(57)【要約】【課題】  大きな力、応答性をそなえながら、動作にムラがなく、かつ、コンパクトにできる高分子アクチュエータを得る。【解決手段】  本発明の高分子アクチュエータは、電解質部に設けられ作動体２と、作動体に電圧を印加する作動電極３と、作動体に対向する対極４とを備え、作動電極と対極間に電圧を印加して作動体を伸縮駆動させるもので、作動体を直列に複数接続する連結部６と、連結部を折り返しかつ回転可能に保持するプーリ７とを設けたものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質部に設けられ作動体と、前記作動体に電圧を印加する作動電極と、前記作動体に対向する対極とを備え前記作動電極と前記対極間に電圧を印加して前記作動体を伸縮駆動させる高分子アクチュエータにおいて、
前記作動体を直列に接続する連結部と、前記連結部を回転可能に保持するプーリとを複数組設けこれを繰り返し折り返した配置にしたことを特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項２】
電解質部中に設けられ作動体と、前記作動体に電圧を印加する作動電極と、前記作動体に対向する対極とを備え前記作動電極と前記対極間に電圧を印加して前記作動体を伸縮駆動させる高分子アクチュエータにおいて、
前記作動体を直列に接続する連結部と、前記連結部を回転可能に保持するプーリとを複数組設けこれを渦巻き状に配置したことを特徴とする高分子アクチュエータ。
【請求項３】
前記連結部は、導電性の材料からなり前記作動電極が接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の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、導電性高分子を含むアクチュエータの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気化学的な酸化還元によって伸縮あるいは変形する現象を利用して、人工筋肉、ロボットアーム、義手やアクチュエータ等の用途に応用が期待できるとした導電性高分子アクチュエータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この導電性高分子を用いたアクチュエータは、作動部、対極及び電解質部を備えたもので電解質部を介して作動体と対極に電圧を印加するリードが、作動体に複数接続されたものである。これによって、作動体の端部付近にも十分に電圧を印加することが可能であるので、作動体の端部においても導電性高分子の伸縮性能を十分に発揮するものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５４４９７号公報（第１８頁、図１、図２および第１９頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来のアクチュエータは、作動体の長さ方向を長くすることによりストロークを得ていたために長手方向が長くなり、コンパクトなアクチュエータを得ることができないといった問題があった。また、作動体に対応した電解質溶液の長手方向の不均一性から動作にムラが起こるといった問題点もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、大きな力、応答性をそなえながら、動作にムラがなく、かつ、コンパクトな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】
【０００５】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、電解質部中に設けられ作動体と、前記作動体に電圧を印加する作動電極と、前記作動体に対向する対極とを備え前記作動電極と前記対極間に電圧を印加して前記作動体を伸縮駆動させる高分子アクチュエータにおいて、前記作動体を直列に接続する連結部と、前記連結部を回転可能に保持するプーリとを複数組設けこれを繰り返し折り返した配置にしたものである。
請求項２に記載の発明は、電解質部中に設けられ作動体と、前記作動体に電圧を印加する作動電極と、前記作動体に対向する対極とを備え前記作動電極と前記対極間に電圧を印加して前記作動体を伸縮駆動させる高分子アクチュエータにおいて、前記作動体を直列に接続する連結部と、前記連結部を回転可能に保持するプーリとを複数組設けこれを渦巻き状に配置したものである。
請求項３に記載の発明は、前記連結部が導電性の材料からなり前記作動電極が接続されたものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、複数の作動体を限られた空間の中で効率よく接続でき、コンパクトなアクチュエータを構成することができる。
請求項２および請求項３に記載の発明によると、作動体の動作を大きくすることができ、より出力の大きなアクチュエータを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】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明の実施例１を示す高分子アクチュエータの側面図である。図において、１は高分子アクチュエータ、２は作動体（膜状）、３は作動電極、４は対極（板状）、５は筐体、６は連結部、７はプーリ、８は外部電源、９は電解質部、１０はシャフトである。  
アクチュエータ１は筐体５の内側に作動体２を６個直列に連結し、連結部６をプーリ７に懸け、プーリ７の部分で連結した構造になっている。作動体２同士の間には、対極４を挿入配置している。作動体２には６個形成された連結部６を介して６箇所から電圧が印加される。連結部６は作動電極３が接続されており、作動電極リード線３ａにより外部電源８の作動電極端子８ａに接続されている。対極４も対極リード線４ａを介して電源８の対極端子８ｂに接続されている。電解質部９は作動体２と対極４に電圧を印加した際に、電解質部９を介して電圧を印加できるように充填されている。
【０００９】
作動体２は、従来の導電性高分子の電解伸縮により作動体２が伸縮するものであればよく、糸状、フィルム状、板状、円柱状、角柱状などの形状としてもよい。導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリフェニレンなど用いることができる。作動電極３は、電極として用いることができる導電性材料で形成されているものであればよい。対極４は、電極として用いることができる導電性材料で形成されているものであればよく、棒状、線状、膜状、板状などの形状でもよい。筐体５の材質は、硬質プラスチック、金属、ガラス、セラミックス等の硬質材料でもよく、ウレタンゴム、シリコンゴム等の可撓性を有する材料でも良い。
【００１０】
連結部６は、導電性がありかつ可とう性のある材料であればよく、例えば導電性テープ、導電性高分子膜、導電性高分子線、金属箔または金属線などを用いることができる。連結部６の形状についても、作動体２が電解伸縮され、かつ、懸けられたプーリ７から逸脱しないものであれば、限定されるものではない。連結部６は作動体２の端部を覆うように形成されている。また、連結部６は作動電極３から作動体２に電圧を印加することができるように、作動電極３が接続されるものであれば、特に限定されるものではない。
【００１１】
プーリ７は、作動体２の伸縮に伴なって懸けられた連結部６を逸脱することなく動作させるよう回転できるものであればその材質は問わない。また、形状も円形であることが望ましいが，扇形であってもよい。
電解質部９は、液状でも固体電解質でもよい。電解液が固体電解質の場合、電解質中のイオン伝導度が大きいゲル高分子電解質が好ましく、これに用いるゲルとしては、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、寒天などがよい。
【００１２】
つぎに、本実施例の動作について説明する。
いま、外部電源８から連結部６の作動電極３と対極４との間に電圧が印加されると、作動体２が電解伸縮し、シャフト１０が一方向に移動する。外部電源８の極性を切り替えることによりシャフト１０は逆方向に移動する。この作動体２の伸縮により発生する力をアクチュエータ外部に伝えることができる。なお、電解質が電解液の場合には、アクチュエータ先端部のシャフト１０の摺動部をキャップすることが好ましい。
【００１３】
本実施例のアクチュエータでは、従来の伸縮率が３％であり応答時間が５秒程度であったものが、伸縮率５％と応答時間が１秒程度となった。また、ランプ入力を与え出力変動率を評価した結果、従来は定格出力の最大１００％の出力変動があったが、本発明では３０％となり動作にムラがなくなる効果も得られた。
【実施例２】
【００１４】
図２は、本発明の実施例２の構成を示す上面図である。本実施例は、実施例１のように１８０度の折り返しではなく、プーリ７へ懸けられた連結部６をはさむ作動体２のなす角度が１２０度のアクチュエータである。すなわち、渦巻き状になっているものである。
図２において、アクチュエータ１ は、複数の膜状作動体２と複数あるいは一枚の板状の対極４とを筐体５の内側に備えている。作動体２は、連結部６を介して接続され、プーリ７に懸けられている。連結部６は、導電性の作動電極リード線（図示一部省略）に繋がり、外部電源８の作動電極端子８ａに接続される。対極４も対極リード線（図示せず）を介して電源８の対極端子８ｂに接続されている。なお、板状の対極４が一枚の場合、対極リード４ａの連結部６は一箇所でもよいが、望ましくは作動電極リード線に対応する場所に複数箇所接続することが望ましい。電解質部９は、作動体２と対極４に電圧を印加した際に、電解質部９を介して電圧を印加できるように充填されている。
その他の構成および動作については、実施例１に同じである。
このように、作動体および対極が渦巻き状の構成をしているので、実施例１の効果に加えてコンパクトにアクチュエータを構成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１を示すアクチュエータの側面図
【図２】本発明の実施例２を示すアクチュエータの上面図
【符号の説明】
【００１６】
１  高分子アクチュエータ
２  作動体
３  作動電極
３ａ  作動電極リード線
４  対極
４ａ  対極リード線
５  筐体
６  連結部
７  プーリ
８  外部電源
８ａ  作動電極端子
８ｂ  対極端子
９  電解質部
１０  シャフト
【図１】
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【図２】
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