JP2000133854A

JP2000133854A - アクチュエータ

Info

Publication number: JP2000133854A
Application number: JP10304808A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Douno; 茂堂埜; Shinji Tsutsui; 慎治筒井; Takashi Shindo; 崇進藤; Kazushi Hatake; 一志畠
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】直線的な動作を確実に得ることができ、動作
された後の形態を持続させることもできるアクチュエー
タを提供する。【解決手段】ポリアニン、ポリピロール等のπ共役型
高分子材料でなる伸縮素子１と、伸縮素子１に電圧を印
加するための電源部２及び電圧印加部３と、電流を伸縮
素子１から外部に導通させるための電解質部４と、を有
し、電圧印加部３に正の電位を印加すると伸縮素子１が
伸張し、電圧印加部３に負の電位を印加すると伸縮素子
１が収縮するようになしたアクチュエータ本体５に、伸
縮素子１の伸縮によって直線的に動作される移動部６を
設けてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解質部の環境内
で電圧を印加すると伸縮する伸縮素子によって直線的な
動作を得るアクチュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、特開平６−６９９１号公報に
示されるようなアクチュエータは知られている。該アク
チュエータは、図８に示す如く、イオン交換膜15の両面
に電極16を接合し、これ等を被覆するポリマー材料層17
を設けてなるものである。この場合、イオン交換膜15と
して陽イオン交換膜或いは陰イオン交換膜のいずれをも
使用することができ、陽イオン交換膜としては、ポリス
チレンスルホン酸膜、スルホン基やカルボキシル基をも
つフッ素樹脂系イオン交換膜等が用いられ、陰イオン交
換膜としては、アンモニウム基を含んだフッ素樹脂系イ
オン交換膜その他が用いられる。又、ポリマー材料層17
は薄い被膜であり、ポリエチレン、ポリスチレン、ボリ
アミド等の水不溶性ポリマーでなる。

【０００３】したがって、該アクチュエータにおいて
は、電源部２によって電圧を両電極16に印加すること
で、イオン交換膜15の表裏に電位差がかかって該表裏で
の水分量に差を生じ、同イオン交換膜15は含水率の低い
側が収縮して該低い側（陰極側）へ湾曲変形する。この
ような変形動作をなす同アクチュエータは、例えば、超
小型ロボット用の人工筋肉等の動力発生機構として利用
することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術においては、ポリマー材料層17も電圧の印加に
よって伸縮することになるが、この場合、電圧印加時の
立ち上がり電流にのみ反応しすぐに元へと戻ってしまう
ものであった。すなわち、電圧を印加しても、イオン交
換膜15内の電流が減少すれば、一旦生じた含水率の分布
は徐々に平均化されて行くため、湾曲変形状態が元の状
態へと戻ってしまうものであった。それ故に、伸張或い
は収縮された状態を持続させるためには、繰り返し電圧
を印加し続けなければならないという問題があった。
又、イオン交換膜15の含水率の低い側の収縮によっての
みアクチュエータは変形動作をなすものであるため、該
変形動作を得るに必要な同収縮時の発生力が弱いという
問題もあった。

【０００５】本発明は、上記従来の技術における問題を
悉く解決するために発明されたもので、その課題は、直
線的な動作を確実に得ることができ、しかも、該動作さ
れた後の形態を、繰り返し電圧印加し続けることなく持
続させることができるアクチュエータを提供することで
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
アクチュエータは、ポリアニン、ポリピロール等のπ共
役型高分子材料でなる伸縮素子と、該伸縮素子に電圧を
印加するための電源部及び電圧印加部と、電流を伸縮素
子から外部に導通させるための電解質部と、を有し、電
圧印加部に正の電位を印加すると伸縮素子が伸張し、電
圧印加部に負の電位を印加すると伸縮素子が収縮するよ
うになしたアクチュエータ本体に、伸縮素子の伸縮によ
って直線的に動作される移動部を設けてなる。

【０００７】したがって、この場合、電圧印加部に正、
負の電位が印加されることによってπ共役型高分子材料
でなる伸縮素子は酸化還元反応作用により強力に伸縮
し、すなわち、電圧印加部に正の電位を印加すると伸縮
素子のイオンドーピング量が増大して該伸縮素子は伸張
し、逆に、電圧印加部に負の電位を印加すると伸縮素子
のイオンドーピング量が減少して該伸縮素子は収縮し、
これによって確実にアクチュエータ本体に設けられる移
動部が直線的に動作される。しかも、同伸縮素子はその
伸張或いは収縮された状態を電圧印加部に正、負逆の電
位が印加されるまで保持するので、動作されたアクチュ
エータ本体の形態を繰り返し電圧印加し続けることなく
確実に持続させることができる。

【０００８】本発明の請求項２記載のアクチュエータ
は、上記請求項１記載のアクチュエータにおいて、伸縮
素子の伸張時に移動部が動作される方向への力を発生す
るばね等のバイアス機構を備えたことを特徴とする。

【０００９】したがって、この場合は特に、電圧印加部
に正の電位が印加されて伸縮素子が伸張される際の該伸
張力は逆の際の収縮力よりも弱くなるものであるが、バ
イアス機構によって伸縮素子の伸張時に移動部が動作さ
れる方向への力が発生されるので、伸縮素子が伸張され
る際にも充分な動作力を得ることができる。又、伸縮素
子が収縮される際の該収縮力は比較的強いので、前記バ
イアス機構の発生力に抗し支障なく同伸縮素子が収縮し
て移動部は前記と逆の方向へ動作される。

【００１０】本発明の請求項３記載のアクチュエータ
は、上記請求項１記載のアクチュエータにおいて、電解
質部の両側に伸縮素子を接合一体化して板状積層体を形
成し、一方の伸縮素子に対応する電圧印加部に正の電位
を印加すると共に、他方の伸縮素子に対応する電圧印加
部に負の電位を印加することにより、一方の伸縮素子が
伸張すると同時に他方の伸縮素子が収縮して、同板状積
層体が屈曲変形されるようになし、該屈曲変形によって
移動部が直線的に動作されるようになしたことを特徴と
する。

【００１１】したがって、この場合は特に、電圧印加部
に正、負の電位が印加されることによって、板状積層体
の一方の伸縮素子が伸張すると同時に他方の伸縮素子が
収縮し、これにより該板状積層体が屈曲変形されること
によって移動部は直線的に動作されるので、電圧印加部
に正、負逆の電位を印加して同板状積層体を反対側へ屈
曲変形させる際にも同様の動作力が発生し、簡単な機構
でもって移動部を確実に往復運動させることができる。

【００１２】本発明の請求項４記載のアクチュエータ
は、上記請求項３記載のアクチュエータにおいて、対の
板状積層体を対向位置に配設して両板状積層体を端部で
結合一体化し、該結合部分に同板状積層体の板面と略沿
う方向で直線的に動作される移動部を設けたことを特徴
とする。

【００１３】したがって、この場合は特に、上記板状積
層体が対向配置されて両者の端部で結合一体化され、該
結合部分に同板状積層体の板面と略沿う方向で直線的に
動作される移動部が設けられているので、該移動部を両
側の板状積層体の屈曲変形によって確実に安定した状態
で往復運動させることができる。

【００１４】本発明の請求項５記載のアクチュエータ
は、上記請求項３記載のアクチュエータにおいて、板状
積層体の中程部分に、該板状積層体の板面と略直交する
方向で直線的に動作される移動部を設けたことを特徴と
する。

【００１５】したがって、この場合は特に、上記板状積
層体の中程部分に、該板状積層体の板面と略直交する方
向で直線的に動作される移動部が設けられているので、
該移動部を単一の同板状積層体でもってこれと略直交す
る方向に往復運動させることができる。

【００１６】本発明の請求項６記載のアクチュエータ
は、上記請求項３記載のアクチュエータにおいて、板状
積層体をその一方の伸縮素子が外周、他方の伸縮素子が
内周となる円環状に形成し、該円環状となる板状積層体
の周方向における一部分を、同板状積層体の径方向で直
線的に動作される移動部となしたことを特徴とする。

【００１７】したがって、この場合は特に、上記板状積
層体が円環状に形成され、その周方向における一部分が
径方向で直線的に動作される移動部となるので、該移動
部と反対側で径方向に対向する同板状積層体の一部分を
固定するだけの簡単な構造となり、同移動部を円環状の
板状積層体が膨大縮小する屈曲変形によって確実に安定
した状態で往復運動させることができる。

【００１８】本発明の請求項７記載のアクチュエータ
は、上記請求項１記載のアクチュエータにおいて、伸縮
素子をスパイラル状に形成し、該伸縮素子のスパイラル
曲線に沿う伸縮により同スパイラルの軸線方向に沿って
直線的に動作される移動部を、同伸縮素子の端部に設け
たことを特徴とする。

【００１９】したがって、この場合は特に、伸縮素子が
スパイラル状に形成されてコンパクトに納まり、しか
も、該伸縮素子はスパイラル曲線に沿って大きな変位量
で伸縮して、該大きな変位量の伸縮が同スパイラルの軸
線方向に沿った小さな変位量となる移動部の直線的な動
作に変換されるので、より強い動作力を得ることができ
る。

【００２０】本発明の請求項８記載のアクチュエータ
は、上記請求項７記載のアクチュエータにおいて、伸縮
素子の伸張時に移動部が動作される方向への力を発生す
るスパイラル状のスプリングであるバイアス機構を備
え、該バイアス機構に沿って伸縮素子を一体化したこと
を特徴とする。

【００２１】したがって、この場合は特に、上記スパイ
ラル状の伸縮素子がスプリングであるバイアス機構に沿
ってこれと一体化形成されるので、該バイアス機構によ
って伸縮素子の伸張時に移動部が動作される方向への力
が発生され、伸縮素子が伸張される際にも充分な動作力
を得ることができる。又、バイアス機構によって外力が
吸収され移動部の無理な動作もなくなって、アクチュエ
ータ本体は破損し難くなる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の請求項１〜４に
対応する一実施形態を示し、該実施形態のアクチュエー
タは、ポリアニン、ポリピロール等のπ共役型高分子材
料でなる伸縮素子１と、該伸縮素子１に電圧を印加する
ための電源部２及び電圧印加部３と、電流を伸縮素子１
から外部に導通させるための電解質部４と、を有し、電
圧印加部３に正の電位を印加すると伸縮素子１が伸張
し、電圧印加部３に負の電位を印加すると伸縮素子１が
収縮するようになしたアクチュエータ本体５に、伸縮素
子１の伸縮によって直線的に動作される移動部６を設け
てなる。

【００２３】該実施形態のアクチュエータにおいては、
伸縮素子１の伸張時に移動部６が動作される方向への力
を発生するばね等のバイアス機構７を備えている。又、
電解質部４の両側に伸縮素子1a、1bを接合一体化して板
状積層体８を形成し、一方の伸縮素子1aに対応する電圧
印加部3aに正の電位を印加すると共に、他方の伸縮素子
1bに対応する電圧印加部3bに負の電位を印加することに
より、一方の伸縮素子1aが伸張すると同時に他方の伸縮
素子1bが収縮して、同板状積層体８が屈曲変形されるよ
うになし、該屈曲変形によって移動部６が直線的に動作
されるようになしている。又、この場合、対の板状積層
体８、８を対向位置に配設して両板状積層体８、８を端
部で結合一体化し、該結合部分に同板状積層体８、８の
板面と略沿う方向で直線的に動作される移動部６を設け
てもいる。

【００２４】電解質部３は銀イオン導電性結晶その他の
固体電解質でなり、該電解質部３の両側にポリアニン、
ポリピロール等のπ共役型高分子材料でなる伸縮素子1
a、1bが接合一体化されて板状積層体８は形成されてい
る。この場合、電解質部３として、陰イオンとしてある
程度の分子量を有する、例えば、ＳＯ₄ ^2-を生じるＨ₂
ＳＯ₄、Ｎａ₂ＳＯ₄や、Ｃｌ^-を生じるＨＣＬや、Ｆ
^-を生じるＨＰＦ₆、ＨＢＦ₄等を採用することも可能
ではあるが、電解質部３がイオン溶液のように流体とな
る場合には密封状態で用いる必要があるので、固体電解
質を使用することが好ましい。

【００２５】両板状積層体８はその下端で移動部６にて
結合一体化され、同上端では電圧印加部3b、3b間のスペ
ーサ９を介して結合一体化されており、該スペーサ９と
移動部６との間にスプリングでなるバイアス機構７が圧
縮状態で張設されている。この場合、前記上端側に電源
部２及び電圧印加部３が設けられ、該上端側が固定され
て、前記下端の移動部６が上下方向に動作される。

【００２６】したがって、該実施形態のアクチュエータ
においては、電圧印加部３に正、負の電位が印加される
ことによってπ共役型高分子材料でなる伸縮素子１は酸
化還元反応作用により強力に伸縮し、すなわち、電圧印
加部３に正の電位を印加すると伸縮素子１のイオンドー
ピング量が増大して該伸縮素子１は伸張し、逆に、電圧
印加部３に負の電位を印加すると伸縮素子１のイオンド
ーピング量が減少して該伸縮素子１は収縮し、これによ
って確実にアクチュエータ本体５に設けられる移動部６
が直線的に動作される。しかも、同伸縮素子１はその伸
張或いは収縮された状態を電圧印加部３に正、負逆の電
位が印加されるまで保持するので、動作されたアクチュ
エータ本体５の形態を繰り返し電圧印加し続けることな
く確実に持続させることができる。このような変形動作
をなす該実施形態のアクチュエータは、例えば、超小型
ロボット用の人工筋肉等の動力発生機構として好適に利
用することができる。

【００２７】又、該実施形態のアクチュエータにおいて
は、外側の電圧印加部3aに負の電位が印加されて伸縮素
子1aが収縮され、内側の電圧印加部3bに正の電位が印加
されて伸縮素子1bが伸張されて、図１（ａ）に示す如
く、両板状積層体８は伸展状態となり、その際、バイア
ス機構７によって移動部６が動作される下方への力が発
生されるので、充分な動作力を得ることができる。又、
外側の電圧印加部3aに正の電位が印加されて伸縮素子1a
が伸張され、内側の電圧印加部3bに負の電位が印加され
て伸縮素子1bが収縮されて、図１（ｂ）に示す如く、両
板状積層体８は屈曲状態となり、その際、前記バイアス
機構７の発生力に抗し支障なく移動部６は前記と逆の上
方へ動作される。

【００２８】又、該実施形態のアクチュエータにおいて
は、電圧印加部３に正、負の電位が印加されることによ
って、板状積層体８の一方の伸縮素子1a(1b)が伸張する
と同時に他方の伸縮素子1b(1a)が収縮し、これにより該
板状積層体８が屈曲変形されることによって移動部６は
直線的に動作されるので、電圧印加部３に正、負逆の電
位を印加して同板状積層体８を反対側へ屈曲変形させる
際にも同様の動作力が発生し、簡単な機構でもって移動
部６を確実に往復運動させることができる。しかも、こ
の場合、上記板状積層体８が対向配置されて両者の端部
で結合一体化され、該結合部分に同板状積層体８の板面
と略沿う方向で直線的に動作される移動部６が設けられ
ているので、該移動部６を両側の板状積層体８の屈曲変
形によって確実に安定した状態で上下方向に往復運動さ
せることができる。

【００２９】図２は、本発明の請求項１〜４に対応する
別の実施形態を示し、該実施形態のアクチュエータにお
いては、図２（ｃ）に示す如く、板状積層体８が湾曲片
状に形成され、図２（ａ）（ｂ）に示す如く、同板状積
層体８が結合具10を介して上下に連結され、該上下に連
結されたものが、対にして対向位置に配設され、下側の
両板状積層体８の下端部分が移動部６を介して結合一体
化され、上側の両板状積層体８の上端部分間に共用され
る電圧印加部3bが介設されて、該電圧印加部3bと移動部
６との間にバイアス機構７が張設されている。

【００３０】この場合、上記図１に示した実施形態にお
けるとは逆に、外側の電圧印加部3aに正の電位が印加さ
れて伸縮素子1aが伸張され、内側の電圧印加部3bに負の
電位が印加されて伸縮素子1bが収縮されて、図２（ａ）
に示す如く、各板状積層体８は伸展状態となり、移動部
６は下方へ動作される。又、外側の電圧印加部3aに負の
電位が印加されて伸縮素子1aが収縮され、内側の電圧印
加部3bに正の電位が印加されて伸縮素子1bが伸張され
て、図２（ｂ）に示す如く、各板状積層体８は屈曲状態
となり、移動部６は上方へ動作される。なお、それ以外
は、上記図１に示した実施形態と同様に構成されてお
り、同上記実施形態におけると同様の作用効果が奏され
る。

【００３１】図３は、本発明の請求項１、３、５に対応
する更に別の実施形態を示し、該実施形態のアクチュエ
ータにおいては、板状積層体８の中程部分に、該板状積
層体８の板面と略直交する方向で直線的に動作される移
動部６を設けている。この場合、板状積層体８はその両
端部分が固定端部11として固定されて略水平状態に配置
され、該板状積層体８の中央下面に移動部６が設けられ
ている。

【００３２】したがって、実施形態のアクチュエータに
おいては、電圧印加部3aに正の電位が印加されて上側の
伸縮素子1aが伸張され、電圧印加部3bに負の電位が印加
されて下側の伸縮素子1bが収縮されると、図３（ｂ）に
示す如く、板状積層体８はその中程部分が上方へと反る
ように屈曲変形して移動部６は上方へ動作される。これ
とは逆に電位が印加されると、同板状積層体８はその中
程部分が下方へと反るように屈曲変形して移動部６は下
方へ動作される。又、電位の印加が停止されると、図３
（ａ）に示す如く、同板状積層体８は中立の直線状態に
保持される。すなわち、この場合は特に、移動部６を単
一の板状積層体８でもってこれと略直交する方向に往復
運動させることができる。なお、それ以外は、上記図１
に示した実施形態と同様に構成されており、請求項１、
３に係る作用効果が同上記実施形態におけると同様に奏
される。

【００３３】図４は、本発明の請求項１〜３、６に対応
する更に別の実施形態を示し、該実施形態のアクチュエ
ータにおいては、板状積層体８をその一方の伸縮素子1a
が外周、他方の伸縮素子1bが内周となる円環状に形成
し、該円環状となる板状積層体８の周方向における一部
分を、同板状積層体８の径方向で直線的に動作される移
動部６となしている。この場合、円環状の板状積層体８
の上端部分の外周側に電圧印加部3a、同上端部分の内周
側に電圧印加部3bが配設されて、各々は伸縮素子1a、1b
に接続されている。又、同板状積層体８の下端部分の内
周側に移動部６が設けられ、該移動部６と前記電圧印加
部3bとの間にバイアス機構７が張設されている。

【００３４】したがって、該実施形態のアクチュエータ
においては、電圧印加部3aに正の電位が印加されて外周
側の伸縮素子1aが伸張され、電圧印加部3bに負の電位が
印加されて内周側の伸縮素子1bが収縮されると、円環状
の板状積層体８が縮小変形して移動部６は上方へ動作さ
れる。これとは逆に電位が印加されると、同板状積層体
８が膨大変形して移動部６は下方へ動作され、その際、
バイアス機構７によって移動部６が動作される下方への
力が発生されるので、充分な動作力を得ることができ
る。

【００３５】すなわち、この場合は特に、板状積層体８
が円環状に形成され、その周方向における下端部分に上
下径方向で直線的に動作される移動部６が設けられて、
該移動部６と反対側で径方向に対向する同板状積層体８
の上端部分を固定するだけの簡単な構造となり、同移動
部６を円環状の板状積層体８の膨大縮小変形によって確
実に安定した状態で上下方向に往復運動させることがで
きる。このような変形動作をなす該実施形態のアクチュ
エータは、例えば、指、腕等の圧迫マッサージ機の動力
発生機構としても好適に利用することができる。なお、
それ以外は、上記図１に示した実施形態と同様に構成さ
れており、請求項１〜３に係る作用効果が同上記実施形
態におけると同様に奏される。

【００３６】又、該実施形態のアクチュエータは、図５
に示す如く、ＳＴＡＧＥ13を二次元移動させる動作発生
機構として好適に使用することもできる。この場合、円
形状のＳＴＡＧＥ13の周囲に複数のアクチュエータ本体
５が対向配置され、各アクチュエータ本体５に設けられ
る移動部６がＳＴＡＧＥ13の外周に接合され、各板状積
層体８の同移動部６と反対側で径方向に対向する部分の
外周側の伸縮素子1aに円環状枠体12の内周部分が接合さ
れている。又、同円環状枠体12は導電性材料で形成さ
れ、一方の電圧印加部3aと電気的に接続されて、その内
側に各アクチュエータ本体５を介してＳＴＡＧＥ13を保
持するもので、各アクチュエータ本体５に設けられる移
動部６には他方の電圧印加部3bが各々配設されて、いず
れの電圧印加部3bに電圧を印加するかはセレクトスイッ
チ14によって選択変更することができる。したがって、
この場合、セレクトスイッチ14を操作して、所定のアク
チュエータ本体５の円環状の板状積層体８を前述したよ
うに膨大縮小変形させることにより、往復運動する移動
部６間に保持されるＳＴＡＧＥ13をＸＹ平面上で所望の
方向へ動作させることができる。

【００３７】図６は、本発明の請求項１、７に対応する
更に別の実施形態を示し、該実施形態のアクチュエータ
においては、単一の伸縮素子１をスパイラル状に形成
し、該伸縮素子１のスパイラル曲線に沿う伸縮により同
スパイラルの軸線方向に沿って直線的に動作される移動
部６を、同伸縮素子１の端部に設けている。

【００３８】この場合、一方の電圧印加部3aが銅、銀、
白金等で円柱棒状に形成され、該電圧印加部3aの外周面
全体に電解質部４が層設され、該電解質部４の外周面に
帯状の伸縮素子１が摺動自在となるようスパイラル状に
巻装され、該伸縮素子１の上端に他方の電圧印加部3bが
電気的に接続されて固定され、同伸縮素子１の下端に同
電解質部４の下端部分に上下スライド自在に嵌装される
短円筒状の移動部６が結合されている。

【００３９】したがって、該実施形態のアクチュエータ
においては、伸縮素子１がスパイラル状に形成されてコ
ンパクトに納まる。又、伸縮素子１に接続される電圧印
加部3bに正の電位が印加されると該伸縮素子１は伸張
し、同電圧印加部3bに負の電位が印加されると同伸縮素
子１は収縮する。その際、伸縮素子１はスパイラル曲線
に沿って電解質部４の外周面に斜め周方向で摺接しなが
ら大きな変位量で伸縮して、該大きな変位量の伸縮が同
スパイラルの軸線方向（円柱棒状の長手方向）に沿った
小さな変位量となる移動部６の直線的な上下方向の動作
に変換され、より強い動作力を得ることができる。な
お、それ以外は、上記図１に示した実施形態と同様に構
成されており、請求項１に係る作用効果が同上記実施形
態におけると同様に奏される。

【００４０】図７は、本発明の請求項１、７、８に対応
する更に別の実施形態を示し、該実施形態のアクチュエ
ータにおいては、上記スパイラル状の伸縮素子１の伸張
時に移動部６が動作される下方への力を発生する同じス
パイラル状のスプリングであるバイアス機構７を備え、
該バイアス機構７に沿って同伸縮素子１を一体化してい
る。この場合、図７（ｂ）に示す如く、バネ鋼材でなる
バイアス機構７が一方の電圧印加部3aとして形成され、
該バイアス機構７の外面全体に電解質部４を介して伸縮
素子１が層設され、該伸縮素子１の外面全体に他方の電
圧印加部3bが層設被装されている。

【００４１】したがって、該実施形態のアクチュエータ
においては、上記スパイラル状の伸縮素子１がスプリン
グであるバイアス機構７に沿ってこれと一体化形成され
るので、該バイアス機構７によって伸縮素子１の伸張時
に移動部６が動作される下方への力が発生され、伸縮素
子１が伸張される際にも充分な動作力を得ることができ
る。又、バイアス機構７によって外力が吸収され移動部
６の無理な動作もなくなって、アクチュエータ本体５は
破損し難くなる。なお、それ以外は、上記図６に示した
実施形態と同様に構成されており、同上記実施形態にお
けると同様の作用効果が奏される。

【００４２】

【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項１記載のア
クチュエータにおいては、電圧印加部に正、負の電位が
印加されることによりπ共役型高分子材料でなる伸縮素
子は強力に伸縮して、確実にアクチュエータ本体に設け
られる移動部が直線的に動作され、しかも、該動作され
たアクチュエータ本体の形態を繰り返し電圧印加し続け
ることなく確実に持続させることができる。

【００４３】又、本発明の請求項２記載のアクチュエー
タにおいては、特に、バイアス機構によって伸縮素子の
伸張時に移動部が動作される方向への力が発生され、伸
縮素子が伸張される際にも充分な動作力を得ることがで
き、又、伸縮素子が収縮される際には、支障なく伸縮素
子が収縮して移動部は逆の方向へ動作される。

【００４４】又、本発明の請求項３記載のアクチュエー
タにおいては、特に、印加される電位を正、負変換する
ことで、板状積層体が相反する側へ屈曲変形され、簡単
な機構でもって移動部を確実に往復運動させることがで
きる。

【００４５】又、本発明の請求項４記載のアクチュエー
タにおいては、特に、上記板状積層体が対向配置され、
移動部を同両側の板状積層体の屈曲変形によって確実に
安定した状態で往復運動させることができる。

【００４６】又、本発明の請求項５記載のアクチュエー
タにおいては、特に、上記板状積層体の中程部分に設け
られる移動部を、単一の同板状積層体でもってこれと略
直交する方向に往復運動させることができる。

【００４７】又、本発明の請求項６記載のアクチュエー
タにおいては、特に、上記板状積層体が円環状に形成さ
れ、その周方向における一部分となる移動部を、円環状
の板状積層体が膨大縮小する屈曲変形によって確実に安
定した状態で往復運動させることができる。

【００４８】又、本発明の請求項７記載のアクチュエー
タにおいては、特に、伸縮素子がスパイラル状に形成さ
れてコンパクトに納まり、しかも、該伸縮素子のスパイ
ラル状に沿った大きな変位量での伸縮が移動部の直線的
な動作に変換され、より強い動作力を得ることができ
る。

【００４９】又、本発明の請求項８記載のアクチュエー
タにおいては、特に、上記スパイラル状の伸縮素子がス
プリングであるバイアス機構と一体化形成されて、該伸
縮素子が伸張される際にも充分な動作力を得ることがで
き、又、外力が吸収され移動部の無理な動作もなくなっ
て、アクチュエータ本体は破損し難くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるアクチュエータを示
し、（ａ）（ｂ）はその各々異なる状態における側面
図。

【図２】別の実施形態であるアクチュエータを示し、
（ａ）（ｂ）はその各々異なる状態における側面図、
（ｃ）はその板状積層体を示す斜視図。

【図３】更に別の実施形態であるアクチュエータを示
し、（ａ）はその側面図、（ｂ）はその板状積層体が屈
曲変形した状態を示す側面図。

【図４】更に別の実施形態であるアクチュエータを示
し、（ａ）はその側面図、（ｂ）はその板状積層体を示
す斜視図。

【図５】同アクチュエータの一使用形態を例示する平面
図。

【図６】更に別の実施形態であるアクチュエータを示す
斜視図。

【図７】更に別の実施形態であるアクチュエータを示
し、（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその要部を示す拡大
斜視図。

【図８】従来例であるアクチュエータを示す断面図。

【符号の説明】

１伸縮素子２電源部３電圧印加部４電解質部５アクチュエータ本体６移動部７バイアス機構８板状積層体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者進藤崇大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者畠一志大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 3F060 GA00 GA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリアニン、ポリピロール等のπ共役型
高分子材料でなる伸縮素子と、該伸縮素子に電圧を印加
するための電源部及び電圧印加部と、電流を伸縮素子か
ら外部に導通させるための電解質部と、を有し、電圧印
加部に正の電位を印加すると伸縮素子が伸張し、電圧印
加部に負の電位を印加すると伸縮素子が収縮するように
なしたアクチュエータ本体に、伸縮素子の伸縮によって
直線的に動作される移動部を設けてなるアクチュエー
タ。
【請求項２】伸縮素子の伸張時に移動部が動作される
方向への力を発生するばね等のバイアス機構を備えたこ
とを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】電解質部の両側に伸縮素子を接合一体化
して板状積層体を形成し、一方の伸縮素子に対応する電
圧印加部に正の電位を印加すると共に、他方の伸縮素子
に対応する電圧印加部に負の電位を印加することによ
り、一方の伸縮素子が伸張すると同時に他方の伸縮素子
が収縮して、同板状積層体が屈曲変形されるようにな
し、該屈曲変形によって移動部が直線的に動作されるよ
うになしたことを特徴とする請求項１記載のアクチュエ
ータ。
【請求項４】対の板状積層体を対向位置に配設して両
板状積層体を端部で結合一体化し、該結合部分に同板状
積層体の板面と略沿う方向で直線的に動作される移動部
を設けたことを特徴とする請求項３記載のアクチュエー
タ。
【請求項５】板状積層体の中程部分に、該板状積層体
の板面と略直交する方向で直線的に動作される移動部を
設けたことを特徴とする請求項３記載のアクチュエー
タ。
【請求項６】板状積層体をその一方の伸縮素子が外
周、他方の伸縮素子が内周となる円環状に形成し、該円
環状となる板状積層体の周方向における一部分を、同板
状積層体の径方向で直線的に動作される移動部となした
ことを特徴とする請求項３記載のアクチュエータ。
【請求項７】伸縮素子をスパイラル状に形成し、該伸
縮素子のスパイラル曲線に沿う伸縮により同スパイラル
の軸線方向に沿って直線的に動作される移動部を、同伸
縮素子の端部に設けたことを特徴とする請求項１記載の
アクチュエータ。
【請求項８】伸縮素子の伸張時に移動部が動作される
方向への力を発生するスパイラル状のスプリングである
バイアス機構を備え、該バイアス機構に沿って伸縮素子
を一体化したことを特徴とする請求項７記載のアクチュ
エータ。