(57)【要約】【課題】実用性を有する動きを行わせることができるものとする。【解決手段】絶縁性伸縮材料からなる伸縮部の両面に導電性伸縮材料からなる電極を配した電歪ポリマーアクチュエータである。電極間方向と平行する方向の一方の側面に可撓性を有する金属薄板を貼り合わせている。金属薄板が伸縮しないことから、ユニモルフ型で屈曲動作を得ることができる。【選択図】図１
2006204099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性伸縮材料からなる伸縮部の両面に導電性伸縮材料からなる電極を配した電歪ポリマーアクチュエータであって、電極間方向と平行する方向の一方の側面に可撓性を有する金属薄板を貼り合わせていることを特徴とする電歪ポリマーアクチュエータ。
【請求項２】
金属薄板の両面に夫々アクチュエータを貼り合わせていることを特徴とする請求項１記載の電歪ポリマーアクチュエータ。
【請求項３】
電極間方向に電極を介して複数の伸縮部を積層していることを特徴とする請求項１または２記載の電歪ポリマーアクチュエータ。
【請求項４】
リング状の伸縮部の外周側と内周側とに電極を配しているとともに径方向において電極を介して伸縮部を積層していることを特徴とする請求項１または２記載の電歪ポリマーアクチュエータ。
【請求項５】
三角形状に積層したものを複数個略円形に並べていることを特徴とする請求項４記載の電歪ポリマーアクチュエータ。
【請求項６】
電極及び伸縮部を渦巻き状としていることを特徴とする請求項１または２記載の電歪ポリマーアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電歪ポリマーを用いたアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超小型機器に用いるアクチュエータとして、圧電素子を用いたものと電歪ポリマーを用いたものとが知られている。前者は厚み方向に分極処理を行ったシート状の圧電材料の両面に導電性伸縮材料からなる電極を配して、圧電逆効果により伸縮させるものであり、分極方向と同極性の電圧の印加によって分極方向に伸び、直交方向に縮む性質を有している。後者はシリコンゴムやアクリル等のシート状の絶縁性伸縮材料からなる伸縮部の両面に導電性伸縮材料からなる電極を配して、誘電分極によって延伸させるもので、電圧の印加時、電極間方向に縮み、直交する方向に伸びる性質を有している。
【０００３】
圧電素子を用いたアクチュエータは、特開昭５９−２０００８１号公報などに示されているように、ダイヤフラムポンプのダイヤフラム駆動用等として実用化されているが、後者は電圧印加時の動きの管理が困難である上に、電圧印加時の伸縮量が小さかったり発生力が小さいことなどから、未だ実用化されるに至っていない。
【特許文献１】特開昭５９−２０００８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、実用性を有する動きを行わせることができる電歪ポリマーアクチュエータを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明に係る電歪ポリマーは、絶縁性伸縮材料からなる伸縮部の両面に導電性伸縮材料からなる電極を配した電歪ポリマーアクチュエータにおいて、電極間方向と平行する方向の一方の側面に可撓性を有する金属薄板を貼り合わせていることに特徴を有する。
【０００６】
金属薄板が伸縮しないことから屈曲動作を得ることができるユニモルフ型のアクチュエータを得ることができる。
【０００７】
金属薄板の両面に夫々アクチュエータを貼り合わせてもよく、この場合はバイモルフ型のアクチュエータとすることができ、屈曲動作の可動範囲を拡大することができる。
【０００８】
電極間方向に電極を介して複数の伸縮部を積層したものを用いてもよく、積層していることによって低印加電圧で高出力を得ることができる。
【０００９】
また、リング状の伸縮部の外周側と内周側とに電極を配しているとともに径方向において電極を介して伸縮部を積層しているものを用いてもよい。低印加電圧で高出力を得ることができるほか、自駆動型のダイヤフラムとして好適に利用することができる。
【００１０】
さらには三角形状に積層したものを複数個略円形に並べたり、電極及び伸縮部を渦巻き状としても、低印加電圧で高出力を得ることができ、自駆動型のダイヤフラムとして好適に利用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、
ユニモルフ型で屈曲動作を得ることができるアクチュエータを得ることができるものであり、また金属薄板の存在で微小変位の拡大効果が得られるために、アクチュエータとして実用性のあるものを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、図１において、図中２はシリコンゴムやアクリル等の絶縁性伸縮材料からなる伸縮部、３は導電性伸縮材料からなる電極であり、一対の電極３，３を両端に設けた伸縮部２の側面を金属薄板４に貼り合わせている。
【００１３】
この場合、電極３，３間に電圧を印加した時、伸縮部２は電極３，３間の方向において縮もうとするのに対して、金属薄板４は縮まないために、図に示すように、アクチュエータ１は金属薄板４を撓ませる（屈曲させる）ユニモルフ構造となっている。また印加電圧値に応じて屈曲変位量を変えることができる。
【００１４】
図２に示すように、金属薄板４の両面に夫々アクチュエータ１，１を貼り合わせてバイモルフ構造とすれば、いずれのアクチュエータ１に電圧を印加するかによって、屈曲方向を変えることができるものであり、結果的に屈曲運動の可動範囲を大きくすることができる。
【００１５】
図３に他例を示す。ここで示したアクチュエータ１は、多数の径の異なるリング状伸縮部２を同心円状に形成しており、これら伸縮部２の間に夫々リング状の電極３を介在させるとともに、最外周面と最内周面にもリング状の電極３を配して、各伸縮部２の内周側と外周側とに夫々電極３が位置するようにしてある。そして図４に示すように、一つおきの電極３を直流電源のプラス側に、残る電極３を直流電源のマイナス側に接続している。
【００１６】
このように形成したアクチュエータ１は電極３，３間に電圧を印加すれば、図４(b)及び図５(b)に示すように、電極３，３間方向である径方向Ｘにおいて縮むとともに、直交する方向である軸方向Ｙに伸びる。このようなアクチュエータ１の片面に金属薄板４を貼り合わせたものでは、低印加電圧で高出力を得ることができる。また、このような構造とする場合、金属薄板４を含めたアクチュエータ１は、自駆動型のダイヤフラムとして用いることができる。
【００１７】
なお、このような積層型で多数のリング状の電極３が同心円状に並ぶものでは、図１３に示すように、アクチュエータ１の一面における一つおきの電極３の縁に絶縁性柔軟材料７を塗布するとともに、アクチュエータ１の他面において他の電極の縁に絶縁性柔軟材料７を塗布し、その後、図１４に示すようにアクチュエータ１の軸方向両面に導電性伸縮材料８を塗布して外部電極とするとよい。
【００１８】
積層型とする場合、図６に示すように、複数個の三角形状のアクチュエータ１を並べて略円形となるようにしてもよい。この場合も低印加電圧で高出力を得ることができるとともに、金属薄板４を含めたアクチュエータ１は、自駆動型のダイヤフラムとして用いることができる。
【００１９】
この他、図７に示すように、伸縮部２及び電極３を渦巻き状にしたものを用いてもよい。なお、電極３が重なる部分については図８に示すように絶縁性柔軟材料７を介在させて絶縁を行っておく。
【００２０】
また、図９に示すように、伸縮部２と電極部３とを交互に並べた短冊状のアクチュエータ１を金属薄板４に貼り合わせたものであってもよく、この場合も図に矢印で示すような屈曲動作を行わせることができ、また図１０に示すように、絶縁性柔軟材料７と導電性柔軟材料８とによって各電極３に電源を接続することができる。
【００２１】
なお、上記のような積層型のアクチュエータ１は、図１１に示すように、円筒状またはシート状の伸縮部２と電極３とを交互に積層した積層体１’を形成し、その後、該積層体１’を積層方向と平行する方向でスライスすることによって、同一特性の多数のアクチュエータ１を効率良く製造することができる。
【００２２】
図１２は同心円状に積層したアクチュエータ１を金属薄板４の片面に貼り合わせたものをダイヤフラムとしているダイヤフラムポンプの一例を示しており、吸気口５１と排気口５２とを備えるとともにこれら吸気口５１及び排気口５２に逆止弁５３，５４を組み付けたベース５に、固着手段５５によって上記ダイヤフラムの周縁を固定することで、ダイヤフラムとベース５とで囲まれたポンプ室５６を形成しており、アクチュエータ１に電圧を印加すれば、ポンプ室５６の内容積が小さくなって吐出口５２から流体の吐出がなされ、アクチュエータ１への電圧を遮断すれば、アクチュエータ１及び金属薄板４の復帰により、吸気口５１からポンプ室５６への吸入がなされる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すもので、(a)(b)は断面図である。
【図２】(a)(b)は同上の他例の断面図である。
【図３】同上の更に他例の斜視図である。
【図４】(a)(b)は同上の断面図である。
【図５】(a)(b)は同上の斜視図である。
【図６】同上の別の例の斜視図である。
【図７】同上の更に別の例の斜視図である。
【図８】同上の外部電極の構成を示す斜視図である。
【図９】同上の他の例の斜視図である。
【図１０】同上の外部電極の構成を示す斜視図である。
【図１１】(a)(b)は同上のアクチュエータの製造法を示す斜視図である。
【図１２】(a)(b)は同上のアクチュエータを用いたダイヤフラムポンプの断面図である。
【図１３】積層型のものにおける外部電極の形成手順を示しており、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【図１４】外部電極の形成手順を示すもので、(a)は斜視図、(b)は断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  アクチュエータ
２  伸縮部
３  電極
４  金属薄板
【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】
2006204099.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2006204099.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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