(57)【要約】【課題】微少な欠陥があった場合でも、可撓性感圧体を分極できるようにすること。【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を形成し空気孔１６を有する導電体１７と、芯電極１１と導電体１７に接続された直流電圧発生手段１９とから構成されている。これによって、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。【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形成した導電体と、前記芯電極と前記導電体に接続された直流電圧発生手段とを備えたケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項２】
導電体に空気孔を形成した請求項１記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項３】
導電体の少なくとも一部分をメッシュ状に形成した請求項１記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項４】
可撓性感圧体の通路の断面を円形状とした請求項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】
可撓性感圧体を昇温する加熱手段を備えた請求項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】
加熱手段は導電体を加熱することで可撓性感圧体を昇温する請求項５記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項７】
加熱手段は温風を発生する温風発生手段によって構成された請求項５記載のケーブル状圧力センサの分極装置。
【請求項８】
可撓性感圧体を移動させる移動手段を設けた請求項１〜７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９】
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と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１０】
可撓性感圧体を加熱する加熱手段を設けた請求項９記載のケーブル状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、前記芯電極と導体の間に直流電圧を印加する請求項９または１０に記載のケ−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その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５に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照）。図５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感圧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。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。また、分極方法は、芯電極１と外側電極３の間に高電圧を印加して、可撓性感圧体２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４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るので可撓性感圧体２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２に外側電極３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を目的とする。さらに導体内に空気孔を設けることによって、導電体へ揮発成分の残留物の付着を防ぐことができ、安定して分極することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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形成した導電体と、前記内部電極と導電体に接続された直流電圧発生手段とを備えたものである。
【０００７】
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ことができる。さらに導体内に空気孔を設けることによって、可撓性感圧体に含まれる添加剤などの揮発成分を外気に逃がすことができるので、導電体へ揮発成分の残留物の付着を防ぐことができる。このため、分極を阻害することなく可撓性感圧体を分極することができ、安定した特性を有するケーブル状圧力センサを提供することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のケーブル状圧力センサは、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、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。さらに導体内に空気孔を設けることによって、導電体へ揮発成分の残留物の付着を防ぐことができ、安定して分極することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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形成した導電体と、前記芯電極と導電体に接続された直流電圧発生手段とからケーブル状圧力センサの分極装置を構成することにより、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。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明の導電体を部分的に孔を設けて空気孔を形成することにより、容易な構成で導電体へ揮発成分の残留物の付着を防ぐことができ、安定して分極することができる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１の発明の導電体を少なくとも一部分をメッシュ形状として空気孔を形成することによって、容易な構成で導電体へ揮発成分の残留物の付着を防ぐことができ、安定して分極することができる。
【００１２】
第４の発明は、特に第１〜第３のいずれか１つの発明の可撓性感圧体の通路の断面を円形とすることによって、可撓性感圧体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。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の分極装置に、可撓性感圧体を加熱する加熱手段を設けることによって、可撓性感圧体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。
【００１４】
第６の発明は、特に、第５の発明の加熱手段を導電体を加熱する構成にすることによって、容易に可撓性感圧体を加熱することができる。
【００１５】
第７の発明は、特に、第５の発明の加熱手段を温風を発生する温風発生手段によって構成することによって、温度分布を低減することができ、安定して分極処理を施すことができる。
【００１６】
第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明の分極装置に可撓性感圧体を移動させる移動手段を設けることによって、自動化することができ、歩留まりを向上することができる。
【００１７】
第９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。
【００１８】
第１０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。
【００１９】
第１１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。
【００２０】
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。
【００２１】
（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。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、空気孔１６を形成した導電体１７に配設される。導電体１７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。
【００２２】
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行った。本発明の実施の形態において、導電体１７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１７に設けた。さらに導電体１７には分極時や加熱した際に可撓性感圧体１２から発生する添加剤等の揮発成分を外気に逃がすための空気孔１６を設けている。
【００２３】
本実施の形態において空気孔１６はメッシュ形状とした。特にメッシュ形状にすることによって、外部から可撓性感圧体１２の分極の様子を見ることができるので、万が一不具合が起きた場合にも、その不具合箇所を容易に見つけることができる。導電体１７はリード線１８ｂによって電気的に接続される。リード線１８ａは電気的に直流電圧発生手段１９の正極または負極に接続され、芯電極１１はリード線１８ａを介して電気的に直流電圧発生手段１９の他の極に接続される。
【００２４】
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１９により、芯電極１１と導電体１７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１７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１７に限定できるので人体への安全を確保できる。
【００２５】
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１７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１７と芯電極１１間が短絡するため分極できなくなる。しかし、欠陥部が導電体１７から脱離し、導電体１７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１７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。このように本発明の分極装置によれば、欠陥を含む部分が導電体１７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】
また、放電が生じた時点の可撓性感圧体１２に欠陥が存在することは明らかである。従って、外側電極１３が形成される前に欠陥が一定長さの可撓性感圧体１２に存在することが検出できるので、ケーブル状圧力センサとして完成した後、その欠陥部を容易に除去できる。これにより、製造を安定化できると共に、歩留まりも向上できる。
【００２７】
さらに、放電した際に可撓性感圧体１２の一部分が高温に曝されるため、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。このとき空気孔１６がない場合には導電体１７の通路１５の可撓性感圧体１２側に付着することとなる。この結果、直流電圧発生手段１９から印加される電圧は付着物を介して可撓性感圧体１２に印加されることとなり、実際に可撓性感圧体１２に印加される電圧は低減するおそれがあるとともに、付着物がない部分との差が生じてしまい安定した分極ができない可能性がある。しかし、本発明においては空気孔１６を設けているため万が一、揮発成分が発生しても空気孔１６を介して外気に逃げるため、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。
【００２８】
なお本実施の形態において導電体１７及び通路１５を円形としたが、導電体１７と通路１５を凹状にし、空気孔１６を設けた導電性の板を凹状の導電体１７の上部に蓋のように配設しても同様の効果が得られる。
【００２９】
（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要部断面図である。図２において、実施の形態１と異なるところは、可撓性感圧体を加熱する加熱手段２０を設けた点である。なお、実施の形態１と同一部材は同じ符号を付けている。また、図２に示すように、本実施の形態において加熱手段２０は導電体１７を加熱するヒータ２１によって構成したものである。
【００３０】
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２０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。
【００３１】
また、高温で分極することによって、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。このとき空気孔１６がない場合には導電体１７の通路１５の可撓性感圧体１２側に付着する場合があるが、本発明の分極装置では空気孔１６を設けているため、揮発成分が発生しても空気孔１６を介して外気に逃げるため、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。
【００３２】
なお、本発明の形態において加熱手段２０として導電体１７を加熱するヒータ２１を使用したが、図３に示すように加熱手段２０として温風を発生する温風発生手段２２を使用しても同様の効果が得られる。
【００３３】
（実施の形態３）
図４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要部外観図である。図４において、実施の形態１及び２と異なるところは可撓性感圧体１２を移動させる移動手段２３を設けた点である。なお、実施の形態１、２と同一部材は同じ符号を付けている。
【００３４】
図４に示すように可撓性感圧体１２を導電体１７に配設し、移動させる移動手段２３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１７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。さらに移動手段２３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。
【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共に、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必要な技術分野等の用途にも適用可能である。
【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外観斜視図
【図３】本発明の実施の形態２における分極装置の構成を示す外観斜視図
【図４】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５】従来の分極装置の構成を示す平面図
【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  空気孔
１７  導電体
１８  リード線
１９  直流電圧発生手段
２０  加熱手段
２１  ヒータ
２２  温風発生手段
２３  移動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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