JP2005001885A

JP2005001885A - 物体移動装置

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Publication number: JP2005001885A
Application number: JP2004091564A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sato; 謙治佐藤; Hiroshi Sugimoto; 博司杉本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】動力源や動力伝達機構を別途使用せずに、その表面に接触している移動対象物体を移動させることができる物体移動装置を提供する。
【解決手段】電場に対して垂直方向に伸縮する電場応答性を有する電場応答樹脂層２１と電場応答樹脂層２１を隔てて互いに向きあう複数の対向電極対２２とを備えた表面形状可変膜２０と、表面形状可変膜２０の裏面と密に接合してこれと一体化した基材３０とを備え、対向電極対２２に印加する電圧を電極対２２ごとに制御して、電場応答樹脂層２１の表面に局所的な起伏１５を発生させるとともに起伏１５の発生位置を連続的に変化させることにより、表面形状可変膜２０の表面に接触している移動対象物体１００を移動させる。
【選択図】図１５

Description

本発明は、その表面に接触している物体を移動させる物体移動装置に関する。

一般に、何らかの物体を強制的に移動させる装置は、動力源とその動力源の力を移動対象物体に作用させるための動力伝達機構とを備えている。たとえば、自動車のワイパは、動力源として電動モータを、動力伝達機構としてリンク機構などを備え、電動モータの力をリンク機構などを介してワイパブレードに伝達してこれをフロントガラスの表面に沿って左右に振り動かすことにより、フロントガラスの表面に接触している移動対象物体である雨水や雪を掃き除く。

本発明が解決しようとする課題は、動力源や動力伝達機構を別途必要とせず、その表面に接触している移動対象物体を移動させることができる物体移動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明にかかる物体移動装置は、電場に対して垂直方向に伸縮する電場応答性を有する電場応答樹脂層と当該電場応答樹脂層を隔てて互いに向き合う複数の対向電極対とを備えた表面形状可変膜と、前記表面形状可変膜の裏面と密に接合してこれと一体化した基材（非弾性体、あるいは少なくとも表面形状可変膜よりも変形し難い物体）とを備え、前記対向電極対に印加する電圧を電極対ごとに制御することにより、前記電場応答樹脂層に局所的な起伏を発生させるとともに当該起伏の発生位置を変化させて、前記表面形状可変膜の表面に進行波を発生させることにより、前記表面形状可変膜の表面に接触している移動対象物体を移動させるものである。

上記のように構成された物体移動装置は、移動対象物体と接触するその表面形状可変膜自体をその内部の電場応答樹脂層の電場応答性を利用して局所的に変形させてその表面に局所的な起伏を発生させるとともにその起伏の発生位置を変化させることにより、その表面に進行波を発生させて、その表面に接触している移動対象物体を移動させる。

本発明にかかる物体移動装置は、電場応答樹脂層の電場応答性を利用してその表面に進行波を発生させることにより、その表面に接触している移動対象物体を移動させるので、動力源や動力伝達機構を別途必要とせずに、その表面に接触している移動対象物体を移動させることができる。

本発明にかかる物体移動装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明にかかる物体移動装置の一形態例を示す平面図である。図２（ａ）は本発明にかかる物体移動装置の一形態例を示す斜視図である。図２（ｂ）は本発明にかかる物体移動装置の一形態例を示す断面図である。

物体移動装置１０は、表面形状可変膜２０と、この表面形状可変膜２０によってその片面（図示の例では上面）が覆われた平板状の基材３０とを有する。表面形状可変膜２０と基材３０との間には、接着層４０が介在している。この接着層４０を介して、表面形状可変膜２０と基材３０とが互いに密に固定され一体化している。

表面形状可変膜２０は、電場に対して垂直方向に伸縮する電場応答性を有する電場応答樹脂層２１と、電場応答樹脂層２１を隔てて互いに向きあう複数の対向電極対２２とを備える。

電場応答樹脂層２１は、誘電エラストマやアクリル系エラストマなどの電場応答性ポリマからなる。

対向電極対２２の表面側の電極２２ａは、電場応答樹脂層２１の表面に積層された表面電極層２３内にマトリクス状に配置されている。対向電極対２２の裏面側の電極２２ｂは、電場応答樹脂層２１の裏面に積層された裏面電極層２４内にマトリクス状に配置されている。表面電極層２３の表面および裏面電極層２４の表面（裏面電極層２４と接着層４０との間）には全面を覆うようにして図示しない薄い保護層が形成されている。電極２２ａ、２２ｂは、伸縮性を有する導体フィルム（導体膜）からなり、電場応答樹脂層２１の変形に追従して伸縮ならびに変形可能である。電極２２ａ、２２ｂは、たとえば炭素を混ぜた柔らかな高分子材料で形成することができる。透明な電極とすることも可能である。表面電極層２３側の保護層は絶縁性が高く伸縮性を有する柔らかい高分子材料で形成される。

表面電極層２３内および裏面電極層２４内には、図３に示すように、複数の電力線２５が配線されており、各電力線２５が各電極２２ａ、２２ｂに各々個別に接続されている。各電力線２５は、各電極２２ａ、２２ｂとの接続部から表面電極層２３および裏面電極層２４の端部まで延びている。電力線２５は、それが接続された電極のみに導通しておりその他の電極に対しては絶縁されている。当然ながら電力線同士も互いに絶縁されている。電力線２５は、伸縮性を有する導体フィルム（導体膜）からなり、電場応答樹脂層２１の変形に追従して伸縮ならびに変形可能である。電力線２５は、たとえば炭素を混ぜた柔らかな高分子材料で形成することができる。透明な電力線２５とすることも可能である。

電力線２５の端部には金属端子２６が接続されている。金属端子２６は、図示しない制御装置に接続されている。制御装置は、各対向電極対２２に印加する電圧を対向電極対２２ごとに制御して、電場応答樹脂層２１の表面に局所的な起伏を発生させるとともに当該起伏の発生位置を連続的に変化させる。

基材３０は、表面形状可変膜２０よりも遙かに大きな剛性を有している。具体的には、ガラス板、合成樹脂板、金属板などが基材３０として用いられる。

接着層４０は、接着対象である表面形状可変膜２０と基材３０の材質に応じてその材料が選定される。すなわち、表面形状可変膜２０と基材３０とを接着する力が強く且つ耐久性に優れた各種接着材料の中から、求められる使用条件や設計・製造条件に最も適した材料が使用される。接着層４０にゴム様の弾力性を持った材料を使用することも可能である。

表面形状可変膜２０、基材３０、そして接着層４０の全てを透明すなわち可視光を良好に透過する材料で形成すれば、透明な物体移動装置１０を実現できる。

図４〜図７により本発明の動作原理を説明する。図４および図５は電場応答樹脂層２１の電場応答性を説明するための参考図である。図６および図７は本発明の原理説明図である。

図４に示すように、自由に変形できる（すなわち基材３０に束縛されていない）状態の表面形状可変膜２０の全ての対向電極対２２に電圧を印加すると、上下の電極２２ａ、２２ｂ間に形成された電場Ｅに対する電場応答樹脂層２１の応答および上下の電極２２ａ、２２ｂ間に働く引力により、電場Ｅと直交する方向すなわち面方向に電場応答樹脂層２１が膨張する。このとき、対向電極対２２の上下の電極２２ａ、２２ｂも電場応答樹脂層２１に追従して面方向に伸びるため、表面形状可変膜２０全体がほぼ均一に面方向に膨張する。電圧の印加を停止すると、表面形状可変膜２０は元の形状に戻る。

また、図５に示すように、自由に変形できる（すなわち基材３０に束縛されていない）状態の表面形状可変膜２０の対向電極対２２に列（または行）ごとに電圧を印加した場合、表面形状可変膜２０の電圧が印加された電極列の部分のみ面方向に膨張するとともに厚さが減少する。電圧が印加された電極列に隣接する部分は若干隆起する。その結果、電圧が印加された電極列の部分を凹部、その両側を凸部とする起伏が表面形状可変膜２０の両面に形成される。

一方、図６に示すように、基材３０に片面が固定されている表面形状可変膜２０の対向電極対２２に列（または行）ごとに電圧を印加した場合、表面形状可変膜２０の下面は変形できないが、上面（表面）側は厚さ方向および面方向に変形可能であるため、電圧が印加された電極列の部分の厚さが減少するとともにその両側が隆起する。その結果、電圧が印加された電極列の部分を凹部、その両側を凸部とする波状の起伏が表面形状可変膜２０の上面に形成される。

また、図７に示すように、基材３０に片面が固定されている表面形状可変膜２０の対向電極対２２に対し１つの列を隔ててその両側の２列に電圧を印加した場合、電圧が印加された２つの電極列の部分の厚さが減少する。その結果、電圧が印加された両電極列の部分を凹部、両電極列に挟まれた電圧が印加されていない電極列の部分を凸部とする波状の起伏が表面形状可変膜２０の上面に形成される。

図６または図７に例示した起伏の発生位置は、電圧を印加する電極列を切り換ることにより変化させることが可能であり、電圧を印加する電極列を順次隣の列に切り換えていくことにより、表面形状可変膜２０の上面に図８および図９に示すような進行波Ｗを発生させることができる。図８および図９はそれぞれ図６および図７に対応している。これらの進行波によって、図１０および図１１に示すように、表面形状可変膜２０上の移動対象物体１００が面方向に強制的に移動させられることになる。図１０および図１１はそれぞれ図８および図９に対応している。図１０および図１１は移動対象物体１００が球体または円柱体である場合を示しているが、移動対象物体１００が液体（あるいは流動性を有する粒体）であっても、図１２および図１３に示すように進行波によって強制的に移動させることができる。

図１４は物体移動装置１０の動作例を示す概念図であり、（ａ）〜（ｇ）はそれぞれ各瞬間の状態を示している。この動作例では、表面形状可変膜２０の対向電極対２２に対し、列（または行）ごとに電圧を印加することにより、具体的には三列分を隔てて左右二列ずつに電圧を印加することにより、表面形状可変膜２０の表面に列方向（紙面に対して垂直方向）に延びる波状の局所的な起伏を発生させている。図１４中には、電圧が印加されている対向電極対２２の列番号が示されている。

図１４（ａ）においては、第１列、第２列、第６列、および第７列の対向電極対２２に電圧が印加されている。その結果、第３列から第５列の部分の表面形状可変膜２０の表面が隆起し、その隆起部を凸部、その両側を凹部とする波状の起伏１５が発生している。この状態から、電圧を印加する電極列を順次移動（図示の例では右側に平行移動）させていくことにより、図１４（ｂ）〜（ｇ）に示すように、表面形状可変膜２０の表面に波状の起伏１５からなる進行波（ソリトン波）を発生させることができる。表面形状可変膜２０の表面にこのような進行波を発生させることにより、表面形状可変膜２０の表面に接触している移動対象物体１００を強制的に移動させることができる（図１５参照）。表面形状可変膜２０の一端から他端まで連続的に進行する進行波を発生させれば、表面形状可変膜２０の表面に接触している全ての移動対象物体１００を表面形状可変膜２０上から除去することも可能である。また、移動対象物体１００に応じて進行波の速度や波高を適切に調整すれば、移動対象物体１００を表面形状可変膜２０の表面から弾ませるようにして移動させることも可能である。

上記の形態例の物体移動装置１０は、平板状の基材３０に表面形状可変膜２０を接合した構造になっているが、基材３０として、湾曲しているものや、平板状または曲板状でその表面に凹凸あるいは起伏を有するものなど、様々な形状のものを使用することが可能である。たとえば全体的に湾曲した基材３０を使用することにより、全体的に湾曲した形状の物体移動装置１０を製造することができる。

物体移動装置１０の適用例として、自動車のフロントガラス（windshield）を挙げることができる。この場合、物体移動装置１０は、自動車の窓枠に嵌め付けることができる形状・寸法に形成されたガラス製の透明な基材３０の表面に接着層４０を介して表面形状可変膜２０を密着させて接合することにより製造される。無論、表面形状可変膜２０および接着層４０にも透明なものが使用される。

物体移動装置１０を自動車のフロントガラスに適用した場合の移動対象物体１００は雨水や雪である。すなわち、物体移動装置１０からなるフロントガラスを作動させてその表面形状可変膜２０の表面（前面）に、図１２、図１３または図１４に示したような波状の起伏１５からなる進行波Ｗを発生させることにより、フロントガラスの表面に接触している雨水や雪を運転席の前方から移動させて、運転席からの良好な前方視界を確保することができる。フロントガラスを作動させている時、表面形状可変膜２０の屈折率が波状の起伏１５の部分だけ局所的に変化しその部分が移動することになるが、これはドライバにとってはフロントガラスに沿って移動する細い線（レンズ効果による筋状領域）が周期的に短時間見えるだけであって、運転に支障を来すことはない。むしろ不透明な物体であるワイパブレードがフロントガラスに沿って目の前を往復移動している状況よりも、運転席からの前方視界が良好になる。したがって、このフロントガラスによれば、長年にわたって自動車に搭載され続けてきたワイパを不要なものとすることが可能である。このフロントガラスの表面を酸化チタン光触媒で被覆して、雨水と太陽光とによるセルフクリーニング機能をフロントガラスに持たせておけば、より効果的に運転席からの良好な前方視界を確保することができる。また、物体移動装置１０からなるフロントガラスと従前どおりのワイパとを共に装備しておき、たとえば、雨の時はフロントガラスを作動させ、フロントガラスの表面が汚れた時はワイパを作動させるようにしてもよい。

物体移動装置１０を自動車のフロントガラスに適用した場合、進行波を発生させる領域は任意に設定できる。ただし、少なくともフロントガラスの運転席側の領域すなわち、右側に運転席が設けられている自動車にあっては右側の領域、左側に運転席が設けられている自動車にあっては左側の領域に、進行波を発生させることが必要であり、全領域に進行波を発生させるようにすることが最も好ましい。また、進行波の発生周期、波高、波形状、進行方向などを、降雨量や走行速度など運転状況に応じて変化させることが望ましい。たとえば、降雨量が比較的少ない時には進行波の発生周期を長く及び／又は波高を低くし、降雨量が多くなってきたら進行波の発生周期を短く及び／又は波高を高くするといった制御を行うのである。進行波の波高は、対向電極対２２に印加する電圧を制御することにより制御可能である。また、進行波の形（平面形状、断面形状）や進行方向は、対向電極対２２に対する電圧印加パタン（面内パタン）を制御することにより制御可能である。たとえば、高速走行時においては、フロントガラスの下側から上側に向けて移動する進行波を発生させることにより、フロントガラスに付着した雨水を走行方向後方に移動させて効率良く雨水をフロントガラス上から除去することができる場合がある。

また、物体移動装置１０の別の適用例として、ベルトコンベアなどに代わる物品の搬送装置を挙げることができる。この搬送装置は、物体移動装置１０をその表面形状可変膜２０を上にして水平または傾斜させた姿勢で支持部材上に安定に保持してなり、表面形状可変膜２０の表面に発生させる進行波の進行方向や平面形状を制御することにより、表面形状可変膜２０上に載っている移動対象物体１００を表面形状可変膜２０の表面に沿って任意の方向に移動させたり所望の位置に集めたりすることができる。進行波の平面形状は直線に限らず、図１６に示すように、円弧状や円環状とすることもできる。この場合の移動対象物体１００は、球状体（機械軸受け用の球、パチンコ球、ビーズ球、等）、機械部品（ねじ、ボルト、ナット、等）、粉粒体（薬剤、粉状食品、等）、食器（コップ、皿、等）など様々である。この搬送装置を、たとえば飲食店に設置されるテープルやカウンタの天板に使用すれば、皿盛りの料理やグラス入りのビールやカクテルなどを天板上を滑らせるようにして客の前などに搬送することができる。

また、物体移動装置１０は、家屋の窓材、外壁材、屋根材などにも適用することができる。

本発明にかかる物体移動装置１０の実施態様は上述したものに限定されない。たとえば、上記形態例に示した物体移動装置１０の表面形状可変膜２０は、電場応答樹脂層２１を１層のみ有しているが、図１７に示すように、電場応答樹脂層２１を複数層積み重ねた構造としてもよい。

また、上記形態例では、表面形状可変膜２０の対向電極対２２を構成する表面側および裏面側の電極２２ａ、２２ｂがマトリクス状に配置されているが、表面形状可変膜２０の表面に発生させる起伏１５が直線状のものに限られ、その移動方向が１方向のみである場合は、たとえば図１８に示すように、帯状電極２７ａ、２７ｂを電場応答樹脂層２１を介して対向させて配置した電極構造を採用することができる。また、図１９に示すように、帯状電極２８ａ、２８ｂを表面側と裏面側とで交差させた電極構造としてもよい。図１８および図１９に示す電極構造の場合、電力線２５は不要であり、帯状電極２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂに金属端子２６が接続される。

また、表面形状可変膜２０の対向電極対２２を構成する表面側および裏面側の電極を各々正六角形または円形に形成し、それらをハニカム状に配置した電極構造としてもよい。

また、電場応答樹脂層２１と電極２２ａ、２２ｂ、２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂとの間に、伸縮性および柔軟性を有する誘電体層を介在させてもよい。

つぎに、本発明にかかる物体移動装置１０の材料等についてより詳細に説明する（参考文献：特表２００３−５２６２１３号公報）。

電場応答樹脂層２１を構成する電場応答性ポリマの例として、シリコンエラストマ、アクリルエラストマ、ポリウレタン、熱可塑性エラストマ、ＰＶＤＦを含んだコポリマ、圧感接着剤、フルオロエラストマ、シリコン成分およびアクリル成分を備えるポリマなどが挙げられる。これらを数種類混ぜ合わせることにより得られた材料も、適切な電場応答性ポリマの例に含まれる。一例として、シリコンエラストマとアクリルエラストマとの混合材料が挙げられる。

電場応答樹脂層２１に使用する電場応答性ポリマは、周知のタイプのモノマを重合させることにより生成できる。たとえば、不飽和のモノエチレン系モノマ（またはモノマの組み合わせ）をもとにして生成することができる。好ましい不飽和モノエチレン系モノマとしては、イソオクチルアクリラート、アクリロニトリル、２−エチルヘキシルアクリラート、デシルアクリラート、ドデシルアクリラート、ヘキシルアクリラート、イソノニルアクリラート、イソオクチルメタクリラート、２−エチルヘキシルメタクリラートなどが挙げられる。また、これらのいずれのモノマも、フッ素などの１つまたはそれ以上のハロゲンによってハロゲン化してよい。

コポリマも考慮すると、電場応答樹脂層２１に適するポリマの範囲が大幅に広がる。その１つは、熱可塑性エラストマのスチレンブタジエンスチレン（ＳＢＳ）ブロックコポリマである。別の適切なコポリマとしては、シリコンエラストマ成分およびアクリルエラストマ成分の両方を含んだものが挙げられる。さらに別の例としては、アクリル成分、シリコン成分、スチレン／ブタジエン成分を含んだものが挙げられる。好ましい特定のコポリマブロックの１つは、アクリル酸とイソオクチルアクリラートとを含有する。別の特定のコポリマは、アクリロニトリルと、アクリル酸と、イソオクチルアクリラートとを備える。さらに別の特定のコポリマは、別のシリコン鎖に橋かけ結合された鎖の中に、これら３種類のアクリル成分を備える。他の可能性も数多く存在する。

コポリマ成分の部分のモル比は、所望の結果を得られるように調整することができる。イソオクチルアクリラートとアクリル酸とからなる好ましい１つのコポリマでは、イソオクチルアクリラートが優勢であることが一般に好ましい。具体的には、イソオクチルアクリラート対アクリル酸のモル比はおよそ８５／１５であることが望ましい。

電場応答樹脂層２１に使用する電場応答性ポリマの弾性特性および熱的特性は、その架橋構造および密度を制御することによって所望の特性とすることができる。物理的な架橋結合は、スチレンに含まれるフェニル成分などの、剛性の基を凝集させることによって得られる。

ポリマの側鎖を適切に選択すれば、要求に合った物理特性および材料特性を提供することができる。具体的には、ポリマの基幹の側基を変更することによって、より多量の電荷を塊で蓄積させることを可能にする。これは、たとえば、側鎖をリチウムイオンおよび／または遷移金属の有機配位子錯体で変更することによって達成することができる。これとは別にあるいはこれに加えて、側基を加えてポリマの誘電率を増大させることもできる。このように機能する一例として、シアノ基が挙げられる。このような基は、たとえばフェニルニトリル基などの様々な形で提供される。また、側鎖または部分鎖に含まれる共役オリゴマを加えることにより、分極率および絶縁耐力を増大させることができる。

電場応答樹脂層２１を構成する電場応答性ポリマとして、市販のポリマを用いることが可能である。このようなポリマとしては、たとえば、市販の任意のシリコンエラストマ、ポリウレタン、ＰＶＤＦコポリマ、接着性のエラストマが挙げられる。また、製造時に光硬化される脂肪族アクリートの混合物を含む市販のアクリルエラストマを使用することも可能である。

このような市販のポリマの１つは、米国カリフォルニア州カーペンテリア所在のＮｕＳｉｌテクノロジーによるＮｕＳｉｌＣＦ１９−２１８６である。適切なシリコンエラストマの一例は、米国ディラウェア州ウィルミントン所在のダウコーニング社によるダウコーニングＨＳ３である。適切なフルオロシリコンの一例は、米国ディラウェア州ウィルミントン所在のダウコーニング社によるダウコーニング７３０である。適切なアクリルの例としては、米国ミネソタ州セントポール所在の３Ｍコーポレーションによる４９００ＶＨＢアクリルシリーズの任意のアクリルが挙げられる。

また、電場応答樹脂層２１を構成する電場応答性ポリマは、様々な物理的特性および化学的特性を改善する目的で、１つまたはそれ以上の添加物を含んでいてもよい。適切な材料の例としては、可塑剤、抗酸化剤、そして高誘電率の微粒子などが挙げられる。添加物によって制御／変更することができる特性の例として、ポリマの接着性や、ポリマが有する電気エネルギと機械エネルギとの変換能力などが挙げられる。ポリマが有する電気エネルギと機械エネルギとの変換能力に関連した、ポリマ材料の特性およびパラメータには、たとえば、絶縁破壊強度、ひずみの最大値、誘電率、弾性率、粘弾性に関連した特性、クリープに関連した特性、応答時間、そして作動電圧などが含まれる。

絶縁破壊強度を改善すれば、ポリマに対し、より大きな電動ひずみを使用することが可能になる。例えば、可塑剤をポリマに添加し、ポリマの絶縁破壊強度を増大させてもよい。あるいは、この目的のために特定の合成樹脂を添加してもよい。たとえば、スチレンブタジエンスチレンブロックコポリマを添加することにより、特定のポリマの絶縁破壊強度を向上させることができる。例として、米国テキサス州ヒューストン所在のシェルケミカル社によるＫｒａｔｏｎＤ２１０４の絶縁破壊強度を向上させる目的で、ＫｒａｔｏｎＤ２１０４に、米国ディラウェア州ウィルミントン所在のハーキュール社によるペンタリン−Ｈを添加した場合が挙げられる。この具体例では、添加するペンタリン−Ｈの割合は、重量にして約０から２：１の範囲が好ましい。別のアプローチとして、ＳＦ６などの電子捕獲基を添加し、破壊電場を増大させることによって、絶縁破壊強度を増大させてもよい。

ポリマの誘電率を増大させる添加物の一種として、たとえば、ファインセラミックス粉末などの高誘電率の微粒子（たとえば、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、二酸化チタンなど）がある。あるいは、ポリウレタンなどのポリマを部分的にフッ素化して誘電率を増大させてもよい。さらには、共役ポリマ、グラファイト、カーボンファイバ、カーボンナノチューブなどの高分極性または高弾性率の材料からなる層を、この目的のために添加してもよい。

弾性率を減少させることを目的として、ポリマに添加物を含ませてもよい。弾性率を減少させると、ポリマを大きくひずませることが可能になる。たとえば、ＫｒａｔｏｎＤは、その溶液にミネラルオイルを添加することにより弾性率を減少させることができる。この場合に添加されるミネラルオイルの割合は、重量にして約０から２：１の範囲が好ましい。アクリルポリマの弾性率を減少させるためにその溶液に添加される具体的な材料としては、任意のアクリル酸、アクリル接着剤、イソオクチル基や２−エチルヘキシル基などの可撓性の側基を含んだアクリル酸、そしてアクリル酸とイソオクチルアクリラートとの任意のコポリマなどが挙げられる。

電場応答樹脂層２１を構成する電場応答性ポリマに添加する可塑剤の例として、高分子量の炭化水素オイル、高分子量の炭化水素グリース、ＰｅｎｔａｌｙｎｅＨ、Ｐｉｃｃｏｖａｒ（登録商標）ＡＰ炭化水素樹脂、Ａｄｍｅｘ７６０、Ｐｌａｓｔｏｌｅｉｎ９７２０、シリコーンオイル、シリコングリース、Ｆｌｏｒａｌ１０５、シリコンエラストマ、非イオン性表面活性剤等などが挙げられる。もちろん、これらの材料を組み合わせたものを使用してもよい。

１つまたはそれ以上の材料特性を向上させる目的で、複数の添加物をポリマに含ませてもよい。たとえば、ＫｒａｔｏｎＤ２１０４の絶縁破壊強度を増大させて且つその弾性率を減少させるには、その溶液にミネラルオイルおよびペンタリン−Ｈの両方を添加することが有効である。なお、ペンタリン−Ｈは、ＫｒａｔｏｎＤ２１０４の接着力を向上させることも可能である。

第１の添加物によって生じた問題を解決するために、第２の添加物を加えることもできる。たとえば、誘電率を増大させる目的で使用されたファインカーボン粉末によって剛性を増した市販のシリコンゴムに対しては、炭素または銀で満たされたシリコングリースを添加することによって、その剛性を減少させることができる。この場合、この添加物は電気エネルギと機械エネルギとの変換にも有用である。

電場応答樹脂層２１の厚さは、広い範囲から移動対象物体の種類や使用条件に応じて選定することができる。たとえば、移動対象物体が水や油など流体の場合、電場応答樹脂層２１の厚さは、数マイクロメートル〜数十センチメートルの範囲から適切な値が選ばれる。また、移動対象物体が固体粒子の場合、粒子の形状や粒子径に応じて、１ミリメートル〜数十センチメートルの範囲から適切な値が選ばれる。

表面形状可変膜２０の作動電圧は、電場応答樹脂層２１の誘電率はもちろんのこと、電場応答樹脂層２１の厚さや面積に応じて適切に設定すればよい。たとえば誘電性エラストマの場合、約０Ｖ／ｍ〜約４４０ＭＶ／ｍの範囲で変化させることにより、約０Ｐａから約１０ＭＰａの範囲の圧力を発生することができる。より大きい力を発揮できるようにするには、電場応答樹脂層２１の厚さを増大させればよい。電場応答樹脂層２１の作動電圧を減少させるためには、たとえば、電場応答樹脂層２１の誘電率を増大させたり、電場応答樹脂層２１の厚さを薄くしたり、弾性率を減少させたりすればよい。電場応答樹脂層２１の弾性率は約１００ＭＰａより小さくてもよい。

最後に、手続補正または分割出願等によって将来クレーム化する可能性のある事項について記載しておく。

本発明の別の課題は、動力源や動力伝達機構を別途必要とせず、その表面に接触している雨水や雪を移動させることができる乗り物の窓遮蔽体を提供することにある。

この課題を解決するために、本発明にかかる窓遮蔽体は、電場に対して垂直方向に伸縮する電場応答性を有する電場応答樹脂層と当該電場応答樹脂層を隔てて互いに向きあう複数の対向電極対とを備えた透明な表面形状可変膜と、前記表面形状可変膜の裏面と透明な接着層を介して密に接合してこれと一体化した透明な基材とを備え、前記対向電極対に印加する電圧を電極対ごとに制御して、前記電場応答樹脂層の表面に局所的な起伏を発生させるとともに当該起伏の発生位置を連続的に変化させることにより、前記表面形状可変膜の表面に接触している雨水や雪を移動させることを特徴としている。

本発明のさらに別の課題は、動力源や動力伝達機構を別途必要とせず、その表面に接触している雨水や雪を移動させることができる窓遮蔽体を備えた乗り物（車両、船舶、飛行機、等）を提供することにある。

この課題を解決するために、本発明にかかる乗り物は、電場に対して垂直方向に伸縮する電場応答性を有する電場応答樹脂層と当該電場応答樹脂層を隔てて互いに向きあう複数の対向電極対とを備えた透明な表面形状可変膜と、前記表面形状可変膜の裏面と透明な接着層を介して密に接合してこれと一体化した透明な基材とを備えた窓遮蔽体を備え、前記対向電極対に印加する電圧を電極対ごとに制御して、前記電場応答樹脂層の表面に局所的な起伏を発生させるとともに当該起伏の発生位置を連続的に変化させることにより、前記表面形状可変膜の表面に接触している雨水や雪を移動させることを特徴としている。

前記表面形状可変膜は、前記電場応答樹脂層の変形を増幅する高分子ゲル層をその表層部に有していることが望ましい。前記電場応答樹脂層の変形を高分子ゲル層により増幅することで、前記表面形状可変膜の表面に現れる起伏を大きくすることができる。高分子ゲル層の表面は伸縮性および柔軟性を有する透明な薄膜からなる保護層で被覆されていることが望ましい。保護層は紫外線を遮断する機能を有していることが望ましい。紫外線を保護層で遮断することにより、電場応答樹脂層、電極層、高分子ゲル層が紫外線の影響で不透明化あるいは着色（変色）するのを防止できる。

前記表面形状可変膜の表面には酸化チタンを含む光触媒層が形成されていることが望ましい。前記表面形状可変膜の表面を光触媒層で被覆しておくことにより、雨水と太陽光とによるセルフクリーニング機能を前記表面形状可変膜に持たせることができる。

本発明の物体移動装置は、動力源や動力伝達機構を別途必要とせず、その表面に接触している移動対象物体を移動させることができるので、これを透明な材料を用いて製造することにより、自動車のフロント、サイド、リア、ルーフの全ての窓の遮蔽体として利用できる。

本発明の物体移動装置を自動車の窓遮蔽体に適用することにより、動力源や動力伝達機構を別途必要とせず、その表面に接触している雨水や雪を移動させることができる窓遮蔽体を備えた自動車を実現できる。

本発明にかかる物体移動装置の一形態例を示す平面図（ａ）は本発明にかかる物体移動装置の一形態例を示す斜視図（ｂ）は本発明にかかる物体移動装置の一形態例を示す断面図本発明にかかる物体移動装置における電極の配置および電力線の配線構造を例示する平面図電場応答樹脂層の電場応答性を説明するための参考図電場応答樹脂層の電場応答性を説明するための参考図基材に片面が固定された表面形状可変膜の表面に起伏が発生するメカニズムの説明図基材に片面が固定された表面形状可変膜の表面に起伏が発生するメカニズムの説明図図６の起伏の発生位置を移動させることにより生じる進行波を示す概念図図７の起伏の発生位置を移動させることにより生じる進行波を示す概念図図８の進行波によって球体または円柱体状の移動対象物体が強制的に移動させられる様を例示する概念図図９の進行波によって球体または円柱体状の移動対象物体が強制的に移動させられる様を例示する概念図図８の進行波によって流動性を有する移動対象物体が強制的に移動させられる様を例示する概念図図９の進行波によって流動性を有する移動対象物体が強制的に移動させられる様を例示する概念図（ａ）〜（ｇ）は本発明にかかる物体移動装置の動作例を示す概念図（ａ）〜（ｇ）は本発明にかかる物体移動装置によって表面形状可変膜の表面に接触している移動対象物体を強制的に移動させる様を例示する概念図（ａ）は円弧状の進行波によって移動対象物体を移動させる例を示す概念図（平面図）（ｂ）は円環状の進行波によって移動対象物体を移動させる例を示す概念図（平面図）表面形状可変膜の一形態例を示す側面図表面形状可変膜の電極構造を例示する分解斜視図表面形状可変膜の電極構造を例示する分解斜視図

符号の説明

１０物体移動装置
１５起伏
２０表面形状可変膜
２１電場応答樹脂層
２２対向電極対
２２ａ電極
２３表面電極層
２２ｂ電極
２４裏面電極層
２５電力線
２６金属端子
２７ａ帯状電極
２７ｂ帯状電極
２８ａ帯状電極
２８ｂ帯状電極
３０基材
４０接着層
Ｗ：進行波

Claims

電場に対して垂直方向に伸縮する電場応答性を有する電場応答樹脂層と当該電場応答樹脂層を隔てて互いに向き合う複数の対向電極対とを備えた表面形状可変膜と、
前記表面形状可変膜の裏面と密に接合してこれと一体化した基材とを備え、
前記対向電極対に印加する電圧を電極対ごとに制御することにより、前記電場応答樹脂層に局所的な起伏を発生させるとともに当該起伏の発生位置を変化させて、前記表面形状可変膜の表面に進行波を発生させることにより、前記表面形状可変膜の表面に接触している移動対象物体を移動させることを特徴とする物体移動装置。