JP2002021814A - アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 実装重量が小さいパワーアシストシステムの
開発に寄与する、軽量・コンパクトな弁・ポンプ一体型
のアクチュエータの提供が望まれている。 【解決手段】 ＥＨＤ流体に一対以上の電極を用いて直
接高電圧を印加し、ＥＨＤ流体を流動せしめ、これの流
動エネルギーを駆動源とするアクチュエータ１である。
一方の電極が、ＥＨＤ流体の通過孔６を有する平板状の
平板電極２であり、他方の電極が中央にＥＨＤ流体の通
過孔８を有し、この通過孔の一方の開口部８ａがラッパ
状に拡大されたテーパ状のテーパ電極３である。平板電
極２とテーパ電極３とは、テーパ電極３の通過孔８の拡
大された一方の開口部８ａが平板電極２に向くようにし
て、微小の間隙を介して対峙せしめられている。
開発に寄与する、軽量・コンパクトな弁・ポンプ一体型
のアクチュエータの提供が望まれている。 【解決手段】 ＥＨＤ流体に一対以上の電極を用いて直
接高電圧を印加し、ＥＨＤ流体を流動せしめ、これの流
動エネルギーを駆動源とするアクチュエータ１である。
一方の電極が、ＥＨＤ流体の通過孔６を有する平板状の
平板電極２であり、他方の電極が中央にＥＨＤ流体の通
過孔８を有し、この通過孔の一方の開口部８ａがラッパ
状に拡大されたテーパ状のテーパ電極３である。平板電
極２とテーパ電極３とは、テーパ電極３の通過孔８の拡
大された一方の開口部８ａが平板電極２に向くようにし
て、微小の間隙を介して対峙せしめられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＥＨＤ流体を用い
たアクチュエータに関する。
たアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、高齢化社会、少子化問題に伴い、
老人介護など福祉事業の労働力不足が問題となりつつあ
る。このような状況のもとで、介護ロボット等の導入も
試みられてはいるが、被介護者の心理的な面を考慮する
と、人的介護がやはり大きなウエイトを占めるものと考
えられている。そのため、重労働を行う介護者の負担を
軽減することを目的として、パワーアシストシステムの
研究が行われている。
老人介護など福祉事業の労働力不足が問題となりつつあ
る。このような状況のもとで、介護ロボット等の導入も
試みられてはいるが、被介護者の心理的な面を考慮する
と、人的介護がやはり大きなウエイトを占めるものと考
えられている。そのため、重労働を行う介護者の負担を
軽減することを目的として、パワーアシストシステムの
研究が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、パワーアシ
ストを行う駆動システムに用いられるアクチュエータ
は、実装重量が大きくなり、かえって介護者に負担を増
やしてしまうといった課題がある。現在パワーシステム
に用いられるアクチュエータとしては、発生力と重量と
の比（発生力／重量）が高い流体アクチュエータが最も
有力であるが、流体アクチュエータは、ポンプや配管、
弁などアクチュエータ部分以外の周辺機器が必要であ
り、介護者がこれらを実装すると、かえって負担が大き
くなりかねないのである。
ストを行う駆動システムに用いられるアクチュエータ
は、実装重量が大きくなり、かえって介護者に負担を増
やしてしまうといった課題がある。現在パワーシステム
に用いられるアクチュエータとしては、発生力と重量と
の比（発生力／重量）が高い流体アクチュエータが最も
有力であるが、流体アクチュエータは、ポンプや配管、
弁などアクチュエータ部分以外の周辺機器が必要であ
り、介護者がこれらを実装すると、かえって負担が大き
くなりかねないのである。
【０００４】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、実装重量が小さいシステ
ムの開発に寄与するべく、軽量・コンパクトな弁・ポン
プ一体型のアクチュエータを提供することにある。
で、その目的とするところは、実装重量が小さいシステ
ムの開発に寄与するべく、軽量・コンパクトな弁・ポン
プ一体型のアクチュエータを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決すべく鋭意研究を重ねた結果、機能性流体の一種であ
るＥＨＤ（Electro Hydro Dynamics；電気流体力学）流
体を用いてアクチュエータを作製することに思い至り、
実験等により良好な結果が得られたことから、本発明を
完成した。
決すべく鋭意研究を重ねた結果、機能性流体の一種であ
るＥＨＤ（Electro Hydro Dynamics；電気流体力学）流
体を用いてアクチュエータを作製することに思い至り、
実験等により良好な結果が得られたことから、本発明を
完成した。
【０００６】すなわち、本発明のアクチュエータでは、
ＥＨＤ流体に一対以上の電極を用いて直接高電圧を印加
し、ＥＨＤ流体を流動せしめ、これの流動エネルギーを
駆動源とするものであって、一方の電極が、ＥＨＤ流体
の通過孔を有する平板状の平板電極であり、他方の電極
が中央にＥＨＤ流体の通過孔を有し、この通過孔の一方
の開口部がラッパ状に拡大されたテーパ状のテーパ電極
であり、平板電極とテーパ電極とが、テーパ電極の通過
孔の拡大された一方の開口部が平板電極に向くようにし
て、微小の間隙を介して対峙せしめられていることを前
記課題の解決手段とした。
ＥＨＤ流体に一対以上の電極を用いて直接高電圧を印加
し、ＥＨＤ流体を流動せしめ、これの流動エネルギーを
駆動源とするものであって、一方の電極が、ＥＨＤ流体
の通過孔を有する平板状の平板電極であり、他方の電極
が中央にＥＨＤ流体の通過孔を有し、この通過孔の一方
の開口部がラッパ状に拡大されたテーパ状のテーパ電極
であり、平板電極とテーパ電極とが、テーパ電極の通過
孔の拡大された一方の開口部が平板電極に向くようにし
て、微小の間隙を介して対峙せしめられていることを前
記課題の解決手段とした。
【０００７】このアクチュエータによれば、平板電極と
テーパ電極とを組合せたことにより、これら電極間に高
電圧を印加すると、ＥＨＤ流体がこれら電極の通過孔内
を流動し、これにより該通過孔の外側にて少ないエネル
ギー損失で高い出力差圧が得られる。
テーパ電極とを組合せたことにより、これら電極間に高
電圧を印加すると、ＥＨＤ流体がこれら電極の通過孔内
を流動し、これにより該通過孔の外側にて少ないエネル
ギー損失で高い出力差圧が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明のアクチュエータを
実施形態例に基づき詳しく説明する。図１（ａ）、
（ｂ）は本発明のアクチュエータの一実施形態例を示す
図であり、図１（ａ）、（ｂ）中符号１はアクチュエー
タである。このアクチュエータ１は、一対の電極２、３
と、これら一対の電極２、３間に設けられて該電極２、
３間に所定の微小間隙を持たせるスペーサ４と、電極
２、３およびスペーサ４を保持する絶縁体５とを図示し
ない函体内に備えてなるもので、前記一対の電極２、３
間に直接高電圧を印加し、その状態で前記函体内に充填
されたＥＨＤ（電気流体力学）流体を流動せしめて流動
エネルギー（出力差圧）を得、これを駆動源とするもの
である。
実施形態例に基づき詳しく説明する。図１（ａ）、
（ｂ）は本発明のアクチュエータの一実施形態例を示す
図であり、図１（ａ）、（ｂ）中符号１はアクチュエー
タである。このアクチュエータ１は、一対の電極２、３
と、これら一対の電極２、３間に設けられて該電極２、
３間に所定の微小間隙を持たせるスペーサ４と、電極
２、３およびスペーサ４を保持する絶縁体５とを図示し
ない函体内に備えてなるもので、前記一対の電極２、３
間に直接高電圧を印加し、その状態で前記函体内に充填
されたＥＨＤ（電気流体力学）流体を流動せしめて流動
エネルギー（出力差圧）を得、これを駆動源とするもの
である。
【０００９】まず、ＥＨＤ流体について説明する。ＥＨ
Ｄ流体としては、例えば以下に示すものが好ましく用い
られる。 （１）ドデカン２酸ジ−ｎ−ブチル（ＤＢＤＮ） 構造式：（Ｃ4 Ｈ9 ＣＯＯ）2 （ＣＨ2 ）10 比重：０．９２８（２０℃） 沸点：２２５℃ （２）セバチン酸ジブチル（ＤＢＳ） 構造式：（Ｃ4 Ｈ9 ＣＯＯ）2 （ＣＨ2 ）8 比重：０．９３６（２０℃） 沸点：１９０℃ （３）ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテ
ート（ＢＣＲＡ） 構造式：Ｃ4 Ｈ9 （ＯＣＨ2 ＣＨ2 ）2 ＯＣＯＣＨ3 比重：０．９８０（２０℃） 沸点：２４６．８℃
Ｄ流体としては、例えば以下に示すものが好ましく用い
られる。 （１）ドデカン２酸ジ−ｎ−ブチル（ＤＢＤＮ） 構造式：（Ｃ4 Ｈ9 ＣＯＯ）2 （ＣＨ2 ）10 比重：０．９２８（２０℃） 沸点：２２５℃ （２）セバチン酸ジブチル（ＤＢＳ） 構造式：（Ｃ4 Ｈ9 ＣＯＯ）2 （ＣＨ2 ）8 比重：０．９３６（２０℃） 沸点：１９０℃ （３）ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテ
ート（ＢＣＲＡ） 構造式：Ｃ4 Ｈ9 （ＯＣＨ2 ＣＨ2 ）2 ＯＣＯＣＨ3 比重：０．９８０（２０℃） 沸点：２４６．８℃
【００１０】これらの特有の化学構造を持つ電気絶縁性
液体は、線状電極で直流高電圧を加えると、活発な流動
（ジェット）が生じる。現在のところこの原理は十分に
解明されていないが、一つの説明として、イオンドラッ
グが考えられる。例えば、（１）のＤＢＤＮは＋電荷に
帯電され易いという性質があることから、これを流体分
子Ｍとすると、この流体分子Ｍは図２に示すように陽極
付近で＋電荷に帯電する。このようにして＋電荷に帯電
すると、この流体分子は陰極に引き寄せられ、陰極で−
電荷を受け取る。そして、再度陽極側に引き寄せられて
＋電荷に帯電し、以下、これらを繰り返すことにより、
電極間を流動して対流を生じさせる。
液体は、線状電極で直流高電圧を加えると、活発な流動
（ジェット）が生じる。現在のところこの原理は十分に
解明されていないが、一つの説明として、イオンドラッ
グが考えられる。例えば、（１）のＤＢＤＮは＋電荷に
帯電され易いという性質があることから、これを流体分
子Ｍとすると、この流体分子Ｍは図２に示すように陽極
付近で＋電荷に帯電する。このようにして＋電荷に帯電
すると、この流体分子は陰極に引き寄せられ、陰極で−
電荷を受け取る。そして、再度陽極側に引き寄せられて
＋電荷に帯電し、以下、これらを繰り返すことにより、
電極間を流動して対流を生じさせる。
【００１１】このようなＥＨＤ流体の性質を利用し、こ
れを流動せしめて流動エネルギー（出力差圧）を効果的
に取り出すべく、本例では、前記一対の電極２、３のう
ち一方の電極２を平板電極２とし、他方の電極３をテー
パ電極３としている。平板電極２は、図１（ｂ）に示し
たようにアルミニウム合金等からなる略円盤状のもの
で、その円盤部分２ａの中心から８ｍｍの地点、すなわ
ちこの中心から半径８ｍｍの円周上に、ＥＨＤ流体を流
動させるための直径３ｍｍの円形の通過孔６を等間隔で
８個形成している。なお、本例では、これら通過孔６…
の外側に、組立て用ボルト穴７…が形成されている。
れを流動せしめて流動エネルギー（出力差圧）を効果的
に取り出すべく、本例では、前記一対の電極２、３のう
ち一方の電極２を平板電極２とし、他方の電極３をテー
パ電極３としている。平板電極２は、図１（ｂ）に示し
たようにアルミニウム合金等からなる略円盤状のもの
で、その円盤部分２ａの中心から８ｍｍの地点、すなわ
ちこの中心から半径８ｍｍの円周上に、ＥＨＤ流体を流
動させるための直径３ｍｍの円形の通過孔６を等間隔で
８個形成している。なお、本例では、これら通過孔６…
の外側に、組立て用ボルト穴７…が形成されている。
【００１２】テーパ電極３は、真鍮等からなる外径が１
０ｍｍの円筒状のもので、その内部孔をＥＨＤ流体の通
過孔８とするものである。この通過孔８は、その一方の
開口部が図３に示すようにラッパ状に拡大されてなるテ
ーパ部８ａとなっている。ここで、このテーパ部８ａの
形状・寸法としては、後述する実験の結果より、テーパ
部８ａの開き度、すなわち図３中に示すテーパ角θとし
ては、２０°以上、４５°以下であるのが好ましい。ま
た、このテーパ部８ａにおける拡大された開口の口径ｄ
１とテーパ電極３の外径ｄ２との比（ｄ１／ｄ２）につ
いては、０．６以下とするのが好ましい。なお、本例の
テーパ電極３では、その外径ｄ２は１０ｍｍ、拡大され
ていない通過孔８の内径（口径）ｄ３は２ｍｍ、厚さｔ
は４ｍｍとなっている。
０ｍｍの円筒状のもので、その内部孔をＥＨＤ流体の通
過孔８とするものである。この通過孔８は、その一方の
開口部が図３に示すようにラッパ状に拡大されてなるテ
ーパ部８ａとなっている。ここで、このテーパ部８ａの
形状・寸法としては、後述する実験の結果より、テーパ
部８ａの開き度、すなわち図３中に示すテーパ角θとし
ては、２０°以上、４５°以下であるのが好ましい。ま
た、このテーパ部８ａにおける拡大された開口の口径ｄ
１とテーパ電極３の外径ｄ２との比（ｄ１／ｄ２）につ
いては、０．６以下とするのが好ましい。なお、本例の
テーパ電極３では、その外径ｄ２は１０ｍｍ、拡大され
ていない通過孔８の内径（口径）ｄ３は２ｍｍ、厚さｔ
は４ｍｍとなっている。
【００１３】これら平板電極２とテーパ電極３とは、シ
リコンゴム等からなるスペーサ４を挟んで対峙せしめら
れ、その状態でアクリル樹脂等からなる絶縁体５で固定
されている。スペーサ４は、図１（ｂ）に示した平板電
極２の円盤部分２ａと同一の円形形状を有するもので、
その中心部分に直径２０ｍｍの円形の開口４ａを有する
ものである。また、このスペーサ４には、その周部の前
記平板電極２の孔７と対応する位置に孔４ｂ…が形成さ
れている。
リコンゴム等からなるスペーサ４を挟んで対峙せしめら
れ、その状態でアクリル樹脂等からなる絶縁体５で固定
されている。スペーサ４は、図１（ｂ）に示した平板電
極２の円盤部分２ａと同一の円形形状を有するもので、
その中心部分に直径２０ｍｍの円形の開口４ａを有する
ものである。また、このスペーサ４には、その周部の前
記平板電極２の孔７と対応する位置に孔４ｂ…が形成さ
れている。
【００１４】絶縁体５は、平板電極支持体９とテーパ電
極保持体１０とからなるもので、これら平板電極支持体
９とテーパ電極保持体１０との間に平板電極２とスペー
サ４とを挟み、テーパ電極保持体１０にテーパ電極３を
保持したものである。平板電極支持体９は、前記平板電
極２の円盤部分２ａと同一の円形形状を有する円盤体で
あり、その中心部分に円形の通過孔９ａを有し、周部の
前記平板電極２の孔７と対応する位置に孔９ｂ…を形成
したものである。また、この平板電極支持体９には、そ
の平板電極２側の面に、前記通過孔９ａに連通した状態
で直径が２０ｍｍの円形の孔９ｃが形成されており、こ
れによって通過孔９ａは、孔９ｃを介して平板電極２の
通過孔６に連通したものとなっている。
極保持体１０とからなるもので、これら平板電極支持体
９とテーパ電極保持体１０との間に平板電極２とスペー
サ４とを挟み、テーパ電極保持体１０にテーパ電極３を
保持したものである。平板電極支持体９は、前記平板電
極２の円盤部分２ａと同一の円形形状を有する円盤体で
あり、その中心部分に円形の通過孔９ａを有し、周部の
前記平板電極２の孔７と対応する位置に孔９ｂ…を形成
したものである。また、この平板電極支持体９には、そ
の平板電極２側の面に、前記通過孔９ａに連通した状態
で直径が２０ｍｍの円形の孔９ｃが形成されており、こ
れによって通過孔９ａは、孔９ｃを介して平板電極２の
通過孔６に連通したものとなっている。
【００１５】テーパ電極保持体１０は、平板電極支持体
９と同様に前記平板電極２の円盤部分２ａと同一の円形
形状を有する円盤体であり、その中心部分に円形の通過
孔１０ａを有し、周部の前記平板電極２の孔７と対応す
る位置に孔１０ｂ…を形成したものである。また、この
テーパ電極保持体１０には、その平板電極２側の面に、
前記通過孔１０ａに連通した状態で内径が１０ｍｍの円
形の開口を有する凹部１０ｃが形成されており、この凹
部１０ｃには、前記テーパ電極３がその通過孔８のテー
パ部８ａを平板電極２側に向けた状態で嵌め込まれ、保
持されている。
９と同様に前記平板電極２の円盤部分２ａと同一の円形
形状を有する円盤体であり、その中心部分に円形の通過
孔１０ａを有し、周部の前記平板電極２の孔７と対応す
る位置に孔１０ｂ…を形成したものである。また、この
テーパ電極保持体１０には、その平板電極２側の面に、
前記通過孔１０ａに連通した状態で内径が１０ｍｍの円
形の開口を有する凹部１０ｃが形成されており、この凹
部１０ｃには、前記テーパ電極３がその通過孔８のテー
パ部８ａを平板電極２側に向けた状態で嵌め込まれ、保
持されている。
【００１６】したがって、このような構成によりテーパ
電極３の通過孔８は、テーパ電極保持体１０の通過孔１
０ａに連通すると同時に、スペーサ４の開口４ａ、平板
電極２の通過孔６…、平板電極支持体９の通過孔９ａに
連通するようになっている。よって、このアクチュエー
ター１にあっては、平板電極支持体９の通過孔９ａから
テーパ電極保持体１０の通過孔１０ａまでが連通し、ま
た平板電極支持体９の孔９ｂからテーパ電極保持体１０
の孔１０ｂまでが連通することにより、後述するように
ＥＨＤ流体を通過孔９ａから通過孔９ｂまで（あるいは
その逆に）流動させることができるようになっている。
電極３の通過孔８は、テーパ電極保持体１０の通過孔１
０ａに連通すると同時に、スペーサ４の開口４ａ、平板
電極２の通過孔６…、平板電極支持体９の通過孔９ａに
連通するようになっている。よって、このアクチュエー
ター１にあっては、平板電極支持体９の通過孔９ａから
テーパ電極保持体１０の通過孔１０ａまでが連通し、ま
た平板電極支持体９の孔９ｂからテーパ電極保持体１０
の孔１０ｂまでが連通することにより、後述するように
ＥＨＤ流体を通過孔９ａから通過孔９ｂまで（あるいは
その逆に）流動させることができるようになっている。
【００１７】このようなアクチュエータ１から駆動力を
取出すには、例えば図４に示すようにこのアクチュエー
タ１の平板電極支持体９側の通過孔９ａにチューブ（配
管）１１を、またテーパ電極保持体１０側の通過孔１０
ａに別のチューブ（配管）１２をそれぞれ接続してお
く。
取出すには、例えば図４に示すようにこのアクチュエー
タ１の平板電極支持体９側の通過孔９ａにチューブ（配
管）１１を、またテーパ電極保持体１０側の通過孔１０
ａに別のチューブ（配管）１２をそれぞれ接続してお
く。
【００１８】また、ピストン１３をシリンダ１４内に移
動可能に設け、かつシリンダ１４内を仕切るようにして
ピストン１３に受圧板１５を取り付けたシリンダ装置１
６を用意しておき、前記チューブ１１を受圧板１５で仕
切られたシリンダ１４内の一方の空間部１４ａに、また
チューブ１２を他方の空間部１４ｂにそれぞれ接続して
おく。そして、これらアクチュエータ１とチューブ１
１、１２とシリンダ１４とから形成される閉じられてた
経路内にＥＨＤ流体（図示せず）を充填する。
動可能に設け、かつシリンダ１４内を仕切るようにして
ピストン１３に受圧板１５を取り付けたシリンダ装置１
６を用意しておき、前記チューブ１１を受圧板１５で仕
切られたシリンダ１４内の一方の空間部１４ａに、また
チューブ１２を他方の空間部１４ｂにそれぞれ接続して
おく。そして、これらアクチュエータ１とチューブ１
１、１２とシリンダ１４とから形成される閉じられてた
経路内にＥＨＤ流体（図示せず）を充填する。
【００１９】このような構成のもとに、例えば平板電極
２が陽極、テーパ電極３が陰極となるようにこれら平板
電極２とテーパ電極３との間に図示しない電気配線を通
じて高電圧を印加すると、先に図２で説明したようにＥ
ＨＤ流体が陽極（平板電極２）側から陰極（テーパ電極
３）側にその通過孔内を流れ、これによりチューブ１２
を通ってシリンダ１４の空間部１４ｂに流れ込む。する
と、この流れ込んだＥＨＤ流体に受圧板１５が押圧され
ることによってピストン１３は図４中矢印方向に移動
し、このピストン１３が予め設定された動作をなす。な
お、受圧板１５が押圧されてピストン１３が移動する
と、空間部１４ｂが広がることによって該空間部１４ｂ
を介してチューブ１２とチューブ１１とが連通するよう
になり、これによりＥＨＤ流体はチューブ１１を通って
アクチュエータ１内に戻り、以下、高電圧印加中は循環
をなして動作を続けるようになる。
２が陽極、テーパ電極３が陰極となるようにこれら平板
電極２とテーパ電極３との間に図示しない電気配線を通
じて高電圧を印加すると、先に図２で説明したようにＥ
ＨＤ流体が陽極（平板電極２）側から陰極（テーパ電極
３）側にその通過孔内を流れ、これによりチューブ１２
を通ってシリンダ１４の空間部１４ｂに流れ込む。する
と、この流れ込んだＥＨＤ流体に受圧板１５が押圧され
ることによってピストン１３は図４中矢印方向に移動
し、このピストン１３が予め設定された動作をなす。な
お、受圧板１５が押圧されてピストン１３が移動する
と、空間部１４ｂが広がることによって該空間部１４ｂ
を介してチューブ１２とチューブ１１とが連通するよう
になり、これによりＥＨＤ流体はチューブ１１を通って
アクチュエータ１内に戻り、以下、高電圧印加中は循環
をなして動作を続けるようになる。
【００２０】また、前記動作を停止したいときには、高
電圧の印加を止めればよく、さらに、逆の動作をさせた
いときには、電圧の印加方向を逆に、すなわち平板電極
２を陰極とし、テーパ電極３を陽極とすればよい。した
がって、予め電圧印加の方向やそのオンオフをスイッチ
で切りかえられるようにしておけば、ピストン１３によ
る動作を容易に切りかえることができる。よって、本例
のアクチュエータ１にあっては、弁やポンプなどの周辺
機器を別に必要とすることなく、簡単な構成でＥＨＤ流
体の流動エネルギーから駆動力を取出すことができる。
電圧の印加を止めればよく、さらに、逆の動作をさせた
いときには、電圧の印加方向を逆に、すなわち平板電極
２を陰極とし、テーパ電極３を陽極とすればよい。した
がって、予め電圧印加の方向やそのオンオフをスイッチ
で切りかえられるようにしておけば、ピストン１３によ
る動作を容易に切りかえることができる。よって、本例
のアクチュエータ１にあっては、弁やポンプなどの周辺
機器を別に必要とすることなく、簡単な構成でＥＨＤ流
体の流動エネルギーから駆動力を取出すことができる。
【００２１】なお、前記実施形態例では、電極として平
板電極２とテーパ電極３とからなる一対の電極を用いた
が、本発明はこれに限定されることなく、複数対の電極
を例えば並列させて用いるようにしてもよい。
板電極２とテーパ電極３とからなる一対の電極を用いた
が、本発明はこれに限定されることなく、複数対の電極
を例えば並列させて用いるようにしてもよい。
【００２２】（実験例１）図１に示したアクチュエータ
１に高電圧安定化電源（（株）マクセレック）を用いて
０から１ｋＶ毎に１０ｋＶまで上下させ、両電極側での
発生差圧（出力差圧）をマノメータを用いて計測し、入
力電圧と出力差圧（最大出力差圧）との関係を調べた。
なお、ＥＨＤ流体としてはＤＢＤＮを用い、電極の極性
については平板電極２を陰極とし、テーパ電極３を陽極
とした。また、図３に示したアクチュエータ１のテーパ
電極３のテーパ角θは３０°とし、テーパ部８ａの拡大
された開口の口径ｄ１は８ｍｍとした。得られた結果を
図５に示す。図５に示した結果より、本例のアクチュエ
ータ１では入力電圧に対して放物線状に出力差圧が変化
し、最大で０．９３ｋＰａの出力差圧が得られた。
１に高電圧安定化電源（（株）マクセレック）を用いて
０から１ｋＶ毎に１０ｋＶまで上下させ、両電極側での
発生差圧（出力差圧）をマノメータを用いて計測し、入
力電圧と出力差圧（最大出力差圧）との関係を調べた。
なお、ＥＨＤ流体としてはＤＢＤＮを用い、電極の極性
については平板電極２を陰極とし、テーパ電極３を陽極
とした。また、図３に示したアクチュエータ１のテーパ
電極３のテーパ角θは３０°とし、テーパ部８ａの拡大
された開口の口径ｄ１は８ｍｍとした。得られた結果を
図５に示す。図５に示した結果より、本例のアクチュエ
ータ１では入力電圧に対して放物線状に出力差圧が変化
し、最大で０．９３ｋＰａの出力差圧が得られた。
【００２３】実験例１を行った際、テーパ電極３のテー
パ形状の個体差によって出力差圧に差が生じることが分
かった。そこで、テーパ電極３のテーパ形状を変えて出
力差圧を調べる実験を以下のようにして行った。 （実験例２）図３に示したアクチュエータ１のテーパ電
極３のテーパ角θを１５°、３０°、４５°、６０°と
変化させ、そのときの最大出力差圧を測定した。得られ
た結果を図６に示す。なお、図６中において実線で示す
折れ線はテーパ電極３を陽極とした場合を示し、破線で
示す折れ線はテーパ電極３を陰極とした場合を示してい
る。また、テーパ部８ａの拡大された開口の口径ｄ１は
８ｍｍとした。図６に示した結果より、テーパ角θとし
ては、２０以上、４５°以下とするのが好ましいことが
分かった。
パ形状の個体差によって出力差圧に差が生じることが分
かった。そこで、テーパ電極３のテーパ形状を変えて出
力差圧を調べる実験を以下のようにして行った。 （実験例２）図３に示したアクチュエータ１のテーパ電
極３のテーパ角θを１５°、３０°、４５°、６０°と
変化させ、そのときの最大出力差圧を測定した。得られ
た結果を図６に示す。なお、図６中において実線で示す
折れ線はテーパ電極３を陽極とした場合を示し、破線で
示す折れ線はテーパ電極３を陰極とした場合を示してい
る。また、テーパ部８ａの拡大された開口の口径ｄ１は
８ｍｍとした。図６に示した結果より、テーパ角θとし
ては、２０以上、４５°以下とするのが好ましいことが
分かった。
【００２４】（実験例３）図３に示したアクチュエータ
１のテーパ電極３の、テーパ部８ａにおける拡大された
開口の口径ｄ１を、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍと変化させ
ることによってこの口径ｄ１とテーパ電極３の外径ｄ２
との比（ｄ１／ｄ２）を変化させ、そのときの最大出力
差圧を測定した。得られた結果を図７に示す。なお、図
７中において実線で示す折れ線はテーパ電極３を陽極と
した場合を示し、破線で示す折れ線はテーパ電極３を陰
極とした場合を示している。また、テーパ角θは４５°
とした。図７に示した結果より、比（ｄ１／ｄ２）につ
いては、０．６以下とするのが好ましいことが分かっ
た。
１のテーパ電極３の、テーパ部８ａにおける拡大された
開口の口径ｄ１を、４ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍと変化させ
ることによってこの口径ｄ１とテーパ電極３の外径ｄ２
との比（ｄ１／ｄ２）を変化させ、そのときの最大出力
差圧を測定した。得られた結果を図７に示す。なお、図
７中において実線で示す折れ線はテーパ電極３を陽極と
した場合を示し、破線で示す折れ線はテーパ電極３を陰
極とした場合を示している。また、テーパ角θは４５°
とした。図７に示した結果より、比（ｄ１／ｄ２）につ
いては、０．６以下とするのが好ましいことが分かっ
た。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明のアクチュエ
ータは、平板電極とテーパ電極とを組合せ、これら電極
間に高電圧を印加すると、ＥＨＤ流体がこれら電極の通
過孔内を流動するようにしたものであるから、該通過孔
の外側にて少ないエネルギー損失で高い出力差圧を得る
ことができ、したがって弁やポンプなどの周辺機器を別
に必要とすることなく、簡単かつ軽量・コンパクトな構
成でＥＨＤ流体の流動エネルギーから駆動力を取出すこ
とができる。
ータは、平板電極とテーパ電極とを組合せ、これら電極
間に高電圧を印加すると、ＥＨＤ流体がこれら電極の通
過孔内を流動するようにしたものであるから、該通過孔
の外側にて少ないエネルギー損失で高い出力差圧を得る
ことができ、したがって弁やポンプなどの周辺機器を別
に必要とすることなく、簡単かつ軽量・コンパクトな構
成でＥＨＤ流体の流動エネルギーから駆動力を取出すこ
とができる。
【図１】 本発明のアクチュエータの一実施形態例の概
略構成を示す図であり、(ａ）は要部側断面図、（ｂ）
は平板電極の正面図である。図である。
略構成を示す図であり、(ａ）は要部側断面図、（ｂ）
は平板電極の正面図である。図である。
【図２】 ＥＨＤ対流現象を説明するための模式図であ
る。
る。
【図３】 テーパ電極の側断面図である。
【図４】 アクチュエータから駆動力を取出すための機
構の一例を示す図である。
構の一例を示す図である。
【図５】 入力電圧と出力差圧との関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図６】 テーパ電極のテーパ角θと最大出力差圧との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図７】 口径ｄ１とテーパ電極の外径ｄ２との比（ｄ
１／ｄ２）と、最大出力差圧との関係を示すグラフであ
る。
１／ｄ２）と、最大出力差圧との関係を示すグラフであ
る。
１…アクチュエータ、２…平板電極、３…テーパ電極、
４…スペーサ、６…通過孔、７…組立て用ボルト穴、８
…通過孔、８ａ…テーパ部
４…スペーサ、６…通過孔、７…組立て用ボルト穴、８
…通過孔、８ａ…テーパ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桜井 宏治 埼玉県北葛飾郡鷲宮町桜田５丁目13番１号 藤倉化成株式会社開発研究所内 Ｆターム(参考） 3H082 AA20 AA25 CC05 DB33 DC08 EE20
Claims (3)
- 【請求項１】 ＥＨＤ流体に一対以上の電極を用いて直
接高電圧を印加し、ＥＨＤ流体を流動せしめ、これの流
動エネルギーを駆動源とするアクチュエータであって、 一方の電極が、ＥＨＤ流体の通過孔を有する平板状の平
板電極であり、 他方の電極が中央にＥＨＤ流体の通過孔を有し、この通
過孔の一方の開口部がラッパ状に拡大されたテーパ状の
テーパ電極であり、 平板電極とテーパ電極とが、テーパ電極の通過孔の拡大
された一方の開口部が平板電極に向くようにして、微小
の間隙を介して対峙せしめられていることを特徴とする
アクチュエータ。 - 【請求項２】 他方の電極の開口部の開き度が２０〜４
５°である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】 テーパ電極のラッパ状に拡大された開口
の口径と外径との比（口径／外径）が、０．６以下であ
ることを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000208955A JP2002021814A (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000208955A JP2002021814A (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002021814A true JP2002021814A (ja) | 2002-01-23 |
Family
ID=18705445
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000208955A Withdrawn JP2002021814A (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002021814A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005143177A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Tokyo Denki Univ | Ｅｈｄ現象を利用したアクチュエータ |
| JP2006274510A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Wacoal Corp | 股付き衣類 |
| JP2007049776A (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-22 | Yoshio Kano | 流体アクチュエータ |
| JP2022021557A (ja) * | 2020-07-22 | 2022-02-03 | 三浦工業株式会社 | 電気流体力学ポンプ |
-
2000
- 2000-07-10 JP JP2000208955A patent/JP2002021814A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005143177A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Tokyo Denki Univ | Ｅｈｄ現象を利用したアクチュエータ |
| JP4531375B2 (ja) * | 2003-11-05 | 2010-08-25 | 学校法人東京電機大学 | Ｅｈｄ現象を利用したアクチュエータ |
| JP2006274510A (ja) * | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Wacoal Corp | 股付き衣類 |
| JP4642524B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2011-03-02 | 株式会社ワコール | 股付き衣類 |
| JP2007049776A (ja) * | 2005-08-05 | 2007-02-22 | Yoshio Kano | 流体アクチュエータ |
| JP2022021557A (ja) * | 2020-07-22 | 2022-02-03 | 三浦工業株式会社 | 電気流体力学ポンプ |
| JP7447722B2 (ja) | 2020-07-22 | 2024-03-12 | 三浦工業株式会社 | 電気流体力学ポンプ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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