JPH08175866A - 圧電磁器組成物およびその製造方法およびそれを用いた圧電トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 機械的強度の大きい、よって電気的特性の優
れた圧電トランスとして好適な圧電磁器組成物およびそ
の製造方法およびそれを用いた圧電トランスを提供す
る。 【構成】 圧電磁器組成物は、複数の原料とこの複数の
原料の粒子間を架橋するセラミック繊維とから構成さ
れ、製造方法は、例えば上記複数の原料およびセラミッ
ク繊維を準備する工程、両者を混合する工程、その後仮
焼、湿式粉砕する工程、所定形状に加圧成形する工程、
加圧成形されたものを焼成する工程を含み、圧電トラン
スは上記圧電磁器組成物の長さ方向のほぼ半分の領域を
厚み方向に分極して駆動電極を設け、他の半分の領域を
長手方向に分極して少なくとも端面に出力電極を設けて
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばフィルタ、超音
波振動子、圧電トランス等に使用できる圧電磁器組成物
に関し、特に機械的強度および電気的特性の優れた圧電
トランスとしての使用に好適な圧電磁器組成物およびそ
の製造方法およびそれを使用した圧電トランスに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧電磁器材料としては例えば
チタン酸バリウム磁器、ジルコン酸チタン酸鉛磁器、マ
グネシウムニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛磁器および亜
鉛ニオブ酸錫ニオブ酸チタン酸ジルコン酸鉛磁器等、種
々のものが周知である。

【０００３】また、特に圧電トランスとしての使用に好
適なものも種々提案されており、例えば、特公昭５１−
３０９６０号公報には、構造式

【０００４】

【化４】

【０００５】で示される組成物を主成分とした圧電磁器
組成物が、特公昭５９−３７５９４号公報には、構造式

【０００６】

【化５】

【０００７】で示される固溶体を基本組成として、これ
に副成分として二酸化マンガンを全量の０．０５ないし
５重量％、および酸化セリウムを全量の０．０５ないし
２．５重量％含むことを特徴とする圧電磁器組成物等が
開示されている。

【０００８】これらの公報に開示された圧電磁器組成物
（圧電磁器材料）はいずれも４成分系の組成物、すなわ
ち複数の原料を混合することにより構成され、機械的品
質係数および抗折力が大きい、誘電率の温度変化率が小
さいので内部損失が小さくなる等の特徴を冒頭に述べた
種々の圧電磁器組成物に比して有している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように圧電磁
器組成物は、圧電トランスとして好適な機械的強度が大
きい等の特徴を有するものも含めて種々提案あるいは実
用化されている。

【００１０】ここで、上記公報に開示されたような圧電
磁器組成物を圧電トランスとして構成した一例の具体的
な特性、特に出力部の機械的強度および入、出力特性に
ついて見てみると、以下のような結果が得られた。

【００１１】すなわち、前者の公報に開示された圧電磁
器組成物のいくつかを幅２．２mm、厚さ１．０mm、長さ
８．８mmの矩形形状に成形すると共に例えばその長さ方
向のほぼ半分の領域の上下面に駆動電極を設けて入力部
とし、他の半分の領域の駆動電極近傍および端面に環状
および面状の出力電極を設けて駆動部とし、さらに入力
部を厚み方向に、駆動部を長さ方向に夫々分極すること
により圧電トランスとして形成し、三点曲げ試験機によ
り夫々の入力部と出力部の抗折力Ｙを測定してみると、
入力部では１１００〜１２００kg／cm²程度、出力部で
は７００〜９００kg／cm²程度の抗折力Ｙを示した。な
お、出力部の抗折力Ｙが入力部に比して小さいのは、出
力部の分極方向が分極により２００〜４００kg／cm²程
度の引っ張り応力が内在する長さ方向であることに起因
すると思われる。

【００１２】また、上記のような圧電トランスの使用状
態の一例を示す略構成図である図７に示したように、例
えば圧電トランス１の出力部に実負荷としての冷陰極蛍
光放電管２を接続し、入力部に直流電源４、発振器５、
増幅器６からなる駆動部３を接続し、圧電トランス１を
上記駆動部３にて入力電圧６〜１２Ｖ、数１０ｋHzの電
気信号で駆動し、さらにこの時の輝度を輝度計７で測
定、入力電圧と輝度の関係についてみてみると、図８に
示したような入力電圧−輝度特性が得られた。

【００１３】図８からも明らかなように、入力電圧が８
Ｖ付近までは入力電圧と輝度との関係が直線的に推移し
ているが、８Ｖを超えるとその直線性が失われ、具体的
には８Ｖの時約８５００カンデラ、１２Ｖでは１０００
０カンデラ程度の輝度しか測定できなかった。なお、圧
電トランスの発熱量についても入力電圧が８Ｖを超えた
ところより次第に増大して行くことも確認できた。

【００１４】ところで、圧電磁器組成物は圧電トランス
として使用する場合、出力部から大電圧・大電流の出力
を得ようとする程圧電磁器組成物内部の発熱量が大きく
なり、一方発熱量が大きくなるとこの発熱により昇圧比
・変換効率等の電気的特性が変化したり機械的な破壊が
進行する等の不都合を生じることが周知である。

【００１５】よって、例えば圧電磁器組成物に金属等の
補強部材を貼合わせて機械的強度を増す展開も考えられ
るが、かかる展開は圧電トランスとして考えた場合、そ
の電気的特性の劣化を生じる恐れがあり、このため通常
は補強部材が使用されることはなく、この結果、圧電ト
ランスとして使用される圧電磁器組成物としては、単体
で構造的に強固で機械的強度が大きいことが強く要求さ
れることになる。

【００１６】また、上述した圧電磁器組成物における機
械的な破壊の進行は振動モードには関係せずに圧電トラ
ンスの主に出力側で生じ、さらに上記破壊自体は粒界破
壊として生じることも確認されており、よって、機械的
強度が大きく、また粒界破壊が生じにくい要望は特に出
力側において強く要求されている。

【００１７】以上の点より、前述した圧電磁器組成物の
一例は、先のような実負荷として冷陰極蛍光放電管を接
続した場合、発熱による機械的な破壊の発生等の不都合
を考慮すると、実際には入力電圧が８Ｖ以下での使用に
限定され、必要に応じて種々の輝度を選択設定できる十
分な自由度を有しているとは言い難く、また得られる輝
度自体も十分に高輝度であるとも言い難かった。

【００１８】例えば、先のような場合、入力電圧が１２
Ｖ付近まで先の入力電圧−輝度特性の直線性を維持で
き、加えて輝度自体も少なくとも１５０００カンデラ以
上の高輝度が得られることが望ましく、一方、圧電磁器
組成物は一般にその機械的強度が大きくなるほど発熱に
よる機械的破壊に対する耐性が増大し、また昇圧比等の
電気的特性も良好なものとなることから、前述した両提
案に開示されたような圧電磁器組成物を実用化する場合
には、より一層その機械的強度が大きくなるように製造
されることが強く要望されているのが現状である。すな
わち、機械的強度を大きくすることにより高レベルの入
力電圧まで直線性を維持できる入力電圧−輝度特性およ
び良好な電気的特性を得られることになる。

【００１９】本発明は、上記のような現状を考慮してな
したもので、機械的強度の大きい、よって電気的特性の
優れた圧電トランスとして好適な圧電磁器組成物および
その製造方法およびそれを用いた圧電トランスを提供す
ることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明による圧電磁器組
成物は、圧電磁器材料を構成する複数の原料と該複数の
原料の粒子間を架橋するセラミック繊維とから構成され
ている。

【００２１】本発明による圧電磁器組成物の第１の製造
方法は、圧電磁器材料を構成する複数の原料とセラミッ
ク繊維とを所定の割合で準備する準備工程と、準備した
複数の原料とセラミック繊維とを混合して混合材料を得
る混合工程と、混合材料を仮焼する仮焼工程と、仮焼さ
れた混合材料を湿式粉砕する粉砕工程と、湿式粉砕され
た混合材料を乾燥する乾燥工程と、乾燥された混合材料
を用途に応じた適宜形状に加圧成形する成形工程と、加
圧成形された混合材料を焼成する焼成工程とを含んで構
成されている。

【００２２】本発明による圧電磁器組成物の第２の製造
方法は、圧電磁器材料を構成する複数の原料とセラミッ
ク繊維とを所定の割合で準備する第１工程と、準備した
複数の原料を混合して第１混合材料を得る第２工程と、
第１混合材料を仮焼する第３工程と、仮焼された第１混
合材料とセラミック繊維とを混合して第２混合材料を得
た後に第２混合材料を湿式粉砕する第４工程と、湿式粉
砕された第２混合材料を乾燥する第５工程と、乾燥され
た第２混合材料を用途に応じた適宜形状に加圧成形する
第６工程と、加圧成形された第２混合材料を焼成する第
７工程とを含んで構成されている。

【００２３】本発明による圧電トランスは、圧電磁器材
料を構成する複数の原料と該複数の原料の粒子間を架橋
するセラミック繊維とからなり矩形平板形状に成形され
る圧電磁器組成物と、圧電磁器組成物の長さ方向のほぼ
半分の領域の上下面に設けられる駆動電極と、圧電磁器
組成物の他の半分の領域の少なくとも端面に設けられる
出力電極とを含み、駆動電極が設けられた領域を厚み方
向に、出力電極が設けられた領域を長手方向に分極する
ことにより構成されている。

【００２４】

【作用】本発明による圧電磁器組成物は、前述のように
圧電磁器材料を構成する複数の原料に微量のセラミック
繊維を混入したことから、上記複数の原料とセラミック
繊維の混合体を加圧成形して焼成すると、複数の原料の
粒子がセラミック繊維で架橋されることになり、よっ
て、例えば複数の原料間の引っ張り方向の応力に対して
セラミック繊維の弾性力が対抗力として機能することに
なる。

【００２５】すなわち、本発明による圧電磁器組成物は
複数の原料の各粒子間の結合力がセラミック繊維を混入
しない場合に比して増大することになり、このため引っ
張り方向の強度が強靱な組成物となり、これにより上記
圧電磁器組成物を圧電トランスとして用いる場合、抗折
強度が増大した機械的強度の大きい、よって良好な電気
的特性を得られる圧電トランスを構成できることにな
る。

【００２６】本発明による圧電磁器組成物の第１の製造
方法は、前述した各工程を含むことから、準備された複
数の原料とセラミック繊維がまず混合され、その後に仮
焼、湿式粉砕され、さらに所望形状に加圧成形、焼成さ
れることになる。したがって、得られる圧電磁器組成物
は、複数の原料の粒子がセラミック繊維で架橋された、
よって引っ張り方向の強度が強靱な組成物となり、この
結果抗折強度が増大した機械的強度が大きい圧電トラン
スを構成できることになる。

【００２７】本発明による圧電磁器組成物の第２の製造
方法は、前述した第１ないし第７工程を含むことから、
まず複数の原料のみが混合、仮焼され、その後にセラミ
ック繊維と混合、湿式粉砕され、さらに所望形状に加圧
成形、焼成されることになる。したがって、得られる圧
電磁器組成物は、先の第１の製造方法にて得られる組成
物同様、複数の原料の粒子がセラミック繊維で架橋され
た、よって引っ張り方向の強度が強靱な組成物となり、
この結果抗折強度が増大した機械的強度の大きい圧電ト
ランスを構成できることになる。

【００２８】本発明による圧電トランスは、前述のよう
に複数の原料に微量のセラミック繊維を混入した矩形平
板形状に成形された圧電磁器組成物、すなわち複数の原
料の粒子がセラミック繊維で架橋され、よって、複数の
原料の各粒子間の結合力がセラミック繊維を混入しない
場合に比して増大せしめられた引っ張り方向の強度が強
靱な圧電磁器組成物に、駆動電極と、出力電極とを設
け、さらに駆動電極が設けられた領域を厚み方向に、出
力電極が設けられた他の領域を長手方向に分極している
ことから、抗折強度が増大した機械的強度の大きい、し
たがって入力電圧−輝度特性および良好な電気的特性を
得られる圧電トランスとなる。

【００２９】

【実施例】図１は本発明による圧電磁器組成物Ａの一実
施例を示した外観斜視図であり、本実施例は、図１から
も明らかなように矩形の平板形状に形成されており、圧
電トランスとして好適に使用できる例である。

【００３０】以下、図１に示したような本発明による圧
電磁器組成物Ａの一実施例について説明するが、具体的
には、平均粒径が２０ミクロン程度の大きさを有する複
数の原料と該複数の原料の全量に対して多くとも８重量
％のセラミック繊維を含んで構成した第１実施例、平均
粒径が数ミクロン以下の大きさを有する複数の原料と該
複数の原料の全量に対して多くとも９重量％のセラミッ
ク繊維を含んで構成した第２実施例について、図２に図
示した製造方法の一実施例のフローチャートおよびその
内容を示した略図からなる略工程図と共に詳述する。

【００３１】まず第１実施例について述べると、図２に
示したように最初に圧電磁器組成物Ａを形成するための
原料を所定の割合で準備する準備工程２０１が行われ
る。

【００３２】すなわち、多くとも８重量％、本具体例で
は３．５重量％、後述するが好ましくは１ないし５重量
％のアルミナや炭化珪素、窒化珪素、ボロン、炭素繊維
等のセラミックの短繊維あるいは長繊維、いわゆるセラ
ミック繊維８と、９６．５重量％、すなわち上記セラミ
ック繊維８と合わせて１００重量％となる量の、平均粒
径が２０ミクロン程度の大きさを有する例えば冒頭に述
べた２つの提案の内の前者に開示されたような複数の原
料９とが準備される。なお、本実施例では複数の原料９
として６重量％の

【００３３】

【化６】

【００３４】と、１重量％の

【００３５】

【化７】

【００３６】と、４６重量％のＴｉと、４７重量％のＺ
ｒとを含み、構造式

【００３７】

【化８】

【００３８】で示される組成物を準備し、また上記セラ
ミック繊維８の繊維直径については最大でも１０ミクロ
ン程度、好ましくは数ミクロン以下のものを準備し、ま
た複数の原料９については、上述したように市販されて
おり入手が容易なことから夫々平均粒径が約２０ミクロ
ンのものを採用している。

【００３９】準備工程２０１にて準備された複数の原料
９とセラミック繊維８の両者は、両者を混合する混合工
程２０２を経て混合材料１０として構成され、次に該混
合材料１０を例えば８００度Ｃで２時間程度仮焼する仮
焼工程２０３が行われる。

【００４０】仮焼工程２０３にて仮焼された後の混合材
料１０ａは、次に粉砕工程２０４にて湿式粉砕され、こ
の湿式粉砕された後の混合材料１０ｂは次に乾燥工程２
０５にて乾燥されることになる。

【００４１】乾燥工程２０５にて乾燥された後の混合材
料１０ｃは、次に該混合材料１０ｃを用途に応じた適宜
形状に加圧成形する加圧工程２０６を経て、例えば幅
２．２mm、厚み１．０mm、長さ８．８mmの矩形平板形状
に加圧成形され、次にこの矩形平板形状に加圧成形され
た後の混合材料１０ｄは例えば１３００度Ｃで１時間焼
成される焼成工程２０７を経ることにより、本発明によ
る圧電磁器組成物Ａの第１実施例として完成されること
になる。

【００４２】上記矩形平板形状に形成された第１実施例
を研磨して所望領域に銀電極を焼付け、例えば１００度
Ｃの油中で分極処理することにより上記第１実施例は図
３に示したような本発明による圧電トランスＢとして構
成されることになる。

【００４３】ところで、以上の工程により製造される圧
電磁器組成物Ａをいくつか製造し、複数の原料９の粒子
の最終粒径および得られた圧電磁器組成物Ａ自体の実際
の構成について見てみると、最終粒径については数ミク
ロンから最大でも２０ミクロン程度の粒子となっている
ことが確認できた。これは入手の容易な平均粒径が約２
０ミクロンのものを用いているためであるからと考えら
れる。

【００４４】また、実際の構成については、上記数ミク
ロンから最大でも２０ミクロン程度の粒子の数個ないし
十数個にまたがってセラミック繊維８が架橋しているこ
とが確認できた。すなわち、上記セラミック繊維８は融
点が極めて高く、例えば最も結晶構造が安定しているα
ーアルミナ繊維の融点は２０４０度Ｃであり、先の焼成
温度では繊維形状をそのまま維持し、これにより組成物
粒子間の架橋を実現しているものと考えられる。

【００４５】次に、上述したような工程において複数の
原料９と混合されるセラミック繊維８の混合量を種々変
化させた本発明による圧電磁器組成物Ａを製造し、それ
らを先に述べたような工程を経て図３に示したような圧
電トランスＢとして構成した後、その出力部における抗
折力Ｙ、電気機械結合係数Ｋｐおよび実負荷として冷陰
極蛍光放電管を接続した場合における入力電圧と得られ
る輝度との関係について調べてみたところ、夫々、図４
の抗折力・電気機械結合係数特性図および図５の入力電
圧−輝度特性図中に実線で示したような特性Ｙ１，Ｋｐ
１，Ｚ１が得られた。なお、上記圧電磁器組成物Ａの矩
形平板形状の厚み、幅、長さおよび入力部、出力部にお
ける分極方向ならびに圧電トランスとしての実負荷駆動
条件は先に述べた従来例の検討時と同条件である。

【００４６】図４からも明らかなように、本発明による
第１実施例の抗折力Ｙと電気機械結合係数Ｋｐの特性Ｙ
１，Ｋｐ１は、セラミック繊維８の含有量が多くなるほ
ど抗折力Ｙは大きく、逆に電気機械結合係数Ｋｐは低く
なっている。

【００４７】すなわち、セラミック繊維８を含まない従
来の圧電磁器組成物における抗折力特性は先にも述べた
ように７００〜９００kg／cm²の範囲であったが、本発
明による圧電磁器組成物Ａにおいては、セラミック繊維
８を含有量が増えてゆくに従い抗折力Ｙは増大し、例え
ば、先に述べた含有量が３．５重量％の場合、１２００
〜１５００kg／cm²の範囲となることが確認できた。

【００４８】この結果、本発明による圧電磁器組成物Ａ
としての効果を期待できる範囲としては、抗折力Ｙより
も電気機械結合係数Ｋｐに影響を大きく受け、実用化を
考えると電気機械結合係数Ｋｐは０．３以上であること
が望ましく、よってセラミック繊維８の含有量は多くと
も８重量％に設定することが望まれる。なお、より好ま
しくは抗折力Ｙがセラミック繊維８を含有していない時
に比して約１５％程度大きく、かつ電気機械結合係数が
０．５以上を満足するセラミック繊維８の含有量が望ま
しく、すなわち第１実施例の場合のセラミック繊維８の
含有量としては、１重量％〜５重量％の範囲がより好ま
しい。

【００４９】また、図５からも明らかなように、本発明
による圧電磁器組成物Ａの第１実施例を用いて構成した
圧電トランスＢは、セラミック繊維８を混入しているこ
とから抗折力Ｙが大きくなっており、入力電圧の増大と
共に得られる輝度も直線的に高輝度になっている。すな
わち、入力電圧が５Ｖから１２Ｖの範囲において輝度は
図５中の実線Ｚ１で示したように直線的に増大し、１１
Ｖで目標値の１５０００カンデラの輝度を、また実駆動
電圧として採用したい１２Ｖでは１７０００カンデラの
輝度を得られている。

【００５０】なお、上記第１実施例の製造方法は、図２
からも明らかなように、最初に複数の原料２とセラミッ
ク繊維１の両者を所定の割合で準備、混合していたが、
例えば図６に示したように上記両者を準備する第１工程
６０１後、複数の原料９のみを所定の割合で混合して第
１混合材料１１を得る第２工程６０２および該第１混合
材料１１を仮焼する第３工程６０３を行い、次いでこの
仮焼した第１混合材料１１ａに所定割合のセラミック繊
維８を混合して第２混合材料１２を得る第４工程６０４
を行い、さらに第４工程６０４で得られた第２混合材料
１２を湿式粉砕して乾燥させる第５工程６０５を経た後
この湿式粉砕、乾燥された第２混合材料１２ａを用途に
応じた適宜形状に加圧成形する第６工程６０６を行い、
最後に第６工程６０６にて加圧成形された第２混合材料
１２ｂを焼成する第７工程６０７を行っても、前述した
第１実施例と同等の抗折力特性および電気特性を有する
圧電磁器組成物Ａを得られることも確認できている。

【００５１】次に本発明による圧電磁器組成物Ａの第２
実施例について述べる。なお、該第２実施例も先の第１
実施例と同様の製造方法で製造されるものとして述べ
る。

【００５２】すなわち、図２に示したように先の第１実
施例の場合同様、まず圧電磁器組成物Ａを形成するため
の原料を所定の割合で準備する準備工程２０１が行わ
れ、例えば１重量％、後述するが好ましくは６重量％ま
でのアルミナや炭化珪素、窒化珪素、ボロン、炭素繊維
等のセラミックの短繊維あるいは長繊維、いわゆるセラ
ミック繊維８Ａと、９９重量％、すなわち上記セラミッ
ク繊維８Ａと合わせて１００重量％となる量の、平均粒
径が最大でも数ミクロンの微細粒径を有する例えば第１
実施例に使用した原料と同内容の複数の原料９Ａとを準
備する準備工程２０１が行われる。なお、上記セラミッ
ク繊維８Ａの繊維直径については最大でも１０ミクロン
程度、好ましくは数ミクロン以下のものを準備した。

【００５３】次いで、先の第１実施例の場合同様、準備
工程２０１にて準備された複数の原料９Ａとセラミック
繊維８Ａの両者は該両者を混合する混合工程２０２を経
て混合材料１０Ａとして構成され、次に混合工程２０２
で得られた混合材料１０Ａを例えば８００度Ｃで２時間
仮焼する仮焼工程２０３を行い、次いで仮焼工程２０３
にて仮焼された後の混合材料１０Ａａを湿式粉砕する粉
砕工程２０４を経てこの湿式粉砕された後の混合材料１
０Ａｂを乾燥させる乾燥工程２０５を行う。

【００５４】次いで、湿式粉砕され乾燥された混合材料
１０Ａｃを用途に応じた適宜形状、例えば幅２．２mm、
厚み１．０mm、長さ８．８mmの矩形平板形状に加圧成形
する加圧工程２０６を行い、次にこの加圧成形された後
の混合材料１０Ａｄを例えば１３００度Ｃで１時間焼成
する焼成工程２０７を行うことにより、本発明による圧
電磁器組成物Ａの第２実施例が得られることになる。

【００５５】なお、上記矩形平板形状に形成された第２
実施例を研磨して所望領域に銀電極を焼付け、例えば１
００度Ｃの油中で分極処理することにより上記第２実施
例も先の第１実施例同様、図３に示したような圧電トラ
ンスＢとして完成される。

【００５６】ここで、以上の工程により製造される圧電
磁器組成物Ａをいくつか製造し、複数の原料９Ａの粒子
の最終粒径および得られた圧電磁器組成物Ａ自体の実際
の構成について見てみると、最終粒径についてはサブミ
クロンから最大でも数ミクロン程度の粒子となっている
ことが確認できた。これは最初に準備した複数の原料９
Ａの粒径、すなわち出発原料の粒径を平均粒径が最大で
も数ミクロンのものを用いたためであると考えられる。

【００５７】また、実際の構成については、上記サブミ
クロンから最大でも数ミクロン程度の粒子の数個ないし
十数個にまたがってセラミック繊維８Ａが架橋している
ことが確認できた。すなわち、上記セラミック繊維８Ａ
は融点が極めて高く、例えば最も結晶構造が安定してい
るαーアルミナ繊維の融点は２０４０度Ｃであり、先の
焼成温度では繊維形状をそのまま維持し、これにより原
料粒子間の架橋を実現しているものと考えられる。

【００５８】次に、上述したような工程において複数の
原料９Ａと混合されるセラミック繊維８Ａの混合量を種
々変化させた本発明による圧電磁器組成物Ａを製造し、
それらを圧電トランスＢとして構成した後、その出力部
における抗折力Ｙ、電気機械結合係数Ｋｐおよび実負荷
として冷陰極蛍光放電管を接続した場合における入力電
圧−輝度特性について調べてみたところ、夫々図４の抗
折力・電気機械結合係数特性図および図５の入力電圧−
輝度特性図中に一点鎖線で示したような特性Ｙ２，Ｋｐ
２，Ｚ２が得られた。なお、上記圧電磁器組成物Ａの矩
形平板形状の厚み、幅、長さおよび入力部、出力部にお
ける分極方向ならびに圧電トランスとしての実負荷駆動
条件は先に述べた従来例および第１実施例の検討時と同
条件である。

【００５９】図４からも明らかではあるが、第２実施例
は第１実施例とは異なりセラミック繊維８Ａの含有率が
少なくても抗折力Ｙが十分に大きく、例えば、セラミッ
ク繊維８Ａを含まない状態で抗折力Ｙ２は１３００〜１
６００kg／cm²の範囲、先に述べた含有量が１重量％の
場合、１４００〜１７００kg／cm²の範囲となることが
確認できており、これは出発原料の粒径として平均粒径
が最大でも数ミクロンのものを用いていることから、複
数の原料９Ａ粒子間の結合力自体が増大し、よって圧電
磁気組成物Ａとしての引っ張り方向の強度が高められて
いるためであると考えられる。

【００６０】すなわち、第２実施例も先の第１実施例同
様、セラミック繊維８Ａの含有率が多くなるほど抗折力
Ｙは大きくなり、一方、電気機械結合係数Ｋｐは低下し
ているが、この第２実施例の場合、上述したようにセラ
ミック繊維８Ａを含有していなくても抗折力Ｙが大きい
ことから先の第１実施例とは異なり、セラミック繊維８
Ａを含有しない状態に比して抗折力Ｙが少しでも大きく
なった状態で、かつ電気機械結合係数Ｋｐが０．５以上
の状態を、より好ましい圧電磁器組成物Ａとして設定で
きることになり、すなわち第２実施例においてはセラミ
ック繊維８Ａの含有量Ｘは、０＜Ｘ≦６重量％の範囲が
きわめて好ましいことになる。なお、本発明による圧電
磁器組成物Ａとしての効果を期待できる範囲という概念
で見れば、この第２実施例も先の第１実施例同様、セラ
ミック繊維８の含有量としては電気機械結合係数Ｋｐが
０．３以上の状態を確保できる９重量％までの範囲を選
択・設定することができる。

【００６１】また図５からも明らかなように、本発明に
よる圧電磁器組成物Ａの第２実施例は、出発原料の平均
粒径が微細で、かつセラミック繊維８Ａを混入している
ことから実施例１より抗折力Ｙが大きくなっており、入
力電圧の増大と共に得られる輝度もより急峻な傾きで直
線的に高輝度になっている。すなわち、入力電圧が５Ｖ
から１２Ｖの範囲において輝度は、図５中の一点鎖線Ｚ
２で示したように直線的、かつ急峻に増大し、１０Ｖで
目標値の１５０００カンデラ、また実駆動電圧として採
用したい１２Ｖでは２００００カンデラの輝度を得られ
ている。

【００６２】なお、上記第２実施例の製造方法は、第１
実施例の製造方法同様、最初に複数の原料９Ａとセラミ
ック繊維８Ａの両者を所定の割合で準備、混合していた
が、例えば上記両者を準備する第１工程後、複数の原料
９Ａのみを所定の割合で混合して第１混合材料１１Ａを
得る第２工程および該第１混合材料１１Ａを仮焼する第
３工程を行い、次いでこの仮焼した第１混合材料１１Ａ
ａに所定割合のセラミック繊維８Ａを混合して第２混合
材料１２Ａを得る第４工程を行い、さらに第４工程で得
られた第２混合材料１２Ａを湿式粉砕して乾燥させる第
５工程を経た後この湿式粉砕、乾燥された第２混合材料
１２Ａａを用途に応じた適宜形状に加圧成形する第６工
程を行い、最後に第６工程にて加圧成形された第２混合
材料１２Ａｂを焼成する第７工程を行っても、同等の抗
折力Ｙおよび電気特性を有する圧電磁器組成物を得られ
ることも確認できている。

【００６３】

【発明の効果】本発明による圧電磁器組成物は、複数の
原料に、この複数の原料粒子間を架橋するためのセラミ
ック繊維を混合して形成していることから、複数の原料
粒子の数個ないし１０数個にまたがってセラミック繊維
が架橋し、よって、セラミック繊維の弾性力が複数の原
料粒子間の引っ張り方向の応力に対して対抗力として機
能することになり、この結果、複数の原料の各粒子間の
結合力が増大して粒界破壊および引っ張り方向に対する
強度が強靱となる効果を有している。

【００６４】このため、本発明による圧電磁器組成物
は、圧電トランスを構成する場合、抗折強度が増大した
機械的強度が大きい、したがって実負荷として冷陰極蛍
光放電管を接続して点灯させる場合の入力電圧−輝度特
性の直線性を向上できる等の良好な電気的特性を得られ
ることになる効果を有している。

【００６５】さらに本発明による圧電磁器組成物の第１
の製造方法は、複数の組成物と所定割合のセラミック繊
維を混合した混合材料を仮焼した後に湿式粉砕し、さら
に乾燥および用途に応じた所定形状への加圧成形を行
い、最後に焼成することにより圧電磁器組成物を得るこ
とから、複数の組成物に微量のセラミック繊維が混合さ
れた引っ張り方向に対する強度が強靱となる圧電磁器組
成物を提供できることになる効果を有している。

【００６６】さらに本発明による圧電磁器組成物の第２
の製造方法は、複数の組成物を混合した第１混合材料を
仮焼した後に所定割合のセラミック繊維と混合して第２
混合材料を得、該第２混合材料を湿式粉砕した後に乾燥
および用途に応じた所定形状への加圧成形を行い、最後
に焼成することにより圧電磁器組成物を得ており、複数
の組成物に微量のセラミック繊維が混合された引っ張り
方向に対する強度が強靱となる圧電磁器組成物を提供で
きることになる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による圧電磁器組成物の一実施例を示し
た外観斜視図

【図２】本発明による圧電磁器組成物の製造方法の一実
施例のフローチャートおよびその内容を示した略図とか
らなる略工程図

【図３】本発明による圧電トランスの一実施例を示した
外観斜視図

【図４】本発明による圧電トランスの一実施例における
出力部の抗折力・電気機械結合係数特性図

【図５】本発明による圧電トランスの一実施例において
冷陰極蛍光放電管を実負荷とした場合における入力電圧
−輝度特性図

【図６】本発明による圧電磁器組成物の製造方法の他実
施例のフローチャートおよびその内容を示した略図とか
らなる略工程図

【図７】従来の圧電トランスにおいて冷陰極蛍光放電管
を実負荷とした使用状態を示す略構成図

【図８】図７に示した構成にて得られる入力電圧−輝度
特性図

【符号の説明】

８ セラミック繊維 ８Ａ セラミック繊維 ９ 複数の原料 ９Ａ 複数の原料 １０ 混合材料 １０Ａ 混合材料 １１ 第１混合材料 １１Ａ 第１混合材料 １２ 第２混合材料 １２Ａ 第２混合材料 Ａ 圧電磁器組成物 Ｂ 圧電トランス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 41/24 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１ Ｄ 41/22 Ａ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電磁器材料を構成する複数の原料と、該
   複数の原料の粒子間を架橋するセラミック繊維とからな
   る圧電磁器組成物。
2. 【請求項２】圧電磁器材料は、複数の原料として６重量
   ％の 【化１】 と、１重量％の 【化２】 と、４６重量％のＴｉと、４７重量％のＺｒとを含み、
   構造式 【化３】 で示される組成物である請求項１に記載の圧電磁器組成
   物。
3. 【請求項３】セラミック繊維は、アルミナ・炭化珪素・
   窒化珪素・ボロン・炭素繊維の少なくとも１種である請
   求項１に記載の圧電磁器組成物。
4. 【請求項４】セラミック繊維は、数ミクロン以下の繊維
   直径を有するものである請求項１に記載の圧電磁器組成
   物。
5. 【請求項５】セラミック繊維は、複数の原料の全量に対
   して多くとも８重量％混入される請求項１に記載の圧電
   磁器組成物。
6. 【請求項６】複数の原料は平均粒径が２０ミクロン以下
   の大きさを有し、セラミック繊維は複数の原料の全量に
   対して１ないし５重量％混入される請求項１に記載の圧
   電磁器組成物。
7. 【請求項７】複数の原料は平均粒径が数ミクロン以下の
   大きさを有し、セラミック繊維は複数の原料の全量に対
   する混入量Ｘが０＜Ｘ≦６重量％である請求項１に記載
   の圧電磁器組成物。
8. 【請求項８】平均粒径が数ミクロン以下の大きさを有す
   る複数の原料からなる圧電磁器組成物に、複数の原料の
   粒子間を架橋するセラミック繊維を複数の原料の全量に
   対して多くとも９重量％混合してなる圧電磁器組成物。
9. 【請求項９】圧電磁器材料を構成する複数の原料とセラ
   ミック繊維とを所定の割合で準備する準備工程と、準備
   した複数の原料とセラミック繊維とを混合して混合材料
   を得る混合工程と、混合材料を仮焼する仮焼工程と、仮
   焼された混合材料を湿式粉砕する粉砕工程と、湿式粉砕
   された混合材料を乾燥する乾燥工程と、乾燥された混合
   材料を用途に応じた適宜形状に加圧成形する成形工程
   と、加圧成形された混合材料を焼成する焼成工程とを含
   む圧電磁器組成物の製造方法。
10. 【請求項１０】セラミック繊維は、アルミナ・炭化珪素
    ・窒化珪素・ボロン・炭素繊維の少なくとも１種であ
    り、かつ数ミクロン以下の繊維直径を有するものである
    請求項９に記載の圧電磁器組成物の製造方法。
11. 【請求項１１】複数の原料は、平均粒径が数ミクロン以
    下の大きさを有するものである請求項９に記載の圧電磁
    器組成物の製造方法。
12. 【請求項１２】セラミック繊維は、複数の組成物の全量
    に対して多くとも８重量％準備される請求項９に記載の
    圧電磁器組成物の製造方法。
13. 【請求項１３】圧電磁器材料を構成する複数の原料とセ
    ラミック繊維とを所定の割合で準備する第１工程と、準
    備した複数の原料を混合して第１混合材料を得る第２工
    程と、第１混合材料を仮焼する第３工程と、仮焼された
    第１混合材料とセラミック繊維とを混合して第２混合材
    料を得た後にこの第２混合材料を湿式粉砕する第４工程
    と、湿式粉砕された第２混合材料を乾燥する第５工程
    と、乾燥された第２混合材料を用途に応じた適宜形状に
    加圧成形する第６工程と、加圧成形された第２混合材料
    を焼成する第７工程とを含む圧電磁器組成物の製造方
    法。
14. 【請求項１４】セラミック繊維は、アルミナ・炭化珪素
    ・窒化珪素・ボロン・炭素繊維の少なくとも１種であ
    り、かつ数ミクロン以下の繊維直径を有するものである
    請求項１３に記載の圧電磁器組成物の製造方法。
15. 【請求項１５】複数の原料は、平均粒径が数ミクロン以
    下の大きさを有するものである請求項１３に記載の圧電
    磁器組成物の製造方法。
16. 【請求項１６】セラミック繊維は、複数の原料の全量に
    対して多くとも８重量％準備される請求項１３に記載の
    圧電磁器組成物の製造方法。
17. 【請求項１７】圧電磁器材料を構成する複数の原料と該
    複数の原料の粒子間を架橋するセラミック繊維とからな
    り矩形平板形状に成形される圧電磁器組成物と、該圧電
    磁器組成物の長さ方向のほぼ半分の領域の上下面に設け
    られる駆動電極と、圧電磁器組成物の他の半分の領域の
    少なくとも端面に設けられる出力電極とを含み、駆動電
    極が設けられた半分の領域を厚み方向に、出力電極が設
    けられた他の半分の領域を長手方向に分極してなる圧電
    トランス。
18. 【請求項１８】圧電磁器材料は、複数の原料として６重
    量％の化１と、１重量％の化２と、４６重量％のＴｉ
    と、４７重量％のＺｒとを含み、構造式化３で示される
    組成物である請求項１７に記載の圧電トランス。
19. 【請求項１９】複数の原料は、平均粒径が数ミクロン以
    下の大きさを有するものである請求項１７に記載の圧電
    トランス。
20. 【請求項２０】セラミック繊維は、複数の原料の全量に
    対して多くとも８重量％混入される請求項１７に記載の
    圧電トランス。
21. 【請求項２１】セラミック繊維は、数ミクロン以下の繊
    維直径を有するアルミナ・炭化珪素・窒化珪素・ボロン
    ・炭素繊維の少なくとも１種である請求項１７に記載の
    圧電トランス。