(57)【要約】【課題】暗環境下であっても長時間に渡り繰り返し応力発光材料をよりよく発光させることが可能な応力発光材料含有成形体を提供する。【解決手段】本実施形態に係る応力発光材料含有成形体１は，応力発光材料を含有させた樹脂１１から成形され成形体であって，紫外線を発光する紫外線発光素子１００と，紫外線発光素子１００に電力を供給するボタン電池１０２と，非接触操作により作動するスイッチ１０１と，スイッチ１０１の作動に応じて紫外線発光素子１００の発光を制御する制御回路１０３が実装された紫外線発光回路１０が封入された構造になっている。【選択図】図１
2017153569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
応力発光材料を含有させた樹脂から成形された成形体であって，
紫外線を発光する紫外線発光素子と，前記紫外線発光素子に電力を供給する電池と，非接触操作により作動するスイッチと，前記スイッチが作動すると，前記電池を利用して前記紫外線発光素子を発光させる制御回路を実装した紫外線発光回路が内部に封入されている，
ことを特徴とする応力発光材料含有成形体。
【請求項２】
磁気近接スイッチを前記スイッチとして用いたことを特徴とする，請求項１に記載した応力発光材料含有成形体。
【請求項３】
前記樹脂にゴム材料を用い，かつ，球状の形状に成形したことを特徴とする，請求項１または２に記載した応力発光材料含有成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，応力を加えることにより発光する応力発光材料に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
応力を加えることにより発光する応力発光材料を利用した媒体の一つとして，応力によって発光する発光ボールが特許文献１で提案されている。特許文献１で提案されている発光ボールは，暗環境下での利用を可能にしたスポーツ用のボールで，応力発光材料を表面に含有させ，応力を加えた後に一定時間発光するように構成されている。
【０００３】
応力発光材料は，応力発光材料へ加えられた機械的エネルギーないし応力発光材料の内部に蓄えた光エネルギーを利用して発光すると考えられているため，特許文献１で提案されている発光ボールのように，応力発光材料を媒体の表面に含有させることで，暗環境下であっても，応力発光材料を含有させた媒体の表面を繰り返し発光させることができる。
【０００４】
しかし，応力発光材料内に蓄えられた光エネルギーは，応力発光材料が発光する毎に消費されるため，暗環境下において長時間に渡り繰り返し応力発光材料を発光させると，応力発光材料内に蓄えられた光エネルギーがなくなり応力発光材料の発光強度が弱くなってしまう。
【０００５】
例えば，応力発光材料の代表的な化合物はユウロピウム含有アルミン酸ストロンチウムの場合，機械的エネルギーないし紫外線等の光による励起によってユウロピウムから放出されたキャリア（電子）が材料内の格子欠陥に捕獲されることで，ユウロピウム含有アルミン酸ストロンチウム内に光エネルギーが蓄積される。格子欠陥に捕獲されたキャリアは，応力によるエネルギーによって格子欠陥から解放され，格子欠陥から解放された電子がユウロピウムに戻る際に光が生じる。よって，暗環境下においてユウロピウム含有アルミン酸ストロンチウム内の格子欠陥に捕獲された、光により励起された電子がなくなると，応力によるエネルギーによって格子欠陥から解放される電子が少なくなり，応力を加えてもユウロピウム含有アルミン酸ストロンチウムの発光強度が弱くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３３９９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
すなわち，特許文献１で提案されている発光ボールのように，応力発光材料を表面に含有させただけの構成では，暗環境下においては発光強度が弱まる。そこで，本発明は，暗環境下であっても長時間に渡り繰り返し応力発光材料をよりよく発光させることが可能な応力発光材料含有成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決する本発明は，応力発光材料を含有させた樹脂から成形された成形体であって，紫外線を発光する紫外線発光素子と，前記紫外線発光素子に電力を供給する電池と，非接触操作により作動するスイッチと，前記スイッチが作動すると，前記電池を利用して前記紫外線発光素子を発光させる制御回路を実装した紫外線発光回路が内部に封入されていることを特徴とする応力発光材料含有成形体である。なお，本発明に係る応力発光材料含有成形体では，磁気近接スイッチを前記スイッチとして用いることが好適である。更に，本発明に係る応力発光材料含有成形体では，前記樹脂にゴム材料を用い，かつ，球状の形状に成形することが好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る応力発光材料含有成形体によれば，紫外線発光素子から発光された紫外線により，樹脂に含有した応力発光材料は紫外線励起している状態になるため，樹脂に含有した応力発光材料が蓄えた光エネルギーは減少せず，暗環境下であっても長時間に渡り繰り返しよりよく発光させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る応力発光材料含有成形体を説明する図。
【図２】本実施形態に係る応力発光材料含有成形体の効果を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここから，本発明の好適な実施形態を記載する。なお，以下の記載は本発明の技術的範囲を束縛するものでなく，理解を助けるために記述するものである。
【００１２】
図１は，本実施形態に係る応力発光材料含有成形体１を説明する図である。図１に図示したように，本実施形態に係る応力発光材料含有成形体１は，応力発光材料を混練するか，または，応力発光材料を表面に塗布するなどして応力発光材料を含有させた樹脂１１から成形された成形体に，紫外線を発光する紫外線発光素子１００を少なくとも実装した紫外線発光回路１０が封入された構造になっている。
【００１３】
図１では，応力発光材料含有成形体１の形状を球状にしているが，応力発光材料含有成形体１の形状は任意である。例えば，応力発光材料含有成形体１をスポーツのボールに用いる場合，スポーツの種類に応じて応力発光材料含有成形体１のサイズや形状を変更できる。
【００１４】
応力発光材料含有成形体１の成形に用いる樹脂１１としては，ゴム材料（天然ゴムや合成ゴム）またはプラスチック材料（ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル，エポキシ樹脂など）を用いることができる。
【００１５】
応力発光材料含有成形体１の成形に用いる樹脂１１に含有させる応力発光材料としては，格子欠陥が多数存在する結晶構造の無機材料を用いることが好適である。格子欠陥が多数存在する結晶構造の無機材料としては，例えば，特許第５７４３０４４号などで記載されているユウロピウム含有アルミン酸ストロンチウムを利用することができる。
【００１６】
なお，応力発光材料含有成形体１をスポーツや遊びのボールに用いる場合，応力発光材料含有成形体１がはずむように，ゴム材料を用いて応力発光材料含有成形体１を成形するのが好適で，ゴム材料に応力発光材料を混練する場合，ゴム１００重量部に対して応力発光材料を０．１〜１００重量部，好ましくは，２０〜８００重量部を混練するとよい。
【００１７】
応力発光材料を含有させた樹脂１１から成形した応力発光材料含有成形体１に封入する紫外線発光回路１０は，この樹脂１１に含有させた応力発光材料に紫外線をあてるための回路である。図１に図示したように，紫外線発光回路１０には，紫外線を発光する２つの紫外線発光素子１００（紫外線ＬＥＤ）と，紫外線発光素子１００に電力を供給するボタン電池１０２と，非接触操作により作動するスイッチ１０１と，スイッチ１０１の作動に応じて紫外線発光素子１００の発光を制御する制御回路１０３が実装されている。
【００１８】
紫外線を発光する紫外線発光素子１００を少なくとも実装した紫外線発光回路１０を応力発光材料含有成形体１の内部に封入するのは，応力発光材料含有成形体１の成形に用いる樹脂１１に含有させた応力発光材料を紫外線励起させることで，樹脂１１に含有させた応力発光材料に光エネルギーを蓄積させるためである。例えば，ユウロピウム（Ｅｕ）を発光中心として添加したユウロピウム含有アルミン酸ストロンチウムを応力発光材料として用いる場合，発光中心となるユウロピウムが紫外線励起して電子を放出し，ユウロピウム含有アルミン酸ストロンチウムの格子欠陥がこの電子を捕獲することで，光エネルギーがユウロピウム含有アルミン酸ストロンチウム内に蓄積される。
【００１９】
図１では，紫外線発光回路１０に実装した紫外線発光素子１００は２個で，２個の紫外線発光素子１００は，応力発光材料含有成形体１の略中心部に配置されている。図１では，紫外線発光回路１０の上面に一つの紫外線発光素子１００を配置し，紫外線発光回路１０の裏面にもう一つの紫外線発光素子１００を配置することで，２つの紫外線発光素子１００の発光方向を逆向きにさせている。
【００２０】
紫外線発光素子１００の発光を制御するスイッチ１０１が応力発光材料含有成形体１の表面に露出していると，応力発光材料含有成形体１を壁にぶつけるなど，応力発光材料含有成形体１に応力を加えた時にスイッチ１０１が破損する恐れがある。そこで，本実施形態では，応力発光材料含有成形体１の表面に近づけた状態でスイッチ１０１を応力発光材料含有成形体１の内部に封入し，非接触操作によりスイッチ１０１を作動できるようにしている。
【００２１】
非接触操作により作動するスイッチ１０１としては磁気近接スイッチを用いるのが好適である。磁気近接スイッチを用いると，磁気近接スイッチの近傍に磁石を近づける簡単な非接触操作で，磁気近接スイッチを作動させることができる。
【００２２】
スイッチ１０１の作動に応じて紫外線発光素子１００の発光を制御する制御回路１０３の内容は，スイッチ１０１の仕様に依存する。例えば，磁石が近接している時のみ作動する磁気近接スイッチをスイッチ１０１に用いる場合の制御回路１０３は，磁石を応力発光材料含有成形体１に近づけることで磁気近接スイッチが作動すると，次に磁石を応力発光材料含有成形体１に近づけられるまで，磁気近接スイッチの作動状態を保持するラッチ回路を含むことになる。
【００２３】
本実施形態に係る応力発光材料含有成形体１の効果について説明する。図２は，本実施形態に係る応力発光材料含有成形体１の効果を説明する図である。なお，図２（ａ）は，応力発光材料含有成形体１が発光する様子を説明する図で，図２（ｂ）は，応力発光材料に蓄えられた光エネルギーの変化を説明する図である。
【００２４】
図２（ａ）に図示したように，応力発光材料含有成形体１の一部箇所に応力を加えると，応力発光材料に加わった応力が光エネルギーに変換されることで，応力が伝達された箇所に存在する応力発光材料が発光する。
【００２５】
図２（ｂ）では，紫外線発光素子１００を発光させた場合の光エネルギーの変化を実線で示し， 紫外線発光素子１００を発光させていない場合の光エネルギーの変化を点線で示している。点線で示したように，紫外線発光素子１００を発光させていない場合，応力発光材料により応力が光エネルギーに変換されることで，応力により発光した応力発光材料に蓄えられた光エネルギーは減少する。これに対し，紫外線発光素子１００を発光させた場合，紫外線発光素子１００が発光した紫外線によって応力発光材料は紫外線励起している状態になり，応力発光材料に光エネルギーが補充されるため，応力発光材料に加えた応力が光エネルギーに変換されても，応力により発光した応力発光材料が蓄えた光エネルギーは減少しない。
【００２６】
このように，紫外線発光素子１００から紫外線を発光させることで，応力により発光した応力発光材料が蓄えた光エネルギーは減少しないため，暗環境下であっても長時間に渡り繰り返し応力発光材料含有成形体１を発光させることができる。なお，上述したように，紫外線発光素子１００からの紫外線の発光はスイッチ１０１によって制御できるため，応力発光材料含有成形体１の利用者は，必要に応じて紫外線発光素子１００から紫外線を発光させることができる。応力発光材料含有成形体１を利用している間，紫外線発光素子１００から紫外線を発光させることが応力発光材料含有成形体１の好適な使用方法であるが，応力を加えても応力発光材料含有成形体１の応力発光材料が発光しなくなったときに，紫外線発光素子１００を発光させる使用方法でもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１    応力発光材料含有成形体
１０  紫外線発光回路
１００  紫外線発光素子
１０１  スイッチ
１０２  ボタン電池
１０３  制御回路
１１  樹脂
【図１】
2017153569.tif 000003
【図２】
2017153569.tif 000004