(57)【要約】【課題】高分子アクチュエータにおいて電圧印加時に仕事をさせる。【解決手段】力発生部６はゲル層１４の両面に電極を重ねた積層体１８を有し、電圧印加による積層体１８の厚みの収縮により駆動面を後退させる。力伝達部８は力発生部６の駆動面を壁面の一部とする密閉された液室２０を有し、液室２０に作動液２２を充填される。液室２０の壁面の一部には力取り出し部１０のダイアフラム２４が設けられ、積層体１８の収縮時に作動液２２の圧力に応じてダイアフラム２４が変位し駆動負荷に力を作用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電性高分子材料層の両面に電極を重ねた積層体を有し、前記積層体の駆動面にする一方表面に可撓性を備えた前記電極を配し、電圧印加による前記積層体の厚みの収縮で前記駆動面を後退させる力発生部と、
前記駆動面を壁面の一部とし作動液を充填された密閉液室からなる力伝達部と、
前記積層体の収縮に応じて、前記壁面の一部をなす可動部が変位し駆動負荷に力を作用する力作用部と、
を有することを特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の高分子アクチュエータにおいて、
前記積層体は、前記誘電性高分子材料層を１層のみ有し、かつ当該積層体の面積が任意の方向への平行投影像よりも大きくなる立体形状を有すること、を特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の高分子アクチュエータにおいて、
前記密閉液室内に固定され前記作動液を通過させると共に、前記積層体の非収縮時には、前記駆動面となる前記積層体の一方の表面を押さえる積層体押さえ部材を有することを特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の高分子アクチュエータにおいて、
前記力発生部を前記作動液から分離し保護する膜であって、前記駆動面となる前記積層体の一方の表面を被覆し当該表面に追随して変形する分離膜を有することを特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の高分子アクチュエータにおいて、
前記力発生部及び前記力伝達部を格納するケースを有し、
前記電極のうち前記誘電性高分子材料層に対し前記駆動面とは反対側に配置された背面電極は、前記電圧印加により前記誘電性高分子材料層を引き込む複数の貫通孔を有し、当該貫通孔は前記ケースの外部と連通すること、を特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項６】
誘電性高分子からなるゲル層を挟んで第１及び第２電極層を配置した積層体を有し、電圧印加により前記ゲル層を前記第１電極層に引き寄せて前記積層体の厚みを収縮させ駆動力を発生する力発生部と、
前記第２電極層を壁面の一部とし圧力伝達液を充填された密閉液室からなる力伝達部と、
を有することを特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項７】
請求項６に記載の高分子アクチュエータにおいて、
前記力伝達部として、前記積層体に隣接した液室であって、駆動負荷に力を作用する力作用部の可動部を当該液室の前記壁面の一部とする積層体外液室を有すること、を特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の高分子アクチュエータにおいて、
前記力伝達部として、前記ゲル層と前記第２電極層との間に設けられ、前記圧力伝達液として導電性液体を充填された積層体内液室を有すること、を特徴とする高分子アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高分子アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電性高分子（誘電体ポリマー）に電圧を印加すると伸縮・屈曲する特性が知られており、当該特性を利用したアクチュエータ（高分子アクチュエータ）の研究開発が行われている。高分子アクチュエータは、駆動力の発生源が樹脂であり軽量で、また単位重量・体積あたりの発生力が大きいなどの特徴を有し、新たな分野での利用も期待されている。
【０００３】
下記特許文献１，２に示される高分子アクチュエータは、陽極、誘電体ポリマー及び陰極を重ねた積層体を備え、電極間に電圧を印加して誘電体ポリマーを変形させ、積層体の厚みを収縮させる。また、電圧の印加を停止、又は電圧を下げることで誘電体ポリマーの弾性により積層体の厚みを復元させる。
【０００４】
なお、下記特許文献３には高分子アクチュエータに用いることができる誘電体ポリマーの例について紹介されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１２５０８７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３０２０１号公報
【特許文献３】特開２００５−３２３４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電圧印加時に収縮し電圧非印加時に伸張する積層体を用いた従来の高分子アクチュエータは、電圧の印加を停止した際の誘電体ポリマーの弾性力によって外部に対して仕事をする。そのため、当該アクチュエータが発生する力はもっぱら誘電体ポリマーの弾性により支配される。
【０００７】
この点、電圧印加時に仕事をする構成とすれば、力の大きさ等の制御の自由度が高まる。しかし、電圧印加による積層体の収縮時に外部に対して仕事を行う場合、積層体には引張応力が働くことになり、例えば、電極と誘電体ポリマーとが分離したり、誘電体ポリマー内に亀裂が生じたりして、アクチュエータとしての機能が低下しやすいという問題があった。特に、大きな変位を得るために陽極、誘電体ポリマー及び陰極からなる１組の積層構造を複数積層した構成では、積層数の増加と共に応力に対して弱い箇所が生じる確率が高くなる。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、陽極、誘電体ポリマー及び陰極を重ねた積層体の厚みを収縮させる際に外部に対して仕事を行うのに好適な高分子アクチュエータ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】
【０００９】
本発明に係る高分子アクチュエータは、誘電性高分子材料層の両面に電極を重ねた積層体を有し、前記積層体の駆動面にする一方表面に可撓性を備えた前記電極を配し、電圧印加による前記積層体の厚みの収縮で前記駆動面を後退させる力発生部と、前記駆動面を壁面の一部とし作動液を充填された密閉液室からなる力伝達部と、前記積層体の収縮に応じて、前記壁面の一部をなす可動部が変位し駆動負荷に力を作用する力作用部と、を有する。
【００１０】
他の本発明に係る高分子アクチュエータにおいては、前記積層体は、前記誘電性高分子材料層を１層のみ有し、かつ当該積層体の面積が任意の方向への平行投影像よりも大きくなる立体形状を有する。
【００１１】
さらに他の本発明に係る高分子アクチュエータは、さらに、前記密閉液室内に固定され前記作動液を通過させると共に、前記積層体の非収縮時には、前記駆動面となる前記積層体の一方の表面を押さえる積層体押さえ部材を有する。
【００１２】
別の本発明に係る高分子アクチュエータは、さらに、前記力発生部を前記作動液から分離し保護する膜であって、前記駆動面となる前記積層体の一方の表面を被覆し当該表面に追随して変形する分離膜を有する。
【００１３】
さらに別の本発明に係る高分子アクチュエータは、前記力発生部及び前記力伝達部を格納するケースを有し、前記電極のうち前記誘電性高分子材料層に対し前記駆動面とは反対側に配置された背面電極は、前記電圧印加により前記誘電性高分子材料層を引き込む複数の貫通孔を有し、当該貫通孔は前記ケースの外部と連通する。
【００１４】
さらに本発明に係る高分子アクチュエータは、誘電性高分子からなるゲル層を挟んで第１及び第２電極層を配置した積層体を有し、電圧印加により前記ゲル層を前記第１電極層に引き寄せて前記積層体の厚みを収縮させ駆動力を発生する力発生部と、前記第２電極層を壁面の一部とし圧力伝達液を充填された密閉液室からなる力伝達部と、を有する。
【００１５】
当該高分子アクチュエータにおいては、前記力伝達部として、前記積層体に隣接した液室であって、駆動負荷に力を作用する力作用部の可動部を当該液室の前記壁面の一部とする積層体外液室を有する構成とすることができる。
【００１６】
また当該高分子アクチュエータにおいては、前記ゲル層と前記第２電極層との間に設けられ、前記圧力伝達液として導電性液体を充填された積層体内液室を有する構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、陽極、誘電体ポリマー及び陰極を重ねた積層体の厚みを収縮させる際に外部に対して仕事を行うのに好適な高分子アクチュエータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高分子アクチュエータの電圧非印加状態での模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る高分子アクチュエータの電圧印加状態での模式的な断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る高分子アクチュエータの模式的な断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る高分子アクチュエータの電圧非印加状態での模式的な部分断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る高分子アクチュエータの電圧印加状態での模式的な部分断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る高分子アクチュエータの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００２０】
［第１の実施形態］
図１及び図２は第１の実施形態に係る高分子アクチュエータ２の模式的な断面図である。図１、図２は高分子アクチュエータ２の駆動方向に沿った断面図であり、同図の縦方向が駆動方向となる。図１は電圧非印加状態を示しており、図２は電圧印加状態を示している。
【００２１】
高分子アクチュエータ２は力発生部６、力伝達部８及び力取り出し部（力作用部）１０を備える。本実施形態ではこれら各部はケース４により一体とされている。力発生部６は誘電性高分子材料層の両面に電極を重ねた積層体を有し、電圧印加による積層体の厚みの収縮により駆動面を後退させる。具体的には、力発生部６は陰極１２、ゲル層１４及び陽極１６からなる積層体１８を有する。力伝達部８は力発生部６が発生した力を液体を介して力取り出し部１０に伝達する。具体的には、力伝達部８は液室２０と作動液２２とで構成される。力取り出し部１０は力伝達部８により力発生部６から伝達された力を外部に取り出す。力取り出し部１０は本実施形態ではダイアフラム２４で構成される。さらに高分子アクチュエータ２は、分離膜２６及び積層体押さえ部材２８を有する。
【００２２】
以下、さらに詳細に高分子アクチュエータ２の各部の構成を説明する。
【００２３】
ケース４は力発生部６及び力伝達部８を内包する。またケース４内の空間の一部は力伝達部８の液室２０を構成し、ケース４は液室２０につながる開口部３０を形成され、当該開口部３０に力取り出し部１０が取り付けられる。また、ケース４は陽極１６に設けられる貫通孔３２をケース４外部と連通させる孔３４を形成される。ケース４は高分子アクチュエータ２の動作にて変形しない剛性を有する。
【００２４】
積層体１８において、ゲル層１４は誘電体ポリマー層（誘電性高分子材料層）であり、その一方面に接して陰極１２が重ねられ、他方面に接して陽極１６が配置される。陰極１２及び陽極１６は図示しない配線により駆動回路（図示せず）に接続され、当該駆動回路から電位を設定され、例えば、陰極１２と陽極１６との間に電圧を印加しない状態（電圧非印加状態）とされたり、陰極１２に対して陽極１６に正電圧を印加する状態（電圧印加状態）とされたりする。
【００２５】
積層体１８は電圧印加状態にて厚みが収縮するように構成されている。その基本的な原理・構造は従来の高分子アクチュエータに基づく。本実施形態の積層体１８では、上述のように陽極１６に貫通孔３２からなる凹部を形成し、ゲル層１４は電圧非印加時に基本的には貫通孔３２に入らないように配置される。ゲル層１４は例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を主材料とし、可塑剤が添加されたものである。電圧印加時にはゲル層１４は陽極１６との接触面積を増加させるようにクリープ変形し、これにより凹部に引き込まれる。その結果、陰極１２と陽極１６の上面との間に存在するゲル層１４の量が減り、ゲル層１４に密着した陰極１２が陽極１６側に後退して積層体１８は圧縮変形し薄くなる。ちなみに、電圧を非印加状態にすると、ゲル層１４はその弾性により元の位置に復元し積層体１８は元の厚みに戻る。
【００２６】
積層体１８は陽極１６を例えば、ケース４に固定され、陰極１２を液室２０側に向けてケース４内に格納される。つまり積層体１８の陰極１２の側の表面が積層体１８に印加される電圧に応じて進退する駆動面をなす。
【００２７】
陰極１２は例えば、金属薄膜や金属メッシュで形成され、ゲル層１４の形状変化に追随して変形する可撓性を有する。例えば、分離膜２６に金属薄膜を蒸着等で形成し、当該金属薄膜を陰極１２とすることもできる。
【００２８】
陰極１２のゲル層１４側の面は基本的には滑らかな平面に形成する。これにより、陰極１２とゲル層１４との間に引張応力が作用する場合に、不用意に応力が集中する箇所の発生を避けることができ、両者の密着状態が維持されやすい。一方、陰極１２とゲル層１４との密着面内での引張応力の変動が大きくならないように配慮しつつ、陰極１２の表面に凹凸を設けて表面積を大きくし、密着力を高めることもできる。例えば、陰極１２のゲル層１４側の面を１方向又は２次元的に波状に変化する形状としてもよい。
【００２９】
陽極１６は電圧印加によりゲル層１４が移動しても撓まないように構成され、これにより積層体１８の変形が好適に駆動面の変位に変換される。陽極１６にはゲル層１４に面する領域全体に多数の貫通孔３２が配列される。当該貫通孔３２は電圧印加時にゲル層１４を内部に引き込むためのものである。陽極１６においてゲル層１４が引き込まれる凹部が閉じた空間であると、ゲル層１４が凹部に引き込まれる際に当該空間の気圧が高くなり、ゲル層１４の引き込みが阻害され得る。そこで、陽極１６に設ける凹部は貫通孔３２とし、孔３４を介してケース４の外部と連通させることが好適である。
【００３０】
なお、積層体１８は特開２０１２−１６１２２１号公報に示される、陽極１６に凹部を形成せず、ゲル層１４の陽極１６側に凸部を形成する構造とすることもできる。この場合にはケース４の孔３４は不要であり、また陽極１６を液室２０側に向け、陰極１２をケース４に固定する構成とすることもできる。
【００３１】
液室２０は密閉された空間であり、その壁面の一部は力発生部６の駆動面からなり、また開口部３０には力取り出し部１０が設けられる。液室２０には作動液２２が充填される。作動液２２として、非圧縮性で、液室２０の内壁面となるケース４、駆動面、力取り出し部１０を浸食等しない液体が用いられる。
【００３２】
分離膜２６は力発生部６を作動液２２から分離し保護する膜である。分離膜２６は力発生部６の駆動面となる陰極１２の表面を被覆し当該表面に追随して変位、変形すると共に、作動液２２が力発生部６に浸潤することを阻止する。よって、分離膜２６は柔軟性を有し、かつ作動液２２に対して耐性を有する材料からなる。また、図１又は図２に示す構造では分離膜２６はゲル層１４に接触する部分を有するので、ゲル層１４やそれに含まれる可塑剤等に対する耐性を有することが好ましい。
【００３３】
例えば、分離膜２６の端部はケース４に接着、溶着され、作動液２２が力発生部６側に浸入することを阻止する。
【００３４】
なお、作動液２２が力発生部６に浸入しても高分子アクチュエータ２の動作に悪影響を与えない液体、例えば、絶縁性を有し陰極１２と陽極１６との短絡を生じず、またゲル層１４の劣化を生じないような液体であれば、分離膜２６は省略することも可能である。
【００３５】
積層体押さえ部材２８は液室２０内に固定され作動液２２を通過させると共に、積層体１８の非収縮時には、駆動面となる陰極１２の表面を押さえる部材である。例えば、積層体押さえ部材２８はメッシュ状、多孔質状とすることができる。
【００３６】
後述するように、高分子アクチュエータ２は力発生部６の駆動面の変位を作動液２２を介して力取り出し部１０の可動部の変位として取り出すものであるが、逆に、力取り出し部１０の可動部の変位が力発生部６の駆動面の変位を生じ得る。具体的には、電圧非印加状態にて、力取り出し部１０の可動部が例えば外力を受けて外向きに変位すると、作動液２２の圧力が低下して駆動面が引っ張られる。その結果、陰極１２がゲル層１４から剥離したり、ゲル層１４内に亀裂が生じたりして積層体１８に欠陥が生じ高分子アクチュエータ２の性能が低下し得る。この点、積層体押さえ部材２８を設けることで、電圧非印加時にて力取り出し部１０の可動部が引っ張られても、駆動面（分離膜２６又は陰極１２の表面）は積層体押さえ部材２８により変位が阻止され、上述の不都合が防止される。
【００３７】
また、陰極１２は可撓性を有するので、液室２０内での作動液２２の流動やケース４の振動等により、陰極１２、ゲル層１４が波打つなど揺らいだ状態となり得る。電圧非印加時に陰極１２等が揺らいだ状態にあると、電圧を印加したときの駆動力の立ち上がりが遅くなり得る。この点、積層体押さえ部材２８を設けて電圧非印加時の駆動面を静定させることで、当該不都合を防止して電圧印加に対する駆動力の応答速度を確保することができる。
【００３８】
力取り出し部１０は液室２０の壁面の一部をなす可動部としてダイアフラム２４を有し、積層体１８の収縮時に作動液２２の圧力に応じてダイアフラム２４が変位し駆動負荷に力を作用する。力取り出し部１０はダイアフラム２４に限定されず、例えば、ベローズ、ピストンなど圧力変化を変位に変換する周知の構造を用いることができる。
【００３９】
次に高分子アクチュエータ２の動作について説明する。高分子アクチュエータ２は積層体１８の収縮時に駆動負荷に対して仕事をすることができる。以下当該動作について説明する。当該動作では例えば、図１に示す電圧非印加状態から図２に示す電圧印加状態とする際に高分子アクチュエータ２は外部に対して仕事をする。積層体１８に電圧を印加することで積層体１８は圧縮変形し、駆動面（分離膜２６又は陰極１２の表面）が後退する。すると、油圧駆動と同様の原理で、駆動面の後退による液室２０の容積の増加量を相殺するようにダイアフラム２４が変位して液室２０の容積を一定に保つ。そのダイアフラム２４の変位で仕事を行うことができる。なお、力取り出し部１０の変位する部分の面積を変えることによって、力取り出し部１０での取り出す力と変位量との割り当てを変更することができる。
【００４０】
この動作において、パスカルの原理により、液室２０の内壁面には均等な圧力が作用する。つまり、高分子アクチュエータ２は作動液２２を用いた力伝達部８を備えることで、仕事をする際に駆動面に作用する力を均一にすることができる。特に、駆動面の後退時には駆動面は作動液２２から負圧を受け引っ張られるが、当該負圧が駆動面内で均一になる。つまり、駆動面内にて負圧の大きさにばらつきが生じないことにより、陰極１２がゲル層１４から剥離したり、ゲル層１４内に亀裂が生じたりしにくくなる。
【００４１】
積層体１８は複数層のゲル層１４を有する構成、例えば、陰極１２、ゲル層１４、陽極１６、ゲル層１４、陰極１２、…というように陰極１２、ゲル層１４及び陽極１６からなる１単位の積層構造が繰り返して含まれるような構成とすることもできる。しかし、上述の作動液２２による圧力の均一化の効果は作動液２２に近い層ほど好適に得られ、作動液２２から離れるほど当該効果は弱まり得る。よって積層体１８の欠陥の発生を抑制する観点からは積層体１８に含まれるゲル層１４の層数は少ない方がよく、特に積層体１８は図１、図２に示すようにゲル層１４を１層だけ含む構成とするのが好適である。
【００４２】
高分子アクチュエータ２は上述の構成により電圧印加時に仕事をする動作を可能とし、これにより、発生する力の大きさや速度を電圧により制御することが容易となる。
【００４３】
なお、高分子アクチュエータ２は、電圧印加により収縮した積層体１８を電圧非印加時の非収縮状態に復元させる際に駆動負荷に対して仕事をする動作を行うようにもできる。
【００４４】
また、高分子アクチュエータ２を例えば安全装置に用いて、停電に連動して当該安全装置を起動させる機構を構成することができる。具体的には、電源が供給されている通常時には、当該電源を用いて高分子アクチュエータ２に電圧を印加して積層体１８を収縮状態に維持し、停電時に積層体１８が非収縮状態に戻る際の力取り出し部１０のダイアフラム２４等の可動部の変位により安全装置のスイッチを起動させる。この動作は、従来の高分子アクチュエータを用いても可能であるが、本実施形態の高分子アクチュエータ２は、安全装置のスイッチが通常時に設定される状態を維持するのに付勢力を必要するものである場合にも好適である。
【００４５】
具体的には、当該スイッチは例えばばねなどの弾性体により、安全装置が起動しない状態（ここでは、スイッチのオフ状態とする）を維持するには付勢力を要するメカニカルな構成を有し、当該付勢力がなければスイッチは自らオン状態となり安全装置が起動する。高分子アクチュエータ２は当該スイッチに付勢力を与えるために用い得る。高分子アクチュエータ２は通電時にスイッチのばねなどに対して仕事をし、当該スイッチをオフ状態にする。通電状態では、当該仕事はばねなどに位置エネルギーとして保持されると共に、高分子アクチュエータ２はスイッチをオフ状態に維持する。
【００４６】
一方、停電すると高分子アクチュエータ２はスイッチに対する付勢力を発生しなくなる。その際、積層体１８がゲル層１４の弾性で非収縮状態に復元することによってだけでなく、スイッチのばねなどが位置エネルギーが低い状態へ復元する力も合わさって、スイッチはオン状態に切り替わり安全装置が起動する。
【００４７】
当該動作において、スイッチをオフ状態に維持する期間には高分子アクチュエータ２の積層体１８はスイッチの復元力に抗して収縮状態に保たれるが、当該状態において高分子アクチュエータ２は力伝達部８を備えたことにより積層体１８に欠陥が生じにくく、一方、停電時にはスイッチの復元力が存在するので、積層体１８のゲル層１４の弾性での復元力だけの場合より速やかに安全装置が起動される。
【００４８】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る高分子アクチュエータ２Ｂにおいて上述の第１の実施形態に係る高分子アクチュエータ２と共通の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略又は簡略化する。
【００４９】
図３は本実施形態に係る高分子アクチュエータ２Ｂの模式的な断面図である。図３は図１，図２と同様、高分子アクチュエータ２Ｂの駆動方向に沿った断面図であり、同図の縦方向が駆動方向となる。
【００５０】
高分子アクチュエータ２Ｂの積層体１８Ｂは、図１，図２に示した高分子アクチュエータ２の積層体１８と同様、ゲル層１４を１層のみ有する構成であるが、積層体１８Ｂの面積が積層体１８Ｂを任意の方向へ平行投影した像よりも大きくなる立体形状を有する点で基本的に相違する。例えば、積層体１８の面積が任意の方向への平行投影像よりも大きくなる立体形状として、積層体１８Ｂがひだ、凹凸又は起伏を形成する形状とすることができる。ちなみに図１，図２の高分子アクチュエータ２では駆動方向への積層体１８Ｂの平行投影像（平面形状に相当）が最大となるが、積層体１８Ｂの面積はそれより大きくなる。
【００５１】
ひだ等は積層体１８Ｂに複数設けることができ、その断面は例えば、図３に示すように、山型に折れ曲がる部分と谷型に折れ曲がる部分とが交互に現れるジグザグ状となる。積層体１８Ｂの面積はひだの数及び高低差に応じて大きくすることができる。複数のひだを積層体１８Ｂの面内にてどのように形成するかは基本的には自由であるが、単純な例では、一方向に沿って平行に延びるように形成したり、同心円状に形成したりする。
【００５２】
分離膜２６Ｂは積層体１８Ｂの陰極１２の表面に沿って形成される。すなわち、分離膜２６Ｂも凹凸形状となる。また、積層体押さえ部材２８Ｂは凹凸を有した駆動面を均一に押さえることができる形状とされる。図３に示す例では、積層体押さえ部材２８Ｂは積層体１８Ｂの表面に沿って屈曲する形状を有する。また、積層体１８Ｂの谷の幅が狭い場合には、積層体押さえ部材２８Ｂは櫛歯状の断面を有する形状とすることもできる。
【００５３】
図４及び図５は図３に示す高分子アクチュエータ２Ｂの部分断面図であり、図４は電圧非印加状態を示しており、図５は電圧印加状態を示している。第１の実施形態と同様、電圧非印加状態では、積層体１８Ｂの駆動面は積層体押さえ部材２８Ｂに当接する。電圧印加状態ではゲル層１４が陽極１６の貫通孔３２に引き込まれることにより積層体１８が圧縮変形し、駆動面は後退する。
【００５４】
陰極１２、ゲル層１４及び陽極１６からなる積層構造を１組のみ有する積層体１８Ｂは、上述のように積層体１８Ｂでの欠陥が生じにくくなる一方、当該積層構造を複数組有するものより駆動面の後退量は小さくなる。ここで、駆動面の後退による液室２０の容積変化は積層体１８Ｂの面積に比例して大きくなる。そこで、本実施形態の高分子アクチュエータ２Ｂは積層体１８Ｂを上述のように面積が拡大する形状とすることで、１組の積層構造でも仕事量を大きくすることができ、また積層体１８Ｂを屈曲させて面積を拡大するので、高分子アクチュエータ２の平面形状の拡大が抑制される。つまり、コンパクトで仕事量が大きな高分子アクチュエータ２を実現することができる。
【００５５】
なお、作動液２２は陰極１２の谷を速やかに流通できる粘性のものを利用する。
【００５６】
積層体１８Ｂの面積が拡大する形状は、上述のように１つの連続面が折り畳まれた立体形状に限定されず、例えば、積層体１８Ｂは複数の面に分割されていてもよい。
【００５７】
［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る高分子アクチュエータ２Ｃにおいて上述の第１の実施形態に係る高分子アクチュエータ２と共通の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略又は簡略化する。
【００５８】
図６は本実施形態に係る高分子アクチュエータ２Ｃの模式的な断面図である。図６は図１，図２と同様、高分子アクチュエータ２Ｃの駆動方向に沿った断面図であり、同図の縦方向が駆動方向となる。
【００５９】
高分子アクチュエータ２Ｃは、力伝達部８（以下、第１力伝達部と称する。）とは別に積層体１８Ｃ内に第２力伝達部５０を有する。第２力伝達部５０は、陰極１２とゲル層１４との間に設けた液室５２と、ここに圧力伝達液として封入された導電性の液体とからなる。第１力伝達部８を構成する液室２０は積層体１８Ｃに隣接し、液室２０の壁面の一部として力取り出し部１０の可動部（ダイアフラム２４）を有する。液室２０が積層体外の液室であるのに対し、第２力伝達部５０の液室５２はゲル層１４と陰極１２との間に設けられた積層体内の液室である。
【００６０】
液室５２に封入される導電性液体は陰極１２と共にゲル層１４に電圧を印加する陰極として機能する。すなわち、高分子アクチュエータ２Ｃの積層体１８Ｃにおける陰極は、固体からなる陰極１２と、導電性液体である液体陰極層５４とからなる。なお、本実施形態では、陰極１２は動作時に発生する力により撓まない程度の剛性を有する構成とすることができる。
【００６１】
第２力伝達部５０は第１力伝達部８と同様、パスカルの原理により、液室５２の内壁面には均等な圧力を及ぼす。つまり、高分子アクチュエータ２Ｃは第２力伝達部５０を備えることで、陽極１６にゲル層１４を引き寄せて積層体１８Ｃの厚みを収縮させ駆動力を発生する際に、ゲル層１４や陰極１２に作用する力が均一になる。よって、第１力伝達部８と併せて第２力伝達部５０を設けることで、陰極１２とゲル層１４との剥離やゲル層１４内における亀裂といった積層体１８における欠陥の発生をさらに好適に防止できる。
【００６２】
なお、第１力伝達部８は、積層体１８の欠陥の発生を抑制する効果を有すると共に、積層体１８の面積に対する力取り出し部１０の変位する部分の面積の比を変えることを可能とし、当該比を変えることで上述したように力取り出し部１０での取り出す力と変位量との割り当てを変更することができる。ここで、取り出す力と変位量との割り当てを変換するための別途の構成を高分子アクチュエータ２Ｃ内に設けたり、高分子アクチュエータ２Ｃの外部で当該変換を行う場合には、第１力伝達部８を省略して第２力伝達部５０だけとしても、積層体１８の欠陥の発生を抑制することが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
２，２Ｂ，２Ｃ  高分子アクチュエータ、４  ケース、６  力発生部、８  力伝達部、１０  力取り出し部、１２  陰極、１４  ゲル層、１６  陽極、１８  積層体、２０，５２  液室、２２  作動液、２４  ダイアフラム、２６，２６Ｂ  分離膜、２８，２８Ｂ  積層体押さえ部材、３０  開口部、３２  貫通孔、３４  孔、５０  第２力伝達部、５４  液体陰極層。
【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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