均一系ER流体を用いたマイクロ制御弁

点击翻译按钮获取中文摘要

原子炉細管メンテナンスロボットなど,作業をおこなう10mmサイズの実用的なマイクロマシンに応用可能な高パワー密度の流体駆動のためには,マイクロ制御弁が必要である.そこで本研究では,印加電界により粘度制御可能であり,分散粒子を含まないため狭い隙間で使用可能な均一系ER流体を作動流体とした,平行平板電極から構成されたシンプルで可動部のないマイクロ制御弁(マイクロERバルブ)を提案し,その開発をおこなった.(1) 2ポートマイクロERバルブの動特性の実験的検討:昨年度は幅2.5mm,長さ3mm,間隔0.2mmの平行平板電極からなる2ポートマイクロERバルブを試作し,低分子液晶系ER流体を用いた場合の印加電界強度,弁通過流量および弁差圧間の静特性を実験的に明らかにした.本年度は動特性について実験的に検討した.印加電圧は昨年度購入した高速高電圧アンプリファイアで,弁通過流量は歯車ポンプで与え,弁差圧を圧力センサで測定した.その結果,弁通過流量を一定としたとき,印加電界強度変化2.5kV/mm以上において,印加電界強度-弁差圧間のステップ応答の立上り時間200msおよび立下り時間60msが得られた.また周波数応答実験をおこない,バンド幅が3Hzであることを示した.(2) 3ポートマイクロERバルブの試 および特性実験:(1)の知見に基づき,直径5mm,厚さ5.5mmの3ポートマイクロERバルブを設計,試作した.上流側および下流側の電極部の流路は長さを十分に確保するため折り返して構成し,ワイヤ放電加工機で加工した溝をそのまま流路として用いた.電極部の幅は1.2mm,長さは8.9mm,間隔は0.15mmである.試作3ポートマイクロERバルブの制御ポートをブロックし,負荷圧力を圧カセンサで測定した結果,供給圧力0.5MPaのとき負荷圧力変化0.2MPa,バンド幅0.5Hzが得られ,マイクロマシン用流体制御システムに応用可能であることを示した.