JP2000214004A - ケ―ブル状圧力センサ - Google Patents
ケ―ブル状圧力センサInfo
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Abstract
セラミック粉体を用いていたので、誘起電圧が低いとい
う課題があった。 【解決手段】 本発明は、芯電極7の外周に同心状に非
圧電性高分子と圧電性高分子を混練した感圧体組成物で
ある可撓性感圧体8を設け、前記感圧体の外周の表面に
接触するように可撓性外側電極9を設けて、前記可撓性
感圧体8および前記可撓性外側電極9の外周に絶縁外被
10を被覆して構成したケ−ブル状圧力センサである。
従って、圧力負荷に対して誘起電圧の高い可撓性を有す
る圧力センサを提供することができる。
Description
に関するものである。
するセンサは、特開昭62−230071号公報に開示
されているようなものがある。その構成について、図4
を参照にしながら説明する。図4に示すように、線状導
電材1と導電ゴム2とから構成された芯電極3の周囲に
可撓性圧電体4を配置し、その周囲に可撓性外電極5を
配置し、さらにその周囲に熱収縮チュ−ブから成る外被
6を被覆して成るケ−ブル状圧力センサである。また、
可撓性外電極5として、アルミニウム箔や塗装法による
銀系導電性塗膜が用いられる。上記記載のケ−ブル状圧
力センサの一部分あるいは、全体に圧力が負荷付加され
たとき、圧力センサが歪むため、芯電極3と可撓性外電
極5の間に電位差が生じる。この電位差を検出して圧力
センサに加えられる圧力や振動の有無を検知している。
感圧ケ−ブル状圧力センサは、感圧体に合成ゴムや合成
樹脂中にチタン酸鉛等のセラミック圧電粉体を配合した
複合圧電体が用いられるが、この複合圧電体の誘電率が
高い為に、圧力負荷に対して発生する電位差が小さいた
め正確に圧力検知ができないという課題があった。
リフッ化ビニリデン樹脂や2フッ化3フッ化ポリエチレ
ン共重合体樹脂(2F−3F樹脂)のみを溶融させ芯線
電極上にチュ−ビング被覆形成後、固化させてケ−ブル
状にする感圧素子があるが、上記樹脂で感圧体を形成す
る場合、圧電性を得るために上記圧電性高分子に高電圧
を印加して分極処理をしなければならず、高度な配向状
態とするための配向処理が困難であるという課題があっ
た。また、芯電極線上に上記圧電性高分子のフィルムを
巻き付ける場合には、フィルムの強度がないために巻き
付けるときに切れてしまうという製造上の課題があっ
た。
するために、芯電極の外周に非圧電性高分子と圧電性高
分子を混合した感圧体を設け、前記感圧体に接触するよ
うに外側電極を設け、外側電極の外周に導電性編組と前
記導電性編組を絶縁性外被で被覆する。
性高分子を効果的に芯電極の外周に設けることができる
ので、ケ−ブル状圧力センサとして正確に圧力検知する
ことができる。
センサとして、可撓性感圧層に対向した一対の電極間電
位が圧力に対して瞬時に鋭敏に変化するため、圧力を検
知することができる。
センサは、内側電極である芯電極の外周に同心状に感圧
機能層として感圧体を設け、前記感圧体の外周の表面に
接触するように可撓性外側電極を設け、その外周に絶縁
性外被で被覆して構成したケ−ブル状圧力センサであ
る。この構成は、可撓性を維持できるだけでなく、長尺
ケ−ブル状に加工して後に、任意の長さのケ−ブルに切
り取りすることができる。
ンサは、感圧体が非圧電性高分子と、圧電性高分子粉末
を混合した感圧組成物で構成される。非圧電性高分子
は、有機高分子であり、ポリエチレン、ポリウレタンエ
ラストマ−、可塑化された塩化ビニル等が挙げられる。
これは、圧電性高分子粉末と混合してもその感圧体とし
ての機械強度を保持できる。
フッ化3フッ化ポリエチレン共重合体、2フッ化6フッ
化ポリエチレン共重合体が挙げられる。
ンサは、非圧電高分子が、ポリウレタン型熱可塑性エラ
ストマ−、塩素化ポリエチレン、ポリウレタン系エラス
トマ−から選ばれた少なくとも一種である。ここに記載
された非圧電性高分子は、圧電性高分子の粉体と混合し
ても、非圧電高分子の機械的強度が損なわれない。
ンサは、圧電性高分子粉末が、2フッ化3フッ化ポリエ
チレン共重合体からなるは、圧電性高分子粉末が、2フ
ッ化3フッ化ポリエチレン共重合体から構成されてい
る。誘電率が高く、粉体で入手できる。
ンサは、可撓性外側電極の周囲を導電性編組を設け、絶
縁性外被で被覆した構成である。ケ−ブル状圧力センサ
に荷重が負荷された時に芯電極と可撓性外側電極間に発
生する電位差を検出することにより、外部環境からのノ
イズを防止できる。
説明する。
1のケ−ブル状圧力センサの要部断面図である。
7の外周に可撓性感圧体8を形成した後、可撓性感圧体
8表面に接触するように可撓性外側電極9が巻き付けら
れPている。そして、可撓性感圧体8と可撓性外側電極
9の外周に絶縁外被10を形成している。
は、ケ−ブル全体としての可撓性確保のために、可撓性
を有する芯電極7、可撓性圧電体8や可撓性外電極9で
構成される。
した構成やニッケルメッキ銅線等金属導体の撚線からな
る。可撓性感圧体8は非圧電性高分子と圧電高分子粉末
を混合した感圧組成物である。非圧電高分子材料には、
有機高分子材料として、ポリウレタンポリウレタン型熱
可塑性エラストマ−、塩素化ポリエチレン、ポリウレタ
ン系エラストマ−から選ばれる。ここでは、塩素化ポリ
エチレンを用いた。また、圧電性高分子材料にはポリフ
ッ化ビニリデン、2フッ化3フッ化ポリエチレン共重合
体、2フッ化3フッ化エチレン共重合体の粉末、2フッ化
6フッ化エチレン共重合体粉末等が用いられるが、ここ
では、ポリフッ化ビニリデン樹脂粉体を用いた。選択し
た塩素化ポリエチレンとポリフッ化ビニリデン樹脂粉体
(以降PVDF粉体と称す)とを熱ロ−ルで十分混練し
た感圧組成物をコニカルスクリュ−2軸押出し装置で芯
電極7の外周にチュ−ビング成型して、可撓性感圧体8
を形成する。可撓性外側電極9は、金属層として、アル
ミニウム層、銅層、ニッケル層等があるが、これらの中
でもアルミニウム層が優れている。アルミニウム層は、
銅層に比べ熱的に酸化され難く、また、ニッケル層に比
べ柔らかいので機械的インピ−ダンスが小さいからであ
る。この可撓性外側電極9は可撓性感圧体8の機械的イ
ンピ−ダンスを小さくするために、できるだけ薄い方が
好ましい。入手の容易性や価格の点を考慮すると10μ
m以下が好ましい。そして、可撓性感圧体8や可撓性外
側電極9全体を保護するなどのために、絶縁外被10を
チュ−ビング加工で形成する。その材料としては、塩化
ビニル、ウレタン樹脂等が挙げられるがここでは、塩化
ビニル樹脂で外被10を形成した。外被10を形成した
後、芯電極7と可撓性外側電極9の間に直流電圧を印加
する分極工程を実施した後、ケ−ブル状感圧素子として
完成する。
るために、感圧体組成物の厚みを0.4mmのシ−ト状
に加工し、大きさ20mm角に加工した。そして図2に
示すような装置を作成し、発生電圧を測定した。図2で
は、感圧体組成物シ−ト11を大きさ20mm角、板厚
み0.8mmのSUS緩衝板12と板厚5mmのSUS
板13で挟持させて、重さ1.991g、直径10mm
アルミナ球の高さを変えて落下させ、オシロスコ−プに
より、落下した時に発生する起電圧を測定した。この時
比較として、感圧体組成物の構成を塩素化ポリエチレン
とセラミック圧電粉体のチタン酸鉛を混練した組成物と
比較した。感圧組成物シ−ト両面にAgぺ−スト電極を
形成して分極を行った。なお、分極条件は20KV/m
m、1h、である。
VDF樹脂粉体を混合した感圧組成物シ−トが塩素化ポ
リエチレンにチタン酸鉛を混合した感圧組成物シ−トよ
りも約5倍の発生電圧の高さを示した。これは、PVD
F樹脂粉体の誘電率がチタン酸鉛の誘電率よりもはるか
に小さいため感圧体組成物シ−トの容量が小さくなり、
結果としてPVDF樹脂粉体を混練した感圧体シ−トの
発生電圧が大きくなるためである。
ンを混合した圧電組成物を用いた可撓性感圧体8をチュ
−ビングしたケ−ブル状圧力センサが合成ゴム中に無機
セラミック圧電粉体を用いた複合圧電体よりも、チュ−
ビング厚みが同じであるならば、圧力負荷に対して発生
する電圧が大きくなるのは当然である。
−ブル状圧力センサ構成を示す断面図である。図1で
は、可撓性外側電極9が可撓性感圧体8の表面に巻き付
けられた構成である。しかし、図1の構成では、芯電極
7と可撓性外側電極9間で圧力負荷に対する誘起電圧を
検出するとき外部ノイズを拾い易い。可撓性外側電極9
が芯電極7の周囲を完全に覆っていないからである。こ
のような場合、図3に示すように、可撓性外電極9の周
囲を導電性編組11で被覆することが望ましい。芯電極
7と可撓性外側電極9間から誘起電圧を検出するとき、
可撓性外側電極と導電性編組11を短絡して、ア−ス電
位に保持することにより外部ノイズを遮断することがで
きる。
図3に示すように絶縁外被10は、可撓性感圧体8の保
護、ならびにケ−ブル状圧力センサの外部環境に直接接
触させないためにも必要である。
にかかるケ−ブル状圧力センサは、内側電極である芯電
極の外周に同心状に感圧機能層として感圧体を設け、前
記感圧体の外周の表面に接触するように可撓性外側電極
を設け、その外周に絶縁性外被で被覆して構成したケ−
ブル状圧力センサであるので、可撓性を維持できるだけ
でなく、長尺ケ−ブル状に加工して後に、任意の長さの
ケ−ブルに切り取りすることができる。
ンサは、感圧体が非圧電性高分子と、圧電性高分子粉末
を混合した感圧組成物で構成されるので、誘電率の高い
圧電性高分子粉末を有機材料に混練することができ、無
機セラミック圧電粉体よりも高い誘起電圧を発生する感
圧体を形成することができる。。
センサは、非圧電高分子が、ポリウレタン型熱可塑性エ
ラストマ−、塩素化ポリエチレン、ポリウレタン系エラ
ストマ−から選ばれた少なくとも一種であるので、圧電
性高分子の粉体と混合しても、非圧電高分子である有機
材料の機械的強度が損なわれない。
センサは、圧電性高分子粉末が、ポリフッ化ビニリデ
ン、2フッ化3フッ化ポリエチレン共重合体からなるの
で、誘電率が高く、粉体で入手することができる。
圧力センサは、可撓性外側電極の周囲を導電性編組を設
け、絶縁性外被で被覆した構成であるので、ケ−ブル状
圧力センサに荷重が負荷された時に芯電極と可撓性外側
電極間に発生する電位差を検出する時に、外部環境から
のノイズを防止できる。
生電圧比較図
Claims (5)
- 【請求項1】内側電極である芯電極と、芯電極の外周に
同心状に感圧機能層として可撓性感圧体を設け、前記感
圧体の外周の表面に接触するように可撓性外側電極を設
けて、前記可撓性感圧体および前記可撓性外側電極の外
周に絶縁外被を被覆して構成したケ−ブル状圧力セン
サ。 - 【請求項2】可撓性感圧体が非圧電性高分子と、圧電性
高分子粉末を混合した感圧組成物で構成されるである請
求項1記載のケ−ブル状圧力センサ。 - 【請求項3】非圧電高分子が、ポリウレタン型熱可塑性
エラストマ−、塩素化ポリエチレン、ポリウレタン系エ
ラストマ−から選ばれた少なくとも一種である請求項1
および2記載のケ−ブル状圧力センサ。 - 【請求項4】圧電性高分子粉末が、ポリフッ化ビニリデ
ン、2フッ化3フッ化エチレン共重合体からなる請求項
1および2記載のケ−ブル状圧力センサ。 - 【請求項5】可撓性外側電極の周囲に導電性編組を設
け、その外周を絶縁外被で被覆した請求項1記載のケ−
ブル状圧力センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1560999A JP2000214004A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | ケ―ブル状圧力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1560999A JP2000214004A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | ケ―ブル状圧力センサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000214004A true JP2000214004A (ja) | 2000-08-04 |
JP2000214004A5 JP2000214004A5 (ja) | 2005-06-09 |
Family
ID=11893461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1560999A Pending JP2000214004A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | ケ―ブル状圧力センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000214004A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004112611A1 (ja) * | 2003-06-20 | 2004-12-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 就寝装置及び在床状態検出方法 |
JP2017078582A (ja) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | ホシデン株式会社 | 圧電性ケーブル及びその製造方法 |
-
1999
- 1999-01-25 JP JP1560999A patent/JP2000214004A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004112611A1 (ja) * | 2003-06-20 | 2004-12-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 就寝装置及び在床状態検出方法 |
JP2017078582A (ja) * | 2015-10-19 | 2017-04-27 | ホシデン株式会社 | 圧電性ケーブル及びその製造方法 |
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A521 | Written amendment |
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