JPH11160169A - 感圧素子とその感圧素子を備えた採暖器具 - Google Patents
感圧素子とその感圧素子を備えた採暖器具Info
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- JPH11160169A JPH11160169A JP32412897A JP32412897A JPH11160169A JP H11160169 A JPH11160169 A JP H11160169A JP 32412897 A JP32412897 A JP 32412897A JP 32412897 A JP32412897 A JP 32412897A JP H11160169 A JPH11160169 A JP H11160169A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気採暖具などの可撓性感圧素子として、荷
重に対してより正確に圧力を検知することができる感圧
素子を実現する。 【解決手段】 内側電極５の周囲に、感圧体６を設け、
その感圧体６に銅箔７を介して外側電極８を巻回し、そ
の外側電極８は断面が球状の金属線とし安定的に圧力検
知ができ、かつ可撓性を有する感圧素子を提供する。
重に対してより正確に圧力を検知することができる感圧
素子を実現する。 【解決手段】 内側電極５の周囲に、感圧体６を設け、
その感圧体６に銅箔７を介して外側電極８を巻回し、そ
の外側電極８は断面が球状の金属線とし安定的に圧力検
知ができ、かつ可撓性を有する感圧素子を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気採暖具などに
おける感圧素子に関するものである。
おける感圧素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の圧力を検知するケーブル
状の感圧素子は、特開昭６２−１５７９３号公報に感圧
ヒータとして開示されている。感圧ケーブルを例として
以下、その構成について、図７を参照にしながら説明す
る。図７に示すように、１は銅製の内側電極、２は感圧
体、３は検知電極線としての外側電極、４は絶縁材とし
てのポリ塩化ビニル外皮である。そして、内側電極１と
外側電極３の間に、感圧体２を介在させ、荷重に対する
圧力を検知するように構成されている。
状の感圧素子は、特開昭６２−１５７９３号公報に感圧
ヒータとして開示されている。感圧ケーブルを例として
以下、その構成について、図７を参照にしながら説明す
る。図７に示すように、１は銅製の内側電極、２は感圧
体、３は検知電極線としての外側電極、４は絶縁材とし
てのポリ塩化ビニル外皮である。そして、内側電極１と
外側電極３の間に、感圧体２を介在させ、荷重に対する
圧力を検知するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ケーブル状の感圧素子は、折り曲げると、感圧体の外側
周囲に設けられている検知電極線である外側電極が巻き
付け力により、感圧ケーブル線の一部または全体にわた
って感圧体に食い込み、中心の銅製電極線である内側電
極と外側電極が近接してしまい、荷重に対して正確に圧
力が検知できないという課題を有していた。
ケーブル状の感圧素子は、折り曲げると、感圧体の外側
周囲に設けられている検知電極線である外側電極が巻き
付け力により、感圧ケーブル線の一部または全体にわた
って感圧体に食い込み、中心の銅製電極線である内側電
極と外側電極が近接してしまい、荷重に対して正確に圧
力が検知できないという課題を有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、本発明は内側電極の周囲に設けた感圧体に
金属箔を介して外側電極を配設したものでありまた感圧
体の外側周囲に設けられる検知電極線である外側電極の
断面の形状が感圧体に対して同心状に巻く方向から見て
球状、あるいは長方形を有し、長方形とした場合この長
方形の縦対横の比が１：２から２：３以内、横の辺長さ
が２ｍｍ以内とする。
するために、本発明は内側電極の周囲に設けた感圧体に
金属箔を介して外側電極を配設したものでありまた感圧
体の外側周囲に設けられる検知電極線である外側電極の
断面の形状が感圧体に対して同心状に巻く方向から見て
球状、あるいは長方形を有し、長方形とした場合この長
方形の縦対横の比が１：２から２：３以内、横の辺長さ
が２ｍｍ以内とする。
【０００５】そして本発明によれば、内側電極の外周に
感圧体を設け、金属箔を介して外側検知電極線である外
側電極が配設されるのでケーブル状素子として圧力検知
を正確に行うことができる。
感圧体を設け、金属箔を介して外側検知電極線である外
側電極が配設されるのでケーブル状素子として圧力検知
を正確に行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、可撓性ケーブル状感圧
素子として、圧力に対して可撓性の感圧体に対向した一
対の電極間電位が瞬時に鋭敏に変化することにより圧力
を検知するものである。そして、前記する本発明の感圧
素子は請求項２ないし６に記載した具体的な形態で実施
できるものである。
素子として、圧力に対して可撓性の感圧体に対向した一
対の電極間電位が瞬時に鋭敏に変化することにより圧力
を検知するものである。そして、前記する本発明の感圧
素子は請求項２ないし６に記載した具体的な形態で実施
できるものである。
【０００７】すなわち、請求項２に記載のように感圧体
の外周に設ける外側電極が、感圧体に対して同心状に巻
く方向から見て断面形状が球状であるように構成とする
ことにより実施できる。
の外周に設ける外側電極が、感圧体に対して同心状に巻
く方向から見て断面形状が球状であるように構成とする
ことにより実施できる。
【０００８】また、請求項３に記載のように前記と同様
に設ける外側電極の断面形状が長方形の形状を有し、そ
の辺の長さの比が縦対横で１：２以上２：３以内であ
り、且つ横の辺の長さが２ｍｍ以内とすることにより実
施することができる。
に設ける外側電極の断面形状が長方形の形状を有し、そ
の辺の長さの比が縦対横で１：２以上２：３以内であ
り、且つ横の辺の長さが２ｍｍ以内とすることにより実
施することができる。
【０００９】また、請求項４に記載のように感圧体は感
圧性樹脂としたり、または請求項５に記載のように感圧
性高分子組成物とすることにより実施することができ
る。
圧性樹脂としたり、または請求項５に記載のように感圧
性高分子組成物とすることにより実施することができ
る。
【００１０】また請求項６に記載のように本発明の感圧
素子は採暖器具に使用して有用なものである。
素子は採暖器具に使用して有用なものである。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を用い
て説明する。
て説明する。
【００１２】（実施例１）図１（ａ），（ｂ）は本発明
における実施例１における要部断面図である。
における実施例１における要部断面図である。
【００１３】図１（ａ）において、５はニッケルメッキ
銅線の撚線よりなる内側電極である。６は感圧性樹脂製
の感圧体であり、無延伸で分極性を示すポリ２ふっ化ビ
ニリデン−３ふっ化エチレンを用いて温度２２０℃で押
出成型し、厚さ０．３５ｍｍの層を同芯円状に形成し
た。７は金属箔としての銅箔であり、感圧体６の表面を
被覆している。これは、感圧ケーブルが圧力を検知して
発生する電極間電位の変化値のノイズ対策と、感圧体６
の感圧機能層の接触面積を大きくするために設けたもの
でシールド網銅線であってもよい。８は銅箔７の外側電
極であり、感圧体６を介在して同芯円状に形成した。従
って、内側電極５と外側電極８とが感圧体６の電極を形
成している。つまり、細長い中心導体である内側電極１
の外周に同心状に感圧体６を設け、前記感圧体６の外周
に同心状に外側電極８を設けさらにその外周を塩化ビニ
ルの絶縁材９で被覆している。このとき、図１（ｂ）に
示すように、本発明の感圧素子の感圧体６の外周に同心
状に設けた外側電極８の断面形状は、球状である。次に
エレクトレット化するために、内側電極５と外側電極８
の間に直流電圧４０ＫＶ／ｍｍをシリコーン油浴中で３
０分間印加することによって、ポーリング処理を行い、
可撓性感温感圧素子を作成した。次に動作，作用につい
て説明すると、内側電極５と感圧体６と外側電極８とよ
り形成された感圧素子で圧力を温度２０〜１００℃で検
知する。本実施例について、感圧性は試作した長さ２ｃ
ｍの試作品を水平に、固定用治具上に設置し、直径１１
ｍｍ、重さ５．４ｇ重の鋼球を高さ１０ｃｍから、垂直
に自然落下させ、内側電極６と外側電極８で発生する電
圧をオシロスコープで測定したところ、最大発生電圧値
と最小発生電圧値の距離ΔＶｍａｘとして１５０ｍＶを
得た。測定温度を変えて、同様に調べたところ、２０℃
から１００℃まで一定していた。
銅線の撚線よりなる内側電極である。６は感圧性樹脂製
の感圧体であり、無延伸で分極性を示すポリ２ふっ化ビ
ニリデン−３ふっ化エチレンを用いて温度２２０℃で押
出成型し、厚さ０．３５ｍｍの層を同芯円状に形成し
た。７は金属箔としての銅箔であり、感圧体６の表面を
被覆している。これは、感圧ケーブルが圧力を検知して
発生する電極間電位の変化値のノイズ対策と、感圧体６
の感圧機能層の接触面積を大きくするために設けたもの
でシールド網銅線であってもよい。８は銅箔７の外側電
極であり、感圧体６を介在して同芯円状に形成した。従
って、内側電極５と外側電極８とが感圧体６の電極を形
成している。つまり、細長い中心導体である内側電極１
の外周に同心状に感圧体６を設け、前記感圧体６の外周
に同心状に外側電極８を設けさらにその外周を塩化ビニ
ルの絶縁材９で被覆している。このとき、図１（ｂ）に
示すように、本発明の感圧素子の感圧体６の外周に同心
状に設けた外側電極８の断面形状は、球状である。次に
エレクトレット化するために、内側電極５と外側電極８
の間に直流電圧４０ＫＶ／ｍｍをシリコーン油浴中で３
０分間印加することによって、ポーリング処理を行い、
可撓性感温感圧素子を作成した。次に動作，作用につい
て説明すると、内側電極５と感圧体６と外側電極８とよ
り形成された感圧素子で圧力を温度２０〜１００℃で検
知する。本実施例について、感圧性は試作した長さ２ｃ
ｍの試作品を水平に、固定用治具上に設置し、直径１１
ｍｍ、重さ５．４ｇ重の鋼球を高さ１０ｃｍから、垂直
に自然落下させ、内側電極６と外側電極８で発生する電
圧をオシロスコープで測定したところ、最大発生電圧値
と最小発生電圧値の距離ΔＶｍａｘとして１５０ｍＶを
得た。測定温度を変えて、同様に調べたところ、２０℃
から１００℃まで一定していた。
【００１４】本発明の感圧素子と、図７に示す従来例の
感圧素子について、折り曲げ試験した後の感度評価をし
た。本発明の感圧素子１ｍの両端を固定し、片方をスラ
イドさせて両端部の間隔距離が１０ｃｍになるまで間隔
距離を縮めるような折り曲げテストを行った後、前記記
載の測定要領で最大発生電圧値と最小発生電圧値（Ｐｅ
ａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ）ΔＶｍａｘの値をオシロスコー
プから読み取り感度評価をした。比較として、従来の感
圧素子も同様に行った。その結果、従来の感圧素子は、
折り曲げ回数の増加に伴い発生電圧が低下し、１０００
０回では、電圧が発生しなくなった。その原因は、感圧
層２の外周を巻いている検知電極線３の端部が感圧層２
にくいこむため中心の銅電極線１と近接するため、圧力
が加わっても圧力に応じた電圧が発生しなくなったため
である。一方、本発明の感圧素子は、外側電極線８の断
面形状が球状であるために、折り曲げテストをしても感
圧体６を傷つけることがないので感度が安定して検知で
きる。
感圧素子について、折り曲げ試験した後の感度評価をし
た。本発明の感圧素子１ｍの両端を固定し、片方をスラ
イドさせて両端部の間隔距離が１０ｃｍになるまで間隔
距離を縮めるような折り曲げテストを行った後、前記記
載の測定要領で最大発生電圧値と最小発生電圧値（Ｐｅ
ａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ）ΔＶｍａｘの値をオシロスコー
プから読み取り感度評価をした。比較として、従来の感
圧素子も同様に行った。その結果、従来の感圧素子は、
折り曲げ回数の増加に伴い発生電圧が低下し、１０００
０回では、電圧が発生しなくなった。その原因は、感圧
層２の外周を巻いている検知電極線３の端部が感圧層２
にくいこむため中心の銅電極線１と近接するため、圧力
が加わっても圧力に応じた電圧が発生しなくなったため
である。一方、本発明の感圧素子は、外側電極線８の断
面形状が球状であるために、折り曲げテストをしても感
圧体６を傷つけることがないので感度が安定して検知で
きる。
【００１５】（実施例２）図３（ａ）は本発明の感圧素
子の実施例２における要部断面図である。実施例２が実
施例１と相違する点は、図３（ｂ）に示す断面形状か
ら、図１における感圧体６の外周に同心状に設けた外側
電極に銅製の平板型外側電極線１０を用い、さらにこの
平板型外側電極線１０の断面形状は、長方形の辺の長さ
の縦対横の比において、１：２以上から２：３以内とし
たものである。
子の実施例２における要部断面図である。実施例２が実
施例１と相違する点は、図３（ｂ）に示す断面形状か
ら、図１における感圧体６の外周に同心状に設けた外側
電極に銅製の平板型外側電極線１０を用い、さらにこの
平板型外側電極線１０の断面形状は、長方形の辺の長さ
の縦対横の比において、１：２以上から２：３以内とし
たものである。
【００１６】実施例１の場合と同様に、本発明の実施例
２における感圧素子の折り曲げテストをした場合、折り
曲げ回数１００００回でも初期の発生電圧ΔＶｍａｘを
維持していた。
２における感圧素子の折り曲げテストをした場合、折り
曲げ回数１００００回でも初期の発生電圧ΔＶｍａｘを
維持していた。
【００１７】平板型外側電極線１０の断面形状を変化さ
せ、前記折り曲げテストを１００００回行ったときの発
生電圧ΔＶｍａｘを測定した。その結果を図４に示す。
その結果より、平板型外側電極線１０の形状において、
折り曲げテスト後でも初期の感度を保持しているのは、
横／縦の比が、１．５から２の間である。
せ、前記折り曲げテストを１００００回行ったときの発
生電圧ΔＶｍａｘを測定した。その結果を図４に示す。
その結果より、平板型外側電極線１０の形状において、
折り曲げテスト後でも初期の感度を保持しているのは、
横／縦の比が、１．５から２の間である。
【００１８】これは、銅電極線１０が平板型を有する場
合、その断面形状において長方形の横辺の長さを２ｍｍ
にして、且つその横対縦の比において、３：２未満の場
合、感圧体６に外側電極１０がくいこむため、中心の内
側電極線５と近接してしまい圧力負荷をかけても電圧が
発生しないためである。なお、同様に横対縦の比が２：
１を超えると外側電極１０が感圧体６に接触する面積が
広くなり、感圧体６の折り曲げができなくなり、可撓性
が損なわれ可撓性感圧素子として有効ではなくなる。
合、その断面形状において長方形の横辺の長さを２ｍｍ
にして、且つその横対縦の比において、３：２未満の場
合、感圧体６に外側電極１０がくいこむため、中心の内
側電極線５と近接してしまい圧力負荷をかけても電圧が
発生しないためである。なお、同様に横対縦の比が２：
１を超えると外側電極１０が感圧体６に接触する面積が
広くなり、感圧体６の折り曲げができなくなり、可撓性
が損なわれ可撓性感圧素子として有効ではなくなる。
【００１９】長方形の形状の横辺の長さを２ｍｍを超え
た寸法にして上記同様の折り曲げテストをした場合、縦
対横の比に関係なく、折り曲げができなくなり、無理に
折り曲げを実行しようとすると感圧体６が破損してしま
った。
た寸法にして上記同様の折り曲げテストをした場合、縦
対横の比に関係なく、折り曲げができなくなり、無理に
折り曲げを実行しようとすると感圧体６が破損してしま
った。
【００２０】（実施例３）図５は、本発明に係る感圧素
子において、実施例１における感圧素子の構造で感圧体
は感圧性高分子組成物として感圧セラミックゴム組成物
１１で構成されている。この感圧セラミック組成物１１
は、塩素化ポリエチレンに感圧セラミック粉体を混合し
て作成した。実施例１と同様に折り曲げテスト後の感度
評価をした結果、発生電圧ΔＶｍａｘは、初期と１００
００回後でも変化はなく保持されていた。
子において、実施例１における感圧素子の構造で感圧体
は感圧性高分子組成物として感圧セラミックゴム組成物
１１で構成されている。この感圧セラミック組成物１１
は、塩素化ポリエチレンに感圧セラミック粉体を混合し
て作成した。実施例１と同様に折り曲げテスト後の感度
評価をした結果、発生電圧ΔＶｍａｘは、初期と１００
００回後でも変化はなく保持されていた。
【００２１】（実施例４）図６に示すように、本発明の
感圧素子１２と発熱するヒータ線１３を平行に蛇行して
配設した電気カーペット１４を構成する。この電気カー
ペット１４上に人が存在した場合、その荷重により可撓
性の感圧素子１２に圧力が加わり、感圧素子１２が発生
した電圧をコントローラ１５が検知し、ヒータ線１３に
通電を供給すれば、ヒータ電源の制御が可能となり、省
電力に貢献する。
感圧素子１２と発熱するヒータ線１３を平行に蛇行して
配設した電気カーペット１４を構成する。この電気カー
ペット１４上に人が存在した場合、その荷重により可撓
性の感圧素子１２に圧力が加わり、感圧素子１２が発生
した電圧をコントローラ１５が検知し、ヒータ線１３に
通電を供給すれば、ヒータ電源の制御が可能となり、省
電力に貢献する。
【００２２】
【発明の効果】以上のように請求項１記載によれば金属
箔を介して感圧体の外側に外側電極が配設されていて金
属箔によりノイズ対策と感圧体の接触面積を大きく効果
がある。そして請求項２，３により感圧素子を形成する
構造のなかで感圧体表面を同心状に巻く外側電極の形状
が感圧体を傷つけないような形状であるので、折り曲げ
による圧力検知に対する発生電圧も低下せず、可撓性を
損なわない感圧素子を提供することができる。
箔を介して感圧体の外側に外側電極が配設されていて金
属箔によりノイズ対策と感圧体の接触面積を大きく効果
がある。そして請求項２，３により感圧素子を形成する
構造のなかで感圧体表面を同心状に巻く外側電極の形状
が感圧体を傷つけないような形状であるので、折り曲げ
による圧力検知に対する発生電圧も低下せず、可撓性を
損なわない感圧素子を提供することができる。
【００２３】また、請求項６記載によればこの感温感圧
素子を電気カーペットや暖房マットなどの暖房器具に用
いると、加圧によりヒータ電源の制御が可能となり、優
れた利便性と省エネルギー性を提供することができる。
素子を電気カーペットや暖房マットなどの暖房器具に用
いると、加圧によりヒータ電源の制御が可能となり、優
れた利便性と省エネルギー性を提供することができる。
【図１】本発明の実施例１における感圧素子の要部断面
図
図
【図２】同実施例１における感圧素子の折り曲げテスト
による感度評価を示す折り曲げ回数と発生電圧との関係
を示す図
による感度評価を示す折り曲げ回数と発生電圧との関係
を示す図
【図３】本発明の実施例２における感圧素子の要部断面
図
図
【図４】同実施例２における感圧素子の平板型外側電極
線の形状変化に対する発生電圧値の変化を示す図
線の形状変化に対する発生電圧値の変化を示す図
【図５】本発明の実施例３における感圧素子の要部断面
図
図
【図６】本発明の感圧素子を搭載した電気カーペットの
説明図
説明図
【図７】従来の感圧素子の要部断面図
５ 内側電極 ６ 感圧体 ７ 銅箔（金属箔） ８ 外側電極（断面球状） ９ 絶縁材 １０ 平板型外側電極線（断面長方形） １１ 感圧セラミックゴム組成物（感圧性高分子組成
物） １２ 感圧素子 １３ ヒータ線 １４ 電気カーペット １５ コントローラ
物） １２ 感圧素子 １３ ヒータ線 １４ 電気カーペット １５ コントローラ
Claims (6)
- 【請求項１】細長い内側電極の外周に同心状に感圧機能
層として感圧体を設け、前記感圧体の外周の表面を金属
箔で覆い、前記金属箔の表面に同心状に外側電極を設
け、前記外側電極の外周を絶縁材で被覆した感圧素子。 - 【請求項２】外側電極は、感圧体に対して同心状に巻く
方向から見て、断面形状を球状とした請求項１記載の感
圧素子。 - 【請求項３】外側電極は感圧体に対して同心状に巻く方
向から見て、断面形状を長方形とし、前記長方形の辺の
長さの縦対横の比が１：２以上２：３以内で且つ長方形
の横辺の長さが２ｍｍ以内とした請求項１記載の感圧素
子。 - 【請求項４】感圧体を感圧性樹脂とした請求項１記載の
感圧素子。 - 【請求項５】感圧体を感圧性高分子組成物とした請求項
１記載の感圧素子。 - 【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１項に記載の
感圧素子を備えたことを特徴とする採暖器具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32412897A JP3651212B2 (ja) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | ケーブル状感圧素子とその感圧素子を備えた採暖器具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32412897A JP3651212B2 (ja) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | ケーブル状感圧素子とその感圧素子を備えた採暖器具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11160169A true JPH11160169A (ja) | 1999-06-18 |
| JP3651212B2 JP3651212B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=18162467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32412897A Expired - Fee Related JP3651212B2 (ja) | 1997-11-26 | 1997-11-26 | ケーブル状感圧素子とその感圧素子を備えた採暖器具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3651212B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101366676B1 (ko) * | 2013-12-06 | 2014-02-24 | (주)세이엔 | 압전 어레이를 이용한 충격 감지 방법 |
| KR101478187B1 (ko) * | 2013-12-06 | 2014-12-31 | 신명산업 주식회사 | 압전 어레이를 이용한 충격 감지 방법 |
-
1997
- 1997-11-26 JP JP32412897A patent/JP3651212B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101366676B1 (ko) * | 2013-12-06 | 2014-02-24 | (주)세이엔 | 압전 어레이를 이용한 충격 감지 방법 |
| KR101478187B1 (ko) * | 2013-12-06 | 2014-12-31 | 신명산업 주식회사 | 압전 어레이를 이용한 충격 감지 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3651212B2 (ja) | 2005-05-25 |
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