JP2007316045A - Pressure detection element - Google Patents

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卓 橋田
Yu Fukuda
祐 福田
Yuko Fujii
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure detection element that achieves high detection accuracy by reducing the temperature dependence of a response current generated when external pressure is exerted. <P>SOLUTION: A reduction in response voltage at low temperature is made by a flexible mode principally involving a deformation of a flexible pressure-sensitive body. Specifically, in the exterior of a flexible pressure-sensitive body 11 and an electrode 12, a protection layer 13 is formed wherein a cavity is provided inside. The cavity makes it easy for the protection layer 13 to bend downward when external pressure Po is applied. This causes the flexible pressure-sensitive body 11 to greatly bend downward. For this reason, when the external pressure Po is applied, a wider region is distorted by promotion of the flexible mode as compared with a compressed mode. This suppresses a reduction in response voltage especially at low temperature, thereby reducing the temperature dependence of the response voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

可撓性を有する感圧体を用い外部からの圧力を検出する圧力検出素子に関するものである。   The present invention relates to a pressure detecting element that detects pressure from the outside using a flexible pressure sensitive body.

従来、この種の圧力検出素子には図14に示すようなものがある。図14に断面図を示すように、可撓性感圧体1の上下に電極2が形成され、表面を保護層3が覆う層状の構造を有している。図14では、可撓性感圧体1内の残留分極の方向は示していないが、通常、電極2の間に高電圧を印加して分極を形成するために、電極2の面の垂直方向に残留分極が形成されている。   Conventionally, there is such a pressure detection element as shown in FIG. As shown in the cross-sectional view of FIG. 14, the electrode 2 is formed on the upper and lower sides of the flexible pressure-sensitive body 1, and the protective layer 3 covers the surface. In FIG. 14, the direction of remanent polarization in the flexible pressure-sensitive body 1 is not shown. Usually, in order to form a polarization by applying a high voltage between the electrodes 2, the direction is perpendicular to the surface of the electrode 2. Residual polarization is formed.

上記の可撓性感圧体1として、合成ゴムや合成樹脂の中にチタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛等の圧電セラミックス粉末を添加した複合体が用いられる。電極2は、可撓性感圧体1に、銅、アルミニウム、金等の金属箔が接着剤等により接着されるか、上記の金属が蒸着されて構成される。   As the flexible pressure-sensitive body 1, a composite in which a piezoelectric ceramic powder such as lead titanate or lead zirconate titanate is added to synthetic rubber or synthetic resin is used. The electrode 2 is configured by bonding a metal foil such as copper, aluminum, or gold to the flexible pressure-sensitive body 1 with an adhesive or the like, or depositing the above metal.

上記の圧力検出素子に外部から動的圧力が加えられると、可撓性感圧体1に加速度を伴う歪みが発生し、同時に圧電効果により電圧が発生する、この電圧を二つの電極2を介して応答電圧として測定することで動的圧力が検出される。   When dynamic pressure is applied to the pressure detection element from the outside, the flexible pressure-sensitive body 1 is strained with acceleration, and at the same time, a voltage is generated due to the piezoelectric effect. This voltage is transmitted via the two electrodes 2. The dynamic pressure is detected by measuring the response voltage.

また、従来知られている圧力検出素子として図15に示すようなケーブル状のものもあった(例えば、特許文献1参照)。図15のうち(a)はケーブルの長手方向の断面を、(b)は(a)のA−A線位置での断面を示している。具体的には、中心には内部電極4、その周りに可撓性感圧体1、さらにその外部に、順に外部電極5、保護層3が形成されている。図15では、可撓性感圧体1内の残留分極の方向は示していないが、通常、内部電極4と外部電極5の間に高電圧を印加して分極を形成するために、内部電極4から外部電極5へ放射状に残留分極が形成される。   Moreover, there existed a cable-shaped thing as shown in FIG. 15 as a conventionally known pressure detection element (for example, refer patent document 1). 15A shows a cross section in the longitudinal direction of the cable, and FIG. 15B shows a cross section taken along the line AA in FIG. Specifically, the inner electrode 4 is formed at the center, the flexible pressure-sensitive body 1 is formed around the inner electrode 4, and the outer electrode 5 and the protective layer 3 are sequentially formed on the outer side. In FIG. 15, the direction of remanent polarization in the flexible pressure-sensitive body 1 is not shown, but normally, in order to form a polarization by applying a high voltage between the internal electrode 4 and the external electrode 5, the internal electrode 4 Thus, residual polarization is formed radially from the external electrode 5 to the external electrode 5.

図15の可撓性感圧体1には、層状の可撓性感圧体と同様の複合体が用いられる。内部電極4は、金属等の導電体を線状とした線状導電材が用いられる。また、外部電極5は可撓性感圧体1の表面に銀系ゴム塗料などの導電塗料を塗着したものが用いられている。圧力の検知は、シート状の可撓性感圧体を用いた圧力検出素子と同様に、動的圧力の印加による加速度を伴う歪に起因して発生する応答電圧を測定することにより行われる。   For the flexible pressure-sensitive body 1 in FIG. 15, a composite similar to the layered flexible pressure-sensitive body is used. For the internal electrode 4, a linear conductive material in which a conductor such as metal is linear is used. Further, the external electrode 5 is formed by applying a conductive paint such as a silver-based rubber paint on the surface of the flexible pressure-sensitive body 1. The pressure is detected by measuring a response voltage generated due to the strain accompanied by the acceleration due to the application of the dynamic pressure, similarly to the pressure detecting element using the sheet-like flexible pressure sensitive body.

ここで、上記で使用した動的圧力と、さらに静的圧力に関して、その定義を説明する。動的圧力は、この動的圧力に対応する応力とは釣り合っていない圧力であり、結果的に動的圧力が印加された物体に加速度を生じさせる。   Here, the definition regarding the dynamic pressure used above and also a static pressure is demonstrated. The dynamic pressure is a pressure that is not balanced with a stress corresponding to the dynamic pressure, and as a result, an acceleration is generated in an object to which the dynamic pressure is applied.

これに対し、静的圧力は、この静的圧力に対応する応力と完全に釣り合っている圧力であり、結果的に静的圧力の印加された物体に加速度を生じさせない。このため、静的圧力は、上記の可撓性感圧体を利用して電圧変化を測定する従来の技術では検出されない。   On the other hand, the static pressure is a pressure that is completely balanced with the stress corresponding to the static pressure, and as a result, no acceleration is generated in the object to which the static pressure is applied. For this reason, a static pressure is not detected by the conventional technique which measures a voltage change using said flexible pressure sensitive body.

以下で用いる圧力は、特に断らない限り、可撓性感圧体を用いた圧力検出素子で検出可能な、上記の動的圧力を意味するものとする。
特開昭62−230071号公報
Unless otherwise specified, the pressure used below means the above-described dynamic pressure that can be detected by a pressure detection element using a flexible pressure sensitive body.
JP-A-62-230071

しかしながら、前記従来の圧力検出素子は、外部からの圧力により発生する応答電圧に温度特性があり、特に低温で前記電圧が低下し、圧力の検出を行う場合、低温での精度が悪くなるという課題を有していた。   However, the conventional pressure detecting element has a temperature characteristic in a response voltage generated by an external pressure, and particularly when the pressure is detected at a low temperature, the accuracy at a low temperature is deteriorated. Had.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、外部からの圧力印加により発生する応答電圧の温度依存性を小さくし、検出精度の高い圧力検出素子を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a pressure detection element with high detection accuracy by reducing the temperature dependence of a response voltage generated by pressure application from the outside.

前記従来の課題を解決するために、本発明の圧力検出素子は、可撓性感圧体と電極とを保護する保護層の内部に、空気のみで形成される部分がある構成としたものである。空気のみで形成され柔軟な部分を備えた保護層を有することで、可撓性感圧体は外部から圧力を印加された際に、前記の柔軟な保護層の変形のために、大きく撓む。   In order to solve the above-described conventional problems, the pressure detection element of the present invention has a configuration in which a portion formed only of air is provided inside the protective layer that protects the flexible pressure-sensitive body and the electrode. . By having a protective layer formed of only air and having a flexible portion, the flexible pressure-sensitive body is greatly bent due to deformation of the flexible protective layer when pressure is applied from the outside.

このように、撓みモードの変形が増大することにより、低温で可撓性感圧体が硬化しても歪が生じる部分が大きくなることで、応答電圧が大きくなり、応答電圧の低下が抑制されるものである。   As described above, the deformation in the bending mode increases, so that even when the flexible pressure-sensitive body is cured at a low temperature, the portion where the distortion occurs is increased, thereby increasing the response voltage and suppressing the decrease in the response voltage. Is.

また、本発明の圧力検出素子は、可撓性感圧体と電極とを保護する保護層の垂直方向の弾性率が、水平方向の弾性率よりも大きい構成を有するものである。   Moreover, the pressure detection element of this invention has a structure where the elastic modulus of the perpendicular direction of the protective layer which protects a flexible pressure sensitive body and an electrode is larger than the elastic modulus of a horizontal direction.

垂直方向の弾性率が、水平方向の弾性率よりも大きいために、垂直方向から圧力が印加された場合に、圧縮モードの変形が起こり難くなり、反対に撓みモードの変形が起こり易くなる。低温では、可撓性感圧体が硬くなり圧縮モードの変形の歪が抑制されるが、撓みモードの変形による歪により、応答電圧の低下が抑制される。   Since the elastic modulus in the vertical direction is larger than the elastic modulus in the horizontal direction, when pressure is applied from the vertical direction, deformation in the compression mode is unlikely to occur, and conversely, deformation in the bending mode is likely to occur. At a low temperature, the flexible pressure-sensitive body becomes hard and distortion in deformation in the compression mode is suppressed. However, a decrease in response voltage is suppressed by distortion due to deformation in the bending mode.

本発明の圧力検出素子により、温度変化の大きい環境でも圧力検出を精度良く行うことができる。   The pressure detection element of the present invention enables accurate pressure detection even in an environment with a large temperature change.

第1の発明の圧力検出素子は、残留分極を有する可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体を挟んで構成される複数の電極と、前記可撓性感圧体と前記電極とを保護する保護層と備え前記保護層の内部に空気のみで形成される部分がある構成を有するものとした。   A pressure detection element according to a first aspect of the invention protects a flexible pressure-sensitive body having remanent polarization, a plurality of electrodes configured to sandwich the flexible pressure-sensitive body, and the flexible pressure-sensitive body and the electrodes. And a protective layer that includes a portion formed only of air inside the protective layer.

空気のみで形成される部分があるために、外部から圧力が印加された場合に、加撓性感圧体が撓みやすくなるため、低温での発生電圧低下が抑制され、環境温度が変化しても精度の高い圧力検出が可能なる。   Since there is a part formed only by air, when pressure is applied from the outside, the flexible pressure-sensitive body is easily deflected, so that a decrease in the generated voltage at a low temperature is suppressed and the environmental temperature changes. Accurate pressure detection is possible.

第2の発明は、第1の発明において、空気のみで形成される部分が気泡から構成されるようにしたものである。   According to a second invention, in the first invention, a portion formed only of air is constituted by bubbles.

空気からなる部分が気泡の集合体として形成されることで、全体が均一になり、圧力検出素子へ外部から圧力が印加された場合に、圧力印加の方向が異なる場合でも、可撓性感圧体への圧力印加の変化が小さく、より安定な圧力検出が可能となる。   Since the air portion is formed as an aggregate of bubbles, the whole becomes uniform, and when pressure is applied to the pressure detection element from the outside, even if the direction of pressure application is different, the flexible pressure sensitive body The change in pressure applied to the is small, and more stable pressure detection is possible.

第3の発明は、第1または第2の発明において、空気のみから形成される部分が、可撓性感圧体の上部よりも下部に多くなるようにしたものである。   According to a third invention, in the first or second invention, a portion formed only from air is formed to be lower in the lower portion than in the upper portion of the flexible pressure sensitive body.

空気のみから形成される部分が、可撓性感圧体の下部に多くなることにより、外部から下部へ向かって圧力が印可された場合に、可撓性感圧体の下部への撓みが大きくなり、低温での発生電圧低下がより抑制され、環境温度が変化しても精度の高い圧力検出が可能なる。   When the pressure is applied from the outside to the lower part, the part formed only from air increases in the lower part of the flexible pressure sensitive body, and the deflection to the lower part of the flexible pressure sensitive body increases. A decrease in the generated voltage at a low temperature is further suppressed, and a highly accurate pressure detection is possible even when the environmental temperature changes.

第4の発明は、第1から第3のいずれかの発明において、保護層の下部に撓性増大層を有する構成としたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, a flexibility increasing layer is provided below the protective layer.

保護層の下部に撓性増大層を有することで、外部から下部へ向かって圧力が印可された場合に、可撓性感圧体の下部への撓みが大きくなり、低温での発生電圧低下がより抑制され、環境温度が変化しても精度の高い圧力検出が可能なる。   By having the flexibility increasing layer at the lower part of the protective layer, when pressure is applied from the outside to the lower part, the deflection to the lower part of the flexible pressure-sensitive body increases, and the generated voltage decreases at a lower temperature. Even if the environmental temperature changes, it is possible to detect the pressure with high accuracy.

第5の発明は、残留分極を有する可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体を挟んで構成される複数の電極と、前記可撓性感圧体と前記電極とを保護する保護層とを備え、前記保護層の垂直方向の弾性率が、水平方向の弾性率よりも大きくしたものである。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a flexible pressure-sensitive body having remanent polarization, a plurality of electrodes configured to sandwich the flexible pressure-sensitive body, and a protective layer that protects the flexible pressure-sensitive body and the electrodes. The elastic modulus in the vertical direction of the protective layer is larger than the elastic modulus in the horizontal direction.

垂直方向の弾性率が、水平方向の弾性率よりも大きいことにより、外部から圧力が垂直方向に下部へ向かって印加された場合に、垂直方向の圧縮モードの変形が抑制され、撓みモードの変形が主となるため、低温での応答電圧低下がより抑制され、環境温度が変化しても精度の高い圧力検出が可能なる。   When the elastic modulus in the vertical direction is larger than the elastic modulus in the horizontal direction, when pressure is applied from the outside to the bottom in the vertical direction, deformation in the compression direction in the vertical direction is suppressed, and deformation in the bending mode is suppressed. Therefore, a decrease in response voltage at a low temperature is further suppressed, and highly accurate pressure detection is possible even when the environmental temperature changes.

第6の発明は、第5の発明において、保護層の側部の厚みが、上下部の厚みより厚くなるようにしたものである。   In a sixth aspect based on the fifth aspect, the thickness of the side portion of the protective layer is made larger than the thickness of the upper and lower portions.

保護層の側部の厚みを、上下部の厚みより厚くするという形状の変更だけで、弾性率を容易に制御でき、より簡単に圧縮モードの変形を抑制して撓みモードの変形を促進し、環境温度が変化しても精度の高い圧力検出が可能となる。   By simply changing the shape of the side of the protective layer to be thicker than the thickness of the upper and lower parts, the elastic modulus can be easily controlled, more easily suppressing deformation in the compression mode and promoting deformation in the bending mode, Accurate pressure detection is possible even when the ambient temperature changes.

第7の発明は、第5または第6の発明において、保護層の側部を形成する材料の弾性率が、上部、下部を形成する材料の弾性率よりも大きくしたものである。保護層の側部を形成する材料の弾性率を大きくすることにより、垂直方向の圧縮モードの変形が抑制され、撓みモードが主となるため、環境温度が変化しても精度の高い圧力検出が可能なる。また、側部に弾性率の高い材料を用いるため、必要な弾性率を得るための側部の厚みの調整が可能となり、寸法の設計自由度が高くなる効果も得られる。   According to a seventh invention, in the fifth or sixth invention, the elastic modulus of the material forming the side portion of the protective layer is larger than the elastic modulus of the material forming the upper portion and the lower portion. By increasing the elastic modulus of the material that forms the side of the protective layer, deformation in the compression mode in the vertical direction is suppressed, and the bending mode is the main feature, so highly accurate pressure detection is possible even when the ambient temperature changes. Possible. In addition, since a material having a high elastic modulus is used for the side portion, the thickness of the side portion for obtaining a necessary elastic modulus can be adjusted, and the effect of increasing the degree of freedom in dimensional design can be obtained.

第8の発明は、第5から第7のいずれかの発明において、保護層の側部に圧縮抑制層を有するようにしたものである。   In an eighth invention according to any one of the fifth to seventh inventions, a compression suppressing layer is provided on a side portion of the protective layer.

保護層の側部に圧縮抑制層を有するようにしたことにより、より効果的に、垂直方向の圧縮モードの変形が抑制し、撓みモードの変形を主とすることができるため、環境温度が変化しても精度の高い圧力検出が可能なる。また、保護層を形成した後の、最終工程で、圧縮抑制層を形成して、圧縮モードの変形の抑制が調整可能なため、設計の自由度が高くなる効果が得られる。   By having a compression suppression layer on the side of the protective layer, deformation of the compression mode in the vertical direction can be more effectively suppressed, and deformation of the bending mode can be mainly performed. Even with this, highly accurate pressure detection is possible. In addition, since the compression suppression layer is formed in the final step after forming the protective layer and the suppression of deformation in the compression mode can be adjusted, an effect of increasing the degree of freedom in design can be obtained.

第9の発明は、第1から第8のいずれかの発明において、保護層が、撓み幅拡大材を含むようにしたものである。   According to a ninth invention, in any one of the first to eighth inventions, the protective layer includes a bending width expanding material.

保護層が撓み幅拡大材を含むことにより、外部から圧力が印加された場合に、撓み幅拡大材により保護層全体が引っ張られるために、撓み幅が広くなり、より撓みモードの変形が促進される。こうして、低温での応答電圧低下がより抑制され、環境温度が変化しても
精度の高い圧力検出が可能なる。
When the protective layer includes the bending width expanding material, when the pressure is applied from the outside, the entire protective layer is pulled by the bending width expanding material, so that the bending width is widened and the deformation of the bending mode is further promoted. The Thus, the response voltage drop at a low temperature is further suppressed, and the pressure can be detected with high accuracy even when the environmental temperature changes.

第10の発明は、第1から第9のいずれかの発明において、保護層の上部あるいは下部に撓み幅拡大層を含むようにしたものである。   According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth aspects of the invention, a bending width expanding layer is included in an upper part or a lower part of the protective layer.

保護層が、撓み幅拡大層を含むようにしたことで、外部から圧力が印加された場合に、可撓性感圧体の撓む領域が広くなり、低温での応答電圧の低下がより抑制され、環境温度が変化しても精度の高い圧力検出が可能なる。保護層を形成した後の、最終工程で、撓み幅拡大層を形成して、撓みモードの変形の促進の調整が可能なため、設計の自由度が高くなる効果が得られる。   Since the protective layer includes the bending width expanding layer, the area where the flexible pressure sensing element bends becomes wider when pressure is applied from the outside, and the decrease in response voltage at low temperatures is further suppressed. The pressure can be detected with high accuracy even if the environmental temperature changes. In the final step after forming the protective layer, the bending width expanding layer is formed and adjustment of the promotion of deformation in the bending mode is possible, so that an effect of increasing the degree of freedom in design can be obtained.

第11の発明は、第10の発明において、保護層の下部のみに撓み幅拡大層を含むようにしたものである。   In an eleventh aspect of the invention according to the tenth aspect of the invention, a bending width expanding layer is included only in the lower portion of the protective layer.

保護層の上部のみに撓み幅拡大層を含むようにしたことで、下部への撓みが大きくなり、低温での応答電圧の低下がより抑制される効果が得られる。   By including the bend width expanding layer only in the upper part of the protective layer, the bend to the lower part is increased, and the effect of further suppressing the decrease in the response voltage at a low temperature is obtained.

第12の発明は、第1から第10のいずれかの発明において、保護層の長手方向に弾性率の極大部を有するようにしたものである。保護層の長手方向に弾性率の極大があることにより、弾性率の極大部で圧縮が抑制され、全体として撓みモードが優勢となり、低温での応答電圧低下が抑制される効果が得られる。   In a twelfth aspect of the invention according to any one of the first to tenth aspects of the invention, a maximum portion of elastic modulus is provided in the longitudinal direction of the protective layer. By having the maximum elastic modulus in the longitudinal direction of the protective layer, compression is suppressed at the maximum elastic modulus, the bending mode becomes dominant as a whole, and the effect of suppressing the response voltage drop at low temperatures is obtained.

第13の発明は、第12の発明において、保護層の長手方向の一部に圧縮抑制層を形成することで、弾性率の極大部を形成するようにしたものである。こうすることで、容易に弾性率の極大部を形成できる効果が得られる。   In a thirteenth aspect, in the twelfth aspect, a maximum part of the elastic modulus is formed by forming a compression suppression layer in a part of the protective layer in the longitudinal direction. By doing so, an effect of easily forming the maximum portion of the elastic modulus can be obtained.

第14の発明は、保護層の長手方向の弾性率の極大分部に検出すべき外部からの圧力を印加させて使用する方法である。弾性率の高い部分に検出すべき圧力を印加することで、圧縮モードが抑制され、その他の部分の撓みにより、撓みモードが優勢となり、低温での応答電圧低下が抑制される効果が得られる。また、検出すべき圧力が大きい場合は、センサへの塑性変形や、損傷を抑制する効果もある。   A fourteenth aspect of the invention is a method of applying a pressure from the outside to be detected to the maximum part of the elastic modulus in the longitudinal direction of the protective layer. By applying the pressure to be detected to the portion having a high elastic modulus, the compression mode is suppressed, and the bending mode becomes dominant due to the bending of the other portions, and the effect of suppressing the response voltage drop at a low temperature is obtained. Further, when the pressure to be detected is large, there is an effect of suppressing plastic deformation and damage to the sensor.

(実施の形態1)
具体的な実施の形態の説明に入る前に、本発明に至った実験結果について図1を用いて説明する。
(Embodiment 1)
Prior to the description of a specific embodiment, the experimental results that led to the present invention will be described with reference to FIG.

図1(a)は、圧力検出素子の下部に剛体を置き、上部から圧子で圧力を加える様子を示した断面図であり、図1(b)は、圧力検出素子の下部にスポンジを置き、上部から圧子で圧力を加える様子を示した断面図である。また、図1(c)は、(a)と(b)に対応する応答電圧Vの温度依存性を定性的に示したものであり、その際の主要な変形モードを記載したものである。   FIG. 1 (a) is a cross-sectional view showing a state in which a rigid body is placed under the pressure detection element and pressure is applied with an indenter from above, and FIG. 1 (b) is a sponge placed under the pressure detection element, It is sectional drawing which showed a mode that a pressure was applied with an indenter from the upper part. FIG. 1 (c) qualitatively shows the temperature dependence of the response voltage V corresponding to (a) and (b), and describes the main deformation modes at that time.

図1(a)では、圧力検出素子14は、剛体の上に置かれているために、ほとんど撓むことはなく、圧子のために、圧縮モードの変形が生じ可撓性感圧体11に歪が生じる。これに対し、図1(b)では、圧力検出素子14の下には、スポンジが置かれているため、可撓性感圧体11はスポンジ中に大きく沈み込み、中心部に生じる圧縮モードの歪に加えて、より広い範囲に撓み変形による歪が生じる。   In FIG. 1A, since the pressure detection element 14 is placed on a rigid body, the pressure detection element 14 hardly bends, and because of the indenter, the compression mode deformation occurs and the flexible pressure-sensitive body 11 is distorted. Occurs. On the other hand, in FIG. 1B, since the sponge is placed under the pressure detecting element 14, the flexible pressure sensitive body 11 sinks greatly in the sponge, and the compression mode distortion generated in the center portion. In addition, distortion due to bending deformation occurs in a wider range.

図1(a)に対応する応答電圧Vは、図1(c)の圧縮モードで示したように低温で大きく低下する。これは、低温で可撓性感圧体11が硬くなり、圧縮モードの変形による歪
が可撓性感圧体11に生じ難くなるためと考えられる。これに対し、発明者らは、図1(b)の場合には、図1(c)の圧縮+撓みモードに示したように応答電圧Vの低下が抑制されることを見出した。これは、低温で可撓性感圧体11が硬くなると、圧縮モードの変形の歪は抑制されるものの、逆に撓みモードの変形の歪は可撓性感圧体11が硬くなることで、歪む領域が増加して応答電圧が高くなるためと考えられる。
The response voltage V corresponding to FIG. 1A greatly decreases at a low temperature as shown in the compression mode of FIG. This is presumably because the flexible pressure-sensitive body 11 becomes hard at low temperatures, and distortion due to deformation in the compression mode hardly occurs in the flexible pressure-sensitive body 11. On the other hand, the inventors found that in the case of FIG. 1B, the decrease in the response voltage V is suppressed as shown in the compression + deflection mode of FIG. This is because, when the flexible pressure-sensitive body 11 becomes hard at low temperatures, the distortion of the deformation in the compression mode is suppressed, but on the contrary, the distortion of the deformation in the bending mode becomes a distorted region as the flexible pressure-sensitive body 11 becomes hard. This is thought to be due to the increase in response voltage.

従って、圧縮モードの変形を抑制して、撓みモードの変形を促進することで、低温における可撓性感圧体11の硬化による応答電圧の低下を抑制することができる。これが、本発明の主旨である。   Therefore, by suppressing the deformation in the compression mode and promoting the deformation in the bending mode, it is possible to suppress a decrease in the response voltage due to the curing of the flexible pressure sensitive body 11 at a low temperature. This is the gist of the present invention.

以下では、上記の主旨に従って、本発明の具体的な構成を導いて行く。(1)撓みモードの変形を促進する構成、(2)圧縮モードの変形を抑制する構成とに分けて説明するが、本実施の形態では、(1)撓みモードの変形を促進する構成に関して説明を行う。   In the following, a specific configuration of the present invention will be guided in accordance with the above-mentioned gist. The description will be divided into (1) a configuration that promotes deformation in the bending mode and (2) a configuration that suppresses deformation in the compression mode. In this embodiment, (1) a configuration that promotes deformation in the bending mode will be described. I do.

図2は、可撓性感圧体11と電極12の断面により、撓みモードの変形の促進を説明した図である。図2(a)では、撓みの量を、撓み幅L1と、下方への撓み深さL2とで示してある。撓みモードの変形の促進のパターンは二通り考えられる。一つは図2(a)から(b)への変化で表されるように、撓み幅L1がL1+αに広がるパターンである。もう一つは、図2(a)から(c)への変化で表されるように、下方への撓み深さL2がL2+βへ増加するパターンである。   FIG. 2 is a diagram for explaining the promotion of deformation in the bending mode by the cross sections of the flexible pressure-sensitive body 11 and the electrode 12. In FIG. 2A, the amount of bending is indicated by a bending width L1 and a downward bending depth L2. There are two possible patterns for promoting deformation in the bending mode. One is a pattern in which the deflection width L1 extends to L1 + α as represented by the change from FIG. The other is a pattern in which the downward deflection depth L2 increases to L2 + β as represented by the change from FIG.

本実施の形態では、上記二つのパターンのうちの後者のパターンを実現する構成に関して、図3から図7を用いて説明を行う。   In the present embodiment, a configuration for realizing the latter pattern of the two patterns will be described with reference to FIGS.

まず、図3において本実施の形態の構成の例を説明する。図3は、本実施の形態の層状構造を有した線状の圧力検出素子14の断面図であり、図3(a)は長手方向の断面、図3(b)は図3(a)のB−B線位置での断面を表している。   First, an example of the configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG. 3A and 3B are cross-sectional views of the linear pressure detection element 14 having a layered structure according to the present embodiment. FIG. 3A is a longitudinal cross-sectional view, and FIG. 3B is a cross-sectional view of FIG. The cross section in the BB line position is represented.

保護層13には空気のみで形成される部分として空洞が形成されている。空洞が形成されているために、保護層13は変形し易くなり、外部からの圧力Poが印加された場合に、図2の(c)に示したように、下方(外部からの圧力Poの印加方向とは逆の向き)へ撓みL2が増加し、撓みモードの変形が促進される。こうして、低温で可撓性感圧体11が硬化した場合でも、撓みモードの変形の割合が増加するために、応答電圧の低下が抑制される効果が得られる。   A cavity is formed in the protective layer 13 as a portion formed only of air. Since the cavity is formed, the protective layer 13 is easily deformed, and when an external pressure Po is applied, as shown in FIG. The bending L2 increases in the direction opposite to the application direction), and the deformation in the bending mode is promoted. Thus, even when the flexible pressure-sensitive body 11 is cured at a low temperature, the rate of deformation in the bending mode increases, so that an effect of suppressing a decrease in response voltage is obtained.

このような圧力検出素子は、使用する環境温度が変化しても、高い精度で圧力の検出が可能であるため、特に屋外あるいは屋外に近い環境で使用されるアプリケーションに好適に用いられる。例えば、特にセキュリティ用途に、バルコニーやフェンス等の家屋の外部に設置して、侵入者を検知する用途に適している。また、自動車のドアへの人やものの挟みこみ検知や、自動車のドアハンドルに設置して、ドアハンドルに触れるだけでドアの施錠を解除するために、ドアハンドルへの接触を検知する用途等に適している。   Since such a pressure detection element can detect a pressure with high accuracy even when the environmental temperature to be used changes, it is preferably used particularly for an application used in an outdoor environment or an environment close to the outdoor environment. For example, it is particularly suitable for security purposes, such as installation outside a house such as a balcony or fence to detect intruders. Also, it can be used for detecting the trapping of people or objects in the door of an automobile, or for detecting the contact with the door handle to unlock the door just by touching the door handle. Is suitable.

尚、以下で本実施の形態の別の構成に関して説明するが、同じ構成については同じ作用効果を奏するものであり同じ符号を付して説明を省略した。従って、異なる部分についてのみ説明する。   In addition, although it demonstrates regarding the another structure of this Embodiment below, about the same structure, there exists the same effect, The same code | symbol was attached | subjected and description was abbreviate | omitted. Therefore, only different parts will be described.

図4は、本実施の形態の別の可撓性感圧体を説明したものであり、層状構造を有する線状の圧力検出素子14の断面図を表している。具体的には、図4(a)が長手方向の断面、図4(b)が図4(a)のC−C線位置での断面を表している。保護層13には空気のみから形成される部分として気泡が形成されている。気泡が形成されているために、図3
の場合と同様に、保護層13の変形が容易となり、外部からの圧力Poが印加された場合に、図2の(c)のように、下部(外部からの圧力Poの印加方向とは逆側の部分)へ撓みL2が増加し、撓みモードの変形が促進され、低温での応答電圧の低下が抑制される効果が得られる。尚、本明細書中の下部、上部は、外部からの圧力が加わる方向を上部、反対方向を下部と定義することとする。
FIG. 4 illustrates another flexible pressure-sensitive body of the present embodiment, and represents a cross-sectional view of a linear pressure detection element 14 having a layered structure. Specifically, FIG. 4A shows a cross section in the longitudinal direction, and FIG. 4B shows a cross section taken along the line CC in FIG. 4A. Bubbles are formed in the protective layer 13 as a portion formed only from air. Due to the formation of bubbles, FIG.
As in the case of FIG. 2, the deformation of the protective layer 13 is facilitated, and when an external pressure Po is applied, as shown in FIG. 2 (c), the lower portion (opposite to the external pressure Po application direction). The deflection L2 increases to the side portion), the deformation in the bending mode is promoted, and the effect of suppressing the decrease in the response voltage at a low temperature is obtained. In the present specification, the lower part and the upper part define the direction in which external pressure is applied as the upper part and the opposite direction as the lower part.

空洞の代わりに多数の微細な気泡が形成されることにより、可撓性感圧体11に生じる撓みも、より均一となり、外部からの圧力Poが印加される角度や場所のずれに対しても、より安定な応答電圧が得られる効果が得られる。   By forming a large number of fine bubbles in place of the cavities, the flexure generated in the flexible pressure-sensitive body 11 becomes more uniform, and even with respect to the angle or place shift where the external pressure Po is applied, An effect of obtaining a more stable response voltage can be obtained.

気泡を含む保護層13としては、熱可塑性エラストマー、加硫ゴム等の発泡体を好適に用いることができる。発泡体の気泡は連通である方が弾性率が低く、外部からの圧力Poに対して変形し易くなるため好ましい。   As the protective layer 13 containing air bubbles, foams such as thermoplastic elastomer and vulcanized rubber can be suitably used. It is preferable that the bubbles of the foam are continuous because the elastic modulus is low and the foam is easily deformed with respect to the external pressure Po.

図5は、本実施の形態の別の構成の可撓性感圧体を説明したものであり、層状構造を有する線状の圧力検出素子14の断面図を表している。具体的には、図5(a)が長手方向の断面、図5(b)が図5(a)のD−D線位置での断面を表している。図4と同様に保護層13には空気のみで形成される部分として気泡が形成されているが、異なるのは保護層13の下部(外部からの圧力Poが印加される側とは反対側の部分)にのみ気泡が形成されていることである。   FIG. 5 illustrates a flexible pressure-sensitive body having another configuration according to the present embodiment, and represents a cross-sectional view of a linear pressure detection element 14 having a layered structure. Specifically, FIG. 5A shows a cross section in the longitudinal direction, and FIG. 5B shows a cross section taken along the line DD in FIG. 5A. As in FIG. 4, bubbles are formed in the protective layer 13 as a portion formed only of air, but the difference is in the lower part of the protective layer 13 (on the side opposite to the side to which the external pressure Po is applied). That is, bubbles are formed only in (part).

下部にのみ気泡が形成されていることにより、図2の(b)に示した撓み幅L1を広げることができる。これは、保護層13全体に気泡が形成されている場合は、保護層13が軟らかいために、外部からの圧力Poが印加された上部の保護層13が選択的に歪み、それに接する加撓性感圧体11の特定の部分に選択的に力が加わるが、上部の保護層13に気泡がなく比較的硬くなる場合には、より広い部分の保護層13が歪み、それに対応する広い領域の可撓性感圧体11に力が加わって広い幅で撓むようになるためである。   Since the bubbles are formed only in the lower part, the deflection width L1 shown in FIG. 2B can be increased. This is because, when air bubbles are formed in the entire protective layer 13, the protective layer 13 is soft, so that the upper protective layer 13 to which the pressure Po from the outside is applied is selectively distorted, and the feeling of flexibility in contact with the upper protective layer 13 A force is selectively applied to a specific portion of the pressure body 11, but when the upper protective layer 13 is relatively hard without bubbles, the wider protective layer 13 is distorted, and a corresponding wide area is possible. This is because a force is applied to the flexible pressure-sensitive body 11 and the flexible pressure-sensitive body 11 bends with a wide width.

図6は、本実施の形態の別の可撓性感圧体の構成を説明したものであり、ケーブル状の圧力検出素子14の断面図を表している。具体的には、図6(a)が長手方向の断面、図6(b)が図6(a)のE−E線位置での断面を表している。図4と同様に保護層13には空気のみで形成される部分として気泡が形成されているが、異なるのは電極が、可撓性感圧体11の中心に位置する内部電極15と、可撓性感圧体11の周設された外部電極16として形成された、ケーブル状の構造を有している点である。   FIG. 6 illustrates the configuration of another flexible pressure-sensitive body of the present embodiment, and represents a cross-sectional view of the cable-shaped pressure detection element 14. Specifically, FIG. 6A shows a cross section in the longitudinal direction, and FIG. 6B shows a cross section at the position of line EE in FIG. 6A. As in FIG. 4, bubbles are formed in the protective layer 13 as a portion formed only of air, but the difference is that the electrode is different from the internal electrode 15 positioned at the center of the flexible pressure-sensitive body 11 and the flexible layer. This is a point having a cable-like structure formed as an external electrode 16 provided around the pressure sensitive body 11.

ケーブル状の構成を有することで、連続的な押し出し工程に製造が可能であるため、より製造が容易となる効果が得られる。また、ケーブル状で中心対称な構造を有しているため、残留分極は中心から放射状に形成される。このため、どの方向からの圧力印加に対しても等方的な検出が可能である。従って、圧力応答手段が配設時に回転したり捻れたりした場合でも、応答電圧に変化が生じ難い。この結果、配設の自由度が高くなり、安定した圧力印加の有無の判定、および安定した場所座標判定が可能となる効果が得られる。   Since it can be manufactured in a continuous extrusion process by having a cable-like configuration, an effect of facilitating manufacture can be obtained. Further, since the cable has a centrally symmetric structure, the remanent polarization is formed radially from the center. For this reason, isotropic detection is possible with respect to pressure application from any direction. Therefore, even when the pressure response means rotates or twists during installation, the response voltage hardly changes. As a result, the degree of freedom of arrangement is increased, and the effect of enabling the determination of the presence or absence of stable pressure application and the stable location coordinate determination can be obtained.

図7は、本実施の形態の別の可撓性感圧体を説明したものであり、ケーブル状の圧力検出素子14の断面図を表している。具体的には、図7(a)が長手方向の断面、図7(b)が図7(a)のF−F線位置での断面を表している。図6と同様にケーブル状の構造を有している。保護層13中の下部(外部からの圧力Poが印加される側とは反対側の部分)撓性増大層18が形成されている。   FIG. 7 illustrates another flexible pressure-sensitive body of the present embodiment, and represents a cross-sectional view of a cable-like pressure detection element 14. Specifically, FIG. 7A shows a cross section in the longitudinal direction, and FIG. 7B shows a cross section at the position of line FF in FIG. 7A. Similar to FIG. 6, it has a cable-like structure. A lower portion (a portion on the side opposite to the side to which the external pressure Po is applied) in the protective layer 13 is formed with a flexibility increasing layer 18.

撓性増大層18は、保護層13と同様に熱可塑性エラストマや架橋ゴム等の中でも、より弾性率の小さい材質から形成されており、外部からの圧力Poが引加された場合に、加
撓性感圧体11を大きく下部へ撓ませる効果を有する。多くの場合、柔軟性を上げるために、空洞を有する構造や発泡体が、より好適に用いられる。また、保護層13が発泡体であるとき、撓性増大層17としては、より低密度の発泡体が好適に用いられる。
The flexibility increasing layer 18 is formed of a material having a lower elastic modulus among thermoplastic elastomers and cross-linked rubbers like the protective layer 13, and is subjected to bending when an external pressure Po is applied. It has the effect of flexing the sexual pressure sensitive body 11 downward. In many cases, in order to increase flexibility, a structure or foam having a cavity is more preferably used. When the protective layer 13 is a foam, a lower density foam is suitably used as the flexibility increasing layer 17.

一定の保護層13を形成した後に、最終工程で撓性増大層17を形成することで、撓みモードの変形の程度が利用目的に応じて調整可能となり、設計の自由度も高くなるため好ましい。   It is preferable to form the flexibility increasing layer 17 in the final step after forming the certain protective layer 13, because the degree of deformation in the bending mode can be adjusted according to the purpose of use, and the degree of design freedom is increased.

本実施の形態の圧力検出素子は、それぞれ層状構造を有する形態、ケーブル状の構造を有する形態を例に説明したが、一方の形態で効果があるものは他方の形態でも効果があり、特に図示した形態に限定されるものではない。   The pressure detecting element of the present embodiment has been described by taking the form having a layered structure and the form having a cable-like structure as an example, but what is effective in one form is also effective in the other form, particularly illustrated. It is not limited to the form.

但し、以下の実施の形態も含めて多くは、ケーブル状の圧力検出素子に関して記載している。これは、既に述べたように、下記の効果が得られるためである。   However, many of them including the following embodiments are described with respect to a cable-shaped pressure detection element. This is because the following effects can be obtained as already described.

ケーブル状であれば、圧力検出素子を連続的な押し出し工程に製造が可能であるため、より製造が容易となる効果が得られる。また、同軸のケーブル状としているため、芯電極と可撓性感圧体の周囲に外電極を構成して中心対称な構造を有しており、残留分極は中心から放射状に形成される。このため、どの方向からの圧力印加に対しても等方的な検出が可能である。従って、圧力応答手段が配設時に回転したり捻れたりした場合でも、応答電圧に変化が生じ難い。この結果、配設の自由度が高くなり、安定した圧力検出が可能となる効果が得られる。   If it is a cable shape, since a pressure detection element can be manufactured in a continuous extrusion process, the effect that manufacture becomes easier is acquired. Further, since it is in the form of a coaxial cable, an outer electrode is formed around the core electrode and the flexible pressure sensitive body to have a centrally symmetric structure, and the residual polarization is formed radially from the center. For this reason, isotropic detection is possible with respect to pressure application from any direction. Therefore, even when the pressure response means rotates or twists during installation, the response voltage hardly changes. As a result, there is an effect that the degree of freedom of arrangement is increased and stable pressure detection is possible.

以下で、本実施の形態の可撓性感圧体で用いられる材料に関して説明する。   Hereinafter, materials used in the flexible pressure-sensitive body of the present embodiment will be described.

可撓性感圧体11は、合成ゴムや合成樹脂の中に圧電セラミックス粉末が分散されて構成される。合成ゴムや合成樹脂としては、塩化ビニル、塩素化ポリエチレン等の熱可塑性エラストマー、EPDM等の加硫ゴム等が用いられる。また、圧電セラミックスとしては、チタン酸鉛、ジルコン鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム−チタン酸バリウム、ニオブ酸アルカリ等のペロブスカイト構造を有する化合物、ビスマス層状構造を有する化合物、タングステンブロンズ構造を有する化合物等圧電性を発現するセラミック材料が用いられる。   The flexible pressure sensitive body 11 is configured by dispersing piezoelectric ceramic powder in synthetic rubber or synthetic resin. As the synthetic rubber and synthetic resin, thermoplastic elastomers such as vinyl chloride and chlorinated polyethylene, and vulcanized rubbers such as EPDM are used. Piezoelectric ceramics include compounds having a perovskite structure such as lead titanate, lead zirconate, lead zirconate titanate, barium titanate, bismuth / sodium titanate, bismuth / sodium titanate-barium titanate, and alkali niobate. Ceramic materials that exhibit piezoelectricity such as a compound having a bismuth layer structure and a compound having a tungsten bronze structure are used.

保護層13は、可撓性感圧体11に用いられる合成ゴムや合成樹脂が用いられ、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも一種が用いられる。また、これらの材料を発泡させたものが、撓み深さを大きくするために用いられる。   The protective layer 13 is made of synthetic rubber or synthetic resin used for the flexible pressure-sensitive body 11, and at least one of a thermoplastic elastomer and a vulcanized rubber is used. Moreover, what made these materials foam is used in order to enlarge the bending depth.

撓性増大層17は、既に述べたように、保護層13、可撓性感圧体11と同じ材料で弾性率の低い材料特に、同じ材料の発泡体や、同じ材料で空洞を有した構造のものが好適に用いられる。   As described above, the flexibility-enhancing layer 17 is made of the same material as the protective layer 13 and the flexible pressure-sensitive body 11 and has a low elastic modulus. Those are preferably used.

電極12、外部電極16としては、C,Pt、Au、Pd、Ag、Cu、Al、Ni、ステンレス等の線材あるいは線材を圧延して平たいテープ状にしたもの等が用いられる。あるいは前記テープ状の高分子フィルムに前記金属線材あるいは線材をテープ状にしたものをラミネートしたものを用いれば、より可撓性の高い外部電極が得られる。また、金属細線を単独で編んで可撓性感圧体11を覆った電極も使用することができる。あるいは、上記金属を蒸着、スパッタ等により薄膜として形成したものも用いられる。   As the electrode 12 and the external electrode 16, a wire material such as C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, Ni, and stainless steel or a material obtained by rolling a wire material into a flat tape shape or the like is used. Alternatively, if the tape-like polymer film laminated with the metal wire or the tape-like wire is used, a more flexible external electrode can be obtained. Moreover, the electrode which covered the flexible pressure-sensitive body 11 by knitting a metal fine wire independently can also be used. Or what formed the said metal as a thin film by vapor deposition, sputtering, etc. is used.

内部電極15としては、外部電極16で用いられる単数、複数の金属細線、複数のポリエステル等の繊維に前記金属線を巻いたもの等が用いられる。   As the internal electrode 15, one or a plurality of fine metal wires used in the external electrode 16, a plurality of polyester fibers or the like wound with the metal wire, or the like is used.

また、可撓性感圧体11、保護層13、電極12、内部電極15、外部電極16に関しては、以下の実施の形態でも同様のものが適用可能である。   In addition, regarding the flexible pressure-sensitive body 11, the protective layer 13, the electrode 12, the internal electrode 15, and the external electrode 16, the same can be applied to the following embodiments.

次に、特に上記のケーブル状の圧力応答手段の製造方法に関して、一般的な例を説明する。   Next, a general example will be described particularly with respect to the manufacturing method of the cable-like pressure response means.

まず、圧電セラミックス粉末と、合成ゴムや合成樹脂としての熱可塑性エラストマーとを、混練して複合体とする。次に、押し出し機を用いて、この複合体を内部電極15と共に押し出すことにより、内部電極15を中心にして、周囲に上記の複合体よりなる可撓性感圧体11が形成されたケーブルを得る。さらにケーブルの周囲を覆う分極用電極を用意し、この電極とケーブル中の内部電極15との間に電圧を印加することにより、内部電極から放射状に電界を形成し、対応する向きのセラミック圧電体中に分極を形成する。さらに、分極用電極を取り外した後、上記ケーブルの周りにテープ状の金属線材、テープ状金属、あるいはテープ状金属とテープ状高分子とがラミネートされたテープを巻き付けることにより、外部電極12を形成する。次に、この外部電極16が形成されたケーブルを中心にして、押し出し機により、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴム等を押し出し、ケーブルの保護層13を形成することで圧力検出素子14が得られる。また、分極は、外部電極16が形成された後に、外部電極16と内部電極15との間に電圧を印加することでも可能である。   First, a piezoelectric ceramic powder and a thermoplastic elastomer as a synthetic rubber or a synthetic resin are kneaded to form a composite. Next, by extruding this composite together with the internal electrode 15 using an extruder, a cable having the flexible pressure-sensitive body 11 made of the above composite formed around the internal electrode 15 is obtained. . Further, a polarization electrode covering the periphery of the cable is prepared, and by applying a voltage between this electrode and the internal electrode 15 in the cable, an electric field is formed radially from the internal electrode, and a ceramic piezoelectric body in a corresponding direction Form polarization inside. Further, after removing the electrode for polarization, the external electrode 12 is formed by winding a tape-shaped metal wire, a tape-shaped metal, or a tape laminated with a tape-shaped metal and a tape-shaped polymer around the cable. To do. Next, the pressure detecting element 14 is obtained by extruding a thermoplastic resin, a thermoplastic elastomer, rubber, etc. by an extruder with the cable having the external electrode 16 formed at the center to form a protective layer 13 for the cable. It is done. Polarization can also be performed by applying a voltage between the external electrode 16 and the internal electrode 15 after the external electrode 16 is formed.

また、本発明の圧力検出素子の可撓性感圧体中の圧電セラミックスとしては、廃棄時の処理を考えると、鉛を含まないものが好ましい。例えば、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム−チタン酸バリウム、ニオブ酸アルカリ等が好適に用いられる。さらに、セキュリティ用途等屋外で用いられる場合や、トイレ、風呂、台所等水を使用する環境では、上記圧電セラミックス粉体が撥水処理されて、水分の侵入が抑制されることがさらに好ましい。これは、上記のアルカリ金属を含む、圧電セラミックスは、水分を吸収し易く、そのことにより性能も変動し易くなるためである。   In addition, the piezoelectric ceramic in the flexible pressure-sensitive body of the pressure detection element of the present invention is preferably one that does not contain lead in consideration of disposal processing. For example, barium titanate, bismuth / sodium titanate, bismuth / sodium titanate-barium titanate, alkali niobate, etc. are preferably used. Furthermore, when used outdoors, such as for security purposes, or in environments using water such as toilets, baths, and kitchens, it is more preferable that the piezoelectric ceramic powder is subjected to a water repellent treatment to prevent moisture from entering. This is because the piezoelectric ceramic containing the above alkali metal easily absorbs moisture, and the performance easily fluctuates accordingly.

尚、本実施の形態で記載した材料、工法は以下の実施の形態でも好適に適用できる。   Note that the materials and methods described in this embodiment can also be suitably applied to the following embodiments.

(実施の形態2)
次に第2の実施の形態について説明する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described.

本実施の形態では実施の形態1と同じ構成については同じ作用効果を奏するものであり同じ符号を付して説明を省略した。従って、異なる部分についてのみ説明する。   In the present embodiment, the same configuration as that of the first embodiment has the same operational effects, and the same reference numerals are given and description thereof is omitted. Therefore, only different parts will be described.

既に説明したように、圧縮モードの変形を抑制して、撓みモードの変形を促進することで、低温における可撓性感圧体11の硬化による応答電圧の低下を抑制することが、本発明の骨子である。   As already described, by suppressing the deformation in the compression mode and promoting the deformation in the bending mode, it is possible to suppress a decrease in the response voltage due to the curing of the flexible pressure-sensitive body 11 at a low temperature. It is.

実施の形態1では、主として撓みモードの変形を促進する構成(図2の(c)に対応する撓み深さの増大する構成)に関して説明したが、本実施の形態では、主として圧縮モードの変形を抑制することで、撓みモードの変形を主とする構成に関して図8、9、10を用いて説明する。   In the first embodiment, the configuration that mainly promotes the deformation in the bending mode (the configuration in which the bending depth corresponding to (c) in FIG. 2 increases) has been described. However, in the present embodiment, the deformation in the compression mode is mainly performed. The structure mainly composed of the deformation in the bending mode by suppressing is described with reference to FIGS.

圧縮モードの変形の抑制のための具体的な構成としては、保護層の弾性率が、垂直方向(外部からの力Poが加わる方向)の方が、水平方向(外部からの力Poが加わる方向と垂直な方向)よりも大きくなる構成がある。垂直方向での保護層の弾性率が大きくなるこ
とで、垂直方向に対応する圧縮モードの変形が抑制される。尚、以下の説明で用いる垂直、水平方向は、外部からの力Poが加わる方向に平行な方向を垂直方向、直行する方向を水平方向として定義して用いることとする。
As a specific configuration for suppressing the deformation in the compression mode, the elastic modulus of the protective layer is in the vertical direction (the direction in which the external force Po is applied) in the horizontal direction (the direction in which the external force Po is applied). There is a configuration that becomes larger than the vertical direction. By increasing the elastic modulus of the protective layer in the vertical direction, deformation of the compression mode corresponding to the vertical direction is suppressed. The vertical and horizontal directions used in the following description are defined by defining the direction parallel to the direction in which the external force Po is applied as the vertical direction and the orthogonal direction as the horizontal direction.

本実施の形態では、この構成に関して説明する。また、ここで定義される弾性率については、以下で説明を行う。   In the present embodiment, this configuration will be described. The elastic modulus defined here will be described below.

まず、図8を用いて、上記の弾性率を有する構成の一例について説明する。   First, an example of a configuration having the above elastic modulus will be described with reference to FIG.

図8はケーブル状の圧力検出素子14の断面図であり、図8(a)は長手方向の断面、

図8(b)は図8(a)のG−G線位置での断面を表している。この構成の特徴は、水平方向の保護層13の厚みが、垂直方向よりも厚い点である。このことにより、垂直方向の保護層13の弾性率が、水平方向の弾性率よりも大きくなり、垂直方向の圧縮が抑制される。このとき、水平方向の弾性率は小さいため、水平方向のケーブル長手方向の変形に対応する撓みモードの変形は抑制されない。こうして、圧縮モードの変形が抑制され、撓みモードの変形が主となる構成が実現される。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the cable-shaped pressure detecting element 14, and FIG.

FIG. 8B shows a cross section taken along the line GG in FIG. A feature of this configuration is that the horizontal protective layer 13 is thicker than the vertical direction. Thereby, the elastic modulus of the protective layer 13 in the vertical direction becomes larger than the elastic modulus in the horizontal direction, and the compression in the vertical direction is suppressed. At this time, since the elastic modulus in the horizontal direction is small, the deformation in the bending mode corresponding to the deformation in the cable longitudinal direction in the horizontal direction is not suppressed. In this way, a configuration in which the deformation in the compression mode is suppressed and the deformation in the bending mode is mainly realized.

ここで用いる保護層の弾性率に関して図9を用いて説明する。   The elastic modulus of the protective layer used here will be described with reference to FIG.

図9は、図8(b)に対応する圧力検出素子14から、内部電極15、外部電極16、可撓性感圧体11を除き、保護層13のみとしたものに、外部から弾性率測定のための力FSを加えた場合の歪みを表したものである。図9(a)では、垂直方向の歪みを、図9(b)では水平方向の歪みを表している。   FIG. 9 shows the measurement of the elastic modulus from the outside, except that the pressure detection element 14 corresponding to FIG. 8B is the protective layer 13 except for the internal electrode 15, the external electrode 16 and the flexible pressure sensitive body 11. This shows the distortion when the force FS is applied. 9A shows vertical distortion, and FIG. 9B shows horizontal distortion.

具体的には、垂直方向に関しては、図9(a)に示したように、外部からの力FSに対して垂直方向の歪みをxvとすると、垂直方向の弾性率はF/xvで定義される。同様に、水平方向の弾性率は、垂直方向の歪みをxhとして、F/xhで定義される。   Specifically, with respect to the vertical direction, as shown in FIG. 9A, when the vertical strain is xv with respect to the external force FS, the vertical elastic modulus is defined as F / xv. The Similarly, the elastic modulus in the horizontal direction is defined as F / xh where xh is the strain in the vertical direction.

図9で定義される保護層の弾性率を変えるには、保護層の厚みを変える以外にも、保護層の構成材料の弾性率をかえてもよい。この場合に関して、図10を用いて説明を行う。   In order to change the elastic modulus of the protective layer defined in FIG. 9, in addition to changing the thickness of the protective layer, the elastic modulus of the constituent material of the protective layer may be changed. This case will be described with reference to FIG.

図10はケーブル状の圧力検出素子14の断面図であり、図10(a)は長手方向の断面、 図10(b)は図10(a)のH−H線位置での断面を表している。図8と異なるのは保護層13が保護層13aと保護層13bの二つの部分から構成されており、その材料として弾性率が、保護層13bの方が保護層13aよりも大きい点である。   10A and 10B are cross-sectional views of the cable-shaped pressure detection element 14, FIG. 10A shows a cross section in the longitudinal direction, and FIG. 10B shows a cross section at the position of line HH in FIG. Yes. The difference from FIG. 8 is that the protective layer 13 is composed of two parts, a protective layer 13a and a protective layer 13b, and the elastic modulus of the protective layer 13b is larger than that of the protective layer 13a.

保護層13bの材料としての弾性率が、保護層13aよりも大きいために、図9で定義される弾性率でも、垂直方向の弾性率が水平方向の弾性率よりも大きくなる。こうして、圧縮モードの変形が抑制され、撓みモードの変形が増強される構成が実現される。   Since the elastic modulus as a material of the protective layer 13b is larger than that of the protective layer 13a, even in the elastic modulus defined in FIG. 9, the vertical elastic modulus is larger than the horizontal elastic modulus. Thus, a configuration in which the deformation in the compression mode is suppressed and the deformation in the bending mode is enhanced is realized.

尚、この弾性率は材料としての弾性率であり、図9で説明したのは、形状も含めた保護層としての弾性率である。   This elastic modulus is an elastic modulus as a material, and what has been described in FIG. 9 is an elastic modulus as a protective layer including a shape.

図9で定義される保護層の弾性率を変えるには、厚みを変える以外にも、保護層の一部に圧縮モードの変形を抑制する層を設けることもできる。この場合に関して、図11を用いて説明を行う。   In order to change the elastic modulus of the protective layer defined in FIG. 9, in addition to changing the thickness, a layer that suppresses deformation in the compression mode can be provided in a part of the protective layer. This case will be described with reference to FIG.

図11はケーブル状の圧力検出素子14の断面図であり、図11(a)は長手方向の断面、図11(b)は図11(a)のI−I線位置での断面を表している。図8と異なるの
は、保護層13の側面に、圧縮抑制層18が設けられている点である。
11A and 11B are cross-sectional views of the cable-shaped pressure detection element 14, FIG. 11A shows a cross section in the longitudinal direction, and FIG. Yes. The difference from FIG. 8 is that a compression suppression layer 18 is provided on the side surface of the protective layer 13.

尚、本実施の形態の圧縮抑制層18を構成する材料は、可撓性感圧体11に用いられているものよりも材料としての弾性率の高いものが用いられる。具体的には、熱可塑性エラスマや架橋ゴム等の中で、可撓性感圧体11に用いられているものよりも材料としての弾性率が高いものが好適に用いられる他、上下方向に撓む弾性を有していれば一般的な樹脂や、金属も用いることができる。   In addition, the material which comprises the compression suppression layer 18 of this Embodiment has a higher elastic modulus as a material than what is used for the flexible pressure sensitive body 11. FIG. Specifically, among thermoplastic elastomers and cross-linked rubbers, those having a higher elastic modulus as the material than those used for the flexible pressure-sensitive body 11 are preferably used, and also bend in the vertical direction. A general resin or metal can be used as long as it has elasticity.

このような材料を用いて構成することで、保護層13と圧縮抑制層18とを併せた、図9で定義される弾性率が、垂直方向において水平方向よりも高く調整することが可能となる。   By using such a material, the elastic modulus defined in FIG. 9 including the protective layer 13 and the compression suppressing layer 18 can be adjusted higher in the vertical direction than in the horizontal direction. .

この結果、圧縮モードの変形が抑制され、撓みモードの変形が増強される構成が実現される。   As a result, a configuration in which the deformation in the compression mode is suppressed and the deformation in the bending mode is enhanced is realized.

また、この構成によれば、一定の保護層13を形成した後に、最終工程で圧縮抑制層18を形成することで、撓みモードの変形の程度を利用目的に応じて調整することができるため、設計の自由度が高くなる効果が得られる。   Further, according to this configuration, after forming the certain protective layer 13, by forming the compression suppression layer 18 in the final step, the degree of deformation in the bending mode can be adjusted according to the purpose of use, The effect that the freedom degree of design becomes high is acquired.

また、圧縮保護層18の材料としての弾性率をより高くすることで、圧力検出素子の厚みを調整することも可能であり、素子のサイズに関して自由度が広がり、配設が容易となる効果も得られる。   Further, by increasing the elastic modulus as the material of the compression protective layer 18, it is possible to adjust the thickness of the pressure detecting element, and the degree of freedom of the element size is increased, and the arrangement can be easily performed. can get.

(実施の形態3)
本実施の形態では実施の形態1と同じ構成については同じ作用効果を奏するものであり、同じ符号を付して説明を省略した。従って、異なる部分についてのみ説明する。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, the same configuration as in the first embodiment has the same operational effects, and the same reference numerals are given and the description thereof is omitted. Therefore, only different parts will be described.

既に説明したように、本発明は、(1)撓みモードの変形を促進する構成、(2)圧縮モードの変形を抑制する構成とからなり、圧縮モードの変形を抑制して、撓みモードを促進することで、低温における可撓性感圧体11の硬化による応答電圧の低下を抑制し、環境温度が変化しても精度の高い圧力検出を可能にすることが、本発明の骨子である。   As described above, the present invention includes (1) a configuration that promotes deformation in the bending mode, and (2) a configuration that suppresses deformation in the compression mode, and suppresses deformation in the compression mode to promote the bending mode. By doing so, it is the gist of the present invention to suppress a decrease in the response voltage due to the curing of the flexible pressure-sensitive body 11 at a low temperature and enable highly accurate pressure detection even when the environmental temperature changes.

既に、実施の形態1で、主として(1)撓みモードの変形を促進する構成(図2の(c)に対応する撓み深さの増大する構成)に関して述べ、実施の形態2では、主として(2)圧縮モードの変形を抑制する構成に関して説明した。   The first embodiment has already described mainly (1) a configuration that promotes deformation in the bending mode (a configuration in which the bending depth corresponding to (c) in FIG. 2 increases). In the second embodiment, mainly (2 ) The configuration for suppressing the deformation of the compression mode has been described.

本実施の形態では、(1)撓みモードの変形を促進する構成のうち、図2の(b)に対応する撓み幅を増加させるために、撓み幅拡大材、撓み幅拡大層を用いた構成に関して図12、13、14を用いて説明する。   In the present embodiment, (1) among the configurations for promoting the deformation in the bending mode, a configuration using a bending width expanding material and a bending width expanding layer in order to increase the bending width corresponding to (b) of FIG. Will be described with reference to FIGS.

まず図12を用いて、本実施の形態の一つの構成を説明する。図12は、ケーブル状の圧力検出素子14の断面図であり、図12(a)は長手方向の断面、図12(b)は図12(a)のJ−J線位置での断面を表している。図6と同様にケーブル状の構造を有しているが、図6のような気泡は保護層13中には形成されていない。さらに最も重要な違いは、保護層13中に撓み幅拡大材19が形成されている点である。   First, one configuration of this embodiment will be described with reference to FIG. 12A and 12B are cross-sectional views of the cable-shaped pressure detecting element 14, in which FIG. 12A shows a cross section in the longitudinal direction, and FIG. 12B shows a cross section at the position of line JJ in FIG. ing. Although it has a cable-like structure as in FIG. 6, bubbles as shown in FIG. 6 are not formed in the protective layer 13. Furthermore, the most important difference is that a bending width expanding material 19 is formed in the protective layer 13.

保護層13中に固定された撓み幅拡大材19が形成されたことで、外部からの圧力Poが印加された場合に、保護層13全体が、撓み幅拡大材19に引っ張られて撓もうとするようになり、図2(b)に示したように撓み幅が増大する効果が得られる。   Since the bending width expanding material 19 fixed in the protective layer 13 is formed, the entire protective layer 13 is pulled by the bending width expanding material 19 when an external pressure Po is applied. As shown in FIG. 2B, the effect of increasing the bending width is obtained.

こうして、撓みモードの変形が促進されることで、低温で可撓性感圧体11が硬化した場合でも、応答電圧の低下が抑制され、環境温度が変化しても精度の高い圧力検出が可能となる効果が得られる。   Thus, by promoting deformation in the bending mode, even when the flexible pressure sensitive body 11 is cured at a low temperature, a decrease in response voltage is suppressed, and a highly accurate pressure detection is possible even when the environmental temperature changes. The effect becomes.

次に、図13を用いて、本実施の形態の異なる構成を説明する。図13は、保護層13中に形成される撓み幅拡大材19の構造を示したものである。   Next, a different configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 shows the structure of the bending width expanding material 19 formed in the protective layer 13.

既に説明したように、撓み幅拡大材19は、保護層13を引っ張って保護層13の広い範囲を撓ませるものであるため、保護層13の中で滑ることなく、しっかりと固定されていることが重要である。   As already described, the bending width expanding member 19 is to be firmly fixed without slipping in the protective layer 13 because it pulls the protective layer 13 to bend a wide range of the protective layer 13. is important.

そのために、図13に示したように、撓み幅拡大材19は、凹凸の大きい構造を有することが好ましい。具体的には、図13(a)のように、多くの凸部有しているもの、図13(b)のように多くの凹部を有しているものが好ましい。また、図13(c)のように主軸に線状物を巻き付けて線状凸部を形成したもの、また図13(d)に示したように、複数の線を縒って縒り線構造とし、表面に多数の縞状の凸部を形成する構造が好ましい。   Therefore, as shown in FIG. 13, it is preferable that the bending width expanding material 19 has a structure with large unevenness. Specifically, those having many convex portions as shown in FIG. 13A and those having many concave portions as shown in FIG. 13B are preferable. Further, a linear projection is formed by winding a linear object around the main shaft as shown in FIG. 13C, and a twisted line structure is formed by winding a plurality of lines as shown in FIG. 13D. A structure in which a large number of striped convex portions are formed on the surface is preferable.

また、材質は線材として撓む性質を有していれば特に限定されず、金属、樹脂、カーボン等で形成することが可能である。   The material is not particularly limited as long as it has a property of bending as a wire, and can be formed of metal, resin, carbon, or the like.

特に金属で形成した多数の撓み幅拡大材19を保護層13中に形成すれば、シールド性を増強し、外部の電界によるノイズにも強くなる効果が得られる。また、金属細線で編まれた面状の撓み幅拡大材を保護層中に形成しても優れた撓み幅拡大の効果とシールド効果とが得られる。   In particular, if a large number of flexure width expanding members 19 made of metal are formed in the protective layer 13, an effect of enhancing the shielding property and being strong against noise due to an external electric field can be obtained. Further, even if a planar bending width expanding material knitted with fine metal wires is formed in the protective layer, an excellent bending width increasing effect and shielding effect can be obtained.

さらに、図14を用いて、本実施の形態の異なる構成に関して説明する。図14は、ケーブル状の圧力検出素子14の断面図であり、図14(a)は長手方向の断面、図14(b)は図14(a)のK−K線位置での断面を表している。図12と同様にケーブル状の構造を有しているが、図12と異なるのは撓み幅拡大材19がなく、その代わりに、上部(外部からの圧力Poが引加される側の部分)の保護層13の上に撓み幅拡大層20が形成されている点である。   Further, a different configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG. 14A and 14B are cross-sectional views of the cable-shaped pressure detecting element 14, in which FIG. 14A shows a cross-section in the longitudinal direction, and FIG. 14B shows a cross-section at the position KK in FIG. ing. Although it has a cable-like structure as in FIG. 12, the difference from FIG. 12 is that there is no bending width expanding material 19, instead, the upper part (the part on the side where external pressure Po is applied). This is the point that a bending width expanding layer 20 is formed on the protective layer 13.

撓み幅拡大層20が形成されることで、外部からの圧力Poが引加された場合に、保護層13全体が、撓み幅拡大層20に引っ張られて撓もうとするようになり、図2(b)に示したように撓み幅が増大する効果が得られる。   By forming the bending width expanding layer 20, when the external pressure Po is applied, the entire protective layer 13 is pulled by the bending width expanding layer 20 and tries to bend. As shown in (b), the effect of increasing the deflection width is obtained.

こうして、撓みモードの変形が促進されることで、低温で可撓性感圧体11が硬化した場合でも、応答電圧の低下が抑制され、環境温度が変化しても精度の高い圧力検出が可能となる効果が得られる。   Thus, by promoting deformation in the bending mode, even when the flexible pressure sensitive body 11 is cured at a low temperature, a decrease in response voltage is suppressed, and a highly accurate pressure detection is possible even when the environmental temperature changes. The effect becomes.

撓み幅拡大層20は、撓み幅拡大材19と同じように、滑りなく保護層13に固定されていることが好ましい。固定は接着剤で接着されることによることもできる。この際、保護層13と撓み幅拡大層20の接着側の界面は、図12の撓み幅拡大材19の表面のように凹凸を有して、それらが相互に侵入している構造が好ましい。また、固定は、保護層13と撓み幅拡大層20とがともに熱可塑性樹脂で形成されている場合は、融着により行うこともできる。   It is preferable that the bending width expanding layer 20 is fixed to the protective layer 13 without slipping, like the bending width expanding material 19. Fixing can also be performed by bonding with an adhesive. At this time, the interface on the adhesion side of the protective layer 13 and the flexural width expanding layer 20 has an irregularity like the surface of the flexural width expanding material 19 in FIG. Moreover, fixation can also be performed by fusion | melting, when both the protective layer 13 and the bending width expansion layer 20 are formed with the thermoplastic resin.

また、撓み幅拡大層20に用いられる材料としては、保護層13よりも伸び縮みし難く、ケーブル長手方向の弾性率が高い材料が用いられる。薄くて良く撓むが、伸び縮みはし難い樹脂板、あるいは金属板等が特に好適に用いられる。   Moreover, as a material used for the bending width expansion layer 20, the material which is hard to expand and contract than the protective layer 13 and has a high elastic modulus in the cable longitudinal direction is used. A resin plate, a metal plate, or the like that is thin and bends well but hardly stretches or contracts is particularly preferably used.

(実施の形態4)
本実施の形態では実施の形態1と同じ構成については同じ作用効果を奏するものであり、同じ符号を付して説明を省略した。従って、異なる部分についてのみ説明する。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, the same configuration as in the first embodiment has the same operational effects, and the same reference numerals are given and the description thereof is omitted. Therefore, only different parts will be described.

既に説明したように、本発明は、(1)撓みモードの変形を促進する構成、(2)圧縮モードの変形を抑制する構成とからなり、圧縮モードの変形を抑制して、撓みモードを促進することで、低温における可撓性感圧体11の硬化による応答電圧の低下を抑制し、環境温度が変化しても精度の高い圧力検出を可能にすることが、本発明の骨子である。   As described above, the present invention includes (1) a configuration that promotes deformation in the bending mode, and (2) a configuration that suppresses deformation in the compression mode, and suppresses deformation in the compression mode to promote the bending mode. By doing so, it is the gist of the present invention to suppress a decrease in the response voltage due to the curing of the flexible pressure-sensitive body 11 at a low temperature and enable highly accurate pressure detection even when the environmental temperature changes.

本実施の形態は、実施の形態2で説明した(2)圧縮モードの変形を抑制する構成において、保護層の弾性率が長手方向に極大部を有するものであり、この構成に関して図15、16を用いて説明する。   In this embodiment, the elastic modulus of the protective layer has a maximum portion in the longitudinal direction in the configuration that suppresses the deformation in the compression mode (2) described in the second embodiment, and regarding this configuration, FIGS. Will be described.

まず図15を用いて、本実施の形態の一つの構成を説明する。図15は、ケーブル状の圧力検出素子14の断面図であり、図15(a)は長手方向の断面、図15(b)は図15(a)のL−L線位置での断面を表している。最も重要な特徴は、長手方向の保護層の一部に圧縮抑制層18が形成されていることである。   First, one configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG. 15A and 15B are cross-sectional views of the cable-shaped pressure detecting element 14, in which FIG. 15A shows a cross-section in the longitudinal direction, and FIG. 15B shows a cross-section at the LL line position in FIG. ing. The most important feature is that the compression suppressing layer 18 is formed on a part of the protective layer in the longitudinal direction.

保護層の一部に圧縮抑制層18が形成されることで、図9で定義した垂直方向、水平方向の弾性率が増大するが、この弾性率の上昇は、圧縮抑制層18が形成された長手方向の領域に限られる。この結果、圧縮抑制層18の形成された部分の変形が選択的に抑制されることになる。   By forming the compression suppressing layer 18 in a part of the protective layer, the elastic modulus in the vertical direction and the horizontal direction defined in FIG. 9 is increased. This increase in elastic modulus is caused by the formation of the compression suppressing layer 18. Limited to the longitudinal region. As a result, deformation of the portion where the compression suppression layer 18 is formed is selectively suppressed.

次に、このような圧力検出素子の使用方法と作用を図16により説明する。図16は、図15に示したケーブル状の圧力検出素子14を、弾性体の上に固定された状態を示している。   Next, the usage method and operation of such a pressure detection element will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows a state where the cable-shaped pressure detecting element 14 shown in FIG. 15 is fixed on an elastic body.

使用方法としての特徴は、外部からの圧力Poが、圧縮抑制層18上に印加されるようにして用いる点である。既に述べたように、圧縮抑制層18が形成された部分の弾性率が増大しているため、この部分の変形は抑制される。さらに、圧縮モードの大半が、外部からの圧力Poが印加される部分で起こるため、圧縮抑制層18の形成により、圧縮モードが効果的に抑制され、撓みモードが主たる変形モードとなる。具体的には、図16に示したように、保護層18が形成された部分に対応する可撓性感圧体15+内部電極15の厚みdは、検出すべき外部からの圧力Poの印加により殆ど変化することなく、保護層18が形成されていない部分が、下方へ大きく撓むことになる。   A feature of the method of use is that the pressure Po from the outside is applied on the compression suppression layer 18. As already described, since the elastic modulus of the portion where the compression suppressing layer 18 is formed is increased, the deformation of this portion is suppressed. Furthermore, since most of the compression mode occurs at the portion where the external pressure Po is applied, the compression mode is effectively suppressed by forming the compression suppression layer 18, and the bending mode becomes the main deformation mode. Specifically, as shown in FIG. 16, the thickness d of the flexible pressure-sensitive body 15 + the internal electrode 15 corresponding to the portion where the protective layer 18 is formed is determined by applying an external pressure Po to be detected. Almost no change occurs, and the portion where the protective layer 18 is not formed is greatly bent downward.

このように、圧縮モードの変形が抑制され、撓みモードの変形が促進されることで、低温で可撓性感圧体11が硬化した場合でも、応答電圧の低下が抑制され、環境温度が変化しても精度の高い圧力検出が可能となる効果が得られる。   As described above, the deformation in the compression mode is suppressed, and the deformation in the bending mode is promoted. Therefore, even when the flexible pressure sensitive body 11 is cured at a low temperature, a decrease in the response voltage is suppressed, and the environmental temperature changes. However, the effect of enabling highly accurate pressure detection is obtained.

また、外部から印加される圧力Poが大きい場合には、圧縮抑制層18が、その内部の変形を抑制するために、圧力検出素子の塑性変形や、損傷が抑制される効果もある。   In addition, when the pressure Po applied from the outside is large, the compression suppression layer 18 has an effect of suppressing the plastic deformation and damage of the pressure detecting element in order to suppress the internal deformation.

また、ここで用いられる圧縮抑制層18の材質としては、実施の形態2で述べたものと同じものが用いられる。具体的には、保護層13まで形成した後に、金属の筒や、樹脂性の熱収縮チューブ等を保護層の上にかぶせて圧縮抑制層18とすることが簡便で好ましい。   In addition, as the material of the compression suppressing layer 18 used here, the same material as described in the second embodiment is used. Specifically, after forming up to the protective layer 13, it is simple and preferable to form the compression suppressing layer 18 by covering the protective layer with a metal tube, a resin heat-shrinkable tube, or the like.

また、図15では、圧縮抑制層18を保護層13の全周に形成したが、図11のように
側面にのみ形成することもできる。この場合、圧縮抑制層18部での撓みモードによる変形が進むため好ましい。
In FIG. 15, the compression suppression layer 18 is formed on the entire circumference of the protective layer 13, but may be formed only on the side surface as shown in FIG. 11. In this case, it is preferable because the deformation in the bending mode at the compression suppression layer 18 is advanced.

図16で用いられる弾性体としては、保護層13よりも弾性率の小さいものであれば使用できるが、樹脂発泡体等が、弾性率が小さく、撓みモードの変形を促進するため、好適に用いられる。   The elastic body used in FIG. 16 can be used as long as it has an elastic modulus smaller than that of the protective layer 13, but a resin foam or the like is preferably used because it has a low elastic modulus and promotes deformation in the bending mode. It is done.

また、図15、図16では、ケーブル状の圧力検出素子を例に説明したが、シート状の圧力検出素子においても同様の効果が得られる。   15 and 16, the cable-shaped pressure detection element has been described as an example, but the same effect can be obtained with a sheet-shaped pressure detection element.

また、図15、図16では、圧縮抑制層18は一箇所に形成されているが、長手方向の数箇所に形成されることもある。その場合、撓みモードの変形が起こり易くなるように、各圧縮抑制層間には、長手方向に、ある程度の距離が確保されていることが好ましい。   In FIGS. 15 and 16, the compression suppression layer 18 is formed at one place, but may be formed at several places in the longitudinal direction. In that case, it is preferable that a certain amount of distance is secured in the longitudinal direction between the compression suppression layers so that deformation in the bending mode is likely to occur.

以上のように本発明の圧力検出素子は、使用する環境温度が変化しても、高い精度で圧力の検出が可能であるため、特に屋外あるいは屋外に近い環境で使用されるアプリケーションに好適に用いられる。例えば、特にセキュリティ用途に、バルコニーやフェンス等の家屋の外部に設置して、侵入者を検知する用途に適している。また、自動車や建物のドアへの人やものの挟みこみ検知や、自動車のドアハンドルに設置して、ドアハンドルに触れるだけでドアの施錠を解除するための、ドアハンドルへの接触を検知する用途等に適している。   As described above, since the pressure detection element of the present invention can detect pressure with high accuracy even when the environmental temperature to be used changes, it is particularly suitable for applications that are used outdoors or in environments close to the outdoors. It is done. For example, it is particularly suitable for security purposes, such as installation outside a house such as a balcony or fence to detect intruders. In addition, it is used to detect the trapping of people and objects in the doors of automobiles and buildings, and to detect contact with the door handles, which are installed on the door handles of automobiles and unlocked by simply touching the door handles. Suitable for etc.

(a)圧力検出素子を剛体状に置き、上部から圧子により圧力を加えた場合の断面図(b)同素子をスポンジ上に置き、上部から圧子により圧力を加えた場合の断面図(c)圧力検出素子の(a)(b)に対応する応答電圧の温度特性を定性的に表した図(A) Cross-sectional view when the pressure detection element is placed in a rigid shape and pressure is applied from above with an indenter (b) Cross-sectional view when the element is placed on a sponge and pressure is applied from above with an indenter (c) Qualitative representation of the temperature characteristics of the response voltage corresponding to (a) and (b) of the pressure detection element (a)圧力検出素子の可撓性感圧体と電極の撓みモードの変形の様子を表した断面図(b)可撓性感圧体の撓み幅が広がる撓みモードの変形の促進を表した断面図(c)可撓性感圧体の撓み深さが深くなる撓みモードの変形促進を表した断面図(A) Cross-sectional view showing the deformation of the flexible pressure-sensitive body of the pressure detection element and the bending mode of the electrode (b) Cross-sectional view showing the promotion of the deformation of the bending mode in which the bending width of the flexible pressure-sensitive body widens (C) Sectional view showing the deformation promotion in the bending mode in which the bending depth of the flexible pressure-sensitive body becomes deep. (a)本発明の実施の形態1の圧力検出素子の長手方向の断面図(b)同圧力検出素子のB−B線位置の断面図(A) Cross-sectional view in the longitudinal direction of the pressure detection element according to the first embodiment of the present invention (b) Cross-sectional view taken along the line BB of the pressure detection element (a)本発明の実施の形態1の圧力検出素子の長手方向の断面図(b)同圧力検出素子のC−C線位置の断面図(A) Cross-sectional view in the longitudinal direction of the pressure detection element according to the first embodiment of the present invention (b) Cross-sectional view taken along the line CC of the pressure detection element (a)本発明の実施の形態1の圧力検出素子の長手方向の断面図(b)同圧力検出素子のD−D線位置の断面図(A) Cross-sectional view in the longitudinal direction of the pressure detection element according to Embodiment 1 of the present invention (b) Cross-sectional view of the pressure detection element at the DD line position (a)本発明の実施の形態1の圧力検出素子の長手方向の断面図(b)同圧力検出素子のE−E線位置の断面図(A) Cross-sectional view in the longitudinal direction of the pressure detection element according to Embodiment 1 of the present invention (b) Cross-sectional view of the pressure detection element at the EE line position (a)本発明の実施の形態1の圧力検出素子の長手方向の断面図(b)同圧力検出素子のF−F線位置の断面図(A) Cross-sectional view in the longitudinal direction of the pressure detection element according to Embodiment 1 of the present invention (b) Cross-sectional view of the pressure detection element at the FF line position (a)本発明の実施の形態2の圧力検出素子の長手方向の断面図(b)同圧力検出素子のG−G線位置の断面図(A) Cross-sectional view in the longitudinal direction of the pressure detection element according to the second embodiment of the present invention (b) Cross-sectional view taken along the line GG of the pressure detection element (a)本発明の実施の形態2の圧力検出素子の保護層の垂直方向の弾性率を説明した図(b)同圧力検出素子の水平方向の弾性率を説明した図(A) The figure explaining the elastic modulus of the perpendicular direction of the protective layer of the pressure detection element of Embodiment 2 of this invention (b) The figure explaining the elastic modulus of the horizontal direction of the pressure detection element (a)本発明の実施の形態2の圧力検出素子の長手方向の断面図(b)同圧力検出素子のH−H線位置の断面図(A) Longitudinal sectional view of the pressure detecting element according to Embodiment 2 of the present invention (b) Cross sectional view taken along the line HH of the same pressure detecting element (a)本発明の実施の形態2の圧力検出素子の長手方向の断面図(b)同圧力検出素子のI−I線位置の断面図(A) Cross-sectional view in the longitudinal direction of the pressure detection element according to the second embodiment of the present invention (b) Cross-sectional view taken along line II of the pressure detection element (a)本発明の実施の形態3の圧力検出素子の長手方向の断面図(b)同圧力検出素子のJ−J線位置の断面図(A) Cross-sectional view in the longitudinal direction of the pressure detection element according to the third embodiment of the present invention (b) Cross-sectional view taken along the line JJ of the pressure detection element (a)本発明の実施の形態3の撓み幅拡大材について、多くの凸部を有する構造を表した模式図(b)同、多くの凹部を有する構造を表した模式図(c)同、線状凸部を形成した構造を表した模式図(d)同、多数の縞状凸部を形成した構造を表した模式図(A) About the bending width expansion material of Embodiment 3 of this invention, the schematic diagram (b) same as the schematic diagram showing the structure which has many convex parts, The schematic diagram (c) same as the structure which has many concave parts, Schematic diagram showing the structure in which linear convex portions are formed (d) Schematic diagram showing the structure in which a large number of striped convex portions are formed (a)本発明の実施の形態3の圧力検出素子の長手方向の断面図(b)同圧力検出素子のK−K線位置の断面図(A) Cross-sectional view in the longitudinal direction of the pressure detection element according to Embodiment 3 of the present invention (b) Cross-sectional view of the pressure detection element taken along the line KK (a)本発明の実施の形態4の圧力検出素子の長手方向の断面図(b)同圧力検出素子のL−L線位置の断面図(A) Cross-sectional view in the longitudinal direction of the pressure detection element according to the fourth embodiment of the present invention (b) Cross-sectional view of the pressure detection element at the LL line position 本発明の実施の形態4の圧力検出素子の使用方法を示した断面図Sectional drawing which showed the usage method of the pressure detection element of Embodiment 4 of this invention 従来の層状の圧力検出素子の断面図Sectional view of a conventional layered pressure sensor (a)従来のケーブル状の圧力検出素子の長手方向の断面図(b)同圧力検出素子のA−A線位置の断面図(A) Longitudinal sectional view of a conventional cable-shaped pressure sensing element (b) Cross sectional view of the pressure sensing element taken along the line AA

符号の説明Explanation of symbols

11 可撓性感圧体
12 電極
13 保護層
14 圧力検出素子
15 内部電極
16 外部電極
17 撓性増大層
18 圧縮抑制層
19 撓み幅拡大材
20 撓み幅拡大層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Flexible pressure sensitive body 12 Electrode 13 Protective layer 14 Pressure detection element 15 Internal electrode 16 External electrode 17 Flexibility increase layer 18 Compression suppression layer 19 Deflection width expansion material 20 Deflection width expansion layer

Claims (14)

残留分極を有する可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体を挟んで構成される複数の電極と、前記可撓性感圧体と前記電極とを保護する保護層と備え、前記保護層の内部に空気のみで形成される部分を有する圧力検出素子。 A flexible pressure-sensitive body having remanent polarization; a plurality of electrodes configured to sandwich the flexible pressure-sensitive body; and a protective layer that protects the flexible pressure-sensitive body and the electrode. A pressure detecting element having a portion formed only of air inside. 空気のみから形成される部分が、気泡である請求項1記載の圧力検出素子。 The pressure detection element according to claim 1, wherein the portion formed only from air is a bubble. 空気のみから形成される部分が、前記可撓性感圧体の上部よりも下部に多い請求項1記載の圧力検出素子。 The pressure detection element according to claim 1, wherein a portion formed only of air is larger in the lower portion than in the upper portion of the flexible pressure sensitive body. 保護層の下部に撓性増大層を有する請求項1から3のいずれか1項に記載の圧力検出素子。 The pressure detection element according to any one of claims 1 to 3, further comprising a flexibility increasing layer under the protective layer. 残留分極を有する可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体を挟んで構成される複数の電極と、前記可撓性感圧体と前記電極とを保護する保護層とを備え、前記保護層の垂直方向の弾性率が、水平方向の弾性率よりも大きい圧力検出素子。 A protective layer comprising: a flexible pressure-sensitive body having remanent polarization; a plurality of electrodes configured to sandwich the flexible pressure-sensitive body; and a protective layer for protecting the flexible pressure-sensitive body and the electrode. A pressure detecting element in which the elastic modulus in the vertical direction is larger than the elastic modulus in the horizontal direction. 保護層の側部の厚みが、上下部の厚みより厚い請求項5に記載の圧力検出素子。 The pressure detection element according to claim 5, wherein the thickness of the side portion of the protective layer is thicker than the thickness of the upper and lower portions. 保護層の側部を形成する材料の弾性率が、上部、下部を形成する材料の弾性率よりも大きい請求項5または6に記載の圧力検出素子。 The pressure detection element according to claim 5 or 6, wherein an elastic modulus of a material forming the side portion of the protective layer is larger than an elastic modulus of a material forming the upper part and the lower part. 保護層の側部に圧縮抑制層を有する請求項5から7のいずれか1項に記載の圧力検出素子。 The pressure detection element according to claim 5, further comprising a compression suppression layer on a side portion of the protective layer. 保護層が、撓み幅拡大材を含む請求項請求項1から8のいずれか1項に記載の圧力検出素子。 The pressure detection element according to any one of claims 1 to 8, wherein the protective layer includes a bending width expanding material. 保護層の上部あるいは下部に、撓み幅拡大層を含む請求項請求項1から9のいずれか1項に記載の圧力検出素子。 The pressure detection element according to any one of claims 1 to 9, further comprising a bending width expansion layer on an upper portion or a lower portion of the protective layer. 保護層の上部のみに、撓み幅拡大層を含む請求項10に記載の圧力検出素子。 The pressure detection element according to claim 10, wherein a bending width expanding layer is included only in the upper part of the protective layer. 保護層の長手方向に弾性率の極大部を有する請求項1から11のいずれか1項に記載の圧力検出素子。 The pressure detection element according to claim 1, wherein the pressure detection element has a maximum elastic modulus portion in a longitudinal direction of the protective layer. 保護層の長手方向の一部に圧縮抑制層を形成することで、弾性率の極大部を形成する請求項12記載の圧力検出素子。 The pressure detection element according to claim 12, wherein the maximum portion of the elastic modulus is formed by forming a compression suppression layer on a part of the protective layer in the longitudinal direction. 保護層の長手方向の弾性率の極大部に、検出すべき外部からの圧力を印加させて使用する請求項12あるいは13に記載の圧力検出素子の使用方法。 The method for using a pressure detection element according to claim 12 or 13, wherein an external pressure to be detected is applied to the maximum portion of the elastic modulus in the longitudinal direction of the protective layer.
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