JP3024854B2 - 弁体の駆動方法及び弁 - Google Patents
弁体の駆動方法及び弁Info
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- JP3024854B2 JP3024854B2 JP04049165A JP4916592A JP3024854B2 JP 3024854 B2 JP3024854 B2 JP 3024854B2 JP 04049165 A JP04049165 A JP 04049165A JP 4916592 A JP4916592 A JP 4916592A JP 3024854 B2 JP3024854 B2 JP 3024854B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、弁体の駆動方法及びそ
の駆動方法を用いた弁に関し、さらに詳しくは膜状の形
状記憶合金を利用した駆動方法及び弁に関する。
の駆動方法を用いた弁に関し、さらに詳しくは膜状の形
状記憶合金を利用した駆動方法及び弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、油圧用、空気圧用、水圧用な
ど、種々の流体の制御のための弁が提供されている。こ
れら従来の弁は、弁体の移動によって弁穴を開閉するも
のであるが、弁体の駆動のためにソレノイドが一般的に
用いられている。
ど、種々の流体の制御のための弁が提供されている。こ
れら従来の弁は、弁体の移動によって弁穴を開閉するも
のであるが、弁体の駆動のためにソレノイドが一般的に
用いられている。
【０００３】また、近年における油空圧機器及びこれら
を用いた機械装置の小型化に伴って、それらを制御する
弁の一層の小型化が要求されている。
を用いた機械装置の小型化に伴って、それらを制御する
弁の一層の小型化が要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ソレノイドに
よって弁体を駆動する場合には、ソレノイド自体の構造
が複雑であるため、また弁体の駆動に必要な力を出すた
めにソレノイドの寸法形状が大きくなり、ソレノイド及
び弁全体の小型化を図ることに限界があった。
よって弁体を駆動する場合には、ソレノイド自体の構造
が複雑であるため、また弁体の駆動に必要な力を出すた
めにソレノイドの寸法形状が大きくなり、ソレノイド及
び弁全体の小型化を図ることに限界があった。
【０００５】また、ソレノイドの構造及びソレノイドの
駆動力を弁体に伝達するための機構が複雑であるため、
弁を構成する部品点数及びその組み立てのための工数を
多く必要とし、これが弁のコストダウン及び信頼性向上
を妨げているという問題もあった。
駆動力を弁体に伝達するための機構が複雑であるため、
弁を構成する部品点数及びその組み立てのための工数を
多く必要とし、これが弁のコストダウン及び信頼性向上
を妨げているという問題もあった。
【０００６】この問題を解決するために、ピエゾ素子に
よって弁体を駆動する方法が提案されている。しかし、
ピエゾ素子によって弁体を駆動する場合には、ピエゾ素
子に高い電圧を印加する必要があるため、駆動時に高電
圧を発生して供給するための駆動回路が複雑となる。さ
らに、ピエゾ素子は変位量が少ないため、多数の素子を
積層して貼合わせる必要があり、駆動素子の製作が容易
ではないという問題がある。
よって弁体を駆動する方法が提案されている。しかし、
ピエゾ素子によって弁体を駆動する場合には、ピエゾ素
子に高い電圧を印加する必要があるため、駆動時に高電
圧を発生して供給するための駆動回路が複雑となる。さ
らに、ピエゾ素子は変位量が少ないため、多数の素子を
積層して貼合わせる必要があり、駆動素子の製作が容易
ではないという問題がある。
【０００７】本発明は、上述の問題に鑑み、簡単な構造
及び駆動回路によって弁体を駆動することができ、弁の
小型化を図ることのできる弁体の駆動方法及び弁を提供
することを目的としている。
及び駆動回路によって弁体を駆動することができ、弁の
小型化を図ることのできる弁体の駆動方法及び弁を提供
することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の駆動方
法は、上述の課題を解決するため、形状記憶合金からな
る膜状体によって弁体を構成し、前記弁体それ自体に電
流を流すことにより発生するジュール熱によって当該弁
体を加熱し、前記弁体が開いたときに流れる流体によっ
て当該弁体を冷却し、前記弁体の加熱及び冷却によって
当該弁体を変形し又は回復させて当該弁体を駆動する。
法は、上述の課題を解決するため、形状記憶合金からな
る膜状体によって弁体を構成し、前記弁体それ自体に電
流を流すことにより発生するジュール熱によって当該弁
体を加熱し、前記弁体が開いたときに流れる流体によっ
て当該弁体を冷却し、前記弁体の加熱及び冷却によって
当該弁体を変形し又は回復させて当該弁体を駆動する。
【０００９】請求項２の発明の弁は、形状記憶合金から
なる膜状の弁体と、前記弁体の変形によって開閉される
弁穴と、前記弁体を変形させて弁穴を閉状態又は開状態
にするための弾性部材と、前記弾性部材による変形を回
復させて前記弁穴を開状態又は閉状態とするよう、前記
弁体を加熱するための電流を前記弁体それ自体に流すた
めの電極と、を有し、前記弁穴が開いたときに流れる流
体によって前記弁体が冷却されるように構成される。
なる膜状の弁体と、前記弁体の変形によって開閉される
弁穴と、前記弁体を変形させて弁穴を閉状態又は開状態
にするための弾性部材と、前記弾性部材による変形を回
復させて前記弁穴を開状態又は閉状態とするよう、前記
弁体を加熱するための電流を前記弁体それ自体に流すた
めの電極と、を有し、前記弁穴が開いたときに流れる流
体によって前記弁体が冷却されるように構成される。
【００１０】請求項３の発明の弁は、断面が円形の弁室
内に張られた膜状の形状記憶合金からなる弁体と、前記
弁体によって仕切られた弁室の一方の側に設けられ、前
記弁体を変形させるための弾性部材と、前記弁体によっ
て仕切られた弁室の他方の側に設けられ、前記弾性部材
による前記弁体の変形によって閉じられる弁穴と、前記
弾性部材による変形を回復させて前記弁穴を開けるよ
う、前記弁体にジュール熱を発生させる電流を前記弁体
それ自体に流すための電極と、前記弁室の一方の側と他
方の側とを連通するための連通路と、を有し、前記弁穴
が開いたときに流れる流体によって前記弁体が冷却され
るように構成される。
内に張られた膜状の形状記憶合金からなる弁体と、前記
弁体によって仕切られた弁室の一方の側に設けられ、前
記弁体を変形させるための弾性部材と、前記弁体によっ
て仕切られた弁室の他方の側に設けられ、前記弾性部材
による前記弁体の変形によって閉じられる弁穴と、前記
弾性部材による変形を回復させて前記弁穴を開けるよ
う、前記弁体にジュール熱を発生させる電流を前記弁体
それ自体に流すための電極と、前記弁室の一方の側と他
方の側とを連通するための連通路と、を有し、前記弁穴
が開いたときに流れる流体によって前記弁体が冷却され
るように構成される。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【作用】形状記憶合金に記憶された形状と、外力によっ
て変形された形状との間の変位によって、弁体が駆動さ
れる。形状記憶合金に記憶された形状に復帰するため
に、形状記憶合金自体に電流を流してジュール熱を発生
させる。
て変形された形状との間の変位によって、弁体が駆動さ
れる。形状記憶合金に記憶された形状に復帰するため
に、形状記憶合金自体に電流を流してジュール熱を発生
させる。
【００１４】例えば、弁体は弾性部材などによって弁穴
に向かって押され、常温においては、それによって変形
されて弁座の表面に押しつけられ、弁穴を閉じている。
この状態で電極に電圧を印加して電流を流すと、それに
よってジュール熱が発生し、弁体は加熱される。これに
よって、弁体は変形が回復し、弾性部材に抗して元の形
状に復帰し、弁座から離れて弁穴を開放する。弁体に流
れる電流を遮断すると、弁穴から流れ込んでいる空気流
によって弁体は急速に冷却され、弾性部材などによって
再び変形されて弁穴を再度閉じる。
に向かって押され、常温においては、それによって変形
されて弁座の表面に押しつけられ、弁穴を閉じている。
この状態で電極に電圧を印加して電流を流すと、それに
よってジュール熱が発生し、弁体は加熱される。これに
よって、弁体は変形が回復し、弾性部材に抗して元の形
状に復帰し、弁座から離れて弁穴を開放する。弁体に流
れる電流を遮断すると、弁穴から流れ込んでいる空気流
によって弁体は急速に冷却され、弾性部材などによって
再び変形されて弁穴を再度閉じる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明における弁体１１の駆動原理を
説明するための弁１を模式的に示す断面正面図である。
図１（ａ）は弁体１１が閉位置にある状態を示し、図１
（ａ）は弁体１１が開位置にある状態を示す。
説明するための弁１を模式的に示す断面正面図である。
図１（ａ）は弁体１１が閉位置にある状態を示し、図１
（ａ）は弁体１１が開位置にある状態を示す。
【００１６】図１において、弁１は、弁体１１、断面が
円形の弁室１３を形成するハウジング１２、弁穴１５、
弁穴１５を囲み球面状に凹んだ弁座１６、圧縮バネ１
７、及び弁座１６の表面形状に対応した形状を有する押
当部材１８、弁体１１の両端に設けられて弁体１１に電
流を流すための電極１９ａ，１９ｂからなる。
円形の弁室１３を形成するハウジング１２、弁穴１５、
弁穴１５を囲み球面状に凹んだ弁座１６、圧縮バネ１
７、及び弁座１６の表面形状に対応した形状を有する押
当部材１８、弁体１１の両端に設けられて弁体１１に電
流を流すための電極１９ａ，１９ｂからなる。
【００１７】弁体１１は、形状記憶合金によって膜状
（薄膜状）に形成されており、弁室１３内において、弁
座１６の最も近い位置から距離δを隔てて、平面視が円
形となるように張られている。弁室１３は、弁体１１に
よって、内側１３ａと外側１３ｂとに分離されている。
内側１３ａと外側１３ｂとは、図示しない連通路によっ
て互いに連通されている。弁室１３の圧力はＰｏ、弁穴
１５内の圧力はＰｓである。
（薄膜状）に形成されており、弁室１３内において、弁
座１６の最も近い位置から距離δを隔てて、平面視が円
形となるように張られている。弁室１３は、弁体１１に
よって、内側１３ａと外側１３ｂとに分離されている。
内側１３ａと外側１３ｂとは、図示しない連通路によっ
て互いに連通されている。弁室１３の圧力はＰｏ、弁穴
１５内の圧力はＰｓである。
【００１８】ところで、形状記憶合金は、任意の形状を
予め記憶させておくと、マルテンサイト変態終了温度以
下の低温相で変形を加えても、加熱してオーステナイト
変態終了温度以上の高温相にすることにより変形前の元
の形状に復帰する性質をもった合金である。このような
合金としては、例えば、ニッケル・チタン合金、銅・亜
鉛・アルミニウム合金などがある。このような形状記憶
合金は、常温では５Ｋｇｆ／ｍｍ2 の力で変形すること
ができるのに対し、回復力は５０Ｋｇｆ／ｍｍ 2 にもな
る。
予め記憶させておくと、マルテンサイト変態終了温度以
下の低温相で変形を加えても、加熱してオーステナイト
変態終了温度以上の高温相にすることにより変形前の元
の形状に復帰する性質をもった合金である。このような
合金としては、例えば、ニッケル・チタン合金、銅・亜
鉛・アルミニウム合金などがある。このような形状記憶
合金は、常温では５Ｋｇｆ／ｍｍ2 の力で変形すること
ができるのに対し、回復力は５０Ｋｇｆ／ｍｍ 2 にもな
る。
【００１９】弁体１１は、圧縮バネ１７によって、押当
部材１８を介し弁穴１５に向かって推力ｆｓで押されて
おり、常温においては、それによって変形されて弁座１
６の表面に押しつけられ、弁穴１５を閉じている〔図１
（ａ）に示す状態〕。
部材１８を介し弁穴１５に向かって推力ｆｓで押されて
おり、常温においては、それによって変形されて弁座１
６の表面に押しつけられ、弁穴１５を閉じている〔図１
（ａ）に示す状態〕。
【００２０】この状態で、電極１９ａ，１９ｂに電圧を
印加して弁体１１に電流を流すと、それによってジュー
ル熱が発生し、弁体１１は加熱される。これによって、
弁体１１は変形が回復し、圧縮バネ１７の推力ｆｓに抗
して元の形状に復帰し、弁座１６から離れて弁穴１５を
開放する。
印加して弁体１１に電流を流すと、それによってジュー
ル熱が発生し、弁体１１は加熱される。これによって、
弁体１１は変形が回復し、圧縮バネ１７の推力ｆｓに抗
して元の形状に復帰し、弁座１６から離れて弁穴１５を
開放する。
【００２１】弁体１１に流れる電流を遮断すると、弁穴
１５から弁室１３に流れ込んでいる空気流によって弁体
１１は急速に冷却され、圧縮バネ１７の推力ｆｓによっ
て変形されて弁穴１５を再度閉じる。
１５から弁室１３に流れ込んでいる空気流によって弁体
１１は急速に冷却され、圧縮バネ１７の推力ｆｓによっ
て変形されて弁穴１５を再度閉じる。
【００２２】ここで、上述した弁体１１の開閉動作につ
いて詳しく説明する。 （１）形状記憶合金の変形と歪の関係 まず、形状記憶合金（膜状の弁体１１）の変形時の面積
Ｓａを求める。
いて詳しく説明する。 （１）形状記憶合金の変形と歪の関係 まず、形状記憶合金（膜状の弁体１１）の変形時の面積
Ｓａを求める。
【００２３】球の表面積は、図２に示すようにｒ，θ，
φをとり、次の（１）式のようにθとφについて積分す
ることにより求められる。
φをとり、次の（１）式のようにθとφについて積分す
ることにより求められる。
【００２４】
【数１】
【００２５】したがって、弁体１１のうち、図３に示さ
れる中心角θｎの球面部分の面積Ｓ１は、（１）式を０
から（θｎ／２）まで積分することにより次の（２）式
により求められる。
れる中心角θｎの球面部分の面積Ｓ１は、（１）式を０
から（θｎ／２）まで積分することにより次の（２）式
により求められる。
【００２６】 Ｓ１＝２πｒ2 （１−ｃｏｓθｎ／２） ……（２） 次に、弁体１１の残余の部分の面積Ｓ２は、断頭円錐の
側面積として次の（３）式により求められる。
側面積として次の（３）式により求められる。
【００２７】
【数２】
【００２８】したがって、変形後の面積Ｓａは、Ｓ１と
Ｓ２の和として求められる。変形後の面積Ｓａを変形前
の元の面積Ｓｂで除すことにより面積歪が求められる。
ここで、面積歪を次のように定義する。図４に示すよう
に面積が変化したとすると、元の面積の（１＋ε）2 倍
に変化したと考えられる。εは線歪であり、これは微小
であるとするとその２乗の項を無視し得るので、面積歪
は線歪εの２倍に近似することができる。 （２）応用と発生力の関係 上述の（１）項で求めた歪により、応力σはフックの法
則から次の（４）式で求めることができる。
Ｓ２の和として求められる。変形後の面積Ｓａを変形前
の元の面積Ｓｂで除すことにより面積歪が求められる。
ここで、面積歪を次のように定義する。図４に示すよう
に面積が変化したとすると、元の面積の（１＋ε）2 倍
に変化したと考えられる。εは線歪であり、これは微小
であるとするとその２乗の項を無視し得るので、面積歪
は線歪εの２倍に近似することができる。 （２）応用と発生力の関係 上述の（１）項で求めた歪により、応力σはフックの法
則から次の（４）式で求めることができる。
【００２９】σ＝Ｅε ……（４） 但し、Ｅ：縦弾性係数 膜状体（弁体１１）の張力ｄＴは、図５に示すように、
微小角ｄβをとることにより次の（５）式で求めること
ができる。
微小角ｄβをとることにより次の（５）式で求めること
ができる。
【００３０】 ｄＴ＝σｂ（ｄβ・ｄｎ／２） ……（５） 次に、図３に示した張力Ｔ方向の力を求める。そのた
め、この膜状体の張力ｄＴによって弁体１１に作用する
軸方向の成分ｆＴは、張力ｄＴにｓｉｎ（θｎ／２）を
乗じたものをｄβにより全周積分することにより、次の
（６）式のように求めることができる。
め、この膜状体の張力ｄＴによって弁体１１に作用する
軸方向の成分ｆＴは、張力ｄＴにｓｉｎ（θｎ／２）を
乗じたものをｄβにより全周積分することにより、次の
（６）式のように求めることができる。
【００３１】
【数３】
【００３２】（３）圧力差による力 図１を参照して、弁体１１の両面に作用する圧力差によ
る縦軸方向の力ｆｐは、弁穴１５の内径をｄ、弁穴１５
内の圧力をＰｓ、弁室１３における圧力をＰｏとおく
と、次の（７）式で求めることができる。
る縦軸方向の力ｆｐは、弁穴１５の内径をｄ、弁穴１５
内の圧力をＰｓ、弁室１３における圧力をＰｏとおく
と、次の（７）式で求めることができる。
【００３３】 ｆｐ＝（Ｐｓ−Ｐｏ）×πｄ2 ／４ ……（７） （４）弁体１１が開くための条件 弁体１１が開くためには、圧縮バネ１７の推力ｆｓに対
して次の（８）式の条件を満足しなければならない。
して次の（８）式の条件を満足しなければならない。
【００３４】ｆＴ＋ｆｐ＞ｆｓ ……（８） しかし、弁体１１を開くと圧力差がなくなって圧力差に
よる項は消えるため、上の（８）式は結局次の（９）式
のように書き換えられる。
よる項は消えるため、上の（８）式は結局次の（９）式
のように書き換えられる。
【００３５】ｆＴ≧ｆｓ ……（９） 結局、この（９）式が弁体１１を開く条件のうち最も厳
しいものであるので、（９）式を満足すれば弁体１１を
開くことができる。 （５）弁体１１が閉じるための条件 弁体１１が閉じるためには、形状記憶合金を変形すると
きの力の上下方向の成分をｆｍとおいたとき、次の（１
０）式の条件を満足する必要がある。
しいものであるので、（９）式を満足すれば弁体１１を
開くことができる。 （５）弁体１１が閉じるための条件 弁体１１が閉じるためには、形状記憶合金を変形すると
きの力の上下方向の成分をｆｍとおいたとき、次の（１
０）式の条件を満足する必要がある。
【００３６】ｆｍ＋ｆｐ≦ｆｓ ……（１０） 以上のことから、（９）式及び（１０）式の両方の条件
を満たすように、形状記憶合金（弁体１１）の膜厚を決
定する必要がある。
を満たすように、形状記憶合金（弁体１１）の膜厚を決
定する必要がある。
【００３７】ここで、上に説明した理論に基づいて計算
した結果の一例を次に示す。計算を行うに当たっては、
弁体１１に与える歪を変化させるため、距離δの異なる
３種類の弁１を考えた（図１参照）。
した結果の一例を次に示す。計算を行うに当たっては、
弁体１１に与える歪を変化させるため、距離δの異なる
３種類の弁１を考えた（図１参照）。
【００３８】すなわち、距離δを、０．２、０．４、
０．６の３種類とし、それぞれの弁１に対して、（９）
式の等号値で計算した結果を次の表１に示し、（１０）
式の等号値で計算した結果を表２に示す。
０．６の３種類とし、それぞれの弁１に対して、（９）
式の等号値で計算した結果を次の表１に示し、（１０）
式の等号値で計算した結果を表２に示す。
【００３９】 すなわち、δ＝０．２のものでは膜厚が２０〜１６８
（μｍ）、δ＝０．４のものでは膜厚が３〜２８（μ
ｍ）、δ＝０．６のものでは膜厚が２〜１０（μｍ）の
範囲内に入るように設計することによって、弁体１１が
開閉動作を行うことができ、弁１が作動する。すなわ
ち、上述の計算によって得られた結果からすると、形状
記憶合金からなる膜状体によって弁体１１を構成し、そ
の膜厚を約２〜１６８μｍとすれば、その弁１は動作可
能であると言える。
（μｍ）、δ＝０．４のものでは膜厚が３〜２８（μ
ｍ）、δ＝０．６のものでは膜厚が２〜１０（μｍ）の
範囲内に入るように設計することによって、弁体１１が
開閉動作を行うことができ、弁１が作動する。すなわ
ち、上述の計算によって得られた結果からすると、形状
記憶合金からなる膜状体によって弁体１１を構成し、そ
の膜厚を約２〜１６８μｍとすれば、その弁１は動作可
能であると言える。
【００４０】上述のように、形状記憶合金からなる膜状
体により弁体１１を構成し、形状記憶合金の歪（変形）
と回復とによって弁体１１自体を駆動することにより、
次に述べる利点がある。 弁体１１の駆動を、弁体１１に電流を流してジュー
ル熱を発生させることにより簡単に行うことができる。 一般に熱によって形状記憶合金の動作を制御する場
合には、昇温は通電によるジュール熱によって簡単に実
現できるが、降温は、複雑な装置を用いないとすると放
熱冷却以外に有効な手段がない。しかし、形状記憶合金
を弁に利用する場合には、弁を通過する流体によって合
金を冷却することができるため、一般には困難となる降
温が簡単にしかも迅速に行える。 形状記憶合金を薄膜化することにより合金の熱容量
が小さくなり、通電時の温度上昇及び通電遮断時の温度
降下が早くなるため合金の変形速度が早く、高い応答性
を持つ弁が構成できる。 形状記憶合金を駆動するために必要な電圧は、ピエ
ゾ素子などの駆動電圧に比べ非常に低く、したがって駆
動回路が簡単になる。 薄膜形状合金は変位量を大きくとり易く、ピエゾ素
子に見られるような積層や貼合わせの必要がなく、スパ
ッタリングなどによって簡単に製作が可能である。 形状記憶合金の膜状体自体がアクチュエータとなり
且つ弁体となり、構造が簡単であるから弁の小型化が容
易である。
体により弁体１１を構成し、形状記憶合金の歪（変形）
と回復とによって弁体１１自体を駆動することにより、
次に述べる利点がある。 弁体１１の駆動を、弁体１１に電流を流してジュー
ル熱を発生させることにより簡単に行うことができる。 一般に熱によって形状記憶合金の動作を制御する場
合には、昇温は通電によるジュール熱によって簡単に実
現できるが、降温は、複雑な装置を用いないとすると放
熱冷却以外に有効な手段がない。しかし、形状記憶合金
を弁に利用する場合には、弁を通過する流体によって合
金を冷却することができるため、一般には困難となる降
温が簡単にしかも迅速に行える。 形状記憶合金を薄膜化することにより合金の熱容量
が小さくなり、通電時の温度上昇及び通電遮断時の温度
降下が早くなるため合金の変形速度が早く、高い応答性
を持つ弁が構成できる。 形状記憶合金を駆動するために必要な電圧は、ピエ
ゾ素子などの駆動電圧に比べ非常に低く、したがって駆
動回路が簡単になる。 薄膜形状合金は変位量を大きくとり易く、ピエゾ素
子に見られるような積層や貼合わせの必要がなく、スパ
ッタリングなどによって簡単に製作が可能である。 形状記憶合金の膜状体自体がアクチュエータとなり
且つ弁体となり、構造が簡単であるから弁の小型化が容
易である。
【００４１】次に、形状記憶合金を用いた弁２の具体例
について説明する。図６は本発明に係る弁体３３を用い
た弁２の断面正面図、図７は図６の弁２の左側面図であ
る。
について説明する。図６は本発明に係る弁体３３を用い
た弁２の断面正面図、図７は図６の弁２の左側面図であ
る。
【００４２】弁２は、下部ブロック３１、上部ブロック
３２、弁体３３、端子３４，３５、蓋体３６、端子台３
７，３８、端子抑え３９，４０などからなっている。下
部ブロック３１には、弁室５１、弁穴５２、弁室５１に
連通するポート５３、弁穴５２に連通するポート５４な
どが設けられている。
３２、弁体３３、端子３４，３５、蓋体３６、端子台３
７，３８、端子抑え３９，４０などからなっている。下
部ブロック３１には、弁室５１、弁穴５２、弁室５１に
連通するポート５３、弁穴５２に連通するポート５４な
どが設けられている。
【００４３】上部ブロック３２には、弁室穴６１が設け
られており、その段部６２と押当部材６３との間に圧縮
バネ６４が装着されている。弁室穴６１と弁室５１と
は、連通穴５５，６５によって連通され、互いに同一の
圧力となっている。なお、連通穴５５，６５は、プラグ
７１，７１によって閉塞されている。
られており、その段部６２と押当部材６３との間に圧縮
バネ６４が装着されている。弁室穴６１と弁室５１と
は、連通穴５５，６５によって連通され、互いに同一の
圧力となっている。なお、連通穴５５，６５は、プラグ
７１，７１によって閉塞されている。
【００４４】弁体３３は、形状記憶合金からなって下部
ブロック３１と上部ブロック３２との間に挟まれた長方
形状の膜状体ＴＦのうち、弁室５１に臨む円形の部分で
ある。弁体３３は、平板状の形状を記憶している。膜状
体ＴＦは、連通穴５５，６５の境界部分において、連通
のための穴６６が設けられている。
ブロック３１と上部ブロック３２との間に挟まれた長方
形状の膜状体ＴＦのうち、弁室５１に臨む円形の部分で
ある。弁体３３は、平板状の形状を記憶している。膜状
体ＴＦは、連通穴５５，６５の境界部分において、連通
のための穴６６が設けられている。
【００４５】弁体３３は、圧縮バネ６４によって、押当
部材６３を介して弁穴５２を閉塞する方向に押されてお
り、端子３４，３５間に電圧を印加しない状態では、圧
縮バネ６４による推力によって弁体３３が変形され、弁
穴５２が閉塞されている。
部材６３を介して弁穴５２を閉塞する方向に押されてお
り、端子３４，３５間に電圧を印加しない状態では、圧
縮バネ６４による推力によって弁体３３が変形され、弁
穴５２が閉塞されている。
【００４６】その状態では、ポート５４に供給された流
体が弁体３３により遮断され、ポート５３への流通が阻
止されている。端子３４，３５間に電圧を印加すると、
弁体３３に電流が流れてジュール熱が発生し、これによ
って弁体３３が加熱され、圧縮バネ６４により加えられ
ていた変形が回復して平板状に戻る。
体が弁体３３により遮断され、ポート５３への流通が阻
止されている。端子３４，３５間に電圧を印加すると、
弁体３３に電流が流れてジュール熱が発生し、これによ
って弁体３３が加熱され、圧縮バネ６４により加えられ
ていた変形が回復して平板状に戻る。
【００４７】弁体３３が平板状に戻ることによって、弁
体３３と弁穴５２との間に間隙が生じ、これによって弁
穴５２が開放され、ポート５４に供給された流体は、弁
穴５２から弁室５１に流入し、ポート５３から流出す
る。
体３３と弁穴５２との間に間隙が生じ、これによって弁
穴５２が開放され、ポート５４に供給された流体は、弁
穴５２から弁室５１に流入し、ポート５３から流出す
る。
【００４８】なお、下部ブロック３１、上部ブロック３
２、端子台３７，３８、端子抑え３９，４０などは、例
えば合成樹脂などの絶縁材料からなり、端子３４，３５
は例えば銅などの導電材料からなる。図６において、７
２，７３，７４はＯリングである。
２、端子台３７，３８、端子抑え３９，４０などは、例
えば合成樹脂などの絶縁材料からなり、端子３４，３５
は例えば銅などの導電材料からなる。図６において、７
２，７３，７４はＯリングである。
【００４９】上述の弁２は、従来のようなソレノイドが
なく、弁体１１自体がアクチュエータであるため、構造
が簡単であり、部品点数が少なく、小型である。上述の
実施例において、膜状の形状記憶合金からなる弁体１
１，３３に、弁座に当接して弁穴１５，５２を閉じるた
めの当接部材を取り付けてもよい。膜状の形状記憶合金
によって弁体１１，３３を構成したが、弁体を別に設
け、その弁体を形状記憶合金によって駆動するようにし
てもよい。形状記憶合金を加熱するためのヒータ、又は
冷却するための冷却器を別に設けることもできる。
なく、弁体１１自体がアクチュエータであるため、構造
が簡単であり、部品点数が少なく、小型である。上述の
実施例において、膜状の形状記憶合金からなる弁体１
１，３３に、弁座に当接して弁穴１５，５２を閉じるた
めの当接部材を取り付けてもよい。膜状の形状記憶合金
によって弁体１１，３３を構成したが、弁体を別に設
け、その弁体を形状記憶合金によって駆動するようにし
てもよい。形状記憶合金を加熱するためのヒータ、又は
冷却するための冷却器を別に設けることもできる。
【００５０】上述の実施例においては、弁体３３の両面
を同一の圧力とするために連通穴５５，６５を設けた
が、連通穴５５，６５を設けることなく、弁体３３自体
に連通用の穴を設けてもよい。弁体３３の両面の室を連
通させることなく、適当な圧力調整手段によって同一又
は同一に近い圧力としてもよい。また、圧力が極めて低
い場合、又は弁体３３の回復力を充分に大きくとれる場
合には、弁体３３の両面に圧力差が発生していてもよ
い。
を同一の圧力とするために連通穴５５，６５を設けた
が、連通穴５５，６５を設けることなく、弁体３３自体
に連通用の穴を設けてもよい。弁体３３の両面の室を連
通させることなく、適当な圧力調整手段によって同一又
は同一に近い圧力としてもよい。また、圧力が極めて低
い場合、又は弁体３３の回復力を充分に大きくとれる場
合には、弁体３３の両面に圧力差が発生していてもよ
い。
【００５１】上述の実施例においては、弁体１１，３３
の変形により弁穴１５，５２を閉じたが、その逆に、弁
体の変形により弁穴を開き、回復により弁穴を閉じるよ
うにしてもよい。弁体１１，３３の両面に弁穴を設け、
いずれかの弁穴を交互に開閉するようにしてもよい。弁
体１１，３３によって複数の弁穴を開閉することも可能
である。
の変形により弁穴１５，５２を閉じたが、その逆に、弁
体の変形により弁穴を開き、回復により弁穴を閉じるよ
うにしてもよい。弁体１１，３３の両面に弁穴を設け、
いずれかの弁穴を交互に開閉するようにしてもよい。弁
体１１，３３によって複数の弁穴を開閉することも可能
である。
【００５２】上述の実施例においては、弁体１１，３３
の形状を円形としたが、四角形などの多角形、長方形、
楕円形など、種々の形状とすることができる。膜状体Ｔ
Ｆの形状は、弁体１１，３３の形状に合わせて種々変更
することができる。形状記憶合金の種類、形状、寸法、
材料などは、上述した以外に種々変更することができ
る。弁１，２の構造、種類、方式などは、上述した以外
に種々変更することができる。
の形状を円形としたが、四角形などの多角形、長方形、
楕円形など、種々の形状とすることができる。膜状体Ｔ
Ｆの形状は、弁体１１，３３の形状に合わせて種々変更
することができる。形状記憶合金の種類、形状、寸法、
材料などは、上述した以外に種々変更することができ
る。弁１，２の構造、種類、方式などは、上述した以外
に種々変更することができる。
【００５３】
【発明の効果】本発明によると、簡単な構造及び駆動回
路によって弁体を駆動することができ、弁の小型化を図
ることができる。
路によって弁体を駆動することができ、弁の小型化を図
ることができる。
【図１】本発明における弁体の駆動原理を説明するため
の弁を模式的に示す断面正面図である。
の弁を模式的に示す断面正面図である。
【図２】球の表面積を求めるための図である。
【図３】変形した膜状体の断面を示す図である。
【図４】面積歪を説明するための図である。
【図５】膜状体の張力の状態を示す図である。
【図６】本発明に係る弁体を用いた弁の断面正面図であ
る。
る。
【図７】図６の弁の左側面図である。
１，２ 弁 １１ 弁体 １５ 弁穴 １７ 圧縮バネ（弾性部材） １９ａ，１９ｂ 電極 ３３ 弁体 ３４，３５ 端子（電極） ５１ 弁室（弁室の他方の側） ５２ 弁穴 ５５，６５ 連通穴（連通路） ６１ 弁室穴（弁室の一方の側） ６４ 圧縮バネ（弾性部材）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−103088（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−187670（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−162681（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−51981（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−44285（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−12074（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−89685（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16K 31/70
Claims (3)
- 【請求項１】形状記憶合金からなる膜状体によって弁体
を構成し、 前記弁体それ自体に電流を流すことにより発生するジュ
ール熱によって当該弁体を加熱し、 前記弁体が開いたときに流れる流体によって当該弁体を
冷却し、 前記弁体の加熱及び冷却によって当該弁体を変形し又は
回復させて当該弁体を駆動することを特徴とする弁体の
駆動方法。 - 【請求項２】形状記憶合金からなる膜状の弁体と、 前記弁体の変形によって開閉される弁穴と、 前記弁体を変形させて弁穴を閉状態又は開状態にするた
めの弾性部材と、 前記弾性部材による変形を回復させて前記弁穴を開状態
又は閉状態とするよう、前記弁体を加熱するための電流
を前記弁体それ自体に流すための電極と、を有し、 前記弁穴が開いたときに流れる流体によって前記弁体が
冷却されるように構成されて なることを特徴とする弁。 - 【請求項３】断面が円形の弁室内に張られた膜状の形状
記憶合金からなる弁体と、 前記弁体によって仕切られた弁室の一方の側に設けら
れ、前記弁体を変形させるための弾性部材と、 前記弁体によって仕切られた弁室の他方の側に設けら
れ、前記弾性部材による前記弁体の変形によって閉じら
れる弁穴と、 前記弾性部材による変形を回復させて前記弁穴を開ける
よう、前記弁体にジュール熱を発生させる電流を前記弁
体それ自体に流すための電極と、 前記弁室の一方の側と他方の側とを連通するための連通
路と、を有し、 前記弁穴が開いたときに流れる流体によって前記弁体が
冷却されるように構成されて なることを特徴とする弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04049165A JP3024854B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 弁体の駆動方法及び弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04049165A JP3024854B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 弁体の駆動方法及び弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05248569A JPH05248569A (ja) | 1993-09-24 |
| JP3024854B2 true JP3024854B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=12823473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04049165A Expired - Fee Related JP3024854B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | 弁体の駆動方法及び弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3024854B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MX2011005254A (es) * | 2008-11-20 | 2011-05-31 | Danfoss As | Valvula de expansion que comprende un diafragma y al menos dos aberturas de salida. |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP04049165A patent/JP3024854B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05248569A (ja) | 1993-09-24 |
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