JP2005127828A

JP2005127828A - Cable-like pressure sensor

Info

Publication number: JP2005127828A
Application number: JP2003363057A
Authority: JP
Inventors: Yu Fukuda; 祐福田; Yuko Fujii; 優子藤井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2005-05-19

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent environmental pollution by piezoelectric particles including lead used in conventional pressure sensors and prevent a decrease in sensor sensitivity due to electrode instability. <P>SOLUTION: A flexible pressure sensor 8 consisting of an organic high polymer 10 and ceramic piezoelectric particles 11 not including lead is provided around a core electrode 7, and a flexible outside electrode 9 consisting of an organic high polymer 12 and conductive particles 13 is provided around the flexible pressure sensor 8. By this, environmental pollution can be prevented, an electrode having a stable electric resistance and flexibility can be obtained and superior sensor sensitivity can be stably realized. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は有機高分子と鉛を含まないセラミック圧電体粒子を感圧体とした可撓性を有するケ−ブル状圧力センサの構成に関するものである。 The present invention relates to a configuration of a flexible cable-shaped pressure sensor using a ceramic piezoelectric body particle containing no organic polymer and lead as a pressure sensitive body.

従来、この種のケ−ブル状圧力センサは図７に示すようなものがある（例えば、特許文献１参照）。図７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−ブ６を順次被覆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−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。
特開昭６２−２３００７１号公報 Conventionally, this type of cable-type pressure sensor is shown in FIG. 7 (see, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 7, a flexible pressure-sensitive body 4 is disposed around a core electrode 3 composed of a linear conductive material 1 and a conductive rubber 2, and an outer skin electrode layer 5 and a heat shrinkable tube are disposed around the flexible pressure-sensitive body 4. 6 is sequentially covered. As the flexible pressure-sensitive body 4, a composite in which ceramic piezoelectric powder of lead titanate and lead zirconate titanate is added to synthetic rubber or synthetic resin is used, and the outer skin electrode layer 5 is composed of the flexible pressure-sensitive body 4. The surface is coated with a conductive paint such as silver rubber paint. When a pressure is applied to a part or the entire surface of the cable-shaped pressure sensor, the pressure sensor in that part is distorted. As a result, a voltage is induced between the core electrode 3 and the skin electrode layer 5, and this induced voltage is used. And the pressure is detected.
JP-A-62-230071

しかしながら、上記従来のケ−ブル状圧力センサは、可撓性感圧体４に鉛を含む酸化物からなる圧電材料を含んでおり、このケーブル状圧力センサを搭載した製品が廃棄処理される際には、製品から取り外されて細かく裁断され廃棄されることが想定され、廃棄されたケ−ブル状圧力センサは酸性雨などの環境にさらされることがある。したがって、このような場合には可撓性感圧体４を構成している鉛を含む酸化物からなる圧電材料から鉛が溶出し、環境汚染の原因となることが懸念されていた。 However, the conventional cable-shaped pressure sensor includes a piezoelectric material made of an oxide containing lead in the flexible pressure-sensitive body 4, and when a product equipped with the cable-shaped pressure sensor is disposed of. Is assumed to be removed from the product, finely cut and discarded, and the discarded cable-shaped pressure sensor may be exposed to an environment such as acid rain. Therefore, in such a case, there is a concern that lead is eluted from the piezoelectric material made of oxide containing lead constituting the flexible pressure-sensitive body 4 and causes environmental pollution.

また、外皮電極層５は銀系ゴム塗料などの導電塗料を塗着して形成されるため膜厚が不均一となることにより電気抵抗が大きくなる部位が存在する可能性があり、センサとしての特性が悪くなるという課題を有していた。 In addition, since the outer electrode layer 5 is formed by applying a conductive paint such as a silver-based rubber paint, there is a possibility that there is a part where the electric resistance increases due to the non-uniform film thickness. It had the subject that a characteristic worsened.

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ので芯電極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があった。 Further, since the heat shrinkable tube 6 coated around the outer electrode layer 5 is cured by heat shrinkage, when pressure is applied to the heat shrinkable tube 6, the amount of distortion in the portion is reduced, so that the core electrode 3 and There was a problem that the voltage induced between the skin electrode layers 5 was reduced, and the sensitivity as a sensor was lowered.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、環境汚染がなく、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。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a cable-like pressure sensor that is free from environmental pollution and has high sensitivity.

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表面に周設された可撓性外側電極とから形成され、可撓性感圧体は少なくとも有機高分子と、一般式がＡＢＯ_３で表され、ＡサイトイオンがＢａ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｉ、Ｌｉの少なくとも１種、ＢサイトイオンがＴｉ、Ｎｂ、Ｎｉの少なくとも１種を含むセラミック圧電体粒子とからなり、かつ可撓性外側電極は有機高分子と導電性粒子とから構成したものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the cable-shaped pressure sensor of the present invention is formed of a flexible pressure-sensitive body that is provided around a core electrode and a flexible outer electrode that is provided on the surface of the flexible pressure-sensitive body. The pressure-sensitive body is at least an organic polymer, the general formula is represented by ABO ₃ , the A site ion is at least one of Ba, Na, K, Bi, and Li, and the B site ion is at least one of Ti, Nb, and Ni. The flexible outer electrode is composed of organic polymer and conductive particles.

これによって、可撓性感圧体を構成するセラミック圧電体粒子は鉛を含まないので酸性雨などの環境に曝されても鉛の溶出を防止することができるとともに、上記の鉛を含まないセラミック圧電体粒子は鉛を含む圧電体粒子よりも比誘電率が低いので圧電特性を発現させる分極処理電圧を低くすることができる。また、可撓性外側電極を有機高分子と導電性粒子で構成することにより、外側電極として低い電気抵抗とケーブル状圧力センサ全体の可撓性の低下を防止することができる。さらに、可撓性感圧体８と可撓性外側電極９に同じ有機高分子を用いているので密着性を向上させることができ、耐久性を向上させることができる。 As a result, the ceramic piezoelectric particles constituting the flexible pressure-sensitive body do not contain lead, so that elution of lead can be prevented even when exposed to an environment such as acid rain, and the above-described ceramic piezoelectric containing no lead. Since the body particles have a relative dielectric constant lower than that of the piezoelectric particles containing lead, it is possible to lower the polarization treatment voltage for expressing the piezoelectric characteristics. Further, by configuring the flexible outer electrode with an organic polymer and conductive particles, it is possible to prevent a low electrical resistance as the outer electrode and a decrease in flexibility of the entire cable-shaped pressure sensor. Furthermore, since the same organic polymer is used for the flexible pressure-sensitive body 8 and the flexible outer electrode 9, the adhesion can be improved and the durability can be improved.

本発明のケーブル状圧力センサは、可撓性感圧体を構成するセラミック圧電体粒子が鉛を含んでいないのでケーブル状圧力センサが廃棄処理され酸性雨などの環境に曝されても鉛の溶出がなく、環境汚染を防止することができる。また、本発明に適用されるセラミック圧電体粒子は、従来の鉛を含む圧電体粒子よりも比誘電率が低く、圧電特性を発現させる分極処理電圧を低くすることができるので分極処理時の安全性を向上させることができる。また、外側電極として有機高分子と導電性粒子の複合体を用いることにより、低い電気抵抗と可撓性を両立させることができるので圧力センサとしての感度を向上させることができる。 In the cable-shaped pressure sensor of the present invention, since the ceramic piezoelectric particles constituting the flexible pressure-sensitive body do not contain lead, even if the cable-shaped pressure sensor is disposed of and exposed to an environment such as acid rain, lead elution is not caused. In addition, environmental pollution can be prevented. In addition, the ceramic piezoelectric particles applied to the present invention have a lower dielectric constant than conventional lead-containing piezoelectric particles, and can lower the polarization treatment voltage to develop the piezoelectric characteristics, so that the safety during the polarization treatment can be reduced. Can be improved. Further, by using a composite of an organic polymer and conductive particles as the outer electrode, both low electrical resistance and flexibility can be achieved, so that sensitivity as a pressure sensor can be improved.

第１の発明は、内側電極としての芯電極と、前記芯電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体の表面に周設された可撓性外側電極とから形成され、前記可撓性感圧体は少なくとも有機高分子と、一般式がＡＢＯ_３で表され、ＡサイトイオンがＢａ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｉ、Ｌｉの少なくとも１種、ＢサイトイオンがＴｉ、Ｎｂ、Ｎｉの少なくとも１種を含むセラミック圧電体粒子、前記可撓性外側電極は有機高分子と導電性粒子とからそれぞれ構成することにより、可撓性感圧体に含まれるセラミック圧電体粒子が鉛を含まないので酸性雨などの環境に曝されても鉛の溶出がなく、環境汚染を防止することができる。また、上記の鉛を含まないセラミック圧電体粒子は鉛を含む圧電体粒子よりも比誘電率が低いので圧電特性を発現させる分極処理電圧を低くすることができ、分極作業の安全性を向上させることができる。さらにまた、可撓性外側電極は有機高分子と導電性粒子で構成しているので安定した低い電気抵抗と可撓性を有する電極を実現することができ、感度に優れた圧力センサを得ることができるとともに、可撓性感圧体８と可撓性外側電極９に同じ有機高分子を用いているので密着性を向上させることができ、耐久性を向上させることができる。 1st invention is formed from the core electrode as an inner side electrode, the flexible pressure-sensitive body surrounding the said core electrode, and the flexible outer electrode peripherally provided on the surface of the said flexible pressure-sensitive body The flexible pressure-sensitive body is at least an organic polymer, the general formula is represented by ABO ₃ , the A site ion is at least one of Ba, Na, K, Bi, and Li, and the B site ion is Ti, Nb, Ceramic piezoelectric particles containing at least one kind of Ni, and the flexible outer electrode is composed of organic polymer and conductive particles, respectively, so that the ceramic piezoelectric particles contained in the flexible pressure sensitive body contain lead Therefore, lead is not eluted even when exposed to the environment such as acid rain, and environmental pollution can be prevented. In addition, the above-mentioned ceramic piezoelectric particles that do not contain lead have a lower dielectric constant than piezoelectric particles that contain lead, so that it is possible to lower the polarization treatment voltage that develops the piezoelectric characteristics and improve the safety of the polarization work. be able to. Furthermore, since the flexible outer electrode is composed of an organic polymer and conductive particles, a stable low electric resistance and flexible electrode can be realized, and a pressure sensor with excellent sensitivity can be obtained. In addition, since the same organic polymer is used for the flexible pressure-sensitive body 8 and the flexible outer electrode 9, adhesion can be improved and durability can be improved.

第２の発明は、特に、第１の発明のセラミック圧電体粒子としてニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸ナトリウム・カリウム、ニオブ酸カリウム・リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、ニッケル酸チタン酸ビスマスの少なくとも１種を用いることにより、センサの圧電特性を高めることができるのでセンサとしての特性をより向上させることができる。 In the second invention, the ceramic piezoelectric particles of the first invention are sodium niobate, potassium niobate, lithium niobate, sodium niobate / potassium, potassium niobate / lithium, barium titanate, bismuth titanate, By using at least one of bismuth / sodium titanate, bismuth / titanate titanate, and bismuth nickel titanate, the piezoelectric characteristics of the sensor can be improved, and the sensor characteristics can be further improved.

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の有機高分子を熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムの少なくとも１種から構成することにより、ケ−ブル状圧力センサ全体の機械的インピ−ダンスを低くすることができるので圧力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。 In particular, the third aspect of the invention relates to the entire machine of the cable-shaped pressure sensor by comprising the organic polymer of the first or second aspect of the present invention from at least one of a thermoplastic resin, a thermoplastic elastomer, and a vulcanized rubber. Therefore, when the pressure is applied to the pressure sensor, it can be easily deformed, and the induced voltage can be detected under a low applied pressure.

第４の発明は、特に、第３の発明の熱可塑性エラストマーを塩素化ポリエチレンで構成することにより、セラミック圧電粒子の含有量を多くすることができるのでセンサ感度を高めることができる。 In the fourth invention, in particular, by configuring the thermoplastic elastomer of the third invention with chlorinated polyethylene, the content of the ceramic piezoelectric particles can be increased, so that the sensor sensitivity can be increased.

第５の発明は、特に、第１〜第４の発明の導電性粒子をＣ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒの少なくとも１種で構成することにより、優れた導電性を発現させることができ、電極としての性能を向上させることができる。 In the fifth invention, in particular, the conductive particles of the first to fourth inventions are made of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, Ni, Fe—Cr, Fe—Ni—Cr, Ni—Cr. By comprising at least 1 type, the outstanding electroconductivity can be expressed and the performance as an electrode can be improved.

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明の可撓性外側電極の周囲を導電性編組で被覆することにより、可撓性外側電極をアース電位にして芯電極と可撓性外側電極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。 In the sixth invention, in particular, the outer periphery of the flexible outer electrode of any one of the first to fifth inventions is covered with a conductive braid so that the flexible outer electrode is grounded and the core electrode. The induced voltage generated between the flexible outer electrodes can be detected, and electrical noise from the external space can be blocked.

第７の発明は、特に、第６の発明の導電性編組をＣ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒの少なくとも１種で構成することにより、導電性編組の機械的強度を高めることができるので圧力センサとしての耐久性を向上させることができる。 In the seventh invention, in particular, the conductive braid of the sixth invention is at least one of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, Ni, Fe—Cr, Fe—Ni—Cr, and Ni—Cr. Since the mechanical strength of the conductive braid can be increased, the durability as a pressure sensor can be improved.

第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明の可撓性外側電極または導電性編組の周囲を絶縁性弾性体で被覆することにより、可撓性感圧体と可撓性外側電極の密着性が向上し、空気層の発生を防止することができるとともに、圧力センサ全体の可撓性の低下を抑制することができるので圧力センサに圧力が印加されたとき、その部分での歪み量の低下を抑制することができ、センサ感度の低下を防止することができる。 In the eighth invention, in particular, the flexible outer electrode or the conductive braid of any one of the first to seventh inventions is covered with an insulating elastic body, so that the flexible pressure-sensitive body and the flexible body are flexible. When the pressure is applied to the pressure sensor, the adhesion of the outer electrode can be improved and the formation of an air layer can be prevented and the flexibility of the entire pressure sensor can be suppressed. It is possible to suppress a decrease in the amount of distortion in the sensor and to prevent a decrease in sensor sensitivity.

第９の発明は、特に、第８の発明の絶縁性弾性体を主成分が有機高分子から構成することにより、水蒸気の圧力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。 In the ninth invention, in particular, the insulating elastic body of the eighth invention is composed mainly of an organic polymer, so that it is possible to suppress the penetration of water vapor into the pressure sensor. It is possible to achieve excellent moisture resistance while maintaining the properties.

第１０の発明は、特に、第８または第９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、圧力センサ全体の弾性と可撓性の低下を抑制することができるのでセンサ感度の低下を防止することができる。 In the tenth invention, in particular, the insulating elastic body according to the eighth or ninth invention is composed of at least one of a thermoplastic resin, a thermoplastic elastomer, and a vulcanized rubber. Therefore, it is possible to prevent a decrease in sensor sensitivity.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

（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要部断面図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a cable-shaped pressure sensor according to Embodiment 1 of the present invention.

図１において、ケーブル状圧力センサは芯電極７の周囲に可撓性感圧体８を形成し、さらに可撓性外側電極９を可撓性感圧体８の表面に形成している。図２は可撓性感圧体８の内部構造を示す部分断面図であり、可撓性感圧体８は有機高分子１０と有機高分子１０の中に分散させた鉛を含まないセラミック圧電体粒子１１とから構成されている。また、図３は可撓性外側電極９の構成を示す一部断面図であり、可撓性外側電極９は有機高分子１２と有機高分子１２の中に分散させた導電性粒子１３とから構成されている。 In FIG. 1, the cable-shaped pressure sensor has a flexible pressure-sensitive body 8 formed around a core electrode 7, and a flexible outer electrode 9 is formed on the surface of the flexible pressure-sensitive body 8. FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the internal structure of the flexible pressure-sensitive body 8. The flexible pressure-sensitive body 8 is composed of an organic polymer 10 and ceramic piezoelectric particles that do not contain lead dispersed in the organic polymer 10. 11. FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the flexible outer electrode 9. The flexible outer electrode 9 includes an organic polymer 12 and conductive particles 13 dispersed in the organic polymer 12. It is configured.

芯電極７として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などが用いられる。可撓性感圧体８を構成する有機高分子１０としては、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムが用いられる。鉛を含まないセラミック圧電体粒子１１としては、一般式がＡＢＯ_３で表され、ＡサイトイオンがＢａ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｉ、Ｌｉの少なくとも１種、ＢサイトイオンがＴｉ、Ｎｂ、Ｎｉの少なくとも１種を含むセラミック圧電体粒子が用いられる。また、可撓性外側電極９を構成する有機高分子１２は、前述の有機高分子１０と同じ材料が用いられ、導電性粒子１３は、Ｃ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒの少なくとも１種が用いられる。 As the core electrode 7, a core electrode having the structure shown in the conventional example, a core electrode made of one or a plurality of fine metal wires, a core electrode in which a metal such as copper is wound around a converging line of many polyester fibers, and the like are used. As the organic polymer 10 constituting the flexible pressure-sensitive body 8, a thermoplastic resin, a thermoplastic elastomer, or a vulcanized rubber is used. As the ceramic piezoelectric particles 11 not containing lead, the general formula is represented by ABO ₃ , the A site ion is at least one of Ba, Na, K, Bi, Li, and the B site ion is at least Ti, Nb, Ni. Ceramic piezoelectric particles including one kind are used. The organic polymer 12 constituting the flexible outer electrode 9 is made of the same material as the organic polymer 10 described above, and the conductive particles 13 are made of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, At least one of Ni, Fe—Cr, Fe—Ni—Cr, and Ni—Cr is used.

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。ケーブル状圧力センサを前述の構成とした後、芯電極７と可撓性外側電極９間に直流の高電圧を印加することにより分極し、圧電性を付与する。可撓性感圧体８に圧電性を付与することにより、ケ−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７と可撓性外側電極９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。このケーブル状圧力センサは、例えば自動車用のドアやウィンドウなどに取り付けられ、圧力検出装置として利用される。 About the cable-shaped pressure sensor comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below. After the cable-shaped pressure sensor has the above-described configuration, it is polarized by applying a high DC voltage between the core electrode 7 and the flexible outer electrode 9 to impart piezoelectricity. By applying piezoelectricity to the flexible pressure-sensitive body 8, when a time-varying pressure is applied to a part or the entire surface of the cable-shaped pressure sensor, between the core electrode 7 and the flexible outer electrode 9. An oscillating voltage according to the acceleration generated in the cable-shaped pressure sensor in that portion is induced. The pressure can be detected using this induced voltage. This cable-like pressure sensor is attached to, for example, an automobile door or window, and is used as a pressure detection device.

本実施の形態のケーブル状圧力センサを搭載した製品が使用済みになると、ケーブル状圧力センサは製品から取り外されて細かく切断された後、廃棄処理されることが考えられる。廃棄処理されたケーブル状圧力センサは酸性雨などの厳しい環境に曝されることもあり、酸性雨によりケーブル状圧力センサの構成材料が溶出する可能性を有するが、可撓性感圧体８を構成するセラミック圧電体粒子１１は鉛を含まない材料を用いているので鉛の溶出がなく、環境を汚染することがないという特徴がある。 When a product equipped with the cable-shaped pressure sensor of the present embodiment is used, it is considered that the cable-shaped pressure sensor is removed from the product, cut into pieces, and then discarded. The cable-shaped pressure sensor that has been disposed of may be exposed to a severe environment such as acid rain, and the constituent material of the cable-shaped pressure sensor may be eluted by acid rain. Since the ceramic piezoelectric particles 11 are made of a material that does not contain lead, there is a feature that lead is not eluted and the environment is not polluted.

また、セラミック圧電体粒子１１として用いる一般式がＡＢＯ_３で表される化合物は、従来の鉛を含む圧電体粒子よりも比誘電率が低いので圧電特性を発現させる分極処理電圧を低くすることができ、分極作業時の安全性を向上させることができる。 In addition, since the compound represented by the general formula ABO ₃ used as the ceramic piezoelectric particles 11 has a lower dielectric constant than the conventional lead-containing piezoelectric particles, the polarization treatment voltage for expressing the piezoelectric characteristics can be lowered. It is possible to improve the safety during polarization work.

また、セラミック圧電体粒子１１は、特に、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸ナトリウム・カリウム、ニオブ酸カリウム・リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、ニッケル酸チタン酸ビスマスの少なくとも１種を含む化合物を用いることにより、圧電特性をさらに向上させることができ、センサ感度を高めることができる。 In addition, the ceramic piezoelectric particles 11 are, in particular, sodium niobate, potassium niobate, lithium niobate, sodium / potassium niobate, potassium niobate / lithium, barium titanate, bismuth titanate, bismuth sodium titanate, titanium By using a compound containing at least one of bismuth acid sodium and bismuth nickel titanate, the piezoelectric characteristics can be further improved and the sensor sensitivity can be increased.

また、有機高分子１０として熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、加硫後ゴムの少なくとも１種を用いることにより、可撓性感圧体８自身の機械的インピ−ダンスを低くすることができるので圧力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。特に、熱可塑性エラストマーを塩素化ポリエチレンで構成することにより、セラミック圧電粒子１１の含有量を多くすることができるのでセンサ感度をより高めることができる。 In addition, by using at least one of a thermoplastic resin, a thermoplastic elastomer, and a rubber after vulcanization as the organic polymer 10, the mechanical impedance of the flexible pressure-sensitive body 8 itself can be lowered, so that the pressure sensor Can be easily deformed when a pressure is applied thereto, and an induced voltage can be detected under a low applied pressure. In particular, by configuring the thermoplastic elastomer with chlorinated polyethylene, the content of the ceramic piezoelectric particles 11 can be increased, so that the sensor sensitivity can be further increased.

また、可撓性外側電極９を有機高分子１２と導電性粒子１３とから構成することにより、一定でかつ低い電気抵抗と優れた可撓性を有する電極を実現することができるので感度の高い圧力センサを得ることができるとともに、可撓性感圧体８と可撓性外側電極９に同じ有機高分子１０、１２を用いているので密着性を向上させることができ、耐久性を向上させることができる。 Further, by forming the flexible outer electrode 9 from the organic polymer 12 and the conductive particles 13, it is possible to realize an electrode having a constant and low electric resistance and excellent flexibility, so that the sensitivity is high. While being able to obtain a pressure sensor, the same organic polymers 10 and 12 are used for the flexible pressure-sensitive body 8 and the flexible outer electrode 9, so that adhesion can be improved and durability can be improved. Can do.

また、導電性粒子として、特に、Ｃ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ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、電極としての性能を一層向上させることができる。 Further, by using at least one of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, Ni, Fe—Cr, Fe—Ni—Cr, and Ni—Cr as the conductive particles, excellent conductivity can be obtained. The performance as an electrode can be further improved.

（実施の形態２）
図４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４において、実施の形態１と異なるところは、可撓性外側電極９の周囲に導電性編組１４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。 (Embodiment 2)
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of the cable-shaped pressure sensor according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 4, the difference from Embodiment 1 is that a conductive braid 14 is provided around the flexible outer electrode 9. The same members as those in the first embodiment are given the same reference numerals.

図４に示すように、可撓性外側電極９を可撓性感圧体８の表面に形成した後、可撓性外側電極９に接触するように導電性編組１４で被覆した構成としている。導電性編組１４の材料としては、Ｃ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒの少なくとも１種が用いられる。 As shown in FIG. 4, the flexible outer electrode 9 is formed on the surface of the flexible pressure-sensitive body 8 and then covered with a conductive braid 14 so as to be in contact with the flexible outer electrode 9. As a material of the conductive braid 14, at least one of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, Ni, Fe—Cr, Fe—Ni—Cr, and Ni—Cr is used.

導電性編組１４がない場合、芯電極７と可撓性外側電極９間で発生する誘起電圧を検出する時、外部ノイズを拾い易い。従って、可撓性外側電極９の周囲を可撓性外側電極９よりも導電性に優れた導電性編組１４を被覆し、可撓性外側電極９と導電性編組１４を短絡させ、かつ導電性編組１４をア−ス電位に保持することにより、シールド機能を付加することができるので外部空間からの電気的ノイズを完全に遮断することができる。 In the absence of the conductive braid 14, it is easy to pick up external noise when detecting the induced voltage generated between the core electrode 7 and the flexible outer electrode 9. Accordingly, the outer periphery of the flexible outer electrode 9 is covered with the conductive braid 14 having a conductivity higher than that of the flexible outer electrode 9, and the flexible outer electrode 9 and the conductive braid 14 are short-circuited. By holding the braid 14 at the earth potential, a shield function can be added, so that electrical noise from the external space can be completely blocked.

導電性編組１４の材料として、特に、Ｃ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒの少なくとも１種で構成することにより優れたシールド効果を実現できるとともに、導電性編組１４の機械的強度を高めることができるので圧力センサの引っ張り強度を強くすることができ、耐久性を向上させることができる。 As the material of the conductive braid 14, it is particularly excellent when it is composed of at least one of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, Ni, Fe—Cr, Fe—Ni—Cr, and Ni—Cr. The shield effect can be realized and the mechanical strength of the conductive braid 14 can be increased, so that the tensile strength of the pressure sensor can be increased and the durability can be improved.

（実施の形態３）
図５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断面図である。図５において、実施の形態１と異なるところは、可撓性外側電極９の周囲を絶縁性弾性体１５で被覆した点である。なお、実施の形態１と同一部材は同じ符号を付けている。 (Embodiment 3)
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of the cable-shaped pressure sensor according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 5, the difference from Embodiment 1 is that the periphery of the flexible outer electrode 9 is covered with an insulating elastic body 15. The same members as those in the first embodiment are given the same reference numerals.

絶縁性弾性体１５は、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種からなる主成分が有機高分子から構成されている。可撓性外側電極９の周囲を絶縁性弾性体１５で被覆することにより、可撓性感圧体８と可撓性外側電極９の密着性が強固になり、空気層を生じることがないのでセンサ感度をより向上させることができる。また、絶縁性弾性体１５が優れた可撓性を有するので圧力センサ全体の可撓性の低下を抑制することができる。従って、圧力センサに圧力が印加された場合、その部分での歪み量の低下を抑制することができるのでセンサ感度の低下を防止することができる。 The insulating elastic body 15 is composed of an organic polymer as a main component composed of at least one of a thermoplastic resin, a thermoplastic elastomer, and a vulcanized rubber. By covering the periphery of the flexible outer electrode 9 with the insulating elastic body 15, the adhesion between the flexible pressure-sensitive body 8 and the flexible outer electrode 9 becomes strong, and an air layer is not generated. Sensitivity can be further improved. Further, since the insulating elastic body 15 has excellent flexibility, it is possible to suppress a decrease in flexibility of the entire pressure sensor. Therefore, when pressure is applied to the pressure sensor, it is possible to suppress a decrease in the amount of distortion at that portion, and thus it is possible to prevent a decrease in sensor sensitivity.

また、絶縁性弾性体１５の有機高分子は、前述の効果をより発揮させるために、熱可塑性エラストマー、加硫ゴムのいずれか１種で構成することが望ましい。特に、これら材料は、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、優れた耐湿性を実現することができるとともに、圧力センサ全体の弾性と可撓性の低下を抑制することができるのでセンサ感度の低下を防止することができる。 Further, it is desirable that the organic polymer of the insulating elastic body 15 is composed of any one of a thermoplastic elastomer and a vulcanized rubber in order to exhibit the above-described effects. In particular, these materials can suppress the penetration of water vapor into the sensor, can achieve excellent moisture resistance, and can suppress the decrease in elasticity and flexibility of the entire pressure sensor. Therefore, it is possible to prevent a decrease in sensor sensitivity.

なお、絶縁性弾性体１５は、耐熱性を向上させるため、有機高分子に絶縁性の金属酸化物などの充填剤を混合したものも用いることができる。 In addition, in order to improve heat resistance, the insulating elastic body 15 may be a mixture of an organic polymer and a filler such as an insulating metal oxide.

（実施の形態４）
図６は、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要部断面図である。図６において、実施の形態２および実施の形態３と異なるところは、導電性編組１４と絶縁性弾性体１５の両方を設けた点である。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。 (Embodiment 4)
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of the cable-shaped pressure sensor according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 6, the difference from the second embodiment and the third embodiment is that both the conductive braid 14 and the insulating elastic body 15 are provided. The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.

可撓性外側電極９の周囲に導電性編組１４を設け、さらに導電性編組１４の周囲に絶縁性弾性体１５を形成した構成としている。この構成により、第２の実施の形態および第３の実施の形態の両方の効果を実現することができる。 A conductive braid 14 is provided around the flexible outer electrode 9, and an insulating elastic body 15 is formed around the conductive braid 14. With this configuration, the effects of both the second embodiment and the third embodiment can be realized.

以上のように、本発明にかかるケーブル状圧力センサは、セラミック圧電体粒子が鉛を含んでいないので環境汚染を防止するとともに、可撓性外側電極が安定した電気抵抗と可撓性を有するので優れたセンサ感度を安定して実現す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。 As described above, the cable-shaped pressure sensor according to the present invention prevents environmental pollution because the ceramic piezoelectric particles do not contain lead, and the flexible outer electrode has stable electric resistance and flexibility. Since excellent sensor sensitivity can be realized stably, it can be applied to a wide range of applications such as prevention of pinching of automobile doors and windows and a pressure detection device for detecting the presence of a nursing bed.

本発明の実施の形態１におけるケ−ブル状圧力センサの要部断面図Sectional drawing of the principal part of the cable-shaped pressure sensor in Embodiment 1 of this invention 同センサにおける可撓性感圧体の構成を示す部分断面図Partial sectional view showing the configuration of the flexible pressure-sensitive body in the sensor 同センサにおける可撓性外側電極の構成を示す部分断面図Partial sectional view showing the configuration of the flexible outer electrode in the sensor 本発明の実施の形態２におけるケ−ブル状圧力センサの要部断面図Sectional drawing of the principal part of the cable-shaped pressure sensor in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態３におけるケ−ブル状圧力センサの要部断面図Sectional drawing of the principal part of the cable-shaped pressure sensor in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態４におけるケ−ブル状圧力センサの要部断面図Sectional drawing of the principal part of the cable-shaped pressure sensor in Embodiment 4 of this invention 従来のケ−ブル状圧力センサの要部断面図Sectional view of the main part of a conventional cable pressure sensor

符号の説明Explanation of symbols

７芯電極
８可撓性感圧体
９可撓性外側電極
１０有機高分子
１１セラミック圧電体粒子
１２有機高分子
１３導電性粒子
１４導電性編組
１５絶縁性弾性体 7 Core Electrode 8 Flexible Pressure Sensitive Body 9 Flexible Outer Electrode 10 Organic Polymer 11 Ceramic Piezoelectric Particle 12 Organic Polymer 13 Conductive Particle 14 Conductive Braid 15 Insulating Elastic Body

Claims

内側電極としての芯電極と、前記芯電極に周設された可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体の表面に周設された可撓性外側電極とから形成され、前記可撓性感圧体は少なくとも有機高分子と、一般式がＡＢＯ_３で表され、ＡサイトイオンがＢａ、Ｎａ、Ｋ、Ｂｉ、Ｌｉの少なくとも１種、ＢサイトイオンがＴｉ、Ｎｂ、Ｎｉの少なくとも１種を含むセラミック圧電体粒子とからなり、前記可撓性外側電極は少なくとも有機高分子と導電性粒子とからなるケーブル状圧力センサ。 Formed by a core electrode as an inner electrode, a flexible pressure-sensitive body provided around the core electrode, and a flexible outer electrode provided around the surface of the flexible pressure-sensitive body. The pressure body is at least an organic polymer, the general formula is represented by ABO ₃ , the A site ion is at least one of Ba, Na, K, Bi, and Li, and the B site ion is at least one of Ti, Nb, and Ni. A cable-shaped pressure sensor comprising ceramic piezoelectric particles, wherein the flexible outer electrode comprises at least an organic polymer and conductive particles.

セラミック圧電体粒子は、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸ナトリウム・カリウム、ニオブ酸カリウム・リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム、ニッケル酸チタン酸ビスマスの少なくとも１種からなる請求項１に記載のケーブル状圧力センサ。 Ceramic piezoelectric particles are sodium niobate, potassium niobate, lithium niobate, sodium / potassium niobate, potassium niobate / lithium, barium titanate, bismuth titanate, bismuth / sodium titanate, bismuth / sodium titanate, The cable-shaped pressure sensor according to claim 1, comprising at least one of bismuth nickel titanate.

有機高分子は、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。 The cable-shaped pressure sensor according to claim 1 or 2, wherein the organic polymer comprises at least one of a thermoplastic resin, a thermoplastic elastomer, and a vulcanized rubber.

熱可塑性エラストマーは、塩素化ポリエチレンである請求項３に記載のケーブル状圧力センサ。 The cable-shaped pressure sensor according to claim 3, wherein the thermoplastic elastomer is chlorinated polyethylene.

導電性粒子は、Ｃ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒの少なくとも１種からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。 The conductive particles are made of at least one of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, Ni, Fe—Cr, Fe—Ni—Cr, and Ni—Cr. A cable-shaped pressure sensor as described in 1.

可撓性外側電極の周囲を導電性編組で被覆してなる請求項１〜５のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。 The cable-shaped pressure sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the periphery of the flexible outer electrode is covered with a conductive braid.

導電性編祖は、Ｃ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒの少なくとも１種からなる請求項６に記載のケーブル状圧力センサ。 The cable-like pressure according to claim 6, wherein the conductive knitting element is made of at least one of C, Pt, Au, Pd, Ag, Cu, Al, Ni, Fe—Cr, Fe—Ni—Cr, and Ni—Cr. Sensor.

可撓性外側電極または導電性編組の周囲を絶縁性弾性体で被覆してなる請求項１〜７のいずれか１項に記載のケーブル状圧力センサ。 The cable-shaped pressure sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein a flexible outer electrode or a conductive braid is covered with an insulating elastic body.

絶縁性弾性体は、主成分が有機高分子からなる請求項８に記載のケーブル状圧力センサ。 The cable-shaped pressure sensor according to claim 8, wherein the insulating elastic body includes an organic polymer as a main component.

有機高分子は、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種からなる請求項８または９に記載のケーブル状圧力センサ。 The cable-shaped pressure sensor according to claim 8 or 9, wherein the organic polymer comprises at least one of a thermoplastic resin, a thermoplastic elastomer, and a vulcanized rubber.