JP2001007568A - 圧電トランス素子のケーシング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動時の静粛性に優れ、且つ振動を抑制する
ことのない圧電トランス素子のケーシング方法の提供。 【解決手段】 駆動に際して振動の節となる位置に支持
部材５ａ，５ｂが固定された圧電トランス素子１を、そ
れら支持部材を介してケース１１に固定するに際して、
当該素子の２次側の支持部材５ｂだけを当該ケース内壁
及び／または蓋１６に接着する。

Description

【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
のケーシング方法に関し、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のケーシン
グ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば、携帯型のパーソナルコン
ピュータやデスクトップタイプのパーソナルコンピュー
タにおいては、その表示装置として液晶表示パネルが広
く用いられている。この液晶表示パネルの内部には、一
般に、液晶表示パネルを背照するバックライトとして冷
陰極管が備えられている。この冷陰極管を点灯させるた
めには、一般に、略１ｋＶ以上の高電圧が必要であり、
発光を維持するためには数百Ｖ程度の電圧を印加するこ
とが必要である。

【０００３】上記のようなコンピュータ等の製品におい
ては、バックライト点灯用の昇圧モジュールに対しても
小型化、省電力化への要請が高く、このような要請に応
えるべく、その昇圧モジュールの内部に圧電トランス素
子が広く採用されつつある。このような圧電トランス素
子の２次領域側には、例えば上記の冷陰極管を駆動可能
な程度の高電圧が発生するため、安全への配慮からケー
スに収納して実装することによって周囲と隔離されるの
が一般的である。

【０００４】圧電トランス素子のケースへの収納方法と
して、例えば特開平６−３４２９４５号には、圧電トラ
ンス素子の１次側及び２次側の振動の節の位置（例え
ば、長さＬの素子をλ（１波長）モードで駆動させる場
合は当該素子の端面からからそれぞれＬ／４の位置）に
ゴムバンド等の帯状の弾性素材を接着すると共に、それ
ら弾性素材の外周面とケース内側の壁面とを接着するこ
とにより収納する方法が提案されている。

【０００５】圧電トランス素子をケースに収納するとき
には、駆動時の振動を阻害することなく如何に強固にケ
ース内に収納するかが課題となるが、上記の収納方法
は、特開昭５２−９８４９３３号の従来技術にも説明さ
れているように、圧電トランス素子の駆動時の振動を抑
制するという問題がある。

【０００６】また、圧電トランス素子を利用した昇圧モ
ジュールを上記の如くコンピュータ等の製品のバックラ
イトの駆動用に利用する場合には、そのバックライトの
明るさを調整する調光機能と、携帯型の製品に特に要求
される省電力機能とが求められる。

【０００７】これらの機能を実現する従来の方法として
は、所謂バースト調光なる制御方法が知られている。こ
のバースト調光は、圧電トランス素子を駆動する数十Ｋ
から数百ＫＨｚ程度の共振周波数を、その周波数より低
い数十から数百Ｈｚ程度の周波数で適宜オン・オフさせ
ることにより、バックライト駆動時の見かけの明るさを
調節可能とすると共に、そのオン・オフ動作によって消
費電力を低減させるという技術である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のバースト調光
は、要求される機能を比較的簡単な回路構成で実現でき
る優れた制御方法である。しかしながら、圧電トランス
素子自体の共振駆動は、数十Ｋから数百ＫＨｚ程度の周
波数であり、人間の可聴域の範囲外であるのに対して、
駆動をオン・オフさせる周波数は、人間の可聴範囲に含
まれる数十から数百Ｈｚ程度の周波数である。このた
め、圧電トランス素子を用いてバックライトをバースト
調光した場合には、人間にとって不快な音が発生し、商
品性の観点からは問題となる。この場合、上記の如く圧
電トランス素子を１次側及び２次側の振動の節の位置で
拘束するとより大きな音が発生する。この不快音は、本
願出願人による実験によれば、４ｋＨｚ程度の”ブー
ン”という音と、１３ｋＨｚ程度の”キーン”という音
によって構成されており、当該節の位置において最も大
きな測定結果を得た。

【０００９】このような現象が起きる理由として、駆動
状態（振動状態）の圧電トランス素子においては、振動
の節となる位置が不快音の腹となっており、そのような
状態の圧電トランス素子を振動の節となる２ヶ所の位置
で拘束することにより、不快音が増幅されるためと考え
られる。

【００１０】また、上記の不快音の発生要因としては、
ケースと圧電トランス素子とを電気的に接続するリード
線がたるみの無い張った状態のときに、そのリード線が
弦のように振動して発生することによる場合もある。

【００１１】そこで本発明は、駆動時の静粛性に優れ、
且つ振動を抑制することのない圧電トランス素子のケー
シング方法の提供を目的とする。

【００１２】

【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のケーシング方法
は、以下の構成を特徴とする。

【００１３】即ち、弾性素材からなる支持部材を、圧電
トランス素子を駆動したときに振動の節となる複数箇所
にそれぞれ固定すると共に、それら支持部材が固定され
た圧電トランス素子を、該固定された各支持部材の外縁
部が密着可能な大きさを有するケース内に固定するに際
して、該複数箇所のうち何れか１ヶ所の支持部材だけ
を、接着剤にて該ケースの内壁に接着することを特徴と
する。

【００１４】上記の方法において、例えば前記圧電トラ
ンス素子がλモードで駆動される圧電トランス素子であ
る場合は、その圧電トランス素子を駆動したときに振動
の節となる２ヶ所の位置に固定された前記支持部材のう
ち、該圧電トランス素子の２次側に固定された前記支持
部材だけを接着剤にて固定すると良い。

【００１５】また、前記ケースが、前記圧電トランス素
子の外部電極に接続されたリード線が接続される端子が
設けられているタイプである場合、前記リード線は、前
記圧電トランス素子と前記ケースとの前記支持部材を介
した固定が外れたときであっても、その固定が外れた前
記圧電トランス素子の前記ケース内における移動によ
り、前記リード線の両端部の接続部分に力学的負荷が加
わらない長さを有すると良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧電トランス
素子のケーシング方法を、圧電トランス素子をλ（１波
長）モードで駆動する場合に適用した一実施形態とし
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】図１は、本実施形態において、一般的な構
造の圧電トランス素子に支持部材を固定した状態を示す
図であり、同図に示す平面図（ａ）及ぶ側面図（ｂ）に
は、一例として、単板タイプの圧電トランス素子１のλ
モードにおける振動の節となる２ヶ所の位置にそれぞれ
支持部材を固定したときの外形形状を示している。

【００１８】単板タイプの圧電トランス素子１は、その
素子の表面に設けられた外部電極として、入力電圧を印
加する入力電極２，３と、出力電圧を取り出す出力電極
４とが設けられている。

【００１９】また、支持部材５ａ，５ｂは、シリコンゴ
ム等の一般的な弾性素材からなり、圧電トランス素子１
を駆動したときに振動の節となる２箇所の位置、即ち、
長さＬの圧電トランス素子１の両端面からそれぞれＬ／
４の位置に接着剤により固定されている。

【００２０】図２は、本実施形態における収納方法によ
り、図１に示す支持部材が固定された圧電トランス素子
をケース内に収納した状態を示す図であり、図２（ａ）
は、収納ケースに密閉用の蓋を取り付けていない状態に
おける平面図を表し、図２（ｂ）は、収納ケースに密閉
用の蓋を取り付けた実装状態における圧電トランス素子
１の短手方向の中心位置における断面図である。

【００２１】同図において、１１は、支持部材５ａ，５
ｂが固定された圧電トランス素子１が収納される合成樹
脂素材、或いはプラスティック等の素材からなる密閉式
のケース（ケーシング）であり、その１次側の端面に
は、リード線１５を介して入力電極２，３と接続される
端子１２，１３が設けられ、２次側の端面には、リード
線１５を介して出力電極４と接続される端子１４が設け
られている。また、１６は、圧電トランス素子１が収納
された状態のケース１１の外縁部に接着された蓋を表わ
す。

【００２２】ケース１１の内壁は、圧電トランス素子１
に固定された支持部材５ａ，５ｂの外縁部が密着可能な
大きさを有しており、圧電トランス素子１のケース１１
内への収納に際しては、それら支持部材のうち２次側に
固定された支持部材５ｂだけが接着剤を用いてケース１
１の内壁及び／または蓋１６と固定されている（後述す
る実験においては、実際の量産時の製造効率を考慮し
て、支持部材５ｂと蓋１６との接触面だけを接着剤で固
定した）。

【００２３】本実施形態において、２次側の支持部材５
ｂをケース１１に接着するのは、本願出願人による実験
によれば、１次側の支持部材５ａをケース１１に接着す
るときと比較してバースト調光を行った際に発生する不
快音を小さくすることができるからである。このことに
ついて実験した結果を、図３及び図４を参照して説明す
る。

【００２４】まず、実験においては、ケース１１として
内寸幅６．８ｍｍ、長さ３８ｍｍ、深さ２．３ｍｍの樹
脂製のケース及びそのケースの外縁部に接着する蓋１６
としての当該樹脂製の蓋、圧電トランス素子１として幅
６ｍｍ、長さ（Ｌ＝）３２ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの圧電
トランス素子、並びにその圧電トランス素子の振動の節
となる位置に固定する支持部材５ａ，５ｂとして内寸法
６ｍｍ×１．５ｍｍ、幅１．０ｍｍ、肉厚０．４ｍｍの
シリコンゴム製の支持部材を用意した。

【００２５】次に、当該シリコンゴム製の支持部材を、
用意した圧電トランス素子の振動の節となる２箇所の位
置（即ち、両端面からそれぞれＬ／４の位置）に、シリ
コン接着剤を用いて、それぞれ上述した図１に示す如く
接着した。

【００２６】次に、当該支持部材が２ヶ所に固定された
圧電トランス素子を、用意した樹脂製のケース内に収納
すると共に、当該ケースに設けられた端子と入出力電極
とを接続するリード線を図２（ａ）に示す如く接続し、
その状態において図２（ｂ）に示す如く蓋を接着して当
該圧電トランス素子を密閉状態とした。

【００２７】このとき、当該蓋と圧電トランス素子に固
定された支持部材との固定（接着）方法の違いにより、
４種類の実験サンプルを作成した。具体的には、当該蓋
とシリコンゴム製の支持部材とを、（１）１次側及び２
次側の両方とも接着したサンプル、（２）１次側だけを
接着したサンプル、（３）２次側だけを接着したサンプ
ル、そして（４）１次側及び２次側の両方とも接着しな
いサンプルの４種類の実験サンプルを作成した。

【００２８】また、４種類の実験サンプルにおいて、端
子と入出力電極とを接続するリード線の長さは、当該ケ
ース内において固定が外れた圧電トランス素子が長手方
向に移動する（ずれる）と、ケースの端面（１次側また
は２次側の端子が設けられている端面）に当接する以前
にリード線が伸びきってしまう（張ってしまう）長さと
した。

【００２９】次に、上記のように作成した４種類の実験
サンプルの１次側の端子には、共振周波数が約１００ｋ
Ｈｚ、電力約４Ｗの交流電圧を印加すると共に、上述し
たバースト調光を実現すべく１５０Ｈｚの周波数で当該
印加電圧のオン・オフ制御を行い、２次側の端子には、
冷陰極管を接続することにより、その冷陰極管を駆動し
た。そして、当該冷陰極管の駆動時の音量を、市販の騒
音計のＡ特性（人間の可聴周波数特性に近いモード）に
て測定した。このとき、冷陰極管の駆動前に測定した周
囲の騒音量（暗騒音）は２５ｄＢであり、測定時の騒音
計と実験サンプルとの離間距離は１０ｍｍとして測定し
た。このときの実験結果を図３及び図４に示す。

【００３０】図３は、本実施形態における実験サンプル
について駆動時の騒音を測定した実験結果を示す図であ
り、騒音計による実測値から当該暗騒音を差し引いた値
である。同図に示す測定結果からは、１次側及び２次側
の支持部材を両方ともケースに接着しないサンプルの騒
音が一番低く、次に騒音が低いのは、２次側の支持部材
だけをケースに接着したサンプルであることが判る。

【００３１】また、「発明が解決しようとする課題」に
て上述したように、駆動状態（振動状態）の圧電トラン
ス素子においては、振動の節となる位置が不快音の腹と
なっていると考えられるが、図３に示すように、２次側
の支持部材だけをケースに接着した場合は、１次側の支
持部材だけをケースに接着した場合と比較して発生する
音の大きさが小さいことが判る。この理由としては、圧
電トランス素子１を駆動したときに、その１次側の領域
よりも２次側の領域の振動の方が小さいためと考えられ
る。

【００３２】次に、４種類の実験サンプルに対して、１
０Ｇの重力加速度で１０，０００サイクルの振動を加え
た後で、接着されている蓋をケースから外して内部の様
子を観察した。

【００３３】図４は、振動印加後の実験サンプルのケー
ス内部の状態を説明する図であり、係る過度な振動が加
えられたことにより、騒音が一番低かった１次側及び２
次側の支持部材を両方ともケースに接着しないサンプル
においては、当該ケース内部で圧電トランス素子が振動
し、結果としてリード線が断線していた。

【００３４】そこで、本実施形態では、係る実験結果を
踏まえて、上述したように２次側の支持部材だけをケー
スに接着する方法を採用した。

【００３５】また、上記の実験においては、採用したリ
ード線に余裕がなかったために、１次側及び２次側の支
持部材を両方ともケースに接着しないサンプルにおいて
過度な振動が原因となって断線が生じた。そこで、図２
（ａ）及び（ｂ）において、リード線１５の長さは、外
部から加えられた大きな衝撃により、圧電トランス素子
１とケース１１との支持部材５ｂを介した固定が外れた
ときであっても、その固定が外れた圧電トランス素子１
のケース１１内における移動によってはリード線１５の
両端部の接続部分（ハンダ付け箇所）に力学的な負荷が
加わらない長さに設定する。これにより、従来例で説明
したようにリード線が弦のように張った状態になって音
を発生させることと、リード線１５の切断とを防止する
ことができる。

【００３６】このように、圧電トランス素子１を上述し
た如くケース１１に収納することにより、その収納状態
の圧電トランス素子１を駆動するに際して、静粛性に優
れ、且つ振動を抑制することなく駆動することができ
る。

【００３７】尚、上述した実施形態においては、圧電ト
ランス素子をλモードにて駆動する場合を例に説明した
が、共振モードはこれに限られるものではなく、３／２
λモード等の他のモードであっても良く、その場合は、
駆動したときに振動の節となる複数箇所のうち、何れか
１ヶ所の支持部材だけを接着剤にてケースの内壁に接着
すれば良い。

【００３８】また、上述した実施形態においては、一例
として単板タイプの圧電トランス素子を用いたが、これ
に限られるものではなく、積層構造の圧電トランス素子
にも採用することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
駆動時の静粛性に優れ、且つ振動を抑制することのない
圧電トランス素子のケーシング方法の提供が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態において、一般的な構造の圧電トラ
ンス素子に支持部材を固定した状態を示す図である。

【図２】本実施形態における収納方法により、図１に示
す支持部材が固定された圧電トランス素子をケース内に
収納した状態を示す図である。

【図３】本実施形態における実験サンプルについて駆動
時の騒音を測定した実験結果を示す図である。

【図４】振動印加後の実験サンプルのケース内部の状態
を説明する図である。

【符号の説明】 １：圧電トランス素子， ２，３：入力電極， ４：出力電極， ５ａ，５ｂ：支持部材， １１：ケース， １２〜１４：端子， １５：リード線， １６：蓋，

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性素材からなる支持部材を、圧電トラ
   ンス素子を駆動したときに振動の節となる複数箇所にそ
   れぞれ固定すると共に、それら支持部材が固定された圧
   電トランス素子を、該固定された各支持部材の外縁部が
   密着可能な大きさを有するケース内に固定するに際し
   て、該複数箇所のうち何れか１ヶ所の支持部材だけを、
   接着剤にて該ケースの内壁に接着することを特徴とする
   圧電トランス素子のケーシング方法。
2. 【請求項２】 前記圧電トランス素子は、λモードで駆
   動される圧電トランス素子であって、その圧電トランス
   素子を駆動したときに振動の節となる２ヶ所の位置に固
   定された前記支持部材のうち、該圧電トランス素子の２
   次側に固定された前記支持部材だけを接着剤にて固定す
   ることを特徴とする請求項１記載の圧電トランス素子の
   ケーシング方法。
3. 【請求項３】 前記ケースには、前記圧電トランス素子
   の外部電極に接続されたリード線が接続される端子が設
   けられており、 前記リード線は、前記圧電トランス素子と前記ケースと
   の前記支持部材を介した固定が外れたときであっても、
   その固定が外れた前記圧電トランス素子の前記ケース内
   における移動により、前記リード線の両端部の接続部分
   に力学的負荷が加わらない長さ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のケーシング方法。