特許 6096036 圧力センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6096036

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】圧力センサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/16 20060101AFI20170306BHJP

   G06F 3/02 20060101ALI20170306BHJP

   H01L 41/053 20060101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   G01L1/16 B

   G06F3/02 E

   H01L41/053

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-76075(P2013-76075)

(22)【出願日】2013年4月1日

(65)【公開番号】特開2014-202491(P2014-202491A)

(43)【公開日】2014年10月27日

【審査請求日】2016年1月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231361

【氏名又は名称】日本写真印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149216

【弁理士】

【氏名又は名称】浅津 治司

(74)【代理人】

【識別番号】100158610

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 新吾

(74)【代理人】

【識別番号】100121120

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 尚

(72)【発明者】

【氏名】渡津 裕次

(72)【発明者】

【氏名】末冨 喜子

(72)【発明者】

【氏名】柴山 史明

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特許第５８１２９０１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特公昭５４−１０２１４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００４−７７３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−９３００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５３４３１７９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５５７０６４０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第５６８６４４３（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ

Ｇ０６Ｆ３

Ｈ０１Ｌ４１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持部材に支持される圧力センサであって、
圧電シートを有する圧電センサと、
前記圧電センサを前記支持部材に対して支持させる部材であって、前記圧電シートの角部に対応して部分的に配置された支持体と、
を備えた圧力センサ。

【請求項2】

支持部材に支持される圧力センサであって、
圧電シートを有する圧電センサと、
前記圧電センサを前記支持部材に対して支持させる部材であって、前記圧電シートの対向する２辺に沿って部分的に配置された支持体と、
を備えた圧力センサ。

【請求項3】

前記支持体は、１ＧＰａ以上の弾性率を有する、請求項１又は２に記載の圧力センサ。

【請求項4】

前記圧電シートの外周縁において前記支持体が配置されていない部分に配置された、前記支持体より剛性が低い第２支持体をさらに備えている、請求項１〜３のいずれかに記載の圧力センサ。

【請求項5】

支持部材に支持される圧力センサであって、
圧電シートを有する圧電センサと、
前記圧電センサを前記支持部材に対して支持させる部材であって、前記圧電シートの外周縁部分のみに配置された複数の支持突起構造を有する支持体と、
を備えた圧力センサ。

【請求項6】

前記複数の支持突起構造は、互いに分離して設けられた複数の支持突起部材である、請求項５に記載の圧力センサ。

【請求項7】

前記支持体は支持体本体を有しており、複数の支持突起構造は支持体本体に形成された複数の突起である、請求項５に記載の圧力センサ。

【請求項8】

前記圧電センサは、前記支持体に対応して前記圧電シートの主面に部分的に設けられた電極をさらに有している、請求項１〜７のいずれかに記載の圧力センサ。

【請求項9】

前記圧電シートに装着され、前記圧電シートへの接触を検出する接触検出部をさらに備えている、請求項１〜８のいずれかに記載の圧力センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、与えられた荷重に応じた圧電信号を発生する圧電シートを用いた、圧力センサに関する。

【背景技術】

【0002】

タッチパネルへの押圧量を検出するため、圧電シートを用いた圧力センサが従来知られている。例えば、特許文献１には、透明感圧層と、一対の透明導電膜層とからなる透明圧電センサが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−１６３５１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されたような圧電シートを用いた圧力センサにおいては、圧力センサは、一般的に、両面テープによって支持部材に固定されている。両面テープは、圧電シートの外周縁に枠状に配置されている。
この場合、両面テープは剛性が低いので、圧電シートに荷重が作用したときに両面テープがたわむことがある。その場合、圧電シート自体のたわみ量が少なくなってしまう。つまり、上記の場合には、圧力センサの感度が低くなっている。

【0005】

本発明の課題は、圧力センサにおいて、感度を十分に高く維持することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。

【0007】

本発明の一見地に係る圧力センサは、支持部材に支持される圧力センサであって、圧電センサと、支持体とを備えている。圧電センサは、圧電シートを有する。支持体は、圧電センサを支持部材に対して支持させる部材である。支持体は、圧電シートの外周縁部分に圧電シートがたわみ容易となるように部分的に配置されている。
このセンサでは、圧電シートに荷重が作用すると、圧電シートがたわんで電荷を発生する。この場合、支持体が圧電シートの外周縁部分に圧電シートがたわみ容易となるように配置されているので、圧電シートが十分にたわむことができ、つまり圧電シートに加わる応力が高くなる。その結果、圧力センサの感度が高く維持される。

【0008】

支持体は、１ＧＰａ以上の弾性率を有していてもよい。
このセンサでは、圧電シートが十分にたわむことができ、つまり圧電シートに加わる応力が高くなる。その結果、圧力センサの感度が高く維持される。

【0009】

支持体は、圧電シートの角部に対応して配置されていてもよい。
このセンサでは、支持体の材料を減らしつつ、前記の効果が得られる。

【0010】

支持体は、圧電シートの対向する２辺に沿って配置されていてもよい。
このセンサでは、支持体の材料を減らしつつ、前記の効果が得られる。

【0011】

圧力センサは、第２支持体をさらに備えていてもよい。その場合、第２支持体は、圧電シートの外周縁において支持体が配置されていない部分に配置された、支持体より剛性が低い部材である。
このセンサでは、第２支持体によって、圧電シートと支持部材との間の隙間に外部から異物が侵入しにくい。

【0012】

本発明の他の見地に係る圧力センサは、支持部材に支持される圧力センサであって、圧電センサと、支持体とを備えている。圧電センサは、圧電シートを有する。
支持体は、圧電センサを支持部材に対して支持させる部材である。支持体は、圧電シートの外周縁に設けられた複数の支持突起構造を有する。
このセンサでは、圧電シートに荷重が作用すると、圧電シートがたわんで電荷を発生する。この場合、支持体が圧電シートの外周縁に設けられた複数の支持突起構造を有しているので、圧電シートに対して複数の支持突起構造が作用する箇所において圧電シートのたわみ量が大きくなり、つまり圧電シートに加わる応力が高くなる。その結果、圧力センサの感度が高く維持される。

【0013】

複数の支持突起構造は、互いに分離して設けられた複数の支持突起部材であってもよい。

【0014】

支持体は支持体本体を有しており、複数の支持突起構造は支持体本体に形成された複数の突起であっていてもよい。

【0015】

圧電センサは、支持体に対応して圧電シートの主面に部分的に設けられた電極をさらに有していてもよい。
このセンサでは、電極の配置が支持体に対応しているので、ノイズに強くなったり、コストダウンを実現できたりする。
なお、「支持体に対応して」とは、電極が支持体に対して少なくとも一部が平面視で重なっておりしかも支持体が配置されていない圧電シートの箇所を全て占めていることはない状態を意味しており、両者の形状及び位置が完全に一致している場合に限定されない。
圧電センサは、圧電シートに装着され、圧電シートへの接触を検出する接触検出部をさらに備えていてもよい。接触検出部は、抵抗膜式や静電容量方式など、従来の各種タッチセンサを採用可能である。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る圧力センサでは、感度を十分に高く維持できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係る圧力検出装置の概略図。

【図2】第１実施形態の圧力検出装置の圧電センサの下面図。

【図3】第２実施形態の圧電センサの概略断面図。

【図4】第２実施形態の圧電センサの下面図。

【図5】第３実施形態の圧電センサの概略断面図。

【図6】第３実施形態の圧電センサの下面図。

【図7】第４実施形態の圧電センサの概略断面図。

【図8】第４実施形態の圧電センサの下面図。

【図9】第５実施形態の圧電センサの概略断面図。

【図10】第５実施形態の圧電センサの下面図。

【図11】第６実施形態の圧電センサの概略断面図。

【図12】第６実施形態の圧電センサの下面図。

【図13】第７実施形態の圧電センサの概略断面図。

【図14】第７実施形態の圧電センサの下面図。

【図15】第８実施形態の圧電センサの概略断面図。

【図16】第８実施形態の圧電センサの下面図。

【図17】図１５の部分拡大図。

【図18】第９実施形態の圧電センサの概略断面図。

【図19】第９実施形態の圧電センサの下面図。

【図20】第１０実施形態の圧電センサの概略断面図。

【図21】第１０実施形態の圧電センサの下面図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

１．第１実施形態
（１）圧力検出装置の全体構造
図１を用いて、本発明の第１実施形態に係る圧力検出装置１の全体構造を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力検出装置の概略図である。

【0019】

圧力検出装置１は、押圧荷重を測定する機能を有している。
圧力検出装置１は、圧電部３と、圧電信号検出部５と、制御部７とを有している。圧電部３は、与えられた荷重に応じた圧電信号を発生する部材である。圧電信号検出部５は、圧電部３にて発生した圧電信号を検出する装置である。制御部７は、圧電信号検出部５との間で信号を送受信することで、圧力検出装置１の各種動作を制御する装置である。以下、圧力検出装置１の構成を詳細に説明する。

【0020】

（２）圧電部
圧電部３は、ガラス９と、圧電センサ１１とを有している。ガラス９は、第１主面９ａと第２主面９ｂとを有する。第２主面９ｂ上には、圧電センサ１１が形成されている。圧電センサ１１は、図１に示すように、ガラス９の第２主面９ｂの全面に形成されている。なお、圧電センサ１１はガラス９の主面の全面に形成されていなくてもよく、つまりガラス９の主面の一部には、圧電センサ１１が形成されていない部分があってもよい。

【0021】

圧電センサ１１は、主に、圧電シート１３と、圧電検出電極１５と、基準電極１７とを有している。圧電検出電極１５は、圧電シート１３のガラス９側の面に形成されている。基準電極１７は、圧電シート１３のガラス９と反対側の面に形成されている。圧電センサ１１では、圧電検出電極１５と基準電極１７との間には、圧電シート１３に与えられた荷重に応じた圧電信号が発生する。なお、圧電検出電極と基準電極とは位置が入れ替わっていてもよい。
なお、圧力検出装置１は、圧電部３を支持するための筐体１６を有している。具体的には、圧電センサ１１が筐体１６の上面に支持又は固定されている。筐体１６は、剛性が高い部材であることが好ましい。筐体１６には表示装置が装着されていてもよい。

【0022】

圧電部３は、圧電センサ１１を筐体１６に支持させるための支持体１８を有している。支持体１８は、圧電シート１３の外周縁部分に部分的に配置されている。具体的には、図２に示すように、支持体１８は、圧電シート１３の角部に対応して配置された第１〜第４支持体１８ａ〜１８ｄから構成されている。なお、支持体１８の両主面は平面である。
支持体１８は、１ＧＰａ以上の弾性率を有する材料から構成されていることが好ましい。樹脂の場合は、おおよそ１〜１０ＧＰａの弾性率が得られる。具体的には、支持体１８には、ＡＢＳ（２．６５ＧＰａ）、ＰＣ（２．４５ＧＰａ）、ＰＳ（３〜３．５ＧＰａ）、ＰＰ（１．５〜２ＧＰａ）が用いられる。金属の場合は、おおよそ１０〜１０００ＧＰａの弾性率が得られる。具体的には、支持体１８には、Ｍｇ（４５ＧＰａ）、ＳＵＳ（１９９ＧＰａ）、Ｆｅ（１９２ＧＰａ）、Ａｌ（５９ＧＰａ）が用いられる。

【0023】

（３）圧電シート
圧電シート１３を構成する材料としては、セラミック圧電材料、フッ化物重合体又はその共重合体、キラリティーを有する高分子材料などが挙げられる。
セラミック圧電材料としては、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウムなどが挙げられる。フッ化物重合体又はその共重合体としては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体などが挙げられる。キラリティーを有する高分子材料としては、Ｌ型ポリ乳酸や、Ｒ型ポリ乳酸などが挙げられる。

【0024】

また、圧力検出装置１を、表示装置や、タッチパネルを備えた表示装置に適用する場合には、圧電部３を透明な材料により構成するか、又は、光が十分に透過できる程度に薄く構成することが好ましい。

【0025】

（４）電極
圧電検出電極１５、基準電極１７は、導電性を有する材料により構成できる。導電性を有する材料としては、インジウム−スズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ、ＩＴＯ）、スズ−亜鉛酸化物（Ｔｉｎ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ、ＴＺＯ）などのような透明導電酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、ＰＥＤＯＴ）などの導電性高分子、などを用いることができる。この場合、上記の電極は、蒸着やスクリーン印刷などを用いて形成できる。

【0026】

また、導電性を有する材料として、銅、銀などの導電性の金属を用いてもよい。この場合、上記の電極は、蒸着により形成してもよく、銅ペースト、銀ペーストなどの金属ペーストを用いて形成してもよい。

【0027】

さらに、導電性を有する材料として、バインダー中に、カーボンナノチューブ、金属粒子、金属ナノファイバーなどの導電材料が分散したものを用いてもよい。
さらに、筐体１６に接する基準電極１７は、例えば筐体１６側においてガラス又はタッチパネルを支持する金属板（例えば、ＳＵＳ製）によって構成してもよい。

【0028】

なお、圧力検出装置１を表示装置又はタッチパネルを備えた表示装置に適用する場合には、圧電部３と同様、圧電検出電極１５、基準電極１７も透明な材料により構成するか、又は、光が十分に透過できる程度に薄く構成することが好ましい。

【0029】

（５）圧電信号検出部
図１に示すように、圧電信号検出部５は、２つの入力を有している。１つの入力は、圧電検出電極１５に接続されている。もう１つの入力は、基準電極１７に接続されている。
以上の構成により、圧電信号検出部５は、圧電シート１３が押圧されたときに、圧電検出電極１５と基準電極１７との間（すなわち、圧電シート１３の両主面間）に発生する圧電信号を検出できる。

【0030】

（６）制御部
制御部７は、圧電信号検出部５に接続されている。
制御部７は、圧電信号検出部５において圧電信号を検出不可能にすることと、圧電信号検出部５において圧電信号を検出可能とすることを切り替えるための圧電信号検出指令信号を出力可能である。

【0031】

制御部７は、例えば、圧力検出装置１のドライブシステムに含めることができる。当該ドライブシステムは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、記憶部、及び圧電センサをドライブするためのインターフェースなどを備えたマイコンであってもよい。又は、当該ドライブシステムは、カスタムＩＣなどにより１つのＩＣに集約されていてもよい。
また、制御部７の上記機能は、上記マイコンやカスタムＩＣなどの記憶部に記憶されたプログラムを、ＣＰＵやカスタムＩＣなどに実行させることにより実現してもよい。

【0032】

２．第２実施形態
第１実施形態では、圧電センサは支持体のみによって筐体に支持されていたが、他の支持体をさらに用いてもよい。

【0033】

図３及び図４に示すように、圧電センサ１１は、第２支持体２１をさらに有している。第２支持体２１は、圧電シート１３の外周縁において支持体１８が配置されていない部分に配置された第２支持体２１ａ〜２１ｄから構成されている。具体的には、第２支持体２１は、圧電シート１３の各辺に対応して設けられている。第２支持体２１は、支持体１８より剛性が低い。
第２支持体２１は、通常の機器では防塵性を有していることが好ましく、さらには必要に応じ防水性を有していることが好ましい。
第２支持体２１は、弾性率が低い材料からなることが好ましい。第２支持体２１の弾性率は１ＧＰａ以下であることが好ましい。具体的には、第２支持体２１には、ゴム材（０．０１〜０．１ＧＰａ）、ポリウレタンを発泡させたフォーム材、ゲル材が用いられる。
この圧電センサ１１では、第２支持体２１によって、圧電シート１３と筐体１６との間の隙間に外部から異物が侵入しにくい。

【0034】

３．第３実施形態
支持体は、圧電シートの外周縁部分のみに配置されており、圧電センサがたわみ容易となるように部分的に形成されていればよいので、支持体の配置形状は第１実施形態及び第２実施形態のような角部には限定されない。以下、支持体が圧電シートの対向する２辺に沿って配置された実施形態を説明する。
図５及び図６に示すように、支持体２３は、第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂを有している。第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂは、圧電シート１３の短辺（図の左右辺）に細長い部材として形成されている。
なお、この実施形態の変形例として、第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂは複数に分割されていてもよいし、圧電シート１３の長辺に第２実施形態の第２支持体が設けられていてもよい。

【0035】

４．第４実施形態
支持体が圧電シートの対向する２辺に沿って配置された他の実施形態を説明する。
図７及び図８に示すように、支持体２５は、第１部分２５ａ及び第２部分２５ｂを有している。第１部分２５ａ及び第２部分２５ｂは、圧電シート１３の長辺（図の上下辺）に細長い部材として形成されている。なお、この実施形態の変形例として、第１部分２５ａ及び第２部分２５ｂは複数に分割されていてもよいし、圧電シート１３の短辺に第２実施形態の第２支持体が設けられていてもよい。

【0036】

５．第５実施形態
第１〜第４実施形態では、圧電センサの電極は圧電シートの主面全体に設けられていたが、以下、圧電センサの電極が支持体に対応して圧電シートの主面に部分的に設けられている実施形態を説明する。「支持体に対応して」とは、電極が支持体に対して少なくとも一部が平面視で重なっておりしかも支持体が配置されていない圧電シートの箇所を全て占めていることはない状態を意味する。つまり、この実施形態では、圧電センサの電極が、圧電シートの主面全体には形成されておらず、より具体的には圧電シートの内周側部分つまり中央部分には全く形成されていない。
図９及び図１０では、第３実施形態のように、支持体２３は、第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂを有している。第１部分２３ａ及び第２部分２３ｂは、圧電シート１３の短辺（図の左右辺）に細長い部材として形成されている。また、ディスプレイ２９が圧電シート１３と筐体１６との間に配置されている。ディスプレイ２９は、圧電シート１３に固定されており、支持体１６との間に隙間を有している。ディスプレイ２９と筐体１６との間は空間が確保されていてもよいし、空間にスポンジ等の柔らかい部材が充填されていてもよい。

【0037】

圧電センサの電極は、第１部分２３ａに対応した第１圧電検出電極３１及び第１基準電極３３と、第２部分２３ｂに対応した第２圧電検出電極３５及び第２基準電極３７とから構成されている。

【0038】

圧電センサ１１の電極（第１圧電検出電極３１、第１基準電極３３、第２圧電検出電極３５、第２基準電極３７）は、図から明らかなように、支持体２３（第１部分２３ａ、第２部分２３ｂ）に対応している。具体的には、電極は支持体の少なくとも一部を覆っており、さらに支持体よりさらに中央側にも延びている。さらに具体的には、第１圧電検出電極３１及び第１基準電極３３は、第１部分２３ａに平面視で重なっている。また、第２圧電検出電極３５及び第２基準電極３７は、第２部分２３ｂに平面視で重なっている。
より詳細には、第１圧電検出電極３１及び第１基準電極３３は、圧電シート１３においてディスプレイ２９の端部と第１部分２３ａとの間の部分に重なるように配置されている。また、第２圧電検出電極３５及び第２基準電極３７は、圧電シート１３においてディスプレイ２９の端部と第２部分２３ｂとの間の部分に重なるように配置されている。このように電極が圧電シートにおいてディスプレイ端部と支持体との間の部分に対応して配置される理由は、圧電シートのディスプレイが装着された部分（中央部分）のたわみ量が少なく、そのため上記のディスプレイ端部と支持体との間の部分が圧電シートにおいて最もたわみ量が大きい部分だからである。この場合、当該対応部分のディスプレイ端部付近、さらには当該対応部分の支持体端部付近に応力集中が発生する。
この装置では、電極の配置が、出力が大きい場所に対応しているため、全面的に広く電極を形成する場合よりも、ノイズに強くなったり、コストダウンを実現できたりする。
なお、圧電センサの電極は支持体に対応してさえいればよいので、電極は、支持体の全体を覆っていてもよいし、支持体を部分的に覆っていてもよい。また、電極は、支持体以外に対応する部分を有していてもよい。

【0039】

６．第６実施形態
圧電センサの電極が支持体に対応して圧電シートの主面に設けられている実施形態をさらに説明する。
図１１及び図１２では、第４実施形態のように、支持体２５は、第１部分２５ａ及び第２部分２５ｂを有している。第１部分２５ａ及び第２部分２５ｂは、圧電シートの長辺（図の上下辺）に細長い部材として形成されている。また、ディスプレイ２９が圧電シート１３と筐体１６との間に配置されている。ディスプレイ２９は、圧電シート１３に固定されており、支持体１６との間に隙間を有している。ディスプレイ２９と筐体１６との間は空間が確保されていてもよいし、空間にスポンジ等の柔らかい部材が充填されていてもよい。

【0040】

圧電センサ１１の電極は、第１部分２５ａに対応した第１圧電検出電極４１及び第１基準電極４３と、第２部分２５ｂに対応した第２圧電検出電極４５及び第２基準電極４７とから構成されている。
圧電センサ１１の電極（第１圧電検出電極４１、第１基準電極４３、第２圧電検出電極４５、第２基準電極４７）は、図から明らかなように、支持体２５（第１部分２５ａ、第２部分２５ｂ）に対応している。具体的には、電極は支持体の一部を覆っており、さらに支持体よりさらに中央側にも延びている。さらに具体的には、第１圧電検出電極４１及び第１基準電極４３は、第１部分２５ａの一部に平面視で重なっている。また、第２圧電検出電極４５及び第２基準電極４７は、第２部分２５ｂの一部に平面視で重なっている。
より詳細には、第１圧電検出電極４１及び第１基準電極４３は、圧電シート１３においてディスプレイ２９の端部と第１部分２５ａとの間の部分に重なるように配置されている。また、第２圧電検出電極４５及び第２基準電極４７は、圧電シート１３においてディスプレイ２９の端部と第２部分２５ｂとの間の部分に重なるように配置されている。このように電極が圧電シートにおいてディスプレイ端部と支持体との間の部分に対応して配置される理由は、圧電シートのディスプレイが装着された部分（中央部分）のたわみ量が少なく、そのため上記のディスプレイ端部と支持体との間の部分が圧電シートにおいて最もたわみ量が大きい部分だからである。この場合、当該対応部分のディスプレイ端部付近、さらには当該対応部分の支持体端部付近に応力集中が発生する。
この装置では、電極の配置が、出力が大きい場所に対応しているため、全面的に広く電極を形成する場合よりも、ノイズに強くなったり、コストダウンを実現できたりする。

【0041】

圧電センサの電極は支持体に対応してさえいればよいので、電極は、支持体の全体を覆っていてもよいし、支持体を部分的に覆っていてもよい。また、電極は、支持体以外に対応した部分を有していてもよい。

【0042】

７．第７実施形態
第１〜第６実施形態では支持体は平面で圧電センサを支持していたが、以下、支持体が複数の支持突起構造によって圧電センサを支持する実施形態を説明する。
図１３及び図１４に示すように、圧電センサ１１は、筐体１６に支持されるための支持体５１を有している。支持体５１は、圧電シート１３の外周縁部分のみに配置されている。
具体的には、図１４に示すように、支持体５１は、圧電シート１３の外周縁に周方向並んで配置された複数の支持突起部材５１ａから構成されている。支持突起部材５１ａは、円柱形状であり、両主面は平面である。また、支持突起部材５１ａは、周方向に等間隔で配置されている。
なお、支持体５１を構成する材料は第１〜第６実施形態と同じであるが、異なっていてもよい。

【0043】

このセンサでは、圧電シート１３に荷重が作用すると、圧電シート１３がたわんで電荷を発生する。この場合、支持体５１が圧電シート１３の外周縁に設けられた複数の支持突起部材５１ａから構成されているので、圧電シート１３に対して複数の支持突起部材５１ａが作用する箇所において圧電シート１３のたわみ量が大きくなり、つまり圧電シート１３の応力が高くなる。その結果、圧電センサ１１の感度が高く維持される。

【0044】

なお、支持突起部材５１ａの形状、数、位置については、この実施形態に限定されない。例えば、支持突起部材は、周方向に２列以上で並んでいてもよいし、周方向の密度が異なる部分があってもよい。また、支持突起部材は、角柱形状であっても、円錐形状であってもよい。さらに、支持突起部材の圧電フィルム側の面は平面ではなく、凸状に湾曲した突起形状であってもよい。

【0045】

８．第８実施形態
支持体が複数の支持突起構造によって圧電センサを支持する実施形態をさらに説明する。
図１５及び図１６に示すように、圧電センサ１１は、筐体１６に支持されるための支持体５３を有している。支持体５３は、圧電シート１３の外周縁部分のみに配置されている。
具体的には、図１６に示すように、支持体５３は、圧電シート１３の外周縁に枠状に（連続した細長い帯状に）配置されている。支持体５３は、図に示すように、支持体本体５３ａと、支持体本体５３ａの圧電シート１３に接する側の面に形成された複数の突起５３ｂを有する。突起５３ｂａは、周方向に延びる断面が山形形状の突起である。突起５３ｂは先端が鋭角になっている。複数の突起５３ｂは、互いに等間隔で配置されている。
なお、支持体５３を構成する材料は第１〜第６実施形態と同じであるが、異なっていてもよい。

【0046】

このセンサでは、圧電シート１３に荷重が作用すると、圧電シート１３がたわんで電荷を発生する。この場合、支持体５３は、圧電シート１３に接する側の面に形成された複数の突起５３ｂを有するので、図１７に示すように、圧電シート１３に対して複数の突起５３ｂが作用する箇所において圧電シート１３のたわみ量が大きくなり、つまり圧電シートに加わる応力が高くなる。その結果、圧電センサ１１の感度が高く維持される。

【0047】

なお、突起の形状、数、位置については、この実施形態に限定されない。例えば、突起は周方向に連続していなくてもよく、つまり複数に分割されていてもよい。また、突起は、先端がとがっていなくてもよく、例えば先端が平面であったり、丸くなっていたりしてもよい。
さらに、突起は周方向に長く延びていなくてもよく、個々の分離した突起であってもよい。その場合、例えば、突起は、円柱形状、円錐形状であってもよく、さらに先端がとがっていたり、丸まっていたり、平面形状でもよい。さらに、突起は支持体において密度が異なる部分があってもよい。

【0048】

９．第９実施形態
第７及び第８実施形態では、圧電センサの電極は圧電シートの主面全体に設けられていたが、以下、圧電センサの電極が支持体に対応して圧電シートの主面に設けられている実施形態を説明する。
図１８及び図１９に示すように、圧電センサの電極は、支持体に対応して圧電シートの主面に設けられている。
この実施形態では、第７実施形態のように、支持体５１は、複数の支持突起部材５１ａから構成されている。支持突起部材５１ａは、圧電シート１３の外周縁に沿って並んで配置されている。

【0049】

圧電センサ１１の電極は、支持体５１に対応した圧電検出電極７１及び基準電極７３から構成されている。
圧電センサ１１の電極（圧電検出電極７１及び基準電極７３）は、図から明らかなように、支持体５１に対応している。具体的には、圧電センサ１１の電極は、支持体５１の幅よりわずかに広い幅で、圧電シート１３の外周縁に沿って枠状に延びている。
この装置では、電極の配置が、出力が大きい場所に対応しているため、全面的に広く電極を形成する場合よりも、ノイズに強くなったり、コストダウンを実現できたりする。

【0050】

圧電センサの電極は支持体に対応してさえいればよいので、電極は、支持体の全体を覆っていてもよいし、支持体を部分的に覆っていてもよい。また、電極は、支持体以外に対応する部分を有していてもよい。

【0051】

１０．第１０実施形態
圧電センサの電極が支持体に対応して圧電シートの主面に設けられている実施形態をさらに説明する。
図２０及び図２１に示すように、圧電センサの電極は、支持体に対応して圧電シートの主面に設けられている。
この実施形態では、第８実施形態のように、支持体５３は、複数の突起５３ｂを有している。

【0052】

圧電センサ１１の電極は、支持体５３に対応した圧電検出電極７５及び基準電極７７から構成されている。
圧電センサ１１の電極（圧電検出電極７５、基準電極７７）は、図から明らかなように、支持体５３に対応している。具体的には、圧電センサ１１の電極は、支持体５１の幅と概ね同じ幅で、圧電シートの外周縁に沿って枠状に延びている。
このセンサでは、電極の配置が、出力が大きい場所に対応しているため、全面的に広く電極を形成する場合よりも、ノイズに強くなったり、コストダウンを実現できたりする。

【0053】

圧電センサの電極は支持体に対応していればよいので、電極は、支持体の全体を覆っていてもよいし、支持体を部分的に覆っていてもよい。また、電極は、支持体以外に対応した部分を有していてもよい。

【0054】

１１．第１〜第６実施形態の共通内容
第１〜第６実施形態において、圧力センサ（例えば、圧電部３）は、支持部材（例えば、筐体１６）に支持される圧力センサであって、圧電センサ（例えば、圧電センサ１１）と、支持体（例えば、支持体１８、支持体２３、支持体２５）とを備えている。圧電センサは、圧電シート（例えば、圧電シート１３）を有する。支持体は、圧電センサを支持部材に対して支持させる部材である。支持体は、圧電シートの外周縁部分に圧電シートがたわみ容易となるように配置されている。
このセンサでは、圧電シートに荷重が作用すると、圧電シートがたわんで電荷を発生する。この場合、支持体が圧電シートの外周縁部分に圧電シートがたわみ容易となるように配置されているので、圧電シートが十分にたわむことができ、つまり圧電シートに加わる応力が高くなる。その結果、圧力センサの感度が高く維持される。

【0055】

１２．第７〜第１０実施形態の共通内容
第７〜第１０実施形態において、圧力センサ（例えば、圧電部３）は、支持部材（例えば、筐体１６）に支持される圧力センサであって、圧電センサ（例えば、圧電センサ１１）と、支持体（例えば、支持体５１）とを備えている。圧電センサは、圧電シート（例えば、圧電シート１３）を有する。
支持体は、圧電センサを支持部材に対して支持させる部材である。支持体は、圧電シートの外周縁に設けられた複数の支持突起構造（例えば、支持突起部材５１ａ、突起５３ｂ）を有する。
このセンサでは、圧電シートに荷重が作用すると、圧電シートがたわんで電荷を発生する。この場合、支持体が圧電シートの外周縁に設けられた複数の支持突起構造を有しているので、圧電シートに対して複数の支持突起構造が作用する箇所において圧電シートのたわみ量が大きくなり（例えば、図１７参照）、つまり圧電シートに加わる応力が高くなる。その結果、圧力センサの感度が高く維持される。

【0056】

１３．他の実施形態
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。

【0057】

以下は、実施形態同士の組み合わせの例である。
第７実施形態（図１３、図１４）の支持突起部材を、他の実施形態の支持体に適用してもよい。
第８実施形態（図１５、図１６）の支持突起を、他の実施形態の支持体に設けてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明は、与えられた荷重に応じた圧電信号を発生する圧電シートを用いた、圧力検出装置に広く適用できる。

【符号の説明】

【0059】

１ 圧力検出装置
３ 圧電部（圧力センサ）
５ 圧電信号検出部
７ 制御部
９ ガラス
１１ 圧電センサ
１３ 圧電シート
１５ 圧電検出電極
１６ 筐体
１７ 基準電極
１８ 支持体
２１ 第２支持体
２３ 支持体
２５ 支持体

【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19】

【図20】

【図21】