(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状高分子圧電膜振動子と該振動子の内周面に間隙を有して嵌挿された円柱状ホルダーとからなる円筒形高分子圧電膜振動体において、前記振動子が、その一方の周端部において前記ホルダーに固定された周端固定部が、前記ホルダーの周面に設けられた凸状部と該凸状部に対し前記振動子を介してその外側に嵌挿された止着リングで形成されていることを特徴とする円筒形高分子圧電膜振動体。
【請求項２】
前記周端固定部の外周面にテーパー面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の円筒形高分子圧電膜振動体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形高分子圧電膜振動体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高分子圧電膜の一例は、特開昭５８−６０５８４号公報、あるいは、特開平８−３６９１７号公報に記載されている。また、テープ状のこのような高分子圧電膜の長手方向の両端部が結合部において結合されてなる円筒形高分子圧電膜と、その外周面および内周面にそれぞれ電気的に係合して設けられた電極とからなる円筒形高分子圧電膜振動子が、円柱体の外周面に対し微少間隙を置いて位置せしめられた円筒形高分子圧電膜振動体は、既に市販されている。
【０００３】
この公知の円筒形高分子圧電膜振動体の概略を図１および図２に示す。図１は、公知の振動体の斜視図であり、図２は、図１に示した振動体の縦断面図である。図１および２において、振動体１は、下部に外側方向に突出した台座部２を有する円柱体３と該円柱体３の外周面との間に微少間隙を有して嵌挿され、その下端が前記台座部２の上面に、単に、載置されている円筒形高分子圧電膜振動子４とから構成されている。なお、円柱体３は、充実の円柱体あるいは中空の円柱体（円筒体）から形成されている。
【０００４】
この公知の振動体１は、超音波の受発信素子として用いられ、比較的近距離における受発信の性能は良いが、この素子を比較的遠距離のおける受発信に用いたところ、所望の感度が得られず、また、感度が振動子４の周長方向においてばらついていることが判明した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の振動体の上記問題点を解消し、従来の振動体の利用範囲を拡大した円筒形高分子圧電膜振動体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動体の構成は、次の通りである。
【０００７】
円筒状高分子圧電膜振動子と該振動子の内周面に間隙を有して嵌挿された円柱状ホルダーとからなる円筒形高分子圧電膜振動体において、前記振動子が、その一方の周端部において前記ホルダーに固定された周端固定部を有することを特徴とする。
【０００８】
この本発明において、前記周端固定部が、前記ホルダーの周面に設けられた凸状部と該凸状部に対し前記振動子を介してその外側に嵌挿された止着リングで形成されていることが好ましく、また、前記周端固定部の外周面にテーパー面が形成されていることが好ましい。このテーパー面のテーパー角度は、５度乃至３０度であることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図面を参照しながら、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動体の実施の形態を説明する。
【００１０】
図３は、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動体の一態様の縦断面図である。図３において、振動体１１は、下部に外側方向に突出した台座部１２を有する円柱状ホルダー１３とホルダー１３の外周面との間に微少間隙を有して嵌挿され、その下端が台座部１２の上面に載置され、かつ、下端部１４において、接着剤１５により、ホルダー１３に固定された円筒形高分子圧電膜振動子１６とから構成されている。なお、ホルダー１３は、充実の円柱体から形成されている。
【００１１】
ホルダー１３を形成する材料としては、ナイロン系樹脂が好ましく用いられる。接着剤１５としては、エポキシ系接着剤が好ましく使用される。
【００１２】
図４は、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動体の他の態様の縦断面図である。図４において、振動体２１は、下部に外側方向に突出した台座部２２と、その上側に外側方向に突出した凸状部２３とを有する円柱状ホルダー２４と該ホルダー２４の外周面との間に微少間隙を有して嵌挿され、その下端が台座部２２の上面に載置された円筒形高分子圧電膜振動子２５と、その下端部２６において、凸状部２３に対し振動子２５を介してその外側に嵌挿された止着リング２７とから構成されている。なお、ホルダー２４は、充実の円柱体から形成されている。
【００１３】
止着リング２７を形成する材料としては、ネオプレンゴムが好ましく用いられる。
【００１４】
図５は、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動体の更に他の態様の縦断面図である。図５において、振動体３１は、円柱状ホルダー３２と円筒形高分子圧電膜振動子３３とから構成されている。ホルダー３２は、その下部に外側方向に突出した台座部３４とその上側において内側方向に陥没した凹状部３５とを有する。凹状部３５には、ホルダー３２の周面より外側に位置するテーパー面３６を外周面に有する受けリング３７が嵌着されている。
【００１５】
振動子３３は、ホルダー３２の外周面との間に微少間隙を有してホルダー３２に嵌挿され、その下端が台座部３４の上面に載置され、その下端部３８において、テーパー面３６に対し振動子３３を介してその外側に嵌挿された止着リング３９により、固定されている。なお、ホルダー３２は、充実の円柱体から形成されている。
【００１６】
受けリング３７を形成する材料としては、アルミが好ましく用いられる。
【００１７】
図６は、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動体の更に他の態様の正面図である。図７は、図６におけるＸ−Ｘ矢視縦断面図である。
【００１８】
図６および７において、振動体４１は、円柱状ホルダー４２と円筒形高分子圧電膜振動子４３とから構成されている。ホルダー４２は、その下部に外側方向に突出した台座部４４とその上側に形成されたテーパ面４５を有する。振動子４３は、ホルダー４２の外周面との間に微少間隙を有して嵌挿され、その下端が台座部４４の上面に載置され、その下端部４６において、テーパー面４５に対し振動子４３を介してその外側に嵌挿された止着リング４７により、固定されている。なお、ホルダー４２は、充実の円柱体から形成されている。
【００１９】
なお、振動子４３の下端の一部は、所望の幅をもって、振動体４１の下方に、延び、振動子４３の表裏の電極への電気的結線部４８を形成している。この電気的結線部４８は、台座部４４の外周面の一部に形成された所望の幅を有する溝４９を通り振動体４１の下方に引き出されている。
【００２０】
【実施例】
次に、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動体の実施例および比較例示す。
【００２１】
［実施例１］
図５に示した構造からなる円筒形高分子圧電膜振動体３１を作成した。
【００２２】
円柱状ホルダー３２の全体の高さ（台座部３４の底面からホルダー３２の上面までの距離）は、９．２ｍｍ、台座部３４の高さは、１．７ｍｍ、円柱状ホルダー３２の外周径は、９．６ｍｍ、台座部３４の外周径は、１２ｍｍ、凹状部３５の外周径は、９．２ｍｍ、これに嵌着され、外周面にテーパー面３６を有する受けリング３７の高さは、１．５ｍｍである。テーパー面３６のテーパー角度は、１５度である。
【００２３】
円筒形高分子圧電膜振動子３３の高さ（幅）は、８ｍｍ、内周径は、１０ｍｍである。この振動子３３は、ホルダー３２の外周面に沿ってホルダー３２に装着された。その下端部３８の内周面は、テーパー面３６に接触している。
【００２４】
止着リング３９の高さは、１ｍｍである。この止着リング３９は、振動子３３の下端部３８の外周部に装着され、振動子３３は、その下端部３８において、テーパー面３６と止着リング３９の内周面との間に固定された。
【００２５】
振動子３３は、厚さ５０μｍのフッ化ビニリデン・トリフロロエチレン共重合体からなる高分子圧電体とその両面に設けられた電極からなる。電極は、厚さ０．０７μｍのアルミニュウムからなる。ホルダー３２は、ＡＢＳ樹脂製である。
【００２６】
［比較例１］
従来の円筒形高分子圧電膜振動子として、実施例１の円筒形高分子圧電膜振動子３３に装着されている受けリング３７および止着リング３９を取り除き、振動子３３を、単に、台座部３４の上面に載置したものを作成した。
【００２７】
これら実施例１および比較例１の円筒形高分子圧電膜振動体を、図８に示す性能試験装置を用いて、駆動させ、その特性を測定した。
【００２８】
図８に示した性能試験装置は、性能試験をする円筒形高分子圧電膜振動体５１、これに接続された１０Ｖｐｐ、４０ｋＨｚの交流電圧発生器５２、円筒形高分子圧電膜振動体５１の外周面から一定の距離（これら実施例１、および、比較例１においては、５００ｍｍ）離れて設けられたマイクロフォン５３、このマイクロフォン５３接続された増幅器５４、この増幅器５４に接続され、それからの出力信号を分析するスペクトラムアナライザ５５からなる。
【００２９】
この性能試験装置を用いて測定された実施例１および比較例１に係る円筒形高分子圧電膜振動体の性能データは、図９、図１０、図１１、および、図１２に示される。
【００３０】
図９は、横軸に円筒形高分子圧電膜振動子３３の周長さ方向の各部位の角度表示を、縦軸に感度（ｄＢμＶ）をとって示す性能データグラフである。本発明に係る振動子３３の感度は、曲線６１で、従来例のそれは、曲線６２で示される。
【００３１】
図１０は、横軸に実施例１および比較例１の点をとり、縦軸に感度（ｄＢμＶ）をとって示す性能データグラフである。
【００３２】
図１１は、横軸に実施例１および比較例１の点をとり、縦軸に感度の最大ばらつき（ｄＢμＶ）をとって示す性能データグラフである。
【００３３】
図１２は、横軸に実施例１および比較例１の点をとり、縦軸に感度の最大ばらつき（％）をとって示す性能データグラフである。
【００３４】
これら図９乃至１２から分かる通り、本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動体は、従来の円筒形高分子圧電膜振動体より感度が良く、円筒状高分子圧電膜振動子の周長方向における感度のばらつきも小さい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、円筒状高分子圧電膜振動子の一方の周端部が、円柱状ホルダーに固定された周端固定部を有し、前記ホルダーの周面に設けられた凸状部と該凸状部に対し前記振動子を介してその外側に嵌挿された止着リングで形成されているため、また、前記周端固定部の外周面にテーパー面が形成されているため、従来技術では達成できなかった良好な感度が得られ、かつ、円筒状高分子圧電膜振動子の周長方向における感度のばらつきが小さい円筒形高分子圧電膜振動子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の円筒形高分子圧電膜振動体の概略斜視図。
【図２】  図１に示した振動体の縦断面図である。
【図３】  本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動体の一実施態様の縦断面図。
【図４】  本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動体の他の実施態様の縦断面図。
【図５】  本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動体の更に他の実施態様の縦断面図。
【図６】  本発明に係る円筒形高分子圧電膜振動体の更に他の実施態様の正面図。
【図７】  図６におけるＸ−Ｘ矢視縦断面図である。
【図８】  性能試験装置の概略図。
【図９】  実施例、比較例における振動子の特性を示すグラフ。
【図１０】  実施例、比較例における振動子の特性を示すグラフ。
【図１１】  実施例、比較例における振動子の特性を示すグラフ。
【図１２】  実施例、比較例における振動子の特性を示すグラフ。
【符号の説明  】
１：振動体
２：台座部
３：円柱体
４：円筒形高分子圧電膜振動子
１１：振動体
１２：台座部
１３：円柱状ホルダー
１４：下端部
１５：接着剤
１６：円筒形高分子圧電膜振動子
２１：振動体
２２：台座部
２３：凸状部
２４：円柱状ホルダー
２５：円筒形高分子圧電膜振動子
２６：下端部
２７：止着リング
３１：振動体
３２：円柱状ホルダー
３３：円筒形高分子圧電膜振動子
３４：台座部
３５：凹状部
３６：テーパー面
３７：受けリング
３８：下端部
３９：止着リング
４１：振動体
４２：円柱状ホルダー
４３：円筒形高分子圧電膜振動子
４４：台座部
４５：テーパー面
４６：下端部
４７：止着リング
４８：電気的結線部
４９：溝
５１：円筒形高分子圧電膜振動体
５２：交流電圧発生器
５３：マイクロフォン
５４：増幅器
５５：スペクトラムアナライザ
６１：本発明における感度曲線
６２：従来例のおける感度曲線
【図１】
0004318272.tif 000002
【図２】
0004318272.tif 000003
【図３】
0004318272.tif 000004
【図４】
0004318272.tif 000005
【図５】
0004318272.tif 000006
【図６】
0004318272.tif 000007
【図７】
0004318272.tif 000008
【図８】
0004318272.tif 000009
【図９】
0004318272.tif 000010
【図１０】
0004318272.tif 000011
【図１１】
0004318272.tif 000012
【図１２】
0004318272.tif 000013