JP2014074618A

JP2014074618A - 圧電センサ

Info

Publication number: JP2014074618A
Application number: JP2012221584A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Kobayashi; 俊一小林; Takazumi Okabayashi; 賞純岡林; Bungo Hatta; 文吾八田; Hitomi Muraoka; 仁美村岡
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2012-10-03
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2032-10-03
Also published as: JP6013120B2

Abstract

【課題】本発明は、圧電素子と演算手段との接続に起因した電磁ノイズの発生が抑制され、圧電素子で検出された電気信号を演算手段にて正確に処理することができる圧電センサを提供する。
【解決手段】本発明の圧電センサＡは、圧電シート１の両面に電気絶縁シート２、３が一体的に設けられていると共に、一方の電気絶縁シートにグランド電極21aが、他方の電気絶縁シートにシグナル電極31aが一体的に形成されてなる圧電素子Ｂと、一方の電気前縁シートにおける電極形成面とは反対側の面上に一体的に設けられた電気回路８と、演算手段９と、グランド電極21aと電気回路８とを電気的に接続させているピアス端子10と、シグナル電極31aと電気回路８とを電気的に接続させているピアス端子とを備えていることを特徴とする
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電センサに関する。

従来から、圧電シートを用いた圧力センサ、加速度センサ、アコースティック・エミッションセンサが医療施設や介護施設などにおいて用いられている。

特許文献１には、生体情報計測用パネル及び生体情報計測装置が開示されている。この生体情報計測装置は、生体情報計測用パネルと演算手段とを汎用のケーブルで電気的に接続している。

しかしながら、生体情報計測用パネルと演算手段とを接続しているケーブルは、外部に露出した状態となっていることから、ケーブルに外力が加わると電磁ノイズが発生する一方、生体情報計測用パネルで検出された信号は微弱であることから、ケーブルで発生した電磁ノイズが原因となって、生体情報計測用パネルで検出された信号を正確に演算手段にて処理できないという問題点を有する。

特開２００８−１７８７３４号公報

本発明は、圧電素子と演算手段との接続に起因した電磁ノイズの発生が抑制され、圧電素子で検出された電気信号を演算手段にて正確に処理することができる圧電センサを提供する。

本発明の圧電センサは、圧電シートの両面に電気絶縁シートが一体的に設けられていると共に、上記電気絶縁シートのうちの一方の電気絶縁シートにおける上記圧電シートの対向面にグランド電極が、上記電気絶縁シートのうちの他方の電気絶縁シートにおける上記圧電シートの対向面にシグナル電極が一体的に形成されてなる圧電素子と、上記電気絶縁シートのうちの何れか一方の電気前縁シートにおける電極形成面とは反対側の面上に一体的に設けられた電気回路と、上記電気絶縁シートの電気回路形成面上に一体的に配設され且つ上記電気回路に電気的に接続されて上記圧電素子からの電気信号を処理するための演算手段と、上記シグナル電極と電気絶縁状態にて上記グランド電極と上記電気回路とを電気的に接続させているピアス端子と、上記グランド電極と電気絶縁状態にて上記シグナル電極と上記電気回路とを電気的に接続させているピアス端子とを備えていることを特徴とする。

上記圧電センサにおいて、電気回路は、電気回路形成シートを介して電気絶縁シート上に一体的に設けられていることを特徴とする。

上記圧電センサにおいて、電極は、電気絶縁シート上に導電ペーストを塗布乾燥させることによって、金属蒸着によって、又は、金属フィルムを積層一体化することによって形成されていることを特徴とする。

上記圧電センサにおいて、グランド電極及びシグナル電極のそれぞれに接続用突出部が形成されており、これらの接続用突出部同士は圧電シートの厚み方向に重なり合わないように構成され、上記グランド電極の接続用突出部において、上記グランド電極と電気回路とがピアス端子によって電気的に接続されていると共に、上記シグナル電極の接続用突出部において、上記シグナル電極と上記電気回路とがピアス端子によって電気的に接続されていることを特徴とする。

上記圧電センサにおいて、グランド電極及びシグナル電極のそれぞれに接続用開口部が形成されており、これらの接続用開口部は圧電シートの厚み方向に重なり合わないように構成され、上記グランド電極の接続用開口部において、上記シグナル電極と電気回路とがピアス端子によって電気的に接続されていると共に、上記シグナル電極の接続用開口部において、上記グランド電極と上記電気回路とがピアス端子によって電気的に接続されていることを特徴とする。

上記圧電センサにおいて、電磁シールド筐体によって電気回路が包囲されていることを特徴とする。

本発明の圧電センサは、上述の如き構成を有しているので、圧電素子と演算手段とを接続している電気回路が外力からの影響を受けにくく、電気回路に外力が加わることによってノイズが発生することは殆どなく、圧電素子で検出された電気信号を演算手段に精度良く伝達して正確に処理することができる。

更に、本発明の圧電センサは、圧電素子のシグナル電極及びグランド電極と、電気回路とを電気的に接続させるためにピアス端子を用いているので、耐熱性の低い圧電シートであっても、圧電シートの圧電性能を損なうことなく、シグナル電極及びグランド電極と電気回路とを電気的に接続させることができる。

上記圧電センサにおいて、電気回路が電気回路形成シートを介して電気絶縁シート上に一体的に設けられている場合には、予め形成された、圧電シートを含む圧電素子と、電気回路が一体的に設けられた電気回路形成シートを含むフレキシブルプリント電気回路基板とを積層一体化させることによって圧電センサを容易に形成することができ、圧電センサは、優れた圧電性能を有し且つ優れた生産性を有する。

上記圧電センサにおいて、電極が、電気絶縁シート上に導電ペーストを塗布乾燥させることによって、金属蒸着によって、又は、金属フィルムを積層一体化することによって形成されている場合には、圧電センサの厚みを薄くすることができると共に、グランド電極及びシグナル電極を圧電シートに対して正確な位置に確実に固定させておくことができ、圧電センサが検出対象とする外力以外の要因によってグランド電極とシグナル電極とが不測に相対的に変位することを防止することができ、よって、本発明の圧電センサは更に精度良く圧力を検知することができる。

上記圧電センサにおいて、グランド電極及びシグナル電極のそれぞれに接続用突出部が形成されており、これらの接続用突出部同士は圧電シートの厚み方向に重なり合わないように構成され、上記グランド電極の接続用突出部において、上記グランド電極と電気回路とがピアス端子によって電気的に接続されていると共に、上記シグナル電極の接続用突出部において、上記シグナル電極と上記電気回路とがピアス端子によって電気的に接続されている場合には、ピアス端子によって、グランド電極とシグナル電極とを互いに短絡することなく電気回路に電気的に接続することができる。

上記圧電センサにおいて、グランド電極及びシグナル電極のそれぞれに接続用開口部が形成されており、これらの接続用開口部は圧電シートの厚み方向に重なり合わないように構成され、上記グランド電極の接続用開口部において、上記シグナル電極と電気回路とがピアス端子によって電気的に接続されていると共に、上記シグナル電極の接続用開口部において、上記グランド電極と上記電気回路とがピアス端子によって電気的に接続されている場合には、ピアス端子によって、グランド電極とシグナル電極とを互いに短絡することなく電気回路に電気的に接続することができる。

上記圧電センサにおいて、電磁シールド筐体によって包囲されている場合には、外部からの電磁波による影響を遮断することができ、圧電センサは、僅かな圧力の変化を更に精度良く検出することができる。

本発明の圧電センサを示した分解斜視図である。本発明の圧電センサの一部を示した断面図である。本発明の圧電センサを示した斜視図である。本発明の圧電センサの一部断面図である。ピアス端子を示した斜視図である。本発明の圧電センサの一部断面図である。本発明の圧電センサの一部を示した斜視図である。本発明の圧電センサを示した斜視図である。本発明の圧電センサの他の一例の一部を示した断面図である。本発明の圧電センサの他の一例の一部を示した断面図である。本発明の圧電センサの他の一例を示した分解斜視図である。

本発明の圧電センサの一例を図面を参照しつつ説明する。図１〜３に示したように、本発明の圧電センサＡを構成している圧電素子Ｂは、圧電シート１と、この圧電シート１の両面に積層一体化された電気絶縁シート２、３と、これらの電気絶縁シート２、３における圧電シート１に対する対向面21、31に形成されたグランド電極21a及びシグナル電極31aとを備えている。

上記圧電シート１としては、外力が加えられることによって電荷を発生させることができるシートであれば、特に限定されず、例えば、合成樹脂シート（合成樹脂発泡シート又は合成樹脂非発泡シート）に電荷を注入してなる圧電シートが挙げられる。

合成樹脂シートに電荷を注入する方法としては、特に限定されず、例えば、（１）合成樹脂シートを一対の平板電極で挟持し、帯電させたい表面に接触させている平板電極を高圧直流電源に接続すると共に他方の平板電極をアースし、合成樹脂シートに直流又はパルス状の高電圧を印加して合成樹脂に電荷を注入して合成樹脂シートの表面を帯電させる方法、（２）電子線、Ｘ線などの電離性放射線や紫外線を合成樹脂シートの表面に照射して、合成樹脂シートの近傍部の空気分子をイオン化することによって合成樹脂の表面に電荷を注入して合成樹脂シートの表面を帯電させる方法、（３）合成樹脂シートの一面に、アースされた平板電極を密着状態に重ね合わせ、合成樹脂シートの他面側に所定間隔を存して直流の高圧電源に電気的に接続された針状電極又はワイヤー電極を配設し、針状電極の先端又はワイヤー電極の表面近傍への電界集中によりコロナ放電を発生させ、空気分子をイオン化させて、針状電極又はワイヤー電極の極性により発生した空気イオンを反発させて合成樹脂の他面に電荷を注入して合成樹脂シートの表面を帯電させる方法などが挙げられる。

圧電シート１の両面にはその全面を被覆するように固定剤層４、５を介して電気絶縁シート２、３が積層一体化されている。なお、電気絶縁シート２、３は、電気絶縁性を有しておれば、特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシートなどが挙げられる。

固定剤層４、５を構成している固定剤は、反応系・溶剤系・水系・ホットメルト系の接着剤又は粘着剤から構成されており、圧電シート１の感度を維持する観点から、誘電率の高い固定剤が好ましい。

電気絶縁シート２における圧電シート１に対向する面21にはグランド電極21aが一体的に形成されていると共に、電気絶縁シート３における圧電シート１に対向する面31にはシグナル電極31aが一体的に形成されている。

グランド電極21aは、電気絶縁シート２における圧電シート１に対向する面21の外周縁部を除いた略全面に一体的に設けられている。同様に、シグナル電極31aは、電気絶縁シート３における圧電シート１に対向する面31の外周縁部を除いた略全面に一体的に設けられている。電気絶縁シート上に電極（グランド電極及びシグナル電極）を形成する方法としては、例えば、（１）電気絶縁シート上に、バインダー中に導電性微粒子を含有させてなる導電ペーストを塗布、乾燥させる方法、（２）電気絶縁シート２上に蒸着によって電極を形成する方法、（３）電気絶縁シート２上に、銅フィルムなどの金属フィルムを積層一体化する方法などが挙げられる。

グランド電極21aにはその外周縁から接続用突出部21bが突出して形成されていると共に、シグナル電極31aにもその外周縁から接続用突出部31bが突出して形成されている。グランド電極21aの接続用突出部21bと、シグナル電極31aの接続用突出部31bとは、圧電シート１の厚み方向において互いに重なり合わないように構成されているが、グランド電極21aの接続用突出部21b及びシグナル電極31aの接続用突出部31bを圧電シート１の厚み方向から見たとき、互いに近接した位置となるように、グランド電極21aの接続用突出部21bと、シグナル電極31aの接続用突出部31bが形成されていることが好ましい。

更に、電気絶縁シート３におけるシグナル電極31aの形成面とは反対側の面32上には固定剤層６を介してシールド層として電気絶縁シート７が積層一体化されている。なお、固定剤層６を構成している固定剤は上述と同様であるのでその説明を省略する。

電気絶縁シート７における電気絶縁シート３に対向する面71上にはグランド電極71aが一体的に形成されており、グランド電極71aは、電気絶縁シート７における電気絶縁シート３に対向する面71の外周縁部を除いた略全面に一体的に設けられている。更に、グランド電極71aにはその外周縁から接続用突出部71bが突出して形成されている。グランド電極71aの接続用突出部71bと、グランド電極21aの接続用突出部21bとは、圧電シート１の厚み方向において互いに重なり合うように構成されている。

圧電素子Ｂの電気絶縁シート２におけるグランド電極21aの形成面とは反対側の面22上には、フレキシブルプリント電気回路基板Ｃが積層一体化されることによって電気回路８が一体的に設けられている。電気回路８は、その一部が圧電シート１の厚み方向にグランド電極21a、71aの接続用突出部21b、71b及びシグナル電極31aの接続用突出部31bに重なり合うように構成されている。

このように、汎用のフレキシブルプリント電気回路基板Ｃを圧電素子Ｂの電気絶縁シート２上に積層一体化させることによって圧電センサＡを構成することにより、圧電素子Ｂと、電気回路８及び後述する演算手段９を含むフレキシブルプリント電気回路基板Ｃとを予め別々に形成しておき、圧電素子Ｂとフレキシブルプリント電気回路基板Ｃとを上述の固定剤を用いて積層一体化させることによって圧電センサＡを製造することが可能となり、圧電センサＡの製造効率の向上を図ることができる。

フレキシブルプリント電気回路基板Ｃは、電気回路形成シートC1の一面に導電体からなる電気回路８が一体的に形成され、更に、電気回路形成シートC1の一面には電気回路８を保護するために電気絶縁保護層C2が積層一体化されている。なお、電気回路形成シートC1は、一枚の耐熱性及び可撓性を有するポリイミドなどの電気絶縁性を有する合成樹脂シートから構成されている。電気回路８は、キャスト法、メッキ法、熱可塑性ポリイミド法などの汎用の方法を用いて電気回路形成シートC1上に形成される。

なお、電気回路８は、電気回路形成シートC1に形成する代わりに直接、電気絶縁シート２上に形成されていてもよい。

電気回路８には、グランド電極接続部81及びシグナル電極接続部82が互いに電気的に短絡しないように形成されており、グランド電極接続部81は、グランド電極21a、71aの接続用突出部21b、71bと圧電シート１の厚み方向に重なり合う位置に形成され、シグナル電極接続部82は、シグナル電極31aの接続用突出部31bと圧電シート１の厚み方向に重なり合う位置に形成されている。

そして、図４に示したように、電気回路８のグランド電極接続部81と、圧電素子Ｂのグランド電極21aの接続用突出部21bと、電気絶縁シート７に形成されたグランド電極71aの接続用突出部71bとをピアス端子10によって電気的に接続している。具体的には、図５に示したように、ピアス端子10は、基端部10aと、この基端部10aから突出した針部10bとを有し、基端部10a及び針部10bは導電性を備えている。ピアス端子10の針部10bをフレキシブルプリント電気回路基板Ｃから電気絶縁シート７に亘って突き刺することによって、ピアス端子10の針部10bを、電気回路８のグランド電極接続部81と、圧電素子Ｂのグランド電極21aの接続用突出部21bと、電気絶縁シート７に形成されたグランド電極71aの接続用突出部71bとに貫通させることによって、グランド電極接続部81と、グランド電極21a、71aの接続用突出部21b、71bとをピアス端子10を介して互いに電気的に接続させている。なお、グランド電極接続部81と、グランド電極21a、71aの接続用突出部21b、71bとを互いに電気的に接続させるためにピアス端子10の針部10bを突き刺した部分においてシグナル電極31a及びその接続用突出部31bは存在していない。

又、図６に示すように、ピアス端子10の針部10bをフレキシブルプリント電気回路基板Ｃから電気絶縁シート７に亘って突き刺することによって、ピアス端子10の針部10bを、電気回路８のシグナル電極接続部82と、圧電素子Ｂのシグナル電極31aの接続用突出部31bとに貫通させることによって、シグナル電極接続部82と、シグナル電極31aの接続用突出部31bとをピアス端子10を介して互いに電気的に接続させている。なお、シグナル電極接続部82と、シグナル電極31aの接続用突出部31bとを互いに電気的に接続させるためにピアス端子10の針部10bを突き刺した部分において、グランド電極21a、71a及びその接続用突出部21b、71bは存在していない。

このように、グランド電極接続部81と、グランド電極21a、71aの接続用突出部21b、71bを、又、シグナル電極接続部82と、シグナル電極31aの接続用突出部31bを互いに電気的に接続させるにあたってピアス端子10を用いていることから、圧電シート１に熱が加わるようなことはなく、一般的に耐熱性が低い圧電シート１の圧電性能を損なうことがない。

電気回路８には演算手段９が電気的に接続されている。なお、電気回路８は、電気絶縁保護層C2によって被覆されているが、演算手段９が設けられている部分には電気絶縁保護層C2は形成されておらず、異方性導電膜（ACF:Antistropic Conductive Film）（図示せず）を介して演算手段９が電気回路８に電気的に接続している。演算手段９には、グランド電極接続部81とシグナル電極接続部82とが互いに短絡しないように電気的に接続されている。更に、演算手段９は、電気回路８の後述するアース部84とも電気的に接続している。演算手段９は、圧電素子Ｂにて発生した電荷により生じた電位差を電気回路８のグランド電極接続部81とシグナル電極接続部82とを通じて電気信号として受け取り、この電気信号に基づいて電位差の増幅などの演算処理を行う。演算手段９は、演算ユニット（ＣＰＵ）、プログラムやデータを格納するためのメモリ、電気信号を受け取る入力部、演算処理の結果を出力する出力部などを備えている。

図１及び図７に示したように、電気回路８には、演算手段９にて演算された結果を電気信号として外部に出力するための出力部83が形成されている。更に、電気回路８には、グランド電極接続部81と電気的に接続し且つアースをとるためのアース部84が形成されており、このアース部84からアースをとることによって、圧電シート１で発生した電荷がグランド電極21a、71aを基準としてシグナル電極を通じて電位差として検出され、更に、演算手段９は、グランド電極21a、71aを基準として、圧電シート１で発生した電荷をシグナル電極31aを通じて電位として正確に認識し、この電位を基にして演算処理を正確に行うことができる。なお、電気回路８には、演算手段９を駆動させる電力を演算手段９に供給するための電力供給部85が形成されている。

電気回路８の出力部83にはフラットケーブル83aが重ね合わせられており、上述したピアス端子10の針部10bをフレキシブルプリント電気回路基板Ｃから電気絶縁シート７に亘って突き刺すことによって、ピアス端子10の針部10bを、電気回路８の出力部83とフラットケーブル83aとに貫通させ、電気回路８の出力部83とフラットケーブル83aとをピアス端子10を介して互いに電気的に接続させて、演算手段９から出力された電気信号を電気回路８の出力部83を通じて電気的に外部に取り出し可能に構成されている。なお、電気回路８の出力部83とフラットケーブル83aとを互いに電気的に接続させるためにピアス端子10の針部10bを突き刺した部分において、グランド電極21a、71a及びシグナル電極31a並びにそれらの接続用突出部21b、71b、31bは存在していない。

電気回路８のアース部84にはフラットケーブル84aが重ね合わせられており、上述したピアス端子10の針部10bをフレキシブルプリント電気回路基板Ｃから電気絶縁シート７に亘って突き刺すことによって、ピアス端子10の針部10bを、電気回路８のアース部84とフラットケーブル84aとに貫通させ、電気回路８のアース部84とフラットケーブル84aとをピアス端子10を介して互いに電気的に接続させている。フラットケーブル84aを接地させるなどしてアースをとることによって、アース部84を通じてグランド電極21a、71aを基準電極としている。なお、電気回路８のアース部84とフラットケーブル84aとを互いに電気的に接続させるためにピアス端子10の針部10bを突き刺した部分において、グランド電極21a、71a及びシグナル電極31a並びにそれらの接続用突出部21b、71b、31bは存在していない。

電気回路８の電力供給部85にはフラットケーブル85aが重ね合わせられており、上述したピアス端子10の針部10bをフレキシブルプリント電気回路基板Ｃから電気絶縁シート７に亘って突き刺すことによって、ピアス端子10の針部10bを、電気回路８の電力供給部85とフラットケーブル85aとに貫通させ、電気回路８の電力供給部85とフラットケーブル85aとをピアス端子10を介して互いに電気的に接続させている。フラットケーブル85aを外部電源に接続することによって、フラットケーブル85a及び電力供給部85を通じて演算手段９に電力が供給される。なお、電気回路８の電力供給部85とフラットケーブル85aとを互いに電気的に接続させるためにピアス端子10の針部10bを突き刺した部分において、グランド電極21a、71a及びシグナル電極31a並びにそれらの接続用突出部21b、71b、31bは存在していない。

電気回路８の出力部83とフラットケーブル83aと、電気回路８のアース部84とフラットケーブル84aと、電気回路８の電力供給部85とフラットケーブル85aとはそれぞれ、ピアス端子10によって接続されており、圧電シート１に熱が加わるようなことはなく、一般的に耐熱性が低い圧電シート１の圧電性能を損なうことがない。なお、上述では、ピアス端子10の針部10bをフレキシブルプリント電気回路基板Ｃから電気絶縁シート７に亘って突き刺した場合を説明したが、電気回路８の出力部83とフラットケーブル83a、電気回路８のアース部84とフラットケーブル84a、電気回路８の電力供給部85とフラットケーブル85aをそれぞれ電気的に接続しておればよく、ピアス端子10の針部10bが圧電素子Ｂを貫通している必要はない。

上記では、電気回路８の出力部83、アース部84及び電力供給部85のそれぞれにピアス端子10を用いてフラットケーブル83a〜85aを電気的に接続させた場合を説明したが、電気回路８の出力部83、アース部84及び電力供給部85には、フラットケーブル83a〜85a以外の導電線が公知の手段で電気的に接続されていてもよい。なお、図１及び図７では、フラットケーブル83a〜85aが一つのフラットケーブルとして一体化された場合を示したが、フラットケーブル83a〜85aはそれぞれ別体に形成されていてもよい。

更に、図８に示したように、圧電センサＡが外部からの電磁波の影響を受けるのを抑制するために、圧電センサＡの電気回路８が筐体Ｄによって包囲、隠蔽されていることが好ましい。筐体Ｄとしては、外部から受けた電磁波を電気回路８のアース部84を通じて圧電センサＡ外に逃がすことができれば、その構造については限定されない。

筐体Ｄとしては、図９に示したように、圧電センサＡの電気回路８を全面的に包囲、隠蔽し得る形状を有し、筐体本体D1は合成樹脂で形成され且つ筐体本体D1の内面全面に金属層D2が形成されてなる筐体Ｄが挙げられる。

グランド電極接続部81とグランド電極21a、71aの接続用突出部21b、71bとを電気的に接続させているピアス端子10と、又は／及び、電気回路８のアース部84とフラットケーブル84aとを電気的に接続させているピアス端子10と、筐体Ｄの金属層D2とを電気的に接続させることによって、外部から受けた電磁波を筐体Ｄの金属層D2、ピアス端子10、電気回路８のグランド電極接続部81、アース部84及びフラットケーブル84aを通じて外部に逃がすことができる。なお、ピアス端子10と、筐体Ｄの金属層D2との電気的な接続は、ピアス端子10と筐体Ｄの金属層D2とを直接接触させることによっても、或いは、導線などを用いて電気的に接続させてもよい。図９においては、ピアス端子10の基端部10aに突出部10cを形成し、この突出部10cを筐体Ｄの金属層D2に接触させることによって、ピアス端子10と筐体Ｄの金属層D2とを電気的に接続している。

筐体Ｄとして筐体本体D1が合成樹脂で形成され且つ筐体本体D1の内面全面に金属層D2が形成されてなるものを例示したが、図１０に示したように、筐体Ｄを全面的に金属から形成し、筐体Ｄとピアス端子10とを汎用の手段Ｅ（銅線などの導電線など）によって電気的に接続させてもよい。

次に、圧電センサＡの使用要領について説明する。圧電センサＡを圧力を検出したい場所に配設すると共に、フラットケーブル85a及び電気回路８の電力供給部85を通じて演算手段９に電力を供給する。

そして、圧電センサＡに圧力が加わると、圧電素子Ｂの圧電シート１において電荷が発生し、この電荷が固定剤層５を介してシグナル電極31aに伝達される。シグナル電極31aに伝達された電荷によって、シグナル電極31aは、グランド電極21a、71aを基準とした電位差を有し、この電位差は電気信号としてシグナル電極31aの接続用突出部31bからピアス端子10の針部10bを通じて電気回路８のシグナル電極接続部82に伝達され、電気回路８を介して演算手段９に伝達される。

電気回路８は、電気絶縁シート２上に電気回路形成シートC1を介して全体的に一体的に形成されており、シグナル電極3aから伝達された電気信号が演算手段９に伝達される電気回路８の回路部分と、グランド電極21a、71aを電気回路８のアース部84に電気的に接続させている電気回路８の回路部分とは、互いに相対変位することはなく、両者の相対変位に起因した電磁ノイズは発生することはない。従って、演算手段９には、圧電シート１で発生した電位差が正確に伝達され、この電位差に基づいて演算手段９において正確に処理される。そして、演算手段９において処理されて得られた結果は、演算手段９から電気回路８を通じて出力部83及びこれに接続させたフラットケーブル83aを通じて外部に取り出される。

上記圧電センサＡでは、グランド電極21a、71aに接続用突出部21b、71bを、シグナル電極31aに接続用突出部31bを外周縁から突出させた状態で形成し、グランド電極21a、71aの接続用突出部21b、71bと電気回路８のグランド電極接続部81とを、シグナル電極31aの接続用突出部31bと電気回路８のシグナル電極接続部82とをそれぞれピアス端子10によって、電気的に接続させている場合を説明したが、この構造に限定されず、下記に説明する構造であってもよい。図１に示した圧電センサと同様の構造部分については同一の符号を付してその説明を省略する。

即ち、グランド電極21a、71a及びシグナル電極31aに接続用突出部21b、71b、31bを形成する代わりに、図１１に示したように、グランド電極21a、71aに接続用開口部21c、71cが圧電シート１の厚み方向に貫通して形成されていると共に、シグナル電極31aに接続用開口部31cが圧電シート１の厚み方向に貫通して形成されている。なお、グランド電極21a、71aの接続用開口部21c、71cは圧電シート１の厚み方向に互いに重なり合うように形成されている。

そして、ピアス端子10の針部10bをフレキシブルプリント電気回路基板Ｃから電気絶縁シート７に亘って突き刺し、ピアス端子10の針部10bを、シグナル電極31aの接続用開口部31c内を通過させてシグナル電極31aとの電気的な接続がないようにしながら、電気回路８のグランド電極接続部81と、圧電素子Ｂのグランド電極21aと、電気絶縁シート７に形成されたグランド電極71aとに貫通させることによって、電気回路８のグランド電極接続部81と、グランド電極21a、71aとを互いに電気的に接続させている。

又、ピアス端子10の針部10bをフレキシブルプリント電気回路基板Ｃから電気絶縁シート７に亘って突き刺し、ピアス端子10の針部10bを、グランド電極21a、71aの接続用開口部21c、71c内を通過させてグランド電極21a、71aとの電気的な接続がないようにしながら、電気回路８のシグナル電極接続部82と、圧電素子Ｂのシグナル電極31aとに貫通させることによって、電気回路８のシグナル電極接続部82と、シグナル電極31aとを互いに電気的に接続させている。

なお、回路８の出力部83、アース部84及び電力供給部85と、フラットケーブル83a〜85aとをピアス端子10を介して接続するために、ピアス端子10の針部10bを突き刺している位置には、グランド電極21a、71a及びシグナル電極31aのそれぞれに接続用開口部21d、71d、31dが圧電シート１の厚み方向に貫通して形成され、回路８の出力部83、アース部84及び電力供給部85と、フラットケーブル83a〜85aとを電気的に接続しているピアス端子10の針部10bが、グランド電極21a、71a及びシグナル電極31aに電気的に接続されないように構成されている。

１圧電シート
２、３電気絶縁シート
４〜６固定剤層
７電気絶縁シート
８電気回路
９演算手段
10 ピアス端子
21a グランド電極
21b 接続用突出部
21c、21d 接続用開口部
31a シグナル電極
31b 接続用突出部
31c、31d 接続用開口部
71a グランド電極
71b 接続用突出部
71c、71d 接続用開口部
81 グランド電極接続部
82 シグナル電極接続部
83 出力部
84 アース部
85 電力供給部
Ａ圧電センサ
Ｂ圧電素子
Ｃフレキシブルプリント電気回路基板
C1 電気回路形成シート
C2 電気絶縁保護層
Ｄ筐体

Claims

圧電シートの両面に電気絶縁シートが一体的に設けられていると共に、上記電気絶縁シートのうちの一方の電気絶縁シートにおける上記圧電シートの対向面にグランド電極が、上記電気絶縁シートのうちの他方の電気絶縁シートにおける上記圧電シートの対向面にシグナル電極が一体的に形成されてなる圧電素子と、上記電気絶縁シートのうちの何れか一方の電気絶縁シートにおける電極形成面とは反対側の面上に一体的に設けられた電気回路と、上記電気絶縁シートの電気回路形成面上に一体的に配設され且つ上記電気回路に電気的に接続されて上記圧電素子からの電気信号を処理するための演算手段と、上記シグナル電極と電気絶縁状態にて上記グランド電極と上記電気回路とを電気的に接続させているピアス端子と、上記グランド電極と電気絶縁状態にて上記シグナル電極と上記電気回路とを電気的に接続させているピアス端子とを備えていることを特徴とする圧電センサ。
電気回路は、電気回路形成シートを介して電気絶縁シート上に一体的に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧電センサ。
電極は、電気絶縁シート上に導電ペーストを塗布乾燥させることによって、金属蒸着によって、又は、金属フィルムを積層一体化することによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電センサ。
グランド電極及びシグナル電極のそれぞれに接続用突出部が形成されており、これらの接続用突出部同士は圧電シートの厚み方向に重なり合わないように構成され、上記グランド電極の接続用突出部において、上記グランド電極と電気回路とがピアス端子によって電気的に接続されていると共に、上記シグナル電極の接続用突出部において、上記シグナル電極と上記電気回路とがピアス端子によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電センサ。
グランド電極及びシグナル電極のそれぞれに接続用開口部が形成されており、これらの接続用開口部は圧電シートの厚み方向に重なり合わないように構成され、上記グランド電極の接続用開口部において、上記シグナル電極と電気回路とがピアス端子によって電気的に接続されていると共に、上記シグナル電極の接続用開口部において、上記グランド電極と上記電気回路とがピアス端子によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電センサ。
電磁シールド筐体によって電気回路が包囲されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電センサ。