JPS63502152A - 圧力センサ−用支持部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力センサー用支持部材 本発明は、圧力変換器および特に音響変換器に関する。

圧電性材料、最近では、例えばアメリカ合衆国特許第３，７９８゜４７４号に記 載されているように圧電性ポリマー材料から得られる非常に小さい振幅の圧力変 動を検知する変換器を製作することが提案されている。圧電ポリマー材料の使用 は、圧電性セラミックの使用よりも多くの利点、例えば音響信号を受信する大き い面積を提供する延伸圧電性要素を形成できるという利点を有する。更に、ポリ マー圧電性デバイスは、圧電性セラミックデバイスより可撓性が本質的に優れ、 可撓性の増加は、過剰な圧力にさらされた場合に壊滅的な破壊の危険性を減らす という利点を含め、多くの利点を提供する。種々の圧電性要素の使用および変換 器構造のための提案が、■ＥＥＥ・エレクトロニクス・アンド・エアロスペース ・コンベンション（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｃ ｏｎｖｅｎ’ｔｉｏｎ）１９７９年、７＜−ト■、パワーズ（Ｐ　ｏｖｅｒｓ） およびフィジックス・イン・テクノロジー（Ｐ　ｈｙｓｉｃｓ　ｉｎ　Ｔ　ｅｃ ｈｎｏｌｏｇｙ）　１５　（５）、１９８４年９月、２３９〜２４３頁および２ ６１頁、パンチリス（Ｐ　ａｎｔｅｌ　ｌ１ｓ）、ならびにアメリカン・ケミカ ル・ソサエティ・シンポジウム・シリーズ（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａ ｌ　５ｏｃｉｅｔｙ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　５ｅｒｉｅｓ）１９８４年、３９９ 頁などに記載されている。しかしながら、有効な変換器を製作するためには、そ のような圧電性デバイスの感度を相当向上させることが必要であると考えられる 。

圧電性材料により発生する信号は、例えばクラーゼ（Ｋ　１ａｓｓｅ）およびヴ アン・ターンハウト（Ｖａｎ　Ｔｕｒｎｈｏｕｔ）、　Ｉ　ＥＥ−コンファレン ス・パブリケーション（Ｃｏｎｆ　Ｐｕｂ）Ｎｏ、ｌ　７７．１９７９年ならび にエックス（Ｎ　ｉｘ）、ホルト（Ｈｏｌｔ）、マツフグラス（ＭｃＧｒａｔｈ ）およびワード（Ｗａｒｄ）、フェロエレクトリクス（Ｆ　ｅｒｒｏｅｌｅｃｔ ｒｉｃｓ）、１９８１年、第３２巻、１０３〜１１４頁により明らかにされてい るように、とりわけ歪みが加えられる方向に影響を受ける。延伸により材料が配 向され、配向の方向に対して垂直に高電場が加えられることにより材料が分極し ている場合、材料のｄ３１応答は、配向方向に加えられた応力によりポーリング の方向に発生する電荷であり、ｄ３３応答は、ポーリング方向に加えられた応力 により発生する電荷であり、ｄ３２応答は、配向およびポーリング方向の双方に 対して垂直な方向に加えられた応力により発生する電荷である。典型的には、ポ リビニリデンフルオライドのｄ３１応答は大きく、ｄ３３は更に大きく（ｄ３＋ より約５０％大きしり、符号が反対であり、ｄ３２は小さく、ｄ３１と同じ符号 である。すべての方向に圧力が等しく加えられる静的応力下に材料をさらしｆコ 場合に（通常、ｄ、ｈと呼ばれる）得られる信号は、単にｄ３１、ｄ３２および ｄ３３応答の和であり、ｄ３１応答はｄ３３応答の多くを相殺するので、和は通 常相当小さく、典型的には約１０１）ＯＮ−’であり、ｄ、３応答が最も大きい 成分であるので、ｄＳＳと同じ符号である。圧電性材料の応答を改善するために 、例えば上述のエックスらの論文に記載されているように、相当な研究がなされ ており、材料の感度は、通常、静的圧電係数ｄａ１．により規定され、感度の改 善は、ｄ３＋（またはｄ３．）より大きい割合でａ３Ｓが増加することを意味す る。圧電性材料を軸方向に延伸して、半径方向にポーリングした同軸ケーブルの 場合、中央金属導体の供給は、通常、ケーブルの軸方向の伸びおよび収縮を抑制 し、それによりｄ３．係数へのｄ３１の寄与を小さくするので、大部分の場合、 更にケーブルのｄ３．係数を改善する。。

本発明は、改善された感度を有する圧電性変換器を製作するために使用できる圧 電性圧力センサーの支持体に関する。本発明は、圧電性圧力センサーを支持する ための支持体を提供し、支持体は、肉厚Ｔ、平均半径Ｒの一般に円筒状の中空支 持部材および支持部材内部に配置された注封材料を有して成り、支持部材は（少 なくとも円周方向に）引っ張り弾性率Ｅを有し、注封材料はバルク弾性率Ｋｐを ２Ｋｐ＋□≦ｌ０ＧＰａ、、Ｊよび を満足し、支持部材は、部材に沿って伸びている少なくとも１つの螺旋状のくぼ みを外側表面に有する。

圧電性圧力変換器は、１つまたはそれ以上の圧力感知要素を支持体の回りに螺旋 状に巻き付けて、圧力感知要素が支持部材の螺旋状くぼみに位置するようにし、 電気信号を受け取る電気ターミナルに圧力感知要素を接続することにより簡単に 製作することができる。

本発明は、そのような変換器の他の望ましい特性（例えば可撓性）を保持したま まで、圧力感知要素により発生する信号がｄ３ｓ極性ではなく、ｄ、ｌ極性を有 するように、変換器の要素、特にセンサー支持体を配置することによりそのよう な変換器の感度を顕著に向上させることができるという知見に基づく。

本明細書で使用する「ｄ３＋極性」なる語は、ケーブルにより発生した信号は、 ｄｉ＋信号、即ち、「１」（延伸）方向に加えられた応力によ′り発生する信号 に特有、の符号を有することを意味する。このことは、変換器の信号は、通常ｄ ３ｖおよびｄｓｓ成分を更に含むので、発生しん信号が純粋なｄｓ＋信号ではな いが、本発明の変換器によりｄｓ＋信号は増幅され、および／またはｄ３２信号 は小さくされてｄ３１極性の信号を提供することを意味する。変換器設計の分野 では、電圧圧電係数ｇｓ＋、ｇ３ｔ、ｇ３ｓおよびｇ３１．を使用するのがより 一般的である。しかしながら、電圧圧電係数ｇ、目よ、荷電圧電係数ｄ３．に比 例するので、発生する信号の極性は、荷電または電圧係数により表現されようと も同じである。

圧力感知要素が向上した音響応答を示すために、支持部材は、好ましくは６ＧＰ ａを越えない、好ましくは４ＧＰａを越えない、特に３ＧＰａを越えない、より 特に２ａＰａを越えない（２Ｋｐ＋（Ｅ−Ｔ／Ｒ）で定義される）有効半径硬度 を肴することが判明した。注封材料を形成するために使用できる材料の例には、 エラストマー、特にポリウレタンエラストマー、シリコーンエラストマー、ポリ スルフィドまたは天然ゴムが包含される。これとは別に、注封材料は、可撓性バ ッグ内で保持される液体、例えば水、ケロシンまたはシリコーン油から成ってよ い。また、注封材料は、ゲル、例えば液体、例えば液状オルガノポリシロキサン を含んで高い程度（例えばゲル７０％のまたはそれ以上）まで延伸された例えば 架橋エラストマー網状構造物（例えばオルガノポリシロキサン、ポリウレタンま たはフルオロシリコーン）を含んで成るゲルを含んで成ってよい。そのようなゲ ルは、一般に高い凝集強度を兼ね備えた液状流動特性を示す。

ある場合には、注封材料および支持部材は、同じ材料から形成することが可能で あり、例えば注封材料の幾つかの形態は、その外側表面で放射線照射または化学 グ橋手段により架橋して、支持部材を形成する比較的大きい引っ張りモジュラス の外側層またはスキンを形成することができる。ある場合部は、支持部材の硬度 は、一層低いことが望ましく、この場合、注封材料を発泡させること（例えば材 料に発泡剤を配合すること）により、または注封材料内に発泡材料（例えば発泡 高密度または低密度ポリエチレン（好ましくは独立気泡発泡体）または発泡（膨 張）ポリスチレン）を組み込むことにより、例えば支持部材硬度のバルクモジュ ラス成分を減少させることが可能径方向の硬度は、ＩＧＰａまたは０．５ＧＰａ あるいはそれ以下に下げることができる。注封材料の使用により、水中聴音器の 感度を向上させることができるだけでなく、水中聴音器の深度感度を下げる、即 ち、静水圧が増加した場合に、水中聴音器の応答の変化を減らすことができるこ とが判っｆこ。注封材料のバルクモジュラスは、好ましくは５ＧＰａを越えない 、より好ましくは３ＧＰａを越えない、特に２０Ｐａを越えない、より特に１． ２０Ｐａを越えない。注封材料を発泡する場合、あるいは発泡または膨張材料を 中に組み込む場合、バルクモジュラスは、０．５ＧＰａまたはそれ以下に下げて よい。注封材料のバルクモジュラスは、ビー・ピー・ホロウニア（Ｂ、Ｐ。

Ｈｏｌｏｗｎｉａ）によりジャーナル・オブ・インス・チチュート・ラバー・イ ンダストリー（Ｊ　、Ｉ　ｎｓｔ、　Ｒｕｂｂｅｒ　Ｉ　ｎｄｕｓｔｒｙ）　１ ９７４年８月、１５’７〜１６０頁に記載されている方法により測定できる。こ の方法は、発泡材料のバルクモジュラスの測定には容易に適用できず、その場合 は、材料のバルクモジュラスは、次式により得ることができる： ｋｆ ［式中、Ｂは発泡材料のバルクモジュラス、Ｂｏは無空隙材料のバルクモジュラ ス、μは無空隙材料の剪断モジュラス、 ｆは空隙により占められた注封材料の体積の割合、ｋは充填率係数（０，７４と 見なされる）である。］この式は、次式に対応することを示し得る：［式中、ν はポアソン比である。コ 充填した材料のバルクモジュラスは、次式により得られる：３［（１−２ν）＋ （１＋ν）ｋｆ−Ｃコ［式中、 ２７（Ｉ−ν）”ｋｆＢｆ ［式中、Ｂ、に、νおよびｆは上記と同意義であり、Ｅは注封材料のヤング率、 Ｂｆは充填材のバルクモジュラスである。］非常に発泡した充填材、例えば空隙 ７５％以上のものについては、充填材のバルクモジュラスは、次式により与えら れる：Ｅ　ｆ（１−ｆ）” ［式中、Ｅｆは充填材のヤング率、γは空隙気体に対する比熱容量比（約１．４ ）、Ｐは静水圧である。］ 周波数および／または温度に対するモジュラスの大きい変化は、材料の温度が材 料のガラス転移点に近い場合にしばしば見られ、それ故、変換器の通常の使用温 度（約１〜＋１５℃）から好ましくは少なくとも１０℃、より好ましくは少なく とも１５℃、特に少なくとも２０℃異なる（１００Ｈｚにおける、好ましくは更 に２ｋＨｚにおける）ガラス転移温度を有する材料を使用し、ガラス転移温度は 、変換器の通常使用温度以下であるのが好ましい。

圧力感知要素を支持し、位置決めする手段を提供することに加えて、支持部材は 外部の圧力変動が支持部材内の注封材料に伝達されるのを抑制できる遮断層とし て作用し、即ち、圧力変動の振幅は、支持部材の外部より注封材料内の方が小さ くなる。これは、例えばＥ−Ｔ／Ｋｐ−Ｒが少なくとも０．０２、好ましくはＥ −Ｔ／Ｋｐ・Ｒか少なくとも０．０３の場合に達成され得るが、より小さいバル クモジュラスの注封材料、例えば発泡材料を使用する場合、比は１またはそれ以 上であってよい。支持部材の厚さは、その半径の通常は少なくともｏ、ｏ　ｏ　 ｓ倍、好ましくは少なくとも００１倍、特に少なくとも０．０２倍であり、しか し、通常は０．２倍を越えず、好ましくは０１１倍を越えず、この場合、支持部 材を形成する材料は、注封材料のバルクモジュラスの好ましくは少なくとも０． ２倍、より好ましくは少なくとも０．５倍、特に少なくとち１．０倍、より特に 少なくとも１．５倍であるが、発泡または膨張注封材料を使用する場合は、注封 材料のバルクモジュラスの２倍以上または４倍の引っ張りモジュラスを有してよ い。

少なくとらある形態の変換器については、支持部材の（少なくとも周方向の）引 っ張り（ヤング）弾性率Ｅと肉厚Ｔの積は、望ましくは６ＭＰａ−ｍを越えない 、好ましくは４ＭＰａ−ｍを越えない、より好ましくは３ＭＰａ−ｍを越えない 、特２二２ＭＰａ−ｍを越えず、その結果、支持部材自体は半径方向にそれほど 硬質ではなく、圧力感知要素の６３＋信号を抑制し、ｄ３３３３倍増幅する。従 って、もう１つの要旨では、本発明は、肉厚Ｔの一般に円筒状の中空支持部材お よび支持部材内に配置された注封材料を有して成る、圧電性圧力センサーのため の支持体を提供し、注封材料は５ＧＰａを越えないバルク弾性率を有するのが好 ましく、支持部材は、積Ｅ−Ｔが６　Ｍ　Ｐ　ａ−ｍ以下となるような（少なく とも周方向の）引っ張り弾性率Ｅを有し、支持部材は、部材に沿って伸びている 少なくとも１つの螺旋状くぼみを外側表面に有する。

積Ｅ−Ｔの値は、圧力感知要素の性質に少なくともある程度依存し、その結果、 比較的小さい引っ張りモジュラスの材料から作られたある圧電性要素に対しては 、積Ｅ−Ｔはより小さい、例えば１ＭＰａ−ｍ以下であるのが有利なことがあり 、他方、他の場合では、積は６ＭＰａ−ｍ以上であってもよい。支持部材は、好 ましくは少なくとも０．ＩＧＰａ、より好ましくは少なくとも０．２ＧＰａ、特 に少なくとも０．５ＧＰａの引っ張りモジュラスを有する材料から作られる。支 持部材を作ることができる好ましい材料には、熱可塑性プラスチック（例えばポ リビニリデンフルオライド、ポリ（エチレン−テトラフルオロエチレン）および ポリオレフィン（例えば高密度ポリエチレンまたはポリプロピレン））、ポリア ミド（例えばナイロン６、ナイロン６．６、ナイロン６．１０またはナイロン１ １）、ならびにエンジニャリングプラスチック（例えばポリエーテルケトン、ポ リエーテルエーテルケトンまたはポリエーテルスルホン）が包含される。別法で は、熱可塑性樹脂およびエラストマーの配合物ならびにセグメント化ブロックコ ポリマーを使用できる。支持部材は、例えば成形（例えばブロー成形または射出 成形）により、あるいは寸法回復性チューブを適当に成形したマンドレルに回復 させることなどにより、多くの方法で製造できる。要すれば、支持部材は金属か ら作ってよく、例えば金属（例えば銅またはアルミニウム）を注封材料にメッキ または電鋳してよい。

上述のように、本発明の支持体は、１つまたはそれ以上の圧力感知要素を支持体 の回りに螺旋状に巻き付けて、圧力感知要素が支持部材の螺旋状のくぼみに位置 するようにして変換器を形成するのに使用できる。圧電性圧力感知要素は、多く の構造のいずれであってもよく、例えば矩形（例えば正方形）断面を有するスト リップの形態であって、ストリップの対向面に一対の電極を有してよく、電極は 、例えば塗布、噴霧、電着または真空蒸着により形成されている。圧力感知要素 は、半径方向に分極した圧電性誘電体により離された中央および外側導体を有す る同軸ケーブルの形態であるのが好ましい。

また、ケーブルは、中央導体がポリマー誘電体の軸方向モジュラスより小さい軸 方向モジュラスを有するものが好ましく、その結果、同軸ケーブルのｄ３１応答 が抑制されない。本発明における使用に特に好ましい同軸ケーブルの例は、イギ リス国特許出願第２，１５０゜３４５Ａ号に記載されている。

本発明の支持体は、ポリマー圧電性材料を使用する圧電性圧力感知要素に使用す る用途に特に適当である。圧電性材料は、例えばナイロン５、ナイロン７または 他の奇数炭素数のナイロン、ポリヒドロキシブチレート、ビニリデンシアナイド ／ビニルアセテートコポリマーおよびビニリデンフルオライドポリマーから形成 できる。好ましいポリマーはビニリデンフルオライドポリマー、例えばビニリデ ンフルオライドとビニルフルオライド、トリフルオロエチレン、テトラフルオロ エチレン、塩化ビニルおよびクロロトリフルオロエチレンとのコポリマーまたは ポリビニリデンフルオライドである。

支持体は、支持体に沿って螺旋状に伸びている単一のくぼみのみを有してよく、 この場合、単一の圧力感知要素がセンサー支持体の回りに巻き付けられる。しか しながら、変換器は同軸ケーブルの単一の螺旋のみを有して成る必要はなく、相 互に離れているか、または組み合わされて例えば２つの開始点螺旋を形成できる ２つまたはそれ以上の螺旋を包含できる。例えば、変換器の特に好ましい形態は 、特に反対に分極している同軸ケーブルの形態の一対の圧力感知要素を含み、感 知要素は差動増幅機のような応答電気デバイスに接続されるか、または接続する ためのターミナルを有し、その結果、２つの感知要素の圧電応答は加えられるが 、他の刺激に対するケーブルの応答は、少なくとも部分的に相殺される。

感知要素は、注封材料により支持部材に結合してよく、この場合、感知要素は注 封材料の比較的厚い層の内部に完全に封入されるか、あるいは注封材料は感知要 素と支持部材との間だけに配置してよい。

別法では、感知要素は、可撓性接着剤または注封材料により支持部材に結合して よく、感知要素は、高いまたは低い減衰特性を示すことができる追加の可撓性注 封材料内に封入してよい。

多くの場合、支持体および圧電性圧力センサーは、可撓性チューブ内に封入する のが望ましい。この場合、寸法回復性チューブ、好ましくは寸法熱回復性チュー ブを支持体および圧力センサーの回りで回復させるのが有利である。熱回復性物 品の例は、アメリカ合衆国特許第２，０２７，９６２．号、第３，０８６，２４ ２号および第３゜５９７．３７２号に記載されている。熱収縮性チューブの形成 に使用できるポリマーには、ポリエチレンおよびエチレンコポリマー（例えばプ ロピレン、ブテン、ビニルアセテートまたはエチルアクリレートとのエチレンコ ポリマー）のようなポリオレフィン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ塩化ビニ ル、ポリビニリデンフルオライド、イギリス国特許明細書第１，０１０，０６４ ．号に記載されているようなエラストマー材料、ならびにイギリス国特許明細書 第１．２８４゜０８２号および第１，２９４．６６５号に記載されているような 配合物が包含される。しかしながら、圧力感知センサーの回りでチューブを回復 させるために使用される熱は、センサーの圧電特性に悪影響を与えないように確 保することに注意すべきであり、この理由故、ポリマー圧電性ケーブルを使用す る場合、比較的低い回復温度、例えば１３０℃を越えない、特に１００℃を越え ない回復温度のポリマー材料が好ましい。好ましい材料の例には、エチレン／ビ ニルアセテートおよびエチレン／エチルアクリレートコポリマーが包含される。

また、熱処理に因らずに回復する寸法回復性材料をチューブに使用することも可 能である。従って、例えばチューブを溶媒収縮性材料から形成して、適当な溶媒 を適用することにより螺旋の回りに回復させてよく、あるいは溶媒の蒸発により 回復する溶媒膨潤性材料から形成してよい。チューブは、通常０．１〜ｆｉｚの 肉厚を有する。

要すれば、例えば軸方向の振動または加速に対する変換器の感度を低下させるに めに、センサーに１つまにはそれ以上の軸方向に伸びている強度部材を提供して よい。例えば、使用する注封材料に応じて、強度部材は、支持部材と同軸的に注 封材料内に配置してよい。

別法では、注封材料の周囲またはその付近に幾つかの強度部材を配置するか、あ るいは支持部材を形成している材料に結合するか、またはその中に埋設してよい 。

本発明の支持体およびそのような支持体を使用した変換器を添付図面を参照して 説明する： 第１図は、本発明の支持体の軸方向の模式立断面図である：第２図は、第１図の 支持体を使用し１こ変換器の軸方向の模式立断面図である： 第３圀は、第１図の支持体を使用した第２の形態の変換器の軸方向の模式立断面 図である。

添付の第１図では、圧電性同軸ケーブルを支持する支持体は、ポリビニリデンフ ルオライド（Ｅ−２ＧＰａ）から作られ、肉厚的０．５Ｒ１、直径約１５２１お よび長さ約２３０！！１１＋の一般に円筒状の支持部材１を有して成る。支持部 材は、例えば熱回復性チューブを適当な成形マンドレルの回りで回復またはブロ ー成形して、長さ方向に伸びている２に沿っｆコ螺旋状のくぼみを有するように 成形され、螺旋状のくぼみの隣接する巻き間は、約６ｕ離れている。支持部材の 内部は、支持部材の端部分以外は、約ＩＧＰａのバルク弾性率および約Ｉ　Ｍ　 Ｐ　ａの引っ張りモジュラスを有するシリコーン注封材料３により充填されてい る。更に、幾つかの軸方向強度部材４が、支持部材壁に隣接して注封材料３内に 配置されている。

第２図は、第１図に示しだ支持部材を使用した変換器を示す。支持部材内の注封 材料は、判り易くするために、支持部材内の注封材料は図示していない。変換器 は、圧電性同軸ケーブル５を支持部材ｌの回りで巻き、同軸ケーブルの一方の端 ７をコネクター６でワイヤー１６およびＩ７に成端することにより形成されてい る。同軸ケーブルの他方の端Ｓには、電気絶縁成端キャップ９が付けられている 。次に、一対のエンドキャップＩＯをその場で形成し、その中に強度部材の端を 固定する。端に最初から存在した空隙を充填し、コネクター６を封入するｆ二め に、エンドキャップを形成する前または後に、追加の注封材料を導入する。

次Ｉこ、同軸ケーブル５を封入する注封材料の層１’ｌを、支持体の外側表面に 提供するか、あるいは第３図に示すように、熱収縮性チューブ１２を支持体およ び同軸ケーブルの回りで回復させてよい。

同軸ケーブルｌは、ポリビニリデンフルオライド誘電層１５および低融点金属中 央導体１６を同時押出ししてワイヤーを形成し、ワイヤーを加熱して、ポリビニ リデンフルオライドを配向するために３．５〜４の延伸比で延伸して、同時にコ ロナ放電によりポリビニリデンフルオライドをポーリングし、次に、金属外側電 極を付着し、場合により、ポリマージャケットをケーブルに提供することにより 形成するが、この手順は、イギリス国特許出願第２，１５０，３４５Ａ号に記載 されている。

使用に際して、変換器を水に浸漬する場合、音響振動が、支持部材１および同軸 ケーブル５の螺旋を半径方向に延伸および収縮させ、それにより、同軸ケーブル の軸方向に沿って同軸ケーブルに剪断力を与えることになる。しかしながら、圧 力振動は、センサー支持体の性質のために軸方向の効果より遥かに少ない程度ま でケーブルに半径方向に作用するので、ケーブルにより発生する信号は、ｄ３１ モードに対応する極性を有する。

以下の実施例は、本発明を例証している；実施例１ ′　イギリス国特許出願第２，１５０，３４５．Ａ号に記載されているような直 径１　、６　ｘｒｔｔの圧電性ケーブル、支持部材としての肉厚０．５　ｍｍの ポリビニリデンフルオライドのチューブ、ならびにピーク分子量が約２５０００ のビニル末端シリコーンポリマーを基礎とし、約４５％のシリカ基礎充填材を含 有する硬化シリコーン注封材料を使用して、第２図に示すような型の氷中聴音器 を製作した。同軸ケーブル螺旋は直径１０ｉｉであり、変換器の長さは全体で２ ３０ｒｔｂｔｒであった。

水中調音器の感度は、６００Ｈｚ〜２ｋＨｚの周波数で水タンクで試験した。そ の結果を第１表に示す。

第１表 周波数　感度 （ｋＨｚ）　（ｄＢ　ｒｅ　ｌ　Ｖ／マイクロパスカル）また、水中調音器は、 ２０〜１６０Ｈｚの周波数でピストン・ホーン音響検量器を使用して試験した。

その結果は、タンク測定の結果と良好な相関を示し、結果を第■表に示す。

」ｌ礼 周波数　感度 Ｈｚ　（ｄＢ　ｒｅ　Ｉ　Ｖ／マイクロパスカル）デバイスの感度は、ｄ３１． モードでの作用に関して、束縛しないで吊した同軸ケーブルの場合より、約１２ ｄＢ高いことが判った。

実施例２ イギリス国特許出願第２．１　ｓ　Ｏ，３４５Ａ号に記載されている直径１　、 ６　ｍＭの圧電性ケーブル、支持部材としての肉厚０　、５　ｘ’ｚ、直径１５ 次＊のポリビニリデンフルオライドのチューブおよび実施例１と同じシリコーン ゴム注封材料を使用して、第３図に示すような音響水中聴音器を製作した。水中 聴音器の感度は、６’００Ｈｚ〜２ｋＨｚの周波数で水タンクで試験した。その 結果を第■表に示す。

第■表 周波数　感度 （ｋＨｚ）　（ｄＢ　ｒｅ　Ｉ　Ｖ／マイクロパスカル）０．６−１９０．５ ０．８　−１９０．４ １．０　−１９０．６ １．８　−１９０．２ ２．０　−１９０．２ 注封材料のバルク弾性率を小さくするために、中央部分のシリコーン注封材料が 約４０体積％の発泡ポリエチレンチップを含む以外は、実施例２を繰り返した。

変換器の感度は４００Ｈｚ〜２ｋＨｚの周波数で水タンク内で試験した。その結 果を第■表に示す。

周波数　感度 ０・６　−１８７．４ ０．８　−１８７．２ １．０　−１８６．６ １．２　−１８６．４ １．４　−１８６．６ １．６　−１８６．６ １．８　−１８６．２ ２．０　−１８６．３ 実施例４〜１１ 真空成形法によりポリビニリデンフルオライドから形成し、最小直径１１．５ａ ＩＲ，最大肉厚０．３６次ｍの支持部材を使用して実施例１を繰り返しに。実施 例１１では、真空成形により形成した低密度ポリエチレン支持部材を使用した。

最大肉厚は、０．３５ｉＲであった。

以下のような注封材料を使用した： 実施例　注封材料 ４　ジフェニルメタン−４，４″−ジイソシアネートおよびグリセロール開始ポ リブｑピレングリコール（分子量約３０００）を基礎とし、炭酸カルシウム充填 剤を約２３％含むポリウレタン ５　密度を０　、９７５　ｇ／ｃｍ３に下げるために空気中で撹拌して発泡させ た以外は実施例４と同じ ６　実施例１と同じ ７　ピーク分子量約１２０００のイソシアネート末端ポリテトラヒドロフラン基 礎ウレタンプレポリマーおよびジオクチルフタレート中の４，４°−ジアミノフ ェニルメタンおよび異性体の混合物を基礎とするポリウレタン ８　大きい割合で発泡ポリスチレンビーズ（直径１〜２　ｘｉ）を含む以外は、 実施例１と同じ ９　末端チオール基を有するポリスルフィド（分子量約１０００）、フタレート 基礎可塑剤、二酸化チタンおよび炭酸カルシウム充填剤ならびにフタレート基礎 可塑剤中の二酸化マンガン硬化剤を基礎とするポリスルフィド 注封材料および注封支持部材は、第７表に示す特性を宵し、第■表に示すような 水中聴音器の特性を有した。

第■表 ４　ポリウレタン　−１９５０，５６０，１６０，７３’５　発泡ポリウレタン 　−１８６，２０，１２０，０３０，１８６シリコーン　−１８７，５０，２７ ０，１１，８７ポリウレタン　−１９４，４０，５４０，３７０，４８シリコー ン＋ポリ　−１８４，６０，１１０，０８０，１６スチレン ９　ポリスルフィド　−１８６，８０，２７’　０．２　０．２４１０　エポキ シ　−２１４，００，８１１，０２ｏ、ｅ４（比較）■） 注１）３０Ｈｚで測定 表から、注封材料を発泡させたか、または発泡材料を中に組み込んだ水中聴音器 は、最も７大きい感度、最も小さい周波数応答および最も低い圧力感度を示した ことが判る。最も大きい周波数応答は、実施例７により示されたが、これは、周 波数＋００Ｉ−（ｚおよびそれ以上における注封材料のガラス転移点が比較的高 いためであると考えられる。

国際調査報告

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．肉厚Ｔ、平均半径Ｒの一般に円筒状の中空支持部材および支持部材内部に配 置された注封材料を有して成る圧電性圧力センサーを支持する支持体であって、 支持部材は（少なくとも周方向に）引っ張り弾性率Ｅを有し、注封材料はバルク 弾性率Ｋｐを有し、これらの弾性率ＥおよびＫｐは、次式： ２Ｋｐ＋（Ｅ・Ｔ／Ｒ）≦１０ＧＰａ （Ｅ・Ｔ／Ｋｐ・Ｒ）≧０．０２ を満足し、支持部材は、部材に沿って伸びている少なくとも１つの螺旋状くぼみ を外側表面に有する支持体。
2. ２．肉厚Ｔの一般に円筒状の中空支持部材および支持部材内部に配列された注封 材料を有して成る圧電性圧力センサーを支持する支持体であって、注封材料は５ ＧＰａを越えないバルク弾性率を有し、支持部材は（少なくとも周方向に）引っ 張り弾性率Ｅを有し、積Ｅ・Ｔは６ＭＰａ・ｍ以下であり、支持部材は、部材に 沿って伸びている少なくとも１つの螺旋状くぼみを外側表面に有する支持体。
3. ３．注封材料が１２００ＭＰａを越えないバルク弾性率を有する請求の範囲第２ 項記載の支持体。
4. ４．積Ｅ・Ｔが１ＭＰａ・ｍを越えない請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載 の支持体。
5. ５．積Ｅ・Ｔが注封材料の引っ張りモジュラスと支持部材の半径の積より大きい 請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載の支持体。
6. ６．支持部材が０．０ｌ〜３ｍｍの肉厚を有する請求の範囲第１〜５項のいずれ かに記載の支持体。
7. ７．支持部材が５〜１００ｍｍの直径を有する請求の範囲第１〜６項のいずれか に記載の支持体。
8. ８．支持部材が、複数開始点螺旋を規定する複数の螺旋状くぼみを外側表面に有 する請求の範囲第１〜７項のいずれかに記載の支持体。
9. ９．注射材料がエラストマーを含んで成る請求の範囲第１〜８項のいずれかに記 載の支持体。
10. １０．注封材料がポリオルガノシロキサン材料、ポリウレタンエラストマー、ポ リスルフィドエラストマー、天然ゴムまたはゲルを含んで成る請求の範囲第１〜 ９項のいずれかに記載の支持体。
11. １１．注封材料が、シリコーンエラストマーまたはシリコーンゲルを含んで成る 請求の範囲第１０項記載の支持体。
12. １２．注封材料が発泡されているか、または中に組み込まれた発泡材料を有する 請求の範第１〜１１項のいずれかに記載の支持体。
13. １３．注射材料が−１０℃より高くない（１００Ｈ２における）ガラス転移温度 を有する請求の範囲第１〜１２項のいずれかに記載の支持体。
14. １４．支持部材が、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニリデンフル オライド、ポリ（エチレン−テトラフルオロエチレン）、熱可塑性芳香族ポリマ ーまたは熱可塑性ポリアミドを含んで成る請求の範囲第１〜１３項のいずれかに 記載の支持体。
15. １５．各端にエンドキャップが供給されている請求の範囲第１〜１４項のいずれ かに記載の支持体。
16. １６．１つまたはそれ以上の軸方向強度部材を含む請求の範囲第１〜１５項のい ずれかに記載の支持体。
17. １７．１つまたはそれ以上の圧電性圧力感知要素を請求の範囲第１〜１５項のい ずれかに記載の支持体の回りに螺旋状に巻き付けて、圧力感知要素を支持部材の 螺旋状のくぼみに位置させ、圧力感知要素を電気信号を受け取る電気ターミナル に接続することを含んで成る、圧電性圧力変換器の製造方法。
18. １８．圧電性圧力感知要素が圧電性同軸ケーブルを有して成る請求の範囲第１７ 項記載の方法。
19. １９．圧電性圧力感知要素が圧電性ポリマーを有して成る請求の範囲第１７項ま たは第１８項記載の方法。
20. ２０．圧電性圧力感知要素がビニリデンフルオライドポリマーを有して成る請求 の範囲第１９項記載の方法。
21. ２１．圧電性圧力感知要素を注封材料内に封入する工程を含む請求の範囲第１７ 〜２０項のいずれかに記載の方法。