圧電セラミックトランスユニット
【課題】駆動時に圧電セラミックトランスが振動しても基板に対してずれることがなく、基板に安定に固定される圧電セラミックトランスユニットを提供する。
【解決手段】圧電セラミックトランスユニット１は、圧電セラミックトランス２と保持部材６を用いて構成される。圧電セラミックトランス２は、圧電セラミックス１２、第１入力電極１４ａ、１４ｂ、第２入力電極１６ａ、１６ｂ及び出力電極１８、２０を有する。保持部材６は、圧電セラミックトランス２の長手方向に垂直な方向の外周を周回して設けられ、その幅が前記圧電セラミックストランスから遠ざかるに従って狭くなる形状を有する。圧電セラミックストランスユニット１は、基板４と固定部材８との間に保持部材６が介在されるように配置されて基板４に固定される。
【解決手段】圧電セラミックトランスユニット１は、圧電セラミックトランス２と保持部材６を用いて構成される。圧電セラミックトランス２は、圧電セラミックス１２、第１入力電極１４ａ、１４ｂ、第２入力電極１６ａ、１６ｂ及び出力電極１８、２０を有する。保持部材６は、圧電セラミックトランス２の長手方向に垂直な方向の外周を周回して設けられ、その幅が前記圧電セラミックストランスから遠ざかるに従って狭くなる形状を有する。圧電セラミックストランスユニット１は、基板４と固定部材８との間に保持部材６が介在されるように配置されて基板４に固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力電圧を変圧するための圧電セラミックトランスに関し、更に詳細には、液晶表示装置の照明装置や複写機、ファクシミリ、イオン発生器などの高出力用の小型電源などに搭載される圧電セラミックトランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置のバックライト用のインバータ、複写機、ファクシミリ、イオン発生器、オゾン発生器などの高出力用電源に圧電セラミックトランスが搭載されている。圧電セラミックトランスは、電気部品が搭載されるＰＷＢ（Printed Wiring Board）上に配置されるため、基板上での固定が必要とされる。セラミックトランスは、この基板に直接実装されたり、ケースに収められてから実装されたりする。しかしながら、圧電セラミックトランスは、電気−機械変換により電力から機械的変位を生じさせ、また、その結果を電力として取り出すことによって、入力電圧を昇圧するので、圧電セラミックトランスの変位部を機械的に固定してしまうと、圧電セラミックトランスの能力を十分に発揮させることができない。
【０００３】
圧電セラミックトランスの固定方法として、特許文献１のように、金属等のバネを用いて圧電セラミックスを固定する方法が知られている。この方法の場合、圧電セラミックスの振動を阻害することなく固定できるのと、圧電セラミックスの電極にバネ自身が接触するため、特許文献２の従来技術に記載されているような接続のためのリード線の代わりとなり、組立作業性の改善にもなっている。
【０００４】
圧電セラミックの振動を阻害しないような方法として提案されているこれらの特許文献を説明すると、特許文献１では、電子素子を収納するパッケージが本体部とふた部とからなり、本体部に電子素子の電極に当接し支持するための電極板と、この電極板と通電する外部電極端子とが形成されている電子部品を開示している。電子素子をパッケージ本体内に形成された電極板等支持部材に装着し、電子素子の電気的接続と機械的保持あるいは固定を行っている。
また、特許文献２では、圧電トランス素子の振動の腹の部分にバネ性を有する金属端子を接合し、金属端子が電気的接続と共に、圧電トランス素子の保持を行っている圧電トランスを開示している。このように圧電トランス素子を振動の腹部分で電気的接続及び固定を行うため、種々の圧電トランスにおいて、無駄な延長電極をなくすことができ、工数削減、効率低下防止、信頼性向上などの効果を得ることができ、また腹の部分をバネ性のある端子を用いて接合するため、素子の振動への影響を最小限にできるとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２１４０９１号公報
【特許文献２】特開平１０−２００１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
圧電セラミックスを機械的に基板やケースの内部に固定する場合には、上述した特許文献１及び２のように、バネ性を持った保持部材でセラミックを支える以外に方法が無かった。また、特許文献１の実施形態に開示されている弾性体を用いる方法もある。
ここ近年、液晶テレビ等のバックライト光源に使用される放電管を駆動するためのインバータに、セラミックトランスが応用されるケースが多くなってきている。これは、高圧を発生させる場合、巻き線型トランスに比較して発煙発火の恐れのないセラミックトランスが選択されているためである。また、液晶テレビ等の光源寿命は６万時間を保証されるケースが少なくなく、圧電セラミックトランスを用いたインバータにも同等の寿命保証が要求されている。そのため、圧電セラミックトランスを長時間駆動した場合に想定される事態を考慮し、各種工夫が必要になってくる。
【０００７】
特許文献１に開示されている方法によって、セラミックの振動が阻害されることからは回避できるが、ゴムあるいはバネ性を持った部材の押圧により固定されているだけであるため、振動するセラミック自身を長時間同じ位置に固定するのは困難である。固定のためにゴム等の弾性体とセラミックの接触面積を単に増やす方法が考えられるが、セラミックの振動を抑制する方向に働くので好ましくない。
また、同時に、セラミックス電極との接続を、バネ性を持った部材により外部との接続を実現しているものの、バネ性を持った保持部材とセラミック上に形成された焼成銀等の導電材が振動により磨耗して、時間の経過と共に接触不良が発生する恐れがあり、セラミック電極の信号を外部に接続する機能を果たさなくなる。
【０００８】
特許文献２においては、振動の腹の部分をバネ性のある保持部材で支え、さらにこの金属製の保持部材は圧電セラミックスの節部分表面の電極と半田付けされ固定されているが、長期間の圧電セラミックスの振動により、半田付けされた圧電セラミックス表面電極部が圧電セラミックス表面から剥離し、圧電セラミックトランスの保持ができなくなる恐れがある。また、半田のクラックが発生する恐れもある。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、駆動時に圧電セラミックトランスが振動しても基板やケース内の固定に対してずれることがない圧電セラミックトランスユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、固定部材によって基台に固定されて使用され、入力された電圧を、圧電効果を利用して変圧し出力するための圧電セラミックトランスユニットであって、圧電セラミックスと、前記圧電セラミックスに形成される入力電極と、前記圧電セラミックスに形成される出力電極とを含んで構成される圧電セラミックトランスと、厚さが幅方向で次第に薄くなる形状を有し、前記圧電セラミックトランスを部分的に挟むように設けられて前記基台に対して前記圧電セラミックトランスを部分的に保持する保持部材とを有し、前記基台と前記固定部材との間に前記保持部材を介在させることによって前記基台に固定される圧電セラミックトランスユニットを提供する。
【００１１】
本発明の圧電セラミックトランスユニットにおいては、保持部材は、台形または略台形の断面形状を有することが好ましい。
また、前記保持部材は、前記圧電セラミックトランスの外周を周回して設けられることが好ましい。又は、前記保持部材は、前記圧電セラミックトランスを介して互いに対向して配置される棒状の２つの保持体から構成されており、それぞれの保持体は、前記圧電セラミックトランスの長さ方向、幅方向及び厚さ方向のいずれかの方向に直線状に延設されていることが好ましい。この場合は、前記保持体が、導電性を有する弾性材料を用いて形成されていることが好ましい。
また、前記基台は、プリント基板又は平面板であることが好ましい。この場合は、前記固定部材は、凹部が形成された上ケースであり、当該上ケースの凹部に全部または一部が収容されて使用されることが好ましい。
又は、前記基台は、凹部が形成された下ケースであり、当該下ケースの凹部に全部または一部が収容されて使用されることが好ましい。この場合は、前記固定部材は、凹部が形成された上ケースであり、当該上ケースの凹部が形成されている側と前記下ケースの凹部が形成されている側が対向するように前記上ケースと前記下ケースとを組み合わされ、前記上ケースの凹部と前記下ケースの凹部とによって形成される空間に収容されて使用されることが好ましい。
また、前記固定部材は、固定時に、前記保持部材の、前記圧電セラミックトランスと接する側の面と反対の面と接する平端部と、前記平坦部の両端から略垂直に互いに同じ方向に屈曲する一対の脚部と、前記一対の脚部のそれぞれの端部に位置し、前記基台と接続される固定端部とを有することが好ましい。
また、前記保持部材が、前記圧電セラミックトランスの振動の節となる位置に設けられていることが好ましい。
【００１２】
また、前記圧電セラミックスは、長手方向の一方の端部を含み、前記端部に向かう方向に分極した第１領域と、前記第１領域に隣接し、前記圧電セラミックスの厚さ方向に分極した第２領域と、前記第２領域に隣接し、且つ、前記圧電セラミックスの略中央に位置し、未分極状態の第３領域と、前記第３領域に隣接し、前記第２領域と反対向きに分極した第４領域と、前記第４領域と隣接し、且つ、前記端部と反対側の端部を含み、前記第１領域と反対向きに分極した第５領域とを有しており、前記第１領域と前記第２領域と前記第３領域と前記第４領域と前記第５領域との前記長手方向における長さの比が、実質的に２：２：１：２：２であり、前記第２領域を挟んで一対の第１入力電極が設けられ、前記第４領域を挟んで一対の第２入力電極が設けられ、前記圧電セラミックスの長手方向の両方の端部にそれぞれ出力電極が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の圧電セラミックトランスユニットは、基台に対して圧電セラミックトランスを保持する保持部材を備え、その保持部材は、厚さが幅方向で次第に薄くなる形状を有しているので、固定部材で保持部材を介して圧電セラミックトランスを固定させたときに、圧電セラミックトランスが固定部材と基台に対してずれてしまうことが防止される。従って、本発明の圧電セラミックトランスユニットは、駆動時に振動しても、安定して基板上やケース内に固定されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の圧電セラミックトランスユニット（以下、圧電トランスユニットという）について、添付の図面に示す実施形態を基に詳細に説明する。
【００１５】
図１に、基台としての基板４上に固定された圧電トランスユニット１の概略構造を示す。また、図２（Ａ）に、図１に示した圧電トランスユニット１の模式的平面図を示し、図２（Ｂ）には、圧電トランスユニット１の模式的側面図を示し、図２（Ｃ）には、図２（Ｂ）のＣ−Ｃ線矢視図を模式的に示す。
圧電トランスユニット１は、圧電セラミックス１２に第１入力電極１４ａ、１４ｂ、第２入力電極１６ａ、１６ｂ、第１出力電極１８、第２出力電極２０が形成された圧電セラミックトランス（以下、圧電トランスという）２と、圧電トランス２を基板４に固定させるために用いられる保持部材６とを備える。圧電トランスユニット１は、図１に示すように、固定部材８によって、プリント基板等の基板４に固定される。圧電トランスユニット１と、その圧電トランスユニット１が装着される基板４と、その基板４に圧電トランスユニット１を固定するための固定部材８とを含む構造体（圧電トランスモジュール）は、照明装置などの高出力を必要とする装置に組み込まれて使用される。
【００１６】
まず、圧電トランス２について説明する。図３に圧電トランス２の模式的斜視図を示した。圧電トランス２は、圧電セラミックス１２と、一対の第１入力電極１４ａ及び１４ｂと、一対の第２入力電極１６ａ及び１６ｂと、第１出力電極１８と、第２出力電極２０とを備える。
圧電セラミックス１２は、厚みが一定の平板形状を有している。圧電セラミックス１２は、長さ方向の位置に応じて分極の状態が異なっており、長さ方向の略中央の第３領域３３は未分極であり、第３領域３３の両側に隣接する第２領域３２及び第４領域３４は厚さ方向に分極し、第２領域３２及び第４領域３４よりも外側に隣接する第１領域３１と第５領域３５は、長さ方向に分極している。長さ方向における第１領域３１から第５領域３５の比率は、略２：２：１：２：２である。第１領域３１と第５領域３５は、圧電セラミックス１２の長さ方向において互いに逆向きに分極しており、図示例では、それぞれ、中央から外側に向かう方向に分極している。また、第２領域３２と第４領域３４の分極方向も互いに逆向きであり、図示例では、第２領域３２が上向きに分極し、第４領域３４が下向きに分極している。
【００１７】
圧電セラミックス１２の厚さ方向の表面には、一対の第１入力電極１４ａ及び１４ｂが圧電セラミックス１２の第２領域を挟むように形成され、一対の第２入力電極１６ａ及び１６ｂが圧電セラミックス１２の第４領域を挟むように形成されている。第１入力電極１４ａ、１４ｂ及び第２入力電極１６ａ、１６ｂには、それぞれ、入力端子２４（２４ａ、２４ｂ）、入力端子２６（２６ａ、２６ｂ）が設けられており、これらの入力端子２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂは、図示しない電源装置と接続されている。また、入力端子２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂは、圧電セラミックス１２を駆動させて振動させたときに節となる位置に形成されることが好ましい。
また、圧電セラミックスの長さ方向において、第１領域３１の端面には第１出力電極１８が形成され、第５領域３５の端面には第２出力電極２０が形成されている。第１出力電極１８及び第２出力電極２０には、それぞれ出力端子２８及び３０が設けられている。
【００１８】
第１入力電極１４ａ、１４ｂと第２入力電極１６ａ、１６ｂには、図示しない駆動回路から駆動信号が入力される。ここで、第１入力電極１４ｂ及び第２入力電極１６ｂに入力される駆動信号は、第１入力電極１４ａ及び第２入力電極１６ａに入力される駆動信号に対して位相が１８０度異なるように調整されている。具体的には、第１入力電極１４ａに接続された入力端子３２ａと、第２入力電極１６ａに接続された入力端子３４ａとを互いに接続し、第１入力電極１４ｂに接続された入力端子３２ｂと、第２入力電極１６ｂに接続された入力端子３４ｂとを互いに接続し、入力端子３２ａ、３４ａに一方の駆動信号を、入力端子３２ｂａ、３４ｂに他方の駆動信号を駆動回路から入力する。これにより、第１入力電極１４ａ及び第２入力電極１６ａに入力される駆動信号は、第１入力電極１４ｂ及び第２入力電極１６ｂに入力される駆動信号に対して位相が１８０度異なるようになる。
【００１９】
このように、図示しない駆動回路から入力端子２４及び２６を介して第１入力電極１４ａ、１４ｂおよび第２入力電極１６ａ、１６ｂに駆動信号を入力され、第１の方向に分極されている第２領域２４および第４領域２８に電圧（交流電圧）が印加されると、圧電セラミックス１２には逆圧電効果により、駆動信号に応じた周期で応力が生じ機械的歪みが生じる。ここで、第２領域３２と第４領域３４とは、１８０度異なる方向に分極しているため、第１入力電極１４ａ、第２入力電極１６ａと、第１入力電極１４ｂ、第２入力電極１６ｂとに、駆動信号として互いに１８０度位相の異なる信号が入力されると、第２領域３２と第４領域３４には、入力される信号に応じた周期で機械的に応力が生じる。これにより、圧電セラミックス１２は振動する。
【００２０】
このような圧電セラミックス１２の振動によって、第２領域３２および第４領域３４には、厚さ方向に機械的歪みが生じる。すると、第１領域３１と第５領域３５には、圧電効果によりその分極方向に電位差が生じる。その結果、第１領域３１と第５領域３５の端部にそれぞれ形成された第１出力電極１８と第２出力電極２０には互いに１８０度位相の異なる高電圧の信号が同時に出力される。ここで、第１出力電極１８および第２出力電極２０から出力される信号の電圧は変圧され、本実施例では第１入力電極及び第２入力電極に入力した駆動信号の電圧よりも高くなっている。
【００２１】
つぎに、第１入力電極１４ａ、１４ｂおよび第２入力電極１６ａ、１６ｂに、駆動信号として圧電セラミックス１２の２次モード（λモード）の共振周波数となる周波数の交流電圧を印加する場合を例に、圧電トランス２の動作について詳しく説明する。
第１入力電極１４ａ、１４ｂおよび第２入力電極１６ａ、１６ｂに駆動信号が印加されると、第２領域３２および第４領域３４には、逆圧電効果により分極方向に応力が生じ、この応力により圧電セラミックス１２が２次モードで振動する。２次モードの振動とは、圧電セラミックス１２の端部からの距離が圧電セラミックス１２の長さの１／４、３／４となる位置を節として振動するモードである。
ここで、上述したように、第２領域３２と第４領域３４は、互いに１８０度異なる方向に分極され、第１入力電極１４ａ、第２入力電極１６ａと第１入力電極１４ｂ、第２入力電極１６ｂには、互いに１８０度異なる位相の駆動信号が印加されるので、第２領域３２および第４領域３４には、駆動信号に応じたタイミングで機械的に応力が生じる。
【００２２】
圧電セラミックス１２が振動することにより長手方向にも機械的歪みを生じ、その結果、長手方向に分極された第１領域３１および第５領域３５には、圧電効果により電位差が生じる。そして、この電位差が出力電圧として第１出力電極１８および第２出力電極２０から出力される。
このようにして変圧され、本実施例においては、入力された駆動信号よりも昇圧された電圧が圧電トランス２から出力される。上記構成の圧電トランス２は、圧電セラミックスを破損させることなく、３０Ｗ程度の電力を出力することができる。
【００２３】
一例として、圧電セラミックス１２の長手方向の長さを８０ｍｍ、幅を１８ｍｍ、厚みを４ｍｍとし、駆動信号として６５０Ｖｐ−ｐの電圧を印加した場合は、出力電圧として、６５００Ｖｐ−ｐの電圧を得ることができる。従って上記例では、入力電圧を約１０倍に昇圧することができる。
これにより、例えば、１本当たりの１０００〜１２００Ｖｒｍｓの管長５２７ｍｍ、管外径φ２．６ｍｍの冷陰極管を２本直列に接続した場合であっても冷陰極管を点灯させることが可能となる。
なお、圧電セラミックス１２の振動の中心周波数は、圧電セラミックス１２の長さによって決定され、入力電圧に対する出力電圧の電圧増幅率は、圧電セラミックス１２の長さをＬ、厚みをＴとしたときにＬ／Ｔによって決定される。
また、本実施形態のように、圧電セラミックスの中央部に未分極の第３領域を設けることで、未分極部が剛体部として機能し、高電力の出力時に発生する捩り方向の振動モードや、蛇行方向の振動モードをより好適に抑制することができる。
【００２４】
つぎに、圧電トランスユニット１の保持部材６について、図１、図２、図４（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、保持部材６の模式的側面図及び模式的断面図である。
保持部材６は弾性材料を用いて形成され、図４（Ａ）に示されるように、圧電トランスを嵌入させるための矩形形状の開口部６ａを有する。保持部材６の開口部６ａの形状は、圧電トランス２を幅方向（長さ方向に垂直な方向）で切断したときの外形形状と略同一形状であり、圧電トランス２の外形形状よりも若干小さくなっていることが好ましい。圧電トランス２の外形形状よりも若干小さくすることにより、保持部材６が圧電トランス２の外周に装着されたときに、圧電トランス２を所定の圧力で締め付けることが可能となり、圧電トランス２が保持部材６に対してずれることが抑制される。更に、保持部材６は、圧電トランスのずれをより一層抑制するために、圧電トランス２と接着剤で接着されていても良い。
【００２５】
また、保持部材６は、図４（Ｂ）に示すように、圧電トランス２と接触する面（内壁面）６ｂの方が、外側の面（外周面）６ｃよりも幅が広く形成されており、内側から外側に向かうに従って幅が次第に狭くなるような形状を有している。すなわち、保持部材６の断面形状は、図４（Ｂ）に示されように、保持部材６の幅方向において、中央から遠ざかるに従って保持部材６の厚みが徐々に薄くなるような形状である。このように、保持部材６は、厚みが一定の肉厚部６ｄと、肉厚部の両側に位置し、山の裾野のような形状を有する薄肉部（テーパー部）６ｅから構成されている。
保持部材６は、その幅が内側から外側に向かうに従って狭くなる形状であればどのような形状でもよく、台形形状であってもよい。かかる形状を有する保持部材は、圧電トランスと接触する部分の面積が、固定部材と接触する部分の面積よりも大きくなるので、固定部材と圧電トランスの間に挟まれて使用される際に、圧電トランスがずれてしまうことが防止され、固定部材に対して安定して圧電トランスを保持することが可能となる。また、圧電セラミックスに接する面の方が大きいので、固定部材からかかる圧力が圧電セラミックス上では分散され、圧電セラミックの振動の阻害をより少なくすることができるという効果もある。
【００２６】
保持部材６は、図１及び２に示されるように、圧電トランス２を駆動して振動させたときの振動の節となる位置に設けられる。圧電トランス２は、振動モードに応じて節となる位置が異なる。図５には、圧電トランスの１次〜３次モードの振動の概念を模式的に示した。図５からわかるように、１次モードでは略中央部分が節となり、２次モードでは全体の長さの１／４と３／４の位置が節となり、３次モードでは、全体の長さの１／６、３／６、５／６の位置が節となる。図１に示した圧電トランス２は、２次モードで振動させる形態であるので、圧電トランス２の一方の端部からの距離が、圧電トランス２の長さの１／４と３／４となる部分に保持部材６が設けられている。また、圧電トランス２を１次モードで振動させて使用する場合は、圧電トランス２の略中央部に保持部材６が設けられる。この場合は、圧電トランス２が安定しないので、圧電トランス２の振動を阻害しにくい弾性体を用いて補助的に腹部分に支持部材を設けても良い。また、圧電トランス２を３次モードで振動させて使用する場合は、圧電トランス２の一方の端部からの距離が、圧電トランス２の長さの１／６、３／６、５／６となる部分の少なくとも一箇所に保持部材６が設けられる。なお、圧電トランス２を２次モードで振動させて使用する場合は、このような振動を阻害しにくい材料を使用するのであれば、振動の大きい圧電トランス２の中央部分の腹の位置に保持部材６を設けて圧電トランス２を固定させることもできる。
圧電トランス２は、図１に示されるように、その節の部分が保持部材６によって保持された状態で固定部材８によって基板４に固定されて基板４に装着される。すなわち、固定部材８の内側の壁面を保持部材６の外周面６ｃに押し当てて、固定部材８で保持部材６を押さえつけるとともに、固定部材８の足の部分を基板４に半田付け等の固定方法によって、圧電トランス２が基板４に装着される。ここで、固定部材８は保持部材６と接着剤などにより接着させて固定されても良い。
固定部材８は、図２（Ｃ）に示されるように、固定時に、保持部材６の、圧電セラミックトランスと接する側の面と反対の面に接する平端部８ａと、その平坦部８ａの両端から、平端部８ａに略垂直に互いに同じ方向（基板４に向かう方向）に屈曲する一対の脚部８ｂと、脚部８ｂのそれぞれの下方の端部に位置し、基板４と接続される固定端部８ｃとを有する。固定部材８としては、例えば、金属やプラスチック等の板状の部材を所定の形状に加工して利用することができる。
【００２７】
保持部材６の材料としては、例えば、硬度２０度程度のシリコンゴムを用いることができ、電気的に絶縁ができ、保持による損失が軽度になるような材料が好適である。
【００２８】
保持部材６は、導電性を有する弾性材料を用いて形成され、固定部材を銅板等の電気的導通を示す材料を用いて形成してもよい。
従来は、電気基板上に機械的に固定されて搭載されていた圧電トランスであっても、電気基板と接続するためには、配線材としては、ワイヤーやフレキシブル基板（ＦＦＣ、ＦＰＣ）のような柔軟な素材を用いるしかなく、それらを半田等で接続する必要があった。そのため、取り付けの工数が多くかかり、コストダウンの妨げとなっていた。また、圧電トランスの振動に応じて、圧電トランスに取り付けられている配線部材も振動してしまい、その配線部材の振動が可聴帯域に含まれると、いわゆる鳴きと呼ばれる現象が発生し、耳につくノイズとなる場合があった。
【００２９】
そこで、本発明では、このような配線の振動の鳴きを防止し、組み立てを簡素化するために、圧電トランスを固定部材に対して保持するための保持部材６を、導電性を有する弾性材料で構成し、この保持部材を配線部材の代わりとして用いることもできる。
図６には、導電性を有する弾性材料を用いて保持部材を構成し、この保持部材を介して固定部材により圧電トランスを基板に固定する例を示した。また、図７（Ａ）には、圧電トランスが基板に固定されている様子の模式的側面図を示し、図７（Ｂ）には、図７（Ａ）のＢ−Ｂ線における模式的断面図を示した。これらの図に示されるように、圧電トランス２は、保持部材３６によって固定部材８と基板４との間に保持されている。
保持部材３６は、外周を周回する図４に示す構造とは異なり、上下が分離した複数の保持体３７から構成されている。それぞれの保持体３７は、図８に示すように、細長い棒状の形状を有し、前述した図４（Ｂ）に示す保持部材６と同様に略台形状の断面形状を有している。図２（Ａ）〜（Ｃ）に示した例では、保持部材６で圧電トランス２を周回することによって圧電トランス２を保持したが、ここでは、圧電トランス２を介して互いに対向するように２つの保持体３７を配置して、圧電トランス２を保持している。このとき、保持体３７の幅広の面３７ｂが圧電トランス２の第１入力電極１４ａ、１４ｂ及び第２入力電極１６ａ、１６ｂと接し、保持体３７の幅の狭い方の面３７ａが固定部材８の内側の面と接するように配置される。導電性を有する材料を用いて保持部材３６を構成する場合は、圧電トランス２を周回するような構造の保持部材とはせずに、圧電トランス２の幅方向に延在する形状の２つの保持体を用いて、圧電トランス２の一方の面とその反対側の面をそれぞれ独立に保持させる。
図６及び図７（Ａ）、（Ｂ）に示した例では、固定部材８として、図１に示す固定部材よりも長さと幅がともに長い固定部材を用いて、圧電トランス２を基板４に固定している。固定部材８は、図１に示される固定部材と同様に、固定時に、保持部材６の、圧電セラミックトランスと接する側の面と反対の面に接する平端部８ａと、その平坦部８ａの両端から略垂直に互いに同じ方向（基板４に向かう方向）に屈曲する一対の脚部８ｂと、脚部８ｂのそれぞれの下方の端部に位置し、基板４と接続される固定端部８ｃとを有する。
【００３０】
また、図６に示すように、基板４には、略矩形状のランドが８個形成されている。ランド７８Ａ及びランド７８Ｄは、圧電トランス２の長さ方向に対して垂直な方向に沿って設けられている。ランド７８Ａ及び７８Ｄの長さは、圧電トランス２の幅（長手方向に垂直な方向の長さ）よりも僅かに長くなっている。また、ランド７８Ａ及び７８Ｄは、圧電トランス２の保持部材３６に対応する位置に配置されている。これにより、圧電トランス２を基板４に装着したときに、圧電トランス２の下面側の第１入力電極１４ｂ及び第２入力電極１６ｂに、それぞれ接して配置された保持体３７がランド７８Ａ及び７８Ｄと接触することになる。保持体３７は、上述したように導電性を有するので、圧電トランス２の第１入力電極１４ｂ及び第２入力電極１６ｂは、それぞれ、保持体３７を介してランド７８Ａ及びランド７８Ｄと通電することになる。
また、ランド７８Ａの長さ方向の両側には、それぞれ、ランド７８Ｂ及びランド７８Ｃが、ランド７８Ａから所定間隔だけ離れて形成されている。また、同様に、ランド７８Ｄの長さ方向の両側には、それぞれ、ランド７８Ｅ及びランド７８Ｆが、ランド７７Ｄから所定間隔だけ離れて形成されている。固定部材８を用いて圧電トランス２を基板４に固定するときには、それぞれの固定部材８の固定端部８ｃが、ランド７８Ｂ及び７８Ｃ並びにランド７８Ｅ及び７８Ｆに半田付けされる。
また、基板４には、圧電トランス２の第１出力電極１８及び第２出力電極２０にそれぞれ接続されるランド７８Ｇ及び７８Ｈが形成されている。ランド７８Ｇ及び７８Ｈは、基板４に圧電トランス２を固定したときに圧電トランス２の第１出力電極１８及び第２出力電極２０の近傍に位置するように設けられる。ランド７８Ｇ及び７８Ｈには、圧電トランス２の出力電極１８及び２０と接続された導線が接続される。
【００３１】
以上説明したように、導電性を有する弾性材料を用いて保持部材を構成し、この保持部材を配線部材の代わりとして用いることにより、配線部材を圧電トランスの入力電極に半田付けしなくても配線部材を入力電極と導通させることができる。その結果、半田付けなどの工数が不要となり、従来よりも工数を削減することが可能となる。また、本実施形態の圧電トランスにおいては、保持部材と第１及び第２入力電極は、圧電トランスの振動の節の部分に設けられているため、圧電トランスの保持と入力電極への配線を兼ねることができ、更に、圧電トランスの振動に応じて入力電極部の配線部材が振動することが防止される。したがって、入力電極の配線による鳴きの発生が防止され、出力電極に接続される配線による鳴きだけとなるので、全体としての鳴きが低減される。このように、本発明では、上記変更以外は、加工方法の変更や周辺回路の変更を伴わないという利点がある。
【００３２】
本発明では、図１及び図６に示されるように、圧電トランス２と固定部材８の間に、弾性材料で形成された保持部材６（３６）を介在させて、保持部材６（３６）で圧電トランス２を保持させることにより、圧電トランス２の振動を阻害させることなく圧電トランス２を基板４上に固定することができる。また、保持部材６（３６）の断面形状を上述したように山の裾野のような形状としたことにより、圧電トランス２が振動によって長さ方向にずれたときに、圧電トランス２の移動に伴って保持部材６の厚みの薄い裾野の部分が固定部材とセラミック表面との間に引き込まれて折れ曲がり、その裾野の部分が保持部材６と圧電トランス２との間に介在することになる。すなわち、固定部材８によって固定される保持部材の厚みが、引き込まれた裾野の部分の分だけ厚くなる。固定部材８は基板４に固定され、基板４と固定部材８との間隔は一定であるので、圧電トランス２の移動によって保持部材６（３６）の裾野の部分が折れ曲がり厚みが増すと、圧電トランス２の長さ方向への移動が制限されることになる。こうして、圧電トランス２が振動したとしても圧電トランス２は基板に安定に保持されることになる。
【００３３】
本実施形態においては、図４に示したように、圧電トランス２の外周を周回して保持するタイプの保持部材６や、図６に示したように、２つの保持体を、圧電トランス２を間に挟んで互いに対向させることによって圧電トランス２を保持するタイプの保持部材を用いたが、本発明は、これに限定されるものではない。図９には、圧電トランス２の外周を周回して保持するタイプの保持部材の他の形状の例を示した。図９に示す保持部材５６は、固定部材５８と接触する外周面５６ａに２つの突起部（ボス）５６ｂが形成されている。このような形状の保持部材５６を用いる場合は、固定部材５８に、保持部材５６の突起物５６ｂと嵌合する貫通孔５８ａを形成しておく。そして、保持部材５６の突起部５６ｂを固定部材５８の貫通孔５８ａに勘合させて、固定部材５８により圧電トランスユニット１を基板４に固定する。これにより、圧電トランス２の長さ方向へのずれをより一層抑制させることができ、駆動時に圧電トランスを安定に固定させることができる。
ここでは、保持部材に２個の突起部を形成したが、突起部は１個であってもよいし、３個以上であっても良い。
【００３４】
また、図４に示される保持部材６の代わりに、図１０に示されるように、固定部材と接触する外周面６６ａに固定部材の幅と略同じ幅の溝６６ｂが形成された保持部材６６を用いてもよい。かかる形状の保持部材６６を用いる場合は、保持部材６６の溝６６ｂに固定部材をはめ込んで圧電トランスユニットを基板に固定する。
【００３５】
また、図１及び図６に示す例では、保持部材６（３６）を圧電トランス２の長手方向に対して垂直な方向に延在するように設けたが、使用する圧電トランスの振動モードに応じて保持部材を設ける位置を変更することができる。例えば、図１に示す圧電トランスと同様の形状の圧電トランスにおいて、圧電トランスの幅方向に振動するモードで使用する場合には、圧電トランスの長手方向に延在するように保持部材を設けても良い。この場合は、圧電トランスの長手方向を周回するように設けても良いし、２つの保持体を用いて保持部材を構成したときは、それら保持体の間に圧電トランスを介在させてもよい。更に、厚さ方向に振動するモードで圧電トランスを使用する場合には、圧電トランスの側面に保持部材を設けても良い。この場合は、圧電トランスの側面を周回するように保持部材を設けても良いし、圧電トランスの互いに対向する側面に、図８に示すような棒状の保持体を、それぞれ設けても良い。
【００３６】
また、上記実施形態では、２つの固定部材を用いて圧電トランスユニットを基板に固定させたが、本発明では、１つの固定部材で圧電トランスユニットを基板に固定させてもよい。この場合は、例えば、図１又は図２において、圧電トランスユニット１の長さ方向で、固定部材の長さが、圧電トランスユニット１の２つの保持部材６の配置間隔よりも長くなるように固定部材を構成すればよい。これにより、所定間隔はなれて配置された、圧電トランスユニットの２つの保持部材６の表面を同時に押さえることが可能となる。また、図１において、圧電トランスユニット１の２つの保持部材６の間隔よりも長い平坦な板部材を、２つの保持部材の上面に配置して、この板部材を留め具などにより基板に固定させてもよい。この場合は、板部材と留め具が固定部材として機能する。
このように、本発明においては、圧電トランスユニットをプリント基板などの基台に固定させることができるのであれば、固定部材の形状や寸法は特に限定されるものではない。
【００３７】
また、上記実施形態では、固定部材を用いて基板に圧電トランスユニットを固定した例について説明したが、圧電トランスユニットをケース（収容体）に収容してもよい。この場合は、圧電トランスユニットを収容したケースが基板に固定される。すなわち、圧電トランスユニットと、それを収容するケースとを含む構造体（圧電トランスモジュールという）が、１つの構成単位として、プリント基板等に装着されて使用される。以下に、圧電トランスユニットがケースに収容された状態で基板に固定される実施形態について図１１を用いて説明する。
【００３８】
図１１に、圧電トランスユニットを収容するケース７０の外観の斜視図を模式的に示した。このケース７０は、上述の図１及び図２に示した構造の圧電セラミックトランス１を収容するためのケースである。ケース７０は、共に電気的絶縁性材料、例えば、プラスチック製の上ケース７２と下ケース７４とから構成されている。本発明において、圧電セラミックトランスユニットをケースに収容して使用する場合は、上ケースが固定部材として機能し、下ケースが基台として機能する。したがって、本発明における用語「固定部材」は、上記例に示した板金のみならず上ケースも含む概念であり、用語「基台」は、上記例に示したプリント基板のみならず下ケースも含む概念である。
図１２には、上ケース７２を下方から見た斜視図を示し、図１３には、下ケース７４を上方から見た斜視図を示す。上ケース７２と下ケース７４には、それぞれ、矩形状の凹部７２ａ及び７４ａが形成されており、これら凹部７２ａ及び７４ａに、図１に示す圧電トランスユニット１が収容される。なお、図１２及び図１３においては、圧電トランスユニットの図示は省略している。
また、下ケース７４には、ケース７０をネジで基板に固定するための４つのネジ穴部７６が設けられている。また、下ケース７４には、図１及び図２の圧電トランス２の第１入力電極１４ａ、１４ｂ、第２入力端子１６ａ、１６ｂ、第１出力電極１８、第２出力電極２０と接続される導線を取り出すための４つの溝７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ及び７４ｄが形成されている。ケース７４の長手方向の一方の端部と他方の端部に形成されている溝７４ｂ及び７４ｅが圧電トランスの出力電極の導線を取り出すための溝であり、ケース７４の長さ方向に垂直な方向の一方の端部に形成されている溝７４ｃ、７４ｄが、それぞれ、第１入力電極と第２入力電極の導線を取り出すための溝である。
【００３９】
圧電トランスユニットは、このような構造を有するケース７０の中に収容される。このとき、圧電トランスユニットの保持部材がケース７０内の壁面と接触し、その壁面によって押圧されることによって圧電トランスユニットがケース７０の内部で固定され、保持される。
ここでは、下ケース７４に、導線を取り出すための４つの溝７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ及び７４ｅを形成したが、これらの溝を上ケース７２に形成してもよいし、上ケースと下ケースの両方に溝を形成しても良い。
【００４０】
つぎに、圧電トランスユニットを収容するケースの異なる例について説明する。図１４に、圧電トランスユニットを収容するケース全体の斜視図を模式的に示した。
図１４に示すケース８０は、電気的絶縁性材料、例えば、プラスチック製の上ケース８２と下ケース８４とから構成されている。図１５には、上ケース８２を下方から見た概略斜視図を示し、図１６には、下ケース８４を上方から見た概略斜視図を示した。図１４及び図１５に示されるように、上ケース８２には、ケース内に収容される圧電トランスの入力電極と接続される端子８６及び８８が設けられている。端子８６及び８８は、図１５に示すように、上ケース８２の表面に平行で、且つ、上ケース８２の長手方向に対して垂直な方向に延設されており、上ケース８２の両方の側面を貫通するとともに、上ケース８２の内側で露出するように設けられている。端子８６及び８８の上ケース８２の内側の露出部分８６ａ及び８８ａは、圧電セラミックトランスを上ケース８２に配置したときに、圧電セラミックトランスの保持部材と接触する位置に配置される。
また、下ケース８４にも同様に、圧電セラミックストランスの入力電極と接続される端子９０及び９２が設けられており、それら端子９０及び９２は、図１６に示すように、下ケース８４の表面に平行で、下ケース８４の長手方向に対して垂直な方向に延設されており、下ケース８４の両方の側面を貫通するとともに、下ケース８４の内側で露出するように設けられている。また、端子９０及び９２の下ケース８４の内側の露出部分８６ａ及び８８ａは、圧電セラミックトランスを下ケース８４に配置したときに、圧電トランスの保持部材と接触する位置に配置される。また、下ケース８４には、圧電トランスの出力電極と接続される導線を取り出すための溝８４ａ及び８４ｂが設けられている。
【００４１】
また、図１４に示すように、上ケース８２と下ケース８４を組み合わせて圧電セラミックトランスを収容したときに、上ケース８２の端子と下ケース８４の端子が互いに接触することを避けるために、上ケース８２の端子８６及び８８は、互いに、上ケース８２の外側の側面に沿って、上ケース長手方向の中央に向かって屈曲している。上ケース８２に設けられている端子８６及び８８と、下ケース８４に設けられている端子９０及び９２は、圧電セラミックトランスを収納したケースを基板に装着したときに、基板のランド部に半田付けされて固定される。
このようなケースに収容される圧電トランスユニットを図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示す。図１７（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、圧電トランスユニット９１の模式的上面図及び模式的側面図であり、図１７（Ｃ）は、図１７（Ｂ）のＣ−Ｃ線における模式的断面図である。図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示す圧電トランスユニット９１は、保持部材９６の形状が異なる以外は、図１に示した圧電トランスユニット１と同様である。したがって、ここでは、基本的には保持部材９６だけを説明し、圧電トランスの説明については省略する。
【００４２】
図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、圧電トランスユニット９１は２つの保持部材９６を有する。保持部材９６は、２つの保持体９７から構成されている。それぞれの保持体９７は、導電性材料から構成されており、図１７（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、横断面の形状が略台形で、縦断面の形状がコの字状である。すなわち、保持体９７は、その厚みが、圧電トランス２の長さ方向の中央から端部に向かうに従って薄くなるような形状を有している。ここでは、２つの保持体９７が一組として用いられ、２つの保持体は、圧電トランス２を介して互いに対向するように配置される。図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示した例では、圧電トランス２の長手方向の２箇所を、２つの保持体９７で構成された保持部材９６でそれぞれ保持している。図示例では、このような保持部材９６によって圧電トランス２がケース８０に対して保持されている。このとき、保持体９７の幅広の面９７ａが圧電トランス２の入力電極と接し、保持体９７の幅の狭い方の面９７ｂが固定部材の内側の面と接するように配置される。また、図示例の保持部材９６は、圧電トランス２の上面と下面だけでなく、側面の一部を覆うように構成されているので、圧電トランス２の幅方向への移動が規制される。
【００４３】
圧電トランスユニット９１がこのようなケース８０に収容されたときに、保持部材９６を構成するそれぞれの保持体９７は、上ケース８２の内部において露出している端子８６及び８８の露出部分８６ａ及び８８ａと接触するとともに、下ケース８４の内部において露出している端子９０及び９２の露出部分９０ａ及び９２ａと接触する。それぞれの保持体９７は導電性材料から構成されているので、このように圧電トランスユニット９１をケース８０に収容することによって、圧電トランス２の一方の面に設けられた入力電極１４ａ及び１６ａは、それぞれ、上ケース８２の端子８６及び８８と通電する。また、圧電トランス２の他方の面に設けられた入力電極１４ｂ及び１６ｂは、それぞれ、下ケース８４の端子９２及び９０と通電する。また、圧電トランス２は、上ケース８２と下ケース８４に設けられた端子の露出部分によって挟まれ、ケース内で保持される。下ケース８４は、圧電トランスの基台として機能し、上ケース８２は、基台である下ケースに対して圧電トランスを固定するための固定部材として機能する。圧電トランスユニットと、その圧電トランスユニットを収容したケース８０とから構成される構造体（圧電トランスモジュール）は、照明装置などのプリント基板の所定位置に装着されて使用される。
【００４４】
以上、圧電トランスユニットをケースに収容して使用する実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、上記実施形態においては、上ケースと下ケースの２つのケースを用いて構成したが、一方の面が開放された下ケース（収容体）と、その開放面を覆う蓋部材を用いることができる。この場合は、下ケースに圧電トランスユニットを収容し、その下ケースの開放面を蓋部材で覆えばよい。この場合は、蓋部材が固定部材としての機能を有する。下ケースの開放面に設けられる蓋部材を下ケースに対して固定する方法としては、下ケースの開放面に平坦な蓋部材を嵌め込む方法や、ネジ止めによる固定など既に知られた方法を利用することができる。
また、この場合、下ケースは、圧電トランスユニットの厚さ方向において、全体を収容するような構成にしても、部分的に収容するような構成にしてもよい。下ケースに圧電トランスユニットを部分的に収容する場合は、固定部材として平坦な蓋部材を用いるのではなく、例えば、図１又は図６に示されるような形状の固定部材（板金）を用いればよい。図１又は図６に示されるような固定部材を、圧電トランスの外周に配置された保持部材の上面部分に密着させた状態で配置し、固定部材の脚の部分を下ケースの側面や上部の縁部に固定させることによって、圧電トランスユニットを下ケースに固定することができる。
【００４５】
また、平坦な板状の部材の上に圧電トランスユニットを配置し、圧電トランスユニットを収容可能な構造の上ケース（例えば、図１５に示されるような上ケース）をかぶせて圧電トランスユニットをプリント基板に固定することも可能である。この場合、平坦な板状の部材は、プリント基板であってもよいし、配線などの形成されていない平面板であっても良い。また、この場合は、平坦な板状の部材が基台として機能し、上ケースが固定部材として機能する。また、上ケースは、圧電トランスユニットの厚さ方向において、圧電トランスユニットの全体が覆われるように構成されても、一部分が覆われるように構成されてもよい。
【００４６】
また、本発明においては、上ケースと下ケースによって保持部材が挟まれるように配置されるのであれば、上ケース及び下ケースの部品点数は特に限定されるものではなく、上ケース又は下ケースを更に複数の部材から構成することもできる。例えば、上ケース又は下ケースが圧電トランスの長手方向に２つに分離されていて構成されていても良い。
【００４７】
以上、本発明の圧電トランスユニットについて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、図３に示すように第１出力電極１８及び第２出力端子２０を圧電セラミックス２の端面に形成したが、図１８に示すように、一方の端部の上面と下面にそれぞれ電極１０４Ａ及び１０４Ｂを形成し、他方の端部の上面と下面にそれぞれ電極１０６Ａ及び１０６Ｂを形成し、一方の端部の上面及び下面の電極１０４Ａ及び１０４Ｂと、他方の端部の上面及び下面の電極１０６Ａ及び１０６Ｂを出力電極として利用してもよい。この場合は、圧電セラミックスの両方の端部の上下面に形成された電極１０４Ａ、１０４Ｂ及び電極１０６Ａ及び１０６Ｂを覆うように、図２（Ｃ）に示す形状の保持部材を周回させて設けてもよい。この場合は、導電性を有する弾性材料を用いて保持部材を構成することができる。この構成を図６、図７及び１７に示される構造の圧電セラミックトランスの出力電極に適用するとともに、それらの圧電セラミックスを収容する図１４〜１６に示されるケースに、出力電極部に設けられた保持部材と接するように、電極板を形成すれば、出力端子部の配線に電線を使用しなくて済み、入力電極部のみならず出力電極部においても、電線の振動に起因する鳴きが防止される。
【００４８】
また、図１に示されるように固定部材と保持部材によって基板に固定されている圧電トランスは、ケースに収容されて利用されることもできる。この場合、ケースは、基板に固定された状態の圧電トランスユニットが収容されるような寸法で構成される。また、ケースは、上ケースと下ケースの２つのケースを組み合わせることによって構成されても、一面が開放された下ケースと、その下ケースの開放側を覆う平板上の蓋部材とを組み合わせることによって構成されてもよい。
また、基板に固定された状態の圧電トランスをケースに収容する場合は、ケースの側面に、圧電トランスの各電極に接続されている電線をケース外に取り出すための穴部を形成することができる。
【００４９】
また、図６に示されるような固定部材８と保持体３７によって基板に固定されている圧電トランス２もケースに収容されて利用されることができる。この場合も、ケースは、基板に固定された状態の圧電トランスユニットが収容されるような寸法で構成され、上ケースと下ケースの２つのケースを組み合わせることによって構成されてもよいし、一面が開放された下ケースと、その下ケースの開放側を覆う平板上の蓋部材とを組み合わせることによって構成されてもよい。図６に示される例では、保持部材が導電性材料によって構成され、基板には、圧電トランスの各入力電極及び各出力電極に対応してランド部が設けられている。このように基板にランド部が設けられている場合は、それぞれのランド部から延びるように金属の電極板を形成し、それぞれの電極板をケース外に取り出すように構成することができる。各電極板をケースに取り出す方法としては、例えば、ケースが上ケースと下ケースとから構成されている場合は、上ケースと下ケースの間に隙間部を設け、その隙間部からそれぞれの電極板をケース外に取り出す方法を利用することができる。また、ケースが、下ケースと蓋部材とから構成されている場合には、下ケースと蓋部材との間に隙間部を設けて、その隙間部から各電極板をケース外に取り出す方法を利用することができる。
また、基板に出力用のランドを設けずに、ケースの側面に穴部を設けて、その穴部から、出力電極と接続された電線をケース外に取り出すことも可能である。
【００５０】
また、図１８に示されるように圧電トランスの両方の端部の上下面に出力電極を形成する場合は、図６の圧電トランスの各入力電極の表面に配置される複数の保持体（以下、第１保持体という）と同様に、両端部の上下に配置される出力電極の表面にも導電性材料の複数の保持体（以下、第２保持体という）を設け、第１保持体と第２保持体をそれぞれの固定部材の間に介在させつつ、固定部材により圧電トランスを基板に固定させることができる。この場合は、基板に対向する側の第２保持体に接触するように基板に出力電極用の第１ランド部を形成し、また、固定部材の脚の部分と接触して半田付け可能に基板に別の出力電極用の第２ランド部を形成することができる。
また、このようにして基板に固定される圧電トランスもケースに収容されて使用されることができる。この場合も、ケースは、基板に固定された状態の圧電トランスユニットが収容されるような寸法で構成される。また、ケースは、上ケースと下ケースの２つのケースを組み合わせることによって構成されてもよいし、一面が開放された下ケースと、その下ケースの開放側を覆う平板上の蓋部材とを組み合わせることによって構成されてもよい。また、この場合は、入力電極用のランド部と同様に、出力電極用の第１ランド部と第２ランド部からも、それぞれ延びるように金属の電極板を形成し、それぞれの電極板をケースの外に取り出すように構成することができる。
また、各電極板をケースに取り出す方法としては、上述と同様に、例えば、ケースが上ケースと下ケースとから構成されている場合は、上ケースと下ケースの間に隙間部を設け、その隙間部からそれぞれの電極板をケース外に取り出す方法を利用することができる。また、ケースが、下ケースと蓋部材とから構成されている場合には、下ケースと蓋部材との間に隙間部を設けて、その隙間部から各電極板をケース外に取り出す方法を利用することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、圧電トランスの圧電セラミックスとして平板形状の圧電セラミックスを用いたが、これに限定されず、柱状形状の圧電セラミックスを用いてもよく、例えば、軸に垂直な断面形状が正方形、円形、楕円形などの形状の圧電セラミックスを利用することもできる。
また、本発明の圧電トランスユニットに用いられる圧電トランスは、上記構造の圧電トランスに限定されず、例えば、ローゼン型トランス、横効果を用いた圧電トランス、面振動圧電トランス、中央駆動圧電トランス、ブロック型圧電トランス、積層圧電トランス、中央出力圧電トランス、複数出力型圧電トランス、高次モードを用いた圧電トランス、ボルト締型圧電トランス、アレイ形圧電トランスなどの圧電トランスを利用することができる。
【００５２】
図１９には、円柱形状の圧電セラミックスを用いた圧電トランス１０の構成例を示した。図１９に示される圧電トランスは、圧電セラミックスの形状が異なる以外は、図１に示される圧電トランスと、基本的には同じであるので、図１に示される圧電トランスと同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、その詳しい説明については省略する。
圧電セラミックス６２は、軸方向が長手方向となる円柱形状を有する。この圧電セラミックス６２の第１領域３１および第５領域３５は、長手方向に平行で、かつそれぞれの端面方向（外側方向）に分極され、第２領域３２は、長手方向に垂直な第１の方向に分極され、第４領域３４は、長手方向に垂直かつ第１の方向と１８０度反対側の方向に分極され、中央部の第３領域は、未分極状態とされている。また、長手方向における第１領域３１と、第２領域３２と、第３領域３３と、第４領域３４と、第５領域３５との長さの割合は、実質的に２：２：１：２：２の割合に分割されている。
【００５３】
図１９に示される第１入力電極１４ａ、１４ｂは、圧電セラミックスの長手方向に垂直な面における中心を通りかつ第１の方向に対して平行な線と第２領域３２の表面との交点の一方を含むように第２領域３２の表面にそれぞれ配置されている。また、第２入力電極１６ａ、１６ｂは、圧電セラミックスの長手方向に垂直な面における中心を通りかつ第１の方向に対して平行な線と第４領域３４の表面との交点の一方を含むように第４領域３４の表面にそれぞれ配置されている。
【００５４】
かかる形状の圧電トランス１０も、上記と同様に、駆動時には、第１入力電極と第２入力電極に駆動信号が入力され、入力された駆動信号の電圧よりも高い電圧が、出力端子２８及び３０から出力される。
【００５５】
図１９に示した圧電トランス１０においては、第１入力電極および第２入力電極を矩形状としたが、電極の形状は、特に限定されず、多角形、円形、楕円形等種々の形状とすることができる。また、第１入力電極および第２入力電極の大きさも、特に限定されないが、長さ方向に略２：２：１：２：２の比で分割されて構成される条件下で、上下の電極間のリークがない限り円周方向にできる限り広く取り、入力インピーダンスを下げ、より大きな電力を投入できるようにすることが好ましい。これにより、よりハイパワーを出力することができる。
【００５６】
このように、圧電セラミックスを円柱形状とすることで、つまり図１９（Ｃ）に示すように長手方向に垂直な方向における断面形状を円形形状とすることで、圧電セラミックスの強度をより高くすることができる。
これにより大電力駆動時に生じる発熱により、圧電セラミックスが軟化することで発生する、圧電セラミックスの電力伝送に寄与しない捩れ方向の振動モードや蛇行方向の振動モードをより抑制でき、大電力の出力が可能となる。つまり、圧電セラミックスの強度を高くすることで、発熱により圧電セラミックスが軟化した場合でも、圧電セラミックスの電力伝送に寄与しない捩れ方向の振動モードや蛇行方向の振動モードをより抑制でき、これらの振動モードが主の振動に重畳することを防止できる。従って、急激な発熱を生じることを防ぎ、圧電セラミックスが破損することが防止でき、また、電力伝送に寄与しない振動モードを抑制することで、エネルギーの損失（ロス）を少なくすることができ、高い効率で電力を出力することができる。
さらに、余計な振動を発生しやすい角の部分がなくなるので、これも電力伝送損失を少なくする効果に寄与する。
【００５７】
また、円柱形状の圧電セラミックス６２の代わりに、圧電セラミックスの長手方向に垂直な方向の断面形状が、図２０（Ａ）〜（Ｃ）に示されるような断面形状である圧電セラミックスも好適に用いることができる。図２０（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の圧電トランスユニットに用いることができる種々の圧電セラミックスの長手方向に垂直な面における断面形状を示すものである。ここで、図２０（Ａ）〜（Ｃ）に示す圧電セラミックスの長手方向に垂直な面の断面形状は、圧電セラミックスの長手方向のいずれの位置においても同一の形状を有する。
図２０（Ａ）は、圧電セラミックス１２ａの長手方向に垂直な断面形状が楕円形状の場合である。このような形状の圧電セラミックス１２ａにおいては、図２０（Ａ）に示されるように、楕円の短軸方向の表面に第１入力電極１４ａ、１４ｂと第２入力電極１６ａ及び１６ｂが形成される。図２０（Ｂ）は、圧電セラミックス１２ｂの長手方向に垂直な断面形状が、互いに対向する２つの円弧部分と２つの直線部分とから構成された形状、すなわち、円の直径方向の両端の一部を切り取ったような形状の場合である。このような形状の圧電セラミックス１２ｂにおいては、図２０（Ｂ）に示されるように、互いに対向する円弧に第１入力電極１４ａ、１４ｂと第２入力電極１６ａ及び１６ｂが形成される。また、図２０（Ｃ）は、圧電セラミックス１２ｃの長手方向に垂直な断面形状が、図２０（Ｃ）に示すように、互いに対向する２つの曲線部分と２つの直線部分とから構成された形状、断面形状が楕円の長径方向の両端の一部を切り取ったような形状の場合である。このような形状の圧電セラミックス１２ｂにおいては、図２０（Ｃ）に示されるように、互いに対向する曲面に第１入力電極１４ａ、１４ｂと第２入力電極１６ａ及び１６ｂが形成される。
【００５８】
このように、圧電セラミックスの長手方向に垂直な断面の形状の少なくとも一部に曲線を有する形状とすることで、図１９において示した圧電トランス１０と同様に耐破壊性を高めることができる。
また、上記実施形態に示すように第１および第２入力電極が配置されている部分を曲面とすることが好ましい。第１および第２入力電極が配置されている部分を曲面とすることで、分極軸の方向を断面中心方向に集中させることができる。これにより、入力部における損失を減らすことができ、より効率よく、高い電力を出力させることができる。
また、圧電セラミックスの長手方向に垂直な面の断面形状を円とした場合には、分極軸の方向を断面中心方向により集中させることができ、さらに高い電力を出力させることができる。
また、圧電セラミックスの長手方向に垂直な面の断面形状を楕円とした場合には、断面中心付近での分極軸の方向の集中がぼやける（分散する）ため、応力集中をやわらげ（低減させ）、ハイパワー時のトランスの耐破壊性を向上させることができる。つまり、耐破壊性を向上させ、かつ、効率よく高い電力を出力させることができる。
【００５９】
以上、圧電セラミックスの長手方向に垂直な断面における形状として、円や楕円など種々の形状を示したが、本発明においては、入力電極が形成される面が曲面形状である場合に、図に示される圧電セラミックスの長手方向に垂直な断面おける第１の方向の長さｔと、それに垂直な第２の方向の長さｗとの関係が、０．５≦ｔ／ｗ≦２．０を満たす形状であることが好ましく、０．５≦ｔ／ｗ≦１．０を満たす形状であることがより好ましい。このような関係を満たす形状であれば、上記効果を得ることができる。
【００６０】
また、圧電セラミックスの第１の方向の長さｔは、５ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが好ましい。長さｔを５ｍｍ以上とすることで、ハイパワー時の圧電セラミックス（トランス）の耐破壊性をより向上させることができる。また、長さｔを１２ｍｍ以下とすることで、圧電セラミックトランスの製造時に圧電セラミックスの分極精度の低下を防ぎ、歩留まりを高くすることができる。つまり、圧電セラミックスを好適に分極させることができる。これにより、製造コストを低くすることができる。
【００６１】
また、圧電セラミックスの長手方向の長さＬに対する第２の方向の長さｗの比ｗ／Ｌは、実質的に０．２とすることが好ましい。ｗ／Ｌを実質的に０．２とすることで、ハイパワー時のトランスの耐破壊性を向上することができる。
【００６２】
また、本発明においては、図２１に示すように、圧電セラミックス１２の断面形状が矩形形状の場合は、圧電セラミックス１２の長手方向に垂直な断面おける第１の方向の長さｔと、それに垂直な第２の方向の長さｗとの関係が、０．５≦ｔ／ｗ≦２．０を満たすことが好ましく、０．５≦ｔ／ｗ≦１．０を満たすことがより好ましい。このような範囲にすることにより、圧電セラミックスの電力伝送に寄与しない振れ方向の振動モードや蛇行方向の振動モードを抑制することができ、大電力の出力が可能となり、且つ大電力の出力時に圧電セラミックスが破損することを防止できる。
【００６３】
また、圧電セラミックスの第１の方向の長さｔは、５ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが好ましい。長さｔを５ｍｍ以上とすることで、ハイパワー時の圧電セラミックスの耐破壊性をより向上させることができる。また、長さｔを１２ｍｍ以下とすることで、圧電セラミックトランスの製造時に圧電セラミックスの分極精度の低下を防ぎ、歩留まりを高くすることができる。つまり、圧電セラミックスを好適に分極させることができる。これにより、製造コストを低くすることができる。
【００６４】
圧電セラミックスの長手方向の長さＬに対する第２の方向の長さｗの比ｗ／Ｌは、実質的に０．２とすることが好ましい。ｗ／Ｌを実質的に０．２とすることで、ハイパワー時のトランスの耐破壊性を向上することができる。
【００６５】
また、図２２（Ａ）及び（Ｂ）には、本発明の圧電トランスユニットに用いられる圧電セラミックスの更に異なる構成例を示す。
図２２（Ａ）は、本発明に従う圧電セラミックトランスの他の一例の概略構成を示す斜視図であり、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）に示した圧電セラミックトランスの長手方向に垂直な方向における断面図である。
図２２（Ａ）及び（Ｂ）に示す圧電トランス４０は、圧電セラミックス４２の形状を除いて図１に示した圧電トランス２と同じ構成のものである。従って、両者で同一の構成要素には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６６】
本実施形態の圧電セラミックス４２は、長手方向に垂直な方向の断面形状が、長手方向に垂直な第１の方向と、長手方向および第１の方向に垂直な第２の方向とに平行な線で構成される正方形を有する。つまり、第１の方向の長さｔと第２の方向の長さｗとの関係がｔ／ｗ＝１となる形状を有する。
また、圧電セラミックス４２は、上記の圧電セラミックス１２と同様に、第１領域３１と第５領域３５が、長手方向と平行で、かつ互いに異なる方向に分極され、第２領域３２と第４領域３４が、第１の方向に平行で、かつ互いに異なる方向に分極され、第３領域３３は、未分極状態とされている。
【００６７】
このように断面形状が正方形の圧電セラミックス４２を用いた場合でも、第１入力電極１４ａ、１４ｂおよび第２入力電極１６ａ、１６ｂに駆動信号を印加することで、逆圧電効果により圧電セラミックス４２は振動し、圧電効果により出力される高電圧を第１出力電極１８および第２出力電極２０から取り出すことができる。
【００６８】
このように、圧電セラミックスの断面形状を正方形とすることで、つまり第１の方向の長さｔと第２の方向の長さｗとの関係をｔ／ｗ＝１とすることで、圧電セラミックスの強度を高くすることができる。
これにより、大電力駆動時に生じる発熱により、圧電セラミックスが軟化することで発生する、圧電セラミックスの電力伝送に寄与しない捩れ方向の振動モードや蛇行方向の振動モードをより抑制でき、大電力の出力が可能となる。
【００６９】
以上、本発明の圧電トランスユニットに用いられる種々の圧電セラミックスについて説明した。
本発明の圧電トランスユニットにおいては、その構成要素である保持部材の開口部の形状が、上述した圧電セラミックスを備える圧電トランスの外形形状に応じて変更される。また、固定部材の形状も同様に変更され、保持部材を圧電トランスに装着した状態で、保持部材を介して固定部材で圧電トランスが基板上に固定される。
また、保持部材と圧電セラミックトランスとを有する圧電トランスユニットと、その圧電トランスユニットが装着される基台と、その基台に圧電トランスユニットを固定するための固定部材とを含む構造体（圧電トランスモジュール）は、照明装置、小型・携帯機器、冷・暖房機器、イオナイザー等の健康機器等、種々の装置のなどに組み込まれて使用されることができる。
【００７０】
次に、上述した本発明の圧電トランスユニットを用いる照明装置の一例を説明する。図２３に、かかる照明装置のブロック図を示す。
照明装置５０は、電源５２と、電圧制御発振回路５４と、駆動回路５６と、圧電トランス１０と、発光部５８と、管電流検出回路６０とを有する。
【００７１】
電源５２は、所定電圧（本実施形態では、２４Ｖ）の直流電圧を出力する直流電源である。電源５２は、駆動回路５６と接続されており、直流電圧が駆動回路５６に供給される。
【００７２】
電圧制御発振回路５４は、後述する管電流検出回路６０から供給される冷陰極管の合計電流の電流値に応じて、その発振周波数が変化する初期周波数約４０ＫＨｚの基本波を発生する。電圧制御発振回路５４は、例えば、合計電流が基準電流量よりも少ない場合には、基本波の周波数を初期周波数よりも低くする方向に制御し、逆に合計電流が基準電流量よりも多い場合には基本波の周波数を初期周波数よりも高くする方向に制御する。電圧制御発振回路５４は、駆動回路に接続されており、この基本波が、同じく駆動回路５６に供給される。
【００７３】
なお、電圧制御発振回路５４の具体的な構成は特に限定されず、同様の機能を実現する各種構成の回路を使用することができる。また、基準電流量は、外部から制御可能であり、必要に応じて可変できる。
【００７４】
駆動回路５６は、電源５２から供給された所定電圧および電圧制御発振回路５４から供給される基本波とに基づいて、圧電セラミックトランス２を駆動する２種類の駆動信号を生成する。本実施例では、２本の駆動信号は、約６５０Ｖｐ−ｐ、約４０ＫＨｚで、１８０度逆位相の交流信号（正弦波）である。電圧制御発振回路５４から供給される基本波の周波数に応じて駆動信号の周波数が変化し、冷陰極管の合計電流すなわち発光部５８の輝度が常に同じ一定値に保たれる。
【００７５】
なお、駆動回路５６の具体的な回路構成は何ら限定されず、同様の機能を実現する各種構成の回路を使用することができる。
【００７６】
圧電セラミックトランス２は、上述の構成を有するものであり、駆動回路５６から入力された６５０Ｖｐ−ｐの駆動信号を６５００Ｖｐ−ｐに昇圧させて出力する。
【００７７】
続いて、圧電セラミックトランス２によって発生された高圧信号は、バラストコンデンサ５７に入力される。従来、３Ｗ級のローパワー出力の圧電セラミックトランスと冷陰極管との組合せでは、圧電セラミックトランスの出力インピーダンスが大きいため、バラストコンデンサを使用せずに冷陰極管を駆動できた。しかし、本実施形態のように、３０Ｗ級のハイパワー出力の圧電セラミックトランスの場合、その厚みが増えたために出力インピーダンスが小さくなり、負性抵抗素子（冷陰極管）とのバランスがとれずに安定点灯しにくくなる。
【００７８】
これは負荷側（冷陰極管）の負性抵抗よりも、入力側（圧電セラミックトランス）の出力インピーダンスの方が大きくないと、安定しないという理由による。すなわち、本実施形態のように、ハイパワー化した圧電セラミックトランス２と冷陰極管との組合せにおいては、圧電セラミックトランス２の出力側と冷陰極管との間にバラストコンデンサ５７を入れることで、冷陰極管を安定駆動することが可能となる。
【００７９】
発光部５８は、４本の冷陰極管（ＣＣＦＬ）を有し、２本の冷陰極管を直列に接続した２管直列光源を２系統交差しないように並列に配置し、同時複数点灯を可能にしている。冷陰極管としては、管長５２７ｍｍ、管外形φ２．６ｍｍ、管内径φ２．０ｍｍ、色温度６５００Ｋ、Ｎｉ電極、ガス圧７０Ｔｏｒｒ、輝度約３００００ｃｄ／ｍ2が例示される。
ここで、冷陰極管の接続本数、接続方法は特に限定されず、種々の構成とすることができる。また、発光部としては、冷陰極管に限定されず、通常の蛍光管、熱陰極管、外部電極管、ネオン管、水銀灯の種々の放電管等の種々の光源を用いることができる。
【００８０】
管電流検出回路６０は、２系統の冷陰極管の２管直列光源の合計電流を出力するものである。本実施形態では、リング状のコアに、３つのコイルを巻きつけたトロイダル型のトランスを用いている。３つのコイルは、２系統の２管直列光源のそれぞれの直列接続部間において極性（コイルの巻く方向）が同じ向きの一対のコイルであって、管電流の合計電流を算出する。もう一つのコイルは、前述の管電流の合計電流を出力するためのもので、前述の電圧制御発振回路５４にフィードバックされる。
電圧制御発振回路５４は、上述したように、管電流検出回路６０から出力された合計電流に応じて、発振周波数を変化させた基本波を駆動回路５６に供給する。
【００８１】
このように、高電力出力を可能とした圧電セラミックトランスを用いることで、１つの圧電セラミックトランスで複数本の冷陰極管を駆動することができ、電磁波を発生せず、高効率、省スペースで発火の危険性のない大型のディスプレイ等の照明装置とすることができる。
【００８２】
ここで、管電流検出回路６０には、さらに、２系統の２管直列光源のそれぞれの冷陰極管に流れる管電流をほぼ同じ一定値に揃えるバランス回路、２系統の冷陰極管の２管直列光源の電流差（差分電流）を検出する電流差検出回路等を設けることが好ましい。
バランス回路を設けることで、各冷陰極管の輝度のばらつきを抑えることができ、更に電流差検出回路を設けることで、光源の各系統間の差分電流を検出することができる。
【００８３】
また、駆動回路５６には、合計電流検出回路から供給される冷陰極管の合計電流の電流値が所定の範囲を超えている場合や、電流差検出回路から供給される電流差の電流値が所定値を上回っている場合に、駆動回路５６から駆動信号の出力を停止するように制御する保護回路を備えることが好ましい。保護回路を備えることによって、発光部５８の冷陰極管に何らかの異常が発生した場合に圧電セラミックトランス１０が破壊されるのを未然に防止することができる。
また、保護回路において、冷陰極管の合計電流の許容範囲や、電流差の上限値などの値は外部から制御可能であり、必要に応じて可変できる。
【００８４】
ここで、本発明の圧電セラミックトランスは、上述したように、電磁波を発生せず、小型・軽量で低価格、省スペースであり、高電力の出力が可能であるという種々の効果を有する。従って、上記のような照明装置に限定されず、小型・携帯機器、冷・暖房機器、イオナイザー等の健康機器等、種々の装置のトランスとして用いることができる。
【００８５】
以上、本発明に係る圧電トランスユニットについて詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【００８６】
例えば、本実施形態では、一対の入力電極にそれぞれ１８０度位相の異なる２相の駆動信号を入力したが、本発明は、これに限定されず、一対の入力電極の内の一方の電極を接地させ（ＧＮＤとし）、もう一方の電極に駆動信号を入力するようにしてもよい。つまり、単相の駆動信号により、圧電セラミックトランスを駆動してもよい。
【００８７】
また、上記実施形態では、電圧を昇圧させているが、これも限定されず、降圧させてもよく、同一電圧を出力してもよい。すなわち、必要に応じて所定電圧に変圧してもよい。
【００８８】
また、本発明においては、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示した保持体に代えて、図２４に示すように、２つの突起部（ボス）４２ａを有する保持体４２を用いることもできる。このような保持体４２を用いる場合は、図９に示す固定部材５８と同様に、保持体４２の突起部４２ａと嵌合される貫通孔５８ａが形成された固定部材を用いることができる。また、保持体４２は、図７に示される保持体と同様に、導電性材料から構成することができる。保持体４２を有する圧電トランスユニットは、図６と同様に、基板４側に配置される保持体４２と接する場所にランドが形成された基板４に装着されて使用されることができる。また、基板４のランド部（図示しない）には、下側の保持体４２の突起部４２ａと嵌合するような貫通孔４ａが形成される。このように固定部材５８の貫通孔５８ａと、基板４の貫通孔４ａに、保持体４２の突起部４２ａを嵌め合わせた状態で、圧電トランスユニットを、保持体４２を介して固定部材５８で基板４に固定することにより、図６及び図７に示される構成よりも圧電トランスのずれをより一層防止することができる。ここでは、保持体４２の突起部４２ａの個数を２個としたが、１個でも３個以上であってもよい。
【００８９】
また、図２４に示した例では、基板側に配置される保持体と、その反対側に配置される保持体を同様の形状で構成したが、それらを互いに異なる形状で構成することもできる。図２５に、互いに異なる形状で形成された１組の保持体４４、４６を備える圧電トランスユニットを、基板４に装着された状態で、それら保持体を含む面で切断したときの断面構造を模式的に示した。図２５に示すように、基板４側に配置される第１保持体４６は、図２４に示す保持体４２と同様に、２つの突起部４６ａを備えている。また、その反対側に配置される第２保持体４４は、図１７（Ｃ）に示す保持体９７と同様に、縦断面形状がコの字状の形状を有している。図２５に示した例では、保持体４４の縁部４４ａによって圧電トランスの側面の上方の一部が保持されるので、圧電トランスの幅方向（図中、左右方向）のずれも防止される。図２５に示した例においては、第２保持体の上面（固定部材と接触する面）に、図２４に示す保持体４２と同様に突起部を設けてもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、図４（Ｂ）に示すように、保持部材６の断面形状が、略第形状で、中央部分から幅方向の両側に向かって厚みが次第に薄くなるような形状になるように保持部材を構成した。すなわち、厚みが一定の肉厚部６ｄと、その肉厚部６ｄの両側に位置し、幅方向外側に向かうに従って厚みが薄くなる薄肉部（テーパー部）６ｅとを有する保持部材６とした。しかしながら、本発明においては、保持部材の形状はこれに限定されない。例えば、図２６に示すように、保持部材の断面形状において、厚みが一定の肉厚部４６ｄと、その肉厚部４９ｄの一方の側に位置し、幅方向外側に向かうに従って厚みが薄くなるテーパー部４９ｅとを有する構造の保持部材４９を用いることもできる。この保持部材４９では、図２６に示すように、保持部材４９の厚肉部４９ｄの底面とテーパー部４９ｅの底面によって同一面が構成されている。また、保持部材４９の肉厚部４９ｄの側面４９ｇは、上面４９ｃ及び下面４９ｂに対して垂直に形成されており、テーパー部４９ｅの傾斜面４９ｆは、凹曲面で形成されている。図２６では、テーパー部４９ｅの傾斜面４９ｆを曲面で構成したが、平面で構成してもよい。また、保持部材４９の肉厚部４９ｄの側面４９ｇは、上面４９ｃ及び下面４９ｂに対して垂直でなくてもよく、傾斜していてもよい。
また、図２６に示される形状の保持部材を、圧電トランスの長さ方向において２箇所に設ける場合には、保持部材４９の肉厚部の側面４９ｇ同士が互いに向き合うように、或いはテーパー部４９ｅが互いに向き合うように、それぞれ設けられることが好ましい。
本発明では、図４に示されるように圧電トランスの外周面を周回して用いられる保持部材に、図２６に示される形状を適用してもよいし、図７及び８に示されるように圧電トランスユニットを挟むように設けられる一対の保持体に図２６に示される形状を適用してもよい。
【００９１】
また、図４（Ｂ）に示されるように肉厚部６ｄの両側にテーパー部６ｅを有する保持部材６においては、両側のテーパー部６ｅの傾斜面の角度を互いに変えてもよい。すなわち、一方のテーパー部６ｅの傾斜面の傾斜角度と、他方のテーパー部６ｅの傾斜面の傾斜角度が互いに異なるように構成してもよい。また、一方のテーパー部の傾斜面を曲面で構成し、他方の傾斜面を平面で構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の圧電セラミックトランスユニットの概略斜視図である。
【図２】（Ａ）は、本発明の圧電セラミックトランスユニットの模式的側面図であり、（Ｂ）は、その模式的上面図であり、（Ｃ）は、図２（Ｂ）のＣ−Ｃ線矢視図である。
【図３】本発明の圧電セラミックトランスユニットに用いられる圧電セラミックトランスの概略斜視図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の圧電セラミックトランスユニットの保持部材の模式的正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示される保持部材のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図５】圧電トランスの１次〜３次モードの振動の概念を模式的に示す図である。
【図６】導電性を有する保持部材を用いた圧電トランスユニットの概略斜視図である。
【図７】（Ａ）は、図６に示す圧電トランスユニットの概略側面図であり、（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図８】図に示す圧電トランスユニットに用いられる保持部材の概略斜視図である。
【図９】圧電セラミックトランスユニットの保持部材の他の形状を説明するための模式図である。
【図１０】圧電セラミックトランスユニットの保持部材の更に他の形状を説明するための断面模式図である。
【図１１】圧電セラミックトランスユニットを収納するケースの概略斜視図である。
【図１２】図１１に示すケースの上ケースの概略斜視図である。
【図１３】図１１に示すケースの下ケースの概略斜視図である。
【図１４】圧電セラミックトランスユニットを収納するケースの別の構成例の概略斜視図である。
【図１５】図１４に示すケースの上ケースの概略斜視図である。
【図１６】図１４に示すケースの下ケースの概略斜視図である。
【図１７】（Ａ）は、図１３のケースに収納される圧電セラミックトランスユニットの概略上面図であり、（Ｂ）は、その概略側面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）に示す圧電セラミックトランスユニットのＣ−Ｃ線矢視図である。
【図１８】出力電極が圧電セラミックスの端部の上下面に形成された圧電トランスユニットの概略斜視図である。
【図１９】（Ａ）〜（Ｃ）は、円柱形状の圧電セラミックトランスの構成を模式的に示す図である。
【図２０】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明に用いることができる種々の圧電セラミックスの長手方向に垂直な面における断面図である。
【図２１】矩形状の断面形状の圧電セラミックスの厚さと幅の関係を説明するための図である。
【図２２】（Ａ）は、本発明に従う圧電セラミックトランスの他の一例の概略構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示した圧電セラミックトランスの長手方向に垂直な方向における断面図である。
【図２３】本発明の圧電セラミックトランスを用いる照明装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２４】突起部を有する保持体の構造を説明するための圧電トランスユニットの模式的断面図である。
【図２５】互いに異なる形状を有する一対の保持体を説明するための圧電トランスユニットの模式的断面図である。
【図２６】本発明の圧電トランスユニットの保持部材の一例の模式的断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 圧電セラミックトランスユニット
２ 圧電セラミックトランス（圧電トランス）
４ 基板
６ 保持部材
６ａ 開口部
６ｃ 外周面
８ 固定部材
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、７２ 圧電セラミックス
１４ 駆動回路
１４ａ、１４ｂ 第１入力電極
１６ａ、１６ｂ 第２入力電極
１８ 第１出力電極
２０ 第２出力電極
２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂ 入力端子
２８、３０ 出力端子
３１ 第１領域
３２ 第２領域
３３ 第３領域
３４ 第４領域
３５ 第５領域
３６、４９ 保持部材
３７４２、４４、４６ 保持体
４０ 圧電トランス
５８ 固定部材
５８ａ 貫通孔
６６ａ、６６ｂ 溝
５０ 照明装置
５２ 電源
５４ 電圧制御発振回路
５６ 駆動回路
５７ バラストコンデンサ
５８ 発光部
６０ 管電流検出回路
７０、８０ ケース
７２、８２ 上ケース
７４、８４ 下ケース
７２ａ、７４ａ 凹部
７６ ネジ穴部
７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ、７８Ｄ、７８Ｅ、７８Ｆ、７８Ｇ、７８Ｈ ランド
７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ、７４ｅ 溝
８６、８８ 端子
８６ａ、８８ａ 露出部分
９１ 圧電トランスユニット
９０、９２ 端子
９６ 保持部材
９７ 保持体
１０４Ａ、１０４Ｂ、１０６Ａ、１０６Ｂ 電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力電圧を変圧するための圧電セラミックトランスに関し、更に詳細には、液晶表示装置の照明装置や複写機、ファクシミリ、イオン発生器などの高出力用の小型電源などに搭載される圧電セラミックトランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置のバックライト用のインバータ、複写機、ファクシミリ、イオン発生器、オゾン発生器などの高出力用電源に圧電セラミックトランスが搭載されている。圧電セラミックトランスは、電気部品が搭載されるＰＷＢ（Printed Wiring Board）上に配置されるため、基板上での固定が必要とされる。セラミックトランスは、この基板に直接実装されたり、ケースに収められてから実装されたりする。しかしながら、圧電セラミックトランスは、電気−機械変換により電力から機械的変位を生じさせ、また、その結果を電力として取り出すことによって、入力電圧を昇圧するので、圧電セラミックトランスの変位部を機械的に固定してしまうと、圧電セラミックトランスの能力を十分に発揮させることができない。
【０００３】
圧電セラミックトランスの固定方法として、特許文献１のように、金属等のバネを用いて圧電セラミックスを固定する方法が知られている。この方法の場合、圧電セラミックスの振動を阻害することなく固定できるのと、圧電セラミックスの電極にバネ自身が接触するため、特許文献２の従来技術に記載されているような接続のためのリード線の代わりとなり、組立作業性の改善にもなっている。
【０００４】
圧電セラミックの振動を阻害しないような方法として提案されているこれらの特許文献を説明すると、特許文献１では、電子素子を収納するパッケージが本体部とふた部とからなり、本体部に電子素子の電極に当接し支持するための電極板と、この電極板と通電する外部電極端子とが形成されている電子部品を開示している。電子素子をパッケージ本体内に形成された電極板等支持部材に装着し、電子素子の電気的接続と機械的保持あるいは固定を行っている。
また、特許文献２では、圧電トランス素子の振動の腹の部分にバネ性を有する金属端子を接合し、金属端子が電気的接続と共に、圧電トランス素子の保持を行っている圧電トランスを開示している。このように圧電トランス素子を振動の腹部分で電気的接続及び固定を行うため、種々の圧電トランスにおいて、無駄な延長電極をなくすことができ、工数削減、効率低下防止、信頼性向上などの効果を得ることができ、また腹の部分をバネ性のある端子を用いて接合するため、素子の振動への影響を最小限にできるとしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２１４０９１号公報
【特許文献２】特開平１０−２００１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
圧電セラミックスを機械的に基板やケースの内部に固定する場合には、上述した特許文献１及び２のように、バネ性を持った保持部材でセラミックを支える以外に方法が無かった。また、特許文献１の実施形態に開示されている弾性体を用いる方法もある。
ここ近年、液晶テレビ等のバックライト光源に使用される放電管を駆動するためのインバータに、セラミックトランスが応用されるケースが多くなってきている。これは、高圧を発生させる場合、巻き線型トランスに比較して発煙発火の恐れのないセラミックトランスが選択されているためである。また、液晶テレビ等の光源寿命は６万時間を保証されるケースが少なくなく、圧電セラミックトランスを用いたインバータにも同等の寿命保証が要求されている。そのため、圧電セラミックトランスを長時間駆動した場合に想定される事態を考慮し、各種工夫が必要になってくる。
【０００７】
特許文献１に開示されている方法によって、セラミックの振動が阻害されることからは回避できるが、ゴムあるいはバネ性を持った部材の押圧により固定されているだけであるため、振動するセラミック自身を長時間同じ位置に固定するのは困難である。固定のためにゴム等の弾性体とセラミックの接触面積を単に増やす方法が考えられるが、セラミックの振動を抑制する方向に働くので好ましくない。
また、同時に、セラミックス電極との接続を、バネ性を持った部材により外部との接続を実現しているものの、バネ性を持った保持部材とセラミック上に形成された焼成銀等の導電材が振動により磨耗して、時間の経過と共に接触不良が発生する恐れがあり、セラミック電極の信号を外部に接続する機能を果たさなくなる。
【０００８】
特許文献２においては、振動の腹の部分をバネ性のある保持部材で支え、さらにこの金属製の保持部材は圧電セラミックスの節部分表面の電極と半田付けされ固定されているが、長期間の圧電セラミックスの振動により、半田付けされた圧電セラミックス表面電極部が圧電セラミックス表面から剥離し、圧電セラミックトランスの保持ができなくなる恐れがある。また、半田のクラックが発生する恐れもある。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、駆動時に圧電セラミックトランスが振動しても基板やケース内の固定に対してずれることがない圧電セラミックトランスユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、固定部材によって基台に固定されて使用され、入力された電圧を、圧電効果を利用して変圧し出力するための圧電セラミックトランスユニットであって、圧電セラミックスと、前記圧電セラミックスに形成される入力電極と、前記圧電セラミックスに形成される出力電極とを含んで構成される圧電セラミックトランスと、厚さが幅方向で次第に薄くなる形状を有し、前記圧電セラミックトランスを部分的に挟むように設けられて前記基台に対して前記圧電セラミックトランスを部分的に保持する保持部材とを有し、前記基台と前記固定部材との間に前記保持部材を介在させることによって前記基台に固定される圧電セラミックトランスユニットを提供する。
【００１１】
本発明の圧電セラミックトランスユニットにおいては、保持部材は、台形または略台形の断面形状を有することが好ましい。
また、前記保持部材は、前記圧電セラミックトランスの外周を周回して設けられることが好ましい。又は、前記保持部材は、前記圧電セラミックトランスを介して互いに対向して配置される棒状の２つの保持体から構成されており、それぞれの保持体は、前記圧電セラミックトランスの長さ方向、幅方向及び厚さ方向のいずれかの方向に直線状に延設されていることが好ましい。この場合は、前記保持体が、導電性を有する弾性材料を用いて形成されていることが好ましい。
また、前記基台は、プリント基板又は平面板であることが好ましい。この場合は、前記固定部材は、凹部が形成された上ケースであり、当該上ケースの凹部に全部または一部が収容されて使用されることが好ましい。
又は、前記基台は、凹部が形成された下ケースであり、当該下ケースの凹部に全部または一部が収容されて使用されることが好ましい。この場合は、前記固定部材は、凹部が形成された上ケースであり、当該上ケースの凹部が形成されている側と前記下ケースの凹部が形成されている側が対向するように前記上ケースと前記下ケースとを組み合わされ、前記上ケースの凹部と前記下ケースの凹部とによって形成される空間に収容されて使用されることが好ましい。
また、前記固定部材は、固定時に、前記保持部材の、前記圧電セラミックトランスと接する側の面と反対の面と接する平端部と、前記平坦部の両端から略垂直に互いに同じ方向に屈曲する一対の脚部と、前記一対の脚部のそれぞれの端部に位置し、前記基台と接続される固定端部とを有することが好ましい。
また、前記保持部材が、前記圧電セラミックトランスの振動の節となる位置に設けられていることが好ましい。
【００１２】
また、前記圧電セラミックスは、長手方向の一方の端部を含み、前記端部に向かう方向に分極した第１領域と、前記第１領域に隣接し、前記圧電セラミックスの厚さ方向に分極した第２領域と、前記第２領域に隣接し、且つ、前記圧電セラミックスの略中央に位置し、未分極状態の第３領域と、前記第３領域に隣接し、前記第２領域と反対向きに分極した第４領域と、前記第４領域と隣接し、且つ、前記端部と反対側の端部を含み、前記第１領域と反対向きに分極した第５領域とを有しており、前記第１領域と前記第２領域と前記第３領域と前記第４領域と前記第５領域との前記長手方向における長さの比が、実質的に２：２：１：２：２であり、前記第２領域を挟んで一対の第１入力電極が設けられ、前記第４領域を挟んで一対の第２入力電極が設けられ、前記圧電セラミックスの長手方向の両方の端部にそれぞれ出力電極が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の圧電セラミックトランスユニットは、基台に対して圧電セラミックトランスを保持する保持部材を備え、その保持部材は、厚さが幅方向で次第に薄くなる形状を有しているので、固定部材で保持部材を介して圧電セラミックトランスを固定させたときに、圧電セラミックトランスが固定部材と基台に対してずれてしまうことが防止される。従って、本発明の圧電セラミックトランスユニットは、駆動時に振動しても、安定して基板上やケース内に固定されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の圧電セラミックトランスユニット（以下、圧電トランスユニットという）について、添付の図面に示す実施形態を基に詳細に説明する。
【００１５】
図１に、基台としての基板４上に固定された圧電トランスユニット１の概略構造を示す。また、図２（Ａ）に、図１に示した圧電トランスユニット１の模式的平面図を示し、図２（Ｂ）には、圧電トランスユニット１の模式的側面図を示し、図２（Ｃ）には、図２（Ｂ）のＣ−Ｃ線矢視図を模式的に示す。
圧電トランスユニット１は、圧電セラミックス１２に第１入力電極１４ａ、１４ｂ、第２入力電極１６ａ、１６ｂ、第１出力電極１８、第２出力電極２０が形成された圧電セラミックトランス（以下、圧電トランスという）２と、圧電トランス２を基板４に固定させるために用いられる保持部材６とを備える。圧電トランスユニット１は、図１に示すように、固定部材８によって、プリント基板等の基板４に固定される。圧電トランスユニット１と、その圧電トランスユニット１が装着される基板４と、その基板４に圧電トランスユニット１を固定するための固定部材８とを含む構造体（圧電トランスモジュール）は、照明装置などの高出力を必要とする装置に組み込まれて使用される。
【００１６】
まず、圧電トランス２について説明する。図３に圧電トランス２の模式的斜視図を示した。圧電トランス２は、圧電セラミックス１２と、一対の第１入力電極１４ａ及び１４ｂと、一対の第２入力電極１６ａ及び１６ｂと、第１出力電極１８と、第２出力電極２０とを備える。
圧電セラミックス１２は、厚みが一定の平板形状を有している。圧電セラミックス１２は、長さ方向の位置に応じて分極の状態が異なっており、長さ方向の略中央の第３領域３３は未分極であり、第３領域３３の両側に隣接する第２領域３２及び第４領域３４は厚さ方向に分極し、第２領域３２及び第４領域３４よりも外側に隣接する第１領域３１と第５領域３５は、長さ方向に分極している。長さ方向における第１領域３１から第５領域３５の比率は、略２：２：１：２：２である。第１領域３１と第５領域３５は、圧電セラミックス１２の長さ方向において互いに逆向きに分極しており、図示例では、それぞれ、中央から外側に向かう方向に分極している。また、第２領域３２と第４領域３４の分極方向も互いに逆向きであり、図示例では、第２領域３２が上向きに分極し、第４領域３４が下向きに分極している。
【００１７】
圧電セラミックス１２の厚さ方向の表面には、一対の第１入力電極１４ａ及び１４ｂが圧電セラミックス１２の第２領域を挟むように形成され、一対の第２入力電極１６ａ及び１６ｂが圧電セラミックス１２の第４領域を挟むように形成されている。第１入力電極１４ａ、１４ｂ及び第２入力電極１６ａ、１６ｂには、それぞれ、入力端子２４（２４ａ、２４ｂ）、入力端子２６（２６ａ、２６ｂ）が設けられており、これらの入力端子２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂは、図示しない電源装置と接続されている。また、入力端子２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂは、圧電セラミックス１２を駆動させて振動させたときに節となる位置に形成されることが好ましい。
また、圧電セラミックスの長さ方向において、第１領域３１の端面には第１出力電極１８が形成され、第５領域３５の端面には第２出力電極２０が形成されている。第１出力電極１８及び第２出力電極２０には、それぞれ出力端子２８及び３０が設けられている。
【００１８】
第１入力電極１４ａ、１４ｂと第２入力電極１６ａ、１６ｂには、図示しない駆動回路から駆動信号が入力される。ここで、第１入力電極１４ｂ及び第２入力電極１６ｂに入力される駆動信号は、第１入力電極１４ａ及び第２入力電極１６ａに入力される駆動信号に対して位相が１８０度異なるように調整されている。具体的には、第１入力電極１４ａに接続された入力端子３２ａと、第２入力電極１６ａに接続された入力端子３４ａとを互いに接続し、第１入力電極１４ｂに接続された入力端子３２ｂと、第２入力電極１６ｂに接続された入力端子３４ｂとを互いに接続し、入力端子３２ａ、３４ａに一方の駆動信号を、入力端子３２ｂａ、３４ｂに他方の駆動信号を駆動回路から入力する。これにより、第１入力電極１４ａ及び第２入力電極１６ａに入力される駆動信号は、第１入力電極１４ｂ及び第２入力電極１６ｂに入力される駆動信号に対して位相が１８０度異なるようになる。
【００１９】
このように、図示しない駆動回路から入力端子２４及び２６を介して第１入力電極１４ａ、１４ｂおよび第２入力電極１６ａ、１６ｂに駆動信号を入力され、第１の方向に分極されている第２領域２４および第４領域２８に電圧（交流電圧）が印加されると、圧電セラミックス１２には逆圧電効果により、駆動信号に応じた周期で応力が生じ機械的歪みが生じる。ここで、第２領域３２と第４領域３４とは、１８０度異なる方向に分極しているため、第１入力電極１４ａ、第２入力電極１６ａと、第１入力電極１４ｂ、第２入力電極１６ｂとに、駆動信号として互いに１８０度位相の異なる信号が入力されると、第２領域３２と第４領域３４には、入力される信号に応じた周期で機械的に応力が生じる。これにより、圧電セラミックス１２は振動する。
【００２０】
このような圧電セラミックス１２の振動によって、第２領域３２および第４領域３４には、厚さ方向に機械的歪みが生じる。すると、第１領域３１と第５領域３５には、圧電効果によりその分極方向に電位差が生じる。その結果、第１領域３１と第５領域３５の端部にそれぞれ形成された第１出力電極１８と第２出力電極２０には互いに１８０度位相の異なる高電圧の信号が同時に出力される。ここで、第１出力電極１８および第２出力電極２０から出力される信号の電圧は変圧され、本実施例では第１入力電極及び第２入力電極に入力した駆動信号の電圧よりも高くなっている。
【００２１】
つぎに、第１入力電極１４ａ、１４ｂおよび第２入力電極１６ａ、１６ｂに、駆動信号として圧電セラミックス１２の２次モード（λモード）の共振周波数となる周波数の交流電圧を印加する場合を例に、圧電トランス２の動作について詳しく説明する。
第１入力電極１４ａ、１４ｂおよび第２入力電極１６ａ、１６ｂに駆動信号が印加されると、第２領域３２および第４領域３４には、逆圧電効果により分極方向に応力が生じ、この応力により圧電セラミックス１２が２次モードで振動する。２次モードの振動とは、圧電セラミックス１２の端部からの距離が圧電セラミックス１２の長さの１／４、３／４となる位置を節として振動するモードである。
ここで、上述したように、第２領域３２と第４領域３４は、互いに１８０度異なる方向に分極され、第１入力電極１４ａ、第２入力電極１６ａと第１入力電極１４ｂ、第２入力電極１６ｂには、互いに１８０度異なる位相の駆動信号が印加されるので、第２領域３２および第４領域３４には、駆動信号に応じたタイミングで機械的に応力が生じる。
【００２２】
圧電セラミックス１２が振動することにより長手方向にも機械的歪みを生じ、その結果、長手方向に分極された第１領域３１および第５領域３５には、圧電効果により電位差が生じる。そして、この電位差が出力電圧として第１出力電極１８および第２出力電極２０から出力される。
このようにして変圧され、本実施例においては、入力された駆動信号よりも昇圧された電圧が圧電トランス２から出力される。上記構成の圧電トランス２は、圧電セラミックスを破損させることなく、３０Ｗ程度の電力を出力することができる。
【００２３】
一例として、圧電セラミックス１２の長手方向の長さを８０ｍｍ、幅を１８ｍｍ、厚みを４ｍｍとし、駆動信号として６５０Ｖｐ−ｐの電圧を印加した場合は、出力電圧として、６５００Ｖｐ−ｐの電圧を得ることができる。従って上記例では、入力電圧を約１０倍に昇圧することができる。
これにより、例えば、１本当たりの１０００〜１２００Ｖｒｍｓの管長５２７ｍｍ、管外径φ２．６ｍｍの冷陰極管を２本直列に接続した場合であっても冷陰極管を点灯させることが可能となる。
なお、圧電セラミックス１２の振動の中心周波数は、圧電セラミックス１２の長さによって決定され、入力電圧に対する出力電圧の電圧増幅率は、圧電セラミックス１２の長さをＬ、厚みをＴとしたときにＬ／Ｔによって決定される。
また、本実施形態のように、圧電セラミックスの中央部に未分極の第３領域を設けることで、未分極部が剛体部として機能し、高電力の出力時に発生する捩り方向の振動モードや、蛇行方向の振動モードをより好適に抑制することができる。
【００２４】
つぎに、圧電トランスユニット１の保持部材６について、図１、図２、図４（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、保持部材６の模式的側面図及び模式的断面図である。
保持部材６は弾性材料を用いて形成され、図４（Ａ）に示されるように、圧電トランスを嵌入させるための矩形形状の開口部６ａを有する。保持部材６の開口部６ａの形状は、圧電トランス２を幅方向（長さ方向に垂直な方向）で切断したときの外形形状と略同一形状であり、圧電トランス２の外形形状よりも若干小さくなっていることが好ましい。圧電トランス２の外形形状よりも若干小さくすることにより、保持部材６が圧電トランス２の外周に装着されたときに、圧電トランス２を所定の圧力で締め付けることが可能となり、圧電トランス２が保持部材６に対してずれることが抑制される。更に、保持部材６は、圧電トランスのずれをより一層抑制するために、圧電トランス２と接着剤で接着されていても良い。
【００２５】
また、保持部材６は、図４（Ｂ）に示すように、圧電トランス２と接触する面（内壁面）６ｂの方が、外側の面（外周面）６ｃよりも幅が広く形成されており、内側から外側に向かうに従って幅が次第に狭くなるような形状を有している。すなわち、保持部材６の断面形状は、図４（Ｂ）に示されように、保持部材６の幅方向において、中央から遠ざかるに従って保持部材６の厚みが徐々に薄くなるような形状である。このように、保持部材６は、厚みが一定の肉厚部６ｄと、肉厚部の両側に位置し、山の裾野のような形状を有する薄肉部（テーパー部）６ｅから構成されている。
保持部材６は、その幅が内側から外側に向かうに従って狭くなる形状であればどのような形状でもよく、台形形状であってもよい。かかる形状を有する保持部材は、圧電トランスと接触する部分の面積が、固定部材と接触する部分の面積よりも大きくなるので、固定部材と圧電トランスの間に挟まれて使用される際に、圧電トランスがずれてしまうことが防止され、固定部材に対して安定して圧電トランスを保持することが可能となる。また、圧電セラミックスに接する面の方が大きいので、固定部材からかかる圧力が圧電セラミックス上では分散され、圧電セラミックの振動の阻害をより少なくすることができるという効果もある。
【００２６】
保持部材６は、図１及び２に示されるように、圧電トランス２を駆動して振動させたときの振動の節となる位置に設けられる。圧電トランス２は、振動モードに応じて節となる位置が異なる。図５には、圧電トランスの１次〜３次モードの振動の概念を模式的に示した。図５からわかるように、１次モードでは略中央部分が節となり、２次モードでは全体の長さの１／４と３／４の位置が節となり、３次モードでは、全体の長さの１／６、３／６、５／６の位置が節となる。図１に示した圧電トランス２は、２次モードで振動させる形態であるので、圧電トランス２の一方の端部からの距離が、圧電トランス２の長さの１／４と３／４となる部分に保持部材６が設けられている。また、圧電トランス２を１次モードで振動させて使用する場合は、圧電トランス２の略中央部に保持部材６が設けられる。この場合は、圧電トランス２が安定しないので、圧電トランス２の振動を阻害しにくい弾性体を用いて補助的に腹部分に支持部材を設けても良い。また、圧電トランス２を３次モードで振動させて使用する場合は、圧電トランス２の一方の端部からの距離が、圧電トランス２の長さの１／６、３／６、５／６となる部分の少なくとも一箇所に保持部材６が設けられる。なお、圧電トランス２を２次モードで振動させて使用する場合は、このような振動を阻害しにくい材料を使用するのであれば、振動の大きい圧電トランス２の中央部分の腹の位置に保持部材６を設けて圧電トランス２を固定させることもできる。
圧電トランス２は、図１に示されるように、その節の部分が保持部材６によって保持された状態で固定部材８によって基板４に固定されて基板４に装着される。すなわち、固定部材８の内側の壁面を保持部材６の外周面６ｃに押し当てて、固定部材８で保持部材６を押さえつけるとともに、固定部材８の足の部分を基板４に半田付け等の固定方法によって、圧電トランス２が基板４に装着される。ここで、固定部材８は保持部材６と接着剤などにより接着させて固定されても良い。
固定部材８は、図２（Ｃ）に示されるように、固定時に、保持部材６の、圧電セラミックトランスと接する側の面と反対の面に接する平端部８ａと、その平坦部８ａの両端から、平端部８ａに略垂直に互いに同じ方向（基板４に向かう方向）に屈曲する一対の脚部８ｂと、脚部８ｂのそれぞれの下方の端部に位置し、基板４と接続される固定端部８ｃとを有する。固定部材８としては、例えば、金属やプラスチック等の板状の部材を所定の形状に加工して利用することができる。
【００２７】
保持部材６の材料としては、例えば、硬度２０度程度のシリコンゴムを用いることができ、電気的に絶縁ができ、保持による損失が軽度になるような材料が好適である。
【００２８】
保持部材６は、導電性を有する弾性材料を用いて形成され、固定部材を銅板等の電気的導通を示す材料を用いて形成してもよい。
従来は、電気基板上に機械的に固定されて搭載されていた圧電トランスであっても、電気基板と接続するためには、配線材としては、ワイヤーやフレキシブル基板（ＦＦＣ、ＦＰＣ）のような柔軟な素材を用いるしかなく、それらを半田等で接続する必要があった。そのため、取り付けの工数が多くかかり、コストダウンの妨げとなっていた。また、圧電トランスの振動に応じて、圧電トランスに取り付けられている配線部材も振動してしまい、その配線部材の振動が可聴帯域に含まれると、いわゆる鳴きと呼ばれる現象が発生し、耳につくノイズとなる場合があった。
【００２９】
そこで、本発明では、このような配線の振動の鳴きを防止し、組み立てを簡素化するために、圧電トランスを固定部材に対して保持するための保持部材６を、導電性を有する弾性材料で構成し、この保持部材を配線部材の代わりとして用いることもできる。
図６には、導電性を有する弾性材料を用いて保持部材を構成し、この保持部材を介して固定部材により圧電トランスを基板に固定する例を示した。また、図７（Ａ）には、圧電トランスが基板に固定されている様子の模式的側面図を示し、図７（Ｂ）には、図７（Ａ）のＢ−Ｂ線における模式的断面図を示した。これらの図に示されるように、圧電トランス２は、保持部材３６によって固定部材８と基板４との間に保持されている。
保持部材３６は、外周を周回する図４に示す構造とは異なり、上下が分離した複数の保持体３７から構成されている。それぞれの保持体３７は、図８に示すように、細長い棒状の形状を有し、前述した図４（Ｂ）に示す保持部材６と同様に略台形状の断面形状を有している。図２（Ａ）〜（Ｃ）に示した例では、保持部材６で圧電トランス２を周回することによって圧電トランス２を保持したが、ここでは、圧電トランス２を介して互いに対向するように２つの保持体３７を配置して、圧電トランス２を保持している。このとき、保持体３７の幅広の面３７ｂが圧電トランス２の第１入力電極１４ａ、１４ｂ及び第２入力電極１６ａ、１６ｂと接し、保持体３７の幅の狭い方の面３７ａが固定部材８の内側の面と接するように配置される。導電性を有する材料を用いて保持部材３６を構成する場合は、圧電トランス２を周回するような構造の保持部材とはせずに、圧電トランス２の幅方向に延在する形状の２つの保持体を用いて、圧電トランス２の一方の面とその反対側の面をそれぞれ独立に保持させる。
図６及び図７（Ａ）、（Ｂ）に示した例では、固定部材８として、図１に示す固定部材よりも長さと幅がともに長い固定部材を用いて、圧電トランス２を基板４に固定している。固定部材８は、図１に示される固定部材と同様に、固定時に、保持部材６の、圧電セラミックトランスと接する側の面と反対の面に接する平端部８ａと、その平坦部８ａの両端から略垂直に互いに同じ方向（基板４に向かう方向）に屈曲する一対の脚部８ｂと、脚部８ｂのそれぞれの下方の端部に位置し、基板４と接続される固定端部８ｃとを有する。
【００３０】
また、図６に示すように、基板４には、略矩形状のランドが８個形成されている。ランド７８Ａ及びランド７８Ｄは、圧電トランス２の長さ方向に対して垂直な方向に沿って設けられている。ランド７８Ａ及び７８Ｄの長さは、圧電トランス２の幅（長手方向に垂直な方向の長さ）よりも僅かに長くなっている。また、ランド７８Ａ及び７８Ｄは、圧電トランス２の保持部材３６に対応する位置に配置されている。これにより、圧電トランス２を基板４に装着したときに、圧電トランス２の下面側の第１入力電極１４ｂ及び第２入力電極１６ｂに、それぞれ接して配置された保持体３７がランド７８Ａ及び７８Ｄと接触することになる。保持体３７は、上述したように導電性を有するので、圧電トランス２の第１入力電極１４ｂ及び第２入力電極１６ｂは、それぞれ、保持体３７を介してランド７８Ａ及びランド７８Ｄと通電することになる。
また、ランド７８Ａの長さ方向の両側には、それぞれ、ランド７８Ｂ及びランド７８Ｃが、ランド７８Ａから所定間隔だけ離れて形成されている。また、同様に、ランド７８Ｄの長さ方向の両側には、それぞれ、ランド７８Ｅ及びランド７８Ｆが、ランド７７Ｄから所定間隔だけ離れて形成されている。固定部材８を用いて圧電トランス２を基板４に固定するときには、それぞれの固定部材８の固定端部８ｃが、ランド７８Ｂ及び７８Ｃ並びにランド７８Ｅ及び７８Ｆに半田付けされる。
また、基板４には、圧電トランス２の第１出力電極１８及び第２出力電極２０にそれぞれ接続されるランド７８Ｇ及び７８Ｈが形成されている。ランド７８Ｇ及び７８Ｈは、基板４に圧電トランス２を固定したときに圧電トランス２の第１出力電極１８及び第２出力電極２０の近傍に位置するように設けられる。ランド７８Ｇ及び７８Ｈには、圧電トランス２の出力電極１８及び２０と接続された導線が接続される。
【００３１】
以上説明したように、導電性を有する弾性材料を用いて保持部材を構成し、この保持部材を配線部材の代わりとして用いることにより、配線部材を圧電トランスの入力電極に半田付けしなくても配線部材を入力電極と導通させることができる。その結果、半田付けなどの工数が不要となり、従来よりも工数を削減することが可能となる。また、本実施形態の圧電トランスにおいては、保持部材と第１及び第２入力電極は、圧電トランスの振動の節の部分に設けられているため、圧電トランスの保持と入力電極への配線を兼ねることができ、更に、圧電トランスの振動に応じて入力電極部の配線部材が振動することが防止される。したがって、入力電極の配線による鳴きの発生が防止され、出力電極に接続される配線による鳴きだけとなるので、全体としての鳴きが低減される。このように、本発明では、上記変更以外は、加工方法の変更や周辺回路の変更を伴わないという利点がある。
【００３２】
本発明では、図１及び図６に示されるように、圧電トランス２と固定部材８の間に、弾性材料で形成された保持部材６（３６）を介在させて、保持部材６（３６）で圧電トランス２を保持させることにより、圧電トランス２の振動を阻害させることなく圧電トランス２を基板４上に固定することができる。また、保持部材６（３６）の断面形状を上述したように山の裾野のような形状としたことにより、圧電トランス２が振動によって長さ方向にずれたときに、圧電トランス２の移動に伴って保持部材６の厚みの薄い裾野の部分が固定部材とセラミック表面との間に引き込まれて折れ曲がり、その裾野の部分が保持部材６と圧電トランス２との間に介在することになる。すなわち、固定部材８によって固定される保持部材の厚みが、引き込まれた裾野の部分の分だけ厚くなる。固定部材８は基板４に固定され、基板４と固定部材８との間隔は一定であるので、圧電トランス２の移動によって保持部材６（３６）の裾野の部分が折れ曲がり厚みが増すと、圧電トランス２の長さ方向への移動が制限されることになる。こうして、圧電トランス２が振動したとしても圧電トランス２は基板に安定に保持されることになる。
【００３３】
本実施形態においては、図４に示したように、圧電トランス２の外周を周回して保持するタイプの保持部材６や、図６に示したように、２つの保持体を、圧電トランス２を間に挟んで互いに対向させることによって圧電トランス２を保持するタイプの保持部材を用いたが、本発明は、これに限定されるものではない。図９には、圧電トランス２の外周を周回して保持するタイプの保持部材の他の形状の例を示した。図９に示す保持部材５６は、固定部材５８と接触する外周面５６ａに２つの突起部（ボス）５６ｂが形成されている。このような形状の保持部材５６を用いる場合は、固定部材５８に、保持部材５６の突起物５６ｂと嵌合する貫通孔５８ａを形成しておく。そして、保持部材５６の突起部５６ｂを固定部材５８の貫通孔５８ａに勘合させて、固定部材５８により圧電トランスユニット１を基板４に固定する。これにより、圧電トランス２の長さ方向へのずれをより一層抑制させることができ、駆動時に圧電トランスを安定に固定させることができる。
ここでは、保持部材に２個の突起部を形成したが、突起部は１個であってもよいし、３個以上であっても良い。
【００３４】
また、図４に示される保持部材６の代わりに、図１０に示されるように、固定部材と接触する外周面６６ａに固定部材の幅と略同じ幅の溝６６ｂが形成された保持部材６６を用いてもよい。かかる形状の保持部材６６を用いる場合は、保持部材６６の溝６６ｂに固定部材をはめ込んで圧電トランスユニットを基板に固定する。
【００３５】
また、図１及び図６に示す例では、保持部材６（３６）を圧電トランス２の長手方向に対して垂直な方向に延在するように設けたが、使用する圧電トランスの振動モードに応じて保持部材を設ける位置を変更することができる。例えば、図１に示す圧電トランスと同様の形状の圧電トランスにおいて、圧電トランスの幅方向に振動するモードで使用する場合には、圧電トランスの長手方向に延在するように保持部材を設けても良い。この場合は、圧電トランスの長手方向を周回するように設けても良いし、２つの保持体を用いて保持部材を構成したときは、それら保持体の間に圧電トランスを介在させてもよい。更に、厚さ方向に振動するモードで圧電トランスを使用する場合には、圧電トランスの側面に保持部材を設けても良い。この場合は、圧電トランスの側面を周回するように保持部材を設けても良いし、圧電トランスの互いに対向する側面に、図８に示すような棒状の保持体を、それぞれ設けても良い。
【００３６】
また、上記実施形態では、２つの固定部材を用いて圧電トランスユニットを基板に固定させたが、本発明では、１つの固定部材で圧電トランスユニットを基板に固定させてもよい。この場合は、例えば、図１又は図２において、圧電トランスユニット１の長さ方向で、固定部材の長さが、圧電トランスユニット１の２つの保持部材６の配置間隔よりも長くなるように固定部材を構成すればよい。これにより、所定間隔はなれて配置された、圧電トランスユニットの２つの保持部材６の表面を同時に押さえることが可能となる。また、図１において、圧電トランスユニット１の２つの保持部材６の間隔よりも長い平坦な板部材を、２つの保持部材の上面に配置して、この板部材を留め具などにより基板に固定させてもよい。この場合は、板部材と留め具が固定部材として機能する。
このように、本発明においては、圧電トランスユニットをプリント基板などの基台に固定させることができるのであれば、固定部材の形状や寸法は特に限定されるものではない。
【００３７】
また、上記実施形態では、固定部材を用いて基板に圧電トランスユニットを固定した例について説明したが、圧電トランスユニットをケース（収容体）に収容してもよい。この場合は、圧電トランスユニットを収容したケースが基板に固定される。すなわち、圧電トランスユニットと、それを収容するケースとを含む構造体（圧電トランスモジュールという）が、１つの構成単位として、プリント基板等に装着されて使用される。以下に、圧電トランスユニットがケースに収容された状態で基板に固定される実施形態について図１１を用いて説明する。
【００３８】
図１１に、圧電トランスユニットを収容するケース７０の外観の斜視図を模式的に示した。このケース７０は、上述の図１及び図２に示した構造の圧電セラミックトランス１を収容するためのケースである。ケース７０は、共に電気的絶縁性材料、例えば、プラスチック製の上ケース７２と下ケース７４とから構成されている。本発明において、圧電セラミックトランスユニットをケースに収容して使用する場合は、上ケースが固定部材として機能し、下ケースが基台として機能する。したがって、本発明における用語「固定部材」は、上記例に示した板金のみならず上ケースも含む概念であり、用語「基台」は、上記例に示したプリント基板のみならず下ケースも含む概念である。
図１２には、上ケース７２を下方から見た斜視図を示し、図１３には、下ケース７４を上方から見た斜視図を示す。上ケース７２と下ケース７４には、それぞれ、矩形状の凹部７２ａ及び７４ａが形成されており、これら凹部７２ａ及び７４ａに、図１に示す圧電トランスユニット１が収容される。なお、図１２及び図１３においては、圧電トランスユニットの図示は省略している。
また、下ケース７４には、ケース７０をネジで基板に固定するための４つのネジ穴部７６が設けられている。また、下ケース７４には、図１及び図２の圧電トランス２の第１入力電極１４ａ、１４ｂ、第２入力端子１６ａ、１６ｂ、第１出力電極１８、第２出力電極２０と接続される導線を取り出すための４つの溝７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ及び７４ｄが形成されている。ケース７４の長手方向の一方の端部と他方の端部に形成されている溝７４ｂ及び７４ｅが圧電トランスの出力電極の導線を取り出すための溝であり、ケース７４の長さ方向に垂直な方向の一方の端部に形成されている溝７４ｃ、７４ｄが、それぞれ、第１入力電極と第２入力電極の導線を取り出すための溝である。
【００３９】
圧電トランスユニットは、このような構造を有するケース７０の中に収容される。このとき、圧電トランスユニットの保持部材がケース７０内の壁面と接触し、その壁面によって押圧されることによって圧電トランスユニットがケース７０の内部で固定され、保持される。
ここでは、下ケース７４に、導線を取り出すための４つの溝７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ及び７４ｅを形成したが、これらの溝を上ケース７２に形成してもよいし、上ケースと下ケースの両方に溝を形成しても良い。
【００４０】
つぎに、圧電トランスユニットを収容するケースの異なる例について説明する。図１４に、圧電トランスユニットを収容するケース全体の斜視図を模式的に示した。
図１４に示すケース８０は、電気的絶縁性材料、例えば、プラスチック製の上ケース８２と下ケース８４とから構成されている。図１５には、上ケース８２を下方から見た概略斜視図を示し、図１６には、下ケース８４を上方から見た概略斜視図を示した。図１４及び図１５に示されるように、上ケース８２には、ケース内に収容される圧電トランスの入力電極と接続される端子８６及び８８が設けられている。端子８６及び８８は、図１５に示すように、上ケース８２の表面に平行で、且つ、上ケース８２の長手方向に対して垂直な方向に延設されており、上ケース８２の両方の側面を貫通するとともに、上ケース８２の内側で露出するように設けられている。端子８６及び８８の上ケース８２の内側の露出部分８６ａ及び８８ａは、圧電セラミックトランスを上ケース８２に配置したときに、圧電セラミックトランスの保持部材と接触する位置に配置される。
また、下ケース８４にも同様に、圧電セラミックストランスの入力電極と接続される端子９０及び９２が設けられており、それら端子９０及び９２は、図１６に示すように、下ケース８４の表面に平行で、下ケース８４の長手方向に対して垂直な方向に延設されており、下ケース８４の両方の側面を貫通するとともに、下ケース８４の内側で露出するように設けられている。また、端子９０及び９２の下ケース８４の内側の露出部分８６ａ及び８８ａは、圧電セラミックトランスを下ケース８４に配置したときに、圧電トランスの保持部材と接触する位置に配置される。また、下ケース８４には、圧電トランスの出力電極と接続される導線を取り出すための溝８４ａ及び８４ｂが設けられている。
【００４１】
また、図１４に示すように、上ケース８２と下ケース８４を組み合わせて圧電セラミックトランスを収容したときに、上ケース８２の端子と下ケース８４の端子が互いに接触することを避けるために、上ケース８２の端子８６及び８８は、互いに、上ケース８２の外側の側面に沿って、上ケース長手方向の中央に向かって屈曲している。上ケース８２に設けられている端子８６及び８８と、下ケース８４に設けられている端子９０及び９２は、圧電セラミックトランスを収納したケースを基板に装着したときに、基板のランド部に半田付けされて固定される。
このようなケースに収容される圧電トランスユニットを図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示す。図１７（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、圧電トランスユニット９１の模式的上面図及び模式的側面図であり、図１７（Ｃ）は、図１７（Ｂ）のＣ−Ｃ線における模式的断面図である。図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示す圧電トランスユニット９１は、保持部材９６の形状が異なる以外は、図１に示した圧電トランスユニット１と同様である。したがって、ここでは、基本的には保持部材９６だけを説明し、圧電トランスの説明については省略する。
【００４２】
図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、圧電トランスユニット９１は２つの保持部材９６を有する。保持部材９６は、２つの保持体９７から構成されている。それぞれの保持体９７は、導電性材料から構成されており、図１７（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、横断面の形状が略台形で、縦断面の形状がコの字状である。すなわち、保持体９７は、その厚みが、圧電トランス２の長さ方向の中央から端部に向かうに従って薄くなるような形状を有している。ここでは、２つの保持体９７が一組として用いられ、２つの保持体は、圧電トランス２を介して互いに対向するように配置される。図１７（Ａ）〜（Ｃ）に示した例では、圧電トランス２の長手方向の２箇所を、２つの保持体９７で構成された保持部材９６でそれぞれ保持している。図示例では、このような保持部材９６によって圧電トランス２がケース８０に対して保持されている。このとき、保持体９７の幅広の面９７ａが圧電トランス２の入力電極と接し、保持体９７の幅の狭い方の面９７ｂが固定部材の内側の面と接するように配置される。また、図示例の保持部材９６は、圧電トランス２の上面と下面だけでなく、側面の一部を覆うように構成されているので、圧電トランス２の幅方向への移動が規制される。
【００４３】
圧電トランスユニット９１がこのようなケース８０に収容されたときに、保持部材９６を構成するそれぞれの保持体９７は、上ケース８２の内部において露出している端子８６及び８８の露出部分８６ａ及び８８ａと接触するとともに、下ケース８４の内部において露出している端子９０及び９２の露出部分９０ａ及び９２ａと接触する。それぞれの保持体９７は導電性材料から構成されているので、このように圧電トランスユニット９１をケース８０に収容することによって、圧電トランス２の一方の面に設けられた入力電極１４ａ及び１６ａは、それぞれ、上ケース８２の端子８６及び８８と通電する。また、圧電トランス２の他方の面に設けられた入力電極１４ｂ及び１６ｂは、それぞれ、下ケース８４の端子９２及び９０と通電する。また、圧電トランス２は、上ケース８２と下ケース８４に設けられた端子の露出部分によって挟まれ、ケース内で保持される。下ケース８４は、圧電トランスの基台として機能し、上ケース８２は、基台である下ケースに対して圧電トランスを固定するための固定部材として機能する。圧電トランスユニットと、その圧電トランスユニットを収容したケース８０とから構成される構造体（圧電トランスモジュール）は、照明装置などのプリント基板の所定位置に装着されて使用される。
【００４４】
以上、圧電トランスユニットをケースに収容して使用する実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、上記実施形態においては、上ケースと下ケースの２つのケースを用いて構成したが、一方の面が開放された下ケース（収容体）と、その開放面を覆う蓋部材を用いることができる。この場合は、下ケースに圧電トランスユニットを収容し、その下ケースの開放面を蓋部材で覆えばよい。この場合は、蓋部材が固定部材としての機能を有する。下ケースの開放面に設けられる蓋部材を下ケースに対して固定する方法としては、下ケースの開放面に平坦な蓋部材を嵌め込む方法や、ネジ止めによる固定など既に知られた方法を利用することができる。
また、この場合、下ケースは、圧電トランスユニットの厚さ方向において、全体を収容するような構成にしても、部分的に収容するような構成にしてもよい。下ケースに圧電トランスユニットを部分的に収容する場合は、固定部材として平坦な蓋部材を用いるのではなく、例えば、図１又は図６に示されるような形状の固定部材（板金）を用いればよい。図１又は図６に示されるような固定部材を、圧電トランスの外周に配置された保持部材の上面部分に密着させた状態で配置し、固定部材の脚の部分を下ケースの側面や上部の縁部に固定させることによって、圧電トランスユニットを下ケースに固定することができる。
【００４５】
また、平坦な板状の部材の上に圧電トランスユニットを配置し、圧電トランスユニットを収容可能な構造の上ケース（例えば、図１５に示されるような上ケース）をかぶせて圧電トランスユニットをプリント基板に固定することも可能である。この場合、平坦な板状の部材は、プリント基板であってもよいし、配線などの形成されていない平面板であっても良い。また、この場合は、平坦な板状の部材が基台として機能し、上ケースが固定部材として機能する。また、上ケースは、圧電トランスユニットの厚さ方向において、圧電トランスユニットの全体が覆われるように構成されても、一部分が覆われるように構成されてもよい。
【００４６】
また、本発明においては、上ケースと下ケースによって保持部材が挟まれるように配置されるのであれば、上ケース及び下ケースの部品点数は特に限定されるものではなく、上ケース又は下ケースを更に複数の部材から構成することもできる。例えば、上ケース又は下ケースが圧電トランスの長手方向に２つに分離されていて構成されていても良い。
【００４７】
以上、本発明の圧電トランスユニットについて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、図３に示すように第１出力電極１８及び第２出力端子２０を圧電セラミックス２の端面に形成したが、図１８に示すように、一方の端部の上面と下面にそれぞれ電極１０４Ａ及び１０４Ｂを形成し、他方の端部の上面と下面にそれぞれ電極１０６Ａ及び１０６Ｂを形成し、一方の端部の上面及び下面の電極１０４Ａ及び１０４Ｂと、他方の端部の上面及び下面の電極１０６Ａ及び１０６Ｂを出力電極として利用してもよい。この場合は、圧電セラミックスの両方の端部の上下面に形成された電極１０４Ａ、１０４Ｂ及び電極１０６Ａ及び１０６Ｂを覆うように、図２（Ｃ）に示す形状の保持部材を周回させて設けてもよい。この場合は、導電性を有する弾性材料を用いて保持部材を構成することができる。この構成を図６、図７及び１７に示される構造の圧電セラミックトランスの出力電極に適用するとともに、それらの圧電セラミックスを収容する図１４〜１６に示されるケースに、出力電極部に設けられた保持部材と接するように、電極板を形成すれば、出力端子部の配線に電線を使用しなくて済み、入力電極部のみならず出力電極部においても、電線の振動に起因する鳴きが防止される。
【００４８】
また、図１に示されるように固定部材と保持部材によって基板に固定されている圧電トランスは、ケースに収容されて利用されることもできる。この場合、ケースは、基板に固定された状態の圧電トランスユニットが収容されるような寸法で構成される。また、ケースは、上ケースと下ケースの２つのケースを組み合わせることによって構成されても、一面が開放された下ケースと、その下ケースの開放側を覆う平板上の蓋部材とを組み合わせることによって構成されてもよい。
また、基板に固定された状態の圧電トランスをケースに収容する場合は、ケースの側面に、圧電トランスの各電極に接続されている電線をケース外に取り出すための穴部を形成することができる。
【００４９】
また、図６に示されるような固定部材８と保持体３７によって基板に固定されている圧電トランス２もケースに収容されて利用されることができる。この場合も、ケースは、基板に固定された状態の圧電トランスユニットが収容されるような寸法で構成され、上ケースと下ケースの２つのケースを組み合わせることによって構成されてもよいし、一面が開放された下ケースと、その下ケースの開放側を覆う平板上の蓋部材とを組み合わせることによって構成されてもよい。図６に示される例では、保持部材が導電性材料によって構成され、基板には、圧電トランスの各入力電極及び各出力電極に対応してランド部が設けられている。このように基板にランド部が設けられている場合は、それぞれのランド部から延びるように金属の電極板を形成し、それぞれの電極板をケース外に取り出すように構成することができる。各電極板をケースに取り出す方法としては、例えば、ケースが上ケースと下ケースとから構成されている場合は、上ケースと下ケースの間に隙間部を設け、その隙間部からそれぞれの電極板をケース外に取り出す方法を利用することができる。また、ケースが、下ケースと蓋部材とから構成されている場合には、下ケースと蓋部材との間に隙間部を設けて、その隙間部から各電極板をケース外に取り出す方法を利用することができる。
また、基板に出力用のランドを設けずに、ケースの側面に穴部を設けて、その穴部から、出力電極と接続された電線をケース外に取り出すことも可能である。
【００５０】
また、図１８に示されるように圧電トランスの両方の端部の上下面に出力電極を形成する場合は、図６の圧電トランスの各入力電極の表面に配置される複数の保持体（以下、第１保持体という）と同様に、両端部の上下に配置される出力電極の表面にも導電性材料の複数の保持体（以下、第２保持体という）を設け、第１保持体と第２保持体をそれぞれの固定部材の間に介在させつつ、固定部材により圧電トランスを基板に固定させることができる。この場合は、基板に対向する側の第２保持体に接触するように基板に出力電極用の第１ランド部を形成し、また、固定部材の脚の部分と接触して半田付け可能に基板に別の出力電極用の第２ランド部を形成することができる。
また、このようにして基板に固定される圧電トランスもケースに収容されて使用されることができる。この場合も、ケースは、基板に固定された状態の圧電トランスユニットが収容されるような寸法で構成される。また、ケースは、上ケースと下ケースの２つのケースを組み合わせることによって構成されてもよいし、一面が開放された下ケースと、その下ケースの開放側を覆う平板上の蓋部材とを組み合わせることによって構成されてもよい。また、この場合は、入力電極用のランド部と同様に、出力電極用の第１ランド部と第２ランド部からも、それぞれ延びるように金属の電極板を形成し、それぞれの電極板をケースの外に取り出すように構成することができる。
また、各電極板をケースに取り出す方法としては、上述と同様に、例えば、ケースが上ケースと下ケースとから構成されている場合は、上ケースと下ケースの間に隙間部を設け、その隙間部からそれぞれの電極板をケース外に取り出す方法を利用することができる。また、ケースが、下ケースと蓋部材とから構成されている場合には、下ケースと蓋部材との間に隙間部を設けて、その隙間部から各電極板をケース外に取り出す方法を利用することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、圧電トランスの圧電セラミックスとして平板形状の圧電セラミックスを用いたが、これに限定されず、柱状形状の圧電セラミックスを用いてもよく、例えば、軸に垂直な断面形状が正方形、円形、楕円形などの形状の圧電セラミックスを利用することもできる。
また、本発明の圧電トランスユニットに用いられる圧電トランスは、上記構造の圧電トランスに限定されず、例えば、ローゼン型トランス、横効果を用いた圧電トランス、面振動圧電トランス、中央駆動圧電トランス、ブロック型圧電トランス、積層圧電トランス、中央出力圧電トランス、複数出力型圧電トランス、高次モードを用いた圧電トランス、ボルト締型圧電トランス、アレイ形圧電トランスなどの圧電トランスを利用することができる。
【００５２】
図１９には、円柱形状の圧電セラミックスを用いた圧電トランス１０の構成例を示した。図１９に示される圧電トランスは、圧電セラミックスの形状が異なる以外は、図１に示される圧電トランスと、基本的には同じであるので、図１に示される圧電トランスと同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付し、その詳しい説明については省略する。
圧電セラミックス６２は、軸方向が長手方向となる円柱形状を有する。この圧電セラミックス６２の第１領域３１および第５領域３５は、長手方向に平行で、かつそれぞれの端面方向（外側方向）に分極され、第２領域３２は、長手方向に垂直な第１の方向に分極され、第４領域３４は、長手方向に垂直かつ第１の方向と１８０度反対側の方向に分極され、中央部の第３領域は、未分極状態とされている。また、長手方向における第１領域３１と、第２領域３２と、第３領域３３と、第４領域３４と、第５領域３５との長さの割合は、実質的に２：２：１：２：２の割合に分割されている。
【００５３】
図１９に示される第１入力電極１４ａ、１４ｂは、圧電セラミックスの長手方向に垂直な面における中心を通りかつ第１の方向に対して平行な線と第２領域３２の表面との交点の一方を含むように第２領域３２の表面にそれぞれ配置されている。また、第２入力電極１６ａ、１６ｂは、圧電セラミックスの長手方向に垂直な面における中心を通りかつ第１の方向に対して平行な線と第４領域３４の表面との交点の一方を含むように第４領域３４の表面にそれぞれ配置されている。
【００５４】
かかる形状の圧電トランス１０も、上記と同様に、駆動時には、第１入力電極と第２入力電極に駆動信号が入力され、入力された駆動信号の電圧よりも高い電圧が、出力端子２８及び３０から出力される。
【００５５】
図１９に示した圧電トランス１０においては、第１入力電極および第２入力電極を矩形状としたが、電極の形状は、特に限定されず、多角形、円形、楕円形等種々の形状とすることができる。また、第１入力電極および第２入力電極の大きさも、特に限定されないが、長さ方向に略２：２：１：２：２の比で分割されて構成される条件下で、上下の電極間のリークがない限り円周方向にできる限り広く取り、入力インピーダンスを下げ、より大きな電力を投入できるようにすることが好ましい。これにより、よりハイパワーを出力することができる。
【００５６】
このように、圧電セラミックスを円柱形状とすることで、つまり図１９（Ｃ）に示すように長手方向に垂直な方向における断面形状を円形形状とすることで、圧電セラミックスの強度をより高くすることができる。
これにより大電力駆動時に生じる発熱により、圧電セラミックスが軟化することで発生する、圧電セラミックスの電力伝送に寄与しない捩れ方向の振動モードや蛇行方向の振動モードをより抑制でき、大電力の出力が可能となる。つまり、圧電セラミックスの強度を高くすることで、発熱により圧電セラミックスが軟化した場合でも、圧電セラミックスの電力伝送に寄与しない捩れ方向の振動モードや蛇行方向の振動モードをより抑制でき、これらの振動モードが主の振動に重畳することを防止できる。従って、急激な発熱を生じることを防ぎ、圧電セラミックスが破損することが防止でき、また、電力伝送に寄与しない振動モードを抑制することで、エネルギーの損失（ロス）を少なくすることができ、高い効率で電力を出力することができる。
さらに、余計な振動を発生しやすい角の部分がなくなるので、これも電力伝送損失を少なくする効果に寄与する。
【００５７】
また、円柱形状の圧電セラミックス６２の代わりに、圧電セラミックスの長手方向に垂直な方向の断面形状が、図２０（Ａ）〜（Ｃ）に示されるような断面形状である圧電セラミックスも好適に用いることができる。図２０（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の圧電トランスユニットに用いることができる種々の圧電セラミックスの長手方向に垂直な面における断面形状を示すものである。ここで、図２０（Ａ）〜（Ｃ）に示す圧電セラミックスの長手方向に垂直な面の断面形状は、圧電セラミックスの長手方向のいずれの位置においても同一の形状を有する。
図２０（Ａ）は、圧電セラミックス１２ａの長手方向に垂直な断面形状が楕円形状の場合である。このような形状の圧電セラミックス１２ａにおいては、図２０（Ａ）に示されるように、楕円の短軸方向の表面に第１入力電極１４ａ、１４ｂと第２入力電極１６ａ及び１６ｂが形成される。図２０（Ｂ）は、圧電セラミックス１２ｂの長手方向に垂直な断面形状が、互いに対向する２つの円弧部分と２つの直線部分とから構成された形状、すなわち、円の直径方向の両端の一部を切り取ったような形状の場合である。このような形状の圧電セラミックス１２ｂにおいては、図２０（Ｂ）に示されるように、互いに対向する円弧に第１入力電極１４ａ、１４ｂと第２入力電極１６ａ及び１６ｂが形成される。また、図２０（Ｃ）は、圧電セラミックス１２ｃの長手方向に垂直な断面形状が、図２０（Ｃ）に示すように、互いに対向する２つの曲線部分と２つの直線部分とから構成された形状、断面形状が楕円の長径方向の両端の一部を切り取ったような形状の場合である。このような形状の圧電セラミックス１２ｂにおいては、図２０（Ｃ）に示されるように、互いに対向する曲面に第１入力電極１４ａ、１４ｂと第２入力電極１６ａ及び１６ｂが形成される。
【００５８】
このように、圧電セラミックスの長手方向に垂直な断面の形状の少なくとも一部に曲線を有する形状とすることで、図１９において示した圧電トランス１０と同様に耐破壊性を高めることができる。
また、上記実施形態に示すように第１および第２入力電極が配置されている部分を曲面とすることが好ましい。第１および第２入力電極が配置されている部分を曲面とすることで、分極軸の方向を断面中心方向に集中させることができる。これにより、入力部における損失を減らすことができ、より効率よく、高い電力を出力させることができる。
また、圧電セラミックスの長手方向に垂直な面の断面形状を円とした場合には、分極軸の方向を断面中心方向により集中させることができ、さらに高い電力を出力させることができる。
また、圧電セラミックスの長手方向に垂直な面の断面形状を楕円とした場合には、断面中心付近での分極軸の方向の集中がぼやける（分散する）ため、応力集中をやわらげ（低減させ）、ハイパワー時のトランスの耐破壊性を向上させることができる。つまり、耐破壊性を向上させ、かつ、効率よく高い電力を出力させることができる。
【００５９】
以上、圧電セラミックスの長手方向に垂直な断面における形状として、円や楕円など種々の形状を示したが、本発明においては、入力電極が形成される面が曲面形状である場合に、図に示される圧電セラミックスの長手方向に垂直な断面おける第１の方向の長さｔと、それに垂直な第２の方向の長さｗとの関係が、０．５≦ｔ／ｗ≦２．０を満たす形状であることが好ましく、０．５≦ｔ／ｗ≦１．０を満たす形状であることがより好ましい。このような関係を満たす形状であれば、上記効果を得ることができる。
【００６０】
また、圧電セラミックスの第１の方向の長さｔは、５ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが好ましい。長さｔを５ｍｍ以上とすることで、ハイパワー時の圧電セラミックス（トランス）の耐破壊性をより向上させることができる。また、長さｔを１２ｍｍ以下とすることで、圧電セラミックトランスの製造時に圧電セラミックスの分極精度の低下を防ぎ、歩留まりを高くすることができる。つまり、圧電セラミックスを好適に分極させることができる。これにより、製造コストを低くすることができる。
【００６１】
また、圧電セラミックスの長手方向の長さＬに対する第２の方向の長さｗの比ｗ／Ｌは、実質的に０．２とすることが好ましい。ｗ／Ｌを実質的に０．２とすることで、ハイパワー時のトランスの耐破壊性を向上することができる。
【００６２】
また、本発明においては、図２１に示すように、圧電セラミックス１２の断面形状が矩形形状の場合は、圧電セラミックス１２の長手方向に垂直な断面おける第１の方向の長さｔと、それに垂直な第２の方向の長さｗとの関係が、０．５≦ｔ／ｗ≦２．０を満たすことが好ましく、０．５≦ｔ／ｗ≦１．０を満たすことがより好ましい。このような範囲にすることにより、圧電セラミックスの電力伝送に寄与しない振れ方向の振動モードや蛇行方向の振動モードを抑制することができ、大電力の出力が可能となり、且つ大電力の出力時に圧電セラミックスが破損することを防止できる。
【００６３】
また、圧電セラミックスの第１の方向の長さｔは、５ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが好ましい。長さｔを５ｍｍ以上とすることで、ハイパワー時の圧電セラミックスの耐破壊性をより向上させることができる。また、長さｔを１２ｍｍ以下とすることで、圧電セラミックトランスの製造時に圧電セラミックスの分極精度の低下を防ぎ、歩留まりを高くすることができる。つまり、圧電セラミックスを好適に分極させることができる。これにより、製造コストを低くすることができる。
【００６４】
圧電セラミックスの長手方向の長さＬに対する第２の方向の長さｗの比ｗ／Ｌは、実質的に０．２とすることが好ましい。ｗ／Ｌを実質的に０．２とすることで、ハイパワー時のトランスの耐破壊性を向上することができる。
【００６５】
また、図２２（Ａ）及び（Ｂ）には、本発明の圧電トランスユニットに用いられる圧電セラミックスの更に異なる構成例を示す。
図２２（Ａ）は、本発明に従う圧電セラミックトランスの他の一例の概略構成を示す斜視図であり、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）に示した圧電セラミックトランスの長手方向に垂直な方向における断面図である。
図２２（Ａ）及び（Ｂ）に示す圧電トランス４０は、圧電セラミックス４２の形状を除いて図１に示した圧電トランス２と同じ構成のものである。従って、両者で同一の構成要素には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６６】
本実施形態の圧電セラミックス４２は、長手方向に垂直な方向の断面形状が、長手方向に垂直な第１の方向と、長手方向および第１の方向に垂直な第２の方向とに平行な線で構成される正方形を有する。つまり、第１の方向の長さｔと第２の方向の長さｗとの関係がｔ／ｗ＝１となる形状を有する。
また、圧電セラミックス４２は、上記の圧電セラミックス１２と同様に、第１領域３１と第５領域３５が、長手方向と平行で、かつ互いに異なる方向に分極され、第２領域３２と第４領域３４が、第１の方向に平行で、かつ互いに異なる方向に分極され、第３領域３３は、未分極状態とされている。
【００６７】
このように断面形状が正方形の圧電セラミックス４２を用いた場合でも、第１入力電極１４ａ、１４ｂおよび第２入力電極１６ａ、１６ｂに駆動信号を印加することで、逆圧電効果により圧電セラミックス４２は振動し、圧電効果により出力される高電圧を第１出力電極１８および第２出力電極２０から取り出すことができる。
【００６８】
このように、圧電セラミックスの断面形状を正方形とすることで、つまり第１の方向の長さｔと第２の方向の長さｗとの関係をｔ／ｗ＝１とすることで、圧電セラミックスの強度を高くすることができる。
これにより、大電力駆動時に生じる発熱により、圧電セラミックスが軟化することで発生する、圧電セラミックスの電力伝送に寄与しない捩れ方向の振動モードや蛇行方向の振動モードをより抑制でき、大電力の出力が可能となる。
【００６９】
以上、本発明の圧電トランスユニットに用いられる種々の圧電セラミックスについて説明した。
本発明の圧電トランスユニットにおいては、その構成要素である保持部材の開口部の形状が、上述した圧電セラミックスを備える圧電トランスの外形形状に応じて変更される。また、固定部材の形状も同様に変更され、保持部材を圧電トランスに装着した状態で、保持部材を介して固定部材で圧電トランスが基板上に固定される。
また、保持部材と圧電セラミックトランスとを有する圧電トランスユニットと、その圧電トランスユニットが装着される基台と、その基台に圧電トランスユニットを固定するための固定部材とを含む構造体（圧電トランスモジュール）は、照明装置、小型・携帯機器、冷・暖房機器、イオナイザー等の健康機器等、種々の装置のなどに組み込まれて使用されることができる。
【００７０】
次に、上述した本発明の圧電トランスユニットを用いる照明装置の一例を説明する。図２３に、かかる照明装置のブロック図を示す。
照明装置５０は、電源５２と、電圧制御発振回路５４と、駆動回路５６と、圧電トランス１０と、発光部５８と、管電流検出回路６０とを有する。
【００７１】
電源５２は、所定電圧（本実施形態では、２４Ｖ）の直流電圧を出力する直流電源である。電源５２は、駆動回路５６と接続されており、直流電圧が駆動回路５６に供給される。
【００７２】
電圧制御発振回路５４は、後述する管電流検出回路６０から供給される冷陰極管の合計電流の電流値に応じて、その発振周波数が変化する初期周波数約４０ＫＨｚの基本波を発生する。電圧制御発振回路５４は、例えば、合計電流が基準電流量よりも少ない場合には、基本波の周波数を初期周波数よりも低くする方向に制御し、逆に合計電流が基準電流量よりも多い場合には基本波の周波数を初期周波数よりも高くする方向に制御する。電圧制御発振回路５４は、駆動回路に接続されており、この基本波が、同じく駆動回路５６に供給される。
【００７３】
なお、電圧制御発振回路５４の具体的な構成は特に限定されず、同様の機能を実現する各種構成の回路を使用することができる。また、基準電流量は、外部から制御可能であり、必要に応じて可変できる。
【００７４】
駆動回路５６は、電源５２から供給された所定電圧および電圧制御発振回路５４から供給される基本波とに基づいて、圧電セラミックトランス２を駆動する２種類の駆動信号を生成する。本実施例では、２本の駆動信号は、約６５０Ｖｐ−ｐ、約４０ＫＨｚで、１８０度逆位相の交流信号（正弦波）である。電圧制御発振回路５４から供給される基本波の周波数に応じて駆動信号の周波数が変化し、冷陰極管の合計電流すなわち発光部５８の輝度が常に同じ一定値に保たれる。
【００７５】
なお、駆動回路５６の具体的な回路構成は何ら限定されず、同様の機能を実現する各種構成の回路を使用することができる。
【００７６】
圧電セラミックトランス２は、上述の構成を有するものであり、駆動回路５６から入力された６５０Ｖｐ−ｐの駆動信号を６５００Ｖｐ−ｐに昇圧させて出力する。
【００７７】
続いて、圧電セラミックトランス２によって発生された高圧信号は、バラストコンデンサ５７に入力される。従来、３Ｗ級のローパワー出力の圧電セラミックトランスと冷陰極管との組合せでは、圧電セラミックトランスの出力インピーダンスが大きいため、バラストコンデンサを使用せずに冷陰極管を駆動できた。しかし、本実施形態のように、３０Ｗ級のハイパワー出力の圧電セラミックトランスの場合、その厚みが増えたために出力インピーダンスが小さくなり、負性抵抗素子（冷陰極管）とのバランスがとれずに安定点灯しにくくなる。
【００７８】
これは負荷側（冷陰極管）の負性抵抗よりも、入力側（圧電セラミックトランス）の出力インピーダンスの方が大きくないと、安定しないという理由による。すなわち、本実施形態のように、ハイパワー化した圧電セラミックトランス２と冷陰極管との組合せにおいては、圧電セラミックトランス２の出力側と冷陰極管との間にバラストコンデンサ５７を入れることで、冷陰極管を安定駆動することが可能となる。
【００７９】
発光部５８は、４本の冷陰極管（ＣＣＦＬ）を有し、２本の冷陰極管を直列に接続した２管直列光源を２系統交差しないように並列に配置し、同時複数点灯を可能にしている。冷陰極管としては、管長５２７ｍｍ、管外形φ２．６ｍｍ、管内径φ２．０ｍｍ、色温度６５００Ｋ、Ｎｉ電極、ガス圧７０Ｔｏｒｒ、輝度約３００００ｃｄ／ｍ2が例示される。
ここで、冷陰極管の接続本数、接続方法は特に限定されず、種々の構成とすることができる。また、発光部としては、冷陰極管に限定されず、通常の蛍光管、熱陰極管、外部電極管、ネオン管、水銀灯の種々の放電管等の種々の光源を用いることができる。
【００８０】
管電流検出回路６０は、２系統の冷陰極管の２管直列光源の合計電流を出力するものである。本実施形態では、リング状のコアに、３つのコイルを巻きつけたトロイダル型のトランスを用いている。３つのコイルは、２系統の２管直列光源のそれぞれの直列接続部間において極性（コイルの巻く方向）が同じ向きの一対のコイルであって、管電流の合計電流を算出する。もう一つのコイルは、前述の管電流の合計電流を出力するためのもので、前述の電圧制御発振回路５４にフィードバックされる。
電圧制御発振回路５４は、上述したように、管電流検出回路６０から出力された合計電流に応じて、発振周波数を変化させた基本波を駆動回路５６に供給する。
【００８１】
このように、高電力出力を可能とした圧電セラミックトランスを用いることで、１つの圧電セラミックトランスで複数本の冷陰極管を駆動することができ、電磁波を発生せず、高効率、省スペースで発火の危険性のない大型のディスプレイ等の照明装置とすることができる。
【００８２】
ここで、管電流検出回路６０には、さらに、２系統の２管直列光源のそれぞれの冷陰極管に流れる管電流をほぼ同じ一定値に揃えるバランス回路、２系統の冷陰極管の２管直列光源の電流差（差分電流）を検出する電流差検出回路等を設けることが好ましい。
バランス回路を設けることで、各冷陰極管の輝度のばらつきを抑えることができ、更に電流差検出回路を設けることで、光源の各系統間の差分電流を検出することができる。
【００８３】
また、駆動回路５６には、合計電流検出回路から供給される冷陰極管の合計電流の電流値が所定の範囲を超えている場合や、電流差検出回路から供給される電流差の電流値が所定値を上回っている場合に、駆動回路５６から駆動信号の出力を停止するように制御する保護回路を備えることが好ましい。保護回路を備えることによって、発光部５８の冷陰極管に何らかの異常が発生した場合に圧電セラミックトランス１０が破壊されるのを未然に防止することができる。
また、保護回路において、冷陰極管の合計電流の許容範囲や、電流差の上限値などの値は外部から制御可能であり、必要に応じて可変できる。
【００８４】
ここで、本発明の圧電セラミックトランスは、上述したように、電磁波を発生せず、小型・軽量で低価格、省スペースであり、高電力の出力が可能であるという種々の効果を有する。従って、上記のような照明装置に限定されず、小型・携帯機器、冷・暖房機器、イオナイザー等の健康機器等、種々の装置のトランスとして用いることができる。
【００８５】
以上、本発明に係る圧電トランスユニットについて詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。
【００８６】
例えば、本実施形態では、一対の入力電極にそれぞれ１８０度位相の異なる２相の駆動信号を入力したが、本発明は、これに限定されず、一対の入力電極の内の一方の電極を接地させ（ＧＮＤとし）、もう一方の電極に駆動信号を入力するようにしてもよい。つまり、単相の駆動信号により、圧電セラミックトランスを駆動してもよい。
【００８７】
また、上記実施形態では、電圧を昇圧させているが、これも限定されず、降圧させてもよく、同一電圧を出力してもよい。すなわち、必要に応じて所定電圧に変圧してもよい。
【００８８】
また、本発明においては、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示した保持体に代えて、図２４に示すように、２つの突起部（ボス）４２ａを有する保持体４２を用いることもできる。このような保持体４２を用いる場合は、図９に示す固定部材５８と同様に、保持体４２の突起部４２ａと嵌合される貫通孔５８ａが形成された固定部材を用いることができる。また、保持体４２は、図７に示される保持体と同様に、導電性材料から構成することができる。保持体４２を有する圧電トランスユニットは、図６と同様に、基板４側に配置される保持体４２と接する場所にランドが形成された基板４に装着されて使用されることができる。また、基板４のランド部（図示しない）には、下側の保持体４２の突起部４２ａと嵌合するような貫通孔４ａが形成される。このように固定部材５８の貫通孔５８ａと、基板４の貫通孔４ａに、保持体４２の突起部４２ａを嵌め合わせた状態で、圧電トランスユニットを、保持体４２を介して固定部材５８で基板４に固定することにより、図６及び図７に示される構成よりも圧電トランスのずれをより一層防止することができる。ここでは、保持体４２の突起部４２ａの個数を２個としたが、１個でも３個以上であってもよい。
【００８９】
また、図２４に示した例では、基板側に配置される保持体と、その反対側に配置される保持体を同様の形状で構成したが、それらを互いに異なる形状で構成することもできる。図２５に、互いに異なる形状で形成された１組の保持体４４、４６を備える圧電トランスユニットを、基板４に装着された状態で、それら保持体を含む面で切断したときの断面構造を模式的に示した。図２５に示すように、基板４側に配置される第１保持体４６は、図２４に示す保持体４２と同様に、２つの突起部４６ａを備えている。また、その反対側に配置される第２保持体４４は、図１７（Ｃ）に示す保持体９７と同様に、縦断面形状がコの字状の形状を有している。図２５に示した例では、保持体４４の縁部４４ａによって圧電トランスの側面の上方の一部が保持されるので、圧電トランスの幅方向（図中、左右方向）のずれも防止される。図２５に示した例においては、第２保持体の上面（固定部材と接触する面）に、図２４に示す保持体４２と同様に突起部を設けてもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、図４（Ｂ）に示すように、保持部材６の断面形状が、略第形状で、中央部分から幅方向の両側に向かって厚みが次第に薄くなるような形状になるように保持部材を構成した。すなわち、厚みが一定の肉厚部６ｄと、その肉厚部６ｄの両側に位置し、幅方向外側に向かうに従って厚みが薄くなる薄肉部（テーパー部）６ｅとを有する保持部材６とした。しかしながら、本発明においては、保持部材の形状はこれに限定されない。例えば、図２６に示すように、保持部材の断面形状において、厚みが一定の肉厚部４６ｄと、その肉厚部４９ｄの一方の側に位置し、幅方向外側に向かうに従って厚みが薄くなるテーパー部４９ｅとを有する構造の保持部材４９を用いることもできる。この保持部材４９では、図２６に示すように、保持部材４９の厚肉部４９ｄの底面とテーパー部４９ｅの底面によって同一面が構成されている。また、保持部材４９の肉厚部４９ｄの側面４９ｇは、上面４９ｃ及び下面４９ｂに対して垂直に形成されており、テーパー部４９ｅの傾斜面４９ｆは、凹曲面で形成されている。図２６では、テーパー部４９ｅの傾斜面４９ｆを曲面で構成したが、平面で構成してもよい。また、保持部材４９の肉厚部４９ｄの側面４９ｇは、上面４９ｃ及び下面４９ｂに対して垂直でなくてもよく、傾斜していてもよい。
また、図２６に示される形状の保持部材を、圧電トランスの長さ方向において２箇所に設ける場合には、保持部材４９の肉厚部の側面４９ｇ同士が互いに向き合うように、或いはテーパー部４９ｅが互いに向き合うように、それぞれ設けられることが好ましい。
本発明では、図４に示されるように圧電トランスの外周面を周回して用いられる保持部材に、図２６に示される形状を適用してもよいし、図７及び８に示されるように圧電トランスユニットを挟むように設けられる一対の保持体に図２６に示される形状を適用してもよい。
【００９１】
また、図４（Ｂ）に示されるように肉厚部６ｄの両側にテーパー部６ｅを有する保持部材６においては、両側のテーパー部６ｅの傾斜面の角度を互いに変えてもよい。すなわち、一方のテーパー部６ｅの傾斜面の傾斜角度と、他方のテーパー部６ｅの傾斜面の傾斜角度が互いに異なるように構成してもよい。また、一方のテーパー部の傾斜面を曲面で構成し、他方の傾斜面を平面で構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の圧電セラミックトランスユニットの概略斜視図である。
【図２】（Ａ）は、本発明の圧電セラミックトランスユニットの模式的側面図であり、（Ｂ）は、その模式的上面図であり、（Ｃ）は、図２（Ｂ）のＣ−Ｃ線矢視図である。
【図３】本発明の圧電セラミックトランスユニットに用いられる圧電セラミックトランスの概略斜視図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の圧電セラミックトランスユニットの保持部材の模式的正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示される保持部材のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図５】圧電トランスの１次〜３次モードの振動の概念を模式的に示す図である。
【図６】導電性を有する保持部材を用いた圧電トランスユニットの概略斜視図である。
【図７】（Ａ）は、図６に示す圧電トランスユニットの概略側面図であり、（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図８】図に示す圧電トランスユニットに用いられる保持部材の概略斜視図である。
【図９】圧電セラミックトランスユニットの保持部材の他の形状を説明するための模式図である。
【図１０】圧電セラミックトランスユニットの保持部材の更に他の形状を説明するための断面模式図である。
【図１１】圧電セラミックトランスユニットを収納するケースの概略斜視図である。
【図１２】図１１に示すケースの上ケースの概略斜視図である。
【図１３】図１１に示すケースの下ケースの概略斜視図である。
【図１４】圧電セラミックトランスユニットを収納するケースの別の構成例の概略斜視図である。
【図１５】図１４に示すケースの上ケースの概略斜視図である。
【図１６】図１４に示すケースの下ケースの概略斜視図である。
【図１７】（Ａ）は、図１３のケースに収納される圧電セラミックトランスユニットの概略上面図であり、（Ｂ）は、その概略側面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）に示す圧電セラミックトランスユニットのＣ−Ｃ線矢視図である。
【図１８】出力電極が圧電セラミックスの端部の上下面に形成された圧電トランスユニットの概略斜視図である。
【図１９】（Ａ）〜（Ｃ）は、円柱形状の圧電セラミックトランスの構成を模式的に示す図である。
【図２０】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明に用いることができる種々の圧電セラミックスの長手方向に垂直な面における断面図である。
【図２１】矩形状の断面形状の圧電セラミックスの厚さと幅の関係を説明するための図である。
【図２２】（Ａ）は、本発明に従う圧電セラミックトランスの他の一例の概略構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示した圧電セラミックトランスの長手方向に垂直な方向における断面図である。
【図２３】本発明の圧電セラミックトランスを用いる照明装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２４】突起部を有する保持体の構造を説明するための圧電トランスユニットの模式的断面図である。
【図２５】互いに異なる形状を有する一対の保持体を説明するための圧電トランスユニットの模式的断面図である。
【図２６】本発明の圧電トランスユニットの保持部材の一例の模式的断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 圧電セラミックトランスユニット
２ 圧電セラミックトランス（圧電トランス）
４ 基板
６ 保持部材
６ａ 開口部
６ｃ 外周面
８ 固定部材
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、７２ 圧電セラミックス
１４ 駆動回路
１４ａ、１４ｂ 第１入力電極
１６ａ、１６ｂ 第２入力電極
１８ 第１出力電極
２０ 第２出力電極
２４ａ、２４ｂ、２６ａ、２６ｂ 入力端子
２８、３０ 出力端子
３１ 第１領域
３２ 第２領域
３３ 第３領域
３４ 第４領域
３５ 第５領域
３６、４９ 保持部材
３７４２、４４、４６ 保持体
４０ 圧電トランス
５８ 固定部材
５８ａ 貫通孔
６６ａ、６６ｂ 溝
５０ 照明装置
５２ 電源
５４ 電圧制御発振回路
５６ 駆動回路
５７ バラストコンデンサ
５８ 発光部
６０ 管電流検出回路
７０、８０ ケース
７２、８２ 上ケース
７４、８４ 下ケース
７２ａ、７４ａ 凹部
７６ ネジ穴部
７８Ａ、７８Ｂ、７８Ｃ、７８Ｄ、７８Ｅ、７８Ｆ、７８Ｇ、７８Ｈ ランド
７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ、７４ｅ 溝
８６、８８ 端子
８６ａ、８８ａ 露出部分
９１ 圧電トランスユニット
９０、９２ 端子
９６ 保持部材
９７ 保持体
１０４Ａ、１０４Ｂ、１０６Ａ、１０６Ｂ 電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材によって基台に固定されて使用され、入力された電圧を、圧電効果を利用して変圧し出力するための圧電セラミックトランスユニットであって、
圧電セラミックスと、前記圧電セラミックスに形成される入力電極と、前記圧電セラミックスに形成される出力電極とを含んで構成される圧電セラミックトランスと、
厚さが幅方向で次第に薄くなる形状を有し、前記圧電セラミックトランスを部分的に挟むように設けられて前記基台に対して前記圧電セラミックトランスを部分的に保持する保持部材とを有し、
前記基台と前記固定部材との間に前記保持部材を介在させることによって前記基台に固定される圧電セラミックトランスユニット。
【請求項２】
前記保持部材は、台形または略台形の断面形状を有する請求項１に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項３】
前記保持部材は、前記圧電セラミックトランスの外周を周回して設けられる請求項１又は２に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項４】
前記保持部材は、前記圧電セラミックトランスを介して互いに対向して配置される棒状の２つの保持体から構成されており、それぞれの保持体は、前記圧電セラミックトランスの長さ方向、幅方向及び厚さ方向のいずれかの方向に直線状に延設されている請求項１又は２に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項５】
前記保持体が、導電性を有する弾性材料を用いて形成されている請求項４に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項６】
前記基台は、プリント基板又は平面板である請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項７】
前記固定部材は、凹部が形成された上ケースであり、当該上ケースの凹部に全部または一部が収容されて使用される請求項６に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項８】
前記基台は、凹部が形成された下ケースであり、当該下ケースの凹部に全部または一部が収容されて使用される請求項１〜５に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項９】
前記固定部材は、凹部が形成された上ケースであり、当該上ケースの凹部が形成されている側と前記下ケースの凹部が形成されている側が対向するように前記上ケースと前記下ケースとを組み合わされ、前記上ケースの凹部と前記下ケースの凹部とによって形成される空間に収容されて使用される請求項８に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項１０】
前記固定部材は、固定時に、前記保持部材の、前記圧電セラミックトランスと接する側の面と反対の面と接する平端部と、前記平坦部の両端から略垂直に互いに同じ方向に屈曲する一対の脚部と、前記一対の脚部のそれぞれの端部に位置し、前記基台と接続される固定端部とを有する請求項６に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項１１】
前記保持部材が、前記圧電セラミックトランスの振動の節となる位置に設けられている請求項１〜１０のいずれか一項に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項１２】
前記圧電セラミックスは、
長手方向の一方の端部を含み、前記端部に向かう方向に分極した第１領域と、
前記第１領域に隣接し、前記圧電セラミックスの厚さ方向に分極した第２領域と、
前記第２領域に隣接し、且つ、前記圧電セラミックスの略中央に位置し、未分極状態の第３領域と、
前記第３領域に隣接し、前記第２領域と反対向きに分極した第４領域と、
前記第４領域と隣接し、且つ、前記端部と反対側の端部を含み、前記第１領域と反対向きに分極した第５領域とを有しており、
前記第１領域と前記第２領域と前記第３領域と前記第４領域と前記第５領域との前記長手方向における長さの比が、実質的に２：２：１：２：２であり、
前記第２領域を挟んで一対の第１入力電極が設けられ、前記第４領域を挟んで一対の第２入力電極が設けられ、前記圧電セラミックスの長手方向の両方の端部にそれぞれ出力電極が設けられている請求項１〜１１のいずれか一項に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項１】
固定部材によって基台に固定されて使用され、入力された電圧を、圧電効果を利用して変圧し出力するための圧電セラミックトランスユニットであって、
圧電セラミックスと、前記圧電セラミックスに形成される入力電極と、前記圧電セラミックスに形成される出力電極とを含んで構成される圧電セラミックトランスと、
厚さが幅方向で次第に薄くなる形状を有し、前記圧電セラミックトランスを部分的に挟むように設けられて前記基台に対して前記圧電セラミックトランスを部分的に保持する保持部材とを有し、
前記基台と前記固定部材との間に前記保持部材を介在させることによって前記基台に固定される圧電セラミックトランスユニット。
【請求項２】
前記保持部材は、台形または略台形の断面形状を有する請求項１に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項３】
前記保持部材は、前記圧電セラミックトランスの外周を周回して設けられる請求項１又は２に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項４】
前記保持部材は、前記圧電セラミックトランスを介して互いに対向して配置される棒状の２つの保持体から構成されており、それぞれの保持体は、前記圧電セラミックトランスの長さ方向、幅方向及び厚さ方向のいずれかの方向に直線状に延設されている請求項１又は２に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項５】
前記保持体が、導電性を有する弾性材料を用いて形成されている請求項４に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項６】
前記基台は、プリント基板又は平面板である請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項７】
前記固定部材は、凹部が形成された上ケースであり、当該上ケースの凹部に全部または一部が収容されて使用される請求項６に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項８】
前記基台は、凹部が形成された下ケースであり、当該下ケースの凹部に全部または一部が収容されて使用される請求項１〜５に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項９】
前記固定部材は、凹部が形成された上ケースであり、当該上ケースの凹部が形成されている側と前記下ケースの凹部が形成されている側が対向するように前記上ケースと前記下ケースとを組み合わされ、前記上ケースの凹部と前記下ケースの凹部とによって形成される空間に収容されて使用される請求項８に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項１０】
前記固定部材は、固定時に、前記保持部材の、前記圧電セラミックトランスと接する側の面と反対の面と接する平端部と、前記平坦部の両端から略垂直に互いに同じ方向に屈曲する一対の脚部と、前記一対の脚部のそれぞれの端部に位置し、前記基台と接続される固定端部とを有する請求項６に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項１１】
前記保持部材が、前記圧電セラミックトランスの振動の節となる位置に設けられている請求項１〜１０のいずれか一項に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【請求項１２】
前記圧電セラミックスは、
長手方向の一方の端部を含み、前記端部に向かう方向に分極した第１領域と、
前記第１領域に隣接し、前記圧電セラミックスの厚さ方向に分極した第２領域と、
前記第２領域に隣接し、且つ、前記圧電セラミックスの略中央に位置し、未分極状態の第３領域と、
前記第３領域に隣接し、前記第２領域と反対向きに分極した第４領域と、
前記第４領域と隣接し、且つ、前記端部と反対側の端部を含み、前記第１領域と反対向きに分極した第５領域とを有しており、
前記第１領域と前記第２領域と前記第３領域と前記第４領域と前記第５領域との前記長手方向における長さの比が、実質的に２：２：１：２：２であり、
前記第２領域を挟んで一対の第１入力電極が設けられ、前記第４領域を挟んで一対の第２入力電極が設けられ、前記圧電セラミックスの長手方向の両方の端部にそれぞれ出力電極が設けられている請求項１〜１１のいずれか一項に記載の圧電セラミックトランスユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
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【図４】
【図５】
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【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００７−２８１３５７（Ｐ２００７−２８１３５７Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０８７６１（Ｐ２００６−１０８７６１）
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（０００００５２０１）富士フイルムホールディングス株式会社 (7,609)
【出願人】（５０１４８８５９４）京都技術研究所株式会社 (8)
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月１１日（２００６．４．１１）
【出願人】（０００００５２０１）富士フイルムホールディングス株式会社 (7,609)
【出願人】（５０１４８８５９４）京都技術研究所株式会社 (8)
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