【手続補正書】
【提出日】平成16年8月5日(2004.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  感圧素子とその感圧素子を備えた採暖器具
【特許請求の範囲】
【請求項１】  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、前記外側電極は、感圧体に対して同心状に巻く方向から見て断面形状を円形状とするケーブル状感圧素子。
【請求項２】  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、前記外側電極は、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以内とするケーブル状感圧素子。
【請求項３】  外側電極の断面形状の長方形の横辺の長さを２ｍｍ以内とする請求項２記載のケーブル状感圧素子。
【請求項４】  感圧体を感圧性樹脂とした請求項１〜３のいずれか１項に記載のケーブル状感圧素子。
【請求項５】  感圧体を感圧性高分子組成物とした請求項１〜３のいずれか１項に記載のケーブル状感圧素子。
【請求項６】  請求項１ないし５のいずれか１項に記載のケーブル状感圧素子を備えたことを特徴とする採暖器具。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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、前記外側電極は、感圧体に対して同心状に巻く方向から見て断面形状を円形状とする。
【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。
【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。
【０００７】
すなわち、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円形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、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以内である。また、長方形の横の辺の長さが２ｍｍ以内とすることにより実施することができる。
【０００９】
また、感圧体は感圧性樹脂としたり、または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。
【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。
【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。
【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３０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２ｃｍの試作品を水平に、固定用治具上に設置し、直径１１ｍｍ、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（Ｐｅａｋ  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、１００００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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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１００００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。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明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、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。
【図面の簡単な説明】
【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
【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
【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
【図７】
従来の感圧素子の要部断面図
【符号の説明】
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