境界センサ
【課題】 広範囲に設置することができ、安価で通過箇所の特定が容易な境界センサを提供する。
【解決手段】 境界センサ１を、エラストマーと、該エラストマー中に略単粒子状態でかつ高充填率で配合されている球状の導電性フィラーと、を有し、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する弾性変形可能なセンサ本体２と、センサ本体２に接続され、該電気抵抗を出力可能な電極３と、を備えて構成し、屋外において無許可の通過が禁止されている境界付近に配置する。境界センサ１は、センサ本体２の変形に基づく電気抵抗の変化から、該境界の通過を検知可能である。
【解決手段】 境界センサ１を、エラストマーと、該エラストマー中に略単粒子状態でかつ高充填率で配合されている球状の導電性フィラーと、を有し、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する弾性変形可能なセンサ本体２と、センサ本体２に接続され、該電気抵抗を出力可能な電極３と、を備えて構成し、屋外において無許可の通過が禁止されている境界付近に配置する。境界センサ１は、センサ本体２の変形に基づく電気抵抗の変化から、該境界の通過を検知可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、立ち入り制限区域への不法侵入等を検知可能な境界センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、発電所、燃料備蓄基地、軍事基地等の重要保安施設等では、広範囲に亘って外部からの立ち入りを制限する必要がある。このような制限区域への不法侵入を防止するため、制限区域を区画するフェンス等には、侵入センサや監視カメラ等が設置されている。侵入センサとしては、例えば、赤外線センサ、振動センサ、光ファイバセンサ等が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開平６−２５１２６４号公報
【特許文献２】特開昭６３−４００６８号公報
【特許文献３】特開平３−５３４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、赤外線センサや振動センサの場合、検知可能な範囲が狭い。このため、広範囲を監視するためには、センサを多数設置する必要がある。また、鳥等の小動物や風による誤動作が多い。一方、光ファイバセンサによると、広範囲への配索は比較的容易であるが、侵入箇所の特定が難しい。侵入箇所を特定しようとすると、監視範囲を区画して、その区画ごとに光ファイバセンサを配置しなければならない。この場合、個々の光ファイバセンサについて発光源と受光源とが必要となり、コストがかかる。
【０００４】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、広範囲に設置することができ、安価で通過箇所の特定が容易な境界センサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明の境界センサは、エラストマーと、該エラストマー中に略単粒子状態でかつ高充填率で配合されている球状の導電性フィラーと、を有し、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する弾性変形可能なセンサ本体と、該センサ本体に接続され、該電気抵抗を出力可能な電極と、を備えてなり、屋外において無許可の通過が禁止されている境界付近に配置され、該センサ本体の変形に基づく電気抵抗の変化から、該境界の通過を検知可能なことを特徴とする（請求項１に対応）。
【０００６】
ここで、「無許可の通過が禁止されている境界」には、無許可の侵入が禁止されている区域と外部との境界（以下「侵入禁止境界」と称す）、および、無許可の脱出が禁止されている区域と外部との境界（以下「脱出禁止境界」と称す）の両方が含まれる。侵入禁止境界としては、上述したような重要保安施設の他、空港の滑走路、種々の管理地等を区画する境界が挙げられる。一方、脱出禁止境界としては、刑務所等を区画する境界が挙げられる。すなわち、本発明の境界センサは、出入りが制限されている所定の区域（以下、適宜「制限区域」と称す）を区画する境界付近に配置されている。
【０００７】
例えば、制限区域を区画する境界に、フェンス、塀等が設置されている場合、侵入者は当該フェンス、塀等をよじ登ったり、破損させたりして、制限区域への侵入を試みる。本発明の境界センサを、当該フェンスや塀等に配置した場合、侵入者の上記行為により、センサ本体が変形する。ここで、センサ本体は、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する。このように、本発明の境界センサによると、センサ本体の変形による電気抵抗の増加に基づいて、制限区域への侵入の試みを検知することができる。なお、「電気抵抗を出力可能」とは、電気抵抗を直接あるいは間接的に出力可能なことをいう。すなわち、直接、電極から電気抵抗を出力する場合は勿論、電圧や電流など電気抵抗に関連する他の電気量を出力する場合を含む。
【０００８】
本発明の境界センサにおいて、センサ本体は弾性変形可能であり、エラストマーと球状の導電性フィラーとを有する。本明細書において、「エラストマー」は、ゴムおよび熱可塑性エラストマーを含む。また、導電性フィラーは、エラストマー中に、略単粒子状態で、かつ高充填率で配合されている。ここで、「略単粒子状態」とは、導電性フィラーの全重量を１００重量％とした場合の５０重量％以上が、凝集した二次粒子としてではなく、単独の一次粒子の状態で存在していることをいう。また、「高充填率」とは、導電性フィラーが最密充填に近い状態で配合されていることをいう。
【０００９】
このように、導電性フィラーが、略単粒子状態で、かつ高充填率で配合されると、エラストマー分を介した導電性フィラー同士の接触により、三次元的な導電パスが形成される。したがって、本発明の境界センサにおけるセンサ本体（以下、適宜「本発明におけるセンサ本体」と称す）は、荷重が印加されていない状態（以下、適宜「無荷重状態」と称す）、言い換えると、変形していない自然状態で、高い導電性を有する。なお、本明細書における「弾性変形」には、圧縮、伸張、曲げ等による変形がすべて含まれる。
【００１０】
例えば、従来からある感圧導電性樹脂は、非圧縮状態で電気抵抗が大きく、圧縮により変形すると電気抵抗が減少する。これは、感圧導電性樹脂の構成から次のように説明することができる。すなわち、感圧導電性樹脂は、樹脂と、該樹脂に配合された導電性フィラーと、からなる。ここで、導電性フィラーの充填率は低い。このため、無荷重状態において、導電性フィラー同士は離れている。つまり、無荷重状態では、感圧導電性樹脂の電気抵抗は大きい。一方、荷重が印加され感圧導電性樹脂が変形すると、導電性フィラー同士が接触して、一次元的な導電パスが形成される。これにより、電気抵抗が減少する。
【００１１】
これに対して、本発明におけるセンサ本体は、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する。この理由は、次のように考えられる。図１、図２に、本発明におけるセンサ本体の、荷重の印加前後における導電パスの変化をモデルで示す。ただし、図１、図２に示すのは、センサ本体の一例であり、本発明におけるセンサ本体、導電性フィラーの形状、材質等を何ら限定するものではない。
【００１２】
図１に示すように、センサ本体１００において、導電性フィラー１０２の多くは、エラストマー１０１中に一次粒子の状態で存在している。また、導電性フィラー１０２の充填率は高く、最密充填に近い状態で配合されている。これにより、無荷重状態において、センサ本体１００には、導電性フィラー１０２による三次元的な導電パスＰが形成されている。よって、無荷重状態では、センサ本体１００の電気抵抗は小さい。一方、図２に示すように、センサ本体１００に荷重が印加されると、センサ本体１００は変形する（図２中の点線枠は、図１の無荷重状態を示している。）。ここで、導電性フィラー１０２は最密充填に近い状態で配合されているため、導電性フィラー１０２が移動できるスペースはほとんどない。よって、センサ本体１００が変形すると、導電性フィラー１０２同士が反発し合い、導電性フィラー１０２同士の接触状態が変化する。その結果、三次元的な導電パスＰが崩壊し、電気抵抗が増加する。
【００１３】
このようなセンサ本体を備えた本発明の境界センサは、センサ本体に生じる圧縮、伸張、曲げ等の様々な変形による電気抵抗の増加に基づいて、侵入禁止境界および脱出禁止境界の通過（制限区域への侵入および制限区域からの脱出）を検知することができる。また、本発明の境界センサは、センサ本体の変形による電気抵抗の増加に基づいて検知を行うため、センサ本体の変形を伴わない小さな振動等により誤動作することが少ない。
【００１４】
また、センサ本体はエラストマーを母材とする。このため、本発明の境界センサは、加工性に優れ、形状設計の自由度が高い。よって、配置場所の長さや形状等によらず、広範囲に配索することができる。また、センサ本体に接続される電極の数、配置を調整することにより、細かなセンシングが可能となる。すなわち、電極を所定の区間ごとに配置するだけで、容易に侵入箇所を特定することができる。
【００１５】
また、本発明の境界センサでは、エラストマーや導電性フィラーの種類、導電性フィラーの充填率等を調整することにより、無荷重状態における電気抵抗値を所定の範囲に設定することができる。このため、検出可能な変形量の範囲、つまり、検出レンジを大きくすることができる。加えて、変形量に対する電気抵抗の増加挙動を調整することができるため、所望の応答感度を実現することができる。
【００１６】
また、本発明の境界センサは、無荷重状態において高い導電性を有する。つまり、本発明の境界センサは、無荷重状態において導電状態にある。このため、無荷重状態において、導電性の低いセンサ（例えば、従来の感圧導電性樹脂を用いたセンサ）と比較して、作動診断が容易である。すなわち、無荷重状態において導電性の低いセンサの場合、無荷重状態のままでは、正常なのか異常なのか（例えば回路に断線等が生じているのか）判別し難い。このため、導電性が低いセンサに、敢えて、比較的高い電圧を印加して、通電させてみる必要がある。あるいは、センサを試験的に作動させて通電状態をチェックする必要がある。したがって、作動診断が煩雑である。これに対して、本発明の境界センサの場合、無荷重状態において高い導電性を有している。このため、無荷重状態のままで、正常、異常の判別がし易い。したがって、作動診断が容易である。
【００１７】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記境界には、無許可の通過を禁止する境界区画部材が配置され、該境界区画部材に配置される構成とするとよい（請求項２に対応）。
【００１８】
通常、制限区域を区画する境界には、無許可の通過を禁止するために、フェンス、塀等の境界区画部材が配置されている。よって、当該境界を不法に通過しようとする場合、境界区画部材をよじ登る、変形させる、切断する等の行為がなされると想定される。したがって、本構成によると、既存の境界区画部材に本発明の境界センサを配置することにより、当該行為を検知することができる。すなわち、境界の不法通過を早期に検知することができる。
【００１９】
（３）好ましくは、上記（２）の構成において、前記センサ本体は、温度が上昇するに従って電気抵抗が増加する構成とするとよい（請求項３に対応）。
【００２０】
本発明におけるセンサ本体によると、所定の温度以上でエラストマーが膨張することにより、上述した三次元的な導電パスＰが崩壊する。このため、所定の温度以上で電気抵抗が増加する。したがって、例えば、境界区画部材がバーナーで焼き切られる等、急激な温度変化を伴って境界区画部材が破損する場合には、センサ本体の変形に加え、温度上昇により電気抵抗が増加する。これにより、制限区域を区画する境界の通過を、より早期かつ確実に検知することができる。
【００２１】
（４）好ましくは、上記（１）の構成において、前記境界付近の地面に埋設される構成とするとよい（請求項４に対応）。本構成によると、検知対象の境界付近に侵入者等が接近した場合、侵入者の重さにより、埋設されている本発明の境界センサに荷重が印加される。これにより、センサ本体が変形し、電気抵抗が増加する。よって、本構成によると、フェンス等の境界区画部材の有無に関わらず、制限区域を区画する境界の通過を検知することができる。また、地面に埋設することにより、侵入者等に本発明の境界センサの存在を知られるおそれが少ない。
【００２２】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、さらに、前記センサ本体が表出しないよう該センサ本体を被覆する保護部材を備える構成とするとよい（請求項５に対応）。センサ本体を保護部材により被覆することにより、センサ本体の防水性、絶縁性等を確保することができる。また、センサ本体が外部環境から遮断されるため、センサ本体の劣化が抑制される。
【００２３】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記センサ本体は長尺状を呈し、前記電極は、該センサ本体の長手方向に沿って複数配置されている構成とするとよい（請求項６に対応）。本構成によると、センサ本体が長尺状を呈しているため、長距離に亘り連続して配索することができる。また、電極をセンサ本体の長手方向の所定間隔ごとに配置することで、より細かなセンシングが可能となる。これにより、侵入者等の通過箇所を、容易に特定することができる。
【００２４】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記センサ本体は、前記エラストマーと前記導電性フィラーとを必須成分とするエラストマー組成物からなり、該エラストマー組成物の、該導電性フィラーの配合量と電気抵抗との関係を表すパーコレーションカーブにおいて、電気抵抗変化が飽和する第二変極点の該導電性フィラーの配合量（飽和体積分率：φｓ）が３５ｖｏｌ％以上である構成とするとよい（請求項７に対応）。
【００２５】
一般に、絶縁性のエラストマーに導電性フィラーを混合してエラストマー組成物とした場合、エラストマー組成物の電気抵抗は、導電性フィラーの配合量によって変化する。図３に、エラストマー組成物における、導電性フィラーの配合量と電気抵抗との関係を模式的に示す。
【００２６】
図３に示すように、エラストマー１０１に導電性フィラー１０２を混合していくと、エラストマー組成物の電気抵抗は、はじめはエラストマー１０１の電気抵抗とほとんど変わらない。しかし、導電性フィラー１０２の配合量がある体積分率に達すると、電気抵抗が急激に低下して、絶縁体−導電体転移が起こる（第一変極点）。この第一変極点における導電性フィラー１０２の配合量を、臨界体積分率（φｃ）と称す。また、さらに導電性フィラー１０２を混合していくと、ある体積分率から、電気抵抗の変化が少なくなり電気抵抗変化が飽和する（第二変極点）。この第二変極点における導電性フィラー１０２の配合量を、飽和体積分率（φｓ）と称す。このような電気抵抗の変化は、パーコレーションカーブと呼ばれ、エラストマー１０１中に導電性フィラー１０２による導電パスＰ１が形成されるためと考えられている。
【００２７】
例えば、導電性フィラーの粒子径が小さい、導電性フィラーとエラストマーとの相溶性が悪い等の理由により、導電性フィラーが凝集し、凝集体が形成されている場合には、一次元的な導電パスが形成され易い。このような場合には、エラストマー組成物の臨界体積分率（φｃ）は、２０ｖｏｌ％程度と比較的小さくなる。同様に、飽和体積分率（φｓ）も比較的小さくなる。言い換えると、臨界体積分率（φｃ）および飽和体積分率（φｓ）が小さい場合には、導電性フィラーは一次粒子として存在し難く、二次粒子（凝集体）を形成し易い。よって、この場合、導電性フィラーをエラストマー中に多量に配合することは難しい。つまり、導電性フィラーを最密充填に近い状態で配合することは難しい。また、粒子径の小さな導電性フィラーを多量に配合すると、凝集構造が三次元的に成長するため、変形に対する導電性の変化が乏しくなる。
【００２８】
本構成によると、センサ本体は、飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上であるエラストマー組成物からなる。飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上と大きいため、導電性フィラーは、エラストマー中に略単粒子状態で安定に存在する。よって、導電性フィラーを、最密充填に近い状態で配合することができる。
【００２９】
（８）好ましくは、上記（１）ないし（７）のいずれかの構成において、前記導電性フィラーの充填率は、前記センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３０ｖｏｌ％以上６５ｖｏｌ％以下である構成とするとよい（請求項８に対応）。
【００３０】
本構成によると、エラストマー中に導電性フィラーが最密充填に近い状態で配合される。よって、センサ本体に、導電性フィラーによる三次元的な導電パスが形成され易くなる。
【００３１】
（９）好ましくは、上記（１）ないし（８）のいずれかの構成において、前記導電性フィラーは、カーボンビーズである構成とするとよい（請求項９に対応）。
【００３２】
カーボンビーズは、導電性が良好で、比較的安価である。また、略真球状を呈しているため、高充填率で配合することができる。
【００３３】
（１０）好ましくは、上記（１）ないし（９）のいずれかの構成において、前記導電性フィラーの平均粒子径は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下である構成とするとよい（請求項１０に対応）。
【００３４】
本構成によると、導電性フィラーは凝集し難く、一次粒子の状態で存在し易い。なお、平均粒子径は、一次粒子の状態で存在する導電性フィラーの平均粒子径を意味する。
【００３５】
（１１）好ましくは、上記（１）ないし（１０）のいずれかの構成において、前記エラストマーは、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴムから選ばれる一種以上を含む構成とするとよい（請求項１１に対応）。
【００３６】
本構成によると、エラストマーと導電性フィラーとの相溶性が良好である。このため、導電性フィラーが一次粒子の状態で存在し易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の境界センサの実施形態について説明する。まず、本発明の境界センサの実施形態について説明し、次に、本発明の境界センサを構成するセンサ本体について詳しく説明する。
【００３８】
〈境界センサ〉
（１）第一実施形態
まず、本実施形態の境界センサの配置について説明する。図４に、本実施形態の境界センサが配置されたフェンスの正面図を示す。図４に示すように、フェンス９は、支柱９０と上胴縁９１と下胴縁９２と金網パネル９３とを備えている。フェンス９は、本発明の境界区画部材に含まれる。
【００３９】
支柱９０は、鋼製であって円筒状を呈している。支柱９０は、所定間隔ごとに離間して、地面Ｇから上方に立設されている。上胴縁９１は、鋼製であって円筒状を呈している。上胴縁９１は、多数の支柱９０の上端付近に、左右方向に架設されている。下胴縁９２は、鋼製であって円筒状を呈している。下胴縁９２は、多数の支柱９０の下端付近に、左右方向に架設されている。
【００４０】
金網パネル９３は、長尺帯状であって、菱形網状に編まれた鋼線からなる。金網パネル９３の上縁は上胴縁９１に、下縁は下胴縁９２に、それぞれ取り付けられている。金網パネル９３により、上胴縁９１と下胴縁９２との間の隙間が封止されている。
【００４１】
境界センサ１は、線状を呈している。境界センサ１は、多数の支柱９０の中間部に、左右方向に架設されている。また、境界センサ１は、金網パネル９３にも、取り付けられている。境界センサ１は、上下三列に配列されている。
【００４２】
制御装置８は、フェンス９から離間した家屋（図略）内に配置されている。制御装置８と境界センサ１とは、電気的に接続されている。並びに、制御装置８は、警報装置８６および風力計８７とも電気的に接続されている。警報装置８６は、家屋外壁に取り付けられている。風力計８７は、支柱９０上端に取り付けられている。
【００４３】
次に、境界センサ１の構成について説明する。なお、以下に説明するのは、三列の境界センサ１のうち中段に配置された境界センサ１である。しかしながら、上段および下段の境界センサ１の構成、制御装置８との結線状態は、中段の境界センサ１と同様である。したがって、ここでは説明を割愛する。
【００４４】
図５に、支柱９０における境界センサ１取付部付近の斜視図を示す。図６に、境界センサ１の軸直方向断面図を示す。なお、説明の便宜上、図５において、支柱９０は透過して示す。図５、図６に示すように、境界センサ１は、センサ本体２と電極３と保護カバー４とを備えている。
【００４５】
センサ本体２は、左右方向に延びる長尺丸棒状を呈している。センサ本体２は、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体）中に、カーボンビーズ（日本カーボン社製「ニカビーズ（登録商標）ＩＣＢ０５２０」、平均粒子径約５μｍ）が配合されたエラストマー複合材料からなる。カーボンビーズの充填率は、センサ本体２の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の４８ｖｏｌ％である。また、ＥＰＤＭにカーボンビーズを混合したエラストマー組成物のパーコレーションカーブにおいて、臨界体積分率（φｃ）は４３ｖｏｌ％、飽和体積分率（φｓ）は４８ｖｏｌ％である。
【００４６】
保護カバー４は、弾性を有するエラストマー製であって、長尺円筒状を呈している。保護カバー４は、センサ本体２外周面を覆っている。このため、センサ本体２は、外部環境から遮断されている。保護カバー４は、支柱９０に、ブラケット（図略）により固定されている。保護カバー４は、本発明における保護部材に含まれる。
【００４７】
電極３は、銅製であって、短冊状を呈している。電極３の一端は、センサ本体２の側周面に埋設されている。電極３の他端は、保護カバー４を貫通して外部に突出している。電極３は、境界センサ１と支柱９０とが交差する位置ごとに、多数配置されている。電極３の保護カバー４からの突出端は、支柱９０内まで到達している。電極３の突出端は、導線３０の一端に接続されている。前出図４に示すように、導線３０は、支柱９０内部および下胴縁９２内部に、配策されている。導線３０の他端は、制御装置８に接続されている。このため、センサ本体２は、隣り合う電極３の間隔ごとに、制御装置８に電気抵抗値を出力することができる。
【００４８】
次に、制御装置８の電気的構成について説明する。図７に、制御装置８のブロック図を示す。図７に示すように、制御装置８は、ブリッジ回路８０と、増幅回路８１と、入力回路８２ａ、８２ｂと、演算部８３と、記憶部８４と、出力回路８５と、を備えている。
【００４９】
境界センサ１のセンサ本体２は、抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ３・・・ｒｎ−２、ｒｎ−１、ｒｎを、備えている。これらの抵抗ｒ１〜ｒｎは、各々、隣接する電極３の間隔（すなわち前出図４に示す支柱９０同士の間隔Ｌ１）に対応している。
【００５０】
ブリッジ回路８０には、抵抗Ｒ１〜Ｒ３が配置されている。抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、センサ本体２の抵抗ｒ１〜ｒｎとにより、ホイーストンブリッジ回路が構成されている。詳しく説明すると、抵抗ｒ１〜ｒｎは、ｒ１→ｒ２→ｒ３・・・と切り替えられながら、順次、制御装置８に接続される。このため、ホイーストンブリッジ回路は、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、抵抗ｒ１〜ｒｎのいずれか（以下、「ｒｋ」と称す）とにより、構成されることになる。電源Ｖｉｎ（詳しくは制御装置８の内部電源）の電圧、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の電気抵抗値は、各々既知である。このため、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との中間電位Ｖ１と、抵抗ｒｋと抵抗Ｒ１との中間電位Ｖ２と、の電位差を測定することにより、実質的にセンサ本体２の抵抗ｒｋを測定することができる。
【００５１】
増幅回路８１には、中間電位Ｖ１、Ｖ２が入力される。中間電位Ｖ１、Ｖ２の電位差ΔＶは、増幅回路８１により増幅され、入力回路８２ａに入力される。電位差ΔＶは、アナログ−デジタル変換され、電位差データとなる。一方、風力計８７の検出する風力信号は、入力回路８２ｂに入力される。当該検出信号は、アナログ−デジタル変換され、風力データとなる。これら電位差データおよび風力データは、演算部８３に伝送される。
【００５２】
記憶部８４は、演算部８３に接続されている。記憶部８４には、マップが格納されている。図８に、記憶部８４に格納されたマップの模式図を示す。図８に示すように、弱風（風力データ≦風力用しきい値ｔｈ２）の場合には、電位差用しきい値ｔｈ１０は低く設定される。一方、強風（風力データ＞風力用しきい値ｔｈ２）の場合には、電位差用しきい値ｔｈ１１は高く設定される。このように、風力に応じて、電位差用しきい値ｔｈ１０、ｔｈ１１は、二段階に切り替えて設定される。演算部８３は、電位差データおよび風力データと、図８のマップと、の比較を行う。演算部８３は、出力回路８５を介して、警報装置８６に接続されている。
【００５３】
次に、本実施形態の境界センサ１の動きについて説明する。まず、平常時について説明する。平常時においては、センサ本体２は、無荷重状態で自然状態にある。ここで、前出図１に示すように、導電性フィラー１０２は、最密充填に近い状態で充填されている。このため、平常時においては、多数の導電パスＰが形成されている。したがって、センサ本体２の電気抵抗値は、最小値である。
【００５４】
前出図７に示すように、中間電位Ｖ１、Ｖ２の電位差ΔＶは、増幅回路８１により増幅され、入力回路８２ａを介して、演算部８３に常時入力されている。一方、記憶部８４には、前出図８に示すマップが格納されている。演算部８３は、弱風（風力データ≦風力用しきい値ｔｈ２）の場合は、電位差データと電位差用しきい値ｔｈ１０とを比較する。強風（風力データ＞風力用しきい値ｔｈ２）の場合は、電位差データと電位差用しきい値ｔｈ１１とを比較する。平常時においては、電位差データ≦電位差用しきい値ｔｈ１０（弱風時）、あるいは電位差データ≦電位差用しきい値ｔｈ１１（強風時）となるように設定されている。
【００５５】
次に、非常時について説明する。侵入者がフェンス９を突破しようとすると、境界センサ１の任意の部分が変形する（前出図４参照）。このため、センサ本体２の任意の部分も変形する（前出図５、図６参照）。したがって、センサ本体２の変形部分に対応する抵抗ｒｋが大きくなる（前出図７参照）。詳しく説明すると、前出図２に示すように、導電性フィラー１０２同士が反発し合う。このため、導電パスＰが崩壊してしまう。したがって、抵抗ｒｋは平常時に対して大きくなる。
【００５６】
抵抗ｒｋが大きくなると、その分抵抗ｒｋを通過する際の、電源Ｖｉｎの電圧降下量が大きくなる。したがって、平常時と比較して、中間電位Ｖ２が低くなる。中間電位Ｖ２が低くなり、電位差ΔＶつまり電位差データ＞電位差用しきい値ｔｈ１０（弱風時）、あるいは電位差データ＞電位差用しきい値ｔｈ１１（強風時）となった場合、出力回路８５のスイッチング素子がオンになる。これにより、警報装置８６が作動する。
【００５７】
次に、本実施形態の境界センサ１の作用効果について説明する。本実施形態の境界センサ１によると、フェンス９の切断等による境界の通過を、早期かつ確実に検知することができる。また、本発明者の実験によると、センサ本体２０は、約８０℃以上になると、温度が上昇するに従って電気抵抗が増加する。よって、例えば、バーナー等で金網パネル９３および境界センサ１が焼き切られた場合には、変形による電気抵抗の増加に加えて、急激な温度上昇により電気抵抗が増加するので、より早期に侵入者の通過を検知することができる。
【００５８】
また、境界センサ１は、センサ本体２の変形による電気抵抗の増加に基づいて検知を行うため、センサ本体２の変形を伴わない小さな振動等により誤動作することが少ない。また、電位差データに加えて、風力計８７からの風力データをも利用して検知を行うため、風による誤作動が少なく、検知精度が高い。
【００５９】
また、センサ本体２０は左右方向に延びる長尺丸棒状を呈している。このため、長距離に亘り連続して配索することができる。また、支柱９０ごとに電極３が配置されているため、侵入者等の通過箇所を、容易に特定することができる。また、センサ本体２は、保護カバー４により被覆されている。このため、センサ本体２の防水性、絶縁性は高い。また、センサ本体２が表出していないため、センサ本体２の劣化が抑制される。
【００６０】
また、本実施形態では、電位差データに基づいて、侵入の有無を判別している。このため、電位差を一旦電気抵抗に変換してから判別を行う場合と比較して、センサ本体２の変形から警報装置８６が作動するまでの時間が短くて済む。また、境界センサ１は、常時通電状態であるため、容易に作動診断を行うことができる。
【００６１】
（２）第二実施形態
本実施形態と第一実施形態との相違点は、境界センサが上胴縁に取り付けられている点である。また、センサ本体が、スペーサを介して、保護カバーに固定されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００６２】
図９に、支柱における本実施形態の境界センサ取付部付近の斜視図を示す。なお、図５と対応する部位については同じ符号で示す。図１０に、同境界センサの軸直方向断面図を示す。なお、図６と対応する部位については同じ符号で示す。
【００６３】
図９、図１０に示すように、本実施形態の境界センサ１は、上胴縁９１の上面に沿って、左右方向に延在している。境界センサ１の保護カバー４は、ブラケット９１０を介して、上胴縁９１に取り付けられている。具体的には、ブラケット９１０は、大孔９１０ａと小孔９１０ｂとを備えている。大孔９１０ａには、上胴縁９１が挿通され固定されている。小孔９１０ｂには、保護カバー４が挿通され固定されている。ブラケット９１０は、保護カバー４の軸方向に沿って、所定間隔ごとに配置されている。
【００６４】
センサ本体２の外周面と保護カバー４の内周面との間には、隙間が形成されている。当該隙間には、リング状のスペーサ５が介装されている。スペーサ５は、センサ本体２の軸方向に沿って、所定間隔ごとに配置されている。
【００６５】
本実施形態の境界センサ１と第一実施形態の境界センサとは、構成が共通する部分については、同じ作用効果を有する。また、本実施形態の境界センサ１によると、上胴縁９１上部に境界センサ１が配置されている。このため、侵入者のフェンス９の乗り越えを、検知することができる。
【００６６】
また、本実施形態の境界センサ１によると、センサ本体２と保護カバー４との間に、スペーサ５が介装されている。このため、センサ本体２と保護カバー４との間に、全周的に隙間が区画されている。したがって、鳥等の小動物や風によりセンサ本体２が変形するおそれが小さい。
【００６７】
（３）第三実施形態
本実施形態と第二実施形態との相違点は、電極と制御装置とを結ぶ導線が、センサ本体と保護カバーとの隙間に配策されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００６８】
図１１に、支柱における本実施形態の境界センサ取付部付近の斜視図を示す。なお、図９と対応する部位については同じ符号で示す。図１２に、同境界センサの軸直方向断面図を示す。なお、図１０と対応する部位については同じ符号で示す。
【００６９】
図１１、図１２に示すように、スペーサ５には、小孔５０が穿設されている。当該小孔５０には、導線３０が挿通されている。なお、図１１においては、説明の便宜上、スペーサ５の上部を導線３０が貫通しているが、実際には、図１２に示すように、導線３０は、スペーサ５の下部を貫通している。
【００７０】
導線３０は、センサ本体２と保護カバー４との隙間に配策されている。導線３０の一端は、センサ本体２に埋設された電極（図１１の電極３に対して左方に隣接する電極（図略））に接続されている。導線３０の他端は、支柱９０内部を介して、制御装置（図略）に接続されている。
【００７１】
本実施形態の境界センサ１と第二実施形態の境界センサとは、構成が共通する部分については、同じ作用効果を有する。また、本実施形態の境界センサ１によると、導線３０の配策が必要な支柱９０の数が、第二実施形態に対して半分になる。このため、配策作業、延いては境界センサ１の取付作業が容易である。
【００７２】
（４）第四実施形態
本実施形態と第三実施形態との相違点は、電極と制御装置とを結ぶ導線が、保護カバー外周面に沿って配策されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００７３】
図１３に、本実施形態の境界センサの軸直方向断面図を示す。なお、図１２と対応する部位については同じ符号で示す。図１３に示すように、導線３０は、拘束リング４０により、保護カバー４の外周面に取り付けられている。拘束リング４０は、保護カバー４の軸方向に所定間隔ごとに、複数配置されている。本実施形態の境界センサ１と第三実施形態の境界センサとは同様の作用効果を有する。
【００７４】
（５）第五実施形態
本実施形態と第一実施形態との相違点は、境界センサが地面に埋設されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００７５】
まず、本実施形態の境界センサの配置および構成について説明する。図１４に、本実施形態の境界センサの断面斜視図を示す。図１５に、同境界センサの短手方向断面図を示す。図１４、図１５に示すように、地面Ｇの中には、上から下に向かって、上方緩衝材９４と境界センサ１ａと下方緩衝材９５とが配置されている。上方緩衝材９４および下方緩衝材９５は、ゴム製であって左右方向に延びる帯状を呈している。境界センサ１ａは、上方緩衝材９４と下方緩衝材９５との間に、介装されている。
【００７６】
境界センサ１ａは、保護カバー４ａとセンサ本体２ａと電極３ａと基板７ａとを備えている。保護カバー４ａは、弾性を有するエラストマー製であって左右方向に延びる平らな角筒状を呈している。保護カバー４ａ内部には、基板７ａとセンサ本体２ａと電極３ａとが収容されている。基板７ａは、樹脂製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。基板７ａは、保護カバー４ａ内部の底面に配置されている。センサ本体２ａは、第一実施形態のセンサ本体同様のエラストマー複合材料製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。センサ本体２ａは、基板７ａ上に固定されている。電極３ａは、銅製であって短冊状を呈している。電極３ａは、センサ本体２ａと基板７ａとの間に介装されている。電極３ａは、センサ本体２ａの長手方向に沿って、所定間隔ごとに多数配置されている。
【００７７】
次に、本実施形態の境界センサ１ａの電気的構成について説明する。図１６に、本実施形態の境界センサの配線図（上面図）を示す。なお、図１６においては、上方緩衝材９４および保護カバー４ａを省略して示す。
【００７８】
図１６に示すように、境界センサ１ａは、フェンスＦと家屋Ｈとの間に配置されている。複数の電極３ａと制御装置８ａとは、各々、導線３０ａにより接続されている。制御装置８ａは、家屋Ｈ内に配置されている。制御装置８ａの構成は、前出図７に示す制御装置８の構成から、風力計８７用の入力回路８２ｂを削除したものと同様である。したがって、ここでは説明を割愛する。
【００７９】
次に、本実施形態の境界センサ１ａの動きについて説明する。まず、平常時について説明する。平常時においては、センサ本体２ａは、無荷重状態で自然状態にある。ここで、前出図１に示すように、導電性フィラー１０２は、最密充填に近い状態で充填されている。このため、平常時においては、多数の導電パスＰが形成されている。したがって、センサ本体２の電気抵抗値は、最小値である。次に、非常時について説明する。図１７に、本実施形態の境界センサの非常時における短手方向断面図を示す。前出図１６のフェンスＦを乗り越えた侵入者が、境界センサ１ａ上の地面Ｇを通過すると、図１７に示すように、侵入者の重さにより、境界センサ１ａが、下方に向かって沈み込むように、湾曲変形する。このため、侵入者が通過した部分に対応する一対の電極３ａ間の電気抵抗が増加する。したがって、制御装置８ａの演算部に入力される電位差データが大きくなる。電位差データが、制御装置８ａの記憶部に格納されている電位差用しきい値よりも、大きくなった場合、警報装置８６ａが作動する。
【００８０】
次に、本実施形態の境界センサ１ａの作用効果について説明する。本実施形態の境界センサ１ａは、構成が共通する部分については、第一実施形態の境界センサと同様の作用効果を有する。また、本実施形態の境界センサ１ａは、地面Ｇの表面と略平行な平面を持った帯状を呈している。このため、比較的広い範囲において、地面Ｇの上を通過する侵入者を検知することができる。
【００８１】
（６）第六実施形態
本実施形態と第五実施形態との相違点は、境界センサがブロック塀の上面に配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。図１８に、本実施形態の境界センサの断面斜視図を示す。図１８に示すように、ブロック塀Ｂは、左右方向に延在している。境界センサ１ｂは、ブロック塀Ｂの上面に配置されている。ブロック塀Ｂは、本発明の境界区画部材に含まれる。
【００８２】
境界センサ１ｂは、保護カバー４ｂとセンサ本体２ｂと電極３ｂと基板７ｂとを備えている。保護カバー４ｂは、弾性を有するエラストマー製であって左右方向に延びる平らな角筒状を呈している。保護カバー４ｂ内部には、基板７ｂとセンサ本体２ｂと電極３ｂとが収容されている。基板７ｂは、樹脂製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。基板７ｂは、保護カバー４ｂ内部の底面に配置されている。センサ本体２ｂは、第一実施形態のセンサ本体同様のエラストマー複合材料製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。センサ本体２ｂは、基板７ｂ上に固定されている。電極３ｂは、銅製であって短冊状を呈している。電極３ｂは、センサ本体２ｂと基板７ｂとの間に介装されている。電極３ｂは、センサ本体２ｂの長手方向に沿って、所定間隔ごとに多数配置されている。
【００８３】
本実施形態の境界センサ１ｂは、構成が共通する部分については、第五実施形態の境界センサと同様の作用効果を有する。また、本実施形態の境界センサ１ｂによると、ブロック塀Ｂを乗り越えようとする侵入者を検知することができる。
【００８４】
（７）その他
以上、本発明の境界センサの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００８５】
例えば、本発明の境界センサの配置場所は、上記実施形態（フェンス、地中、ブロック塀）に限定されるものではない。また、上記第一ないし第四実施形態においては、境界センサを、フェンスに対して左右方向に架設した。しかし、境界センサを、フェンスの支柱外周面に上下方向に沿って配置してもよい。
【００８６】
また、上記実施形態においては、単一の長尺上のセンサ本体に対して、多数の電極を、所定間隔ごとに配置した。しかしながら、短尺のセンサ本体と、当該センサ本体の長手方向両端に配置される一対の電極と、を一つのユニットとして、当該ユニットを多数直列に並べることにより、境界検知を行ってもよい。こうすると、境界センサが破損した場合に、ユニットごとに取り替えればよく、管理しやすい。また、当該ユニット長を、例えば第一実施形態の支柱９０同士の間隔Ｌ１（前出図４参照）と、略一致させることにより、境界センサとフェンスとを、モジュール化してもよい。
【００８７】
また、センサ本体の構成は、上記実施形態に限定されるものではない。これについては、後述する。センサ本体の形状も、特に限定されるものではない。上記実施形態の長尺丸棒状、帯状の他、長尺角棒状、四角板状、円板状等であってもよい。なお、電極をセンサ本体に加硫接着により固定すると、センサ本体の加硫成形と同時に、電極を配置することができる。
【００８８】
本発明の境界センサに接続される制御装置、警報装置の配置は、特に限定されるものではない。上記実施形態では、これらを導線で接続したが、センサ本体からの電圧データ等を無線で制御装置に電送してもよい。この場合は、配線が不要となるため、制御装置等の配置の自由度が高くなる。また、上記実施形態では、境界センサから電位差データを出力したが、電気抵抗データを出力してもよい。また、警報装置の種類も特に限定されるものではない。警報を鳴らす他、警備会社等への通知を行うものでもよい。また、屋外に設置されたパトランプ等を制御装置に接続してもよい。
【００８９】
〈センサ本体〉
本発明の境界センサを構成するセンサ本体は、エラストマーと導電性フィラーとを有する。エラストマーは、ゴムおよび熱可塑性エラストマーから適宜選択することができる。エラストマーは、絶縁性であることが望ましい。また、導電性フィラーとの混合物（エラストマー組成物）を調製した場合、パーコレーションカーブにおける飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上となるものを用いることが望ましい。飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％未満の場合には、導電性フィラーを略単粒子状態でかつ高充填率で配合することが難しいからである。また、飽和体積分率（φｓ）以上の領域においては、電気抵抗が低く、安定した導電性が発現される。よって、飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上の場合には、変形した際の導電体から絶縁体への電気抵抗の変化範囲が広くなる。さらに、飽和体積分率（φｓ）が４０ｖｏｌ％以上となるものを用いると、より好適である。なお、本明細書における「エラストマー組成物」は、エラストマーと球状の導電性フィラーとを必須成分とする。つまり、エラストマーと球状の導電性フィラーとの混合物でもよく、エラストマー、球状の導電性フィラー、および他の添加剤等の混合物であってもよい。
【００９０】
また、導電性フィラーとの親和性を考慮して、次式（１）で表されるゲル分率が１５％以下のエラストマーを用いるとよい。ゲル分率が１０％以下であるとより好適である。
ゲル分率（％）＝（Ｗｇ−Ｗｆ）／Ｗｆ×１００・・・（１）
[式（１）中、Ｗｇは、エラストマーに導電性フィラーを混合したエラストマー組成物を、エラストマーの良溶媒に溶解した際に得られる溶媒不溶分（導電性フィラーとエラストマーとからなるゲル分）の重量である。Ｗｆは、導電性フィラーの重量である。なお、エラストマーの良溶媒としては、溶媒とエラストマーとのＳＰ値（溶解度パラメータ）が近いものが望ましく、例えば、トルエン、テトラヒドロフラン、クロロホルム等が挙げられる。]
【００９１】
ゲル分率の値は、パーコレーションカーブにおける臨界体積分率（φｃ）の指標となる。すなわち、臨界体積分率（φｃ）が３０ｖｏｌ％未満となる場合には、導電性フィラーの凝集体に吸着、結合したエラストマー分が多く存在するため、ゲル分率は比較的大きな値になる。反対に、臨界体積分率（φｃ）が３０ｖｏｌ％以上となる場合には、導電性フィラーが略単粒子状態で存在するため、導電性フィラーの凝集体に吸着、結合したエラストマー分は少なく、ゲル分率は１５％以下の比較的小さな値になる。
【００９２】
エラストマーの具体例として、例えば、ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレン共重合ゴム［エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）等］、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ、Ｂｒ−ＩＩＲ等）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、ヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、合成ラテックス等が挙げられる。また、熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系等の各種熱可塑性エラストマー、およびこれらの誘導体が挙げられる。これらのうち、一種を単独で、あるいは二種以上を併せて用いればよい。なかでも、導電性フィラーとの相溶性が極めて良好なＥＰＤＭが好適である。また、導電性フィラーとの相溶性が良好なＮＢＲ、シリコーンゴムも好適である。
【００９３】
導電性フィラーは、球状を呈する。なお、球状には、真球、略真球状は勿論、楕円球状、長円球状（一対の対向する半球を円柱で連結した形状）、部分球状、部分毎に半径の異なる球状、水滴形状等が含まれる。例えば、導電性フィラーのアスペクト比（短辺に対する長辺の比）は、１以上２以下の範囲が望ましい。アスペクト比が２より大きくなると、導電性フィラー同士の接触により一次元的な導電パスが形成され易いからである。この場合、上記飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％未満となるおそれがある。また、エラストマー中における導電性フィラーの充填状態を、より最密充填状態に近づけるという観点から、導電性フィラーとして、真球あるいは極めて真球に近い形状（略真球状）の粒子を採用するとよい。
【００９４】
導電性フィラーは、導電性を有する粒子であれば、特に限定されるものではない。例えば、炭素材料、金属等の微粒子が挙げられる。これらのうち、一種を単独で、あるいは二種以上を併せて用いることができる。
【００９５】
導電性フィラーは、できるだけ凝集せず、一次粒子の状態で存在することが望ましい。よって、導電性フィラーを選択する際には、平均粒子径やエラストマーとの相溶性等を考慮するとよい。例えば、導電性フィラーの平均粒子径（一次粒子）は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。０．０５μｍ未満の場合には、凝集して二次粒子を形成し易い。また、上記飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％未満となるおそれがある。好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上である。反対に、１００μｍを超えると、弾性変形による導電性フィラーの並進運動（平行運動）が、粒子径に比べて相対的に小さくなり、センサ本体の弾性変形に対する電気抵抗の変化が緩慢となる。好ましくは６０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下である。なお、導電性フィラーとエラストマーとの組み合わせや、導電性フィラーの平均粒子径等を適宜調整することで、上記臨界体積分率（φｃ）および飽和体積分率（φｓ）を、所望の範囲内に調整することができる。
【００９６】
また、導電性フィラーの粒度分布におけるＤ９０／Ｄ１０の値は、１以上３０以下であることが望ましい。ここで、Ｄ９０は、累積粒度曲線において積算重量が９０％となる粒子径を、Ｄ１０は、同積算重量が１０％となる粒子径である。Ｄ９０／Ｄ１０の値が３０を超えると、粒度分布がブロードになるため、センサ本体の変形量に対する電気抵抗の増加挙動が不安定になる。これにより、検出の再現性が低下するおそれがある。Ｄ９０／Ｄ１０の値が１０以下であるとより好適である。なお、導電性フィラーとして、二種類以上の粒子を使用する場合には、Ｄ９０／Ｄ１０の値は１００以下であればよい。
【００９７】
このような導電性フィラーとしては、例えば、カーボンビーズが好適である。具体的には、大阪ガスケミカル社製のメソカーボンマイクロビーズ［ＭＣＭＢ６−２８（平均粒子径約６μｍ）、ＭＣＭＢ１０−２８（平均粒子径約１０μｍ）、ＭＣＭＢ２５−２８（平均粒子径約２５μｍ）］、日本カーボン社製のカーボンマイクロビーズ：ニカビーズＩＣＢ、ニカビーズＰＣ、ニカビーズＭＣ、ニカビーズＭＳＢ［ＩＣＢ０３２０（平均粒子径約３μｍ）、ＩＣＢ０５２０（平均粒子径約５μｍ）、ＩＣＢ１０２０（平均粒子径約１０μｍ）、ＰＣ０７２０（平均粒子径約７μｍ）、ＭＣ０５２０（平均粒子径約５μｍ）］、日清紡社製のカーボンビーズ（平均粒子径約１０μｍ）等が挙げられる。
【００９８】
導電性フィラーは、エラストマー中に高充填率で配合されている。所望の導電性を発現させるため、導電性フィラーは、パーコレーションカーブにおける臨界体積分率（φｃ）以上の割合で配合されていることが望ましい。導電性フィラーを略単粒子状態でかつ高充填率で配合するという観点から、臨界体積分率（φｃ）は３０ｖｏｌ％以上であることが望ましい。３５ｖｏｌ％以上であるとより好適である。換言すれば、導電性フィラーの充填率は、センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３０ｖｏｌ％以上であることが望ましい。３０ｖｏｌ％未満の場合には、導電性フィラーが最密充填に近い状態で配合されないため、所望の導電性が発現しない。また、センサ本体の弾性変形に対する電気抵抗の変化が緩慢になり、電気抵抗の増加挙動を制御することが難しくなる。３５ｖｏｌ％以上であるとより好適である。反対に、導電性フィラーの充填率は、センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の６５ｖｏｌ％以下であることが望ましい。６５ｖｏｌ％を超えると、エラストマーへの混合が困難となり、成形加工性が低下する。また、センサ本体が弾性変形しにくくなる。５５ｖｏｌ％以下であるとより好適である。
【００９９】
センサ本体には、上記エラストマー、導電性フィラーに加え、各種添加剤が配合されていてもよい。添加剤としては、例えば、架橋剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、着色剤等が挙げられる。また、上記球状の導電性フィラーと共に、異形状（例えば、針状等）の導電性フィラーが配合されていても構わない。
【０１００】
センサ本体は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、エラストマーに、加硫助剤、軟化剤等の添加剤を添加して、混練りする。続いて、導電性フィラーを加えて混練りした後、さらに、架橋剤、加硫促進剤を加えて混練りし、エラストマー組成物とする。次に、エラストマー組成物をシート状に成形し、それを金型に充填して、所定の条件下でプレス加硫する。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明におけるセンサ本体の荷重印加前の導電パスを示す模式図である。
【図２】同センサ本体の荷重印加後の導電パスを示す模式図である。
【図３】エラストマー組成物におけるパーコレーションカーブの模式図である。
【図４】本発明の第一実施形態の境界センサが配置されたフェンスの正面図である。
【図５】支柱における同境界センサの取付部付近の斜視図である。
【図６】同境界センサの軸直方向断面図である。
【図７】第一実施形態における制御装置のブロック図である。
【図８】同制御装置の記憶部に格納されたマップの模式図である。
【図９】支柱における第二実施形態の境界センサの取付部付近の斜視図である。
【図１０】同境界センサの軸直方向断面図である。
【図１１】支柱における第三実施形態の境界センサの取付部付近の斜視図である。
【図１２】同境界センサの軸直方向断面図である。
【図１３】第四実施形態の境界センサの軸直方向断面図である。
【図１４】第五実施形態の境界センサの断面斜視図である。
【図１５】同境界センサの短手方向断面図である。
【図１６】同境界センサの配線図（上面図）である。
【図１７】同境界センサの非常時における短手方向断面図である。
【図１８】第六実施形態の境界センサの断面斜視図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１、１ａ、１ｂ：境界センサ
２、２ａ、２ｂ：センサ本体
３、３ａ、３ｂ：電極 ３０、３０ａ：導線
４、４ａ、４ｂ：保護カバー（保護部材） ４０：拘束リング
５：スペーサ ５０：小孔 ７ａ、７ｂ：基板
８、８ａ：制御装置 ８０：ブリッジ回路 ８１：増幅回路 ８２ａ、８２ｂ：入力回路
８３：演算部 ８４：記憶部 ８５：出力回路 ８６、８６ａ：警報装置 ８７：風力計
９：フェンス（境界区画部材） ９０：支柱 ９１：上胴縁 ９２：下胴縁
９３：金網パネル ９４：上方緩衝材 ９５：下方緩衝材
９１０：ブラケット ９１０ａ：大孔 ９１０ｂ：小孔
１００：センサ本体 １０１：エラストマー １０２：導電性フィラー
Ｂ：ブロック塀（境界区画部材） Ｆ：フェンス Ｇ：地面 Ｈ：家屋
Ｌ１：間隔 Ｐ：導電パス Ｐ１：導電パス
ｒ１〜ｒｎ、ｒｋ：抵抗 Ｒ１〜Ｒ３：抵抗
ΔＶ：電位差 Ｖ１、Ｖ２：中間電位 Ｖｉｎ：電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、立ち入り制限区域への不法侵入等を検知可能な境界センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、発電所、燃料備蓄基地、軍事基地等の重要保安施設等では、広範囲に亘って外部からの立ち入りを制限する必要がある。このような制限区域への不法侵入を防止するため、制限区域を区画するフェンス等には、侵入センサや監視カメラ等が設置されている。侵入センサとしては、例えば、赤外線センサ、振動センサ、光ファイバセンサ等が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開平６−２５１２６４号公報
【特許文献２】特開昭６３−４００６８号公報
【特許文献３】特開平３−５３４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、赤外線センサや振動センサの場合、検知可能な範囲が狭い。このため、広範囲を監視するためには、センサを多数設置する必要がある。また、鳥等の小動物や風による誤動作が多い。一方、光ファイバセンサによると、広範囲への配索は比較的容易であるが、侵入箇所の特定が難しい。侵入箇所を特定しようとすると、監視範囲を区画して、その区画ごとに光ファイバセンサを配置しなければならない。この場合、個々の光ファイバセンサについて発光源と受光源とが必要となり、コストがかかる。
【０００４】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、広範囲に設置することができ、安価で通過箇所の特定が容易な境界センサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明の境界センサは、エラストマーと、該エラストマー中に略単粒子状態でかつ高充填率で配合されている球状の導電性フィラーと、を有し、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する弾性変形可能なセンサ本体と、該センサ本体に接続され、該電気抵抗を出力可能な電極と、を備えてなり、屋外において無許可の通過が禁止されている境界付近に配置され、該センサ本体の変形に基づく電気抵抗の変化から、該境界の通過を検知可能なことを特徴とする（請求項１に対応）。
【０００６】
ここで、「無許可の通過が禁止されている境界」には、無許可の侵入が禁止されている区域と外部との境界（以下「侵入禁止境界」と称す）、および、無許可の脱出が禁止されている区域と外部との境界（以下「脱出禁止境界」と称す）の両方が含まれる。侵入禁止境界としては、上述したような重要保安施設の他、空港の滑走路、種々の管理地等を区画する境界が挙げられる。一方、脱出禁止境界としては、刑務所等を区画する境界が挙げられる。すなわち、本発明の境界センサは、出入りが制限されている所定の区域（以下、適宜「制限区域」と称す）を区画する境界付近に配置されている。
【０００７】
例えば、制限区域を区画する境界に、フェンス、塀等が設置されている場合、侵入者は当該フェンス、塀等をよじ登ったり、破損させたりして、制限区域への侵入を試みる。本発明の境界センサを、当該フェンスや塀等に配置した場合、侵入者の上記行為により、センサ本体が変形する。ここで、センサ本体は、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する。このように、本発明の境界センサによると、センサ本体の変形による電気抵抗の増加に基づいて、制限区域への侵入の試みを検知することができる。なお、「電気抵抗を出力可能」とは、電気抵抗を直接あるいは間接的に出力可能なことをいう。すなわち、直接、電極から電気抵抗を出力する場合は勿論、電圧や電流など電気抵抗に関連する他の電気量を出力する場合を含む。
【０００８】
本発明の境界センサにおいて、センサ本体は弾性変形可能であり、エラストマーと球状の導電性フィラーとを有する。本明細書において、「エラストマー」は、ゴムおよび熱可塑性エラストマーを含む。また、導電性フィラーは、エラストマー中に、略単粒子状態で、かつ高充填率で配合されている。ここで、「略単粒子状態」とは、導電性フィラーの全重量を１００重量％とした場合の５０重量％以上が、凝集した二次粒子としてではなく、単独の一次粒子の状態で存在していることをいう。また、「高充填率」とは、導電性フィラーが最密充填に近い状態で配合されていることをいう。
【０００９】
このように、導電性フィラーが、略単粒子状態で、かつ高充填率で配合されると、エラストマー分を介した導電性フィラー同士の接触により、三次元的な導電パスが形成される。したがって、本発明の境界センサにおけるセンサ本体（以下、適宜「本発明におけるセンサ本体」と称す）は、荷重が印加されていない状態（以下、適宜「無荷重状態」と称す）、言い換えると、変形していない自然状態で、高い導電性を有する。なお、本明細書における「弾性変形」には、圧縮、伸張、曲げ等による変形がすべて含まれる。
【００１０】
例えば、従来からある感圧導電性樹脂は、非圧縮状態で電気抵抗が大きく、圧縮により変形すると電気抵抗が減少する。これは、感圧導電性樹脂の構成から次のように説明することができる。すなわち、感圧導電性樹脂は、樹脂と、該樹脂に配合された導電性フィラーと、からなる。ここで、導電性フィラーの充填率は低い。このため、無荷重状態において、導電性フィラー同士は離れている。つまり、無荷重状態では、感圧導電性樹脂の電気抵抗は大きい。一方、荷重が印加され感圧導電性樹脂が変形すると、導電性フィラー同士が接触して、一次元的な導電パスが形成される。これにより、電気抵抗が減少する。
【００１１】
これに対して、本発明におけるセンサ本体は、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する。この理由は、次のように考えられる。図１、図２に、本発明におけるセンサ本体の、荷重の印加前後における導電パスの変化をモデルで示す。ただし、図１、図２に示すのは、センサ本体の一例であり、本発明におけるセンサ本体、導電性フィラーの形状、材質等を何ら限定するものではない。
【００１２】
図１に示すように、センサ本体１００において、導電性フィラー１０２の多くは、エラストマー１０１中に一次粒子の状態で存在している。また、導電性フィラー１０２の充填率は高く、最密充填に近い状態で配合されている。これにより、無荷重状態において、センサ本体１００には、導電性フィラー１０２による三次元的な導電パスＰが形成されている。よって、無荷重状態では、センサ本体１００の電気抵抗は小さい。一方、図２に示すように、センサ本体１００に荷重が印加されると、センサ本体１００は変形する（図２中の点線枠は、図１の無荷重状態を示している。）。ここで、導電性フィラー１０２は最密充填に近い状態で配合されているため、導電性フィラー１０２が移動できるスペースはほとんどない。よって、センサ本体１００が変形すると、導電性フィラー１０２同士が反発し合い、導電性フィラー１０２同士の接触状態が変化する。その結果、三次元的な導電パスＰが崩壊し、電気抵抗が増加する。
【００１３】
このようなセンサ本体を備えた本発明の境界センサは、センサ本体に生じる圧縮、伸張、曲げ等の様々な変形による電気抵抗の増加に基づいて、侵入禁止境界および脱出禁止境界の通過（制限区域への侵入および制限区域からの脱出）を検知することができる。また、本発明の境界センサは、センサ本体の変形による電気抵抗の増加に基づいて検知を行うため、センサ本体の変形を伴わない小さな振動等により誤動作することが少ない。
【００１４】
また、センサ本体はエラストマーを母材とする。このため、本発明の境界センサは、加工性に優れ、形状設計の自由度が高い。よって、配置場所の長さや形状等によらず、広範囲に配索することができる。また、センサ本体に接続される電極の数、配置を調整することにより、細かなセンシングが可能となる。すなわち、電極を所定の区間ごとに配置するだけで、容易に侵入箇所を特定することができる。
【００１５】
また、本発明の境界センサでは、エラストマーや導電性フィラーの種類、導電性フィラーの充填率等を調整することにより、無荷重状態における電気抵抗値を所定の範囲に設定することができる。このため、検出可能な変形量の範囲、つまり、検出レンジを大きくすることができる。加えて、変形量に対する電気抵抗の増加挙動を調整することができるため、所望の応答感度を実現することができる。
【００１６】
また、本発明の境界センサは、無荷重状態において高い導電性を有する。つまり、本発明の境界センサは、無荷重状態において導電状態にある。このため、無荷重状態において、導電性の低いセンサ（例えば、従来の感圧導電性樹脂を用いたセンサ）と比較して、作動診断が容易である。すなわち、無荷重状態において導電性の低いセンサの場合、無荷重状態のままでは、正常なのか異常なのか（例えば回路に断線等が生じているのか）判別し難い。このため、導電性が低いセンサに、敢えて、比較的高い電圧を印加して、通電させてみる必要がある。あるいは、センサを試験的に作動させて通電状態をチェックする必要がある。したがって、作動診断が煩雑である。これに対して、本発明の境界センサの場合、無荷重状態において高い導電性を有している。このため、無荷重状態のままで、正常、異常の判別がし易い。したがって、作動診断が容易である。
【００１７】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記境界には、無許可の通過を禁止する境界区画部材が配置され、該境界区画部材に配置される構成とするとよい（請求項２に対応）。
【００１８】
通常、制限区域を区画する境界には、無許可の通過を禁止するために、フェンス、塀等の境界区画部材が配置されている。よって、当該境界を不法に通過しようとする場合、境界区画部材をよじ登る、変形させる、切断する等の行為がなされると想定される。したがって、本構成によると、既存の境界区画部材に本発明の境界センサを配置することにより、当該行為を検知することができる。すなわち、境界の不法通過を早期に検知することができる。
【００１９】
（３）好ましくは、上記（２）の構成において、前記センサ本体は、温度が上昇するに従って電気抵抗が増加する構成とするとよい（請求項３に対応）。
【００２０】
本発明におけるセンサ本体によると、所定の温度以上でエラストマーが膨張することにより、上述した三次元的な導電パスＰが崩壊する。このため、所定の温度以上で電気抵抗が増加する。したがって、例えば、境界区画部材がバーナーで焼き切られる等、急激な温度変化を伴って境界区画部材が破損する場合には、センサ本体の変形に加え、温度上昇により電気抵抗が増加する。これにより、制限区域を区画する境界の通過を、より早期かつ確実に検知することができる。
【００２１】
（４）好ましくは、上記（１）の構成において、前記境界付近の地面に埋設される構成とするとよい（請求項４に対応）。本構成によると、検知対象の境界付近に侵入者等が接近した場合、侵入者の重さにより、埋設されている本発明の境界センサに荷重が印加される。これにより、センサ本体が変形し、電気抵抗が増加する。よって、本構成によると、フェンス等の境界区画部材の有無に関わらず、制限区域を区画する境界の通過を検知することができる。また、地面に埋設することにより、侵入者等に本発明の境界センサの存在を知られるおそれが少ない。
【００２２】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、さらに、前記センサ本体が表出しないよう該センサ本体を被覆する保護部材を備える構成とするとよい（請求項５に対応）。センサ本体を保護部材により被覆することにより、センサ本体の防水性、絶縁性等を確保することができる。また、センサ本体が外部環境から遮断されるため、センサ本体の劣化が抑制される。
【００２３】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記センサ本体は長尺状を呈し、前記電極は、該センサ本体の長手方向に沿って複数配置されている構成とするとよい（請求項６に対応）。本構成によると、センサ本体が長尺状を呈しているため、長距離に亘り連続して配索することができる。また、電極をセンサ本体の長手方向の所定間隔ごとに配置することで、より細かなセンシングが可能となる。これにより、侵入者等の通過箇所を、容易に特定することができる。
【００２４】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記センサ本体は、前記エラストマーと前記導電性フィラーとを必須成分とするエラストマー組成物からなり、該エラストマー組成物の、該導電性フィラーの配合量と電気抵抗との関係を表すパーコレーションカーブにおいて、電気抵抗変化が飽和する第二変極点の該導電性フィラーの配合量（飽和体積分率：φｓ）が３５ｖｏｌ％以上である構成とするとよい（請求項７に対応）。
【００２５】
一般に、絶縁性のエラストマーに導電性フィラーを混合してエラストマー組成物とした場合、エラストマー組成物の電気抵抗は、導電性フィラーの配合量によって変化する。図３に、エラストマー組成物における、導電性フィラーの配合量と電気抵抗との関係を模式的に示す。
【００２６】
図３に示すように、エラストマー１０１に導電性フィラー１０２を混合していくと、エラストマー組成物の電気抵抗は、はじめはエラストマー１０１の電気抵抗とほとんど変わらない。しかし、導電性フィラー１０２の配合量がある体積分率に達すると、電気抵抗が急激に低下して、絶縁体−導電体転移が起こる（第一変極点）。この第一変極点における導電性フィラー１０２の配合量を、臨界体積分率（φｃ）と称す。また、さらに導電性フィラー１０２を混合していくと、ある体積分率から、電気抵抗の変化が少なくなり電気抵抗変化が飽和する（第二変極点）。この第二変極点における導電性フィラー１０２の配合量を、飽和体積分率（φｓ）と称す。このような電気抵抗の変化は、パーコレーションカーブと呼ばれ、エラストマー１０１中に導電性フィラー１０２による導電パスＰ１が形成されるためと考えられている。
【００２７】
例えば、導電性フィラーの粒子径が小さい、導電性フィラーとエラストマーとの相溶性が悪い等の理由により、導電性フィラーが凝集し、凝集体が形成されている場合には、一次元的な導電パスが形成され易い。このような場合には、エラストマー組成物の臨界体積分率（φｃ）は、２０ｖｏｌ％程度と比較的小さくなる。同様に、飽和体積分率（φｓ）も比較的小さくなる。言い換えると、臨界体積分率（φｃ）および飽和体積分率（φｓ）が小さい場合には、導電性フィラーは一次粒子として存在し難く、二次粒子（凝集体）を形成し易い。よって、この場合、導電性フィラーをエラストマー中に多量に配合することは難しい。つまり、導電性フィラーを最密充填に近い状態で配合することは難しい。また、粒子径の小さな導電性フィラーを多量に配合すると、凝集構造が三次元的に成長するため、変形に対する導電性の変化が乏しくなる。
【００２８】
本構成によると、センサ本体は、飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上であるエラストマー組成物からなる。飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上と大きいため、導電性フィラーは、エラストマー中に略単粒子状態で安定に存在する。よって、導電性フィラーを、最密充填に近い状態で配合することができる。
【００２９】
（８）好ましくは、上記（１）ないし（７）のいずれかの構成において、前記導電性フィラーの充填率は、前記センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３０ｖｏｌ％以上６５ｖｏｌ％以下である構成とするとよい（請求項８に対応）。
【００３０】
本構成によると、エラストマー中に導電性フィラーが最密充填に近い状態で配合される。よって、センサ本体に、導電性フィラーによる三次元的な導電パスが形成され易くなる。
【００３１】
（９）好ましくは、上記（１）ないし（８）のいずれかの構成において、前記導電性フィラーは、カーボンビーズである構成とするとよい（請求項９に対応）。
【００３２】
カーボンビーズは、導電性が良好で、比較的安価である。また、略真球状を呈しているため、高充填率で配合することができる。
【００３３】
（１０）好ましくは、上記（１）ないし（９）のいずれかの構成において、前記導電性フィラーの平均粒子径は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下である構成とするとよい（請求項１０に対応）。
【００３４】
本構成によると、導電性フィラーは凝集し難く、一次粒子の状態で存在し易い。なお、平均粒子径は、一次粒子の状態で存在する導電性フィラーの平均粒子径を意味する。
【００３５】
（１１）好ましくは、上記（１）ないし（１０）のいずれかの構成において、前記エラストマーは、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴムから選ばれる一種以上を含む構成とするとよい（請求項１１に対応）。
【００３６】
本構成によると、エラストマーと導電性フィラーとの相溶性が良好である。このため、導電性フィラーが一次粒子の状態で存在し易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の境界センサの実施形態について説明する。まず、本発明の境界センサの実施形態について説明し、次に、本発明の境界センサを構成するセンサ本体について詳しく説明する。
【００３８】
〈境界センサ〉
（１）第一実施形態
まず、本実施形態の境界センサの配置について説明する。図４に、本実施形態の境界センサが配置されたフェンスの正面図を示す。図４に示すように、フェンス９は、支柱９０と上胴縁９１と下胴縁９２と金網パネル９３とを備えている。フェンス９は、本発明の境界区画部材に含まれる。
【００３９】
支柱９０は、鋼製であって円筒状を呈している。支柱９０は、所定間隔ごとに離間して、地面Ｇから上方に立設されている。上胴縁９１は、鋼製であって円筒状を呈している。上胴縁９１は、多数の支柱９０の上端付近に、左右方向に架設されている。下胴縁９２は、鋼製であって円筒状を呈している。下胴縁９２は、多数の支柱９０の下端付近に、左右方向に架設されている。
【００４０】
金網パネル９３は、長尺帯状であって、菱形網状に編まれた鋼線からなる。金網パネル９３の上縁は上胴縁９１に、下縁は下胴縁９２に、それぞれ取り付けられている。金網パネル９３により、上胴縁９１と下胴縁９２との間の隙間が封止されている。
【００４１】
境界センサ１は、線状を呈している。境界センサ１は、多数の支柱９０の中間部に、左右方向に架設されている。また、境界センサ１は、金網パネル９３にも、取り付けられている。境界センサ１は、上下三列に配列されている。
【００４２】
制御装置８は、フェンス９から離間した家屋（図略）内に配置されている。制御装置８と境界センサ１とは、電気的に接続されている。並びに、制御装置８は、警報装置８６および風力計８７とも電気的に接続されている。警報装置８６は、家屋外壁に取り付けられている。風力計８７は、支柱９０上端に取り付けられている。
【００４３】
次に、境界センサ１の構成について説明する。なお、以下に説明するのは、三列の境界センサ１のうち中段に配置された境界センサ１である。しかしながら、上段および下段の境界センサ１の構成、制御装置８との結線状態は、中段の境界センサ１と同様である。したがって、ここでは説明を割愛する。
【００４４】
図５に、支柱９０における境界センサ１取付部付近の斜視図を示す。図６に、境界センサ１の軸直方向断面図を示す。なお、説明の便宜上、図５において、支柱９０は透過して示す。図５、図６に示すように、境界センサ１は、センサ本体２と電極３と保護カバー４とを備えている。
【００４５】
センサ本体２は、左右方向に延びる長尺丸棒状を呈している。センサ本体２は、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体）中に、カーボンビーズ（日本カーボン社製「ニカビーズ（登録商標）ＩＣＢ０５２０」、平均粒子径約５μｍ）が配合されたエラストマー複合材料からなる。カーボンビーズの充填率は、センサ本体２の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の４８ｖｏｌ％である。また、ＥＰＤＭにカーボンビーズを混合したエラストマー組成物のパーコレーションカーブにおいて、臨界体積分率（φｃ）は４３ｖｏｌ％、飽和体積分率（φｓ）は４８ｖｏｌ％である。
【００４６】
保護カバー４は、弾性を有するエラストマー製であって、長尺円筒状を呈している。保護カバー４は、センサ本体２外周面を覆っている。このため、センサ本体２は、外部環境から遮断されている。保護カバー４は、支柱９０に、ブラケット（図略）により固定されている。保護カバー４は、本発明における保護部材に含まれる。
【００４７】
電極３は、銅製であって、短冊状を呈している。電極３の一端は、センサ本体２の側周面に埋設されている。電極３の他端は、保護カバー４を貫通して外部に突出している。電極３は、境界センサ１と支柱９０とが交差する位置ごとに、多数配置されている。電極３の保護カバー４からの突出端は、支柱９０内まで到達している。電極３の突出端は、導線３０の一端に接続されている。前出図４に示すように、導線３０は、支柱９０内部および下胴縁９２内部に、配策されている。導線３０の他端は、制御装置８に接続されている。このため、センサ本体２は、隣り合う電極３の間隔ごとに、制御装置８に電気抵抗値を出力することができる。
【００４８】
次に、制御装置８の電気的構成について説明する。図７に、制御装置８のブロック図を示す。図７に示すように、制御装置８は、ブリッジ回路８０と、増幅回路８１と、入力回路８２ａ、８２ｂと、演算部８３と、記憶部８４と、出力回路８５と、を備えている。
【００４９】
境界センサ１のセンサ本体２は、抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ３・・・ｒｎ−２、ｒｎ−１、ｒｎを、備えている。これらの抵抗ｒ１〜ｒｎは、各々、隣接する電極３の間隔（すなわち前出図４に示す支柱９０同士の間隔Ｌ１）に対応している。
【００５０】
ブリッジ回路８０には、抵抗Ｒ１〜Ｒ３が配置されている。抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、センサ本体２の抵抗ｒ１〜ｒｎとにより、ホイーストンブリッジ回路が構成されている。詳しく説明すると、抵抗ｒ１〜ｒｎは、ｒ１→ｒ２→ｒ３・・・と切り替えられながら、順次、制御装置８に接続される。このため、ホイーストンブリッジ回路は、抵抗Ｒ１〜Ｒ３と、抵抗ｒ１〜ｒｎのいずれか（以下、「ｒｋ」と称す）とにより、構成されることになる。電源Ｖｉｎ（詳しくは制御装置８の内部電源）の電圧、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の電気抵抗値は、各々既知である。このため、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との中間電位Ｖ１と、抵抗ｒｋと抵抗Ｒ１との中間電位Ｖ２と、の電位差を測定することにより、実質的にセンサ本体２の抵抗ｒｋを測定することができる。
【００５１】
増幅回路８１には、中間電位Ｖ１、Ｖ２が入力される。中間電位Ｖ１、Ｖ２の電位差ΔＶは、増幅回路８１により増幅され、入力回路８２ａに入力される。電位差ΔＶは、アナログ−デジタル変換され、電位差データとなる。一方、風力計８７の検出する風力信号は、入力回路８２ｂに入力される。当該検出信号は、アナログ−デジタル変換され、風力データとなる。これら電位差データおよび風力データは、演算部８３に伝送される。
【００５２】
記憶部８４は、演算部８３に接続されている。記憶部８４には、マップが格納されている。図８に、記憶部８４に格納されたマップの模式図を示す。図８に示すように、弱風（風力データ≦風力用しきい値ｔｈ２）の場合には、電位差用しきい値ｔｈ１０は低く設定される。一方、強風（風力データ＞風力用しきい値ｔｈ２）の場合には、電位差用しきい値ｔｈ１１は高く設定される。このように、風力に応じて、電位差用しきい値ｔｈ１０、ｔｈ１１は、二段階に切り替えて設定される。演算部８３は、電位差データおよび風力データと、図８のマップと、の比較を行う。演算部８３は、出力回路８５を介して、警報装置８６に接続されている。
【００５３】
次に、本実施形態の境界センサ１の動きについて説明する。まず、平常時について説明する。平常時においては、センサ本体２は、無荷重状態で自然状態にある。ここで、前出図１に示すように、導電性フィラー１０２は、最密充填に近い状態で充填されている。このため、平常時においては、多数の導電パスＰが形成されている。したがって、センサ本体２の電気抵抗値は、最小値である。
【００５４】
前出図７に示すように、中間電位Ｖ１、Ｖ２の電位差ΔＶは、増幅回路８１により増幅され、入力回路８２ａを介して、演算部８３に常時入力されている。一方、記憶部８４には、前出図８に示すマップが格納されている。演算部８３は、弱風（風力データ≦風力用しきい値ｔｈ２）の場合は、電位差データと電位差用しきい値ｔｈ１０とを比較する。強風（風力データ＞風力用しきい値ｔｈ２）の場合は、電位差データと電位差用しきい値ｔｈ１１とを比較する。平常時においては、電位差データ≦電位差用しきい値ｔｈ１０（弱風時）、あるいは電位差データ≦電位差用しきい値ｔｈ１１（強風時）となるように設定されている。
【００５５】
次に、非常時について説明する。侵入者がフェンス９を突破しようとすると、境界センサ１の任意の部分が変形する（前出図４参照）。このため、センサ本体２の任意の部分も変形する（前出図５、図６参照）。したがって、センサ本体２の変形部分に対応する抵抗ｒｋが大きくなる（前出図７参照）。詳しく説明すると、前出図２に示すように、導電性フィラー１０２同士が反発し合う。このため、導電パスＰが崩壊してしまう。したがって、抵抗ｒｋは平常時に対して大きくなる。
【００５６】
抵抗ｒｋが大きくなると、その分抵抗ｒｋを通過する際の、電源Ｖｉｎの電圧降下量が大きくなる。したがって、平常時と比較して、中間電位Ｖ２が低くなる。中間電位Ｖ２が低くなり、電位差ΔＶつまり電位差データ＞電位差用しきい値ｔｈ１０（弱風時）、あるいは電位差データ＞電位差用しきい値ｔｈ１１（強風時）となった場合、出力回路８５のスイッチング素子がオンになる。これにより、警報装置８６が作動する。
【００５７】
次に、本実施形態の境界センサ１の作用効果について説明する。本実施形態の境界センサ１によると、フェンス９の切断等による境界の通過を、早期かつ確実に検知することができる。また、本発明者の実験によると、センサ本体２０は、約８０℃以上になると、温度が上昇するに従って電気抵抗が増加する。よって、例えば、バーナー等で金網パネル９３および境界センサ１が焼き切られた場合には、変形による電気抵抗の増加に加えて、急激な温度上昇により電気抵抗が増加するので、より早期に侵入者の通過を検知することができる。
【００５８】
また、境界センサ１は、センサ本体２の変形による電気抵抗の増加に基づいて検知を行うため、センサ本体２の変形を伴わない小さな振動等により誤動作することが少ない。また、電位差データに加えて、風力計８７からの風力データをも利用して検知を行うため、風による誤作動が少なく、検知精度が高い。
【００５９】
また、センサ本体２０は左右方向に延びる長尺丸棒状を呈している。このため、長距離に亘り連続して配索することができる。また、支柱９０ごとに電極３が配置されているため、侵入者等の通過箇所を、容易に特定することができる。また、センサ本体２は、保護カバー４により被覆されている。このため、センサ本体２の防水性、絶縁性は高い。また、センサ本体２が表出していないため、センサ本体２の劣化が抑制される。
【００６０】
また、本実施形態では、電位差データに基づいて、侵入の有無を判別している。このため、電位差を一旦電気抵抗に変換してから判別を行う場合と比較して、センサ本体２の変形から警報装置８６が作動するまでの時間が短くて済む。また、境界センサ１は、常時通電状態であるため、容易に作動診断を行うことができる。
【００６１】
（２）第二実施形態
本実施形態と第一実施形態との相違点は、境界センサが上胴縁に取り付けられている点である。また、センサ本体が、スペーサを介して、保護カバーに固定されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００６２】
図９に、支柱における本実施形態の境界センサ取付部付近の斜視図を示す。なお、図５と対応する部位については同じ符号で示す。図１０に、同境界センサの軸直方向断面図を示す。なお、図６と対応する部位については同じ符号で示す。
【００６３】
図９、図１０に示すように、本実施形態の境界センサ１は、上胴縁９１の上面に沿って、左右方向に延在している。境界センサ１の保護カバー４は、ブラケット９１０を介して、上胴縁９１に取り付けられている。具体的には、ブラケット９１０は、大孔９１０ａと小孔９１０ｂとを備えている。大孔９１０ａには、上胴縁９１が挿通され固定されている。小孔９１０ｂには、保護カバー４が挿通され固定されている。ブラケット９１０は、保護カバー４の軸方向に沿って、所定間隔ごとに配置されている。
【００６４】
センサ本体２の外周面と保護カバー４の内周面との間には、隙間が形成されている。当該隙間には、リング状のスペーサ５が介装されている。スペーサ５は、センサ本体２の軸方向に沿って、所定間隔ごとに配置されている。
【００６５】
本実施形態の境界センサ１と第一実施形態の境界センサとは、構成が共通する部分については、同じ作用効果を有する。また、本実施形態の境界センサ１によると、上胴縁９１上部に境界センサ１が配置されている。このため、侵入者のフェンス９の乗り越えを、検知することができる。
【００６６】
また、本実施形態の境界センサ１によると、センサ本体２と保護カバー４との間に、スペーサ５が介装されている。このため、センサ本体２と保護カバー４との間に、全周的に隙間が区画されている。したがって、鳥等の小動物や風によりセンサ本体２が変形するおそれが小さい。
【００６７】
（３）第三実施形態
本実施形態と第二実施形態との相違点は、電極と制御装置とを結ぶ導線が、センサ本体と保護カバーとの隙間に配策されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００６８】
図１１に、支柱における本実施形態の境界センサ取付部付近の斜視図を示す。なお、図９と対応する部位については同じ符号で示す。図１２に、同境界センサの軸直方向断面図を示す。なお、図１０と対応する部位については同じ符号で示す。
【００６９】
図１１、図１２に示すように、スペーサ５には、小孔５０が穿設されている。当該小孔５０には、導線３０が挿通されている。なお、図１１においては、説明の便宜上、スペーサ５の上部を導線３０が貫通しているが、実際には、図１２に示すように、導線３０は、スペーサ５の下部を貫通している。
【００７０】
導線３０は、センサ本体２と保護カバー４との隙間に配策されている。導線３０の一端は、センサ本体２に埋設された電極（図１１の電極３に対して左方に隣接する電極（図略））に接続されている。導線３０の他端は、支柱９０内部を介して、制御装置（図略）に接続されている。
【００７１】
本実施形態の境界センサ１と第二実施形態の境界センサとは、構成が共通する部分については、同じ作用効果を有する。また、本実施形態の境界センサ１によると、導線３０の配策が必要な支柱９０の数が、第二実施形態に対して半分になる。このため、配策作業、延いては境界センサ１の取付作業が容易である。
【００７２】
（４）第四実施形態
本実施形態と第三実施形態との相違点は、電極と制御装置とを結ぶ導線が、保護カバー外周面に沿って配策されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００７３】
図１３に、本実施形態の境界センサの軸直方向断面図を示す。なお、図１２と対応する部位については同じ符号で示す。図１３に示すように、導線３０は、拘束リング４０により、保護カバー４の外周面に取り付けられている。拘束リング４０は、保護カバー４の軸方向に所定間隔ごとに、複数配置されている。本実施形態の境界センサ１と第三実施形態の境界センサとは同様の作用効果を有する。
【００７４】
（５）第五実施形態
本実施形態と第一実施形態との相違点は、境界センサが地面に埋設されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００７５】
まず、本実施形態の境界センサの配置および構成について説明する。図１４に、本実施形態の境界センサの断面斜視図を示す。図１５に、同境界センサの短手方向断面図を示す。図１４、図１５に示すように、地面Ｇの中には、上から下に向かって、上方緩衝材９４と境界センサ１ａと下方緩衝材９５とが配置されている。上方緩衝材９４および下方緩衝材９５は、ゴム製であって左右方向に延びる帯状を呈している。境界センサ１ａは、上方緩衝材９４と下方緩衝材９５との間に、介装されている。
【００７６】
境界センサ１ａは、保護カバー４ａとセンサ本体２ａと電極３ａと基板７ａとを備えている。保護カバー４ａは、弾性を有するエラストマー製であって左右方向に延びる平らな角筒状を呈している。保護カバー４ａ内部には、基板７ａとセンサ本体２ａと電極３ａとが収容されている。基板７ａは、樹脂製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。基板７ａは、保護カバー４ａ内部の底面に配置されている。センサ本体２ａは、第一実施形態のセンサ本体同様のエラストマー複合材料製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。センサ本体２ａは、基板７ａ上に固定されている。電極３ａは、銅製であって短冊状を呈している。電極３ａは、センサ本体２ａと基板７ａとの間に介装されている。電極３ａは、センサ本体２ａの長手方向に沿って、所定間隔ごとに多数配置されている。
【００７７】
次に、本実施形態の境界センサ１ａの電気的構成について説明する。図１６に、本実施形態の境界センサの配線図（上面図）を示す。なお、図１６においては、上方緩衝材９４および保護カバー４ａを省略して示す。
【００７８】
図１６に示すように、境界センサ１ａは、フェンスＦと家屋Ｈとの間に配置されている。複数の電極３ａと制御装置８ａとは、各々、導線３０ａにより接続されている。制御装置８ａは、家屋Ｈ内に配置されている。制御装置８ａの構成は、前出図７に示す制御装置８の構成から、風力計８７用の入力回路８２ｂを削除したものと同様である。したがって、ここでは説明を割愛する。
【００７９】
次に、本実施形態の境界センサ１ａの動きについて説明する。まず、平常時について説明する。平常時においては、センサ本体２ａは、無荷重状態で自然状態にある。ここで、前出図１に示すように、導電性フィラー１０２は、最密充填に近い状態で充填されている。このため、平常時においては、多数の導電パスＰが形成されている。したがって、センサ本体２の電気抵抗値は、最小値である。次に、非常時について説明する。図１７に、本実施形態の境界センサの非常時における短手方向断面図を示す。前出図１６のフェンスＦを乗り越えた侵入者が、境界センサ１ａ上の地面Ｇを通過すると、図１７に示すように、侵入者の重さにより、境界センサ１ａが、下方に向かって沈み込むように、湾曲変形する。このため、侵入者が通過した部分に対応する一対の電極３ａ間の電気抵抗が増加する。したがって、制御装置８ａの演算部に入力される電位差データが大きくなる。電位差データが、制御装置８ａの記憶部に格納されている電位差用しきい値よりも、大きくなった場合、警報装置８６ａが作動する。
【００８０】
次に、本実施形態の境界センサ１ａの作用効果について説明する。本実施形態の境界センサ１ａは、構成が共通する部分については、第一実施形態の境界センサと同様の作用効果を有する。また、本実施形態の境界センサ１ａは、地面Ｇの表面と略平行な平面を持った帯状を呈している。このため、比較的広い範囲において、地面Ｇの上を通過する侵入者を検知することができる。
【００８１】
（６）第六実施形態
本実施形態と第五実施形態との相違点は、境界センサがブロック塀の上面に配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。図１８に、本実施形態の境界センサの断面斜視図を示す。図１８に示すように、ブロック塀Ｂは、左右方向に延在している。境界センサ１ｂは、ブロック塀Ｂの上面に配置されている。ブロック塀Ｂは、本発明の境界区画部材に含まれる。
【００８２】
境界センサ１ｂは、保護カバー４ｂとセンサ本体２ｂと電極３ｂと基板７ｂとを備えている。保護カバー４ｂは、弾性を有するエラストマー製であって左右方向に延びる平らな角筒状を呈している。保護カバー４ｂ内部には、基板７ｂとセンサ本体２ｂと電極３ｂとが収容されている。基板７ｂは、樹脂製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。基板７ｂは、保護カバー４ｂ内部の底面に配置されている。センサ本体２ｂは、第一実施形態のセンサ本体同様のエラストマー複合材料製であって、左右方向に延びる帯状を呈している。センサ本体２ｂは、基板７ｂ上に固定されている。電極３ｂは、銅製であって短冊状を呈している。電極３ｂは、センサ本体２ｂと基板７ｂとの間に介装されている。電極３ｂは、センサ本体２ｂの長手方向に沿って、所定間隔ごとに多数配置されている。
【００８３】
本実施形態の境界センサ１ｂは、構成が共通する部分については、第五実施形態の境界センサと同様の作用効果を有する。また、本実施形態の境界センサ１ｂによると、ブロック塀Ｂを乗り越えようとする侵入者を検知することができる。
【００８４】
（７）その他
以上、本発明の境界センサの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００８５】
例えば、本発明の境界センサの配置場所は、上記実施形態（フェンス、地中、ブロック塀）に限定されるものではない。また、上記第一ないし第四実施形態においては、境界センサを、フェンスに対して左右方向に架設した。しかし、境界センサを、フェンスの支柱外周面に上下方向に沿って配置してもよい。
【００８６】
また、上記実施形態においては、単一の長尺上のセンサ本体に対して、多数の電極を、所定間隔ごとに配置した。しかしながら、短尺のセンサ本体と、当該センサ本体の長手方向両端に配置される一対の電極と、を一つのユニットとして、当該ユニットを多数直列に並べることにより、境界検知を行ってもよい。こうすると、境界センサが破損した場合に、ユニットごとに取り替えればよく、管理しやすい。また、当該ユニット長を、例えば第一実施形態の支柱９０同士の間隔Ｌ１（前出図４参照）と、略一致させることにより、境界センサとフェンスとを、モジュール化してもよい。
【００８７】
また、センサ本体の構成は、上記実施形態に限定されるものではない。これについては、後述する。センサ本体の形状も、特に限定されるものではない。上記実施形態の長尺丸棒状、帯状の他、長尺角棒状、四角板状、円板状等であってもよい。なお、電極をセンサ本体に加硫接着により固定すると、センサ本体の加硫成形と同時に、電極を配置することができる。
【００８８】
本発明の境界センサに接続される制御装置、警報装置の配置は、特に限定されるものではない。上記実施形態では、これらを導線で接続したが、センサ本体からの電圧データ等を無線で制御装置に電送してもよい。この場合は、配線が不要となるため、制御装置等の配置の自由度が高くなる。また、上記実施形態では、境界センサから電位差データを出力したが、電気抵抗データを出力してもよい。また、警報装置の種類も特に限定されるものではない。警報を鳴らす他、警備会社等への通知を行うものでもよい。また、屋外に設置されたパトランプ等を制御装置に接続してもよい。
【００８９】
〈センサ本体〉
本発明の境界センサを構成するセンサ本体は、エラストマーと導電性フィラーとを有する。エラストマーは、ゴムおよび熱可塑性エラストマーから適宜選択することができる。エラストマーは、絶縁性であることが望ましい。また、導電性フィラーとの混合物（エラストマー組成物）を調製した場合、パーコレーションカーブにおける飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上となるものを用いることが望ましい。飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％未満の場合には、導電性フィラーを略単粒子状態でかつ高充填率で配合することが難しいからである。また、飽和体積分率（φｓ）以上の領域においては、電気抵抗が低く、安定した導電性が発現される。よって、飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％以上の場合には、変形した際の導電体から絶縁体への電気抵抗の変化範囲が広くなる。さらに、飽和体積分率（φｓ）が４０ｖｏｌ％以上となるものを用いると、より好適である。なお、本明細書における「エラストマー組成物」は、エラストマーと球状の導電性フィラーとを必須成分とする。つまり、エラストマーと球状の導電性フィラーとの混合物でもよく、エラストマー、球状の導電性フィラー、および他の添加剤等の混合物であってもよい。
【００９０】
また、導電性フィラーとの親和性を考慮して、次式（１）で表されるゲル分率が１５％以下のエラストマーを用いるとよい。ゲル分率が１０％以下であるとより好適である。
ゲル分率（％）＝（Ｗｇ−Ｗｆ）／Ｗｆ×１００・・・（１）
[式（１）中、Ｗｇは、エラストマーに導電性フィラーを混合したエラストマー組成物を、エラストマーの良溶媒に溶解した際に得られる溶媒不溶分（導電性フィラーとエラストマーとからなるゲル分）の重量である。Ｗｆは、導電性フィラーの重量である。なお、エラストマーの良溶媒としては、溶媒とエラストマーとのＳＰ値（溶解度パラメータ）が近いものが望ましく、例えば、トルエン、テトラヒドロフラン、クロロホルム等が挙げられる。]
【００９１】
ゲル分率の値は、パーコレーションカーブにおける臨界体積分率（φｃ）の指標となる。すなわち、臨界体積分率（φｃ）が３０ｖｏｌ％未満となる場合には、導電性フィラーの凝集体に吸着、結合したエラストマー分が多く存在するため、ゲル分率は比較的大きな値になる。反対に、臨界体積分率（φｃ）が３０ｖｏｌ％以上となる場合には、導電性フィラーが略単粒子状態で存在するため、導電性フィラーの凝集体に吸着、結合したエラストマー分は少なく、ゲル分率は１５％以下の比較的小さな値になる。
【００９２】
エラストマーの具体例として、例えば、ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレン共重合ゴム［エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）等］、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ、Ｂｒ−ＩＩＲ等）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、ヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、合成ラテックス等が挙げられる。また、熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系等の各種熱可塑性エラストマー、およびこれらの誘導体が挙げられる。これらのうち、一種を単独で、あるいは二種以上を併せて用いればよい。なかでも、導電性フィラーとの相溶性が極めて良好なＥＰＤＭが好適である。また、導電性フィラーとの相溶性が良好なＮＢＲ、シリコーンゴムも好適である。
【００９３】
導電性フィラーは、球状を呈する。なお、球状には、真球、略真球状は勿論、楕円球状、長円球状（一対の対向する半球を円柱で連結した形状）、部分球状、部分毎に半径の異なる球状、水滴形状等が含まれる。例えば、導電性フィラーのアスペクト比（短辺に対する長辺の比）は、１以上２以下の範囲が望ましい。アスペクト比が２より大きくなると、導電性フィラー同士の接触により一次元的な導電パスが形成され易いからである。この場合、上記飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％未満となるおそれがある。また、エラストマー中における導電性フィラーの充填状態を、より最密充填状態に近づけるという観点から、導電性フィラーとして、真球あるいは極めて真球に近い形状（略真球状）の粒子を採用するとよい。
【００９４】
導電性フィラーは、導電性を有する粒子であれば、特に限定されるものではない。例えば、炭素材料、金属等の微粒子が挙げられる。これらのうち、一種を単独で、あるいは二種以上を併せて用いることができる。
【００９５】
導電性フィラーは、できるだけ凝集せず、一次粒子の状態で存在することが望ましい。よって、導電性フィラーを選択する際には、平均粒子径やエラストマーとの相溶性等を考慮するとよい。例えば、導電性フィラーの平均粒子径（一次粒子）は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下であることが望ましい。０．０５μｍ未満の場合には、凝集して二次粒子を形成し易い。また、上記飽和体積分率（φｓ）が３５ｖｏｌ％未満となるおそれがある。好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上である。反対に、１００μｍを超えると、弾性変形による導電性フィラーの並進運動（平行運動）が、粒子径に比べて相対的に小さくなり、センサ本体の弾性変形に対する電気抵抗の変化が緩慢となる。好ましくは６０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下である。なお、導電性フィラーとエラストマーとの組み合わせや、導電性フィラーの平均粒子径等を適宜調整することで、上記臨界体積分率（φｃ）および飽和体積分率（φｓ）を、所望の範囲内に調整することができる。
【００９６】
また、導電性フィラーの粒度分布におけるＤ９０／Ｄ１０の値は、１以上３０以下であることが望ましい。ここで、Ｄ９０は、累積粒度曲線において積算重量が９０％となる粒子径を、Ｄ１０は、同積算重量が１０％となる粒子径である。Ｄ９０／Ｄ１０の値が３０を超えると、粒度分布がブロードになるため、センサ本体の変形量に対する電気抵抗の増加挙動が不安定になる。これにより、検出の再現性が低下するおそれがある。Ｄ９０／Ｄ１０の値が１０以下であるとより好適である。なお、導電性フィラーとして、二種類以上の粒子を使用する場合には、Ｄ９０／Ｄ１０の値は１００以下であればよい。
【００９７】
このような導電性フィラーとしては、例えば、カーボンビーズが好適である。具体的には、大阪ガスケミカル社製のメソカーボンマイクロビーズ［ＭＣＭＢ６−２８（平均粒子径約６μｍ）、ＭＣＭＢ１０−２８（平均粒子径約１０μｍ）、ＭＣＭＢ２５−２８（平均粒子径約２５μｍ）］、日本カーボン社製のカーボンマイクロビーズ：ニカビーズＩＣＢ、ニカビーズＰＣ、ニカビーズＭＣ、ニカビーズＭＳＢ［ＩＣＢ０３２０（平均粒子径約３μｍ）、ＩＣＢ０５２０（平均粒子径約５μｍ）、ＩＣＢ１０２０（平均粒子径約１０μｍ）、ＰＣ０７２０（平均粒子径約７μｍ）、ＭＣ０５２０（平均粒子径約５μｍ）］、日清紡社製のカーボンビーズ（平均粒子径約１０μｍ）等が挙げられる。
【００９８】
導電性フィラーは、エラストマー中に高充填率で配合されている。所望の導電性を発現させるため、導電性フィラーは、パーコレーションカーブにおける臨界体積分率（φｃ）以上の割合で配合されていることが望ましい。導電性フィラーを略単粒子状態でかつ高充填率で配合するという観点から、臨界体積分率（φｃ）は３０ｖｏｌ％以上であることが望ましい。３５ｖｏｌ％以上であるとより好適である。換言すれば、導電性フィラーの充填率は、センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３０ｖｏｌ％以上であることが望ましい。３０ｖｏｌ％未満の場合には、導電性フィラーが最密充填に近い状態で配合されないため、所望の導電性が発現しない。また、センサ本体の弾性変形に対する電気抵抗の変化が緩慢になり、電気抵抗の増加挙動を制御することが難しくなる。３５ｖｏｌ％以上であるとより好適である。反対に、導電性フィラーの充填率は、センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の６５ｖｏｌ％以下であることが望ましい。６５ｖｏｌ％を超えると、エラストマーへの混合が困難となり、成形加工性が低下する。また、センサ本体が弾性変形しにくくなる。５５ｖｏｌ％以下であるとより好適である。
【００９９】
センサ本体には、上記エラストマー、導電性フィラーに加え、各種添加剤が配合されていてもよい。添加剤としては、例えば、架橋剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、着色剤等が挙げられる。また、上記球状の導電性フィラーと共に、異形状（例えば、針状等）の導電性フィラーが配合されていても構わない。
【０１００】
センサ本体は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、エラストマーに、加硫助剤、軟化剤等の添加剤を添加して、混練りする。続いて、導電性フィラーを加えて混練りした後、さらに、架橋剤、加硫促進剤を加えて混練りし、エラストマー組成物とする。次に、エラストマー組成物をシート状に成形し、それを金型に充填して、所定の条件下でプレス加硫する。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明におけるセンサ本体の荷重印加前の導電パスを示す模式図である。
【図２】同センサ本体の荷重印加後の導電パスを示す模式図である。
【図３】エラストマー組成物におけるパーコレーションカーブの模式図である。
【図４】本発明の第一実施形態の境界センサが配置されたフェンスの正面図である。
【図５】支柱における同境界センサの取付部付近の斜視図である。
【図６】同境界センサの軸直方向断面図である。
【図７】第一実施形態における制御装置のブロック図である。
【図８】同制御装置の記憶部に格納されたマップの模式図である。
【図９】支柱における第二実施形態の境界センサの取付部付近の斜視図である。
【図１０】同境界センサの軸直方向断面図である。
【図１１】支柱における第三実施形態の境界センサの取付部付近の斜視図である。
【図１２】同境界センサの軸直方向断面図である。
【図１３】第四実施形態の境界センサの軸直方向断面図である。
【図１４】第五実施形態の境界センサの断面斜視図である。
【図１５】同境界センサの短手方向断面図である。
【図１６】同境界センサの配線図（上面図）である。
【図１７】同境界センサの非常時における短手方向断面図である。
【図１８】第六実施形態の境界センサの断面斜視図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１、１ａ、１ｂ：境界センサ
２、２ａ、２ｂ：センサ本体
３、３ａ、３ｂ：電極 ３０、３０ａ：導線
４、４ａ、４ｂ：保護カバー（保護部材） ４０：拘束リング
５：スペーサ ５０：小孔 ７ａ、７ｂ：基板
８、８ａ：制御装置 ８０：ブリッジ回路 ８１：増幅回路 ８２ａ、８２ｂ：入力回路
８３：演算部 ８４：記憶部 ８５：出力回路 ８６、８６ａ：警報装置 ８７：風力計
９：フェンス（境界区画部材） ９０：支柱 ９１：上胴縁 ９２：下胴縁
９３：金網パネル ９４：上方緩衝材 ９５：下方緩衝材
９１０：ブラケット ９１０ａ：大孔 ９１０ｂ：小孔
１００：センサ本体 １０１：エラストマー １０２：導電性フィラー
Ｂ：ブロック塀（境界区画部材） Ｆ：フェンス Ｇ：地面 Ｈ：家屋
Ｌ１：間隔 Ｐ：導電パス Ｐ１：導電パス
ｒ１〜ｒｎ、ｒｋ：抵抗 Ｒ１〜Ｒ３：抵抗
ΔＶ：電位差 Ｖ１、Ｖ２：中間電位 Ｖｉｎ：電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマーと、該エラストマー中に略単粒子状態でかつ高充填率で配合されている球状の導電性フィラーと、を有し、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する弾性変形可能なセンサ本体と、
該センサ本体に接続され、該電気抵抗を出力可能な電極と、
を備えてなり、
屋外において無許可の通過が禁止されている境界付近に配置され、該センサ本体の変形に基づく電気抵抗の変化から、該境界の通過を検知可能な境界センサ。
【請求項２】
前記境界には、無許可の通過を禁止する境界区画部材が配置され、
該境界区画部材に配置される請求項１に記載の境界センサ。
【請求項３】
前記センサ本体は、温度が上昇するに従って電気抵抗が増加する請求項２に記載の境界センサ。
【請求項４】
前記境界付近の地面に埋設される請求項１に記載の境界センサ。
【請求項５】
さらに、前記センサ本体が表出しないよう該センサ本体を被覆する保護部材を備える請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の境界センサ。
【請求項６】
前記センサ本体は長尺状を呈し、
前記電極は、該センサ本体の長手方向に沿って複数配置されている請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の境界センサ。
【請求項７】
前記センサ本体は、前記エラストマーと前記導電性フィラーとを必須成分とするエラストマー組成物からなり、
該エラストマー組成物の、該導電性フィラーの配合量と電気抵抗との関係を表すパーコレーションカーブにおいて、電気抵抗変化が飽和する第二変極点の該導電性フィラーの配合量（飽和体積分率：φｓ）が３５ｖｏｌ％以上である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の境界センサ。
【請求項８】
前記導電性フィラーの充填率は、前記センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３０ｖｏｌ％以上６５ｖｏｌ％以下である請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の境界センサ。
【請求項９】
前記導電性フィラーは、カーボンビーズである請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の境界センサ。
【請求項１０】
前記導電性フィラーの平均粒子径は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下である請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の境界センサ。
【請求項１１】
前記エラストマーは、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴムから選ばれる一種以上を含む請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の境界センサ。
【請求項１】
エラストマーと、該エラストマー中に略単粒子状態でかつ高充填率で配合されている球状の導電性フィラーと、を有し、変形量が増加するに従って電気抵抗が増加する弾性変形可能なセンサ本体と、
該センサ本体に接続され、該電気抵抗を出力可能な電極と、
を備えてなり、
屋外において無許可の通過が禁止されている境界付近に配置され、該センサ本体の変形に基づく電気抵抗の変化から、該境界の通過を検知可能な境界センサ。
【請求項２】
前記境界には、無許可の通過を禁止する境界区画部材が配置され、
該境界区画部材に配置される請求項１に記載の境界センサ。
【請求項３】
前記センサ本体は、温度が上昇するに従って電気抵抗が増加する請求項２に記載の境界センサ。
【請求項４】
前記境界付近の地面に埋設される請求項１に記載の境界センサ。
【請求項５】
さらに、前記センサ本体が表出しないよう該センサ本体を被覆する保護部材を備える請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の境界センサ。
【請求項６】
前記センサ本体は長尺状を呈し、
前記電極は、該センサ本体の長手方向に沿って複数配置されている請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の境界センサ。
【請求項７】
前記センサ本体は、前記エラストマーと前記導電性フィラーとを必須成分とするエラストマー組成物からなり、
該エラストマー組成物の、該導電性フィラーの配合量と電気抵抗との関係を表すパーコレーションカーブにおいて、電気抵抗変化が飽和する第二変極点の該導電性フィラーの配合量（飽和体積分率：φｓ）が３５ｖｏｌ％以上である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の境界センサ。
【請求項８】
前記導電性フィラーの充填率は、前記センサ本体の全体の体積を１００ｖｏｌ％とした場合の３０ｖｏｌ％以上６５ｖｏｌ％以下である請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の境界センサ。
【請求項９】
前記導電性フィラーは、カーボンビーズである請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の境界センサ。
【請求項１０】
前記導電性フィラーの平均粒子径は、０．０５μｍ以上１００μｍ以下である請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の境界センサ。
【請求項１１】
前記エラストマーは、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴムから選ばれる一種以上を含む請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の境界センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００８−２１７４０７（Ｐ２００８−２１７４０７Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３８５２（Ｐ２００７−５３８５２）
【出願日】平成１９年３月５日（２００７．３．５）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月５日（２００７．３．５）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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