JP6950520B2

JP6950520B2 - Aisle switchgear

Info

Publication number: JP6950520B2
Application number: JP2017248106A
Authority: JP
Inventors: 井上　孝; 孝井上; 秀一堀内
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: JP2019115209A

Description

本発明は、通路開閉装置に関するものである。 The present invention relates to a passage opening / closing device.

例えば特許文献１では、空気通路が形成された枠体と、電圧が印加されることで変形する高分子アクチュエータとを備え、高分子アクチュエータの変形によって空気通路を開閉する通路開閉装置が提案されている。 For example, Patent Document 1 proposes a passage opening / closing device that includes a frame body in which an air passage is formed and a polymer actuator that deforms when a voltage is applied, and opens and closes the air passage by deformation of the polymer actuator. There is.

この通路開閉装置では、高分子アクチュエータを屈曲させることで空気通路が閉状態になり、高分子アクチュエータを平坦な形状にすることで空気通路が開状態になるように、高分子アクチュエータが固定されている。 In this passage opening / closing device, the polymer actuator is fixed so that the air passage is closed by bending the polymer actuator, and the air passage is opened by flattening the polymer actuator. There is.

特開２０１７−６０２１９号公報JP-A-2017-60219

高分子アクチュエータは印加電圧の極性によって屈曲する方向が変化するが、このように高分子アクチュエータを変形させて空気通路を開閉させる通路開閉装置では、高分子アクチュエータの片側への屈曲のみが繰り返される。そのため、高分子アクチュエータの形状に癖がつき、動作寿命が短くなるおそれがある。 The bending direction of the polymer actuator changes depending on the polarity of the applied voltage, but in the passage opening / closing device that deforms the polymer actuator to open and close the air passage in this way, only bending of the polymer actuator to one side is repeated. Therefore, the shape of the polymer actuator becomes habitual, and the operating life may be shortened.

本発明は上記点に鑑みて、動作寿命の長い通路開閉装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a passage opening / closing device having a long operating life.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の通路開閉装置は、
第一方向に空気通路（５２）が複数配列形成された枠体（５０）と、
前記枠体に固定され、電圧の印加により屈曲して前記空気通路の開度を調整する板状の高分子アクチュエータ（６０）と、を備え、
前記枠体は、前記空気通路を囲む壁部（５３、５４）を有し、
前記壁部は、前記第一方向に並ぶ複数の第一壁部（５３）と、前記第一方向と直交する第二方向に並ぶ複数の第二壁部（５４）とを有し、
前記第二壁部は、前記空気通路を囲む一対の前記第一壁部のうちの一方から他方に向かうにつれて高くなるような扇状に形成され、
前記一対の前記第一壁部のうちの前記一方は、前記第二壁部よりも高く形成され、
前記高分子アクチュエータは、平坦な形状である初期状態にて前記空気通路を全開状態と全閉状態との中間状態としつつ電圧の印加により前記初期状態から一方側である開側へ屈曲した場合と他方側である閉側へ屈曲した場合のいずれにおいても前記空気通路の開度が変化する角度で固定されることで、前記一対の前記第一壁部のうちの前記一方と当接して屈曲が制限されて前記空気通路を全開状態とする一方で前記第二壁部と当接して屈曲が制限されて前記空気通路を全閉状態とするように設けられている。 In order to achieve the above object, the passage opening / closing device according to claim 1 is used.
A frame body (50) in which a plurality of air passages (52) are arranged in the first direction, and
A plate-shaped polymer actuator (60) fixed to the frame and bent by applying a voltage to adjust the opening degree of the air passage is provided.
The frame has walls (53, 54) surrounding the air passage.
The wall portion has a plurality of first wall portions (53) arranged in the first direction and a plurality of second wall portions (54) arranged in a second direction orthogonal to the first direction.
The second wall portion is formed in a fan shape so as to increase from one of the pair of first wall portions surrounding the air passage toward the other.
One of the pair of first wall portions is formed higher than the second wall portion.
The polymer actuator is bent from the initial state to the open side, which is one side, by applying a voltage while setting the air passage in an intermediate state between the fully open state and the fully closed state in the initial state having a flat shape. in Rukoto fixed at an angle opening of the air passage is changed in any of the case where the bending to which is the other side close side, is the one abuts flexing of the pair of the first wall portion It is provided so as to be restricted so that the air passage is fully opened, while the air passage is brought into contact with the second wall portion to be restricted from bending and the air passage is fully closed .

これによれば、高分子アクチュエータが、一方側への屈曲と他方側への屈曲のいずれによっても空気通路の開度が変化する角度で固定されている。そのため、空気通路の開閉を繰り返すと、高分子アクチュエータの一方側への屈曲と他方側への屈曲の両方が繰り返されるので、高分子アクチュエータの形状に癖がつくことを抑制し、動作寿命を長くすることができる。
また、第一壁部のうち第二壁部とは反対側の部分は、第二壁部よりも高く形成されている。そのため、高分子アクチュエータが屈曲してこの部分に接触することにより、空気通路が完全な開状態となる。 According to this, the polymer actuator is fixed at an angle at which the opening degree of the air passage changes depending on both the bending to one side and the bending to the other side. Therefore, when the air passage is repeatedly opened and closed, both the bending to one side and the bending to the other side of the polymer actuator are repeated, so that the shape of the polymer actuator is suppressed from becoming habitual and the operating life is extended. can do.
Further, the portion of the first wall portion opposite to the second wall portion is formed higher than the second wall portion. Therefore, when the polymer actuator bends and comes into contact with this portion, the air passage is completely opened.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 The reference numerals in parentheses of the above means indicate an example of the correspondence with the specific means described in the embodiment described later.

第１実施形態にかかる空調装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the air conditioner which concerns on 1st Embodiment. 図１に示すエアミックスドアの斜視図である。It is a perspective view of the air mix door shown in FIG. 図２の部分拡大図である。It is a partially enlarged view of FIG. 図１に示すエアミックスドアの平面図である。It is a top view of the air mix door shown in FIG. 図４のV−V断面図である。It is a VV cross-sectional view of FIG. 図２に示す高分子アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the polymer actuator shown in FIG. 図６中の領域Ｒの拡大断面模式図である。FIG. 6 is a schematic enlarged cross-sectional view of the region R in FIG. 図７に示す電解質層の拡大図である。It is an enlarged view of the electrolyte layer shown in FIG. 7. 空気通路が閉状態になったときのエアミックスドアの断面図であって、図５に相当する図である。It is a cross-sectional view of the air mix door when the air passage is closed, and is the figure corresponding to FIG. 空気通路が開状態になったときのエアミックスドアの断面図であって、図５に相当する図である。It is a cross-sectional view of the air mix door when the air passage is opened, and is the figure corresponding to FIG. 第２実施形態におけるエアミックスドアの平面図である。It is a top view of the air mix door in 2nd Embodiment. 図１１のXII−XII断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII of FIG. 空気通路が閉状態になったときのエアミックスドアの断面図であって、図１２に相当する図である。It is a cross-sectional view of the air mix door when the air passage is closed, and is the figure corresponding to FIG. 空気通路が開状態になったときのエアミックスドアの断面図であって、図１２に相当する図である。It is a cross-sectional view of the air mix door when the air passage is opened, and is the figure corresponding to FIG.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, parts that are the same or equal to each other will be described with the same reference numerals.

（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。ここでは、図１に示す車両用の空調装置１０に通路開閉装置を適用した場合について説明する。 (First Embodiment)
The first embodiment will be described. Here, a case where the passage opening / closing device is applied to the air conditioner 10 for a vehicle shown in FIG. 1 will be described.

空調装置１０は、車両の前方側に配置されている。空調装置１０は、空調ユニット２０を備えている。空調ユニット２０は、車室内の最前部のインストルメントパネルの内側に配置されている。空調ユニット２０は、樹脂製の空調ケース２１を有している。空調ケース２１の内側には、車室内に向かって空気を流す空気通路が形成されている。 The air conditioner 10 is arranged on the front side of the vehicle. The air conditioner 10 includes an air conditioner unit 20. The air conditioning unit 20 is arranged inside the instrument panel at the front of the vehicle interior. The air conditioning unit 20 has a resin air conditioning case 21. Inside the air conditioning case 21, an air passage is formed to allow air to flow toward the vehicle interior.

空調ケース２１の空気流れ最上流側には、内外気切替箱２２が配置されている。内外気切替箱２２は、内気導入口２２１、外気導入口２２２、および内外気切替ドア２２３を有して構成されている。内気導入口２２１は、空調ケース２１に車室内の空気（すなわち、内気）を導入させる導入口である。外気導入口２２２は、空調ケース２１に車室外の空気（すなわち、外気）を導入させる導入口である。内外気切替ドア２２３は、内気導入口２２１および外気導入口２２２の開口面積を調整するドアである。内外気切替ドア２２３は、内外気切替箱２２の内部に回転自在に支持されている。内外気切替ドア２２３は、図示しないサーボモータによって駆動される。 An inside / outside air switching box 22 is arranged on the most upstream side of the air flow of the air conditioning case 21. The inside / outside air switching box 22 includes an inside air introduction port 221, an outside air introduction port 222, and an inside / outside air switching door 223. The inside air introduction port 221 is an introduction port for introducing the air (that is, inside air) in the vehicle interior into the air conditioning case 21. The outside air introduction port 222 is an introduction port for introducing the air outside the vehicle interior (that is, the outside air) into the air conditioning case 21. The inside / outside air switching door 223 is a door that adjusts the opening areas of the inside air introduction port 221 and the outside air introduction port 222. The inside / outside air switching door 223 is rotatably supported inside the inside / outside air switching box 22. The inside / outside air switching door 223 is driven by a servomotor (not shown).

内外気切替箱２２の空気流れ下流側には、車室内に向かって空気を送風する電動式の送風機２３が配置されている。送風機２３は、例えば、軸流送風機や遠心送風機で構成される。 An electric blower 23 that blows air toward the vehicle interior is arranged on the downstream side of the air flow of the inside / outside air switching box 22. The blower 23 is composed of, for example, an axial blower or a centrifugal blower.

送風機２３の空気流れ下流側には、蒸発器２４が配置されている。蒸発器２４は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置３０を構成する要素の１つである。冷凍サイクル装置３０は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３１、圧縮機３１から吐出された冷媒を放熱させる凝縮器３２、凝縮器３２から流出した冷媒を減圧させる膨張弁３３、膨張弁３３で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器２４を含んで構成されている。蒸発器２４は、冷媒の蒸発潜熱を利用して送風機２３からの送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。 An evaporator 24 is arranged on the downstream side of the air flow of the blower 23. The evaporator 24 is one of the elements constituting the vapor compression refrigeration cycle apparatus 30. The refrigeration cycle device 30 includes a compressor 31 that compresses and discharges the refrigerant, a condenser 32 that dissipates heat from the refrigerant discharged from the compressor 31, an expansion valve 33 that reduces the pressure of the refrigerant flowing out of the condenser 32, and an expansion valve 33. It includes an evaporator 24 that evaporates the decompressed refrigerant. The evaporator 24 is a cooling heat exchanger that cools the blown air from the blower 23 by utilizing the latent heat of vaporization of the refrigerant.

蒸発器２４の空気流れ下流側には、ヒータコア２５が配置されている。ヒータコア２５は、エンジンＥＧの冷却水であるエンジン冷却水を熱源として蒸発器２４を通過した空気を加熱する加熱用熱交換器である。 A heater core 25 is arranged on the downstream side of the air flow of the evaporator 24. The heater core 25 is a heating heat exchanger that heats the air that has passed through the evaporator 24 by using the engine cooling water, which is the cooling water of the engine EG, as a heat source.

空調ケース２１内部におけるヒータコア２５の側方には、蒸発器２４を通過した空気がヒータコア２５を迂回して流れる冷風バイパス通路２６が形成されている。また、蒸発器２４とヒータコア２５との間には、ヒータコア２５を通過させる空気量と冷風バイパス通路２６を通過させる空気量の割合を調整する通路開閉装置としてのエアミックスドア２７が配置されている。エアミックスドア２７は、車室内に吹き出す空気の温度を微調整する温度調整部として機能する。エアミックスドア２７の詳細については後述する。 A cold air bypass passage 26 is formed on the side of the heater core 25 inside the air conditioning case 21 so that the air that has passed through the evaporator 24 flows around the heater core 25. Further, between the evaporator 24 and the heater core 25, an air mix door 27 as a passage opening / closing device for adjusting the ratio of the amount of air passing through the heater core 25 and the amount of air passing through the cold air bypass passage 26 is arranged. .. The air mix door 27 functions as a temperature adjusting unit for finely adjusting the temperature of the air blown into the vehicle interior. Details of the air mix door 27 will be described later.

空調ケース２１の空気流れ最下流側には、車両の前面窓ガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタ開口２１１、乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス開口２１２、乗員の下半身に向けて空調風を吹き出すフット開口２１３が設けられている。各開口２１１〜２１３の空気流れ上流側には、モード切替ドア２８を構成するデフロスタドア２８１、フェイスドア２８２、フットドア２８３が設けられている。各ドア２８１〜２８３は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータによって開閉駆動される。 On the most downstream side of the air flow of the air conditioning case 21, a defroster opening 211 that blows air conditioning air toward the front window glass of the vehicle, a face opening 212 that blows air conditioning air toward the upper body of the occupant, and an air conditioning air toward the lower body of the occupant. A foot opening 213 is provided to blow out. On the upstream side of the air flow of each of the openings 211 to 213, a defroster door 281, a face door 282, and a foot door 283 constituting the mode switching door 28 are provided. The doors 281 to 283 are opened and closed by a common servomotor via a link mechanism (not shown).

空調装置１０の各種機器は、制御装置４０によってその作動が制御される。制御装置４０は、プロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭ等の記憶部を含むマイクロコンピュータとその周辺回路で構成される。なお、制御装置４０の記憶部は、非遷移的実体的記憶媒体で構成されている。 The operation of various devices of the air conditioner 10 is controlled by the control device 40. The control device 40 is composed of a microprocessor, a microcomputer including a storage unit such as ROM and RAM, and peripheral circuits thereof. The storage unit of the control device 40 is composed of a non-transitional substantive storage medium.

エアミックスドア２７の詳細について説明する。図２に示すように、エアミックスドア２７は、枠体５０と、枠体５０に固定された板状の高分子アクチュエータ６０とを備えている。 The details of the air mix door 27 will be described. As shown in FIG. 2, the air mix door 27 includes a frame body 50 and a plate-shaped polymer actuator 60 fixed to the frame body 50.

枠体５０は、例えば絶縁性の樹脂等で構成される。枠体５０は、矩形板状の枠体である基部５１を備えている。基部５１の内側は、複数の空気通路５２が形成されるように仕切られている。複数の空気通路５２は、それぞれ基部５１の厚さ方向の両側において矩形状に開口しており、基部５１の長手方向および短手方向にマトリクス状に並んでいる。 The frame body 50 is made of, for example, an insulating resin or the like. The frame body 50 includes a base portion 51 which is a rectangular plate-shaped frame body. The inside of the base 51 is partitioned so that a plurality of air passages 52 are formed. The plurality of air passages 52 are opened in a rectangular shape on both sides of the base 51 in the thickness direction, and are arranged in a matrix in the longitudinal direction and the lateral direction of the base 51.

なお、図２では、複数の空気通路５２のうち、基部５１の長手方向および短手方向それぞれに３つ並んだ空気通路５２の近傍を図示している。図２において、基部５１の短手方向の一方側に配置された３つの空気通路５２は完全な閉状態とされており、他方側に配置された３つの空気通路５２は完全な開状態とされている。また、短手方向の中央部に配置された３つの空気通路５２は、完全な閉状態でも完全な開状態でもなく、少し開いた状態とされている。 Note that FIG. 2 illustrates the vicinity of three air passages 52 arranged side by side in the longitudinal direction and the lateral direction of the base 51 among the plurality of air passages 52. In FIG. 2, the three air passages 52 arranged on one side of the base 51 in the lateral direction are in a completely closed state, and the three air passages 52 arranged on the other side are in a completely open state. ing. Further, the three air passages 52 arranged in the central portion in the lateral direction are not in a completely closed state or a completely open state, but are in a slightly open state.

詳細には、空気通路５２は、基部５１と、基部５１にそれぞれ複数配置された壁部５３および壁部５４とによって囲まれた通路とされている。壁部５３は、基部５１の厚さ方向および長手方向に平行に配置され、基部５１の短手方向において隣り合う２つの空気通路５２を隔てている。なお、壁部５３は、基部５１の短手方向の両端部にも配置されている。 Specifically, the air passage 52 is a passage surrounded by a base 51 and a plurality of wall portions 53 and wall portions 54 arranged on the base 51, respectively. The wall portion 53 is arranged parallel to the thickness direction and the longitudinal direction of the base portion 51, and separates two adjacent air passages 52 in the lateral direction of the base portion 51. The wall portions 53 are also arranged at both ends of the base portion 51 in the lateral direction.

壁部５４は、基部５１の長手方向において隣り合う２つの空気通路５２を隔てるように配置されている。なお、壁部５４は、基部５１の長手方向の両端部にも配置されている。 The wall portion 54 is arranged so as to separate two adjacent air passages 52 in the longitudinal direction of the base portion 51. The wall portions 54 are also arranged at both ends of the base portion 51 in the longitudinal direction.

壁部５４は、扇状とされており、空気通路５２を挟む２つの壁部５３のうち一方の壁部５３と基部５１とを連結するように形成されている。そして、他方の壁部５３と壁部５４との間に高分子アクチュエータ６０が配置されており、高分子アクチュエータ６０の変形によって空気通路５２の開度が調整されるようになっている。 The wall portion 54 has a fan shape, and is formed so as to connect one of the wall portions 53 and the base portion 51 of the two wall portions 53 that sandwich the air passage 52. A polymer actuator 60 is arranged between the other wall portion 53 and the wall portion 54, and the opening degree of the air passage 52 is adjusted by the deformation of the polymer actuator 60.

図３に示すように、基部５１には、基部５１の長手方向に伸びる直線状の凹部５５が形成されている。高分子アクチュエータ６０は、凹部５５に差し込まれ、凹部５５の内側から枠体５０を弾性力で押すことによって、枠体５０に固定されている。このような方法で高分子アクチュエータ６０を固定することにより、高分子アクチュエータ６０を固定する部分の体格を小型化し、その分、空気通路５２を広くすることができる。 As shown in FIG. 3, the base portion 51 is formed with a linear recess 55 extending in the longitudinal direction of the base portion 51. The polymer actuator 60 is inserted into the recess 55 and fixed to the frame 50 by elastically pushing the frame 50 from the inside of the recess 55. By fixing the polymer actuator 60 in this way, the physique of the portion to which the polymer actuator 60 is fixed can be miniaturized, and the air passage 52 can be widened accordingly.

空気通路５２が開状態のとき、空気通路５２に流入した空気は、基部５１、壁部５３、壁部５４、高分子アクチュエータ６０に沿って流れ、空気通路５２から流出する。 When the air passage 52 is in the open state, the air flowing into the air passage 52 flows along the base 51, the wall portion 53, the wall portion 54, and the polymer actuator 60, and flows out from the air passage 52.

なお、本実施形態では、１つの空気通路５２に対して１つの高分子アクチュエータ６０が配置されており、複数の空気通路５２の開度が個別に調整される。これにより、エアミックスドア２７を通過する空気の流量を細かく調整することができる。 In the present embodiment, one polymer actuator 60 is arranged for one air passage 52, and the opening degrees of the plurality of air passages 52 are individually adjusted. Thereby, the flow rate of the air passing through the air mix door 27 can be finely adjusted.

凹部５５の内壁面には、高分子アクチュエータ６０を挟むように、基部５１の長手方向に伸びる直線状の２つの凹部が形成されており、この２つの凹部に配線５６が置かれている。配線５６は、基部５１、壁部５３等の内部を通って制御装置４０に接続されており、制御装置４０から配線５６を介して高分子アクチュエータ６０に電圧を印加することにより、高分子アクチュエータ６０が変形する。なお、高分子アクチュエータ６０と配線５６との電気的な接続には、例えばスリーボンド製の接着材ＴＢ３３１５Ｅを使えばよい。 On the inner wall surface of the recess 55, two linear recesses extending in the longitudinal direction of the base 51 are formed so as to sandwich the polymer actuator 60, and wiring 56 is placed in these two recesses. The wiring 56 is connected to the control device 40 through the inside of the base 51, the wall portion 53, and the like, and by applying a voltage from the control device 40 to the polymer actuator 60 via the wiring 56, the polymer actuator 60 Is transformed. For the electrical connection between the polymer actuator 60 and the wiring 56, for example, the three-bond adhesive TB3315E may be used.

高分子アクチュエータ６０は、電圧が印加される前の初期状態では平坦な板状とされており、平坦な形状から一方側へ屈曲した場合と他方側へ屈曲した場合のいずれにおいても空気通路５２の開度が変化する角度で固定されている。具体的には、高分子アクチュエータ６０は、図３〜図５に示すように、空気通路５２に空気が流入する方向（図５中紙面上下方向）に対して傾斜し、かつ、壁部５３のうち空気通路５２の開口端部を構成する部分から離された状態で固定されている。 The polymer actuator 60 has a flat plate shape in the initial state before the voltage is applied, and the air passage 52 has a flat shape regardless of whether it is bent to one side or the other side. It is fixed at an angle at which the opening changes. Specifically, as shown in FIGS. 3 to 5, the polymer actuator 60 is inclined with respect to the direction in which air flows into the air passage 52 (vertical direction on the paper surface in FIG. 5), and the wall portion 53. Of these, the air passage 52 is fixed in a state of being separated from the portion constituting the open end portion.

高分子アクチュエータ６０は、電圧の印加により壁部５３または壁部５４に向かって屈曲し、壁部５３または壁部５４に接触するように配置されている。高分子アクチュエータ６０の両側の壁部５３および壁部５４は、高分子アクチュエータ６０の屈曲を制限するためのストッパーとして機能する。 The polymer actuator 60 is arranged so as to bend toward the wall portion 53 or the wall portion 54 by applying a voltage and come into contact with the wall portion 53 or the wall portion 54. The wall portions 53 and the wall portions 54 on both sides of the polymer actuator 60 function as stoppers for limiting the bending of the polymer actuator 60.

なお、壁部５４は、高分子アクチュエータ６０の屈曲したときの形状に対応した扇状とされている。また、壁部５３のうち、空気通路５２の開口端部を構成する部分は、壁部５４と同じ高さとされている。高分子アクチュエータ６０が屈曲して、壁部５３および２つの壁部５４によって構成された空気通路５２の開口端部に接触することにより、空気通路５２が完全な閉状態となる。 The wall portion 54 has a fan shape corresponding to the shape of the polymer actuator 60 when bent. Further, the portion of the wall portion 53 that constitutes the open end portion of the air passage 52 is set to have the same height as the wall portion 54. When the polymer actuator 60 bends and comes into contact with the open end of the air passage 52 composed of the wall portion 53 and the two wall portions 54, the air passage 52 is completely closed.

また、壁部５３のうち壁部５４とは反対側の部分は、壁部５４よりも高く形成されている。高分子アクチュエータ６０が屈曲して、この部分に接触することにより、空気通路５２が完全な開状態となる。 Further, the portion of the wall portion 53 opposite to the wall portion 54 is formed higher than the wall portion 54. When the polymer actuator 60 bends and comes into contact with this portion, the air passage 52 is completely opened.

高分子アクチュエータ６０の詳細について説明する。図６に示すように、高分子アクチュエータ６０は、第１電極層６１と、第２電極層６２と、電解質層６３とを備えている。高分子アクチュエータ６０は、一面およびその反対面となる他面を有する板状に構成されており、一面側に第１電極層６１が構成され、他面側に第２電極層６２が構成されている。 The details of the polymer actuator 60 will be described. As shown in FIG. 6, the polymer actuator 60 includes a first electrode layer 61, a second electrode layer 62, and an electrolyte layer 63. The polymer actuator 60 is configured in a plate shape having one surface and the other surface that is the opposite surface thereof, and the first electrode layer 61 is configured on one surface side and the second electrode layer 62 is configured on the other surface side. There is.

高分子アクチュエータ６０の端部は凹部５５に差し込まれており、第１電極層６１および第２電極層６２は配線５６に接続されている。高分子アクチュエータ６０は、配線５６を介して第１電極層６１と第２電極層６２との間に所望の電位差を発生させることで使用される。 The end of the polymer actuator 60 is inserted into the recess 55, and the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 are connected to the wiring 56. The polymer actuator 60 is used by generating a desired potential difference between the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 via the wiring 56.

図７に示すように、第１電極層６１および第２電極層６２は、金属微粒子６１ａ、６２ａが集まって構成されている。具体的には、第１電極層６１および第２電極層６２は、それぞれ、後述するポリマー６４ａとイオン液体６４ｂとの混合体６４中に、金属微粒子６１ａ、６２ａを混合することで構成されている。 As shown in FIG. 7, the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 are formed by gathering metal fine particles 61a and 62a. Specifically, the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 are formed by mixing metal fine particles 61a and 62a in a mixture 64 of a polymer 64a and an ionic liquid 64b, which will be described later, respectively. ..

金属微粒子６１ａ、６２ａは、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ルビジウム（Ｒｂ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、バリウム（Ｂａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ネオジム（Ｎｄ）などの金属やこれらの金属の合金で構成されている。なお、金属微粒子６１ａ、６２ａは、導電性があれば、金属酸化物や金属窒化物、金属硫化物、金属ホウ化物、金属炭化物、金属ヨウ化物、金属弗化物などの金属化合物で構成されていてもよい。また、金属微粒子６１ａ、６２ａが、樹脂に上記の金属やその合金、導電性のある金属化合物をコーティングした粒子であってもよい。また、金属微粒子６１ａ、６２ａは、導電性が確保されれば、カーボンやシリコン等の半導体材料で構成されていてもよい。 The metal fine particles 61a and 62a are, for example, gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn), iron (Fe), cobalt (Co), nickel ( Ni), zinc (Zn), strontium (Sr), rubidium (Rb), yttrium (Y), zirconium (Zr), niobium (Nb), molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), palladium (Pd), indium ( In), tin (Sn), palladium (Ba), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W), iridium (Ir), platinum (Pt), lead (Pb), bismuth (Bi), neogym ( It is composed of metals such as Nd) and alloys of these metals. If the metal fine particles 61a and 62a are conductive, they are composed of metal compounds such as metal oxides, metal nitrides, metal sulfides, metal borides, metal carbides, metal iodides, and metal fluorides. May be good. Further, the metal fine particles 61a and 62a may be particles obtained by coating a resin with the above-mentioned metal, an alloy thereof, or a conductive metal compound. Further, the metal fine particles 61a and 62a may be made of a semiconductor material such as carbon or silicon as long as the conductivity is ensured.

図７に示すように、金属微粒子６１ａ、６２ａは、周囲が樹脂層６１ｂ、６２ｂによってコーティングされている。樹脂層６１ｂ、６２ｂは、例えばポリビニルピロリドンなどの樹脂材料で構成されている。金属微粒子６１ａ、６２ａが樹脂層６１ｂ、６２ｂでコーティングされているため、金属微粒子６１ａ、６２ａは、凝集することなく、単に互いに近接して集まっている。なお、樹脂層６１ｂ、６２ｂは、金属微粒子６１ａ、６２ａを完全には覆っておらず、金属微粒子６１ａ、６２ａの電極の構成材料としての機能は維持されている。 As shown in FIG. 7, the metal fine particles 61a and 62a are coated with resin layers 61b and 62b around the metal fine particles 61a and 62a. The resin layers 61b and 62b are made of a resin material such as polyvinylpyrrolidone. Since the metal fine particles 61a and 62a are coated with the resin layers 61b and 62b, the metal fine particles 61a and 62a are simply gathered in close proximity to each other without agglomeration. The resin layers 61b and 62b do not completely cover the metal fine particles 61a and 62a, and the functions of the metal fine particles 61a and 62a as constituent materials of the electrodes are maintained.

また、図７に示すように、第１電極層６１および第２電極層６２には、金属微粒子６１ａ、６２ａに加えて、添加剤６１ｃ、６２ｃが添加されている。添加剤６１ｃ、６２ｃは、本実施形態では、モンモリロナイトで構成されている。添加剤６１ｃ、６２ｃを添加することにより、高分子アクチュエータ６０の発生力を変えることなく、第１電極層６１および第２電極層６２のヤング率を高めることが可能となる。こうすることで、高分子アクチュエータ６０に電圧が印加されていないときの剛性を高めることができる。 Further, as shown in FIG. 7, additives 61c and 62c are added to the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 in addition to the metal fine particles 61a and 62a. Additives 61c and 62c are composed of montmorillonite in this embodiment. By adding the additives 61c and 62c, it is possible to increase the Young's modulus of the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 without changing the generating force of the polymer actuator 60. By doing so, it is possible to increase the rigidity when no voltage is applied to the polymer actuator 60.

前述したように、金属微粒子６１ａ、６２ａは、互いに単に近接した状態で配置されている。このため、金属微粒子６１ａ、６２ａの間の隙間に混合体６４が形成され、この混合体６４中に後述するイオン液体６４ｂが入り込める状態となっている。 As described above, the metal fine particles 61a and 62a are arranged in a state where they are simply close to each other. Therefore, the mixture 64 is formed in the gap between the metal fine particles 61a and 62a, and the ionic liquid 64b described later can enter the mixture 64.

図８に示すように、電解質層６３は、ポリマー６４ａおよびイオン液体６４ｂの混合体６４中に添加剤６３ａが含まれた構成とされている。ポリマー６４ａは、イオン液体６４ｂの移動を可能とする媒体であり、表面が負に帯電している。 As shown in FIG. 8, the electrolyte layer 63 has a structure in which the additive 63a is contained in the mixture 64 of the polymer 64a and the ionic liquid 64b. The polymer 64a is a medium that enables the movement of the ionic liquid 64b, and the surface is negatively charged.

ポリマー６４ａは、例えば、ポリテトラフルオロエチレンパーフルオロスルホン酸（ナフィオン（登録商標））、ポリビリニデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのポリマーで構成される。 The polymer 64a is composed of, for example, a polymer such as polytetrafluoroethylene perfluorosulfonic acid (Nafion (registered trademark)), polyvinylidene difluoride (PVDF), and polymethyl methacrylate (PMMA).

これらのうち、ナフィオンはＳＯ^３−を含むため表面が負に帯電している。一方、ＰＶＤＦ、ＰＭＭＡは負に帯電していないが、ポリマー６４ａをＰＶＤＦ、ＰＭＭＡで構成した場合にも、ナフィオンのＳＯ^３−に相当する構成をポリマー６４ａに加えることにより、ポリマー６４ａの表面を負に帯電させることができる。 Of these, Nafion contains SO ^3- , so its surface is negatively charged. On the other hand, although PVDF and PMMA are not negatively charged, even when the polymer 64a is composed of PVDF and PMMA, the surface of the polymer 64a ^{is negatively charged by adding a composition corresponding to SO 3-of Nafion to the polymer 64a.} Can be charged.

イオン液体６４ｂは、高分子アクチュエータ６０の駆動に用いられる物質であり、第１電極層６１と第２電極層６２との間に電位差が発生したときにポリマー６４ａと添加剤６３ａとの間の隙間を移動する移動媒体である。本実施形態では、電解質層６３におけるイオン液体６４ｂの体積占有率は、４０％以上７０％以下とされている。 The ionic liquid 64b is a substance used to drive the polymer actuator 60, and is a gap between the polymer 64a and the additive 63a when a potential difference is generated between the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62. It is a moving medium that moves. In the present embodiment, the volume occupancy of the ionic liquid 64b in the electrolyte layer 63 is 40% or more and 70% or less.

イオン液体６４ｂとしては、例えば、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアン酸を用いることができる。このようなイオン液体６４ｂは、混合体６４中においてイオン分解された状態で存在し、化学式１で示されるような１−エチル−３−メチルイミダゾリウムにて構成される陽イオンと、化学式２で示されるようなチオシアン酸にて構成される陰イオンとなっている。本実施形態では、イオン液体として１−エチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアン酸を挙げたが、揮発することがない液体であれば材質は問わない。 As the ionic liquid 64b, for example, 1-ethyl-3-methylimidazolium thiocyanic acid can be used. Such an ionic liquid 64b exists in a state of being ionized in the mixture 64, and has a cation composed of 1-ethyl-3-methylimidazolium as represented by the chemical formula 1 and a cation having the chemical formula 2. It is an anion composed of thiocyanate as shown. In the present embodiment, 1-ethyl-3-methylimidazolium thiocyanic acid is mentioned as the ionic liquid, but the material may be used as long as it is a liquid that does not volatilize.

添加剤６３ａは、等電点が７以下の絶縁物であり、本実施形態では、シリカにより構成されている。シリカの等電点は４程度であり、イオン液体６４ｂはｐＨが７程度であるため、添加剤６３ａは、電解質層６３において負に帯電している。また、添加剤６３ａは、直径が１μｍ以上かつ電解質層６３の厚み以下とされている。 The additive 63a is an insulator having an isoelectric point of 7 or less, and is composed of silica in this embodiment. Since the isoelectric point of silica is about 4, and the pH of the ionic liquid 64b is about 7, the additive 63a is negatively charged in the electrolyte layer 63. The additive 63a has a diameter of 1 μm or more and a thickness of the electrolyte layer 63 or less.

添加剤６３ａは、イオン液体６４ｂが移動する経路壁面の負の帯電量を増加させて、後述する電気浸透流を促進する役割を果たすとともに、第１電極層６１と第２電極層６２との間の絶縁を保つ役割を果たす。なお、添加剤６３ａを、等電点がイオン液体６４ｂのｐＨ以下の他の絶縁物で構成してもよい。 The additive 63a plays a role of increasing the amount of negative charge on the wall surface of the path through which the ionic liquid 64b moves to promote the electroosmotic flow described later, and between the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62. It plays a role in maintaining the insulation of the. The additive 63a may be composed of another insulating material having an isoelectric point equal to or lower than the pH of the ionic liquid 64b.

ポリマー６４ａと添加剤６３ａとの間には隙間が存在しているため、イオン液体６４ｂは、ポリマー６４ａと添加剤６３ａとの間の隙間を移動経路として移動することが可能となっている。 Since there is a gap between the polymer 64a and the additive 63a, the ionic liquid 64b can move using the gap between the polymer 64a and the additive 63a as a movement path.

このような構成の高分子アクチュエータ６０は、例えば次のようにして製造される。まず、ポリマー６４ａおよびイオン液体６４ｂの混合体６４に金属微粒子６１ａを混合した液体を平坦面の上にキャストし、平坦な膜状となるようにする。そして、例えば６０℃程度の温度で溶媒を揮発させる。これにより第１電極層６１が形成される。 The polymer actuator 60 having such a configuration is manufactured as follows, for example. First, a liquid obtained by mixing metal fine particles 61a with a mixture 64 of a polymer 64a and an ionic liquid 64b is cast on a flat surface so as to form a flat film. Then, for example, the solvent is volatilized at a temperature of about 60 ° C. As a result, the first electrode layer 61 is formed.

次に、第１電極層６１の上に、混合体６４を含む液体をキャストし、平坦な膜状となるようにする。本実施形態では、第１電極層６１の上に、ポリマー６４ａおよびイオン液体６４ｂの混合体６４中に添加剤６３ａを混合した液体をキャストする。そして、例えば６０℃程度の温度で、第１電極層６１の上にキャストされた液体の溶媒を揮発させる。これにより、第１電極層６１と電解質層６３が積層された構造が形成される。 Next, a liquid containing the mixture 64 is cast on the first electrode layer 61 so as to form a flat film. In the present embodiment, a liquid in which the additive 63a is mixed in a mixture 64 of the polymer 64a and the ionic liquid 64b is cast on the first electrode layer 61. Then, for example, at a temperature of about 60 ° C., the liquid solvent cast on the first electrode layer 61 is volatilized. As a result, a structure in which the first electrode layer 61 and the electrolyte layer 63 are laminated is formed.

このとき、電解質層６３におけるイオン液体６４ｂの体積占有率が４０％以上７０％以下となるように、混合するイオン液体６４ｂの量を調整する。また、ポリマー６４ａと添加剤６３ａとの間にイオン液体６４ｂの移動経路を形成するために、第１電極層６１の上にキャストされた液体を攪拌する。このとき、超音波分散機を用いた攪拌や、長時間の攪拌を行わず、例えば回転式の攪拌機を用いた５分程度の攪拌にとどめ、添加剤６３ａとイオン液体６４ｂとが、例えば顕微鏡観察で識別できる程度に分けられた状態を保つ。 At this time, the amount of the ionic liquid 64b to be mixed is adjusted so that the volume occupancy of the ionic liquid 64b in the electrolyte layer 63 is 40% or more and 70% or less. Further, the liquid cast on the first electrode layer 61 is agitated in order to form a movement path of the ionic liquid 64b between the polymer 64a and the additive 63a. At this time, stirring using an ultrasonic disperser or stirring for a long time is not performed, for example, stirring is limited to about 5 minutes using a rotary stirrer, and the additive 63a and the ionic liquid 64b are observed under a microscope, for example. Keep the state divided to the extent that it can be identified by.

さらに、電解質層６３の上に、ポリマー６４ａおよびイオン液体６４ｂの混合体６４に金属微粒子６２ａを混合した液体をキャストし、平坦な膜状となるようにする。そして、例えば６０℃程度の温度で、電解質層６３の上にキャストされた液体の溶媒を揮発させる。これにより、第１電極層６１と電解質層６３の上に第２電極層６２が積層された構造が形成される。このようにして、高分子アクチュエータ６０が製造される。 Further, a liquid obtained by mixing the metal fine particles 62a with the mixture 64 of the polymer 64a and the ionic liquid 64b is cast on the electrolyte layer 63 so as to form a flat film. Then, for example, at a temperature of about 60 ° C., the liquid solvent cast on the electrolyte layer 63 is volatilized. As a result, a structure in which the second electrode layer 62 is laminated on the first electrode layer 61 and the electrolyte layer 63 is formed. In this way, the polymer actuator 60 is manufactured.

エアミックスドア２７の作動について説明する。エアミックスドア２７では、制御装置４０から配線５６を介して第１電極層６１、第２電極層６２に電圧を印加し、高分子アクチュエータ６０を変形させることで空気通路５２の開度が調整される。 The operation of the air mix door 27 will be described. In the air mix door 27, the opening degree of the air passage 52 is adjusted by applying a voltage from the control device 40 to the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 via the wiring 56 and deforming the polymer actuator 60. NS.

なお、ここでは、第１電極層６１が空気通路５２に対向し、第２電極層６２が壁部５３に対向するように高分子アクチュエータ６０が配置された場合について説明する。 Here, a case where the polymer actuator 60 is arranged so that the first electrode layer 61 faces the air passage 52 and the second electrode layer 62 faces the wall portion 53 will be described.

図３〜図５に示すように、高分子アクチュエータ６０が平坦な形状のとき、空気通路５２は完全な閉状態でも完全な開状態でもなく、少し開いた状態となっている。そして、この状態で第１電極層６１および第２電極層６２に電圧を印加すると、高分子アクチュエータ６０が屈曲し、空気通路５２が閉状態または開状態になる。 As shown in FIGS. 3 to 5, when the polymer actuator 60 has a flat shape, the air passage 52 is neither in a completely closed state nor in a completely open state, but in a slightly open state. When a voltage is applied to the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 in this state, the polymer actuator 60 bends and the air passage 52 is closed or opened.

具体的には、第１電極層６１に対して正電圧を印加すると共に第２電極層６２を接地電位にすると、ポリマー６４ａと添加剤６３ａとの間の隙間を移動経路としてイオン液体６４ｂがマイナス側の第２電極層６２に移動して、金属微粒子６２ａの間に入り込む。 Specifically, when a positive voltage is applied to the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 is set to the ground potential, the ionic liquid 64b becomes negative with the gap between the polymer 64a and the additive 63a as a movement path. It moves to the second electrode layer 62 on the side and enters between the metal fine particles 62a.

イオン液体６４ｂが入り込んだ分、金属微粒子６２ａの間が広がって第２電極層６２が膨張するため、第２電極層６２側が凸形状、第１電極層６１側が凹形状となるように高分子アクチュエータ６０が変形する。なお、後述するように、本実施形態では電気浸透流が発生し、陽イオンおよび陰イオンが第２電極層６２に向かって移動する。 As the ionic liquid 64b enters, the space between the metal fine particles 62a expands and the second electrode layer 62 expands. Therefore, the polymer actuator has a convex shape on the second electrode layer 62 side and a concave shape on the first electrode layer 61 side. 60 is deformed. As will be described later, in this embodiment, an electroosmotic flow is generated, and cations and anions move toward the second electrode layer 62.

このように第１電極層６１および第２電極層６２に電圧を印加して高分子アクチュエータ６０を変形させることで、空気通路５２の開度が小さくなる。そして、高分子アクチュエータ６０に電圧を印加し続けると、図９に示すように、空気通路５２の開口端部を構成する壁部５３および壁部５４に高分子アクチュエータ６０が接触し、空気通路５２が閉状態となる。 By applying a voltage to the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 to deform the polymer actuator 60 in this way, the opening degree of the air passage 52 becomes smaller. Then, when the voltage is continuously applied to the polymer actuator 60, as shown in FIG. 9, the polymer actuator 60 comes into contact with the wall portion 53 and the wall portion 54 constituting the open end portion of the air passage 52, and the polymer actuator 60 comes into contact with the air passage 52. Is closed.

また、第２電極層６２に対して正電圧を印加すると共に第１電極層６１を接地電位にすると、ポリマー６４ａと添加剤６３ａとの間の隙間を移動経路としてイオン液体６４ｂがマイナス側の第１電極層６１に移動して、金属微粒子６１ａの間に入り込む。 Further, when a positive voltage is applied to the second electrode layer 62 and the first electrode layer 61 is set to the ground potential, the ionic liquid 64b is on the negative side with the gap between the polymer 64a and the additive 63a as a movement path. 1 It moves to the electrode layer 61 and enters between the metal fine particles 61a.

イオン液体６４ｂが入り込んだ分、金属微粒子６１ａの間が広がって第１電極層６１が膨張するため、第１電極層６１側が凸形状、第２電極層６２側が凹形状となるように高分子アクチュエータ６０が変形する。 As the ionic liquid 64b enters, the space between the metal fine particles 61a expands and the first electrode layer 61 expands. Therefore, the polymer actuator has a convex shape on the first electrode layer 61 side and a concave shape on the second electrode layer 62 side. 60 is deformed.

このように第１電極層６１および第２電極層６２に電圧を印加して高分子アクチュエータ６０を変形させることで、空気通路５２の開度が大きくなる。そして、高分子アクチュエータ６０が壁部５３に接触するまで電圧を印加し続けると、図１０に示すように、空気通路５２が開状態となる。 By applying a voltage to the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 to deform the polymer actuator 60 in this way, the opening degree of the air passage 52 is increased. Then, when the voltage is continuously applied until the polymer actuator 60 comes into contact with the wall portion 53, the air passage 52 is opened as shown in FIG.

空気通路５２に第２電極層６２が対向し、壁部５３に第１電極層６１が対向するように高分子アクチュエータ６０が配置された場合には、第１電極層６１、第２電極層６２の電位を上記とは逆にすることで、エアミックスドア２７を同様に作動させることができる。 When the polymer actuator 60 is arranged so that the second electrode layer 62 faces the air passage 52 and the first electrode layer 61 faces the wall portion 53, the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 The air mix door 27 can be operated in the same manner by reversing the potential of.

各空気通路５２の開度をこのように調整することにより、ヒータコア２５を通過させる空気量と冷風バイパス通路２６を通過させる空気量の割合を調整し、車室内に吹き出す空気の温度を微調整することができる。 By adjusting the opening degree of each air passage 52 in this way, the ratio of the amount of air passing through the heater core 25 to the amount of air passing through the cold air bypass passage 26 is adjusted, and the temperature of the air blown into the vehicle interior is finely adjusted. be able to.

なお、本実施形態では、陽イオンおよび陰イオンがマイナス側の電極層に向かって移動する電気浸透流によって高分子アクチュエータ６０を駆動する。電気浸透流の発生条件としては、例えば、電解質層６３におけるイオン液体６４ｂの体積占有率が４０％以上７０％以下であること、添加剤６３ａが負に帯電していること、電解質層６３中のイオン液体６４ｂの移動経路の直径が１μｍ以下であること等が挙げられる。 In this embodiment, the polymer actuator 60 is driven by an electroosmotic flow in which cations and anions move toward the negative electrode layer. The conditions for generating the electroosmotic flow include, for example, that the volume occupancy of the ionic liquid 64b in the electrolyte layer 63 is 40% or more and 70% or less, that the additive 63a is negatively charged, and that the ionic liquid 64a is negatively charged. The diameter of the movement path of the ionic liquid 64b is 1 μm or less.

陽イオンがマイナス側の電極層に移動し、陰イオンがプラス側の電極層に移動する電気泳動とは異なり、電気浸透流では、陽イオンと陰イオンの両方がマイナス側の電極層に移動するため、イオン液体６４ｂが移動しても電気的な分布の偏りが生じにくい。そのため、印加電圧を０としても高分子アクチュエータ６０の形状が長時間維持される。例えば、高分子アクチュエータ６０が屈曲した状態であれば、印加電圧を０としても屈曲した形状が維持され、空気通路５２の開閉状態が維持される。したがって、空気通路５２の開度を維持するために高分子アクチュエータ６０に電圧を印加し続ける必要がない。 Unlike electrophoresis, where cations move to the negative electrode layer and anions move to the positive electrode layer, in an electropermeation flow, both cations and anions move to the negative electrode layer. Therefore, even if the ionic liquid 64b moves, the electrical distribution is less likely to be biased. Therefore, the shape of the polymer actuator 60 is maintained for a long time even when the applied voltage is set to 0. For example, if the polymer actuator 60 is in a bent state, the bent shape is maintained even if the applied voltage is 0, and the open / closed state of the air passage 52 is maintained. Therefore, it is not necessary to keep applying the voltage to the polymer actuator 60 in order to maintain the opening degree of the air passage 52.

以上説明したように、本実施形態では、空気通路５２を閉状態にするときと開状態にするときとで、第１電極層６１と第２電極層６２の電位の高低が逆とされて、高分子アクチュエータ６０が逆向きに屈曲する。 As described above, in the present embodiment, the potentials of the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 are reversed between when the air passage 52 is closed and when the air passage 52 is opened. The polymer actuator 60 bends in the opposite direction.

例えば高分子アクチュエータ６０が平坦な状態となることで空気通路５２が開状態になるようにすると、空気通路５２の開閉を繰り返すことで、高分子アクチュエータ６０が片側へ屈曲することと平坦な形状に戻ることとが繰り返される。すると、高分子アクチュエータ６０を屈曲させるときにマイナス側となる片方の電極層に、イオン液体６４ｂが留まりやすくなる。これにより、高分子アクチュエータ６０の形状に癖がつきやすくなる。 For example, when the polymer actuator 60 is in a flat state and the air passage 52 is opened, the polymer actuator 60 is bent to one side and has a flat shape by repeatedly opening and closing the air passage 52. Returning is repeated. Then, the ionic liquid 64b tends to stay on one of the electrode layers on the negative side when the polymer actuator 60 is bent. This makes it easier for the shape of the polymer actuator 60 to become habitual.

これに対して、本実施形態のように高分子アクチュエータ６０を両側に屈曲させて空気通路５２を開閉させることで、高分子アクチュエータ６０の形状に癖がつくことを抑制し、動作寿命を長くすることができる。 On the other hand, by bending the polymer actuator 60 on both sides to open and close the air passage 52 as in the present embodiment, it is possible to suppress the shape of the polymer actuator 60 from becoming habitual and prolong the operating life. be able to.

また、片側のみに屈曲する場合の半分の変位で空気通路５２の開閉が可能なので、変位量の小さい高分子アクチュエータ６０でも開度の調整が可能である。 Further, since the air passage 52 can be opened and closed with half the displacement when bending to only one side, the opening degree can be adjusted even with the polymer actuator 60 having a small displacement amount.

なお、空気通路５２を閉状態にするときと開状態にするときとで、高分子アクチュエータ６０に印加される電圧の絶対値がほぼ等しくなるような角度で、高分子アクチュエータ６０を固定することが望ましい。これにより、高分子アクチュエータ６０の動作寿命をさらに長くすることができる。 The polymer actuator 60 can be fixed at an angle such that the absolute values of the voltages applied to the polymer actuator 60 are substantially equal when the air passage 52 is closed and when the air passage 52 is opened. desirable. As a result, the operating life of the polymer actuator 60 can be further extended.

また、空気通路５２を開状態から閉状態にするとき、および、閉状態から開状態にするときに、第１電極層６１、第２電極層６２に印加する電圧の極性を例えば１ｍｓｅｃ程度の短い時間で反転させると、大きな充放電電流が流れる。充放電電流による高分子アクチュエータ６０の負荷を低減するためには、電圧の極性の反転に、ある程度長い時間、例えば１０ｍｓｅｃ以上の時間をかけることが望ましい。 Further, when the air passage 52 is changed from the open state to the closed state and from the closed state to the open state, the polarity of the voltage applied to the first electrode layer 61 and the second electrode layer 62 is as short as, for example, about 1 msec. When inverted over time, a large charge / discharge current flows. In order to reduce the load on the polymer actuator 60 due to the charge / discharge current, it is desirable to take a certain long time, for example, 10 msec or more, for reversing the polarity of the voltage.

高分子アクチュエータ６０の変位の大きさ、および、空気通路５２の開度は、各電極層に印加する電圧の大きさと、電圧を印加する時間の長さによって決めることができる。印加電圧を大きくするほど、変位、変位速度、発生力を大きくすることができるが、印加電圧があまりに大きいとイオン液体が電気分解されるおそれがあるため、例えば印加電圧を２０Ｖ以下とすることが好ましい。 The magnitude of the displacement of the polymer actuator 60 and the opening degree of the air passage 52 can be determined by the magnitude of the voltage applied to each electrode layer and the length of time for applying the voltage. The larger the applied voltage, the larger the displacement, displacement speed, and generated force. However, if the applied voltage is too large, the ionic liquid may be electrolyzed. Therefore, for example, the applied voltage may be set to 20 V or less. preferable.

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してエアミックスドア２７の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Second Embodiment)
The second embodiment will be described. This embodiment is a modification of the configuration of the air mix door 27 with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those of the first embodiment. Therefore, only the parts different from the first embodiment will be described.

図１１、図１２に示すように、本実施形態では壁部５４が略半円状とされており、各空気通路５２の両側に凹部５５が形成されている。そして、両側の凹部５５に高分子アクチュエータ６０が差し込まれ、空気通路５２は、２つの壁部５４と２つの高分子アクチュエータ６０とによって囲まれた通路とされている。 As shown in FIGS. 11 and 12, in the present embodiment, the wall portion 54 has a substantially semicircular shape, and recesses 55 are formed on both sides of each air passage 52. The polymer actuators 60 are inserted into the recesses 55 on both sides, and the air passage 52 is a passage surrounded by the two wall portions 54 and the two polymer actuators 60.

そして、２つの高分子アクチュエータ６０の第１電極層６１に対して正電圧を印加すると共に第２電極層６２を接地電位にすることで、図１３に示すように、２つの高分子アクチュエータ６０と２つの壁部５４とによって空気通路５２が閉じられる。また、２つの高分子アクチュエータ６０の第２電極層６２に対して正電圧を印加すると共に第１電極層６１を接地電位にすることで、図１４に示すように、空気通路５２が開状態となる。 Then, by applying a positive voltage to the first electrode layer 61 of the two polymer actuators 60 and setting the second electrode layer 62 to the ground potential, as shown in FIG. 13, the two polymer actuators 60 and the two polymer actuators 60 The air passage 52 is closed by the two wall portions 54. Further, by applying a positive voltage to the second electrode layer 62 of the two polymer actuators 60 and setting the first electrode layer 61 to the ground potential, the air passage 52 is opened as shown in FIG. Become.

なお、図１１、図１２に示すように、本実施形態では、空気通路５２の両側に配置された２つの壁部５４は、梁状の連結部５７によって連結されている。そして、空気通路５２を閉状態にするとき、２つの高分子アクチュエータ６０の変形は壁部５４および連結部５７によって制限される。 As shown in FIGS. 11 and 12, in the present embodiment, the two wall portions 54 arranged on both sides of the air passage 52 are connected by a beam-shaped connecting portion 57. Then, when the air passage 52 is closed, the deformation of the two polymer actuators 60 is limited by the wall portion 54 and the connecting portion 57.

このように各空気通路５２に対して２つの高分子アクチュエータ６０を配置した場合にも、高分子アクチュエータ６０を両側に屈曲させて空気通路５２を開閉させることで、高分子アクチュエータ６０の形状に癖がつくことを抑制し、動作寿命を長くすることができる。 Even when two polymer actuators 60 are arranged for each air passage 52 in this way, the shape of the polymer actuator 60 is habitual by bending the polymer actuator 60 on both sides to open and close the air passage 52. It is possible to suppress the sticking and extend the operating life.

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した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した範囲内において適宜変更が可能である。 (Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified within the scope of the claims.

例えば、上記第１実施形態において、１つの高分子アクチュエータ６０で複数の空気通路５２の開度を調整するようにしてもよい。また、上記第２実施形態において、隣り合う２つの高分子アクチュエータ６０の間に壁部５３を配置してもよい。 For example, in the first embodiment, the opening degree of the plurality of air passages 52 may be adjusted by one polymer actuator 60. Further, in the second embodiment, the wall portion 53 may be arranged between two adjacent polymer actuators 60.

また、高分子アクチュエータ６０を電気泳動によって変形させてもよい。 Further, the polymer actuator 60 may be deformed by electrophoresis.

また、デフロスタドア２８１、フェイスドア２８２、フットドア２８３に本発明の通路開閉装置を適用し、高分子アクチュエータ６０の変形により、デフロスタ開口２１１、フェイス開口２１２、フット開口２１３から吹き出す空調風の流量を調整してもよい。 Further, the passage opening / closing device of the present invention is applied to the defroster door 281, the face door 282, and the foot door 283, and the flow rate of the air conditioning air blown from the defroster opening 211, the face opening 212, and the foot opening 213 is adjusted by deforming the polymer actuator 60. You may.

また、上記第１実施形態では車両の窓ガラスや乗員に向けて空調風を吹き出す空調装置について説明したが、他の装置に本発明を適用してもよい。例えば、電気自動車のバッテリーの環境温度を制御する空冷式の熱交換器において冷風量を調節する装置等に本発明を適用してもよい。 Further, in the first embodiment, the air-conditioning device that blows air-conditioning air toward the window glass of the vehicle and the occupants has been described, but the present invention may be applied to other devices. For example, the present invention may be applied to a device for adjusting the amount of cold air in an air-cooled heat exchanger that controls the environmental temperature of a battery of an electric vehicle.

５０枠体
５２空気通路
６０高分子アクチュエータ 50 Frame 52 Air passage 60 Polymer actuator

Claims

It is a passage opening and closing device
A frame body (50) in which a plurality of air passages (52) are arranged in the first direction, and
A plate-shaped polymer actuator (60) fixed to the frame and bent by applying a voltage to adjust the opening degree of the air passage is provided.
The frame has walls (53, 54) surrounding the air passage.
The wall portion has a plurality of first wall portions (53) arranged in the first direction and a plurality of second wall portions (54) arranged in a second direction orthogonal to the first direction.
The second wall portion is formed in a fan shape so as to increase from one of the pair of first wall portions surrounding the air passage toward the other.
One of the pair of first wall portions is formed higher than the second wall portion.
The polymer actuator is bent from the initial state to the open side, which is one side, by applying a voltage while setting the air passage in an intermediate state between the fully open state and the fully closed state in the initial state having a flat shape. in Rukoto fixed at an angle opening of the air passage is changed in any of the case where the bending to which is the other side close side, is the one abuts flexing of the pair of the first wall portion A passage opening / closing device provided so as to limit the air passage to a fully open state while contacting the second wall portion to limit bending and to make the air passage fully closed.

The passage opening / closing according to claim 1, wherein the polymer actuator is configured to be bent by an electroosmotic flow in which both internal cations and anions move to the negative electrode layer when a voltage is applied. Device.

The polymer actuator
It includes an electrolyte layer (63) and two electrode layers (61, 62) sandwiching the electrolyte layer.
A positive voltage is applied to one of the two electrode layers and the other electrode layer is used as a ground potential to bend to one side, and the other electrode layer is used as a ground potential and the same. The passage opening / closing device according to claim 1 or 2, wherein a positive voltage is applied to the other electrode layer and the air passage is bent to the other side to open / close the air passage.

When the air passage is changed from the open state to the closed state and when the air passage is changed from the closed state to the open state, the polarity of the voltage applied to the two electrode layers is reversed over a period of 10 msec or more. The passage opening / closing device according to claim 3.

Claim that the absolute value of the voltage applied to the polymer actuator when the air passage is opened is equal to the absolute value of the voltage applied to the polymer actuator when the air passage is closed. The passage opening / closing device according to any one of 1 to 4.

The frame body is provided with a recess (55) for inserting the polymer actuator.
The passage opening / closing according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymer actuator is inserted into the recess and is fixed to the frame by elastically pushing the frame from the inside of the recess. Device.

One or more of the polymer actuator is arranged on one of said air passage,
The passage opening / closing device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the opening degree of the plurality of air passages is individually adjusted.