JP2734203B2 - 電気粘性流体用電極 - Google Patents
電気粘性流体用電極Info
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- JP2734203B2 JP2734203B2 JP40809990A JP40809990A JP2734203B2 JP 2734203 B2 JP2734203 B2 JP 2734203B2 JP 40809990 A JP40809990 A JP 40809990A JP 40809990 A JP40809990 A JP 40809990A JP 2734203 B2 JP2734203 B2 JP 2734203B2
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- Japan
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- electrorheological fluid
- electrode
- semiconductor
- semiconductor layer
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- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気粘性流体用電極、特
に電極間のショートを防止する電気粘性流体用電極に関
する。
に電極間のショートを防止する電気粘性流体用電極に関
する。
【０００２】
【従来の技術】電気粘性用流体とは、シリコンオイル，
塩化パラフィンなどの分散媒中シリカ，ゼオライト，イ
オン交換樹脂，有機半導体などの分散粒子を１０〜４０
％程度混合したものであり、電圧が加えられ電流が通じ
られることによりその粘度が変化する流体である。
塩化パラフィンなどの分散媒中シリカ，ゼオライト，イ
オン交換樹脂，有機半導体などの分散粒子を１０〜４０
％程度混合したものであり、電圧が加えられ電流が通じ
られることによりその粘度が変化する流体である。
【０００３】電気粘性流体に印加する印加電極は、通常
銅や黄銅などで作られ、０〜５ｋＶ／ｍｍの電界が印加
される。近年、電気粘性流体の分散粒子には有機半導体
が用いられており、エンジンマウントやショックアブソ
ーバ等に適用され、かけられる電界の強度に応じてその
粘性を変化させるという特性が生かされている。すなわ
ち粘性が変化可能であるということは、これらエンジン
マウント並びにショックアブソーバのバネ定数及び減衰
力が変化可能になることを意味している。これを車に利
用すれば、高速運転時及び低速運転時において状況に応
じたショック緩和機構を提供することができるため、乗
り物のショック緩和機構を初めとして電気粘性流体の用
途が広がりつつある。
銅や黄銅などで作られ、０〜５ｋＶ／ｍｍの電界が印加
される。近年、電気粘性流体の分散粒子には有機半導体
が用いられており、エンジンマウントやショックアブソ
ーバ等に適用され、かけられる電界の強度に応じてその
粘性を変化させるという特性が生かされている。すなわ
ち粘性が変化可能であるということは、これらエンジン
マウント並びにショックアブソーバのバネ定数及び減衰
力が変化可能になることを意味している。これを車に利
用すれば、高速運転時及び低速運転時において状況に応
じたショック緩和機構を提供することができるため、乗
り物のショック緩和機構を初めとして電気粘性流体の用
途が広がりつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のような用途を有
する電気粘性流体においては、その品質が長期間維持さ
れることが求められる。すなわち、印加される電界に応
じて粘性を変化させるという特性と、電界の強度に対す
る粘性の変化率とが長期間維持されることが求められ
る。しかしながら、近年のように分散粒子に有機半導体
を用いている電気粘性流体においては、この粒子濃度の
偏向や異物の混入などが原因で電極間でショートしてし
まうことがある。一旦ショートしてしまうと有機粒子は
炭化して電極板に付着し、これがショートの原因となる
ため続いてショートが起こり易くなる。 電極間でショ
ートが生じると電気粘性流体の品質が悪化し、電界に応
じて粘性が変化するという特性が失われ、粘性の変化率
に揺らぎが生じる。このため、前述の通りの利点を有す
るものでありながら、寿命が短く実用性に難があった。
する電気粘性流体においては、その品質が長期間維持さ
れることが求められる。すなわち、印加される電界に応
じて粘性を変化させるという特性と、電界の強度に対す
る粘性の変化率とが長期間維持されることが求められ
る。しかしながら、近年のように分散粒子に有機半導体
を用いている電気粘性流体においては、この粒子濃度の
偏向や異物の混入などが原因で電極間でショートしてし
まうことがある。一旦ショートしてしまうと有機粒子は
炭化して電極板に付着し、これがショートの原因となる
ため続いてショートが起こり易くなる。 電極間でショ
ートが生じると電気粘性流体の品質が悪化し、電界に応
じて粘性が変化するという特性が失われ、粘性の変化率
に揺らぎが生じる。このため、前述の通りの利点を有す
るものでありながら、寿命が短く実用性に難があった。
【０００５】本発明は以上のような問題を鑑みてなされ
たものであり、その目的は電極間のショートを防止する
電気粘性流体用電極を提供することにある。
たものであり、その目的は電極間のショートを防止する
電気粘性流体用電極を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明における電気粘性流体用電極は電極
の電気粘性用流体に向いている面に絶縁体によって分割
された半導体からなる半導体層を設置することにより電
極間に過電流が流れるのを防止していることを特徴とす
る。
するために、本発明における電気粘性流体用電極は電極
の電気粘性用流体に向いている面に絶縁体によって分割
された半導体からなる半導体層を設置することにより電
極間に過電流が流れるのを防止していることを特徴とす
る。
【０００７】
【作用】以上のように構成された本発明の電気粘性流体
用電極においては、電極の表面に設置された半導体層に
おける分割された半導体がそれぞれ独立した電極として
働き、印加電極の電極が均等に分散し電圧が電気粘性流
体に伝えられることになる。
用電極においては、電極の表面に設置された半導体層に
おける分割された半導体がそれぞれ独立した電極として
働き、印加電極の電極が均等に分散し電圧が電気粘性流
体に伝えられることになる。
【０００８】
【実施例】図１は、本発明に係る電気粘性流体用電極の
一実施例の構成を示す断面図である。図のように、電気
粘性流体１４に電界をかける印加電極１１は対向配置さ
れており、これらの間は電気粘性流体１４が流れる流体
通路１２となっている。ここで、印加電極１１の流体通
路１２側の表面は、本発明の特徴部分である半導体層１
３で覆われている。
一実施例の構成を示す断面図である。図のように、電気
粘性流体１４に電界をかける印加電極１１は対向配置さ
れており、これらの間は電気粘性流体１４が流れる流体
通路１２となっている。ここで、印加電極１１の流体通
路１２側の表面は、本発明の特徴部分である半導体層１
３で覆われている。
【０００９】一方、図２は図１中のＹの部分を拡大した
拡大断面図であり、図３は半導体層１３の表面を流体通
路１２側から見た拡大図である。図２及び図３に示され
るように、半導体層１３は半導体からなる半導体部１３
ａと絶縁体からなる絶縁部１３ｂとに分けられて電極基
板１０に定着されており、半導体が絶縁部１３ｂにより
半導体部１３ａに分割された形となっている。
拡大断面図であり、図３は半導体層１３の表面を流体通
路１２側から見た拡大図である。図２及び図３に示され
るように、半導体層１３は半導体からなる半導体部１３
ａと絶縁体からなる絶縁部１３ｂとに分けられて電極基
板１０に定着されており、半導体が絶縁部１３ｂにより
半導体部１３ａに分割された形となっている。
【００１０】このため、印加電極１１全体からすれば電
気粘性流体１４の機能を発揮させるのに十分な電流を流
しつつ、分割された半導体部１３ａの一片のそれぞれか
らは微小の電流しか流れないので、印加電極１１間にお
こるショートを防止することができる。
気粘性流体１４の機能を発揮させるのに十分な電流を流
しつつ、分割された半導体部１３ａの一片のそれぞれか
らは微小の電流しか流れないので、印加電極１１間にお
こるショートを防止することができる。
【００１１】以下は、具体的な実施例をもって説明を進
めていく。
めていく。
【００１２】電気粘性流体の機能を発揮させるために
は、種類・温度などによって異なってくるが、だいたい
２Ａ／ｍ2 程度の電流密度が必要である。よって電極と
しては、最低２Ａ／ｍ2 の電流密度が必要であり、これ
以下では電界を印加したとしても十分な剪断応力が得ら
れない。一方、電気粘性流体は、種類・温度によって異
なるが、流れる電流が１０5 Ａ／ｍ2 以上になるとショ
ートしてしまう。このため２Ａ／ｍ2 〜１０5 Ａ／ｍ2
の範囲の電流密度で使用する必要がある。
は、種類・温度などによって異なってくるが、だいたい
２Ａ／ｍ2 程度の電流密度が必要である。よって電極と
しては、最低２Ａ／ｍ2 の電流密度が必要であり、これ
以下では電界を印加したとしても十分な剪断応力が得ら
れない。一方、電気粘性流体は、種類・温度によって異
なるが、流れる電流が１０5 Ａ／ｍ2 以上になるとショ
ートしてしまう。このため２Ａ／ｍ2 〜１０5 Ａ／ｍ2
の範囲の電流密度で使用する必要がある。
【００１３】以上のような許容範囲で粘性の制御を行う
ために、実施例において、まず以下のように半導体層１
３を形成した。
ために、実施例において、まず以下のように半導体層１
３を形成した。
【００１４】最初に、銅からなる電極基板１０上にスパ
ッタによりシリコンを１０μｍ付着させた。次に、ホト
レジストでパターン印刷して焼き付け、アルゴンビーム
でホトレジストのないところを印加電極１１に達するま
でエッチングした。そして、エッチングしたところに、
シリコンと酸素の混合ガスを用いて二酸化ケイ素を充填
させ、これを絶縁部１３ｂとした。最後に、ハクリ液に
よりホトレジストを除去して、厚さが１０μｍで、一辺
が５μｍの半導体部１３ａを有する半導体層１３を得る
ことができた。こうして得られた半導体層１３の抵抗率
は、実測によれば、１０7 Ωｍであった。
ッタによりシリコンを１０μｍ付着させた。次に、ホト
レジストでパターン印刷して焼き付け、アルゴンビーム
でホトレジストのないところを印加電極１１に達するま
でエッチングした。そして、エッチングしたところに、
シリコンと酸素の混合ガスを用いて二酸化ケイ素を充填
させ、これを絶縁部１３ｂとした。最後に、ハクリ液に
よりホトレジストを除去して、厚さが１０μｍで、一辺
が５μｍの半導体部１３ａを有する半導体層１３を得る
ことができた。こうして得られた半導体層１３の抵抗率
は、実測によれば、１０7 Ωｍであった。
【００１５】次に、この様にして得られた印加電極１１
を１ｍｍの間隔を置いて対向配置して、これらの間に電
気粘性流体１４を流して５ｋＶ／ｍｍの電圧をかけた。
を１ｍｍの間隔を置いて対向配置して、これらの間に電
気粘性流体１４を流して５ｋＶ／ｍｍの電圧をかけた。
【００１６】このとき、この電極は約２５Ａ／ｍ2 の電
流密度を流す能力を有していたため、電気粘性流体１４
の機能を発揮させるのには十分である。一方、微視的に
みると半導体部１３ａの一辺より流れる電流は、実施例
において、計算上は約０．６３ｎＡに過ぎずショートに
よる炭化などは起こりえない。実際に、電気粘性流体１
４の機能を発揮させることができたが、ショートによる
炭化などは起こらなかった。
流密度を流す能力を有していたため、電気粘性流体１４
の機能を発揮させるのには十分である。一方、微視的に
みると半導体部１３ａの一辺より流れる電流は、実施例
において、計算上は約０．６３ｎＡに過ぎずショートに
よる炭化などは起こりえない。実際に、電気粘性流体１
４の機能を発揮させることができたが、ショートによる
炭化などは起こらなかった。
【００１７】すなわち、これは印加電極１１の表面が絶
縁体により分割された半導体層１３で覆われているため
に、電流の偏向が生ぜず、印加電極１１全体としての電
流密度が保障されながらも部分的な過電流が流れなくな
っているためである。
縁体により分割された半導体層１３で覆われているため
に、電流の偏向が生ぜず、印加電極１１全体としての電
流密度が保障されながらも部分的な過電流が流れなくな
っているためである。
【００１８】図４はこの実施例における半導体層１３の
抵抗率と剪断応力との関係を示したグラフである。実施
例においては、５０℃で５ｋＶ／ｍｍの電圧をかけてお
り、この図４から、この実施例の条件下では抵抗率が１
０9 Ωｍ以上になると電気粘性流体１４を駆動させるの
に必要な電流密度が供給されなくなるため剪断応力が低
下し、逆に抵抗率が１０4 μｍより小さいと部分的に過
大な電流が流れてショートすることがわかる。すなわ
ち、半導体部１３ａの抵抗率は厚さ一辺の大きさ及び電
気粘性流体１４の種類によって異なってくるが、５ｋＶ
／ｍｍの電圧に対して１０4 〜１０10Ωｍ程度が適当で
あるといえる。
抵抗率と剪断応力との関係を示したグラフである。実施
例においては、５０℃で５ｋＶ／ｍｍの電圧をかけてお
り、この図４から、この実施例の条件下では抵抗率が１
０9 Ωｍ以上になると電気粘性流体１４を駆動させるの
に必要な電流密度が供給されなくなるため剪断応力が低
下し、逆に抵抗率が１０4 μｍより小さいと部分的に過
大な電流が流れてショートすることがわかる。すなわ
ち、半導体部１３ａの抵抗率は厚さ一辺の大きさ及び電
気粘性流体１４の種類によって異なってくるが、５ｋＶ
／ｍｍの電圧に対して１０4 〜１０10Ωｍ程度が適当で
あるといえる。
【００１９】ここで、電気粘性流体１４は温度が上昇す
ると共に粘性に影響が出てくるが、印加電極の表面の半
導体は温度上昇と共に抵抗が下がるので、これらの効果
が相殺し合い適正な制御が行われることも実験的にわか
っている。
ると共に粘性に影響が出てくるが、印加電極の表面の半
導体は温度上昇と共に抵抗が下がるので、これらの効果
が相殺し合い適正な制御が行われることも実験的にわか
っている。
【００２０】なお、本実施例では半導体をシリコンとし
たがこれに限られるものでなく、ゲルマニウムその他の
半導体でも差支えない。さらに、半導体部１３ａの大き
さは使用される電気粘性流体などにより自在に変えれば
良いため本実施例において使用した大きさに限られるも
のではない。
たがこれに限られるものでなく、ゲルマニウムその他の
半導体でも差支えない。さらに、半導体部１３ａの大き
さは使用される電気粘性流体などにより自在に変えれば
良いため本実施例において使用した大きさに限られるも
のではない。
【００２１】また半導体部１３ａの大きさは、半導体を
微細加工しないとショートする時の抵抗率が大きくなる
ので剪断応力が下がってしまい実用化が困難となる。こ
のため、本実施例のように半導体を微細加工するが、こ
れも５μｍ四方に限られるものではなく、使用される電
気粘性流体などに応じて自在に変えれば良い。
微細加工しないとショートする時の抵抗率が大きくなる
ので剪断応力が下がってしまい実用化が困難となる。こ
のため、本実施例のように半導体を微細加工するが、こ
れも５μｍ四方に限られるものではなく、使用される電
気粘性流体などに応じて自在に変えれば良い。
【００２２】更に、電極基板１０は黄銅や銅などのよう
に良導体であれば差支えない。同じく、絶縁部１３ｂも
絶縁体であれば差支えなく半導体部１３ａに使用される
半導体の種類に応じて選択される。
に良導体であれば差支えない。同じく、絶縁部１３ｂも
絶縁体であれば差支えなく半導体部１３ａに使用される
半導体の種類に応じて選択される。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明の電気粘性流体用電
極は、その電極の表面に過電流を生じることなく、これ
により電気粘性流体の機能を損なうことなくその粘性の
制御を行うことができるので、これを応用した装置の寿
命を延ばすことができる。
極は、その電極の表面に過電流を生じることなく、これ
により電気粘性流体の機能を損なうことなくその粘性の
制御を行うことができるので、これを応用した装置の寿
命を延ばすことができる。
【図１】本発明に係る電気粘性流体用電極の一実施例の
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【図２】図１中のＹの部分を拡大した拡大断面図であ
る。
る。
【図３】半導体層１３の表面を流体通路１２側から見た
拡大図である。
拡大図である。
【図４】半導体層１３の抵抗率と剪断応力との関係を示
したグラフである。
したグラフである。
１０ 電極基板 １１ 印加電極 １２ 流体通路 １３ 半導体層 １３ａ 半導体部 １３ｂ 絶縁部 １４ 電気粘性流体
Claims (1)
- 【請求項１】電気粘性流体の両側に対抗配置された印加
電極と、前記印加電極の電気粘性流体側の面に設置さ
れ、絶縁体によって分割された半導体から成る半導体層
と、から構成されることを特徴とする電気粘性流体用電
極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40809990A JP2734203B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 電気粘性流体用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40809990A JP2734203B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 電気粘性流体用電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04225405A JPH04225405A (ja) | 1992-08-14 |
| JP2734203B2 true JP2734203B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=18517595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40809990A Expired - Fee Related JP2734203B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 電気粘性流体用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2734203B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6016020B2 (ja) * | 2012-11-06 | 2016-10-26 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | Ｅｒ流体の制御方法と制御装置 |
| JP2015167108A (ja) | 2014-03-04 | 2015-09-24 | 住友電装株式会社 | バッテリーターミナル |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP40809990A patent/JP2734203B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04225405A (ja) | 1992-08-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |