JP5175305B2 - 電気に関する構成部品のためのケーシング - Google Patents

Description

本発明は、電気に関する構成部品に湿気のない環境を提供するためのケーシングに関する。詳細には、本発明はピエゾ電気的要素、例えば圧縮着火エンジンのための燃料噴射装置内のニードル弁の動きの制御における使用のためのアクチュエーター装置において用いることのできるピエゾ電気的要素のためのケーシングに関する。

損害を与える可能性のある環境条件からピエゾ電気的要素を守るためには、それを封入する必要があるかもしれない。例えば、欧州特許第０ ９９５ ９０１号に記述される１つの既知の用途において、ピエゾ電気的要素は高圧の燃料で囲まれている。しかし、燃料内にいくらかでも存在する湿気がピエゾ電気的物質内の化合物に電気化学的な影響を及ぼすのを防ぐため、燃料およびピエゾ電気的要素は隔てておかなければならない。

多くの用途、例えば欧州特許第０ ９９５ ９０１号に記述される用途において、ピエゾ電気的要素を封入する物質は、ピエゾ電気的要素がその長さを変化させることを可能にするため、柔軟でなければならない。現在、ケーシングに好ましい物質はポリマー類であり、これはこれらが多くの望ましい特徴を示すためである。しかし、それらはそれらに本来備わっている浸透性のせいで永久的な湿気の防壁を提供することができないため、ポリマー類は理想的な物質ではない。最も浸透に耐性のあるポリマー類、例えばフッ素系ポリマー類またはエラストマー類においてさえ、水の浸透は重大である。

製造の段階においてピエゾ電気的要素のケーシングに入り込んだ湿気も問題を引き起こし得る。この湿気は、ケーシングを通って浸透した湿気と同じくピエゾ電気的要素に損害を与える可能性を持っており、従ってそれを除去するのが望ましい。

その結果、湿気のない内部環境を提供し、維持することができ、一方で内部に位置するピエゾ電気的要素が伸び縮みするのを許すケーシングが必要とされている。
特定の活性金属および金属酸化物を、結果として安定な誘電性物質を生じる化学反応によって環境から水を除去するのに用いることができることが知られている。

例えば、適切な金属はカルシウムであり、これは水と反応すると下記に示した等式に従って水酸化カルシウムおよび水素になる。
Ｃａ＋２Ｈ_２Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）_２＋Ｈ_２
外層に適した金属酸化物は酸化カルシウムであり、これは水と反応すると下記に示した等式に従って水酸化カルシウムになる。

ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）_２
水の除去に最も適した金属および金属酸化物は、周期表の第１族および第２族に見られる。

欧州特許第０ ９９５ ９０１号

従って、本発明は、半透性物質の外層および、化学的に活性で親水性であり水と化学的に化合して化合物となる物質を含む内層を含む、電気に関する構成部品の封入のためのケーシングを提供する。

好ましくは、外層は柔軟である。
第１の好ましい態様によれば、内層は金属酸化物の粉末を含んでいてよい。
好ましくは、金属酸化物の粉末は固定されていない形で、または母材（ｍａｔｒｉｘ）の内部で、または通気性のある袋の中で提供される。

別の態様において、内層は固体の金属酸化物を含んでいてよい。この固体の金属酸化物は、例えば固定されていない粉末への圧力の適用により、または固定されていない粉末の融合により形成してよい。さらに別の態様において、金属酸化物の粉末は水以外を基にした結合剤と混合されてよい。もし水以外を基にした結合剤中の金属酸化物の粉末を内層に利用するなら、内層はピエゾ電気的要素を電気的に絶縁するのに用いることができる。さらに別の態様において、金属のコーティング層は水以外を基にした結合剤および金属酸化物の内層上で提供されてよい。

第２の好ましい態様によれば、内層は金属フィルムを含んでいてよい。
第２の好ましい態様において、内層は複数の金属フィルムを含んでいてよい。複数のフィルムの使用は、これらはピエゾ電気的要素の周りに巻きつけるのがより容易であり、もし隣り合うフィルムに裂け目が生じてもそれらが一列に並ぶことは起こりそうもなく、従ってたとえそのような裂け目ができても水に対する物理的防壁は維持されると考えられるため、水の浸透に対するより優れた物理的防壁を提供するので、都合がよい。

好ましくは、少なくとも１枚のポリマーフィルムが少なくとも１枚の金属フィルムと隣り合って提供される。
好ましくは、金属酸化物は酸化カルシウムである。しかし、あらゆる適切な反応性金属酸化物を利用してよい。例えば、周期表の第１族および第２族からの金属のあらゆる酸化物。さらに、他の適切な物質、例えば水と接触すると固体ではなく粘着性のある液体リン酸となる五酸化リンを用いてもよい。

好ましくは、金属はカルシウムである。しかし、あらゆる適切な反応性金属、例えばリチウムまたはストロンチウム、または周期表の第１族もしくは第２族からのあらゆる他の金属を利用してよい。

好ましくは、外層はポリマー、例えばフッ素系ポリマーまたはエラストマーになっている。

本発明の２種類の好ましい態様は、ここで付随する図に関して記述されるであろう；ここで：
図１は、本発明の第１の好ましい態様に従う封入されたピエゾ電気的要素の概略図であり、ここで酸化カルシウムの粉末の層がピエゾ電気的要素およびケーシングの間に位置している；ならびに 図２は、本発明の第２の好ましい態様に従う封入されたピエゾ電気的要素の概略図であり、ここでカルシウム金属フィルムの層がピエゾ電気的要素およびケーシングの間に位置している。

本発明の第１の好ましい態様において、図１で図説するように、封入されたアクチュエーター装置１は、外側の半透性のフッ素系ポリマーの封入層３および化学的に活性な物質の内層５を含む。内層５は実質的にピエゾ電気的要素７を囲んでおり、これはそれ自体が薄い絶縁ポリマー層８の中に包まれている。

化学的に活性な物質は酸化カルシウムであり、これは固定されていない粉末の形で利用される。固定されていない粉末の層５は、封入層３およびピエゾ電気的要素７を囲む絶縁ポリマー層８の間に位置している。

本発明の第２の好ましい態様において、図２で図説するように、封入されたアクチュエーター装置１０１は、外側の半透性のフッ素系ポリマーの封入層１０３および、多くのカルシウム金属の薄層１０５の形の化学的に活性な物質の内層を含む。層１０５は実質的にピエゾ電気的要素１０７を囲んでおり、これはそれ自体が薄い絶縁ポリマー層１０８の中に包まれている。

カルシウム金属はフィルムとして利用され、多くの薄いフィルム層１０５がピエゾ電気的要素１０７を囲む絶縁ポリマー層１０８の周りに巻きつけられている。
カルシウム金属は化学的吸収材として働くのに加え、それは水に対する物理的防壁として機能する。この物理的防壁の有効性を増大させるため、薄いポリマー層１０９がフィルム層１０５の間に提供される。それらのカルシウム金属フィルム層１０５と比べてより優れた柔軟性により、これらのポリマー層１０９は、カルシウム金属フィルム層１０５に生じるかもしれないあらゆる裂け目が一列に並ぶ可能性を減少させることにより、物理的防壁が破れる可能性を減少させるように働く。

アクチュエーター装置１、１０１がさらされるいずれかの水は、いつかは外部の半透性ポリマーの封入層３、１０３を通って浸透するであろう。一度それがなされたら、それは酸化カルシウム層５またはカルシウム金属層１０５と接触するであろう。同様に、アクチュエーター装置１、１０１の中に既に存在する水は、酸化カルシウム層５またはカルシウム金属層１０５と接触するであろう。

酸化カルシウム層５またはカルシウム金属フィルム層１０５と接触すると、化学反応が起こり、水は水酸化カルシウムの中に吸収され、それによりそれは封入の内部の環境から除去されるであろう。

反応性の層５、１０５がアクチュエーター装置１、１０１の内部の水と反応する比率が低いことは、ピエゾ電気的要素の長期間の保護が達成できることを意味する。

１ 封入されたアクチュエーター装置
３ 外側の半透性のフッ素系ポリマーの封入層
５ 化学的に活性な物質の内層
７ ピエゾ電気的要素
８ 薄い絶縁ポリマー層
１０１ 封入されたアクチュエーター装置
１０３ 外側の半透性のフッ素系ポリマーの封入層
１０５ カルシウム金属の薄層
１０７ ピエゾ電気的要素
１０８ 薄い絶縁ポリマー層
１０９ 薄いポリマー層

Claims (7)

1. 電気に関する構成部品の封入のためのケーシングであって、半透性物質の外層および、化学的に活性で親水性であり化学的に水と化合して化合物となる物質を含む内層を含み、該内層がカルシウム金属フィルムを含むケーシング。
2. 外層が柔軟である、請求項１に記載のケーシング。
3. 内層が複数の金属フィルムを含む、請求項１又は２に記載のケーシング。
4. 少なくとも１枚のポリマーフィルムが少なくとも１枚の金属フィルムと隣り合って提供されている、請求項１〜３のいずれかに記載のケーシング。
5. 全ての金属フィルムがカルシウム金属フィルムである、請求項３に記載のケーシング。
6. 外層がフッ素系ポリマーから作られている、請求項１〜５のいずれかに記載のケーシング。
7. 電気に関する構成部品がピエゾ電気的アクチュエーターである、請求項１〜６のいずれかに記載のケーシング。

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