(57)【要約】【課題】従来の線状の圧力検出装置では、圧力印加の有無を検知することはできるが、圧力印加された場所を検知することはできないという課題を有していた。【解決手段】２本の線状の圧力応答手段９ａ、９ｂを隣接して配設し、感圧手段の長手方向の場所毎に、圧力応答手段が各々異なる感度を有することが本発明の特徴である。このため、外部からの圧力が印加された場合に、場所座標毎に、圧力応答手段９ａ、９ｂの応答電圧の比が異なるために、前記の比から場所を特定することが可能となる。【選択図】図１
2007304085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性感圧体と、外部から圧力が印加された場合に、前記可撓性感圧体に生じる電位差を応答電圧として測定するための電極とを含む線状の圧力応答手段と、
前記圧力応答手段への外部からの圧力印加の有無を判定する圧力判定手段とを有し、
前記圧力応答手段が、複数個隣接して配設されるとともに、
前記複数の圧力応答手段の応答電圧が、外部から一定の圧力が印加された場合に、互いに異なる場所座標依存性を有し、
前記圧力判定手段が、前記圧力応答手段の複数の応答電圧の大きさの関係をもとに、前記外部からの圧力が印加された場所座標を判定する圧力検出装置。
【請求項２】
圧力応答手段は、複数の可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体に生じる応答電圧を測定するための複数の電極とを含んで構成され、
前記圧力応答手段が、外部から一定の圧力が印加された場合に、前記複数の可撓性感圧体に対応して、互いに異なる場所座標依存性を有する応答電圧を生じる請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項３】
圧力応答手段に外部から一定の圧力が印加された場合に発生する応答電圧が、前記圧力応答手段の一方の端部から他方の端部にかけて単調に変化する請求項１または２に記載の圧力検出装置。
【請求項４】
圧力応答手段を構成する複数の可撓性感圧体の圧電定数が、互いに異なる場所座標依存性を有することで、前記圧力応答手段の複数の応答電圧が、異なった場所座標依存性を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力検出装置。
【請求項５】
圧力応答手段を保護するために保護層が形成され、前記保護層の厚みが場所座標依存性を有することで、前記圧力応答手段の複数の応答電圧が異なった場所座標依存性を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧力検出装置。
【請求項６】
圧力判定手段が、外部から圧力が印加された場所座標を判定する際に、互いに異なる場所座標依存性を有する複数の異なる応答電圧から、応答電圧比を算出して前記判断を行う請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧力検出装置。
【請求項７】
線状の圧力応答手段がケーブル状の圧力応答手段であり、複数の前記ケーブル状の圧力応答手段が隣接して配設される請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧力検出装置。
【請求項８】
ケーブル状の圧力応答手段が、前記ケーブル状の圧力応答手段の概中心部に位置する内部電極と、前記内部電極に密着した可撓性感圧体と、可撓性感圧体に密着した外部電極とを含んでなり、前記内部電極と前記外部電極とが応答電圧の測定に用いられる請求項７に記載の圧力検出装置。
【請求項９】
複数の圧力応答手段に対し、外部からの圧力を伝える圧力伝達部を有し、
前記圧力伝達部の前記各圧力応答手段に接する部分の弾性率が、前記圧力応答手段毎に異なった場所座標依存性を有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧力検出装置。
【請求項１０】
複数の圧力応答手段が同型の圧力応答手段である請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧力検出装置。
【請求項１１】
複数の圧力伝達部が圧力応答手段上の、互いに離れた異なる場所座標に、複数設けられる請求項１〜１０のいずれか１項に記載の圧力検出装置。
【請求項１２】
圧力伝達部の水平度を保つために、前記圧力伝達部と一体となり、方向が固定された圧力伝達部支持部を有する請求項１〜１１のいずれか１項に記載の圧力検出装置。
【請求項１３】
圧力応答手段を固定する支持固定部が、前記複数の圧力応答手段を接触することなく固定する支持固定部隔壁を有する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
可撓性を有する感圧体を用い外部からの圧力を検出する圧力検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の圧力検出装置には図２２に示すようなものがある。図２２に断面図を示すように、可撓性感圧体１の上下に電極２が形成され、表面を保護層３が覆うシート状の積層構造を有している。図２２では、可撓性感圧体１内の残留分極の方向は示していないが、通常、電極２の間に高電圧を印加して分極操作を行うために、電極２の面の垂直方向に残留分極が形成されている。
【０００３】
上記の可撓性感圧体１として、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等の圧電セラミックス粉末を添加した複合体が用いられる。電極２は、可撓性感圧体１に、銅、アルミニウム、金等の金属箔が接着剤等により接着されるか、上記の金属が蒸着されて構成される。
【０００４】
上記の圧力検出装置に外部から圧力が加えられると、可撓性感圧体１に加速度を伴う歪みが発生し、同時に圧電効果により電圧が発生する、この電圧を二つの電極２を介して応答電圧として測定することで圧力が検出される。
【０００５】
また、従来知られている圧力検出装置として図２３に示すようなケーブル状のものもある（例えば、特許文献１参照）。図２３のうち（ａ）はケーブルの長手方向の断面を、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線位置での断面を示している。具体的には、中心には内部電極４、その周りに可撓性感圧体１、さらにその外側に、順に外部電極５、保護層３が形成されている。図２３では、可撓性感圧体１内の残留分極の方向は示していないが、通常、内部電極４と外部電極５の間に高電圧を印加して分極操作を実施するために、内部電極２から外部電極５へ放射状に残留分極が形成される。
【０００６】
図２３の可撓性感圧体１には、シート状の可撓性感圧素子と同様の材料を用いた複合体が用いられる。内部電極４は、金属等の導電体を線状とした線状導電材が用いられる。また、外部電極５は可撓性感圧体１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。圧力の検知は、シート状の可撓性感圧素子と同様に、動的圧力の印加による加速度を伴う歪に起因して発生する電位差を応答電圧として測定することにより行われる。
【０００７】
ここで、本明細書で用いる圧力の定義に関して述べる。圧力には、動的圧力と静的圧力とがあるが、特に明記しない限り、本明細書で用いる「圧力」は、動的な圧力を意味するものとする。以下に、動的圧力と静的圧力との違いを、可撓性感圧体に印加された際の発生電圧の違いに着目して説明する。
【０００８】
動的圧力は、加えられた物体からの応力と釣り合っていない圧力であり、結果的に動的圧力が印加された物体には加速度を伴う変形が生じることになる。これに対し、静的圧力は、加えられた物体からの応力と完全に釣り合っている圧力であり、結果的に静的圧力の印加されている物体には加速度を伴う変形は生じない。
【０００９】
このため、動的圧力が印加される時に限り、可撓性感圧体には加速度をともなう歪が生じ、圧電効果により電圧変化を生じる。
【特許文献１】特開昭６２−２３００７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の圧力検出装置は、可撓性感圧体のどの部分に圧力が印加されても同じ電圧変化が生じるため、圧力が印加された場所を検出できないという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、外部からの圧力印加の有無を検出することに加え、圧力印加がなされた場所の検出も可能な圧力検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の圧力検出装置は、可撓性感圧体と、外部から圧力が印加された場合に、前記可撓性感圧体に生じる電位差を応答電圧として測定するための電極とを含む線状の圧力応答手段と、前記圧力応答手段への外部からの圧力印加の有無を判定する圧力判定手段とを有し、前記圧力応答手段が、複数個隣接して配設されるとともに、前記複数の圧力応答手段が、外部から一定の圧力が印加された場合に、配設された場所毎に互いに異なる複数の応答電圧を有することを特徴としている。
【００１３】
複数の圧力応答手段の感度が、配設された場所毎に互いに異なるため、圧力印加された際に、複数の圧力応答手段に発生する応答電圧の大きさの関係から、圧力印加された場所を特定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の圧力検出装置により、外部からの圧力印加の有無に加えて、前記の圧力印加された場所の検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の発明の圧力検出装置は、可撓性感圧体と、外部から圧力が印加された場合に、前記可撓性感圧体に生じる電位差を応答電圧として測定するための電極とを含む線状の圧力応答手段と、前記圧力応答手段への外部からの圧力印加の有無を判定する圧力判定手段とを有し、前記圧力応答手段が、複数個隣接して配設されるとともに、前記複数の圧力応答手段の応答電圧が、外部から一定の圧力が印加された場合に、互いに異なる場所座標依存性を有し、前記圧力判定手段が、前記の互いに異なる場所座標依存性を有する応答電圧の大きさの関係から、前記外部からの圧力の印加された場所座標を判定する構成を有する。
【００１６】
複数の圧力応答手段の応答電圧が、異なる場所座標依存性を有するために、外部から圧力が印加された際に、複数の圧力応答手段に発生する応答電圧の大きさを比較することで、圧力印加された場所座標を特定することが可能となる効果が得られる。
【００１７】
第２の発明の圧力検出装置は、特に第１の発明において、圧力応答手段が、複数の可撓性感圧体と、前記可撓性感圧体に生じる応答電圧を測定するための複数の電極とを含んで構成され、前記圧力応答手段が、外部から一定の圧力が印加された場合に、前記複数の可撓性感圧体に対応して、互いに異なる場所座標依存性を有する応答電圧を有する構成を有する。
【００１８】
圧力応答手段の数が少なく、１個しかない場合でも、圧力印加の有無と、印加場所座標の判定とが可能となり、製造、配設が容易となる効果が得られる。
【００１９】
第３の発明の圧力検出装置は、特に第１あるいは２のいずれかの発明において、圧力応答手段に外部から一定の圧力が印加された場合に発生する応答電圧が、前記圧力応答手段の一方の端部から他方の端部にかけて単調に変化する構成を有する。
【００２０】
単調に応答電圧が変化するものを組み合わせることで、各場所座標での応答電圧の関係が異なる構成を容易に実現できるため、設計が容易になる効果が得られる。また、単調に応答電圧が変化するものを製造することは、場所座標毎に複雑に変化する応答電圧を有するものを製造するよりも簡単であるため、製造も容易となる効果が得られる。
【００２１】
第４の発明の圧力検出装置は、特に第１から３のいずれかの発明において、圧力応答手段を構成する複数の可撓性感圧体の圧電定数が、互いに異なる場所座標依存性を有することで、前記圧力応答手段の複数の応答電圧が異なった場所座標依存性を有する構成を有する。
【００２２】
圧電定数を場所座標毎に変えることは、分極電圧や時間を調整することで容易であるため、本発明の圧力応答手段が容易に得られる効果が得られる。
【００２３】
第５の発明の圧力検出装置は、特に第１から４のいずれかの発明において、圧力応答手段を保護するために保護層が形成され、前記保護層の厚みが場所座標依存性を有することで、前記圧力応答手段の複数の応答電圧が異なる場所座標依存性を有する構成を有する。
【００２４】
可撓性感圧体が既に製造されている場合でも、保護層の違いにより各場所座標での応答電圧を変えることができるため、仕様の変更への対応が容易となる効果が得られる。
【００２５】
第６の発明の圧力検出装置は、特に第１から５のいずれかの発明において、圧力判定手段が、外部から圧力印加がなされた場所座標を判定する際に、互いに異なる場所座標依存性を有する複数の異なる応答電圧から、応答電圧比を算出して前記判断を行う構成を有する。
【００２６】
応答電圧比は単純な計算により可能であり、圧力判定手段の負荷を下げて圧力判定手段のコストを低減する効果が得られる。また、応答電圧は、水分や、温度により変動するが、応答電圧の比をとることで、それらが相殺され、圧力が印加された場所座標の判定がより正確に下される効果が得られる。      
【００２７】
第７の発明の圧力検出装置は、特に第１から６のいずれかの発明において、圧力応答手段がケーブル状の圧力応答手段である構成を有する。
【００２８】
連続的な押し出し工程で製造が可能であるため、より製造が容易となる効果が得られる。
【００２９】
第８の発明の圧力検出装置は、特に第７の発明において、ケーブル状の圧力応答手段が、前記ケーブル状の圧力応答手段の概中心部に位置する内部電極と、前記内部電極に密着した可撓性感圧体と、可撓性感圧体に密着した外部電極とを含んでなり、前記内部電極と前記外部電極とが応答電圧の測定に用いられる構成を有する。
【００３０】
ケーブル状で中心対称な形状となっているため、残留分極は中心から放射状に形成される。このため、どの方向からの圧力印加に対しても等方的な検出が可能である。従って、圧力応答手段が配設時に回転あるいは捻れた場合でも、応答電圧に変化が生じ難い。この結果、配設の自由度が高くなり、安定した圧力印加の有無、および安定した場所座標検知が可能となる効果が得られる。
【００３１】
第９の発明の圧力検出装置は、特に第１から８のいずれかの発明において、複数の圧力応答手段に外部からの圧力を伝える圧力伝達部を有し、前記圧力伝達部の前記各圧力応答手段に接する部分の弾性率が、場所座標依存性を有する構成を有する。
【００３２】
各圧力応答手段に接する部分の弾性率が場所座標により異なるために、外部から圧力印加された場合に、各圧力応答手段に伝えられる力が場所により異なる。結果として、各圧力応答手段に発生するの応答電圧が、異なる場所座標依存性を有することになり、複数の圧力応答手段に発生する応答電圧の大きさを比較することで、圧力印加された場所座標を特定することが可能となる効果が得られる。
【００３３】
圧力応答手段の可撓性感圧体の圧電定数を場所毎に調整したり、保護層の厚さを調整しなくても、圧力伝達部の圧力応答手段に接する部分の弾性率を変えるだけで良いため、圧力応答手段の製造が容易になる効果が得られる。圧力応答手段に接する部分の弾性率を調整することで、所望の応答電圧の場所依存性が得られるため、設計の自由度が高くなり、仕様の変更にも対応し易くなる効果も得られる。
【００３４】
第１０の発明の圧力検出装置は、特に第１から９のいずれかの発明において、複数の圧力応答手段が同型の圧力応答手段である構成を有する。
【００３５】
圧力応答手段が同型で、大きさ、材料、製造工程が同じであるものを使用できるため、圧力応答手段の製造効率が著しく改善される効果がある。
【００３６】
第１１の発明の圧力検出装置は、特に第１から１０のいずれかの発明において、複数の圧力伝達部が圧力応答手段上の、互いに離れた異なる場所座標に、複数個設けられる構成を有する。ある場所座標に存在する圧力伝達部と、他の場所座標に存在する圧力伝達部との間の相互作用が小さくなるため、場所座標の独立性が高まり、場所判定の精度が上昇する効果が得られる。
【００３７】
第１２の発明の圧力検出装置は、特に第１から１１のいずれかの発明において、圧力伝達部を一定の水平度を保つために、前記圧力伝達部と一体となり、方向の固定された圧力伝達部支持部を有する構成を持つ。
【００３８】
方向の固定された圧力支持固定部と一体となっているため、圧力伝達部の水平度が変化しない。このため、外部からの圧力印加がなされた場合に発生する応答電圧のバラツキが低減され、場所検知の精度が上昇する効果が得られる。
【００３９】
第１３の発明の圧力検出装置は、特に第１から１２のいずれかの発明において、圧力応答手段を固定する支持固定部が、前記複数の圧力応答手段を接触することなく固定する支持固定部隔壁を有する構成を有する。
【００４０】
支持固定部隔壁を有することで、圧力応答手段の位置ずれが抑制され、応答電圧のバラツキが低減され、場所検知の精度が上昇する効果がある。
【００４１】
また、隔壁により、圧力応答手段が過度に圧縮されることがなくなるため、過度の圧力が外部から印加された場合に、圧力応答手段の塑性変形等の劣化が抑制される効果も得られる。
【００４２】
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。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における圧力検出装置の模式図であり、まずこれを用いて、構成と作用の概略とを説明する。図１（ａ）は上部から見た模式図であり、図１（ｂ）は、Ｂ−Ｂ線位置での断面図である。
【００４４】
図１に示すように、圧力検出装置８は、二つの圧力応答手段９ａ、９ｂと、一つの圧力判定手段１０とからなっている。二つの圧力応答手段９ａ、９ｂは、隣接して設置されている。この時、圧力応答手段９ａ、９ｂは、外部からの圧力が同じように印加されるように、圧力が印加される領域に比べて狭い範囲に隣接して設置されていることが好ましい。また、必要に応じて、１図に示した二つの圧力応答手段９の上には、外部から圧力を受け、圧力応答手段９ａ、９ｂに圧力を伝える圧力伝達部６が設けられるが、これも圧力応答手段に均等に圧力を伝える作用を有している。この状態で、外部から圧力が印加されると、圧力伝達部６を通して、圧力応答手段９ａ、９ｂに圧力が伝えられ、圧力応答手段９ａ、９ｂに対応する電極間に電圧差が生じる。この電位差を応答電圧として、独立に圧力判定手段１０が測定し、圧力印加の有無と、圧力が印加された場所座標の判定を行う。
【００４５】
図１に示した圧力応答手段９、は線状の圧力応答手段であり、その例としてケーブル状のものを記載しているが、その他に、可撓性感圧体の形状、電極の取り方によって、図２２に対応するテープ状の形態もとることができ、特にその形態に限定されるものではない。
【００４６】
但し、以下の実施の形態では、図１に示したように、ケーブル状の線状圧力応答手段を例に説明を行う。これは、下記の効果が得られるためである。
【００４７】
ケーブル状の線状圧力応答手段は、連続的な押し出し工程に製造が可能であるため、より製造が容易となる効果が得られる。また、ケーブル状で中心対称な構造を有しているため、残留分極は中心から放射状に形成される。このため、どの方向からの圧力印加に対しても等方的な検出が可能である。従って、圧力応答手段が配設時に回転したり捻れたりした場合でも、応答電圧に変化が生じ難い。この結果、配設の自由度が高くなり、安定した圧力印加の有無の判定、および安定した場所座標判定が可能となる効果が得られる。
【００４８】
図２は、本発明の第１の実施の形態における圧力検出装置８の図１に対応する詳細な断面図である。図２のうち（ａ）は、ケーブル状に構成された圧力応答手段９の長手方向の断面図と圧力算出手段とを示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線位置での断面図である。尚、図２（ａ）では、簡単のために、二つある圧力応答手段９ａ、９ｂのうち一方の断面のみを記載してあるが、他の断面も類似の構造を有する。
【００４９】
図２から分かるように、圧力応答手段９ａ、９ｂは、各々内部電極１４の周りに、可撓性感圧体１１が設けられ、その外側に外部電極１２、さらにその外側に保護層１３が設けられて構成される。圧力応答手段９ａ、９ｂの上部には、既に述べた圧力伝達部６が設けられている。また、下部に上記全体を支えて固定するために支持固定部７が設けてある。もちろん、十分な強度が確保される場合には、保護層１３必ずしも必要ではない、また、図中のＰｏは、外部から印加される圧力を示す。
【００５０】
可撓性感圧体１１は、合成ゴムや合成樹脂の中に圧電セラミックス粉末が分散されて構成される。合成ゴムや合成樹脂としては、塩化ビニル等の熱可塑性樹脂、塩素化ポリエチレン等の熱可塑性エラストマー、ＥＰＤＭ等の加硫ゴム等が用いられる。また、圧電セラミックスとしては、チタン酸鉛、ジルコン鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、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−チタン酸バリウム、
ニオブ酸アルカリ等のペロブスカイト構造を有する化合物、ビスマス層状構造を有する化合物、タングステンブロンズ構造を有する化合物等圧電性を発現するセラミック材料が用いられる。
【００５１】
保護層１３は、可撓性感圧体１１に用いられる合成ゴムや合成樹脂が用いられ、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一種が用いられるが、磨耗や電荷の漏れが低減されていれば特に必要ではない。
【００５２】
外部電極１２としては、Ｃ，Ｐｔ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、ステンレス等の線材あるいは線材を圧延して平たいテープ状にしたもの等が用いられる。あるいは前記テープ状の高分子フィルムに前記金属線材あるいは線材をテープ状にしたものをラミネートしたものを用いれば、より可撓性の高い外部電極が得られる。また、金属細線を単独で編んで可撓性感圧体１１を覆った電極も使用することができる。
【００５３】
内部電極１４としては、外部電極１２で用いられる単数、複数の金属細線、複数のポリエステル等の繊維に前記金属線を巻いたもの等が用いられる。
【００５４】
また、可撓性感圧体１１、保護層１３、外部電極１２に関しては、以下の実施の形態でも同様のものが適用可能である。
【００５５】
次に、上記のケーブル状の圧力応答手段の製造方法に関して、一般的な例を説明する。
【００５６】
まず、圧電セラミックス粉末と、合成ゴムや合成樹脂としての熱可塑性エラストマーとを、混練して複合体とする。次に、押し出し機を用いて、この複合体を内部電極と共に押し出すことにより、内部電極１４を中心にして、周囲に上記の複合体よりなる可撓性感圧体１１が形成されたケーブルを得る。さらにケーブルの周囲を覆う分極用電極を用意し、この電極とケーブル中の内部電極１４との間に電圧を印加することにより、内部電極から放射状に電界を形成し、対応する向きのセラミック圧電体中に分極を形成する。さらに、分極用電極を取り外した後、上記ケーブルの周りにテープ状の金属線材、テープ状金属、あるいはテープ状金属とテープ状高分子とがラミネートされたテープを巻き付けることにより、外部電極１２を形成する。次に、この外部電極１２が形成されたケーブルを中心にして、押し出し機により、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴム等を押し出し、ケーブルの保護層１３を形成することで圧力応答手段が得られる。また、分極は、外部電極１２が形成された後に、外部電極１２と内部電極１４との間に電圧を印加することでも可能である。
【００５７】
上術した分極方法で説明したように、ケーブルの周囲を覆う分極用電極を用意し、この電極とケーブル中の内部電極１４との間に電圧を印加することにより、分極を行うことができる。そして、この方法により、複数の圧力応答手段９に対して、互いに異なる応答電圧の場所依存性を導入することが容易になる効果が得られる。以下で説明する本実施の形態の圧力応答手段９についての、応答電圧Ｖの場所座標依存性はこの分極方法によって導入されたものである。
【００５８】
具体的には、上記分極時の電圧印加時に、場所毎に印加する電圧を高くすることで、また印加時間を長くすることで、あるいは印加時の温度を高くすることで残留分極を大きくすることができる。従って、これらのパラメータを調整することで、残留分極の場所座標依存性を調整することが可能となる。一方、残留分極の大きさは、可撓性感圧体１１の圧電定数に比例し、圧電定数は応答電圧Ｖに比例するため、上記の分極操作により、可撓性感圧体１１の圧電定数の場所座標依存性を制御し、さらに、圧力応答手段９の応答電圧Ｖの場所座標依存性も制御することが可能となる。
【００５９】
また、上記圧電定数は、例えば市販のｄ３３メータにより圧電定数ｄ３３として測定可能である。測定は、上記分極操作後、外部電極１２が形成される前に行うことができる。
【００６０】
以上のように構成された圧力検出装置８について、以下その動作、作用を説明する。
まず図３を用いて説明する。図３（ａ）は、圧力応答手段に外部から一定の圧力が印加された場合の応答電圧の場所座標依存性を表したものであり、図３（ｂ）は、圧力応答手段の場所座標の定義を行ったものである。本発明の圧力応答手段の特徴は、圧力応答手段が複数個あり、各々の応答電圧が場所座標毎に異なることである。図３に示した、圧力応答手段は、その簡単で好ましい例であり、圧力応答手段を２個有し、各圧力応答手段に対応する応答電圧Ｖ（この場合Ｖａ、Ｖｂ）は、場所を規定する座標Ｘの増加に対してＶａが単調に増加し、Ｖｂは単調に減少する。このため、各々の応答電圧Ｖａ、Ｖｂの場所座標依存性が異なる構成となっている。例えば、Ｖａに関しては、場所座標Ｘ１で応答電圧ＶａがＶａ１、場所座標Ｘｍで応答電圧ＶａがＶｍと、場所の座標Ｘの増加に対して、応答電圧Ｖａも単調に増加している。
【００６１】
これを用いた圧力印加の有無の判定は以下のようになされる。印加された圧力Ｐ０に対する応答電圧Ｖ（９ａ、９ｂに対応して順にＶａ、Ｖｂ）が閾値電圧Ｖｘ（９ａ、９ｂに対応して順にＶｘａ、Ｖｘｂ）以上となる場合に、圧力が印加されたと判定し、Ｖｘ未満の場合に圧力印加がなされなかったと判定される。一方、図４は、９ａに対する閾値電圧Ｖｘａについて、場所座標との関係を示した図であり、これから閾値電圧Ｖｘａは、座標座標依存性を有することが分かる。具体的には、場所座標Ｘ１で閾値電圧ＶｘａがＶｘａ１、場所座標Ｘｍで閾値電圧ＶｘａがＶｘｍとなる。これは、図３（ａ）に示した様に、一定圧力が印加された場合の応答電圧Ｖａが、場所座標Ｘ毎に変化するためである。ここには具体的に示さないが、閾値電圧Ｖｘｂは、図３のＶｂに対応して、場所座標Ｘの増加により単調に減少する。
【００６２】
次に、応答電圧Ｖをもとに、圧力Ｐ０が印加された場所座標Ｘを求める方法を説明する。図５は、場所座標Ｘでの、応答電圧比Ｖｂ／Ｖａ（応答電圧ＶｂとＶａとの比）を示したものである。図５からわかるように、応答電圧比Ｖｂ／Ｖａは、場所座標Ｘの増加に対して単調に減少している。従って、一つの応答電圧比Ｖｂ／Ｖａに対して、一つの場所座標Ｘが対応する。即ち、応答電圧比Ｖｂ／Ｖａより、場所座標Ｘを特定することが可能となる。
【００６３】
上記場所座標の検知は、セキュリティ用途に、バルコニーやフェンス等の家屋の外周部等に設置されて使用されると、侵入者の有無以外に、侵入場所も特定できるために非常に効果的である。
【００６４】
また、情報入力装置、例えば、自動車のハンドルに設置され車内の電装品を操作する装置に適用した場合、圧力の強弱以外に、圧力が印加された場所座標の入力も、単純な構造で可能となるため効果が大となる。
【００６５】
このように、単調に応答電圧が変化する圧力応答手段９を用いることにより、応答電圧比に対して一義的に場所座標を対応させることが容易となり、このことは設計が容易となることを意味する。また、既に説明したように分極操作時のパラメータを制御する方法では、単調に応答電圧が変化する圧力応答手段を製造する方が、場所座標毎に複雑に変化する応答電圧を有するものを製造するよりも容易であり、製造コストの観点からも好ましい。
【００６６】
一方、単調に応答電圧が変化する圧力応答手段を、逆向きにして隣接配設すればよいた
め、製造する圧力応答手段としては１種類で良く、この点からの製造コストが低下する効果が得られる。
【００６７】
また、ここでは、応答電圧Ｖをもとに、圧力Ｐ０が印加された場所座標Ｘを求める際に、応答電圧比Ｖｂ／Ｖａを用いたが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００６８】
たとえば、圧力応答手段の複数の応答電圧の大きさの関係として、応答電圧比Ｖｂ／Ｖａではなく、αＶａ＋βＶｂ＋γ（α、β、γは定数）を用いることも可能である。
【００６９】
ところで、圧力応答手段９の応答電圧Ｖは、一般的に温度依存性、湿度依存性を有する。特に、圧電セラミックスとして、アルカリ金属を含むチタン酸ビスマス・ナトリウム、チタン酸ビスマス・ナトリウム−チタン酸バリウム、ニオブ酸アルカリ等を用いる際には、吸湿による応答電圧の変化が起こり易い。このような場合には、上記のように応答電圧比Ｖｂ／Ｖａをもとに、圧力Ｐ０が印加された場所座標Ｘを求める方法が非常に効果的である。
【００７０】
この理由は以下の通りである。複数の感圧応答手段９の応答電圧Ｖは、湿度や、温度により各々同じような割合で変動する。例えば、複数の感圧応答手段では、湿度上昇により同程度の水分を吸収し、ほぼ同じ割合で応答電圧が上昇する。このため、応答電圧の比をとることで、水分や温度による変動分が相殺され、圧力が印加された場所座標Ｘの判定がより正確に下される効果が得られる。
【００７１】
また、応答電圧比は単純な計算により可能であり、圧力判定手段の負荷を下げて圧力判定手段のコストを低減する効果が得られる。
【００７２】
尚、ここでは応答電圧Ｖａ、Ｖｂが、場所座票Ｘに対して、単調に変化する場合を考えたが、応答電圧比  Ｖｂ／Ｖａが、場所座標Ｘに対して単調に変化すれば、必ずしも、応答電圧Ｖａ、Ｖｂが、場所座標Ｘに対して単調に変化する必要はない。
【００７３】
最後に、本圧力検出装置による、外部からの圧力印加の有無の判断、圧力印加された場所座標の判断の手順を図６を用いて説明する。
【００７４】
まず、外部からの圧力Ｐ０の印加により、圧力応答手段９ａ、９ｂに応答電圧Ｖａ、Ｖｂが発生し、これを圧力判定手段１０が測定する（ＳＴ１）。次に、圧力判定手段１０により、応答電圧比Ｖｂ／Ｖａが算出される（ＳＴ２）。引き続き、圧力判定手段１０が有するメモリから、応答電圧比Ｖｂ／Ｖａに対応する場所座標Ｘを読み出す（ＳＴ３）。尚、応答電圧比と場所座標Ｘとの関係は、あらかじめ実験的に測定を行い、圧力判定手段１０が有するメモリに記録しておくことができる。
【００７５】
一方、場所座標Ｘでの応答電圧Ｖａに対応する閾値電圧Ｖｘａを、圧力判定手段１０が有するメモリから読み出す（ＳＴ４）。場所座標Ｘと、その場所座標Ｘでの応答電圧Ｖａに対応する閾値電圧Ｖｘａとの関係は、あらかじめ実験的に測定を行い、圧力判定手段１０が有するメモリに記録しておくことができる。
【００７６】
引き続き、メモリから読み出したＶｘａと測定したＶａとを、圧力判定手段１０が比較し、その大小を判定する（ＳＴ５）。
【００７７】
上記判定に従い、Ｖａ≧Ｖｘａであれば、場所座標Ｘと圧力印加有りの判断を出力する（ＳＴ６）。出力先としては、図には示していないが、ディスプレイ、スピーカ等好ましい手段を用いることができる。また、Ｖａ＜Ｖｘａであれば、何も出力しない（ＳＴ７）
。
【００７８】
従って、圧力応答手段９への圧力Ｐ０の印加により、閾値電圧Ｖｘａ以上の応答電圧Ｖａが発生した時のみ、圧力印加の場所座標Ｘと、圧力印加有りの判断とを出力することになる。
【００７９】
また、図６では、圧力印加の判断のために、Ｖａに対応するＶｘａを用いたが、その代わりにＶｘｂを用いても良いし、その両方を用いることができる。例えば、Ｖｂ≧ＶｘｂかつＶａ≧Ｖｘａの時に、圧力印加があったと判定することができる。
【００８０】
また、本発明の圧力検出手段の可撓性感圧体中の圧電セラミックスとしては、廃棄時の処理を考えると、鉛を含まないものが好ましい。例えば、チタン酸バリウム、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−チタン酸バリウム、ニオブ酸アルカリ等が好適に用いられる。さらに、セキュリティ用途等屋外で用いられる場合や、トイレ、風呂、台所等水を使用する環境では、上記圧電セラミックス粉体が撥水処理されて、水分の侵入が抑制されることがさらに好ましい。これは、上記のアルカリ金属を含む、圧電セラミックスは、水分を吸収し易く、そのことにより性能も変動し易くなるためである。
【００８１】
尚、本実施の形態で記載した材料、工法は以下の実施の形態でも好適に適用できる。
【００８２】
（実施の形態２）
本実施の形態の特徴は、圧力検出装置１０が、３個の圧力応答手段を有していることである。
【００８３】
図７（ａ）は、本実施の形態における圧力検出装置１０の圧力応答手段９ａ、９ｂ、９ｃに対応する応答電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃの場所座標依存性を示したものである。また、図７（ｂ）は、本実施の形態における圧力検出装置１０を上部からみた概観図であり、同時に場所座標の定義を示している。圧力応答手段９、９ｂ、９ｃの断面図は示していないが、実施の形態１の図２で示したケーブル状の構造を有している。
【００８４】
図７（ａ）より、Ｖａは一定値Ｖ０をとる。また、Ｖｂは場所座標０でＶ０であるが単調に減少しＸ０（＝５Ｘｕ）で０となる。さらに、Ｖｃは、場所座標ＸのＸｕの単位毎にＶ０から０への単調減少を繰り返す。
【００８５】
図７（ａ）で示した応答電圧の場所座標依存性のために、応答電圧比Ｖｂ／Ｖａ、Ｖｃ／Ｖａは、図８に示した場所座標依存性を示す。このような複数の応答電圧比を用いることで、圧力Ｐ０が印加された場所座標Ｘを、さらに正確に決めることができる。
【００８６】
具体的には、図８のＶｂ／ＶａがＶｂ１／Ｖａ１であるとき、対応する場所座標ＸであるＸ１を決めることが可能である。しかし、Ｖｃ１／Ｖａ１は必ず一定の精度をもって測定されている。その精度を仮に５％とすれば、決められるＸ１の精度もまたＸ０（＝５Ｘｕ）に対して５％程度であると考えられる。そこでさらに、Ｖｃ１／Ｖａ１を用いて、場所座標Ｘを決定することを考える。Ｖｃ／Ｖａ＝Ｖｃ１／Ｖａ１の場合、図８より、対応する場所座標Ｘは、０〜Ｘｕ、Ｘｕ〜２Ｘｕ、２Ｘｕ〜３Ｘｕ、３Ｘｕ〜４Ｘｕ、４Ｘｕ〜５Ｘｕの各区間に一箇所で合計５箇所存在する。しかし、Ｖｂ／Ｖａ＝Ｖｂ１／Ｖａ１より、場所座標Ｘは、３Ｘｕ〜４Ｘｕにあることがわかっているため、前記の５個のうち１個に確定することができる。ここで、Ｖｃ／Ｖａの測定精度がＶｂ／Ｖａの測定精度と同程度の５％とすると、Ｖｃ／Ｖａの値から、３Ｘｕ〜４Ｘｕの区間での場所座標をＸｕに対して５％の精度で決めることができることになる。従って、Ｖｂ／Ｖａのみから場所
座標Ｘを決める場合に比べて、５倍の精度でＸを決めることができることがわかる。
【００８７】
最後に、本圧力検出装置による、外部からの圧力印加の有無の判断、圧力印加された場所座標の判断の手順を図９を用いて説明する。
【００８８】
まず、外部からの圧力Ｐ０の印加により、圧力応答手段９ａ、９ｂ、９ｃに応答電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが発生し、これを圧力判定手段１０が測定する（ＳＴ１）。次に、圧力判定手段１０により、応答電圧比Ｖｂ／Ｖａ、Ｖｃ／Ｖａが算出される（ＳＴ２）。引き続き、圧力判定手段１０が有するメモリから、応答電圧比Ｖｂ／Ｖａに対応する場所座標Ｘｂａを読み出す（ＳＴ３）。さらに、圧力判定手段１０が有するメモリから、応答電圧比Ｖｃ／Ｖａに対応する場所座標Ｘｃａ１、Ｘｃａ２、Ｘｃａ３、Ｘｃａ４、Ｘｃａ５を読み出す（ＳＴ４）。ここで、５個の場所座標が読み出されるのは、既に説明したように、Ｖｃが単調な減少を周期的に５回繰り返すためである。
【００８９】
次に、場所座標Ｘｃａ１、Ｘｃａ２、Ｘｃａ３、Ｘｃａ４、Ｘｃａ５のうちＸｂａに最も近いものを、求める位置座標Ｘとする（ＳＴ５）。こうして、外部からの圧力Ｐ０が印加された場所座標として、Ｘｂａに比べて精度の高い位置座表Ｘを決定することが出来る。
【００９０】
後は、実施の形態１と同様にして、圧力印加の場所座標Ｘでの、応答電圧Ｖａに対応する閾値電圧出力Ｖｘａを、圧力判定手段１０が有するメモリから読み出し（ＳＴ６）、メモリから読み出したＶｘａと測定したＶａとを、圧力判定手段１０が比較し、その大小を判定し（ＳＴ７）その後に、Ｖａ≧Ｖｘａであれば、場所座標Ｘと圧力印加有りの判断を出力し（ＳＴ８）、Ｖａ＜Ｖｘａであれば、出力を行わない（ＳＴ９）。
【００９１】
尚、場所座標Ｘと応答電圧Ｖとの関係、場所座標Ｘと閾値電圧Ｖｘとの関係は、あらかじめ実験的に測定を行い、圧力判定手段１０が有するメモリに記録しておくことができる。
【００９２】
尚、本実施の形態では、圧力判定手段が３個の場合を考え、３番目の圧力判定手段の応答電圧の周期が圧力応答手段の長さの１／５である場合を考えたが、さらに、圧力判定手段の個数を増やすことにより、あるいは、圧力応答手段の応答電圧の周期を短くすることでさらに、場所座標検知の精度を上げることが可能である。
【００９３】
（実施の形態３）
本実施の形態の特徴は、圧力応答手段の保護層の厚みが場所毎に異なることにより、外部からの一定圧力の印加に対して、応答電圧が場所依存性を実現していることである。
【００９４】
図１０は、本実施の形態における圧力検出装置８の二つの圧力応答手段９ａ、９ｂに関して、場所座標の定義を行ったものである。図９では、圧力応答手段９ａ、９ｂを、場所座標毎にｎ＋１の部分に分けている。
【００９５】
図１１（ａ）は、圧力応答手段９ａの長手方向の断面を示したものである。圧力応答手段９ａでは、左端の部分から右端の部分に向けて、保護層１３の厚みが厚くなっている。また、それに応じて、外部からの圧力Ｐ０が圧力応答手段９ａ、９ｂに均等に印加されるように、圧力伝達部６と支持固定部７の厚みが調整されていることがわかる。但し、簡単のために、特に両端とｍ番目の部分を切り出して示しており、他の部分は省略してある。また、圧力応答手段９ｂの断面は、９ａの陰になるため示していないが、９ｂに関しては、場所座標による保護層１３の厚みの変化はなく、図１１（ｂ）に示した圧力伝達部６と支持固定部７の圧力応答手段９ｂ部での厚みは、１番目（右端）の部分からｎ＋１番目（
左端）の部分の全ての部分で一定となっている。
【００９６】
上述の図１１（ｂ）は、圧力応答手段９ａ、９ｂの１番目（右端）の部分にあるＤ−Ｄ線位置での断面を示している。何れも同軸状のケーブルの構造をしており、上部が圧力伝達部６、下部が支持固定部７で挟まれた構成を有している。
【００９７】
このように、圧力応答手段９ａでは、部分毎に異なる保護層１３の厚みを有することで、外部からの一定の圧力印加に対して、部分毎に異なる応答電圧Ｖａを生じる。これを示したのが、図１２である。圧力応答手段９ａは、図１１（ａ）に示した左端の部分から右端の部分へ増加する保護層１３の厚みに対応して、部分毎にステップ状に応答電圧Ｖａが減少していることがわかる。これは、保護層１３が厚くなるにつれ、外部からの圧力Ｐ０のうち可撓性感圧体１１に伝えられる割合が小さくなるためである。これに対して、圧力応答手段９ｂは、保護層１３の厚みが一定であるため、全ての部分で等しい応答電圧Ｖ０を有する。
【００９８】
図１２で説明した各圧力応答手段９ａ、９ｂに関する応答電圧の場所座標依存性のために、応答電圧比Ｖａ／Ｖｂも、各部分毎に異なった値を持つ。ここでは具体的には示さないが、応答電圧Ｖｂが一定であることから、応答電圧比Ｖａ／Ｖｂは、場所座標毎の相対値としては、図１２のＶａと全く同様に不連続な値をとりながら、左から右の部分へかけてステップ状に減少する。
【００９９】
このように、部分毎に応答電圧比Ｖａ／Ｖｂが異なるために、実施の形態１で述べた手順に従って、応答電圧比Ｖａ／Ｖｂから、圧力Ｐ０が印加された部分を特定することができる。
【０１００】
本実施の形態で示したように、保護層１３の厚みを変えることで、応答電圧比Ｖａ／Ｖｂを調整することが可能となる。このことは、可撓性感圧体１１が既に形成してあり分極も終了している場合でも、保護層１３の違いにより、各場所（部分）での応答電圧Ｖを調整することができることを意味する。即ち、仕様の変更に対応が容易となり、設計の裕度も上昇する効果が得られることを意味する。
【０１０１】
また、場所座標毎に異なる残留分極を有する可撓性感圧体１１を用いて、さらに保護層１３の厚みの変化を加えることにより、応答電圧比の変化をより大きくすることも可能であり、このことにより、さらに精度の高い場所検出が可能となる効果も得られる。
【０１０２】
また、応答電圧比Ｖａ／Ｖｂが不連続な値を有するために、応答電圧比Ｖａ／Ｖｂは必ずしも単調に増加あるいは減少する必要がなくなる。応答電圧比が連続的に変化する場合は、応答電圧比Ｖａ／Ｖｂが増加した後に減少すると、同じ応答電圧比を有する場所座標が二つ存在するために、これらの場所座標の区別が付かなくなるが、本実施の形態の場合のように、部分毎に不連続な値をとる場合は、増加の後に減少しても、その値が僅かに異なっていれば、各部分の区別が可能となるからである。このため、圧力応答手段の設計に自由度が広くなり製造が容易となる効果が得られる。
【０１０３】
一方、本発明の不連続な応答電圧比Ｖａ／Ｖｂのために、各部分の境界部では、応答電圧比Ｖａ／Ｖｂの差がより大きくなる。このため、何れの部分に圧力Ｐ０が印加されたかをより正確に判断できる効果が得られる。また、可撓性感圧体１１の残留分極や厚みにバラツキがある場合でも、同様に圧力Ｐ０の印加された部分を正確に検出できる効果が得られる。
【０１０４】
尚、図１１では、圧力応答手段９ａの各部で、保護層１３の厚みが一定となる例を示し
たが、各部で連続的に変化させることも可能である。その場合、応答電圧比は、各部分内で一定でなく異なった値を有するため、幅を持つ部分でなく点で表せる場所座標の検出が可能となる。
【０１０５】
尚、本実施の形態では、保護層１３の場所座標毎に厚みを変えることで、応答電圧の調整を行ったが、保護層１３の弾性率を場所座標毎に変えることでも同様の効果が得られる。
【０１０６】
（実施の形態４）
本実施の形態の特徴は、一つの圧力応答手段９ａの中に、複数の可撓性感圧体１１と、それらに対応する内部電極１４、外部電極１２を有している点である。
【０１０７】
図１３は、本実施の形態の圧力検出装置８を上部から見た概観図である。圧力応答手段は９ａ一つしかないことが分かる。
【０１０８】
図１４（ａ）は、圧力検出装置８中に唯一つ存在する圧力応答手段９ａの長手方向の断面を示したものである。また、圧力応答手段９ａの中に二組存在する可撓性感圧体１１、外部電極１２、内部電極１４のうち、奥の方にある１組に関しては、手前のものと重なるために示していない。
【０１０９】
一方、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＤ−Ｄ線位置での断面を示したものである。二組の可撓性感圧体１１、内部電極１４、外部電極１２は、何れも同軸状のケーブル構造をしており、２組が一つの保護層１３に包まれて、さらに上部が圧力伝達部６、下部が支持固定部７で挟まれた構成を有している。
【０１１０】
複数の可撓性感圧体１１、内部電極１４、外部電極１２が一つの保護層１３に包まれて一つの圧力応答手段９ａが形成されており、圧力応答手段の数が少ないため、圧力伝達部６や支持固定部７を介した、機器や設備への配設が容易となる効果が得られる。また、保護層１３が一つとなるため、工程が簡略化され、製造コストが低減される効果も得られる。
【０１１１】
尚、図１３では、外部電極１２、可撓性感圧体１１を別々に設けたが、これらを共通にして内部電極１１を二つ設けることも可能である。この場合さらに、製造工程が簡略化され、製造コストが低減される効果が得られる。
【０１１２】
尚、本実施の形態における圧力Ｐ０の印加の有無の判断、圧力Ｐ０が印加された場所座標の検出は、実施の形態１で述べた手順と同様にして行うことができる。
【０１１３】
（実施の形態５）
本実施の形態の特徴は、複数の圧力応答手段９に外部からの圧力Ｐ０を伝える作用を有する圧力伝達部６に関して、それが圧力応答手段９に接する部分の弾性率が、場所座標毎に異なる点である。
【０１１４】
以下で、図１５〜１９を用いて本実施の形態の構成と作用の概略を説明するが、これらのみに限定されるものではない。
【０１１５】
図１５（ａ）は、圧力検出装置８中に二つ存在する圧力応答手段９ａ、９ｂのうち、９ａの長手方向の断面含む断面図である。尚、図１５（ａ）では、簡単のために、二つある圧力応答手段９ａ、９ｂのうち一方の断面のみを記載してあるが、他の断面も類似の構造を有する。
【０１１６】
図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＦ−Ｆ線位置での断面を示したものである。
【０１１７】
また、このとき、本実施の形態の圧力検出装置８を、圧力応答手段の長手方向に平行な上部から見た概観図は、実施の形態の図１と同様であるとする。
【０１１８】
図１５（ｂ）を見て分かるように、二つの圧力応答手段の上部にある圧力伝達部６は、圧力伝達部主部６ｃと、その下部に形成された圧力伝達部接触部６ａ、６ｂから形成されている。この圧力伝達部接触部６ａ、６ｂの弾性率が、互いに異なった場所座標依存性を有していることが重要である。ここで、本実施の形態の場所座標は、実施の形態３の図１０に示したものと同様に定義されるものとする。
【０１１９】
次に図１６（ａ）を用いて、作用の概略を説明する。図１６（ａ）は、図１５（ａ）と同じでものであり、図１６（ａ）から図１６（ｂ）への変化は、外部からの圧力Ｐ０が印加されたときの、変化を示したものである。図１６（ｂ）では、外部からの圧力Ｐ０により、圧力伝達部６ａ、６ｂが大きく圧縮され、この圧力伝達部６ａ、６ｂを介して、圧力応答手段９ａ、９ｂに、各々力ＦａとＦｂとが加わることで、圧力応答手段９ａ、９ｂが縦方向に歪んでいることがわかる。
【０１２０】
ところで、図１６（ｂ）下部に記載されたように、圧力伝達部接触部６ａ、６ｂの弾性率は、順にＧａ、Ｇｂであり、大小関係はＧｂ＞Ｇａである。ここで圧力伝達部接触部６ａ、６ｂの歪みγは同じ大きさであることを考慮すると、圧力応答手段９ａ、９ｂに加わる力は、順にＦａ＝Ｇａ×γ、Ｆｂ＝Ｇｂ×γであり、Ｇｂ＞Ｇａに注意すると、Ｆａ＜Ｆｂであることが分かる。従って、圧力応答手段９ａ、９ｂに対応する応答電圧は異なり、Ｖｂ＞Ｖａとなる。
【０１２１】
さらに、図１７、１８、１９を用いて、場所座標毎の圧力伝達部接触部６ａ、６ｂ、圧力応答手段９ａ、９ｂに加わる力、この力により発生する応答電圧に関して説明する。
【０１２２】
まず、図１７により、圧力伝達部接触部６ａ、６ｂの弾性率の各場所座標依存性を説明する。
【０１２３】
図１７より、Ｇｂは場所座標に依らず一定で、Ｇａは、各場所座標の区間で異なり、その値は、場所座標が０〜Ｘ０に増加するに従い、単調に減少していることが分かる。
【０１２４】
また図１８は、上記弾性率に対応して圧力応答手段９ａ、９ｂに加わる力Ｆａ，Ｆｂの場所依存性を示したものである。
【０１２５】
図１８より、Ｆｂは場所座標に依らず一定で、Ｆａは、各場所座標の区間で異なり、その値は、場所座標が０〜Ｘ０に増加するに従い、単調に減少していることが分かる。これは、図１７に示したように対応する弾性率が同様の変化をしているためである。
【０１２６】
図１９は、上記の力に対応して圧力応答手段９ａ、９ｂに発生する応答電圧比Ｖａ／Ｖｂの場所依存性を示したものである。
【０１２７】
図１９より、Ｖａ／Ｖｂは、各場所座標の区間で異なり、その値は、場所座標が０〜Ｘ０に増加するに従い、単調に減少していることが分かる。これは、図１８に示したように対応する力Ｆａ、Ｆｂに比例した発生電圧Ｖａ、Ｖｂが生じるためである。このＶａ／Ｖｂの場所座標依存性を用いると、場所座標の検出を、実施の形態１で述べた手順と同様にして行うことができる。
【０１２８】
このように、支持固定部接触部６ａ、６ｂの弾性率を変えるだけで、圧力応答手段９中の可撓性感圧体の圧電定数、保護層の厚みや弾性率を変えることなく、場所検知が可能にある。このことにより、圧力応答手段の製造が格段に容易になる効果が得られる。特に、本実施の形態の圧力応答手段は、同型のものであることが好ましい。ここでいう同型とは、寸法、前記の圧電定数、保護層の厚み弾性率に代表される構成が同じであることをいう。このように、同じ製造プロセスで製造された同型の圧力応答手段を用いることで、応力応答手段の供給が格段に容易になる。また、同型の圧力応答手段を用いても、支持固定部接触部６ａ、６ｂの弾性率を調整するだけで、所望の発生電圧が得られるため、応用に応じた設計が容易になる効果も得られる。
【０１２９】
尚、本実施の形態の、支持固定部接触部６ａ、６ｂに関しては、弾性率の調整が可能であれば、特に材質を問わない。例えば、ゴム等の樹脂を発泡させることにより弾性率を調整することもできる。また、バネ状のものをゴム支持固定部接触部に用いて弾性率を調整することも可能である。
【０１３０】
また、支持固定部主部６ｃに関しては、圧力応答手段の長手方向にある程度撓ることが好ましいため、可撓性の樹脂シート、テープ、布、不織布等が用いられる。
【０１３１】
（実施の形態６）
本実施の形態の特徴は、外部からの圧力Ｐ０を圧力応答手段に伝える圧力伝達部が、方向が固定された圧力伝達部支持部と一体化されている点である。
【０１３２】
以下の図２０，２１を用いて、２つの圧力応答手段を有する圧力検出装置に関して、本実施の形態の構成と作用の概略を説明するが、これに限定されるものではない。
【０１３３】
また、ここでは場所座標として、実施の形態３の図１０に示したものと同様に定義されるものを用いる。
【０１３４】
また、本実施の形態の圧力検出装置８を、圧力応答手段９の長手方向に平行な上部から見た概観図は、実施の形態の図１と同様である。
【０１３５】
図２０は、本実施の形態の圧力検出装置８の圧力応答手段９の長手方向に垂直な面での断面図である。
【０１３６】
図２０より、圧力伝達部６は、圧力伝達部主部６ｃと、その下部に圧力伝達部接触部６ａ、６ｂとから形成されている点に関しては、実施の形態５の図１５と同じであることがわかる。異なる点は、圧力伝達部主部６ｃが、圧力伝達部支持部上６ｄに結合して形成され、この圧力伝達部支持部上６ｄが、中空の圧力伝達部支持固定部下６ｅに挿入され、さらに圧力伝達部支持固定部下６ｅは、支持固定部主部７ａに固定されている点である。
【０１３７】
圧力伝達部支持固定部下６ｅが、支持固定部主部７ａに固定されていることで、圧力伝達部支持固定部下６ｅの方向が固定される。さらに、圧力伝達部支持固定部下６ｅに、圧力伝達部支持部上６ｄが挿入されることで、圧力伝達部支持部上６ｄの方向が固定される。こうして、圧力伝達部支持部上６ｄに結合して形成された圧力伝達部主部６ｃの方向が固定され、最終的に圧力伝達部６ａ、６ｂの水平度が一定に固定される。
【０１３８】
このことによって、圧力応答手段９ａと９ｂに加わる力のバラツキがより低減され、結果的に、精度の高い場所検知が可能となる効果が得られる。
【０１３９】
ここで、圧力伝達部支持固定部上６ｄを、圧力伝達部支持部下６ｅに挿入する部分は、ベアリングを使うか、潤滑剤を用いる等して摩擦を低減することが好ましい。
【０１４０】
また、ここでは、圧力伝達部支持固定部下６ｅが、支持固定部主部７ａに固定されたが、固定さえされていれば、固定される場所は特に支持固定部主部７ａである必要はない。
【０１４１】
また、図２０より、実施の形態５と異なる点として、支持固定部隔壁７ｂが、支持固定部主部７ａに連続して形成されている点が挙げられる。
【０１４２】
支持固定部隔壁７ｂが形成されていることで、圧力応答手段９ａ，９ｂが隔てられて固定され、圧力応答手段の位置的なずれが抑制され、また、圧力応答手段９ａ，９ｂ間の力の伝達が抑制されることにより、圧力応答手段応答電圧Ｖａ、Ｖｂのばらつきが低減され、場所検知にばらつきが抑制される効果が得られる。
【０１４３】
また、図支持固定部隔壁７ｂの存在により、圧力応答手段９ａ、９ｂの圧縮幅が、最大ｈ２となることが分かる。このことにより、外部から過度の圧力Ｐ０が印加された場合でも、圧力応答手段の過度の変形抑制し、圧力応答手段９に生じる塑性変形等の劣化を最小限に抑制することが可能である。
【０１４４】
また、この効果は、圧力伝達部支持部上６ｄが圧力伝達部支持部下６ｅに挿入されてできる隙間ｈ１でも生じる。即ち、外部から過度の圧力Ｐ０が印加された場合でも、圧力応答手段の圧縮幅がｈ１以下に抑えられ、圧力応答手段に生じる塑性変形等の劣化を最小限に抑制される。
【０１４５】
次に、図２１を用いて、本実施の形態における圧力応答手段９の長手方向における圧力伝達部６の構成と作用に関して説明する。
【０１４６】
また、図２１より、実施の形態５と異なる点として、圧力応伝達部６が、各位置座標の区間の境界で不連続となっている点が挙げられる。尚、図２１では、簡単のために、二つある圧力応答手段９ａ、９ｂのうち９ａに対応する断面のみを記載してあるが、図２０に示したように圧力応答手段９ａと９ｂは等価な構造を有し、圧力王投手段９ｂに相当する断面も類似の構造を有する。
【０１４７】
このように、圧力伝達手段６が、各位置座標の区間毎に分離して形成され、それらの間に隙間が形成されているために、各区間に分離して独立に力を加えることが可能となる。この結果、ある座標区間にＰ０が印加された場合に、圧力伝達部６を介して他の座標区間の圧力応答手段に加えられる力が減少する。このため、各座標区間での応答電圧Ｖａ，Ｖｂが独立して精度良く得られ、場所検知の精度が上昇する効果が得られる。
【０１４８】
尚、本実施の形態における圧力Ｐ０の印加の有無の判断、圧力Ｐ０が印加された場所座標の検出は、実施の形態１で述べた手順と同様にして行うことができる。
【０１４９】
尚、本実施の形態の圧力伝達部支持部、支持固定部隔壁の構成は、本発明の他の実施の形態にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
以上のように本発明の圧力検出装置は、圧力の印加の有無の判断に加え、圧力印加場所に関しても判断が下されるため、特にセキュリティ用途に、バルコニーやフェンス等の家屋の外周部等の長い部分に設置されることで好適に使用される。また、圧力の強弱以外に、圧力印加場所も入力情報として用いることができるため、情報入力装置、例えば、自動
車のハンドルに設置され車内の電装品を操作する装置等に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１の圧力検出装置の構成を表した模式図（ｂ）同圧力検出装置Ｂ−Ｂ線位置の断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１の圧力検出装置の断面図（ｂ）同圧力検出装置Ｃ−Ｃ線位置の断面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における圧力応答手段における応答電圧の場所座標依存性を表したグラフ（ｂ）同圧力応答手段の場所座標を定義した説明図
【図４】本発明の実施の形態１における圧力応答手段に対する閾値電圧の場所座標依存性を示したグラフ
【図５】本発明の実施の形態１における圧力応答手段の応答電圧比の場所座標依存性を示したグラフ
【図６】本発明の実施の形態１における圧力印加された場所座標、圧力印加有無の判断の手順を示したフローチャート
【図７】（ａ）本発明の実施の形態２における圧力応答手段の応答電圧の場所座標依存性を表したグラフ（ｂ）同圧力応答手段の場所座標を定義した説明図
【図８】本発明の実施の形態２における圧力応答手段の応答電圧比の場所座標依存性を示したグラフ
【図９】本発明の実施の形態２における圧力印加された場所座標、圧力印加有無の判断の手順を示したフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態３における圧力応答手段の場所座標を定義した説明図
【図１１】（ａ）本発明の実施の形態３の圧力検出装置の断面図（ｂ）同圧力検出装置Ｄ−Ｄ線位置の断面図
【図１２】本発明の実施の形態３の圧力応答手段における応答電圧の場所座標依存性を表したグラフ
【図１３】本発明の実施の形態４の圧力検出装置の構成を表した模式図
【図１４】（ａ）本発明の実施の形態４の圧力検出装置の断面図（ｂ）同圧力検出装置Ｅ−Ｅ線位置の断面図
【図１５】（ａ）本発明の実施の形態５の圧力検出装置の断面図（ｂ）同圧力検出装置Ｆ−Ｆ線位置の断面図
【図１６】（ａ）本発明の実施の形態５の圧力検出装置の圧力応答手段の長手方向に垂直な面での断面図（ｂ）同圧力検出装置に圧力が印加され、圧力応答手段が大きく歪んだ場合の同断面図断面図
【図１７】本発明の実施の形態５における支持固定部接触部の弾性率の場所座標依存性を示したグラフ
【図１８】本発明の実施の形態５における圧力応答手段に加わる力の場所座標依存性を示したグラフ
【図１９】本発明の実施の形態５における圧力応答手段の応答電圧比の場所座標依存性を示したグラフ
【図２０】本発明の実施の形態６の圧力検出装置の圧力応答手段の長手方向に垂直な面での断面図
【図２１】本発明の実施の形態６の圧力検出装置の圧力応答手段の長手方向に並行な面での断面図
【図２２】従来のシート状の圧力応答手段の断面図
【図２３】（ａ）従来のケーブル状の圧力応答手段の断面図（ｂ）同Ａ−Ａ線位置の断面図
【符号の説明】
【０１５２】
６  圧力伝達部
６ａ  圧力伝達部接触部
６ｂ  圧力伝達部接触部
６ｃ  圧力伝達部主部
６ｄ  圧力伝達部支持部上
６ｅ  圧力伝達部支持部下
７  支持固定部
７ａ  支持固定部主部
７ｂ  支持固定部隔壁
８  圧力検出装置
９ａ  圧力応答手段
９ｂ  圧力応答手段
９ｃ  圧力応答手段
１０  圧力判定手段
１１  可撓性感圧体
１２  外部電極
１３  保護層
１４  内部電極
【図１】
2007304085.tif 000003
【図２】
2007304085.tif 000004
【図３】
2007304085.tif 000005
【図４】
2007304085.tif 000006
【図５】
2007304085.tif 000007
【図６】
2007304085.tif 000008
【図７】
2007304085.tif 000009
【図８】
2007304085.tif 000010
【図９】
2007304085.tif 000011
【図１０】
2007304085.tif 000012
【図１１】
2007304085.tif 000013
【図１２】
2007304085.tif 000014
【図１３】
2007304085.tif 000015
【図１４】
2007304085.tif 000016
【図１５】
2007304085.tif 000017
【図１６】
2007304085.tif 000018
【図１７】
2007304085.tif 000019
【図１８】
2007304085.tif 000020
【図１９】
2007304085.tif 000021
【図２０】
2007304085.tif 000022
【図２１】
2007304085.tif 000023
【図２２】
2007304085.tif 000024
【図２３】
2007304085.tif 000025