7585976 電極構造を備える耐荷重可変硬化装置

(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】2024-11-11

(45)【発行日】2024-11-19

(54)【発明の名称】電極構造を備える耐荷重可変硬化装置

(51)【国際特許分類】

   H02N 11/00 20060101AFI20241112BHJP

【ＦＩ】

H02N11/00 Z

【請求項の数】 20

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021093233

(22)【出願日】2021-06-02

(65)【公開番号】P2021193873

(43)【公開日】2021-12-23

【審査請求日】2024-04-18

(31)【優先権主張番号】16/891,372

(32)【優先日】2020-06-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100147555

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100123593

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 宣夫

(74)【代理人】

【識別番号】100133835

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 努

(72)【発明者】

【氏名】マイケル ピー．ロウ

(72)【発明者】

【氏名】シャーダル エス．パンワー

【審査官】服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１５９２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０２８３１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／００９０７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００１－２６８９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０２６８２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００６／０２１９９８３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｎ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の支持構造と、前記第１の支持構造から延びる第１の複数の電極とを具備する第１の電極構造であって、前記第１の複数の電極は、第１の電極と第２の電極とを含み、前記第１の電極構造は、前記第２の電極から延びる第１の電極延長部をさらに具備する、第１の電極構造と、
第２の支持構造と、前記第２の支持構造から延びる第２の複数の電極とを具備する第２の電極構造であって、前記第２の複数の電極は、第１の対向する電極であって、前記第１の電極と対向して前記第１の電極の係合面と前記第１の対向する電極の係合面との間の空洞を形成する、第１の対向する電極を備える、第２の電極構造と、を具備する、可変硬化装置であって、
前記第１の電極延長部は、前記第２の電極から、前記第１の電極と前記第１の対向する電極とによって形成された前記空洞内に延び、その結果、電圧が前記第１及び第２の電極構造に印加されると、前記第１の電極と前記第１の対向する電極との間に前記第１の電極延長部が挟持され、その結果、前記第１の電極延長部は、前記係合面を介して前記空洞内に保持されて、前記第１の電極と前記第２の電極との間の構造的関係を維持して前記第１の支持構造を支持する、可変硬化装置。

【請求項2】

前記第１及び第２の支持構造は、平板状シートを具備し、前記第１及び第２の電極構造が非耐荷重状態にあるとき、前記第１の複数の電極は、前記第１の支持構造と同一平面上にあり、前記第２の複数の電極は、前記第２の支持構造と同一平面上にある、請求項１に記載の可変硬化装置。

【請求項3】

前記第１及び第２の電極構造が耐荷重状態にあるとき、前記第１及び第２の複数の電極は、前記第１及び第２の支持構造に対して角度を付けられ、その結果、前記第１及び第２の複数の電極の支持端部が、耐荷重位置にて前記第１及び第２の支持構造を支持する、請求項２に記載の可変硬化装置。

【請求項4】

前記第１の支持構造は、前記第１の複数の電極が前記第２の複数の電極と位置合わせされるように、前記第２の支持構造上に配置される、請求項１に記載の可変硬化装置。

【請求項5】

前記第１の複数の電極は、前記第１の支持構造から延びる第３の電極及び第４の電極をさらに含み、
前記第２の複数の電極は、前記第２の支持構造から延びる、第２の対向する電極と、第３の対向する電極と、第４の対向する電極とをさらに含み、
前記第１の電極と前記第１の対向する電極とは互いに位置合わせされて、前記第１の電極の係合面と前記第１の対向する電極の係合面との間に第１の空洞を形成し、
前記第２の電極と前記第２の対向する電極とは互いに位置合わせされて、前記第２の電極の係合面と前記第２の対向する電極の係合面との間に第２の空洞を形成し、
前記第３の電極と前記第３の対向する電極とは互いに位置合わせされて、前記第３の電極の係合面と前記第３の対向する電極の係合面との間に第３の空洞を形成し、
前記第４の電極と前記第４の対向する電極とは互いに位置合わせされて、前記第４の電極の係合面と前記第４の対向する電極の係合面との間に第４の空洞を形成する、請求項４に記載の可変硬化装置。

【請求項6】

前記第１の電極構造は、前記第１の電極から延びて前記第４の空洞に挿入される第２の電極延長部と、前記第４の電極から延びて前記第３の空洞に挿入される第３の電極延長部と、前記第２の電極から延びて前記第２の空洞に挿入される第４の電極延長部とをさらに具備し、
電圧が前記第１及び第２の電極構造に印加されると、前記第１の電極延長部は前記第１の空洞内に挟持されて保持され、前記第２の電極延長部は前記第４の空洞内に挟持されて保持され、前記第３の電極延長部は前記第３の空洞内に挟持されて保持され、前記第４の電極延長部は前記第２の空洞内に挟持されて保持される、請求項５に記載の可変硬化装置。

【請求項7】

前記可変硬化装置は、前記第１及び第２の電極構造に電圧が印加され、前記第１の支持構造又は前記第２の支持構造に荷重がかけられたときに、立方体のような形状を維持する、請求項４に記載の可変硬化装置。

【請求項8】

前記第１の電極構造は電極材料の第１の層を具備し、前記第２の電極構造は電極材料の第２の層を具備する、請求項１に記載の可変硬化装置。

【請求項9】

前記電極材料の第１及び第２の層は、アルミニウムで被覆された二軸延伸ポリエチレンテレフタレートを含む、請求項８に記載の可変硬化装置。

【請求項10】

前記電極材料の第１及び第２の層は、前記第１及び第２の電極構造の全体にわたって連続的に延びる、請求項８に記載の可変硬化装置。

【請求項11】

前記第１の電極構造は、前記電極材料の第１の層を支持する第１の構造層を備え、前記第２の電極構造は、前記電極材料の第２の層を支持する第２の構造層を備える、請求項８に記載の可変硬化装置。

【請求項12】

前記第１の構造層は、前記第１の支持構造と前記第１の複数の電極との間の可撓性継手を具備し、前記第２の構造層は、前記第２の支持構造と前記第２の複数の電極との間の可撓性継手を具備する、請求項１１に記載の可変硬化装置。

【請求項13】

前記係合面は、前記第１の電極及び前記第１の対向する電極上に配置された接着剤層を具備する、請求項１に記載の可変硬化装置。

【請求項14】

支持構造から延びる複数の電極対であって、前記電極対のそれぞれは、前記支持構造に回転可能に結合された電極と、対向する電極と、前記電極の係合面と前記対向する電極の係合面との間に形成された空洞と、を具備する、複数の電極対と、
複数の電極延長部であって、前記複数の電極延長部の各電極延長部は、前記複数の電極対のうちの１つの電極対の第１の電極に取り付けられた第１の端部と、前記複数の電極対のうちの隣接する電極対に近接して配置された自由端部とを具備し、各電極延長部の前記自由端部は、前記複数の電極対のうちの前記隣接する電極対によって形成される前記空洞に挿入される、複数の電極延長部と、
前記複数の電極対のそれぞれに結合された電圧源であって、前記電圧源を介して供給される電圧差が前記電極対のそれぞれに存在する場合、各電極延長部は、前記複数の電極対のうちの前記隣接する電極対の前記係合面によって形成された空洞にて挟持され、前記電極延長部は、前記係合面によって前記空洞内に保持されて、前記複数の電極対間の構造的関係を維持して、前記支持構造を耐荷重状態で支持する、電圧源と、を具備する、可変硬化装置。

【請求項15】

前記複数の電極対の前記電極は、前記支持構造の第１の部分及び前記複数の電極対の前記電極の各々の全体にわたって延びる構造支持層に形成された可撓性継手を介して前記支持構造の第１の部分に回転可能に結合され、
前記複数の電極対の前記対向する電極は、前記支持構造の前記第１の部分の裏面に取り付けられた前記支持構造の第２の部分に回転可能に結合される、請求項１４に記載の可変硬化装置。

【請求項16】

前記支持構造が耐荷重位置に置かれたときに、前記可変硬化装置が実質的に平行六面体の形状であり、前記支持構造が、前記可変硬化装置の重量の少なくとも約５０倍である荷重を支持するための耐荷重面を形成するように、前記支持構造は平行四辺形であり、前記複数の電極対のそれぞれは前記支持構造の縁部から延びる、請求項１４に記載の可変硬化装置。

【請求項17】

各空洞を形成する前記係合面は、前記複数の電極延長部のうちの１つと係合して、その電極延長部をその空洞内に保持する接着要素を具備する、請求項１４に記載の可変硬化装置。

【請求項18】

可変硬化装置を作動させる方法であって、前記方法は、
支持構造に結合された第１の電極の電極延長部を、前記支持構造に結合された電極対の２つの係合面の間に形成された空洞に挿入するステップと、
前記電極対に電気的に結合された電圧源を使用して電圧を生成するステップと、
前記電圧源によって生成された電圧を前記電極対に印加し、それによって前記電極対の電極を共に静電的に引きつけ、その結果、前記空洞内の前記電極延長部の位置が、前記電極延長部と前記係合面との間の接触を介して維持されて、前記支持構造を耐荷重位置に保持するために前記第１の電極と前記電極対との間の構造的関係を維持する、ステップと、を含む、方法。

【請求項19】

前記電極延長部を前記空洞に挿入しながら、前記第１の電極と前記電極対と前記支持構造との間に形成された可撓性継手の周りで前記第１の電極及び前記電極対を回転させることによって、前記第１の電極及び前記電極対を非耐荷重状態から移動させるステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記係合面は、前記電極延長部と係合して前記空洞内の前記電極延長部の位置を維持する接着要素を具備する、請求項１８に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、可変硬化装置、さらに具体的には、電極延長部を圧縮してモーフィング構造の形状を維持する電極構造を備える可変硬化装置に概ね関する。

【背景技術】

【0002】

現在の可変硬化装置では、さまざまな技術を使用して、剛性が低めの状態と剛性が高めの状態との間で作動可能な装置が提供される。このような可変硬化装置は、温度変化又は圧力変化などの外部刺激の適用に基づいて作動する。いくつかの例示的な可変硬化装置では、外部真空を使用して装置の層を圧縮して、装置をさらに剛性の高い状態にする。しかし、外部真空には大型の機器が必要であり、動作が低効率である。

【0003】

このため、薄型で要求に応じて動作する改良された可変硬化装置が必要とされる。

【発明の概要】

【0004】

一実施形態では、可変硬化装置が、第１の支持構造と、第１の支持構造から延びる第１の複数の電極とを備える第１の電極構造を備える。第１の複数の電極は、第１の電極と第２の電極とを含む。ここで、第１の電極構造は、第２の電極から延びる第１の電極延長部をさらに備える。可変硬化装置はこのほか、第２の支持構造と、第２の支持構造から延びる第２の複数の電極とを備える第２の電極構造を備える。第２の複数の電極は、第１の対向する電極であって、第１の電極と対向して第１の電極の係合面と第１の対向する電極の係合面との間の空洞を形成する、第１の対向する電極を備える。第１の電極延長部は、第２の電極から、第１の電極と第１の対向する電極とによって形成された空洞内に延び、その結果、電圧が第１及び第２の電極構造に印加されると、第１の電極と第１の対向する電極との間に第１の電極延長部が挟持され、その結果、第１の電極延長部は、係合面を介して空洞内に保持されて、第１の電極と第２の電極との間の構造的関係を維持して第１の支持構造を支持する。

【0005】

別の実施形態では、可変硬化装置が、支持構造から延びる複数の電極対を備える。電極対のそれぞれは、支持構造に回転可能に結合された電極と、対向する電極と、電極の係合面と対向する電極の係合面との間に形成された空洞と、を備える。複数の電極延長部であって、各電極延長部は、複数の電極対のうちの１つの電極対の第１の電極に取り付けられた第１の端部と、複数の電極対のうちの隣接する電極対に近接して配置された自由端部とを備える。各電極延長部の自由端部は、複数の電極対のうちの隣接する電極対によって形成される空洞に挿入される。可変硬化装置は、複数の電極対のそれぞれに結合された電圧源を備える。電圧源を介して供給される電圧差が電極対のそれぞれに存在する場合、各電極延長部は、複数の電極対のうちの隣接する電極対の係合面によって形成された空洞にて挟持され、電極延長部は、係合面によって空洞内に保持されて、複数の電極対間の構造的関係を維持して、支持構造を耐荷重状態で支持する。

【0006】

さらに別の実施形態では、可変硬化装置を作動させる方法が、支持構造に結合された第１の電極の電極延長部を、支持構造に結合された電極対の２つの係合面の間に形成された空洞に挿入するステップを含む。方法はこのほか、電極対に電気的に結合された電圧源を使用して電圧を生成するステップを含む。方法はこのほか、電圧源によって生成された電圧を電極対に印加し、それによって電極対の電極を共に静電的に引きつけ、その結果、空洞内の電極延長部の位置が、電極延長部と係合面との間の接触を介して維持されて、支持構造を耐荷重位置に保持するために第１の電極と電極対との間の構造的関係を維持する、ステップを含む。

【0007】

これまでに挙げた特徴と、本明細書に記載の実施形態によって提供される追加の特徴とは、図面と併せて、以下の詳細な説明を考慮してさらに全体的に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0008】

図面に記載した実施形態は、本質的に事例的かつ例示的なものであり、特許請求の範囲によって定義される主題を限定することを意図するものではない。例示的な実施形態の以下の詳細な説明は、以下の図面と併せて読むと理解することができる。ここでは、類似の構造を類似の参照番号で示す。

【図1A】本明細書に示し、説明する１つ又は複数の実施形態による、可変硬化装置の分解図。

【図1B】本明細書に示し、説明する１つ又は複数の実施形態による、非耐荷重状態の図１Ａに示す可変硬化装置の上面図。

【図1C】本明細書に示し、説明する１つ又は複数の実施形態による、図１Ｂに示す線Ｉ－Ｉを通る可変硬化装置の電極構造の概略断面図。

【図2】本明細書に説明する１つ又は複数の実施形態による、耐荷重状態の図１Ａに示す可変硬化装置の斜視図。

【図3】本明細書に説明する１つ又は複数の実施形態による、図１Ｂに示す線III－IIIを通る可変硬化装置の電極構造の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

一般に図を参照すると、本開示の実施形態が、電極構造間に形成された空洞に電極延長部を挿入し、電極構造に電圧を印加して、空洞内の電極延長部を挟持することによって、非耐荷重状態と耐荷重状態との間で構成可能な可変硬化装置に関する。実施形態では、電極構造のそれぞれの電極には、空洞を形成する対向した係合面があり、各係合面には、電圧が印加されたときに空洞に挿入される電極延長部と係合する接着要素がある。電極延長部と電極延長部に係合する接着要素との間の摩擦が、電極延長部の剪断力を使用して電極間の構造的関係を維持して、可変硬化装置を耐荷重状態に維持する。

【0010】

ここで、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃを参照すると、可変硬化装置１００が概略的に示される。可変硬化装置１００は、第１の電極構造１０２及び第２の電極構造１０４を備える。図１Ｃに示すように、実施形態では、第１の電極構造１０２は、第２の電極構造１０４上に配置され、第２の電極構造１０４と接触している。実施形態では、第１の電極構造１０２と第２の電極構造１０４とは、第１の電極構造１０２が第２の電極構造１０４上に配置され、位置合わせされるときに、第１の電極構造１０２が第２の電極構造１０４を全体的に覆うように、ほぼ同じサイズである。

【0011】

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１の電極構造１０２は、第１の支持構造１０６から延びる複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４を備える。第２の電極構造１０４は、第２の支持構造１３８から延びる複数の対向する電極１４０、１４２、１４４及び１４６を備える。実施形態では、複数の電極１１０、１１２、１１４及び１１６が、第１の支持構造１０６に対して動くことが可能である。例えば、図１Ｃに示すように、電極１１０は、第１の支持構造１０６及び電極１１０よりも高い柔軟性を有する可撓性継手１７８を介して第１の支持構造１０６に結合される。実施形態では、可撓性継手１７８は、第１の電極構造１０２の全体にわたって延びる材料の層（例えば、図３に関して本明細書に記載の構造層３１０）から構築される。例えば、実施形態では、本明細書に記載するように、可撓性継手１７８に柔軟性を提供して、第１の電極構造１０２の非耐荷重状態から耐荷重状態への動きを容易にするために、可撓性継手１７８は、可撓性継手１７８内の材料の層の厚さが、第１の電極構造１０２の残りの部分と比較して減少するように、材料の層を、レーザーパターニングを介して形成されるか、切除することによって形成されてもよい。第１、第３及び第４の電極１０８、１１２及び１１４は、可撓性継手１７８とほぼ同じ可撓性継手を介して第１の支持構造１０６に結合され得ることを理解されたい。

【0012】

実施形態では、複数の対向する電極１４０、１４２、１４４及び１４６はまた、第２の支持構造１３８に対して動くことが可能である。さまざまな実施形態では、第２の電極構造１０４は、第１の電極構造１０２に関して本明細書に記載したものとほぼ同じ断面層構造を有する。例えば、図１Ｃに示すように、第２の電極１４２は、本明細書に記載の可撓性継手１７８と構造がほぼ同じであり得る可撓性継手１７６を介して第２の支持構造１３８に結合される。対向する電極１４０、１４４及び１４６は、可撓性継手１７６とほぼ同じ可撓性継手を介して第２の支持構造１３８に結合され得ることを理解されたい。第１及び第２の電極構造１０２及び１０４の電極を第１及び第２の支持構造１０６及び１３８に結合する可撓性継手１７６及び１７８は、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４を非耐荷重状態から耐荷重状態に動かすことを有益に可能にする。

【0013】

図１Ａは、非耐荷重状態の第１の電極構造１０２及び第２の電極構造１０４の分解図を示す。図示の実施形態では、第１の支持構造１０６及び第２の支持構造１３８は、（例えば、図１Ａに示すＸ-Ｙ平面内に延びる）平板状シートである。第１の電極構造１０２が非耐荷重状態にあるとき、第１、第２、第３及び第４の電極１０８、１１０、１１２及び１１４は、第１の支持構造１０６と同一平面上にある（あるいは第１の支持構造１０６に平行に延びる）。第２の電極構造１０４が非耐荷重状態にあるとき、第１、第２、第３及び第４の対向する電極１４０、１４２、１４４及び１４６は、第２の支持構造１３８と同一平面上にある。実施形態では、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４が非耐荷重状態にあるとき、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４は、互いに平行に延びる。

【0014】

実施形態では、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４を耐荷重状態に移動させるために、複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４は、複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４がもはや第１の支持構造１０６に対して同一平面上になく、第１の支持構造１０６に対して角度θで延びるように、（例えば、図１Ｃに関して記載した可撓性継手１７８を折り曲げることによって）第１の支持構造１０６に対して下向き方向（例えば、図１Ａに示す－Ｚ方向）に移動する（図１Ｃを参照）。複数の対向する電極１４０、１４２、１４４及び１４６は、ほぼ同じ方法で、第２の支持構造１３８に対して移動してもよい。言い換えれば、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４の電極は、第１及び第２の支持構造１０６及び１３８に対して一斉に移動する。図示の実施形態では、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４の電極１０８、１１０、１１２、１４０、１４２、１４４及び１４６はそれぞれ、同じ形状であり、第１及び第２の支持構造１０６及び１３８に対してほぼ同じ方法で配置される。そのような構造は、均一な荷重分散及び平衡構造を有益に提供するが、電極１０８、１１０、１１２、１４０、１４２、１４４及び１４６が異なるサイズ及び伸長方向を有し得るさまざまな代替の実施形態も想定される。

【0015】

実施形態では、第１及び第２の支持構造１０６及び１３８はそれぞれ、平行四辺形（例えば、正方形）の形状であり、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４の電極１０８、１１０、１１２、１４０、１４２、１４４及び１４６はそれぞれ、第１の支持構造１０６の縁部又は第２の支持構造１３８の縁部に結合され、同縁部から延びる。実施形態では、電極１０８、１１０、１１２及び１１４はそれぞれ、第１の支持構造１０６と同じ寸法（例えば、長さ及び幅）を有し、電極１４０、１４２、１４４及び１４６はそれぞれ、第２の支持構造１３８と同じ寸法を有する。そのようなサイズの場合、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４は、図２に関して説明したように、実質的に立方体形状の耐荷重状態に折り畳まれてもよい。第１及び第２の電極構造１０２及び１０４について、さまざまな代替の寸法構造が想定されることを理解されたい。例えば、実施形態では、電極１１０は、第１の支持構造１０６が耐荷重状態に置かれたときに傾斜するように、電極１１２とは異なるサイズにしてもよい。電極の寸法は、第１の支持構造１０６のために任意の特定の適応を必要とする用途に合わせて調整され得ることを理解されたい。

【0016】

図１Ａに示すように、第１の電極構造１０２は、第１の電極延長部１１６、第２の電極延長部１１８、第３の電極延長部１２０及び第４の電極延長部１２２を備える。実施形態では、第１、第２、第３及び第４の電極延長部１１６、１１８、１２０及び１２２は、複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４も通って延びる材料の層（例えば、図３に関して本明細書に記載する電極層３０８）から構築される。実施形態では、第１、第２、第３及び第４の電極延長部１１６、１１８、１２０及び１２２のそれぞれは、複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４のうちの１つの電極から直接延びる第１の端部と、複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４のうちの隣接する電極に近接して配置される自由端部とを備える。例えば、第１の電極延長部１１６は、電極１０８から延びる第１の端部１２４（例えば、電極層は、電極１０８から第１の電極延長部１１６内に連続的に延びる）と、電極１１０に近接して配置された自由端部１２３とを備える。自由端部１２３は、電極１１０に直接取り付けられることはなく、電極１１０に対して移動可能である。第２の電極延長部１１８は、第２の電極１１０から延びる第１の端部１２８と、電極１１２に近接して配置された自由端部１２６とを備える。第３の電極延長部１２０は、電極１１２から延びる第１の端部１３２と、電極１１４に近接して配置された自由端部１３０とを備える。第４の電極延長部１２２は、電極１１４から延びる第１の端部１３６と、電極１０８に近接して配置された自由端部１３４とを備える。

【0017】

第１、第２、第３及び第４の電極延長部１１６、１１８、１２０及び１２２は、可変硬化装置１００の図１Ａに示す非耐荷重状態から耐荷重状態への調整を容易にするために、第１の電極構造１０２に対して移動可能な自由端部１２３、１２６、１３０及び１３４を備える。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４は、複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４が複数の対向する電極１４０、１４２、１４４及び１４６に対して位置合わせされるように、互いに対して配置されてもよい。その結果、電極１０８は、対向する電極１４０上に配置されて重なり合って第１の空洞１５２を形成してもよく、電極１１０は、対向する電極１４２上に配置されて重なり合って第２の空洞１５４を形成してもよく、電極１１２は、対向する電極１４４上に配置されて重なり合って第３の空洞１５６を形成してもよく、電極１１４は、対向する電極１４６上に配置されて重なり合って第４の空洞１５８を形成してもよい。実施形態では、複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４並びに複数の対向する電極１４０、１４２、１４４及び１４６が、第１及び第２の支持構造１０６及び１３８に対して移動して、可変硬化装置１００を耐荷重状態にするとき、第１、第２、第３及び第４の電極延長部１１６、１１８、１２０及び１２２のそれぞれが、第１、第２、第３及び第４の空洞１５２、１５４、１５６及び１５８のいずれか１つに挿入される。

【0018】

例えば、図１Ｃに示すように、電極１１０が第１の支持構造１０６に対して角度θで延びるように電極１１０が可撓性継手１７８にて折り曲げられるとき、第１の電極延長部１１６は、電極１１０と、対向する電極１４２との間に形成された第２の空洞１５４に挿入される。第２の空洞１５４は、対向する電極１４２の係合面１６６と電極１１０の係合面１６８との間に形成される。電極１１０及び対向する電極１４２が可撓性継手１７８及び１７６の周りで折り曲げられるとき、電極延長部１１６の自由端部１２３は、第２の空洞１５４を通って移動する。このことから、電極１１０及び対向する電極１４２が移動する量（例えば、角度θの値）は、第２の空洞１５４内に配置される電極延長部１１６の範囲を決定する。図１Ａに示すように、電極延長部１１６は、電極１０８と電極１１０との間の距離を実質的に全体にわたって延びる弧状タブである。電極延長部１１６を弧状タブとして成形すると、可変硬化装置１００が耐荷重状態に置かれるときに、電極延長部１１６が第２の空洞１５４から突出することを有益に回避する。さらに、（例えば、電極１０８と電極１１０との間の長さ全体にわたって延びる）電極延長部１１６の長さは、第２の空洞１５４内に延びる電極延長部１１６の量を有益に最大化し、それにより、電極延長部１１６と係合面１６６及び１６８との間の接触面積を最大化する。

【0019】

電極延長１１６の代替構成が想定されることを理解されたい。例えば、実施形態では、第１、第２、第３及び第４の電極延長部１１６、１１８、１２０及び１２２は、弧状タブとして成形されなくてもよい。例えば、実施形態では、第１、第２、第３及び第４の電極延長部１１６、１１８、１２０及び１２２は、複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４のうちの第１の電極から複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４のうちの隣接する電極へ延びる実質的に一直線の線形セグメントを含んでもよい。実施形態では、第１、第２、第３及び第４の電極延長部１１６、１１８、１２０及び１２２は、複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４の間に延びるときに旋回するか、方向を変えてもよい。実施形態では、第１、第２、第３及び第４の電極延長部１１６、１１８、１２０及び１２２のそれぞれは、複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４の対の間の距離全体にわたって延びることがなくてもよく、むしろ、ペアの間の距離の一部のみを延びてもよい。第１及び第２の電極構造１０２及び１０４の電極及び対向する電極を介して形成された空洞への電極延長部の挿入と一致する、第１、第２、第３及び第４の電極延長部１１６、１１８、１２０及び１２２の任意のサイズ又は形状を、本開示と一致して使用してもよい。

【0020】

図１Ｃに示すように、対向する電極１４２の係合面１６６は接着要素１７２を備え、電極１１０の係合面１６８は接着要素１７４を備える。実施形態では、第１の電極構造１０２及び第２の電極構造１０４はそれぞれ、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４が、反対の極性を有する電圧を受け取るように、（図示しない）電圧源に取り付けられてもよい。反対の極性は、係合面１６６及び１６８が第２の空洞１５４内の第１の電極延長部１１６を押すように、電極１１０及び対向する電極１４２を静電的に引きつける。接着要素１７２及び１７４は、第１の電極延長部１１６と係合して、係合面１６６及び１６８と第１の電極延長部１１６との間に摩擦を生じさせてもよい。そのような摩擦は、（例えば、第１の支持構造１０６上に配置された荷重からの）外力の存在下で第１の電極延長部１１６が第２の空洞１５４内を移動するのを防止する可能性がある。このことから、接着要素１７２及び１７４を介して供給された摩擦は、電圧が第１及び第２の電極構造１０２及び１０４に印加されるとき（例えば、可変硬化装置１００が耐荷重状態になったとき）、電極１０８と１１０との間の構造的関係を維持するのを容易にする。

【0021】

接着要素１７２及び１７４は、実装に応じて、いくつかの異なる形態をとってもよい。例えば、実施形態では、接着要素１７２及び１７４は、係合面１６６及び１６８全体にわたって延びる接着剤層（例えば、ポリプロピレンテープを含み、図３に関して説明される接着剤層３２６及び３２８）である。実施形態では、接着要素１７２及び１７４は研磨要素である。例えば、係合面１６６及び１６８は、第１の電極延長部１１６と重なり、接着要素１７２及び１７４として機能するテクスチャの模様を備えてもよい。実施形態では、第１の電極延長部１１６は、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４に電圧が印加されたときに第１の電極延長部１１６が第２の空洞１５４内に押し込まれるときに接着要素１７２及び１７４と係合する接着要素（例えば、図３に関して説明される接着剤層３２６及び３２８）を備えてもよい。

【0022】

図１Ｃをさらに参照すると、実施形態では、封止要素１６０を電極１１０と、対向する電極１４２との間に配置する。封止要素１６０は、外部の破片が第２の空洞１５４に入り、可変硬化装置１００の動作を妨害することを防ぐために、第２の空洞１５４を封止してもよい。封止要素１６０は、可撓性継手１７８及び１７６のそれぞれに相対する電極１１０及び対向する電極１４２の端部に配置されてもよい。実施形態では、封止要素１６０は、係合面１６６と１６８との間に延びる接着要素を含む。実施形態では、封止要素１６０は、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４が図１Ａに示す非耐荷重状態から調整されるときに、電極延長部１１６が第２の空洞１５４を通って移動するにつれて、第１の電極延長部１１６を第２の空洞１５４を通して案内してもよい。実施形態では、係合面１６６及び１６８は、係合面１６６及び１６８が第１の電極延長部１１６を第２の空洞１５４を通して案内するように、第１の電極延長部１１６の外面に対応する方法で成形される（図示しない）溝又はチャネルを備えてもよい。

【0023】

電極１１０と、対向する電極１４２との間の第２の空洞１５４のみを図１Ｃに関して説明しているが、複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４と複数の対向する電極１４０、１４２、１４４及び１４６との間の他の電極対の間に形成された空洞は、第２の空洞１５４とほぼ同じ構造を有し得ることを理解されたい。例えば、電極１０８と、対向する電極１４０との間に形成された第１の空洞１５２は、第４の電極延長１２２を受容し、第２の空洞１５４とほぼ同じ構造を有してもよい。電極１１２と、対向する電極１４４との間に形成された第３の空洞１５６は、第２の電極延長部１１８を受容し、第２の空洞１５４とほぼ同じ構造を有してもよい。電極１１４と、対向する電極１４６との間に形成された第４の空洞１５８は、第３の電極延長部１２０を受容し、第２の空洞１５４とほぼ同じ構造を有してもよい。

【0024】

図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４は、それぞれが４つの電極を備えるものとして本明細書に記載しているが、これよりも少ないか多い電極を備える代替の実装が想定されることを理解されたい。一例では、第１の電極構造１０２は、電極１０８及び１１０並びに第１の電極延長部１１６のみを備えてもよいのに対し、第２の電極構造１０４は、（例えば、第１の電極延長部１１６の挿入のための空洞を形成するために）対向する電極１４０及び１４２のうちの１つのみを備えてもよい。さらに、第１の電極構造１０２の各電極は、同電極から延びる電極延長部を有していなくてもよい。例えば、一実施形態では、第１の電極構造１０２は、第１の電極延長部１１６及び第３の電極延長部１２０のみを備えてもよい。

【0025】

実施形態では、電極延長部はいずれも、単一の電極構造に含まれていなくてもよい。例えば、一実施形態では、第１の電極構造１０２は、第１の電極延長部１１６及び第２の電極延長部１１８を備える（例えば、本明細書に記載するように、第１及び第２の電極延長部１１６及び１１８は、第１の電極構造１０２の電極から直接延びてもよい）のに対して、第２の電極構造１０４は、第３の電極延長部１２０及び第４の電極延長部１２２を備える。さらに、可変硬化装置１００の代替の実装例には、形状が互いに異なる第１及び第２の電極構造１０２及び１０４が含まれてもよい。例えば、実施形態では、第１の電極構造１０２（及び複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４）は、電極と、対向する電極との間に形成された空洞が可変硬化装置１００の端部からずれるように、第２の電極構造１０４よりも大きいサイズである。さまざまなサイズの関係、電極の分布、支持構造の構成及び電極延長部の配置を有する電極構造を、本開示と一致して使用してもよい。

【0026】

図１Ｂを参照すると、実施形態では、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４は、可変硬化装置１００を軽量化し、同装置から不必要な材料を除去するのに役立つ軽量化機構であってもよい。例えば、実施形態では、第１及び第２の支持構造はそれぞれ、可変硬化装置１００の重量を低減するようにパターン化された構造層（例えば、図３に関して本明細書に記載の構造層３１０及び３１８）を備える。図１Ｂに示すように、第１の電極構造１０２の複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４のそれぞれは、その外縁に近接して延びる２つの細長い空洞１４８と、その中央領域に配置された丸い空洞１５０とを備える。複数の電極１０８、１１０、１１２及び１１４とは対照的に、第１の支持構造１０６は、複数の丸い空洞１５０を備える。第１の支持構造１０６は、その上に置かれた荷重に対して剛性の構造的支持を提供するために、細長い空洞１４８を備えなくてもよい。実施形態では、第２の電極構造１０４は、ほぼ同じ軽量化機構のセットを備える。実施形態では、第１の電極構造１０２も第２の電極構造１０４も、最大の構造的支持を提供するために、軽量化機構を含まない。以下で理解されるように、可変硬化装置１００に組み込まれた軽量化機構の数及び配置は、所望の耐荷重能力と、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４を構築するために使用される材料と、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４のサイズ及び配置と、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４に印加される電圧とに依存してもよい。このことから、本開示と一致して、任意の数及び配置の軽量化機構を可変硬化装置１００に組み込んでもよい。

【0027】

ここで図２を参照すると、耐荷重状態にある可変硬化装置１００の斜視図が示される。電極１０８及び１１４は、電極１０８及び１１４が第１の支持構造１０６に対してほぼ直交する（例えば、図１Ｃに関して記載された角度θは、約８０度から約１００度である）ように（例えば、図１Ｃに関して本明細書に記載された可撓性継手１７８とほぼ同じ可撓性継手周りに）折り畳まれる。実施形態では、電極１１４の支持端部２０２及び電極１０８の支持端部２０４を、表面（例えば、テーブル、地面又は任意の支持体）上に配置する。図示の角度構成では、電極１０８及び１１４は、耐荷重状態で表面の上方の位置にて第１の支持構造１０６を支持する。

【0028】

第４の電極延長部１２２は、電極１０８の背後で、電極１０８と、対向する電極１４０との間に形成される図１Ｂの第１の空洞１５２内に延びる。本明細書に記載するように、電極１０８及び対向する電極１４０は、第１の空洞１５２を形成する係合面を備え、電圧源からの電圧が可変硬化装置１００に供給されるときに第４の電極延長部１２２と係合する接着要素を備えてもよい。例えば、反対の極性の電圧を第１及び第２の電極構造１０２及び１０４に印加して、電極１０８と、対向する電極１４０との間に静電吸着を引き起こし、それにより、空洞を形成する係合面を接着要素にて第４の電極延長部１２２と係合させてもよい。第４の電極延長部１２２と接着要素との間の摩擦が、第１の空洞１５２内の第４の電極延長部１２２の位置決めを維持し、第１の支持構造１０６が支持端部２０２及び２０４を介して支持されたままであるように維持される電極１０８と電極１１４との間の構造的関係を生じさせる。第１、第２及び第３の電極延長部１１６、１１８及び１１８は、可変硬化装置１００を耐荷重状態に保持するのとほぼ同じ方法で、第１及び第２の電極構造１０２及び１０４の電極対によって形成される空洞に保持され得ることを理解されたい。

【0029】

図２に示すように、荷重２００を第１の支持構造１０６上に配置する。実施形態では、第１、第２、第３及び第４の電極延長部１１６、１１８、１２０及び１２２と、電極延長部が配置される空洞を形成する係合面との間の摩擦は、荷重２００が第１の支持構造１０６上に配置される場合でさえ、第１、第２、第３及び第４の電極延長部１１６、１１８、１２０及び１２２が滑るのを防止するのに充分なものである。一例では、可変硬化装置１００は、約２０グラムの重さになるように構成され、約１ｋｇの荷重２００が第１の支持構造１０６上に配置された場合でも、１０ｋＶの電圧を使用して耐荷重状態を維持することができた。このことから、この例では、可変硬化装置１００は、それ自体の重量の少なくとも約５０倍を保持することができる。

【0030】

図３は、図１Ｂに示す線III－IIIでの可変硬化装置の例示的な断面図を示す。一実施形態では、図３に示す断面図は、図１Ａ及び図１Ｂに関して説明された非耐荷重状態の可変硬化装置１００の断面図である。このことから、第１の電極構造１０２は、第１の平面内に延びてもよいのに対し、第２の電極構造１０４は、第２の平面内に延びてもよい（例えば、図１Ｃに関して説明される角度θは、約０度であってもよい）。

【0031】

図３は、第１の電極構造１０２の電極１１２と第２の電極構造１０４の対向する電極１４４との間に形成された第３の空洞１５６の断面図を示す。電極１１２は、電極層３０８、構造層３１０、保護層３１２及び接着剤層３１４を備える。電極層３０８は、電圧源から電圧を受け取るように構成された導電性材料の層であってもよい。実施形態では、電極層３０８は、アルミニウムで被覆されたマイラー（例えば、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート）から構成される。マイラーは、比較的高い引張強度及び寸法安定性を有益に提供する。図３に示すように、電極層３０８は、第１の端部１３２を介して電極１１２から電極延長部１２０内に延びる。マイラーは、可変硬化装置１００が本明細書に記載の耐荷重状態に置かれたときに第３の電極延長部１２０が破損しないように、第３の電極延長部１２０に引張強度を提供する。実施形態では、電極層３０８は、本明細書に記載の第１の電極構造１０２の全体にわたって延びる。

【0032】

構造層３１０は、可変硬化装置１００が、同装置に比較的重い荷重が付与されても、構造を維持し得るように、電極層３０８に構造的支持を提供する。実施形態では、構造層３１０は、電極層３０８と直接接触して配置される。構造層３１０は、耐久性、強度及び成形性のためにポリカーボネートを含んでもよい。図示の例では、構造層３１０は、図１Ｂに関して本明細書に記載の第４の空洞１５８に案内される第３の電極延長部１２０の柔軟性を向上させるために、第３の電極延長部１２０内に延びていない。保護層３１２は、構造層３１０に環境抵抗（例えば、耐湿性）及び疲労抵抗を提供してもよい。実施形態では、保護層３１２は、二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）から構成される。接着剤層３１４は、電極層３０８の構造層３１０とは反対の側に配置される。接着剤層３１４は、第３の空洞１５６の側面の輪郭を描く係合面３０４を形成する。実施形態では、接着剤層３１４は、ＢＯＰＰテープ及びアクリル接着剤から構成されて、第２の電極延長部１１８と係合する接着要素を提供する。

【0033】

対向する電極１４４は、電極層３１６、構造層３１８、保護層３２０及び接着剤層３２２を備える。実施形態では、対向する電極１４４は電極１１２とほぼ同じ構造を有する。図示のように、電極層３０６及び３１６は、接着剤層３１２及び３２２が電極層３０６及び３１６を分離する唯一の材料であるように配置される。そのような配置は、電極層３０６及び３１６が可変硬化装置１００に印加される電圧に応答して互いに引きつけられ、接触するときに、電極層３０６と３１６との間の最小の分離距離を提供する。そのような最小距離は、電極１１２と、対向する電極１４４との間の引力を最大化し、それにより、可変硬化装置が耐荷重状態にあるときに第３の空洞１５６から滑り落ちる第２の電極延長部１１８に対する抵抗を最大化する。

【0034】

第２の電極延長部１１８の自由端部１２６は、第３の空洞１５６内に配置された状態で示される。実施形態では、電極１１２及び対向する電極１４４の位置決めが調整されると、自由端部１２６が空洞１５６にさらに挿入されて、第２の電極延長部１１８と電極１１２及び対向する電極１４４の係合面３０２及び３０４との間の重なりの量を増大させる。電圧が可変硬化装置１００に印加された時点で、電極１１２は、第２の電極延長部１１８が係合面３０２及び３０４の両方に押し付けられるように、対向する電極１４４に静電的に引きつけられる。接着剤層３１２及び３２２内の接着剤は、電圧が印加されたときに第２の電極延長部１１８が第３の空洞１５６内で摺動するのを防ぐための摩擦を提供する。

【0035】

図示の例では、第２の電極延長部１１８及び第３の電極延長部１２０は両方とも、電極層３０８の両側に配置された接着剤層３２６及び３２８を備える。実施形態では、接着剤層３２６及び３２８は、アクリル接着剤を備えるＢＯＰＰテープから構成される。接着剤層３２６及び３２８は、第２の電極延長部１１８と係合面３０２及び３０４との間の摩擦を増大させて、本明細書に記載の耐荷重状態に置かれたときに可変硬化装置１００の強度を有益に増大させる。接着剤層３２６は、接着剤層３１２と同時に電極層３０８に付着させてもよい。

【0036】

ここで、本明細書に記載の実施形態は、第１の電極構造及び第２の電極構造を備える可変硬化装置を対象としていることを理解されたい。第１の電極構造は、第１の電極構造の電極と第２の電極構造の対向する電極との間に形成された空洞内に延びる電極延長部を備える。第１及び第２の電極構造は、同電極構造に電圧を印加して電極を対向する電極に静電的に引きつけて空洞内の電極延長部を押圧することにより、耐荷重状態に配置されてもよい。電極延長部と空洞を形成する係合面との間の摩擦が、電極延長部が空洞内で滑るのを防ぎ、それにより、可変硬化装置への荷重の付与に応答して、第１及び第２の電極構造の構成要素間の構造的関係を維持する。

【0037】

「実質的に」及び「約」という用語は、任意の定量的比較、値、測定又は他の表現に起因し得る固有の不確実性の程度を表すために本明細書で使用され得ることに留意されたい。このような用語はこのほか、問題の主題の基本的な機能に変化をもたらすことなく、定量的表現が、記載された基準から変化し得る程度を表すために本明細書で利用される。

【0038】

本明細書では特定の実施形態を例示して説明してきたが、特許請求される主題の精神及び範囲から逸脱することなく、他のさまざまな変更及び修正を施し得ることを理解されたい。さらに、特許請求される主題のさまざまな態様を本明細書に記載してきたが、そのような態様を組み合わせて利用する必要はない。このため、添付の特許請求の範囲は、特許請求される主題の範囲内にあるそのようなあらゆる変更及び修正を網羅することが意図される。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2】

【図3】