(57)【要約】【課題】昇圧コイル等を用いることなく、駆動電圧よりも高い電圧を圧電素子に印加することにより低い駆動電圧によっても高い音圧を得ることができる自励式の圧電ブザーを提供する。【解決手段】駆動電源回路に並列に接続された第１のスイッチング素子１および第２のスイッチング素子２と、一方の面に設けた第１の端子Ｍが第１のスイッチング素子の回路３に接続されるとともに他方の面に設けた第２の端子Ｇが第２のスイッチング素子の回路４に接続された圧電素子５とを有し、第１の端子Ｍに隣接して設けた第３の端子Ｆから圧電素子５の作動時に出力される電圧によって第２のスイッチング素子２をオンオフ制御するとともに、上記電圧を反転させた電圧によって第１のスイッチング素子１を第２のスイッチング素子２と逆相でオンオフ制御する自励式回路７を備えてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電源回路に並列に接続された第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、一方の面に設けた第１の端子が上記第１のスイッチング素子の回路に接続されるとともに他方の面に設けた第２の端子が上記第２のスイッチング素子の回路に接続された圧電素子とを有し、かつ上記第１の端子に隣接して上記一方の面に設けた第３の端子から上記圧電素子の作動時に出力される電圧によって上記第２のスイッチング素子をオンオフ制御するとともに、上記電圧を反転させた電圧によって上記第１のスイッチング素子を上記第２のスイッチング素子と逆相でオンオフ制御する自励式回路を備えてなることを特徴とする圧電ブザー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発生音圧を向上させた自励式の圧電ブザーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電ブザーは、圧電セラミックス等の圧電材料の両面に電極を形成した圧電素子の上記電極間に交互に電圧を印加して伸縮運動させることにより、当該伸縮運動によって発生する振動をブザー音として利用するものである。
【０００３】
図５は、従来の自励式の圧電ブザーを示すもので、この圧電ブザーは、圧電素子２０に、トランジスタ２２を備えた自励式回路２３を並列的に接続することにより概略構成されたものである。この自励式回路２３は、圧電素子２０の一方の面の電極Ｍと他方の面の電極Ｇとの間に交互に電圧を印加させて伸縮運動させるためのもので、圧電素子２０の上記一方の面に電極Ｍに近接して設けた電極Ｆが、トランジスタ２２のベースＢに接続されている。
【０００４】
上記構成からなる圧電ブザーは、自励式駆動回路２３から端子Ｍ、Ｇ間に正電圧が印加されると圧電素子２０が伸長し、次いでトランジスタ２２がオンになって上記端子Ｍ、Ｇ間に正電圧が印加されなくなると圧電素子２０が元位置に復帰することを利用して、上記圧電素子２０が屈曲した際に当該圧電素子２０によって生起される電圧を、電極Ｆからトランジスタ２２のベースＢに印加させてトランジスタ２２をオンオフ制御することにより、圧電素子２０を伸縮運動させるものである。なお、下記特許文献１にも、同様の構成を有する圧電ブザーが開示されている。
【０００５】
このように、上記圧電ブザーの音圧は、圧電素子２０の両電極Ｍ、Ｇ間に印加する電圧に比例することになるが、近年においては、省エネルギーの観点からモバイル機器等におけるＣＰＵの駆動電圧が低くなる傾向にあるのに対して、逆に上記圧電ブザーの音圧については、従来レベルに維持することや、さらにはより高い音圧が得られるようにすることが要請されている。
【０００６】
ところで、上記圧電ブザーの音圧を高くするためには、駆動電圧を高くする方法や、図６に示すように、圧電ブザーの回路内に昇圧コイル２４を組み込む方法を採る必要がある。
しかしながら、駆動電圧を高くするためには、別途昇圧回路が必要になって、装置が複雑化および高騰化するという問題点がある。
【０００７】
他方、昇圧コイル２４を用いる方法にあっては、当該昇圧コイル２４が発生する電磁ノイズが周辺機器に誤作動等の悪影響を与えるおそれがあり、特に周囲に磁気を嫌う多くの機器類が存在する医療施設等においては、使用することが難しいという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２３０７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、昇圧コイル等を用いることなく、駆動電圧よりも高い電圧を圧電素子に印加することができ、よって低い駆動電圧によっても高い音圧を得ることができる自励式の圧電ブザーを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明に係る圧電ブザーは、駆動電源回路に並列に接続された第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子と、一方の面に設けた第１の端子が上記第１のスイッチング素子の回路に接続されるとともに他方の面に設けた第２の端子が上記第２のスイッチング素子の回路に接続された圧電素子とを有し、かつ上記第１の端子に隣接して上記一方の面に設けた第３の端子から上記圧電素子の作動時に出力される電圧によって上記第２のスイッチング素子をオンオフ制御するとともに、上記電圧を反転させた電圧によって上記第１のスイッチング素子を上記第２のスイッチング素子と逆相でオンオフ制御する自励式回路を備えてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明においては、第１のスイッチング素子がオンであって、かつ第２のスイッチング素子がオフである状態においては、圧電素子の第２の端子に駆動電源回路から正電圧が印加される。これに対して、第１のスイッチング素子がオフであって、かつ第２のスイッチング素子がオンである状態においては、圧電素子の第１の端子に駆動電源回路から正電圧が印加される。
【００１２】
そして、上記圧電素子が上記第１の端子または第２の端子から印加される電圧によって伸縮する際に当該圧電素子において発生する電圧によって、自励式回路を介して第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子を逆相でオンオフ制御することにより、駆動電源回路から供給される電圧の２倍の電圧によって圧電素子を駆動することができる。
【００１３】
このように、本発明の圧電ブザーによれば、圧電素子の駆動に自励式回路と差動式回路とを組み合わせている結果、昇圧コイル等を用いることなく、駆動電圧よりも高い電圧を圧電素子に印加することができ、よって低い駆動電圧によっても高い音圧を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る圧電ブザーの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１のブロック図に基づく回路図の一例である。
【図３】図１のブロック図に基づく回路図の他の例である。
【図４】本発明の実施例の結果を示す図表である。
【図５】従来の圧電ブザーを示す回路図である。
【図６】従来の他の圧電ブザーを示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明に係る圧電ブザーの一実施形態を示すものであり、図２および図３は、それぞれ具体的な適用例を示すものである。
図１に示すように、この圧電ブザーにおいては、駆動電源にスイッチング素子（第１のスイッチング素子）１を介装した第１の駆動回路３と、上記駆動電源にスイッチング素子（第２のスイッチング素子）２を介装した第２の駆動回路４とが並列に接続されている。
【００１６】
そして、圧電素子５の一方の面に設けた端子（第１の端子）Ｍが、第１の駆動回路３に接続されるとともに、他方の面に設けた端子（第２の端子）Ｇが、第２の駆動回路４に接続されている。
【００１７】
また、圧電素子５の上記一方の面には、端子Ｍに隣接して端子（第３の端子）Ｆが設けられている。そして、この端子Ｆは、スイッチング素子２の制御端子２ａに接続されるとともに、さらに電圧反転回路６を間に介してスイッチング素子１の制御端子１ａに接続されることにより自励式回路７が形成されている。
【００１８】
以上の構成からなる圧電ブザーにおいては、先ずスイッチング素子１がオン（ＯＮ）であってスイッチング素子２がオフ（ＯＦＦ）の場合に、圧電素子５の端子Ｇに駆動電源の電圧Ｖ0が印加される。これにより、圧電素子５が例えば上方に撓むとともに、その変形によって圧電素子５内に生じた電圧ＶHIGHが、端子Ｆから自励式回路７を経てスイッチング素子２の制御端子２ａに印加されてスイッチング素子２がＯＮに切り替わると同時に、電圧反転回路６において電圧ＶHIGHが反転された電圧ＶLOWがスイッチング素子１に印可されることにより、スイッチング素子１がＯＦＦになる。
【００１９】
すると、圧電素子５には、端子Ｍに駆動電源の電圧Ｖ0が印加され、これにより圧電素子５が例えば下方に撓むとともに、その変形によって圧電素子５内に生じた電圧ＶＬＯＷが、端子Ｆからスイッチング素子２の制御端子２ａに印加されてスイッチング素子２がＯＦＦに切り替わると同時に、電圧反転回路６において電圧ＶLOWが反転された電圧ＶHIGHがスイッチング素子１に印可されることにより、スイッチング素子１がＯＮになる。
【００２０】
このようにして、圧電素子５の変形に伴って発生する電圧により、自励式回路７を介してスイッチング素子１、２が逆相でＯＮ−ＯＦＦすることにより、圧電素子５が連続的に伸縮してブザー音を発することになる。
【００２１】
この際に、圧電素子５の端子Ｍ、Ｇには、交互に駆動電源から供給される電圧が印可されるために、結局上記駆動電源の電圧の２倍の電圧によって圧電素子５を駆動することができる。すなわち、上記圧電ブザーにおいては、圧電素子５の駆動に自励式回路と差動式回路とを組み合わせているために、昇圧コイル等を用いることなく、駆動電圧の２倍の電圧を圧電素子に印加することができ、よって低い駆動電圧によっても高い音圧を得ることができる。
【００２２】
図２は、図１に示した圧電ブザーの具体的な適用例を示すもので、スイッチング素子１としてトランジスタ１１を、スイッチング素子２としてトランジスタ１２をそれぞれ用い、さらに電圧反転回路６としてトランジスタ１６を用いたもので、圧電素子５の端子Ｆを、トランジスタ１２のベースＢに接続するとともに、電圧反転回路６を構成するトランジスタ１６を介してトランジスタ１１のベースＢに接続したものである。
【００２３】
また、図３は、図１に示した圧電ブザーの他の具体的な適用例を示すもので、この圧電ブザーは、上記電圧反転回路６を、スイッチング素子１として用いたトランジスタ１１によって兼用したものである。
なお、上記実施形態の適用例においては、いずれもスイッチング素子１、２や電圧反転回路６としてトランジスタ１１、１２を用いた場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばスイッチング素子１、２としてＭＯＳ−ＦＥＴを使用したり、電圧反転回路６としてロジックＩＣを使用したりすることもできる。
【実施例】
【００２４】
図４は、本発明の効果を検証するために行った実験結果を示すものである。
本実験に際しては、本発明に係る自励式＋差動駆動による圧電ブザーと、比較例として図５に示した従来の自励式の圧電ブザーおよび図６に示した昇圧コイルを組み込んだ圧電ブザーとについて、それぞれ駆動電圧が５Ｖ、１０Ｖ、２０Ｖの場合の音圧および圧電素子の電圧を測定した。
【００２５】
図４に見られるように、本発明に係る圧電ブザーによれば、比較例の自励式の圧電ブザーよりもいずれの駆動電圧においても高い音圧を得ることができるとともに、さらに昇圧コイルを用いて昇圧した場合と同等の音圧を得ることができることが実証された。
【符号の説明】
【００２６】
１  スイッチング素子（第１のスイッチング素子）
２  スイッチング素子（第２のスイッチング素子）
３  第１の駆動回路
４  第２の駆動回路
５  圧電素子
６  電圧反転回路
７  自励式回路
Ｍ  第１の端子
Ｇ  第２の端子
Ｆ  第３の端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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