[發明專利]壓電層疊體元件以及使用了其的載荷傳感器和電源

有效

• 申請號: 201780071958.1
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN109952496B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 吉田哲男;田實佳郎;加藤溫子;竹岡宏樹;島崎幸博
• 申請（專利權）人: 株式會社村田制作所;學校法人關西大學;松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16;H01L41/083;H01L41/113;H01L41/193
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 陳巍;梅黎

本發明提供即使是利用以往的壓電元件也無法獲得輸出電壓的靜態載荷的情況下，也可輸出恒定的輸出電壓的壓電層疊體元件。將在聚乳酸膜等的面方向表現出壓電性的壓電性高分子膜層層疊多層而成的壓電層疊體用于壓電層疊體元件。將壓電層疊體制成圓筒狀、圓角長方形等一部分具有曲線部的形狀時，能夠獲得如下的壓電層疊體元件：其輸出電壓追隨著施加載荷的增減，并且，在持續施加恒定載荷的情況下，持續輸出恒定的輸出電壓，即使是靜態載荷也會輸出恒定的輸出電壓。

技術領域

本發明涉及使用了壓電性高分子膜的壓電層疊體元件。

背景技術

已知通過對實施了拉伸的聚乳酸膜設置導電層而用作高分子壓電材料。專利文獻1提出了：使用這種壓電材料將機械振動轉換成電壓并進行檢測的傳感器、利用了通過對電極施加信號電壓而產生的振動的壓電揚聲器。

以往的壓電元件根據位移的加速度而輸出電壓，因此，若施加在微秒水平的短時間內瞬間變化的動態載荷，則可獲得大的輸出電壓。但是，在經數秒以上而緩慢變化的載荷、保持恒定的載荷的靜態載荷的條件下，壓電元件的位移的加速度變小，因此，壓電元件的輸出電壓也幾乎變為零，難以檢測載荷。因而，為了檢測壓電元件的輸出電壓幾乎變為零那樣的靜態載荷，提出了專利文獻2那樣的設置有非線形撓曲構件的壓敏傳感器、專利文獻3那樣的另行設置有會產生動態載荷的壓電元件的載荷傳感器。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-27038號公報

專利文獻2：日本特開2003-106911號公報

專利文獻3：日本實開平5-75634號公報。

發明內容

發明要解決的課題

專利文獻2的壓敏傳感器以非線形撓曲構件的瞬間變形的形式檢測速度緩慢的載荷變化。因此，為了獲知持續施加有靜態載荷這一情況，在壓電元件的基礎上需要判定手段電路。此外，專利文獻3的載荷傳感器中，除了成為檢測部的壓電元件之外，還需要連接有交流電源且反復伸縮并振動的壓電元件。像這樣，為了利用壓電元件來檢測靜態載荷，需要其它電路、元件等，難以單獨利用壓電元件來檢測靜態載荷。

本發明是鑒于這種情況而做出的，其目的在于，提供即使是利用以往的壓電元件無法獲得輸出電壓的靜態載荷，也可持續輸出與所施加的靜態載荷相符的大致恒定的輸出電壓的壓電層疊體元件。

用于解決課題的手段

本發明人等發現：對于將在膜的面方向表現出壓電性的壓電性高分子膜層層疊多層而成的層疊體，在載荷變得恒定后，也持續輸出大致恒定的電壓，并進一步研究，結果完成了本發明。

即，本發明包括以下的(1)~(11)的技術方案。

(1)本發明的壓電層疊體元件，其特征在于，具備層疊有多層在膜的面方向表現出壓電性的壓電性高分子膜層的層疊體，輸出電壓追隨著對前述層疊體施加的載荷的增減，在前述施加的載荷為恒定載荷時，前述輸出電壓大致恒定。

(2)在(1)中，其特征在于，前述壓電性高分子膜層的截面至少具有曲線部。

(3)在(2)中，其特征在于，前述壓電性高分子膜層的截面具有前述曲線部以及與前述曲線部相連的直線部。

(4)在(1)~(3)的任一者中，其特征在于，前述壓電性高分子膜層為聚L-乳酸膜層和/或聚D-乳酸膜層。

(5)在(1)~(4)的任一者中，其特征在于，前述層疊體是卷繞有第一導電層、前述壓電性高分子膜層、第二導電層和絕緣層的卷繞層疊體。