JPH06216427A - 圧電素子の分極装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】分極液として用いるフッ素系不活性液の消費量
を削減でき、作業能率が良く、温度コントロールの容易
な圧電素子の分極装置を提供すること。 【構成】この分極装置は取入室１と分極槽２と乾燥室３
と取出室４とを備え、各室の間には開閉可能な扉が設け
られる。分極槽２にはフッ素系不活性液よりなる分極液
１３が貯留され、乾燥室３では圧電素子Ａに付着した分
極液１３を乾燥させるための乾燥手段が設けられる。取
入室１および取出室４には回収手段が接続され、これら
室に入った不活性液蒸気を回収し、大気へ漏れ出るのを
防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧電素子の分極装置、特
に分極液中で圧電素子に分極処理を行うための分極装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧電セラミック素子の分極処
理は、シリコン油等の絶縁性分極液中で高電圧を印加す
ることにより行われる。ところが、この種の分極液は粘
性が高く、液切れが悪い。そのため、分極後の圧電素子
を洗浄しなければならず、分極工程とは別に洗浄工程が
必要になり、作業能率が悪いという欠点があった。ま
た、洗浄に際しトリクロロエタン等の溶剤を用いるが、
この種の溶剤はオゾン層破壊物質であるため、使用が制
限される傾向にある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、分極液としてフ
ッ素系不活性液を用いると、この不活性液は絶縁性に優
れているだけでなく非常に粘性も低いため、液切れがよ
く、洗浄工程が不要となるという効果がある。しかも、
フッ素系不活性液は環境や人体に無害な物質であるた
め、使用上好都合である。しかしながら、フッ素系不活
性液は非常に高価であり、例えば市販のフッ素系不活性
液であるフロリナート（商品名）の場合、約８０００円
／ｋｇである。そのため、不活性液の消費量をできるだ
け削減することが分極コストを低減するために重要であ
る。

【０００４】そこで、本発明の目的は、分極液として用
いるフッ素系不活性液の消費量を削減できる圧電素子の
分極装置を提供することにある。また、他の目的は、作
業能率を向上させ、温度コントロールの容易な圧電素子
の分極装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の分極装置は、分極処理前の圧電素子が導入
される取入室と、取入室に隣接して設けられ、フッ素系
不活性液よりなる分極液を貯留し、この分極液中で圧電
素子に分極処理を行う分極槽と、分極槽に隣接して設け
られ、分極処理後の圧電素子を乾燥させる乾燥室と、乾
燥室に隣接して設けられ、乾燥後の圧電素子を外部に取
り出すための取出室と、上記取入室および取出室に接続
され、室内の蒸気を凝縮させて回収する回収手段とを備
えたものである。

【０００６】

【作用】分極処理前の圧電素子は取入室を通って分極槽
に導入される。分極槽では、圧電素子が分極液中に浸漬
され、高電圧を印加されて分極処理が行われる。分極処
理後、分極液から引き上げられるが、分極液がフッ素系
不活性液であるため、液切れがよく、圧電素子に付着し
た不活性液の殆どは流れ落ちる。次に、分極後の圧電素
子は乾燥室に入り、圧電素子に付着している分極液が加
熱あるいは送風等の手段によって蒸発し、圧電素子から
分極液は完全に除去される。分極液が除去された圧電素
子は乾燥室から取出室を経て外部へ取り出される。圧電
素子を取入室から分極槽へ導入する際、および乾燥室か
ら取出室へ取り出す際に分極槽あるいは乾燥室内の不活
性液蒸気が取入室あるいは取出室へ流れ出ることにな
る。この蒸気をそのまま大気中へ排出したのでは、不活
性液の消費量が増大する。そこで、本発明では取入室お
よび取出室に回収手段を接続して蒸気を回収し、不活性
液の消費量を最少限に削減している。

【０００７】上記乾燥室に圧電素子を加熱乾燥させる乾
燥手段を設けた場合、乾燥室内において蒸発した不活性
液蒸気が飽和し、乾燥効率が悪くなる。そこで、蒸発し
た不活性液を回収手段によって凝縮回収し、回収された
不活性液を返送手段によって分極槽に返却するのが望ま
しい。これによって、乾燥工程を効率よく行えるととも
に、不活性液の消費量を更に削減できる。

【０００８】

【実施例】図１は本発明にかかる分極装置の一例を示
す。この実施例の分極装置は、前方から順に取入室１、
分極槽２、乾燥室３、取出室４の４つの室で構成されて
いる。各室の間には夫々開閉可能な扉５〜７が設けられ
るとともに、取入室１の取入口および取出室４の取出口
にも夫々開閉可能な扉８，９が設けられている。上記扉
のうち、取入室１および取出室４の両側に設けられた扉
５，８および７，９は気密性の高い扉となっている。

【０００９】取入室１には循環配管１０が接続されてお
り、この配管１０の途中にブロア１１と回収器１２が設
けられている。この回収器１２としては、例えば冷却コ
イル等を用いることがでいる。取入室１内の空気はブロ
ア１１によって回収器１２へと流れ、ここで空気中の蒸
気が凝縮され、乾燥した空気は配管１０を通って取入室
１に戻される。回収器１２で凝縮された液体（不活性
液）は適宜分極槽２へ戻される。

【００１０】分極槽２の下部にはフッ素系不活性液より
なる分極液１３が貯留されており、この分極液１３はヒ
ータ１４によって所定の温度に設定されている。また、
分極液１３中には一対の電極１５，１５が配置されてお
り、これら電極１５，１５で圧電素子Ａの表裏面を挟持
し、高電圧を印加することにより分極処理を行う。分極
槽２の上部には冷却コイル１６が配置され、分極液１３
の蒸気を凝縮させて下部の貯留槽に戻す機能を持つ。

【００１１】乾燥室３は分極槽２に隣接して設けられ、
分極槽２との連通口１７を介して導入された分極処理後
の圧電素子Ａを乾燥させる。乾燥室３の上部には乾燥手
段であるブロア１８とヒータ１９とが配置されている。
また、乾燥室３の底部は漏斗状に形成され、乾燥室３内
の蒸気を回収用冷却コイル２０によって凝縮させた後、
分極液を底部に溜めるようになっている。乾燥室３の底
部と分極槽２の底部との間は返送用配管２１で接続さ
れ、この配管２１の途中には乾燥室３内の分極液を分極
槽２に返送するための液圧ポンプ２２が設けられてい
る。この液圧ポンプ２２は、乾燥室３の底部に溜まった
分極液が所定量を越えると駆動され、分極槽２内の液面
が一定量以下に低下するのを防止している。

【００１２】取出室４は乾燥室３に隣接して設けられ、
乾燥後の圧電素子Ａが連通口２３を介して導入される。
取出室４は取入室１と同様に小型の室であり、循環配管
２４が接続されている。この配管２４の途中にブロア２
５と冷却コイル等よりなる回収器２６とが設けられてい
る。取出室４内の空気はブロア２５によって回収器２６
へと送られ、ここで空気中の蒸気が凝縮され、乾燥した
空気は配管２４を通って取出室４に戻される。回収器２
６で凝縮された液体（不活性液）は適宜分極槽２へ戻さ
れる。なお、扉５〜９、ブロア１１，２５、液圧ポンプ
２２などの動作、分極液１３の温度および乾燥室３の温
度はコントローラ（図示せず）によって統合的に制御さ
れる。

【００１３】次に、上記構成の分極装置の動作を説明す
る。まず、第１扉８を開いて分極処理前の圧電素子Ａを
取入室１に取り入れた後、扉８を閉じる。次に、第２扉
５を開き、圧電素子Ａを分極槽２に導入する。導入後、
第２扉５を閉じるが、第２扉５が開いている間に取入室
１に分極槽２内の分極液蒸気が入るので、真空ポンプ１
１を駆動してこの蒸気を回収器１２で回収する。分極槽
２では圧電素子Ａを分極液１３中に浸漬し、電極１５，
１５で圧電素子Ａの表裏面を挟持し、高電圧を印加して
分極処理を行う。この時、分極液１３は絶縁性の高いフ
ッ素系不活性液であるため、従来のシリコン油と同様に
安全に分極処理を行うことができる。分極後、圧電素子
Ａを引き上げた際、分極液１３の粘性が低いので、液切
れがよく、分極液１３は圧電素子Ａの表面に薄膜状に付
着するに過ぎない。次に、連通口１７の第３扉６が開か
れ、分極処理後の圧電素子Ａを乾燥室３に導入した後、
第３扉６は閉じられる。この乾燥室３で圧電素子Ａに付
着した分極液は、ブロア１８によって吹き付けられる温
風によって瞬時に蒸発する。蒸発した分極液は冷却コイ
ル２０によって冷却，凝縮され、底部に溜められる。溜
められた分極液は液圧ポンプ２２を駆動することによ
り、分極槽２に戻される。次に、第４扉７を開き、乾燥
処理後の圧電素子Ａを取出室４に導入するとともに、第
４扉７を閉じる。圧電素子Ａを取出室４に導入した時、
乾燥室３内の残留蒸気の一部も取出室４に入る。そのた
め、扉７，９を閉じた状態で真空ポンプ２５を駆動し、
取出室４の分極液蒸気を回収器２６によって回収する。
回収後、第５扉９を開き、圧電素子Ａを外部に取り出
す。

【００１４】なお、上記説明では１個の圧電素子Ａを分
極処理する場合について述べたが、複数個の圧電素子Ａ
を保持具にセットし、この保持具を各室内を移動させな
がら一連の処理を行うようにしてもよい。この場合、圧
電素子Ａをセットした保持具を一定間隔で間欠的に取入
室１に導入し、各保持具にセットされた圧電素子Ａに対
して分極，乾燥などの各処理を並行して行うようにして
もよい。

【００１５】一般に、圧電素子Ａの分極度は、印加電圧
と印加時間と分極液１３の温度によって変化するため、
分極槽２ではヒータ１４によって分極液１３の温度を制
御している。一方、乾燥炉３では分極液を蒸発させるた
めヒータ１９によって温度が制御されている。したがっ
て、分極槽２内の温度と乾燥炉３内の温度は別個に制御
する必要がある。上記実施例では分極槽２と乾燥室３と
を扉６によって分断しているので、両方の室の温度を独
立してコントロールでき、精度の高い分極処理が行える
とともに、乾燥も短時間で実施できる。さらに、分極槽
２と乾燥室３とが別室であるため、分極処理と乾燥処理
とを並行して行うことができ、作業効率が向上する。

【００１６】なお、上記実施例では乾燥手段として、ブ
ロア１８とヒータ１９とを設け、圧電素子Ａに温風を吹
きつけて乾燥させるようにしたが、フッ素系不活性液の
中には表面張力が非常に大きい種類があるので、例えば
冷風を吹きつけたり、あるいは振動，揺動，回転などの
機械的力を与えるだけで容易に圧電素子Ａ表面の不活性
液を乾燥除去することも可能である。また上記実施例で
は、分極室および乾燥室の間に開閉可能な扉を設けた
が、この扉に代えて簡単な仕切りを設けてもよい。た
だ、分極室と乾燥室との温度を別個にコントロールしよ
うとすれば、扉を設けて仕切る方が望ましい。さらに、
上記実施例では分極槽と乾燥室とを水平方向に並列的に
配置したが、分極槽の上方に乾燥室を配置してもよい。
この場合、分極処理後の圧電素子を上昇させて乾燥室へ
導入するようにし、分極槽と乾燥室との間に水平方向に
開閉する扉を設ければよい。この場合には、乾燥室で回
収された分極液を自然流下で分極槽に戻すことが可能で
ある。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、分極処理を液切れが良いフッ素系不活性液中で
行うようにしたので、簡単な乾燥工程で不活性液を圧電
素子から除去でき、洗浄工程を無くすことができるとと
もに、不活性液の消費量を少なくできる。また、分極槽
の前および乾燥室の後に夫々取入室，取出室を設け、こ
れら室内の不活性液蒸気を回収手段で回収するようにし
たので、大気中に漏れ出る不活性液蒸気を格段に少なく
でき、不活性液の消費量を一層削減できる。さらに、分
極槽と乾燥室とを分離したので、分極処理と乾燥処理と
を同時にかつ並行して行うことができ、作業効率が良く
なるとともに、各室の温度コントロールが容易にな
る。。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる分極装置の一例のシステム図で
ある。

【符号の説明】

Ａ 圧電素子 １ 取入室 ２ 分極槽 ３ 乾燥室 ４ 取出室 ５〜９ 扉 １２ 回収器 １３ 分極液（フッ素系不活性液） １８ ブロア １９ ヒータ ２０ 冷却コイル ２２ 液圧ポンプ ２６ 回収器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分極処理前の圧電素子が導入される取入室
   と、 取入室に隣接して設けられ、フッ素系不活性液よりなる
   分極液を貯留し、この分極液中で圧電素子に分極処理を
   行う分極槽と、 分極槽に隣接して設けられ、分極処理後の圧電素子を乾
   燥させる乾燥室と、 乾燥室に隣接して設けられ、乾燥後の圧電素子を外部に
   取り出すための取出室と、 上記取入室および取出室に接続され、室内の蒸気を凝縮
   させて回収する回収手段とを備えたことを特徴とする圧
   電素子の分極装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の圧電素子の分極装置にお
   いて、 上記乾燥室には、分極液が付着した圧電素子を加熱乾燥
   させる乾燥手段と、乾燥室内の分極液の蒸気を凝縮させ
   て回収する回収手段と、回収された分極液を分極槽へ返
   送するための返送手段とが設けられていることを特徴と
   する圧電素子の分極装置。