CN101680548A - 轴封装置和使用该轴封装置的阀结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供的轴封装置，不因密封材料、密封部件的移动而产生磨耗，所以，能保持高密封性能，而且，可用简单的内部构造切换流体的密封状态和非密封状态，可以使预定流量的流体流过，而且，用外部电信号等的量来调节密封材料的膨胀量，通过调节接触面压力，可以高精度地控制流体的泄漏量，可用于所有用途。本发明的轴封装置，在设在本体(10)内部的轴封部(15)，配设通过电的外部刺激而膨胀收缩、变形的高分子材料制的轴封体(20)，并且，在轴封部(15)设有流路(13、14)，因轴封体(20)的膨胀收缩、变形而泄漏的流体流过该流路(13、14)。

Description

轴封装置和使用该轴封装置的阀结构

技术领域

本发明涉及用密封部件轴密封流体的轴封装置，特别涉及使用电刺激性高分子材料的轴封装置和使用该轴封装置的阀结构。

背景技术

通常，要总是密封容器内的流体时，使用轴封装置，该轴封装置利用密封部件。轴封装置是用密封部件将流体的流动密封住的装置。为了密封空气、水、油、气体等各种流体，轴封装置的密封部件，例如使用剖面为大致圆形的环状O形环、密封环。这些密封部件的主要功能是密封流体，所以，要求具有高的密封性能。

为此，通常，在轴封装置中的一方侧部件上，在轴方向形成剖面为大致矩形的槽，该槽沿轴或孔的半径向形成在同一平面内，该密封部件具有压缩余量，在把密封部件装在该槽内、利用密封部件与另一方侧部件的接触压力进行密封时，借助槽部形状，密封部件被压缩。轴封装置组装后，例如，O形环借助该压缩余量被压缩而产生反力，由该反力产生接触面压，利用该接触面压而发挥密封性，从而进行轴封。

O形环通常是用各种合成橡胶作为材料而形成的，该材料为了在不产生异常变形的范围内发挥适度的压缩应力，必须满足预定的低压缩永久变形、耐气候性、耐摩擦性、耐热耐寒性、耐油性、耐化学性等的特性。另外，O形环例如用于机动车、建筑机械、航空器、办公自动化机器、产业机械等多种领域的轴封装置内，所以，根据各领域(用途)，选择材料，具有适当的压缩余量，即使在轴封部移动的运动、或在轴封部不移动的固定用状态中使用时，以确保轴封功能为前提，必须有耐久性、插入性和防止压缩裂缝。

这样，通常的轴封装置，以提高O形环等密封部件的密封功能为第1目的，所以，通常，密封部件、流体的密封区域固定在预定位置。内置着该密封装置的装置，其内部构造很复杂。

假设，为了进行把密封区域切换为非密封区域的切换操作时而使密封区域移动，必须在密封区域的密封部件、壳体等的安装部位设置另外的动作机构。作为该动作机构，例如有螺杆供给机构、活塞-气缸机构、旋转机构等，为了使这些机构动作，必须要采取人力、电、空气、液压、弹簧等任一种动作机构。

另一方面，另外，还有一种虽然不是密封机构，却是不设置复杂动力机构的、使用所谓人造肌肉的阀(例如见专利文献1)。该阀用人造肌肉作为阀芯，使该阀芯自身变形，从而可以开闭流路。该文献中的阀把由薄膜型电致伸缩聚合物构成的人造肌肉作为阀芯，用电压的通断使该阀芯变形，使其直接地或通过密封部件与阀座接离，由此开闭流路。

该阀中，人造肌肉是使用被称为EPAM(电活化聚合物人工肌肉)的材料。该EPAM用可伸缩的电极夹住橡胶状的薄高分子膜(弹性体)，对该电极间施加电压，使高分子膜在面方向伸长(朝周方向扩径)。

专利文献1：日本专利第3501216号公报

发明内容

但是，在为了进行把轴封装置的密封区域切换为非密封区域的切换操作而设置了动作机构、动力机构时，存在着装置的构造复杂化，整体大型化的问题。因此，装置的重量也增加，成本也增加。

另外，切换密封状态和非密封状态时，由于构成动作机构的部件相互接触或滑动，所以，该接触或滑动使得构成动作机构的零件磨耗、或者滑动的部件磨耗。另外，由于密封区域的配合密封部件在接触、加压状态下的移动，密封部件本身也随着滑动而磨耗。O形环等的密封部，如果沿全周产生了磨耗，则接触部分的压力降低、损伤，容易引起流体泄漏，这时，由于滑动面粗糙、润滑不充分等的外在因素，更加速了磨耗。另外，在O形环的滑动面上产生了局部的磨耗的情况下，也容易引起流体泄漏，O形环的滑动面上如果有损伤，则磨耗更加速。尤其是在动作机构的运动速度快、或运动在偏心状态下进行、或滑动面的面粗糙度变粗、润滑不充分的情形时，密封材料会扭曲。

另外，该轴封装置，由于密封材料、密封部件、动作机构的接触或滑动而产生噪音，或者为了防止该噪音、磨耗而产生了使用润滑油这样新的麻烦，因此，存在着密封时的可靠性降低、耐久寿命显著缩短的问题。

另外，该轴封装置，通过确保密封区域的密封部件的面粗糙度的精度和压缩密封材的压缩余量而产生的与接触部件的接触压力，密封流体，在施加流体压且该压缩余量引起的接触压力基础上，由于随着压力引起了密封材料的变形，该变形使接触压力增大(自封作用)，这样，发挥流体压力以上的接触面压，可发挥高密封性能。但是，即使在该轴封装置中，随着密封部的移动，产生流体的卷入等现象，通常很难完全防止流体的泄漏。另外，轴封装置，通常根据不同的用途设定了轴封时的泄漏量的容许范围，在该容许范围内，一边容许泄漏量一边进行轴封，控制该泄漏量也比较困难。

另一方面，在专利文献1中，阀芯自身是使用EPAM，虽然排除了复杂的动力机构，但是，由于阀芯自身是EPAM，所以，在密封流体时，用EPAM整体的受压面积承受流体压力，EPAM必须具有大的耐压强度，并且必须具有大的密封力。另外，在本体内必须要有其它的密封机构，必须设置用于支承的阀座部分，阀芯自身使用EPAM这一点，由于不能直接利用EPAM的耐强度、随变形产生的应力特性，所以并不合理。尤其是，专利文献1中，完全没有把EPAM作为本发明者着眼的轴封结构本身的思想和暗示，而且，也没有利用EPAM的作用微妙且高精度地调节轴封力的增减、利用包含微少泄漏的泄漏现象的思想和暗示。

本发明者，鉴于上述问题，经过锐意研究，结果开发出本发明，其目的是提供轴封装置和使用该轴封装置的阀结构。本发明的轴封装置，由于不随着密封材料、密封部件的移动而产生磨耗，所以，能保持高密封性能，且能用简单的内部结构，切换流体的密封状态和非密封状态，使预定流量的流体流过，而且，用外部电信号等的量来调节密封材料的膨胀量，调节接触面压力，从而可高精度地控制流体的泄漏量，可用于各种用途。

为了实现上述目的，技术方案1的发明提供的轴封装置，在设在本体内部的轴封部，配设通过电的外部刺激而膨胀收缩、变形的高分子材料制的轴封体，并且，在上述轴封部设有流路，因轴封体的膨胀收缩、变形而泄漏的流体流过该流路。

技术方案2的发明提供的轴封装置，轴封体是电刺激性高分子材料制成的，该轴封体，在借助电的外部刺激充电时，朝着与施加方向垂直的方向扩大变形，提高轴封力，另一方面，在放电时，朝着与施加方向垂直的方向一边缩小变形一边回复到原位，轴封力降低而产生适当的泄漏现象；或者，在放电时，朝着与施加方向垂直的方向一边缩小变形一边回复到原位，提高轴封力，另一方面，在借助电的外部刺激充电时，一边朝着与施加方向垂直的方向扩大变形一边轴封力降低而产生适当的泄漏现象。

技术方案3的发明提供的轴封装置，轴封体是导电性高分子材料制成的，该轴封体，在停止了电的外部刺激时，一边膨胀一边回复到原位，提高轴封力，另一方面，在施加电的外部刺激时收缩，因轴封力降低而产生适当的泄漏现象；或者，在施加电的外部刺激时，一边膨胀一边提高轴封力，另一方面，在停止电的外部刺激时，收缩到原位，轴封力降低而产生适当的泄漏现象。

技术方案4的发明提供的轴封装置，轴封体是离子传导高分子材料制成的，该轴封体，在停止了电的外部刺激时，一边变形一边回复到原位，提高轴封力，另一方面，在施加电的外部刺激时变形，因轴封力降低而产生适当的泄漏现象；或者，在施加电的外部刺激时，一边变形一边提高轴封力，另一方面，在停止电的外部刺激时变形到原位，因轴封力降低而产生适当的泄漏现象。

技术方案5的发明提供的轴封装置，轴封体是电刺激性高分子材料制成的，该轴封体，在停止了电的外部刺激时，一边变形一边回复到原位，提高轴封力，另一方面，在施加电的外部刺激时，该部位以外的部位变形，轴封力降低而产生适当的泄漏现象。

技术方案6的发明提供的轴封装置，轴封体是电刺激性高分子材料制成的，该轴封体，在施加电的外部刺激时，该部位以外的部位变形而提高轴封力，另一方面，在停止了电的外部刺激时，一边变形一边回复到原位而轴封力降低，产生适当的泄漏现象。

技术方案7的发明提供的轴封装置，设有能从上下方向保持轴封体的保持件，在该保持件的轴封体的保持面上，设有与本体外部电连接的电极。

技术方案8的发明提供的轴封装置，在轴封体上，设有以夹着该轴封体的上下面的一部分的状态与本体外部电连接的电极。

技术方案9的发明提供的轴封装置，在本体内至少设有2个以上的轴封体，设有能从上下方向保持该轴封体的保持件，在该保持件的轴封体的保持面侧，设有与本体外部电连接的电极，通过从电极施加、停止电的外部刺激，使轴封体膨胀收缩、变形，能切换形成在上述本体上的至少3个以上的泄漏流体的流路。

技术方案10的发明提供的轴封装置，泄漏现象包含微少泄漏现象。

技术方案11的发明提供的轴封装置，通过保持件将环状的轴封体装入本体，该轴封体将基部固定在保持件或本体上，将基部的另一端侧作为自由端部，对轴封体施加电的外部刺激时，将自由端部作为轴封部，使其呈大致正圆状地扩大缩小，形成轴封或泄漏的任一状态。

技术方案12的发明提供的轴封装置，轴封体在通过电的外部刺激而膨胀收缩、变形的高分子材料制的板状基板的表背面形成电极，将该基材成形为环状。

技术方案13的发明提供的轴封装置，轴封体在通过电的外部刺激而膨胀收缩、变形的高分子材料制的中空圆筒状的内外周面上一体地设有电极。

技术方案14的发明提供的、使用轴封装置的阀结构，在本体上形成与外部连通的多个流路，把轴封体的自由端部即轴封部以轴封和泄漏的任一状态设置在该流路之间，能切换流路。

技术方案15的发明提供的、使用轴封装置的阀结构，把轴封体的大致中央附近作为基部，在两端侧设置自由端部，将该自由端部作为轴封部，使其与至少2个以上的内圆筒环状部接触、分离，能切换流路。

技术方案16的发明提供的、使用轴封装置的阀结构，在本体内配设有2个以上的轴封体，把各轴封体的自由端部作为轴封部，将该轴封部形成为轴封和泄漏的任一状态。

发明效果

根据技术方案1的发明，能够提供如下轴封装置，由于不随着轴封体的移动而产生磨耗，所以，可保持高密封性，可用简单的内部构造切换流体的密封状态和非密封状态，可以使预定流量的流体流过，而且，用外部电信号等的量，调节轴封体的膨胀收缩量、变形量，调节接触面压力，可高精度地控制流体的泄漏量，可用于所有用途。另外，是如下轴封装置，无需设置动作机构就可使轴封体变形，这样，可防止内部的劣化，可长期地发挥优良的轴封功能。因此，本发明的轴封装置，可以用来代替电磁阀等，另外，也可控制轴封状态中的微少泄漏量，可应用于各种技术领域。

根据技术方案2的发明，提供如下的轴封装置，通过施加和停止电的外部刺激，可以只使轴封体扩径或缩径，所以，最小限度地保留本体的可动部分，防止劣化，同时可以切换密封状态或非密封状态，在密封状态，可提高轴封力，发挥优良的密封性能，在非密封状态，把装置本体固有的泄漏量作为流量，可使一定的流量流过。另外，这时，可将轴封体做成EPAM构造，该EPAM构造，可加大驱动时的压力、变形量，可进一步提高轴封功能，另外，构造简单，可实现本体的轻量化，动作时的声音也小。

根据技术方案3至6的发明，提供如下的轴封装置，可使用各种高分子材料构成轴封体，可根据轴封部分的膨胀收缩、变形不同等的不同的高分子材料，做成适合的轴封构造。这时也与设计成EPAM构造时同样地，在密封或非密封时，可发挥优良的密封性能。

其中，尤其是根据技术方案5、6的发明，提供如下的轴封装置，施加电的外部刺激时，该部位以外的部位变形，所以，在该部分不必设置电极，变形部分是自由端部，可加大变形量。因此，可以加大泄漏流量，可高精度地控制流量。

根据技术方案7、8的发明，提供如下的轴封装置，可以从本体外部，控制对轴封体施加电压，这样，可将本体应用于小型的装置、机器等，另外，可实现节省空间化、用于各种场所。

根据技术方案9的发明，提供如下的轴封装置，可以作为流路切换阀使用，例如，可应用于活塞-气缸机构等的各种切换动作机构，这时也可以高精度地控制活塞-气缸的动作速度等。

根据技术方案10的发明，提供如下的轴封装置，可以控制轴封状态中的微少泄漏量，除了控制通常的流体流动时的泄漏量外，还可以控制更微少的泄漏量。

根据技术方案11的发明，提供如下的轴封装置，可以使轴封体的自由端部一边保持高精度一边相对于本体的内周面呈正圆形地扩大缩小，使轴封体的周面与圆筒状的流路接离，控制成为一次侧和二次侧的轴封和泄漏的任一状态，可适用于各种流路。

根据技术方案12的发明，提供如下的轴封装置，通过施加和停止电的外部刺激，可以只使轴封体膨胀或收缩，所以，可以最小限度地保留本体的可动部分，防止劣化，同时可切换为密封状态或非密封状态，由于该轴封体可变形成为末端扩大状，所以，在密封状态，可提高密封力，发挥优良的密封性能，在非密封状态，把装置本体的固有的泄漏量作为流量，可以使一定的流量通过。

根据技术方案13的发明，提供如下的轴封装置，除了技术方案12的效果外，由于把轴封体一体地成形为环状，所以，可减少形成后的变形，可用更高的精度，控制成轴封状态或泄漏状态。

根据技术方案14及16的发明，提供如下的使用轴封装置的阀结构，可用简单的构造且实现小型化地形成轴封体，可作为能切换若干流路的、已往所没有的结构的切换阀使用。而且，可根据实施的形态增加流路，即使设置成多通阀的构造，也能高精度地控制各流路的轴封或泄漏状态，可以把各流路形成为预定的轴封和泄漏的任一状态，作为多通阀可自由控制，可应用于各种领域。

附图说明

图1是表示本发明轴封装置之一例的剖面图。

图2是图1的平面图。

图3是表示图1的轴封装置的轴封状态的剖面图。

图4是表示密封部件之一例的上方立体图，(a)是密封部件的分解立体图，(b)是表示密封部件的组装状态的立体图。

图5是表示密封部件之一例的下方立体图，(a)是密封部件的分解立体图，(b)是表示密封部件的组装状态的立体图。

图6是表示本发明轴封装置之另一例的剖面图。

图7是图6的平面图。

图8是表示图6的轴封装置的动作状态的剖面图。

图9是表示密封部件之另一例的上方立体图，(a)是密封部件的分解立体图，(b)是表示密封部件的组装状态的立体图。

图10是表示密封部件之另一例的下方立体图，(a)是密封部件的分解立体图，(b)是表示密封部件的组装状态的立体图。

图11是表示另一形状的保持件的立体图。

图12是表示将本发明的轴封装置用于安全阀的例子的概略图。

图13是表示将本发明的轴封装置用于活塞-气缸驱动机构的例子的概略图。

图14是表示本发明中的电刺激性高分子材料、导电性高分子材料、离子传导高分子材料的特性的说明图。

图15是表示本发明中的、施加了电的外部刺激时该部位以外的部位变形的电刺激高分子材料的特性的说明图。

图16是表示对施加了电的外部刺激时该部位以外的部位变形的电刺激性高分子材料附加电场时的动作的示意图，(a)是表示电场在电刺激性高分子材料中的分布的示意图，(b)是表示对电刺激性高分子材料产生应力状态的示意图，(c)是表示电刺激性高分子材料变形状态的示意图。

图17是表示用保持件保持着电刺激性高分子材料制的轴封体的封轴装置的剖面图。

图18是表示用保持件保持着导电性高分子材料制的轴封体的轴封装置的剖面图。

图19是表示用保持件保持着离子传导高分子材料制的轴封体的轴封装置的剖面图。

图20是表示用保持件保持着高分子材料制的轴封体的轴封装置的剖面图。

图21是表示把隔离片(セパレ一タ)安装在图17的轴封装置上的状态的剖面图。

图22是表示把隔离片安装在图18的轴封装置上的状态的剖面图。

图23是表示阀结构中使用的高分子材料的特性的说明图。

图24是表示把电刺激性高分子材料制的轴封体形成为环状的轴封装置的剖面图。

图25是表示把导电性高分子材料制的轴封体形成为环状的轴封装置的剖面图。

图26是表示把导电性高分子材料制的轴封体形成为环状的另一例轴封装置的剖面图。

图27是表示把离子传导高分子材料制的轴封体形成为环状的轴封装置的剖面图。

图28是表示使用轴封装置的阀结构之一例的剖面图。

图29是表示图28的阀结构的密封状态的剖面图。

图30是表示图28中的轴封体的展开状态的说明图，(a)是轴封体的概略立体图，(b)是表示(a)的表面侧的展开图，(c)是表示(a)的背面侧的展开图。

图31是表示把使用轴封装置的阀结构用于多通阀的一例的剖面图。

图32是表示图31中的阀结构的流路切换状态的剖面图。

图33是表示图31中的轴封体的展开状态的说明图，(a)是轴封体的概略立体图，(b)是表示(a)的表面侧的展开图，(c)是表示(a)的背面侧的展开图。

图34是表示把使用轴封装置的阀结构用于多通阀的另一例的剖面图。

图35是表示图34中的阀结构的流路切换状态的剖面图。

图36是表示CAE解析用的工件的概略立体图。

图37是表示CAE解析用的另一工件的概略立体图。

图38是表示通过CAE解析的工件形状变形的一例的示意图。

图39是表示通过CAE解析的工件形状变形的另一例的示意图。

图40是表示变位测定装置的概略图。

图41是表示变位测定装置的测定条件和变位量的测定结果的曲线，(a)是表示电压施加条件的曲线，(b)是表示施加电压时电流状态的曲线，(c)是表示被测定体的变位量的曲线。

图42是表示被测定体的弯曲变位部分的示意图，(a)是表示被测定体的变位部分的示意图，(b)是(a)中的E部放大图。

具体实施方式

下面，参照附图，详细说明本发明的轴封装置。

本发明的轴封装置，在设在本体内部的轴封部，配设着通过电的外部刺激而膨胀收缩、变形的高分子材料制的轴封体，并且，在轴封部设有流路，因轴封体的膨胀收缩、变形而泄漏的流体流过该流路。这里，本发明中所述的膨胀收缩是指轴封体随着体积变化而改变形状，另外，所说的变形是指轴封体的体积不变化地改变形状。

本发明中使用的高分子材料至少包含电刺激性高分子材料(介电弹性体)、导电性高分子材料、离子传导高分子材料、施加电的外部刺激时该部位以外的部位变形的电刺激性高分子材料这样4种。图14、图15表示各高分子材料的特性。

使用电刺激性高分子材料的轴封体，在施加电的外部刺激时，朝着与施加方向垂直的方向扩大变形，提高轴封力，另一方面，在停止电的外部刺激时，一边朝着与施加方向垂直的方向缩小变形，一边回复到原位，轴封力降低而产生了适当的泄漏现象。这样，使用电刺激性高分子材料的轴封装置，在非通电时形成了流路，即成为所谓常开(NO)的元件动作，另外，作为泄漏流体流动时的变化的形态，材料自身变形。这时，在弹性体材料的表背面设置柔软的电极，对该电极间施加电位差(施加电压)时，材料因库仑效果而厚度方向减少，这样，成为表面方向扩张的动作。

使用导电性高分子材料的轴封装置，在停止了电的外部刺激时，一边膨胀一边回复到原位，提高轴封力，另一方面，在施加了电的外部刺激时，收缩而轴封力降低，产生了适当的泄漏现象。这样，使用导电性高分子材料的轴封装置，在非通电时成为轴封状态、即所谓的常闭(NC)的元件状态，另外，作为泄漏流体流动时的变化的形态，材料自身膨胀、收缩。这时，对导电性高分子材料施加电位差时，借助空气中的水分的吸附、脱离，材料自身膨胀、收缩。

使用离子传导高分子材料的轴封体，在停止了电的外部刺激时，一边变形一边回复到原位，提高轴封力，另一方面，在施加了电的外部刺激时，变形而轴封力降低，产生了适当的泄漏现象。这样，使用离子传导高分子材料的轴封装置，成为NC的元件状态，另外，作为泄漏流体流动时的变化的形态，材料自身膨胀、收缩。这时，对离子传导高分子材料施加电位差时，材料中的阳离子随着水分朝阴极侧移动，结果，材料自身的含水量产生偏移，该材料自身弯曲。

使用施加了电的外部刺激时该部位以外的部位变形的电刺激性高分子材料的轴封体，在停止了电的外部刺激时，一边变形一边回复到原位而提高轴封力，另一方面，在施加了电的外部刺激时，该部位以外的部位变形，轴封力降低，从而产生适当的泄漏现象。这样，使用该电刺激性高分子材料的轴封装置，成为NC的元件状态，另外，作为泄漏流体流动时的变化的形态，材料自身变形。

作为该电刺激性高分子材料的一例，例如有聚醚系氨基甲酸乙酯。该材料是将主剂和硬化剂混合而成的，主剂至少包含苯乙烯、腈化合物、BHT(丁基化羟基甲苯)、苯二甲酸酯。另外，硬化剂至少包含苯二甲酸、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二甲酸酯。包含各成分的具体的电刺激性高分子材料，例如有株式会社エクシ一ルコ一ポレ一シヨン社制的、人肌(注册商标)的凝胶片材。另外，该电刺激性高分子材料，除了聚醚系氨基甲酸乙酯外，例如，也可以是薄膜的硅，这时也能发挥与上述同样的功能、特性。另外，也可以使用上述以外的材料，只要是能发挥同样的功能和特性的材料均可。

上述电刺激性高分子材料，如图16所示地变形。该图中，表示把聚氨基甲酸乙酯弹性体即电刺激性高分子材料作为轴封体250，通过局部相向的固定电极251、252，对该轴封体250附加电场(施加电压)的状态。

图中，用固定电极251、252夹住轴封体250，对该固定电极251、252附加电场时，如图16(a)所示，在固定电极251、252的相向部，(1)感应性多元醇或具有偶极因素的多元醇，因电场而定向，高分子链的构造发生变化。这时，如图16(b)所示，(2)借助相向固定电极251、252产生的电场的库仑效果，感应性弹性体的厚度方向减少，这样，轴封体250朝平面方向扩张。另外，(3)借助电荷的注入和偏置，在两极，引起非对称的体积变化。

另外，在固定电极251、252的外周周边部，把该固定电极251、252的周边部电场作为最大值，电场朝半径向(平面方向)相等地衰减分布，这样，借助上述(1)至(3)的3个作用，作用了合成变形力，把固定电极251、252周边部的合成变形力作为最大值，形成在平面方向均匀地减少的应力分布，这样，产生弯曲变形。

另外，无论哪种高分子材料都可以以在施加和停止电的外部刺激时的各动作具有可逆的特性的方式成形材料的形状。

另外，无论使用哪种高分子材料，泄漏现象都是在轴封状态中产生泄漏的状态，即，包含了微少的泄漏，另外，在施加电的外部刺激时，使电信号的值变化，控制各轴封体的膨胀收缩、变形量，可任意地控制轴封体的接触压力的大小。

在上述中，使用电刺激性高分子材料、导电性高分子材料、离子传导高分子材料的轴封体，由可从上下方向保持的保持件保持着，在该保持件的保持轴封体的面上，设有与轴封装置的本体外部通电相连的电极，这样，可以从该电极对轴封体施加或停止电的外部刺激。

图17至图19中，表示上述的轴封体是电刺激性高分子材料、导电性高分子材料、离子传导高分子材料制成时、用保持件将它们保持着的轴封装置的概略图。

图17的轴封装置是轴封体由电刺激性高分子材料制成的情况，轴封体20A形成为具有同心状贯通孔21A的圆板状，具有适度的厚度。在该轴封体20A的上下面设有电极22A、23A。

保持件40A、45A从上下侧保持轴封体20A，在该保持件40A、45A的保持轴封体20A的面侧具有电极50A、51A，可从该电极50A、51A通过电极22A、23A对轴封体20A施加电压。

把该轴封装置的图未示电源接通，对保持件40A、45A的电极间施加电位差时，如图14、图17(a)所示，保持在保持件40A、45A之间的轴封体20A在径向扩张地变形，另外，解除了电位差(将电源切断)时，如图17(b)所示，该轴封体20A在径向缩径地变形。

图18中的轴封装置是轴封体由导电性高分子材料制成的情况，轴封体20B形成为具有同心状贯通孔21B的圆板状，具有适度的厚度。另外，在轴封体是导电性高分子材料制成的时，由于材料自身具有能通过电流的特性，所以，在轴封体的上下面不必设置电极。

保持件40B、45B从上下侧保持轴封体20B，在该保持件40B、45B的保持轴封体20B的面侧设置电极50B、51B，从该电极50B、51B对轴封体20B施加电压。

对保持件40B、45B的电极间施加电位差时，如图14、图18(a)所示，保持在保持件40B、45B之间的轴封体20B在径向收缩，另外，解除了电位差时，轴封体20B一边在径向膨胀一边回复到原位。

图19中的轴封装置是轴封体由离子传导高分子材料制成的情况，轴封体20C形成为具有同心状贯通孔21C的圆板状，具有适度的厚度。在轴封体20C的上下面设有电极22C、23C。

保持件40C、45C从上下侧保持住轴封体20C，在该保持件40C、45C的保持轴封体20C的面侧设有电极50C、51C，从该电极50C、51C对轴封体20C施加电压。

对保持件40C、45C的电极间施加电位差时，如图14、图19(a)所示，保持在保持件40C、45C之间的轴封体20C，其下面侧膨胀，上面侧收缩，结果，整体弯曲变形，朝缩径向变小。另外，解除了电位差时，轴封体20C在径向一边变形一边回复到原位。

另一方面，图20中，轴封体是使用施加电的外部刺激时该部位以外的部位变形的电刺激性高分子材料，表示保持该轴封体时的轴封装置的概略图。

在该轴封装置中，轴封体20D形成为具有同心状贯通孔21D的圆板状，具有适度的厚度。在该轴封体20D上，以夹住该轴封体20D的上下面的一部分的状态设有电极22D、23D。该电极22D、23D与本体外部通电地相连，可从该电极22D、23D对轴封体20D的一部分施加或停止电的外部刺激。另外，轴封体20D通过该电极22D、23D被保持件40D、45D从上下方向保持着。

把保持件40D侧的电极22D作为正极，把保持件45D侧的电极23D作为负极，对这些电极22D、23D之间施加电位差时，如图15、图20(a)所示，轴封体20D的电极22D侧朝电极23D侧弯曲变形，轴封体20D的伸出的一部分弯曲地变形，轴封体20D的外周部附近成为朝径向收缩的形状。

解除了该电位差时，轴封体20D在径向一边变形一边回复到原位。

另外，无论使用哪种高分子材料，都可以通过改变轴封体材料的成形形状，使得在施加或停止电的外部刺激时的动作(NO、NC的动作)，成为与上述图中动作相反的动作。这时，作用和效果也与上述相同。这一点，在下述的例子中也同样。

另外，轴封体，除了在保持保持件的状态下膨胀收缩、变形外，也可以在安装着保持件和隔离片的状态下膨胀收缩、变形。将说明在轴封体上装着隔离片时的轴封装置。

图21、图22中，表示在轴封体上安装着保持件和隔离片的概略图。

图21的轴封装置是轴封体由电刺激性高分子材料制成的情况，轴封体30A形成为具有同心状贯通孔31A的圆板状，具有适度的厚度。在该轴封体30A的上下面设有电极32A、33A。

保持件40A、45A从上下侧保持住轴封体30A和隔离片35A，在保持面侧具有电极50A、51A。

隔离片35A由可挠性导电性材料形成，将电极32A和电极50A导通。隔离片35A具有柔顺的同心状贯通孔36A，用粘接等方式固定接合在轴封体30A的上面侧。

对于该轴封装置，当对保持件40A、45A的电极间施加电位差时，如图14、图21(a)所示，保持在保持件40A、45A之间的轴封体30A虽然要在径向扩张，但是这时，轴封体30A的上部侧的扩张受到设在上部侧的柔顺的隔离片35A阻碍，结果，轴封体30A以隔离片35A为基准向上弯曲变形。另外，解除了电位差时，如图21(b)所示，朝原位回复地变形。

图22中的轴封装置是轴封体由导电性高分子材料制成的情况，与电刺激性高分子材料的情况同样地，轴封体30B形成为具有同心状贯通孔31B的圆板状，具有适度的厚度。隔离片35B用粘接等方式固定接合在轴封体30B的上面。保持件40B、45B从上下侧保持住轴封体30B和隔离片35B，在保持面侧具有电极50B、51B。

对于该轴封装置，当对保持件40B、45B的电极间施加电位差时，如图14、图22(a)所示，保持在保持件40B、45B之间的轴封体30B虽然要在径向收缩，但是这时，轴封体30B的上部侧的收缩受到设在上部侧的柔顺的隔离片35A阻碍，结果，轴封体30B以隔离片35A为基准向下弯曲变形。另外，解除了电位差时，一边膨胀一边回复到原位。

另外，离子传导高分子材料，如前所述，在只安装着保持件40C、45C的状态下，若施加电位差，就弯曲变形，所以，不必安装隔离片，但是，根据需要，也可以安装隔离片。这时，轴封体被隔离片加强，可与不设置隔离片时同样地动作。

另外，施加电的外部刺激时该部位以外的部位变形的电刺激性高分子材料，只要是其上下面的一部分被电极夹住的状态即可，所以，与离子传导高分子材料同样地，不必安装隔离片，但是，根据需要也可以安装隔离片。

如上所述，本发明的轴封装置，可使用各种高分子材料，用不同的内部结构构成，这样，可根据实施状况，设置成适宜的结构。

下面，从上述例子中选择代表性的例子，详细说明本发明轴封装置的开闭动作。

图1至图3中，表示本发明轴封装置的一个例子。该例的轴封装置构造成，轴封体由电刺激性高分子材料形成，只用保持件保持着该轴封体。装置本体10中，在壳体11的内部设有轴封部15，在该轴封部15配设轴封体20，并且，在轴封部15上设有泄漏流路13、14，因轴封体20的变形而泄漏的流体可流过该泄漏流路13、14。

壳体11形成为大致筒状，轴封部15可将该壳体11内部的流路轴封。在该轴封部15形成了承接面16，在该承接面16的两侧，朝周方向大致平行地设有泄漏流路13、14。把轴封体20配设到轴封部15内后，使轴封体20变形时，轴封体20的相接面24与承接面16相接，这样，可以轴封，另外，泄漏流路13、14连通时，可以泄漏流体。另外，在泄漏流路13、14上，可以连接接头、管等适当的管路(图未示)来构成流路。

轴封体20具有可挠性电极即上面电极22和下面电极23。对该电极22、23施加电压，这时，可以使该电信号的值变化。另外，通过使电信号变化，可控制轴封体20的变形量，可任意改变与承接面16的接触压力的大小。轴封体20呈大致圆形的外形，在中央部位设有贯通孔21。轴封体20的外形形状除了图示的环形外，例如也可以设置成为矩形、梯形等的四边形、或多边形等各种形状。

在轴封体20的外周侧形成了相接面24，该相接面24可与壳体11的承接面16相接，这时，可成为轴封状态及接触面压力可调节的微少泄漏状态，另外，使相接面24与承接面16分开时，可解除轴封，成为泄漏状态。

图4、图5中，保持件40由上部保持件41和下部保持件45构成，由该保持件41、45夹持轴封体20。

上部保持件41具有大致筒状的筒部41a、和位于该筒部41a下部的凸缘部41b。在上部保持件41上，从保持轴封体20的凸缘部41b的下面侧保持面41c到筒部41a的内周面的一部分，沿轴方向形成了外部电极50，该外部电极50一直连接到装置本体10的外部。对外部电极50施加电压时，该电压可施加到轴封体20的上面电极22侧。这样，外部电极50，借助立体电路，布设在作为成形部件的上部保持件41的表面上。

下部保持件45具有大致圆柱状的圆柱部45a、和位于该圆柱部45a下部的凸缘部45b。在下部保持件45上，从保持轴封体20的保持面45c到圆柱部45a的外周面的一部分，沿轴方向形成了外部电极51，该外部电极51一直连接到装置本体10的外部。对外部电极51施加电压时，该电压可施加到轴封体20的下面电极23侧。这样，外部电极51与外部电极50同样地，借助立体电路，布设在下部保持件45的表面上。

上下保持件41、45的凸缘部41b、45b的外径与轴封体20的外径大致相等。另外，下部保持件45的圆柱部45a的外径比上部保持件41的筒部41a的内周面内径及轴封体20的贯通孔21的内径小，可将圆柱部45a插入筒部41a的内周部。

将下部保持件45的圆柱部45d插入贯通孔21，将下部保持件45的圆柱部45a插入上部保持件41的筒部41a内，从而将轴封体20夹在凸缘部41b和凸缘部45b之间。这样，可以在使各凸缘部41b、45b侧的外部电极50、51与轴封体20的上面电极22、下面电极23相接的状态下实现一体化。这时，轴方向的外部电极50、51由于设在相向的圆周位置，所以相互不接触，电路不会短路。

另外，借助圆柱部45d与45a间的台阶间隙，电极51和布设在上部保持件的凸缘部下部41c上的外部电极50不会短路。对各外部电极50、51施加电压，电压被施加到轴封体20上时，该轴封体20可在周方向变形而扩径。

保持件41、45可一边从上下方向局部地压接轴封体20，一边保持住轴封体20，利用该压接部分，可以防止轴封体的通过泄漏，另外，可进行通电。在该压接部分以外，设有适当的间隙，这样，轴封体20的膨胀收缩可以没有阻力。

如图2所示，在上部保持件41的筒部41a内周面的上方侧、下部保持件45的圆柱部45a外周面的上方侧，分别设有槽部54、55。在该槽部54、55连接着图未示的配线，通过该配线，可从装置本体10的外部对各外部电极50、51施加电压。

利用上述的构造，可用轴封体20设置成人造肌肉即EPAM构造，可以加大轴封体20变形时产生的力，另外，可实现具有重量轻、驱动结构简单、小型、动作时声音小、用低电压可驱动等优良特性的构造。

轴封体20以安装着保持件41、45的状态安装到形成为大致筒状的安装体17上，再把该安装体17装到壳体11内，这样，可把轴封体20配设在本体10内的恰当位置。在安装体17与壳体11之间设有O形环18，用该O形环18防止它们之间的泄漏。

另外，把安装体17和保持件41设成为一体也能发挥同样的效果。

电源电路60与各外部电极50、51连接，可对该外部电极50、51施加电压。在该电路60内，具有可变电源61、开关62、和可变电阻器63。将开关62接通时，电路闭合，可对轴封体20的电极22、23施加不同极的电压，进行充电。例如，对上部保持件41的外部电极50施加负极的电压时，对下部保持件45的外部电极51施加正极的电压。另外，可利用可变电源61、可变电阻器63，调节该电压。

下面，说明本发明轴封装置的上述实施例的作用。

从图1的状态，如图3所示地将开关62接通时，不同极性的电压被施加到上部保持件41的外部电极50、和下部保持件45的外部电极51上。该电压被施加到轴封体20的上下面电极22、23上。这样，轴封体20朝周方向扩径地变形，利用该变形，轴封体20的相接面24与本体10的承接面16加压接触，可将泄漏流路13、14间的流路轴封、将流体密封。

这时，借助可变电源61、可变电阻器63的调节，控制电压的施加量(电压的大小、电压的施加时间(过渡响应))，可调节轴封体20的变形量、变形响应时间，可以用适当的推压力使相接面24与承接面16接触，可有效地防止泄漏、提高轴封效果。另外，从泄漏状态，渐渐地提高电压，使轴封体变形，可任意控制从微少泄漏到密封的状态。另外，从该轴封状态，一点一点地降低施加电压，可以保持着轴封状态地控制产生泄漏的所谓微少泄漏。另外，进一步降低施加电压时，可以调节轴封体20的后述的间隙δ量，这样，可以控制成为预定的流量。因此，装置本体10，可以进行产生泄漏或者泄漏量为零的控制以外的、微少泄漏量的控制。

另一方面，从图3的状态，如图1所示地切断开关62时，外部放电电路(图未示)通过外部电极50、51从轴封体20的上下面电极22、23放电。这样，轴封体20成为非通电状态，朝周方向缩径地变形，该变形使得轴封体20(相接面24)与壳体11(承接面16)之间产生同心圆状的间隙δ，可将泄漏流路13、14连通，使原先密封状态的流体从该间隙δ流出。

这时，开关62切断时的间隙δ的量是装置本体10的固有值，可以产生该装置固有的泄漏量，可将该泄漏量作为一定的流体流量利用。这样，该轴封装置例如也可以应用于电磁阀等。

这样，装置本体10，通过外部电极50、51对轴封体20施加电的外部刺激，使轴封体20向扩径或缩径侧变形，所以，不使轴封体20移动就可成为轴封状态、将流体密封，或者，解除轴封状态、可以一边调节泄漏量一边使流体流过。

这种只把轴封体20作为可动部分的内部构造，不必设置螺杆供给机构等的动作机构，所以，密封、不密封流体时，通过可逆的切换动作，就能容易地进行，而且，轴封体20在可动时不扭曲，所以可防止损伤、劣化，可保持优良的轴封功能。

另外，在该例中，由于轴封体是电刺激性高分子材料制成的，所以，施加了电压时，轴封体扩大缩小变形，但是，如果轴封体是导电性高分子材料制成的，施加了电压时，轴封体因膨胀、收缩而扩大缩小。另外，如果轴封体是离子传导高分子材料制成的、或者是施加了电的外部刺激时该部位以外的部位变形的电刺激性高分子材料制成的，施加了电压时，轴封体变形。

另外，泄漏流路13、14，任何一个可以是一次侧、二次侧，可以在任意方向使流体泄漏或密封流体。

下面，说明本发明轴封装置的另一例。在下述的例中，与上述例子相同的部分注以相同标记，其说明从略。另外，该例子中，也与上述例子同样地，作为轴封体而采用的高分子材料，至少包含电刺激性高分子材料、导电性高分子材料、离子传导高分子材料、施加电的外部刺激时该部位以外的部位变形的电刺激性高分子材料这样4种，该例中说明使用电刺激性高分子材料的情形。

在该例子中，如图6至图8所示，在本体70内至少设有2个以上的轴封体80、85，设有可从上下方向保持该轴封体80、85的保持件90，在该保持件90的轴封体的保持面上设有与本体70的外部通电相连的电极，从该电极施加、停止电的外部刺激，使轴封体80、85变形，可切换形成在本体70的大致筒状壳体71上的至少3个以上的泄漏流体的流路73、74、75。

如图9、图10所示，保持件90由第1保持件91、第2保持件92、第3保持件93、和第4保持件94构成，在这些保持件91、92、93、94之间夹着2个轴封体80、85和一个间隔件95。

第1保持件91设置成具有大致筒状的筒部91a和位于该筒部91a下部的凸缘部91b的形状。电极100沿轴方向形成在保持轴封体80的凸缘部91b的下面侧和筒部91a内周面的一部分上，连接到本体70的外部。这样，从筒部91a的上方侧对电极100施加电压时，可将该电压施加到轴封体80的上面82上。

第2保持件92设置成具有大致筒状的筒部92a和位于该筒部92a下部的凸缘部92b的形状。电极101沿轴方向形成在凸缘部92b的上面侧和筒部92a外周面的一部分上，连接到本体70的外部。这样，从电极101施加电压时，可将该电压施加到轴封体80的下面83上，该电压与第1保持件的电极100是不同的极性。

第3保持件93设置成具有大致筒状的筒部93a和位于该筒部93a下部的凸缘部93b的形状。电极102沿轴方向形成在凸缘部93b的下面侧和筒部93a内周面的一部分上，连接到本体70的外部。

另外，第4保持件94设置成具有大致圆柱状的圆柱部94a和位于该圆柱部94a下部的凸缘部94b的形状。电极103沿轴方向形成在凸缘部94b的上面侧和圆柱部94a外周面的一部分上，连接到本体70的外部。第4保持件的电极103与第3保持件的电极102是不同的极性。

各保持件91、92、93、94的电极100、101、102、103可从筒部91a、92a、93a及圆柱部94a的上面侧取出到外部，可从外部的电源电路对各电极施加电压。另外，在该例子中，省略了电源电路，只表示引出用的线。

各凸缘部91b、92b、93b、94b的外径与轴封体80、85及间隔件95的外径大致相等。间隔件95的外径，也可以适当小一些。另外，成为第1保持件91的筒部内径＞第2保持件92的筒部外径、第2保持件92的筒部内径＞第3保持件93的筒部外径、第3保持件93的筒部内径＞第4保持件94的圆柱部外径的关系。轴封体80、85和间隔件95分别具有可安装在第1保持件91与第2保持件92之间、第3保持件93与第4保持件94之间、第2保持件92与第3保持件93之间的贯通孔。

将它们一体化时，将轴封体80夹在第1保持件91与第2保持件92之间，将轴封体85夹在第3保持件93与第4保持件94之间，将间隔件95夹在第2保持件92与第3保持件93之间，在该状态下，将各筒部和圆柱部分别插入位于上方的对应的筒部。这时，第1保持件91和第2保持件92的电极100、101不接触，第3保持件93和第4保持件94的电极102、103不接触，对各电极施加了电压时，极性不同的电压施加在各轴封体80、85的上下面上，各轴封体80、85可分别朝周方向扩径。

一体化后的轴封体80、85与保持件90及间隔件95一起安装在大致筒状的安装体78上，将该安装体78通过O形环79装在壳体71内。

另外，安装体78和保持件91也可以设成为一体。

在图6的状态，停止对电极100、101施加电压、对电极102、103施加电压时，该电压使轴封体85朝扩径侧变形，轴封体85的相接面89与承接面77加压接触，这样，泄漏流路74与泄漏流路75之间的流路被封闭。另一方面，泄漏流路73与泄漏流路74之间的轴封体80为非通电状态，保持着缩径的状态，这样，在相接面84与承接面76之间产生间隙δ′。借助该间隙δ′，泄漏流路73和泄漏流路74成为连通状态，形成了泄漏流路。

另一方面，从图6的状态停止对电极102、103的电压施加、对电极100、101施加电压时，成为图8的状态。图中，轴封体85成为非通电状态，所以，成为缩径的变形状态，在相接面89与承接面77之间产生间隙δ″。另一方面，轴封体80成为通电状态而朝扩径侧变形，该轴封体80的相接面84与承接面76加压接触。这样，泄漏流路73与泄漏流路74之间的流路被封闭，另一方面，泄漏流路74与泄漏流路75之间的流路成为连通的状态。

如上所述，在该例子中，设有多个轴封体80、85，通过控制电压的施加，使这些轴封体80、85变形，使各轴封体80、85的相接面84、89与设在泄漏流路73、74、75间的承接面76、77接触、离开，这样，可切换泄漏流路。这时也与前述例同样地，通过控制施加的电压，改变间隙δ″的量，可调节泄漏流量。另外，在轴封体加压接触的状态下调节电压时，也可以控制微少泄漏量。

图11中，表示把保持件设计成另一形状的情形。该保持件110在凸缘部112的外径侧设有多个穿孔113。另外，在把保持件110收容在壳体115的轴封部116时，在该轴封部116与凸缘部112的外周之间，可以设置间隙α。另外，在本例中，穿孔113从凸缘部112的周方向中间位置设在外径侧。

该保持件110，借助凸缘部112的该形状，在图未示的轴封体膨胀收缩、变形时，可以导引该轴封体而使形状稳定。另外，把安装在保持件110上的轴封体插入壳体115时，该凸缘部112可起到导引作用。

把图未示的轴封体设于该保持件110时，轴封体收缩时的外径，比穿孔113位置小，使安装在保持件110上的轴封体朝缩径侧收缩、变形时，可确保(增加)流体的通过面积，这样，可加大轴封泄漏时的泄漏量(流量)。另一方面，使轴封体朝扩径侧膨胀、变形时，可将穿孔113闭塞，将流路封闭，可切实地将流体密封。在凸缘部上例如也可以形成网眼状的孔，并不局限于上述形态，只要在轴封体扩径时流路被闭塞，或者，在缩径时能增加流体的通过面积即可。另外，该保持件的凸缘部的形态，也可用于上述任一种的轴封装置。

图12中，表示将本发明的轴封装置用于安全阀120的例子。

图中，装置本体121具有电压的施加或施加停止时可朝周方向膨胀收缩、变形的轴封体122，该轴封体122收纳在壳体123内。壳体123以内部流路连通的方式安装在配管124上。另外，压力传感器125把配管124内部的压力变动作为电压发出，可检测配管124内的压力变化。开关电路126设在压力传感器125与装置本体121之间，可根据该压力传感器125的压力的变动，停止对装置本体121的电压施加。另外，在开关电路126，初期的压力封入配管内时，在达到预定的压力值之前，对轴封体122施加暂时的轴封体密封用的基准电压值。

安全阀120，用传感器125检测配管124内的压力值，在该压力值达到预定值以上时，由开关电路126停止电压的施加，由于停止了该电压施加，使轴封体122从通常时的膨胀、变形状态收缩、变形，在装置本体121的壳体123与轴封体122之间产生间隙，压力从该间隙释放，可以降低配管124内的压力。

另外，释放后，压力回复到规定值以下时，利用开关电路126，压力传感器125的电压被施加到轴封体122上，轴封体122从收缩、变形状态变化为膨胀、变形状态，可以密封住压力泄漏。

图13中，表示把本发明的轴封装置用于活塞-气缸驱动机构130的例子。

图中，装置本体131将可朝周方向膨胀收缩、变形的4个轴封体132、133、134、135收纳在壳体136内，可切换空气流路。在壳体136上，形成了泄漏流路137、138、139、140、141。泄漏流路137可把来自外部的压缩空气供给到装置本体131内。另外，泄漏流路138、139可把装置本体131内的压缩空气排出到外部。泄漏流路140、141与气缸部130a相连，可从装置本体131把压缩空气供给该气缸部130a内和排出该气缸部130a。

各轴封体132、133、134、135分别设在泄漏流路138与泄漏流路141之间、泄漏流路141与泄漏流路137之间、泄漏流路137与泄漏流路140之间、泄漏流路140与泄漏流路139之间。对各轴封体132、133、134、135进行电压施加的控制，使该轴封体132、133、134、135分别膨胀收缩、变形，可将各流路之间轴封。

图13(a)中，停止对轴封体132、134的电压施加，使它们朝缩径侧收缩、变形，另一方面，对轴封体133、135施加电压，使它们朝扩径侧膨胀、变形，由此进行控制时，如图所示，泄漏流路137与泄漏流路140之间、泄漏流路141与泄漏流路138之间的流路分别连通，同时，泄漏流路139与泄漏流路140之间、泄漏流路141与泄漏流路137之间的流路分别被闭塞。

在该状态，从泄漏流路137侧供给压缩空气时，该压缩空气通过泄漏流路140被送入气缸部130a内，图中，使活塞130b朝左方移动。借助该活塞130b的移动，气缸部130a内的压缩空气通过泄漏流路141从泄漏流路138排出。

另一方面，图13(b)中，对轴封体132、134施加电压，使它们朝扩径侧膨胀、变形，另外，停止对轴封体133、135的电压施加，使它们朝缩径侧收缩、变形，由此进行控制时，如图所示，泄漏流路137与泄漏流路141之间、泄漏流路140与泄漏流路139之间的流路分别连通，同时，泄漏流路141与泄漏流路138之间、泄漏流路137与泄漏流路140之间的流路分别被闭塞。

在该状态下，从泄漏流路137侧供给压缩空气时，该压缩空气通过泄漏流路141被送入气缸部130a内，图中，使活塞130b朝右方移动。借助该活塞130b的移动，气缸部130a内的压缩空气通过泄漏流路140从泄漏流路139排出。

这样，在活塞-气缸驱动机构130中，控制对各轴封体132、133、134、135的电压施加，可切换流路，可以从一个泄漏流路137供给压缩空气，使活塞130b往复运动。

上面说明了采用本发明的轴封装置来设置安全阀120、活塞-气缸驱动机构130的情形，但这些仅作为例子，本发明的轴封装置可应用于各种装置和机构等，只要是将流体流路的一次侧和二次侧轴封或者解除该轴封而产生预定的泄漏量等、控制微少泄漏的装置均可适用。

另外，虽然未图示，本发明的轴封装置，除了构成流路的一部分以外，也可以把轴封部设计成房间状作为轴封室，将流体收纳在该轴封室内。

另外，把装置本体设成能耐药液的材质、内部结构，也可以进行药液的密封、或者一边控制药液的流量一边供给药液。这样，例如，可以把轴封装置作为液晶制造、半导体精密设备等的一部分来设置。这时，也可自由地选择与装置的入口、出口侧连接的管的材质，可根据所用的流体，适当变更。

下面，说明使用轴封装置的阀结构。

这时的轴封装置，把环状的轴封体通过保持件装入本体，该轴封体将基部固定在保持件或本体上，而将基部的另一端侧作为自由端部，对轴封体施加电的外部刺激时，把自由端部作为轴封部，使其呈大致正圆形地扩大缩小，成为轴封和泄漏的任一状态。

使用该轴封装置的阀结构，在本体上形成了与外部连通的多个流路，在该流路之间，将轴封体的自由端部即轴封部形成为轴封和泄漏的任一状态，这样，可切换流路。

图23中，表示该阀结构中使用的轴封体的高分子材料。该阀结构中使用的高分子材料，与上述轴封装置同样地，可通过电的外部刺激而膨胀、变形，至少包含电刺激性高分子材料、导电性高分子材料、离子传导高分子材料这3种材料。这些高分子材料的特性与前述相同。另外，对于施加电的外部刺激时该部位以外的部位变形的电刺激性高分子材料，其说明从略，但是，将该高分子材料设计成适当的结构，也可以与以下所示上述3种高分子材料同样地作为使用轴封装置的阀结构。使用该高分子材料时，其特性也与前述相同。

高分子材料是电刺激性高分子材料或者是离子传导高分子材料时，在板状基材的表背面形成电极；另外，高分子材料是导电性高分子材料时，在板状基材上不必设置电极、将该基材成形为环状，就形成了轴封体。

另外，高分子材料是电刺激性高分子材料或者是离子传导高分子材料时，在中空圆筒状的内外周面上一体地设置电极，就可形成轴封体。

图24至图26中，表示将板状基材成形为环状、设置轴封体时的概略图。

图24中的阀结构是轴封体由电刺激性高分子材料制成的情况，在该轴封体160A上，在板状基材161A的内外周布设了电极162A、163A，把该基材161A形成为同心状的中空圆筒状。在该轴封体160A的外周侧一体地粘接着隔离片168A，该隔离片168A是由具有柔顺特性的材料、例如树脂构成的，该隔离片168A与轴封体160A一体地动作。

保持件170A从内周侧保持着轴封体160A，通过设在该保持件170A上的连通孔171A、172A、和设在轴封体160A上的贯通孔164A、165A，可从外部对轴封体160A的电极162A、163A施加电压。

另外，轴封体160A，其贯通孔164A、165A与保持件170A的连通孔171A、172A固定接合，设置成基部166A。该基部166A的另一端侧的自由端部167A侧能相对于保持件170A呈大致正圆状地自由地扩张收缩变形。

把该阀结构中的图未示电源接通，对筒状的轴封体160A的内外周的电极162A、163A之间施加电位差时，轴封体160A朝向轴方向扩张的方向变形。这时，由于轴封体160A的隔离片168A侧的形状被保持着，所以，非隔离片168A侧的内周侧成为更加扩张的形状。因此，轴封体160A，如图23、图24(a)所示，除了基部166A外的自由端部167A侧相对于作为基准的圆筒形状的保持件170A扩径变形。

另外，解除了电位差时，如图24(b)所示，自由端部167A侧沿着保持件170A缩径变形，回复到原位。

图25、图26中的阀结构是轴封体由导电性高分子材料制成的情况，这时，在轴封体160B上不必设置电极，将基材161B形成为同心状的中空圆筒状。隔离片168B与图24同样地由树脂构成，该隔离片168B，在图25中，一体地粘接在轴封体160B的外周侧，而在图26中，一体地粘接在轴封体160B的内周侧。

保持件170B从内周侧保持着轴封体160B，通过设在该保持件170B上的连通孔171B、172B、和设在轴封体160B上的贯通孔164B、165B，可从外部对轴封体160B的外周面162B、内周面163B施加电压。

另外，轴封体160B，其贯通孔164B、165B与保持件170B的连通孔171B、172B固定接合，设置成基部166B，该基部166B的另一端侧的自由端部167B侧能相对于保持件170B呈大致正圆状地自由扩张收缩变形。

在图25的阀结构中，对轴封体160B的内外周面162B、163B间施加电位差时，轴封体160B朝轴方向膨胀。这时，由于轴封体160B的隔离片168B侧的形状被保持着，所以，非隔离片168B侧的内周侧更加膨胀。因此，轴封体160B，如图23、图25(b)所示，除了基部166B外的自由端部167B侧相对于作为基准的圆筒形状的保持件170B沿着保持件170B扩径。另外，解除电位差时，如图25(a)所示，自由端部167B侧收缩，回复到原位。

另一方面，在图26的阀结构中，对轴封体160B的内外周面162B、163B间施加电位差时，轴封体160B朝轴方向收缩。这时，由于轴封体160B的隔离片168B侧的形状被保持着，所以，非隔离片168B侧的外周侧更加收缩。因此，轴封体160B，如图23、图26(a)所示，除了基部166B外的自由端部167B侧相对于保持件170B扩径。另外，解除了电位差时，如图26(b)所示，自由端部167B侧相对于并沿着保持件170B膨胀，回复到原位。

图27中的阀结构是轴封体由离子传导高分子材料制成的情况，轴封体160C与电刺激性高分子材料时同样地，在板状基材161C的内外周布设电极162C、163C，把该基材161C形成为同心状的中空圆筒状。轴封体160C与图19的轴封装置同样地，不必安装隔离片，但根据需要也可以安装。

保持件170C从内周侧保持轴封体160C，通过设在该保持件170C上的连通孔171C、172C、和设在轴封体160C上的贯通孔164C、165C，可从外部对电极162C、163C施加电压。

另外，轴封体160C，其贯通孔164C、165C与保持件170C的连通孔171C、172C固定接合，设置成基部166C。该基部166C的另一端侧的自由端部167C侧能相对于保持件170C呈大致正圆状地自由扩张收缩变形。

在图27的阀结构中，对轴封体160C的内外周的电极162C、163C间施加电位差时，轴封体160C的内周面侧膨胀，外周面侧收缩，所以，如图27(a)所示，除了基部166C外的自由端部167C，其前端侧成为更加扩径的形状。另外，解除电位差时，如图27(b)所示，自由端部167C侧沿着保持件170C回复到原位。

下面，从上述例中选择代表性的例子，更详细地说明上述阀结构中的流路的开闭动作。

图28至图30中，表示使用轴封装置的阀结构之一例。

对于轴封体160，如图30(b)、(c)所示，在离子传导高分子材料制的板状基材161的表背面161a、161b设置电极162、163，把该基材161如图30(a)所示那样成形为环状。图30(b)是把图30(a)中的ab-a ′b′线作为切断线、将轴封体160展开的展开图，图中的斜影线部分表示电极162。另外，图30(c)是图30(a)的背面侧展开图，图中的交叉斜影线部分表示电极163。

电极162、163具有形成为带状的带状电极162a、163a。该带状电极162a、163a形成在轴封体160轴方向的约一半长度上。将轴封体160形成为正圆状时，该带状电极162a、163a沿圆周设在表背面161a、162b上。

另外，在带状电极162a、163a的另一端部侧，设有彼此相向的贯通孔164、165。该贯通孔164、165，通过从带状电极162a、163a引出的引出电极162b、163b与带状电极162a、163a连结，通过该引出电极162b、163b，可从贯通孔164、165对整个电极施加电压。这样，由于可通过贯通孔164、165对表背面的各电极162、163施加电压，所以，电极162、163不会短路，施加电压时，可对轴封体160的表背面161a、161b施加不同极性的电压。

保持件170由大致圆筒状的圆筒部170a、比该圆筒部170a稍稍扩径的扩径部170b、和比该扩径部170b稍稍扩径的盖部170c构成。圆筒部170a，其图未示的外径比轴封体160的图未示的内径稍小，可将轴封体160装在其外周侧。另外，扩径部170b，其图未示的外径与本体150的图未示的内径大致相同或稍小，可嵌入本体150的内径侧。盖部170c形成能覆盖本体150的开口端部152侧的外径。

另外，保持件170上，在轴封体160的贯通孔164、165对应的位置分别形成了连通孔171、172，通过该连通孔171、172，可将来自电源电路60的配线连接到电极162、163。

电源电路60，具有电源61和开关62。将开关62接通时，电路闭合，可对轴封体160的电极162、163施加电压。在该电路60内，也可以设置图未示的可变电阻器来调节电压。另外，电源61的正负极性，不限定于图28、图29所示的极性，也可以将极性互换。

安装轴封体160和保持件170时，一边使贯通孔164、165对准连通孔171、172的位置，一边将轴封体160相对于保持件170安装到扩径部170b的位置，从而可用恰当的定位状态安装，从保持件170内侧，通过连通孔171、172将电源电路60与电极162、163连线。当进行该连线时，电极163通过连通孔172与内周侧的引出电极163b连线；另一方面，电极162，在连通孔171和贯通孔164相通的状态，与外周侧的引出电极162b连线。

电源电路60和电极162、163的连线后，把适当的固定接合材料封入贯通孔164、165和连通孔171、172内，将轴封体160的基部166固定在保持件170上，把该基部166的另一端侧作为自由端部167，使该自由端部167相对于保持件170呈大致正圆状地自由扩径或缩径地变形。另外，封入了固定接合材料后，贯通孔和连通孔被密封，防止流体浸入保持件170的内侧。另外，在保持件170的内侧，也可以充填双点划线所示的浇注材料。

轴封体160通过保持件170被装入本体150，装入时，将扩径部170b嵌入，一直到保持件170的盖部170c与本体150的开口端部152相接为止，这样，可把自由端部167配设在能与作为阀座的承接面153相接的恰当位置。另外，在开口端部152形成了环状槽部152a，把O形环154安装在该环状槽部152a，所以，保持件170和本体150一体化后，该O形环154将本体150与保持件170之间密封，防止流体从其间泄漏。

另外，在圆筒状本体150的周面方向，形成了与外部连通的多条流路155、156，在该流路155、156之间，设置承接面153。

该阀结构，通过对轴封体160施加电的外部刺激，使自由端部167呈大致正圆状地膨胀收缩、变形，将该自由端部167作为轴封部，使其与承接面153接触、分离，成为轴封或泄漏的任一状态，可切换流路155、156。

从图28的状态，将开关62接通时，对电极162、163施加不同极性的电压。轴封体160，在两面配设着电极162、163的状态，形成为大致圆筒形，而且，把该轴封体160的基部166固定在保持件170上，把另一端侧作为自由端部167，所以，施加电压时，越靠轴封体160的前端侧越扩径变形。这样，轴封体160成为自由端部167比基部166侧更加朝圆周方向扩径的所谓末端扩大状(喇叭状)的形状，该扩径时的形状为，与轴线垂直方向的剖面是大致正圆形。进一步施加电压时，该大致正圆形的自由端部167呈周面状地与正圆状的承接面153加压接触，可将流路155和流路156之间封闭，成为轴封状态。而且，通过从该轴封状态以一点一点地降低施加电压的方式进行控制，可以把微少泄漏量调节为预定的流量，可以使轴封体160作为阀芯动作。

另一方面，从图29的状态，将开关切断时，轴封体160成为非通电状态，如图28所示，自由端部167缩径变形成原来的状态，轴封体160整体回到大致筒形状的状态。借助该变形，在轴封体160与本体150之间产生了间隙，借助该间隙，将流路155和流路156连通，可以使流体流过。

这时，为了利用自由端部167切实地轴封，必须高精度地加工承接面153，提高表面粗糙度、正圆度等的尺寸精度，另外，要选择适合于与轴封体160密封的材料、形成本体150，不产生泄漏。这时，例如，若把轴封体160缩径时本体150与轴封体160在周方向的间隙设定为0.5mm左右，则在缩径时，可以使流体流过。另外，也可以高精度地控制使轴封体160扩大缩小径时的微少泄漏。

另外，在该例中，作为使用轴封装置的阀结构，说明了轴封体为离子传导高分子材料的情形。但是，当然也可以利用电刺激性高分子材料、导电性高分子材料、施加电的外部刺激时该部位以外的部位变形的电刺激性高分子材料、或者其它的高分子材料来设置轴封体。这时，设计成与各高分子材料对应的阀结构，例如，轴封体是导电性高分子材料制成的时，在轴封体上不必设置电极。另外，轴封体是电刺激性高分子材料、导电性高分子材料制成的时，如图28的点划线所示，在轴封体160的外周侧或内周侧，把可挠性的隔离片169粘接在高分子材料上。

在图31至图33中，是把使用轴封装置的阀结构应用于多通阀的例子，在该阀结构中，轴封体190是离子传导高分子材料制成的，把轴封体190的大致中央附近作为基部196固定在保持件200的圆筒部201上，在轴封体190的两端侧设置自由端部197、198。

如图33所示，轴封体190在基材191的轴方向两端部侧的表背面191a、191b上分别设置带状电极192a₁、192a₂、193a₁、193a₂、，从该带状电极192a₁、192a₂、193a₁、193a₂到轴方向的中央附近，延伸设置引出电极192b₁、192b₂、193b₁、193b₂，构成了电极192、193。这时，通过一个贯通孔，把同极的电极配设在轴封体190的表背面191a、191b的不同端部侧，可从一个贯通孔对一端侧的表面191a、另一端侧的背面191b的电极施加相同极性的电压。

例如，贯通孔194与引出电极192b₁、192b₂相连，另外，各引出电极192b₁、192b₂与带状电极192a₁、192a₂相连，所以，可从贯通孔194同时地对表背面的电极192、193施加电压。另一方面，对于贯通孔195，也同样地构成电极，施加电压时，可从贯通孔195对表背面的电极193、193施加电压。

另外，在该实施例中，可以切换图未示的电源电路的极性，这样，可以对各电极192、193施加不同极的电压。

在本体180上，朝周方向形成了3个流路185、186、187，在内周侧以被该3个流路185、186、187夹住的方式设有2个内圆筒环状部(承接面)183、184。把轴封体190通过保持件200装入本体180时，2个自由端部197、198配设在2个内圆筒环状部183、184的位置，通过施加电压使自由端部197、198扩大缩小时，该自由端部197、198作为轴封部，与内圆筒环状部183、184接触、分离，可切换流路185、186、187。

图31中，表示对轴封体190的表背面施加电压的状态，以使自由端部197的表面侧收缩且背面侧膨胀。这时，自由端部197一边保持大致正圆状一边扩径，加压接触内圆筒环状部183，成为轴封状态。另一方面，在自由端部198，与自由端部197不同极性的电压施加到表背面侧，所以，该自由端部198的表面侧膨胀且背面侧收缩。这样，自由端部198朝内径向缩径，成为离开内圆筒环状部184的状态。

借助该动作，流路185与流路186之间，因自由端部197的周方向密封而被轴封，另一方面，在流路186与流路187之间产生了间隙而连通，如图所示，可以使流体从流路186流到流路187侧。

另一方面，图32中，切换来自电源电路的电压的极性，对自由端部197施加使表面侧膨胀且背面侧收缩的极性的电压，另外，对自由端部198施加使表面侧收缩且背面侧膨胀的极性的电压。这时，自由端部197朝内径向缩径，成为离开内圆筒环状部的状态，另一方面，自由端部198一边保持大致正圆形状一边扩径。

借助该动作，流路185与流路186之间产生间隙，并且，流路186与流路187之间被轴封，可以使流体从流路186流到流路185侧。

根据该阀结构，可以将圆筒状本体180的内圆筒环状部183、184密封，把来自流路186的流体切换到流路185或流路187，所以，用简单的构造实现小型化，可提供成本低的开闭阀。

另外，这样，把轴封体的两端侧作为自由端部时，如该实施例所示，通过将轴封体由离子传导高分子材料、或施加电的外部刺激时该部位以外的部位变形的电刺激性高分子材料制成，在基材的表背面，在两侧的自由端部设置不同极性的电极的情形下，施加电压时，也能使两侧的自由端部分别扩径、缩径。这是因为，通过改变施加的电压的极性，离子传导高分子材料能使变形(膨胀收缩)方向相反的缘故。

用电刺激性高分子材料、导电性高分子材料，把两端侧作为自由端部时，由于这些高分子材料，在电压的施加或停止时的变形、膨胀收缩方向是已决定的，与极性无关，所以，不能用一个基材使两侧的自由端部朝不同方向变形(膨胀收缩)。

因此，用这些高分子材料在两端侧设置自由端部时，只要把相同材料的2个基材粘接在高分子材料的内周或外周面上、形成为一体，以在各基材上配设电极的状态将它们安装到保持件上即可。

接下来，图34、图35中，表示把使用轴封装置的阀结构应用于多通阀的另一例。在该例子中，阀结构在轴方向连设了2个图31的轴封装置，把各轴封体的自由端部作为轴封部，使该轴封部成为轴封或泄漏的任一状态，可切换更多的流路。

该阀结构是5通阀，在本体210的周方向设有5个流路216、217、218、219、220，还以被该流路216、217、218、219、220夹住的方式设有4个内圆筒环状部(承接面)212、213、214、215。把安装着上述轴封体190的保持件200从两方的开口端部211a、211b侧分别装入该本体210，使轴封体190、190的自由端部197、198与各内圆筒环状部212、213、214、215接触、分离，可切换5个流路。另外，将图未示的不同的电源电路连线到轴封体190上，可以使轴封体190分别地动作。

图34中，从电源电路，施加使上侧轴封体190的自由端部197缩径且使自由端部198扩径的极性的电压，另外，用电源电路，施加使下侧轴封体190的自由端部197缩径且使自由端部198扩径的极性的电压。这时，流路218与流路219连通，流路216与流路217连通，其余的流路之间成为轴封状态。这样，可以使流体从流路218流到流路219，另外，可以使来自流路217的流体流到流路216侧。

另一方面，图35中，从电源电路，施加使上侧轴封体190的自由端部197扩径且使自由端部198缩径的极性的电压，另外，施加使下侧轴封体190的自由端部197扩径且使自由端部198缩径的电压。这时，流路218与流路217连通，流路219与流路220连通，其余的流路之间成为轴封状态。这样，可以使流体从流路218流到流路217，另外，可以使来自流路219的流体流到流路220侧。

因此，使用该轴封装置的阀结构，例如，把图未示的空气压作动式促动器的给排气口连接到流路217和流路219上，在图34的状态下，从流路218供给压缩空气时，可以将该压缩空气通过流路219送到图未示的气缸内的第1空气室，并且，可以把压缩空气从气缸内夹着活塞的另一侧第2空气室通过流路217从流路216排出。

另外，把流路切换到图35的状态而从流路218供给压缩空气时，可以把压缩空气通过流路217送到第2空气室，并且，可以把压缩空气从第1空气室通过流路219从流路220排出。

这样，使用该轴封装置的阀结构，例如作为电磁切换阀使用，可以控制促动器的动作，如上所述，把轴封体的自由端部作为轴封部，可以使其与至少2个以上的内圆筒环状部(承接面)接触、分离，切换流路。另外，在本体内配设2个以上的轴封体，可以作为多通阀。

另外，在该例子中，朝向本体的不同的周方向形成流路216、217、218、219、220，由于形成这样的流路，可适用于所有形态的多通阀。

另外，在上述各实施例中，把轴封体的基部安装在保持件上，但也可以将轴封体固定在本体侧，这时也与上述同样地，可以形成为轴封或泄漏状态。

实施例1

下面，用CAE解析模拟本发明中的轴封体的变形状态，探讨本发明的轴封装置和阀结构的实施可能性。实际的轴封体，要确认其膨胀、收缩时的变形状态很困难，所以，通过用CAE解析来分析工件的变形状态，把该解析结果置换为实际轴封体的膨胀、收缩时的变形。

作为CAE解析的解析方法，是在使工件的内外周产生了温度差时，确认该温度差引起的热膨胀时的变形状态。

图36、图37表示解析用的工件。如图36所示，工件A是单层的圆筒状，24.85℃(常温)时的外形尺寸是：外径7mm、内径5mm、高度10mm，将其一端侧限制住，使自由端侧可以扩大缩小。作为限制条件，把10mm的高度分割为H₁部和H₂部两部分，在内周、外周侧都将H₁部限制住，在内周、外周侧都将H₂部作为自由端部。

该工件A，用于模拟图28中的、采用离子传导高分子材料作为轴封体160的动作，将轴封体160的基部166附近置换为高度H₁部，将自由端部167附近置换为高度H₂部，进行解析。

另一方面，图37的工件B，是把外形尺寸与工件A相同的部件沿轴方向分割成为外径7mm(内径6mm)部件X、和外径6mm(内径5mm)部件Y，将该部件X、Y组合起来，成为一体化。这时，为了防止各部件之间传热，在部件X与部件Y之间，夹设了图未示的隔热层。该隔热层是0.1mm厚。另外，工件B的限制条件与工件A相同，把10mm的高度分割为H₃部和H₄部两部分，在内外周都将H₃部限制住，在内外周都将H₄部作为自由端部。

工件B，用于模拟图28中的、电刺激性高分子材料或导电性高分子材料制的、并且设有隔离片169时的轴封体160的动作，把轴封体160作为部件Y，把隔离片169作为部件X，另外，把基部166附近置换为高度H₃部，把自由端部167附近置换为高度H₄部，进行解析。

构成各工件的材料只要有适当的线膨胀系数的材料即可，例如，把TFE(四氟乙烯)作为材料时，线膨胀系数，例如在20℃时，是79.0×10^-5/℃；在0℃时，是20.0×10^-5/℃；在30℃时，是16.0×10^-5/℃；在50℃时，是12.4×10^-5/℃；在-50℃时，是13.5×10^-5/℃，没有温度值的设定温度时的线膨胀系数采用回归计算的值。另外，各工件变形前、变形后的泊松比是0.46。

对工件A传热时，表1表示对各部位的设定温度。这时，把工件A的内周侧作为内周内壁面，把外周侧作为外周外壁面，各面的温度的组合如表所示。

表1

表2表示对工件B传热时的对各部位的设定温度。对工件B，分别对部件X、部件Y整体施加温度。这是因为，用对工件B的内外周施加相对温度差时的变形状态置换安装着隔离片的轴封体的轴封体、隔离片的变形状态的缘故。

表2

这时的各工件A、B的状态，将内周设定为低温(负温)、将外周设定为高温(正温)时，如图38的示意图所示，各工件的前端部(自由端部)230侧，一边保持着大致正圆形状，一边成为越靠前端(上端)侧越缩径的形状。这时，如果内外周的温度差加大，则该倾向更显著。

例如，工件A的设定温度No.2时的自由端部的最大变形量(缩径量)，在其内径侧是0.008mm，温度差更大的设定温度No.3时的自由端部的最大变形量是0.015mm。

另外，工件B中，设定温度No.7时的自由端部的最大变形量是0.008mm，温度差更大的设定温度No.8时的自由端部的最大变形量是0.013mm。

另一方面，如果把各工件A、B的内周设定为高温(正温)、把外周设定为低温(负温)时，则如图39的示意图所示，各工件的前端部230′侧，一边保持着大致正圆形状，一边成为越靠前端(上端)侧越扩径的形状，成为末端扩大状的形状。这时也同样地，如果内外周的温度差加大，该倾向更显著。

例如，工件A的设定温度No.4时的自由端部的最大变形量(扩径量)，在其外径侧是0.010mm，内外周温度差更大的设定温度No.5时的自由端部的最大变形量是0.015mm。

另外，工件B中，设定温度No.9时的自由端部的最大变形量是0.008mm，温度差更大的设定温度No.10时的自由端部的最大变形量是0.013mm。

综上所述，可以得到这样的解析结果，即，无论工件A或工件B，通过使内周侧的温度低于外周侧，可以使工件的前端侧呈大致正圆状地均匀缩径，另外，如果内外周互换该温度差状态，使内周侧的温度高于外周侧，则可以使工件的自由端部(前端)侧呈大致正圆状地均匀地扩径。

把该解析结果置换到上述实施例的轴封体上，对轴封体的表背面施加极性不同的电压时，可以认为轴封体一边保持正圆形的剖面形状，一边通过膨缩、变形而形状发生变化。

这样，通过用CAE解析模拟施加电的外部刺激时的轴封体的变化状态，可以证实该轴封体是适合于本发明的轴封结构及阀结构的材料。

实施例2

接下来，为了确认施加电的外部刺激时该部位以外的部位产生变形的电刺激性高分子材料的变形形态是否能应用于轴封装置，施加预定电压，测定了其变位量。该测定是用图40所示的变位测定装置240进行的。

变位测定装置240，具有用于固定电刺激性高分子材料即被测定体(人肌(注册商标)的凝胶片材、编号H0-1)241的支架242、和移动该支架242的可移动用台243。另外，高压电源(松定プレシジヨン株式会社制，型号HJPQ-30P1)244与夹持被测定体241的图未示的固定电极相连，可对被测定体241施加电压。激光变位计(株式会社キ一エンス制，型号LJ-G080)245对被测定体241照射激光L，可测定被测定体241的弯曲变位量。

首先，在测定前，用变位测定装置240的固定电极将被测定体241夹住，固定在支架242上。另外，用移动用台243调节被测定体241与激光变位计245之间的距离。

在该状态下，操作高压电源244，如图41(a)所示，阶段性地提高对被测定体241施加的电压，每20秒增加1kV，从0V提高到7kV。用激光变位计245测定这时的被测定体241的弯曲变位量ε。图41(b)表示施加电压时的电流状态。

图42表示施加电压时的被测定体241的动作。如图42(a)所示，被测定体241通过电压的施加，从根部起朝负极侧弯曲变形。这时，图42(b)中，把不施加电压(0V施加)时的被测定体241的端面241a到施加电压时的角部241b的距离作为变位量ε。图41(c)的曲线表示变位量ε的推移。

根据图41，施加电压为4kV以上时，被测定体241的变位被确认。另外，施加电压达到7kV时，变位量ε约为1.15mm，这时的变位量为最大。另外，从施加了7kV的电压状态到无施加电压(0V施加)的状态使电压降低时，确认了被测定体241回复到初期(施加电压前)的状态。

根据上述测定结果，在上述条件下，作为被测定体241的电刺激性高分子材料，其最大变形量大，为1.15mm，所以可以判断，适合作为本发明轴封装置使用的高分子材料。

这时，被测定体241，在施加电压时朝负电极侧弯曲，但将极性反转时，确认了弯曲方向相反(朝正电极侧)。这样，在实际使用时，可利用该条件等，使其朝所需的弯曲方向弯曲。

另外，上述中，被测定体241在施加电压时弯曲变形，因变位量ε而形成间隙，可利用该电刺激性高分子材料构成NC式的密封装置。另外，在初期状态，将该电刺激性高分子材料成形为弯曲的形状，另一方面，也可以预先设成施加了电压时变形为平面形状，这样，可构成NO式的密封装置。

符号说明

10装置本体

15轴封部

20、160轴封体

13、14泄漏流路

40保持件

41上部保持件

41c保持面

45下部保持件

45c保持面

50、51外部电极

150装置本体

160轴封体

161基材

162、163电极

166基部

167自由端部

170保持件

Claims (16)

1.一种轴封装置，其特征在于，在设在本体内部的轴封部，配设通过电的外部刺激而膨胀收缩、变形的高分子材料制的轴封体，并且，在上述轴封部设有流路，因上述轴封体的膨胀收缩、变形而泄漏的流体流过该流路。

2.如权利要求1所述的轴封装置，其特征在于，上述轴封体是电刺激性高分子材料制成的，该轴封体，在借助电的外部刺激充电时，朝着与施加方向垂直的方向扩大变形，提高轴封力，另一方面，在放电时，朝着与施加方向垂直的方向一边缩小变形一边回复到原位，因轴封力降低而产生适当的泄漏现象；或者，在放电时，朝着与施加方向垂直的方向一边缩小变形一边回复到原位，提高轴封力，另一方面，在借助电的外部刺激充电时，一边朝着与施加方向垂直的方向扩大变形一边因轴封力降低而产生适当的泄漏现象。

3.如权利要求1所述的轴封装置，其特征在于，上述轴封体是导电性高分子材料制成的，该轴封体，在停止了电的外部刺激时，一边膨胀一边回复到原位，提高轴封力，另一方面，在施加电的外部刺激时收缩，因轴封力降低而产生适当的泄漏现象；或者，在施加电的外部刺激时，一边膨胀一边提高轴封力，另一方面，在停止电的外部刺激时，收缩到原位，因轴封力降低而产生适当的泄漏现象。

4.如权利要求1所述的轴封装置，其特征在于，上述轴封体是离子传导高分子材料制成的，该轴封体，在停止了电的外部刺激时，一边变形一边回复到原位，提高轴封力，另一方面，在施加电的外部刺激时变形，因轴封力降低而产生适当的泄漏现象；或者，在施加电的外部刺激时，一边变形一边提高轴封力，另一方面，在停止电的外部刺激时变形到原位，因轴封力降低而产生适当的泄漏现象。

5.如权利要求1所述的轴封装置，其特征在于，上述轴封体是电刺激性高分子材料制成的，该轴封体，在停止了电的外部刺激时，一边变形一边回复到原位，提高轴封力，另一方面，在施加电的外部刺激时，该部位以外的部位变形，轴封力降低而产生适当的泄漏现象。

6.如权利要求1所述的轴封装置，其特征在于，上述轴封体是电刺激性高分子材料制成的，该轴封体，在施加电的外部刺激时，该部位以外的部位变形而提高轴封力，另一方面，在停止了电的外部刺激时，一边变形一边回复到原位，因轴封力降低而产生适当的泄漏现象。

7.如权利要求1至4中任一项所述的轴封装置，其特征在于，设有能从上下方向保持上述轴封体的保持件，在该保持件的轴封体的保持面上，设有与本体外部电连接的电极。

8.如权利要求1或5或6所述的轴封装置，其特征在于，在上述轴封体上，设有以夹着该轴封体的上下面的一部分的状态与本体外部电连接的电极。

9.如权利要求1至6中任一项所述的轴封装置，其特征在于，在上述本体内至少设有2个以上的上述轴封体，设有能从上下方向保持该轴封体的保持件，在该保持件的轴封体的保持面侧，设有与本体外部电连接的电极，通过从上述电极施加、停止电的外部刺激，使上述轴封体膨胀收缩、变形，能切换形成在上述本体上的至少3个以上的泄漏流体的流路。

10.如权利要求2至9中任一项所述的轴封装置，其特征在于，上述泄漏现象包含微少泄漏现象。

11.一种轴封装置，通过保持件将环状的轴封体装入本体，该轴封体将基部固定在上述保持件或本体上，将上述基部的另一端侧作为自由端部，在对上述轴封体施加电的外部刺激时，将上述自由端部作为轴封部，使其呈大致正圆状地扩大缩小，形成轴封或泄漏的任一状态。

12.如权利要求11所述的轴封装置，其特征在于，上述轴封体在通过电的外部刺激而膨胀收缩、变形的高分子材料制的板状基板的表背面形成电极，将该基材成形为环状。

13.如权利要求11所述的轴封装置，其特征在于，上述轴封体在通过电的外部刺激而膨胀收缩、变形的高分子材料制的中空圆筒状的内外周面上一体地设有电极。

14.一种阀结构，其特征在于，使用权利要求11至13中任一项所述的轴封装置，在上述本体上形成与外部连通的多个流路，把上述轴封体的自由端部即轴封部以轴封和泄漏的任一状态设置在该流路之间，能切换上述流路。

15.如权利要求14所述的使用轴封装置的阀结构，其特征在于，把上述轴封体的大致中央附近作为基部，在两端侧设置自由端部，将该自由端部作为轴封部，使其与至少2个以上的内圆筒环状部接触、分离，能切换上述流路。

16.如权利要求14所述的使用轴封装置的阀结构，其特征在于，在上述本体内配设有2个以上的上述轴封体，把各轴封体的自由端部作为轴封部，将该轴封部形成为轴封和泄漏的任一状态。

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