JP2021131137A

JP2021131137A - Seal device

Info

Publication number: JP2021131137A
Application number: JP2020027509A
Authority: JP
Inventors: 修士中川; Shuji Nakagawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-02-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2021-09-09

Abstract

To provide a novel seal structure.SOLUTION: A seal device 10 includes: a first base material 11; a second base material 12 opposed to the first base material to form a clearance 20 in an opposed site; a first electrode 13 mounted to the first base material and having an electrode surface 13a directed to the second base material; a first insulation layer 15 covering the electrode surface of the first electrode; a second electrode 14 mounted to the second base material and having an electrode surface 14a directed to the first base material; a second insulation layer 16 covering the electrode surface of the second electrode; and an opposed electrode 17 arranged between the electrode surface of the first electrode and the electrode surface of the second electrode, the opposed electrode being made of a flexible conductor deformable with Coulomb force acting between the first electrode, the second electrode, and the opposed electrode.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、シール装置に関する。 The present invention relates to a sealing device.

特開２００５−２０１３５０号公報には、車両のハイマウントストラップランプとバックドアアウタパネルとの見切り部のシール構造が開示されている。
特開２０１９−１２０４３８号公報には、冷蔵庫の扉のシール構造に関する発明が開示されている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-201350 discloses a seal structure of a parting portion between a vehicle high mount strap lamp and a back door outer panel.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-12438 discloses an invention relating to a seal structure for a refrigerator door.

特開２００５−２０１３５０号公報JP-A-2005-201350 特開２０１９−１２０４３８号公報JP-A-2019-120438

ところで、車両のドアや窓枠などの見切り部のシール構造には、ゴムなどのシール部材が取付けられる場合がある。かかるシール部材の設計は、経年特性や温度特性を考慮する必要がある。また、冷蔵庫は、車両の電動化や自動運転化にともない車載されるニーズがある。車載される冷蔵庫では、車両振動や急カーブや急ブレーキ時の慣性力に対して扉が簡単に開かないことが求められる。これに対して、走行中のロック機構を設けることで扉が簡単に開かないようにすることも可能であるが、開閉時にロックを解除および施錠する手間が生じる。また、機械式のロック機構を設けるには、構造上も、そのスペースを設ける必要がある。 By the way, a sealing member such as rubber may be attached to a sealing structure of a parting portion such as a vehicle door or a window frame. When designing such a sealing member, it is necessary to consider aging characteristics and temperature characteristics. In addition, there is a need for refrigerators to be mounted on vehicles with the electrification and automatic driving of vehicles. In the refrigerator mounted on the vehicle, it is required that the door cannot be easily opened due to the vibration of the vehicle, the inertial force at the time of a sharp curve or a sudden braking. On the other hand, it is possible to prevent the door from opening easily by providing a locking mechanism during traveling, but it takes time to unlock and lock the door when opening and closing. Further, in order to provide the mechanical lock mechanism, it is necessary to provide the space in terms of structure.

ここで開示されるシール装置は、第１基材と、第１基材に対して対向し、対向部位に間隙を形成する第２基材と、第１基材に取付けられ、かつ、第２基材に向けられた電極面を有する第１電極と、第１電極の電極面を覆う第１絶縁層と、第２基材に取付けられ、かつ、第１基材に向けられた電極面を有する第２電極と、第２電極の電極面を覆う第２絶縁層と、第１電極の電極面と、第２電極の電極面との間に配置された、対向電極とを備えている。
対向電極は、第１電極および第２電極と対向電極との間に作用するクーロン力によって変形可能な可撓性を有する導電体からなる。第１基材と第２基材とのうち少なくとも一方の基材は、間隙が閉じられるように他方の基材に向けて動くことができるように構成されている。 The sealing device disclosed here is attached to the first base material, the second base material facing the first base material and forming a gap at the facing portion, and the second base material, and the second base material. The first electrode having an electrode surface directed to the base material, the first insulating layer covering the electrode surface of the first electrode, and the electrode surface attached to the second base material and directed to the first base material. It includes a second electrode having a second electrode, a second insulating layer covering the electrode surface of the second electrode, and a counter electrode arranged between the electrode surface of the first electrode and the electrode surface of the second electrode.
The counter electrode is made of a flexible conductor that can be deformed by the Coulomb force acting between the first electrode and the second electrode and the counter electrode. At least one of the first base material and the second base material is configured to be able to move toward the other base material so that the gap is closed.

かかるシール装置によれば、第１電極および第２電極と、対向電極との間に、電圧が印加されることによって、第１基材と第２基材との間隙が閉じられる。 According to such a sealing device, the gap between the first base material and the second base material is closed by applying a voltage between the first electrode and the second electrode and the counter electrode.

図１は、シール装置１０の構造を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing the structure of the sealing device 10. 図２は、シール装置１０の他の形態の構造を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing the structure of another form of the sealing device 10.

以下、ここで開示されるシール装置の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。 Hereinafter, an embodiment of the sealing device disclosed here will be described. The embodiments described herein are, of course, not intended to specifically limit the present invention. The present invention is not limited to the embodiments described herein, unless otherwise specified.

図１は、シール装置１０の構造を示す模式図である。シール装置１０は、第１基材１１と、第２基材１２と、第１電極１３と、第２電極１４と、第１絶縁層１５と、第２絶縁層１６と、対向電極１７とを備えている。 FIG. 1 is a schematic view showing the structure of the sealing device 10. The sealing device 10 includes a first base material 11, a second base material 12, a first electrode 13, a second electrode 14, a first insulating layer 15, a second insulating layer 16, and a counter electrode 17. I have.

〈第１基材１１、第２基材１２〉
第１基材１１は、第１電極１３が取付けられる基材である。第２基材１２は、第２電極１４が取付けられる基材である。第１基材１１と第２基材１２とが対向する部位には、間隙が形成されるように構成されている。第１基材１１と第２基材１２は、それぞれ所要の剛性を有しているとよく、金属で構成されていてもよいし、セラミックスや、プラスチックなどの非金属で構成されていてもよい。 <1st base material 11, 2nd base material 12>
The first base material 11 is a base material to which the first electrode 13 is attached. The second base material 12 is a base material to which the second electrode 14 is attached. A gap is formed at a portion where the first base material 11 and the second base material 12 face each other. The first base material 11 and the second base material 12 may each have the required rigidity, and may be made of a metal, or may be made of a non-metal such as ceramics or plastic. ..

第１基材１１と第２基材１２とのうち少なくとも一方の基材は、間隙２０が閉じられるように他方の基材に向けて動くことができるように構成されている。例えば、上述した車載用ドアのような用途では、第１基材１１は、ドア枠の開口面に対向するドアの縁面でありうる。第２基材１２は、ドア枠の開口面を構成する枠面でありうる。このように、第１基材１１と第２基材１２とは、ドアとドア枠とを構成していてもよい。また、車載用の冷蔵庫のような用途では、第１基材１１と第２基材１２は、貯蔵室の開口面を構成する壁面と、貯蔵室の開口面に対向する扉の縁面とを構成していてもよい。 At least one of the first base material 11 and the second base material 12 is configured to be able to move toward the other base material so that the gap 20 is closed. For example, in an application such as the vehicle-mounted door described above, the first base material 11 may be the edge surface of the door facing the opening surface of the door frame. The second base material 12 may be a frame surface that constitutes an opening surface of the door frame. As described above, the first base material 11 and the second base material 12 may constitute a door and a door frame. Further, in an application such as an in-vehicle refrigerator, the first base material 11 and the second base material 12 have a wall surface forming an opening surface of the storage chamber and an edge surface of a door facing the opening surface of the storage chamber. It may be configured.

〈第１電極１３、第２電極１４〉
第１電極１３は、第１基材１１に取付けられ、かつ、第２基材１２に向けられた電極面１３ａを有している。第１基材１１に金属材料のような導電材料が用いられている場合には、第１電極１３と第１基材１１とは、絶縁されているとよい。 <1st electrode 13, 2nd electrode 14>
The first electrode 13 has an electrode surface 13a that is attached to the first base material 11 and is directed to the second base material 12. When a conductive material such as a metal material is used for the first base material 11, it is preferable that the first electrode 13 and the first base material 11 are insulated from each other.

第２電極１４は、第２基材１２に取付けられ、かつ、第１基材１１に向けられた電極面１４ａを有している。第２基材１２に金属材料のような導電材料が用いられている場合には、第２電極１４と第２基材１２とは、絶縁されているとよい。 The second electrode 14 has an electrode surface 14a that is attached to the second base material 12 and is directed to the first base material 11. When a conductive material such as a metal material is used for the second base material 12, it is preferable that the second electrode 14 and the second base material 12 are insulated from each other.

第１電極１３や第２電極１４には導通性を有する材料であるとよい。例えば、導通性を有する材料としては、銅やアルミや白金など導通性のよい金属が挙げられる。第１電極１３や第２電極１４は、かかる金属のプレートでもよい。また、第１電極１３は、第１基材１１の上に絶縁された状態で薄膜として形成されてもよい。第２電極１４は、第２基材１２の上に絶縁された状態で薄膜として形成されてもよい。 The first electrode 13 and the second electrode 14 may be made of a material having conductivity. For example, examples of the conductive material include metals having good conductivity such as copper, aluminum, and platinum. The first electrode 13 and the second electrode 14 may be such a metal plate. Further, the first electrode 13 may be formed as a thin film in a state of being insulated on the first base material 11. The second electrode 14 may be formed as a thin film in an insulated state on the second base material 12.

〈第１絶縁層１５、第２絶縁層１６〉
第１絶縁層１５は、第１電極１３の電極面１３ａを覆っている。第２絶縁層１６は、第２電極１４の電極面１４ａを覆っている。 <1st insulating layer 15, 2nd insulating layer 16>
The first insulating layer 15 covers the electrode surface 13a of the first electrode 13. The second insulating layer 16 covers the electrode surface 14a of the second electrode 14.

第１絶縁層１５および第２絶縁層１６は、所要の比誘電率を有しているとよい。第１絶縁層１５および第２絶縁層１６と対向電極１７との間に電圧が印加されたときに、第１絶縁層１５および第２絶縁層１６の比誘電率に応じたクーロン力がそれぞれ発生する。絶縁層の比誘電率は、例えば、セラミックス、例えば、ファインセラミックスが採用されることによって、絶縁層の比誘電率を１０００以上とすることができる。ここで例示される比誘電率の測定には、例えば、Radiant Technologies社（米国）の強誘電体測定装置であるプレシジョンＬＣＩＩが用いられうる。また、絶縁層の比誘電率は、温度や、測定用の電流の周波数や、絶縁層を形成する材料の結晶構造などに依存する傾向がある。絶縁層の比誘電率は、例えば、２３℃程度の常温、０．１Ｈｚ〜１０００Ｈｚで予め定められた周波数によって測定するとよい。絶縁層は、シール装置１０の予め定められた使用環境に応じて、所要の比誘電率を発揮するものが用いられるとよい。 The first insulating layer 15 and the second insulating layer 16 may have a required relative permittivity. When a voltage is applied between the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16 and the counter electrode 17, a Coulomb force corresponding to the relative permittivity of the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16 is generated, respectively. do. As for the relative permittivity of the insulating layer, for example, by adopting ceramics, for example, fine ceramics, the relative permittivity of the insulating layer can be set to 1000 or more. For the measurement of the relative permittivity exemplified here, for example, Precision LCII, which is a ferroelectric measuring device manufactured by Radiant Technologies (USA), can be used. Further, the relative permittivity of the insulating layer tends to depend on the temperature, the frequency of the current for measurement, the crystal structure of the material forming the insulating layer, and the like. The relative permittivity of the insulating layer may be measured, for example, at a room temperature of about 23 ° C. and a predetermined frequency of 0.1 Hz to 1000 Hz. As the insulating layer, a layer that exhibits a required relative permittivity may be used according to a predetermined usage environment of the sealing device 10.

第１絶縁層１５および第２絶縁層１６は、例えば、高誘電体セラミック薄膜で形成されていてもよい。第１電極１３および第２電極１４と、対向電極１７との間の絶縁性は、かかる絶縁層によって、確実に確保されるとよく。また、第１絶縁層１５および第２絶縁層１６によって、第１電極１３および第２電極１４に溜った電荷が確実に、維持されるとよい。このような観点において、第１絶縁層１５および第２絶縁層１６には、セラミックスからなる強誘電体が用いられうる。セラミックスからなる強誘電体は、例えば、ペロブスカイト構造を有していてもよい。 The first insulating layer 15 and the second insulating layer 16 may be formed of, for example, a high-dielectric ceramic thin film. The insulation between the first electrode 13 and the second electrode 14 and the counter electrode 17 should be ensured by such an insulating layer. Further, it is preferable that the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16 reliably maintain the electric charges accumulated in the first electrode 13 and the second electrode 14. From this point of view, a ferroelectric substance made of ceramics can be used for the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16. The ferroelectric substance made of ceramics may have, for example, a perovskite structure.

ペロブスカイト構造を有する強誘電体としては、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３），チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３），チタン酸ジルコン鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３），チタン酸ジルコン酸ランタン鉛（（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３），チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３），チタン酸バリウムストロンチウム（（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ_３）ニオブ酸カリウムナトリウム（（ＮａＫ）ＮｂＯ_３）などが挙げられる。なお、第１絶縁層１５や第２絶縁層１６に用いられる材料は、ここで例示されるものに限定されない。上述のような第１基材１１と対向電極１７との間に大きなクーロン力を得るとの観点において適当な材料が採用されうる。また、適当な添加剤を含む複合材料でもよい。例えば、チタン酸バリウムは、ＣａＺｒＯ_３やＢａＳｎＯ_３などの物質が固溶されていてもよい。 The ferroelectric material having a perovskite structure, for example, barium titanate (BaTiO _3), lead titanate (PbTiO _3), lead zirconate titanate _{(Pb (Zr, Ti) O} 3), lead lanthanum zirconate titanate ( (Pb, La) (Zr, Ti) O ₃ ), strontium titanate (SrTiO ₃ ), barium titanate strontium ((Ba, Sr) TiO ₃ ) sodium potassium niobate ((NK) NbO ₃ ) and the like can be mentioned. .. The materials used for the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16 are not limited to those exemplified here. An appropriate material can be adopted from the viewpoint of obtaining a large Coulomb force between the first base material 11 and the counter electrode 17 as described above. It may also be a composite material containing suitable additives. For example, barium titanate may have a substance such as _{CaZrO 3} or BaSnO _{3 dissolved in it.}

チタン酸バリウムは、比誘電率が１０００〜１００００前後と高い強誘電体の代表的な材料である。チタン酸ジルコン酸鉛の比誘電率は大凡５００〜５０００であり、チタン酸ストロンチウムの比誘電率は大凡２００〜５００である。第１絶縁層１５または第２絶縁層１６は、シール装置１０の作動において大きい変形を伴わないので、このように比誘電率が高いセラミックス材料を採用することができる。 Barium titanate is a typical material for ferroelectrics having a high relative permittivity of about 1000 to 10000. The relative permittivity of lead zirconate titanate is approximately 500 to 5000, and the relative permittivity of strontium titanate is approximately 200 to 500. Since the first insulating layer 15 or the second insulating layer 16 does not undergo large deformation in the operation of the sealing device 10, a ceramic material having a high relative permittivity can be adopted.

なお、比誘電率を例示しているが、同じ材料でも、厚さや結晶構造や、結晶構造の緻密さや測定条件（例えば、温度）や測定装置などによって比誘電率が変動しうる。比誘電率は、シール装置１０の予め定められた使用環境に応じて所要の性能を有するものであればよい。なお、ここでは、第１絶縁層１５または第２絶縁層１６に用いられる材料の好適な例として、ペロブスカイト構造を有する強誘電体を例示している。第１絶縁層１５または第２絶縁層１６に用いられる材料は、特段の言及がない限りにおいて、ペロブスカイト構造を有する強誘電体に限定されない。この実施形態では、第１絶縁層１５および第２絶縁層１６は、それぞれチタン酸バリウムで構成されている。 Although the relative permittivity is illustrated, the relative permittivity may vary depending on the thickness, the crystal structure, the fineness of the crystal structure, the measurement conditions (for example, temperature), the measuring device, and the like, even if the same material is used. The relative permittivity may have a required performance according to a predetermined usage environment of the sealing device 10. Here, a ferroelectric substance having a perovskite structure is exemplified as a preferable example of the material used for the first insulating layer 15 or the second insulating layer 16. The material used for the first insulating layer 15 or the second insulating layer 16 is not limited to the ferroelectric having a perovskite structure unless otherwise specified. In this embodiment, the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16 are each composed of barium titanate.

〈対向電極１７〉
対向電極１７は、第１電極１３の電極面１３ａと、第２電極１４の電極面１４ａとの間に配置されている。対向電極１７は、第１電極１３および第２電極１４と、対向電極１７との間に作用するクーロン力によって変形可能な可撓性を有する導電体からなる。例えば、図１に示された形態では、第１電極１３の電極面１３ａおよび第２電極１４の電極面１４ａと、対向電極１７との間に電圧が印加された際には、第１絶縁層１５と第２絶縁層１６が介在していることによってクーロン力が作用する。対向電極１７は、第１電極１３と対向電極１７との間に作用するクーロン力と、第２電極１４と対向電極１７との間に作用するクーロン力とによって変形可能な可撓性を有する導電体からなる。 <Counter electrode 17>
The counter electrode 17 is arranged between the electrode surface 13a of the first electrode 13 and the electrode surface 14a of the second electrode 14. The counter electrode 17 is made of a flexible conductor that can be deformed by a Coulomb force acting between the first electrode 13 and the second electrode 14 and the counter electrode 17. For example, in the form shown in FIG. 1, when a voltage is applied between the electrode surface 13a of the first electrode 13 and the electrode surface 14a of the second electrode 14 and the counter electrode 17, the first insulating layer is formed. The Coulomb force acts due to the interposition of the 15 and the second insulating layer 16. The counter electrode 17 is a conductive material having flexibility that can be deformed by a Coulomb force acting between the first electrode 13 and the counter electrode 17 and a Coulomb force acting between the second electrode 14 and the counter electrode 17. It consists of a body.

図１に示されているように、第１電極１３および第２電極１４と、対向電極１７とは、第１絶縁層１５と第２絶縁層１６とが介在した状態で対向している。第１電極１３および第２電極１４と、対向電極１７との間に電圧が印加されると、第１電極１３および第２電極１４と対向電極１７との間にクーロン力が作用する。対向電極１７は、かかるクーロン力の作用で、第１電極１３および第２電極１４にくっつくように変形する。また、図示は省略するが、第１電極１３および第２電極１４と、対向電極１７との間に電圧が印加されていない状態では、クーロン力が作用しない。このため、対向電極１７は、形状が戻る。 As shown in FIG. 1, the first electrode 13 and the second electrode 14 and the counter electrode 17 face each other with the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16 intervening. When a voltage is applied between the first electrode 13 and the second electrode 14 and the counter electrode 17, a Coulomb force acts between the first electrode 13 and the second electrode 14 and the counter electrode 17. The counter electrode 17 is deformed so as to be attached to the first electrode 13 and the second electrode 14 by the action of the Coulomb force. Further, although not shown, the Coulomb force does not act in a state where no voltage is applied between the first electrode 13 and the second electrode 14 and the counter electrode 17. Therefore, the shape of the counter electrode 17 returns.

対向電極１７は、クーロン力が作用しない状態において、形状が戻るように所要の弾性力を備えているとよい。また、対向電極１７が、第１電極１３および第２電極１４にぴったりとくっつくように変形することによって、第１基材１１と第２基材１２との間隙２０が閉じられる。間隙２０が閉じられる際の気密性を高めるとの観点において、対向電極１７は柔らかい素材であるとよい。また、対向電極１７が第１電極１３および第２電極１４にぴったりとくっつくようにクーロン力が作用するので、対向電極１７が多少劣化しても間隙２０が閉じられた際により確実に気密性が確保されやすい。また、対向電極１７は、第１電極１３および第２電極１４と、クーロン力の作用によってくっついている。このため、電圧が解除されると、クーロン力の作用が無くなり、間隙２０を閉じる作用が解消される。このため、電圧が解除されると、間隙２０は速やかに開放されうる。 The counter electrode 17 is preferably provided with a required elastic force so that the shape returns in a state where the Coulomb force does not act. Further, the counter electrode 17 is deformed so as to be closely attached to the first electrode 13 and the second electrode 14, so that the gap 20 between the first base material 11 and the second base material 12 is closed. The counter electrode 17 is preferably made of a soft material from the viewpoint of increasing the airtightness when the gap 20 is closed. Further, since the Coulomb force acts so that the counter electrode 17 is closely attached to the first electrode 13 and the second electrode 14, even if the counter electrode 17 is slightly deteriorated, the airtightness is more reliably maintained when the gap 20 is closed. Easy to secure. Further, the counter electrode 17 is attached to the first electrode 13 and the second electrode 14 by the action of Coulomb force. Therefore, when the voltage is released, the action of the Coulomb force disappears, and the action of closing the gap 20 is eliminated. Therefore, when the voltage is released, the gap 20 can be opened quickly.

図１に示されているように、対向電極１７と、第１絶縁層１５または第２絶縁層１６は、一点（奥行きも考慮すると線状）に接触していてもよいし、２点以上（奥行きも考慮すると２本以上の線）に沿って接触していてもよい。対向電極１７と、第１絶縁層１５または第２絶縁層１６は、複数箇所で接していることによって、シールの信頼性が向上しうる。例えば、シールの内側と外側とで気圧差が大きい場合には、気圧が高い側に向けて傾倒しているような形状でもよい。 As shown in FIG. 1, the counter electrode 17 and the first insulating layer 15 or the second insulating layer 16 may be in contact with one point (linear in consideration of the depth), or two or more points (linearly in consideration of the depth). Considering the depth, they may be in contact with each other along two or more lines). Since the counter electrode 17 and the first insulating layer 15 or the second insulating layer 16 are in contact with each other at a plurality of locations, the reliability of the seal can be improved. For example, when the pressure difference between the inside and the outside of the seal is large, the shape may be such that the seal is tilted toward the side where the pressure is high.

このような観点で、対向電極１７は、例えば、導電ゴムや導電ゲルなどで形成されうる。この実施形態では、対向電極１７には、導電ゴムが採用されている。対向電極１７に採用される導電ゴムは、導電材を混ぜ合わせて成形したエラストマであるとよい。ここで導電材には、カーボンブラックやアセチレンブラックやカーボンナノチューブの微粉末や、銀や銅の金属微粉末、シリカやアルミナなど絶縁体にスパッタなどで金属をコートしたコアシェル構造の導電体微粉末が挙げられる。導電ゲルとしては、例えば、３次元ポリマーマトリックスの中に、水や保湿剤などの溶媒、電解質、添加剤などを保持させた機能性ゲル材料が採用されうる。このようなゲル材料には、例えば、積水化成品工業株式会社のテクノゲル（登録商標）が採用されうる。 From this point of view, the counter electrode 17 can be formed of, for example, a conductive rubber or a conductive gel. In this embodiment, conductive rubber is used for the counter electrode 17. The conductive rubber used for the counter electrode 17 is preferably an elastomer formed by mixing conductive materials. Here, the conductive material includes fine powder of carbon black, acetylene black, and carbon nanotube, fine powder of metal of silver and copper, and fine powder of conductor having a core-shell structure in which an insulator such as silica and alumina is coated with metal by spattering. Can be mentioned. As the conductive gel, for example, a functional gel material in which a solvent such as water or a moisturizer, an electrolyte, an additive, or the like is retained in a three-dimensional polymer matrix can be adopted. As such a gel material, for example, Technogel (registered trademark) of Sekisui Plastics Co., Ltd. can be adopted.

また、対向電極１７は、第１電極１３と第２電極１４とに沿って弾性変形しうる板ばねで構成されていてもよい。例えば、シート状の薄い板ばねでもよい。この場合、対向電極１７は、金属で構成されていてもよい。このように、対向電極１７は、適度な可撓性を有する部材が採用されてもよい。また、対向電極１７は、粘弾性体や弾塑性体でもよい。この場合、対向電極１７は、例えば、弾性域とみなせる範囲で使用されればよい。ここでは、対向電極１７を例に説明されている。他の形態の対向電極についても、ここで例示される材料が適宜に用いられる。 Further, the counter electrode 17 may be composed of a leaf spring that can be elastically deformed along the first electrode 13 and the second electrode 14. For example, a sheet-shaped thin leaf spring may be used. In this case, the counter electrode 17 may be made of metal. As described above, as the counter electrode 17, a member having appropriate flexibility may be adopted. Further, the counter electrode 17 may be a viscoelastic body or an elasto-plastic body. In this case, the counter electrode 17 may be used in a range that can be regarded as an elastic region, for example. Here, the counter electrode 17 is described as an example. For other forms of counter electrode, the materials exemplified here are appropriately used.

ところで、第１絶縁層１５と第２絶縁層１６には、セラミック薄膜が採用されている。比誘電率が１０００〜１００００前後と高い強誘電体として第１絶縁層１５と第２絶縁層１６が機能するには、セラミック薄膜は焼成される必要があり、その際、高温で処理される。このため、第１絶縁層１５と第２絶縁層１６を別体で用意してもよい。例えば、第１絶縁層１５と第２絶縁層１６は、例えば、第１絶縁層１５と第２絶縁層１６に用いられるセラミックス材料の焼成温度に対し、所要の耐熱性を有するポリイミドの上に作製されてもよい。そのままポリイミドの上で焼成され、第１電極１３や第２電極１４に転写されてもよい。 By the way, a ceramic thin film is adopted for the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16. In order for the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16 to function as a ferroelectric substance having a high relative permittivity of about 1000 to 10000, the ceramic thin film needs to be fired, and at that time, it is treated at a high temperature. Therefore, the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16 may be prepared separately. For example, the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16 are formed on, for example, a polyimide having required heat resistance with respect to the firing temperature of the ceramic material used for the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16. May be done. It may be fired on the polyimide as it is and transferred to the first electrode 13 and the second electrode 14.

また、第１電極１３や第２電極１４を、第１絶縁層１５と第２絶縁層１６に用いられるセラミックス材料の焼成温度に対し、所要の耐熱性を有する金属のプレートで用意してもよい。そして、第１電極１３または第２電極１４となる金属のプレートを、第１絶縁層１５と第２絶縁層１６となるセラミックス材料で被覆し、これを焼成してもよい。これにより、第１電極１３または第２電極１４となる金属のプレートの上に、第１絶縁層１５または第２絶縁層１６となる絶縁層が形成された電極が形成される。 Further, the first electrode 13 and the second electrode 14 may be prepared with a metal plate having a required heat resistance with respect to the firing temperature of the ceramic material used for the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16. .. Then, the metal plate to be the first electrode 13 or the second electrode 14 may be coated with the ceramic material to be the first insulating layer 15 and the second insulating layer 16 and fired. As a result, an electrode having an insulating layer to be the first insulating layer 15 or the second insulating layer 16 is formed on the metal plate to be the first electrode 13 or the second electrode 14.

この場合、第１絶縁層１５または第２絶縁層１６となる絶縁層は、不織布のシートで構成されていてもよい。なお、セラミックスの不織布は、第１絶縁層１５または第２絶縁層１６として、所要の緻密さを有するとよく、また、薄ければ薄いほどよい。かかるセラミックスの不織布を得る方法として、電解紡糸法が挙げられる。電解紡糸法によれば、細いセラミックス素材の繊維によって構成された薄く緻密な不織布のシートが得られる。第１絶縁層１５または第２絶縁層１６は、不織布の形態で構成されることによって、焼成時に割れが生じにくい。例えば、第１電極１３または第２電極１４となる金属のプレートの上に、第１絶縁層１５または第２絶縁層１６となる絶縁層が形成され、かつ、焼成される場合がある。この場合、第１電極１３または第２電極１４となる金属のプレートとの熱膨張率との差によって、第１絶縁層１５または第２絶縁層１６が生じ難い。 In this case, the insulating layer to be the first insulating layer 15 or the second insulating layer 16 may be made of a non-woven fabric sheet. The ceramic non-woven fabric may have the required density as the first insulating layer 15 or the second insulating layer 16, and the thinner the non-woven fabric, the better. As a method for obtaining such a ceramic non-woven fabric, an electrolytic spinning method can be mentioned. According to the electrolytic spinning method, a thin and dense non-woven fabric sheet composed of fibers of a fine ceramic material can be obtained. Since the first insulating layer 15 or the second insulating layer 16 is formed in the form of a non-woven fabric, cracks are unlikely to occur during firing. For example, an insulating layer to be the first insulating layer 15 or the second insulating layer 16 may be formed and fired on a metal plate to be the first electrode 13 or the second electrode 14. In this case, the first insulating layer 15 or the second insulating layer 16 is unlikely to be formed due to the difference in the coefficient of thermal expansion from the metal plate serving as the first electrode 13 or the second electrode 14.

ここで提案されるシール装置１０は、図１に示されているように、第１電極１３と第２電極１４とが接続された第１端子３１と、対向電極１７が接続された第２端子３２とを備えている。そして、第１端子３１と第２端子３２が、それぞれ電源３０に接続されている。第１端子３１と第２端子３２を通じて、第１電極１３および第２電極１４と、対向電極１７との間に電圧が印加されると、第１電極１３および第２電極１４と、対向電極１７との間にクーロン力が作用し、対向電極１７を挟んで、第１電極１３および第２電極１４がくっつく。この際、対向電極１７が所要の弾性を有しているので、第１電極１３と第２電極１４との間が、対向電極１７を挟んで気密性が確保される。また、電圧がＯＦＦになると、図示は省略するが、クーロン力が作用しなくなり、対向電極１７の弾性反力を伴って、第１電極１３および第２電極１４と、対向電極１７とをくっつける力が解消する。 In the sealing device 10 proposed here, as shown in FIG. 1, a first terminal 31 to which the first electrode 13 and the second electrode 14 are connected and a second terminal to which the counter electrode 17 is connected are connected. It has 32 and. The first terminal 31 and the second terminal 32 are connected to the power supply 30, respectively. When a voltage is applied between the first electrode 13, the second electrode 14, and the counter electrode 17 through the first terminal 31 and the second terminal 32, the first electrode 13, the second electrode 14, and the counter electrode 17 A Coulomb force acts between the two electrodes, and the first electrode 13 and the second electrode 14 stick to each other with the counter electrode 17 sandwiched between them. At this time, since the counter electrode 17 has the required elasticity, the airtightness is ensured with the counter electrode 17 sandwiched between the first electrode 13 and the second electrode 14. Further, when the voltage is turned off, although not shown, the Coulomb force does not act, and the force that attaches the first electrode 13 and the second electrode 14 to the counter electrode 17 with the elastic reaction force of the counter electrode 17. Is resolved.

このシール装置１０は、第１電極１３および第２電極１４と、対向電極１７との間に電圧が印加されているときに、クーロン力の作用によって、第１電極１３および第２電極１４と対向電極１７とがくっつく。例えば、かかるシール装置１０がドア枠に用いられる場合、対向電極１７は、ドア枠の開口面とドアの縁面とのうち、何れか一方に取付けられていてもよい。車載用の冷蔵庫のような用途では、対向電極１７は、貯蔵室の開口面を構成する壁面と、貯蔵室の開口面に対向する扉の縁面とのうち何れか一方に取り付けられていてもよい。また、ドア枠だけでなく、サンルーフの窓枠などにも適用できる。 This sealing device 10 faces the first electrode 13 and the second electrode 14 by the action of Coulomb force when a voltage is applied between the first electrode 13 and the second electrode 14 and the counter electrode 17. It sticks to the electrode 17. For example, when the sealing device 10 is used for the door frame, the counter electrode 17 may be attached to either the opening surface of the door frame or the edge surface of the door. In applications such as in-vehicle refrigerators, the counter electrode 17 may be attached to either the wall surface forming the opening surface of the storage chamber or the edge surface of the door facing the opening surface of the storage chamber. good. Moreover, it can be applied not only to a door frame but also to a window frame of a sunroof.

また、第１電極１３および第２電極１４は、対向電極１７との間で電圧が印加されているときに、クーロン力によって対向電極１７にくっついている。通電が解除するクーロン力が解消し、対向電極１７から離れる。このため、電気的な作用で、シール装置１０の機能を解除することができる。この場合、例えば、予め定められた以上の大きさの外力が作用した時に、通電が解除されるような機能が組み合わされていてもよい。例えば、印加電圧に応じた静電容量をセンシングすることによって、第１電極１３または第２電極１４と、対向電極１７とを剥離する方向に力が作用した際に、通電が解除されるように構成してもよい。車載用の冷蔵庫のような用途では、所定の力よりも大きい力で扉が引っ張られた際に、通電が解除され、扉が開かれるように構成してもよい。 Further, the first electrode 13 and the second electrode 14 are attached to the counter electrode 17 by Coulomb force when a voltage is applied to the counter electrode 17. The Coulomb force that releases the energization is eliminated, and the coulomb force is separated from the counter electrode 17. Therefore, the function of the sealing device 10 can be canceled by an electric action. In this case, for example, a function may be combined in which the energization is released when an external force of a magnitude larger than a predetermined value is applied. For example, by sensing the capacitance according to the applied voltage, when a force acts in the direction of peeling the first electrode 13 or the second electrode 14 and the counter electrode 17, the energization is released. It may be configured. In an application such as an in-vehicle refrigerator, when the door is pulled by a force larger than a predetermined force, the energization may be released and the door may be opened.

例えば、シール装置１０は、扉側の第１電極１３への通電を制御するスイッチ５１とスイッチ５１を制御する制御装置５２とを備えていてもよい。第１電極１３と対向電極１７との間に取付けられた静電容量センサ５３とを備えていてもよい。制御装置５２は、静電容量センサ５３で検知された静電容量と、第１電極１３と対向電極１７との間の印加電圧に応じた理論的な静電容量との差分を検出する。そして、当該差分が予め定められた値よりも大きくなったときに、スイッチ５１がＯＦＦになるように構成されてもよい。 For example, the sealing device 10 may include a switch 51 that controls energization of the first electrode 13 on the door side and a control device 52 that controls the switch 51. A capacitance sensor 53 mounted between the first electrode 13 and the counter electrode 17 may be provided. The control device 52 detects the difference between the capacitance detected by the capacitance sensor 53 and the theoretical capacitance according to the applied voltage between the first electrode 13 and the counter electrode 17. Then, the switch 51 may be configured to be turned off when the difference becomes larger than a predetermined value.

かかるシール装置１０は、例えば、車両のドアやサンルーフユニットに組み込まれうる。かかるシール装置１０がドアやサンルーフユニット組み込まれた場合、車両が水没した際など、緊急時に電源が落ちるとドアやサンルーフユニットのロックが解除されるように構成できる。緊急時にドアやサンルーフユニットのロックが解除されるボタンなどが、車内に用意されていてもよい。この場合、窓が割られることなく、ドアやサンルーフが緊急脱出用に開放されるように構成できる。また、室内から予め定められた力以上の力で、ドアやサンルーフが押された場合に、ロックが解除されるようにも構成できる。つまり、緊急時に、直ぐにボタンの存在が分からないような場合でも、咄嗟に、ドアやサンルーフが強く押されると、窓が割られることなく、ドアやサンルーフが緊急脱出用に開放されるように構成できる。また、近年車両の気密性が向上している。例えば、ドアが開かれる際に窓ガラスを少し下げ、ドアが閉じられた後に窓ガラスを上げきって閉め切る場合がある。ここで開示されるシール装置１０は、ドア枠に適用されてもよい。ここで開示されるシール装置１０がドア枠に適用されることによって、ドアが閉じられるタイミングでシール装置１０に通電し、シールされることでドアを閉め切る。その後、ドアがロックされた後で、シール装置１０への通電を解除する。このように、気密性が向上した車両のドアを確実に閉め切る機構の一部として、シール装置１０をドア枠に採用してもよい。 Such a sealing device 10 can be incorporated into, for example, a vehicle door or a sunroof unit. When the sealing device 10 is incorporated in the door or sunroof unit, the door or sunroof unit can be unlocked when the power is turned off in an emergency such as when the vehicle is submerged. In an emergency, a button for unlocking the door or sunroof unit may be provided in the vehicle. In this case, the door or sunroof can be configured to be open for emergency evacuation without breaking the window. It can also be configured to release the lock when the door or sunroof is pushed by a force greater than a predetermined force from the room. In other words, even if you do not know the existence of the button immediately in an emergency, if the door or sunroof is pressed strongly, the door or sunroof will be opened for emergency escape without breaking the window. can. In addition, the airtightness of vehicles has improved in recent years. For example, when the door is opened, the window glass may be lowered a little, and after the door is closed, the window glass may be raised and closed completely. The sealing device 10 disclosed here may be applied to a door frame. By applying the sealing device 10 disclosed here to the door frame, the sealing device 10 is energized at the timing when the door is closed, and the door is closed by being sealed. Then, after the door is locked, the energization of the sealing device 10 is released. As described above, the sealing device 10 may be adopted for the door frame as a part of the mechanism for reliably closing the door of the vehicle having improved airtightness.

ところで、例えば、ドア枠の開口面とドアの縁面とに取付けられる場合、ドア枠の開口面とドアの縁面とのうち一方に、第１電極１３および絶縁層１５が配置され、他方に対向電極１７が配置されていてもよい。つまり、シール装置は、第１電極１３と第２電極１４（図１参照）のうち一方が無くてもよい場合がある。 By the way, for example, when attached to the opening surface of the door frame and the edge surface of the door, the first electrode 13 and the insulating layer 15 are arranged on one of the opening surface of the door frame and the edge surface of the door, and the other. The counter electrode 17 may be arranged. That is, the sealing device may not have one of the first electrode 13 and the second electrode 14 (see FIG. 1).

図２は、他の形態に係るシール装置１０Ａの構造を示す模式図である。シール装置１０Ａは、図２に示されているように、第１基材１１と、第２基材１２と、電極１３と、絶縁層１５と、対向電極１７とを備えていてもよい。この場合、第２基材１２は、第１基材１１に対して対向し、第１基材１１との間に間隙を形成する基材であるとよい。電極１３は、第１基材１１に取付けられ、かつ、第２基材１２に向けられた電極面１３ａを有しているとよい。絶縁層１５は、電極１３の電極面１３ａを覆っているとよい。対向電極１７は、第２基材１２に取付けられているとよい。ここで、対向電極１７は、電極１３と、対向電極１７との間に作用するクーロン力によって変形可能な可撓性を有する導電体からなるとよい。また、第１基材１１と第２基材１２とのうち少なくとも一方の基材は、間隙が閉じられるように他方の基材に向けて動くことができるように構成されているとよい。かかるシール装置１０Ａによれば、例えば、ドア枠の開口面とドアの縁面とに取付けられる。この場合、ドア枠の開口面とドアの縁面とのうち一方に、電極１３および絶縁層１５が配置された第１基材１１が取付けられ、他方に対向電極１７が配置された第２基材１２が取付けられているとよい。 FIG. 2 is a schematic view showing the structure of the sealing device 10A according to another form. As shown in FIG. 2, the sealing device 10A may include a first base material 11, a second base material 12, an electrode 13, an insulating layer 15, and a counter electrode 17. In this case, the second base material 12 may be a base material that faces the first base material 11 and forms a gap with the first base material 11. It is preferable that the electrode 13 has an electrode surface 13a that is attached to the first base material 11 and is directed to the second base material 12. The insulating layer 15 may cover the electrode surface 13a of the electrode 13. The counter electrode 17 may be attached to the second base material 12. Here, the counter electrode 17 may be made of a conductor having flexibility that can be deformed by the Coulomb force acting between the electrode 13 and the counter electrode 17. Further, at least one of the first base material 11 and the second base material 12 may be configured to be able to move toward the other base material so that the gap is closed. According to the sealing device 10A, for example, it is attached to the opening surface of the door frame and the edge surface of the door. In this case, the first base material 11 on which the electrode 13 and the insulating layer 15 are arranged is attached to one of the opening surface of the door frame and the edge surface of the door, and the second base electrode 17 is arranged on the other side. It is preferable that the material 12 is attached.

図２に示された形態では、図２に示されているように、第１端子３１と第２端子３２を通じて、電極１３と、対向電極１７との間に電圧が印加されると、電極１３と、対向電極１７との間にクーロン力が作用し、電極１３と対向電極１７とがくっつく。この際、対向電極１７が所要の弾性を有している。このため、電極１３と対向電極１７との間の気密性が確保される。また、換言すると、第１基材１１と第２基材１２とは、シール装置１０Ａによって拘束される。また、電圧がＯＦＦになると、図示は省略するが、クーロン力が作用しなくなり、電極１３と対向電極１７とをくっつける力が解消する。そして、対向電極１７の弾性反力を伴って形状が復元する。これにより、電極１３と対向電極１７との間の間隙２０が開放される。換言すると、第１基材１１と第２基材１２とは、シール装置１０Ａによる拘束がなくなる。 In the form shown in FIG. 2, as shown in FIG. 2, when a voltage is applied between the electrode 13 and the counter electrode 17 through the first terminal 31 and the second terminal 32, the electrode 13 A Coulomb force acts between the counter electrode 17 and the counter electrode 17, and the electrode 13 and the counter electrode 17 stick to each other. At this time, the counter electrode 17 has the required elasticity. Therefore, the airtightness between the electrode 13 and the counter electrode 17 is ensured. In other words, the first base material 11 and the second base material 12 are restrained by the sealing device 10A. Further, when the voltage is turned off, although not shown, the Coulomb force does not act, and the force for adhering the electrode 13 and the counter electrode 17 is eliminated. Then, the shape is restored with the elastic reaction force of the counter electrode 17. As a result, the gap 20 between the electrode 13 and the counter electrode 17 is opened. In other words, the first base material 11 and the second base material 12 are not restrained by the sealing device 10A.

以上、ここで開示されるシール装置について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられたシール装置の実施形態などは、本発明を限定しない。 The sealing device disclosed here has been described in various ways. Unless otherwise specified, the embodiments of the sealing device mentioned here do not limit the present invention.

１０，１０Ａシール装置
１１第１基材
１２第２基材
１３第１電極（電極）
１３ａ第１電極１３の電極面（電極１３の電極面）
１４第２電極
１４ａ第２電極１４の電極面
１５第１絶縁層
１６第２絶縁層
１７対向電極
２０間隙
３０電源
３１第１端子
３２第２端子
５１スイッチ
５２制御装置
５３静電容量センサ 10,10A Sealing device 11 1st base material 12 2nd base material 13 1st electrode (electrode)
13a Electrode surface of the first electrode 13 (electrode surface of the electrode 13)
14 2nd electrode 14a 2nd electrode 14 electrode surface 15 1st insulating layer 16 2nd insulating layer 17 Opposing electrode 20 Gap 30 Power supply 31 1st terminal 32 2nd terminal 51 Switch 52 Control device 53 Capacitance sensor

Claims

With the first base material
A second base material that faces the first base material and forms a gap at the facing portion,
A first electrode attached to the first base material and having an electrode surface directed to the second base material, and a first electrode.
A first insulating layer covering the electrode surface of the first electrode and
A second electrode attached to the second base material and having an electrode surface directed to the first base material, and a second electrode.
A second insulating layer covering the electrode surface of the second electrode and
A counter electrode provided between the electrode surface of the first electrode and the electrode surface of the second electrode is provided.
The counter electrode is
It is composed of a flexible conductor that can be deformed by a Coulomb force acting between the first electrode and the second electrode and the counter electrode.
At least one of the first base material and the second base material is configured to be able to move toward the other base material so that the gap is closed.
Sealing device.