(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、電歪ポリマーアクチュエータ１１０を適切に組み込み、より多量の流体を処理することができる流体搬送装置１００，２００を提供することにある。また、本発明の別の課題は、電歪ポリマーアクチュエータ１１０を利用した圧縮機を提供することにある。【解決手段】  流体搬送装置１００，２００は、流体搬送路１０５、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０、および電圧差発生部１２０を備える。流体搬送路１０５は、流体を搬送するための通路である。積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０は、柱状であり、複数の電歪ポリマーシート１１１と複数の電極層１１２とを交互に積層した構造を有する。そして、この積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０は、流体搬送路１０５の内部に配置される。電圧差発生部１２０には、複数の電極層１１２それぞれから導出される電線１３０が接続される。そして、この電圧差発生部１２０は、隣接する少なくとも２つの電極層１１２間に電圧差を発生させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を搬送するための流体搬送路（１０５）と、
前記流体搬送路（１０５）の内部に配置される、複数の電歪ポリマーシート（１１１）と複数の電極層（１１２）とを交互に積層した柱状の積層型電歪ポリマーアクチュエータ（１１０）と、
前記複数の電極層（１１２）それぞれから導出される電線（１３０）が接続され、隣接する少なくとも２つの前記電極層（１１２）間に電圧差を発生させる電圧差発生部（１２０）と、
を備える、流体搬送装置（１００，２００）。
【請求項２】
前記積層型電歪ポリマーアクチュエータ（１１０）は、前記電圧差発生部（１２０）により前記電極層（１１２）間に電圧差が発生された場合、前記電圧差が発生した電極層（１１２）間の部分の一部が前記流体搬送路（１０５）の内壁の全周に接触する、
請求項１に記載の流体搬送装置（１００，２００）。
【請求項３】
前記積層型電歪ポリマーアクチュエータ（１１０）を積層方向に貫通し、前記積層型電歪ポリマーアクチュエータ（１１０）を前記流体搬送路（１０５）の内部に支持する支持部（１０２）をさらに備える、
請求項１または２に記載の流体搬送装置（１００）。
【請求項４】
前記複数の電極層（１１２）それぞれから導出される電線（１３０）は、前記支持部（１０２）に沿って、または前記支持部（１０２）の内部を通って前記流体搬送路（１０５）の外部へと導かれ、前記電圧差発生部（１２０）と接続される、
請求項３に記載の流体搬送装置（１００，２００）。
【請求項５】
前記電極層（１１２）は、前記電歪ポリマーシート（１１１）の上面または／および下面の全体を覆う、
請求項１から４のいずかに記載の流体搬送装置（１００，２００）。
【請求項６】
前記電極層（１１２）は、前記支持部（１０２）から一定距離離れている、
請求項３または４に記載の流体搬送装置。
【請求項７】
前記積層型電歪ポリマーアクチュエータ（１１０）は、前記電歪ポリマーシート（１１１）と同一の材料で覆われる、
請求項１から６のいずれかに記載の流体搬送装置。
【請求項８】
前記電極層（１１２）は、積層方向に貫通する開口部（１１６）を有し、
前記電歪ポリマーシート（１１１）は、前記開口部（１１６）を介して接合される、
請求項１から７のいずれかに記載の流体搬送装置。
【請求項９】
前記積層型電歪ポリマーアクチュエータ（１１０）は、少なくとも側面が耐溶剤性材料（１１５）で覆われる、
請求項１から８のいずれかに記載の流体搬送装置。
【請求項１０】
前記流体搬送路（１０５）の流体搬送方向上流側および下流側の少なくとも一方に設けられ、前記流体の逆流を防止する逆流防止部（１３１，１３２）をさらに備える、
請求項１から９のいずれかに記載の流体搬送装置（１００）。
【請求項１１】
前記電歪ポリマーシート（１１１）は、シリコーンゴムまたはアクリル樹脂である、
請求項１から１０のいずれかに記載の流体搬送装置（１００，２００）。
【請求項１２】
前記電圧差発生部（１２０）は、前記複数の電極層（１１２）のうち隣接する少なくとも２つの前記電極層（１１２）からなる電極層群において電圧差を発生させ、
前記電極層群は、流体搬送方向上流側から下流側に移動する、
請求項１から１１のいずれかに記載の流体搬送装置（１００，２００）。
【請求項１３】
前記電極層群は、１つである、
請求項１２に記載の流体搬送装置。
【請求項１４】
前記電極層群は、複数である、
請求項１２のいずれかに記載の流体搬送装置（１００，２００）。
【請求項１５】
前記電極層群は、２つの前記電極層からなる、
請求項１２から１４のいずれかに記載の流体搬送装置。
【請求項１６】
前記電極層群は、３つ以上の前記電極層からなる、
請求項１２から１４のいずれかに記載の流体搬送装置（１００，２００）。
【請求項１７】
前記電極層群に印加される電圧の強度は、流体搬送方向上流側から下流側に向かって増加する、
請求項１４に記載の流体搬送装置（１００，２００）。
【請求項１８】
前記電極層群の間の電極層（１１２）の数は、流体搬送方向上流側から下流側に向かって減少する、
請求項１４から１６のいずれかに記載の流体搬送装置（１００，２００）。
【請求項１９】
前記電極層群に含まれる前記電極層（１１２）の数は、流体搬送方向上流側から下流側に向かって増加または減少する、
請求項１４に記載の流体搬送装置。
【請求項２０】
前記電極層群では、流体搬送方向に沿って電圧が増加または減少するように前記電極層（１１２）に電圧が印加される、
請求項１３から１９のいずれかに記載の流体搬送装置。
【請求項２１】
前記電極層群では、プラス電圧とマイナス電圧とが交互になるように電極層（１１２）に電圧が印加される、
請求項１３から１９のいずれかに記載の流体搬送装置（１００，２００）。
【請求項２２】
前記複数の電極層（１１２）それぞれから導出される電線（１３０）のうち、同極となる電極層から導出される一部または全部の電線は、束ねられる、
請求項２１に記載の流体搬送装置。
【請求項２３】
前記電線（１３０）は、前記電線（１３０）の数に対応する複数の第１端子とそれぞれに接続され、
前記電圧差発生部（１２０）は、少なくとも２つの第２端子と接続され、
前記第２端子または前記複数の第１端子は、接触した状態でスライドされる、
請求項２０から２２のいずれかに記載の流体搬送装置。
【請求項２４】
前記電線（１３０）は、前記電圧差発生部（１２０）に接続され、
前記電圧差発生部（１２０）は、流体搬送方向上流側の電極層（１１２）から流体搬送方向下流側の電極層（１１２）へと順に電圧を印加する、
請求項２０から２２のいずれかに記載の流体搬送装置（１００，２００）。
【請求項２５】
前記電圧差発生部（１２０）は、流体搬送方向下流側の電極層（１１２）に電圧を印加したときに流体搬送方向上流側の電極層（１１２）に印加されている電圧を解除する、
請求項２４に記載の流体搬送装置（１００，２００）。
【請求項２６】
前記電極層（１１２）には、あらかじめ所定の電圧が印加される、
請求項１から２５のいずれかに記載の流体搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電歪ポリマーアクチュエータを利用した流体搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコーンゴムやアクリル樹脂などのシートの表裏に電極層を設けた電歪ポリマーアクチュエータといわれる素子が開発され、人工筋肉やマイクロポンプなどに応用されている（例えば、特許文献１参照）。この電歪ポリマーアクチュエータは、電極層間に電圧差が生じると、上下の電極に正負の電荷が発生し、その静電引力によりシリコーンゴムやアクリル樹脂が圧縮されることにより水平方向に膨張し、電圧が解除されると元の形状に戻るという素子である。
【特許文献１】米国特許第６４３５８４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に示される発明では、図１６に示されるように、電歪ポリマーアクチュエータ１０がマイクロポンプ１の流体搬送路１９に沿って配置されている。なお、このマイクロポンプ１では、下部電極２３ａ−２３ｉを切換回路２２によって選択することができ、直流電源２０によって、電歪ポリマー１１の流体接触面に塗布されている可撓性電極１２および下部電極２３ａ−２３ｉに電圧が印加されると、選択された下部電極２３ａ−２３ｉに負電荷が、可撓性電極１２の下部電極２３ａ−２３ｉと対向する部分に正電荷が発生し、その結果、その下部電極２３ａ−２３ｉと対向する部分の電歪ポリマー１１が圧縮され、その周りの電歪ポリマー１１が膨張する。この作用により、このマイクロポンプ１は、流体を搬送することになる。
【０００４】
上述したような電歪ポリマーアクチュエータの使用形態は、マイクロポンプ用途には特に問題はないと思われるが、より多量の流体を処理したい場合は適切とはいえない。なぜならば、電歪ポリマーアクチュエータの変形量が十分でないことが想定されるためである。本発明の課題は、電歪ポリマーアクチュエータを適切に組み込み、より多量の流体を処理することができる流体搬送装置を提供することにある。また、本発明の別の課題は、電歪ポリマーアクチュエータを利用した圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の流体搬送装置は、流体搬送路、積層型電歪ポリマーアクチュエータ、および電圧差発生部を備える。流体搬送路は、流体を搬送するための通路である。なお、ここにいう「流体」には、気体および液体が含まれる。積層型電歪ポリマーアクチュエータは、柱状であり、複数の電歪ポリマーシートと複数の電極層とを交互に積層した構造を有する。なお、ここにいう電歪ポリマーシートとは、シリコーンゴムやアクリル樹脂などからなるシートである。そして、この積層型電歪ポリマーアクチュエータは、流体搬送路の内部に配置される。なお、この積層型ポリマーアクチュエータは、積層方向が流体搬送方向に一致するように配置されるのが最適である。また、この積層型電歪ポリマーアクチュエータは、電圧差発生部により電極層間に電圧差が発生された場合、電圧差が発生した電極層の部分の一部が流体搬送路の内壁の全周に接触する位置に配置されるのが好ましい。また、この流体搬送装置がポンプとして使用される場合には、電圧差が発生した電極層の部分の一部が流体搬送路の内壁の全周に接触しなくても、ある程度の流体搬送を行うことは可能である。電圧差発生部には、複数の電極層それぞれから導出される電線が接続される。そして、この電圧差発生部は、隣接する少なくとも２つの電極層間に電圧差を発生させる。
【０００６】
一般に、積層型電歪ポリマーアクチュエータの積層方向に対する垂直面の変形量は、単に１つの電歪ポリマーシートの上下面それぞれに電極層を設けた電歪ポリマーアクチュエータの積層方向の変形量よりも大きい。
ここでは、積層型電歪ポリマーアクチュエータが、流体搬送路の内部に配置される。また、電圧差発生部に、複数の電極層それぞれから導出される電線が接続される。そして、この電圧差発生部が、隣接する少なくとも２つの電極層間に電圧差を発生させる。このため、より多量の流体を処理することができる。また、この流体搬送装置は、積層型電歪ポリマーアクチュエータの一部が電圧差によって膨張させられた場合にその膨張部分が流体搬送路を閉塞し、また、その膨張部分を複数設けて流体搬送方向下流側にいくほどその膨張部分の間隔が狭くなるように設計すれば、圧縮機としても利用することができる。
【０００７】
なお、電歪ポリマーアクチュエータを利用するポンプや圧縮機には、従来のモータ駆動式やエンジン駆動式などのポンプや圧縮機に比較して小型であること、潤滑剤などを一切必要としないことなどの長所がある。
請求項２に記載の流体搬送装置は、請求項１に記載の流体搬送装置であって、積層型電歪ポリマーアクチュエータは、電圧差発生部により電極層間に電圧差が発生された場合、電圧差が発生した電極層間の部分の一部が流体搬送路の内壁の全周に接触する。
【０００８】
ここでは、電圧差発生部により電極層間に電圧差が発生された場合、積層型電歪ポリマーアクチュエータのうち、電圧差が発生した電極層間の部分の一部が流体搬送路の内壁の全周に接触する。このため、精度のよい流体搬送が可能となる。また、圧縮機としての利用が可能となる。
請求項３に記載の流体搬送装置は、請求項１または２に記載の流体搬送装置であって、支持部をさらに備える。支持部は、積層型電歪ポリマーアクチュエータを積層方向に貫通する。また、この支持部は、積層型電歪ポリマーアクチュエータを流体搬送路の内部に支持する。なお、この積層型電歪ポリマーアクチュエータは、支持部に密着されてもよいし、支持部に沿って（つまり、積層方向に）自由に伸縮するようにしてもよい。
【０００９】
ここでは、支持部が、積層型電歪ポリマーアクチュエータを積層方向に貫通し、流体搬送路の内部に支持する。このため、安定した流体搬送が可能となる。
請求項４に記載の流体搬送装置は、請求項３に記載の流体搬送装置であって、複数の電極層それぞれから導出される電線は、支持部に沿って、または支持部の内部を通って流体搬送路の外部へと導かれ、電圧差発生部と接続される。
【００１０】
ここでは、複数の電極層それぞれから導出される電線が、支持部に沿って、または支持部の内部を通って流体搬送路の外部へと導かれ、電圧差発生部と接続される。このため、電線を容易に流体搬送路の外部に導くことができる。
請求項５に記載の流体搬送装置は、請求項１から４のいずかに記載の流体搬送装置であって、電極層は、電歪ポリマーシートの上面または／および下面の全体を覆う。
【００１１】
ここでは、電極層が、電歪ポリマーシートの上面または／および下面の全体を覆う。このため、電歪ポリマーシートの膨張を最大にすることができる。
請求項６に記載の流体搬送装置は、請求項３または４に記載の流体搬送装置であって、電極層は、支持部から一定距離離れている。
ここでは、電極層が、支持部から一定距離離れている。このため、電極層から支持部までの電線が、電歪ポリマーシートに挟まれる。したがって、電線を保護することができる。
【００１２】
請求項７に記載の流体搬送装置は、請求項１から６のいずれかに記載の流体搬送装置であって、積層型電歪ポリマーアクチュエータは、電歪ポリマーシートと同一の材料で覆われる。例えば、積層型電歪ポリマーアクチュエータが円柱形である場合、電極層の半径を電歪ポリマーシートの半径を小さくしておけば、このような構造の電歪ポリマーアクチュエータの製造が可能になる。なお、電極層の半径を電歪ポリマーシートの半径と同じにした場合、最終の製造工程において電歪ポリマーシートと同一の材料でコーティングすればこのような構造の電歪ポリマーアクチュエータの製造が可能となる。
【００１３】
ここでは、積層型電歪ポリマーアクチュエータが、電歪ポリマーシートと同一の材料で覆われる。このため、積層型電歪ポリマーアクチュエータが流体搬送路の内壁に接触するとき、電極層の部分がその内壁に接触しない。したがって、流体搬送路が金属である場合に、ショートを防ぐことができる。また、流体が電極層に接触しない。したがって、流体が導電性流体である場合であってもショートを防ぐことができる。さらに、積層型電歪ポリマーアクチュエータの強度を向上させることもできる。
【００１４】
請求項８に記載の流体搬送装置は、請求項１から７のいずれかに記載の流体搬送装置であって、電極層は、開口部を有する。この開口部は、電極層を積層方向に貫通する。また、電歪ポリマーシートは、開口部を介して接合される。なお、ここにいう「接合」とは、接着されている状態や一体化されている状態などを意味する。
ここでは、電極層が、開口部を有する。そして、電歪ポリマーシートが、開口部を介して接合される。このため、電歪ポリマーシート間の耐久性を向上させることができる。
【００１５】
請求項９に記載の流体搬送装置は、請求項１から８のいずれかに記載の流体搬送装置であって、積層型電歪ポリマーアクチュエータは、少なくとも側面が耐溶剤性材料で覆われる。なお、ここにいう「耐溶剤性材料」は、流体（溶剤）の種類に依存する。また、この積層型電歪ポリマーアクチュエータは電圧差を付与すると膨張する。したがって、耐溶剤性材料は弾性変形するのが好ましい。
【００１６】
ここでは、積層型電歪ポリマーアクチュエータの表面のうち、少なくとも側面が耐溶剤性材料で覆われる。このため、電歪ポリマーシートが膨張あるいは溶解してしまうような溶剤でも搬送することが可能となる。
請求項１０に記載の流体搬送装置は、請求項１から９のいずれかに記載の流体搬送装置であって、逆流防止部をさらに備える。逆流防止部は、流体の逆流を防止する。そして、この逆流防止部は、流体搬送路の流体搬送方向上流側および下流側の少なくとも一方に設けられる。
【００１７】
ここでは、この逆流防止部が、流体搬送路の流体流れ方向上流側および下流側の少なくとも一方に設けられる。このため、よりスムーズに流体を搬送することができる。
請求項１１に記載の流体搬送装置は、請求項１から１０のいずれかに記載の流体搬送装置であって、電歪ポリマーシートは、シリコーンゴムまたはアクリル樹脂である。なお、電歪ポリマーアクチュエータの分野では、シリコーンゴムおよびアクリル樹脂は比較的大きな変化量を得ることができる材料として周知である。
【００１８】
ここでは、電歪ポリマーシートは、シリコーンゴムまたはアクリル樹脂である。このため、十分に大きな膨張効果を得ることができる。
請求項１２に記載の流体搬送装置は、請求項１から１１のいずれかに記載の流体搬送装置であって、電圧差発生部は、電極層群において電圧差を発生させる。なお、この電極層群は、複数の電極層のうち隣接する少なくとも２つの電極層からなる。また、この電極層群は、流体搬送方向上流側から下流側に移動する。
【００１９】
ここでは、電圧差発生部が、電極層群において電圧差を発生させる。また、この電極層群が、流体搬送方向上流側から下流側に移動する。このため、積層型電歪ポリマーアクチュエータによる流体の搬送を実現することができる。
請求項１３に記載の流体搬送装置は、請求項１２に記載の流体搬送装置であって、電極層群は、１つである。
【００２０】
ここでは、電極層群が、１つである。このため、積層型電歪ポリマーアクチュエータの膨張箇所は１カ所となる。したがって、簡便に流体を搬送することができる。
請求項１４に記載の流体搬送装置は、請求項１２のいずれかに記載の流体搬送装置であって、電極層群は、複数である。
ここでは、電極層群が、複数である。このため、積層型電歪ポリマーアクチュエータの膨張箇所は複数箇所となる。したがって、より高効率に流体を搬送することができる。また、より滑らかな流体搬送を実現することができる。さらに、流体搬送に伴う脈動を抑制することができる。
【００２１】
請求項１５に記載の流体搬送装置は、請求項１２から１４のいずれかに記載の流体搬送装置であって、電極層群は、２つの電極層からなる。
ここでは、電極層群が、２つの電極層からなる。このため、１枚の電歪ポリマーシートのみが膨張することになる。したがって、流体搬送の制御方法を簡易なものとすることができる。
【００２２】
請求項１６に記載の流体搬送装置は、請求項１２から１４のいずれかに記載の流体搬送装置であって、電極層群は、３つ以上の電極層からなる。
ここでは、電極層群が、３つ以上の電極層からなる。このため、隣接する複数枚の電歪ポリマーシートが膨張することになる。したがって、より大きな膨張効果を得ることができる。
【００２３】
従来のポンプや圧縮機では、インバータ制御などにより回転数のみを制御することによって出力を調節していた。しかし、ここでは、電極層群の移動速度により出力を調節するのに加えて、複数枚の電歪ポリマーシートそれぞれに異なる電圧を印加することによって出力を調節することも可能である。したがって、この流体搬送装置では、流体搬送制御の自由度が高まる。その結果、より精密な流体搬送制御を行うことができるようになる。
【００２４】
請求項１７に記載の流体搬送装置は、請求項１４に記載の流体搬送装置であって、電極層群に印加される電圧の強度は、流体搬送方向上流側から下流側に向かって増加する。
ここでは、電極層群に印加される電圧の強度が、流体搬送方向上流側から下流側に向かって増加する。このため、この流体搬送装置が圧縮機として使用される場合、流体の圧力変化に対応することができる。
【００２５】
請求項１８に記載の流体搬送装置は、請求項１４から１６のいずれかに記載の流体搬送装置であって、電極層群の間の電極層の数は、流体搬送方向上流側から下流側に向かって減少する。なお、ここにいう「電極層群の間の電極層の数」とは電圧差を発生させない電極層の数である。
ここでは、電極層群の間の電極層の数が、流体搬送方向上流側から下流側に向かって減少する。このため、流体が、流体搬送方向に移動するにつれて圧縮される。したがって、この流体搬送装置を圧縮機として利用することができる。
【００２６】
請求項１９に記載の流体搬送装置は、請求項１４に記載の流体搬送装置であって、電極層群に含まれる電極層の数は、流体搬送方向上流側から下流側に向かって増加または減少する。
ここでは、電極層群に含まれる電極層の数が、流体搬送方向上流側から下流側に向かって増加または減少する。このため、電極層群の間隔が一定である又は流体搬送方向下流側に向かって狭くなるなど所定の条件を満たすように電極層群が配列されている場合は、流体が、流体搬送方向に移動するにつれて圧縮される。したがって、この流体搬送装置を圧縮機として利用することができる。
【００２７】
請求項２０に記載の流体搬送装置は、請求項１３から１９のいずれかに記載の流体搬送装置であって、電極層群では、流体搬送方向に沿って電圧が増加または減少するように電極層に電圧が印加される。
ここでは、電極層群において、流体搬送方向に沿って電圧が増加または減少するように電極層に電圧が印加される。このため、積層型電歪ポリマーアクチュエータを不均一に膨張させることができる。また、積層型電歪ポリマーアクチュエータの電歪膨張部分の左右の強度を制御することも可能になる。
【００２８】
請求項２１に記載の流体搬送装置は、請求項１３から１９のいずれかに記載の流体搬送装置であって、電極層群では、プラス電圧とマイナス電圧とが交互になるように電極層に電圧が印加される。
ここでは、電極層群において、プラス電圧とマイナス電圧とが交互になるように電極層に電圧が印加される。このため、積層型電歪ポリマーアクチュエータを左右均一に膨張させることができる。
【００２９】
請求項２２に記載の流体搬送装置は、請求項２１に記載の流体搬送装置であって、複数の電極層それぞれから導出される電線のうち、同極となる電極層から導出される一部または全部の電線は、束ねられる。
ここでは、複数の電極層それぞれから導出される電線のうち、同極となる電極層から導出される一部または全部の電線が、束ねられる。このため、電線の取り扱いを容易に行うことができる。
【００３０】
請求項２３に記載の流体搬送装置は、請求項２０から２２のいずれかに記載の流体搬送装置であって、電線は、電線の数に対応する複数の第１端子とそれぞれに接続される。また、電圧差発生部は、少なくとも２つの第２端子と接続される。そして、第２端子または複数の第１端子は、接触した状態でスライドされる。なお、例えば、電線が束ねられている場合には、そのまとめられている電線を１つと数える。
【００３１】
ここでは、電線が、電線の数に対応する複数の第１端子とそれぞれに接続される。また、電圧差発生部が、少なくとも２つの第２端子と接続される。そして、第２端子または複数の第１端子が、接触した状態でスライドされる。このため、簡易な構成で積層型電歪ポリマーアクチュエータの駆動を行うことができる。
なお、第１端子の数よりも第２端子の数の方が極端に少ない場合には、第２端子または複数の第１端子がスライドしていくと、スライド方向の上流側の第１端子には第２端子が接触しなくなる。したがって、このような構成にすれば、積層型電歪ポリマーアクチュエータの不要な駆動を抑制することができる。また、省エネルギ効果を得ることができる。
【００３２】
請求項２４に記載の流体搬送装置は、請求項２０から２２のいずれかに記載の流体搬送装置であって、電線は、電圧差発生部に接続される。そして、電圧差発生部は、流体搬送方向上流側の電極層から流体搬送方向下流側の電極層へと順に電圧を印加する。
ここでは、電線が、電圧差発生部に接続される。そして、電圧差発生部が、流体搬送方向上流側の電極層から流体搬送方向下流側の電極層へと順に電圧を印加する。このため、電気回路やソフトウェアなどによる流体搬送制御が可能となる。したがって、より高度な流体搬送制御を行うことができる。
【００３３】
請求項２５に記載の流体搬送装置は、請求項２４に記載の流体搬送装置であって、電圧差発生部は、流体搬送方向下流側の電極層に電圧を印加したときに流体搬送方向上流側の電極層に印加されている電圧を解除する。
ここでは、電圧差発生部が、流体搬送方向下流側の電極層に電圧を印加したときに流体搬送方向上流側の電極層に印加されている電圧を解除する。このため、積層型電歪ポリマーアクチュエータが連続的にポンプ動作および圧縮動作を行うことができる。
【００３４】
請求項２６に記載の流体搬送装置は、請求項１から２５のいずれかに記載の流体搬送装置であって、電極層には、あらかじめ所定の電圧が印加される。
ここでは、電極層に、あらかじめ所定の電圧が印加される。このため、この流体搬送装置がポンプとして使用される場合には、ポンプの出力をあらかじめ調節することができる。
【００３５】
なお、この流体搬送装置が圧縮機として使用される場合には、積層方向に流体の圧力変動が生じる。このため、積層型電歪ポリマーアクチュエータが流体搬送方向下流側で顕著に変形し、あらかじめ予想される出力を得ることができないことが想定される。しかし、ここで、電極層に、あらかじめ流体の圧力変動に対応した電圧を印加しておけば、そのような環境下にあっても積層型電歪ポリマーアクチュエータの初期形状を維持することができる。したがって、期待される出力を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００３６】
請求項１に係る流体搬送装置では、より多量の流体を処理することができる。また、この流体搬送装置は、積層型電歪ポリマーアクチュエータの一部が電圧差によって膨張させられた場合にその膨張部分が流体搬送路を閉塞し、また、その膨張部分を複数設けて流体搬送方向下流側にいくほどその膨張部分の間隔が狭くなるように設計すれば、圧縮機としても利用することができる。
【００３７】
請求項２に係る流体搬送装置では、精度のよい流体搬送が可能となる。また、圧縮機としての利用が可能となる。
請求項３に係る流体搬送装置では、安定した流体搬送が可能となる。
請求項４に係る流体搬送装置では、電線を容易に流体搬送路の外部に導くことができる。
【００３８】
請求項５に係る流体搬送装置では、電歪ポリマーシートの膨張を最大にすることができる。
請求項６に係る流体搬送装置では、電極層から支持部までの電線が、電歪ポリマーシートに挟まれる。したがって、電線を保護することができる。
請求項７に係る流体搬送装置では、積層型電歪ポリマーアクチュエータが流体搬送路の内壁に接触するとき、電極層の部分がその内壁に接触しない。したがって、流体搬送路が金属である場合に、ショートを防ぐことができる。また、流体が電極層に接触しない。したがって、流体が導電性流体である場合であってもショートを防ぐことができる。さらに、積層型電歪ポリマーアクチュエータの強度を向上させることもできる。
【００３９】
請求項８に係る流体搬送装置では、電歪ポリマーシート間の耐久性を向上させることができる。
請求項９に係る流体搬送装置では、電歪ポリマーシートが膨張あるいは溶解してしまうような溶剤でも搬送することが可能となる。
請求項１０に係る流体搬送装置では、よりスムーズに流体を搬送することができる。
【００４０】
請求項１１に係る流体搬送装置では、十分に大きな膨張効果を得ることができる。
請求項１２に係る流体搬送装置では、積層型電歪ポリマーアクチュエータによる流体の搬送を実現することができる。
請求項１３に係る流体搬送装置では、積層型電歪ポリマーアクチュエータの膨張箇所は１カ所となる。したがって、簡便に流体を搬送することができる。
【００４１】
請求項１４に係る流体搬送装置では、積層型電歪ポリマーアクチュエータの膨張箇所は複数箇所となる。したがって、より高効率に流体を搬送することができる。また、より滑らかな流体搬送を実現することができる。さらに、流体搬送に伴う脈動を抑制することができる。
請求項１５に係る流体搬送装置では、１枚の電歪ポリマーシートのみが膨張することになる。したがって、流体搬送の制御方法を簡易なものとすることができる。
【００４２】
請求項１６に係る流体搬送装置では、隣接する複数枚の電歪ポリマーシートが膨張することになる。したがって、より大きな膨張効果を得ることができる。また、より精密な流体搬送制御を行うことができるようになる。
請求項１７に係る流体搬送装置は、圧縮機として使用される場合、流体の圧力変化に対応することができる。
【００４３】
請求項１８に係る流体搬送装置では、流体が、流体搬送方向に移動するにつれて圧縮される。したがって、この流体搬送装置を圧縮機として利用することができる。
請求項１９に係る流体搬送装置では、電極層群の間隔が一定である又は流体搬送方向下流側に向かって狭くなるなど所定の条件を満たすように電極層群が配列されている場合は、流体が、流体搬送方向に移動するにつれて圧縮される。したがって、この流体搬送装置を圧縮機として利用することができる。
【００４４】
請求項２０に係る流体搬送装置では、積層型電歪ポリマーアクチュエータを不均一に膨張させることができる。また、積層型電歪ポリマーアクチュエータの膨張部分の左右の強度を制御することも可能になる。
請求項２１に係る流体搬送装置では、積層型電歪ポリマーアクチュエータを左右均一にも膨張させることができる。
【００４５】
請求項２２に係る流体搬送装置では、電線の取り扱いを容易に行うことができる。
請求項２３に係る流体搬送装置では、簡易な構成で積層型電歪ポリマーアクチュエータの駆動を行うことができる。
請求項２４に係る流体搬送装置では、電気回路やソフトウェアなどによる流体搬送制御が可能となる。したがって、より高度な流体搬送制御を行うことができる。
【００４６】
請求項２５に係る流体搬送装置では、積層型電歪ポリマーアクチュエータが連続的にポンプ動作および圧縮動作を行うことができる。
請求項２６に係る流体搬送装置は、ポンプとして使用される場合には、ポンプの出力をあらかじめ調節することができる。また、この流体搬送装置が圧縮機として使用される場合には、あらかじめ流体の圧力変動に対応した電圧を印加しておけば、積層型電歪ポリマーアクチュエータの初期形状を維持することができる。したがって、期待される出力を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
［流体搬送装置の構成］
本発明の一実施形態に係る流体搬送装置の断面構造を図１および図２（図１のＸ面の断面図）に示す。なお、この流体搬送装置１００は、気体のみならず液体の搬送にも利用することができる。また、この流体搬送装置１００は、ポンプとしても圧縮機としても使用することができる。
【００４８】
この流体搬送装置１００は、図１および図２に示すように、主に、ケーシング１０１、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０、および電圧差発生装置１２０から構成される。
［流体搬送装置の構成要素］
（１）ケーシング
ケーシング１０１は、中空の略円柱体であって、流体吸入口１０８および流体吐出口１０９を備える。このケーシング１０１の中空部分は、流体搬送路１０５として使用される。この流体吸入口１０８および流体吐出口１０９には、逆止弁１３１，１３２が設けられる。この逆止弁１３１，１３２により流体の逆流が防止される。また、この流体吸入口１０８および流体吐出口１０９は、流体の供給源および搬送先にそれぞれ接続される。また、このケーシング１０１には、固定部１０６，１０７が設けられている。なお、この固定部１０６，１０７には、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の支持部材１０２が固定される。
【００４９】
（２）積層型電歪ポリマーアクチュエータ
積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０は図３に示すような円柱体であって、その中心部には支持部材１０２が貫通して設けられている。この積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０は、ドーナツ形状の電歪ポリマー１１１とドーナツ形状の電極層１１２とが交互に積層した構造を有する。電歪ポリマー１１１は、その厚みが５０マイクロメール程度であり、シリコーンゴムやアクリル樹脂などからなる。また、電極層１１２は、その厚みが数マイクロメートル程度であり、カーボンブラックなどの導電性粉体ペーストなどからなる。この電極層１１２は、図５に示されるように、電歪ポリマー１１１の全面を覆っている。なお、この積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の全長は、十数センチメートル程度である。そして、この積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０は電圧差発生装置１２０により電極層１１２間に電圧差が付与されると、図４に示すように、その電極層１１２間の部分が、積層方向の垂直面方向に膨張する。
【００５０】
支持部材１０２は、円筒形である。なお、この支持部材１０２の片端は、閉口している。また、この支持部材１０２は、側面に、多数の開口を有している。電極層１１２にはそれぞれ電線１３０が接続されるが、この電線１３０は、その開口を介して支持部材１０２の内部へと導かれる。なお、この電線１３０は、ショートの防止のために１本１本絶縁コーティング処理がなされている。また、この電線１３０の他端は、図１に示すように電圧差発生装置１２０に接続される。また、支持部材１０２と上記ケーシング１０１の吸入側の固定部１０６との間は、シーリング材により完全にシールされる。
【００５１】
なお、この積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０は、図１に示されるように、流体搬送路１０５の中央付近に配置される。また、この際、この積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０は、電圧差発生装置１２０により電極層１１２間に電圧差が発生された場合、電圧差が発生した電極層１１２間の部分の一部が流体搬送路１０５の内壁の全周に接触するように配置される。
【００５２】
また、この積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０は、図１に示すように、支持部材１０２および固定リング１０３，１０４に密着される。したがって、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０は、電極層１１２間に電圧差が発生された場合であっても、見かけ上、積層方向の垂直面方向に膨張するのみである（図７参照）。なお、実際には、電極層１１２間に電圧差が発生された場合、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０には積層方向に収縮しようとする力が生じるが、この力は、膨張していない部分を積層方向に引っ張ることで緩和される。
【００５３】
（３）電圧差発生装置
電圧差発生装置１２０は、ケーシング１０１の外部に設けられる。この電圧差発生装置１２０は、図１に示すように、主に、電源１２１および電源切換制御回路１２２から構成される。電源１２１は、電圧を生じさせる。電源切換制御回路１２２には、電線１３０が１本１本ショートしないように接続される。また、電源切換制御回路１２２は、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０に存在する複数の電極層１１２のうち電圧を印加する電極層１１２を切換制御する。
【００５４】
［流体搬送装置の動作］
ここでは、流体搬送装置１００の流体搬送動作を明確に説明するために積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の構成を具体化するが、これは、本発明を限定するものではない。以下にその具体的な構成を説明する。
以下に示す積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０は、５０マイクロメール厚の電歪ポリマー１１１と２マイクロメートル厚の電極層１１２とが交互に積層された構造を有する。なお、この積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０を構成する電歪ポリマー１１１は２０００枚であり、電極層１１２は２００１枚である（つまり、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の両端は、電極層１１２となる）。したがって、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の全長はおおよそ１０４ミリメートルとなる。
【００５５】
（１）ポンプ動作
この流体搬送装置１００では、作動初期時に、隣接する特定の電極層１１２の群（以下、隣接電極層群という）５つに電圧が印加され、その結果、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０が図７に示すように変形する（この隣接電極層群の数は本発明を限定するものではない）。なお、この流体搬送装置１００では、１０１個の電極層１１２により隣接電極層群が構成されている（この電極層数は本発明を限定するものではない）。上述したように、このとき、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の膨張部分は、流体搬送路１０５の内壁の全周に接触する。なお、このとき、１つの隣接電極層群では、図６（ａ）に示すように、各電極層１１２に交互にプラス電圧とマイナス電圧とが印加されている（ここでは、プラス電極が５１個でありマイナス電極が５０個となる）。また、このプラス電圧値とマイナス電圧値とは、常に一定である。そして、次に、この隣接電極層群のうち流体搬送方向の最も下流側に位置する電極層１１２（以下、最下流側電極層という）の流体搬送方向下流側に隣接する電極層１１２に、最下流側電極層とは逆の電圧（最下流側電極層がプラス電圧であればマイナス電圧、最下流側電極層がマイナス電圧であればプラス電圧）が印加される。そして、これと同時に、隣接電極層群のうち流体搬送方向の最も上流側に位置する電極層１１２に印加されていた電圧を解除する。この結果、隣接電極層群は、見かけ上、流体搬送方向下流側に移動することになる。この流体搬送装置１００では、このような電圧印加制御が定期的に行われ、見かけ上、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の膨張部分が移動し（正確に言えば、膨張する位置が変わる）、流体を順次流体搬送方向へと押し出すことになる。なお、隣接電極層群の最下流側電極層が積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の流体搬送方向の最も下流側の電極層１１２に到達した場合には、流体搬送方向の最も上流側の電極層１１２に電圧が印加される。
【００５６】
（２）圧縮動作
この流体搬送装置１００の圧縮動作は、基本的にはポンプ動作と同様である。ただし、図８に示されるように、複数ある隣接電極層群の間隔が流体搬送方向下流側にいくに従って狭くなるように電極層１１２に電圧が印加される点で異なる。例えば、そのような電圧の印加方法としては、次のような方法が考えられる。
【００５７】
積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の上流端から１／３地点（上流端から１／３の位置の意味）までは、隣接電極層群の最下流側電極層の流体搬送方向下流側に隣接する電極層１１２に最下流側電極層とは逆の電圧（最下流側電極層がプラス電圧であればマイナス電圧、最下流側電極層がマイナス電圧であればプラス電圧）を、さらその電極層１１２（新たに電圧が印加される電極層１１２）の流体搬送方向下流側に隣接する電極層１１２に、その電極層１１２（新たに電圧が印加される電極層１１２）とは逆の電圧を、さらその電極層１１２（新たに電圧が印加される最下流側の電極層１１２）の流体搬送方向下流側に隣接する電極層１１２に、その電極層１１２（新たに電圧が印加される最下流側の電極層１１２）とは逆の電圧を、印加する（つまり、隣接電極層群の最下流側電極層の流体搬送方向下流側に隣接する３つの電極層１１２に電圧に印加するということである）。そして、これと同時に、隣接電極層群のうち流体搬送方向の最も上流側に位置する３つの電極層１１２に印加されていた電圧を解除する。また、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の１／３地点（上流端から１／３の位置の意味）から２／３地点（上流端から２／３の位置の意味）までは、隣接電極層群の最下流側電極層の流体搬送方向下流側に隣接する電極層１１２に最下流側電極層とは逆の電圧を、さらその電極層１１２（新たに電圧が印加される電極層１１２）の流体搬送方向下流側に隣接する電極層１１２に、その電極層１１２（新たに電圧が印加される電極層１１２）とは逆の電圧を印加する（つまり、隣接電極層群の最下流側電極層の流体搬送方向下流側に隣接する２つの電極層１１２に電圧に印加するということである）。そして、これと同時に、隣接電極層群のうち流体搬送方向の最も上流側に位置する２つの電極層１１２に印加されていた電圧を解除する。さらに、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の２／３地点（上流端から２／３の位置の意味）から下流端までは、隣接電極層群の最下流側電極層の流体搬送方向下流側に隣接する電極層１１２に最下流側電極層とは逆の電圧を印加する（つまり、隣接電極層群の最下流側電極層の流体搬送方向下流側に隣接する１つの電極層１１２に電圧に印加するということである）。そして、これと同時に、隣接電極層群のうち流体搬送方向の最も上流側に位置する電極層１１２に印加されていた電圧を解除する。つまり、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の膨張部分の見かけ速度は、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の上流端から１／３地点までが最も速く、１／３地点から２／３地点までが次に速く、２／３地点から下流端までが最も遅くなる。したがって、圧縮作用が生じることになる。
【００５８】
なお、流体搬送方向下流側に流体を圧縮していくと、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０が、その流体の圧力により変形してしまうおそれがある。これを防止するために、この流体搬送装置１００が圧縮動作をするときは、隣接電極層群に印加される電圧の強度が、流体搬送方向上流側から下流側に向かって増加するように制御される。例えば、最上流側の隣接電極層群には１０００Ｖと０Ｖとが交互に、上流側から２つ目の隣接電極層群には１２００Ｖと０Ｖとが交互に、上流側から３つ目の隣接電極層群には１４００Ｖと０Ｖとが交互に、上流側から４つ目の隣接電極層群には１６００Ｖと０Ｖとが交互に、そして、最下流側の隣接電極層群には１８００Ｖと０Ｖとが交互に印加されるという具合である。
【００５９】
［流体搬送装置の特徴］
（１）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０が、流体搬送路１０５の内部に配置される。また、電圧差発生装置１２０に、複数の電極層１１２それぞれから導出される電線１３０が接続される。また、この電圧差発生装置１２０が、隣接電極層群において電圧差を発生させる。そして、この電源切換制御回路１２２により隣接電極層群が、流体搬送方向上流側から下流側に移動させられる。
【００６０】
一般に、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の積層方向に対する垂直面の変形量は、単に１つの電歪ポリマーシートの上下面それぞれに電極層を設けた電歪ポリマーアクチュエータ（以下、単層型電歪ポリマーアクチュエータという）の積層方向の変形量よりも大きい。したがって、この流体搬送装置１００は、単層型電歪ポリマーアクチュエータを利用した流体搬送装置よりも多量の流体を処理することができる。
【００６１】
（２）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の一部が電圧差によって膨張させられた場合にその膨張部分が流体搬送路１０５を閉塞し、また、その膨張部分を複数設けて流体搬送方向下流側にいくほどその膨張部分の間隔が狭くなるように設計される。したがって、この流体搬送装置１００は、圧縮機としても利用することができる。
【００６２】
（３）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、電圧差発生装置１２０により電極層１１２間に電圧差が発生された場合、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０のうち、電圧差が発生した電極層１１２間の部分の一部が流体搬送路１０５の内壁の全周に接触する。このため、精度のよい流体搬送が可能となる。
【００６３】
（４）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０がポンプあるいは圧縮機の駆動源となる。このため、従来のモータ駆動式やエンジン駆動式などのポンプや圧縮機に比較して小型化でき、また、潤滑剤などを一切必要としないという長所がある。
【００６４】
（５）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、支持部材１０２が、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０を積層方向に貫通し、流体搬送路１０５の内部に支持する。このため、安定した流体搬送が可能となる。
（６）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、複数の電極層１１２それぞれから導出される電線１３０が、支持部材１０２の内部を通って流体搬送路１０５の外部へと導かれ、電圧差発生装置１２０と接続される。このため、電線１３０を容易に流体搬送路１０５の外部に導くことができる。
【００６５】
（７）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、電極層１１２が、電歪ポリマー１１１の上面または／および下面の全体を覆う。このため、電歪ポリマー１１１の膨張を最大にすることができる。
（８）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、複数の隣接電極層群が構成される。このため、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の膨張箇所は複数箇所となる。したがって、より高効率に流体を搬送することができる。また、より滑らかな流体搬送を実現することができる。さらに、流体搬送に伴う脈動を抑制することができる。
【００６６】
（９）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、隣接電極層群が、１０１個の電極層１１２から構成される。このため、隣接する１００枚の電歪ポリマー１１１が膨張することになる。したがって、より大きな膨張効果を得ることができる。
（１０）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、隣接電極層群の移動速度により出力を調節するのに加えて、１００枚の電歪ポリマー１１１それぞれに異なる電圧を印加することによって出力を調節することも可能である。したがって、この流体搬送装置１００では、従来の回転数のみを制御していたポンプや圧縮機などに比べて、流体搬送制御の自由度が高まる。
【００６７】
（１１）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、隣接電極層群の間の電極層１１２の数、つまり隣接電極層群の間の電極層１１２であって電圧を印加させない電極層１１２の数は、流体搬送方向上流側から下流側に向かって減少する。このため、流体が、流体搬送方向に移動するにつれて圧縮される。したがって、この流体搬送装置１００を圧縮機として利用することができる。
【００６８】
（１２）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、隣接電極層群に印加される電圧の強度が、流体搬送方向上流側から下流側に向かって増加する。このため、この流体搬送装置１００が圧縮機として使用される場合、流体の圧力変化に対応することができる。
（１３）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、隣接電極層群において、プラス電圧とマイナス電圧とが交互になるように電極層１１２に電圧が印加される。このため、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０を左右均一に膨張させることもできる。
【００６９】
（１４）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、電線１３０が、電源切換制御回路１２２に接続される。そして、電源切換制御回路１２２が、流体搬送方向上流側の電極層１１２から流体搬送方向下流側の電極層１１２へと順に電圧を印加する。このため、電気回路やソフトウェアなどによる流体搬送制御が可能となる。したがって、より高度な流体搬送制御を行うことができる。
【００７０】
（１５）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、電源切換制御回路１２２が、流体搬送方向下流側の電極層１１２に電圧を印加したときに流体搬送方向上流側の電極層１１２に印加されている電圧を解除する。このため、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０が連続的にポンプ動作および圧縮動作を行うことができる。
【００７１】
（１６）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００には、流体吸入口１０８および流体吐出口１０９に逆止弁１３１，１３２が設けられる。このため、よりスムーズに流体を搬送することができる。
（１７）
本実施の形態に係る流体搬送装置１００では、電歪ポリマー１１１の素材としてシリコーンゴムやアクリル樹脂が用いられる。シリコーンゴムおよびアクリル樹脂は、電歪ポリマーアクチュエータの分野では、比較的大きな変化量を得ることができる材料として周知である。このため、十分に大きな膨張効果を得ることができる。
【００７２】
［変形例］
（Ａ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０は、電圧差発生装置１２０により電極層１１２間に電圧差が発生された場合、電圧差が発生した電極層１１２間の部分の一部が流体搬送路１０５の内壁の全周に接触するように配置されたが、本流体搬送装置１００をポンプ用途で用いる場合には、必ずしも積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の膨張部分の一部が完全に流体搬送路１０５の内壁の全周に接触する必要はない。
【００７３】
（Ｂ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、電極層１１２が電歪ポリマー１１１の全面を覆っていたが、電極層１１２が、図９に示すように、支持部材１０２から一定距離離れていてもかまわない。このようにすれば、電極層１１２から支持部材１０２までの電線が、電歪ポリマー１１１に挟まれる。したがって、電線１３０を保護することができる。
【００７４】
（Ｃ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の表面には特に何の処理もなされていなかったが、図９に示すように、表面を電歪ポリマー１１１と同一の材料１１４で覆ってもよい。このようにすれば、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０が流体搬送路１０５の内壁に接触するとき、電極層１１２の部分がその内壁に接触しない。したがって、流体搬送路１０５が金属である場合に、ショートを防ぐことができる。また、流体が電極層１１２に接触しない。したがって、流体が導電性流体である場合であってもショートを防ぐことができる。さらに、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の強度を向上させることもできる。
【００７５】
（Ｄ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の表面には特に何の処理もなされていなかったが、図１０に示すように、表面を耐溶剤性材料１１５で覆ってもかまわない。このようにすれば、この流体搬送装置１００は、電歪ポリマー１１１が膨張あるいは溶解してしまうような溶剤をも搬送することが可能となる。
【００７６】
（Ｅ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、電極層１１２が電歪ポリマー１１１の全面を覆っていたが、電極層１１２が、図１１に示すように、開口１１６を有しており、電歪ポリマー１１１が、その開口１１６を介して接合されていてもかまわない。このようにすれば、電歪ポリマー１１１間の耐久性を向上させることができる。
【００７７】
（Ｆ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、複数の電極層群が構成されていたが、図１２に示すように、電極層群は１つであってもポンプ動作を行うことができる。このように電極層群を１つとすれば、簡便な電圧制御で流体を搬送することができる。
（Ｇ）
先の実施形態に係る流体搬送装置１００では、ポンプおよび圧縮機としての動作時に、隣接電極層群が１０１個の電極層１１２から構成されていたが、隣接電極層群が２つの電極層１１２から構成されてもよい。この場合、１枚の電歪ポリマー１１１のみが膨張することになる。したがって、流体搬送の制御方法を簡易なものとすることができる。
【００７８】
（Ｈ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、隣接電極層群を構成する電極層１１２の数が１０１個であったが、隣接電極層群を構成する電極層１１２の数が流体搬送方向上流側から下流側に向かって増加するようにしてもよい。このようにすれば、隣接電極層群の間隔が一定である又は流体搬送方向下流側に向かって狭くなるなど所定の条件を満たすように隣接電極層群が配列されている場合は（図１３参照）、流体が、流体搬送方向に移動するにつれて圧縮される。したがって、この流体搬送装置１００を異なる圧縮形態を有する圧縮機とすることができる。
【００７９】
（Ｉ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、隣接電極層群において各電極層１１２に交互に一定値のプラス電圧とマイナス電圧とが印加されたが、図６（ｂ）に示すように、電圧値を流体搬送方向に沿って増加または減少するようにしてもよい。このようにすれば、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０を不均一に膨張させることができる。また、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の電歪膨張部分の左右の強度を制御することも可能になる。
【００８０】
（Ｊ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、あらかじめ全ての電線１３０をそれぞれ電源切換制御回路１２２に接続し、電気回路的に、印加する電極層を切り換えたが、これに代えて、電線１３０をあらかじめ対応する数の端子に接続し、電源１２１を別の端子に接続し、電源側の端子または電極層１１２側の端子を、接触した状態で機械的にスライドさせて、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の膨張部分を移動させるようにしてもよい。このようにすれば、電極層１１２の数が比較的少ない場合に、比較的簡易な構成で積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の駆動を行うことができる。
【００８１】
なお、電源側の端子の数と電極層１１２側の端子の数とが同じであってもかまわない。ただし、この場合、流体搬送方向上流側の積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０は、膨張したままになるため、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０が、すべて膨張した後には、電源側の端子と電極層１１２側の端子とを一旦離す必要がある。
（Ｋ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、１つの隣接電極層群において、各電極層１１２に一定のプラス電圧とマイナス電圧とが交互に印加されたが、１つの隣接電極層群において中央部付近の電極層１１２間に最大の電圧差を付与し、端に行くほど電極層１１２間の電圧差が小さくなるように電圧値を制御してもよい。このようにすれば、膨張部分をより自然な形状にすることができる。
【００８２】
（Ｌ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０が支持部材１０２によりケーシング１０１のほぼ中央位置に固定されていたが、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０が必ず固定されていなければならないということはない。したがって、図１４に示すような流体搬送装置２００であっても本発明の目的は達成することができる。なお、この流体搬送装置２００には、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０を前後方向に固定する固定柱１４１，１４２が立てられている。この固定柱は、先の実施の形態に係る流体搬送装置１００に設けられていた固定リング１０３，１０４と同様の役目を果たす。また、この流体搬送装置２００には逆止弁が設けられていないが、このような構成であってもこの流体搬送装置２００は、流体搬送装置としての機能を失うことはない。
【００８３】
（Ｍ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、電線１３０がすべて別々にケーシング１０１の外部に導出されたが、複数の電極層１１２それぞれから導出される電線のうち、同極となる電極層から導出される一部の電線が、束ねられてもよい。例えば、隣接する１０個の電極層１１２のうち１番目、３番目、５番目、７番目、および９番目の電極層１１２から導出されている電線を１つに束ね、２番目、４番目、６番目、８番目、および１０番目の電極層１１２から導出されている電線を１つに束ねるという具合である。そして、この規則に従って、すべての電線を束ねていけば、２００１本の電線が、４００本に集約される（なお、そのうち１つは６本の電線が束ねられることになる）。そうすると、電源切換制御回路１２２には２００１個の電極ではなく４００個の電極を用意すれば済む。また、このようにすれば、１０１個の電極層１１２をそれぞれに制御するのではなく１０組（隣接して配置される５つのプラス電極層と５つのマイナス電極層群とを１組とする）の電極層からなる５つの隣接電極層群を制御すればよいことになる。したがって、制御をよりシンプルにすることができる。
【００８４】
（Ｎ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００に係る積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０では、電圧が印加されていない状態が初期形状とされていたが、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０にあらかじめ所定の電圧を印加した状態が初期形状であるとしてもよい。つまり、あらかじめ規定したベース電圧を印加しておくということである。このようにすれば、流体搬送装置１００がポンプとして使用される場合には、ポンプの出力をあらかじめ調節することができる。また、この流体搬送装置１００が圧縮機として使用される場合には、積層方向に流体の圧力変動が生じる。このため、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０が流体搬送方向下流側で顕著に変形し、あらかじめ予想される圧縮効果を得ることができないことが想定されるが、電極層にあらかじめ流体の圧力変動に対応した電圧を印加しておけば、そのような環境下にあっても積層型電歪ポリマーアクチュエータの初期形状を維持することができる。したがって、期待される出力を得ることが可能となる。
【００８５】
（Ｏ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、電線１３０がすべてまとめて外部に出されたが、いくつかの電線導出ポートを側壁に設けて、そこから電線を分けて外部に導出してもかまわない。なお、このような場合、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０のうち電線導出ポートに対向する部分は、ポンプ動作および圧縮動作を行わせないように制御する必要がある。
【００８６】
（Ｐ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０が円筒形状であったが、特に形状を特定する必要はない。多角形、例えば五角形や六角形、十二角形などであってもよい。また、流体搬送路の断面形状を考慮して種々その形状を変化させてもよい。
【００８７】
（Ｑ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、隣接電極層群を５つとしたが、隣接電極層群の数はもっと多くてもかまわない。また、圧縮機用途に用いる場合には、速度変化領域を３つ以上設けてもかまわない。
（Ｒ）
先の実施の形態に係る流体搬送装置１００では、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０が支持部材１０２および固定リング１０３，１０４に密着されていたが、図１５に示すように積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０が、支持部材１０２および固定リング１０３，１０４には密着されず、支持部材１０２に沿って、自由に伸縮するようにしてもかまわない。なお、この場合、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の外層とケーシング１０１の内壁とが摺動し、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の外層が摩耗するおそれがあるので、ケーシング１０１の内壁をポリテトラフルオロエチレン樹脂などの低摩擦材料でコーティング処理するなどしておくのが望ましい。また、同様に、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の内層と支持部材１０２とが摺動し、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の内層が摩耗するおそれがあるので、積層型電歪ポリマーアクチュエータ１１０の内層および支持部材１０２の外壁をポリテトラフルオロエチレン樹脂などの低摩擦材料でコーティング処理するなどしておくのが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明に係る流体搬送装置は、より多量の流体を処理することができ、従来のモータ駆動式やエンジン駆動式などのポンプの代替になり得る。また、制御の方法によっては、圧縮機としても利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る流体搬送装置の断面構造図。
【図２】本発明に係る流体搬送装置の断面構造図。
【図３】通常状態の積層型電歪ポリマーアクチュエータの斜視図。
【図４】電圧差が生じた状態の積層型電歪ポリマーアクチュエータの斜視図。
【図５】電極層を示す図。
【図６】電圧の印加方法を示す図。
【図７】本発明に係る流体搬送装置が流体を搬送する様子を示す図。
【図８】本発明に係る流体搬送装置が流体を圧送する様子を示す図。
【図９】変形例（Ｂ）および（Ｃ）に係る電極層を示す図。
【図１０】変形例（Ｄ）に係る電極層を示す図。
【図１１】変形例（Ｅ）に係る電極層を示す図
【図１２】変形例（Ｆ）に係る流体搬送装置が流体を搬送する様子を示す図。
【図１３】変形例（Ｈ）に係る流体搬送装置が流体を圧送する様子を示す図。
【図１４】変形例（Ｌ）に係る流体搬送装置の断面構造図。
【図１５】変形例（Ｒ）に係る流体搬送装置が流体を搬送する様子を示す図。
【図１６】従来の電歪ポリマーアクチュエータポンプの構造図。
【符号の説明】
【００９０】
１００，２００      流体搬送装置
１０１              ケーシング
１０２              支持部材
１０３，１０４      固定リング
１０５              流体搬送路
１０６，１０７      固定部
１０８              流体吸入口
１０９              流体吐出口
１１０              積層型電歪ポリマーアクチュエータ
１１１              電歪ポリマー
１１２              電極層
１１４              電歪ポリマー材料
１１５              耐溶剤性材料
１１６              開口
１２０              電圧差発生装置
１２１              電源
１２２              電源切換制御回路
１３０              電線
１３１，１３２      逆止弁
【図１】
2005214138.tif 000003
【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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【図１５】
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【図１６】
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