压电层叠体元件以及使用了其的载荷传感器和电源制造技术

本发明专利技术提供即使是利用以往的压电元件也无法获得输出电压的静态载荷的情况下，也可输出恒定的输出电压的压电层叠体元件。将在聚乳酸膜等的面方向表现出压电性的压电性高分子膜层层叠多层而成的压电层叠体用于压电层叠体元件。将压电层叠体制成圆筒状、圆角长方形等一部分具有曲线部的形状时，能够获得如下的压电层叠体元件：其输出电压追随着施加载荷的增减，并且，在持续施加恒定载荷的情况下，持续输出恒定的输出电压，即使是静态载荷也会输出恒定的输出电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压电层叠体元件以及使用了其的载荷传感器和电源
本专利技术涉及使用了压电性高分子膜的压电层叠体元件。
技术介绍
已知通过对实施了拉伸的聚乳酸膜设置导电层而用作高分子压电材料。专利文献1提出了：使用这种压电材料将机械振动转换成电压并进行检测的传感器、利用了通过对电极施加信号电压而产生的振动的压电扬声器。以往的压电元件根据位移的加速度而输出电压，因此，若施加在微秒水平的短时间内瞬间变化的动态载荷，则可获得大的输出电压。但是，在经数秒以上而缓慢变化的载荷、保持恒定的载荷的静态载荷的条件下，压电元件的位移的加速度变小，因此，压电元件的输出电压也几乎变为零，难以检测载荷。因而，为了检测压电元件的输出电压几乎变为零那样的静态载荷，提出了专利文献2那样的设置有非线形挠曲构件的压敏传感器、专利文献3那样的另行设置有会产生动态载荷的压电元件的载荷传感器。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-27038号公报专利文献2：日本特开2003-106911号公报专利文献3：日本实开平5-75634号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的课题专利文献2的压敏传感器以非线形挠曲构件的瞬间变形的形式检测速度缓慢的载荷变化。因此，为了获知持续施加有静态载荷这一情况，在压电元件的基础上需要判定手段电路。此外，专利文献3的载荷传感器中，除了成为检测部的压电元件之外，还需要连接有交流电源且反复伸缩并振动的压电元件。像这样，为了利用压电元件来检测静态载荷，需要其它电路、元件等，难以单独利用压电元件来检测静态载荷。本专利技术是鉴于这种情况而做出的，其目的在于，提供即使是利用以往的压电元件无法获得输出电压的静态载荷，也可持续输出与所施加的静态载荷相符的大致恒定的输出电压的压电层叠体元件。用于解决课题的手段本专利技术人等发现：对于将在膜的面方向表现出压电性的压电性高分子膜层层叠多层而成的层叠体，在载荷变得恒定后，也持续输出大致恒定的电压，并进一步研究，结果完成了本专利技术。即，本专利技术包括以下的(1)~(11)的技术方案。(1)本专利技术的压电层叠体元件，其特征在于，具备层叠有多层在膜的面方向表现出压电性的压电性高分子膜层的层叠体，输出电压追随着对前述层叠体施加的载荷的增减，在前述施加的载荷为恒定载荷时，前述输出电压大致恒定。(2)在(1)中，其特征在于，前述压电性高分子膜层的截面至少具有曲线部。(3)在(2)中，其特征在于，前述压电性高分子膜层的截面具有前述曲线部以及与前述曲线部相连的直线部。(4)在(1)~(3)的任一者中，其特征在于，前述压电性高分子膜层为聚L-乳酸膜层和/或聚D-乳酸膜层。(5)在(1)~(4)的任一者中，其特征在于，前述层叠体是卷绕有第一导电层、前述压电性高分子膜层、第二导电层和绝缘层的卷绕层叠体。(6)在(5)中，其特征在于，前述压电性高分子膜层和前述绝缘层是包含光学手性高分子的膜层，前述层叠体以对前述压电性高分子膜层施加电压时显现出压电特性的方向与对前述绝缘层施加与前述电压相反的电压时显现出压电特性的方向为相同方向的方式进行层叠。(7)在(5)或(6)中，其特征在于，在前述卷绕层叠体的一个侧面形成与前述第一导电层导通的第一电极，在前述卷绕层叠体的另一个侧面形成与前述第二导电层导通的第二电极。(8)在(5)~(7)的任一者中，其特征在于，前述卷绕层叠体的中心部不具有空间。(9)在(5)~(7)的任一者中，其特征在于，前述卷绕层叠体的中心部具有空间。(10)在(5)~(7)的任一者中，其特征在于，在前述卷绕层叠体的中心部插入有芯构件。(11)在(5)~(7)的任一者中，其特征在于，利用高分子计器株式会社制的ASKER橡胶硬度计C型测定的硬度为70~100的范围。(12)在(1)~(11)的任一者中，其特征在于，前述压电性高分子膜层的层叠数为80层以上。(13)此外，本专利技术的载荷传感器，其特征在于，其包含(1)~(12)中任一项所述的压电层叠体元件以及与前述压电层叠体元件连接并检测其输出的检测装置。(14)此外，本专利技术的电源，其特征在于，其使用了(1)~(12)中任一项所述的压电层叠体元件。专利技术效果根据本专利技术，能够提供即使是利用以往的压电元件无法获得输出电压的静态载荷，也可持续输出根据所施加的静态载荷而大致恒定的输出电压的压电层叠体元件。附图说明图1是示意性地示出压电层叠体元件的图。图2是表示压电层叠体的层构成的图。图3是表示压电层叠体元件的评价方法的图。图4是表示实施例1的载荷与输出电压的关系的图。图5是表示实施例1的输出电压相对于反复载荷的图。图6是表示实施例2~5的载荷与输出电压的关系的图。图7是表示作为比较例的平板压电层叠体元件的载荷与输出电压的关系的图。图8是表示圆筒状的压电层叠体元件与输出电压的图。图9是表示串联有2个压电层叠体元件时的输出电压的图。具体实施方式本专利技术的压电层叠体元件的特征在于，具备层叠有多层在膜的面方向表现出压电性的压电性高分子膜层的层叠体，输出电压追随着对前述层叠体施加的载荷的增减，在所施加的载荷为恒定载荷时，输出电压大致恒定。本专利技术中，相对于恒定载荷输出电压大致恒定是指：在施加有恒定载荷的期间，持续输出在数秒钟以上的期间连续且同一极性的电压。在施加有恒定载荷的期间，输出电压随着时间而减少的情况下，5秒钟期间的输出电压的减少率为50%以下即可。如果5秒钟期间的输出电压的减少率为50%以下，则由于持续输出同一极性的电压，能够由输出电压判定持续施加有载荷，因此输出电压大致恒定。本专利技术的压电层叠体元件不包括检测静态载荷的其它手段，而能够提供在所施加的载荷为恒定载荷时大致恒定的输出电压。本专利技术中，压电性高分子膜是在膜的面方向表现出压电性的压电性高分子膜。此外，压电层叠体元件具备以在膜的面方向表现出压电性的压电性高分子膜层的截面的至少一部分形成曲线部的方式层叠而成的压电层叠体。若对压电层叠体元件施加载荷，则在压电性高分子膜的厚度方向和面方向产生应力。认为本专利技术的压电层叠体元件在载荷变得恒定后，也会沿着曲线部持续产生由面方向的应力导致的形变，由此能够在长达数秒以上的时间内持续维持输出电压。以下，针对本专利技术的实施方式，参照附图进行说明。图1是示意性地示出本专利技术的实施方式的压电层叠体元件1的图。对于本实施方式的压电层叠体元件1，在将在膜的面方向表现出压电性的压电性高分子膜卷绕而制成卷绕层叠体的压电层叠体2的侧面形成第一电极8和第二电极9，并配置有取出电极3。压电层叠体2的形状可以为图1(a)那样的圆筒状，也可以为图1(b)所示那样的侧面形状具有曲线部以及与曲线部相连的直线部的圆角长方形。圆角长方形的压电层叠体2可通过将压电性高分子膜卷绕成圆筒状后，进行压制加工来制作。图1(b)那样的圆角长方形在上下存在平面部，因此，容易稳定地设置压电层叠体元件1，能够将压电层叠体元件1用作施加载荷的底座。在压制加工时，可以以压电层叠体元件1的中心部不残留空间的方式进行压制加工，也可以以残留空间的方式进行压制加工。此外，可以向压电层叠体元件1的中心部插入芯构件而形成卷绕层叠体。作为芯构件，没有特别限定，可列举出例如聚氨酯橡胶、硅橡胶、丙烯橡胶等橡胶类；丙烯酸类弹性体、聚氨酯弹性体、聚酯弹性体等弹性体类；或者其它添加有软质氯乙烯等增塑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.压电层叠体元件，其特征在于，具备层叠有多层在膜的面方向表现出压电性的压电性高分子膜层的层叠体，输出电压追随着对所述层叠体施加的载荷的增减，在所述施加的载荷为恒定载荷时，所述输出电压大致恒定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.22 JP 2016-2272731.压电层叠体元件，其特征在于，具备层叠有多层在膜的面方向表现出压电性的压电性高分子膜层的层叠体，输出电压追随着对所述层叠体施加的载荷的增减，在所述施加的载荷为恒定载荷时，所述输出电压大致恒定。2.根据权利要求1所述的压电层叠体元件，其特征在于，所述压电性高分子膜层的截面至少具有曲线部。3.根据权利要求2所述的压电层叠体元件，其特征在于，所述压电性高分子膜层的截面具有所述曲线部以及与所述曲线部连接的直线部。4.根据权利要求1~3中任一项所述的压电层叠体元件，其特征在于，所述压电性高分子膜层为聚L-乳酸膜层和/或聚D-乳酸膜层。5.根据权利要求1~4中任一项所述的压电层叠体元件，其特征在于，所述层叠体是卷绕有第一导电层、所述压电性高分子膜层、第二导电层和绝缘层的卷绕层叠体。6.根据权利要求5所述的压电层叠体元件，其特征在于，所述压电性高分子膜层和所述绝缘层是包含光学手性高分子的膜层，所述层叠体以对所述压电性高分子膜层施加电压时显现出压电特性的方向与对所述绝缘层施加与所述电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田哲男，田实佳郎，加藤温子，竹冈宏树，岛崎幸博，
申请(专利权)人：帝人株式会社，学校法人关西大学，松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP