(57)【要約】【課題】駆動時の発熱量を増大することなく、高い駆動効率で駆動可能な圧電トランス素子の提供。【解決手段】圧電トランス素子１は、圧電体の層間に複数の層間電極１１，１２が配置された駆動領域と、長手方向に分極された圧電体からなる発電領域とを有しており、一方の入力電極２の一部である外部電極２ａと外部電極２ｃとは、当該素子の上下主面において長手方向の中央位置Ｃを超えて延設されており、外部電極２ａは、上主面において他方の入力電極３の一部である外部電極３ａと並設されており、中央位置Ｃを超えた延設部分においてＬ字形状をなす。中央位置Ｃを超えた外部電極２ａ−２ｃ間の圧電体は未分極領域である。一方、出力電極４の一部である外部電極４ａ，４ｃは、当該上下主面において、発電領域の端面から長手方向中央に向かって延設されている。【選択図】  図２
2004186506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を印加する入力電極に電気的に接続されると共に、厚み方向に分極された圧電体の層間に複数の層間電極が配置された駆動領域と、高電圧を取り出す出力電極が形成されると共に長手方向に分極された圧電体からなる発電領域とを有する圧電トランス素子であって、
前記入力電圧を印加する２つの入力電極のうち一方の入力電極が、
前記圧電トランス素子の対向する２つの主面のうち、第１の主面に露出して設けられた第１の外部電極と、
前記複数の層間電極の一部として機能するところの、第２の主面に露出して設けられた第２の外部電極とを含み、
該第１及び第２の外部電極が、前記圧電トランス素子の長手方向中央位置を超えて延設されており、その長手方向中央位置を超えた前記第１及び第２の外部電極間の圧電体は未分極領域であり、
前記出力電極が、
前記第１及び第２の主面において、前記発電領域の端面から前記長手方向中央に向かって延設されている
ことを特徴とする圧電トランス素子。
【請求項２】
前記一方の入力電極に含まれる前記第１の外部電極と、他方の入力電極の一部とが、前記第１の主面において並設されており、これら２つの電極のうち、前記第１の外部電極だけが、前記長手方向中央位置を超えて延設されると共に、その長手方向中央位置を超えた領域において、更に前記圧電トランス素子の短手方向への延設部分を有する
ことを特徴とする請求項１記載の圧電トランス素子。
【請求項３】
前記第１及び第２の外部電極のうち、前記長手方向中央位置を超えた延設部分の長さと、前記発電領域の端面から前記長手方向中央位置に向かって延設された前記出力電極の延設部分の長さとは、それぞれが前記圧電トランス素子の長手方向の全長の５乃至２０％までの長さである
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧電トランス素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電トランス素子に関し、例えば、冷陰極管の点灯駆動用の電源等に用いて好適な圧電トランス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、入力電圧が印加される駆動領域（入力領域）と、高電圧を発生する発電領域（出力領域）とからなる所謂、ローゼン型の圧電トランス素子において、その駆動領域の内部に複数の内部電極が積層されると共に、個々の内部電極が１層毎に交互に電気的に接続された構造の積層型圧電トランス素子が各種提案されている。
【０００３】
このような積層型圧電トランス素子の一例として、例えば、圧電トランスとしての駆動効率の向上や、発電領域（出力領域）に発生する出力電圧（即ち、昇圧比）を向上すべく、駆動領域の２主面に入力電圧が印加される１対の入力電極（外部電極）が設けられ、その１対の入力電極の間には、圧電トランス素子の中央部分において、係る入力電極より内側（駆動領域の端部側）に引き込んだ構成で、複数の内部電極が積層され、その引き込んだ領域が、未分極領域または分極状態が完全でない領域をなす構造の圧電トランス素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、積層型圧電トランス素子の他の例として、上記と同様に圧電トランスとしての駆動効率や昇圧比を向上するのに加えて、例えば、所望の特性を実現すると共に製造時の治工具の共用及び実装基板等の共用を図るべく、入力電圧が印加される１対の入力電極（外部電極）の長さを変更すること無く、その１対の入力電極の間に積層された複数の内部電極を、素子長手方向の中央部分を超えて延設した構造の圧電トランス素子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１０７３３６号公報（第
【００１９】欄、第２図）
【特許文献２】
特開平１１−３３０５７９号公報（第
【００２３】欄−第
【００２４】欄、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、圧電体を用いた圧電トランス素子では、できるだけ小さな体積（素子容量）で大きな出力電力を得ようする場合、昇圧比を重視すると効率が低下してしまい、一方で、効率を重視すると昇圧比が低下してしまうという相反する問題が従来から知られており、上記特許文献１及び２によれば、係る従来の問題をある程度は改善することができる。
【０００７】
また、素子の中央部分までの駆動領域に１対の入力電極（外部電極）とその間に複数の内部電極とを有する従来からの積層型圧電トランス素子では、３〜４Ｗ／ｃｍ３程度までの電力密度では、大きな問題も無く使用可能な場合であっても、７Ｗ／ｃｍ３近い電力密度で駆動しようとすると、駆動時の素子長手方向への振動速度が大きくなるため、機械的な振動に伴う発熱量が大きくなり、電力効率（出力電力／入力電力）が低下してしまうという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決すべくなされたものであり、駆動時の発熱量を増大することなく、高い駆動効率で駆動可能な圧電トランス素子の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る圧電トランス素子は、以下の構成を特徴とする。
【００１０】
即ち、入力電圧を印加する入力電極に電気的に接続されると共に、厚み方向に分極された圧電体の層間に複数の層間電極（１１，１２）が配置された駆動領域と、高電圧を取り出す出力電極が形成されると共に長手方向に分極された圧電体からなる発電領域とを有する圧電トランス素子（１，１Ａ）であって、
前記入力電圧を印加する２つの入力電極（２，３，２１，３１）のうち一方の入力電極（２，２１）が、
前記圧電トランス素子の対向する２つの主面のうち、第１の主面に露出して設けられた第１の外部電極（２ａ，２１ａ）と、
前記複数の層間電極の一部として機能するところの、第２の主面に露出して設けられた第２の外部電極（２ｃ，２１ｃ）とを含み、
該第１及び第２の外部電極が、前記圧電トランス素子の長手方向中央位置（Ｃ）を超えて延設されており、その長手方向中央位置を超えた前記第１及び第２の外部電極間の圧電体は未分極領域であり、
前記出力電極（４ａ，４ｃ）が、
前記第１及び第２の主面において、前記発電領域の端面から前記長手方向中央に向かって延設されていることを特徴とする。
【００１１】
好適な実施形態において、上記構造の圧電トランス素子（１）は、前記一方の入力電極（２）に含まれる前記第１の外部電極（２ａ）と、他方の入力電極（３）の一部（３ａ）とが、前記第１の主面において並設されており、これら２つの電極のうち、前記第１の外部電極（２ａ）だけが、前記長手方向中央位置を超えて延設されると共に、その長手方向中央位置を超えた領域において、更に前記圧電トランス素子の短手方向への延設部分を有すると良い。
【００１２】
尚、本願出願人による実験によれば、上記何れの構造の圧電トランス素子においても、前記第１及び第２の外部電極のうち、前記長手方向中央位置を超えた延設部分の長さと、前記発電領域の端面から前記長手方向中央位置に向かって延設された前記出力電極の延設部分の長さとは、それぞれが前記圧電トランス素子の長手方向の全長の５乃至２０％までの長さとすると良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る圧電トランス素子の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態における圧電トランス素子の外形形状を示す斜視図であり、図１（ａ）は第１の実施形態に係る圧電トランス素子１の左斜め上方よりの斜視図であり、図１（ｂ）は右斜め下方よりの斜視図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す状態の圧電トランス素子１の表裏を反転した状態における左斜め上方よりの斜視図である。また、図２は、図１に示す圧電トランス素子１の構造を説明するための左斜め上方よりの透視図である。
【００１５】
図１及び図２において、圧電トランス素子１は、λ（１波長）共振モードにて駆動することを前提としており、素子全長がＬであって、外部から入力電圧が印加される駆動領域（入力領域、１次領域）と、その入力電圧の印加に応じて出力電圧を発生する発電領域（出力領域、２次領域）とからなる所謂ローゼン型の圧電トランス素子である。
【００１６】
より具体的に、本実施形態において、圧電トランス素子１の駆動領域は、厚み方向に分極された圧電体の層間に複数の層間電極（内部電極）１１，１２が内包された積層構造を有しており、これらの層間電極は、図２に示すように、駆動領域側において、圧電トランス素子１の長手方向中央位置Ｃ（素子端面からＬ／２）までの範囲に形成されている。
【００１７】
尚、図２に示す積層構造の層数は、図面表現の便宜上のものであり、図示された層数に限定されるものではない。
【００１８】
また、層間電極１１と層間電極１２とは、素子内部において、図３に示すような内部電極Ａ層と、内部電極Ｂ層とが交互に複数配置されると共に図２における上下方向（素子厚み方向）に交互に分極されており、このような内部構造の駆動領域において、層間電極１１及び１２の当該駆動領域の端面側には、外部電極２ｂまたは３ｂに接続するための凸部が設けられている。
【００１９】
そして、圧電トランス素子１において、素子内部において複数積層された層間電極１１の凸部には、当該駆動領域の端面において入力電極２の一部をなす外部電極２ｂが電気的に接続され、層間電極１２の凸部には、当該駆動領域の端面において入力電極３の一部をなす外部電極３ｂが電気的に接続された構造を有する。
【００２０】
ここで、圧電トランス素子１の２つの入力電極（２，３）の構造について説明する。
【００２１】
まず、入力電圧を印加する２つの入力電極のうち、一方の入力電極２は、
・圧電トランス素子１の対向する２つの主面のうち、第１の主面の駆動領域側に露出した状態で、当該駆動領域の端面から素子長手方向に延設された外部電極２ａ、
・当該駆動領域の端面に露出して設けられた外部電極２ｂ、並びに
・上記複数の層間電極の一部（より具体的には、層間電極１１の最下層）として機能するところの、第２の主面の駆動領域側に露出した状態で、当該駆動領域の端面から素子長手方向に延設された外部電極２ｃ
によって形成されており、これら３つの外部電極は、本実施形態において、互いに電気的な接続を有し、一体となって入力電極２として機能する。
【００２２】
また、係る２つの入力電極のうち、他方の入力電極３は、
・上記第１の主面の駆動領域側において露出した状態で、外部電極２ａの側方に並設され、当該駆動領域の端面から素子長手方向に延設された外部電極３ａ、並びに
・当該駆動領域の端面に露出して設けられた外部電極３ｂ、
によって形成されており、これら２つの外部電極は、本実施形態において、互いに電気的な接続を有し、一体となって入力電極３として機能する。
【００２３】
また、図１（ａ）及び図２に示すように、長手方向に平行に並設された２つの外部電極２ａ及び３ａのうち、入力電極３の一部である外部電極３ａは、駆動領域側の端面から長手方向中央位置Ｃまでの範囲において延設されているのに対して、入力電極２の一部である外部電極２ａは、駆動領域側の端面から長手方向中央位置Ｃを超えて延設されると共に、その長手方向中央位置を超えた領域において、更に圧電トランス素子１の短手方向への延設部分を有するＬ字型形状を有する。
【００２４】
そして、第２の主面側の外部電極２ｃは、長手方向中央位置Ｃを超えて、外部電極２ａと同様のはみ出し長Ｚの位置まで延設されている。
【００２５】
次に、圧電トランス素子１の発電領域の構造について説明する。圧電トランス素子１の発電領域には、図２に横方向の矢印で示す如く長手方向に分極された圧電体を有しており、その圧電体に発生した高電圧を取り出すべく、当該発電領域の端面及びその近傍には、出力電極４が形成されている。
【００２６】
より具体的に、出力電極４は、
・第１の主面の発電領域側に露出した状態で、当該発電領域の端面から素子長手方向に延設された外部電極４ａ、
・当該発電領域の端面に露出して設けられた外部電極４ｂ、並びに
・第２の主面の駆動領域側に露出した状態で、当該発電領域の端面から素子長手方向に延設された外部電極４ｃ
によって形成されており、これら３つの外部電極は、本実施形態において、互いに電気的な接続を有し、一体となって出力電極４として機能する。
【００２７】
そして、図２に示すように、外部電極２ａの長手方向中央位置Ｃを超えた延設部分と、第２の主面側の外部電極２ｃの長手方向中央位置Ｃを超えた部分との間の圧電体は、本実施形態において未分極の領域である。また、本実施形態に係る圧電トランス素子１において、長手方向中央位置Ｃを長さ（はみ出し長）Ｚだけ超えた位置と、当該発電領域側の端面から、外部電極４ａおよび４ｂの長さＭだけ内側の位置との間の当該発電領域内の圧電体は、図２に示すように、長手方向に分極されている。
【００２８】
本実施形態では、上述したように、ローゼン型の圧電トランス素子１において、同電位の入力電圧が印加されるところの、第１の主面側の外部電極２ａと、第２の主面側の外部電極２ｃとを、長手方向中央位置Ｃを超えた位置（以下、説明の便宜上から、「はみ出し長Ｚ」と称する場合がある）まで伸ばして設けると共に、出力電極の一部として機能する第１の主面側の外部電極４ａと、第２の主面側の外部電極４ｃとを、当該長手方向の長さＭ（以下、説明の便宜上から、「はみ出し長Ｍ」と称する場合がある）をもって設けている。このような構造を採用することで、本実施形態では、入力電極が長手方向中央までの範囲で設けられ、且つ出力電極が発電領域側の端面に設けられた従来の圧電トランス素子、並びに「従来の技術」において上述した特許文献１及び２に記載の圧電トランス素子と比較して、発電領域の静電容量を大きく採り、これにより、駆動時の１回の振動によって発電可能な電流量の増大を実現している。
【００２９】
ここで、本実施形態において上記構造によって発電領域の静電容量を大きく採るに際して、駆動領域及び発電領域共にはみ出し長さＺ、Ｍの外部電極を設け、何れか一方だけとしないことによる効果について説明する。
【００３０】
本実施形態に係る圧電トランス素子１は、λ共振モードにて駆動することを前提としており、この場合、発電領域側（２次側）の振動の節の部分（当該発電領域側の端面からＬ／４の部分）が当該圧電トランス素子による昇圧動作に最も寄与する一方で、その発電領域の長手方向の両側（即ち、発電領域の端面及び駆動領域側（１次側）との接合面）に向かって、昇圧動作への寄与度は低くなる。
【００３１】
そこで本実施形態では、昇圧動作への寄与度が低い当該発電領域の両側から、駆動領域側の外部電極（入力電極）２ａ及び２ｃと、発電領域側の外部電極（出力電極）４ａ及び４ｃとを、それぞれ発電領域側の振動の節の部分に向かって延設する。またこの場合、はみ出し長さＺ及びはみ出し長さＭは、後述する実験結果からも明らかにされるが、同じ寸法とすることが好ましい。
【００３２】
これにより、圧電トランス素子１の昇圧効率の低下を招くこと無く、発電領域の等価回路としてのコンデンサの両端電極の距離を短くすることができるので、上述した特許文献１及び２等に記載の従来の圧電トランス素子と比較して、発電領域の静電容量を大きく採ることができる。
【００３３】
但し、上記の構造を採用すると、発電領域の静電容量を大きく採ることができる一方で、発電領域全体としては、発電に寄与しない圧電体の体積が増加することになる。この２つの現像が作用するためと思われるが、入力電極が長手方向中央までの範囲で設けられ、且つ出力電極が発電領域側の端面に設けられた従来構造の圧電トランス素子から、入力電極と出力電極とを共に徐々に伸ばした素子を測定すると、当該両電極の長さを少々伸ばした素子では駆動時の最大効率が上昇する一方で、長手方向への最大振動速度は低下し、これに応じて最大昇圧比が小さくなる。そして、当該両電極の長さを更に伸ばした素子では、駆動領域及び発電領域共にある長さ（はみ出し長）において最も高い最大効率が得られ、それより伸ばすと徐々に最大効率が低下する一方で、最大振動速度は上昇し始め、最大昇圧比だけは更に小さくなる。このことについての実験結果について、以下の実施例によって説明する。
【００３４】
＜実施例＞
同一サイズの圧電トランス素子のバリエーションとして、本実施形態に係る圧電トランス素子１として１６種類の実施例１乃至１６、並びに、その比較例１乃至６の６種類の圧電トランス素子について実験を行なった。
【００３５】
個々の圧電トランス素子は、（株）日本セラテック社製のＰＺＴ材料（ＮＡ材）を用いて、焼き上がり１４０μｍとなるシートに、Ａｇ−Ｐｄ導体（Ａｇ：Ｐｄ＝２０：８０）を用いて図３に示す如く内部電極を印刷し、これによって得られる内部電極Ａ層及びＢ層を交互に重ね、１００°Ｃ−３５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力で熱圧着し、１１００℃にて焼成することにより、ローゼン型圧電トランス素子用の積層体を形成した。この素子の体積は、０．７０ｃｍ３である。更に、焼成後の当該素子に、１次側はみ出し長さ（Ｚ）と、２次側はみ出し長さ（Ｍ）とを「表１」に示す複数種類のバリエーションの如く様々な長さに変えて外部電極として形成し、シリコンオイル中で１８０°Ｃにて、１次側は２．０ｋＶ／ｍｍ、２次側は１．０ｋＶ／ｍｍの電界強度で分極した。
【００３６】
そして、上記の如く形成した圧電トランス素子の出力側に、６０ｋΩの抵抗と、１２ｐＦの容量とを接続し、出力電流を６ｍＡ、出力電力を５．２Ｗに略一定に保つよう調整しながら、駆動周波数を、素子の長手伸縮振動の２次共振（１波長）モード近辺で０．１ｋＨｚステップで変化させた際の入力電力と出力電力とをそれぞれ測定し、その比（入力電力／出力電力）からその駆動周波数のときの効率を求め、その最大値である最大効率ηを「表１」に示す。また、最大効率ηのときの圧電トランス素子の長手方向の振動速度ｖ（ｍ／秒）を「表１」に示す。振動速度ｖは、レーザードップラー型振動速度計にて測定した。「表１」において、１次側及び２次側のはみ出し長は、Ｚ，Ｍの素子全長Ｌに対してそれぞれ比率（％）にて表現している。
【００３７】
【表１】
2004186506.tif 000003
【００３８】
「表１」に示す測定結果を参照すると、比較例１乃至６に係る圧電トランス素子では、何れの場合も最大効率ηが９０％より低く、且つ振動速度ｖが０．５（ｍ／ｓ）を超えていることが判る。
【００３９】
これに対して、１次側はみ出し長さ（Ｚ）と、２次側はみ出し長さ（Ｍ）とが素子全長Ｌの５乃至２０％の範囲内のバリエーションであるところの、実施例１乃至１６に係る圧電トランス素子についての測定結果では、何れの実施例においても、最大効率ηが９０％を上まわり、且つ振動速度ｖが０．５（ｍ／ｓ）よりも小さいことが判り、比較例１乃至６と比較して、総じて駆動効率に優れ、且つ機械的な振動に伴う発熱が低く抑えられることを表わす。更に、実施例１乃至１６を比較すると、１次側はみ出し長さ（Ｚ）と、２次側はみ出し長さ（Ｍ）とが共に素子全長の１２〜１３％前後の範囲において、駆動効率及び振動速度共に良好な結果が得られ、中でも、はみ出し長Ｚ及びはみ出し長Ｍが同じ寸法である場合に最も良好な結果が得られることが判る。
【００４０】
このような本実施形態によれば、駆動時の発熱量を増大することなく、高い駆動効率で駆動可能な圧電トランス素子が実現する。
【００４１】
尚、本実施形態においては、駆動領域側の端面に、入力電極２の一部をなす外部電極２ｂを設け、入力電極３の一部をなす外部電極３ｂを設けたが、この構造に限られるものではなく、当該駆動領域の内部または側面に設ける構造を採用しても良いが、係る構造自体は一般的な手法を採用することができるので、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００４２】
［第２の実施形態］
次に、上述した第１の実施形態に係る圧電トランスを基本とする第２の実施形態を説明する。以下の説明においては、第１の実施形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。
【００４３】
本実施形態に係る圧電トランス素子１Ａは、駆動領域側の第１及び第２の主面に設けられた外部電極（入力電極）の構造が上述した圧電トランス素子１（図１及び図２）と異なる。
【００４４】
図４は、第２の実施形態における圧電トランス素子の外形形状を示す斜視図であり、図４（ａ）は第２の実施形態に係る圧電トランス素子１Ａの構造を説明するための左斜め上方よりの透視図であり、図４（ｂ）は右斜め下方よりの斜視図である。
【００４５】
層間電極１１と層間電極１２とは、素子内部において、図３に示すような内部電極Ａ層と、内部電極Ｂ層とが交互に複数配置されると共に図４（ａ）における上下方向（素子厚み方向）に交互に分極されており、このような内部構造の駆動領域において、本実施形態においても、複数積層された層間電極１１の凸部には、当該駆動領域の端面において入力電極２１の一部をなす外部電極２１ｂが電気的に接続される構造は第１の実施形態における外部電極２ｂと同様である。但し、層間電極１２の凸部には、当該駆動領域の端面において、入力電極そのものとして機能する外部電極３１が電気的に接続された構造を有する。
【００４６】
ここで、圧電トランス素子１Ａの２つの入力電極（２１，３１）の構造について説明する。
【００４７】
まず、入力電圧を印加する２つの入力電極のうち、一方の入力電極２１は、
・上記複数の層間電極の一部（より具体的には、層間電極１１の最上層）として機能するところの、第１の主面の駆動領域側に露出した状態で、当該駆動領域の端面から、素子短手方向の幅Ｗより多少短い幅をもって、素子長手方向に延設された外部電極２１ａ、
・当該駆動領域の端面に露出して設けられた外部電極２１ｂ、並びに
・上記複数の層間電極の一部（より具体的には、層間電極１１の最下層）として機能するところの、第２の主面の駆動領域側に露出した状態で、素子短手方向の幅Ｗより多少短い幅をもって、当該駆動領域の端面から素子長手方向に延設された外部電極２１ｃ
によって形成されており、これら３つの外部電極は、本実施形態において、互いに電気的な接続を有し、一体となって入力電極２１として機能する。
【００４８】
そして、外部電極２１ａ及び２１ｃは共に、長手方向中央位置Ｃを超えて、はみ出し長Ｚ’の位置まで延設されており、これら２つの電極間の長手方向中央位置Ｃを超えた部分の圧電体は、本実施形態においても未分極の領域である。
【００４９】
尚、図４に示す積層構造の層数は、図面表現の便宜上のものであり、図示された層数に限定されるものではない。
【００５０】
また、係る２つの入力電極のうち、他方の入力電極３１は、上記の如く当該駆動領域の第１及び第２の主面において略全域に亘って外部電極２１ａ及び２１ｃが設けられているので、層間電極１２の凸部に接続された状態で、当該駆動領域の端面において、入力電極そのものとして機能する。
【００５１】
このような構造の圧電トランス素子１Ａによっても、第１の実施形態と略同様に、駆動時の発熱量を増大することなく、高い駆動効率で駆動可能な圧電トランス素子が実現する。
【００５２】
尚、本実施形態においては、駆動領域側の端面に、入力電極２１の一部をなす外部電極２１ｂを設け、入力電極３１としての外部電極を設けたが、この構造に限られるものではなく、当該駆動領域の内部または側面に設ける構造を採用しても良いが、係る構造自体は一般的な手法を採用することができるので、本実施形態における詳細な説明は省略する。
【００５３】
上述した各実施形態に係る圧電トランス素子１及び１Ａは、長手方向中央位置Ｃを超えた領域において、同電位側の入力電極として機能する２つの外部電極間の未分極の圧電体を有しており、且つ発電領域側の端面側から延びる第１及び第２の主面上の外部電極も有する構造とした。これにより、例えば特許文献１に記載の如く圧電トランス素子の中央部分において異電位の入力電極間に未分極領域を設ける場合と比較して、発電領域の静電容量を大きく採ることができ、駆動時の発熱量を増大することなく、より高い駆動効率で駆動することができる。
【００５４】
前記の圧電トランス素子１及び１Ａに係る効果についてより具体的に説明する。一般に、圧電トランス素子をλ共振モードにて駆動する場合には、素子の中央部分から片側が伸びている状態のときには、もう一方の側は縮んだ状態を採ることが知られている。
【００５５】
上記特許文献１には明記されていないが、ここで、係る異電位の入力電極が素子中央を超えて延設されて、且つそれら電極間の未分極領域が発電領域側に存在する場合を考える。この場合、このような圧電トランス素子をλ共振モードにて駆動すると、異電位の入力電極間に挟まれた圧電体の領域には、未分極であっても電歪（ピエゾ）効果によって振動が発生し、素子中央より発電領域側の未分極領域は、本来のλ共振モードにおける駆動を妨げるように振動する（即ち、本来は縮んだ状態を採るべき領域を、逆に伸ばすように動作させることになる）。これに対して、上記各実施形態に係る圧電トランス素子１及び１Ａでは、同電位側の入力電極として機能する２つの外部電極間には同電位の駆動信号が印加されるため、それら外部電極間の長手方向中央位置Ｃを超えた領域に設けられた未分極領域が発電領域の機械的な振動を妨げることはない。従って、圧電トランス素子１及び１Ａによれば、上記特許文献１に記載の圧電トランス素子において、例えば異電位の入力電極が素子中央を超えて延設されて、且つそれら電極間の未分極領域が発電領域側に存在する場合と比較しても、より高い効率を実現することができる。
【００５６】
また、一般に、圧電トランス素子において圧電体の層間に設けられる層間電極（内部電極）には、パラジウムを含むＡｇ／Ｐｄ等の耐酸化特性を有する高価な金属合金が採用されるが、上述した各実施形態に係る圧電トランス素子１及び１Ａは、複数の層間電極１１及び１２は、長手方向中央位置Ｃを超えない範囲で設けられている。このため、例えば、素子長手方向中央を超えて複数の内部電極が設けられる特許文献２に記載された圧電トランス素子と比較して、係る高価な金属合金の使用量を少なくすることができ、コスト軽減を図ることができる。
【００５７】
【発明の効果】
上述した本発明によれば、駆動時の発熱量を増大することなく、高い駆動効率で駆動可能な圧電トランス素子の提供が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における圧電トランス素子の外形形状を示す斜視図であり、図１（ａ）は第１の実施形態に係る圧電トランス素子１の左斜め上方よりの斜視図であり、図１（ｂ）は右斜め下方よりの斜視図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す状態の圧電トランス素子１の表裏を反転した状態における左斜め上方よりの斜視図である。
【図２】図１に示す圧電トランス素子１の構造を説明するための左斜め上方よりの透視図である。
【図３】図１に示す圧電トランス素子の層間電極１１及び１２の形状と、積層構造を説明する図である。
【図４】第２の実施形態における圧電トランス素子の外形形状を示す斜視図であり、図４（ａ）は第２の実施形態に係る圧電トランス素子１Ａの構造を説明するための左斜め上方よりの透視図であり、図４（ｂ）は右斜め下方よりの斜視図である。
【符号の説明】
１，１Ａ：圧電トランス素子，
２，３，２１：入力電極，
４：出力電極，
２ａ〜２ｃ，３ａ〜３ｃ，２１ａ〜２１ｃ：入力電極用外部電極，
４ａ〜４ｃ：出力電極用外部電極，
１１，１２：層間電極（内部電極），
３１：入力電極（入力電極用外部電極）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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