JP2002330598A - 積層型高分子アクチュエータ - Google Patents
積層型高分子アクチュエータInfo
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- JP2002330598A JP2002330598A JP2001135448A JP2001135448A JP2002330598A JP 2002330598 A JP2002330598 A JP 2002330598A JP 2001135448 A JP2001135448 A JP 2001135448A JP 2001135448 A JP2001135448 A JP 2001135448A JP 2002330598 A JP2002330598 A JP 2002330598A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 変位量をほとんど低下することなく、出力圧
を向上することができて適用範囲の著しい拡大が図れる
積層型高分子アクチュエータを提供する。 【解決手段】 電極１Ｂ，１Ｂ間に電位差をかけること
により湾曲及び変形可能なイオン交換樹脂成形板１Ａを
有する高分子アクチュエータ素子１の複数個を電気絶縁
層２を介して積層してなり、各高分子アクチュエータ素
子１…の電極１Ｂ，１Ｂ…に各別かつ同時に電圧を印加
してそれらアクチュエータ素子１…を同一方向に湾曲変
形動作可能に構成している。
を向上することができて適用範囲の著しい拡大が図れる
積層型高分子アクチュエータを提供する。 【解決手段】 電極１Ｂ，１Ｂ間に電位差をかけること
により湾曲及び変形可能なイオン交換樹脂成形板１Ａを
有する高分子アクチュエータ素子１の複数個を電気絶縁
層２を介して積層してなり、各高分子アクチュエータ素
子１…の電極１Ｂ，１Ｂ…に各別かつ同時に電圧を印加
してそれらアクチュエータ素子１…を同一方向に湾曲変
形動作可能に構成している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン交換樹脂成
形板に含水状態で電位差をかけることにより該イオン交
換樹脂成形板に湾曲及び変形を生じさせるようにした高
分子アクチュエータ素子を利用して構成される積層型高
分子アクチュエータに関するものである。
形板に含水状態で電位差をかけることにより該イオン交
換樹脂成形板に湾曲及び変形を生じさせるようにした高
分子アクチュエータ素子を利用して構成される積層型高
分子アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高分子アクチュエータ素子は、従前から
知られている静電吸引型、圧電型、超音波式、形状記憶
合金式、高分子伸縮式等の小型アクチュエータに比べ
て、軽量小型、安価であるだけでなく、応答性、耐環境
性等に優れ、かつ、低電圧で大きな変位量が得られると
いったように、数多くの特性を有している。このような
高分子アクチュエータの特性に着目して、例えば特開平
６−６９９１号公報や特開平８−１０３３６号公報等に
も開示されているとおり、高分子アクチュエータ素子
を、例えば血管挿入用カテーテルや内視鏡の導入部等の
医療用器具の可動要素として活用する技術が従来より提
案されている。
知られている静電吸引型、圧電型、超音波式、形状記憶
合金式、高分子伸縮式等の小型アクチュエータに比べ
て、軽量小型、安価であるだけでなく、応答性、耐環境
性等に優れ、かつ、低電圧で大きな変位量が得られると
いったように、数多くの特性を有している。このような
高分子アクチュエータの特性に着目して、例えば特開平
６−６９９１号公報や特開平８−１０３３６号公報等に
も開示されているとおり、高分子アクチュエータ素子
を、例えば血管挿入用カテーテルや内視鏡の導入部等の
医療用器具の可動要素として活用する技術が従来より提
案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来よ
り用いられていた高分子アクチュエータ素子は、変位量
の割に出力圧（面に生じる力）が小さいために、例えば
自動車用エンジンマウント等に用いられる液体封入式防
振装置における可動仕切り膜などのように、使用態様に
おいて常に大きな荷重が作用する可動要素や、荷重に抗
して動作させる必要がある可動要素等にはそのままで利
用することができず、したがって、既述のごとき数多く
の特性を有しながらも、その適用範囲は自ずと制約され
ていた。
り用いられていた高分子アクチュエータ素子は、変位量
の割に出力圧（面に生じる力）が小さいために、例えば
自動車用エンジンマウント等に用いられる液体封入式防
振装置における可動仕切り膜などのように、使用態様に
おいて常に大きな荷重が作用する可動要素や、荷重に抗
して動作させる必要がある可動要素等にはそのままで利
用することができず、したがって、既述のごとき数多く
の特性を有しながらも、その適用範囲は自ずと制約され
ていた。
【０００４】その解決手段として、高分子アクチュエー
タ素子の主たる構成材料であるイオン交換樹脂成形板と
して肉厚の大きいものを使用することや、複数個の高分
子アクチュエータ素子を単純に積層すること等が考えら
れるけれども、現存するイオン交換樹脂成形板としては
肉厚３００μｍ程度のものが最大であって、その最大肉
厚のイオナ交換樹脂成形板を用いたとしても適用範囲の
拡大につながるような出力圧は得られない。また、単純
に積層しただけのものでは抵抗が増大して変位量が極端
に減少したり、あるいは、全く変位動作しなくなる等の
問題を発生する可能性がある。
タ素子の主たる構成材料であるイオン交換樹脂成形板と
して肉厚の大きいものを使用することや、複数個の高分
子アクチュエータ素子を単純に積層すること等が考えら
れるけれども、現存するイオン交換樹脂成形板としては
肉厚３００μｍ程度のものが最大であって、その最大肉
厚のイオナ交換樹脂成形板を用いたとしても適用範囲の
拡大につながるような出力圧は得られない。また、単純
に積層しただけのものでは抵抗が増大して変位量が極端
に減少したり、あるいは、全く変位動作しなくなる等の
問題を発生する可能性がある。
【０００５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、変位量をほとんど低下することなく、出力圧を向上
することができて適用範囲の著しい拡大を図ることがで
きる積層型高分子アクチュエータを提供することを目的
としている。
で、変位量をほとんど低下することなく、出力圧を向上
することができて適用範囲の著しい拡大を図ることがで
きる積層型高分子アクチュエータを提供することを目的
としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る積層型高分子アクチュエータは、イオ
ン交換樹脂成形板とその表裏両面に相互絶縁状態に接合
された電極とからなり、イオン交換樹脂成形板の含水状
態において電極間に電位差をかけることによりイオン交
換樹脂成形板に湾曲及び変形を発生可能とした高分子ア
クチュエータ素子の複数個を電気絶縁層を介して積層
し、それら複数個の高分子アクチュエータ素子それぞれ
の電極に各別かつ同時に電圧を印加して複数個の高分子
アクチュエータ素子を同一方向に湾曲、変形動作可能に
構成していることを特徴とするものである。
に、本発明に係る積層型高分子アクチュエータは、イオ
ン交換樹脂成形板とその表裏両面に相互絶縁状態に接合
された電極とからなり、イオン交換樹脂成形板の含水状
態において電極間に電位差をかけることによりイオン交
換樹脂成形板に湾曲及び変形を発生可能とした高分子ア
クチュエータ素子の複数個を電気絶縁層を介して積層
し、それら複数個の高分子アクチュエータ素子それぞれ
の電極に各別かつ同時に電圧を印加して複数個の高分子
アクチュエータ素子を同一方向に湾曲、変形動作可能に
構成していることを特徴とするものである。
【０００７】上記構成の本発明によれば、電気絶縁層を
挟んで積層された複数個の高分子アクチュエータ素子そ
れぞれの電極に各別かつ同時に電圧を印加してそれら複
数個の高分子アクチュエータ素子のイオン交換樹脂成形
板を同一方向に湾曲、変形させることにより、抵抗の増
大に伴う変位量の減少がなく、ほぼ所定の変位量を保ち
つつ、複数個の高分子アクチュエータ素子の出力圧の合
算によってアクチュエータ全体としての出力圧の向上が
図れる。これによって、使用態様において常に大きな荷
重が作用するとか、荷重に抗して動作させる必要がある
とかいった高い出力圧が要求される可動要素にも利用で
き、その適用範囲の拡大化を図ることが可能である。な
お、本発明に係る積層型高分子アクチュエータの出力圧
の向上結果については、後述する試験例で明らかにす
る。
挟んで積層された複数個の高分子アクチュエータ素子そ
れぞれの電極に各別かつ同時に電圧を印加してそれら複
数個の高分子アクチュエータ素子のイオン交換樹脂成形
板を同一方向に湾曲、変形させることにより、抵抗の増
大に伴う変位量の減少がなく、ほぼ所定の変位量を保ち
つつ、複数個の高分子アクチュエータ素子の出力圧の合
算によってアクチュエータ全体としての出力圧の向上が
図れる。これによって、使用態様において常に大きな荷
重が作用するとか、荷重に抗して動作させる必要がある
とかいった高い出力圧が要求される可動要素にも利用で
き、その適用範囲の拡大化を図ることが可能である。な
お、本発明に係る積層型高分子アクチュエータの出力圧
の向上結果については、後述する試験例で明らかにす
る。
【０００８】上記積層型高分子アクチュエータにおい
て、複数個の高分子アクチュエータ素子の積層間に介在
させる電気絶縁層としては、請求項２に記載のように、
柔軟性のあるゴムもしくはポリエチレン（ＰＥ）やポリ
プロピレン等の樹脂シートを用いることが望ましい。こ
のような柔軟性のあるゴムもしくは樹脂シートは各高分
子アクチュエータ素子の湾曲、変形動作に追従して機械
的な抵抗を与えることなく滑らかに湾曲変形することに
なり、高分子アクチュエータ全体としての高出力化を確
実に達成することができる。
て、複数個の高分子アクチュエータ素子の積層間に介在
させる電気絶縁層としては、請求項２に記載のように、
柔軟性のあるゴムもしくはポリエチレン（ＰＥ）やポリ
プロピレン等の樹脂シートを用いることが望ましい。こ
のような柔軟性のあるゴムもしくは樹脂シートは各高分
子アクチュエータ素子の湾曲、変形動作に追従して機械
的な抵抗を与えることなく滑らかに湾曲変形することに
なり、高分子アクチュエータ全体としての高出力化を確
実に達成することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明に係る積層型高分
子アクチュエータの構成図であり、この積層型高分子ア
クチュエータＡは、複数個（図面上では３個で示すが、
２個以上であればよい）の高分子アクチュエータ素子１
…を柔軟性のあるゴムシートもしくはＰＥやＰＰ等の樹
脂シートから構成される電気絶縁層２…を介して積層し
てなる。
にもとづいて説明する。図１は本発明に係る積層型高分
子アクチュエータの構成図であり、この積層型高分子ア
クチュエータＡは、複数個（図面上では３個で示すが、
２個以上であればよい）の高分子アクチュエータ素子１
…を柔軟性のあるゴムシートもしくはＰＥやＰＰ等の樹
脂シートから構成される電気絶縁層２…を介して積層し
てなる。
【００１０】各高分子アクチュエータ素子１は、図２に
明示するように、電解質材料から細長い矩形平板状に構
成されたイオン交換樹脂成形板１Ａと、該イオン交換樹
脂成形板１Ａの表裏両面に相互に電気絶縁状態に接合し
形成された電極１Ｂ，１Ｂとを備え、電極１Ｂ，１Ｂに
は一対のリード線３，３の一端部がそれぞれ接続されて
いるとともに、各リード線３，３の他端部間にはスイッ
チ６を介して電源４が接続されており、イオン交換樹脂
成形板１Ａの含水状態において電極１Ｂ，１Ｂに電圧を
印加して両電極１Ｂ，１Ｂ間に電位差をかけることによ
り、イオン交換樹脂成形板１Ａ中の正イオンの陰極（一
方の電極１Ｂ）側への移動に伴う水分子の移動で両面側
の水分量に差を生じさせて図２の仮想線に示すような湾
曲及び変形を発生させるべく構成されている。
明示するように、電解質材料から細長い矩形平板状に構
成されたイオン交換樹脂成形板１Ａと、該イオン交換樹
脂成形板１Ａの表裏両面に相互に電気絶縁状態に接合し
形成された電極１Ｂ，１Ｂとを備え、電極１Ｂ，１Ｂに
は一対のリード線３，３の一端部がそれぞれ接続されて
いるとともに、各リード線３，３の他端部間にはスイッ
チ６を介して電源４が接続されており、イオン交換樹脂
成形板１Ａの含水状態において電極１Ｂ，１Ｂに電圧を
印加して両電極１Ｂ，１Ｂ間に電位差をかけることによ
り、イオン交換樹脂成形板１Ａ中の正イオンの陰極（一
方の電極１Ｂ）側への移動に伴う水分子の移動で両面側
の水分量に差を生じさせて図２の仮想線に示すような湾
曲及び変形を発生させるべく構成されている。
【００１１】上記のごとき構成の複数個の高分子アクチ
ュエータ素子１…を電気絶縁層２…を介して積層してな
る積層型高分子アクチュエータＡにおいて、各高分子ア
クチュエータ素子１…のそれぞれの電極１Ｂ，１Ｂ…に
スイッチ６…及び電源４…を介して各別かつ同時に同一
の電圧を印加して、各高分子アクチュエータ素子１…を
図１の仮想線に示すように、同一方向に湾曲、変形動作
させることによって、抵抗の増大に伴う変位量の低下を
ほとんど招くことなく、複数個の高分子アクチュエータ
素子１…の出力圧の合算により積層型高分子アクチュエ
ータＡ全体としての出力圧の向上を図ることができる。
ュエータ素子１…を電気絶縁層２…を介して積層してな
る積層型高分子アクチュエータＡにおいて、各高分子ア
クチュエータ素子１…のそれぞれの電極１Ｂ，１Ｂ…に
スイッチ６…及び電源４…を介して各別かつ同時に同一
の電圧を印加して、各高分子アクチュエータ素子１…を
図１の仮想線に示すように、同一方向に湾曲、変形動作
させることによって、抵抗の増大に伴う変位量の低下を
ほとんど招くことなく、複数個の高分子アクチュエータ
素子１…の出力圧の合算により積層型高分子アクチュエ
ータＡ全体としての出力圧の向上を図ることができる。
【００１２】以下、本発明に係る積層型高分子アクチュ
エータの出力圧に関し、本発明者が行なった試験例につ
いて説明する。 供試サンプル ＮＡＦＩＯＮ−１１７（Ｄｕ Ｐｏｎｔ社製）に金メッ
キを複数回行ない、カウンターイオンとしてＬｉ+ を用
いた高分子アクチュエータ素子を使用する。この高分子
アクチュエータ素子が単層のものを比較例１、２枚の高
分子アクチュエータ素子を単純に積層したものを比較例
２、２枚の高分子アクチュエータ素子をそれらの間に電
気絶縁層となるポリエチレンフィルムを両面テープで固
定し積層したものを本発明品の実施例１、３枚の高分子
アクチュエータ素子を隣接する素子間にそれぞれ電気絶
縁層となるポリエチレンフィルムを両面テープで固定し
積層したものを本発明品の実施例２とする。 サンプルサイズ 単一の高分子アクチュエータ素子として、長さＬが３５
ｍｍ、幅ｗが１０ｍｍ、厚みｔが０．２ｍｍのものを使
用する。
エータの出力圧に関し、本発明者が行なった試験例につ
いて説明する。 供試サンプル ＮＡＦＩＯＮ−１１７（Ｄｕ Ｐｏｎｔ社製）に金メッ
キを複数回行ない、カウンターイオンとしてＬｉ+ を用
いた高分子アクチュエータ素子を使用する。この高分子
アクチュエータ素子が単層のものを比較例１、２枚の高
分子アクチュエータ素子を単純に積層したものを比較例
２、２枚の高分子アクチュエータ素子をそれらの間に電
気絶縁層となるポリエチレンフィルムを両面テープで固
定し積層したものを本発明品の実施例１、３枚の高分子
アクチュエータ素子を隣接する素子間にそれぞれ電気絶
縁層となるポリエチレンフィルムを両面テープで固定し
積層したものを本発明品の実施例２とする。 サンプルサイズ 単一の高分子アクチュエータ素子として、長さＬが３５
ｍｍ、幅ｗが１０ｍｍ、厚みｔが０．２ｍｍのものを使
用する。
【００１３】出力圧の測定方法及び測定装置 図３に示すように、比較例１，２及び実施例１，２に相
当する各供試サンプル１０の一端部１０ａを固定治具１
１を介して片持ち固定する。これによって、各供試サン
プル１０の実際の自由動作範囲の長さＬ１が２５ｍｍ、
固定支点から測定点ＭＰまでの長さｘが２０ｍｍとな
る。この状態で供試サンプル１０にその固定部側から１
０Ｖの電圧を印加しランダム波を入力して供試サンプル
１０の自由端部１０ｂを上下に加振させ、その振動の挙
動から最も周波数の低い共振ピークに対応する一次の振
動形に対応する共振角周波数ωを求める。また、上記振
動の挙動から供試サンプル１０の自由端部１０ｂの先端
の変位量δｍａｘを求める。この変位量δｍａｘは、例
えばＣＣＤカメラで撮影した動画像を解析したり、ある
いは、レーザ変位計を用いた測定値から直接または近似
により求めることも可能であるが、本試験においては最
も高い精度が得られる次の算出方法を採用した。すなわ
ち、測定点ＭＰでの変位量δｘと固定支点から測定点Ｍ
Ｐまでの長さｘとから、下記の式（１）にて変位量δｍ
ａｘを算出する。 δｍａｘ＝δｘ・Ｗｘ／ＷL1 ……（１） ｛ここで、Ｗｘ／ＷL1は片持ち梁の１次の基準振動形を
表す式から算出される測定点ＭＰと自由端部１０ｂの先
端との変位量の比を表し、このＷｘ／ＷL1は下記の式
（２）のξに（ｘ／Ｌ１）と（Ｌ１／Ｌ１）とを代入し
て、ＷｘとＷL1とを計算して比を求めることで得られ
る。｝
当する各供試サンプル１０の一端部１０ａを固定治具１
１を介して片持ち固定する。これによって、各供試サン
プル１０の実際の自由動作範囲の長さＬ１が２５ｍｍ、
固定支点から測定点ＭＰまでの長さｘが２０ｍｍとな
る。この状態で供試サンプル１０にその固定部側から１
０Ｖの電圧を印加しランダム波を入力して供試サンプル
１０の自由端部１０ｂを上下に加振させ、その振動の挙
動から最も周波数の低い共振ピークに対応する一次の振
動形に対応する共振角周波数ωを求める。また、上記振
動の挙動から供試サンプル１０の自由端部１０ｂの先端
の変位量δｍａｘを求める。この変位量δｍａｘは、例
えばＣＣＤカメラで撮影した動画像を解析したり、ある
いは、レーザ変位計を用いた測定値から直接または近似
により求めることも可能であるが、本試験においては最
も高い精度が得られる次の算出方法を採用した。すなわ
ち、測定点ＭＰでの変位量δｘと固定支点から測定点Ｍ
Ｐまでの長さｘとから、下記の式（１）にて変位量δｍ
ａｘを算出する。 δｍａｘ＝δｘ・Ｗｘ／ＷL1 ……（１） ｛ここで、Ｗｘ／ＷL1は片持ち梁の１次の基準振動形を
表す式から算出される測定点ＭＰと自由端部１０ｂの先
端との変位量の比を表し、このＷｘ／ＷL1は下記の式
（２）のξに（ｘ／Ｌ１）と（Ｌ１／Ｌ１）とを代入し
て、ＷｘとＷL1とを計算して比を求めることで得られ
る。｝
【００１４】 Ｗ＝（cos λ＋coshλ）（sin λξ−sinhλξ） −（sin λ＋sinhλ）（cos λξ−sinhλξ） ……（２）
【００１５】次に、上記のようにして求めた共振角周波
数ωと既知の値から下記の式（３）にて縦弾性率Ｅを算
出する。 Ｅ＝ω2 ρＡ／（ａ4 Ｉ） ……（３） ｛ここで、ωは共振角周波数、ρは供試サンプルの密
度、Ａは自由端部１０ａの断面積（ｗ×ｔ）、ａはλ／
Ｌ１（λは片持ち梁の１次の無次元振動数、Ｌ１は自由
端部１０ａの長さであり、λは片持ち梁の１次の無次元
振動数であるため、ａ＝１．８７５／Ｌ１となる）、Ｉ
は自由端部１０ａの断面２次モーメントを表す。）
数ωと既知の値から下記の式（３）にて縦弾性率Ｅを算
出する。 Ｅ＝ω2 ρＡ／（ａ4 Ｉ） ……（３） ｛ここで、ωは共振角周波数、ρは供試サンプルの密
度、Ａは自由端部１０ａの断面積（ｗ×ｔ）、ａはλ／
Ｌ１（λは片持ち梁の１次の無次元振動数、Ｌ１は自由
端部１０ａの長さであり、λは片持ち梁の１次の無次元
振動数であるため、ａ＝１．８７５／Ｌ１となる）、Ｉ
は自由端部１０ａの断面２次モーメントを表す。）
【００１６】上記の式（３）で算出した縦弾性率Ｅと、
式（１）で算出した変位量δｍａｘとから下記の式
（４）にて全荷重Ｗを算出する。 Ｗ＝δｍａｘ・ＥＩ／（β・Ｌ１3 ） ……（４） ｛ここで、Ｉは自由端部１０ａの断面２次モーメント、
βは（１／８）、Ｌ１は自由端部１０ａの長さを表
す。｝
式（１）で算出した変位量δｍａｘとから下記の式
（４）にて全荷重Ｗを算出する。 Ｗ＝δｍａｘ・ＥＩ／（β・Ｌ１3 ） ……（４） ｛ここで、Ｉは自由端部１０ａの断面２次モーメント、
βは（１／８）、Ｌ１は自由端部１０ａの長さを表
す。｝
【００１７】上記式（４）で算出した全荷重Ｗを面積
（Ｌ１×ｗ）で除して単位面積当たりの荷重を求め、そ
の単位面積当たりの荷重を入力電圧（１０Ｖ）で除する
ことにより、入力当たりの圧力、すなわち、出力圧を算
出する。
（Ｌ１×ｗ）で除して単位面積当たりの荷重を求め、そ
の単位面積当たりの荷重を入力電圧（１０Ｖ）で除する
ことにより、入力当たりの圧力、すなわち、出力圧を算
出する。
【００１８】上記したような測定方法及び測定装置を用
いて比較例１，２及び実施例１，２の供試サンプルそれ
ぞれについての出力圧を算出したところ、次の表１に示
すような結果が得られた。
いて比較例１，２及び実施例１，２の供試サンプルそれ
ぞれについての出力圧を算出したところ、次の表１に示
すような結果が得られた。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１の出力圧の結果から、比較例２（単純
積層）／比較例１（単層）＝約１．３倍の出力圧の向上
に止まるのに対し、 実施例１（２枚の絶縁積層）／比較例１（単層）＝約３
倍 実施例２（３枚の絶縁積層）／比較例１（単層）＝約５
倍 実施例１（２枚の絶縁積層）／比較例２（単純積層）＝
約２倍 実施例２（３枚の絶縁積層）／比較例２（単純積層）＝
約４倍 の出力圧の向上を得られることが確認された。
積層）／比較例１（単層）＝約１．３倍の出力圧の向上
に止まるのに対し、 実施例１（２枚の絶縁積層）／比較例１（単層）＝約３
倍 実施例２（３枚の絶縁積層）／比較例１（単層）＝約５
倍 実施例１（２枚の絶縁積層）／比較例２（単純積層）＝
約２倍 実施例２（３枚の絶縁積層）／比較例２（単純積層）＝
約４倍 の出力圧の向上を得られることが確認された。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、請求項１〜２に記載の本
発明によれば、複数個の高分子アクチュエータ素子を電
気絶縁層を挟んで積層し、これら複数個の高分子アクチ
ュエータ素子それぞれの電極に各別かつ同時に電圧を印
加する構成とすることにより、高分子アクチュエータ素
子が本来的に有するところの軽量小型かつ安価で、省電
力化、応答性、耐環境性等の優れた特性を保つと共に、
単純積層の場合にみられる抵抗の増大に伴う変位量の減
少もなく、所定の変位量を保ちつつ、アクチュエータ全
体としての出力圧を著しく向上することができる。した
がって、自動車用エンジンマウント等に用いられる液体
封入式防振装置における可動仕切り膜などのように使用
態様において常に大きな荷重が作用するとか、荷重に抗
して動作させる必要があるとかいった高い出力圧が要求
される可動要素にも有効利用でき、その適用範囲の著し
い拡大化を図ることができるという効果を奏する。
発明によれば、複数個の高分子アクチュエータ素子を電
気絶縁層を挟んで積層し、これら複数個の高分子アクチ
ュエータ素子それぞれの電極に各別かつ同時に電圧を印
加する構成とすることにより、高分子アクチュエータ素
子が本来的に有するところの軽量小型かつ安価で、省電
力化、応答性、耐環境性等の優れた特性を保つと共に、
単純積層の場合にみられる抵抗の増大に伴う変位量の減
少もなく、所定の変位量を保ちつつ、アクチュエータ全
体としての出力圧を著しく向上することができる。した
がって、自動車用エンジンマウント等に用いられる液体
封入式防振装置における可動仕切り膜などのように使用
態様において常に大きな荷重が作用するとか、荷重に抗
して動作させる必要があるとかいった高い出力圧が要求
される可動要素にも有効利用でき、その適用範囲の著し
い拡大化を図ることができるという効果を奏する。
【００２２】特に、電気絶縁層として、請求項２に記載
のように、柔軟性のあるゴムもしくは樹脂シートを用い
ることによって、電気絶縁層を各高分子アクチュエータ
素子の湾曲、変形動作に追従して機械的な抵抗を与える
ことなくスムーズに湾曲変形させることが可能で、積層
型高分子アクチュエータ全体としての高出力化を確実に
達成することができる。
のように、柔軟性のあるゴムもしくは樹脂シートを用い
ることによって、電気絶縁層を各高分子アクチュエータ
素子の湾曲、変形動作に追従して機械的な抵抗を与える
ことなくスムーズに湾曲変形させることが可能で、積層
型高分子アクチュエータ全体としての高出力化を確実に
達成することができる。
【図１】本発明に係る積層型高分子アクチュエータの構
成を示す概略断面図である。
成を示す概略断面図である。
【図２】高分子アクチュエータ素子の断面図である。
【図３】本発明に係る積層型高分子アクチュエータの実
施例及び比較例それぞれに関して行なった試験例のう
ち、各供試サンプルの出力圧の測定方法及び測定装置を
説明する概略斜視図である。
施例及び比較例それぞれに関して行なった試験例のう
ち、各供試サンプルの出力圧の測定方法及び測定装置を
説明する概略斜視図である。
１ 高分子アクチュエータ素子 １Ａ イオン交換樹脂成形板 １Ｂ 電極 ２ 電気絶縁層 ３ リード線 ４ 電源 Ａ 積層型高分子アクチュエータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 直子 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 独立行 政法人産業技術総合研究所関西センター内 (72)発明者 小黒 啓介 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 独立行 政法人産業技術総合研究所関西センター内 (72)発明者 平岡 孝則 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目17番18号 東洋ゴム工業株式会社内 (72)発明者 坂田 利文 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目17番18号 東洋ゴム工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4C167 AA01 AA31 CC08 CC09 GG50
Claims (2)
- 【請求項１】 イオン交換樹脂成形板とその表裏両面に
相互絶縁状態に接合された電極とからなり、イオン交換
樹脂成形板の含水状態において電極間に電位差をかける
ことによりイオン交換樹脂成形板に湾曲及び変形を発生
可能とした高分子アクチュエータ素子の複数個を電気絶
縁層を介して積層し、それら複数個の高分子アクチュエ
ータ素子それぞれの電極に各別かつ同時に電圧を印加し
て複数個の高分子アクチュエータ素子を同一方向に湾
曲、変形動作可能に構成していることを特徴とする積層
型高分子アクチュエータ。 - 【請求項２】 上記電気絶縁層が、柔軟性のあるゴムも
しくは樹脂シートから構成されている請求項１に記載の
積層型高分子アクチュエータ。
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|---|---|---|---|
| JP2001135448A JP2002330598A (ja) | 2001-05-02 | 2001-05-02 | 積層型高分子アクチュエータ |
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|---|---|---|---|
| JP2001135448A JP2002330598A (ja) | 2001-05-02 | 2001-05-02 | 積層型高分子アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002330598A true JP2002330598A (ja) | 2002-11-15 |
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ID=18982913
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|---|---|---|---|
| JP2001135448A Pending JP2002330598A (ja) | 2001-05-02 | 2001-05-02 | 積層型高分子アクチュエータ |
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