(57)【要約】【課題】  耐衝撃性に優れた圧電型振動センサを提供する。【解決手段】  両面に電極膜２２，２３が形成された圧電フィルム２１と軟質シート２４とが積層一体化されてなる振動膜２５と、その振動膜２５の周縁を支持する枠体（リング２８，２９）と、その枠体の中央に位置するように振動膜２５の一面に取り付けられた錘３１とよりなる。落下等の衝撃に対して弱く、割れやカケが発生し易い圧電セラミックスを使用せず、圧電フィルムを使用する。【選択図】  図１
2005106529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に電極膜が形成された圧電フィルムと軟質シートとが積層一体化されてなる振動膜と、
その振動膜の周縁を支持する枠体と、
その枠体の中央に位置するように上記振動膜の一面に取り付けられた錘とよりなることを特徴とする圧電型振動センサ。
【請求項２】
請求項１記載の圧電型振動センサにおいて、
上記振動膜の、上記枠体の枠内に位置する部分がドーム形状をなすものとされていることを特徴とする圧電型振動センサ。
【請求項３】
請求項１記載の圧電型振動センサにおいて、
上記振動膜、枠体及び錘が筐体内に収容され、
その筐体の開放面を蓋する基板の内面に複数のピンが突設され、
それらピンによって上記振動膜の、上記枠体の枠内に位置する部分が押し上げられていることを特徴とする圧電型振動センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は機器における振動検出や歩数計等に利用可能な圧電型振動センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は圧電型振動センサの従来構成の一例として、特許文献１に記載されているセンサの構成を示したものであり、この例ではセンサは歩数計として使用されるものとなっている。
ケース１１内には所要の電極が形成されてなる圧電体（圧電素子）１２が内蔵され、この圧電体１２はケース１１の内面に対して上下動自在に支持され、歩行時の一歩毎の上下方向の加速度によって上下方向に移動し、ケース１１の天井面と衝突するものとなっている。圧電体１２は衝突によってひずむことにより電圧を発生し、この出力電圧によって衝突を検出でき、この例では衝突数を歩行数として表示するものとなっている。図３中、１３は歩行数を表示する液晶パネルを示し、１４〜１６は信号処理のための回路部品を示す。
【特許文献１】特開２０００−２１３９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のような加速度入力によって上下動する構造の圧電体には圧電セラミックスが一般に使用されているものの、圧電セラミックスは落下等による衝撃に対して弱く、衝撃によって割れやカケが発生し易いことから、圧電セラミックスを使用している圧電型振動センサではそのような割れやカケに起因して出力が得られなくなるといった状況が生じうるものとなっていた。
この発明の目的はこの問題に鑑み、耐衝撃性に優れた圧電型振動センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の発明によれば、圧電型振動センサは両面に電極膜が形成された圧電フィルムと軟質シートとが積層一体化されてなる振動膜と、その振動膜の周縁を支持する枠体と、その枠体の中央に位置するように振動膜の一面に取り付けられた錘とよりなるものとされる。
請求項２の発明では請求項１の発明において、振動膜の、枠体の枠内に位置する部分がドーム形状をなすものとされる。
【０００５】
請求項３の発明では請求項１の発明において、振動膜、枠体及び錘が筐体内に収容され、その筐体の開放面を蓋する基板の内面に複数のピンが突設され、それらピンによって振動膜の、枠体の枠内に位置する部分が押し上げられているものとされる。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、落下等の衝撃に対して弱く、割れやカケが発生し易い圧電セラミックスを使用せず、圧電フィルムを使用して振動センサが構成されており、よって耐衝撃性に優れた圧電型振動センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
この発明を実施するための最良の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明による圧電型振動センサの一実施例を示したものであり、この例では圧電型振動センサは圧電フィルムを使用して構成されている。
圧電フィルム２１は例えばＰＶＤＦ（ポリふっ化ビニリデン）よりなるもので、その両面には図１Ｂに示したように電極膜２２，２３がそれぞれ形成されており、この電極膜２２，２３が形成された圧電フィルム２１と軟質シート２４とが積層一体化されて振動膜２５が構成されている。
【０００８】
軟質シート２４は圧電フィルム２１を支持するためのもので、ポリウレタンやエラストマよりなり、この例ではその両面に金属膜２６がそれぞれ形成されている。なお、両面の金属膜２６は図１Ｂに示したようにスルーホール２７を介して周縁部において互いに導通されており、また電極膜２２，２３を備えた圧電フィルム２１と金属膜２６を備えた軟質シート２４とは導電性接着剤（図示せず）によって互いに貼り合わされて一体化され、電極膜２３と金属膜２６とが導通されている。電極膜２２，２３及び金属膜２６は例えばＮｉやＴｉを蒸着することによって形成される。
【０００９】
上記のような構造とされた振動膜２５はその周縁が枠体によって支持される。枠体はこの例では一対の金属製のリング２８，２９とされ、これらリング２８，２９によって振動膜２５はその周縁が挟み込まれて支持される。なお、リング２８，２９のなす枠内に位置する部分の振動膜２５はこの例ではドーム形状をなすように成形され、そのドームの上面中央には錘３１が貼り付けられて取り付けられている。錘３１は例えばステンレス材や黄銅材によって形成され、リング２８，２９は例えば黄銅製とされる。
【００１０】
錘３１が取り付けられた振動膜２５及びその周縁を挟持するリング２８，２９は筐体３２内に収容される。筐体３２はアルミニウム等の金属製とされて、この例では一端面が閉塞された円筒状をなすものとされ、この筐体３２内にリング２８、錘３１が取り付けられた振動膜２５及びリング２９が順次収納され、さらに基板３３が収納される。筐体３２の開放面は基板３３によって蓋され、筐体３２の開放端を内側へ折り曲げてかしめることによって基板３３は筐体３２に固定される。なお、基板３３の内面側には図示を一部省略しているが、所要の回路部品が実装されている。図中、３４はＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を示す。
【００１１】
上記のように筐体３２内に収容されることにより、圧電フィルム２１の下面側に形成されている電極膜２３は軟質シート２４の金属膜２６、スルーホール２７及びリング２９を介して基板３３の内面に形成されている電極パターン（図示せず）と電気的に接続され、一方圧電フィルム２１の上面側に形成されている電極膜２２はリング２８及び筐体３２を介して基板３３の外面に形成されている電極パターン（図示せず）と電気的に接続される。なお、圧電フィルム２１の両電極膜２２，２３が筐体３２を介して短絡しないように、筐体３２の円筒内周面には絶縁用の樹脂コーティング（図示せず）を施しておくのが好ましい。
上記のような構成とされた圧電型振動センサでは振動や衝撃により加速度が加わると、その入力加速度に応じて振動膜２５が変位し、それにより圧電フィルム２１に応力ひずみが生じて電圧を発生するものとなる。従って、この出力電圧から加速度入力を検出でき、つまり振動を検出することができる。
【００１２】
なお、圧電フィルム２１がこの例のようにドーム型ではなく、例えばフラットな場合には振動が加わると、圧電フィルム２１は表・裏対称性の振動を行うため、打ち消しあい、大きな出力が得られないため、この例のようにドーム型とするのが好ましい。圧電フィルム２１の厚さは例えば３〜１０μｍ程度とする。あまり厚い材料では変位量が少なくなり、出力が小さくなる。
上述した圧電型振動センサによれば、圧電セラミックスを使用せず、圧電フィルムを使用するものとなっており、よって衝撃により割れやカケが発生して出力が得られなくなるといった従来の圧電セラミックスを使用した圧電型振動センサにおいて発生していた問題は発生せず、耐衝撃性に優れた圧電型振動センサを得ることができる。
【００１３】
なお、振動センサとして、この例のように振動膜を備え、かつ振動膜と対向するエレクトレット誘電体膜を備えて、静電容量の変化により振動（入力加速度）を検出する静電容量型のものもあるが、エレクトレットは水に対して弱く、よって振動センサに防水性が要求されるものとなっていた。これに対し、この例では圧電型であって、エレクトレットを使用するものではないので、そのような防水性は要求されない。
上述した例では軟質シート２４はその両面に金属膜２６がそれぞれ全面にわたって形成されたものとなっているが、金属膜２６は例えばリング２９の位置と対応する周縁部だけに形成するようにしてもよい。
【００１４】
次に、図２を参照してこの発明による圧電型振動センサの他の構成例について説明する。
この例では基板３３の内面に３本（図では２本しか見えない）のピン３５が突設され、これら３本のピン３５によって振動膜２５の、リング２９内に位置する部分が押し上げられているものとされる。つまり、この例では図１に示した圧電型振動センサのように振動膜２５はドーム形状をなすように成形されておらず、フラットな状態の振動膜２５がピン３５によって押し上げられることによって振動膜２５にテンションがかけられているものとされる。このような方法でも圧電フィルム２１の振動を非対称な振動とすることができ、大きな出力が得られるものとなる。なお、３本のピン３５は振動膜２５の中心を中心とする円周上に等角間隔で配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】Ａはこの発明による圧電型振動センサの一実施例を示す断面図、Ｂはその部分拡大図。
【図２】この発明による圧電型振動センサの他の実施例を示す断面図。
【図３】圧電型振動センサの従来構成例を示す斜視断面図。
【図１】
2005106529.tif 000003
【図２】
2005106529.tif 000004
【図３】
2005106529.tif 000005