【手続補正書】
【提出日】平成19年5月28日(2007.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
拡張振動モードで作動し、第１及び第２の圧電セラミック組立体を持つ多出力複合構造の圧電セラミックトランスであって、高分子結合構造と、絶縁離隔構造及び電極引出構造とを備え、
前記第１及び第２圧電セラミック組立体と前記絶縁離隔構造とが順に重ねられて高分子接着剤によってしっかりと固定されてサンドイッチ構造を形成しており、さらに、
外側の入力及び出力端子を形成するように前記電極引出構造によって引き出された電極と、
前記圧電セラミック組立体及び電極引出構造の両方の外側表面であって、高分子絶縁材料の膜によって被覆されて、離隔層と一緒になって、連続した一体的な絶縁離隔構造を形成する外側表面とを備える多出力複合構造の圧電セラミックトランス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧電セラミックトランスは一次焼結で成型される単層又は多層の圧電セラミックから構成される。構成材料が単一なので、製造技術と商品性能との面で現実的な要求に満足させるのは難しい。特に降圧式の圧電トランスを各種の入力及び出力のマッチング要求に適合させるために、圧電トランスの第１及び第２の組立体のさまざまなパレメータを調整しなければならない。従って、第１及び第２の圧電トランスの組立体を設計する際には、異なる種類の圧電性材料及び複雑な構造を採用しなければならない。しかし、異なる種類の圧電材料には別々の焼結条件が必要である。このため、理想的な圧電セラミックトランスを１つの焼結工程のみで作り上げることは非常に困難である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
従来、降圧式圧電セラミックトランスはその厚さ方向への振動によって駆動されるので、圧電材料のｄ３３方向の圧電特性を利用でき、さらに、高作動周波数を同時に得ることができる。しかし、厚さ方向への振動によって生じる圧力分布の結果、そのような圧電セラミックトランスの第１及び第２の組立体を構成することが技術的に困難になっている。さらに、その圧力分布は電荷消滅及び非平衡電荷分布も生じさせ、それは次に、圧電トランスの性能に逆行する影響を与え、その結果、満足する出力を得ることができないことになっている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
一方、圧電セラミックの第１及び第２組立体の間には離隔層が存在するが、その離隔層によって生じる静電容量は非常に大きく、交流チャンネルのみが形成されるので、その離隔層の機能は直流を分離するだけとなり、圧電セラミックトランスが高周波数で作動するときには適切な離隔を達成することができない。いくつかの離隔層は第１及び第２の組立体の間の静電容量を減少させるが、それにより、圧力変換の困難性、電力消費の増大及び出力の減少が生じる。圧電セラミックトランスの寸法は比較的小さく、厚さは数ミリメートルしかなく、さらに、内側の離隔層の絶縁性能は非常に高く、その離隔作用は、第１及び第２の組立体の狭い空間のために空間通電及び表面通電につながることがある。その結果、機器の損傷及び人身事故が生じる可能性がある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明は、拡張振動モードで作動し、第１及び第２圧電セラミック組立体を持つ多出力の複合構造の圧電セラミックトランスを提供する。その特徴は、拡張振動式多出力の圧電セラミックトランスが、高分子結合構造と、絶縁離隔構造及び電極引出構造と、第１及び第２圧電セラミック組立体とを備え、絶縁離隔構造の離隔層が順に重ねられて、サンドイッチ構造を形成するように高分子接着剤によってしっかりと固定されている点にある。電極は、外側の入力及び出力端子を形成するように圧電セラミック組立体の電極引出構造によって引き出される。圧電セラミック組立体及び電極引出構造の両方ともが、離隔層と一緒になって、トランスの連続した一体的絶縁離隔構造を形成するように、高分子絶縁材料の膜によって被覆されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本願発明に係る、高分子化合物及び拡張振動式の多出力複合構造の圧電セラミックから構成されたトランスの第１及び第２の組立体の間にはサンドイッチ構造が形成されている。その高分子圧電セラミック組立体は２つの同一の組立体に分けられており、各々は、トランスの上下の両側に設置されている。第２の圧電セラミック組立体が２つの第１組立体の間のトランスの中間に配置されている。第２の圧電セラミック組立体の上面及び下面は、離隔層によって、それぞれ、その２つの第１圧電組立体の下面及び上面に結合されている。さらに、圧電セラミック組立体及び離隔層の全てが高分子結合構造によってしっかりと結合されていてサンドイッチ構造が形成されている。本願発明のこの構造は、第１の圧電組立体をトランスの中間位置に挿入するとともに、２つの第２の圧電セラミック組立体をその第１の圧電セラミック組立体の両側に配置するようにして構成してもよい。そのサンドイッチ構造は、第１及び第２圧電セラミック組立体の減衰状態の違いによって生じることがある振動のゆがみを効果的に排除するとともに、トランスが単一の拡張振動モードで振動することを保証する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示すとおり、本願発明の圧電セラミック組立体が、同一の直径の連続する薄い円形状プレート１０３及び金属電極１０１、１０５を備えており、金属電極１０１、１０５はそのプレートの上面及び下面に形成されている。さらに、圧電セラミック組立体は、それぞれが上面及び下面の電極に接続された２つの側面の引出電極１０２及び１０４を備えており、それらは、プレートの側面に作られていて引出電極構造の一部を形成する。その圧電セラミックの薄い円形状プレートは、その厚さ方向に極性が与えられる。第１の圧電セラミック組立体は同一の厚さを持つ１つ又はいくつかの圧電セラミックの円形状プレートからなり、それらは、隣り合うプレートが互いに反対方向に極性が与えられ、さらに、２つのプレートの隣り合う電極が接続されて第１の組立体を形成するように積層されている。圧電セラミックの円形状プレートの数及び厚さは、入力インピーダンスマッチング、及び入力電圧と入力電力のマッチングの要求に基づいて決定される。第２の圧電セラミック組立体が、出力端子の数に基づいて、対応する第２の組立体に分けられる。その際、各第２の組立体の圧電セラミックプレートの厚さが同一の同種の材料でできているが、異なる第２の組立体の圧電セラミックプレートの厚さ及び材料は異なってもよい。さらに、その組立体における圧電セラミックの材料の種類並びにプレートの数量及び厚さは、出力電圧、出力及び出力インピーダンスマッチングの要求によって決定される。単一出力及び独立した多出力モードのいずれの場合においても、第２の組立体における別々の圧電セラミックプレートは、図２に示すように、隣り合うプレートが互いに反対方向に極性が与えられ、さらに、２つのプレートの隣り合う電極が接続されるように積層される。正及び負の出力の組立体における圧電セラミックの円形状プレートは、図３に示すように、正及び負の出力が第２の組立体の共通する接地用電極を共有するように配置されており、その配置は、単一の出力モードで用いられている第２の組立体の配置と同じである。２つの隣り合う圧電セラミックプレート３４及び３５は、正の出力組立体と負の出力組立体との間の結合面にあり、また、それぞれ、正及び負の出力組立体に属していて、その極性方向に従って配置されている。また、プレート３４及び３５の結合面にある側面の引出電極の極性方向も同一である。第２の組立体の正又は負の出力組立体に属し、それぞれ隣り合う圧電セラミックプレート３４及び３５の方向と同一の方向に極性が与えられている側面の電極組立体は、端子プレートによって接続されて二重出力組立体の共通の接地電極３３として用いられる。さらに、隣り合う圧電セラミックプレート３４及び３５の方向と反対の方向に極性が与えられた正又は負の組立体の他方の側面の電極組立体は、それぞれ、正及び負の出力電極３１及び３２として用いられる。独立した第２の組立体の間には互いに離隔するように離隔層を設けることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
例１
本願発明の圧電セラミックトランスは、１７０Ｖから２５０Ｖまでの範囲の電圧で作動して１２Ｖの出力電圧を発生する。望ましいマッチングインピーダンスは８オームである。そのトランスの第２の圧電セラミック組立体は、Ｐ５圧電セラミック材料から作られ、１０層から構成されている。各圧電セラミック層は、図１に示すように、直径２６mm及び厚さ０．３mmの円形状の薄いプレートである。銀電極１０１及び１０５がそれぞれ圧電セラミックプレートの上面及び下面に形成されている。また、それぞれ上面及び下面の銀電極に接続された側面の２つの引出電極１０２及び１０４は、それぞれ、圧電セラミックの円形状の薄いプレートの２つの側面に作られており、そこでは、上面又は下面の電極と同一のプレート上の側面の引出電極との間が０．３mmより広く離隔されていて、反対方向への極性を持つ２つの電極の間の良好な電気的な離隔が保証されている。図２に示すように、１０層の圧電セラミックプレートが一つずつ積み重ねられ、２つの隣り合うプレートが反対方向の極性を持つようにされている。「正」の方向の極性を持つ表面電極の側面の引出電極２０１１、２０２４、２０９２及び２１０４が、同一の方向を向くように配置されていて、第２の圧電セラミック組立体の正の側面の引出電極組立体４２を形成する（図４）。同様に、「負」の方向の極性を持つ表面電極の側面の引出電極２０１５、２０２２、２０９５及び２１０２も同一の方向を向くように別の角度で配置されて、第２の圧電セラミック組立体の負の側面の引出電極組立体を構成しており、それにより、電極が容易に引き出しやすくなっている。隣り合う表面電極（２０１４、２０２１、・・・２０９４、２１０１）の極性方向は同一である。積層構造内の１０プレートの全ては、エポキシ樹脂の接着剤の層２０１６、２０２６、・・・２０９０他によって接着されていて一体の積層構造に形成されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
作動周波数：９０KHz、
最大出力：４５W
出力電圧：１２V
最大効率：９８％
第１及び第２の組立体の間の絶縁強度：５０００V直流、もれ電流８０μA未満
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
共通接地電極を共有し、±５Vの出力電圧を発生する第２の圧電セラミック組立体は、３及び２つのプレートからなり、それらは、厚さが０．１２mmで、直径が３０mmＰ４系列の圧電セラミック材料から作られている。その内、３プレートは＋５Ｖの出力電圧を発生する組となり、２プレートは−５Ｖの出力電圧を発生する組となる。それぞれ違う組に属する２つの隣り合う圧電セラミックプレート９１０及び９１１の極性方向は同じである。＋５Ｖ出力の組の負方向に極性を持つ側面の引出電極と、−５Ｖ出力の組の正方向に極性を持つ側面の電極とは、端子プレートに接続されていて、この正及び負の組の共通接地電極９０８を形成する。＋５Ｖ出力の組の正方向に極性を持つ側面の引出電極は、端子プレートによって、+５Ｖの出力端子９０７に接続される。また、−５Ｖ出力の組の負方向に極性を持つ側面の引出電極は、端子プレートによって、−５Ｖの出力端子９０９に接続される。第１及び第２圧電セラミック組立体の間は、０．３ｍｍ及び直径３２mmの超硬質のガラスプレート９０３及び９１２によって離隔されている。１５Vの出力組と±５Vの出力組との間は、厚さ０．２mm及び直径３１mmの離隔プレート９０６によって離隔されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
作動周波数：７２KHz
１５Vの出力電圧での最大出力：４５W
＋５Vの出力電圧での最大出力：８W
−５Vの出力電圧での最大出力：５W
最高作動率：９８％
寸法：３２mm×５．２mm