JP5300876B2 - 圧電セラミック変換器およびその製造方法 - Google Patents
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Description
PZT変換器1は、厚さ方向における振動を介して超音波を発生する。例えば、市販されている噴霧式加湿器に用いられているPZT変換器1は、約1〜3MHzの周波数frを有するが、そこで振動周波数は、圧電セラミック基板11の厚さを変更することによって変更することが可能である。一般に用いられる周波数には、1.65MHz、2.4MHzおよび2.8MHzが含まれ、圧電セラミック基板11の対応する厚さは、徐々に減少させる必要がある。噴霧式加湿器におけるPZT変換器1は、水の底に配置され、振動振幅ξは、印加電圧E、圧電歪み定数d33、および水中における機械的品質係数QLに関係し、かつ以下の式によって表現される。
ξ=d33・E・QL (1)
本発明において、噴霧式加湿器に適用されるPZT変換器1の電極ユニット12は、圧電セラミック基板11の第1の表面111上に、OD1の直径を有する中央円形銀電極(第1の電極121)をコーティングすること、ならびに圧電セラミック基板11の第2の表面112の表面全体、圧電セラミック基板11の側面、および第1の表面111の周辺における表面の一部に、背面銀電極(第2の電極122)をコーティングすることによって配置され、第2の表面112を被覆する銀電極の部分は、第2の直径OD2を有する。
PZT変換器1が噴霧式加湿器に適用される場合には、PZT変換器1の背面は、水または洗剤液と直接接触する。背面銀電極が、液体と直接接触する場合には、腐食が容易に生じ、これが、PZT変換器1の耐用年数を短縮するので、したがって、好ましい耐食性能を備えた金属箔(箔13)をPZT変換器1に接着するのが好ましい。金属箔は、304または316ステンレス鋼箔およびチタン箔を含み、約20〜30μmの厚さを有する。金属箔は、液体に直接面して耐食性能を向上させ、PZT変換器1の耐用年数を延長する。
11 圧電セラミック基板
12 電極ユニット
13 箔
14 接合材料
111 第1の表面
112 第2の表面
121 第1の電極
122 第2の電極
OD1 第1の直径
OD2 第2の直径
Claims (14)
- 噴霧式加湿器に適用され、当該噴霧式加湿器の霧量を向上させる圧電セラミック変換器であって、
第1の表面、および前記第1の表面の反対側の第2の表面を有し、かつ1400を超える機械的品質係数(Qm)を有する圧電セラミック基板と、
第1の電極および第2の電極を有する電極ユニットであって、前記第1の電極が、前記第1の表面上に配置され、かつ第1の直径を有し、前記第2の電極が、前記第2の表面を被覆し、かつ前記第1の表面の周辺における前記表面の一部を被覆するために延び、前記第2の表面を被覆する前記第2の電極の部分が、第2の直径を有し、前記第2の直径に対する前記第1の直径の比率が、0.498〜0.502である電極ユニットと、
を含む圧電セラミック変換器。 - 前記第1の電極および前記第2の電極が銀電極である、請求項1に記載の圧電セラミック変換器。
- 前記圧電セラミック基板の片側に、前記第2の表面に対向して配置された箔をさらに含む、請求項1に記載の圧電セラミック変換器。
- 前記箔が金属材料である、請求項3に記載の圧電セラミック変換器。
- 前記箔が、ステンレス鋼箔またはチタン箔である、請求項4に記載の圧電セラミック変換器。
- 前記箔が、20マイクロメートル(μm)〜30μmの厚さを有する、請求項3に記載の圧電セラミック変換器。
- 前記第2の電極と前記箔との間に配置された接合材料をさらに含む、請求項3に記載の圧電セラミック変換器。
- 前記接合材料が12μm未満の厚さを有する、請求項7に記載の圧電セラミック変換器。
- 噴霧式加湿器に適用され、当該噴霧式加湿器の霧量を向上させる圧電セラミック変換器の製造方法であって、
(a)圧電セラミック基板を用意するステップであって、前記圧電セラミック基板が、第1の表面、および前記第1の表面の反対側の第2の表面を有し、かつ1400を超える機械的品質係数(Qm)を有するステップと、
(b)前記圧電セラミック基板上に電極ユニットを形成するステップであって、前記電極ユニットが、第1の電極および第2の電極を有し、前記第1の電極が、前記第1の表面上に配置され、かつ第1の直径を有し、前記第2の電極が、前記第2の表面を被覆し、かつ前記第1の表面の周辺における前記表面の一部を被覆するために延び、前記第2の表面を被覆する前記第2の電極の部分が、第2の直径を有し、前記第2の直径に対する前記第1の直径の比率が、0.498〜0.502であるステップと、
を含む方法。 - ステップ(a)が、
(a1)圧電セラミック材料調合粉末を焼成し、次に、前記圧電セラミック材料調合粉末を細かく粉砕しスラリーにして、前記スラリーを噴霧および粒状化し、圧電セラミック材料細粒を形成するステップと、
(a2)圧縮圧電セラミック材料を成形するために前記圧電セラミック材料細粒を圧縮するステップと、
(a3)前記圧縮圧電セラミック材料を焼結するステップと、
(a4)前記焼結された圧電セラミック材料を平行にラップして前記圧電セラミック基板を形成するステップと、
をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - ステップ(b)が、
(b1)電極基板を前記圧電セラミック基板の表面上にコーティングするステップであって、前記電極基板が、前記第1の表面上に配置され、前記第2の表面を被覆し、かつ前記第1の表面の周辺における前記表面の一部を被覆するために延びるステップと、
(b2)前記電極基板を焼成して、前記電極ユニットを形成するステップと、
をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - ステップ(b2)後で、前記圧電セラミック基板を分極するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 箔を配置するステップであって、前記箔が、前記圧電セラミック基板の片側に、前記第2の表面に対向して配置されるステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 前記第2の電極と前記箔との間に接合材料を配置するステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
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