JP4191862B2 - 円筒形高分子圧電膜振動子 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形高分子圧電膜振動子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高分子圧電膜の一例は、特開昭５８−６０５８４号公報、あるいは、特開平８−３６９１７号公報に記載され、また、テープ状のこのような高分子圧電膜の長手方向の両端部が結合部において結合されてなる円筒形高分子圧電膜と、その外周面および内周面にそれぞれ電気的に係合して設けられた電極とからなる円筒形高分子圧電膜振動子は、既に市販されている。
【０００３】
この公知の円筒形高分子圧電膜振動子における高分子圧電膜の長手方向の両端部が形成している結合部は、両端部が上下に重ね合わされ、一方の端部の外周面と他方の端部の内周面とが、接着剤にて、あるいは、超音波溶着にて接合された構造を有している。
【０００４】
図１は、この従来の円筒形高分子圧電膜振動子の概略を示す斜視図である。図１において、円筒形高分子圧電膜振動子１は、テープ状の高分子圧電膜２の長手方向の両端部３、４が結合部５において結合されて形成されている。なお、円筒形の高分子圧電膜の外周面および内周面にそれぞれ電気的に係合して設けられた金属箔からなる電極が存在するが、図１では、省略されている。これら両電極は、高分子圧電膜２を振動せしめ音波を発生させる電気信号を送るための、および／または、高分子圧電膜２が受けた音波を電気信号として取り出すための電気信号送受装置６に結合されている。
【０００５】
この従来の円筒形高分子圧電膜振動子１において、前記結合部５は、高分子圧電膜２の長手方向の両端部３、４が、上下に重ね合わされ、一方の端部の外周面と他方の端部の内周面とが、接着剤にて、あるいは、超音波溶着にて接合されて形成されている。
【０００６】
最近、このような円筒形高分子圧電膜振動子が、円周方向の各部位における超音波出力がなるべく均一であることが要望される用途に用いられる場合が生じて来ているが、後に図をもって示すように、このような従来の円筒形高分子圧電膜振動子は、円周方向の各部位における超音波出力の感度ばらつきが大きく、このままでは、要望されている円周方向の各部位における超音波出力の均一化を満足出来ないことが判明した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来の問題点を解消し、上記要望を満足させる円筒形高分子圧電膜振動子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動子の構成は、次の通りである。
【０００９】
テープ状の高分子圧電膜の長手方向の両端部が結合部において結合されてなる円筒形高分子圧電膜と、その外周面および内周面にそれぞれ電気的に係合して設けられた電極とからなる円筒形高分子圧電膜振動子において、前記結合部が、前記長手方向の両先端面が向かい合う状態で接着一体化された接合部にて形成されていることを特徴とする円筒形高分子圧電膜振動子。
【００１０】
この本発明において、前記接合部が、前記高分子圧電膜の外周面および／または内周面に貼着された長手方向に所定の長さを有する接着テープにて形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、この本発明において、前記接着テープの所定の長さをＪＬとし、前記高分子圧電膜の円周長さをＰＬとしたとき、ＪＬ／ＰＬ≦０．２５の関係が満足されていることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながら、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動子の実施の形態を説明する。
【００１３】
図２は、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動子における円筒形高分子圧電膜の斜視図である。図２において、所定の長さ（円周長さＰＬ）および所定の幅Ｗを有するテープ状の高分子圧電膜１２は、円筒状に湾曲されている。このテープ状の高分子圧電膜１２の長手方向の両端部１３、１４は、それぞれの先端面が向かい合う状態に位置し、結合部１５を形成している。
【００１４】
この結合部１５の一例が、図３に示され、他の一例が、図４に示されている。
【００１５】
図３は、結合部の一例の円周方向縦断面図である。図３において、高分子圧電膜１２ａの長手方向の両端部１３ａ、１４ａは、図２を用いて説明した通り、それぞれの先端面が向かい合う状態に位置し、結合部１５ａを形成している。この結合部１５ａは、両端部１３ａ、１４ａの向かい合った先端面の間に接着材１６が介在することにより、一体化されている。
【００１６】
ここに用いられる接着剤としては、通常、高分子フィルムを接着するときに用いられる接着剤を使用することが出来る。
【００１７】
図４は、結合部の他の一例の円周方向縦断面図である。図４において、高分子圧電膜１２ｂの長手方向の両端部１３ｂ、１４ｂは、図２を用いて説明した通り、それぞれの先端面が向かい合う状態に位置し、結合部１５ｂを形成している。この結合部１５ｂは、両端部１３ｂ、１４ｂの向かい合った先端面を、両端部１３ｂ、１４ｂのそれぞれの上面と下面とにおいて、接着テープ１６ａ、１６ｂを掛け渡すことにより、一体化されている。
【００１８】
なお、図４では、上面と下面の両方に接着テープを貼着した例を示したが、接着テープは、上面、下面のいずれか一方であっても良い。
【００１９】
ここに用いられる接着テープとしては、通常、高分子フィルムに貼着されて用いられる接着テープ（ポリイミド、ポリエステル、セロファン等をテープ素材とした接着テープ）を使用することが出来る。
【００２０】
この接着テープを用いる態様では、接着テープ１６ａあるいは１６ｂの長さをＪＬとし、高分子圧電膜１２ｂの円周長さをＰＬとしたとき、ＪＬ／ＰＬ≦０．２５の関係が満足されていることが好ましい。なお、接着テープ１６ａ、１６ｂは、通常、その長さＪＬの中央部が、結合部１５ｂに一致するように貼着される。
【００２１】
【実施例】
次に、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動子の実施例および比較例示す。
【００２２】
［実施例１および２］
図２および４に示した構造からなる円筒形高分子圧電膜１２ｂを用い、その外周面内周面に金属箔からなる電極を設け、円筒形高分子圧電膜振動子を製作した。
【００２３】
この振動子の構成は、次の通り。
【００２４】
これら実施例１および２の円筒形高分子圧電膜振動子を、図５に示す性能試験装置を用いて、駆動させ、その特性を測定した。
【００２５】
図５に示した性能試験装置は、性能試験をする円筒形高分子圧電膜振動子２２、これに接続された１０Ｖｐｐ、４０ｋＨｚの交流電圧発生器２３、円筒形高分子圧電膜振動子２２の外周面から一定の距離（これら実施例１、２、および、後に述べる比較例１においては、５００ｍｍ）離れて設けられたマイクロフォン２４、このマイクロフォン２４接続された増幅器２５、この増幅器２５に接続され、それからの出力信号を分析するスペクトラムアナライザ２６からなる。
【００２６】
この性能試験装置を用いて測定された実施例１および２に係る円筒形高分子圧電膜振動子の性能データは、図６、図７、図８、および、図９に示される。
【００２７】
図６は、横軸に周長さ方向の各部位の角度表示を、縦軸に感度（ｄＢμＶ）をとって示す性能データグラフである。
【００２８】
図７は、横軸に圧電膜の周長さ（ＰＬ）と接着テープの長さ（ＪＬ）の比ＪＬ／ＰＬが、１／１２（実施例１）の点および１／６（実施例２）の点をとり、縦軸に感度（ｄＢμＶ）をとって示す性能データグラフである。
【００２９】
図８は、横軸に圧電膜の周長さ（ＰＬ）と接着テープの長さ（ＪＬ）の比ＪＬ／ＰＬが、１／１２（実施例１）の点および１／６（実施例２）の点をとり、縦軸に感度の最大ばらつき（ｄＢμＶ）をとって示す性能データグラフである。
【００３０】
図９は、横軸に圧電膜の周長さ（ＰＬ）と接着テープの長さ（ＪＬ）の比ＪＬ／ＰＬが、１／１２（実施例１）の点および１／６（実施例２）の点をとり、縦軸に感度の最大ばらつき（％）をとって示す性能データグラフである。
【００３１】
［比較例１］
実施例１と同じ高分子圧電膜を用い、当初の長さを実施例１の場合より１ｍｍ長くとり、長手方向の両端部を上下に重ね合わせ、その部分を超音波溶着して接合し、完成した振動子における高分子圧電膜の円周長さは、実施例１の場合と同じとし、外周面と内周面とに実施例１と同じ電極を形成し、振動子を作成した。
【００３２】
この振動子の性能を、実施例１の場合に用いたと同じ性能試験装置にて、測定した。その結果を、図６−９に併記して示す。
【００３３】
これら図６−９から分かる通り、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動子は、高分子圧電膜の円周長さ方向の各部位における感度のばらつきが、従来の円筒形高分子圧電膜振動子のそれに比べ、かなり小さい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、テープ状の高分子圧電膜の長手方向の両端部が結合部において結合されてなる円筒形高分子圧電膜と、その外周面および内周面にそれぞれ電気的に係合して設けられた電極とからなる円筒形高分子圧電膜振動子において、前記結合部が、前記長手方向の両先端面が向かい合う状態で接着一体化された接合部にて形成されているため、従来技術では達成できなかった高分子圧電膜の円周長さ方向の各部位における感度のばらつきが小さい円筒形高分子圧電膜振動子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の円筒形高分子圧電膜振動子の概略を示す斜視図。
【図２】 本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動子における円筒形高分子圧電膜の斜視図。
【図３】 図２に示した圧電膜の結合部の一例の円周方向縦断面図。
【図４】 図２に示した圧電膜の結合部の他の例の円周方向縦断面図。
【図５】 性能試験装置の概略図。
【図６】 実施例、比較例における振動子の特性を示すグラフ。
【図７】 実施例、比較例における振動子の特性を示すグラフ。
【図８】 実施例、比較例における振動子の特性を示すグラフ。
【図９】 実施例、比較例における振動子の特性を示すグラフ。
【符号の説明 】
１：振動子
２：圧電膜
３：長手方向端部
４：長手方向端部
５：結合部
６：電気信号送受装置
１２、１２ａ、１２ｂ：圧電膜
１３、１３ａ、１３ｂ：長手方向端部
１４、１４ａ、１４ｂ：長手方向端部
１５、１５ａ、１５ｂ：結合部
１６：接着剤
１６ａ、１６ｂ：接着テープ
２２：円筒形振動子
２３：交流電圧発生器
２４：マイクロフォン
２５：増幅器
２６：スペクトラムアナライザ
ＪＬ：接着テープの長さ
Ｗ：圧電膜の幅
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形高分子圧電膜振動子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高分子圧電膜の一例は、特開昭５８−６０５８４号公報、あるいは、特開平８−３６９１７号公報に記載され、また、テープ状のこのような高分子圧電膜の長手方向の両端部が結合部において結合されてなる円筒形高分子圧電膜と、その外周面および内周面にそれぞれ電気的に係合して設けられた電極とからなる円筒形高分子圧電膜振動子は、既に市販されている。
【０００３】
この公知の円筒形高分子圧電膜振動子における高分子圧電膜の長手方向の両端部が形成している結合部は、両端部が上下に重ね合わされ、一方の端部の外周面と他方の端部の内周面とが、接着剤にて、あるいは、超音波溶着にて接合された構造を有している。
【０００４】
図１は、この従来の円筒形高分子圧電膜振動子の概略を示す斜視図である。図１において、円筒形高分子圧電膜振動子１は、テープ状の高分子圧電膜２の長手方向の両端部３、４が結合部５において結合されて形成されている。なお、円筒形の高分子圧電膜の外周面および内周面にそれぞれ電気的に係合して設けられた金属箔からなる電極が存在するが、図１では、省略されている。これら両電極は、高分子圧電膜２を振動せしめ音波を発生させる電気信号を送るための、および／または、高分子圧電膜２が受けた音波を電気信号として取り出すための電気信号送受装置６に結合されている。
【０００５】
この従来の円筒形高分子圧電膜振動子１において、前記結合部５は、高分子圧電膜２の長手方向の両端部３、４が、上下に重ね合わされ、一方の端部の外周面と他方の端部の内周面とが、接着剤にて、あるいは、超音波溶着にて接合されて形成されている。
【０００６】
最近、このような円筒形高分子圧電膜振動子が、円周方向の各部位における超音波出力がなるべく均一であることが要望される用途に用いられる場合が生じて来ているが、後に図をもって示すように、このような従来の円筒形高分子圧電膜振動子は、円周方向の各部位における超音波出力の感度ばらつきが大きく、このままでは、要望されている円周方向の各部位における超音波出力の均一化を満足出来ないことが判明した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来の問題点を解消し、上記要望を満足させる円筒形高分子圧電膜振動子を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動子の構成は、次の通りである。
【０００９】
テープ状の高分子圧電膜の長手方向の両端部が結合部において結合されてなる円筒形高分子圧電膜と、その外周面および内周面にそれぞれ電気的に係合して設けられた電極とからなる円筒形高分子圧電膜振動子において、前記結合部が、前記長手方向の両先端面が向かい合う状態で接着一体化された接合部にて形成されていることを特徴とする円筒形高分子圧電膜振動子。
【００１０】
この本発明において、前記接合部が、前記高分子圧電膜の外周面および／または内周面に貼着された長手方向に所定の長さを有する接着テープにて形成されていることが好ましい。
【００１１】
また、この本発明において、前記接着テープの所定の長さをＪＬとし、前記高分子圧電膜の円周長さをＰＬとしたとき、ＪＬ／ＰＬ≦０．２５の関係が満足されていることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながら、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動子の実施の形態を説明する。
【００１３】
図２は、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動子における円筒形高分子圧電膜の斜視図である。図２において、所定の長さ（円周長さＰＬ）および所定の幅Ｗを有するテープ状の高分子圧電膜１２は、円筒状に湾曲されている。このテープ状の高分子圧電膜１２の長手方向の両端部１３、１４は、それぞれの先端面が向かい合う状態に位置し、結合部１５を形成している。
【００１４】
この結合部１５の一例が、図３に示され、他の一例が、図４に示されている。
【００１５】
図３は、結合部の一例の円周方向縦断面図である。図３において、高分子圧電膜１２ａの長手方向の両端部１３ａ、１４ａは、図２を用いて説明した通り、それぞれの先端面が向かい合う状態に位置し、結合部１５ａを形成している。この結合部１５ａは、両端部１３ａ、１４ａの向かい合った先端面の間に接着材１６が介在することにより、一体化されている。
【００１６】
ここに用いられる接着剤としては、通常、高分子フィルムを接着するときに用いられる接着剤を使用することが出来る。
【００１７】
図４は、結合部の他の一例の円周方向縦断面図である。図４において、高分子圧電膜１２ｂの長手方向の両端部１３ｂ、１４ｂは、図２を用いて説明した通り、それぞれの先端面が向かい合う状態に位置し、結合部１５ｂを形成している。この結合部１５ｂは、両端部１３ｂ、１４ｂの向かい合った先端面を、両端部１３ｂ、１４ｂのそれぞれの上面と下面とにおいて、接着テープ１６ａ、１６ｂを掛け渡すことにより、一体化されている。
【００１８】
なお、図４では、上面と下面の両方に接着テープを貼着した例を示したが、接着テープは、上面、下面のいずれか一方であっても良い。
【００１９】
ここに用いられる接着テープとしては、通常、高分子フィルムに貼着されて用いられる接着テープ（ポリイミド、ポリエステル、セロファン等をテープ素材とした接着テープ）を使用することが出来る。
【００２０】
この接着テープを用いる態様では、接着テープ１６ａあるいは１６ｂの長さをＪＬとし、高分子圧電膜１２ｂの円周長さをＰＬとしたとき、ＪＬ／ＰＬ≦０．２５の関係が満足されていることが好ましい。なお、接着テープ１６ａ、１６ｂは、通常、その長さＪＬの中央部が、結合部１５ｂに一致するように貼着される。
【００２１】
【実施例】
次に、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動子の実施例および比較例示す。
【００２２】
［実施例１および２］
図２および４に示した構造からなる円筒形高分子圧電膜１２ｂを用い、その外周面内周面に金属箔からなる電極を設け、円筒形高分子圧電膜振動子を製作した。
【００２３】
この振動子の構成は、次の通り。
【００２４】
【００２５】
図５に示した性能試験装置は、性能試験をする円筒形高分子圧電膜振動子２２、これに接続された１０Ｖｐｐ、４０ｋＨｚの交流電圧発生器２３、円筒形高分子圧電膜振動子２２の外周面から一定の距離（これら実施例１、２、および、後に述べる比較例１においては、５００ｍｍ）離れて設けられたマイクロフォン２４、このマイクロフォン２４接続された増幅器２５、この増幅器２５に接続され、それからの出力信号を分析するスペクトラムアナライザ２６からなる。
【００２６】
この性能試験装置を用いて測定された実施例１および２に係る円筒形高分子圧電膜振動子の性能データは、図６、図７、図８、および、図９に示される。
【００２７】
図６は、横軸に周長さ方向の各部位の角度表示を、縦軸に感度（ｄＢμＶ）をとって示す性能データグラフである。
【００２８】
図７は、横軸に圧電膜の周長さ（ＰＬ）と接着テープの長さ（ＪＬ）の比ＪＬ／ＰＬが、１／１２（実施例１）の点および１／６（実施例２）の点をとり、縦軸に感度（ｄＢμＶ）をとって示す性能データグラフである。
【００２９】
図８は、横軸に圧電膜の周長さ（ＰＬ）と接着テープの長さ（ＪＬ）の比ＪＬ／ＰＬが、１／１２（実施例１）の点および１／６（実施例２）の点をとり、縦軸に感度の最大ばらつき（ｄＢμＶ）をとって示す性能データグラフである。
【００３０】
図９は、横軸に圧電膜の周長さ（ＰＬ）と接着テープの長さ（ＪＬ）の比ＪＬ／ＰＬが、１／１２（実施例１）の点および１／６（実施例２）の点をとり、縦軸に感度の最大ばらつき（％）をとって示す性能データグラフである。
【００３１】
［比較例１］
実施例１と同じ高分子圧電膜を用い、当初の長さを実施例１の場合より１ｍｍ長くとり、長手方向の両端部を上下に重ね合わせ、その部分を超音波溶着して接合し、完成した振動子における高分子圧電膜の円周長さは、実施例１の場合と同じとし、外周面と内周面とに実施例１と同じ電極を形成し、振動子を作成した。
【００３２】
この振動子の性能を、実施例１の場合に用いたと同じ性能試験装置にて、測定した。その結果を、図６−９に併記して示す。
【００３３】
これら図６−９から分かる通り、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動子は、高分子圧電膜の円周長さ方向の各部位における感度のばらつきが、従来の円筒形高分子圧電膜振動子のそれに比べ、かなり小さい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、テープ状の高分子圧電膜の長手方向の両端部が結合部において結合されてなる円筒形高分子圧電膜と、その外周面および内周面にそれぞれ電気的に係合して設けられた電極とからなる円筒形高分子圧電膜振動子において、前記結合部が、前記長手方向の両先端面が向かい合う状態で接着一体化された接合部にて形成されているため、従来技術では達成できなかった高分子圧電膜の円周長さ方向の各部位における感度のばらつきが小さい円筒形高分子圧電膜振動子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の円筒形高分子圧電膜振動子の概略を示す斜視図。
【図２】 本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動子における円筒形高分子圧電膜の斜視図。
【図３】 図２に示した圧電膜の結合部の一例の円周方向縦断面図。
【図４】 図２に示した圧電膜の結合部の他の例の円周方向縦断面図。
【図５】 性能試験装置の概略図。
【図６】 実施例、比較例における振動子の特性を示すグラフ。
【図７】 実施例、比較例における振動子の特性を示すグラフ。
【図８】 実施例、比較例における振動子の特性を示すグラフ。
【図９】 実施例、比較例における振動子の特性を示すグラフ。
【符号の説明 】
１：振動子
２：圧電膜
３：長手方向端部
４：長手方向端部
５：結合部
６：電気信号送受装置
１２、１２ａ、１２ｂ：圧電膜
１３、１３ａ、１３ｂ：長手方向端部
１４、１４ａ、１４ｂ：長手方向端部
１５、１５ａ、１５ｂ：結合部
１６：接着剤
１６ａ、１６ｂ：接着テープ
２２：円筒形振動子
２３：交流電圧発生器
２４：マイクロフォン
２５：増幅器
２６：スペクトラムアナライザ
ＪＬ：接着テープの長さ
Ｗ：圧電膜の幅
Claims (3)
- テープ状の高分子圧電膜の長手方向の両端部が結合部において結合されてなる円筒形高分子圧電膜と、その外周面および内周面にそれぞれ電気的に係合して設けられた電極とからなる円筒形高分子圧電膜振動子において、前記結合部が、前記長手方向の両先端面が向かい合う状態で接着一体化された接合部にて形成されていることを特徴とする円筒形高分子圧電膜振動子。
- 前記接合部が、前記高分子圧電膜の外周面および／または内周面に貼着された長手方向に所定の長さを有する接着テープにて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の円筒形高分子圧電膜振動子。
- 前記接着テープの所定の長さをＪＬとし、前記高分子圧電膜の円周長さをＰＬとしたとき、ＪＬ／ＰＬ≦０．２５の関係が満足されていることを特徴とする円筒形高分子圧電膜振動子。
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