エネルギー転換モジュール
【課題】従来のエネルギー転換装置に比べ優れた音波ないしは触覚振動効果を有し、或いはエネルギー転換装置の製造工程及び使用寿命または信頼性を改善させるエネルギー転換モジュールを提供する。
【解決手段】第一変換器と、支持体とブロック体を少なくとも含む。支持体の第一端は第一平板に当接或いは固設され、また第二端は第一変換器の中央部分に当接或いは固設される。ブロック体の第一端は第一変換器の中央部分に当接或いは固設され、また第二端は第二平板に当接或いは固設される。
【解決手段】第一変換器と、支持体とブロック体を少なくとも含む。支持体の第一端は第一平板に当接或いは固設され、また第二端は第一変換器の中央部分に当接或いは固設される。ブロック体の第一端は第一変換器の中央部分に当接或いは固設され、また第二端は第二平板に当接或いは固設される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変換器（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）に関する。より詳しくは、変換器を使用し音波或いは触覚振動を発生させるエネルギー転換モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
変換器はあるエネルギー形態を他のエネルギー形態へと転換するエネルギー転換装置であり、一般的には、例えばモーター或いは発電機等の電気機械式の変換器が知られており、モーターは入力される電気エネルギーを電磁誘導により機械的エネルギーとして出力させ、一般的なモーターは回転運動方式で機械的エネルギーを出力させ、例えば直流整流子電動機、サーボモーター、ステッピングモーター等があり、その他の種類のものはあまり多くは見かけないが、例えばリニアモーターがあり、これは入力された電気エネルギーを直線運動へと直接転換させて出力させる。もしエネルギー転換の方向を変更するならば、入力された機械的エネルギーを電気エネルギーへ転換させて出力させ、このような装置は発電機と呼ばれ、一般的な発電機の形式は電力システムに用いられる単相交流或いは三相交流発電機がある。
【０００３】
このほか、変換器はスマートマテリアル（ｓｍａｒｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）を用いて設計し実現でき、一般的なスマートマテリアルとしては、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）等が知られている。図１は従来のエネルギー転換装置であり、ここでは変換器１０は圧電材料で実現され、例えばユニモルフ（ｕｎｉｍｏｒｐｈ）、バイモルフ（ｂｉｍｏｒｐｈ）、マルチモルフ（ｍｕｌｔｉｍｏｒｐｈ）等であり、これは逆圧電効果（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｅｆｆｅｃｔ）の特性を利用し入力された電気信号を機械的運動に転換させて出力させる。
【０００４】
一般的に用いられる圧電気結晶の形状は矩形或いは円形（圧電ブザー製作に常用される）をしており、但し他の形式を呈するものもあり、実際の応用情況をみて決定される。出力されるエネルギー量の大小を性能の指標とすると、マルチモルフが最も優れており、次点がバイモルフで、ユニモルフは最低となる。コストを見るならば、圧電気結晶の価格と圧電材料の積層数は正相関し、このため性能に対する要求が高くなければ、コストを考慮し通常はユニモルフが使用される。
【０００５】
図１は従来の振動伝搬装置（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）の構造を示し、弾性変換器１０を駆動させることで、変換器１０の震動エネルギーは粘着部材１２を経由し上部筐体１４へ伝搬され音波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）或いは触覚フィードバック（ｈａｐｔｉｃ ｆｅｅｄｂａｃｋ）を発生させる。一般的な従来の方法では変換器は粘着或いは鎖錠等の方式により上部筐体１４下方に固定され、震動エネルギーは直接変換器１０を経て上部筐体１４へと伝搬される。
【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、一般的に用いられる変換器１０の材料は、その端部或いは縁側の振幅及び出力が制限される為、それが伝搬できる震動エネルギーも制限されてしまい、触覚フィードバックの触感反応が不明瞭になり、或いは上部筐体１４が発生させる音圧（Ｓｏｕｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ、 ＳＰＬ）を極度に低下させる。また従来のエネルギー転換装置の変換器１０は通常粘着部材１２が上部筐体１４の内部表面に粘着する。この種の製造方法は製造に相当な時間が掛かるのみならず、変換器１０が長時間の振動後、容易に脱落する現象を発生させた。このため、早急に新たなエネルギー転換モジュールを提供し、変換器の脱落問題を改善させ、製造工程を簡素化させ、或いは慣性エネルギー量を増加させる必要がある。
【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、従来のエネルギー転換装置と比較し優れた音波ないしは触覚振動効果を有し、或いはエネルギー転換装置の製造工程及び使用寿命または信頼性を改善させる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】
本発明の第１実施形態によれば、エネルギー転換モジュールは第一変換器、支持体及びブロック体を含む。ここでは、支持体の第一端は第一平板に当接或いは固設され、また第二端は第一変換器の中央部分に当接或いは固設される。ブロック体の第一端は第一変換器の中央部分に当接或いは固設され、また第二端は第二平板に当接或いは固設される。これにより、第一変換器の慣性エネルギーはブロック体を経由して第二平板へと伝搬され、音波或いは触覚フィードバックを発生させる。
【０００９】
本発明の第２実施形態によれば、エネルギー転換モジュールは第一変換器、支持体及びブロック体を含む以外に、第一変換器の外側部分に固設され、第一変換器外側部分の振幅を増加させ、伝搬される慣性力を高める為に用いられる、或いは共振モード（ｒｅｓｏｎａｎｔ ｍｏｄｅ）の調整に用いられる少なくとも一つのマス・ブロックを更に含む。
【００１０】
本発明の第３実施形態によれば、エネルギー転換モジュールは第一変換器、支持体、ブロック体及びマス・ブロックを含む以外に、マス・ブロックに固設され、慣性力を更に高め、触覚フィードバック及び音声出力の効果を強化させる為に用いられる、或いは共振モード（ｒｅｓｏｎａｎｔ ｍｏｄｅ）の調整に用いられる少なくとも一つの第二変換器を更に含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来のエネルギー転換装置と比較し優れた音波ないしは触覚振動効果を有し、或いはエネルギー転換装置の製造工程及び使用寿命または信頼性を改善させるエネルギー転換モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のエネルギー転換装置である。
【図２】本発明に係る第１実施形態のエネルギー転換モジュールの断面図である。
【図３】嵌入方式を使用し支持体、ブロック体を第一平板、第二平板にそれぞれ結合させたものである。
【図４Ａ】図２の変型である。
【図４Ｂ】図２の変型である。
【図５Ａ】第一変換器の詳細な断面図である。
【図５Ｂ】他の第一変換器の詳細な断面図である。
【図６Ａ】各形状の第一変換器の上面図での例示である。
【図６Ｂ】各形状の第一変換器の上面図での例示である。
【図６Ｃ】各形状の第一変換器の上面図での例示である。
【図６Ｄ】各形状の第一変換器の上面図での例示である。
【図６Ｅ】各形状の第一変換器の上面図での例示である。
【図７Ａ】本発明に係る第２実施形態の各種エネルギー転換モジュールの断面図である。
【図７Ｂ】本発明に係る第２実施形態の各種エネルギー転換モジュールの断面図である。
【図７Ｃ】本発明に係る第２実施形態の各種エネルギー転換モジュールの断面図である。
【図７Ｄ】本発明に係る第２実施形態の各種エネルギー転換モジュールの断面図である。
【図８Ａ】各形状の第一変換器及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。
【図８Ｂ】各形状の第一変換器及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。
【図８Ｃ】各形状の第一変換器及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。
【図８Ｄ】各形状の第一変換器及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。
【図８Ｅ】各形状の第一変換器及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。
【図８Ｆ】各形状の第一変換器及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。
【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の断面図である。
【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の断面図である。
【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の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、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。
【実施例】
【００１４】
本発明の実施形態に係るエネルギー転換モジュールは図２には本発明に係る第１実施形態エネルギー転換モジュール（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｍｏｄｕｌｅ）の断面図を示す。本実施形態では、エネルギー転換モジュールは電気エネルギーを機械的エネルギーへと転換する為に用いられるが、但しこの限りではない。
（第１実施形態）
まず、本発明のエネルギー転換モジュールの第１実施形態について説明する。
【００１５】
本実施形態のエネルギー転換モジュールは第一変換器（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ、標示為Ｐ）２３、支持体２４及びブロック体２５を主に含む。ここでは、支持体２４の第一端は第一平板２１に当接或いは固設（ｍｏｕｎｔ）され、第二端は第一変換器２３の中央部分に当接或いは固設される。本明細書では、“中央部分”とは物体の中央の位置或いはそれに隣接する位置を指し、“外側部分”とは物体の中央部分以外の位置を指す。ブロック体２５の第一端は第一変換器２３の中央部分に当接或いは固設され、第二端は第二平板２２に当接或いは固設される。上述の第一変換器２３、支持体２４及びブロック体２５、或いは上述の第一平板２１、第一変換器２３、支持体２４及びブロック体２５はモジュール形態で製造される為、迅速な製造が可能となる。
【００１６】
支持体２４と第一平板２１は一体成型され、或いは別々に製作される。例えば前述の、ブロック体２５は第二平板２２に当接或いは固設される。ここでは、当接方式を使用する事で製造法を切り替えでき、固設方式では一体成型、粘着固定、鎖錠、螺設或いは他の技術が使用される。図３によると、実施には、ブロック体２５は嵌入方式が使用されて第二平板２２に当接或いは固設される。支持体２４も嵌入方式が使用されて第一平板２１に当接或いは固設される。
【００１７】
本実施形態では、第一平板２１或いは第二平板２２はスクリーン、タッチパネル、フレーム（ｆｒａｍｅ）、基板もしくは筐体（ｈｏｕｓｉｎｇ）等であり、第一変換器２３の慣性エネルギーはブロック体２５を経由して第二平板２２へと伝搬され、音波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）或いは触覚フィードバック（ｈａｐｔｉｃ ｆｅｅｄｂａｃｋ）を発生させる。支持体２４或いはブロック体２５は中空或いは中実でよく、形状は筒状、柱状或いは他の形状でよく、また数量は一つ或いは一つ以上でもよい。実施形態の変型では、例えば図４Ａによると、支持体２４はダンパー（ｄａｍｐｅｒ）２４Ｂであり、これは弾性体、例えばバネや、弾性ゴムでもよい。
【００１８】
他の実施形態の変型では、例えば図４Ｂによれば、第一平板２１上に隣接される支持体２４の少なくとも一面には、少なくとも一つの第一凹型部２４Ａが形成され、支持体２４と第一凹型部２４Ａは第一平板２１の製造時に一体成型され、或いは第一平板２１の後に加工される方式で形成される。支持体２４は第一変換器２３の中央部分に当接或いは固設され、また第一凹型部２４Ａの数量及び形状は第一変換器２３の形状に依拠して改変され、第一変換器２３を第一凹型部２４Ａに形成される内部凹型空間内で動揺させ、設置空間を節約させ薄型化の目的を達成させる。例えば、第一変換器２３は矩形であり、支持体２４の両側に対称になる二つの第一凹型部２４Ａを形成させ、第一変換器２３は円形であり、支持体２４の外側に環状の第一凹型部２４Ａを形成させる。
【００１９】
類似する情況下では、第二平板２２上に隣接するブロック体２５の少なくとも一面には、少なくとも一つの第二凹型部２５Ａが形成され、ブロック体２５と第二凹型部２５Ａは第二平板２２の製造時に一体成型され、或いは第二平板２２の後に加工される方式で形成される。ブロック体２５は第一変換器２３の中央部分に当接或いは固設され、また第二凹型部２５Ａの数量及び形状は第一変換器２３の形状に依拠して改変され、第一変換器２３を第二凹型部２５Ａに形成される内部凹型空間内で動揺させ、設置空間を節約させ薄型化の目的を達成させる。例えば、第一変換器２３は矩形であり、ブロック体２５の両側には対称になる二つの第二凹型部２５Ａが形成され、第一変換器２３は円形であり、ブロック体２５の外側には環状の第二凹型部２５Ａが形成される。
【００２０】
図４Ｂによると、支持体２４と第一平板２１は一体成型であり、ブロック体２５と第二平板２２は一体成型である。例としては、掘削技術を使用して図４Ｂに示す第一凹型部２４Ａと第二凹型部２５Ａを形成させる。ブロック体２５と支持体２４は第一変換器２３の上部表面と下部表面にそれぞれ当接或いは固設される。
【００２１】
本実施形態では、第一変換器２３に使用されるスマートマテリアルは圧電（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）或いは磁性收縮材料（ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）等であり、但しこの限りではない。
【００２２】
上述のエネルギー転換モジュールによると、第一変換器２３が電気エネルギーを供給され駆動される場合、上下振動が発生される。第一変換器２３の中央部分は支持体２４、ブロック体２５により第一平板２１と第二平板２２の間に結合され、外側部分の上下振動は支持体２４と、ブロック体２５を透過して中軸２００に慣性エネルギーを発生させ、ブロック体２５を経由して第二平板２２へと伝搬され、第二平板２２の振動により空気を振動させ、これにより音波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）を発生させるか、或いは触覚フィードバック（ｈａｐｔｉｃ ｆｅｅｄｂａｃｋ）を発生させる。図１に示す従来のエネルギー転換装置と比較し、本実施形態のブロック体２５は脱落する情況を発生させず、また本実施形態のものは従来のエネルギー転換装置と比較すると、優れた音波或いは触覚振動効果を有する。もしダンパー２４Ｂ（図４Ａ）を使用するならば、支持体２４に伝搬される振動はダンパー２４Ｂにより吸収される為、第一平板２１で音波或いは触覚振動を発生させない。
【００２３】
図５Ａは第一変換器２３の詳細な断面図である。第一変換器２３は導電層２３０、第一スマートマテリアル層２３１Ａ及び第一電極層２３２Ａを含む。ここでは、第一スマートマテリアル層２３１Ａは導電層２３０上部表面に形成され、第一スマートマテリアル層２３１Ａ上部表面には第一電極層２３２Ａが塗布される。導電層２３０及び第一電極層２３２Ａはそれぞれ第一スマートマテリアル層２３１Ａの駆動に必要な２電極となり、また導電層２３０は導電の薄膜材料（例えば電極層）或いは板状材料（例えば金属板）で実施され、導電層２３０が金属板の場合、第一変換器２３の堅牢性と耐用性を増加させ、第二平板２２へと伝搬される慣性エネルギー量を増加させ、音波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）或いは触覚フィードバック（ｈａｐｔｉｃ ｆｅｅｄｂａｃｋ）を発生させる。図５Ａに示す第一変換器２３では単層の第一スマートマテリアル層２３１Ａが使用される為、圧電材料として採用されるならば一般的には、ユニモルフ（ｕｎｉｍｏｒｐｈ）と呼ばれる。
【００２４】
このほか、実施の際は、第一変換器２３は二つ或いは多層の第一スマートマテリアル層２３１Ａを採用し、従来の多積層（ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒｓ）の圧電気結晶を形成させる。
【００２５】
図５Ｂは他の第一変換器２３の詳細な断面図である。第一変換器２３は導電層２３０、第一スマートマテリアル層２３１Ａ、第一電極層２３２Ａ、第二スマートマテリアル層２３１Ｂ及び第２電極層２３２Ｂを含む。ここでは、第一スマートマテリアル層２３１Ａは導電層２３０の上部表面に形成され、第一スマートマテリアル層２３１Ａ上部表面には第一電極層２３２Ａが塗布される。第二スマートマテリアル層２３１Ｂは導電層２３０の下に形成され、第二スマートマテリアル層２３１Ｂの下部表面には第二電極層２３２Ｂが塗布される。導電層２３０は第一スマートマテリアル層２３１Ａと第二スマートマテリアル層２３１Ｂの共通電極となり、第一電極層２３２Ａと第二電極層２３２Ｂはそれぞれ第一スマートマテリアル層２３１Ａと第二スマートマテリアル層２３１Ｂの駆動に必要な電極となる。図５Ｂに示す第一変換器２３は二層の第一スマートマテリアル層２３１Ａと第二スマートマテリアル層２３１Ｂが使用される為、圧電材料として採用されるならば一般的には、バイモルフ（ｂｉｍｏｒｐｈ）と呼ばれる。
【００２６】
図６Ａ乃至図６Ｅは各形状の第一変換器２３の上面図での例示である。ここでは、図６Ａは矩形の第一変換器２３の上面図であり、これは矩形の導電層２３０及び矩形の第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。図６Ｂは円形の第一変換器２３の上面図であり、これは円形の導電層２３０及び円形の第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。図６Ｃは三芒星（ｔｒｉ−ｆｏｒｋｅｄ ｓｔａｒ）形の第一変換器２３の上面図であり、これは三芒星形の導電層２３０及び三芒星形の第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。図６Ｄは十字形の第一変換器２３の上面図であり、これは導電層２３０及び第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。
【００２７】
上述の各形状の第一変換器２３はユニモルフ（ｕｎｉｍｏｒｐｈ）を例にする。実施に於いては同様に導電層２３０の下部表面に形成される第二スマートマテリアル層２３１Ｂを増加させ、第二スマートマテリアル層２３１Ｂの表面に第２電極層２３２Ｂを塗布させ、前述のバイモルフ（ｂｉｍｏｒｐｈ）を形成させる。
【００２８】
図６Ｅは十字形の第一変換器２３の上面図であり、十字形の導電層２３０上には、二つが垂直に交差し十字形を成す第一スマートマテリアル層２３１Ａを有し、また絶縁部材２３３を使用し両者を絶縁させ隔離させ、絶縁部材２３３は絶縁層或いは絶縁体となる。
（第２実施形態）
本発明のエネルギー転換モジュールの第２実施形態について説明する。
【００２９】
図７Ａは本発明に係る第２実施形態のエネルギー転換モジュールの断面図である。以下には本実施形態と第１実施形態の異なる点についてのみ説明し、残りの点については第１実施形態の各項での説明に沿う。本実施形態は第１実施形態に示す第一変換器２３、支持体２４及びブロック体２５を含む以外に、第一変換器２３の外側部分に固設される少なくとも一つのマス・ブロック（ｉｎｅｒｔｉａｌ ｍａｓｓ）を更に含む。図７Ａに標示するＭ、マス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂは第一変換器２３の外側部分の上部表面にそれぞれ固設される。本明細書での、方向の“上”とは第二平板２２を向く方向を指し、方向の“下”とは第一平板２１を向く方向を指す。マス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂは各形状の各種材質を使用しており、例えば高密度材質（例えば金属）或いはヤング率（Ｙｏｕｎｇ’ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ）材質（例えば酸化ジルコニウム）等である。図７Ｂによると、マス・ブロック２６Ｃとマス・ブロック２６Ｄは第一変換器２３の外側部分の下部表面にそれぞれ固設される。図７Ｃによるとマス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂ、及びにマス・ブロック２６Ｃとマス・ブロック２６Ｄは第一変換器２３の外側部分の上部表面と下部表面にそれぞれ固設される。図７Ｄによれば、マス・ブロック２６Ｅとマス・ブロック２６Ｆは第一変換器２３の外側部分の側端辺にそれぞれ固設される。上述の図７Ａ乃至図７Ｄによるとマス・ブロックの配置形式は配合されて使用され、例えば、図７Ｃではマス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂ及びにマス・ブロック２６Ｃとマス・ブロック２６Ｄが第一変換器２３外側部分の上部表面と下部表面にそれぞれ固設され、また図７Ｄではマス・ブロック２６Ｅと２６Ｆが第一変換器２３外側部分の両側端辺にそれぞれ固設される。
【００３０】
図８Ａ乃至図８Ｆは各形状の第一変換器２３及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。ここでは、図８Ａは矩形の第一変換器２３、マス・ブロック２６Ａ及びマス・ブロック２６Ｂの上面図或いは下面図であり、これは矩形の導電層２３０及び矩形の第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂは導電層２３０の外側部分に配置されるが、但しこの限りではない。図８Ｂは円形の第一変換器２３及びマス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ、マス・ブロック２６Ｃの上面図或いは下面図であり、これは円形の導電層２３０及び円形の第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロックＢ、マス・ブロックＣは導電層２３０周辺の等角（１２０度）の外側部分の三辺の縁端に配置されるが、但しこの限りではない、例えば、等角（９０度）の外側部分の四辺の縁端に配置されてもよい。図８Ｃは他の円形の第一変換器２３及びマス・ブロック２６の上面図或いは下面図であり、マス・ブロック２６は導電層２３０外側部分の円周上に配置される。図８Ｄは三芒星（ｔｒｉ−ｆｏｒｋｅｄ ｓｔａｒ）形の第一変換器２３、マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ及びマス・ブロック２６Ｃの上面図或いは下面図であり、これは三芒星形の導電層２３０及び第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ、マス・ブロック２６Ｃは導電層２３０の外側部分の三辺の縁端に配置されるが、但しこの限りではない。図８Ｅは十字形の第一変換器２３、マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ、マス・ブロック２６Ｃ及びマス・ブロック２６Ｄの上面図或いは下面図であり、これは十字形の導電層２３０及び第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ、マス・ブロック２６Ｃ、マス・ブロックＤは導電層２３０の外側部分の四辺の縁端に配置されるが、但しこの限りではない。
【００３１】
上述の各形状の第一変換器２３はユニモルフ（ｕｎｉｍｏｒｐｈ）を例にしている。実施に於いては同様に導電層２３０の下部表面に形成される第二スマートマテリアル層２３１Ｂを増加させて、第二スマートマテリアル層２３１Ｂの表面には第二電極層２３２Ｂが塗布され、前述のバイモルフ（ｂｉｍｏｒｐｈ）が形成される。
【００３２】
図８Ｆは他の十字形の第一変換器２３、マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ、マス・ブロック２６Ｃ及びマス・ブロック２６Ｄの上面図或いは下面図であり、十字形の導電層２３０上には、二つが垂直に交差し十字形を成す第一スマートマテリアル層２３１Ａを有し、また絶縁部材２３３を使用して両者を絶縁させ隔離させる。マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ、マス・ブロック２６Ｃ、マス・ブロックＤは導電層２３０の外側部分の四辺の縁端に配置されるが、但しこの限りではない。
【００３３】
上述の第２実施形態のエネルギー転換モジュールによれば、第一変換器２３が電気エネルギーを供給され駆動される場合、マス・ブロックは第一変換器２３外側部分の慣性質量を増加させ、或いは共振モード（ｒｅｓｏｎａｎｔ ｍｏｄｅ）の調整に用いられる。
（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の断面図である。以下では本実施形態と第１実施形態及び第２実施形態の異なる点についてのみ説明し、その他の部分は第１実施形態及び第２実施形態での各項の説明に沿う。本実施形態では第２実施形態に示す第一変換器２３、支持体２４、ブロック体２５、マス・ブロック２６Ａ及びマス・ブロック２６Ｂを含む以外に、マス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂに位置される少なくとも一つの第二変換器２７Ａと第二変換器２７Ｂを更に含む。第二変換器２７Ａと第二変換器２７Ｂの材質は第一変換器２３の材質が使用され、或いはボイスコイルモータ（ｖｏｉｃｅ ｃｏｉｌ ｍｏｔｏｒ）、偏心回転モータ（ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｍａｓｓ （ＥＲＭ） ｍｏｔｏｒ）ないしはリニア共振アクチュエータ（ｌｉｎｅａｒ ｒｅｓｏｎａｎｔ ａｃｔｕａｔｏｒ、 ＬＲＡ）が使用される。図９Ａに標示されるＰ’、第二変換器２７Ａ及び第二変換器２７Ｂはマス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂの上部表面にそれぞれ固設され、一部分を外へ向けて延伸させる。図９Ｂによると、第二変換器２７Ａと第二変換器２７Ｂはマス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂの側端辺にそれぞれ固設される。図９Ｃによれば、第二変換器２７Ｃと第二変換器２７Ｄはマス・ブロック２６Ｃとマス・ブロック２６Ｄの下部表面にそれぞれ固設され、一部分を外へ向けて延伸させる。
【００３５】
上述の第３実施形態のエネルギー転換モジュールによると、第一変換器２３が電気エネルギーを供給されて駆動される場合、第二変換器２７Ａ乃至第二変換器２７Ｄを選択して駆動させ振動を発生させ、同時に支持体２４、ブロック体２５の中軸２００を連動させて透過させ更に大きな慣性エネルギーを発生させ、第二平板２２へと伝搬させて、第二平板２２を振動させて空気を振動させる事で、更に強烈な音波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）を発生させるか、或いは更に強烈な触覚フィードバック（ｈａｐｔｉｃ ｆｅｅｄｂａｃｋ）を発生させる。或いは第二変換器２７Ａ乃至第二変換器２７Ｄを選択して駆動させて振動を発生させ、振動モード調整の選択性を増加させ、或いは第一変換器２３両端の振幅を増加させ、伝搬される慣性力を更に増加させる。
【００３６】
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】
【００３７】
１０ 変換器
１２ 粘着部材
１４ 上部筐体
２１ 第一平板
２２ 第二平板
２３ 第一変換器
２３０ 導電層
２３１Ａ 第一スマートマテリアル層
２３１Ｂ 第二スマートマテリアル層
２３２Ａ 第一電極層
２３２Ｂ 第二電極層
２３３ 絶縁部材
２４ 支持体
２４Ａ 第一凹型部
２４Ｂ ダンパー
２５ ブロック体
２５Ａ 第二凹型部
２６ マス・ブロック
２６Ａ マス・ブロック
２６Ｂ マス・ブロック
２６Ｃ マス・ブロック
２６Ｄ マス・ブロック
２６Ｅ マス・ブロック
２６Ｆ マス・ブロック
２７Ａ 第二変換器
２７Ｂ 第二変換器
２７Ｃ 第二変換器
２７Ｄ 第二変換器
２００ 中軸
Ｐ 第一変換器
Ｍ マス・ブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変換器（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）に関する。より詳しくは、変換器を使用し音波或いは触覚振動を発生させるエネルギー転換モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
変換器はあるエネルギー形態を他のエネルギー形態へと転換するエネルギー転換装置であり、一般的には、例えばモーター或いは発電機等の電気機械式の変換器が知られており、モーターは入力される電気エネルギーを電磁誘導により機械的エネルギーとして出力させ、一般的なモーターは回転運動方式で機械的エネルギーを出力させ、例えば直流整流子電動機、サーボモーター、ステッピングモーター等があり、その他の種類のものはあまり多くは見かけないが、例えばリニアモーターがあり、これは入力された電気エネルギーを直線運動へと直接転換させて出力させる。もしエネルギー転換の方向を変更するならば、入力された機械的エネルギーを電気エネルギーへ転換させて出力させ、このような装置は発電機と呼ばれ、一般的な発電機の形式は電力システムに用いられる単相交流或いは三相交流発電機がある。
【０００３】
このほか、変換器はスマートマテリアル（ｓｍａｒｔ ｍａｔｅｒｉａｌ）を用いて設計し実現でき、一般的なスマートマテリアルとしては、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）等が知られている。図１は従来のエネルギー転換装置であり、ここでは変換器１０は圧電材料で実現され、例えばユニモルフ（ｕｎｉｍｏｒｐｈ）、バイモルフ（ｂｉｍｏｒｐｈ）、マルチモルフ（ｍｕｌｔｉｍｏｒｐｈ）等であり、これは逆圧電効果（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｅｆｆｅｃｔ）の特性を利用し入力された電気信号を機械的運動に転換させて出力させる。
【０００４】
一般的に用いられる圧電気結晶の形状は矩形或いは円形（圧電ブザー製作に常用される）をしており、但し他の形式を呈するものもあり、実際の応用情況をみて決定される。出力されるエネルギー量の大小を性能の指標とすると、マルチモルフが最も優れており、次点がバイモルフで、ユニモルフは最低となる。コストを見るならば、圧電気結晶の価格と圧電材料の積層数は正相関し、このため性能に対する要求が高くなければ、コストを考慮し通常はユニモルフが使用される。
【０００５】
図１は従来の振動伝搬装置（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）の構造を示し、弾性変換器１０を駆動させることで、変換器１０の震動エネルギーは粘着部材１２を経由し上部筐体１４へ伝搬され音波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）或いは触覚フィードバック（ｈａｐｔｉｃ ｆｅｅｄｂａｃｋ）を発生させる。一般的な従来の方法では変換器は粘着或いは鎖錠等の方式により上部筐体１４下方に固定され、震動エネルギーは直接変換器１０を経て上部筐体１４へと伝搬される。
【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、一般的に用いられる変換器１０の材料は、その端部或いは縁側の振幅及び出力が制限される為、それが伝搬できる震動エネルギーも制限されてしまい、触覚フィードバックの触感反応が不明瞭になり、或いは上部筐体１４が発生させる音圧（Ｓｏｕｎｄ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ、 ＳＰＬ）を極度に低下させる。また従来のエネルギー転換装置の変換器１０は通常粘着部材１２が上部筐体１４の内部表面に粘着する。この種の製造方法は製造に相当な時間が掛かるのみならず、変換器１０が長時間の振動後、容易に脱落する現象を発生させた。このため、早急に新たなエネルギー転換モジュールを提供し、変換器の脱落問題を改善させ、製造工程を簡素化させ、或いは慣性エネルギー量を増加させる必要がある。
【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、従来のエネルギー転換装置と比較し優れた音波ないしは触覚振動効果を有し、或いはエネルギー転換装置の製造工程及び使用寿命または信頼性を改善させる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】
本発明の第１実施形態によれば、エネルギー転換モジュールは第一変換器、支持体及びブロック体を含む。ここでは、支持体の第一端は第一平板に当接或いは固設され、また第二端は第一変換器の中央部分に当接或いは固設される。ブロック体の第一端は第一変換器の中央部分に当接或いは固設され、また第二端は第二平板に当接或いは固設される。これにより、第一変換器の慣性エネルギーはブロック体を経由して第二平板へと伝搬され、音波或いは触覚フィードバックを発生させる。
【０００９】
本発明の第２実施形態によれば、エネルギー転換モジュールは第一変換器、支持体及びブロック体を含む以外に、第一変換器の外側部分に固設され、第一変換器外側部分の振幅を増加させ、伝搬される慣性力を高める為に用いられる、或いは共振モード（ｒｅｓｏｎａｎｔ ｍｏｄｅ）の調整に用いられる少なくとも一つのマス・ブロックを更に含む。
【００１０】
本発明の第３実施形態によれば、エネルギー転換モジュールは第一変換器、支持体、ブロック体及びマス・ブロックを含む以外に、マス・ブロックに固設され、慣性力を更に高め、触覚フィードバック及び音声出力の効果を強化させる為に用いられる、或いは共振モード（ｒｅｓｏｎａｎｔ ｍｏｄｅ）の調整に用いられる少なくとも一つの第二変換器を更に含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来のエネルギー転換装置と比較し優れた音波ないしは触覚振動効果を有し、或いはエネルギー転換装置の製造工程及び使用寿命または信頼性を改善させるエネルギー転換モジュールが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のエネルギー転換装置である。
【図２】本発明に係る第１実施形態のエネルギー転換モジュールの断面図である。
【図３】嵌入方式を使用し支持体、ブロック体を第一平板、第二平板にそれぞれ結合させたものである。
【図４Ａ】図２の変型である。
【図４Ｂ】図２の変型である。
【図５Ａ】第一変換器の詳細な断面図である。
【図５Ｂ】他の第一変換器の詳細な断面図である。
【図６Ａ】各形状の第一変換器の上面図での例示である。
【図６Ｂ】各形状の第一変換器の上面図での例示である。
【図６Ｃ】各形状の第一変換器の上面図での例示である。
【図６Ｄ】各形状の第一変換器の上面図での例示である。
【図６Ｅ】各形状の第一変換器の上面図での例示である。
【図７Ａ】本発明に係る第２実施形態の各種エネルギー転換モジュールの断面図である。
【図７Ｂ】本発明に係る第２実施形態の各種エネルギー転換モジュールの断面図である。
【図７Ｃ】本発明に係る第２実施形態の各種エネルギー転換モジュールの断面図である。
【図７Ｄ】本発明に係る第２実施形態の各種エネルギー転換モジュールの断面図である。
【図８Ａ】各形状の第一変換器及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。
【図８Ｂ】各形状の第一変換器及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。
【図８Ｃ】各形状の第一変換器及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。
【図８Ｄ】各形状の第一変換器及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。
【図８Ｅ】各形状の第一変換器及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。
【図８Ｆ】各形状の第一変換器及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。
【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の断面図である。
【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の断面図である。
【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の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、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。
【実施例】
【００１４】
本発明の実施形態に係るエネルギー転換モジュールは図２には本発明に係る第１実施形態エネルギー転換モジュール（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｍｏｄｕｌｅ）の断面図を示す。本実施形態では、エネルギー転換モジュールは電気エネルギーを機械的エネルギーへと転換する為に用いられるが、但しこの限りではない。
（第１実施形態）
まず、本発明のエネルギー転換モジュールの第１実施形態について説明する。
【００１５】
本実施形態のエネルギー転換モジュールは第一変換器（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ、標示為Ｐ）２３、支持体２４及びブロック体２５を主に含む。ここでは、支持体２４の第一端は第一平板２１に当接或いは固設（ｍｏｕｎｔ）され、第二端は第一変換器２３の中央部分に当接或いは固設される。本明細書では、“中央部分”とは物体の中央の位置或いはそれに隣接する位置を指し、“外側部分”とは物体の中央部分以外の位置を指す。ブロック体２５の第一端は第一変換器２３の中央部分に当接或いは固設され、第二端は第二平板２２に当接或いは固設される。上述の第一変換器２３、支持体２４及びブロック体２５、或いは上述の第一平板２１、第一変換器２３、支持体２４及びブロック体２５はモジュール形態で製造される為、迅速な製造が可能となる。
【００１６】
支持体２４と第一平板２１は一体成型され、或いは別々に製作される。例えば前述の、ブロック体２５は第二平板２２に当接或いは固設される。ここでは、当接方式を使用する事で製造法を切り替えでき、固設方式では一体成型、粘着固定、鎖錠、螺設或いは他の技術が使用される。図３によると、実施には、ブロック体２５は嵌入方式が使用されて第二平板２２に当接或いは固設される。支持体２４も嵌入方式が使用されて第一平板２１に当接或いは固設される。
【００１７】
本実施形態では、第一平板２１或いは第二平板２２はスクリーン、タッチパネル、フレーム（ｆｒａｍｅ）、基板もしくは筐体（ｈｏｕｓｉｎｇ）等であり、第一変換器２３の慣性エネルギーはブロック体２５を経由して第二平板２２へと伝搬され、音波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）或いは触覚フィードバック（ｈａｐｔｉｃ ｆｅｅｄｂａｃｋ）を発生させる。支持体２４或いはブロック体２５は中空或いは中実でよく、形状は筒状、柱状或いは他の形状でよく、また数量は一つ或いは一つ以上でもよい。実施形態の変型では、例えば図４Ａによると、支持体２４はダンパー（ｄａｍｐｅｒ）２４Ｂであり、これは弾性体、例えばバネや、弾性ゴムでもよい。
【００１８】
他の実施形態の変型では、例えば図４Ｂによれば、第一平板２１上に隣接される支持体２４の少なくとも一面には、少なくとも一つの第一凹型部２４Ａが形成され、支持体２４と第一凹型部２４Ａは第一平板２１の製造時に一体成型され、或いは第一平板２１の後に加工される方式で形成される。支持体２４は第一変換器２３の中央部分に当接或いは固設され、また第一凹型部２４Ａの数量及び形状は第一変換器２３の形状に依拠して改変され、第一変換器２３を第一凹型部２４Ａに形成される内部凹型空間内で動揺させ、設置空間を節約させ薄型化の目的を達成させる。例えば、第一変換器２３は矩形であり、支持体２４の両側に対称になる二つの第一凹型部２４Ａを形成させ、第一変換器２３は円形であり、支持体２４の外側に環状の第一凹型部２４Ａを形成させる。
【００１９】
類似する情況下では、第二平板２２上に隣接するブロック体２５の少なくとも一面には、少なくとも一つの第二凹型部２５Ａが形成され、ブロック体２５と第二凹型部２５Ａは第二平板２２の製造時に一体成型され、或いは第二平板２２の後に加工される方式で形成される。ブロック体２５は第一変換器２３の中央部分に当接或いは固設され、また第二凹型部２５Ａの数量及び形状は第一変換器２３の形状に依拠して改変され、第一変換器２３を第二凹型部２５Ａに形成される内部凹型空間内で動揺させ、設置空間を節約させ薄型化の目的を達成させる。例えば、第一変換器２３は矩形であり、ブロック体２５の両側には対称になる二つの第二凹型部２５Ａが形成され、第一変換器２３は円形であり、ブロック体２５の外側には環状の第二凹型部２５Ａが形成される。
【００２０】
図４Ｂによると、支持体２４と第一平板２１は一体成型であり、ブロック体２５と第二平板２２は一体成型である。例としては、掘削技術を使用して図４Ｂに示す第一凹型部２４Ａと第二凹型部２５Ａを形成させる。ブロック体２５と支持体２４は第一変換器２３の上部表面と下部表面にそれぞれ当接或いは固設される。
【００２１】
本実施形態では、第一変換器２３に使用されるスマートマテリアルは圧電（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）或いは磁性收縮材料（ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）等であり、但しこの限りではない。
【００２２】
上述のエネルギー転換モジュールによると、第一変換器２３が電気エネルギーを供給され駆動される場合、上下振動が発生される。第一変換器２３の中央部分は支持体２４、ブロック体２５により第一平板２１と第二平板２２の間に結合され、外側部分の上下振動は支持体２４と、ブロック体２５を透過して中軸２００に慣性エネルギーを発生させ、ブロック体２５を経由して第二平板２２へと伝搬され、第二平板２２の振動により空気を振動させ、これにより音波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）を発生させるか、或いは触覚フィードバック（ｈａｐｔｉｃ ｆｅｅｄｂａｃｋ）を発生させる。図１に示す従来のエネルギー転換装置と比較し、本実施形態のブロック体２５は脱落する情況を発生させず、また本実施形態のものは従来のエネルギー転換装置と比較すると、優れた音波或いは触覚振動効果を有する。もしダンパー２４Ｂ（図４Ａ）を使用するならば、支持体２４に伝搬される振動はダンパー２４Ｂにより吸収される為、第一平板２１で音波或いは触覚振動を発生させない。
【００２３】
図５Ａは第一変換器２３の詳細な断面図である。第一変換器２３は導電層２３０、第一スマートマテリアル層２３１Ａ及び第一電極層２３２Ａを含む。ここでは、第一スマートマテリアル層２３１Ａは導電層２３０上部表面に形成され、第一スマートマテリアル層２３１Ａ上部表面には第一電極層２３２Ａが塗布される。導電層２３０及び第一電極層２３２Ａはそれぞれ第一スマートマテリアル層２３１Ａの駆動に必要な２電極となり、また導電層２３０は導電の薄膜材料（例えば電極層）或いは板状材料（例えば金属板）で実施され、導電層２３０が金属板の場合、第一変換器２３の堅牢性と耐用性を増加させ、第二平板２２へと伝搬される慣性エネルギー量を増加させ、音波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）或いは触覚フィードバック（ｈａｐｔｉｃ ｆｅｅｄｂａｃｋ）を発生させる。図５Ａに示す第一変換器２３では単層の第一スマートマテリアル層２３１Ａが使用される為、圧電材料として採用されるならば一般的には、ユニモルフ（ｕｎｉｍｏｒｐｈ）と呼ばれる。
【００２４】
このほか、実施の際は、第一変換器２３は二つ或いは多層の第一スマートマテリアル層２３１Ａを採用し、従来の多積層（ｍｕｌｔｉ−ｌａｙｅｒｓ）の圧電気結晶を形成させる。
【００２５】
図５Ｂは他の第一変換器２３の詳細な断面図である。第一変換器２３は導電層２３０、第一スマートマテリアル層２３１Ａ、第一電極層２３２Ａ、第二スマートマテリアル層２３１Ｂ及び第２電極層２３２Ｂを含む。ここでは、第一スマートマテリアル層２３１Ａは導電層２３０の上部表面に形成され、第一スマートマテリアル層２３１Ａ上部表面には第一電極層２３２Ａが塗布される。第二スマートマテリアル層２３１Ｂは導電層２３０の下に形成され、第二スマートマテリアル層２３１Ｂの下部表面には第二電極層２３２Ｂが塗布される。導電層２３０は第一スマートマテリアル層２３１Ａと第二スマートマテリアル層２３１Ｂの共通電極となり、第一電極層２３２Ａと第二電極層２３２Ｂはそれぞれ第一スマートマテリアル層２３１Ａと第二スマートマテリアル層２３１Ｂの駆動に必要な電極となる。図５Ｂに示す第一変換器２３は二層の第一スマートマテリアル層２３１Ａと第二スマートマテリアル層２３１Ｂが使用される為、圧電材料として採用されるならば一般的には、バイモルフ（ｂｉｍｏｒｐｈ）と呼ばれる。
【００２６】
図６Ａ乃至図６Ｅは各形状の第一変換器２３の上面図での例示である。ここでは、図６Ａは矩形の第一変換器２３の上面図であり、これは矩形の導電層２３０及び矩形の第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。図６Ｂは円形の第一変換器２３の上面図であり、これは円形の導電層２３０及び円形の第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。図６Ｃは三芒星（ｔｒｉ−ｆｏｒｋｅｄ ｓｔａｒ）形の第一変換器２３の上面図であり、これは三芒星形の導電層２３０及び三芒星形の第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。図６Ｄは十字形の第一変換器２３の上面図であり、これは導電層２３０及び第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。
【００２７】
上述の各形状の第一変換器２３はユニモルフ（ｕｎｉｍｏｒｐｈ）を例にする。実施に於いては同様に導電層２３０の下部表面に形成される第二スマートマテリアル層２３１Ｂを増加させ、第二スマートマテリアル層２３１Ｂの表面に第２電極層２３２Ｂを塗布させ、前述のバイモルフ（ｂｉｍｏｒｐｈ）を形成させる。
【００２８】
図６Ｅは十字形の第一変換器２３の上面図であり、十字形の導電層２３０上には、二つが垂直に交差し十字形を成す第一スマートマテリアル層２３１Ａを有し、また絶縁部材２３３を使用し両者を絶縁させ隔離させ、絶縁部材２３３は絶縁層或いは絶縁体となる。
（第２実施形態）
本発明のエネルギー転換モジュールの第２実施形態について説明する。
【００２９】
図７Ａは本発明に係る第２実施形態のエネルギー転換モジュールの断面図である。以下には本実施形態と第１実施形態の異なる点についてのみ説明し、残りの点については第１実施形態の各項での説明に沿う。本実施形態は第１実施形態に示す第一変換器２３、支持体２４及びブロック体２５を含む以外に、第一変換器２３の外側部分に固設される少なくとも一つのマス・ブロック（ｉｎｅｒｔｉａｌ ｍａｓｓ）を更に含む。図７Ａに標示するＭ、マス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂは第一変換器２３の外側部分の上部表面にそれぞれ固設される。本明細書での、方向の“上”とは第二平板２２を向く方向を指し、方向の“下”とは第一平板２１を向く方向を指す。マス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂは各形状の各種材質を使用しており、例えば高密度材質（例えば金属）或いはヤング率（Ｙｏｕｎｇ’ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ）材質（例えば酸化ジルコニウム）等である。図７Ｂによると、マス・ブロック２６Ｃとマス・ブロック２６Ｄは第一変換器２３の外側部分の下部表面にそれぞれ固設される。図７Ｃによるとマス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂ、及びにマス・ブロック２６Ｃとマス・ブロック２６Ｄは第一変換器２３の外側部分の上部表面と下部表面にそれぞれ固設される。図７Ｄによれば、マス・ブロック２６Ｅとマス・ブロック２６Ｆは第一変換器２３の外側部分の側端辺にそれぞれ固設される。上述の図７Ａ乃至図７Ｄによるとマス・ブロックの配置形式は配合されて使用され、例えば、図７Ｃではマス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂ及びにマス・ブロック２６Ｃとマス・ブロック２６Ｄが第一変換器２３外側部分の上部表面と下部表面にそれぞれ固設され、また図７Ｄではマス・ブロック２６Ｅと２６Ｆが第一変換器２３外側部分の両側端辺にそれぞれ固設される。
【００３０】
図８Ａ乃至図８Ｆは各形状の第一変換器２３及びマス・ブロックの上面図或いは下面図での例示である。ここでは、図８Ａは矩形の第一変換器２３、マス・ブロック２６Ａ及びマス・ブロック２６Ｂの上面図或いは下面図であり、これは矩形の導電層２３０及び矩形の第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂは導電層２３０の外側部分に配置されるが、但しこの限りではない。図８Ｂは円形の第一変換器２３及びマス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ、マス・ブロック２６Ｃの上面図或いは下面図であり、これは円形の導電層２３０及び円形の第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロックＢ、マス・ブロックＣは導電層２３０周辺の等角（１２０度）の外側部分の三辺の縁端に配置されるが、但しこの限りではない、例えば、等角（９０度）の外側部分の四辺の縁端に配置されてもよい。図８Ｃは他の円形の第一変換器２３及びマス・ブロック２６の上面図或いは下面図であり、マス・ブロック２６は導電層２３０外側部分の円周上に配置される。図８Ｄは三芒星（ｔｒｉ−ｆｏｒｋｅｄ ｓｔａｒ）形の第一変換器２３、マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ及びマス・ブロック２６Ｃの上面図或いは下面図であり、これは三芒星形の導電層２３０及び第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ、マス・ブロック２６Ｃは導電層２３０の外側部分の三辺の縁端に配置されるが、但しこの限りではない。図８Ｅは十字形の第一変換器２３、マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ、マス・ブロック２６Ｃ及びマス・ブロック２６Ｄの上面図或いは下面図であり、これは十字形の導電層２３０及び第一スマートマテリアル層２３１Ａ（第一電極層２３２Ａは図示せず）を少なくとも含む。マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ、マス・ブロック２６Ｃ、マス・ブロックＤは導電層２３０の外側部分の四辺の縁端に配置されるが、但しこの限りではない。
【００３１】
上述の各形状の第一変換器２３はユニモルフ（ｕｎｉｍｏｒｐｈ）を例にしている。実施に於いては同様に導電層２３０の下部表面に形成される第二スマートマテリアル層２３１Ｂを増加させて、第二スマートマテリアル層２３１Ｂの表面には第二電極層２３２Ｂが塗布され、前述のバイモルフ（ｂｉｍｏｒｐｈ）が形成される。
【００３２】
図８Ｆは他の十字形の第一変換器２３、マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ、マス・ブロック２６Ｃ及びマス・ブロック２６Ｄの上面図或いは下面図であり、十字形の導電層２３０上には、二つが垂直に交差し十字形を成す第一スマートマテリアル層２３１Ａを有し、また絶縁部材２３３を使用して両者を絶縁させ隔離させる。マス・ブロック２６Ａ、マス・ブロック２６Ｂ、マス・ブロック２６Ｃ、マス・ブロックＤは導電層２３０の外側部分の四辺の縁端に配置されるが、但しこの限りではない。
【００３３】
上述の第２実施形態のエネルギー転換モジュールによれば、第一変換器２３が電気エネルギーを供給され駆動される場合、マス・ブロックは第一変換器２３外側部分の慣性質量を増加させ、或いは共振モード（ｒｅｓｏｎａｎｔ ｍｏｄｅ）の調整に用いられる。
（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の断面図である。以下では本実施形態と第１実施形態及び第２実施形態の異なる点についてのみ説明し、その他の部分は第１実施形態及び第２実施形態での各項の説明に沿う。本実施形態では第２実施形態に示す第一変換器２３、支持体２４、ブロック体２５、マス・ブロック２６Ａ及びマス・ブロック２６Ｂを含む以外に、マス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂに位置される少なくとも一つの第二変換器２７Ａと第二変換器２７Ｂを更に含む。第二変換器２７Ａと第二変換器２７Ｂの材質は第一変換器２３の材質が使用され、或いはボイスコイルモータ（ｖｏｉｃｅ ｃｏｉｌ ｍｏｔｏｒ）、偏心回転モータ（ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｍａｓｓ （ＥＲＭ） ｍｏｔｏｒ）ないしはリニア共振アクチュエータ（ｌｉｎｅａｒ ｒｅｓｏｎａｎｔ ａｃｔｕａｔｏｒ、 ＬＲＡ）が使用される。図９Ａに標示されるＰ’、第二変換器２７Ａ及び第二変換器２７Ｂはマス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂの上部表面にそれぞれ固設され、一部分を外へ向けて延伸させる。図９Ｂによると、第二変換器２７Ａと第二変換器２７Ｂはマス・ブロック２６Ａとマス・ブロック２６Ｂの側端辺にそれぞれ固設される。図９Ｃによれば、第二変換器２７Ｃと第二変換器２７Ｄはマス・ブロック２６Ｃとマス・ブロック２６Ｄの下部表面にそれぞれ固設され、一部分を外へ向けて延伸させる。
【００３５】
上述の第３実施形態のエネルギー転換モジュールによると、第一変換器２３が電気エネルギーを供給されて駆動される場合、第二変換器２７Ａ乃至第二変換器２７Ｄを選択して駆動させ振動を発生させ、同時に支持体２４、ブロック体２５の中軸２００を連動させて透過させ更に大きな慣性エネルギーを発生させ、第二平板２２へと伝搬させて、第二平板２２を振動させて空気を振動させる事で、更に強烈な音波（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ）を発生させるか、或いは更に強烈な触覚フィードバック（ｈａｐｔｉｃ ｆｅｅｄｂａｃｋ）を発生させる。或いは第二変換器２７Ａ乃至第二変換器２７Ｄを選択して駆動させて振動を発生させ、振動モード調整の選択性を増加させ、或いは第一変換器２３両端の振幅を増加させ、伝搬される慣性力を更に増加させる。
【００３６】
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】
【００３７】
１０ 変換器
１２ 粘着部材
１４ 上部筐体
２１ 第一平板
２２ 第二平板
２３ 第一変換器
２３０ 導電層
２３１Ａ 第一スマートマテリアル層
２３１Ｂ 第二スマートマテリアル層
２３２Ａ 第一電極層
２３２Ｂ 第二電極層
２３３ 絶縁部材
２４ 支持体
２４Ａ 第一凹型部
２４Ｂ ダンパー
２５ ブロック体
２５Ａ 第二凹型部
２６ マス・ブロック
２６Ａ マス・ブロック
２６Ｂ マス・ブロック
２６Ｃ マス・ブロック
２６Ｄ マス・ブロック
２６Ｅ マス・ブロック
２６Ｆ マス・ブロック
２７Ａ 第二変換器
２７Ｂ 第二変換器
２７Ｃ 第二変換器
２７Ｄ 第二変換器
２００ 中軸
Ｐ 第一変換器
Ｍ マス・ブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー転換モジュールであって、
第一変換器と、
その第一端は第一平板に当接或いは固設され、第二端は前記第一変換器の中央部分に当接或いは固設される支持体と、
その第一端は前記第一変換器の中央部分に当接或いは固設され、第二端は第二平板に当接或いは固設されるブロック体とを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２】
前記支持体或いは前記ブロック体は、嵌入方式で前記第一平板または前記第二平板に結合されることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項３】
前記第一平板或いは前記第二平板はスクリーン、タッチパネル、フレーム（ｆｒａｍｅ）、基板ないしは筐体（ｈｏｕｓｉｎｇ）であることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項４】
前記第一変換器に使用されるスマートマテリアルは圧電材料、電場応答性高分子（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＥＡＰ）或いは形状記憶合金（ＳＭＡ）であることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項５】
前記圧電材料はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）であることを特徴とする、請求項４に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項６】
前記第一変換器の外側部分に固設される少なくとも一つのマス・ブロックを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項７】
前記第一変換器は、
導電層と、
前記導電層上部表面に形成される少なくとも一つの第一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部表面に形成される少なくとも一つの第一電極層とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項８】
前記導電層は金属板であることを特徴とする、請求項７に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項９】
前記第一変換器は矩形、円形、十字形或いは三芒星形であることを特徴とする、請求項７に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１０】
前記十字形の第一変換器は十字形導電層と、前記十字形導電層上で垂直に交わる二つの第一スマートマテリアル層を有し、また絶縁部材を使用し両者を隔離させることを特徴とする、請求項９に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１１】
前記第一変換器は、
前記導電層の下部表面に形成される第二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下部表面に形成される第二電極層とを更に含むことを特徴とする、請求項７に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１２】
前記支持体はダンパーを含むことを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１３】
前記ダンパーは弾性体、バネ或いは弾性ゴムであることを特徴とする、請求項１２に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１４】
前記第二平板上に隣接するブロック体の少なくとも一面には、少なくとも一つの第二凹型部が形成され、前記第一変換器を前記凹型部に形成される空間内で動揺させることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１５】
前記ブロック体と第二凹型部は第二平板の製造時に一体成型され、或いは第二平板の後に加工する方式で形成されることを特徴とする、請求項１４に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１６】
前記第一平板上に隣接する支持体の少なくとも一面には、少なくとも一つの第一凹型部が形成され、前記第一変換器を前記第一凹型部に形成される空間内で動揺させることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１７】
前記支持体と第一凹型部は第一平板の製造時に一体成型され、或いは第一平板の後に加工する方式で形成され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】
前記マス・ブロックに固設される少なくとも一つの第二変換器を更に含むことを特徴とする、請求項６に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１９】
前記第二変換器は前記マス・ブロックの上部表面、下部表面或いは側端辺に固設されることを特徴とする、請求項１８に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項２０】
前記第二変換器に使用されるスマートマテリアルは圧電材料、電場応答性高分子（ＥＡＰ）、形状記憶合金（ＳＭＡ）、ボイスコイルモータ（ｖｏｉｃｅ ｃｏｉｌ ｍｏｔｏｒ）、偏心回転モータ（ＥＲＭ ｍｏｔｏｒ）或いはリニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）であることを特徴とする、請求項１９に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１】
エネルギー転換モジュールであって、
第一変換器と、
その第一端は第一平板に当接或いは固設され、第二端は前記第一変換器の中央部分に当接或いは固設される支持体と、
その第一端は前記第一変換器の中央部分に当接或いは固設され、第二端は第二平板に当接或いは固設されるブロック体とを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２】
前記支持体或いは前記ブロック体は、嵌入方式で前記第一平板または前記第二平板に結合されることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項３】
前記第一平板或いは前記第二平板はスクリーン、タッチパネル、フレーム（ｆｒａｍｅ）、基板ないしは筐体（ｈｏｕｓｉｎｇ）であることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項４】
前記第一変換器に使用されるスマートマテリアルは圧電材料、電場応答性高分子（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＥＡＰ）或いは形状記憶合金（ＳＭＡ）であることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項５】
前記圧電材料はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）であることを特徴とする、請求項４に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項６】
前記第一変換器の外側部分に固設される少なくとも一つのマス・ブロックを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項７】
前記第一変換器は、
導電層と、
前記導電層上部表面に形成される少なくとも一つの第一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部表面に形成される少なくとも一つの第一電極層とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項８】
前記導電層は金属板であることを特徴とする、請求項７に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項９】
前記第一変換器は矩形、円形、十字形或いは三芒星形であることを特徴とする、請求項７に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１０】
前記十字形の第一変換器は十字形導電層と、前記十字形導電層上で垂直に交わる二つの第一スマートマテリアル層を有し、また絶縁部材を使用し両者を隔離させることを特徴とする、請求項９に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１１】
前記第一変換器は、
前記導電層の下部表面に形成される第二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下部表面に形成される第二電極層とを更に含むことを特徴とする、請求項７に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１２】
前記支持体はダンパーを含むことを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１３】
前記ダンパーは弾性体、バネ或いは弾性ゴムであることを特徴とする、請求項１２に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１４】
前記第二平板上に隣接するブロック体の少なくとも一面には、少なくとも一つの第二凹型部が形成され、前記第一変換器を前記凹型部に形成される空間内で動揺させることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１５】
前記ブロック体と第二凹型部は第二平板の製造時に一体成型され、或いは第二平板の後に加工する方式で形成されることを特徴とする、請求項１４に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１６】
前記第一平板上に隣接する支持体の少なくとも一面には、少なくとも一つの第一凹型部が形成され、前記第一変換器を前記第一凹型部に形成される空間内で動揺させることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１７】
前記支持体と第一凹型部は第一平板の製造時に一体成型され、或いは第一平板の後に加工する方式で形成され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】
前記マス・ブロックに固設される少なくとも一つの第二変換器を更に含むことを特徴とする、請求項６に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項１９】
前記第二変換器は前記マス・ブロックの上部表面、下部表面或いは側端辺に固設されることを特徴とする、請求項１８に記載のエネルギー転換モジュール。
【請求項２０】
前記第二変換器に使用されるスマートマテリアルは圧電材料、電場応答性高分子（ＥＡＰ）、形状記憶合金（ＳＭＡ）、ボイスコイルモータ（ｖｏｉｃｅ ｃｏｉｌ ｍｏｔｏｒ）、偏心回転モータ（ＥＲＭ ｍｏｔｏｒ）或いはリニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ）であることを特徴とする、請求項１９に記載のエネルギー転換モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図８Ｆ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図６Ｄ】
【図６Ｅ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図７Ｄ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図８Ｆ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【公開番号】特開２０１３−４０７１（Ｐ２０１３−４０７１Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５３７２１（Ｐ２０１１−１５３７２１）
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（５１０１４７７１０）慶良電子股▲分▼有限公司 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１２日（２０１１．７．１２）
【出願人】（５１０１４７７１０）慶良電子股▲分▼有限公司 (9)
【Ｆターム（参考）】
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