JP2002280633A

JP2002280633A - 同軸状可撓性圧電ケ−ブルの分極装置と分極方法

Info

Publication number: JP2002280633A
Application number: JP2001077884A
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: JP3642289B2

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４
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６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として溝を設けた構成であ
る。ブロック状導電体に設けられた通路が溝であるた
め、上部が解放されており、圧電体チューブを溝上部か
ら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３記
載の構成に加えて、圧電体チュ−ブ通路溝の上部に覆い
を設けた構成である。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−ブに熱を加えた
とき、覆いは溝の上部から熱が逃げるのを防止する。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。

【００１４】請求項５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として孔を設けた構成であ
る。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−ブに熱を加えるたとき、孔の中に
配設された圧電体チュ−ブは周囲から均等に加熱され
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。

【００１５】請求項６に記載の分極装置は、請求項１〜
５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。

【００１６】請求項７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。

【００１７】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。

【００１８】請求項８に記載の発明は、請求項７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。

【００１９】請求項９にに記載の分極方法は、請求項７
〜８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。

【００２０】

【実施例】以下、本本発明の実施例について図１〜５を
用いて説明する。

【００２１】（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。

【００２２】圧電体チューブ３は、溝６１を有するブロ
ック状導電体６の溝６１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。溝６１の形状はＵ字状、Ｖ字状、Ｔ
字状など圧電体チューブ３の通路となる形状であれば形
は問わない。溝６１の加工は切削、研削、放電、押出、
鍛造、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い、溝６１の形状はエンドミルで
容易に加工のできるＵ字状とした。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３ミリメー
トル、深さ６ミリメートルのＵ字状溝６１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。

【００２３】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の溝６１に配設されることにより圧電体チュ
ーブ３の周囲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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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の溝６１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。

【００２７】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。

【００２８】（実施例２）図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
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。圧電体チューブ
３はブロック状導電体６の溝６１に配設されることによ
り圧電体チューブ３の周囲から間接的に加熱される。本
実施例では、さらに溝６１の上部に蓋１０、１１，１２
を設けることにより、溝６１の上部から熱が逃げるのを
防止している。このことにより、圧電体チューブ３の温
度をより適切に制御できるので、必要な温度で同軸状可
撓性圧電体２を分極できる。蓋１０、１１，１２の材料
は、金属、樹脂、ゴムなど所定の温度に耐えられるもの
であれば種類は問わない。また、蓋１０、１１，１２の
形は、板状、凸状板、棒状など溝６１の上部を覆うこと
ができるものであれば形の種類も問わない。図２（ａ）
の蓋１０は板状であり、溝６１の上部に載せている。蓋
１０は板状の材料を必要な長さに切断するだけなので、
加工が簡単であり容易に入手できる。図２（ｂ）の蓋１
１は一部が凸状の形をした板であり、蓋１１の凸部１１
１を溝６１に填め込んでいる。蓋１１の凸状１１１部を
溝６１に填め込むことにより蓋１１の位置を容易に決め
ることができる。図２（ｃ）の蓋１２は溝６１の幅より
も太い丸状の棒であり、溝６１の上部に載せている。蓋
１２は溝６１の幅よりも太い棒状のものであれば形は問
わない。例えば、蓋１２は三角形、四角形、五角形等、
多角形の棒状のものが使用できる。蓋１２は棒状の材料
を必要な長さに切断するだけなので、加工が簡単であり
容易に入手できる。また、蓋１２は棒状で溝６１を覆う
だけの太さなので、材料の量も少なくて済む。なお、図
２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）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。

【００２９】（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。圧電体チューブ３はブロック状導電体６
の孔６２に配設されることにより圧電体チューブ３の周
囲から間接的に加熱される。本実施例では、圧電体チュ
ーブ３の通路が孔６２であるため、圧電体チューブ３は
孔６２の壁面から均等に加熱される。このことにより、
圧電体チューブ３の温度をより適切に制御できるので、
必要な温度で同軸状可撓性圧電体２を分極できる。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が用いられる。孔６２の形は多
角形状（三角形状、四角形状、五角形状、六角形状
等）、丸形状など圧電体チューブ３の通路となる形状で
あれば種類は問わない。孔６２の加工は切削、放電、押
出加工などが用いられる。本実施例ではブロック状導電
体６として、アルミニウムを用い、孔６２の形状は、簡
単にドリル加工のできるように丸形状とした。なお、図
３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。

【００３０】（実施例４）図４は本発明の第４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１〜３の構成に加
えて、圧電体チューブ３と直列に抵抗１３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１３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。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１〜
５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。

【００３２】また、本発明の請求項７に記載の発明の方
法によれば、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】（ａ）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（ｂ）本発明の実施例２における分極装置の構成を示す
他の外観見取図（ｃ）本発明の実施例２における分極装置の構成を示す
他の外観見取図

【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】本発明の実施例４における分極装置の構成を示
す外観見取図

【図５】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８ａリード線８ｂリード線９直流電圧発生手段１０覆い１１覆い１２覆い１３抵抗６１溝７１加熱ブロック７２絶縁シート１１１凸部

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−ブ通路が溝である請求項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】ブロック状導電体に設けられた圧電体チ
ュ−ブ通路の溝上部に覆いを設けた請求項３に記載の同
軸状可撓性圧電ケ−ブルの分極装置。
【請求項５】ブロック状導電体に設けられた圧電体チ
ュ−ブの通路が孔である請求項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６】圧電体チューブと直列に抵抗を設けた請
求項１〜５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７】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８】ブロック状導電体を加熱する加熱手段を
設けた請求項７に記載の同軸状可撓性圧電ケ−ブルの分
極方法。
【請求項９】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７または８に記載の同軸状可撓性圧電ケ
−ブルの分極方法。