使用了纤维的将电信号作为输出或输入的换能器制造技术

本发明专利技术的目的在于通过使用通用的纤维材料并且制作以前的编织物构造来提供富有柔软性的布帛状的换能器。本发明专利技术是一种换能器，其中，包含压电单位，将电信号作为输出或输入，所述压电单位包含2个导电性纤维和1个压电性纤维并且在大致同一平面上按照导电性纤维、压电性纤维、导电性纤维的顺序配置它们。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用由外力造成的形状变化输出电信号的换能器。此外，本专利技术涉及利用电信号的输入进行形状变化的换能器。此外，本专利技术涉及柔软且能够三维地进行形状变化的布帛状的换能器。
技术介绍
近年来，所谓的可穿戴传感器（wearablesensor）受到瞩目，眼镜型或手表等形状的商品开始出名。但是，这些设备有装配这样的感觉，期望作为最终的可穿戴的布状即衣服那样的形状的传感器。作为那样的传感器，公开了在布装配有压电元件而从那里取出信号的传感器（专利文献1）。此外，存在通过将压电性材料和导电性材料做成薄膜状的材料来形成布状的结构体的情况，但是，需要使用具有特殊的构造的纤维形状的材料（专利文献2）。此外，存在由日本电信电话股份有限公司（NTT）和Toray股份有限公司在2014年1月30日发表的“hitoe”，但是，这是通过紧贴于身体的导电性纤维检测出肌电位的设备，不是根据形状变化输出电信号的设备。另一方面，提出了使用了聚乳酸的薄膜状的致动器（专利文献3）。但是，膜仅能够在一个方向上弯曲，而且，伸缩性或柔软性也缺乏，因此，对于柔性差距大为现状。此外，其制作方法在薄膜中也存在需要几阶段的加工这样的课题。（专利文献1）日本特表2007-518886号公报；（专利文献2）日本特开2002-203996号公报；（专利文献3）日本特开2013-251363号公报。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供具有使用了通常的纤维材料的编织物并且具有柔软性的布帛状的换能器。进而，在于提供使用了来自该换能器的信号的传感器或发电元件。此外，在于提供通过对该传感器输入电信号来发挥作用的致动器或扬声器。本专利技术者们发现了存在利用2个导电性纤维和1个压电性纤维的组合形状来作为换能器发挥作用的情况，完成了本专利技术。此外，发现了作为导电性纤维而使用了在合成纤维涂敷导电体后的纤维的换能器相对于纤维轴法线方向的强度强，在长期间使用的情况下的耐久性优越。即，本专利技术包含以下的专利技术。1.一种换能器，其中，包含压电单位，将电信号作为输出或输入，所述压电单位包含2个导电性纤维和1个压电性纤维并且在大致同一平面上按照导电性纤维、压电性纤维、导电性纤维的顺序配置它们。2.根据前项1所述的换能器，其中，压电单位包含绝缘性纤维，该绝缘性纤维以压电单位中的导电性纤维不与其他的压电单位中的导电性纤维或者导电性纤维和压电性纤维相接的方式被配置。3.根据前项1所述的换能器，其中，压电性纤维主要包含聚乳酸。4.根据前项1所述的换能器，其中，压电性纤维主要包含聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，它们的光学纯度为99%以上。5.根据前项1所述的换能器，其中，压电性纤维单轴取向并且包含晶体。6.根据前项1所述的换能器，其中，导电性纤维为（i）碳纤维或（ii）在合成纤维涂敷导电体后的纤维。7.根据前项1所述的换能器，其中，相对于导电性纤维在法线方向上折叠，将其重复2000次后的检测电压为折叠前的90%以上。8.根据前项1所述的换能器，其中，为含有多个压电单位的编织物。9.根据前项8所述的换能器，其中，为含有多个压电单位的梭织物，并且，其梭织组织为平纹组织、斜纹组织、缎纹组织或者它们的复合组织。10.根据前项8所述的换能器，其中，组合多个编织物来使用。11.一种传感器，其中，使用了根据前项1~10的任一项所述的换能器。12.一种发电元件，其中，使用了根据前项1~10的任一项所述的换能器。13.一种致动器，其中，使用了根据前项1~10的任一项所述的换能器。14.一种扬声器，其中，使用了根据前项1~10的任一项所述的换能器。附图说明图1是实施例1的平纹织物的示意图。图2是实施例1的缎纹织物的示意图。图3是实施例1的臂传感器的外观图。图4是在将实施例1的臂传感器安装于臂而使臂弯曲的情况下输出的电信号。图5是在将实施例1的臂传感器安装于臂而使臂伸展的情况下输出的电信号。图6是在将实施例1的臂传感器安装于臂而使臂朝内方向拧的情况下输出的电信号。图7是在将实施例1的臂传感器安装于臂而使臂朝外方向拧的情况下输出的电信号。图8是实施例8的平纹织物的示意图。图9是实施例3记载的压电元件（换能器（transducer））的示意图。图10是实施例4记载的压电元件（换能器）的示意图。图11是实施例5记载的压电元件（换能器）的示意图。图12是实施例6记载的压电元件（换能器）的示意图。图13是另一方式1的压电元件的结构的一个例子并且是实施例8记载的压电元件（换能器）的示意图。图14是实施例7、8的压电元件的评价系统的概略图。图15是另一方式2的压电元件的结构的一个例子并且是实施例9记载的压电元件（换能器）的示意图。图16是实施例9的压电元件（换能器）的评价系统的概略图。附图标记的说明1压电性高分子2导电性纤维3压电元件固定板4评价用布线5示波器11压电性高分子12导电性纤维13表面导电层21示波器22评价用布线23评价用布线24导电性纤维25金属电极26压电性高分子27表面导电层A压电性纤维B导电性纤维C绝缘性纤维。具体实施方式本专利技术包含压电单位，由输出或输入电信号的换能器达成，所述压电单位包含2个导电性纤维和1个压电性纤维并且在大致同一平面上按照导电性纤维、压电性纤维、导电性纤维的顺序配置它们。有时将包含多个压电单位的部位称为压电元件。换能器包含压电元件和输出或输入电信号的布线等。在以下对各结构进行说明。（导电性纤维）关于导电性纤维的直径，优选的是1μm~10mm，更优选的是10μm~5mm，进而优选的是0.1mm~2mm。当直径小时，强度降低，处理（handling）变得困难，此外，在直径大的情况下，柔性成为牺牲。作为导电性纤维的剖面形状，根据压电元件的设计和制造的观点，优选的是圆或者椭圆，但是，并不限定于此。为了高效率地取出来自压电性高分子的电输出，导电性纤维的电阻低是优选的，作为体积电阻率，优选的是10-1Ω·cm以下，更优选的是10-2Ω·cm以下，进而优选的是10-3Ω·cm以下。作为导电性纤维的材料，只要是示出导电性的材料即可，由于需要做成纤维状，所以，优选的是导电性高分子。作为导电性高分子，能够使用聚苯胺（polyaniline）、聚乙炔（polyacetylene）、聚（对苯撑乙烯）（poly（p-phenylenevinylene））、聚吡咯（polypyrrole）、聚噻吩（polythiophene）、聚对苯硫醚（poly（p-phenylenesulfide））、碳纤维等。从柔性且长的电特性的稳定性的观点出发，更优选的是碳纤维。关于通常的碳纤维，成为集合若干纤维丝（filament）的束的多纤维丝是普通的，但是，可以使用其，此外，也可以仅使用由1个构成的单纤维丝。根据电特性的长稳定性的观点，利用了多纤维丝更优选。作为单纤维丝的直径，为1μm~5000μm，优选的是2μm~100μm。进而优选的是3μm~10μm。作为纤维丝数量，优选10个~100000个，更优选的是100个~50000个，进而优选的是500个~30000个。碳纤维有纤维轴方向的强度高这样的优点。此外，也可以为将高分子作为基体（matrix）而添加有纤维状或粒状的导电性填料（filler）的材料。进而，也可以为在纤维的表面形成有具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种换能器，其中，包含压电单位，将电信号作为输出或输入，所述压电单位包含2个导电性纤维和1个压电性纤维并且在大致同一平面上按照导电性纤维、压电性纤维、导电性纤维的顺序配置它们。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.16 JP 2014-084392;2014.04.16 JP 2014-084401.一种换能器，其中，包含压电单位，将电信号作为输出或输入，所述压电单位包含2个导电性纤维和1个压电性纤维并且在大致同一平面上按照导电性纤维、压电性纤维、导电性纤维的顺序配置它们。2.根据权利要求1所述的换能器，其中，压电单位包含绝缘性纤维，该绝缘性纤维以压电单位中的导电性纤维不与其他的压电单位中的导电性纤维或者导电性纤维和压电性纤维相接的方式被配置。3.根据权利要求1所述的换能器，其中，压电性纤维主要包含聚乳酸。4.根据权利要求1所述的换能器，其中，压电性纤维主要包含聚-L-乳酸或聚-D-乳酸，它们的光学纯度为99%以上。5.根据权利要求1所述的换能器，其中，压电性纤维单轴取向并...

【专利技术属性】
技术研发人员：田实佳郎，小野雄平，内山昭彦，山本智义，
申请(专利权)人：帝人株式会社，学校法人关西大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP