(57)【要約】【課題】圧電素子は振動体であるため、収納の構造や使用条件によっては、その振動に起因した不快音が発生することがある。例えば、素子と収納ケースの接触、入出力端子と収納ケースの接触による不快音は、弾性体を接触部の間に挟み込むことで容易に解決できる。しかしながら、それとは別に入出力端子の固有振動による不快音は前記対策を施しても解決できない。【解決手段】圧電トランス収納ケースの密閉空間の共鳴周波数と入出力端子の固有振動数が異なる構造にすることで、素子の振動が入力端子もしくは出力端子へ伝わり、端子が固有振動を起こしたとしても、収納ケースとの共鳴が起こらないため、不快音を抑制することが可能となる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の圧電素子と、前記圧電素子の節を保持し、前記圧電素子との非接触空間を有する収納ケースと、前記圧電素子の入出力部へ接続された入出力端子からなる圧電トランスにおいて、前記収納ケースの密閉空間の共鳴周波数と前記入出力端子の固有振動数が異なることを特徴とした圧電トランス。
【請求項２】
請求項１記載の圧電トランスにおいて、前記入力端子は長手方向において、中心部付近で屈曲された形状であることを特徴とした圧電トランス。
【請求項３】
平板状の圧電素子と、前記圧電素子の節を保持し、前記圧電素子との非接触空間を有する収納ケースと、前記圧電素子の入出力部へ接続された入出力端子からなる圧電トランスにおいて、前記収納ケースの内部に共鳴低減構造を有することを特徴とした圧電トランス。
【請求項４】
請求項３記載の圧電トランスにおいて、前記収納ケースは内壁に共鳴を低減するための凹凸を有することを特徴とした圧電トランス。
【請求項５】
請求項３記載の圧電トランスにおいて、前記収納ケース内部に共鳴を低減するための吸音繊維材料を有することを特徴とした圧電トランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力電圧を昇圧して高電圧を出力する圧電素子を有する圧電トランスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧電トランスケース内に収納された圧電素子は、駆動部と発電部からなり、駆動部へ入力電圧を印加すると、電歪効果による機械振動が発生し、それに伴って発電部で圧電効果により電荷（高電圧）を発生する。
【０００３】
構造としては、圧電素子、収納ケース、駆動部へ入力電圧を印加するための入力端子と、発電部から出力電圧を取り出すための出力端子からなり、入出力端子は、それぞれ圧電素子から収納ケース外部へ引き出されたものが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
圧電素子は振動体であるため、収納構造や使用条件によっては、その振動に起因した不快音が発生することがある。例えば、素子と収納ケースの接触、入出力端子と収納ケースの接触または入出力端子の固有振動等による不快音がある。
【０００５】
素子と収納ケースの接触、入出力端子と収納ケースの接触による不快音については、特開２００１−０７７４３９に記載されているようにゴム、シリコーン等の弾性体を接触部に挟むことで容易に解決することができる。
【０００６】
しかしながら、前記対策を実施しても、入出力端子の固有振動による音が発生してしまうことがある。入力端子または出力端子は、圧電素子の振動が伝わることで、端子自身が持つ固有振動数で振動する。その振動数が可聴域にある場合は、人に不快音として伝わってしまう。
【０００７】
特開２００１−２１７４７７の様に、導電性のゴムを圧電素子と入出力端子との間に使用すれば固有振動を抑制することが出来るが、部材費及び加工費が高くなってしまう。
【０００８】
また、収納ケースは密閉されることが一般的であるため、その内部で共鳴が起こり、その共鳴周波数と不快音の振動数が一致し、しかもその振動数が可聴域にあると不快音が強調されてしまうのである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の圧電トランスは、平板状の圧電素子と、前記圧電素子の節を保持し、前記圧電素子との非接触空間を有する収納ケースと、前記圧電素子の入出力部へ接続された入出力端子からなる圧電トランスにおいて、前記収納ケースの密閉空間の共鳴周波数と前記入出力端子の固有振動数が異なるため、素子の振動が入力端子もしくは出力端子へ伝わり、端子が固有振動を起こしたとしても、収納ケースとの共鳴が起こらないため、不快音を抑制することが可能となる。
【００１０】
端子の固有振動数を可聴域以上となる２０ｋＨｚ以上に調整すれば、不快音をより抑制することができる。
【００１１】
請求項２では、請求項１記載の圧電トランスにおいて、前記入力端子は長手方向において、中心部付近で屈曲された形状であるために、端子の固有振動数がより高くなり、素子の振動が入力端子もしくは出力端子へ伝わり、端子が固有振動を起こしたとしても人にはほとんど聞こえず、不快音をより抑制することが可能となる。
【００１２】
請求項３では、圧電トランスは、平板状の圧電素子と、前記圧電素子の節を保持し、前記圧電素子との非接触空間を有する収納ケースと、前記圧電素子の入出力部へ接続された入出力端子からなる圧電トランスにおいて、前記収納ケースの内部に共鳴低減構造を有することで、ケースの共鳴による不快音の増幅を抑制することが可能となる。
【００１３】
請求項４では、請求項３記載の圧電トランスにおいて、前記収納ケースは内壁に共鳴を低減するための凹凸を有することで、ケース内部での共鳴が起こりにくくなるため、不快音の増幅を抑制することが可能となる。
【００１４】
請求項５では、請求項３記載の圧電トランスにおいて、前記収納ケース内部に共鳴を低減するための吸音繊維材料を有することで、ケース内部での共鳴が起こりにくくなるため、不快音の増幅を抑制することが可能となる。なお、吸音繊維材料は圧電素子の振動を妨げない程度の柔らかさであるため、圧電トランスの特性には影響を与えない。
【００１５】
本発明の内容を、より理解しやすくするため、以下実施例を用いて詳説する。
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の圧電トランスの一実施例１の概略図である。本圧電トランスは板状の圧電素子１、収納ケースキャップ２ａ、収納ケースベース２ｂ、出力端子３及び入力端子４で構成され、圧電素子１と出力端子３及び入力端子４は半田６で接続されており、出力端子３及び入力端子４は、収納ケースベース２ｂに固定されている。ここで、出力端子３は非常に柔らかいリード線を使用している
【００１６】
また、圧電素子１の４箇所の節を保持する収納ケース２の各部分には、硬化型のシリコーン５が塗布されており、圧電素子１は収納ケース２と接触しないように固定されている。
【００１７】
図２に実施例１に使用する入力端子４の概略図を示す。入力端子４は、厚み０．３５ｔのリン青銅製の薄板であり、固有振動を起こした場合に振幅の最も大きくなる点線の位置で屈曲した構造となっている。また、収納ケースベース２ｂには図２の位置で固定される。なお、入力端子４に使用するリン青銅の材料特性を図３に示す。
【００１８】
図４に実施例１に使用する収納ケース２の密閉空間内の共鳴周波数を示す。密閉空間内の共鳴周波数ｆは、ｆ＝ｃ／２Ｌで得られ、トランス内部の温度が０℃、２５℃の条件でそれぞれ求めた。ここで、ｃは音速、Ｌは空間内のＸＹＺ各方向の長さである。
【００１９】
図５に実施例１に使用する入力端子４の固有振動数を示す。比較のため、入力端子４の厚みを０．２５ｔのものも含め、屈曲構造の有無についても同図に示す。なお、固有振動数は、実際に振動させて得ることも、図３記載の入力端子４の材料特性を用いてシミュレーションによって得ることも可能である。
【００２０】
図４から分かるように、収納ケース２内部の共鳴周波数は、約４ｋＨｚ、１４ｋＨｚ及び５０ｋＨｚ付近にあり、その周波数に近い音は共鳴により増幅される。なお、人の可聴域は２０ｋＨｚ以下とされており、本収納ケース２では４ｋＨｚ及び１４ｋＨｚの音が増幅されて、人に聞こえる可能性がある。
【００２１】
また、図５から分かるように、厚みが０．２５ｔの入力端子４の固有振動数は、１４．４ｋＨｚで、屈曲させたとしても１５．２ｋＨｚであり、これらはちょうど収納ケース２のＺ方向の共鳴周波数に非常に近いことが分かる。したがって、０．２５ｔの入力端子４で固有振動が起こると、その振動が収納ケース２によって増幅され、人には不快音として聞こえる可能性が高くなる。
【００２２】
しかしながら、厚みが０．３５ｔの入力端子４の固有振動数は、１９．５ｋＨｚで、屈曲させると２０．４ｋＨｚとなり、これらは収納ケース２のＺ方向の共鳴周波数約１４ｋＨｚとは離れており、０．３５ｔの入力端子４が固有振動を起こしても、共鳴による増幅は起こりにくいことが分かる。例え共鳴が起こった場合も、２０ｋＨｚの音はほとんど人には聞こえないため、不快音となる可能性は非常に低い。
【００２３】
以上の結果より、本実施例１の圧電トランスは、各構成部の接触を防止し、加えて入力端子４の固有振動数を収納ケース２の共鳴周波数から離し、しかもそれが２０ｋＨｚ以上と可聴域を超えているため、圧電素子の振動に起因する不快音の発生を抑制した構造となっている。
【００２４】
図６は、本発明の圧電トランスの一実施例２の概略図である。本圧電トランスは、前記実施例１の圧電トランスの収納ケースキャップ２ａの内壁に凹凸７を設けた構造となっている。凹凸７は、Ｘ、Ｚ方向の共鳴を低減するために設けている。
【００２５】
本実施例２の圧電トランスは、実施例１の圧電トランス同様に、各構成部間の接触を防止し、入力端子４の固有振動数が２０ｋＨｚ以上と可聴域を超えている。それに加えて収納ケース２の内壁に凹凸７を有しているため、共鳴が起こりにくい構造になっており、圧電素子の振動に起因する不快音の発生がより抑制される。
【００２６】
図７は、本発明の圧電トランスの一実施例３の概略図である。本圧電トランスは、実施例１の圧電トランスの収納ケース２内部空間にグラスウール８を入れ込んだ構造となっている。グラスウール７はＸ、Ｚ方向の共鳴を低減するために入れ込まれている。
【００２７】
本実施例３の圧電トランスは、実施例１の圧電トランス同様に、各構成部間の接触を防止し、入力端子４の固有振動数が２０ｋＨｚ以上と可聴域を超えている。それに加えて収納ケース２内部にグラスウール８が入れ込まれた構造のため、共鳴が起こりにくくなっており、圧電素子の振動に起因する不快音の発生がより抑制される。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、平板状の圧電素子と、前記圧電素子の節を保持し、前記圧電素子との非接触空間を有する収納ケースと、前記圧電素子の入出力部へ接続された入出力端子からなる圧電トランスにおいて、前記収納ケースの密閉空間の共鳴周波数と前記入出力端子の固有振動数が異なるため、素子の振動が入力端子もしくは出力端子へ伝わり、端子が固有振動を起こしたとしても、収納ケースとの共鳴が起こらないため、不快音を抑制することが可能となる。
【００２９】
請求項２の発明によれば、請求項１記載の圧電トランスにおいて、前記入力端子は長手方向において、中心部付近で屈曲された形状であるために、端子の固有振動数がより高くなり、素子の振動が入力端子もしくは出力端子へ伝わり、端子が固有振動を起こしたとしても人にはほとんど聞こえず、不快音を抑制することが可能となる。
【００３０】
請求項３の発明によれば、平板状の圧電素子と、前記圧電素子の節を保持し、前記圧電素子との非接触空間を有する収納ケースと、前記圧電素子の入出力部へ接続された入出力端子からなる圧電トランスにおいて、前記収納ケースの内部に共鳴低減構造を有することで、ケース内部の共鳴による不快音の増幅を抑制することが可能となる。
【００３１】
請求項４の発明によれば、請求項３記載の圧電トランスにおいて、前記収納ケースは内壁に共鳴を低減するための凹凸を有することで、ケース内部で共鳴が起こりにくくなるため、不快音の増幅を抑制することが可能となる。
【００３２】
請求項５の発明によれば、請求項３記載の圧電トランスにおいて、前記収納ケース内部に共鳴を低減するための吸音繊維材料を有することで、ケース内部で共鳴が起こりにくくなるため、不快音の増幅を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における圧電トランスの一実施例１の概略図
【図２】本発明における実施例１に使用する入力端子４の概略図
【図３】本発明における実施例１に使用する入力端子４の材料特性
【図４】本発明における実施例１に使用する収納ケース２の密閉空間内の共鳴周波数
【図５】本発明における実施例１に使用する入力端子４の固有振動数
【図６】本発明における圧電トランスの一実施例２の概略図
【図７】本発明における圧電トランスの一実施例３の概略図
【符号の説明】
１・・・平板状の圧電素子、２ａ・・・圧電トランスキャップ、２ｂ・・・圧電トランスベース、３・・・出力端子、４・・・入力端子、５・・・シリコーン、６・・・半田、７・・・凹凸、８・・・グラスウール
【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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【図７】
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