JP2000121451A - 感温素子およびその製造方法 - Google Patents
感温素子およびその製造方法Info
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- JP2000121451A JP2000121451A JP10307830A JP30783098A JP2000121451A JP 2000121451 A JP2000121451 A JP 2000121451A JP 10307830 A JP10307830 A JP 10307830A JP 30783098 A JP30783098 A JP 30783098A JP 2000121451 A JP2000121451 A JP 2000121451A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 形状記憶合金ばね自体に通じる電流を調整し
て加熱し、温度制御を可能ならしめる感温素子の構成お
よびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 Ｎｉの組成が４９.０ａｔ％ないし５２.
０ａｔ％を有するＮi−Ｔi系合金を主成分とする形状記
憶合金２と、ニクロム線３等の抵抗加熱用線が、一体に
複合され、形状記憶合金ばね１に形成された感温素子で
ある。形状記憶合金ばね１は、前記形状記憶合金２から
なるパイプに、ニクロム線３等の抵抗加熱用線の材料を
挿入し、塑性加工によって一体に複合することによって
作製される。
て加熱し、温度制御を可能ならしめる感温素子の構成お
よびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 Ｎｉの組成が４９.０ａｔ％ないし５２.
０ａｔ％を有するＮi−Ｔi系合金を主成分とする形状記
憶合金２と、ニクロム線３等の抵抗加熱用線が、一体に
複合され、形状記憶合金ばね１に形成された感温素子で
ある。形状記憶合金ばね１は、前記形状記憶合金２から
なるパイプに、ニクロム線３等の抵抗加熱用線の材料を
挿入し、塑性加工によって一体に複合することによって
作製される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、形状記憶合金を用
いた感温素子、およびその製造方法に関する。
いた感温素子、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｔｉ−Ｎｉ系合金を含む形状記憶合金
は、マルテンサイト変態および逆変態の相変態に付随し
て顕著な形状記憶効果を示す。Ｔｉ−Ｎｉ系の形状記憶
合金では、マルテンサイト変態温度と逆変態温度の差が
小さく、熱弾性型マルテンサイトに変態するために形状
記憶効果が得られる。
は、マルテンサイト変態および逆変態の相変態に付随し
て顕著な形状記憶効果を示す。Ｔｉ−Ｎｉ系の形状記憶
合金では、マルテンサイト変態温度と逆変態温度の差が
小さく、熱弾性型マルテンサイトに変態するために形状
記憶効果が得られる。
【０００３】Ｔｉ−Ｎｉ系の形状記憶合金の相変態によ
る形状変化は、コイルばねの形態において顕著にあらわ
されるため、感温素子をはじめアクチュエータ等の機能
を担い、多分野において応用されつつある。Ｔｉ−Ｎｉ
系合金において、形状記憶効果を示す温度は、Ｎｉの組
成に依存し、任意に制御することができる。
る形状変化は、コイルばねの形態において顕著にあらわ
されるため、感温素子をはじめアクチュエータ等の機能
を担い、多分野において応用されつつある。Ｔｉ−Ｎｉ
系合金において、形状記憶効果を示す温度は、Ｎｉの組
成に依存し、任意に制御することができる。
【０００４】形状記憶合金によりコイルばねを形成した
形状記憶合金ばねは、その周りの温度変化によって相変
態を生じさせる感温素子として用いられる。あるいは、
形状記憶合金ばね自体に電流を通じて加熱し、相変態を
生じさせて形状記憶効果を引出すこともできる。
形状記憶合金ばねは、その周りの温度変化によって相変
態を生じさせる感温素子として用いられる。あるいは、
形状記憶合金ばね自体に電流を通じて加熱し、相変態を
生じさせて形状記憶効果を引出すこともできる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、相変態の際の
形状記憶合金の電気抵抗率の変化が一定でないため、形
状記憶合金ばね自体に通じる電流を調整して加熱し、温
度制御をすることは、事実上、不可能である。このた
め、従来は、形状記憶合金ばねは、専ら、その周りの温
度変化を検出する感温素子として用いるに留まってい
た。
形状記憶合金の電気抵抗率の変化が一定でないため、形
状記憶合金ばね自体に通じる電流を調整して加熱し、温
度制御をすることは、事実上、不可能である。このた
め、従来は、形状記憶合金ばねは、専ら、その周りの温
度変化を検出する感温素子として用いるに留まってい
た。
【０００６】本発明は、形状記憶合金ばね自体に通じる
電流を調整して加熱し、温度制御を可能ならしめる感温
素子の構成、およびその製造方法を提供することを目的
とする。
電流を調整して加熱し、温度制御を可能ならしめる感温
素子の構成、およびその製造方法を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、とくに、Ｎｉ
の組成が４９.０ａｔ％ないし５２.０ａｔ％を有するＮ
i−Ｔi系合金を主成分とする形状記憶合金と、抵抗加熱
用線が一体に複合され、形状記憶合金ばねに形成されて
いる感温素子である。
の組成が４９.０ａｔ％ないし５２.０ａｔ％を有するＮ
i−Ｔi系合金を主成分とする形状記憶合金と、抵抗加熱
用線が一体に複合され、形状記憶合金ばねに形成されて
いる感温素子である。
【０００８】本発明による感温素子は、前記形状記憶合
金からなるパイプに、抵抗加熱用線の材料を挿入し、塑
性加工によって一体に複合することによって作製され
る。
金からなるパイプに、抵抗加熱用線の材料を挿入し、塑
性加工によって一体に複合することによって作製され
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して説明する。
いて、図面を参照して説明する。
【００１０】図１は、本発明の実施の形態による感温素
子を示す図である。図１に示すように、感温素子をなす
形状記憶合金ばね１（内径１０ｍｍ、巻数５０）には、
組成がＴｉ−５０.０ａｔ％Ｎｉで、４０℃に相変態温
度を有する形状記憶合金２と、抵抗加熱用線であるニク
ロム線３からなる複合材料（直径１ｍｍ）が使用されて
いる。
子を示す図である。図１に示すように、感温素子をなす
形状記憶合金ばね１（内径１０ｍｍ、巻数５０）には、
組成がＴｉ−５０.０ａｔ％Ｎｉで、４０℃に相変態温
度を有する形状記憶合金２と、抵抗加熱用線であるニク
ロム線３からなる複合材料（直径１ｍｍ）が使用されて
いる。
【００１１】この複合材料は、形状記憶合金とニクロム
線を一体化して作製される。まず、Ｎｉの組成が５０.
０ａｔ％を有するＮi−Ｔi系合金のパイプ（外径１５ｍ
ｍ、内径１１ｍｍ、長さ２５０ｍｍ）に、直径１０.５
ｍｍ、長さ３００ｍｍのニクロム線材を挿入し、熱間溝
ロールを用いて直径８ｍｍまで加工される。さらに、冷
間伸線加工と熱処理を繰返して、芯線がニクロム線、外
側が形状記憶合金からなる、直径１ｍｍの一体化した複
合材料が得られる。
線を一体化して作製される。まず、Ｎｉの組成が５０.
０ａｔ％を有するＮi−Ｔi系合金のパイプ（外径１５ｍ
ｍ、内径１１ｍｍ、長さ２５０ｍｍ）に、直径１０.５
ｍｍ、長さ３００ｍｍのニクロム線材を挿入し、熱間溝
ロールを用いて直径８ｍｍまで加工される。さらに、冷
間伸線加工と熱処理を繰返して、芯線がニクロム線、外
側が形状記憶合金からなる、直径１ｍｍの一体化した複
合材料が得られる。
【００１２】図１に示す感温素子をなす形状記憶合金ば
ねは、前記複合材料を用い、コイリング加工、熱処理を
施して作製される。形状記憶合金ばね１は、高温で隣接
する各線輪が密着状態（ばね長５０ｍｍ）になるように
記憶熱処理が施されている。
ねは、前記複合材料を用い、コイリング加工、熱処理を
施して作製される。形状記憶合金ばね１は、高温で隣接
する各線輪が密着状態（ばね長５０ｍｍ）になるように
記憶熱処理が施されている。
【００１３】図２は、本発明の実施の形態による感温素
子をなす形状記憶合金ばね１が、室温２０℃において、
すなわち、相変態温度以下の相で、伸びた形状（ばね長
１００ｍｍ）を呈した図である。形状記憶合金ばね１の
芯線となっているニクロム線３に一定の電流を通じて加
熱し、形状記憶合金２を、４０℃の相変態温度以上に温
度をあげると、図１に示したように、形状回復が起き、
隣接する線輪が密着した状態に戻る。
子をなす形状記憶合金ばね１が、室温２０℃において、
すなわち、相変態温度以下の相で、伸びた形状（ばね長
１００ｍｍ）を呈した図である。形状記憶合金ばね１の
芯線となっているニクロム線３に一定の電流を通じて加
熱し、形状記憶合金２を、４０℃の相変態温度以上に温
度をあげると、図１に示したように、形状回復が起き、
隣接する線輪が密着した状態に戻る。
【００１４】図３は、本発明による、感温素子をなす形
状記憶合金ばねのうち、ニクロム線に電流を通じて加熱
したときの挙動の温度依存性を定性的に示す図である。
図３（ａ）は残留歪みの変化を示す図、図３（ｂ）は電
気抵抗率の変化を示す図である。抵抗加熱用線を用い
ず、形状記憶合金のみからなる形状記憶合金ばね自体に
電流を通じて加熱したときの温度依存性（曲線ａ、曲線
ｂ）を、比較例として各図に併せて掲げる。
状記憶合金ばねのうち、ニクロム線に電流を通じて加熱
したときの挙動の温度依存性を定性的に示す図である。
図３（ａ）は残留歪みの変化を示す図、図３（ｂ）は電
気抵抗率の変化を示す図である。抵抗加熱用線を用い
ず、形状記憶合金のみからなる形状記憶合金ばね自体に
電流を通じて加熱したときの温度依存性（曲線ａ、曲線
ｂ）を、比較例として各図に併せて掲げる。
【００１５】図３を参照して、形状記憶合金のみからな
り、形状記憶合金ばね自体に通電加熱すると、形状記憶
合金ばねの相変態温度における電気抵抗率の変化を一定
とすることができない（曲線ｂ）ため、温度を制御する
ことができない。このため、形状記憶合金ばねの形状回
復の割合は、一定にすることができない（曲線ｄ）。
り、形状記憶合金ばね自体に通電加熱すると、形状記憶
合金ばねの相変態温度における電気抵抗率の変化を一定
とすることができない（曲線ｂ）ため、温度を制御する
ことができない。このため、形状記憶合金ばねの形状回
復の割合は、一定にすることができない（曲線ｄ）。
【００１６】本発明による感温素子は、対象とする温度
範囲で相変態を生じない抵抗加熱用線材を通じて感温素
子を加熱する方式を採ることに特徴がある。図３（ｂ）
に示すように、ニクロム線の電気抵抗率の温度依存性
（曲線ａ）は小さく、このため、形状記憶合金ばねの形
状回復の割合を一定とすることができる（曲線ｃ）。
範囲で相変態を生じない抵抗加熱用線材を通じて感温素
子を加熱する方式を採ることに特徴がある。図３（ｂ）
に示すように、ニクロム線の電気抵抗率の温度依存性
（曲線ａ）は小さく、このため、形状記憶合金ばねの形
状回復の割合を一定とすることができる（曲線ｃ）。
【００１７】本発明では、形状記憶合金２と、ニクロム
線３等の抵抗加熱用線を一体化した複合材料をもって形
状記憶合金ばね１を形成し、電気抵抗率の温度依存性が
小さい抵抗加熱用線に通電し加熱することによって、形
状記憶効果を制御することが可能になった。また、形状
記憶合金ばね１に通じる電流を制御することによって加
熱制御が可能な感温素子となり、制御用アクチュエータ
として機能させることもきる。
線３等の抵抗加熱用線を一体化した複合材料をもって形
状記憶合金ばね１を形成し、電気抵抗率の温度依存性が
小さい抵抗加熱用線に通電し加熱することによって、形
状記憶効果を制御することが可能になった。また、形状
記憶合金ばね１に通じる電流を制御することによって加
熱制御が可能な感温素子となり、制御用アクチュエータ
として機能させることもきる。
【００１８】すでに述べたように、Ｔｉ−Ｎｉ系の合金
においては、形状記憶効果を示す温度は、Ｎｉの組成に
より、任意に制御することができ、たとえば、組成がＴ
ｉ−５０.２ａｔ％Ｎｉの合金を採用すれば、相変態温
度６０℃を間にする温度領域で動作する感温素子が得ら
れる。
においては、形状記憶効果を示す温度は、Ｎｉの組成に
より、任意に制御することができ、たとえば、組成がＴ
ｉ−５０.２ａｔ％Ｎｉの合金を採用すれば、相変態温
度６０℃を間にする温度領域で動作する感温素子が得ら
れる。
【００１９】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、形状記憶合金自体に通じる電流を調整して加熱し、
温度制御を可能ならしめる感温素子が得られる。
ば、形状記憶合金自体に通じる電流を調整して加熱し、
温度制御を可能ならしめる感温素子が得られる。
【図１】本発明の実施の形態による感温素子を示す図。
【図２】本発明の実施の形態による感温素子をなす形状
記憶合金ばねが、室温２０℃において、伸びた形状（ば
ね長１００ｍｍ）を呈した図。
記憶合金ばねが、室温２０℃において、伸びた形状（ば
ね長１００ｍｍ）を呈した図。
【図３】本発明による、感温素子をなす形状記憶合金ば
ねのうち、ニクロム線に電流を通じて加熱したときの挙
動の温度依存性を定性的に示す図。図３（ａ）は残留歪
みの変化を示す図。図３（ｂ）は電気抵抗率の変化を示
す図。
ねのうち、ニクロム線に電流を通じて加熱したときの挙
動の温度依存性を定性的に示す図。図３（ａ）は残留歪
みの変化を示す図。図３（ｂ）は電気抵抗率の変化を示
す図。
１ 形状記憶合金ばね ２ 形状記憶合金 ３ ニクロム線
Claims (4)
- 【請求項１】 形状記憶合金材料と抵抗加熱用線材が一
体に複合されていることを特徴とする感温素子。 - 【請求項２】 前記形状記憶合金材料は、Ｎｉの組成が
４９.０ａｔ％ないし５２.０ａｔ％を有するＮi−Ｔi系
合金を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の
感温素子。 - 【請求項３】 コイルばねに形成されていることを特徴
とする請求項１または請求項２に記載の感温素子。 - 【請求項４】 前記形状記憶合金材料からなるパイプ
に、前記抵抗加熱用線材を挿入し、塑性加工によって一
体に複合することを特徴とする請求項１ないし請求項３
に記載の感温素子を製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10307830A JP2000121451A (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 感温素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10307830A JP2000121451A (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 感温素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000121451A true JP2000121451A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=17973726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10307830A Pending JP2000121451A (ja) | 1998-10-13 | 1998-10-13 | 感温素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000121451A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109351801A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-02-19 | 张冠华 | 一种具有弹热效应的镍钛合金螺旋弹簧的制备方法 |
-
1998
- 1998-10-13 JP JP10307830A patent/JP2000121451A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109351801A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-02-19 | 张冠华 | 一种具有弹热效应的镍钛合金螺旋弹簧的制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050318 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070420 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070509 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071003 |