JPH0953610A - 電気粘性流体の制御方法 - Google Patents
電気粘性流体の制御方法Info
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Abstract
電極を交互に配列した集合体電極とそれに対向する絶縁
性基板の間隙に電気粘性流体を介在させ、該電極に電界
を印加することにより該流体のレオロジ−的性質を、変
化させる流体制御方法。 【効果】 電極間の接触や接近による短絡や放電の問題
なく、低電圧の印加で安定して電気粘性流体のレオロジ
−的特性を変化させる制御方法であって、特にマイクロ
マシン等の小型、超小型のアクチュエ−タやポンプの潤
滑制御等に極めて好適に利用であり。
Description
性の新規な制御方法に関するものであり、従来の制御方
法が適用される振動吸収、トルク伝達、ロボット制御等
の用途だけでなく、特にマイクロマシン等の小型あるい
は超小型のアクチュエータやポンプの潤滑制御等に極め
て好適に使用される。
りその粘性を制御することができるものである。この流
体に電界を印加する方法としては、従来、対向する一対
の電極間隙に電気粘性流体を介在させる方法が用いられ
てきた。
の変化は電界強度に依存し、実用上の有効な粘性変化を
得るには一般に数kV/mm程度の高電界強度の印加が
必要である。従って、できるだけ低電圧の印加で作動さ
せるためには、電極間隙を出来るだけ狭くする必要があ
る。
は、電極間隙を狭くすると加工精度上対向電極が一部で
接近し過ぎて放電したり、接触して短絡したりする問題
点があり、狭くすること、即ち、低電圧で作動させるこ
とは非常に困難であった。このような放電や短絡を防止
するため、電極表面を薄い絶縁性物質の被膜で被覆する
方法や電極間に絶縁性の多孔膜等のスペ−サ−を介在さ
せる方法、等が提案されているが、電気粘性効果が大き
く低下するという問題があった。
接近による短絡や放電の問題がなく、低電圧の印加で安
定して電気粘性流体のレオロジ−的特性を変化させる制
御方法を提供するものである。即ち、絶縁性物質からな
る間隙を挟んで正負の電極を交互に配列した集合体電極
とそれに対向する絶縁性基板の間隙に電気粘性流体を介
在させ、該電極に電界を印加することにより該流体のレ
オロジ−的性質を、変化させる流体制御方法である。
負の電極が同一平面上あるいは同一円筒面上に絶縁性物
質からなる間隙を挟んで交互に配列されたものであり、
各電極の形状は短冊状、櫛型状、あるいは波状であって
もよく、集合体電極が円盤型であれば同心円状であって
もよい。電極は銅、ニッケル、金等の金属あるいは酸化
スズ、酸化インジュ−ム等の導電性金属化合物、黒鉛、
ポリピロ−ル、ポリアニリン等の導電性ポリマ−、等の
導電性物質を合成樹脂、ガラス、セラミックス、金属酸
化物等の電気絶縁性物質の基板上に間隔を置いて形成さ
れる。電極および間隙の幅は、共に狭い方が好ましく、
一般的には5mm以下で数μm以上であり、間隙は狭く
数mm以下であることが電気粘性流体のレオロジ−的性
質を低電圧の印加で変化させる上で好ましい。また電極
の間隙は一般には一定の幅に設定されるが、目的に応じ
て変化させてもよい。電極および上記間隙の長さは電極
間に有効な電界がかかる限り長さには制限はない。電極
の形成は埋め込み、蒸着、メッキ、塗布、等の方法によ
って形成される。特異な例として金属電極を空隙(電気
粘性流体で充満される)を介して交互に配列した集合体
電極も使用することができる。
体電極と対応した形状をなし、正負の電極の間隙形成に
用いられる材料と同様に合成樹脂、ガラス、セラミック
ス、金属酸化物等の電気絶縁性物質が用いられる。ま
た、表面を絶縁性物質で被覆した金属等の導電性物質を
用いることも可能である。更に、基板表面に強誘電性物
質や電気粘性流体に使われている誘電体粒子を被覆する
ことも電気粘性効果を高める上で好ましい。電極とこの
絶縁性基板の間隙は、広過ぎると電極に高電界を印加し
ても変化する電気粘性流体のレオロジ−的性質の効果を
有効に利用することが難しい。好ましい間隙としては電
極間隙と同等あるいはそれ以下である。
界を印加した際にその粘性が瞬間的且つ大きく、可逆的
に変化する流体であり、誘電体粒子を絶縁油に分散させ
た分散系と粒子を用いない均一系とに大別される。前者
に用いられる粒子としては、イオン分極可能な水、酸、
アルカリあるいは有機電解質等を含んだ、シリカやゼオ
ライト等の無機粒子系、あるいはイオン交換樹脂やセル
ロ−ス等の有機粒子、水を含まずイオン分極よりは電子
分極を生じ易い炭素やポリアニリン、金属フタロシアニ
ン等の半導体粒子、表面に絶縁性薄膜を被覆した金属粒
子や導電ポリマ−性粒子、その他、異方導電性や非線形
光学特性をもつ材料からなる粒子、等が挙げられる。ま
た、後者の均一系としては、液晶性、粘度異方性、両親
媒性、強誘電性、高双極子能率等をもつ物質あるいはそ
の溶液が挙げられ、中でも液晶、特に高分子液晶が好ま
しいものとして挙げられる。前者の分散系は一般に電界
印加時に剪断応力が剪断速度によらず大略一定である、
いわゆるビンガム流動を示す。一方、後者の均一系は一
般に剪断応力が剪断速度に比例する、いわゆるニュート
ン流動を示す。本発明にはいずれの流体をも使用するこ
とができる。
オロジ−的性質とは、粘性、弾性、変形等の性質であ
り、これらが電界の印加により変化することは既に知ら
れている。本発明により制御される電気粘性流体のレオ
ロジ−的性質の変化は、集合体電極とそれに対向する絶
縁性基板の電気粘性流体に剪断をかけた際の剪断応力、
電気粘性流体に圧力をかけ流動させた際の流動抵抗、集
合体電極あるいは絶縁性基板を押し広げあるいは引き縮
める圧縮応力、等として利用される。従来の電気粘性流
体が適応される振動吸収やトルク伝達、ロボット運動制
御、等のアクチュエ−タ−に利用されるのみならず、マ
イクロマシン等の小型あるいは超小型のアクチュエ−タ
−やポンプの潤滑制御等に極めて好適に利用される。。
以下、実施例をもって本発明を更に具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例により何ら限定されるもので
はない。
板(絶縁性物質)1に蒸着法で酸化インジュ−ム(IT
O)を0.1μmの厚みに部分蒸着し、正負の電極2お
よび3を交互に配列した櫛形電極板4(集合体電極、図
1にその部分拡大図を示す)を形成した。電極幅は1.
0mmであり、電極間隙は0.5mmである。対向する
絶縁性基板5としては中央部に約50gの鉄製の立方体
の重り6が貼り付けられた4cm角の無地のガラス板を
用いた。図2に示す如く、水平貨台7の上に置いた電極
板4の上に、電極板4と絶縁性基板5の間隙(0.50
mm)を保持するスペ−サ−として約20個の架橋ポリ
スチレン製の真球状粒子(直径0.50mm)を均一に
分散させた下記の電気粘性流体8を垂らし、その上に重
りを乗せた絶縁性基板5を重ねた。
と、約25度で絶縁性基板4は滑り始めたが、400ボ
ルトの直流電圧を印加すると60度傾けてやっと徐々に
滑り始めた。使用した電気粘性流体は、イオン交換樹脂
粒子〔三菱化成(株)、MCIゲル・K08P、Na
型、粒径約3μm、含水率6wt%〕をシリコ−ン油
(20cst)に粒子濃度30容量%で分散させて得た
ものである。なお、上記電気粘性流体8の代わりに媒体
に用いたシリコ−ン油(20cst)のみを介在させた
ものでは400ボルトの電圧を印加しても15度傾ける
だけで滑り始めた。
間隙1mmの正負の電極2および3が回転軸方向に交互
に配列してなる集合体電極4(図4に部分拡大図を示
す)が形成された内円筒9(直径39.8mm、ポリア
ミド樹脂製、固定のトルク計10に接続)、内面がポリ
イミドの薄膜で被覆され電気絶縁性を付与した外円筒1
1(内部直径40.0mm、モ−タ12に接続されて回
転)からなり、図3に示すような2重円筒型の回転粘度
計を用いて、電圧印加による電気粘性流体8の粘性変化
を測定した。電気粘性流体8としては実施例1の粒子分
散系流体(スペ−サ−の真球状粒子は添加せず)および
液晶シリコ−ンからなる均一系の電気粘性流体〔旭化成
(株)、試作サンプルAD01、下記化学式(1)に示
す分子構造の化合物をジメチルシリコ−ンで1.5倍に
希釈したもの〕を使用し、200ボルトの直流電圧を印
加し、100S-1の剪断速度で測定した。その結果を表
1に示す。有効電極面積が少ない分だけ、見かけ上の粘
性変化は小さいが、内外筒の間隙が0.1mmという狭
い状態でもスペ−サ−がなくとも、従来の対向電極方式
で懸念された電極間の接触や絶縁破壊といった問題を起
こさず安定した粘性制御が可能となった。
んで正負の電極を交互に配列した集合体電極とそれに対
向する絶縁性基板との間隙に電気粘性流体を介在させ、
該電極に電界を印加することにより該流体のレオロジ−
的性質を変化させる流体制御方法であり、そのため電極
間の接触や接近による短絡や放電の問題なく、低電圧の
印加で安定して電気粘性流体のレオロジ−的特性を変化
させることができ、特にマイクロマシン等の小型あるい
は超小型のアクチュエータやポンプの潤滑制御等に極め
て好適に利用できる。
る。
の積層状態を示す図である。
る。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 絶縁性物質からなる間隙を挟んで正負の
電極を交互に配列した集合体電極とそれに対向する絶縁
性基板の間隙に電気粘性流体を介在させ、該電極に電界
を印加することにより該流体のレオロジ−的性質を変化
させることを特徴とする電気粘性流体制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23211495A JP3915026B2 (ja) | 1995-08-18 | 1995-08-18 | 電気粘性流体の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23211495A JP3915026B2 (ja) | 1995-08-18 | 1995-08-18 | 電気粘性流体の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0953610A true JPH0953610A (ja) | 1997-02-25 |
JP3915026B2 JP3915026B2 (ja) | 2007-05-16 |
Family
ID=16934232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23211495A Expired - Fee Related JP3915026B2 (ja) | 1995-08-18 | 1995-08-18 | 電気粘性流体の制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3915026B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009174565A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Er Tec:Kk | Er流体の制御方法 |
JP2014092257A (ja) * | 2012-11-06 | 2014-05-19 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | Er流体の制御方法と制御装置 |
US9052724B2 (en) | 2012-08-07 | 2015-06-09 | International Business Machines Corporation | Electro-rheological micro-channel anisotropic cooled integrated circuits and methods thereof |
KR20160133534A (ko) * | 2014-03-14 | 2016-11-22 | 메르크 파텐트 게엠베하 | 전기-유변학적 유체 및 촉각 장치 |
-
1995
- 1995-08-18 JP JP23211495A patent/JP3915026B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009174565A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Er Tec:Kk | Er流体の制御方法 |
US9052724B2 (en) | 2012-08-07 | 2015-06-09 | International Business Machines Corporation | Electro-rheological micro-channel anisotropic cooled integrated circuits and methods thereof |
JP2014092257A (ja) * | 2012-11-06 | 2014-05-19 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | Er流体の制御方法と制御装置 |
KR20160133534A (ko) * | 2014-03-14 | 2016-11-22 | 메르크 파텐트 게엠베하 | 전기-유변학적 유체 및 촉각 장치 |
JP2017513160A (ja) * | 2014-03-14 | 2017-05-25 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングMerck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung | 電気粘性流体および触覚デバイス |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3915026B2 (ja) | 2007-05-16 |
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