WO1992000469A1

WO1992000469A1 - Method and apparatus for operation control using liquid crystal, and measuring equipment for liquid crystal

Info

Publication number: WO1992000469A1
Application number: PCT/JP1991/000881
Authority: WO
Inventors: Takuri Sakurai; Tadahiro Asada
Original assignee: Toyo Tire & Rubber Co., Ltd.
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1991-06-29
Publication date: 1992-01-09

Description

明細書

液晶性流動体による動作制御方法及び装置並びに液晶性流動体の測定装置

産業上の利用分野

本発明は、液晶性を有する流動体による動作制御方法及び装置並びに該液晶性流動体の電気レオ口ジー的性質の測定装置に関する。

従来の技術とその問題点

電界をかけることにより弾性率を変化させる E R流体を利用して流体動作の制御をする方法又は装置が種々提案されている。例えば、液圧減衰性能をもった 2室形ェンジンマウント（特開昭 6 0— 1 0 4 8 2 8 ) は、ェンジンを支持するゴム製壁とその下のゴム膜とにより形成された室に仕切り板を設け、その仕切り板にオリフィスを形成すると共に該オリフィスに対向電極を設け、該室内に E R流体を封入したものである。該エンジンマウントでは、電極に通電すると E R流体の粘性が増大してォリフィスの流速が低下することを利用して、エンジンによる負荷に応じた減衰性能が得られる。この他、クラッチ、弁、振動発生器などについて E R流体の使用が提案されている。

しかしながら、 E R流体を使用したこれらの機器には、次のような問題点があつた。

1 ) E R流体は、粘性を変化ざせるのに数 k V Z m mという高い電圧が必要であるため、電源や配線が大形化す o

2 ) E R流体は分散系であるので、数分から数時間で沈澱が生じ、作動特性が著しく悪化する。

3 ) 通常の E R流体は、分散系に一定量の水を含有させており、また分散粒子が吸湿しやすいので、 E R特性が変化しやすく、含水量の増加によっては電気絶縁性が低下し、高電圧の印加により絶縁破壊或いは装置そのものの破壊を生じる虞れがある。

一方、このような動作制御に使用する物質については物質及び印加電圧の選択及び調整の上で、その電気レオ口ジー的性質、特に動作状態に対応した動的な性質を知ることが極めて重要である。しかしながら、従来は E R 流体の電気レオ口ジー的性質を測定するための装置として、二重円筒の間に流体を入れ、その間に電圧を印加して定常流での電気レオ口ジー的性質を測定するという静的な測定装置しかなく、動作制御のために特に重要な動的性質を測定する手段は存しなかった。このため、流動体の電気レオ口ジー的性質を動的に測定し得る装置が要請されていた。本発明は、このような従来技術の問題点を解決し、低電圧で作動させることができ、しかも動作特性の安定した流動体による動作制御方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は、また前記動作制御に関連する、流動体の電気レオ口ジー的性質の動的測定を、可能にする装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

本発明の前記第一の目的は、 1又は複数の狭隘部を備えた収容部に液晶性を有する流動体を封入し、該狭隘部に電界をかけて前記流動体のレオ口ジー的性質を変化させることにより、該狭隘部での移動に対する抵抗力を変化させ、機械的な仕事の制御をなすことを特徽とする液晶性流動体による動作制御方法、及び、 1又は複数の狭隘部を備えた収容部と、該収容部に封入された液晶性を有する流動体と、前記狭隘部に設けられ相互に対向して対をなす電極とを備えていることを特徵とする液晶性流動体による動作制御装置により達成される。

本発明の前記第二の目的は、液晶性を有する流動体を収容するための上面が開いた容器と、該容器を支持する支持台と、前記容器内側面との間に微小間隔をおいて揷入され得る揷入部材と、該揷入部材を前記容器内に挿入した状態で支持する吊下げ部と、前記容器を上下方向に加振するための加振器と、該加振による容器の振動を検出する振動検出器と、該加振により液晶性流動体を経て前記揷入部材に作用する力を検出するための荷重センサ一と、前記容器及び揷入部材の間に電圧を印加するための電圧印加装置とを備えたことを特徵とする液晶性流動体の電気レオ口ジー的性質の測定装置により達成される。

レオ口ジー的性質としては、代表的なものとして弾性率を挙げることができ、次のもの等がある。

·貯蔵剪断弾性率（G ' )

•損失剪断弾性率 )

• t a n 5 (= G^# /G ' )

• η 一 (= G* / (2 x ^ x F) (poise)

ここで Fは電界の周波数（H z ) 。

前記狭隘部としては、オリフィスなどの孔状のもの、スリットなどの線状のもの、対向する 2つの面の間隙のような面状のものなど、種々の形態を採用することがでさる。

作用及び効果

液晶は、有機棒状分子からなる物質であり、分子の占める位置及び分子軸の方向が固体結晶に見られるような 3次元的に完全な規則性をもつ状態と、通常の等方性液体に見られるような不規則な状態との中間状態を示す物質である。液晶の定義としては、分子の位置に関しては長距離的な秩序が失われても、分子の配向に関する長距離的な秩序が保たれているものとされている。

本発明によれば、このような液晶の特性を活用することにより、以下の効果を奏する液晶性流動体による動作制御方法及び装置を提供することができる。すなわち、

1 ) 液晶性流動体は、例えば 2 0 0 V Z mmから 3 0 0 V 麵という低い電圧で弾性率等のレオ口ジー的性質の変化が十分に得られるので、電源や配線が小形化され実用化が容易である。例えば、メルク社製の N P - 1 2 8 9 (シァノビフヱニル系 P型混合液晶）においは、電界をかけない状態で 0 . 0 9 d y n Zcrfという剪断弾性率のものが、 5 2 0 Vノ翻で 9 9 d y n Z ciiの剪断弾性率を示す。

2 ) 液晶性流動体は、電界強度に応じてレオ口ジー的性質を変化させるのであり、 E R流体のように流体中を電流が流れることを、必ずしも必要としない。したがって、液晶性流動体を直接電極に接触させなくてもよく、例えば液晶性流動体と電極との間にガラス板を介在させることもでき、材質及び作動の両面で安定性を得ることがでさ。 3 ) 弾性率等のレオ口ジー的性質の変化が液晶性流動体の配向状態に基づいているため、わずかの電圧変化で急激な変化を生じさせることができる。したがって、高電圧の O N Z O F Fの際に生じる過渡電流等の影響が起こり難く、安定確実な制御を行なうことができる。

4 ) 液晶性流動体は、液体の混合物又は溶液であるため、沈澱を生じることがなく、安定した作動が得られる。

5 ) 液晶性流動体は、本来電気絶縁性の良好な物質であり、しかも作動に必要な電圧が低いので、絶縁破壊の問題が生じ難い。

また、液晶性流動体のレオ口ジー的性質には、温度依存性ゃ機械的負荷についての周波数依存性がみられ、温度条件や負荷周波数によっては電界によるレオ口ジー的性質の変化が十分でなくなる場合がある。この場合は、狭隘部での液晶性流動体の移動に対する抵抗力の変化が十分でなくなり、機械的な仕事の制御を適切に行なえなくなる恐れがある。これに対して、狭隘部に掛ける電界の周波数を、被制御部分への機械的負荷の周波数と適切な関係、例えば同一周波数とすることにより、そのような温度依存性や周波数依存性を小さくし、機械的仕事の制御をより正確に或いは広範囲にすることができる。

また、前記狭隘部に掛ける電界は、交流電圧の印加によるのが望ましい。これは、液晶性流動体が機能する上での不純物の許容量が、交流電界の場合、直流電界よりも大きく、作動の安定性がより良好となるからである。また、たとえば 5 0 0 H zから 5 k H z というような、周波数の高い交流電界とすることにより、液晶性流動体の使用寿命が長くなるという利点も得られる。このように、周囲の温度や機械的負荷、或いは作動の安定性、使用寿命等を考慮して、制御条件を設定するのが、望ましい。

本発明に係る電気レオ口ジー的性質の測定装置は、容器と揷入部材との間の微小間隙に、測定すべき液晶性流動体を収容し、その間隙に所定の電界を与えた状態で、容器の振動状態と揷入部材に作用する力とを検出する構造となっている。したがって、微小間隙での力の伝播特性から、所定電場での液晶性流動体の動的なレオロジー的性質を知ることができる。これにより、静的な特性測定からは得られない貯蔵剪断弾性率 G 、 t a n その他の力学的諸量の電圧依存性を知ることができる。特に電圧印加によるレオ口ジー的性質変化を利用した液晶性流動体の動作制御を行なう場合には、動作状態に対応した動的性質の把握が重要であるので、この点において本発明測定装置を使用した測定が極めて有意義である。なお、本発明方法及び装置に使用することができる液晶性物質を例示すると、以下のとおりである。

#サ一モトロピック液晶

*ネマチック、スメクチック液晶

( 1 ) ァゾメチン系化合物

♦ 4ーメチルー 4' 一 n—プチルーベンジリデンァ二リン（M B B A)

• 4—エトキン一 4' — n—プチルーベンジリデンァニリン（E B B A)

· 4—エトキシー 4' — η—へキシノレ一ベンジリデンァニリン

• 4一 η—ブトキシー 4' 一 η—ォクチルー 2—メチルーベンジリデンァニリン

• 4一 η—プロポキシ一 4' 一 η—ォクチノレーベンジリデンァニリン

• 4一 η—へキシノレ一 4' 一シァノ一ベンジリデンァニリン

• 4一 η—へプチル一 4' —シァノーベンジリデンァニリン

· 4一 η—ォクチル一 4' — シァノーベンジリデンァニリン

♦ 4— シァノー 4' ーェチルーベンジリデンァニリン

• 4—メトキシー 4 ' ープタノィルォキシ一べンジリデンァニリン

• 4—プタノィルォキシ一 4' —メトキシーベンジリデンァニリン

♦ 4ーメトキシー 4' 一（3—メチルペンタノィルォキシ）一ベンジリデンァニリン

• 4—へキシルォキシ一 4' 一（ 5—メチルへキサノィルォキシ）一ベンジリデンァニリン

• 4— n—プチル一 4' 一 yS—シァノエチルーベンジリデンァニリン

(2) ァゾ系化合物

• 4— n—プチノレ一 4 ' — n—へキシノレォキシァゾベンゼン

♦ 4ーェチルー 4' 一 n—へキサノィノレ才キシァゾベンゼン

♦ N—プチルー 4— (4 ' 一 n—プチルフエニルァゾ）一フエニルカーボネート

• 4一エトキシー 4' 一 n—ペンタノイノレオキシァゾベンゼン

• 4— n—ペンチルー 4' —メトキシァゾベンゼン

( 3 ) ァゾキシ系化合物 • 4, 4 ' —ジメトキシァゾキシベンゼン（P A A)

• 4—メトキシー 4 ' 一 n—プチル―ァゾキシベンゼン

· 4— n—へキシル— 4' 一ブトキシァゾキシベンゼン

• 4一エトキシー 4 ' 一 n—へキサノィルォキシァゾキシベンゼン

• 4一 n—ペンチル一 4' 一 n—ペンタノィルァゾキシベンゼン

• 4— n—ヘプタノィルォキシ一 4' —シァノアゾキシベンゼン

(4) エステル系化合物

• 4一 n—ブチルベンゾイツクアシッド一 4 ' - n—へキシルォキシフヱニルエステル

• 4一 n—へキシルォキシベンゾイツクァシッドー 4 ' 一 n—ヘプトキシフエ二ルエステル

• 4— (4 ' — n—ペンチルォキシベンゾィルォキシ）ベンズアルデハイド

· 4一へキシルカーボネート一 4 ' —ペントキシフェニルベンゾエート

• 4—へキシルカーボネート一 4' 一ヘプトキシフェニルベンゾエート

• 4— ( 4一 n—ブトキシベンゾィルォキシ）ベンゾイツクアシッド一 4 ' 一 n—へキシルォキシフェニルエステノレ

· 4 一（4 ーメトキシベンゾィルォキシ）ベンゾィックァシッドー 4 ' —— n—プロピノレフェニノレエステル

• 4— ( 4 —メトヰシベンゾィルォキシ）ベンゾィックアシッド一 4 ' 一（ 4一プチルフヱノキシ力ルボニル）フユニルエステル

• 4一 n—へプチノレべンゾイツクアシッド一 4 ' 一 n一シァノフエニルエステル

• 4 一（4一 n—ペンチノレフヱ二ノレ）ベンゾイツクァシッドー 4 ' 一 n—ペンチルフエ二ルエステノレ · 4— ( 4— n —ペンチルフエ二ノレ）ベンゾイツクァシッドー 4 ' 一 n—シァノフエニルエステル

• 4一 n—へキシノレべンゾイツクアシッド一 4 ' ― n—イソシァノフヱニルエステル

• 4— n —ォクチルォキシ一 3 — シァノベンゾイツクアシッド一 4 ' — n—ペンチノレフエニルエステル

• 4— ( 4— n —ォクチルー 3 — シァノベンゾィルォキン）ベンゾイツクァシッドー 4 ' 一 n —ペンチルフエニルエステル

• 4一（4— n—ペンチルベンゾィルォキシ）ベンゾィックァシッド一 4 ' — n—ペンチルフエ二ノレエステル

• 4— (4— n—ペンチルベンゾィルォキシ）一 3 一クロ口べンゾイツクアシッド一 4 ' — n —ペンチルフヱニルエステル

• 4— n—へプチルチオべンゾイツクァシッドー 4 ' — n— シァノフエニルエステル

5 ) スチルベン系化合物

• 4， 4' —ジエトキシ一トランス一スチルベン

• 4—エトキシ一 4' 一 n—プチルー一メチルートランス一スチルベン

· 4—エトキン一 2—メチルー 4 ' 一 η—プチルートランス一スチルベン

• 4一エトキシ一 4' 一 η—プチルー α—クロロートランスースチルベン

• 4一エトキシ一 4' — η—プチルー一クロ口一トランス一スチルベン

• 4一エトキシ一 4' 一 η—ォクチルー α—メチル一トランス一スチルベン , 4—エトキシ一 4 ' 一（2—メチルへキシル） ― 一クロロートランス一スチルベン

(6) ビフヱニル、ターフヱニル系化合物

• 4一 n—ペンチル一 4 ' ーシァノビフエニル（ C B - 5)

• 4— n—へキシノレ一 4' —ニトロピフエ二ノレ

• 4一 n—へキシル一 4 ' — シァノビフエニル • 4一 n—才クチルー 4 ' — シァノビフエニル • 4— n—へプチルォキシー 4' ーシァノビフエ二ル

• 4一 n—へキシルォキシ一 4' ーシァノビフエ二ル

• 4— n -ペンタノイノレオキシ一 4' — シァノビフェニノレ

· 4一 n —ヘプチルォキシ— 4 ' 一プロピルカルボ二ルビフヱニル

• 4— n—プロピノレー 4 ' — シァノー p—ターフェ二ル

• 4— n—ォクチノレ一 4 ' — シァノー p —ターフェニル

• 4一デシルー 4 ' —へキサノィルビフエニル

• 4—へキシノレオキシ一 4 ' —へキシノレビフエ二ノレ (7) トランス · シクロへキサン系

• 4一（トランス一 4—ペンチルシクロへキシル）ベンゾニトリノレ

• トランス，トランス一 4' 一プロピノレジシクロへキシルー 4一カルボキシリックァシッド

• トランス，トランス一 4 ' —プロピルジシクロへキシルー 4—力ルボニトリル

• トランス一 4— ( 4 * 一 n—ペンチノレシクロへキシル）一 4 ' — シァノビフエニル

· トランス一 1 , 4一ビス（ 4—プロポキシカルボニル）シクロへキサン

• トランス一 1 , 4一ビス（4一ノニルォキシカルボニル）シクロへキサン

(8) ピリミジン系

· 5— n—へキシルー 2— （4—へキシノレオキシフェニル）ピリミジン

• 5— n—へプチルー 2— （4— シァノフエニル）ピリミジン

• 5— シァノ一 2— （4一 n—へキシルフヱニル）ピリミジン

• 5— シァノー 2— （4一 n—ペンチルォキシフエニル）ピリミジン • 5 — シァノフエニル一 2 —ヘプチルフエ二ルーピリミジン

• 5 - ( 4— n —ブチルフエニル） — 2— （4 一シァノフエニル）ピリミジン

· 5 — シァノフエニル一 2 —プチルフエ二ルーピリミジン

• 5— n —プロピル一 2— ( 4 ' — シァノー 4 — ビフヱニル）ピリミジン

♦ 5 — シァノー 2— ( 4 ' — n —プロピル一 4 — ビフヱニル）ピリミジン

( ) その他

• 4 ーメトキシー 4 ' ープタノィルォキシ一ジフエニルアセチレン

• 4— ( 4 ' — n —テトラデシルォキシベンゾィノレォキシ）ベンジリデンー 4 * 一トルイジン

• トランス一 4 一 π —ブチノレー一メチノレ一 4 ' 一シァノフエニルシンナメート

• 2— n —ォクチルー 5— （4 ーメトキシベンジリデンァミノ）ピリジン

· 7— n —プチルー 2 —ァミノフルォレン

レステリック液晶

( 1 ) コレステロール誘導体 6 コレステリノレプロミド

コレステリノレ一 n—へキシノレエーテノレ

コレステリル一 n—ヘプタノエート

コレステリル一 n—へプチルカルボネートコレステリル— n—へプチルメルカプトカルボネ一ト

コレステリノレべンゾエート

コレステリノレ一 ω—フエニルヘプタノエートコレステリルエルケート

4一 η— ドデシルォキシー 1一ナフチリジンーコレステリル一 ρ—ァミノベンゾエート

(2) カイラル · メソーゲン物質

• Ν - (4一エトキシベンジリデン）一 4一（2— メチルプチル）ァニリン

• 4一エトキシー 4' 一（2—メチルプチル）ァゾベンゼン

• 4一エトキシー 4' 一（2—メチルプチル）ァゾキシベンゼン

• 4一（ 2—メチルブチル）ベンゾイツクァシッド - 4 ' 一 η—へキシルォキシフヱニルエステル

• 4一 η—ヘプトキシー 4 ' ― (2—メチルプチルォキシカルボ二ル）ビフヱニル • 4一〔4一（ 2—メチルプチル）ベンゾィルォキシ〕ベンゾイツクァシッド一 4 ' 一 n—ペンチノレフエニルエステル

♦ 4— 〔4一（ 2—メチルプチル）ベンゾィルォキシ〕ベンゾイツクアシッド一 4 ' — シァノフエ二ノレエステノレ

♦ 4一〔4一（2—メチルプチル）ベンゾィルォキシ〕ベンゾイツクアシッド一 4 ' 一二トロフヱニルエステル

· 4 - 〔4— (3—メチルペンチル）ベンゾィルォキシ〕ベンゾイツクァシッド一 4 ' 一メチルフエニルエステル

• 4一（2—メチルプチル）一4 ' ーシァノビフエ二ノレ

· 4 - (3—メチルペンチル）一4' — シァノビフェニノレ

• 4一〔4一（2—メチルプチル）フエニル〕ベンゾイツクァシッド一 4 ' — n—プチノレフエニノレエステノレ

· 4 - 〔4一（2—メチルプチル）フエニル〕ベンゾイツクァシッドー 4 ' 一シァノフエニルエステル • トランス一 4 一（ 2 —メチルプチル）シクロへキシル力ルボキシリックアシッド一 4 ' —シァノビフエ二ノレエステル

• 4 一 n —へキシルォキシベンゾイツクァシッド一 4 ' 一（ 2 —メチルプトキシカルボニル）フエ二ルエステノレ

♦ 4一（4一メチルプチル）一 4 * ーシァノー p— テルフユニル

*主鎖型サーモトロピック液晶性高分子

第 5図（ a ) のようにメソゲン（液晶形成に必要な剛直な基）とスぺーサー（柔軟な屈曲鎖）の繰り返し構造を有する。ポリエステルの他、ポリエーテル、ポリカーボネート等が含まれる。

*側鎖型サーモトロピック液晶性高分子

第 5図（b ) のように屈曲性主鎖とメソゲンを含む側鎖を持つくし型高分子。主鎖骨格はビニル系高分子、ポリシロキサンなどの非晶性高分子が用いられる。 *剛直主鎖型高分子

第 5図（ c ) のように高分子種としてポリグルタミン酸エステル、セルロース誘導体、ポリイソシァネートを用いたリオトロピック液晶性高分子。

#ライオトロピック液晶 *剛直高分子の溶液

• ポリ一 p—フエ二レンテレフタルアミド（例えば商品名ケプラー）硫酸

• ヒドロキシプロピルセル口一ス/水

棒状ビールス水

* 一らせん

• ポリ（ベンジルー Lーグルタミネート）ジォキサン

D N A , t - R N A Z水

*プロック共重合物

*両親媒性物質

•石験（ソジゥムパルミテート等）

•界面活性剤（ソジゥムドデシルザルフヱ一ト等）

·燐脂質

本発明は、以下の図面を伴った実施例の説明によってより明らかになろう。

図面の簡単な説明

第 1 A図は、本発明に係る動作制御装置を装着したェンジンマウントの例の縦断面図、

第 1 B図はその一部の平面図、

第 2図は、本発明に係る動作制御装置を装着したショックァブソーバ（ダンバ）の縦断面図、

第 3図は、本発明に係る動作制御装置を装着したクラッチの縦断面図、

第 4図は、本発明に係る動作制御装置を装着したバイプレー夕の縦断面図、

第 5図は液晶性流動体の例の説明図、

第 6図は本発明の測定装置の 1実施例を概略的に示す斜視図、

第 7図は本発明測定装置に基づき測定された液晶性流動体の性質を示すグラフである。

実施例

第 1 A図は 2室形エンジンマウントの例である。図において（ 1 ) は、エンジンの支持板であり、ゴム壁（2) に結合されている。ゴム壁（2) の下部はゴム膜（3) に連なり、両者により室（4) が形成されている。室 (4) は、オリフィス（6) を有する仕切板（5) により仕切られている。ゴム壁（2) は外壁（7) により囲まれ、ゴム膜（3) は空気室（8) を介してキャップ (9) に囲まれており、キャップ（9) は自動車のシャーシに結合される。室（4) には、液晶性を有する流動体（A) が収容されている。オリフィス（6) は、第 1 B図に示すように相互に対向する電極（6 1 ) 及び（6 2) とこれらの間の絶縁部材（63) とにより構成されている。電極（6 1 ) , (62) は、図外の電源に接続されている。自動車に装着された状態において、このェンジンマウントは、エンジンの振動をゴム壁（2) の変形で吸収する作用をなすが、この時室（4) の容積変化を伴う。その際室（4) 内の液晶性流動体は、オリフィス（6) を通って仕切板（ 5) の上下に移動し、その際の流動抵抗が、振動吸収をより効率的にする。したがつて、電極（6 1 ) , (62) への電圧の印加の 0 NZO F F、或いは印加電圧の調整を行なうと、液晶性流動体の弾性率等のレオ口ジー的性質が変化し、オリフィスを通過する際の流動抵抗が変化する。これにより、振動の減衰特性を変えることができ、振動状態に合せた効率的な振動吸収を行なうことができる。この場合、エンジンの振動数と電極（6 1 ) , (62) への印加電圧の周波数とを適切な関係、例えば同一、とすることにより液晶性流動体のレオ口ジー的性質の変化の温度依存性や周波数依存性を小さくして、温度や周波数の広い範囲に亘って、或いはより低い印加電圧で、効果的な振動吸収をなすことができる。

なお、オリフィスを複数個設けて、別個に電圧制御し、オリフィスの総通過量をより詳細に調整するようにすることもできる。

第 2図は、本発明の自動車用ショックァブソーバー (ダンパ）への適用例を示す。このァブソーバーは、外筒（1 1) と内筒（12) とを備え、ゴム筒（13) により結合されて相互に搢動可能となっている。内筒（1 2) の下部にはゴム膜（14) が設けられ、その上部及び外筒（1 1) 内には、液晶性流動体（A) が封入されている。内筒（12) の上端部にはオリフィス（1 5) が形成されている。該オリフィスは、縁部を電極（16) 及び（ 17 ) により構成されており、これらの電極は導線により図外の電源に接続されている。このアブソーバ一は、ゴム膜（14) の変形を伴って内筒と外筒とが搢動し、その際オリフィスを通過する流体の抵抗が振動に対して作用する。電極（16) , (17) に通電すると、液晶性流動体の弾性率が上昇し、オリフィスを通過する流動抵抗が増大し、その結果振動減衰特性が変化する。したがって、通電を制御することにより、ばねによる衝撃緩和作用と適合した適正な振動減衰特性とすることができる。例えば、大きな街撃が加わったときには、電極への通電を解きォリフィスでの流動抵抗を小さくして、ばねによる街撃緩和を効果的にし、その直後に電極に通電をして流動抵抗を増し振動の減衰を速めるという制御をすることができる。なお、この例においても、オリフィスを複数個設けて、別個に電圧制御し、オリフィスの総通過量をより詳細に調整するようにすることもできるのは勿論である。

第 3図は、本発明のクラッチへの適用例を示している。このクラッチは、入力軸（23) に接続された入力側クラッチ板（21) と、出力軸 (24) に接続された出力側クラッチ板（22) とを備えている。出力側クラッチ板（22) は、円盤状をなし、入力側クラッチ板（21 ) はこの円盤を囲む中空構造をなし、その先端側はシール部材（25) を介して出力軸（24) に液密に接している。入力側クラッチ板（22) と出力側クラッチ板（2 1) との間の間隙は面状の狭隘部を形成しており、そこには液晶性流動体（A) が封入されている。入力側クラツチ板（22) と出力側クラッチ板（21 ) とは、各々入力軸 (23) 及び出力軸 (24) を経て導線（27) により図外の電源に接続されている。このクラッチは、該液晶性流動体を利用した流体クラツチとして作用する。両クラッチ板（21 ) , (22) は、電極としても作用し、その間に電圧を印加すれば、液晶性流動体の弾性率等のレオ口ジー的性質が変化するので、両クラッチ板の相対回転移動に対する抵抗力が変化し、回転力の伝達を制御することができる。なお、入出力軸に結合されるクラッチ板の数を増して、各々を電極として作用させより詳細な制御をすることも可能のである。

第 4図は、本発明をバイブレータに適用した例を示す。このバイブレータは、シリンダ（31) と、該シリンダを貫通して摺動自在に支持されたピストン（32) と、シリンダ（31) 内に配列されたバルブ（33) , (3 4) , (35) , (36) を備えている。これらのバルプは、ピストン（32) と同心状の多層の電極板で構成されており、各バルブにおける瞵り合う層は逆電極となるように配線されている。層状電極板間の各間隙は、軸線方向に流体の通過が可能な狭隘部となつている。両端のバルブ（33) , ( 36 ) はシリンダ（ 31 ) に固定され、その間のバルブ（ 34 ) , ( 35 ) はピストン (32) に固定されている。シリンダ（31 ) は、バルブ（34) , (35) の間に相当する位置に供給口（3 7) を備え、バルブ（33) , (36) の軸線方向外側に吐出口（38) を備えている。供給口（37) からは、液晶性流動体がシリンダ内に圧送される。この状態で、バルブ（ 33 ) 及び（ 35 ) に通電すると、これらのバルプの電極層間において、液晶性流動体の弾性率の上昇等、レオ口ジー的性質の変化が生じて流動抵抗が増大し、その結果、液晶性流動体の圧送力によりピストン（32) は、右方へ移動する。次に先の通電を解き、バルブ（3 4) , (36) に通電すると、先とは逆の作用によりピストン（32) は、図において左方に移動する。した力《つて、バルブへの通電を交番させることにより、ピストンは、その交番周波数に応じた振動をなす。

以上の各例は、液晶性を有する流動体を使用して各々の動作制御を行なうので、前述のように、低電圧で安定した作動が得られる。

また、以上の例と同様にして、本発明は、従来 E R流体を使用していた諸方法及び装置に対し、液晶性流動体を使用することにより前述の効果を奏することができる。本発明の適用が可能な例を列挙すると、以下の通りである（かっこ内は E R流体を使用した方法乃至装置を掲載した刊行物を示す）。

• クラッチ（特開昭 63— 318326、特開昭 63 — 21 5431、特開昭 63— 1 9993 3、特開昭 61— 2966、特開昭 53 - 84 66)

•電気機械変換増幅装置（特開昭 61— 1432 62、特開昭 48 - 3 5286)

•流量制御装置（特開昭 58 - 16101 0)

•水圧弁（米国特許第 2661 596) ♦振動発生器（米国特許第 3984086) •減衰軸受（特開昭 63— 135612)

•圧力補償機構（特開昭 59 - 170593)

•差動装置（特開昭 52— 126829)

· シール（特開昭 63— 306288、特開昭 4 8— 58246)

第 6図は、液晶性流動体の電気レオ口ジ一的性質の測定装置を示している。図において（ 101 ) は、液晶性を有する流動体を収容するための上面が開いた容器であり、該容器は支持台（102) により支持されている。容器（101 ) には、容器内側面との間に微小間隔をおいて揷入部材（1 03) が揷入されており、該揷入部材はその挿入状態で吊下げ部（104) により支持されている。支持台（1 02) には、該支持台を容器（101) と共に上下方向に加振するための加振器（1 05) が接続されており、挿入部材（103) には、該揷入部材に作用する力を検出する荷重センサ（106) が接続されている。さらに、容器（101 ) には、高電圧発生装置 (107) の出力部が接続され、揷入部材（103) は、吊下げ部（1 04) を経て電気的に接地されている。容器（101) 及び揷入部材（103) は、高電圧発生装置（107) からの出力により両者間に電位差が発生するように、少なくとも容器（ 1 0 1 ) の内面及び揷入部材（ 1 0 3) の外面に導電性材料が設けられている。また、支持台（ 1 0 2 ) には振動検出器（ 1 08) が接続され、実際の容器（ 1 0 1 ) の振動状態が検出されるようになつている。荷重センサ（ 1 0 6) 、高電圧発生装置（ 1 0 7) 及び振動検出装置（ 1 08) には、さらにコンピュータ（ 1 0 9) が接続され、これらからの出力及び検出値に応じた信号が送られる。コンピュータ（ 1 0 9 ) は、送られた信号から、貯蔵剪断弾性率 G '、損失剪断弾性率、 t a n (5. η ' その他の動力学的諸量を算出する。この算出式は、以下のとおりである。

スリットの幅： W ( c m )

スリットの深さ： T ( c m)

スリッ卜の間隔： C L ( c m)

動的応力（D. FORCE) ： D F ( r a m)

動的変位（D. DISP) ： D D ( c m)

位相差： P (deg)

周波数： F (H z )

装置定数（位相差により変わる）： A

とすると、

G * = ( D F X 980. 6 C L X A )

/ (D D X 2 XWX T) (dyne/ cif) G ' = G c o s ( P )

G " = G s i n ( P )

t a n 5 = / G '

η ' = G* / ( 2 x ^r F ) (poise )

さらに荷重センサ（ 1 0 6 ) 、高電圧発生装置（ 1 0 7 ) 及び振動検出装置（ 1 0 8 ) からの出力及び検出値に応じて送られる信号に基づいて加振器（ 1 0 5 ) を制御できるように、コンピュータ（ 1 0 9 ) から加振器 ( 1 0 5 ) に制御信号が送られるようにすることもできる o

容器（ 1 0 1 ) 及び揷入部材（ 1 0 3 ) の寸法、並びに加振器（ 1 0 5 ) 及び高電圧発生装置（ 1 0 7 ) の特性を以下に例示する。

容器の内距

幅 2 0 mm

奥行き 1. 2 5 mm

问 2 5 mm

揷入部材の寸法

幅 mm

厚さ 0. 2 5 mm

容器内での浸漬深さ 0 mm

加振器の特性周波数： 1. 0〜 1 000 H z

振幅： 0. 1〜： L O O O ^m

高電圧発生装置の特性

最大出力電圧： 3000 V

交番周波数： 0. l mH z〜： 1. 2MH z 本装置を使用して測定を行なうには、第 6図に示す状態で、容器（ 101) に測定すべき液晶性流動体を入れ、揷入部材（103) を所定深さに浸潰し、加振器（ 1 05) 及び高電圧発生装置（ 107) を作動させる。揷入部材 ( 103) は、容器（ 1 01 ) 内面との間に例えば約 0. 5 mmという微小間隙をおき、該間隙は液晶性流動体で満たされている。この状態で加振器（1 05) を加振すると、容器（101 ) 内壁と挿入部材（1 03) の外面との間の液晶性流動体に剪断力が作用する。したがって、容器（ 1 01 ) の振動により、液晶性流動体の剪断に対する粘弾性に基づいて挿入部材（1 03) に力が作用し、荷重センサ（106) により検出される。加振器（1 0 5 ) の出力並びに荷重センサ（1 06) 及び振動検出器 (108) の検出値に応じた信号がコンピュータ（10 9 ) に送られ、該コンピュータにより前述の G -、 G" 、 t a n 5その他の力学的諸量が算出される。高電圧発生装置（1 07) により、所望の電位差及びその印加周波数に変化させながら、容器（ 1 0 1 ) と揷入部材（ 1 0 3 ) との間に電圧を印加すれば、上記値の電場依存性を求めることができる。

次に、上記実施例装置を用いて液晶性流動体の電気レォロジ一的性質を測定した結果を示す。

液晶性流動体として、 M E R C K社製混合液晶 N. P . - 1 2 8 9 (シァノビフヱニル系を主成分とする p型ネマチック液晶（厶 ε < 0 ) で、室温において液晶状態を示す）を用い、加振器の周波数 2 5 H z . 変位振幅 1 0 O /i m、電極間隔 0. 5 mm、室温 24 °Cの条件下で、容器（ 1 0 1 ) と揷入部材（ 1 0 3 ) との間の試料に単純剪断変形及び電圧を加えて液晶性流動体の電場依存性を測定した。

その測定結果から得られた動的粘弾性特性、すなわち、貯蔵剪断弾性率 G '、損失剪断弾性率、 t a η άの電圧依存性のグラフを第 7図に示す。このグラフから、 G '及び t a η 5については、特異な電圧依存性を示すが、 G" についてはほとんど変化を示さないことが分かる。すなわち、 G ' は、低電圧ではほとんど変化を示さないが 2 X 1 0² 0. 5 m m付近から増加が認められ、 3. 5 1 0² V/ 0. 5 mmで急速に增加する。さらに電圧を上げると、 5. 5 X 1 0² V / 0. 5 mm で急激に減少し、それ以上の電圧ではほとんど変化を示さない。 t a η 5は、増加及び減少の傾向を逆にして同様の変化を示す。

このように、低い電圧でほとんど変化を示さず、或る電圧の範囲に限って急激で且つ著しいレオ口ジー的性質の変化を示すということは、液晶性流動体に電界を掛けて動作させるベく制御しょうとする場合、先ず低いレべルの電圧で制御ができること、次に僅かの電圧変更で動作を変化させ得ることを意味しており、これを利用してコンパクトで且つ精度のよい制御システムを構成することができる。

Claims

2 請求の範囲

1又は複数の狭隘部を備えた収容部に液晶性を有する流動体を封入し、該狭隘部に電界をかけて前記流動体のレオ口ジー的性質を変化させることにより、該狭隘部での移動に対する抵抗力を変化させ、機械的な仕事の制御をなすことを特徴とする液晶性流動体による動作制御方法。

前記液晶性流動体が、 1種以上の液晶成分を含んでいることを特徵とする請求項 1に記載の動作制御方法, 前記液晶性流動体が 1種以上のサーモトロピック液晶成分からなることを特徵とする請求項 1に記載の動作制御方法。

前記液晶成分が、 3 0 w t %以上の低分子液晶からなる請求項 3又は 4に記載の動作制御方法。

前記液晶成分が、 P型液晶からなる請求項 1 に記載の動作制御方法。

前記液晶成分が、 n型液晶からなる請求項 1 に記載の動作制御方法。

液晶性流動体が移動する 2つの室の間に、前記狭隘部が形成されていることを特徴とする請求項 1に記載の液晶性流動体による動作制御方法。

動作の相互作用をする 2つの物体の間に前記狭隘部が形成されており、該狭隘部にある液晶性流動体が、前記動作の伝達により相互作用に寄与することを特徵とする請求項 1に記載の液晶性流動体による動作制御方法。

前記狭隘部に掛けられる電界が、交流電圧の印加によるものである請求項 1に記載の液晶性流動体による動作制御方法。

1又は複数の狭隘部を備えた収容部と、該収容部に封入された液晶性を有する流動体と、前記狭隘部に設けられ相互に対向して対をなす電極とを備えていることを特徵とする液晶性流動体による動作制御装置。前記収容部が、液晶性流動体を相互間で移動させる 2つの室と、該 2つの室の間に形成された前記狭隘部とを備えていることを特徵とする請求項 1 0に記載の液晶性流動体による動作制御装置。

前記収容部が、動作の相互作用をする 2つの物体の間に形成た狭隘部を備えており、該狭隘部にある液晶性流動体が、前記動作の伝達により相互作用に寄与することを特徵とする請求項 1 0に記載の液晶性流動体による動作制御装置。

前記電極が、交流電源に接続されていることを特徵とする請求項 1 0に記載の液晶性流動体による動作制液晶性を有する流動体を収容するための上面が開いた容器と、該容器を支持する支持台と、前記容器内側面との間に微小間隔をおいて挿入され得る揷入部材と、該揷入部材を前記容器内に挿入した状態で支持する吊下げ部と、前記容器を上下方向に加振するための加振器と、該加振による容器の振動を検出する振動検出器と、該加振により液晶性流動体を経て前記揷入部材に作用する力を検出するための荷重センサーと、前記容器及び揷入部材の間に電圧を印加するための電圧印加装置とを備えたことを特徴とする液晶性流動体の電気レオ口ジー的性質の測定装置。