(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯電極周囲に同軸状可撓性圧電体を形成した圧電体チューブの通路を有するブロック状導電体と、前記圧電体チューブを折り返し移動させる移動手段と、前記ブロック状導電体と前記芯電極に接続された直流電圧発生手段とを備え、前記通路は並列に複数配置され、前記移動手段は前記複数の通路の間に配置されたことを特徴とした同軸状可撓性圧電体ケーブルの分極装置。
【請求項２】
ブロック状導電体は、複数であることを特徴とする請求項１記載の同軸状可撓性圧電体ケーブルの分極装置。
【請求項３】
ブロック状導電体に設けられた圧電体チューブ通路が溝である請求項１または２に記載の同軸状可撓性圧電体ケーブルの分極装置。
【請求項４】
移動手段にプーリを用いたことを特徴とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の同軸状可撓性圧電体ケーブルの分極装置。
【請求項５】
プーリは、回転数を圧電ケーブルの引き出し方向に従って順次遅くしたことを特徴とした請求項４に記載の同軸状可撓性圧電体ケーブルの分極装置。
【請求項６】
プーリは、直径が同じであることを特徴とした請求項５記載の同軸状可撓性圧電体ケーブルの分極装置。
【請求項７】
プーリは、直径を圧電ケーブルの引き出し方向に従って順次小さくしたことを特徴とした請求項４に記載の同軸状可撓性圧電体ケーブルの分極装置。
【請求項８】
プーリは、回転数が同じでであることを特徴とした請求項７記載の同軸状可撓性圧電体ケーブルの分極装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は同軸状可撓性圧電体ケーブルの分極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の同軸状可撓性圧電体ケーブルは、図４に示すように、芯電極１の周囲に同軸状可撓性圧電体２を形成した圧電体チューブ３の外表面に外側電極４を形成し、更に、その周囲に保護被覆層５を形成して構成される。
【０００３】
可撓性圧電体ケーブルは一般的に、以下のようにして分極される。
【０００４】
文献１（圧電セラミック粉末と合成ゴムとから成る圧電複合材料、粉体と工業、２２巻、１号、５０ー５６頁、１９９０）では、芯電極１と外側電極４の間に高電圧を印加して、同軸状可撓性圧電体２を分極することが示されている。このことは、ＵＳＰ４、５６８、８５１にも明示されている。分極により、セラミック粒子の自発分極の方向が電界方向に揃うので、同軸状可撓性圧電体２に圧電性が付与される。この点で、分極は重要な役割を担っている。
【０００５】
しかしながら、上記の方法では、芯電極１と外側電極４の間に高電圧を印加したとき、同軸状可撓性圧電体２の中に微少なクラックや空隙などの欠陥が存在する場合、その欠陥部で放電が生じ、芯電極１と外側電極４間が電気的に短絡する。その結果、芯電極１と外側電極４間に高電圧を印加できなくなるので、同軸状可撓性圧電体２（通常、数百ｍ以上の長さ）を分極できなくなる。また、芯電極１と外側電極４の間に高電圧を印加するまで、言い換えると、分極することを除いて、同軸状可撓性圧電体ケーブルとして完成するまで欠陥の存在を検出できないので、製造が不安定になり、歩留まりが低下する。
【０００６】
そのため、可撓性圧電体ケーブルは以下のような分極方法が考えられる。
【０００７】
図５に示すように、芯電極１の周囲に同軸状可撓性圧電体２を形成した圧電体チューブ３をブロック状導電体６の圧電体チューブ通路部６１に配設し、ブロック状導電体６と芯電極１に、リード線９１、リード線９２を介して直流電圧発生手段９を接続して直流電圧を印加する分極装置が考えられる。このような分極装置によれば、同軸状可撓性圧電体２がブロック状導電体６の圧電体チューブ通路部６１に配設されているので、ブロック状導電体６は外側電極として作用する。従って、前記ブロック状導電体６と芯電極１との間に直流電圧発生手段９により直流電圧を印加し、ブロック状導電体６に配設された部分の同軸状可撓性圧電体２を分極できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の方法では、後記のような課題があった。
【０００９】
ブロック状導電体６と芯電極１に直流電圧発生手段９により直流電圧を印加した場合、静電気力により同軸状可撓性圧電体２とブロック状導電体６はお互いに引き合う力が発生する。このため、圧電体チューブ３を移動させる場合、同軸状可撓性圧電体２とブロック状導電体６の間に摩擦力が発生し、圧電体チューブ３が移動できなくなるか、または、移動できても大きな力を必要とする。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、圧電体チューブ３とブロック状導電体６の摩擦力を低減し、圧電体チューブ３を少ない力で移動できるようにした同軸状可撓性圧電体ケーブルの分極装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の同軸状可撓性圧電体ケーブルの分極装置は、芯電極周囲に同軸状可撓性圧電体を形成した圧電体チューブの通路を有するブロック状導電体と、前記圧電体チューブを折り返し移動させる移動手段と、前記ブロック状導電体と前記芯電極に接続された直流電圧発生手段とを備え、前記通路は並列に複数配置され、前記移動手段は前記複数の通路の間に配置されたことを特徴とした。ブロック状導電体が有する通路を複数に分割することにより、分割された１つ当たりの圧電体チューブ通路部と圧電体チューブとの摩擦力を低減する。そして、圧電体チューブの折り返し部に配置され複数のプーリで圧電体チューブを少ない力で移動できるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
請求項１〜４に記載の分極装置は、芯電極周囲に同軸状可撓性圧電体を形成した圧電体チューブの通路部を有し、並列に並べられた複数のブロック状導電体と、前記圧電体チューブの折り返し部に配置され、前記圧電体チューブを移動させる複数のプーリと、前記複数のブロック状導電体と前記芯電極に接続された直流電圧発生手段とから成る同軸状可撓性圧電体ケーブルの分極装置である。
【００１３】
圧電体チューブを並列に並べられた複数のブロック状導電体通路部に配設することにより、ブロック状導電体は外側電極として作用する。圧電体チューブの折り返し部に配置された複数のプーリは前記圧電体チューブを移動する。従って、ブロック状導電体と芯電極の間に高電圧を印加することにより、ブロック状導電体の配設された部分の同軸状可撓性圧電体を移動しながら、または移動と停止を繰り返しながら分極できる。
【００１４】
ブロック状導電体を複数に分割することにより、分割された１つ当たりの圧電体チューブ通路部と圧電体チューブとの摩擦力は低減する。そして、圧電体チューブの折り返し部に配置され複数のプーリで圧電体チューブを少ない力で移動できる。
【００１５】
請求項５に記載の分極装置は、請求項４に記載の構成に加えて、回転数を圧電ケーブルの引き出し方向に従って順次遅くしたプーリを複数個備え、請求項６に記載の分極装置は、請求項５に記載の構成に加えて、直径が同じとしたことにより、圧電体チューブは、圧電体チューブの折り返し部に配置された複数のプーリで移動させる。そして、圧電体チューブの移動スピードは順次遅くなるため、圧電体チューブの伸びの差やプーリ回転数の僅かな違いにより圧電体チューブをお互いに引っ張り合うことがなく同軸状可撓性圧電体を分極できる。
【００１６】
請求項７に記載の分極装置は、請求項４に記載の構成に加えて、直径を圧電ケーブルの引き出し方向に従って順次小さくしたプーリを複数備え、請求項８に記載の分極装置は、請求項７に記載の構成に加えて、回転数を同じとしたことにより、圧電体チューブは、圧電体チューブの折り返し部に配置された複数のプーリで移動させる。そして、圧電体チューブの移動スピードは順次遅くなるため、圧電体チューブの伸びの差やプーリ回転数の僅かな違いにより圧電体チューブをお互いに引っ張り合うことがなく同軸状可撓性圧電体を分極できる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図１〜３を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例における同軸状可撓性圧電体分極装置の構成を示す外観見取図である。芯電極１に対して同軸状可撓性圧電体２が形成される。この成形体を圧電体チューブ３と言う。芯電極１として、コイル状金属線や金属細線を束ねた線などが用いられる。同軸状可撓性圧電体２として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、クロロプレン樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂などの高分子母材に、チタン酸ジルコン酸鉛などのセラミック圧電体粉末を添加した複合圧電体やＰＶＤＦなどの高分子圧電体が用いられる。
【００１９】
ブロック状導電体６は複数個（本実施例では４個）、並列に配置している。ブロック状導電体６には圧電体チューブ通路部６１の溝を設け、材料は、鉄、ステンレス、銅、黄銅、アルミニウム、黒鉛などの導電体を用いる。圧電体チューブ通路部６１は切削加工、放電加工、鍛造加工などで行う。本実施例ではブロック状導電体６の材料として、容易に入手でき、加工の容易なアルミニウムを用いた。具体的寸法として外径２ミリメートルの圧電体チューブ３に対して、圧電体チューブ通路部６１は溝幅３ミリメートル、溝深さ７ミリメートルとし、ブロック状導電体６は幅３０ミリメートル、高さ２０ミリメートル、長さ１０００ミリメートルとしている。
【００２０】
プーリ７は圧電体チューブ３の折り返し部（本実施例では３カ所）に設けられ、プーリ駆動装置７３により駆動されている。プーリ７には溝７１が設けられている。溝７１はＶ字状、または、Ｕ字状の形状で、圧電体チューブ３が掛けられるようになっている。
【００２１】
圧電体チューブ３の加熱はブロック状導電体６を加熱することにより間接的に行う。ブロック状導電体６を必要な温度に加熱するために、ヒータ８を配設した加熱ブロック８１を用い、絶縁シート８２を介してブロック状導電体６を任意の温度に加熱する。本実施例において、絶縁シート８２として厚さ０．５ミリメートルのマイカ板を使用した。また、加熱ブロック８１の下面には断熱材８３を設け、熱が加熱ブロック上面のブロック状導電体６に効率良く伝わるようにしている。
【００２２】
同軸状可撓性圧電体２への電圧印可は芯電極１とブロック状導電体６を電極として行う。それぞれのブロック状導電体６とリード線９１の一方を電気的に接続し、リード線９１の他方は直流電圧発生手段９の正極または負極に電気的に接続する。また、芯電極１とリード線９２の一方を電気的に接続し、リード線９２の他方は直流電圧発生手段９の他極に電気的に接続する。
【００２３】
以上のような構成で、ブロック状導電体６に設けられた圧電体チューブ通路部６１、プーリ７の溝７１に順次、圧電体チューブ３を配設し、プーリ駆動装置７３によりプーリ７を駆動し、それぞれのプーリ７を矢印７２方向に回転させる。そして、圧電体チューブ３を矢印１００方向から引き込み、引き出し手段（図示していない）により圧電体チューブ３を矢印１０１方向に移動する。
【００２４】
このようにして、圧電体チューブ３を移動させながら、直流電圧発生手段９により芯電極１とブロック状導電体６との間に高電圧が印加し、同軸状可撓性圧電体２を分極する。分極時には、芯電極１とブロック状導電体６との間に５〜１０ｋＶ／ｍｍの高電圧を印加する。具体的には、圧電体チューブ３への印加電圧は８ｋＶ／ｍｍで分極を行う。また、同軸状可撓性圧電体２を分極するときの温度は、一般的に、同軸状可撓性圧電体２を使用する温度以上にする必要があり、同軸状可撓性圧電体２を必要な温度に保持しながら分極する。同軸状可撓性圧電体２はＵ字状の圧電体チューブ通路部６１の壁面に接触しているので、ブロック状導電体６を加熱することにより、同軸状可撓性圧電体２を必要な温度に加熱できる。具体的には、圧電体チューブ３の温度は１２０℃で分極を行う。
【００２５】
圧電体チューブ通路部６１が設けられたブロック状導電体６は圧電体チューブ通路部６１を移動させるとき、同軸状可撓性圧電体２との摩擦抵抗を軽減するため複数個（本実施例では４個）用いている。
【００２６】
分極時、芯電極１とブロック状導電体６との間に５〜１０ｋＶ／ｍｍの高電圧を印加するため、圧電体チューブ３と圧電体チューブ通路部６１とは静電気力により、お互いに引き合い、摩圧電体チューブ３を移動するとき摩擦力が発生する。前記摩擦力は同軸状可撓性圧電体２と圧電体チューブ通路部６１の接触面積に比例する。つまり、ブロック状導電体６を複数個（本実施例では４個）用いることにより、各プーリ７に係る力は１／複数個（本実施例では１／４）となり、少ない力で圧電体チューブ３を移動できる。
【００２７】
（実施例２）
図２は本発明の第２の実施例における同軸状可撓性圧電体分極装置の構成を示す外観見取図である。図２において、プーリ７ａ、７ｂ、７ｃは直径が同じで、回転数が異なる。プーリ７ａの回転数、プーリ７ｂの回転数、プーリ７ｃの回転数は順次、僅かずつ少なくしている。また、引き出し手段（図示していない）による圧電体チューブ３の引き出しスピードＶ２はプーリ７ｃによる圧電体チューブ３の送り出しスピードより僅かに遅くしている。プーリ７ａ、７ｂ、７ｃの回転数を順次少なくしたこと以外は実施例１と同じ装置である。
【００２８】
圧電体チューブ３は、圧電体チューブ３の折り返し部に配置されたプーリ７ａ、７ｂ、７ｃで移動する。そして、プーリ７ａ、７ｂ、７ｃが圧電体チューブ３を移動するスピードは順次遅くなるため、圧電体チューブ３の伸びの差やプーリ回転数の僅かな違いにより圧電体チューブ３をお互いに引っ張り合うことがなくなる。つまり、プーリ７ａが圧電体チューブ３を送り出す量はプーリ７ｂが引き込む量より多いため、プーリ７ａとプーリ７ｂとの間に弛みが生じ、プーリ７ａはプーリ７ｂが引き込んだ量のみ圧電体チューブ３を送り出すことになる。よって、プーリ７ａとプーリ７ｂが圧電体チューブ３をお互いに引っ張り合うことがなくなる。これはプーリ７ｂとプーリ７ｃの関係においても同じである。また、引き出し手段（図示していない）による圧電体チューブ３の引き出しスピードＶ２はプーリ７ｃによる圧電体チューブ３の送り出しスピードより僅かに遅くしているため同じ関係が成り立つ。以上のことにより、（実施例１）の効果に加えて上記の効果が得られる。
【００２９】
（実施例３）
図３は本発明の第３の実施例における同軸状可撓性圧電体分極装置の構成を示す外観見取図である。図３において、プーリ７ａ、７ｂ、７ｃの回転数は同じで、直径が異なる。プーリ７ａの直径、プーリ７ｂの直径、プーリ７ｃの直径は順次、僅かずつ小さくしている。また、引き出し手段（図示していない）による圧電体チューブ３の引き出しスピードＶ２はプーリ７ｃによる圧電体チューブ３の送り出しスピードより遅くしている。プーリ７ａ、７ｂ、７ｃの直径を順次小さくしたこと以外は実施例１と同じ装置である。
【００３０】
圧電体チューブ３は、圧電体チューブ３の折り返し部に配置されたプーリ７ａ、７ｂ、７ｃで移動する。そして、プーリ７ａ、７ｂ、７ｃが圧電体チューブ３を移動するスピードは順次遅くなるため、圧電体チューブ３の伸びの差やプーリ回転数の僅かな違いにより圧電体チューブ３をお互いに引っ張り合うことがなくなる。つまり、プーリ７ａが圧電体チューブ３を送り出す量はプーリ７ｂが引き込む量より多いため、プーリ７ａとプーリ７ｂとの間に弛みが生じ、プーリ７ａはプーリ７ｂが引き込んだ量のみ圧電体チューブ３を送り出すことになる。よって、プーリ７ａとプーリ７ｂが圧電体チューブ３をお互いに引っ張り合うことがなくなる。これはプーリ７ｂとプーリ７ｃの関係においても同じである。また、引き出し手段（図示していない）による圧電体チューブ３の引き出しスピードＶ２はプーリ７ｃによる圧電体チューブ３の送り出しスピードより僅かに遅くしているため同じ関係が成り立つ。以上のことにより、（実施例１）の効果に加えて上記の効果が得られる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ブロック状導電体が有する通路を複数に分割することにより、分割された１つ当たりのブロック状導電体の圧電体チューブ通路部と圧電体チューブとの摩擦力を低減する。そして、圧電体チューブの折り返し部に配置された複数の移動手段で圧電体チューブを少ない力で移動できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１における分極装置の構成を示す外観見取図
【図２】  本発明の実施例２における分極装置の構成を示す外観見取図
【図３】  本発明の実施例３における分極装置の構成を示す外観見取図
【図４】  同軸状可撓性圧電体ケーブルにおける構成を示す外観斜視図
【図５】  従来の同軸状可撓性圧電体ケーブルにおける分極装置の構成を示す外観斜視図
【符号の説明】
１  芯電極
２  同軸状可撓性圧電体
３  圧電体チューブ
６  導電体ブロック
６１  圧電体チューブ通路部
７  プーリ
７ａ、７ｂ、７ｃ  プーリ
【図１】
0003642315.tif 000002
【図２】
0003642315.tif 000003
【図３】
0003642315.tif 000004
【図４】
0003642315.tif 000005
【図５】
0003642315.tif 000006