(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミック体上に、入力部を構成する分極領域と、出力部を構成する分極領域とを設けてなる圧電トランスの製造方法であって、
前記圧電セラミック体の表面領域を弾性を有する有形の絶縁材であって独立気泡を有する発泡材からなる絶縁材で覆ったうえで、前記分極領域に対して気中で分極処理を行う、
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電トランスの製造方法であって、
一方の分極領域に比べて分極に高い電界を必要とする他方の分極領域に対して分極処理を行う際に、前記他方の分極領域を構成する前記圧電セラミック体の表面領域を前記絶縁材で覆う、
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電トランスの製造方法であって、
前記絶縁材で覆う前記圧電セラミック体の表面領域の大きさを、前記他方の分極領域に対して実施する分極処理で印加する電界によって前記圧電セラミック体の表面に沿面放電が生じない大きさに設定する、
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の圧電トランスの製造方法であって、
前記分極領域どうしは互いに分極方向が異なり前記他方の分極領域は前記一方の分極領域より分極距離が長いものであり、
前記他方の分極領域を分極処理する際に用いる分極用電極として、前記圧電セラミック体表面に設けられて前記一方の分極領域の分極処理に用いる分極用電極を流用し、
かつ、前記他方の分極領域を分極処理する際に、前記他方の分極領域とともに、前記一方の分極領域を構成する前記圧電セラミック体の表面領域と前記分極用電極とを前記絶縁材で覆う、
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電トランスの製造方法であって、
前記絶縁材で覆う前記他方の分極領域を構成する前記圧電セラミック体の表面領域の大きさと、前記一方の分極領域を構成する前記圧電セラミック体の表面領域の大きさとを、互いに補完しつつ前記他方の分極領域に対して実施する分極処理で印加する電界により前記圧電セラミック体の表面に沿面放電が生じない大きさにそれぞれ設定する、
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の圧電トランスの製造方法であって、
前記絶縁材によって前記圧電セラミック体をその厚み方向に挟み込むことで、前記圧電セラミック体を絶縁材により覆う、
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載の圧電トランスの製造方法であって、
前記絶縁材によって前記圧電セラミック体をその厚み方向に挟み込むことで、前記圧電セラミック体を前記絶縁材により覆うとともに、
挟持用の絶縁材のうちの一方として、
前記圧電セラミック体に当接する内側絶縁材と、内側絶縁材の圧電セラミック体当接方向外側に設けられた外側絶縁材とを有し、前記外側絶縁材の弾性率が前記内側側絶縁材の弾性率より高いものを用いる、
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の圧電トランスの製造方法であって、
前記挟持用の絶縁材のうちの一方として、
前記外側絶縁材の内側絶縁材取付面に収納溝を有し、この収納溝内に前記内側絶縁材を収納配置したものを用いる、
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
【請求項９】
請求項１ないし５のいずれかに記載の圧電トランスの製造方法であって、
前記絶縁材によって前記圧電セラミック体をその厚み方向に挟み込むことで、前記圧電セラミック体を前記絶縁材により覆うとともに、
挟持用の絶縁材のうちの一方として、シート状に形成したものを用い、他方として、前記圧電セラミック体を収納する溝を形成したものを用いる、
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の圧電トランスの製造方法であって、
前記絶縁材を用いて複数の圧電セラミック体を連続的に分極するとともに、
前記絶縁材の温度を、前記圧電セラミック体の分極処理温度域に常時維持したうえで、各圧電セラミック体の分極処理においては、分極対象となる圧電セラミック体を前記分極処理温度域まで昇温したのち、前記絶縁材により圧電セラミック体の表面領域を覆い、その状態で前記分極領域に対して気中で分極処理する、
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の圧電トランスの製造方法であって、
前記絶縁材を、前記分極処理温度域に温度設定された恒温槽に収納配置することで、前記絶縁材の温度を前記分極処理温度域に常時維持し、
分極対象となる各圧電セラミック体を分極処理する毎に前記恒温槽に挿入配置してその温度を前記分極処理温度域まで昇温させたのち、前記絶縁材により前記圧電セラミック体の表面領域を覆った状態で、前記恒温槽内において前記分極領域に対して気中で分極処理する、
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の圧電トランスの製造方法であって、
前記圧電セラミック体に対する昇温過程においては、前記恒温槽内の温度を前記分極処理温度域より高い高温域にしたのち前記分極処理温度域に戻すことで、各圧電セラミック体を昇温する、
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法。
【請求項１３】
圧電セラミック体上に、入力部を構成する分極領域と、出力部を構成する分極領域とを設けてなる圧電トランスの製造装置であって、
前記圧電セラミック体を気中において圧電セラミック体の分極処理温度域に維持する加熱恒温手段と、
分極処理温度域に維持された前記圧電セラミックの表面領域を絶縁材で覆う被覆手段と、
前記圧電セラミック体の前記分極領域に対して、電界を印加して分極処理を行う電界印加手段と、
を有することを特徴とする圧電トランスの製造装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の圧電トランスの製造装置であって、
前記被覆手段は、一方の分極領域に比べて分極に高い電界を必要とする他方の分極領域に対して分極処理を行う際に、前記他方の分極領域を構成する前記圧電セラミック体の表面領域を前記絶縁材で覆うものである、
ことを特徴とする圧電トランスの製造装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の圧電トランスの製造装置であって、
前記被覆手段は、前記絶縁材で覆う前記圧電セラミック体の表面領域の大きさが、前記他方の分極領域に対して実施する分極処理で印加する電界によって前記圧電セラミック体の表面に沿面放電が生じない大きさに設定されたものである、
ことを特徴とする圧電トランスの製造装置。
【請求項１６】
請求項１４ないし１５のいずれかに記載の圧電トランスの製造装置であって、
前記被覆手段は、前記絶縁材として、弾性を有する絶縁材を用いたものである、
ことを特徴とする圧電トランスの製造装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の圧電トランスの製造装置であって、
前記弾性を有する絶縁材は、独立気泡を有する発泡材である、
ことを特徴とする圧電トランスの製造装置。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の圧電トランスの製造装置であって、
前記被覆手段は、弾性を有する絶縁材によって圧電セラミック体をその厚み方向に挟み込むことで、圧電セラミック体を絶縁材により覆うものである、
ことを特徴とする圧電トランスの製造装置。
【請求項１９】
請求項１６または１７に記載の圧電トランスの製造装置であって、
前記被覆手段は、前記絶縁材によって前記圧電セラミック体をその厚み方向に挟み込むことで、前記圧電セラミック体を前記絶縁材により覆うものであり、
かつ、挟持用の絶縁材のうちの一方は、前記圧電セラミック体に当接する内側絶縁材と、内側絶縁材の圧電セラミック体当接方向外側に設けられた外側絶縁材とを有するとともに、前記外側絶縁材の弾性率を前記内側絶縁材の弾性率より高く設定する、
ことを特徴とする圧電トランスの製造装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の圧電トランスの製造装置であって、
前記外側絶縁材の内側絶縁材取付面に収納溝を形成し、この収納溝内に前記内側絶縁材を収納配置する、
ことを特徴とする圧電トランスの製造装置。
【請求項２１】
請求項１６または１７に記載の圧電トランスの製造装置であって、
前記被覆手段は、前記絶縁材によって前記圧電セラミック体をその厚み方向に挟み込むことで、前記圧電セラミック体を前記絶縁材により覆うものであり、
かつ、挟持用の絶縁材のうちの一方は、シート状に形成したものであり、他方は、前記圧電セラミック体を収納する溝を形成したものである、
ことを特徴とする圧電トランスの製造装置。
【請求項２２】
請求項１３ないし２１のいずれかに記載の圧電トランスの製造装置であって、
前記加熱恒温手段は、前記絶縁材と前記圧電セラミック体とを加熱する加熱手段と、前記加熱手段の出力を調整する出力調整手段とを備えており、
前記出力調整手段は、前記絶縁材の温度が前記圧電セラミック体の分極処理温度域に常時維持されるように前記加熱手段の出力を調整する一方、分極対象となる圧電セラミック体の温度が各圧電セラミック体を分極処理する毎に前記分極処理温度域まで昇温するように前記加熱手段の出力を調整するものであり、
前記被覆手段は、各圧電セラミック体を分極処理する際において、前記分極処理温度域まで昇温された圧電セラミック体の表面領域を前記絶縁材により覆うものである、
ことを特徴とする圧電トランスの製造装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の圧電トランスの製造装置であって、
前記加熱恒温手段は、前記絶縁材が収納されるとともに分極対象となる各圧電セラミック体が分極処理の毎に挿入配置される恒温槽をさらに有しており、
前記被覆手段は、前記恒温槽内において、前記圧電セラミック体の表面領域を前記絶縁材により覆うものである、
ことを特徴とする圧電トランスの製造装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の圧電トランスの製造装置であって、
前記出力調整手段は、各圧電セラミック体の加熱時において、前記恒温槽の温度を、前記分極処理温度域より高い高温域にしたのち、前記分極処理温度域に戻すように、前記加熱手段の出力を調整するものである、
ことを特徴とする圧電トランスの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電トランスの製造方法および製造装置に係り、詳しくは、その分極方法ないし構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電トランスは、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電セラミック材料を焼成してなる圧電セラミック体に、入力部もしくは出力部となる一対の分極領域を形成することで構成されている。入力部となる分極領域（以下、入力側分極領域という）と出力部となる分極領域（以下、出力側分極領域という）とは互いに分極方向が異なっている。例えば、圧電セラミック体として入力部側分極領域の分極方向は、圧電セラミック体の厚み方向に沿って設定されており、出力部側分極領域の分極方向は、圧電セラミック体の長手方向に沿って設定されている。
【０００３】
このように構成された圧電トランスを製造するに際して、圧電セラミック体の分極処理は次のように行われる。すなわち、分極処理は、通常、圧電セラミック体の各分極領域それぞれに対して電界を印加することで実施され、さらには印加する電界の向きにより分極方向を任意に設定できる。このような分極処理を実施するにあたり、圧電セラミック体の長手方向に沿って分極方向が設定された分極領域に対して分極処理を施す場合には、高電界を圧電セラミック体に印加する必要がある。これは、圧電セラミック体の表面に設けられた分極用電極の離間間隔が広くなる等の理由によっている。
【０００４】
しかしながら、このような高電界を圧電セラミック体に印加すると、圧電セラミック体の表面に沿面放電が生じて、圧電セラミック体の特性劣化を引き起こす要因となる。そこで、従来では、圧電セラミック体をシリコンオイル等の絶縁油内に浸漬した状態で、各分極領域に対してそれぞれ分極処理を施すことで、沿面放電を防止していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した絶縁油中での分極処理（以下、油中分極処理という）を施すことで作製した圧電トランスには、トランス内部で大きな応力が生じてクラックが発生しやすい、という不都合があった。以下、説明する。
【０００６】
圧電トランスにおいては、分極処理温度域が高い程、内部応力が緩和されてクラックが生じにくくなるという特性がある。油中分極処理では、圧電セラミック体を絶縁油に浸漬しているために、クラックが生じにくくなるまで分極処理温度域を高くすることが困難であった。
【０００７】
また、圧電トランスにおいては、高電圧（高電界）を加える程、クラックが生じやすくなるという特性がある。これに対して、圧電トランスには、分極処理温度域が低い程、分極に必要な印加電界が上昇するという特徴を有している。そのため、油中浸漬により分極処理温度域を高く設定することができない油中分極処理では、分極に必要な印加電界がより以上に上昇していた。このように、印加電界が必要以上に上昇せざるを得ない油中分極処理では、クラックがさらに生じやすくなっていた。
【０００８】
さらにまた、油中分極処理では、分極処理したのち圧電セラミック体から絶縁油を洗い落とす工程が必要であり、その分、製造工程が増加して製造時間が長時間化するうえに、製造コストを上昇させるという不都合があった。
【０００９】
なお、これに対して、気中で分極処理を施す場合には、上述した不都合（クラックの発生、洗浄工程の追加）を排除することができる。しかしながら、気中分極処理においては、圧電セラミック体表面での沿面放電を防止することができないという不都合がある。
【００１０】
このような気中分極処理の不都合（沿面放電）を解消したものとして、従来から電界冷却法と呼ばれる分極法がある。この方法は、圧電セラミック体を、そのキュリー温度付近の高温環境において低電界（低電圧）を印加することで分極処理し、そのうえで、印加電圧を維持した状態で室温まで冷却し、そののち、電界の印加を停止する、という各工程を有している。この電界冷却法によれば、油中分極処理の不都合（クラックの発生、洗浄工程の追加）を生じさせることなく、気中分極処理の不都合（沿面放電）を解消することができる。
【００１１】
しかしながら、電界冷却法には、冷却工程中において、分極処理により生じさせた９０度配向が元に戻ってしまい、所望の分極度が得られない、という不都合があった。
【００１２】
したがって、本発明の主たる目的は、クラックの発生を防いだうえで、所望の分極度を有する圧電トランスを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するためには、本発明の請求項１の発明は、圧電セラミック体上に、入力部を構成する分極領域と、出力部を構成する分極領域とを設けてなる圧電トランスの製造方法であって、
前記圧電セラミック体の表面領域を弾性を有する有形の絶縁材であって独立気泡を有する発泡材からなる絶縁材で覆ったうえで、前記分極領域に対して気中で分極処理を行うことに特徴がある。
【００１４】
また、本発明の請求項１３は、圧電セラミック体上に、入力部を構成する分極領域と、出力部を構成する分極領域とを設けてなる圧電トランスの製造装置であって、前記圧電セラミック体を気中において圧電セラミック体の分極処理温度域に維持する加熱恒温手段と、分極処理温度域に維持された前記圧電セラミックの表面領域を絶縁材で覆う被覆手段と、前記圧電セラミックの前記分極領域に対して、電界を印加して分極処理を行う電界印加手段とを有する、ことに特徴がある。
【００１５】
以上の構成を備えることにより、本発明では、次のような作用を有する。すなわち、気中で分極処理するために、クラックが生じにくくなるうえ、圧電セラミック体の表面を絶縁材で覆うので、十分なる分極度を得るために分極に際して高い電圧を印加しても沿面放電は生じにくくなる。
また、請求項１のように、前記絶縁材として、弾性を有す絶縁材を用いると、絶縁材に対して小さな荷重をかけるだけで、絶縁材を圧電トランスに密着させることができる。
さらに、絶縁材として、荷重をかけると、その内部から含有液が染み出すようなもの（例えば、シリコンンオイルが染み出すシリコン材）を用いる場合であっても、発泡させることで含有液が染み出すことを防止できる。
【００１６】
なお、絶縁材で覆う圧電セラミック体の表面部位は、請求項２、１４に記載したように、一方の分極領域に比べて分極に高い電界を必要とする他方の分極領域とするのが好ましい。そうすれば、確実に沿面放電を防止することができる。
【００１７】
さらには、請求項３、１５に記載したように、前記絶縁材で覆う前記圧電セラミック体の表面領域の大きさを、前記他方の分極領域に対して実施する分極処理で印加する電界によって前記圧電セラミック体の表面に沿面放電が生じない大きさに設定すれば、絶縁材を無駄にすることなく、確実に沿面放電を防止することができる。
【００１８】
なお、本発明の請求項４に記載したように、前記分極領域どうしは互いに分極方向が異なり前記他方の分極領域は、前記一方の分極領域より分極距離が長いものであり、前記他方の分極領域を分極処理する際に用いる分極用電極として、前記圧電セラミック体表面に設けられて前記一方の分極領域の分極処理に用いる分極用電極を流用する場合には、前記他方の分極領域を分極処理する際に、前記他方の分極領域とともに、前記一方の分極領域を構成する前記圧電セラミック体の表面領域と前記分極用電極とを前記絶縁材で覆うのが好ましい。
【００１９】
また、請求項４に記載した構成の場合には、請求項５に記載したように、前記絶縁材で覆う前記他方の分極領域を構成する前記圧電セラミック体の表面領域の大きさと、前記一方の分極領域を構成する前記圧電セラミック体の表面領域の大きさとを、互いに補完しつつ前記他方の分極領域に対して実施する分極処理で印加する電界により前記圧電セラミック体の表面に沿面放電が生じない大きさにそれぞれ設定すれば、絶縁材を無駄にすることなく、確実に沿面放電を防止することができる。
【００２２】
また、弾性を有する絶縁材により圧電トランスを覆うためには、例えば、請求項６、１８に記載したように、弾性を有する絶縁材によって圧電トランスをその厚み方向に挟み込むことで、圧電トランスを絶縁材により覆えばよく、そうすれば、一組の絶縁材により複数の圧電トランスを挟持した状態でこれら圧電トランスを同時に分極処理することができる。
【００２３】
また、請求項７、１９に記載したように、前記絶縁材によって前記圧電セラミック体をその厚み方向に挟み込むことで、前記圧電セラミック体を前記絶縁材により覆うとともに、挟持用の絶縁材のうちの一方として、前記圧電セラミック体に当接する内側絶縁材と、内側絶縁材の圧電セラミック体当接方向外側に設けられた外側絶縁材とを有し、前記外側絶縁材の弾性率が前記内側絶縁材の弾性率より高いものを用いるのが好ましく、そうすれば、次のような作用を有する。
【００２４】
すなわち、比較的反発力が弱く、変形に追随しやすい（弾性率が低い）内側絶縁材の変形により、圧電セラミック体の表面を満遍なく覆うことができる。しかしながら、内側絶縁材が変形しやすいために、内側絶縁材と圧電セラミック体とが確実に密着するとは限らない。これに対して、外側絶縁材は比較的反発力が強い（弾性率が高い）ために、外側絶縁材の変形により生じる応力が内側絶縁材に及ぶこととなる。そのため、内側絶縁材は外側絶縁材から及んだ応力によって圧電セラミック体に押し付けられてこれに密着することになる。したがって、圧電セラミック体は内側絶縁材により確実に覆われて分極処理時においても沿面放電が生じにくくなる。
【００２５】
請求項７、１９に記載した圧電トランスの製造方法や製造装置においては、請求項８、２０に記載したように、前記挟持用の絶縁材のうちの一方として、前記外側絶縁材の内側絶縁材取付面に収納溝を形成し、この収納溝内に前記内側絶縁材を収納配置したものを用いるのが好ましく、そうすれば、上述した作用を顕著に発揮することが可能となり、とくに、内側絶縁材に対して圧電セラミック体を押し付けるだけで、外側絶縁材の変形により生じる応力を内側絶縁材の周面全体に満遍なく確実に及ぼすことが可能となり、圧電セラミック体は内側絶縁材により確実に覆われて分極処理時においても沿面放電が生じにくくなる。このような作用を発揮するためには、前記収納溝として、Ｖ字形状をしたものを用いるのが好ましく、そうすれば、外側絶縁材の変形により生じる応力を内側絶縁材の周面全体にさらに満遍なく確実に及ぼすことが可能となる。
【００２６】
また、請求項１〜５のいずれかに記載の圧電トランスの製造方法や、請求項１６または１７に記載した圧電トランスの製造装置においては、請求項１０，２２に記載したように、前記絶縁材によって前記圧電セラミック体をその厚み方向に挟み込むことで、前記圧電セラミック体を前記絶縁材により覆うとともに、挟持用の絶縁材のうちの一方として、シート状に形成したものを用い、他方として前記圧電セラミック体を収納する溝を形成したものを用いるのが好ましく、そうすれば、分極処理に際して、絶縁材と圧電セラミック体との間に隙間が形成されることがなくなり、その分、分極処理における沿面放電をさらに確実に防止することができる。
【００２７】
また、請求項１ないし９のいずれかに記載の圧電トランスの製造方法においては、請求項１０に記載したように、前記絶縁材を用いて複数の圧電セラミック体を連続的に分極するとともに、前記絶縁材の温度を、前記圧電セラミック体の分極処理温度域に常時維持したうえで、各圧電セラミック体の分極処理においては、分極対象となる圧電セラミック体を前記分極処理温度域まで昇温したのち、前記絶縁材により圧電セラミック体の表面領域を覆い、その状態で前記分極領域に対して気中で分極処理するのが好ましい。
【００２８】
同様に、請求項１３ないし２１のいずれかに記載の圧電トランスの製造装置においては、請求項２２に記載したように、前記加熱恒温手段は、前記絶縁材と前記圧電セラミック体とを加熱する加熱手段と、前記加熱手段の出力を調整する出力調整手段とを備えており、前記出力調整手段は、前記絶縁材の温度が前記圧電セラミック体の分極処理温度域に常時維持されるように前記加熱手段の出力を調整する一方、分極対象となる圧電セラミック体の温度が各圧電セラミック体を分極処理する毎に前記分極処理温度域まで昇温するように前記加熱手段の出力を調整するものであり、前記被覆手段は、各圧電セラミック体を分極処理する際において、前記分極処理温度域まで昇温された圧電セラミック体の表面領域を前記絶縁材により覆うものであるのが好ましい。
【００２９】
以上のように構成した製造方法や製造装置においては、分極処理のたびに、絶縁材を昇温する工程が必要なくなり、その分、処理時間を短縮化することができる。さらには、複数の圧電セラミック体を分極するに際して、絶縁材を共通化することが可能となり、その分、分極処理に必要な部品の点数を削減することができる。
【００３０】
なお、請求項１０に記載した製造方法においては、請求項１１に記載したように、前記絶縁材を、前記分極処理温度域に温度設定された恒温槽に収納配置することで、前記絶縁材の温度を前記分極処理温度域に常時維持し、分極対象となる各圧電セラミック体を、分極処理する毎に前記恒温槽に挿入配置してその温度を前記分極処理温度域まで昇温させたのち、前記絶縁材により前記圧電セラミック体の表面領域を覆った状態で、前記恒温槽内において前記分極領域に対して気中で分極処理するのが好ましい。
【００３１】
同様に、請求項２２に記載した製造装置においては、請求項２３に記載したように、前記加熱恒温手段は、前記絶縁材が収納されるとともに分極対象となる各圧電セラミック体が分極処理の毎に挿入配置される恒温槽をさらに有しており、前記被覆手段は、前記恒温槽内において、前記圧電セラミック体の表面領域を前記絶縁材により覆うものである、のが好ましい。
【００３２】
以上のように構成した製造方法や製造装置においては、絶縁材の温度管理を比較的簡単にしかも精度高く行うことができる。
【００３３】
請求項１１に記載の圧電トランスの製造方法は、請求項１２に記載したように、前記圧電セラミック体に対する昇温過程においては、前記恒温槽内の温度を前記分極処理温度域より高い高温域にしたのち前記分極処理温度域に戻すことで、各圧電セラミック体を昇温する、のが好ましい。
【００３４】
同様に、請求項２３に記載の圧電トランスの製造装置においては、請求項２４に記載したように、前記出力調整手段は、各圧電セラミック体の加熱時において、前記恒温槽の温度を、前記分極処理温度域より高い高温域にしたのち、前記分極処理温度域に戻すように、前記加熱手段への出力を調整するものである、のが好ましい。
【００３５】
以上のように構成した製造方法や製造装置においては、圧電セラミック体をより短時間で昇温することが可能となる。これは、次のような理由によっている。本発明では、圧電セラミック体の分極処理温度域までの昇温時間を短縮するために、恒温槽の温度を分極処理温度域より高い高温域に設定した状態で圧電セラミック体を昇温させている。このとき、絶縁体は圧電セラミック体より温度追随性が低いので、圧電セラミック体が分極処理温度域近傍にまで昇温される程度の時間であれば、恒温槽内の温度が高温域下にあっても絶縁材自身の温度は分極処理温度域に維持されることになる。そのため、恒温槽内の温度を高温域にしたのち分極処理温度域に移行させるという処理を実施することで、絶縁材の温度を分極処理温度域で維持したまま、圧電セラミック体を速やかに分極処理温度域まで昇温させることが可能となる。
【００３６】
なお、上述した本発明の各発明において温度を示す概念として用いている分極処理温度域とは、分極処理温度±１０℃程度の範囲の温度域を指し、高温域とはこのようにして規定される分極温度域より高い温度域を指す。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態の圧電トランスの外観構成を示す斜視図であり、図２はその分解斜視図である。この圧電トランス１は、圧電セラミック体２を有している。圧電セラミック体２は長矩形のブロック形状をしており、圧電セラミック体２の長手方向に沿った一端側は入力部３を構成しており、他端側は出力部４を構成している。
【００３８】
圧電セラミック体２は、積層配置された複数枚（図では５枚）の圧電セラミック層５Ａ〜５Ｅから構成されている。圧電セラミック層５Ａ〜５Ｅは、長矩形板形状をしており、圧電セラミック層５Ａ〜５Ｅのうち、最上層の圧電セラミック層５Ｅを除く他の圧電セラミック層５Ａ〜５Ｄには、その上面に入力部内部電極６Ａ〜６Ｄが設けられている。
【００３９】
入力部内部電極６Ａ〜６Ｄは入力部３側に設けられており、その一端は圧電セラミック層５Ａ〜５Ｄの長辺側側面７Ａ、７Ｂに露出している。具体的には、圧電セラミック層５Ａ〜５Ｄを挟んで互いに隣接する入力部内部電極６Ａ〜６Ｄのうちの一方は、長辺側側面７Ａ、７Ｂのうちの一方に露出しており、他方は、長辺側側面７Ａ、７Ｂのうちの他方に露出している。
【００４０】
圧電セラミック体２の長辺側側面７Ａ、７Ｂのそれぞれには入力部外部電極８Ａ、８Ｂが設けられている。入力部外部電極８Ａ、８Ｂは、長辺側側面７Ａ、７Ｂの入力部３側に設けられている。
【００４１】
長辺側側面７Ａに設けられた入力部外部電極８Ａは、長辺側側面７Ａに露出する入力部内部電極６Ａ、６Ｃに当接して電気的に接続されている。同様に、長辺側側面７Ｂに設けられた入力部外部電極８Ｂは、この長辺側側面７Ｂに露出する入力部内部電極６Ｂ、６Ｄに当接して電気的に接続されている。
【００４２】
出力部４側に位置する圧電セラミック体２の短辺側側面７Ｃには、出力部電極９が設けられている。
【００４３】
そして、圧電セラミック体２は、入力部３側においてその厚み方向（具体的には、入力部内部電極６Ａ〜６Ｄの対向方向）に沿って分極処理されており、出力部４側においてその長手方向に沿って分極処理されている。
【００４４】
このように構成された圧電トランス１では、入力部外部電極８Ａ、８Ｂに交流電圧を印加して圧電セラミック体２全体に縦振動を発生させ、その圧電セラミック体２の縦振動に応じて出力部４に生じる電圧を出力部電極９から取り出すことで昇圧することができる。反対に、出力部電極９に入力電圧を加えたうえで、入力部３に生じる電圧を入力部外部電極８Ａ、８Ｂから取り出すことで、降圧することができる。
【００４５】
以上の構成を有する圧電トランス１においては、一般に、次のようにして気中分極処理を行う。すなわち、図３（ａ）の平面図、図３（ｂ）の断面図に示すように、入力部３側においては、入力部外部電極８Ａ、８Ｂを分極用電極として用いたうえで、これら入力部外部電極８Ａ、８Ｂに対して、所定の分極処理温度域(１７０℃程度)に昇温した気中において直流電圧を印加することで、対向する入力部内部電極６Ａ〜６Ｄの間に同様の電圧を印加する。これにより、入力部３内において、圧電セラミック層５Ａ〜５Ｅの厚み方向を分極方向にして各圧電セラミック層５Ａ〜５Ｅを分極処理する。この場合、分極距離が比較的短い（圧電セラミック層５Ａ〜５Ｅの厚み）ために、数百Ｖ程度という比較的小さな直流電圧を入力部外部電極８Ａ、８Ｂに印加することで分極処理を実施する。
【００４６】
一方、出力部４側においては、入力部外部電極８Ａ、８Ｂと、出力部電極９とを分極用電極として用いる。すなわち、出力部４側においては、入力部外部電極８Ａ、８Ｂを分極用電極の一つとして流用している。そして、出力部電極９と入力部外部電極８Ａ、８Ｂとの間に気中において直流電圧を印加することで、その長手方向を分極方向にして出力部４側の圧電セラミック体２を分極処理する。この場合、分極距離が長い（圧電セラミック体２の長手方向）ために、数十ＫＶ程度という比較的大きい直流電圧を出力部電極９と入力部外部電極８Ａ、８Ｂとの間に印加することで分極処理を実施する。具体的には、出力部４側を気中分極処理するために必要な圧電セラミック体２に対する印加電界は、１５．５ＫＶという高電圧が必要となる。なお、１５．５ＫＶという高電圧印加により行う出力部側の分極処理における他の条件は、次の通りである。すなわち、分極処理温度域１７０℃前後、昇電圧時間６０ｓｅｃ、電圧保持時間３ｍｉｎである。
【００４７】
分極処理温度域を１７０℃前後に設定したのは、次のような理由によっている。図４は、上記条件で分極処理温度域だけを変動させて、分極処理を実施した際に得られる出力部４のΔｆの変動を示しており、横軸は分極処理温度域を示し、縦軸はΔｆを示している。なお、Δｆは、最大インピーダンスが得られる周波数ｆａと最小インピーダンスが得られる周波数ｆｒとのとの間の周波数範囲（ｆａ−ｆｒ）であって、分極度の指標を示しており、Δｆを大きくする程、圧電トランス１の発熱を抑制することができる。
【００４８】
図４より明らかなように、分極処理温度域を１７０℃前後に設定した際にΔｆは最大値を示している。このような測定結果に基づいて、上記分極条件においては、分極処理温度域を１７０℃前後に設定している。
【００４９】
このように、出力部３側を分極処理する際には、大きな電圧（１５．５ＫＶ）を印加する必要がある。このような印加電圧（１５．５ＫＶ）を圧電セラミック体２に印加すると、入力部外部電極８Ａ、８Ｂと出力部電極９との間には、１．１９ＫＶ／ｍｍという高い電界が生じる。一般に、気中におけるトランス沿面放電開始電界は、０．９２ＫＶ／ｍｍといわれており、このような高い電界が生じると、圧電セラミック体１に沿面放電が生じて圧電トランス１を破壊する恐れがある。
【００５０】
そこで、本実施形態では、以上の分極処理工程を実施するに際して、図５に示すように、出力部４側の圧電セラミック体２の表面をシリコンシート等の絶縁材シート１０により覆うことで沿面放電を防止している。具体的には、絶縁材シート１０は次のように配置している。すなわち、出力部４側の分極処理においては、出力部電極９と入力部外部電極８Ａとの互いに対向する端部どうしの間で沿面放電が発生する。そこで、入力部外部電極８Ａの上記対向端部から出力部電極９にかけて、圧電セラミック体２の表面を絶縁材シート１０で覆うことで沿面放電を防止している。絶縁材シート１０は、帯状若しくは環状にしたうえで、短辺側端面７Ｃに対して平行な向きに沿って、圧電セラミック体２に巻回することで、圧電セラミック体２に設置する。このとき、ある程度の荷重（１．６ｋｇ／ｃｍ2程度）をかけた状態で絶縁材シート１０を圧電セラミック体２の周囲に券回することで、圧電セラミック体２に絶縁材シート１０を密着させる。これにより、沿面放電を確実に防止する。なお、沿面放電を確実に防止するためには、シリコンシートから絶縁材シート１０を構成した場合、絶縁材シート１０は５００μｍ程度の厚みが必要となる。
【００５１】
次に、上記構成による沿面放電の防止効果を測定した結果を、図６を参照して説明する。図６は、出力部４側の圧電セラミック体２を覆う絶縁材シート１０の長さ寸法を変動させて、耐沿面電界強度（ＫＶ／ｍｍ）を測定した結果を示している。具体的には、絶縁材シート１０の一端を入力部外部電極８Ａの出力部電極側端面に設定したうえで、その他端を出力部電極９に向けて延出させる。このようにして設定した絶縁材シート１０の上記他端位置を種々設定することで、長さの異なる絶縁材シート１０により覆われた複数の測定用圧電トランスを作製する。そして、作製した測定用圧電トランスの耐沿面電界強度（ＫＶ／ｍｍ）を測定してその結果を図６に記入した。
【００５２】
図６から明らかなように、絶縁材シート１０の長さ寸法（出力部４を覆う長さ寸法）Ｈが大きい程、耐沿面電界強度が高くなっているのがわかる。通常、気中において圧電トランスを分極処理する際には、通常、１．２３ＫＶ／ｍｍ（上述した１．１９ＫＶ／ｍｍの値より若干大きな値）という電界強度が必要となる。図６から見て、分極処理に必要な電界強度（１．２３ＫＶ／ｍｍ）を圧電セラミック体１に対して印加しても沿面放電を生じさせないためには、絶縁材シート１０の長さ寸法Ｈを、１３ｍｍに設定する必要があることが理解できる。通常、圧電トランス１の出力部３の長さ寸法は、１３ｍｍ程度のあるものが多い。したがって、このような大きさを有する圧電トランス１において、沿面放電を生じさせることなく、出力部３の分極処理を行うためには、出力部３側の圧電セラミック体２のほぼ全体を絶縁材シート１０により覆う必要がある。
【００５３】
絶縁材シート１０を用いて以上のようにして作製した圧電トランス１についてその特性（分極度：Δｆ）を測定した。測定条件は次の通りである。圧電セラミック体２に  対して、上述した形状の絶縁材シート１０により被覆した圧電トランス１（未分極処理状態）を、１７０℃の大気環境中に、６０分晒すことで、圧電トランス１を上記処理温度にしたうえで、入力部外部電極８Ａ、８Ｂと出力部電極９との間に１５．５ＫＶの電圧を３ｍｉｎだけ印加した。そののち、５ｍｉｎエージング処理をしたのち、圧電トランス１を常温に戻した。
【００５４】
このようにして出力部４の分極処理を行った圧電トランス１の出力部４側のΔｆを測定した。その結果、油中分極処理と同等のΔｆが得られた。このように本発明を実施すれば、気中分極処理であっても、油中分極処理と同様の分極度（Δｆが得られる。しかも、油中分極でないので、圧電トランス１にクラック等の破損が生じることもない。
【００５５】
以上説明した実施形態では、出力部４側だけを絶縁材シート１０により覆っていたが、図７に示すように、入力部３側の圧電セラミック体２表面も絶縁材シート１０’により覆ってもよく、その場合であっても同様の沿面放電防止効果が得られる。図７では、絶縁材シート１０’の入力部側端縁をさらに入力部側に延出させることで、入力部外部電極８Ａ、８Ｂの出力部側端縁を絶縁材シート１０’により覆っている。
【００５６】
図８は、入力部外部電極８Ａ、８Ｂの出力部側端縁を絶縁材シート１０’で覆う寸法（図７において、符号Ｊで記載）をそれぞれ変動させた各サンプル（圧電トランス）を作製し、これらのサンプルにおいて、出力部４側において要求される沿面電界強度を測定した結果を示している。なお、出力部４側において要求される沿面電界強度とは、次のものをいう。すなわち、入力部外部電極８Ａ、８Ｂの出力部側端縁を絶縁材シート１０’で覆う寸法Ｊを変動させるという条件のもとで、圧電トランス１の分極処理に必要な電界強度（１．２３ＫＶ／ｍｍ）のうち、出力部４側において要求される電界強度を示している。
【００５７】
図８から明らかなように、寸法Ｊ（絶縁材シート１０’により入力部外部電極８Ａ、８Ｂを覆う寸法）を大きくすることで、入力部外部電極８Ａ、８Ｂと出力部電極９との間の見かけ上の離間距離を長くし、これによって分極処理に必要な電界強度（１．２３ＫＶ／ｍｍ）のうち出力部４側において要求される電界強度を小さくすることが可能となっている。したがって、出力部４側において要求される電界強度が小さくなるため、寸法Ｈ（絶縁材シート１０’により出力部４の圧電セラミック体２を覆う寸法）を小さくすることが可能となっている。
【００５８】
以上のような見地にたって、圧電トランス１の気中分極処理に必要な電界強度（１．２３ＫＶ／ｍｍ）を印加した状態においても、沿面放電を防止することが可能な寸法Ｈと寸法Ｊとの組み合わせを図９に示している。
【００５９】
この図から明らかなように、寸法Ｈと寸法Ｊとを組み合わせて絶縁材シート１０’を配置することで、確実に沿面放電を防止したうえで、気中分極処理により圧電セラミック体２を分極処理することができる。
【００６０】
以上説明した実施形態では、環状帯とした絶縁材シート１０を圧電セラミック体２の周囲に券回していたが、図１０、図１１に示すように、上下一対に分割したシリコン材等からなる絶縁材ブロック２０Ａ、２０Ｂにより圧電セラミック体２を挟持してもよい。この場合、絶縁材ブロック２０Ａ、２０Ｂとして弾性を有するものを用いれば、少ない挟持力でもって、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂを圧電セラミック体２に密着させることができ、さらに確実に沿面放電を防止することができる。また、上下一対の絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂにより複数の圧電セラミック体２を一度に挟持した状態でこれら圧電セラミック体２を同時に分極処理（電圧印加）することができる。
【００６１】
弾性を有する絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂとしては、図１０、図１１に示すように、例えば、シリコン材等の絶縁材を発泡させたものを用いることができる。具体的には、シリコン混和物である一対の溶液を比率１：１の割合で混合して所定時間（例えば５分間）攪拌することで独立気泡を有する発泡シリコン材を形成する。本発明の絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂとしては、発泡により前記溶液の約３倍に容積が増大した発泡シリコン材を好ましく用いることができる。
【００６２】
なお、発泡した気泡は円形というよりはむしろ楕円形をしており、さらにはその向きがほぼ揃うことが知られている。つまり、発泡には発泡方向が存在する。そして、発泡材（発泡シリコン材等）においては、発泡方向に沿って加えられる荷重により生じる変形量と、発泡方向に対して直交する方向に沿って加えられる荷重により生じる変形量とではその値が異なり、発泡方向に対して直交する方向に沿って荷重が加えられた方がより変形しやすい。
【００６３】
そのため、上記絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂとして、発泡シリコン材等の発泡材を用いる場合には、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂとして、ブロック対向方向、つまり、挟持方向と直交する方向に沿ってその発泡方向を設定した発泡材を用いればよい。そうすれば、小さな挟持力でもって絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂを変形させて圧電セラミック体２に密着させることができる。
【００６４】
また、絶縁材ブロック２０Ａ、２０Ｂとしてシリコン材を用いる場合には、ブロック内に含まれるシリコンオイルが挟持動作によって染み出して、圧電セラミック体２に付着することが考えられ、その場合には、後工程としてシリコンオイルの洗浄が必要となる場合がある。しかしながら、その場合であっても、シリコン材を発泡処理すれば、圧電セラミック体２に対するシリコンオイルの付着を防止することができ、洗浄工程が要らなくなる。
【００６５】
なお、本願発明者は、３倍に容積を膨大させた発泡シリコン材からなる絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂを変形させて圧電セラミック体２に密着させるのに必要な荷重を、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂの厚みを違えて測定した。その結果、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂの厚みが厚い程、前記荷重が小さくなることが確認できた。さらには、厚みが１５ｍｍ以上となると、前記荷重が飽和することも確認できた。この測定結果から、上記発泡シリコン材からなる絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂでは、各絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂの厚みを１５ｍｍとすることが好ましいのが理解できる。
【００６６】
なお、発泡シリコン材等の弾性材からなる絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂに圧電セラミック体２を押し込むことで、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂに圧電セラミック体２を密着させる際には、その押し込み方法によっては、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂと圧電セラミック体２との間にギャップが形成されてしまい、両者を密着させることができなくなってしまうことが考えられる。以下、説明する。
【００６７】
図１２に示すように、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂに対して圧電セラミック体２を押し付けていくと、圧電セラミック体２の底面に当接して沈み込む絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂの表面領域２０ａと、圧電セラミック体２に当接せずに沈み込まない表面領域２０ｂとの間の表面領域２０ｃに傾斜面２１が形成される。そして、このようにして傾斜面２１が形成されると、この傾斜面２１と圧電セラミック体２の側面との間にギャップ２２が形成されてしまい、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂを圧電セラミック体２に密着させることができなくなってしまう。
【００６８】
このようなギャップ２２をなくすためには、沈み込まない表面領域２０ｂを別途、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂの内部に向けて加圧することで、表面領域２０ｂ内部の絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂをその平面方向に伸び出させ、これによってギャップ２２を埋めることができる。このようにしてギャップ２２を埋めるためには、前記表面領域２０ｂに対する加圧条件を次のように設定すればよい。
【００６９】
図１３は、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂ（ここではその表面は平面としている）に対して、その表面に圧電セラミック体２を配置したうえで、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂの表面領域２０ａ、２０ｂに対して押し込み処理を施した際に生じるギャップ２２の大きさ、および表面領域２０ｂの平面方向の伸び量を測定した結果を示している。なお、ここでは、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂとして、発泡処理により容積を３倍増大させたシリコン材からなる絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂを用いている。そして、このように構成された厚み１５ｍｍの絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂに対して、厚み１．２ｍｍの圧電セラミック体２を押し付けている。
【００７０】
図１３において、表面領域２０ａ、２０ｂに対する押し込み量（表面領域２０ａは圧電トランス１を介して押し込んでいる）を横軸とし、それにより生じるギャップ２２の大きさ（ギャップ量）と表面領域２０ｂの平面方向の伸び量とを横軸としている。
【００７１】
図１３に示すように、表面領域２０ａを１．２ｍｍ程度まで押し込むと、１．５ｍｍ程度のギャップ２２が形成される。そして、さらに押し込み量を増大させると傾斜面２１の傾斜角度が徐々に大きくなり、それに伴って、ギャップ２２も徐々に小さくなる。
【００７２】
一方、表面領域２０ｂを１．２ｍｍ程度まで押し込むと、表面領域２０ｂの内部は平面方向に膨出を生じて伸び出す。そして、さらに押し込み量を増大させると、伸び量も増大し、押し込み距離３ｍｍ程度になると、伸び量は、１．０ｍｍ程度で飽和する。
【００７３】
図１３から明らかなように、ギャップ２２を解消して、絶縁体ブロック２０を圧電セラミック体２に密着させるためには、表面領域２０ｂの内部の伸び量がギャップ２２と同等もしくは上回る（ギャップ２２≦伸び量）ように、表面領域２０ａ、２０ｂの押し込み量を設定すればよい。
【００７４】
以上説明した絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂでは、一対の絶縁体ブロッ２０Ａ、２０Ｂにより圧電トランス１を挟み込む構成としたうえで、各絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂとして、同一の弾性率を有する一種類の発泡シリコン材等の絶縁材からなる絶縁体ブロックを用いていたが、この他、次のように構成することもできる。
【００７５】
すなわち、この変形例では、図１４に示すように、単一の絶縁体ブロック３０Ａと、絶縁材シート３５とにより圧電トランス１の周囲を覆う構成としている。絶縁体ブロック３０は、圧電トランス１に当接する内側絶縁材３０Ａと、内側絶縁材３０Ａの外側に設けられた外側絶縁材３０Ｂとを有している。具体的には内側絶縁体ブロック３０Ａは、外側絶縁体ブロック３０Ｂに設けられたＶ字状の収納凹部３２内を埋める形状で、外側絶縁体ブロック３０Ｂに設けられている。
【００７６】
これら絶縁材３０Ａ、３０Ｂは、ケーシング３１の収納凹部３３内に収納配置されている。絶縁体ブロック３０は、外側絶縁材３０Ｂを収納凹部３３に当接させた状態でケーシング３１に収納されており、これにより、外側絶縁体ブロック３０Ｂは、収納凹部３３内に埋設される一方、内側絶縁体ブロック３０Ａの外表面は、収納凹部３３から外部に露出している。
【００７７】
内側絶縁材３０Ａと、外側絶縁材３０Ｂとは、弾性を有する絶縁材により、構成しており、さらには、各絶縁材３０Ａ、３０Ｂの弾性率を次のように設定している。すなわち、外側絶縁材３０Ｂの弾性率を内側絶縁材３０Ａの弾性率より高く設定している。具体的には、各絶縁材３０Ａ、３０Ｂを、発泡処理されたシリコン材等の絶縁材から構成するともに、その発泡率を互いに変えることで、上述した弾性率の違いを設定している。詳細にいえば、本例では、内側絶縁材３０Ａを、１０倍発泡処理されたシリコン材から構成する一方、外側絶縁材３０Ｂを、３倍発泡処理されたシリコン材から構成している。
【００７８】
このように構成された絶縁体ブロック３０を用いた分極処理は、次のように実施される。すなわち、まず、図１４（ａ）に示すように、台座３４上に絶縁材シート３５を敷いたうえに圧電トランス１を載置する。この状態で、図１４（ｂ）に示すように、圧電トランス１の上方から、絶縁体ブロック３０を圧電トランス１に近接させることで、内側絶縁材３０Ａに圧電トランス１を当接させる。この状態でさらに絶縁体ブロック３０を圧電トランス１側に押し付けることで絶縁体ブロック３０を変形させる。この変形は次のように進行する。すなわち、まず、内側絶縁体ブロック３０Ａが圧電トランス１の周囲を囲い込むように変形する。この状態においては、内側絶縁体３０Ａは、圧電トランス１の周面に接することにはなるが、内側絶縁体ブロック３０Ａの弾性率が低い（反発力が弱い）ために、周面に対して完全に密着するには至らない。
【００７９】
そして、さらに絶縁体ブロック３０を圧電トランス１に押し付けると、内側絶縁体ブロック３０Ａは、ほぼ変形不能な状態近くまで変形する一方、今度は、主として外側絶縁体ブロック３０Ｂが変形する。外側絶縁体ブロック３０Ｂは変形により内側絶縁体ブロック３０Ａの周囲を囲い込むような形状に変形する。このとき、内側絶縁体３０Ａは、外側絶縁体ブロック３０Ａの収納凹部３２に収納されている。そのため、外側絶縁体ブロック３０Ｂの変形による内側絶縁体ブロック３０Ａの囲い込みは、確実に達成されることになる。さらには、収納凹部３２をＶ字形状にしているためのその囲い込みはさらに確実になる。
【００８０】
この状態を維持する（押し付け量を維持する）と、外側絶縁体ブロック３０Ｂの変形応力は内側絶縁体ブロック３０Ａに及ぶことになる。外側絶縁体ブロック３０Ｂの弾性率は、内側絶縁体ブロック３０Ａに比して高く（反発力が強く）設定されており、しかも、その外側はケーシング３１により固定されている。そのため、内側絶縁体ブロック３０Ａの変形応力より大きい外側絶縁体ブロック３０Ｂの変形応力は、確実に内側絶縁体ブロック３０Ａに及ぶ。ここで、外側絶縁体ブロック３０Ｂは、内側絶縁体ブロック３０Ａの圧電トランス当接方向外側に配置されている。そのため、外側絶縁体ブロック３０Ａの変形応力により、内側絶縁体ブロック３０Ａは圧電トランス１に押し付けられて密着することになる。したがって、圧電トランス１の周面は、内側絶縁体ブロック３０Ａと絶縁材シート３５とにより確実に覆われることになり、この状態で、分極処理（電界印加）が実施されて高い電界を印加されても、圧電トランス１の周面に沿面放電が生じることはない。また、このとき、圧電トランス１は、絶縁材シート３５により受け止められるために、絶縁体ブロック３０の押し付けによってもその位置がずれることはない。
【００８１】
また、他の変形例としては、図１５に示すものがある。この変形例では、弾性体ブロック４０Ａと絶縁材シート４０Ｂとにより圧電トランス１を挟み込む構成としている。そして、さらに具体的にいえば、次のようにして圧電トランス１（圧電セラミック体２）を挟み込んでいる。
【００８２】
すなわち、弾性体ブロック４０Ａに、圧電トランス１の上面および側面を覆う収納溝４１を形成している。そして、絶縁体シート４０Ｂ上に載置した圧電トランス１上に弾性体ブロック４０Ａを覆い被せることで、弾性体ブロック４０Ａの収納溝４１に圧電トランス１を収納する。こうすることで、圧電トランス１の底面を絶縁材シート４０Ｂにより覆う。さらには、弾性体ブロック４０Ａの弾性変形によって収納溝４１の内面を圧電トランス１の上面および側面に密着させて、トランス上面および側面を収納溝内面により覆う。このようにして圧電トランス１の周囲全面を弾性体ブロック４０Ａと絶縁材シート４０Ｂとによって覆った状態で圧電トランス１（圧電セラミック体２）に対して分極処理を施す。
【００８３】
このような圧電トランス１の被覆構造および分極方法では、絶縁材シート４０Ｂと圧電トランス１（圧電セラミック体２）の底面側稜線との間に隙間が生じやすく、ここから放電が発生するという不具合が生じる恐れがある。そこで、この変形例では、次のようにして、このような放電を防止している。
【００８４】
すなわち、絶縁材シート４０Ｂとして弾性を有するものを用いることで絶縁材シート４０Ｂを変形可能とする。これにより、絶縁材シート４０Ｂ上に載置された圧電トランス１に対して絶縁材シート４０Ｂが追従した形態に変形可能となる。そのため、絶縁材シート４０Ｂと圧電トランス１の底面側稜線との間に生じる隙間が、絶縁材シート４０Ｂの変形により覆われて存在しなくなって上記放電が防止される。
【００８５】
このような特性を発揮するためには、この変形性では、材料の一例として、次のようなものを用いている。すなわち、弾性体ブロック４０Ａを３倍発泡のシリコン材から構成するとともに、絶縁材シート４０Ｂも３倍発泡のシリコン材から構成している。この場合、絶縁材シート４０Ｂの厚みを、２ｍｍ程度という比較的薄い厚みとすれば、圧電トランス１の載置安定性を確保して、分極用端子を圧電トランス１の電極に接触させる際の接触安定性を確保することができる。また、この場合、収納溝４１の深さを、圧電トランス１の高さ寸法と略同一とする一方、収納溝４１の幅を、圧電トランス１の幅寸法に対して、±０．２５ｍｍ程度の相違を有する寸法とするのが好ましい。そうすれば、上述した隙間は確実に塞ぐことができる。
【００８６】
以上のようにして、圧電トランス１において、圧電セラミック体２を分極処理するのであるが、圧電トランス１を連続的に分極処理する際の処理時間を短縮化するために、本実施形態では、次のような方法を実施している。
【００８７】
この方法を実施するにあたっては、まず、図１６に示すように、治具ベース５０と、フォーム治具５１と、恒温槽５２（任意の温度に内部を調整可能な加熱保温機構を備えた槽）とからなる装置を用意する。なお、この装置においては、治具ベース５０とフォーム治具５１とによって被覆手段が構成され、恒温槽５２から加熱恒温手段が構成されている。さらには恒温槽５２に設けられたヒータ５２ａから加熱手段が構成され、ヒータ５２ａに供給する電力を制御する制御部５２ｂから出力調整手段が構成されている。
【００８８】
治具ベース５０は、基台５３に複数の台座３４を設け、各台座３４上に絶縁材シート３５を配置して構成されている。フォーム治具５１は、基台５４に、複数の絶縁体ブロック３０を配置して構成されている。絶縁体ブロック３０は、内側絶縁体３０Ａと外側絶縁材３０Ｂとがケーシング３１に取り付けられて構成されている。なお、台座３４、絶縁材シート３５、および絶縁体ブロック３０の構成は、図１４を参照して上述した構成と同様であるので、ここでは、その詳しい説明を省略する。
【００８９】
次に、恒温槽５２にフォーム治具５１を挿入したうえで、圧電セラミック体２の分極処理温度域（ここでは１７５℃前後とする）まで恒温槽５２の内部を加熱して保温することで、フォーム治具５１の温度を分極処理温度域に維持する。フォーム治具５１の温度を分極処理温度域に安定して維持するには例えば、１時間程度の時間を要する。
【００９０】
上述した昇温過程が終了したのち、今度は、恒温槽５２の内部設定温度を分極処理温度域より若干高い高温域（例えば、２２０℃前後）まで上昇させたうえで、恒温槽５２内に、圧電セラミック体２を装着した治具ベース５０を挿入する。このとき、フォーム治具５１は恒温槽５２内に収納したままにしておく。圧電セラミック体２は絶縁材シート３５上に載置することで治具ベース５０に装着する。この状態で恒温槽５２の状態を３００秒間維持することで、圧電セラミック体２は、分極処理温度近くまで高速に加熱される（昇温過程）。
【００９１】
圧電セラミック体２に対する昇温過程が終了すると、恒温槽５２の内部設定温度を分極処理温度域まで下降させる。この状態で恒温槽５２を３００秒間維持することで、圧電セラミック体２（治具ベース５０を含む）の温度を分極処理温度域（１７５℃前後）に恒温保持する（恒温過程）。
【００９２】
圧電セラミック体２に対する恒温過程が終了すると、治具ベース５０に対してフォーム治具５１を相対配置させた状態で両者を互いに押し付けることで、圧電セラミック体２を、絶縁体ブロック３０と絶縁材シート３５との間で挟持する。絶縁体ブロック３０と絶縁材シート３５とによる圧電セラミック体２の挟持操作は、恒温槽５２内において実施する。この状態で、圧電セラミック体２に対して恒温槽５２内で分極処理およびエージング処理を実施する。分極処理およびエージング処理は、図示しない電界印加手段により実施する。電界印加手段は、図１８を参照して後述する装置と同様の構成を有しており、その説明については後述するため、ここでは省略する。
【００９３】
この分極処理は、上述した実施の形態の説明と同様、絶縁体ブロック３０と絶縁材シート３５とによって圧電セラミック体２が覆われているので、放電は防止される。
【００９４】
分極処理およびエージング処理が終了すると、フォーム治具５１を残して、圧電セラミック体２を治具ベース５０ごと恒温槽５２から取り出す。そして、次に分極処理する圧電セラミック体２を装着した治具ベース５０を恒温槽５２内に挿入したうえで、上述した一連の分極処理を引き続き実施する。そして、このような処理を連続的に実施することで、単一のフォーム治具５１を用いて複数の圧電セラミック体２を連続的に分極処理する。
【００９５】
以上の分極処理を実施する工程上における温度プロセスを測定した結果の一例を図１７に示す。図１７において、横軸は時間（秒）を、縦軸は、恒温槽５２、圧電セラミック体２、および治具ベース５０（絶縁体ブロック３０）の温度（℃）をそれぞれ示す。図１７に示すように、恒温槽５２内の温度は、昇温過程において３００秒かけて１７５℃から２２０℃まで昇温されたのち、恒温過程において３００秒かけて分極処理温度域（１７５℃）まで冷却され、この分極処理温度域を分極過程に移行しても維持される。
【００９６】
この温度プロセスの測定結果により明らかなように、昇温過程における恒温槽５２の設定温度を分極処理温度域より若干高い高温域に設定することで、圧電セラミック体２を速やかに分極処理温度域まで昇温することが可能となり、その分、分極処理時間の短縮化が図れる。このとき、フォーム治具５１は圧電セラミック体２より温度追随性が低いので、圧電セラミック体２が分極処理温度域近傍にまで昇温される程度の時間であれば、恒温槽５２内の温度が高温域下にあってもフォーム治具５１自身の温度は分極処理温度域に維持されることになる。そのため、昇温過程において恒温槽５２内の温度を高温域にしたのち、恒温過程において恒温槽５２の温度を分極処理温度域に移行させることで、フォーム治具５１の温度を分極処理温度域で維持したまま、圧電セラミック体２を速やかに分極処理温度域まで昇温させることが可能となる。
【００９７】
図１８は、上述した圧電トランスの各製造方法を実施することができる圧電トランスの製造装置の構成の一例を示す図である。この例では、一対の絶縁体ブロック３０Ａ、３０Ｂにより圧電トランス１を挟み込んだ状態で分極処理を施す方法を実現する装置を、本発明の製造装置の一例として記載する。
【００９８】
この圧電トランスの製造装置は、恒温室１００を有している。恒温室１００は、ヒータ装置１０１によって分極処理温度域（例えば、１７０℃前後）まで加熱されたのち、保温可能となっている。
【００９９】
恒温室１００には一対の絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂが設けられている。絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂとしては、例えば、シリコン材等の絶縁材を発泡させることで、弾性を持たせたものを用いることができる。また、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂには、圧電トランス１を挟持する挟持用凹部１１０が形成されている。両絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂの挟持用凹部１１０、１１０は、互いに対向して配置された状態において両凹部１１０、１１０の内周面が圧電セラミック体２の周面を覆う大きさに形成されている。
【０１００】
さらには、一方の絶縁体ブロック２０Ａは昇降機構１０２が連動連結されており、絶縁体ブロック２０Ａは、この昇降機構１０２によって他方の絶縁体ブロック２０Ｂに対して当接／離脱動作可能となっている。
【０１０１】
また、この圧電トランスの製造装置には、プロープ装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃと、これらプローブ装置１０３Ａ〜１０３Ｃを介して、圧電セラミック体２に分極用の電界を印加する直流電源装置１０４とを備えている。
【０１０２】
なお、上述した製造装置の説明では、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂにより圧電トランス１を覆うように構成していたが、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂに換えて、図５、図７に示す帯状体からなる絶縁材シート１０により圧電トランス１を覆うように構成してもよいのはいうまでもない。この場合には、絶縁材シート１０により圧電トランス１を覆う手段が必要となる。この手段の一例としては、絶縁材シート１０を機械的に圧電トランス１に券回する手段が考えられる。
【０１０３】
この圧電トランスの製造装置を用いた圧電トランスの分極処理方法の概略を説明する。すなわち、まず、昇降機構１０２を駆動させて、絶縁体ブロック２０Ａを絶縁体ブロック２０Ｂから離間する位置まで上昇させたうえで、絶縁体ブロック２０Ｂの挟持用凹部１１０内に未分極処理状態の圧電トランス１を挿入配置する。
【０１０４】
この状態で、昇降機構１０２を駆動させて、絶縁体ブロック２０Ｂを、絶縁体ブロック２０Ａに対して当接する位置まで下降させて、両絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂの挟持用凹部１１０、１１０内に圧電トランス体１を挿入配置する。これにより、圧電トランス体１の出力部４側の周面（場合によっては、入力部３側の周面も含む）を、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂにより覆う。
【０１０５】
この状態で、ヒータ装置１０１を駆動させて、恒温室１００を、所望の分極処理温度域（例えば、１７０℃前後）まで昇温したうえで保温する。なお、昇温処理は、分極処理を行う前工程として、予め、実施しておいてもよい。
【０１０６】
そして、入力部外部電極８Ａ、８Ｂと、出力部電極９とにそれぞれ、プローブ装置１０３Ａ、１０３Ｂ、１０３Ｃを当接させる。そして、入力部３側を分極処理する場合には、入力部外部電極８Ａと８Ｂと間に、直流電源装置１０４から所定の直流電圧（電界）を印加することで、入力部３側を分極処理する。一方、出力部４側を分極処理する場合には、入力部外部電極８Ａ、８Ｂと、出力部電極９との間に、直流電源装置１０４から所定の直流電圧（電界）を印加することで、出力部４側を分極処理する。
【０１０７】
出力部４側を分極処理する際には、１５．５ＫＶといった高い電圧が必要となるが、その際において出力部４側の周面は、絶縁体ブロック２０Ａ、２０Ｂにより覆われているために、沿面放電が生じず、精度高く分極処理することができる。
【０１０８】
なお、上述した圧電トランスの製造装置を用いた圧電トランスの製造方法においては、先に記述した圧電トランスの製造方法の基本的な製造工程についてのみ説明したが、この圧電トランスの製造装置が本発明の圧電トランスの製造方法のすべてについて同様に実現することができるのはいうまでもない。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、絶縁材により圧電セラミック体を覆うという比較的簡単な構成を付加することで、クラックの発生を防いだうえで、所望の分極度を有する圧電トランスを得ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の製造方法により製造される圧電トランスの構成を示す斜視図である。
【図２】図１の圧電トランスの内部構造を示す分解斜視図である。
【図３】実施形態の圧電トランスの製造方法における分極処理工程をそれぞれ示す図である。
【図４】分極処理温度域と出力部側の分極度との関係を示すグラフである。
【図５】実施形態の圧電トランスの製造方法における分極処理工程を示す一部切欠側面図である。
【図６】絶縁シートによって出力部側を覆う長さと、耐沿面電界強度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の変形例における分極工程を示す一部切欠側面図である。
【図８】入力部を覆う距離と、出力部で要求される沿面電界強度との間の関係を示すグラフである。
【図９】  寸法Ｈと寸法Ｊとの間の関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２の変形例における分極工程で用いる絶縁体ブロックの構成を示す図である。
【図１１】第２の変形例における分極工程を示す図である。
【図１２】絶縁体ブロックの押し込み時におけるギャップの形成の説明に供する図である。
【図１３】押し込み距離とギャップや伸び量との間の関係を示すグラフである。
【図１４】第３の変形例における分断工程を示す図である。
【図１５】本発明の第４の変形例における分極工程で用いる絶縁体ブロックおよび絶縁体シートの構成示す図である。
【図１６】  実施形態の圧電トランスの製造方法における分極処理工程を、さらに詳細に区分した各工程を示す図である。
【図１７】実施形態の分極処理工程における温度プロセスを示す図である。
【図１８】本発明の圧電トランスの製造装置の構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１  圧電トランス      ２  圧電セラミック体            ３  入力部
４  出力部    ５Ａ〜５Ｅ  圧電セラミック層    ６Ａ〜６Ｄ  入力部内部電極
７Ａ、７Ｂ  長辺側側面    ７Ｃ  短辺側側面    ８Ａ、８Ｂ  入力部外部電極
９  出力部電極      １０  絶縁材シート  ２０Ａ、２０Ｂ  絶縁体ブロック
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  表面領域      ２１  傾斜面    ２２  ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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