JPH10340776A - 感温感圧素子 - Google Patents

感温感圧素子

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JPH10340776A
JPH10340776A JP9148893A JP14889397A JPH10340776A JP H10340776 A JPH10340776 A JP H10340776A JP 9148893 A JP9148893 A JP 9148893A JP 14889397 A JP14889397 A JP 14889397A JP H10340776 A JPH10340776 A JP H10340776A
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JP
Japan
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sensitive
temperature
pressure
electrode
layer
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Application number
JP9148893A
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English (en)
Inventor
Tadataka Yamazaki
忠孝 山崎
Masahiko Ito
雅彦 伊藤
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電気採暖具などの可橈性の感温セ
ンサと感圧センサの両方を備えた感温感圧素子を提供し
ようとするものである。 【解決手段】 発熱電極6と感温層7,感温電極8と内
側電極10,感圧層11,外側電極12が1本のケーブ
ルに同心軸状に内蔵し、発熱及び温度検知と圧力検知を
同時に簡便に行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気採暖具などの
可橈性の感温感圧素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、特開平8−31608号公報に感
温ヒータとして、また、特開昭62−15793号公報
や特開昭62−281288号公報に感圧ヒータが開示
されている。感温ヒータを例として以下、その構成につ
いて、図5を参照にしながら説明する。図5に示すよう
に、1はポリエステル芯糸、2は銅電極線、3は高分子
感温層、4は発熱温度検知電極線、5はポリ塩化ビニル
外皮である。このように、銅電極線2と発熱温度検知電
極線4の間に、高分子感温層3を介在させ、発熱と温度
検知がなされるように構成されており、感温ヒータとし
て使用されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記す
る従来の感温ヒータは、温度のみしか検知できないの
で、圧力を検知することは不可能であり、温度と圧力の
両方の検知が必要な場合は、温度センサと共に、別に圧
力センサを配設しなければならないという課題があっ
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の感温感圧素子
は、上記課題を解決するために、感温機能層と、感圧機
能層と、発熱体とが1本の可橈性ケーブルに内蔵される
構成としたものである。
【0005】本発明によれば、感温機能層と、感圧機能
層と、発熱体とを有するため、発熱及び温度検知と圧力
検知を1本の線で同時に行うことができる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明は、1本の可橈性ケーブル
内で発熱体と、感温機能層と、感圧機能層とを有するも
のである。そして発熱体に通電することによる発熱は、
感温機能層に対向した一対の電極間のインピーダンスが
温度と共に正確かつ鋭敏に変化するため、温度を検知す
ることができる。また感圧機能層に対向した一対の電極
間電位が圧力に対して瞬時に鋭敏に変化するため、圧力
を検知することができる。この三つの機能が1本のケー
ブル内に、構成されているため発熱と温度検知と圧力検
知とを1本の線で同時に行うことができるものである。
【0007】そして、前記する本発明の感温感圧素子は
請求項2ないし10に記載した具体的な形態で実施でき
るものである。
【0008】すなわち、請求項2に記載のように、細長
い中心導体の外周に同心状に設けた感温層と、その感温
層の外周に同心状に設けたヒータを兼ねた発熱電極と、
その発熱電極の外周に設けた分離層と、その分離層の外
側に設けた内側電極と、その内側電極の外側に設けた感
圧層と、その感圧層の外周に同心状に設けた外側電極と
を有していて、その最外周を絶縁材で被覆して構成する
ことができる。
【0009】また、請求項3に記載のように細長く中心
部に設けたヒータを兼ねた発熱電極と、その発熱電極の
外周に同心状に設けた感温層と、その感温層の外周に同
心状に設けた感温電極と、その感温電極の外周に設けた
分離層と、その分離層の外側に設けた内側電極と、その
内側電極の外側に設けた感圧層と、その感圧層の外周に
同心状に設けた外側電極とを有し、最外周を絶縁材で被
覆して構成することができる。
【0010】また、請求項4に記載のように、細長く中
心部に設けたヒータを兼ねた発熱電極と、その発熱電極
の外周に同心状に設けた感温層と、その感温層の外周に
同心状に設けた感温電極と、その感温電極の外側に設け
た感圧層と、その感圧層の外周に同心状に設けた外側電
極とを有し、その最外周を絶縁材で被覆して構成するこ
とができる。
【0011】また請求項5に記載のように細長く中心部
に設けた感温電極と、その感温電極の外周に同心状に設
けた感温層と、その感温層の外周に同心状に設けたヒー
タを兼ねた発熱電極と、その発熱電極の外側に設けた感
圧層と、その感圧層の外周に同心状に設けた外側電極と
を有し、その最外周を絶縁材で被覆して構成することが
できる。
【0012】そして、請求項6に記載のように感圧層は
感圧性樹脂としたり、または請求項7に記載のように感
圧性高分子組成物とすることができる。
【0013】また、請求項8に記載のように感温層がポ
リ塩化ビニル組成物としたり、請求項9に記載のように
ポリアミド組成物とすることができる。
【0014】また、請求項10に記載のように、本発明
の感温感圧素子を採暖具または寝具に使用して有用なも
のである。
【0015】以下、本説明の一実施例について図面を用
いて説明する。 (実施例1)図1は本発明の実施例1における感温感圧
素子の要部断面図である。
【0016】図において、6はニッケルメッキ銅線の撚
線よりなる発熱電極であり、感温機能層の内側の電極を
兼ねている。7は感温性高分子物質の感温層であり、具
体的には、増感剤として過塩素酸塩や熱安定剤などを含
んだポリ塩化ビニル組成物の感温層であり、温度が22
0℃で押出成型して厚さ0.35mmの円芯円状フイル
ムに形成した。8はニッケル鍍金銅線でできた外側の感
温電極であり、前記感温層7をスパイラル状に巻回して
いる。この発熱電極6と感温電極8とが感温層7の電極
を形成している。9はポリエステルフィルムの分離層で
ある。
【0017】10は感圧機能層を形成するニッケル鍍金
銅線の内側電極であり、前記分離層9にスパイラル状に
巻回されている。11は圧電性高分子物質の感圧層であ
り、無延伸で分極性を示す2ふっ化ビニリデン−3ふっ
化エチレンを用いて220℃の温度で押出成形し、厚さ
0.35mmの層を同心円状フイルムに形成した。12
はシールド編み銅線の外側電極であり、感圧層11を介
在して同心円状に形成したものである。従って、内側電
極10と外側電極12とが感圧層11の電極を形成して
いる。13はポリ塩化ビニルの絶縁材である。即ち、本
実施例の構成は、細長い発熱電極6の外周に同心状に感
温層7を設け、前記感温層7の外周に同心状に外側温度
を検知する感温電極8を設け、前記感温電極8の外周に
分離層9を設け、さらにその外側に内側電極10を設
け、前記内側電極10に感圧層11を設け、前記感圧層
11の外側に同心状に外側電極12を設け、前記外側電
極12の外周に絶縁材13を被覆した。そして、外径は
3.65mmになるようにした。なお、高圧電感度を得
るために、内側電極10と感圧層11の間や感圧層11
と外側電極12の間に導電フィルムを介在させてもよ
い。また、発熱電極6はポリエステル芯糸金属線を巻回
したものでもよい。次にエレクトレット化するために、
シリコーン油浴中で内側電極10と外側電極12の間に
直流電圧40KV/mmで30分間印加することによっ
て、ポーリング処理を行ない、可橈性感温感圧素子を作
製した。
【0018】次に動作、作用について説明すると、発熱
電極6と感温層7と感温電極8とにより形成された感温
機能層で温度30〜100℃の範囲でイオン伝導の温度
依存性により、インピーダンスが鋭敏に変化し温度を正
確に検知し、内側電極10と感圧層11と外側電極12
とにより形成された感圧機能層で、圧力を温度20〜1
00℃の間で検知することができるので、1本の線で発
熱させ、温度および圧力を同時に検知することができ
る。本実施例について、感圧性は試作した長さ2cmの
試作物を水平に、固定用治具上に設置し、直径11m
m、重さ5.4g重の鋼球を高さ10cmから、垂直に
自然落下させ、内側電極10と外側電極12との間で発
生する電圧をオシロスコープで測定したところ、最大発
生電圧値と最小発生電圧値の差△Vmaxとして、15
0mVを得た。測定温度をかえて、同様に調べたところ
100℃まで一定していた。次に、発熱電極6と感温電
極8とのインピーダンスの温度依存性は40℃における
インピーダンスZ40及び80℃におけるインピーダンス
80を測定した結果をもとに算出したサーミスタB定数
で表した値で14000Kを得た。このようにして感
圧、感温特性を確認した。
【0019】(実施例2)図2は本発明の実施例2にお
ける感温感圧素子の要部断面図である。実施例2におい
て実施例1と相違する点は、図1における発熱電極6を
感温層7の外側に形成した点である。なお実施例1と同
一符号のものは同一機能または構造を有し、説明は省略
する。動作、作用については、実施例1と同様の結果を
得た。
【0020】(実施例3)図3は本発明の実施例3にお
ける感温感圧素子の要部断面図である。実施例3におい
て実施例1及び実施例2と相違する点は、図1における
感圧層11の内側電極10を省略するため、感温層7の
感温電極8と共用化した点にある。従って、分離層9に
替えて導電フイルム14を用いた点である。この様にし
て、感圧機能層の接触面積を広く取り、感圧性を増大さ
せることができる。充分な感度を有する場合、省略する
こともできる。また、なお実施例1と同一符号のものは
同一機能または構造を有し、説明は省略する。
【0021】次の動作、作用について説明すると、図3
において、15はポリエステル芯糸であり、6はポリエ
ステル芯糸15に巻線した発熱電極、7はよう化亜鉛、
酸化亜鉛を増感性通電安定化剤として含むナイロン組成
物の感温層であり、8は銅を用いた感温電極であり、感
圧層11の内側電極も兼ねている。発熱電極6と感温電
極8とが感温機能層の電極を形成しているのは実施例1
と同様である。14は導電フイルムで導電性ポリエステ
ルフィルムで形成され分離層と役目をする。11は圧電
体粉末であるチタン酸ジルコン酸鉛が70容量%含んだ
ゴムの組成物の感圧層であり、12は編み線による外側
電極であり、シールド効果を兼ねている。この感温電極
8と外側電極12が感圧層11の電極を形成している。
13はポリ塩化ビニルの絶縁材である。次に感温電極8
と外側電極12の間に実施例1と同様にポーリング処理
を行い、可橈性感温感圧素子を作製した。
【0022】次に動作、作用について説明すると、発熱
電極6より生じた熱は発熱電極6と高分子物質の感温層
7と感温電極8とにより形成された感温機能層のもつイ
オン伝導の温度依存性により、温度30〜120℃の範
囲で、インピーダンスが鋭敏に変化するので温度検知が
可能である。また、感温電極8と高分子組成物の感圧層
11と外側電極12とにより形成された感圧機能層で圧
力を温度20〜120℃で検知するので、1本の線で圧
力および温度を同時に検知することができる。本実施例
について、感圧性及び感温性は実施例1と同様の結果が
得られることを確認した。
【0023】なお、感圧機能層の一方の電極は実施例1
と同様にニッケルメッキ銅線の撚線であってもよく、可
橈性のある導電性金属線であればよい。さらに、発熱電
極6は実施例1と同様に、中心部がニッケルメッキ銅線
の撚線よりなる発熱線で感温層7の外側電極8が温度検
知線であってもよい。また、導電フイルム14は必要な
圧電感度が得られるならば、省略することができる。さ
らに、感圧層11と外側電極12の間に導電フィルム1
4を介在させて圧電感度を向上させることもできる。
【0024】(実施例4)図4は本発明の実施例4にお
ける感温感圧素子の要部断面図である。実施例4におい
て実施例1,実施例2及び実施例3と相違する点は、図
2における感圧層の内側電極10を簡略化するため、感
温機能層の発熱電極6と共用化した点にある。従って、
発熱電極6は発熱体及び感温機能層の外側電極、感圧機
能部の内側電極の三つの機能を持つものである。感圧層
11と外側電極12の間に導電フイルムを用いてもよい
のは当然である。なお実施例3と同一符号のものは同一
機能または構造を有し、説明は省略する。本実施例につ
いて、感圧性及び感温性は実施例1と同様の結果が得ら
れることを確認した。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、発熱体な
らびに、感温機能層の外周に感圧機能層を設けて、1本
のケーブルに内蔵しているので、発熱と温度検知と圧力
検知を1本の線で同時に行うことができるという有利な
効果を有する。また、可橈性をもつ紐状とすることがで
きるため、配線の利便性が良いという効果も有する。こ
の感温感圧素子を電気カーペットや暖房マットなどの暖
房器具に用いると、加圧によりヒータ電源の制御や温度
制御が可能となり、優れた利便性と省エネルギー性を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における感温感圧素子の要部
断面図
【図2】本発明の実施例2における感温感圧素子の要部
断面図
【図3】本発明の実施例3における感温感圧素子の要部
断面図
【図4】本発明の実施例4における感温感圧素子の要部
断面図
【図5】従来の感温ヒータの要部断面図
【符号の説明】
6 発熱電極 7 感温層 8 感温電極 9 分離層 10 内側電極 11 感圧層 12 外側電極 13 絶縁材 14 導電フイルム 15 ポリエステル芯糸

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発熱体ならびに、感温機能層の外周に感圧
    機能層を設け、前記三者を1本のケーブルに内蔵させた
    ことを特徴とする感温感圧素子。
  2. 【請求項2】細長い中心導体の外周に同心状に設けた感
    温層と、前記感温層の外周に同心状に設けたヒータを兼
    ねた発熱電極と、前記発熱電極の外周に設けた分離層
    と、前記分離層の外側に設けた内側電極と、前記内側電
    極の外側に設けた感圧層と、前記感圧層の外周に同心状
    に設けた外側電極とを有し、最外周を絶縁材で被覆した
    ことを特徴とする感温感圧素子。
  3. 【請求項3】細長く中心部に設けたヒータを兼ねた発熱
    電極と、前記発熱電極の外周に同心状に設けた感温層
    と、前記感温層の外周に同心状に設けた感温電極と、前
    記感温電極の外周に設けた分離層と、前記分離層の外側
    に設けた内側電極と、前記内側電極の外側に設けた感圧
    層と、前記感圧層の外周に同心状に設けた外側電極とを
    有し、最外周を絶縁材で被覆したことを特徴とする感温
    感圧素子。
  4. 【請求項4】細長く中心部に設けたヒータを兼ねた発熱
    電極と、前記発熱電極の外周に同心状に設けた感温層
    と、前記感温層の外周に同心状に設けた感温電極と、前
    記感温電極の外側に設けた感圧層と、前記感圧層の外周
    に同心状に設けた外側電極とを有し、最外周を絶縁材で
    被覆したことを特徴とする感温感圧素子。
  5. 【請求項5】細長く中心部に設けた感温電極と、前記感
    温電極の外周に同心状に設けた感温層と、前記感温層の
    外周に同心状に設けたヒータを兼ねた発熱電極と、前記
    発熱電極の外側に設けた感圧層と、前記感圧層の外周に
    同心状に設けた外側電極とを有し、最外周を絶縁材で被
    覆したことを特徴とする感温感圧素子。
  6. 【請求項6】感圧層が感圧性樹脂であることを特徴とす
    る請求項2ないし5のいずれかに記載の感温感圧素子。
  7. 【請求項7】感圧層が感圧性高分子組成物であることを
    特徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載の感温感
    圧素子。
  8. 【請求項8】感温層がポリ塩化ビニル組成物であること
    を特徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載の感温
    感圧素子。
  9. 【請求項9】感温層がポリアミド組成物であることを特
    徴とする請求項2ないし5のいずれかに記載の感温感圧
    素子。
  10. 【請求項10】請求項1ないし9のいずれか1項に記載
    の感温感圧素子を配設することを特徴とする採暖具また
    は寝具。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100417501B1 (ko) * 2001-06-09 2004-02-11 이명신 온도 감응형 히터

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