(57)【要約】【課題】  ガラス板などの透光板に対する衝撃や加熱を確実に検知することができる圧電・焦電素子を備えた透光板を提供する。【解決手段】  一対の電極２，３を設けた圧電性及び／又は焦電性を有する圧電・焦電素子１を、透明なガラス板４に固定し、電極２に信号処理回路１１を接続した。ガラス板４に与えられた衝撃や熱に起因する振動や熱膨張に伴う歪によって、圧電・焦電素子１の電気的応答が電極２を介して信号処理回路１１に入力される。次いで、信号処理回路１１に接続された出力回路１２より、音、光や電磁波などによる報知信号が出力される。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極を設けた圧電性及び／又は焦電性を有する素子を、透光板に固定したことを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項２】
請求項１記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、前記透光板の全面に接着されたことを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項３】
請求項１記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、前記透光板の縁部の全面に接着されたことを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項４】
請求項１記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、縞状又は格子状に形成されて前記透光板に接着されたことを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項５】
請求項１記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、前記透光板の一部の面に接着されたことを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子又は前記素子に設けた電極の外側に保護層を設けたことを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子に衝撃による厚み方向の振動が付加されるよう質量体を設けたことを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、圧電性高分子フィルム、ポリマーと圧電セラミックスまたは圧電単結晶のフィルム状コンポジット、板状の圧電セラミックスまたは圧電単結晶であることを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、透光性または透明性を有することを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記透光板が、ガラス、ポリカーボネート、アクリルなどの透明板であることを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記電極が、透明性を有する導電性膜であることを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項１２】
請求項１１記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記電極に信号処理回路を接続し、前記透光板に与えられた衝撃や熱に起因する振動や熱膨張に伴う歪や熱の伝搬によって、前記素子の電気的応答が前記電極を介して前記信号処理回路に入力され、前記信号処理回路に接続された出力回路より音、光や電磁波などの信号を出力することを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項１３】
請求項１２記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記信号処理回路が、前記透光板に与えられた衝撃や熱の大きさや形態を推定することを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記出力回路が、前記信号処理回路が推定した前記透光板に与えられた衝撃や熱の大きさや形態と、予め設定しておいた衝撃や熱の大きさや形態の設定値を比較して警報信号を出力することを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、前記透光板に接着剤やテープなどの接着手段で固定され、またはサッシや固定具などの圧着手段で圧着されることを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項１６】
請求項１５記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記圧着手段を導電性の部材で形成して電気的に接地することを特徴とする圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１６のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子に設けた電極のうち、一方の電極を電気的に接地し、他方の電極を電気的にシールドすることを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１７のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板を、住居・店舗やオフィスなどの建築物、ショーケースなどの構造物、自動車、電車、汽車、船舶、航空機およびその他の乗物に用いたことを特徴とする圧電・焦電素子を備えた透光板を用いた建築物・構造物・乗物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電・焦電素子を備えた透光板及びこれを用いた建築物・構造物・乗物に関する。
【背景技術】
【０００２】
住居、オフィスや店舗などの建築物、電車、自動車や航空機などの乗物には、採光のために透光性のある窓が設けられ、その窓には一般にガラス板が用いられている。そして、ガラス板が犯罪や事故などにより衝撃を受けたり、破壊されたりしたことを検知する方法の提案が要望されている。
【０００３】
そこで、ガラス板に衝撃が加えられたことやガラス板が破壊されたことを検知するセンサとしては、圧電素子をハウジングに内蔵し、このハウジングをガラス板に取り付け、ガラス板に対する衝撃力を圧電素子により電圧に変換し、所定の衝撃よりも大きい場合にブザーを駆動させるガラス破壊センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のガラス破壊センサにおいては、圧電素子を内蔵したハウジングをガラス板の一部に取り付けるため、衝撃によって生じたガラス板の振動がハウジングによって減衰され、ガラス板に対する衝撃を検知することができない場合があるという問題がある。また、防犯という面では、センサの取り付け位置が外部から容易に知られるだけでなく、センサを作動させずにガラス板が破られる可能性があるという問題がある。
【０００６】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、透光板に対する衝撃や加熱を確実に検知することができる圧電・焦電素子を備えた透光板及びこれを用いた建築物・構造物・乗物を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、一対の電極を設けた圧電性及び／又は焦電性を有する素子を、透光板に固定したものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、前記透光板の全面に接着されたものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、前記透光板の縁部の全面に接着されたものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、縞状又は格子状に形成されて前記透光板に接着されたものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、前記透光板の一部の面に接着されたものである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子又は前記素子に設けた電極の外側に保護層を設けた。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子に衝撃による厚み方向の振動が付加されるよう質量体を設けた。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、圧電性高分子フィルム、ポリマーと圧電セラミックスまたは圧電単結晶のフィルム状コンポジット、板状の圧電セラミックスまたは圧電単結晶である。
【００１５】
請求項９に係る発明は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、透光性または透明性を有するものである。
【００１６】
請求項１０に係る発明は、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記透光板が、ガラス、ポリカーボネート、アクリルなどの透明板である。
【００１７】
請求項１１に係る発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記電極が、透明性を有する導電性膜である。
【００１８】
請求項１２に係る発明は、請求項１１記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記電極に信号処理回路を接続し、前記透光板に与えられた衝撃や熱に起因する振動や熱膨張に伴う歪や熱の伝搬によって、前記素子の電気的応答が前記電極を介して前記信号処理回路に入力され、前記信号処理回路に接続された出力回路より音、光や電磁波などの信号を出力する。
【００１９】
請求項１３に係る発明は、請求項１２記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記信号処理回路が、前記透光板に与えられた衝撃や熱の大きさや形態を推定する。
【００２０】
請求項１４に係る発明は、請求項１２又は１３記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記出力回路が、前記信号処理回路が推定した前記透光板に与えられた衝撃や熱の大きさや形態と、予め設定しておいた衝撃や熱の大きさや形態の設定値を比較して警報信号を出力する。
【００２１】
請求項１５に係る発明は、請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子が、前記透光板に接着剤やテープなどの接着手段で固定され、またはサッシや固定具などの圧着手段で圧着されるものである。
【００２２】
請求項１６に係る発明は、請求項１５記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記圧着手段を導電性の部材で形成して電気的に接地する。
【００２３】
請求項１７に係る発明は、請求項１乃至請求項１６のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板において、前記素子に設けた電極のうち、一方の電極を電気的に接地し、他方の電極を電気的にシールドする。
【００２４】
請求項１８に係る発明は、請求項１乃至請求項１７のいずれかに記載の圧電・焦電素子を備えた透光板が、住居・店舗やオフィスなどの建築物、ショーケースなどの構造物、自動車、電車、汽車、船舶、航空機およびその他の乗物に用いられた建築物・構造物・乗物である。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように請求項１に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子が、透光板に加わる衝撃及び／又は熱を確実に検知することができる。
【００２６】
請求項２に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子が、透光板の全面に接着されるので、透光板の如何なる箇所に加わる衝撃及び／又は熱をも確実に検知することができる。
【００２７】
請求項３に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子が、透光板の縁部の全面に接着されるので、素子が透明でなくても目立つことがなく見栄えがいい。
【００２８】
請求項４に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子が、縞状又は格子状に形成されて透光板に接着されるので、ほぼ透光板の全面に前記素子を接着したのと同様の作用効果を得ることができる。
【００２９】
請求項５に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子が、透光板の一部の面に接着されるので、透光板の必要とされる箇所の衝撃及び／又は熱を確実に検知することができる。
【００３０】
請求項６に係る発明によれば、電極及び、圧電性及び／又は焦電性を有する素子を保護することができる。
【００３１】
請求項７に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子の厚み振動に起因する応答を得ることができる。
【００３２】
請求項８に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子を備えた透光板を見栄えよく作製することができる。
【００３３】
請求項９に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子を備えた透光板を、透光性または透明性を必要とする箇所に適用することができる。また、素子が透明性を有すれば、見栄えがよく、且つ外部から素子の存在を知られることがない。
【００３４】
請求項１０に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子を備えた透光板を、建築物や乗物の窓、ショーウインドやショーケースなど透明性が必要な箇所に適用することができる。また、透光板が、ガラス、ポリカーボネート、アクリルなどの透明板で、前記素子が透明性を有すれば、見栄えがよく、且つ外部から素子の存在を知られることがない。
【００３５】
請求項１１に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子を備えた透光板を、建築物や乗物の窓、ショーウインドやショーケースなど透明性が必要な箇所に適用することができる。また、透光板が、ガラス、ポリカーボネート、アクリルなどの透明板で、前記素子が透明性を有すれば、見栄えがよく、且つ外部から素子や電極の存在を知られることがない。
【００３６】
請求項１２に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子を備えた透光板に対して衝撃及び／又は熱が加わったことを外部に報知することができる。
【００３７】
請求項１３に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子を備えた透光板に加わった衝撃や熱の大きさや形態を知ることができる。
【００３８】
請求項１４に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子を備えた透光板に対して衝撃及び／又は熱が加わったとしても、設定レベルよりも大きい場合にのみ外部に信号を出力することができる。
【００３９】
請求項１５に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子を透光板に、容易に接着することできる。
【００４０】
請求項１６に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子を備えた透光板のノイズ対策を施すことができる。
【００４１】
請求項１７に係る発明によれば、圧電性及び／又は焦電性を有する素子を備えた透光板のノイズ対策を施すことができる。
【００４２】
請求項１８に係る発明によれば、住居・店舗やオフィスなどの建築物、ショーケースなどの構造物、自動車、電車、汽車、船舶、航空機およびその他の乗物に適用され、圧電性及び／又は焦電性を有する素子を備えた透光板に、衝撃及び／又は熱が加わった場合には、それを外部に報知することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１と図２は本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板の第１実施形態の断面図、図３は同じく第１実施形態の正面図、図４は同じく第２実施形態の正面図、図５は同じく第３実施形態の正面図、図６は同じく第４実施形態の正面図、図７は同じく第５実施形態の正面図である。
【００４４】
本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板の第１実施形態は、図１に示すように、圧電性及び／又は焦電性を有するフィルム状の素子１の両面に電極２，３を設け、透明なガラス板４に接着層５を介して電極（接地電極）２を設けた素子１の面を接着し、電極（信号取り出し用電極）３を設けた素子１の面に絶縁体６を介してシールド用接地電極７を設けている。更に、シールド用接地電極７には電極及び素子１を保護するための保護層８が設けられている。素子１はガラス板４のほぼ全面と接する大きさに形成されている。
以下において、圧電性及び／又は焦電性を有するフィルム状の素子１を、圧電・焦電素子という。
【００４５】
圧電・焦電素子１としては、ポリフッ化ビニリデンなどの高分子圧電フィルムが望ましいが、この他に圧電性を有するシート状又は板状部材であればよく、例えばシート状の圧電性コンポジット材、板状の圧電性セラミックスまたは圧電性単結晶が挙げられる。また、ファイバー状の圧電性セラミックスを、面を形成するように配列してもよい。また、透光板としての透明なガラス板４の代わりに、ポリカーボネートやアクリルなどの透明板でもよいし、透光性のあるプラスチックやセラミックでもよい。
【００４６】
圧電・焦電素子１の一面に設けた電極２は、接着剤やテープなどの接着層５（接着手段）でガラス板４に接着されているが、ガラス板４への電極２の固定方法としては、接着剤やテープなどの接着手段の他に、サッシや固定具などの圧着手段（不図示）で圧着してもよい。
【００４７】
また、図２（ａ）に示すように、保護層８に、更に保護層８を覆うような板状の質量体９を接着して設けることもできる。質量体９を保護層８に接着して設けることにより、圧電・焦電素子１の厚み振動に起因する応答も得ることができる。
更に、図２（ｂ）に示すように、シールド用接地電極７の機能と保護層８の機能と質量体９の機能を併せ持つシールド用接地電極１０を、シールド用接地電極７と保護層８と質量体９の代わりに、電極３を設けた圧電・焦電素子１の面に絶縁体６を介して設けることもできる。
【００４８】
図３に示すように、圧電・焦電素子１の両面に設けた電極２，３のうち一方の電極２は接地され、他方の電極３は信号処理回路１１に接続されている。更に、信号処理回路１１には出力回路１２が接続されている。なお、図３において、信号取り出し用電極３、絶縁体６、シールド用接地電極７、保護層８などの記載は省略している。
【００４９】
信号処理回路１１は、ガラス板４に与えられた衝撃や熱に起因する振動や熱膨張に伴う歪による圧電・焦電素子１の電気的応答を処理してガラス板４に与えられた衝撃や熱の大きさや形態を推定する。また、出力回路１２は、信号処理回路１１が推定したガラス板４に与えられた衝撃や熱の大きさや形態と、予め設定しておいた衝撃や熱の大きさや形態の設定値を比較して音、光や電磁波などで警報信号を出力する。
【００５０】
電極３と信号処理回路１１との接続方法としては、圧電・焦電素子１を外部にまで延長して直接電極３と信号処理回路１１を接続する方法、リード線を介して電極３と信号処理回路１１を接続する方法などがある。この場合、信号処理回路７に接続された電極３及びリード線には、シールド処理を施すことが望ましい。
第１実施形態では、圧電・焦電素子１を１枚で形成しているが、２枚以上で形成してもよい。但し、夫々の出力信号の極性をそろえて圧電・焦電素子１を接続する必要がある。
【００５１】
このように、圧電・焦電素子１をガラス板４の全面に接着して圧電・焦電素子を備えたガラスを構成すれば、ガラス板４に対しての衝撃又は圧電・焦電素子１に対する直接の衝撃はもとより、ガラス板４を加熱した場合でも厚み方向に熱が伝搬するので、大きな出力信号を得ることができる。
また、透明度の高い圧電・焦電素子（例えば、ポリフッ化ビニリデンフィルム）１及び電極（例えば、ＩＴＯ電極）２，３を使用すれば、ガラスとしての透明度の低下を少なくすることができる。
【００５２】
次に、本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板の第２実施形態は、図４に示すように、圧電・焦電素子１を、ガラス板４の縁部の全面に接着するようにしている。その他の構成は、図１乃至図３に示す第１実施形態と同様である。
【００５３】
このように、圧電・焦電素子１をガラス板４の縁部の全面に接着すれば、圧電・焦電素子１をサッシなどで覆うことにより圧電・焦電素子１を外部から見えないようにすることができ、また圧電・焦電素子１を電気的に接地することによりシールド効果も得られる。
【００５４】
但し、ガラス板４への衝撃に対する応答（出力信号の大きさ及び感度）は、圧電・焦電素子１をガラス板４の全面に接着した第１実施形態とほぼ同等であるが、加熱に対する応答は、熱膨張による歪と面方向の熱伝搬に依存するため、第１実施形態と比べて応答は鈍い。
【００５５】
次に、本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板の第３実施形態は、図５に示すように、圧電・焦電素子１を、ガラス板４の一部に接着するようにしている。その他の構成は、図１乃至図３に示す第１実施形態と同様である。
【００５６】
このように、圧電・焦電素子１をガラス板４の一部に接着すれば、圧電・焦電素子１は小さくてよい。ガラス板４への衝撃に対する応答は、圧電・焦電素子１をガラス板４の全面に接着した第１実施形態及び圧電・焦電素子１をガラス板４の縁部の全面に接着した第２実施形態とほぼ同等である。
【００５７】
また、加熱に対する応答は、圧電・焦電素子１近傍の加熱に対しては、図３に示す第１実施形態と同様に、厚み方向の熱伝搬に依存するため応答は早い。但し、圧電・焦電素子１から離れた部位の加熱に対しては、図４に示す第２実施形態と同様に、熱膨張による歪と面方向の熱伝搬に依存するため、第１実施形態と比べて応答は鈍い。
【００５８】
次に、本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板の第４実施形態は、図６に示すように、圧電・焦電素子１が縞状に形成され、この縞状の圧電・焦電素子１をガラス板４の全面に接着している。縞状を形成する各素子１ａは、圧電性及び／又は焦電性に起因する電気的応答の極性が同じになるよう互いに接続される。その他の構成は、図１乃至図３に示す第１実施形態と同様である。
【００５９】
このように、縞状に形成された圧電・焦電素子１をガラス板４の全面に接着すれば、圧電・焦電素子１をガラス板４の全面に接着した第１実施形態とほぼ同等の応答を得ることができる。
【００６０】
また、本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板の第５実施形態は、図７に示すように、圧電・焦電素子１が、ガラス板４の縁部の全面及びその内部に縞状に接着されている。その他の構成は、図１乃至図３に示す第１実施形態と同様である。
【００６１】
このように、圧電・焦電素子１をガラス板４の縁部の全面及びその内部に縞状に接着すれば、圧電・焦電素子１をガラス板４の全面に接着した第１実施形態とほぼ同等の応答を得ることができる。
【００６２】
ここで、ガラス板４に与えられる刺激としては、（１）人の手やゴムボールなど柔らかい物による衝撃、（２）ピックや石など硬く鋭利な物による衝撃、（３）カッタなど刃物による切断、（４）急激な加熱、などが考えられる。
【００６３】
これらの刺激によって、圧電・焦電素子１を伝搬する応力又は熱の形態としては、（１）ガラス板４の並進及び撓み振動による低周波の振動、（２）ガラス板４の縦波又は横波の伝搬による高周波の振動、（３）ガラス板４の縦波又は横波の伝搬による連続的な高周波の振動、（４）熱の伝搬又は熱膨張による超低周波（ＤＣ）的な入力、などが挙げられる。
【００６４】
図８に、上記（１）〜（４）の刺激に対する圧電・焦電素子１の出力信号の形態を示す。同図（ａ）は低周波信号（数百Ｈｚ）、同図（ｂ）は高周波信号（ｋＨｚ）、同図（ｃ）は連続的な高周波信号（回転カッタ）、同図（ｄ）は超低周波（ＤＣ）信号である。圧電・焦電素子１の出力信号の波形及び振幅は、与えられる刺激によって明確に異なるが、ガラス板４が破壊された時も、硬く鋭利な物による衝撃と同様に高周波で大振幅の信号が出力される。
【００６５】
また、圧電・焦電素子１を備えたガラス板４を建築物の窓ガラスに適用した場合、特に（４）の加熱による刺激ついては、外部からのバーナーによるガラス板４への加熱の他に、室内からのガラス板４へ加熱、即ち火災に対しても同様に圧電・焦電素子１が応答する。このように、圧電・焦電素子１は外部からのガラス板４の破損の他、火災に対しても感知機能を発揮する。
【００６６】
図９（ａ）に刺激が直接圧電・焦電素子１に与えられた場合を、図９（ｂ）に刺激がガラス板４に与えられて圧電・焦電素子１に伝搬する場合の一連の動作を示す。いずれの場合も、上記（１）〜（４）の刺激を受けると、圧電・焦電素子１が面状で、且つ直接ガラス板４に接着されているため振動や熱の減衰が少ないので、圧電・焦電素子１は効率よく外部からの刺激を受け、刺激の形態に対応した電気的な応答を出力することができる。
【００６７】
圧電・焦電素子１の出力信号は、信号処理回路１１においてアナログ又はデジタル演算により処理される。信号処理回路１１は電荷増幅器、電圧増幅器、緩衝増幅器、フィルタなどにより構成される。各増幅器の増幅率に周波数依存性を持たせれば、フィルタは不要になる。そして、出力回路１２が圧電・焦電素子１の出力に応じて、音、光や電磁波などの信号を出力する。
【００６８】
次に、第２実施形態による圧電・焦電素子１を備えたガラス板４の試験をするために、厚さ５ｍｍ、縦３５ｃｍ、横２５ｃｍのガラス板４を用意し、その縁部の全面に、厚さ１００μｍ、幅１ｃｍ、長さ２５ｃｍの２枚の圧電性ポリフッ化ビニリデンと厚さ１００μｍ、幅１ｃｍ、長さ３５ｃｍの２枚の圧電性ポリフッ化ビニリデンを接着した。
【００６９】
圧電性ポリフッ化ビニリデンの両面には、電極２，３として銀ペーストが塗布され、一方の電極２が接地され、他方の電極３が電荷増幅器に接続されている。そして、ガラス板４の四隅には、衝撃によってガラス板４に撓みが生じるように足を設けている。このガラス板４に、指による衝撃（ノックの要領）、金属ピックによる衝撃、ヒートガンによる加熱（非接触）の３種類の刺激を与え、圧電性ポリフッ化ビニリデンの出力を電荷増幅器により測定した。
【００７０】
図１０は、指による衝撃をガラス板４に与えた場合の波形（電荷増幅器の出力電圧）を示す。出力電圧は電荷増幅器に用いられるコンデンサの容量に依存する。ここでは、コンデンサの容量を１００ｐＦとした。この時、周波数１００〜２００Ｈｚ、振幅がおよそ２．５Ｖの波形が観察された。
【００７１】
図１１は、金属ピックによる衝撃をガラス板４に与えた場合の波形（電荷増幅器の出力電圧）を示す。図１０に示した試験結果に比べると周波数が高く、振幅が大きい結果となった。図１１を拡大した図１２に示すように、図１０に示した試験結果に比べると、周波数は一桁高くおよそ２ｋＨｚ、最大振幅は倍以上の４．５Ｖとなった。
【００７２】
図１３は、ヒートガンによりガラス板４を加熱した場合の波形（電荷増幅器の出力電圧）を示す。加熱を開始すると負側に大きな出力電圧が見られた。そして、出力電圧に増減が見られたが、指による衝撃や金属ピックによる衝撃の場合と比べて、その変化の仕方はゆっくりとしたものであった。
【００７３】
以上のように、本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板は、ガラス板４などの透光板に、ガラス板４などの透光板に対する衝撃及び／又は加熱を感知する機能を直接付加したので、ガラス板４などの透光板に加わる衝撃及び／又は熱を確実に検知することができる。
【００７４】
従って、本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板は、住居・店舗やオフィスなどの建築物、ショーケースなどの構造物、自動車、電車、汽車などの車両、船舶、航空機およびその他の乗物に適用でき、犯罪や災害に伴う透光板に対する衝撃・破損・加熱などを検知することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板は、住居・店舗やオフィスなどの建築物の窓、ショーケースなどの構造物、自動車、電車、汽車などの車両の窓、船舶、航空機およびその他の乗物の窓などに用いることができ、犯罪や災害に伴う透光板に対する衝撃・破損・加熱などを確実に検知することができるので、有効な防犯手段や報知手段になり得る。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板の第１実施形態の断面図
【図２】本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板の第１実施形態の断面図で、（ａ）は質量体を付加した場合の断面図、（ｂ）はシールド用接地電極に質量体の機能を付加した場合の断面図
【図３】本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板の第１実施形態の正面図
【図４】本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板の第２実施形態の正面図
【図５】本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板の第３実施形態の正面図
【図６】本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板の第４実施形態の正面図
【図７】本発明に係る圧電・焦電素子を備えた透光板の第５実施形態の正面図
【図８】刺激に対する圧電・焦電素子の出力波形図で、（ａ）は低周波の出力波形図、（ｂ）は高周波の出力波形図、（ｃ）は連続な高周波の出力波形図、（ｄ）は超低周波の出力波形図
【図９】与えられる刺激とそれに伴う一連の動作の説明図で、（ａ）は刺激が直接圧電・焦電素子に与えられた場合の説明図、（ｂ）は刺激がガラス板に与えられて圧電・焦電素子に伝搬する場合の説明図
【図１０】指による衝撃をガラス板に与えた場合の波形図
【図１１】金属ピックによる衝撃をガラス板に与えた場合の波形図
【図１２】図１１の拡大図
【図１３】ヒートガンによりガラス板を加熱した場合の波形図
【符号の説明】
【００７７】
１…圧電・焦電素子、２…接地電極、３，１０…信号取り出し用電極、４…ガラス板、５…接着層、６…絶縁体、７…シールド用接地電極、８…保護層、９…質量体、１１…信号処理回路、１２…出力回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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