JP2006080366A - ケーブル状圧電素子及びそれを用いた振動検知センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 所定形状への変形状態を維持しつつ、正確な振動検知を行うことのできるケーブル状圧電素子を提供する。
【解決手段】 ケーブル状圧電素子１は、芯電極３と、当該芯電極３の周囲に配置された圧電体５と、当該圧電体５の周囲に配置された外側電極７と、当該外側電極７の周囲に配置された被覆層９とを備える。そして、外側電極７と被覆層９の間に、ケーブル状圧電素子１を所定形状に保持するコイルばね１１又は板ばね１３が設けられる。
コイルばね１１、板ばね１３を設ける代わりに、芯電極３及び／又は被覆層９に形状保持特性を持たせてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブル状圧電素子及びそれを用いた振動検知センサに関する。

地震の検出をするための感震器や、電気器具等に用いられる感圧素子として、種々のものが知られている。これらの振動検知機に、所定の圧電体を用いるものが知られている。

例えば、特許文献１は同軸圧電体を渦巻き状に配設し、一端を固定し、他端に振動検知体を設けた感震器が開示している。

また、特許文献２は、内側電極の外側に同心状に圧電体からなる感圧体を設け、その外側を金属箔、外側電極、絶縁材で被覆した感圧素子を開示している。

上述の圧電体は、外部の物体より伸縮・屈曲等の力が印加されると変形し、所定の電圧を発生するものである（圧電効果）。特にこの圧電体は、物体の力の印加に伴う加速度を検出し、加速度に応じた出力を発生する。このような性質を利用し、圧電体は感震器や、感圧素子等の所定の応力、圧力を検出するセンサや、検出に応じてオン・オフを行うスイッチに利用されている。

特開平１１−０６４０９６号公報 特開平１１−１６０１６９号公報

上述したような既存の圧電体を用いた感圧素子は弾性を有し、所望の形状に変形した上で、所定の場所に固定配置することが可能である。固定に際しては、接着剤、糸、弾性体、樹脂等を用いて機械的に素子を被配置部に固定する方法が用いられる。

しかしながら、感圧素子自体が弾性を有するため、たとえ素子を所望形状に変形した上で固定しても、依然として元の形状に回復しようとする性質（残存形状回復性）を素子は保っている。そのため、所定の力を外部から素子に印加した際、力の印加による変形から生ずる出力（正しい出力）のみならず、形状回復性により生ずる出力も生じ得る。この形状回復性により生ずる出力は、変形態様、固定方法によって種々の値をとるため、固定配置された素子の出力が、安定的に得られないという問題があった。

本発明は、所望の形状を達成しつつ、安定した出力を得ることのできる、ケーブル状圧電素子及びそれを用いた振動検知センサを提供する。

本発明の第一のケーブル状圧電素子は、その径方向に沿って、芯電極と、当該芯電極の周囲に配置された圧電体と、当該圧電体の周囲に配置された外側電極と、当該外側電極の周囲に配置された被覆層とを少なくとも備え、かつケーブル状圧電素子そのものが形状保持特性を有するものである。

本発明の第二のケーブル状圧電素子は、その径方向に沿って、芯電極と、当該芯電極の周囲に配置された圧電体と、当該圧電体の周囲に配置された外側電極と、当該外側電極の周囲に配置された被覆層とを備える。更に、この径方向における外側電極と被覆層の間に配置され、ケーブル状圧電素子を所定形状に保持する形状保持部材を備える。

形状保持部材を、板ばね又はコイルばねのうち少なくともいずれかによって構成することができる。

本発明の第三のケーブル状圧電素子は、その径方向に沿って、芯電極と、当該芯電極の周囲に配置された圧電体と、当該圧電体の周囲に配置された外側電極と、当該外側電極の周囲に配置された被覆層とを備える。そして芯電極が、ケーブル状圧電素子を所定形状に保持する形状保持特性を備える。芯電極は、形状記憶合金より構成することができる。

本発明の第四のケーブル状圧電素子は、その径方向に沿って、芯電極と、当該芯電極の周囲に配置された圧電体と、当該圧電体の周囲に配置された外側電極と、当該外側電極の周囲に配置された被覆層とを備える。そして被覆層が、ケーブル状圧電素子を所定形状に保持する形状保持特性を備える。被覆層は、熱収縮チューブより構成することができる。

上述のケーブル状圧電素子において、圧電体は、樹脂と圧電性セラミックスから構成することができる。また、所定形状は、コイル形状、円形状、弧形状、波型形状、渦巻き型形状等であってよい。

また、上述のケーブル状圧電素子と、当該圧電素子の出力信号を検出する制御回路とを組み合わせ、振動検知センサを製造することができる。

更に上述のケーブル状圧電素子を用いて、防犯フェンスまたはナースコールスイッチを製造することができる。

本発明によれば、所望の形状を安定的に確保しながら、安定した出力を得ることのできる、ケーブル状圧電素子及びそれを用いた振動検知センサ、ケーブル状圧電素子を用いたその他の製品を提供する。

以下、本発明の実施の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。実施の形態の説明において、同一構成並びに作用効果を奏するところには同一符号を付し、重複した説明を行わないものとする。

本発明のケーブル状圧電素子１は、図１に示す構造を有する。径方向の中心に芯電極（中心電極）３と、この芯電極３の周囲に、圧電体を構成する、圧電セラミックスであるピエゾ素子材料（複合圧電体層）５を被覆し、さらに複合圧電体層５の周囲に外側電極７を配設し、さらに外側電極７の周囲に形状保持特性を有するコイルばね１１を配設し、最外周をＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）等の被覆層９で被覆して形成したものである。圧電セラミックスとしては、例えば、チタン酸鉛、又はチタン酸ジルコン酸鉛の焼結粉体やニオブ酸ナトリウム等の非鉛系圧電セラミック焼結粉体を用いる。本発明のケーブル状圧電素子１は、圧電ケーブルとしてはフレキシブル性があるので、どんな形状にも成形できる。そして、このケーブルに形状保持特性をももたせたので、多様な形状に成形保持することが可能となる。

上記ケーブル状圧電素子１は、使用温度が１２０℃まで可能な出願人独自開発の耐熱性を有する樹脂系材料を複合圧電体層５に用いており、従来の代表的な高分子ピエゾ素子材料（一軸延伸ポリ弗化ビニリデン）やピエゾ素子材料（クロロプレンと圧電セラッミック粉末のピエゾ素子材料）の最高使用温度である９０℃より高い温度域(１２０℃以下)で使用できる。そして、複合圧電体層５がフレキシブル性を有する樹脂と圧電性セラミックから構成され、また、コイル状金属中心電極及びフィルム状外側電極から成るフレキシブル電極を用いて構成しており、通常のビニールコード並みのフレキシブル性を有している。

複合圧電体層５は、樹脂系材料と、１０μｍ以下の圧電性セラミック粉末の複合体とから構成され、振動検出特性はセラミックにより、またフレキシブル性は樹脂によりそれぞれ実現している。本複合圧電体層５は樹脂系材料として塩素系ポリエチレンを用い、高耐熱性（１２０℃）と容易に形成できる柔軟性を実現すると共に架橋する必要のない簡素な製造工程を可能とするものである。

このようにして得られたケーブル状圧電素子１は、複合圧電体層５を成形したままでは、圧電性能を有しないので、複合圧電体層５に数ｋＶ/ｍｍの直流高電圧を印加することにより、複合圧電体層５に圧電性能を付与する処理（分極処理）を行うことが必要である。複合圧電体層５にクラックなどの微少な欠陥が内在する場合、その欠陥部で放電して両電極間が短絡し易くなるので、充分な分極電圧が印加できなくなるが、本発明では一定長さの複合圧電体層５に密着できる補助電極を用いた独自の分極工程を確立することにより、欠陥を検出・回避して分極を安定化でき、これにより数１０ｍ以上の長尺化も可能になる。

また、ケーブル状圧電素子１においては、芯電極３にコイル状金属中心電極を、外側電極７にフィルム状電極（アルミニウム−ポリエチレンテレフタレート−アルミニウムの三層ラミネートフィルム）を用い、これにより複合圧電体層５と電極の密着性を確保すると共に、外部リード線の接続が容易にでき、フレキシブルなケーブル状実装構成が可能になる。

芯電極３は、銅−銀合金コイル、外側電極７はアルミニウム−ポリエチレンテレフタレート−アルミニウムから成る三層ラミネートフィルム、複合圧電体層５はポリエチレン系樹脂＋圧電性セラミック粉末、外皮は熱可塑性プラスチック、これにより、比誘電率は５５、電荷発生量は１０−１３Ｃ（クーロン）/ｇｆ、最高使用温度は１２０℃となる。

さらに、本発明のケーブル状圧電素子１においては、コイルばね１１が、外側電極７の外側に巻きつけられている。コイルばね１１は、ケーブル状圧電素子１の径方向における外側電極７と被覆層９の間に配置されている。このコイルばね１１は、ケーブル状圧電素子１を所定形状に保持する形状保持部材を構成する。

コイルばね１１の素材としては、以下の線材を用いることができるが、これらの線材には限定されない。
ＷＣ（８０Ｃ）（硬鋼線）； ＳＷＰＡ，ＳＷＰＢ（ピアノ線）；
ＳＷＯＳＭ−Ｂ（シリマン）； ＳＷＯＳＣ−Ｖ（クロシリ）；
ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ，ＳＵＳ３１６−ＷＰＡ（ステンレス）；
ＢｓＷ（黄銅線）； ＰＢＷ（リン青銅）

以上のケーブル状圧電素子１は、一例として以下の工程により製造される。最初に塩素化ポリエチレンシートと４０〜７０体積％の圧電セラミックス（ここでは、チタン酸ジルコン酸鉛）粉未がロール法によりシート状に均一に混合される。このシートを細かくペレット状に切断した後、これらのペレットは芯電極３と共に、連続的に押し出されて複合圧電体層（分極処理前のピエゾ素子材料）５を形成する。そして、補助電極をこの複合圧電体層の外周に接触させて前記補助電極と芯電極３との間に高電圧を印加させて分極処理を行う。それから、外側電極７が複合圧電体層の周囲に巻き付けられる。更にコイルばね１１が外側電極７の周囲に巻き付けられた後、外側電極７、コイルばね１１を取り巻いて被覆層９も連続的に押し出される。このようにして製造されたケーブル状圧電素子１は、例えば図４に示されたような、種々の形状に加工され使用される。

コイルばね１１は、一度所定形状に加工された後は、当該形状を保持するいわゆる形状保持特性を有する。従って、ケーブル状圧電素子１自体が形状保持特性を有することとなる。すなわち、ケーブル状圧電素子１を所望形状に変形しても、依然として元の形状に回復しようとする性質（残存形状回復性）は実質的にゼロとなる。従って、所定の力を外部から素子に印加した際、形状回復性により生ずる出力はゼロ、または実質的にゼロとなる。言い換えると、印加された力のみによる正しい出力が安定的に得られるようになる。ここで「実質的にゼロ」とは実用上問題ないレベルで正しい出力が得られる程度に、残存形状回復性により生ずる出力がごくわずかであることをいう。

上記塩素化ポリエチレンに圧電セラミックス粉体を添加するとき、前もって、圧電セラミックス粉体をチタン・カップリング剤の溶液に浸漬・乾燥することが好ましい。この処理により、圧電セラミックス粉体表面が、チタン・カップリング剤に含まれる親水基と疎水基で覆われる。親水基は、圧電セラッミクス粉体同士の凝集を防止し、また、疎水基は塩素化ポリエチレンと圧電セラミックス粉体との濡れ性を増加する。この結果、圧電セラミックス粉体は、塩素化ポリエチレン中に均一に、最大７０体積％までに多量に添加することができる。上記チタン・カップリング剤溶液中の浸漬に代えて、塩素化ポリエチレンと圧電セラミックス粉体のロール時にチタン・カップリング剤を添加することにより、上記と同じ効果の得られることが見出された。この処理は、特別にチタン・カップリング剤溶液中の浸漬処理を必要としない点で優れている。このように、塩素化ポリエチレンは、圧電セラミックス粉体を混合する際のバインダー樹脂としての役割も担っている。

本実施形態の場合、芯電極３には、銅系金属による単線導線を使用している。また、外側電極７には、高分子層の上にアルミ金属膜の接着された帯状電極を用い、これをピエゾ素子材料５の周囲に巻き付けた構成としている。そして、高分子層としては、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）を用い、この上にアルミ薄膜を接着した電極は、商業的にも量産されて、安価であるので、外側電極７として好ましい。この電極を外部の制御回路等に接続する際には、例えば、加締めや、ハトメにより接続することができる。また、外側電極７のアルミ薄膜の周りに金属単線コイルや金属編線を制御回路等の接続用に半田付けする構成としてもよく、半田付けが可能となるので、作業の効率化が図れる。なお、ケーブル状圧電素子１を外部環境の電気的雑音からシールドするために、外側電極７は部分的に重なるようにして複合圧電体層の周囲に巻き付けることが好ましい。

被覆層９としては、前述の塩化ビニル樹脂よりも断熱性及び防水性に優れたゴム材料を使用することもできる。このゴム材料とは、接触する物品の押圧力で複合圧電体層５が変形し易いように、複合圧電体層５よりも柔軟性及び可撓性の高いものが良い。車載部品として耐熱性、耐寒性を考慮して選定し、具体的には、−３０℃〜８５℃で可撓性の低下が少ないものを選定することが好ましい。このようなゴム材料として、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、シリコンゴム（Ｓｉ）、熱可塑性エラストマー等を用いればよい。以上のような構成により、ケーブル状圧電素子１の最小曲率は、半径５ｍｍまで可能になり、また、塩化ビニルと比較して、更に優れた断熱性及び防水性を確保することができる。

上記のように、ケーブル状圧電素子１の複合圧電体が塩素化ポリエチレンの有する可撓性と圧電セラミックスの有する高温耐久性とを併せ持つので、圧電体としてポリフッ化ビニリデンを用いた従来の圧電センサのような高温での感度低下がなく、高温耐久性がよい上、ＥＰＤＭのようなゴムのように成形時に加硫工程が不要なので生産効率がよいという利点が得られる。

図２はケーブル状圧電素子１の変形例であり、この例では、図１のコイルばね１１に代えて、板ばね１３が外側電極７に隣接して配置されている。従って、板ばね１１は、ケーブル状圧電素子１の径方向における外側電極７と被覆層９の間に配置されている。この板ばね１３は、ケーブル状圧電素子１を所定形状に保持する形状保持部材を構成し、コイルばね１１と同等の効果を奏する。

板ばね１３の素材としては、例えば以下の板ばねを用いることができるが、これらの板ばねには限定されない。
ＳＫ５（ 一般的な板バネ）；
ＳＵＳ３０１−ＣＳＰ３／４Ｈ，ＳＵＳ３０４−ＣＳＰ３／４Ｈ（ステンレス）

図３はケーブル状圧電素子１の変形例であり、この例では、図１、図２のコイルばね１１、板ばね１３の如き独立した形状保持部材は設けられていない代わりに、形状保持特性を有する芯電極３ａ及び／又は被覆層９ａが用いられている。芯電極３ａ及び／又は被覆層９ａは、コイルばね１１、板ばね１３と同等の効果を奏する。

特に板ばね１３の如き単純な部材の場合、応力印加による変形と、保持されていた形状への回復時の変形が、ある程度一定の状況になるので、出力が安定して得られる。更に、次回の応力印加時に形状が回復していれば、再現性のある出力が得られる。

本例において、芯電極３ａは例えば形状記憶合金によって構成することができる。変形を加えても、ある一定温度以上に加熱すれば元の形に戻る合金を形状記憶合金といい、合金の温度を上げていって、低温側の結晶構造と高温側の結晶構造が入れ替わる際に形状も元に戻る。その時の温度は（変態点）は、通常２０℃〜１００℃の間である。材質は、ニッケルとチタンの合金を用いることができるが、金属の種類は特に限定されない。

また、本例において、被覆層９ａは例えば熱収縮チューブによって構成することができる。熱収縮チューブの素材としてポリオレフィン、硬質収縮性塩化ビニールを用いることができるが、特に限定はされない。

芯電極３ａ及び被覆層９ａのうち、いずれに形状保持特性を持たせても良く、また、双方に形状保持特性を持たせてもよい。

図４は、上述したケーブル状圧電素子１の形状保持特性を利用し、ケーブル状圧電素子を種々の形状に変形した例を示す。変形保持されたケーブル状圧電素子１は、所定の制御回路１５に接続され、振動検知センサ１７を構成する。図５（ａ）はコイル形状の例、図５（ｂ）は円形状の例、図５（ｃ）は弧形状の例、図５（ｄ）は波型形状の例、図５（ｅ）は渦巻き型形状の例を各々示す。もちろん形状は図示のものに限られず、種々の他の形状を採用することができる。

図５に示すように、ケーブル状圧電素子１の出力信号から、物体の接触の有無を検出する制御回路１５には、物体の接触をユーザーに知らせるブザー５１と、このブザー５１の動作を制御するブザー制御部５３が装備されて、振動検知センサシステムを構成する。

制御回路１５は、ケーブル状圧電素子１の断線を検出する際に使用する分圧用抵抗体５５、ケーブル状圧電素子１からの出力信号から所定の周波数成分のみを通過させる濾波部５７、濾波部５７からの出力信号に基づきケーブル状圧電素子１への物体の接触を判定する判定部５９、断線検出用抵抗体３３と分圧用抵抗体５５により形成される電圧値からケーブル状圧電素子１の芯電極３と外側電極７の断線異常を判定する異常判定部６１を備えている。また、芯電極３と外側電極７を制御回路１５に接続し、ケーブル状圧電素子１からの出力信号を制御回路１５に入力する信号入力部６３と、判定部５９からの判定信号を出力する信号出力部６５とは、隣接して制御回路１７内に配設してある。信号出力部６５には、制御回路１５への電源ラインとグランドラインも接続されている。さらに、制御回路１５は、信号入力部６３と信号出力部６５との間に設けられ高周波信号をバイパスするコンデンサ等のバイパス部６７を有している。また、制御回路１５を通じて電力を供給する電源７３が設けられている。ブザー制御部５３、電源７３は、コネクタ３９により、制御回路１５の信号出力部６５に接続されている。

制御回路１５は、外来の電気的ノイズを除去するためシールド部材で全体を覆って電気的にシールドしてある。また、外側電極７は制御回路１５のシールド部材と導通し、ケーブル状圧電素子１も電気的にシールドされている。なお、上記回路の入出力部に貫通コンデンサやＥＭＩフィルタ等を付加して強電界対策を行っても良い。

図１０は、ケーブル状圧電素子１に加わる荷重とセンサ出力特性を示す線図である。出願人がケーブル状圧電素子１の荷重とセンサ出力の関係を実験した結果、ケーブル状圧電素子１に（ａ）のような曲げ荷重を加えたとき、センサ出力が（ｂ）のような現象になることを突きとめた。

（１）すなわち、時刻ｔ０ではケーブル状圧電素子１に荷重が加わっていないときは、センサ出力は２（Ｖ）を示している。（２）時刻ｔ１でケーブル状圧電素子１に一定方向に曲げ荷重を加えると、加わった瞬間からセンサ出力は４（Ｖ）に増加したあと直ぐに反転して０（Ｖ）になり、その後再び２（Ｖ）に戻る。（３）そのあと、曲げたままにしていてもセンサ出力は２（Ｖ）を示したままである。（４）時刻ｔ３でケーブル状圧電素子１を元の状態に戻すと、その瞬間からセンサ出力は０．８（Ｖ）に減少したあと、直ぐに反転して２．２（Ｖ）になり、その後再び２（Ｖ）に戻る。

また、同じ条件下で、上記（２）の実験のとき、曲げ方向を（２）の実験のときの曲げ方向に対して１８０度逆方向に曲げたら、センサ出力は０（Ｖ）に減少したあと直ぐに反転して４（Ｖ）になり、その後再び２（Ｖ）に戻った。

さらに、同じ条件下で、上記（２）の実験のとき、速く曲げたら、（２）の実験のときと比べてセンサ出力が大きくなり、ゆっくり曲げたらセンサ出力は小さくなった。

この曲げ方向に対して１８０度逆方向に曲げても同じ結果が生じた。すなわち、速く曲げたら大きく振れ、ゆっくり曲げたら少ししか振れなかった。この結果、１本のケーブル状圧電素子１で前後の曲げ方向と曲げ加速度が分かるので、ケーブル状圧電素子１を用いることによりとアナログ入力装置が得られることとなる。

図６は、本発明のケーブル状圧電素子１、振動検知センサ１７を防犯フェンス１９に用いた例を示す。本例においては、ケーブル状圧電素子１を防犯フェンス１９をの最上部に張り渡している。侵入者がケーブル状圧電素子１に触れることで、振動が検知され、ユーザーに侵入者ありの警報がブザー５１により発せられる。

図７は、本発明のケーブル状圧電素子１、振動検知センサ１７を防犯フェンス２１に用いた例を示す。本例においては、ケーブル状圧電素子１を防犯フェンス２１の最上部における装飾部に利用している。すなわち、ケーブル状圧電素子１を曲線部２３と直線部２５からなる所定形状に加工し、そのまま装飾部として用いる。侵入者が装飾部に触れることで、振動が検知され、ユーザーに侵入者ありの警報がブザー５１により発せられる。

本実施形態では、所定形状に加工されても正確な振動の検知が可能なケーブル状圧電素子１を、防犯フェンス２１を構成する構成部品に適用している。防犯フェンス２１そのものを構成する部品と、センサ部分を共通の部品を用いて製造することができるため、製造工程の簡素化を図ることができる。

図６、７のような防犯フェンスにケーブル状圧電素子１を適用する場合、鳥等の接触振動等に起因する不要な信号を除去する必要がある。そこで、図５の濾波部５７に、ケーブル状圧電素子１の出力信号から不要な信号を除去し、人間の接触による押圧によりケーブル状圧電素子１が変形する際にケーブル状圧電素子１の出力信号に現れる特有な周波数成分のみを抽出するような濾波特性を持たせればよい。濾波特性の決定には、人体接触に伴う振動特性を解析して最適化すればよい。

また、ケーブル状圧電素子を所定形状に保持する部材又は要素には、所定の剛性を有するものを用いるのが望ましい。これにより、人間が力を加えることで形状が破壊されるが、鳥や自然現象による振動や衝撃等では形状が破壊されない。これにより、信号出力に差を設けることができ、侵入者とそれ以外の事象を判別することが可能となり、防犯精度が向上することが期待できる。

図８は、本発明のケーブル状圧電素子１をナースコールスイッチ２７に用いた例を示す。ケーブル状圧電素子１が渦巻き型等の所定形状に加工され、スイッチ本体２９内に収容されている。緊急時において、患者がスイッチ本体２９を軽く握るだけでコールセンターへ異常を知らせる信号を送信でき、信頼性の高いナースコールスイッチが提供され得る。

また、患者によっては握ることができない、また、ボタン押しができないこともあるため、このような事情に対応してスイッチ形状を自在に形成することが可能である。例えば、図９（ａ）の如き平板状の本体２９にケーブル状圧電素子１を埋め込むことができる。この場合患者はスイッチ２７をたたくだけで、容易に信号を送信することが可能となる。また、図９（ｂ）の如きチューブ状の本体２９にケーブル状圧電素子１を埋め込むこともできる。この場合患者はスイッチ２７を握るだけで、容易に信号を送信することが可能となる。また、図９（ｃ）の如き台座３０状に配置したスティック状の本体２９にケーブル状圧電素子１を埋め込むこともできる。この場合患者はスイッチ２７をたたく、揺らすなどすることで容易に信号を送信することが可能となる。

以上述べた防犯フェンス、ナースコールスイッチは応用の例示にすぎず、その他、振動、圧力、応力を検知する製品に本発明のケーブル状圧電素子が適用できることは言うまでもない。

上述の実施形態では、ケーブル状圧電素子１を所定形状に保持するため、コイルばね１１又は板ばね１３を設けた励、または、芯電極３及び／又は被覆層９に形状保持特性を持たせた例を示したが、ケーブル状を呈する圧電素子において、所定形状の保持特性をもつもの総てが、本発明に含まれ得る。

以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、特許請求の範囲及び明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

以上のように、本発明のケーブル状圧電素子は、所望の形状を維持しながら、正確な出力を安定的に得ることの必要な種々の製品に応用することが可能である。

本発明のケーブル状圧電素子で、形状保持部材としてコイルばねを用いた例の図 本発明のケーブル状圧電素子で、形状保持部材として板ばねを用いた例の図 本発明のケーブル状圧電素子で、芯電極及び／又は被覆層に形状保持特性を持たせた例の図 本発明のケーブル状圧電素子を種々の形状に変形した上で、振動検知センサに用いた例の図を示し、（ａ）はコイル形状の例、（ｂ）は円形状の例、（ｃ）は弧形状の例、（ｄ）は波型形状の例、（ｅ）は渦巻き型形状の例 本発明のケーブル状圧電素子を用いた振動検知センサシステムの概要図 本発明のケーブル状圧電素子を、防犯フェンスの最上部に適用した例の図 本発明のケーブル状圧電素子を、防犯フェンスの装飾部に適用した例の図 本発明のケーブル状圧電素子を、ナースコールスイッチに適用した例の図 本発明のケーブル状圧電素子を、ナースコールスイッチに適用した他の例の図 ケーブル状圧電素子に加わる荷重とセンサ出力特性を示す線図

符号の説明

１ ケーブル状圧電素子
３ 芯電極
５ 複合圧電体層
７ 外側電極
９ 被覆層
１１ コイルばね
１３ 板ばね
１５ 制御回路
１７ 振動検知センサ
１９ 防犯フェンス
２１ 防犯フェンス
２７ ナースコールスイッチ

Claims (12)

1. ケーブル状圧電素子であって、当該ケーブル状圧電素子の径方向に沿って、
   芯電極と、
   当該芯電極の周囲に配置された圧電体と、
   当該圧電体の周囲に配置された外側電極と、
   当該外側電極の周囲に配置された被覆層とを少なくとも備え、かつ形状保持特性を有する、ケーブル状圧電素子。
2. ケーブル状圧電素子であって、当該ケーブル状圧電素子の径方向に沿って、
   芯電極と、
   当該芯電極の周囲に配置された圧電体と、
   当該圧電体の周囲に配置された外側電極と、
   当該外側電極の周囲に配置された被覆層と、を備えるケーブル状圧電素子であり、
   前記径方向における前記外側電極と前記被覆層の間に配置され、当該ケーブル状圧電素子を所定形状に保持する形状保持部材を備える、ケーブル状圧電素子。
3. 請求項２に記載のケーブル状圧電素子であって、
   前記形状保持部材が板ばね又はコイルばねのうち少なくともいずれか一つである、ケーブル状圧電素子。
4. ケーブル状圧電素子であって、当該ケーブル状圧電素子の径方向に沿って、
   芯電極と、
   当該芯電極の周囲に配置された圧電体と、
   当該圧電体の周囲に配置された外側電極と、
   当該外側電極の周囲に配置された被覆層と、を備えるケーブル状圧電素子であり、
   前記芯電極が、当該ケーブル状圧電素子を所定形状に保持する形状保持特性を備える、ケーブル状圧電素子。
5. 請求項４に記載のケーブル状圧電素子であって、
   前記芯電極が形状記憶合金より構成された、ケーブル状圧電素子。
6. ケーブル状圧電素子であって、当該ケーブル状圧電素子の径方向に沿って、
   芯電極と、
   当該芯電極の周囲に配置された圧電体と、
   当該圧電体の周囲に配置された外側電極と、
   当該外側電極の周囲に配置された被覆層と、を備えるケーブル状圧電素子であり、
   前記被覆層が、当該ケーブル状圧電素子を所定形状に保持する形状保持特性を備える、ケーブル状圧電素子。
7. 請求項６に記載のケーブル状圧電素子であって、
   前記被覆層が熱収縮チューブより構成された、ケーブル状圧電素子。
8. 請求項２ないし７のいずれか１項に記載されたケーブル状圧電素子であって、
   前記圧電体が樹脂と圧電性セラミックスから構成された、ケーブル状圧電素子。
9. 請求項２ないし８のいずれか１項に記載されたケーブル状圧電素子であって、
   前記所定形状が、コイル形状、円形状、弧形状、波型形状、渦巻き型形状のうち少なくとも一つである、ケーブル状圧電素子。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載されたケーブル状圧電素子と、
    当該ケーブル状圧電素子の出力信号を検出する制御回路と、を備える振動検知センサ。
11. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載されたケーブル状圧電素子を用いた、防犯フェンス。
12. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載されたケーブル状圧電素子を用いた、ナースコールスイッチ。

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