JP2990635B2 - 圧電素子の分極装置 - Google Patents

圧電素子の分極装置

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JP2990635B2
JP2990635B2 JP2356393A JP2356393A JP2990635B2 JP 2990635 B2 JP2990635 B2 JP 2990635B2 JP 2356393 A JP2356393 A JP 2356393A JP 2356393 A JP2356393 A JP 2356393A JP 2990635 B2 JP2990635 B2 JP 2990635B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は圧電素子の分極装置、特
に分極液中で圧電素子に分極処理を行うための分極装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、圧電セラミック素子の分極処
理は、シリコン油等の絶縁性分極液中で高電圧を印加す
ることにより行われる。ところが、この種の分極液は粘
性が高く、液切れが悪い。そのため、分極後の圧電素子
を洗浄しなければならず、分極工程とは別に洗浄工程が
必要になり、作業能率が悪いという欠点があった。ま
た、洗浄に際しトリクロロエタン等の溶剤を用いるが、
この種の溶剤はオゾン層破壊物質であるため、使用が制
限される傾向にある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、分極液としてフ
ッ素系不活性液を用いると、この不活性液は絶縁性に優
れているだけでなく非常に粘性も低いため、液切れがよ
く、洗浄工程が不要となるという効果がある。しかも、
フッ素系不活性液は環境や人体に無害な物質であるた
め、使用上好都合である。しかしながら、フッ素系不活
性液は非常に高価であり、例えば市販のフッ素系不活性
液であるフロリナート(商品名)の場合、約8000円
/kgである。そのため、不活性液の消費量をできるだ
け削減することが分極コストを低減するために重要であ
る。
【0004】そこで、本発明の目的は、分極液として用
いるフッ素系不活性液の消費量を削減できる圧電素子の
分極装置を提供することにある。また、他の目的は、作
業能率を向上させ、温度コントロールの容易な圧電素子
の分極装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、フッ素系不活性液よりなる分極液を貯留
し、この分極液中で圧電素子に分極処理を行う分極槽
と、分極槽の圧電素子を取り入れる開口部に設けられた
開閉可能な扉と、分極槽とは別室に設けられ、分極処理
後の圧電素子を乾燥させる乾燥室と、分極槽と乾燥室と
の間を結ぶ連通口に設けられた開閉可能な扉と、乾燥室
の圧電素子を取り出す開口部に設けられた開閉可能な扉
と、を備え、上記乾燥室には、分極液が付着した圧電素
子を加熱乾燥させる乾燥手段と、乾燥室内の分極液の蒸
気を凝縮させて回収する回収手段と、回収された分極液
を分極槽へ返送するための返送手段とが設けられている
ことを特徴とするものである。
【0006】
【作用】分極槽に装入された圧電素子は分極液中に浸漬
され、ここで高電圧を印加されて分極処理が行われる。
分極処理後、分極液から引き上げられるが、分極液がフ
ッ素系不活性液であるため、液切れがよく、圧電素子に
付着した不活性液の殆どは流れ落ちる。次に、扉が開か
れ、分極後の圧電素子が乾燥室に入った後、扉が閉じら
れる。乾燥室では、圧電素子に付着している不活性液は
加熱あるいは送風等の手段によって蒸発し、圧電素子か
ら不活性液は完全に除去される。不活性液が付着してい
ない圧電素子は乾燥室から取り出される。
【0007】上記乾燥室に圧電素子を加熱乾燥させる乾
燥手段を設けた場合、乾燥室内において蒸発した不活性
液蒸気が飽和し、乾燥効率が悪くなる。そこで、不活性
液蒸気を回収手段によって凝縮回収し、回収された不活
性液を返送手段によって分極槽に返却するのが望まし
い。これによって、乾燥中の蒸気圧を下げることができ
るので、不活性液の沸点が下がり、乾燥しやすくなると
ともに、不活性液の消費量を更に削減できる。また、乾
燥室から圧電素子を取り出す時、乾燥室内に残留する不
活性液の蒸気が同時に大気中に排出される可能性がある
ので、乾燥室に隣接して取出室を設けるとともに、取出
室と乾燥室との連通口および取出室から外部への出口に
それぞれ開閉可能な扉を設け、さらに取出室内の空気を
乾燥室に排気するための真空ポンプを設けるのが望まし
い。この場合には、まず取出室の外側の扉を閉じた状態
で乾燥室から取出室へ圧電素子を移す。この時、乾燥室
内の不活性液の蒸気が取出室に一緒に入る。次に、取出
室と乾燥室との間の扉を閉じ、真空ポンプによって取出
室に残留している蒸気を乾燥室に戻す。これにより、取
出室内の蒸気は殆ど無くなる。その後、取出室の外側扉
を開いて圧電素子を取り出せば、不活性液が外部に排出
されるのを防止でき、不活性液の消費量を一層削減でき
る。
【0008】
【実施例】図1は本発明にかかる分極装置の一例を示
す。この実施例の分極装置は、前方から順に取入室1、
分極槽2、乾燥室3、取出室4の4つの室で構成されて
いる。各室の間には夫々開閉可能な扉5〜7が設けられ
るとともに、取入室1の取入口および取出室4の取出口
にも夫々開閉可能な扉8,9が設けられている。上記扉
のうち、取入室1および取出室4の両側に設けられた扉
5,8および7,9は気密性の高い扉となっている。
【0009】取入室1と分極槽2との間は、真空ポンプ
10および方向制御弁11を介して配管12で接続され
ており、方向制御弁11は取入室1と分極槽2とを連通
させる位置と、取入室1と外部とを連通させる位置と、
いずれの連通も阻止した位置との3位置に切換可能であ
る。
【0010】分極槽2の下部にはフッ素系不活性液より
なる分極液13が貯留されており、この分極液13はヒ
ータ14によって所定の温度に設定されている。また、
分極液13中には一対の電極15,15が配置されてお
り、これら電極15,15で圧電素子Aの表裏面を挟持
し、高電圧を印加することにより分極処理を行う。分極
槽2の上部には冷却コイル16が配置され、分極液13
の蒸気を凝縮させて下部の貯留槽に戻す機能を持つ。
【0011】乾燥室3は分極槽2に隣接して設けられ、
分極槽2との連通口17を介して導入された分極処理後
の圧電素子Aを乾燥させる。乾燥室3の上部には乾燥手
段であるブロア18とヒータ19とが配置されている。
また、乾燥室3の底部は漏斗状に形成され、乾燥室3内
の蒸気を回収用冷却コイル20によって凝縮させた後、
分極液を底部に溜めるようになっている。乾燥室3の底
部と分極槽2の底部との間は返送用配管21で接続さ
れ、この配管21の途中には乾燥室3内の分極液を分極
槽2に返送するための液圧ポンプ22が設けられてい
る。この液圧ポンプ22は、乾燥室3の底部に溜まった
分極液が所定量を越えると駆動され、分極槽2内の液面
が一定量以下に低下するのを防止している。
【0012】取出室4は乾燥室3に隣接して設けられ、
乾燥後の圧電素子Aが連通口23を介して導入される。
取出室4は乾燥室3より小型の室であり、取出室4と乾
燥室3との間は配管24で接続され、配管24の途中に
真空ポンプ25と方向制御弁26とが設けられている。
方向制御弁26は、取出室4と乾燥室3とを連通させる
位置と、取出室4と外部とを連通させる位置と、いずれ
の連通も阻止した位置との3位置に切換可能である。な
お、扉5〜9、真空ポンプ10,25、液圧ポンプ2
2、方向制御弁11,26などの動作、分極液13の温
度および乾燥室3の温度はコントローラ(図示せず)に
よって統合的に制御される。
【0013】次に、上記構成の分極装置の動作を説明す
る。まず、第1扉8を開いて分極処理前の圧電素子Aを
取入室1に取り入れた後、扉8を閉じ、真空ポンプ10
によって取入室1内の空気を外部へ排気する。取入室1
内がある程度の真空になった時点で、第2扉5を開き、
圧電素子Aを分極槽2に導入する。導入後、第2扉5を
閉じるが、取入室1には分極槽2内の分極液蒸気が入る
ので、真空ポンプ10によってこの蒸気を分極槽2に戻
す。分極槽2では圧電素子Aを分極液13中に浸漬し、
電極15,15で圧電素子Aの表裏面を挟持し、高電圧
を印加して分極処理を行う。この時、分極液は絶縁性の
高いフッ素系不活性液であるため、従来のシリコン油と
同様に安全に分極処理を行うことができる。分極後、圧
電素子Aを引き上げた際、分極液の粘性が低いので、液
切れがよく、分極液は圧電素子Aの表面に薄膜状に付着
するに過ぎない。次に、連通口17の第3扉6が開か
れ、分極処理後の圧電素子Aを乾燥室3に導入した後、
第3扉6は閉じられる。この乾燥室3で圧電素子Aに付
着した分極液は、ブロア18によって吹き付けられる温
風によって瞬時に蒸発する。蒸発した分極液は冷却コイ
ル20によって冷却,凝縮し、底部に溜められる。溜め
られた分極液は液圧ポンプ22を駆動することにより、
分極槽2に戻される。上記乾燥処理と並行して、取出室
4の両側の扉7,9を閉じた状態で真空ポンプ25を駆
動し、取出室4の空気を大気中へ排気する。取出室4内
がある程度の真空となった時点で、第4扉7を開き、乾
燥処理後の圧電素子Aを取出室4に導入するとともに、
第4扉7を閉じる。圧電素子Aを取出室4に導入した
時、乾燥室3内の残留蒸気の一部も取出室4に入る。そ
のため、扉7,9を閉じた状態で真空ポンプ25を駆動
し、取出室4の空気を分極液蒸気とともに乾燥室3へ排
気する。これにより、乾燥室3の気圧を大気圧、取出室
4を真空とする。排気終了後、方向制御弁26を開いて
外気を取出室4に導入し、取出室4を大気開放した後、
第5扉9を開いて圧電素子Aを取出室4から取り出す。
以上のようにして一連の分極処理を終了する。
【0014】なお、取入室1に圧電素子Aを取り入れた
直後に取入室1の内部の空気を排気する工程、および取
出室4に圧電素子Aを導入する前に取出室4の内部の空
気を排気する工程は省略してもよい。上記排気工程は、
取入室1,取出室4を含む全分極装置の内圧を一定に保
つために行われる工程であり、分極槽2や乾燥室3に内
圧調整用リリーフバルブを設けた場合には、上記のよう
な排気工程を省略してもよい。但し、このリリーフバル
ブには外部に不活性液蒸気が排出されないように回収手
段を設けるのが望ましい。
【0015】なお、上記説明では1個の圧電素子Aを分
極処理する場合について述べたが、複数個の圧電素子A
を保持具にセットし、この保持具を各室内を移動させな
がら一連の処理を行うようにしてもよい。この場合、圧
電素子Aをセットした保持具を一定間隔で間欠的に取入
室1に導入し、各保持具にセットされた圧電素子Aに対
して分極,乾燥などの各処理を並行して行うようにして
もよい。
【0016】一般に、圧電素子Aの分極度は、印加電圧
と印加時間と分極液13の温度によって変化するため、
分極槽2ではヒータ14によって分極液13の温度を制
御している。一方、乾燥炉3では分極液を蒸発させるた
めヒータ19によって温度が制御されている。したがっ
て、分極槽2内の温度と乾燥炉3内の温度は別個に制御
する必要がある。本発明では分極槽2と乾燥室3とを扉
6によって分断できるようにしたので、両方の室の温度
を独立してコントロールでき、精度の高い分極処理が行
えるとともに、乾燥も短時間で実施できる。さらに、分
極槽2と乾燥室3とが別室であるため、分極処理と乾燥
処理とを並行して行うことができ、作業効率が向上す
る。
【0017】なお、上記実施例では乾燥手段として、ブ
ロア18とヒータ19とを設け、圧電素子Aに温風を吹
きつけて乾燥させるようにしたが、フッ素系不活性液の
中には表面張力が非常に大きい種類があるので、例えば
冷風を吹きつけたり、あるいは振動,揺動,回転などの
機械的外力を与えるだけで容易に圧電素子A表面の不活
性液を乾燥除去することも可能である。また、上記実施
例では分極槽と乾燥室とを水平方向に並列的に配置した
が、分極槽の上方に乾燥室を配置してもよい。この場
合、分極処理後の圧電素子を上昇させて乾燥室へ導入す
るようにし、分極槽と乾燥室との間に水平方向に開閉す
る扉を設ければよい。この場合には、乾燥室で回収され
た分極液を自然流下で分極槽に戻すことが可能である。
【0018】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、分極処理を液切れが良いフッ素系不活性液中で
行うようにしたので、簡単な乾燥工程で不活性液を圧電
素子から除去でき、洗浄工程を無くすことができるとと
もに、不活性液の消費量を少なくできる。また、分極槽
と乾燥室とを分離したので、分極処理と乾燥処理とを同
時にかつ並行して行うことができ、作業効率が良くな
る。しかも、分極槽と乾燥室との間、分極槽の取入用開
口部、乾燥室の取出用開口部をそれぞれ開閉可能な扉で
遮蔽するようにしたので、両方の室の温度コントロール
を独立して行うことができ、分極温度および乾燥温度を
精度よくかつ自由に設定できるという利点がある。さら
に、乾燥室内において蒸発した不活性液蒸気が飽和する
と、乾燥効率が悪くなるので、不活性液蒸気を回収手段
によって凝縮回収し、回収された不活性液を返送手段に
よって分極槽に返却している。これによって、乾燥中の
蒸気圧を下げることができ、不活性液の沸点が下がり、
乾燥しやすくなるとともに、不活性液の消費量を更に削
減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる分極装置の一例のシステム図で
ある。
【符号の説明】
A 圧電素子 1 取入室 2 分極槽 3 乾燥室 4 取出室 5〜9 扉 13 分極液(フッ素系不活性液) 18 ブロア 19 ヒータ 20 冷却コイル 22 液圧ポンプ 25 真空ポンプ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フッ素系不活性液よりなる分極液を貯留
    し、この分極液中で圧電素子に分極処理を行う分極槽
    と、分極槽の圧電素子を取り入れる開口部に設けられた
    開閉可能な扉と、分極槽とは別室に設けられ、分極処理
    後の圧電素子を乾燥させる乾燥室と、分極槽と乾燥室と
    の間を結ぶ連通口に設けられた開閉可能な扉と、乾燥室
    の圧電素子を取り出す開口部に設けられた開閉可能な扉
    と、を備え、 上記乾燥室には、分極液が付着した圧電素子を加熱乾燥
    させる乾燥手段と、乾燥室内の分極液の蒸気を凝縮させ
    て回収する回収手段と、回収された分極液を分極槽へ返
    送するための返送手段とが設けられていることを 特徴と
    する圧電素子の分極装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の圧電素子の分極装置にお
    いて、 上記乾燥室に隣接して取出室が設けられ、取出室と乾燥
    室との連通口および取出室から外部への出口にはそれぞ
    れ開閉可能な扉が設けられ、かつ取出室内の空気を乾燥
    室に排気するための真空ポンプが設けられていることを
    特徴とする圧電素子の分極装置。
JP2356393A 1993-01-19 1993-01-19 圧電素子の分極装置 Expired - Lifetime JP2990635B2 (ja)

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JPH06216428A JPH06216428A (ja) 1994-08-05
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