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GEL ACTUATOR

Patent code P140010512
File No. N13068
Posted date Apr 30, 2014
Application number P2013-254612
Publication number P2015-115992A
Patent number P6324047
Date of filing Dec 10, 2013
Date of publication of application Jun 22, 2015
Date of registration Apr 20, 2018
Inventor
  • (In Japanese)橋本 稔
  • (In Japanese)李 毅
  • (In Japanese)安田 圭吾
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人信州大学
Title GEL ACTUATOR
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gel actuator improved in response characteristics of application voltages to frequencies.
SOLUTION: A gel actuator includes: dielectric layers 15a, 15b comprising a dielectric material in which creep deformation is caused when a voltage is applied thereon; an actuator element 10 including an anode 12 and cathodes 13a, 13b provided in an arrangement sandwiching the dielectric layers 15a, 15b in a thickness direction; and a voltage application means 20 applying a voltage between the anode 12 and the cathodes 13a, 13b. The voltage application means 20 includes a control part which on-off controls voltage application. The control part includes a means 24 electrically short-circuiting between the anode 12 and the cathodes 13a, 13b in releasing an applied voltage applied between the anode 12 and the cathodes 13a, 13b.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

ポリ塩化ビニル(PVC)ゲルは、電圧を印加した際に、陽極近傍でクリープ変形を生じる特性を備える。図8は、電極間に電圧を印加した際に、陽極上にPVCゲルが這い上がるように変形(クリープ変形)し、電圧印加を解除すると元の形態に戻る様子を示す。このクリープ変形作用は、PVCゲルに電圧を印加すると、電荷が陰極からゲルを通じて陽極に移動し、陽極で放電して消失する前に陽極近傍に電荷が蓄積し、陽極表面へのゲルの静電的吸着を促進することによって生じる(非特許文献1、特許文献1)。

図9は、ゲルアクチュエータの最も基本となる構造で、メッシュ状の電極(陽極)をゲルシートにより挟み、双方のゲルシートの外面に箔状の電極(陰極)を設けたものである。このゲルアクチュエータは、陽極と陰極との間に電圧を印加すると、ゲルがメッシュの空間内に引き込まれ、全体として厚さ方向に収縮し、電圧印加を除去するとゲル自体の弾性によって元の状態(元の厚さ)に戻るように作用する。

図10はメッシュ状の陽極を使用して電圧を印加したときのゲルシートの作用を示した例で、図10(a)は、ゲルシートに電圧を印加していない状態、図10(b)は電圧を印加した状態を示す。ゲルシートに電圧を印加すると、メッシュの孔内にゲルが引き込まれるように変形する。

図9に示した、ゲルシートをメッシュ状の電極(陽極)と陰極とにより挟む構造は、ゲルシートと電極とを交互に積層した積層型のゲルアクチュエータとして構成することができ、積層型として構成すると、アクチュエータの変位量と回復応力が増大する(特許文献2、3)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、印加電圧に対する応答特性を改善したゲルアクチュエータに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
電圧を印加した際にクリープ変形する誘電体材料からなる誘電体層と、該誘電体層を厚さ方向に挟む配置に設けた陽極及び陰極とを備えるアクチュエータ素子と、
前記陽極と陰極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備えるゲルアクチュエータであって、
前記誘電体層がポリ塩化ビニルからなるゲルシートとして構成されるとともに、前記誘電体層は、前記陽極と陰極との間に電圧を印加した際に、陽極側においてのみクリープ変形し、
前記電圧印加手段は、電圧印加をON-OFF制御する制御部を備え、
該制御部は、前記陽極と陰極間に作用させる印加電圧を解除する際に、前記陽極近傍における電荷を消失させ前記誘電体層を変形前の状態に復帰させる、前記陽極と陰極とを電気的に短絡する手段を備えていることを特徴とするゲルアクチュエータ。

【請求項2】
 
前記アクチュエータ素子は、
前記誘電体層が、ゲルシートからなり、
前記陽極としてメッシュ状の電極を、前記陰極として箔状の電極を備えることを特徴とする請求項1記載のゲルアクチュエータ。

【請求項3】
 
前記アクチュエータ素子は、
前記誘電体層が、前記陽極に対向する面に多数個の凸部が形成されたゲルシートからなり、
前記陽極及び陰極として箔状の電極を備えることを特徴とする請求項1記載のゲルアクチュエータ。

【請求項4】
 
前記アクチュエータ素子は、前記誘電体層と前記陽極と陰極とを交互に積層した積層型のアクチュエータ素子であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載のゲルアクチュエータ。
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2013254612thum.jpg
State of application right Registered
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