JP3081454B2 - 光アクチュエ−タ装置 - Google Patents

光アクチュエ−タ装置

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JP3081454B2
JP3081454B2 JP06173341A JP17334194A JP3081454B2 JP 3081454 B2 JP3081454 B2 JP 3081454B2 JP 06173341 A JP06173341 A JP 06173341A JP 17334194 A JP17334194 A JP 17334194A JP 3081454 B2 JP3081454 B2 JP 3081454B2
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修 遠山
恵三 東山
亨 竹田
啓介 山本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバを利用し
た光アクチュエ−タ装置に関し、より詳しくは狭領域で
の機械的動作が要求される技術分野への利用に好適な光
アクチュエ−タ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年医療用や航空機器類、或いは原子力
発電所での点検・修理用に極めて限られた空間内におい
て機能的な機械的動作を行い得るいわゆるマイクロマシ
ン装置の採用が検討されている。従来から知られている
マイクロマシン装置用のモ−タとボ−ルスクリュ等から
成る駆動機構はメカニズムが複雑で部品の小型化や組立
作業にも限界があるためそれらの機構に代え本出願人は
図4に示すようなレ−ザ−ピストン装置を提案した。こ
のレ−ザ−ピストン装置は、シリンダ11と該シリンダ
11内の一方に被着した光ファイバ6と光吸収性流体S
を収容した伸縮自在な袋体12とその頭部が該袋体12
と接し且つばね7によって付勢されるピストン13とを
配置した構造とするものである。そして光ファイバ6で
レ−ザ−光を投射したり遮断したりして袋体12内の光
吸収性流体Sを膨張、収縮させピストン13を動かすよ
うにしたものである。また、袋体12を用いずシリンダ
11内に光吸収性流体を充填したものも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記するようにモ−タ
やボ−ルスクリュ等を用いるマイクロマシンは微細化す
る場合、高精度で部品を作製し更に高精度で組立なけれ
ばならないので1mm以下にマイクロ化するのは極めて
困難である(殆ど無理)。また、図4に示すような構成
のものは袋体12を介して光吸収性流体を膨張させたり
収縮させるため温度や動作圧力範囲も限られ、袋体を用
いない方式のものは流体への光エネルギ投入による流体
の気化等で安定した動作が難しい。
【0004】この発明は上記する課題に鑑みてなされた
ものであり、組立作業が比較的容易でピストンの動作も
安定化させ且つ動作温度や動作圧力を広い範囲で選択す
ることの可能な光アクチュエ−タ装置を提供することを
目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明は上記す
る課題を解決するために、請求項1に記載の発明の光ア
クチュエ−タ装置は、一端側に光ファイバが接続された
シリンダの内部に伸縮自在な弾性膜を固定することによ
り区画される密閉空間を設けると共に該空間内に水素吸
蔵合金を収納し、シリンダの他端側には、出没自在なピ
ストンを前記弾性膜に直結せずに近接させて配置して成
ることを特徴としている。
【0006】請求項2に記載の発明の光アクチュエ−タ
装置は、一方の側に出没自在なピストンを配置したシリ
ンダの他方の側に、一方の端部に伸縮自在な弾性膜を止
着すると共に他方の端部に光ファイバを嵌挿し該弾性膜
と光ファイバとで形成される密閉空間に水素吸蔵合金を
収納した筒体を該弾性膜と前記ピストンとが直結せずに
近接するよう嵌め入れて成ることを特徴としている。
【0007】更に、請求項3に記載の発明の光アクチュ
エ−タ装置は、前記弾性膜をベロ−ズとしたことを特徴
とする。
【0008】
【作用】光アクチュエ−タ装置を上記手段とした時の作
用について添付図の図1乃至図3の符号を用いて説明す
る。請求項1に記載の手段とした光アクチュエ−タ装置
では、光ファイバ6から水素吸蔵合金5にレ−ザ−光を
投射すると該水素吸蔵合金5の温度が上昇してシリンダ
1内に止着された弾性膜4と水素吸蔵合金5とによって
形成される密閉空間10に水素を放出し、弾性膜4を膨
張させる。このとき弾性膜4はピストン2を押して移動
させる。また、レ−ザ−光の投射を停止すると水素吸蔵
合金5の温度が下降して密閉空間10に放出していた水
素を吸蔵すると共に該密閉空間10の容積も減少しばね
7が弾性膜4を付勢して押し返しピストン2を元の位置
に復帰させる。このように水素吸蔵合金が低温時水素を
吸蔵し高温時に放出するという性質を利用して弾性膜4
を介してピストン2を動かすことが出来る。
【0009】また、請求項2に記載のの手段とした光ア
クチュエ−タ装置では、光ファイバ6から水素吸蔵合金
5にレ−ザ−光を投射すると該水素吸蔵合金5の温度が
上昇して筒体3の端部に止着された弾性膜4と筒体3と
光ファイバ6とによって形成される空間、特に弾性膜4
と水素吸蔵合金5との間の密閉空間10に水素を放出し
て筒体3端部に止着された弾性膜4を膨張させる。この
とき弾性膜4はピストン2を押して移動させる。また、
レ−ザ−光の投射を停止すると水素吸蔵合金5が水素を
吸蔵すると共に密閉空間10の容積も減少しばね7が弾
性膜4を付勢して押し返しピストン2を元の位置に復帰
させる。
【0010】請求項3に記載の手段とした光アクチュエ
−タ装置でも請求項1及び2の手段と同様である。
【0011】
【実施例】図1は、この発明の光アクチュエ−タ装置の
実施例を示す縦断面図である。この光アクチュエ−タ装
置は、シリンダ1の一方の端部に光ファイバ6を嵌着す
ると共に中間部の内部に弾性膜4を固定して設け、該光
ファイバ6と弾性膜4とによって区画される密閉空間1
0に水素吸蔵合金5を配置し、更にシリンダ1の他端部
にピストン2が、弾性膜4と直結せずに近接するよう配
置され、該ピストン2の移動時該ばね7の付勢力が作用
し出没自在となるように配置してある。
【0012】この光アクチュエ−タ装置を構成する前記
水素吸蔵合金5はその温度により水素を貯蔵、放出する
特性があり、この光アクチュエ−タ装置ではこの特性を
利用するものである。即ち、光ファイバ6から水素吸蔵
合金5にレ−ザ−光を投射すると該水素吸蔵合金5は温
度が上昇し、シリンダ1内に止着された弾性膜4と水素
吸蔵合金5とによって形成される密閉空間10に水素を
放出し、弾性膜4を膨張させる。このとき弾性膜4はば
ね7の付勢力に抗してピストン2を押して移動させる。
次に、レ−ザ−光の投射を停止すると水素吸蔵合金5の
温度は下降して放出した水素を吸収し密閉空間10に放
出していた水素を吸蔵すると共に該密閉空間10の容積
も減少し、ばね7が弾性膜4を付勢して押し返しピスト
ン2を元の位置に復帰させる。このように水素吸蔵合金
5が低温時水素を吸蔵し高温時に放出するという性質を
利用して弾性膜4を介してピストン2を動かすものであ
る。
【0013】前記水素吸蔵合金5としては解離温度(水
素放出温度)が室温以上で解離圧の比較的高い水素吸蔵
合金、例えばLaNi5 、MmNi5 (但し、Mmはミ
ッシュメタル(発火合金)の略称である)、CaN
5 、MmNi4.7 Al0.3 、MmNiCoAlや、解
離度が室温程度で解離圧が非常に高いTiMn1.5 、T
iZrMnVCr、或いは一般式PdHx で表される水
素化パラジウムが用いられる。尚、水素化パラジウム
(PdHx )の場合Xは0.03〜0.69が好適に用
いられる。そしてこの水素化パラジウムは、比較的常
温、常圧に近い条件での可逆的な水素との反応速度も大
きく体積比で935倍の水素を吸蔵し得るものである。
このように水素吸蔵合金は吸蔵しうる水素の量(体積
量)が大きく弾性膜4の膨張量も大きいのでピストン2
も比較的大きく移動させることが出来る。
【0014】図2は、この発明の光アクチュエ−タ装置
の第2の実施例の縦断面図である。この光アクチュエ−
タ装置は、一方の側にピストン2を配置したシリンダ1
の他方の端部に、一方の端部に伸縮自在な弾性膜4を止
着すると共に他方の端部に光ファイバ6を嵌挿し且つ該
弾性膜4と光ファイバ6との間に形成される密閉空間に
水素吸蔵合金5を配置した筒体3を嵌め入れて構成され
る。この場合、図2に示すように、筒体3は、弾性膜4
とピストン2とが直結せず近接するようにシリンダ1に
嵌め込まれる。前記シリンダ1内部に配置したピストン
2は出没自在となるようシリンダ1内で一定範囲移動可
能に配置されているが、特に該シリンダ1には内壁にス
トッパ1aを設けると共にピストン2が移動する際該ピ
ストン2に付勢力を作用させるばね7が配置してある。
【0015】この実施例では、光ファイバ6から水素吸
蔵合金5にレ−ザ−光を投射すると該水素吸蔵合金5の
温度が上昇して筒体3の端部に止着された弾性膜4と筒
体3と光ファイバ6とによって形成される空間、特に弾
性膜4と水素吸蔵合金5との間の密閉空間10に水素を
放出して筒体3端部に止着された弾性膜4を膨張させ
る。このとき弾性膜4はピストン2を押して移動させ
る。また、レ−ザ−光の投射を停止すると水素吸蔵合金
5が水素を吸蔵すると共に密閉空間10の容積も減少し
ばね7が弾性膜4を付勢して押し返しピストン2を元の
位置に復帰させる。
【0016】図3は、この光アクチュエ−タ装置の第3
の実施例を示す縦断面図である。この実施例ではピスト
ン2を、ばね7により復帰可能に配置したシリンダ1端
部に、内部に水素吸蔵合金5を嵌着し端部にベロ−ズ
(マイクロベロ−ズ)8を止着した筒体3を嵌着し、該
筒体3の端部に光ファイバ6を嵌着した構成としてあ
る。この場合、光ファイバ6によりレ−ザ−光を水素吸
蔵合金5に投射すると水素吸蔵合金5の温度上昇により
水素が放出されベロ−ズ(マイクロベロ−ズ)8の内部
空間容積が大きくなってピストン2を押し、レ−ザ−光
の投射を中止すると水素吸蔵合金5の温度下降により水
素が再び吸蔵されベロ−ズ8内の容積は小さくなりばね
7によりピストン2は逆方向に押されて元の位置に復帰
する。
【0017】上記実施例において、シリンダ1及び筒体
3の材料はプラスチックチュ−ブ、金属チュ−ブ等種々
の材料が利用可能であるが、熱により容易に変形しない
ことが望ましく、薄肉のSUS管を好適な例として挙げ
ることが出来る。また、シリンダ1内の中間部や筒体3
の内面に嵌着する水素吸蔵合金5は接着材等によりしっ
かり固定し且つ密着させるようにしなければならない。
また、シリンダ1内の中間部や筒体3の先端部に止着す
る弾性膜4は伸縮性と耐熱性があるもの、具体的にはシ
リコン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリテトラフルオ
ロエチレン、ポリカ−ボネ−ト、ポリエステル、ポリス
チレン、アセチルセルロ−ス、ラテックス等が利用可能
である。
【0018】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
安定したピストン動作を得ることが出来る光アクチュエ
−タ装置とすることが出来る。また、水素吸蔵合金を適
当に選択することにより動作温度、動作圧力を広い範囲
で選択することが出来るので使用目的に対応した適正な
光アクチュエ−タ装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の光アクチュエ−タ装置の縦断面図で
ある。
【図2】この発明の光アクチュエ−タ装置の第2の実施
例を示す縦断面図である。
【図3】この発明の光アクチュエ−タ装置の第3の実施
例を示す縦断面図である。
【図4】従来の光アクチュエ−タ装置(レ−ザ−ピスト
ン装置)の縦断面図である。
【符号の説明】
1 シリンダ 2 ピストン 3 筒体 4 弾性膜 5 水素吸蔵合金 6 光ファイバ 7 ばね 8 ベロ−ズ(マイクロベロ−ズ) 10 空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 啓介 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電 線工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−80307(JP,A) 特開 平4−283949(JP,A) 特開 平5−180396(JP,A) 特開 平5−180148(JP,A) 特開 平6−50311(JP,A) 特開 平6−101627(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F15B 21/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端側に光ファイバが接続されたシリン
    ダの内部に伸縮自在な弾性膜を固定することにより区画
    される密閉空間を設けると共に該空間内に水素吸蔵合金
    を収納し、シリンダの他端側には、出没自在なピストン
    を前記弾性膜に直結せずに近接させて配置して成る光ア
    クチュエ−タ装置。
  2. 【請求項2】 一方の側に出没自在なピストンを配置し
    たシリンダの他方の側に、一方の端部に伸縮自在な弾性
    膜を止着すると共に他方の端部に光ファイバを嵌挿し該
    弾性膜と光ファイバとで形成される密閉空間に水素吸蔵
    合金を収納した筒体を該弾性膜と前記ピストンとが直結
    せずに近接するよう嵌め入れて成る光アクチュエ−タ装
    置。
  3. 【請求項3】 弾性膜をベロ−ズとした請求項1若しく
    は請求項2に記載の光アクチュエ−タ装置。
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