JPH0548170A - 圧電積層体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱応答性に優れ、嵩張らないで容易にＰＴ
Ｃヒータと一体化でき、作動時の応力負荷によって割れ
の発生しない圧電積層体 【構成】 圧電積層体１の外周に熱収縮チューブ５を介
して樹脂ＰＴＣヒータ３を一体的に設けて成る。樹脂Ｐ
ＴＣヒータ３を使用したので、ＰＴＣヒータ３の熱容量
の低減により、加熱応答性（速熱性）が改善できると共
に、ヒータ部の薄型化が可能である。また、樹脂ＰＴＣ
ヒータ３を通電加熱し、熱収縮チューブ５を収縮させれ
ば、熱収縮チューブ５が圧電積層体１に密着するので、
樹脂ＰＴＣヒータ３を圧電積層体１と密着させて一体化
できると共に、圧電積層体１の作動による応力が直接加
わらないので、耐久性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧を印加することに
よって変位し、各種機器の可動部の駆動を行う圧電積層
体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電積層体は多数の圧電素子を積層し、
電気的には並列に機械的には直列に接続し、直流電圧を
印加することによって変位を得る装置であって、各種機
器の可動部の駆動、精密機械の微動等に利用される。こ
の圧電積層体は温度の変化によって、変位量が変化する
性質があり、駆動初期の温度の低い時は変位量が大きい
が、ある時間が経過すると、圧電積層体の自己発熱によ
って温度が上昇し、変位量が漸減する。この様子は、図
４の圧電積層体の使用時間に伴う圧電積層体温度と圧電
積層体変位量の変化を示した線図より明らかである。

【０００３】この圧電積層体の温度変化に伴う変位量の
変化という欠点を解決すべく提案されたのが、実開昭６
２−１０４５７号公報の圧電積層体の提案であって、こ
の提案では圧電積層体の層間または外周にＰＴＣヒータ
を一体的に設けて成るものである。

【０００４】この提案におけるＰＴＣヒータは、正特性
サーミスタとも呼ばれ、抵抗の温度係数が正である温感
半導体のことで、キューリ点における相移転により、電
気抵抗が大幅に変化する現象を利用するもので、電気抵
抗が急変する領域において、電流制限作用により印加電
圧、周囲温度が変化しても電力が変わらず、ほぼ一定の
温度で発熱するという定温発熱特性を有しているもので
ある。

【０００５】前記提案では、このＰＴＣヒータを用いる
ことにより、圧電積層体を駆動初期から駆動中に上昇す
る最高温度付近まで加熱しておき、この温度を維持する
ことにより、変位量を一定に保つことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
圧電積層体の層間または外周にＰＴＣヒータを一体的に
設けた圧電積層体は、ＰＴＣヒータ自体の熱容量が大き
いため、圧電積層体の加熱特性、すなわち速熱性が悪
い。また、ＰＴＣヒータを圧電積層体の層間または外周
に設けているため、圧電積層体のサイズが大きくなると
共に、層間に設けるものでは個々の圧電体の温度のばら
つきが大きくなる。

【０００７】さらに、圧電積層体は通電することによ
り、サイズ変化（歪）を生じるため、外周にＰＴＣヒー
タを一体化することがむずかしく、層間に設けるタイプ
では、アクチュエータとして圧電積層体を作動させた時
の応力に耐えきれず、割れてしまいヒータとして働かな
くなる可能性が大きい。

【０００８】本発明は、圧電積層体の層間または外周に
ＰＴＣヒータを一体的に設けた圧電積層体の前記のごと
き問題点を解決すべくなされたものであって、加熱特性
に優れ、嵩張らないで容易にＰＴＣヒータと一体化で
き、作動時の応力負荷によって割れの発生しない圧電積
層体を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】樹脂ＰＴＣヒータを使用
することで、この問題点を解決できるとの着想を得た。
しかし、樹脂ＰＴＣヒータを使用しても、これを支持し
圧電積層体に密着させる支持基材が必要である。そこ
で、樹脂ＰＴＣヒータの支持基材について、さらに研究
を重ね、熱収縮チューブを用いることを着想して本発明
を完成した。

【００１０】本発明の圧電積層体は、外周に熱収縮チュ
ーブを介して樹脂ＰＴＣヒータを一体的に設けて成るこ
とを要旨とする。

【００１１】

【作用】本発明の圧電積層体は、樹脂ＰＴＣヒータ使用
しているので、ＰＴＣヒータの熱容量の低減により、加
熱応答性（速熱性）が改善できると共に、ヒータ部の薄
型化が可能である。

【００１２】また、樹脂ＰＴＣヒータを、熱収縮チュー
ブに取り付け、圧電積層体をその中に挿入後、樹脂ＰＴ
Ｃヒータを通電加熱し、熱収縮チューブを収縮させれ
ば、熱収縮チューブが圧電積層体に密着するので、樹脂
ＰＴＣヒータを圧電積層体と密着させて一体化できると
共に、圧電積層体の作動による応力が直接加わらないの
で、耐久性が改善される。

【００１３】圧電積層体の駆動中に上昇する最高温度付
近にキュリー点を持つＰＴＣヒータを用いることによ
り、圧電積層体を駆動初期から駆動中に上昇する最高温
度付近まで加熱し、その温度に維持することによって、
変位量を一定に保つことができる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を以下図面に従って説明す
る。 （実施例１）図１は本発明の第１実施例の一部を切欠い
た側面図である。圧電積層体１は複数枚の圧電体を積層
したものであり、図示しないリード線を介して直流電圧
が印加され、印加された電圧に応じて所定量の変位をす
る。ヒータ２は圧電積層体１の外周に密着して設けられ
ているが、次にその構成について説明する。

【００１５】樹脂ＰＴＣヒータ３は厚さ０．２〜１．０
ｍｍのシート状であって、その両面に同じくシート状の
無酸素銅からなるヒータ用電極４をクラッドした。この
ヒータ用電極４の外側を、さらに円筒状の熱収縮チュー
ブ５で覆ってクラッドした。この円筒状の熱収縮チュー
ブ５は、予め圧電積層体１よりやや大きい内径になるよ
うに作られており、ＰＴＣヒータ等を内蔵した後圧電積
層体１を挿入し、樹脂ＰＴＣヒータ３に通電加熱し、熱
収縮チューブ５を収縮させて、ヒータ２全体を圧電積層
体１に密着させた。

【００１６】図２は本発明の第２実施例の一部を切欠い
た側面図である。圧電積層体１の構成は実施例１と同じ
である。次に、ヒータ２について説明すると、熱収縮シ
ート５の表面に、樹脂ＰＴＣヒータ３をパターンとして
印刷形成した。熱収縮シート５が収縮しない低温で樹脂
ＰＴＣヒータ３を焼成し、樹脂ＰＴＣヒータ３のパター
ンが外側になるようにして、円筒状に加工し熱収縮チュ
ーブの内層５ａとした。

【００１７】次いで、樹脂ＰＴＣヒータ３の上にヒータ
用電極４を配し、その外側に熱収縮チューブの外層５ｂ
を被せ、樹脂ＰＴＣヒータ３およびヒータ用電極４を諸
共にクラッドし、ヒータ２を完成した。ヒータ２の熱収
縮チューブ５は、実施例１と同様に予め圧電積層体１よ
りやや大きい内径になるように作られており、ＰＴＣヒ
ータ等を内蔵した後圧電積層体１を挿入し、樹脂ＰＴＣ
ヒータ３に通電加熱し、熱収縮チューブ５を収縮させ
て、ヒータ２全体を圧電積層体１に密着させた。

【００１８】実施例１および実施例２で製造した本発明
の実施例の圧電積層体１に通電するときに、同時に樹脂
ＰＴＣヒータ３にも通電しながら、図４のものと同じ条
件で駆動したところ、図３に示すような好結果が得られ
た。このとき樹脂ＰＴＣヒータ３としてはキューリ点が
１００℃のものを用い、圧電積層体１への通電と同時に
ＤＣ２０Ｖを印加した。この結果、駆動後約２分で圧電
積層体１の変位量を安定させることができた。

【００１９】

【発明の効果】本発明の圧電積層体は、外周に熱収縮チ
ューブを介して樹脂ＰＴＣヒータを一体的に設けて成る
ものであって、樹脂ＰＴＣヒータを使用したので、ＰＴ
Ｃヒータの熱容量の低減により、加熱応答性（速熱性）
が改善できると共に、ヒータ部の薄型化が可能である。
また、樹脂ＰＴＣヒータを通電加熱し、熱収縮チューブ
を収縮させれば、熱収縮チューブが圧電積層体に密着す
るので、樹脂ＰＴＣヒータを圧電積層体と密着させて一
体化できると共に、圧電積層体の作動による応力が直接
加わらないので、耐久性が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の一部を切欠いた側面図で
ある。

【図２】本発明の第２実施例の一部を切欠いた側面図で
ある。

【図３】本発明の圧電積層体の使用時間に伴う圧電積層
体温度と圧電積層体変位量の変化を示した線図である。

【図４】従来の圧電積層体の使用時間に伴う圧電積層体
温度と圧電積層体変位量の変化を示した線図である。

【符号の説明】

１ 圧電積層体 ２ ヒータ ３ 樹脂ＰＴＣヒータ ４ ヒータ用電極 ５ 熱収縮チューブまたはシート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に熱収縮チューブを介して樹脂ＰＴ
   Ｃヒータを一体的に設けて成ることを特徴とする圧電積
   層体。