JP2005098241A - 形状記憶合金アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 形状記憶合金線の弾性域を広げることができ、フレキシブルな可変触覚を低コストで得られると共に、様々なアクチュエータ形状に容易に対応でき、さらに小型でありながら出力向上を図りつつ、形状記憶合金線のからみ防止を図ることができる形状記憶合金アクチュエータを提供すること。
【解決手段】 形状記憶合金１と該形状記憶合金１に電圧を印加する電圧印加部２とを有し、電圧印加時の形状記憶合金１の発熱による収縮作用で動作を行なう形状記憶合金アクチュエータＡである。上記形状記憶合金１は波状若しくはらせん状の形状記憶合金線１Ａで構成されていると共に、複数列の波状若しくはらせん状の形状記憶合金線１Ａが互いに離間して複数列設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、伸縮型の形状記憶合金アクチュエータに関し、詳しくは形状記憶合金に直接通電することによって加熱して、形状記憶効果にもとづく変形を利用して高出力を取り出す形状記憶合金アクチュエータに関するものである。

従来から、ワイヤ状の形状記憶合金をメッシュ形状に編み込むことで、可撓性、伸縮性、発生力の向上を図るようにした形状記憶合金アクチュエータが知られている（例えば、特許文献１参照）
この特許文献１に示される従来例にあっては、ワイヤ状の形状記憶合金の弾性域が狭く、このため形状記憶合金アクチュエータとして動作する伸縮量が小さいという問題や、形状記憶合金のからみが生じやすく、からみによる力学的損失が発生するという問題がある。なお伸縮量を大きくするためには形状記憶合金の表面積を大きくせざるを得なくなり、この場合、形状記憶合金アクチュエータの大型化を招くという別の問題が生じる。
特開２００２−４８０５３号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、形状記憶合金線の弾性域を広げることができ、フレキシブルな可変触覚を低コストで得られると共に、様々なアクチュエータ形状に容易に対応でき、さらに小型でありながら出力向上を図ることができると共に、形状記憶合金線のからみ防止等を図ることができる形状記憶合金アクチュエータを提供することを課題とするものであり、また本発明は、形状記憶合金の比表面積を増加させることができ、低電圧で高い伸縮・発生力が得られ、これにより小型でありながら出力向上を図ることができる形状記憶合金アクチュエータを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、形状記憶合金１と該形状記憶合金１に電圧を印加する電圧印加部２とを有し、電圧印加時の形状記憶合金１の発熱による収縮作用で動作を行なう形状記憶合金アクチュエータであって、上記形状記憶合金１を波状若しくはらせん状の形状記憶合金線１Ａで構成すると共に、この波状若しくはらせん状の形状記憶合金線１Ａを互いに離間して複数列設けてなることを特徴としており、このように構成することで、波状若しくはらせん状の形状記憶合金線１Ａの弾性域が広がり、従来のワイヤ状のものと比較してフレキシブルな可変触覚を低コストで得られると共に、様々なアクチュエータ形状に容易に対応できる。また、波状若しくはらせん状の形状記憶合金線１Ａを複数列設けることで、小型でありながら出力向上を図ることができ、そのうえ互いに離間させることで、絶縁距離を確保しつつ形状記憶合金線１Ａのからみ防止を図ることができ、からみによる力学的損失を除去できるようになる。

また請求項２記載の発明は、請求項１において、上記複数列の形状記憶合金線１Ａを電気的に直列に接続することを特徴とするのが好ましく、この場合、直列に接続することで、投入電流が低下し、節電効果が得られると共に、複数列の形状記憶合金線１Ａを均一に加熱できるようになる。

また請求項３記載の発明は、形状記憶合金１と該形状記憶合金１に電圧を印加する電圧印加部２とを有し、電圧印加時の形状記憶合金１の発熱による収縮作用で動作を行なう形状記憶合金アクチュエータであって、上記形状記憶合金１を波板状の形状記憶合金板１Ｂで構成したことを特徴としており、このように構成することで、従来のワイヤ状のものと比較して、波板状の形状記憶合金板１Ｂの比表面積が大幅に増加し、低電圧で高い伸縮・発生力が得られるようになり、小型でありながら出力向上を図ることができる。

また請求項４記載の発明は、請求項１又は請求項２において、上記波状若しくはらせん状の形状記憶合金線１Ａを繊維織物４に織り込んだことを特徴とするのが好ましい。この場合、繊維織物４によって形状記憶合金線１Ａ同士のからみ防止を図ることができる。

また請求項５記載の発明は、請求項１又は請求項２において、上記複数列の形状記憶合金線１Ａ間に仕切り５を設けたことを特徴とするのが好ましく、この場合、仕切り５によって形状記憶合金線１Ａのからみ防止を図ることができる。

また請求項６記載の発明は、請求項１又は請求項２において、上記波状若しくはらせん状の形状記憶合金線１Ａの周辺を筒状物体８で被覆したことを特徴とするのが好ましく、この場合、筒状物体８によって形状記憶合金線１Ａのからみ防止を図ることができる。

また請求項７記載の発明は、上記請求項４記載の繊維織物４、請求項５記載の仕切り５、請求項６記載の筒状物体８のいずれかがヒートシンク１０からなることを特徴とするのが好ましく、この場合、形状記憶合金線１Ａの放熱性が向上し、アクチュエータの動作速度を大にすることができる。

また請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかにおいて、上記形状記憶合金１の収縮方向Ｍと平行な方向に柔軟性を有する支持体１２を配置し、該柔軟な支持体１２にて形状記憶合金１の収縮方向Ｍの両端部を支持したことを特徴とするのが好ましく、この場合、支持体１２が形状記憶合金１の永久ひずみを防止するためのリミット機構として機能することとなり、波状若しくはらせん状の形状記憶合金１Ａ又は波板状の形状記憶合金板１Ｂの長寿命化を図ることができる。

本発明に係る形状記憶合金アクチュエータは、波状若しくはらせん状の形状記憶合金線の弾性域が広がり、フレキシブルな可変触覚を低コストで得られると共に、様々なアクチュエータ形状に容易に対応できる効果が得られ、さらに小型でありながら出力向上を図ことができ、そのうえ形状記憶合金線の絶縁対策及びからみ防止を図ることができ、からみによる力学的損失を除去できる効果が得られる。

また本発明に係る形状記憶合金アクチュエータは、波板状の形状記憶合金板を駆動源とするので、形状記憶合金板の比表面積が増加し、低電圧で高い伸縮・発生力が得られ、小型でありながら出力向上を図ることができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

本発明の形状記憶合金アクチュエータＡは、図１（ａ）に示すように、形状記憶合金１が波状（若しくはらせん状であってもよい）の形状記憶合金線１Ａで構成されており、電圧印加部２から上記形状記憶合金線１Ａに電圧を印加することで、電圧印加時の形状記憶合金１の発熱による収縮作用で動作を行なうものである。本例では、波状の形状記憶合金線１Ａが互いに離間して複数列で波目状に並設されていると共に、各形状記憶合金線１Ａの端部が絶縁保持部３にて保持されている。また各形状記憶合金線１Ａはリード線を介して電圧印加部２に電気的に並列に接続されている。電圧印加部２は、形状記憶合金線１Ａを加熱・冷却するための温度制御部となる。また上記絶縁保持部３は、例えばナイロン、ポリウレタン、シリコン、パリレン、ポリイミド、ポリアセタール、ＭＣナイロン等の絶縁体で構成されている。なお形状記憶合金線１Ａの線径、長さ、曲げピッチ等といった仕様は、形状記憶合金アクチュエータＡの用途や要求される能力に応じて適宜設定すれば良い。また形状記憶合金線１Ａの配列数は必要とされる出力等に合わせて適宜選択すればよい。

上記波状の形状記憶合金線１Ａは、形状記憶合金アクチュエータＡの使用温度において顕著な超弾性を示す材料、例えば、Ｎｉ−Ｔｉ合金、Ｎｉ−Ａｌ系合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ系合金などが挙げられる。その一例としてＮｉ−Ｔｉの配合比５０％前後の合金やＣｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金等の線材で形成されている。

上記波状の形状記憶合金線１Ａの伸縮動作のメカニズムを図１（ｂ）、（ｃ）に示す。先ず、熱処理を施して得た波状の形状記憶合金線１Ａに電圧印加部２より直流を通電すると、ジュール熱が発生して形状記憶合金線１Ａが記憶形状に復帰する。つまり図１（ｃ）のＭで示す方向に収縮した状態となる。一方、形状記憶合金線１Ａへの通電を停止して非加熱状態とすると、形状記憶合金線１Ａは放熱により冷却され、形状回復力が失われて剛性が低下して、このときバネ（図示せず）によるバイアス力によって非加熱時における所定形状、つまり図１（ｂ）の伸張状態となる。このように形状記憶合金アクチュエータＡは、形状記憶合金線１Ａが加熱によって原形状に復帰する際の復帰力を駆動力として利用するものであり、連続した往復動作が可能となる。

しかして、上記構成の形状記憶合金アクチュエータＡは、形状記憶合金１を波状（若しくはらせん状）の形状記憶合金線１Ａで構成したので、従来のワイヤ状のものと比較して、形状記憶合金線１Ａの弾性域が大幅に広がる。従って、フレキシブルな可変触覚を低コストで得られると共に、様々なアクチュエータ形状に容易に対応できる。また、互いに離間させて複数列設けているので、絶縁距離を確保しながら出力向上を図ることができると共に、形状記憶合金線１Ａのからみ防止を図ることができ、からみによる力学的損失を除去できる効果が得られる。

ここで、図３に示すように、複数列の形状記憶合金線１Ａを接続部１ｃを介して電気的に直列に接続するようにしてもよい。この場合、投入電流が低下すると同時に、複数列の形状記憶合金線１Ａを均一に加熱できる効果が得られ、さらに通電加熱時の電流値を減少させることができ、そのうえ回路コストを削減できる効果も得られる。

また、上記構成の形状記憶合金アクチュエータＡの用途の一例を図２に示す。なお、図２（ｂ）、（ｃ）において、左側が冷却時、右側が加熱時を示している。ここでは波状若しくはらせん状の形状記憶合金線１Ａをメッシュ状に編み込んであり、直流通電が可能となっている。

先ず、図２（ａ）はメッシュ形状が円筒網形に形成されていて、加熱時に直径が大きくなるとともに長さが短くなる記憶形状に戻るようにしたものである。これを人体の例えば手首に巻き付け、形状記憶合金線１Ａの伸縮力を、血圧測定時の止血手段となる圧迫力（又はその一部）に用いることができ、血圧測定手段Ａ１を提供することができる。

図２（ｂ）は円筒メッシュ状の形状記憶合金アクチュエータを円筒軸方向の伸縮に加えて円筒軸方向とは直交する径方向に伸縮させることができるものであり、これを人体の例えば脚に巻き付け、形状記憶合金線１Ａの伸縮力を、圧迫マッサージの圧迫力（又はその一部）として用いることができ、マッサージ機器Ａ２を提供することができる。

図２（ｃ）はメッシュ状の形状記憶合金アクチュエータを人体の膝に巻き付け、形状記憶合金線１Ａの伸縮力を、人体の動作の発生力又はその一部の補助力に用いるものであり、装着型のパワーアシスト装置（或いは人体用動作補助装置、装着型フィットネス装置、膝関節痛緩和サポータ、歩行補助装置等）Ａ３を提供することができる。

さらに、図２（ｄ）はメッシュ状構造の形状記憶合金アクチュエータを手袋形に構成して手に装着し、形状記憶合金線１Ａの伸縮力を、リハビリにおける人体矯正力（又はその一部）に用いるものであり、リハビリ装置（脳活性装置）Ａ４を提供することができる。

ここにおいて、図２（ａ）〜（ｃ）の例では、メッシュ構造のアクチュエータＡ１、Ａ２，Ａ３を筒状立体構造に構成しているので、二次元構造の場合と比べて、筒状立体構造の末端部分も機械的仕事に有効に作用すると共に、二次元構造で必要とされる末端部分のほつれ対策も不要となる。さらに図２（ａ）〜（ｄ）のいずれにおいて、三次元構造のアクチュエータの形成が可能であると共に、メッシュ構造の形状記憶合金アクチュエータＡは撓み初期から歪みやすくなり、しかもメッシュ構造であるので柔軟構造となるうえに、その編み方によって伸縮・発生力を柔軟に変えることができるようになる。そのうえメッシュ構造とすることで、形状記憶合金線１Ａの比表面積が更に高くなり、より低電圧で高い伸縮・発生力が得られると共に、形状記憶合金線１Ａの数を増減させるだけで出力の変更が容易になるという効果がある。

図４は本発明の他の実施形態であり、形状記憶合金１を波板状の形状記憶合金板１Ｂで構成すると共に、その収縮方向Ｍの両端部を絶縁保持部３を介して電圧印加部２（図１）に接続するようにしてもよい。しかして、波板状の形状記憶合金板１Ｂを駆動源として用いることで、従来のワイヤ状のものと比較して、さらに図１の実施形態の波状若しくはらせん状の形状記憶合金線１Ａのものと比較して、形状記憶合金板１Ｂの比表面積が増加し、伸縮・発生力が大幅に向上すると共に、熱の吸収・放出の効率がより向上するようになり、出力向上を大幅に図ることができるという効果がある。また、形状記憶合金板１Ｂの縦横寸法を適宜設定変更することで、電圧印加時に形状記憶合金板１Ｂを縦横に等倍率で拡大させたり、或いは一方向のみに拡大させたりすることが可能になる。

図５は上記波状若しくはらせん状の形状記憶合金線１Ａの表面を絶縁物９又はヒートシンク１０のいずれか一方で被覆した場合の一例を示している。先ず絶縁物９の場合は、形状記憶合金線１Ａの外表面全体を電気的に絶縁することができ、これにより隣り合う形状記憶合金線１Ａ間の短絡防止を容易に図ることができる。つまり、形状記憶合金線１Ａ自体に通電する場合において、短絡を防止するための絶縁物９を被覆することで、絶縁対策を容易に施すことができる結果、アクチュエータとして可撓性・伸縮性・発生力の向上を図ることができると共に、通電加熱をおこなう際に、形状記憶合金線１Ａの表面の絶縁物９によって電気的絶縁がなされて通電加熱時の電流値を低くできるのであり、低電流で高速加熱を図ることができるものである。従って、アクチュエータとしての応答性を高めることができ、更に、電圧印加部２（図１）の出力を小さくでき、小型化を図ることができるものである。また例えば図２（ａ）〜（ｄ）のようにメッシュ構造とする場合において、形状記憶合金線１Ａの表面に絶縁物９を被覆することでクロス部での短絡等の心配がないものである。ここにおいて、絶縁物９として、例えばナイロン、ポリウレタン、シリコン、パリレン、ポリイミド等が用いられる。またポリパラキシレンを蒸着重合してコーティングする方法もある。またこのように蒸着重合して絶縁物９を得る方法以外に、高温酸化、電解酸化、化成処理による酸化等による酸化処理によって絶縁物９を得るようにしてもよく、又、活性化処理→亜鉛メッキ→化成処理によるリン酸塩処理（リン酸Ｚｎ，Ｍｎ，Ｆｅ）やクロメート処理（黒色クロメート、オリーブクロメート）等をおこなう表面処理＋化成処理によって絶縁物９を形成してもよく、更に、セラミックコートやガラスコートをおこなう無機系コーティングによって絶縁物９を得ることも可能である。ところで、絶縁物９の熱伝導率を高めるものとして、例えば高熱伝導シリコン溶液にディップコートをおこなって絶縁物９上にヒートシンク層を形成したり、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕのような、作動時の伸縮に耐えるような弾性率の高い金属薄膜を絶縁物９上に形成することも可能であり、またこのような金属薄膜の形成には、スパッタリング等の物理的処理や、化学的蒸着等の蒸着処理が好適である。さらに、絶縁物９の表面にヒートシンク層を形成すれば、形状記憶合金線１Ａとこれを冷却させるヒートシンク層との間で電気的絶縁を図ることが可能となる。

一方、図５において、形状記憶合金線１Ａの表面にヒートシンク１０を被覆する場合においては、ヒートシンク１０として例えば、シリコン、アルミ等が用いられる。このヒートシンク１０は放熱性を高めてアクチュエータの動作速度を大にする働きをする。つまり、形状記憶合金線１Ａにおいては加熱応答時間に比べて冷却応答時間が長く、アクチュエータの動作速度は遅い冷却応答時間で決定されてしまう。そこで、冷却応答時間を縮めるため、ヒートシンク１０を用いて形状記憶合金線１Ａを高速で冷却することで、動作速度を速くして、アクチュエータの小型化を図りながら応答性を高めることが可能となる。ここにおいてヒートシンク１０をシリコンで形成するのが好ましい。シリコンは絶縁機能とヒートシンク機能とを兼ね備えているので、放熱性向上と絶縁防止の両方の効果が同時に得られるようになる。なおヒートシンク１０は、熱伝導が空気に比べて高いものであれば特に限定されないが、銅、アルムニウムのような金属若しくは熱伝導性シリコンのような非金属可撓性材料が好的に用いられる。勿論、ヒートシンク１０を伸縮・屈曲可能な柔軟材料によって構成することも可能である。また他例として、ヒートシンク１０と形状記憶合金線１Ａとの間に導電性ペーストを封入すれば、加熱時の形状記憶合金線１Ａの熱がヒートシンク１０に効率よく伝わり、形状記憶合金線１Ａの冷却温度をさらに高めることが可能となる。さらにヒートシンク１０が非金属材料である場合においては、銅やアルムニウムのような熱伝導率の高い金属粉末や金属繊維、金属部材が適当量配合されているのが好ましい。また、ヒートシンク１０を伸縮・屈曲可能な柔軟材料によって構成することも可能である。ここでいう柔軟材料とは、形状記憶合金線１Ａに追従可能な程度の一様な伸び・弾性率を有する材料をいい、かかるものとしては、熱伝導性シリコン、熱伝導性ゴム等があり、このような柔軟材料で形成することで、アクチュエータ全体に可撓性を持たせることが可能となる。

さらに上記のように形状記憶合金線１Ａをヒートシンク１０で被覆する場合において、図６に示すように、ヒートシンク１０の表面を絶縁層１１で被覆するのが好ましい。図６（ａ）は、アルミ表面をアルマイト処理することで絶縁層１１を形成している。この場合、アルミ自体に絶縁性を持たせることができ、絶縁材料を不要にできる。また図６（ｂ）は、銅の表面にポリイミドテープ、ビニールテープ、シリコンコート等の絶縁層１１’を貼付している。図６（ｃ）は銅の表面にＡｌ_２Ｏ_３、ナイロン、ポリウレタン、シリコン、パリレン、ポリイミド等の絶縁層１１”を塗布、或いはスパッタリングしている。いずれの場合も、ヒートシンク１０を構成するアルミ、銅等の表面に絶縁層１１（１１’，１１”）を被覆することで、形状記憶合金線１Ａの被覆材料として導電性ヒートシンク材料を用いることができるようになり、この場合、絶縁性と放熱性の両方に優れたものとすることができる。

図７〜図９は、形状記憶合金線１Ａのからみ防止対策の一例を示している。先ず図７は、複数列の波状の形状記憶合金線１Ａを繊維織物４に織り込んでいる。繊維織物４は、例えば、ナイロン、ポリウレタン、シリコン、パリレン、ポリイミド、アルミ、木綿等からなり、形状記憶合金線１Ａの伸長と復帰の繰り返し動作に追従し得るように構成されている。

図８は、複数列の形状記憶合金線１Ａ相互間を仕切り５で仕切っている。図８（ａ）は、絶縁台座７上に間隔をあけて壁状仕切り５Ａを並設し、壁状仕切り５Ａ間にそれぞれ１本の形状記憶合金線１Ａを収納している。また図８（ｂ）は、形状記憶合金線１Ａの列数と同数の孔６が開いたブロック状仕切り５Ｂを用い、ブロック状仕切り５Ｂの各孔６に形状記憶合金線１Ａを各々挿入するものであり、さらに図８（ｃ）は、絶縁台座７上に間隔をあけて半円筒形状の仕切り５Ｃを並設し、壁状仕切り５Ｃ内にそれぞれ形状記憶合金線１Ａを収納可能としている。図８（ｄ）は、絶縁台座７上に複数のアーチ状仕切り５Ｄを形状記憶合金線１Ａの長手方向に隔設し、複数のアーチ状仕切り５Ｄ内に形状記憶合金線１Ａを挿入している。これら仕切り５Ａ〜５Ｄによって形状記憶合金線１Ａが伸縮する際に各形状記憶合金線１Ａの配置状態を乱さないようにでき、これにより形状記憶合金線１Ａ間の短絡防止及びからみ防止を図ることができる。ここで、各仕切り５Ａ〜５Ｄは、例えば、ナイロン、ポリウレタン、シリコン、パリレン、ポリイミド、アルミ、木綿等からなる。なお、図８の例では１本の形状記憶合金線１Ａごとに仕切るようにしているが、これに限らず、複数本（例えば、２本）以上の形状記憶合金線１Ａごとに仕切るようにしてもよいものであり、この場合において、形状記憶合金線１Ａの表面にシリコンオイル等の潤滑材を塗布することで、仕切り５と形状記憶合金線１Ａとの間に生じる摩擦防止やからみ防止効果が得られると同時に冷却効果も得られるようになる。

図９は、波状若しくはらせん状の形状記憶合金線１Ａの周辺を筒状物体８で被覆する場合の一例を示している。図９（ａ）は、１本の形状記憶合金線１Ａを中空円形状の筒状物体８によって被覆した場合を示している。この筒状物体８は、例えばナイロン、ポリウレタン、シリコン、パリレン、ポリイミド、アルミ、木綿等からなる。ここで、シリコンは伸縮性や柔軟性に優れている点で筒状物体８の材料として好ましい。なお筒状物体８の内径、肉厚、全長等といった仕様は、形状記憶合金アクチュエータＡの仕様に合わせて適宜設定することができる。また筒状物体８の他例として、図９（ｂ）に示す表裏２枚のシートを貼り合わせて筒状にするチューブ構造体８’であってもよく、或いは図９（ｃ）に示す細長いテープをスパイラル状に巻き付けたチューブ構造体８”であってもよい。また１つの筒状物体８（８’，８”）内に挿入される形状記憶合金線１Ａは１本に限らず、２本以上であってもよく、この場合、形状記憶合金線１Ａの表面にシリコンオイル等の潤滑材を塗布することで、筒状物体８と形状記憶合金線１Ａとの間に生じる摩擦防止やからみ防止効果が得られると同時に冷却効果も得られるようになる。

図１０は本発明の更に他の実施形態であり、波状若しくはらせん状形状記憶合金線１Ａの収縮方向Ｍと平行な方向に帯状の柔軟な支持体１２を配置し、該支持体１２にて形状記憶合金線１Ａの収縮方向Ｍの両端部を支持した場合の一例を示している。本例では、形状記憶合金線１Ａの両側に一対の柔軟な支持体１２を平行に配置し、各支持体１２の両端部を絶縁保持部３にそれぞれ連結してある。柔軟な支持体１２としては、例えばナイロン、ポリウレタン、木綿等で構成されている。もちろんこれに限定されるものではなく、アクチュエータ動作によって破損しない強度を備えているものであればよい。

しかして、柔軟な支持体１２が形状記憶合金線１Ａの永久ひずみを防止するためのリミット機構として機能することとなり、形状記憶合金線１Ａの長寿命化を図ることができるものとなる。また、支持体１２を伸縮・屈曲可能な柔軟材料によって構成することで、形状記憶合金アクチュエータＡとして作動する形状記憶合金線１Ａに追従可能な程度の一様な伸び・弾性率を有するようになり、形状記憶合金アクチュエータＡ全体に可撓性を持たせることが可能となり、応答性を高めることができる。なお図１０では２本の支持体１２を例示しているが、１つ、３つ以上でもよく、用途に応じて適宜選択自在である。また波状若しくはらせん状の形状記憶合金線１Ａに適用される場合に限らず、波板状の形状記憶合金板１Ｂ（図４）にも適用可能である。つまり、波板状の形状記憶合金板１Ｂの収縮方向と平行な方向に支持体１２を配置し、該支持体１２にて形状記憶合金板１Ｂの収縮方向Ｍの両端部を支持することで、上記と同様な効果が得られる。

図１１は、図１に示した複数列の波状（若しくはらせん状）の形状記憶合金線１Ａと電圧印加部２とで構成されるアクチュエータ部Ａｉを複数積層した場合の一例を示している。積層数は２以上であればよく、必要とされる出力等に合わせて適宜選択すればよい。その数は任意である。これにより形状記憶合金アクチュエータＡの出力向上を一層図ることができ、さらにアクチュエータ部Ａｉの数の増減によって出力設計の自由度を高めることができる。またここにおいて積層された複数のアクチュエータ部Ａｉを各層ごとに個々に動作可能にすることも可能であり、この場合、出力向上に加えて、反復動作のスピードアップ化を容易に図ることができる。また図１１例では形状記憶合金線１Ａを用いたアクチュエータ部Ａｉを例示しているが、波板状の形状記憶合金板１Ｂ（図４）を積層する場合も同様な効果が得られる。

本発明の形状記憶合金アクチュエータＡは、図２で示した血圧測定手段、マッサージ機器、パワーアシスト装置、リハビリ装置等の用途に限らず、例えば、非常に微小かつ高精度の変位量制御が必要とされる動力源の分野等にも広く用いられるものである。

（ａ）は本発明の一実施形態の形状記憶合金アクチュエータの斜視図、（ｂ）、（ｃ）は波状の形状記憶合金線の伸縮動作のメカニズムの説明図である。 （ａ）は同上の形状記憶合金アクチュエータを用いた血圧測定手段を示し、（ｂ）はマッサージ機器を示し、（ｃ）は装着型のパワーアシスト装置を示し、（ｄ）は手袋形のリハビリ装置を説明する図である。 同上の形状記憶合金線を電気的に直列接続した場合の説明図である。 本発明の他の実施形態の波板状の形状記憶合金板の斜視図である。 同上の形状記憶合金線を絶縁物又はヒートシンクで被覆した場合の説明図である。 （ａ）は同上のヒートシンクの表面をアルマイト処理した場合の説明図、（ｂ）は同上のヒートシンクの表面に絶縁層を貼付した場合の説明図、（ｃ）はヒートシンクの表面に絶縁層を塗布等した場合の説明図である。 同上の波状の形状記憶合金線が織り込まれた繊維織物の説明図である。 （ａ）は同上の形状記憶合金線を仕切る仕切りの一例を示す斜視図、（ｂ）は仕切りの他例の斜視図、（ｃ）は仕切りの更に他例の斜視図、（ｄ）は仕切りの更に他例の斜視図である。 （ａ）は同上の形状記憶合金線を内包する筒状物体の斜視図、（ｂ）は筒状物体の他例の斜視図、（ｃ）は筒状物体の更に他例の斜視図である。 同上の形状記憶合金線を柔軟な支持体で支持した場合の説明図である。 同上のアクチュエータ部を複数積層した場合の説明図である。

符号の説明

Ａ 形状記憶合金アクチュエータ
１ 形状記憶合金
１Ａ 波状若しくはらせん状の形状記憶合金線
１Ｂ 波板状の形状記憶合金板
２ 電圧印加部
４ 繊維織物
５ 仕切り
８ 筒状物体
９ 絶縁物
１０ ヒートシンク
１１ 絶縁層
１２ 支持体
Ｍ 収縮方向

Claims (8)

1. 形状記憶合金と該形状記憶合金に電圧を印加する電圧印加部とを有し、電圧印加時の形状記憶合金の発熱による収縮作用で動作を行なう形状記憶合金アクチュエータであって、上記形状記憶合金を波状若しくはらせん状の形状記憶合金線で構成すると共に、この波状若しくはらせん状の形状記憶合金線を互いに離間して複数列設けてなることを特徴とする形状記憶合金アクチュエータ。
2. 上記複数列の形状記憶合金線を電気的に直列に接続したことを特徴とする請求項１記載の形状記憶合金アクチュエータ。
3. 形状記憶合金と該形状記憶合金に電圧を印加する電圧印加部とを有し、電圧印加時の形状記憶合金の発熱による収縮作用で動作を行なう形状記憶合金アクチュエータであって、上記形状記憶合金を波板状の形状記憶合金板で構成したことを特徴とする形状記憶合金アクチュエータ。
4. 上記波状若しくはらせん状の形状記憶合金線を繊維織物に織り込んだことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の形状記憶合金アクチュエータ。
5. 上記複数列の形状記憶合金線間に仕切りを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の形状記憶合金アクチュエータ。
6. 上記波状若しくはらせん状の形状記憶合金線の周辺を筒状物体で被覆したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の形状記憶合金アクチュエータ。
7. 上記請求項４記載の繊維織物、請求項５記載の仕切り、請求項６記載の筒状物体のいずれかがヒートシンクからなることを特徴とする形状記憶合金アクチュエータ。
8. 上記形状記憶合金の収縮方向と平行な方向に柔軟性を有する支持体を配置し、該柔軟な支持体にて形状記憶合金の収縮方向の両端部を支持したことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の形状記憶合金アクチュエータ。
   

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