[發明專利]位移變換裝置

有效

• 申請號: 200980115027.2
• 申請日: 2009-03-30
• 公開（公告）號: CN102016328A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 奧寬雅;石川正俊
• 申請（專利權）人: 國立大學法人東京大學
• 主分類號: F15B7/10
• 分類號: F15B7/10;G01D5/42
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 岳雪蘭

技術領域

本發明涉及位移變換裝置。更詳細而言，本發明涉及可使用所謂的帕斯卡原理將位移放大或縮小的裝置。

背景技術

作為可進行kHz這種程度的動作頻率的高速響應的元件，有壓電元件及超磁致伸縮元件。這些元件雖然響應高速但存在其可動范圍(行程)微小至微米程度這樣的問題。

因此，在將這種元件用作執行機構時，可考慮通過使用機械方面的“杠桿”將位移放大，由此將位移放大至實用方面足夠的程度的方法。

但是，在將高速的動作元件與機械方面的位移放大機構組合時，由于放大機構所具有的機械方面的共振特性，所以多數情況下作為系統整體的響應速度延遲至0.01秒左右，這成為用于進行設計的大的制約因素。

于是，提案有使用根據液體的帕斯卡原理的位移放大機構(例如參照下述專利文獻1)。在該位移放大機構中，從動部分的面積s相對于驅動部分的面積S的比率(s/S)越小，則越能夠提高位移的放大率。為了使位移放大，原理上需要s/S＜1。另外，通過將s/S設為比1大，也可以實現位移的縮小。

當利用這樣的位移放大機構時，可以同時滿足高位移放大率和高速響應。

專利文獻1：國際公開WO2003/102636號公報

但是，在使用了帕斯卡原理的位移放大機構中，作為用于將驅動部分的位移傳遞到從動部分的介質，使用液體。液體通常具有伴隨溫度變化的體積變動(膨脹或收縮)大的特性。

因此，在現有的位移變換機構中，因溫度變化帶來的體積變動，導致驅動面或從動面的位移發生變化。即，現有的位移變換機構因溫度變化而導致位移發生變化，因此存在被傳遞的位移的精度變差的問題。

發明內容

本發明是鑒于這樣的狀況而作出的。本發明的目的在于提供使用帕斯卡原理且難以受溫度變化的影響的位移放大裝置。

本發明具備下述任一方面所記載的結構。

(第一方面發明)

一種位移變換裝置，其特征在于，具備主體和介質，所述主體具備用于將所述介質收納于內部的收納空間，所述介質被收納于所述收納空間的內部，而且，所述介質具備：具有正的熱膨脹率的流動體和具有負的熱膨脹率的活動體，所述活動體根據所述流動體的移動而位移，而且，所述介質具備第一活動面和第二活動面，所述第一活動面構成所述介質的表面的一部分，所述第二活動面構成所述介質的表面的另一部分，所述第二活動面的面積比所述第一活動面的面積大，所述第一活動面及所述第二活動面中的一方的位移經由所述介質向所述第一活動面及所述第二活動面中的另一方傳遞。

根據本發明，例如在介質的溫度上升的情況下，可以通過活動體的收縮帶來的體積變化來補償流動體的熱膨脹帶來的體積變化。

另外，由于構成為使活動體根據流動體的移動而位移，因此，活動體難以阻礙流動體的移動。因此，本發明中，能夠防止介質的位移傳遞功能劣化，并且能夠進行使用了帕斯卡原理的位移傳遞。

本發明中，通過驅動具有大面積的第二活動面并取出具有小面積的第一活動面的位移，可以得到位移放大作用。相反，通過驅動具有小面積的第一活動面并取出具有大面積的第二活動面的位移，可以縮小位移。

(第二方面發明)

在第一方面發明所述的位移變換裝置的基礎上，其特征在于，所述活動體由具有負的熱膨脹率的多個粒狀體構成。

通過將活動體設為粒狀體，活動體自身也具備高流動性。因此，本發明中，即使增大作為活動體整體的體積(合計的體積)，也可以將介質的位移傳遞功能的降低抑制得低。于是，在本發明中，可以使活動體相對于流動體的體積比增大，其結果是，可以擴展能夠進行體積補償的溫度范圍。在此，粒狀包含粉狀的意思。

(第三方面發明)

在第一方面發明或第二方面發明所述的位移變換裝置的基礎上，其特征在于，還具備第一活動膜和第二活動膜，所述第一活動膜與所述第一活動面鄰接配置，所述第二活動膜與所述第二活動面鄰接配置。

可以使用第一活動膜及第二活動膜中的一方輸入位移，且使用第一活動膜及第二活動膜中的另一方將位移取出到外部。因此，這些膜優選相對于主體能夠整體或部分地位移。另外，通過設置這些膜，也可以期待相對介質的密封效果。另外，這些膜不需要與介質直接相接，可以隔著某些媒介物鄰接。但是，并非必須使用這些活動膜。例如也可以使使用活塞和缸體的位移輸入/輸出機構的活塞與活動面直接接觸。

(第四方面發明)

在第一方面發明～第三方面發明中任一方面所述的位移變換裝置的基礎上，其特征在于，所述流動體由具有正的熱膨脹率的液體構成。