(57)【要約】【課題】ノイズ発生の少ない、小型化の可能な原動機を提供する。【解決手段】所定の方向に収縮及び膨張をするアクチュエーターと、回転軸を有する第１の部分と、を含み、前記アクチュエーターは、酸化還元化合物と液晶性部位とを有し、前記アクチュエーターの一方端は、前記第１の部分の前記回転軸から離れた所定の場所に配置され、前記第１の部分は、前記アクチュエーターが前記収縮及び前記膨張を繰り返すことにより、前記回転軸を軸にして回転することを特徴とする原動機。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に収縮及び膨張をするアクチュエーターと、
回転軸を有する第１の部分と、を含み、
前記アクチュエーターは、酸化還元化合物と液晶性部位とを有し、
前記アクチュエーターの一方端は、前記第１の部分の前記回転軸から離れた所定の場所に配置され、
前記アクチュエーターが前記収縮及び前記膨張を繰り返すことにより、前記第１の部分が前記回転軸を軸にして回転することを特徴とする原動機。
【請求項２】
前記アクチュエーターの前記収縮の方向及び前記膨張の方向は、前記液晶性部位により規定されることを特徴とする請求項１に記載の原動機。
【請求項３】
前記アクチュエーターにおける前記収縮及び前記膨張の繰り返しは、交流電流により制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載の原動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然界に存在するエネルギーを機械的な仕事に変換する原動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原動機としては、流体の圧力を利用して機械に仕事をさせるもの（以降、流体機械と呼ぶ）、化石燃料や蒸気などを利用して機械に仕事をさせるもの（以降、熱機関と呼ぶ）、電力を利用して機械に仕事をさせるもの（以降、電動機と呼ぶ）などがある。流体機械は、具体的には、風車、水車、空気モーター及び油圧モーターなどがある。熱機関は、外燃機関及び内燃機関であり、蒸気タービン、オットー機関、ガスタービン機関及び液体燃料又は固体燃料によるロケットなどがある。また、電動機は、整流子電動機及び誘導電などがある。用途に応じて好ましい種類の原動機が使われるが、一般的に電動機は流体機械及び熱機関と比較してその大きさが小さく、また、制御が容易であることから、携帯性が求められるような小型なものでは電動機が用いられる。
【０００３】
特に、医療分野において、定量の薬液を患者に投与させることを目的に携帯させる場合は電動機を用いた小型のポンプが用いられることになる。このような用途のための電動機としては用いることが可能なものとして、たとえば、特許文献１では、弾性を有するチューブを押圧する複数のフィンガーと該複数のフィンガーの各々を往復運動させるカム構造とカム構造を駆動するためのアクチュエーターとしてモーターを有するマイクロポンプが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７４５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、電動機としてモーターなどを用いる場合にはモーターが発生するノイズが周囲の機器の動作を妨げる場合がある。特に医療機器に対するノイズの発生は致命的なトラブルを発生させる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した課題若しくは問題の少なくともひとつを解決するためになされたものであり、以下の適用例又は実施形態として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
本適用例にかかる原動機は、所定の方向に収縮及び膨張をするアクチュエーターと、回転軸を有する第１の部分と、を含み、前記アクチュエーターは、酸化還元化合物と液晶性部位とを有し、前記アクチュエーターの一方端は、前記第１の部分の前記回転軸から離れた所定の場所に配置され、前記アクチュエーターが前記収縮及び前記膨張を繰り返すことにより、前記第１の部分が前記回転軸を軸にして回転することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、酸化還元化合物と液晶性部位とを有するアクチュエーターが収縮及び膨張を繰り返すことで第１の部分を回転させることができ、該回転を駆動力として用いることで、従来の電動機よりも磁界の発生が少なくノイズの小さい原動機を構成することができる。
【０００９】
［適用例２］
上記適用例にかかる原動機において、前記アクチュエーターの前記収縮の方向及び前記膨張の方向は、前記液晶性部位により規定されることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、アクチュエーターの収縮の方向及び膨張の方向が、アクチュエーターに含まれる液晶性部位により規定されるので、アクチュエーターの収縮の方向及び膨張の方向を原動機の構造上適切な方向に設定することが容易とすることができる。また、これにより原動機の構造の簡単化を図ることができる。
【００１１】
［適用例３］
上記適用例にかかる原動機において、前記アクチュエーターにおける前記収縮及び前記膨張の繰り返しは、交流電流により制御されることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、アクチュエーターの収縮及び膨張の繰り返しが交流電流により制御されることで、原動機の制御を容易なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態における原動機の概略動作図。
【図２】第２実施形態における原動機の概略動作図。
【図３】第２実施形態の実施例１を説明するための概略動作図。
【図４】アクチュエーターの動作原理を説明するための模式図。
【図５】アクチュエーターの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。尚、記載する図は、説明に必要なものだけを便宜上表したものである。たとえば、構造物を支えるための支柱を省略する場合もあり、直接見ることができない構造物を透過させて図示している場合もある。
【００１５】
まず、アクチュエーターの動作について図４及び図５を用いて説明する。図４は、アクチュエーターを構成する酸化還元化合物と液晶性部位（液晶性を有する部位）とが結合された分子構造の一部を示した図である。尚、酸化還元化合物と液晶性部位とを含む化合物を酸化還元応答化合物と呼ぶことにする。アクチュエーターは、図４−（ａ）及び図４−（ｂ）で示すように、ユニットＪ、ユニットＫ及びユニットＬから構成されている。ユニットＪは軸回転可能な部位であり、例えばフェニル基若しくはチオフェン環などで形成される。ユニットＫは酸化還元反応により結合若しくは分離が行われる部位であり、例えばベンゾジチオリル基などにより形成される。また、ユニットＬはユニットＪの回転方向を規定するための部位であり、液晶性を有する部位が含まれる。ユニットＪの回転軸方向は、ユニットＬに含まれる液晶性を有する部位の配向性によって規定されるものであるが、液晶性を有する部位の配向性は、例えば、延伸法や偏向紫外線照射法などにより配向方向を決めることが可能である。
【００１６】
酸化還元応答化合物が酸化された状態となるのは、酸化還元応答化合物から所定の電子が剥奪された状態であり、この状態の分子構造を示したのが図４−（ａ）である。また、酸化還元応答化合物が還元された状態というのは、酸化還元応答化合物に所定の電子が供給された状態であり、この状態の分子構造を示したのが図４−（ｂ）である。還元された状態においては、ユニットＫ同士（たとえば、Ｓ１及びＳ２）が供給された電子により結合する。これにより、ユニットＪにおいて、ユニットＬに含まれる液晶性を有する部位の配向性を維持する形で軸回転が行われる。このため、分子構造が折りたたまれた形に変化することで、酸化還元応答化合物がユニットＬに含まれる液晶性を有する部位の配向の方向に収縮する。この状態から酸化還元応答化合物が酸化されるとユニットＫ同士における結合が解除され、ユニットＪにおいて、ユニットＬに含まれる液晶性を有する部位の配向性を維持する形で軸回転が行われ、図４−（ｂ）の状態から図４−（ａ）の状態に変化する。このように酸化及び還元を繰り返すことで、酸化還元応答化合物は収縮及び膨張を繰り返す。
【００１７】
次に、図５−（ａ）にアクチュエーター５０の概略外観図を示す。図５−（ｂ）は、収縮した状態のアクチュエーター５０の断面図である。また、図５−（ｃ）は、膨張した状態のアクチュエーター５０の断面図である。アクチュエーター５０は、内部電極５１、高分子電解質５２、酸化還元応答化合物５３及び外部電極５４を含む。高分子電解質５２にとって、酸化還元応答化合物５３は電極として振舞う。アクチュエーター５０の外部から内部電極５１と外部電極５４との間に内部電極５１の方が高くなるように電位差を与えると酸化還元応答化合物５３において還元反応がおきる。これによりアクチュエーター５０は収縮して図５−（ｂ）のようになる。逆に内部電極５１の方が低くなるように電位差を与えると酸化還元応答化合物５３において酸化反応がおきる。これによりアクチュエーター５０は膨張して図５−（ｃ）のようになる。よって、内部電極５１と外部電極５４との間に交流電流を与えることにより、アクチュエーター５０の収縮及び膨張の実行を繰り返し起こさせることが可能となる。
【００１８】
上述したアクチュエーター５０を用いた原動機の実施形態を以降に説明する。尚、以降の実施形態の説明に用いる図面において、アクチュエーターに交流電流を与えるための配線の図示は省略した。
【００１９】
（第１実施形態）
図１−（ａ）及び図１−（ｂ）に本発明を適用したひとつの実施形態である原動機１０の概略図を示す。原動機１０は、アクチュエーター１１、回転部１２、第１連結部１４及び第２連結部１５を含む。回転部１２は回転軸１３を軸にして回転し、第１連結部１４はアクチュエーター１１に固定されている。第２連結部１５は第１連結部１４と回転部１２とを連結する。尚、アクチュエーター１１の上部端（図１において第１連結部１４が接続されていない側の端）、及び、回転軸１３は、図示しないケース又は原動機１０が含まれる装置の所定の部位に保持されている。
【００２０】
アクチュエーター１１は、アクチュエーター１１に含まれる液晶性部位により収縮の方向及び膨張の方向が規定されており、図１中のＡで示した方向が収縮の方向及び膨張の方向である。アクチュエーター１１の収縮及び膨張の動きが第１連結部１４及び第２連結部１５を介して回転部１２に伝達され、回転部１２は回転軸１３を軸にして図１中のＢで示す方向に回転する。これにより、アクチュエーター１１の収縮及び膨張の運動が回転部１２における回転運動に変換され、回転部１２における回転運動が原動機１０の駆動力として出力される。尚、図１において回転部１２を円盤の形状で図示しているが、これは便宜的なものであり、回転部１２の形状は特に限定しない。たとえば、回転部１２が歯車の形状をしていてもよく、また、回転軸１３が回転部１２に固定されていて回転軸１３の回転が原動機１０の出力となるようなものでもよい。
【００２１】
（第２実施形態）
図２−（ａ）及び図２−（ｂ）に本発明を適用したひとつの実施形態である原動機２０の概略図を示す。原動機２０は、アクチュエーター２１及び回転部２２を含む。アクチュエーター２１の一方端は、可動の状態で保持される形で回転部２２に連結されている。尚、アクチュエーター２１の他の一方端が保持されている軸及び回転部２２の回転軸２３は図示しないケース若しくは原動機２０が含まれる装置の所定の部位に保持されている。
【００２２】
アクチュエーター２１は、アクチュエーター２１に含まれる液晶性部位により収縮の方向及び膨張の方向が図２中のＣで示す方向に規定される。Ｃで示した方向は、アクチュエーター２１の長手方向である。アクチュエーター２１の収縮及び膨張の動きが回転部２２に伝達され、回転部２２は回転軸２３を軸にして図２中のＤの方向に回転する。これにより、アクチュエーター２１の収縮及び膨張の運動が回転部２２における回転運動に変換され、回転部２２における回転運動が原動機２０の駆動力として出力される。
【実施例１】
【００２３】
本実施形態における実施例を図３に示す。図３に示した原動機３０は、図２で示した原動機２０の回転部２２を、４つの凸部を有する回転部３２に置き換えたものである。原動機３０は所謂ポンプと呼ばれる機器の機能を果たすものである。図３中のＥで示す方向に規定されるアクチュエーター３１の収縮及び膨張の動きが回転部３２に伝達され、回転部３２が図３中のＦで示す方向に回転することでチューブ６０の形状を変化させ、チューブ６０内の液体をＧで示した方向に搬送することができる。
【００２４】
以上、いくつかの実施形態の説明を行ったが、本発明の実施は上述した実施形態に限られるものではない。たとえば、回転部における回転軸の位置が回転部の中央にある必要はない。また、回転部における回転においても一回転させず、所定の角度だけ往復運動を行うように回転させるようなものでもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１０…原動機、１１…アクチュエーター、１２…回転部、１３…回転軸、１４…第１連結部、１５…第２連結部、２０…原動機、２１…アクチュエーター、２２…回転部、２３…回転軸、３０…原動機、３１…アクチュエーター、３２…回転部、５０…アクチュエーター、５１…内部電極、５２…高分子電解質、５３…酸化還元応答化合物、５４…外部電極、６０…チューブ。
【図１】
2012120389.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012120389.tif 000005
【図４】
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【図５】
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