(57)【要約】【課題】欠陥部が存在しても全体の可撓性感圧体が分極でき、かつ外側電極を形成する前に、微小な欠陥が存在することを検知できる圧力センサの分極装置を提供する。【解決手段】芯電極１１に周設された可撓性感圧体１２を導電体１６の通路１５に移動可能に配設し、可撓性感圧体１２の芯電極１１と導電体１６の間に直流電圧を印加して分極するようにした。これによって、可撓性感圧体１２に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、外側電極を形成する前に、微小な欠陥が存在することを検知でき、歩留まりの向上をはかることができる。【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導電体の通路において移動させる移動手段とを備えた圧力センサの分極装置。
【請求項２】
可撓性感圧体と導電体との間に気体を送る送風手段を備えた請求項１に記載の圧力センサの分極装置。
【請求項３】
導電体には送風手段からの気体を通過させる通気孔を設けた請求項２に記載の圧力センサの分極装置。
【請求項４】
可撓性感圧体を加熱する加熱手段を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力センサの分極装置。
【請求項５】
加熱手段は導電体を加熱する構成とした請求項４に記載の圧力センサの分極装置。
【請求項６】
加熱手段は送風手段が送る気体を加熱する構成とした請求項４に記載の圧力センサの分極装置。
【請求項７】
導電体は排気孔を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧力センサの分極装置。
【請求項８】
芯電極に周設された可撓性感圧体を導電体の通路に配設し、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圧力センサの分極方法。
【請求項９】
可撓性感圧体と導電体との間に気体を送るようにした請求項８に記載の圧力センサの分極方法。
【請求項１０】
加熱手段により可撓性感圧体を加熱する請求項８または９に記載の圧力センサの分極方法。
【請求項１１】
可撓性感圧体の芯電極をアース電位にして、芯電極と導電体の間に直流電圧を印加する請求項８〜１０のいずれか１項に記載の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などの圧力センサの分極装置およびその分極方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ケーブル状圧力センサとしては、図６に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、図に示すように、芯電極１の周囲に可撓性感圧体２を配置し、その周囲に外側電極３と外皮４を順次被覆して構成されている。可撓性感圧体２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３は可撓性感圧体２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。そして、ケー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１と外側電極３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。
【０００４】
ここで、可撓性感圧体２の分極方法としては、一般的に、芯電極１と外側電極３の間に高電圧を印加することにより、可撓性感圧体２を分極している。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２に圧電性が付与される。
【特許文献１】特開昭６２−２３００７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の圧力センサにおける分極方法では、芯電極１と外側電極３の間に高電圧を印加したときに、可撓性感圧体２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２の構成材料が熱的に蒸発、飛散して芯電極１と外側電極３間が短絡し、芯電極１と外側電極３間に高電圧を印加できなくなり、可撓性感圧体２の分極ができないという課題がある。
【０００６】
また、可撓性感圧体２に外側電極３を形成し、ほぼ圧力センサとして構成した後に、芯電極１と外側電極３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もあった。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、可撓性感圧体に欠陥部が存在しても全体の可撓性感圧体が分極できるとともに、外側電極を形成する前に、微小な欠陥が存在することを検知でき、歩留まりの向上をはかった圧力センサの分極装置およびその分極方法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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の圧力センサの分極装置およびその分極方法は、芯電極に周設された可撓性感圧体を導電体の通路に移動可能に配設し、可撓性感圧体の芯電極と導電体の間に直流電圧を印加して分極するようにしたものである。
【０００９】
これによって、可撓性感圧体に欠陥部が存在しても全体の可撓性感圧体が分極できるとともに、外側電極を形成する前に、微小な欠陥が存在することを検知して、歩留まりの向上をはかることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の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るとともに、外側電極を形成する前に、微小な欠陥が存在することを検知して、歩留まりの向上をはかることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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導電体の通路において移動させる移動手段とを備えた圧力センサの分極装置とすることにより、可撓性感圧体に欠陥部が存在しても全体の可撓性感圧体が分極できるとともに、外側電極を形成する前に、微小な欠陥が存在することを検知して、歩留まりの向上をはかることができる。
【００１２】
第２の発明は、特に、第１の発明において、可撓性感圧体と導電体との間に気体を送る送風手段を備えたことにより、可撓性感圧体と導電体間の摩擦を気体により低減することができ、可撓性感圧体の移動スピードをあげて生産性を向上することができるとともに、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。
【００１３】
第３の発明は、特に、第２の発明において、導電体には送風手段からの気体を通過させる通気孔を設けたことにより、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。
【００１４】
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、可撓性感圧体を加熱する加熱手段を設けたことにより、可撓性感圧体自身の温度を制御することができ、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。
【００１５】
第５の発明は、特に、第４の発明において、加熱手段は導電体を加熱する構成としたことによって、導電体を介して可撓性感圧体を容易に加熱することができる。
【００１６】
第６の発明は、特に、第４の発明において、加熱手段は送風手段が送る気体を加熱する構成としたことによって、温度分布を良くし、安定して分極処理を施すことができる。
【００１７】
第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、導電体は排気孔を有することにより、導電体の通路内面へ可撓性感圧体の揮発成分の残留物が付着することを防ぐことができ、安定して分極することができる。
【００１８】
第８の発明は、芯電極に周設された可撓性感圧体を導電体の通路に配設し、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圧力センサの分極方法とすることにより、可撓性感圧体に欠陥部が存在しても全体の可撓性感圧体が分極できるとともに、外側電極を形成すＡる前に、微小な欠陥が存在することを検知して、歩留まりの向上をはかることができる。
【００１９】
第９の発明は、特に、第８の発明において、可撓性感圧体と導電体との間に気体を送るようにしたことにより、可撓性感圧体と導電体間の摩擦を気体により低減することができ、可撓性感圧体の移動スピードをあげて生産性を向上することができるとともに、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、信頼性の高い圧力センサの分極方法とすることができる。
【００２０】
第１０の発明は、特に、第８または第９の発明において、加熱手段により可撓性感圧体を加熱することにより、可撓性感圧体自身の温度を制御して、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。
【００２１】
第１１の発明は、特に、第８〜第１０のいずれか１つの発明において、可撓性感圧体の芯電極をアース電位にして、芯電極と導電体の間に直流電圧を印加することにより、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。
【００２２】
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。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧力センサの分極装置およびその分極方法を示すものである。
【００２４】
図は、ケーブル状圧力センサにおける可撓性感圧体を分極している状態を示しており、芯電極１１に可撓性感圧体１２が周設されている。芯電極１１としては、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としては、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、シリコン樹脂などの高分子母材に、チタン酸ジルコン酸鉛などの高分子材料が用いられる。
【００２５】
そして、この可撓性感圧体１２は、導電体１６に形成した通路１５内に移動自在に配設されている。導電体１６としては、鉄、ステンレス、銅、黄銅、アルミニウムなどの導電部材を用いる。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いずれの形状でも問題はない。また、この通路１５は、切削、研磨、放電、押出、鍛造、プレス加工などの方法によって形成されるものである。本実施の形態においては、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、可撓性感圧体１２に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円形の孔を導電体１６に設けた。この導電体１６は可撓性感圧体１２の分極において外側電極として作用するものである。
【００２６】
また、可撓性感圧体１２と導電体１６との間に気体を送る送風手段１７を備えており、この送風手段１７によって、可撓性感圧体１２と導電体１６間に気体を送風することで、可撓性感圧体１２と導電体１６との摩擦を低減し、可撓性感圧体１２の移動が円滑に行えるような構成としている。
【００２７】
また、可撓性感圧体１２を導電体１６の通路１５において移動させる移動手段１８を備えている。この移動手段１８としては芯電極１１を巻き取ることにより可撓性感圧体１２を移動させる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、分極を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。なお、既述したとおり、送風手段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構成としているので、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が抑制できる。このため、移動スピードの増加も図ることができ、歩留まりや生産性および信頼性を向上することが可能となる。
【００２８】
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。このように接続したことにより、可撓性感圧体１２が静止または移動手段１８により移動されているとき、直流電圧発生手段２０により芯電極１１と前記導電体１６の間に直流電圧を印加することで、可撓性感圧体１２が分極される。
【００２９】
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、人体への安全を確保できる。
【００３０】
ここで、可撓性感圧体１２の分極中、可撓性感圧体１２に微小な欠陥が含まれ、その部分が導電体１６に配設されているとき、欠陥部で生じる微小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。しかし、可撓性感圧体１２が移動し、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。なお、分極された可撓性感圧体１２は、例えば、図６に示した従来例のように、外部電極と外皮が施されてケーブル状圧力センサを構成するものである。
【００３１】
このように、本実施の形態における圧力センサの分極装置およびその分極方法は、欠陥部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、欠陥部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。また、可撓性感圧体１２に外側電極や外皮を形成する前に、微小な欠陥が一定長さ範囲内に存在することを検知でき、歩留まりの向上をはかることができるものである。
【００３２】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における圧力センサの分極装置およびその分極方法を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００３３】
本実施の形態において、実施の形態１と異なる点は、導電体１６の壁面に送風手段１７からの流動気体を通過させる通気孔２１を複数個設けていることである。
【００３４】
これにより、通気孔２１を通して可撓性感圧体１２と導電体１６との間に気体を送り、移動時における可撓性感圧体１２と導電体１６間の摩擦を気体により低減している。
【００３５】
このように、本実施の形態における圧力センサの分極装置およびその分極方法は、導電体１６に気体を通過させる通気孔２１を設けるという簡単な構成で、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することができる。この結果、可撓性感圧体１２の移動スピードをあげて、歩留まりや生産性を向上することが可能となる。
【００３６】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における圧力センサの分極装置およびその分極方法を示すものである。実施の形態１、２と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態において、実施の形態１と異なる点は、可撓性感圧体１２を加熱する加熱手段２２を設けたことである。本実施の形態においては、加熱手段２２はヒータを備えており、導電体１６を介して可撓性感圧体１２を間接的に加熱する構成としたものであるが、この構成に限られるものではない。
【００３８】
ここで、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行うことが望ましい。これは、熱によって可撓性感圧体１２を構成する高分子や添加剤などが熱膨張や組成変形を生じ、分極によって揃った自発分極の方向がずれ、圧電特性が低下する恐れがあるためである。
【００３９】
本実施の形態における圧力センサの分極装置およびその分極方法では、加熱手段２２を制御することにより、可撓性感圧体１２自身の温度を容易に制御することができるため、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、効率良い分極が可能となり、歩留まりを向上させることができる。
【００４０】
なお、例えば、図４に示すように、加熱手段２２を送風手段１７に近接配置させて、加熱手段２２により送風手段１７が送る気体を直接的あるいは間接的に加熱し、加熱された気体により可撓性感圧体１２を加熱する構成にしてもよい。この構成にすることによって、温度分布を良くし、安定して分極処理を施すことができる。
【００４１】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４における圧力センサの分極装置およびその分極方法を示すものである。実施の形態１〜３と同一要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
本実施の形態において、実施の形態１〜３と異なる点は、導電体１６の壁面に排気孔２３を複数個設けたことである。なお、本実施の形態においては、送風手段１７が可撓性感圧体１２と導電体１６との間に直接的に気体を送るように配備されている。
【００４３】
ここで、可撓性感圧体１２を高温で分極すると、可撓性感圧体１２に含まれる添加剤などの揮発成分が蒸発することがある。このとき、排気孔２３がない場合は、添加剤などの揮発成分が導電体１６の通路１５の可撓性感圧体１２側、すなわち、通路１５の内面に付着する場合があるが、本実施の形態における圧力センサの分極装置およびその分極方法では、排気孔２３を設けているため、揮発成分が発生しても可撓性感圧体１２と導電体１６との間に送られた気体とともに排気孔２３から外へ逃げる。このため、添加剤などの揮発成分が通路１５内に付着することがなく、安定して電圧を印加することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態における排気孔２３は、導電体１６に孔をあけた構成としたが、導電体１６の一部あるいは全体をメッシュ形状とし、これを排気孔として機能させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる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るとともに、外側電極を形成する前に、微小な欠陥が存在することを検知して、歩留まりの向上をはかることができるので、ケーブル状圧力センサに限らず、分極が必要な圧力センサ全般に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態１における圧力センサの分極装置およびその分極方法を示す外観斜視図
【図２】本発明の実施の形態２における圧力センサの分極装置およびその分極方法を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態３における圧力センサの分極装置およびその分極方法を示す外観斜視図
【図４】同圧力センサの分極装置およびその分極方法の他の構成を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態４における圧力センサの分極装置およびその分極方法を示す外観斜視図
【図６】従来のケーブル状圧力センサの構成を示す側面図
【符号の説明】
【００４７】
１１  芯電極
１２  可撓性感圧体
１５  通路
１６  導電体
１７  送風手段
１８  移動手段
１９ａ、１９ｂ  リード線
２０  直流電圧発生手段
２１  通気孔
２２  加熱手段
２３  排気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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