專利名稱：高分子執(zhí)行器和使用該高分子執(zhí)行器的閥門的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用了高分子材料的高分子執(zhí)行器和使用該高分子執(zhí)行器，在進(jìn)行流路的開閉、流量控制的情況下合適的閥門。
背景技術(shù)：
以往，例如，在作為容器內(nèi)的流路的控制，總是將流體封閉的情況下，通常利用使用了 0型環(huán)等密封部件的軸封裝置。由于該軸封裝置以通過密封部件來提高封閉功能為第一目的，所以，一般情況是將密封部件、流體的封閉區(qū)域確定在規(guī)定的位置。因此，假設(shè)在通過該軸封裝置將封閉區(qū)域切換操作為非封閉區(qū)域，欲進(jìn)行流路的開閉、流量控制的情況下， 有必要在封閉區(qū)域的密封部件、殼體等裝配部位設(shè)置螺紋進(jìn)給機(jī)構(gòu)等其它的動(dòng)作機(jī)構(gòu)。另一方面，作為將封閉區(qū)域切換為開閉狀態(tài)的閥門，已知使用了高分子執(zhí)行器的閥門(例如，參見專利文獻(xiàn)1。)。該閥門中，所謂的人工肌肉作為閥體被使用，通過該閥體的變形來切換流路。人工肌肉是由可伸縮的電極夾著橡膠狀的薄的高分子膜(彈性體)， 在向其電極之間加上了電壓時(shí)，高分子膜在面方向伸頂?shù)腅PAM(Electroactive Polymer Artificial Muscle)構(gòu)造。另一方面，本申請(qǐng)人提出了專利文獻(xiàn)2的軸封裝置。該文獻(xiàn)2的軸封裝置是使用了高分子材料的軸封裝置，在軸封部配設(shè)通過電刺激而膨脹收縮或變形的高分子材料制的軸封體，在軸封部設(shè)置由于軸封體的膨脹收縮或變形，泄漏流體流動(dòng)的流路。在該軸封裝置中，軸封體被形成為具有平行的上下面的大致圓板狀，其上下面的中央部被一對(duì)固定電極夾住。該一對(duì)固定電極在軸方向?yàn)榇笾孪嗤螤?，電極部分以抵接在軸封體的狀態(tài)被配設(shè)。 據(jù)此，驅(qū)動(dòng)體的從電極向半徑方向延伸出的部分成為彎曲部位。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 專利第3501216號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 專利第4394749號(hào)公報(bào)但是，由于使用了密封部件的軸封裝置在對(duì)封閉區(qū)域和非封閉區(qū)域進(jìn)行切換時(shí)， 伴有動(dòng)作機(jī)構(gòu)的接觸、滑動(dòng)，所以，容易在密封部件、滑動(dòng)部分產(chǎn)生磨損，難以充分確保密封性。因此，該軸封裝置不適合流路的開閉、流量控制。另夕卜，專利文獻(xiàn)1的閥門由于在流體封閉時(shí)由EPAM整體承受流體壓力，所以，需要 EPAM的耐壓強(qiáng)度，且還需要強(qiáng)的封閉力。再有，在主體內(nèi)需要其它的密封機(jī)構(gòu)，或需要設(shè)置閥座，內(nèi)部構(gòu)造變得復(fù)雜。而且，由于該閥門在高分子膜的施加區(qū)域全面配置電極，所以，在將該高分子膜作為閥門的閥體、閥體的執(zhí)行器等可動(dòng)部使用的情況下，相對(duì)于施加能量的變形量變少，效率惡化。這樣，閥門為較小口徑的閥門用，在控制大流量的流動(dòng)量的情況下并不實(shí)用。專利文獻(xiàn)2的軸封裝置防止與軸封體的移動(dòng)相伴的磨損，維持高的密封性能，且通過簡(jiǎn)單的內(nèi)部構(gòu)造使規(guī)定流量的流體流動(dòng)，或通過外部電氣信號(hào)的調(diào)整，來調(diào)節(jié)軸封體的膨脹收縮·變形量，能夠高精度地控制流體的泄漏量，能夠用于電磁閥的替代、其它的各種用途。但是，由于為了通過該軸封裝置使軸封體在空氣中充分位移，因而需要幾kV以上的大的施加電壓，所以，在作為流路開閉用、流量控制用來實(shí)用化的基礎(chǔ)上，希望確保位移量，且施加電壓的低電壓化。在這種情況下，優(yōu)選維持軸封體的位移量，且成為例如IkV以下的施加電壓。本發(fā)明是借鑒上述實(shí)際情況，進(jìn)行認(rèn)真研究的結(jié)果而開發(fā)出的發(fā)明，其目的在于， 提供一種能夠通過簡(jiǎn)單的構(gòu)造，確保高的密封性，以少的施加電壓增大位移量，且能夠高精度地進(jìn)行流路的開閉控制、流量控制，能夠通過使施加電壓變化，實(shí)施從小流量到大流量的流量的控制，提高了響應(yīng)性能的高分子執(zhí)行器和使用了該高分子執(zhí)行器的閥門。

發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，有關(guān)第一技術(shù)方案的發(fā)明是一種高分子執(zhí)行器，所述高分子執(zhí)行器具有通過電的外部刺激變形的驅(qū)動(dòng)體和相向配置在該驅(qū)動(dòng)體的上下面?zhèn)龋⒄?fù)的電的外部刺激向驅(qū)動(dòng)體平面地施加的固定電極，將上述上下面?zhèn)鹊墓潭姌O中的至少一方側(cè)的固定電極突出設(shè)置在上述驅(qū)動(dòng)體變形的一側(cè)，設(shè)有在上述驅(qū)動(dòng)體變形了時(shí)，因庫侖力而位移并可抵接的抵接面，在非施加時(shí)，在至少一方的上述抵接面和上述驅(qū)動(dòng)體之間產(chǎn)生分離區(qū)域。有關(guān)技術(shù)方案2的發(fā)明是在分離區(qū)域設(shè)置抵接面和驅(qū)動(dòng)體向外端方向逐漸相對(duì)地分離的圓弧面、放射面、錐面等傾斜面的高分子執(zhí)行器。有關(guān)技術(shù)方案3的發(fā)明是在分離區(qū)域設(shè)置了階梯差區(qū)域的高分子執(zhí)行器。有關(guān)技術(shù)方案4的發(fā)明是驅(qū)動(dòng)體至少在上述抵接面的相反側(cè)的表面配設(shè)了與該驅(qū)動(dòng)體一起變形，并向驅(qū)動(dòng)體施加電的外部刺激的柔性電極的高分子執(zhí)行器。有關(guān)技術(shù)方案5的發(fā)明是經(jīng)權(quán)利要求4中的柔性電極，將疊層驅(qū)動(dòng)體疊層，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部件，在該疊層驅(qū)動(dòng)體上進(jìn)一步配置固定電極，提高了上述驅(qū)動(dòng)部件的響應(yīng)性能的高分子執(zhí)行器。有關(guān)技術(shù)方案6的發(fā)明是抵接面的表面粗糙度為25 500的高分子執(zhí)行器。有關(guān)技術(shù)方案7的發(fā)明是在具有多個(gè)流路的主干內(nèi)，作為閥體配設(shè)高分子執(zhí)行器，由該閥體對(duì)流路進(jìn)行開閉或進(jìn)行流量調(diào)整的使用了高分子執(zhí)行器的閥門。有關(guān)技術(shù)方案8的發(fā)明是將高分子執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)體做成用于對(duì)隔膜式或活塞式的主閥進(jìn)行開閉的先導(dǎo)閥的高分子執(zhí)行器。有關(guān)技術(shù)方案9的發(fā)明是在設(shè)置在先導(dǎo)閥上的閥座部的圓周上貫穿設(shè)置多個(gè)小孔，使多個(gè)小孔與二次側(cè)的連通路連通的高分子執(zhí)行器。有關(guān)技術(shù)方案10的發(fā)明是以使多個(gè)小孔的總流路面積比設(shè)置在主閥上的通孔的流路面積大，且為小徑的方式配設(shè)多個(gè)小孔，高分子執(zhí)行器的產(chǎn)生應(yīng)力作用于流體壓力的負(fù)荷，使先導(dǎo)閥驅(qū)動(dòng)的高分子執(zhí)行器。有關(guān)技術(shù)方案Il的發(fā)明是使小孔的徑分別為φ0·25 ~ φ0·5ιηιη，在閥座部設(shè)置多個(gè)小孔的使用高分子執(zhí)行器的閥門。有關(guān)技術(shù)方案12的發(fā)明是使小孔的徑分別在 (p0.25mm以下，在閥座部設(shè)置多個(gè)小孔的使用了高分子執(zhí)行器的閥門。有關(guān)技術(shù)方案13的發(fā)明是多個(gè)小孔以規(guī)定間距配設(shè)在閥座部的圓周上的使用了高分子執(zhí)行器的閥門。有關(guān)技術(shù)方案14的發(fā)明是規(guī)定間距為1. 8 5. 5mm的使用了高分子執(zhí)行器的閥門。發(fā)明效果根據(jù)技術(shù)方案1的發(fā)明，通過使用以通過來自固定電極的電的外部刺激，使驅(qū)動(dòng)體變形的方式構(gòu)成的EPAM，不需要設(shè)置其它的動(dòng)作機(jī)構(gòu)，能夠防止滑動(dòng)、接觸的產(chǎn)生，確保高密封性，且對(duì)流路進(jìn)行開閉控制或流量控制。因?yàn)閷⑸舷旅鎮(zhèn)鹊墓潭姌O中的至少一方側(cè)的固定電極突出設(shè)置在驅(qū)動(dòng)體彎曲變形的一側(cè)，設(shè)有在驅(qū)動(dòng)體變形了時(shí)因庫侖力而位移并可抵接的抵接面，在非施加時(shí)在抵接面和驅(qū)動(dòng)體之間產(chǎn)生分離區(qū)域，所以，每次在電壓施加時(shí)，驅(qū)動(dòng)體變形，與電極的距離變短，就在分離區(qū)域產(chǎn)生大的庫侖力，通過該庫侖力由驅(qū)動(dòng)體和電極拉拽，促進(jìn)驅(qū)動(dòng)體的變形。因此，能夠通過少的施加電壓，增大驅(qū)動(dòng)體的位移量。 再有，還能夠通過調(diào)節(jié)施加電壓，來調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)體的變形量，還能夠通過該施加電壓的變化， 進(jìn)行高精度的開閉控制、從小流量到大流量的流量控制。而且，在最大地施加電壓時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)體以沿著抵接面的方式變形，所以，在該最大電壓施加時(shí)，驅(qū)動(dòng)體變形為大致一定的形狀，能夠保持穩(wěn)定的流路的狀態(tài)。根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案2的發(fā)明，通過在分離區(qū)域設(shè)置傾斜面，能夠使與向固定電極加上施加電壓，驅(qū)動(dòng)體變形時(shí)的驅(qū)動(dòng)體的變形相伴的庫侖力成比例地增大，能夠通過該增大了的庫侖力，以少的施加電壓一面增加位移量，一面使驅(qū)動(dòng)體圓滑地位移，高精度地進(jìn)行開閉控制、流量控制。根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案3的發(fā)明，通過在分離區(qū)域設(shè)置階梯差區(qū)域，不必施加高精度的加工，即可使抵接面和驅(qū)動(dòng)體分離，能夠通過階梯差區(qū)域增大抵接面和驅(qū)動(dòng)體之間的庫侖力，以少的施加電壓使驅(qū)動(dòng)體的位移量增加。根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案4的發(fā)明，通過設(shè)置柔性電極，能夠增大施加區(qū)域，使驅(qū)動(dòng)體更大地位移。根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案5的發(fā)明，因?yàn)樵O(shè)置疊層了的驅(qū)動(dòng)體，在該疊層驅(qū)動(dòng)體上進(jìn)一步配置固定電極，所以，變形的響應(yīng)性能提高，能夠加快例如關(guān)閉時(shí)的響應(yīng)速度。根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案6的發(fā)明，通過在抵接面施加表面粗糙度在25以上的面，驅(qū)動(dòng)體相對(duì)于電壓的響應(yīng)性提高，能夠使施加電壓和驅(qū)動(dòng)體的變形量接近比例關(guān)系。據(jù)此，能夠高精度地調(diào)整驅(qū)動(dòng)體相對(duì)于施加電壓的變形量，還能夠進(jìn)行微少的流量控制。根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案7的發(fā)明，通過能夠使整體簡(jiǎn)略化，能夠謀求緊湊化，而且，能夠通過高分子執(zhí)行器進(jìn)行高精度的開閉控制和流量控制。根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案8的發(fā)明，能夠設(shè)置與以往的電磁閥相比，使整體構(gòu)造簡(jiǎn)略化， 使緊湊性提高了的閥門，能夠削減零件數(shù)量，提高組裝容易性，且通過少的消耗電力，使驅(qū)動(dòng)體高精度地工作，對(duì)主閥進(jìn)行開閉控制，作為以往的電磁閥的替代品，能夠提供功能性優(yōu)異的先導(dǎo)式的閥門。根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案9的發(fā)明，通過在閥座部貫穿設(shè)置多個(gè)小孔，能夠增大先導(dǎo)閥的流量，通過將該小孔連通在連通路，壓力損失降低，能夠進(jìn)一步增大向二次側(cè)流動(dòng)的流量。根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案10的發(fā)明，通過減小小孔徑，并配設(shè)在多個(gè)部位，能夠使高分子執(zhí)行器的產(chǎn)生應(yīng)力有效地作用于壓力的負(fù)荷，在先導(dǎo)閥的驅(qū)動(dòng)中，以高壓確保大流量，能夠由該先導(dǎo)閥提供能夠進(jìn)行與使用了螺線管的先導(dǎo)閥同等或其以上的壓力、流量控制的主閥。根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案Il的發(fā)明，在設(shè)置了φ0·25 ~ φ0·5ιηιη的小孔徑的多個(gè)小孔的情況下，能夠設(shè)置相對(duì)于規(guī)定壓力可得到規(guī)定流量的先導(dǎo)閥。而且，在使小孔的總面積為一定的情況下，通過減小小孔徑，能夠以更高的高壓設(shè)置大流量的先導(dǎo)閥。根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案12的發(fā)明，通過使小孔徑在(p0.25mm以下，能夠設(shè)置相對(duì)于壓力可按照大致比例的關(guān)系得到規(guī)定的流量的高精度的先導(dǎo)閥。在這種情況下，通過與壓力變動(dòng)的范圍相應(yīng)地一面保持一定的總面積，一面變更小孔數(shù)，能夠提供相對(duì)于壓力可得到規(guī)定流量的先導(dǎo)閥。根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案13的發(fā)明，通過在圓周上以規(guī)定間距設(shè)置小孔，能夠使電壓施加時(shí)的高分子執(zhí)行器整體相對(duì)于小孔均等地變形，因此，能夠有效生成產(chǎn)生應(yīng)力，使先導(dǎo)閥動(dòng)作。再有，根據(jù)有關(guān)技術(shù)方案14的發(fā)明，能夠?qū)⒁?guī)定間距設(shè)定在合適的值，能夠以更高的精度使高分子執(zhí)行器動(dòng)作。


圖1是表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第一實(shí)施方式的模式剖視圖。圖2是表示圖1的高分子執(zhí)行器的變形狀態(tài)的模式圖。圖3是表示用于與本發(fā)明的高分子執(zhí)行器進(jìn)行比較的比較例的模式圖。圖4是表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第二實(shí)施方式的模式剖視圖。圖5是表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第三實(shí)施方式的模式剖視圖。圖6是表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第四實(shí)施方式的模式剖視圖。圖7是表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第五實(shí)施方式的模式剖視圖。圖8是表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第六實(shí)施方式的模式剖視圖。圖9是表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第七實(shí)施方式的模式剖視圖。圖10是表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第八實(shí)施方式的模式剖視圖。圖11是表示使用了本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的閥門的實(shí)施方式的示意剖視圖。圖12是表示圖11的閥門的閥打開狀態(tài)的示意剖視圖。圖13是表示使用了本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的閥門的其它實(shí)施方式的示意剖視圖。圖14是表示位移測(cè)定裝置的示意圖。圖15是表示被測(cè)定體的彎曲變形狀態(tài)的模式圖。圖16是表示試驗(yàn)品A的主要部分的示意剖視圖。圖17是表示比較品a的主要部分的示意剖視圖。圖18是表示針對(duì)試驗(yàn)品A的施加電壓和驅(qū)動(dòng)體的位移量的圖表。圖19是表示針對(duì)比較品a的施加電壓和驅(qū)動(dòng)體的位移量的圖表。圖20是表示試驗(yàn)品B的主要部分的示意剖視圖。圖21是表示比較品b的主要部分的示意剖視圖。
圖22是表示針對(duì)試驗(yàn)品B的施加電壓和驅(qū)動(dòng)體的位移量的圖表。圖23是表示針對(duì)比較品b的施加電壓和驅(qū)動(dòng)體的位移量的圖表。圖M是表示試驗(yàn)品C的主要部分的示意剖視圖。圖25是表示針對(duì)試驗(yàn)品C的施加電壓和驅(qū)動(dòng)體的位移量的圖表。圖沈是表示試驗(yàn)品D的主要部分的示意剖視圖。圖27是表示針對(duì)試驗(yàn)品D的施加電壓和驅(qū)動(dòng)體的位移量的圖表。圖28是表示試驗(yàn)品E的主要部分的示意剖視圖。圖四是表示試驗(yàn)品E中的電壓的變化和位移量的變化的圖表。圖30是表示試驗(yàn)品F中的電壓的變化和位移量的變化的圖表。圖31是表示針對(duì)圖四的電壓的位移量的變化的圖表。圖32是表示針對(duì)圖30的電壓的位移量的變化的圖表。圖33是表示使用了本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的閥門的另一其它實(shí)施方式的剖視圖。圖34是圖33的局部放大剖視圖。圖35是圖33的小孔的模式圖。圖36是表示小孔徑不同的先導(dǎo)閥的壓力和流量的關(guān)系的圖表。圖37是表示小孔數(shù)不同的先導(dǎo)閥的壓力和流量的關(guān)系的圖表。圖38是表示不同的壓力時(shí)的先導(dǎo)閥的小孔數(shù)和流量的關(guān)系的圖表。圖39是表示圖34中的小孔周邊的截面模式圖。圖40是表示對(duì)圖39中的高分子執(zhí)行器進(jìn)行了電壓施加狀態(tài)的截面模式圖。圖41是表示高分子執(zhí)行器的變形時(shí)的平均距離的截面模式圖。圖42是表示間隔不同的小孔的截面模式圖。圖43是表示使用了本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的閥門的又一不同的其它例的剖視圖。圖44是圖43的局部放大剖視圖。圖45是使用了圖43所示的先導(dǎo)閥的流量測(cè)定裝置的概念圖。圖46是表示流量和電壓的關(guān)系的圖表。圖47是表示電壓的通斷和流量的關(guān)系的圖表。圖48是表示本發(fā)明中的高分子執(zhí)行器的其它實(shí)施方式的模式剖視圖。圖49是表示使圖48中的驅(qū)動(dòng)部件向上方彎曲了的狀態(tài)的模式剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面，根據(jù)附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明中的高分子執(zhí)行器和使用了它的閥門的實(shí)施方式。圖1中，表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第一實(shí)施方式。高分子執(zhí)行器主體(下稱執(zhí)行器主體)ι具有驅(qū)動(dòng)體2和固定電極3、4。驅(qū)動(dòng)體2由可通過電的外部刺激變形的電刺激性高分子材料構(gòu)成。作為該電刺激性高分子材料，只要是能夠用于介電體彈性體執(zhí)行器的材料即可，例如有聚氨酯、硅、腈橡膠等。再有，也可以將在聚氨酯等添加了離子液體、電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物等添加劑的高分子材料作為驅(qū)動(dòng)體使用。
另一方面，固定電極3、4只要以適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體為材料來形成即可，例如，由SUS304等材料構(gòu)成。固定電極3、4分別被相向配設(shè)在驅(qū)動(dòng)體2的上面2a、下面2b側(cè)，與未圖示出的外部的電源的正極和負(fù)極分別電氣性地相連。據(jù)此，固定電極3、4能夠?qū)⒄?fù)的電的外部刺激向驅(qū)動(dòng)體2平面地施加。上下面?zhèn)鹊墓潭姌O3、4中的至少一方側(cè)的固定電極，在本實(shí)施方式中為下面?zhèn)鹊墓潭姌O4被突出設(shè)置在驅(qū)動(dòng)體2彎曲變形的一側(cè)，設(shè)有在驅(qū)動(dòng)體2變形了時(shí)因庫侖力而位移并可抵接的抵接面5，在非施加時(shí)，在該抵接面5和驅(qū)動(dòng)體2之間產(chǎn)生分離區(qū)域T。抵接面5也可以像后述那樣被設(shè)置在上下面?zhèn)鹊墓潭姌O或上面?zhèn)鹊墓潭姌O上。在抵接面5上以該抵接面5和與抵接面相向的驅(qū)動(dòng)體2朝向外端方向逐漸相對(duì)地分離的方式設(shè)置傾斜面6，該傾斜面6如圖所示，由圓弧面構(gòu)成。上述的驅(qū)動(dòng)體2具有與抵接面5相向的相向面7。希望對(duì)抵接面5施加表面粗糙度在25以上的面，在這種情況下，驅(qū)動(dòng)體2相對(duì)于由固定電極3、4進(jìn)行的電壓施加的響應(yīng)性提高。另一方面，由于若表面粗糙度過粗，則在得到相同的位移量的情況下，需要更高的施加電壓，所以，優(yōu)選表面粗糙度在500以下。這里，表面粗糙度是指中心線平均粗糙度。在圖2的模式圖中，若對(duì)執(zhí)行器主體1的固定電極3、4施加電壓(加上電場(chǎng))，則在驅(qū)動(dòng)體2上，(1)通過介電性多元醇或具有偶極矩的多元醇因電場(chǎng)而定向，高分子鏈的構(gòu)造變化，產(chǎn)生電場(chǎng)矢量分布的應(yīng)力。此時(shí)，( 由于因固定電極3、4及其周邊部的電場(chǎng)產(chǎn)生的庫侖效果，驅(qū)動(dòng)體2的厚度方向的寬度減少，該驅(qū)動(dòng)體2在與厚度方向呈90°方向的長(zhǎng)度平面方向擴(kuò)張。另外，( 由于電荷的注入和偏置化，在兩極側(cè)引起非對(duì)稱的體積變化，因此，產(chǎn)生應(yīng)力。驅(qū)動(dòng)體2因該(1) (3)的應(yīng)力而向下面?zhèn)鹊墓潭姌O4方向彎曲變形。此時(shí)，如圖2 (a)所示，下面?zhèn)鹊墓潭姌O4和驅(qū)動(dòng)體2的距離L因抵接形成在驅(qū)動(dòng)體2變形的一側(cè)的抵接面5而比圖3的執(zhí)行器部件10所示的距離Ll短，在施加了電壓時(shí)，由于聚集在電極的負(fù)電荷和驅(qū)動(dòng)體的正電荷，在驅(qū)動(dòng)體2和與該驅(qū)動(dòng)體2分離的固定電極4之間產(chǎn)生大的庫侖力。因此，在驅(qū)動(dòng)體2中的在與下面?zhèn)鹊墓潭姌O4的固定部8產(chǎn)生的庫侖力上，加上在與因距離L造成的近接狀態(tài)的抵接面5之間產(chǎn)生的庫侖力，像圖2(b)、 圖2(c)那樣，驅(qū)動(dòng)體2以抵接抵接面5的方式彎曲變形。另一方面，在為圖3的比較例所示的執(zhí)行器部件10的情況下，驅(qū)動(dòng)體部11中，僅加上因?qū)﹄姌O部12、13的電壓施加而在電極部13和緊固部14之間產(chǎn)生的庫侖力。根據(jù)其結(jié)果，驅(qū)動(dòng)體2與驅(qū)動(dòng)體部11相比，位移量增大。而且，因?yàn)樵诘纸用?設(shè)置該抵接面5和驅(qū)動(dòng)體2朝向外端方向逐漸相對(duì)地分離的傾斜面6，所以，在升高了向固定電極3、4的電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)體2和抵接面5的距離L 一面加速度性地縮短，驅(qū)動(dòng)體2 —面變形。此時(shí)，根據(jù)庫侖法則，因庫侖力而產(chǎn)生的在荷電粒子間作用的力與該距離的平方成反比例，軸封體2和抵接面5之間的庫侖力一面飛躍性地增加， 軸封體2 —面彎曲變形。而且，在驅(qū)動(dòng)體2和固定電極4之間的距離變短時(shí)，像上述那樣， 驅(qū)動(dòng)體2的正電荷向負(fù)電極側(cè)集中，產(chǎn)生更大的庫侖力，位移量增大。這些結(jié)果為，若軸封體2的一部分抵接抵接面5，則其相鄰部位的庫侖力提高，驅(qū)動(dòng)體2以粘貼在抵接面5的方式彎曲變形。這樣，因?yàn)樘岣唠姾傻倪\(yùn)動(dòng)的功能，使驅(qū)動(dòng)體2以抵接抵接面5的方式變形， 所以，能夠增大驅(qū)動(dòng)體2的位移量，而且，通過在抵接面5形成圓弧面6，驅(qū)動(dòng)體2的變形也變得順暢。如上所述，執(zhí)行器主體1是具有驅(qū)動(dòng)體2和固定電極3、4的簡(jiǎn)單的構(gòu)造，是通過電的外部刺激使驅(qū)動(dòng)體2彎曲變形，據(jù)此，能夠一面確保高的密封性，一面進(jìn)行動(dòng)作的執(zhí)行器。此時(shí)，由于能夠以少的施加電壓使驅(qū)動(dòng)體2大幅位移，所以，能夠構(gòu)成作為流路開閉用、 流量控制用，適合實(shí)用化的執(zhí)行器。圖4中，表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第二實(shí)施方式。另外，在該實(shí)施方式以后， 與此以前的實(shí)施方式相同的部位用相同的符號(hào)表示，省略其說明。該實(shí)施方式中的執(zhí)行器主體20是將下面?zhèn)鹊墓潭姌O21的傾斜面22作為錐面形成的執(zhí)行器。在這種情況下，與將上述的放射面做成圓弧面的情況同樣，能夠使驅(qū)動(dòng)體2變形，能夠通過少的電壓施加來增大驅(qū)動(dòng)體2的位移量。圖5中，表示本發(fā)明中的高分子執(zhí)行器的第三實(shí)施方式。在該實(shí)施方式的執(zhí)行器主體25中，在驅(qū)動(dòng)體沈的上下面?zhèn)刃纬捎慑F面構(gòu)成的傾斜面27、27。在這種情況下，也與在固定電極形成了傾斜面的情況同樣，能夠通過少的施加電壓來增大驅(qū)動(dòng)體26的位移量。這樣，傾斜面只要形成在分離區(qū)域T中的抵接面或與該抵接面相向的驅(qū)動(dòng)體的任意一方即可，或者也可以設(shè)置在抵接面和驅(qū)動(dòng)體這雙方，在這種情況下，若是抵接面和驅(qū)動(dòng)體朝向外端方向逐漸相對(duì)地分離的形狀，則可以將傾斜面設(shè)置成圓弧面、放射面、錐面等各種形狀。另外，在該實(shí)施方式中，放射面27被形成在驅(qū)動(dòng)體沈的上下面的雙方側(cè)，但是，也可以僅形成在具有抵接面觀的下面?zhèn)鹊墓潭姌O四上。圖6中，表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第四實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中的執(zhí)行器主體30中，在下面?zhèn)鹊墓潭姌O31形成抵接面32，在分離區(qū)域T設(shè)置驅(qū)動(dòng)體2在無施加狀態(tài)下分離的階梯差區(qū)域G。在這種情況下，也是通過階梯差區(qū)域G增大驅(qū)動(dòng)體2和固定電極 31之間的庫侖力，以少的施加電壓增大驅(qū)動(dòng)體2的位移量。階梯差區(qū)域G只要形成在分離區(qū)域T中的抵接面和驅(qū)動(dòng)體的一方或者雙方即可，例如除圖示的以外，也可以形成在驅(qū)動(dòng)體2側(cè)。該階梯差區(qū)域只要驅(qū)動(dòng)體和抵接面能夠在無施加電壓的狀態(tài)下維持分離狀態(tài)，則沒有必要高精度地加工。圖7中，表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第五實(shí)施方式。該實(shí)施方式中的執(zhí)行器主體40在驅(qū)動(dòng)體2、固定電極3、4的基礎(chǔ)上，還具有柔性電極41、42。驅(qū)動(dòng)體2、固定電極3、4 只要由與上述材料相同的材料形成即可，在下面?zhèn)鹊墓潭姌O4上形成由圓弧面構(gòu)成的傾斜面6。柔性電極41、42由適當(dāng)?shù)膶?dǎo)體材料形成，例如，以金為材料，通過飛濺在驅(qū)動(dòng)體2形成金的薄膜。而且，柔性電極41被配設(shè)在抵接面5的相反側(cè)的表面(相向面7)，一面對(duì)驅(qū)動(dòng)體2施加電的外部刺激，一面與該驅(qū)動(dòng)體2 —起變形。這樣，執(zhí)行器主體40通過對(duì)驅(qū)動(dòng)體蒸鍍?nèi)嵝噪姌O41、42，得到不同的施加區(qū)域，通過該施加區(qū)域使在驅(qū)動(dòng)體2內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力分布偏向正負(fù)的一方，并成為具有使驅(qū)動(dòng)體2向沒有相反的施加區(qū)域一側(cè)，即，固定電極4側(cè)彎曲變形那樣的電場(chǎng)分布的結(jié)構(gòu)。據(jù)此，與未設(shè)置柔性電極的情況相比，能夠飛躍性地提高施加電壓，能夠進(jìn)一步使驅(qū)動(dòng)體2的位移量增大。圖8中，表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第六實(shí)施方式。在該實(shí)施方式的執(zhí)行器主體45中，通過飛濺等在驅(qū)動(dòng)體2蒸鍍?nèi)嵝噪姌O41、42，在固定電極3、21中的下面?zhèn)鹊墓潭姌O21上形成由錐面構(gòu)成的傾斜面22。這樣，在設(shè)置柔性電極41、42的情況下，也能夠設(shè)置適宜的形狀的傾斜面22。再有，在圖9中，表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第七實(shí)施方式。在該執(zhí)行器主體50 中，在驅(qū)動(dòng)體沈的上下面?zhèn)刃纬捎慑F面構(gòu)成的傾斜面27，在抵接面5的相反的表面設(shè)置與驅(qū)動(dòng)體沈一起變形的柔性電極41，在驅(qū)動(dòng)體沈和固定電極4之間設(shè)置柔性電極42。圖10是表示本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的第八實(shí)施方式的、在該實(shí)施方式的執(zhí)行器主體55中，在將驅(qū)動(dòng)體2在無施加狀態(tài)分離的階梯差區(qū)域G設(shè)置在分離區(qū)域T的基礎(chǔ)上， 在作為驅(qū)動(dòng)體2的抵接面5的相反側(cè)的表面的相向面7及驅(qū)動(dòng)體2和固定電極31之間分別設(shè)置柔性電極41、42的圖。在這種情況下，與未設(shè)置柔性電極的情況相比，能夠增大驅(qū)動(dòng)體2的位移量。接著，對(duì)使用本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的閥門進(jìn)行說明。在圖11中，表示使用了本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的閥門的實(shí)施方式。閥門主體60具有主干61，在該主干61上形成由入口側(cè)流路62和出口側(cè)流路63構(gòu)成的多個(gè)流路，在主干61內(nèi)，作為閥體，配設(shè)執(zhí)行器主體 65。執(zhí)行器主體65具有驅(qū)動(dòng)體66、上下面?zhèn)鹊墓潭姌O67、68和柔性電極69、70，在下面?zhèn)鹊墓潭姌O68上形成由圓弧面構(gòu)成的傾斜面71。在電極67、68上連接著電源回路 72，該電源回路72設(shè)有電源73和開關(guān)74。根據(jù)該構(gòu)造，執(zhí)行器主體65動(dòng)作，流路62、63成為開閉狀態(tài)，或被流量調(diào)整。在圖11中，表示開關(guān)74斷開的狀態(tài)，在這種情況下，驅(qū)動(dòng)體66抵接形成在主干61 內(nèi)的座面61a，流路成為關(guān)閉狀態(tài)。另一方面，在圖12中，表示開關(guān)75成為了接通的狀態(tài)， 在這種情況下，向驅(qū)動(dòng)體66施加電壓，該驅(qū)動(dòng)體66彎曲變形，離開座面61a，入口側(cè)流路62 和出口側(cè)流路63連通，流路成為打開狀態(tài)。通過閥門主體60像這樣被設(shè)置成使用執(zhí)行器主體65，對(duì)流路進(jìn)行開閉控制的構(gòu)造，謀求整體的簡(jiǎn)略化和緊湊化。該實(shí)施方式中的閥門主體60是在開關(guān)74斷開的狀態(tài)下成為閥關(guān)閉狀態(tài)的所謂的常閉型的閥門，但是，也可以作為在開關(guān)74斷開狀態(tài)下成為閥打開狀態(tài)的所謂的常開型的閥門構(gòu)成。圖13中，表示使用了本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的閥門的其它實(shí)施方式，將高分子執(zhí)行器內(nèi)置在閥門主體80。該實(shí)施方式中的閥門主體80具有主干81、隔膜閥體82、執(zhí)行器主體85。在主干81的內(nèi)部形成一次側(cè)流路91、二次側(cè)流路92，在一次側(cè)流路91和二次側(cè)流路92之間設(shè)置將它們連接的連接流路93。連接流路93經(jīng)連通路98與一次側(cè)流路91連通，在該連接流路93和二次側(cè)流路92之間設(shè)置作為流路開閉用閥體的隔膜閥體82。隔膜閥體82可落坐在形成于主干81內(nèi)的閥座94，且在隔膜閥體82的內(nèi)部形成貫通孔86，可經(jīng)該貫通孔86連通地設(shè)有連接流路93和二次側(cè)流路92。再有，在貫通孔86的上端面?zhèn)刃纬砷y座部87。執(zhí)行器主體85具有驅(qū)動(dòng)體95和固定電極96、97，被配設(shè)在隔膜閥體82的上部側(cè)。 驅(qū)動(dòng)體95被裝配在隔膜閥體82的閥座部87的上面?zhèn)?，可通過由未圖示出的電源的接通斷開產(chǎn)生的向固定電極96、97的電壓施加開閉該閥座部87。這樣，執(zhí)行器主體85被配設(shè)在閥門主體80的流路內(nèi)，使執(zhí)行器主體85作為先導(dǎo)閥工作，據(jù)此，閥門主體80被開閉控制。圖13中，表示電源斷開的狀態(tài)，在這種情況下，借助連通路98，一次側(cè)流路91和連接流路93成為相同的壓力，隔膜閥體82因來自一次側(cè)流路91的壓力而落坐于閥座94，成為連接流路93和二次側(cè)流路92被關(guān)閉了的狀態(tài)。若從該狀態(tài)開始使電源接通，向固定電極96、97施加電壓，則驅(qū)動(dòng)體95的外周側(cè)彎曲變形，以便以從閥座部87離開的方式抵接固定電極97側(cè)，據(jù)此，連接流路93和二次側(cè)流路92經(jīng)貫通孔86連通，成為流路打開的狀態(tài)，能夠使流體從一次側(cè)流路91向二次側(cè)流路92流動(dòng)。在像上述那樣，將執(zhí)行器主體85作為先導(dǎo)閥內(nèi)置在閥門主體80內(nèi)的情況下，能夠謀求整體的小型化，且能夠以少的電壓施加使該執(zhí)行器主體85動(dòng)作，對(duì)閥門主體80高精度地進(jìn)行開閉控制。而且，若為以往已知的先導(dǎo)閥，則無論是使操作用壓力流體從一次側(cè)流體分流來使用的內(nèi)部式先導(dǎo)閥，還是從外部供給操作用壓力流體的外部先導(dǎo)閥，既然是由螺線管線圈、鐵心、線圈等構(gòu)成的電磁閥，就作為有別于主回路的閥門的構(gòu)造體被設(shè)置，但是， 只要能夠使該高分子執(zhí)行器發(fā)揮與電磁閥的螺線管同等的功能，則削減了零件數(shù)量，能夠像該圖那樣，在閥門主體內(nèi)內(nèi)置執(zhí)行器主體，做成與主回路一體的構(gòu)造，能夠與組裝容易等優(yōu)點(diǎn)相輔相成，以低成本提供緊湊的替代品。在該實(shí)施方式中的閥門主體80以外，還能夠在各種方式的閥門主體內(nèi)內(nèi)置執(zhí)行器主體，在這種情況下，也能夠以少的電壓施加來實(shí)施高精度的開閉控制、流量控制。相對(duì)于這種構(gòu)造的閥門供給2. SkPa的壓力的空氣，結(jié)果，在隔膜閥體的關(guān)閉狀態(tài)，將空氣的泄漏量控制在lmL/min以下，施加0. 75kV電壓，使隔膜成為了打開狀態(tài)時(shí)，能夠確保約600mL/min的流量。對(duì)此，在使用了以往構(gòu)造的固定電極的執(zhí)行器中，即使在施加了兩倍的電壓，即1. 5kV的情況下，仍為lmL/min以下的流量，未確認(rèn)變化，隔膜閥體仍為關(guān)閉狀態(tài)。如上所述，確認(rèn)了內(nèi)置了本發(fā)明的高分子執(zhí)行器的閥門充分發(fā)揮作為控制規(guī)定流量，控制小流量的先導(dǎo)閥的功能。接著，對(duì)本發(fā)明中的高分子執(zhí)行器施加規(guī)定的電壓，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定其位移量。該位移量的測(cè)定使用圖14所示的位移測(cè)定裝置。位移測(cè)定裝置100具有左右移動(dòng)式工作臺(tái)101、102，在一方的移動(dòng)式工作臺(tái)101設(shè)置能夠固定執(zhí)行器主體1的固定部103，在另一方的移動(dòng)式工作臺(tái)102安裝激光位移計(jì)(株式會(huì)社基恩士制、型式LJ-G080) 104。激光位移計(jì)104向執(zhí)行器主體1照射激光L，能夠測(cè)定驅(qū)動(dòng)體2的彎曲位移量。在使用激光位移計(jì)104測(cè)定執(zhí)行器主體1的彎曲位移量的情況下，作為彎曲型的驅(qū)動(dòng)體2的位移量，可以像圖15的模式圖所示那樣，考慮位移量χ和位移量y，但是，由于位移量y與位移量χ相比，其位移的量大，難以受到測(cè)定的誤差的影響，所以，將該位移量y作為執(zhí)行器主體1的位移量來定義，測(cè)定了該位移量y。在這種情況下，以執(zhí)行器主體的上面?zhèn)葹檎齻?cè)，以下面?zhèn)葹樨?fù)側(cè)，在向正側(cè)位移了的情況下用正表示其位移量，在向負(fù)側(cè)位移了的情況下，用負(fù)表示其位移量。接著，圖33是表示使用了先導(dǎo)閥的閥門的另一其它實(shí)施方式的剖視圖，圖34是圖 33局部放大剖視圖，圖35是表示圖33中的小孔的模式圖。這里，在欲使用高分子執(zhí)行器構(gòu)成先導(dǎo)閥的情況下，由于相對(duì)于一般的先導(dǎo)閥中的驅(qū)動(dòng)用的螺線管，高分子執(zhí)行器的產(chǎn)生應(yīng)力小，所以，存在在使用了高分子執(zhí)行器的先導(dǎo)閥中，難以控制與使用了螺線管的先導(dǎo)閥相同程度的壓力、流量的問題。再有，在耐久性、響應(yīng)速度方面，與一般的先導(dǎo)閥相比，性能也容易劣化。
在圖33中的先導(dǎo)閥是解決了這些問題的先導(dǎo)閥。圖33中，表示內(nèi)部具有先導(dǎo)閥的閥門131。閥門131具有先導(dǎo)閥130、一次側(cè)流路 132a、二次側(cè)流路132b和設(shè)置在它們之間的環(huán)狀閥座133，在環(huán)狀閥座133上可落坐地設(shè)置由活塞式構(gòu)成的主閥134。這樣，在該閥門131中，將高分子執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)體2作為用于開閉活塞式的主閥 134的先導(dǎo)閥130。在這種情況下，即使在主閥134為隔膜式的情況下，也能夠同樣地構(gòu)成閥門。另外，在該實(shí)施方式中，將先導(dǎo)閥130用于為了開閉活塞式的主閥134，但也可以單體使用該先導(dǎo)閥130。例如，在作為單體使用閥門的情況下，使用流體可以是粘性低的流體，尤其是空氣等氣體流體合適。再有，能夠應(yīng)用于對(duì)這些流體進(jìn)行控制的開閉閥、流量調(diào)整閥。另外，由于通過以規(guī)定間距增加小孔數(shù)，能夠確保更多的流量，所以，能夠應(yīng)用于工廠配管、機(jī)械設(shè)備等，尤其是由于能夠作為缸驅(qū)動(dòng)用的電磁切換閥使用，所以，能夠進(jìn)行低消耗電力下的驅(qū)動(dòng)。先導(dǎo)閥130被收納在通過閥門131的罩13 和蓋13 設(shè)置在內(nèi)部的收納室136， 該收納室136經(jīng)后述的通孔13 與一次側(cè)流路13 連通。閥門131通過具有該方式的先導(dǎo)閥130，還能夠用于要求大流量的用途。先導(dǎo)閥130也可以被配置在閥門131的外部。閥門131中的先導(dǎo)閥130包括具有未圖示出的柔性電極的驅(qū)動(dòng)體2、以沿傾斜面6 的方式配設(shè)的固定電極3、與固定電極3對(duì)應(yīng)的固定電極4，通過由它們組成的高分子執(zhí)行器主體構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)體2被裝配在固定電極3、4之間，固定電極3被設(shè)置在第一驅(qū)動(dòng)體保持器137a，固定電極4被設(shè)置在第二驅(qū)動(dòng)體保持器137b。各固定電極3、4與未圖示出的電源連接。從該電源經(jīng)固定電極3、4向驅(qū)動(dòng)體2施加電壓。在該實(shí)施方式中，在第一驅(qū)動(dòng)體保持器137a、第二驅(qū)動(dòng)體保持器137b設(shè)置分體的固定電極3、4，但是，固定電極也可以被一體地設(shè)置在第一驅(qū)動(dòng)體保持器137a、第二驅(qū)動(dòng)體保持器137b。這樣，能夠相對(duì)于各驅(qū)動(dòng)保持器，一體或分體設(shè)置固定電極。在該閥門131中，通過在內(nèi)部組裝入因高分子執(zhí)行器而工作的先導(dǎo)閥130，能夠使整體緊湊化，而且，由于使板狀的驅(qū)動(dòng)體相對(duì)于多個(gè)小的小孔動(dòng)作，進(jìn)行壓力控制，所以，能夠使先導(dǎo)閥130的高度方向低，能夠使閥門131更加小型化。如圖33所示，第一驅(qū)動(dòng)保持器137a被形成為大致圓柱狀，在底面?zhèn)仍O(shè)有上述的傾斜面6。在該傾斜面6設(shè)置上述的固定電極3，在電壓施加時(shí)，驅(qū)動(dòng)體2以沿著傾斜面6的方式變形。第一驅(qū)動(dòng)保持器137a經(jīng)0型環(huán)140，通過旋合可上下動(dòng)地被安裝在蓋135b上， 能夠相對(duì)于驅(qū)動(dòng)體2調(diào)整傾斜面6的高度。第二電極保持器137b被形成為大致筒狀，在其上面?zhèn)仍O(shè)有驅(qū)動(dòng)體2落坐的閥座部 139和上述固定電極4。在閥座部139的圓周上貫穿設(shè)置多個(gè)小孔141。該多個(gè)小孔141與形成在第二電極保持器137b的內(nèi)側(cè)的二次側(cè)的連通路138連通地被形成。第二驅(qū)動(dòng)保持器137b經(jīng)0型環(huán)142被固定在罩13 上，在其固定后，先導(dǎo)閥130的一次側(cè)和二次側(cè)經(jīng)小孔141連通。如圖35所示，小孔141從中心P開始等間隔地以放射狀設(shè)置，在例如為(p0.5mm 的孔徑的情況下，設(shè)置2 8個(gè)左右。圖中，驅(qū)動(dòng)體2的外徑被形成為比小孔141以及第一驅(qū)動(dòng)體保持器137a(第二驅(qū)動(dòng)體保持器137b)的外徑大的徑。據(jù)此，在不施加電壓的狀態(tài)下，驅(qū)動(dòng)體2將閥座部139閉塞，小孔141被切實(shí)地堵塞，在電壓施加時(shí)，驅(qū)動(dòng)體2以沿著傾斜面6的方式變形，切實(shí)地形成因小孔141而產(chǎn)生的連通流路。主閥134呈大致圓板狀的形狀，被上下動(dòng)自由地安裝在形成于罩13 上的插通孔143。在罩13 內(nèi)部設(shè)置空間狀的引導(dǎo)部144，主閥134 —面被該引導(dǎo)部144導(dǎo)向，一面上下移動(dòng)。因此，由于流體的作用，主閥134難以成為不同中心。在主閥134上，在中央部位形成與小孔141連通的通氣孔134b，在與環(huán)狀閥座133相比成為外周側(cè)的位置形成通孔 134a0在該閥門131中，通過來自固定電極3、4的電壓的施加或電壓施加的停止，使先導(dǎo)閥130的驅(qū)動(dòng)體2動(dòng)作，由該驅(qū)動(dòng)體2開閉閥座部139，使小孔141成為連通狀態(tài)或閉塞狀態(tài)，發(fā)揮先導(dǎo)閥功能。先導(dǎo)閥130為在施加了電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)體2進(jìn)行開動(dòng)作的常閉型。在圖33、圖34中，在停止電壓的施加，使先導(dǎo)閥130成為了關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，成為小孔 141被驅(qū)動(dòng)體2阻塞，一次側(cè)流路13 與形成在通孔134a、罩13 上的孔部145、收納室 136連通，二次側(cè)流路132b與通氣孔134b連通的狀態(tài)。此時(shí)，由于就主閥134的受到壓力的面積而言，與下方側(cè)(二次側(cè))相比上方側(cè)(一次側(cè))的大，所以，主閥134向環(huán)狀閥座 133被推按。通過該動(dòng)作，一次側(cè)流路13 和二次側(cè)流路132b被阻塞。隨后，在通過向固定電極進(jìn)行電壓施加，驅(qū)動(dòng)體2變形，先導(dǎo)閥130成為打開狀態(tài)的情況下，由于收納室的壓力經(jīng)小孔141、通氣孔134b向二次側(cè)流路132b泄漏，所以，主閥 Π4從下方側(cè)受到壓力，通過該一次側(cè)壓力，主閥134沿引導(dǎo)部144被上推。因此，主閥134 從環(huán)狀閥座133分離，從一次側(cè)流路13 向二次側(cè)流路132b供給流體。此時(shí)，作為用于使先導(dǎo)閥130作為閥門發(fā)揮功能的條件，若設(shè)通孔13 的流量為 Q1、閥座部139上的小孔141的總流量為Q2，則在流量Q2不比流量Ql大時(shí)，不會(huì)在主閥134 的上部側(cè)和下部側(cè)產(chǎn)生差壓，所以，不能使之作為先導(dǎo)閥發(fā)揮功能。另外，因流量Ql使得閉的響應(yīng)速度受到大幅影響，因流量Q2和流量Ql的差使得開的響應(yīng)速度受到影響。因此，通過使流量Q2更多，能夠在大范圍設(shè)定開閉的響應(yīng)速度。在該閥門131中，如圖所示，通過在第二電極保持器137b的內(nèi)側(cè)一體形成連通路 138，能夠設(shè)置多個(gè)在閥座部139上開口的小孔141，增大流量。另外，通過該一體化，能夠在降低壓力損失的同時(shí)，使流向二次側(cè)流路132b的流量增大。在使小孔141的徑小，且配設(shè)了多個(gè)該小孔時(shí)，即使在高的壓力時(shí)，也能夠順暢地進(jìn)行開閉動(dòng)作。閥門131由于具有上述那樣的結(jié)構(gòu)，所以，通過縮小先導(dǎo)閥130的小孔徑，能夠使高分子執(zhí)行器的產(chǎn)生應(yīng)力效率良好地作用于壓力的負(fù)荷。因此，能夠在先導(dǎo)閥130的驅(qū)動(dòng)時(shí)，以高壓確保大流量。針對(duì)上述的先導(dǎo)閥130，將未圖示出的壓力計(jì)和流量計(jì)連接在1次側(cè)，測(cè)定一面改變小孔的個(gè)數(shù)、孔徑以及壓力，一面施加電壓，使驅(qū)動(dòng)體動(dòng)作時(shí)的1次側(cè)壓力、流量。在這種情況下，因?yàn)閮H將先導(dǎo)閥部分作為壓力、流量的測(cè)定對(duì)象，不受因閥門131的主閥134的動(dòng)作而造成的壓力、流量的影響，所以，設(shè)置僅由先導(dǎo)閥130構(gòu)成的機(jī)構(gòu)，針對(duì)該先導(dǎo)閥機(jī)構(gòu)， 測(cè)定了壓力、流量。針對(duì)該先導(dǎo)閥，測(cè)定了使小孔141的總流路面積為一定，將小孔徑改變?yōu)棣?.ο、 0.5、0. 25mm，配設(shè)在相同的圓周上((pl4mm上)時(shí)的流量和壓力。其測(cè)定結(jié)果表示在圖 36中。此時(shí)，作為高分子執(zhí)行器的條件，驅(qū)動(dòng)部使用厚度為0. 5mm的酯類聚氨酯，使驅(qū)動(dòng)電壓為1. 5kV，傾斜電極使用圖33的形狀的傾斜電極。就流量的測(cè)定而言，在電壓施加開始 10秒后。 作為小孔141的總流路面積，以(pl.Ommxl個(gè)的小孔的流路面積為基準(zhǔn)，配設(shè) (p0.5mmx4個(gè)、(p0.25mmxl6個(gè)的小孔。針對(duì)各小孔，由于總流路面積為一定，所以，即
使在考慮了壓力損失的基礎(chǔ)上，理論上的流量也應(yīng)該為大致一定，但是，實(shí)際的圖36的測(cè)定結(jié)果有很大不同。根據(jù)該圖可知，在小孔的總流路面積為一定的情況下，通過進(jìn)一步減小小孔徑，能夠提供更高壓、大流量的先導(dǎo)閥。接著，測(cè)定將(p0.25mm的小孔141的數(shù)量改變?yōu)?、16、 24、48個(gè)，將該小孔141配置在同一圓周上(q>14mm上)時(shí)的壓力和流量的關(guān)系。該測(cè)定結(jié)果表示在圖37。該圖中，若對(duì)小孔數(shù)為8個(gè)和16個(gè)的情況進(jìn)行比較，則在任何的壓力下，小孔16個(gè)的流量為小孔8個(gè)的流量的約兩倍，可以認(rèn)為成為理想的關(guān)系。但是，在對(duì)小孔16個(gè)和小孔48個(gè)進(jìn)行了比較的情況下，若流動(dòng)三倍的流量，則理想，但實(shí)際上成為低于該流量的結(jié)果。另外，在小孔M個(gè)時(shí)，以0.2ΜΙ^為界，傾斜變小。這是由于在0.2MPa以下時(shí)，高分子執(zhí)行器的產(chǎn)生應(yīng)力比因壓力而產(chǎn)生的負(fù)荷大，在0. 3MPa以上的壓力時(shí)，產(chǎn)生應(yīng)力和因壓力而產(chǎn)生的負(fù)荷相抗衡。從圖37可知，即使在增加了同徑的小孔的數(shù)量，流量也不一定增加。在該圖中，確認(rèn)了在0. 4MPa以上的壓力時(shí)，只要與必要的流量相匹配地設(shè)置16個(gè)以下的小孔141即可， 在0.2MPa以下的壓力時(shí)，只要與必要的流量相匹配地配置M個(gè)以下的小孔141即可。再有，確認(rèn)了在以不同直徑的圓周上、直線、其它的形狀配設(shè)小孔141的情況下，在0. 4MPa以上時(shí)，兩個(gè)小孔141、141的中心只要離開例如2. 7mm以上即可，在0. 2MPa以下時(shí)，只要例如離開1. 8mm以上即可。再有，針對(duì)(p0.5mm的小孔，對(duì)在不同的壓力(0. 1、0. 08、0. 06MPa)時(shí)，流動(dòng)最多流量的同一圓周上((pl4mm上)的所希望的小孔數(shù)進(jìn)行了調(diào)查。不同壓力時(shí)的流量的測(cè)定結(jié)果表示在圖38。在這種情況下，在0. 08MPa時(shí)，8個(gè)時(shí)為最多的流量，在0. 06MPa時(shí)，在16個(gè)的情況下為多的流量。根據(jù)這種情況，確認(rèn)了在(p0.5mm的較大的孔徑的小孔時(shí)，有若壓力升高， 則流量變低的傾向，即使增加孔數(shù)，也不能增加流量。另外，確認(rèn)了在將小孔141配設(shè)在不同的直徑的圓周上、直線、其它的形狀的情況下，在為0. 08MPa以上時(shí)，兩個(gè)小孔141、141的中心只要離開例如5. 5mm以上即可，在 0. 06MPa以下時(shí)，只要離開例如2. 7mm以上即可。接著，考慮上述的測(cè)定結(jié)果，在將經(jīng)小孔驅(qū)動(dòng)高分子執(zhí)行器(驅(qū)動(dòng)體)，對(duì)壓力、流量進(jìn)行控制的方式的先導(dǎo)閥組裝入閥門內(nèi)時(shí)，研究該先導(dǎo)閥的希望的小孔的孔徑、間隔。作為該研究，闡述在向先導(dǎo)閥的內(nèi)部施加了規(guī)定壓力的負(fù)荷的情況下，因驅(qū)動(dòng)體而不能使小孔成為打開狀態(tài)時(shí)的界限的小孔的孔徑以及間隔。首先，說明小孔的孔徑對(duì)驅(qū)動(dòng)體的動(dòng)作的影響。圖39中，模式地表示圖34中的小孔141周邊，表示未對(duì)先導(dǎo)閥130的驅(qū)動(dòng)體2施加電壓，由該驅(qū)動(dòng)體2將小孔141堵塞的狀態(tài)。在這樣的不能使小孔141進(jìn)行開動(dòng)作的狀態(tài)下，若在高分子執(zhí)行器產(chǎn)生應(yīng)力，則與圖34的收納室136內(nèi)的壓力的負(fù)荷的關(guān)系為
高分子執(zhí)行器的產(chǎn)生應(yīng)力 < 因壓力而產(chǎn)生的負(fù)荷(算式1)此時(shí)，收納室136內(nèi)滿足規(guī)定壓力，二次側(cè)流路132b的壓力為零。在二次側(cè)流路 132b的壓力不為零的情況下，在圖39的箭頭所示的被收納室136和小孔141夾著的區(qū)域向驅(qū)動(dòng)體2施加的壓力Ql成為收納室136和二次側(cè)流路132b的差壓。在圖40中，表示向圖39的高分子執(zhí)行器施加了規(guī)定的電壓時(shí)，維持(算式1)的狀態(tài)，先導(dǎo)閥130在打開狀態(tài)前不動(dòng)作的情況。這里，根據(jù)(算式1)，作用于高分子執(zhí)行器的力Ml是在相對(duì)于圖40中由向下的箭頭表示的壓力的負(fù)荷W，進(jìn)行電壓施加時(shí)，變形區(qū)域Rl中的面積Sl中的向上箭頭所示的產(chǎn)生應(yīng)力σ 1和變形區(qū)域Rl的面積Sl的積。變形區(qū)域Rl的面積Sl是不與固定電極3、4 的抵接面3a3a接觸的小孔141周邊的驅(qū)動(dòng)體2的面積，因與抵接面3a3a接觸的驅(qū)動(dòng)體 2的部分(變形區(qū)域Rl的外側(cè)的部分)而產(chǎn)生的產(chǎn)生應(yīng)力很明顯不作用于壓力的負(fù)荷W。就施加驅(qū)動(dòng)體2的壓力的負(fù)荷W的部分而言，僅向下的壓力的負(fù)荷施加在緊貼在小孔141上的部分。在為(算式1)的狀態(tài)時(shí)，小孔141上的驅(qū)動(dòng)體2成為固定部位，該固定部位以外的部分成為接近自由端部的狀態(tài)，成為能夠通過產(chǎn)生應(yīng)力σ 1發(fā)揮彈性力的狀態(tài)。這種情況下，在電壓施加時(shí)，在驅(qū)動(dòng)體2的自由端部產(chǎn)生朝向抵接面3a方向的應(yīng)力，如圖40所示，驅(qū)動(dòng)體2張貼在抵接面3a側(cè)。在該狀態(tài)，若設(shè)作用于驅(qū)動(dòng)體2的自由端部側(cè)的產(chǎn)生應(yīng)力為σ 1，設(shè)該產(chǎn)生應(yīng)力 σ 1的負(fù)荷所作用的變形區(qū)域Rl的間隔Jl上的上述面積為Si，設(shè)施加給小孔141部分的壓力為Q1，設(shè)該壓力Ql所施加的小孔面積為D，將它們代入(算式1)，則先導(dǎo)閥130不是打開狀態(tài)時(shí)的關(guān)系用產(chǎn)生應(yīng)力σ IX面積Sl <壓力QX小孔面積D(算式2)表示。上述的產(chǎn)生應(yīng)力σ 1作用于面積Sl中的圖41所示的小孔141上的驅(qū)動(dòng)體2成為平的部分的間隔Jlb中的面積Slb和該面積Slb周邊的驅(qū)動(dòng)體2傾斜的部分的間隔Jla中的面積Sla。這樣，在將小孔的產(chǎn)生應(yīng)力σ 1作用的部分分為面積Sla、面積Slb的情況下， 相對(duì)于每一個(gè)，通過平均距離HI、平均距離H2，作用有由產(chǎn)生應(yīng)力σ 1帶來的力。此時(shí)，如圖41所示，平均距離Η2為從抵接面3a到驅(qū)動(dòng)體2的平的部分，平均距離 Hl為從抵接面3a到驅(qū)動(dòng)體2的傾斜部分的距離的平均值，該平均距離Hl為平均距離H2的大致1/2。S卩，由于成為平均距離H2 >平均距離Hl的關(guān)系，所以，若設(shè)作用于驅(qū)動(dòng)體2的平的部分的產(chǎn)生應(yīng)力為σ lb，作用于傾斜部分的產(chǎn)生應(yīng)力為σ la，則根據(jù)庫侖法則，作用于荷電粒子之間的力與距離的平方成反比例，因此，成為產(chǎn)生應(yīng)力0讓<產(chǎn)生應(yīng)力Qla的關(guān)系。若作為產(chǎn)生應(yīng)力σ 1，將它們的產(chǎn)生應(yīng)力σ la、σ Ib代入(算式2)，則成為下述的 (算式3)。產(chǎn)生應(yīng)力σ IaX面積Sla+產(chǎn)生應(yīng)力σ IbX面積Slb <壓力Ql X小孔面積D(算式3)在這種情況下，作用于傾斜部分的力(產(chǎn)生應(yīng)力σ IaX面積Sla)受到產(chǎn)生應(yīng)力 σ la、驅(qū)動(dòng)體2本身所具有的彈性力等影響。在(算式3)中，施加有壓力Ql的小孔面積D與施加有產(chǎn)生應(yīng)力σ Ib的面積Slb相等。
即，(算式3)為產(chǎn)生應(yīng)力σ IaX面積Sla+產(chǎn)生應(yīng)力σ lb X面積Slb <壓力Ql X面積Slb (算式4)。在(算式4)中，在縮小面積Slb，使之接近零的情況下，(算式4)接近產(chǎn)生應(yīng)力 σ IaX面積Sla < 0 (算式5)的關(guān)系。根據(jù)(算式5)，作用于電壓施加時(shí)的高分子執(zhí)行器的力，其大小關(guān)系大幅地受到產(chǎn)生應(yīng)力σ Ia和面積Sla的積左右。另外，在(算式4)中，在產(chǎn)生應(yīng)力σ Ia和壓力Ql為一定的情況下，在先導(dǎo)閥不是打開狀態(tài)時(shí)，通過縮小小孔面積D(面積Slb)，(算式幻(或 (算式4))中的產(chǎn)生應(yīng)力σ IbX面積Slb的值相對(duì)地增大，不滿足(算式3)、(算式4)的關(guān)系。這樣，由于不滿足作為小孔141進(jìn)行開動(dòng)作的條件的(算式3)、(算式4)，先導(dǎo)閥進(jìn)行開動(dòng)作。例如，在使小孔徑在(p0.25mm以下的情況下，因?yàn)樾】酌娣eD比φθ.25時(shí)小，所
以，根據(jù)圖37，即使是0. 4MPa以上的壓力，先導(dǎo)閥也容易成為打開狀態(tài)。另外，即使是在比圖37的電壓施加時(shí)的產(chǎn)生應(yīng)力低的情況下，也能夠以0. 4MPa的壓力進(jìn)行開閉?？偠灾?， 因?yàn)楫a(chǎn)生應(yīng)力和施加電壓處于緊密的關(guān)系，所以，能夠進(jìn)行低電壓化。由于上述情況，在用(算式3)、(算式4)表示不能使先導(dǎo)閥130的小孔141成為打開狀態(tài)的情況時(shí)，在縮小了小孔面積D(面積Slb)的情況下，先導(dǎo)閥容易成為打開狀態(tài)， 艮口，可以認(rèn)為即使在小孔141為小徑的情況下，也能夠提高作為先導(dǎo)閥的功能。接著，研究小孔的間隔對(duì)高分子執(zhí)行器的動(dòng)作的影響。在圖42中，表示相對(duì)于間隔不同的小孔141，驅(qū)動(dòng)體2動(dòng)作了的狀態(tài)。圖中，隔著間隔Kla，設(shè)置小孔141、141。另一方面，以比間隔Kla距離短的間隔Klb，設(shè)置小孔141、 141。但在進(jìn)行電壓施加時(shí)，驅(qū)動(dòng)體2變形時(shí)，在驅(qū)動(dòng)體2在閥座部139側(cè)以間隔Kla接觸了時(shí)，成為在該間隔Kla的中間位置接觸固定電極3的形狀。這樣，間隔Kla為了在相鄰的小孔141、141之間，使驅(qū)動(dòng)體2的一部分抵接固定電極3的抵接面3a而成為必要的最低限度的距離。該間隔Kla成為小孔141、141彼此的最小間隔。另一方面，隔著間隔Klb設(shè)置的小孔141、141成為不能接觸抵接面3a的狀態(tài)。若設(shè)間隔Kla中的從驅(qū)動(dòng)體2到抵接面3a的平均距離為H3，設(shè)間隔Klb中的從驅(qū)動(dòng)體2到抵接面3a的平均距離為H4，則成為平均距離H3 <平均距離H4的關(guān)系，根據(jù)上述的庫侖法則，間隔Kla中的產(chǎn)生應(yīng)力比間隔Klb中的產(chǎn)生應(yīng)力大。因此，在假設(shè)將小孔141 以間隔Kla配設(shè)在驅(qū)動(dòng)體2的情況下的先導(dǎo)閥不進(jìn)行開動(dòng)作時(shí)，即使在相同的驅(qū)動(dòng)體2以間隔Klb設(shè)置了小孔141，先導(dǎo)閥也不進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。另外，由于在以比間隔Kla寬的間隔配設(shè)了小孔141的情況下，作用于驅(qū)動(dòng)體2的傾斜部分的產(chǎn)生應(yīng)力也不會(huì)變化，所以，在設(shè)置多個(gè)小孔141的情況下，希望以間隔Kla的間距來配設(shè)。例如，在小孔徑為φθ.25的情況下，若從圖37使小孔的間距Kla為2. 7mm，則只要以2. 7mm配設(shè)間距，就能夠以0. 4MPa的壓力驅(qū)動(dòng)先導(dǎo)閥。總而言之，在增大配設(shè)小孔的圓周，以間距2. 7mm配設(shè)了小孔的情況下，小孔數(shù)增多，總流路面積變大，因此，能夠確保更多的流量。如上所述，在該實(shí)施方式中的閥門131中，使多個(gè)小孔141的總流路面積比設(shè)置在主閥134上的通孔13 的流路面積大，且以小徑配設(shè)多個(gè)小孔141，高分子執(zhí)行器的產(chǎn)生應(yīng)力作用于流體壓力的負(fù)荷，使先導(dǎo)閥130驅(qū)動(dòng)。通過以這樣的方式構(gòu)成，能夠一面切實(shí)地發(fā)揮先導(dǎo)閥130產(chǎn)生的功能，一面驅(qū)動(dòng)閥門131，通過提高由高分子執(zhí)行器帶來的產(chǎn)生應(yīng)力，能夠?qū)εc利用了螺線管的一般的先導(dǎo)閥同等程度或其以上的壓力、流量進(jìn)行控制。再有，能夠提供一種在耐久性、響應(yīng)速度方面， 也比一般的先導(dǎo)閥性能高的先導(dǎo)閥。另外，由于通過使小孔141的徑更小，可以縮小能夠使向小孔141的流量成為最大的間隙的高分子執(zhí)行器的行程量或提升量，所以，響應(yīng)速度進(jìn)一步提高。例如，因?yàn)橄鄬?duì)于在為作為小孔141的流量為最大的隙間是(p0.5mm的徑的小孔的情況下，該小孔的上部側(cè)的隙間有必要為0.125mm，在為(p0.25mm的徑的小孔的情況下，其上部側(cè)的隙間為 0. 0625mm，所以，在高分子執(zhí)行器的變形速度為一定時(shí)，能夠?qū)⒔刂沟叫】椎牧髁繛樽畲蟮臅r(shí)間抑制在一半。因?yàn)槟軌蚩s短固定電極3的抵接面3a和驅(qū)動(dòng)體2的分離距離，所以，能夠因庫侖法則使產(chǎn)生應(yīng)力更大，能夠控制高壓的流體。因?yàn)楦叻肿訄?zhí)行器的行程量小，所以，驅(qū)動(dòng)體 2、通常具有靈活性的電極工作時(shí)的負(fù)荷變小，工作耐久性提高。另外，根據(jù)改變了上述小孔的徑時(shí)的流量、壓力的測(cè)定結(jié)果，也可以使小孔141的徑分別為φ0·25 ~ (p0.5mm,在閥座部139上設(shè)置多個(gè)小孔141。再有，更希望使小孔141的徑分別在(p0.25mm以下，在閥座部139上設(shè)置多個(gè)小孔 141。在這種情況下，通過將小孔141在閥座部139的同一圓周上以規(guī)定間距配設(shè)，能夠使高分子執(zhí)行器整體相對(duì)于該小孔141均等地變形，以有效的產(chǎn)生應(yīng)力使先導(dǎo)閥動(dòng)作。此時(shí)，優(yōu)選規(guī)定間距為1. 8 5. 5mm。再有，也可以在閥座部的同一圓周上以外的規(guī)定間距設(shè)置小孔，也可以在不同徑的多個(gè)圓周上配設(shè)小孔，以使小孔彼此的間距更細(xì)地設(shè)定或者將小孔排列在圓周上以外的位置的方式進(jìn)行配置。圖33 圖42所示的高分子執(zhí)行器表示了先導(dǎo)閥的一例，但是并不限定于此，圖 33 圖42中，當(dāng)然也可以在具有多個(gè)流路的主干內(nèi)將高分子執(zhí)行器作為閥體來配設(shè)，應(yīng)用于使用了通過該閥體對(duì)流路進(jìn)行開閉或流量調(diào)整的高分子執(zhí)行器的閥門。圖43中，表示了內(nèi)部具有先導(dǎo)閥的閥門的其它例。該閥門111是具有一次側(cè)流路 112a、二次側(cè)流路112b、環(huán)狀閥座113，在環(huán)狀閥座113上可落坐地設(shè)置具有通孔11 的隔膜114，在使先導(dǎo)閥110動(dòng)作了時(shí)，使隔膜114作為流路開閉用閥體動(dòng)作，進(jìn)行推壓阻塞的構(gòu)造。圖44中表示圖43的局部放大圖，圖45是使用了該上面所示的先導(dǎo)閥的流量測(cè)定裝置的示意圖。在上述圖13的閥門中，表示了能夠?qū)?. Sltfa的空氣進(jìn)行開閉控制的例，但在該實(shí)施方式的閥門中，能夠以與圖13的實(shí)施方式等同的電壓(0. 75kV)，對(duì)20kPa的空氣的開閉控制進(jìn)行控制。先導(dǎo)閥110被收納在由罩11 和蓋11 構(gòu)成的收納室116，該收納室116經(jīng)連通孔112c以及通孔11 與一次側(cè)流路11 連通。閥門111與上述的閥門131同樣，適合流過比先導(dǎo)閥110大的流量的情況。先導(dǎo)閥110也可以是配置在閥門111的外部的構(gòu)造。先導(dǎo)閥110由包括在具有柔性電極41的驅(qū)動(dòng)體2上具有傾斜面6的固定電極3和與之對(duì)應(yīng)的固定電極4的高分子執(zhí)行器主體構(gòu)成。圖中，117a是第一驅(qū)動(dòng)體保持器，117b 是第二驅(qū)動(dòng)體保持器，在它們之間裝配驅(qū)動(dòng)體2，經(jīng)固定電極3、4被施加電壓。117c是向固定電極3、4施加電壓的電源。118是經(jīng)隔膜114的通氣孔114b與二次側(cè)流路112b連通的連通路。在該閥門111中，以通過來自固定電極3、4的電壓的施加或電壓施加的停止，相對(duì)于設(shè)置在連通路118的一端的閥座部119對(duì)驅(qū)動(dòng)體2進(jìn)行開閉驅(qū)動(dòng)的方式進(jìn)行設(shè)置，使之發(fā)揮先導(dǎo)閥功能。此時(shí)，先導(dǎo)閥110為在電壓施加時(shí)驅(qū)動(dòng)體2進(jìn)行開動(dòng)作的常閉型。圖44中，為了防止不同電極的固定電極3、4間的放電，距離A是必要的，施加的電壓越高，越有必要延長(zhǎng)該距離A。圖43、圖44中，在先導(dǎo)閥110為關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，閥座113因收納室116的壓力而被阻塞，成為一次側(cè)流路11 與連通孔112c、通孔114a、收納室116連通，二次側(cè)流路112b與通氣孔114b、連通路118連通了的狀態(tài)。此時(shí)，由于就隔膜114的受到壓力的面積而言，二次側(cè)比一次側(cè)大，所以，隔膜114向閥座113被推按。據(jù)此，一次側(cè)流路11 和二次側(cè)流路 112b被阻塞。接著，因?yàn)樵谟捎谙蚬潭姌O3、4施加電壓，驅(qū)動(dòng)體2變形，先導(dǎo)閥110成為了打開狀態(tài)的情況下，收納室116內(nèi)的壓力經(jīng)連通路118、通氣孔114b向二次側(cè)流路112b泄漏， 所以，隔膜114僅受到來自下方側(cè)的壓力，隔膜114被該二次側(cè)壓力上推。而且，隔膜114 從閥座113分離，從一次側(cè)流路11 向二次側(cè)流路112b供給流體。表示在這種情況下用圖45所示的測(cè)定裝置測(cè)定了電壓施加時(shí)的流量的結(jié)果。圖 45是表示在圖43所示的閥門111的二次側(cè)設(shè)置流量計(jì)120，測(cè)定向先導(dǎo)閥110進(jìn)行電壓施加時(shí)的流量的狀態(tài)的測(cè)定裝置的示意圖。此時(shí)，在向閥門111供給了 20kPa的壓力的情況下，在向先導(dǎo)閥110施加0. 75kV電壓，先導(dǎo)閥110成為了打開狀態(tài)時(shí)，能夠確保約25L/min 的流量。這樣，通過使高分子執(zhí)行器作為先導(dǎo)閥工作，能夠流過大流量。將此時(shí)的閥門111的電壓和流量的關(guān)系表示在圖46的圖表中。在這種情況下，能夠確認(rèn)在停止了電壓的施加時(shí)，流量的關(guān)閉時(shí)的響應(yīng)速度緩慢。使閥門111反復(fù)開閉了時(shí)的電壓和流量的關(guān)系表示在圖47中。此時(shí)，向施加電壓后流量的流動(dòng)的打開狀態(tài)的響應(yīng)速度約為0. 5S，向停止電壓的施加，不流動(dòng)流量的關(guān)閉狀態(tài)的響應(yīng)速度約為2. OS。該響應(yīng)速度的不同可以考慮是相對(duì)于在電壓施加時(shí)，由于分子的定向、庫侖力、向電荷注入、偏置化等，先導(dǎo)閥110的驅(qū)動(dòng)體2彎曲，而在停止了電壓施加時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)體2的彈性而返回原來位置這種情況為主要原因。此外，可以考慮由于驅(qū)動(dòng)體 2因在電壓施加時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力的殘留、驅(qū)動(dòng)體2的粘著性而粘貼在電極，所以，響應(yīng)速度緩慢。另外，這里，響應(yīng)速度是從接通斷開電壓到到達(dá)最終值05L/min)的63. 2% (時(shí)間常數(shù))的值為止的時(shí)間。圖48和圖49是表示高分子執(zhí)行器的其它實(shí)施方式的圖，根據(jù)它們，能夠消除圖46 和圖47所示的流量的關(guān)閉時(shí)的響應(yīng)速度緩慢的狀態(tài)。下面說明用于該消除的手段。該圖中，將疊層驅(qū)動(dòng)體9a經(jīng)柔性電極41疊層在驅(qū)動(dòng)體2上，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部件9，在該疊層驅(qū)動(dòng)體9a上進(jìn)一步配置固定電極3a，提高驅(qū)動(dòng)部件9的關(guān)閉時(shí)的響應(yīng)性能。在這種情況下，經(jīng)電源回路72a、72b、72c將固定電極4、固定電極3以及固定電極 3a連接到電源73，在電源回路的途中配置開關(guān)74、7如。
圖48表示向下方的彎曲狀態(tài)，圖49表示向上方的彎曲。在向下方彎曲的情況下， 如圖48所示，將開關(guān)74導(dǎo)通，將開關(guān)7 斷開，向固定電極4施加正的電壓，經(jīng)固定電極3 向柔性電極41施加負(fù)的電壓，另一方面，在向上方彎曲的情況下，如圖49所示，將開關(guān)如導(dǎo)通，將開關(guān)74斷開，向固定電極3a施加正的電壓，經(jīng)固定電極3向柔性電極施加負(fù)的電壓，這樣一來，開閉兩者的響應(yīng)速度約為0. 5S，因此，能夠解決關(guān)閉時(shí)的響應(yīng)速度緩慢的狀態(tài)。如該圖所示，通過將疊層驅(qū)動(dòng)體9a疊層，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部件9，即使在返回原來位置時(shí)，也能夠使疊層驅(qū)動(dòng)體9a發(fā)揮作為高分子執(zhí)行器的功能，因此，由于因分子的定向、庫侖力、電荷的注入、偏置化而強(qiáng)制性地向原來位置位移，所以，驅(qū)動(dòng)部件9能夠得到向上下兩方向的高的響應(yīng)性能。另外，當(dāng)然也可以將圖48、49所示的高分子執(zhí)行器應(yīng)用于圖11、圖12以及圖13所示的閥門。實(shí)施例1將圖1所示的具備帶有圓弧面6的固定電極4的執(zhí)行器主體1形成為圖16的尺寸，將該執(zhí)行器主體1作為試驗(yàn)品A，由上述的位移測(cè)定裝置100，測(cè)定了驅(qū)動(dòng)體2的位移量。另一方面，作為該執(zhí)行器主體1的比較用，將圖3所示的執(zhí)行器部件10形成為圖17所示的尺寸，將它作為比較品a，同樣地測(cè)定了驅(qū)動(dòng)體部11的位移量。圖16的試驗(yàn)品A中的驅(qū)動(dòng)體2由添加了 0. 5wt%四丁基氯化銨的酯類聚氨酯構(gòu)成，被形成為直徑20mm、厚度0. 1mm。 另一方面，在負(fù)側(cè)的固定電極4形成傾斜面6，正側(cè)的固定電極3整體被緊固在驅(qū)動(dòng)體2上。將向試驗(yàn)品A施加了規(guī)定時(shí)間2kV電壓時(shí)的電壓的施加狀態(tài)表示在圖18(a)中， 將電壓施加時(shí)的驅(qū)動(dòng)體2的位移量的測(cè)定結(jié)果表示在圖18(b)中，將向比較品a施加了規(guī)定時(shí)間2kV的電壓時(shí)的電壓的施加狀態(tài)表示在圖19(a)中，將電壓施加時(shí)的驅(qū)動(dòng)體部11的位移量的測(cè)定結(jié)果表示在圖19(b)中。根據(jù)該測(cè)定結(jié)果，在圖18 (b)所示的試驗(yàn)品A的情況下，約為0. 35mm的位移量，在圖19(b)所示的比較品1的情況下，約為0. Imm的位移量。據(jù)此，通過實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)了試驗(yàn)品 A比比較品a位移量大。實(shí)施例2將在圖7所示的帶有圓弧面6的驅(qū)動(dòng)體2上形成了柔性電極41、42的執(zhí)行器主體 40形成為圖20的尺寸，將它作為試驗(yàn)品B。試驗(yàn)品B中的驅(qū)動(dòng)體2由添加了 0. 5wt%四丁基氯化銨的酯類聚氨酯構(gòu)成，被形成為直徑20mm、厚度0. 1mm。在該驅(qū)動(dòng)體2上，通過飛濺以 16mm以下的直徑在負(fù)側(cè)形成金的薄膜，在正側(cè)通過飛濺全面地形成金的薄膜。另一方面，在負(fù)側(cè)的固定電極4上，作為傾斜面形成上述圓弧面6，正側(cè)的固定電極3的整體被緊固在驅(qū)動(dòng)體2上。圖21中，表示相對(duì)于圖3的執(zhí)行器部件作為形成有柔性電極部14、15的執(zhí)行器部件16的比較品b。比較品b中的驅(qū)動(dòng)體部11是固定電極部13不具有抵接面的以往構(gòu)造， 在驅(qū)動(dòng)體部11的負(fù)側(cè)，通過飛濺以16mm以下的直徑形成金的薄膜，構(gòu)成柔性電極部15，在正側(cè)通過飛濺全面形成金的薄膜，構(gòu)成柔性電極部14。對(duì)試驗(yàn)品B施加了規(guī)定時(shí)間IkV的電壓時(shí)的電壓的施加狀態(tài)表示在圖22(a)中， 將電壓施加時(shí)的驅(qū)動(dòng)體2的位移量的測(cè)定結(jié)果表示在圖22(b)中，將向比較品b施加了規(guī)定時(shí)間IkV的電壓時(shí)的電壓的施加狀態(tài)表示在圖23(a)中，將電壓施加時(shí)的驅(qū)動(dòng)體部11的位移量的測(cè)定結(jié)果表示在圖23(b)中。根據(jù)該測(cè)定結(jié)果，確認(rèn)了在施加了 IkV的施加電壓時(shí)，在為圖20的試驗(yàn)品B的情況下，如圖22 (b)所示為約0. 65mm的位移量，在為圖21的比較品b的情況下，如圖23 (b)所示，為約0. 05mm的位移量。據(jù)此，確認(rèn)了試驗(yàn)品B比比較品b位移量大，而且，與上述實(shí)施例 1的實(shí)驗(yàn)的情況相比，試驗(yàn)品的位移量和比較品的位移量的比例的差增大。由于這種情況， 確認(rèn)了固定電極具有抵接面，且在驅(qū)動(dòng)體上設(shè)置了柔性電極的試驗(yàn)品B能夠得到更大的位移量。另外，將圖8中的執(zhí)行器主體45設(shè)置成圖M的尺寸，將它作為試驗(yàn)品C。將對(duì)該試驗(yàn)品C施加了規(guī)定時(shí)間0. 3kV的電壓時(shí)的電壓的施加狀態(tài)表示在圖25(a)中，將電壓施加時(shí)的驅(qū)動(dòng)體2的位移量的測(cè)定結(jié)果表示在圖25(b)中。根據(jù)該測(cè)定結(jié)果，確認(rèn)了試驗(yàn)品C與作為圖21的比較品b的測(cè)定結(jié)果的圖23相比，能夠以少的施加電壓得到更大的位移量。另外，抵接面的外端部和驅(qū)動(dòng)體的距離可根據(jù)作為執(zhí)行器的必要的位移量設(shè)定， 在為上述圖16那樣的圓弧形狀的情況下，希望為R5以下的圓弧形狀，在為圖M那樣的錐形狀的情況下，希望抵接面的傾斜面在45度以下。另外，由于根據(jù)作為執(zhí)行器的必要的位移量決定抵接面的外端部和驅(qū)動(dòng)體的距離，所以，從設(shè)計(jì)、加工性方面看，錐形狀比圓弧形狀好。將圖10所示的執(zhí)行器主體55設(shè)置成圖沈的尺寸，將它作為試驗(yàn)品D。將對(duì)該試驗(yàn)品D施加了規(guī)定時(shí)間IkV的電壓時(shí)的電壓的施加狀態(tài)表示在圖27(a)中，將電壓施加時(shí)的驅(qū)動(dòng)體2的位移量的測(cè)定結(jié)果表示在圖27(b)中。根據(jù)該測(cè)定結(jié)果，確認(rèn)了在對(duì)試驗(yàn)品D和作為圖21的比較品b的測(cè)定結(jié)果的圖23 進(jìn)行比較的情況下，能夠以相同的施加電壓得到更大的位移量。實(shí)施例3接著，將圖7的執(zhí)行器主體40形成為圖28的尺寸，將它作為試驗(yàn)品E，相對(duì)于該試驗(yàn)品E每次0. IkV地階梯狀地提升施加電壓，使驅(qū)動(dòng)體2的變形部分彎曲變形并位移，直至與固定電極4的圓弧面6接觸，此后，每次0. IkV地階梯狀地降低施加電壓。將此時(shí)的電壓的變化和驅(qū)動(dòng)體的位移量的變化表示在圖四中。根據(jù)圖四的測(cè)定結(jié)果，即使是相同的施加電壓，也存在在提升施加電壓時(shí)和降低施加電壓時(shí)，位移量不同的情況，位移量的變化的軌跡在電壓上升和下降中不同。即，雖然在將施加電壓提升到了 0. 7kV時(shí)，位移量增大，但是，在將施加電壓降低到了 0. 7kV時(shí)，形狀并未返回原來位置，在降低到了 0. 4kV時(shí)，大幅地變形至原來位置。由于這種情況，可以認(rèn)為該執(zhí)行器主體40在電壓上升時(shí)和下降時(shí)，與施加電壓和其位移量為大致比例關(guān)系的以往的執(zhí)行器相比，能夠通過比該電壓上升時(shí)低的施加電壓維持因施加電壓的上升而大幅位移了的位移量。接著，將圖洲的執(zhí)行器主體40的驅(qū)動(dòng)體2中的抵接面5的表面粗糙度做成25，將它作為試驗(yàn)品F，對(duì)該試驗(yàn)品F與試驗(yàn)品E的情況同樣地每次0. IkV地階梯狀使施加電壓上升·下降。將此時(shí)的電壓的變化和驅(qū)動(dòng)體2的位移量表示在圖30中。另外，將以此時(shí)的施加電壓和位移量作為了橫軸和縱軸的圖表表示在圖32中，與該圖表同樣，將試驗(yàn)品E的相對(duì)于施加電壓的位移量的變化表示在圖31的圖表中。另外，上述試驗(yàn)品E中的表面粗糙度為1.6。另外，表面粗糙度是指中心線平均粗糙度。對(duì)圖30和圖四進(jìn)行比較，可以認(rèn)為圖30的試驗(yàn)品F以相對(duì)于施加電壓，位移量更成比例的方式變化。即，與圖31的圖表相比，圖32的圖表更為直線，確認(rèn)了通過使表面粗糙度為25，使得施加電壓和位移量的關(guān)系接近比例關(guān)系。這樣，可以認(rèn)為由于試驗(yàn)品F相對(duì)于施加電壓的變化，位移量成比例地變化，所以，尤其適合線性控制，還適合微少流量的控制。 另外，由于該試驗(yàn)品F、試驗(yàn)品E相對(duì)于特定的施加電壓能夠得到特定的位移量，所以，適合利用了該響應(yīng)的接通斷開控制，利用相對(duì)于圖29、圖30的規(guī)定的施加電壓能夠得到不同的位移量的情況，可以用于各種控制設(shè)備等。符號(hào)說明1 執(zhí)行器主體；2 :驅(qū)動(dòng)體；3、4 固定電極；3a3a :抵接部；5 :抵接面；6 :傾斜面； 9 驅(qū)動(dòng)部件；9a 疊層驅(qū)動(dòng)體；41,42 柔性電極；60、80 閥門主體；61 主干；62,63 流路； 130 先導(dǎo)閥；132a —次側(cè)流路；132b 二次側(cè)流路；134 活塞(流路開閉用閥體)；13 通孔；139 閥座部；141 小孔；G 階梯差區(qū)域；T 分離區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種高分子執(zhí)行器，其特征在于，具有通過電的外部刺激變形的驅(qū)動(dòng)體和相向配置在該驅(qū)動(dòng)體的上下面?zhèn)?，并將正?fù)的電的外部刺激向驅(qū)動(dòng)體平面地施加的固定電極，將上述上下面?zhèn)鹊墓潭姌O中的至少一方側(cè)的固定電極突出設(shè)置在上述驅(qū)動(dòng)體變形的一側(cè)，設(shè)有在上述驅(qū)動(dòng)體變形了時(shí)，因庫侖力而位移并可抵接的抵接面，在非施加時(shí)，在至少一方的上述抵接面和上述驅(qū)動(dòng)體之間產(chǎn)生分離區(qū)域。
2.如權(quán)利要求1所述的高分子執(zhí)行器，其特征在于，在上述分離區(qū)域設(shè)置上述抵接面和驅(qū)動(dòng)體向外端方向逐漸相對(duì)地分離的圓弧面、放射面、錐面等傾斜面。
3.如權(quán)利要求1所述的高分子執(zhí)行器，其特征在于，在上述分離區(qū)域設(shè)置了階梯差區(qū)域。
4.如權(quán)利要求2或3所述的高分子執(zhí)行器，其特征在于，上述驅(qū)動(dòng)體至少在上述抵接面的相反側(cè)的表面配設(shè)了與該驅(qū)動(dòng)體一起變形，并向驅(qū)動(dòng)體施加電的外部刺激的柔性電極。
5.一種高分子執(zhí)行器，其特征在于，經(jīng)權(quán)利要求4中的柔性電極，將疊層驅(qū)動(dòng)體疊層， 構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部件，在該疊層驅(qū)動(dòng)體上進(jìn)一步配置固定電極，提高了上述驅(qū)動(dòng)部件的響應(yīng)性能。
6.如權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的高分子執(zhí)行器，其特征在于，上述抵接面的表面粗糙度為25 500。
7.一種使用了權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的高分子執(zhí)行器的閥門，其特征在于，在具有多個(gè)流路的主干內(nèi)，作為閥體配設(shè)上述高分子執(zhí)行器，由該閥體對(duì)上述流路進(jìn)行開閉或進(jìn)行流量調(diào)整。
8.如權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的高分子執(zhí)行器，其特征在于，將上述高分子執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)體做成用于對(duì)隔膜式或活塞式的主閥進(jìn)行開閉的先導(dǎo)閥。
9.如權(quán)利要求8所述的高分子執(zhí)行器，其特征在于，在設(shè)置在上述先導(dǎo)閥上的閥座部的圓周上貫穿設(shè)置多個(gè)小孔，使該多個(gè)小孔與二次側(cè)的連通路連通。
10.如權(quán)利要求8或9所述的高分子執(zhí)行器，其特征在于，以使多個(gè)小孔的總流路面積比設(shè)置在上述主閥上的通孔的流路面積大，且為小徑的方式配設(shè)多個(gè)小孔，上述高分子執(zhí)行器的產(chǎn)生應(yīng)力作用于流體壓力的負(fù)荷，使上述先導(dǎo)閥驅(qū)動(dòng)。
11.一種使用了權(quán)利要求8至10中的任一項(xiàng)所述的高分子執(zhí)行器的閥門，其特征在于， 使上述小孔的徑分別為φθ.25 ~ (p0.5mm,在上述閥座部設(shè)置多個(gè)小孔。
12.一種使用了權(quán)利要求8至 ο中的任一項(xiàng)所述的高分子執(zhí)行器的閥門，其特征在于， 使上述小孔的徑分別在(p0.25mm以下，在上述閥座部設(shè)置多個(gè)小孔。
13.一種使用了權(quán)利要求9至12中的任一項(xiàng)所述的高分子執(zhí)行器的閥門，其特征在于， 上述多個(gè)小孔以規(guī)定間距配設(shè)在上述閥座部的圓周上。
14.一種使用了權(quán)利要求13所述的高分子執(zhí)行器的閥門，其特征在于，上述規(guī)定間距為 L 8 5· 5mmο
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠通過簡(jiǎn)單的構(gòu)造，確保高的密封性，能夠以少的施加電壓，使位移量增大，且高精度地進(jìn)行流路的開閉控制、流量控制，可通過使施加電壓變化，來實(shí)施從小流量到大流量的流量的控制，提高了響應(yīng)性能的高分子執(zhí)行器和利用了該高分子執(zhí)行器的閥門。本發(fā)明中，是具有通過電的外部刺激變形的驅(qū)動(dòng)體(2)、相向地配置在該驅(qū)動(dòng)體(2)的上下面?zhèn)?，將正?fù)電的外部刺激向驅(qū)動(dòng)體(2)平面地施加的固定電極(3)、(4)，將上下面?zhèn)鹊墓潭姌O(3)、(4)中的至少一方側(cè)的固定電極突出設(shè)置在驅(qū)動(dòng)體(2)彎曲變形的一側(cè)，設(shè)有在驅(qū)動(dòng)體(2)變形了時(shí)，因庫侖力而位移并可抵接的抵接面(5)，在非施加時(shí)，在至少一方的抵接面(5)和驅(qū)動(dòng)體(2)之間產(chǎn)生分離區(qū)域(T)的高分子執(zhí)行器。
文檔編號(hào)H02N2/00GK102474205SQ20118000259
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者山崎知哉 申請(qǐng)人:株式會(huì)社開滋