JP2023104100A - engagement mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータを用いた係合機構に関する。 The present invention relates to an engagement mechanism using an actuator.
従来から可撓性を有する部材の変形を動力として、機械的仕事を行うソフトアクチュエータが知られている(例えば、特許文献1)。特許文献1に係るアクチュエータは、電極間に電圧を印加することにより、直線的に動く単純な動作を実現するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, soft actuators that perform mechanical work using deformation of a flexible member as power are known (for example, Patent Document 1). The actuator according to
しかしながら、このようなアクチュエータは、定常時に、一対の電極間の電圧の印加を、スイッチ等を用いて制御するものであり、たとえば、所定の空間内に導電性物質が入り込むような環境の変化に応じて動作するものではない。 However, such an actuator uses a switch or the like to control the application of a voltage between a pair of electrodes in a steady state. It does not work accordingly.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所定の空間内に導電性物質が入り込む環境の変化に応じてアクチュエータを自動的に動作させることができる係合機構を提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an engagement mechanism capable of automatically operating an actuator in response to a change in the environment in which a conductive substance enters a predetermined space. I will provide a.
前記課題を鑑みて、本発明に係る係合機構は、可撓性を有するフレキシブル電極と、前記フレキシブル電極との対向面が絶縁層で形成されたベース電極と、を有し、両電極間への電圧の印加によって前記フレキシブル電極が前記対向面に接近するよう変形させることで駆動するアクチュエータと、前記フレキシブル電極と前記ベース電極との間に前記電圧を印加する電源を含み、前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、前記フレキシブル電極に連結され、前記フレキシブル電極の変形により変位する連結ロッドと、前記連結ロッドに連結された係合部材と、前記係合部材に係合される被係合部材と、を備え、前記係合部材は、前記フレキシブル電極の変形により、前記被係合部材に対して第1の位置から第2の位置に移動して、少なくとも前記第2の位置で、前記被係合部材と係合し、前記駆動回路には、前記電源を介して接続された前記フレキシブル電極と前記ベース電極との配線を断線させ、断線させた配線の端部に、一対の端子が、所定の空間内において離間して設けられており、前記所定の空間に導電性物質が入り込むと、前記導電性物質により前記一対の端子同士が導通する位置に、前記一対の端子が配置されていることを特徴とする。 In view of the above problems, an engaging mechanism according to the present invention includes a flexible electrode having flexibility, and a base electrode having a surface facing the flexible electrode formed of an insulating layer. and a power source for applying the voltage between the flexible electrode and the base electrode to drive the actuator. a drive circuit, a connecting rod connected to the flexible electrode and displaced by deformation of the flexible electrode, an engaging member connected to the connecting rod, and an engaged member engaged with the engaging member; wherein the engaging member moves from a first position to a second position with respect to the engaged member by deformation of the flexible electrode, and at least at the second position, the engaged member A member is engaged with the driving circuit, and the wiring between the flexible electrode and the base electrode connected via the power supply is disconnected. The pair of terminals are arranged in a space apart from each other, and the pair of terminals are arranged at positions where the pair of terminals are electrically connected to each other by the conductive material when the conductive material enters the predetermined space. Characterized by
本発明によれば、定常状態では、電源を介して、フレキシブル電極およびベース電極を電気的に接続した駆動回路の配線が断線し、各配線の端部に設けられた一対の端子が所定の空間内において離間しているので、駆動回路は開回路を形成している。したがって、このような開回路の状態では、一対の端子同士は導通しないため、フレキシブル電極とベース電極との間に、電源の電圧は印加されない。したがって、フレキシブル電極の変形は生じず、係合部材は、被係合部材に対して、第1の位置から第2の位置に移動しない。 According to the present invention, in a steady state, the wiring of the drive circuit electrically connecting the flexible electrode and the base electrode through the power supply is disconnected, and the pair of terminals provided at the ends of each wiring is separated from the predetermined space. Because they are spaced apart inside, the drive circuit forms an open circuit. Therefore, in such an open-circuit state, the pair of terminals are not electrically connected, so that the voltage of the power source is not applied between the flexible electrode and the base electrode. Therefore, deformation of the flexible electrode does not occur, and the engaging member does not move from the first position to the second position with respect to the engaged member.
一方、非定常状態として、一対の端子が配置された所定の空間に導電性物質が入り込むと、導電性物質により一対の端子同士が導通し、駆動回路が閉回路を形成する。この結果、フレキシブル電極とベース電極との間に電圧が印加され、フレキシブル電極が変形する。連結ロッドは、フレキシブル電極に連結されているため、フレキシブル電極の変形により変位する。この変位により、連結ロッドに連結された係合部材は、被係合部材に対して第1の位置から第2の位置に移動し、第2の位置において、係合部材を被係合部材に係合させることができる。このようにして、導電性物質が入り込む環境の変化に応じてアクチュエータを動作させることができる。 On the other hand, as an unsteady state, when a conductive material enters a predetermined space in which a pair of terminals are arranged, the conductive material causes the pair of terminals to conduct each other, and the drive circuit forms a closed circuit. As a result, a voltage is applied between the flexible electrode and the base electrode, deforming the flexible electrode. Since the connecting rod is connected to the flexible electrode, it is displaced by the deformation of the flexible electrode. Due to this displacement, the engaging member connected to the connecting rod moves from the first position to the second position with respect to the engaged member, and at the second position, the engaging member moves to the engaged member. can be engaged. In this way, the actuator can be operated in response to changes in the environment in which the conductive substance enters.
より好ましい態様としては、前記被係合部材は、非導電性の流体が流れる配管であり、前記一対の端子は、前記所定の空間として、前記配管の流路に配置されており、前記係合部材は、前記第2の位置で前記配管に係合し、前記配管を流れる前記流体の流れを遮断する遮断部材である。 As a more preferable aspect, the member to be engaged is a pipe through which a non-conductive fluid flows, the pair of terminals are arranged in a flow path of the pipe as the predetermined space, and the engagement The member is a blocking member that engages the pipe at the second position and blocks the flow of the fluid through the pipe.
この態様によれば、定常状態として、配管に非導電性の流体が流れるときには、配管の流離に設けられた一対の端子は導通しない。したがって、駆動回路は、開回路を維持するため、遮断部材は、第1の位置に保持される。 According to this aspect, as a steady state, when a non-conductive fluid flows through the pipe, the pair of terminals provided at the separation of the pipe are not electrically connected. The drive circuit therefore maintains an open circuit so that the blocking member is held in the first position.
一方、非定常状態として、配管に導電性物質が流れ込んだときには、配管内に設けられた一対の端子が導通し、駆動回路が、閉回路になる。これにより、両電極間に電圧が印加され、フレキシブル電極が変形し、連結ロッドが変位する。この結果、連結ロッドに連結された遮断部材が、第1の位置から第2の位置まで移動し、配管を流れる流体の流れを遮断することができる。このようにして、非導電性の流体に、導電性物質が混在した場合などに、導電性物質の混在を検知センサなどで検知することなく、自動的にアクチュエータを作動させることができる。 On the other hand, as an unsteady state, when a conductive substance flows into the pipe, the pair of terminals provided in the pipe become conductive, and the drive circuit becomes a closed circuit. Thereby, a voltage is applied between both electrodes, the flexible electrode is deformed, and the connecting rod is displaced. As a result, the blocking member connected to the connecting rod can move from the first position to the second position to block the flow of fluid through the pipe. In this way, when a conductive substance is mixed in a non-conductive fluid, the actuator can be automatically operated without detecting the mixture of the conductive substance by a detection sensor or the like.
さらに、別の態様としては、前記所定の空間は、開閉部材による空間の閉鎖により形成された密閉空間であり、前記被係合部材は、前記開閉部材を閉鎖状態でロックするロック機構であり、前記一対の端子は、前記密閉空間に配置されており、前記係合部材は、前記第2の位置で、前記ロック機構に係合し、前記ロック機構のロックを解除する解除部材である。 Furthermore, as another aspect, the predetermined space is a closed space formed by closing the space with an opening/closing member, and the engaged member is a locking mechanism that locks the opening/closing member in a closed state, The pair of terminals are arranged in the sealed space, and the engaging member is a releasing member that engages with the locking mechanism at the second position to unlock the locking mechanism.
この態様によれば、定常状態では、密閉空間を開閉部材で閉鎖し、ロック機構で開閉部材をロックした状態では、密閉空間内に配置された一対の端子は導通されない。したがって、駆動回路の開回路が維持されるため、解除部材は、第1の位置に保持される。 According to this aspect, in a steady state, the closed space is closed by the open/close member, and in a state where the open/close member is locked by the lock mechanism, the pair of terminals arranged in the closed space are not electrically connected. Therefore, the release member is held in the first position because the open circuit of the drive circuit is maintained.
一方、非定常状態では、密閉空間に導電性物質が入り込んだときには、密閉空間内に設けられた一対の端子が導通し、駆動回路が、閉回路になる。これにより、両電極間に電圧が印加され、フレキシブル電極が変形し、連結ロッドが変位する。この結果、連結ロッドに連結された解除部材が、第1の位置から第2の位置まで移動し、ロック機構による開閉部材のロックを解除する。このようにして、導電性物質が密閉空間に入り込んだときには、非定常状態(異常な状態)として、これを検知することなく、ロック機構のロックが解除されるので、開閉部材を動作させ、開閉部材で密閉された密閉空間を開放することができる。なお、非定常状態では、フレキシブル電極とベース電極が短絡しないように、これらが導電性流体から離れた位置に設けられていてもよく、一対の端子のみが、導電性流体に接触する位置に、配置されているように、他の駆動回路の部分、フレキシブル電極、ベース電極、および電源が、導電性流体に接触しない位置に設けられていてもよい。 On the other hand, in an unsteady state, when a conductive substance enters the closed space, the pair of terminals provided in the closed space are conducted, and the drive circuit becomes a closed circuit. Thereby, a voltage is applied between both electrodes, the flexible electrode is deformed, and the connecting rod is displaced. As a result, the unlocking member connected to the connecting rod moves from the first position to the second position, unlocking the opening/closing member by the lock mechanism. In this way, when a conductive substance enters the sealed space, it is regarded as an unsteady state (abnormal state), and the lock of the lock mechanism is released without detecting this. A sealed space sealed by a member can be opened. In addition, in an unsteady state, the flexible electrode and the base electrode may be provided at a position away from the conductive fluid so that they are not short-circuited, and only the pair of terminals are in contact with the conductive fluid. As positioned, other portions of the drive circuitry, the flexible electrode, the base electrode, and the power supply may be provided at locations that do not contact the conductive fluid.
本発明によれば、所定の空間内に導電性物質が入り込む環境の変化に応じてアクチュエータを自動的に動作させる。 According to the present invention, the actuator is automatically operated according to the environmental change in which the conductive material enters the predetermined space.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。各実施形態において同一の符号を付された構成については、特に言及しない限り、各実施形態において同様の機能を有し、その説明を省略する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Components denoted by the same reference numerals in each embodiment have the same function in each embodiment unless otherwise specified, and the description thereof will be omitted.
[第1実施形態]
図1A~図4を用いて、第1実施形態の係合機構1について説明する。図1Aは、第1実施形態に係る係合機構1の模式図であり、アクチュエータ100が非駆動状態の模式図である。図1Bは、図1Aに示すA-A線に沿った断面図である。図2Aは、図1に示す係合機構1において、アクチュエータ100が駆動した状態の模式図であり、図2Bは、図2Aに示すB-B線に沿った断面図である。図3は、図2Aに示す状態から、フレキシブル電極を復元させることを説明するための模式図である。図4は、図1Aの変形例に係る係合機構である。
[First Embodiment]
An
第1実施形態に係る係合機構1は、流体Fが流れる配管(被係合部材)41と、配管41に形成された流路45に対して流体Fの流れが、アクチュエータ100の駆動により遮断自在となる遮断部材(係合部材)42と、に係合している。まず、アクチュエータ100とその駆動原理について、以下に説明する。
In the
1.アクチュエータ100について
アクチュエータ100は、可撓性を有するフレキシブル電極10の変形を動力として機械的仕事を行うソフトアクチュエータである。アクチュエータ100は、一対の両電極間に挟持された誘電エラストマの変形を動力とする従来のソフトアクチュエータとは異なり、フレキシブル電極10自体が変形する。
1.
図1Aおよび図2Aに示すように、第1実施形態のアクチュエータ100では、フレキシブル電極10およびベース電極20の両電極間への電圧の印加によりクーロン力を発生させる。このクーロン力により、アクチュエータ100は、ベース電極20の表面のうちフレキシブル電極10との対向面21に、フレキシブル電極10が接近するようフレキシブル電極10を変形させる(図2A参照)。アクチュエータ100は、両電極間への電圧の印加を解除され、スイッチ81がONにされると、フレキシブル電極10の変形を復元する(図3参照)。その後、アクチュエータ100を再度駆動させるため、スイッチ81をOFFに切り替える(図1A参照)。ここで、本明細書でいう「両電極間」とは、フレキシブル電極とベース電極との間を意味する。
As shown in FIGS. 1A and 2A, in the
アクチュエータ100は、可能性を有するフレキシブル電極10と、フレキシブル電極10を変形させるクーロン力を発生させるために電圧を印加するためのベース電極20と、を備える。フレキシブル電極10とベース電極20との間には、空間23が形成されている。空間23は、両電極間への電圧の印加により、フレキシブル電極10が変形するための空間であり、フレキシブル電極10は、空間23を埋めるように、ベース電極20の対向面21に向かって変形する。このようなフレキシブル電極10の変形により、フレキシブル電極10に連結された連結ロッド30が変位する。以下にフレキシブル電極10とベース電極20との詳細を説明する。
The
1-1.フレキシブル電極10について
フレキシブル電極10は、可撓性を有する導電体によって形成される。フレキシブル電極10の可撓性は、ベース電極20との間に電圧が印加されることにより発生するクーロン力の作用によって変形し、クーロン力が消失すると、原形(変形前の形状、すなわち当該電圧が印加される前の形状)に復元するような可撓性である。なお、フレキシブル電極10とベース電極20は、スイッチ81を介して接続されており、ベース電極20とフレキシブル電極10との間に、電圧が印加されるまでは、スイッチ81は、OFFである。スイッチ81がONになると、フレキシブル電極10と、ベース電極20(具体的には、電極部25)とが短絡するため、フレキシブル電極10と電極部25との間に、コンデンサとして蓄積されて維持された電荷がなくなる。これにより、フレキシブル電極10に作用するクーロン力が消失し、フレキシブル電極10は、図1Aに示す形状に復元する。なお、アクチュエータ100を再度駆動させようとする場合には、スイッチ81をOFFにする。
1-1.
なお、本実施形態では、フレキシブル電極10とベース電極20は、スイッチ81を介して接続されているが、たとえば、図4に示すように、フレキシブル電極10とベース電極20とのそれぞれが、スイッチ82、83を介して、アースに接続されていてもよい。スイッチ82、83の動作は、上述したスイッチ81と同様である。この場合も、スイッチ82、83がONになると、フレキシブル電極10と電極部25との間に、コンデンサとして蓄積されて維持された電荷は消滅し、フレキシブル電極10と電極部25とが同じ電位となる。これにより、フレキシブル電極10は、図1Aに示す形状に復元する。なお、スイッチ81の動作を、手動で行ってもよく、制御装置を介して行ってもよい。
In this embodiment, the
フレキシブル電極10は、導電ゴム又は導電ゲル等を用いて形成されてもよい。この導電ゴムとしては、例えば、導電材を混ぜ合わせて成形されたエラストマが挙げられる。この導電材としては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック若しくはカーボンナノチューブの微粉末、銀若しくは銅の金属微粉末、又は、シリカ若しくはアルミナ等の絶縁体にスパッタ等によって金属をコートしたコアシェル構造の導電体微粉末等が挙げられる。上記の導電ゲルとしては、例えば、3次元ポリマーマトリックスの中に、水若しくは保湿剤等の溶媒、電解質及び添加剤等を保持させた機能性ゲル材料等が挙げられる。この機能性ゲル材料としては、例えば、積水化成品工業株式会社のテクノゲル(登録商標)が挙げられる。
The
1-2.ベース電極20について
ベース電極20は、金属材料などの導電性材料からなる電極部25と、電極部25の表面を覆う絶縁層22とを備えている。具体的には、ベース電極20の表面のうち、フレキシブル電極10との対向面21には、絶縁層22が形成されている。
1-2. About
電極部25は、鉄、銅又はアルミニウムのような導電性を有した金属材料を用いて形成される。一方、絶縁層22は、フレキシブル電極10とベース電極20との間への電圧の印加によってベース電極20に蓄積された電荷が確実に維持されるよう、セラミックスからなる強誘電体を用いて形成される。
The
特に、絶縁層22は、ペロブスカイト構造を有する強誘電体を用いて形成される。ペロブスカイト構造を有する強誘電体としては、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸鉛(PbTiO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3)、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛((Pb,La)(Zr,Ti)O3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸バリウムストロンチウム((Ba,Sr)TiO3)、又は、ニオブ酸カリウムナトリウム((NaK)NbO3)等が挙げられる。チタン酸バリウムには、CaZrO3やBaSnO3等の物質が固溶されていてもよい。
In particular, the insulating
また、絶縁層22の形成に用いられる材料としては、フレキシブル電極10を変形させるクーロン力が発生し得るような高い比誘電率を有する材料であることが好適である。絶縁層22の比誘電率は、例えば、セラミックス(ファインセラミックス)が採用されることによって1000以上であってもよい。チタン酸バリウムは、比誘電率が1000~10000前後である。チタン酸ジルコン酸鉛は、比誘電率が500~5000である。チタン酸ストロンチウムは、比誘電率が200~500である。これらのペロブスカイト構造を有する強誘電体は、高い比誘電率を有する材料である。
Moreover, the material used for forming the insulating
ベース電極20には、フレキシブル電極10と対向する位置に、フレキシブル電極10が変形するための空間23が形成さている。具体的には、ベース電極20は、フレキシブル電極10との対向面21が、図1Aに示すように、フレキシブル電極10と対向する方向(具体的には、連結ロッド30が変位する方向)に対して傾斜した2つ傾斜面21a、21aからなる。この2つの傾斜面21a、21aにより、フレキシブル電極10とベース電極20との間には、空間23が形成されている。
A
両電極間に電圧を印加すると、クーロン力により、フレキシブル電極10がベース電極20に引き寄せられ、ベース電極20の空間23を埋めるように(すなわち、対向面21に接近するように)変形する。この変形により、フレキシブル電極10の中央に連結された連結ロッド30は、フレキシブル電極10の変形に応じて、直線的に変位(直線運動)する。
When a voltage is applied between both electrodes, the
ここで、本実施形態では、ベース電極20にV字状の凹部が形成されているが、電極10、20間に電圧を印加することにより、フレキシブル電極10に連結された連結ロッド30が変位するのであれば、ベース電極20の対向面21の形状(すなわち空間23の形状)と連結ロッド30の連結位置は、特に限定されるものではない。
Here, in this embodiment, the
2.駆動回路70について
駆動回路70は、フレキシブル電極10とベース電極20との間に電圧を印加する電源71を含み、アクチュエータ100を駆動する回路である。電源71は、直流電圧源によって構成されている。駆動回路70には、駆動回路70が開回路を形成するように、一対の端子73A、73Bが、配管41の流路45(所定の空間)内において離間して設けられている。本実施形態では、駆動回路70は、電源71を介してフレキシブル電極10とベース電極20とを接続する配線77、78をさらに備えている。
2. Driving
配線77の一端は、電源71の負極に接続され、その他端は、ベース電極20の電極部25に接続されている。配線78は、電源71を介して接続されたフレキシブル電極10とベース電極20との配線78を2つの配線78A、78Bに断線させ、断線させた配線78B、78Aの各端部に、一対の端子73A、73Bが、所定の空間内において離間して設けられている。すなわち、電源71を介してベース電極20とフレキシブル電極20との配線の経路は、一部断続的になっており、この断続的になった部分に、一対の端子73A、73Bが設けられている。配線78Aの一端は、電源71の正極に接続され、その他端には端子73Aが設けられている。配線78Bの一端には端子73Bが設けられており、その他端は、フレキシブル電極10に接続される。本実施形態では、端子73A、73Bは、後述する配管41の流路45に配置されている。なお、本実施形態では、電源71の負極を配線77に接続し、電源71の正極を配線78Aに接続したが、たとえば、電源71の正極と負極が反転した状態で接続されていても、フレキシブル電極10は電圧の印加により変形するので、このような接続であってもよい。
One end of the
後述するように配管41には、非導電性の流体が流れる流路45が形成されており、配管41内の流路45)に、非導電性の流体が流れる状態では、端子73Aと端子73Bとは、離れているため、導通しない。
As will be described later, the
一対の端子73A、73Bは、配管41の流路45(所定の空間)に導電性物質が入り込むと、導電性物質により一対の端子73A、73B同士が導通する位置に配置されている。端子73A、73B同士が導通することにより、駆動回路70が閉回路を形成する。具体的には、配管41を流れる非導電性の流体に導電性の物質が混在した際、または、非導電性の流体が、導電性の流体に変化した際に、一対の端子73A、73Bが導通可能な位置に配置されている。なお、非導電性の流体が、燃料電池セル等の冷却に用いられる絶縁性を有した冷却液であってもよく、水などの導電性物質が混入することにより、冷却液(流体自体)が、導電性を有することになる。
The pair of
3.係合機構1について
係合機構1は、上述したアクチュエータ100と、これを駆動する駆動回路70と、を備えている。その他に、係合機構1は、フレキシブル電極10に連結され、フレキシブル電極10の変形により変位する連結ロッド30と、流体Fが流れる配管41と、連結ロッド30に連結され、配管41に係合する遮断部材42と、を備えている。配管41が、本発明でいうところの係合部材に係合される「被係合部材」であり、遮断部材42が、本発明でいうところの「係合部材」に相当する。
3.
連結ロッド30は、管状または柱状のロッドであり、連結ロッド30の一端は、フレキシブル電極10の中央に連結されており、連結ロッド30の他端は、遮断部材42に連結されている。遮断部材42は、図1Aおよび図1Bに示す第1の位置では、配管41の流路45に存在せず、連結ロッド30を介して、配管41の流路45から外れた位置に存在している。
The connecting
具体的には、配管41には、流路45に連通するように、遮断部材42を収納する収納空間が形成された収納部43が設けられている。図1Bでは、第1の位置において、収納部43に遮断部材42を収納した状態で、遮断部材42は、配管41に係合している。この状態では、連結ロッド30の先端側の一部が、配管41の流路45を横断している。
Specifically, the
さらに、遮断部材42は、図2Aおよび図2Bに示すように、フレキシブル電極10の変形により、第2の位置に移動して、第2の位置で、配管41と係合し、配管41を流れる流体Fの流れを遮断するものである。したがって、第2の位置において、遮断部材42は、配管41の流路45を閉鎖し、その流れを遮断する。
2A and 2B, due to the deformation of the
本実施形態によれば、上述した如く、図1に示すように、定常状態では、電源71を介して、フレキシブル電極10およびベース電極20を電気的に接続した駆動回路70が、開回路を形成するようになっている。具体的には、駆動回路70には、一対の端子73A、73Bが、配管41内において離間して設けられており、これにより駆動回路70が、開回路となる。したがって、このような開回路の状態では、一対の端子73A、73B同士は導通しない(端子73A、73B間は通電されない)ため、フレキシブル電極10とベース電極20との間に、電圧は印加されない。すなわち、この場合には、フレキシブル電極10の変形は生じず、遮断部材42は、配管41に対して、第1の位置に保持され、第2の位置に移動しない。
According to this embodiment, as described above, as shown in FIG. 1, in a steady state, the
一方、図2Aおよび図2Bに示すように、非定常状態として、一対の端子73A、73Bが配置された配管41内に導電性物質が入り込むと、導電性物質により一対の端子73A、73B同士が導通し、駆動回路70が閉回路を形成する。この結果、フレキシブル電極10とベース電極20との間に電圧が印加される。
On the other hand, as shown in FIGS. 2A and 2B, as an unsteady state, when a conductive substance enters the
電源71の正極に接続されたフレキシブル電極10は正の電荷を帯び、電源71の負極に接続された電極部25は負の電荷を帯びる。電極部25の対向面を被覆する絶縁層22は、誘電分極する。電極部25の絶縁層22は、電極部25との界面付近が正の電荷を帯び、当該界面の反対側(空間23側)の表面付近が負の電荷を帯びる。絶縁層22とフレキシブル電極10との間には、クーロン力が発生する。当該クーロン力によって、フレキシブル電極10は、絶縁層22に引き付けられる。すなわち、当該クーロン力によって、フレキシブル電極10は、ベース電極20の対向面21に接近するように変形する。
The
連結ロッド30は、フレキシブル電極10に連結されているため、フレキシブル電極10の変形により変位する。この変位により、連結ロッド30に連結された遮断部材42は、配管41に対して第1の位置から第2の位置に移動し、第2の位置において、遮断部材42を配管41に係合させることができる。このようにして、非導電性の流体Fに、導電性物質が混在した場合などに、導電性物質Fの混在を検知センサなどで検知することなく、自動的にアクチュエータ100を作動させ、配管41内の流体Fの流れを遮断することができる。
Since the connecting
[第2実施形態]
以下に、第2実施形態に係る係合機構1について、図5~図7を参照しながら、詳細に説明する。図5は、第2実施形態に係る係合機構の模式図であり、アクチュエータが非駆動状態で、ドアが開錠状態の模式図である。図6は、図5に示す係合機構において、アクチュエータが非駆動の状態で、ドアがロック(施錠)状態の模式図である。図7は、図6に示す係合機構において、アクチュエータが駆動した状態の模式図で、ドアが開錠状態の模式図である。第2実施形態に係る係合機構1のアクチュエータ100および駆動回路70は、第1実施形態で示したものと同様の機構である。したがって、以下に、第1実施形態の係合機構1の各部材と同じ機能を有するものは、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
[Second embodiment]
The
第2実施形態に係る係合機構1は、車両のドア(開閉部材)60が閉じた状態でドア60をロック機構50と、アクチュエータ100の駆動により、ロック機構50のロックを解除する解除部材52と、を備えている。ロック機構50は、車内空間を密閉空間58として、これを開放または閉鎖するドア60を、ロックする機構であり、ロック機構50は、ドア60が閉鎖状態で、ロックする。ドア60は、図示しないヒンジ構造により、図5に示す紙面奥側に、旋回するものである。本実施形態では、一対の端子73A、73Bは、車両の密閉空間(室内空間)58に離間して配置されている。
The
具体的には、ロック機構50は、ラッチ式のロック機構であり、車両のセンタピラ51に取り付けられたドアロックストライカ(以下「ドアストライカ」)55と、ドアストライカ55に係合自在となるフック54と、を備えている。フック54は、ピン56により回動自在に車体(図示せず)に取り付けられており、車体を介して、付勢部材57に連結されている。
Specifically, the
付勢部材57は、ばね材などの弾性部材からなり、図5に示す開錠状態で、ドアストライカ55からフック54が外れた状態を保持し、フック54を付勢せず、図6に示すロック状態(施錠状態)で、押込み部材53で押し込まれたフック54を付勢している。押込み部材53は、搭乗者の操作等により、ロック機構50による施錠(ロック)および開錠を行うものであり、具体的には、押込み部材53でフック54をドアストライカ55側に押し込むことにより、ドア60のロックを行う。
The biasing
このようなロック機構50によれば、図6に示すように、押込み部材53により、フック54が押し込まれると、フック54がドアストライカ55に係合し、ドア60が施錠される。一方、図5に示すように、押込み部材53により、フック54の押込みが解除されると、付勢部材57により、フック54がドアストライカ55から外れ、ドア60が開錠される。
According to such a
本実施形態では、ロック機構50のフック54に係合し、ロック機構50のロックを解除する解除部材52が設けられている。解除部材52は、爪状の部材であり、連結ロッド30に連結しており、その先端(爪部)が、フック54の凹部54aに入り込み、フック54に係合している。解除部材52は、図5および図6に示す状態では、その姿勢が保持されており、フック54のみが回動する。
In this embodiment, a
したがって、定常状態において、図6に示すように、密閉空間58をドア60で閉鎖し、ロック機構50でドア60をロックした状態では、密閉空間58内に配置された一対の端子73A、73Bは導通されない。したがって、駆動回路70の開回路が維持されるため、解除部材52は、第1の位置に保持される。
Therefore, in a steady state, as shown in FIG. 6, when the sealed
一方、図7に示すように、車内空間である密閉空間58が浸水した場合には、非定常状態となり、この非定常状態では、密閉空間58に水(導電性物質)により、密閉空間58内に設けられた一対の端子73A、73Bが導通するため、駆動回路70が、閉回路になる。これにより、両電極間に電圧が印加され、フレキシブル電極10がベース電極20に向かって変形し、連結ロッド30が変位する。ここで、密閉空間58の全体が、浸水すると、フレキシブル電極10と電極部25が短絡してしまうため、これらの間に電荷が溜まらず、フレキシブル電極10が、変形しない。したがって、端子、73A、73Bが、浸水によりまず初めに導通する位置(たとえば車内のフロアから所定の高さの位置(たとえば、シートクッション))に配置されていてもよい。また、フレキシブル電極10と電極部25とを含む箇所が、浸水により導通しないように、防水性の筐体等に覆われていてもよい。
On the other hand, as shown in FIG. 7, when the
この結果、連結ロッド30に連結された解除部材52が、図5に示す第1の位置から図7に示す第2の位置まで移動する。これにより、ロック機構50のフック54が、図6に示す位置よりもさらに回動し、フック54が、ドアストライカ55から外れる。この結果、ドア60の施錠が解除される。
As a result, the releasing
このようにして、本実施形態によれば、車内に水が浸水したとしても、非定常状態(異常な状態)として、水の浸水を検知することなく、ロック機構50のロックが強制的に解除されるので、ドア60を開き、ドア60で密閉された密閉空間58を開放することができる。
In this manner, according to the present embodiment, even if water enters the vehicle, the
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができる。本発明は、或る実施形態の構成を他の実施形態の構成に追加したり、或る実施形態の構成を他の実施形態と置換したり、或る実施形態の構成の一部を削除したりすることができる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the invention described in the claims. Changes can be made. The present invention adds features of one embodiment to features of other embodiments, replaces features of one embodiment with others, or deletes portions of features of one embodiment. can be
1:係合機構、10:フレキシブル電極、20:ベース電極、21:対向面、22:絶縁層、30:連結ロッド、41:配管(被係合部材)、45:流路(所定の空間)、50:ロック機構(被係合部材)、52:解除部材、58:密閉空間(所定の空間)、70:駆動回路、71:電源、73A、73B:端子、100:アクチュエータ、F:流体 1: engagement mechanism, 10: flexible electrode, 20: base electrode, 21: facing surface, 22: insulating layer, 30: connecting rod, 41: piping (member to be engaged), 45: flow path (predetermined space) , 50: locking mechanism (engaged member), 52: releasing member, 58: sealed space (predetermined space), 70: drive circuit, 71: power supply, 73A, 73B: terminals, 100: actuator, F: fluid
Claims (3)
前記フレキシブル電極と前記ベース電極との間に前記電圧を印加する電源を含み、前記アクチュエータを駆動する駆動回路と、
前記フレキシブル電極に連結され、前記フレキシブル電極の変形により変位する連結ロッドと、
前記連結ロッドに連結された係合部材と、
前記係合部材に係合される被係合部材と、を備え、
前記係合部材は、前記フレキシブル電極の変形により、前記被係合部材に対して第1の位置から第2の位置に移動して、少なくとも前記第2の位置で、前記被係合部材と係合し、
前記駆動回路には、前記電源を介して接続された前記フレキシブル電極と前記ベース電極との配線を断線させ、断線させた配線の端部に、一対の端子が、所定の空間内において離間して設けられており、
前記所定の空間に導電性物質が入り込むと、前記導電性物質により前記一対の端子同士が導通する位置に、前記一対の端子が配置されていることを特徴とする係合機構。 A flexible electrode having flexibility and a base electrode formed of an insulating layer on a surface facing the flexible electrode are provided, and the flexible electrode approaches the facing surface by applying a voltage between both electrodes. an actuator driven by deforming
a driving circuit for driving the actuator, including a power source for applying the voltage between the flexible electrode and the base electrode;
a connecting rod connected to the flexible electrode and displaced by deformation of the flexible electrode;
an engaging member connected to the connecting rod;
an engaged member that is engaged with the engaging member;
The engaging member moves from a first position to a second position with respect to the member to be engaged by deformation of the flexible electrode, and engages with the member to be engaged at least at the second position. combined,
In the drive circuit, the wiring between the flexible electrode and the base electrode connected via the power supply is disconnected, and a pair of terminals are provided at the ends of the disconnected wiring in a predetermined space. is provided,
The engaging mechanism, wherein the pair of terminals are arranged at positions where the pair of terminals are electrically connected by the conductive material when the conductive material enters the predetermined space.
前記一対の端子は、前記所定の空間として、前記配管の流路に配置されており、
前記係合部材は、前記第2の位置で前記配管に係合し、前記配管を流れる前記流体の流れを遮断する遮断部材であることを特徴とする請求項1に記載の係合機構。 The engaged member is a pipe through which a non-conductive fluid flows,
The pair of terminals are arranged in the flow path of the pipe as the predetermined space,
2. The engagement mechanism according to claim 1, wherein the engagement member is a blocking member that engages with the pipe at the second position and blocks the flow of the fluid flowing through the pipe.
前記被係合部材は、前記開閉部材を閉鎖状態でロックするロック機構であり、
前記一対の端子は、前記密閉空間に配置されており、
前記係合部材は、前記第2の位置で、前記ロック機構に係合し、前記ロック機構のロックを解除する解除部材であることを特徴とする請求項1に記載の係合機構。 The predetermined space is a closed space formed by closing the space with an opening and closing member,
the engaged member is a lock mechanism that locks the opening/closing member in a closed state;
The pair of terminals are arranged in the closed space,
2. The engagement mechanism according to claim 1, wherein the engagement member is a release member that engages with the lock mechanism at the second position to unlock the lock mechanism.
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