JP5243112B2

JP5243112B2 - Actuator and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP5243112B2
Application number: JP2008158720A
Authority: JP
Inventors: 宣明芳賀
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2008-06-18
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2028-06-18
Also published as: JP2010004591A

Description

本発明は、電解質層に含まれるイオンが偏移するときの体積膨張を利用して、複雑な曲げを生じさせるイオン導電型アクチュエータおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to an ion conductive actuator that causes a complicated bending by utilizing volume expansion when ions contained in an electrolyte layer shift, and a method for manufacturing the same.

以下の特許文献１には、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などのベースポリマーに、スルホン酸基やカルボキシル基などの親水性官能基が導入された陽イオン交換樹脂を使用したアクチュエータ素子が開示されている。 Patent Document 1 below discloses an actuator element using a cation exchange resin in which a hydrophilic functional group such as a sulfonic acid group or a carboxyl group is introduced into a base polymer such as polyethylene, polystyrene, or fluororesin. .

前記アクチュエータ素子は、電解液を含む陽イオン交換樹脂の両側にそれぞれ電極が設けられており、電極間に電界を与えると、電解液に含まれる陽イオンがイオン交換樹脂の内部において陰極の電極側へ偏移する。その結果、陰極側において陽イオン交換樹脂が膨張し、アクチュエータ素子全体に曲げ応力が作用して湾曲変形するというものである。 The actuator element is provided with electrodes on both sides of a cation exchange resin containing an electrolyte solution. When an electric field is applied between the electrodes, the cation contained in the electrolyte solution is placed inside the ion exchange resin on the cathode electrode side. Shift to. As a result, the cation exchange resin expands on the cathode side, and bending stress acts on the entire actuator element to bend and deform.

前記アクチュエータ素子は、電極間に電界を与えると、陰極側が凸側となる単純な曲げ変形を生じるだけであり、複雑な変形を生じさせることはできない。 When an electric field is applied between the electrodes, the actuator element only causes a simple bending deformation in which the cathode side becomes a convex side, and cannot cause a complicated deformation.

そこで、以下の特許文献２には、長方形であり、その一方の半分である第１の領域と他方の半分である第２の領域とを、互いに逆向きの曲率となるように変形させる高分子アクチュエータ装置が開示されている。 Therefore, in Patent Document 2 below, a polymer that is rectangular and deforms a first region that is one half and a second region that is the other half so as to have curvatures opposite to each other. An actuator device is disclosed.

この高分子アクチュエータ装置は、還元剤水溶液を含んだイオン交換樹脂で形成された電解質層の２つの表面に、金属めっきによって電極層を形成している。そして、第１の領域と第２の領域とで、電極層を互いに分離させ、第１の領域の表面の電極層と第２の領域の裏面の電極層とを導通させ、第１の領域の裏面の電極層と第２の領域の表面の電極層とを導通させている。 In this polymer actuator device, electrode layers are formed by metal plating on two surfaces of an electrolyte layer formed of an ion exchange resin containing a reducing agent aqueous solution. In the first region and the second region, the electrode layers are separated from each other, the electrode layer on the surface of the first region is electrically connected to the electrode layer on the back surface of the second region, and the first region and the second region are electrically connected. The electrode layer on the back surface is electrically connected to the electrode layer on the surface of the second region.

電極間に電界を与えると、第１の領域と第２の領域とで陰極側となる電極層が互いに逆向きとなるため、第１の領域と第２の領域とで、曲率が逆向きとなる曲げが発生する。
特開２００４−２８９９９４号公報特開２００７−２８７４９号公報 When an electric field is applied between the electrodes, the electrode layers on the cathode side are opposite to each other in the first region and the second region, so that the curvature is opposite in the first region and the second region. Bending occurs.
JP 2004-289994 A JP 2007-28749 A

前記特許文献２に記載された高分子アクチュエータ装置は、第１の領域の表面の電極層と第２の領域の裏面の電極層とを接続する第１の接続層が、電解質層の側面に引き回されるようにめっきで形成され、第１の領域の裏面の電極層と第２の領域の表面の電極層とを接続する第２の接続層が、前記第１の接続層とは逆側において、電解質層の側面に引き回されるようにめっきで形成されている。 In the polymer actuator device described in Patent Document 2, the first connection layer that connects the electrode layer on the surface of the first region and the electrode layer on the back surface of the second region is drawn to the side surface of the electrolyte layer. The second connection layer formed by plating so as to be rotated and connecting the electrode layer on the back surface of the first region and the electrode layer on the surface of the second region is opposite to the first connection layer. In FIG. 2, the metal layer is formed by plating so as to be drawn around the side surface of the electrolyte layer.

このように、電解質層の表面と裏面および２つの側面に金属めっきを立体的に施す必要があるため、電極の形成工程がきわめて複雑であり、量産に不向きである。 Thus, since it is necessary to three-dimensionally apply metal plating to the front and back surfaces and the two side surfaces of the electrolyte layer, the electrode formation process is extremely complicated and unsuitable for mass production.

また、特許文献２に記載された高分子アクチュエータ装置は、第１の領域と第２の領域とで曲率が逆であるＳ字変形を実現できるが、それ以外の複雑な変形をさせることができず、例えば中央部のみを大きく突出させるなどの動作ができない。特許文献２には、高分子アクチュエータを複数個組み合わせることで、中央部分を突出させる態様も記載されているが、高分子アクチュエータを複数個組み合わせるための工程が必要となり、アクチュエータの全体の寸法も大きくなる。また動作の俊敏性など動作特性が劣る不安が生じる。 In addition, the polymer actuator device described in Patent Document 2 can realize S-shaped deformation having opposite curvatures in the first region and the second region, but can perform other complicated deformations. For example, it is not possible to perform an operation such as causing only the central portion to protrude greatly. Patent Document 2 also describes a mode in which a central portion protrudes by combining a plurality of polymer actuators. However, a process for combining a plurality of polymer actuators is required, and the overall size of the actuator is large. Become. In addition, anxiety that operation characteristics such as agility of operation are inferior occurs.

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、電極層の形成を容易にして、領域によって曲率の向きを変えることができるイオン導電型アクチュエータを提供することを目的としている。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an ion conductive actuator that can easily form an electrode layer and change the direction of curvature depending on the region.

また本発明は、中央部を大きく突出させるなど、複雑な変形を可能としたイオン導電型アクチュエータを提供することを目的としている。 Another object of the present invention is to provide an ion conductive actuator that can be complicatedly deformed, for example, by allowing the central portion to protrude greatly.

さらに本発明は、複雑に変形するアクチュエータを比較的容易に製造することができるイオン導電型アクチュエータの製造方法を提供することを目的としている。 Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an ion conductive actuator that can relatively easily manufacture an actuator that deforms in a complicated manner.

シート状の第１の電極層と、シート状の第２の電極層、ならびに前記両電極層の間に位置する電解質層とを有し、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に電圧が印加されると前記電解質層に含まれるイオンが移動して曲げ応力が発生するアクチュエータにおいて、
前記電解質層は、異なる側縁から内部に延びる欠損部を有し、
前記第１の電極層は、前記電解質層の一方の側縁に形成された前記欠損部を通過して、その欠損部を挟む一方の領域と他方の領域とで、前記第１の電極層が前記電解質層の互いに逆に向く表面に重ねられ、
前記第２の電極層は、前記電解質層の他方の縁部に形成された前記欠損部を通過して、その欠損部を挟む一方の領域と他方の領域とで、前記第２の電極層が前記電解質層の互いに逆に向く表面で且つ前記第１の電極層と反対側の表面に重ねられていることを特徴とするものである。 A sheet-like first electrode layer; a sheet-like second electrode layer ; and an electrolyte layer positioned between the two electrode layers, the first electrode layer, the second electrode layer, In an actuator in which bending stress is generated by movement of ions contained in the electrolyte layer when a voltage is applied between
The electrolyte layer has a deficit portion extending inward from different side edges;
The first electrode layer passes through the defect portion formed on one side edge of the electrolyte layer, and the first electrode layer includes one region and the other region sandwiching the defect portion. Superimposed on opposite surfaces of the electrolyte layer,
The second electrode layer passes through the defect portion formed at the other edge of the electrolyte layer, and the second electrode layer is formed between one region and the other region sandwiching the defect portion. The electrolyte layer is superposed on a surface opposite to each other and on a surface opposite to the first electrode layer .

本発明のイオン導電型アクチュエータは、第１の電極層と第２の電極層とが、電解質層の中間部分をその厚さ方向へ貫通して、一方の領域と他方の領域とで第１の電極層と第２の電極層とが入れ替わっている。第１の電極層と第２の電極層を、電解質層に貫通させているため、従来のように、電解質層の側面などに立体的にめっき処理を施すなどの複雑な製造工程が不要になる。
なお、前記イオンは、陽イオンであってもよいし陰イオンであってもよい。 In the ion conductive actuator according to the present invention, the first electrode layer and the second electrode layer penetrate the intermediate portion of the electrolyte layer in the thickness direction, and the first region is formed in one region and the other region. The electrode layer and the second electrode layer are interchanged. Since the first electrode layer and the second electrode layer are penetrated through the electrolyte layer, a complicated manufacturing process such as three-dimensional plating on the side surface of the electrolyte layer is not required as in the prior art. .
The ion may be a cation or an anion.

本発明は、前記電解質層にその一部が欠損した欠損部が設けられており、前記通過部では、前記第１の電極層と前記第２の電極層のそれぞれが、前記欠損部を通過しているものである。 According to the present invention, the electrolyte layer is provided with a defect portion partially missing, and in the passage portion, each of the first electrode layer and the second electrode layer passes through the defect portion. It is what.

例えば、本発明は、前記電解質層の２箇所に第１の欠損部と第２の欠損部が離れて形成されており、前記第１の電極層が前記第１の欠損部を通過し、前記第２の電極層が前記第２の欠損部を通過しているものである。 For example, in the present invention, the first defect portion and the second defect portion are formed apart from each other at two locations of the electrolyte layer, the first electrode layer passes through the first defect portion, The second electrode layer passes through the second defect portion.

本発明での「欠損部」とは、図１に示す実施の形態のように、電解質層の辺から中央にスリット状に切り欠かれた切欠き部や凹部または溝であってもよいし、または、電解質の両辺から内側に離れた中央部に形成されたスリット状の長穴であってもよい。 The “defect portion” in the present invention may be a notch portion, a recess or a groove cut out in a slit shape from the side to the center of the electrolyte layer as in the embodiment shown in FIG. Alternatively, it may be a slit-like long hole formed in the central portion away from both sides of the electrolyte.

また、本発明は、前記第１の電極層と前記第２の電極層のうちの一方の電極層が前記電解質層の前記欠損部を通過している部分において、他方の電極層の縁部が、前記電解質層の前記欠損部の縁部から遠ざかる位置に形成されていることが好ましい。 Further, according to the present invention, in a portion where one of the first electrode layer and the second electrode layer passes through the defect portion of the electrolyte layer, an edge portion of the other electrode layer is It is preferable that the electrolyte layer is formed at a position away from the edge of the defect portion.

上記のように構成することで、第１の電極層または第２の電極層が、電解質層に形成された欠損部を通過している部分において、第１の電極層と第２の電極層の電気的短絡の発生を防止しやすくなる。 By comprising as mentioned above, in the part which the 1st electrode layer or the 2nd electrode layer has passed the defect | deletion part formed in the electrolyte layer, a 1st electrode layer and a 2nd electrode layer It becomes easy to prevent the occurrence of an electrical short circuit.

例えば、本発明は、第１の領域と第２の領域の２つの領域に区分され、前記第１の領域と前記第２の領域との境界部で、前記第１の電極層と前記第２の電極層とが前記電解質層をその厚さ方向へ向けて通過し、前記第１の領域と前記第２の領域とで、表面に現れる前記第１の電極層と前記第２の電極層とが入れ替わっているものである。 For example, the present invention is divided into two regions of a first region and a second region, and the first electrode layer and the second region are separated at the boundary between the first region and the second region. The first electrode layer and the second electrode layer appearing on the surface in the first region and the second region, and the electrode layer passes through the electrolyte layer in the thickness direction. Are replaced.

上記構成のイオン導電型アクチュエータは、電極間に電界を与えたときに、側方から見てＳ字状に変形する。 The ion conductive actuator having the above configuration is deformed into an S shape when viewed from the side when an electric field is applied between the electrodes.

あるいは、本発明は、中央領域と、その両側に位置する第１の側部領域と第２の側部領域とに区分され、前記中央領域とそれぞれの側部領域との境界部で、前記第１の電極層が前記電解質層をその厚さ方向へ向けて通過すると共に、前記第２の電極層が前記電解質層をその厚さ方向へ向けて通過しており、
前記中央領域とそれぞれの側部領域とで、前記第１の電極層が現れる面と前記第２の電極層が現れる面が入れ替わっているものである。 Alternatively, the present invention is divided into a central region, a first side region and a second side region located on both sides thereof, and at the boundary between the central region and each side region, 1 electrode layer passes through the electrolyte layer in the thickness direction, and the second electrode layer passes through the electrolyte layer in the thickness direction,
The surface where the first electrode layer appears and the surface where the second electrode layer appears are interchanged between the central region and the respective side regions.

上記構成のイオン導電型アクチュエータは、第１の側部領域と第２の側部領域とが同じ向きに湾曲し、中央領域が、それぞれの側部領域と逆向きに湾曲する。そのため、第１の側部領域の端部と第２の側部領域の端部とを拘束することなどにより、中央領域を大きく突出させるなどの動作が可能になる。 In the ion conductive actuator having the above-described configuration, the first side region and the second side region are curved in the same direction, and the central region is curved in the opposite direction to each side region. Therefore, it is possible to perform an operation such as largely projecting the central region by restraining the end of the first side region and the end of the second side region.

あるいは、本発明は、中央領域と、第１の方向で前記中央領域の両側に隣接する第１の側部領域および第２の側部領域と、前記第１の方向と交差する第２の方向で前記中央領域の両側に隣接する第３の側部領域および第４の側部領域とに区分され、
前記中央領域と全ての前記側部領域との境界部で、前記第１の電極層が前記電解質層をその厚さ方向へ向けて通過すると共に、前記第２の電極層が前記電解質層をその厚さ方向へ向けて通過しており、
前記中央領域とそれぞれの側部領域とで、前記第１の電極層が現れる面と前記第２の電極層が現れる面とが入れ替わっているものである。 Alternatively, the present invention provides a central region, a first side region and a second side region adjacent to both sides of the central region in the first direction, and a second direction intersecting the first direction. And is divided into a third side region and a fourth side region adjacent to both sides of the central region,
At the boundary between the central region and all the side regions, the first electrode layer passes through the electrolyte layer in the thickness direction, and the second electrode layer passes through the electrolyte layer. Passing in the thickness direction,
In the central region and the respective side regions, the surface on which the first electrode layer appears and the surface on which the second electrode layer appears are interchanged.

このイオン導電型アクチュエータは、前後左右の４箇所の側部領域と、中央領域とで湾曲方向が逆向きであるため、立体的で複雑な変形を実現できる。特に、４つの側部領域で支えられて、中央領域を大きく突出させるなどの変形も可能となる。 Since this ion conduction type actuator has four curved side areas in the front, rear, left and right, and the central area, the bending direction is opposite, so that a three-dimensional and complicated deformation can be realized. In particular, it is possible to deform such that the central region is greatly protruded by being supported by the four side regions.

本発明は、前記電解質層と前記第１の電極層および前記第２の電極層が、内部に陽イオンを含むポリマーであり、前記第１の電極層と前記第２の電極層に導電体が含まれているものである。 In the present invention, the electrolyte layer, the first electrode layer, and the second electrode layer are polymers containing a cation therein, and a conductor is provided in the first electrode layer and the second electrode layer. It is included.

次に、第２の本発明は、第１の電極層と第２の電極層と前記両電極層の間に位置する電解質層とを有し、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に電圧が印加されると前記電解質層に含まれるイオンが移動して曲げ応力が発生するイオン導電型アクチュエータの製造方法において、
（ａ）両側縁から内部に延びる一対の欠損部を有するシート状の電解質層と、シート状の第１の電極層およびシート状の第２の電極層を形成する工程と、
（ｂ）前記第１の電極層を一方の前記欠損部に通過させて、前記欠損部を挟む一方の領域と他方の領域とで、前記第１の電極層を前記電解質層の互いに逆に向く表面に重ねると共に、前記第２の電極層を他方の前記欠損部に通過させて、前記欠損部を挟む一方の領域と他方の領域とで、前記第２の電極層を前記電解質層の互いに逆に向く表面で且つ前記第１の電極層と反対側の表面に重ねる工程と、
（ｃ）前記電界質量と前記第１の電極層および前記第２の電極層を互いに固着させる工程と、
を有することを特徴とするものである。 Next, the second aspect of the present invention includes a first electrode layer, a second electrode layer, and an electrolyte layer positioned between the two electrode layers, and the first electrode layer and the second electrode. In the method of manufacturing an ion conductive actuator, when a voltage is applied between the layers, ions contained in the electrolyte layer move to generate bending stress.
(A) a step of forming a sheet-like electrolyte layer having a pair of defects extending inward from both side edges, a sheet-like first electrode layer, and a sheet-like second electrode layer;
(B) The first electrode layer is passed through one of the defect portions, and the first electrode layer is directed opposite to the electrolyte layer in one region and the other region sandwiching the defect portion. The second electrode layer is made opposite to the electrolyte layer in one region and the other region sandwiching the defect portion by passing the second electrode layer through the other defect portion and overlapping the surface. Overlying the surface opposite to the first electrode layer and facing the surface;
(C) fixing the electric field mass and the first electrode layer and the second electrode layer to each other;
It is characterized by having.

例えば本発明は、前記（ａ）の工程で、前記電解質層を、中央領域とその両側に位置する第１の側部領域と第２の側部領域とに区分するとともに、前記中央領域とそれぞれの側部領域との境界部に一対の前記欠損部を形成し、
前記（ｂ）の工程で、前記中央領域とそれぞれの側部領域との境界部で、前記第１の電極層を一方の前記欠損部に通過させると共に、前記第２の電極層を他方の前記欠損部に通過させて、前記中央領域とそれぞれの側部領域とで、前記第１の電極層が重ねられる面と前記第２の電極層が重ねられる面を入れ替えるものである。 For example, according to the present invention, in the step (a), the electrolyte layer is divided into a central region and a first side region and a second side region located on both sides of the central region, Forming a pair of the deficient portions at the boundary with the side region of
In the step (b), the first electrode layer is passed through one of the defect portions at the boundary between the central region and each side region, and the second electrode layer is passed through the other of the other regions. The surface where the first electrode layer is overlapped and the surface where the second electrode layer is overlapped are exchanged between the central region and the respective side regions through the defect portion.

あるいは、前記（ａ）の工程で、前記電解質層を、中央領域と、第１の方向で前記中央領域の両側に隣接する第１の側部領域および第２の側部領域と、前記第１の方向と交差する第２の方向で前記中央領域の両側に隣接する第３の側部領域および第４の側部領域とに区分するとともに、前記中央領域とそれぞれの側部領域との境界部に一対の前記欠損部を形成し、
前記（ｂ）の工程で、前記中央領域とそれぞれの側部領域との境界部で、前記第１の電極層を一方の前記欠損部に通過させると共に、前記第２の電極層を他方の前記欠損部に通過させて、前記中央領域とそれぞれの側部領域とで、前記第１の電極層が重ねられる面と前記第２の電極層が重ねられる面を入れ替えるものである。 Alternatively, in the step (a), the electrolyte layer is divided into a central region, a first side region and a second side region adjacent to both sides of the central region in the first direction, and the first And a boundary between the central region and each of the side regions, and a third side region and a fourth side region adjacent to both sides of the central region in a second direction intersecting the direction of Forming a pair of the defect portions in
In the step (b), the first electrode layer is passed through one of the defect portions at the boundary between the central region and each side region, and the second electrode layer is passed through the other of the other regions. The surface where the first electrode layer is overlapped and the surface where the second electrode layer is overlapped are exchanged between the central region and the respective side regions through the defect portion.

このイオン導電型アクチュエータの製造方法に使用される前記電解質層と前記第１の電極層および前記第２の電極層は、内部に陽イオンを含むポリマーで、前記第１の電極層と前記第２の電極層に導電体が含まれており、前記（ｃ）の工程で、前記電解質層と前記第１の電極層および前記第２の電極層を、熱圧着させるものである。 The electrolyte layer, the first electrode layer, and the second electrode layer used in the method for manufacturing the ion conductive actuator are polymers containing cations therein, and the first electrode layer and the second electrode layer The electrode layer includes a conductor, and in the step (c), the electrolyte layer, the first electrode layer, and the second electrode layer are thermocompression bonded.

本発明のイオン導電型アクチュエータは、立体的で複雑な曲げ変形を生じさせることができる。また、単一のアクチュエータで中央部のみを突出させる変形を生じさせることができる。 The ion conductive actuator of the present invention can cause a three-dimensional and complicated bending deformation. Moreover, the deformation | transformation which makes only a center part protrude can be produced with a single actuator.

また、本発明のイオン導電型アクチュエータの製造方法は、シート状の電解質層と、シート状の第１の電極層およびシート状の第２の電極層を組み合わせるだけであるため、製造工程を簡単にすることができる。 In addition, the manufacturing method of the ion conductive actuator of the present invention simply combines the sheet-like electrolyte layer, the sheet-like first electrode layer, and the sheet-like second electrode layer. can do.

図１は、本発明の第１の実施の形態のイオン導電型アクチュエータを構成する電解質層と第１の電極層および第２の電極層を個別に示す平面図、図２は、電解質層と第１の電極層および第２の電極層の組み合わせ工程を示す平面図、図３は、電解質層と第１の電極層および第２の電極層とが重ねられたイオン導電型アクチュエータを示す斜視図、図４はイオン導電型アクチュエータの側面図、図５は前記イオン導電型アクチュエータの動作説明図である。 FIG. 1 is a plan view individually showing an electrolyte layer, a first electrode layer, and a second electrode layer constituting the ion conductive actuator according to the first embodiment of the present invention. FIG. FIG. 3 is a perspective view showing an ion conductive actuator in which an electrolyte layer, a first electrode layer, and a second electrode layer are stacked; FIG. 4 is a side view of the ion conductive actuator, and FIG. 5 is an operation explanatory view of the ion conductive actuator.

図３は本発明の第１の実施の形態のイオン導電型アクチュエータ１を示している。このイオン導電型アクチュエータ１は、図１に示すシート状の電解質層１０と、シート状の第１の電極層２０およびシート状の第２の電極層３０を組み合わせて構成されている。 FIG. 3 shows the ion conductive actuator 1 according to the first embodiment of the present invention. The ion conductive actuator 1 is configured by combining the sheet-like electrolyte layer 10 shown in FIG. 1, the sheet-like first electrode layer 20 and the sheet-like second electrode layer 30.

電解質層１０は、内部に電解質を含み且つ電界によって陽イオンが移動可能なポリマーシートである。このポリマーシートは、例えばベースポリマーとイオン液体とで形成されたゲル状組成物である。ベースポリマーは、ポリフッ化ビニリデンや、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などである。イオン液体は、有機のカチオンとアニオンを用いて生成された、常温において溶融塩として存在するものである。なお、電解質層を選択することによって陰イオンが移動可能なポリマーシートを構成することもできる。 The electrolyte layer 10 is a polymer sheet that contains an electrolyte inside and can move cations by an electric field. This polymer sheet is, for example, a gel composition formed of a base polymer and an ionic liquid. Examples of the base polymer include polyvinylidene fluoride and a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene. An ionic liquid is produced using an organic cation and an anion and exists as a molten salt at room temperature. In addition, the polymer sheet which can move an anion can also be comprised by selecting an electrolyte layer.

第１の電極層２０と第２の電極層３０は、電解質層１０と同じポリマーシートに、カーボン粒子やカーボンナノチューブなどのナノカーボン、あるいは金属フィラーなどの導電体が混入されたものであり、シート全体が導電性である。この第１の電極層２０と第２の電極層３０は、電解質層１０と同様に内部で陽イオンが移動可能なゲル状組成物であり、しかも内部に混入された導電体によって、シート全体が比較的低抵抗の導電性である。 The first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 are obtained by mixing the same polymer sheet as the electrolyte layer 10 with a nanocarbon such as carbon particles and carbon nanotubes, or a conductor such as a metal filler. The whole is conductive. The first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 are gel-like compositions in which cations can move in the same manner as the electrolyte layer 10, and the entire sheet is formed by a conductor mixed inside. It has a relatively low resistance of conductivity.

または、第１の電極層２０と第２の電極層３０が、電解質層１０と全く違う材料である導電性エラストマーで形成されていてもよい。 Alternatively, the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 may be formed of a conductive elastomer that is a completely different material from the electrolyte layer 10.

あるいは、電解質層１０が、陽イオン交換樹脂に電解液が含浸されたものであってもよい。陽イオン交換樹脂は、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などにスルホン酸基やカルボキシル基などの親水性官能基が導入されたものである。電解液は、塩を含有する分極性有機溶媒やイオン液体などである。この場合、第１の電極層２０と第２の電極層３０は、電解質層１０と同様に電解液が含浸された陽イオン交換樹脂にカーボンナノチューブや金属フィラーなどの導電体が混入されたものであってもよいし、あるいは第１の電極層２０と第２の電極層３０が、導電性エラストマーで形成されてもよい。 Alternatively, the electrolyte layer 10 may be a cation exchange resin impregnated with an electrolytic solution. The cation exchange resin is obtained by introducing a hydrophilic functional group such as a sulfonic acid group or a carboxyl group into polyethylene, polystyrene, fluororesin or the like. The electrolytic solution is a polar organic solvent containing a salt or an ionic liquid. In this case, the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 are obtained by mixing a cation exchange resin impregnated with an electrolyte solution with a conductor such as a carbon nanotube or a metal filler, like the electrolyte layer 10. Alternatively, the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 may be formed of a conductive elastomer.

図１と図２に示すように、電解質層１０は長方形のシートである。電解質層１０は、長辺である右側縁部１０ａと左側縁部１０ｂの長さを二分するように、第１の部分１１と第２の部分１２に区分されている。第１の部分１１と第２の部分１２との境界部には、右側縁部１０ａから中央部に向かってスリット状の第１の欠損部１３が形成され、左側縁部１０ｂから中央部に向ってスリット状の第２の欠損部１４が形成されている。第１の欠損部１３は右側縁部１０ａと直交する向きに延びており、第２の欠損部１４は左側縁部１０ｂと直交する向きに延びている。また、電解質層１０は左右対称形状である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the electrolyte layer 10 is a rectangular sheet. The electrolyte layer 10 is divided into a first portion 11 and a second portion 12 so as to bisect the lengths of the right side edge portion 10a and the left side edge portion 10b, which are long sides. At the boundary between the first portion 11 and the second portion 12, a slit-shaped first defect 13 is formed from the right edge 10a toward the center, and from the left edge 10b toward the center. Thus, a slit-like second defect 14 is formed. The first defect portion 13 extends in a direction orthogonal to the right edge portion 10a, and the second defect portion 14 extends in a direction orthogonal to the left edge portion 10b. Further, the electrolyte layer 10 has a symmetrical shape.

第１の電極層２０は、平面の形状および平面の寸法が電解質層１０とほぼ同じ長方形のシートである。第１の電極層２０は、右側縁部２０ａと左側縁部２０ｂの長さを二分するように第１の部分２１と第２の部分２２とに区分されている。第１の部分２１と第２の部分２２との境界部には、左側縁部２０ｂから垂直に延びるスリット状の欠損部２３が形成されている。この欠損部２３と右側縁部２０ａとの間に連結部２４が残されている。 The first electrode layer 20 is a rectangular sheet having a planar shape and a planar dimension substantially the same as those of the electrolyte layer 10. The first electrode layer 20 is divided into a first portion 21 and a second portion 22 so as to bisect the length of the right edge portion 20a and the left edge portion 20b. At the boundary between the first portion 21 and the second portion 22, a slit-like defect portion 23 extending perpendicularly from the left edge portion 20 b is formed. The connecting portion 24 is left between the missing portion 23 and the right edge portion 20a.

第２の電極層３０は、平面の形状および平面の寸法が第１の電極層２０と同じ長方形のシートである。第２の電極層３０は、右側縁部３０ａと左側縁部３０ｂの長さ寸法を二分するように、第１の部分３１と第２の部分３２とに区分されている。第１の部分３１と第２の部分３２との境界部には、右側縁部３０ａから垂直に延びる欠損部３３が形成されている。欠損部３３と左側縁部３０ｂとの間には連結部３４が残されている。 The second electrode layer 30 is a rectangular sheet having the same planar shape and planar dimensions as the first electrode layer 20. The second electrode layer 30 is divided into a first portion 31 and a second portion 32 so as to bisect the length dimension of the right edge portion 30a and the left edge portion 30b. At the boundary portion between the first portion 31 and the second portion 32, a defect portion 33 extending perpendicularly from the right edge portion 30a is formed. A connecting portion 34 is left between the missing portion 33 and the left edge 30b.

図３と図４では、第１の電極層２０と第２の電極層３０の厚さ寸法は電解質層１０の厚さ寸法よりもやや小さく図示されている。各層の厚さ寸法の関係は、イオン導電型アクチュエータ１の用途などに応じて決めることができる。ただし、第１の電極層２０と第２の電極層３０が、電解質層１０と同じベースポリマーとイオン液体および導電体を含むものである場合は、電解質層１０の厚み寸法を第１の電極層２０および第２の電極層３０の厚み寸法よりも小さくすることが好ましい。電解質層１０の厚み寸法を小さくすることで、第１の電極層２０と第２の電極層３０との距離を狭めて、通電時の応答感度を向上させることができる。 3 and 4, the thickness dimensions of the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 are shown to be slightly smaller than the thickness dimension of the electrolyte layer 10. The relationship of the thickness dimension of each layer can be determined according to the use of the ion conductive actuator 1 or the like. However, when the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 include the same base polymer, ionic liquid, and conductor as the electrolyte layer 10, the thickness dimension of the electrolyte layer 10 is set to the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30. It is preferable to make it smaller than the thickness dimension of the second electrode layer 30. By reducing the thickness dimension of the electrolyte layer 10, the distance between the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 can be reduced, and the response sensitivity during energization can be improved.

図１に示すように、第１の電極層２０と第２の電極層３０は、その平面形状が互いに左右対称である。よって、第１の電極層２０と第２の電極層３０とが互いに同じ厚さで且つ平面形状が同じ電極層を２枚使用し、それぞれを表裏逆向きとして、第１の電極層２０および第２の電極層３０として使用することができる。 As shown in FIG. 1, the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 are symmetrical with respect to each other in plan view. Therefore, the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 use two electrode layers having the same thickness and the same planar shape, and the first electrode layer 20 and the second electrode layer It can be used as the second electrode layer 30.

電解質層１０と第１の電極層２０および第２の電極層３０は、図２ないし図４に示すように組み合わせられる。第１の電極層２０の連結部２４が、電解質層１０の第１の欠損部１３内を貫通するように組み合わされ、欠損部２３で区分される第１の部分２１が、電解質層１０の第１の部分１１の一方の面（図３の上面）に重ねられ、欠損部２３で区分される第２の部分２２が、電解質層１０の第２の部分１２の他方の面（図３の下面）に重ねられる。図３に示すように、第１の電極層２０の第１の部分２１と電解質層１０の第１の部分１１とがほぼ揃うように重ねられ、第１の電極層２０の第２の部分２２と電解質層１０の第２の部分１１がほぼ揃うように重ねられる。 The electrolyte layer 10, the first electrode layer 20, and the second electrode layer 30 are combined as shown in FIGS. The connecting portion 24 of the first electrode layer 20 is combined so as to penetrate through the first defect portion 13 of the electrolyte layer 10, and the first portion 21 divided by the defect portion 23 is the first portion 21 of the electrolyte layer 10. 2 is overlapped with one surface of the first portion 11 (the upper surface in FIG. 3) and separated by the defect 23, and the other surface of the second portion 12 of the electrolyte layer 10 (the lower surface in FIG. 3). ). As shown in FIG. 3, the first portion 21 of the first electrode layer 20 and the first portion 11 of the electrolyte layer 10 are overlapped so as to be substantially aligned, and the second portion 22 of the first electrode layer 20 is overlapped. And the second portion 11 of the electrolyte layer 10 are overlaid so that they are substantially aligned.

第２の電極層３０の連結部３４は、電解質層１０の第２の欠損部１４を貫通するように組み合わせられ、欠損部３３で区分される第１の部分３１が、電解質層１０の第１の部分１１の他方の面（図３の下面）に重ねられ、欠損部３３で区分される第２の部分３２が、電解質層１０の第２の部分１２の一方の面（図３の上面）に重ねられる。図３に示すように、第２の電極層３０の第１の部分３１と電解質層１０の第１の部分１１とがほぼ揃うように重ねられ、第２の電極層３０の第２の部分３２と電解質層１０の第２の部分１１とがほぼ揃うように重ねられる。 The connecting portion 34 of the second electrode layer 30 is combined so as to penetrate the second defect portion 14 of the electrolyte layer 10, and the first portion 31 divided by the defect portion 33 is the first portion 31 of the electrolyte layer 10. The second portion 32 that is superimposed on the other surface of the portion 11 (the lower surface in FIG. 3) and separated by the defective portion 33 is one surface of the second portion 12 of the electrolyte layer 10 (the upper surface in FIG. 3). Is superimposed on. As shown in FIG. 3, the first portion 31 of the second electrode layer 30 and the first portion 11 of the electrolyte layer 10 are overlapped so as to be substantially aligned, and the second portion 32 of the second electrode layer 30 is overlapped. And the second portion 11 of the electrolyte layer 10 are overlaid so that they are substantially aligned.

電解質層１０と第１の電極層２０および第２の電極層３０が、図３のように組み合わされて重ねられた後に、熱を与えながら上下から加圧されて、各層が接合されて一体化される。この際、第１の電極層２０および第２の電極層３０の平面形状の寸法が、電解質層１０の平面形状の寸法よりもわずかに小さくなっていると、第１の電極層２０と第２の電極層３０との間の電気的なショートを防止でき望ましい。 After the electrolyte layer 10, the first electrode layer 20, and the second electrode layer 30 are combined and stacked as shown in FIG. 3, they are pressed from above and below while applying heat, and the layers are joined and integrated. Is done. At this time, if the dimension of the planar shape of the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 is slightly smaller than the dimension of the planar shape of the electrolyte layer 10, the first electrode layer 20 and the second electrode layer 20 It is desirable to prevent electrical shorting with the electrode layer 30.

また、図１に示すように、第１の電極層２０の欠損部２３の幅寸法および第２の電極層３０の欠損部３３の幅寸法が、共に、電解質層１０の第１の欠損部１３の幅寸法および第２の欠損部１４の幅寸法よりも大きく形成されている。 Further, as shown in FIG. 1, the width dimension of the defect portion 23 of the first electrode layer 20 and the width dimension of the defect portion 33 of the second electrode layer 30 are both the first defect portion 13 of the electrolyte layer 10. And a width dimension of the second defect portion 14 is formed.

その結果、図４に示すように、電解質層１０の第１の欠損部１３内を第１の電極層２０の連結部２４が通過している部分において、第２の電極層３０の欠損部３３の側縁部３３ａ，３３ｂが、共に電解質層１０の第１の欠損部１３の側縁部１３ａ，１３ｂから離れた位置に配置される。よって、第２の電極層３０の欠損部３３の側縁部３３ａ，３３ｂと第１の電極層２０の連結部２４とを離すことができ、第１の電極層２０の連結部２４が電解質層１０の第１の欠損部１３を通過する部分において、第１の電極層２０と第２の電極層３０との電気的に短絡するのを防止しやすくなる。これは、第２の電極層３０の連結部３４が、電解質層１０の第２の欠損部１４を通過している部分においても同じである。 As a result, as shown in FIG. 4, the defective portion 33 of the second electrode layer 30 in the portion where the connecting portion 24 of the first electrode layer 20 passes through the first defective portion 13 of the electrolyte layer 10. These side edge portions 33 a and 33 b are both arranged at positions away from the side edge portions 13 a and 13 b of the first defect portion 13 of the electrolyte layer 10. Therefore, the side edge portions 33a and 33b of the defect portion 33 of the second electrode layer 30 can be separated from the connecting portion 24 of the first electrode layer 20, and the connecting portion 24 of the first electrode layer 20 is separated from the electrolyte layer. Thus, it is easy to prevent the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 from being electrically short-circuited at a portion passing through the first defect portion 13. This also applies to a portion where the connecting portion 34 of the second electrode layer 30 passes through the second defect portion 14 of the electrolyte layer 10.

一体化されたイオン導電性アクチュエータでは、電解質層１０と第１の電極層２０および第２の電極層３０の３層の接合面がほぼ目視できない状態に一体化される。そして、第１の電極層２０の一部が、電界質層１０を厚み方向へ貫通し通過し、第２の電極層３０の一部が、電解質層１０を厚み方向へ貫通して通過する構造となる。 In the integrated ion conductive actuator, the joined surfaces of the electrolyte layer 10, the first electrode layer 20, and the second electrode layer 30 are integrated in a state where the joint surface is almost invisible. A structure in which a part of the first electrode layer 20 passes through the electrolyte layer 10 in the thickness direction and a part of the second electrode layer 30 passes through the electrolyte layer 10 in the thickness direction. It becomes.

図３に示すように、イオン導電型アクチュエータ１は、第１の電極層２０と第２の電極層３０が電界質層１０を貫通している通過部を挟んで第１の領域２と第２の領域３とに区分できる。 As shown in FIG. 3, the ion conductive actuator 1 includes a first region 2 and a second region sandwiching a passage where the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 pass through the electrolyte layer 10. It can be divided into the following area 3.

第１の電極層２０は、第１の領域２と第２の領域３とで逆向きの表面に現れ、第２の電極層３０も、第１の領域２と第２の領域３とで逆向きの表面に現れている。また、第１の領域２と第２の領域３の双方において、第１の電極層２０と第２の電極層３０は、互いに逆の表面に現れる。すなわち、第１の領域２と第２の領域３とで、第１の電極層２０が現れる面と第２の電極層３０が現れる面とが互いに入れ替わっている。 The first electrode layer 20 appears on opposite surfaces of the first region 2 and the second region 3, and the second electrode layer 30 is also reversed between the first region 2 and the second region 3. Appears on the facing surface. Further, in both the first region 2 and the second region 3, the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 appear on the surfaces opposite to each other. That is, in the first region 2 and the second region 3, the surface where the first electrode layer 20 appears and the surface where the second electrode layer 30 appears are interchanged.

図４と図５には、イオン導電型アクチュエータ１を厚さ方向に二分して長手方向に延びる中心線をＯ−Ｏで示している。図４に示すように第１の電極層２０と第２の電極層３０との間に電界が与えられていない非駆動時は、イオン導電型アクチュエータ１が平面状であり、その中立軸は前記中心線Ｏ−Ｏに一致している。 4 and 5, the center line extending in the longitudinal direction by dividing the ion conductive actuator 1 in the thickness direction is indicated by O-O. As shown in FIG. 4, when no electric field is applied between the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30, the ion conductive actuator 1 is planar, and the neutral axis is It coincides with the center line OO.

図５は、第１の電極層２０と第２の電極層３０との間に電界が与えられたときのイオン導電型アクチュエータ１の変形動作を中立軸のみの変形で示している。図５では、第１の電極層２０が低電位側で第２の電極層３０が高電位側となるように電界が与えられている。このとき、電解質層１０内の陽イオンおよび極性分子が低電位側の第１の電極層２０へむけて偏移する。その結果、陽イオンが偏移した第１の電極層２０側に膨張歪みが発生し、第１の領域２では、第１の電極層２０の第１の部分２１が凸側となるように湾曲し、第２の領域３では、第１の電極層２０の第２の部分２２が凸側となるように湾曲する。その結果、図５に示すように、中立軸はほぼＳ字状の変形となる。 FIG. 5 shows the deformation operation of the ion conductive actuator 1 when only an electric field is applied between the first electrode layer 20 and the second electrode layer 30 with only the neutral axis. In FIG. 5, an electric field is applied so that the first electrode layer 20 is on the low potential side and the second electrode layer 30 is on the high potential side. At this time, the cations and polar molecules in the electrolyte layer 10 are shifted toward the first electrode layer 20 on the low potential side. As a result, expansion distortion occurs on the first electrode layer 20 side where the cation has shifted, and the first region 21 is curved so that the first portion 21 of the first electrode layer 20 is on the convex side. In the second region 3, the second portion 22 of the first electrode layer 20 is curved so as to be on the convex side. As a result, as shown in FIG. 5, the neutral shaft has a substantially S-shaped deformation.

図６に示すように、本発明の第２の実施の形態のイオン交換型アクチュエータ１０１は、それぞれが長方形のシート状である、電解質層１１０と、第１の電極層１２０および第２の電極層１３０とが組み合わされて構成されている。 As shown in FIG. 6, the ion exchange actuator 101 according to the second embodiment of the present invention has an electrolyte layer 110, a first electrode layer 120, and a second electrode layer each having a rectangular sheet shape. 130 is combined.

電解質層１１０は、中央部１１１とその両側に位置する第１の側部１１２および第２の側部１１３に区分される。中央部１１１と第１の側部１１２との境界部に、右側縁部１１０aから内方に向けて垂直に形成された第１の欠損部１１４と、左側縁部１１０ｂから内方に向けて垂直に形成された第３の欠損部１１６が互いに対向して形成されている。また、中央部１１１と第２の側部１１３との境界部に、右側縁部１１０ａから内方に向けて垂直に形成された第３の欠損部１１６と左側縁部１１０ｂから内方へ向けて垂直に形成された第４の欠損部１１７が互いに対向して形成されている。 The electrolyte layer 110 is divided into a central part 111 and a first side part 112 and a second side part 113 located on both sides thereof. A first defect 114 formed perpendicularly inward from the right edge 110a and vertically inward from the left edge 110b at the boundary between the central portion 111 and the first side 112 The third defect portions 116 formed in the first and second portions are formed to face each other. Also, a third defect 116 formed perpendicularly inward from the right edge 110a and inward from the left edge 110b at the boundary between the central portion 111 and the second side 113 is directed inward. Vertically formed fourth defect portions 117 are formed to face each other.

第１の電極層１２０は、中央部１２１と、その両側に位置する第１の側部１２２と第２の側部１２３とに区分される。中央部１２１と第１の側部１２２との境界部に、右側縁部１２０ａから垂直に形成された第１の欠損部１２４が形成され、第１の欠損部１２４と左側縁部１２０ｂとの間に第１の連結部１２６が残されている。中央部１２１と第２の側部１２３との境界部に、左側縁部１２０ｂから垂直に形成された第２の欠損部１２５が形成され、第２の欠損部１２５と右側縁部１２０ａとの間に第２の連結部１２７が残されている。 The first electrode layer 120 is divided into a central part 121, a first side part 122 and a second side part 123 located on both sides thereof. A first defect 124 formed perpendicularly from the right edge 120a is formed at the boundary between the center 121 and the first side 122, and between the first defect 124 and the left edge 120b. The first connecting portion 126 remains. A second defect 125 formed perpendicularly from the left edge 120b is formed at the boundary between the central part 121 and the second side 123, and between the second defect 125 and the right edge 120a. The second connecting portion 127 is left.

第２の電極層１３０も、中央部１３１と、その両側に位置する第１の側部１３２と第２の側部１３３に区分されている。中央部１３１と第１の側部１３２との境界部に、左側縁部１３０ｂから垂直に形成された第１の欠損部１３４が形成され、第１の欠損部１３４と右側縁部１３０ａとの間に第１の連結部１３６が残されている。中央部１３１と第２の側部１３３との境界部に、右側縁部１３０ａから垂直に形成された第２の欠損部１３５が形成され、第２の欠損部１３５と左側縁部１３０ｂとの間に第２の連結部１３７が残されている。 The second electrode layer 130 is also divided into a central portion 131, a first side portion 132 and a second side portion 133 located on both sides thereof. A first defect 134 formed perpendicularly from the left edge 130b is formed at the boundary between the center 131 and the first side 132, and between the first defect 134 and the right edge 130a. The first connecting portion 136 is left. A second defect 135 is formed perpendicularly from the right edge 130a at the boundary between the central portion 131 and the second side 133, and between the second defect 135 and the left edge 130b. The second connecting portion 137 is left.

図７に示すように、第１の電極層１２０の中央部１２１が、電解質層１１０の中央部１１１の下面に重ねられて、右側縁部１１０ａ，１２０ａと左側縁部１１０ｂ，１２０ｂがほぼ一致するように揃えられる。第１の電極層１２０の第１の連結部１２６が、電解質層１１０の第２の欠損部１１５内を下から上へ向けて貫通して通過し、第１の電極層１２０の第１の側部１２２が電解質層１１０の第１の側部１１２の上に重ねられる。第１の電極層１２０の第２の連結部１２７は、電解質層１１０の第３の欠損部１１６を下から上に向けて貫通し、第２の側部１２３が、電解質層１１０の第２の側部１１３の上に重ねられる。 As shown in FIG. 7, the center portion 121 of the first electrode layer 120 is overlapped with the lower surface of the center portion 111 of the electrolyte layer 110, and the right edge portions 110a and 120a and the left edge portions 110b and 120b substantially coincide with each other. Are aligned as follows. The first connection portion 126 of the first electrode layer 120 passes through the second defect portion 115 of the electrolyte layer 110 from the bottom to the top, and passes through the first side of the first electrode layer 120. A portion 122 is overlaid on the first side 112 of the electrolyte layer 110. The second connecting portion 127 of the first electrode layer 120 penetrates the third defect 116 of the electrolyte layer 110 from the bottom to the top, and the second side portion 123 is the second portion of the electrolyte layer 110. Overlaid on the side 113.

第２の電極層１３０の中央部１３１は、電解質層１１０の中央部１１１の上面に設置され、右側縁部１１０ａ，１３０ａと左側縁部１１０ｂ，１３０ｂがほぼ一致するように揃えられる。第２の電極層１３０の第１の連結部１３６は、電解質層１１０の第１の欠損部１１４を上から下に貫通し、第１の側部１３２が電解質層１１０の第１の側部１１２の下に重ねられる。第２の電極層１３０の第２の連結部１３７は、電解質層１１０の第４の欠損部１１７を上から下に貫通し、第２の側部１３３が、電解質層１１０の第２の側部１１３の下に重ねられる。 The central portion 131 of the second electrode layer 130 is disposed on the upper surface of the central portion 111 of the electrolyte layer 110, and is aligned so that the right edge portions 110a and 130a and the left edge portions 110b and 130b substantially coincide. The first connecting portion 136 of the second electrode layer 130 penetrates the first defect 114 of the electrolyte layer 110 from top to bottom, and the first side portion 132 is the first side portion 112 of the electrolyte layer 110. Superimposed on the bottom. The second connection portion 137 of the second electrode layer 130 penetrates the fourth defect portion 117 of the electrolyte layer 110 from the top to the bottom, and the second side portion 133 is the second side portion of the electrolyte layer 110. 113 is overlaid.

電解質層１１０と第１の電極層１２０および第２の電極層１３０が図７のように重ねられた後に、各層が加熱され加圧され固着されて一体化される。その結果、イオン導電型アクチュエータ１０１は、中央領域１０２と第１の側部領域１０３および第２の側部領域１０４に区分される。 After the electrolyte layer 110, the first electrode layer 120, and the second electrode layer 130 are stacked as shown in FIG. 7, the layers are heated, pressurized, fixed, and integrated. As a result, the ion conductive actuator 101 is divided into a central region 102, a first side region 103, and a second side region 104.

中央領域１０２では、電解質層１１０の下に第１の電極層１２０が位置して、上に第２の電極層１３０が位置する。第１の側部領域１０３と第２の側部領域１０４では、電解質層１１０の上に第１の電極層１２０が位置し、下に第２の電極層１３０が位置する。 In the central region 102, the first electrode layer 120 is located below the electrolyte layer 110, and the second electrode layer 130 is located above it. In the first side region 103 and the second side region 104, the first electrode layer 120 is positioned on the electrolyte layer 110 and the second electrode layer 130 is positioned below.

図８（Ａ）は、イオン導電型アクチュエータ１０１を駆動したときの変形状態を、中立軸のみで図示している。なお、図７と図８（Ａ）には中心線をＯ−Ｏで示している。図８（Ａ）は、第１の電極層１２０が高電位側となり、第２の電極層１３０が低電位側となるように、第１の電極層１２０と第２の電極層１３０との間に電界を与えたときの、イオン交換型アクチュエータ１０１の変形状態を示している。中央領域１０２では、電解質層１１０内の陽イオンが、上側に位置する第２の電極層１３０の中央部１３１に偏移するため、中央領域１０２は上に凸側が向くように湾曲変形する。第１の側部領域１０３と第２の側部領域１０４は、下に凸側が向けられるように湾曲変形する。 FIG. 8A illustrates the deformation state when the ion conductive actuator 101 is driven, using only the neutral axis. In FIGS. 7 and 8A, the center line is indicated by OO. FIG. 8A illustrates a state between the first electrode layer 120 and the second electrode layer 130 so that the first electrode layer 120 is on the high potential side and the second electrode layer 130 is on the low potential side. The deformation state of the ion exchange type actuator 101 when an electric field is applied to is shown. In the central region 102, the cations in the electrolyte layer 110 shift to the central portion 131 of the second electrode layer 130 located on the upper side, so that the central region 102 is curved and deformed so that the convex side faces upward. The first side region 103 and the second side region 104 are curved and deformed so that the convex side is directed downward.

図８（Ａ）に示すように、イオン導電型アクチュエータ１０１が自由状態であると、中央領域１０２と第１の側部領域１０３および第２の側部領域１０４は、中心線Ｏ−Ｏが波の高さの平均線となるように波状に変形する。ただし、図８（Ｂ）に示すように、第１の側部領域１０３の端部と第２の側部領域１０４の端部を、規制部１０５および規制部１０６，１０６で上下から規制し、ただし左右方向には動けるように保持すると、中央領域１０２を上側へ大きく突出させることができる。この動作では、携帯機器の操作部などにおいて、中央領域１０２によって表示部や操作部を局部的に突出させることなどが可能となる。 As shown in FIG. 8A, when the ion conductivity type actuator 101 is in a free state, the center line 102, the first side region 103, and the second side region 104 have a center line OO wave. It is deformed into a wave shape so as to be an average line of the height of. However, as shown in FIG. 8B, the end of the first side region 103 and the end of the second side region 104 are regulated from above and below by the regulation unit 105 and the regulation units 106 and 106, However, if it is held so as to be movable in the left-right direction, the central region 102 can be protruded greatly upward. In this operation, the display unit or the operation unit can be locally protruded by the central region 102 in the operation unit of the portable device.

図９は本発明の第３の実施の形態のイオン導電型アクチュエータ２０１を構成する電解質層２１０と、第１の電極層２２０および第２の電極層２３０を示す平面図である。 FIG. 9 is a plan view showing the electrolyte layer 210, the first electrode layer 220, and the second electrode layer 230 that constitute the ion conductive actuator 201 according to the third embodiment of the present invention.

電解質層２１０は、中央部２１１と、その上下両側に位置する第１の側部２１２および第２の側部２１３とが一体に形成されている。第１の側部２１２と第２の側部２１３とが連続している方向と直交する向きである左右方向において、中央部２１１の両側に第３の側部２１４と第４の側部２１５とが連続して形成されている。そして、中央部２１１と第１の側部２１２との間に一対の欠損部２１６，２１６が形成され、中央部２１１と第２の側部２１３との間に一対の欠損部２１７が形成されている。同様に、中央部２１１と第３の側部２１４との間に一対の欠損部２１８，２１８が、中央部２１１と第４の側部２１５との間に一対の欠損部２１９，２１９が形成されている。 In the electrolyte layer 210, a central portion 211 and a first side portion 212 and a second side portion 213 located on both upper and lower sides thereof are integrally formed. A third side 214 and a fourth side 215 on both sides of the central portion 211 in the left-right direction, which is a direction perpendicular to the direction in which the first side 212 and the second side 213 are continuous, Are formed continuously. A pair of missing portions 216 and 216 are formed between the central portion 211 and the first side portion 212, and a pair of missing portions 217 are formed between the central portion 211 and the second side portion 213. Yes. Similarly, a pair of missing portions 218 and 218 are formed between the central portion 211 and the third side portion 214, and a pair of missing portions 219 and 219 are formed between the central portion 211 and the fourth side portion 215. ing.

第１の電極層２２０は、中央部２２１と、第１の側部２２２および第２の側部２２３と、第３の側部２２４および第４の側部２２５とが一体に形成されている。中央部２２１と第１の側部２２２との間に欠損部２２６が形成されている。同様に、中央部２２１とその他の側部２２３，２２４，２２５との間に、それぞれ欠損部２２７，２２８，２２９が形成されている。 The first electrode layer 220 includes a central portion 221, a first side portion 222 and a second side portion 223, and a third side portion 224 and a fourth side portion 225 that are integrally formed. A defect portion 226 is formed between the central portion 221 and the first side portion 222. Similarly, missing portions 227, 228, and 229 are formed between the central portion 221 and the other side portions 223, 224, and 225, respectively.

同様に、第２の電極層２３０は、中央部２３１と、第１の側部２３２および第２の側部２３３と、第３の側部２３４および第４の側部２３５が一体に形成されている。中央部２３１と第１の側部２３２との間に欠損部２３６が形成されている。同様に、中央部２３１とその他の側部２３３，２３４，２３５との間に、それぞれ欠損部２３７，２３８，２３９が形成されている。 Similarly, the second electrode layer 230 includes a central portion 231, a first side portion 232, a second side portion 233, a third side portion 234, and a fourth side portion 235 that are integrally formed. Yes. A defect portion 236 is formed between the central portion 231 and the first side portion 232. Similarly, defective portions 237, 238, and 239 are formed between the central portion 231 and the other side portions 233, 234, and 235, respectively.

第１の電極層２２０と第２の電極層２３０とを比較すると、第１の電極層２２０の欠損部２２６と、第２の電極層２３０の欠損部２３６が、互いに左右逆向きに形成されている。同様に、欠損部２２７と欠損部２３７が左右逆向きに形成されており、欠損部２２８と欠損部２３８とが上下逆向きで、欠損部２２９と欠損部２３９が上下逆向きに形成されている。 When the first electrode layer 220 and the second electrode layer 230 are compared, the defect portion 226 of the first electrode layer 220 and the defect portion 236 of the second electrode layer 230 are formed in opposite directions from each other. Yes. Similarly, the defect part 227 and the defect part 237 are formed in opposite directions, the defect part 228 and the defect part 238 are formed upside down, and the defect part 229 and the defect part 239 are formed upside down. .

第１の電極層２２０は、その中央部２２１が電解質層２１０の中央部２１１の下に重ねられ、それぞれの側部２２２，２２３，２２４，２２５が、電解質層２１０のそれぞれの側部２１２，２１３，２１４，２１５の上に重ねられる。第２の電極層２３０は、その中央部２３１が電解質層２１０の中央部２１１の上に重ねられ、それぞれの側部２３２，２３３，２３４，２３５が、電解質層２１０のそれぞれの側部２１２，２１３，２１４，２１５の下に重ねられる。そして、各層が加熱され加圧されて一体化される。 The center part 221 of the first electrode layer 220 is overlapped under the center part 211 of the electrolyte layer 210, and the side parts 222, 223, 224, and 225 are respectively connected to the side parts 212 and 213 of the electrolyte layer 210. , 214, 215. The center part 231 of the second electrode layer 230 is overlaid on the center part 211 of the electrolyte layer 210, and the side parts 232, 233, 234, and 235 are respectively side parts 212 and 213 of the electrolyte layer 210. , 214, 215. Then, each layer is heated and pressurized to be integrated.

図１０は、図９に示す電解質層２１０と第１の電極層２２０および第２の電極層２３０が組み合わされたイオン導電型アクチュエータ２０１を示している。このイオン導電型アクチュエータ２０１は、中央領域２０２と、第１の側部領域２０３と、第２の側部領域２０４と、第３の側部領域２０５および第４の側部領域２０６を有している。そして、中央領域２０２と、それぞれの側部領域２０３，２０４，２０５，２０６とでは、第１の電極層２２０と第２の電極層２３０とが現れる面が逆であり、全ての側部領域２０３，２０４，２０５，２０６では、第１の電極層２２０と第２の電極層２３０が、同じ側に現れている。 FIG. 10 shows an ion conductive actuator 201 in which the electrolyte layer 210, the first electrode layer 220, and the second electrode layer 230 shown in FIG. 9 are combined. The ion conductive actuator 201 includes a central region 202, a first side region 203, a second side region 204, a third side region 205, and a fourth side region 206. Yes. In the central region 202 and the side regions 203, 204, 205, and 206, the surfaces on which the first electrode layer 220 and the second electrode layer 230 appear are opposite, and all the side regions 203 are exposed. , 204, 205, and 206, the first electrode layer 220 and the second electrode layer 230 appear on the same side.

第１の電極層２２０と第２の電極層２３０とに電界を与えると、図１０に示すように、中央領域２０２と、それぞれの側部領域２０３，２０４，２０５，２０６とで、上下逆向きに湾曲する。イオン導電型アクチュエータ２０１に外力を与えていないとき、図１０に示すＯｘ軸で切断した断面における中立軸の湾曲状態は図８（Ａ）と同じであり、Ｏｙ軸で切断した断面における中立軸の湾曲状態も図８（Ａ）と同じである。 When an electric field is applied to the first electrode layer 220 and the second electrode layer 230, the center region 202 and the side regions 203, 204, 205, and 206 are turned upside down as shown in FIG. To curve. When no external force is applied to the ion conduction type actuator 201, the neutral axis in the cross section cut along the Ox axis shown in FIG. 10 is the same as in FIG. 8A, and the neutral axis in the cross section cut along the Oy axis is the same. The curved state is also the same as in FIG.

また、それぞれの側部領域２０３，２０４，２０５，２０６の端部を上下で拘束し、ただし、それぞれの端部をＯｘ軸とＯｙ軸に沿う上方へ移動できるように支持すると、Ｏｘ軸で切断した断面における中立軸の湾曲状態が図８（Ｂ）と同じになり、Ｏｙ軸で切断した断面における中立軸の湾曲状態も図８（Ｂ）と同じになる。その結果、中央領域２０２を上方へ向けて大きく突出させることができる。しかも、中央領域は前後左右の側部領域２０３，２０４，２０５，２０６で支えられるため、安定した突出形状となる。 Also, the ends of the respective side regions 203, 204, 205, and 206 are constrained in the vertical direction, provided that each end is supported so as to move upward along the Ox axis and the Oy axis. The curved state of the neutral axis in the cross section is the same as in FIG. 8B, and the curved state of the neutral axis in the cross section cut along the Oy axis is also the same as in FIG. As a result, the central region 202 can be protruded greatly upward. In addition, since the central region is supported by the front, rear, left and right side regions 203, 204, 205, 206, a stable protruding shape is obtained.

本発明の第１の実施の形態のイオン導電型アクチュエータを構成する電界質層と、第１の電極層および第２の電極層を個別に示す平面図、FIG. 2 is a plan view showing the electrolyte layer constituting the ion conductive actuator according to the first embodiment of the present invention, and the first electrode layer and the second electrode layer individually; 第１の実施の形態のイオン導電型アクチュエータを構成する電界質層と、第１の電極層および第２の電極層との組み合わせ状態を説明する平面図、FIG. 2 is a plan view for explaining a combination state of an electrolyte layer constituting the ion conductive actuator of the first embodiment and a first electrode layer and a second electrode layer; 第１の実施の形態のイオン導電型アクチュエータの斜視図、The perspective view of the ion conductivity type actuator of 1st Embodiment, 第１の実施の形態のイオン導電型アクチュエータの側面図、The side view of the ion conduction type actuator of 1st Embodiment, 第１の実施の形態のイオン導電型アクチュエータが動作したときの中立軸の変形状態を示す説明図、Explanatory drawing which shows the deformation | transformation state of the neutral axis when the ion conduction type actuator of 1st Embodiment operate | moved, 本発明の第２の実施の形態のイオン導電型アクチュエータを構成する電界質層と、第１の電極層および第２の電極層を個別に示す平面図、FIG. 2 is a plan view showing an electric field layer constituting an ion conductive actuator according to a second embodiment of the present invention, and a first electrode layer and a second electrode layer individually; 第２の実施の形態のイオン導電型アクチュエータの側面図、The side view of the ion conduction type actuator of 2nd Embodiment, （Ａ）（Ｂ）は、第２の実施の形態のイオン導電型アクチュエータが動作したときの中立軸の変形状態を示す説明図、(A) (B) is explanatory drawing which shows the deformation | transformation state of a neutral axis | shaft when the ion conductivity type actuator of 2nd Embodiment operate | moved, 本発明の第３の実施の形態のイオン導電型アクチュエータを構成する電界質層と、第１の電極層および第２の電極層を個別に示す平面図、FIG. 6 is a plan view showing individually the electrolyte layer, the first electrode layer, and the second electrode layer that constitute the ion conductive actuator according to the third embodiment of the present invention; 第３の実施の形態のイオン導電型アクチュエータの動作状態を示す斜視図、The perspective view which shows the operation state of the ion conduction type actuator of 3rd Embodiment,

符号の説明Explanation of symbols

１イオン導電型アクチュエータ
２第１の領域
３第２の領域
１０電解質層
１１第１の部分
１２第２の部分
１３，１４欠損部
２０第１の電極層
２１第１の部分
２２第２の部分
２３欠損部
３０第２の電極層
３１第１の部分
３２第２の部分
３３欠損部
１０１イオン導電型アクチュエータ
１０２中央領域
１０３第１の側部領域
１０４第２の側部領域
１１０電解質層
１１１中央部
１１２第１の側部
１１３第２の側部
１１４，１１５，１１６，１１７欠損部
１２０第１の電極層
１２１中央部
１２２第１の側部
１２３第２の側部
１２４，１２５欠損部
１３０第２の電極層
１３１中央部
１３２第１の側部
１３３第２の側部
１３４，１３５欠損部
２０１イオン導電型アクチュエータ
２０２中央領域
２０３第１の側部領域
２０４第２の側部領域
２０５第３の側部領域
２０６第４の側部領域
２１０電解質層
２１１中央部
２１２第１の側部
２１３第２の側部
２１４第３の側部
２１５第４の側部
２１６，２１７，２１８，２１９欠損部
２２０第１の電極層
２２１中央部
２２２第１の側部
２２３第２の側部
２２４第３の側部
２２５第４の側部
２２６，２２７，２２８，２２９欠損部
２３０第２の電極層
２３１中央部
２３２第１の側部
２３３第２の側部
２３４第３の側部
２３５第４の側部
２３６，２３７，２３８，２３９欠損部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ion conductivity type actuator 2 1st area | region 3 2nd area | region 10 Electrolyte layer 11 1st part 12 2nd part 13, 14 Defect part 20 1st electrode layer 21 1st part 22 2nd part 23 Defect portion 30 Second electrode layer 31 First portion 32 Second portion 33 Deletion portion 101 Ion conductivity type actuator 102 Central region 103 First side region 104 Second side region 110 Electrolyte layer 111 Central portion 112 First side portion 113 Second side portion 114, 115, 116, 117 Defect portion 120 First electrode layer 121 Central portion 122 First side portion 123 Second side portion 124, 125 Deletion portion 130 Second portion Electrode layer 131 Central portion 132 First side portion 133 Second side portion 134, 135 Defect portion 201 Ion conductivity type actuator 202 Central region 203 First side region 204 Second side Region 205 Third side region 206 Fourth side region 210 Electrolyte layer 211 Central portion 212 First side 213 Second side 214 Third side 215 Fourth side 216, 217, 218 , 219 Deletion part 220 First electrode layer 221 Central part 222 First side part 223 Second side part 224 Third side part 225 Fourth side part 226, 227, 228, 229 Deletion part 230 Second Electrode layer 231 Central portion 232 First side portion 233 Second side portion 234 Third side portion 235 Fourth side portions 236, 237, 238, 239 Defect portion

Claims

シート状の第１の電極層と、シート状の第２の電極層、ならびに前記両電極層の間に位置する電解質層とを有し、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に電圧が印加されると前記電解質層に含まれるイオンが移動して曲げ応力が発生するアクチュエータにおいて、
前記電解質層は、異なる側縁から内部に延びる欠損部を有し、
前記第１の電極層は、前記電解質層の一方の側縁に形成された前記欠損部を通過して、その欠損部を挟む一方の領域と他方の領域とで、前記第１の電極層が前記電解質層の互いに逆に向く表面に重ねられ、
前記第２の電極層は、前記電解質層の他方の縁部に形成された前記欠損部を通過して、その欠損部を挟む一方の領域と他方の領域とで、前記第２の電極層が前記電解質層の互いに逆に向く表面で且つ前記第１の電極層と反対側の表面に重ねられていることを特徴とするイオン導電型アクチュエータ。 A sheet-like first electrode layer; a sheet-like second electrode layer ; and an electrolyte layer positioned between the two electrode layers, the first electrode layer, the second electrode layer, In an actuator in which bending stress is generated by movement of ions contained in the electrolyte layer when a voltage is applied between
The electrolyte layer has a deficit portion extending inward from different side edges;
The first electrode layer passes through the defect portion formed on one side edge of the electrolyte layer, and the first electrode layer includes one region and the other region sandwiching the defect portion. Superimposed on opposite surfaces of the electrolyte layer,
The second electrode layer passes through the defect portion formed at the other edge of the electrolyte layer, and the second electrode layer is formed between one region and the other region sandwiching the defect portion. An ion conductive actuator, wherein the electrolyte layer is superposed on a surface opposite to each other and on a surface opposite to the first electrode layer .

前記第１の電極層と前記第２の電極層のうちの一方の電極層が前記電解質層の前記欠損部を通過している部分において、他方の電極層の縁部が、前記電解質層の前記欠損部の縁部から遠ざかる位置に形成されている請求項１記載のイオン導電型アクチュエータ。 In a portion where one of the first electrode layer and the second electrode layer passes through the defect portion of the electrolyte layer, an edge portion of the other electrode layer is a portion of the electrolyte layer. The ion conductive actuator according to claim 1 , wherein the ion conductive actuator is formed at a position away from an edge of the defect.

前記電解質層は、両側縁に形成された前記欠損部を挟んで第１の領域と第２の領域の２つの領域に区分されており、
前記第１の領域と前記第２の領域とで、表面に現れる前記第１の電極層と前記第２の電極層とが入れ替わっている請求項１または２記載のイオン導電型アクチュエータ。 The electrolyte layer is divided into two regions, a first region and a second region , sandwiching the defect formed on both side edges ,
Wherein in the first region and the second region, the first electrode layer and the second ion conductive actuator according to claim 1 or 2, wherein the electrode layer is replaced appearing on the surface.

前記電解質層が、中央領域と、その両側に位置する第１の側部領域と第２の側部領域とに区分され、前記電解質層の両縁部に、前記中央領域と前記第１の側部領域との境界部に位置する前記欠損部、および前記中央領域と前記第２の側部領域との境界部に位置する前記欠損部が設けられ、
前記中央領域とそれぞれの側部領域との境界部の前記欠損部を、前記第１の電極層が前記電解質層の厚さ方向へ向けて通過して、前記中央領域とそれぞれの側部領域で、前記第１の電極層が異なる面に重ねられ、
前記中央領域とそれぞれの側部領域との境界部の前記欠損部を、前記第２の電極層が前記電解質層の厚さ方向へ向けて通過して、前記中央領域とそれぞれの側部領域で、前記第２の電極層が異なる面に重ねられており、
前記第１の電極層と前記第２の電極層が、異なる前記欠損部を通過して、前記中央領域とそれぞれの側部領域とで、前記第１の電極層が現れる面と前記第２の電極層が現れる面が入れ替わっている請求項１または２記載のイオン導電型アクチュエータ。 The electrolyte layer is divided into a central region, a first side region and a second side region located on both sides thereof , and the central region and the first side are formed on both edges of the electrolyte layer. The missing portion located at the boundary portion with the partial region, and the defective portion located at the boundary portion between the central region and the second side region are provided ,
The first electrode layer passes in the thickness direction of the electrolyte layer through the missing portion at the boundary between the central region and each side region, and the central region and each side region , The first electrode layer is stacked on different surfaces,
The second electrode layer passes in the thickness direction of the electrolyte layer through the missing portion at the boundary between the center region and each side region, and the center region and each side region The second electrode layer is overlaid on different surfaces ;
The first electrode layer and the second electrode layer pass through the different defect portions, and the surface where the first electrode layer appears in the central region and the respective side regions and the second electrode layer claim 1 or 2 ion conductive actuator according faces the electrode layer appears are interchanged.

前記電解質層が、中央領域と、第１の方向で前記中央領域の両側に隣接する第１の側部領域および第２の側部領域と、前記第１の方向と交差する第２の方向で前記中央領域の両側に隣接する第３の側部領域および第４の側部領域とに区分され、
前記中央領域と前記第１の側部領域との境界部と、前記中央領域と前記第２の側部領域との境界部とで、前記電解質の互いに対向する縁部に前記欠損部が形成され、
前記中央領域と前記第３の側部領域との境界部と、前記中央領域と前記第４の側部領域との境界部とで、前記電解質の互いに対向する縁部に前記欠損部が形成されており、
前記中央領域とそれぞれの前記側部領域との境界部の前記欠損部を、前記第１の電極層が前記電解質層の厚さ方向へ向けて通過して、前記中央領域と前記第１の側部領域、ならびに前記中央領域と前記第２の側部領域で、前記第１の電極層が異なる面に重ねられ、
前記中央領域とそれぞれの前記側部領域との境界部の前記欠損部を、前記第２の電極層が前記電解質層をその厚さ方向へ向けて通過して、前記中央領域と前記第３の側部領域、ならびに前記中央領域と前記第４の側部領域で、前記第２の電極層が異なる面に重ねられ、
前記第１の電極層と前記第２の電極層が、異なる前記欠損部を通過して、前記中央領域とそれぞれの側部領域とで、前記第１の電極層が現れる面と前記第２の電極層が現れる面とが入れ替わっている請求項１または２記載のイオン導電型アクチュエータ。 The electrolyte layer has a central region, a first side region and a second side region adjacent to both sides of the central region in a first direction, and a second direction intersecting the first direction. Divided into a third side region and a fourth side region adjacent to both sides of the central region;
At the boundary between the central region and the first side region, and at the boundary between the central region and the second side region, the defect portion is formed at the opposite edges of the electrolyte. ,
The deficient portion is formed at the opposite edges of the electrolyte at the boundary between the central region and the third side region and at the boundary between the central region and the fourth side region. And
The first electrode layer passes in the thickness direction of the electrolyte layer through the missing portion at the boundary between the central region and each of the side regions, and the central region and the first side The first electrode layer is superimposed on a different surface in the partial region, as well as in the central region and the second side region,
The second electrode layer passes through the electrolyte layer in the thickness direction through the missing portion at the boundary between the central region and each of the side regions, and the central region and the third region In the side region, as well as in the central region and the fourth side region, the second electrode layer is overlaid on different surfaces,
The first electrode layer and the second electrode layer pass through the different defect portions, and the surface where the first electrode layer appears in the central region and the respective side regions and the second electrode layer The ion conductive actuator according to claim 1 or 2, wherein a surface on which the electrode layer appears is switched.

第１の電極層と第２の電極層と前記両電極層の間に位置する電解質層とを有し、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に電圧が印加されると前記電解質層に含まれるイオンが移動して曲げ応力が発生するアクチュエータにおいて、A first electrode layer; a second electrode layer; and an electrolyte layer positioned between the two electrode layers, wherein a voltage is applied between the first electrode layer and the second electrode layer. And an actuator in which bending stress is generated by movement of ions contained in the electrolyte layer,
前記電解質層の両側縁部よりも内側部分で、前記第１の電極層と前記第２の電極層のそれぞれが、前記電解質層をその厚さ方向へ向けて通過しており、Each of the first electrode layer and the second electrode layer passes through the electrolyte layer in the thickness direction at the inner side portion from both side edges of the electrolyte layer,
その通過部を挟む一方の領域と他方の領域とで、表面に現れる前記第１の電極層と前記第２の電極層とが入れ替わっており、The first electrode layer and the second electrode layer appearing on the surface are interchanged in one region and the other region sandwiching the passage portion,
前記第１の電極層と前記第２の電極層のうちの一方の電極層が前記電解質層の前記欠損部を通過している部分において、他方の電極層の縁部が、前記電解質層の前記欠損部の縁部から遠ざかる位置に形成されていることを特徴とするイオン導電型アクチュエータ。In a portion where one of the first electrode layer and the second electrode layer passes through the defect portion of the electrolyte layer, an edge portion of the other electrode layer is a portion of the electrolyte layer. An ion conductive actuator, characterized in that the ion conductive actuator is formed at a position away from an edge of a defect portion.

第１の電極層と第２の電極層と前記両電極層の間に位置する電解質層とを有し、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に電圧が印加されると前記電解質層に含まれるイオンが移動して曲げ応力が発生するアクチュエータにおいて、A first electrode layer; a second electrode layer; and an electrolyte layer positioned between the two electrode layers, wherein a voltage is applied between the first electrode layer and the second electrode layer. And an actuator in which bending stress is generated by movement of ions contained in the electrolyte layer,
前記電解質層の両側縁部よりも内側部分で、前記第１の電極層と前記第２の電極層のそれぞれが、前記電解質層をその厚さ方向へ向けて通過しており、Each of the first electrode layer and the second electrode layer passes through the electrolyte layer in the thickness direction at the inner side portion from both side edges of the electrolyte layer,
その通過部を挟む一方の領域と他方の領域とで、表面に現れる前記第１の電極層と前記第２の電極層とが入れ替わっており、The first electrode layer and the second electrode layer appearing on the surface are interchanged in one region and the other region sandwiching the passage portion,
中央領域と、その両側に位置する第１の側部領域と第２の側部領域とに区分され、前記中央領域とそれぞれの側部領域との境界部で、前記第１の電極層が前記電解質層をその厚さ方向へ向けて通過すると共に、前記第２の電極層が前記電解質層をその厚さ方向へ向けて通過しており、The first electrode layer is divided into a central region, a first side region and a second side region located on both sides thereof, and at a boundary between the central region and each side region. Passing through the electrolyte layer in the thickness direction, and the second electrode layer passes through the electrolyte layer in the thickness direction,
前記中央領域とそれぞれの側部領域とで、前記第１の電極層が現れる面と前記第２の電極層が現れる面が入れ替わっていることを特徴とするイオン導電型アクチュエータ。An ion conductive actuator, wherein the surface where the first electrode layer appears and the surface where the second electrode layer appear are interchanged between the central region and each side region.

第１の電極層と第２の電極層と前記両電極層の間に位置する電解質層とを有し、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に電圧が印加されると前記電解質層に含まれるイオンが移動して曲げ応力が発生するアクチュエータにおいて、A first electrode layer; a second electrode layer; and an electrolyte layer positioned between the two electrode layers, wherein a voltage is applied between the first electrode layer and the second electrode layer. And an actuator in which bending stress is generated by movement of ions contained in the electrolyte layer,
前記電解質層の両側縁部よりも内側部分で、前記第１の電極層と前記第２の電極層のそれぞれが、前記電解質層をその厚さ方向へ向けて通過しており、Each of the first electrode layer and the second electrode layer passes through the electrolyte layer in the thickness direction at the inner side portion from both side edges of the electrolyte layer,
その通過部を挟む一方の領域と他方の領域とで、表面に現れる前記第１の電極層と前記第２の電極層とが入れ替わっており、The first electrode layer and the second electrode layer appearing on the surface are interchanged in one region and the other region sandwiching the passage portion,
中央領域と、第１の方向で前記中央領域の両側に隣接する第１の側部領域および第２の側部領域と、前記第１の方向と交差する第２の方向で前記中央領域の両側に隣接する第３の側部領域および第４の側部領域とに区分され、A central region, a first side region and a second side region adjacent to both sides of the central region in a first direction, and both sides of the central region in a second direction intersecting the first direction Is divided into a third side region and a fourth side region adjacent to
前記中央領域と全ての前記側部領域との境界部で、前記第１の電極層が前記電解質層をその厚さ方向へ向けて通過すると共に、前記第２の電極層が前記電解質層をその厚さ方向へ向けて通過しており、At the boundary between the central region and all the side regions, the first electrode layer passes through the electrolyte layer in the thickness direction, and the second electrode layer passes through the electrolyte layer. Passing in the thickness direction,
前記中央領域とそれぞれの側部領域とで、前記第１の電極層が現れる面と前記第２の電極層が現れる面とが入れ替わっていることを特徴とするイオン導電型アクチュエータ。An ion conductive actuator, wherein a surface where the first electrode layer appears and a surface where the second electrode layer appears are switched between the central region and each side region.

前記電解質層と前記第１の電極層および前記第２の電極層が、内部に陽イオンを含むポリマーであり、前記第１の電極層と前記第２の電極層に導電体が含まれている請求項１ないし８のいずれかに記載のイオン導電型アクチュエータ。 The electrolyte layer, the first electrode layer, and the second electrode layer are polymers containing a cation therein, and a conductor is included in the first electrode layer and the second electrode layer. ion conductivity type actuator according to any one of claims 1 to 8.

第１の電極層と第２の電極層と前記両電極層の間に位置する電解質層とを有し、前記第１の電極層と前記第２の電極層との間に電圧が印加されると前記電解質層に含まれるイオンが移動して曲げ応力が発生するイオン導電型アクチュエータの製造方法において、
（ａ）両側縁から内部に延びる一対の欠損部を有するシート状の電解質層と、シート状の第１の電極層およびシート状の第２の電極層を形成する工程と、
（ｂ）前記第１の電極層を一方の前記欠損部に通過させて、前記欠損部を挟む一方の領域と他方の領域とで、前記第１の電極層を前記電解質層の互いに逆に向く表面に重ねると共に、前記第２の電極層を他方の前記欠損部に通過させて、前記欠損部を挟む一方の領域と他方の領域とで、前記第２の電極層を前記電解質層の互いに逆に向く表面で且つ前記第１の電極層と反対側の表面に重ねる工程と、
（ｃ）前記電界質量と前記第１の電極層および前記第２の電極層を互いに固着させる工程と、
を有することを特徴とするイオン導電型アクチュエータの製造方法。 A first electrode layer; a second electrode layer; and an electrolyte layer positioned between the two electrode layers, wherein a voltage is applied between the first electrode layer and the second electrode layer. In the method of manufacturing an ion conductive actuator in which bending stress is generated by movement of ions contained in the electrolyte layer,
(A) a step of forming a sheet-like electrolyte layer having a pair of defects extending inward from both side edges, a sheet-like first electrode layer, and a sheet-like second electrode layer;
(B) The first electrode layer is passed through one of the defect portions, and the first electrode layer is directed opposite to the electrolyte layer in one region and the other region sandwiching the defect portion. The second electrode layer is made opposite to the electrolyte layer in one region and the other region sandwiching the defect portion by passing the second electrode layer through the other defect portion and overlapping the surface. Overlying the surface facing the first electrode layer and the surface opposite to the first electrode layer;
(C) fixing the electric field mass and the first electrode layer and the second electrode layer to each other;
A process for producing an ion conductive actuator, comprising:

前記（ａ）の工程で、前記電解質層を、中央領域とその両側に位置する第１の側部領域と第２の側部領域とに区分するとともに、前記中央領域とそれぞれの側部領域との境界部に一対の前記欠損部を形成し、
前記（ｂ）の工程で、前記中央領域とそれぞれの側部領域との境界部で、前記第１の電極層を一方の前記欠損部に通過させると共に、前記第２の電極層を他方の前記欠損部に通過させて、前記中央領域とそれぞれの側部領域とで、前記第１の電極層が重ねられる面と前記第２の電極層が重ねられる面を入れ替える請求項１０記載のイオン導電型アクチュエータの製造方法。 In the step (a), the electrolyte layer is divided into a central region and a first side region and a second side region located on both sides thereof, and the central region and the respective side regions Forming a pair of the deficient portions at the boundary of
In the step (b), the first electrode layer is passed through one of the defect portions at the boundary between the central region and each side region, and the second electrode layer is passed through the other of the other regions. The ion conduction type according to claim 10 , wherein the ion conductive type is exchanged between the surface on which the first electrode layer is overlapped and the surface on which the second electrode layer is overlapped in the central region and the respective side regions through the defect. Actuator manufacturing method.

前記（ａ）の工程で、前記電解質層を、中央領域と、第１の方向で前記中央領域の両側に隣接する第１の側部領域および第２の側部領域と、前記第１の方向と交差する第２の方向で前記中央領域の両側に隣接する第３の側部領域および第４の側部領域とに区分するとともに、前記中央領域とそれぞれの側部領域との境界部に一対の前記欠損部を形成し、
前記（ｂ）の工程で、前記中央領域とそれぞれの側部領域との境界部で、前記第１の電極層を一方の前記欠損部に通過させると共に、前記第２の電極層を他方の前記欠損部に通過させて、前記中央領域とそれぞれの側部領域とで、前記第１の電極層が重ねられる面と前記第２の電極層が重ねられる面を入れ替える請求項１０記載のイオン導電型アクチュエータの製造方法。 In the step (a), the electrolyte layer is divided into a central region, a first side region and a second side region adjacent to both sides of the central region in the first direction, and the first direction. A third side region and a fourth side region adjacent to both sides of the central region in a second direction intersecting the central region, and a pair at a boundary between the central region and each side region Forming the defect portion of
In the step (b), the first electrode layer is passed through one of the defect portions at the boundary between the central region and each side region, and the second electrode layer is passed through the other of the other regions. The ion conduction type according to claim 10 , wherein the ion conductive type is exchanged between the surface on which the first electrode layer is overlapped and the surface on which the second electrode layer is overlapped in the central region and the respective side regions through the defect. Actuator manufacturing method.

前記電解質層と前記第１の電極層および前記第２の電極層が、内部に陽イオンを含むポリマーで、前記第１の電極層と前記第２の電極層に導電体が含まれており、
前記（ｃ）の工程で、前記電解質層と前記第１の電極層および前記第２の電極層を、熱圧着させる請求項１０ないし１２のいずれかに記載のイオン導電型アクチュエータの製造方法。 The electrolyte layer, the first electrode layer, and the second electrode layer are polymers containing cations therein, and the first electrode layer and the second electrode layer include a conductor,
In the process of the (c), the said electrolyte layer first electrode layer and the second electrode layer, the manufacturing method of the ion conductive actuator according to any one of claims 10 to 12 to thermocompression bonding.