JP2011091996A - 静電誘導型変換素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エレクトレット10は、絶縁材料の表面付近に電荷を注入して形成されており、2つの導体12、14の間に配置されて、エレクトレット10に対向する少なくとも一方の導体12に対して相対的に運動して電気エネルギと運動エネルギとの変換を行うように構成されている。エレクトレット10を形成する絶縁材料としては、含フッ素脂肪族環構造を有する重合体を使用するのが好適である。
【選択図】図1
Description
図1には、本発明にかかる静電誘導型変換素子の実施形態1である構成例の断面図が示される。図1において、エレクトレット10は、絶縁材料の表面付近に電荷を注入して形成されており、2つの導体12、14の間に配置されて、エレクトレット10に対向する少なくとも一方の導体12に対して相対的に運動できるように構成されている。なお、エレクトレット10への電荷の注入には、液体接触、コロナ放電、電子ビーム、バック・ライテッド・サイラトロン等公知の方法を用いることができる。
1601S)を使用したが、厚膜の形成は難しいため、厚さ3μmの膜を形成し、コロナ放電にて電荷を注入してから表面電荷密度を測定し、CYTOP(登録商標)の厚さ3μmの膜との比較を行った。具体的には、
荷電条件
・コロナ放電の針として外径0.7mm、先端角度約15度のステンレス針を用い、直流高圧電源(松定プレシジョン製HAR−20R5)を使って所定時間、所定電圧で放電させて試料膜を荷電した。放電電圧は、−6kV、−8kV及び−10kVとした。また、針と試料膜は30mm程度の距離をおき、その中間付近にコロナ放電を安定化させ、電荷を均一に注入するためのグリッド(ステンレス金網、40メッシュ、線径0.22mm、開き目0.415mm)をおき、そのグリッドに別の直流電源(松定プレシジョン製PLE−650−0.1)から−600Vの電圧を印加した。
・表面電位測定器(MONROE ELECTRONICS製 Model279+Model 1034EH)を用い、上記荷電後に試料膜の表面電圧を測定した。
図3には、本発明にかかる静電誘導型変換素子の実施形態2である構成例の断面図が示される。図3において特徴的な点は、エレクトレット10の表面が防湿膜22により覆われている点である。エレクトレット10に注入した電荷は、空気中の水分により消失し、エレクトレット10の性能が経時的に劣化して行くが、防湿膜22によりエレクトレット10の表面を覆うことにより、電荷の消失を防止でき、エレクトレット10の経時劣化を抑制できる。なお、本実施形態の場合、エレクトレット10の材料としては、実施形態1で述べたCYTOP(登録商標)の他、含フッ素脂肪族環構造を有する重合体であるテフロン(登録商標)AF、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、FEP(テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PFA(テトラフルオロエチレン/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体)、酸化珪素等を使用することもできる。
1)電極となる導体を片側に持った基板上にCYTOP(登録商標)CTL−809Mをスピンコートして膜を形成し、加熱により内部の残存溶媒を蒸発させる。
2)所定の膜厚になるように、1)の工程を必要回数繰り返す。
3)上記のようにして形成した膜を加熱してキュアする。
4)パラキシリレンダイマー(米国SCS社製parylene-C)を用いて、気相中で所定の厚さのポリパラキシリレンの防湿膜を形成する。
5)コロナ放電または電子ビームなどの方法で、ポリパラキシリレン膜の上からCYTOP(登録商標)の膜に電荷を注入する。電荷にある程度のエネルギーがある場合にはポリパラキシリレン膜を突き抜けて下部のCYTOP(登録商標)膜に電荷が到達し、CYTOP(登録商標)膜が荷電してエレクトレットとなる。
Claims (8)
- 電気エネルギと運動エネルギとを変換する静電誘導型変換素子であって、
導体と相対的に運動するエレクトレットと、
前記エレクトレットを覆う防湿膜と、
を備えることを特徴とする静電誘導型変換素子。 - 請求項1記載の静電誘導型変換素子において、前記防湿膜はポリパラキシリレンまたはその誘導体により構成されている、静電誘導型変換素子。
- 請求項1または2記載の静電誘導型変換素子において、前記エレクトレットは、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、FEP(テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PFA(テトラフルオロエチレン/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体)、酸化珪素または含フッ素脂肪族環構造を有する重合体により構成されている、静電誘導型変換素子。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の静電誘導型変換素子において、前記エレクトレットは2つ以上の重合性二重結合を有する含フッ素モノマーを環化重合して得られる、主鎖に含フッ素脂肪族環構造を有する重合体により構成されている、静電誘導型変換素子。
- 請求項4記載の静電誘導型変換素子において、前記含フッ素脂肪族環構造には、エーテル性酸素原子が1個以下含まれる、静電誘導型変換素子。
- 前記重合体が、重合体を形成するモノマー単位中に含フッ素脂肪族環構造を有するモノマー単位を20モル%以上含有する、請求項4または5に記載の静電誘導型変換素子。
- 前記重合体が、パーフルオロ(アリルビニルエーテル)もしくはパーフルオロ(ブテニルビニルエーテル)の環化重合体、パーフルオロ(アリルビニルエーテル)もしくはパーフルオロ(ブテニルビニルエーテル)とラジカル重合性モノマーとの共重合体、または含フッ素脂肪族環構造を有するモノマーとパーフルオロ(アリルビニルエーテル)もしくはパーフルオロ(ブテニルビニルエーテル)とを共重合して得られる重合体である、請求項4〜6のいずれか一項に記載の静電誘導型変換素子。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の静電誘導型変換素子において、前記重合体により構成されたエレクトレットの厚さが10μm以上であり、表面電荷密度が1mC/m2以上である、静電誘導型変換素子。
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