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JP5207620B2 - Power generation device, power generation device using the same, sensor and heating element - Google Patents
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JP5207620B2 - Power generation device, power generation device using the same, sensor and heating element - Google Patents

Power generation device, power generation device using the same, sensor and heating element Download PDF

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Description

本発明は、発電効率が高く、使用温度条件によっても発電性能に影響を受け難く、しかも製造方法が簡単で低コストである発電デバイス、それを用いた発電装置、センサー並びに発熱体に関する。The present invention relates to a power generation device that has high power generation efficiency, is not easily affected by power generation performance depending on operating temperature conditions, and has a simple manufacturing method and low cost, and a power generation device, a sensor, and a heating element using the power generation device.

従来、熱エネルギーを電気エネルギーとして取り出すことができる変化システムとして熱電変換素子が知られている(例えば特許文献1参照)。熱電変換素子は、排熱を利用して電気エネルギーに変換したり、屋外で簡単に電気を得る発電デバイスとして大きく期待されている反面、変換効率が低く、製造方法が煩雑であり、材料コストも高いことから実用化には至っていない。  Conventionally, a thermoelectric conversion element is known as a change system that can extract thermal energy as electric energy (see, for example, Patent Document 1). Thermoelectric conversion elements are highly expected as power generation devices that convert waste heat into electrical energy or easily obtain electricity outdoors, but have low conversion efficiency, complicated manufacturing methods, and material costs. Since it is expensive, it has not been put into practical use.

一方、近年、水素と酸素の電気化学反応によって発電する燃料電池が新しいエネルギー供給源として注目されている。この燃料電池は、高分子電解質であるイオン交換樹脂膜をアノード極とカソード極とで挟持した接合体と、該接合体の各電極間に燃料である水素ガスを供給する燃料供給路と酸化剤ガスを供給するガス供給路とを形成するセパレータとから構成されている(例えば特許文献2参照)。  On the other hand, in recent years, a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen has attracted attention as a new energy supply source. This fuel cell includes a joined body in which an ion exchange resin film as a polymer electrolyte is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, a fuel supply path for supplying hydrogen gas as a fuel between each electrode of the joined body, and an oxidant It is comprised from the separator which forms the gas supply path which supplies gas (for example, refer patent document 2).

ところが、この燃料電池にあっては、100℃を超える高温領域では、水分が気化してしまうため、高分子電解質であるイオン交換樹脂膜の保水力を維持することが困難となり、高温領域での使用は困難とされていた。
特開平11−195817号公報 特開平6−251780号公報
However, in this fuel cell, since water is vaporized in a high temperature region exceeding 100 ° C., it becomes difficult to maintain the water retention capability of the ion exchange resin membrane which is a polymer electrolyte. It was considered difficult to use.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-195817 JP-A-6-251780

本発明は、発電効率が高く、使用温度条件によっても発電性能に悪影響を受け難く、しかも製造方法が簡単で低コストである発電デバイス、それを用いた発電装置、センサー並びに発熱体を提供することを目的とするものである。The present invention provides a power generation device that has high power generation efficiency, is hardly affected by power generation performance depending on operating temperature conditions, and that is simple in manufacturing method and low in cost, and a power generation device, sensor, and heating element using the power generation device. It is intended.

上記目的を達成するため、本発明は、発電デバイスであって、
起電力層と、
前記起電力層表面に設けた電極層と、
を備えており、前記起電力層が、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなるフッ素系高分子、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン66及びアラミド樹脂からなるポリアミド系高分子、並びにアクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)からなるアクリル系高分子の中から選ばれるいずれか1種若しくは2種以上である極性高分子と、
−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンからなる含窒素化合物、2,2′−メチレンビス(4−エチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)、2,2′−メチレンビス(4−メチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−チオビス(2−メチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−エチレンビス(2,6−ジターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−プロピリデンビス(2−メチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−ブチリデンビス(3−メチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)及び4,4′−イソプロピリデンビス(2,6−ジターシャリ−ブチルフェノール)からなるフェノール系化合物、ベンジル(メタ)アクリレート、4−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート及びトリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレートからなるアクリル系化合物の中から選ばれる少なくとも1種からなり、前記極性高分子のマトリックス中に含まれる極性低分子と、
からなり、
前記起電力層の一方面と他方面とにおける温度差によって電荷を発生することを特徴とする発電デバイス、それを用いた発電装置又はセンサーをその要旨とした。
In order to achieve the above object, the present invention provides a power generation device comprising:
The electromotive force layer,
An electrode layer provided on the surface of the electromotive force layer;
And the electromotive force layer is a fluorine-based polymer made of polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), nylon 6, nylon 11, nylon 12, nylon 66, and polyamide-based made of aramid resin polymer, acrylic acid co beauty, methacrylic acid, acrylonitrile, acrylonitrile - butadiene - and polar polymer is either one or two or more selected from among acrylic polymers of styrene copolymer (ABS) ,
p - (p-toluenesulfonyl amido) nitrogen-containing compounds consisting of diphenylamine, 2,2'-methylenebis (4-ethyl-6-tertiary - butylphenol), 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tert - butylphenol ), 4,4'-thiobis (2-methyl-6-tertiary-butylphenol), 4,4'-methylenebis (2,6-ditertiary-butylphenol), 4,4'-ethylenebis (2,6-ditertiary- Butylphenol), 4,4'-propylidenebis (2-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4'-butylidenebis (3-methyl-6-tert-butylphenol) and 4,4'-isopropylidenebis (2, 6-ditertiary-butylphenol) Or at least one selected from acrylic compounds consisting of benzyl (meth) acrylate, 4-butylcyclohexyl (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate and trimethylolpropane trioxyethyl (meth) acrylate A polar small molecule contained in the matrix of the polar polymer,
Consists of
The gist of the present invention is a power generation device that generates a charge due to a temperature difference between one surface and the other surface of the electromotive force layer, and a power generation apparatus or sensor using the power generation device.

本発明の発電デバイス、それを用いた発電装置またはセンサーは、起電力層の一方面と他方面とにおける温度差によって電荷を発生するようになっていることから、発電効率が高く、使用温度条件によっても発電性能に悪影響を受け難く、しかも製造方法が簡単で低コストである。また、本発明の発熱体は、電荷を発生する発電デバイスに電荷を付加することで、当該発電デバイスの両面に強制的に温度差を発生させ、発熱させるものであり、電荷の付加に即時対応し、電荷の付加量に応じた発熱量を確保することができる。 Since the power generation device of the present invention, the power generation device or sensor using the power generation device are adapted to generate electric charges due to the temperature difference between one surface and the other surface of the electromotive force layer, the power generation efficiency is high and the operating temperature condition Therefore, the power generation performance is not adversely affected, and the manufacturing method is simple and low cost. Furthermore, the heating element of the present invention, by adding a charge to the power generation device that generates charges to generate a forced temperature difference on both sides of the power generation device, which generates heat, immediate response to the addition of the charge In addition, it is possible to secure a heat generation amount corresponding to the amount of added charge.

本発明の発電デバイスは、起電力層と前記起電力層表面に設けた電極層とを備えている。起電力層は、極性高分子と、極性高分子のマトリックス中に含まれる極性低分子とからなる。  The power generation device of the present invention includes an electromotive force layer and an electrode layer provided on the surface of the electromotive force layer. The electromotive force layer is composed of a polar polymer and a polar small molecule contained in a matrix of the polar polymer.

極性高分子としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素系高分子、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン66、アラミド樹脂などのポリアミド系高分子、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエチレンなどの塩素系高分子、或いはアクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)などのアクリル系高分子の中から選ばれるいずれか1種若しくは2種以上を挙げることができる。  Examples of polar polymers include fluorine polymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), polyamide polymers such as nylon 6, nylon 11, nylon 12, nylon 66, and aramid resin, polychlorinated polymers. Any one selected from chlorinated polymers such as vinyl, polyvinylidene chloride, chlorinated polyethylene, and acrylic polymers such as acrylic acid, methacrylic acid, acrylonitrile, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) 1 type or 2 types or more can be mentioned.

尚、極性高分子の選定にあたっては、極性高分子の価格、取り扱い性、極性低分子との相溶性の他、該発電デバイスの用途や使用状態(用途や使用状態における熱伝導性、耐候性、耐熱性など)を考慮して適宜決定するとよい。  In selecting a polar polymer, in addition to the price of the polar polymer, handling properties, compatibility with polar low molecules, the application and use state of the power generation device (thermal conductivity, weather resistance, It may be determined appropriately in consideration of heat resistance and the like.

上記極性高分子のマトリックス中に極性低分子が含まれる。極性低分子としては、N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド及びN−t−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミドからなる含硫化合物、p−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンからなる含窒素化合物、2,2′−メチレンビス(4−エチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)、2,2′−メチレンビス(4−メチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−チオビス(2−メチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−エチレンビス(2,6−ジターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−プロピリデンビス(2−メチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−ブチリデンビス(3−メチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)及び4,4′−イソプロピリデンビス(2,6−ジターシャリ−ブチルフェノール)からなるフェノール系化合物、ベンジル(メタ)アクリレート、4−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート及びトリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレートからなるアクリル系化合物の中から選ばれる少なくとも1種からなるものを挙げることができるA polar low molecule is contained in the matrix of the polar polymer. As the polar low molecule, N-oxydiethylene-2-benzothiazole sulfenamide and sulfur-containing compound consisting of Nt-butyl-2-benzothiazole sulfenamide, p- (p-toluenesulfonylamide) diphenylamine Nitrogen-containing compounds, 2,2'-methylenebis (4-ethyl-6-tertiary-butylphenol), 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tertiary-butylphenol), 4,4'-thiobis (2-methyl) -6-tertiary-butylphenol), 4,4'-methylenebis (2,6-ditertiary-butylphenol), 4,4'-ethylenebis (2,6-ditertiary-butylphenol), 4,4'-propylidenebis (2- Methyl-6-tertiary-butylphenol), 4,4'-butylide Phenolic compounds consisting of bis (3-methyl-6-tert-butylphenol) and 4,4'-isopropylidenebis (2,6-ditertiary-butylphenol), benzyl (meth) acrylate, 4-butylcyclohexyl (meth) acrylate And at least one selected from acrylic compounds consisting of trimethylolpropane tri (meth) acrylate and trimethylolpropane trioxyethyl (meth) acrylate .

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本発明の発電デバイスにおける起電力層は、上記極性高分子のマトリックス中に極性低分子が含まれることで、起電力層の一方面と他方面とにおける温度差によって電荷が発生するようになっている。そのメカニズムは以下のとおりと考えられる。すなわち、図1に示すように、起電力層2を構成する極性高分子2aにおける極性基(例えばフッ素や塩素など)の電荷に対応して、極性高分子2aのマトリックス中に含まれる極性低分子2bの極性基が配向して分散し、電気的に安定した状態となっている。In the electromotive force layer in the power generation device of the present invention, a polar low molecule is contained in the matrix of the polar polymer, so that charges are generated due to a temperature difference between one surface and the other surface of the electromotive force layer. Yes. The mechanism is considered as follows. That is, as shown in FIG. 1, the polar low molecule contained in the matrix of the polar polymer 2a corresponding to the charge of the polar group (for example, fluorine or chlorine) in the polar polymer 2a constituting the electromotive force layer 2 The polar group 2b is oriented and dispersed, and is in an electrically stable state.

ところが、該デバイスにおける起電力層2の一方面と他方面とにおいて温度差があると、温度の低い側面では、極性低分子2bの回転や位相のズレが少なく、電気的に安定な状態が保たれるが、温度の高い側面における極性低分子2bは、図2に示すように、極性高分子2aのマトリックス内で回転したり、位相がズレたりし、極性高分子2aの極性基との間で電気的な変動が生じ、これに伴って電荷が生じることになる。この起電力層2における温度変化に伴って発生した電荷を図3に示す起電力層2表面に設けた電極3Aまたは3Bから取り出すようにしたのが、本発明の発電デバイス1なのである。However, if there is a temperature difference between the one surface and the other surface of the electromotive force layer 2 in the device, the low temperature side surface has little rotation or phase shift of the polar low molecule 2b and maintains an electrically stable state. However, as shown in FIG. 2, the polar low molecule 2b on the high temperature side surface is rotated in the matrix of the polar polymer 2a or out of phase, so that it is not in contact with the polar group of the polar polymer 2a. As a result, electrical fluctuations occur, and charges are generated accordingly. The electric power generation device 1 of the present invention is configured to take out the electric charge generated with the temperature change in the electromotive force layer 2 from the electrode 3A or 3B provided on the surface of the electromotive force layer 2 shown in FIG.

本発明の発電デバイスは、以上の発電メカニズムを有することから、起電力層の一方面と他方面とにおける温度差が大きければ大きいほど、生じる電荷も大きくなる。また、当然のことながら、発電デバイス(起電力層)の面積が大きければ大きいほど、起電力も大きくなる。また、起電力層の一方面と他方面とにおける温度差により発生する起電力は直流電圧であり、温度差がマイナスからプラスへ変化した場合の起電力を+としたとき、温度差がプラスからマイナスに変化したときの起電力は−となる。Since the power generation device of the present invention has the above power generation mechanism, the larger the temperature difference between the one surface and the other surface of the electromotive force layer, the larger the generated charge. As a matter of course, the larger the area of the power generation device (electromotive force layer), the larger the electromotive force. Further, the electromotive force generated by the difference in temperature and one side and the other side of the electromotive force layer is a DC voltage, when the temperature difference was electromotive force when changed from minus to plus +, the temperature difference from the positive The electromotive force when it changes to minus is-.

極性高分子における極性低分子の含有量としては、極性高分子100重量部に対して極性低分子が10〜200重量部の割合で望ましい。極性低分子の含有量が10重量部を下回る場合、上述の十分な発電性能を得ることができず、極性低分子の含有量が200重量部を上回る場合には、含有量を多くした分だけの効果が期待できず、不経済となる。  The content of the polar low molecule in the polar polymer is preferably 10 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polar polymer. When the content of polar low molecules is less than 10 parts by weight, the above-mentioned sufficient power generation performance cannot be obtained, and when the content of polar low molecules exceeds 200 parts by weight, only the amount increased. The effect cannot be expected, making it uneconomical.

起電力層は、上記極性高分子に極性低分子を配合し、混練することで得ることができるが、その使用形態としては、フィルム状、板状、棒状、粒状、あるいは繊維状などに成形するのが望ましく、高面積を確保して高性能化するため、又は取り扱い性を良好ならしめるため、フィルム状とするのがより望ましい。  The electromotive force layer can be obtained by blending and kneading a polar low molecule with the above polar polymer, and as a use form, it is formed into a film form, a plate form, a rod form, a granular form, or a fiber form. In order to secure a high area and improve the performance, or to improve the handleability, it is more preferable to use a film.

上記起電力層表面には電極層が設けられ、該電極層を通して起電力層内で発生した電荷が取り出されるようになっている。電極層としては、銀、アルミ、銅、白金、金から選ばれる金属膜、或いはカーボン、導電性プラスチックから選ばれる導電性シートを用いることができる。電極層として金属膜を適用する場合には、起電力層表面に銀、アルミ、銅、白金、金などの金属を蒸着するなど成膜法を用いることができる。カーボンや導電性プラスチックなどの導電性シートを用いる場合には、起電力層表面に接着剤を介して接着する方法を用いると良い。  An electrode layer is provided on the surface of the electromotive force layer, and charges generated in the electromotive force layer are taken out through the electrode layer. As the electrode layer, a metal film selected from silver, aluminum, copper, platinum, and gold, or a conductive sheet selected from carbon and conductive plastic can be used. When a metal film is applied as the electrode layer, a film forming method such as vapor deposition of a metal such as silver, aluminum, copper, platinum, or gold on the surface of the electromotive force layer can be used. When a conductive sheet such as carbon or conductive plastic is used, a method of adhering to the surface of the electromotive force layer with an adhesive may be used.

本発明の発電デバイスは、例えばフィルム状に成形したものを自動車、列車、船舶、飛行機などの輸送機のボディ(特にはボンネット、エンジンカバー部、船底、甲板)に貼り付けて複合化することで、ボディ(ボンネット、エンジンカバー部、船底、甲板)がエンジンルームから伝わる熱や太陽熱で暖められたとき、或いはそれらの熱が伝わらなくなって冷えるときの温度変化を利用した発電システムとすることができ、駆動源停止時のエアコンやステレオなどの電源に代えることができる。  The power generation device of the present invention is formed by, for example, pasting a film-shaped device on a body of a transport device such as an automobile, a train, a ship, or an airplane (particularly, a bonnet, an engine cover, a ship bottom, a deck) and combining them. , When the body (bonnet, engine cover, ship bottom, deck) is warmed by heat transmitted from the engine room or by solar heat, or when the heat is not transmitted and cools down, the power generation system can be made. It can be replaced with a power source such as an air conditioner or stereo when the drive source is stopped.

また本発明の発電デバイスは、例えばフィルム状に成形したものを建物の壁面、ガラス面、或いは屋根面に貼り付けて複合化することで、壁面、ガラス面、或いは屋根面が太陽熱で暖められたとき、或いはそれらの熱が伝わらなくなって冷えるときの温度変化を利用した発電システムとすることができる。  In addition, the power generation device of the present invention is, for example, a film-shaped one that is formed on a wall surface, glass surface, or roof surface of a building and combined to be heated, so that the wall surface, glass surface, or roof surface is heated by solar heat. It is possible to provide a power generation system that uses temperature changes when the heat is not transmitted and cools.

また本発明の発電デバイスは、例えばフィルム状に成形したものを建物の給湯システムの循環系に適用して複合化することで、給湯システムの循環系にお湯が循環して暖められたとき、或いはそれらの熱が伝わらなくなって冷えるときの温度変化を利用した発電システムとすることができる。  Further, the power generation device of the present invention is formed by, for example, forming a film shape into a circulation system of a hot water supply system of a building and combining it, so that hot water is circulated and heated in the circulation system of the hot water supply system, or It can be set as the electric power generation system using the temperature change when those heat stops being transmitted and it cools.

また本発明の発電デバイスは、例えばフィルム状に成形したものを道路の防音壁、標識やガードレールに適用して複合化することで、標識やガードレールが昼間、太陽熱で暖められたとき、或いは夜間、太陽熱が伝わらなくなって冷えるときの温度変化を利用した発電システムとすることができる。  In addition, the power generation device of the present invention is formed by, for example, forming a film into a soundproof wall of a road, a sign or a guardrail, and compounding it, so that the sign or the guardrail is warmed by daytime, solar heat, or at night, It can be set as the power generation system using the temperature change when the solar heat is not transmitted and cools.

また本発明の発電デバイスは、例えばフィルム状に成形したものをパーソナルコンピュータ(PC)の筐体またはCPUのカバーに適用して複合化することで、PC又はCPUの駆動による発熱によって生じる温度変化、或いはPC又はCPUの停止によって生じる温度変化を利用した発電システムとすることができ、これをPC内部又はCPUの冷却ファンの駆動電源とすることができる。  In addition, the power generation device of the present invention is formed by, for example, forming a film into a personal computer (PC) casing or a CPU cover and combining them, thereby causing a temperature change caused by heat generated by driving the PC or CPU, Or it can be set as the electric power generation system using the temperature change which arises by stop of PC or CPU, and this can be made into the drive power supply of the cooling fan of PC inside or CPU.

また本発明の発電デバイスは、例えばフィルム状に成形したものを携帯電話の電池ケースに適用して複合化することで、電池の発熱に伴ってケースが暖められ、或いは電池が冷えるのに伴ってケースが冷える温度変化を利用した発電システムとすることができ、得られた電気を電池のバッテリー充電に利用することができる。  In addition, the power generation device of the present invention is, for example, a film-shaped device applied to a cell phone battery case to be compounded so that the case is warmed as the battery generates heat or the battery is cooled. It can be set as the electric power generation system using the temperature change which a case cools, and the obtained electricity can be utilized for battery charge of a battery.

また本発明の発電デバイスは、建物のソーラーシステムと併用することもできる。この場合、昼間は太陽熱でソーラーシステムが働き、夜は外気の温度変化を利用した本発明の発電デバイスを用いた発電システムが働いて、昼夜に渡って発電がなされるようにすることができる。  The power generation device of the present invention can also be used in combination with a building solar system. In this case, the solar system can be operated by solar heat during the daytime, and the power generation system using the power generation device of the present invention using the temperature change of the outside air can be operated at night so that power generation can be performed day and night.

燃料電池、原子力発電機、火力発電機は、発電時に大きな熱が発生する。従来は、この熱を冷媒等で冷却し、該熱はそのまま利用されずにおかれていた。そこで、本発明の発電デバイスをこれら燃料電池、原子力発電機、火力発電機の筐体、仕切り壁などに適用することで、該発電デバイスは、これらの発電システムからの莫大な熱による温度変化を捉えて発電し、従来の発電システムにおけるエネルギーロスを大幅に削減することができるようになる。  Fuel cells, nuclear power generators, and thermal power generators generate significant heat during power generation. Conventionally, this heat is cooled by a refrigerant or the like, and the heat is not used as it is. Therefore, by applying the power generation device of the present invention to these fuel cells, nuclear power generators, thermal power generator casings, partition walls, etc., the power generation devices can change temperature due to enormous heat from these power generation systems. Capturing and generating electricity, energy loss in conventional power generation systems can be greatly reduced.

また本発明の発電デバイスは、これをセンサーとして用いることもできる。例えば焦電センサーや赤外線センサーの代替として、また、ITS用道路センサーとして使用することができる。  The power generation device of the present invention can also be used as a sensor. For example, it can be used as an alternative to pyroelectric sensors and infrared sensors, and as a road sensor for ITS.

また本発明の発電デバイスは、これを発熱体として用いることもできる。例えば従来、トイレのホット便座は、便座の暖かさを保つため、常時通電しておかねばならない。このため、エネルギーロスが大きく省エネが求められていた。本発明の発電デバイスを発熱体として便座に用いた場合、当該発電デバイスは、電荷の付加により、デバイスの両面に強制的に温度差を発生させて発熱することから、電荷の付加によって瞬時に付加した電荷の量に応じて発熱し、便座を暖めるので、常時通電しておくというエネルギーロスを解消させることができる。 The power generation device of the present invention can also be used as a heating element. For example, conventionally, a hot toilet seat of a toilet has to be energized at all times in order to keep the toilet seat warm. For this reason, energy loss is large and energy saving has been demanded. If the power generation device of the present invention is used for the toilet seat as the heating element, the power generation device, by the addition of charge, additional since the exothermic forcibly generate a temperature difference on both sides of the device, immediately by the addition of charge Since heat is generated in accordance with the amount of charge and the toilet seat is warmed, energy loss that is always energized can be eliminated.

尚、本発明の発電デバイス、それを用いた発電装置、センサー並びに発熱体は、上述の例に限定されず、例えば起電力層中に染料、消泡剤、防腐剤等を含有させるなど、特許請求の範囲に記載された範囲で自由に変更して実施することができる。  In addition, the power generation device of the present invention, the power generation device using the same, the sensor, and the heating element are not limited to the above-described examples. For example, a dye, an antifoaming agent, a preservative, and the like are included in the electromotive force layer. Modifications can be made freely within the scope of the claims.

実施例
PVDF100重量部にp−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン50重量部を配合し混練した後、カレンダーロールにて厚さ1mmのシート状に成形して起電力層を得た。次いで、図3に示すように、得られた起電力層の両表面に銀メッキを施して電極層を設け発電デバイスを得た。
Example 50 parts by weight of p- (p-toluenesulfonylamide) diphenylamine was mixed with 100 parts by weight of PVDF and kneaded, and then formed into a 1 mm thick sheet by a calender roll to obtain an electromotive force layer. Next, as shown in FIG. 3, silver plating was applied to both surfaces of the obtained electromotive force layer to provide an electrode layer to obtain a power generation device.

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比較例
p−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミン50重量部を配合しない以外は実施例と同様にして発電デバイスを作成した。
Comparative example
A power generation device was produced in the same manner as in Example except that 50 parts by weight of p- (p-toluenesulfonylamide) diphenylamine was not blended.

次いで、図4に示すように、得られた実施例及び比較例の各サンプルを机上に置き、これら各サンプル表裏の電極にテスターに繋がるリード線を接続し、各サンプルからの電圧を測定した。尚、各サンプル表面の雰囲気温度は25℃であった。Next, as shown in FIG. 4, each sample of the obtained example and comparative example was placed on a desk, lead wires connected to a tester were connected to the electrodes on the front and back of each sample, and the voltage from each sample was measured. The ambient temperature on the surface of each sample was 25 ° C.

測定の結果、比較例に係るサンプルの電圧が19.0mVであったのに対し、実施例に係るサンプルの電圧は302.6mVとなり、優れた発電性能を有していることが確認された。As a result of the measurement, the voltage of the sample according to the comparative example was 19.0 mV, whereas the voltage of the sample according to the example was 302.6 mV, and it was confirmed that the sample had excellent power generation performance.

本発明の発電デバイスの起電力層を構成する極性高分子のマトリックス中に極性低分子が配列している状態を示した模式図。The schematic diagram which showed the state in which the polar low molecule has arranged in the matrix of the polar polymer which comprises the electromotive force layer of the electric power generation device of this invention. 本発明の発電デバイスに温度変化が加わったときの極性高分子のマトリックス中における極性低分子の状態を示す模式図。The schematic diagram which shows the state of a polar low molecule in the matrix of a polar polymer when a temperature change is added to the electric power generation device of this invention. 本発明の発電デバイスを示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the electric power generation device of this invention. 実施例又は比較例に係るサンプルについて、温度変化に伴う発電性能を評価する実験装置を示す斜視図。The perspective view which shows the experimental apparatus which evaluates the electric power generation performance accompanying a temperature change about the sample which concerns on an Example or a comparative example.

1・・・発電デバイス
2・・・起電力層
2a・・・極性高分子
2b・・・極性低分子
3A、3B・・・電極
4A、4B・・・リード線
5・・・テスター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power generation device 2 ... Electromotive force layer 2a ... Polar polymer 2b ... Polar low molecule 3A, 3B ... Electrode 4A, 4B ... Lead wire 5 ... Tester

Claims (9)

発電デバイスであって、
起電力層と、
前記起電力層表面に設けた電極層と、
を備えており、前記起電力層が、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなるフッ素系高分子、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン66及びアラミド樹脂からなるポリアミド系高分子、並びにアクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)からなるアクリル系高分子の中から選ばれるいずれか1種若しくは2種以上である極性高分子と、
−(p−トルエンスルホニルアミド)ジフェニルアミンからなる含窒素化合物、2,2′−メチレンビス(4−エチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)、2,2′−メチレンビス(4−メチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−チオビス(2−メチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−メチレンビス(2,6−ジターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−エチレンビス(2,6−ジターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−プロピリデンビス(2−メチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)、4,4′−ブチリデンビス(3−メチル−6−ターシャリ−ブチルフェノール)及び4,4′−イソプロピリデンビス(2,6−ジターシャリ−ブチルフェノール)からなるフェノール系化合物、ベンジル(メタ)アクリレート、4−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート及びトリメチロールプロパントリオキシエチル(メタ)アクリレートからなるアクリル系化合物の中から選ばれる少なくとも1種からなり、前記極性高分子のマトリックス中に含まれる極性低分子と、
からなり、
前記起電力層の一方面と他方面とにおける温度差によって電荷を発生することを特徴とする発電デバイス。
A power generation device,
The electromotive force layer,
An electrode layer provided on the surface of the electromotive force layer;
And the electromotive force layer is a fluorine-based polymer made of polyvinylidene fluoride (PVDF) and polytetrafluoroethylene (PTFE), nylon 6, nylon 11, nylon 12, nylon 66, and polyamide-based made of aramid resin polymer, acrylic acid co beauty, methacrylic acid, acrylonitrile, acrylonitrile - butadiene - and polar polymer is either one or two or more selected from among acrylic polymers of styrene copolymer (ABS) ,
p - (p-toluenesulfonyl amido) nitrogen-containing compounds consisting of diphenylamine, 2,2'-methylenebis (4-ethyl-6-tertiary - butylphenol), 2,2'-methylenebis (4-methyl-6-tert - butylphenol ), 4,4'-thiobis (2-methyl-6-tertiary-butylphenol), 4,4'-methylenebis (2,6-ditertiary-butylphenol), 4,4'-ethylenebis (2,6-ditertiary- Butylphenol), 4,4'-propylidenebis (2-methyl-6-tert-butylphenol), 4,4'-butylidenebis (3-methyl-6-tert-butylphenol) and 4,4'-isopropylidenebis (2, 6-ditertiary-butylphenol) Or at least one selected from acrylic compounds consisting of benzyl (meth) acrylate, 4-butylcyclohexyl (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate and trimethylolpropane trioxyethyl (meth) acrylate A polar small molecule contained in the matrix of the polar polymer,
Consists of
A power generation device that generates electric charges by a temperature difference between one surface and the other surface of the electromotive force layer.
極性高分子100重量部に対して極性低分子が10〜200重量部の割合で含有することを特徴とする請求項1に記載の発電デバイス。   The power generation device according to claim 1, wherein the polar low molecule is contained in a proportion of 10 to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polar polymer. 起電力層がフィルム状をなすことを特徴とする請求項1又は2に記載の発電デバイス。   The power generation device according to claim 1, wherein the electromotive force layer has a film shape. 電極層が、銀、アルミ、銅、白金、金から選ばれる金属膜、或いはカーボン、導電性プラスチックから選ばれる導電性シートからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の発電デバイス。   The power generation according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrode layer is made of a metal film selected from silver, aluminum, copper, platinum and gold, or a conductive sheet selected from carbon and conductive plastics. device. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の発電デバイスを使用したことを特徴とする発電装置。   A power generation apparatus using the power generation device according to any one of claims 1 to 4. ソーラーシステムに併用したことを特徴とする請求項5記載の発電装置。   6. The power generator according to claim 5, which is used in combination with a solar system. 燃料電池、発電機構に併用したことを特徴とする請求項5記載の発電装置。   6. The power generation apparatus according to claim 5, wherein the power generation apparatus is used in combination with a fuel cell and a power generation mechanism. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の発電デバイスを使用したことを特徴とするセンサー。   A sensor using the power generation device according to claim 1. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の発電デバイスを使用したことを特徴とする発熱体。   A heating element using the power generation device according to any one of claims 1 to 4.
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JPS60257007A (en) * 1984-06-04 1985-12-18 日本電信電話株式会社 High sensitivity pyroelectric element and method of producing same
JP4193074B2 (en) * 1997-05-22 2008-12-10 シーシーアイ株式会社 Pyroelectric materials
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JP4423167B2 (en) * 2004-11-01 2010-03-03 シーシーアイ株式会社 Damping agent and damping material

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