JP6714728B2 - 伝送媒体 - Google Patents

Description

本発明は、結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を用いた伝送媒体に関する。

従来、ナノダイヤモンド粒子は、磁気ディスクのガラス基板研磨等における研磨材として広く使用されているが、近年、ナノダイヤモンド半導体が有する自発電荷に着目した応用例が注目されている。例えば、特許文献１は、自発電荷を有する活性化エネルギーレベル０．８−２．０ｅＶを持つ結晶系ナノダイヤモンド半導体を太陽電池保護膜として使用する技術が開示されている。この太陽電池保護膜は、粒子サイズ３−８ｎｍのナノダイヤモンド半導体粒子の光散乱効果により光吸収能を増し、自発電荷により太陽電池表面の汚れ付着を防止して出力の経年劣化を防止すると共に、４００ｎｍ以下の紫外線波長帯域を０．５−２．０μｍの波長帯域に変換して光電気変換効率を向上させる。

また、特許文献２には、ナノダイヤモンド半導体粒子を繊維中に分散させた機能性繊維が開示されている。具体的には、室温付近で荷電粒子を発生させる活性化エネルギーレベルが０．１−１．０ｅＶであるナノダイヤモンド半導体粒子を用いることで、生体赤外線及び荷電粒子放射能の大きな繊維を作成する。半導体粒子は、繊維高分子結晶の間隙に浸透して擬似的に直列接続され、体温程度の加熱での励起で発生した粒子間の電位が積算されることによって、大きな起電力を発生し、生体効果を発揮する。

さらに、特許文献３には、紫外線吸収能および紫外線から赤外線に波長を変換する光エネルギー変換能を有するナノダイヤモンド半導体粒子を用いた有機機能性材料が開示されている。有機機能性材料は、０．２−１．０ｅＶの活性化エネルギーレベルを有するナノダイヤモンド半導体粒子を０．０００５ｗｔ％以上含む。

特開２０１４−２０３９８５号公報 特開２０１１−０７４５５３号公報 特開２０１１−１０６３５号公報

本発明の目的は、省電効果が得られる新規な伝送媒体を提供することである。

かかる課題を解決すべく、本発明は、第１の伝送線と、第２の伝送線と、磁界発生部とを有する伝送媒体を提供する。第１の伝送線は、自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子が周囲にコーティングされている。第２の伝送線は、第１の伝送線と入出力端が共通接続され、自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子が周囲にコーティングされている。磁界発生部は、入出力端が共通接続され、第１の伝送線および第２の伝送線に対して網目状に絡ませた複数の導電線を有する。そして、磁界発生部は、第１の伝送線と、複数の導電線とによって囲まれた空間内において電流の渦を発生させて一方の垂直変動磁界を形成し、かつ、第２の伝送線と、複数の導電線とによって囲まれた空間内において電流の渦を発生させて他方の垂直変動磁界を形成することによって、複数の伝送線と交差する一方向の磁界列を自励にて発生する。

また、本発明において、上記結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子は、３ｎｍ以上８ｎｍ以下の粒子径を有することが好ましく、その活性化エネルギーレベルは、０．３ｅＶ以上０．７ｅＶ以下であることが望ましい。

本発明によれば、自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を含んだ伝送線に対して、これと交差するように一方向の磁界列を供給することで、電子加速が発生して省電効果が得られる。

第１の実施形態に係る伝送媒体の説明図 太陽光発電に対する分散関係の特性を示す図 第２の実施形態に係る伝送媒体の構成図 第２の実施形態に係る磁界列の発生を示す図 第３の実施形態に係る伝送媒体の構成図

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る伝送媒体の説明図である。この伝送媒体１は、伝送線２と、磁界発生部３とを主体に構成されている。伝送線２は、結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子４を含んでおり、本実施形態では、伝送媒体１の製造を容易にすべく、伝送線２の周囲に結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子４がコーティングされている。結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子４は、火薬の爆発エネルギー等によって細かく粉砕することによって生成され、自発電荷を有している。

本実施形態では、結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子として、３ｎｍ以上８ｎｍ以下の粒子径を有するものを用いる。このサイズの粒子は以下のような特徴を有している。第１に、表面炭素層が薄くなるため、励起荷電粒子の発生効率が良く、配合量が少なくて済む。第２に、自発分極をもち自発電荷による性能が大きい。第３に、自発電荷の活性化エネルギーレベルが０．３ｅＶ以上０．７ｅＶ以下を有し、励起された荷電粒子が多く発生する。第４に、サッカーボール状で励起電子による接触抵抗の低下機能を有する。

磁界発生部３は、伝送線２と交差する一方向の磁界列を発生する。結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子４は、帯電による電気反発力によって、伝送媒体１内で発生した自由電子ｅを加速させる。これにより、伝送媒体１としての力率が向上する。この点について詳述すると、この伝送媒体１は、１〜３０MHzの振動電場に対しては、ほぼ連続的な共振周波数を有している。発明者ら実験した結果、単一の周波数に対して電力効率が３％近く増加し、複数の合成周波数に対しては３％の複数倍近く電力効率が増した。したがって、電力網が10個の合成周波数を持てば、力率を３０％程増加させることができる。また、３０ＭＨｚ以上の振動電場に対しては、光速度でその振動を伝達するため、超高周波に対する信号伝達特性に優れている。以上のことは、伝送媒体１が３０ＭＨｚ以上では電離層とほぼ同じ分散関係を持ち、１〜３０ＭＨｚでは連続結合共振子と同じ分散関係を持っているからであるとして説明できる。分散関係とは、振動や波動の振る舞いを決定付ける関係式であり、太陽光発電に対する分散関係は図２のような特性となる。ここで、駆動力ωL〜ωHは太陽光発電の電圧周波数であり、実験では３０％の力率上昇が見られた。これは約１０個の共振モードがあることを意味する。

このように、本実施形態によれば、自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子４を含んだ伝送線２に対して、これと交差するように一方向の磁界列を供給することで、電子加速が発生して力率が改善されるため、省電効果が得られる。

（第２の実施形態）
図２は、本実施形態に係る伝送媒体２Ａの説明図である。本実施形態では、磁界発生部３としての複数の導電線を用いて、上述した一方向の磁界列を自励にて発生する。

この伝送媒体１Ａは、伝送線２としての２本の伝送線＃１，＃２（直線ライン）と、磁界発生部３としての２本の導電線＃３，＃４（屈曲ライン）とよって構成されている。これらの線＃１〜＃４は、互いに電気的に分離されている。伝送線＃１，＃２は、その入力端が共通接続されていると共に、その出力端も共通接続に接続されている。導電線＃３，＃４は、その入力端が共通接続されていると共に、その出力端も共通接続されている。伝送線＃１，＃２は、所定の間隔Ｗをあけてほぼ平行に並設されている。導電線＃３，＃４は、伝送線＃１，＃２間に、ほぼ１８０度異なる位相でほぼ８の字状にそれぞれ巻回されており、これらの長手方向に繰り返されている。これによって、導電線＃３，＃４は、２本の伝送線＃１，＃２に絡んで網目状に形成されている。この伝送媒体２Ａの特徴は、屈曲した導電線＃３，＃４と、直線状の伝送線＃１，＃２とが編み込まれた絡み部Ｐnにある。例えば、絡み部Ｐ1では、導電線＃３が伝送線＃２に図面手前（すなわち上）側から奥（すなわち下）側に回り込むように折曲されて絡んでおり、その隣りの絡み位置Ｐ２では、導電線＃３が伝送線＃１の下側から上側に回り込むように折曲されて絡んでいるといった如くである。なお、この構造の詳細については、本出願人が取得した日本特許第４３９０８５２号に開示されているので、必要ならば参照されたい。

図４は、伝送媒体１Ａにおける一方向の磁界列の説明図である。絡み部Ｐ０側の入力（ｉｎ）から出力（ｏｕｔ）側へ向けて電流ｉを通電した場合、伝送線＃１と、導電線＃３，＃４とによって囲まれた三角形状の各空間ｍａ内、および、伝送線＃２と、導電線＃３，＃４とによって囲まれた三角形状の各空間ｍｂ内のそれぞれにおいて、電流の渦が発生する。そして、空間ｍａ内において、一方の極の垂直変動磁界が形成されると共に、空間ｍｂ内において、他方の極の垂直変動磁界が形成される。それぞれの極の垂直変動磁界は、伝送線＃１，＃２の長手方向へ順次移動する。これにより、伝送線＃１，＃２と交差するように、一方向の磁界列が発生する。

このように、本実施形態によれば、自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子４を含んだ伝送線＃１，＃２（伝送線２）に対して網目状に絡んだ導電線＃３，＃４（磁界発生部３）によって、一方向の磁界列が自励にて発生する。これにより、第１の実施形態に同様の理由で力率が改善され、省電効果が得られる。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る伝送媒体の構成図である。本実施形態では、磁界発生部３としての永久磁石を用いて、上述した一方向の磁界列を他励にて発生する。

この伝送媒体１Ａは、伝送線２としての２本の伝送線＃１，＃２と、磁界発生部３としての複数の永久磁石３ａとよって構成されている。これらの線＃１，＃２は、互いに電気的に分離されている。永久磁石３ａは、伝送線＃１，＃２の延在方向（横方向）に沿って列状に並んでおり、上下２列に設けられている。上側の永久磁石３ａの列には、伝送線＃１が上下交互に巻回されていると共に、下側の永久磁石３ａの列には、伝送線＃２が上下交互に巻回されている。これにより、伝送線＃１，＃２と交差するように、一方向の磁界列が発生する。

このように、本実施形態によれば、永久磁石３ａを列状に配置することで、一方向の磁界列が他励にて発生する。これにより、第１の実施形態に同様、伝送媒体１Ａとしての力率の向上を図ることができる。これにより、第１の実施形態に同様の理由で力率が改善され、省電効果が得られる。

１，１Ａ，１Ｂ 伝送媒体
２ 伝送線
３ 磁界発生部
３ａ 永久磁石
４ 結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子

Claims (3)

1. 伝送媒体において、
   自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子が周囲にコーティングされた第１の伝送線と、
   前記第１の伝送線と入出力端が共通接続され、自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子が周囲にコーティングされた第２の伝送線と、
   入出力端が共通接続され、前記第１の伝送線および前記第２の伝送線に対して網目状に絡ませた複数の導電線を有し、前記第１の伝送線と、前記複数の導電線とによって囲まれた空間内において電流の渦を発生させて一方の垂直変動磁界を形成し、かつ、前記第２の伝送線と、前記複数の導電線とによって囲まれた空間内において電流の渦を発生させて他方の垂直変動磁界を形成することによって、前記複数の伝送線と交差する一方向の磁界列を自励にて発生する磁界発生部と、
   を有することを特徴とする伝送媒体。
2. 前記結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子は、３ｎｍ以上８ｎｍ以下の粒子径を有することを特徴とする請求項１に記載された伝送媒体。
3. 前記結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子の活性化エネルギーレベルは、０．３ｅＶ以上０．７ｅＶ以下であることを特徴とする請求項２に記載された伝送媒体。

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