JP2013048110A - 中空熱源 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中空熱源は、加熱素子104と、前記加熱素子104と電気的に接続された少なくとも二つの電極と、を含む三次元構造の中空熱源である。前記加熱素子104は、層状のカーボンナノチューブ構造体を含み、中空の三次元構造をなしている。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造であり、且つ複数のカーボンナノチューブを含む。
【選択図】図16
Description
図1と図2を参照すると、本発明の実施例1は、中空熱源100を提供する。該中空熱源100は、中空の三次元支持体102、加熱素子104、第一電極110、第二電極112及び反射層108を含む。前記加熱素子104は、前記中空の三次元支持体102の外表面に設置される。前記第一電極110及び前記第二電極112は、それぞれ、前記加熱素子104に電気的に接続され、該加熱素子104を電源に電気的に接続させることに用いられる。前記反射層108は、前記加熱素子104の、前記中空の三次元支持体102と対向する面とは反対の表面に設置される。
(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18、図19及び図20を参照すると、本実施例は、中空熱源200を提供する。本実施例の中空熱源200は、加熱素子204、反射層208、二つの第一電極210及び二つの第二電極212を含む。前記加熱素子204は、中空の直方体に形成されるカーボンナノチューブ構造体であり、該カーボンナノチューブ構造体が上述のカーボンナノチューブ構造体のいずれかの一種である。前記二つの第一電極210及び前記二つの第二電極212は、それぞれ、前記中空の直方体の中空の構造の各々の側面が接合する位置に設置され、前記加熱素子204に電気的に接続される。前記第一電極210及び前記第二電極212は、前記加熱素子204を支持する役割を果たす。前記反射層208は、前記加熱素子204の、前記第一電極210及び前記第二電極212と対向する面とは反対の表面に設置される。
図21と図22を参照すると、本実施例は、中空熱源300を提供する。本実施例の中空熱源300は、中空の三次元支持体302、加熱素子304、第一電極310、第二電極312、反射層308及び保護層309を含む。前記反射層308は、前記中空の三次元支持体302の内表面に設置される。前記加熱素子304は、前記反射層308の、前記中空の三次元支持体302と対向する面とは反対の表面に設置される。前記保護層309は、前記加熱素子304の、前記反射層308と対向する面とは反対の表面に設置される。前記第一電極310及び前記第二電極312は、それぞれ、前記加熱素子304と前記反射層308との間に設置され、該加熱素子304に電気的に接続され、該加熱素子304を電源に電気的に接続させる。
110、210、310 第一電極
112、212、312 第二電極
104、204、304 加熱素子
108、208、308 反射層
102、202、302 中空の三次元支持体
309 保護層
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 (4)
- 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、を含む三次元構造の中空熱源であって、
前記加熱素子は、層状のカーボンナノチューブ構造体を含み、中空の三次元構造をなしており、
前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造であり、且つ複数のカーボンナノチューブを含むことを特徴とする中空熱源。 - 中空の三次元支持体をさらに含み、前記加熱素子が前記中空の三次元支持体の表面に設置されていることを特徴とする、請求項1に記載の中空熱源。
- 前記カーボンナノチューブ構造体は、一本のカーボンナノチューブ線状構造であり、
該カーボンナノチューブ線状構造が前記中空の三次元支持体の表面に巻き付けられていることを特徴とする、請求項2に記載の中空熱源。 - 前記カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブ線状構造からなり、
該複数のカーボンナノチューブ線状構造が平行し、又は交差して、前記中空の三次元支持体の表面に設置されていることを特徴とする、請求項2に記載の中空熱源。
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