[go: up one dir, main page]

JP5098245B2 - Actuator and manufacturing method thereof - Google Patents

Actuator and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5098245B2
JP5098245B2 JP2006209356A JP2006209356A JP5098245B2 JP 5098245 B2 JP5098245 B2 JP 5098245B2 JP 2006209356 A JP2006209356 A JP 2006209356A JP 2006209356 A JP2006209356 A JP 2006209356A JP 5098245 B2 JP5098245 B2 JP 5098245B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
actuator
layer
polymer
counter electrode
polymer layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2006209356A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008035682A (en
Inventor
信之 永井
業 須藤
康博 渡辺
浩一 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2006209356A priority Critical patent/JP5098245B2/en
Publication of JP2008035682A publication Critical patent/JP2008035682A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5098245B2 publication Critical patent/JP5098245B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、アクチュエータに関し、特に、電極層を安定して形成することができ、各種雰囲気で安定して動作させることができるアクチュエータ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an actuator, and more particularly, to an actuator that can stably form an electrode layer and can be stably operated in various atmospheres, and a manufacturing method thereof.

医療機器、産業用ロボット、マイクロマシン等の分野において、小型、軽量で柔軟性に優れたアクチュエータが要求されており、静電力、圧電性、超音波、形状記憶合金、高分子の伸縮等を利用するアクチュエータが提案されている。   In the fields of medical equipment, industrial robots, micromachines, etc., actuators that are compact, lightweight, and have excellent flexibility are required, and use electrostatic force, piezoelectricity, ultrasonic waves, shape memory alloys, polymer expansion and contraction, etc. Actuators have been proposed.

例えば、「人体装着に適したSMA人工筋肉」と題する後記の非特許文献1には、以下の記載がある。   For example, Non-Patent Document 1 below entitled “SMA artificial muscle suitable for human body wearing” includes the following description.

人工筋肉に関しての厳密な定義は存在しないが、「人間の筋肉のように柔らかく伸縮するアクチュエータ」の総称として使われることが多い。人工筋肉と呼称されているアクチュエータの分類としては、高分子材料を用いたアクチュエータ(ポリマクチュエータ)、形状記憶材料を用いたアクチュエータ(形状記憶アクチュエータ)、静電力を利用したアクチュエータ(静電アクチュエータ)、空気圧を用いたアクチュエータ(エアアクチュエータ)等が挙げられ、研究開発が盛んである。   Although there is no strict definition for artificial muscle, it is often used as a general term for "actuators that stretch and contract like human muscles". The classification of actuators called artificial muscles includes actuators using polymer materials (polymactuators), actuators using shape memory materials (shape memory actuators), actuators using electrostatic forces (electrostatic actuators), There is an air pressure actuator (air actuator), and research and development is thriving.

ポリマクチュエータとは、外界刺激により変形を起こす高分子の総称である。その刺激は、化学的刺激(pHの変化や含浸水分量の変化等)や電気的刺激、熱刺激、光刺激、磁気刺激等多岐にわたる。その中でも近年は、電気的刺激によりポリマを制御するアクチュエータに関する研究が盛んである。   The polymer actuator is a general term for polymers that cause deformation by external stimulus. The stimuli range from chemical stimuli (changes in pH, changes in the amount of impregnated water, etc.), electrical stimuli, thermal stimuli, light stimuli, magnetic stimuli and the like. In recent years, research on actuators that control polymers by electrical stimulation has been active.

電圧印加によりポリマ中のイオンが移動してポリマが変形するICPF(Ionic Conductive Polymer Film)アクチュエータ、電圧印加により電界溶液中のイオンをポリマ電極が吸収して変形する導電性ポリマクチュエータ、ポリマそのものが誘電分極されて逆圧電効果により変形する圧電ポリマクチュエータ、ポリマ間の電極に生じるクーロン力で中間層のポリマが変形する電歪ポリマクチュエータ等が電気的刺激を用いる主な例である。   An ICPF (Ionic Conductive Polymer Film) actuator that deforms the polymer by moving ions in the polymer when voltage is applied, a conductive polymer actuator that deforms when the polymer electrode absorbs ions in the electric field solution by applying voltage, and the polymer itself is dielectric Piezoelectric polymer actuators that are polarized and deformed by the inverse piezoelectric effect, electrostrictive polymer actuators in which the polymer in the intermediate layer is deformed by the Coulomb force generated between the electrodes between the polymers, are the main examples using electrical stimulation.

ポリマクチュエータは、エネルギー効率が高い、低コストで作製できる等魅力的な点が多いが、研究段階の技術が多く、耐久性等の不安点もある。また、発生力が単体では小さいので、アシスト・リハビリテーション等へ応用するには、出力増大のための技術開発が併せて必要になる。以上が非特許文献1の記載内容である。   The polymer actuator has many attractive features such as high energy efficiency and low cost production, but there are many research technologies, and there are concerns such as durability. In addition, since the generated force is small by itself, in order to apply it to assist rehabilitation and the like, it is necessary to develop technology for increasing the output. The above is the description of Non-Patent Document 1.

上記のICPFアクチュエータはIPMC(Ionic Polymer Metal Composite)アクチュエータとも呼ばれ、イオン導電性高分子(高分子電解質ゲル)の両面に電極を接合した接合体の電極間に電圧をかけると、陽イオンが移動し、それに伴い水分子も移動して、片面が膨張、他面が収縮して、この結果屈曲する。柔軟、軽量、無音、小型化が容易等の特徴がある。このアクチュエータは、電極の材料やその構造によって変形量や発生力等の特性が大きく変化する。   The above-mentioned ICPF actuator is also called IPMC (Ionic Polymer Metal Composite) actuator. When a voltage is applied between the electrodes of the joined body in which electrodes are joined to both sides of an ion conductive polymer (polymer electrolyte gel), the cation moves. As a result, water molecules also move, one side expands and the other side contracts, resulting in bending. It has features such as flexibility, light weight, silence, and easy miniaturization. In this actuator, characteristics such as the amount of deformation and generated force vary greatly depending on the material of the electrode and its structure.

また、「圧電アクチュエータ−精密位置決めへの応用」と題する後記の非特許文献2には、アクチュエータ全体が曲げ変形を起こすバイモルフ型圧アクチュエータに関する記載がある。   Non-patent document 2 entitled “Piezoelectric Actuator—Application to Precision Positioning” describes a bimorph pressure actuator that causes bending deformation of the entire actuator.

IPMC又はICPFアクチュエータの動作原理、電極の形成方法に関して、例えば、以下の従来技術が知られている。   For example, the following conventional techniques are known regarding the operation principle of the IPMC or ICPF actuator and the electrode forming method.

「アクチュエータ素子」と題する後記の特許文献1には、以下の記載がある。   Patent Document 1 below titled “Actuator Element” has the following description.

アクチュエータ素子は、イオン交換膜と、このイオン交換膜の両面に接合した電極とから成り、前記イオン交換膜の含水状態において、前記イオン交換膜に電位差をかけて前記イオン交換膜に湾曲及び変形を生ぜしめることを特徴とする。以下、アクチュエータ素子を図面にもとづき説明する。   The actuator element is composed of an ion exchange membrane and electrodes bonded to both surfaces of the ion exchange membrane, and in the water-containing state of the ion exchange membrane, the ion exchange membrane is subjected to a potential difference to bend and deform the ion exchange membrane. It is characterized by giving birth. Hereinafter, the actuator element will be described with reference to the drawings.

図5は、特許文献1に記載の図1、図2であり、図5(A)はアクチュエータ素子の電圧無印加状態の概要断面図、図5(B)はアクチュエータ素子の電圧印加状態の概要断面図である。   FIG. 5 is FIGS. 1 and 2 described in Patent Document 1. FIG. 5A is a schematic cross-sectional view of the actuator element without voltage application, and FIG. 5B is an outline of the voltage application state of the actuator element. It is sectional drawing.

図5(A)に示すとおり、のアクチュエータ素子201はイオン交換膜202と、このイオン交換膜202の両面に接した電極203、203’とから成る。イオン交換膜202としては、陽イオン交換膜、陰イオン交換膜の何れも使用することができ、例えば、陽イオン交換膜としてポリスチレンスルホン酸膜やスルホン基やカルボキシル基を持つフッ素樹脂系イオン交換膜を挙げることができる。   As shown in FIG. 5A, the actuator element 201 includes an ion exchange membrane 202 and electrodes 203 and 203 ′ in contact with both surfaces of the ion exchange membrane 202. As the ion exchange membrane 202, either a cation exchange membrane or an anion exchange membrane can be used. For example, a polystyrene sulfonic acid membrane or a fluororesin ion exchange membrane having a sulfone group or a carboxyl group as a cation exchange membrane. Can be mentioned.

かかるイオン交換膜の両面に接合する電極203、203’には白金、イリジウム、パラジウム、ルテニウム等の貴金属が好ましいが、そのほか導電性高分子や黒鉛等の導電性と耐食性を合わせ持つ物質が利用できる。接合方法には化学メッキ、電気メッキ、真空蒸着、スパッタリング、塗布、圧着、溶着等の電極材料を高分子膜に付着させるための既知の方法が全て利用できる。   For the electrodes 203 and 203 ′ bonded to both surfaces of the ion exchange membrane, noble metals such as platinum, iridium, palladium, and ruthenium are preferable, but other materials having both conductivity and corrosion resistance such as conductive polymers and graphite can be used. . As the bonding method, all known methods for attaching an electrode material such as chemical plating, electroplating, vacuum deposition, sputtering, coating, pressure bonding, and welding to a polymer film can be used.

そして、電極203、203’をリード線を介して直流電源205に連結するとアクチュエータ素子が得られる。アクチュエータ素子の作動時には、イオン交換膜が含水状態である必要がある。ここで含水状態とは、アクチュエータが水中で、又は高湿度の大気中でも作動することを意味する。水中においては、周囲の水中に含まれるイオンは動作に影響する場合があるが、種々のイオンや溶質を含んだ液中でも作動できる。   When the electrodes 203 and 203 'are connected to the DC power source 205 through lead wires, an actuator element is obtained. When the actuator element is operated, the ion exchange membrane needs to be in a water-containing state. Here, the water-containing state means that the actuator operates in water or in a high humidity atmosphere. In water, ions contained in the surrounding water may affect the operation, but can operate even in liquids containing various ions and solutes.

アクチュエータ素子の作動機構あるいは原理は明確ではないが、膜の表裏に電位差がかかることで、図5(B)に示すようにイオン交換膜202中の正イオン204が陰極203’側に移動し、このイオンに伴なわれて水分子が膜内で移動するために陽極側と陰極側で水分量に差ができると推定される。従って含水率が高まれば膨潤し、含水率が低下すれば収縮するので、膜の表裏で水分量に差が付けば膜は湾曲すると考えられる。ただし、イオンの分布に差が付いても、その状態でイオンの動きが止まれば、膜の外部からの水の拡散によって次第に水分分布は元の均一状態に近づくと推定される。   Although the operating mechanism or principle of the actuator element is not clear, the positive ion 204 in the ion exchange membrane 202 moves to the cathode 203 ′ side as shown in FIG. It is presumed that there is a difference in moisture content between the anode side and the cathode side because the water molecules move in the membrane accompanying this ion. Therefore, it swells when the water content increases, and shrinks when the water content decreases, so it is considered that the film bends if there is a difference in moisture content between the front and back of the film. However, even if there is a difference in the distribution of ions, if the movement of ions stops in that state, it is estimated that the moisture distribution gradually approaches the original uniform state due to the diffusion of water from the outside of the membrane.

即ち、一定電圧をかけていても膜内の電流が減少すれば、一端生じた含水率の分布は徐々に平均化されて行くために、湾曲は元に戻ると考えられる。陽イオン交換膜を純水中で用いた場合、移動するイオンはH+イオンであり、食塩水中で用いた場合はNa+であると考えられるため、電圧をかけるとそれらのイオンは水分子と共に陰極側へ移動する。このように考察すれば、陰極側の高分子膜の含水率が上がり、陽極側の含水率は下がるので、陰極側が伸びて陽極側が縮むため、膜は陽極側へ湾曲することになり、この傾向は実施例の結果と一致する。 That is, if the current in the membrane decreases even when a constant voltage is applied, the distribution of the moisture content that has once occurred is gradually averaged, so that the curve is considered to return to its original state. When the cation exchange membrane is used in pure water, the ions that move are H + ions, and when used in saline, it is thought to be Na +. Move to the cathode side. Considering this, the moisture content of the polymer film on the cathode side increases and the moisture content on the anode side decreases, so the cathode side extends and the anode side shrinks, so the membrane curves to the anode side, and this tendency Corresponds to the results of the examples.

特許文献1に記載の発明によれば、下記特長を有するアクチュエータ素子が得られる。
1)単純な構造であり、超小型化できる。
2)超小型化しても水の粘性抵抗や表面の摩擦力に打ち勝つだけの大きな力が発生できる。
3)生体内等の液中で作動する。
4)1V程度の低電圧で作動する。
5)超小型であれば微少な電流でも作動する。
6)比較的応答が速い。
7)電圧によってアクチュエータの動作が制御できる。
8)比較的大きな力を発生する反面、素子自体は柔軟である。
According to the invention described in Patent Document 1, an actuator element having the following features is obtained.
1) It has a simple structure and can be miniaturized.
2) Even if it is miniaturized, a large force that can overcome the viscous resistance of water and the frictional force of the surface can be generated.
3) Operates in liquid such as in vivo.
4) Operates at a low voltage of about 1V.
5) If it is ultra-compact, it can operate even with a very small current.
6) The response is relatively fast.
7) The operation of the actuator can be controlled by the voltage.
8) While a relatively large force is generated, the element itself is flexible.

即ち、電極間に0.1〜3Vの直流電圧をかけることにより、1秒以内に素子長の1/10もの変位が得られ、かつ水中で作動する柔軟な素子を作製できる。素子を細長い棒状にすれば、大きく湾曲させることができ、大きな変位を得ることができる。従って、従来のアクチュエータでは不可能であった水中での超小型動力発生機構が可能になるので、特に水中で作動する超小型ロボット用の人工筋肉として利用でき、また生体内で使用される医療用器具の動力にも応用できる。   That is, by applying a direct current voltage of 0.1 to 3 V between the electrodes, a displacement as much as 1/10 of the element length can be obtained within 1 second, and a flexible element that operates in water can be produced. If the element is shaped like a long and narrow bar, it can be greatly bent and a large displacement can be obtained. Therefore, it is possible to use an underwater micro power generation mechanism that was impossible with conventional actuators, so it can be used as an artificial muscle for a micro robot that operates in water, and it can be used in vivo. It can also be applied to the power of instruments.

「アクチュエータ素子の製造方法」と題する後記の特許文献2には、以下の記載がある。   Patent Document 2 below entitled “Actuator Method Manufacturing Method” includes the following description.

イオン交換樹脂成形品に金属錯体を水溶液中で吸着させたのち、イオン交換樹脂成形品に吸着した金属錯体を、還元剤により還元して、前記イオン交換樹脂成形品表面に金属を析出させて、金属電極を形成する。   After the metal complex is adsorbed on the ion exchange resin molded article in an aqueous solution, the metal complex adsorbed on the ion exchange resin molded article is reduced with a reducing agent, and the metal is deposited on the surface of the ion exchange resin molded article. A metal electrode is formed.

このような金属錯体としては、金錯体、白金錯体、パラジウム錯体、ロジウム錯体、ルテニウム錯体等が使用される。このうち、特に金錯体及び白金錯体がアクチュエータ素子の変位量を大きくすることできるので好ましい。   As such a metal complex, a gold complex, a platinum complex, a palladium complex, a rhodium complex, a ruthenium complex, or the like is used. Among these, a gold complex and a platinum complex are particularly preferable because the displacement of the actuator element can be increased.

これらの金属錯体のイオン交換樹脂成形品への吸着は、イオン交換樹脂成形品を前記金属錯体を含む水溶液に浸漬することによって行われる。また、このような金属錯体の還元は、還元剤を含む水溶液中に、金属錯体が吸着されたイオン交換樹脂成形品を浸漬することによって行われる。   Adsorption of these metal complexes onto an ion exchange resin molded product is performed by immersing the ion exchange resin molded product in an aqueous solution containing the metal complex. Further, such reduction of the metal complex is performed by immersing the ion exchange resin molded article on which the metal complex is adsorbed in an aqueous solution containing a reducing agent.

還元剤としては、使用する金属錯体の種類にもよるが、亜硫酸ナトリウム、塩酸ヒドロキシルアミン、ヒドラジン、水素化ホウ素カリウム等が挙げられる。また、金属錯体を還元する際に、必要に応じて、酸又はアルカリを添加してもよい。   Examples of the reducing agent include sodium sulfite, hydroxylamine hydrochloride, hydrazine, potassium borohydride and the like, although depending on the type of metal complex used. Moreover, when reducing a metal complex, you may add an acid or an alkali as needed.

このようにしてイオン交換樹脂成形品に吸着した金属錯体を還元すると、イオン交換樹脂成形品表面に金属が析出して、金属電極が形成される。金属電極を形成する際に、使用するイオン交換樹脂成形品の表面を粗化してもよい。膜表面の粗化処理としては、例えば、サンドブラスト処理、サンドペーパー処理等が挙げれる。表面の粗化の程度は、表面層が削られている程度であればよい。   When the metal complex adsorbed on the ion exchange resin molded product is reduced in this way, metal is deposited on the surface of the ion exchange resin molded product, and a metal electrode is formed. When forming the metal electrode, the surface of the ion exchange resin molded product to be used may be roughened. Examples of the film surface roughening treatment include sand blast treatment and sand paper treatment. The degree of surface roughening may be such that the surface layer is scraped.

このような粗化処理を行うことによって、イオン交換樹脂成形品の表面と、後に形成される電極との接触面積が増大し、アクチュエータ素子の変位量を大きくすることができる。   By performing such roughening treatment, the contact area between the surface of the ion-exchange resin molded product and the electrode formed later can be increased, and the displacement of the actuator element can be increased.

「高分子アクチュエータの製造方法」と題する後記の特許文献3には、以下の記載がある。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 entitled “Polymer Actuator Manufacturing Method” includes the following description.

高分子アクチュエータの製造方法は、イオン交換樹脂成形品と、該イオン交換樹脂成形品の表面に相互に絶縁状態で形成された金属電極とを備え、イオン交換樹脂成形品の含水状態において、前記金属電極間に電位差をかけてイオン交換樹脂成形品を湾曲及び変形を生じさせることによりアクチュエータとして機能する高分子アクチュエータを製造する方法であって、下記の工程、即ち、(1)イオン交換樹脂成形品に、金属錯体を水溶液中で吸着させる工程(吸着工程)、(2)イオン交換樹脂成形品に吸着した金属錯体を、還元剤により還元して、前記イオン交換樹脂成形品表面に金属を析出させる工程(析出工程)、(3)金属が析出したイオン交換樹脂成形品を洗浄する工程(洗浄工程)を繰り返し実施することによりイオン交換樹脂成形品表面、又はイオン交換樹脂成形品内部まで金属電極を形成することを特徴としている。   A method of manufacturing a polymer actuator includes an ion exchange resin molded product and a metal electrode formed in an insulated state on the surface of the ion exchange resin molded product, and the metal exchanged product in a water-containing state of the ion exchange resin molded product A method of manufacturing a polymer actuator that functions as an actuator by bending and deforming an ion exchange resin molded product by applying a potential difference between electrodes, and includes the following steps: (1) Ion exchange resin molded product (2) a step of adsorbing a metal complex in an aqueous solution (adsorption step), (2) reducing the metal complex adsorbed on the ion exchange resin molded product with a reducing agent, and depositing a metal on the surface of the ion exchange resin molded product Ion exchange tree by repeatedly performing the process (deposition process) and (3) the process (cleaning process) of washing the ion exchange resin molded product on which the metal is deposited. Surface of the molded product, or to an internal ion-exchange resin molded article is characterized by forming a metal electrode.

このような構成で金属電極を形成することによって、更に、イオン交換樹脂成形品内部に金属の析出が進み、イオン交換樹脂成形品と金属電極との接触面積が更に増大する。これにより、電極活性点が増え、電極へ移動するイオンも増加する。このような高分子アクチュエータでは、イオンに伴われて水分子が電極に移動して、移動側の電極近傍で含水率が増大して、成形品が膨潤することによって伸び、一方、移動側と反対側の電極近傍では含水率が低下して収縮する。このため、電極へ移動するイオンが増加すると、このイオンに伴われて電極に移動する水分子が増えるので、電極間での含水率の差が更に大きくなり、湾曲率、即ち、変位量が大きくなる。また、金属電極の厚みが大きくなるので、電極の表面抵抗が低下して電極の導電性が向上する。   By forming the metal electrode with such a configuration, the deposition of metal further proceeds inside the ion exchange resin molded product, and the contact area between the ion exchange resin molded product and the metal electrode further increases. Thereby, an electrode active point increases and the ion which moves to an electrode also increases. In such a polymer actuator, water molecules move to the electrode along with the ions, the moisture content increases in the vicinity of the electrode on the moving side, and the molded product swells to expand, while it is opposite to the moving side. In the vicinity of the electrode on the side, the moisture content decreases and shrinks. For this reason, when the number of ions that move to the electrode increases, the number of water molecules that move to the electrode increases with this ion, so the difference in moisture content between the electrodes further increases, and the curvature, that is, the amount of displacement increases. Become. Moreover, since the thickness of a metal electrode becomes large, the surface resistance of an electrode falls and the electroconductivity of an electrode improves.

従って、特許文献3の発明の高分子アクチュエータの製造方法で得られた高分子アクチュエータによれば、構造が簡単で、小型化が容易であり、しかも応答が速く、大きな変位量を発生することが可能な高分子アクチュエータを得ることができる。   Therefore, according to the polymer actuator obtained by the polymer actuator manufacturing method of Patent Document 3, the structure is simple, the size can be easily reduced, the response is fast, and a large amount of displacement can be generated. Possible polymer actuators can be obtained.

アクチュエータに被覆を設ける構成に関して、例えば、以下の従来技術が知られている。   For example, the following conventional techniques are known for providing a coating on the actuator.

「アクチュエータ素子」と題する後記の特許文献4には、以下の記載がある。   Patent Document 4 below entitled “Actuator Element” has the following description.

図6は特許文献4に記載の図5であり、アクチュエータ素子の構成例を示す縦断面図である。   FIG. 6 is FIG. 5 described in Patent Document 4, and is a longitudinal sectional view showing a configuration example of an actuator element.

アクチュエータ素子301Aは、陽イオン交換樹脂層302と、この陽イオン交換樹脂層302を介して対向するように配置された一対(一組)の電極体303、304とで構成されている。   The actuator element 301 </ b> A includes a cation exchange resin layer 302 and a pair (a set) of electrode bodies 303 and 304 disposed so as to face each other with the cation exchange resin layer 302 interposed therebetween.

電極体303、304には、以下に述べるような電力供給手段311により電力が供給され、電位差が与えられる。電極体303、304には、それぞれ、リード線(導電体)314、315が接続されている。この場合、電極体303、304と電源316からのリード線(導電体)314、315とが、レーザー溶接法、超音波溶接法、高周波溶接法等により固定されているか、導電性接着剤等の導電性材料312、313を介して接着固定又はろう接法により固定されているのが好ましい。これにより、アクチュエータ素子300に、より再現性ある安定した変形性能を発現させることができる。なお、電源316は、直流電源、交流電源の何れでもよい。   Electric power is supplied to the electrode bodies 303 and 304 by a power supply means 311 as described below, and a potential difference is given. Lead wires (conductors) 314 and 315 are connected to the electrode bodies 303 and 304, respectively. In this case, the electrode bodies 303 and 304 and the lead wires (conductors) 314 and 315 from the power source 316 are fixed by a laser welding method, an ultrasonic welding method, a high frequency welding method, or the like, or a conductive adhesive or the like. It is preferably fixed by an adhesive fixing or brazing method via the conductive materials 312 and 313. As a result, the actuator element 300 can exhibit more reproducible and stable deformation performance. Note that the power source 316 may be either a DC power source or an AC power source.

以上のようなアクチュエータ素子300は、両電極体303、304間にリード線を介して電位差(水の電気分解が生じない程度の低電圧であり、例えば1.5V以下)を与えると、電極体303、304のうちの陽極側に突出するように湾曲変形する。そして、前述した陽イオン交換樹脂層2の構成から、前記電位差を与え続けている間、アクチュエータ素子300の変形状態は保持される。また、電極体303、304への電位差を0にすると、アクチュエータ素子300は、即座に元の形状に戻る。   When the actuator element 300 as described above gives a potential difference (a low voltage that does not cause electrolysis of water, for example, 1.5 V or less) between the electrode bodies 303 and 304 via a lead wire, It is curved and deformed so as to protrude to the anode side of 303 and 304. Then, from the configuration of the cation exchange resin layer 2 described above, the deformation state of the actuator element 300 is maintained while the potential difference is continuously applied. Further, when the potential difference between the electrode bodies 303 and 304 is set to 0, the actuator element 300 immediately returns to the original shape.

同図に示すアクチュエータ素子300には、水不透過性材料よりなる被覆層310が表面に形成されている。   In the actuator element 300 shown in the figure, a coating layer 310 made of a water-impermeable material is formed on the surface.

このような被覆層310を設けることにより、陽イオン交換樹脂層302におけるイオン交換が阻止され、アクチュエータ素子300の使用環境にかかわらず、陽イオン交換樹脂層302中の陽イオンを安定的に維持することができる。このようなことから、アクチュエータ素子300の変形特性や、形状保持性が一定に保たれる。   By providing such a coating layer 310, ion exchange in the cation exchange resin layer 302 is prevented, and the cations in the cation exchange resin layer 302 are stably maintained regardless of the usage environment of the actuator element 300. be able to. For this reason, the deformation characteristics and shape retention of the actuator element 300 are kept constant.

被覆層310を構成する水不透過性材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテルアミド、ポリウレタン、フッ素樹脂、シリコーンゴム等が挙げられる。被覆層10の厚さは、特に限定されないが、0.1〜100μm程度とするのが好ましく、1〜10μm程度とするのがより好ましい。   Examples of the water-impermeable material constituting the coating layer 310 include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyvinyl chloride, polyester, polyamide, polyether amide, polyurethane, fluororesin, and silicone rubber. Although the thickness of the coating layer 10 is not specifically limited, It is preferable to set it as about 0.1-100 micrometers, and it is more preferable to set it as about 1-10 micrometers.

「アクチュエータ素子」と題する後記の特許文献5には、以下の記載がある。   Patent Document 5 described below entitled “Actuator Element” has the following description.

アクチュエータは、イオン交換膜及びこの両面に接合された電極はポリマ材料6により被覆されている。被覆用ポリマ材料としては、薄い被膜を形成できるポリマなら制限なく使用でき、とりわけ水不溶性ポリマが好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド等が挙げられる。また、被覆方法も特に限定されるものではないが、薄膜を形成できる方法が好ましい。例えば、被覆ポリマの溶液又は融液に、イオン交換膜と電極から成る素子を浸漬し、引き上げた後乾燥する方法、被覆ポリマの溶液又は融液に、イオン交換膜と電極から成る素子を浸漬し、次いでポリマの貧溶媒に浸漬する方法等が挙げられる。   In the actuator, the ion exchange membrane and the electrodes bonded to both sides thereof are covered with a polymer material 6. As the polymer material for coating, any polymer that can form a thin film can be used without limitation, and a water-insoluble polymer is particularly preferable. For example, polyethylene, polystyrene, polyamide and the like can be mentioned. Moreover, the coating method is not particularly limited, but a method capable of forming a thin film is preferable. For example, a device comprising an ion exchange membrane and an electrode is immersed in a coating polymer solution or melt, and then pulled up and dried. A device comprising an ion exchange membrane and an electrode is immersed in the coating polymer solution or melt. Then, the method of immersing in the poor solvent of a polymer is mentioned.

特開平4−275078号公報(第2頁左欄第45行〜同頁右欄第42行、第3頁右欄第1行〜同頁同欄第22行、図1、図2)Japanese Patent Laid-Open No. 4-275078 (page 2, left column, line 45 to same page, right column, line 42, page 3, right column, line 1 to same page, same column, line 22), FIGS. 1 and 2) 特開平11−206162号公報(段落0020〜0025)JP-A-11-206162 (paragraphs 0020-0025) 特許第2961125号公報(段落0012〜0014)Japanese Patent No. 2961125 (paragraphs 0012 to 0014) 特開9−79129号公報(段落0015、段落0034〜0035段落0040〜0042、図5)JP-A-9-79129 (paragraph 0015, paragraphs 0034 to 0035, paragraphs 0040 to 0042, FIG. 5) 特開平6−6991号公報(段落0014〜0016、図2、図4)JP-A-6-6991 (paragraphs 0014 to 0016, FIGS. 2 and 4) 松下電工技報、Aug.(2003)、pp.59〜pp.63(2.1「人工筋肉とは」、2.2.1「ポリマクチュエータ」)Matsushita Electric Engineering Technical Report, Aug. (2003), pp. 59-pp. 63 (2.1 “What is artificial muscle?” 2.2.1 “Polymactuator”) 精密工学会誌、Vol.72、No.4、p.449〜p.452(2006)(2.「圧電アクチュエータの種類」)Journal of Precision Engineering, Vol. 72, no. 4, p. 449-p. 452 (2006) (2. “Types of Piezoelectric Actuators”)

イオン導電性高分子を用いた高分子アクチュエータは軽量で発生力が大きいこと等から、新しいアクチュエータとして検討されてきている。この高分子アクチュエータでは、電極の材料やその構造によって変形量や発生力等の特性が大きく変化する。   Polymer actuators using ionic conductive polymers have been studied as new actuators because of their light weight and high generation force. In this polymer actuator, characteristics such as deformation amount and generated force vary greatly depending on the electrode material and its structure.

高分子アクチュエータの製造に際して、従来技術では、金や白金等の貴金属の錯体をイオン導電性高分子膜に吸着させ、これを還元剤で還元して貴金属を析出させるメッキ法によって、電極を形成することが提案されている。しかし、メッキ方法によって貴金属の電極を作製する場合には、成膜速度が遅い、成膜のバラツキが大きい、特殊な薬品を使用するため専用の設備が必要等の問題があり、安定した性能を有する安価なアクチュエータを大量に製造することは困難であった。   In the production of a polymer actuator, in the prior art, an electrode is formed by a plating method in which a noble metal complex such as gold or platinum is adsorbed on an ion conductive polymer film and reduced with a reducing agent to deposit the noble metal. It has been proposed. However, when producing precious metal electrodes by plating methods, there are problems such as slow film formation, large variations in film formation, and the need for special equipment to use special chemicals. It has been difficult to manufacture a large number of inexpensive actuators.

また、イオン導電性高分子を用いた高分子アクチュエータの変形には、水分が関与しており、乾燥に弱いという問題があり、応用分野を拡張するために、空気中をはじめ各種の雰囲気中で長期間にわたって安定して動作させることが要求されている。   In addition, the deformation of polymer actuators that use ion-conductive polymers involves moisture and is vulnerable to drying. In order to expand the field of application, in various atmospheres including air. There is a demand for stable operation over a long period of time.

高分子アクチュエータの安定な動作のためには、導電線によって電圧を印加する電極と上記導電線との接続部分が十分な強度であり、安定した状態を常に保持していることが要求される。   For stable operation of the polymer actuator, it is required that the connection portion between the electrode to which a voltage is applied by the conductive wire and the conductive wire has sufficient strength and always maintains a stable state.

図6に示す特許文献4に記載のアクチュエータ素子の構成では、電極体303、304にはそれぞれ、リード線314、315が接続されているが、リード線314、315と電極体303、304とが垂直な状態にあり、接続部分が凸部をなしているため、外力を受け易く、この接続部分は不安定な状態に置かれるという問題がある。また、接続部分が凸部をなしているため、アクチュエータ素子がコンパクトな単純な形状にならないという問題がある。また、この接続部分を直接的に挟み込んでアクチュエータ素子300の固定端とすると、不安定な固定となり、アクチュエータ素子300の駆動による自由端の変形後の位置が不安定となるという問題がある。   6, the lead wires 314 and 315 are connected to the electrode bodies 303 and 304, respectively. However, the lead wires 314 and 315 and the electrode bodies 303 and 304 are connected to each other. Since the connection portion is in a vertical state and the connection portion is a convex portion, there is a problem that the connection portion is easily subjected to an external force and the connection portion is placed in an unstable state. In addition, since the connecting portion is a convex portion, there is a problem that the actuator element does not have a compact and simple shape. Further, if the connecting portion is directly sandwiched and used as the fixed end of the actuator element 300, the fixed end becomes unstable, and there is a problem that the position after the deformation of the free end by driving the actuator element 300 becomes unstable.

特許文献5に記載のアクチュエータ素子の構成では、電極と導電線とが水平をなし、点状に接続されているために、この接続部分の接続強度が十分でないと言う問題がある。   In the configuration of the actuator element described in Patent Document 5, there is a problem that the connection strength of this connection portion is not sufficient because the electrodes and the conductive wires are horizontal and connected in a dot shape.

本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電極層を安定して形成することができ、各種雰囲気中で安定して動作させることができるアクチュエータ及びその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an actuator that can stably form an electrode layer and can be stably operated in various atmospheres. And a manufacturing method thereof.

即ち、本発明は、イオンを含むアクチュエータ本体と、このアクチュエータ本体の対向する面に形成された対向電極とを備え、前記対向電極間に電圧を印加して、前記アクチュエータ本体に変形を生じさせるアクチュエータにおいて、前記アクチュエータ本体及び前記対向電極の全体を包むように被覆する高分子層を有し、前記電圧を印加する導体の前記対向電極との少なくとも接続部位が、前記アクチュエータ本体と前記対向電極との間、又は、前記対向電極と前記対向電極上の金属層との間に保持されたことを特徴とするアクチュエータに係るものである。   That is, the present invention includes an actuator main body containing ions and a counter electrode formed on the opposing surface of the actuator main body, and a voltage is applied between the counter electrodes to cause deformation of the actuator main body. In the present invention, a polymer layer covering the actuator body and the counter electrode so as to enclose the entire body is provided, and at least a connection portion of the conductor to which the voltage is applied is connected between the actuator body and the counter electrode. Alternatively, the present invention relates to an actuator that is held between the counter electrode and a metal layer on the counter electrode.

また、本発明は、高分子層の面上に電極層を形成する第1の工程と、イオンを含むアクチュエータ本体の対向面のそれぞれと前記電極層との間、又はこの電極層上の金属層と前記電極層との間に、前記電極層に電圧を印加する導体の前記電極層との少なくとも接続部位を配置する第2の工程と、前記対向面のそれぞれに、前記高分子層を外側として前記電極層を加熱圧着させる第3の工程と、前記対向面のそれぞれの側方に突設した前記高分子層の突設部同士を融着させて、前記アクチュエータ本体及び前記電極層の全体を前記高分子層の内側に封止する第4の工程とを有するアクチュエータの製造方法に係るものである。   The present invention also provides a first step of forming an electrode layer on the surface of the polymer layer, and between each of the opposing surfaces of the actuator body containing ions and the electrode layer, or a metal layer on the electrode layer. A second step of disposing at least a connection portion between the electrode layer and a conductor for applying a voltage to the electrode layer between the electrode layer and the electrode layer; A third step of thermocompression bonding the electrode layer and the protruding portions of the polymer layer protruding from the sides of the facing surface are fused together, and the actuator body and the entire electrode layer are bonded together. And a fourth step of sealing the inside of the polymer layer.

本発明のアクチュエータによれば、前記アクチュエータ本体及び前記対向電極の全体を包むように被覆する高分子層を有し、前記電圧を印加する導体の前記対向電極との少なくとも接続部位が、前記アクチュエータ本体と前記対向電極との間、又は、前記対向電極と前記対向電極上の金属層との間に保持された構成を有するので、前記接続部位が保護された状態となり、コンパクトな単純な形状となり、しかも、電気的接続不良を生じ難くなり、当該アクチュエータの信頼性及び再現性が向上する。前記接続部位を含む部分を、当該アクチュエータを固定する固定端として、当該アクチュエータに電圧を印加して多数回繰り返して変形を生じさせても、前記接続部位は安定した状態におかれ、当該アクチュエータは良好な特性を長期間にわたって保持することができる。即ち、一定の電圧を印加すれば、これにより生じる変形の応答特性は同じとなる。また、前記対向電極上の前記金属層によって、前記対向電極の電気抵抗を下げることができ、前記金属層に導体を接続して電圧を印加することによって、変形を大きくすることができ、優れた変形性能(変形量及び/又は変形速度)を信頼性高く得ることができる。また、前記アクチュエータ本体、前記対向電極及び前記接続部位が外部と遮断されているので、当該アクチュエータを、水中、溶媒中、空気中等の各種の雰囲気中で長期間にわたって特性を良好に維持しながら安定して動作させることができる。また、前記高分子フィルムは、当該アクチュエータ全体を保護する膜として作用する。   According to the actuator of the present invention, the actuator body has a polymer layer covering the whole of the actuator body and the counter electrode, and at least a connection portion of the conductor to which the voltage is applied is connected to the actuator body. Since it has a configuration held between the counter electrode or between the counter electrode and the metal layer on the counter electrode, the connection site is protected, and it has a simple and compact shape. This makes it difficult to cause poor electrical connection and improves the reliability and reproducibility of the actuator. Even if the part including the connection part is used as a fixed end for fixing the actuator and a voltage is applied to the actuator to cause deformation many times, the connection part is kept in a stable state. Good characteristics can be maintained over a long period of time. In other words, if a constant voltage is applied, the response characteristics of deformation caused by this will be the same. In addition, the metal layer on the counter electrode can reduce the electric resistance of the counter electrode, and by connecting a conductor to the metal layer and applying a voltage, deformation can be increased, which is excellent. Deformation performance (deformation amount and / or deformation speed) can be obtained with high reliability. In addition, since the actuator body, the counter electrode, and the connection part are cut off from the outside, the actuator can be stably maintained in various atmospheres such as in water, in a solvent, and in air while maintaining good characteristics over a long period of time. Can be operated. Further, the polymer film acts as a film that protects the entire actuator.

また、本発明のアクチュエータの製造方法によれば、高分子層の面上に電極層を形成し、次に、イオンを含むアクチュエータ本体の対向面のそれぞれと前記電極層との間、又はこの電極層上の金属層と前記電極層との間に、前記電極層に電圧を印加する導体の前記電極層との少なくとも接続部位を配置し、次に、前記対向面のそれぞれに、前記高分子層を外側として前記電極層を加熱圧着させて、次に、前記対向面のそれぞれの側方に突設した前記高分子層の突設部同士を融着させて、前記アクチュエータ本体及び前記電極層の全体を前記高分子層の内側に封止するので、簡便な方法で前記電極層を安価に安定して前記高分子層の面上に形成することができ、また、前記アクチュエータ本体、前記対向電極及び前記接続部位を外部と遮断する構造を、コンパクトに単純な形状で実現することができるので、空気中等の各種の雰囲気中で長期間にわたって特性を良好に維持しながら安定して動作させることができるアクチュエータを製造することができる。また、前記電極層上の前記金属層によって、前記電極層の電気抵抗を下げることができ、変形を大きくすることができ、優れた変形性能を信頼性高く得ることができるアクチュエータを製造することができる。また、前記高分子フィルムは、当該アクチュエータ全体を保護する膜として作用する。   Further, according to the method for manufacturing an actuator of the present invention, an electrode layer is formed on the surface of the polymer layer, and then between each of the opposing surfaces of the actuator body containing ions and the electrode layer, or the electrode Between the metal layer on the layer and the electrode layer, at least a connection portion with the electrode layer of the conductor for applying a voltage to the electrode layer is disposed, and then the polymer layer is formed on each of the opposing surfaces. The electrode layer is thermocompression-bonded to the outside, and then the projecting portions of the polymer layer projecting to the respective sides of the facing surface are fused together to form the actuator body and the electrode layer. Since the whole is sealed inside the polymer layer, the electrode layer can be stably and inexpensively formed on the surface of the polymer layer by a simple method, and the actuator body and the counter electrode can be formed. And shut off the connection part from the outside The granulation, can realize a simple configuration in a compact, it is possible to produce an actuator capable of stably operating while maintaining good properties over a long period of time in the air secondary various atmosphere. Moreover, the metal layer on the electrode layer can reduce the electrical resistance of the electrode layer, increase the deformation, and manufacture an actuator that can obtain excellent deformation performance with high reliability. it can. Further, the polymer film acts as a film that protects the entire actuator.

本発明のアクチュエータでは、前記導体としての導電線が、前記接続部位から前記アクチュエータ本体に平行方向に前記高分子層としての高分子フィルムの外部に取り出されている構成とするのがよい。前記接続部位が前記高分子層と前記アクチュエータ本体との間に保持され、保護された状態であり、しかも、コンパクトな単純な形状とすることができる。   In the actuator of the present invention, it is preferable that the conductive wire as the conductor is taken out from the polymer film as the polymer layer in a direction parallel to the actuator body from the connection site. The connecting portion is held and protected between the polymer layer and the actuator body, and can have a simple and compact shape.

なお、前記高分子層と前記対向電極との間の前記金属層が、金又は白金によって形成された構成とするのがよい。化学的に安定な金や白金等の貴金属によって前記金属層を形成して、前記対向電極の表面抵抗を下げることができ、当該アクチュエータの変位を大きくすることできる。また、前記金属層によって水分の透過率(透湿度)を下げることができ、前記金属層と前記高分子層によって水分透過阻止の性能を向上させることができる。この結果、前記アクチュエータ本体を安定した状態とすることができる。   The metal layer between the polymer layer and the counter electrode is preferably formed of gold or platinum. By forming the metal layer with a chemically stable noble metal such as gold or platinum, the surface resistance of the counter electrode can be lowered, and the displacement of the actuator can be increased. Further, the metal layer can reduce moisture permeability (moisture permeability), and the metal layer and the polymer layer can improve moisture permeation prevention performance. As a result, the actuator body can be in a stable state.

また、前記アクチュエータ本体がイオン導電性高分子層によって構成されるのが好ましい。前記アクチュエータ本体は、単純な構造をもち小型化が可能であり、駆動を電圧によって制御することができ、小さな電圧による駆動によって大きな変形を生じるので、アクチュエータ本体の自重に比して大きな駆動力を発生させることができる。即ち、軽量な前記アクチュエータ本体によって大きな駆動力を発生させることができる。   Moreover, it is preferable that the said actuator main body is comprised by the ion conductive polymer layer. The actuator body has a simple structure and can be miniaturized, and the drive can be controlled by a voltage, and a large deformation is caused by the drive by a small voltage. Can be generated. That is, a large driving force can be generated by the lightweight actuator body.

なお、前記イオン導電性高分子層に、陽イオン物質が含浸されており、前記陽イオン物質が、水及び金属イオン、水及び有機イオン、イオン液体の何れかとするのが好ましい。水和イオンとして存在する、金属陽イオン、有機陽イオンの電界による前記イオン導電性高分子層内での移動、イオン液体の陽イオンの電界よる前記イオン導電性高分子層内での移動によって、当該アクチュエータは変形を生じる。陽イオンと陰イオンの特殊な組み合わせで常温においても液体で安定したイオン液体(常温溶融塩、イオン性液体とも呼ばれ、難燃性、不揮発性、高極性、高イオン伝導性、高耐熱性等の性質を有している。)を、前記イオン導電性高分子膜に含浸させる構成の場合、揮発する心配なく高温あるいは真空中で使用することができる。   In addition, it is preferable that the ion conductive polymer layer is impregnated with a cationic substance, and the cationic substance is any one of water and metal ions, water and organic ions, and an ionic liquid. By moving in the ion conductive polymer layer by the electric field of the metal cation or organic cation existing as hydrated ions, by moving in the ion conductive polymer layer by the electric field of the cation of the ionic liquid, The actuator is deformed. A special combination of cations and anions that is liquid and stable at room temperature (also called room temperature molten salt or ionic liquid, flame retardant, non-volatile, high polarity, high ionic conductivity, high heat resistance, etc. Can be used in a high temperature or in a vacuum without worrying about volatilization.

また、前記対向電極がカーボン粉末とイオン導電性樹脂によって形成された構成とするのがよい。前記対向電極をカーボン粉末とイオン導電性樹脂によってカーボン電極層として形成するので、簡便な方法で前記カーボン電極層を安価に安定して所望の厚さで前記高分子フィルム上に形成することができる。   The counter electrode is preferably formed of carbon powder and an ion conductive resin. Since the counter electrode is formed as a carbon electrode layer using carbon powder and an ion conductive resin, the carbon electrode layer can be formed on the polymer film with a desired thickness stably at a low cost by a simple method. .

また、前記カーボン粉末の比表面積、前記カーボン粉末と前記イオン導電性樹脂との固形分重量比、前記対向電極の厚さの少なくとも1つによって、当該アクチュエータの変形性能が調整された構成とするのがよい。簡便に調整可能である前記カーボン粉末の比表面積、前記カーボン粉末とイオン導電性樹脂との固形分重量比、前記カーボン電極層の厚さにより、当該アクチュエータの変形性能を調整することができ、前記カーボン電極層を前記カーボン粉末同士がイオン導電性樹脂を介して結合している構造とすることにより、変形性能を再現性よく実現することができる。   In addition, the deformation performance of the actuator is adjusted by at least one of the specific surface area of the carbon powder, the weight ratio of the solid content of the carbon powder and the ion conductive resin, and the thickness of the counter electrode. Is good. The deformation performance of the actuator can be adjusted by the specific surface area of the carbon powder that can be easily adjusted, the weight ratio of the solid content of the carbon powder and the ion conductive resin, and the thickness of the carbon electrode layer, By making the carbon electrode layer a structure in which the carbon powders are bonded via an ion conductive resin, the deformation performance can be realized with good reproducibility.

また、前記対向電極が前記イオン導電性高分子層に加熱圧着されている構成とするのがよい。加熱圧着によって前記対向電極と前記イオン導電性高分子層とを一体化させ、生産性よく当該アクチュエータを得ることができる。   The counter electrode may be configured to be heat-pressed to the ion conductive polymer layer. The counter electrode and the ion conductive polymer layer are integrated by thermocompression bonding, and the actuator can be obtained with high productivity.

また、前記高分子層としての高分子フィルムの融点が150℃以下である構成とするのがよい。融点が150℃以下である高分子フィルムを使用することによって、低い温度で加熱圧着し封止して、当該アクチュエータを外部から遮断された安定した状態とすることができ、前記対向電極や前記アクチュエータ本体への外部からの影響が小さくて済む。なお、前記アクチュエータ本体の融点が150℃以下であり、イオン液体を含浸させた構成の場合、前記対向電極と前記アクチュエータ本体の加熱圧着と、上記高分子フィルム(封止膜)同士の融着(ヒートシール、加熱接着、加熱圧着、加熱融着などともいう。)とが同時にできるため、少ない工程でアクチュエータを製造することができる。また、上記高分子フィルムは、当該アクチュエータを保護する膜として作用する。   Moreover, it is good to set it as the structure whose melting | fusing point of the polymer film as said polymer layer is 150 degrees C or less. By using a polymer film having a melting point of 150 ° C. or lower, it can be thermocompression-bonded and sealed at a low temperature to make the actuator in a stable state shut off from the outside. The influence from the outside on the main body is small. In the case where the melting point of the actuator body is 150 ° C. or less and the structure is impregnated with an ionic liquid, thermocompression bonding of the counter electrode and the actuator body, and fusion between the polymer films (sealing films) ( Heat sealing, heat bonding, thermocompression bonding, heat fusion, etc.) can be performed at the same time, so that an actuator can be manufactured with few steps. Further, the polymer film acts as a film that protects the actuator.

また、前記高分子層としての高分子フィルムは水分の透過を阻止する構成とするのがよい。この高分子フィルムとして、水蒸気を含めて水分の透過率(透湿度)の小さい膜、吸水性の小さな膜を使用するので、上記高分子フィルムは、当該アクチュエータの内部から外部への水分の逸散、及び、当該アクチュエータが置かれた外部環境から当該アクチュエータの内部への水分の浸入を防止することができる水分透過阻止膜として作用し、前記アクチュエータ本体を安定した状態とすることができる。同時に、上記高分子フィルムは、当該アクチュエータを保護する保護膜として作用する。   Further, the polymer film as the polymer layer is preferably configured to prevent moisture permeation. As this polymer film, a membrane with low moisture permeability (moisture permeability) including water vapor and a membrane with low water absorption are used, so that the polymer film dissipates moisture from the inside to the outside of the actuator. And it acts as a moisture permeation preventing film that can prevent moisture from entering the inside of the actuator from the external environment where the actuator is placed, so that the actuator body can be in a stable state. At the same time, the polymer film acts as a protective film for protecting the actuator.

また、前記高分子層としての高分子フィルムの内部に、第2の金属層が設けられた構成とするのがよい。前記第2の金属層が上記高分子フィルムの内部に設けられるので、前記金属層によって水分の透過率を下げることができ、前記金属層と上記高分子フィルムによって水分透過阻止の性能を向上させることができる。この結果、前記アクチュエータ本体を安定した状態とすることができる。   Moreover, it is good to set it as the structure by which the 2nd metal layer was provided inside the polymer film as said polymer layer. Since the second metal layer is provided inside the polymer film, the moisture permeability can be lowered by the metal layer, and the moisture permeation prevention performance can be improved by the metal layer and the polymer film. Can do. As a result, the actuator body can be in a stable state.

また、前記高分子層としての高分子フィルムの外面に第2の金属層が設けられた構成とするのがよい。上記高分子フィルムとその外面に設けられた前記第2の金属層とによって水分透過阻止の性能を向上させることができ、前記アクチュエータ本体を安定した状態とすることができる。   Moreover, it is good to set it as the structure by which the 2nd metal layer was provided in the outer surface of the polymer film as said polymer layer. The polymer film and the second metal layer provided on the outer surface of the polymer film can improve the moisture permeation prevention performance, and the actuator body can be in a stable state.

また、前記第2の金属層の外面に前記高分子層としての第2の高分子フィルムが設けられた構成とするのがよい。上記高分子フィルムとその外面に設けられた前記金属層、及び、この金属層上に設けられた前記第2の高分子フィルムによって水分透過阻止の性能を向上させることができ、前記アクチュエータ本体を安定した状態とすることができる。   Moreover, it is good to set it as the structure by which the 2nd polymer film as said polymer layer was provided in the outer surface of the said 2nd metal layer. The polymer film and the metal layer provided on the outer surface of the polymer film and the second polymer film provided on the metal layer can improve the water permeation prevention performance, thereby stabilizing the actuator body. It can be made into the state which carried out.

本発明のアクチュエータの製造方法では、前記電極層上の前記金属層を、
金又は白金によって形成する構成とするのがよい。化学的に安定な金や白金等の貴金属によって前記金属層を形成して、前記電極層の表面抵抗を下げることができ、当該アクチュエータの変位を大きくすることでき、また、前記金属層によって水分の透過率を下げることができ、前記金属層と前記高分子層によって水分透過阻止の性能を向上させることができる。この結果、前記アクチュエータ本体を安定した状態とすることができる。
In the manufacturing method of the actuator of the present invention, the metal layer on the electrode layer,
It is good to set it as the structure formed with gold | metal | money or platinum. The metal layer is formed by a chemically stable noble metal such as gold or platinum, the surface resistance of the electrode layer can be reduced, the displacement of the actuator can be increased, and the metal layer can reduce the moisture content. The transmittance can be lowered, and the moisture permeation preventing performance can be improved by the metal layer and the polymer layer. As a result, the actuator body can be in a stable state.

また、前記第3の工程に先立つ前記第2の工程において前記接続部位を前記アクチュエータ本体と前記電極層との間に保持する、又は、前記第1の工程において前記接続部位を前記金属層と前記電極層との間に保持する前記第2の工程を行う構成とするのがよい。前記接続部位を保護された状態として、当該アクチュエータをコンパクトな単純な形状とすることができ、安定な動作を可能とすることができる。   Further, in the second step prior to the third step, the connection portion is held between the actuator body and the electrode layer, or in the first step, the connection portion is connected to the metal layer and the metal layer. It is preferable that the second step held between the electrode layers is performed. With the connection site protected, the actuator can be made into a simple and compact shape, and stable operation can be achieved.

また、前記第4の工程において、前記電極層に電圧を印加する前記導体としての導電線を前記アクチュエータ本体に平行方向に前記高分子層としての高分子フィルムの外部に取り出す構成とするのがよい。当該アクチュエータをコンパクトな単純な形状とすることができる。   In the fourth step, it is preferable that the conductive wire as the conductor for applying a voltage to the electrode layer is taken out of the polymer film as the polymer layer in a direction parallel to the actuator body. . The actuator can have a simple and compact shape.

また、前記第3の工程と前記第4の工程を同時に実行する構成とするのがよい。少ない工程でアクチュエータを製造することができる。   Further, it is preferable that the third step and the fourth step are performed simultaneously. An actuator can be manufactured with few processes.

また、前記第1の工程において、前記電極層を、カーボン粉末とイオン導電性樹脂の混合物を前記高分子層としての高分子フィルム上に塗布して乾燥させ、カーボン電極層として形成する構成とするのがよい。簡便な方法によって、前記カーボン電極層を安価に安定して所望の厚さで上記高分子フィルム上に形成することができる。   In the first step, the electrode layer is formed as a carbon electrode layer by applying a mixture of carbon powder and an ion conductive resin onto a polymer film as the polymer layer and drying it. It is good. The carbon electrode layer can be formed on the polymer film with a desired thickness stably at a low cost by a simple method.

また、前記第1の工程に先立って、前記混合物が塗布される前記高分子層としての高分子フィルムの面に前記金属層を形成し、この金属層の面に前記混合物を塗布する構成とするのがよい。前記電極層上の前記金属層によって、前記電極層の電気抵抗を下げることができ、前記金属層に導体(導電線)を接続することによって、優れた変形性能を信頼性高く得ることができる。また、前記金属層が、前記高分子層と前記電極層との間に設けられるので、前記金属層によって水分の透過率を下げることができ、前記金属層と前記高分子層によって水分透過阻止の性能を向上させることができる。この結果、前記アクチュエータ本体を安定した状態に保持することができる。   Prior to the first step, the metal layer is formed on the surface of the polymer film as the polymer layer to which the mixture is applied, and the mixture is applied to the surface of the metal layer. It is good. The electric resistance of the electrode layer can be lowered by the metal layer on the electrode layer, and excellent deformation performance can be obtained with high reliability by connecting a conductor (conductive wire) to the metal layer. In addition, since the metal layer is provided between the polymer layer and the electrode layer, the metal layer can reduce moisture permeability, and the metal layer and the polymer layer prevent moisture permeation. Performance can be improved. As a result, the actuator body can be held in a stable state.

また、前記第4の工程において、前記高分子層としての高分子フィルムを150℃以下の温度で融着させる構成とするのがよい。当該アクチュエータを低い温度で加熱圧着、封止することができ前記対向電極や前記アクチュエータ本体への外部からの影響が小さくて済む。   In the fourth step, the polymer film as the polymer layer may be fused at a temperature of 150 ° C. or lower. The actuator can be thermocompression-bonded and sealed at a low temperature, and the influence on the counter electrode and the actuator body from outside can be reduced.

また、前記高分子層としての高分子フィルムの外面に第2の金属層を設ける第5の工程を有する構成とするのがよい。この高分子フィルムとその外面に設けられた前記第2の金属層とによって水分透過阻止の性能を向上させることができ、前記アクチュエータ本体を安定した状態とすることができる。   Moreover, it is good to set it as the structure which has a 5th process of providing a 2nd metal layer in the outer surface of the polymer film as said polymer layer. The polymer film and the second metal layer provided on the outer surface of the polymer film can improve the moisture permeation prevention performance, and the actuator body can be in a stable state.

また、前記第2の金属層の外面に前記高分子層としての第2の高分子フィルムを設ける第6の工程を有する構成とするのがよい。上記高分子フィルムとその外面に設けられた前記金属層、及び、前記第2の金属層上に設けられた前記第2の高分子層によって水分透過阻止の性能を向上させることができ、前記アクチュエータ本体を安定した状態とすることができる。   Moreover, it is good to set it as the structure which has a 6th process of providing the 2nd polymer film as the said polymer layer in the outer surface of a said 2nd metal layer. Moisture permeation prevention performance can be improved by the polymer film and the metal layer provided on the outer surface of the polymer film and the second polymer layer provided on the second metal layer, and the actuator. The main body can be in a stable state.

以下、イオンを含むアクチュエータの代表例として、電圧の印加によって可動なイオンを含んでいるイオン導電性高分子を用いるIPMC又はICPFアクチュエータと呼ばれるタイプの高分子アクチュエータを例にとって、本発明による実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, as a representative example of an actuator including ions, an embodiment of the present invention will be described by taking as an example a polymer actuator of a type called an IPMC or ICPF actuator that uses an ion conductive polymer including a movable ion by applying a voltage. Will be described in detail.

高分子アクチュエータは、アクチュエータ本体を構成するイオン導電性高分子層の対向する面にカーボン電極層が設けられ、各カーボン電極層の外側に高分子フィルムが設けられており、2つのカーボン電極層間に電圧を印加することによって、全体が湾曲又は変形する。カーボン電極層はカーボン粉末とイオン導電性樹脂で構成されている。   In the polymer actuator, a carbon electrode layer is provided on the opposite surface of the ion conductive polymer layer constituting the actuator body, and a polymer film is provided outside each carbon electrode layer. The whole is bent or deformed by applying a voltage. The carbon electrode layer is composed of carbon powder and an ion conductive resin.

このカーボン電極層は、カーボン粉末とイオン導電性樹脂によって、予め上記高分子フィルム上に形成される。カーボン電極層が形成された2枚の高分子フィルムのカーボン電極層形成面(カーボン電極層が形成される側の面である。)を内側にしてイオン導電性高分子層の両面に加熱圧着させ貼り合わせる。この高分子フィルム高分子フィルムは、アクチュエータ本体、カーボン電極層の全体を包むように覆う。   The carbon electrode layer is previously formed on the polymer film by carbon powder and an ion conductive resin. The two polymer films on which the carbon electrode layers are formed are thermocompression-bonded to both surfaces of the ion conductive polymer layer with the carbon electrode layer forming surface (the surface on which the carbon electrode layer is formed) facing inward. to paste together. The polymer film covers the actuator body and the carbon electrode layer so as to wrap the whole.

この高分子フィルムの融点は150℃以下である。また、高分子フィルムのカーボン電極層形成面に金属層が形成され、この金属層上にカーボン電極層が形成される構成としてもよい。更に、高分子フィルムのカーボン電極層形成面と反対側、又は、高分子フィルムの内部に、Al等からなる金属層が形成されている構成としてもよい。   The melting point of this polymer film is 150 ° C. or less. Moreover, it is good also as a structure by which a metal layer is formed in the carbon electrode layer formation surface of a polymer film, and a carbon electrode layer is formed on this metal layer. Furthermore, it is good also as a structure by which the metal layer which consists of Al etc. is formed in the opposite side to the carbon electrode layer formation surface of a polymer film, or the inside of a polymer film.

カーボン電極層の形成に際して、カーボン粉末とイオン導電性樹脂粉末とともに溶媒に分散させた混合物を、イオン導電性高分子層に直接塗布してカーボン電極層を形成する方法は簡便な方法である。しかし、上記溶媒としてイオン導電性高分子層と親和性がよくなじみ易いものを使用するので、溶媒分子がイオン導電性高分子層に入り込み、イオン導電性高分子層が膨潤し易く、混合物の塗布時に、基材(イオン導電性高分子層)自体の寸法が変動し易く、均一な厚いカーボン電極層の形成には、工夫が必要である。   In forming the carbon electrode layer, a method of forming a carbon electrode layer by directly applying a mixture of carbon powder and ion conductive resin powder dispersed in a solvent together with a solvent to the ion conductive polymer layer is a simple method. However, as the above solvent, a solvent having a good affinity with the ion conductive polymer layer is used, so that the solvent molecules enter the ion conductive polymer layer and the ion conductive polymer layer easily swells, and the mixture is applied. Sometimes, the dimensions of the base material (ion conductive polymer layer) itself are likely to fluctuate, and it is necessary to devise in order to form a uniform thick carbon electrode layer.

本実施の形態では、上記溶媒に対する耐性を考慮して、高分子フィルムの種類を選定して、上記の混合物を高分子フィルム上に塗布して、カーボン電極層を形成するので、混合物の塗布時に上記溶媒によって生じる高分子フィルムの膨潤による寸法変化が、小さいか無視することができ、均一で厚いカーボン電極層を形成することができる。   In this embodiment, considering the resistance to the solvent, the type of polymer film is selected, and the mixture is applied onto the polymer film to form a carbon electrode layer. A dimensional change caused by swelling of the polymer film caused by the solvent is small or negligible, and a uniform and thick carbon electrode layer can be formed.

この高分子フィルムは、水蒸気を含めて水分の透過率(透湿度)の小さいもの、吸水性の小さなもの、耐溶媒性に優れたものを使用するので、高分子アクチュエータ全体を包み保護する保護フィルムの役割、高分子アクチュエータ全体を包み封止し、封止空間に対する水蒸気を含めて水分の出入り、溶媒の出入りを抑制する作用をもった封止フィルム(水分透過阻止膜、溶媒透過阻止膜)の役割ももっており、高分子アクチュエータの乾燥等を防ぎ、電圧印加の状態で封止された高分子アクチュエータの内部の状態を、常に、略一定に保持することができ、耐久性を向上させ、水中、溶媒中、空気中等の各種雰囲気中も使用することができる。   This polymer film uses a film with low moisture permeability (moisture permeability) including water vapor, a film with low water absorption, and a film with excellent solvent resistance. Of the sealing film (moisture permeation preventive film, solvent permeation preventive film) that has the function of enclosing and sealing the entire polymer actuator and suppressing the ingress and egress of moisture including water vapor to and from the sealed space. It also has a role to prevent the polymer actuator from drying out and to keep the internal state of the polymer actuator sealed with voltage applied at a substantially constant level. It can also be used in various atmospheres such as in a solvent and air.

本実施の形態では、簡便に調整可能であるカーボン粉末の比表面積、カーボン粉末とイオン導電性樹脂との固形分重量比、形成するカーボン電極層の厚さの少なくとも一つによって、高分子アクチュエータの変形性能を調整することができ、カーボン電極層をカーボン粉末同士がイオン導電性樹脂を介して結合している構造とすることにより、変形性能を再現性よく実現することができる。   In the present embodiment, at least one of the specific surface area of the carbon powder, the solid content weight ratio of the carbon powder and the ion conductive resin, and the thickness of the carbon electrode layer to be formed can be easily adjusted. Deformation performance can be adjusted, and by making the carbon electrode layer a structure in which carbon powders are bonded together via an ion conductive resin, the deformation performance can be realized with good reproducibility.

カーボン電極層をイオン導電性高分子層上に直接形成するのではなく、カーボン粉末とイオン導電性樹脂の混合物を高分子フィルム上に塗布し乾燥させてカーボン電極層を簡便な方法で形成する。次に、イオン導電性高分子層の対向する面のそれぞれに、高分子フィルムを外側としてカーボン電極層を加熱圧着させて、イオン導電性高分子層の対向する面のそれぞれの側の高分子フィルムを融着させて、イオン導電性高分子層及びカーボン電極層を高分子フィルムの内側に封止する。   Instead of directly forming the carbon electrode layer on the ion conductive polymer layer, the carbon electrode layer is formed by a simple method by applying a mixture of carbon powder and ion conductive resin on the polymer film and drying it. Next, a carbon electrode layer is thermocompression bonded to each of the opposing surfaces of the ion conductive polymer layer with the polymer film as the outside, and the polymer film on each side of the opposing surfaces of the ion conductive polymer layer Are fused to seal the ion conductive polymer layer and the carbon electrode layer inside the polymer film.

高分子フィルム上に予めカーボン電極層を形成した後これをイオン導電性高分子層に加熱圧着するので、カーボン電極層の成膜時に基材である高分子フィルムの寸法変化が少なく、均一に厚いカーボン電極層を形成することができ、高分子アクチュエータ設計の自由度が高くなる。   Since the carbon electrode layer is formed on the polymer film in advance and then heat-pressed onto the ion conductive polymer layer, the dimensional change of the polymer film as the substrate is small and uniform even when the carbon electrode layer is formed. The carbon electrode layer can be formed, and the degree of freedom in designing the polymer actuator is increased.

このように、本実施の形態では、簡便な方法でカーボン電極層を安価に安定して高分子フィルム上に形成することができ、高分子フィルムによってイオン導電性高分子層及びカーボン電極層の全体を電気的接続部位を含めて封止するので、イオン導電性高分子層を安定した状態に置くことができ、大きな変形性能を信頼性高く制御することができ、アクチュエータを、水中、溶媒中、空気中等の各種の雰囲気中で長期間にわたって特性を良好に維持しながら安定して動作させることができる。   Thus, in this embodiment, the carbon electrode layer can be stably and inexpensively formed on the polymer film by a simple method, and the ion conductive polymer layer and the entire carbon electrode layer are formed by the polymer film. Since the ion conductive polymer layer can be placed in a stable state, the large deformation performance can be reliably controlled, and the actuator can be used in water, in a solvent, It can be stably operated while maintaining good characteristics over a long period of time in various atmospheres such as air.

以下、図面を参照しながら本発明による実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態における、高分子アクチュエータの構造と製造方法を説明する図であり、図1(A)は高分子アクチュエータの構造を説明する断面図、図1(B)は高分子アクチュエータの製造方法を説明する断面図である。   1A and 1B are diagrams for explaining the structure and manufacturing method of a polymer actuator according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating the structure of a polymer actuator, and FIG. It is sectional drawing explaining the manufacturing method of a polymer actuator.

図2は、本発明の実施の形態における、高分子アクチュエータの製造方法の変形を説明する断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a modification of the manufacturing method of the polymer actuator in the embodiment of the present invention.

図3は、本発明の実施の形態における、高分子アクチュエータの動作を説明する概略図である。   FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the polymer actuator in the embodiment of the present invention.

なお、図1、図2、図3では、高分子アクチュエータの長手方向に平行な面での断面図を示している。   1, 2, and 3 are cross-sectional views taken along a plane parallel to the longitudinal direction of the polymer actuator.

先ず、図1(A)を参照して、本発明の実施の形態に係る高分子アクチュエータについて説明する。   First, a polymer actuator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1(A)に示すように、変形前の高分子アクチュエータ40aは、陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子層(イオン導電性高分子フィルム)15と、このイオン導電性高分子層15の両面それぞれに設けられるカーボン電極層25a、25bと、このカーボン電極層25a、25bのそれぞれに電気的に接続された導電線42とを備えている。   As shown in FIG. 1A, a polymer actuator 40a before deformation includes an ion conductive polymer layer (ion conductive polymer film) 15 impregnated with a cationic substance, and the ion conductive polymer layer. 15 are provided with carbon electrode layers 25a and 25b provided on both surfaces of the surface 15 and conductive wires 42 electrically connected to the carbon electrode layers 25a and 25b, respectively.

カーボン電極層25a、25bとイオン導電性高分子層15の間に、これらの両者に挟まれた状態で導電線42が保持され、この保持された導電線42の部分は、カーボン電極層25a、25bと導電線42との電気的接続部位となっている。高分子フィルム30によって、カーボン電極層25a、25b、イオン導電性高分子層15、上記電気的接続部位の全体が包まれている。   Between the carbon electrode layers 25a and 25b and the ion conductive polymer layer 15, the conductive wire 42 is held in a state of being sandwiched between both, and the portion of the held conductive wire 42 is the carbon electrode layer 25a, This is an electrical connection portion between 25b and the conductive wire. The polymer film 30 wraps the carbon electrode layers 25a and 25b, the ion conductive polymer layer 15, and the entire electrical connection portion.

1対の導電線42によってカーボン電極層25a、25bの間に電圧が印加され、イオン導電性高分子層15が湾曲又は変形し、後述するように変形前の高分子アクチュエータ40aは変形する。   A voltage is applied between the carbon electrode layers 25a and 25b by the pair of conductive wires 42, the ion conductive polymer layer 15 is bent or deformed, and the polymer actuator 40a before deformation is deformed as described later.

イオン導電性高分子層15は、フッ素樹脂、炭化水素系等を骨格としたイオン交換樹脂からなり、表裏2つの主面をもつ形状を呈している。例えば、短冊形状、円盤形状、円柱形状、円筒形状等が挙げられる。また、イオン交換樹脂としては、陰イオン交換樹脂、陽イオン交換樹脂、両イオン交換樹脂何れでもよいが、このうち陽イオン交換樹脂が好適である。   The ion conductive polymer layer 15 is made of an ion exchange resin having a skeleton made of fluororesin, hydrocarbon, or the like, and has a shape having two main surfaces. For example, a strip shape, a disk shape, a columnar shape, a cylindrical shape and the like can be mentioned. The ion exchange resin may be any of an anion exchange resin, a cation exchange resin, or a both ion exchange resin, and among these, a cation exchange resin is preferred.

陽イオン交換樹脂としては、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂等にスルホン酸基、カルボキシル基等の官能基が導入されたものが挙げられ、特にフッ素樹脂にスルホン酸基、カルボキシル基等の官能基が導入された陽イオン交換樹脂が好ましい。   Examples of the cation exchange resin include those in which a functional group such as a sulfonic acid group or a carboxyl group is introduced into polyethylene, polystyrene, fluororesin or the like, and in particular, a functional group such as a sulfonic acid group or a carboxyl group is introduced into the fluororesin. Preferred cation exchange resins are preferred.

カーボン電極層25a、25bは、カーボン粉末とイオン導電性樹脂とからなり、カーボン粉末同士がイオン導電性樹脂を介して結合している。カーボン粉末は、導電性をもつカーボンブラックの微細粉末であり、比表面積が大きなものほどカーボン電極層25a、25bとしてイオン導電性高分子層15と接する表面積が大きくなり、より大きな変形量を得ることができる。例えば、高電導性カーボンブラックであるケッチェンブラック(KB)の使用が好ましい。また、イオン導電性樹脂は、イオン導電性高分子層15を構成する材料と同じものでよい。   The carbon electrode layers 25a and 25b are made of carbon powder and an ion conductive resin, and the carbon powders are bonded to each other through the ion conductive resin. The carbon powder is a fine powder of carbon black having conductivity, and the larger the specific surface area, the larger the surface area in contact with the ion conductive polymer layer 15 as the carbon electrode layers 25a and 25b, thereby obtaining a larger deformation amount. Can do. For example, the use of ketjen black (KB), which is a highly conductive carbon black, is preferable. Further, the ion conductive resin may be the same as the material constituting the ion conductive polymer layer 15.

後述するように、カーボン電極層25a、25bは、イオン導電性樹脂成分又はイオン交換樹脂とカーボン粉末を含む塗料が高分子フィルム(電気絶縁性の熱可塑性樹脂からなる。)30上に塗布され形成される。そして、カーボン電極層25a、25bは、イオン導電性高分子層15に加熱圧着されている。カーボン電極層25a、25bは、簡便に短時間で形成することができる。   As will be described later, the carbon electrode layers 25a and 25b are formed by applying a coating containing an ion conductive resin component or an ion exchange resin and carbon powder on a polymer film (made of an electrically insulating thermoplastic resin) 30. Is done. The carbon electrode layers 25 a and 25 b are thermocompression bonded to the ion conductive polymer layer 15. The carbon electrode layers 25a and 25b can be easily formed in a short time.

なお、少なくともイオン導電性高分子層15に陽イオン物質が含浸されているが、この陽イオン物質とは、水及び金属イオン、水及び有機イオン、イオン液体の何れかであることが好ましい。ここで、金属イオンとは、例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン等が挙げられる。   At least the ion conductive polymer layer 15 is impregnated with a cationic substance, and this cationic substance is preferably any one of water and metal ions, water and organic ions, and ionic liquid. Here, examples of the metal ion include sodium ion, potassium ion, lithium ion, and magnesium ion.

また、有機イオンとは、例えば、アルキルアンモニウムイオン等が挙げられる。これらのイオンはイオン導電性高分子層15中において水和物として存在している。イオン導電性高分子層15が水及び金属イオン、又は水及び有機イオンを含み、含水状態となっている場合には、高分子アクチュエータは中からこの水が揮発しないように、カーボン電極層25a、25b、及び、イオン導電性高分子層15は、高分子フィルム30によって内部に封止されている。   Examples of organic ions include alkyl ammonium ions. These ions exist as hydrates in the ion conductive polymer layer 15. When the ion conductive polymer layer 15 contains water and metal ions or water and organic ions and is in a water-containing state, the carbon actuator layer 25a, 25 b and the ion conductive polymer layer 15 are sealed inside by a polymer film 30.

また、イオン液体とは、常温溶融塩とも言われる不燃性、不揮発性のイオンのみからなる溶媒であり、例えば、イミダゾリウム環系化合物、ピリジニウム環系化合物、脂肪族系化合物のものを使用することができる。イオン導電性高分子層15にイオン液体を含浸させている場合には、揮発する心配なく高温あるいは真空中で高分子アクチュエータを使用することができる。   In addition, the ionic liquid is a solvent composed only of non-flammable and nonvolatile ions, which is also called a room temperature molten salt. For example, an imidazolium ring compound, a pyridinium ring compound, or an aliphatic compound should be used. Can do. When the ion conductive polymer layer 15 is impregnated with an ionic liquid, the polymer actuator can be used at high temperature or in vacuum without worrying about volatilization.

ここで、図3を参照して、高分子アクチュエータの動作原理を説明する。なお、図3では、高分子アクチュエータを簡略化して図示し、厚さ方向に垂直な断面を外形のみについて示している。ここでは、イオン導電性高分子層15中にナトリウムイオンが含浸されているものとして説明する。   Here, the operation principle of the polymer actuator will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the polymer actuator is shown in a simplified manner, and a cross section perpendicular to the thickness direction is shown only for the outer shape. Here, it is assumed that the ion conductive polymer layer 15 is impregnated with sodium ions.

図3(A)では、SWがオフとされた変形前の高分子アクチュエータ40aが示されている。同図に示すように、電源からの電圧印加はなく、2つのカーボン電極層25a、25bに電位差がないことから、イオン導電性高分子層15の2つのカーボン電極層25a、25b近傍領域の間に体積差はなく、イオン導電性高分子層15は湾曲変形することなく真っ直ぐな状態である。なお、図3(B)、図3(C)では、変形前の高分子アクチュエータ40aへ点線で示されている。   FIG. 3A shows the polymer actuator 40a before deformation with SW turned off. As shown in the figure, no voltage is applied from the power source, and there is no potential difference between the two carbon electrode layers 25a and 25b, so that the region between the two carbon electrode layers 25a and 25b in the ion conductive polymer layer 15 is not. There is no volume difference, and the ion conductive polymer layer 15 is in a straight state without bending deformation. In FIGS. 3B and 3C, the polymer actuator 40a before deformation is shown by a dotted line.

SWがオンとされ電源より導電線42を通じて、図3(B)中の上側の高分子アクチュエータのカーボン電極層25aにプラスの電位、同図中の下側のカーボン電極層25bにマイナスの電位を印加している。この電位差により、高分子アクチュエータのイオン導電性高分子層15中では、マイナスの電位が印加された側(同図中の下側)のカーボン電極層25bにナトリウムイオン水和物が引き寄せられて移動しこのカーボン電極層25bの近傍に集中しこの領域は体積膨張する。一方、プラスの電位が印加された側(同図中の上側)のカーボン電極層25aの近傍におけるナトリウム水和物濃度は減少し、この領域は体積収縮する。その結果、イオン導電性高分子層15の2つのカーボン電極層25a、25b近傍領域の間に体積差が生じることとなり、変形後の高分子アクチュエータ40bでは、イオン導電性高分子層15は同図中の上側に凹状に湾曲する。   SW is turned on and a positive potential is applied to the carbon electrode layer 25a of the upper polymer actuator in FIG. 3B through the conductive line 42 from the power source, and a negative potential is applied to the lower carbon electrode layer 25b in FIG. Applied. Due to this potential difference, sodium ion hydrate is attracted and moved to the carbon electrode layer 25b on the side to which a negative potential is applied (the lower side in the figure) in the ion conductive polymer layer 15 of the polymer actuator. However, it concentrates in the vicinity of the carbon electrode layer 25b and this region expands in volume. On the other hand, the sodium hydrate concentration in the vicinity of the carbon electrode layer 25a on the side to which the positive potential is applied (the upper side in the figure) decreases, and this region shrinks in volume. As a result, a volume difference is generated between the two carbon electrode layers 25a and 25b in the ion conductive polymer layer 15, and in the deformed polymer actuator 40b, the ion conductive polymer layer 15 is shown in FIG. Curved in a concave shape on the inside upper side.

図3(C)では、電源より導電線42を通じて、同図中の上側の高分子アクチュエータのカーボン電極層25aにマイナスの電位、同図中の下側のカーボン電極層25bにプラスの電位を印加しており、電圧印加方法が図3(B)の場合とは逆である。この電位差により、高分子アクチュエータのイオン導電性高分子層15中では、マイナスの電位が印加された側(同図中の上側)のカーボン電極層25aの近傍領域は体積膨張して、プラスの電位が印加された側(同図中の下側)のカーボン電極層25b近傍領域は体積収縮する。その結果、変形後の高分子アクチュエータ40bでは、イオン導電性高分子層15は同図中の下側に凹状に湾曲する。   In FIG. 3C, a negative potential is applied to the carbon electrode layer 25a of the upper polymer actuator in the figure and a positive potential is applied to the lower carbon electrode layer 25b in the figure through the conductive line 42 from the power source. The voltage application method is opposite to that in FIG. Due to this potential difference, in the ion conductive polymer layer 15 of the polymer actuator, a region in the vicinity of the carbon electrode layer 25a on the side to which a negative potential is applied (upper side in the figure) is volume-expanded to a positive potential. The area in the vicinity of the carbon electrode layer 25b on the side to which is applied (lower side in the figure) shrinks in volume. As a result, in the polymer actuator 40b after deformation, the ion conductive polymer layer 15 is curved in a concave shape downward in the figure.

この高分子アクチュエータの変形性能(変形量及び/又は変形速度)は、カーボン粉末の比表面積、カーボン粉末とイオン導電性樹脂との固形分重量比、カーボン電極層25a、25bの厚さの少なくとも何れか一を調整することにより、制御することができる。また、カーボン電極層25a、25bの厚さとイオン導電性高分子層15の厚さとの比を調整することによっても、高分子アクチュエータの変形性能(変形量及び/又は変形速度)を制御することができる。   The deformation performance (deformation amount and / or deformation speed) of the polymer actuator is at least one of the specific surface area of the carbon powder, the solid weight ratio of the carbon powder and the ion conductive resin, and the thickness of the carbon electrode layers 25a and 25b. It is possible to control by adjusting one. Further, the deformation performance (deformation amount and / or deformation speed) of the polymer actuator can also be controlled by adjusting the ratio between the thickness of the carbon electrode layers 25a and 25b and the thickness of the ion conductive polymer layer 15. it can.

図1(B)に示すように、高分子アクチュエータは次の手順で作製することができる。   As shown in FIG. 1B, the polymer actuator can be manufactured by the following procedure.

図1(B1)に示すように、高分子フィルム30上にカーボン電極層25a、25bを形成する。まず、イオン導電性高分子層15を用意する。有機溶媒にイオン導電性樹脂を溶解したものに所定の比表面積のカーボン粉末を、カーボン粉末とイオン導電性樹脂との固形分重量比が目標値となるように混合し、分散させて塗料を得る。   As shown in FIG. 1 (B1), carbon electrode layers 25a and 25b are formed on the polymer film 30. First, the ion conductive polymer layer 15 is prepared. A coating material is obtained by mixing a carbon powder having a predetermined specific surface area in an organic solvent dissolved in an organic solvent so that the solid weight ratio of the carbon powder and the ion conductive resin becomes a target value, and dispersing the mixture. .

上記の塗料中に高分子フィルム30の片面をディッピング塗布し、或いは、上記の塗料を高分子フィルム30に印刷法によって塗布し、形成された塗膜を大気中で乾燥させる。この塗膜形成及び乾燥を繰り返して、所望の厚さのカーボン電極層25a、25bを形成する。   One surface of the polymer film 30 is dipped on the coating material, or the coating material is applied to the polymer film 30 by a printing method, and the formed coating film is dried in the air. This coating film formation and drying are repeated to form carbon electrode layers 25a and 25b having a desired thickness.

次に、イオン導電性高分子層15に陽イオン物質を含浸させる処理を行う。具体的には、イオン導電性高分子層15にカーボン電極層25a、25bを形成した積層体を金属イオン、有機イオン何れかを含む塩化物溶液又は水酸化物溶液、あるいはイオン液体に浸漬することにより、これらの金属イオン、有機イオン、イオン液体をイオン導電性高分子層15及びカーボン電極層25a、25b中に含浸させる。陽イオン物質を含浸させた積層体を所望の形状に切断する。   Next, the ion conductive polymer layer 15 is impregnated with a cationic substance. Specifically, the laminate in which the carbon electrode layers 25a and 25b are formed on the ion conductive polymer layer 15 is immersed in a chloride solution or hydroxide solution containing either metal ions or organic ions, or an ionic liquid. Thus, these metal ions, organic ions, and ionic liquid are impregnated in the ion conductive polymer layer 15 and the carbon electrode layers 25a and 25b. The laminate impregnated with the cationic substance is cut into a desired shape.

次に、図1(B2)に示すように、上記の積層体のカーボン電極層25a、25bに導電線42を配置して、導電性接着剤43を用いて固定する。この固定は他の方法によって行ってもよい。導電線42は、電気絶縁性の熱可塑性樹脂からなる高分子被膜49によって被覆されている。高分子被膜49は、高分子フィルム30と同じ材質であってもよい。   Next, as shown in FIG. 1 (B2), the conductive wire 42 is arranged on the carbon electrode layers 25a and 25b of the laminate, and is fixed using the conductive adhesive 43. This fixing may be performed by other methods. The conductive wire 42 is covered with a polymer film 49 made of an electrically insulating thermoplastic resin. The polymer coating 49 may be the same material as the polymer film 30.

図1(B2)に示す例では、先端部の露出する導電線42を折り合わせた2本部分と、この2本部分の一部を略直角に曲げた1本部分を形成して、2本部分をカーボン電極層25a、25bの側壁部に、1本部分をカーボン電極層25a、25bの表面部に接触させて、2本部分とカーボン電極層25a、25bの側壁部と高分子フィルム30の面とを、導電性接着剤43を用いて連結し、高分子フィルム30の面に固定された構造とする。このようにして、導電線42の1本部分及び2本部分によって、電気的接続部が形成される。   In the example shown in FIG. 1 (B2), two portions are formed by folding the conductive wire 42 exposed at the tip, and one portion is formed by bending a part of the two portions substantially at a right angle. The portion is brought into contact with the side wall portions of the carbon electrode layers 25a and 25b, and the one portion is brought into contact with the surface portion of the carbon electrode layers 25a and 25b, so that the two portions, the side wall portions of the carbon electrode layers 25a and 25b, and the polymer film 30 The surfaces are connected to each other using a conductive adhesive 43 and fixed to the surface of the polymer film 30. In this way, an electrical connection portion is formed by one and two portions of the conductive wire 42.

また、先端部の露出する導電線42と高分子被膜49とが重なるように折り合わせた2本部分と、この2本部分の導電線42の一部を略直角に曲げた1本部分を形成して、2本部分をカーボン電極層25a、25bの側壁部に接触させ、1本部分をカーボン電極層25a、25bの表面部に接触させて、(1)2本部分とカーボン電極層25a、25bの側壁部と高分子フィルム30の面とを、導電性接着剤43を用いて連結し、高分子フィルム30の面に固定された構造とする、又は、(2)2本部分の高分子被膜49と高分子フィルム30とを融着し、2本部分とカーボン電極層25a、25bの側壁部と高分子フィルム30の面とを、導電性接着剤43を用いて連結し、高分子フィルム30の面に固定された構造とすることもできる。このようにして、カーボン電極層25a、25bの側壁部及び表面部に接続する導電線42の1本部分によって、電気的接続部が形成される。   Also, two portions are formed such that the conductive wire 42 exposed at the tip and the polymer film 49 overlap each other, and one portion is formed by bending a portion of the two conductive wires 42 at a substantially right angle. Then, the two portions are brought into contact with the side walls of the carbon electrode layers 25a and 25b, the one portion is brought into contact with the surface portions of the carbon electrode layers 25a and 25b, and (1) the two portions and the carbon electrode layers 25a, The side wall portion of 25b and the surface of the polymer film 30 are connected by using a conductive adhesive 43 to be fixed to the surface of the polymer film 30, or (2) two-part polymer The film 49 and the polymer film 30 are fused, and the two portions, the side walls of the carbon electrode layers 25a and 25b, and the surface of the polymer film 30 are connected using the conductive adhesive 43, and the polymer film It can also be set as the structure fixed to 30 surfaces. Thus, an electrical connection portion is formed by one portion of the conductive wire 42 connected to the side wall portion and the surface portion of the carbon electrode layers 25a and 25b.

以上のように、高分子フィルム30と電気的接続部を連結しておくことによって、電気的接続部を保護することができ、導電線42とカーボン電極層25a、25bとが電気的に接続され、電気的接続部が保護された状態とすることができる。   As described above, by connecting the polymer film 30 and the electrical connection portion, the electrical connection portion can be protected, and the conductive wire 42 and the carbon electrode layers 25a and 25b are electrically connected. The electrical connection portion can be protected.

なお、図1(B1)において、高分子フィルム30上へのカーボン電極層25a、25bの形成に先立って、高分子フィルム30と高分子被膜49とを熱接着(融着)して連結した後に、先端部の露出する導電線42を覆うように、カーボン電極層25a、25bを形成して、導電線42とカーボン電極層25a、25bとを電気的に接続してもよい。この場合、電気的接続部が保護された状態で、カーボン電極層25a、25bの形成を行うことができる。   In FIG. 1 (B1), prior to the formation of the carbon electrode layers 25a and 25b on the polymer film 30, the polymer film 30 and the polymer film 49 are connected by thermal bonding (fusion). Alternatively, the carbon electrode layers 25a and 25b may be formed so as to cover the conductive wire 42 exposed at the tip, and the conductive wire 42 and the carbon electrode layers 25a and 25b may be electrically connected. In this case, the carbon electrode layers 25a and 25b can be formed while the electrical connection portion is protected.

次に、図1(B3)に示すように、イオン導電性高分子層15を挟んで、図1(B2)に示す積層体のカーボン電極層25a、25bをイオン導電性高分子層15に対向させて配置する。   Next, as shown in FIG. 1 (B3), the carbon electrode layers 25a and 25b of the laminate shown in FIG. 1 (B2) are opposed to the ion conductive polymer layer 15 with the ion conductive polymer layer 15 interposed therebetween. Let them be arranged.

次に、図1(B4)では図示していないが、高分子フィルム30を外側として、イオン導電性高分子層15の対向する面に、積層体のカーボン電極層25a、25bを加熱圧着する。その後、加熱圧着体を40℃、90%の雰囲気中に1時間放置し、加湿する。   Next, although not shown in FIG. 1 (B4), the carbon electrode layers 25a and 25b of the laminate are thermocompression bonded to the opposing surfaces of the ion conductive polymer layer 15 with the polymer film 30 as the outside. Thereafter, the thermocompression bonded body is left in an atmosphere of 40 ° C. and 90% for 1 hour and humidified.

次に、図1(B5)では図示していないが、1対の積層体の高分子フィルム30同士を加熱圧着して封止を行う。この時、1対の導電線42は高分子フィルム30の外部に取り出される。   Next, although not shown in FIG. 1 (B5), sealing is performed by thermocompression bonding of a pair of laminated polymer films 30. At this time, the pair of conductive wires 42 are taken out of the polymer film 30.

カーボン電極層25a、25bに接続された導体線42の高分子被覆49を高分子フィルム30の間に挟みこんで、高分子フィルム30同士を高分子被覆49とともに加熱圧着して、1対の導電線42を電気的に独立に高分子フィルム30の外部に取り出すことができる。高分子被覆49を、高分子フィルム30と同じ材質の高分子物質であり熱可塑性物質とすれば、高分子フィルム30同士の融着、及び、高分子フィルム30と高分子被覆49との融着とが同時にできるため、外部に導電線42を高分子被覆49を有した状態で取り出すことができるので、少ない工程で当該アクチュエータを製造することができる。   A polymer coating 49 of the conductor wire 42 connected to the carbon electrode layers 25a and 25b is sandwiched between the polymer films 30, and the polymer films 30 are thermocompression bonded together with the polymer coating 49 to form a pair of conductive layers. The wire 42 can be taken out of the polymer film 30 electrically independently. If the polymer coating 49 is made of the same material as the polymer film 30 and is a thermoplastic material, the polymer films 30 are fused together, and the polymer film 30 and the polymer coating 49 are fused. Since the conductive wire 42 can be taken out with the polymer coating 49 on the outside, the actuator can be manufactured with few steps.

このようにして、図1(A)に示す高分子アクチュエータが完成し、導電線42は高分子アクチュエータの長手方向に平行に取り出されている。導電線42は、カーボン電極層25a、25bの側壁部と導電性接着剤43によって電気的に接続され、また、導電線42は、カーボン電極層25a、25bの表面部とイオン導電性高分子層15との間に圧接されて、カーボン電極層25a、25b電気的に接続されている。   In this way, the polymer actuator shown in FIG. 1A is completed, and the conductive wire 42 is taken out parallel to the longitudinal direction of the polymer actuator. The conductive wire 42 is electrically connected to the side wall portions of the carbon electrode layers 25a and 25b by the conductive adhesive 43, and the conductive wire 42 is connected to the surface portions of the carbon electrode layers 25a and 25b and the ion conductive polymer layer. 15 and the carbon electrode layers 25a and 25b are electrically connected.

なお、イオン導電性高分子層にイオン液体を含浸させた構成の場合、イオン導電性高分子層15の面とカーボン電極層25a、25bとの加熱圧着、高分子フィルム30同士の加熱圧着、及び、高分子フィルム30と高分子被膜49との加熱圧着を同時に行うこともでき、短時間に作業を完了することができる。   In the case where the ion conductive polymer layer is impregnated with an ionic liquid, thermocompression bonding between the surface of the ion conductive polymer layer 15 and the carbon electrode layers 25a and 25b, thermocompression bonding between the polymer films 30, and In addition, the thermocompression bonding of the polymer film 30 and the polymer coating 49 can be performed simultaneously, and the operation can be completed in a short time.

以下、本発明の実施の形態のより具体例について説明する。   Hereinafter, more specific examples of the embodiment of the present invention will be described.

イオン導電性高分子層15としては、例えば、パーフルオロスルフォン酸樹脂(商品名Nafion(型番N−117)、DuPont社製)を使用することができる。イオン導電性高分子層15の厚さは183μmとした。   As the ion conductive polymer layer 15, for example, a perfluorosulfonic acid resin (trade name Nafion (model number N-117), manufactured by DuPont) can be used. The thickness of the ion conductive polymer layer 15 was 183 μm.

カーボン電極層25a、25bを形成するために、カーボン粉末としてケッチェンブラック(BET=800m2/g)等を使用することができる。このケッチェンブラックを、例えば、Nafion溶液(5wt%)に固形分重量比が1:2となるように混合し、分散させてカーボン塗料を作製する。 In order to form the carbon electrode layers 25a and 25b, ketjen black (BET = 800 m 2 / g) or the like can be used as the carbon powder. This ketjen black is mixed with, for example, a Nafion solution (5 wt%) so that the weight ratio of solid content is 1: 2, and dispersed to prepare a carbon paint.

図1(B1)に示すように、作製されたカーボン塗料を、ポリエチレンフィルム(例えば、厚さ50μm。融点は130℃である。)上にスクリーン印刷等で塗布し、乾燥させる。カーボン塗料の1回の塗布で所望の厚み(例えば、60μm)の電極層が得られない場合には、カーボン塗料の塗布と塗布層の乾燥を、所望の厚みに達するまで繰り返す。その後、0.1N水酸化ナトリウム水溶液に2時間浸漬処理し、次に、純水洗浄する。   As shown in FIG. 1 (B1), the produced carbon paint is applied on a polyethylene film (for example, a thickness of 50 μm, melting point is 130 ° C.) by screen printing or the like, and dried. When an electrode layer having a desired thickness (for example, 60 μm) cannot be obtained by a single application of the carbon paint, the application of the carbon paint and the drying of the applied layer are repeated until the desired thickness is reached. Then, it is immersed in a 0.1N sodium hydroxide aqueous solution for 2 hours, and then washed with pure water.

図1(B)に示すように、カーボン電極層25a、25bが形成された高分子(ポリエチレン)フィルム30の2枚を、カーボン電極層25a、25bが内側になるようにしてイオン導電性高分子層15を挟み、150℃で加熱圧着する。その後、加熱圧着体を40℃、90%の雰囲気中に1時間放置し、加湿した後、アクチュエータ周囲の高分子フィルムを融着する。このとき、必要な数のリード線42の絶縁被覆49を一緒に加熱圧着する。最後に所望の形状に切り出す。即ち、電極層の圧着工程とアクチュエータ周囲の封止工程とに分け、これら工程の間に加湿工程を設け、カーボン電極層25a、25bをイオン導電性高分子層15に加熱圧着する際に、アクチュエータの周囲又は一部を融着しないようにし、その状態で、例えば、40℃、90%(湿度)の雰囲気中に1時間放置して、アクチュエータを加湿し、その後、アクチュエータの周囲の高分子フィルムを融着する。   As shown in FIG. 1 (B), two conductive polymer (polyethylene) films 30 on which carbon electrode layers 25a and 25b are formed are ion-conductive polymer with the carbon electrode layers 25a and 25b facing inside. The layer 15 is sandwiched and heat-pressed at 150 ° C. Thereafter, the thermocompression bonded body is left in an atmosphere of 40 ° C. and 90% for 1 hour to humidify, and then the polymer film around the actuator is fused. At this time, a necessary number of insulation coatings 49 of the lead wires 42 are heat-bonded together. Finally, cut into the desired shape. That is, it is divided into a pressure bonding process of the electrode layer and a sealing process around the actuator, a humidification process is provided between these processes, and when the carbon electrode layers 25a and 25b are heat bonded to the ion conductive polymer layer 15, the actuator In this state, the actuator is humidified by leaving it in an atmosphere of 40 ° C. and 90% (humidity) for 1 hour, and then the polymer film around the actuator. Fuse.

このようにして作製された高分子アクチュエータは、図1(A)に示すように、イオン導電性高分子層15の対向面の両面に、カーボン粉末とイオン導電性樹脂で構成されたカーボン電極層25a、25bが設けられ、更に、カーボン電極層25a、25bの外側に高分子フィルム30が設けられこれによって、イオン導電性高分子層15及びカーボン電極層25a、25bの全体が包まれ被覆され、封止された構造を有しており、導電線42が、イオン導電性高分子層15の厚さ方向の略中心部からこの層に略平行に、封止された内部から外部に取り出され、コンパクトな単純な形状をもっている。   As shown in FIG. 1 (A), the polymer actuator thus fabricated has a carbon electrode layer composed of carbon powder and an ion conductive resin on both surfaces of the ion conductive polymer layer 15 facing each other. 25a, 25b are provided, and further, the polymer film 30 is provided outside the carbon electrode layers 25a, 25b, whereby the entire ion conductive polymer layer 15 and the carbon electrode layers 25a, 25b are wrapped and covered, Having a sealed structure, the conductive wire 42 is taken out from the sealed inside to the outside from the substantially central portion of the ion conductive polymer layer 15 in the thickness direction, substantially parallel to the layer, It has a compact and simple shape.

イオン導電性高分子層15とその両側のカーボン電極層25a、25bには、水酸化ナトリウムで浸漬処理されておりNa+イオンが存在している。カーボン電極層25a、25bには導電線42が接続されており、この導電線42を介してカーボン電極層導電線25a、25bの間に電圧を印加すると、イオン導電性高分子層15及びカーボン電極層25a、25bに存在するNa+イオン水和物が、マイナスの電位を持つカーボン電極層のカーボン粒子に引き寄せられ、膨張する。 The ion conductive polymer layer 15 and the carbon electrode layers 25a and 25b on both sides thereof are immersed in sodium hydroxide and have Na + ions. Conductive wires 42 are connected to the carbon electrode layers 25a and 25b, and when a voltage is applied between the carbon electrode layer conductive wires 25a and 25b via the conductive wires 42, the ion conductive polymer layer 15 and the carbon electrodes are applied. Na + ion hydrates present in the layers 25a and 25b are attracted to the carbon particles of the carbon electrode layer having a negative potential and expand.

この時、プラス側のカーボン電極層では、Na+イオン水和物が反対側に移動してしまうため体積が減少する。このNa+イオン水和物の存在量の差による膨張収縮によって、2つのカーボン電極層の間で体積の差が生じ、それにより図3に示すように湾曲する。この時、カーボン電極層25a、25bの外側が高分子フィルム30で覆われているために、カーボン電極層25a、25b及びイオン導電性高分子層15中の水分が揮発するのが抑制され、高分子アクチュエータが乾燥せず長期間動作させることができる。また、この高分子フィルム30は融点が150℃以下であるため、低い温度で加熱圧着、封止することができ、カーボン電極層25a、25bやイオン導電性高分子層15への影響が小さくて済む。 At this time, in the carbon electrode layer on the plus side, the volume decreases because Na + ion hydrate moves to the opposite side. Due to the expansion and contraction due to the difference in the amount of Na + ion hydrate, a volume difference is generated between the two carbon electrode layers, thereby bending as shown in FIG. At this time, since the outer sides of the carbon electrode layers 25a and 25b are covered with the polymer film 30, the volatilization of moisture in the carbon electrode layers 25a and 25b and the ion conductive polymer layer 15 is suppressed. The molecular actuator can be operated for a long time without drying. In addition, since the polymer film 30 has a melting point of 150 ° C. or less, it can be heat-bonded and sealed at a low temperature, and the influence on the carbon electrode layers 25a and 25b and the ion conductive polymer layer 15 is small. That's it.

更に、カーボン電極層25a、25bをイオン導電性高分子層15上に直接形成するのではなく、高分子フィルム30上に形成した後、カーボン電極層25a、25bとイオン導電性高分子層15とを加熱圧着するので、カーボン電極層25a、25bの成膜時の基材(高分子)フィルム30の寸法変化が少なく、均一に厚い膜(カーボン電極層)を形成することができ、高分子アクチュエータの設計の自由度が高くなる。なお、イオン導電性高分子層にイオン液体を含浸させた構成の場合、カーボン電極層25a、25bとイオン導電性高分子層15との加熱圧着と、高分子フィルム(封止膜)30同士のヒートシールとが同時にできるため、少ない工程で、高分子アクチュエータを製造することができる。   Further, the carbon electrode layers 25a and 25b are not directly formed on the ion conductive polymer layer 15, but are formed on the polymer film 30, and then the carbon electrode layers 25a and 25b, the ion conductive polymer layer 15 and Is heated and pressure-bonded, so that the dimensional change of the substrate (polymer) film 30 during the formation of the carbon electrode layers 25a and 25b is small, and a uniformly thick film (carbon electrode layer) can be formed. The degree of freedom of design becomes higher. In the case where the ion conductive polymer layer is impregnated with an ionic liquid, the thermocompression bonding of the carbon electrode layers 25a and 25b and the ion conductive polymer layer 15 and the polymer film (sealing film) 30 are arranged together. Since heat sealing can be performed at the same time, the polymer actuator can be manufactured with fewer steps.

なお、イオン導電性高分子フィルム15及びイオン導電性樹脂としては、Nafionのようなフッ素樹脂骨格のもの以外にも、炭化水素系やそれ以外のものでも使用可能である。カーボン電極層を形成するためのカーボン塗料の塗布方法は、スクリーン印刷以外にも従来公知の塗布方式や印刷方式が使用可能である。   In addition, as the ion conductive polymer film 15 and the ion conductive resin, in addition to those having a fluororesin skeleton such as Nafion, it is possible to use hydrocarbon type or other types. As a method of applying the carbon paint for forming the carbon electrode layer, a conventionally known coating method or printing method can be used in addition to screen printing.

イオン導電性高分子層15とカーボン電極層25a、25bに注入するイオンとしては、ナトリウム以外にも、カリウム、リチウム、マグネシウム、カルシウム等の金属イオン、アルキルアンモニウムイオン等の有機イオンが使用可能であり、それらの塩化物溶液又は水酸化物溶液に浸漬する処理することによって、イオンを注入する。また、このようなイオン注入処理の代わりに、イオン導電性高分子層15とカーボン電極層25a、25bに、イオン液体を含浸させてもよい。   As ions implanted into the ion conductive polymer layer 15 and the carbon electrode layers 25a and 25b, in addition to sodium, metal ions such as potassium, lithium, magnesium and calcium, and organic ions such as alkylammonium ions can be used. Ions are implanted by treating them in a chloride or hydroxide solution. Further, instead of such ion implantation treatment, the ion conductive polymer layer 15 and the carbon electrode layers 25a and 25b may be impregnated with an ionic liquid.

後述するように、カーボン電極層25a、25bを形成する高分子フィルム30の表面には、金や白金等の化学的に安定な金属層を成膜して、カーボン電極層25a、25bの表面抵抗を下げてもよい。この金属層の成膜にはメッキや蒸着、スパッタ等の従来公知の成膜手法が使用可能である。   As will be described later, a chemically stable metal layer such as gold or platinum is formed on the surface of the polymer film 30 that forms the carbon electrode layers 25a and 25b, so that the surface resistance of the carbon electrode layers 25a and 25b is increased. May be lowered. Conventionally known film forming methods such as plating, vapor deposition, and sputtering can be used for forming the metal layer.

また、後述するように、この高分子フィルムの、カーボン電極層が形成される面と反対側の面に、AlやCu等の金属層(膜)を成膜する構成としてもよい。この金属膜の形成によって、高分子フィルム30よりも更に透湿度を低下させて、更に、高分子アクチュエータを乾燥しにくくすることもできる。この金属膜に高分子層を設け、金属層が、高分子フィルムと高分子層で挟まれていている構成としてもよい。   Further, as will be described later, a metal layer (film) such as Al or Cu may be formed on the surface of the polymer film opposite to the surface on which the carbon electrode layer is formed. By forming this metal film, the moisture permeability can be further reduced as compared with the polymer film 30, and the polymer actuator can be made more difficult to dry. The metal film may be provided with a polymer layer, and the metal layer may be sandwiched between the polymer film and the polymer layer.

更に、高分子フィルム30としては、ポリエチレン以外にも、電気絶縁性の熱可塑性フィルムであり150℃以下の融点をもちヒートシールが可能あり、フレキシブルで柔軟性があり、吸水性が小さく、透湿度が低い(即ち、水分の透過性が小さい。)条件を満たすフィルムであれば使用することができる。これらの条件を満たせば高分子フィルムの材質、厚さは、特に限定されないが、高分子アクチュエータの変形を阻害しない材質、厚さであればよい。熱融着層としてポリエチレン層をもつフィルムを使用することもできる。   In addition to polyethylene, the polymer film 30 is an electrically insulating thermoplastic film that has a melting point of 150 ° C. or lower, can be heat-sealed, is flexible and flexible, has low water absorption, and moisture permeability. Can be used as long as the film satisfies the conditions of low (that is, low water permeability). The material and thickness of the polymer film are not particularly limited as long as these conditions are satisfied, but may be any material and thickness that do not hinder the deformation of the polymer actuator. A film having a polyethylene layer as the heat-fusible layer can also be used.

例えば、アルミニウムがラミネートされたポリエチレンフィルムを使用するならば、膜厚さは数100nm程度であれば、水分透過度が小さくフレキシビリティに優れた高分子アクチュエータの製造を可能とすることができる。   For example, if a polyethylene film laminated with aluminum is used, if the film thickness is about several hundreds of nanometers, it is possible to produce a polymer actuator having a low moisture permeability and excellent flexibility.

図1(B)に示した高分子アクチュエータの製造工程に対して、以下、図2に示すように、種々の変形が可能である。   As shown in FIG. 2, various modifications can be made to the manufacturing process of the polymer actuator shown in FIG.

図2(A)に示すように、一面側の金属層44が形成された高分子フィルム30の部分にカーボン電極層25を形成してもよい。この金属層44は、金又は白金によって形成される。金属層44が形成された高分子フィルム30は、片面全体に金属層が形成された片面金属層付き高分子フィルムを用いて、所望の領域に金属層が残るよう不要部分をエッチングによって除去して作製することもできる。   As shown in FIG. 2A, the carbon electrode layer 25 may be formed on the portion of the polymer film 30 on which the metal layer 44 on one side is formed. The metal layer 44 is made of gold or platinum. The polymer film 30 on which the metal layer 44 is formed is formed by removing unnecessary portions by etching so that the metal layer remains in a desired region using a polymer film with a single-sided metal layer formed on one side. It can also be produced.

また、図2(B)に示すように、二面側に金属層が形成された高分子フィルム30を使用して一面側の金属層44上にカーボン電極層25を形成してもよい。即ち、図2(A)に示す高分子フィルム30の金属層44が形成されていない側の面に金属層46を形成してもよい。Al、Cu等によって金属層46は形成される。片面及び他面全体に金属層が形成された両面金属層付き高分子フィルムを用いて、片面の所望の領域に金属層が残るよう不要部分をエッチングによって除去して、片面に金属層44、他面の金属層46が形成された高分子フィルム30として作製することもできる。   Further, as shown in FIG. 2B, the carbon electrode layer 25 may be formed on the metal layer 44 on one side using a polymer film 30 having a metal layer formed on the two sides. That is, the metal layer 46 may be formed on the surface of the polymer film 30 shown in FIG. 2A where the metal layer 44 is not formed. The metal layer 46 is formed of Al, Cu or the like. Using a polymer film with a double-sided metal layer with a metal layer formed on one side and the other side, unnecessary portions are removed by etching so that the metal layer remains in a desired region on one side, and the metal layer 44, etc. on one side It can also be produced as the polymer film 30 on which the surface metal layer 46 is formed.

また、図2(C)に示すように、一方の面に金属層44、及び、対向する他面に金属層46及び高分子層48が形成された高分子フィルム30を使用して、一方の面の金属層44上にカーボン電極層25を形成してもよい。即ち、図2(B)に示す金属層46の高分子フィルム30と反対側の面に高分子層48を形成してもよい。上記の片面金属層付き高分子フィルムの2枚を加熱圧着して貼り合わせ、露出する側の金属層の面に、上記と同様にして、金属層44を形成することができる。   Further, as shown in FIG. 2C, a polymer film 30 having a metal layer 44 on one surface and a metal layer 46 and a polymer layer 48 formed on the other surface is used. The carbon electrode layer 25 may be formed on the metal layer 44 on the surface. That is, the polymer layer 48 may be formed on the surface of the metal layer 46 opposite to the polymer film 30 shown in FIG. Two layers of the polymer film with a single-sided metal layer are bonded by thermocompression bonding, and the metal layer 44 can be formed on the exposed metal layer surface in the same manner as described above.

図2(A)から図2(C)に示す金属層44上にカーボン電極層25が形成され、積層体が形成される。   The carbon electrode layer 25 is formed on the metal layer 44 shown in FIGS. 2A to 2C, and a laminate is formed.

更に、図2(D)に示すように、図2(B)に示す構成において、金属層44を形成しない構成とすることもできる。   Further, as shown in FIG. 2D, the metal layer 44 may not be formed in the structure shown in FIG.

同様に、図2(E)に示すように、図2(C)に示す構成において、金属層44を形成しない構成とすることもできる。   Similarly, as shown in FIG. 2E, the metal layer 44 may not be formed in the structure shown in FIG.

図2(D)、図2(E)に示す構成では、図1に示す構成と同様に、高分子フィルム30上に直接カーボン電極層25が形成され、積層体が形成される。   In the configurations shown in FIGS. 2D and 2E, the carbon electrode layer 25 is formed directly on the polymer film 30 as in the configuration shown in FIG. 1, and a laminate is formed.

図2(F)に示すように、図2(A)から図2(E)に示す各積層体は、図1(B)と同様にして、イオン導電性高分子層15の対向する面に積層体のカーボン電極層25が配置され、高分子フィルム30同士の加熱圧着がなされ、高分子アクチュエータが完成する。   As shown in FIG. 2 (F), each stacked body shown in FIGS. 2 (A) to 2 (E) is formed on the opposite surface of the ion conductive polymer layer 15 in the same manner as in FIG. 1 (B). The carbon electrode layer 25 of a laminated body is arrange | positioned, the polymer films 30 are thermocompression-bonded, and a polymer actuator is completed.

図2(F)に示す例では、図2(A)から図2(C)に示す構成において、高分子フィルム30面に形成された金属層44の面積は、カーボン電極層25と同面積とするか、カーボン電極層25の側方と同面積程度の大きな面積として、金属層44の面に導電線42が電気的に接続されている。   In the example shown in FIG. 2F, in the configuration shown in FIGS. 2A to 2C, the area of the metal layer 44 formed on the surface of the polymer film 30 is the same as that of the carbon electrode layer 25. In other words, the conductive wire 42 is electrically connected to the surface of the metal layer 44 so as to have a large area of the same area as the side of the carbon electrode layer 25.

図2(F)に示す例では、導電線42とカーボン電極層25a、25bとの電気的接続は、次のようにして行う。金属層44上へのカーボン電極層25a、25bの形成に先立って、先端部の露出する導電線42と金属層44とを、導電性接着剤43、半田当を用いて電気的に接続した後に、先端部の露出する導電線42を覆うように、カーボン電極層25a、25bを形成して、導電線42とカーボン電極層25a、25bとを電気的に接続する。次に、先端部の露出する導電線42を略直角に曲げて、カーボン電極層25a、25bの側壁部に接触させて、導電線42とカーボン電極層25a、25bの側壁部と金属層44の面とを、導電性接着剤43を用いて連結し、金属層44の面に固定された構造とする。   In the example shown in FIG. 2 (F), the electrical connection between the conductive wire 42 and the carbon electrode layers 25a and 25b is performed as follows. Prior to the formation of the carbon electrode layers 25a and 25b on the metal layer 44, the conductive wire 42 exposed at the tip and the metal layer 44 are electrically connected using the conductive adhesive 43 and soldering iron. The carbon electrode layers 25a and 25b are formed so as to cover the conductive wire 42 exposed at the tip, and the conductive wire 42 and the carbon electrode layers 25a and 25b are electrically connected. Next, the conductive wire 42 exposed at the tip is bent at a substantially right angle and brought into contact with the side wall portions of the carbon electrode layers 25a and 25b, so that the conductive wire 42, the side wall portions of the carbon electrode layers 25a and 25b, and the metal layer 44 are formed. The surfaces are connected using a conductive adhesive 43 and fixed to the surface of the metal layer 44.

この結果、カーボン電極層25a、25bの側壁部、及び、カーボン電極層25a、25bの直下と側壁部の外側の金属層44において、電気的接続部が形成される。側壁部における導電線42は導電性接着剤43によって金属層44の面に固定されているので、電気的接続部は、保護された状態となっている。   As a result, electrical connection portions are formed in the side wall portions of the carbon electrode layers 25a and 25b, and in the metal layer 44 directly below the carbon electrode layers 25a and 25b and outside the side wall portions. Since the conductive wire 42 in the side wall portion is fixed to the surface of the metal layer 44 by the conductive adhesive 43, the electrical connection portion is protected.

以下に説明するように、図1(B)に示す例と同様にして、金属層44上にカーボン電極層25a、25bを形成した後に、導電線42を接続することもできる。   As described below, the conductive wire 42 can be connected after the carbon electrode layers 25a and 25b are formed on the metal layer 44 in the same manner as in the example shown in FIG.

図1(B2)に示す例と同様にして、先端部の露出する導電線42を折り合わせた2本部分と、この2本部分の一部を略直角に曲げた1本部分を形成して、2本部分をカーボン電極層25a、25bの側壁部に、1本部分をカーボン電極層25a、25bの表面部に接触させて、2本部分とカーボン電極層25a、25bの側壁部及びこの側壁部側に露出する金属層44の面とを、導電性接着剤43を用いて連結し、金属層44の面に固定された構造とする。このようにして、導電線42の1本部分及び2本部分によって、カーボン電極層25a、25bの側壁部、及び、カーボン電極層25a、25bの側壁部の外側の金属層44における電気的接続部が形成される。側壁部における導電線42は導電性接着剤43によって金属層44の面に固定されているので、電気的接続部は、保護された状態となっている。   In the same manner as the example shown in FIG. 1 (B2), two portions are formed by folding the conductive wire 42 exposed at the tip, and one portion is formed by bending a part of the two portions substantially at a right angle. Two portions are brought into contact with the side wall portions of the carbon electrode layers 25a and 25b, and one portion is brought into contact with the surface portion of the carbon electrode layers 25a and 25b. The surface of the metal layer 44 exposed on the part side is connected with the conductive adhesive 43 to be fixed to the surface of the metal layer 44. In this manner, the one and two portions of the conductive wire 42 are used to electrically connect the side walls of the carbon electrode layers 25a and 25b and the metal layer 44 outside the side walls of the carbon electrode layers 25a and 25b. Is formed. Since the conductive wire 42 in the side wall portion is fixed to the surface of the metal layer 44 by the conductive adhesive 43, the electrical connection portion is protected.

また、先端部の露出する導電線42と高分子被膜49とが重なるように折り合わせた2本部分と、この2本部分の導電線42の一部を略直角に曲げた1本部分を形成して、2本部分をカーボン電極層25a、25bの側壁部及び側壁部の外側の金属44の面に接触させ、1本部分をカーボン電極層25a、25bの表面部に接触させて、(1)2本部分とカーボン電極層25a、25bの側壁部と側壁部の外側の金属44の面とを、導電性接着剤43を用いて連結し、側壁部の外側の金属44の面に固定された構造とする、又は、(2)2本部分の高分子被膜49と側壁部の外側の金属44の面とを融着し、2本部分とカーボン電極層25a、25bの側壁部と側壁部の外側の金属44の面とを、導電性接着剤43を用いて連結し、側壁部の外側の金属44の面に固定された構造とすることもできる。このようにして、カーボン電極層25a、25bの側壁部及び表面部、側壁部の外側の金属44の面に接続する導電線42によって、電気的接続部が形成される。   Also, two portions are formed such that the conductive wire 42 exposed at the tip and the polymer film 49 overlap each other, and one portion is formed by bending a portion of the two conductive wires 42 at a substantially right angle. Then, the two parts are brought into contact with the side walls of the carbon electrode layers 25a and 25b and the surface of the metal 44 outside the side walls, and the one part is brought into contact with the surface parts of the carbon electrode layers 25a and 25b. ) The two portions and the side walls of the carbon electrode layers 25a and 25b and the surface of the metal 44 outside the side walls are connected using the conductive adhesive 43, and fixed to the surface of the metal 44 outside the side walls. Or (2) the two portions of the polymer coating 49 and the surface of the metal 44 outside the sidewall portion are fused, and the two portions and the sidewall portions and the sidewall portions of the carbon electrode layers 25a and 25b. The outer surface of the metal 44 is connected with the conductive adhesive 43, and the side wall portion It may be a fixed to the surface side of the metal 44 structure. In this way, electrical connection portions are formed by the conductive wires 42 connected to the side and surface portions of the carbon electrode layers 25a and 25b and the surface of the metal 44 outside the sidewall portions.

以上のように、側壁部の外側の金属44の面と電気的接続部を連結しておくことによって、電気的接続部を保護することができ、導電線42とカーボン電極層25a、25bとが電気的に接続され、電気的接続部が保護された状態とすることができる。   As described above, by connecting the surface of the metal 44 outside the side wall portion and the electrical connection portion, the electrical connection portion can be protected, and the conductive wire 42 and the carbon electrode layers 25a and 25b can be protected. Electrical connection can be established and the electrical connection can be protected.

導電線42は、カーボン電極層25a、25bの側壁部及び側壁部の外側の金属44の面と導電性接着剤43によって電気的に接続され、また、導電線42は、カーボン電極層25a、25bの表面部とイオン導電性高分子層15との間に圧接されて、カーボン電極層25a、25b電気的に接続されている。   The conductive wire 42 is electrically connected to the sidewalls of the carbon electrode layers 25a and 25b and the surface of the metal 44 outside the sidewall portions by a conductive adhesive 43. The conductive wire 42 is connected to the carbon electrode layers 25a and 25b. The carbon electrode layers 25a and 25b are electrically connected to each other by being pressed into contact with the surface of the ion conductive polymer layer 15.

図2(F)に示す高分子アクチュエータも、図1(A)に示す高分子アクチュエータと同様に、イオン導電性高分子層15及びカーボン電極層25a、25bの全体が包まれ被覆され、封止された構造を有しており、導電線42が、イオン導電性高分子層15の厚さ方向の略中心部からこの層に略平行に、封止された内部から外部に取り出され、コンパクトな単純な形状をもっている。   Similarly to the polymer actuator shown in FIG. 1A, the polymer actuator shown in FIG. 2F is covered and covered with the entire ion conductive polymer layer 15 and the carbon electrode layers 25a and 25b. The conductive wire 42 is taken out from the sealed inside to the outside from the substantially central portion of the ion conductive polymer layer 15 in the thickness direction, substantially parallel to the layer, and is compact. Has a simple shape.

図1及び図2において説明した、カーボン電極層25a、25bの表面部とイオン導電性高分子層15との間に圧接されて配置されている導電線42の形状は、任意の形状でよい。例えば、高分子アクチュエータの長手方向に略平行又は略直角に直線状に配置されてもよいし、渦巻状等の任意の曲線状の形状で配置されてもよい。   The shape of the conductive wire 42 arranged in pressure contact between the surface portions of the carbon electrode layers 25a and 25b and the ion conductive polymer layer 15 described in FIGS. 1 and 2 may be any shape. For example, the polymer actuator may be arranged in a straight line substantially parallel or substantially at right angles to the longitudinal direction, or may be arranged in an arbitrary curved shape such as a spiral shape.

なお、本実施の形態において、金属層44の厚さには特に制限はないが、導電線42による電位がカーボン電極層25a、25bに均等に印加されるように連続した膜となる程度の厚さであることが好ましい。金属層44、46は、湿式メッキ法、蒸着法、スパッタ法等の従来公知の成膜手法により形成することができる。   In the present embodiment, the thickness of the metal layer 44 is not particularly limited. However, the thickness of the metal layer 44 is a continuous film so that the potential by the conductive wire 42 is evenly applied to the carbon electrode layers 25a and 25b. It is preferable. The metal layers 44 and 46 can be formed by a conventionally known film forming method such as a wet plating method, a vapor deposition method, or a sputtering method.

また、以上説明した構成では、高分子被覆49を有する導電線42を使用しているが、高分子被覆49を有しない導電線42を使用することもできる。導電線42をカーボン電極層25a、25bに接続した後、1対の導電線42の間、及び、1対の導電線42とイオン導電性高分子層15との間に電気絶縁性の熱可塑性フィルムを挟み込んで、高分子フィルム30同士を加熱圧着して、1対の導電線42を電気的に独立に高分子フィルム30の外部に取り出すことができる。   In the configuration described above, the conductive wire 42 having the polymer coating 49 is used. However, the conductive wire 42 not having the polymer coating 49 can also be used. After the conductive wire 42 is connected to the carbon electrode layers 25a and 25b, an electrically insulating thermoplastic material between the pair of conductive wires 42 and between the pair of conductive wires 42 and the ion conductive polymer layer 15. The pair of conductive wires 42 can be taken out of the polymer film 30 electrically independently by sandwiching the films and thermocompression bonding the polymer films 30 together.

以上説明した構成によって、高分子アクチュエータは安定に動作することができ、優れた変形性能を信頼性高く得ることができる。   With the configuration described above, the polymer actuator can operate stably, and excellent deformation performance can be obtained with high reliability.

以上説明では、イオン導電性高分子層15として厚さ183μmのNafion(型番N−117)を、高分子フィルム30として厚さ50μmのポリエチレンフィルムを、それぞれ使用して、カーボン電極層25a、25bの厚さを60μmとする構成例について説明したが、イオン導電性高分子層15及びカーボン電極層25a、25bの面積は10mm×50mmである。なお、材質、組成、大きさ、厚さ等は、目的に応じて任意に変更可能であることはいうまでもない。   In the above description, Nafion (model number N-117) having a thickness of 183 μm is used as the ion conductive polymer layer 15, and a polyethylene film having a thickness of 50 μm is used as the polymer film 30, respectively. Although the configuration example in which the thickness is 60 μm has been described, the area of the ion conductive polymer layer 15 and the carbon electrode layers 25a and 25b is 10 mm × 50 mm. Needless to say, the material, composition, size, thickness, and the like can be arbitrarily changed according to the purpose.

図4は、本発明の実施の形態における、高分子アクチュエータの形状例を説明する断面図である。   FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of the shape of the polymer actuator in the embodiment of the present invention.

図1から図3では、図4(A)に示すように、イオン導電性高分子層15が平板(短冊)状をなし、高分子アクチュエータの長手方向に垂直な断面が薄型の矩形(短冊)である高分子アクチュエータを示したが、図4(B)に示すように、イオン導電性高分子層15が角柱型をなし、高分子アクチュエータの長手方向に垂直な断面が矩形又は正方形である高分子アクチュエータも製造可能であり、イオン導電性高分子層15の対向する側面に、カーボン電極層25a、25b、及び、カーボン電極層25c、25dがそれぞれ形成されている。これらの電極層は、カーボン電極層に限定されるものではなく、公知の手法によって形成してもよい。   In FIG. 1 to FIG. 3, as shown in FIG. 4A, the ion conductive polymer layer 15 has a flat plate (strip shape), and the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the polymer actuator is a thin rectangle (strip). As shown in FIG. 4B, the ion conductive polymer layer 15 has a prismatic shape, and the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the polymer actuator is rectangular or square. A molecular actuator can also be manufactured, and carbon electrode layers 25a and 25b and carbon electrode layers 25c and 25d are formed on opposite sides of the ion conductive polymer layer 15, respectively. These electrode layers are not limited to carbon electrode layers, and may be formed by a known method.

また、図4(C)に示すように、イオン導電性高分子層15が円柱型をなし、高分子アクチュエータの長手方向に垂直な断面が円形である高分子アクチュエータも製造可能であり、イオン導電性高分子層15の対向する側面に、カーボン電極層25a、25b、及び、カーボン電極層25c、25dがそれぞれ形成されている。   In addition, as shown in FIG. 4C, it is possible to manufacture a polymer actuator in which the ion conductive polymer layer 15 has a cylindrical shape and the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the polymer actuator is circular. Carbon electrode layers 25a and 25b and carbon electrode layers 25c and 25d are formed on opposite side surfaces of the conductive polymer layer 15, respectively.

図4(A)に示す高分子アクチュエータは1方向に変形し駆動力を発生させることができるが、図4(B)、図4(C)に示す高分子アクチュエータは、直交する2方向の各方向に、変形し駆動力を発生させることができる。この各方向における駆動力を同時に発生させることも、各方向における駆動力をそれぞれ、異なるタイミングで発生させることもできる。従って、2方向での駆動を、同時に、或いは、異なるタイミングで実行することができる。更に、この2方向の駆動系に、この2方向に垂直な方向における駆動系を組み合わせることによって、3次元方向の駆動を可能とすることもできる。   The polymer actuator shown in FIG. 4A can be deformed in one direction to generate a driving force, but the polymer actuator shown in FIG. 4B and FIG. It can be deformed in the direction to generate a driving force. The driving force in each direction can be generated simultaneously, or the driving force in each direction can be generated at different timings. Therefore, driving in two directions can be executed simultaneously or at different timings. Furthermore, driving in a three-dimensional direction can be made possible by combining this two-direction driving system with a driving system in a direction perpendicular to the two directions.

高分子アクチュエータの変形性能、例えば、変形量は、カーボン粉末のBET比表面積を、例えば、10m2/g〜800m2/gと変化させ、カーボン粉末とイオン導電性樹脂との固形分重量比(C/B比)を、例えば、0.2〜2と変化させ、カーボン電極層の厚さを、例えば、10μm〜200μmと変化させることによって、種々の値とすることができる。 Ductility of the polymer actuator, for example, the amount of deformation, the BET specific surface area of the carbon powder, for example, 10m 2 / g~800m 2 / g and changing, solid weight ratio of the carbon powder and an ion conductive resin ( The C / B ratio can be changed to, for example, 0.2 to 2, and the thickness of the carbon electrode layer can be changed to, for example, 10 μm to 200 μm, so that various values can be obtained.

以上の実施の形態の説明では、アクチュエータ本体として、電圧印加によりイオンが移動して変形するイオン導電性高分子を例にとって説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)のような高分子フィルム、PZT(ジルコン酸チタン酸鉛)等の圧電セラミックスも使用可能であり、バイモルフ型圧電アクチュエータを使用することもでき、曲げ変形を生じるアクチュエータを構成することができる。   In the above description of the embodiment, the actuator body has been described by taking, as an example, an ion conductive polymer in which ions move and deform when voltage is applied. However, the present invention is not limited to this. For example, PVDF (polyfluoride) Polymer films such as vinylidene) and piezoelectric ceramics such as PZT (lead zirconate titanate) can also be used. Bimorph type piezoelectric actuators can also be used, and an actuator that causes bending deformation can be configured.

以上、本発明を実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、高分子アクチュエータを構成する各部の材質、厚さ、大きさ寸法等は、高分子アクチュエータの使用用途に合致するように、その性能を満たすように必要に応じて任意に適切に設定することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible. For example, the material, thickness, size, etc. of each part constituting the polymer actuator should be set arbitrarily and appropriately as necessary so as to meet the performance of the polymer actuator so that it matches the intended use. Can do.

以上説明したように、本発明によれば、医療機器、産業用ロボット、マイクロマシン等の分野において、好適に使用可能な、小型、軽量で柔軟性に優れたアクチュエータを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a compact, lightweight, and flexible actuator that can be suitably used in the fields of medical equipment, industrial robots, micromachines, and the like.

本発明の実施の形態における、高分子アクチュエータの構造と製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure and manufacturing method of a polymer actuator in embodiment of this invention. 同上、高分子アクチュエータの製造方法の変形を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the deformation | transformation of the manufacturing method of a polymer actuator same as the above. 同上、高分子アクチュエータの動作を説明する概略図である。It is the schematic explaining operation | movement of a polymer actuator same as the above. 同上、高分子アクチュエータの形状例を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the example of a shape of a polymer actuator same as the above. 従来技術における、アクチュエータ素子の電圧無印加状態、電圧印加状態の概要断面図である。It is a general | schematic sectional drawing of the voltage non-application state of an actuator element in a prior art, and a voltage application state. 同上、アクチュエータ素子の構成例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structural example of an actuator element same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

15…イオン導電性高分子層、30…高分子フィルム、42…導電線、
25、25a、25b、25c、25d…カーボン電極層、43…導電性接着剤、
40a…変形前の高分子アクチュエータ、44、46…金属層、
40b…変形後の高分子アクチュエータ、48…高分子層、49…高分子被覆
15 ... ion conductive polymer layer, 30 ... polymer film, 42 ... conductive wire,
25, 25a, 25b, 25c, 25d ... carbon electrode layer, 43 ... conductive adhesive,
40a ... polymer actuator before deformation, 44, 46 ... metal layer,
40b: polymer actuator after deformation, 48 ... polymer layer, 49 ... polymer coating

Claims (20)

イオンを含むアクチュエータ本体と、このアクチュエータ本体の対向する外表面に形成された対向電極とを備え、前記対向電極間に電圧を印加して、前記アクチュエータ本体に変形を生じさせるアクチュエータにおいて、
前記アクチュエータ本体及び前記対向電極を含む全体を包むように被覆する高分子層 を有し、前記電圧を印加する導体の前記対向電極との少なくとも接続部位がそれぞれ、 前記アクチュエータ本体と前記対向電極との間から前記対向電極の側壁面にかけて、又 は、前記対向電極と前記対向電極上の金属層との間から前記対向電極の側壁面にかけて 、前記対向電極と電気的に接続されるように保持され
前記導体が、前記対向電極との前記接続部位から更に前記アクチュエータ本体の側壁 面上で相接近する位置までそれぞれ延設され、これらの延設位置から前記アクチュエー タ本体の側方へ更に延設され、
前記対向電極の前記接続部位と、これらの接続部位から前記アクチュエータ本体の前 記側壁面上、更にはその側方への前記導体の前記の延設された各延設部分とが、前記高 分子層によって被覆されている
ことを特徴とするアクチュエータ。
An actuator body containing ions, and an opposite facing formed outer table surface electrodes of the actuator body, by applying a voltage between the opposed electrodes, the actuator causing deformation to the actuator body,
It has a polymer layer covering to wrap the whole including the actuator body and the counter electrode, at least the connection sites respectively and the counter electrode conductor for applying the voltage, between the actuator body and the counter electrode To the side wall surface of the counter electrode or between the counter electrode and the metal layer on the counter electrode to the side wall surface of the counter electrode so as to be electrically connected to the counter electrode ,
Said conductor, said further from the connecting portion between the counter electrode are respectively extended to a position where a phase approaching on the side wall surface of the actuator body further extending from these extended position to the side of the actuator body ,
Wherein said connecting portion of the counter electrode, before SL side wall on the actuator body from the connection sites thereof, and further has a respective extended portion which is the extended of the conductor to its side, the high molecular Actuator characterized in that it is covered by a layer .
前記導体の前記接続部位と、これを被覆する前記高分子層とが、前記対向電極の前記側壁面において接着剤によって連結固定されている、請求項1に記載のアクチュエータ。The actuator according to claim 1, wherein the connection portion of the conductor and the polymer layer covering the conductor are connected and fixed by an adhesive on the side wall surface of the counter electrode. 前記導体の前記接続部位が、前記対向電極の前記側壁面上での導電線の折り返し部分と前記対向電極の対向面上又はその外表面上への前記導電線の折曲部分とから形成されるか、或いは、前記対向電極の前記側壁面上から前記対向電極の外表面上への前記導電線の折曲によって形成されている、請求項1に記載のアクチュエータ。The connection portion of the conductor is formed of a folded portion of the conductive line on the side wall surface of the counter electrode and a bent portion of the conductive line on the counter surface of the counter electrode or on the outer surface thereof. 2. The actuator according to claim 1, wherein the actuator wire is formed by bending the conductive wire from the side wall surface of the counter electrode to the outer surface of the counter electrode. 前記導体としての導電線が、前記接続部位から前記アクチュエータ本体に平行方向に前記高分子層としての高分子フィルムの外部に取り出されている、請求項1に記載のアクチュエータ。   The actuator according to claim 1, wherein the conductive wire as the conductor is taken out of the polymer film as the polymer layer in a direction parallel to the actuator body from the connection site. 前記アクチュエータ本体がイオン導電性高分子層によって構成された、請求項1に記載のアクチュエータ。   The actuator according to claim 1, wherein the actuator body is constituted by an ion conductive polymer layer. 前記対向電極がカーボン粉末とイオン導電性樹脂によって形成された、請求項に記載のアクチュエータ。 The actuator according to claim 5 , wherein the counter electrode is formed of carbon powder and an ion conductive resin. 前記カーボン粉末の比表面積、前記カーボン粉末と前記イオン導電性樹脂との固形分重量比、前記対向電極の厚さの少なくとも1つによって、当該アクチュエータの変形性能が調整された、請求項に記載のアクチュエータ。 The specific surface area of the carbon powder, solid weight ratio of the carbon powder and the ion conductive resin, by at least one of the thickness of the counter electrode, deformation performance of the actuator is adjusted, according to claim 6 Actuator. 前記対向電極が前記イオン導電性高分子層に加熱圧着されている、請求項に記載のアクチュエータ。 The actuator according to claim 5 , wherein the counter electrode is thermocompression bonded to the ion conductive polymer layer. 前記高分子層としての高分子フィルム融点150℃以下であり、水分の透過を阻止する、請求項1に記載のアクチュエータ。 The polymer film as the polymer layer Ri der mp 0.99 ° C. or less, it blocks the permeation of moisture actuator according to claim 1. 前記高分子層としての高分子フィルムの内部に、第2の金属層が設けられた、請求項1に記載のアクチュエータ。   The actuator according to claim 1, wherein a second metal layer is provided inside a polymer film as the polymer layer. 前記高分子層としての高分子フィルムの外面に第2の金属層が設けられた、請求項1に記載のアクチュエータ。   The actuator according to claim 1, wherein a second metal layer is provided on an outer surface of a polymer film as the polymer layer. 前記第2の金属層の外面に前記高分子層としての第2の高分子フィルムが設けられた、請求項11に記載のアクチュエータ。 The actuator according to claim 11 , wherein a second polymer film as the polymer layer is provided on an outer surface of the second metal layer. 高分子層の面上に電極層を形成する第1の工程と、
イオンを含むアクチュエータ本体の対向する外表面のそれぞれと前記電極層との間 ら前記対向電極の側壁面にかけて、又はこの電極層上の金属層と前記電極層との間 ら前記対向電極の側壁面にかけて、前記電極層に電圧を印加する導体の前記電極層との 少なくとも接続部位を配置し、この接続部位から前記アクチュエータ本体の側壁面上、 更にはその側方へ前記導体を延設する第2の工程と、
前記アクチュエータ本体の前記外表面のそれぞれに、前記高分子層を外側として前記 電極層を加熱圧着させる第3の工程と、
前記アクチュエータ本体の前記外表面のそれぞれの側方に突設した前記高分子層の突 設部同士を、前記アクチュエータ本体の前記側方へ前記導体の延設部分を挟着した状態 で、加熱圧着させて、前記アクチュエータ本体及び前記電極層を含む全体を前記高分子 層の内側に封止する第4の工程と
を有するアクチュエータの製造方法。
A first step of forming an electrode layer on the surface of the polymer layer;
Toward the side wall surface between or al the counter electrode of each said electrode layer of the outer table surface opposite of the actuator body including the ionic, or during or al the counter electrode between the metal layer and the electrode layer on the electrode layer At least a connection portion of the conductor for applying a voltage to the electrode layer is disposed over the side wall surface of the actuator , and the conductor extends from the connection portion to the side wall surface of the actuator body and further to the side thereof. A second step of:
Each of the outer table surface of the actuator body, and a third step of heat pressing the electrode layer using the polymer layer as the outer,
Wherein the collision portion between the polymer layer projecting from the respective sides of the outer table surface of the actuator body, while sandwiched the extended portion of the conductor towards the side of the actuator body, the heating pressure And a fourth step of sealing the whole body including the actuator body and the electrode layer inside the polymer layer.
前記第3の工程に先立つ前記第2の工程において前記接続部位を前記アクチュエータ本体と前記電極層との間に保持或いは、前記第1の工程において前記接続部位を前記金属層と前記電極層との間に保持する前記第2の工程を行う、請求項13に記載のアクチュエータの製造方法。 Said connecting portion is held between the electrode layer and the actuator body in the second step prior to the third step, walk, the said connecting portion and the metal layer in the first step The method of manufacturing an actuator according to claim 13 , wherein the second step of holding between the electrode layers is performed. 前記第2の工程において、前記導体の前記接続部位と、これを被覆する前記高分子層とを、前記対向電極の前記側壁面において接着剤によって連結固定する、請求項13に記載のアクチュエータの製造方法。The actuator manufacturing according to claim 13, wherein in the second step, the connection portion of the conductor and the polymer layer covering the conductor are connected and fixed on the side wall surface of the counter electrode by an adhesive. Method. 前記第2の工程において、前記導体の前記接続部位を、前記対向電極の前記側壁面上での導電線の折り返し部分と前記対向電極の対向面上又はその外表面上への前記導電線の折曲部分とから形成するか、或いは、前記対向電極の前記側壁面上から前記対向電極の外表面上への前記導電線の折曲によって形成する、請求項13に記載のアクチュエータの製造方法。In the second step, the connection portion of the conductor is formed by folding the conductive line on the side wall surface of the counter electrode and the surface of the counter electrode facing the outer surface or the outer surface thereof. The method of manufacturing an actuator according to claim 13, wherein the actuator wire is formed by bending the conductive line from the side wall surface of the counter electrode to the outer surface of the counter electrode. 前記第4の工程において、前記電極層に電圧を印加する前記導体としての導電線を前記アクチュエータ本体に平行方向に前記高分子層としての高分子フィルムの外部に取り出す、請求項13に記載のアクチュエータの製造方法。 The actuator according to claim 13 , wherein in the fourth step, a conductive wire as the conductor for applying a voltage to the electrode layer is taken out of the polymer film as the polymer layer in a direction parallel to the actuator body. Manufacturing method. 前記第1の工程において、カーボン粉末とイオン導電性樹脂の混合物を前記高分子層としての高分子フィルム上に塗布して乾燥させ、前記電極層をカーボン電極層として形成し、或いは前記第1の工程に先立って、前記混合物が塗布される前記高分子層としての高分子フィルムの面に前記金属層を形成し、この金属層の面に前記混合物を塗布して乾燥させ、前記電極層をカーボン電極層として形成する、請求項13に記載のアクチュエータの製造方法。 In the first step, a mixture of carbon powder and an ion conductive resin is applied on a polymer film as the polymer layer and dried to form the electrode layer as a carbon electrode layer , or the first step Prior to the step, the metal layer is formed on the surface of the polymer film as the polymer layer to which the mixture is applied, the mixture is applied to the surface of the metal layer and dried, and the electrode layer is carbonized. The method of manufacturing an actuator according to claim 13 , wherein the actuator is formed as an electrode layer . 前記高分子層としての高分子フィルムの外面に第2の金属層を設ける第5の工程を有する、請求項13に記載のアクチュエータの製造方法。 The manufacturing method of the actuator of Claim 13 which has a 5th process of providing a 2nd metal layer in the outer surface of the polymer film as said polymer layer. 前記第2の金属層の外面に前記高分子層としての第2の高分子フィルムを設ける第6の工程を有する、請求項19に記載のアクチュエータの製造方法。   The method of manufacturing an actuator according to claim 19, further comprising a sixth step of providing a second polymer film as the polymer layer on an outer surface of the second metal layer.
JP2006209356A 2006-08-01 2006-08-01 Actuator and manufacturing method thereof Active JP5098245B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006209356A JP5098245B2 (en) 2006-08-01 2006-08-01 Actuator and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006209356A JP5098245B2 (en) 2006-08-01 2006-08-01 Actuator and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008035682A JP2008035682A (en) 2008-02-14
JP5098245B2 true JP5098245B2 (en) 2012-12-12

Family

ID=39124502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006209356A Active JP5098245B2 (en) 2006-08-01 2006-08-01 Actuator and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5098245B2 (en)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009203304A (en) * 2008-02-27 2009-09-10 Nok Corp Method for producing actuator element
JP5402140B2 (en) * 2009-03-24 2014-01-29 ソニー株式会社 Actuator
JP5631042B2 (en) * 2009-08-27 2014-11-26 キヤノン株式会社 Actuator
DE102011075127B4 (en) * 2010-05-04 2014-10-30 Electronics And Telecommunications Research Institute Microvalve structure with a polymer actuator and Lab-on-a-chip module
KR101703281B1 (en) * 2010-12-07 2017-02-06 삼성전자주식회사 Multilayered electro-active polymer device and method for fabricating the same
JP5831871B2 (en) * 2011-08-31 2015-12-09 アルプス電気株式会社 Electronic components
JP5733756B2 (en) * 2011-08-31 2015-06-10 アルプス電気株式会社 Polymer actuator and manufacturing method thereof
JP2013062964A (en) 2011-09-14 2013-04-04 Seiko Epson Corp Actuator and method of manufacturing the same
JP5930533B2 (en) * 2012-06-08 2016-06-08 アルプス電気株式会社 Polymer actuator and manufacturing method thereof
JP5930534B2 (en) * 2012-06-08 2016-06-08 アルプス電気株式会社 Polymer actuator device system
JP6004439B2 (en) * 2013-04-24 2016-10-05 アルプス電気株式会社 Polymer actuator device system and manufacturing method thereof
US10122302B2 (en) * 2014-01-28 2018-11-06 Zhejiang University Flexible and soft smart driving device
JP6489422B2 (en) 2015-01-28 2019-03-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 Assist wear, assist wear operating method, and control program
CN104739417A (en) * 2015-03-13 2015-07-01 李博 Method and ion chip for measuring somatosensory information and manufacturing method of ion chip
JP2017184586A (en) * 2016-03-31 2017-10-05 旭化成株式会社 Ion exchange type polymer actuator
CN115416304B (en) * 2022-08-21 2024-11-08 东北电力大学 Automatic film pasting and drying device for electric response film artificial muscle

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0797912B2 (en) * 1988-07-29 1995-10-18 株式会社豊田中央研究所 Mechanochemical actuator
JP3646166B2 (en) * 2001-12-04 2005-05-11 独立行政法人産業技術総合研究所 Method for manufacturing actuator element
JP4661110B2 (en) * 2004-07-07 2011-03-30 ダイキン工業株式会社 Polymer actuator
JP4704376B2 (en) * 2007-02-26 2011-06-15 日本航空電子工業株式会社 POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE ACTUATOR AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008035682A (en) 2008-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5098245B2 (en) Actuator and manufacturing method thereof
JP4802680B2 (en) Actuator
Kim et al. Low-voltage-driven soft actuators
JP4038685B2 (en) Actuator element
US8405277B2 (en) Actuator
CN106426099A (en) Electrically driven artificial muscle and preparation method thereof
JP2768869B2 (en) Actuator element
US8294329B2 (en) Polymer actuator
JP5700992B2 (en) Actuator and manufacturing method thereof
JP2005176412A (en) Actuator membrane material, actuator membrane and actuator using the same
JP2010226898A (en) Actuator
JP6102610B2 (en) Ion conductive polymer actuator
JP2008038660A (en) Actuator and driving method thereof
JP2003170400A (en) Method for manufacturing actuator element
JP4691703B2 (en) Actuator element and manufacturing method thereof
JPH0932718A (en) Actuator element
JP5474387B2 (en) Polymer actuator
JP4848681B2 (en) Polymer actuator
WO2008007526A1 (en) Wiring connection structure in polymer actuator or polymer sensor
JP5045877B2 (en) Polymer actuator
JP2010252545A (en) Tubular drive
JP5233068B2 (en) Actuator, brake device, fluid control device, lens position adjusting device
JP4810679B2 (en) Capacitor
JPH08275564A (en) Actuator element
Dobos et al. Role of metal ion implantation on ionic polymer metal composite membranes

Legal Events

Date Code Title Description
RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20090529

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090722

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120131

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120316

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120828

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120910

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151005

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5098245

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151005

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250