(57)【要約】【課題】  ＥＲ流体の流動を簡単に制御することができ、マイクロモータやポンプとして適用可能であるとともに、デバイスの超小型化を図ることができ、マイクロマシンへの適用を可能としたＥＲ流体の制御デバイスを提案する。【解決手段】  所定全長の管体１０で形成し、管体１０内をＥＲ流体が流動可能としたＥＲ流体の制御デバイスであって、複数の電極１２を間隔を設けて配置して管壁を形成し、電極１２に電圧を印加して生じる電場を所定方向へ移動させることでＥＲ流体に流動を誘起し、且つ流動を制御する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定全長の管体１０で形成し、管体１０内をＥＲ流体が流動可能としたＥＲ流体の制御デバイスであって、
複数の電極１２を間隔を設けて配置して管壁を形成し、電極１２に電圧を印加して生じる電場を所定方向へ移動させることでＥＲ流体に流動を誘起し、且つ流動を制御することを特徴としたＥＲ流体の制御デバイス。
【請求項２】
軸方向に沿って電極１２を配置した請求項１に記載のＥＲ流体の制御デバイス。
【請求項３】
環状に電極１２を配置した請求項１に記載のＥＲ流体の制御デバイス。
【請求項４】
電極１２に三相電圧を印加する請求項１、２又は３に記載のＥＲ流体の制御デバイス。
【請求項５】
ＥＲ流体が液晶である請求項１、２、３又は４に記載のＥＲ流体の制御デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電場に応じてレオロジー特性が変化するＥＲ流体の制御デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電場を印加することで材料の弾性や粘性等のレオロジー特性が変化する性質はＥＲ（エレクトロ・レオロジー）効果と呼ばれ、このような特性を持つＥＲ流体として、絶縁性の液体に誘電性固体微粒子を分散させた懸濁液や液晶がある。従来、こうしたＥＲ流体のＥＲ効果の発現及びその制御方法としては、一対の平板電極を対向させた平行二平板電極とした構造や、内筒に正、負の一方の電極、外筒に他方の電極を配置した二重円筒構造としたものがある（特開２００３−１１３８１４号公報参照）。
【０００３】
こうしたＥＲ流体の制御方法において、平行二平板電極構造は平板電極に所定の面積を要し、二重円筒構造はその構造上、筒体の微小径化が困難であり、制御デバイスとして超小型化、マイクロデバイス化に限界があった。
【特許文献１】特開２００３−１１３８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明は、所定全長の管体で形成したＥＲ流体の制御デバイスを提案し、ＥＲ流体の流動を簡単に制御することができ、例えば、ＥＲ流体を封入した管体内にロータを設けたマイクロモータとしての適用や、ＥＲ流体の流通路に設け、可動機構部を持たない駆動装置（ポンプ）として機能可能なＥＲ流体の制御デバイスを提案するものである。また、管体の微小径化によってデバイスの超小型化を図ることができ、マイクロマシンへの適用を可能としたＥＲ流体の制御デバイスを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、この発明は、所定全長の管体１０で形成し、管体１０内をＥＲ流体が流動可能としたＥＲ流体の制御デバイスであって、複数の電極１２を間隔を設けて配置して管壁を形成し、電極１２に電圧を印加して生じる電場を所定方向へ移動させることでＥＲ流体に流動を誘起し、且つ流動を制御することを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に記載の構成は、管体１０の管壁を、軸方向に沿って電極１２を配置して形成するものである。
【０００７】
請求項３に記載の構成は、管体１０の管壁を、環状に複数の電極１２を配置して形成するものである。
【０００８】
請求項４に記載の構成は、電極１２に三相電圧を印加してＥＲ流体の流動を制御するものである。
【０００９】
請求項５に記載の構成は、ＥＲ流体として液晶を用いるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のＥＲ流体の制御デバイスは、ＥＲ流体が流動可能とした管体１０の管壁を、複数の電極１２を間隔を設けて配置して形成し、電場を所定方向へ移動させることでＥＲ流体に流動を誘起するもので、電場の移動方向を切り替えてＥＲ流体の流動方向を切り替え、電場強度、電場の移動速度を制御してＥＲ流体の流速、流量を制御するなど、ＥＲ流体の流動を簡単に制御することができる。また、従来の二重円筒構造と異なり、管体１０の微小径化が可能であり、デバイスの超小型化を図り、マイクロデバイスとしてマイクロマシンへの適用が可能である。
【００１１】
また、軸方向に沿った複数の電極１２を配置して管壁を形成すれば、ＥＲ流体に回転流動を誘起し、渦流を生じさせることができる。本構成によれば、電場強度を制御してＥＲ流体の見かけの粘性を可変することにより、ＥＲ流体の軸方向の流速、流量を制御することができる。また、電場強度、電場の移動速度を制御することで、ＥＲ流体の回転流動速度を制御することができ、ＥＲ流体を封入した管体内にロータ（ギア）を設け、電場強度、電場の移動速度の制御でロータの回転数やトルクを制御するマイクロモータなどの応用機器として適用可能である。
【００１２】
また、環状に複数の電極１２を配置して管壁を形成すれば、ＥＲ流体に軸方向に沿った流動を誘起することができる。したがって、本構成によれば、ＥＲ流体の流通路に設けて可動機構部を持たないポンプとして機能することができる。
【００１３】
また、電極１２に三相電圧を印加する構造とすれば、電圧、周波数、三相の順序等を制御することでＥＲ流体の流動を容易に制御することができ、その制御回路を簡単に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下にこの発明の実施の形態を、図面の実施例について具体的に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１から４は、この発明の最初の実施例で、作動原理を説明するための最も基本的な構成である。図に示すように、この制御デバイスは所定全長の管体１０で形成され、管体１０内をＥＲ流体が流動可能としている。管体１０の管壁は、絶縁部１１を挟んで複数の電極１２を配置して形成され、電極１２は間隔を設けて軸方向に沿って並置され、放射状位置に配置されている。
【００１６】
次に、この制御デバイスの作動原理を説明する。
ＥＲ流体として液晶を用い、電極１２に電圧が印加されない状態では、図２に示すように、液晶分子１５は無秩序、不規則の状態である。
【００１７】
図３（イ）は、相対向した位置に位置する隣接した一対の電極（正極、負極）に電圧を印加した状態である。ここで、電圧の印加で生じた電場に従い、図に示すように、液晶分子１５が一部配向する。次に、（ロ）に示すように、正極、負極が時計方向へ隣接した位置の電極１２へ移動するように電圧を印加すると、電場が時計方向へ移動し、液晶分子１５が電場の移動に従って再配向する。さらに、（ハ）、（ニ）に示すように、正極、負極が時計方向へ隣接した位置の電極１２へ順次移動するように電圧を印加すると、液晶分子１５が電場の移動に従って順次再配向する。このようにして、電場を所定方向へ移動すると、液晶分子１５が順次再配向して移動し、その結果、図４に示すように、電場の移動方向（矢印方向）に従って、管体１０内に白抜き矢印方向への回転流動（渦流）が誘起される。
【００１８】
本例において、液晶分子１５の配向の状態（強さ）は電場強度に依存するので、電場強度を制御して液晶の見かけの粘性を可変することができ、この制御デバイスを液晶の流通路に設け、電場強度の制御で液晶の軸方向の流速、流量を可変する制御弁として機能することができる。また、電場強度、電場の移動速度を制御することで、液晶の回転流動速度を制御することができ、液晶を封入した管体１０内にロータを設けて制御デバイスを構成し、電場の移動方向、電場強度、電場の移動速度を制御してロータの回転方向、回転数、トルクを制御するマイクロモータなどの応用機器として適用可能である。
【実施例２】
【００１９】
図５は、この発明の制御デバイスの第２実施例である。本例は、前例と同様に、複数の電極１２を軸方向に沿って配置して管壁を形成するとともに、正極、負極を交番関係として電極１２に電圧を印加したもので、管体１０自体を所定方向へ回転させるものである。図に示すように、電圧の印加で生じた電場に従って液晶分子１５が配向し、この管体１０を時計方向（矢印方向）へ回転させれば、電場が同じく時計方向へ移動し、電場の移動方向に従って、前例と同様にして管体１０内に回転流動を誘起することができる。したがって、管体１０の回転速度を制御することで、液晶の回転流動速度を簡単に制御可能としたものである。
【実施例３】
【００２０】
図６は、この発明の制御デバイスの第３実施例である。本例は、軸方向に沿って絶縁部１１を挟んで６個の電極１２を配置して管壁を形成し、電極１２に２組の三相（ＲＳＴ）電圧を印加する構造としたものである。この制御デバイスは、所定周期で各相が正極、負極が反転して電場を所定方向へ移動させ、前例と同様にして液晶に回転流動を誘起し、電圧、周波数、三相の順序等を制御して回転流動を制御するものである。また、三相電圧を用いることで、その制御回路を簡単に構成可能としたものである。
【実施例４】
【００２１】
図７、８は、この発明の制御デバイスの第４実施例である。図に示すように、本例の制御デバイスも所定全長の管体１０で形成され、管体１０内を液晶が流動可能としている。管体１０の管壁は、環状の電極１２と絶縁部１１を交互に並置し、多数の電極１２を間隔を設けて環状に配置して形成されている。
【００２２】
この制御デバイスは、軸方向に沿って所定の間隔を隔てて隣接した一対の電極（正極、負極）に電圧を印加し、正極、負極が順次右方向へ隣接した位置の電極１２へ移動するように電圧を印加し、電場を順次移動する。このようにして、電場を所定方向へ移動すると、液晶分子１５が順次再配向して移動し、その結果、図８に示すように、電場の移動方向（矢印方向）に従って、管体１０内に白抜き矢印方向への軸方向流動が誘起される。この制御デバイスは、液晶の流通路に設け、電場の移動方向、電場強度、電場の移動速度を制御して軸方向流動の方向、流速、流量を制御することで、可動機構部を持たないポンプとして適用可能である。
【実施例５】
【００２３】
図９は、この発明の制御デバイスの第５実施例である。本例は、前例と同様に、管体１０の管壁を多数の電極１２を環状に配置して形成し、電極１２に順次三相（ＲＳＴ）電圧を印加する構造としたものである。この制御デバイスは、所定周期で各相が正極、負極が反転して電場を所定方向へ移動させ、前例と同様にして液晶に軸方向流動を誘起し、電圧、周波数、三相の順序等を制御して軸方向流動を制御するものである。また、第３実施例と同様に、三相電圧を用いることで、その制御回路を簡単に構成可能としたものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施例の側面図。
【図２】図１中Ａ−Ａ線拡大断面図。
【図３】作動原理を示す説明図。
【図４】作動状態を示す説明図。
【図５】第２実施例の断面図。
【図６】第３実施例の断面図。
【図７】第４実施例の側面図。
【図８】図７中Ｂ−Ｂ線拡大断面図。
【図９】第５実施例の断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１０  管体
１２  電極
【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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【図９】
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