JP2010034059A - 面熱源 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の面熱源は、加熱素子と、前記加熱素子と電気的に接続された少なくとも二つの電極と、を含む。前記加熱素子が少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含み、該単一のカーボンナノチューブフィルムが複数のカーボンナノチューブを含み、該複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。前記単一のカーボンナノチューブフィルムが、複数のカーボンナノチューブセグメントを含み、各々の前記カーボンナノチューブセグメントが、分子間力で接続され、同じ方向に沿って配列され、前記カーボンナノチューブセグメントが、長さが同じであり、平行に配列されている複数のカーボンナノチューブを含む。
【選択図】図1
Description
図1と図2を参照すると、本発明の実施例1は、面熱源10を提供する。該面熱源10は、二次元構造体であり、即ち、二次元方向に沿って延長する構造体である。該面熱源10は、基板18、反射層17、加熱素子16、保護層15、第一電極12及び第二電極14を含む。
(一)ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、図3に示す、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム143aを含む。このカーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルム(drawn carbon nanotube film)である。前記カーボンナノチューブフィルム143aは、超配列カーボンナノチューブアレイ(Superaligned array of carbon nanotubes,非特許文献1を参照)から引き出して得られたものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルム143aにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルム143aは、分子間力で長さ方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。図4を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルム143aは、複数のカーボンナノチューブセグメント143bを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント143bは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント143bは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ145を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント143bにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ145の長さが同じである。前記カーボンナノチューブフィルム143aを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム143aの強靭性及び機械強度を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム143aの幅は100μm〜10cmに設けられ、厚さは0.5nm〜100μmに設けられる。前記カーボンナノチューブフィルム143aの厚さが10μm以下である場合、該カーボンナノチューブフィルム143aの透光率が90%以上程度に達するため、透明熱源に用いられることも可能である。
前記カーボンナノチューブ構造体は、図5に示す、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは超長構造カーボンナノチューブフィルム(ultra−long carbon nanotube film)である。単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、ほぼ同じ長さを有する複数のカーボンナノチューブを含む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、前記複数のカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って、均一に並列されている。単一の前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、10nm〜100μmである。前記複数のカーボンナノチューブは、それぞれ前記複数のカーボンナノチューブフィルムの表面に平行に配列されている。隣接する前記カーボンナノチューブは所定の距離で分離して設置される。前記距離は0μm〜5μmである。前記距離が0μmである場合、隣接する前記カーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブフィルムにおける各々の前記カーボンナノチューブの長さは、前記カーボンナノチューブフィルムの長さと同じである。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、1cm以上であり、1cm〜30cmであることが好ましい。即ち、カーボンナノチューブの長さが超長である。さらに、各々の前記カーボンナノチューブ145に結節がない。本実施形態において、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは10μmである。単一の前記カーボンナノチューブ145の長さは10cmである。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、プレッシド構造カーボンナノチューブフィルム(pressed carbon nanotube film)である。前記カーボンナノチューブフィルムは、図6又は図7に示される。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム(flocculated carbon nanotube film)である。図8及び図9を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、100nm以上であり、100nm〜10cmであると好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造は、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態である。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合って、カーボンナノチューブネット状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、多くの微小な穴が形成されている。ここで、単一の前記微小な穴の直径が10μm以下になる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、0.5nm〜1mmである。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一つのカーボンナノチューブフィルムセグメントを含む。前記カーボンナノチューブフィルムセグメントにおける全てのカーボンナノチューブは、相互に平行し、所定の方向に沿って並列されている。前記カーボンナノチューブフィルムセグメントにおいて、少なくとも一本のカーボンナノチューブの長さは、前記カーボンナノチューブフィルムセグメントの全長と同じである。従って、前記カーボンナノチューブフィルムセグメントの一つの寸法は、前記カーボンナノチューブの長さによって制限されている。前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルムセグメントを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムセグメントは、分子間力で結合されている。前記カーボンナノチューブフィルムセグメントの厚さは、0.5nm〜100μmである。
図12を参照すると、本実施例は、面熱源20を提供する。本実施例の面熱源20は、基板28、反射層27、加熱素子26、保護層25、第一電極22及び第二電極24を含む。前記反射層27は、前記基板28の一つの表面に設置される。前記加熱素子26は、前記反射層27の、前記基板28に面する表面とは反対側の表面に設置される。前記第一電極22及び前記第二電極24は、前記加熱素子26に電気的に接続される。本実施例と実施例1との異なる点は、前記加熱素子26が複数のカーボンナノチューブ線状構造を含むカーボンナノチューブ構造体を含むことである。
図17を参照すると、本発明の実施例3は、面熱源30を提供する。該面熱源30は、基板38、加熱素子36、第一電極32及び第二電極34を含む。前記加熱素子36は、前記基板38の表面に設置される。前記第一電極32及び前記第二電極34は、前記加熱素子36に電気的に接続される。前記加熱素子36が複数のカーボンナノチューブワイヤを含む。一部の前記複数のカーボンナノチューブワイヤは平行に配列され、前記第一電極32及び前記第二電極34に電気的に接続される。他の一部の前記複数のカーボンナノチューブワイヤは、前記第一電極32及び前記第二電極34電気的に接続された前記カーボンナノチューブワイヤに、垂直に配列される。前記カーボンナノチューブワイヤは、非ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤ(図15を参照)であり、又はねじれ状のカーボンナノチューブワイヤ(図16を参照)である。前記加熱素子36は、複数のカーボンナノチューブ線状構造からなってもよい。前記第一電極32及び前記第二電極34は、金属のパラジウムフィルムである。
図18を参照すると、本発明の実施例4は、面熱源40を提供する。該面熱源40は、基板、加熱素子46、第一電極42及び第二電極44を含む。該加熱素子46は、複数のカーボンナノチューブワイヤを含む。各々のカーボンナノチューブワイヤが互いに編まれ、二次元の加熱素子を形成することである。該カーボンナノチューブワイヤは、非ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤ(図15を参照)であり、又はねじれ状のカーボンナノチューブワイヤ(図16を参照)である。前記加熱素子46は、複数のカーボンナノチューブ線状構造からなってもよい。前記第一電極42及び前記第二電極44は、金属のパラジウムフィルムである。
図19を参照すると、本発明の実施例5は、面熱源50を提供する。該面熱源50と前記実施例3における面熱源30の構造とは、基本的に同じであり、該面熱源50は、基板58、加熱素子56、第一電極52及び第二電極54を含む。本実施例において、前記加熱素子56が一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。前記カーボンナノチューブワイヤは曲げられた二次元の加熱素子に形成される。該カーボンナノチューブワイヤは、非ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤ(図15を参照)であり、又はねじれ状のカーボンナノチューブワイヤ(図16を参照)である。前記加熱素子56は、カーボンナノチューブ線状構造からなってもよい。前記第一電極52及び前記第二電極54は、金属のパラジウムフィルムである。
12、22、32、42、52 第一電極
14、24、34、44、54 第二電極
15、25 保護層
16、26、36,46、56 加熱素子
17、27 反射層
18、28、38、58 基板
143a カーボンナノチューブフィルム
143b カーボンナノチューブセグメント
145 カーボンナノチューブ
160 非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造
170 ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造
161、171 カーボンナノチューブワイヤ
Claims (6)
- 加熱素子と、前記加熱素子と電気的に接続された少なくとも二つの電極と、を含み、
前記加熱素子が少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含み、
該単一のカーボンナノチューブフィルムが複数のカーボンナノチューブを含み、
該複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されていることを特徴とする面熱源。 - 前記カーボンナノチューブフィルムが、複数のカーボンナノチューブセグメントを含み、
各々の前記カーボンナノチューブセグメントが、分子間力で接続され、同じ方向に沿って配列され、
前記カーボンナノチューブセグメントが、長さが同じであり、平行に配列されている複数のカーボンナノチューブを含むことを特徴とする、請求項1に記載の面熱源。 - 前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、前記複数のカーボンナノチューブは端と端が分子間力で接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の面熱源。
- 前記加熱素子が、積層された複数のカーボンナノチューブフィルムを含み、
各々のカーボンナノチューブフィルムが複数のカーボンナノチューブを含み、
隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが0°〜90°で交叉していることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の面熱源。 - 基板をさらに含み、前記加熱素子が該基板の表面に設置されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の面熱源。
- 反射層をさらに含み、該反射層が、前記基板と前記加熱素子との間又は前記基板の、前記加熱素子に面する表面とは反対側の表面に設置され、前記加熱素子から放出された熱を反射するために用いられることを特徴とする、請求項5に記載の面熱源。
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