JP2014074419A - Valve device - Google Patents

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貴允 木野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a valve device capable of improving assemblability and durability, and reducing costs.SOLUTION: A valve device 1 comprises a contraction type PVC gel actuator 10 having a laminate structure 20 in which plural negative electrode parts 12 and plural positive electrode parts 15 are alternately laminated and PVC gel 14, 16 is held between each negative electrode part 12 and each positive electrode part 15. By telescopically deforming the contraction type PVC gel actuator 10, opening and closing of an oil path are switched. The laminate structure 20 of the contraction type PVC gel actuator 10 is formed by spirally laminating a sheet between a first electrode plate 17 and a second electrode plate 18 with an insulation rod 19 as a center. The sheet is formed by sequentially laminating a first insulator sheet, a negative electrode sheet, a second insulator sheet, a first PVC gel sheet, a positive electrode sheet, and a second PVC gel sheet from below.

Description

本発明は、車両に搭載される自動変速機などの油圧機器の油圧制御に用いて好適なバルブ装置に関する。   The present invention relates to a valve device suitable for use in hydraulic control of hydraulic equipment such as an automatic transmission mounted on a vehicle.

従来、車両に搭載した自動変速機において変速制御用の作動油の流通路を切り替えるためのバルブ装置として、収縮型高分子ゲルアクチュエータを備えたバルブ装置があった。この種のバルブ装置は、例えば、特許文献1に示すように、油路を開閉する弁体と、複数の平板状の陰極板と複数のメッシュ状の陽極板とを交互に積層し、各陰極板と各陽極板との間に高分子ゲルを挟み込んだ収縮型高分子ゲルアクチュエータと、を備える。収縮型高分子ゲルアクチュエータは、電圧印加により陰極板と陽極板との間に挟み込まれたゲルが陽極板の方に移動し、メッシュ状の隙間に入り込むことにより、積層方向の高さ寸法が小さく(薄く)なるように構成されている。交互に積層された陰極板と陽極板との間に高分子ゲルを挟み込む構造を複数層重ね合わせることより、収縮型高分子ゲルアクチュエータの変位量を増している。バルブ装置は、かかる収縮型高分子ゲルアクチュエータに印加する電圧を制御することにより収縮型高分子ゲルアクチュエータを伸縮変形し、その伸縮変形により弁体を駆動して、油路の開閉を切り替える構造である。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been a valve device provided with a shrinkable polymer gel actuator as a valve device for switching a flow path of hydraulic oil for shift control in an automatic transmission mounted on a vehicle. In this type of valve device, for example, as shown in Patent Document 1, a valve body that opens and closes an oil passage, a plurality of flat cathode plates, and a plurality of mesh anode plates are alternately stacked, A shrinkable polymer gel actuator having a polymer gel sandwiched between the plate and each anode plate. The contraction-type polymer gel actuator has a small height dimension in the stacking direction because the gel sandwiched between the cathode plate and the anode plate by voltage application moves toward the anode plate and enters the mesh-like gap. It is configured to be (thin). The amount of displacement of the shrinkable polymer gel actuator is increased by overlapping a plurality of layers in which a polymer gel is sandwiched between alternately stacked cathode plates and anode plates. The valve device has a structure in which the contraction-type polymer gel actuator is stretched and deformed by controlling the voltage applied to the contraction-type polymer gel actuator, and the valve body is driven by the stretching deformation to switch between opening and closing of the oil passage. is there.

特許文献1に記載の収縮型高分子ゲルアクチュエータでは、複数の陰極板と複数の陽極板それぞれが配線部で連結されて一体に形成されており、配線部にて一体形成された陰極板及び陽極板を折り畳むことで、上述した、交互に積層された陰極板と陽極板との間に高分子ゲルを挟み込む積層構造を達成していた。   In the shrinkable polymer gel actuator described in Patent Document 1, a plurality of cathode plates and a plurality of anode plates are integrally formed by being connected to each other by a wiring portion, and the cathode plate and the anode are integrally formed by the wiring portion. By folding the plate, the laminated structure in which the polymer gel is sandwiched between the alternately laminated cathode plates and anode plates has been achieved.

特開2012−159099号公報JP 2012-159099 A

特許文献1に記載の収縮型高分子ゲルアクチュエータは、折り畳みにより積層構造を達成しているため、積層数が多い場合に組立性が悪く、組立精度も落ちるという問題がある。また、従来の積層構造では、電極と高分子ゲルがそれぞれ独立しているので、部品点数が多い。そのために、組立性が悪く、部品コストも嵩むという問題がある。また、複数の陰極板と複数の陽極板それぞれを連結する配線部が折れ部になっているため、この折れ部が長期間の使用によって破損する恐れがある。また、高分子ゲルを薄膜化する際に、その折れ部が強く折れ曲がり、破損する恐れがある。   Since the shrinkable polymer gel actuator described in Patent Document 1 achieves a laminated structure by folding, there is a problem that the assembling property is poor and the assembling accuracy is lowered when the number of laminated layers is large. In the conventional laminated structure, since the electrode and the polymer gel are independent from each other, the number of parts is large. For this reason, there is a problem that the assemblability is poor and the cost of parts increases. Moreover, since the wiring part which connects each of the plurality of cathode plates and the plurality of anode plates is a folded part, the folded part may be damaged by long-term use. Further, when the polymer gel is made into a thin film, the bent portion is strongly bent and may be damaged.

更に、従来の収縮型高分子ゲルアクチュエータでは、高分子ゲルが外界に対してむき出しであったため、使用環境次第で耐久性が劣化してしまう問題があった。この耐久性劣化の問題のため、従来の収縮型高分子ゲルアクチュエータの使用環境が制限されていた。例えば、高分子ゲルは、オイルに浸されると性能が劣化してしまうので、従来の収縮型高分子ゲルアクチュエータは、オイル中で使用できなかった。また、従来の収縮型高分子ゲルアクチュエータでは、電圧印加時に高分子ゲルに電流が流れるため、酸化還元反応により高分子ゲルの性能が劣化するという問題があった。高分子ゲルが劣化すると、収縮型高分子ゲルアクチュエータの性能が悪化する。   Further, in the conventional shrinkable polymer gel actuator, the polymer gel is exposed to the outside world, so that there is a problem that the durability deteriorates depending on the use environment. Due to this problem of durability deterioration, the usage environment of the conventional shrinkable polymer gel actuator has been limited. For example, since the performance of a polymer gel deteriorates when immersed in oil, a conventional shrinkable polymer gel actuator cannot be used in oil. Further, in the conventional shrinkable polymer gel actuator, since a current flows through the polymer gel when a voltage is applied, there is a problem that the performance of the polymer gel is deteriorated due to the oxidation-reduction reaction. When the polymer gel deteriorates, the performance of the shrinkable polymer gel actuator deteriorates.

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、収縮型高分子ゲルアクチュエータの組立性向上、コスト低減、及び、耐久性向上を図ることができるバルブ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a valve device capable of improving the assembly property, reducing the cost, and improving the durability of the shrinkable polymer gel actuator. is there.

上記課題を解決するための本発明は、流体が流通する流体通路(21)と、該流体通路(22)を開閉するための弁体(31)と、複数の平板状の陰極(12)と複数のメッシュ状の陽極(15)とを交互に積層し、各陰極(12)と各陽極(15)の間に高分子ゲル(14,16)を挟み込んだ積層構造(20)を有する収縮型高分子ゲルアクチュエータ(10)と、を備え、前記収縮型高分子ゲルアクチュエータ(10)に印加する電圧を制御することによる伸縮変形で前記弁体(31)を駆動して前記流体通路(21)の開閉を切り替えるように構成したバルブ装置(1)において、前記収縮型高分子ゲルアクチュエータ(10)は、下方から順に、第1絶縁体シート(41)、前記複数の陰極(12)を形成する陰極板(42)、第2絶縁体シート(43)、前記高分子ゲル(14)を形成する第1高分子ゲル(44)、前記複数の陽極(15)を形成する陽極板(45)、及び、前記高分子ゲル(16)を形成する第2高分子ゲル(46)を積層することにより構成されるシート(40)と、前記積層構造(20)の積層方向を軸方向とする円柱状に伸びる絶縁棒(19)と、前記絶縁棒(19)の一方の端に固定された第1電極板(17)と、前記絶縁棒(19)の他方の端に移動可能に取り付けられた第2電極板(18)とを具備し、前記第1電極板(17)と前記第2電極板(18)の間で、前記絶縁棒(19)を中心に、前記シート(40)の一側端(L1)を内側にして、該シート(40)を螺旋状に積層することにより、前記積層構造(20)が形成されることを特徴とする。なお、上記の高分子ゲルとしては、ポリ塩化ビニル(PVC:Polyvinyl Chloride)に可塑材を添加してなるPVCゲルを用いることができる。   The present invention for solving the above problems includes a fluid passage (21) through which a fluid flows, a valve body (31) for opening and closing the fluid passage (22), and a plurality of plate-like cathodes (12). A contraction type having a laminated structure (20) in which a plurality of mesh-like anodes (15) are alternately laminated and a polymer gel (14, 16) is sandwiched between each cathode (12) and each anode (15). A polymer gel actuator (10), and the fluid passage (21) by driving the valve element (31) by expansion and contraction by controlling a voltage applied to the contraction-type polymer gel actuator (10). In the valve device (1) configured to switch between opening and closing, the shrinkable polymer gel actuator (10) forms the first insulator sheet (41) and the plurality of cathodes (12) in order from the bottom. Cathode plate (42), first Insulator sheet (43), first polymer gel (44) that forms polymer gel (14), anode plate (45) that forms the plurality of anodes (15), and polymer gel (16) A sheet (40) formed by laminating a second polymer gel (46) that forms a), and an insulating rod (19) extending in a columnar shape with the laminating direction of the laminated structure (20) as the axial direction; A first electrode plate (17) fixed to one end of the insulating rod (19) and a second electrode plate (18) movably attached to the other end of the insulating rod (19). And between the first electrode plate (17) and the second electrode plate (18), with the one side end (L1) of the sheet (40) inward, with the insulating rod (19) as the center. The laminated structure (20) is formed by laminating the sheets (40) spirally. And wherein the door. In addition, as said polymer gel, the PVC gel formed by adding a plasticizer to polyvinyl chloride (PVC: Polyvinyl Chloride) can be used.

本発明によれば、複数の平板状の陰極と複数のメッシュ状の陽極とを交互に積層し、各陰極と各陽極の間に高分子ゲルを挟み込んだ積層構造を有する収縮型高分子ゲルアクチュエータを備えたバルブ装置において、下方から順に、第1絶縁体シート、陰極シート、第1高分子ゲルシート、陽極シート、及び、第2高分子ゲルシートを積層して構成されるシートを、螺旋状に積層するだけで、収縮型高分子ゲルアクチュエータの積層構造を形成できるので、収縮型高分子ゲルアクチュエータの組立性を向上できる。また、積層構造の積層数を増すためには、シートを螺旋状に巻く巻数を増やすだけでよく、これは例えばシートの長さを長くすることなどにより簡単に実現できる。従って、積層数の増加への対応も容易である。また、積層数が増えても部品が増えない。また、積層構造が一枚のシートを螺旋状に積層するだけで実現できるので、部品点数を削減できる。従って、収縮型高分子ゲルアクチュエータの製造コストが低減する。更に、折れ部を設けることなく積層構造を形成できるため、従来技術に対して、収縮型高分子ゲルアクチュエータの耐久性が向上する。本発明にかかるバルブ装置では、弁体を駆動するためのアクチュエータとして、上記構成の収縮型高分子ゲルアクチュエータを備えたことで、従来のバルブ装置と比較して、組立性向上、低コスト化及び耐久性向上を図ることができる。   According to the present invention, a shrinkable polymer gel actuator having a laminated structure in which a plurality of flat cathodes and a plurality of mesh anodes are alternately laminated and a polymer gel is sandwiched between each cathode and each anode. In the valve device having the above, in order from the bottom, the first insulator sheet, the cathode sheet, the first polymer gel sheet, the anode sheet, and the sheet constituted by laminating the second polymer gel sheet are laminated in a spiral shape Only by doing so, a laminated structure of the shrinkable polymer gel actuator can be formed, so that the assembly property of the shrinkable polymer gel actuator can be improved. Further, in order to increase the number of laminated layers, it is only necessary to increase the number of windings of the sheet in a spiral manner, and this can be easily realized by, for example, increasing the length of the sheet. Therefore, it is easy to cope with an increase in the number of stacked layers. Also, the number of parts does not increase even if the number of layers increases. In addition, since the laminated structure can be realized simply by laminating one sheet in a spiral shape, the number of parts can be reduced. Therefore, the manufacturing cost of the shrinkable polymer gel actuator is reduced. Furthermore, since a laminated structure can be formed without providing a bent portion, the durability of the shrinkable polymer gel actuator is improved with respect to the prior art. The valve device according to the present invention includes the contraction-type polymer gel actuator having the above-described configuration as an actuator for driving the valve body. Durability can be improved.

また、上記のバルブ装置に備わる収縮型高分子ゲルアクチュエータの積層構造は、第1高分子ゲルシート及び第2高分子ゲルシートが第1絶縁体シートと第2絶縁体シートにより挟み込まれるように構成されるので、第1高分子ゲルシート及び第2高分子ゲルシートを電極から絶縁できる。従って、高分子ゲルの性能が劣化することを電圧印加により抑制し、収縮型高分子ゲルアクチュエータの耐久性を向上することができる。   In addition, the stacked structure of the shrinkable polymer gel actuator provided in the valve device is configured such that the first polymer gel sheet and the second polymer gel sheet are sandwiched between the first insulator sheet and the second insulator sheet. Therefore, the first polymer gel sheet and the second polymer gel sheet can be insulated from the electrodes. Therefore, deterioration of the performance of the polymer gel can be suppressed by applying a voltage, and the durability of the shrinkable polymer gel actuator can be improved.

更に、上記のバルブ装置では、シートは、その最下部に積層される第1絶縁体シートの側端が、積層構造の外周側面からはみ出すように形成され、そのはみ出す部分を用いて、該積層構造の外周側面をシールするように構成してもよい。この構成により、高分子ゲルを外界から遮断できる。これにより、例えばオイル環境下など、従来は収縮型高分子ゲルアクチュエータを使用できなった環境下における、収縮型高分子ゲルアクチュエータの耐久性を向上することができる。収縮型高分子ゲルアクチュエータの耐久性が使用環境に影響され難いので、収縮型高分子ゲルアクチュエータの使用環境を選ばなくなる。   Further, in the above valve device, the sheet is formed such that the side end of the first insulator sheet laminated at the lowermost part protrudes from the outer peripheral side surface of the laminated structure, and the laminated structure is used by using the protruding part. You may comprise so that the outer peripheral side of may be sealed. With this configuration, the polymer gel can be blocked from the outside world. Thereby, the durability of the shrinkable polymer gel actuator can be improved in an environment where the shrinkable polymer gel actuator cannot be used conventionally, such as in an oil environment. Since the durability of the shrinkable polymer gel actuator is not easily affected by the use environment, the use environment of the shrinkable polymer gel actuator can be selected.

なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。   In addition, the code | symbol in said parenthesis shows the code | symbol of the component in embodiment mentioned later as an example of this invention.

本発明にかかるバルブ装置によれば、従来のバルブ装置と比較して、組立性向上、低コスト化及び耐久性向上を図ることができる。   According to the valve device according to the present invention, it is possible to improve the assembling property, the cost and the durability as compared with the conventional valve device.

本発明の一実施形態にかかるバルブ装置に備わる収縮型PVCゲルアクチュエータを示す側面図。The side view showing the contraction type PVC gel actuator with which the valve device concerning one embodiment of the present invention is equipped. (a)は、収縮型PVCゲルアクチュエータの積層構造を形成するシートを展開した状態を示す斜視図、(b)は、(a)に示すシートを矢印Aから見た上面図。(A) is a perspective view which shows the state which expand | deployed the sheet | seat which forms the laminated structure of a contraction type | mold PVC gel actuator, (b) is the top view which looked at the sheet | seat shown to (a) from the arrow A. シートを螺旋状に積層し、そして収縮型PVCゲルアクチュエータを形成する手順を説明する図であって、(a)はシート巻き開始前の状態を示す斜視図、(b)はシートを螺旋状に巻き付けた状態を示す斜視図、(c)は螺旋状に巻いたシートに第2電極板を載せた状態を示す斜視図。It is a figure explaining the procedure which laminates | stacks a sheet | seat spirally, and forms a shrinkable PVC gel actuator, (a) is a perspective view which shows the state before a sheet | seat winding start, (b) is a sheet | seat spirally The perspective view which shows the state wound, (c) is a perspective view which shows the state which mounted the 2nd electrode plate on the sheet | seat wound spirally. 図3(b)の状態を上から見た図であり、(a)はシートに切り込みがない場合、(b)及び(c)はシートに切り込みがある場合を示す。FIGS. 3A and 3B are views of the state of FIG. 3B viewed from above, in which FIG. 3A shows a case where there is no cut in the sheet, and FIGS. 第1及び第2電極板の詳細構成例を説明する図であって、(a)は電極板の上面図、(b)は電極板の側面図。It is a figure explaining the detailed structural example of a 1st and 2nd electrode plate, Comprising: (a) is a top view of an electrode plate, (b) is a side view of an electrode plate. 収縮型PVCゲルアクチュエータの外周をゴムシートによりシールした状態を示す側面図。The side view which shows the state which sealed the outer periphery of the shrink type | mold PVC gel actuator with the rubber sheet. 本発明の一実施形態にかかるバルブ装置を示す図。The figure which shows the valve apparatus concerning one Embodiment of this invention. 図1のバルブ装置の動作を説明するための図で、(a)は、油路が閉じられた状態を示す図、(b)は、油路が開かれた状態を示す図。It is a figure for demonstrating operation | movement of the valve apparatus of FIG. 1, (a) is a figure which shows the state in which the oil path was closed, (b) is a figure which shows the state in which the oil path was opened.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態に係るバルブ装置に具備される収縮型PVCゲルアクチュエータ(収縮型高分子ゲルアクチュエータ)10について説明する。図1は、収縮型PVCゲルアクチュエータ10を示す側面図である。収縮型PVCゲルアクチュエータ10は、複数の陰極部12と複数の陽極部15を交互に積層して、各陰極部12と各陽極部15の間に第1及び第2PVCゲル(高分子ゲル)14,16を挟み込んだ積層構造20と、積層構造20の一方の端20aにおいて陰極部12の端部12aと電気的に接着する第1電極板17と、積層構造20の他方の端20bにおいて陽極部15の端部15bと電気的に接着する第2電極板18と、収縮型PVCゲルアクチュエータ10の中心を下まで貫通する絶縁棒19とから構成される。本実施形態の積層構造20は、下記図2に示すシートを、螺旋状に積層することにより、形成される。また、本実施形態の積層構造20では、各PVCゲル14,16と各陰極部12の間に、第1絶縁体11、第2絶縁体13が介在しており、この第1絶縁体11及び第2絶縁体13がPVCゲル14,16を電極から絶縁している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The shrinkable PVC gel actuator (shrinkable polymer gel actuator) 10 provided in the valve device according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a side view showing a shrinkable PVC gel actuator 10. The shrinkable PVC gel actuator 10 includes a plurality of cathode portions 12 and a plurality of anode portions 15 that are alternately stacked, and a first and second PVC gel (polymer gel) 14 between each cathode portion 12 and each anode portion 15. , 16, a first electrode plate 17 electrically bonded to the end 12 a of the cathode portion 12 at one end 20 a of the stacked structure 20, and an anode portion at the other end 20 b of the stacked structure 20 The second electrode plate 18 that is electrically bonded to the 15 end portions 15b, and the insulating rod 19 that penetrates the center of the contraction type PVC gel actuator 10 to the bottom. The laminated structure 20 of this embodiment is formed by laminating the sheets shown in FIG. Moreover, in the laminated structure 20 of this embodiment, the 1st insulator 11 and the 2nd insulator 13 are interposing between each PVC gel 14 and 16 and each cathode part 12, and this 1st insulator 11 and The second insulator 13 insulates the PVC gels 14 and 16 from the electrodes.

図2(a)は、収縮型PVCゲルアクチュエータ10の積層構造20を形成するためのシートを展開した状態を示す図であり、図2(b)は、(a)のシートを矢印Aから見た上面図である。シート40は、図2(a)に示す通り、下方から順に、第1絶縁体11を形成する第1絶縁体シート41、陰極部12を形成する陰極シート42、第2絶縁体13を形成する第2絶縁体シート43、第1PVCゲル14を形成する第1PVCゲルシート44、陽極部15を形成する陽極シート45、第2PVCゲル16を形成する第2PVCゲルシート46を積層することにより、形成される。各シート部材41、42、43、44、45及び46は、それぞれ長方形状の外形を有する。また、シート40の厚さTは、積層された各シート部材41、42、43、44、45及び46の厚さの合計で表される。   2A is a view showing a state in which a sheet for forming the laminated structure 20 of the contraction type PVC gel actuator 10 is developed, and FIG. 2B is a view of the sheet in FIG. FIG. As shown in FIG. 2A, the sheet 40 forms a first insulator sheet 41 that forms the first insulator 11, a cathode sheet 42 that forms the cathode portion 12, and a second insulator 13 in order from the bottom. The second insulator sheet 43, the first PVC gel sheet 44 that forms the first PVC gel 14, the anode sheet 45 that forms the anode portion 15, and the second PVC gel sheet 46 that forms the second PVC gel 16 are laminated. Each sheet member 41, 42, 43, 44, 45 and 46 has a rectangular outer shape. Further, the thickness T of the sheet 40 is represented by the total thickness of the stacked sheet members 41, 42, 43, 44, 45 and 46.

第1及び第2PVCゲルシート44,46は、シート状に形成されたポリ塩化ビニル(PVC:Polyvinyl Chloride)に可塑材を添加してなるPVC(高分子)ゲルにより構成され、互いに同じ外形寸法を持つ。陰極シート42は、薄板状に形成された金属箔シートにより構成される。陽極シート45は、その全体が縦横に交差する微細な金属メッシュシートにより構成される。陰極シート42及び陽極シート45の四辺の長さは、第1及び第2PVCゲルシート44,46の四辺の長さと同じ又は略同じである。また、第1及び第2絶縁体シート41,43は、絶縁体物質をシート状に形成した部材であり、例えばゴムシートにより構成される。   The first and second PVC gel sheets 44 and 46 are composed of PVC (polymer) gel formed by adding a plastic material to polyvinyl chloride (PVC) formed into a sheet shape, and have the same outer dimensions. . The cathode sheet 42 is composed of a metal foil sheet formed in a thin plate shape. The anode sheet 45 is composed of a fine metal mesh sheet that intersects vertically and horizontally as a whole. The lengths of the four sides of the cathode sheet 42 and the anode sheet 45 are the same as or substantially the same as the lengths of the four sides of the first and second PVC gel sheets 44 and 46. Moreover, the 1st and 2nd insulator sheets 41 and 43 are the members which formed the insulator substance in the sheet form, for example, are comprised by the rubber sheet.

シートの長手方向(図2(a)の左右方向)について、陰極シート42と陽極シート45は、それぞれの端部をPVCゲルシート44,46と揃えずに、交互にずらして積層される。すなわち、陰極シート42は、図2(a)に示すように、その左端がPVCゲルシート44,46の端よりもシート40の外側(左側)にはみ出すようにずらして積層され、その右端がPVCゲルシート44,46の端よりもシート40の内側に入り込む。一方、陽極シート45は、その右端がPVCゲルシート44,46の端よりもシート40の外側(右側)にはみ出すように、ずらして積層され、その左端がPVCゲルシート44,46の左端よりもシート40の内側に入り込む。これらPVCゲルシート44,46から外側にはみ出す部分が、それぞれ、陰極シート42を第1電極板17に接着するのりしろ、及び、陽極シート45を第2電極板18に接着するのりしろになる。陰極シート42と陽極シート45をPVCゲルシート44,46に対して左右交互にずらして積層することにより、電極板17,18と電気的に接着する時にショートすることを防止できる。   In the longitudinal direction of the sheet (the left-right direction in FIG. 2A), the cathode sheet 42 and the anode sheet 45 are stacked while being shifted alternately without aligning the respective ends with the PVC gel sheets 44 and 46. That is, as shown in FIG. 2 (a), the cathode sheet 42 is laminated so that the left end protrudes outside the left side of the sheet 40 from the ends of the PVC gel sheets 44 and 46, and the right end thereof is the PVC gel sheet. It enters the inside of the sheet 40 from the ends of 44 and 46. On the other hand, the anode sheet 45 is laminated so that its right end protrudes outside (right side) of the sheet 40 from the end of the PVC gel sheets 44 and 46, and its left end is more than the left end of the PVC gel sheets 44 and 46. Get inside. The portions of the PVC gel sheets 44 and 46 that protrude outward are the margin for bonding the cathode sheet 42 to the first electrode plate 17 and the margin for bonding the anode sheet 45 to the second electrode plate 18, respectively. By laminating the cathode sheet 42 and the anode sheet 45 alternately with respect to the PVC gel sheets 44 and 46 and laminating them, it is possible to prevent short-circuiting when electrically bonding to the electrode plates 17 and 18.

図2(a),(b)において、シート40の一側端L1(図で手前に描かれた長辺)が、シート40を螺旋状に巻いたときにPVCゲルアクチュエータ10(積層構造20)の内側に位置する側端とすると、シート40は、各シート部材41、42、43、44、45及び46を、側端L1で揃えて積層されるとよい。また、シート40の他方の側端L2(図2で奥に描かれた長辺)は、シート40を螺旋状に巻いたときにPVCゲルアクチュエータ10(積層構造20)の外周側面となる。   2 (a) and 2 (b), the PVC gel actuator 10 (laminated structure 20) is formed when one side end L1 of the sheet 40 (long side drawn in front in the drawing) is spirally wound around the sheet 40. The sheet 40 is preferably laminated with the sheet members 41, 42, 43, 44, 45 and 46 aligned at the side end L1. Further, the other side end L2 of the sheet 40 (long side drawn in the back in FIG. 2) becomes the outer peripheral side surface of the PVC gel actuator 10 (laminated structure 20) when the sheet 40 is spirally wound.

最下部の第1絶縁体シート41の幅W2は、PVCゲルシート44,46の幅W1よりも、シート40の厚さT程度大きく形成されている。一例として、第1絶縁体シート41の幅W2は、シート40の厚さTと同じ又は略同じ分だけ、幅W1よりも大きく形成される。各シート部材41、42、43、44、45及び46を側端L1で揃えているので、図2(b)に示すように、第1絶縁体シート41だけシート40の側端L2からはみ出す。なお、最下部の第1絶縁体シート41以外の各シート部材は、全てPVCゲルシート44,46の幅W1と同じ又は略同じ幅に形成されてよい。   The width W2 of the lowermost first insulator sheet 41 is formed larger than the width W1 of the PVC gel sheets 44 and 46 by a thickness T. As an example, the width W2 of the first insulator sheet 41 is formed larger than the width W1 by the same or substantially the same thickness T as the sheet 40. Since the sheet members 41, 42, 43, 44, 45, and 46 are aligned at the side end L1, only the first insulator sheet 41 protrudes from the side end L2 of the sheet 40 as shown in FIG. All the sheet members other than the lowermost first insulator sheet 41 may be formed to have the same or substantially the same width as the width W1 of the PVC gel sheets 44 and 46.

一実施形態として、シート40は、図2(a)において点線で示すように、側端L2から、シート長手方向に対して略垂直に伸びる複数の切り込み48を具備してよい。複数の切り込み48は等間隔に形成されるとよい。シート40を構成するシート部材の強度が不十分な場合、シート40を螺旋状に積層したときに、シート40の一部又は全部がちぎれてしまう恐れがある。シート40に切り込み48を入れておけば、シート40を螺旋状に巻いたときにシート40が破損することを防止できる。シート40に切り込み48を入れる構成では、PVCゲルアクチュエータ10の内側となる側端L1において、陰極シート42及び陽極シート45の側端を、それぞれ、例えば折り曲げ加工などにより、厚く形成するとよい。なお、シート40の切り込み48は、入れないほうが望ましい。   As one embodiment, the sheet 40 may include a plurality of cuts 48 extending from the side end L2 substantially perpendicular to the longitudinal direction of the sheet, as indicated by a dotted line in FIG. The plurality of cuts 48 are preferably formed at equal intervals. When the strength of the sheet member constituting the sheet 40 is insufficient, when the sheet 40 is laminated in a spiral shape, a part or all of the sheet 40 may be torn off. If the cuts 48 are made in the sheet 40, it is possible to prevent the sheet 40 from being damaged when the sheet 40 is spirally wound. In the configuration in which the cuts 48 are made in the sheet 40, the side edges of the cathode sheet 42 and the anode sheet 45 may be formed thickly, for example, by bending or the like, at the side edge L1 that is the inside of the PVC gel actuator 10. It should be noted that it is desirable not to make the cuts 48 of the sheet 40.

次に、図3を参照して、シート40を螺旋状に積層して、PVCゲルアクチュエータ10を形成する手順を、説明する。なお、図3では、説明の便宜上、第1電極板17及び第2電極板18の詳細構成、第1絶縁体シート41のはみ出し部分、及び、シート40の切り込み48を、省略して表示している。まず、図3(a)に示す通り、第1電極板17上面の中心位置に絶縁棒19を略垂直に固定する。第1電極板17は、略円柱状の外形を有する導電性物質である。絶縁棒19は、積層構造20の積層方向を軸方向とする円柱状の外形を有する絶縁性物質である。次に、図3(b)に示すように、第1電極板17の上面に、絶縁棒19を中心として、反時計回り方向にシート40を巻き付けることにより、シート40を螺旋状に積層する。シート40の巻き付け(積層)は、陰極シート42をはみ出させた端部(図2参照)を起点にして、開始する。また、シート40の巻き付けは、シート40の側端L1(図2参照)が、螺旋の内側に位置するように、行われる。シート40を1周巻く毎に、第1電極板17に対して略垂直に上昇する方向へ、シート40が1層分ずつ積み重なる。こうして、積層構造20が形成される。積層構造20の積層数は、シート40の巻数により規定される。従って、積層構造20の積層数を増やすためには、シート40の長辺(側端L1,L2)を長くするだけでよい。また、積層構造20の径は、シート40の短辺(幅W1)に対応する。   Next, a procedure for forming the PVC gel actuator 10 by laminating the sheets 40 in a spiral manner will be described with reference to FIG. In FIG. 3, for convenience of explanation, the detailed configurations of the first electrode plate 17 and the second electrode plate 18, the protruding portion of the first insulator sheet 41, and the notch 48 of the sheet 40 are omitted and shown. Yes. First, as shown in FIG. 3A, the insulating rod 19 is fixed substantially vertically at the center position of the upper surface of the first electrode plate 17. The first electrode plate 17 is a conductive substance having a substantially cylindrical outer shape. The insulating rod 19 is an insulating material having a cylindrical outer shape whose axial direction is the stacking direction of the stacked structure 20. Next, as illustrated in FIG. 3B, the sheet 40 is spirally stacked on the upper surface of the first electrode plate 17 by winding the sheet 40 in the counterclockwise direction around the insulating rod 19. The winding (lamination) of the sheet 40 starts with the end (see FIG. 2) from which the cathode sheet 42 protrudes as a starting point. Further, the sheet 40 is wound so that the side end L1 (see FIG. 2) of the sheet 40 is located inside the spiral. Each time the sheet 40 is wound once, the sheets 40 are stacked one layer at a time in a direction that rises substantially perpendicular to the first electrode plate 17. Thus, the laminated structure 20 is formed. The number of laminated layers 20 is defined by the number of turns of the sheet 40. Therefore, in order to increase the number of stacked layers of the stacked structure 20, it is only necessary to lengthen the long sides (side edges L1, L2) of the sheet 40. The diameter of the laminated structure 20 corresponds to the short side (width W1) of the sheet 40.

図4は、図3(b)に示す状態を上から見た図である。シート40に切り込みを入れない理想的な実施形態では、積層構造20は、上から見ると、図4(a)に示すように、円形状の外形を有する。これに対して、シート40に複数の切り込み48を入れた場合には、積層構造20の外周側面には、シート40の積層方向に延びる直線状の切り込み48が複数形成される。これら切り込み48は、図4(b)に示すように、積層構造20の外周方向に沿って、放射状に並ぶ。切り込み48の数は、図4(c)に示すように、シート40の強度が不足する程度に応じて、適宜増やしてよい。   FIG. 4 is a view of the state shown in FIG. 3B as viewed from above. In an ideal embodiment in which the sheet 40 is not cut, the laminated structure 20 has a circular outer shape when viewed from above, as shown in FIG. On the other hand, when a plurality of cuts 48 are made in the sheet 40, a plurality of linear cuts 48 extending in the stacking direction of the sheet 40 are formed on the outer peripheral side surface of the laminated structure 20. These cuts 48 are arranged radially along the outer circumferential direction of the laminated structure 20 as shown in FIG. As shown in FIG. 4C, the number of the cuts 48 may be increased as appropriate according to the degree that the strength of the sheet 40 is insufficient.

図3に戻ると、シート40の全体を巻き付け終えた後、図3(c)に示すように、螺旋状に積層されたシート40(積層構造20)の上に、第2電極板18を載せる。こうして、PVCゲルアクチュエータ10が完成する。第2電極板18は、略円柱状に形成された導電性物質であり、第1電極板17と同一形状で構成される。第2電極板18は、その中心を絶縁棒19が貫通し、貫通させた絶縁棒19に対して移動可能となるように取り付けられる。すなわち、絶縁棒19は、PVCゲルアクチュエータ10の中心を下まで貫通し、その上端が第2電極板18から突出する。第1電極板17は絶縁棒19と固定されるが、第2電極板18は絶縁棒19と固定されない。従って、PVCゲルアクチュエータ10の動作時には第1電極板17が不動である一方、第2電極板18は、PVCゲルアクチュエータ10の伸縮変形に伴い移動する。なお、シート40の巻き付け方向は、絶縁棒19を中心とする回転でさえあれば、どの方向でもよく、例えば時計回り方向でもよい。   Returning to FIG. 3, after the entire sheet 40 is wound, the second electrode plate 18 is placed on the spirally laminated sheets 40 (laminated structure 20) as shown in FIG. 3 (c). . Thus, the PVC gel actuator 10 is completed. The second electrode plate 18 is a conductive material formed in a substantially cylindrical shape, and is configured in the same shape as the first electrode plate 17. The second electrode plate 18 is attached so that the insulating rod 19 penetrates the center of the second electrode plate 18 and is movable with respect to the penetrating insulating rod 19. That is, the insulating rod 19 penetrates the center of the PVC gel actuator 10 to the bottom, and its upper end protrudes from the second electrode plate 18. The first electrode plate 17 is fixed to the insulating rod 19, but the second electrode plate 18 is not fixed to the insulating rod 19. Therefore, the first electrode plate 17 does not move during the operation of the PVC gel actuator 10, while the second electrode plate 18 moves with the expansion and contraction of the PVC gel actuator 10. Note that the winding direction of the sheet 40 may be any direction as long as it is a rotation around the insulating rod 19, for example, a clockwise direction.

次に、図5を参照して、第1電極板17及び第2電極板18の詳細構成例を説明する。図5(a)は電極板の上面図、図5(b)は側面図である。図4(a)に示す通り、電極板17,18の上面は、その中心から所定の外径位置を起点として、螺旋状に傾斜面60を有する。すなわち、電極板17,18は、その上面に、略中心から外径に直交する向きに伸び、且つ、略垂直に立ち上がる段差61を有し、その段差61の最低位置から最高位置を、螺旋状に延びる傾斜面60でつなぐように構成される。段差61の高さは、シート40の厚さT以上になるように形成されるとよい。一例として、段差61は、シート40の厚さTと同じ又は略同じ高さを有する。   Next, a detailed configuration example of the first electrode plate 17 and the second electrode plate 18 will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a top view of the electrode plate, and FIG. 5B is a side view. As shown in FIG. 4A, the upper surfaces of the electrode plates 17 and 18 have an inclined surface 60 spirally starting from a predetermined outer diameter position from the center. That is, the electrode plates 17 and 18 have, on the upper surface thereof, a step 61 that extends from a substantially center to a direction orthogonal to the outer diameter and rises substantially vertically, and the highest position from the lowest position of the step 61 is spiral. It is comprised so that it may connect with the inclined surface 60 extended in this. The height of the step 61 may be formed to be equal to or greater than the thickness T of the sheet 40. As an example, the step 61 has the same or substantially the same height as the thickness T of the sheet 40.

第1電極板17と第2電極板18は、図1に示すように、それぞれの傾斜面60が対向するように配置される。すなわち、第2電極板18は、第1電極板17と回転対称に位置される。そして、シート40の巻き付け起点(積層構造20の一方の端20a)において、シート40から外側にはみ出した陰極シート42の端部(図1の符号12a)が第1電極板17の段差61に電気的に接着される一方、陽極シート45の端部(図1の符号15a)はショートしないように第1電極板17から少し離れた位置から始まる。これに対して、シート40の巻き付け終端(積層構造20他方の端20b)において、シート40から外側にはみ出した陽極シート45の端部(図1の符号15b)が第2電極板18の段差61に電気的に接着される一方、陽極シート45の端部(図1の符号15a)はショートしないように第2電極板18から少し離れた位置で終わる。また、積層構造20の両端部の層(図1において最下層と最上層)は、図1に示すように、それぞれ傾斜している。第1電極板17及び第2電極板18に具わる傾斜面60の高低差(段差61)がシート40の厚さT以上であるため、この積層構造20の上下面の傾斜を、傾斜面60により相殺できる。従って、第1電極板17及び第2電極板18を、積層構造20に対して略水平に(積層方向に対して略垂直に)設置できる。   As shown in FIG. 1, the first electrode plate 17 and the second electrode plate 18 are disposed so that the inclined surfaces 60 face each other. That is, the second electrode plate 18 is positioned rotationally symmetrically with the first electrode plate 17. Then, at the winding start point of the sheet 40 (one end 20a of the laminated structure 20), the end portion (reference numeral 12a in FIG. 1) of the cathode sheet 42 that protrudes outward from the sheet 40 is electrically connected to the step 61 of the first electrode plate 17. On the other hand, the end of the anode sheet 45 (reference numeral 15a in FIG. 1) starts slightly away from the first electrode plate 17 so as not to be short-circuited. On the other hand, at the winding end of the sheet 40 (the other end 20b of the laminated structure 20), the end portion (reference numeral 15b in FIG. 1) of the anode sheet 45 protruding outward from the sheet 40 is the step 61 of the second electrode plate 18. The end of the anode sheet 45 (reference numeral 15a in FIG. 1) ends at a position slightly away from the second electrode plate 18 so as not to be short-circuited. Further, the layers at both ends of the laminated structure 20 (the lowermost layer and the uppermost layer in FIG. 1) are inclined as shown in FIG. Since the height difference (step 61) of the inclined surface 60 provided in the first electrode plate 17 and the second electrode plate 18 is equal to or greater than the thickness T of the sheet 40, the inclination of the upper and lower surfaces of the laminated structure 20 is changed to the inclined surface 60. Can be offset by Therefore, the first electrode plate 17 and the second electrode plate 18 can be installed substantially horizontally with respect to the laminated structure 20 (substantially perpendicular to the lamination direction).

図6は、PCVゲルアクチュエータ10の積層構造20の外周全体をシールした状態を示す側面図である。本実施形態では、前述の通り、第1絶縁体シート41の幅W2は、シート40の幅W1よりもシート40の厚さT程度大きいので、積層構造20の外周側面から、第1絶縁体シート41の側端がはみ出す。このはみ出した部分を折り上げることにより、螺旋状に積層されたシート40の1層分ずつ、積層構造20の外周をシールできる。そして、このはみ出した部分の折り上げを、積層構造20の外周全体にわたり行うことにより、図6において符号80で示すように、PCVゲルアクチュエータ10の積層構造20の外周全体を、第1絶縁体シート41によってシールできる。シールは、第1絶縁体シート41を積層構造20の外周にぴったり密着させないように行われるとよい。積層構造20の外周全体をシールすることにより、PVCゲル14,16を外界と遮断できる。これにより、PCVゲルアクチュエータ10は、例えばオイル中など、PVCゲルにとって過酷な環境中でも、使用できるようになる。   FIG. 6 is a side view showing a state where the entire outer periphery of the laminated structure 20 of the PCV gel actuator 10 is sealed. In the present embodiment, as described above, since the width W2 of the first insulator sheet 41 is about the thickness T of the sheet 40 than the width W1 of the sheet 40, the first insulator sheet is formed from the outer peripheral side surface of the laminated structure 20. The side edge of 41 protrudes. By folding up the protruding portion, the outer periphery of the laminated structure 20 can be sealed for each layer of the sheet 40 laminated spirally. Then, by folding up the protruding portion over the entire outer periphery of the laminated structure 20, as shown by reference numeral 80 in FIG. 6, the entire outer periphery of the laminated structure 20 of the PCV gel actuator 10 is moved to the first insulator sheet. 41 can be sealed. The sealing may be performed so that the first insulator sheet 41 is not tightly adhered to the outer periphery of the laminated structure 20. By sealing the entire outer periphery of the laminated structure 20, the PVC gels 14 and 16 can be blocked from the outside. Thereby, the PCV gel actuator 10 can be used even in a severe environment for the PVC gel, for example, in oil.

次に、本実施形態のPVCゲルアクチュエータ10の動作を説明する。図1に示す通り、第1電極板17はPVCゲルアクチュエータ10の動作電源70の陰極と接続し、第2電極板18は動作電源70の陽極と接続する。収縮型PVCゲルアクチュエータ10に、所定の電圧を印加すると、陰極部12と陽極部15との間に挟み込まれたPVCゲル14,16が陽極部15の方に移動する。その際、陽極部15がメッシュ状になっていることで、PVCゲル14,16が変形してメッシュ状の隙間に入り込む。これにより、積層構造20の積層方向の高さ寸法が収縮する。このとき、絶縁棒19に固定されている第1電極板17は不動である一方、絶縁棒19に固定されていない第2電極板18は第1電極板17に接近する方向に移動する。したがって、収縮型PVCゲルアクチュエータ10の積層方向の高さ寸法が、電圧を印加していない状態と比較して小さく(薄く)なる。その一方で、電圧の印加を停止するとPVCゲル14,16が元の状態に復帰するので、積層構造20の積層方向の高さが元の寸法に戻る。これに伴い第2電極板18が第1電極板17から離間する方向に移動するので、収縮型PVCゲルアクチュエータ10の積層方向の高さ寸法は元の寸法に戻る。なお、収縮型PVCゲルアクチュエータ10の基本的な構成及びその動作については、「山野美咲,小川尚希,橋本稔,高崎緑,平井利博:収縮型PVCゲルアクチュエータの構造と駆動特性,日本ロボット学会誌 vol.27 No.7,pp.718〜724,2009」などに開示されている。   Next, operation | movement of the PVC gel actuator 10 of this embodiment is demonstrated. As shown in FIG. 1, the first electrode plate 17 is connected to the cathode of the operating power source 70 of the PVC gel actuator 10, and the second electrode plate 18 is connected to the anode of the operating power source 70. When a predetermined voltage is applied to the shrinkable PVC gel actuator 10, the PVC gels 14 and 16 sandwiched between the cathode portion 12 and the anode portion 15 move toward the anode portion 15. At that time, since the anode part 15 is mesh-shaped, the PVC gels 14 and 16 are deformed and enter the mesh-shaped gap. Thereby, the height dimension in the stacking direction of the stacked structure 20 contracts. At this time, the first electrode plate 17 fixed to the insulating rod 19 does not move, while the second electrode plate 18 not fixed to the insulating rod 19 moves in a direction approaching the first electrode plate 17. Therefore, the height dimension of the shrinkable PVC gel actuator 10 in the stacking direction becomes smaller (thin) compared to a state where no voltage is applied. On the other hand, when the voltage application is stopped, the PVC gels 14 and 16 return to the original state, so that the height in the stacking direction of the stacked structure 20 returns to the original dimension. Accordingly, the second electrode plate 18 moves in a direction away from the first electrode plate 17, so that the height dimension of the shrinkable PVC gel actuator 10 in the stacking direction returns to the original dimension. For the basic configuration and operation of the contraction type PVC gel actuator 10, see “Misaki Yamano, Naoki Ogawa, Satoshi Hashimoto, Midori Takasaki, Toshihiro Hirai: Structure and drive characteristics of contraction type PVC gel actuator, Journal of the Robotics Society of Japan. vol.27 No.7, pp.718-724,2009 "and the like.

図7は、前述した収縮型PVCゲルアクチュエータ10を具備するバルブ装置の一例を示す。バルブ装置は、車両に搭載される自動変速機において変速制御用の作動油の流通を制御するために用いて好適なバルブ装置である。このバルブ装置1は、作動油が流通する油路21と、該油路21を開閉するためのボール弁(弁体)31と、ボール弁31を駆動するための収縮型PVCゲルアクチュエータ10と、ボール弁31及び収縮型PVCゲルアクチュエータ10を収容したケース(バルブボディ)50とを備えて構成されている。   FIG. 7 shows an example of a valve device including the above-described contraction type PVC gel actuator 10. The valve device is a valve device suitable for use in controlling the flow of hydraulic fluid for shift control in an automatic transmission mounted on a vehicle. The valve device 1 includes an oil passage 21 through which hydraulic oil flows, a ball valve (valve element) 31 for opening and closing the oil passage 21, a contraction type PVC gel actuator 10 for driving the ball valve 31, A ball valve 31 and a case (valve body) 50 in which the shrinkable PVC gel actuator 10 is accommodated are configured.

ケース50の本体部51は、外ケース53と内ケース55の二重構造になっており、内ケース55の内部には、収縮型PVCゲルアクチュエータ10を収容するための円筒状の収容部56が形成されている。収縮型PVCゲルアクチュエータ10とボール弁31との間には、プランジャ33が介在している。プランジャ33は、収縮型PVCゲルアクチュエータ10の可動端である第2電極板18に当接する当接部34と、該当接部34からボール弁31側に向かって突出形成された棒状のニードル部35とを備えており、ニードル部35の先端がボール弁31に当接してこれを押圧するようになっている。当接部34は、収縮型PVCゲルアクチュエータ10と対向する面に、第2電極板18から突出している絶縁棒19の先端を逃がすための凹部34aを備えており、プランジャ33が、絶縁棒19の先端に衝突することなく、収縮型PVCゲルアクチュエータ10の伸縮変形に追従することを可能としている。また、軸部52内のニードル部35が収容された箇所には、油路21からの余剰の作動油を流入させるためのドレン室26が設けられている。また、ドレン室26から軸部52の径方向の両外側に向かってドレンポート27,27が開口している。   The main body 51 of the case 50 has a double structure of an outer case 53 and an inner case 55. Inside the inner case 55, a cylindrical accommodating portion 56 for accommodating the shrinkable PVC gel actuator 10 is provided. Is formed. A plunger 33 is interposed between the contraction type PVC gel actuator 10 and the ball valve 31. The plunger 33 includes a contact portion 34 that contacts the second electrode plate 18 that is a movable end of the contraction type PVC gel actuator 10, and a rod-shaped needle portion 35 that is formed to protrude from the contact portion 34 toward the ball valve 31. The tip of the needle portion 35 abuts on and presses the ball valve 31. The contact portion 34 includes a concave portion 34 a for allowing the tip of the insulating rod 19 protruding from the second electrode plate 18 to escape on the surface facing the contraction type PVC gel actuator 10, and the plunger 33 is connected to the insulating rod 19. It is possible to follow the expansion and contraction of the contraction type PVC gel actuator 10 without colliding with the tip of the actuator. Further, a drain chamber 26 for allowing excess hydraulic oil from the oil passage 21 to flow in is provided at a portion of the shaft portion 52 in which the needle portion 35 is accommodated. Further, drain ports 27 and 27 are opened from the drain chamber 26 toward both outer sides in the radial direction of the shaft portion 52.

図7に示すように、収容部56内のPVCゲルアクチュエータ10のプランジャ33と反対側の端部に対向する位置には、係止板58が設置されている。係止板58は、PVCゲルアクチュエータ10の端部と内ケース55の底部55aとの間に介在している。係止板58によって収容部56内のPVCゲルアクチュエータ10一端が係止されている。これにより、PVCゲルアクチュエータ10は、軸方向が若干圧縮された状態で収容部56内に設置されており、プランジャ33及びボール弁31に対して所定のプリセット荷重を付加した状態で組み付けられている。なお、内ケース55の底部55aには、収縮型PVCゲルアクチュエータ10に給電するための外部端子(図示せず)が接続される端子部59が設けられている。   As shown in FIG. 7, a locking plate 58 is installed at a position facing the end of the PVC gel actuator 10 opposite to the plunger 33 in the accommodating portion 56. The locking plate 58 is interposed between the end of the PVC gel actuator 10 and the bottom 55 a of the inner case 55. One end of the PVC gel actuator 10 in the accommodating portion 56 is locked by the locking plate 58. Thereby, the PVC gel actuator 10 is installed in the accommodating portion 56 in a state where the axial direction is slightly compressed, and is assembled with a predetermined preset load applied to the plunger 33 and the ball valve 31. . A terminal portion 59 to which an external terminal (not shown) for supplying power to the contraction type PVC gel actuator 10 is connected is provided on the bottom portion 55a of the inner case 55.

本実施形態のバルブ装置1では、上記のような、電圧印加時に積層方向の高さ寸法が、電圧を印加していない状態と比較して小さく(薄く)なるという特性を有する収縮型PVCゲルアクチュエータ10を用いてボール弁31を駆動することで、油路21の開閉を切り替えるようになっている。図8は、バルブ装置1の動作を説明するための図で、同図(a)は、収縮型PVCゲルアクチュエータ10への電圧の非印加時に油路21が閉じられた状態を示す図、同図(b)は、収縮型PVCゲルアクチュエータ10への電圧の印加時に油路21が開かれた状態を示す図である。   In the valve device 1 of the present embodiment, the shrinkable PVC gel actuator having the characteristic that the height dimension in the stacking direction when applying a voltage is smaller (thinner) than when no voltage is applied as described above. 10 is used to drive the ball valve 31 to switch the opening and closing of the oil passage 21. FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the valve device 1. FIG. 8A is a diagram showing a state in which the oil passage 21 is closed when no voltage is applied to the contraction type PVC gel actuator 10. FIG. 2B is a diagram showing a state in which the oil passage 21 is opened when a voltage is applied to the contraction type PVC gel actuator 10.

すなわち、図8(a)に示す収縮型PVCゲルアクチュエータ10への電圧の非印加時には、収縮型PVCゲルアクチュエータ10からプランジャ33及びボール弁31にかかっているプリセット荷重によって、ボール弁31が油路21内の弁座部24に着座している。これにより、油路21が閉止された状態になっている。その一方で、収縮型PVCゲルアクチュエータ10に電圧を印加すると、収縮型PVCゲルアクチュエータ10の積層方向の高さ寸法が小さくなる。したがって、収縮型PVCゲルアクチュエータ10からプランジャ33及びボール弁31に掛かっているプリセット荷重が解除されるので、流入ポート22内の作動油の油圧で、ボール弁31が弁座部24から離間する方向に移動する。これにより、弁座部24からボール弁31が離間して油路21が開かれる。なお、その状態で収縮型PVCゲルアクチュエータ10への電圧の印加を停止すると、収縮型PVCゲルアクチュエータ10が元の形状に復帰することで、図8(a)に示すように、プリセット荷重によってボール弁31が弁座部24に着座して油路21が閉止される。このように、バルブ装置1に内蔵された収縮型PVCゲルアクチュエータ10が電圧の印加の有無に応じて伸縮することで、バルブ装置1内の油路21の開閉が切り替えられる。   That is, when no voltage is applied to the contraction type PVC gel actuator 10 shown in FIG. 8A, the ball valve 31 is caused to flow through the oil path by a preset load applied to the plunger 33 and the ball valve 31 from the contraction type PVC gel actuator 10. 21 is seated on the valve seat portion 24 in the valve 21. As a result, the oil passage 21 is closed. On the other hand, when a voltage is applied to the shrinkable PVC gel actuator 10, the height dimension of the shrinkable PVC gel actuator 10 in the stacking direction is reduced. Accordingly, since the preset load applied to the plunger 33 and the ball valve 31 from the contraction type PVC gel actuator 10 is released, the direction in which the ball valve 31 is separated from the valve seat portion 24 by the hydraulic pressure of the hydraulic oil in the inflow port 22. Move to. As a result, the ball valve 31 is separated from the valve seat portion 24 and the oil passage 21 is opened. If the application of voltage to the contraction type PVC gel actuator 10 is stopped in this state, the contraction type PVC gel actuator 10 returns to its original shape, and as shown in FIG. The valve 31 is seated on the valve seat portion 24 and the oil passage 21 is closed. In this manner, the contraction type PVC gel actuator 10 built in the valve device 1 expands and contracts depending on whether or not a voltage is applied, thereby switching the opening and closing of the oil passage 21 in the valve device 1.

なお、本実施形態のバルブ装置1では、収縮型PVCゲルアクチュエータ10に印加する電圧の具体的な設定値は、ボール弁31を駆動するために必要な発生力(荷重)を考慮して決定するとよい。また、収縮型PVCゲルアクチュエータ10におけるPVCゲル14,16の積層数、すなわち、積層構造20の積層数は、油路21を開閉するために必要なボール弁31の変位量(移動量)を考慮して決定するとよい。   In the valve device 1 of the present embodiment, the specific set value of the voltage applied to the contraction type PVC gel actuator 10 is determined in consideration of the generated force (load) necessary for driving the ball valve 31. Good. Further, the number of the PVC gels 14 and 16 stacked in the shrinkable PVC gel actuator 10, that is, the number of stacked layers of the stacked structure 20 takes into account the amount of displacement (movement amount) of the ball valve 31 necessary for opening and closing the oil passage 21. To decide.

以上説明したように、本実施形態のバルブ装置1は、複数の平板状の陰極部12と複数のメッシュ状の陽極部15を交互に積層して、各陰極部12と各陽極部15の間に第1及び第2PVCゲル14,16を挟み込んだ積層構造20を有する収縮型PVCゲルアクチュエータ10を備えている。そして、収縮型PVCゲルアクチュエータ10を伸縮変形させることによってボール弁31を駆動して、油路21の開閉を切り替えるように構成している。そのうえで、収縮型PVCゲルアクチュエータ10の積層構造20は、第1電極板17と第2電極板18の間で、絶縁棒19を中心にして、シート40を、螺旋状に積層することにより、形成されており、且つ、このシート40は、下方から順に、第1絶縁体シート41、陰極シート42、第2絶縁体シート43、第1PVCゲルシート44、陽極シート45、第2PVCゲルシート46を積層することにより、形成される。   As described above, the valve device 1 of the present embodiment includes a plurality of flat cathode portions 12 and a plurality of mesh anode portions 15 that are alternately stacked, and each cathode portion 12 and each anode portion 15 is interposed between the cathode portions 12 and the anode portions 15. A contraction type PVC gel actuator 10 having a laminated structure 20 sandwiching the first and second PVC gels 14 and 16 is provided. The ball valve 31 is driven by expanding and contracting the contraction type PVC gel actuator 10 to switch between opening and closing of the oil passage 21. In addition, the laminated structure 20 of the contraction type PVC gel actuator 10 is formed by laminating the sheet 40 in a spiral shape around the insulating rod 19 between the first electrode plate 17 and the second electrode plate 18. The sheet 40 is formed by laminating a first insulator sheet 41, a cathode sheet 42, a second insulator sheet 43, a first PVC gel sheet 44, an anode sheet 45, and a second PVC gel sheet 46 in order from the bottom. Is formed.

このように、本実施形態のバルブ装置1では、収縮型PVCゲルアクチュエータ10の積層構造20が、下方から順に、第1絶縁体シート41、陰極シート42、第2絶縁体シート43、第1PVCゲルシート44、陽極シート45、第2PVCゲルシート46を積層したシート40を、螺旋状に積層するだけで形成できる。したがって、収縮型PVCゲルアクチュエータ10を備えたバルブ装置1の組立性向上、低コスト化、及び、耐久性向上を図ることができる。   Thus, in the valve device 1 of the present embodiment, the laminated structure 20 of the contraction type PVC gel actuator 10 includes, in order from the bottom, the first insulator sheet 41, the cathode sheet 42, the second insulator sheet 43, and the first PVC gel sheet. 44, the anode sheet 45, and the sheet | seat 40 which laminated | stacked the 2nd PVC gel sheet 46 can be formed only by laminating | stacking helically. Therefore, it is possible to improve the assembling property, reduce the cost, and improve the durability of the valve device 1 including the shrinkable PVC gel actuator 10.

また、収縮型PVCゲルアクチュエータ10の積層構造20は、第1及び第2PVCゲルシート44,46が第1及び第2絶縁体シート41,43により挟み込まれるように構成されるので、収縮型高分子ゲルアクチュエータ10のPVCゲル14,16を電極から絶縁できる。従って、電圧印加によってPVCゲルが劣化することを抑制し、収縮型高分子ゲルアクチュエータ10の耐久性を向上することができる。   Further, the laminated structure 20 of the contraction type PVC gel actuator 10 is configured such that the first and second PVC gel sheets 44 and 46 are sandwiched between the first and second insulator sheets 41 and 43. The PVC gels 14 and 16 of the actuator 10 can be insulated from the electrodes. Therefore, it is possible to suppress deterioration of the PVC gel due to voltage application, and to improve the durability of the shrinkable polymer gel actuator 10.

更に、収縮型PVCゲルアクチュエータ10は、第1絶縁体シート41のはみ出した部分を用いて、積層構造の外周側面をシールするように構成される。この構成によって、収縮型高分子ゲルアクチュエータ10のPVCゲル14,16を外界から遮断できる。これにより、例えばオイル環境下など、従来は収縮型PVCゲルアクチュエータを使用できなった環境下における、収縮型PVCゲルアクチュエータ10の耐久性を向上することができる。これにより、例えば収縮型高分子ゲルアクチュエータ10をオイル中でも使用できるなど、収縮型高分子ゲルアクチュエータ10の使用環境の選択肢が広がる。   Further, the shrinkable PVC gel actuator 10 is configured to seal the outer peripheral side surface of the laminated structure using the protruding portion of the first insulator sheet 41. With this configuration, the PVC gels 14 and 16 of the shrinkable polymer gel actuator 10 can be blocked from the outside. Thereby, the durability of the shrinkable PVC gel actuator 10 can be improved in an environment where the shrinkable PVC gel actuator cannot be used conventionally, such as in an oil environment. Thereby, for example, the options of the usage environment of the shrinkable polymer gel actuator 10 can be expanded, for example, the shrinkable polymer gel actuator 10 can be used in oil.

別の実施形態として、シート40が第1絶縁体シート41及び第2絶縁体シート43を含まないように構成されてもよい。その場合、シート40は、下方から順に、第1PVCゲルシート44、陽極シート45、第2PVCゲルシート46を積層することにより、形成され、このシート40を、第1電極板17と第2電極板18の間で、絶縁棒19を中心にして、螺旋状に積層することにより、積層構造20が形成される。この変形例においても、収縮型PVCゲルアクチュエータ10を備えたバルブ装置1の組立性向上、低コスト化、及び、耐久性向上を図ることができる。   As another embodiment, the sheet 40 may be configured not to include the first insulator sheet 41 and the second insulator sheet 43. In that case, the sheet 40 is formed by laminating the first PVC gel sheet 44, the anode sheet 45, and the second PVC gel sheet 46 in order from the lower side, and this sheet 40 is formed on the first electrode plate 17 and the second electrode plate 18. In the meantime, the laminated structure 20 is formed by laminating spirally around the insulating rod 19. Also in this modification, the assemblability improvement, cost reduction, and durability improvement of the valve device 1 provided with the contraction type PVC gel actuator 10 can be achieved.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible.

1 バルブ装置、10 収縮型高分子ゲルアクチュエータ、11 第1絶縁体、12 陰極部、13 第2絶縁体、14 第1PVC(高分子)ゲル、15 陽極部、16 第2PVC(高分子)ゲル、17 第1電極板、18 第2電極板、19 絶縁棒、20 積層構造、40 シート、41 第1絶縁体シート、42 陰極シート、43 第2絶縁体シート、44 第1PVC(高分子)ゲルシート、45 陽極シート、46 第2PVC(高分子)ゲルシート、21 油路、22 流入ポート、24 弁座部、26 ドレン室、27 ドレンポート、31 ボール弁、33 プランジャ、34 当接部、35 ニードル部、50 ケース、51 本体部、52 軸部、53 外ケース、55 内ケース、56 収容部、58 係止板、59 端子部、60 傾斜面、61 段差、70 動作電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Valve apparatus, 10 Contraction type polymer gel actuator, 11 1st insulator, 12 Cathode part, 13 2nd insulator, 14 1st PVC (polymer) gel, 15 Anode part, 16 2nd PVC (polymer) gel, 17 1st electrode plate, 18 2nd electrode plate, 19 Insulating rod, 20 Laminated structure, 40 sheet, 41 1st insulator sheet, 42 Cathode sheet, 43 2nd insulator sheet, 44 1st PVC (polymer) gel sheet, 45 Anode sheet, 46 2nd PVC (polymer) gel sheet, 21 oil passage, 22 inflow port, 24 valve seat part, 26 drain chamber, 27 drain port, 31 ball valve, 33 plunger, 34 abutting part, 35 needle part, 50 case, 51 body part, 52 shaft part, 53 outer case, 55 inner case, 56 housing part, 58 locking plate, 59 terminal part, 60 tilt Surface, 61 step, 70 operating power

Claims (5)

流体が流通する流体通路と、
該流体通路を開閉するための弁体と、
複数の平板状の陰極と複数のメッシュ状の陽極とを交互に積層し、各陰極と各陽極の間に高分子ゲルを挟み込んだ積層構造を有する収縮型高分子ゲルアクチュエータと、を備え、
前記収縮型高分子ゲルアクチュエータに印加する電圧を制御することによる伸縮変形で前記弁体を駆動して前記流体通路の開閉を切り替えるように構成したバルブ装置において、
前記収縮型高分子ゲルアクチュエータは、
下方から順に、第1絶縁体シート、前記複数の陰極を形成する陰極シート、第2絶縁体シート、前記高分子ゲルを形成する第1高分子ゲルシート、前記複数の陽極を形成する陽極シート、及び、前記高分子ゲルを形成する第2高分子ゲルシートを積層することにより構成されるシートと、
前記積層構造の積層方向を軸方向とする円柱状に伸びる絶縁棒と、
前記絶縁棒の一方の端に固定される第1電極板と、
前記絶縁棒の他方の端に移動可能に取り付けられた第2電極板と
を具備し、
前記第1電極板と前記第2電極板の間で、前記絶縁棒を中心に、前記シートの一側端を内側にして、該シートを螺旋状に積層することにより、前記積層構造が形成されることを特徴とする、バルブ装置。
A fluid passage through which fluid flows;
A valve body for opening and closing the fluid passage;
A plurality of flat cathodes and a plurality of mesh anodes are alternately stacked, and a shrinkable polymer gel actuator having a stacked structure in which a polymer gel is sandwiched between each cathode and each anode, and
In the valve device configured to switch the opening and closing of the fluid passage by driving the valve body by expansion and contraction by controlling the voltage applied to the contraction type polymer gel actuator,
The shrinkable polymer gel actuator is
In order from the bottom, a first insulator sheet, a cathode sheet that forms the plurality of cathodes, a second insulator sheet, a first polymer gel sheet that forms the polymer gel, an anode sheet that forms the plurality of anodes, and A sheet constituted by laminating a second polymer gel sheet forming the polymer gel;
An insulating rod extending in a cylindrical shape with the lamination direction of the laminated structure as an axial direction;
A first electrode plate fixed to one end of the insulating rod;
A second electrode plate movably attached to the other end of the insulating rod;
The laminated structure is formed by laminating the sheet spirally between the first electrode plate and the second electrode plate, with the insulating rod as the center and one side end of the sheet inside. A valve device.
前記第1電極板及び前記第2電極板は、それぞれ、その上面に、中心から所定の外形位置を起点とする螺旋状の傾斜面を備え、前記傾斜面の最低位置と最高位置の差が前記シートの積層方向の高さ以上とするように構成され、且つ、前記第2電極板が前記第1電極板と回転対称に位置することを特徴とする請求項1に記載のバルブ装置。   Each of the first electrode plate and the second electrode plate is provided with a spiral inclined surface starting from a predetermined outer shape position from the center on the upper surface, and the difference between the lowest position and the highest position of the inclined surface is 2. The valve device according to claim 1, wherein the valve device is configured to have a height equal to or greater than a height in a stacking direction of the sheets, and the second electrode plate is positioned rotationally symmetrical with the first electrode plate. 前記積層構造の一端において、前記陰極シートの端部を前記第1電極板に電気的に接着する一方、前記陽極シートの端部を該第1電極板から離れて位置させ、且つ、
前記積層構造の他端において、前記陽極シートの端部を前記第2電極板に電気的に接着する一方、前記陰極シートの端部を該第2電極板から離れて位置させるように構成することを特徴とする請求項1又は2に記載のバルブ装置。
At one end of the laminated structure, the end of the cathode sheet is electrically bonded to the first electrode plate, while the end of the anode sheet is positioned away from the first electrode plate, and
At the other end of the laminated structure, the end of the anode sheet is electrically bonded to the second electrode plate, and the end of the cathode sheet is positioned away from the second electrode plate. The valve device according to claim 1 or 2.
前記シートは、前記内側となる一側端とは反対側の側端から略垂直に入った1以上の切り込みを有し、
前記シートを螺旋状に積層したときに、前記積層構造の外周側面に、前記1以上の切り込みにそれぞれ対応して、該積層構造の積層方向に沿う直線状の切り込み部が形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のバルブ装置。
The sheet has one or more cuts that are substantially perpendicular from a side end opposite to the one side end serving as the inner side,
When the sheets are stacked in a spiral shape, linear cut portions along the stacking direction of the stacked structure are formed on the outer peripheral side surface of the stacked structure corresponding to the one or more cuts, respectively. The valve device according to any one of claims 1 to 3.
前記シートは、その最下部に積層される前記第1絶縁体シートの側端が、前記積層構造の外周側面からはみ出すように形成され、前記はみ出す部分を用いて、該積層構造の外周側面をシールするように構成されることを特徴とする請求項1に記載のバルブ装置。   The sheet is formed such that a side end of the first insulator sheet laminated at the lowermost part protrudes from an outer peripheral side surface of the laminated structure, and the outer peripheral side surface of the laminated structure is sealed using the protruding part. The valve device according to claim 1, wherein the valve device is configured to do so.
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