JP2020190543A

JP2020190543A - Deformation detecting sensor

Info

Publication number: JP2020190543A
Application number: JP2020035491A
Authority: JP
Inventors: 博雄山川; Hiroo Yamakawa; 森　健一; Kenichi Mori; 健一森
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2020-11-26
Anticipated expiration: 2040-03-03
Also published as: JP7156324B2; CN212539060U

Abstract

To provide a deformation detecting sensor capable of preventing from being peeled or broken even in a case of being attached to a largely deformable object.SOLUTION: A deformation detecting sensor is attached to an object for deformation detection. The deformation detecting sensor comprises a piezoelectric film, and electrodes arranged on the main surface of the piezoelectric film. The piezoelectric film is characterized in that slits are provided so as to intersect a deformation direction of the object.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、検知対象の対象物の変形を検知する変形検知センサに関する。 The present invention relates to a deformation detection sensor that detects deformation of an object to be detected.

特許文献１には、検知対象の対象物に貼り付けられ、該対象物に対する変形操作を検知する変形検知センサが開示されている。特許文献１の圧電素子は、一軸延伸されたポリ乳酸フィルムが示されている。ポリ乳酸等のキラル高分子は、延伸方向と対象物の歪み方向とが４５°または１３５°を成す場合に電荷が発生する。 Patent Document 1 discloses a deformation detection sensor that is attached to an object to be detected and detects a deformation operation on the object. As the piezoelectric element of Patent Document 1, a uniaxially stretched polylactic acid film is shown. A chiral polymer such as polylactic acid is charged when the stretching direction and the straining direction of the object form 45 ° or 135 °.

国際公開第２０１０／１４３５２８号International Publication No. 2010/143528

変形の大きい対象物の変形量を検知しようとすると、変形検知センサが対象物から剥がれる、または変形検知センサが対象物の変形に追従できずに破壊される可能性がある。 If an attempt is made to detect the amount of deformation of an object having a large deformation, the deformation detection sensor may be peeled off from the object, or the deformation detection sensor may not be able to follow the deformation of the object and may be destroyed.

そこで、この発明は、変形の大きい対象物に貼り付けた場合でも、剥がれまたは破壊を防止する変形検知センサを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a deformation detection sensor that prevents peeling or destruction even when the object is attached to a highly deformed object.

変形検知センサは、変形検知の対象物に貼り付けられる。変形検知センサは、圧電フィルムと、前記圧電フィルムの主面に配置された電極と、を備える。圧電フィルムは、前記対象物の変形方向に対して交差する様にスリットが設けられていることを特徴とする。 The deformation detection sensor is attached to the object for deformation detection. The deformation detection sensor includes a piezoelectric film and electrodes arranged on the main surface of the piezoelectric film. The piezoelectric film is characterized in that slits are provided so as to intersect the deformation direction of the object.

この様に、本発明の変形検知センサは、対象物が変形しても、スリットにより圧電フィルムが広がるため、圧電フィルム自体の変形量を抑えることができる。したがって、本発明の変形検知センサは、変形の大きい対象物に貼り付けられた場合でも、剥がれまたは破壊を防止することができる。 As described above, in the deformation detection sensor of the present invention, even if the object is deformed, the piezoelectric film expands due to the slit, so that the amount of deformation of the piezoelectric film itself can be suppressed. Therefore, the deformation detection sensor of the present invention can prevent peeling or destruction even when it is attached to an object having a large deformation.

この発明によれば、変形の大きい対象物に貼り付けた場合でも、剥がれまたは破壊を防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent peeling or breakage even when the object is attached to a highly deformed object.

変形検知センサ４０を備えたベッド５０の外観斜視図である。It is an external perspective view of the bed 50 provided with the deformation detection sensor 40. 図２（Ａ）は、Ａ−Ａ断面図であり、図２（Ｂ）は、圧電フィルム１１の平面図である。FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA, and FIG. 2B is a plan view of the piezoelectric film 11. 圧電フィルム１１の平面図である。It is a top view of the piezoelectric film 11. 圧電フィルム１１が法線方向に沿って伸縮した際の変形態様を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the deformation mode when the piezoelectric film 11 expands and contracts along the normal direction. 図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、スリットの変形例を示す図である。5 (A) and 5 (B) are views showing a modified example of the slit. 図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、スリットの変形例を示す図である。6 (A) and 6 (B) are views showing a modified example of the slit. 変形検知センサ４０をタイヤ５５に取り付ける場合のタイヤ５５の外観概要図である。It is a schematic appearance diagram of the tire 55 when the deformation detection sensor 40 is attached to the tire 55. 変形検知センサ４０の断面図である。It is sectional drawing of the deformation detection sensor 40. 変形検知センサ４０の断面図である。It is sectional drawing of the deformation detection sensor 40. 圧電フィルム１１の平面図である。It is a top view of the piezoelectric film 11. 図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、変形例に係る変形検知センサ４０Ａの断面図である。11 (A) and 11 (B) are cross-sectional views of the deformation detection sensor 40A according to the deformation example. 変形検知センサ４０Ｂの断面図である。It is sectional drawing of the deformation detection sensor 40B. 図１３（Ａ）は圧電フィルム１１の平面図であり、図１３（Ｂ）は、ＸＹ平面で視てＬ字型の対象物９０の内面に変形検知センサ４０を貼り付ける例を示す斜視図である。13 (A) is a plan view of the piezoelectric film 11, and FIG. 13 (B) is a perspective view showing an example in which the deformation detection sensor 40 is attached to the inner surface of the L-shaped object 90 when viewed in the XY plane. is there. 図１４（Ａ）は圧電フィルム１１の平面図であり、図１４（Ｂ）は、ＸＹ平面で視てＬ字型の対象物９０の内面に変形検知センサ４０を貼り付ける例を示す斜視図である。14 (A) is a plan view of the piezoelectric film 11, and FIG. 14 (B) is a perspective view showing an example in which the deformation detection sensor 40 is attached to the inner surface of the L-shaped object 90 when viewed in the XY plane. is there.

図１は、本発明の変形検知センサ４０の実施形態について説明する。図１は、変形検知センサ４０が取り付けられたベッド５０の外観斜視図である。図２（Ａ）は、Ａ−Ａ断面図であり、図２（Ｂ）は、圧電フィルム１１の延伸方向を示した平面図である。本実施形態では、ベッド５０の幅方向（横方向）をＸ方向とし、長さ方向（縦方向）をＹ方向とし、厚み方向をＺ方向とする。 FIG. 1 describes an embodiment of the deformation detection sensor 40 of the present invention. FIG. 1 is an external perspective view of the bed 50 to which the deformation detection sensor 40 is attached. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the line AA, and FIG. 2B is a plan view showing the stretching direction of the piezoelectric film 11. In the present embodiment, the width direction (horizontal direction) of the bed 50 is the X direction, the length direction (vertical direction) is the Y direction, and the thickness direction is the Z direction.

本実施形態の変形検知センサ４０は、ベッド５０の上面（マットレスの上面）に配置されている。変形検知センサ４０は、ベッド５０の上面のうち、平面視して中央からＹ方向の端部側に配置されている。すなわち、変形検知センサ４０は、利用者の腰部から頭部付近に対応する位置に配置されている。ただし、変形検知センサ４０は、複数に分割されていてもよい。例えば、利用者の腰部付近に第１の変形検知センサ４０が配置され、利用者の頭部付近に第２の変形検知センサ４０が配置されていてもよい。 The deformation detection sensor 40 of the present embodiment is arranged on the upper surface (upper surface of the mattress) of the bed 50. The deformation detection sensor 40 is arranged on the upper surface of the bed 50 on the end side in the Y direction from the center in a plan view. That is, the deformation detection sensor 40 is arranged at a position corresponding to the vicinity of the head from the waist of the user. However, the deformation detection sensor 40 may be divided into a plurality of parts. For example, the first deformation detection sensor 40 may be arranged near the waist of the user, and the second deformation detection sensor 40 may be arranged near the head of the user.

ベッド５０の上面は、利用者がベッド５０を利用した際に大きく変形する。ベッド５０の上面は、平面方向に伸縮したり、法線方向に伸縮したり、様々な方向に大きく変形する。 The upper surface of the bed 50 is greatly deformed when the user uses the bed 50. The upper surface of the bed 50 expands and contracts in the plane direction, expands and contracts in the normal direction, and greatly deforms in various directions.

変形検知センサ４０は、図２（Ａ）に示す様に、圧電フィルム１１と、圧電フィルム１１の第１主面に配置される第１電極１２と、圧電フィルム１１の第２主面に配置される第２電極１３と、第２電極の下面側に配置される薄い板状の基材１４と、第１電極１２を覆う保護層１５と、を備えている。 As shown in FIG. 2A, the deformation detection sensor 40 is arranged on the piezoelectric film 11, the first electrode 12 arranged on the first main surface of the piezoelectric film 11, and the second main surface of the piezoelectric film 11. The second electrode 13 is provided, a thin plate-shaped base material 14 arranged on the lower surface side of the second electrode, and a protective layer 15 for covering the first electrode 12.

第１電極１２および第２電極１３は、不図示の粘着剤を介して圧電フィルム１１に貼り付けられる。また、第２電極１３の下面は、粘着剤等を介して基材１４に貼り付けられる。ただし、第２電極１３は、基材１４の上面に蒸着される等して、基材１４の上面に形成されていてもよい。第１電極１２の上面は、粘着剤等を介して保護層１５に貼り付けられる。第１電極１２も、保護層１５の下面に蒸着等により形成されていてもよい。また、保護層１５の端部は、基材１４に貼り付けられる。これにより、保護層１５は、変形検知センサ４０を保護する。ただし、保護層１５は、本発明において必須の構成ではない。 The first electrode 12 and the second electrode 13 are attached to the piezoelectric film 11 via an adhesive (not shown). Further, the lower surface of the second electrode 13 is attached to the base material 14 via an adhesive or the like. However, the second electrode 13 may be formed on the upper surface of the base material 14 by being vapor-deposited on the upper surface of the base material 14. The upper surface of the first electrode 12 is attached to the protective layer 15 via an adhesive or the like. The first electrode 12 may also be formed on the lower surface of the protective layer 15 by vapor deposition or the like. Further, the end portion of the protective layer 15 is attached to the base material 14. As a result, the protective layer 15 protects the deformation detection sensor 40. However, the protective layer 15 is not an essential configuration in the present invention.

基材１４は、粘着剤または接着剤等でベッド５０に貼り付けられ、ベッド５０の変形に伴って変形する。したがって、変形検知センサ４０は、基材１４の変形を検知することで、ベッド５０の変形を検知する。ただし、基材１４は、本発明において必須の構成ではない。なお、基材１４が伸縮性を有する場合、ベッド５０の変形に対して、変形検知センサ４０の変形を緩和することができる。 The base material 14 is attached to the bed 50 with an adhesive, an adhesive, or the like, and is deformed as the bed 50 is deformed. Therefore, the deformation detection sensor 40 detects the deformation of the bed 50 by detecting the deformation of the base material 14. However, the base material 14 is not an essential configuration in the present invention. When the base material 14 has elasticity, the deformation of the deformation detection sensor 40 can be alleviated with respect to the deformation of the bed 50.

圧電フィルム１１は、例えばＰＶＤＦまたはポリ乳酸（ＰＬＡ）等の圧電材料からなる。圧電フィルム１１がＰＶＤＦである場合、圧電フィルム１１は、基材１４の平面方向の伸縮に応じて電荷を生じる。 The piezoelectric film 11 is made of a piezoelectric material such as PVDF or polylactic acid (PLA). When the piezoelectric film 11 is PVDF, the piezoelectric film 11 generates an electric charge according to the expansion and contraction of the base material 14 in the plane direction.

圧電フィルム１１がポリ乳酸である場合、圧電フィルム１１は、基材１４のずり変形に応じて電荷を生じる。ポリ乳酸は、主鎖が螺旋構造を有し、一軸延伸されて分子が配向すると、圧電性を有する。圧電フィルム１１がポリ乳酸である場合、圧電フィルム１１は、図２（Ｂ）に示す様に、Ｘ方向を０°とすると、延伸方向が４５°または１３５°となるように配置されている。これにより、圧電フィルム１１は、基材１４のＸ方向またはＹ方向の伸縮に応じた電荷を生じる。発生する電荷は、第１電極１２または第２電極１３で検知される。なお、延伸方向は、４５°または１３５°に対して±１０°程度ずれていてもよい。 When the piezoelectric film 11 is polylactic acid, the piezoelectric film 11 generates an electric charge according to the shear deformation of the base material 14. Polylactic acid has a helical structure in the main chain, and has piezoelectricity when the molecule is oriented by uniaxial stretching. When the piezoelectric film 11 is polylactic acid, as shown in FIG. 2B, the piezoelectric film 11 is arranged so that the stretching direction is 45 ° or 135 ° when the X direction is 0 °. As a result, the piezoelectric film 11 generates an electric charge according to the expansion and contraction of the base material 14 in the X direction or the Y direction. The generated charge is detected by the first electrode 12 or the second electrode 13. The stretching direction may deviate from 45 ° or 135 ° by about ± 10 °.

なお、ポリ乳酸は、焦電性がないため、ベッド５０の様に、利用者の体温が伝わる場合であっても、検出される電荷量が変化することがない。また、一軸延伸されたＰＬＬＡの圧電定数は、高分子中で非常に高い部類に属する。さらに、ＰＬＬＡの圧電定数は経時的に変動することがなく、極めて安定している。 Since polylactic acid is not pyroelectric, the detected charge amount does not change even when the body temperature of the user is transmitted as in the bed 50. Further, the piezoelectric constant of uniaxially stretched PLLA belongs to a very high category among polymers. Furthermore, the piezoelectric constant of PLLA does not fluctuate with time and is extremely stable.

図３は、圧電フィルム１１の平面図である。図３に示す様に、圧電フィルム１１は、第１スリット１１４Ａおよび第２スリット１１４Ｂを有する。第１スリット１１４Ａは、平面視してミアンダ状に形成されている。第２スリット１１４Ｂは、平面視して螺旋状に形成されている。 FIG. 3 is a plan view of the piezoelectric film 11. As shown in FIG. 3, the piezoelectric film 11 has a first slit 114A and a second slit 114B. The first slit 114A is formed in a meander shape in a plan view. The second slit 114B is formed in a spiral shape in a plan view.

圧電フィルム１１のＹ方向の端部は、第１の配列パターンとして、Ｘ方向の中心において１つの第１スリット１１４Ａが形成され、Ｘ方向の第１端部および第２端部に第２スリット１１４Ｂが形成されている。Ｙ方向に隣接する位置においては、第２の配列パターンとして、Ｘ方向の中心において１つの第２スリット１１４Ｂが形成され、Ｘ方向の第１端部および第２端部に第１スリット１１４Ａが形成されている。 At the end of the piezoelectric film 11 in the Y direction, one first slit 114A is formed at the center in the X direction as the first arrangement pattern, and the second slit 114B is formed at the first end and the second end in the X direction. Is formed. At positions adjacent to the Y direction, as a second arrangement pattern, one second slit 114B is formed at the center in the X direction, and the first slit 114A is formed at the first end and the second end in the X direction. Has been done.

圧電フィルム１１は、Ｙ方向に沿って、第１の配列パターンと、第２の配列パターンと、が交互に形成されている。本実施形態では、７つの第１スリット１１４Ａ、および８つの第２スリット１１４Ｂが形成されている。ただし、第１スリット１１４Ａおよび第２スリット１１４Ｂの数はこの例に限らない。また、配列パターンも、本実施形態に示した例に限らない。 In the piezoelectric film 11, the first arrangement pattern and the second arrangement pattern are alternately formed along the Y direction. In the present embodiment, seven first slits 114A and eight second slits 114B are formed. However, the number of the first slit 114A and the second slit 114B is not limited to this example. Further, the arrangement pattern is not limited to the example shown in this embodiment.

第１スリット１１４Ａは、圧電フィルム１１がＸ方向またはＹ方向に沿って伸縮した際に間隔が広がる。したがって、圧電フィルム１１のＸ方向またはＹ方向に沿った変形量は、第１スリット１１４Ａが無い場合に比べて抑えられる。 The distance between the first slits 114A increases when the piezoelectric film 11 expands and contracts along the X direction or the Y direction. Therefore, the amount of deformation of the piezoelectric film 11 along the X direction or the Y direction is suppressed as compared with the case where the first slit 114A is not provided.

第２スリット１１４Ｂは、図４に示す様に、圧電フィルム１１が法線方向に沿って伸縮した際に間隔が広がる。したがって、圧電フィルム１１の法線方向に沿った変形量は、第２スリット１１４Ｂが無い場合に比べて抑えられる。 As shown in FIG. 4, the second slit 114B is spaced apart when the piezoelectric film 11 expands and contracts along the normal direction. Therefore, the amount of deformation of the piezoelectric film 11 along the normal direction is suppressed as compared with the case where the second slit 114B is not provided.

圧電フィルム１１は、ベッド５０の上面が大きく変形したとしても、第１スリット１１４ＡによりＸ方向およびＹ方向の変形を緩和する。また、圧電フィルム１１は、ベッド５０の上面が大きく変形したとしても、第２スリット１１４Ｂにより法線方向の変形を緩和する。 Even if the upper surface of the bed 50 is significantly deformed, the piezoelectric film 11 relaxes the deformation in the X direction and the Y direction by the first slit 114A. Further, in the piezoelectric film 11, even if the upper surface of the bed 50 is significantly deformed, the deformation in the normal direction is alleviated by the second slit 114B.

したがって、変形検知センサ４０は、ベッド５０の様な様々な方向に大きく変形する対象物の変形に追従しつつ、ベッド５０のＸ方向またはＹ方向の伸縮を検知することができる。これにより、変形検知センサ４０は、利用者の寝返り、起き上がり等、様々な動作を検知することができる。 Therefore, the deformation detection sensor 40 can detect the expansion and contraction of the bed 50 in the X direction or the Y direction while following the deformation of an object that is greatly deformed in various directions such as the bed 50. As a result, the deformation detection sensor 40 can detect various actions such as turning over and getting up of the user.

なお、本実施形態の変形検知センサ４０は、第１スリット１１４Ａおよび第２スリット１１４Ｂが規則的に配置されているが、ランダムに配置されてもよい。また、変形検知センサ４０は、平面方向の変形が大きい第１領域に第１スリット１１４Ａを配置し、法線方向の変形が大きい第２領域に第２スリット１１４Ｂを配置してもよい。この場合、変形の緩和効果がより大きくなる。例えば、変形検知センサ４０は、利用者の頭の位置に対応する箇所に第２スリット１１４Ｂを配置して、ベッド５０の法線方向の大きい変形に追従しつつ、ベッド５０の変形を検知する。また、変形検知センサ４０は、利用者の腰の位置に対応する箇所に第１スリット１１４Ａを配置して、ベッド５０の平面方向の大きい変形に追従しつつ、ベッド５０の変形を検知する。 In the deformation detection sensor 40 of the present embodiment, the first slit 114A and the second slit 114B are regularly arranged, but may be randomly arranged. Further, in the deformation detection sensor 40, the first slit 114A may be arranged in the first region where the deformation in the plane direction is large, and the second slit 114B may be arranged in the second region where the deformation in the normal direction is large. In this case, the effect of alleviating the deformation becomes greater. For example, the deformation detection sensor 40 arranges the second slit 114B at a position corresponding to the position of the user's head, and detects the deformation of the bed 50 while following a large deformation in the normal direction of the bed 50. Further, the deformation detection sensor 40 arranges the first slit 114A at a position corresponding to the position of the waist of the user, and detects the deformation of the bed 50 while following the large deformation of the bed 50 in the plane direction.

また、変形検知センサ４０は、スリット毎に分割されていてもよい。これにより、変形検知センサ４０は、平面方向の変形が大きい第１領域の変形と、法線方向の変形が大きい第２領域の変形と、を別々に検知することができる。また、変形検知センサ４０は、圧電フィルム１１を１枚備え、検知用の第１電極１２または第２電極１３を複数に分割してもよい。 Further, the deformation detection sensor 40 may be divided for each slit. As a result, the deformation detection sensor 40 can separately detect the deformation of the first region where the deformation in the plane direction is large and the deformation of the second region where the deformation in the normal direction is large. Further, the deformation detection sensor 40 may include one piezoelectric film 11 and divide the first electrode 12 or the second electrode 13 for detection into a plurality of pieces.

スリットの形状は、上述の例に限らない。例えば、図５（Ａ）に示す様に、変形方向に対して、斜め４５°にミアンダ状のスリットが並んでいる態様であってもよい。また、図５（Ｂ）に示す様に、スリットの長さが一様ではなく、位置により異なる態様であってもよい。また、図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す変形検知センサ４０は、面方向に対して垂直な方向への変形に対しても変形を検知できる。 The shape of the slit is not limited to the above example. For example, as shown in FIG. 5A, the mianda-shaped slits may be arranged at an angle of 45 ° with respect to the deformation direction. Further, as shown in FIG. 5B, the lengths of the slits may not be uniform and may differ depending on the position. Further, the deformation detection sensor 40 shown in FIGS. 5A and 5B can detect deformation even in a direction perpendicular to the surface direction.

また、平面方向の変形を緩和するスリットの平面視した形状はミアンダ状に限らない。例えば、図６（Ａ）に示す様に、複数の線分が並ぶ形状であってもよい。 Further, the plan-view shape of the slit that alleviates the deformation in the plane direction is not limited to the meander shape. For example, as shown in FIG. 6A, a shape in which a plurality of line segments are lined up may be used.

また、「スリット」とは、図５（Ａ）、図５（Ｂ）および図６（Ａ）に示す様な切り込みであってもよいし、図６（Ｂ）に示す様な、開口部であってもよい。 Further, the "slit" may be a notch as shown in FIGS. 5 (A), 5 (B) and 6 (A), or may be an opening as shown in FIG. 6 (B). There may be.

本発明の変形検知センサ４０は、ベッドに限らず、様々な対象物に貼り付けて利用できる。例えば、図７に示す様に、変形検知センサ４０は、タイヤ５５の内面に貼り付けられていてもよい。 The deformation detection sensor 40 of the present invention can be used by being attached to various objects, not limited to beds. For example, as shown in FIG. 7, the deformation detection sensor 40 may be attached to the inner surface of the tire 55.

タイヤ５５は、走行状態に応じて、様々な方向に大きく変形する。変形検知センサ４０は、タイヤ５５が大きく変形したとしても、第１スリット１１４Ａおよび第２スリット１１４Ｂにより、変形検知センサ４０自体の変形を緩和する。したがって、変形検知センサ４０は、タイヤ５５の様な様々な方向に大きく変形する対象物の変形に追従しつつ、タイヤ５５の周方向（平面方向）の伸縮または径方向（法線方向）の伸縮を検知することができる。これにより、変形検知センサ４０は、走行状態に応じてタイヤ５５がどの様に変形するか、検知することができる。 The tire 55 is greatly deformed in various directions depending on the traveling state. Even if the tire 55 is significantly deformed, the deformation detection sensor 40 alleviates the deformation of the deformation detection sensor 40 itself by the first slit 114A and the second slit 114B. Therefore, the deformation detection sensor 40 expands and contracts in the circumferential direction (planar direction) or the radial direction (normal direction) of the tire 55 while following the deformation of an object that greatly deforms in various directions such as the tire 55. Can be detected. As a result, the deformation detection sensor 40 can detect how the tire 55 is deformed according to the running state.

また、変形検知センサ４０は、卓球のラケットに貼り付けられてもよい。この場合、変形検知センサ４０は、ラケット本体と、ラバーとの間に配置される。また、変形検知センサ４０は、テニスラケットのガットに貼り付けられてもよい。この場合、変形検知センサ４０は、ガットの芯材と、保護フィルムとの間に配置される。これにより、変形検知センサ４０は、どの箇所にどの程度の強さで打球がなされたか、検知することができる。 Further, the deformation detection sensor 40 may be attached to a racket of table tennis. In this case, the deformation detection sensor 40 is arranged between the racket body and the rubber. Further, the deformation detection sensor 40 may be attached to the gut of the tennis racket. In this case, the deformation detection sensor 40 is arranged between the core material of the catgut and the protective film. As a result, the deformation detection sensor 40 can detect where and how strong the ball was hit.

また、変形検知センサ４０は、空気膜構造屋根を持つドーム球場の屋根に貼り付けられてもよい。これにより、変形検知センサ４０は、内部空気圧、外気圧等の環境により、どの様に天井が変形するかを検知することができる。 Further, the deformation detection sensor 40 may be attached to the roof of the dome stadium having the air film structure roof. As a result, the deformation detection sensor 40 can detect how the ceiling is deformed depending on the environment such as internal air pressure and external air pressure.

なお、スリットは、圧電フィルムだけに設ける必要はない。スリットは、圧電フィルム、電極、および粘着剤の全てに設けられていてもよい。例えば、図８の断面図では、圧電フィルム１１、第１電極１２、および第２電極１３に第１スリット１１４Ａが設けられている。さらに、図８の例では、圧電フィルム１１と第１電極１２を貼り付ける粘着剤１０１、および圧電フィルム１１と第２電極１３を貼り付ける粘着剤１０２にも、同じ箇所に第１スリット１１４Ａが設けられている。 It is not necessary to provide the slit only in the piezoelectric film. Slits may be provided on all of the piezoelectric films, electrodes, and adhesives. For example, in the cross-sectional view of FIG. 8, the piezoelectric film 11, the first electrode 12, and the second electrode 13 are provided with the first slit 114A. Further, in the example of FIG. 8, the adhesive 101 for attaching the piezoelectric film 11 and the first electrode 12 and the adhesive 102 for attaching the piezoelectric film 11 and the second electrode 13 are also provided with the first slit 114A at the same positions. Has been done.

この様に、粘着材および電極にもスリットを形成することで、変形検知センサ全体の柔軟性が向上し、対象物の大きな変形に対してさらに追従しやすくなる。また、圧電フィルムの破壊も防止し易くなる。さらに、図８の構造では、圧電フィルムに粘着材および電極を積層した後にスリットを形成するので、圧電フィルム１１にのみスリットがある構成に比べて、スリット付近の気泡の発生を抑えることができる。また、圧電フィルム１１にのみスリットがある構成に比べて、粘着剤を貼り付ける際に、スリット付近の圧電フィルム１１が変形してスリットを跨いで重畳されてしまうことを防止することができる。 By forming slits in the adhesive material and the electrodes in this way, the flexibility of the entire deformation detection sensor is improved, and it becomes easier to follow a large deformation of the object. In addition, it becomes easy to prevent the piezoelectric film from being destroyed. Further, in the structure of FIG. 8, since the slit is formed after laminating the adhesive material and the electrode on the piezoelectric film, the generation of air bubbles in the vicinity of the slit can be suppressed as compared with the configuration in which only the piezoelectric film 11 has the slit. Further, as compared with the configuration in which only the piezoelectric film 11 has a slit, it is possible to prevent the piezoelectric film 11 in the vicinity of the slit from being deformed and superposed across the slit when the adhesive is applied.

ただし、対象物に対して変形検知センサ４０を貼り付けるための粘着剤には、スリットを設けなくてもよい。例えば、図９では、変形検知センサ４０をベッド５０に貼り付けるための粘着剤１０３には、スリットが設けられていない。 However, the adhesive for attaching the deformation detection sensor 40 to the object does not have to be provided with a slit. For example, in FIG. 9, the adhesive 103 for attaching the deformation detection sensor 40 to the bed 50 is not provided with a slit.

開口であるスリットには、水分またはホコリ等の不純物が侵入し易い。特に、変形量の大きい対象物に変形検知センサを貼り付けると、対象物および変形検知センサを貼り付ける粘着剤１０３には大きな負荷が生じる。仮に、粘着剤１０３にもスリットを設けると、特に負荷の大きい粘着剤１０３に付着した不純物の影響により、変形検知センサが対象物から剥がれる可能性がある。 Impurities such as water and dust easily enter the slit that is the opening. In particular, when the deformation detection sensor is attached to an object having a large amount of deformation, a large load is generated on the object and the adhesive 103 to which the deformation detection sensor is attached. If the adhesive 103 is also provided with a slit, the deformation detection sensor may be peeled off from the object due to the influence of impurities adhering to the adhesive 103, which has a particularly large load.

しかし、図９の様に、粘着剤１０３にスリットを設けない構成とすることで、不純物は、粘着剤１０３と対象物との間に侵入し難い。したがって、変形検知センサが対象物から剥がれる可能性を低減できる。また、粘着剤１０３以外の構成にはスリットが設けられているため、対象物の大きな変形に対する追従を維持することができる。 However, as shown in FIG. 9, by making the pressure-sensitive adhesive 103 not provided with a slit, impurities are unlikely to enter between the pressure-sensitive adhesive 103 and the object. Therefore, the possibility that the deformation detection sensor will come off from the object can be reduced. Further, since the slits are provided in the configurations other than the pressure-sensitive adhesive 103, it is possible to maintain the follow-up to a large deformation of the object.

次に、図１０は、圧電フィルム１１の延伸方向とスリットの方向の関係を示す平面図である。図１０の例では、スリットの方向は、Ｙ方向に沿っていて、圧電フィルム１１の延伸方向はＹ方向に対して４５°または１３５°となるように配置されている。 Next, FIG. 10 is a plan view showing the relationship between the stretching direction of the piezoelectric film 11 and the direction of the slit. In the example of FIG. 10, the direction of the slit is along the Y direction, and the stretching direction of the piezoelectric film 11 is arranged so as to be 45 ° or 135 ° with respect to the Y direction.

図１０に示すように、スリットの方向は、圧電フィルム１１の延伸方向に平行でないことが好ましい。１軸延伸された圧電フィルムは、延伸方向に垂直な方向（以下、ＴＤ方向と称する。）に対して最も破壊されやすい。したがって、仮にスリットが圧電フィルム１１の延伸方向に沿っている場合、ＴＤ方向に沿って引張変形が生じると、スリットを基点にして圧電フィルムが破壊され易くなる。これに対して、図１０に示す様に、スリットの方向が圧電フィルムの延伸方向に対して平行でない場合、ＴＤ方向の引張変形に対する強度が向上し、圧電フィルムの破壊が抑えられる。 As shown in FIG. 10, the direction of the slit is preferably not parallel to the stretching direction of the piezoelectric film 11. The uniaxially stretched piezoelectric film is most likely to be broken in the direction perpendicular to the stretching direction (hereinafter, referred to as the TD direction). Therefore, if the slit is along the stretching direction of the piezoelectric film 11, if tensile deformation occurs along the TD direction, the piezoelectric film is likely to be broken with the slit as a base point. On the other hand, as shown in FIG. 10, when the direction of the slit is not parallel to the stretching direction of the piezoelectric film, the strength against tensile deformation in the TD direction is improved and the breakdown of the piezoelectric film is suppressed.

図１１（Ａ）は、変形例に係る変形検知センサ４０Ａの断面図である。変形例に係る変形検知センサ４０Ａでは、第１電極１２および粘着剤１０１に設けられたスリットの幅が、圧電フィルム１１、第２電極１３、および粘着剤１０２に設けられたスリットの幅より大きくなっている。すなわち、第１電極１２および粘着剤１０１の存在する面積は、第２電極１３および粘着剤１０２の存在する面積よりも少ない。 FIG. 11A is a cross-sectional view of the deformation detection sensor 40A according to the deformation example. In the deformation detection sensor 40A according to the modification, the width of the slits provided in the first electrode 12 and the adhesive 101 is larger than the width of the slits provided in the piezoelectric film 11, the second electrode 13, and the adhesive 102. ing. That is, the area where the first electrode 12 and the pressure-sensitive adhesive 101 are present is smaller than the area where the second electrode 13 and the pressure-sensitive adhesive 102 are present.

したがって、図１１（Ｂ）に示す様に、大きな変形が生じ、第１電極１２および第２電極１３が近づいた場合でも、第１電極１２および第２電極１３の平面方向の距離が遠くなっているため、接触する可能性を低減できる。 Therefore, as shown in FIG. 11B, even when the first electrode 12 and the second electrode 13 are brought close to each other due to a large deformation, the distance between the first electrode 12 and the second electrode 13 in the plane direction becomes long. Therefore, the possibility of contact can be reduced.

図１２は、さらなる変形例に係る変形検知センサ４０Ｂの断面図である。変形例に係る変形検知センサ４０Ｂでは、第２電極１３および粘着剤１０２に設けられたスリットの幅が、圧電フィルム１１、第１電極１２、および粘着剤１０１に設けられたスリットの幅より大きくなっている。また、第１電極１２には、粘着剤１０４を介して絶縁体６０が積層され、さらに絶縁体６０には粘着剤１０５を介して第３電極１７が積層されている。 FIG. 12 is a cross-sectional view of the deformation detection sensor 40B according to a further deformation example. In the deformation detection sensor 40B according to the modification, the width of the slits provided in the second electrode 13 and the adhesive 102 is larger than the width of the slits provided in the piezoelectric film 11, the first electrode 12, and the adhesive 101. ing. Further, an insulator 60 is laminated on the first electrode 12 via an adhesive 104, and a third electrode 17 is laminated on the insulator 60 via an adhesive 105.

この場合、第２電極１３および第３電極１７は、グランド電極であり、シールドとして機能する。第１電極１２は、シグナル電極である。この構成によれば、最外層にグランド電極が配置されているため、シグナル電極に対するノイズから保護することができる。また、第２電極１３および第３電極１７ともにスリットの幅が大きくなっている。したがって、大きな変形が生じた場合でも、シグナル電極である第１電極１２に接触する可能性は低い。 In this case, the second electrode 13 and the third electrode 17 are ground electrodes and function as shields. The first electrode 12 is a signal electrode. According to this configuration, since the ground electrode is arranged on the outermost layer, it is possible to protect the signal electrode from noise. Further, the width of the slit is large in both the second electrode 13 and the third electrode 17. Therefore, even if a large deformation occurs, it is unlikely to come into contact with the first electrode 12 which is a signal electrode.

図１３（Ａ）は、圧電フィルム１１の平面図である。図１３（Ａ）に示す圧電フィルム１１は、複数の第１スリット１１４Ａが設けられている。圧電フィルム１１は、スリットの配置数の少ない２つの疎領域７１およびスリットの配置数の多い１つの密領域７０を有する。 FIG. 13A is a plan view of the piezoelectric film 11. The piezoelectric film 11 shown in FIG. 13A is provided with a plurality of first slits 114A. The piezoelectric film 11 has two sparse regions 71 having a small number of slits and one dense region 70 having a large number of slits.

図１３（Ｂ）は、ＸＹ平面で視てＬ字型の対象物９０の内面に変形検知センサ４０を貼り付ける例を示す斜視図である。図１３（Ｂ）に示す様に、変形検知センサ４０は、対象物９０のうち、２つの平面部分にまたがって配置される。２つの疎領域７１はそれぞれの平面部分に配置され、密領域７０は２つの平面が交わる角部分の内面側に配置される。密領域７０における変形検知センサ４０は、曲げられて、変形検知センサ４０に接触しない状態となる。言い換えると、疎領域７１は対象物９０の平面部分に拘束され、密領域７０は対象物９０に拘束されていない。ここで、対象物９０のうち２つの平面部分がそれぞれ逆方向に変形すると、密領域７０は非常に大きく変形する。しかし、密領域７０には、相対的に多くのスリットが設けられている。したがって、密領域７０は、大きな変形に追従することができ、変形検知センサ４０は、大きな出力を得ることができる。 FIG. 13B is a perspective view showing an example in which the deformation detection sensor 40 is attached to the inner surface of the L-shaped object 90 when viewed in the XY plane. As shown in FIG. 13B, the deformation detection sensor 40 is arranged so as to straddle two plane portions of the object 90. The two sparse regions 71 are arranged on the respective plane portions, and the dense region 70 is arranged on the inner surface side of the corner portion where the two planes intersect. The deformation detection sensor 40 in the dense region 70 is bent so as not to come into contact with the deformation detection sensor 40. In other words, the sparse region 71 is constrained by the flat portion of the object 90, and the dense region 70 is not constrained by the object 90. Here, when two plane portions of the object 90 are deformed in opposite directions, the dense region 70 is deformed very greatly. However, the dense region 70 is provided with a relatively large number of slits. Therefore, the dense region 70 can follow a large deformation, and the deformation detection sensor 40 can obtain a large output.

図１４（Ａ）は、圧電フィルム１１の平面図である。図１４（Ａ）に示す圧電フィルム１１は、複数の第１スリット１１４Ａが設けられている。圧電フィルム１１は、第１辺９５から第２辺９７にかけて、スリットの配置数が多くなっていく。 FIG. 14A is a plan view of the piezoelectric film 11. The piezoelectric film 11 shown in FIG. 14A is provided with a plurality of first slits 114A. In the piezoelectric film 11, the number of slits arranged increases from the first side 95 to the second side 97.

図１４（Ｂ）は、ＸＹ平面で視てＬ字型の対象物９０の内面に変形検知センサ４０を貼り付ける例を示す斜視図である。図１４（Ｂ）に示す様に、変形検知センサ４０は、対象物９０のうち、２つの平面部分にまたがって配置される。圧電フィルム１１の第１辺９５側は、対象物９０の２つの平面のうち第１部分９０Ａに貼り付けられる。圧電フィルム１１の第２辺９７側は、対象物９０の２つの平面のうち第２部分９０Ｂに貼り付けられる。 FIG. 14B is a perspective view showing an example in which the deformation detection sensor 40 is attached to the inner surface of the L-shaped object 90 when viewed in the XY plane. As shown in FIG. 14B, the deformation detection sensor 40 is arranged so as to straddle two plane portions of the object 90. The first side 95 side of the piezoelectric film 11 is attached to the first portion 90A of the two planes of the object 90. The second side 97 side of the piezoelectric film 11 is attached to the second portion 90B of the two planes of the object 90.

この例では、第１部分９０Ａは、大きく変形しない。第２部分９０Ｂは、大きく変形する。そして、圧電フィルム１１は、第１辺９５から第２辺９７にかけて、スリットの配置数が多くなっていく。すなわち、大きな変形量を生じる箇所ほど、スリットの量が多く配置される。したがって、圧電フィルム１１は、大きな変形に追従することができ、変形検知センサ４０は、大きな出力を得ることができる。 In this example, the first portion 90A is not significantly deformed. The second portion 90B is greatly deformed. Then, in the piezoelectric film 11, the number of slits arranged increases from the first side 95 to the second side 97. That is, the larger the amount of deformation is, the larger the amount of slits is arranged. Therefore, the piezoelectric film 11 can follow a large deformation, and the deformation detection sensor 40 can obtain a large output.

また、第１部分９０Ａが剛体であり、ほとんど変形しない場合、変形検知センサ４０は、第２部分９０Ｂにのみ貼り付けられていてもよい。この場合、第１辺９５は、第１部分９０Ａに近い側に配置され、第２辺９７は第１部分９０Ａに遠い側に配置されることが好ましい。この場合も、大きな変形量を生じる箇所ほど、スリットの量が多く配置される。したがって、圧電フィルム１１は、大きな変形に追従することができ、変形検知センサ４０は、大きな出力を得ることができる。 Further, when the first portion 90A is a rigid body and hardly deforms, the deformation detection sensor 40 may be attached only to the second portion 90B. In this case, it is preferable that the first side 95 is arranged on the side closer to the first portion 90A and the second side 97 is arranged on the side farther from the first portion 90A. Also in this case, the larger the amount of deformation is, the larger the amount of slits is arranged. Therefore, the piezoelectric film 11 can follow a large deformation, and the deformation detection sensor 40 can obtain a large output.

本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The description of this embodiment should be considered as exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, not by the above-described embodiment. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.

１１…圧電フィルム
１２…第１電極
１３…第２電極
１４…基材
１５…保護層
４０…変形検知センサ
５０…ベッド
５５…タイヤ
１１４Ａ…第１スリット
１１４Ｂ…第２スリット 11 ... Piezoelectric film 12 ... First electrode 13 ... Second electrode 14 ... Base material 15 ... Protective layer 40 ... Deformation detection sensor 50 ... Bed 55 ... Tire 114A ... First slit 114B ... Second slit

Claims

A deformation detection sensor that can be attached to a deformation detection object.
Piezoelectric film and
The electrodes arranged on the main surface of the piezoelectric film and
With
The piezoelectric film is characterized in that slits are provided so as to intersect the deformation direction of the object.
Deformation detection sensor.

The piezoelectric film has a first region and a second region.
The slit has a first slit arranged in the first region and a second slit arranged in the second region.
The first slit and the second slit have different shapes in a plan view.
The deformation detection sensor according to claim 1.

The slit is formed in a spiral shape in a plan view.
The deformation detection sensor according to claim 1 or 2.

The slit is formed in a meander shape in a plan view.
The deformation detection sensor according to any one of claims 1 to 3.

The piezoelectric film has a first region and a second region.
The slits include a first slit arranged in the first region and formed in a myunder shape in a plan view, and a second slit arranged in the second region and formed in a spiral shape in a plan view. Have,
The deformation detection sensor according to claim 1.