JP2002005328A - 電気粘性流体用電極弁及びそれを用いたアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 この電気粘性流体用電極弁１０は、電極の対
を成す正極３０及び負極３２に任意の形状へ変形が可能
な薄板状電極を一枚ずつ用い、その間に絶縁シート３４
を挟み込んで３層構造とした表裏対電極板２８を一定任
意間隔の空間を保った状態でロールすることにより円筒
状中空ロール電極弁３８を構成し、この中空ロール電極
弁３８を電気粘性流体を動作流体として充填したアクチ
ュエータ１２の配管部１８の所定位置に配置される。 【効果】 この発明によれば、表裏対電極板２８の巻き
数及び巻き形状を任意に設定することにより配管径及び
断面形状に対してフレキシブルな対応ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気粘性流体用電極
弁に関し、特にたとえば電磁気的なエネルギーにより粘
性が変化する電気粘性流体を動作流体として使用するア
クチュエータなどに用いられる電気粘性流体用電極弁及
びそれを用いたアクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】動作流体を用いたアクチュエータとして
は、一般に油圧式のものが多く用いられている。この油
圧式のアクチュエータは、圧力源であるモータやポンプ
等からの圧力を、動作流体である油を介してシリンダ内
に配置されたピストンに伝達し、ピストンを移動させる
ものである。

【０００３】そして、ピストンを往復動させるために、
圧力源からピストンに伝達される圧力の方向を切換える
弁機構が配備されている。この弁機構としては、通常、
複数の電磁弁を組み合わせて用いることが多く、各電磁
弁を開閉制御することにより、ピストンの移動方向が切
換えられる。

【０００４】しかしながら、このような従来の油圧式の
アクチュエータにおいては、電磁弁の反応速度が遅いた
めに、高速で駆動されるモータやポンプの動作に対応す
ることができず、そのために高速かつきめの細かい制御
を行うことができないという問題がある。

【０００５】これに対して、例えば特開平１１−３０３
８０４号公報［Ｆ１５Ｂ１１／００］には、動作流体と
して電磁気的なエネルギーにより粘性が変化する電気粘
性流体を用いたアクチュエータが開示されている。そし
て、ここでは電極対を用いた電極弁によって流量を制御
することにより、油圧式のアクチュエータと比較して応
答速度を高めている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電気粘性流体
を封入・流動させるアクチュエータの電極弁が平板２枚
の対電極で構成された上述の先行例（公開特許）の場
合、必要な印加電圧密度を実現するためには、電極間隔
が最大でも数ミリ程度と狭くなるため、電極間隔、すな
わち直径がそれ以上の配管では、電極弁前後の流路断面
積が減少する。その結果、電極弁の出入口では局所的に
圧力変化が起こり、アクチュエータの運転効率が低下し
てしまうという新たな問題が発生する。

【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、所
定の電極間隔、配管断面の形状や大きさの制約に影響さ
れず、例えば動作流体として電気粘性流体を用いたアク
チュエータの運転効率を向上させることができる、電気
粘性流体用電極弁及びそれを用いたアクチュエータを提
供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、電極の対を
成す正極および負極に任意の形状へ変形が可能な薄板状
電極を一枚ずつ用い、その間に絶縁シートを挟み込んで
３層構造とした表裏対電極板を構成し、この表裏対電極
板を所定形状に形成してなる、電気粘性流体用電極弁で
ある。

【０００９】また他の発明は、電磁気的なエネルギーに
より粘性が変化する電気粘性流体を動作流体として配管
部に充填したアクチュエータにおいて、配管部の内部
に、電極の対を成す正極および負極に任意の形状へ変形
が可能な薄板状電極を一枚ずつ用いてその間に絶縁シー
トを挟み込んだ３層構造の表裏対電極板を所定間隔を存
してロール状に形成した中空ロール電極弁を備えること
を特徴とする、アクチュエータである。

【００１０】

【作用】この電気粘性流体用電極弁は、電極の対を成す
正極及び負極に任意の形状へ変形が可能な薄板状電極を
一枚ずつ用い、その間に絶縁シートを挟み込んだ３層構
造とした表裏対電極板で構成されるので、例えば、所定
の電極間隔、配管断面の形状や大きさの制約に影響され
ることはない。

【００１１】

【発明の効果】この発明によれば、表裏対電極板の巻き
数及び巻き形状を任意に設定することにより、配管径及
び断面形状に対してフレキシブルな対応が可能となる。

【００１２】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴及び利点は、図面を参照して以下に行う実施例の詳細
な説明により一層明らかとなろう。

【００１３】

【実施例】図１はこの発明による電気粘性流体用電極弁
１０を後述する形態にして使用するアクチュエータ１２
の概略構成を示す。

【００１４】このアクチュエータ１２は、直動式のアク
チュエータとして機能するアクチュエータ部１４、この
アクチュエータ部１４に対して圧力を印加するポンプ部
１６、アクチュエータ部１４及びポンプ部１６を所定の
経路で接続する配管部１８、および配管部１８の４箇所
に設けられたバルブ部２０，２２，２４、２６を含み、
かつアクチュエータ部１４、ポンプ部１６、配管部１８
及び各バルブ部２０〜２６の内部には、電圧を印加する
ことにより粘性が高くなる電気粘性流体が充填されてい
る。

【００１５】なお、アクチュエータ部１４には作動体１
４ａを含む。また、ポンプ部１６は、例えば振動式電磁
ポンプ等で構成されるもので、駆動部１６ａと両端にピ
ストン１６ｂおよび１６ｃを有するピストン部１６ｄを
含む。

【００１６】図２にはこの発明による電気粘性流体用電
極弁１０を形成するための表裏対電極板２８が図解図で
示されている。

【００１７】この表裏対電極板２８は、任意の形状へ変
形が可能な薄板状電極からなる正極３０及び負極３２
と、これらの正極３０と負極３２の間に挟み込まれた絶
縁シート３４の３層構造で構成される。そして、電気粘
性流体はシリコンオイル系であるから、正極３０及び負
極３２の材質としては、例えばステンレスなどの耐腐食
金属板を使用する。また、絶縁シート３４の材質として
はポリプロピレン、ポリエチレンなどの不織布を用い
る。

【００１８】図３〜図５に電気粘性流体用電極弁１０の
異なる実施形態が示されている。

【００１９】先ず、図３においては、一枚の表裏対電極
板２８を一定任意間隔の空間３６を保った状態で時計方
向にロールすることにより円筒状中空ロール電極弁３８
を構成している。

【００２０】また、図４では一枚の表裏対電極板２８を
一定任意間隔の空間４０を保った状態で同じく時計方向
にロールすることにより四角形状中空ロール電極弁４２
を構成している。

【００２１】さらに、図５に示すものは、図３の変形例
で、複数枚、例えば２枚の表裏対電極板２８及び２８を
一定任意間隔の空間４４及び４６を保った状態で時計方
向にロールすることにより円筒状二重中空ロール電極
弁、すなわち円筒状多重中空ロール電極弁４８を構成し
ている。

【００２２】次に、図１のアクチュエータ１２の配管部
１８の４箇所に設けられるバルブ部２０〜２６に、この
発明による電気粘性流体用電極弁１０として円筒状中空
ロール電極弁３８を夫々配置した場合の動作概要につい
て説明する。

【００２３】なお、バルブ部２０〜２６に相当する配管
内に中空ロール電極弁３８を挿入する場合、メンテナン
ス等の関係で、例えば所定電極長さの管内部に中空ロー
ル弁３８を埋め込んだ「中空ロール電極弁モジュール」
として配管を中継する形態で取り付ける。また、中空ロ
ール電極弁３８を配管内に固定する場合、中空ロール電
極弁外周と配管内壁面間に絶縁樹脂を用いて接着する。
さらに、給電は管内部から両電極端を引き出し、「中空
ロール電極弁モジュール」管外面に設けられるコネクタ
を介して行われる。

【００２４】配管部１８に動作流体として充填された電
気粘性流体は、上述のバルブ部２０〜２６に設けた中空
ロール電極弁３８に電圧を印加すると動作流体の粘性が
変化する。すなわち、動作流体の粘性が増加した場合、
その部分の流動抵抗が増加して流動しにくくなり、逆に
粘性が減少した場合、その部分の流動抵抗が減少して流
動し易くなる。

【００２５】従って、バルブ部２０〜２６、つまり４個
の中空ロール電極弁３８に印加する電圧の制御とポンプ
部１６の作用により、配管部１８に充填された電気粘性
流体を介してアクチュエータ部１４より動力を発生させ
ることができる。

【００２６】具体的に説明すると、例えば、ポンプ部１
６の動作でピストン部１６ｂが図示左方向に移動してい
る間、バルブ部２０と２４に設けた中空ロール電極弁３
８に電圧を印加せず、バルブ部２２と２６に設けた中空
ロール電極弁３８に電圧を印加すれば、この部分に存在
する電気粘性流体の粘性が増加して流体抵抗が増加して
流体が流れにくくなり、バルブ部２０より電気粘性流体
を介してアクチュエータ部１４には図示上方より下方に
流体圧力が加えられると共にバルブ部２４を介して下方
側の流体が減圧される。その結果、アクチュエータ部１
４の作動体１４ａは図示下方へ移動する。

【００２７】逆に、ポンプ部１６の動作でピストン部１
６ｃが図示右方向に移動している間、バルブ部２２と２
６に設けた中空ロール電磁弁３８に電圧を印加せず、バ
ルブ部２０と２４に設けた中空ロール電磁弁３８に電圧
を印加すれば、この部分に存在する電気粘性流体の粘性
が増加して流体抵抗が増加して流体が流れにくくなり、
バルブ部２６より電気粘性流体を介してアクチュエータ
部１４には図示上方より下方に流体圧力が加えられると
共にバルブ部２２を介して下方側の流体は減圧される。
その結果、アクチュエータ部１４の作動体１４ａは図示
下方へ移動する。

【００２８】そして、上述した動作を繰り返すことによ
り、アクチュエータ部１４から図示下方へ動力を発生さ
せることができる。

【００２９】一方、上述したポンプ部１６におけるピス
トン部１６ｂ、１６ｃの各動作方向に対して、各バルブ
部２０〜２６に対する電圧の印加状態を逆にすれば、ア
クチュエータ部１４の作動体１４ａは図示上方へ移動
し、アクチュエータ部１４から図示上方へ動力を発生さ
せることができる。

【００３０】そして、動作流体として電気粘性流体を用
いた上述のアクチュエータ１２において、その配管部１
８の内部に円筒状中空ロール電極弁３８や円筒状多重中
空ロール電極弁４８を使用する場合、表裏対電極板２８
の板厚や枚数、ロール間隔、配管径やその断面形状など
に応じて表裏対電極板２８の巻き数及び巻き形状を任意
に設定することにより、配管径及びその断面形状に対し
てフレキシブルな対応が可能となる。

【００３１】また、電気粘性流体の流路となる断面は、
表裏対電極板２８の板厚及びこの電極板２８が正負の対
を構成できないロール終始点部分が占める断面積を除い
て、略配管断面に近い断面積となるため、電極弁前後の
圧力変化が軽減されてアクチュエータ１２の運転効率の
向上が可能となる。すなわち、電極面が動作流体の流れ
方向に略平行となっているため、流体圧力が電極面に作
用しにくくなる。そのために、流体圧力による電極面の
破損を防止することもできる。

【００３２】さらに、多重中空ロール電極弁４８を用い
た場合は、多重の表裏対電極板２８が構成する電極対数
単位で、ＯＮ（閉）／ＯＦＦ（開）に依る単純な電気粘
性流体の流量制御が実現できる。

【００３３】また、各電極対を大まかに流量を制御する
電極弁と細かに調整する電極弁に分担させることも可能
となる。この構成は、円筒状中空ロール電極体３８を備
えた配管を複数並列に設けることでも実現可能である
が、配管が複雑になるため、表裏対電極板２８の多重化
による対応が望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す電気粘性流体を動作
流体として用いたアクチュエータの概略構成図である。

【図２】この発明による表裏対電極板の構成を示す図解
図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は他の実施例である中空ロー
ル電極弁の構成を示す側面図と端面の図解図である。

【図４】中空ロール電極弁の異なる構成を示す図解図で
ある。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は中空ロール電極弁のさらに
異なる構成を示す側面図と端面の図解図である。

【符号の説明】

１０ …電気粘性流体用電極弁 １２ …アクチュエータ １４ …アクチュエータ部 １４ａ …作動体 １６ …ポンプ部 １６ａ …駆動部 １６ｂ、１６ｃ …ピストン １６ｄ …ピストン部 １８ …配管部 ２０〜２６ …バルブ部 ２８ …表裏対電極板 ３０ …正極 ３２ …負極 ３４ …絶縁シート ３６ …間隔（空間） ３８ …円筒状中空ロール電極弁 ４８ …円筒状多重中空ロール電極弁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極の対を成す正極および負極に任意の形
   状へ変形が可能な薄板状電極を一枚ずつ用い、その間に
   絶縁シートを挟み込んで３層構造とした表裏対電極板を
   構成し、前記表裏対電極板を所定形状に形成してなる、
   電気粘性流体用電極弁。
2. 【請求項２】電磁気的なエネルギーにより粘性が変化す
   る電気粘性流体を動作流体として配管部に充填したアク
   チュエータにおいて、 前記配管部の内部に、電極の対を成す正極および負極に
   任意の形状へ変形が可能な薄板状電極を一枚ずつ用いて
   その間に絶縁シートを挟み込んだ３層構造の表裏対電極
   板を所定間隔を存してロール状に形成した中空ロール電
   極弁を備えることを特徴とする、アクチュエータ。
3. 【請求項３】前記中空ロール電極弁は、前記表裏対電極
   板を複数枚使用して形成される多重中空ロール電極弁を
   含む、請求項２記載のアクチュエータ。