(57)【要約】      （修正有）【課題】組立性向上、耐久性向上、及び低コスト化を図ることが可能なバルブ装置を提供する。【解決手段】バルブ装置１は、複数の陰極部１２と複数の陽極部１５を交互に積層して、各陰極部１２と各陽極部１５の間にＰＶＣゲル１４，１６を挟み込んだ積層構造２０を有する収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０を備え、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０を伸縮変形させることによって油路の開閉を切り替える。この収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の積層構造２０は、第１電極板１７と第２電極板１８の間で、絶縁棒１９を中心にして、シートを、螺旋状に積層することにより、形成される。このシートは、下方から順に、第１絶縁体シート、陰極シート、第２絶縁体シート、第１ＰＶＣゲルシート、陽極シート、第２ＰＶＣゲルシートを積層することにより、形成される。【選択図】図１
2014074419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流通する流体通路と、
該流体通路を開閉するための弁体と、
複数の平板状の陰極と複数のメッシュ状の陽極とを交互に積層し、各陰極と各陽極の間に高分子ゲルを挟み込んだ積層構造を有する収縮型高分子ゲルアクチュエータと、を備え、
前記収縮型高分子ゲルアクチュエータに印加する電圧を制御することによる伸縮変形で前記弁体を駆動して前記流体通路の開閉を切り替えるように構成したバルブ装置において、
前記収縮型高分子ゲルアクチュエータは、
下方から順に、第１絶縁体シート、前記複数の陰極を形成する陰極シート、第２絶縁体シート、前記高分子ゲルを形成する第１高分子ゲルシート、前記複数の陽極を形成する陽極シート、及び、前記高分子ゲルを形成する第２高分子ゲルシートを積層することにより構成されるシートと、
前記積層構造の積層方向を軸方向とする円柱状に伸びる絶縁棒と、
前記絶縁棒の一方の端に固定される第１電極板と、
前記絶縁棒の他方の端に移動可能に取り付けられた第２電極板と
を具備し、
前記第１電極板と前記第２電極板の間で、前記絶縁棒を中心に、前記シートの一側端を内側にして、該シートを螺旋状に積層することにより、前記積層構造が形成されることを特徴とする、バルブ装置。
【請求項２】
前記第１電極板及び前記第２電極板は、それぞれ、その上面に、中心から所定の外形位置を起点とする螺旋状の傾斜面を備え、前記傾斜面の最低位置と最高位置の差が前記シートの積層方向の高さ以上とするように構成され、且つ、前記第２電極板が前記第１電極板と回転対称に位置することを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
【請求項３】
前記積層構造の一端において、前記陰極シートの端部を前記第１電極板に電気的に接着する一方、前記陽極シートの端部を該第１電極板から離れて位置させ、且つ、
前記積層構造の他端において、前記陽極シートの端部を前記第２電極板に電気的に接着する一方、前記陰極シートの端部を該第２電極板から離れて位置させるように構成することを特徴とする請求項１又は２に記載のバルブ装置。
【請求項４】
前記シートは、前記内側となる一側端とは反対側の側端から略垂直に入った１以上の切り込みを有し、
前記シートを螺旋状に積層したときに、前記積層構造の外周側面に、前記１以上の切り込みにそれぞれ対応して、該積層構造の積層方向に沿う直線状の切り込み部が形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバルブ装置。
【請求項５】
前記シートは、その最下部に積層される前記第１絶縁体シートの側端が、前記積層構造の外周側面からはみ出すように形成され、前記はみ出す部分を用いて、該積層構造の外周側面をシールするように構成されることを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される自動変速機などの油圧機器の油圧制御に用いて好適なバルブ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載した自動変速機において変速制御用の作動油の流通路を切り替えるためのバルブ装置として、収縮型高分子ゲルアクチュエータを備えたバルブ装置があった。この種のバルブ装置は、例えば、特許文献１に示すように、油路を開閉する弁体と、複数の平板状の陰極板と複数のメッシュ状の陽極板とを交互に積層し、各陰極板と各陽極板との間に高分子ゲルを挟み込んだ収縮型高分子ゲルアクチュエータと、を備える。収縮型高分子ゲルアクチュエータは、電圧印加により陰極板と陽極板との間に挟み込まれたゲルが陽極板の方に移動し、メッシュ状の隙間に入り込むことにより、積層方向の高さ寸法が小さく（薄く）なるように構成されている。交互に積層された陰極板と陽極板との間に高分子ゲルを挟み込む構造を複数層重ね合わせることより、収縮型高分子ゲルアクチュエータの変位量を増している。バルブ装置は、かかる収縮型高分子ゲルアクチュエータに印加する電圧を制御することにより収縮型高分子ゲルアクチュエータを伸縮変形し、その伸縮変形により弁体を駆動して、油路の開閉を切り替える構造である。
【０００３】
特許文献１に記載の収縮型高分子ゲルアクチュエータでは、複数の陰極板と複数の陽極板それぞれが配線部で連結されて一体に形成されており、配線部にて一体形成された陰極板及び陽極板を折り畳むことで、上述した、交互に積層された陰極板と陽極板との間に高分子ゲルを挟み込む積層構造を達成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５９０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の収縮型高分子ゲルアクチュエータは、折り畳みにより積層構造を達成しているため、積層数が多い場合に組立性が悪く、組立精度も落ちるという問題がある。また、従来の積層構造では、電極と高分子ゲルがそれぞれ独立しているので、部品点数が多い。そのために、組立性が悪く、部品コストも嵩むという問題がある。また、複数の陰極板と複数の陽極板それぞれを連結する配線部が折れ部になっているため、この折れ部が長期間の使用によって破損する恐れがある。また、高分子ゲルを薄膜化する際に、その折れ部が強く折れ曲がり、破損する恐れがある。
【０００６】
更に、従来の収縮型高分子ゲルアクチュエータでは、高分子ゲルが外界に対してむき出しであったため、使用環境次第で耐久性が劣化してしまう問題があった。この耐久性劣化の問題のため、従来の収縮型高分子ゲルアクチュエータの使用環境が制限されていた。例えば、高分子ゲルは、オイルに浸されると性能が劣化してしまうので、従来の収縮型高分子ゲルアクチュエータは、オイル中で使用できなかった。また、従来の収縮型高分子ゲルアクチュエータでは、電圧印加時に高分子ゲルに電流が流れるため、酸化還元反応により高分子ゲルの性能が劣化するという問題があった。高分子ゲルが劣化すると、収縮型高分子ゲルアクチュエータの性能が悪化する。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、収縮型高分子ゲルアクチュエータの組立性向上、コスト低減、及び、耐久性向上を図ることができるバルブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明は、流体が流通する流体通路（２１）と、該流体通路（２２）を開閉するための弁体（３１）と、複数の平板状の陰極（１２）と複数のメッシュ状の陽極（１５）とを交互に積層し、各陰極（１２）と各陽極（１５）の間に高分子ゲル（１４，１６）を挟み込んだ積層構造（２０）を有する収縮型高分子ゲルアクチュエータ（１０）と、を備え、前記収縮型高分子ゲルアクチュエータ（１０）に印加する電圧を制御することによる伸縮変形で前記弁体（３１）を駆動して前記流体通路（２１）の開閉を切り替えるように構成したバルブ装置（１）において、前記収縮型高分子ゲルアクチュエータ（１０）は、下方から順に、第１絶縁体シート（４１）、前記複数の陰極（１２）を形成する陰極板（４２）、第２絶縁体シート（４３）、前記高分子ゲル（１４）を形成する第１高分子ゲル（４４）、前記複数の陽極（１５）を形成する陽極板（４５）、及び、前記高分子ゲル（１６）を形成する第２高分子ゲル（４６）を積層することにより構成されるシート（４０）と、前記積層構造（２０）の積層方向を軸方向とする円柱状に伸びる絶縁棒（１９）と、前記絶縁棒（１９）の一方の端に固定された第１電極板（１７）と、前記絶縁棒（１９）の他方の端に移動可能に取り付けられた第２電極板（１８）とを具備し、前記第１電極板（１７）と前記第２電極板（１８）の間で、前記絶縁棒（１９）を中心に、前記シート（４０）の一側端（Ｌ１）を内側にして、該シート（４０）を螺旋状に積層することにより、前記積層構造（２０）が形成されることを特徴とする。なお、上記の高分子ゲルとしては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ：Polyvinyl Chloride）に可塑材を添加してなるＰＶＣゲルを用いることができる。
【０００９】
本発明によれば、複数の平板状の陰極と複数のメッシュ状の陽極とを交互に積層し、各陰極と各陽極の間に高分子ゲルを挟み込んだ積層構造を有する収縮型高分子ゲルアクチュエータを備えたバルブ装置において、下方から順に、第１絶縁体シート、陰極シート、第１高分子ゲルシート、陽極シート、及び、第２高分子ゲルシートを積層して構成されるシートを、螺旋状に積層するだけで、収縮型高分子ゲルアクチュエータの積層構造を形成できるので、収縮型高分子ゲルアクチュエータの組立性を向上できる。また、積層構造の積層数を増すためには、シートを螺旋状に巻く巻数を増やすだけでよく、これは例えばシートの長さを長くすることなどにより簡単に実現できる。従って、積層数の増加への対応も容易である。また、積層数が増えても部品が増えない。また、積層構造が一枚のシートを螺旋状に積層するだけで実現できるので、部品点数を削減できる。従って、収縮型高分子ゲルアクチュエータの製造コストが低減する。更に、折れ部を設けることなく積層構造を形成できるため、従来技術に対して、収縮型高分子ゲルアクチュエータの耐久性が向上する。本発明にかかるバルブ装置では、弁体を駆動するためのアクチュエータとして、上記構成の収縮型高分子ゲルアクチュエータを備えたことで、従来のバルブ装置と比較して、組立性向上、低コスト化及び耐久性向上を図ることができる。
【００１０】
また、上記のバルブ装置に備わる収縮型高分子ゲルアクチュエータの積層構造は、第１高分子ゲルシート及び第２高分子ゲルシートが第１絶縁体シートと第２絶縁体シートにより挟み込まれるように構成されるので、第１高分子ゲルシート及び第２高分子ゲルシートを電極から絶縁できる。従って、高分子ゲルの性能が劣化することを電圧印加により抑制し、収縮型高分子ゲルアクチュエータの耐久性を向上することができる。
【００１１】
更に、上記のバルブ装置では、シートは、その最下部に積層される第１絶縁体シートの側端が、積層構造の外周側面からはみ出すように形成され、そのはみ出す部分を用いて、該積層構造の外周側面をシールするように構成してもよい。この構成により、高分子ゲルを外界から遮断できる。これにより、例えばオイル環境下など、従来は収縮型高分子ゲルアクチュエータを使用できなった環境下における、収縮型高分子ゲルアクチュエータの耐久性を向上することができる。収縮型高分子ゲルアクチュエータの耐久性が使用環境に影響され難いので、収縮型高分子ゲルアクチュエータの使用環境を選ばなくなる。
【００１２】
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかるバルブ装置によれば、従来のバルブ装置と比較して、組立性向上、低コスト化及び耐久性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかるバルブ装置に備わる収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータを示す側面図。
【図２】（ａ）は、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータの積層構造を形成するシートを展開した状態を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）に示すシートを矢印Ａから見た上面図。
【図３】シートを螺旋状に積層し、そして収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータを形成する手順を説明する図であって、（ａ）はシート巻き開始前の状態を示す斜視図、（ｂ）はシートを螺旋状に巻き付けた状態を示す斜視図、（ｃ）は螺旋状に巻いたシートに第２電極板を載せた状態を示す斜視図。
【図４】図３（ｂ）の状態を上から見た図であり、（ａ）はシートに切り込みがない場合、（ｂ）及び（ｃ）はシートに切り込みがある場合を示す。
【図５】第１及び第２電極板の詳細構成例を説明する図であって、（ａ）は電極板の上面図、（ｂ）は電極板の側面図。
【図６】収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータの外周をゴムシートによりシールした状態を示す側面図。
【図７】本発明の一実施形態にかかるバルブ装置を示す図。
【図８】図１のバルブ装置の動作を説明するための図で、（ａ）は、油路が閉じられた状態を示す図、（ｂ）は、油路が開かれた状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態に係るバルブ装置に具備される収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ（収縮型高分子ゲルアクチュエータ）１０について説明する。図１は、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０を示す側面図である。収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０は、複数の陰極部１２と複数の陽極部１５を交互に積層して、各陰極部１２と各陽極部１５の間に第１及び第２ＰＶＣゲル（高分子ゲル）１４，１６を挟み込んだ積層構造２０と、積層構造２０の一方の端２０ａにおいて陰極部１２の端部１２ａと電気的に接着する第１電極板１７と、積層構造２０の他方の端２０ｂにおいて陽極部１５の端部１５ｂと電気的に接着する第２電極板１８と、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の中心を下まで貫通する絶縁棒１９とから構成される。本実施形態の積層構造２０は、下記図２に示すシートを、螺旋状に積層することにより、形成される。また、本実施形態の積層構造２０では、各ＰＶＣゲル１４，１６と各陰極部１２の間に、第１絶縁体１１、第２絶縁体１３が介在しており、この第１絶縁体１１及び第２絶縁体１３がＰＶＣゲル１４，１６を電極から絶縁している。
【００１６】
図２（ａ）は、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の積層構造２０を形成するためのシートを展開した状態を示す図であり、図２（ｂ）は、（ａ）のシートを矢印Ａから見た上面図である。シート４０は、図２（ａ）に示す通り、下方から順に、第１絶縁体１１を形成する第１絶縁体シート４１、陰極部１２を形成する陰極シート４２、第２絶縁体１３を形成する第２絶縁体シート４３、第１ＰＶＣゲル１４を形成する第１ＰＶＣゲルシート４４、陽極部１５を形成する陽極シート４５、第２ＰＶＣゲル１６を形成する第２ＰＶＣゲルシート４６を積層することにより、形成される。各シート部材４１、４２、４３、４４、４５及び４６は、それぞれ長方形状の外形を有する。また、シート４０の厚さＴは、積層された各シート部材４１、４２、４３、４４、４５及び４６の厚さの合計で表される。
【００１７】
第１及び第２ＰＶＣゲルシート４４，４６は、シート状に形成されたポリ塩化ビニル（ＰＶＣ：Polyvinyl Chloride）に可塑材を添加してなるＰＶＣ（高分子）ゲルにより構成され、互いに同じ外形寸法を持つ。陰極シート４２は、薄板状に形成された金属箔シートにより構成される。陽極シート４５は、その全体が縦横に交差する微細な金属メッシュシートにより構成される。陰極シート４２及び陽極シート４５の四辺の長さは、第１及び第２ＰＶＣゲルシート４４，４６の四辺の長さと同じ又は略同じである。また、第１及び第２絶縁体シート４１，４３は、絶縁体物質をシート状に形成した部材であり、例えばゴムシートにより構成される。
【００１８】
シートの長手方向（図２（ａ）の左右方向）について、陰極シート４２と陽極シート４５は、それぞれの端部をＰＶＣゲルシート４４，４６と揃えずに、交互にずらして積層される。すなわち、陰極シート４２は、図２（ａ）に示すように、その左端がＰＶＣゲルシート４４，４６の端よりもシート４０の外側（左側）にはみ出すようにずらして積層され、その右端がＰＶＣゲルシート４４，４６の端よりもシート４０の内側に入り込む。一方、陽極シート４５は、その右端がＰＶＣゲルシート４４，４６の端よりもシート４０の外側（右側）にはみ出すように、ずらして積層され、その左端がＰＶＣゲルシート４４，４６の左端よりもシート４０の内側に入り込む。これらＰＶＣゲルシート４４，４６から外側にはみ出す部分が、それぞれ、陰極シート４２を第１電極板１７に接着するのりしろ、及び、陽極シート４５を第２電極板１８に接着するのりしろになる。陰極シート４２と陽極シート４５をＰＶＣゲルシート４４，４６に対して左右交互にずらして積層することにより、電極板１７，１８と電気的に接着する時にショートすることを防止できる。
【００１９】
図２（ａ），（ｂ）において、シート４０の一側端Ｌ１（図で手前に描かれた長辺）が、シート４０を螺旋状に巻いたときにＰＶＣゲルアクチュエータ１０（積層構造２０）の内側に位置する側端とすると、シート４０は、各シート部材４１、４２、４３、４４、４５及び４６を、側端Ｌ１で揃えて積層されるとよい。また、シート４０の他方の側端Ｌ２（図２で奥に描かれた長辺）は、シート４０を螺旋状に巻いたときにＰＶＣゲルアクチュエータ１０（積層構造２０）の外周側面となる。
【００２０】
最下部の第１絶縁体シート４１の幅Ｗ２は、ＰＶＣゲルシート４４，４６の幅Ｗ１よりも、シート４０の厚さＴ程度大きく形成されている。一例として、第１絶縁体シート４１の幅Ｗ２は、シート４０の厚さＴと同じ又は略同じ分だけ、幅Ｗ１よりも大きく形成される。各シート部材４１、４２、４３、４４、４５及び４６を側端Ｌ１で揃えているので、図２（ｂ）に示すように、第１絶縁体シート４１だけシート４０の側端Ｌ２からはみ出す。なお、最下部の第１絶縁体シート４１以外の各シート部材は、全てＰＶＣゲルシート４４，４６の幅Ｗ１と同じ又は略同じ幅に形成されてよい。
【００２１】
一実施形態として、シート４０は、図２（ａ）において点線で示すように、側端Ｌ２から、シート長手方向に対して略垂直に伸びる複数の切り込み４８を具備してよい。複数の切り込み４８は等間隔に形成されるとよい。シート４０を構成するシート部材の強度が不十分な場合、シート４０を螺旋状に積層したときに、シート４０の一部又は全部がちぎれてしまう恐れがある。シート４０に切り込み４８を入れておけば、シート４０を螺旋状に巻いたときにシート４０が破損することを防止できる。シート４０に切り込み４８を入れる構成では、ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の内側となる側端Ｌ１において、陰極シート４２及び陽極シート４５の側端を、それぞれ、例えば折り曲げ加工などにより、厚く形成するとよい。なお、シート４０の切り込み４８は、入れないほうが望ましい。
【００２２】
次に、図３を参照して、シート４０を螺旋状に積層して、ＰＶＣゲルアクチュエータ１０を形成する手順を、説明する。なお、図３では、説明の便宜上、第１電極板１７及び第２電極板１８の詳細構成、第１絶縁体シート４１のはみ出し部分、及び、シート４０の切り込み４８を、省略して表示している。まず、図３（ａ）に示す通り、第１電極板１７上面の中心位置に絶縁棒１９を略垂直に固定する。第１電極板１７は、略円柱状の外形を有する導電性物質である。絶縁棒１９は、積層構造２０の積層方向を軸方向とする円柱状の外形を有する絶縁性物質である。次に、図３（ｂ）に示すように、第１電極板１７の上面に、絶縁棒１９を中心として、反時計回り方向にシート４０を巻き付けることにより、シート４０を螺旋状に積層する。シート４０の巻き付け（積層）は、陰極シート４２をはみ出させた端部（図２参照）を起点にして、開始する。また、シート４０の巻き付けは、シート４０の側端Ｌ１（図２参照）が、螺旋の内側に位置するように、行われる。シート４０を１周巻く毎に、第１電極板１７に対して略垂直に上昇する方向へ、シート４０が１層分ずつ積み重なる。こうして、積層構造２０が形成される。積層構造２０の積層数は、シート４０の巻数により規定される。従って、積層構造２０の積層数を増やすためには、シート４０の長辺（側端Ｌ１，Ｌ２）を長くするだけでよい。また、積層構造２０の径は、シート４０の短辺（幅Ｗ１）に対応する。
【００２３】
図４は、図３（ｂ）に示す状態を上から見た図である。シート４０に切り込みを入れない理想的な実施形態では、積層構造２０は、上から見ると、図４（ａ）に示すように、円形状の外形を有する。これに対して、シート４０に複数の切り込み４８を入れた場合には、積層構造２０の外周側面には、シート４０の積層方向に延びる直線状の切り込み４８が複数形成される。これら切り込み４８は、図４（ｂ）に示すように、積層構造２０の外周方向に沿って、放射状に並ぶ。切り込み４８の数は、図４（ｃ）に示すように、シート４０の強度が不足する程度に応じて、適宜増やしてよい。
【００２４】
図３に戻ると、シート４０の全体を巻き付け終えた後、図３（ｃ）に示すように、螺旋状に積層されたシート４０（積層構造２０）の上に、第２電極板１８を載せる。こうして、ＰＶＣゲルアクチュエータ１０が完成する。第２電極板１８は、略円柱状に形成された導電性物質であり、第１電極板１７と同一形状で構成される。第２電極板１８は、その中心を絶縁棒１９が貫通し、貫通させた絶縁棒１９に対して移動可能となるように取り付けられる。すなわち、絶縁棒１９は、ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の中心を下まで貫通し、その上端が第２電極板１８から突出する。第１電極板１７は絶縁棒１９と固定されるが、第２電極板１８は絶縁棒１９と固定されない。従って、ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の動作時には第１電極板１７が不動である一方、第２電極板１８は、ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の伸縮変形に伴い移動する。なお、シート４０の巻き付け方向は、絶縁棒１９を中心とする回転でさえあれば、どの方向でもよく、例えば時計回り方向でもよい。
【００２５】
次に、図５を参照して、第１電極板１７及び第２電極板１８の詳細構成例を説明する。図５（ａ）は電極板の上面図、図５（ｂ）は側面図である。図４（ａ）に示す通り、電極板１７，１８の上面は、その中心から所定の外径位置を起点として、螺旋状に傾斜面６０を有する。すなわち、電極板１７，１８は、その上面に、略中心から外径に直交する向きに伸び、且つ、略垂直に立ち上がる段差６１を有し、その段差６１の最低位置から最高位置を、螺旋状に延びる傾斜面６０でつなぐように構成される。段差６１の高さは、シート４０の厚さＴ以上になるように形成されるとよい。一例として、段差６１は、シート４０の厚さＴと同じ又は略同じ高さを有する。
【００２６】
第１電極板１７と第２電極板１８は、図１に示すように、それぞれの傾斜面６０が対向するように配置される。すなわち、第２電極板１８は、第１電極板１７と回転対称に位置される。そして、シート４０の巻き付け起点（積層構造２０の一方の端２０ａ）において、シート４０から外側にはみ出した陰極シート４２の端部（図１の符号１２ａ）が第１電極板１７の段差６１に電気的に接着される一方、陽極シート４５の端部（図１の符号１５ａ）はショートしないように第１電極板１７から少し離れた位置から始まる。これに対して、シート４０の巻き付け終端（積層構造２０他方の端２０ｂ）において、シート４０から外側にはみ出した陽極シート４５の端部（図１の符号１５ｂ）が第２電極板１８の段差６１に電気的に接着される一方、陽極シート４５の端部（図１の符号１５ａ）はショートしないように第２電極板１８から少し離れた位置で終わる。また、積層構造２０の両端部の層（図１において最下層と最上層）は、図１に示すように、それぞれ傾斜している。第１電極板１７及び第２電極板１８に具わる傾斜面６０の高低差（段差６１）がシート４０の厚さＴ以上であるため、この積層構造２０の上下面の傾斜を、傾斜面６０により相殺できる。従って、第１電極板１７及び第２電極板１８を、積層構造２０に対して略水平に（積層方向に対して略垂直に）設置できる。
【００２７】
図６は、ＰＣＶゲルアクチュエータ１０の積層構造２０の外周全体をシールした状態を示す側面図である。本実施形態では、前述の通り、第１絶縁体シート４１の幅Ｗ２は、シート４０の幅Ｗ１よりもシート４０の厚さＴ程度大きいので、積層構造２０の外周側面から、第１絶縁体シート４１の側端がはみ出す。このはみ出した部分を折り上げることにより、螺旋状に積層されたシート４０の１層分ずつ、積層構造２０の外周をシールできる。そして、このはみ出した部分の折り上げを、積層構造２０の外周全体にわたり行うことにより、図６において符号８０で示すように、ＰＣＶゲルアクチュエータ１０の積層構造２０の外周全体を、第１絶縁体シート４１によってシールできる。シールは、第１絶縁体シート４１を積層構造２０の外周にぴったり密着させないように行われるとよい。積層構造２０の外周全体をシールすることにより、ＰＶＣゲル１４，１６を外界と遮断できる。これにより、ＰＣＶゲルアクチュエータ１０は、例えばオイル中など、ＰＶＣゲルにとって過酷な環境中でも、使用できるようになる。
【００２８】
次に、本実施形態のＰＶＣゲルアクチュエータ１０の動作を説明する。図１に示す通り、第１電極板１７はＰＶＣゲルアクチュエータ１０の動作電源７０の陰極と接続し、第２電極板１８は動作電源７０の陽極と接続する。収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０に、所定の電圧を印加すると、陰極部１２と陽極部１５との間に挟み込まれたＰＶＣゲル１４，１６が陽極部１５の方に移動する。その際、陽極部１５がメッシュ状になっていることで、ＰＶＣゲル１４，１６が変形してメッシュ状の隙間に入り込む。これにより、積層構造２０の積層方向の高さ寸法が収縮する。このとき、絶縁棒１９に固定されている第１電極板１７は不動である一方、絶縁棒１９に固定されていない第２電極板１８は第１電極板１７に接近する方向に移動する。したがって、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の積層方向の高さ寸法が、電圧を印加していない状態と比較して小さく（薄く）なる。その一方で、電圧の印加を停止するとＰＶＣゲル１４，１６が元の状態に復帰するので、積層構造２０の積層方向の高さが元の寸法に戻る。これに伴い第２電極板１８が第１電極板１７から離間する方向に移動するので、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の積層方向の高さ寸法は元の寸法に戻る。なお、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の基本的な構成及びその動作については、「山野美咲，小川尚希，橋本稔，高崎緑，平井利博：収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータの構造と駆動特性，日本ロボット学会誌  vol.27  No.7，pp.718〜724,2009」などに開示されている。
【００２９】
図７は、前述した収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０を具備するバルブ装置の一例を示す。バルブ装置は、車両に搭載される自動変速機において変速制御用の作動油の流通を制御するために用いて好適なバルブ装置である。このバルブ装置１は、作動油が流通する油路２１と、該油路２１を開閉するためのボール弁（弁体）３１と、ボール弁３１を駆動するための収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０と、ボール弁３１及び収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０を収容したケース（バルブボディ）５０とを備えて構成されている。
【００３０】
ケース５０の本体部５１は、外ケース５３と内ケース５５の二重構造になっており、内ケース５５の内部には、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０を収容するための円筒状の収容部５６が形成されている。収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０とボール弁３１との間には、プランジャ３３が介在している。プランジャ３３は、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の可動端である第２電極板１８に当接する当接部３４と、該当接部３４からボール弁３１側に向かって突出形成された棒状のニードル部３５とを備えており、ニードル部３５の先端がボール弁３１に当接してこれを押圧するようになっている。当接部３４は、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０と対向する面に、第２電極板１８から突出している絶縁棒１９の先端を逃がすための凹部３４ａを備えており、プランジャ３３が、絶縁棒１９の先端に衝突することなく、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の伸縮変形に追従することを可能としている。また、軸部５２内のニードル部３５が収容された箇所には、油路２１からの余剰の作動油を流入させるためのドレン室２６が設けられている。また、ドレン室２６から軸部５２の径方向の両外側に向かってドレンポート２７，２７が開口している。
【００３１】
図７に示すように、収容部５６内のＰＶＣゲルアクチュエータ１０のプランジャ３３と反対側の端部に対向する位置には、係止板５８が設置されている。係止板５８は、ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の端部と内ケース５５の底部５５ａとの間に介在している。係止板５８によって収容部５６内のＰＶＣゲルアクチュエータ１０一端が係止されている。これにより、ＰＶＣゲルアクチュエータ１０は、軸方向が若干圧縮された状態で収容部５６内に設置されており、プランジャ３３及びボール弁３１に対して所定のプリセット荷重を付加した状態で組み付けられている。なお、内ケース５５の底部５５ａには、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０に給電するための外部端子（図示せず）が接続される端子部５９が設けられている。
【００３２】
本実施形態のバルブ装置１では、上記のような、電圧印加時に積層方向の高さ寸法が、電圧を印加していない状態と比較して小さく（薄く）なるという特性を有する収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０を用いてボール弁３１を駆動することで、油路２１の開閉を切り替えるようになっている。図８は、バルブ装置１の動作を説明するための図で、同図（ａ）は、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０への電圧の非印加時に油路２１が閉じられた状態を示す図、同図（ｂ）は、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０への電圧の印加時に油路２１が開かれた状態を示す図である。
【００３３】
すなわち、図８（ａ）に示す収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０への電圧の非印加時には、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０からプランジャ３３及びボール弁３１にかかっているプリセット荷重によって、ボール弁３１が油路２１内の弁座部２４に着座している。これにより、油路２１が閉止された状態になっている。その一方で、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０に電圧を印加すると、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の積層方向の高さ寸法が小さくなる。したがって、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０からプランジャ３３及びボール弁３１に掛かっているプリセット荷重が解除されるので、流入ポート２２内の作動油の油圧で、ボール弁３１が弁座部２４から離間する方向に移動する。これにより、弁座部２４からボール弁３１が離間して油路２１が開かれる。なお、その状態で収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０への電圧の印加を停止すると、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０が元の形状に復帰することで、図８（ａ）に示すように、プリセット荷重によってボール弁３１が弁座部２４に着座して油路２１が閉止される。このように、バルブ装置１に内蔵された収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０が電圧の印加の有無に応じて伸縮することで、バルブ装置１内の油路２１の開閉が切り替えられる。
【００３４】
なお、本実施形態のバルブ装置１では、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０に印加する電圧の具体的な設定値は、ボール弁３１を駆動するために必要な発生力（荷重）を考慮して決定するとよい。また、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０におけるＰＶＣゲル１４，１６の積層数、すなわち、積層構造２０の積層数は、油路２１を開閉するために必要なボール弁３１の変位量（移動量）を考慮して決定するとよい。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態のバルブ装置１は、複数の平板状の陰極部１２と複数のメッシュ状の陽極部１５を交互に積層して、各陰極部１２と各陽極部１５の間に第１及び第２ＰＶＣゲル１４，１６を挟み込んだ積層構造２０を有する収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０を備えている。そして、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０を伸縮変形させることによってボール弁３１を駆動して、油路２１の開閉を切り替えるように構成している。そのうえで、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の積層構造２０は、第１電極板１７と第２電極板１８の間で、絶縁棒１９を中心にして、シート４０を、螺旋状に積層することにより、形成されており、且つ、このシート４０は、下方から順に、第１絶縁体シート４１、陰極シート４２、第２絶縁体シート４３、第１ＰＶＣゲルシート４４、陽極シート４５、第２ＰＶＣゲルシート４６を積層することにより、形成される。
【００３６】
このように、本実施形態のバルブ装置１では、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の積層構造２０が、下方から順に、第１絶縁体シート４１、陰極シート４２、第２絶縁体シート４３、第１ＰＶＣゲルシート４４、陽極シート４５、第２ＰＶＣゲルシート４６を積層したシート４０を、螺旋状に積層するだけで形成できる。したがって、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０を備えたバルブ装置１の組立性向上、低コスト化、及び、耐久性向上を図ることができる。
【００３７】
また、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の積層構造２０は、第１及び第２ＰＶＣゲルシート４４，４６が第１及び第２絶縁体シート４１，４３により挟み込まれるように構成されるので、収縮型高分子ゲルアクチュエータ１０のＰＶＣゲル１４，１６を電極から絶縁できる。従って、電圧印加によってＰＶＣゲルが劣化することを抑制し、収縮型高分子ゲルアクチュエータ１０の耐久性を向上することができる。
【００３８】
更に、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０は、第１絶縁体シート４１のはみ出した部分を用いて、積層構造の外周側面をシールするように構成される。この構成によって、収縮型高分子ゲルアクチュエータ１０のＰＶＣゲル１４，１６を外界から遮断できる。これにより、例えばオイル環境下など、従来は収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータを使用できなった環境下における、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０の耐久性を向上することができる。これにより、例えば収縮型高分子ゲルアクチュエータ１０をオイル中でも使用できるなど、収縮型高分子ゲルアクチュエータ１０の使用環境の選択肢が広がる。
【００３９】
別の実施形態として、シート４０が第１絶縁体シート４１及び第２絶縁体シート４３を含まないように構成されてもよい。その場合、シート４０は、下方から順に、第１ＰＶＣゲルシート４４、陽極シート４５、第２ＰＶＣゲルシート４６を積層することにより、形成され、このシート４０を、第１電極板１７と第２電極板１８の間で、絶縁棒１９を中心にして、螺旋状に積層することにより、積層構造２０が形成される。この変形例においても、収縮型ＰＶＣゲルアクチュエータ１０を備えたバルブ装置１の組立性向上、低コスト化、及び、耐久性向上を図ることができる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  バルブ装置、１０  収縮型高分子ゲルアクチュエータ、１１  第１絶縁体、１２  陰極部、１３  第２絶縁体、１４  第１ＰＶＣ（高分子）ゲル、１５  陽極部、１６  第２ＰＶＣ（高分子）ゲル、１７  第１電極板、１８  第２電極板、１９  絶縁棒、２０  積層構造、４０  シート、４１  第１絶縁体シート、４２  陰極シート、４３  第２絶縁体シート、４４  第１ＰＶＣ（高分子）ゲルシート、４５  陽極シート、４６  第２ＰＶＣ（高分子）ゲルシート、２１  油路、２２  流入ポート、２４  弁座部、２６  ドレン室、２７  ドレンポート、３１  ボール弁、３３  プランジャ、３４  当接部、３５  ニードル部、５０  ケース、５１  本体部、５２  軸部、５３  外ケース、５５  内ケース、５６  収容部、５８  係止板、５９  端子部、６０  傾斜面、６１  段差、７０  動作電源
【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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