JP2006124189A - 圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板及びこれを用いた建築物・構造物・乗物 - Google Patents

Abstract

【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・焦電素子を内蔵した合せ透光板を提供する。
【解決手段】 圧電・焦電素子１の両面に電極２，３を設け、更に２枚の透明なガラス板４，５で圧電・焦電素子１の両面に設けた電極２，３を挟んで、合せガラス６を構成し、電極２に信号処理回路７を接続した。ガラス板４，５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、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７に入力される。次いで、信号処理回路７に接続された出力回路８より、音、光や電磁波などによる報知信号を出力する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板及びこれを用いた建築物・構造物・乗物に関する。

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。

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）。

また、電極を備えた２枚のガラス板を隙間を設けて重ね合せ、この隙間に導電性の液体を封入し、ガラス板が破壊されると液体が漏れて導電性が低下するので、この導電性の変化を利用して警報装置などを作動させる破壊センサ機能を持つ二重ガラスが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−５０５７号公報 特開２００４−１８３１０号公報

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。

また、特許文献２に記載の破壊センサ機能を持つ二重ガラスにおいては、製造方法や取り扱いなどが煩雑な上に、ガラス板が破壊されなければ警報装置などを作動させることができないため、ガラス板の破壊に至らない衝撃に対しては有効な手段になりえないという問題がある。

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・焦電素子を内蔵した合せ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。

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、透光板で挟んで合せ透光板とした。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、前記素子が、前記透光板の全面に接着されたものである。

請求項３に係る発明は、請求項１記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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。

請求項４に係る発明は、請求項１記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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。

請求項５に係る発明は、請求項１記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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。

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・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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。

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・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、前記素子が、透光性または透明性を有するものである。

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・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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。

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・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、前記素子の出力信号を取り出す電極が、透明性を有する導電性膜である。

請求項１０に係る発明は、請求項９記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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。

請求項１１に係る発明は、請求項１０記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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。

請求項１２に係る発明は、請求項１０又は１１記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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。

請求項１３に係る発明は、請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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。

請求項１４に係る発明は、請求項１３記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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。

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・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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。

請求項１６に係る発明は、応力又は温度変化によって電気的分極を生じる圧電性及び／又は焦電性を有する素子を一対の電極で挟み、この一対の電極で挟んだ素子を２つ作製し、これらの素子を極性が同一の電極同士が接するように重ね合せ、更にこれらの重ね合せた素子を透光板で挟んだものである。

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・焦電素子を内蔵した合せ透光板が、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。

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、合せ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。

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、合せ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。

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。

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。

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、合せ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。

請求項６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内蔵した合せ透光板を見栄えよく作製することができる。

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を内蔵した合せ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。

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内蔵した合せ透光板を、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。

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内蔵した合せ透光板を、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。

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内蔵した合せ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。

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内蔵した合せ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。

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内蔵した合せ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。

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透光板に、容易に接着することできる。

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内蔵した合せ透光板のノイズ対策を施すことができる。

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内蔵した合せ透光板のノイズ対策を施すことができる。

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並列に接続しているので、出力信号のパワーが向上すると共に、ノイズ対策を施すことができる。

請求項１７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内蔵した合せ透光板に、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。

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は本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第１実施形態の断面図、図２は同じく第１実施形態の正面図、図３は同じく第２実施形態の正面図、図４は同じく第３実施形態の正面図、図５は同じく第４実施形態の正面図、図６は同じく第５実施形態の正面図である。

本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第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、更に２枚の透明なガラス板４，５で素子１の両面に設けた電極２，３を挟んで、合せガラス６を構成している。素子１はガラス板４，５の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。

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４，５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。

圧電・焦電素子１の両面はガラス板４，５によって挟持されるが、ガラス板４，５への圧電・焦電素子１の固定方法としては、接着剤やテープなどの接着手段（不図示）の他に、サッシや固定金具などの圧着手段（不図示）で外部から圧着してもよい。

また、図２に示すように、圧電・焦電素子１の両面に設けた一方の電極２は接地され、他方の電極３は信号処理回路７に接続されている。更に、信号処理回路７には出力回路８が接続されている。

信号処理回路７は、ガラス板４，５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４，５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８は、信号処理回路７が推定したガラス板４，５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。

電極３と信号処理回路７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７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７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。

このように、圧電・焦電素子１をガラス板４，５の全面に接着して合せガラス６を構成すれば、ガラス板４，５に対しての衝撃はもとより、ガラス板４，５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、合せガラス６としての透明度の低下を少なくすることができる。

次に、本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第２実施形態は、図３に示すように、圧電・焦電素子１を、ガラス板４，５の縁部の全面に接着するようにして合せガラス１６を構成している。その他の構成は、図１と図２に示す第１実施形態と同様である。

このように、圧電・焦電素子１をガラス板４，５の縁部の全面に接着して合せガラス１６を構成すれば、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。
但し、ガラス板４，５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４，５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。

次に、本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第３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４，５の一部に接着するようにして合せガラス２６を構成している。その他の構成は、図１と図２に示す第１実施形態と同様である。

このように、圧電・焦電素子１をガラス板４，５の一部に接着して合せガラス２６を構成すれば、圧電・焦電素子１は小さくてよい。ガラス板４，５への衝撃に対する応答は、圧電・焦電素子１をガラス板４，５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４，５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。

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２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３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。

次に、本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第４実施形態は、図５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４，５の全面に接着して合せガラス３６を構成している。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と図２に示す第１実施形態と同様である。

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４，５の全面に接着して合せガラス３６を構成すれば、圧電・焦電素子１をガラス板４，５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。

また、本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第５実施形態は、図６に示すように、圧電・焦電素子１が、ガラス板４，５の縁部の全面及びその内部に縞状に接着されて合せガラス４６を構成している。その他の構成は、図１と図２に示す第１実施形態と同様である。

このように、圧電・焦電素子１をガラス板４，５の縁部の全面及びその内部に縞状に接着して合せガラス４６を構成すれば、圧電・焦電素子１をガラス板４，５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。

ここで、ガラス板４，５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。

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４，５の並進及び撓み振動による低周波の振動、（２）ガラス板４，５の縦波又は横波の伝搬による高周波の振動、（３）ガラス板４，５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。

図７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４，５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。

また、合せガラス６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合せガラス６への加熱の他に、室内からの合せガラス６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は外部からの合せガラス６の破損の他、火災に対しても感知機能を発揮する。

図８に、合せガラス６に対する刺激とそれに伴う出力信号に至る一連の動作を示す。ガラス板４，５が外部から上記（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４，５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。

圧電・焦電素子１の出力信号は、信号処理回路７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７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８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。

次に、第２実施形態の試験をするために、厚さ５ｍｍ、縦３５ｃｍ、横２５ｃｍの２枚のガラス板４，５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て合せガラス１６を作製した。

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、合せガラス１６の四隅には、衝撃によってガラス板４，５に撓みが生じるように足を設けている。この合せガラス１６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。

図９は、指による衝撃を合せガラス１６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０．５Ｖの波形が観察された。

図１０は、金属ピックによる衝撃を合せガラス１６に与えた場合の波形（電荷増幅器の出力電圧）を示す。図９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１０を拡大した図１１に示すように、周波数は１〜２ｋＨｚ、振幅はおよそ５Ｖとなり、いずれも指による衝撃のおよそ１０倍となった。

図１２は、ヒートガンにより合せガラス１６を加熱した場合の波形（電荷増幅器の出力電圧）を示す。指による衝撃や金属ピックによる衝撃の場合と異なり、出力電圧としてバイアス電圧が変動するような、あたかもＤＣ的な出力信号が得られた。

次に、本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第６実施形態は、図１３に示すように、外側（衝撃が与えられる側）に位置するガラス板４に接地用電極５１、圧電・焦電素子１、信号処理回路７に接続される信号取り出し用電極５２、絶縁層５３、電気的に接地されるシールド用導電体５４を順次積層し、最後に内側に位置するガラス板５を被せて合せガラス５６を構成している。なお、圧電・焦電素子１の設置箇所は、図３に示す第２実施形態と同様に、ガラス板４，５の縁部の全面である。

このように、接地用電極５１と電気的に接地されるシールド用導電体５４によって、圧電・焦電素子１に接続される信号取り出し用電極５２がシールドされるので、外部からの圧電・焦電素子１の出力信号に対するノイズが軽減され、ＳＮ比の向上を図ることができる。

次に、本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第７実施形態は、図１４に示すように、２つの圧電・焦電素子１に夫々一対の電極６１，６２を設け、２つの圧電・焦電素子１を極性が同一の電極６１同士が接するように重ね合せ、更にこれら重ね合せた圧電・焦電素子１をガラス板４，５で挟んで合せガラス６６を構成している。電極６１は信号処理回路７に接続される信号取り出し用電極で、電極６２は接地用電極である。なお、圧電・焦電素子１の設置箇所は、図３に示す第２実施形態と同様に、ガラス板４，５の縁部の全面である。

このように、２つの接地用電極６２，６２によって、圧電・焦電素子１に接続される信号取り出し用電極６１，６１がシールドされるので、外部からの圧電・焦電素子１の出力信号に対するノイズが軽減され、ＳＮ比の向上を図ることができる。また、２つの圧電・焦電素子１が並列に接続されているので、信号処理回路７に入力される信号のパワーが大きくなる。

次に、本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第８実施形態は、図１５に示すように、ガラス板４に接地用電極７１、圧電・焦電素子１、信号処理回路７に接続される信号取り出し用電極７２を順次積層し、更にガラス板５を被せ、最後に金属サッシ７３でガラス板４，５を挟んで合せガラス７６を構成している。金属サッシ７３は電気的に接地されている。なお、圧電・焦電素子１の設置箇所は、図３に示す第２実施形態と同様に、ガラス板４，５の縁部の全面である。

このように、接地用電極７１と金属サッシ７３によって、圧電・焦電素子１に接続される信号取り出し用電極７２がシールドされるので、外部からの圧電・焦電素子１の出力信号に対するノイズが軽減され、ＳＮ比の向上を図ることができる。

また、金属サッシ７３によって圧電・焦電素子１と電極７１，７２が覆われるので、圧電・焦電素子１と電極７１，７２に透明性を要求する必要がなく、見栄えのよい合せガラス７６を作製することができる。更に、外部から圧電・焦電素子１や電極７１，７２の存在を知られることがないため、有効な防犯手段となる。

以上のように、本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板は、ガラス板４，５などの透光板に、ガラス板４，５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４，５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。

従って、本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板は、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。

本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板は、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。

本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第１実施形態の断面図 本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第１実施形態の正面図 本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第２実施形態の正面図 本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第３実施形態の正面図 本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第４実施形態の正面図 本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第５実施形態の正面図 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 合せガラスに対する刺激とそれに伴う出力信号に至る一連の動作の説明図 指による衝撃を合せガラスに与えた場合の波形図 金属ピックによる衝撃を合せガラスに与えた場合の波形図 図１０の拡大図 ヒートガンにより合せガラスを加熱した場合の波形図 本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第６実施形態の断面図 本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第７実施形態の断面図 本発明に係る圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板の第８実施形態の断面図

符号の説明

１…圧電・焦電素子、２，３，５１，５２，６１，６２，７１，７２…電極、４，５…ガラス板、６，１６，２６，３６，４６，５６，６６，７６…合せガラス、７…信号処理回路、８…出力回路、７３…金属サッシ。

Claims (17)

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、透光板で挟んで合せ透光板としたことを特徴とする圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
2. 請求項１記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
3. 請求項１記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
4. 請求項１記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
5. 請求項１記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、前記素子の出力信号を取り出す電極が、透明性を有する導電性膜であることを特徴とする圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
10. 請求項９記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
11. 請求項１０記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
12. 請求項１０又は１１記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
14. 請求項１３記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板において、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・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
16. 応力又は温度変化によって電気的分極を生じる圧電性及び／又は焦電性を有する素子を一対の電極で挟み、この一対の電極で挟んだ素子を２つ作製し、これらの素子を極性が同一の電極同士が接するように重ね合せ、更にこれらの重ね合せた素子を透光板で挟んだことを特徴とする圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板。
17. 請求項１乃至請求項１６のいずれかに記載の圧電・焦電素子を内蔵した合せ透光板を、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・焦電素子を内蔵した合せ透光板を用いた建築物・構造物・乗物。