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ゲルアクチュエータ及びこれに用いるゲル コモンズ 外国出願あり

国内特許コード P110005668
整理番号 N10098
掲載日 2011年8月19日
出願番号 特願2011-021344
公開番号 特開2012-161221
登録番号 特許第5288419号
出願日 平成23年2月3日(2011.2.3)
公開日 平成24年8月23日(2012.8.23)
登録日 平成25年6月14日(2013.6.14)
発明者
  • 橋本 稔
  • 前田 康博
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 ゲルアクチュエータ及びこれに用いるゲル コモンズ 外国出願あり
発明の概要

【課題】 正極と負極とでゲルを挟む配置とし、正極と負極とに電圧を印加することによりゲルが変形して厚さ方向に収縮するゲルアクチュエータを提供する。
【解決手段】 誘電性高分子材料からなる突部10aを備えるゲル11と、突部10aの頂部に接して配される正極30と、正極30に対し、突部10aを高さ方向に挟む位置に配される負極20とを備える。正極30と負極20との間に電圧を印加すると突部10aが正極30側に付着するようにクリープ変形し、ゲル11が厚さ方向に収縮する。
【選択図】 図3

従来技術、競合技術の概要


ポリ塩化ビニル(PVC)から形成したゲルは、電場を印加すると変形するという作用を有することから、この作用を利用したアクチュエータが提案されている。
図11は、屈曲型ゲルアクチュエータの屈曲作用を示す。図11(a)は、平板状に形成したゲル5の両面に、ゲル5の一端側を電極端から延出させて正極6aと負極6bを配した状態を示す。図11(b)は、正極6aと負極6bとの間に電圧を印加した状態である。



正極6aと負極6bとの間に電圧を印加すると、負極6bからゲル5に電荷が注入され、正極6a側に移動した電荷は、正極6aと放電する前に正極6aの付近に蓄積され、ゲル5を正極6aの付近に静電的に付着させる作用をなす。
ゲル5の変形は単純な屈曲ではなく、クリープ変形によって誘発されたものであり、正極6aの先端にゲル5が集中する変形となる。電場を除去すると放電によって電荷がなくなるからゲル5が正極6aに粘着する作用が消失し、ゲル5は本来備わっている弾性によって元の状態に復帰する(図11(a))。この屈曲変形は電圧のON-OFFにともなって生じるから、この変形作用を利用してアクチュエータを形成することができる。



図12(a)、(b)は、メッシュ状の電極を正極7aとし、ゲル5の下面に配した負極7bと正極7aとの間に電圧を印加したときの作用を示す。図12(b)は電圧を印加した状態である。電圧を印加すると、ゲル5はクリープ変形により正極7aのメッシュの空隙内に入り込み、空隙内にゲル5が入り込むことによりゲルアクチュエータの厚さが全体として薄くなり、電圧をOFFにするとゲル5は元に戻る。このように、正極7aと負極7bとの間の電圧をON-OFFすることにより、ゲルアクチュエータ全体として厚さ方向に膨縮する作用が生じるから、この膨縮作用を利用してアクチュエータを構成することができる。

産業上の利用分野


本出願はゲルアクチュエータ及びこれに用いるゲルに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
誘電性高分子材料からなる突部を備えるゲルと、
前記突部の頂部に接して配される正極と、
該正極に対し、前記突部を高さ方向に挟む位置に配される負極と、
を備えることを特徴とするゲルアクチュエータ。

【請求項2】
請求項1記載のゲルアクチュエータを、前記正極と負極とを層間において電気的に絶縁する配置として、複数個、積層して形成されていることを特徴とする積層形のゲルアクチュエータ。

【請求項3】
前記ゲルは、誘電性高分子材料からなるシート部の一方の面に前記突部が形成され、
前記負極は、前記シート部の前記突部を設けた面とは反対面に配されていることを特徴とする請求項1または2記載のゲルアクチュエータ。

【請求項4】
前記ゲルは、
誘電性高分子材料からなるシート部の一方の面に前記突部が形成され、前記シート部に前記負極が埋設された負極付きのゲルとして形成されていることを特徴とする請求項1または2記載のゲルアクチュエータ。

【請求項5】
前記ゲルは、
誘電性高分子材料からなるシート部の両面に前記突部が形成され、前記シート部に前記負極が埋設された負極付きのゲルとして形成されていることを特徴とする請求項1または2記載のゲルアクチュエータ。

【請求項6】
前記負極上あるいは正極上に、前記突部がじかに設けられ、該突部を挟んで対となる電極が配されていることを特徴とする請求項1または2記載のゲルアクチュエータ。

【請求項7】
請求項1または2記載のゲルアクチュエータに用いられるゲルであって、
誘電性高分子材料からなるシート部の一方の面に前記突部が形成され、
前記シート部に前記負極が埋設されていることを特徴とする負極付きのゲル。

【請求項8】
請求項1または2記載のゲルアクチュエータに用いられるゲルであって、
誘電性高分子材料からなるシート部の両面に前記突部が形成され、
前記シート部に前記負極が埋設されていることを特徴とする負極付きのゲル。



産業区分
  • 発電、電動
  • 高分子化合物
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2011021344thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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