JP3501216B2

JP3501216B2 - 電歪伸縮材を利用した駆動装置

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Publication number: JP3501216B2
Application number: JP2000096656A
Authority: JP
Inventors: 慶和劉
Original assignee: 慶和劉
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2004-03-02
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2001286162A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気的エネルギ
ー、機械的エネルギー相互間を正逆変換可能な物性を有
する電歪伸縮材をバルブ装置、ポンプ装置、アクチュエ
ータ装置、センサー装置、発電装置、振動型駆動装置等
に利用したことに特徴のある電歪伸縮材を利用した駆動
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電気信号を直線、回転等の機
械的運動に変換する装置としては電気駆動源としてのモ
ータが一般に使用されている。すなわち、モータを構成
するコイルに電流を供給し、電気エネルギーを回転力に
変換させて必要なトルクや運動量を得るのである。ま
た、電気信号を直線、回転等の機械的運動に変換する他
の装置としては、例えばバルブ装置、ポンプ装置、アク
チュエータ装置等があり、その殆どが電磁ソレノイド方
式による電磁弁を利用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のモ
ータを利用した装置で電気信号から直線、回転等の機械
的運動を得ようとする場合には、効率良く高トルクを得
ようとすると装置自体の大きさまたは電流の消費量が大
きくなり、このため複雑な制御機器等を付設しなければ
ならない。また、従来の電磁ソレノイド方式による電磁
弁を利用したバルブ装置、ポンプ装置、アクチュエータ
装置等は重量性のある電磁式ソレノイドの占める部分が
大きくなり、小型化、軽量化等には不向きなものとな
る。それに加えて、従来では例えばバルブ装置のように
複数の電磁弁を同時使用する場合には複数の電磁弁それ
ぞれを個々に制御しなければならず、また電磁弁による
装置自体の高速制御化や省エネルギー化も困難である等
の問題点を有していた。

【０００４】そこで本発明は叙上のような従来存した諸
事情に鑑み創出されたもので、装置自体の小型化、軽量
化、省エネルギー化と同時に高効率化を図ることがで
き、しかも高速制御が可能なバルブ装置、ポンプ装置、
アクチュエータ装置、振動型駆動装置、センサー装置、
発電装置等として構成可能な電歪伸縮材を利用した駆動
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明にあっては、印加される電圧、電流の変動
により自体の形状を調整可能とした適合電極間のエラス
トマー誘電体に基づく電歪伸縮材として例えばエラスト
マー誘電体に基づく電歪伸縮ポリマーＱ等を、駆動装置
の作動部材として利用したものである。駆動装置は、電
歪伸縮材（Ｑ）を弁体または弁体を支える可動部として
利用した流体の流速、流量等の調整や流路を切り替える
２方弁、３方弁、５方弁等によるバルブ装置１であるも
のとできる。駆動装置は、電歪伸縮材（Ｑ）をダイヤフ
ラム弁３４またはダイヤフラム弁４４を支える可動部３
５として利用した液体、気体を送り出すダイヤフラム式
ポンプ装置３１であるものとできる。駆動装置は、電歪
伸縮材（Ｑ）をモータ、シリンダー等の駆動要素として
利用した直線運動、回転運動、直線回転複合運動、屈曲
運動等の動力を発生させるアクチュエータ装置５１であ
るものとできる。駆動装置は、電歪伸縮材（Ｑ）の湾曲
運動により加圧、減圧される流動性物質１０３を介して
バルブ装置１の弁体、ポンプ装置３１のダイヤフラム
弁、アクチュエータ装置５１，１００のピストンシリン
ダー８１，９１またはべローズ１０１，１０１ａ，１０
１ｂ等の駆動要素に対し動力を発生させるものとでき
る。駆動装置は、電歪伸縮材（Ｑ）を弾性振動体（３０
１）自体とするかまたは弾性振動体（３０１）に接着さ
れる圧電素子として利用するかして弾性振動体（３０
１）を加振して撓み進行波による表面振動波を発生さ
せ、その振動エネルギーで弾性振動体（３０１）に加圧
接触させた移動体（３０２）を連続的に直線、回転移動
させる振動型駆動装置３００であるものとできる。自体
の形状変化により変動する電圧、電流に変換可能とした
電歪伸縮材として例えばエラストマー誘電体に基づく電
歪伸縮ポリマーＱを、機械的エネルギーを電気的エネル
ギーに変換する駆動装置の変換素子として利用したもの
とできる。駆動装置は、電歪伸縮材（Ｑ）をセンサー素
子として利用した圧力センサー、力センサー、速度セン
サー、加速度センサー、角度センサー、角加速度センサ
ー、角速度センサー等の各種センサー装置であるものと
できる。駆動装置は、電歪伸縮材（Ｑ）を発電素子とし
て利用した発電装置であるものとできる。駆動装置は、
自体の伸縮に伴う膜厚の変化に基づき光透過率を変化さ
せる電歪伸縮材（Ｑ）を利用したシャッター装置である
ものとできる。そして、アクチュエータ装置として具体
的に構成する場合には、例えば、その第１のものとし
て、非弾性の円筒膜状蛇腹内部に補強弾力材を封入させ
てべローズ１０１を形成し、当該べローズ１０１の一端
開口側を蓋部１０２で閉塞させ、べローズ１０１内にお
ける蓋部中央には円柱状のガイド部１０４を起立固定さ
せ、べローズ１０１の他端開口側には、中央に大径の支
持凹部１０５と当該支持凹部１０５よりも小径のシリン
ダー部１０６とを形成して成る蓋部で閉塞固定し、シリ
ンダー部１０６に複数の転動コロ１０８を介してガイド
部１０４をスライド可能に貫挿させ、且つべローズ１０
１自体を伸長した状態にして組み付ける一方、支持凹部
１０５側には、平板状のエラストマーポリマーＥＰの裏
表両面を薄膜状の２つの適合電極Ｒで挟持形成させて成
る電歪伸縮ポリマーＱによって密封するように固定して
あり、この電歪伸縮ポリマーＱと支持凹部１０５との間
に形成された浅底空洞状の第１室１０９ａと、蓋部１０
７、ガイド部１０４とべローズ１０１との間に形成され
た深底空洞状である円筒状の第２室１０９ｂとはシリン
ダー部１０６内側部分を介して互いに連通させ、べロー
ズ１０１内部には非圧縮性粘性流体等の流動性物質１０
３が充填され、またべローズ１０１内側の蓋部１０２内
面、支持凹部１０５外面間にはコイル状の内付けバネ１
１０を介設し、且つべローズ１０１の端部外側に突設形
成された突出外延部間にもコイル状の外付けバネ１１１
を介設して構成することができる。また第２のものとし
て、軟質性板材により非弾性の円筒膜状蛇腹のべローズ
１０１を形成し、当該べローズ１０１の一端開口側を蓋
部１０２で閉塞させ、べローズ１０１内における蓋部中
央には円柱状のガイド部１０４を起立固定させ、べロー
ズ１０１の他端開口側には、中央に大径の支持凹部１０
５と当該支持凹部１０５よりも小径のシリンダー部１０
６とを形成して成る蓋部で閉塞固定すると共に、シリン
ダー部１０６をガイド部１０４に複数個の転動コロ１０
８を介してスライド可能に貫挿させ、シリンダー部１０
６、ガイド部１０４それぞれの中間におけるスライド周
接面に空間部を設け、そこにコイルバネ１１２を縮小し
た状態で介挿させ、ガイド部１０４自体をシリンダー部
１０６内に引き込ませる方向へ常時付勢させるようにす
る一方、支持凹部１０５側には、平板状のエラストマー
ポリマーＥＰの裏表両面を薄膜状の２つの適合電極Ｒで
挟持形成させて成る電歪伸縮ポリマーＱによって密封す
るように固定してあり、この電歪伸縮ポリマーＱと支持
凹部１０５との間に形成された浅底空洞状の第１室１０
９ａと、蓋部１０７、ガイド部１０４とべローズ１０１
との間に形成された深底空洞状である円筒状の第２室１
０９ｂとはシリンダー部１０６内側部分を介して互いに
連通させ、べローズ１０１内部には非圧縮性粘性流体等
の流動性物質１０３が充填されているものとして構成す
ることができる。第３のものとして、非弾性の円筒膜状
蛇腹内部に補強弾力材を封入させてべローズ１０１を形
成し、当該べローズ１０１の一端開口側を蓋部１０２で
閉塞させ、べローズ１０１内における蓋部中央には円柱
状のガイド部１０４を起立固定させ、べローズ１０１の
他端開口側には、中央に大径の支持凹部１０５と当該支
持凹部１０５よりも小径のシリンダー部１０６とを形成
して成る蓋部で閉塞固定すると共に、シリンダー部１０
６をガイド部１０４に複数個の転動コロ１０８を介して
スライド可能に貫挿させ、支持凹部１０５側には、平板
状のエラストマーポリマーＥＰの裏表両面を薄膜状の２
つの適合電極Ｒで挟持形成させて成る電歪伸縮ポリマー
Ｑによって密封するように固定してあり、この電歪伸縮
ポリマーＱと支持凹部１０５との間に形成された浅底空
洞状の第１室１０９ａと、蓋部１０７、ガイド部１０４
とべローズ１０１との間に形成された深底空洞状である
円筒状の第２室１０９ｂとはシリンダー部１０６内側部
分を介して互いに連通させ、べローズ１０１内部には非
圧縮性粘性流体等の流動性物質１０３が充填されてお
り、またガイド部１０４上端に拡径フランジ状のストッ
パー部１１３を設け、このストッパー部１１３を第１室
１０９ａ内に臨ませてあり、べローズ１０１内側の蓋部
１０２内面、支持凹部１０５外面間にはコイル状の内付
けバネ１１０を介設し、且つべローズ１０１端部外側に
突設形成された突出外延部間にもコイル状の外付けバネ
１１１を介設して構成することができる。第４のものと
して、上端開口側にシリンダー部２０２を形成した円筒
箱形の筐体２０１と、シリンダー部２０２に転動コロ２
０３を介してスライド可能にし、且つ転動コロ２０３上
側のシリンダー部２０２内周壁面に設けた封止材２０４
により密栓され、支持凹部１０５の上端開口側に、平板
状のエラストマーポリマーＥＰの裏表両面を薄膜状の２
つの適合電極Ｒで挟持形成させて成る電歪伸縮ポリマー
Ｑを閉塞固定させて第１室１０９ａを形成して成る蓋部
１０２と、第１室１０９ａの空間を拡張し、蓋部１０２
の支持凹部１０５中央に形成したシリンダー部１０６
に、筐体２０１中央に起立形成したガイド部１０４を複
数個の転動コロ１０８を介してスライド可能に貫挿さ
せ、ガイド部１０４上端に拡径フランジ状のストッパー
部１１３を設け、このストッパー部１１３を第１室１０
９ａ内に臨ませ、筐体２０１内底部と蓋部１０２との間
の第２室１０９ｂにはコイル状の内付けバネ１１０を縮
小状態にして介挿してあると共に、電歪伸縮ポリマーＱ
と支持凹部１０５との間に形成された浅底空洞状の第１
室１０９ａと、筐体２０１内底部と蓋部１０２との間の
円筒空洞状の第２室１０９ｂとはシリンダー部１０６内
側部分を介して互いに連通させ、内部には非圧縮性粘性
流体等の流動性物質１０３が充填されているものとして
構成することができる。

【０００６】以上のように構成された本発明に係る電歪
伸縮材を利用した駆動装置にあって、駆動装置に利用さ
れる電歪伸縮材としての電歪伸縮ポリマーＱは、印加さ
れる電圧、電流の変動により分子間に働くクーロン力を
変位させて自体の形状を調整させたり、自体の形状変化
により分子間に働くクーロン力を変位させて変動電圧、
変動電流に変換させたりして、機械的エネルギー、電気
的エネルギー相互間の変換を高効率且つ高速で可能にさ
せる。バルブ装置１は、電歪伸縮ポリマーＱによる弁体
または弁体を支える可動部への通電により自体を高効率
且つ高速で作動させ、開弁、閉弁動作を容易に行なわせ
る。ダイヤフラム式ポンプ装置３１は、電歪伸縮ポリマ
ーＱによるダイヤフラム弁３４またはダイヤフラム弁４
４を支える可動部３５への通電により自体を高効率且つ
高速で作動させ、ポンプ動作を容易に行なわせる。アク
チュエータ装置５１は、モータ、シリンダー等の駆動要
素を構成する電歪伸縮ポリマーＱへの通電によりモー
タ、シリンダー自体に対し直線運動、回転運動、直線回
転複合運動、屈曲運動等の高効率且つ高速なる動力を付
与させる。バルブ装置１の弁体、ポンプ装置３１のダイ
ヤフラム弁、アクチュエータ装置５１，１００のピスト
ンシリンダー８１，９１またはべローズ１０１，１０１
ａ，１０１ｂ等の駆動要素は、電歪伸縮材（Ｑ）の湾曲
運動により加圧、減圧される流動性物質１０３を介して
伸縮、湾曲運動等の高効率且つ高速なる動力を発生させ
るため、電極が湾曲するときの他部材との摩擦による寿
命の短命化を防止させる。振動型駆動装置３００は、電
歪伸縮ポリマーＱによる弾性振動体（３０１）への位相
のずれた正負の電圧、電流の印加により、任意波長の屈
曲振動の進行波を励振させ、当該弾性振動体（３０１）
に加圧接触させた移動体（３０２）を連続的に直線移動
または回転移動させる。センサー装置は、電歪伸縮ポリ
マーＱによるセンサー素子に対して付与された機械的反
応により電気信号として正確な測量値を表示させる。発
電装置は、電歪伸縮ポリマーＱによる発電素子に対して
機械的エネルギーを付与させることにより効率良く発電
力を発生させる。シャッター装置は、電歪伸縮ポリマー
Ｑの伸縮に伴う膜厚の変化に基づき自体の光透過率を変
化させ、光源等の被写体からの光強度や照度等を短時間
で且つ連続的に変化させる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明すると、図２乃至図５において示される
第１の実施の形態における符号１は、流体の流速、流量
等の調整や流路を切り替えるための２方弁または３方弁
によるバルブ装置であり、このバルブ装置１の後述する
弁体または弁体を支える可動部に対し、電歪伸縮材とし
て例えばフィルム型の電歪伸縮ポリマーＱを利用してい
る。電歪伸縮ポリマーＱは、印加される電圧、電流の変
動により分子間に働くクーロン力を変位させて自体の形
状の調整、例えば厚さの収縮、伸長に伴う面積の拡大、
縮小を可能としたものであり、エラストマー誘電体に基
づく所謂電歪ポリマー人工筋肉（ＥＰＡＭ）と称するも
のである。尚、このフィルム型の電歪伸縮ポリマーＱの
膜厚は、ミリ単位からミクロン単位までの成型加工が可
能なものとしている。

【０００８】電歪伸縮ポリマーＱは、図１に示すよう
に、平板状のエラストマーポリマーＥＰの裏表両面を、
例えばグラファイト、カーボンブラック等のカーボン粒
子素材の熱融着、あるいは金属の真空蒸着等により薄膜
状の２つの適合電極Ｒで挟持形成させて成り、この適合
電極Ｒ間に電位差を付与させることによりエラストマー
ポリマーＥＰ自体は適合電極Ｒと共に薄く引き延ばされ
て厚さが収縮し（図１（ｂ）参照）、電位差を取り除く
と元の形状に復原する（図１（ａ）参照）ものである。
具体的にはシリコンゴムとアクリルを使用することによ
り、歪率１００％以上、最大作動圧２〜８ＭＰａ、最大
エネルギー密度３．４Ｊ／ｃｃを可能にし、応答時間が
例えば１ｍｓ以下と速く、電圧効率も高い数値を有し、
使用温度範囲が例えば−４０〜８０℃であり、例えば１
０億回以上の使用耐久性を有するものが得られる。また
ポリマーの一般的なカテゴリーには、電歪伸縮ポリマー
Ｑに加えて、ピエゾポリマー、形状記憶ポリマー、ポリ
マーをベースとしたエアギャップ静電装置等がある。し
かもエラストマーを使用することにより自体の性能を自
然な筋肉に類似したものを形成することができる。

【０００９】以下に電歪伸縮ポリマーＱの作動原理につ
いて説明すれば、作動圧をＰ、電場をＥ、誘電体率を
ε、空きスペースの誘電体率をε₀、電圧をＶ、ポリマ
ーの厚さをｚとすると、Ｐ＝ε・ε₀・Ｅ²＝ε・ε₀
・（Ｖ／ｚ）² となる。このとき、電極の適合が原因
で圧力が増加することがあり、これにより逆に荷電した
電極間の引力と、フィルムの平面に対して垂直な有効圧
力の中に連結させるために荷電を各電極上に分配しよう
とする力との両方の力が許容される。境界条件のない歪
みの小さい範囲においては、ポリマーの厚さの歪みｓ
は、弾性率をＹとして、ｓ＝Ｐ／Ｙ＝−ε・ε₀・（Ｖ
／ｚ）²／Ｙで与えられる。この式によりエラストマー
が理想的なゴムすなわち縮小不可で、０．５のポアソン
比を有することが想定される。またエネルギー密度ｅ_a
は、ｅ_a＝Ｙ・ｓ²＝（ε、ε₀）²・（Ｖ／ｚ）⁴／
Ｙとなる。一方、歪みが高い時のエラストマーに共通の
非直線のモジュールでは、材質の弾性エネルギー密度が
関連するものでより一般的な式としては、作動圧をＰと
して、ｅ_a＝（１／２）・Ｐ・ｌｎ［１＋ｓ_z］とな
る。以上の各式からエネルギー密度が最大の理想的な電
歪ポリマー人工筋肉は、高い誘電体率、高い耐破損強度
（Ｖ／ｚ）、比較的低い弾性率Ｙを有するものである。

【００１０】２方弁構造によるバルブ装置１は、図２に
示すように、弁筐体２内を流体ポートＡと流体ポートＢ
とに分岐した弁室３内下部に筒型突起状の弁座４を設
け、この弁座４に対向して弁筐体２内上部には円柱型ま
たは矩形型の支持凹部５を形成してある。弁座４と支持
凹部５との間には、一端面側にシール材６を貼設させた
例えば厚幅方向の膨張ストロークが約１．５ｍｍ以上と
なる円形膜状または方形膜状の電歪伸縮ポリマーＱを挟
持させてある。そして、複数のバルブ装置１を一括して
制御させるために自体を例えばマニホルド構造として形
成しておき、昇圧回路等の高電圧変換回路を介してそれ
ぞれのバルブ装置１の電歪伸縮ポリマーＱの適合電極Ｒ
に例えば入力電圧ＤＣ１２ＶまたはＤＣ２４Ｖ等を印加
することで当該電歪伸縮ポリマーＱは薄く引き延ばされ
て厚さが収縮変形するようになっている。こうすること
により、シール材６を介して弁座４に当接密栓してある
電歪伸縮ポリマーＱが弁座４から離反して開放され、流
体ポートＡと流体ポートＢとの間の流路をそれぞれのバ
ルブ装置１で形成するようにしてある。

【００１１】図３は２方弁構造のバルブ装置１の他例を
示すもので、弁筐体２内を流体ポートＡと流体ポートＢ
とに分岐した円形状の弁室３内における周壁内面に環状
の弁座７を内方へ向けて突設すると共に、平断面形状が
円形の電歪伸縮ポリマーＱがロッド状の固定用座部８を
介して弁筐体２内の弁室３内底部から支持されている。
そして、弁室３内における弁座７に対して電歪伸縮ポリ
マーＱを自体の周側面が離反した状態に配置されること
で流体ポートＡと流体ポートＢとの間の流路を切替形成
する状態にしてある。ここで電歪伸縮ポリマーＱの適合
電極Ｒに電圧、電流を印加することで電歪伸縮ポリマー
Ｑは径方向に薄く引き延ばされることにより、電歪伸縮
ポリマーＱの周側面が弁座７に当接して流体ポートＡと
流体ポートＢとの間の流路を密栓するようにしてある。

【００１２】図４は３方弁構造のバルブ装置１を示すも
ので、弁筐体２内を流体ポートＡと流体ポートＢとに分
岐した円柱内壁状の弁室３内において上向きにして設け
た筒型突起状の第１弁座１１と、流体ポートＢと流体ポ
ートＣとに分岐した弁室３内において下向きにして設け
た環型突起状の第２弁座１２とを互いに対向配置させて
ある。そして、流体ポートＣに通じる第２弁座１２上方
位置には円形開口状のガイド部１７に貫挿されて上下ス
ライド可能に配置された押圧操作用ロッド部１３の下端
に弾性体によるガイド付きポペット弁体１４を水平に取
り付ける。このポペット弁体１４を第１弁座１１と第２
弁座１２との間で上下スライド可能に内挿配置させ、ポ
ペット弁体１４が第１弁座１１に係止されている状態で
は流体ポートＢが密栓され且つ流体ポートＡと流体ポー
トＣとの間の流路が形成されるようにする（図４（ｂ）
参照）。一方、ポペット弁体１４が第２弁座１２に係止
されている状態では流体ポートＣが密栓され且つ流体ポ
ートＡと流体ポートＢとの間の流路が形成されるように
する（図４（ｃ）参照）ことで切換弁機構を構成してあ
る。さらに第１弁座１１の外周に巻挿させた例えば操作
スプリングバネ１６等によりガイド付きポペット弁体１
４を第２弁座１２側に係止される状態となるように付勢
してある。

【００１３】一方、押圧操作用ロッド部１３の上端には
伸縮可能な円形フィルム状の耐摩耗材１８を介して、当
該耐摩耗材１８よりも大径で両面に適合電極Ｒ付きの例
えば約１０ｍｍφの円盤フィルム型の電歪伸縮ポリマー
Ｑを取り付ける。また、弁筐体２のガイド部１７上側に
おいて当該ガイド部１７の内径よりも大径な円形状に形
成された支持凹部１５側に配置させ、ポペット弁体１４
を操作スプリングバネ１６の拡圧弾力に抗して第１弁座
１１側に係止される状態となるように押圧操作用ロッド
部１３上面を電歪伸縮ポリマーＱにより圧接させてあ
る。このとき、図４（ｂ）の部分拡大図に示すように、
電歪伸縮ポリマーＱは、適合電極Ｒの内、外周縁部のみ
を、弁筐体２の支持凹部１５Ａ側上縁と、当該支持凹部
１５Ａを塞ぐように形成し且つ中央に支持凹部１５Ａと
同径の円形中空状の支持凹部１５Ｂを対向形成した蓋部
１９の下縁とで挟持されており、支持凹部１５Ａと支持
凹部１５Ｂとの対向接合により形成される円柱空間部内
で電歪伸縮ポリマーＱが適合電極Ｒと共に撓曲変形可能
となるようにしてある。

【００１４】電歪伸縮ポリマーＱの適合電極Ｒに電圧、
電流を印加することで電歪伸縮ポリマーＱは薄く引き延
ばされて厚さが収縮変形することにより全面が上向き円
弧状に湾曲変形して押圧操作用ロッド部１３が持ち上げ
られる。そして初めは第１弁座１１に当接して密栓して
あるポペット弁体１４が第１弁座１１から離反すると共
に、ポペット弁体１４は操作スプリングバネ１６の拡圧
弾力に任せて第２弁座１２側に押圧係止させられ、流体
ポートＣを密栓し且つ流体ポートＡと流体ポートＢとの
流路を形成する（図４（ａ）参照）。一方、電歪伸縮ポ
リマーＱの適合電極Ｒを非通電状態にすると、電歪伸縮
ポリマーＱは元の形状に復帰して押圧操作用ロッド部１
３を操作スプリングバネ１６の拡圧力に抗して押し下げ
られる。すると、ポペット弁体１４は第１弁座１１側に
押し当て係止させられることにより流体ポートＢが密栓
され且つ流体ポートＡと流体ポートＣとの間の流路が形
成される（図４（ｂ）参照）。

【００１５】図５は３方弁構造のバルブ装置１の他例を
示すもので、弁筐体２内を流体ポートＡと流体ポートＢ
とに分岐した弁室３内において上向きにして設けた若干
長目の長筒型突起部２１と、流体ポートＢと流体ポート
Ｃとに分岐した弁室３内において下向きにして設けた短
筒型突起部２２とを互いに対向配置させ、長筒型突起部
２１、短筒型突起部２２夫々の筒内周壁には環状の第１
弁座２３と第２弁座２４とを内側に向けて突設してあ
る。そして、大径円柱状の下側電歪伸縮ポリマーＱ１と
小径円柱状の上側電歪伸縮ポリマーＱ２とが長手方向に
沿って２段に重なった状態に連設させて成る切換弁２５
を細長棒状の固定用座部２８を介して弁筐体２内の弁室
３内底部から起立支持してある。

【００１６】そして、下側電歪伸縮ポリマーＱ１と上側
電歪伸縮ポリマーＱ２とは、いずれか一方の適合電極Ｒ
のみに電圧、電流を印加することで一方が拡張すれば他
方が縮小するように相互に逆に作動するようにしてあ
る。例えば、両電歪伸縮ポリマーＱ１，Ｑ２のうち下側
電歪伸縮ポリマーＱ１のみの適合電極Ｒに電圧、電流を
印加することで、下側電歪伸縮ポリマーＱ１は自体の周
側面が第１弁座２３に接合して密栓状態となり、非通電
状態の上側電歪伸縮ポリマーＱ２は自体の周側面が第２
弁座２４に対して離反した開放状態となることで、流体
ポートＡを密栓し、流体ポートＢと流体ポートＣとの間
の流路を開栓した状態に切り換えられるものとしてあ
る。一方、上側電歪伸縮ポリマーＱ２のみの適合電極Ｒ
に電圧、電流を印加することで、上側電歪伸縮ポリマー
Ｑ２は自体の周側面が第２弁座２４に接合して密栓状態
となり、非通電状態の下側電歪伸縮ポリマーＱ１は自体
の周側面が第１弁座２３に対して離反した開放状態とな
ることで、流体ポートＣを密栓し、流体ポートＡと流体
ポートＢとの間の流路を開栓した状態に切り換えられる
ものとしてある。

【００１７】尚、本実施の形態では２方弁、３方弁構造
のバルブ装置１の弁体または弁体を支える可動部に対
し、エラストマー誘電体に基づく電歪伸縮ポリマーＱを
採用しているが、その他の構成として図示を省略した
が、５方弁、６方弁…等の多分岐弁に利用することも可
能である。

【００１８】また、図６、図７、図８には第２の実施の
形態が示されており、この第２の実施の形態にあって
は、印加電圧、電流の変動により自体の形状を調整可能
としたエラストマー誘電体に基づく電歪伸縮ポリマーＱ
を、液体、気体等を送り出すためのダイヤフラム式ポン
プ装置３１のダイヤフラム弁３４自体として形成したり
（図６参照）、またはダイヤフラム式ポンプ装置３１の
ダイヤフラム弁３４を支える可動部とし、この可動部を
介してダイヤフラム弁３４を駆動させるように利用した
り（図７参照）、ダイヤフラム式ポンプ装置のダイヤフ
ラム弁を粘性流体等による圧力を利用して間接的に駆動
させるための駆動用ダイヤフラム弁として利用したり
（図８参照）したものである。尚、このダイヤフラム式
ポンプ装置３１の作用を応用して低音スピーカーを構成
したり、あるいはバルブ装置、アクチュエータ装置等そ
の他の駆動装置として利用することも可能である。

【００１９】すなわち図６に示すように、ダイヤフラム
式ポンプ装置３１のダイヤフラム弁３４自体を電歪伸縮
ポリマーＱで一体形成した場合の構成は、中空円柱状の
ポンプ筐体３２内中間に例えば円形膜状の電歪伸縮ポリ
マーＱによるダイヤフラム弁３４を張設してポンプ筐体
３２内を左側の第１室３３Ａと右側の第２室３３Ｂとに
二分した状態となるようにしておき、ダイヤフラム弁３
４の中央部をリターンスプリング３５を介してポンプ筐
体３２内の第２室３３Ｂ側内壁面に支持する。そして、
ポンプ筐体３２内の第１室３３Ａ側には張設されたダイ
ヤフラム弁３４に沿って平行に対向配置させた吸入口３
６と排出口３７とを形成し、吸入口３６側はポンプ筐体
３２内側からポンプ筐体３２外側に向けて縮径したテー
パ状の段部３６Ａを設けてこれに球形状の吸入用弁体３
８を配し、排出口３７側はポンプ筐体３２内側からポン
プ筐体３２外側に向けて拡径したテーパ状の段部３７Ａ
を設けてこれに球形状の排出用弁体３９を配する。

【００２０】電歪伸縮ポリマーＱによるダイヤフラム弁
３４の両面の適合電極Ｒに電流、電圧を印加すること
で、ダイヤフラム弁３４は両室３３Ａ、３３Ｂ間で左右
に往復屈曲運動する。このとき、ダイヤフラム弁３４に
より第１室３３Ａが縮小されて加圧状態となると、吸入
口３６側は吸入用弁体３８により閉止され、排出口３７
側は排出用弁体３９を外側へ押圧して開放され、この排
出口３７から第１室３３Ａ内に滞留している液体、気体
をポンプ筐体３２外方へ放出させる。一方、ダイヤフラ
ム弁３４により第１室３３Ａが膨張されて減圧状態とな
ると、吸入口３６側は吸入用弁体３８を内側へ引き込ま
せて開放され、排出口３７側は排出用弁体３９を内側へ
引き込ませて閉止され、この吸入口３６から第１室３３
Ａ内へ液体、気体を吸入させるのであり、同様な動作が
周期的に繰り返される。

【００２１】一方、図７に示すように、ダイヤフラム弁
４４を支える可動部を電歪伸縮ポリマーで一体形成した
場合の構成は、中空円柱状のポンプ筐体３２内中間に例
えば円形膜状の例えばフレキシブルな金属製薄膜による
ダイヤフラム弁４４を張設してポンプ筐体３２内を左側
の第１室３３Ａと右側の第２室３３Ｂとに二分した状態
となるようにしておき、このダイヤフラム弁４４の中央
部をリターンスプリング３５を介してポンプ筐体内の第
２室３３Ｂ側内壁面に固定してある電歪伸縮ポリマーＱ
により形成した可動部４５により支持する。この可動部
４５はリターンスプリング３５を内蔵させた状態で第２
室３３Ｂ側内壁面に付設する。そして、ポンプ筐体３２
内の第１室３３Ａ側から側方へ向けて狭幅の連通路４６
を設け、この連通路４６の上下側には吸入口３６と排出
口３７とを対向配置し、吸入口３６側はポンプ筐体３２
内側からポンプ筐体３２外側に向けて縮径したテーパ状
の段部３６Ａを設けてこれに球形状の吸入用弁体３８を
配し、排出口３７側はポンプ筐体３２内側からポンプ筐
体３２外側に向けて拡径したテーパ状の段部３７Ａを設
けてこれに球形状の排出用弁体３９を配する。

【００２２】電歪伸縮ポリマーＱによる可動部４５の適
合電極Ｒに電流、電圧を印加することで、当該可動部４
５は薄く引き延ばされて厚さが収縮変形した状態と、元
の形状に復帰した状態とが周期的に繰り返されることに
より、ダイヤフラム弁４４は両室間を左右に往復屈曲運
動する。このとき、ダイヤフラム弁４４により第１室３
３Ａが縮小されて加圧状態となると、吸入口３６側は吸
入用弁体３８により閉止され、排出口３７側は排出用弁
体３９を外側へ押圧して開放され、この排出口３７から
第１室３３Ａ内に滞留している液体、気体をポンプ筐体
３２外方へ放出させる。一方、ダイヤフラム弁４４によ
り第１室３３Ａが膨張されて減圧状態となると、吸入口
３６側は吸入用弁体３８を内側へ引き込ませて開放さ
れ、排出口３７側は排出用弁体３９を内側へ引き込ませ
て閉止され、この吸入口３６から第１室３３Ａ内へ液
体、気体を吸入させるのである。

【００２３】図８には、ダイヤフラム弁を粘性流体等に
よる圧力を利用して間接的に駆動させるための駆動用ダ
イヤフラム弁４４として利用したダイヤフラム式ポンプ
装置３１が示されている。すなわち、ダイヤフラム式ポ
ンプ装置３１を例えば円形箱状に形成したポンプ筐体３
２の開口側を、中央に円弧状の窪みを形成した蓋部４７
で被せられるようにしておき、ポンプ筐体３２の側壁に
は吸入口３６と排出口３７とを対向配置し、吸入口３６
側はポンプ筐体３２内側からポンプ筐体３２外側に向け
て縮径したテーパ状の段部３６Ａを設けてこれに球形状
の吸入用弁体３８を配し、排出口３７側はポンプ筐体３
２内側からポンプ筐体３２外側に向けて拡径したテーパ
状の段部３７Ａを設けてこれに球形状の排出用弁体３９
を配してある。そしてポンプ筐体３２の開口縁部と蓋部
４７の開口縁部との接合間には、ロッド状のガイド部４
４Ａを円板状の作動弁部４４Ｂの中央に突設し、作動弁
部４４Ｂの周縁部にはドーナツ状に可撓性膜部材４４Ｃ
を連設させて成るダイヤフラム弁４４の当該可撓性膜部
材４４Ｃのみを弛ませた状態にして挟持させ、ガイド部
４４Ａをポンプ筐体３２内底部中央に当接した状態に配
置させる。さらにガイド部４４Ａにはリターンスプリン
グ３５を巻挿させ、リターンスプリング３５の両端を作
動弁部４４Ｂとポンプ筐体３２内底部とにそれぞれ固定
させて成るものである。

【００２４】電歪伸縮ポリマーＱは、前記ダイヤフラム
弁４４の可撓性膜部材４４Ｃと共に、適合電極Ｒが付設
されている部分を除いた外周縁部のみを、ポンプ筐体３
２の開口縁部と蓋部４７の開口縁部との間に挟持固定さ
れており、ダイヤフラム弁４４と蓋部４７との間に形成
された円柱空間部内で電歪伸縮ポリマーＱが適合電極Ｒ
と共に撓曲変形可能となるようにしてある。したがっ
て、ポンプ筐体３２の内底部とダイヤフラム弁４４との
間に第１室３３Ａが形成され、ダイヤフラム弁４４と電
歪伸縮ポリマーＱとの間には第２室３３Ｂが形成され、
電歪伸縮ポリマーＱと蓋部４７との間には第３室３３Ｃ
が形成される。この第２室３３Ｂと第３室３３Ｃとには
例えば粘性流体が充填されていて、適合電極Ｒに通電さ
せて電歪伸縮ポリマーＱ自体を湾曲変形させることによ
り第３室３３Ｃを加圧状態にし且つ第２室３３Ｂを減圧
状態にすることでダイヤフラム弁４４をリターンスプリ
ング３５の復原力に抗して蓋部４７側へ向けて移動させ
るようにしてある。一方、適合電極Ｒを非通電状態にし
て電歪伸縮ポリマーＱ自体を平面形状に復帰させ、第３
室３３Ｃを減圧状態にし且つ第２室３３Ｂを加圧状態に
することで、ダイヤフラム弁４４をリターンスプリング
３５の復原力によりポンプ筐体３２内底部側へ向けて移
動させるようにしてある。

【００２５】電歪伸縮ポリマーＱの適合電極Ｒに電流、
電圧を印加することで、当該電歪伸縮ポリマーＱは薄く
引き延ばされて蓋部４７の窪み側へ湾曲した状態と、元
の平面形状に復帰した状態とが周期的に繰り返される。
これに追従して第２室３３Ｂ、第３室３３Ｃ夫々は減圧
状態と加圧状態とが交互に繰り返され、ダイヤフラム弁
４４をリターンスプリング３５の復原力に抗して蓋部４
７側へ向けて移動させたり、リターンスプリング３５の
復原力によりポンプ筐体３２内底部側へ向けて移動させ
たりする。このとき、図８（ａ）に示すように、ダイヤ
フラム弁４４がポンプ筐体３２内底部側へ向けて移動し
第１室３３Ａが縮小されて加圧状態となると、吸入口３
６側は吸入用弁体３８により閉止され、排出口３７側は
排出用弁体３９を外側へ押圧して開放され、この排出口
３７から第１室３３Ａ内に滞留している液体、気体をポ
ンプ筐体３２外方へ放出させる。一方、図８（ｂ）に示
すように、ダイヤフラム弁４４により第１室３３Ａが膨
張されて減圧状態となると、吸入口３６側は吸入用弁体
３８を内側へ引き込ませて開放され、排出口３７側は排
出用弁体３９を内側へ引き込ませて閉止され、この吸入
口３６から第１室３３Ａ内へ液体、気体を吸入させるの
である。

【００２６】また、図９乃至図２１には第３の実施の形
態が示されており、この第３の実施の形態にあっては、
印加電圧、電流の変動により自体の形状を調整可能とし
たエラストマー誘電体に基づく電歪伸縮ポリマーＱを、
例えばモータ、シリンダー等の往復直線運動の動力を発
生させるためのアクチュエータ装置５１の駆動要素とし
て利用したものである。尚、図示による説明を省略した
が、電歪伸縮ポリマーＱを往復回転運動、直線回転複合
運動、往復屈曲運動等の動力を発生させるためのアクチ
ュエータ装置５１の作動部材として利用しても良いとは
勿論である。また、このアクチュエータ装置５１の作用
を応用して低音スピーカーを構成したり、あるいはバル
ブ装置、ポンプ装置等その他の駆動装置として利用する
ことも可能である。

【００２７】すなわち、図９に示すように、バイモルフ
タイプのアクチュエータ装置５１として例えば適合電極
Ｒのマイナス極側を例えば２つの電歪伸縮ポリマーＱ
１、Ｑ２によりサンドイッチ状に挟持させ、且つ両端面
に適合電極Ｒの例えばプラス極側を貼設して成る電極サ
ンドイッチ構造の電歪伸縮ポリマーＱを形成してある。
この電歪伸縮ポリマーＱ１，Ｑ２の一端側を板状のベー
ス部５２に取り付け、電歪伸縮ポリマーＱ１，Ｑ２の他
端側には、力を均一化して取り出すための円形皿状に形
成した保持枠５４を介してロッド５３の一端側を取り付
け、ロッド５３先端側を適当な板状の支持部５５によっ
て支えてあり、例えばロッド５３が横方向に向いていれ
ば上下方向のいずれか一方に、あるいはロッド５３が上
方向に向いていれば左右前後方向のいずれかの方向に傾
倒される動作が行えるようにしてある。ベース部５２と
支持部５５とはその外周縁部同士を、保護カバーを兼用
した伸縮可能な筒状の蛇腹部５６により接続すること
で、電歪伸縮ポリマーＱ１，Ｑ２等を覆っている。適合
電極Ｒの内、中央マイナス極側と上下、左右いずれかの
プラス極側との間に電圧、電流を印加すれば、中央マイ
ナス極側の適合電極Ｒを境に電歪伸縮ポリマーＱ１、Ｑ
２のいずれか側が膨張することとなって電歪伸縮ポリマ
ーＱ全体が湾曲させられ、蛇腹部５６も変形しながらロ
ッド５３が支持部５５に支持されながら傾倒動作する。
一方、適合電極Ｒへの通電を取り除くと電歪伸縮ポリマ
ーＱは元の平面形状に復帰しロッド５３を元の状態に復
帰させる。このようにして小型で軽量化されたバイモル
フタイプのアクチュエータ装置５１を簡単に形成するこ
とができる。

【００２８】図１０、図１１にはアクチュエータ装置５
１の他例としてシリンダー伸縮型の構造が示されてい
る。すなわち図１０に示すように、互いに異なる径を有
する有底の内側筒状部材６１と外側筒状部材６２とを、
外側筒状部材６２の開口端側内周と内側筒状部材６１の
開口端側外周とに夫々嵌着した複数の転動コロ６３，６
４を介して同軸上で貫挿配置させ、互いに伸縮スライド
可能となるようにしてある。そして、内側筒状部材６１
にアクチュエータ部として円筒状あるいは渦巻き状の電
歪伸縮ポリマーＱを内装し、アクチュエータ部の両側開
口端を、内側筒状部材６１、外側筒状部材６２夫々の内
底部に固着してある。内側筒状部材６１の底部は外方へ
拡径したフランジ部６５が形成されており、このフラン
ジ部６５の一箇所には外側筒状部材６２の開口縁先端に
当接して係止するためのストッパーピン６６が取り付け
られている。内側筒状部材６１の底部中央にはアクチュ
エータ部通電用配線導入兼エアー抜き用のための小孔６
７を設けてある。

【００２９】適合電極Ｒに電圧、電流を印加すると電歪
伸縮ポリマーＱによるアクチュエータ部は筒軸方向に伸
長して行き、内側筒状部材６１と外側筒状部材６２とを
互いに離反させる方向へスライドさせる（図１０（ａ）
参照）。一方、適合電極Ｒへの通電を取り除くと電歪伸
縮ポリマーＱによるアクチュエータ部は筒軸方向に収縮
して行き、内側筒状部材６１と外側筒状部材６２とを互
いに近接させる方向へスライドさせる（図１０（ｂ）参
照）。このようにして小型で軽量化されたシリンダータ
イプのアクチュエータ装置５１を簡単に形成することが
できる。

【００３０】また、図１１に示すように、内側筒状部材
６１の開口端側外周に外向環状突起部７１を形成し、外
側筒状部材６２の開口端側内周に内向環状突起部７２を
形成し、外向環状突起部７１の外周に嵌着した複数の転
動コロ６３、内向環状突起部７２の内周に嵌着した複数
の転動コロ６４夫々を介して互いにスライド可能となる
ように両筒状部材６１，６２を同軸上に貫挿配置させて
あり、内側筒状部材６１の内側に配した電歪伸縮ポリマ
ーＱによる前記アクチュエータ部とは別に外向環状突起
部７１と内向環状突起部７２との間に形成された環状ス
ペース内には第２のアクチュエータ部としての円筒状の
電歪伸縮ポリマーＱを内装してある。また内側筒状部材
６１底部側のフランジ部６５には、両筒状部材６１，６
２相互間のスライドストローク分の長さを有し且つ先端
に大径のストッパー頭部７３Ａを有するロッド状のガイ
ド部材７３が取り付けられ、このガイド部材７３は外側
筒状部材６２の外向環状突起部７１外側に形成した通孔
７４に挿入され、両筒状部材６１，６２が離反方向に移
動した際にストッパー頭部７３Ａが通孔７４に係止され
るようにしてある。これら両電歪伸縮ポリマーＱは、一
方の電歪伸縮ポリマーＱの適合電極Ｒに電圧、電流を印
加することで一方が拡張すれば他方の電歪伸縮ポリマー
Ｑは縮小するように相互に逆に作動するようにしてあ
る。

【００３１】電歪伸縮ポリマーＱによる内側のアクチュ
エータ部の適合電極Ｒに電圧、電流を印加すると内側の
アクチュエータ部自体は筒軸方向に伸長して行く一方、
非通電状態にある電歪伸縮ポリマーＱによる外側のアク
チュエータ部は同軸方向に収縮して行き、内側筒状部材
６１と外側筒状部材６２とを互いに離反させる方向へス
ライドさせる（図１１（ａ）参照）。一方、電歪伸縮ポ
リマーＱによる外側のアクチュエータ部の適合電極Ｒに
電圧、電流を印加すると同時に、内側のアクチュエータ
部の適合電極Ｒへの通電を取り除くと内側のアクチュエ
ータ部は筒軸方向に収縮して行く一方、外側のアクチュ
エータ部は筒軸方向に伸長して行き、内側筒状部材６１
と外側筒状部材６２とを互いに近接させる方向へスライ
ドさせる（図１１（ｂ）参照）。このようにして小型で
軽量化されたシリンダータイプのアクチュエータ装置５
１を簡単に形成することができる。

【００３２】図１２、図１３にはアクチュエータ装置５
１の他例としてシリンダーピストン型の構造が示されて
いる。すなわち、図１２に示すように、有底のシリンダ
ー８１内にピストンロッド８２を挿入し、ピストンロッ
ド８２先端の外周とシリンダー８１の開口端側内周とに
夫々嵌着した複数の転動コロ８３，８４を介して互いに
スライド可能となるようにしてある。シリンダー８１底
部側に形成した外向のフランジ部８５とピストンロッド
８１一端に形成した円板状のフランジ部８６との間に挟
み込まれるように、アクチュエータ部としての円筒状あ
るいは渦巻き状の電歪伸縮ポリマーＱを外装し、アクチ
ュエータ部の両側開口端を、シリンダー８１、ピストン
ロッド８２夫々のフランジ部８５，８６に固着してあ
る。シリンダー８１のフランジ部８５中央にはアクチュ
エータ部通電用配線導入兼エアー抜き用のための小孔８
７を設けてある。

【００３３】適合電極Ｒに電圧、電流を印加すると電歪
伸縮ポリマーＱによるアクチュエータ部は筒軸方向に伸
長して行き、出没伸縮構造で組み合わせられるシリンダ
ー８１とピストンロッド８２とを互いに離反させる方向
へスライドさせる（図１２（ａ）参照）。一方、適合電
極Ｒへの通電を取り除くと電歪伸縮ポリマーＱによるア
クチュエータ部は筒軸方向に収縮して行き、シリンダー
８１とピストンロッド８２とを互いに近接させる方向へ
スライドさせる（図１２（ｂ）参照）。このようにして
小型で軽量化されたピストンシリンダータイプのアクチ
ュエータ装置５１を簡単に形成することができる。

【００３４】また、図１３に示すように、長尺な有底の
シリンダー９１内に、略中央に大径円柱状のフランジ部
９２Ａを形成したピストンロッド９２を挿入し、シリン
ダー９１の開口端側に形成した内向環状突起部９１Ａの
内周とピストンロッド９２のフランジ部９２Ａ外周とに
夫々嵌着した複数の転動コロ９３，９４を介して互いに
スライド可能となるようにしてある。そして、ピストン
ロッド９２のフランジ部９２Ａとシリンダー９１底部と
の間に形成された筒状スペース内には、アクチュエータ
部として円筒状の電歪伸縮ポリマーＱを内装し、ピスト
ンロッド９２のフランジ部９２Ａとシリンダー９１底部
とにアクチュエータ部の両端開口部側を夫々固着させた
状態にしてある。

【００３５】適合電極Ｒに電圧、電流を印加すると電歪
伸縮ポリマーＱによるアクチュエータ部は筒軸方向に伸
長して行き、ピストンロッド９２のフランジ部９２Ａを
押しながらシリンダー９２外方へピストンロッド９２の
一端側をスライド突出させる（図１３（ａ）参照）。一
方、適合電極Ｒへの通電を取り除くと電歪伸縮ポリマー
Ｑによるアクチュエータ部は筒軸方向に収縮して行き、
ピストンロッド９２をシリンダー９１内へスライド没入
退避させる（図１３（ｂ）参照）。このようにして小型
で軽量化されたピストンシリンダータイプのアクチュエ
ータ装置５１を簡単に形成することができる。

【００３６】図１４乃至図２１にはアクチュエータ装置
の他例として非圧縮性粘性流体等の流動性物質１０３を
利用した収縮体による別のアクチュエータ装置１００の
構造が示されている。すなわち、図１４（ａ）に示すよ
うに、例えば黄銅、ベリリウム銅、リン青銅、ステンレ
ス等の柔軟性のある複合金属材質から成る円筒状の伸縮
可能なべローズ１０１の一端開口側を蓋部１０２で閉塞
させ、べローズ１０１内部には非圧縮性粘性流体等の流
動性物質１０３が充填され、べローズ１０１の他端開口
側を適合電極Ｒと共に撓曲変形可能な電歪伸縮ポリマー
Ｑでもって閉塞固定してある。したがって、図１４
（ｂ）に示すように、適合電極Ｒに通電して電歪伸縮ポ
リマーＱをべローズ１０１の外方へ向けて突出するよう
に湾曲させることにより、電歪伸縮ポリマーＱの円弧状
に盛り上がった容積に相当するストローク分だけべロー
ズ１０１は縮小される。一方、図１４（ａ）に示すよう
に、適合電極Ｒを非通電状態にすれば電歪伸縮ポリマー
Ｑは元の平坦状態に復帰し、べローズ１０１は元の形状
に伸長復帰される。このように流動性物質１０３を使用
したことにより、適合電極Ｒが湾曲するときの他部材と
の摩擦によって寿命が短命化するのを防止でき、適合電
極Ｒを保護できるものとしてある。

【００３７】また、図１５に示すように、べローズ１０
１を縮小した状態で組み付け、べローズ１０１内部に非
圧縮性粘性流体等の流動性物質１０３が充填された構造
にすることもできる。この場合には、図１５（ｂ）に示
すように、適合電極Ｒに通電すれば電歪伸縮ポリマーＱ
はべローズ１０１の内方へ向けて突出するように湾曲さ
せられ、電歪伸縮ポリマーＱの円弧状に凹んで減少され
た容積に相当するストローク分だけべローズ１０１は伸
長される。一方、図１５（ａ）に示すように、適合電極
Ｒを非通電状態にすれば電歪伸縮ポリマーＱは元の平面
状態に復帰し、べローズ１０１は元の形状に縮小復帰さ
れる。

【００３８】また、図１６に示すように、一端開口側を
蓋部１０２で閉塞させた一対のべローズ１０１ａ，１０
１ｂの他端開口側同士を電歪伸縮ポリマーＱを挟み込む
ようにして接合固定させ、一方のべローズ１０１ａ内に
はこのべローズ１０１ａ自体を伸長させた状態で流動性
物質１０３が充填され、他方のべローズ１０１ｂ内には
このべローズ１０１ｂ自体を縮小した状態で流動性物質
１０３が充填されて成る所謂タンデム型に組み付けられ
た構造としても良い。この場合には、図１６（ｂ）に示
すように、適合電極Ｒに通電すれば電歪伸縮ポリマーＱ
は縮小されている他方のべローズ１０１ｂ内方に向けて
湾曲させられ、当該他方のべローズ１０１ｂ内部が流動
性物質１０３により加圧された状態となってこのべロー
ズ１０１ｂ自体が伸長させられ、伸長状態にあった一方
のべローズ１０１ａ内部は流動性物質１０３により負圧
の状態となって一方のべローズ１０１自体が縮小される
のである。一方、図１６（ａ）に示すように、適合電極
Ｒを非通電状態にすれば電歪伸縮ポリマーＱは元の平坦
状態に復帰し、一方のべローズ１０１ａは元の伸長状態
に、他方のべローズ１０１ｂは元の縮小状態に夫々戻る
のである。

【００３９】また、図１７に示すように、べローズ１０
１を伸長させた状態で内部に流動性物質１０３を充填
し、両端開口側を電歪伸縮ポリマーＱでもって夫々閉塞
固定させた構造としても良い。この場合には、図１７
（ｂ）に示すように、適合電極Ｒに通電すれば電歪伸縮
ポリマーＱ夫々はべローズ１０１外方に向けて湾曲させ
られ、べローズ１０１内部は流動性物質１０３により負
圧の状態となってべローズ１０１自体が縮小されるので
ある。一方、図１７（ａ）に示すように、適合電極Ｒを
非通電状態にすれば電歪伸縮ポリマーＱ夫々は元の平面
状態に復帰し、べローズ１０１は元の伸長状態に戻るの
である。

【００４０】また、図１８に示すように、べローズ１０
１自体を非弾性の例えば布製の円筒膜状蛇腹内部に補強
弾力材としてのバネ材（１１０，１１１）を封入させて
形成し、べローズ１０１の一端開口側を蓋部１０２で閉
塞させてある。そして、べローズ１０１内における蓋部
中央には円柱状のガイド部１０４を溶接またはネジ止め
により起立固定させ、べローズ１０１の他端開口側に
は、中央に大径の支持凹部１０５と当該支持凹部１０５
よりも小径のシリンダー部１０６とを形成して成る蓋部
１０７で閉塞固定し、シリンダー部１０６に複数の転動
コロ１０８を介してガイド部１０４をスライド可能に貫
挿させ、且つべローズ１０１自体を伸長した状態にして
組み付ける。

【００４１】また電歪伸縮ポリマーＱは、支持凹部１０
５側を密封するように固定してあり、この電歪伸縮ポリ
マーＱと支持凹部１０５との間に形成された浅底空洞状
の第１室１０９ａと、蓋部１０７、ガイド部１０４とべ
ローズ１０１との間に形成された深底空洞状である円筒
状の第２室１０９ｂとはシリンダー部１０６内側部分を
介して互いに連通させ、べローズ１０１内部には非圧縮
性粘性流体等の流動性物質１０３が充填されている。ま
たべローズ１０１内側の蓋部１０２内面、支持凹部１０
５外面間にはコイル状の内付けバネ１１０を介設し、且
つべローズ１０１の端部外側に突設形成された突出外延
部間にもコイル状の外付けバネ１１１を介設してある。
尚、この内付けバネ１１０と外付けバネ１１１は、べロ
ーズ１０１自体のバネ性を補うためのものであり、べロ
ーズ１０１単体でバネ性が確保できるのであればこれら
を取り外しておいても良い。

【００４２】この場合には、図１８（ｂ）に示すよう
に、適合電極Ｒに通電すれば電歪伸縮ポリマーＱは伸長
されているべローズ１０１外方に向けて***状に湾曲さ
せられ、当該べローズ１０１内部の第１室１０９ａ、第
２室１０９ｂが流動性物質１０３により減圧された状態
となってべローズ１０１自体が縮小させられる。一方、
図１８（ａ）に示すように、適合電極Ｒを非通電状態に
すれば電歪伸縮ポリマーＱは元の平面状態に復帰し、べ
ローズ１０１内部の第１室１０９ａ、第２室１０９ｂが
流動性物質１０３により加圧された状態となってべロー
ズ１０１は元の伸長状態に戻るのである。

【００４３】また、図１９に示すように、べローズ１０
１自体を布入りゴム等の軟質性板材により形成すると共
に、シリンダー部１０６に複数個のベアリング１０８を
介してガイド部１０４をスライド可能に貫挿させた当該
シリンダー部１０６、ガイド部１０４それぞれの中間に
おけるスライド周接面に空間部を設け、そこにコイルバ
ネ１１２を縮小した状態で介挿させ、ガイド部１０４自
体をシリンダー部１０６内に引き込ませる方向へ常時付
勢させるようにしてある。また、べローズ１０１内部に
充填されている流動性物質としては粘性を有する例えば
油脂等を使用してあり、これにより前記シリンダー部１
０６とガイド部１０４とのスライド周接面に配した転動
コロ１０８やコイルバネ１１２に対する潤滑油として働
くようにしてある。

【００４４】この場合には、図１９（ｂ）に示すよう
に、適合電極Ｒに通電すれば電歪伸縮ポリマーＱは伸長
されているべローズ１０１外方に向けて***状に湾曲さ
せられ、当該べローズ１０１内部の第１室１０９ａ、第
２室１０９ｂが流動性物質１０３により減圧された状態
となり、同時にコイルバネ１１２の拡圧弾力によりガイ
ド部１０４をシリンダー部１０６内に引き込ませる力が
働くことでべローズ１０１自体の縮小動作をスムーズに
行わせるようにしてある。一方、図１９（ａ）に示すよ
うに、適合電極Ｒを非通電状態にすれば電歪伸縮ポリマ
ーＱは元の平坦状態に復帰し、べローズ１０１内部の第
１室１０９ａ、第２室１０９ｂが流動性物質１０３によ
り加圧された状態となり、同時にコイルバネ１１２を縮
小させながらべローズ１０１は元の伸長状態に戻るので
ある。

【００４５】また、図２０に示すように、シリンダー部
１０６に複数個の転動コロ１０８を介してガイド部１０
４をスライド可能に貫挿させることにより取り付けられ
ているべローズ１０１自体を縮小した状態にして組み付
けると共に、適合電極Ｒの通電により電歪伸縮ポリマー
Ｑをべローズ１０１内ヘ向けて凹状に湾曲させられるよ
うにしてある。そして、べローズ１０１内部の第１室１
０９ａの空間を拡張し、シリンダー部１０６に複数個の
転動コロ１０８を介してスライド可能に貫挿させたガイ
ド部１０４上端に拡径フランジ状のストッパー部１１３
を設け、このストッパー部１１３を第１室１０９ａ内に
臨ませてある。そして、べローズ１０１内側の蓋部１０
２内面、支持凹部１０５外面間にはコイル状の内付けバ
ネ１１０を介設し、且つべローズ１０１端部外側に突設
形成された突出外延部間にもコイル状の外付けバネ１１
１を介設してある。

【００４６】この場合には、図２０（ｂ）に示すよう
に、適合電極Ｒに通電すれば電歪伸縮ポリマーＱは縮小
されているべローズ１０１内方に向けて凹状に湾曲させ
られ、当該べローズ１０１内部の第１室１０９ａ、第２
室１０９ｂが流動性物質１０３により加圧された状態と
なり、同時に外付けバネ１１１と内付けバネ１１０の拡
圧弾力によりガイド部１０４をシリンダー部１０６内か
ら引き出させる力を働かせながら、ガイド部１０４上端
のストッパー部１１３がシリンダー部１０６上端縁部に
係止されるまでべローズ１０１自体の伸長動作をスムー
ズに行わせるようにしてある。一方、図２０（ａ）に示
すように、適合電極Ｒを非通電状態にすれば電歪伸縮ポ
リマーＱは元の平面状態に復帰し、べローズ１０１内部
の第１室１０９ａ、第２室１０９ｂが流動性物質１０３
により減圧された状態となり、同時に外付けバネ１１１
と内付けバネ１１０とを縮小させながらべローズ１０１
は元の縮小状態に戻るのである。

【００４７】また、図２１に示すように、上端開口側に
シリンダー部２０２を形成した円筒箱形の筐体２０１
と、シリンダー部２０２に転動コロ２０３を介してスラ
イド可能にし、且つ転動コロ２０３上側のシリンダー部
２０２内周壁面に設けたシール部材等の封止材２０４に
より密栓され、支持凹部１０５の上端開口側に電歪伸縮
ポリマーＱを閉塞固定させて第１室１０９ａを形成して
成る蓋部１０２と、第１室１０９ａの空間を拡張し、蓋
部１０２の支持凹部１０５中央に形成したシリンダー部
１０６に、筐体２０１中央に起立形成したガイド部１０
４を複数個の転動コロ１０８を介してスライド可能に貫
挿させ、ガイド部１０４上端に拡径フランジ状のストッ
パー部１１３を設け、このストッパー部１１３を第１室
１０９ａ内に臨ませてある。そして、筐体２０１内底部
と蓋部１０２との間の第２室１０９ｂにはコイル状の内
付けバネ１１０を縮小状態にして介挿してある。この電
歪伸縮ポリマーＱと支持凹部１０５との間に形成された
浅底空洞状の第１室１０９ａと、筐体２０１内底部と蓋
部１０２との間の円筒空洞状の第２室１０９ｂとはシリ
ンダー部１０６内側部分を介して互いに連通させ、内部
には非圧縮性粘性流体等の流動性物質１０３が充填され
ている。

【００４８】この場合には、図２１（ｂ）に示すよう
に、適合電極Ｒに通電すれば電歪伸縮ポリマーＱは支持
凹部１０５内方に向けて凹状に湾曲させられ、蓋部１０
２、筐体２０１内部の第１室１０９ａ、第２室１０９ｂ
が流動性物質１０３により加圧された状態となり、同時
に内付けバネ１１０の拡圧弾力により蓋部１０２をガイ
ド部１０４に案内させて筐体２０１のシリンダー部２０
２内から引き出させながら、ガイド部１０４上端のスト
ッパー部１１３がシリンダー部１０６上端縁部に係止さ
れるまで筐体２０１、蓋部１０２相互の伸長動作をスム
ーズに行わせるようにしてある。一方、図２１（ａ）に
示すように、適合電極Ｒを非通電状態にすれば電歪伸縮
ポリマーＱは元の平面状態に復帰し、蓋部１０２、筐体
２０１内部の第１室１０９ａ、第２室１０９ｂが流動性
物質１０３により減圧された状態となり、同時に内付け
バネ１１０を縮小させながら筐体２０１、蓋部１０２相
互は元の縮小状態に戻るのである。

【００４９】尚、上記した第３の実施の形態におけるア
クチュエータ装置５１は、べローズ１０１自体の径を小
さくして伸長ストロークを大きく設定したり、逆に自体
の径を大きくして伸長ストロークを小さく設定したりす
る等して、面にかかる圧力と伸長ストロークとを自由に
調整できるようにしてある。また、アクチュエータ装置
５１をバルブ装置１の弁体として利用することも可能で
ある。さらに上記した第２の実施の形態におけるバルブ
装置１、第３の実施の形態におけるアクチュエータ装置
５１のそれぞれにおいて、電歪伸縮ポリマーＱの適合電
極Ｒには直流の電流電圧を印加させて、すなわち電気の
オン、オフにより自体の形状を断続的に調整している
が、これ以外に例えば交流の電流電圧を印加させること
で、自体の形状を交流の時定数に同期させて連続周期的
に変化させてもよい。

【００５０】また、本発明に係る第４の実施の形態とし
て、印加される電圧、電流の変動により分子間力を変位
させて自体の形状を調整可能とした適合電極Ｒ間のエラ
ストマー誘電体に基づく電歪伸縮ポリマーＱを、弾性振
動体を加振して撓み進行波による表面振動波を発生さ
せ、その振動エネルギーで弾性振動体に加圧接触させた
移動体を連続的に直線、回転移動させる振動型駆動装置
３００における当該弾性振動体自体として、または弾性
振動体に接着される圧電素子の代替として利用すること
もできる。

【００５１】具体的な振動型駆動装置３００としては、
例えば表面波型モータ、リング型モータ、リニア型モー
タ、円盤型モータ等が考えられ、表面波型モータの場合
では、電歪伸縮ポリマーＱによる弾性振動体の一方向に
進行する表面波を励振し、その表面にスライダーを密着
接触させると表面波の進行方向と逆方向に摩擦力による
推進力が働くものである。例えばリング型モータの場合
では、図２２に示すように、電歪伸縮ポリマーＱによる
弾性振動体としてステータ３０１をリング状に形成し、
ステータ３０１を円周に沿って等間隔に仕切るように複
数の適合電極Ｒを縦方向に介在させ、これらの適合電極
Ｒに対し互いに９０度位相ずらして電圧を印加させるの
であり、このようにすればリング面に垂直な一方向に膨
張、収縮状態が交互に繰り返されて進行する屈曲振動が
励振され、ステータ３０１に加圧接触させた移動体であ
る例えば円盤状のロータ３０２を回転させるのである。

【００５２】またリング型モータの他の例としては、図
２３に示すように、電歪伸縮ポリマーＱによる弾性振動
体としてステータ３０１をリング状に形成し、ステータ
３０１の一側面をアースし、他側面には複数の電極をリ
ング状に分岐して成る適合電極Ｒに位相の異なる交流電
圧を印加するとリング面に進行する屈曲振動が励振さ
れ、ステータ３０１に加圧接触させた移動体である例え
ば円盤状のロータ３０２を摩擦推進させるのである。こ
のときロータ３０１が接触する適合電極Ｒを除くステー
タ３０１上面には櫛歯状に多数のスリット部３０３を設
け、ステータ３０１の曲げの中性軸を当該ステータ３０
１下面側に移動させ、ロータ３０２とステータ３０１の
接触面の変動を大きくしても良い。また、必要に応じて
ロータ３０２とステータ３０１との接触面の少なくとも
いずれか一方には、振動エネルギーを効率良く回転移動
エネルギーに変換するための摩擦係数の大きな耐摩耗性
に優れた摩擦材料３０４を固定しても良い。

【００５３】また、本発明に係る他の実施の形態とし
て、印加する電圧、電流の変動による自体の伸縮に伴い
膜厚を変化させることにより光透過率、すなわち光源の
光透過強度や照度等を連続的に且つ短時間に調整可能と
した適合電極Ｒ間のエラストマー誘電体に基づく電歪伸
縮ポリマーＱ（図１参照）を例えば撮影装置、光スイッ
チ装置、光センサー装置、光照明装置、表示装置、光化
学反応装置等の光学機構のシャッター装置として利用す
ることもできる。例えば撮影装置の場合には、撮影光路
内に配される露光装置として上記した電歪伸縮ポリマー
Ｑを利用し、適合電極Ｒの非通電状態では自体が厚幅と
なって露光媒体側へ光を透過させないようにしておき、
適合電極Ｒの短時間の通電状態で自体を瞬間的に薄幅と
させて光を短時間だけ透過させて露光媒体を露光させる
ものとするのである。こうして電歪伸縮ポリマーＱを利
用した簡単で高速制御可能な光学機構のシャッター装置
が形成されるのである。

【００５４】また、図示を省略するが本発明に係る他の
実施の形態として、変動する自体の形状変化により分子
間力を変位させて変動電圧、変動電流に変換可能とした
エラストマー誘電体に基づく電歪伸縮ポリマーＱを、圧
力センサー、力センサー、速度センサー、加速度センサ
ー、角度センサー、角加速度センサー、角速度センサー
等の各種センサー装置のセンサー素子として利用するこ
ともできる。

【００５５】あるいは、変動する自体の形状変化により
分子間力を変位させて変動電圧、変動電流に変換可能と
したエラストマー誘電体に基づく電歪伸縮ポリマーＱ
を、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する発
電装置の発電素子として利用することもできる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、装
置自体の小型化、軽量化、省エネルギー化と同時に高効
率化を図ることができ、しかも高速制御を可能とするこ
とができる。

【００５７】すなわちこれは本発明において、印加され
る電圧、電流の変動により自体の形状を調整可能とした
適合電極間のエラストマー誘電体に基づく電歪伸縮材
（Ｑ）を、駆動装置の作動部材として利用したからであ
り、これによって、電気エネルギー、機械エネルギー変
換を高効率で且つ高速に反応して行なうことができ、従
来の駆動装置よりも高速な制御が可能となる。しかも、
駆動装置の制御システム全体をコンパクトにすることも
できる。

【００５８】駆動装置は、電歪伸縮材（Ｑ）を弁体また
は弁体を支える可動部として利用した流体の流速、流量
等の調整や流路を切り替える２方弁、３方弁、５方弁等
の構造によるバルブ装置１であるので、流体の流速、流
量等の調整や流路を高効率で且つ高速に切り替えること
ができる。

【００５９】駆動装置は、電歪伸縮材（Ｑ）をダイヤフ
ラム弁３４またはダイヤフラム弁４４を支える可動部３
５として利用した液体、気体を送り出すダイヤフラム式
ポンプ装置３１であるので、液体、気体を高効率で且つ
高速に給送させることができる。

【００６０】駆動装置は、電歪伸縮材（Ｑ）をモータ、
シリンダー等の駆動要素として利用した往復直線運動、
往復回転運動、直線回転複合運動、往復屈曲運動等の動
力を発生させるアクチュエータ装置５１であるので、モ
ータ、シリンダー等の駆動要素に対し高効率で且つ高速
な動力を発生させることができる。

【００６１】駆動装置は、電歪伸縮材（Ｑ）の湾曲運動
により加圧、減圧される流動性物質１０３を介してバル
ブ装置の弁体、ポンプ装置のダイヤフラム弁、アクチュ
エータ装置のピストンシリンダーまたはべローズ１０１
等の駆動要素に対し動力を発生させるものとしたので、
電歪伸縮材（Ｑ）の湾曲運動により加圧、減圧される流
動性物質１０３を介して伸縮、湾曲運動等の高効率且つ
高速なる動力を駆動要素に発生させることで、適合電極
Ｒが湾曲するときの他部材との摩擦によって寿命が短命
化するのを防止でき、適合電極Ｒ自体を保護することが
できる。しかも電歪伸縮材（Ｑ）と共にバルブ装置の弁
体、ポンプ装置のダイヤフラム弁、アクチュエータ装置
のピストンシリンダーまたはべローズ１０１等の駆動要
素の径を大きくしたり小さくしたりして駆動要素自体の
湾曲、伸縮ストロークを調整したり、駆動装置自体を分
散して配置させたりすることで極めて効率の高い駆動力
を発生させることができる。

【００６２】駆動装置は、電歪伸縮材（Ｑ）を弾性振動
体自体とするかまたは弾性振動体に接着される圧電素子
として利用するかして弾性振動体を加振して撓み進行波
による表面振動波を発生させ、その振動エネルギーで弾
性振動体に加圧接触させた移動体を連続的に直線、回転
移動させる振動型駆動装置であるので、薄型化、軽量化
が容易であると同時に高効率化を図ることができ、しか
も圧電素子としてＰＺＴセラミックスあるいは単層クリ
スタルＰＺＮ−ＰＴ使用による従来の超音波駆動方式に
も劣らぬ高速制御が可能な振動型駆動装置を得ることが
できる。

【００６３】自体の形状変化により変動する電圧、電流
に変換可能としたエラストマー誘電体に基づく電歪伸縮
材（Ｑ）を、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変
換する駆動装置の変換素子として利用したので、変換素
子を介しての機械的エネルギーから電気的エネルギーへ
の変換効率を高めることができる。

【００６４】駆動装置は、電歪伸縮材（Ｑ）をセンサー
素子として利用した圧力センサー、力センサー、速度セ
ンサー、加速度センサー、角度センサー、角加速度セン
サー、角速度センサー等の各種センサー装置であるの
で、センサー素子を介して計測される圧力、力、速度、
加速度、角度、角速度のセンサー感度や精度を向上させ
ることができる。

【００６５】駆動装置は、電歪伸縮材（Ｑ）を発電素子
として利用した発電装置であるので、高効率で且つ高速
に発電力を得ることができる。

【００６６】駆動装置は、自体の伸縮に伴う膜厚の変化
に基づき光透過率を変化させる電歪伸縮材（Ｑ）を利用
したシャッター装置であるので、高速光制御が可能な例
えば撮影装置、光スイッチ装置、光センサー装置、光照
明装置、表示装置、光化学反応装置等の光学機構を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電歪伸縮ポリマーの原理を説明す
る全体斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態における２方弁構造
のバルブ装置を示す概略断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態における２方弁構造
のバルブ装置の他例を示す概略断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態における３方弁構造
のバルブ装置を示す部分拡大図を含む概略断面図であ
り、（ａ）は通電後の状態、（ｂ）は通電前の状態を示
す。

【図５】本発明の第１の実施の形態における３方弁構造
のバルブ装置の他例を示す概略断面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態におけるポンプ装置
を示す概略断面図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態におけるポンプ装置
の他例を示す概略断面図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態におけるポンプ装置
の他例を示す概略断面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態におけるバイモルフ
タイプのアクチュエータ装置を示す概略断面図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態におけるシリンダ
ータイプのアクチュエータ装置の他例を示す概略断面図
であり、（ａ）は通電前の状態、（ｂ）は通電後の状態
を示す。

【図１１】本発明の第３の実施の形態におけるシリンダ
ータイプのアクチュエータ装置の他例を示す概略断面図
であり、（ａ）は内側の電歪伸縮ポリマーのみに通電し
た状態、（ｂ）は外側の電歪伸縮ポリマーのみに通電し
た状態を示す。

【図１２】本発明の第３の実施の形態におけるピストン
シリンダータイプのアクチュエータ装置の他例を示す概
略断面図であり、（ａ）は通電前の状態、（ｂ）は通電
後の状態を示す。

【図１３】本発明の第３の実施の形態におけるピストン
シリンダータイプのアクチュエータ装置の他例を示す一
部省略の概略断面図であり、（ａ）は通電前の状態、
（ｂ）は通電後の状態を示す。

【図１４】本発明の第３の実施の形態における流動性物
質による圧力型のアクチュエータ装置を示す概略断面図
である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態の他例における流
動性物質による圧力型のアクチュエータ装置を示す概略
断面図である。

【図１６】本発明の第３の実施の形態の他例における流
動性物質による圧力型のアクチュエータ装置を示す概略
断面図である。

【図１７】本発明の第３の実施の形態の他例における流
動性物質による圧力型のアクチュエータ装置を示す概略
断面図である。

【図１８】本発明の第３の実施の形態の他例における流
動性物質による圧力型のアクチュエータ装置を示す概略
断面図である。

【図１９】本発明の第３の実施の形態の他例における流
動性物質による圧力型のアクチュエータ装置を示す概略
断面図である。

【図２０】本発明の第３の実施の形態の他例における流
動性物質による圧力型のアクチュエータ装置を示す概略
断面図である。

【図２１】本発明の第３の実施の形態の他例における流
動性物質による圧力型のアクチュエータ装置を示す概略
断面図である。

【図２２】本発明の第４の実施の形態における振動型駆
動装置を示す概略平面図である。

【図２３】同じく振動型駆動装置の他の例を示す分解斜
視図である。

【符号の説明】

Ｑ…電歪伸縮ポリマーＱ１…下側電歪
伸縮ポリマーＱ２…上側電歪伸縮ポリマーＲ…適合電極ＥＰ…エラストマーポリマー１…バルブ装置２…弁筐体３…弁室４…弁座５…支持凹部６…シール材７…弁座８…固定用座部１１…第１弁座１２…第２弁座１３…押圧操作用ロッド１４…ポペット
弁体１５Ａ，１５Ｂ…支持凹部１６…操作スプ
リングバネ１７…ガイド体１８…耐摩耗材１９…蓋部２１…長筒型突起部２２…短筒型突
起部２３…第１弁座２４…第２弁座２５…切換弁２８…固定用座
部３１…ダイヤフラム式ポンプ装置３２…ポンプ筐
体３３Ａ…第１室３３Ｂ…第２室３３Ｃ…第３室３４…ダイヤフ
ラム弁３５…リターンスプリング３６…吸入口３６Ａ…段部３７…排出口３７Ａ…段部３８…吸入用弁
体３９…排出用弁体４４…ダイヤフラム弁４４Ａ…ガイド
部４４Ｂ…作動弁部４４Ｃ…可撓性
膜部材４５…可動部４６…連通路４７…蓋部５１…アクチュエータ装置５２…ベース部５３…ロッド５４…保持枠５５…支持部５６…蛇腹部６１…内側筒状部材６２…外側筒状
部材６３，６４…転動コロ６５…フランジ
部６６…ストッパーピン６７…小孔７１…外向環状突起部７２…内向環状
突起部７３…ガイド部材７３Ａ…ストッ
パー頭部７４…通孔８１…シリンダー８２…ピストン
ロッド８３，８４…転動コロ８５，８６…フ
ランジ部８７…小孔９１…シリンダー９１Ａ…内向環
状突起部９２…ピストンロッド９２Ａ…フラン
ジ部９３，９４…転動コロ１００…アクチュエータ装置１０１、１０１ａ，１０１ｂ…べローズ１０２…蓋部１０３…流動性
物質１０４…ガイド部１０５…支持凹
部１０６…シリンダー部１０８…転動コ
ロ１０９ａ…第１室１０９ｂ…第２
室１１０…内付けバネ１１１…外付け
バネ１１２…コイルバネ１１３…ストッ
パー部２０１…筐体２０２…シリン
ダー部２０３…転動コロ２０４…封止材３００…振動型駆動装置３０１…ステー
タ３０２…ロータ３０３…スリッ
ト部３０４…摩擦部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＧ０３Ｂ 9/08 Ｈ０１Ｌ 41/08 ＢＵ (56)参考文献特開平６−275886（ＪＰ，Ａ) 特開平５−332220（ＪＰ，Ａ) 特開平５−202857（ＪＰ，Ａ) 特開平９−233862（ＪＰ，Ａ) 実開平４−10591（ＪＰ，Ｕ) 特公平７−101761（ＪＰ，Ｂ２) 特公平８−18872（ＪＰ，Ｂ２) 特許3026066（ＪＰ，Ｂ２) 特許2668681（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02N 2/00 H01L 41/08 F16K 31/02 G03B 9/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非弾性の円筒膜状蛇腹内部に補強弾力材
を封入させてべローズを形成し、当該べローズの一端開
口側を蓋部で閉塞させ、べローズ内における蓋部中央に
は円柱状のガイド部を起立固定させ、べローズの他端開
口側には、中央に大径の支持凹部と当該支持凹部よりも
小径のシリンダー部とを形成して成る蓋部で閉塞固定
し、シリンダー部に複数の転動コロを介してガイド部を
スライド可能に貫挿させ、且つべローズ自体を伸長した
状態にして組み付ける一方、支持凹部側には、平板状の
エラストマーポリマーの裏表両面を薄膜状の２つの適合
電極で挟持形成させて成る電歪伸縮ポリマーによって密
封するように固定してあり、この電歪伸縮ポリマーと支
持凹部との間に形成された浅底空洞状の第１室と、蓋
部、ガイド部とべローズとの間に形成された深底空洞状
である円筒状の第２室とはシリンダー部内側部分を介し
て互いに連通させ、べローズ内部には非圧縮性粘性流体
等の流動性物質が充填され、またべローズ内側の蓋部内
面、支持凹部外面間にはコイル状の内付けバネを介設
し、且つべローズの端部外側に突設形成された突出外延
部間にもコイル状の外付けバネを介設してあることを特
徴とする電歪伸縮材を利用した駆動装置。
【請求項２】軟質性板材により非弾性の円筒膜状蛇腹
のべローズを形成し、当該べローズの一端開口側を蓋部
で閉塞させ、べローズ内における蓋部中央には円柱状の
ガイド部を起立固定させ、べローズの他端開口側には、
中央に大径の支持凹部と当該支持凹部よりも小径のシリ
ンダー部とを形成して成る蓋部で閉塞固定すると共に、
シリンダー部をガイド部に複数個の転動コロを介してス
ライド可能に貫挿させ、シリンダー部、ガイド部それぞ
れの中間におけるスライド周接面に空間部を設け、そこ
にコイルバネを縮小した状態で介挿させ、ガイド部自体
をシリンダー部内に引き込ませる方向へ常時付勢させる
ようにする一方、支持凹部側には、平板状のエラストマ
ーポリマーの裏表両面を薄膜状の２つの適合電極Ｒで挟
持形成させて成る電歪伸縮ポリマーによって密封するよ
うに固定してあり、この電歪伸縮ポリマーと支持凹部と
の間に形成された浅底空洞状の第１室と、蓋部、ガイド
部とべローズとの間に形成された深底空洞状である円筒
状の第２室とはシリンダー部内側部分を介して互いに連
通させ、べローズ内部には非圧縮性粘性流体等の流動性
物質が充填されていることを特徴とする電歪伸縮材を利
用した駆動装置。
【請求項３】非弾性の円筒膜状蛇腹内部に補強弾力材
を封入させてべローズを形成し、当該べローズの一端開
口側を蓋部で閉塞させ、べローズ内における蓋部中央に
は円柱状のガイド部を起立固定させ、べローズの他端開
口側には、中央に大径の支持凹部と当該支持凹部よりも
小径のシリンダー部とを形成して成る蓋部で閉塞固定す
ると共に、シリンダー部をガイド部に複数個の転動コロ
を介してスライド可能に貫挿させ、支持凹部側には、平
板状のエラストマーポリマーの裏表両面を薄膜状の２つ
の適合電極で挟持形成させて成る電歪伸縮ポリマーによ
って密封するように固定してあり、この電歪伸縮ポリマ
ーと支持凹部との間に形成された浅底空洞状の第１室
と、蓋部、ガイド部とべローズとの間に形成された深底
空洞状である円筒状の第２室とはシリンダー部内側部分
を介して互いに連通させ、べローズ内部には非圧縮性粘
性流体等の流動性物質が充填されており、またガイド部
上端に拡径フランジ状のストッパー部を設け、このスト
ッパー部を第１室内に臨ませてあり、べローズ内側の蓋
部内面、支持凹部外面間にはコイル状の内付けバネを介
設し、且つべローズ端部外側に突設形成された突出外延
部間にもコイル状の外付けバネを介設してあることを特
徴とする電歪伸縮材を利用した駆動装置。
【請求項４】上端開口側にシリンダー部を形成した円
筒箱形の筐体と、シリンダー部に転動コロを介してスラ
イド可能にし、且つ転動コロ上側のシリンダー部内周壁
面に設けたの封止材により密栓され、支持凹部の上端開
口側に、平板状のエラストマーポリマーの裏表両面を薄
膜状の２つの適合電極で挟持形成させて成る電歪伸縮ポ
リマーを閉塞固定させて第１室を形成して成る蓋部と、
第１室の空間を拡張し、蓋部の支持凹部中央に形成した
シリンダー部に、筐体中央に起立形成したガイド部を複
数個の転動コロを介してスライド可能に貫挿させ、ガイ
ド部上端に拡径フランジ状のストッパー部を設け、この
ストッパー部を第１室内に臨ませ、筐体内底部と蓋部と
の間の第２室にはコイル状の内付けバネを縮小状態にし
て介挿してあると共に、電歪伸縮ポリマーと支持凹部と
の間に形成された浅底空洞状の第１室と、筐体内底部と
蓋部との間の円筒空洞状の第２室とはシリンダー部内側
部分を介して互いに連通させ、内部には非圧縮性粘性流
体等の流動性物質が充填されていることを特徴とする電
歪伸縮材を利用した駆動装置。