特許 7502995 誘電エラストマートランスデューサー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-11

(45)【発行日】2024-06-19

(54)【発明の名称】誘電エラストマートランスデューサー

(51)【国際特許分類】

   H10N 30/20 20230101AFI20240612BHJP

   H10N 30/30 20230101ALI20240612BHJP

   H10N 30/87 20230101ALI20240612BHJP

   H10N 30/06 20230101ALI20240612BHJP

   H10N 30/857 20230101ALI20240612BHJP

   H02N 11/00 20060101ALI20240612BHJP

【ＦＩ】

H10N30/20

H10N30/30

H10N30/87

H10N30/06

H10N30/857

H02N11/00 Z

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020553808

(86)(22)【出願日】2019-10-23

(86)【国際出願番号】 JP2019041432

(87)【国際公開番号】W WO2020090562

(87)【国際公開日】2020-05-07

【審査請求日】2022-09-30

(31)【優先権主張番号】P 2018204560

(32)【優先日】2018-10-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】514285911

【氏名又は名称】千葉 正毅

(73)【特許権者】

【識別番号】510244754

【氏名又は名称】和氣 美紀夫

(73)【特許権者】

【識別番号】000229117

【氏名又は名称】日本ゼオン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100086380

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 稔

(74)【代理人】

【識別番号】100103078

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 達也

(74)【代理人】

【識別番号】100130650

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 泰光

(74)【代理人】

【識別番号】100168099

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 伸太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(74)【代理人】

【識別番号】100200609

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 智和

(72)【発明者】

【氏名】千葉 正毅

(72)【発明者】

【氏名】和氣 美紀夫

(72)【発明者】

【氏名】上島 貢

(72)【発明者】

【氏名】竹下 誠

【審査官】宮本 博司

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２３２６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２７０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１１２０４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２５２７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１２９４５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０１９４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５５８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０６９７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５１８３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ１０Ｎ ３０／２０

Ｈ１０Ｎ ３０／３０

Ｈ１０Ｎ ３０／８７

Ｈ１０Ｎ ３０／０６

Ｈ１０Ｎ ３０／８５７

Ｈ０２Ｎ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

誘電エラストマー層と電極層とを有する誘電エラストマー要素と、
制御部と、を備え、
前記誘電エラストマー要素は、
互いに積層された一対の誘電エラストマー層と、
前記一対の誘電エラストマー層に挟まれた内部電極層と、
前記一対の誘電エラストマー層を挟み、且つそれぞれに個別に接続された配線によって前記制御部に接続されることにより互いに同電位とされた一対の外部電極層と、を有し、
前記誘電エラストマー要素は、ロール状に巻かれており、
前記一対の外部電極層は、互いの一部同士が直接対面している、誘電エラストマートランスデューサー。

【請求項2】

前記外部電極層の電位は、０またはグランド電位とされている、請求項１に記載の誘電エラストマートランスデューサー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘電エラストマートランスデューサーに関する。

【背景技術】

【0002】

エネルギーの変換効率に優れたトランスデューサーとして、誘電エラストマー層を有する誘電エラストマートランスデューサーが注目されている。この誘電エラストマートランスデューサーは、誘電エラストマー層の変形（伸縮及び収縮）を利用して、任意のエネルギーを他のエネルギーに変換する。

【0003】

たとえば、外力を受けた際の誘電エラストマー層の変形を用いて発電を行うことにより、力学的エネルギーを電気エネルギーに変換する場合、誘電エラストマートランスデューサーは、発電素子として機能する。また、一対の電極に電荷を付与した際の誘電エラストマー層の変形を利用して駆動力を発揮させる場合、誘電エラストマートランスデューサーは、アクチュエーターとして機能する。また、コンデンサ（キャパシタ）としての誘電エラストマートランスデューサーの静電容量の変化を利用して、誘電エラストマートランスデューサーをセンサ素子として用いることもできる。

【0004】

たとえば、誘電エラストマートランスデューサーをアクチュエーターとして使用する場合、各々が誘電エラストマー層および一対の電極層を有する複数の誘電エラストマー要素を組み合わせて構成することが想定される。このような構成により、駆動力の強化やストロークの延長が可能となる。しかしながら、各誘電エラストマー要素の一対の電極には、顕著な高電圧（電位差）が付与される。このため、隣り合う誘電エラストマー要素の電極層同士に意図しない電気的な挙動が生じてしまうおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００９－１２４８７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、複数の誘電エラストマー要素をより安定して使用することが可能な誘電エラストマートランスデューサーを提供することをその課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によって提供される誘電エラストマートランスデューサーは、各々が誘電エラストマー層と当該誘電エラストマー層を挟む一対の電極層とを有する複数の誘電エラストマー要素を備える、誘電エラストマートランスデューサーであって、隣り合う前記誘電エラストマー要素の前記誘電エラストマー層同士の間には、一方の前記誘電エラストマー要素の一方の前記電極層と他方の前記誘電エラストマー要素の一方の前記電極層とが、互いに同電位とされた状態で配置されている。

【0008】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記各誘電エラストマー層は、内周縁および外周縁を有する環状形状であり、隣り合う前記誘電エラストマー層の内周縁同士または外周縁同士が互いに固定された状態で軸方向に伸張されることにより、前記複数の誘電エラストマー要素が錐台筒状をなしており、前記各誘電エラストマー要素の前記一対の電極層のうち径方向外方に位置するものの電位は、０またはグランド電位とされている。

【0009】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記各誘電エラストマー層は、内周縁および外周縁を有する環状形状であり、前記複数の誘電エラストマー要素は、前記内周縁同士および前記外周縁同士がそれぞれ互いに固定された状態で積層されている。

【0010】

本発明の好ましい実施の形態においては、誘電エラストマー層と電極層とを有する誘電エラストマー要素を備えるトランスデューサーであって、前記誘電エラストマー要素は、互いに積層された一対の誘電エラストマー層と、前記一対の誘電エラストマー層に挟まれた内部電極層と、前記一対の誘電エラストマー層を挟み、且つ互いに同電位とされた一対の外部電極層と、を有する。

【0011】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記外部電極層の電位は、０またはグランド電位とされている。

【0012】

本発明の好ましい実施の形態においては、前記誘電エラストマー要素は、ロール状に巻かれており、前記一対の外部電極層は、互いの一部同士が対面している。

【0013】

本発明の好ましい実施の形態においては、互いに積層された複数の前記誘電エラストマー要素を備えており、隣り合う前記誘電エラストマー要素の前記外部電極層同士は、互いに同電位とされている。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、複数の誘電エラストマー要素をより安定して使用することができる。

【0015】

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態に係る誘電エラストマートランスデューサーを示す斜視図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。

【図3】本発明の第２実施形態に係る誘電エラストマートランスデューサーを示す平面図である。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。

【図5】本発明の第３実施形態に係る誘電エラストマートランスデューサーを示す平面図である。

【図6】図５のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図および要部拡大断面図である。

【図7】本発明の第４実施形態に係る誘電エラストマートランスデューサーを示す断面図である。

【図8】本発明の第１実施形態に係る誘電エラストマートランスデューサーの変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

【0018】

＜第１実施形態＞
図１および図２は、本発明の第１実施形態に係る誘電エラストマートランスデューサーを示している。本実施形態の誘電エラストマートランスデューサーＡ１は、複数の誘電エラストマー要素１、支持部材２１，２２，２３，２４，２５および制御部３を備えている。誘電エラストマートランスデューサーＡ１の用途は特に限定されず、以降の説明においては、アクチュエーターとして用いられる場合を例に説明する。

【0019】

複数の誘電エラストマー要素１は、互いに共通の構成であり、誘電エラストマー層１１および一対の電極層１２，１３を有する。図１および図２においては、説明の便宜上、複数の誘電エラストマー要素１を、誘電エラストマー要素１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄとして区別して符号を付している。また、図２においては、誘電エラストマー要素１Ａ～１Ｄの構成要素を、それぞれ誘電エラストマー層１１Ａ～１１Ｄ、電極層１２Ａ～１２Ｄ、電極層１３Ａ～１３Ｄとして区別して符号を付している。なお、複数の誘電エラストマー要素１の個数は特に限定されず、３つ以下でもよいし、５つ以上であってもよい。

【0020】

誘電エラストマー層１１は、エラストマー（ゴム状弾性を有する高分子化合物）のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。エラストマーの種類は、特に限定されないが、例えば、熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマー等である。

【0021】

熱硬化性エラストマーの種類は、特に限定されないが、例えば、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴム系エラストマー、ウレタンゴム系エラストマー及びフッ素ゴム系エラストマー等である。

【0022】

熱可塑性エラストマーとしては、芳香族ビニル系モノマーと共役ジエン系モノマーとの共重合体が挙げられる。具体的には、例えば芳香族ビニル系モノマーと共役ジエン系モノマーとの共重合体としては、スチレン－ブタジエンブロック共重合体、スチレン－イソプレンブロックポリマー等のジブロック型ブロックポリマー；スチレン－ブタジエン－スチレンブロックポリマー、スチレン－イソプレン－スチレンブロックポリマー（ＳＩＳ）、スチレン－ブタジエン－イソプレンブロックポリマー、スチレン－イソブチレン－スチレンブロックポリマー（ＳＩＢＳ）等のトリブロック型ブロックポリマー；スチレン－ブタジエン－スチレン－ブタジエンブロックポリマー、スチレン－イソプレン－スチレン－イソプレンブロックポリマー、スチレン－ブタジエン－イソプレン－スチレンブロックポリマー、スチレン－ブタジエン－スチレン－イソプレンブロックポリマー、スチレン－イソブチレン－ブタジエン－スチレンなどのようなマルチブロック型スチレン含有ブロックポリマーおよびこれらの水素添加物または部分水素添加物などが挙げられる。これらの中でも、ＳＩＳなどのブロックポリマーがより好ましく用いられる。

【0023】

但し、誘電エラストマー層１１は、上記したエラストマーと共に、他の材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいてもよい。この他の材料は、例えば、各種の添加剤等である。

【0024】

本実施形態においては、誘電エラストマー層１１は、外力が付与されていない状態において、円環形状であり、円形の内周端と外周端とを有している。これらの誘電エラストマー層１１は、隣り合う誘電エラストマー層１１の内周端同士または外周端同士が互いに固定された状態で、図中上下方向に一致する軸方向に伸長されるように、錐台筒状をなしている。なお、複数の誘電エラストマー層１１を錐台筒状に維持するために、例えば図示しない重りや支持構造物または弾性体を適宜採用してもよい。

【0025】

電極層１２，１３は、誘電エラストマー層１１を挟むように誘電エラストマー層１１の両面に分かれて設けられている。本実施形態においては、電極層１２，１３は、誘電エラストマー層１１の形状に対応して、外力が付与されていない状態においてたとえば円環形状である。

【0026】

電極層１２，１３の材質は特に限定されず、導電性を有しつつ誘電エラストマー層１１の変形に十分に追従し得る様々な材料が採用される。電極層１２，１３の材質としては、たとえば、炭素材料、導電性高分子化合物及び金属材料等の導電性材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。炭素材料は、例えば、黒鉛、フラーレン、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）及びグラフェン等である。この炭素材料には、例えば、金属ドープ処理、金属内包処理及び金属鍍金処理等の処理のうちのいずれか１種類または２種類以上が施されていてもよい。導電性高分子化合物は、例えば、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリベンゾチアゾールなどである。金属材料は、例えば、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）及びアルミニウム（Ａｌ）等であり、合金でもよい。

【0027】

本実施形態においては、錐台筒状とされた誘電エラストマー層１１Ａ～１１Ｄの外面に電極層１２Ａ～１２Ｄが設けられており、誘電エラストマー層１１Ａ～１１Ｄの内面に電極層１３Ａ～１３Ｄが設けられている。このため、隣り合う誘電エラストマー要素１Ａと誘電エラストマー要素１Ｂとについては、誘電エラストマー層１１Ａと誘電エラストマー層１１Ｂとの間に電極層１３Ａと電極層１３Ｂとが配置されている。また、隣り合う誘電エラストマー要素１Ｂと誘電エラストマー要素１Ｃとについては、誘電エラストマー層１１Ｂと誘電エラストマー層１１Ｃとの間に電極層１２Ｂと電極層１２Ｃとが配置されている。また、隣り合う誘電エラストマー要素１Ｃと誘電エラストマー要素１Ｄとについては、誘電エラストマー層１１Ｃと誘電エラストマー層１１Ｄとの間に電極層１３Ｃと電極層１３Ｄとが配置されている。

【0028】

支持部材２１，２２，２３，２４，２５は、複数の誘電エラストマー要素１を、錐台筒状をなして連結した状態で支持するための支持手段の例示である。なお、複数の誘電エラストマー要素１を支持する支持手段の構成は何ら限定されない。図示された例においては、支持部材２１，２２，２３，２４，２５は、たとえば絶縁性の樹脂等からなるリング状の部材である。支持部材２１は、誘電エラストマー要素１Ａの内周端を支持している。支持部材２２は、誘電エラストマー要素１Ａおよび誘電エラストマー要素１Ｂの外周端を支持している。支持部材２３は、誘電エラストマー要素１Ｂおよび誘電エラストマー要素１Ｃの内周端を支持している。支持部材２４は、誘電エラストマー要素１Ｃおよび誘電エラストマー要素１Ｄの外周端を支持している。支持部材２５は、誘電エラストマー要素１Ａの内周端を支持している。また、誘電エラストマー要素１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに張力を生じさせるために、たとえば、支持部材２１を固定し、支持部材２５に図示しない錘を取り付ければよい。当該錘の重量により、誘電エラストマー要素１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは伸張させられ、張力が生じる。

【0029】

制御部３は、誘電エラストマートランスデューサーＡ１を用いた処理を実現するものであり、誘電エラストマートランスデューサーＡ１をアクチュエーターとして用いる場合、制御部３は、電極層１２，１３に電圧（電位差）を付与する電源回路を含む。誘電エラストマートランスデューサーＡ１を発電用途として用いる場合、制御部３は、初期電圧（電位差）を付与する電源回路や電気エネルギーの回収回路を含む。誘電エラストマートランスデューサーＡ１がセンサ素子として用いられる場合、制御部３は、誘電エラストマートランスデューサーＡ１の静電容量の変化を検出する検出回路を含む。本例においては、誘電エラストマートランスデューサーＡ１がアクチュエーターとして用いられ、制御部３が電源回路を含む場合を例に説明する。

【0030】

制御部３と誘電エラストマー要素１Ａ～１Ｄとは、配線３１および配線３２によって接続されている。配線３１は、電極層１２Ａ～１２Ｄに接続されている。配線３２は、電極層１３Ａ～１３Ｄに接続されている。図示された例においては、配線３１は、グランド接続されている。これにより、電極層１２Ａ～１２Ｄが０またはグランド電位とされている。配線３２は、配線３１に対して正電圧または負電圧の電位を付与するものであり、図示された例においては、正電圧に設定されている。このため、電極層１３Ａ～１３Ｄが正電位とされる。なお、配線３２による電極層１３Ａ～１３Ｄへの電圧印加（電位付与）は、誘電エラストマートランスデューサーＡ１に与えるべき伸縮動作に応じて、制御部３によって適宜制御される。

【0031】

次に、誘電エラストマートランスデューサーＡ１の作用について説明する。

【0032】

本実施形態によれば、誘電エラストマー要素１Ａ～１Ｄにおいて、隣り合う誘電エラストマー層１１の間に配置された電極層１２同士または電極層１３同士は、互いに同電位とされている。このため、誘電エラストマートランスデューサーＡ１の動作時等において、隣り合う電極層１２同士または電極層１３同士が近づいたり接したりしたとしても、意図しないショート導通や放電等が生じるおそれがない。したがって、誘電エラストマートランスデューサーＡ１によれば、複数の誘電エラストマー要素１をより安定して使用することができる。

【0033】

誘電エラストマートランスデューサーＡ１においては、複数の誘電エラストマー要素１（誘電エラストマー層１１）が、錐台筒状をなして軸方向に連結されている。このような構成の複数の誘電エラストマー要素１において、外面に設けられた電極層１２Ａ～１２Ｄは、配線３１が接続されることにより、０またはグランド電位とされている。このため、誘電エラストマートランスデューサーＡ１の動作時等において、外部の導電体等が電極層１２Ａ～１２Ｄに近づいたり接したりしたとしても、意図しないショート導通や放電等が生じるおそれがない。したがって、誘電エラストマートランスデューサーＡ１の複数の誘電エラストマー要素１をより安定して使用するのに好ましい。

【0034】

図３～図７は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

【0035】

＜第２実施形態＞
図３および図４は、本発明の第２実施形態に係る誘電エラストマートランスデューサーを示している。本実施形態の誘電エラストマートランスデューサーＡ２は、複数の誘電エラストマー要素１Ａ，１Ｂを備えている。

【0036】

誘電エラストマー要素１Ａ，１Ｂ（誘電エラストマー層１１Ａ，１１Ｂ）の形状は特に限定されず、図示された例においては、円環形状である。誘電エラストマー要素１Ａ，１Ｂは、互いに積層されている。

【0037】

誘電エラストマー層１１Ａ，１１Ｂの外周端同士は、支持部材２６によって互いに固定されている。支持部材２６は、たとえば絶縁材料からなる複数のリング状部材によって構成されている。誘電エラストマー層１１Ａ，１１Ｂの内周端同士は、支持部材２７によって互いに固定されている。支持部材２７は、たとえば絶縁材料からなる複数の円板状部材によって構成されている。

【0038】

本実施形態においては、隣り合う誘電エラストマー要素１Ａ，１Ｂについて、誘電エラストマー層１１Ａと誘電エラストマー層１１Ｂとの間に、電極層１２Ａおよび電極層１２Ｂが配置されている。電極層１３Ａおよび電極層１３Ｂは、誘電エラストマー層１１Ａおよび誘電エラストマー層１１Ｂの外面に設けられている。

【0039】

電極層１３Ａおよび電極層１３Ｂには、配線３１が接続されている。配線３１は、グランド接続されている。このため、電極層１３Ａ，１３Ｂは、０またはグランド電位とされている。電極層１２Ａおよび電極層１２Ｂには、配線３２が接続されている。これにより、電極層１２Ａ，１２Ｂは、たとえば正電位とされている。

【0040】

本実施形態においても、隣り合う誘電エラストマー要素１Ａ，１Ｂの誘電エラストマー層１１Ａと誘電エラストマー層１１Ｂとの間に配置された電極層１２Ａおよび電極層１２Ｂは、互いに同電位とされている。これにより、誘電エラストマートランスデューサーＡ２の動作時等において、電極層１２Ａ，１２Ｂ同士が近づいたり接したりしたとしても、意図しないショート導通や放電等が生じるおそれがない。したがって、誘電エラストマートランスデューサーＡ２によれば、複数の誘電エラストマー要素１をより安定して使用することができる。

【0041】

また、外側に配置された電極層１３Ａ，１３Ｂが０またはグランド電位とされている。これにより、外部の導電体等が電極層１３Ａ，１３Ｂに近づいたり接したりしたとしても、意図しないショート導通や放電等が生じるおそれがない。したがって、誘電エラストマートランスデューサーＡ２の複数の誘電エラストマー要素１をより安定して使用するのに好ましい。

【0042】

＜第３実施形態＞
図５および図６は、本発明の第３実施形態に係る誘電エラストマートランスデューサーを示している。本実施形態の誘電エラストマートランスデューサーＡ３は、誘電エラストマー要素１の構造が、上述した実施形態と異なっている。

【0043】

図６の要部拡大断面図に示すように、本実施形態の誘電エラストマー要素１は、一対の誘電エラストマー層１１、内部電極層１４および一対の外部電極層１５を有する。一対の誘電エラストマー層１１は、互いに対面している。内部電極層１４は、一対の誘電エラストマー層１１に挟まれており、一対の誘電エラストマー層１１に固定されている。一対の外部電極層１５は、一対の誘電エラストマー層１１の外側にそれぞれ設けられており、一対の誘電エラストマー層１１にそれぞれ固定されている。

【0044】

本実施形態においては、たとえば長尺状の誘電エラストマー要素１が円筒形状に巻かれている。図５は、円筒形状の誘電エラストマー要素１の外観を示している。図６の断面図は、円筒形状に巻かれた誘電エラストマー要素１の一部を、理解の便宜上、平坦に延ばして示している。円筒形状に巻かれた誘電エラストマー要素１においては、誘電エラストマー要素１の複数の部分が、径方向に互いに積層された構造となっている。誘電エラストマー要素１の積層された複数の部分同士は、互いの外部電極層１５が接近するか、あるいは接する状態となっている。

【0045】

円筒形状に巻かれた誘電エラストマー要素１の軸方向両端は、たとえば一対の支持部材２７によって支持されている。誘電エラストマートランスデューサーＡ３をアクチュエーターとして動作させる場合、たとえば、一対の支持部材２７の間に弾性部材を設けてもよい。この弾性部材が誘電エラストマー要素１の内部において一対の支持部材２７を離間させる弾性力を不勢すればよい。

【0046】

本実施形態においては、一対の外部電極層１５は、配線３１によって制御部３に接続されている。内部電極層１４は、配線３２によって制御部３に接続されている。配線３１がグランド接続されていることにより、一対の外部電極層１５は、０またはグランド電位とされている。内部電極層１４は、たとえば正電圧とされている。

【0047】

このような実施形態によれば、誘電エラストマー要素１が円筒形状に巻かれることにより、誘電エラストマー要素１のうち互いに積層される部分同士は、それぞれの外部電極層１５が接近するかまたは接することとなる。一対の外部電極層１５は、互いに同じ電位とされているため、意図しないショート導通や放電等が生じるおそれがない。したがって、誘電エラストマートランスデューサーＡ３によれば、積層された部分を有する構造である誘電エラストマー要素１をより安定して使用することができる。

【0048】

また、誘電エラストマートランスデューサーＡ３の外側に位置する外部電極層１５が、０またはグランド電位とされている。これにより、外部の導電体等が外部電極層１５に近づいたり接したりしたとしても、意図しないショート導通や放電等が生じるおそれがない。したがって、誘電エラストマートランスデューサーＡ３の複数の誘電エラストマー要素１をより安定して使用するのに好ましい。

【0049】

＜第４実施形態＞
図７は、本発明の第４実施形態に係る誘電エラストマートランスデューサーを示している。本実施形態の誘電エラストマートランスデューサーＡ４は、複数の誘電エラストマー要素１を備えている。それぞれの誘電エラストマー要素１は、誘電エラストマートランスデューサーＡ３と同様の構成であり、一対の誘電エラストマー層１１と、内部電極層１４および一対の外部電極層１５とを備えている。

【0050】

本実施形態においては、複数の誘電エラストマー要素１が互いに積層された構成である。このような構成の具体的な構造例としては、たとえば、上述した誘電エラストマートランスデューサーＡ２と類似の構成が挙げられる。本実施形態においても、一対の外部電極層１５が同電位とされ、好ましくは、０またはグランド電位とされる。

【0051】

このような実施形態によっても、複数の誘電エラストマー要素１をより安定して使用することができる。

【0052】

＜第１実施形態 変形例＞
図８は、誘電エラストマートランスデューサーＡ１の変形例を示している。本変形例の誘電エラストマートランスデューサーＡ１１は、２つの誘電エラストマー要素１Ａ，１Ｂと、支持部材２１，２２，２３，２９を備える。

【0053】

本変形例においては、２つの誘電エラストマー要素１Ａ，１Ｂは、相対的に大径の支持部材２１，２３と、相対的に小径であり支持部材２１，２３の間に配置された支持部材２２とに支持されている。支持部材２９は、支持部材２１と支持部材２３とを、図中上下方向に離間させた状態で互いに固定するものであり、例えば棒状部材である。支持部材２１，２３が、例えば円環形状である場合、複数の支持部材２９を等間隔（例えば９０度ピッチ）で配置してもよい。このような支持構造により、２つの誘電エラストマー要素１Ａ，１Ｂは、電圧が印加されていない初期状態において図中上下方向に一致する軸方向に伸長された錐台筒状をなしており、いわゆる鼓形の３次元形状を呈している。このような誘電エラストマー要素１Ａ，１Ｂには、それぞれに張力が生じている。

【0054】

本変形例においても、電極層１２Ａ，１２Ｂが、誘電エラストマー層１１Ａ，１１Ｂの外側に配置されており、電極層１３Ａ，１３Ｂが誘電エラストマー層１１Ａ，１１Ｂの内側に配置されている。外側の電極層１２Ａ，１２Ｂは、０またはグランド電位とされている。

【0055】

本変形例においては、制御部３に接続された２つの配線３２を備える。一方の配線３２は、制御部３と誘電エラストマー要素１Ａの電極層１２Ａとに接続されている。一方の配線３２は、制御部３と誘電エラストマー要素１Ｂの電極層１２Ｂとに接続されている。このような構成により、制御部３は、誘電エラストマー要素１Ａ，１Ｂに、個別に電圧を印加することが可能である。例えば、誘電エラストマー要素１Ａのみに電圧を印加した場合、誘電エラストマー層１１Ａ（誘電エラストマー要素１Ａ）が伸長し、電圧が印加されていない誘電エラストマー層１１Ｂ（誘電エラストマー要素１Ｂ）は、誘電エラストマー層１１Ａ（誘電エラストマー要素１Ａ）の伸長に伴って収縮する。これにより、支持部材２２は、図中下方に移動する。一方、誘電エラストマー要素１Ｂのみに電圧を印加した場合、誘電エラストマー層１１Ｂ（誘電エラストマー要素１Ｂ）が伸長し、電圧が印加されていない誘電エラストマー層１１Ａ（誘電エラストマー要素１Ａ）は、誘電エラストマー層１１Ｂ（誘電エラストマー要素１Ｂ）の伸長に伴って収縮する。これにより、支持部材２２は、図中上方に移動する。このような制御部３からの電圧印加により、支持部材２２を介して、外部に力を伝達し、誘電エラストマートランスデューサーＡ１１は、アクチュエーターとして機能する。

【0056】

本変形例によっても、複数の誘電エラストマー要素１をより安定して使用することができる。

【0057】

本発明に係る誘電エラストマートランスデューサーは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る誘電エラストマートランスデューサーの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【0058】

〔付記１〕
各々が誘電エラストマー層と当該誘電エラストマー層を挟む一対の電極層とを有する複数の誘電エラストマー要素を備え、
隣り合う前記誘電エラストマー要素の前記誘電エラストマー層同士の間には、一方の前記誘電エラストマー要素の一方の前記電極層と他方の前記誘電エラストマー要素の一方の前記電極層とが、互いに同電位とされた状態で配置されている、誘電エラストマートランスデューサー。
〔付記２〕
前記各誘電エラストマー層は、内周縁および外周縁を有する環状形状であり、
隣り合う前記誘電エラストマー層の内周縁同士または外周縁同士が互いに固定された状態で軸方向に伸張されることにより、前記複数の誘電エラストマー要素が錐台筒状をなしており、
前記各誘電エラストマー要素の前記一対の電極層のうち径方向外方に位置するものの電位は、０またはグランド電位とされている、付記１に記載の誘電エラストマートランスデューサー。
〔付記３〕
前記各誘電エラストマー層は、内周縁および外周縁を有する環状形状であり、
前記複数の誘電エラストマー要素は、前記内周縁同士および前記外周縁同士がそれぞれ互いに固定された状態で積層されている、付記１に記載の誘電エラストマートランスデューサー。
〔付記４〕
誘電エラストマー層と電極層とを有する誘電エラストマー要素を備え、
前記誘電エラストマー要素は、
互いに積層された一対の誘電エラストマー層と、
前記一対の誘電エラストマー層に挟まれた内部電極層と、
前記一対の誘電エラストマー層を挟み、且つ互いに同電位とされた一対の外部電極層と、を有する、誘電エラストマートランスデューサー。
〔付記５〕
前記外部電極層の電位は、０またはグランド電位とされている、付記４に記載の誘電エラストマートランスデューサー。
〔付記６〕
前記誘電エラストマー要素は、ロール状に巻かれており、
前記一対の外部電極層は、互いの一部同士が対面している、付記４または５に記載の誘電エラストマートランスデューサー。
〔付記７〕
互いに積層された複数の前記誘電エラストマー要素を備えており、
隣り合う前記誘電エラストマー要素の前記外部電極層同士は、互いに同電位とされている、付記４または５に記載の誘電エラストマートランスデューサー。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】