(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで、エネルギー転換効率を高める変換器或いはエネルギー転換モジュールを提供する。【解決手段】変換器１０は、一端は固定端であり、他端は振動端Ａである。導電層３０Ｅ上にはコ字型溝削りを有し、コ字型溝削りの開口部は振動端に向けられ、変換器の触覚フィードバック効果、音声出力効果を高める、或いは共鳴モードの調整に用いられる。【選択図】図２Ａ
2013066137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変換器であって、
一端は固定端であり、他端は振動端であり、且つ溝削りを有し、前記溝削りの開口部は前記振動端に向けられる導電層を含むことを特徴とする変換器。
【請求項２】
前記固定端と前記溝削りの間の前記導電層上に設置される第一スマートマテリアル層と、
前記溝削りと前記振動端の間の前記導電層上に設置される第二スマートマテリアル層と、
前記第一スマートマテリアル層上に位置される第一電極層と、
前記第二スマートマテリアル層上に位置される第二電極層を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の変換器。
【請求項３】
前記第一スマートマテリアル層と前記第二スマートマテリアル層が位置されるエリアには、第一作動エリアと第二作動エリアがそれぞれ形成されることを特徴とする、請求項２に記載の変換器。
【請求項４】
前記第一スマートマテリアル層と前記第二スマートマテリアル層の材質には圧電材料或いは電場応答性高分子（ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ）が含まれることを特徴とする、請求項２に記載の変換器。
【請求項５】
前記変換器は、
前記導電層の下方に位置されると共に前記第一スマートマテリアル層に対応させる第三スマートマテリアル層と、
前記第三スマートマテリアル層の下方に位置される第三電極層と、
前記導電層の下方に位置されると共に前記第四スマートマテリアル層に対応させる第四スマートマテリアル層と、
前記第四スマートマテリアル層の下方に位置される第四電極層を更に含むことを特徴とする、請求項２に記載の変換器。
【請求項６】
変換器であって、
中央エリアは固定端であり、両端は二つの振動端であり、且つ二つの溝削りを有し、前記二つの溝削りの開口部は前記二つの振動端にそれぞれ向けられる導電層を含むことを特徴とする変換器。
【請求項７】
前記固定端と前記二つの溝削りの間の前記導電層上に設置される第一スマートマテリアル層と、
二つの前記溝削りと二つの前記振動端の間の前記導電層上にそれぞれ設置される二つの第二スマートマテリアル層と、
前記第一スマートマテリアル層上に位置される第一電極層と、
前記二つの第二スマートマテリアル層上にそれぞれ位置される二つの第二電極層を更に含むことを特徴とする、請求項６に記載の変換器。
【請求項８】
前記第一スマートマテリアル層と前記第二スマートマテリアル層が位置されるエリアには、二つの第一作動エリアと二つの第二作動エリアがそれぞれ形成されることを特徴とする、請求項７に記載の変換器。
【請求項９】
前記第一スマートマテリアル層と前記第二スマートマテリアル層の材質には圧電材料或いは電場応答性高分子が含まれることを特徴とする、請求項７に記載の変換器。
【請求項１０】
前記変換器は、
前記導電層の下方に位置されると共に前記第一スマートマテリアル層に対応させる第三スマートマテリアル層と、
前記第三スマートマテリアル層の下方に位置される第三電極層と、
前記導電層の下方に位置されると共に二つの前記第二スマートマテリアル層にそれぞれ対応させる二つの第四スマートマテリアル層と、
二つの前記第四スマートマテリアル層の下方にそれぞれ位置される二つの第四電極層を更に含むことを特徴とする、請求項７に記載の変換器。
【請求項１１】
エネルギー転換モジュールであって、
第一プレート部と、
導電層からなり、前記導電層の中央エリアは固定端であり、前記導電層の両端は二つの振動端となるか、或いは、前記導電層の一端は固定端であり、他端は振動端となる変換器を含み、
前記導電層は、開口部が前記振動端に向けられる少なくとも一つの溝削りを更に含むことを特徴とするエネルギー転換モジュール。
【請求項１２】
前記固定端と前記溝削りの間の前記導電層上に設置される第一スマートマテリアル層と、
前記溝削りと前記振動端の間の前記導電層上に設置される少なくとも一つの第二スマートマテリアル層と、
前記第一スマートマテリアル層上に位置される第一電極層と、
前記少なくとも一つの第二スマートマテリアル層上にそれぞれ位置される少なくとも一つの第二電極層を更に含むことを特徴とする、請求項１１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１３】
前記第一スマートマテリアル層と前記第二スマートマテリアル層は圧電材料或いは電場応答性高分子を含むことを特徴とする、請求項１２に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１４】
前記変換器は、
前記導電層の下方に位置されると共に前記第一スマートマテリアル層に対応させる第三スマートマテリアル層と、
前記第三スマートマテリアル層の下方に位置される第三電極層と、
前記導電層の下方に位置されると共に前記少なくとも一つの第二スマートマテリアル層にそれぞれ対応させる少なくとも一つの第四スマートマテリアル層と、
前記少なくとも一つの第四スマートマテリアル層の下方にそれぞれ位置される少なくとも一つの第四電極層を更に含むことを特徴とする、請求項１２に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１５】
前記第一プレート部はスクリーン、タッチパネル、フレーム（ｆｒａｍｅ）、基板或いはハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）  の何れか一つであることを特徴とする、請求項１１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１６】
前記変換器は第一支持部材と前記第一プレート部を利用して固定されることを特徴とする、請求項１５に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１７】
前記変換器は第二支持部材と第二プレート部を利用して固定され、前記第二プレート部はスクリーン、タッチパネル、フレーム、基板或いはハウジングの何れか一つであることを特徴とする、請求項１６に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１８】
前記第一支持部材と前記第二支持部材の内の何れか一つはスマートマテリアル或いはダンパーを含むことを特徴とする、請求項１７に記載のエネルギー転換モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変換器（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）及び変換器を使用したエネルギー転換モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
変換器はエネルギー転換装置であり、あるエネルギー形態を他のエネルギー形態に転換させるのに用いられる。一般的な変換器としてはモーター或いは発電機があり、モーターは入力された電気エネルギーを、電磁誘導により、機械的エネルギーに転換させて出力させ、発電機は入力された機械的エネルギーを電気エネルギーに転換させる。
【０００３】
このほか、エネルギー転換はスマートマテリアル（ｓｍａｒｔ  ｍａｔｅｒｉａｌ）を利用して実現される。例えば応力、温度、電気、磁場、ｐＨ、湿度等の外部刺激（ｓｔｉｍｕｌｉ）が与えられると、スマートマテリアルの一つ或いは複数の性質が変化するために、その特性を利用してエネルギー転換の目的を達成させる。よく使用されるスマートマテリアルとして、例えば圧電材料（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、電場応答性高分子（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｃｔｉｖｅ  Ｐｏｌｙｍｅｒ、  ＥＡＰ）、形状記憶合金（Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｌｌｏｙ、  ＳＭＡ）、磁歪材料（Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）、電歪材料（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）等がある。
【０００４】
スマートマテリアルを利用して製造された変換器は多くの製品に応用され、例えば位置決め部材、感応器、インクジェットプリンター等がある。圧電材料を例にとると、通常は逆圧電効果（Ｃｏｎｖｅｒｓｅ  Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｅｆｆｅｃｔ）の特性を利用した変換器が設計され、電場が与えられると、圧電材料は電場で直交方向に膨張或いは収縮し、これにより電気エネルギーを機械的エネルギーに転換させ、その逆も可能である。
【０００５】
出力エネルギー或いは反応（ｒｅｓｐｏｎｓｅ）値を高める為、スマートマテリアルは堆積或いは連結される。圧電材料であれば、マルチモルフ（ｍｕｌｔｉｍｏｒｐｈ）は最も大きいエネルギー出力を有し、バイモルフ（ｂｉｍｏｒｐｈ）がそれに続き、ユニモルフ（ｕｎｉｍｏｒｐｈ）が最も小さい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した従来の技術では、使用される圧電材料が多くなる程、コストも高くなり、組み立ても複雑となる。また、従来の圧電部材の触覚フィードバック効果及び音声出力効果は限られており、或いは任意で共鳴モードを調整出来無いため、エネルギー転換器の触覚フィードバック効果、音声出力効果を強化させる、或いは共鳴モードを調整させる新たな構造を提供する必要に迫られている。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、低コスト且つエネルギー転換効率を高める変換器或いはエネルギー転換モジュールを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第１実施形態の変換器は、一端は固定端であり、他端は振動端であり、且つ溝削りを有し、溝削りの開口部は振動端に向けられる導電層を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２実施形態の変換器は、導電層の中央エリアは固定端であり、両辺縁端は振動端であり、固定端の両側の導電層上にはコ字型溝削りをそれぞれ有し、開口部は同じ側の振動端にそれぞれ向けられる。
【００１０】
本発明の第３実施形態のエネルギー転換モジュールは、第１実施形態ないしは第２実施形態に述べる変換器及び少なくとも一つのパネルに結合される。これにより、触覚フィードバック効果と、音声出力の効果を強化し、或いは共鳴モード（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｍｏｄｅ）を調整させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エネルギー転換モジュールに応用され、高いエネルギー転換効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明に係る第１実施形態の変換器を説明する図である。
【図１Ｂ】本発明に係る第１実施形態の変換器を説明する図である。
【図２Ａ】本発明に係る第２実施形態の変換器を説明する図である。
【図２Ｂ】本発明に係る第２実施形態の変換器を説明する図である。
【図３】本発明に係る第１実施形態を基にしたバイモルフを説明する図である。
【図４Ａ】図１Ｂと図３の実施形態に、少なくとも一つの質量ブロックを加えたものである。
【図４Ｂ】図１Ｂと図３の実施形態に、少なくとも一つの質量ブロックを加えたものである。
【図５】本発明に係る第２実施形態を基にしたバイモルフである。
【図６Ａ】図２Ｂと図５の実施形態に、少なくとも一つの質量ブロックを加えたものである。
【図６Ｂ】図２Ｂと図５の実施形態に、少なくとも一つの質量ブロックを加えたものである。
【図７Ａ】本発明に係る第２実施形態に帰属する複数の変換器を説明する図である。
【図７Ｂ】本発明に係る第２実施形態に帰属する複数の変換器を説明する図である。
【図８Ａ】本発明に係る第２実施形態に帰属する複数の変換器を説明する図である。
【図８Ｂ】本発明に係る第２実施形態に帰属する複数の変換器を説明する図である。
【図８Ｃ】本発明に係る第２実施形態に帰属する複数の変換器を説明する図である。
【図９Ａ】本発明に係る第３実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【図９Ｂ】本発明に係る第３実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【図９Ｃ】本発明に係る第３実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【図９Ｄ】本発明に係る第３実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【図１０Ａ】本発明に係る第４実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【図１０Ｂ】本発明に係る第４実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【図１０Ｃ】本発明に係る第４実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【図１０Ｄ】本発明に係る第４実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【図１１Ａ】本発明に係る第５実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【図１１Ｂ】本発明に係る第５実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【図１２Ａ】本発明に係る第６実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【図１２Ｂ】本発明に係る第６実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【図１２Ｃ】本発明に係る第６実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【図１２Ｄ】本発明に係る第６実施形態のエネルギー転換モジュールを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照して本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００１４】
本発明の実施形態の変換器は導電層、スマートマテリアル層及び電極層を含む。導電層の一端は固定端であり、他端は振動端であり、或いは中央エリアは固定端であり、両端は振動端である。導電層上には開口部が振動端に向けられる溝削りを有し、スマートマテリアル層は溝削りと固定端の間、及びに溝削りと振動端の間の導電層上に設置される。電極層は各スマートマテリアル層上に形成される。
【００１５】
本明細書での「中央エリア」とは物体の中央位置或いはその近隣位置を指す。また、スマートマテリアル層は、制限されるわけではないが、圧電（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）材料（例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ｌｅａｄ  ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  ｔｉｔａｎａｔｅ、ＰＺＴ））、電場応答性高分子（ｅｌｅｃｔｒｏａｃｔｉｖｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ、ＥＡＰ）、形状記憶合金（ｓｈａｐｅ  ｍｅｍｏｒｙ  Ａｌｌｏｙ、  ＳＭＡ）、磁性収縮材料（ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、ｐＨ感受性ポリマー（ｐＨ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ）、温度応答性ポリマー（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ−ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ）等か、或いはそれらの組み合わせを含む。
【００１６】
このほか、変換器、スマートマテリアル層及び溝削りの形状は、規則的或いは不規則でもよく、例えば矩形、円形、多辺形、或いはそれらの組み合わせである。好ましくは、変換器の形状は矩形に近似し、溝削りの形状は冂字型或いはＵ字型に近似する。
以下では各実施形態の変換器を以ての電気エネルギーから機械的エネルギーへの転換を例にとるが、但しこれらに限定されるわけではない。
［第１実施形態］
まず、本発明の変換器の第１実施形態について説明する。
【００１７】
図１Ａ及び図１Ｂは本発明に係る第１実施形態の変換器１０であり、図１Ａは俯瞰図であり、図１Ｂは断面図である。図１Ａと図１Ｂによると、変換器１０は、両端を有し、Ａ端とＣ端の内の、Ｃ端は固定端であり、Ａ端は振動端である導電層３０Ｅを含む。導電層３０Ｅは、開口部が振動端Ａに向けられるコ字型溝削り１００を更に有する。このほか、第一スマートマテリアル層１０１は、コ字型溝削り１００と固定端Ｃの間の導電層３０Ｅ上に設置され、第二スマートマテリアル層１０２は、コ字型溝削り１００と振動端Ａの間の導電層３０Ｅ上に設置され、第一電極層１０１Ｅは、第一スマートマテリアル層１０１上に位置され、第二電極層１０２Ｅは、第二スマートマテリアル層１０２上に位置される。
【００１８】
電気エネルギーが導電層３０Ｅ、第一電極層１０１Ｅ、第二電極層１０２Ｅに供給されると、第一作動エリアＢ１は第一スマートマテリアル層１０１の作動エリアとなり、第二作動エリアＢ２は第二スマートマテリアル層１０２の作動エリアとなり、コ字型溝削り１００の目的は第二作動エリアＢ２に振動端Ａ及び自由端Ｄを形成させることである。
【００１９】
駆動信号が第一電極層１０１Ｅと導電層３０Ｅに送られると、第一スマートマテリアル層１０１は第一作動エリアＢ１で振動を発生させ、また振動は固定端Ｃから延伸されて振動端Ａまで拡散され、これに上下の動揺運動Ｍ１を行わせ、  Ｍ１の上下の動揺は振動端Ａに往復の慣性力Ｆ１を発生させ、振動端Ａの往復の慣性力Ｆ１は固定端Ｃに与えられて往復の慣性力Ｆ１’を発生させ、変換器の構造（導電層３０Ｅ、第一スマートマテリアル層１０１、第二スマートマテリアル層１０２、第一電極層１０１Ｅ、第二電極層１０２Ｅ）が可撓性を有する為に、少ない力量で変換器構造の曲げモーメントを完成させ、Ｆ１’の値はＦ１の値に近くなるが、より小さくなる。
【００２０】
同時に、駆動信号が第二電極層１０２Ｅと導電層３０Ｅに送られると、第二スマートマテリアル層１０２は第二作動エリアＢ２で振動を発生させ、第二スマートマテリアル層１０２は振動端Ａを支点とし、自由端Ｄからの往復の上下動揺運動Ｍ２を発生させ、Ｍ２の上下動揺は振動端Ａに往復の慣性力Ｆ２を発生させ、振動端Ａの往復の慣性力Ｆ２が固定端Ｃに与えられて往復の慣性力Ｆ２’を発生させ、変換器の構造（導電層３０Ｅ、第一スマートマテリアル層１０１、第二スマートマテリアル層１０２、第一電極層１０１Ｅ、第二電極層１０２Ｅ）が可撓性を有する為に、少ない力量で変換器構造の曲げモーメントを完成させ、Ｆ２’の値はＦ２の値に近くなるが、より小さくなる。
【００２１】
これにより、変換器１０の固定端Ｃでの総出力はＦ１’＋  Ｆ２’となる。実施の上では、第一スマートマテリアル層１０１と第二スマートマテリアル層１０２には異なる駆動信号がそれぞれ送られ、固定端Ｃに異なる慣性力の組み合わせを発生させ、変換器の触覚フィードバック効果と、音声出力効果を強化するか、或いは共鳴モードの調整に用いられる。
［第２実施形態］
次は、本発明の変換器の第２実施形態について説明する。
【００２２】
図２Ａと図２Ｂは本発明に係る第２実施形態の変換器１０であり、図２Ａは俯瞰図であり、図２Ｂは断面図である。図２Ａと図２Ｂによると、変換器１０は、両端は振動端Ａとなり、中央エリアは固定端Ｃとなる導電層３０Ｅを含む。導電層３０Ｅは、開口部が同じ側の振動端Ａにそれぞれ向けられる二つのコ字型溝削り１００を更に有する。このほか、第一スマートマテリアル層１０１は、二つのコ字型溝削り１００の間の導電層３０Ｅ上に設置され、二つの第二スマートマテリアル層１０２は、二つのコ字型溝削り１００と二つの振動端Ａの間の導電層３０Ｅ上にそれぞれ設置され、第一電極層１０１Ｅは、第一スマートマテリアル層１０１上に位置され、二つの第二電極層１０２Ｅは、二つの第二スマートマテリアル層１０２上にそれぞれ位置される。
【００２３】
電気エネルギーが導電層３０Ｅ、第一電極層１０１Ｅ、第二電極層１０２Ｅに供給されると、第一作動エリアＢ１は第一スマートマテリアル層１０１の作動エリアとなり、第二作動エリアＢ２は第二スマートマテリアル層１０２の作動エリアとなり、コ字型溝削り１００の目的は第二作動エリアＢ２で振動端Ａ及び自由端Ｄを形成させることである。
【００２４】
駆動信号が第一電極層１０１Ｅと導電層３０Ｅに送られると、第一スマートマテリアル層１０１は第一作動エリアＢ１で振動を発生させ、また振動は固定端Ｃから両側に延伸されて二つの振動端Ａまで拡散され、これに上下の動揺運動Ｍ１を行わせ、  Ｍ１の上下動揺は二つの振動端Ａに往復の慣性力Ｆ１を発生させ、二つの振動端Ａの往復の慣性力Ｆ１が固定端Ｃに与えられると往復の慣性力Ｆ１’を発生させ、変換器の構造（導電層３０Ｅ、第一スマートマテリアル層１０１、第二スマートマテリアル層１０２、第一電極層１０１Ｅ、第二電極層１０２Ｅ）が可撓性を有する為に、少ない力量で変換器構造の曲げモーメントを完成させ、Ｆ１’の値はＦ１の値に近くなるが、より小さくなる。
【００２５】
同時に、駆動信号が第二電極層１０２Ｅと導電層３０Ｅに送られると、第二スマートマテリアル層１０２は第二作動エリアＢ２で振動を発生させ、第二スマートマテリアル層１０２は振動端Ａを支点にし、自由端Ｄで往復の上下動揺運動Ｍ２を発生させ、Ｍ２の上下動揺は振動端Ａに往復の慣性力Ｆ２を発生させ、振動端Ａの往復の慣性力Ｆ２が固定端Ｃに与えられると往復の慣性力Ｆ２’を発生させ、変換器の導電層３０Ｅ等が可撓性を有する為に、少ない力量で変換器構造の曲げモーメントを完成させ、Ｆ２’の値はＦ２の値に近くなるが、より小さくなる。
【００２６】
これにより、変換器１０の固定端Ｃでの総出力はＦ１’＋２  Ｆ２’となる。実施の上では、第一スマートマテリアル層１０１と第二スマートマテリアル層１０２には異なる駆動信号がそれぞれ送られ、固定端Ｃに異なる慣性力の組み合わせを発生させ、変換器の触覚フィードバック効果と、音声出力効果を強化させるか、或いは共鳴モードの調整に用いられる。
【００２７】
実施の上では、第１実施形態の変換器１０は二層或いは多層のスマートマテリアル層を採用してもよい。図３は二層のスマートマテリアル層を有する変換器１０の断面図である。続いて図１Ｂの構造では、変換器１０は、導電層３０Ｅの下方に第一スマートマテリアル層１０１に対応させるように位置される第三スマートマテリアル層１０３と、第三スマートマテリアル層１０３の下方に位置される第三電極層１０３Ｅと、導電層３０Ｅの下方に第二スマートマテリアル層１０２に対応させるように位置される第四スマートマテリアル層１０４と、第四スマートマテリアル層１０４の下方に位置される第四電極層１０４Ｅを更に含む。同様に、同じ方法で多層のスマートマテリアル層を有する変換器１０を形成させてもよい。
【００２８】
このほか、慣性力を更に増加させる為、振動幅を増加させて、或いは共鳴モード（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｍｏｄｅ）を調整させて、変換器１０の適当な位置に、少なくとも一つの質量ブロックを加える。図４Ａ及び図４Ｂはそれぞれ図１Ｂと図３の変換器１０であり、第二電極層１０２Ｅと第四電極層１０４Ｅの適当な位置に、少なくとも一つの質量ブロック１２０を加えている。質量ブロック１２０には各種形状の各種材質が使用され、例えば金属等の高密度材質、或いは酸化ジルコニウム等の高ヤング率（Ｙｏｕｎｇ’ｓ  ｍｏｄｕｌｕｓ）材質等である。質量ブロック１２０の位置と数量は、図示するものに限定されるわけではない。
【００２９】
質量ブロック１２０を加えて構造全体の質量を変化させて、その自然共振振動数を変化させ、また質量ブロック１２０は第二スマートマテリアル層１０２と第四スマートマテリアル層１０４の質量負荷を増加させ、信号が第二スマートマテリアル層１０２と第四スマートマテリアル層１０４を駆動させると、第二スマートマテリアル層１０２と第四スマートマテリアル層１０４は振動端Ａを支点として、自由端Ｄに上下の往復振動を形成させ、質量ブロック１０２の配置は、自由端Ｄの負担を増加させ、但し自由端Ｄの往復運動を維持させる為に、質量ブロック１０２の負荷は振動端Ａの慣性力を増加させ、振動端Ａの慣性力は固定端Ｃに供給され、これにより質量ブロック１２０は固定端Ｃの慣性力の出力を増加させることが出来る。
【００３０】
実施の上では、第２実施形態の変換器１０は二層或いは多層のスマートマテリアル層を採用してもよい。図５は二層のスマートマテリアル層を有する変換器１０の断面図である。続いて図２Ｂの構造では、変換器１０は、導電層３０Ｅの下方に第一スマートマテリアル層１０１に対応させるように位置される第三スマートマテリアル層１０３と、第三スマートマテリアル層１０３の下方に位置される第三電極層１０３Ｅと、導電層３０Ｅの下方に二つの第二スマートマテリアル層１０２にそれぞれ対応させるように位置される二つの第四スマートマテリアル層１０４と、二つの第四スマートマテリアル層１０４の下方にそれぞれ位置される二つの第四電極層１０４Ｅを更に含む。同様に、同じ方法で多層のスマートマテリアル層を有する変換器１０を形成させてもよい。
【００３１】
このほか、慣性力を更に増加させる為に、振動幅を増加させるか、或いは共鳴モード（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｍｏｄｅ）を調整させ、変換器１０の適当な位置に、少なくとも一つの質量ブロックを加える。図６Ａと図６Ｂはそれぞれ図２Ｂと図５の変換器１０であり、第二電極層１０２Ｅと第四電極層１０４Ｅの適当な位置に、少なくとも一つの質量ブロック１２０を加えている。質量ブロック１２０は各種形状の各種材質を使用してよく、例えば金属等の高密度材質、或いは酸化ジルコニウムのような高ヤング率（Ｙｏｕｎｇ’ｓ  ｍｏｄｕｌｕｓ）材質である。質量ブロック１２０の位置と数量は、図示するものに限定されるわけではない。
【００３２】
図７Ａと図７Ｂは変換器１０の上面図であり、本発明に係る第２実施形態に帰属する変形であり、ここでは変換器１０はユニモルフ、バイモルフ或いはマルチモルフであるが、但しこれらに限られるわけではない。このほか、符号Ｓは実施上可能な固定エリア或いは支持部材である。本実施形態では、変換器１０の形状は十字形であり、導電層３０Ｅの中央エリアは固定端であり、四つの振動端Ａと、四つのコ字型溝削り１００を有し、開口部は四つの振動端Ａにそれぞれ向けられる。このほか、もしユニモルフならば、第一電極層１０１Ｅ  とその下方の第一スマートマテリアル１０１は四つのコ字型溝削り１００の間の導電層３０Ｅ上に設置され、また各溝削り１００と振動端Ａの間には第二電極層１０２Ｅとその下方の第二スマートマテリアル層１０２が設置される。ほかにも、図７Ｂによれば、変換器１０は質量ブロック１２０を有し、また質量ブロック１２０の数量と位置は図示するものに限定されるわけではない。
【００３３】
図８Ａ乃至図８Ｃは複数の変換器１０の上面図であり、本発明に係る第２実施形態に帰属する変形であり、ここでは変換器１０はユニモルフ、バイモルフ或いはマルチモルフであるが、但しこれらに限られない。本実施形態では、変換器１０の形状は円形であり、導電層３０Ｅの中央エリアは固定端Ｃであり、辺縁は振動端Ａである。導電層３０Ｅは、開口部が振動端Ａにそれぞれ向けられる複数のコ字型溝削り１００を有する。このほか、もしユニモルフならば、第一電極層１０１Ｅ  とその下方の第一スマートマテリアル１０１は複数のコ字型溝削り１００と固定端Ｃの間の導電層３０Ｅ上に設置され、また各溝削り１００と振動端Ａの間には第二電極層１０２Ｅとその下方の第二スマートマテリアル層１０２が設置される。このほか、変換器１０は適当な位置に、少なくとも一つの質量ブロック１２０（図示せず）を設置させる。
［第３実施形態］
本発明のエネルギー転換モジュールの第３実施形態について説明する。
【００３４】
図９Ａ乃至図９Ｄは本発明に係る第３実施形態のエネルギー転換モジュール１である。本実施形態では、エネルギー転換モジュール１は変換器１０と第一プレート部１１で主に構成される。変換器１０は本発明に係る第１実施形態の各種変換器、例えば図１Ａ、図１Ｂ、図３、図４Ａ及び図４Ｂの変換器１０を含む。変換器１０は固定端Ｃを第一プレート部１１に固定させ、また両者は狭角θを有し、本文中の、「固定」方式には、限定されるわけではないが、粘着、嵌入、当接、鎖錠、螺着、溶接、或いは他の本分野で習知の方法が含まれる。実施上、変換器１０は図９Ａと図９Ｂのように平面状でもよく、但し図９Ｃと図９Ｄのように湾曲状でもよい。本実施形態では、変換器１０は開口部が振動端Ａに向けられる少なくとも一つの溝削り１００（例えば図１Ａの実施形態に示す）を有する。第一プレート部１１はスクリーン、タッチパネル、フレーム（ｆｒａｍｅ）、基板或いはハウジング（ｈｏｕｓｉｎｇ）の内の何れか一つである。本実施形態では、変換器１０が電気エネルギーを供給されて駆動される場合、固定端Ｃに固定され、振動端Ａの振動は固定端Ｃに慣性力を発生させ、第一プレート部１１を振動させて空気を連動させ、音波（ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｗａｖｅ）或いは触覚フィードバック（ｈａｐｔｉｃ  ｆｅｅｄｂａｃｋ）を発生させる。
［第４実施形態］
本発明のエネルギー転換モジュールの第４実施形態について説明する。
【００３５】
図１０Ａ乃至図１０Ｄは本発明に係る第４実施形態のエネルギー転換モジュール１である。本実施形態は第３実施形態の変化であり、両者の差異は、本実施形態では支持部材１２Ａ、或いは支持部材１２Ａと支持部材１２Ｂを利用して、変換器１０の固定端Ｃを第一プレート部１１に固定させるか、或いは第一プレート部１１と第二プレート部１３に固定させる。ここでは、支持部材１２Ａの第一端は第一プレート部１１に固定され、第二端は変換器１０の固定端Ｃに固定され、支持部材１２Ｂの第一端は変換器１０の固定端Ｃに固定され、第二端は第二プレート部１３に固定される。本発明では、支持部材１２Ａと支持部材１２Ｂは、例えば金属や、ポリマー等どんな材質でもよく、構造は中空或いは中実であり、形状は筒状、柱状或いは他の形状であり、また数量は一つ或いは複数である。複数の実施形態では、支持部材１２Ａと支持部材１２Ｂの内の少なくとも何れか一つはダンパー（ｄａｍｐｅｒ）であり、これは例えばバネや弾性ゴム等の弾性体でよく、他の実施形態では、支持部材１２Ａと支持部材１２Ｂの内の少なくとも何れか一つはスマートマテリアルである。このほか、図１０Ａと図１０Ｂによると、第一プレート部１１と支持部材１２Ａ、及び第二プレート部１３と支持部材１２Ｂは、別々に製造され、図１０Ｃと図１０Ｄによれば、第一プレート部１１と支持部材１２Ａ、及び第二プレート部１３と支持部材１２Ｂは、一体成型される。
［第５実施形態］
以下は本発明のエネルギー転換モジュールの第５実施形態について説明する。
【００３６】
図１１Ａと図１１Ｂは本発明に係る第５実施形態のエネルギー転換モジュール１である。本実施形態では、エネルギー転換モジュール１は変換器１０と第一プレート部１１で主に構成される。ここでの変換器１０は本発明に係る第２実施形態の各種変換器を含み、例えば図２Ａ、図２Ｂ、図５、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃの変換器１０である。変換器１０の中央エリアは固定端Ｃとなり、第一プレート部１１に固定される。実施上は、変換器１０は図１１Ａのように湾曲状であり、但し図１１Ｂのように屈折平板状でもよい。本実施形態では、変換器１０は開口部が変換器１０の振動端Ａにそれぞれ向けられる少なくとも二つの溝削り１０１（例えば図２Ａの実施形態に示す）を有する。第一プレート部１１はスクリーン、タッチパネル、フレーム、基板或いはハウジングの内の何れか一つである。本実施形態では、変換器１０が電気エネルギーを供給されて駆動される場合、中央エリアＣに固定され、変換器１０の両辺縁エリアの振動は中央エリアＣに慣性力を発生させて、第一プレート部１１を振動させて空気を連動させ、音波或いは触覚フィードバックを発生させる。
【００３７】
図１２Ａ乃至図１２Ｄは本発明に係る第６実施形態のエネルギー転換モジュール１である。本実施形態は第５実施形態の変化であり、両者の差異は、本実施形態では支持部材１２Ａ、或いは支持部材１２Ａと支持部材１２Ｂを利用して、変換器１０の中央エリアを第一プレート部１１、或いは第一プレート部１１と第二プレート部１３の間に固定させる。ここでは、支持部材１２Ａの第一端は第一プレート部１１に固定され、第二端は変換器１０の中央エリアに固定され、支持部材１２Ｂの第一端は変換器１０の中央エリアに固定され、第二端は第二プレート部１３に固定される。支持部材１２Ａと支持部材１２Ｂの仔細に関しては前述の説明のとおりである。このほか、図１２Ａと図１２Ｂによると、第一プレート部１１と支持部材１２Ａ、及び第二プレート部１３と支持部材１２Ｂは、別々に製造され、図１２Ｃと図１２Ｄによれば、第一プレート部１１と支持部材１２Ａ、及び第二プレート部１３と支持部材１２Ｂは、一体成型である。
【００３８】
以上、本発明に係る実施形態のエネルギー転換モジュールは、溝削り構造を有する変換器と、質量ブロックの配置により、変換器の触覚フィードバック効果、音声出力効果を強化させ、或いは共鳴モードを調整させる。
【００３９】
上述の実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４０】
１        エネルギー転換モジュール
１０      変換器
１１      第一プレート部
１２Ａ    支持部材
１２Ｂ    支持部材
１３      第二プレート部
３０Ｅ    導電層
１００    コ字型溝削り
１０１    第一スマートマテリアル層
１０１Ｅ  第一電極層
１０２    第二スマートマテリアル層
１０２Ｅ  第二電極層
１０３    第三スマートマテリアル層
１０３Ｅ  第三電極層
１０４    第四スマートマテリアル層
１０４Ｅ  第四電極層
Ａ        振動端
Ｂ１      第一作動エリア
Ｂ２      第二作動エリア
Ｃ        固定エリア
Ｄ        自由端
Ｆ１      慣性力
Ｆ２      慣性力
Ｆ１’    慣性力
Ｆ２’    慣性力
Ｍ１      振動
Ｍ２      振動
Ｓ        固定エリア／支持部材
Θ        狭角
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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