JP2008209183A - Cable-like piezoelectric element - Google Patents
Cable-like piezoelectric element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008209183A JP2008209183A JP2007045059A JP2007045059A JP2008209183A JP 2008209183 A JP2008209183 A JP 2008209183A JP 2007045059 A JP2007045059 A JP 2007045059A JP 2007045059 A JP2007045059 A JP 2007045059A JP 2008209183 A JP2008209183 A JP 2008209183A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- cable
- flexible pressure
- sensitive body
- external electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Push-Button Switches (AREA)
Abstract
Description
本発明は有機高分子中に圧電セラミックス粉末を配合してなる可撓性感圧体を用いることで可撓性有し、接触検出に用いられるケーブル状圧電素子に関するものである。 The present invention relates to a cable-like piezoelectric element that has flexibility by using a flexible pressure-sensitive body formed by blending piezoelectric ceramic powder in an organic polymer and is used for contact detection.
従来、この種の可撓性感圧体は、チタンカップリング剤と、圧電セラミックス粉末と、塩素化ポリエチレンまたはクロロスルホン化ポリエチレンの少なくとも一方とを含んだ材料を混合、混練して構成されるものがある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of flexible pressure-sensitive body is constituted by mixing and kneading a material containing a titanium coupling agent, piezoelectric ceramic powder, and at least one of chlorinated polyethylene or chlorosulfonated polyethylene. Yes (see, for example, Patent Document 1).
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。 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.
シート状の圧電素子は、先ずカップリング剤と圧電体粉末と塩素化ポリエチレンをロールで混合、混練した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、印刷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接触の有無を検出することができるので接触検出器として応用されている。
しかしながら、前記従来の圧電素子を自動車のスライドドア等の挟み込みや、防犯のために家屋等への侵入を検出する接触検出器として用いる場合、接触以外の振動も検知することがある。特に、直接、回路への接続のために配設された圧電素子部が、侵入や挟み込みとは関係のない配設部からの振動を検知することがある。このため接触検出器として用いる場合、このような誤検知を避けるために、配設方法や、検知や制御のための回路、アルゴリズムが複雑にならざるを得ないという課題があった。 However, when the conventional piezoelectric element is used as a contact detector for detecting an intrusion into a house or the like for pinching of a slide door of an automobile or for crime prevention, vibration other than contact may be detected. In particular, the piezoelectric element portion disposed for direct connection to the circuit may detect vibration from the disposed portion that is not related to intrusion or pinching. For this reason, when using as a contact detector, in order to avoid such a false detection, there existed a subject that the arrangement | positioning method, the circuit for detection and control, and an algorithm had to be complicated.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、直接に外部からの接触を受けず配設のみに用いられる圧電素子部での振動検出による誤検知を抑制し、複雑な設置方法や、複雑な回路を必要としないケーブル状圧電素子を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, suppresses false detection due to vibration detection in a piezoelectric element portion that is used only for arrangement without receiving direct contact from the outside, and has a complicated installation method or a complicated An object of the present invention is to provide a cable-like piezoelectric element that does not require a simple circuit.
前記従来の課題を解決するために、本発明のケーブル状圧電素子は、内部電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体に周設された外部電極とを含んで構成され、前記可撓性感圧体と前記外部電極との間の一部に絶縁体層を形成した不感帯部を有することにより構成される。 In order to solve the above-described conventional problems, a cable-shaped piezoelectric element of the present invention includes a flexible pressure-sensitive body provided around an internal electrode and an external electrode provided around the flexible pressure-sensitive body. It is comprised by having the dead zone part which formed the insulator layer in a part between the said flexible pressure sensitive body and the said external electrode.
また、本発明のケーブル状圧電素子を用いた接触検出器は、上記圧電素子の不感帯部を、接触を検知しない非検出部に使用することで構成される。 Moreover, the contact detector using the cable-shaped piezoelectric element of the present invention is configured by using the dead zone portion of the piezoelectric element as a non-detection portion that does not detect contact.
これによって、ケーブル状圧電素子の、挟み込みや、侵入による接触が生じない部分に
おいて、外部からの振動ノイズに対する感度を抑制される。
As a result, the sensitivity of the cable-like piezoelectric element to vibration noise from the outside is suppressed at a portion where the pinch or contact due to intrusion does not occur.
本発明のケーブル状圧電素子と、その使用方法により、外部からの振動ノイズに対する感度を抑制して、振動による誤検知を抑制し、優れた接触検知に関する信頼性を実現することができる。 With the cable-like piezoelectric element of the present invention and its method of use, sensitivity to external vibration noise can be suppressed, false detection due to vibration can be suppressed, and excellent contact detection reliability can be realized.
第1の発明のケーブル状圧電素子は、内部電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体に周設された外部電極とを含んで構成され、前記可撓性感圧体と前記外部電極との間の一部に絶縁体層を形成してなるものである。そして、一部の領域に絶縁体層が形成されることにより、その部分が不感帯となる。このことにより、振動等のノイズに対する感度が低下し、誤検知の発生を抑制することが可能になる。 A cable-shaped piezoelectric element according to a first aspect of the present invention includes a flexible pressure-sensitive body that is provided around an internal electrode, and an external electrode that is provided around the flexible pressure-sensitive body. An insulator layer is formed in a part between a body and the external electrode. Then, when the insulator layer is formed in a part of the region, the part becomes a dead zone. As a result, sensitivity to noise such as vibration is lowered, and it is possible to suppress the occurrence of erroneous detection.
第2の発明のケーブル状圧電素子は、特に、第1の発明において絶縁体層が、可撓性感圧体表面上に直接形成されている構成を有する。絶縁体層が可撓性感圧体表面に直接形成されることで、外部電極の形態に依らず安定した不感体を形成することが可能となる。 The cable-shaped piezoelectric element according to the second invention has a configuration in which the insulating layer is formed directly on the surface of the flexible pressure sensitive body in the first invention. By forming the insulator layer directly on the surface of the flexible pressure-sensitive body, it becomes possible to form a stable insensitive body regardless of the form of the external electrode.
第3の発明のケーブル状圧電素子は、特に第1または第2の発明において、絶縁体層が、外部電極の可撓性感圧体側の表面に形成されている構成を有する。このため、可撓性感圧体に依らず、外部電極により任意の位置に不感帯部を形成することができる。このように後の工程での変更が容易になり、細かな需要の変化への対応が容易になる効果が得られる。 The cable-like piezoelectric element of the third invention has a configuration in which the insulator layer is formed on the surface of the external electrode on the flexible pressure-sensitive body, particularly in the first or second invention. Therefore, the dead zone can be formed at an arbitrary position by the external electrode regardless of the flexible pressure sensitive body. In this way, it becomes easy to make changes in later processes, and the effect of facilitating the response to fine changes in demand can be obtained.
第4の発明のケーブル状圧電素子は、特に第1から第3の発明において、絶縁体層が、結晶性の有機物重合体を含んで形成される。 In the cable-like piezoelectric element of the fourth invention, particularly in the first to third inventions, the insulator layer is formed including a crystalline organic polymer.
絶縁体層が、結晶性の有機物重合体であるために、丈夫で抵抗の大きな絶縁体層が得られ、良好な不感帯が形成される効果がある。 Since the insulating layer is a crystalline organic polymer, a strong and highly resistant insulating layer can be obtained, and a good dead zone can be formed.
第5の発明のケーブル状圧電素子は、特に第1から第4の発明において、結晶性の有機物重合体が、パラキシレン化合物の重合体である構成を有する。 The cable-shaped piezoelectric element according to the fifth aspect of the invention has a configuration in which the crystalline organic polymer is a polymer of a paraxylene compound, particularly in the first to fourth aspects of the invention.
結晶性の有機物重合体が、パリレンの重合体であるために、絶縁体層がより丈夫で抵抗が大きく均一となり、良好な不感帯が形成される効果が得られる。 Since the crystalline organic polymer is a polymer of parylene, the insulating layer is more durable, the resistance is more uniform, and the effect of forming a good dead zone is obtained.
第6の発明の接触検出器は、特に第1から第5の発明のケーブル状圧電素子を用い、検出すべき対象が接触しない部分に、不感帯部を用いる構成を有するものである。 A contact detector according to a sixth aspect of the invention has a configuration in which a dead band portion is used in a portion where the object to be detected does not contact, particularly using the cable-like piezoelectric element according to the first to fifth aspects of the invention.
検出すべき対象が接触しない部分に、不感帯部を用いることで、不要な振動ノイズ等に対する感度を低減して、誤検知を抑制する効果が得られる。 By using a dead zone at a portion where an object to be detected does not contact, the sensitivity to unnecessary vibration noise or the like is reduced, and an effect of suppressing false detection can be obtained.
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ケーブル状圧電素子の断面図である。このうち(a)は長手方向の断面図、(b)は長手方向に垂直な面での断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a cable-shaped piezoelectric element according to the first embodiment of the present invention. Among these, (a) is a sectional view in the longitudinal direction, and (b) is a sectional view in a plane perpendicular to the longitudinal direction.
図1(a)より、ケーブル状圧電素子は内部電極4の外表面に可撓性感圧体1が形成さ
れ、この可撓性感圧体1の外表面に外部電極2が形成され、さらに電気絶縁性の弾性体からなる保護層3が形成されている。このとき特に、長手方向に沿って左側には、可撓性感圧体1と外部電極2の間に、絶縁体層5が形成されていることがわかる。また、図1(b)より、絶縁体層5は、他の部分と同じく内部電極4を中心に対称に形成されている。
As shown in FIG. 1A, the cable-shaped piezoelectric element has a flexible pressure-
このように、可撓性感圧体1と外部電極2の間に、絶縁体層5が形成されている場合、人やものの接触による外部からの圧力印可に対応して可撓性感圧体に発生する電圧を、内部電極と外部電極とから取り出そうとすると、絶縁体層5が形成するコンデンサによる電圧降下が生じ、測定される電圧が小さくなる。このため、絶縁体層が形成された部分は、外部からの接触による圧力印可に対する感度が低くなり、良好な不感帯を形成することになる。
As described above, when the
このような部分を、接触を検出しない配設部等の非検出部に使用することで、ノイズとなる振動成分に起因する電圧を抑制し、誤検知が少なく信頼性の高い接触検出器の提供が可能となる。 By using such a part as a non-detection part such as an arrangement part that does not detect contact, it is possible to suppress a voltage caused by a vibration component that becomes noise, and to provide a highly reliable contact detector with few false detections. Is possible.
この絶縁体層5は、絶縁体であれば、有機物、無機物に限らず使用することができる。例えば、一般的な樹脂を塗布、印刷あるいは金属酸化物等の無機物を蒸着、スパッタ等の方法により、可撓性感圧体1上に直接形成することが可能である。スパッタ、蒸着による場合は、適当なマスクを用いれば長手方向の特定の場所に絶縁体層5を形成することができる。
If this
可撓性感圧体1が可撓性を有して変形するため、絶縁体層5も柔軟性を有することが好ましく、このため有機物で構成されることが好ましい。さらに、その強度を考慮すると、結晶性の有機物重合体であることが好ましく。例えばパラキシレン化合物の重合体が好適に用いられる。パラキシレン化合物としては、ポリパレキシレン、ポリモノクロロパラキシレン、ポリヘキサフルオロパラキシレン等がある。ポリパラキシレン化合物は、対応するダイマーを熱分解してラジカルとしたものを、可撓性感圧体1上で重合させることで絶縁体層5として形成される。また、パレキシレン化合物の重合体は、結晶性で強度が高い上に、優れた撥水性を有し、また摩擦係数も小さいという特徴を有する。
Since the flexible pressure-
優れた撥水性を有するために、ケーブル状圧電素子としての耐湿性、耐水性が向上し、湿度、水が原因の出力電圧の変化を抑制し、誤検知を回避する効果がある。特に、屋外で使用される場合や、自動車等の移動体に搭載される場合であれば、夏場の雨天による高温水蒸気環境、高温高湿の環境下で使用される可能性が高く、その際の効果は大となる。 Due to the excellent water repellency, the moisture resistance and water resistance of the cable-like piezoelectric element are improved, and the change in the output voltage caused by the humidity and water is suppressed, and there is an effect of avoiding false detection. In particular, when used outdoors or when mounted on a moving body such as an automobile, there is a high possibility that it will be used in a high-temperature steam environment or high-temperature and high-humidity environment due to rain in summer. The effect is great.
また、外部からの接触物により圧力が印可された場合に、外部電極2と可撓性感圧体1との摩擦により静電気が発生する(トリボ効果)ことがある。このトリボ効果による静電気もパラキシレン化合物の低摩擦係数のために抑制される。このノイズも低減できるため、より誤検知がなく高い信頼性が得られる効果が得られる。
In addition, when pressure is applied by an external contact object, static electricity may be generated due to friction between the
以下で、本実施の形態のケーブル状圧電素子の具体的な材料構成に関して説明する。 Hereinafter, a specific material configuration of the cable-like piezoelectric element of the present embodiment will be described.
図1において、ケーブル状圧電素子を構成する可撓性感圧体1は圧電セラミックス粉末と可撓性を有する有機高分子とチタンカップリング剤から構成され、圧電セラミックス粉末が可撓性を有する有機高分子とチタンカップリング剤に均一に分散した状態にある。このとき、圧電セラミックス粉末は、撥水処理されていることが好ましい。撥水処理されることにより、耐湿性が向上し、圧電素子としての静電容量、抵抗の吸湿による変化が抑制され、圧電素子としての出力の安定化が実現できる。
In FIG. 1, a flexible pressure-
内部電極4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、外部電極2は、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1に巻回して形成され、保護層3は、可撓性感圧体1や外部電極2の可撓性を損なわないように電気絶縁性の弾性体である熱可塑性エラストマー、ゴム材料が用いられる。
The internal electrode 4 has a configuration in which a metal such as copper is wound around a plurality of metal wires or converging wires of many polyester fibers, and the
本実施の形態におけるケーブル状圧電素子は、例えば以下のようにして作製される。ここでは、圧電セラミックス粉末を撥水処理する工程を含んだものに関して説明しているが、必ずしも必要ではない。 The cable-like piezoelectric element in the present embodiment is manufactured as follows, for example. Here, the piezoelectric ceramic powder including the step of water repellent treatment is described, but it is not always necessary.
先ず、圧電セラミックス粉末を適切な溶媒で希釈して所定の濃度に調整した撥水材料を含む溶液、または融解する温度に加熱された撥水材料の溶液に浸漬して乾燥、または圧電セラミックス粉末を所定量の撥水材料の粉末と混合することによって圧電セラミックス粉末に撥水材料の被覆層を形成し、撥水処理された圧電セラミックス粉末を作製する。 First, immerse and dry the piezoelectric ceramic powder by immersing it in a solution containing a water-repellent material diluted to a predetermined concentration by diluting the piezoelectric ceramic powder with a suitable solvent, or a solution of a water-repellent material heated to a melting temperature. A water-repellent-treated piezoelectric ceramic powder is formed by forming a coating layer of the water-repellent material on the piezoelectric ceramic powder by mixing with a predetermined amount of water-repellent material powder.
次に、撥水処理された圧電セラミックス粉末と可撓性を有する有機高分子とチタンカップリング剤をニーダーやロールなどの加工機を用い、撥水処理された圧電セラミックス粉末が可撓性を有する有機高分子に均一に混合・分散された状態となるように混練を行なった後、ロール加工機でシート状の可撓性感圧体を作製し、このシート状の可撓性感圧体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。 Next, the water-repellent treated piezoelectric ceramic powder, the flexible organic polymer, and the titanium coupling agent are processed by using a processing machine such as a kneader or a roll, and the water-repellent treated piezoelectric ceramic powder has flexibility. After kneading so as to be uniformly mixed and dispersed in the organic polymer, a sheet-like flexible pressure-sensitive body is produced with a roll processing machine, and the sheet-like flexible pressure-sensitive body is used as a pelletizer, etc. It is processed into pellets using a processing machine.
次に、内部電極4を芯材とし、ペレット状の可撓性感圧体1を押出成型の加工機を用いて押し出し、内部電極4の周囲に可撓性感圧体1を形成する。その後、金属箔を表面に樹脂シートをラミネートして得られる可撓性導電フィルムを可撓性感圧体1の外表面に巻回し、外部電極2を形成する。
Next, the
さらに、前述の電気絶縁性の弾性体を押出成型の加工機を用いて押し出し、保護層3を形成する。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内部電極4と外部電極2の間に直流高電圧を印加してポーリング処理を行い、ケーブル状圧電素子を作製する。なお、保護層3はポーリング処理を行った後、設けてもよい。
Further, the protective layer 3 is formed by extruding the above-described electrically insulating elastic body using an extrusion molding machine. Thereafter, a poling process is performed by applying a DC high voltage between the internal electrode 4 and the
以上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。 The operation and action of the cable-shaped piezoelectric element configured as described above will be described below.
ケーブル状圧電素子の圧電性は、内部電極4と外部電極2の間に直流電圧を印加し、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。可撓性感圧体1に圧電性を発現させることにより、ケーブル状圧電素子の一部あるいは全面に人やものの接触等により、時間的に変化する圧力が印加されたとき、内部電極4と外部電極2の間には、その部分のケーブル状圧電素子に生じる加速度に応じた電圧が誘起される。この誘起電圧を利用して接触の有無を検出することができる。この際、絶縁体層5が形成された部分では、先に述べた絶縁体層5が形成するコンデンサによる電圧降下により、測定される電圧が抑制され、その部分が感度の低い不感帯となる。実施の形態3で述べるように、この不感帯の部分を、接触を検出せず、単に配設に用いられる部分に使用することで、振動等のノイズに対する出力を抑制して、誤検知を回避することが可能となる。
The piezoelectricity of the cable-like piezoelectric element is manifested by applying a DC voltage between the internal electrode 4 and the
以下に、本実施の形態のケーブル状圧電素子の各部の構成の詳細に関して説明する。 Below, the detail of a structure of each part of the cable-shaped piezoelectric element of this Embodiment is demonstrated.
本発明は内部電極4として複数の金属線を収束したものを用いることにより、内部電極4に周設される可撓性感圧体1が内部電極4の複数の金属線の間に入り込み、内部電極4
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内部電極4と可撓性感圧体1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。
In the present invention, by using a converging metal wire as the internal electrode 4, the flexible pressure-
And the flexible pressure-
また、内部電極4として多数のポリエステル繊維の収束線に金属線または金属箔を巻回したものを用いる場合は、内部電極4に周設される可撓性感圧体1がポリエステル繊維の収束線の間、巻回した金属線または金属箔の間に入り込むので内部電極4と可撓性感圧体1の密着性が向上し、複数の金属線を収束した内部電極4の作用、効果に加えて可撓性感圧体1の引っ張り強度を高くすることができる。
Moreover, when using what wound the metal wire or metal foil around the converging line of many polyester fibers as the internal electrode 4, the flexible pressure-
また、内部電極4に用いられる金属線または金属箔の材料としてC、Pt、Au、Pd、Ag、Cu、Al、Niの少なくとも1種を含むもの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。 Further, by using a material containing at least one of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, and Ni as the material of the metal wire or metal foil used for the internal electrode 4, particularly excellent conductivity and corrosion resistance. Can be realized.
本発明に用いられる可撓性を有する有機高分子としては、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は、ケーブル状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 used in the present invention include materials containing at least one of a thermoplastic elastomer and rubber. These flexible polymers can provide excellent elasticity and flexibility to the cable-like piezoelectric element, so that a large repulsive force and displacement can be obtained with respect to the applied pressure, 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中の圧電セラミックス粉末の含有量を多くすることができるのでケーブル状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 in the flexible pressure-
本発明に用いられるチタンカップリング剤は、撥水処理された圧電セラミックス粉末を覆い、外側に疎水性の側鎖有機官能基をもたせることにより、可撓性を有する有機高分子との馴染み(濡れ性)を改善し、全体の粘度を下げ、加工性、可撓性、さらに撥水処理された圧電セラミックス粉末の分散性を向上させることにより圧電性の発現を顕著に改善することができる。 The titanium coupling agent used in the present invention covers the water-repellently treated piezoelectric ceramic powder, and has a hydrophobic side chain organic functional group on the outside, so that it can become familiar with wet organic polymers (wetting). Property), lowering the overall viscosity, improving processability, flexibility, and dispersibility of the water-repellent treated piezoelectric ceramic powder, the expression of piezoelectricity can be remarkably improved.
特に、チタンカップリング剤としてイソプロポキシトリイソステアロイルチタネート、イソプロポキシトリス(ジオクチルパイロフォスフェート)チタネート、可撓性を有する有機高分子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を用いた場合は、圧電セラミックス粉末との馴染みが一層改善されるので混練加工時間の短縮化、圧電特性の向上、圧電特性の安定化、可撓性の向上を実現することができるとともに、任意の形状に容易に成型することができる。 Especially when isopropoxy triisostearoyl titanate, isopropoxy tris (dioctyl pyrophosphate) titanate as titanium coupling agent, and chlorinated polyethylene or chlorosulfonated polyethylene as flexible organic polymer are used, piezoelectric ceramics Since the familiarity with the powder is further improved, the kneading process time can be shortened, the piezoelectric characteristics can be improved, the piezoelectric characteristics can be stabilized and the flexibility can be improved, and it can be easily molded into any shape. Can do.
なお、上記の馴染みが良い理由は、イソプロポキシトリイソステアロイルチタネート、イソプロポキシトリス(ジオクチルパイロフォスフェート)チタネートのSP値(溶解性パラメーター)が8〜9の値を有し、一方塩素化ポリエチレン、クロルスルホン化ポリエチレンのSP値は9〜9.5の値であり、類似したSP値を有していることにあると考えられる。 The reason why the above-mentioned familiarity is good is that the SP value (solubility parameter) of isopropoxytriisostearoyl titanate, isopropoxytris (dioctyl pyrophosphate) titanate has a value of 8 to 9, while chlorinated polyethylene, The SP value of chlorosulfonated polyethylene is 9 to 9.5, which is considered to have a similar SP value.
また、本発明に用いられる保護層3は電気絶縁性の熱可塑性エラストマー、ゴムの少なくとも1種を含む材料とすることにより、可撓性感圧体1と外部電極2の密着性を向上させることができるので圧電素子の感度を向上させることができるとともに、外部からの機械的な力によるケーブル状圧電素子の破損を防止することができる。
In addition, the protective layer 3 used in the present invention can improve the adhesion between the flexible pressure-
外部電極2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、外部電極2を伸びのある可撓性に優れた外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
れたケーブル状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に形成される。
The
また、外部電極2として、主成分が導電性粉末と有機高分子に混合物である導電塗料もしくは導電ペーストの塗布膜、印刷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と外部電極2の密着性を高くすることができるとともに、外部電極2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内部電極4と可撓性感圧体1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。
Further, the
また、外部電極2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、外部電極2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、可撓性感圧体に蒸着によって形成される。
Further, the
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、第2の実施の形態で述べた外部電極2は、可撓性感圧体1との密着性が優れているので第1の実施の形態で述べた外部電極2に周設される保護層3を形成しなくてもケーブル状圧電素子として使用することができるが、保護層3を形成してもよい。
Further, since the
なお、ケーブル状圧電素子は可撓性を有しかつ形状がケーブル状であ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、圧電特性、機械的強度を維持できる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接触検知用の圧電素子として、特に車などに設置して挟み込み検知用の圧電素子として使用するのに適している。 The cable-shaped piezoelectric element is flexible and has a cable shape, so that it can be used for arrangements including bent portions and space-saving arrangements with limited mounting widths, and high temperature and high Even when used in a humid environment, it has excellent characteristics capable of maintaining the initial electrical characteristics, piezoelectric characteristics, and mechanical strength. Therefore, it is suitable for use as a piezoelectric element for contact detection for outdoor use that requires such arrangement conditions and characteristics, particularly as a piezoelectric element for detecting pinching by being installed in a car or the like.
(実施の形態2)
本実施の形態のケーブル状圧電素子は、実施の形態1の図1と同様の構成を有するが、本実施の形態では、絶縁体層5が外部電極3の可撓性感圧体1側と接する側に形成されていることが特徴である。なお以下の説明では、第1の実施の形態と同一部材は同じ符号を付けている。また、各部の材料に関しては、詳しく説明していないが、前述の第1の実施の形態で述べた材料が用いられる。
(Embodiment 2)
The cable-like piezoelectric element of the present embodiment has the same configuration as that of FIG. 1 of the first embodiment, but in this embodiment, the
図2は、本実施の形態のケーブル状圧電素子6に用いられるテープ状の外部電極2の構成を示したものである。このうち(a)は長手方向の断面図、(b)は長手方向に垂直な面での断面図である。
FIG. 2 shows a configuration of the tape-like
図2(a)より、外部電極2は、樹脂シート8の両側に金属層9が形成されて構成される。また、一方の表面の長手方向の一部領域に絶縁体層5が形成される。
As shown in FIG. 2A, the
絶縁体層5が可撓性感圧体1に接するように、連続して巻き付けることで、上記外部電極2が形成され、図1のようなケーブル状圧電素子を構成することができる。この場合、図1では、テープ状の外部電極2を巻き付けた場合の、外部電極の重なりと境目に関しては省略して記載している。
The
尚、図2では、金属層9の一方の表面の一部領域に絶縁体層5が形成されているが、一部領域の金属層9の両面あるいは表面全体に絶縁体層5を形成することもできる。具体的には、樹脂の塗布、印刷や、有機、無機物の蒸着、スパッタ等のドライプロセスにより形成できる。
In FIG. 2, the
図1のように絶縁体層5が外部電極3に直接形成されていることにより、可撓性感圧体1が押し出し成型等で形成された後に、外部電極3の形成により任意の領域に不感帯を形成することが可能となる。絶縁体層5により不感帯7が形成される作用は、実施の形態1で説明した通りである。このように、設計の自由度が大きくなり、細かな需要の変化への対応が容易となる効果が得られる。
Since the insulating
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1あるいは2のケーブル状圧電素子を用いた接触検出器に関して説明する。なお以下の説明では、第1の実施の形態と同一部材は同じ符号を用いている。また、各部の材料に関しては、前述の第1の実施の形態で述べた材料が用いられる。
(Embodiment 3)
In this embodiment, a contact detector using the cable-like piezoelectric element of
図3は、本実施の形態の接触検出器の構成を示した図である。ケーブル状の圧電素子6の大部分は、接触検知用支持固定部10の中に納められて固定されている。上記ケーブル状圧電素子6は、その一端の保護層3と可撓性感圧体1を取り除き、内部電極4と外部電極2を露出させることにより回路11に接続され、接触検出器として使用される。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the contact detector of the present embodiment. Most of the cable-shaped
このとき、接触検知用支持固定部10を出て回路11に至る非検出部13は、ケーブル状圧電素子6の不感帯7で構成されている。不感帯7では、図1と同様に、可撓性感圧体1と外部電極2との間に絶縁体層5が形成されている。
At this time, the
次に、本実施の形態の接触検出器の作用に関して説明する。 Next, the operation of the contact detector according to the present embodiment will be described.
接触検知用支持固定部10に外部から、人やものが接触すると、接触検知用支持固定部10が変形し、その変形によりケーブル状圧電素子6に圧力が伝わる。このことにより、可撓性感圧体1に電荷が発生して、内部電極4と外部電極2の間に電位差が生じる。これを回路11で検出し、ある閾値以上の電圧が発生した場合に接触したと判断が下される。
When a person or object comes into contact with the contact detection
接触検知用支持固定部10に収まっていないケーブル状圧電素子6の非検出部13は、直接人やものの接触を検知しないが、配設されている基体、例えば自動車のスライドドアに、配設される場合は、非検出部13の部分にも自動車の本体等からの振動が直接伝わる。伝わってくる振動は、接触検知用支持固定部10中に納められたケーブル状圧電素子6よりも大きいため、従来は、上記振動により、ケーブル状の圧電素子6の非検出部に閾値以上の電圧が発生し誤検知が生ずることがあった。
The
しかし、本実施の形態では、振動等のノイズが大きい非検出部13には不感帯7が用いられ、不感帯7では絶縁体層5の形成により、圧力印可に対する感度が低い。このため、振動等の弱い圧力刺激によっては、閾値以上の電圧は発生しない。こうして、振動等に起因する出力ノイズが抑制され、誤検知のない接触検出が可能となる。
However, in the present embodiment, the
なお、本実施の形態の接触検知用支持固定部10は、ケーブル状圧電素子6を収納し、様々な曲面に固定するために、また外部からの人やものの接触による圧力を自ら変形することでケーブル状圧電素子6に伝えるために、可撓性を有することが好ましい。このため、熱可塑性エラストマー、ゴム材料が好適に用いられる。なお、接触検知用支持固定部1
0へのケーブル状圧電素子6の収納は、例えば、接触検知用支持固定部10に形成された空孔部にケーブル状圧電素子6を挿入することによって行われる。
The contact detection support and fixing
For example, the cable-shaped
なお、本発明の接触検知器11では、ケーブル状圧電素子6が可撓性を有しかつ形状がケーブル状であるために、また接触検知用支持固定部10も可撓性を有した材料が好適に用いられるために、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、屋外使用の侵入検知器、特に車などに設置してドアと人やものとの挟み込みを防止する接触検知センサとして使用するのに適している。
In the
以上のように、本発明にかかるケーブル状圧電素子は、接触検知に用いる場合、接触を検知する部分と回路とを結ぶ、配設のために使用される非検出部に不感帯を用いることで、振動等のノイズを抑制し、誤検知を回避する効果が得られる。したがって接触を検知する各種検出器、例えば自動車のドアやウィンドウのへの人やものの接触を検知して、挟み込みを防止する挟み込みセンサ、バルコニー等に設置して、外部からの侵入者のバルコニー等への接触を検知する防犯センサ等、振動の多い場所で使用する幅広い用途に適用できるものである。 As described above, when the cable-shaped piezoelectric element according to the present invention is used for contact detection, the dead zone is used in the non-detection part used for the arrangement that connects the contact detection part and the circuit. The effect of suppressing noise such as vibration and avoiding false detection can be obtained. Therefore, various detectors that detect contact, for example, a pinch sensor that detects the touch of a person or an object to the door or window of an automobile and prevents pinching, and installed on a balcony, etc., to the balcony of an intruder from the outside It can be applied to a wide range of uses such as a security sensor that detects the contact of the sensor in a place with a lot of vibration.
1 可撓性感圧体
2 外部電極
3 保護層
4 内部電極
5 絶縁体層
6 ケーブル状圧電素子
7 不感体(ケーブル状圧電素子)
8 樹脂シート
9 金属層
10 接触検知用支持固定部
11 回路
12 接触検知器
13 非検出部
DESCRIPTION OF
8
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007045059A JP2008209183A (en) | 2007-02-26 | 2007-02-26 | Cable-like piezoelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007045059A JP2008209183A (en) | 2007-02-26 | 2007-02-26 | Cable-like piezoelectric element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008209183A true JP2008209183A (en) | 2008-09-11 |
Family
ID=39785618
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007045059A Pending JP2008209183A (en) | 2007-02-26 | 2007-02-26 | Cable-like piezoelectric element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008209183A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103287101A (en) * | 2012-02-23 | 2013-09-11 | 珠海纳思达电子科技有限公司 | Piezoelectric actuator and liquid shower nozzle |
CN107532950A (en) * | 2015-04-30 | 2018-01-02 | 基斯特勒控股公司 | Contact force test device, the application of this contact force test device and the method for manufacturing this contact force test device |
WO2021106930A1 (en) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | 東邦化成株式会社 | Piezoelectric element and piezoelectric device |
-
2007
- 2007-02-26 JP JP2007045059A patent/JP2008209183A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103287101A (en) * | 2012-02-23 | 2013-09-11 | 珠海纳思达电子科技有限公司 | Piezoelectric actuator and liquid shower nozzle |
CN107532950A (en) * | 2015-04-30 | 2018-01-02 | 基斯特勒控股公司 | Contact force test device, the application of this contact force test device and the method for manufacturing this contact force test device |
CN107532950B (en) * | 2015-04-30 | 2021-05-11 | 基斯特勒控股公司 | Contact force testing device, use of such a contact force testing device and method for producing such a contact force testing device |
WO2021106930A1 (en) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | 東邦化成株式会社 | Piezoelectric element and piezoelectric device |
JP7416376B2 (en) | 2019-11-27 | 2024-01-17 | ダイキンファインテック株式会社 | Piezoelectric elements and piezoelectric devices |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7467558B2 (en) | Piezoelectric element comprising a covering layer that suppresses the absorption of water and method of manufacturing the same | |
KR100562598B1 (en) | Piezoelectric pressure sensor | |
US11925121B2 (en) | Piezoelectric element having excellent flexibility and bend resistance | |
JP2008209183A (en) | Cable-like piezoelectric element | |
JP2008151638A (en) | Cable-like pressure sensor | |
JP2009103483A (en) | Piezoelectric element using piezoelectric composition pressure-sensitive body | |
JP2007017420A (en) | Piezo-electric element and its manufacturing method | |
JP2009020032A (en) | Pressure-detecting element | |
JP2009103484A (en) | Piezoelectric element using piezoelectric composition pressure-sensitive body | |
JP2007201388A (en) | Piezoelectric element and method for manufacturing the same | |
JP2008192671A (en) | Piezoelectric element | |
JP2019062124A (en) | Thermally resistive piezoelectric wire, and piezoelectric device with thermally resistive piezoelectric wire | |
JP2007017421A (en) | Cable-like piezo-electric element and its manufacturing method | |
JP4348480B2 (en) | Cable-shaped piezoelectric sensor | |
JP2008196874A (en) | Pressure detection element | |
JP2008186985A (en) | Piezoelectric element | |
JP2007316045A (en) | Pressure detection element | |
JP2007108109A (en) | Cable-like pressure sensor | |
JP2006153471A (en) | Pressure sensor | |
JPWO2018181261A1 (en) | Piezoelectric element | |
JP2005127828A (en) | Cable-like pressure sensor | |
JP2007032179A (en) | Door handle device and keyless entry system equipped with the same | |
JP2007292575A (en) | Pressure detection element | |
JP2006125963A (en) | Cable-like pressure sensor | |
JP2009192455A (en) | Piezoelectric element using piezoelectric composition pressure sensitive body |