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JP5486156B2 - Dielectric film for actuator and actuator using the same - Google Patents

Dielectric film for actuator and actuator using the same Download PDF

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JP5486156B2 JP2007295372A JP2007295372A JP5486156B2 JP 5486156 B2 JP5486156 B2 JP 5486156B2 JP 2007295372 A JP2007295372 A JP 2007295372A JP 2007295372 A JP2007295372 A JP 2007295372A JP 5486156 B2 JP5486156 B2 JP 5486156B2
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Description

本発明は、印加される電圧の変化により伸縮するアクチュエータ用誘電膜、およびそれを用いたアクチュエータに関する。   The present invention relates to a dielectric film for an actuator that expands and contracts by a change in applied voltage, and an actuator using the same.

産業用、介護用等のロボット、医療機器、マイクロマシン等の分野では、柔軟性が高く、小型で軽量なアクチュエータの必要性が高まっている。このようなアクチュエータ材料として、例えば、導電性高分子、イオン導電性高分子(ICPF)、誘電体エラストマー等の種々のポリマーが提案されている。なかでも、誘電体エラストマーを用いたアクチュエータは、小型化しやすく、低コストで作製できるため有用である。例えば、特許文献1、2には、誘電体エラストマーからなる誘電膜を一対の電極で狭持したアクチュエータが紹介されている。
特表2003−506858号公報 特表2001−524278号公報
In the fields of industrial and nursing robots, medical equipment, micromachines, and the like, there is an increasing need for highly flexible, small, and lightweight actuators. As such an actuator material, for example, various polymers such as a conductive polymer, an ion conductive polymer (ICPF), and a dielectric elastomer have been proposed. In particular, an actuator using a dielectric elastomer is useful because it can be easily miniaturized and manufactured at low cost. For example, Patent Documents 1 and 2 introduce an actuator in which a dielectric film made of a dielectric elastomer is held between a pair of electrodes.
Special table 2003-506858 JP-T-2001-524278

アクチュエータにおいて、電極間への印加電圧を大きくすると、電極間の静電引力が大きくなる。このため、電極間に挟まれた誘電膜は膜厚方向から圧縮され、誘電膜の膜厚は薄くなる。膜厚が薄くなると、その分、誘電膜は電極面に対して平行方向に伸長する。また、電極間への印加電圧を小さくすると、電極間の静電引力が小さくなる。このため、誘電膜に対する膜厚方向からの圧縮力が小さくなり、誘電膜の弾性復元力により膜厚は厚くなる。膜厚が厚くなると、その分、誘電膜は電極面に対して平行方向に収縮する。このように、アクチュエータは、誘電膜を伸長、収縮させることによって、駆動対象部材を駆動させる。   In the actuator, when the voltage applied between the electrodes is increased, the electrostatic attractive force between the electrodes is increased. For this reason, the dielectric film sandwiched between the electrodes is compressed from the film thickness direction, and the film thickness of the dielectric film is reduced. As the film thickness decreases, the dielectric film extends in a direction parallel to the electrode surface. Further, when the voltage applied between the electrodes is reduced, the electrostatic attractive force between the electrodes is reduced. For this reason, the compressive force from the film thickness direction to the dielectric film is reduced, and the film thickness is increased by the elastic restoring force of the dielectric film. As the film thickness increases, the dielectric film shrinks in the direction parallel to the electrode surface. Thus, the actuator drives the member to be driven by extending and contracting the dielectric film.

アクチュエータには、出力される力および変位量が大きいことが求められる。上記特許文献1、2に示されているように、アクチュエータの誘電膜としては、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム等が使用されている。しかしながら、これら従来の材料では、力および変位量の両方を満足することはできない。例えばアクリルゴムのヤング率は小さい。このため、アクリルゴムは軟らかく、誘電膜として使用した場合に、得られる力が小さい。また、クリープが大きいため、耐久性にも問題がある。   The actuator is required to have a large output force and displacement. As shown in Patent Documents 1 and 2, acrylic rubber, silicone rubber, fluorine rubber, nitrile rubber, and the like are used as the dielectric film of the actuator. However, these conventional materials cannot satisfy both force and displacement. For example, acrylic rubber has a small Young's modulus. For this reason, acrylic rubber is soft, and the force obtained when used as a dielectric film is small. Further, since the creep is large, there is a problem in durability.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、アクチュエータを構成した場合に、大きな力を出力でき、かつ大きな変位量を得ることのできる誘電膜を提供することを課題とする。また、そのような誘電膜を用いることにより、力および変位量の大きなアクチュエータを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a dielectric film that can output a large force and obtain a large amount of displacement when an actuator is configured. It is another object of the present invention to provide an actuator having a large force and displacement by using such a dielectric film.

(1)上記課題を解決するため、本発明のアクチュエータ用誘電膜は、複数の電極間に介装され、複数の該電極間に印加される電圧の変化により伸縮すると共に、架橋密度が5.49×10−6mol/cm以上のニトリル系ゴムからなることを特徴とする(請求項1に対応)。 (1) In order to solve the above problems, the actuator dielectric film of the present invention is interposed between a plurality of electrodes, expands and contracts due to a change in voltage applied between the plurality of electrodes, and has a crosslinking density of 5. It consists of a nitrile rubber of 49 × 10 −6 mol / cm 3 or more (corresponding to claim 1).

ニトリル系ゴムは、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(H−NBR)、第三モノマーを導入して変性したNBR、およびこれらと塩化ビニル(PVC)等とのブレンド材を含む。ニトリル系ゴムは、極性基であるニトリル基を持つため、誘電率が大きい。また、例えばNBRの双極子モーメントは、アクリルゴムの約2倍である。このため、同じ電場で誘電膜として使用した場合、アクリルゴムと比較して大きな力を出力することができる。   Nitrile rubber is made of acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (H-NBR), NBR modified by introducing a third monomer, and a blend material of these with vinyl chloride (PVC) or the like. Including. Nitrile rubber has a large dielectric constant because it has a nitrile group which is a polar group. For example, the dipole moment of NBR is about twice that of acrylic rubber. For this reason, when used as a dielectric film in the same electric field, a large force can be output as compared with acrylic rubber.

ここで、本発明のアクチュエータ用誘電膜(以下、適宜「本発明の誘電膜」と称す)は、架橋密度が5.49×10−6mol/cm以上のニトリル系ゴムからなる。従来のNBRと比較して架橋密度が大きいため、ニトリル系ゴム(誘電膜)のヤング率は大きい。つまり、ニトリル系ゴムの強度は大きい。このため、本発明の誘電膜を用いてアクチュエータを構成すると、より大きな力を出力することができる。また、架橋密度が大きいため、ニトリル系ゴムの絶縁破壊強度は大きい。このため、より高い電圧を印加することが可能となり、より大きな変位量を得ることができる。さらに、本発明の誘電膜は、クリープしにくく寿命が長い。したがって、本発明の誘電膜によると、アクチュエータの耐久性が向上する。 Here, the dielectric film for an actuator of the present invention (hereinafter referred to as “the dielectric film of the present invention” as appropriate) is made of a nitrile rubber having a crosslink density of 5.49 × 10 −6 mol / cm 3 or more. Since the crosslinking density is higher than that of conventional NBR, the Young's modulus of nitrile rubber (dielectric film) is large. That is, the strength of nitrile rubber is large. For this reason, when an actuator is comprised using the dielectric film of this invention, a bigger force can be output. Moreover, since the crosslinking density is large, the dielectric breakdown strength of nitrile rubber is large. For this reason, it becomes possible to apply a higher voltage and to obtain a larger displacement. Furthermore, the dielectric film of the present invention is difficult to creep and has a long life. Therefore, according to the dielectric film of the present invention, the durability of the actuator is improved.

(2)また、本発明のアクチュエータは、誘電膜と、該誘電膜を介して配置されている複数の電極と、を備えてなり、該誘電膜は、架橋密度が5.49×10−6mol/cm以上のニトリル系ゴムからなることを特徴とする(請求項6に対応)。 (2) The actuator of the present invention includes a dielectric film and a plurality of electrodes arranged via the dielectric film, and the dielectric film has a crosslink density of 5.49 × 10 −6. It consists of nitrile rubber of mol / cm 3 or more (corresponding to claim 6).

本発明のアクチュエータは、上記本発明の誘電膜を備える。このため、本発明のアクチュエータによると、大きな力が得られると共に、高い電圧を印加してより大きな変位量を得ることができる。また、絶縁破壊強度が大きく誘電膜の寿命が長いため、本発明のアクチュエータの耐久性は高い。   The actuator of the present invention includes the dielectric film of the present invention. For this reason, according to the actuator of the present invention, a large force can be obtained, and a larger displacement can be obtained by applying a high voltage. Further, since the dielectric breakdown strength is large and the lifetime of the dielectric film is long, the actuator of the present invention has high durability.

以下、本発明のアクチュエータ用誘電膜、およびそれを用いたアクチュエータについて、それぞれ詳細に説明する。
1.誘電膜
本発明の誘電膜は、架橋密度が5.49×10−6mol/cm以上のニトリル系ゴムからなる。上述したように、ニトリル系ゴムとしては、NBR、H−NBR、変性NBR、およびこれらとPVC等とのブレンド材が挙げられる。なかでも、NBRおよびH−NBRから選ばれる一種以上が好適である。ここで、H−NBRは、NBRと比較して二重結合が少ないため電気抵抗が大きい。このため、絶縁破壊強度が大きく、より高い電圧を印加することができる。つまり、ニトリル系ゴムとしてH−NBRを採用すると、アクチュエータを構成した場合に、より大きな変位量を得やすい。
Hereinafter, the dielectric film for an actuator of the present invention and the actuator using the same will be described in detail.
1. Dielectric film The dielectric film of the present invention comprises a nitrile rubber having a crosslink density of 5.49 × 10 −6 mol / cm 3 or more. As described above, examples of the nitrile rubber include NBR, H-NBR, modified NBR, and blend materials of these with PVC and the like. Among these, one or more selected from NBR and H-NBR are preferable. Here, since H-NBR has fewer double bonds than NBR, the electrical resistance is large. For this reason, the dielectric breakdown strength is high, and a higher voltage can be applied. That is, when H-NBR is adopted as the nitrile rubber, a larger displacement can be easily obtained when the actuator is configured.

また、ニトリル系ゴムの結合アクリロニトリル量(結合AN量)は、18重量%以上であることが望ましい。結合AN量は、ゴムの全体重量を100重量%とした場合の、含有アクリロニトリルの重量割合である。結合AN量が大きいものほど、強度が大きくなる。よって、アクチュエータを構成した場合に、より大きな力を出力することができる。結合AN量が35重量%以上、さらには40重量%以上であるとより好適である。なお、結合AN量は、例えば、ニトリル系ゴムを濃硫酸で分解した後、水酸化ナトリウム溶液を添加して、発生するアンモニアを定量することにより求めることができる。   Further, the amount of bound acrylonitrile (bound AN amount) of the nitrile rubber is desirably 18% by weight or more. The amount of bonded AN is the weight ratio of the acrylonitrile contained when the total weight of the rubber is 100% by weight. The greater the amount of combined AN, the greater the strength. Therefore, a larger force can be output when the actuator is configured. More preferably, the amount of bonded AN is 35% by weight or more, and further 40% by weight or more. The amount of bonded AN can be determined, for example, by decomposing nitrile rubber with concentrated sulfuric acid, adding a sodium hydroxide solution, and quantifying the generated ammonia.

ニトリル系ゴムの架橋密度は、5.49×10−6mol/cm以上である。ヤング率、絶縁破壊強度等をより大きくするという観点から、架橋密度を9.09×10−5mol/cm以上とするとより好適である。本明細書では、架橋密度の測定方法として以下の方法を採用する。まず、ニトリル系ゴムの試料(厚さ1.0±0.1mm)を80℃で15時間ソックスレー抽出し、冷風にて風乾後、常温にて15時間真空乾燥する。次に、処理後の試料を縦2.0±0.1mm×横2.0±0.1mm×厚さ1.0±0.1mmの大きさに成形し、トルエン/テトラヒドロフラン(体積比1:1)溶液2mlにて膨潤させる(常温下15時間)。膨潤前後の寸法変化、荷重を加えた際の寸法変化を測定し、Flory−Rhenerの理論式を用いて架橋密度を算出する。 The crosslinking density of the nitrile rubber is 5.49 × 10 −6 mol / cm 3 or more. From the viewpoint of increasing the Young's modulus, the dielectric breakdown strength, and the like, it is more preferable that the crosslink density is 9.09 × 10 −5 mol / cm 3 or more. In this specification, the following method is employ | adopted as a measuring method of a crosslinking density. First, a nitrile rubber sample (thickness 1.0 ± 0.1 mm) is Soxhlet extracted at 80 ° C. for 15 hours, air-dried with cold air, and then vacuum-dried at room temperature for 15 hours. Next, the treated sample was formed into a size of length 2.0 ± 0.1 mm × width 2.0 ± 0.1 mm × thickness 1.0 ± 0.1 mm, and toluene / tetrahydrofuran (volume ratio 1: 1) Swell with 2 ml of solution (15 hours at room temperature). The dimensional change before and after swelling and the dimensional change when a load is applied are measured, and the crosslinking density is calculated using the theoretical formula of Flory-Rhener.

このようなニトリル系ゴムは、原料ポリマーに、架橋剤、加硫促進剤、加工助剤、可塑剤、老化防止剤、着色剤等を必要に応じて添加してニトリル系ゴム組成物を調製し、当該ニトリル系ゴム組成物を架橋して製造すればよい。例えば、次のようにして製造すればよい。第一の方法としては、まず、原料ポリマーに、架橋剤、加工助剤等を添加して混練りし、ニトリル系ゴム組成物を調製する。次に、調製したニトリル系ゴム組成物を成形し、それを金型に充填して、所定の条件下でプレス架橋する。また、上記第一の方法と同様に調製したニトリル系ゴム組成物を、フィルム状あるいはチューブ状に押し出し成形等した後、架橋してもよい。また、第二の方法としては、まず、原料ポリマーを、所定の溶媒に溶解する。この溶液へ架橋剤等を加え、攪拌、混合してニトリル系ゴム組成物を調製する。次に、調製したニトリル系ゴム組成物を基材上に塗布し、乾燥させて溶媒を蒸発させた後、架橋する。   Such a nitrile rubber is prepared by adding a crosslinking agent, a vulcanization accelerator, a processing aid, a plasticizer, an anti-aging agent, a colorant and the like to a raw material polymer as necessary. The nitrile rubber composition may be produced by crosslinking. For example, what is necessary is just to manufacture as follows. As a first method, first, a nitrile rubber composition is prepared by adding a kneading agent and a processing aid to a raw material polymer and kneading them. Next, the prepared nitrile rubber composition is molded, filled in a mold, and press-crosslinked under predetermined conditions. Further, the nitrile rubber composition prepared in the same manner as in the first method may be cross-linked after being extruded into a film or tube. As a second method, first, the raw material polymer is dissolved in a predetermined solvent. A nitrile rubber composition is prepared by adding a crosslinking agent or the like to the solution, stirring and mixing. Next, the prepared nitrile rubber composition is applied onto a substrate, dried to evaporate the solvent, and then crosslinked.

ここで、架橋剤としては、硫黄または有機過酸化物から選ばれる一種以上を使用することが望ましい。なかでも、有機過酸化物を使用した場合には、不純物の残存量が少ない。このため、ニトリル系ゴムの電気抵抗が大きくなり、絶縁破壊強度をより大きくすることができる。   Here, as the crosslinking agent, it is desirable to use one or more selected from sulfur and organic peroxides. In particular, when an organic peroxide is used, the remaining amount of impurities is small. For this reason, the electrical resistance of the nitrile rubber is increased, and the dielectric breakdown strength can be further increased.

有機過酸化物としては、既に公知の例えば、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ヘキシン−3等が挙げられる。有機過酸化物を使用する場合(過酸化物架橋)には、架橋密度を大きくするという観点から、架橋剤の配合量を、ニトリル系ゴムの架橋前ゴム成分(原料ポリマー)100重量部に対して2.4重量部以上とすることが望ましい。4.8重量部以上とするとより好適である。一方、架橋剤の量が多すぎると、ヤング率が大きくなり硬くなるため、誘電膜として使用した時に破断しやすくなる。このため、架橋剤の配合量は、9.6重量部以下とすることが望ましい。7.2重量部以下とするとより好適である。なお、上記配合量は、架橋剤の有機過酸化物成分を100%とした時の値である。   Examples of the organic peroxide include dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butylcumyl peroxide, benzoyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t- Butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxyisopropyl) hexyne-3, and the like. When using an organic peroxide (peroxide crosslinking), from the viewpoint of increasing the crosslinking density, the amount of the crosslinking agent is set to 100 parts by weight of the rubber component (raw polymer) before crosslinking of the nitrile rubber. It is desirable that the amount be 2.4 parts by weight or more. 4.8 parts by weight or more is more preferable. On the other hand, if the amount of the cross-linking agent is too large, the Young's modulus increases and becomes hard, so that it tends to break when used as a dielectric film. For this reason, the amount of the crosslinking agent is desirably 9.6 parts by weight or less. It is more preferable that the amount is 7.2 parts by weight or less. In addition, the said compounding quantity is a value when the organic peroxide component of a crosslinking agent is 100%.

また、架橋剤として硫黄を使用する場合(硫黄架橋)には、上記同様に架橋密度を大きくするという観点から、架橋剤の配合量を、ニトリル系ゴムの架橋前ゴム成分(原料ポリマー)100重量部に対して0.44重量部以上とすることが望ましい。0.88重量部以上とするとより好適である。一方、上述したように、架橋剤の量が多すぎると、ヤング率の上昇により、誘電膜として使用した時に破断しやすくなる。このため、架橋剤の配合量を、2.2重量部以下とすることが望ましい。1.8重量部以下とするとより好適である。   When sulfur is used as the cross-linking agent (sulfur cross-linking), from the viewpoint of increasing the cross-linking density as described above, the amount of the cross-linking agent is set to 100 weight parts of the nitrile rubber pre-crosslinking rubber component (raw polymer). It is desirable to be 0.44 parts by weight or more with respect to parts. It is more suitable when it is 0.88 parts by weight or more. On the other hand, as described above, if the amount of the cross-linking agent is too large, the Young's modulus increases, so that it tends to break when used as a dielectric film. For this reason, it is desirable that the amount of the crosslinking agent is 2.2 parts by weight or less. It is more suitable when it is 1.8 parts by weight or less.

本発明の誘電膜を用いてアクチュエータを構成する場合、本発明の誘電膜を挟んで複数の電極を配置すればよい。複数の電極間に印加される電圧の変化により、本発明の誘電膜は伸縮する。以下、本発明の誘電膜を用いたアクチュエータ、すなわち本発明のアクチュエータの実施形態について説明する。
2.アクチュエータ
<第一実施形態>
図1に、本実施形態のアクチュエータの断面模式図を示す。(a)はオフ状態、(b)はオン状態を各々示す。図1に示すように、アクチュエータ1は、誘電膜20と電極21a、21bとを備えている。誘電膜20は、架橋密度が5.49×10−6mol/cm以上のニトリル系ゴムからなる。電極21a、21bは、誘電膜20の表裏に、それぞれ固定されている。電極21a、21bは、導線を介して電源22に接続されている。オフ状態からオン状態に切り替える際は、一対の電極21a、21b間に電圧を印加する。電圧の印加により、誘電膜20の膜厚は薄くなり、その分だけ、図(b)中白抜き矢印で示すように、電極21a、21b面に対して平行方向に伸長する。これにより、アクチュエータ1は、図中横方向の駆動力を出力する。
When an actuator is configured using the dielectric film of the present invention, a plurality of electrodes may be disposed with the dielectric film of the present invention interposed therebetween. The dielectric film of the present invention expands and contracts due to a change in voltage applied between the plurality of electrodes. Hereinafter, an actuator using the dielectric film of the present invention, that is, an embodiment of the actuator of the present invention will be described.
2. Actuator <First embodiment>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the actuator of this embodiment. (A) shows an OFF state, and (b) shows an ON state. As shown in FIG. 1, the actuator 1 includes a dielectric film 20 and electrodes 21a and 21b. The dielectric film 20 is made of a nitrile rubber having a crosslink density of 5.49 × 10 −6 mol / cm 3 or more. The electrodes 21a and 21b are fixed to the front and back of the dielectric film 20, respectively. The electrodes 21a and 21b are connected to the power source 22 through conductive wires. When switching from the off state to the on state, a voltage is applied between the pair of electrodes 21a and 21b. As the voltage is applied, the thickness of the dielectric film 20 is reduced, and as much as that, the dielectric film 20 extends in a direction parallel to the surfaces of the electrodes 21a and 21b, as indicated by white arrows in FIG. Thereby, the actuator 1 outputs the driving force in the horizontal direction in the figure.

誘電膜20は、架橋密度の大きいニトリル系ゴムからなる。誘電膜20の強度が大きいため、アクチュエータ1の出力は大きい。また、誘電膜20の絶縁破壊強度が大きいため、より高い電圧を印加することができ、大きな変位量を得ることができる。さらに、誘電膜20は、クリープしにくく寿命が長い。このため、アクチュエータ1は耐久性に優れる。   The dielectric film 20 is made of nitrile rubber having a high crosslinking density. Since the strength of the dielectric film 20 is large, the output of the actuator 1 is large. Moreover, since the dielectric breakdown strength of the dielectric film 20 is high, a higher voltage can be applied and a large displacement can be obtained. Furthermore, the dielectric film 20 is difficult to creep and has a long life. For this reason, the actuator 1 is excellent in durability.

本発明のアクチュエータにおいても、上述した本発明の誘電膜の好適な態様を採用することが望ましい。また、誘電膜の厚さは、アクチュエータの用途等に応じて適宜決定すればよい。例えば、アクチュエータの小型化、低電位駆動化、および変位量を大きくする等の観点からは、誘電膜の厚さは薄い方が望ましい。この場合、絶縁破壊性等をも考慮して、誘電膜の厚さを、1μm以上1000μm(1mm)以下とすることが望ましい。より好適な範囲は、5μm以上200μm以下である。また、本発明の誘電膜を面延在方向に延伸した状態で取り付けると、誘電膜の絶縁破壊強度が向上し、より大きな変位量を得ることができる。   Also in the actuator of the present invention, it is desirable to adopt the above-described preferred embodiment of the dielectric film of the present invention. Further, the thickness of the dielectric film may be appropriately determined according to the use of the actuator. For example, the thickness of the dielectric film is desirably thinner from the viewpoints of downsizing the actuator, driving at a low potential, and increasing the amount of displacement. In this case, it is desirable that the thickness of the dielectric film be 1 μm or more and 1000 μm (1 mm) or less in consideration of dielectric breakdown properties and the like. A more preferable range is 5 μm or more and 200 μm or less. Moreover, when the dielectric film of the present invention is attached in a state extending in the surface extending direction, the dielectric breakdown strength of the dielectric film is improved, and a larger displacement amount can be obtained.

電極の材質は、特に限定されるものではない。例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ等の炭素材料や金属からなる導電材に、バインダーとしてオイルやエラストマーを混合したペーストまたは塗料を塗布した電極を使用することができる。電極は、誘電膜の伸縮に応じて伸縮可能であることが望ましい。電極が、誘電膜と共に伸縮すると、誘電膜の変形が電極によって妨げられにくく、所望の変位量を得やすくなる。   The material of the electrode is not particularly limited. For example, an electrode obtained by applying a paste or paint in which oil or elastomer is mixed as a binder to a conductive material made of a carbon material such as carbon black or carbon nanotube or a metal can be used. It is desirable that the electrode can expand and contract according to the expansion and contraction of the dielectric film. When the electrode expands and contracts together with the dielectric film, the deformation of the dielectric film is not easily disturbed by the electrode, and a desired amount of displacement is easily obtained.

また、複数の誘電膜と電極とを交互に積層させた積層構造とすると、より大きな力を発生させることができる。これにより、アクチュエータの出力が大きくなり、駆動対象部材をより大きな力で駆動させることができる。   Further, when a laminated structure in which a plurality of dielectric films and electrodes are alternately laminated, a larger force can be generated. As a result, the output of the actuator is increased, and the driven member can be driven with a greater force.

<第二実施形態>
[アクチュエータの構成]
まず、本実施形態のアクチュエータの構成について説明する。図2に、本実施形態のアクチュエータの斜視図を示す。図3に、同アクチュエータの分解斜視図を示す。図4に、同アクチュエータの軸方向断面図を示す。なお、図2〜図4において、図1と対応する部位については同じ符号で示す。
<Second embodiment>
[Configuration of actuator]
First, the configuration of the actuator of this embodiment will be described. FIG. 2 is a perspective view of the actuator of this embodiment. FIG. 3 shows an exploded perspective view of the actuator. FIG. 4 shows an axial sectional view of the actuator. 2 to 4, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

アクチュエータ1は、図2〜図4に示すように、アクチュエータ素子2と錘32とを備えている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the actuator 1 includes an actuator element 2 and a weight 32.

アクチュエータ素子2は、伸縮部材24と上端部材33と下端部材34とを備えている。伸縮部材24は、誘電膜240と一対の電極241a、241bとを備えている。伸縮部材24は、上端部材33と下端部材34との間に介装されている。誘電膜240は、中空円筒状(チューブ状)を呈している。一対の電極241a、241bは、誘電膜240の外周面および内周面に配置されている。一対の電極241a、241bは、各々、電源(図略)に接続されている。   The actuator element 2 includes a telescopic member 24, an upper end member 33, and a lower end member 34. The elastic member 24 includes a dielectric film 240 and a pair of electrodes 241a and 241b. The elastic member 24 is interposed between the upper end member 33 and the lower end member 34. The dielectric film 240 has a hollow cylindrical shape (tube shape). The pair of electrodes 241 a and 241 b are disposed on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the dielectric film 240. The pair of electrodes 241a and 241b are each connected to a power source (not shown).

一対の電極241a、241bのうち、誘電膜240の内周側に配置された電極241bは、誘電膜240の内周面の全面を覆っている。また、電極241bは、誘電膜240の内周面下端部から下端面を介して外周面下端部まで延在している。   Of the pair of electrodes 241 a and 241 b, the electrode 241 b disposed on the inner peripheral side of the dielectric film 240 covers the entire inner peripheral surface of the dielectric film 240. The electrode 241b extends from the lower end portion of the inner peripheral surface of the dielectric film 240 to the lower end portion of the outer peripheral surface via the lower end surface.

一方、一対の電極241a、241bのうち、誘電膜240の外周側に配置された電極241aは、誘電膜240の外周面の中間部を覆っている。すなわち、誘電膜240上端部において、外周側の電極241aは上端部材33から、所定間隔離間して配置されている。並びに、誘電膜240下端部において、外周側の電極241aは、内周側に連なる電極241bから、所定間隔離間して配置されている。   On the other hand, of the pair of electrodes 241 a and 241 b, the electrode 241 a disposed on the outer peripheral side of the dielectric film 240 covers an intermediate portion of the outer peripheral surface of the dielectric film 240. That is, at the upper end portion of the dielectric film 240, the outer peripheral electrode 241 a is disposed at a predetermined distance from the upper end member 33. In addition, at the lower end portion of the dielectric film 240, the outer electrode 241a is disposed at a predetermined distance from the electrode 241b connected to the inner periphery.

伸縮部材24の上端内径側には、線材90の下端が挿入されている。一方、伸縮部材24の上端外周面には、リング状の上端部材33が加締め固定されている。上端部材33は、線材90と伸縮部材24とが分離するのを抑制している。上端部材33は、線材90を介して、上方部材(図略)に固定されている。   The lower end of the wire 90 is inserted into the upper end inner diameter side of the elastic member 24. On the other hand, a ring-shaped upper end member 33 is fixed to the outer peripheral surface of the upper end of the elastic member 24 by caulking. The upper end member 33 suppresses the separation of the wire 90 and the elastic member 24. The upper end member 33 is fixed to an upper member (not shown) via the wire 90.

伸縮部材24の下端内径側には、錘32の上端が挿入されている。一方、伸縮部材24の下端外周面には、リング状の下端部材34が加締め固定されている。下端部材34は、錘32と伸縮部材24とが分離するのを抑制している。錘32は、アクチュエータ素子2に、下向きの付勢力を加えている。   The upper end of the weight 32 is inserted into the lower end inner diameter side of the elastic member 24. On the other hand, a ring-shaped lower end member 34 is fixed to the outer peripheral surface of the lower end of the elastic member 24 by caulking. The lower end member 34 prevents the weight 32 and the elastic member 24 from separating. The weight 32 applies a downward biasing force to the actuator element 2.

[アクチュエータの製造方法]
次に、本実施形態のアクチュエータの製造方法について説明する。本実施形態のアクチュエータの製造方法は、伸縮部材作製工程と、上下端部材取付工程と、を有している。伸縮部材作製工程においては、まず、原料ポリマーのH−NBR(日本ゼオン社製「Zetpol(登録商標)0020」)100重量部と、加工助剤のステアリン酸(花王社製「ルナック(登録商標)S30」)1重量部と、架橋剤の硫黄(鶴見化学工業社製「サルファックスT−10」)0.88重量部と、加硫促進助剤の酸化亜鉛(堺化学工業社製)5重量部と、加硫促進剤のテトラエチルチウラムジスルフィド(三新化学社製「サンセラー(登録商標)TET−G」)2.1重量部、およびN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(同社製「サンセラーCZ−G」)1重量部とを、ロール練り機にて混練りする。
[Actuator manufacturing method]
Next, a method for manufacturing the actuator of this embodiment will be described. The manufacturing method of the actuator of this embodiment has an expansion-contraction member preparation process and an upper-lower-end member attachment process. In the elastic member manufacturing step, first, 100 parts by weight of raw material polymer H-NBR (“Zetpol (registered trademark) 0020” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) and processing aid stearic acid (“LUNAC (registered trademark) manufactured by Kao Corporation) are used. S30 ") 1 part by weight, sulfur as a crosslinking agent (" Sulfax T-10 "manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.) 0.88 part by weight, and zinc oxide (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) as a vulcanization accelerator 5 parts by weight Parts, 2.1 parts by weight of vulcanization accelerator tetraethylthiuram disulfide (“Sanseller (registered trademark) TET-G” manufactured by Sanshin Chemical Co., Ltd.), and N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide (manufactured by the same company) 1 part by weight of “Sunceller CZ-G”) is kneaded with a roll kneader.

次いで、この混練物を押出機(ヘッド部は100℃に設定)に通し、内径(直径)1.6mm、外径(直径)2.0mmのチューブを成形する。それから、当該チューブを、170℃のオーブン中で30分間加硫させる。このようにして、誘電膜240を作製する。   Next, the kneaded product is passed through an extruder (the head portion is set at 100 ° C.) to form a tube having an inner diameter (diameter) of 1.6 mm and an outer diameter (diameter) of 2.0 mm. The tube is then vulcanized in an oven at 170 ° C. for 30 minutes. In this way, the dielectric film 240 is produced.

続いて、誘電膜240の内周側に、カーボンブラックとエラストマーとを混合した溶液を通過させ、誘電膜240の内周面に、当該溶液を付着させる。並びに、誘電膜240の外周面に、同じ溶液を塗布する。この際、外周面の下端付近に、リング状の塗り残し部を確保する。そして、塗り残し部の下方部分と、誘電膜240内周面の溶液付着部分とを塗り繋ぐ。その後、誘電膜240を風乾し、170℃のオーブン中で30分間加熱する。   Subsequently, a mixed solution of carbon black and elastomer is passed through the inner peripheral side of the dielectric film 240, and the solution is attached to the inner peripheral surface of the dielectric film 240. In addition, the same solution is applied to the outer peripheral surface of the dielectric film 240. At this time, a ring-shaped unpainted portion is secured near the lower end of the outer peripheral surface. Then, the lower portion of the unpainted portion is connected to the solution adhesion portion on the inner peripheral surface of the dielectric film 240. Thereafter, the dielectric film 240 is air-dried and heated in an oven at 170 ° C. for 30 minutes.

このようにして、誘電膜240の外周面の塗り残し部の上方に電極241aを、誘電膜240の内周面、および外周面の塗り残し部の下方に電極241bを、それぞれ形成し、伸縮部材24が完成する。   In this manner, the electrode 241a is formed above the unpainted portion on the outer peripheral surface of the dielectric film 240, and the electrode 241b is formed below the unpainted portion on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the dielectric film 240, respectively. 24 is completed.

上下端部材取付工程においては、完成した伸縮部材24(長さ200mm)の下端に、下端部材34を介して、錘(重さ50g)32を連結する。同様に、完成した伸縮部材24の上端に、上端部材33を介して、線材90を連結する。このようにして、アクチュエータ1の製造および取付が完了する。   In the upper / lower end member attaching step, a weight (weight 50 g) 32 is connected to the lower end of the completed elastic member 24 (length: 200 mm) via the lower end member. Similarly, the wire 90 is connected to the upper end of the completed elastic member 24 via the upper end member 33. In this way, the manufacture and attachment of the actuator 1 are completed.

[作用効果]
次に、本実施形態のアクチュエータの作用効果について説明する。本実施形態のアクチュエータは、構成が共通する部分については、第一実施形態のアクチュエータと同様の作用効果を有する。
[Function and effect]
Next, the effect of the actuator of this embodiment is demonstrated. The actuator of the present embodiment has the same operational effects as the actuator of the first embodiment with respect to the parts having the same configuration.

本実施形態のアクチュエータ1の電極241a、241bに電圧を印加し、錘32の変位量を測定した。1Hzにて7.5kVまで絶縁破壊することなく電圧を印加することができ、大きな変位量を得ることができた。本実施形態のアクチュエータ1、誘電膜240は、例えば人工筋肉として好適である。   A voltage was applied to the electrodes 241a and 241b of the actuator 1 of the present embodiment, and the displacement amount of the weight 32 was measured. A voltage could be applied without breaking down to 7.5 kV at 1 Hz, and a large amount of displacement could be obtained. The actuator 1 and the dielectric film 240 of this embodiment are suitable as an artificial muscle, for example.

<第三実施形態>
本実施形態は、本発明のアクチュエータをポンプとして具現化したものである。
<Third embodiment>
In this embodiment, the actuator of the present invention is embodied as a pump.

[ポンプの構成]
まず、本実施形態のポンプの構成について説明する。図5に、本実施形態のポンプの斜視図を示す。図6に、同ポンプの分解軸方向断面図を示す。図7に、同ポンプのダイヤフラム部材の分解斜視図を示す。図8に、同ポンプのオフ状態における軸方向断面図を示す。図9に、同ポンプのオン状態における軸方向断面図を示す。
[Pump configuration]
First, the configuration of the pump of this embodiment will be described. FIG. 5 shows a perspective view of the pump of this embodiment. FIG. 6 shows a sectional view in the exploded axial direction of the pump. FIG. 7 shows an exploded perspective view of the diaphragm member of the pump. FIG. 8 shows an axial sectional view of the pump in the off state. FIG. 9 shows an axial cross-sectional view of the pump in the on state.

ポンプ6は、作動用ハウジング部材60と、駆動用ハウジング部材61と、ダイヤフラム部材62と、付勢部材63と、を備えている。図8、図9に示すように、ポンプ6は熱源用冷却回路Cの一部を構成している。熱源用冷却回路Cには、冷却液が循環している。   The pump 6 includes an operating housing member 60, a driving housing member 61, a diaphragm member 62, and a biasing member 63. As shown in FIGS. 8 and 9, the pump 6 constitutes a part of the heat source cooling circuit C. In the heat source cooling circuit C, a coolant is circulated.

作動用ハウジング部材60は、アクリル樹脂製であって、下方に開口する有底円筒状を呈している。すなわち、作動用ハウジング部材60の下端には、作動用開口部600が配置されている。また、作動用ハウジング部材60の内部には、作動用流体室601が区画されている。また、作動用ハウジング部材60の上底壁には、吸入筒部602および排出筒部603が突設されている。吸入筒部602と排出筒部603とは、上底壁の中心を挟んで、180°対向して配置されている。吸入筒部602および排出筒部603は、共に短軸円筒状を呈している。吸入筒部602先端には、吸入口602aが開設されている。吸入口602aは、熱源用冷却回路Cの吸入側逆止弁V1下流側に接続されている。排出筒部603先端には、排出口603aが開設されている。排出口603aは、熱源用冷却回路Cの排出側逆止弁V2上流側に接続されている。作動用ハウジング部材60の側周壁外面には、リング状のフランジ部604が形成されている。フランジ部604には、上下方向に延びるボルト貫通孔604aが穿設されている。ボルト貫通孔604aは、180°対向して、一対配置されている。   The operating housing member 60 is made of acrylic resin and has a bottomed cylindrical shape that opens downward. That is, the operation opening 600 is disposed at the lower end of the operation housing member 60. An operation fluid chamber 601 is defined inside the operation housing member 60. Further, a suction cylinder portion 602 and a discharge cylinder portion 603 project from the upper bottom wall of the operation housing member 60. The suction cylinder portion 602 and the discharge cylinder portion 603 are disposed to face each other by 180 ° with the center of the upper bottom wall interposed therebetween. Both the suction cylinder portion 602 and the discharge cylinder portion 603 have a short-axis cylindrical shape. A suction port 602 a is opened at the tip of the suction cylinder portion 602. The suction port 602a is connected to the downstream side of the suction side check valve V1 of the heat source cooling circuit C. A discharge port 603a is opened at the tip of the discharge tube portion 603. The discharge port 603a is connected to the upstream side of the discharge-side check valve V2 of the heat source cooling circuit C. A ring-shaped flange portion 604 is formed on the outer peripheral wall surface of the operating housing member 60. A bolt through hole 604 a extending in the vertical direction is formed in the flange portion 604. A pair of bolt through-holes 604a are arranged to face each other by 180 °.

駆動用ハウジング部材61は、アクリル樹脂製であって、円筒状を呈している。駆動用ハウジング部材61の上端には、駆動用開口部610が配置されている。駆動用ハウジング部材61と作動用ハウジング部材60とは、駆動用開口部610と作動用開口部600との間に、ダイヤフラム部材62および付勢部材63を挟持した状態で、上下方向に対向して配置されている。駆動用ハウジング部材61の側周壁外面には、リング状のフランジ部614が形成されている。フランジ部614には、上下方向に延びるボルト貫通孔614aが穿設されている。ボルト貫通孔614aは、180°対向して、一対配置されている。一対のボルト貫通孔614aは、作動用ハウジング部材60の一対のボルト貫通孔604aと、上下方向に対向して配置されている。これらボルト貫通孔604a、614aには、下方から上方に向かって、ボルト615が貫通している。ボルト615の貫通端(上端)には、ナット616が螺着されている。これらボルト615およびナット616により、駆動用ハウジング部材61のフランジ部614と作動用ハウジング部材60のフランジ部604とは、連結されている。   The drive housing member 61 is made of acrylic resin and has a cylindrical shape. A driving opening 610 is disposed at the upper end of the driving housing member 61. The driving housing member 61 and the actuating housing member 60 are opposed to each other in the vertical direction with the diaphragm member 62 and the biasing member 63 sandwiched between the driving opening 610 and the actuating opening 600. Has been placed. A ring-shaped flange portion 614 is formed on the outer peripheral wall surface of the drive housing member 61. A bolt through hole 614a extending in the vertical direction is formed in the flange portion 614. A pair of bolt through-holes 614a are arranged to face each other by 180 °. The pair of bolt through-holes 614a is disposed to face the pair of bolt through-holes 604a of the operating housing member 60 in the vertical direction. Bolts 615 pass through the bolt through holes 604a and 614a from below to above. A nut 616 is screwed to the penetrating end (upper end) of the bolt 615. By these bolts 615 and nuts 616, the flange portion 614 of the drive housing member 61 and the flange portion 604 of the actuating housing member 60 are connected.

ダイヤフラム部材62は、プラス電極620と、マイナス電極621と、誘電膜622と、が積層されて形成されている。プラス電極620およびマイナス電極621は、円形膜状を呈している。プラス電極620およびマイナス電極621は、誘電膜622の伸縮を規制しないように、誘電膜622と共に変形する。プラス電極620は、スイッチSを介して、電源のプラス側に接続されている。マイナス電極621は、電源のマイナス側に接続されている。   The diaphragm member 62 is formed by laminating a plus electrode 620, a minus electrode 621, and a dielectric film 622. The plus electrode 620 and the minus electrode 621 have a circular film shape. The plus electrode 620 and the minus electrode 621 are deformed together with the dielectric film 622 so as not to restrict expansion and contraction of the dielectric film 622. The plus electrode 620 is connected to the plus side of the power supply via the switch S. The minus electrode 621 is connected to the minus side of the power source.

誘電膜622は、円形膜状を呈している。誘電膜622は、プラス電極620およびマイナス電極621よりも、若干大径である。誘電膜622は、プラス電極620とマイナス電極621との間に、介装されている。すなわち、上下方向に隣り合う一対のプラス電極620およびマイナス電極621により、誘電膜622に電圧が印加される。   The dielectric film 622 has a circular film shape. The dielectric film 622 has a slightly larger diameter than the plus electrode 620 and the minus electrode 621. The dielectric film 622 is interposed between the plus electrode 620 and the minus electrode 621. That is, a voltage is applied to the dielectric film 622 by a pair of positive electrode 620 and negative electrode 621 adjacent in the vertical direction.

なお、誘電膜622、プラス電極620およびマイナス電極621の材質は、第二実施形態と同様である。誘電膜622は、上記所定の原料を混練した混練物をプレス加硫して、厚さ0.2mmのフィルム状に作製した。プラス電極620およびマイナス電極621は、バーコート法により、各々厚さ10μmのフィルム状に作製した。   The materials of the dielectric film 622, the plus electrode 620, and the minus electrode 621 are the same as in the second embodiment. The dielectric film 622 was formed into a film having a thickness of 0.2 mm by press-vulcanizing the kneaded material obtained by kneading the predetermined raw material. The plus electrode 620 and the minus electrode 621 were each formed into a film shape having a thickness of 10 μm by a bar coating method.

ダイヤフラム部材62は、駆動用ハウジング部材61の駆動用開口部610を覆っている。ダイヤフラム部材62は、クランプ部材617により、駆動用ハウジング部材61の外周面に締め付け固定されている。   The diaphragm member 62 covers the drive opening 610 of the drive housing member 61. The diaphragm member 62 is fastened and fixed to the outer peripheral surface of the drive housing member 61 by a clamp member 617.

付勢部材63は、ゴム製であって、円形膜状を呈している。付勢部材63の円中心部分には、下方に突出する半球部630が形成されている。付勢部材63は、作動用ハウジング部材60の作動用開口部600を覆っている。付勢部材63は、クランプ部材607により、作動用ハウジング部材60の外周面に締め付け固定されている。   The urging member 63 is made of rubber and has a circular film shape. A hemispherical portion 630 that protrudes downward is formed at the center of the circle of the urging member 63. The biasing member 63 covers the operation opening 600 of the operation housing member 60. The urging member 63 is fastened and fixed to the outer peripheral surface of the operating housing member 60 by a clamp member 607.

[本実施形態のポンプの組付方法]
次に、本実施形態のポンプ6の組付方法について簡単に説明する。まず、駆動用ハウジング部材61の駆動用開口部610に、クランプ部材617を用いて、ダイヤフラム部材62を固定する。なお、この際、ダイヤフラム部材62を、外周縁が二軸方向に伸張された延伸状態で、駆動用開口部610に固定する。ダイヤフラム部材62の延伸率(後述する式(1)参照)は、100%である。続いて、作動用ハウジング部材60の作動用開口部600に、クランプ部材607を用いて、付勢部材63を固定する。
[Assembly method of pump of this embodiment]
Next, a method for assembling the pump 6 of this embodiment will be briefly described. First, the diaphragm member 62 is fixed to the drive opening 610 of the drive housing member 61 using the clamp member 617. At this time, the diaphragm member 62 is fixed to the driving opening 610 in an extended state in which the outer peripheral edge is extended in the biaxial direction. The stretch rate of the diaphragm member 62 (see formula (1) described later) is 100%. Subsequently, the urging member 63 is fixed to the operation opening 600 of the operation housing member 60 by using the clamp member 607.

次いで、作動用開口部600(つまり付勢部材63)と、駆動用開口部610(つまりダイヤフラム部材62)とを、上下方向から突き合わせる。この際、ダイヤフラム部材62は、付勢部材63の半球部630により押圧され、下方に弾性変形する。一方、付勢部材63は、ダイヤフラム部材62により押圧され、上方に弾性変形する。ダイヤフラム部材62と付勢部材63とは、双方の弾性力が釣り合う位置で停止する。それから、ボルト615およびナット616により、駆動用ハウジング部材61のフランジ部614と、作動用ハウジング部材60のフランジ部604と、を連結する。   Next, the opening 600 for operation (that is, the biasing member 63) and the opening 610 for driving (that is, the diaphragm member 62) are abutted from above and below. At this time, the diaphragm member 62 is pressed by the hemispherical portion 630 of the biasing member 63 and elastically deforms downward. On the other hand, the urging member 63 is pressed by the diaphragm member 62 and elastically deforms upward. Diaphragm member 62 and urging member 63 stop at a position where both elastic forces are balanced. Then, the flange 614 of the drive housing member 61 and the flange 604 of the actuating housing member 60 are connected by the bolt 615 and the nut 616.

その後に、吸入筒部602の吸入口602aを熱源用冷却回路Cの吸入側逆止弁V1下流側に、排出筒部603の排出口603aを熱源用冷却回路Cの排出側逆止弁V2上流側に、それぞれ接続する。このようにして、本実施形態のポンプ6は組み付けられる。   Thereafter, the suction port 602a of the suction cylinder part 602 is located downstream of the suction side check valve V1 of the heat source cooling circuit C, and the discharge port 603a of the discharge cylinder part 603 is located upstream of the discharge side check valve V2 of the heat source cooling circuit C. Connect to each side. In this way, the pump 6 of this embodiment is assembled.

[本実施形態のポンプの動き]
次に、本実施形態のポンプ6の動きについて説明する。オフ状態においては、スイッチSが開成されている。このため、ダイヤフラム部材62の誘電膜622には、電圧が印加されていない。したがって、ダイヤフラム部材62は、図8に示すように、ダイヤフラム部材62の弾性力(上向き)と、付勢部材63の弾性力(下向き)と、ダイヤフラム部材62および付勢部材63および冷却液の重さ(下向き)と、が釣り合う位置で停止している。
[Movement of pump of this embodiment]
Next, the movement of the pump 6 of this embodiment will be described. In the off state, the switch S is opened. For this reason, no voltage is applied to the dielectric film 622 of the diaphragm member 62. Therefore, as shown in FIG. 8, the diaphragm member 62 includes an elastic force (upward) of the diaphragm member 62, an elastic force (downward) of the urging member 63, and the weight of the diaphragm member 62, the urging member 63, and the coolant. It stops at the position where it is balanced (downward).

スイッチSが閉成されると、オン状態になり、ダイヤフラム部材62は、膜展開方向に伸張する。しかしながら、ダイヤフラム部材62の外周部は、作動用開口部600と駆動用開口部610との間に、挟持されている。このため、ダイヤフラム部材62は、伸張分に応じて、付勢部材63の弾性力、ダイヤフラム部材62および付勢部材63および冷却液の重さにより、下方に突出する。すなわち、図9に示すように、オフ状態(図8)と比較して、ダイヤフラム部材62は、下方に突出する。ダイヤフラム部材62が下方に突出すると、その分、作動用流体室601の容積が大きくなる。このため、吸入側逆止弁V1が開き(排出側逆止弁V2は閉じている)、吸入口602aを介して、熱源用冷却回路Cから作動用流体室601に、冷却液が流入する。   When the switch S is closed, the switch S is turned on, and the diaphragm member 62 expands in the film deployment direction. However, the outer peripheral portion of the diaphragm member 62 is sandwiched between the opening 600 for operation and the opening 610 for driving. Therefore, the diaphragm member 62 protrudes downward according to the extension by the elastic force of the biasing member 63, the diaphragm member 62, the biasing member 63, and the weight of the coolant. That is, as shown in FIG. 9, the diaphragm member 62 protrudes downward compared to the off state (FIG. 8). When the diaphragm member 62 protrudes downward, the volume of the working fluid chamber 601 increases accordingly. For this reason, the suction side check valve V1 is opened (the discharge side check valve V2 is closed), and the coolant flows into the working fluid chamber 601 from the heat source cooling circuit C through the suction port 602a.

再びスイッチが開成されると、オン状態からオフ状態に切り替わる。このため、ダイヤフラム部材62が、付勢部材63の弾性力、ダイヤフラム部材62および付勢部材63および冷却液の重さに抗して、上方に復動する。したがって、作動用流体室601の容積が小さくなる。作動用流体室601の容積が小さくなると、排出側逆止弁V2が開き(吸入側逆止弁V1は閉じている)、排出口603aを介して、作動用流体室601から熱源用冷却回路Cに、冷却液が流出する。   When the switch is opened again, the on state is switched to the off state. For this reason, the diaphragm member 62 moves back upward against the elastic force of the urging member 63, the diaphragm member 62, the urging member 63, and the weight of the coolant. Therefore, the volume of the working fluid chamber 601 is reduced. When the volume of the working fluid chamber 601 is reduced, the discharge-side check valve V2 is opened (the suction-side check valve V1 is closed), and from the working fluid chamber 601 to the heat source cooling circuit C via the discharge port 603a. In addition, the coolant flows out.

以上説明したように、本実施形態のポンプ6は、スイッチの開閉を繰り返すことにより、オフ状態とオン状態とを交互に発生させ、冷却液を熱源用冷却回路Cに循環させている。循環する冷却液は、ポンプ6出側で熱源を冷却する。熱源との熱交換で高温になった冷却液は、放熱器で冷却され低温に戻る。低温に戻った冷却液は、ポンプ6に流入し、再びポンプ6出側で熱源を冷却する。このようにして、冷却液は、熱源用冷却回路Cを循環している。   As described above, the pump 6 according to the present embodiment causes the OFF state and the ON state to be alternately generated by repeatedly opening and closing the switch, and the coolant is circulated to the heat source cooling circuit C. The circulating coolant cools the heat source on the outlet side of the pump 6. The coolant that has become high temperature by heat exchange with the heat source is cooled by the radiator and returned to low temperature. The coolant that has returned to a low temperature flows into the pump 6 and cools the heat source again on the outlet side of the pump 6. In this way, the coolant circulates through the heat source cooling circuit C.

[作用効果]
次に、本実施形態のポンプ6の作用効果について説明する。本実施形態のポンプ6によると、誘電膜622の電歪特性を利用して駆動力を取り出している。このため、モーターなどにより駆動力を取り出す場合と比較して、消費電力を小さくすることができる。また、駆動時の騒音を低減することができる。
[Function and effect]
Next, the effect of the pump 6 of this embodiment is demonstrated. According to the pump 6 of the present embodiment, the driving force is extracted using the electrostrictive characteristics of the dielectric film 622. For this reason, compared with the case where driving force is taken out with a motor etc., power consumption can be made small. Further, noise during driving can be reduced.

また、本実施形態のポンプ6によると、誘電膜622の絶縁破壊強度が大きいため、より高い電圧を印加することができ、より大きな変位量を得ることができる。また、誘電膜622の強度が大きいため、出力も大きい。具体的には、15Hzにて3.5kVまで絶縁破壊することなく電圧を印加することができ、大きな吐出液量を得ることができた。   Moreover, according to the pump 6 of this embodiment, since the dielectric breakdown strength of the dielectric film 622 is large, a higher voltage can be applied and a larger displacement amount can be obtained. Further, since the strength of the dielectric film 622 is large, the output is also large. Specifically, a voltage could be applied without breakdown to 3.5 kV at 15 Hz, and a large discharge liquid amount could be obtained.

また、本実施形態のポンプ6によると、プラス電極620およびマイナス電極621が、誘電膜622の伸縮を規制しないように伸縮可能である。このため、所望のストロークを確保しやすい。   Further, according to the pump 6 of this embodiment, the plus electrode 620 and the minus electrode 621 can be expanded and contracted so as not to restrict the expansion and contraction of the dielectric film 622. For this reason, it is easy to ensure a desired stroke.

次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。   Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

<誘電膜の製造>
(1)H−NBR膜の製造
架橋剤として有機過酸化物を使用し、その配合量を変えて四種類のH−NBR膜を製造した。まず、原料ポリマーのH−NBR(日本ゼオン社製「Zetpol1000L」;結合AN量=44重量%)100重量部と、架橋剤のジクミルパーオキサイド(日本油脂社製「パークミル(登録商標)D−40」、有機過酸化物成分40%)6重量部と、をロール練り機にて混練りし、H−NBR組成物を調製した。調製したH−NBR組成物を薄いシート状に成形した後、金型に充填し、150℃で約35分間プレス架橋することにより、H−NBR膜を得た。得られたH−NBR膜の架橋密度は5.49×10−6mol/cmであった。このH−NBR膜を実施例1のH−NBR膜とした。
<Manufacture of dielectric film>
(1) Manufacture of H-NBR film Four types of H-NBR films were manufactured using an organic peroxide as a crosslinking agent and changing the blending amount. First, 100 parts by weight of the raw material polymer H-NBR (“Zetpol 1000L” manufactured by ZEON Corporation; amount of bonded AN = 44% by weight) and dicumyl peroxide (“PARK Mill (registered trademark) D-” manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) 40 ", organic peroxide component 40%) and 6 parts by weight were kneaded with a roll kneader to prepare an H-NBR composition. The prepared H-NBR composition was formed into a thin sheet, filled in a mold, and press-crosslinked at 150 ° C. for about 35 minutes to obtain an H-NBR film. The crosslinking density of the obtained H-NBR film was 5.49 × 10 −6 mol / cm 3 . This H-NBR film was used as the H-NBR film of Example 1.

次に、架橋剤(ジクミルパーオキサイド)の配合量のみを変更し、上記同様にしてH−NBR膜を製造した。架橋剤の配合量は、12重量部、18重量部、24重量部の三種類とした。これらのH−NBR膜を、架橋剤の配合量の少ない方から順に、実施例2、実施例3、実施例4のH−NBR膜とした。また、架橋剤の配合量を3重量部として製造したH−NBR膜を、比較例1のH−NBR膜とした。表1に、各々のH−NBR膜について、使用した原料、その配合量、架橋密度およびヤング率の値を示す。なお、表1には、後述するNBR膜(実施例5〜7)についても同様に示す。

Figure 0005486156
Next, only the blending amount of the crosslinking agent (dicumyl peroxide) was changed, and an H-NBR film was produced in the same manner as described above. The amount of the crosslinking agent blended was 12 parts by weight, 18 parts by weight, and 24 parts by weight. These H-NBR films were used as the H-NBR films of Example 2, Example 3, and Example 4 in order from the one with the smallest blending amount of the crosslinking agent. Moreover, the H-NBR film produced with the blending amount of the crosslinking agent being 3 parts by weight was used as the H-NBR film of Comparative Example 1. Table 1 shows the raw materials used, their blending amounts, crosslink density, and Young's modulus values for each H-NBR film. Table 1 shows the same for the NBR films (Examples 5 to 7) described later.
Figure 0005486156

(2)NBR膜の製造
架橋剤として硫黄を使用し、その配合量を変えて三種類のNBR膜を製造した。まず、原料ポリマーのNBR(日本ゼオン社製「Nipol(登録商標)DN003」;結合AN量=50重量%)100重量部と、加硫促進助剤の酸化亜鉛(堺化学工業社製)5重量部とを、ロール練り機にて混練りした。続いて、架橋剤の硫黄(鶴見化学工業社製「サルファックスT−10」)0.44重量部と、加硫促進剤のテトラエチルチウラムジスルフィド(三新化学社製「サンセラーTET−G」)2.1重量部、およびN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(同社製「サンセラーCZ−G」)1重量部と、を添加して、ロール練り機にて混合し、分散させて、NBR組成物を調製した。調製したNBR組成物を薄いシート状に成形した後、金型に充填し、150℃で約18分間プレス架橋することにより、NBR膜を得た。得られたNBR膜の架橋密度は1.26×10−4mol/cmであった。このNBR膜を実施例5のNBR膜とした。
(2) Manufacture of NBR membranes Three types of NBR membranes were manufactured using sulfur as a cross-linking agent and changing the blending amount. First, 100 parts by weight of a raw polymer NBR (“Nipol (registered trademark) DN003” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd .; bound AN amount = 50% by weight) and 5% by weight of a vulcanization acceleration aid zinc oxide (manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) Were kneaded with a roll kneader. Subsequently, 0.44 parts by weight of sulfur as a crosslinking agent ("Sulfax T-10" manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.) and tetraethylthiuram disulfide as a vulcanization accelerator ("Sunseller TET-G" manufactured by Sanshin Chemical Co., Ltd.) 2 , 1 part by weight, and 1 part by weight of N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide ("Sunseller CZ-G" manufactured by the same company) are added, mixed and dispersed in a roll kneader, An NBR composition was prepared. The prepared NBR composition was formed into a thin sheet, filled in a mold, and press-crosslinked at 150 ° C. for about 18 minutes to obtain an NBR film. The resulting NBR film had a crosslink density of 1.26 × 10 −4 mol / cm 3 . This NBR film was used as the NBR film of Example 5.

次に、架橋剤(硫黄)の配合量のみを0.88重量部、2.2重量部に変更し、上記同様にしてNBR膜を製造した。これらのNBR膜を、実施例6、実施例7のNBR膜とした。   Next, only the blending amount of the crosslinking agent (sulfur) was changed to 0.88 parts by weight and 2.2 parts by weight, and an NBR film was produced in the same manner as described above. These NBR films were used as the NBR films of Examples 6 and 7.

<アクチュエータの評価>
製造した各々の膜を誘電膜としてアクチュエータを構成し、同アクチュエータの変位量と力の大きさを測定した。
<Actuator evaluation>
Actuators were constructed using each manufactured film as a dielectric film, and the amount of displacement and force of the actuator were measured.

(1)実験装置および実験方法
まず、実験装置および実験方法について説明する。実施例および比較例の各々の膜から、所定の大きさの誘電膜を作製した。作製した誘電膜の上下面に、導電性カーボンとオイルとを混合した導電性ペーストを塗布して電極を形成して、アクチュエータを作製した。以下、作製されたアクチュエータを、誘電膜の種類に対応させて、実施例1〜7または比較例1のアクチュエータと称す。図10に、作製したアクチュエータの上面図を示す。図11に、図10中XI−XI断面図を示す。
(1) Experimental apparatus and experimental method First, an experimental apparatus and an experimental method will be described. A dielectric film having a predetermined size was produced from each film of the example and the comparative example. Electrodes were formed on the upper and lower surfaces of the produced dielectric film by applying a conductive paste mixed with conductive carbon and oil to produce an actuator. Hereinafter, the manufactured actuator is referred to as an actuator of Examples 1 to 7 or Comparative Example 1 corresponding to the type of dielectric film. FIG. 10 shows a top view of the manufactured actuator. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI in FIG.

図10、図11に示すように、アクチュエータ3は、誘電膜30と一対の電極31a、31bとを備えている。誘電膜30は、直径70mmの円形の薄膜状を呈している。誘電膜30は、延伸率100%で二軸方向に延伸された状態で配置されている。ここで、延伸率は、次式(1)により算出した値である。
延伸率(%)={√(S/S)−1}×100・・・(1)
[S:延伸前(自然状態)の誘電膜面積、S:延伸後の誘電膜面積]
一対の電極31a、31bは、誘電膜30を挟んで上下方向に対向するよう配置されている。電極31a、31bは、直径約27mmの円形の薄膜状を呈しており、各々、誘電膜30と略同心円状に配置されている。電極31aの外周縁には、拡径方向に突出する端子部310aが形成されている。端子部310aは矩形板状を呈している。同様に、電極31bの外周縁には、拡径方向に突出する端子部310bが形成されている。端子部310bは矩形板状を呈している。端子部310bは、端子部310aに対して、180°対向する位置に配置されている。端子部310a、310bは、各々、導線を介して電源4に接続されている。
As shown in FIGS. 10 and 11, the actuator 3 includes a dielectric film 30 and a pair of electrodes 31a and 31b. The dielectric film 30 has a circular thin film shape with a diameter of 70 mm. The dielectric film 30 is disposed in a state of being stretched in the biaxial direction at a stretch rate of 100%. Here, the stretching ratio is a value calculated by the following equation (1).
Stretch rate (%) = {√ (S / S 0 ) −1} × 100 (1)
[S 0 : Dielectric film area before stretching (natural state), S: Dielectric film area after stretching]
The pair of electrodes 31a and 31b are arranged so as to face each other in the vertical direction with the dielectric film 30 interposed therebetween. The electrodes 31 a and 31 b have a circular thin film shape with a diameter of about 27 mm, and are arranged substantially concentrically with the dielectric film 30. A terminal portion 310a protruding in the diameter increasing direction is formed on the outer peripheral edge of the electrode 31a. The terminal portion 310a has a rectangular plate shape. Similarly, a terminal portion 310b projecting in the diameter increasing direction is formed on the outer peripheral edge of the electrode 31b. The terminal portion 310b has a rectangular plate shape. The terminal portion 310b is disposed at a position facing the terminal portion 310a by 180 °. Each of the terminal portions 310a and 310b is connected to the power source 4 through a conducting wire.

電極31a、31b間に電圧を印加すると、電極31a、31b間に静電引力が生じて、誘電膜30を圧縮する。これにより、誘電膜30の厚さは薄くなり、拡径方向に伸長する。この時、電極31a、31bも、誘電膜30と一体となって拡径方向に伸長する。電極31aには、予め、マーカー50が取り付けられている。マーカー50の変位を、変位計5により測定し、アクチュエータ3の変位量とした。   When a voltage is applied between the electrodes 31a and 31b, an electrostatic attractive force is generated between the electrodes 31a and 31b, and the dielectric film 30 is compressed. As a result, the thickness of the dielectric film 30 is reduced and extends in the diameter expansion direction. At this time, the electrodes 31a and 31b are also integrated with the dielectric film 30 and extend in the diameter increasing direction. A marker 50 is previously attached to the electrode 31a. The displacement of the marker 50 was measured by the displacement meter 5 and used as the displacement amount of the actuator 3.

(2)実験結果
次に、実験結果について説明する。図12に、実施例および比較例の各アクチュエータにおける印加電圧に対する変位率を示す。変位率は次式(2)により算出した。図12の縦軸は、変位率を基準値aの倍数で示している。
変位率(%)=(変位量/電極の半径)×100・・・(2)
図12のグラフに示すように、H−NBR膜を用いたアクチュエータでは、比較例1→実施例1→実施例2→実施例3の順に、また、NBR膜を用いたアクチュエータでは、実施例5→実施例6→実施例7の順に、印加できる電圧が大きくなった。つまり、絶縁破壊強度が大きくなった。言い換えると、H−NBR膜、NBR膜のいずれにおいても、架橋剤の配合量を増加して架橋密度を大きくすると、絶縁破壊強度が大きくなった。これにより、変位量も大きくなる傾向にあった。特に、過酸化物架橋によるH−NBR膜を用いた実施例2、3のアクチュエータでは、絶縁破壊強度が大きく、大きな変位量が得られた。なお、実施例3のアクチュエータと比較して、実施例4のアクチュエータにおいて印加できる電圧が小さくなったのは、H−NBR膜のヤング率が大きく、硬くなり過ぎたためと考えられる。
(2) Experimental results Next, experimental results will be described. In FIG. 12, the displacement rate with respect to the applied voltage in each actuator of an Example and a comparative example is shown. The displacement rate was calculated by the following formula (2). The vertical axis in FIG. 12 indicates the displacement rate as a multiple of the reference value a.
Displacement rate (%) = (displacement amount / radius of electrode) × 100 (2)
As shown in the graph of FIG. 12, the actuator using the H-NBR film is in the order of Comparative Example 1 → Example 1 → Example 2 → Example 3, and the actuator using the NBR film is Example 5 → In the order of Example 6 → Example 7, the voltage that can be applied increased. That is, the dielectric breakdown strength was increased. In other words, in both the H-NBR film and the NBR film, when the blending amount of the crosslinking agent is increased and the crosslinking density is increased, the dielectric breakdown strength is increased. As a result, the amount of displacement also tends to increase. In particular, in the actuators of Examples 2 and 3 using the H-NBR film by peroxide crosslinking, the dielectric breakdown strength was high and a large displacement was obtained. In addition, compared with the actuator of Example 3, the voltage which can be applied in the actuator of Example 4 became small because the Young's modulus of the H-NBR film was large and it became too hard.

また、実施例および比較例の各アクチュエータについて、変位率にヤング率を乗じて発生する力を見積もった。結果を図13に示す。図13の縦軸は、力を基準値bの倍数で示している。   For each actuator of the example and comparative example, the force generated by multiplying the displacement rate by the Young's modulus was estimated. The results are shown in FIG. The vertical axis in FIG. 13 indicates the force as a multiple of the reference value b.

図13に示すように、H−NBR膜を用いたアクチュエータでは、比較例1→実施例1→実施例2→実施例3の順に、また、NBR膜を用いたアクチュエータでは、実施例5→実施例6→実施例7の順に、絶縁破壊強度が大きくなると共に、出力される力が大きくなる傾向にあった。   As shown in FIG. 13, the actuator using the H-NBR film is in the order of Comparative Example 1 → Example 1 → Example 2 → Example 3, and the actuator using the NBR film is Example 5 → implemented. In the order of Example 6 to Example 7, the dielectric breakdown strength increased and the output force tended to increase.

本発明の誘電膜は、例えば、産業、医療、福祉ロボット用の人工筋肉、電子部品冷却用や医療用等の小型ポンプ、医療用器具等に用いられるアクチュエータに有用である。また、本発明の誘電膜を用いたアクチュエータは、モータ等機械式アクチュエータおよび圧電素子アクチュエータ等のすべてのアクチュエータの代替として利用することができる。   The dielectric film of the present invention is useful, for example, for actuators used in artificial muscles for industrial, medical, and welfare robots, small pumps for electronic component cooling and medical use, medical instruments, and the like. The actuator using the dielectric film of the present invention can be used as a substitute for all actuators such as a mechanical actuator such as a motor and a piezoelectric element actuator.

第一実施形態のアクチュエータの断面模式図であって、(a)はオフ状態、(b)はオン状態を各々示す。It is a cross-sectional schematic diagram of the actuator of the first embodiment, where (a) shows an off state and (b) shows an on state. 第二実施形態のアクチュエータの斜視図である。It is a perspective view of an actuator of a second embodiment. 同アクチュエータの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the actuator. 同アクチュエータの軸方向断面図である。It is an axial sectional view of the actuator. 第三実施形態のポンプの斜視図である。It is a perspective view of the pump of 3rd embodiment. 同ポンプの分解軸方向断面図である。It is a decomposition axial direction sectional view of the pump. 同ポンプのダイヤフラム部材の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the diaphragm member of the pump. 同ポンプのオフ状態における軸方向断面図である。It is an axial sectional view in the OFF state of the pump. 同ポンプのオン状態における軸方向断面図である。It is an axial sectional view in the ON state of the pump. 評価実験に使用したアクチュエータの上面図である。It is a top view of the actuator used for the evaluation experiment. 図10中のXI−XI断面図である。It is XI-XI sectional drawing in FIG. 実施例および比較例の各アクチュエータにおける印加電圧に対する変位率を示すグラフである。It is a graph which shows the displacement rate with respect to the applied voltage in each actuator of an Example and a comparative example. 実施例および比較例の各アクチュエータにおける印加電圧に対する力を示すグラフである。It is a graph which shows the force with respect to the applied voltage in each actuator of an Example and a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1:アクチュエータ 2:アクチュエータ素子
20:誘電膜 21a、21b:電極 22:電源
24:伸縮部材 240:誘電膜 241a、241b:電極
32:錘 33:上端部材 34:下端部材 90:線材
3:アクチュエータ 30:誘電膜 31a、31b:電極
310a、310b:端子部 4:電源 5:変位計 50:マーカー
6:ポンプ
60:作動用ハウジング部材 600:作動用開口部 601:作動用流体室
602:吸入筒部 602a:吸入口 603:排出筒部 603a:排出口
604:フランジ部 604a:ボルト貫通孔 607:クランプ部材
61:駆動用ハウジング部材 610:駆動用開口部 614:フランジ部
614a:ボルト貫通孔 615:ボルト 616:ナット 617:クランプ部材
62:ダイヤフラム部材 620:プラス電極 621:マイナス電極 622:誘電膜
63:付勢部材 630:半球部
C:熱源用冷却回路 S:スイッチ V1:吸入側逆止弁 V2:排出側逆止弁
1: Actuator 2: Actuator element 20: Dielectric film 21a, 21b: Electrode 22: Power supply 24: Stretch member 240: Dielectric film 241a, 241b: Electrode 32: Weight 33: Upper end member 34: Lower end member 90: Wire material 3: Actuator 30 : Dielectric films 31a, 31b: Electrodes 310a, 310b: Terminals 4: Power supply 5: Displacement meter 50: Marker 6: Pump 60: Actuating housing member 600: Actuating opening 601: Actuating fluid chamber 602: Suction cylinder 602a: Suction port 603: Discharge tube 603a: Discharge port 604: Flange 604a: Bolt through hole 607: Clamp member 61: Drive housing member 610: Drive opening 614: Flange 614a: Bolt through hole 615: Bolt 616: Nut 617: Clamp member 62: Diaphragm member 62 : Positive electrode 621: Negative electrode 622: dielectric layer 63: the biasing member 630: hemispherical portion C: heat source cooling circuit S: switch V1: suction side check valve V2: the discharge side check valve

Claims (7)

複数の電極間に介装され、複数の該電極間に印加される電圧の変化に伴う静電引力に応じて伸縮すると共に、架橋密度が5.49×10−6mol/cm以上で、次式により算出される延伸率100%の延伸状態における絶縁破壊強度が40V/μm以上であるニトリル系ゴムからなるアクチュエータ用誘電膜。
延伸率(%)={√(S/S )−1}×100
[S :延伸前(自然状態)の膜面積、S:延伸後の膜面積]
It is interposed between a plurality of electrodes, expands and contracts according to the electrostatic attraction accompanying a change in voltage applied between the plurality of electrodes, and has a crosslinking density of 5.49 × 10 −6 mol / cm 3 or more , A dielectric film for an actuator comprising a nitrile rubber film having a dielectric breakdown strength of 40 V / μm or more in a stretched state with a stretch ratio of 100% calculated by the following formula .
Stretch rate (%) = {√ (S / S 0 ) −1} × 100
[S 0 : membrane area before stretching (natural state), S: membrane area after stretching]
前記ニトリル系ゴムは、硫黄または有機過酸化物から選ばれる一種以上の架橋剤により架橋されてなる請求項1に記載のアクチュエータ用誘電膜。 2. The dielectric film for an actuator according to claim 1, wherein the nitrile rubber film is crosslinked with one or more crosslinking agents selected from sulfur and organic peroxides. 前記架橋剤は硫黄であり、
該架橋剤の配合量は、前記ニトリル系ゴムの架橋前ゴム成分100重量部に対して0.44重量部以上2.2重量部以下である請求項2に記載のアクチュエータ用誘電膜。
The crosslinking agent is sulfur;
The amount of the crosslinking agent, the nitrile rubber film actuator dielectric film according to claim 2 is 2.2 parts by weight or more 0.44 parts by weight to pre-crosslinking rubber component 100 parts by weight of.
前記架橋剤は有機過酸化物から選ばれる一種以上であり、
該架橋剤の配合量は、前記ニトリル系ゴムの架橋前ゴム成分100重量部に対して2.4重量部以上9.6重量部以下である請求項2に記載のアクチュエータ用誘電膜。
The crosslinking agent is at least one selected from organic peroxides,
The amount of the crosslinking agent, the nitrile rubber film actuator dielectric film according to claim 2 2.4 is 9.6 parts by weight or more parts by weight per 100 parts by weight before the rubber component crosslinking.
前記ニトリル系ゴムは、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)および水素化ニトリルゴム(H−NBR)から選ばれる一種以上である請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のアクチュエータ用誘電膜。 The dielectric film for an actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the nitrile rubber film is at least one selected from acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR) and hydrogenated nitrile rubber (H-NBR). . 誘電膜と、該誘電膜を介して配置されている複数の電極と、を備えてなり、
該誘電膜は、複数の該電極間に印加される電圧の変化に伴う静電引力に応じて伸縮すると共に、架橋密度が5.49×10−6mol/cm以上で、次式により算出される延伸率100%の延伸状態における絶縁破壊強度が40V/μm以上であるニトリル系ゴムからなることを特徴とするアクチュエータ。
延伸率(%)={√(S/S )−1}×100
[S :延伸前(自然状態)の膜面積、S:延伸後の膜面積]
A dielectric film, and a plurality of electrodes disposed via the dielectric film,
Dielectric film is adapted to stretch in response to the electrostatic attractive force due to the change of the voltage applied between the plurality of the electrodes, with the crosslinking density is 5.49 × 10 -6 mol / cm 3 or more, calculated from the following equation An actuator comprising a nitrile rubber film having a dielectric breakdown strength of 40 V / μm or more in a stretched state with a stretch rate of 100% .
Stretch rate (%) = {√ (S / S 0 ) −1} × 100
[S 0 : membrane area before stretching (natural state), S: membrane area after stretching]
ポンプまたは人工筋肉を構成する請求項6に記載のアクチュエータ。   The actuator according to claim 6 constituting a pump or an artificial muscle.
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