(57)【要約】【課題】従来のケーブル状圧力センサは、制御回路と接続するリード部材の引張り強度が弱く、生産性に劣るという課題を有していた。【解決手段】芯電極８に順次周設された可撓性感圧体９、可撓性外電極１０とこの可撓性外電極１０に電気的、および機械的に接続されたリード部材１１とからなり、リード部材１１を可撓性外電極１０の長手方向に沿って配設した構成とすることにより、リード部材１１の機械的強度を高くすることができるとともに、リード部材１１を後付する工程を無くすることができる。また、センサを硬化させる被覆処理を必要としないので芯電極８と可撓性外電極１０の間に誘起される電圧の低下を抑制することができる。【選択図】図１
2005098993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側電極としての導電金属を含む芯電極と、前記芯電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体に周設された可撓性外電極と、前記可撓性外電極に電気的、および機械的に接続されたリード部材とからなり、前記リード部材は前記可撓性外電極の長手方向に沿って配設されたケーブル状圧力センサ。
【請求項２】
内側電極としての導電金属を含む芯電極と、前記芯電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体に周設された可撓性外電極と、前記可撓性外電極に電気的、および機械的に接続され、前記可撓性外電極に沿って配設されたリード部材と、前記リード部材の一端と前記芯電極の一端とが接続された電気抵抗体と、他端の前記リード部材と前記芯電極に接続された断線・ショート検知回路を有する外部制御回路を備えたケーブル状圧力センサ。
【請求項３】
可撓性感圧体は、主成分が有機高分子とセラミック圧電体粒子とからなる請求項１または２に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項４】
可撓性外電極は、導電性弾性体からなる被覆層である請求項１〜３のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項５】
導電性弾性体は、主成分が有機高分子と導電性粒子の混合物である請求項４に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項６】
有機高分子は、主成分が熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも１種を含む請求項３または５に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項７】
導電性粒子は、主成分がＣ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉの少なくとも１種を含む請求項５に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項８】
リード部材は、可撓性感圧体と可撓性外電極との間に配設された請求項１〜７のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項９】
リード部材は、可撓性感圧体の外表面に前記リード部材が重ならない状態で巻回された請求項１〜８のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項１０】
リード部材は、可撓性外電極の内部に埋設された請求項１〜７のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項１１】
リード部材は、可撓性外電極の外表面に配設された請求項１〜７のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項１２】
リード部材は、可撓性外電極の外表面に前記リード部材が重ならない状態で巻回された請求項１〜７または１１のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項１３】
リード部材は、金属線からなる請求項１〜１２のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項１４】
リード部材は、金属箔のいずれか１種からなる請求項１〜１２のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項１５】
リード部材は、金属編組のいずれか１種からなる請求項１〜１２のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項１６】
リード部材は、主成分がＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、ステンレスの少なくとも１種からなる請求項１〜１５のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項１７】
可撓性外電極の外表面に電気絶縁性弾性体からなる被覆層を形成した請求項１〜１６のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項１８】
電気絶縁性弾性体は、主成分が熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも１種を含む請求項１７に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項１９】
電気抵抗体と、少なくとも前記電気抵抗体と接続された前記リード部材および前記芯電極の接続部に電気絶縁性の保護層を備えた請求項２に記載のケーブル状圧力センサ。
【請求項２０】
電気絶縁性の保護層は、主成分が熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも１種を含む請求項１９に記載のケーブル状圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機高分子と圧電体粒子からなる感圧体とした可撓性を有するケーブル状圧力センサの構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のケーブル状圧力センサは図１２に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照）。図１２に示すように、線状導電材１と導電ゴム２とから構成された芯電極３の周囲に可撓性感圧体４を配置し、その周囲に外皮電極層５と熱収縮チューブ６を順次被覆し、さらに熱収縮チューブ６の一方の端部から芯電極３と外皮電極層５を露出させ、リード線７を芯電極３と外皮電極層５に接続して構成されている。可撓性感圧体４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、外皮電極層５は可撓性感圧体４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３と外皮電極層５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。
【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】
【０００３】
しかしながら、前記従来のケーブル状圧力センサは、芯電極３が洗浄導電材１とゴム２、外皮電極層５が導電塗料の塗着による被覆層を用いているため、リード線７の接続には溶接などのような機械的強度の強い接合ができず、リード線７の接続部の機械的強度が低いという課題を有していた。
【０００４】
また、導電塗料の塗着による被覆層は、ケーブル状圧力センサに押圧が繰り返えされると亀裂やひび割れが発生し、断線する可能性を有していた。
【０００５】
またリード線７は、熱収縮チューブ６を被覆後、一方の端部の芯電極３と外皮電極層５を露出させて接続処理されているので、生産性が低いという課題を有していた。
【０００６】
また、外皮電極層５の周囲に被覆されている熱収縮チューブ６は熱収縮によって硬化するため、熱収縮チューブ６に圧力が印加されたとき、その部分の歪み量が少なくなることによって芯電極３と外皮電極層５の間に誘起される電圧が小さくなり、センサとしての感度が低くなるという課題を有していた。
【０００７】
さらに、一般的に図１２に示す構成のケーブル状圧力センサは、断線やショート等の検査工程やケーブル状圧力センサを用いて２次加工した際の断線やショート等の検査確認の容易性を考えた場合に、ケーブルの両端での検査作業は非常に手間を有するとともに、市場で使用中に何らかの原因で断線やショート等が発生した場合、断線やショート等の検知機能がないと誤動作の原因となる可能性を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、リード線の接合部の機械的強度が高く、生産性、耐久性、信頼性、感度の高いケーブル状圧力センサ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】
【０００９】
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は、芯電極に周設された可撓性感圧体と、この可撓性感圧体に周設された可撓性外電極と、この可撓性外電極に電気的、および機械的に接続されたリード部材とからなり、リード部材を可撓性外電極の長手方向に沿って配設した構成としたものである。
【００１０】
これによって、リード部材の機械的強度を高くすることができるとともに、リード部材を後付する工程を無くすることができる。また、可撓性外電極に電気的、機械的に接続されたリード部材は機械的強度が高いのでケーブル状圧力センサに押圧が繰り返えされ、可撓性外電極に亀裂が発生し分断されてもリード部材が可撓性外電極と電気的に接続されているので断線の発生を防止することができ、センサとしての耐久性を向上させることができる。また、センサを硬化させる被覆処理を必要としないので芯電極と可撓性外電極の間に誘起される電圧の低下を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明のケーブル状圧力センサは、芯電極に周設された可撓性感圧体と、この可撓性感圧体に周設された可撓性外電極と、この可撓性外電極に電気的、および機械的に接続され、前記可撓性外電極の長手方向に沿って配設されたリード部材と、このリード部材の一端と芯電極の一端とが接続された電気抵抗体と、他端の前記リード部材と前記芯電極に接続された断線・ショート検知回路を有する外部制御回路を備えた構成としたものである。
【００１２】
これによって、ケーブル状圧力センサに接続された外部制御回路側からバイアス電圧を印加し、リード部材と芯電極の間に接続された電気抵抗体間の分圧の変化を監視することにより、芯電極の断線や芯電極と可撓性外電極のショートを検出することができるのでセンサとしての誤動作を防止することができ、高い信頼性を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のケーブル状圧力センサは、リード部材が可撓性外電極の長手方向に沿って電気的、機械的に接続されているので、リード部材の機械的強度を高くすることができ、センサとしての耐久性、信頼性を向上させることができる。また、可撓性外電極に直接、リード部材を電気的、機械的に接続することにより、リード部材を後付する必要が無くなるのでセンサの生産性を向上させることができる。また、ケーブル状圧力センサに押圧が繰り返えされ、可撓性外電極に亀裂が発生し電気的に分断されてもリード部材が可撓性外電極と電気的に接続を維持することができるので断線の発生を防止することができ、センサとしての耐久性を向上させることができる。また、センサ全体を硬化させる熱収縮チューブなどの被覆処理を必要としないので芯電極と可撓性外電極の間に誘起される電圧の低下を抑制することができ、センサとしての感度の低下を防止することができる。
【００１４】
また、リード部材と芯電極の間に断線・ショート検出用の電気抵抗体を設けることにより芯電極の断線および芯電極と可撓性外電極のショートを検知することができ、センサとしての信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の発明は、内側電極としての導電金属を含む芯電極と、芯電極に周設された可撓性感圧体と、可撓性感圧体に周設された可撓性外電極と、可撓性外電極に電気的、および機械的に接続されたリード部材とからなり、リード部材を前記可撓性外電極の長手方向に沿って配設することにより、リード部材の機械的強度を高くすることができるのでセンサとしての耐久性、信頼性を向上させることができる。また、可撓性外電極に直接、リード部材を電気的、機械的に接続することにより、リード部材を後付する必要が無くなり、センサの生産性を向上させることができる。また、可撓性外電極に電気的、機械的に接続されたリード部材は機械的強度が高いのでケーブル状圧力センサに押圧が繰り返えされ、可撓性外電極に亀裂が発生し分断されてもリード部材が可撓性外電極との電気的接続を維持することができるので断線の発生を防止することができ、センサとしての耐久性を向上させることができる。また、センサ全体を硬化させる熱収縮チューブなどの被覆処理を必要としないので芯電極と可撓性外電極の間に誘起される電圧の低下を抑制することができ、センサとしての感度の低下を防止することができる。
【００１６】
第２の発明は、本発明のケーブル状圧力センサは、芯電極に周設された可撓性感圧体と、この可撓性感圧体に周設された可撓性外電極と、この可撓性外電極に電気的、および機械的に接続され、前記可撓性外電極に沿って配設されたリード部材と、このリード部材の一端と芯電極の一端とが接続された電気抵抗体と、他端の前記リード部材と前記芯電極に接続された外部制御回路を備えることにより、ケーブル状圧力センサに接続された断線・ショート検知回路を備えた外部制御回路側からバイアス電圧を印加し、リード部材と芯電極の間に接続された電気抵抗体間の分圧の変化を監視することにより芯電極の断線や芯電極と可撓性外電極のショートを検出することができるのでセンサとしての誤動作を防止することができ、高い信頼性を実現することができる。
【００１７】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の可撓性感圧体を主成分が有機高分子とセラミック圧電体粒子とから構成することにより、セラミック圧電体粒子の有する優れた圧電特性と有機高分子の有する優れた可撓性の特性を両立させることができる。
【００１８】
第４の発明は、特に、第１〜第３の発明の可撓性外電極を導電性弾性体からなる被覆層で構成することにより、外電極に優れた弾性と可撓性を付与することができるので可撓性感圧体の圧電特性と可撓性の低下を防止することができ、センサの感度の低下を抑制することができる。
【００１９】
第５の発明は、特に、第４の発明の導電性弾性体を主成分が有機高分子と導電性粒子の混合物で構成することにより、導電性粒子の有する優れた導電性と有機高分子の有する優れた可撓性の特性を両立させることができる。
【００２０】
第６の発明は、特に、第３または第５の発明の有機高分子を主成分が熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも１種を用いることにより、可撓性感圧体と可撓性外電極に、より優れた弾性と可撓性を付与することができるのでセンサの感度を向上させることができる。
【００２１】
第７の発明は、特に、第５の発明の導電性粒子を主成分がＣ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉの少なくとも１種を用いることにより、優れた導電性を発現させることができ、電極としての機能をさらに向上させることができる。
【００２２】
第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明のリード部材を可撓性感圧体と可撓性外電極との間に配設することにより、リード部材が可撓性感圧体と可撓性外電極に挟持された状態となるのでリード部材と可撓性外電極の引張り強度を高くすることができる。
【００２３】
第９の発明は、特に、第１〜第８のいずれか１つの発明のリード部材を可撓性感圧体の外表面にリード部材が重ならない状態で巻回することにより、リード部材が可撓性感圧体と可撓性外電極に接触する面積を大きくすることができるのでリード部材と可撓性外電極との引張り強度を向上させることができる。
【００２４】
第１０の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明のリード部材を可撓性外電極の内部に埋設することにより、リード部材と可撓性電極の密着性を高くすることができるのでリード部材と可撓性外電極の引張り強度を一層向上させることができる。
【００２５】
第１１の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明のリード部材を可撓性外電極の外表面に配設することにより、可撓性感圧体と可撓性外電極の接触を良好にすることができるので空気層が生じず、芯電極と可撓性外電極の間で高い電圧を発生させることができ、センサの感度を向上させることができる。
【００２６】
第１２の発明は、特に、第１〜第７または第１０のいずれか１つの発明のリード部材を可撓性外電極の外表面にリード部材が重ならない状態で巻回することにより、リード部材と可撓性外電極の接触面積を大きくすることができるのでリード部材と可撓性外電極との引張り強度を向上させるとともに、可撓性外電極とリード部材の電気抵抗を小さくすることができる。
【００２７】
第１３の発明は、特に、第１〜第１２のいずれか１つの発明のリード部材を金属線で構成することにより、ケーブル状圧力センサ全体の機械的インピーダンスを低く保持できるのでセンサに圧力が加わった際に容易に変形させることができ、低い印加圧力下での誘起電圧の検出を可能とすることができる。
【００２８】
第１４の発明は、特に、第１〜第１２のいずれか１つの発明のリード部材を金属箔で構成することにより、ケーブル状圧力センサ全体の機械的インピーダンスを低く保持できるとともに、リード部材と可撓性外電極の接触面積を大きくすることができるので電気抵抗を小さくすることができ、センサの感度を向上させることができる。
【００２９】
第１５の発明は、特に、第１〜第１２のいずれか１つの発明のリード部材を金属編組で構成することにより、可撓性外電極をアース電位とし、芯電極と可撓性外電極間で発生する誘起電圧を検出することが可能となるので外部空間からの電気的ノイズを遮断することができる。
【００３０】
第１６の発明は、特に、第１〜第１５のいずれか１つの発明のリード部材を主成分がＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、ステンレスの少なくとも１種で構成することにより、リード部材の機械的強度を高くさせ、電気抵抗を小さくすることができるのでセンサとしての耐久性とセンサの感度を向上させることができる。
【００３１】
第１７の発明は、特に、第１〜第１６のいずれか１つの発明の可撓性外電極の外表面を絶縁性弾性体の被覆層で形成することにより、可撓性感圧体と可撓性外電極とリード部材の密着性を向上させることができるのでセンサの感度を向上させることができる。
【００３２】
第１８の発明は、特に、第１７の発明の絶縁性弾性体を熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも１種で構成することにより、水蒸気のセンサ内部への浸透を抑制することが可能となり、弾性と可撓性を維持しつつ、優れた耐湿性を実現することができる。
【００３３】
第１９の発明は、特に、第２の発明の電気抵抗体とこの電気抵抗体に接続されたリード部材および芯電極の接続部に電気絶縁性の保護層を備えたことにより、電気抵抗体とその接合部が電気的に絶縁保護されるので信頼性を向上させることができる。
【００３４】
第２０の発明は、特に、第１９の電気絶縁性の保護層を主成分が熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも１種で構成することにより、水分の保護層への浸透を抑制することができ、リード部材と芯電極のショートを防止することができるので優れた耐水性、耐湿性を実現することができる。
【００３５】
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。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるケーブル状圧力センサの横断面図である。
【００３７】
図１において、ケーブル状圧力センサは芯電極８の外表面に可撓性感圧体９を形成し、さらに可撓性感圧体９の外表面に可撓性外電極１０を形成している。金属線からなるリード部材１１は、可撓性感圧体９と可撓性外電極１０の間に配置されている。図２はケーブル状圧力センサの縦断面図であり、リード部材１１は、可撓性外電極１０の円周上の一部と接触させた構成としている。第1の実施の形態におけるケーブル状圧力センサは、先ず、芯電極８を芯材とし、押出成形法により可撓性感圧体９の被覆処理を行い、次に可撓性感圧体９とリード部材１１を芯材とし、押出成形により可撓性外電極１０を被覆処理している。したがって、リード部材１１は、可撓性外電極１０に沿って可撓性外電極１０の形成と同時に配設されるので可撓性外電極１０とリード部材１１はほぼ同じ長さで構成される。このようにして製造されたセンサは、センサの一端の可撓性感圧体９と可撓性外電極１０を取り除き、リード部材１１と芯電極８を露出させることにより制御回路に接続される。
【００３８】
図３は、可撓性感圧体９の内部構造を示す一部断面図である。図３において、可撓性感圧体９は有機高分子１２の中にセラミック圧電体粒子１３が分散した状態で構成されている。また図４は、可撓性外電極１０の構成を示す一部断面図である。図４において、可撓性外電極１０は導電性弾性体１４で構成され、導電性弾性体１４は有機高分子１５の中に導電性粒子１６が均一に分散した状態で構成されている。
【００３９】
芯電極８は、従来例で示した構成の芯電極、単数または複数の金属細線からなる芯電極、多数のポリエステル繊維の収束線に銅などの金属を巻回した芯電極が用いられる。可撓性感圧体９を構成する有機高分子１２は、塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂、塩素化ポリエチレンなどの熱可塑性エラストマー、ＥＰＤＭなどの加硫ゴムが用いられ、セラミック圧電体粒子１３は、チタン酸鉛、ジルコン鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、ニオブ酸アルカリなどのペロブスカイト構造を有する化合物、ビスマス層状構造を有する化合物、タングステンブロンズ構造を有する化合物など圧電性を発現するセラミック材料が適用される。有機高分子１２とセラミック圧電体粒子１３の分散・混合は、ニーダーやオープンロールなどの混練装置によって行われる。また、可撓性外電極１０を構成する有機高分子１５は、可撓性感圧体９を構成する有機高分子１２と同じものが用いられ、導電性を発現させる導電性粒子１６は、Ｃ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉの少なくとも１種が用いられる。またリード部材１１としては金属線が用いられ、この材料としてはＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、ステンレスなどが挙げられる。
【００４０】
以上のように構成されたケーブル状圧力センサについて、以下その動作、作用を説明する。
【００４１】
センサの圧電性は、芯電極８とリード部材１１間に直流電圧を印加し、可撓性感圧体９を分極処理することにより発現する。可撓性感圧体９に圧電性を発現することにより、前記ケーブル状圧力センサの一部あるいは全面に時間的に変化する圧力が印加されたとき、芯電極８と可撓性外電極１０間には、その部分のケーブル状圧力センサに生じる加速度に応じた振動電圧が誘起される。この誘起電圧を利用して圧力を検出することができる。
【００４２】
リード部材１１は、可撓性外電極１０の長手方向に沿って可撓性外電極１０と同じ長さで配設し、可撓性感圧体９と可撓性外電極１０との間に挟持された構成としているのでリード部材１１と可撓性外電極１０の引張り強度を高くすることができ、センサとしての耐久性、信頼性を向上させることができる。また、可撓性外電極１０の形成と同時にリード部材１１を形成しているのでリード部材１１を後付する必要が無いとともに、リード部材１１と芯電極８の一部を露出させるだけでリード部が構成されるのでセンサの生産性を向上させることができる。また、センサ全体を硬化させる熱収縮チューブなどの被覆処理を必要としないので芯電極８と可撓性外電極１０の間に誘起される電圧の低下を抑制することができ、センサとしての感度の低下を防止することができる。
【００４３】
また、可撓性外電極１０に電気的、機械的に接続されたリード部材１１は機械的強度が高いのでケーブル状圧力センサに押圧が繰り返えされ、可撓性外電極１０に亀裂が発生し分断されてもリード部材１１が可撓性外電極６と電気的に接続されているので断線の発生を防止することができ、センサとしての耐久性を向上させることができる。
【００４４】
また、リード部材１１を金属線で構成することにより、ケーブル状圧力センサ全体の機械的インピーダンスを低く保持することができるのでセンサに圧力が加わった際に容易に変形させることができ、低い印加圧力下での誘起電圧の検出を可能とすることができる。金属線からなるリード部材１１は、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、ステンレスの少なくとも１種を含む材料で構成することにより、リード部材１１の機械的強度を高くするとともに電気抵抗を小さくすることができるのでセンサとしての耐久性と感度を向上させることができる。
【００４５】
また、可撓性感圧体９を有機高分子１２とセラミック圧電体粒子１３とから構成することにより、セラミック圧電体粒子１３の有する優れた圧電特性と有機高分子１２の有する優れた可撓性の特性を両立させることができ、センサとしての性能を向上させることができる。
【００４６】
また、可撓性外電極１０を導電性弾性体からなる被覆層１４で構成することにより、可撓性外電極１０に優れた弾性と可撓性を付与することができるので可撓性感圧体９の圧電特性の低下を防止することができ、センサの感度の低下を抑制することができる。
【００４７】
また、導電性弾性体からなる被覆層１４を有機高分子１５と導電性粒子１６の混合物で構成することにより、導電性粒子１６の有する優れた導電性と有機高分子１５の有する優れた可撓性の特性を両立させることができる。
【００４８】
また、有機高分子１２、１５を熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも１種を用いることにより、可撓性感圧体９と可撓性外電極１０に優れた弾性と可撓性を付与することができるのでセンサの感度を向上させることができる。
【００４９】
また、導電性粒子１６としてＣ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉの少なくとも１種を用いることにより、優れた導電性を発現させることができるとともに、耐熱性に優れているので電極としての機能、耐久性を一層向上させることができる。
【００５０】
（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態におけるケーブル状圧力センサの横断面図である。図５において第１の実施の形態と異なるところは、金属線からなるリード部材１７を可撓性感圧体９の外表面にリード部材１７が重ならない状態で巻回した点である。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。
【００５１】
図５に示すように、芯電極８に可撓性感圧体９を形成した後、金属線からなるリード部材１７を可撓性感圧体９の外表面に螺旋状に巻回させて構成し、さらに巻回したリード部材１７と可撓性感圧体９の外表面に可撓性外電極１０を形成している。可撓性外電極１０は、第１の実施の形態と同様に押出成形によって形成されるものであり、リード部材１７は形成と同時に可撓性外電極１０と電気的、機械的に接続され、制御回路にはセンサの一端の可撓性感圧体９と可撓性外電極１０を取り除き、リード部材１７と芯電極８を露出させることにより接続される。
【００５２】
リード部材１７を可撓性感圧体９の外表面にリード部材１７が重ならない状態で巻回することにより、リード部材１７と可撓性外電極１０の接触面積を大きくすることができるとともに、リード部材１７は可撓性感圧体９と可撓性外電極１０に挟持されているのでリード部材１７と可撓性外電極１０との引張り強度を一層向上させることができる。
【００５３】
（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態におけるケーブル状圧力センサの横断面図である。図６において第１の実施の形態と異なるところは、金属線からなるリード部材１８を可撓性外電極１０の内部に埋設した点である。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。
【００５４】
図６に示すように、芯電極８に可撓性感圧体９を形成した後、金属線からなるリード部材１８を埋設した可撓性外電極１０を可撓性感圧体９の外表面に設けた構成としている。リード部材１８を埋設した可撓性外電極１０は、可撓性外電極１０を可撓性感圧体９の外表面に形成し、さらにこれを芯材としてリード部材１８と可撓性外電極１０の材料で押出成形することにより得ることができる。リード部材１８は、可撓性外電極１０に沿って可撓性外電極１０の形成と同時に配設されるので可撓性外電極１０とリード部材１８はほぼ同じ長さで電気的、および機械的に接続され、制御回路にはセンサの一端の可撓性感圧体９と可撓性外電極１０を取り除き、リード部材１８と芯電極８を露出させることにより接続される。
【００５５】
リード部材１８を可撓性外電極１０の内部に埋設することにより、リード部材１８と可撓性電極１０の密着性を高くすることができるのでリード部材１８と可撓性外電極１０の引張り強度を一層向上させることができるとともに、リード部材１８の全面を可撓性電極１０と接触させることができるので電気抵抗を小さくすることができ、センサとしての感度低下を防止することができる。
【００５６】
（実施の形態４）
図７は、本発明の第４の実施の形態におけるケーブル状圧力センサの横断面図である。図７において第１の実施の形態と異なるところは、金属線からなるリード部材１９を可撓性外電極１０の外表面に配設した点である。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。
【００５７】
図７に示すように、可撓性感圧体９の周囲に可撓性外電極１０を形成した後、可撓性感圧体９の外表面に金属線からなるリード部材１９をリード部材１９が重ならない状態で巻回して構成している。
【００５８】
リード部材１９を可撓性外電極１０の外表面に配設することにより、可撓性感圧体９と可撓性外電極１０の接触を良好にすることができるので空気層が生じず、芯電極８と可撓性外電極１０の間で高い電圧を発生させることができ、センサとしての感度を向上させることができる。また、リード部材１９を可撓性外電極１０の外表面にリード部材１９が重ならない状態で巻回することにより、リード部材１９と可撓性外電極１０の接触面積を大きくすることができるのでリード部材１９と可撓性外電極１０との引張り強度を向上させることができるとともに、可撓性外電極とリード部材の電気抵抗を小さくすることができる。
【００５９】
なお、リード部材１９は、強く巻回することにより可撓性外電極１０に食い込ませることができるので、リード部材１９と可撓性外電極１０の密着性を高くすることができ、リード部材１９の引張り強度をさらに向上させることができる。
【００６０】
（実施の形態５）
図８は、本発明の第５の実施の形態におけるケーブル状圧力センサの横断面図である。図８において第１の実施の形態と異なるところは、金属箔からなるリード部材２０を可撓性感圧体９の外表面に設けた点である。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。
【００６１】
図８に示すように、芯電極８に可撓性感圧体９を形成した後、金属箔からなるリード部材２０を可撓性感圧体９の外表面に螺旋状に巻回させて構成し、さらに巻回したリード部材２０と可撓性感圧体９の外表面に可撓性外電極１０を形成している。可撓性外電極１０は、第１の実施の形態と同様に押出成形によって形成されるものであり、リード部材２０は形成と同時に可撓性外電極１０と電気的、機械的に接続され、制御回路にはセンサの一端の可撓性感圧体９と可撓性外電極１０を取り除き、リード部材２０と芯電極８を露出させることにより接続される。
【００６２】
リード部材２０を金属箔で構成することにより、リード部材２０を薄くすることができるのでケーブル状圧力センサ全体の機械的インピーダンスを低く保持できるとともに、外部リード部材２０と可撓性外電極１０との接触面積を大きくすることができるので電気抵抗を小さくすることができ、センサとしての感度を向上させることができる。また、リード部材２０を可撓性感圧体９の外表面にリード部材２０が重ならない状態で巻回することにより、リード部材２０と可撓性外電極１０の接触面積をさらに大きくすることができるのでリード部材２０と可撓性外電極１０との引張り強度を一層向上させることができる。
【００６３】
（実施の形態６）
図９は、本発明の第６の実施の形態におけるケーブル状圧力センサの横断面図である。図９において第１の実施の形態と異なるところは、金属編組からなるリード部材２１を可撓性感圧体９の外表面に設けた点である。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。
【００６４】
図９に示すように、芯電極８に可撓性感圧体９を形成した後、金属編組からなるリード部材２１で可撓性感圧体９の外表面を覆った構成とし、さらにこのリード部材２１の外表面に可撓性外電極１０を形成している。可撓性外電極１０は、第１の実施の形態と同様に押出成形によって形成されるものであり、リード部材２１だけでなく、リード部材２１を構成する金属編組の隙間を介して可撓性感圧体９とも接触した状態にある。リード部材２１は形成と同時に可撓性外電極１０と電気的、機械的に接続され、制御回路にはセンサの一端の可撓性感圧体９と可撓性外電極１０を取り除き、リード部材２１と芯電極８を露出させることにより接続される。
【００６５】
リード部材２１を金属編組で構成することにより、可撓性外電極１０とリード部材２１の密着性がより一層向上させることができるのでリード部材２１と可撓性外電極１０との引張り強度をさらに向上させることができる。
【００６６】
（実施の形態７）
図１０は、本発明の第７の実施の形態におけるケーブル状圧力センサの横断面図である。図１０において第６の実施の形態と異なるところは、金属編組からなるリード部材２２を可撓性外電極１０の外表面に設け、リード部材２１の周囲に絶縁性弾性体からなる被覆層２３を設けた点である。なお、第６の実施の形態と同一部材は同じ符号を付けている。
【００６７】
図１０に示すように、芯電極８に可撓性感圧体９、可撓性外電極１０を順次形成した後、金属編組からなるリード部材２２で可撓性外電極１０の外表面を覆った構成とし、さらにこのリード部材２２の周囲に絶縁性弾性体からなる被覆層２３を形成している。絶縁性弾性体からなる被覆層２３は、第1の実施の形態で述べた有機高分子１２、１５と同じ材料である熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも１種が用いられる。リード部材２２は、形成と同時に可撓性外電極１０と電気的、機械的に接続され、制御回路にはセンサの一端の可撓性感圧体９と可撓性外電極１０を取り除き、リード部材２２と芯電極８を露出させることにより接続される。
【００６８】
リード部材２２を金属編組で構成することにより、可撓性外電極１０とリード部材２２の密着性を向上させることができるので可撓性外電極１０をアース電位として芯電極８と可撓性外電極１０間で発生する誘起電圧を検出することが可能となり、外部空間からの電気的ノイズを遮断することができる。
【００６９】
また、絶縁性弾性体からなる被覆層２３を形成することにより、可撓性感圧体９と可撓性外電極１０とリード部材２２の密着性を向上させることができるのでセンサとしての感度を向上させることができる。
【００７０】
また、絶縁性弾性体からなる被覆層２３として熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも１種で構成することにより、水蒸気のセンサ内部への浸透を抑制することが可能となり、弾性と可撓性を維持しつつ、優れた耐湿性を実現することができる。
【００７１】
（実施の形態８）
図１１は、本発明の第８の実施の形態におけるケーブル状圧力センサの概略構成図である。図１１において第１の実施の形態と異なるところは、ケーブル状圧力センサに断線やショートを検出する機能を付与した点である。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。
【００７２】
図１１に示すように、２４は断線・ショート検出用の電気抵抗体であり、ケーブル状圧力センサの一端の芯電極８と可撓性外電極１０に電気的、機械的に接続されたリード部材１１との間に接続されている。また、２５は断線・ショートを検出するための外部制御回路であり、ケーブル状圧力センサの他端の芯電極８とリード部材１１に接続されている。後述するようにケーブル状圧力センサの芯電極８とリード部材１１に外部制御回路２５側からバイアス電圧を印加することにより断線・ショートを検出する機能を構成としている。
【００７３】
２６は電気絶縁性の保護層であり、電気抵抗体２４と、電気抵抗体２４に接続されたリード部材１１と芯電極８が露出しないように被覆されており、保護層２６の材料としては主成分が熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも１種が用いられる。
外部制御回路２５は、断線・ショート検出用の回路側抵抗体２７とケーブル状圧力センサ１からの信号を導出するための信号導出用抵抗体２８の二つの抵抗体を配置している。これらの抵抗体と電気抵抗体２４は通常数メガ〜数十メガオームの抵抗値が用いられる。
【００７４】
センサ側に設けた電気抵抗体２４、回路側抵抗体２７、信号導出用抵抗体２８の電気抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３、図中のＰ点の電圧をＶｐ、電源電圧をＶｓとする構成において、ケーブル状圧力センサの芯電極８と可撓性外電極１０の電極が正常の場合、ＶｐはＶｓに対して、Ｒ２とＲ３の並列抵抗とＲ１との分圧値となる。ここで、可撓性感圧体９の電気抵抗値は通常数百メガオーム以上であるのでＲ２、Ｒ３の並列電気抵抗値にはほとんど寄与せず、上記分圧値の算出には無視することができる。次に、ケーブル状圧力センサの芯電極８と可撓性外電極１０の少なくとも一方が断線すると、等価的にはＰａ点またはＰｂ点がオープンとなるのでＶｐはＲ２とＲ３の分圧値となる。一方、芯電極８と可撓性外電極１０とがショートすると等価的にはＰａ点とＰｂ点がショートすることになるのでＶｐは回路グランド電圧に等しくなる。
【００７５】
このようにＶｐの値に基づいて感圧センサ１の電極の断線やショートといった異常を検出することができるのでセンサの誤動作を防止することができ、高い信頼性を実現することができる。
【００７６】
また、電気抵抗体２４と電気抵抗体２４に接続されたリード部材１１および芯電極８の接続部に電気絶縁性の保護層２６を設けることにより、電気抵抗体２４とその接合部が電気的に絶縁保護されるので信頼性を向上させることができる。
【００７７】
さらに、電気絶縁性の保護層２６の材料として熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムなどを用いることにより、水分の保護層２６への浸透を抑制することができるのでリード部材１１と芯電極８のショートを防止することができ、優れた耐水性、耐湿性を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように、本発明にかかるケーブル状圧力センサは、リード部材の機械的強度を高くすることができ、センサとしての耐久性、信頼性を向上させることができるとともに、可撓性外電極に直接、リード部材を電気的、機械的に接続することにより、リード部材を後付する必要が無く、センサの生産性を向上させることが可能となるので、自動車のドアやウィンドウの挟み込み防止や介護ベッドの在床検知の圧力検出装置など幅広い用途に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるケーブル状圧力センサの横断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるケーブル状圧力センサの縦面図
【図３】本発明の実施の形態１における可撓性感圧体の内部構造を示す一部断面図
【図４】本発明の実施の形態１における可撓性外電極の構成を示す一部断面図
【図５】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横断面図
【図６】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横断面図
【図７】本発明の実施の形態４におけるケーブル状圧力センサの横断面図
【図８】本発明の実施の形態５におけるケーブル状圧力センサの横断面図
【図９】本発明の実施の形態６におけるケーブル状圧力センサの横断面図
【図１０】本発明の実施の形態７におけるケーブル状圧力センサの横断面図
【図１１】本発明の実施の形態８におけるケーブル状圧力センサの概略構成図
【図１２】従来のケーブル状圧力センサの横断面図
【符号の説明】
【００８０】
８  芯電極
９  可撓性感圧体
１０  可撓性外電極
１１、１７、１８、１９、２０、２１、２２  リード部材
１２、１５  有機高分子
１３  セラミック圧電体粒子
１４  導電性弾性体からなる被覆層
１６  導電性粒子 
２３  絶縁性弾性体からなる被覆層
２４  電気抵抗体
２５  外部制御回路
２６  保護層
【図１】
2005098993.tif 000003
【図２】
2005098993.tif 000004
【図３】
2005098993.tif 000005
【図４】
2005098993.tif 000006
【図５】
2005098993.tif 000007
【図６】
2005098993.tif 000008
【図７】
2005098993.tif 000009
【図８】
2005098993.tif 000010
【図９】
2005098993.tif 000011
【図１０】
2005098993.tif 000012
【図１１】
2005098993.tif 000013
【図１２】
2005098993.tif 000014