JP7350155B2 - 圧電同軸センサ及び圧電同軸センサの製造方法 - Google Patents
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Description
本工程は、センサ部Sを準備する工程である。上記のように、センサ部Sは、中心導体11と、高分子圧電体層12と、第1外部導体13と、を有する。従って、まず線状の中心導体11を準備する。そして、中心導体11の外周面上にPVDFを含む高分子圧電体層12を形成する。図1、図2に示す高分子圧電体層12であれば、高分子圧電体層12を押出成形により形成する。また、図1、図2と異なり、PVDFを含む高分子圧電体から成るテープ状のフィルムが中心導体11に巻かれることで高分子圧電体層12が構成される場合には、当該フィルムを中心導体11に螺旋巻きや縦沿え巻きで巻く。次に、中心導体11の周りに形成された高分子圧電体層12の外周面上に第1外部導体13を形成する。図1に示す第1外部導体13であれば、複数の導線を高分子圧電体層12の外周面上に螺旋状に巻く。或いは、第1外部導体13が複数の導線が編まれた網線である場合には、複数の導線を高分子圧電体層12の外周面上編み込んで網線とする。こうして、図4に示すセンサ部Sが準備される。
本工程は、第1ジャケット層14を形成する工程である。図3に示すように本工程は、内側第1ジャケット層形成工程P2aと外側第1ジャケット層形成工程P2bとを有する。
本工程は、センサ部Sの外周面を被覆し、フィルム14atがセンサ部Sに非接着である内側第1ジャケット層14aを形成する工程である。図5は、本工程の様子を示す図である。図5に示すように、本工程では、両面に接着層が非形成のフィルム14atを準備し、フィルム14atをセンサ部Sの外周面上に螺旋巻きで巻く。なお、図5と異なり、フィルム14atが縦沿え巻きで巻かれる場合には、フィルム14atをセンサ部Sの外周面上に縦沿え巻きで巻く。こうして、内側第1ジャケット層14aが形成される。
本工程は、内側第1ジャケット層14aの外周面を被覆し、接着層14baによりフィルム14btが内側第1ジャケット層14aに接着されることで、外側第1ジャケット層14bを形成する工程である。本工程は、外側第1ジャケット層巻回工程P2bwと外側第1ジャケット層接着工程P2baとを含む。
本工程は、外側第1ジャケット層14bとなるフィルム14btを内側第1ジャケット層14aの外周面に巻く工程である。図6は、本工程の様子を示す図である。図6に示すように、本工程では、接着層14baが設けられたフィルム14btを準備して、接着層14baが内側第1ジャケット層14aと接するように、フィルム14btを内側第1ジャケット層14aの外周面上に螺旋巻きで巻く。なお、図6と異なり、フィルム14btが縦沿え巻きで巻かれる場合には、接着層14baが内側第1ジャケット層14aと接するように、フィルム14btを内側第1ジャケット層14aの外周面上に縦沿え巻きで巻く。こうして、接着層14baが内側第1ジャケット層14aに接して、フィルム14btが内側第1ジャケット層14aの外周面上に巻かれた状態となる。なお、本工程により、フィルム14btは、内側第1ジャケット層14aを介して、センサ部Sの外周面を囲う。
本工程は、接着層14baにより外側第1ジャケット層14bのフィルム14btを内側第1ジャケット層14aに接着する工程である。本工程では、フィルム14btが巻かれた内側第1ジャケット層14a及びセンサ部Sを120℃以下で加熱することで、接着層14baによりフィルム14btを内側第1ジャケット層14aに接着する。図7は、本工程の様子を示す図である。本実施形態の本工程では、上記のようにフィルム14btが巻かれた状態であり、フィルム14bt、内側第1ジャケット層14a、及びセンサ部Sから成る被加熱体1aを加熱炉H内に通すことで、被加熱体1aを加熱する。
本工程は、第1ジャケット層14の外周面を囲う第2外部導体15を形成する工程である。図1に示す第2外部導体15であれば、本工程において、複数の導線を第1ジャケット層14の外周面上に螺旋状に巻く。或いは、第2外部導体15が複数の導線が編まれた網線である場合には、複数の導線を第1ジャケット層14の外周面上編み込んで網線とする。こうして、図8に示すように第2外部導体15が形成された状態となる。
本工程は、第2ジャケット層16を形成する工程である。図3に示すように本工程は、内側第2ジャケット層形成工程P4aと外側第2ジャケット層形成工程P4bとを有する。
本工程は、第2外部導体15の外周面を被覆し、フィルム16atが第2外部導体15に非接着である内側第2ジャケット層16aを形成する工程である。図9は、本工程の様子を示す図である。図9に示すように、本工程では、両面に接着層が非形成のフィルム16atを準備し、フィルム16atを第2外部導体15の外周面上に螺旋巻きで巻く。なお、図9と異なり、フィルム16atが縦沿え巻きで巻かれる場合には、フィルム16atを第2外部導体15の外周面上に縦沿え巻きで巻く。こうして、内側第2ジャケット層16aが形成される。
本工程は、内側第2ジャケット層16aの外周面を被覆し、接着層によりフィルム16btが内側第2ジャケット層16aに接着されることで、外側第2ジャケット層16bを形成する工程である。上記のように外側第2ジャケット層16bは、外部に露出するジャケット層であるため、本工程は、露出ジャケット形成工程と理解することができる。本工程は、外側第2ジャケット層巻回工程P4bwと外側第2ジャケット層接着工程P4baとを含む。
本工程は、接着層16baが設けられたフィルム16btを内側第2ジャケット層16aの外周面に巻く工程である。図10は、本工程の様子を示す図である。図10に示すように、本工程では、接着層16baが設けられたフィルム16btを準備して、接着層16baが内側第2ジャケット層16aと接するように、フィルム16btを内側第2ジャケット層16aの外周面上に螺旋巻きで巻く。なお、図10と異なり、フィルム16btが縦沿え巻きで巻かれる場合には、接着層16baが内側第2ジャケット層16aと接するように、フィルム16btを内側第2ジャケット層16aの外周面上に縦沿え巻きで巻く。こうして、接着層16baが内側第2ジャケット層16aに接して、フィルム16btが内側第2ジャケット層16aの外周面上に巻かれた状態となる。なお、本工程により、フィルム16btは、内側第2ジャケット層16a、第2外部導体15、第1ジャケット層14を介して、センサ部Sの外周面を囲う。
本工程は、接着層16baにより外側第2ジャケット層16bのフィルム16btを内側第2ジャケット層16aに接着する工程である。本工程では、フィルム16btが巻かれた内側第2ジャケット層16a、第2外部導体15、第1ジャケット層14、及びセンサ部Sを120℃以下で加熱することで、接着層16baによりフィルム16btを内側第2ジャケット層16aに接着する。本実施形態の本工程は、図7に示す外側第1ジャケット層接着工程P2baを同様に行う。この場合、被加熱体1aは、フィルム16btが巻かれた内側第2ジャケット層16a、第2外部導体15、第1ジャケット層14、及びセンサ部Sから成る。この被加熱体1aが、加熱炉H内を通されることで、被加熱体1aが加熱され、加熱炉H内を通された後の接着層16baが凝固することで、フィルム16btは内側第2ジャケット層16aに接着される。
図1、図2に示す圧電同軸センサ1と概ね同様の構成で長さが100cmの圧電同軸センサを製造した。まず、上記準備工程P1と概ね同様にしてセンサ部Sを準備した。中心導体11として、直径が概ね0.05mmの軟銅線7本から成り外径が概ね0.15mmである撚り線を用いた。高分子圧電体層12は、図1、図2と異なり、PVDFから成るテープ状のフィルムを中心導体11の外周面上に螺旋状に巻き付ける構成とした。この際、フィルムの一部が2重に重なるように当該フィルムを巻いた。高分子圧電体層12の外径は0.3mmであった。第1外部導体13は、直径が0.03mmの複数本の錫めっき軟銅合金線を高分子圧電体層12の外周面上に螺旋状に巻き付ける構成とした。第1外部導体13の外径は0.36mmであった。こうして、センサ部Sを準備した。
外側第1ジャケット層14bの接着層14ba及び外側第2ジャケット層16bの接着層16baをアクリル系の熱可塑性樹脂で構成したこと以外は、実施例1と同様にして、圧電同軸センサを製造した。この熱可塑性樹脂の融点は、130℃であった。
外側第1ジャケット層14bの接着層14ba及び外側第2ジャケット層16bの接着層16baをポリエステル系の熱可塑性樹脂で構成し、外側第1ジャケット層接着工程P2ba及び外側第2ジャケット層接着工程P4baにおける加熱炉Hの設定温度を150℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、圧電同軸センサを製造した。この熱可塑性樹脂の融点は、140℃であった。
外側第1ジャケット層14bの接着層14ba及び外側第2ジャケット層16bの接着層16baをポリアミド系の熱可塑性樹脂で構成し、外側第1ジャケット層接着工程P2ba及び外側第2ジャケット層接着工程P4baにおける加熱炉Hの設定温度を160℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、圧電同軸センサを製造した。この熱可塑性樹脂の融点は、150℃であった。
Claims (8)
- 線状の中心導体、前記中心導体の外周面を被覆するポリフッ化ビニリデンを含む高分子圧電体層、及び前記高分子圧電体層の外周面を囲う第1外部導体を有するセンサ部と、
前記センサ部の外周面を囲うように巻かれるテープ状のフィルムを有する1つ以上のジャケット層を含み前記センサ部の外周面を被覆する第1ジャケット層と、
前記第1ジャケット層の外周面を囲う第2外部導体と、
1つ以上の前記ジャケット層を含み前記第2外部導体の外周面を被覆する第2ジャケット層と、
を備え、
前記第2ジャケット層の最も外側の前記ジャケット層は、外部に露出する前記ジャケット層であり、当該ジャケット層における前記フィルムは、120℃以下の融点の熱可塑性樹脂から成る接着層により当該接着層の接する部材に接着されている
ことを特徴とする圧電同軸センサ。 - 前記熱可塑性樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合体を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電同軸センサ。 - 前記第1ジャケット層は、前記センサ部の外周面を被覆し、前記フィルムが前記センサ部に非接着である内側第1ジャケット層と、前記内側第1ジャケット層の外周面を被覆し、前記接着層により前記フィルムが前記内側第1ジャケット層に接着される外側第1ジャケット層と、を有する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の圧電同軸センサ。 - 前記第2ジャケット層は、前記第2外部導体の外周面を被覆し、前記フィルムが前記第2外部導体に非接着である内側第2ジャケット層と、前記第2ジャケット層の最も外側の前記ジャケット層であり、前記内側第2ジャケット層の外周面を被覆し、前記接着層により前記フィルムが前記内側第2ジャケット層に接着される外側第2ジャケット層と、を有する
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の圧電同軸センサ。 - 線状の中心導体と、前記中心導体の外周面を被覆するポリフッ化ビニリデンを含む高分子圧電体層と、前記高分子圧電体層の外周面を囲う第1外部導体と、を有するセンサ部を準備する準備工程と、
前記センサ部の外周面を囲うように巻かれるテープ状のフィルムを有する1つ以上のジャケット層を含み前記センサ部の外周面を被覆する第1ジャケット層を形成する第1ジャケット層形成工程と、
前記第1ジャケット層の外周面を囲う第2外部導体を形成する第2外部導体形成工程と、
1つ以上の前記ジャケット層を含み前記第2外部導体の外周面を被覆する第2ジャケット層を形成する第2ジャケット層形成工程と、
を備え、
前記第2ジャケット層の最も外側の前記ジャケット層は、外部に露出する前記ジャケット層であり、
前記第2ジャケット層形成工程は、外部に露出する前記ジャケット層を形成する露出ジャケット形成工程を含み、
前記露出ジャケット形成工程は、
外部に露出する前記ジャケット層となる前記フィルムを前記センサ部の外周面を囲うように120℃以下の融点の熱可塑性樹脂から成る接着層を介して当該接着層が接する部材の外周面に巻く巻回工程と、
外部に露出する前記ジャケット層となる前記フィルムが巻かれた前記センサ部を120℃以下で加熱して、前記接着層により当該フィルムを前記部材に接着する接着工程と、
を含む
ことを特徴とする圧電同軸センサの製造方法。 - 前記熱可塑性樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合体を含む
ことを特徴とする請求項5に記載の圧電同軸センサの製造方法。 - 前記第1ジャケット層形成工程は、前記センサ部の外周面を被覆し、前記フィルムが前記センサ部に非接着である内側第1ジャケット層を形成する内側第1ジャケット層形成工程と、前記内側第1ジャケット層の外周面を被覆し、前記接着層により前記フィルムが前記内側第1ジャケット層に接着される外側第1ジャケット層を形成する外側第1ジャケット層形成工程と、を有し、
前記外側第1ジャケット層形成工程は、
前記外側第1ジャケット層となる前記フィルムを前記内側第1ジャケット層の外周面に前記接着層を介して巻く外側第1ジャケット層巻回工程と、
前記外側第1ジャケット層巻回工程で前記外側第1ジャケット層となる前記フィルムが巻かれた前記内側第1ジャケット層及び前記センサ部を120℃以下で加熱して、前記接着層により前記外側第1ジャケット層となる前記フィルムを前記内側第1ジャケット層に接着する外側第1ジャケット層接着工程と、
を含む
ことを特徴とする請求項5または6に記載の圧電同軸センサの製造方法。 - 前記第2ジャケット層形成工程は、前記第2外部導体の外周面を被覆し、前記フィルムが前記第2外部導体に非接着である内側第2ジャケット層を形成する内側第2ジャケット層形成工程と、前記第2ジャケット層の最も外側の前記ジャケット層であり、前記内側第2ジャケット層の外周面を被覆し、前記接着層により前記フィルムが前記内側第2ジャケット層に接着される外側第2ジャケット層を形成する外側第2ジャケット層形成工程と、を有し、
前記外側第2ジャケット層形成工程は、前記露出ジャケット形成工程である
ことを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の圧電同軸センサの製造方法。
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