JP2007201388A - Piezoelectric element and method for manufacturing the same - Google Patents

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Yu Fukuda
祐 福田
Yuko Fujii
優子 藤井
Taku Hashida
卓 橋田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric element that controls a change in electric characteristics, even if employed under a high temperature and high humidity environment, realizes stable piezoelectric characteristics at all times, and uses a flexible pressure-sensitive body that dispenses with the need for complex circuits; and to provide a method for manufacturing the same. <P>SOLUTION: The piezoelectric element, including a flexible pressure sensitive body 1 having a piezoelectric ceramic powder 3 containing Group I and Group II elements in the periodic table and a flexible organic polymer 4, an electrode 2A connected to the flexible pressure-sensitive body 1, and an electrode 2B that is insulated from the electrode 2A. Changes in the electrical resistance and piezoelectric characteristics of the piezoelectric element are prevented, and the durability and reliability can be improved by removing the components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3, containing the Group I and Group II elements in the periodic table by cleaning treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は有機高分子中に圧電セラミック粉末を配合してなる可撓性感圧体に係わり、特に、可撓性のある感圧センサとして用いられる圧電素子とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a flexible pressure-sensitive body obtained by blending a piezoelectric ceramic powder in an organic polymer, and more particularly to a piezoelectric element used as a flexible pressure-sensitive sensor and a manufacturing method thereof.

この可撓性感圧体は上記材料をニーダーやロールなどの加工機械を用い、均一に分散混合及び混練して得られるものであり、塩素化ポリエチレンなどの熱可塑性エラストマーを含んでいるため可撓性を有し、シート状やケーブル状に加工されて圧電素子として用いられている。
シート状の圧電素子は、先ず圧電体粉末と塩素化ポリエチレンをロールで混練した後、可撓性感圧体をホットプレスでシート状に成型し、このシートの両面に銀ペーストを塗布処理もしくはゴムにカーボンを分散させた導電シートを融着させることにより1対の電極が形成され、その後、圧電性を発現させるために数十kVの直流電圧を両電極間に印加しポーリング処理を行うことによって得ることができる。この電極面の一部あるいは全面に圧力が印加されると、その部分の可撓性感圧体が歪み、その結果両電極間に電圧が誘起され、この誘起電圧を利用して圧力を検出することができるので圧力センサとして応用されている。
特開昭62−230071号公報
This flexible pressure-sensitive body is obtained by uniformly dispersing, mixing and kneading the above materials using a processing machine such as a kneader or a roll, and is flexible because it contains a thermoplastic elastomer such as chlorinated polyethylene. It is processed as a sheet or cable and used as a piezoelectric element.
In the sheet-like piezoelectric element, first, piezoelectric powder and chlorinated polyethylene are kneaded with a roll, and then a flexible pressure-sensitive body is formed into a sheet shape by hot pressing, and a silver paste is applied to both surfaces of the sheet or applied to rubber. A pair of electrodes is formed by fusing a conductive sheet in which carbon is dispersed, and then obtained by applying a DC voltage of several tens of kV between both electrodes in order to develop a piezoelectric property. be able to. When pressure is applied to a part or the entire surface of this electrode, the flexible pressure-sensitive body in that part is distorted. As a result, a voltage is induced between both electrodes, and the pressure is detected using this induced voltage. Therefore, it is applied as a pressure sensor.
JP-A-62-230071

しかしながら、従来の圧電素子を高温高湿環境下で使用した場合、水蒸気が電極を通過し、圧電素子を構成する可撓性感圧体に到達する。可撓性感圧体の内部の温度が外側よりも低い場合や、可撓性感圧体の表面で水蒸気が過飽和状態になると、拡散した水蒸気は凝縮して水を生成し、可撓性感圧体を構成する圧電セラミック粉末の成分や不純物が水によって溶出し、イオン化する現象が発生する。その結果、電気抵抗や圧電特性の変化するなどの電気的特性が変化するという問題が起こり、耐久性が劣るという課題があるとともに、センサとして用いる場合、検知や制御のための回路が複雑になるという課題があった。
特に、周期表の第1族、第2族のアルカリ金属、アルカリ土類の金属を含む圧電セラミック粉末は固有抵抗が低く、かつ水に溶出し易いため、電気抵抗の低下が大きな課題となる。
なお、上記課題はシート状の圧電素子に対して述べたが、ケーブル状の場合や、他の形状でも同様の課題を有する。
However, when a conventional piezoelectric element is used in a high-temperature and high-humidity environment, water vapor passes through the electrode and reaches the flexible pressure-sensitive body constituting the piezoelectric element. When the temperature inside the flexible pressure sensing element is lower than the outside or when the water vapor becomes supersaturated on the surface of the flexible pressure sensing element, the diffused water vapor condenses to produce water, and the flexible pressure sensing element A phenomenon occurs in which components and impurities of the constituent piezoelectric ceramic powder are eluted by water and ionized. As a result, there is a problem that electrical characteristics such as electrical resistance and piezoelectric characteristics change, and there is a problem that durability is inferior, and when used as a sensor, a circuit for detection and control becomes complicated. There was a problem.
In particular, piezoelectric ceramic powders containing alkali metals and alkaline earth metals belonging to Groups 1 and 2 of the periodic table have a low specific resistance and are easily eluted into water, so that a reduction in electrical resistance is a major issue.
In addition, although the said subject was described with respect to the sheet-like piezoelectric element, it has the same subject also in the case of a cable shape and another shape.

本発明は、従来の課題を解決するもので、高温高湿環境下で使用されても電気的特性の変化を抑制し、常に安定した圧電特性を実現するとともに、複雑な回路を必要としない可撓性感圧体を用いた圧電素子とその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the conventional problems, and even when used in a high-temperature and high-humidity environment, it suppresses the change in electrical characteristics, always realizes stable piezoelectric characteristics, and does not require a complicated circuit. An object of the present invention is to provide a piezoelectric element using a flexible pressure sensitive body and a method for manufacturing the same.

従来の課題を解決するために、本発明の圧電素子は、少なくとも周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子とを含む可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体に接続された第1電極と、前記可撓性感圧体に接続され前記第1電極と絶縁された第2電極とを備え、予め前記周期表第1族、周期表2族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去した構成としている。
これによって、圧電素子が高温高湿環境下で用いられ、圧電素子の内部で水蒸気が凝縮して水を生成しても、圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去しているので凝縮した水
に圧電セラミック粉末からの溶出成分の溶出を抑制することができ、圧電素子の電気抵抗、圧電特性の変化を防止することができる。その結果、長期にわたり安定した電気特性を維持することができるとともに、センサとして用いる場合の検知や制御のための回路を簡素化することができる。
In order to solve the conventional problems, the piezoelectric element of the present invention has a flexible feeling including at least a piezoelectric ceramic powder containing elements of Group 1 and Periodic Table 2 and a flexible organic polymer. A pressure body, a first electrode connected to the flexible pressure-sensitive body, and a second electrode connected to the flexible pressure-sensitive body and insulated from the first electrode. The component eluted from the piezoelectric ceramic powder containing the elements of Group 2 of the periodic table is removed.
As a result, even if the piezoelectric element is used in a high-temperature and high-humidity environment, even if water vapor is condensed inside the piezoelectric element to generate water, the components that elute from the piezoelectric ceramic powder are removed, so the piezoelectric element is condensed into the condensed water. The elution of the elution component from the ceramic powder can be suppressed, and changes in the electrical resistance and piezoelectric characteristics of the piezoelectric element can be prevented. As a result, stable electrical characteristics can be maintained over a long period of time, and a circuit for detection and control when used as a sensor can be simplified.

また、第1電極と第2電極が水蒸気の拡散を妨げることができるので凝縮する水の生成量が少なくなり、可撓性感圧体へ浸透する水の量を低減することができるので圧電素子の電気的特性、圧電特性の変化をさらに低減することができ、耐久性、信頼性をさらに向上させることができる。   In addition, since the first electrode and the second electrode can prevent the diffusion of water vapor, the amount of water to be condensed is reduced, and the amount of water penetrating into the flexible pressure sensitive body can be reduced. Changes in electrical characteristics and piezoelectric characteristics can be further reduced, and durability and reliability can be further improved.

本発明の可撓性感圧体を用いた圧電素子とその製造方法は、予め圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去することによって、圧電セラミック粉末から電気抵抗を低下させる成分の溶出を低減することができるので初期の電気的特性、圧電特性を維持することができ、時間経過による変化を防止することができる。その結果、優れた耐久性、信頼性を実現することができる。   The piezoelectric element using the flexible pressure sensitive body of the present invention and the manufacturing method thereof can reduce the elution of the component that lowers the electrical resistance from the piezoelectric ceramic powder by removing the component eluted from the piezoelectric ceramic powder in advance. Therefore, the initial electrical characteristics and piezoelectric characteristics can be maintained, and changes with time can be prevented. As a result, excellent durability and reliability can be realized.

第1の発明は、少なくとも周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子とを含む可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体に接続された第1電極と、前記可撓性感圧体に接続され前記第1電極と絶縁された第2電極とを備え、予め前記周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去した構成とすることにより、圧電素子が高温高湿環境下で用いられ、圧電素子の内部で水蒸気が凝縮して水を生成しても圧電セラミック粉末から溶出成分の溶出を抑制することができるので圧電素子の電気抵抗、圧電特性の変化を防止することができ、長期にわたり安定した電気特性を維持することができるとともに、センサとして用いる場合の検知や制御のための回路を簡素化することができる。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a flexible pressure-sensitive body including a piezoelectric ceramic powder containing at least an element of Group 1 of the periodic table and Group 2 of the periodic table and a flexible organic polymer, and the flexible pressure-sensitive body. A first electrode connected to the flexible pressure-sensitive body and a second electrode connected to the flexible pressure-sensitive body and insulated from the first electrode, and includes elements of the first group of the periodic table and the second group of the periodic table in advance. By removing the components that elute from the piezoelectric ceramic powder, the piezoelectric element is used in a high-temperature and high-humidity environment, and even if water vapor is generated by condensation inside the piezoelectric element, the components eluted from the piezoelectric ceramic powder. Elution can be suppressed, so that changes in the electrical resistance and piezoelectric characteristics of the piezoelectric element can be prevented, stable electrical characteristics can be maintained over a long period of time, and for detection and control when used as a sensor. Simplify the circuit It is possible.

第2発明は、特に、第1の発明の第1電極と前記第2電極とは可撓性感圧体を覆い、少なくとも第1電極と第2電極を覆う保護層をさらに備えた構成としている。
第3の発明は、特に、第1または第2の発明の可撓性感圧体は第1電極を覆い、第2電極は前記可撓性感圧体を覆い、少なくとも前記第2電極を覆う保護層をさらに備えた構成としている。
In the second aspect of the invention, in particular, the first electrode and the second electrode of the first aspect of the invention cover the flexible pressure sensitive body, and further include a protective layer covering at least the first electrode and the second electrode.
In the third invention, in particular, the flexible pressure-sensitive body of the first or second invention covers the first electrode, the second electrode covers the flexible pressure-sensitive body, and a protective layer covers at least the second electrode. It is set as the structure further provided.

第2の発明、第3の発明の構成により、第1電極と第2電極および保護層が可撓性感圧体表面へ到達する水蒸気の拡散量を低減することができるので凝縮する水の生成量が少なくなり、可撓性感圧体へ浸透する水の量を低減することができるので圧電素子の電気的特性、圧電特性の変化をさらに低減することができ、耐久性、信頼性をさらに向上させることができる。   According to the configurations of the second invention and the third invention, the amount of water diffused by the first electrode, the second electrode, and the protective layer can be reduced because the amount of water vapor that reaches the surface of the flexible pressure sensitive body can be reduced. Since the amount of water penetrating into the flexible pressure sensitive body can be reduced, changes in the electrical characteristics and piezoelectric characteristics of the piezoelectric element can be further reduced, further improving durability and reliability. be able to.

第4の発明は、特に、第1〜第3の発明の周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末をバリウム、ナトリウム、カリウム、ビスマス、リチウムの少なくとも1種を含む構成とすることにより、圧電セラミック粉末の比誘電率を低くすることができるので直流電圧を印加して圧電特性を発現させるためのポーリング処理を行う際に、圧電セラミック粉末へ高い電圧を印加することができるので、ポーリングの効率を高くすることができ、電圧出力定数を大きくすることができる。その結果、圧電素子を感圧センサとして用いた場合には、印加される圧力に対するセンサの出力電圧を高くすることができるので感度を向上させることができる。   The fourth invention, in particular, includes at least one of barium, sodium, potassium, bismuth, and lithium in the piezoelectric ceramic powder containing the elements of Groups 1 and 2 of the periodic table of the first to third inventions. Since the relative permittivity of the piezoelectric ceramic powder can be lowered by the configuration, a high voltage is applied to the piezoelectric ceramic powder when performing a poling process for applying a DC voltage to develop the piezoelectric characteristics. Therefore, the polling efficiency can be increased and the voltage output constant can be increased. As a result, when the piezoelectric element is used as a pressure-sensitive sensor, the output voltage of the sensor with respect to the applied pressure can be increased, so that the sensitivity can be improved.

第5の発明は、特に、第1〜第4の発明の周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧
電セラミック粉末をニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスの少なくとも1種を含む構成とすることにより、特に圧電セラミック粉末の誘電率をさらに小さくすることができるので、圧電特性を発現させるためのポーリング効率を一層高くすることができ、とともに、シート状の圧電素子の高感度化により検知回路の増幅率を低くすることができるので圧電素子を感圧センサとして用いた場合には、印加される圧力に対するセンサの出力電圧を高くすることができるので感度を向上させることができるとともに、電気的ノイズに対し強い感圧センサを得ることができる。
According to a fifth aspect of the invention, in particular, piezoelectric ceramic powders containing elements of Groups 1 and 2 of the Periodic Table of the first to fourth aspects are converted to sodium niobate, potassium niobate, lithium niobate, bismuth titanate. -By including at least one of sodium, barium titanate, and bismuth titanate, the dielectric constant of the piezoelectric ceramic powder can be further reduced, so that the poling efficiency for expressing the piezoelectric characteristics is further increased. In addition, since the amplification factor of the detection circuit can be lowered by increasing the sensitivity of the sheet-like piezoelectric element, when the piezoelectric element is used as a pressure-sensitive sensor, the output of the sensor with respect to the applied pressure Since the voltage can be increased, the sensitivity can be improved and a pressure sensitive sensor that is strong against electrical noise can be obtained. Kill.

第6の発明は、(A)少なくとも周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子とを混練するステップと、(B)混練した少なくとも周期表第1族、周期表2族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子から可撓性感圧体を形成するステップと、(C)前記可撓性感圧体に接続される第1電極を設けるステップと、(D)前記可撓性感圧体に接続される第2電極を前記第1電極と絶縁するように設けるステップと、(E)周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去するステップとを備えた圧電素子の製造方法に関するものである。   The sixth invention comprises (A) a step of kneading a piezoelectric ceramic powder containing at least an element of Group 1 of the periodic table and an element of Group 2 of the periodic table and a flexible organic polymer, and (B) at least the kneading step. Forming a flexible pressure sensitive body from a piezoelectric ceramic powder containing an element of Group 1 and Periodic Table 2 and a flexible organic polymer; and (C) connected to the flexible pressure sensitive body. Providing a first electrode, (D) providing a second electrode connected to the flexible pressure-sensitive body so as to be insulated from the first electrode, and (E) a periodic table group 1 and a periodic table. And a step of removing a component eluted from the piezoelectric ceramic powder containing a Group 2 element.

第7の発明は、特に、第6の発明のステップC、ステップDにおいて、第1電極と第2電極とは可撓性感圧体を覆うように構成され、少なくとも前記第1電極と第2電極を覆う保護層を設けるステップをさらに備えた圧電素子の製造方法に関するものである。   In the seventh invention, in particular, in Step C and Step D of the sixth invention, the first electrode and the second electrode are configured to cover the flexible pressure-sensitive body, and at least the first electrode and the second electrode The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric element, further comprising a step of providing a protective layer covering the substrate.

第8の発明は、特に、第6の発明のステップCにおいて、第1電極は可撓性感圧体に覆われるように設けられ、ステップDにおいて、第2電極は前記可撓性感圧体を覆うように設けられ、少なくとも前記第1電極と第2電極を覆う保護層を設けるステップをさらに備えた圧電素子の製造方法に関するものである。   In the eighth invention, in particular, in Step C of the sixth invention, the first electrode is provided so as to be covered with the flexible pressure-sensitive body, and in Step D, the second electrode covers the flexible pressure-sensitive body. And a method of manufacturing a piezoelectric element, further comprising a step of providing a protective layer that covers at least the first electrode and the second electrode.

第9の発明は、特に、第6〜8の発明のステップEにおいて、周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去し、前記ステップEの後にステップAを行う圧電素子の製造方法に関するものである。   In the ninth invention, in particular, in step E of the sixth to eighth inventions, a component eluted from the piezoelectric ceramic powder containing elements of the periodic table group 1 and periodic table group 2 is removed, and after the step E, The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric element that performs Step A.

第10の発明は、特に、第6〜8の発明のステップAの後、ステップEにおいて、周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去する圧電素子の製造方法に関するものである。   In the tenth aspect of the invention, in particular, after step A of the sixth to eighth aspects, in step E, the piezoelectric material that removes components eluted from the piezoelectric ceramic powder containing elements of the periodic table group 1 and periodic table group 2 is removed. The present invention relates to a method for manufacturing an element.

第11の発明は、特に、第6〜8の発明のステップBの後、ステップEにおいて、周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去する圧電素子の製造方法に関するものである。   In the eleventh aspect of the invention, in particular, after Step B of the sixth to eighth aspects, in Step E, the piezoelectric material that removes components eluted from the piezoelectric ceramic powder containing the elements of Group 1 and Group 2 of the periodic table is removed. The present invention relates to a method for manufacturing an element.

第12の発明は、特に、第1〜11の発明において、洗浄処理により、圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去する構成とした圧電素子およびその製造方法に関するものであり、これによって、圧電セラミック粉末から溶出する成分を効率的に液体に溶出させることができる。   In particular, the twelfth invention relates to a piezoelectric element configured to remove components eluted from the piezoelectric ceramic powder by a cleaning process in the first to eleventh inventions, and a method for manufacturing the piezoelectric element. Can be efficiently eluted into the liquid.

第13の発明は、特に、第12の発明の洗浄処理を水で行うことにより、圧電セラミック粉末から溶出する成分の除去効率を高くすることができる。   In the thirteenth invention, in particular, by performing the cleaning treatment of the twelfth invention with water, the removal efficiency of components eluted from the piezoelectric ceramic powder can be increased.

第14の発明は、特に、第12の発明の洗浄処理を酸性水で行うことにより、除去の対象となる圧電セラミック粉末から溶出する成分がアルカリ性であるため、容易に酸性水に溶出させることができ、水よりも短時間で高い除去効率を得ることができる。   In the fourteenth aspect of the invention, in particular, when the cleaning treatment of the twelfth aspect of the invention is performed with acidic water, the component eluted from the piezoelectric ceramic powder to be removed is alkaline, so that it can be easily eluted into acidic water. And higher removal efficiency can be obtained in a shorter time than water.

第15の発明は、特に、第12〜14の発明の洗浄処理を行う洗浄液を加温することにより、圧電セラミック粉末から溶出する成分の溶出を促進させることができ、なお一層高い除去効率を実現することができる。   In the fifteenth aspect of the invention, in particular, by heating the cleaning liquid for performing the cleaning treatment of the twelfth to fourteenth aspects of the invention, the elution of components eluted from the piezoelectric ceramic powder can be promoted, and even higher removal efficiency is realized. can do.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態におけるシート状の圧電素子の断面図である。図1において、シート状の圧電素子は、シート状の可撓性感圧体1の両面に第1電極である電極2Aと、第2電極である電極2Bを形成して構成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a sheet-like piezoelectric element according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a sheet-like piezoelectric element is configured by forming an electrode 2 </ b> A as a first electrode and an electrode 2 </ b> B as a second electrode on both surfaces of a sheet-like flexible pressure-sensitive body 1.

図2は、可撓性感圧体1の一部断面を示す模式図である。図2において、シート状の可撓性感圧体1は周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末3と可撓性を有する有機高分子4とから構成され、圧電セラミック粉末3が有機高分子4と均一に分散した状態にある。   FIG. 2 is a schematic diagram showing a partial cross section of the flexible pressure-sensitive body 1. In FIG. 2, a sheet-like flexible pressure-sensitive body 1 is composed of a piezoelectric ceramic powder 3 containing elements of Groups 1 and 2 of the periodic table and an organic polymer 4 having flexibility. The powder 3 is in a state of being uniformly dispersed with the organic polymer 4.

本実施の形態に用いられる周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末3の化合物は、バリウム、ナトリウム、カリウム、ビスマス、リチウムの少なくとも1種を含むもの、具体的にはニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスの少なくとも1種を含むものでポーリング処理によって圧電性を発現するセラミック材料が挙げられる。
第1の実施の形態におけるシート状の圧電素子は以下のように作製される。この製造工程を図3に示す。先ず、周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末3を水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末3から溶出する成分を溶出させる(S1)。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、乾燥処理を行い、溶出成分を除去した圧電セラミック粉末3を作製する。次に、圧電セラミック粉末3と可撓性を有する有機高分子4とをニーダーやロールなどの加工機を用い、圧電セラミック粉末3が可撓性を有する有機高分子4に均一に混合・分散された状態となるように混練する(S2)。
The compound of the piezoelectric ceramic powder 3 containing elements of Group 1 and Group 2 of the periodic table used in the present embodiment includes at least one of barium, sodium, potassium, bismuth, and lithium, specifically Includes at least one of sodium niobate, potassium niobate, lithium niobate, bismuth / sodium titanate, barium titanate, and bismuth titanate, and includes a ceramic material that exhibits piezoelectricity by poling treatment.
The sheet-like piezoelectric element according to the first embodiment is manufactured as follows. This manufacturing process is shown in FIG. First, the piezoelectric ceramic powder 3 containing the elements of Group 1 of the periodic table and Group 2 of the periodic table is immersed in a container containing water, and the components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 are eluted while stirring (S1). If necessary, this washing process is repeated several times and a drying process is performed to produce the piezoelectric ceramic powder 3 from which the eluted components have been removed. Next, the piezoelectric ceramic powder 3 and the flexible organic polymer 4 are uniformly mixed and dispersed in the flexible organic polymer 4 using a processing machine such as a kneader or a roll. The mixture is kneaded so as to be in a heated state (S2).

このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。混練を行なった後、ロールまたはホットプレスなどの加工機を用いて加工し、シート状の可撓性感圧体1を作製する(S3)。次に、シート状の可撓性感圧体1の両面に導電性粉末と有機高分子が混合された導電性ペーストまたは導電塗料を塗布、導電性粉末をゴムや熱可塑性エラストマーなどの可撓性を有する有機高分子に混合・分散させた導電シートを融着、導電性材料を蒸着のいずれかの材料および形成方法によって互いに絶縁された電極2A、電極2Bを形成する(S4)。その後、圧電性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で電極2A、電極2B間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い(S5)、シート状の圧電素子を作製する。なお、ポーリング処理(S5)は、電極2A、電極2Bを形成(S4)した後行っているが、シート状の可撓性感圧体1を作製(S3)した後、2つの擬似電極を用いて行ってもよい。   At this time, a titanium coupling agent may be added to improve kneading. After kneading, it is processed using a processing machine such as a roll or a hot press to produce a sheet-like flexible pressure-sensitive body 1 (S3). Next, a conductive paste or conductive paint in which conductive powder and an organic polymer are mixed is applied to both surfaces of the sheet-like flexible pressure-sensitive body 1, and the conductive powder is made flexible such as rubber or thermoplastic elastomer. Electrodes 2A and 2B that are insulated from each other by any material and formation method of fusing the conductive sheet mixed and dispersed in the organic polymer having, and depositing the conductive material (S4). Thereafter, a poling process is performed by applying a DC high voltage between the electrodes 2A and 2B in the air or in a silicon oil bath in order to develop piezoelectricity (S5), and a sheet-like piezoelectric element is produced. The polling process (S5) is performed after the electrodes 2A and 2B are formed (S4). However, after the sheet-like flexible pressure-sensitive body 1 is manufactured (S3), two pseudo electrodes are used. You may go.

以上のように構成されたシート状の圧電素子について、以下その動作、作用を説明する。   The operation and action of the sheet-like piezoelectric element configured as described above will be described below.

シート状の圧電素子の圧電特性は、前述したように電極2A、電極2B間に高圧の直流電圧を印加し、可撓性感圧体1をポーリング処理することにより発現する。圧電特性を発現させたシート状の圧電素子の一部あるいは全面に時間的に変化する圧力が印加されたとき、第1電極2A、第2電極2B間にはその部分に生じる加速度に応じた振動電圧が誘起
される。この誘起電圧を利用して圧力を検出することができる。自動車ドアに設置して挟み込みを防止するセンサ、ドアハンドルに設置して解錠を制御するタッチセンサ、介護ベッドなどに設置して体動を検知するセンサ、ベランダの手すり等に配置して外部からの侵入を検知するセンサなど感圧センサとして利用することができる。
As described above, the piezoelectric characteristics of the sheet-like piezoelectric element are manifested by applying a high direct-current voltage between the electrodes 2A and 2B and poling the flexible pressure-sensitive body 1. When a temporally changing pressure is applied to a part or the entire surface of a sheet-like piezoelectric element that exhibits piezoelectric characteristics, vibration corresponding to the acceleration generated in that part is applied between the first electrode 2A and the second electrode 2B. A voltage is induced. The pressure can be detected using this induced voltage. Sensors installed on automobile doors to prevent pinching, touch sensors installed on door handles to control unlocking, sensors installed on nursing beds, etc. to detect body movement, placed on handrails on verandas, etc. It can be used as a pressure-sensitive sensor such as a sensor that detects the intrusion of the water.

前述のような感圧センサは、屋外で使用される場合や自動車用に搭載される場合であれば梅雨時や夏場の雨天による高温水蒸気環境、介護ベッドに搭載される場合であれば失禁や汗による多湿環境、また寝具に搭載される場合であれば衛生保持するための洗濯、クリーニングなどによる高温高湿環境の下で使用される可能性が高い。   Pressure sensors such as those mentioned above may be used outdoors or when installed in automobiles, in high-temperature steam environments during rainy seasons or in the rain in summer, and incontinence or sweat when installed in nursing beds. If it is mounted on bedding, there is a high possibility that it will be used in a high-temperature and high-humidity environment such as washing and cleaning to maintain sanitation.

このような高温高湿環境下で感圧センサとして従来の圧電素子が使用されると、水蒸気が電極を通過し、シート状の圧電素子の内部に拡散する。可撓性感圧体の温度が外側よりも低い状態や可撓性感圧体の表面で水蒸気が過飽和状態になると、拡散した水蒸気が凝縮して水が生成し、この水が可撓性感圧体に浸透することにより圧電セラミック粉末中の溶出液に溶出する成分が溶出する現象が発生する。その結果、シート状の圧電素子の静電容量が増加するとともに、電気抵抗が減少するなどの電気的特性が変化するという問題が発生し、耐久性が劣るとともに、感圧センサとして用いる場合、検知や制御のための回路を初期の電気特性の変化に対応できるようにする必要があり、回路が複雑な構成となる。   When a conventional piezoelectric element is used as a pressure-sensitive sensor in such a high temperature and high humidity environment, water vapor passes through the electrode and diffuses into the sheet-like piezoelectric element. When the temperature of the flexible pressure sensitive body is lower than the outside or when the water vapor is supersaturated on the surface of the flexible pressure sensitive body, the diffused water vapor is condensed and water is generated, and this water is generated in the flexible pressure sensitive body. Penetration causes a phenomenon in which the components eluted in the eluate in the piezoelectric ceramic powder are eluted. As a result, the capacitance of the sheet-like piezoelectric element increases and the electrical characteristics change, such as a decrease in electrical resistance. This results in inferior durability and detection when used as a pressure sensor. In addition, it is necessary to make it possible to cope with the initial change in electrical characteristics of the control circuit, which makes the circuit a complicated configuration.

本実施の形態のシート状の圧電素子が高温高湿環境下で使用される場合、水蒸気が電極2A、電極2Bを通過し、可撓性感圧体1の表面で水蒸気が凝集して水が生成する。しかしながら、本実施の形態のシート状の圧電素子は、可撓性感圧体1を構成する圧電セラミック粉末3から溶出する成分を除去しているので可撓性感圧体1で水蒸気が凝縮して水が生成しても、圧電セラミック粉末3から再び溶出成分の溶出が抑制され、シート状の圧電素子としての電気抵抗や圧電特性の変化を防止することができる。その結果、シート状の圧電素子の初期の電気的特性を維持することができ、優れた耐久性と信頼性を実現することができる。また、初期の電気特性の変化を防止できることにより、電気特性の変化を補正する回路構成を必要とせず、検知や制御のための回路を簡素化することができる。   When the sheet-like piezoelectric element of the present embodiment is used in a high-temperature and high-humidity environment, water vapor passes through the electrodes 2A and 2B, and the water vapor is aggregated on the surface of the flexible pressure-sensitive body 1 to generate water. To do. However, since the sheet-like piezoelectric element of the present embodiment removes components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 constituting the flexible pressure-sensitive body 1, water vapor is condensed in the flexible pressure-sensitive body 1 and water is condensed. However, the elution of the eluted components from the piezoelectric ceramic powder 3 is suppressed again, and changes in electrical resistance and piezoelectric characteristics as a sheet-like piezoelectric element can be prevented. As a result, the initial electrical characteristics of the sheet-like piezoelectric element can be maintained, and excellent durability and reliability can be realized. In addition, since the initial change in electrical characteristics can be prevented, a circuit configuration for correcting the change in electrical characteristics is not required, and a circuit for detection and control can be simplified.

なお、周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末3は、所定の組成となるように周期表第1族、周期表第2族の元素を含む原材料(例えば、硝酸塩、炭酸塩、硫酸塩など)を反応させ、その後高温で焼成して製造される。このとき、焼成して造られたセラミックには圧電特性を発現する結晶構造を有する化合物、結晶性の低い化合物、不純物、未反応の元素や化合物、圧電特性を発現することができない組成の化合物が存在する。これらの化合物や元素は溶出量に多少があるものの、すべての成分が溶出することから、本発明で言う溶出する成分とは、圧電セラミック粉末3に含まれている上記のすべての化合物、元素が対象となる。   In addition, the piezoelectric ceramic powder 3 containing the elements of Group 1 of the periodic table and Group 2 of the periodic table is a raw material (for example, nitrate) containing the elements of Group 1 of the periodic table and Group 2 of the periodic table so as to have a predetermined composition. , Carbonate, sulfate, etc.), and then calcined at a high temperature. At this time, the fired ceramic includes a compound having a crystal structure that exhibits piezoelectric characteristics, a compound having low crystallinity, impurities, unreacted elements and compounds, and a compound that does not exhibit piezoelectric characteristics. Exists. Although these compounds and elements have a certain amount of elution, since all the components are eluted, the components to be eluted as referred to in the present invention are all the above compounds and elements contained in the piezoelectric ceramic powder 3. It becomes a target.

本実施の形態に用いられるシート状の圧電素子の圧電特性は両電極間に高圧の直流電圧を印加し、ポーリング処理することで発現するが、本実施の形態のシート状の圧電素子を感圧センサとして用いる場合、重要となる圧電特性は発生電圧の指標となる電圧出力定数である。   The piezoelectric characteristics of the sheet-like piezoelectric element used in the present embodiment are manifested by applying a high DC voltage between both electrodes and performing a poling process. However, the sheet-like piezoelectric element of the present embodiment is pressure sensitive. When used as a sensor, an important piezoelectric characteristic is a voltage output constant that serves as an index of the generated voltage.

本実施の形態のシート状の圧電素子を構成する可撓性感圧体1は、圧電セラミック粉末3と可撓性を有する有機高分子4の複合体からなり、圧電セラミック粉末3の比誘電率(材料の誘電率/真空の誘電率)が数百から数千であるのに対し、可撓性を有する有機高分子4の比誘電率は数十である。ポーリング処理の際に印加された直流電圧は、圧電セラミック粉末3と可撓性を有する有機高分子4の誘電率の比に反比例して分配されるので、直流電圧は誘電率の低い可撓性を有する有機高分子4に高い電圧が印加されることになる。換言すれば、可撓性を有する有機高分子4として同じものを用いた場合、圧電セラミック
粉末3の誘電率が高いほど可撓性を有する有機高分子4に高い電圧が印加されることになる。
A flexible pressure-sensitive body 1 constituting the sheet-like piezoelectric element of the present embodiment is composed of a composite of piezoelectric ceramic powder 3 and flexible organic polymer 4, and the relative dielectric constant ( The dielectric constant of the material (dielectric constant / vacuum dielectric constant) is several hundred to several thousands, whereas the organic polymer 4 having flexibility has several tens of dielectric constants. Since the DC voltage applied during the poling process is distributed in inverse proportion to the ratio of the dielectric constant of the piezoelectric ceramic powder 3 and the flexible organic polymer 4, the DC voltage is flexible with a low dielectric constant. A high voltage is applied to the organic polymer 4 having In other words, when the same organic polymer 4 having flexibility is used, a higher voltage is applied to the organic polymer 4 having flexibility as the dielectric constant of the piezoelectric ceramic powder 3 is higher. .

したがって、可撓性感圧体1の圧電セラミック粉末3として比誘電率が約2000のチタン酸ジルコン酸鉛と、比誘電率が約600のチタン酸ビスマス・ナトリウムを用いた場合、両者の可撓性感圧体1に一定の直流電圧を印加すると、比誘電率の低いチタン酸ビスマス・ナトリウムの方がチタン酸ジルコン酸鉛よりも高い電圧が印加され、ポーリングの効率を高くすることができるので電圧出力定数が大きくなる。その結果、シート状の圧電素子を感圧センサとして用いた場合には、印加される圧力に対するセンサの出力電圧を高くすることができるので感度を向上させることができるとともに、シート状の圧電素子の高感度化により検知回路の増幅率を低くすることができるので電気的ノイズに対し強い感圧センサを得ることができる。   Therefore, when the piezoelectric ceramic powder 3 of the flexible pressure-sensitive body 1 is composed of lead zirconate titanate having a relative dielectric constant of about 2000 and bismuth sodium titanate having a relative dielectric constant of about 600, the flexibility of both When a constant DC voltage is applied to the pressure body 1, a voltage higher than that of lead zirconate titanate is applied to bismuth / sodium titanate having a low relative dielectric constant, so that the poling efficiency can be increased. The constant increases. As a result, when a sheet-like piezoelectric element is used as a pressure-sensitive sensor, the output voltage of the sensor with respect to the applied pressure can be increased, so that the sensitivity can be improved and the sheet-like piezoelectric element can be improved. Since the amplification factor of the detection circuit can be lowered by increasing the sensitivity, a pressure-sensitive sensor that is strong against electrical noise can be obtained.

本発明に用いられる圧電セラミック粉末3の比誘電率は低ければ低いほど良いが、1000以下であればチタン酸ジルコン酸鉛の圧電セラミック粉末を用いる場合よりも3倍以上の優れた電圧出力定数が得られる。その点から、有用な圧電セラミック粉末3は、周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末3の化合物は、バリウム、ナトリウム、カリウム、ビスマス、リチウムの少なくとも1種を含むもの、具体的にはニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスの少なくとも1種を含むものが挙げられる。   The dielectric constant of the piezoelectric ceramic powder 3 used in the present invention is preferably as low as possible, but if it is 1000 or less, the voltage output constant is more than three times that when using a piezoelectric ceramic powder of lead zirconate titanate. can get. In that respect, the useful piezoelectric ceramic powder 3 includes at least one of barium, sodium, potassium, bismuth, and lithium as the compound of the piezoelectric ceramic powder 3 including elements of Group 1 and Group 2 of the Periodic Table. Specific examples include those containing at least one of sodium niobate, potassium niobate, lithium niobate, bismuth / sodium titanate, barium titanate, and bismuth titanate.

また、本実施の形態に用いる圧電セラミック粉末3は鉛を含まないのでシート状の圧電素子が廃棄処理され、酸性雨などの環境に曝されても鉛の溶出がなく、環境汚染の可能性がない。   In addition, since the piezoelectric ceramic powder 3 used in the present embodiment does not contain lead, the sheet-like piezoelectric element is disposed of, and even if it is exposed to an environment such as acid rain, there is no elution of lead and there is a possibility of environmental pollution. Absent.

本実施の形態では、圧電セラミック粉末3から溶出する成分を除去する手段として水による洗浄処理が適用される。これにより、圧電セラミック粉末3の圧電特性を発現させることのできる結晶構造を破壊することなく、圧電セラミック粉末3から溶出し易い成分を溶出させることができる。   In the present embodiment, a cleaning process using water is applied as a means for removing components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3. Thereby, the component which is easy to elute from the piezoelectric ceramic powder 3 can be eluted, without destroying the crystal structure which can express the piezoelectric characteristic of the piezoelectric ceramic powder 3.

また、上記水による洗浄処理において、たとえば水を沸騰させる、50℃以上の温度にするなどのように加温することにより、溶出成分の溶出を促進させることができ、加温しないで常温のまま洗浄する場合よりも短時間で高い除去効率を実現することができる。   Further, in the washing treatment with water, elution of elution components can be promoted by heating such as boiling water or a temperature of 50 ° C. or higher. Higher removal efficiency can be achieved in a shorter time than when washing.

本実施の形態に用いられる可撓性を有する有機高分子4としては、熱可塑性エラストマー、ゴムの少なくとも1種を含む材料が挙げられる。これらの可撓性を有する高分子4はシート状の圧電素子に優れた弾性と可撓性を付与することができるのでシート状の圧電素子は印加された圧力に対して大きな反発力と変位量を得ることができ、圧電特性を向上させることができる。   Examples of the flexible organic polymer 4 used in the present embodiment include a material containing at least one of a thermoplastic elastomer and rubber. Since these flexible polymers 4 can impart excellent elasticity and flexibility to the sheet-like piezoelectric element, the sheet-like piezoelectric element has a large repulsive force and displacement amount against the applied pressure. Can be obtained, and the piezoelectric characteristics can be improved.

特に、前述の熱可塑性エラストマーとして、塩素化ポリエチレン、クロルスルホン化ポリエチレンは可撓性感圧体1の中の圧電セラミック粉末3の含有量を多くすることができるのでシート状の圧電素子の圧電特性を向上させることができる。   In particular, as the above-mentioned thermoplastic elastomer, chlorinated polyethylene and chlorosulfonated polyethylene can increase the content of the piezoelectric ceramic powder 3 in the flexible pressure-sensitive body 1, so that the piezoelectric characteristics of the sheet-like piezoelectric element are improved. Can be improved.

本実施の形態のシート状の圧電素子の電極2A、電極2Bとして、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴムの少なくとも1種を含む弾性体と導電性粉末の導電層で構成することができる。この構成では、電極2A、電極2Bを伸びのある可撓性に優れた電極とすることができるので高い耐屈曲性を有し、耐久性に優れたシート状の圧電素子を得ることができる。この導電層は熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴムの少なくとも1種を含む弾性体と導電性粉末を混練したものを押出機などの加工機を用いて、押し出し成型す
ることによって可撓性感圧体1に形成される。
The electrode 2A and the electrode 2B of the sheet-like piezoelectric element of the present embodiment can be composed of an elastic body containing at least one of a thermoplastic resin, a thermoplastic elastomer, and rubber and a conductive layer of conductive powder. In this configuration, the electrode 2A and the electrode 2B can be extended and excellent in flexibility, so that a sheet-like piezoelectric element having high bending resistance and excellent durability can be obtained. This conductive layer is a flexible pressure-sensitive material obtained by extruding an elastic material containing at least one of a thermoplastic resin, a thermoplastic elastomer, and rubber and a conductive powder using a processing machine such as an extruder. 1 is formed.

また、電極2A、電極2Bとして、主成分が導電性粉末と有機高分子との混合物である導電塗料、もしくは導電ペーストの塗布膜で構成することもできる。この構成では、可撓性感圧体1と電極2A、電極2Bの密着性を高くすることができるとともに、電極2A、電極2Bと可撓性感圧体1の間に空気層の介在を少なくすることができるのでポーリング処理の際の電極2A、電極2Bと可撓性感圧体1との間の電圧降下を抑制することができ、ポーリング処理の実効電圧を高くすることができる。   Alternatively, the electrodes 2A and 2B may be formed of a conductive paint whose main component is a mixture of a conductive powder and an organic polymer, or a coating film of a conductive paste. In this configuration, the adhesiveness between the flexible pressure-sensitive body 1 and the electrodes 2A and 2B can be increased, and an air layer is less interposed between the electrodes 2A and 2B and the flexible pressure-sensitive body 1. Therefore, the voltage drop between the electrodes 2A and 2B and the flexible pressure-sensitive body 1 during the polling process can be suppressed, and the effective voltage of the polling process can be increased.

また、電極2A、電極2Bとして、導電性材料の蒸着膜で構成することもできる。この構成では、電極2A、電極2Bを薄膜で形成することができるので可撓性感圧体1の優れた可撓性を維持することができ、可撓性感圧体1の有する圧電特性の低下を防止することができる。この薄膜は真空蒸着、スパッタリング、CVDなどの装置を用い、可撓性感圧体1に蒸着によって形成される。   Further, the electrode 2A and the electrode 2B can be formed of a vapor-deposited film of a conductive material. In this configuration, since the electrodes 2A and 2B can be formed as thin films, the excellent flexibility of the flexible pressure-sensitive body 1 can be maintained, and the piezoelectric characteristics of the flexible pressure-sensitive body 1 can be reduced. Can be prevented. This thin film is formed on the flexible pressure-sensitive body 1 by vapor deposition using an apparatus such as vacuum vapor deposition, sputtering, or CVD.

なお、前述の導電性粉末、導電性材料は、C、Pt、Au、Pd、Ag、Cu、Al、Niの少なくとも1種を用いることにより、特に優れた導電性と耐食性を実現することができる。   The conductive powder and conductive material described above can achieve particularly excellent conductivity and corrosion resistance by using at least one of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, and Ni. .

また、ポリエチレンテレフタレートなどの高分子フィルムの両面にC、Pt、Au、Pd、Ag、Cu、Al、Niの少なくとも1種の箔を接着し、両面を導通させた導電性フィルムからなる導電層を用いてもよい。   In addition, a conductive layer made of a conductive film in which at least one foil of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, and Ni is bonded to both surfaces of a polymer film such as polyethylene terephthalate and both surfaces are made conductive is provided. It may be used.

(実施の形態2)
図4は、本発明の第2の実施の形態におけるシート状の圧電素子の製造工程であり、第1の実施の形態の製造方法と異なる点は、圧電セラミック粉末3中の溶出液に溶出する成分を除去する洗浄処理を圧電セラミック粉末3と可撓性を有する有機高分子4の混練後行うこと、洗浄処理に用いる液体が酸性水であることである。
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows a manufacturing process of the sheet-like piezoelectric element according to the second embodiment of the present invention. The difference from the manufacturing method according to the first embodiment is that the elution is contained in the piezoelectric ceramic powder 3. The cleaning process for removing the components is performed after the piezoelectric ceramic powder 3 and the flexible organic polymer 4 are kneaded, and the liquid used for the cleaning process is acidic water.

本実施の形態におけるシート状の圧電素子は以下のように作製される。図4でその製造工程を説明する。先ず、圧電セラミック粉末3と可撓性を有する有機高分子4とをニーダーやロールなどの加工機を用い、圧電セラミック粉末3が可撓性を有する有機高分子4に均一に混合・分散された状態となるように混練を行う(S6)。このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。次に、混練した圧電組成物を酸性水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末3から溶出する成分を溶出させる(S7)。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、溶出成分を除去した後、乾燥処理を行う。次に、ロールまたはホットプレスなどの加工機を用いて加工し、シート状の可撓性感圧体1を作製する(S8)。次に、この可撓性感圧体1の両面に、導電性粉末と有機高分子が混合された導電性ペーストまたは導電塗料の塗布、導電性粉末をゴムや熱可塑性エラストマーなどの可撓性を有する有機高分子に混合・分散させた導電シートの融着、導電性材料の蒸着のいずれかの材料と形成方法によって電極2A、電極2Bを形成する(S9)。その後、圧電特性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で電極2A、2B間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い(S10)、シート状の圧電素子を作製する。なお、ポーリング処理(S10)は、電極2A、電極2Bを形成(S9)した後行っているが、シート状の可撓性感圧体1を作製(S8)した後、2つの擬似電極を用いて行ってもよい。   The sheet-like piezoelectric element in the present embodiment is manufactured as follows. The manufacturing process will be described with reference to FIG. First, the piezoelectric ceramic powder 3 and the flexible organic polymer 4 were uniformly mixed and dispersed in the flexible organic polymer 4 using a processing machine such as a kneader or a roll. Kneading is performed so as to be in a state (S6). At this time, a titanium coupling agent may be added to improve kneading. Next, the kneaded piezoelectric composition is immersed in a container containing acidic water, and the components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 are eluted while stirring (S7). If necessary, this washing process is repeated several times to remove the eluted components, and then a drying process is performed. Next, it processes using processing machines, such as a roll or a hot press, and produces the sheet-like flexible pressure-sensitive body 1 (S8). Next, a conductive paste or conductive paint in which conductive powder and an organic polymer are mixed is applied to both surfaces of the flexible pressure-sensitive body 1, and the conductive powder has flexibility such as rubber or thermoplastic elastomer. The electrode 2A and the electrode 2B are formed by any material and forming method of fusing the conductive sheet mixed / dispersed in the organic polymer and vapor deposition of the conductive material (S9). Thereafter, a poling process is performed by applying a DC high voltage between the electrodes 2A and 2B in the air or in a silicon oil bath in order to develop the piezoelectric characteristics (S10), and a sheet-like piezoelectric element is manufactured. The polling process (S10) is performed after the electrodes 2A and 2B are formed (S9). However, after the sheet-like flexible pressure-sensitive body 1 is manufactured (S8), two pseudo electrodes are used. You may go.

本実施の形態では、圧電セラミック粉末3から溶出する成分を除去する洗浄処理を圧電セラミック粉末3と可撓性を有する有機高分子4を混練した後実施しているが、混練した圧電組成物中には圧電セラミック粉末3が多量に含まれるので混練した状態で洗浄処理し
ても十分に圧電セラミック粉末3中から溶出成分を除去することができる。
また、洗浄処理を行う液体を酸性水とすることにより、除去の対象となる圧電セラミック粉末3中の成分がアルカリ性であるため、効率的に酸性水に溶解することができるので水よりも短時間で高い除去効率を得ることができる。
In the present embodiment, the cleaning process for removing the components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 is performed after the piezoelectric ceramic powder 3 and the flexible organic polymer 4 are kneaded. In the kneaded piezoelectric composition, Since the piezoelectric ceramic powder 3 is contained in a large amount, the elution component can be sufficiently removed from the piezoelectric ceramic powder 3 even if it is washed in a kneaded state.
Moreover, since the component in the piezoelectric ceramic powder 3 to be removed is alkaline by using acidic water as the liquid for performing the cleaning treatment, it can be efficiently dissolved in acidic water, so that it takes less time than water. High removal efficiency can be obtained.

また、上記酸性水による洗浄処理において、酸性水を加温することにより、圧電セラミック粉末3から溶出する成分の溶出を促進させることができ、加温しない場合よりも短時間で高い除去効率を実現することができる。   Moreover, in the washing treatment with the acidic water, by heating the acidic water, elution of the components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 can be promoted, and higher removal efficiency is achieved in a shorter time than when not heating. can do.

(実施の形態3)
図5は、本発明の第3の実施の形態におけるシート状の圧電素子の断面図である。図5において第1の実施の形態と異なるところは、可撓性感圧体1と電極2A、電極2Bを覆う保護層6を設けた点である。なお、第1の実施の形態と同一部材は同じ符号を付けている。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a sectional view of a sheet-like piezoelectric element according to the third embodiment of the present invention. 5 differs from the first embodiment in that a protective layer 6 is provided to cover the flexible pressure-sensitive body 1, the electrodes 2A, and the electrodes 2B. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

図5に示すように、第1の実施の形態で述べた圧電セラミック粉末3と可撓性を有する有機高分子4とからなるシート状の可撓性感圧体1に電極2A、電極2Bが形成され、電極2A、電極2Bと可撓性感圧体1の一部を覆うように保護層5を設けた構成としている。
また、図6は、本発明の第3の実施の形態におけるシート状の圧電素子の製造工程であり、第1の実施の形態の製造方法と異なる点は、圧電セラミック粉末3から溶出する成分を除去する洗浄処理を可撓性感圧体1の作製後に行うことである。
As shown in FIG. 5, an electrode 2A and an electrode 2B are formed on a sheet-like flexible pressure-sensitive body 1 composed of the piezoelectric ceramic powder 3 and the flexible organic polymer 4 described in the first embodiment. The protective layer 5 is provided so as to cover the electrodes 2A and 2B and a part of the flexible pressure sensitive body 1.
FIG. 6 shows a manufacturing process of the sheet-like piezoelectric element according to the third embodiment of the present invention. The difference from the manufacturing method according to the first embodiment is that the components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 are as follows. The cleaning process to be removed is performed after the flexible pressure-sensitive body 1 is manufactured.

本実施の形態におけるシート状の圧電素子は以下のように作製される。図6でその製造工程を説明する。先ず、圧電セラミック粉末3と可撓性を有する有機高分子4とをニーダーやロールなどの加工機を用い、圧電セラミック粉末3が可撓性を有する有機高分子4に均一に混合・分散された状態となるように混練を行う(S11)。このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。次に、ロールまたはホットプレスなどの加工機を用いて加工し、シート状の可撓性感圧体1を作製する(S12)次に、可撓性感圧体1を水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末3から溶出する成分を溶出させる(S13)。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、溶出する成分を除去した後、乾燥処理を行う。次に、この可撓性感圧体1の両面に、導電性粉末と有機高分子が混合された導電性ペーストまたは導電塗料の塗布、導電性粉末をゴムや熱可塑性エラストマーなどの可撓性を有する有機高分子に混合・分散させた導電シートの融着、導電性材料の蒸着のいずれかの材料と形成方法によって電極2A、電極2Bを形成する(S14)。さらに、保護層5の材料をロールやホットプレスなどの加工機を用いてシート状に加工し、このシートを折りたたむか、挟むことによって電極2A、電極2Bを形成したシート状の可撓性感圧体1を覆うように保護層5を形成する(S15)。その後、圧電特性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で電極2A、2B間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い(S16)、シート状の圧電素子を作製する。なお、保護層5ポーリング処理を行った後、設けてもよい。また、ポーリング処理(S16)は、保護層5を形成(S15)した後行っているが、シート状の可撓性感圧体1を作製(S12)した後、または圧電セラミック粉末3中の溶出液に溶出する成分を除去する洗浄処理(S13)を行った後、2つの擬似電極を用いて行ってもよいし、電極2A、電極2Bを形成(S14)した後、行ってもよい。   The sheet-like piezoelectric element in the present embodiment is manufactured as follows. The manufacturing process will be described with reference to FIG. First, the piezoelectric ceramic powder 3 and the flexible organic polymer 4 were uniformly mixed and dispersed in the flexible organic polymer 4 using a processing machine such as a kneader or a roll. Kneading is performed so as to be in a state (S11). At this time, a titanium coupling agent may be added to improve kneading. Next, it processes using processing machines, such as a roll or a hot press, and produces the sheet-like flexible pressure-sensitive body 1 (S12) Next, the flexible pressure-sensitive body 1 is immersed in the container containing water. Then, the components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 are eluted with stirring (S13). If necessary, this washing treatment is repeated several times to remove the eluted components, followed by a drying treatment. Next, a conductive paste or conductive paint in which conductive powder and an organic polymer are mixed is applied to both surfaces of the flexible pressure-sensitive body 1, and the conductive powder has flexibility such as rubber or thermoplastic elastomer. The electrode 2A and the electrode 2B are formed by either the fusion method of the conductive sheet mixed / dispersed in the organic polymer or the deposition method of the conductive material and the forming method (S14). Furthermore, the material of the protective layer 5 is processed into a sheet shape using a processing machine such as a roll or a hot press, and the sheet-like flexible pressure-sensitive body in which the electrode 2A and the electrode 2B are formed by folding or sandwiching the sheet. 1 is formed so as to cover 1 (S15). Thereafter, a poling process is performed by applying a DC high voltage between the electrodes 2A and 2B in the air or in a silicon oil bath in order to develop the piezoelectric characteristics (S16), thereby producing a sheet-like piezoelectric element. The protective layer 5 may be provided after the polling process. The polling process (S16) is performed after the protective layer 5 is formed (S15), but after the sheet-like flexible pressure-sensitive body 1 is produced (S12), or the eluent in the piezoelectric ceramic powder 3 After performing the cleaning process (S13) for removing the components that elute in, the two pseudo electrodes may be used, or after forming the electrodes 2A and 2B (S14).

本実施の形態では、圧電セラミック粉末3から溶出する成分を除去する洗浄処理を圧電セラミック粉末3と可撓性を有する有機高分子4を混練し、可撓性感圧体1を作製後実施しているが、可撓性感圧体1には圧電セラミック粉末3が多量に含まれ、かつ可撓性感圧体1に表面近傍の圧電セラミック粉末3から溶出する成分を除去すればよいので可撓性感
圧体1の状態で洗浄処理しても優れた効果を実現することができる。
In the present embodiment, a cleaning process for removing components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 is performed after the piezoelectric ceramic powder 3 and the flexible organic polymer 4 are kneaded to produce the flexible pressure-sensitive body 1. However, the flexible pressure-sensitive body 1 contains a large amount of the piezoelectric ceramic powder 3 and the flexible pressure-sensitive body 1 only needs to remove components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 near the surface. Even if it is washed in the state of the body 1, an excellent effect can be realized.

また、洗浄処理を行う液体として水を用いた場合も除去の対象となる圧電セラミック粉末3中の溶出する成分がアルカリ性であるため、効率的に水に溶解することができる。また、上記酸性水による洗浄処理において、水を加温することにより、溶出成分の溶出を促進させることができ、加温しない場合よりも短時間で高い除去効率を実現することができる。   Further, even when water is used as the liquid for the cleaning treatment, the eluted component in the piezoelectric ceramic powder 3 to be removed is alkaline, so that it can be efficiently dissolved in water. Further, in the washing treatment with the acidic water, by heating the water, the elution of the eluted components can be promoted, and higher removal efficiency can be realized in a shorter time than the case without heating.

上記構成のシート状の圧電素子が第1の実施の形態と同様に高温高湿環境下で使用されても保護層5が存在するため、可撓性感圧体1の表面へ到達する水蒸気の拡散量を低減することができ、凝縮する水の生成量を少なくすることができる。したがって、可撓性感圧体1中に含まれる圧電セラミック粉末3と水との接触を少なくすることができるので、セラミック圧電粉末3からの溶出成分の溶出防止作用をより一層向上させることができる。また、第3の実施の形態の保護層5は可撓性感圧体1や電極2A、電極2Bのもつ可撓性を損なわないように弾性を有する有機高分子が用いられ、特に、熱可塑性エラストマー、ゴム材料が適している。保護層5の厚みは限定されるものではないが、可撓性感圧体7の圧電特性を損なわないためには、0.2〜2mmの厚みとすることが好ましい。   Even when the sheet-like piezoelectric element having the above-described configuration is used in a high-temperature and high-humidity environment as in the first embodiment, the diffusion of water vapor reaching the surface of the flexible pressure-sensitive body 1 is present because the protective layer 5 exists. The amount can be reduced, and the amount of water to be condensed can be reduced. Therefore, since the contact between the piezoelectric ceramic powder 3 contained in the flexible pressure-sensitive body 1 and water can be reduced, it is possible to further improve the elution preventing action of the elution component from the ceramic piezoelectric powder 3. The protective layer 5 of the third embodiment is made of an organic polymer having elasticity so as not to impair the flexibility of the flexible pressure-sensitive body 1, the electrode 2A, and the electrode 2B, and in particular, a thermoplastic elastomer. Rubber material is suitable. Although the thickness of the protective layer 5 is not limited, in order not to impair the piezoelectric characteristics of the flexible pressure-sensitive body 7, it is preferable to set it as 0.2-2 mm.

また、保護層5は外部からの機械的な力によるシート状の圧電素子の破損を防止することができる。
なお、本実施の形態で用いた保護層5は、第1の実施の形態、第2の実施の形態で述べたシート状の圧電素子にも適用できるものであり、同様な効果を有する。
Further, the protective layer 5 can prevent the sheet-like piezoelectric element from being damaged by an external mechanical force.
The protective layer 5 used in this embodiment can be applied to the sheet-like piezoelectric elements described in the first embodiment and the second embodiment, and has the same effect.

(実施の形態4)
図7は、本発明の第4の実施の形態におけるケーブル状の圧電素子の一部断面図である。図7に示すように、ケーブル状の圧電素子は、第1電極である芯電極6の外表面に可撓性の可撓性感圧体7を形成し、この可撓性感圧体7の外表面に第2電極である可撓性の外電極8を形成し、さらに電気絶縁性の弾性体からなる保護層9を形成して構成されている。芯電極6と外電極8とは感圧体7で絶縁されている。芯電極6は、単数または複数の金属線、あるいは多数のポリエステル繊維の収束線に銅などの金属を巻回した構成のものが用いられる。可撓性感圧体7は、周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末3と可撓性を有する有機高分子4で構成され、第1の実施の形態で述べた組成の材料が用いられる。
(Embodiment 4)
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a cable-like piezoelectric element according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the cable-shaped piezoelectric element has a flexible pressure-sensitive body 7 formed on the outer surface of the core electrode 6 that is the first electrode, and the outer surface of the flexible pressure-sensitive body 7. Further, a flexible outer electrode 8 as a second electrode is formed, and a protective layer 9 made of an electrically insulating elastic body is further formed. The core electrode 6 and the outer electrode 8 are insulated by a pressure sensitive body 7. The core electrode 6 has a configuration in which a metal such as copper is wound around a single or a plurality of metal wires, or converging wires of many polyester fibers. The flexible pressure-sensitive body 7 is composed of a piezoelectric ceramic powder 3 containing elements of Groups 1 and 2 of the periodic table and an organic polymer 4 having flexibility, as described in the first embodiment. Compositional materials are used.

外電極8は、実施の形態1における電極2A、電極2Bと同様に、ポリエチレンテレフタレ−トなどの高分子フィルムの両面にC、Pt、Au、Pd、Ag、Cu、Al、Niの少なくとも1種の箔を接着した導電性フィルムをケーブル状の可撓性感圧体12に巻回して形成した導電層、C、Pt、Au、Pd、Ag、Cu、Al、Niの少なくとも1種の導電性粉末とゴムや熱可塑性エラストマーなどの可撓性を有する有機高分子とを混練して作製した可撓性導電組成物を押出成型により形成した導電層、前述の導電性粉末を有機高分子に分散させた導電性塗料(ペースト)を塗布した導電膜、C、Pt、Au、Pd、Ag、Cu、Al、Niの少なくとも1種の導電性材料を可撓性感圧体12に真空蒸着、スパッタリング、CVDなどの方法で形成した薄膜の蒸着膜などが用いられる。保護層9は、第3の実施の形態で述べた保護層5の材料が用いられ、この材料の押出成型により形成される。   As with the electrodes 2A and 2B in the first embodiment, the outer electrode 8 has at least one of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, and Ni on both surfaces of a polymer film such as polyethylene terephthalate. A conductive layer formed by winding a conductive film with a seed foil attached around a flexible flexible pressure sensor 12 in the form of a cable, and at least one conductivity of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, Ni A conductive layer formed by extrusion molding a flexible conductive composition prepared by kneading powder and a flexible organic polymer such as rubber or thermoplastic elastomer, and dispersing the above-mentioned conductive powder in the organic polymer The conductive film coated with the conductive paint (paste), at least one conductive material of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, and Ni is vacuum-deposited on the flexible pressure sensitive body 12, sputtering, Such as CVD Vapor deposition film of thin film formed by law is used. The protective layer 9 is formed by extrusion molding of the material of the protective layer 5 described in the third embodiment.

本実施の形態におけるケーブル状の圧電素子は以下のようにして作製される。図8でその製造工程を説明する。先ず、実施の形態1で説明した周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末3を水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末3から溶出する成分を溶出させる(S17)。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り
返し、乾燥処理を行い、溶出成分を除去した圧電セラミック粉末3を作製する。次に、圧電セラミック粉末3と有機高分子4とをニーダーやロールなどの加工機を用い、セラミック粉末3が有機高分子4に均一に混合・分散された状態となるように混練する(S18)。このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。次にこの混練物をロールの加工機で圧電組成物のシートを作製し(S19)、この圧電組成物のシートをペレタイザーなどの加工機を用いてペレット状に加工する(S20)。次に、芯電極6を芯材とし、ペレット状の圧電組成物を押出成型の加工機を用いて押し出し、芯電極6の周囲に可撓性感圧体7の層を形成する。すなわち芯電極6に対し可撓性感圧体7の層を周設する(S21)。次に前述のいずれかの材料と加工手段を用いて外電極8を形成する(S22)。次に、弾性を有する熱可塑性エラストマーやゴムなどの有機高分子を用い、押出成型により保護層9を形成する(S23)。その後、圧電性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で芯電極6と外電極8との間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い(S24)、ケーブル状の圧電素子が作製される。なお、保護層9はポーリング処理を行った後、設けてもよい。またポーリング処理(S24)は、保護層9を形成(S23)した後行っているが、芯電極6の周囲に可撓性感圧体7の層を形成(S21)した後、芯電極6と外側電極8に該当する擬似電極を用いて行ってもよいし、外電極8を形成(S22)した後、行ってもよい。
The cable-shaped piezoelectric element in the present embodiment is manufactured as follows. The manufacturing process will be described with reference to FIG. First, the piezoelectric ceramic powder 3 containing the elements of Group 1 of the periodic table and Group 2 of the periodic table described in Embodiment 1 is immersed in a container containing water, and the components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 are stirred. Elute (S17). If necessary, this washing process is repeated several times and a drying process is performed to produce the piezoelectric ceramic powder 3 from which the eluted components have been removed. Next, the piezoelectric ceramic powder 3 and the organic polymer 4 are kneaded using a processing machine such as a kneader or a roll so that the ceramic powder 3 is uniformly mixed and dispersed in the organic polymer 4 (S18). . At this time, a titanium coupling agent may be added to improve kneading. Next, a sheet of the piezoelectric composition is produced from the kneaded product using a roll processing machine (S19), and the piezoelectric composition sheet is processed into a pellet using a processing machine such as a pelletizer (S20). Next, the core electrode 6 is used as a core material, and the pellet-shaped piezoelectric composition is extruded using an extrusion molding machine to form a flexible pressure-sensitive body 7 layer around the core electrode 6. That is, a layer of the flexible pressure sensitive body 7 is provided around the core electrode 6 (S21). Next, the outer electrode 8 is formed using any of the materials and processing means described above (S22). Next, the protective layer 9 is formed by extrusion molding using an organic polymer such as a thermoplastic elastomer or rubber having elasticity (S23). Thereafter, a poling process is performed by applying a DC high voltage between the core electrode 6 and the outer electrode 8 in the air or in a silicon oil bath in order to develop piezoelectricity (S24), and a cable-shaped piezoelectric element is manufactured. Is done. The protective layer 9 may be provided after performing the polling process. The polling process (S24) is performed after the protective layer 9 is formed (S23). However, after forming the flexible pressure-sensitive body 7 around the core electrode 6 (S21), the core electrode 6 and the outer side are formed. The process may be performed using a pseudo electrode corresponding to the electrode 8, or may be performed after the outer electrode 8 is formed (S22).

このようにして作製されたケーブル状の圧電素子は、図7に示すようにその一端の保護層9と可撓性感圧体7を取り除き、芯電極6と外電極8とを露出させることにより制御回路に接続され、感圧センサとして使用される。   The cable-like piezoelectric element thus manufactured is controlled by removing the protective layer 9 and the flexible pressure-sensitive body 7 at one end and exposing the core electrode 6 and the outer electrode 8 as shown in FIG. It is connected to a circuit and used as a pressure sensitive sensor.

上記のように構成されたケーブル状圧電素子について、以下その動作、作用を説明する。ケ−ブル状の圧電素子の一部あるいは全面に時間的に変化する圧力が印加されたとき、芯電極6と外電極8との間には、その部分のケーブル状の圧電素子に生じる加速度に応じた振動電圧が誘起される。この誘起電圧を利用して圧力を検出することができる。
上記構成のケーブル状の圧電素子が第1の実施の形態と同様に感圧センサとして高温高湿環境下で使用される場合、保護層9が存在するため、水蒸気の可撓性感圧体7への拡散量は少なくすることができる。しかしながら、保護層9の有機高分子の3次元網目分子構造の隙間は水蒸気1分子の大きさに比べて大きいため、保護層9で水蒸気の拡散を完全に防止することはできず、第1の実施の形態と同様に外電極6を通過し、可撓性感圧体7の表面に水蒸気が凝縮して水が生成する。
The operation and action of the cable-shaped piezoelectric element configured as described above will be described below. When a time-varying pressure is applied to a part or the entire surface of the cable-shaped piezoelectric element, the acceleration generated in the cable-shaped piezoelectric element in that part is between the core electrode 6 and the outer electrode 8. A corresponding oscillating voltage is induced. The pressure can be detected using this induced voltage.
When the cable-shaped piezoelectric element having the above configuration is used as a pressure-sensitive sensor in a high-temperature and high-humidity environment as in the first embodiment, since the protective layer 9 exists, the flexible pressure-sensitive body 7 of water vapor is used. The amount of diffusion of can be reduced. However, since the gap between the organic polymer three-dimensional network molecular structure of the protective layer 9 is larger than the size of one molecule of water vapor, the protective layer 9 cannot completely prevent the diffusion of water vapor. Similarly to the embodiment, the water passes through the outer electrode 6 and water is condensed on the surface of the flexible pressure-sensitive body 7 to generate water.

本実施の形態のケーブル状の圧電素子は、可撓性感圧体7を構成する圧電セラミック粉末3から溶出する成分を除去しているので可撓性感圧体7で水蒸気が凝縮して水が生成しても、圧電セラミック粉末3からの溶出成分の溶出が抑制され、ケーブル状の圧電素子としての電気抵抗や圧電特性の変化を防止することができる。その結果、シート状の圧電素子の初期の電気的特性を維持することができ、第1〜第3の実施の形態と同様な効果を実現することができる。   In the cable-shaped piezoelectric element of the present embodiment, the components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 constituting the flexible pressure sensitive body 7 are removed, so that water is condensed by the flexible pressure sensitive body 7 to generate water. Even so, the elution of the elution component from the piezoelectric ceramic powder 3 is suppressed, and changes in electrical resistance and piezoelectric characteristics as a cable-like piezoelectric element can be prevented. As a result, the initial electrical characteristics of the sheet-like piezoelectric element can be maintained, and the same effects as those in the first to third embodiments can be realized.

また、数km以上の長尺のケーブル状の圧電素子を加工する場合でも予め圧電セラミック粉末3の一つ一つの粒子から溶出する成分を除去することによって、ケーブルの切断面を含めケーブル状のどの部位でも上記効果を発揮させることができ、常に電気的特性の安定したケーブル状の圧電素子を得ることができる。   Further, even when a long cable-shaped piezoelectric element having a length of several kilometers or more is processed, by removing the components eluted from each particle of the piezoelectric ceramic powder 3 in advance, The above-described effect can be exhibited even at the site, and a cable-like piezoelectric element having always stable electrical characteristics can be obtained.

(実施の形態5)
実施の形態5におけるケーブル状の圧電素子は以下のようにして作製される。図9でその製造工程について説明する。先ず、圧電セラミック粉末3と有機高分子4とをニーダーやロールなどの加工機を用い、セラミック粉末3が有機高分子4に均一に混合・分散された状態となるように混練を行う(S25)。このとき、混練を向上させるためにチタンカ
ップリング剤を添加してもよい。次に、混練した圧電組成物を水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末3から溶出する成分を溶出させる(S26)。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、溶出成分を除去した後、乾燥処理を行う。ロールの加工機で圧電組成物のシートを作製し(S27)、この圧電組成物のシートをペレタイザーなどの加工機を用いてペレット状に加工する(S28)。次に、芯電極6を芯材とし、ペレット状の圧電組成物を押出成型の加工機を用いて押し出し、芯電極6の周囲に可撓性感圧体7の被覆層を形成する。すなわち芯電極6に対し可撓性感圧体7の層を周設する(S29)。次に、ケーブル状の可撓性感圧体7に、次に第4の実施の形態で述べたいずれかの材料と加工手段を用いて外電極8を形成する(S30)。さらに、弾性を有する熱可塑性エラストマーやゴムなどの有機高分子を用い、押出成型により保護層9を形成する(S31)。その後、圧電特性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で芯電極6と可撓性の外電極8の間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い(S32)、ケーブル状の圧電素子が作製される。なお、保護層9はポーリング処理を行った後、設けてもよい。またポーリング処理(S32)は、保護層9を形成(S31)した後行っているが、芯電極6の周囲に可撓性感圧体7の層を形成(S29)した後、芯電極6と外側電極8に該当する擬似電極を用いて行ってもよいし、外電極8を形成(S30)した後、行ってもよい。このようにして作製されたケーブル状の圧電素子は、第4の実施の形態と同様な作用と効果を実現することができる。
(Embodiment 5)
The cable-like piezoelectric element in the fifth embodiment is manufactured as follows. The manufacturing process will be described with reference to FIG. First, the piezoelectric ceramic powder 3 and the organic polymer 4 are kneaded using a processing machine such as a kneader or a roll so that the ceramic powder 3 is uniformly mixed and dispersed in the organic polymer 4 (S25). . At this time, a titanium coupling agent may be added to improve kneading. Next, the kneaded piezoelectric composition is immersed in a container containing water, and the components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 are eluted while stirring (S26). If necessary, this washing process is repeated several times to remove the eluted components, and then a drying process is performed. A sheet of the piezoelectric composition is produced with a roll processing machine (S27), and the piezoelectric composition sheet is processed into a pellet using a processing machine such as a pelletizer (S28). Next, using the core electrode 6 as a core material, the pellet-shaped piezoelectric composition is extruded using an extrusion molding machine, and a coating layer of the flexible pressure-sensitive body 7 is formed around the core electrode 6. That is, a layer of the flexible pressure sensitive body 7 is provided around the core electrode 6 (S29). Next, the outer electrode 8 is formed on the cable-like flexible pressure-sensitive body 7 using any of the materials and processing means described in the fourth embodiment (S30). Furthermore, the protective layer 9 is formed by extrusion molding using an organic polymer such as a thermoplastic elastomer or rubber having elasticity (S31). Thereafter, a poling process is performed by applying a DC high voltage between the core electrode 6 and the flexible outer electrode 8 in the air or in a silicone oil bath in order to develop the piezoelectric characteristics (S32), and the cable-like piezoelectricity is obtained. An element is fabricated. The protective layer 9 may be provided after performing the polling process. The polling process (S32) is performed after the protective layer 9 is formed (S31). However, after the flexible pressure-sensitive body 7 is formed around the core electrode 6 (S29), the core electrode 6 and the outer side are formed. The process may be performed using a pseudo electrode corresponding to the electrode 8, or may be performed after the outer electrode 8 is formed (S30). The cable-like piezoelectric element manufactured in this way can achieve the same operations and effects as those in the fourth embodiment.

(実施の形態6)
実施の形態6におけるケーブル状の圧電素子は以下のようにして作製される。図10でその製造工程について説明する。先ず、圧電セラミック粉末3と有機高分子4とをニーダーやロールなどの加工機を用い、セラミック粉末3が有機高分子4に均一に混合・分散された状態となるように混練を行う(S33)。このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。次に、ロールの加工機で圧電組成物のシートを作製し(S34)、このシートを水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末3から溶出する成分を溶出させる(S35)。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、溶出成分を除去した後、乾燥処理を行う。洗浄処理した圧電組成物のシートをペレタイザーなどの加工機を用いてペレット状に加工する(S36)。次に、芯電極6を芯材とし、ペレット状の圧電組成物を押出成型の加工機を用いて押し出し、芯電極6の周囲に可撓性感圧体7の被覆層を形成する。すなわち芯電極6に対し可撓性感圧体7の層を周設する(S37)。次に、ケーブル状の可撓性感圧体7に、第4の実施の形態で述べたいずれかの材料と加工手段を用いて外電極8を形成する(S38)。さらに、弾性を有する熱可塑性エラストマーやゴムなどの有機高分子を用い、押出成型により保護層9を形成する(S39)。その後、圧電特性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で芯電極6と可撓性の外電極8の間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い(S40)、ケーブル状の圧電素子が作製される。なお、保護層9はポーリング処理を行った後、設けてもよい。またポーリング処理(S40)は、保護層9を形成(S39)した後行っているが、芯電極6の周囲に可撓性感圧体7の層を形成(S37)した後、芯電極6と外側電極8に該当する擬似電極を用いて行ってもよいし、外電極8を形成(S38)した後、行ってもよい。このようにして作製されたケーブル状の圧電素子は、第4の実施の形態と同様な作用と効果を実現することができる。
(Embodiment 6)
The cable-like piezoelectric element according to the sixth embodiment is manufactured as follows. The manufacturing process will be described with reference to FIG. First, the piezoelectric ceramic powder 3 and the organic polymer 4 are kneaded using a processing machine such as a kneader or a roll so that the ceramic powder 3 is uniformly mixed and dispersed in the organic polymer 4 (S33). . At this time, a titanium coupling agent may be added to improve kneading. Next, a sheet of the piezoelectric composition is prepared with a roll processing machine (S34), the sheet is immersed in a container containing water, and the components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 are eluted while stirring (S35). If necessary, this washing process is repeated several times to remove the eluted components, and then a drying process is performed. The washed piezoelectric composition sheet is processed into a pellet using a processing machine such as a pelletizer (S36). Next, using the core electrode 6 as a core material, the pellet-shaped piezoelectric composition is extruded using an extrusion molding machine, and a coating layer of the flexible pressure-sensitive body 7 is formed around the core electrode 6. That is, a layer of the flexible pressure sensitive body 7 is provided around the core electrode 6 (S37). Next, the outer electrode 8 is formed on the cable-like flexible pressure-sensitive body 7 using any of the materials and processing means described in the fourth embodiment (S38). Furthermore, the protective layer 9 is formed by extrusion molding using an organic polymer such as a thermoplastic elastomer or rubber having elasticity (S39). Thereafter, a poling process is performed by applying a DC high voltage between the core electrode 6 and the flexible outer electrode 8 in the air or in a silicone oil bath in order to develop the piezoelectric characteristics (S40). An element is fabricated. The protective layer 9 may be provided after performing the polling process. The polling process (S40) is performed after the protective layer 9 is formed (S39). After the flexible pressure-sensitive body 7 is formed around the core electrode 6 (S37), the core electrode 6 and the outer side are formed. The process may be performed using a pseudo electrode corresponding to the electrode 8, or may be performed after the outer electrode 8 is formed (S38). The cable-like piezoelectric element manufactured in this way can achieve the same operations and effects as those in the fourth embodiment.

(実施の形態7)
実施の形態7におけるケーブル状の圧電素子は以下のようにして作製される。図11でその製造工程について説明する。先ず、圧電セラミック粉末3と有機高分子4とをニーダーやロールなどの加工機を用い、セラミック粉末3が有機高分子4に均一に混合・分散された状態となるように混練を行う(S41)。このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。次に、ロールの加工機で圧電組成物のシートを作製し(S42)、圧電組成物のシートをペレタイザーなどの加工機を用いてペレット状に加工
する(S43)。このペレットを水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末3から溶出する成分を溶出させる(S44)。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、溶出成分を除去した後、乾燥処理を行う。次に、芯電極6を芯材とし、洗浄処理したペレット状の圧電組成物を押出成型の加工機を用いて押し出し、芯電極6の周囲に可撓性感圧体7の被覆層を形成する。すなわち芯電極6に対し可撓性感圧体7の層を周設する(S45)。次に、ケーブル状の可撓性感圧体7に、第4の実施の形態で述べたいずれかの材料と加工手段を用いて外電極8を形成する(S46)。さらに、弾性を有する熱可塑性エラストマーやゴムなどの有機高分子を用い、押出成型により保護層9を形成する(S47)。その後、圧電特性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で芯電極6と可撓性の外電極8の間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い(S48)、ケーブル状の圧電素子が作製される。なお、保護層9はポーリング処理を行った後、設けてもよい。またポーリング処理(S48)は、保護層9を形成(S47)した後行っているが、芯電極6の周囲に可撓性感圧体7の層を形成(S45)した後、芯電極6と外側電極8に該当する擬似電極を用いて行ってもよいし、外電極8を形成(S46)した後、行ってもよい。このようにして作製されたケーブル状の圧電素子は、第4の実施の形態と同様な作用と効果を実現することができる。
(Embodiment 7)
The cable-like piezoelectric element in the seventh embodiment is manufactured as follows. The manufacturing process will be described with reference to FIG. First, the piezoelectric ceramic powder 3 and the organic polymer 4 are kneaded using a processing machine such as a kneader or a roll so that the ceramic powder 3 is uniformly mixed and dispersed in the organic polymer 4 (S41). . At this time, a titanium coupling agent may be added to improve kneading. Next, a sheet of the piezoelectric composition is prepared with a roll processing machine (S42), and the piezoelectric composition sheet is processed into a pellet using a processing machine such as a pelletizer (S43). The pellet is immersed in a container containing water, and the components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 are eluted while stirring (S44). If necessary, this washing process is repeated several times to remove the eluted components, and then a drying process is performed. Next, the core electrode 6 is used as a core material, and the washed pellet-shaped piezoelectric composition is extruded using an extrusion molding machine to form a coating layer of the flexible pressure-sensitive body 7 around the core electrode 6. That is, a layer of the flexible pressure sensitive body 7 is provided around the core electrode 6 (S45). Next, the outer electrode 8 is formed on the cable-like flexible pressure-sensitive body 7 using any of the materials and processing means described in the fourth embodiment (S46). Furthermore, the protective layer 9 is formed by extrusion molding using an organic polymer such as a thermoplastic elastomer or rubber having elasticity (S47). Thereafter, a poling process is performed by applying a DC high voltage between the core electrode 6 and the flexible outer electrode 8 in the air or in a silicon oil bath in order to develop the piezoelectric characteristics (S48). An element is fabricated. The protective layer 9 may be provided after performing the polling process. The polling process (S48) is performed after the protective layer 9 is formed (S47). However, after forming the flexible pressure-sensitive body 7 around the core electrode 6 (S45), the core electrode 6 and the outer side are formed. The process may be performed using a pseudo electrode corresponding to the electrode 8 or may be performed after the outer electrode 8 is formed (S46). The cable-like piezoelectric element manufactured in this way can achieve the same operations and effects as those in the fourth embodiment.

(実施の形態8)
実施の形態8におけるケーブル状の圧電素子は以下のようにして作製される。図12でその製造工程について説明する。先ず、圧電セラミック粉末3と有機高分子4とをニーダーやロールなどの加工機を用い、セラミック粉末3が有機高分子4に均一に混合・分散された状態となるように混練を行う(S49)。このとき、混練を向上させるためにチタンカップリング剤を添加してもよい。次に、ロールの加工機で圧電組成物のシートを作製し(S50)、圧電組成物のシートをペレタイザーなどの加工機を用いてペレット状に加工する(S51)。次に、芯電極6を芯材とし、洗浄処理したペレット状の圧電組成物を押出成型の加工機を用いて押し出し、芯電極6の周囲に可撓性感圧体7の被覆層を形成する。すなわち芯電極6に対し可撓性感圧体7の層を周設する(S52)。この可撓性感圧体7を水の入った容器に漬浸し、撹拌しながら圧電セラミック粉末3から溶出する成分を溶出させる(S53)。必要に応じてこの洗浄処理を数回繰り返し、溶出成分を除去した後、乾燥処理を行う。次に、ケーブル状の可撓性感圧体7に、第4の実施の形態で述べたいずれかの材料と加工手段を用いて外電極8を形成する(S54)。さらに、弾性を有する熱可塑性エラストマーやゴムなどの有機高分子を用い、押出成型により保護層9を形成する(S55)。その後、圧電特性を発現させるために空気中またはシリコンオイル浴中で芯電極6と可撓性の外電極8の間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い(S56)、ケーブル状の圧電素子が作製される。なお、保護層9はポーリング処理を行った後、設けてもよい。またポーリング処理(S56)は、保護層9を形成(S55)した後行っているが、芯電極6の周囲に可撓性感圧体7の層を形成(S52)した後、または洗浄処理による圧電セラミック粉末3中の溶出成分を除去(S53)した後、芯電極6と外側電極8に該当する擬似電極を用いて行ってもよいし、外電極8を形成(S54)した後、行ってもよい。このようにして作製されたケーブル状の圧電素子は、第4の実施の形態と同様な作用と効果を実現することができる。
(Embodiment 8)
The cable-shaped piezoelectric element in the eighth embodiment is manufactured as follows. The manufacturing process will be described with reference to FIG. First, the piezoelectric ceramic powder 3 and the organic polymer 4 are kneaded using a processing machine such as a kneader or a roll so that the ceramic powder 3 is uniformly mixed and dispersed in the organic polymer 4 (S49). . At this time, a titanium coupling agent may be added to improve kneading. Next, a sheet of the piezoelectric composition is prepared with a roll processing machine (S50), and the piezoelectric composition sheet is processed into a pellet using a processing machine such as a pelletizer (S51). Next, the core electrode 6 is used as a core material, and the washed pellet-shaped piezoelectric composition is extruded using an extrusion molding machine to form a coating layer of the flexible pressure-sensitive body 7 around the core electrode 6. That is, a layer of the flexible pressure sensitive body 7 is provided around the core electrode 6 (S52). The flexible pressure sensitive body 7 is immersed in a container containing water, and the components eluted from the piezoelectric ceramic powder 3 are eluted while stirring (S53). If necessary, this washing process is repeated several times to remove the eluted components, and then a drying process is performed. Next, the outer electrode 8 is formed on the cable-like flexible pressure-sensitive body 7 using any of the materials and processing means described in the fourth embodiment (S54). Further, the protective layer 9 is formed by extrusion molding using an organic polymer such as a thermoplastic elastomer or rubber having elasticity (S55). Thereafter, a poling process is performed by applying a DC high voltage between the core electrode 6 and the flexible outer electrode 8 in the air or in a silicone oil bath in order to develop the piezoelectric characteristics (S56). An element is fabricated. The protective layer 9 may be provided after performing the polling process. The polling process (S56) is performed after the protective layer 9 is formed (S55), but the piezoelectric pressure sensor 7 is formed after the flexible pressure-sensitive body 7 is formed around the core electrode 6 (S52) or by a cleaning process. After removing the elution component in the ceramic powder 3 (S53), it may be performed using a pseudo electrode corresponding to the core electrode 6 and the outer electrode 8, or may be performed after forming the outer electrode 8 (S54). Good. The cable-like piezoelectric element manufactured in this way can achieve the same operations and effects as those in the fourth embodiment.

また、ケーブル状の圧電素子の場合は、芯電極6に可撓性感圧体7を押し出し成型により被覆した後、ロールに巻き取る必要がある。これらは連続して行う作業であり、可撓性感圧体7の押し出しとロールの巻き取り作業の間に上記洗浄処理工程を設け、洗浄処理を行いながらロールで巻き取り作業を実施することにより、現状の製造工程を大幅に変える必要がなく、生産性を損なうことがない。   In the case of a cable-shaped piezoelectric element, the core electrode 6 needs to be wound around a roll after the flexible pressure-sensitive body 7 is covered by extrusion molding. These are operations to be performed continuously, and by providing the cleaning treatment step between the extrusion of the flexible pressure-sensitive body 7 and the winding operation of the roll, by performing the winding operation with the roll while performing the cleaning treatment, There is no need to drastically change the current manufacturing process, and productivity is not impaired.

また、可撓性感圧体7を形成する加工は加熱して行うため、押し出し成型とロールでの巻き取りの間にケーブル状の可撓性感圧体7を冷却する必要があるが、洗浄処理の液体が
低温である場合は、洗浄処理工程が冷却工程を兼用することが可能であり、この製造方法は現状の製造方法と同等の生産性を確保することができる。
Further, since the process for forming the flexible pressure sensitive body 7 is performed by heating, it is necessary to cool the cable-shaped flexible pressure sensitive body 7 between extrusion molding and winding with a roll. When the liquid is at a low temperature, the cleaning process can be combined with the cooling process, and this manufacturing method can ensure productivity equivalent to the current manufacturing method.

第4〜第5の実施の形態の保護層9は、第3の実施の形態の保護層5と同様に、可撓性感圧7、可撓性の外電極8有する可撓性を損なわないように弾性を有する有機高分子が用いられ、特に、熱可塑性エラストマー、ゴム材料が適している。保護層5の厚みは限定されるものではないが、可撓性感圧体7の圧電特性を損なわないためには、0.2〜2mmの厚みとすることが好ましい。   As with the protective layer 5 of the third embodiment, the protective layer 9 of the fourth to fifth embodiments does not impair the flexibility of the flexible pressure-sensitive layer 7 and the flexible outer electrode 8. An organic polymer having elasticity is used, and thermoplastic elastomers and rubber materials are particularly suitable. Although the thickness of the protective layer 5 is not limited, in order not to impair the piezoelectric characteristics of the flexible pressure-sensitive body 7, it is preferable to set it as 0.2-2 mm.

また、保護層9は外部からの機械的な力によるケーブル状の圧電素子の破損を防止することができる。
また、第4〜第8の実施の形態において、外電極8を導電性粉末と有機高分子とを混練して作製した可撓性導電組成物を押出成型したもの、導電性粉末を有機高分子に分散させた導電性塗料(ペースト)を塗布したもの、導電性材料を真空蒸着、スパッタリング、CVDなどの蒸着で形成したものは、可撓性感圧体7との密着性に優れているので保護層9を設けなくてもよい。
Further, the protective layer 9 can prevent the cable-shaped piezoelectric element from being damaged by an external mechanical force.
In the fourth to eighth embodiments, the outer electrode 8 is obtained by extruding a flexible conductive composition prepared by kneading a conductive powder and an organic polymer, and the conductive powder is converted into an organic polymer. Those coated with conductive paint (paste) dispersed in and those formed with conductive materials by vacuum deposition, sputtering, CVD, etc. are protected because they have excellent adhesion to the flexible pressure sensitive body 7 The layer 9 may not be provided.

また、第4〜8の実施の形態では、洗浄処理として水を用いて実施しているが、酸性水を用いることにより、より優れた効果が得られ、さらに洗浄液を加温することにより、なお一層優れた効果を得ることができる。   In the fourth to eighth embodiments, water is used for the cleaning treatment. However, by using acidic water, a more excellent effect can be obtained, and further by heating the cleaning liquid, A more excellent effect can be obtained.

なお、洗浄効果として洗浄液中に溶出した金属成分を分析した結果を参照する、また、洗浄液中の溶出成分の時間経過による飽和状態をモニターして洗浄終了とするなど、洗浄効果の程度については、種々の確認の方法が可能であり、適宜使用目的に応じて洗浄レベルを特定することができる。   In addition, referring to the result of analyzing the metal component eluted in the cleaning solution as the cleaning effect, and monitoring the saturation state of the eluted component in the cleaning solution over time, the cleaning end, etc. Various confirmation methods are possible, and the cleaning level can be appropriately specified according to the purpose of use.

本発明の製造方法で作製されたシート状やケーブル状の圧電素子は、可撓性を有するので屈曲した部位を含んだ配設や取り付け幅に制限を有する省スペースの配設に対応可能であり、かつ高温高湿環境下で使用されても初期の電気的特性を維持できるという優れた特性を有している。したがってこのような配設条件や特性が要求される屋外使用の圧力、振動検知用のセンサとして最も適している。具体的には、特に車のスライドア、ハッチバックドア、トランク、パワーウィンドウなど開閉が伴う機器や部品に設置して挟み込みを検知するセンサや、車のドアハンドルに設置してドアの解錠を制御するタッチセンサが挙げられる。   The sheet-like or cable-like piezoelectric element produced by the manufacturing method of the present invention has flexibility, so that it can be used for arrangements including bent portions and space-saving arrangements with limited mounting width. In addition, even when used in a high-temperature and high-humidity environment, it has excellent characteristics that the initial electrical characteristics can be maintained. Therefore, it is most suitable as a sensor for detecting pressure and vibration for outdoor use that requires such arrangement conditions and characteristics. Specifically, sensors are installed on devices and parts that require opening and closing, such as car sliding doors, hatchback doors, trunks, and power windows, and they are installed on car door handles to control door unlocking. Touch sensor.

また、介護用ベッドなどに使用される体動センサは大面積の検知を確保する必要があるが、本発明のケーブル状圧電素子は、ベッドの上に蛇行させて配設することにより大面積の検知を可能とすることができ、さらに、失禁や汗などの多湿環境や衛生保持のための洗濯などの使用状況も考慮すると介護ベッド用の体動センサとしても最適な構成である。
また、屋外でもマンションや戸建てにおけるベランダの手すりや玄関のドアに配置して外部からの侵入を検知するセンサなど感圧センサとして利用することができる。この場合も屋外であるのでケーブル状圧電素子が高温多湿環境に暴露されるが、このような環境下でも安定した圧電特性を維持することができるので誤動作が防止でき、防犯用センサとしても十分使用することができる。
In addition, body motion sensors used for nursing beds and the like need to ensure a large area detection, but the cable-like piezoelectric element of the present invention has a large area by being meandered on the bed. In addition, it can be detected, and it is an optimum configuration as a body motion sensor for a nursing bed in consideration of usage conditions such as a humid environment such as incontinence and sweat and washing for hygiene maintenance.
In addition, it can be used as a pressure-sensitive sensor such as a sensor for detecting an intrusion from the outside by placing it on a handrail of a veranda or an entrance door in an apartment or a detached house. In this case as well, the cable-shaped piezoelectric element is exposed to high-temperature and high-humidity environments because it is outdoors, but because it can maintain stable piezoelectric characteristics even in such an environment, malfunctions can be prevented and it can be used as a security sensor. can do.

また、本発明の製造方法で作製されたケーブル状の圧電素子は、ベッドの上に蛇行させるなどの2次元的配設をすることにより大面積での検知が可能であり、介護用ベッドの体動センサとしても最適な構成である。   In addition, the cable-shaped piezoelectric element manufactured by the manufacturing method of the present invention can be detected in a large area by two-dimensional arrangement such as meandering on the bed, and the body of the care bed It is an optimum configuration as a motion sensor.

本発明の実施の形態1におけるシート状の圧電素子の断面図Sectional drawing of the sheet-like piezoelectric element in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1における可撓性感圧体の一部断面を示す模式図Schematic diagram showing a partial cross section of the flexible pressure-sensitive body according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1におけるシート状の圧電素子の製造工程を説明する図The figure explaining the manufacturing process of the sheet-like piezoelectric element in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2における可撓性感圧体を用いたシート状の圧電素子の製造工程を説明する図The figure explaining the manufacturing process of the sheet-like piezoelectric element using the flexible pressure-sensitive body in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3におけるシート状の圧電素子の断面図Sectional drawing of the sheet-like piezoelectric element in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態3におけるシート圧電素子の製造工程を説明する図The figure explaining the manufacturing process of the sheet piezoelectric element in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態4におけるケーブル状の圧電素子の断面図Sectional drawing of the cable-shaped piezoelectric element in Embodiment 4 of this invention 本発明の実施の形態4におけるケーブル状の圧電素子の製造工程を説明する図The figure explaining the manufacturing process of the cable-shaped piezoelectric element in Embodiment 4 of this invention 本発明の実施の形態5におけるケーブル状の圧電素子の製造工程を説明する図The figure explaining the manufacturing process of the cable-shaped piezoelectric element in Embodiment 5 of this invention 本発明の実施の形態6におけるケーブル状の圧電素子の製造工程を説明する図The figure explaining the manufacturing process of the cable-shaped piezoelectric element in Embodiment 6 of this invention 本発明の実施の形態7におけるケーブル状の圧電素子の製造工程を説明する図The figure explaining the manufacturing process of the cable-shaped piezoelectric element in Embodiment 7 of this invention 本発明の実施の形態8におけるケーブル状の圧電素子の製造工程を説明する図The figure explaining the manufacturing process of the cable-shaped piezoelectric element in Embodiment 8 of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1、7 可撓性感圧体
2A 第1電極
2B 第2電極
3 圧電セラミック粉末
4 有機高分子
5、9 保護層
6 芯電極
8 外電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 7 Flexible pressure sensitive body 2A 1st electrode 2B 2nd electrode 3 Piezoelectric ceramic powder 4 Organic polymer 5, 9 Protective layer 6 Core electrode 8 External electrode

Claims (15)

少なくとも周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子とを含む可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体に接続された第1電極と、前記可撓性感圧体に接続され前記第1電極と絶縁された第2電極とを備え、前記周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去した構成の圧電素子。 A flexible pressure-sensitive body including at least a piezoelectric ceramic powder including an element of Group 1 of the periodic table and Group 2 of the periodic table and a flexible organic polymer; and a first connected to the flexible pressure-sensitive body. A component that includes an electrode and a second electrode that is connected to the flexible pressure-sensitive body and is insulated from the first electrode, and that elutes from the piezoelectric ceramic powder containing the elements of Group 1 and Group 2 of the Periodic Table Piezoelectric element with a structure that has been removed. 第1電極と前記第2電極とは可撓性感圧体を覆い、少なくとも前記第1電極と前記第2電極を覆う保護層をさらに備えた請求項1に記載の圧電素子。 2. The piezoelectric element according to claim 1, further comprising a protective layer that covers the flexible pressure-sensitive body and covers at least the first electrode and the second electrode. 可撓性感圧体は第1電極を覆い、第2電極は前記可撓性感圧体を覆い、少なくとも前記第2電極を覆う保護層をさらに備えた請求項1に記載の圧電素子。 2. The piezoelectric element according to claim 1, further comprising a protective layer that covers the first electrode, the second electrode covers the flexible pressure sensitive body, and covers at least the second electrode. 周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末がバリウム、ナトリウム、カリウム、ビスマス、リチウムの少なくとも1種を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧電素子。 The piezoelectric element according to any one of claims 1 to 3, wherein the piezoelectric ceramic powder containing an element of Group 1 of the periodic table and Group 2 of the periodic table contains at least one of barium, sodium, potassium, bismuth, and lithium. 周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末がニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマスの少なくとも1種を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧電素子。 Piezoelectric ceramic powder containing elements of Group 1 and Group 2 of the periodic table contains at least one of sodium niobate, potassium niobate, lithium niobate, bismuth / sodium titanate, barium titanate, and bismuth titanate. The piezoelectric element of any one of Claims 1-4. (A)少なくとも周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子とを混練するステップと、(B)混練した少なくとも周期表第1族、周期表2族の元素を含む圧電セラミック粉末と可撓性を有する有機高分子から可撓性感圧体を形成するステップと、(C)前記可撓性感圧体に接続される第1電極を設けるステップと、(D)前記可撓性感圧体に接続される第2電極を前記第1電極と絶縁するように設けるステップと、(E)周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去するステップとを備えた圧電素子の製造方法。 (A) a step of kneading a piezoelectric ceramic powder containing at least a periodic table group 1 element and a periodic table group 2 element and a flexible organic polymer; (B) at least a periodic table group 1 kneaded; Forming a flexible pressure-sensitive body from a piezoelectric ceramic powder containing a Group 2 element and a flexible organic polymer; and (C) providing a first electrode connected to the flexible pressure-sensitive body. And (D) providing a second electrode connected to the flexible pressure-sensitive body so as to be insulated from the first electrode, and (E) an element of Periodic Table Group 1 and Periodic Table Group 2 And a step of removing a component eluted from the piezoelectric ceramic powder. ステップC、ステップDにおいて、第1電極と第2電極とは可撓性感圧体を覆うように構成され、少なくとも前記第1電極と第2電極を覆う保護層を設けるステップをさらに備えた請求項6に記載の圧電素子の製造方法。 2. The method of claim 1, further comprising a step of providing a protective layer covering at least the first electrode and the second electrode, wherein the first electrode and the second electrode are configured to cover the flexible pressure-sensitive body in Step C and Step D. 6. A method for producing a piezoelectric element according to 6. ステップCにおいて、第1電極は可撓性感圧体に覆われるように設けられ、ステップDにおいて、第2電極は前記可撓性感圧体を覆うように設けられ、少なくとも前記第1電極と第2電極を覆う保護層を設けるステップをさらに備えた請求項6に記載の圧電素子の製造方法。 In Step C, the first electrode is provided so as to be covered with the flexible pressure sensitive body, and in Step D, the second electrode is provided so as to cover the flexible pressure sensitive body, and at least the first electrode and the second electrode are provided. The method for manufacturing a piezoelectric element according to claim 6, further comprising a step of providing a protective layer covering the electrode. ステップEにおいて、周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去し、前記ステップEの後にステップAを行う請求項6〜8のいずれか1項に記載の圧電素子の製造方法。 In step E, the component which elutes from the piezoelectric ceramic powder containing the periodic table group 1 element and the periodic table group 2 element is removed, and after step E, step A is performed. The manufacturing method of the piezoelectric element of description. ステップAの後、ステップEにおいて、周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去する請求項6〜8のいずれか1項に記載の圧電素子の製造方法。 The component eluted from the piezoelectric ceramic powder containing the elements of Group 1 and Group 2 of the periodic table is removed after Step A in Step E of the piezoelectric element according to any one of claims 6 to 8. Production method. ステップBの後、ステップEにおいて、周期表第1族、周期表第2族の元素を含む圧電セラミック粉末から溶出する成分を除去する請求項6〜8のいずれか1項に記載の圧電素子
の製造方法。
The component eluted from the piezoelectric ceramic powder containing the elements of Group 1 and Group 2 of the periodic table is removed after Step B in Step E of the piezoelectric element according to any one of claims 6 to 8. Production method.
洗浄処理により、溶出する成分を除去する請求項1〜11のいずれか1項に記載の圧電素子およびその製造方法。 The piezoelectric element according to any one of claims 1 to 11 and a method for manufacturing the same, wherein a component to be eluted is removed by a cleaning treatment. 洗浄処理を水で行う請求項12に記載の圧電素子およびその製造方法。 The piezoelectric element according to claim 12, wherein the cleaning treatment is performed with water, and a manufacturing method thereof. 洗浄処理を酸性水で行う請求項12に記載の圧電素子およびその製造方法。 The piezoelectric element according to claim 12, wherein the cleaning treatment is performed with acidic water, and a method for manufacturing the piezoelectric element. 洗浄処理を行う洗浄液を加温する請求項12から14のいずれか1項に記載の圧電素子およびその製造方法。 15. The piezoelectric element according to any one of claims 12 to 14 and a method for manufacturing the same, wherein a cleaning liquid for performing a cleaning process is heated.
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