(57)【要約】 【課題】優れたトランスデューサー性能と耐久性を発揮できる新規なエラストマートランスデューサーおよび発電素子ならびに発電素子積層体の提供。 【解決手段】亜臨界状態の二酸化炭素内で誘電性エラストマーの表面から導電性フィラーを含浸させて当該誘電性エラストマーの表層に導電させたトランスデューサー材料を絶縁エラストマーで被覆するこれによって、入出力する電気エネルギーが外部に漏洩するのを防止することができるため、発電効率の低下やアクチュエータとしての効率の低下を防止できる。 【選択図】 図１
2009232679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電性エラストマーの両端に電極を有する構造となっていることを特徴とする１層構造のエラストマートランスデューサー。 
【請求項２】
亜臨界状態または超臨界状態の二酸化炭素内で誘電性エラストマーの表面から導電性フィラーを含浸させて当該誘電性エラストマーの表層に導電性フィラーを含浸させることを特徴とする１層構造のエラストマートランスデューサー。 
【請求項３】
請求項１または２に記載のエラストマートランスデューサーにおいて、 
前記誘電性エラストマーの比誘電率が５以上６０以下であることを特徴とするエラストマートランスデューサー。 
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエラストマートランスデューサーにおいて、 
前記導電フィラーの体積固有抵抗が１０３Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするエラストマートランスデューサー。 
【請求項５】
１層構造もしくは３層構造を有するエラストマートランスデューサーにおいて、 
誘電性エラストマーを含むトランスデューサー材料を、絶縁エラストマーで被覆してなることを特徴とするエラストマートランスデューサー。 
【請求項６】
請求項５に記載のエラストマートランスデューサーにおいて、 
前記絶縁エラストマーの被覆面積が、前記トランスデューサー材料の全表面積の８０％以上であることを特徴とするエラストマートランスデューサー。 
【請求項７】
請求項５または６に記載のエラストマートランスデューサーにおいて、 
前記絶縁エラストマーの体積固有抵抗が１０７Ω・ｃｍ以上であることを特徴とするエラストマートランスデューサー。 
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載のエラストマートランスデューサーにおいて、 
前記絶縁エラストマーの比誘電率が１以上５以下であることを特徴とするエラストマートランスデューサー。 
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のエラストマートランスデューサーにおいて、 
前記絶縁性エラストマーの最大引張り伸びが２００％であることを特徴とするエラストマートランスデューサー。
【請求項１０】
誘電性エラストマー層の上下に電極層を備えると共に、当該電極層のうち負極となる電極層に帯電性の電極設置材を備えたことを特徴とする発電素子。
【請求項１１】
請求項１０に記載の発電素子の一対を、その正極となる電極層同士が当接するように重ね合わせると共に、前記負極となる電極層同士を導電線で電気的に接続し、かつ前記負極となる電極層と、前記正極となる電極層にそれぞれ電気取出し用の端子を接続してなることを特徴とする発電素子積層体。
【請求項１２】
請求項１０に記載の発電素子の複数を、その正極となる電極層同士が当接するように重ね合わせるように積層し、前記負極となる電極層同士を導電線で電気的に接続すると共に前記正極となる電極層同士を導電線で電気的に接続し、かつ前記負極となる電極層と、前記正極となる電極層にそれぞれ電気取出し用の端子を接続してなることを特徴とする発電素子積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーと機械エネルギーを相互に変換するためのトランスデューサー（変換器）に係り、特に誘電性エラストマーを用いたエラストマートランスデューサーおよび発電素子ならびに発電素子積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーと機械エネルギーを相互に変換するためのトランスデューサー（変換器）は、例えば、アンテナやモバイル機器、エンジン、人工筋肉などの電源（ジェネレータ）や、ポンプ、スピーカーなどのアクチュエータなどとして多種多様の分野への応用が検討されている。 
このようなトランスデューサー（変換器）は、例えば以下の特許文献１〜３などに開示されているように,シリコンゴムやアクリルゴムなどをベースにした誘電性エラストマー 
層の両面に電極となる素材を配設した構造が主となっている。 
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５０５８６５号公報
【特許文献２】特表２００３−５０６８５８号公報
【特許文献３】特表２００３−５２６２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、これら特許文献１〜３などに開示されているような従来のトランスデューサーには、以下に示すような課題がある。 
１．このトランスデューサーを発電装置として用いた場合、電極および誘電性エラストマー層の一部が外部の雰囲気または材料と接触することにより、出力する電気エネルギーが外部に漏洩し、発電効率の低下を招く場合がある。 
２．また、このトランスデューサーをアクチュエータとして用いた場合、電極および誘電性エラストマー層の一部が外部の雰囲気または材料と接触することにより、入力した電気エネルギーが外部に漏洩し、アクチュエータとしての効率の低下を招く場合がある。
３．また、電極材料として金などの金属材料を用いた場合、誘電性エラストマーへの追従性が充分でないため、早期に剥離するなどの問題を起こすことがある。 
【０００５】
また、電極材料として導電性エラストマーなどを用いた場合、誘電性エラストマーと導電性エラストマーを接着する必要があり、接着層の追従性が充分でないため、接着界面が部分的に剥離し、早期にエネルギー変換効率の低下が認められる場合がある。 
そこで、本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、優れたトランスデューサー性能と耐久性を発揮できる新規なエラストマートランスデューサーおよび発電素子ならびに発電素子積層体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために第１の発明は、 
誘電性エラストマーの両端に電極を有する構造となっていることを特徴とする１層構造のエラストマートランスデューサーである。 
また、第２の発明は、 
亜臨界状態または超臨界状態の二酸化炭素内で誘電性エラストマーの表面から導電性フィラーを含浸させて当該誘電性エラストマーの表層に導電性フィラーを含浸させることを特徴とする１層構造のエラストマートランスデューサーである。 
【０００７】
また、第３の発明は、 
第１または第２の発明において、前記誘電性エラストマーの比誘電率が５以上６０以下であることを特徴とするエラストマートランスデューサーである。 
また、第４の発明は、 
第１〜３のいずれかの発明において、前記導電フィラーの体積固有抵抗が１０３Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするエラストマートランスデューサーである。 
【０００８】
また、第５の発明は、 
１層構造もしくは３層構造を有するエラストマートランスデューサーにおいて、誘電性エラストマーを含むトランスデューサー材料を、絶縁エラストマーで被覆してなることを特徴とするエラストマートランスデューサーである。 
また、第６の発明は、 
第５の発明において、前記絶縁エラストマーの被覆面積が、前記トランスデューサー材料の全表面積の８０％以上であることを特徴とするエラストマートランスデューサーである。 
【０００９】
また、第７の発明は、 
第５または第６の発明において、前記絶縁エラストマーの体積固有抵抗が１０７Ω・ｃｍ以上であることを特徴とするエラストマートランスデューサーである。 
また、第８の発明は、 
第５〜第７のいずれかの発明において、前記絶縁エラストマーの比誘電率が１以上５以下であることを特徴とするエラストマートランスデューサーである。 
【００１０】
また、第９の発明は、 
第１〜第８のいずれかの発明において、前記絶縁性エラストマーの最大引張り伸びが２００％であることを特徴とするエラストマートランスデューサーである。
また、第１０の発明は、
誘電性エラストマー層の上下に電極層を備えると共に、当該電極層のうち負極となる電極層に帯電性の電極設置材を備えたことを特徴とする発電素子である。
【００１１】
また、第１１の発明は、 
第１０の発明の発電素子の一対を、その正極となる電極層同士が当接するように重ね合わせると共に、前記負極となる電極層同士を導電線で電気的に接続し、かつ前記負極となる電極層と、前記正極となる電極層にそれぞれ電気取出し用の端子を接続してなることを特徴とする発電素子積層体である。
また、第１２の発明は、 
発明１０の発明の発電素子の複数を、その正極となる電極層同士が当接するように重ね合わせるように積層し、前記負極となる電極層同士を導電線で電気的に接続すると共に前記正極となる電極層同士を導電線で電気的に接続し、かつ前記負極となる電極層と、前記正極となる電極層にそれぞれ電気取出し用の端子を接続してなることを特徴とする発電素子積層体である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るエラストマートランスデューサーにおいては、誘電性エラストマーを絶縁エラストマーで被覆してなることから、入出力する電気エネルギーが外部に漏洩するのを防止することができる。これによって、発電効率の低下やアクチュエータとしての効率の低下を防止できる。 
また、誘電性エラストマーに導電性フィラーを含浸させることによりひずみなどの繰り返し応力に対して優れた耐久性を発揮できる。
また、誘電性エラストマー層の上下に電極層を備えると共に、当該電極層のうち負極となる電極層に帯電性の電極設置材を備えたことから、優れた発電性能を有する発電素子を提供できる。
また、さらにこの発電素子を複数積層し、電極同士を導電線で電気的に接続することで、出力電力が高い発電材料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るエラストマートランスデューサー１００の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係るエラストマートランスデューサー１００の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図３】発電量および耐久性確認テストの一例を示す説明図である。
【図４】本発明に係る発電素子２００の実施の一形態を示す構成図である。
【図５】本発明に係る発電材料３００の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図６】本発明に係る発電材料３００の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図７】本発明に係る発電材料３００の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図８】本発明に係る発電材料３００の第４の実施の形態を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。 
図１は、本発明に係るエラストマートランスデューサー１００の第１の実施の形態を示したものである。 
図示するようにこのエラストマートランスデューサー１００は、誘電性エラストマー層１０の両面に電極２０，２０を有する１層型のトランスデューサー材料３０を絶縁エラストマー４０で被覆した構造となっている。 
この誘電性エラストマー層１０は、公知の材料、例えばベースゴムに誘電性フィラーを含有する誘電性ゴム組成物などで構成されていると共に、電極２０，２０は、例えばベースゴムに導電性フィラーを含有した導電性ゴム組成物で構成されている。 
【００１５】
この誘電性エラストマー層１０を構成する誘電性ゴム組成物のベースゴムとしては、例えば、アクリルゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、イソプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、フルオロシリコンゴム、フッ素ゴムなどが好適であり、このなかでも特に好ましいのは、アクリルゴムやシリコンゴム、クロロプレンゴムである。 
また、これらベースゴムに配合される誘電性フィラーとしては、高誘電セラミックス粉末やチオカルボニル基を有する有機化合物が好適である。 
【００１６】
高誘電セラミックス粉末としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）やチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ランタンドープチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸ビスマス、チタン酸ビスマスバリウムなどが好適である。なかでもチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）は、２００℃以上のキュリー点と、高い比誘電率を併せ持つため、最も好適である。なお、一定の比誘電率とキュリー点を有するものであれば、これら以外の化合物であっても良い。 
【００１７】
また、チオカルボニル基を有する有機化合物としては、チオウレア誘導体、チオアミド誘導体、チオケトン誘導体、ジチオカルバミン酸エステル誘導体などが好適である。これらの有機化合物は、加工温度、使用温度、目標とする比誘電率、および用いるベースゴムとの相溶性を考慮して適宜選択されることになるが、なかでもチオウレア誘導体は、空気や水に対して非常に安定であり、ベースゴムとの相溶性に優れると共に低い融点を示すことから最も好適な有機化合物である。 
【００１８】
一方、電極２０，２０の導電性ゴム組成物のベースゴムとしては、例えば、シリコン系、変成シリコン系、アクリル系、ポリクロロプレン系、ポリサルファイド系、ポリウレタン系、ポリイソブチル系などを用いることができる。特に、このなかでもアクリル系およびシリコン系、ポリクロロプレン系を用いたものは柔軟性が高く、変形能に優れ好適である。  また、このベースゴムに添加される導電性フィラーとしては、導電性カーボンブラックの１種である、ケッチェンブラックやアセチレンブラック、または黒鉛、炭素繊維、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）などの炭素材料、または金、銀、白金などの金属材料が好適である。
【００１９】
そして、本発明のエラストマートランスデューサー１００は、このトランスデューサー材料３０を、体積固有抵抗が１０７Ω・ｃｍ以上、より好ましくは１０９Ω・ｃｍ以上の絶縁エラストマー４０で被覆してなるものである。ここで、体積固有抵抗が１０７Ω・ｃｍに満たない場合は、絶縁性が不十分であり、電気エネルギーが外部に漏洩しやすいため、不適切である。 
また、この絶縁エラストマー４０の被覆面積は、トランスデューサー材料３０の全表面積の８０％以上、より好ましくは９０％以上とする必要がある。被覆面積がトランスデューサー材料３０の全表面積の８０％に満たないと湿度などの外部雰囲気もしくは外部材料との接触により、電気エネルギーが外部に漏洩しやすくなるためである。 
【００２０】
また、この絶縁エラストマー４０の比誘電率は、１以上５以下、より好ましくは１以上５である必要がある。すなわち、比誘電率が５以上の場合は、それ自身の誘電分極により発生した電荷が、電極内の電荷と、相互作用を及ぼし、発電効率もしくはアクチュエータとして効率を低下させる場合があるため、好ましくない。 
また、この絶縁性エラストマー４０は、その最大引張り伸びが２００％以上、好ましくは３００％以上である必要がある。すなわち、本発明のエラストマートランスデューサー１００は、この絶縁性エラストマー４０によって被覆されるトランスデューサー材料３０の伸縮作用により発電もしくはアクチュエータとしての作用を及ぼすものであるため、このトランスデューサー材料３０の伸縮作用を阻害しないように絶縁性エラストマー４０自身も充分な伸縮性を有する必要がある。 
【００２１】
このため、引張り最大伸びが２００％に満たない場合は、伸縮作用の追従性が不十分となり、トランスデューサーとしての作用を充分に発揮することができないため、好ましくない。 
これらの全ての条件を満たす絶縁性エラストマー４０としては、例えばアクリルゴム、シリコンゴム、イソプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。 
【００２２】
そして、この絶縁性エラストマー４０は、公知の接着剤などを用いて３層型のトランスデューサー材料３０の一部または全部に接着することができる。 
なお、これら絶縁性エラストマー４０は、２種類以上のものを組合せて用いることもできる。また、図示するように電極２０，２０にリード線５０，５０などを接着した後に絶縁性エラストマー４０で被覆しても良い。 
そして、このような構成をしたエラストマートランスデューサー１００にあっては、後の実施例で実証されるように、トランスデューサー材料３０に入出力する電気エネルギーが外部に漏洩するのを防止できるため、発電効率の低下やアクチュエータとしての効率の低下を確実に防止することができる。 
【００２３】
次に、図２は、前述した絶縁性エラストマー４０によって被覆されるトランスデューサー材料３０の第２の実施の形態を示したものである。 
図示するようにこのトランスデューサー材料３０は、誘電性エラストマー層１０の表層に、導電フィラーを含浸させた表層２０ａ，２０ａを一体的に備えた構造となっている。
この誘電性エラストマー層１０は、前述したような公知の材料からなるベースゴムに誘電性フィラーを含有する誘電性ゴム組成物などで構成されている。 
【００２４】
一方、この導電フィラーを含浸させた表層２０ａ，２０ａは、誘電性エラストマー層１０を構成する母材から連続して形成されているため、この誘電性エラストマー層１０との間で明確な界面が形成されていない状態となっている。従って、この表層２０ａ，２０ａはこの誘電性エラストマー層１０から極めて剥離し難い構造となっている。 
そして、この表層２０ａ，２０ａは、体積固有抵抗が１０３Ω・ｃｍ以下の有機系導電性フィラーにより形成されている。 
このような有機系導電性フィラーとしては、以下の化式１に示すポリチオフィン、化式２に示すポリアセチレン、化式３に示すポリアニリン、化式４に示すポリピロール、化式５に示すポリパラフェニレン、化式６に示すポリパラフェニレンビニレンもしくはこれらの誘導体にアニオンまたはカチオンなどの適当なドーパントを添加した導電性高分子材料やイオン性液体などが挙げられる。 
【００２５】
【化１】
2009232679.tif 000003
【００２６】
【化２】
2009232679.tif 000004
【００２７】
【化３】
2009232679.tif 000005
【００２８】
【化４】
2009232679.tif 000006
【００２９】
【化５】
2009232679.tif 000007
【００３０】
【化６】
2009232679.tif 000008
【００３１】
導電性高分子材料のなかでは、例えばポリエチレンジオキシチオフィン（ＰＥＤＯＴ）などのポリチオフェン構造を有する高分子にポリスチレンスルホン酸などのドーパントを添加したものが高い導電性を有するために好適である。 
イオン性液体には、以下の化式７に示すピリジン系、化式８に示すイミダゾリウム系、化式９に示す脂環式アミン系、化式１０に示すホスホニウム系、化式１１に示す脂肪酸アミン系などのカチオンを挙げることができる。アニオン（Ｘ−）には、ＢＦ４−、ＰＦ−、[（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ]、Ｃｌ−、Ｂｒ−などを挙げることができる。 
【００３２】
【化７】
2009232679.tif 000009
【００３３】
【化８】
2009232679.tif 000010
【００３４】
【化９】
2009232679.tif 000011
【００３５】
【化１０】
2009232679.tif 000012
【００３６】
【化１１】
2009232679.tif 000013
【００３７】
有機系導電性フィラーは、金属材料や炭素材料などの導電性フィラーと比較してエラストマーと高い親和性を有するため、伸縮性や硬さなどのエラストマー本来の性質を阻害することが少ない。このため、耐久性に優れたエラストマートランスデューサーを得ることができる。 
このように誘電性エラストマー層１０の表層に、導電性フィラーを含浸させた表層２０ａ，２０ａを形成する方法としては、亜臨界状態または超臨界状態での二酸化炭素雰囲気中に、この誘電性エラストマー層１０および導電性フィラーを導入し、導電性フィラーを誘電性エラストマー層１０の表層に含浸させる方法が挙げられる。 
【００３８】
ここで、「亜臨界状態の二酸化炭素」とは、圧力が二酸化炭素の臨界圧力（７．３８ＭＰａ）以上であり、かつ温度が臨界温度（３１．１℃）未満である液体状態の二酸化炭素、あるいは圧力が二酸化炭素の臨界圧未満であり、かつ温度が臨界温度以上である液体状態の二酸化炭素、または温度および圧力が共に臨界点未満であるが、これに近い状態をいう。また、「超臨界状態の二酸化炭素」とは、圧力が二酸化炭素の臨界圧力以上であり、かつ、温度が臨界温度以上である状態の二酸化炭素をいう。 
【００３９】
亜臨界状態または超臨界状態での二酸化炭素雰囲気中への誘電性エラストマー層１０および導電性フィラーの導入方法としては、誘電性エラストマーと導電性フィラーを別々に、もしくは導電性フィラーを誘電性エラストマーに付着させて導入しても良い。また、導電性フィラーは、単体としてもしくは水系溶媒もしくは有機溶媒に分散させた状態で導入しても良い。 
このような有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、ジブチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエンなどの芳香族系溶媒などを用いることができる。 
【００４０】
本発明における亜臨界状態または超臨界状態での処理条件は、誘電性エラストマー層１０が溶解などの変性により比誘電率や弾性状態の性能劣化が起きない範囲において適宜定めることができる。 
誘電性エラストマー層１０は、エネルギー変換効率を高めるためにエレクトレット処理などを行っても良い。その場合、導電性フィラーを含浸させた表層２０ａ，２０ａの形成を行うタイミングは、エレクトレット処理などの前後のいずれでも良い。 
【００４１】
本発明のエラストマートランスデューサー１００は、その効率を高めるために積層して用いることができる。この場合、本発明では誘電性エラストマー層１０と導電性フィラーを含浸させた表層２０ａ，２０ａとが一体となっているため、電極を別に形成する場合と比較して全体の厚さを薄く抑えることが可能となる。 
そして、このような構成をした本発明のエラストマートランスデューサー１００にあっては、後述する実施例で実証されるように、従来問題となっていた導電層の剥離が発生しないため、電気エネルギーと力学エネルギーとの間のエネルギー変換効率に優れかつ耐久性に優れたトランスデューサー性能を発揮することができる。
【００４２】
次に、図４は本発明に係る発電素子２００の実施の一形態を示したものである。 
図示するようにこの発電素子２００は、誘電性エラストマー層１０の上下に電極層２０Ａ，２０Ｂを備えると共に、これら電極層２０Ａ，２０Ｂのうち負極（マイナス極）となる下部電極層２０Ｂに板状をした帯電性の電極設置材７０（７１）を備えた構造となっている。
ここで、誘電性エラストマー層１０および電極層２０Ａ，２０Ｂは前述したエラストマートランスデューサー１００を構成する誘電性エラストマー層１０および電極２０，２０とそれと同じ材料、構成となっている。
【００４３】
そして、この帯電性の電極設置材７０（７１）としては、帯電性（絶縁性）と共に、広い使用温度範囲、耐薬品性、電気絶縁性、低摩擦性、非粘着性、耐候性、難燃性などを満足する材料からなっている。具体的には、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエチレン等の炭化水素系樹脂、ポリアミド等の熱可塑性樹脂等を用いることが望ましい。
このような構成をした本発明に係る発電素子２００によれば、後述する実施例で実証されるように、静置されている場合においても優れた発電能力を発揮することができる。
【００４４】
次に、図５はこのような構成をした一対の発電素子２００、２００からなる発電素子積層体３００を示したものである。
図示するようにこの発電素子積層体３００は前述したような構成をした一対の発電素子２００、２００を、その正極（プラス極）となる電極層２０Ａ、２０Ａ同士が当接するように重ね合わせると共に、負極となる電極層２０Ｂ、２０Ｂ同士を導電線９０で電気的に接続し、さらに負極となる電極層２０Ｂと、正極となる電極層２０Ａにそれぞれ電気取出し用の端子８０，８０を接続したものである。
【００４５】
そして、このような構成をした本発明に係る発電素子２００によれば、後述する実施例で実証されるように、前記の発電素子２００単体に比べて２倍の発電性能を発揮することができる。また、前記の発電素子２００をその正極同士が当接するように重ね合わせて構成したため、サイズアップも最小限に抑えることができる。これによって、携帯電話などのような小型・軽量が要求される電子機器などにも容易に適用することができる。
また、図６および図７に示すように、さらにこの発電素子２００を複数積層すれば、後述する実施例で実証されるように、その発電素子２００の数に比例した発電性能（出力電力、出力電圧）を発揮することができる。また、これら積層されたものの全面あるいは一部を図１に示す絶縁エラストマー４０と同様の物で同様に絶縁させたうえで圧縮・伸張させることにより、さらにすぐれた発電性能を発揮させることも可能である。
【００４６】
すなわち、図６の発電素子積層体３００は、この発電素子２００を５つ重ね合わせたものであり、図７の発電素子積層体３００は、さらに発電素子２００をＮ個重ね合わせたものである。そして、図示するように隣接する発電素子２００の負極同士および正極同士をそれぞれ導電線９０で並列に接続すると共に、最上位に位置する発電素子２００の各電極層２０Ａ、２０Ｂにそれぞれ電気取出し用の端子８０，８０を接続したものである。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明のエラストマートランスデューサー１００に係る具体的実施例を説明する。
（実施例１，２、比較例１，２） 
先ず、以下の表１の上欄に示すように、架橋剤（トリアリルイソシアヌレート、日本化成製「タイク」）を１．５重量部、反応性液状アクリルゴム（ＡＣＭ）（株式会社トウペ製トアアクロンＳＡ−１１０Ｓ）１００重量部からなるものをベースゴムとし、このベースゴムに、高誘電性フィラーとして、ＰＴＺ（富士チタン工業製ＰＥ−６００（比誘電率３３℃で２６８８））を２５重量部の割合で添加分散させて誘電性ゴム組成物を作製した。その後、この誘電性ゴム組成物をＫコントロールコーター（松尾製作所製）を用いて半硬化状態の薄膜を作製して誘電性エラストマー層を形成した。なお、この誘電性エラストマー層の比誘電率、引張り最大伸び、サイズ（長さ×幅×厚さ）、硬さは以下の通りである。 
【００４８】
次に、以下の表１の下欄に示すように、架橋剤（トリアリルイソシアヌレート、日本化成製「タイク」）を２．８重量部、反応性塊状アクリルゴム（ＡＣＭ）（株式会社トウペ製トアアクロンＳＡ−１１０Ｓ）１００重量部からなるものをベースゴムとし、このベースゴムに、導電性フィラーとして、ＣＮＦ（カーボンナノファイバー、昭和電工製ＶＧＣＦ）を４０重量部添加分散させて電極ゴム組成物を作製した。その後、この電極ゴム組成物をＫコントロールコーター（松尾製作所製）を用いて半硬化状態の薄膜を作製して電極を形成した。なお、この電極の堆積固体抵抗、サイズ（長さ×幅×厚さ）、硬さは以下の通りである。 
【００４９】
そして、図１に示すように、このようにして得られた誘電性エラストマー層１０の両面に、導電性接着剤（藤倉化成製ドータイトＸＡ−８１９Ａ）を用いて電極２０，２０を接着すると共に、この電極２０，２０リード線５０，５０を接続（接着）して３層型のトランスデューサー材料３０を作製した。 
その後、以下の表２に示すように、このトランスデューサー材料３０に対して、架橋剤を８重量部、反応性液状アクリルゴム１００重量部（実施例１）、またはブチルゴム（実施例２）１００重量部、あるいは架橋剤を８重量部およびＣＮＦを１部含有した反応性液状アクリルゴム（比較例２）からなる絶縁エラストマーをそれぞれ被覆（比較例１は被覆せず）して４種類の試料を作製した後、それぞれの発電量を測定した。なお、絶縁エラストマーは、弾性接着剤（セメダインＰＭ１６５）を用いて被覆した。 
【００５０】
発電量の測定は、図３に示すように、各試料の一端を固定板６０によって固定し、他方の端を５０％（４５ｍｍ）力学的に伸長させた後、力を除加したときに発生した電流量を電流計７０により測定した。測定は温度３０℃、湿度９０％の環境で行い、絶縁エラストマーで被覆していない比較例１の発電量を「１」とし、比発電量を算出して評価し、その評価結果を表２の下欄に示す。 
【００５１】
【表１】
2009232679.tif 000014
【００５２】
【表２】
2009232679.tif 000015
【００５３】
この結果、本発明に係る実施例１および２は、いずれも比較例１に比べて優れた発電量を発揮した。これに対し、比較例２では、体積固有抵抗が１０６Ω・ｃｍという体積固有抵抗が実施例で用いたもの比べて非常に小さい絶縁エラストマーを用いたことから、発電量が極端に著しく小さくなってしまった。 
（実施例３〜５、比較例３，４） 
以下の表３に示すような原料および構成で５種類のエラストマートランスデューサー（トランスデューサー材料）を作製し、それぞれの発電量と耐久性を評価した。 
誘電エラストマーは、比誘電率１１．０（５０Ｈｚ）、硬さ３０（デュロメータＡ）、長さ×幅×厚さ：７０ｍｍ×５０ｍｍ×２５０μｍのものである。実施例３，４においては超臨界二酸化炭素を用いた超臨界法にて導電性フィラーを誘電エラストマーに固定化した（固定化条件：温度５０℃、圧力１５ＭＰａ）、比較例３では導電層としてスパッタリングにより金を誘電エラストマー上に堆積させた。 
【００５４】
ここで、各原料としては、以下のものを用いた。 
・ＰＺＴ：富士チタン工業製ＰＥ−６００、比誘電率３３℃で２６８８ 
・反応性液状アクリルゴム：株式会社トウペ製トアアクロンＳＡ−１１０Ｓ
・架橋剤：トリアリルイソシアヌレート、日本化成製「タイク」 
・ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフィン／ポリスチレンスルホン酸）：Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｋ社製ＢＡＹＴＲＯＮ Ｐ、体積固有抵抗０．１Ω・ｃｍ
・イオン性流体：イミダゾリウム系イオン性流体、広栄化学工業株式会社製「ＩＬ−Ｐ１４」、体積固有抵抗５．６×１０２Ω・ｃｍ 
・金：体積固有抵抗２０℃で２×１０−６Ω・ｃｍ 
【００５５】
発電量の測定は、図３に示すように、各試料の一端を固定番６０によって固定し、他方の端を５０％（４５ｍｍ）力学的に伸長させた後、力を除加したときに発生した電流量を電流計７０により測定した。測定は温度２０℃、湿度５０％の環境で行い、導電層として金を用いた比較例３の発電量を「１」とし、比発電量を算出して評価し、その評価結果を表３の下欄に示す。 
耐久性の評価は、同じく図３に示す発電力測定方法を用い、発電量が初期の１０％になるまでの伸縮回数を測定することにより評価した。伸縮量は、発電量の測定と同様に５０％（４５ｍｍ）である。測定は温度２０℃、湿度５０％の環境で行い、比較例３の耐久性を「１」とし、比耐久性を算出して評価し、その評価結果を表３の下欄に示す。
【００５６】
【表３】
2009232679.tif 000016
【００５７】
この結果、本発明に係る実施例３〜５は、比発電量および比耐久性のいずれも比較例３よりも優れた値を示した。これに対し、比較例４では、比耐久性は実施例３と同等の値を示したが、導電層の厚さが薄すぎるゆえ、比発電量が極端に低かった。
（実施例６〜８、比較例５）
以下の表４に示すように、ベースゴムとしてアクリルゴム架橋剤（トーヨーポリマー株式会社製  ポリネート７０）を８重量部、反応性塊状アクリルゴム（ＡＣＭ）（株式会社トウペ製  トアアクロンＳＡ−３１０）１００重量部からなるものを用い、このベースゴムにピリジニウム系イオン液体（広栄化学工業株式会社製  ＩＬ−Ｐ１４）を１０重量部添加した混合溶液を調整し、Ｋコントロールコーター（松尾製作所製）を用い、半硬化状態の誘電性エラストマー薄膜を作成した。この膜厚および硬さの測定結果は以下の表４に示す通りである。
【００５８】
次に、同じく以下の表４に示すように、ベースゴムとして同じくアクリルゴム架橋剤（トーヨーポリマー株式会社製  ポリネート７０）を８重量部、反応性塊状アクリルゴム（ＡＣＭ）（株式会社トウペ製  トアアクロンＳＡ−３１０）１００重量部を用い、これに導電性フィラー（ＣＮＦ）を３５重量部分散させた混合物を調整し、Ｋコントロールコーター（松尾製作所製）を用い、半硬化状態の電極層の薄膜を作成した。この膜厚および硬さの測定結果は以下の表４に示す通りである。
【００５９】
次に、このようにして得られた誘電性エラストマー薄膜と電極層の薄膜およびＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の薄膜を図４〜図７に示すように重ね合わせ接着して発電素子およびその積層体を作成した。
そして、このようにして得られた４種類の発電素子およびその積層体についてそれぞれ図４〜図７に示すように電気取出し端子８０，８０および導電線９０によって並列に接続して４種類の試料を作成した後、１週間経過したときのそれぞれの試料の発電能（比発生電圧、比発生電流）を測定した。その結果を測定結果を表４の下欄に示す。
【００６０】
【表４】
2009232679.tif 000017
【００６１】
この結果、表４からも分かるように、図４に示すような構造をした実施例８の試料（発電素子２００）の発生電圧、発生電流をそれぞれ「１」とした他の試料（実施例６，７、比較例５）の発電能を測定したところ、図５および図６に示すような構成をした実施例６および実施例７の比発生電流は、それぞれその誘電性エラストマー薄膜の積層枚数と同じ２倍および５倍の値を示した。
これに対し、比較例５は図８に示すような積層構造としたものであるが、発生電圧および発生電圧共に、実施例８の試料（発電素子２００）の約１／１０と低い値であった。
【符号の説明】
【００６２】
１００…エラストマートランスデューサー 
２００…発電素子
３００…発電素子積層体
１０…誘電性エラストマー層 
２０…電極
２０Ａ、２０Ｂ…電極層
２０ａ…導電性フィラーを含浸させた表層 
３０…トランスデューサー材料 
４０…絶縁エラストマー 
５０…リード線 
６０…固定板
７０（７１）…帯電性の電極設置材
８０…電気取出し端子
９０…導電線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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