JP2002280632A

JP2002280632A - 同軸状可撓性圧電ケ−ブルの分極装置と分極方法

Info

Publication number: JP2002280632A
Application number: JP2001077883A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Ebisawa; 満男海老澤; Toru Sugimori; 透杉森; Takeshi Nagai; 彪長井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2002-09-27
Anticipated expiration: 2021-03-19
Also published as: JP3642288B2

Abstract

(57)【要約】【課題】同軸状可撓性圧電体に欠陥が含まれる場合、
同軸状可撓性圧電体を全体的に分極できなくなる。【解決手段】ブロック状導電体６の通路に圧電体チュ
ーブ３を配設し、ブロック状導電体６と圧電体チューブ
３の芯電極１に高電圧を印加し、さらに、ブロック状導
電体６を加熱し、ブロック状導電体６に配設された圧電
体チュ−ブ３に熱を加えるヒータ７を設けた構成の分極
装置を提供する。これによって、圧電体チューブ３の温
度を制御できるので、必要な温度で同軸状可撓性圧電体
２を分極できる。さらに、欠陥が含まれる部分の同軸状
可撓性圧電体２を除いて分極できると共に、外側電極を
形成する前に、欠陥が一定長さの圧電体チューブ３に存
在することも検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は同軸状可撓性圧電ケ
−ブルの分極に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】同軸状可撓性圧電ケ−ブルは、図４に示
すように、芯電極１の周囲に同軸状可撓性圧電体２を形
成した圧電体チュ−ブ３の外表面に外側電極４を形成
し、更に、その周囲に保護被覆層５を形成して構成され
る。

【０００３】従来、可撓性圧電体ケ−ブルは以下のよう
にして分極されていた。

【０００４】文献１（“圧電セラミック粉末と合成ゴム
とから成る圧電複合材料”、粉体と工業、２２巻、１
号、５０−５６頁、１９９０）では、芯電極１と外側電
極４の間に高電圧を印加して、同軸状可撓性圧電体２を
分極することが示されている。このことは、ＵＳＰ４，
５６８，８５１にも明示されている。分極により、セラ
ミック粒子の自発分極の方向が電界方向に揃うので、同
軸状可撓性圧電体２に圧電性が付与される。この点で、
分極は重要な役割を担っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，前記従
来の方法では、次のような課題があった。芯電極１と外
側電極４の間に高電圧を印加したとき、同軸状可撓性圧
電体２中に微少なクラックや空隙などの欠陥が存在する
場合、その欠陥部で微少放電が生じる。この微少放電に
より、可撓性圧電体２の構成材料が熱的に蒸発、飛散し
て、芯電極１と外側電極４間が短絡する。その結果、芯
電極１と外側電極４間に高電圧を印加できなくなるの
で、同軸状可撓性圧電体２（通常、数百ｍ以上の長さ）
を分極できなくなる。

【０００６】また、芯電極１と外側電極４の間に高電圧
を印加するまで、言い換えると、分極することを除い
て、同軸状可撓性圧電ケ−ブルとして完成するまで欠陥
の存在を検出できないので、製造が不安定になり、歩留
まりが低下する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、芯電極周囲に同軸状可撓性圧電体を形成
した圧電体チュ−ブの通路を有するブロック状導電体
と、前記ブロック状導電体の後ろに配置され、前記圧電
体チュ−ブを移動させる移動手段と、前記ブロック状導
電体と前記芯電極に接続された直流電圧発生手段とから
成る分極装置を提供する。

【０００８】上記発明によれば、同軸状可撓性圧電体が
ブロック状導電体に接触しているので、ブロック状導電
体は外側電極４として作用する。従って、前記ブロック
状導電体と芯電極間に直流電圧手段により直流電圧を印
加することにより、ブロック状導電体に配設された部分
の同軸状可撓性圧電体を分極できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の分極装置は、圧
電体チューブをブロック状導電体の通路に配設すること
により、ブロック状導電体は外側電極として作用する。
従って、ブロック状導電体と芯電極の間に高電圧を印加
することにより、ブロック状導電体の通路とブロック状
導電体の溝に配設された部分の同軸状可撓性圧電体（以
下、被分極同軸状可撓性圧電体と言う）だけを分極でき
る。

【００１０】微少な欠陥を含む部分の同軸状可撓性圧電
体が被分極同軸状可撓性圧電体になったとき、欠陥部で
の放電による芯電極と外側電極間の短絡により、導通手
段と芯電極間に高電圧を印加できなくなる。しかし、こ
の短絡部がブロック状導電体とブロック状導電体から離
脱した後の被分極同軸状可撓性圧電体は、再び正常に分
極できる。従って、欠陥部が存在しても、全体の同軸状
可撓性圧電体が分極できなくなることは無い。また、こ
のことは、微少な欠陥が、一定長さの被分極同軸状可撓
性圧電体の部分に存在することを示すので、外側電極を
形成する前に、微少な欠陥が一定長さ範囲内に存在する
ことを検出できる。

【００１１】請求項２に記載の分極装置は、請求項１に
記載の構成に加えて、ヒータを配設した加熱ブロックに
よりブロック状導電体を加熱し、ブロック状導電体に配
設された圧電体チュ−ブに熱を加える加熱手段を設けた
構成である。そのため、圧電体チューブの温度を制御で
きるので、必要な温度で同軸状可撓性圧電体を分極でき
る。

【００１２】請求項３に記載の分極装置は、請求項１に
記載の圧電体チューブの通路がブロック状導電体面上で
ある構成である。ブロック状導電体に圧電体チューブ通
路の加工を施す必要がないため、ブロック状導電体加工
が容易になる。また、圧電体チューブをブロック状導電
体の溝、孔に配設する必要がないため、圧電体チューブ
をより簡単に配設できる。

【００１３】請求項４に記載の分極装置は、請求項１〜
３のいずれか１項に記載の構成に加えて、圧電体チュー
ブと直列に抵抗を設けた構成である。微少な欠陥を含む
部分の同軸状可撓性圧電体が被分極同軸状可撓性圧電体
になったとき、同軸状可撓性圧電体は印可される電圧が
下がり分極出来なくなる。しかし、適切な抵抗により電
流をを制御できるため直流電圧発生手段に損傷を与える
ことが無い。また、同軸状可撓性圧電体の欠陥部がブロ
ック状導電体から離脱した後の被分極同軸状可撓性圧電
体は、再び正常に分極できる。従って、欠陥部が存在し
ても、全体の同軸状可撓性圧電体が分極できなくなるこ
とは無い。また、このことは、微少な欠陥が、一定長さ
の被分極同軸状可撓性圧電体の部分に存在することを示
すので、外側電極を形成する前に、微少な欠陥が一定長
さ範囲内に存在することを検出できる。

【００１４】請求項５に記載の発明は、圧電体チュ−ブ
が最初にブロック状導電体の通路に配設し、その後、前
記圧電体チュ−ブが停止、又は、移動手段により移動さ
れているとき、圧電体チュ−ブの芯線とブロック状導電
体間に直流電圧を印加する分極方法である。従って、ブ
ロック状導電体は外側電極として作用するので、ブロッ
ク状導電体と芯電極の間に高電圧を印加することによ
り、ブロック状導電体の溝とブロック状導電体の通路に
配設された部分の同軸状可撓性圧電体だけを分極でき
る。

【００１５】圧電体チュ−ブの停止と移動時間、又は、
移動速度を制御することにより必要な時間で同軸状可撓
性圧電体を分極できる。

【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の分極方法において、ヒータを配設した加熱ブロックに
よりブロック状導電体を加熱し、ブロック状導電体に配
設された圧電体チュ−ブに熱を加えながら、圧電体チュ
−ブの芯線とブロック状導電体間に直流電圧を印加する
分極方法である。圧電体チューブの温度を制御できるの
で、必要な温度で同軸状可撓性圧電体を分極できる。

【００１７】請求項７にに記載の分極方法は、請求項５
または６に記載の分極方法において、圧電体チュ−ブの
芯線をア−ス電位にして、芯線とブロック状導電体の間
に直流電圧を印加する分極方法である。ブロック状導電
体と芯電極の間に直流高電圧を印加したとき、人体に危
険な直流高電圧部分をブロック状導電体に限定できるの
で、仕切り壁などにより人体への安全を容易に確保でき
る。

【００１８】

【実施例】以下、本本発明の実施例について図１〜４を
用いて説明する。

【００１９】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例
における同軸状可撓性圧電体分極装置の構成を示す外観
見取図である。芯電極１に対して同軸状可撓性圧電体２
が形成される（以下では、この成形体を圧電体チューブ
３と言う）。芯電極１として、コイル状金属線や金属細
線を束ねた線などが用いられる。可撓性圧電体２とし
て、エポキシ樹脂，ウレタン樹脂，クロロプレン樹脂，
塩素化ポリエチレン樹脂などの高分子母材に，チタン酸
ジルコン酸鉛などのセラミック圧電体粉末を添加した複
合圧電体やＰＶＤＦなどの高分子圧電体が用いられる。

【００２０】圧電体チューブ３は、ブロック状導電体６
の面上に配設された後、移動手段（図示していない）に
より移動される。ブロック状導電体６として、鉄、ステ
ンレス、銅、黄銅、アルミニウムなどの導電体を用い
る。ブロック状導電体６の加工は切削、研削、押出、プ
レス加工などでおこなう。本実施例ではブロック状導電
体６の材料として、容易に入手でき、加工の容易なアル
ミニウムを用た。具体的には、外径２ミリメートルの圧
電体チューブ３に対して、幅３０ミリメートル、高さ２
０ミリメートル、長さ５００ミリメートルとしている。
移動手段（図示していない）としては、巻き取りドラム
に圧電体チューブ３を巻き付け、巻き取りドラムを回転
させて圧電体チューブ３を移動させる。なお、図１で
は、ブロック状導電体６に配設された圧電体チューブ３
の移動方向を矢印で示している。

【００２１】同軸状可撓性圧電体２を分極するときの温
度は、一般的に、それが使用される温度以上である。こ
のため、分極時同軸状可撓性圧電体２の温度を適切に保
持するために、加熱手段を設けている。加熱手段とし
て、ヒータ７を配設した加熱ブロック７１を用い絶縁シ
ート７２を介してブロック状導電体６を任意の温度に加
熱している。本実施例において、絶縁シート７２として
厚さ０．５ミリメートルのマイカを使用したが、ポリイ
ミド、ポリ‐テトラ‐フルオロ‐エチレン、ポリエチレ
ンテレフタラート（ＰＥＴと略称される）、シリコーン
ゴムなどを用いてもよい。圧電体チューブ３はブロック
状導電体６の面上に配設されることにより圧電体チュー
ブ３の下側から間接的に加熱される。そして、ヒータ７
の出力を制御する事により圧電体チューブ３の温度を任
意に保つことができるので、必要な温度で同軸状可撓性
圧電体２を分極できる。

【００２２】ブロック状導電体６は、リード線８ｂによ
り電気的に接続される。リード線８ａは電気的に直流電
圧発生手段９の正極または負極に接続され、また、芯電
極１はリード線８ａを介して電気的に直流電圧発生手段
９の他の極に接続される。

【００２３】このように接続して、圧電体チューブ３を
静止、または移動させながら、直流電圧発生手段９によ
り芯電極１とブロック状導電体６間に高電圧が印加され
るので、同軸状可撓性圧電体２が分極される。分極時に
は、芯電極１とブロック状導電体６に５〜１０ｋV/mmの
高電圧が印加される。具体的には、圧電体チューブ３の
温度は１２０℃、印加電圧は８ｋV/mm で分極を行っ
た。

【００２４】同軸状可撓性圧電体２の中に微少な欠陥が
含まれ、その部分がブロック状導電体６に配設されてい
るとき、欠陥部で生じる微少な放電により、ブロック状
導電体６と芯電極１間が短絡する。この結果、分極でき
なくなる。しかし、この欠陥部がブロック状導電体６か
ら離脱し、そのときブロック状導電体６に配設されてい
る同軸状可撓性圧電体２中に欠陥がなければ、ブロック
状導電体６と芯電極１間の絶縁性は再び回復するので、
分極が可能になる。このように、本発明の分極装置によ
れば、欠陥を含む部分がブロック状導電体６の面上に配
設されているときのみ、分極ができないが、それ以外の
場合は分極可能である。従って、欠陥部の存在により、
圧電体チューブ３が全体にわたり分極できなくなること
は無い。また、放電が生じた時点の同軸状可撓性圧電体
２に欠陥が存在することは、明らかである。従って、外
側電極４が形成される前に、欠陥が一定長さの圧電体チ
ューブ３に存在することが検出できるので、圧電ケ−ブ
ルとして完成した後、その欠陥部を容易に除去できる。
これにより、製造を安定化できると共に、歩留まりも向
上できる。

【００２５】（実施例２）図２は本発明の第２の実施例
における同軸状可撓性圧電体分極装置の構成を示す外観
見取図である。実施例１と異なる点は、覆い１０を設け
たことである。覆い１０は圧電体チューブ３が移動でき
るように空間が設けられており、凹状の形をしている。
圧電体チューブ３はブロック状導電体６の上面に配設さ
れることにより圧電体チューブ３の下側から間接的に加
熱される。さらに、圧電体チューブ３は覆い１０により
覆われているので圧電体チューブ３の温度をより均一に
保つことが出来、必要な温度で同軸状可撓性圧電体２を
分極できる。覆い１０として、一般的な断熱材（グラス
ウール、セラミックファイバー等）、耐熱樹脂、金属
（鉄、ステンレス、銅、黄銅、アルミニウム等）などが
用いられる。本実施例では覆い１０として、アルミニウ
ムの押出材を用いた。

【００２６】（実施例３）図３は本発明の第３の実施例
における同軸状可撓性圧電体分極装置の構成を示す外観
見取図である。本実施例では、実施例１または実施例２
の構成に加えて、圧電体チューブ３と直列に抵抗１１を
設けた構成としている。微少な欠陥を含む部分の同軸状
可撓性圧電体２が被分極同軸状可撓性圧電体２になった
とき、同軸状可撓性圧電体２に印可される電圧が下がり
分極出来なくなる。しかし、抵抗１１により電流を制御
できるため直流電圧発生手段に損傷を与えることが無
く、また、同軸状可撓性圧電体２の欠陥部がブロック状
導電体から離脱した後の被分極同軸状可撓性圧電体２
は、再び正常に分極できる。従って、欠陥部が存在して
も、全体の同軸状可撓性圧電体２が分極できなくなるこ
とは無い。また、このことは、微少な欠陥が、一定長さ
の被分極同軸状可撓性圧電体２の部分に存在することを
示すので、外側電極４を形成する前に、微少な欠陥が一
定長さ範囲内に存在することを検出できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１〜
３に記載の発明によれば、ブロック状導電体に配設され
た可撓性圧電体の部分に微少な欠陥が含まれる場合、欠
陥を含む一定長さの被分極可撓性圧電体は分極できない
が、残りの圧電体チューブは分極できる。また、外側電
極４を形成する前に、欠陥がその一定長さの被分極可撓
性圧電体に存在することも検出できる。

【００２８】また、本発明の請求項５に記載の発明によ
れば、圧電体チューブを連続的に分極できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における分極装置の構成を示
す外観見取図

【図２】本発明の実施例２における分極装置の構成を示
す外観見取図

【図３】本発明の実施例３における分極装置の構成を示
す外観見取図

【図４】従来の同軸状可撓性圧電素子の構成を示す外観
斜視図

【符号の説明】

１芯電極２同軸状可撓性圧電体３圧電体チューブ４外側電極６導電体ブロック７ヒータ７１加熱ブロック１０覆い１１抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯電極周囲に同軸状可撓性圧電体を形成
した圧電体チュ−ブの通路を有するブロック状導電体
と、前記ブロック状導電体の後ろに配置され、前記圧電
体チュ−ブを移動させる移動手段と、前記ブロック状導
電体と前記芯電極に接続された直流電圧発生手段とから
成る同軸状可撓性圧電ケ−ブルの分極装置。
【請求項２】ブロック状導電体を加熱する加熱手段を
設けた請求項１に記載の同軸状可撓性圧電ケ−ブルの分
極装置。
【請求項３】ブロック状導電体に設けられた圧電体チ
ュ−ブの通路が、前記ブロック状導電体面上である請求
項１または２に記載の同軸状可撓性圧電ケ−ブルの分極
装置。
【請求項４】圧電体チューブと直列に抵抗を設けた請
求項１〜３のいずれか１項に記載の同軸状可撓性圧電ケ
−ブルの分極装置。
【請求項５】圧電体チュ−ブが、ブロック状導電体に
設けられた通路に配設され、その後、前記圧電体チュ−
ブが静止、または移動手段により移動されているとき、
前記圧電体チュ−ブの芯線と前記ブロック状導電体の間
に直流電圧を印加する同軸状可撓性圧電ケ−ブルの分極
方法。
【請求項６】ブロック状導電体を加熱する加熱手段を
設けた請求項５に記載の同軸状可撓性圧電ケ−ブルの分
極方法。
【請求項７】圧電体チュ−ブの芯線をア−ス電位にし
て、前記芯線と前記ブロック状導電体の間に直流電圧を
印加する請求項５または６に記載の同軸状可撓性圧電ケ
−ブルの分極方法。