(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に連続する、少なくとも一つの中空部を有する絶縁性ゴム状弾性部材の該中空部の内面に少なくとも二つの導電性ゴム状弾性部材が間隙を持って相対する位置に配設されてなるゴム状弾性体スイッチにおいて、前記導電性ゴム状弾性部材の相対する表面が、互いに山の高さおよび山のピッチの異なる鋸歯状の凹凸形状としたことを特徴とするゴム状弾性体スイッチ。
【請求項２】
導電性ゴム状弾性部材の硬度が５０以上９０以下（ＪＩＳ−Ａ硬度計）である請求項１に記載のゴム状弾性体スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゴム状弾性体スイッチ、特には長時間連続して荷重を受け続けても開放時に瞬時に導電性ゴム同士が解離し、スイッチ機能が復元するようにした長尺のゴム状弾性体スイッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
長尺のゴム状弾性体スイッチについては、従来、図３に示したように長尺の中空部１４を有する絶縁性ゴム状弾性部材１２の内面に少なくとも二つの導電性ゴム状弾性部材１３が間隙を持って相対する位置に配設されているものが知られており、例えばシャッターなどの扉の端部に取付てある取付面１５に設置され、これが障害物に触れるとスイッチが圧縮されて二つの相対する導電ゴム状弾性部材が接触し、短絡することにより電気信号が入力され、シャッターに人が挟まれたりする危険や過押圧による破壊を回避するというような用途がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来公知のゴム状弾性体スイッチは、その断面を見ると、図３（ａ）に示されているように、二つの導電性ゴム状弾性部材の相対する面側の形状は、導通性を良くするためにその接触面積を多くするため、単に平面的なものか、あるいは図３（ｃ）に示すように凹凸を設けたとしても互いに咬み合うようになっており、圧接導通時には空隙なく完全に密着してしまうものであった［図３（ｂ）、（ｄ）参照］。このため該ゴム状弾性体スイッチが図３（ｂ）、（ｄ）に示すように長時間連続して荷重１６を受け、二つの導電性ゴム状弾性部材が接触し続けた場合、例えば前例のシャッターの扉端部に取付けた場合には、スイッチ回路を遮断した後、長時間連続してシャッター扉が閉められていた状態を想定すると、導電性ゴムの有する粘着性により、二つの導電性ゴム状弾性部材が擬似的に貼付いた状態となり、荷重開放時、即ちシャッター扉を開けた時に、同時に自己復元力で解離しないか、あるいは外力をかけないと解離せず、スイッチ機能が復元しない状態になり易いという致命的な欠陥があった。本発明はこのような欠点を解決した、長時間連続荷重を受けて圧接状態にあったとしても、スイッチ開放時には自己復元力で完全に解離し、かつ数百万回のスイッチ機能の耐久性を有するゴム状弾性体スイッチを提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、このような欠点を解決するために、ゴム状弾性体スイッチの接触部分の材質、形状に着目し、改良、実験を重ねて諸条件を確立し、本発明を完成したもので、その要旨は、長手方向に連続する、少なくとも一つの中空部を有する絶縁性ゴム状弾性部材の該中空部の内面に少なくとも二つの導電性ゴム状弾性部材が間隙を持って相対する位置に配設されてなるゴム状弾性体スイッチにおいて、前記導電性ゴム状弾性部材の相対する表面が、互いに山の高さおよび山のピッチの異なる鋸歯状の凹凸形状としたことを特徴とし、さらには、導電性ゴム状弾性部材の硬度が５０以上９０以下（ＪＩＳ−Ａ硬度計）であるゴム状弾性体スイッチにある。
【０００５】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明のゴム状弾性体スイッチは、例えば、図１(a) および図１(b) に示される。図１(a) は本発明のゴム状弾性体スイッチ１の開放時の縦断面を示したもので、絶縁性ゴム状弾性体２の中空部４の内面に、二つの導電性ゴム状弾性部材３が空隙を持って相対する位置に配置されており、これらを互いに異なる鋸歯状の凹凸形状とし、取付面５に取付けられる構造としている。また、図１(b) は該スイッチの圧接導通時の縦断面を示したもので、二つの導電性ゴム状弾性部材３の相対面が大小の鋸歯形で圧接されるため、多数の空隙７を生じ、密着しないような形状とした例を示したものである。
本発明の最大の特徴は、図１(a) に示したように導電性ゴム性弾性体３の相対する面側の断面を互いに、山の高さおよび山のピッチの異なる鋸歯状の凹凸形状とすることである。これにより圧接導電時に導電性ゴム状弾性体３の接触部分が平面同士の全面接触ではなく、線と平面との線接触となり、多数の空隙７が設定されたものであるから、導電性ゴム状弾性部材同士の粘着面積を減少させることができ、荷重開放時に瞬時に解離させることができる。さらに、該導電性ゴム状弾性体の硬度が50（JIS-A 硬度計）を越えると圧縮変形が小さくなり、かつ粘着性も低減しスイッチの復元に有効に作用するようになり、90未満とすれば導通特性も安定し、かつ成形性も良好となるので、50以上90以下の範囲が好ましい。
【０００６】
参考例としては、図２（ａ）のように断面を中央部が凸になるような曲線形状とするか、図２（ｂ）のように中央部を凸とし、かつ鋸歯を形成したもの、図２（ｃ）のように一方は中央部を凸とし、他方は鋸歯を形成した直線形状としたもの、あるいは図２（ｄ）のように中央部を凹にし、かつ両端を凸にした曲線形状のものでもよく、いずれも空隙が設定されたものであるから図１（ａ）と同様の作用効果を得ることができる。これらの曲線形状の場合は、導電性ゴム状弾性体の曲率半径Ｒを、少なくとも一方を３ｍｍ以上２５０ｍｍ以下にすることが望ましく、３ｍｍ未満では鋭角的になるためスイッチに対して斜め方向から押された際に導通（接触）しない危惧を生じ、２５０ｍｍを越えると密着部分が大きくなるため復元性は低下してしまうことを確認している。
【０００７】
この絶縁性ゴム状弾性部材２および導電性ゴム状弾性部材３は、従来公知のゴムポリマーから製作したものでよく、このゴムポリマーとしては耐候性、弾性の優れたシリコーンゴム、アクリルゴム、アクリルシリコーンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンポリマー(EPDM)などが好適とされる。
導電性を付与する導電剤としては、電気的性能として、比抵抗１×10-6〜１Ω・cm を有する、カーボン、カーボン繊維、金属粉、金属繊維等をゴムポリマー固形分に対して５〜 100重量％配合するのが一般的である。これを加硫して得られる導電性ゴム状弾性部材３は、比抵抗１×10-1〜１×103 Ω・cm となり、スイッチとしての導通性を満足する。
【０００８】
この絶縁性ゴム状弾性部材２、導電性ゴム状弾性部材３は、従来公知の方法、特には成形性の優れた押出し加工法で長尺に押し出し、使用する部位に合わせて適宜の長さに切断し、適当な方法で端部を結線して使用される。
また導電性ゴム状弾性部材３の断面形状は、押出し加工時に略同形状のダイスを用いることにより連続的に容易に得ることができる。
また絶縁性ゴム状弾性部材２の形状についても、入力荷重の設定値や取付け部分の構造により適宜設計され得るものであり、本発明に対し何ら制限を受けるものではない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の作用は、スイッチ機能を有する二つの相対する導電性ゴム状弾性部材３の接触部分を相異なる鋸歯状断面または曲線形状断面とし、接触面積を小さくしたため、長時間連続して押圧荷重を受け、二つの導電性ゴム状弾性部材が接触し続けた場合においては通常のスイッチとして機能し、荷重開放時には二つの導電性ゴム状弾性部材が瞬時に解離し、スイッチ機能が復元するもので、従来のように密着して解離しにくいということがなく、スイッチ素子として極めて有効である。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態を実施例、比較例を挙げて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１、参考例１および比較例１、２）
シリコーンコンパウンド・ＫＥ−３６１１Ｕ［信越化学工業（株）製商品名、比抵抗値４．４Ω・ｃｍ］１００  重量部に加硫剤ＨＣ−１０１［信越化学工業（株）製商品名］２．７重量部と触媒ＣＡＴ−ＰＬ２［信越化学工業（株）製商品名］０．１重量部を添加し、２本ロールで混練して得た導電性未加硫組成物Ａと、シリコーンコンパウンド・ＫＥ−１６４Ｕ［信越化学工業（株）製商品名］１００重量部に加硫剤ＨＣ−１０１（前出）２重量部を添加し、２本ロールで混練して得た絶縁性未加硫組成物Ｂとを、ダイス部分で接続された別々の押出機に投入し、図１（ａ）のスイッチの断面形状になるように設計されたダイスにより賦形された押出物を、４００℃の加硫炉に２分間通して加硫した後、これを所定長さに切断し、片端部を結線してゴム状弾性体スイッチ図１（ａ）を製作し、これを実施例１とした。同様にして図２（ａ）のスイッチの断面形状になるように設計されたダイスにより賦形された押出物を同方法により加硫し、所定長さに切断したのち片端部を結線してゴム状弾性体スイッチ図２（ａ）を製作し、これを参考例１とした。また比較のため実施例・参考例と同材料を用いて、同様にして図３（ａ）および図３（ｃ）のスイッチの断面形状になるように設計されたダイスにより賦形された押出物を同方法により加硫し、所定長さに切断したのち片端部を結線してゴム状弾性体スイッチ図３（ａ）および図３（ｃ）を製作し、夫々比較例１および比較例２とした。
【００１１】
（スイッチ機能試験）
つぎにこのようにして得たゴム状弾性体スイッチを取付け、スイッチ長さを３０ｃｍ当たり１０Ｋｇの荷重をかけ続けた時間と、開放時の導電性ゴム状弾性体同士の解離状態を試験した結果を表１に示した。本発明のゴム状弾性体スイッチ実施例１（図１（ａ））および参考例１（図２（ａ））では６０日経過後においても荷重開放時に瞬時に解離した。また比較例１におけるゴム状弾性体スイッチ図３（ａ）では、７日目より瞬時に解離しなくなり、３０日以降は完全に密着状態となり、スイッチ機能は復元しないことが確認された。また、比較例２（図３（ｃ））では、３０日目以降スイッチ機能の復元までに１分以上かかることが確認された。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
（電気的スイッチ機能試験）
スイッチ機能試験に用いたのと同材質、同形状のゴム状弾性体スイッチについて、繰り返し定荷電圧時の抵抗値を測定した結果を表２に示した。
・試験条件：スイッチ長さ（測定距離）＝１．５ｍ，電圧・電流＝１２ｖ・３ｍＡ，荷重＝２００ｇ，導電部材の断面積は略同一とした。
・判定：抵抗値１０ｋΩに達する繰り返し打鍵回数を求める。
実施例１、参考例１および比較例１、２共に２０万回までは安定しており、過去のこの種のスイッチの試験実績から１００万回以上数百万回の耐久性が予測される。
【００１４】
【表２】
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【００１５】
【発明の効果】
本発明はゴム状弾性体スイッチに関するもので、圧接導通時に導電性ゴム状弾性部材間に空隙を設定したため、接触面積が極めて小さくなり、長期間荷重をかけ続けても粘着して解離しなくなるという欠点を解決したものであり、産業上その利用価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のゴム状弾性体スイッチの開放時および圧接時の取付状態の縦断面図である。
（ａ）開放時、  （ｂ）圧接時
【図２】  ゴム状弾性体スイッチの参考例の開放時の縦断面図である。
（ａ）中央凸型、  （ｂ）鋸歯状中央凸型、（ｃ）中央凸型＋鋸歯状中央凸型、  （ｄ）中央凹型
【図３】  従来公知のゴム状弾性体スイッチの開放時および圧接時の取付状態の縦断面図である。
（ａ）、（ｃ）開放時、  （ｂ）、（ｄ）圧接時
【符号の説明】
１、１１  ゴム状弾性体スイッチ
２、１２  絶縁性ゴム状弾性部材
３、１３  導電性ゴム状弾性部材
４、１４  中空部
５、１５  取付部
６、１６  押圧荷重
７  空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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