JP2004156671A

JP2004156671A - 弁装置及びそれを用いたダンパー装置

Info

Publication number: JP2004156671A
Application number: JP2002321329A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Watanabe; 和樹渡辺
Original assignee: WEL RES CO Ltd; WEL RESEARCH CO Ltd
Current assignee: WEL RES CO Ltd; WEL RESEARCH CO Ltd
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】ノイズを発生しない弁装置及びそれを用いたダンパー装置を提供する。
【解決手段】本発明の弁装置においては、形状記憶合金からなる軸１０１への通電タイミングを制御することにより軸１０１及び弾性部材１０２が伸縮運動する。この伸縮運動に伴って、第１部材１０５ａ、第２部材１０５ｂ及び第３部材１０５ｃが直線運動し、筒状回転部材１０７が回転する。筒状回転部材１０７は、２ｎ個の貫通孔１０８を有し、貫通孔１０８と筒状部材１０９の２個の貫通孔１１０とが整合すると、弁装置内を流体が移動する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流れを制御する弁装置及びそれを用いたダンパー装置の技術に関する。特に、宇宙開発の技術分野で利用される弁装置及びダンパー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮空気やガス等の流体の流れを制御する弁装置（バルブ装置）として、電磁気力を利用した電磁弁が一般的に知られている。電磁弁は、ソレノイドコイル等を用いて電界及び磁界を生じさせ、そこに生じる電磁気力により弁体等の移動を制御するという機構に基づいて動作する。
【０００３】
しかしながら、ソレノイドコイル等を用いて電界及び磁界を生じさせるに際し、ソレノイドコイルが高周波成分を電波として放射することも考えられ、ソレノイドコイル周辺の機器がノイズ等により誤動作することが懸念される。これに対しては電磁シールドを備える機構も考えうるが、シールド部材を設けることにより機構が複雑になり、小型化も困難となる問題が生じる。
【０００４】
また、相応の電磁気力を発生させるにはソレノイドコイル自体の小型化も難しく、それに加えて、発生した電界及び磁界を電磁気力に変換するための機構も備える必要があるため、全体として電磁弁の小型化には限界があった。
【０００５】
さらに、大きな電界及び磁界の発生には、それに比例して高電圧が必要であり、消費電力が大きくなることも問題であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前掲の問題点は、通常空間で動作する場合においては言うに及ばず、宇宙空間で動作する場合に特に顕著な問題となる。即ち、宇宙空間においては、宇宙船等への荷物の積載制限が厳しいため、小さな部品ひとつをみても極力小型化することが望ましい。また、精密な機器を密集させて積載するため、電波の放射等によるノイズに起因する誤動作が生じやすい環境とも言える。特に、宇宙空間という隔離された環境では機器のメンテナンスも困難であるため、ノイズ発生の抑制は重要である。
【０００７】
上記事情の解決を図るため、本発明の目的は、ノイズを発生しない（換言すれば、他の機器へのノイズの影響を無視できる）弁装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ノイズを発生しない弁装置のさらなる小型化を図ることにある。
【０００８】
また、本発明の目的は、本発明の弁装置を部品として組み込むことによりノイズを発生しないダンパー装置又は小型でノイズを発生しないダンパー装置を提供することにある。
【０００９】
特に、本発明の他の目的は、宇宙開発の分野における利用に有用な弁装置及びそれを用いたダンパー装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の概略を説明すれば、以下の通りである。即ち、本発明は、一軸方向への運動を、その一軸方向を回転軸とする回転運動に変換する機構を備え、回転運動する回転体を流体の弁として用いる弁装置である。
【００１１】
即ち、本発明の第１の発明は、軸と、弾性部材と、運動変換手段と、筒状回転部材と、筒状部材とを有する弁装置であって、前記軸は、前記弾性部材、前記運動変換手段、前記筒状回転部材及び前記筒状部材の中心を通る形状記憶合金であり、前記運動変換手段は、前記軸の伸縮運動を前記筒状回転部材の回転運動に変換する手段であり、前記筒状回転部材は、前記筒状部材に対向する面に、相対する２ｎ（ｎは自然数）個の貫通孔を有する部材であり、前記筒状部材は、前記筒状回転部材に対向する面に、相対する２個の貫通孔を含む部材である弁装置である。
【００１２】
第１の発明において、一軸方向への運動は、形状記憶合金からなる軸と弾性部材（コイルばね、ゴムその他の弾性体からなる部材）とを組み合わせた機構による伸縮運動である。即ち、形状記憶合金からなる軸に通電することでジュール熱を発生させ、軸を伸縮させる。このとき形状記憶合金の長さは、形状記憶合金の伸縮特性、必要なジュール熱及び許容される消費電力等を勘案して決定すれば良い。
【００１３】
また、このとき形状記憶合金からなる軸と弾性部材との作用関係は、軸が縮む際に弾性部材が弾性に逆らって縮み、軸が縮みから解放されると弾性部材が原形に回復するような構成とする。なお、形状記憶合金からなる軸は、予め熱処理により一定の形状を記憶させることが可能であるが、本発明の実施にあたっては、縮んだ形状を記憶させておいても伸びた状態を記憶させておいても良い。
【００１４】
運動変換手段は、形状記憶合金からなる軸の伸縮運動を、筒状回転部材の回転運動に変換する手段である。運動変換手段は、形状記憶合金からなる軸と一体となって一軸方向に直線運動する手段であり、筒状回転部材を回転させるという目的を達成するあらゆる構造を含む。典型的には、運動変換手段の一部と筒状回転部材の一部を噛み合わせて（又は嵌め合わせて）回転させる構造が挙げられる。
【００１５】
筒状回転部材は、流体が流れるように内部が中空となった円筒形部材であり、その側面（部材を貫通して設けられた孔をいう。）外枠に当たる筒状部材に対向する面には相対する２ｎ（ｎは自然数）個の貫通孔を有する。２ｎ個の貫通孔は、それぞれ互いに形状記憶合金からなる軸を中心として線対称の位置に設けられている。
【００１６】
筒状部材は、第１の発明である弁装置の外枠に当たる円筒形部材であり、筒状回転部材に対向する面には、相対する２個の貫通孔が設けられている。この２個の貫通孔も、筒状回転部材の貫通孔と同様に、それぞれ互いに形状記憶合金からなる軸を中心として線対称の位置に設けられている。
【００１７】
そして、筒状回転部材の貫通孔と筒状部材の貫通孔が整合したときに弁装置は開状態（内部を流体が移動する状態）となり、整合していないときに閉状態（内部を流体が移動しない状態）となる。
【００１８】
以上のように、第１の発明によれば、形状記憶合金からなる軸に対する通電のタイミングを制御するのみで軸の伸縮運動及び筒状回転部材の回転運動を制御でき、弁装置の開閉制御が可能となる。即ち、動作に際して形状記憶合金からなる軸へ直流電流を投入すれば良いので、高周波成分は無視することができ、他の機器に影響を及ぼすようなノイズの発生がない。また、伸縮運動をその軸周りの回転運動へ変換するのみであるため、棒状の弁装置とすることも可能であり、弁装置全体の小型化が容易である。
【００１９】
本発明の第２の発明は、上記第１の発明において、前記運動変換手段が前記筒状回転部材を介して配置された第１部材及び第２部材を含む手段であり、前記筒状回転部材が前記第１部材との噛み合いで生じる回転と前記第２部材との噛み合いで生じる回転との組み合わせにより回転する部材である弁装置である。
【００２０】
第１部材と筒状回転部材とは、互いに噛み合うように加工された面を有し、その接触面は、所定の角度をもった斜面を有する。即ち、両者が接触する際、第１部材側の接触面の斜面に沿って筒状回転部材側の接触面が移動し、それに伴って筒状回転部材が回転するようになっている。この斜面は、平面であっても曲面であっても良いが、摩擦係数を小さくするためには曲面とするのが好ましい。
【００２１】
本発明の第３の発明は、上記第１の発明又は第２の発明において、前記筒状回転部材が前記軸の１回の伸縮運動に連動して１／４ｎ回転する部材である弁装置である。即ち、筒状回転部材は、筒状部材に対向する面に相対する２ｎ（ｎは自然数）個の貫通孔を有するため、１回の伸縮運動に連動して１／４ｎ回転すると２回の伸縮運動ごとに１回の割合で筒状回転部材の貫通孔と筒状部材の貫通孔とが整合する。
【００２２】
本発明の第４の発明は、上記第１の発明において、前記運動変換手段が前記軸の伸縮運動に連動して往復運動する部材であり、前記筒状回転部材が前記往復運動する部材との噛み合いにより回転する部材である弁装置である。
【００２３】
第４の発明によれば、通電時のみ弁装置が開状態となるようにすることが可能であるため、停電等の事故に対する安全性の面で有利である。また、運動変換手段の構造も簡易なもので済むため、部品点数を減らすこともできる。
【００２４】
本発明の第５の発明は、上記第１の発明又は第４の発明において、前記筒状回転部材が前記軸の１回の伸縮運動に連動して１往復の回転運動をする部材である弁装置である。即ち、筒状回転部材は、軸の伸縮運動に連動して往復運動する部材の１回の運動（縮むか伸びるかどちらか一方の運動）に連動して回転し、その後、前記部材が元の位置に戻る運動に連動して前回の回転とは逆方向へ回転して元の位置に戻る。
【００２５】
本発明の第６の発明は、上記第１の発明乃至第５の発明のいずれか一において、前記筒状回転部材に設けられた貫通孔と前記筒状部材に設けられた貫通孔とが整合した時に、流体が前記筒状回転部材の貫通孔を通過しうる弁装置である。
【００２６】
以上に示した本発明の各弁装置は、流体の流れを制御する必要のある様々な装置の弁として用いることが可能である。
【００２７】
本発明の第７の発明は、特に衝撃緩衝機器としてのダンパー装置（いわゆるショックアブソーバ）に上記弁装置を用いたものである。即ち、本発明の第７の発明は、弁装置と、前記弁装置を介して配置された複数の弾性容器と、前記弾性容器内に充填された流体とを有するダンパー装置であって、前記弁装置は、軸と、弾性部材と、運動変換手段と、筒状回転部材と、筒状部材とを有する弁装置であり、前記軸は、前記弾性部材、前記運動変換手段、前記筒状回転部材及び前記筒状部材の中心を通る形状記憶合金であり、前記運動変換手段は、前記軸の伸縮運動を前記筒状回転部材の回転運動に変換する手段であり、前記筒状回転部材は、前記筒状部材に対向する面に、相対する２ｎ（ｎは自然数）個の貫通孔を有する部材であり、前記筒状部材は、前記筒状回転部材に対向する面に、相対する２個の貫通孔を含む部材であるダンパー装置である。
【００２８】
第７の発明によれば、ダンパー装置の減衰比を弁装置で変更することができる。即ち、弁装置を開状態にすれば流体移動によりダンパー装置として機能し、弁装置を閉状態にすれば流体移動がないのでダンパー装置として機能しなくなる。従って、弁装置の形状記憶合金からなる軸への通電タイミングのみによりダンパー装置の機能を切り換えることが可能である。
【００２９】
また、ノイズ発生のない弁装置を部品として組み込むことにより、周辺に配置される他の機器に対してノイズを発生しないダンパー装置を提供できる。また、さらに弁装置の小型化を図ることによりダンパー装置自体の小型化をも図ることができる。
【００３０】
本発明の第８の発明は、上記第７の発明において、前記運動変換手段が前記筒状回転部材を介して配置された第１部材及び第２部材を含む手段であり、前記筒状回転部材が前記第１部材との噛み合いで生じる回転と前記第２部材との噛み合いで生じる回転との組み合わせにより回転する部材である弁装置である。
【００３１】
本発明の第９の発明は、上記第７の発明又は第８の発明において、前記筒状回転部材が前記軸の１回の伸縮運動に連動して１／４ｎ回転する部材である弁装置である。
【００３２】
本発明の第１０の発明は、上記第７の発明において、前記運動変換手段が前記軸の伸縮運動に連動して往復運動する部材であり、前記筒状回転部材が前記往復運動する部材との噛み合いにより回転する部材であるダンパー装置である。
【００３３】
本発明の第１１の発明は、上記第７の発明又は第１０の発明において、前記筒状回転部材が前記軸の１回の伸縮運動に連動して１往復の回転運動をする部材であるダンパー装置である。
【００３４】
本発明の第１２の発明は、上記第７の発明乃至第１１の発明のいずれか一において、前記筒状回転部材に設けられた貫通孔と前記筒状部材に設けられた貫通孔とが整合した時に、流体が前記筒状回転部材の貫通孔を通過しうるダンパー装置である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、本発明は、多くの異なる態様で実施することが可能であり、本実施の形態の記載内容に限定して解釈すべきではない。なお、実施の形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付するものとする。
【００３６】
（実施の形態１）
本実施の形態は、運動変換手段として筒状回転部材を介して配置された二つの部材による噛み合わせを用いた弁装置である。説明には図１〜７を用いる。ここで図１〜図６の図面は、各構成部品の位置関係を説明するためのものであり、図７の図面は、運動変換手段と筒状回転部材の作用関係について説明するためのものである。
【００３７】
まず、図１について説明する。図１（Ａ）は、本実施の形態１の弁装置の全体図を示しており、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）を中心を含む面で切った断面図を示している。なお、図１においては、弁装置の開状態を示している。
【００３８】
図１に示す弁装置は、形状記憶合金からなる軸１０１、コイルばね１０２、固定部材１０３ａ及び１０３ｂ、止め具１０４ａ及び１０４ｂ、第１部材１０５ａ、第２部材１０５ｂ、第３部材１０５ｃ、ナット１０６、筒状回転部材１０７、貫通孔１０８、筒状部材１０９、貫通孔１１０並びに接続手段１１１を有する。図１に示す弁装置の各構成部分について、図２〜６を用いて以下に説明する。
【００３９】
図２は、第１部材１０５ａ、第２部材１０５ｂ及び筒状回転部材１０７の構成と位置関係について示している。なお、第１部材１０５ａ、第２部材１０５ｂ及び筒状回転部材１０７は、それぞれ中空構造となっている。
【００４０】
筒状回転部材１０７は、第１部材１０５ａに接する面（以下、第１接触面という。）２０１が４ｎ（ｎは自然数）個の凸部２１を有し、第２部材１０５ｂに接する面（以下、第２接触面という。）２０２が４ｎ（ｎは自然数）個の頂点を含む起伏を有する。また、筒状回転部材１０７の側面においては、筒状部材１０９（図示せず）に対向する面に相対するように２ｎ（ｎは自然数）個の貫通孔１０８が設けられている。なお、本実施の形態１ではｎ＝１の場合について図示するが、この数に限定する必要はない。
【００４１】
また、第１部材１０５ａは、筒状回転部材１０７に接する面２０３に凸部２１と同一形状の凹部２３を有する。また、第２部材１０５ｂは、筒状回転部材１０７に接する面２０４に第２接触面２０２と同一形状の起伏を有する。
【００４２】
図３は、図２に対し、さらに第３部材１０５ｃを設けた状態を示している。本実施の形態１においては、図３に示す構成が運動変換手段に相当する。
【００４３】
第３部材１０５ｃは、第１部材１０５ａ、第２部材１０５ｂ及び筒状回転部材１０７の中心に設けられ、第１部材１０５ａと第３部材１０５ｃは、ナット１０６により一体化されている。また、第３部材１０５ｃは、第２部材１０５ｂとも連結され、第１部材１０５ａ、第２部材１０５ｂ及び第３部材１０５ｃが一体となる。また、第３部材１０５ｃの中心には、軸１０１を通すための穴２０５が設けられている。
【００４４】
図４は、図３に対し、さらに形状記憶合金からなる軸１０１、コイルばね１０２、固定部材１０３ａ並びに止め具１０４ａ及び１０４ｂを設けた状態を示している。なお、本実施の形態１では弾性部材としてコイルばねを用いた例を示しているが、ゴム等の弾性部材を用いても良い。
【００４５】
軸１０１は、第３部材１０５ｃ、コイルばね１０２等の中心を通して設けられ、両端が止め具１０４ａ及び１０４ｂによって固定されている。固定部材１０３ａが完全に固定になるため、固定部材１０３ａ及び止め具１０４ａが固定端として機能する。また、軸１０１は、止め具１０４ｂによって第３部材１０５ｃと一体化されるため、結果として図３に示した運動変換手段のすべてが軸１０１の伸縮に連動して直線運動することになる。
【００４６】
また、コイルばね１０２は、ナット１０６と固定部材１０３ａとの間に設けられ、その弾性力により第１部材１０５ａ、第２部材１０５ｂ及び第３部材１０５ｃを下方に押し下げている。なお、固定部材１０３ａにはネジ切り加工がなされてあり、後に筒状部材（図示せず）に対してネジ止めができるようになっている。
【００４７】
図５は、図４に対し、さらに筒状部材１０９を設けた状態を示している。なお、図５（Ａ）は、筒状部材１０９の本体を示し、図５（Ｂ）は、筒状部材１０９を図４に示した構成に組み合わせた状態を示している。
【００４８】
図５（Ａ）に示す筒状部材１０９は、中空となっており、内部に図４に示した構成が収まるようになっている。また、側面においては、筒状回転部材１０７に対向する面に相対するように２個の貫通孔１１０が設けられている。また、筒状部材１０９の両端にはネジ切り加工がなされ、固定部材１０３ａ及び固定部材１０３ｂ（図示せず）をネジ止めできるようにしてある。さらに、筒状部材１０９の内壁の一部に段差２０６が設けられている。この段差２０６は、図５（Ｂ）に示すように、筒状回転部材１０７の上方への移動を制限するための段差である。
【００４９】
図６は、図５に対し、さらに固定部材１０３ｂを設けた状態を示している。なお、図６（Ａ）は、固定部材１０３ｂの本体を示し、図６（Ｂ）は、固定部材１０３ｂを図５に示した構成に組み合わせた状態を示している。
【００５０】
固定部材１０３ｂは、筒状回転部材１０７と第２部材１０５ｂとの接触部分を覆い隠すように設けられ、筒状回転部材１０７の下方への移動を制限する役割を果たしている。即ち、筒状回転部材１０７は、筒状部材１０９の段差２０６により上方への移動を制限され、固定部材１０３ｂにより下方への移動を制限されるため、その位置を変えることなく、回転のみを行うことになる。
【００５１】
また、前述のように、固定部材１０３ｂと筒状部材１０９とは互いにネジ切り加工されてネジ止めができるようになっている。
【００５２】
また、固定部材１０３ｂの内部には、接続手段１１１が設けられている。接続手段１１１は、止め具１０４ｂを介して形状記憶合金からなる軸１０１へと電流を供給するための接点として機能する。即ち、通電により軸１０１が縮むと止め具１０４ｂも図面上方へ移動してしまうため、ばね又は配線等により通電状態を維持できるようにするための手段である。なお、通電した直後に通電を止めてしまっても、残存した熱によって一定時間形状記憶効果を維持できる場合は、接続手段を省略することもできる。
【００５３】
以上説明した構成からなる弁装置について、その動作説明を図７を用いて行う。なお、図７（Ａ）〜（Ｃ）は、伸縮運動が回転運動へと変換される機構についての時間的変化を示している。また、必要に応じて図１〜６の説明で用いた符号を参照する。
【００５４】
図７（Ａ）は、軸１０１へ通電されていない状態であり、コイルばね１０２に押されてナット１０６、第１部材１０５ａ、第２部材１０５ｂ、第３部材１０５ｃが一体となって図面下方に押し下げられている。また、このとき筒状回転部材１０７の第１接触面２０１に設けられた凸部２１と第１部材１０５ａの接触面２０３に設けられた凹部２３は、互いに噛み合っている。
【００５５】
一方、筒状回転部材１０７の第２接触面２０２と第２部材１０５ｂの接触面２０４は、互いに離れている。このとき、第２接触面２０２における起伏の頂点の位置と接触面２０４における起伏の頂点の位置は、若干ずれるようにしてある。この頂点の位置ずれは、後述する図７（Ｃ）の運動により意図的に形成されたものであり、次の図７（Ｂ）の運動、即ち、軸１０１の伸縮運動を筒状回転部材１０７の回転運動に変換させるために必要な構成である。具体的には、第２部材１０５ｂが図面上方に移動した際、第２接触面２０２と接触面２０４が、第２接触面２０２の頂点と接触面２０４の曲面を接点として接触するように位置決めをしてある。
【００５６】
図７（Ｂ）は、軸１０１へ通電した状態であり、軸１０１が縮むのに伴ってナット１０６、第１部材１０５ａ、第２部材１０５ｂ、第３部材１０５ｃが一体となって図面上方に引き上げられた結果、コイルばね１０２が圧縮されている。また、このとき筒状回転部材１０７の第２接触面２０２と第２部材１０５ｂの接触面２０４は、互いに噛み合っている。
【００５７】
筒状回転部材１０７の第２接触面２０２と第２部材１０５ｂの接触面２０４が完全に噛み合うまでの間、筒状回転部材１０７は、矢印の方向に回転する。即ち、第２部材１０５ｂが図面上方に押し上げられるに伴って第２接触面２０２の頂点が接触面２０４の曲面に沿って移動する間、筒状回転部材１０７は回転することになる。この回転に伴い、貫通孔１０８は、破線で示された位置から実線で示された位置へと移動する。
【００５８】
一方、筒状回転部材１０７の第１接触面２０１と第１部材１０５ａの接触面２０３は、互いに離れることとなる。このとき凸部２１の位置と凹部２３の位置は、若干ずれるようになっている。両者の位置ずれは、次の図７（Ｃ）の運動、即ち、筒状回転部材１０７を若干回転させるために必要である。この若干の回転が、図７（Ａ）で説明した第２部材１０５ｂと筒状回転部材１０７の位置決めのプロセスとなる。
【００５９】
図７（Ｃ）は、再び軸１０１への通電を止めた状態であり、コイルばね１０２に押されてナット１０６、第１部材１０５ａ、第２部材１０５ｂ、第３部材１０５ｃが一体となって図面下方に押し下げられている。また、このとき筒状回転部材１０７の第１接触面２０１に設けられた凸部２１と第１部材１０５ａの接触面２０３に設けられた凹部２３は、互いに噛み合っている。
【００６０】
筒状回転部材１０７の凸部２１と第１部材１０５ａの凹部２３が完全に噛み合うまでの間、筒状回転部材１０７は、矢印の方向に若干回転する。即ち、第１部材１０５ａが図面下方に押し下げられるに伴って凸部２１の頂点が凹部２３の曲面に沿って移動する間、筒状回転部材１０７は回転することになる。この若干の回転に伴い、貫通孔１０８は、破線で示された位置から実線で示された位置へと移動する。
【００６１】
また同時に、第２接触面２０２における起伏の頂点も移動し、その位置と接触面２０４における起伏の頂点の位置がずれることとなる。図７（Ａ）にて説明した若干のずれは、このような過程で形成される。即ち、第１部材１０５ａ及び第２部材１０５ｂは、筒状回転部材１０７と交互に噛み合わせが可能となるように、相補的に位置決めができるように設計される。
【００６２】
以上の繰り返しにより、形状記憶合金からなる軸１０１の伸縮運動に連動して筒状回転部材１０７が一方向に向かって間欠的に回転する。即ち、本実施の形態１の弁装置は、筒状回転部材１０７が、第１部材１０５ａとの噛み合いで生じる回転と第２部材１０５ｂとの噛み合いで生じる回転との組み合わせにより回転する。
【００６３】
なお、１回の伸縮運動に連動して回転する筒状回転部材１０７の回転数（即ち、第１部材１０５ａとの噛み合いで生じる回転と第２部材１０５ｂとの噛み合いで生じる回転との組み合わせによる回転数）は、１／４ｎ（ｎは自然数）とするのが好ましい。弁装置が閉状態のときは、２ｎ個の貫通孔のうち隣接する２個の貫通孔の中間点に筒状部材１０９の貫通孔が当たるようにしておくことが、弁装置としての安全性の観点から好ましいからである。回転数については、筒状回転部材１０７の第２接触面２０２の曲面の長さによって制御することができる。
【００６４】
そして、筒状回転部材１０７の貫通孔１０８の位置が筒状部材１０９の貫通孔１１０の位置と整合したとき、流体が貫通孔１１０、貫通孔１０８及び筒状回転部材１０７の内部を通過して移動することになる。
【００６５】
従って、軸１０１の伸縮運動を通電のタイミングを制御することにより弁装置の開閉動作を制御することができ、電波の放射等によるノイズの発生がない弁装置を得ることができる。また、伸縮運動をその軸周りの回転運動へ変換するのみであるため、棒状の弁装置とすることも可能であり、小型の弁装置を得ることができる。
【００６６】
（実施の形態２）
本実施の形態２は、運動変換手段の構成を実施の形態１とは異なる構成とした弁装置である。説明は、図８を用いて行う。なお、運動変換手段以外の構成は、実施の形態１の弁装置と同じであるため、構成の異なる部分のみについて説明する。また、実施の形態１で説明したような設計変更は、実施の形態２においても可能である。
【００６７】
図８（Ａ）、（Ｂ）は、図７（Ａ）〜（Ｃ）と同様に、伸縮運動が回転運動へと変換される機構についての時間的変化を示している。
【００６８】
図８（Ａ）は、軸１０１へ通電されていない状態であり、コイルばね１０２に押されてナット１０６、第１部材３０１ａ、第２部材３０１ｂ、第３部材３０１ｃが一体となって図面下方に押し下げられている。このとき、本実施の形態２の特徴は、第３部材３０１ｃに対して垂直に棒状部材３１が設けられている点である。
【００６９】
また、本実施の形態２のさらなる特徴は、筒状回転部材３０２の内壁に溝（破線で経路のみ示す。）３２が設けられており、前掲の棒状部材３１と噛み合うような構成となっている。即ち、棒状部材３１の先端部が、溝３２の内面と接触しつつ図面下方に押し下げられる構成をとることになる。なお、本実施の形態２では、その深さが筒状回転部材３０２の外側面まで至らない溝を例に挙げたが、外側面まで至るような切り込みを筒状回転部材３０２に入れても良い。
【００７０】
このとき、棒状部材３１自体は第３部材３０１ｃが図面下方に押し下げられるに伴って直線的に移動するが、筒状回転部材３０２は回転体であるため、棒状部材３１の先端の移動に伴って、相対的に矢印の方向に向かって回転する。この回転数は、溝３２の距離で決まり、任意の値とすることができる。
【００７１】
図８（Ｂ）は、軸１０１へ通電された状態であり、ナット１０６、第１部材３０１ａ、第２部材３０１ｂ、第３部材３０１ｃが一体となって図面上方に押し上げられた結果、コイルばね１０２が圧縮されている。このとき、棒状部材３１は第３部材３０１ｃが図面上方に押し上げられるに伴って直線的に移動し、筒状回転部材３０２は、棒状部材３１の先端の移動に伴って相対的に矢印の方向に向かって回転する。
【００７２】
以上のように、本実施の形態２の弁装置は、第１部材３０１ａ、第２部材３０１ｂ、第３部材３０１ｃ及び棒状部材３１が一体となって運動変換手段として機能する。即ち、本実施の形態２の弁装置は、軸の伸縮運動に連動して往復運動する部材（棒状部材３０１が相当する。）を有し、筒状回転部材がその往復運動する部材と噛み合うことにより回転する。また、その動作原理からも明らかなように、筒状回転部材が、軸の１回の伸縮運動に連動して１往復の回転運動をする。
【００７３】
そして、筒状回転部材３０２の貫通孔１０８の位置が筒状部材１０９（図示せず）の貫通孔１１０の位置と整合したとき、流体が貫通孔１１０、貫通孔１０８及び筒状回転部材１０７の内部を通過して移動することになる。
【００７４】
従って、軸１０１の伸縮運動を通電のタイミングを制御することにより弁装置の開閉動作を制御することができ、電波の放射等によるノイズの発生がない弁装置を得ることができる。また、伸縮運動をその軸周りの回転運動へ変換するのみであるため、棒状の弁装置とすることも可能であり、小型の弁装置を得ることができる。
【００７５】
（実施の形態３）
本実施の形態３は、本発明の弁装置を流体の流れを制御するための弁として組み込んだダンパー装置である。説明は、図９を用いて行う。なお、図９（Ａ）は、弁装置が開状態となって流体が移動可能となった状態を示し、図９（Ｂ）は、弁装置が閉状態となって流体が移動不可能となった状態を示している。
【００７６】
図９（Ａ）に示すダンパー装置は、弁装置９０１、弾性容器９０２ａ及び９０２ｂ並びに流体９０３を有する。弾性容器９０２ａ及び９０２ｂは、弁装置９０１を介して配置され、それぞれの内部には流体９０３が充填される。なお、本実施の形態３においては弾性容器の数を二つとしたが、この数に限定する必要はなく、さらに複数の弾性容器が備えられていても良い。
【００７７】
弁装置９０１は、本発明の弁装置であり、具体的には実施の形態１または実施の形態２に示す弁装置を用いることができる。
【００７８】
弾性容器９０２ａ及び９０２ｂは、圧力によって容積が変化する容器であれば足り、典型的には側壁がいわゆる蛇腹になっている容器が挙げられる。また、ピストンとシリンダーを組み合わせたポンプを弾性容器の代わりに備えても良い。即ち、圧力の働きによって流体を送る機能を有する容器であれば置換可能である。
【００７９】
流体９０３は、振動吸収剤としての役割を果たすものであるから、液体を用いることが好ましい。流体９０３の粘度は、ダンパー装置の用途、使用環境（気圧、温度等）を勘案して決定すべきパラメータであるが、いずれを選択しても本実施の形態３に示すダンパー装置に用いることは可能である。なお、弁装置９０１に設けられる貫通孔（図１の貫通孔１０８、１１０に相当する。）の径は、粘度の大きさを考慮して設計することが望ましい。
【００８０】
図９（Ａ）に示す状態においては、弾性容器９０２ａ側から圧力（衝撃）がかかると、開状態の弁装置９０１を通過して流体９０３が弾性容器９０２ｂの方へ移動する。即ち、弾性容器９０２ａの容積が減少し、弾性容器９０２ｂの容積が増加する際の流体９０３の粘性抵抗によって弾性容器９０２ａに付加された衝撃が緩和される。
【００８１】
一方、図９（Ｂ）に示す状態においては、弾性容器９０２ａ側から圧力（衝撃）がかかっても、閉状態の弁装置９０１を流体９０３は通過することができず、弾性容器９０２ａの容積変化はない。即ち、ダンパーとしての衝撃緩衝効果はない。
【００８２】
以上のように、本実施の形態３に示すダンパー装置は、弁装置９０１の開閉制御によってダンパーとしての機能の有無を切り換えることが可能である。勿論、弁装置９０１の開閉制御は、図１に示した形状記憶合金からなる軸１０１への通電のタイミングを制御するのみで可能であり、動作にあたって他の機器へ悪影響を与える恐れのあるノイズを発生しない。
【００８３】
さらに、軸の伸縮運動をその軸周りの回転運動に変換するという簡易な構造の弁装置を備えることにより、ダンパー装置自体の小型化も図ることができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の弁装置は、形状記憶合金からなる軸への通電を制御するのみ電波の放射等によるノイズを発生させずに弁の開閉制御を可能とするものである。さらに、本発明の弁装置は、軸の伸縮運動をその軸周りの回転運動に変換することにより小型化されたものである。
【００８５】
また、本発明のダンパー装置は、本発明の弁装置を部品として組み込むことによりノイズの発生が抑制され、周辺に配置される他の機器への悪影響を抑制することを可能とするものである。さらに、小型化された本発明の弁装置を組み込むことによりさらなる小型化を図ったものである。
【００８６】
特に、本発明の弁装置及びダンパー装置は、宇宙開発の分野における利用において有用な価値を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る弁装置の全体構成を示す図面である。
【図２】図１の弁装置の一部構成を示す図面である。
【図３】図１の弁装置の一部構成を示す図面である。
【図４】図１の弁装置の一部構成を示す図面である。
【図５】図１の弁装置の一部構成を示す図面である。
【図６】図１の弁装置の一部構成を示す図面である。
【図７】図１の弁装置の運動変換手段の運動を示す図面である。
【図８】実施の形態２に係る弁装置の運動変換手段の運動を示す図面である。
【図９】実施の形態３に係るダンパー装置の構成を示す図面である。
【符号の説明】
１０１・・・軸、１０２・・・コイルばね、１０３ａ，１０３ｂ・・・固定部材、１０４ａ，１０４ｂ・・・止め具、１０５ａ・・・第１部材、１０５ｂ・・・第２部材、１０５ｃ・・・第３部材、１０６・・・ナット、１０７・・・筒状回転部材、１０８，１１０・・・貫通孔、１０９・・・筒状部材、１１１・・・接続手段。

Claims

軸と、弾性部材と、運動変換手段と、筒状回転部材と、筒状部材とを有する弁装置であって、
前記軸は、前記弾性部材、前記運動変換手段、前記筒状回転部材及び前記筒状部材の中心を通る形状記憶合金であり、
前記運動変換手段は、前記軸の伸縮運動を前記筒状回転部材の回転運動に変換する手段であり、
前記筒状回転部材は、前記筒状部材に対向する面に、相対する２ｎ（ｎは自然数）個の貫通孔を有する部材であり、
前記筒状部材は、前記筒状回転部材に対向する面に、相対する２個の貫通孔を含む部材である弁装置。
前記運動変換手段は、前記筒状回転部材を介して配置された第１部材及び第２部材を含む手段であり、
前記筒状回転部材は、前記第１部材との噛み合いで生じる回転と前記第２部材との噛み合いで生じる回転との組み合わせにより回転する部材である請求項１に記載の弁装置。
前記筒状回転部材は、前記軸の１回の伸縮運動に連動して１／４ｎ回転する部材である請求項１又は請求項２に記載の弁装置。
前記運動変換手段は、前記軸の伸縮運動に連動して往復運動する部材であり、
前記筒状回転部材は、前記往復運動する部材との噛み合いにより回転する部材である請求項１に記載の弁装置。
前記筒状回転部材は、前記軸の１回の伸縮運動に連動して１往復の回転運動をする部材である請求項１又は請求項４に記載の弁装置。
前記筒状回転部材に設けられた貫通孔と前記筒状部材に設けられた貫通孔とが整合した時に、流体が前記筒状回転部材の貫通孔を通過しうる請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の弁装置。
弁装置と、前記弁装置を介して配置された複数の弾性容器と、前記弾性容器内に充填された流体とを有するダンパー装置であって、
前記弁装置は、軸と、弾性部材と、運動変換手段と、筒状回転部材と、筒状部材とを有する弁装置であり、
前記軸は、前記弾性部材、前記運動変換手段、前記筒状回転部材及び前記筒状部材の中心を通る形状記憶合金であり、
前記運動変換手段は、前記軸の伸縮運動を前記筒状回転部材の回転運動に変換する手段であり、
前記筒状回転部材は、前記筒状部材に対向する面に、相対する２ｎ（ｎは自然数）個の貫通孔を有する部材であり、
前記筒状部材は、前記筒状回転部材に対向する面に、相対する２個の貫通孔を含む部材であるダンパー装置。
前記運動変換手段は、前記筒状回転部材を介して配置された第１部材及び第２部材を含む手段であり、
前記筒状回転部材は、前記第１部材との噛み合いで生じる回転と前記第２部材との噛み合いで生じる回転との組み合わせにより回転する部材である請求項７に記載のダンパー装置。
前記筒状回転部材は、前記軸の１回の伸縮運動に連動して１／４ｎ回転する部材である請求項７又は請求項８に記載のダンパー装置。
前記運動変換手段は、前記軸の伸縮運動に連動して往復運動する部材であり、前記筒状回転部材は、前記往復運動する部材との噛み合いにより回転する部材である請求項７に記載のダンパー装置。
前記筒状回転部材は、前記軸の１回の伸縮運動に連動して１往復の回転運動をする部材である請求項７又は請求項１０に記載のダンパー装置。
前記筒状回転部材に設けられた貫通孔と前記筒状部材に設けられた貫通孔とが整合した時に、流体が前記筒状回転部材の貫通孔を通過しうる請求項７乃至請求項１１のいずれか一項に記載のダンパー装置。