(57)【要約】【課題】導電体を外側電極として作用させることで微少な欠陥があった場合、可撓性感圧体の全てが分極できないとともに、導電体と可撓性感圧体との摩擦が高かったため、移動スピードを向上することができないという課題を有していた。【解決手段】芯電極１１に周設された可撓性感圧体１２と、可撓性感圧体１２の通路１５を有する導電体１６と、可撓性感圧体１２と導電体１６の接触抵抗を低減するために通路１５表面に形成された皮膜１７と、芯電極１１と導電体１６に接続された直流電圧発生手段２０と、可撓性感圧体１２を移動させる移動手段１８とからとからなるケーブル状圧力センサの分極装置を備えたことにより、可撓性感圧体１２と導電体１６間の摩擦を低減することができる。これにより、可撓性感圧体１２の移動スピードを向上し生産性を向上できるとともに、摩擦による可撓性感圧体１２のこすれで生じる欠陥を防ぐことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体の通路を有する導電体と、前記可撓性感圧体と導電体の接触抵抗を低減するために通路表面に形成された皮膜と、前記芯電極と導電体に接続された直流電圧発生手段と、前記可撓性感圧体を移動させる移動手段とからなるケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項２】
皮膜はフッ素樹脂である請求項１記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項３】
皮膜はシリコン樹脂である請求項１記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項４】
皮膜は通路表面に部分的に形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項５】
皮膜は撥水性能を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項６】
可撓性感圧体を加熱する加熱手段を設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項７】
可撓性感圧体が導電体に設けられた通路に配設され、前記可撓性感圧体が静止、または移動手段により移動されているとき、前記可撓性感圧体の芯電極と前記導電体の間に直流電圧を印加するケーブル状圧力センサの分極方法。
【請求項８】
可撓性感圧体を加熱する加熱手段を設けた請求項７記載のケーブル状圧力センサの分極方法。
【請求項９】
可撓性感圧体の芯電極をアース電位にして、前記芯電極と導電体の間に直流電圧を印加する請求項７または８記載のケ−ブル状圧力センサの分極方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はケーブル状圧力センサの分極装置および分極方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のケ−ブル状圧力センサは図４に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照）。図４に示すように、芯電極１１の周囲に可撓性感圧体１２を配置し、その周囲に外側電極１３と外皮１４を順次被覆して構成されている。可撓性感圧体１２としては合成ゴムや合成樹脂の中にチタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛のセラミック圧電体粉末を添加した複合体が用いられ、外側電極１３は可撓性感圧体１２の表面に銀系ゴム塗料などの導電塗料を塗着したものが用いられている。上記ケ−ブル状圧力センサの一部あるいは全面に圧力が印加されたとき、その部分の圧力センサが歪む結果、芯電極１１と外側電極１３の間に電圧が誘起され、この誘起電圧を利用して圧力を検出している。また、分極方法は、芯電極１１と外側電極１３の間に高電圧を印加して、可撓性感圧体１２を分極している（例えば、非特許文献1参照）。この分極により、セラミック粒子の自発分極の方向が電界方向に揃うので、可撓性感圧体１２に圧電性が付与される。
【特許文献１】特開昭６２−２３００７１号公報
【非特許文献１】「圧電セラミック粉末と合成ゴムとから成る圧電複合材料」紛体と工業、２２巻、１号、１９９０年ｐ５０・５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のケ−ブル状圧力センサの分極方法では、芯電極１１と外側電極１３の間に高電圧を印加したときに、可撓性感圧体１２中に微小なクラックや空孔などの欠陥が存在する場合、その欠陥部で微小放電が生じる。この微小放電により、可撓性感圧体１２の構成材料が熱的に蒸発、飛散して芯電極１１と外側電極１３間が短絡し、芯電極１１と外側電極１３間に高電圧を印加できなくなるので可撓性感圧体１２を分極できないという課題を有していた。
【０００４】
また、可撓性感圧体１２に外側電極１３を形成し、ほぼケーブル状圧力センサとして構成した後に、芯電極１１と外側電極１３の間に高電圧を印加することでしか欠陥の存在を検出できないので、歩留まりが低下するという課題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、欠陥部が存在しても全体の可撓性感圧体１２が分極できなくなることを防ぐとともに、外側電極１３を形成する前に、微小な欠陥が一定長さ範囲内に存在することを検知することで、歩留まり向上を提供することを目的とする。
【０００６】
さらに、可撓性感圧体１２を移動させる移動手段１８を設け、前記可撓性感圧体１２と導電体との接触抵抗を低減するために通路表面に形成された皮膜１７を設けることで、可撓性感圧体１２と導電体間の摩擦を低減し、移動スピードを向上することができるとともに、摩擦によって可撓性感圧体１２にこすれ等で生じる欠陥を防ぐことができ、生産性や信頼性も向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明のケーブル状圧力センサの分極装置は、芯電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体の通路を有する導電体と、前記可撓性感圧体と導電体の接触抵抗を低減するために通路表面に形成された皮膜と、前記芯電極と導電体に接続された直流電圧発生手段と、可撓性感圧体を移動させる移動手段とから構成したものである。
【０００８】
これによって、導電体が外側電極として作用するため、芯電極と導電体間に直流電圧発生手段により直流電圧を印加することにより、導電体に配設された部分の可撓性感圧体を分極する。さらに、導電体の通路表面に形成された皮膜によって前記可撓性感圧体と導電体の接触抵抗を低減するため、可撓性感圧体の移動スピードを向上し生産性を向上できるとともに、摩擦による可撓性感圧体のこすれで生じる欠陥を防ぐことができ、歩留まりや信頼性を向上することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のケーブル状圧力センサの分極装置は、可撓性感圧体の一部に欠陥部が存在しても全体の可撓性感圧体が分極できなくなることを防ぐとともに、可撓性感圧体と導電体間の摩擦を低減することができるので、可撓性感圧体の移動スピードを向上し、生産性を向上できるとともに、通路中を移動する際の摩擦による可撓性感圧体のこすれで生じる欠陥を防ぐことができるため、ケーブル状圧力センサの分極時の歩留まりや信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、芯電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体の通路を有する導電体と、前記可撓性感圧体と導電体の接触抵抗を低減するために通路表面に形成された皮膜と、前記芯電極と導電体に接続された直流電圧発生手段と、可撓性感圧体を移動させる移動手段とからなるケーブル状圧力センサの分極装置を備えたことにより、可撓性感圧体が通路中を移動する際の導電体との間での摩擦を低減することができる。これにより、可撓性感圧体の移動スピードを向上し生産性を向上できるとともに、摩擦による可撓性感圧体のこすれで生じる欠陥を防ぐことができる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明において、皮膜はフッ素樹脂で構成にすることによって、簡単な構成で可撓性感圧体と導電体間の摩擦を低減することができる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１の発明において、皮膜はシリコン樹脂で構成にすることによって、簡単な構成で可撓性感圧体と導電体間の摩擦を低減することができる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、皮膜を導電体の通路表面に部分的に形成することによって、可撓性感圧体と導電体間の摩擦を低減するとともに直流電圧発生手段からの電圧を効率良く印加することができる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、皮膜は撥水性能を有することによって、汚れ等の除去が容易になり、効率良い分極が可能となる。
【００１５】
第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、可撓性感圧体を加熱する加熱手段を備えたことにより、可撓性感圧体自身の温度を御することができ、効率良い分極が可能となるため、歩留まりを向上することができる。
【００１６】
第７の発明は、特に、可撓性感圧体が導電体に設けられた通路に配設され、可撓性感圧体が静止、または移動手段により移動されているとき、前記可撓性感圧体の芯電極と前記導電体の間に直流電圧を印加して分極する方法であり、欠陥部が存在しても全体の可撓性感圧体が分極できなくなることを防ぐとともに、外側電極層あるいは外側電極を形成する前に、微小な欠陥が一定長さ範囲内に存在することを検知することで、歩留まりを向上することができる。
【００１７】
第８の発明は、特に、可撓性感圧体を加熱する加熱手段を設けたケーブル状圧力センサの分極方法であり、信頼性の高いケーブル状圧力センサを提供することができる。
【００１８】
第９の発明は、特に、可撓性感圧体の芯電極をアース電位にして、前記芯電極と導電体の間に直流電圧を印加する分極方法であり、人体に危険な直流高電圧部分を導電体に限定できるので、人体への安全を確保できる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるケ−ブル状圧力センサの分極装置の構成を示す外観斜視図である。
【００２１】
図1においてケーブル状圧力センサは芯電極1１に周設された可撓性感圧体１２が形成される。芯電極１1として、コイル状金属線や金属細線を束ねた線などが用いられる。可撓性感圧体１２として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、クロロプレン樹脂、塩素化ポリエチレン、シリコン樹脂等の高分子母材に、チタン酸ジルコン酸鉛などの高分子材料が用いられる。この可撓性感圧体１２は可撓性感圧体１２の通路１５を有した導電体１６に配設される。導電体１６として、鉄、ステンレス、銅、黄銅、アルミニウム等の導電体を用いる。可撓性感圧体１２の通路１５としては、円形、楕円形、矩形など、可撓性感圧体１２が通過できる形状であれば問題はない。またこの通路１５は切削、研磨、放電、押出、鍛造、プレス加工によって形成した。本発明の実施の形態において、導電体１６はアルミニウムを使用し、通路１５の形状は円形とした。円形にすることによって、芯電極１１の周囲に設けた可撓性感圧体１２の形状に合わせて、均一に直流電圧を印加することができ、安定したセンサ特性を有することができる。具体的には、外形２ｍｍの可撓性感圧体１２に対して通路１５として直径４ｍｍの円形の孔を導電体１６に設けた。さらに通路１５の表面には皮膜１７を形成し、可撓性感圧体１２と導電体１６との接触抵抗を低減する構成となっている。本実施の形態において、皮膜１７はフッ素樹脂として４フッ化エチレンを使用したが、４フッ化エチレンと６フッ化プロピレンの共重合体や、４フッ化エチレン共重合体、４フッ化エチレンパーフロロプロピルビニルテーテルなどを使用してもよく、フッ素樹脂であればよい。
【００２２】
また、可撓性感圧体１２を移動させる移動手段１８として回転ドラムを使用した。この回転ドラムの回転スピードを変化させることによって、可撓性感圧体１２が導電体１６内に配設される時間、言い換えれば分極時間を容易に調整することが可能となる。また、移動手段１８を設けることによって、自動化することができるため、歩留まりを向上することができる。
【００２３】
さらに、皮膜１７によって可撓性感圧体１２と導電体１６との摩擦を低減することができるので、移動手段１８のスピードを上げても、導電体１６との擦れによって可撓性感圧体１２に欠陥が生じることを抑制できる。このため、移動スピードの増加も図ることができ、歩留まりや生産性を向上することが可能となる。また、移動スピードを４ｍ／分に設定した場合、皮膜１７を設けない場合の可撓性感圧体１２は、１０ｍに４カ所の亀裂が生じたが、本実施の形態の場合では亀裂箇所は発生しなかった。
【００２４】
また、導電体１６はリード線１９ｂによって電気的に接続される。リード線１９ａは電気的に直流電圧発生手段２０の正極または負極に接続され、芯電極１１はリード線１９ａを介して電気的に直流電圧発生手段２０の他の極に接続される。このように接続して、可撓性感圧体１２を直流電圧発生手段２０により、芯電極１１と導電体１６間に高電圧が印加されるので、可撓性感圧体１２が分極される。本実施の形態において印加電圧は８ｋｖ／ｍｍで分極を行った。特に、可撓性感圧体１２の芯電極１１をアース電位にして、芯電極１１と導電体１６の間に直流電圧を印加することで、人体に危険な直流高電圧部分を導電体１６に限定できるので人体への安全を確保できる。また、可撓性感圧体１２の中に微少な欠陥が含まれ、その部分が導電体１６に配設されているとき、欠陥部で生じる微少な放電により導電体１６と芯電極１１間に高電流が流れ、短絡するために分極できなくなるが、欠陥部が導電体１６から脱離し、導電体１６に配設されている可撓性感圧体１２中に欠陥がなければ、導電体１６と芯電極１１間の絶縁性は再び回復するので、分極が可能となる。
【００２５】
このように本発明の分極装置によれば、可撓性感圧体の欠陥を含む部分が導電体１６に配設されているときのみ、分極はできないがそれ以外の場合は分極可能となる。従って、欠陥の存在により可撓性感圧体１２が全体にわたって分極できなくなることはない。
【００２６】
なお、本実施の形態において皮膜１７はフッ素樹脂を使用したが、シリコン樹脂でも同様の効果が得られた。
【００２７】
また、皮膜１７に撥水性能を持たせることによって、通路１５表面に付着したゴミや可能性圧電体１２に含まれる揮発性物質などを容易に除去することができるため、直流電圧発生手段２０からの電圧をロスすることなく、均一に分極することができるので効率良い分極が可能となる。
【００２８】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるケーブル状圧力センサの分極装置の一部断面図である。図２において実施の形態１と異なるところは、被膜１７を導電体１６の通路１５表面に部分的に形成している点である。なお、第１の実施の形態と同一部材は同じ符号を付けている。
【００２９】
本構成にすることによって、被膜１７を介すことなく可撓性感圧体１２に直流電圧発生手段２０からの電圧を印加することができるため、皮膜１７による電圧ロスを低減でき、効率良い分極が可能となる。さらに、被膜１７を部分的に形成することで可撓性感圧体１２と導電体１６間の摩擦を低減することができるので、導電体１６との擦れによって可撓性感圧体１２に欠陥が生じることを抑制できる。この結果、導電体１６との擦れによって可撓性感圧体１２に欠陥が生じることを抑制でき、移動スピードの増加が図れ、歩留まりや生産性を向上することが可能となる。
【００３０】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３におけるケーブル状圧力センサの外観斜視図である。図３において実施の形態１および２と異なるところは、可撓性感圧体１２を加熱する加熱手段２１を設けた点である。なお、第１の実施の形態と同一部材は同じ符号を付けている。
【００３１】
図３に示すように、本実施の形態において加熱手段２１は導電体１６を加熱するヒータによって構成したものである。
【００３２】
可撓性感圧体１２を分極するときの温度は、それが使用される温度以上でおこなうことが望ましい。それは熱によって可撓性感圧体１２を構成する高分子や添加剤等が熱膨張や組成変形を生じ、分極によってそろった自発分極の方向がずれるため、圧電特性が低下する恐れがあるためである。このため、加熱手段２１によって可撓性感圧体１２の温度を適切に保持し分極することによって、信頼性の高いケーブル状圧力センサを実現することができる。
【００３３】
さらに、加熱することによって可撓性感圧体１２表面は柔らかくなるため、導電体１６の通路１５との密着性が増加し、導電体１６と可撓性感圧体１２との摩擦が増加する。このため、移動手段１８のスピードを低下あるいは、可撓性感圧体１２自身にこすれ等による微小な亀裂や欠陥が生じていた。しかし本実施の形態においては、皮膜１７によって、可撓性感圧体１２と導電体１６間の摩擦等を低減できるため、加熱しても、導電体１６との擦れによって可撓性感圧体１２に欠陥が生じることを抑制できるとともに、移動スピードの増加が図れ、歩留まりや生産性を向上することが可能となる。さらに皮膜１７が撥水性能を有することによって、可撓性感圧体１２中に含まれる揮発成分の導電体１６への付着も抑制できるため、効率よい分極も可能となる。
【００３４】
なお、本実施の形態において加熱手段２１は導電体１６を加熱する構成としたが、可撓性感圧体１２が加熱できればこれに限るものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかるケ−ブル状圧力センサの分極装置およびその分極方法は、欠陥部が存在しても全体の可撓性感圧体が分極できなくなることを防ぐとともに、被膜を形成することによって、可撓性感圧体と導電体間の摩擦を低減することができるので、可撓性感圧体の移動スピードを向上し、生産性を向上できるとともに、通路表面との摩擦による可撓性感圧体のこすれで生じる欠陥を防ぐことができるので、安定して分極することができる分極装置である。このため、ケーブル状圧力センサに限らず、分極が必要な圧電体の分極に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１における分極装置の構成を示す外観斜視図
【図２】本発明の実施の形態２における分極装置の構成を示す一部断面図
【図３】本発明の実施の形態３における分極装置の構成を示す外観斜視図
【図４】従来の分極装置の構成を示す外観見取り図
【符号の説明】
【００３７】
１１  芯電極
１２  可撓性感圧体
１３  外部電極
１４  外皮
１５  通路
１６  導電体
１７  被膜
１８  移動手段
１９  リード線
２０  直流電圧発生手段
２１  加熱手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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