用于压电元件的构造体、线绳状压电元件、使用线绳状压电元件的布帛状压电元件和使用它们的设备制造技术

提供构造体、使用该构造体的线绳状压电元件和布帛状压电元件。所述构造体是一种构造体，将取向后的压电性高分子配置成圆筒形或圆柱形，其中，压电性高分子相对于该构造体的中心轴的取向角度为15°~75°，压电性高分子包含使取向轴为3个轴时的压电常数d14的绝对值具有0.1~1000pC/N的值的结晶性高分子，并且，包括：包含压电常数d14的值为正的结晶性高分子的P体、以及包含负的结晶性高分子的N体，对于构造体的中心轴具有1cm的长度的部分，将沿Z捻向以卷绕螺旋的方式配置取向轴后的P体的质量设为ZP，将沿S捻向卷绕螺旋的P体的质量设为SP，将沿Z捻向卷绕螺旋的N体的质量设为ZN，将沿S捻向卷绕螺旋的N体的质量设为SN，将（ZP+SN）和（SP+ZN）之中较小的一个设为T1，将较大的一个设为T2，此时，T1/T2的值为0~0.8。

Structures for piezoelectric components, wire-rope piezoelectric components, cloth-silk piezoelectric components using wire-rope piezoelectric elements and equipment for using them

Provides a structure, a wire-rope piezoelectric element using the structure, and a cloth-silk piezoelectric element. The structure is a kind of structure. The oriented piezoelectric polymer is arranged in a cylindrical or cylindrical shape. The orientation angle of the piezoelectric polymer relative to the central axis of the structure is 15 ~75 degrees. The piezoelectric polymer includes crystalline polymers with an absolute value of piezoelectric constant D14 of 0.1~1000pC/N when the orientation axis is three axes, and includes: For the part with 1 cm length of the central axis of the constructor, the mass of P body with orientation axis arranged by winding helix along Z direction is set to ZP, the mass of P body winding helix along S direction is set to SP, the mass of N body winding helix along Z direction is set to ZN, and the mass of N body winding helix along S direction is set to ZN. The mass of N body of twist winding helix is set to SN, the smaller one of (ZP + SN) and (SP + ZN) is set to T1, and the larger one is set to T2. At this time, the value of T1/T2 is 0.8.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于压电元件的构造体、线绳状压电元件、使用线绳状压电元件的布帛状压电元件和使用它们的设备
本专利技术涉及用于压电元件的构造体、通过导电层包覆使用压电性纤维的线绳后的线绳状压电元件、使用该线绳状压电元件的布帛状压电元件和使用它们的设备。
技术介绍
以往，公开许多与使用了压电性物质的元件有关的技术。例如在专利文献1中公开了对于将压电性高分子包覆到导电纤维后的元件而针对摩擦的电响应优越。此外，在非专利文献1中公开了对于将压电性高分子卷绕成线圈状后的元件而根据线圈的轴向的伸缩和线圈的绕轴的扭曲变形的电响应例子，此外，在专利文献2中公开了由压电性高分子构成的纤维状物，该纤维状物被记载为在与纤维轴平行或直角的力（运动）工作的情况下产生较大的压电效果。专利文献3的压电片材能够根据针对压电片材的伸缩变形（应力）输出电信号。然而，由于本来为片材状而缺乏柔软性，如纤维或布那样能够自由地弯曲那样的使用方式是不可能的。然而，在上述现有技术文献中，未公开针对伸缩运动高效率地产生压电信号而另一方面针对伸缩运动以外的运动不会产生压电信号的具体的结构。此外，也未公开为了提高压电信号的利用效率而在构成体的中心轴和外侧产生彼此相反极性的电荷（即相反符号的电荷）那样的具体的结构。因此，作为传感器或吸附体等能够利用的压电元件的性能不充分。近年来，所谓的可穿戴传感器受到注目，在世上开始出现眼镜型或手表等形状的商品。可是，这些设备有装上的感觉，期望作为最终的可穿戴的布状、也就是说衣服那样的形状的设备。作为那样的传感器，已知使用了压电纤维的压电效果的压电元件。例如，在专利文献1中，公开了包含压电单位的压电元件，所述压电单位包含2个导电性纤维和1个压电性纤维并且它们彼此具有接点且被配置在大致同一平面上。此外，在专利文献2中公开了压电材料，其特征在于，为由压电高分子构成的纤维状物或成形物，为了利用向其轴方向施加的张力产生压电性而向这样的张力的附加方向和不同的方向施加扭曲来构成。另一方面，近年来，采用了所谓的触摸面板方式的输入装置即触摸式输入装置大幅度增加。不仅是银行ATM或车站的售票机，而且在智能电话、便携式电话机、便携式游戏机、便携式音乐播放器等中，与薄型显示器技术的发展互相结合，作为输入接口而采用触摸面板方式的设备大幅度增加。作为实现那样的触摸面板方式的方案，已知使用压电片材或压电性纤维的方式。例如，在专利文献4中公开了使用由L型聚乳酸构成的压电片材的触摸面板，所述L型聚乳酸具有朝向规定方向的延伸轴。在这些可穿戴传感器或触摸面板方式的传感器中，期望即使针对利用向压电材料施加的较小的变形而在压电材料内产生的较小的应力也取出较大的电信号。例如，期望即使利用手指的弯曲伸展动作或用手指灯摩擦表面的行为而在压电材料中产生的比较小的应力也稳定地取出较大的电信号。专利文献1的压电性纤维为能够应用于各种用途的优越的素材，但是，未必能说能够针对由于比较小的变形而产生的应力输出较大的电信号，关于得到较大的电信号的技术也未明示。此外，专利文献1所记载的压电元件露出成为信号线的导电性纤维，因此，为了抑制噪声信号，而需要另外构筑噪声屏蔽构造。因此，在专利文献1所记载的压电元件中，对实用化依然存在改善的余地。专利文献2的压电性纤维使用特殊的制作方法使压电性纤维预先扭曲，由此，针对向压电性纤维的拉伸或压缩能够输出电信号。可是，在专利文献2中，未公开针对由将压电性纤维弯曲或伸展的屈曲或摩擦压电性纤维的表面的行为引起的剪应力产生充分的电信号的技术。因此，在使用了这样的压电性纤维的情况下，仅通过由于摩擦表面的那样的比较小的变形而产生的应力而难以取出充分的电信号。专利文献4的压电片材通过针对压电片材的变形（应力）能够输出电信号。可是，由于本身为片材状所以缺乏柔软性而如布那样能够自由地屈曲那样的使用方法是不可能的。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2014/058077号；专利文献2：日本特开2000-144545号公报；专利文献3：日本特开2014-240842号公报；专利文献4：日本特开2011-253517号公报；非专利文献非专利文献1：JapaneseJournalofAppliedPhysics５１巻０９ＬＤ１６ページ。
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术是鉴于上述的背景而完成的，本专利技术的第一目的在于提供能够针对伸缩变形（应力）选择性地响应并高效率地产生能够利用的电极化的圆筒形或圆柱形的压电性构造体。此外，本专利技术的第二目的在于提供即使根据比较小的变形而产生的应力也能够取出较大的电信号此外能够抑制噪声信号进而难以受到来自外部的损伤的、纤维状的压电元件。进而，本专利技术的第三目的在于提供使用纤维状的压电元件并且能够简便地向其他的布帛等基材设置的布帛状压电元件，所述纤维状的压电元件即使根据比较小的变形而产生的应力也能够取出较大的电信号并且能够抑制噪声信号。用于解决课题的方案本专利技术者等为了达成上述第一目的而专心讨论的结果是，发现了：将对具有高的压电常数d14的压电性高分子进行取向后的高分子沿特定的方向排列来做成圆筒形或圆柱形的构造体，由此，针对伸缩变形而在圆筒形或圆柱形的中心轴侧和外侧高效率地产生相反极性的电荷，达到了本专利技术。此外，本专利技术者等为了达成上述第二目的而专心讨论的结果是，发现了：作为导电性纤维和压电性纤维的组合，能够利用通过线绳状的压电性纤维包覆成为芯的导电性纤维的表面而进而在其周围设置导电层的线绳状压电元件来高效率地取出电信号，并且，能够抑制噪声信号，发现了通过使芯部和压电性纤维的粗细的关系为特定的范围，从而难以受到来自外部的损伤，达成了本专利技术。进而，本专利技术者等为了达成上述第三目的而专心讨论的结果是，发现了：作为导电性纤维和压电性纤维的组合，能够利用通过线绳状的压电性纤维包覆成为芯的导电性纤维的表面而进而在其周围设置导电层的线绳状压电元件来高效率地取出电信号，进而能够抑制噪声信号，发现了通过将其以特定的形状固定于布帛，从而难以受到来自外部的损伤，并且能够向其他的布帛等基材简便地设置，达成了本专利技术。即，根据本专利技术，作为用于达成上述第一目的的方案（第一专利技术），提供了下述（1）~（12），作为用于达成上述第二目的的方案（第二专利技术），提供了下述（13）~（20），作为用于达成上述第三目的的方案（第三专利技术），提供了述（21）~（31）。（1）一种构造体，将取向后的压电性高分子配置成圆筒形或圆柱形，其中，压电性高分子相对于配置有压电性高分子的圆筒形或圆柱形的中心轴的方向的取向角度为15°以上75°以下，压电性高分子包含使取向轴为3个轴时的压电常数d14的绝对值具有0.1pC/N以上1000pC/N以下的值的结晶性高分子来作为主成分，进而，所述压电性高分子包括：将压电常数d14的值为正的结晶性高分子作为主成分包含的P体、以及将负的结晶性高分子作为主成分包含的N体，对于该构造体的中心轴具有1cm的长度的部分，将沿Z捻向以卷绕螺旋的方式配置取向轴后的该P体的质量设为ZP，将沿S捻向以卷绕螺旋的方式配置取向轴后的该P体的质量设为SP，将沿Z捻向以卷绕螺旋的方式配置取向轴后的该N体的质量设为ZN，将沿S捻向以卷绕螺旋的方式配置取向轴后的该N体的质量设为SN，将（ZP+SN）和（SP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种构造体，将取向后的压电性高分子配置成圆筒形或圆柱形，其中，压电性高分子相对于配置有压电性高分子的圆筒形或圆柱形的中心轴的方向的取向角度为15°以上75°以下，压电性高分子包含使取向轴为3个轴时的压电常数d14的绝对值具有0.1pC/N以上1000pC/N以下的值的结晶性高分子来作为主成分，进而，所述压电性高分子包括：将压电常数d14的值为正的结晶性高分子作为主成分包含的P体、以及将负的结晶性高分子作为主成分包含的N体，对于该构造体的中心轴具有1cm的长度的部分，将沿Z捻向以卷绕螺旋的方式配置取向轴后的该P体的质量设为ZP，将沿S捻向以卷绕螺旋的方式配置取向轴后的该P体的质量设为SP，将沿Z捻向以卷绕螺旋的方式配置取向轴后的该N体的质量设为ZN，将沿S捻向以卷绕螺旋的方式配置取向轴后的该N体的质量设为SN，将（ZP+SN）和（SP+ZN）之中较小的一个设为T1，将较大的一个设为T2，此时，T1/T2的值为0以上0.8以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.28 JP 2016-212243;2016.10.28 JP 2016-212241.一种构造体，将取向后的压电性高分子配置成圆筒形或圆柱形，其中，压电性高分子相对于配置有压电性高分子的圆筒形或圆柱形的中心轴的方向的取向角度为15°以上75°以下，压电性高分子包含使取向轴为3个轴时的压电常数d14的绝对值具有0.1pC/N以上1000pC/N以下的值的结晶性高分子来作为主成分，进而，所述压电性高分子包括：将压电常数d14的值为正的结晶性高分子作为主成分包含的P体、以及将负的结晶性高分子作为主成分包含的N体，对于该构造体的中心轴具有1cm的长度的部分，将沿Z捻向以卷绕螺旋的方式配置取向轴后的该P体的质量设为ZP，将沿S捻向以卷绕螺旋的方式配置取向轴后的该P体的质量设为SP，将沿Z捻向以卷绕螺旋的方式配置取向轴后的该N体的质量设为ZN，将沿S捻向以卷绕螺旋的方式配置取向轴后的该N体的质量设为SN，将（ZP+SN）和（SP+ZN）之中较小的一个设为T1，将较大的一个设为T2，此时，T1/T2的值为0以上0.8以下。2.根据权利要求1所述的构造体，其中，所述压电性高分子包含聚-L-乳酸或聚-D-乳酸来作为主成分。3.根据权利要求2所述的构造体，其中，所述压电性高分子包括：将聚-D-乳酸作为主成分包含的P体、以及将聚-L-乳酸作为主成分包含的N体。4.根据权利要求1~3的任一项所述的构造体，其中，在沿配置有所述压电性高分子的圆筒形或圆柱形的中心轴的方向施加伸缩变形时，在该圆筒形或圆柱形的中心轴侧和外侧产生相反极性的电荷。5.根据权利要求1~4的任一项所述的构造体，其中，关于所述压电性高分子，使纤维状、纤维丝状或带状的压电性高分子做成线绳状、捻绳状、包芯纱状或并线状来构成。6.根据权利要求1~4的任一项所述的构造体，其中，所述压电性高分子在与圆筒形或圆柱形的中心轴垂直的剖面仅构成1个封闭区域。7.一种元件，其中，具备：根据权利要求1~6的任一项所述的构造体、以及与所述构造体相邻地配置的导电体。8.根据权利要求7所述的元件，其中，所述压电性高分子被配置成圆筒形，在该圆筒形的中心轴的位置配置所述导电体。9.根据权利要求8所述的元件，其中，所述导电体由导电性纤维构成，在所述导电性纤维的周围将所述压电性高分子做成压电性纤维并编织成线绳状来配置。10.根据权利要求7所述的元件，其中，在配置有所述压电性高分子的圆筒形或圆柱形的外侧配置所述导电体。11.根据权利要求10所述的元件，其中，所述导电体由导电性纤维构成，在配置有所述压电性高分子的圆筒形或圆柱形的周围将所述导电性纤维编织成线绳状来配置。12.一种传感器，其中，具备：根据权利要求7~11的任一项所述的元件；输出端子，根据在沿配置有压电性高分子的圆筒形或圆柱形的中心轴的方向施加伸缩变形时产生的电荷，输出在所述导电体中产生的电信号；以及电路，检测经由所述输出端子输出的电信号。13.一种线绳状压电元件，其中，具备：根据权利要求9所述的元件，具有由所述导电性纤维形成的芯部和以包覆所述芯部的方式由线...

【专利技术属性】
技术研发人员：田实佳郎，兼松俊介，小野雄平，
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