JPH022523B2 - - Google Patents
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- JPH022523B2 JPH022523B2 JP20313281A JP20313281A JPH022523B2 JP H022523 B2 JPH022523 B2 JP H022523B2 JP 20313281 A JP20313281 A JP 20313281A JP 20313281 A JP20313281 A JP 20313281A JP H022523 B2 JPH022523 B2 JP H022523B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0001—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
- G01L9/0005—Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using variations in capacitance
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
この発明は、圧力センサーに関するものであ
り、更に詳細には、特に圧力の変化によつて電気
容量が変化することを利用した圧力センサーに関
するものである。 高分子物質と高誘電性無機物微粒子からなる成
形物、例えばポリ弗化ビニリデンとチタン酸バリ
ウム粉末からなるシートを冷延伸した場合、誘電
率が未延伸物と較べ小さくなる。この原因は、冷
延伸により、無機物微粒子と高分子物質との界面
においてボイドが生成し、かかるボイドの存在に
より誘電率が低下するものと考えられる。かかる
冷延伸成形物に圧力を加えると、ボイドが１時的
に押しつぶされ、成形物の誘電率が増大する。し
かも、圧力と電気容量とはその成形物に固有な一
定の関係があり、例えば図２および図３に示す如
き関係が認められる。特に図３から知られるよう
に、適切な延伸を施した場合には、1000Kg重／cm2
以上という大きな圧力をも測定することが可能で
あり、しかも一定時間内では再現性がよくまた繰
り返し使用が可能である。 この発明に係る圧力センサーの圧力検知部は高
分子物質と高誘電性無機物微粒子からなつてい
る。 この発明に使用できる高分子物質としては、高
誘電性無機物微粒子を分散させた後、成形加工に
よりボイドを生成させるものであれば特に限定さ
れるものではない。しかしながら、成形加工性を
考慮すれば、熱可塑性樹脂を用いるのが好まし
い。そのうちでも、誘電率の大きい弗化ビニリデ
ン系樹脂を用いるのが特に好ましい。かかる弗化
ビニリデン系樹脂としては、ポリ弗化ビニリデン
ホモポリマーに限られず、弗化ビニリデンを約40
モル％以上、好ましくは約50モル％以上を含有
し、これと共重合可能なコモノマー、例えば弗化
ビニル、三弗化エチレン、三弗化塩化エチレン、
四弗化エチレン、六弗化プロピレンなどのフツ素
含有コモノマーとのコポリマーを含むものであ
る。 また、かかる高分子物質とともに、この発明に
係る圧力センサーの圧力検知部を構成する高誘電
性無機物微粒子としては、強誘電体セラミツクス
など、たとえばチタン酸バリウム、チタン酸鉛、
チタン酸ジルコン酸鉛等のプロブスカイト型結晶
構造をもつ強誘電体磁器の微粒子を用いるのが特
に好ましい。この他、強誘電体磁器微粒子以外の
誘電体微粒子、例えば酸化チタン系の誘電体も好
ましい。使用する高誘電性無機物微粒子の平均粒
径は、成形物中に形成させるボイドの生成法にも
依存するが、一般には約0.01ないし50ミクロンの
範囲が好ましく、約0.5ないし５ミクロンの範囲
がより好ましい。 前述した高分子物質と高誘電性無機物微粒子と
の混合ならびに成形方法は公知方法に従つて行な
うことができ、成形後の形状にしてもフイルム状
であれば任意の形状に成形すればよい。なお、成
形するに当つては、その成形物中にボイドを生成
させる。このボイドを生成させる方法としては、
冷延伸が好ましいが、これに限られるものでな
く、例えば圧延による方法あるいは発泡による方
法など公知の方法を採用することができる。冷延
伸あるいは圧延する場合の温度は、軟化点以下、
好ましくは軟化点より約20℃以上低い温度であ
る。また、延伸は一軸方向でも、二軸方向でもよ
い。また、ボイドとしては、高分子物質と高誘電
性無機物微粒子との界面に生ずる限り、独立気孔
であつても連続気孔であつても良い。そのボイド
の量は、成形フイルム中において、約１ないし
99.9容量％の任意の空孔率であつて良いが、好ま
しくは約５容量％以上、より好ましくは約10容量
％以上である。 なお、高誘電性無機物微粒子の量は、成形物
中、好ましくは約５ないし50容量％、より好まし
くは約10ないし40容量％の範囲が用いられる。そ
の高誘電性無機物が少なすぎると、ボイドの形成
が不十分であり、圧力センサーとして実用性に乏
しくなる。また、その高誘電性無機物の量が多す
ぎると、成形性が悪く、キヤスト法などの特殊な
成形方法を用いなければならないという欠点が生
ずる。 前述したようにして成形されたフイルムの両面
には電極が密着するように設けられる。これによ
つて、圧力を電気容量などの電気物性として計測
することができる。電極の形成方法としては、そ
のフイルム上に、例えば金属蒸着により設けても
よいし、金属箔を接着させるなどの公知の手段を
採用することができる。 前述したようにして作成されるこの発明に係る
圧力センサーは、圧力または圧力の変化を、誘電
率、誘電率の変化、電気容量、電気容量の変化な
どの電気容量に関連する物性値に変換して検知す
るものである。具体的には、例えば誘電ブリツジ
を用いてもよいし、または、高周波発振回路中に
この発明に係る圧力センサーをあらかじめコンデ
ンサーとして組み込み、その電気容量に応じて発
振される共振周波数を測定するなどの方法を用い
ることができる。 以下、この発明を実施例により更に詳細に説明
する。 実施例 ポリ弗化ビニリデン（呉羽化学工業(株)製：商品
名「KF＃1000」）と平均粒径1.5〜2μｍのチタン
酸バリウム粉末（富士チタン工業(株)製：商品名
「BT−204」）とを、成形後の体積分率が前者を
77％、後者を23％となるように、180℃の熱ロー
ルにより混練りした後、230℃の熱プレスによつ
て膜厚130ミクロンのシート状に成形した。この
シートを160℃で3.5倍に一軸延伸して膜厚60ミク
ロンとし、更に一軸延伸方向と直角方向に150℃
で３倍に延伸し、膜厚25ミクロンの二軸延伸フイ
ルムを得た。この一軸延伸フイルムの空孔率は
21.9容量％であり、また二軸延伸フイルムの空孔
率は39.7容量％であつた。 上記実施例に用いた未延伸シートと、一軸延伸
フイルムおよび二軸延伸フイルムの圧力と静電容
量との相関関係を、それぞれ図１、図２および図
３に示した。これらの静電容量は、LCRメータ
ー（横河−ヒユーレツトパツカード(株)製）を用い
て、1KHzにて素子電極面積2.6cm2で測定したもの
である。それぞれの素子の圧力に対する相関関係
が線形性を有する範囲の圧力に対する容量変化率
を下表に示す。
り、更に詳細には、特に圧力の変化によつて電気
容量が変化することを利用した圧力センサーに関
するものである。 高分子物質と高誘電性無機物微粒子からなる成
形物、例えばポリ弗化ビニリデンとチタン酸バリ
ウム粉末からなるシートを冷延伸した場合、誘電
率が未延伸物と較べ小さくなる。この原因は、冷
延伸により、無機物微粒子と高分子物質との界面
においてボイドが生成し、かかるボイドの存在に
より誘電率が低下するものと考えられる。かかる
冷延伸成形物に圧力を加えると、ボイドが１時的
に押しつぶされ、成形物の誘電率が増大する。し
かも、圧力と電気容量とはその成形物に固有な一
定の関係があり、例えば図２および図３に示す如
き関係が認められる。特に図３から知られるよう
に、適切な延伸を施した場合には、1000Kg重／cm2
以上という大きな圧力をも測定することが可能で
あり、しかも一定時間内では再現性がよくまた繰
り返し使用が可能である。 この発明に係る圧力センサーの圧力検知部は高
分子物質と高誘電性無機物微粒子からなつてい
る。 この発明に使用できる高分子物質としては、高
誘電性無機物微粒子を分散させた後、成形加工に
よりボイドを生成させるものであれば特に限定さ
れるものではない。しかしながら、成形加工性を
考慮すれば、熱可塑性樹脂を用いるのが好まし
い。そのうちでも、誘電率の大きい弗化ビニリデ
ン系樹脂を用いるのが特に好ましい。かかる弗化
ビニリデン系樹脂としては、ポリ弗化ビニリデン
ホモポリマーに限られず、弗化ビニリデンを約40
モル％以上、好ましくは約50モル％以上を含有
し、これと共重合可能なコモノマー、例えば弗化
ビニル、三弗化エチレン、三弗化塩化エチレン、
四弗化エチレン、六弗化プロピレンなどのフツ素
含有コモノマーとのコポリマーを含むものであ
る。 また、かかる高分子物質とともに、この発明に
係る圧力センサーの圧力検知部を構成する高誘電
性無機物微粒子としては、強誘電体セラミツクス
など、たとえばチタン酸バリウム、チタン酸鉛、
チタン酸ジルコン酸鉛等のプロブスカイト型結晶
構造をもつ強誘電体磁器の微粒子を用いるのが特
に好ましい。この他、強誘電体磁器微粒子以外の
誘電体微粒子、例えば酸化チタン系の誘電体も好
ましい。使用する高誘電性無機物微粒子の平均粒
径は、成形物中に形成させるボイドの生成法にも
依存するが、一般には約0.01ないし50ミクロンの
範囲が好ましく、約0.5ないし５ミクロンの範囲
がより好ましい。 前述した高分子物質と高誘電性無機物微粒子と
の混合ならびに成形方法は公知方法に従つて行な
うことができ、成形後の形状にしてもフイルム状
であれば任意の形状に成形すればよい。なお、成
形するに当つては、その成形物中にボイドを生成
させる。このボイドを生成させる方法としては、
冷延伸が好ましいが、これに限られるものでな
く、例えば圧延による方法あるいは発泡による方
法など公知の方法を採用することができる。冷延
伸あるいは圧延する場合の温度は、軟化点以下、
好ましくは軟化点より約20℃以上低い温度であ
る。また、延伸は一軸方向でも、二軸方向でもよ
い。また、ボイドとしては、高分子物質と高誘電
性無機物微粒子との界面に生ずる限り、独立気孔
であつても連続気孔であつても良い。そのボイド
の量は、成形フイルム中において、約１ないし
99.9容量％の任意の空孔率であつて良いが、好ま
しくは約５容量％以上、より好ましくは約10容量
％以上である。 なお、高誘電性無機物微粒子の量は、成形物
中、好ましくは約５ないし50容量％、より好まし
くは約10ないし40容量％の範囲が用いられる。そ
の高誘電性無機物が少なすぎると、ボイドの形成
が不十分であり、圧力センサーとして実用性に乏
しくなる。また、その高誘電性無機物の量が多す
ぎると、成形性が悪く、キヤスト法などの特殊な
成形方法を用いなければならないという欠点が生
ずる。 前述したようにして成形されたフイルムの両面
には電極が密着するように設けられる。これによ
つて、圧力を電気容量などの電気物性として計測
することができる。電極の形成方法としては、そ
のフイルム上に、例えば金属蒸着により設けても
よいし、金属箔を接着させるなどの公知の手段を
採用することができる。 前述したようにして作成されるこの発明に係る
圧力センサーは、圧力または圧力の変化を、誘電
率、誘電率の変化、電気容量、電気容量の変化な
どの電気容量に関連する物性値に変換して検知す
るものである。具体的には、例えば誘電ブリツジ
を用いてもよいし、または、高周波発振回路中に
この発明に係る圧力センサーをあらかじめコンデ
ンサーとして組み込み、その電気容量に応じて発
振される共振周波数を測定するなどの方法を用い
ることができる。 以下、この発明を実施例により更に詳細に説明
する。 実施例 ポリ弗化ビニリデン（呉羽化学工業(株)製：商品
名「KF＃1000」）と平均粒径1.5〜2μｍのチタン
酸バリウム粉末（富士チタン工業(株)製：商品名
「BT−204」）とを、成形後の体積分率が前者を
77％、後者を23％となるように、180℃の熱ロー
ルにより混練りした後、230℃の熱プレスによつ
て膜厚130ミクロンのシート状に成形した。この
シートを160℃で3.5倍に一軸延伸して膜厚60ミク
ロンとし、更に一軸延伸方向と直角方向に150℃
で３倍に延伸し、膜厚25ミクロンの二軸延伸フイ
ルムを得た。この一軸延伸フイルムの空孔率は
21.9容量％であり、また二軸延伸フイルムの空孔
率は39.7容量％であつた。 上記実施例に用いた未延伸シートと、一軸延伸
フイルムおよび二軸延伸フイルムの圧力と静電容
量との相関関係を、それぞれ図１、図２および図
３に示した。これらの静電容量は、LCRメータ
ー（横河−ヒユーレツトパツカード(株)製）を用い
て、1KHzにて素子電極面積2.6cm2で測定したもの
である。それぞれの素子の圧力に対する相関関係
が線形性を有する範囲の圧力に対する容量変化率
を下表に示す。
【表】
一軸延伸フイルムは約800Kg重／cm2まで線形性
を有し、この範囲内で優れた圧力センサーとな
る。また、二軸延伸フイルムは高圧力領域で幾分
線形性が劣るものの、加圧に対する変化率が非常
に大きいため、1000Kg重／cm2以上の測定も可能で
ある。 以上の実施例からも知られるように、この発明
に係る圧力センサーは、小型のものあるいは大型
のものと、任意の大きさに作製可能であり、耐久
性に優れ、かつ広範囲の荷重を測定できるなどの
多くの特性を有するものであり、例えば可変コン
デンサー型キーボードスイツチなどに有用であ
る。
を有し、この範囲内で優れた圧力センサーとな
る。また、二軸延伸フイルムは高圧力領域で幾分
線形性が劣るものの、加圧に対する変化率が非常
に大きいため、1000Kg重／cm2以上の測定も可能で
ある。 以上の実施例からも知られるように、この発明
に係る圧力センサーは、小型のものあるいは大型
のものと、任意の大きさに作製可能であり、耐久
性に優れ、かつ広範囲の荷重を測定できるなどの
多くの特性を有するものであり、例えば可変コン
デンサー型キーボードスイツチなどに有用であ
る。
図１、図２および図３はそれぞれ未延伸シー
ト、一軸延伸フイルムおよび二軸延伸フイルムの
圧力と静電容量との相関関係である。
ト、一軸延伸フイルムおよび二軸延伸フイルムの
圧力と静電容量との相関関係である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧力検知部が、高分子物質と高誘電性無機物
微粒子とからなる成形フイルムであつて、かつ、
そのフイルム中に約１容量％ないし99.9容量％の
空孔率のボイドを有し、しかもそのフイルムの両
面に電極が設けられていて、圧力または圧力の変
化を電気容量に関連する物性値に変換して検知す
ることを特徴とする圧力センサー。 ２ 成形フイルムが冷延伸されたものであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の圧力
センサー。 ３ 高誘電性無機物微粒子が平均粒子径を約0.01
ないし50ミクロンとするものであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
圧力センサー。 ４ 高誘電性無機物微粒子が成形フイルム中に占
める体積分率を約５ないし50％とすることを特徴
とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
れか１項に記載の圧力センサー。 ５ 高分子物質が弗化ビニリデン系樹脂であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４
項のいずれか１項に記載の圧力センサー。 ６ 高誘電性無機物微粒子が強誘電体セラミツク
スであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
ないし第５項のいずれか１項に記載の圧力センサ
ー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20313281A JPS58103638A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 圧力センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20313281A JPS58103638A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 圧力センサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58103638A JPS58103638A (ja) | 1983-06-20 |
| JPH022523B2 true JPH022523B2 (ja) | 1990-01-18 |
Family
ID=16468937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20313281A Granted JPS58103638A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 圧力センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58103638A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04119621U (ja) * | 1991-04-15 | 1992-10-26 | 住友建機株式会社 | 建設機械のピン連結部の軸受装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3932302B2 (ja) * | 2000-12-27 | 2007-06-20 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 圧力センサ |
| JP2003075277A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-12 | Omron Corp | 面状圧力センサ |
| JP2011257217A (ja) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Konica Minolta Business Technologies Inc | センサ用材料およびこれを備えた感圧センサ |
-
1981
- 1981-12-16 JP JP20313281A patent/JPS58103638A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04119621U (ja) * | 1991-04-15 | 1992-10-26 | 住友建機株式会社 | 建設機械のピン連結部の軸受装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58103638A (ja) | 1983-06-20 |
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