JP2014236565A - トランスデューサ - Google Patents

Abstract

【課題】 耐湿性に優れ、誘電層の耐絶縁破壊性が低下しにくいトランスデューサを提供する。【解決手段】 トランスデューサ１は、エラストマーを含む誘電層１００と、誘電層１００を挟んで配置される電極層１０１Ｕ、１０１Ｄと、を有する電歪素子１０と、電歪素子１０の外側に配置されブチルゴムを含む低透湿層１１Ｕ、１１Ｄと、低透湿層１１Ｄと電歪素子１０との間、および、電歪素子１０を挟んで低透湿層１１Ｕと反対側、の少なくとも一方に配置される吸湿剤１２と、を備える。空気中の水分は低透湿層により遮断され、低透湿層を透過した水分は吸湿剤に吸収される。これにより、電歪素子１０の誘電層１００の電気抵抗の低下が抑制され、トランスデューサ１の耐湿性が向上する。【選択図】 図１

Description

本発明は、エラストマー材料を用いた柔軟なトランスデューサに関し、特に耐湿性に優れたトランスデューサに関する。

トランスデューサとしては、機械エネルギーと電気エネルギーとの変換を行うアクチュエータ、センサ等、あるいは音響エネルギーと電気エネルギーとの変換を行うスピーカ、マイクロフォン等が知られている。柔軟性が高く、小型で軽量なトランスデューサを構成するためには、誘電体エラストマー等の高分子材料が有用である。

柔軟なトランスデューサは、誘電体エラストマーからなるシート状の誘電層の厚さ方向両面に、伸縮しても電気抵抗が増加しにくい一対の電極層を配置して、構成される。この種のトランスデューサにおいては、電極層への印加電圧を大きくすると、電極層間の静電引力が大きくなる。このため、電極層間に挟まれた誘電層は厚さ方向から圧縮され、誘電層の厚さは薄くなる。膜厚が薄くなると、その分、誘電層は面方向に伸張する。一方、電極層への印加電圧を小さくすると、電極層間の静電引力が小さくなる。このため、誘電層に対する厚さ方向からの圧縮力が小さくなり、誘電層の弾性復元力により膜厚は厚くなる。膜厚が厚くなると、その分、誘電層は面方向に収縮する。例えば、一対の電極層を介して、再生対象となる音声に基づく信号波（電圧）を印加することにより、当該トランスデューサをスピーカとして用いることができる。

誘電層の材料としては、印加電圧に対して大きな静電引力を生じさせることができるという観点から、比誘電率が大きいニトリルゴム等が用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１２４８３９号公報 特開２０１２−４３８４４号公報 特開平７−１５３５７０号公報 特開２００７−１３７９１８号公報 特許第４２２５０６２号公報 特開２００７−１０９５２４号公報

ニトリルゴムには、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）等がある。ニトリルゴムは、ニトリル基を有する。このため、極性が高く、水との馴染みが良い。また、ニトリルゴムには、ゴムの合成時に添加された触媒や乳化剤等の残留物が含まれる。このため、ニトリルゴムに水分が侵入すると、残留物がイオン化して、ゴム中を移動するようになる。ゴム中のイオンの動きが活発になると、電気抵抗が低下して、絶縁破壊強度が小さくなる。したがって、ニトリルゴムを誘電層として用いた場合には、使用時において、あるいは高湿環境下で保管、放置することにより、耐絶縁破壊性が低下しやすいという問題がある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、耐湿性に優れ、誘電層の耐絶縁破壊性が低下しにくいトランスデューサを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明者は、誘電層および電極層を有する電歪素子の外側にバリア層を配置して、水分の侵入を抑制することを試みた。バリア層としては、ブチルゴムを含む低透湿層と、ブチルゴムおよび吸水性ポリマーを含む吸水層と、の積層体を用いた。しかしながら、低透湿層や吸水層を構成するブチルゴムは有機物であるため、水分を完全に遮断することはできない。また、吸水層においては、吸水性ポリマーの周りに架橋ゴムとしてのブチルゴムが存在する。このため、吸水性ポリマーの吸水能力を、充分に発揮させることは難しい。したがって、バリア層を配置しても、少しずつ水分が侵入してしまい、誘電層の電気抵抗が低下してしまう。特に高温高湿環境下では、耐絶縁破壊性の低下が顕著になる。

これに対して、本発明のトランスデューサは、エラストマーを含む誘電層と、該誘電層を挟んで配置される電極層と、を有する電歪素子と、該電歪素子の外側に配置されブチルゴムを含む低透湿層と、該低透湿層と該電歪素子との間、および、該電歪素子を挟んで該低透湿層と反対側、の少なくとも一方に配置される吸湿剤と、を備えることを特徴とする。

本発明のトランスデューサにおいては、構成部材の積層方向（厚さ方向）において、外側に低透湿層が配置され、内側に吸湿剤が配置される。低透湿層は、ブチルゴムを含む。ブチルゴムは、ガスおよび水分の両方を透過しにくい。このため、空気中の水分は、まず、低透湿層で遮断される。一方、吸湿剤は、自ら積極的に水分を吸収する。したがって、低透湿層において遮断しきれず、低透湿層を透過した水分は、低透湿層の内側に配置される吸湿剤により吸収される。なお、低透湿層と比較して、電歪素子は水分を透過しやすい。このため、吸湿剤が電歪素子の内側（電歪素子を挟んで低透湿層と反対側）に配置される場合においても、低透湿層を透過した水分は、電歪素子に留まることなく速やかに電歪素子を透過して、吸湿剤に吸収される。

このように、低透湿層で水分の侵入を抑制し、吸湿剤で水分を吸収することにより、本発明のトランスデューサにおいては、外部の水分が電歪素子に到達しにくい。また、電歪素子に到達しても、水分が誘電層に留まりにくい。よって、誘電層として極性の大きなエラストマーを用いた場合でも、誘電層の電気抵抗が低下しにくく、耐絶縁破壊性の低下が抑制される。したがって、本発明のトランスデューサは、耐久性に優れる。

また、低透湿層を構成するブチルゴムのヤング率は、比較的小さい。このため、印加電圧の大小により電歪素子が伸縮しても、低透湿層は、電歪素子の動きに追従して伸縮することができる。よって、電歪素子の動きが阻害されにくい。

なお、上記特許文献２においては、シリコーン系有機絶縁材料からなる防湿膜を備えた電歪アクチュエータが開示されている。また、上記特許文献３〜６には、酸化カルシウム等を吸湿剤として用いることが開示されている。しかしながら、特許文献３〜６に記載の発明においては、本発明のトランスデューサのように、電歪素子の動きに対する追従性や、柔軟性は必要ない。このため、吸湿層等の構成部材を、比較的硬い樹脂材料から形成している。

本発明のトランスデューサの第一実施形態となるアクチュエータの厚さ方向断面図である。 本発明のトランスデューサの第二実施形態となるアクチュエータの厚さ方向断面図である。 本発明のトランスデューサの第三実施形態となるアクチュエータの軸方向断面図である。 本発明のトランスデューサの第四実施形態となるスピーカの斜視図である。 図４のＶ−Ｖ方向断面図である。 同スピーカの分解斜視図である。 同スピーカの前方のフィルムアセンブリの分解斜視図である。 同スピーカの後方のフィルムアセンブリの分解斜視図である。 耐湿性試験用のトランスデューサの厚さ方向断面図である。 各トランスデューサにおける誘電層の体積抵抗率の経時変化を示すグラフである。

以下、本発明のトランスデューサの実施の形態について説明する。なお、本発明のトランスデューサは、以下の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。

＜トランスデューサの構成＞
本発明のトランスデューサは、電歪素子と、低透湿層と、吸湿剤と、を備える。

［電歪素子］
電歪素子は、誘電層と電極層とを有する。誘電層はエラストマーを含む。エラストマーは、架橋ゴムでも熱可塑性エラストマーでもよい。エラストマーとしては、例えば、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、イソプレンゴム、天然ゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。また、エポキシ化天然ゴム、カルボキシル基変性水素化ニトリルゴム（ＸＨ−ＮＢＲ）等のように、官能基を導入するなどして変性したエラストマーでもよい。エラストマーとしては、一種を単独で、あるいは二種以上を混合して用いることができる。

誘電層は、エラストマーのみから構成されていてもよく、エラストマーに加えて他の成分を含んで構成されていてもよい。他の成分としては、例えば、絶縁性の高い無機フィラーが好適である。絶縁材料を配合することにより、誘電層の体積抵抗率を大きくすることができる。無機フィラーとしては、例えば、シリカ、酸化チタン、チタン酸バリウム、炭酸カルシウム、クレー、焼成クレー、タルク等が挙げられる。

電極層は、誘電層を挟むように配置される。電極層は、誘電層の伸縮に追従できるように、柔軟であることが望ましい。柔軟な電極層は、例えば、バインダーおよび導電材から形成すればよい。バインダーとしては、樹脂やエラストマーを用いることができる。伸縮しても電気抵抗が増加しにくい電極層を形成するという観点から、バインダーとしては、エラストマーが好適である。エラストマーとしては、ブチルゴム、シリコーンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン等の架橋ゴム、およびスチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系等の熱可塑性エラストマーが挙げられる。また、エポキシ基変性アクリルゴム、ＸＨ−ＮＢＲ等のように、官能基を導入するなどして変性したエラストマーでもよい。なかでも、柔軟で、導電材の配合により低抵抗化できるアクリルゴムやブチルゴムが好適である。

導電材の種類は、特に限定されない。カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイト等の導電性炭素粉末、銀、金、銅、ニッケル、ロジウム、パラジウム、クロム、チタン、白金、鉄、およびこれらの合金等の金属粉末等から、適宜選択すればよい。また、銀被覆銅粉末など、金属で被覆された粒子からなる粉末を用いてもよい。これらの一種を単独で、あるいは二種以上を混合して用いればよい。

電極層は、バインダーおよび導電材に加えて、必要に応じて分散剤、補強剤、可塑剤、老化防止剤、着色剤等の添加剤を含んでいてもよい。例えば、バインダーとしてエラストマーを用いる場合、当該エラストマー分のポリマーを溶剤に溶解したポリマー溶液に、導電材、必要に応じて添加剤を添加して、攪拌、混合することにより、導電塗料を調製する。そして、調製した導電塗料を、誘電層（後述する他の層を介在させる場合には当該他の層）の一面に直接塗布することにより、電極層を形成すればよい。あるいは、離型性フィルムに導電塗料を塗布して電極層を形成し、形成した電極層を、誘電層等の一面に転写してもよい。導電塗料の塗布方法としては、既に公知の種々の方法を採用することができる。例えば、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、パッド印刷、リソグラフィー等の印刷法の他、ディップ法、スプレー法、バーコート法等が挙げられる。

電歪素子は、誘電層および電極層の他、さらに、イオン成分を含んだイオン含有層等を有してもよい。イオン含有層は、誘電層と電極層との間に配置すればよい。また、電歪素子を構成する誘電層は、一層でなくてもよい。複数の誘電層を電極層を介して積層させて、電歪素子を構成してもよい。

［低透湿層］
低透湿層は、電歪素子の外側、すなわち、電歪素子の表面および裏面のうち少なくとも一面を被覆するように配置される。低透湿層は、ブチルゴムを含む。ブチルゴムとしては、レギュラーブチルゴム、塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴム等が挙げられる。これらの一種を単独で、あるいは二種以上を混合して用いればよい。

低透湿層の厚さは、誘電層の伸縮に対する追従性が確保でき、かつ、水分の遮断効果が得られれば、特に限定されない。例えば、低透湿層の厚さを、５μｍ以上５００μｍ以下にすることが望ましい。また、誘電層（電歪素子）の伸縮に対する追従性を確保するという観点から、低透湿層は、応力歪み線図において降伏点を持たないことが望ましい。降伏点が有ると、降伏点以上の領域では弾性変形できない。したがって、伸縮を繰り返す本発明のトランスデューサには適さない。また、誘電層の伸縮に対する追従性を確保するためには、低透湿層のヤング率は、１０ＭＰａ以下であることが望ましい。

低透湿層の耐透湿性を高くするという観点から、低透湿層は、ブチルゴム以外に、水分の透過を抑制することができる低透湿材として、薄片状フィラーを含むことが望ましい。薄片状フィラーとしては、例えば、タルク、クレー、モンモリロナイト、合成スメクタイト等が挙げられる。これらの一種を単独で、あるいは二種以上を混合して用いればよい。薄片状フィラーの含有量が増加すると、低透湿層の柔軟性は低下する。上述したように、誘電層（電歪素子）の伸縮に対する追従性を確保するという観点から、低透湿層は、応力歪み線図において降伏点を持たないことが望ましい。また、低透湿層のヤング率は、１０ＭＰａ以下であることが望ましい。このような低透湿層を実現するためには、薄片状フィラーの含有量を、ブチルゴム１００質量部に対して２００質量部以下にすることが望ましい。１００質量部以下にするとより好適である。一方、水分の透過を抑制する効果を発揮させるためには、薄片状フィラーの含有量を、ブチルゴム１００質量部に対して５質量部以上にすることが望ましい。２５質量部以上にするとより好適である。

［吸湿剤］
吸湿剤は、低透湿層と電歪素子との間、および、電歪素子を挟んで低透湿層と反対側、の少なくとも一方に配置される。換言すれば、吸湿剤の配置形態は、「低透湿層／吸湿剤／電歪素子」、および「低透湿層／電歪素子／吸湿剤」の少なくとも一方である。すなわち、構成部材の積層方向（厚さ方向）において、吸湿剤は低透湿層よりも内側に配置される。また、本発明のトランスデューサは、電歪素子を二つ備えていてもよい。例えば、表側電歪素子と裏側電歪素子とを備える場合には、吸湿剤は、表側電歪素子と裏側電歪素子との間に配置されることが望ましい。この場合の吸湿剤の配置形態は、「低透湿層／表側電歪素子／吸湿剤／裏側電歪素子／低透湿層」になる。なお、これらの配置形態は、後述する保護層が、電歪素子と吸湿剤との間に介在する形態を排除するものではない。

吸湿剤としては、軽量で吸湿性能を有する無機材料の粉末が好適である。例えば、酸化カルシウム粉末、塩化カルシウム粉末、硫酸カルシウム粉末、酸化バリウム粉末、硫酸マグネシウム粉末、酸化アルミニウム粉末、二酸化ケイ素粉末等が挙げられる。なかでも、酸化カルシウム粉末、塩化カルシウム粉末、硫酸カルシウム粉末、酸化バリウム粉末から選ばれる一種以上を用いるとよい。吸湿剤の充填量は、低透湿層の水分透過性や製品寿命等を考慮して、適宜決定すればよい。

吸湿剤は、電歪素子の面方向全体に対応する領域に、均一に配置されることが望ましい。吸湿剤は、単独で配置しても、基材に担持させて配置してもよい。基材としては、電歪素子の伸縮を阻害しないように、エラストマーや発泡体等の軽量な材料を選択することが望ましい。例えば、基材の表面に吸湿剤を接着したり、基材の表面に複数の凹部を形成して、当該凹部に吸湿剤を収容すればよい。また、内部に複数のセルが区画された基材（例えば、ウレタンフォーム等）を用いて、当該セルに吸湿剤を収容してもよい。また、透湿性を有する袋状や中空状の基材に吸湿剤を充填してもよい。

［保護層］
本発明のトランスデューサにおいては、電歪素子の電極層と吸湿剤とが直接接しないように、電歪素子と吸湿剤との間に、絶縁性の保護層を配置することができる。この場合、保護層を、吸湿剤を担持する基材として用いてもよい。保護層は、電歪素子の伸縮を阻害しないように、エラストマー製であることが望ましい。例えば、誘電層を構成するエラストマーと同じ材料を用いることができる。ここで、「エラストマー製」とは、保護層のベース材料が、エラストマーであることを意味する。すなわち、保護層は、エラストマーの他に、添加剤等の他の成分を含んでいてもよい。また、エラストマーは、架橋ゴムでも熱可塑性エラストマーでもよい。

例えば、硫黄架橋したエラストマーの場合、エラストマー中に、未反応の硫黄、加硫促進剤等や、硫黄や加硫促進剤等の分解物が残存しやすい。これらの反応残渣は、エラストマー中の不純物であり、水分が存在すると容易にイオン化して、エラストマーの耐絶縁破壊性を低下させる一因となる。したがって、保護層としては、硫黄や硫黄化合物を用いずに架橋された架橋ゴム、および熱可塑性エラストマーを用いることが望ましい。

＜トランスデューサの製造方法＞
本発明のトランスデューサは、例えば、次のようにして製造すればよい。まず、誘電層と、必要に応じてイオン含有層等と、電極層と、が積層された電歪素子を作製する。次に、ブチルゴムを含む塗料を基材に塗布し、塗膜を乾燥した後、硬化させて、低透湿層を作製する。また、必要に応じて、吸湿剤を基材に担持させる。保護層を配置する場合には、保護層を準備する。そして、低透湿層、電歪素子、保護層、吸湿剤を適宜配置して、トランスデューサを製造する。

本発明のトランスデューサにおいては、シート状、円柱状等の種々の形状を採用することができる。以下に、本発明のトランスデューサをアクチュエータとスピーカとに具現化した実施の形態を説明する。

＜第一実施形態＞
まず、本発明のトランスデューサの第一実施形態となるアクチュエータの構成を説明する。図１に、本実施形態のアクチュエータの厚さ方向断面図を示す。図１に示すように、アクチュエータ１は、薄いシート状を呈しており、電歪素子１０と、表側低透湿層１１Ｕと、裏側低透湿層１１Ｄと、吸湿剤１２と、保護層１３と、を備えている。

電歪素子１０は、誘電層１００と、誘電層１００を挟んで配置される一対の電極層１０１Ｕ、１０１Ｄと、を有している。誘電層１００は、Ｈ−ＮＢＲ製である。電極層１０１Ｕ、１０１Ｄは、いずれもアクリルゴムとカーボンブラックとを含んでいる。電極層１０１Ｕ、１０１Ｄは、アクリルゴムポリマー溶液にカーボンブラックを分散させた導電塗料から形成した導電膜を、誘電層１００の表裏（上下）両面に積層して、形成されている。電極層１０１Ｕ、１０１Ｄには、各々、図示しない配線が接続されている。

表側低透湿層１１Ｕは、電歪素子１０の表面（上面）を覆うように配置されている。表側低透湿層１１Ｕは、ブチルゴムとタルクとを含んでいる。表側低透湿層１１Ｕのヤング率は５ＭＰａであり、表側低透湿層１１Ｕは応力歪み線図において降伏点を持たない。

保護層１３は、電歪素子１０の裏面（下面）に配置されている。保護層１３は、Ｈ−ＮＢＲ製である。

裏側低透湿層１１Ｄは、保護層１３の裏面（下面）を覆うように配置されている。裏側低透湿層１１Ｄの構成は、表側低透湿層１１Ｕの構成と同じである。すなわち、裏側低透湿層１１Ｄは、ブチルゴムとタルクとを含んでいる。裏側低透湿層１１Ｄのヤング率は５ＭＰａであり、裏側低透湿層１１Ｄは応力歪み線図において降伏点を持たない。

吸湿剤１２は、保護層１３と裏側低透湿層１１Ｄとの間に配置されている。吸湿剤１２は、電歪素子１０に対応する領域に敷設されている。吸湿剤１２は、酸化カルシウム粉末である。吸湿剤１２と電極層１０１Ｄとは、両者の間に介在する保護層１３により、絶縁されている。

アクチュエータ１の最外層は、表側低透湿層１１Ｕおよび裏側低透湿層１１Ｄである。アクチュエータ１においては、表側低透湿層１１Ｕおよび裏側低透湿層１１Ｄにより、外部の水分の透過が抑制される。仮に、表側低透湿層１１Ｕを透過した水分があっても、当該水分は、電歪素子１０および保護層１３を速やかに透過して、吸湿剤１２により吸収される。また、裏側低透湿層１１Ｄを透過した水分は、速やかに吸湿剤１２により吸収される。このため、アクチュエータ１においては、外部の水分が、電歪素子１０の誘電層１００に留まらない。よって、Ｈ−ＮＢＲ製の誘電層１００の耐絶縁破壊性は、低下しにくい。したがって、アクチュエータ１は、耐久性に優れる。

表側低透湿層１１Ｕおよび裏側低透湿層１１Ｄは、ブチルゴムを含む。保護層１３は、誘電層１００と同じＨ−ＮＢＲ製である。すなわち、表側低透湿層１１Ｕ、裏側低透湿層１１Ｄ、保護層１３は、柔軟で伸縮可能である。したがって、アクチュエータ１の全体が柔軟であり、電歪素子１０の動きが阻害されにくい。

＜第二実施形態＞
本実施形態のアクチュエータと第一実施形態のアクチュエータとの主な相違点は、吸湿剤を二箇所に配置した点である。よって、ここでは、相違点についてのみ説明する。図２に、本発明のトランスデューサの第二実施形態となるアクチュエータの厚さ方向断面図を示す。図２中、図１と対応する部材については同じ符号で示す。図２に示すように、アクチュエータ１は、電歪素子１０と、表側低透湿層１１Ｕと、裏側低透湿層１１Ｄと、表側吸湿剤１２Ｕと、裏側吸湿剤１２Ｄと、表側保護層１３Ｕと、裏側保護層１３Ｄと、を備えている。

表側低透湿層１１Ｕは、電歪素子１０の上側に配置されている。表側保護層１３Ｕは、表側低透湿層１１Ｕと電歪素子１０との間に介装されている。表側保護層１３Ｕは、Ｈ−ＮＢＲ製である。

表側吸湿剤１２Ｕは、表側低透湿層１１Ｕと表側保護層１３Ｕとの間に配置されている。表側吸湿剤１２Ｕは、電歪素子１０に対応する領域に敷設されている。表側吸湿剤１２Ｕは、塩化カルシウム粉末である。表側吸湿剤１２Ｕと電極層１０１Ｕとは、両者の間に介在する表側保護層１３Ｕにより、絶縁されている。

裏側低透湿層１１Ｄは、電歪素子１０の下側に配置されている。裏側保護層１３Ｄは、裏側低透湿層１１Ｄと電歪素子１０との間に介装されている。裏側保護層１３Ｄは、Ｈ−ＮＢＲ製である。

裏側吸湿剤１２Ｄは、裏側低透湿層１１Ｄと裏側保護層１３Ｄとの間に配置されている。裏側吸湿剤１２Ｄは、電歪素子１０に対応する領域に敷設されている。裏側吸湿剤１２Ｄは、塩化カルシウム粉末である。裏側吸湿剤１２Ｄと電極層１０１Ｄとは、両者の間に介在する裏側保護層１３Ｄにより、絶縁されている。

アクチュエータ１の最外層は、表側低透湿層１１Ｕおよび裏側低透湿層１１Ｄである。アクチュエータ１においては、表側低透湿層１１Ｕおよび裏側低透湿層１１Ｄにより、外部の水分の透過が抑制される。仮に、両低透湿層１１Ｕ、１１Ｄを透過した水分があっても、当該水分は、表側吸湿剤１２Ｕおよび裏側吸湿剤１２Ｄにより吸収される。このため、アクチュエータ１においては、外部の水分が、電歪素子１０の誘電層１００に侵入しにくい。よって、Ｈ−ＮＢＲ製の誘電層１００の耐絶縁破壊性は、低下しにくい。したがって、アクチュエータ１は、耐久性に優れる。また、電歪素子１０の表裏両側において、防湿および吸水により水分が遮断される。したがって、本構成によると、誘電層１００の耐絶縁破壊性の低下を、より効果的に抑制することができる。

表側低透湿層１１Ｕおよび裏側低透湿層１１Ｄは、ブチルゴムを含む。表側保護層１３Ｕおよび裏側保護層１３Ｄは、誘電層１００と同じＨ−ＮＢＲ製である。すなわち、表側低透湿層１１Ｕ、裏側低透湿層１１Ｄ、表側保護層１３Ｕ、裏側保護層１３Ｄは、柔軟で伸縮可能である。したがって、アクチュエータ１の全体が柔軟であり、電歪素子１０の動きが阻害されにくい。

＜第三実施形態＞
本実施形態のアクチュエータと第一実施形態のアクチュエータとの主な相違点は、アクチュエータの形状、および吸湿剤の配置形態である。図３に、本発明のトランスデューサの第三実施形態となるアクチュエータの軸方向断面図を示す。図３中、図１と対応する部材については同じ符号で示す。図３に示すように、アクチュエータ１は、円柱状を呈しており、軸部材１４と、吸湿剤１２と、保護層１３と、電歪素子１０と、低透湿層１１と、を備えている。

軸部材１４は、発泡スチロール製であり、中空状の円柱形状を呈している。吸湿剤１２は、酸化バリウム粉末であり、軸部材１４の内部（中空部）に充填されている。

保護層１３は、軸部材１４の周囲に環装されている。保護層１３は、Ｈ−ＮＢＲ製である。

電歪素子１０は、保護層１３の径方向外側に環装されている。電歪素子１０は、誘電層１００と、一対の電極層１０１ａ、１０１ｂと、を有している。一対の電極層１０１ａ、１０１ｂは、誘電層１００を挟んで径方向内側と外側とに配置されている。誘電層１００は、Ｈ−ＮＢＲ製である。電極層１０１ａ、１０１ｂは、いずれもアクリルゴムとカーボンブラックとを含んでいる。電極層１０１ａ、１０１ｂは、アクリルゴムポリマー溶液にカーボンブラックを分散させた導電塗料から形成した導電膜を、誘電層１００の表裏両面に積層して、形成されている。電極層１０１ａ、１０１ｂには、各々、図示しない配線が接続されている。

低透湿層１１は、電歪素子１０の径方向外側に環装されている。低透湿層１１は、ブチルゴムとタルクとを含んでいる。低透湿層１１のヤング率は５ＭＰａであり、低透湿層１１は応力歪み線図において降伏点を持たない。このように、保護層１３、電歪素子１０、および低透湿層１１は、軸部材１４を囲んで同心円状に配置されている。

アクチュエータ１の最外層は、低透湿層１１である。アクチュエータ１においては、低透湿層１１により、外部の水分の透過が抑制される。仮に、低透湿層１１を透過した水分があっても、当該水分は、電歪素子１０および保護層１３を速やかに透過して、軸部材１４に担持される吸湿剤１２により吸収される。このため、アクチュエータ１においては、外部の水分が、電歪素子１０の誘電層１００に留まらない。よって、Ｈ−ＮＢＲ製の誘電層１００の耐絶縁破壊性は、低下しにくい。したがって、アクチュエータ１は、耐久性に優れる。

吸湿剤１２は、軸部材１４の中空部に充填される。このため、粉末状の吸湿剤１２が移動しにくい。また、吸湿剤１２を、電歪素子１０の面方向全体に対応する領域に、均一に配置することができる。

低透湿層１１は、ブチルゴムを含む。保護層１３は、誘電層１００と同じＨ−ＮＢＲ製である。すなわち、低透湿層１１および保護層１３は、柔軟で伸縮可能である。したがって、電歪素子１０の動きが阻害されにくい。

＜第四実施形態＞
次に、本発明のトランスデューサの第四実施形態として、スピーカの構成を説明する。 １．スピーカの全体構成
まず、本実施形態のスピーカの全体構成について説明する。以下に示す図においては、前方が本発明の「表側」に、後方が本発明の「裏側」に、各々対応している。図４に、本実施形態のスピーカの斜視図を示す。図５に、図４のＶ−Ｖ方向断面図を示す。図６に、同スピーカの分解斜視図を示す。

図４〜図６に示すように、本実施形態のスピーカ６は、前方のフィルムアセンブリ２と、後方のフィルムアセンブリ３と、介装部材４と、吸湿剤４１と、回路部５と、表側枠部材６０と、裏側枠部材６１と、表側絶縁部材６２と、裏側絶縁部材６３と、表側電極層用導電部７０と、裏側電極層用導電部７１と、表側電極層用導電部７２と、裏側電極層用導電部７３と、を備えている。

［表側枠部材６０、表側電極層用導電部７０、裏側電極層用導電部７１］
表側枠部材６０は、樹脂製であって、上下方向に長い長方形枠状を呈している。表側電極層用導電部７０、裏側電極層用導電部７１は、各々銅製であって、表側枠部材６０の後面（裏面）に配置されている。表側電極層用導電部７０は、表側枠部材６０の左辺に沿って、上下方向に延在している。表側電極層用導電部７０は、表側枠部材６０の左上隅において、後述する負極第一端子８０ＬＵに電気的に接続されている。表側電極層用導電部７０は、表側枠部材６０の左下隅において、後述する負極第二端子８０ＬＤに電気的に接続されている。裏側電極層用導電部７１は、表側枠部材６０の右辺に沿って、上下方向に延在している。裏側電極層用導電部７１は、表側枠部材６０の右上隅において、後述する正極第一端子８０ＲＵに電気的に接続されている。裏側電極層用導電部７１は、表側電極層用導電部７０よりも、前後方向厚さ（表裏方向厚さ）が厚い。

［フィルムアセンブリ２、表側絶縁部材６２］
前方のフィルムアセンブリ２は、上下方向に長い長方形フィルム状を呈している。フィルムアセンブリ２は、表側枠部材６０の後方に配置されている。介装部材４により、フィルムアセンブリ２は、前方に突出している。すなわち、図５に強調して示すように、フィルムアセンブリ２は、前方に膨らむ凸状を呈している。

表側絶縁部材６２は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製であって、上下方向に長い長方形枠状を呈している。表側絶縁部材６２は、フィルムアセンブリ２の後方に配置されている。

［裏側絶縁部材６３、表側電極層用導電部７２、裏側電極層用導電部７３］
裏側絶縁部材６３は、ＰＥＴ製であって、上下方向に長い長方形枠状を呈している。裏側絶縁部材６３は、表側絶縁部材６２の後方に配置されている。

表側電極層用導電部７２、裏側電極層用導電部７３は、各々銅製であって、裏側絶縁部材６３の後面（裏面）に配置されている。表側電極層用導電部７２は、裏側絶縁部材６３の右辺に沿って、上下方向に延在している。表側電極層用導電部７２は、裏側絶縁部材６３の右下隅において、後述する正極第二端子８０ＲＤに電気的に接続されている。裏側電極層用導電部７３は、裏側絶縁部材６３の左辺に沿って、上下方向に延在している。裏側電極層用導電部７３は、裏側絶縁部材６３の左下隅において、後述する負極第二端子８０ＬＤに電気的に接続されている。裏側電極層用導電部７３は、表側電極層用導電部７２よりも、前後方向厚さ（表裏方向厚さ）が厚い。

［介装部材４、吸湿剤４１］
介装部材４は、発泡スチロール製であって、四角形板状を呈している。介装部材４は、前後方向に積層された一対の板部材４０ａ、４０ｂからなる。介装部材４は、フィルムアセンブリ２の後方に配置されている。また、介装部材４は、表側絶縁部材６２および裏側絶縁部材６３の枠内に配置されている。介装部材４は、前後方向から圧縮された状態で、配置されている。このため、介装部材４は、フィルムアセンブリ２を前方に、フィルムアセンブリ３を後方に、弾性的に押圧している。

吸湿剤４１は、酸化カルシウム粉末である。吸湿剤４１は、一対の板部材４０ａ、４０ｂの間に配置されている。

［フィルムアセンブリ３、裏側枠部材６１］
後方のフィルムアセンブリ３は、上下方向に長い長方形フィルム状を呈している。フィルムアセンブリ３は、裏側絶縁部材６３および介装部材４の後方に配置されている。介装部材４により、フィルムアセンブリ３は、後方に突出している。すなわち、図５に強調して示すように、フィルムアセンブリ３は、後方に膨らむ凸状を呈している。

裏側枠部材６１の構成は、表側枠部材６０の構成と同様である。裏側枠部材６１は、フィルムアセンブリ３の後方に配置されている。

このように、スピーカ６においては、前方から後方に向かって、表側枠部材６０、フィルムアセンブリ２、表側絶縁部材６２、裏側絶縁部材６３、フィルムアセンブリ３、裏側枠部材６１が、この順に配置されている。また、図５に示すように、介装部材４は、表側絶縁部材６２および裏側絶縁部材６３の枠内に配置されている。また、表側電極層用導電部７０および裏側電極層用導電部７１は、フィルムアセンブリ２に埋設されている。また、表側電極層用導電部７２および裏側電極層用導電部７３は、フィルムアセンブリ３に埋設されている。以下、これらの部材を総称して「積層体」と称す。

［スクリュー８６、ナット８７、負極第一端子８０ＬＵ、負極第二端子８０ＬＤ、正極第一端子８０ＲＵ、正極第二端子８０ＲＤ、端子用ナット８１］
十四本のスクリュー８６は、積層体の四辺に沿って配置されている。十四本のスクリュー８６は、積層体を前後方向に貫通している。十四本のスクリュー８６の後端には、各々、ナット８７が止着されている。十四本のスクリュー８６および十四個のナット８７により、積層体は一体化されている。

図４、図６に示すように、負極第一端子８０ＬＵは、金属製であって、スクリュー状を呈している。負極第一端子８０ＬＵは、積層体の左上隅に配置されている。負極第一端子８０ＬＵは、積層体を前後方向に貫通している。負極第一端子８０ＬＵの後端には、端子用ナット８１が止着されている。

負極第二端子８０ＬＤ、正極第一端子８０ＲＵ、正極第二端子８０ＲＤの構成、配置方法は、負極第一端子８０ＬＵと同様である。負極第二端子８０ＬＤは、積層体の左下隅に配置されている。正極第一端子８０ＲＵは、積層体の右上隅に配置されている。正極第二端子８０ＲＤは、積層体の右下隅に配置されている。

前方または後方から見て、フィルムアセンブリ２、３の四辺は、表側枠部材６０および裏側枠部材６１により、前後方向から挟持、固定されている。また、前方または後方から見て、介装部材４は、表側枠部材６０および裏側枠部材６１の枠内に収容されている。

２．フィルムアセンブリ２の構成
次に、前方のフィルムアセンブリ２の構成について説明する。図７に、フィルムアセンブリ２の分解斜視図を示す。図７に示すように、フィルムアセンブリ２は、電歪素子２０と、低透湿層２４と、保護層２５と、を備えている。電歪素子２０は、本発明の「表側電歪素子」の概念に含まれる。電歪素子２０は、誘電層２１と、表側電極層２２と、裏側電極層２３と、を有している。電歪素子２０の各層、低透湿層２４、保護層２５は、各々、上下方向に長い長方形フィルム状を呈している。これらの層は、前方から後方に向かって、低透湿層２４、表側電極層２２、誘電層２１、裏側電極層２３、保護層２５の順に積層されている。

［低透湿層２４］
低透湿層２４は、ブチルゴムとタルクとを含んでいる。低透湿層２４のヤング率は５ＭＰａであり、低透湿層２４は応力歪み線図において降伏点を持たない。低透湿層２４は、左右両辺に沿って穿設された挿通孔を有している。左側の挿通孔には表側電極層用導電部７０が、右側の挿通孔には裏側電極層用導電部７１が、各々挿通されている。また、低透湿層２４は、左下隅と右下隅に穿設された挿通孔を有している。左下隅の挿通孔には負極第二端子８０ＬＤが、右下隅の挿通孔には正極第二端子８０ＲＤが、各々挿通されている。

［表側電極層２２］
表側電極層２２は、アクリルゴムとカーボンブラックとを含んでいる。表側電極層２２は、アクリルゴムポリマー溶液にカーボンブラックを分散させた導電塗料から形成した導電膜を、誘電層２１の表面に積層して、形成されている。図７に、低透湿層２４、誘電層２１、保護層２５の大きさを一点鎖線で示す。図７に示すように、表側電極層２２は、低透湿層２４、誘電層２１、保護層２５よりも、小さい。表側電極層２２は、左上隅において、負極第一端子８０ＬＵに電気的に接続されている。表側電極層２２の上辺、下辺、右辺は、表側枠部材６０および裏側枠部材６１により、前後方向から挟持、固定されていない。表側電極層２２の左辺は、表側枠部材６０および裏側枠部材６１により、前後方向から挟持、固定されている。

表側電極層用導電部７０は、低透湿層２４の左辺に穿設された挿通孔を貫通して、表側電極層２２の左辺の前面に当接している。裏側電極層用導電部７１は、低透湿層２４の右辺の挿通孔を貫通して、表側電極層２２の右辺の右側を通り抜けている。すなわち、裏側電極層用導電部７１は、表側電極層２２に当接していない。また、負極第二端子８０ＬＤ、正極第一端子８０ＲＵ、正極第二端子８０ＲＤは、表側電極層２２に当接していない。

［誘電層２１］
誘電層２１は、Ｈ−ＮＢＲ製である。誘電層２１は、右辺に沿って穿設された挿通孔を有している。当該挿通孔には裏側電極層用導電部７１が挿通されている。また、誘電層２１は、左上隅、左下隅、右下隅に穿設された挿通孔を有している。左上隅の挿通孔には負極第一端子８０ＬＵが、左下隅の挿通孔には負極第二端子８０ＬＤが、右下隅の挿通孔には正極第二端子８０ＲＤが、各々挿通されている。

［裏側電極層２３］
裏側電極層２３は、アクリルゴムとカーボンブラックとを含んでいる。裏側電極層２３は、アクリルゴムポリマー溶液にカーボンブラックを分散させた導電塗料から形成した導電膜を、誘電層２１の裏面に積層して、形成されている。図７に示すように、裏側電極層２３は、低透湿層２４、誘電層２１、保護層２５よりも、小さい。裏側電極層２３は、右上隅において、正極第一端子８０ＲＵに電気的に接続されている。裏側電極層２３の上辺、下辺、左辺は、表側枠部材６０および裏側枠部材６１により、前後方向から挟持、固定されていない。裏側電極層２３の右辺は、表側枠部材６０および裏側枠部材６１により、前後方向から挟持、固定されている。裏側電極層用導電部７１は、低透湿層２４および誘電層２１の右辺に穿設された挿通孔を貫通して、裏側電極層２３の右辺の前面に当接している。負極第一端子８０ＬＵ、負極第二端子８０ＬＤ、正極第二端子８０ＲＤは、裏側電極層２３に当接していない。

［保護層２５］
保護層２５は、Ｈ−ＮＢＲ製である。保護層２５は、四隅に穿設された挿通孔を有している。左上隅の挿通孔には負極第一端子８０ＬＵが、左下隅の挿通孔には負極第二端子８０ＬＤが、右上隅の挿通孔には正極第一端子８０ＲＵが、右下隅の挿通孔には正極第二端子８０ＲＤが、各々挿通されている。

３．フィルムアセンブリ３の構成
次に、後方のフィルムアセンブリ３の構成について説明する。フィルムアセンブリ３は、介装部材４を挟んでフィルムアセンブリ２と対称的に配置されている。図８に、フィルムアセンブリ３の分解斜視図を示す。フィルムアセンブリ３の構成は、フィルムアセンブリ２の構成と同じである。すなわち、図８に示すように、フィルムアセンブリ３は、電歪素子３０と、低透湿層３４と、保護層３５と、を備えている。電歪素子３０は、本発明の「裏側電歪素子」の概念に含まれる。電歪素子３０は、誘電層３１と、表側電極層３２と、裏側電極層３３と、を有している。電歪素子３０の各層、低透湿層３４、保護層３５は、各々、上下方向に長い長方形フィルム状を呈している。これらの層は、前方から後方に向かって、保護層３５、表側電極層３２、誘電層３１、裏側電極層３３、低透湿層３４の順に積層されている。フィルムアセンブリ３を構成する各々の層については、フィルムアセンブリ２において対応する層と同じである。よって、ここでは説明を省略する。

フィルムアセンブリ３においては、正極第二端子８０ＲＤと、表側電極層３２と、が接触している。また、正極第二端子８０ＲＤと、表側電極層用導電部７２と、が接触している。また、表側電極層３２と、表側電極層用導電部７２と、が接触している。

フィルムアセンブリ３においては、負極第二端子８０ＬＤと、裏側電極層３３と、が接触している。また、負極第二端子８０ＬＤと、裏側電極層用導電部７３と、が接触している。また、裏側電極層３３と、裏側電極層用導電部７３と、が接触している。

４．回路部５の構成
次に、回路部５の構成について説明する。図５に示すように、回路部５は、二つの交流電源５０ａ、５０ｂと、直流バイアス電源５１と、スイッチ５３と、を備えている。

二つの交流電源５０ａ、５０ｂは、一対のフィルムアセンブリ２、３に、再生対象となる音声に基づく交流電圧、つまり信号波を印加している。具体的には、交流電源５０ａは、正極第一端子８０ＲＵを介して（図７参照）、裏側電極層用導電部７１および裏側電極層２３に、電気的に接続されている。また、交流電源５０ｂは、正極第二端子８０ＲＤを介して（図８参照）、表側電極層用導電部７２および表側電極層３２に、電気的に接続されている。交流電源５０ａの信号波の位相と、交流電源５０ｂの信号波の位相と、は互いに逆相である。表側電極層用導電部７０および表側電極層２２は、負極第一端子８０ＬＵを介して（図７参照）、接地されている。また、裏側電極層用導電部７３および裏側電極層３３は、負極第二端子８０ＬＤを介して（図８参照）、接地されている。

直流バイアス電源５１は、スイッチ５３と、二つの交流電源５０ａ、５０ｂと、の間に配置されている。直流バイアス電源５１は、交流電源５０ａから正極第一端子８０ＲＵに向かう方向（＝交流電源５０ｂから正極第二端子８０ＲＤに向かう方向）に対して、電圧が上がる方向にバイアス電圧を印加している。つまり、正バイアス電圧を印加している。

このように、直流バイアス電源５１と交流電源５０ａとは、正バイアス電圧と信号波とを重畳して、フィルムアセンブリ２に印加している。並びに、直流バイアス電源５１と交流電源５０ｂとは、正バイアス電圧と信号波とを重畳して、フィルムアセンブリ３に印加している。

５．スピーカ６の動き
次に、本実施形態のスピーカ６の動きについて説明する。停止状態においては、スイッチ５３が開成されている。このため、一対のフィルムアセンブリ２、３には、電圧が印加されていない。スイッチ５３が閉成されると、一対のフィルムアセンブリ２、３に、各々、バイアス電圧が印加される。バイアス電圧が印加されると、フィルムアセンブリ２の表側電極層２２と裏側電極層２３との間に静電引力が発生する。このため、誘電層２１は前後方向に圧縮され、面方向に伸張する。同様に、フィルムアセンブリ３の誘電層３１も前後方向に圧縮され、面方向に伸張する。

まず、第一の音声再生状態においては、フィルムアセンブリ２とフィルムアセンブリ３とに、互いに逆相の信号波が伝達される。フィルムアセンブリ３の表側電極層３２と裏側電極層３３との間の静電引力が小さくなると、誘電層３１は前後方向に伸張し面方向に収縮する。つまり、誘電層３１、延いてはフィルムアセンブリ３の張力が大きくなる。これにより、フィルムアセンブリ３の後方への突出量が小さくなる。よって、後方から前方に向かう方向に、介装部材４に荷重が加わる。反対に、フィルムアセンブリ２の表側電極層２２と裏側電極層２３との間の静電引力は大きくなる。このため、誘電層２１は前後方向に収縮し面方向に伸張する。つまり、誘電層２１、延いてはフィルムアセンブリ２の張力が小さくなる。言い換えると、フィルムアセンブリ２が弛む。ここで、介装部材４には、後方から前方に向かう方向に、フィルムアセンブリ３から荷重が加わっている。当該荷重により、フィルムアセンブリ２は、弛み分を消費しながら、さらに前方に突出する。つまり、フィルムアセンブリ２の前方への突出量が大きくなる。このように、第一の音声再生状態においては、一対のフィルムアセンブリ２、３が、後方から前方に大きく振動する。

次に、第二の音声再生状態においては、第一の音声再生状態と比較して、信号波の波形が逆転するように、フィルムアセンブリ２とフィルムアセンブリ３とに、互いに逆相の信号波が伝達される。第二の音声再生状態におけるフィルムアセンブリ２の動きは、第一の音声再生状態におけるフィルムアセンブリ３の動きと、同様である。並びに、第二の音声再生状態におけるフィルムアセンブリ３の動きは、第一の音声再生状態におけるフィルムアセンブリ２の動きと、同様である。したがって、第二の音声再生状態においては、一対のフィルムアセンブリ２、３が、前方から後方に大きく振動する。

６．作用効果
次に、本実施形態のスピーカ６の作用効果について説明する。本実施形態のスピーカ６において、フィルムアセンブリ２、３の最外層は、低透湿層２４、３４である。このため、低透湿層２４、３４により、外部の水分の透過が抑制される。仮に、低透湿層２４、３４を透過した水分があっても、当該水分は、電歪素子２０、３０を速やかに透過して、介装部材４に担持される吸湿剤４１により吸収される。このため、外部の水分が、電歪素子２０の誘電層２１および電歪素子３０の誘電層３１に、留まらない。よって、Ｈ−ＮＢＲ製の誘電層２１、３１の耐絶縁破壊性は、低下しにくい。したがって、フィルムアセンブリ２、３、延いてはスピーカ６の耐久性が向上する。

吸湿剤４１は、介装部材４の内部、すなわち、前後方向から圧縮された一対の板部材４０ａ、４０ｂの間に配置される。このため、粉末状の吸湿剤４１が移動しにくい。また、吸湿剤４１を、電歪素子２０、３０の面方向全体に対応する領域に、均一に配置することができる。

低透湿層２４、３４は、ブチルゴムを含む。保護層２５、３５は、誘電層２１、３１と同じＨ−ＮＢＲ製である。すなわち、低透湿層２４、３４および保護層２５、３５は、柔軟で伸縮可能である。したがって、フィルムアセンブリ２、３の全体が柔軟であり、電歪素子２０、３０の動きが阻害されにくい。

例えば、電歪素子２０、３０の外側（低透湿層２４、３４側）に吸湿剤を配置しようとすると、吸湿剤の質量や、電歪素子２０、３０と吸湿剤との間に介在させる保護層の質量の分だけ、電歪素子２０、３０の外側の部材が重くなる。これにより、誘電層２１、３１の伸縮が阻害されるおそれが大きくなる。スピーカにおいては、印加電圧が小さい領域で電歪素子２０、３０を含むフィルムアセンブリ２、３を振動させることが必要である。このため、印加電圧に対する誘電層２１、３１の動きを阻害しないことが、特に重要になる。この点、本実施形態においては、吸湿剤４１が、一対の電歪素子２０、３０の間に介装される。すなわち、吸湿剤４１が、低透湿層２４、３４とは反対側に配置される。したがって、電歪素子２０、３０の外側の部材の重量化を、回避することができる。

スピーカ６においては、介装部材４を介して、一対のフィルムアセンブリ２、３間で荷重の伝達を行う。このため、一対のフィルムアセンブリ２、３の前後方向の振動を大きくすることができる。すなわち、一対のフィルムアセンブリ２、３の振幅を大きくすることができる。よって、一対のフィルムアセンブリ２、３に対する印加電圧が小さい場合でも、スピーカ６の低周波特性を向上させることができる。例えば、低周波数領域の音圧を向上させることができる。また、再生可能な周波数領域を低周波数側に拡張することができる。また、スピーカ６によると、低周波特性が高いにもかかわらず、小型化が可能である。そして、スピーカ６は、前後方向長さ（厚さ）が小さく、柔軟である。このため、スピーカ６は、設置の自由度が高い。

次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

＜トランスデューサの製造＞
上記第四実施形態のスピーカの構成に準じて、耐湿性試験用のトランスデューサを製造した。図９に、作製したトランスデューサの厚さ方向断面図を示す。図９に示すように、トランスデューサ１５は、表側電歪素子１６Ｕと、表側低透湿層１７Ｕと、表側保護層１８Ｕと、裏側電歪素子１６Ｄと、裏側低透湿層１７Ｄと、裏側保護層１８Ｄと、吸湿剤１９と、を備えている。

表側電歪素子１６Ｕは、誘電層１６０Ｕと、誘電層１６０Ｕを挟んで配置される一対の電極層１６１Ｕ、１６２Ｕと、を有している。誘電層１６０Ｕは、Ｈ−ＮＢＲ製である。誘電層１６０Ｕの厚さは、５μｍである。電極層１６１Ｕ、１６２Ｕは、いずれもアクリルゴムとカーボンブラックとを含んでいる。電極層１６１Ｕ、１６２Ｕの厚さは、各々、５μｍである。電極層１６１Ｕ、１６２Ｕには、図示しない配線が接続されている。

表側低透湿層１７Ｕは、表側電歪素子１６Ｕの上面に配置されている。表側低透湿層１７Ｕは、ブチルゴムとタルクとを含んでいる。表側低透湿層１７Ｕの厚さは、５０μｍである。表側保護層１８Ｕは、表側電歪素子１６Ｕの下面に配置されている。表側保護層１８Ｕは、Ｈ−ＮＢＲ製である。表側保護層１８Ｕの厚さは、１８μｍである。

裏側電歪素子１６Ｄは、誘電層１６０Ｄと、誘電層１６０Ｄを挟んで配置される一対の電極層１６１Ｄ、１６２Ｄと、を有している。誘電層１６０Ｄは、Ｈ−ＮＢＲ製である。誘電層１６０Ｄの厚さは、５μｍである。電極層１６１Ｄ、１６２Ｄは、いずれもアクリルゴムとカーボンブラックとを含んでいる。電極層１６１Ｄ、１６２Ｄの厚さは、各々、５μｍである。電極層１６１Ｄ、１６２Ｄには、図示しない配線が接続されている。

裏側低透湿層１７Ｄは、裏側電歪素子１６Ｄの下面に配置されている。裏側低透湿層１７Ｄは、ブチルゴムとタルクとを含んでいる。裏側低透湿層１７Ｄの厚さは、５０μｍである。裏側保護層１８Ｄは、裏側電歪素子１６Ｄの上面に配置されている。裏側保護層１８Ｄは、Ｈ−ＮＢＲ製である。裏側保護層１８Ｄの厚さは、１８μｍである。

吸湿剤１９は、表側保護層１８Ｕと裏側保護層１８Ｄとの間に配置されている。吸湿剤１９は、表側電歪素子１６Ｕおよび裏側電歪素子１６Ｄに対応する領域に敷設されている。吸湿剤１９は、酸化カルシウム粉末である。表側電歪素子１６Ｕの電極層１６２Ｕと吸湿剤１９とは、表側保護層１８Ｕにより、絶縁されている。同様に、裏側電歪素子１６Ｄの電極層１６１Ｄと吸湿剤１９とは、裏側保護層１８Ｄにより、絶縁されている。

トランスデューサ１５は、次のようにして製造した。まず、誘電層１６０Ｕ、１６０ＤとなるＨ−ＮＢＲ膜の表裏両面に、アクリルゴムポリマー溶液にカーボンブラックを分散させた導電塗料から形成した導電膜を積層して、表側電歪素子１６Ｕおよび裏側電歪素子１６Ｄを作製した。

次に、レギュラーブチルゴム（ＪＳＲ（株）製「ＪＳＲ ブチル３６５」）１００質量部と、薄片状フィラーのタルク（日本タルク（株）製「ミクロエース（登録商標）Ｋ−１」）１００質量部と、架橋剤（田岡化学工業（株）製「タッキロール（登録商標）２０１」）５質量部と、をロールにより練り合わせ、マスターバッチを作製した。作製したマスターバッチをトルエンに溶解して、塗料を調製した。調製した塗料を基材に塗布して、塗膜を乾燥させた。その後、１６０℃で２０分間加熱して、塗膜を硬化させた。このようにして、表側低透湿層１７Ｕ、裏側低透湿層１７Ｄを作製した。表側低透湿層１７Ｕ、裏側低透湿層１７Ｄのヤング率は、５ＭＰａである。表側低透湿層１７Ｕ、裏側低透湿層１７Ｄについては、応力歪み線図において降伏点が無く、２００％を超える歪みに対して弾性変形可能であることを確認した。

それから、表側電歪素子１６Ｕの上面に表側低透湿層１７Ｕを積層し、下面に表側保護層１８ＵとなるＨ−ＮＢＲ膜を積層して、表側部材を作製した。同様に、裏側電歪素子１６Ｄの上面に裏側保護層１８ＤとなるＨ−ＮＢＲ膜を積層し、下面に裏側低透湿層１７Ｄを積層して、裏側部材を作製した。

次に、作製した裏側部材の上面（裏側保護層１８Ｄの上面）に、吸湿剤１９として酸化カルシウム粉末を２．５ｇ配置した。そして、吸湿剤１９を挟むように、裏側部材の上面に表側部材を配置して、トランスデューサ１５を製造した。表側部材と裏側部材とは、吸湿剤１９を挟んで、対称的に配置される。すなわち、表側部材および裏側部材のいずれにおいても、外側から、低透湿層／電歪素子／保護層の順で配置される。

耐湿性試験用のトランスデューサは、吸湿剤の種類を代えて四種類作製した。吸湿剤が酸化カルシウム粉末であるトランスデューサを実施例１、吸湿剤が硫酸カルシウム粉末であるトランスデューサを実施例２、吸湿剤が酸化バリウム粉末であるトランスデューサを実施例３、吸湿剤が塩化カルシウム粉末であるトランスデューサを実施例４、とした。また、比較のため、吸湿剤を含まずに、表側部材および裏側部材のみからなるトランスデューサも作製した。吸湿剤を含まないトランスデューサを、比較例１とした。

＜トランスデューサの耐湿性評価＞
実施例１〜４のトランスデューサ、および比較例１のトランスデューサについて、耐湿性試験を行った。耐湿性試験においては、各トランスデューサを４０℃、相対湿度９５％の高温高湿環境下に静置して、表側電歪素子１６Ｕの誘電層１６０Ｕおよび裏側電歪素子１６Ｄの誘電層１６０Ｄの体積抵抗率の経時変化を測定した。体積抵抗率は、日置電機（株）製の「ＬＣＲハイテスタ３５２２−５０」を用いて測定した。測定時の印加電圧は１Ｖとした。耐湿性試験の結果として、図１０に、各トランスデューサにおける誘電層の体積抵抗率の経時変化を示す。図１０中、グラフの縦軸においては、「１×１０^１０」、「１×１０^１１」、「１×１０^１２」、「１×１０^１３」、「１×１０^１４」、「１×１０^１５」を、順に「１．Ｅ＋１０」、「１．Ｅ＋１１」、「１．Ｅ＋１２」、「１．Ｅ＋１３」、「１．Ｅ＋１４」、「１．Ｅ＋１５」と示す。

図１０に示すように、吸湿剤を含む実施例１〜４のトランスデューサにおいては、吸湿剤を含まない比較例１のトランスデューサと比較して、高温高湿環境下でも、誘電層の体積抵抗率の低下が小さくなった。特に、吸湿剤として、酸化カルシウム粉末、塩化カルシウム粉末、酸化バリウム粉末を使用した実施例１、３、４のトランスデューサにおいては、体積抵抗率の低下が小さかった。

以上より、低透湿層および吸湿剤を配置することにより、誘電層の体積抵抗率の低下を抑制することができることが確認された。これにより、トランスデューサの耐絶縁破壊性の低下を抑制することができる。

本発明のトランスデューサは、機械エネルギーと電気エネルギーとの変換を行うアクチュエータ、センサ等、あるいは音響エネルギーと電気エネルギーとの変換を行うスピーカ、マイクロフォン、ノイズキャンセラ等として、広く用いることができる。なかでも、軽量かつ小型のスピーカとして好適である。また、産業、医療、福祉ロボットやアシストスーツ等に用いられる人工筋肉、電子部品冷却用や医療用等の小型ポンプ、および医療用器具等に用いられる柔軟なアクチュエータ、としても好適である。

１：アクチュエータ（トランスデューサ）、１０：電歪素子、１００：誘電層、１０１Ｕ、１０１Ｄ、１０１ａ、１０１ｂ：電極層、１１：低透湿層、１１Ｕ：表側低透湿層、１１Ｄ：裏側低透湿層、１２：吸湿剤、１２Ｕ：表側吸湿剤、１２Ｄ：裏側吸湿剤、１３：保護層、１３Ｕ：表側保護層、１３Ｄ：裏側保護層、１４：軸部材、１５：トランスデューサ、１６Ｕ：表側電歪素子、１６Ｄ：裏側電歪素子、１６０Ｕ、１６０Ｄ：誘電層、１６１Ｕ、１６２Ｕ、１６１Ｄ、１６２Ｄ：電極層、１７Ｕ：表側低透湿層、１７Ｄ：裏側低透湿層、１８Ｕ：表側保護層、１８Ｄ：裏側保護層、１９：吸湿剤。
２：フィルムアセンブリ、２０：電歪素子（表側電歪素子）、２１：誘電層、２２：表側電極層、２３：裏側電極層、２４：低透湿層、２５：保護層。
３：フィルムアセンブリ、３０：電歪素子（裏側電歪素子）、３１：誘電層、３２：表側電極層、３３：裏側電極層、３４：低透湿層、３５：保護層。
４：介装部材、４０ａ、４０ｂ：板部材、４１：吸湿剤。
５：回路部、５０ａ、５０ｂ：交流電源、５１：直流バイアス電源、５３：スイッチ。
６：スピーカ（トランスデューサ）、６０：表側枠部材、６１：裏側枠部材、６２：表側絶縁部材、６３：裏側絶縁部材、７０、７２：表側電極層用導電部、７１、７３：裏側電極層用導電部、８０ＬＵ：負極第一端子、８０ＬＤ：負極第二端子、８０ＲＵ：正極第一端子、８０ＲＤ：正極第二端子、８１：端子用ナット、８６：スクリュー、８７：ナット。

Claims (8)

1. エラストマーを含む誘電層と、該誘電層を挟んで配置される電極層と、を有する電歪素子と、
   該電歪素子の外側に配置されブチルゴムを含む低透湿層と、
   該低透湿層と該電歪素子との間、および、該電歪素子を挟んで該低透湿層と反対側、の少なくとも一方に配置される吸湿剤と、
   を備えることを特徴とするトランスデューサ。
2. 前記吸湿剤は、酸化カルシウム粉末、塩化カルシウム粉末、硫酸カルシウム粉末、酸化バリウム粉末から選ばれる一種以上である請求項１に記載のトランスデューサ。
3. さらに、前記電歪素子と前記吸湿剤との間に介装されエラストマー製の保護層を備える請求項１または請求項２に記載のトランスデューサ。
4. 前記電歪素子の前記電極層は、エラストマーおよび導電材を含む請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のトランスデューサ。
5. 前記低透湿層は、さらに薄片状フィラーを含む請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のトランスデューサ。
6. 前記薄片状フィラーは、タルク、クレー、モンモリロナイト、合成スメクタイトから選ばれる一種以上である請求項５に記載のトランスデューサ。
7. 前記電歪素子として、一対の表側電歪素子と裏側電歪素子とを備え、
   前記吸湿剤は、該表側電歪素子と該裏側電歪素子との間に配置される請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のトランスデューサ。
8. さらに、前記表側電歪素子と前記裏側電歪素子との間に介装される介装部材を備え、
   前記吸湿剤は、該介装部材に担持される請求項７に記載のトランスデューサ。

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