【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円状の外側電極を設け、前記外側電極の外周を絶縁材で被覆し、前記外側電極は、厚さが２０μｍ〜２００μｍである導電弾性体により形成され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円状の外側電極を設け、前記外側電極の外周を絶縁材で被覆し、前記外側電極は、厚さが１０μｍ〜２０μｍである導電樹脂体により形成されるケーブル状感圧素子。
【請求項３】  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、前記感圧体を金属箔で覆い，前記金属箔の表面に金属編組線で覆った外側電極を設け、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素子は、特開昭６２−１５７９３号公報に感圧ヒ−タとして開示されている。感圧ケ−ブルを例として以下、その構成について、図９を参照にしながら説明する。１は銅製の内側電極、２は感圧体、３は検知電極としての外側電極、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−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−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設けたものであり、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が金属編粗線、あるいは導電性樹脂、導電性弾性体で構成されている。
【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、検知電極線である外側電極が配設されるのでケーブル線を折り曲げた場合、または、感圧体の外側周囲に電極を設けるときに電極線が巻き付け力により感圧体に食い込まずに、感圧体を介して内側電極と外側電極間の距離が安定するので、ケ−ブル状素子として正確に圧力検知を行うことができる。
【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】
本発明は、金属箔を介して感圧体の外周に設ける外側電極が、金属編組線で構成することにより実施することができる。
【０００８】
また本発明は、外側電極が導電弾性体であり、その厚さが２０μｍ〜２００μｍである。また、外側電極が導電性樹脂であり、その厚さが１０μｍ〜２０μｍである。
【０００９】
そして、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。
【００１０】
また本発明の感圧素子は可撓性ケ−ブル状に構成し発熱体と組み合わせた採暖器具に使用して、平板状の採暖器具上に人が入床、出床に対して発熱体への通電制御を行うことに有用である。
【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は本発明における実施例における要部断面図である。
【００１３】
図１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。厚みは、２０μｍで、アルミ箔でもよい。これは、感圧ケ−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ある。
【００１４】
８は銅箔７の外側表面を被覆するように設けた錫メッキ銅線を組み合わせて構成した編組線の外側電極であり、感圧体６、金属箔７を介在して同芯円状に形成した。この編組線の直径は１ｍｍである。
【００１５】
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表面全体を被覆するように金属箔７を設け、前記金属箔７の表面外周に同心状に金属編組線である外側電極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。
【００１６】
また感圧体６は温度２２０℃で押出し成型されているために感圧体６である感圧性樹脂の分極化していたポリ２ふっ化ビニリデン−３ふっ化エチレンが改質してしまい無極化し、感圧体としての圧電性を示さなくなる。そこで次に、感圧性樹脂である感圧体６をエレクトレット化（分極化）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−ン油浴中で３０分間印加することによって、分極処理を行い、可撓性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５と外側電極８で発生する電圧をオシロスコ−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。
【００１７】
本発明の感圧素子と、図８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。その比較結果を図２に示す。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が、金属箔７を介して感圧体６の同心円上に均一に密着して応力加わる金属編組線であるために、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。
【００１８】
（実施例２）
図３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において、実施例１と相違する点は、図３に示す外側電極が導電弾性体１０で構成されている点である。この外側電極としての導電弾性体１０は、厚み２０μｍである。この導電弾性体１０は、合成弾性に銀粉末を配合して構成されたものである。
【００１９】
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を持していた。
【００２０】
この導電弾性体外側電極１０の厚みを変化させ、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。折り曲げ前の初期の発生電圧ΔＶｍａｘは、１４８ｍＶであった。試験結果を図４に示す。その結果より、初期の発生電圧ΔＶｍａｘと比較して、発生電圧の低下が１０％以内であるのは、導電弾性体の厚みが２０μｍから２００μｍの間である。
【００２１】
これは、外側電極を導電弾性体１０で構成する場合、厚みが２０μｍ未満の場合、折り曲げに対して厚みが薄いために折り曲げテスト中に導電弾性体１０の一部または全体が伸び、折り曲げを繰り返すことにより感圧体６と導電弾性体１０の密着性が弱くなり、外側電極として圧力負荷をかけても電圧を正確に検知できないためである。外側電極として圧力負荷をかけても電圧を正確に検知できないためである。また導電弾性体１０の厚みがが２００μｍより大きい場合も同様に、可撓性がなくなり折り曲げに対して導電弾性体１０が容易に亀裂等が発生し、外側電極としての機能を果たせなくなり、可撓性感圧素子として有効ではなくなる。
【００２２】
（実施例３）
図５は本発明の感圧素子の実施例３における要部断面図である。実施例３において、実施例２と相違する点は、図５に示す外側電極が導電性樹脂体１１で構成されている点である。この外側電極としての導電性樹脂体１１は、エポキシ樹脂に銀粒子を均一に配合して硬化させたものである。導電性樹脂体１１の厚みは、１０μｍである。実施例１の場合と同様に、本発明の実施例３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を持していた。実施例２と同様に導電性樹脂体１１の厚みを変化させ、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。折り曲げ前の初期の発生電圧ΔＶｍａｘは、１４５ｍＶであった。試験結果を図６に示す。その結果より、初期の発生電圧ΔＶｍａｘと比較して、発生電圧の低下が１０％以内であるのは、導電性樹脂体１１の厚みが１０μｍから２０μｍの間である。これは、外側電極を導電樹脂体１１で構成する場合、厚みが１０μｍ未満の場合、折り曲げに対して厚みが薄いために折り曲げテスト中に導電樹脂体１１の一部または全体に亀裂が生じて破損し、外側電極として圧力負荷をかけても電圧を正確に検知できないためである。また導電樹脂体１１の厚みが２０μｍより大きい場合も同様に、可撓性がなくなり折り曲げに対して導電樹脂体１０が容易に亀裂等が発生し、外側電極としての機能を果たせなくなり、可撓性感圧素子として有効ではなくなる。
【００２３】
（実施例４）
図７は、本発明の感圧素子の実施例４における要部断面図である。つまり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６が感圧性高分子組成物により構成されている。この感圧性高分子組成物は、塩素化ポリエチレンにチタン酸ジルコン酸鉛の焼結粉体を均一に混合して作成した。内側電極５の外径からの厚みは、０．３５ｍｍである。実施例１と同様に内側電極５と外側電極８を設け、前記電極間に直流電圧５０ｋＶ／ｍｍをシリコ−ン油浴中で３０分間印加することによって、分極処理を行い、可撓性感圧素子を作成した。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、２０℃から１００℃までは変化なく一定で、初期と１００００回後でも変化はなく保持されていた。
【００２４】
（実施例５）
図８に示すように、本発明の感圧素子１２と発熱を生ずるヒータ線１３を平行に蛇行して配設した採暖器具１４を構成する。この採暖器具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。
【００２５】
【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排せつされていて、金属箔によるノイズ対策と感圧体の接触面積を大きく貢献できる。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。
【００２６】
また、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−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】
同感圧素子の導電弾性体の厚み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】
同感圧素子の導電樹脂体の厚み変化に対する発生電圧値の変化を示す図
【図７】
本発明の実施例４における感圧素子の要部断面図
【図８】
本発明の感圧素子を搭載した電気カーペットの一実施例を示す図
【図９】
従来の感圧素子の要部断面図
【符号の説明】
５  内側電極
６  感圧体脂
７  金属箔
８  外側電極
９  絶縁材
１０  導電弾性体
１１  導電樹脂体
１２  感圧素子
１３  ヒ−タ線
１４  採暖器具
１５  コントローラ