JPH0261532A - 圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、伸長型導電エラストマー（伸びを与えられる
と該伸びの大きさに応じて電気抵抗が変化するエラスト
マー）を利用して、圧力を検出する圧力検出装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、導電ゴムを用いた圧力検出装置としては、感圧導
電ゴム（ＰＣＲ）を用いた圧力検出装置があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の感圧導電ゴムは、圧縮を受けたとき、そ
の圧縮量に応じて電気抵抗が変化するものであり、引張
りを受けた場合にはすぐに破断してしまうので、引張り
力を作用させることはできなかった。

ところが、ゴム等のエラストマーにおいては一般に圧縮
方向のばね定数は引張り方向のそれに比較して著しく大
きいので、圧縮の場合、変形量を大きくすることはでき
ない（特に、通常使用されているシート状のゴムの場合
は微小な変形しか与えることができない）。したがって
、従来の感圧導電ゴムを用いた圧力検出装置では、感圧
導電ゴムの極めて微小な圧縮変形に対する電気抵抗の変
化により圧力を検出せざるを得ないという構造的な制約
があり、これがため、圧力を精度よく検出することは不
可能であった。

このため、従来の感圧導電ゴムを用いた圧力検出装置は
、圧力の有無をオン、オフ的に検出するスイッチ等とし
ての使用に用途が限定され、圧力をアナログ的に検出す
ることはできないという問題があった。

そこで、本発明者等は、先に特願昭６２−２６１８６７
号において伸長型導電ゴムを利用した圧力検出装置を提
案した。ところが、このように伸長型導電ゴムを用いた
場合、次のような問題点があった。

この種の圧力検出装置を構成する上で利用価値の高い構
造形式の一つとして、２つの環状または筒状のゴム支持
部間にシート状の伸長型導電ゴムを挟持する構造がある
。ところが、伸長型導電ゴムは、伸長されたときに電気
抵抗値が減少するのみならず、圧縮されたときにも電気
抵抗値が減少するので、このような構造においては、伸
長型導。

電ゴムのうちの前記支持部に挟持されている環状部分の
電気抵抗値が低下する。このため、伸長型導電ゴムの周
縁部に電極を設けると、前記環状部分にのみ電流が流れ
てしまうので、伸長型導電ゴムの他の部分が圧力に応じ
て伸ばされ、その電気抵抗値が変化しても、電極間の電
気抵抗値は変化せず、圧力を検出できなくなる。このた
め、これまでは少なくとも一方の電極を伸張型導電ゴム
の中央側に設けていたが、これは製造上および構造上好
ましくなかった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するためになされた
もので、伸張型導電ゴム等の伸張型導電エラストマーを
用いて、圧力をアナログ的に高精度に検出することがで
き、しかも対をなす電極を共に伸張型導電エラストマー
の周縁部に設けることができる圧力検出装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による圧力検出装置は、 シート状の伸長型導電エラストマーと、前記伸長型導電
エラストマーと重ね合わされたシート状の電気絶縁性エ
ラストマーと、前記伸長型導電エラストマーおよび前記
電気絶縁性エラストマーの周縁部を挟持する２つの環状
または筒状のエラストマー支持部と、前記伸長型導電エ
ラストマーの周縁部に電気的に接続された一対の電極と
を有し、前記伸張型の導電エラストマーは、該エラスト
マーの周縁部に凹部を設けられていることにより、前記
一対の電極間において前記支持部に不連続的に挟持され
ている一方、前記電気絶縁性エラストマーは周縁部を前
記支持部に全周に渡って連続的に挟持されているもので
ある。

〔作用〕

本発明においては、電気絶縁性エラストマーは支持部に
周縁部を全周に渡って連続的に挟持されているので、伸
長型導電エラストマーの方に四部が設けられていても圧
力が漏れることはない。また、圧力が作用すると、伸長
型導電エラストマーのうちの支持部に挟持されていない
部分が電気絶縁性エラストマーとともに変形し、圧力に
応じた伸びを与えられるため、導電エラストマーの該部
分の電気抵抗値が圧力に応じて小さくなる。

また、電極は伸長型導電エラストマーの周縁部に接続さ
れているが、伸長型導電エラストマーのうちの支持部に
挟持されている部分は電極間において不連続とされてい
るので、これらの部分のみを通じて電極間に電流が流れ
ることはない。したがって、上述のように伸長型導電エ
ラストマーのうちの支持部に挟持されていない部分が圧
力に応じて伸びを与えられることにより、圧力に応じて
電極間の電気抵抗値が変化するので、圧力を精度良くア
ナログ的に検出することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図および２図は本発明の第一実施例を示す。

この実施例において、円筒状のゴム支持筒１は電気絶縁
材からなり、大径部１ａと小径部１ｂとを有する段付円
筒状をなしており、前記小径部１ｂから検出すべき圧力
Ｐを内部に導入されるようになっている。前記大径部１
ａの、小径部１ｂとは反対側の開口端部の内周側には段
部１ｃが設けられている。そして、該開口端部には、そ
れぞれシート状の電気絶縁性ゴム２および伸長型導電ゴ
ム３が互いに重ね合わされた状態で嵌合されており、こ
れらのゴム２．３は該開口端部に螺合された電気絶縁材
からなるゴム支持リング４と段部１ｃとの間に挟持され
ている。なおここで、前記電気絶縁性ゴム２の方が導電
ゴム３より小径部１ｂ側に位置されている。

第３図は前記伸長型導電ゴム３の伸び率と電気抵抗変化
との関係を示す特性図である（ただし、この図は伸長型
導電ゴム３を長さ５０．０１１１１１％幅５．０鰭、厚
さ０．３關のシート状とした場合の特性である）。この
特性図から明らかなように、この伸長型導電ゴム３は、
伸びを全く与えない状態では電気抵抗が大きいが、伸ば
すにつれて抵抗が小さくなる特性を有している。

このような特性を有する伸長型導電ゴムは、例えば、特
願昭６２−２０３８５６号に開示されているように、カ
ーボンブラックおよびグラファイトを混合してなる導電
性シリコンゴムをあらかじめ架橋させ、しかる後に、こ
の導電性シリコンゴムと相溶性のあるシリコンオイルを
５〜５０％含浸することにより作成することができる。

前記ゴム支持リング４には、直線状の電極５゜６が、互
いに１８０度をなす位置において該リング４の軸線方向
と平行方向に挿通されており、これらの電極５，６は導
電ゴム３の周縁部に接触されることにより、該周縁部に
電気的に接続されている。

ここで、前記電気絶縁性ゴム２は完全な円形をなしてお
り、その周縁部をゴム支持筒１とゴム支持リング４との
間に全周に渡って連続的に挟持されている。他方、伸張
型導電ゴム３は、第２図に示されるように、円形の周縁
部に複数の凹部３ａを設けられた形状をなしていて、該
導電ゴム３のうちのゴム支持筒１とゴム支持リング４と
の間に挟持されている部分が電極５，６間において連続
しないようにされている。

次に、本実施例の作動を説明する。

ゴム支持筒１の小径部１ｂ側から伸長型導電ゴム３に圧
力が作用してない状態では、該導電ゴム３は伸びを受け
ないので、電気抵抗は大きくなっている。

また、小径部１ｂ側から圧力Ｐ（正圧）が作用した場合
、電気絶縁性ゴム２はゴム支持筒１と支持リング４との
間に周縁部を全周に渡って連続的に挟持されているので
、導電ゴム３に凹部３ａが設けられていても、圧力が外
部に漏れることはない。したがって、電気絶縁性ゴム２
および導電ゴム３のうちのゴム支持筒１とゴム支持リン
グ４との間に挟持されていない部分が変形し、圧力に応
じた伸びを与えられるため、該部分の電気抵抗値が圧力
Ｐに応じて小さくなる。

また、導電ゴム３のうちのゴム支持筒１とゴム支持リン
グ４との間に挟持されている部分は、凹部３ａの存在に
より電極５，６間において不連続とされているので、こ
れらの部分のみを通じて電極５，６間に電流が流れるこ
とはない。したがって、上述のように導電ゴム３のうち
のゴム支持筒１とゴム支持リング４との間に挟持されて
いない部分が圧力Ｐに応じて伸びを与えられることによ
り、圧力Ｐに応じて電極間の電気抵抗値が変化するので
、圧力Ｐを精度良くアナログ的に検出することができる
。

またここで、圧縮の場合に比較して引張りの場合は変形
量を太き（することができるため、本装置では、導電ゴ
ム３に大きな伸び変形を与え、この大きな伸び変形に対
応する電気抵抗の変化により圧力を検出できるので、圧
力を精度良く、アナログ的に検出することができる。

また、圧力の検出感度は導電ゴム３または（および）電
気絶縁性ゴム２の厚さを選択することにより制御できる
。

第４図は本発明の第二実施例を示す。前記実施例におい
ては、圧力Ｐが負圧の場合は、電気絶縁性ゴム２のみが
変形し、導電ゴム３は変形しないので、圧力検出を行う
ことができない。本実施例はこのように圧力Ｐが負圧で
ある場合のための構成を示しており、電気絶縁性ゴム２
と導電ゴム３の位置が逆にされている（すなわち、導電
ゴム３の方が電気絶縁性ゴム２より小径部１ｂ側に位置
されている）。他の構成は前記実施例と同様である。

第５図は本発明の第三実施例を示す。本実施例において
は、伸長型導電ゴム３の両側に電気絶縁性ゴム２が重ね
合わされており、この両側の電気絶縁性ゴム２が共にそ
の周縁部をゴム支持筒１とゴム支持リング４との間に全
周に渡って連続的に挟持されている。他の構成は前記実
施例と同様である。

本実施例においては、伸長型導電ゴム３の両側に電気絶
縁性ゴム２が設けられているため、圧力の方向が如何で
あっても、圧力を検出することができる。

なお、前記各実施例では、伸長型導電エラストマーとし
て伸長型導電ゴムを用いた例を示したが、本発明におい
ては、ゴム以外の伸長型導電性エラストマーを使用して
もよい。

また、本発明において使用できる伸長型導電ゴムの成分
および製法は、前記特願昭６２−１７３８５６号に開示
されたものに限られない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明による圧力検出装置は、伸張型導電
ゴム等の伸張型導電エラストマーを用いて、圧力をアナ
ログ的に高精度に検出することができ、しかも対をなす
電極を共に伸張型導電エラストマーの周縁部に設けるこ
とができる等の優れた効果を得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による圧力検出装置の第一実施例を示す
縦断面図、第２図は該実施例を示す側面図、第３図は該
実施例に用いられた伸長型導電ゴムの伸び率と電気抵抗
値の変化との関係を示す特性図、第４図は本発明による
圧力検出装置の第二実施例を示す縦断面図、第５図は本
発明による圧力検出装置の第三実施例を示す縦断面図で
ある。 １・・・ゴム支持筒、２・・・電気絶縁性ゴム、３・・
・伸長型導電ゴム、４・・・ゴム支持リング、５．６・
・・電極。 第１図 特許出願人　株式会社ファインラバー研究所代　理　人
　弁理士　大森　泉 ａ 第２図 第４図 ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シート状の伸長型導電エラストマー（伸びを与えら
   れると該伸びの大きさに応じて電気抵抗が変化するエラ
   ストマー）と、前記伸長型導電エラストマーと重ね合わ
   されたシート状の電気絶縁性エラストマーと、前記伸長
   型導電エラストマーおよび前記電気絶縁性エラストマー
   の周縁部を挾持する２つの環状または筒状のエラストマ
   ー支持部と、前記伸長型導電エラストマーの周縁部に電
   気的に接続された一対の電極とを有し、 前記伸張型の導電エラストマーは、該エラストマーの周
   縁部に凹部を設けられていることにより、前記一対の電
   極間において前記支持部に不連続的に挟持されている一
   方、前記電気絶縁性エラストマーは周縁部を前記支持部
   に全周に渡って連続的に挟持されていることを特徴とす
   る圧力検出装置。