(57)【要約】【課題】  応力発光材料を含んでなる発光構造体において、その発光効率を向上させるような構造を提供するとともに、このような構造を有する発光構造体を備え、振動を高感度に捉えることのできる振動センサを提供する。【解決手段】  本発明の発光構造体１０は、外力の強度に比例して発光強度を変化させる応力発光材料を含んでなる発光構造体である。この発光構造体１０は、応力発光材料を含む発光部材２と、当該発光部材よりも質量の大きな第１の支持部材１および第２の支持部材３とを備えている。そして、上記発光部材２は、上記第１の支持部材１と第２の支持部材３との間に挟みこまれている。このような構造によって、発光効率を向上させた発光構造体を得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外力の強度に比例して発光強度を変化させる応力発光材料を含んでなる発光構造体であって、
上記応力発光材料を含む発光部材と、当該発光部材よりも質量の大きな第１の支持部材および第２の支持部材とを備え、
上記発光部材は、上記第１の支持部材と第２の支持部材との間に挟みこまれていることを特徴とする発光構造体。
【請求項２】
上記第１の支持部材および第２の支持部材は、上記発光部材を構成する材料よりも比重の大きな材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光構造体。
【請求項３】
上記発光部材は、中空の形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光構造体。
【請求項４】
上記発光部材は、上記第１および第２の支持部材と比較して体積が小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の発光構造体。
【請求項５】
上記第１の支持部材と上記第２の支持部材は、上記発光部材と隣接していない端部において、互いに連結されて連結支持部材を構成しており、これによって当該発光構造体が共鳴体を形成していることを特徴とする請求項１に記載の発光構造体。
【請求項６】
上記発光部材には、高分子有機材料がさらに含まれていることを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の発光構造体。
【請求項７】
上記第１の支持部材および第２の支持部材は、金属、ガラス、セラミックスの何れかで形成されていることを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載の発光構造体。
【請求項８】
上記第１の支持部材および上記第２の支持部材のうちの少なくとも何れかは、透明な材料で形成されていることを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載の発光構造体。
【請求項９】
上記発光部材の形状は、棒状または線状であり、かつ、コイル状になっていることを特徴とする請求項１または２に記載の発光構造体。
【請求項１０】
外力の強度に比例して発光強度を変化させる応力発光材料を含んでなる発光構造体であって、
中空形状の支持部材の外部表面および／または内部表面に応力発光材料が塗布されていることを特徴とする発光構造体。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか１項に記載の発光構造体を、振動を検出するための検出部として有する振動センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的な外力の強度によって発光強度を変化させる応力発光材料を含み、効率よく発光することの可能な発光構造体、および、この発光構造体を備えた振動センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本願発明者らは、紫外線、電子線、Ｘ線、放射線、化学線、化学反応などによる刺激とは異なり、外力などの機械的な刺激によって効率的に発光する材料に関して長期にわたって研究を行っている。このような外力によって発光する材料は応力発光材料と呼ばれる。
【０００３】
この応力発光材料の具体例としては、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４などに記載されているものが挙げられる。これらは、本願発明者らによって開発されたものである。
【０００４】
また、本願発明者らによって出願された特許文献以外にも、例えば、特許文献５、特許文献６などには、応力発光材料についての技術が記載されている。なお、これらの文献には、応力発光材料を光導波路や人工発光皮膚、さらには各種装置などに利用する技術について記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１１９６４７号公報（公開日：２０００年４月２５日）
【特許文献２】特開２００１−０４９２５１号公報（公開日：２００１年２月２０日）
【特許文献３】特開２０００−３１３８７８号公報（公開日：２０００年１１月１４日）
【特許文献４】特開２００２−１９４３４９号公報（公開日：２００２年７月１０日）
【特許文献５】特開２００３−２５３２６１号公報（公開日：２００３年９月１０日）
【特許文献６】特開２００４−０７１５１１号公報（公開日：２００４年３月４日）
【非特許文献１】「圧電セラミックス新技術」、一ノ瀬昇監修、日本電子材料工学会編、オーム社、１９９１年、８頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、地震発生時の震度を検知するための振動センサや、機械や建物構造体の振動を遠隔検知するための振動センサとして、現在は、圧電体を利用したものが一般に使用されている。しかしながら、このような圧電体を使用した振動センサは、電源が必要であり、この電源とセンサとを接続するためのリード線も必要となる。また、このような振動センサでは、電磁のノイズが発生するという問題も有している（非特許文献１参照）。
【０００６】
そこで、電源を必要とせず、外部から機械的なエネルギーを直接光エネルギーに変換することのできる上述のような応力発光材料を利用した振動センサが開発できれば、上述のような従来の振動センサにおける問題点を解消することができると期待される。しかしながら、上記応力発光材料を利用した振動センサを実現するためには、当応力発光材料を用いてより高度に振動を検知することのできる発光構造体が必要とされる。現状では、このよう高度に振動を検知することのできる発光構造体に関する技術は開示されていない。上述の特許文献５や特許文献６に記載の応力発光材料の応用技術においても、そのような技
術については記載されていない。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、応力発光材料を含んでなる発光構造体において、その発光効率を向上させるような構造を提供するとともに、このような構造を有する発光構造体を備え、振動を高感度に捉えることのできる振動センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者らは、上記の問題点について鋭意検討した。まず、本願発明者らによって見出された応力発光体は、外部から加わった機械的エネルギーの大きさによって発光強度を変化させるものであり、発光強度はひずみエネルギー（すなわち、（ひずみ）×（ひずみの変化速度））にも比例することに着目した。つまり、本願発明者らは、応力発光体が外部から加わる力の大きさおよび変化速度の両方に比例することを利用して、振動の検知に利用することができることに着目した。
【０００９】
さらに、本願発明らは、応力発光体を振動センサに利用するためには、振動をより高感度に検知することが必要であると考え、応力発光材料を含んでなる発光構造体において、その発光効率を向上させるような構造を得るために鋭意検討を行った。その結果、応力発光材料を含む発光部材を、当該発光部材よりも質量の大きな第１の支持部材と、同じく当該発光部材よりも質量の大きな第２の支持部材との間に挟みこむことによって、上記応力発光材料に効率よく外部からのひずみエネルギーを注入することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち、本発明にかかる発光構造体は、外力の強度に比例して発光強度を変化させる応力発光材料を含んでなる発光構造体であって、上記応力発光材料を含む発光部材と、当該発光部材よりも質量の大きな第１の支持部材および第２の支持部材とを備え、上記発光部材は、上記第１の支持部材と第２の支持部材との間に挟みこまれていることを特徴とするものである。
【００１１】
上記の構成によれば、応力発光材料を含む発光部材が、それ自身よりも質量の大きな第１および第２の支持部材の間に挟みこまれていることによって、外力を受けた場合に効率よく発光することができる。つまり、本発明の発光構造体のような構造を有することで、外部からの機械的エネルギーを受けて発光する応力発光材料に、当該エネルギーを効率よく注入することができる。
【００１２】
また、本発明にかかる発光構造体において、上記第１の支持部材および第２の支持部材は、上記発光部材を構成する材料よりも比重の大きな材料で形成されていることが好ましい。
【００１３】
上記第１の支持部材および第２の支持部材は、上記発光部材よりも質量が大きいことが必要となる。このように第１および第２の支持部材の質量を大きくするためには、発光部材に比べてその体積または比重を大きくすればよいが、上記のように、第１の支持部材および第２の支持部材を、発光部材を構成する材料よりも比重の大きな材料で形成することで、得られる発光構造体の体積を小さくし、コンパクトにすることができる。
【００１４】
また、本発明の発光構造体において、上記発光部材は、中空の形状であることが好ましい。上記の構成によれば、発光部材の質量をより小さくすることができる。
【００１５】
また、本発明の発光構造体において、上記発光部材は、上記第１および第２の支持部材と比較して体積が小さいことが好ましい。上記の構成によれば、発光部材の質量をさらに
小さくすることができる。
【００１６】
なお、発光部材の体積を第１および第２の支持部材の体積と比較して小さくするためには、第１の支持部材、発光部材、および、第２の支持部材という順に並べて配置されている配置方向の長さ、および／または、上記配置方向と直交する方向（すなわち、図１に示す発光構造体の断面に対して垂直な方向）の長さに関して、上記発光部材の寸法を、上記第１および第２の支持部材の寸法よりも小さくすればよい。また、上記発光部材の厚さを、上記第１および第２の支持部材と比較して小さくしてもよい。
【００１７】
また、本発明の発光構造体において、上記第１の支持部材と上記第２の支持部材は、上記発光部材と隣接していない端部において、互いに連結されて連結支持部材を構成しており、これによって当該発光構造体が共鳴体を形成していることが好ましい。
【００１８】
本発明の発光構造体において、第１および第２の支持部材を連結して共鳴体とすると、支持部材の共鳴周波数では第１の支持部材と第２の支持部材の端面には大きな変位が発生するため、その間に挟み込まれている発光体に大きな応力が作用する。したがって、検出したい振動が支持部材の共鳴周波数と一致する場合には、単に支持部材の間に発光体を挟み込む場合より高感度となる。
【００１９】
また、本発明の発光構造体において、上記発光部材には、高分子有機材料がさらに含まれていることが好ましい。ここで、上記高分子有機材料とは、例えば、プラスチック、ゴム、樹脂などのことである。
【００２０】
上記の構成によれば、発光部材が柔軟性や可塑性を有するようになり、その形状を種々に変えることができる。また、発光部材を応力発光材料のみで構成した場合と比較してその比重を小さくすることができる。
【００２１】
また、本発明の発光構造体において、上記第１の支持部材および第２の支持部材は、金属、ガラス、セラミックスの何れかで形成されていることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、発光構造体を振動センサなどに用いる場合などにも、振動に耐えうるだけの強度を充分に確保することができる。また、発光部材に高分子有機材料を含ませた場合には、上記第１および第２の支持部材を鉄鋼やステンレス鋼などの金属、ガラス、あるいは、セラミックスで構成することで、発光部材と比較して充分にその質量を大きくすることができる。
【００２３】
また、本発明の発光構造体について、上記第１の支持部材および上記第２の支持部材のうちの少なくとも何れかは、透明な材料で形成されていることが好ましい。
【００２４】
ここで、上記「透明な材料」とは、当該材料を挟んだ一方の側において発せられた光を、当該材料を介して、他方の側において検知することができる程度に透明または半透明な材料のことを意味する。そして、この「透明な材料」としては、ガラスやポリカーボネートなどの樹脂などが挙げられる。
【００２５】
上記の構成によれば、透明な材料で形成された第１および第２の支持部材そのものが、発光部材において発せられる光を外部に伝達する光導波路として利用することができる。そのため、発光構造体を振動センサなどに用いる場合には、その構造を簡便化することができる。
【００２６】
また、本発明の発光構造体において、上記発光部材の形状は、棒状または線状であり、
かつ、コイル状になっていることが好ましい。
【００２７】
本発明の発光構造体において、発光材料を透明樹脂等に混合して棒や線状のファイバーとし、これをコイル状の構造にすると弾性係数が小さくなるので、支持部材を共鳴体とした場合にその共鳴振動数への影響を抑えることができる。またコイル状の形状では、発光体にかかる応力がその全体にせん断応力として発光部材に作用するため、発光体が変形しやすくなり、効率よく発光させることができる。
【００２８】
なお、本発明の発光構造体において、発光部材がコイル状の場合、そのコイルの両端にそれぞれ、第１の支持部材または第２の支持部材が取り付けられる。
【００２９】
そして、本発明にかかる発光構造体は、上述の各構造を有するものの他に、外力の強度に比例して発光強度を変化させる応力発光材料を含んでなる発光構造体であって、中空形状の支持部材の外部表面および／または内部表面に応力発光材料が塗布されているものであってもよい。
【００３０】
上記のように、支持部材が、内部に空洞を有する中空形状であると、支持部材が共鳴を引き起こす外部からの振動に対して指向性を備えるようになる。したがって、そのような支持部材の内面あるいは外面に応力発光材料を塗布すると、ある一定の方向からの振動に対してのみ発光する指向性を持つ振動センサを構成することができるようになる。なお、上記中空形状としては、例えば、円筒状や矩形の筒状のものを挙げることができる。また、支持部材の外部表面とは、支持部材の外形を形成している面のことであり、支持部材の内部表面とは、支持部材において空洞を形成している面のことを意味する。
【００３１】
本発明にかかる振動センサは、上述の各発光構造体のうちの何れかを、振動を検出するための検出部として有することを特徴とするものである。
【００３２】
上記の振動センサは、電源無しで発光する性質を有する応力発光材料を検出部として有するもであるため、電源と接続する必要がないという利点を有している。つまり、従来の圧電体などを使用した振動センサにおける、電磁のノイズの問題、電源の問題、および、リード線の問題といった各種の問題を考慮する必要がない。
【００３３】
さらに、本発明の振動センサによれば、振動を高感度に検知することができるとともに、振動の大きさの指標となる発光強度を離れた位置から遠隔検知することができるため、地震発生時や地質検査を行う場合に有効に利用することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明にかかる発光構造体は、以上のように、応力発光材料を含む発光部材が、それ自身よりも質量の大きな第１および第２の支持部材の間に挟みこまれた構造を有しているため、外力を受けた場合に効率よく発光することができるという効果を奏する。つまり、本発明の発光構造体のような構造を有することで、外部からの機械的エネルギーを受けて発光する応力発光材料に、当該エネルギーを効率よく注入することができる。
【００３５】
また、本発明にかかる振動センサは、以上のように、本発明の発光構造体を振動を検出するための検出部として有するものである。
【００３６】
上記の振動センサは、電源無しで発光する性質を有する応力発光材料を検出部として有するものであるため、電源と接続する必要がないという利点を有している。さらに、本発明の振動センサは、振動を高感度に検知することができるため、地震発生時や地質検査を行う場合に有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の実施形態について以下に説明するが、本発明はこの記載に限定されるものではない。本実施の形態では、まず、本発明にかかる発光構造体の例をいくつか挙げて説明し、その後、本発明にかかる振動センサについて説明する。
【００３８】
（１）本発明の発光構造体について
本発明にかかる発光構造体は、外力の強度に比例して発光強度を変化させる応力発光材料を含んで構成されるものである。この発光構造体は、上記応力発光材料を含む材料で構成される発光部材と、当該発光部材よりも質量の大きな第１の支持部材および第２の支持部材とを備えている。そして、この発光構造体においては、上記発光部材が、上記第１の支持部材と第２の支持部材との間に挟みこまれた構造を有している。
【００３９】
ここで、上記「発光構造体」とは、外部からの刺激によってそれ自身が発光する構造体のことを意味する。図１から図５には、本発明に係る発光構造体の例をそれぞれ示す。
【００４０】
最初に、図１に示す発光構造体について説明する。図１に示す発光構造体１０は、第１の支持部材１、発光部材２、第２の支持部材３から構成されている。そして、上記発光部材２は、上記第１の支持部材と上記第２の支持部材との間に挟まれている。
【００４１】
本発明にかかる発光構造体において、発光部材２が２つの支持部材１・３の間に挟まれた状態とは、上記発光部材２の対向する２つの端面のうちの一方の端面が、第１の支持部材１と隣接しており、もう一方の端面が、第２の支持部材３と隣接していることを意味する。例えば、発光部材２の形状が直方体である場合には、その直方体の６つの面のうちの、任意の対向する２つの面が、２つの支持部材１・３とそれぞれ隣接している。なお、各支持部材１・３と隣接している対向する２面は、直方体の６つの面から任意に選択すればよいが、得られる発光構造体の発光効率を向上させ、かつ、その構造を丈夫で安定なものとするためには、より面積の大きな対向する２つの面が、上記第１および第２の支持部材１・３とそれぞれ隣接していることが好ましい。
【００４２】
本発明の発光構造体１０において、発光部材２を第１の支持部材１と第２の支持部材３との間に挟み込んだ構造を形成するためには、シリコン接着剤などのような従来公知の接着剤を用いて、互いを固定すればよい。
【００４３】
また、本発明の発光構造体１０を構成している第１の支持部材１および第２の支持部材３の質量は、発光部材２の質量よりも大きいという特徴を有している。このように、本発明にかかる発光構造体１０は、応力発光材料含む発光部材２が、それ自身よりも質量の大きな第１および第２の支持部材１・３の間に挟みこまた構造を有することによって、外力を受けた場合に効率よく発光することができる。つまり、本発明の発光構造体１０のような構造を有することによって、外部からの機械的エネルギーを受けて発光する応力発光材料に、当該エネルギーを効率よく注入することができる。
【００４４】
ここで、本発明の発光構造体１０を構成する発光部材２に含まれる各種材料について説明する。発光部材２は、上述のように、応力発光材料を含んでいる。ここで、「応力発光材料」とは、応力によって発光する発光材料である。即ち、応力発光材料は、機械的な外力の刺激に応じて材料自体が発光するという性質を有するとともに、その外力の強度に比例して発光強度を変化させるという性質をも有している。この応力発光材料として具体的には、上述の特許文献１〜４に記載の応力発光材料や、特許第３２７３３１７号公報、特許第２９９２６３１号公報に記載のものを挙げることができる。なお、上記応力発光材料には、例えば、アルミン酸塩、ケイ酸塩などのような無機系のものが一般的に用いられる
。
【００４５】
そして、発光部材２には、上記応力発光材料の他に、プラスチック、ゴム、樹脂などのような高分子有機材料が含まれていることが好ましい。これによって、発光部材が柔軟性や可塑性を有するようになり、その形状を種々に変えて成形することができる。また、発光部材を応力発光材料のみで構成した場合と比較してその比重を小さくすることができる。
【００４６】
発光部材２中に応力発光材料と高分子有機材料とが含まれる場合、上記発光部材２は、液体状の上記高分子有機材料中に上記応力発光材料を混合した後、均一に混合された状態で硬化させて形成すればよい。また、上記発光部材２は、成形された状態のプラスチック、ゴム、樹脂などの高分子有機材料、あるいは、比重の小さい紙、木、竹などのような有機素材を基本構造として有し、上記基本構造の表面に応力発光材料と高分子有機材料との混合物からなる膜が形成された積層状態の構造であってもよい。なお、実施例において作製した発光構造体の発光部材は、このような積層構造を有するものである。
【００４７】
さらに、本発明にかかる発光構造体１０を高温環境下での振動や風力の検知に用いる場合には、耐高温性の素材からなる基本構造と、上記基本構造の表面に無機系の応力発光材料が塗布された積層構造の発光部材２を形成すればよい。また、本発明の発光構造体１０が、周波数の高い振動の検知を目的とするものである場合には、上記発光部材２として応力発光材料を含むセラミックス膜を使用することが有効である。
【００４８】
次に、第１の支持部材１、および、第２の支持部材３を構成する材料について説明する。本発明においては、上記の各支持部材１・３は、発光部材２よりもその質量が大きいことが必要となる。そこで、上記第１および第２の支持部材１・３は、発光部材２を構成する材料よりも比重の大きな材料で形成されていることが好ましい。このように、第１の支持部材および第２の支持部材を、発光部材を構成する材料よりも比重の大きな材料で形成することで、得られる発光構造体の体積を小さくし、コンパクトにすることができる。
【００４９】
上記第１および第２の支持部材１・３を構成する材料としてより具体的には、金属、ガラス、セラミックスなどを挙げることができる。また、上記金属としては、鉄鋼、ステンレス鋼などが挙げられる。上記各支持部材１・３が、上記のような材料によって構成されることによって、発光構造体を振動センサなどに用いる場合などにも、振動に耐えうるだけの強度を充分に確保することができる。また、発光部材に高分子有機材料を含ませた場合には、上記第１および第２の支持部材を鉄鋼やステンレス鋼などの金属、ガラス、あるいは、セラミックスで構成することで、発光部材と比較して充分にその質量を大きくすることができる。
【００５０】
なお、第１の支持部材１と、第２の支持部材３とは、発光部材２よりもそれぞれ質量が大きいものであれば、互いに異なる材料で構成されていてもよい。しかしながら、発光構造体１０を振動センサに利用する場合には、より正確な振動の検知を行うために、上記第１および第２の支持部材１・３は、同じ材料で形成されることが好ましい。
【００５１】
そして、本発明の発光構造体においては、第１の支持部材１および第２の支持部材３のうちの少なくとも何れかが、透明な材料で形成されていることが好ましい。これによれば、透明な材料で形成された第１および第２の支持部材１・３そのものが、発光部材２において発せられる光を外部に伝達する光導波路として利用することができる。そのため、発光構造体１０を振動センサなどに用いる場合には、その構造を簡便化することができる。
【００５２】
続いて、発光構造体１０を構成する第１の支持部材１、発光部材２、第２の支持部材３
のそれぞれの形状について説明する。上述のように、本発明に発光構造体１０においては、発光部材２の質量よりも、第１および第２の支持部材１・３の質量のほうが大きいことが必要となる。それゆえ、上記発光部材２の体積は、上記第１および第２の支持部材の体積と比較して小さいことが好ましい。
【００５３】
そして、発光部材２の体積を、第１および第２の支持部材の体積と比較して小さくするための構造の一例として、図１に示すように、第１の支持部材１、発光部材２、および、第２の支持部材３という順に並べて配置されている配置方向（図１においてＡで示す方向）の各部材の長さに関して、上記発光部材２の寸法を、上記第１および第２の支持部材１・３の寸法よりも小さくすればよい。
【００５４】
なお、図１には、各部材の配置方向（Ａ方向）のみを示すものであり、この発光構造体１０において、上記配置方向と直交する方向（すなわち、図１に示す発光構造体の断面に対して垂直な方向（以下、この方向をＢ方向とする。））の各部材の長さについては言及していない。しかしながら、発光部材２の体積を、第１および第２の支持部材１・３の体積と比較してより小さなものとするために、Ｂ方向の各部材の長さについても、上記発光部材２の寸法を、上記第１および第２の支持部材１・３の寸法よりも小さくすることも可能である。
【００５５】
また、図２には、発光部材２の体積を第１および第２の支持部材の体積と比較して小さくするために、上記発光部材２の形状を中空にした場合の例を示す。図２においては、断面の形状のみを示しているが、ここでの発光部材２は、中空の円柱の形状を有している。また、第１および第２の支持部材１・３については、図１に示す場合と同様に、直方体の形状を有している。
【００５６】
図２に示すように、発光部材２の形状を中空にすることによって、その体積が小さくなり、これによって質量をより小さくすることができる。また、上記発光部材２は、円柱形状であるため、第１の支持部材１と第２の支持部材３とで挟み込まれた場合に、外部に露出する表面積を大きくすることができる。これによって、発光面積が大きくなるため、発光効率を向上させることもできる。さらに、上記の構造は、発光構造体１０の機械的な強度を保つためにも有利な構造である。なお、発光部材２の形状を中空にする場合には、高分子有機材料に応力発光材料を混合したものを材料として用い、これを目的とする形状を形成するための型に流し込んで硬化させることによって成形すればよい。
【００５７】
そして、発光部材２の表面積をさらに大きくし、その体積を小さくするためには、発光部材２の形状は、細長い棒状または線状であり、かつ、コイル状であることが好ましい。これによって、発光面積が大きくなるとともに、振動し易くなるため、発光効率をより向上させることができる。
【００５８】
また、図３には、発光部材２の体積を第１および第２の支持部材の体積と比較して小さくするために、上記発光部材２の厚さを第１および第２の支持部材１・３の厚さよりも小さくした場合の例を示す。ここで言う各部材の厚さとは、図３においてＣで示す方向のことを意味する。図３に示すような発光構造体の具体例としては、発光部材がダイアフラム状の構造のものが挙げられる。
【００５９】
なお、図３に示す発光構造体１０においては、第２の支持部材３のＡ方向の長さが、第１の支持部材１のＡ方向の長さよりも大きくなっている。これによって、第２の支持部材３の体積はより大きくなっている。
【００６０】
さらに、本発明の発光構造体１０は、図４に示すように、複数の構造体単位１０ａ・１
０ｂを並べて配置したものであってもよい。図４に示す発光構造体１０は、図３に示すような各部材の厚さの異なる発光構造体を構造体単位１０ａとし、図１に示すような発光構造体を構造体単位１０ｂとして、これらを並べて配置したものである。なお、図４では、形状の異なる２つの構造体単位を並べて配置したものを挙げているが、これは一例に過ぎず、本発明では、３個以上の構造体単位を並べて配置した発光構造体を構成してもよいし、また、同じ形状の複数の構造体単位を用いて発光構造体を構成してもよい。
【００６１】
上記のような複数個の構造体単位からなる発光構造体は、広い周波数の振動を検知することができるという利点を有している。
【００６２】
また、本発明の発光構造体は、図５に示すように、第１の支持部材と第２の支持部材とが、発光部材２と隣接していない端部において、互いに連結されて連結支持部材４を構成しており、これによって当該発光構造体２０が共鳴体を形成しているような構造であってもよい。
【００６３】
なお、このように第１の支持部材と第２の支持部材とが連結されて得られる発光構造体の形状の例としては、図５（ａ）に示すような環状、図５（ｂ）に示すような矩形状、あるいは、図５（ｃ）に示すような音叉状などを挙げることができるが、これらに限定されることなく、その用途に応じて適当な形状を選択することができる。なお、図５の各図に示す発光構造体２０においては、第１の支持部材の端部と第２の支持部材の端部とが連結されて得られる支持部材を連結支持部材４として示す。
【００６４】
また、本発明にかかる発光構造体は、上述のように上述の各構造を有するものの他に、外力の強度に比例して発光強度を変化させる応力発光材料を含んでなる発光構造体であって、中空形状の支持部材の外部表面および／または内部表面に応力発光材料が塗布されているものであってもよい。
【００６５】
ここで、上記「中空形状の支持部材」としては、例えば、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す形状を有しているものであって、発光部材を含まず全て支持部材で構成されているものを挙げることができる。そして、この支持部材に用いる素材については、上述の発光構造体と同じものを使用することができる。また、上記支持部材の外部表面および／または内部表面に塗布される塗料は、応力発光材料のみから構成されるものだけでなく、上述の発光部材に含まれる高分子有機材料などがさらに含まれているものであってもよい。つまり、上記塗料としては、上記発光部材に適用することができるものを同様に用いることができる。
【００６６】
上記のように、支持部材が、内部に空洞を有する中空形状であると、支持部材が共鳴を引き起こす外部からの振動に対して指向性を備えるようになる。したがって、そのような支持部材の内面あるいは外面に応力発光材料を塗布すると、ある一定の方向からの振動に対してのみ発光する指向性を持つ振動センサを構成することができるようになる。
【００６７】
以上のように、本発明にかかる発光構造体は、応力発光材料を含む発光部材が、それ自身よりも質量の大きな第１および第２の支持部材の間に挟みこまれていることによって、外力を受けた場合に効率よく発光することができる。つまり、本発明の発光構造体のような構造を有することで、外部からの機械的エネルギーを受けて発光する応力発光材料に、当該エネルギーを効率よく注入することができる。
【００６８】
そのため、本発明の発光構造体は、高感度に振動を検知することのできる振動センサや、気圧または水圧の変動を検知することのできる圧力センサなどの検出部、あるいは、風力を利用して発光するランプおよび表示装置の発光体として利用することができる。
【００６９】
（２）本発明の振動センサについて
続いて、本発明にかかる振動センサについて説明する。本発明の振動センサは上述の発光構造体を、振動を検出するための検出部として有しているものである。
【００７０】
つまり、本発明の振動センサは、振動の大きさを発光強度として得ることのできる応力発光材料を有する発光構造体を検出部として備えたものであるため、その発光強度を振動の大きさの指標とすることができる。そして、上述のように、本発明にかかる発光構造体は、振動を高感度に捉えることが可能であるため、これを用いて構成された本発明の振動センサも、振動を高感度に検知することができる。
【００７１】
なお、本発明の振動センサにおいて、振動が発生したときの発光強度は、後述の実施例にも示すように、画像記録装置などで録画することによって遠隔的に検知することができる。そして、このような画像記録装置が、発光の強度を検知できるようなシステムを備えていれば、当該画像記録装置によって発光強度を検知し、これによって、振動や風力などの大きさを検知することができる。なお、画像記録装置において、発光の強度を検知できるようなシステムとして、従来から一般的に使用されているものを利用すればよい。
【００７２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００７３】
本発明の実施例について以下に説明する。
【００７４】
〔実施例１〕
実施例１では、応力発光材料を用いて、風力ランプとして利用可能な発光構造体を作製した。なお、本実施例において作製された発光構造体は、断面が円形の発光部材の両端に第１および第２の支持部材が取り付けられた、図２に示すような断面の形状（但し、発光部材は中空ではない）を有するものである。
【００７５】
本実施例では、応力発光材料として粉体状のＳｒ０．９Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ０．０５％を使用した。この応力発光材料の製造は、上述の特許文献１に記載の方法にしたがって行った。
【００７６】
次に、得られた応力発光材料の粉末を透明な樹脂（エポキシ二液型、Struers製）と均
一に混合した後、この混合物を断面の直径が３ｍｍのプラスチックファイバーの表面に塗布し、室温で乾燥させて樹脂を硬化させた。これによって、プラスチックファイバーに応力発光材料と樹脂との混合物が積層された発光部材が得られた。
【００７７】
続いて、ファイバー状の発光部材の両端に、第１および第２の支持部材としてステンレス棒を取り付け、発光構造体を作製した。
【００７８】
この発光構造体を空中に吊るし、当該発光構造体に対して風を送った。その結果、上記発光構造体は揺れるとともに、構造体中に含まれる応力発光材料によって明るく発光し、その発光を画像記録装置で録画することができた。この結果から、上記発光構造体は、風力を利用したランプとして利用することができることが示された。また、このように風によって発光する発光構造体を団扇の骨に利用することで、曲げひずみで光る団扇を作ることもできる。
【００７９】
〔実施例２〕
実施例２では、応力発光材料を用いて、振動センサとして利用可能な発光構造体を作製した。なお、本実施例において作製された発光構造体は、断面が円形の発光部材の両端に第１および第２の支持部材が取り付けられた、図２に示すような断面の形状（但し、発光部材は中空ではない）を有するものである。
【００８０】
本実施例では、応力発光材料として粉体状のＳｒ０．９Ａｌ２Ｏ４：Ｅｕ０．０５％を使用した。この応力発光材料の製造は、上述の特許文献１に記載の方法にしたがって行った。
【００８１】
次に、得られた応力発光材料の粉末を透明な樹脂（アクリル二液型）と均一に混合した後、この混合物を断面の直径が３ｍｍのプラスチックファイバーの表面に塗布し、室温で乾燥させて樹脂を硬化させた。これによって、プラスチックファイバーに応力発光材料と樹脂との混合物が積層された発光部材が得られた。
【００８２】
続いて、ファイバー状の発光部材の両端に、第１および第２の支持部材としてマグネット付きのステンレス板を取り付け、発光構造体を作製した。
【００８３】
続いて、この発光構造体を振動する機械にマグネットを介して貼り付け、振動によって発光するか否かの調査を実施した。その結果、上記のような構造を有する発光構造体では、第１および第２の支持部材の間に挟まれた発光部材において振動が大きくなり、当該発光構造体はわずかな振動でも明るく発光することが確認された。そして、その発光を画像記録装置で遠隔的に記録することができた。なお、画像記録装置が、発光の強度を検知できるようなシステムを備えていれば、当該画像記録装置によって発光強度を検知し、これによって、振動の大きさを検知することも可能であると考えられる。
【００８４】
この結果から、上記発光構造体は、振動を高感度に検知することのできる振動センサとして利用することができることが示された。
【００８５】
なお、本実施例では、図１〜５に示すような各構造の発光構造体のそれぞれについて、同様に調査を行い、振動によって高い発光が得られることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の発光構造体は、ひずみエネルギーなどの機械的エネルギーを外部から受けた場合に、当該発光構造体に含まれる応力発光材料に効率よくエネルギーを注入することができる構造を有している。そのため、上記発光構造体は、地震や地質検査における振動を検知する振動センサ、機械の振動や建物の振動を遠隔検知するための振動センサ、風力を利用して発光するランプや表示装置、さらに、気圧や水圧の変動を検知するための圧力センサなどに幅広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明にかかる発光構造体の一例を示す断面図である。
【図２】本発明にかかる発光構造体の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明にかかる発光構造体のさらに他の例を示す断面図である。
【図４】本発明にかかる発光構造体のさらに他の例を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明にかかる発光構造体のさらに他の例を示す断面図である。この図においては、第１の支持部材と第２の支持部材とが連結されて連結支持部材を構成している。
【符号の説明】
【００８８】
１    第１の支持部材
２    発光部材
３    第２の支持部材
４    連結支持部材
１０  発光構造体
２０  発光構造体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005291875.tif 000006
【図５】
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