JP7099913B2 - Bell - Google Patents
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Description
本発明は、鳴動音を発するベルに関する。 The present invention relates to a bell that emits a ringing sound.
従来、モーターによる駆動力でハンマー部材を金属筐体に衝突させることにより鳴動するモーターベルが知られている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, a motor bell that rings when a hammer member collides with a metal housing by a driving force of a motor is known (see, for example, Patent Document 1).
ベルの中には、停電が発生しても鳴動するように、バッテリー(例えば無停電電源)から供給される電力によって作動するものがある。このような場合、バッテリーの容量を低減するために、ベルの消費電力を低減させることが望ましい。ところが、モーターベルは消費電力が大きいという問題があった。 Some bells are powered by power supplied by a battery (eg, an uninterruptible power supply) so that they ring in the event of a power outage. In such cases, it is desirable to reduce the power consumption of the bell in order to reduce the capacity of the battery. However, the motor bell has a problem of high power consumption.
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ベルの消費電力を低減させることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to reduce the power consumption of the bell.
本発明のベルは、筐体と、前記筐体に固定された軸受部材と、前記軸受部材から第1方向に延伸する第1振動部材と、前記第1振動部材の前記軸受部材側と反対側の端部から、前記第1方向と異なる第2方向に延伸する第2振動部材と、前記第1振動部材に設けられた圧電素子と、前記第2振動部材の前記第1振動部材側と反対側の端部に設けられており、前記圧電素子の変形に伴って前記第1振動部材及び前記第2振動部材に生じる振動に応じて前記筐体への衝突を繰り返すハンマー部と、を有する。前記第2振動部材の長さは、例えば前記第1振動部材の長さよりも大きい。 The bell of the present invention has a housing, a bearing member fixed to the housing, a first vibrating member extending in a first direction from the bearing member, and a side of the first vibrating member opposite to the bearing member side. A second vibrating member extending in a second direction different from the first direction, a piezoelectric element provided in the first vibrating member, and opposite to the first vibrating member side of the second vibrating member. It is provided at the end on the side, and has a hammer portion that repeatedly collides with the housing in response to the vibration generated in the first vibrating member and the second vibrating member due to the deformation of the piezoelectric element. The length of the second vibrating member is, for example, larger than the length of the first vibrating member.
前記圧電素子は、前記第1振動部材において相対的に可撓性が大きい領域に設けられていてもよい。また、前記圧電素子は、前記第1振動部材の中心よりも前記第2振動部材に近い領域に設けられていてもよい。 The piezoelectric element may be provided in a region of the first vibrating member having a relatively large flexibility. Further, the piezoelectric element may be provided in a region closer to the second vibrating member than the center of the first vibrating member.
前記ベルは、前記ハンマー部に対して前記筐体と反対側に設けられた壁部をさらに有し、前記ハンマー部は、前記第2振動部材が変位していない状態において前記筐体及び前記壁部に接触せず、前記第2振動部材が変位して振動している状態において前記筐体及び前記壁部に順次接触してもよい。 The bell further has a wall portion provided on the opposite side of the housing to the hammer portion, and the hammer portion includes the housing and the wall in a state where the second vibrating member is not displaced. The housing and the wall portion may be sequentially contacted in a state where the second vibrating member is displaced and vibrates without contacting the portion.
本発明によれば、ベルの消費電力を低減させることができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the power consumption of the bell can be reduced.
[ベル1の概要]
図1は、本実施形態のベル1の内部構造を示す斜視図である。図2は、ベル1の内部構造を正面から視認した状態を示す模式図である。ベル1は、筐体(ゴング)11と、軸受部材12と、第1振動部材13と、第2振動部材14と、圧電素子15と、ハンマー部16と、給電部17とを有する。図1には示していないが、ベル1は、軸受部材12、第1振動部材13、第2振動部材14及び圧電素子15に外部から触れることができないようにするためのカバーをさらに有する。図2(b)は、図2(a)における圧電素子15の周辺部を拡大した図である。
[Overview of Bell 1]
FIG. 1 is a perspective view showing the internal structure of the
筐体11は、ハンマー部16が衝突することにより音を発する部材である。筐体11の材質及び形状は、音を発する限りにおいて任意であるが、例えば金属製のお椀形状である。図1に示す筐体11は、図1のZの向きに凹んでいる。
The
軸受部材12は、第1振動部材13の一端を固定するための部材である。軸受部材12は、例えばネジSにより筐体に固定されている。図1に示す例における破線の内側は平坦面であり、軸受部材12は、当該平坦面に固定されている。軸受部材12は、例えば金属により形成されているが、軸受部材12の材質は任意である。軸受部材12と第1振動部材13とは溶接されていてもよく、ネジ等の結合部材で結合されていてもよく、一体の金属から成形されていてもよい。
The bearing
第1振動部材13は、軸受部材12から第1方向(例えば図2におけるX方向)に延伸する部材である。第1振動部材13は、可撓性を有しており、外力が加わっていない状態で平坦(すなわち長手方向の輪郭線が直線状)になっており、外力が加わることにより、第1方向と直交する方向(例えば図2におけるY方向)に変形する板状部材である。第1振動部材13は、例えば金属により形成されている。
The first vibrating
第2振動部材14は、第1振動部材13の軸受部材12の側と反対側の端部から、第1方向と異なる第2方向に延伸する部材である。図2に示す例における第2方向はY方向であるが、第2方向はY方向に限らない。第2振動部材14は、可撓性を有しており、外力が加わっていない状態で平坦であり、外力が加わることにより、第2方向と直交する方向(図2におけるX方向)に変形する板状部材である。第2振動部材14は、例えば金属により形成されているが、第2振動部材14の材質は任意である。
The second vibrating
圧電素子15は、第1振動部材13に設けられており、給電部17から断続的な電圧が印加されることにより断続的に変形する。圧電素子15が断続的に変形すると、圧電素子15の変形により生じる応力が第1振動部材13を断続的に変形させて第1振動部材13が振動する。第1振動部材13が振動すると第2振動部材14が振動し、第2振動部材14の端部に設けられているハンマー部16が、第2振動部材14が変形する方向に変位することにより、ハンマー部16が筐体11に断続的に衝突する。
The
図2(b)に示すように、圧電素子15は、圧電材料151と、上部電極152と、下部電極153とを有する。圧電材料151の両側に上部電極152及び下部電極153が設けられている。上部電極152と下部電極153との間に給電部17が電圧を印加することにより、圧電材料151が変形する。下部電極153は第1振動部材13と電気的に導通しており、例えばグランド電位となる。
As shown in FIG. 2B, the
ハンマー部16は、第2振動部材14の第1振動部材13側と反対側の端部に設けられており、圧電素子15の変形に伴って第1振動部材13及び第2振動部材14に生じる振動に応じて筐体11への衝突を繰り返す。ハンマー部16が断続的に筐体11に衝突することで、ベル1はベル音を放出する。第2振動部材14の長さは、第1振動部材13の長さよりも大きい。このように、第2振動部材14の長さが第1振動部材13の長さよりも大きいことで、圧電素子15の小さな振動によりハンマー部16を大きく振動させることができる。
The
図2(a)に示す例においては、ハンマー部16が振動する方向が、ハンマー部16が衝突する筐体11の面に対して直交していないが、より大きな音を発生するために、ハンマー部16が振動する方向が、ハンマー部16が衝突する筐体11の面に対して直交するように構成することが好ましい。例えば、第2振動部材14の長さに対する筐体11の直径を、図2(a)に示す例よりも大きくすることで、ハンマー部16が振動する方向を、ハンマー部16が衝突する筐体11の面に対して直交する方向に近づけることができる。
In the example shown in FIG. 2A, the direction in which the
給電部17は、圧電素子15に電圧を印加するための電気回路を有しており、基準電位となる基準端子が圧電素子15の下部電極153に接続されており、印加電圧が発生する電源端子が圧電素子15の上部電極152に接続されている。給電部17は、電圧が印加される状態と電圧が印加されない状態とが連続的又は断続的に切り替わる鳴動信号を発生する。給電部17は、例えば防災設備の制御装置(例えば受信機)から火災が発生したことを示す制御信号を受信したことに応じて、鳴動信号の発生を開始する。防災設備の制御装置が鳴動信号を発生させる場合、給電部17は、制御装置から受信した鳴動信号をそのまま圧電素子15の上部電極152および下部電極153に印加してもよい。
The
給電部17は、例えば防災設備が備えるバッテリーから供給される電力により、圧電素子15に印加する電圧を発生する。給電部17がバッテリーを有しており、給電部17は、自身が有するバッテリーに蓄積された電力により、圧電素子15に印加する電圧を発生してもよい。
The
[圧電素子15が設けられる位置]
図3は、圧電素子15が設けられる位置について説明するための図である。図3(a)は、軸受部材12、第1振動部材13、第2振動部材14及びハンマー部16を正面から見た状態の模式図であり、図3(b)は、A-A線断面図である。
[Position where the
FIG. 3 is a diagram for explaining a position where the
ここで、第1振動部材13を変形させる方向に加わる応力の大きさをP、断面二重モーメントをIとすると、第1振動部材13の面と直交する方向に生じる第1振動部材13を変形させる力(以下、変形力という)の大きさは、以下の式(1)により表される。
g=Pa2(2a+3b)/6EI・・・(1)
式(1)におけるEは定数である。
Here, assuming that the magnitude of the stress applied in the direction of deforming the first vibrating
g = Pa 2 (2a + 3b) / 6EI ... (1)
E in equation (1) is a constant.
図3(b)に示すように、第1振動部材13の断面の幅をw、高さ(すなわち第1振動部材13の厚み)をhとすると、断面二重モーメントは以下の式(2)により表される。
I=wh3/2・・・(2)
As shown in FIG. 3B, where w is the width of the cross section of the first vibrating
I = wh 3/2 ... (2)
したがって、変形力gは、aが大きいほど大きくなり、hが小さいほど大きくなる。そこで、圧電素子15の少なくとも一部が、第1振動部材13の中心よりも第2振動部材14に近い領域に設けられていることが好ましい。圧電素子15の少なくとも一部は、例えば第1振動部材13における第2振動部材14と接続された端部と、第1振動部材13の中心位置との間に設けられている。
Therefore, the deformation force g becomes larger as a is larger, and becomes larger as h is smaller. Therefore, it is preferable that at least a part of the
また、圧電素子15は、効率よく第1振動部材13を振動させるために、第1振動部材13において相対的に可撓性が大きい領域に設けられていることが好ましい。図4、図5及び図6は、圧電素子15が第1振動部材13において相対的に可撓性が大きい領域に設けられている構成例を示す図である。
Further, in order to efficiently vibrate the first vibrating
図4に示す第1振動部材13は、Z方向において、軸受部材12と接続された端部よりも幅が狭い領域を有しており、圧電素子15は、当該領域に設けられている。圧電素子15は、例えば、第1振動部材13において最も幅が狭い位置を含む領域に設けられている。
The first vibrating
図5に示す第1振動部材13は、Y方向において、軸受部材12と接続された端部よりも厚みが小さい領域を有しており、圧電素子15は、当該領域に設けられている。圧電素子15は、例えば、第1振動部材13において最も厚みが小さい位置を含む領域に設けられている。
The first vibrating
図6に示す第1振動部材13は、一部の領域にスリット131及びスリット132が形成されている。スリット131及びスリット132は細長い穴であり、スリット131及びスリット132が形成された領域における第1振動部材13の実質的な幅は、軸受部材12と接続された端部における幅よりも小さい。図6に示す圧電素子15は、スリット131とスリット132との間の領域に設けられている。スリット131及びスリット132の外側に圧電素子が設けられていてもよい。
In the first vibrating
圧電素子15が、図4、図5又は図6に示したような位置に設けられていることで、圧電素子15の変形量に対する第1振動部材13の変形量が大きくなるので、圧電素子15を変形させるために要する電力の使用効率が高まる。
Since the
[ベル1による効果]
以上説明したように、ベル1は、第1振動部材13に設けられた圧電素子15を有しており、圧電素子15の変形に伴って第1振動部材13及び第2振動部材14に生じる振動に応じて、ハンマー部16が筐体11への衝突を繰り返す。ベル1がこのような構成を有することで、ベル1は、モーターにより動作するベルに比べて消費電力が小さくなるという効果を奏する。
[Effect of Bell 1]
As described above, the
[第1変形例]
図7は、第1変形例に係るベル2の構成を示す図である。ベル2は、壁部18をさらに有する点で、図2に示したベル1と異なり、他の点でベル1と同じである。壁部18は、ハンマー部16に対して筐体11と反対側に設けられている。
[First modification]
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the
ベル2が壁部18を有することにより、ハンマー部16は、第2振動部材14が変位していない状態において筐体11及び壁部18に接触せず、第2振動部材14が変位して振動している状態において筐体11及び壁部18に順次接触する。第2振動部材14が変位していない状態は、圧電素子15に電圧が印加されていない状態における第2振動部材14の状態である。
Since the
壁部18は、例えば筐体11と同じ材質を有しており、ハンマー部16が衝突したときに、ハンマー部16が筐体11に衝突したときと同じ音を発する。ベル2が壁部18を有することにより、ハンマー部16が筐体11から離れる向きに変位した場合にも音が発生するので、ベル2は、発生する鳴動音の周期を、ベル1が発生する鳴動音の周期よりも短くすることができる。
The
また、第2振動部材14が変位していない状態において、ハンマー部16の壁部18側の先端と壁部18のハンマー部16側の面との距離は、ハンマー部16の筐体11側の先端と筐体11のない面との距離と等しいことが好ましい。壁部18がこのような位置に設けられていることにより、ハンマー部16が筐体11に衝突したときに生じる音の大きさと、ハンマー部16が壁部18に衝突したときに生じる音の大きさとがほぼ等しくなる。
Further, in a state where the second vibrating
なお、図7においては、壁部18の断面が長方形で示されているが、壁部18が、筐体11よりも直径が小さな金属製のお椀形状であってもよい。壁部18がお椀形状であることにより、ハンマー部16が筐体11に衝突したときに生じる音と同様に音を響かせやすくなる。
Although the cross section of the
[第2変形例]
図8は、第2変形例に係るベル3の構成を示す図である。ベル3は、図2に示したベル1における第2振動部材14の代わりに第2振動部材19を有する点でベル1と異なり、他の点でベル1と同じである。
[Second modification]
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the bell 3 according to the second modification. The bell 3 is different from the
第2振動部材19は、一端が第1振動部材13に接続されており、他端にハンマー部16が接続されている。第2振動部材19は、第1振動部材13に接続されている一端から他端まで、筐体11の外周に沿って湾曲した状態で延在している。第2振動部材19がこのように湾曲していることで、第2振動部材19を第2振動部材14よりも長くすることができる。その結果、ハンマー部16が筐体11に衝突したときに筐体11に加わる力を大きくすることができるので、ベル3は、ベル1よりも大きな鳴動音を発生することができる。
One end of the second vibrating
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist. be. For example, the specific embodiment of the distribution / integration of the device is not limited to the above embodiment, and all or a part thereof may be functionally or physically distributed / integrated in any unit. Can be done. Also included in the embodiments of the present invention are new embodiments resulting from any combination of the plurality of embodiments. The effect of the new embodiment produced by the combination has the effect of the original embodiment together.
例えば、以上の説明においては、第1振動部材13、第2振動部材14、第2振動部材19が板状部材である場合を例示したが、これらの断面形状が長方形ではなく、断面形状が円又は楕円の棒状部材であってもよい。
また、以上の説明においては、ベル1、2、3が非常ベルである場合を例示したが、ベルの用途は任意であり、駅のベルを始めとする任意のベルに本発明を適用することができる。
For example, in the above description, the case where the first vibrating
Further, in the above description, the case where the
また、以上の説明においては、図2及び図7における左右方向にハンマー部16が振動するように示したが、ベル1、2、3が壁面等に取り付けられる向きは任意である。例えば、ハンマー部16が振動する方向が、重力の方向と一致するようにベル1、2、3が壁面等に取り付けられることが好ましい。このような向きにベル1、2、3が取り付けられることにより、ハンマー部16が筐体11に衝突する際に発生する力が強くなるので、より大きな音が発生する。
Further, in the above description, the
1、2、3 ベル
11 筐体
12 軸受部材
13 第1振動部材
14 第2振動部材
15 圧電素子
16 ハンマー部
17 給電部
18 壁部
19 第2振動部材
151 圧電材料
152 上部電極
153 下部電極
1, 2, 3
Claims (4)
前記筐体に固定された軸受部材と、
前記軸受部材から第1方向に延伸する第1振動部材と、
前記第1振動部材の前記軸受部材側と反対側の端部から、前記第1方向と直交する第2方向に延伸する第2振動部材と、
前記第1振動部材における前記第1振動部材の中心位置と前記第2振動部材との間の領域に設けられた圧電素子と、
前記第2振動部材の前記第1振動部材側と反対側の端部に設けられており、前記圧電素子の変形に伴って前記第1振動部材及び前記第2振動部材に生じる振動に応じて前記筐体への衝突を繰り返すハンマー部と、
を有するベル。 With the housing
The bearing member fixed to the housing and
A first vibrating member extending in the first direction from the bearing member,
A second vibrating member extending in a second direction orthogonal to the first direction from the end of the first vibrating member on the side opposite to the bearing member side.
A piezoelectric element provided in a region between the center position of the first vibrating member and the second vibrating member in the first vibrating member, and
The second vibrating member is provided at an end opposite to the first vibrating member side, and is said to respond to vibrations generated in the first vibrating member and the second vibrating member due to deformation of the piezoelectric element. The hammer part that repeatedly collides with the housing and
Bell with.
請求項1に記載のベル。 The length of the second vibrating member is larger than the length of the first vibrating member.
The bell according to claim 1.
請求項1又は2に記載のベル。 The piezoelectric element is provided in a region of the first vibrating member having a relatively large flexibility.
The bell according to claim 1 or 2.
前記ハンマー部は、前記第2振動部材が変位していない状態において前記筐体及び前記壁部に接触せず、前記第2振動部材が変位して振動している状態において前記筐体及び前記壁部に順次接触する、
請求項1から3のいずれか一項に記載のベル。 Further having a wall portion provided on the opposite side of the housing with respect to the hammer portion.
The hammer portion does not come into contact with the housing and the wall portion when the second vibrating member is not displaced, and the housing and the wall are vibrated when the second vibrating member is displaced and vibrating. Contact the parts one by one,
The bell according to any one of claims 1 to 3 .
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