JPH11230023A - Liquid crystal-system power generator - Google Patents

Liquid crystal-system power generator

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Publication number
JPH11230023A
JPH11230023A JP4297498A JP4297498A JPH11230023A JP H11230023 A JPH11230023 A JP H11230023A JP 4297498 A JP4297498 A JP 4297498A JP 4297498 A JP4297498 A JP 4297498A JP H11230023 A JPH11230023 A JP H11230023A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
electrode
conductive shaft
cell
voltage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4297498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Okubo
秀一 大久保
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Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Japan Energy Corp filed Critical Japan Energy Corp
Priority to JP4297498A priority Critical patent/JPH11230023A/en
Publication of JPH11230023A publication Critical patent/JPH11230023A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate the directly output and doubled linear/rotational output by widening the field of application of a liquid crystal-system power generator. SOLUTION: A liquid crystal-system power generator is provided with a cylindrical cell 1 in which a liquid crystals is filed and an electrode 2 is formed on a part of the inner surface, a conductive shaft 3 as an electrode penetrating the center of the cell, a means 5 for superposing the shaft 3, a voltage applying means 4 for applying voltage between a cell electrode and a conductive shaft electrode and generating convex vortexes S along the longitudinal direction of the conductive shaft, and a means for switching the polarity of the voltage applying means 4. The output can be doubled by providing a plurality of cells in line across a spacer. A plurality of cylindrical cells are arranged into a ring shape, an annular conductive shaft is provided through it, and therefore, the rotational motion can be taken out.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セル電極間に封入
した液晶に電界を印加するに際して発生する対流うずを
エネルギー源とする液晶系動力発生装置に関するもので
ある。本発明動力発生装置は、マイクロマシン用の超小
型動力発生装置として適する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal power generator using convection vortices generated when an electric field is applied to a liquid crystal sealed between cell electrodes as an energy source. The power generator of the present invention is suitable as a micro power generator for a micro machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、回転系駆動源としては周知の電磁
式モーターや超音波モーターなどが実用化されてきた。
これらは電磁石、誘電体振動子を使用して回転動力を発
生するものである。
2. Description of the Related Art Heretofore, well-known electromagnetic motors and ultrasonic motors have been put into practical use as rotary system driving sources.
These generate rotary power using an electromagnet and a dielectric vibrator.

【0003】最近、機械加工、医療、精密計測、電子デ
バイス、光学デバイス等の分野においてマイクロマシン
と呼ばれる超小型の機構が要求されるようになり、こう
したマイクロマシンに対しては従来からの駆動源では対
応が限界となりつつある。即ち、従来からの駆動源で
は、小型化自体が限界であり、加えて慣性に対する動力
伝達制御問題、潤滑問題等を解決する必要がある。
Recently, in the fields of machining, medical treatment, precision measurement, electronic devices, optical devices, and the like, ultra-small mechanisms called micromachines have been required, and conventional drive sources can handle such micromachines. Is becoming the limit. That is, in a conventional drive source, miniaturization itself is the limit, and it is necessary to solve a power transmission control problem with respect to inertia, a lubrication problem, and the like.

【0004】こうした要求にこたえるマイクロマシン用
の超小型動力発生装置として、本件出願人は、先に、誘
電性液体、代表的には液晶に電界を印加するに際して発
生する対流うずをエネルギー源とする動力発生装置の開
発に成功した(特許番号第2617413号)。この装
置は、対向する平行な側面に形成した平行電極間に誘電
性液体を充満させた密閉セルと、該電極間への電圧印加
に際して対流うずを起こす領域のうず中心に配置される
回転子と、該回転子の回転エネルギーを取り出す手段
と、平行電極間に電圧を印加する電圧印加手段とを具備
することを特徴とするものである。
As a micro power generation device for a micro machine which meets such a demand, the present applicant has previously disclosed a power source using a convection vortex generated when an electric field is applied to a dielectric liquid, typically a liquid crystal. The generator has been successfully developed (Patent No. 2617413). This device comprises a sealed cell filled with a dielectric liquid between parallel electrodes formed on opposing parallel side surfaces, and a rotor arranged at the center of the vortex in a region where convection occurs when voltage is applied between the electrodes. And means for extracting the rotational energy of the rotor and voltage applying means for applying a voltage between the parallel electrodes.

【0005】図4は、誘電性液体として液晶を使用した
上記動力発生装置の原理を示す説明図である。パイレッ
クスガラスのようなガラスにより4側辺を密閉された液
晶Lを充満したセル1には、一対の対面する平行な
(+)電極2及び(−)電極3が配置されている。これ
ら電極間には電源4より電界が印加される。こうした状
態で(+)電極2及び(−)電極3間に電界を印加する
と、(−)に帯電した液晶粒子が(+)極に移動して電
荷がなくなった後、次々と移動してくる(−)に帯電し
た液晶粒子に押進せしめられて、電極端を中心として矢
印で示すような一対の対流うずが発生する。対流うずの
中心に回転子を配置することにより、対流うずの回転方
向に回転子シャフトが回転し、その対流エネルギーを動
力として取り出すことができる。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the principle of the above-described power generation device using liquid crystal as a dielectric liquid. A pair of facing parallel (+) electrodes 2 and (-) electrodes 3 are arranged in a cell 1 filled with liquid crystal L whose four sides are sealed by glass such as Pyrex glass. An electric field is applied between these electrodes by a power supply 4. When an electric field is applied between the (+) electrode 2 and the (-) electrode 3 in such a state, the (-) charged liquid crystal particles move to the (+) pole and lose their charge, and then move one after another. The liquid crystal particles charged in (−) are pushed to generate a pair of convection vortices as indicated by arrows around the electrode ends. By disposing the rotor at the center of the convection vortex, the rotor shaft rotates in the direction of rotation of the convection vortex, and the convection energy can be taken out as power.

【0006】図5は、対流うずの中心に回転子を配置し
た動力発生装置の具体例の斜視図である。セル1内の一
対の対流うず発生領域に一対の回転子5がそれぞれ配置
されている。回転子は例えば、出力軸6を有するものと
され、セルの上下面で適宜の手段で支承されている。セ
ルは例えば次のような寸法を有するものとして作成する
ことができる:電極間距離d:約1mm、対流巾a:約
1mm弱、セル長辺l:約20mm、セル高さh:約3
0mm。
FIG. 5 is a perspective view of a specific example of a power generator in which a rotor is arranged at the center of a convection vortex. A pair of rotors 5 are respectively arranged in a pair of convection vortex generation regions in the cell 1. The rotor has, for example, an output shaft 6 and is supported by appropriate means on the upper and lower surfaces of the cell. The cell can be made, for example, as having the following dimensions: distance d between electrodes: about 1 mm, convection width a: less than about 1 mm, cell long side l: about 20 mm, cell height h: about 3
0 mm.

【0007】この超小型動力発生装置は、小型光学素子
や半導体ウエハ等の微細加工目的の駆動源として威力を
発揮する。印加する電圧の大きさをコントロールするこ
とにより発生トルクを容易に調整することができる。回
転子へのトルク伝達は、液晶と回転子間の摩擦により達
成されるので、原理的にスリップクラッチの機能を有し
ており、従来の装置のように特別なクラッチを設けずと
も慣性問題を排除することができ、また液晶自体の潤滑
能力によりの潤滑問題も解決されるという優れた機能を
発揮する。
[0007] This microminiature power generation device is effective as a drive source for the purpose of micromachining small optical elements and semiconductor wafers. By controlling the magnitude of the applied voltage, the generated torque can be easily adjusted. Since torque transmission to the rotor is achieved by friction between the liquid crystal and the rotor, it has the function of a slip clutch in principle, eliminating the problem of inertia without providing a special clutch unlike conventional devices. An excellent function of eliminating the problem of lubrication due to the lubrication ability of the liquid crystal itself can be eliminated.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記装置は、印加電圧
を増加すると回転数は増加し、液晶の種類により異なる
が、Sm* 相スメクティック液晶((株)ジャパンエ
ナジー製商品名MICO806、密度:0.9g/cm
3 、粘度:0.5Pa・S)を使用して最大60rpm
の回転数及び15×10-5N・mmのトルクを実現し、
またネマティック液晶(メルク社製ZLI−4446、
密度:0.9g/cm3 、粘度:0.05Pa・S)を
使用して最大100rpmの回転数及び2.5×10-5
N・mmのトルクを実現することができた。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the apparatus, the rotational speed to increase the applied voltage increases may vary depending on the type of the liquid crystal, S m C * phase smectic liquid crystal (Japan Energy Corporation trade name MICO806, density : 0.9 g / cm
3 , maximum 60 rpm using viscosity: 0.5 Pa · S)
And a torque of 15 × 10 −5 N · mm.
Nematic liquid crystal (ZLI-4446 manufactured by Merck,
(Density: 0.9 g / cm 3 , viscosity: 0.05 Pa · S) and a maximum rotation speed of 100 rpm and 2.5 × 10 −5.
A torque of N · mm was realized.

【0009】上述した液晶系超小型動力発生装置におい
ては、対流うずの回転方向にその中心に置かれた回転子
シャフトが回転し、その対流エネルギーを回転動力とし
て取り出すものであった。一方で、回転出力ではなく、
直線往復動(直動という)出力を取りだすことができれ
ば、マイクロマシンとしての有用性も広がる。また、少
しでも大きな直動量/トルクを発生させることが所望さ
れる。云うまでもなく、発生直動量/トルクが高いほ
ど、超小型であるだけに、その動力発生装置としての価
値は高まる。本発明の課題は、上述した液晶系超小型動
力発生装置の応用分野を広げ、直動出力及び倍増された
直線/回転出力を発生することのできる液晶系超小型動
力発生装置を提供することである。
In the above-mentioned liquid crystal microminiature power generation device, the rotor shaft placed at the center of the convection vortex rotates in the direction of rotation, and the convection energy is taken out as rotational power. On the other hand, instead of rotational output,
If linear reciprocating (direct motion) output can be obtained, its usefulness as a micromachine will also expand. It is also desired to generate a large amount of linear motion / torque. Needless to say, the higher the amount of generated linear motion / torque, the greater the value as a power generating device because of its very small size. An object of the present invention is to broaden the field of application of the above-mentioned liquid crystal micro power generator, and to provide a liquid crystal micro power generator capable of generating a linear motion output and a doubled linear / rotary output. is there.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記液晶系超小型動力発
生装置は、平行電極端を中心として発生する対流うずの
うず中心に回転子シャフトを配置し、うず回転方向に回
転子シャフトを回転させるものであった。本発明者は、
こうした平行電極に替えて、液晶を封入しそして電極を
内面の一部に形成した筒状のセルにおいて、中央を貫通
する導電性シャフトを電極として、セル内面電極と導電
性シャフト電極との間に電界を適用することにより導電
性シャフト長手方向に沿う対流うずを発生させることが
でき、適宜電極を切り替えることにより導電性シャフト
を直動させることができることを想到した。
In the above liquid crystal micro power generator, the rotor shaft is arranged at the center of the vortex of convection generated around the parallel electrode end, and the rotor shaft is rotated in the vortex rotation direction. Was something. The inventor has
Instead of such a parallel electrode, in a cylindrical cell in which liquid crystal is sealed and the electrode is formed on a part of the inner surface, a conductive shaft passing through the center is used as an electrode, and between the inner electrode of the cell and the conductive shaft electrode. By applying an electric field, a convection vortex along the longitudinal direction of the conductive shaft can be generated, and the conductive shaft can be moved directly by switching the electrodes appropriately.

【0011】かくして、本発明は、液晶を封入しそして
電極を内面の一部に形成した筒状のセルと、該セル中央
を貫通する、電極としての導電性シャフトと、該シャフ
トを支承する手段と、前記セル電極と導電性シャフト電
極との間に電圧を印加して該導電性シャフトの長手方向
に沿う対流うずを発生させる電圧印加手段と、該電圧印
加手段の極性を切り替える手段とを具備することを特徴
とする液晶系動力発生装置を提供する。
Thus, the present invention provides a cylindrical cell in which liquid crystal is sealed and an electrode is formed on a part of the inner surface, a conductive shaft as an electrode penetrating the center of the cell, and means for supporting the shaft. A voltage applying means for applying a voltage between the cell electrode and the conductive shaft electrode to generate a convection vortex along the longitudinal direction of the conductive shaft, and a means for switching the polarity of the voltage applying means. And a liquid crystal power generation device characterized in that:

【0012】上述したセルを複数個スペーサを挟んで直
列に設けることによりその出力を倍増することができ
る。この観点から、本発明はまた、スペーサを挟んで直
列に設けられる、液晶を封入しそして電極を内面の一部
に形成した、複数の筒状セルと、該複数のセル及びスペ
ーサ全体の中央を貫通する、電極としての導電性シャフ
トと、該シャフトを支承する手段と、前記複数のセルの
各々のセル電極と導電性シャフト電極との間に電圧を印
加して、各セルにおいて該導電性シャフトの長手方向に
沿う対流うずを発生させる電圧印加手段と、該電圧印加
手段の極性を切り替える手段とを具備することを特徴と
する液晶系動力発生装置を提供する。
The output can be doubled by providing the above-mentioned cells in series with a plurality of spacers interposed therebetween. In this respect, the present invention also relates to a plurality of cylindrical cells, which are provided in series with a spacer interposed therebetween, enclose liquid crystal and form electrodes on a part of the inner surface, and the center of the plurality of cells and the entire spacer. Penetrating, a conductive shaft as an electrode, means for supporting the shaft, and applying a voltage between the cell electrode and the conductive shaft electrode of each of the plurality of cells, so that the conductive shaft is A voltage applying means for generating a convection vortex along the longitudinal direction of the liquid crystal device, and means for switching the polarity of the voltage applying means.

【0013】上述した複数の筒状セルをリング状に並
べ、それらを通して円環状の導電性シャフトを設けるこ
とにより回転運動を取り出すことができる。この観点か
ら、本発明はまた、液晶を封入しそして電極を内面の一
部に形成しそして円弧状に形成された、複数の筒状セル
を全体として一つの円を形成するようにリング状に配列
したセル配列体と、該セル配列体を貫通して設けられ
る、電極としての円環状の導電性シャフトと、該導電性
シャフトの露出部分に連結される該導電性シャフトの回
転エネルギーを取り出す手段と、前記複数のセルの各々
のセル電極と導電性シャフト電極との間に電圧を印加し
て、各セルにおいて該導電性シャフトの周囲方向に沿う
対流うずを発生させる電圧印加手段と、該電圧印加手段
の極性を切り替える手段とを具備することを特徴とする
液晶系動力発生装置を提供する。
By arranging the plurality of cylindrical cells described above in a ring shape and providing an annular conductive shaft therethrough, it is possible to extract rotational movement. In this regard, the present invention also provides a liquid crystal encapsulation and an electrode formed on a portion of the inner surface and a plurality of cylindrical cells formed in an arc shape in a ring to form a circle as a whole. An array of cell arrays, an annular conductive shaft as an electrode provided through the cell array, and means for extracting rotational energy of the conductive shaft connected to an exposed portion of the conductive shaft. Voltage applying means for applying a voltage between each cell electrode of the plurality of cells and a conductive shaft electrode to generate a convection vortex along a circumferential direction of the conductive shaft in each cell; Means for switching the polarity of the application means.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の液晶系動力発生装置は、
図1に示すように、液晶Lを封入した円筒状のセル1に
おいて、内面の一部に電極2を形成し、その中央を貫通
する導電性シャフト3を電極として、セル内面電極と導
電性シャフト電極との間に電源4により電界を適用する
ことにより導電性シャフト長手方向に沿う対流うずSを
発生させるものである。図面では、導電性シャフト電極
により(−)に帯電した液晶粒子がセル内面電極(+)
極に移動して電荷がなくなった後、次々と移動してくる
(−)に帯電した液晶粒子に押進せしめられて、電極端
でそこを中心とする導電性シャフトの長手方向に沿う対
流うずSが発生する。対流うずSは連続的にしかも一定
の速度でセル内周面に沿って発生する。そのため、液晶
と導電性シャフトとの摩擦力により導電性シャフトは長
手方向に直線移動する。周知の電圧印加手段の極性を切
り替える手段を用いて適宜電極を切り替えることによ
り、導電性シャフト3は反対方向に移動する。導電性シ
ャフトは、例えばセル1の上部及び下部開口部に取り付
けられたシールリング5のようなシャフトをシール兼支
承する手段(下部の支承手段は図示を省略する)により
円滑に直線運動を行えるように支承される。セルは、適
宜、把持もしくは固定設置される。セルは例えば次のよ
うな寸法を有するものとして作成することができる:電
極間距離:約1mm、対流うず直径:約1mm弱、セル
直径:約20mm、セル高さ:約30mm。導電性シャ
フトの先端には、取り付け具6が付設され、そこに、機
械加工、医療、精密計測、電子デバイス、光学デバイス
向けの加工具、センサ等が取り付けられる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A liquid crystal power generator according to the present invention comprises:
As shown in FIG. 1, in a cylindrical cell 1 in which a liquid crystal L is sealed, an electrode 2 is formed on a part of the inner surface, and a conductive shaft 3 penetrating the center thereof is used as an electrode. A convection vortex S is generated along the longitudinal direction of the conductive shaft by applying an electric field between the electrodes and the power source 4. In the drawing, the liquid crystal particles charged to (−) by the conductive shaft electrode are the inner electrode (+) of the cell.
After moving to the pole and the charge disappears, it is pushed by the (-) charged liquid crystal particles which move one after another, and the convection vortex along the longitudinal direction of the conductive shaft centered there at the electrode end. S occurs. The convection vortex S is generated continuously and at a constant speed along the inner peripheral surface of the cell. Therefore, the conductive shaft moves linearly in the longitudinal direction due to the frictional force between the liquid crystal and the conductive shaft. The conductive shaft 3 moves in the opposite direction by appropriately switching the electrodes using a known means for switching the polarity of the voltage applying means. The conductive shaft can be smoothly linearly moved by means for sealing and supporting the shaft such as a seal ring 5 attached to the upper and lower openings of the cell 1 (the lower supporting means is not shown). It is supported by The cell is appropriately held or fixedly installed. The cell can be made, for example, as having the following dimensions: distance between electrodes: about 1 mm, convection vortex diameter: less than about 1 mm, cell diameter: about 20 mm, cell height: about 30 mm. A mounting tool 6 is attached to the tip of the conductive shaft, and processing tools, sensors, and the like for machining, medical care, precision measurement, electronic devices, and optical devices are mounted thereon.

【0015】セルは、図1では円形断面を有するものと
して示したが、これに制限されるものではなく、多角形
断面のものを使用することができる。これらを併せて、
ここでは筒状という。極間距離は0.1mm以上で10
mm以下の範囲をとることができる。その寸法に応じて
対流うず発生領域の寸法も変更することができる。セル
周面はパイレックスガラスのようなガラス製とすること
が好ましいが、その他の材料の使用も可能である。電極
はガラス製のセルが使用される場合にはITOのような
透明電極が使用されるが、金属電極、薄膜電極、バルク
電極いずれをも使用することができる。基板上にITO
その他の薄膜電極をスパッタリングその他の方法により
形成したものを対向させて使用することが好ましい。電
極は、セル長さの内周面の少なくとも一部もしくはその
内周面の少なくとも一部に形成される。
Although the cell is shown in FIG. 1 as having a circular cross section, it is not limited to this, and a cell having a polygonal cross section can be used. Together,
Here, it is called cylindrical. The distance between the poles is 0.1 mm or more and 10
mm or less. The size of the convection vortex generation region can be changed according to the size. The cell peripheral surface is preferably made of glass such as Pyrex glass, but other materials may be used. When a glass cell is used, a transparent electrode such as ITO is used as the electrode, but any of a metal electrode, a thin film electrode, and a bulk electrode can be used. ITO on the substrate
It is preferable that other thin-film electrodes formed by sputtering or other methods are used facing each other. The electrode is formed on at least a part of the inner peripheral surface of the cell length or at least a part of the inner peripheral surface.

【0016】導電性シャフトの表面は、液晶対流の摩擦
力が強いので平滑表面でもよいが、より効率的に出力を
取り出すためには表面粗化、横溝型等の構成をとること
が好ましい。導電性シャフト材料は、軽金属のような導
電性の材料いずれも使用することができるが、ガラス、
セラミック、プラスチックのような非導電性の材料に金
属、ITOのような導電性材料をコーティングしたもの
を使用することが好ましい。
The surface of the conductive shaft may have a smooth surface because the frictional force of the liquid crystal convection is strong. However, in order to more efficiently take out the output, it is preferable to adopt a structure such as surface roughening or a lateral groove type. As the conductive shaft material, any conductive material such as light metal can be used.
It is preferable to use a non-conductive material such as ceramic or plastic coated with a conductive material such as metal or ITO.

【0017】こうして、本発明の超小型動力発生装置
は、小型光学素子や半導体ウエハ等の微細加工目的の駆
動源として威力を発揮する。印加する電圧の大きさをコ
ントロールすることにより発生出力を容易に調整するこ
とができる。導電性シャフトへの出力伝達は、液晶と導
電性シャフト間の摩擦により達成されるので、原理的に
スリップクラッチの機能を有しており、従来の装置のよ
うに特別なクラッチを設けずとも慣性問題を排除するこ
とができる。液晶自体の潤滑能力によりの潤滑問題も解
決される。
As described above, the micro power generating device of the present invention is effective as a driving source for the purpose of fine processing of small optical elements, semiconductor wafers and the like. The generated output can be easily adjusted by controlling the magnitude of the applied voltage. Since power transmission to the conductive shaft is achieved by friction between the liquid crystal and the conductive shaft, it has the function of a slip clutch in principle. Problems can be eliminated. The problem of lubrication due to the lubrication capability of the liquid crystal itself is also solved.

【0018】図2は、上述した液晶系動力発生装置を複
数個スペーサを挟んで直列に設けることによりその出力
を倍増することを目的とする装置である。図2におい
て、液晶を封入しそして電極を内面の一部に形成したセ
ル1が、ここでは3つ、スペーサ7を挟んで直列に配列
されている。電極としての導電性シャフト2が、これら
セル及びスペーサ全体の中央を貫通している。複数のセ
ルの各々のセル電極と導電性シャフト電極との間に電圧
を印加して、各セルにおいて該導電性シャフトの長手方
向に沿う対流うずを発生させる電圧印加手段4が接続さ
れている。図1と同じ原理により、各セルにおいて、対
流うずSが連続的にしかも一定の速度でセル内周面に沿
って発生する。各セルが液晶と導電性シャフトとの摩擦
力により導電性シャフトは長手方向に直線移動し、全体
としてその直線方向出力を倍増する。周知の電圧印加手
段の極性を切り替える手段を用いて適宜電極を切り替え
ることにより、導電性シャフト3は反対方向に移動す
る。
FIG. 2 shows an apparatus for doubling the output by providing a plurality of the above-mentioned liquid crystal power generators in series with a spacer interposed therebetween. In FIG. 2, three cells 1 in which liquid crystal is sealed and electrodes are formed on a part of the inner surface are arranged in series with a spacer 7 interposed therebetween. A conductive shaft 2 as an electrode passes through the center of these cells and the entire spacer. Voltage applying means 4 is connected to apply a voltage between each cell electrode of the plurality of cells and the conductive shaft electrode to generate a convection vortex along the longitudinal direction of the conductive shaft in each cell. According to the same principle as in FIG. 1, in each cell, convection vortices S are generated continuously and at a constant speed along the inner peripheral surface of the cell. In each cell, the conductive shaft linearly moves in the longitudinal direction due to the frictional force between the liquid crystal and the conductive shaft, doubling its linear output as a whole. The conductive shaft 3 moves in the opposite direction by appropriately switching the electrodes using a known means for switching the polarity of the voltage applying means.

【0019】図3は、上述した複数の筒状セルをリング
状に並べ、それらを通して円環状の導電性シャフトを設
けることにより回転運動を取り出すことを目的としたも
のである。上述したのと同様の液晶を封入しそして電極
を内面の一部に形成しそしてこの場合は円弧状に形成さ
れた、複数の筒状セル1を全体として一つの円を形成す
るようにリング状に配列したセル配列体が設けられる。
電極としての円環状の導電性シャフト3が、セル配列体
を貫通して取り付けられる。導電性シャフトの露出部分
に支持腕8が放射状に連結されそしてその内端に連結軸
9のような導電性シャフトの回転エネルギーを取り出す
手段が設けられる。図示は省略するが、図1及び2と同
様に、複数のセルの各々のセル電極と導電性シャフト電
極との間に電圧を印加して、各セルにおいて該導電性シ
ャフトの周囲方向に沿う対流うずを発生させる電圧印加
手段と、該電圧印加手段の極性を切り替える手段とが装
備される。セルは、適宜、把持もしくは固定設置され
る。各セルが液晶と導電性シャフトとの摩擦力により導
電性シャフトを円周方向に移動し、全体としてその円周
方向出力を倍増する。周知の電圧印加手段の極性を切り
替える手段を用いて適宜電極を切り替えることにより、
導電性シャフト3は反対方向に回転移動する。
FIG. 3 is intended to extract rotational motion by arranging a plurality of cylindrical cells described above in a ring shape and providing an annular conductive shaft therethrough. The same liquid crystal as described above is sealed and electrodes are formed on a part of the inner surface, and in this case, a plurality of cylindrical cells 1 formed in an arc shape are formed in a ring shape so as to form one circle as a whole. Are provided.
An annular conductive shaft 3 as an electrode is mounted through the cell array. A support arm 8 is radially connected to the exposed portion of the conductive shaft, and a means for extracting rotational energy of the conductive shaft such as a connection shaft 9 is provided at an inner end thereof. Although illustration is omitted, as in FIGS. 1 and 2, a voltage is applied between each cell electrode of the plurality of cells and the conductive shaft electrode, and convection along the peripheral direction of the conductive shaft is performed in each cell. A voltage applying means for generating eddies and means for switching the polarity of the voltage applying means are provided. The cell is appropriately held or fixedly installed. Each cell moves the conductive shaft in the circumferential direction by the frictional force between the liquid crystal and the conductive shaft, and doubles the circumferential output as a whole. By appropriately switching the electrodes using a known means for switching the polarity of the voltage applying means,
The conductive shaft 3 rotates in the opposite direction.

【0020】液晶は、或る種の有機化合物結晶を熱する
と、一定の温度で融解し白濁した粘稠な液体となり、白
濁した液体は光学的に異方性であり、光学的に等方な通
常液体と区別して液晶と呼ばれている。本発明で使用す
る液晶としては、電圧印加に際して流動し対流現象を発
生する液晶のすべてを対象とする。液晶は、若干の見解
の相違があるものの、基本的には次のように分類するこ
とができる: (A)リオトロピック(ライオトロピック)液晶 (B)サーモトロピック液晶 (B−1)ネマチック液晶(コレステリック液晶) (B−2)スメクティック液晶(例:Sm A相、Sm
相、Sm* 相) (B−3)ディスコティック液晶
When a certain kind of organic compound crystal is heated, the liquid crystal melts at a certain temperature to become a cloudy viscous liquid, and the cloudy liquid is optically anisotropic and optically isotropic. It is usually called liquid crystal to distinguish it from liquid. As the liquid crystal used in the present invention, all liquid crystals which flow when a voltage is applied and generate a convection phenomenon are intended. Liquid crystals can be basically classified as follows, although there are some differences in opinion: (A) lyotropic (lyotropic) liquid crystal (B) thermotropic liquid crystal (B-1) nematic liquid crystal (cholesteric) LCD) (B-2) smectic liquid crystal (eg: S m A phase, S m C
Phase, S m C * phase) (B-3) discotic liquid

【0021】リオトロピック液晶は、溶媒との相互作用
で液晶となるもの一般を指し、各種のミセル構造(球
状、柱状、管状)やラメラ構造のような分子集合体を形
成するものである。リオトロピック液晶は、各種の石け
ん類、界面活性剤、脂質類、或る種の金属の水和酸化
物、ブロック共重合体などの親水基と疎水基とを併せ持
つ両親媒性化合物を水またはその他の溶媒と適当な割合
で混合することにより生成する。
A lyotropic liquid crystal generally refers to a liquid crystal that becomes a liquid crystal by interaction with a solvent, and forms a molecular aggregate such as various micelle structures (spherical, columnar, tubular) and lamellar structures. Lyotropic liquid crystals are prepared by adding an amphiphilic compound having both a hydrophilic group and a hydrophobic group, such as various soaps, surfactants, lipids, hydrated oxides of certain metals, and block copolymers, to water or other water. It is produced by mixing with a solvent in an appropriate ratio.

【0022】サーモトロピック液晶は、単一組成或いは
多成分系の物質が温度変化により示す液晶状態をいう。
ベンゼン環を中心としたコアとアルキル鎖、不斉炭素な
どの両側末端基(テイル)を有する構造をとるものが多
い。コアはベンゼン環やシクロヘキサン環などを骨格構
造とするものである。ネマチック液晶は、最も粘度が低
く、流動性が大きいものをいう。スメクティック液晶は
グリース状の粘稠な濁った流体であり、偏光顕微鏡観察
下で種々の特徴的な光学模様を示し、Sm A、Sm B・
・・Sm Iなどの多くの変種相が知られている。このう
ち、温度範囲が広い安定なものとしてSm A相、Sm
相、Sm* 相が知られている。Sm* 相は、Sm
相にキラル基のついた液晶を混合したものである。
Thermotropic liquid crystal refers to a liquid crystal state of a single-composition or multi-component substance exhibited by a change in temperature.
Many have a structure having a benzene ring-centered core and both terminal groups (tails) such as an alkyl chain and asymmetric carbon. The core has a benzene ring or a cyclohexane ring as a skeleton structure. The nematic liquid crystal has the lowest viscosity and the highest fluidity. Smectic liquid crystal is a greasy viscous cloudy fluid, show various characteristic optical pattern under polarized light microscope, S m A, S m B ·
... many variants phases, such as S m I have been known. Among these, Sm A phase and S m C
The phase, S m C * phase, is known. S m C * phase is S m C
It is a mixture of liquid crystals having a chiral group in the phase.

【0023】本発明は、液晶のうちでも、特定的には、
サーモトロピック液晶、特にはネマチック液晶並びにS
m A相、及びSm* 相を代表例とするスメクティック
液晶を使用することが好ましい。特には、Sm* 相ス
メクティック液晶を使用することが好ましい。
The present invention specifically relates to liquid crystals.
Thermotropic liquid crystal, especially nematic liquid crystal and S
m A phase, and it is preferable to use a smectic liquid crystal typified example S m C * phase. In particular, it is preferable to use S m C * phase smectic liquid crystal.

【0024】表1及び2は、市販のSm* 相スメクテ
ィック液晶の構造式及び温度特性を挙げたものである。
Tables 1 and 2 list the structural formulas and temperature characteristics of commercially available S m C * phase smectic liquid crystals.

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】[0027]

【発明の効果】先行技術の液晶系超小型動力発生装置の
応用分野を広げ、直動出力及び倍増された直線/回転出
力を発生することのできる液晶系超小型動力発生装置を
提供することに成功した。
As described above, the field of application of the prior art liquid crystal microminiature power generation device is expanded to provide a liquid crystal microminiature power generation device capable of generating a linear motion output and a doubled linear / rotary output. Successful.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の動力発生装置の具体例の斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view of a specific example of a power generation device of the present invention.

【図2】本発明の動力発生装置の別の具体例の斜視図で
ある。
FIG. 2 is a perspective view of another specific example of the power generation device of the present invention.

【図3】本発明の動力発生装置のまた別の具体例の斜視
図である。
FIG. 3 is a perspective view of another specific example of the power generation device of the present invention.

【図4】先行技術の動力発生装置の原理を示す説明図で
ある。
FIG. 4 is an explanatory view showing the principle of a power generation device according to the prior art.

【図5】先行技術において対流うずのうず中心に回転子
を配置した動力発生装置の具体例の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a specific example of a power generation device in which a rotor is arranged at the center of a convection vortex in the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

L 液晶 S 対流うず 1 セル 2 電極 3 導電性シャフト(電極) 4 電源 5 リング 6 取り付け具 7 スペーサ 8 支持腕 9 連結軸 L Liquid crystal S Convection vortex 1 Cell 2 Electrode 3 Conductive shaft (electrode) 4 Power supply 5 Ring 6 Attachment 7 Spacer 8 Support arm 9 Connecting shaft

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液晶を封入しそして電極を内面の一部に
形成した筒状のセルと、該セル中央を貫通する、電極と
しての導電性シャフトと、該シャフトを支承する手段
と、前記セル電極と導電性シャフト電極との間に電圧を
印加して該導電性シャフトの長手方向に沿う対流うずを
発生させる電圧印加手段と、該電圧印加手段の極性を切
り替える手段とを具備することを特徴とする液晶系動力
発生装置。
1. A cylindrical cell in which a liquid crystal is sealed and an electrode is formed on a part of an inner surface, a conductive shaft as an electrode penetrating the center of the cell, means for supporting the shaft, and the cell. A voltage applying means for applying a voltage between the electrode and the conductive shaft electrode to generate a convection vortex along the longitudinal direction of the conductive shaft; and a means for switching a polarity of the voltage applying means. Liquid crystal power generator.
【請求項2】 スペーサを挟んで直列に設けられる、液
晶を封入しそして電極を内面の一部に形成した、複数の
筒状セルと、該複数のセル及びスペーサ全体の中央を貫
通する、電極としての導電性シャフトと、該シャフトを
支承する手段と、前記複数のセルの各々のセル電極と導
電性シャフト電極との間に電圧を印加して、各セルにお
いて該導電性シャフトの長手方向に沿う対流うずを発生
させる電圧印加手段と、該電圧印加手段の極性を切り替
える手段とを具備することを特徴とする液晶系動力発生
装置。
2. A plurality of cylindrical cells, provided in series with a spacer interposed therebetween, enclosing a liquid crystal and forming electrodes on a part of an inner surface thereof, and electrodes passing through the center of the plurality of cells and the entire spacer. A conductive shaft, means for supporting the shaft, and applying a voltage between each cell electrode of the plurality of cells and the conductive shaft electrode, in each cell in the longitudinal direction of the conductive shaft. A liquid crystal power generation device comprising: a voltage application unit that generates convection vortices along the unit; and a unit that switches the polarity of the voltage application unit.
【請求項3】 液晶を封入しそして電極を内面の一部に
形成しそして円弧状に形成された、複数の筒状セルを全
体として一つの円を形成するようにリング状に配列した
セル配列体と、該セル配列体を貫通して設けられる、電
極としての円環状の導電性シャフトと、該導電性シャフ
トの露出部分に連結される該導電性シャフトの回転エネ
ルギーを取り出す手段と、前記複数のセルの各々のセル
電極と導電性シャフト電極との間に電圧を印加して、各
セルにおいて該導電性シャフトの周囲方向に沿う対流う
ずを発生させる電圧印加手段と、該電圧印加手段の極性
を切り替える手段とを具備することを特徴とする液晶系
動力発生装置。
3. A cell array in which liquid crystal is sealed and electrodes are formed on a part of the inner surface, and a plurality of cylindrical cells formed in an arc are arranged in a ring shape so as to form one circle as a whole. A body, an annular conductive shaft as an electrode provided through the cell array, and means for extracting rotational energy of the conductive shaft connected to an exposed portion of the conductive shaft; Voltage applying means for applying a voltage between each cell electrode of the cell and the conductive shaft electrode to generate a convection vortex along the circumferential direction of the conductive shaft in each cell; and a polarity of the voltage applying means. Switching means for switching the power of the liquid crystal system.
【請求項4】 液晶がサーモトロピック液晶であること
を特徴とする請求項1〜3いずれかの液晶系動力発生装
置。
4. The liquid crystal power generator according to claim 1, wherein the liquid crystal is a thermotropic liquid crystal.
【請求項5】 液晶がスメクティック液晶であることを
特徴とする請求項4の液晶系動力発生装置。
5. The liquid crystal power generator according to claim 4, wherein the liquid crystal is a smectic liquid crystal.
【請求項6】 液晶がSm* 相のスメクティック液晶
であることを特徴とする請求項5の液晶系動力発生装
置。
6. The liquid crystal power generation device according to claim 5, wherein the liquid crystal is a smectic liquid crystal of S m C * phase.
【請求項7】 液晶がSm A相のスメクティック液晶で
あることを特徴とする請求項5の液晶系動力発生装置。
7. A liquid crystal system power generating device according to claim 5 in which the liquid crystal is characterized in that it is a smectic liquid crystal of S m A phase.
【請求項8】 液晶がネマティック液晶であることを特
徴とする請求項1〜3いずれかの液晶系動力発生装置。
8. The liquid crystal power generator according to claim 1, wherein the liquid crystal is a nematic liquid crystal.
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