(57)【要約】【課題】動作寿命の長い通路開閉装置を提供する。【解決手段】通路開閉装置は、空気通路５２が形成された枠体５０と、枠体５０に固定され、電圧の印加により屈曲して空気通路５２の開度を調整する板状の高分子アクチュエータ６０と、を備える。高分子アクチュエータ６０は、平坦な形状から一方側へ屈曲した場合と他方側へ屈曲した場合のいずれにおいても空気通路５２の開度が変化する角度で固定されている。これによれば、空気通路５２の開閉を繰り返すと、高分子アクチュエータ６０の一方側への屈曲と他方側への屈曲の両方が繰り返されるので、高分子アクチュエータ６０の形状に癖がつくことを抑制し、動作寿命を長くすることができる。【選択図】図２
2019115209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通路開閉装置であって、
空気通路（５２）が形成された枠体（５０）と、
前記枠体に固定され、電圧の印加により屈曲して前記空気通路の開度を調整する板状の高分子アクチュエータ（６０）と、を備え、
前記高分子アクチュエータは、平坦な形状から一方側へ屈曲した場合と他方側へ屈曲した場合のいずれにおいても前記空気通路の開度が変化する角度で固定されている通路開閉装置。
【請求項２】
前記高分子アクチュエータは、電圧が印加されたときに内部の陽イオンおよび陰イオンの両方がマイナス側の電極層へ移動する電気浸透流によって屈曲する構成とされている請求項１に記載の通路開閉装置。
【請求項３】
前記高分子アクチュエータは、
電解質層（６３）と、前記電解質層を挟む２つの電極層（６１、６２）と、を備えており、
前記２つの電極層のうち一方の電極層に正電圧が印加されるとともに他方の電極層が接地電位とされて一方側に屈曲することと、該一方の電極層が接地電位とされるとともに該他方の電極層に正電圧が印加されて他方側に屈曲することによって、前記空気通路を開閉させる請求項１または２に記載の通路開閉装置。
【請求項４】
前記空気通路を開状態から閉状態にするとき、および、前記空気通路を閉状態から開状態にするときに、前記２つの電極層に印加される電圧の極性が１０ｍｓｅｃ以上の時間をかけて反転される請求項３に記載の通路開閉装置。
【請求項５】
前記空気通路を開状態にするときに前記高分子アクチュエータに印加される電圧と、前記空気通路を閉状態にするときに前記高分子アクチュエータに印加される電圧の絶対値が等しくされている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の通路開閉装置。
【請求項６】
前記枠体には、前記高分子アクチュエータを差し込むための凹部（５５）が設けられており、
前記高分子アクチュエータは、前記凹部に差し込まれ、前記凹部の内側から前記枠体を弾性力で押すことによって前記枠体に固定されている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の通路開閉装置。
【請求項７】
前記高分子アクチュエータの屈曲を制限するストッパー（５３、５４）を備える請求項１ないし６のいずれか１つに記載の通路開閉装置。
【請求項８】
前記空気通路は複数形成されており、
１つの前記空気通路に対して１つまたは複数の前記高分子アクチュエータが配置されており、
複数の前記空気通路の開度が個別に調整される請求項１ないし７のいずれか１つに記載の通路開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通路開閉装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１では、空気通路が形成された枠体と、電圧が印加されることで変形する高分子アクチュエータとを備え、高分子アクチュエータの変形によって空気通路を開閉する通路開閉装置が提案されている。
【０００３】
この通路開閉装置では、高分子アクチュエータを屈曲させることで空気通路が閉状態になり、高分子アクチュエータを平坦な形状にすることで空気通路が開状態になるように、高分子アクチュエータが固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−６０２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高分子アクチュエータは印加電圧の極性によって屈曲する方向が変化するが、このように高分子アクチュエータを変形させて空気通路を開閉させる通路開閉装置では、高分子アクチュエータの片側への屈曲のみが繰り返される。そのため、高分子アクチュエータの形状に癖がつき、動作寿命が短くなるおそれがある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、動作寿命の長い通路開閉装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、通路開閉装置であって、空気通路（５２）が形成された枠体（５０）と、枠体に固定され、電圧の印加により屈曲して空気通路の開度を調整する板状の高分子アクチュエータ（６０）と、を備え、高分子アクチュエータは、平坦な形状から一方側へ屈曲した場合と他方側へ屈曲した場合のいずれにおいても空気通路の開度が変化する角度で固定されている。
【０００８】
これによれば、高分子アクチュエータが、一方側への屈曲と他方側への屈曲のいずれによっても空気通路の開度が変化する角度で固定されている。そのため、空気通路の開閉を繰り返すと、高分子アクチュエータの一方側への屈曲と他方側への屈曲の両方が繰り返されるので、高分子アクチュエータの形状に癖がつくことを抑制し、動作寿命を長くすることができる。
【０００９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態にかかる空調装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示すエアミックスドアの斜視図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図１に示すエアミックスドアの平面図である。
【図５】図４のV−V断面図である。
【図６】図２に示す高分子アクチュエータの断面図である。
【図７】図６中の領域Ｒの拡大断面模式図である。
【図８】図７に示す電解質層の拡大図である。
【図９】空気通路が閉状態になったときのエアミックスドアの断面図であって、図５に相当する図である。
【図１０】空気通路が開状態になったときのエアミックスドアの断面図であって、図５に相当する図である。
【図１１】第２実施形態におけるエアミックスドアの平面図である。
【図１２】図１１のXII−XII断面図である。
【図１３】空気通路が閉状態になったときのエアミックスドアの断面図であって、図１２に相当する図である。
【図１４】空気通路が開状態になったときのエアミックスドアの断面図であって、図１２に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１２】
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。ここでは、図１に示す車両用の空調装置１０に通路開閉装置を適用した場合について説明する。
【００１３】
空調装置１０は、車両の前方側に配置されている。空調装置１０は、空調ユニット２０を備えている。空調ユニット２０は、車室内の最前部のインストルメントパネルの内側に配置されている。空調ユニット２０は、樹脂製の空調ケース２１を有している。空調ケース２１の内側には、車室内に向かって空気を流す空気通路が形成されている。
【００１４】
空調ケース２１の空気流れ最上流側には、内外気切替箱２２が配置されている。内外気切替箱２２は、内気導入口２２１、外気導入口２２２、および内外気切替ドア２２３を有して構成されている。内気導入口２２１は、空調ケース２１に車室内の空気（すなわち、内気）を導入させる導入口である。外気導入口２２２は、空調ケース２１に車室外の空気（すなわち、外気）を導入させる導入口である。内外気切替ドア２２３は、内気導入口２２１および外気導入口２２２の開口面積を調整するドアである。内外気切替ドア２２３は、内外気切替箱２２の内部に回転自在に支持されている。内外気切替ドア２２３は、図示しないサーボモータによって駆動される。
【００１５】
内外気切替箱２２の空気流れ下流側には、車室内に向かって空気を送風する電動式の送風機２３が配置されている。送風機２３は、例えば、軸流送風機や遠心送風機で構成される。
【００１６】
送風機２３の空気流れ下流側には、蒸発器２４が配置されている。蒸発器２４は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置３０を構成する要素の１つである。冷凍サイクル装置３０は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３１、圧縮機３１から吐出された冷媒を放熱させる凝縮器３２、凝縮器３２から流出した冷媒を減圧させる膨張弁３３、膨張弁３３で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器２４を含んで構成されている。蒸発器２４は、冷媒の蒸発潜熱を利用して送風機２３からの送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。
【００１７】
蒸発器２４の空気流れ下流側には、ヒータコア２５が配置されている。ヒータコア２５は、エンジンＥＧの冷却水であるエンジン冷却水を熱源として蒸発器２４を通過した空気を加熱する加熱用熱交換器である。
【００１８】
空調ケース２１内部におけるヒータコア２５の側方には、蒸発器２４を通過した空気がヒータコア２５を迂回して流れる冷風バイパス通路２６が形成されている。また、蒸発器２４とヒータコア２５との間には、ヒータコア２５を通過させる空気量と冷風バイパス通路２６を通過させる空気量の割合を調整する通路開閉装置としてのエアミックスドア２７が配置されている。エアミックスドア２７は、車室内に吹き出す空気の温度を微調整する温度調整部として機能する。エアミックスドア２７の詳細については後述する。
【００１９】
空調ケース２１の空気流れ最下流側には、車両の前面窓ガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口２１１、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口２１２、乗員の下半身に向けて空調風を吹き出すフット開口２１３が設けられている。各開口２１１〜２１３の空気流れ上流側には、モード切替ドア２８を構成するデフロスタドア２８１、フェイスドア２８２、フットドア２８３が設けられている。各ドア２８１〜２８３は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータによって開閉駆動される。
【００２０】
空調装置１０の各種機器は、制御装置４０によってその作動が制御される。制御装置４０は、プロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部を含むマイクロコンピュータとその周辺回路で構成される。なお、制御装置４０の記憶部は、非遷移的実体的記憶媒体で構成されている。
【００２１】
エアミックスドア２７の詳細について説明する。図２に示すように、エアミックスドア２７は、枠体５０と、枠体５０に固定された板状の高分子アクチュエータ６０とを備えている。
【００２２】
枠体５０は、例えば絶縁性の樹脂等で構成される。枠体５０は、矩形板状の枠体である基部５１を備えている。基部５１の内側は、複数の空気通路５２が形成されるように仕切られている。複数の空気通路５２は、それぞれ基部５１の厚さ方向の両側において矩形状に開口しており、基部５１の長手方向および短手方向にマトリクス状に並んでいる。
【００２３】
なお、図２では、複数の空気通路５２のうち、基部５１の長手方向および短手方向それぞれに３つ並んだ空気通路５２の近傍を図示している。図２において、基部５１の短手方向の一方側に配置された３つの空気通路５２は完全な閉状態とされており、他方側に配置された３つの空気通路５２は完全な開状態とされている。また、短手方向の中央部に配置された３つの空気通路５２は、完全な閉状態でも完全な開状態でもなく、少し開いた状態とされている。
【００２４】
詳細には、空気通路５２は、基部５１と、基部５１にそれぞれ複数配置された壁部５３および壁部５４とによって囲まれた通路とされている。壁部５３は、基部５１の厚さ方向および長手方向に平行に配置され、基部５１の短手方向において隣り合う２つの空気通路５２を隔てている。なお、壁部５３は、基部５１の短手方向の両端部にも配置されている。
【００２５】
壁部５４は、基部５１の長手方向において隣り合う２つの空気通路５２を隔てるように配置されている。なお、壁部５４は、基部５１の長手方向の両端部にも配置されている。
【００２６】
壁部５４は、扇状とされており、空気通路５２を挟む２つの壁部５３のうち一方の壁部５３と基部５１とを連結するように形成されている。そして、他方の壁部５３と壁部５４との間に高分子アクチュエータ６０が配置されており、高分子アクチュエータ６０の変形によって空気通路５２の開度が調整されるようになっている。
【００２７】
図３に示すように、基部５１には、基部５１の長手方向に伸びる直線状の凹部５５が形成されている。高分子アクチュエータ６０は、凹部５５に差し込まれ、凹部５５の内側から枠体５０を弾性力で押すことによって、枠体５０に固定されている。このような方法で高分子アクチュエータ６０を固定することにより、高分子アクチュエータ６０を固定する部分の体格を小型化し、その分、空気通路５２を広くすることができる。
【００２８】
空気通路５２が開状態のとき、空気通路５２に流入した空気は、基部５１、壁部５３、壁部５４、高分子アクチュエータ６０に沿って流れ、空気通路５２から流出する。
【００２９】
なお、本実施形態では、１つの空気通路５２に対して１つの高分子アクチュエータ６０が配置されており、複数の空気通路５２の開度が個別に調整される。これにより、エアミックスドア２７を通過する空気の流量を細かく調整することができる。
【００３０】
凹部５５の内壁面には、高分子アクチュエータ６０を挟むように、基部５１の長手方向に伸びる直線状の２つの凹部が形成されており、この２つの凹部に配線５６が置かれている。配線５６は、基部５１、壁部５３等の内部を通って制御装置４０に接続されており、制御装置４０から配線５６を介して高分子アクチュエータ６０に電圧を印加することにより、高分子アクチュエータ６０が変形する。なお、高分子アクチュエータ６０と配線５６との電気的な接続には、例えばスリーボンド製の接着材ＴＢ３３１５Ｅを使えばよい。
【００３１】
高分子アクチュエータ６０は、電圧が印加される前の初期状態では平坦な板状とされており、平坦な形状から一方側へ屈曲した場合と他方側へ屈曲した場合のいずれにおいても空気通路５２の開度が変化する角度で固定されている。具体的には、高分子アクチュエータ６０は、図３〜図５に示すように、空気通路５２に空気が流入する方向（図５中紙面上下方向）に対して傾斜し、かつ、壁部５３のうち空気通路５２の開口端部を構成する部分から離された状態で固定されている。
【００３２】
高分子アクチュエータ６０は、電圧の印加により壁部５３または壁部５４に向かって屈曲し、壁部５３または壁部５４に接触するように配置されている。高分子アクチュエータ６０の両側の壁部５３および壁部５４は、高分子アクチュエータ６０の屈曲を制限するためのストッパーとして機能する。
【００３３】
なお、壁部５４は、高分子アクチュエータ６０の屈曲したときの形状に対応した扇状とされている。また、壁部５３のうち、空気通路５２の開口端部を構成する部分は、壁部５４と同じ高さとされている。高分子アクチュエータ６０が屈曲して、壁部５３および２つの壁部５４によって構成された空気通路５２の開口端部に接触することにより、空気通路５２が完全な閉状態となる。
【００３４】
また、壁部５３のうち壁部５４とは反対側の部分は、壁部５４よりも高く形成されている。高分子アクチュエータ６０が屈曲して、この部分に接触することにより、空気通路５２が完全な開状態となる。
【００３５】
高分子アクチュエータ６０の詳細について説明する。図６に示すように、高分子アクチュエータ６０は、第１電極層６１と、第２電極層６２と、電解質層６３とを備えている。高分子アクチュエータ６０は、一面およびその反対面となる他面を有する板状に構成されており、一面側に第１電極層６１が構成され、他面側に第２電極層６２が構成されている。
【００３６】
高分子アクチュエータ６０の端部は凹部５５に差し込まれており、第１電極層６１および第２電極層６２は配線５６に接続されている。高分子アクチュエータ６０は、配線５６を介して第１電極層６１と第２電極層６２との間に所望の電位差を発生させることで使用される。
【００３７】
図７に示すように、第１電極層６１および第２電極層６２は、金属微粒子６１ａ、６２ａが集まって構成されている。具体的には、第１電極層６１および第２電極層６２は、それぞれ、後述するポリマー６４ａとイオン液体６４ｂとの混合体６４中に、金属微粒子６１ａ、６２ａを混合することで構成されている。
【００３８】
金属微粒子６１ａ、６２ａは、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ルビジウム（Ｒｂ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、バリウム（Ｂａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ネオジム（Ｎｄ）などの金属やこれらの金属の合金で構成されている。なお、金属微粒子６１ａ、６２ａは、導電性があれば、金属酸化物や金属窒化物、金属硫化物、金属ホウ化物、金属炭化物、金属ヨウ化物、金属弗化物などの金属化合物で構成されていてもよい。また、金属微粒子６１ａ、６２ａが、樹脂に上記の金属やその合金、導電性のある金属化合物をコーティングした粒子であってもよい。また、金属微粒子６１ａ、６２ａは、導電性が確保されれば、カーボンやシリコン等の半導体材料で構成されていてもよい。
【００３９】
図７に示すように、金属微粒子６１ａ、６２ａは、周囲が樹脂層６１ｂ、６２ｂによってコーティングされている。樹脂層６１ｂ、６２ｂは、例えばポリビニルピロリドンなどの樹脂材料で構成されている。金属微粒子６１ａ、６２ａが樹脂層６１ｂ、６２ｂでコーティングされているため、金属微粒子６１ａ、６２ａは、凝集することなく、単に互いに近接して集まっている。なお、樹脂層６１ｂ、６２ｂは、金属微粒子６１ａ、６２ａを完全には覆っておらず、金属微粒子６１ａ、６２ａの電極の構成材料としての機能は維持されている。
【００４０】
また、図７に示すように、第１電極層６１および第２電極層６２には、金属微粒子６１ａ、６２ａに加えて、添加剤６１ｃ、６２ｃが添加されている。添加剤６１ｃ、６２ｃは、本実施形態では、モンモリロナイトで構成されている。添加剤６１ｃ、６２ｃを添加することにより、高分子アクチュエータ６０の発生力を変えることなく、第１電極層６１および第２電極層６２のヤング率を高めることが可能となる。こうすることで、高分子アクチュエータ６０に電圧が印加されていないときの剛性を高めることができる。
【００４１】
前述したように、金属微粒子６１ａ、６２ａは、互いに単に近接した状態で配置されている。このため、金属微粒子６１ａ、６２ａの間の隙間に混合体６４が形成され、この混合体６４中に後述するイオン液体６４ｂが入り込める状態となっている。
【００４２】
図８に示すように、電解質層６３は、ポリマー６４ａおよびイオン液体６４ｂの混合体６４中に添加剤６３ａが含まれた構成とされている。ポリマー６４ａは、イオン液体６４ｂの移動を可能とする媒体であり、表面が負に帯電している。
【００４３】
ポリマー６４ａは、例えば、ポリテトラフルオロエチレンパーフルオロスルホン酸（ナフィオン（登録商標））、ポリビリニデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのポリマーで構成される。
【００４４】
これらのうち、ナフィオンはＳＯ３−を含むため表面が負に帯電している。一方、ＰＶＤＦ、ＰＭＭＡは負に帯電していないが、ポリマー６４ａをＰＶＤＦ、ＰＭＭＡで構成した場合にも、ナフィオンのＳＯ３−に相当する構成をポリマー６４ａに加えることにより、ポリマー６４ａの表面を負に帯電させることができる。
【００４５】
イオン液体６４ｂは、高分子アクチュエータ６０の駆動に用いられる物質であり、第１電極層６１と第２電極層６２との間に電位差が発生したときにポリマー６４ａと添加剤６３ａとの間の隙間を移動する移動媒体である。本実施形態では、電解質層６３におけるイオン液体６４ｂの体積占有率は、４０％以上７０％以下とされている。
【００４６】
イオン液体６４ｂとしては、例えば、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアン酸を用いることができる。このようなイオン液体６４ｂは、混合体６４中においてイオン分解された状態で存在し、化学式１で示されるような１−エチル−３−メチルイミダゾリウムにて構成される陽イオンと、化学式２で示されるようなチオシアン酸にて構成される陰イオンとなっている。本実施形態では、イオン液体として１−エチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアン酸を挙げたが、揮発することがない液体であれば材質は問わない。
【００４７】
【化１】
2019115209.tif 000003
【００４８】
【化２】
2019115209.tif 000004
【００４９】
添加剤６３ａは、等電点が７以下の絶縁物であり、本実施形態では、シリカにより構成されている。シリカの等電点は４程度であり、イオン液体６４ｂはｐＨが７程度であるため、添加剤６３ａは、電解質層６３において負に帯電している。また、添加剤６３ａは、直径が１μｍ以上かつ電解質層６３の厚み以下とされている。
【００５０】
添加剤６３ａは、イオン液体６４ｂが移動する経路壁面の負の帯電量を増加させて、後述する電気浸透流を促進する役割を果たすとともに、第１電極層６１と第２電極層６２との間の絶縁を保つ役割を果たす。なお、添加剤６３ａを、等電点がイオン液体６４ｂのｐＨ以下の他の絶縁物で構成してもよい。
【００５１】
ポリマー６４ａと添加剤６３ａとの間には隙間が存在しているため、イオン液体６４ｂは、ポリマー６４ａと添加剤６３ａとの間の隙間を移動経路として移動することが可能となっている。
【００５２】
このような構成の高分子アクチュエータ６０は、例えば次のようにして製造される。まず、ポリマー６４ａおよびイオン液体６４ｂの混合体６４に金属微粒子６１ａを混合した液体を平坦面の上にキャストし、平坦な膜状となるようにする。そして、例えば６０℃程度の温度で溶媒を揮発させる。これにより第１電極層６１が形成される。
【００５３】
次に、第１電極層６１の上に、混合体６４を含む液体をキャストし、平坦な膜状となるようにする。本実施形態では、第１電極層６１の上に、ポリマー６４ａおよびイオン液体６４ｂの混合体６４中に添加剤６３ａを混合した液体をキャストする。そして、例えば６０℃程度の温度で、第１電極層６１の上にキャストされた液体の溶媒を揮発させる。これにより、第１電極層６１と電解質層６３が積層された構造が形成される。
【００５４】
このとき、電解質層６３におけるイオン液体６４ｂの体積占有率が４０％以上７０％以下となるように、混合するイオン液体６４ｂの量を調整する。また、ポリマー６４ａと添加剤６３ａとの間にイオン液体６４ｂの移動経路を形成するために、第１電極層６１の上にキャストされた液体を攪拌する。このとき、超音波分散機を用いた攪拌や、長時間の攪拌を行わず、例えば回転式の攪拌機を用いた５分程度の攪拌にとどめ、添加剤６３ａとイオン液体６４ｂとが、例えば顕微鏡観察で識別できる程度に分けられた状態を保つ。
【００５５】
さらに、電解質層６３の上に、ポリマー６４ａおよびイオン液体６４ｂの混合体６４に金属微粒子６２ａを混合した液体をキャストし、平坦な膜状となるようにする。そして、例えば６０℃程度の温度で、電解質層６３の上にキャストされた液体の溶媒を揮発させる。これにより、第１電極層６１と電解質層６３の上に第２電極層６２が積層された構造が形成される。このようにして、高分子アクチュエータ６０が製造される。
【００５６】
エアミックスドア２７の作動について説明する。エアミックスドア２７では、制御装置４０から配線５６を介して第１電極層６１、第２電極層６２に電圧を印加し、高分子アクチュエータ６０を変形させることで空気通路５２の開度が調整される。
【００５７】
なお、ここでは、第１電極層６１が空気通路５２に対向し、第２電極層６２が壁部５３に対向するように高分子アクチュエータ６０が配置された場合について説明する。
【００５８】
図３〜図５に示すように、高分子アクチュエータ６０が平坦な形状のとき、空気通路５２は完全な閉状態でも完全な開状態でもなく、少し開いた状態となっている。そして、この状態で第１電極層６１および第２電極層６２に電圧を印加すると、高分子アクチュエータ６０が屈曲し、空気通路５２が閉状態または開状態になる。
【００５９】
具体的には、第１電極層６１に対して正電圧を印加すると共に第２電極層６２を接地電位にすると、ポリマー６４ａと添加剤６３ａとの間の隙間を移動経路としてイオン液体６４ｂがマイナス側の第２電極層６２に移動して、金属微粒子６２ａの間に入り込む。
【００６０】
イオン液体６４ｂが入り込んだ分、金属微粒子６２ａの間が広がって第２電極層６２が膨張するため、第２電極層６２側が凸形状、第１電極層６１側が凹形状となるように高分子アクチュエータ６０が変形する。なお、後述するように、本実施形態では電気浸透流が発生し、陽イオンおよび陰イオンが第２電極層６２に向かって移動する。
【００６１】
このように第１電極層６１および第２電極層６２に電圧を印加して高分子アクチュエータ６０を変形させることで、空気通路５２の開度が小さくなる。そして、高分子アクチュエータ６０に電圧を印加し続けると、図９に示すように、空気通路５２の開口端部を構成する壁部５３および壁部５４に高分子アクチュエータ６０が接触し、空気通路５２が閉状態となる。
【００６２】
また、第２電極層６２に対して正電圧を印加すると共に第１電極層６１を接地電位にすると、ポリマー６４ａと添加剤６３ａとの間の隙間を移動経路としてイオン液体６４ｂがマイナス側の第１電極層６１に移動して、金属微粒子６１ａの間に入り込む。
【００６３】
イオン液体６４ｂが入り込んだ分、金属微粒子６１ａの間が広がって第１電極層６１が膨張するため、第１電極層６１側が凸形状、第２電極層６２側が凹形状となるように高分子アクチュエータ６０が変形する。
【００６４】
このように第１電極層６１および第２電極層６２に電圧を印加して高分子アクチュエータ６０を変形させることで、空気通路５２の開度が大きくなる。そして、高分子アクチュエータ６０が壁部５３に接触するまで電圧を印加し続けると、図１０に示すように、空気通路５２が開状態となる。
【００６５】
空気通路５２に第２電極層６２が対向し、壁部５３に第１電極層６１が対向するように高分子アクチュエータ６０が配置された場合には、第１電極層６１、第２電極層６２の電位を上記とは逆にすることで、エアミックスドア２７を同様に作動させることができる。
【００６６】
各空気通路５２の開度をこのように調整することにより、ヒータコア２５を通過させる空気量と冷風バイパス通路２６を通過させる空気量の割合を調整し、車室内に吹き出す空気の温度を微調整することができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、陽イオンおよび陰イオンがマイナス側の電極層に向かって移動する電気浸透流によって高分子アクチュエータ６０を駆動する。電気浸透流の発生条件としては、例えば、電解質層６３におけるイオン液体６４ｂの体積占有率が４０％以上７０％以下であること、添加剤６３ａが負に帯電していること、電解質層６３中のイオン液体６４ｂの移動経路の直径が１μｍ以下であること等が挙げられる。
【００６８】
陽イオンがマイナス側の電極層に移動し、陰イオンがプラス側の電極層に移動する電気泳動とは異なり、電気浸透流では、陽イオンと陰イオンの両方がマイナス側の電極層に移動するため、イオン液体６４ｂが移動しても電気的な分布の偏りが生じにくい。そのため、印加電圧を０としても高分子アクチュエータ６０の形状が長時間維持される。例えば、高分子アクチュエータ６０が屈曲した状態であれば、印加電圧を０としても屈曲した形状が維持され、空気通路５２の開閉状態が維持される。したがって、空気通路５２の開度を維持するために高分子アクチュエータ６０に電圧を印加し続ける必要がない。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態では、空気通路５２を閉状態にするときと開状態にするときとで、第１電極層６１と第２電極層６２の電位の高低が逆とされて、高分子アクチュエータ６０が逆向きに屈曲する。
【００７０】
例えば高分子アクチュエータ６０が平坦な状態となることで空気通路５２が開状態になるようにすると、空気通路５２の開閉を繰り返すことで、高分子アクチュエータ６０が片側へ屈曲することと平坦な形状に戻ることとが繰り返される。すると、高分子アクチュエータ６０を屈曲させるときにマイナス側となる片方の電極層に、イオン液体６４ｂが留まりやすくなる。これにより、高分子アクチュエータ６０の形状に癖がつきやすくなる。
【００７１】
これに対して、本実施形態のように高分子アクチュエータ６０を両側に屈曲させて空気通路５２を開閉させることで、高分子アクチュエータ６０の形状に癖がつくことを抑制し、動作寿命を長くすることができる。
【００７２】
また、片側のみに屈曲する場合の半分の変位で空気通路５２の開閉が可能なので、変位量の小さい高分子アクチュエータ６０でも開度の調整が可能である。
【００７３】
なお、空気通路５２を閉状態にするときと開状態にするときとで、高分子アクチュエータ６０に印加される電圧の絶対値がほぼ等しくなるような角度で、高分子アクチュエータ６０を固定することが望ましい。これにより、高分子アクチュエータ６０の動作寿命をさらに長くすることができる。
【００７４】
また、空気通路５２を開状態から閉状態にするとき、および、閉状態から開状態にするときに、第１電極層６１、第２電極層６２に印加する電圧の極性を例えば１ｍｓｅｃ程度の短い時間で反転させると、大きな充放電電流が流れる。充放電電流による高分子アクチュエータ６０の負荷を低減するためには、電圧の極性の反転に、ある程度長い時間、例えば１０ｍｓｅｃ以上の時間をかけることが望ましい。
【００７５】
高分子アクチュエータ６０の変位の大きさ、および、空気通路５２の開度は、各電極層に印加する電圧の大きさと、電圧を印加する時間の長さによって決めることができる。印加電圧を大きくするほど、変位、変位速度、発生力を大きくすることができるが、印加電圧があまりに大きいとイオン液体が電気分解されるおそれがあるため、例えば印加電圧を２０Ｖ以下とすることが好ましい。
【００７６】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してエアミックスドア２７の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７７】
図１１、図１２に示すように、本実施形態では壁部５４が略半円状とされており、各空気通路５２の両側に凹部５５が形成されている。そして、両側の凹部５５に高分子アクチュエータ６０が差し込まれ、空気通路５２は、２つの壁部５４と２つの高分子アクチュエータ６０とによって囲まれた通路とされている。
【００７８】
そして、２つの高分子アクチュエータ６０の第１電極層６１に対して正電圧を印加すると共に第２電極層６２を接地電位にすることで、図１３に示すように、２つの高分子アクチュエータ６０と２つの壁部５４とによって空気通路５２が閉じられる。また、２つの高分子アクチュエータ６０の第２電極層６２に対して正電圧を印加すると共に第１電極層６１を接地電位にすることで、図１４に示すように、空気通路５２が開状態となる。
【００７９】
なお、図１１、図１２に示すように、本実施形態では、空気通路５２の両側に配置された２つの壁部５４は、梁状の連結部５７によって連結されている。そして、空気通路５２を閉状態にするとき、２つの高分子アクチュエータ６０の変形は壁部５４および連結部５７によって制限される。
【００８０】
このように各空気通路５２に対して２つの高分子アクチュエータ６０を配置した場合にも、高分子アクチュエータ６０を両側に屈曲させて空気通路５２を開閉させることで、高分子アクチュエータ６０の形状に癖がつくことを抑制し、動作寿命を長くすることができる。
【００８１】
（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００８２】
例えば、上記第１実施形態において、１つの高分子アクチュエータ６０で複数の空気通路５２の開度を調整するようにしてもよい。また、上記第２実施形態において、隣り合う２つの高分子アクチュエータ６０の間に壁部５３を配置してもよい。
【００８３】
また、高分子アクチュエータ６０を電気泳動によって変形させてもよい。
【００８４】
また、デフロスタドア２８１、フェイスドア２８２、フットドア２８３に本発明の通路開閉装置を適用し、高分子アクチュエータ６０の変形により、デフロスタ開口２１１、フェイス開口２１２、フット開口２１３から吹き出す空調風の流量を調整してもよい。
【００８５】
また、上記第１実施形態では車両の窓ガラスや乗員に向けて空調風を吹き出す空調装置について説明したが、他の装置に本発明を適用してもよい。例えば、電気自動車のバッテリーの環境温度を制御する空冷式の熱交換器において冷風量を調節する装置等に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
５０  枠体
５２  空気通路
６０  高分子アクチュエータ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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