JP4165184B2

JP4165184B2 - アクチュエータ

Info

Publication number: JP4165184B2
Application number: JP2002313445A
Authority: JP
Inventors: 茂堂埜; 亮彦斎藤; 孝夫後藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2022-10-28
Also published as: JP2004150283A

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アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、形状記憶合金を用いて構成したアクチュエータとして、波形状に形成した複数本の形状記憶合金素材を並設し、隣接する波形状の形状記憶合金素材の山同士ないし谷同士を接合することによって伸縮可能としたものが提案されている。このアクチュエータは通電加熱することにより変形する（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１０２９３３号公報（第２−３頁、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１には、通電加熱によって変形した後に通電を停止すると元の形状に戻るアクチュエータが記載されているものの、アクチュエータへの通電を停止した後には自然冷却になるから、アクチュエータを短時間で繰り返して伸縮させることはできないものである。つまり、アクチュエータを通電加熱して変形させた後に通電を停止しても、アクチュエータが元の形状に戻る程度まで冷却されるには比較的長い時間を要するから、電源の入切に対して応答性よく伸縮させることが困難である。
【０００５】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、加熱と放熱とに対する応答性を高めたアクチュエータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、形状記憶合金素材により伸縮可能な筒状に形成され変態温度以上に加熱したときに口軸方向に収縮するとともに拡径するように形状が記憶され変態温度未満では口軸方向に伸長するとともに縮径するようにバイアスが付与されたアクチュエータ本体と、アクチュエータ本体を変態温度以上に加熱する状態とアクチュエータ本体を放熱する状態とを選択する加熱制御部と、アクチュエータ本体の内側に一部が配置されるとともにアクチュエータ本体が縮径したときにアクチュエータ本体が外面に接触するように外径が設定され接触したアクチュエータ本体の放熱を行うヒートシンクとからなり、アクチュエータ本体は、帯素材または線素材を波形状に屈曲させた複数本のエレメントを接合または編組して形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ヒートシンクが弾性を有した柔軟材料からなることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記ヒートシンクは、中空であって冷却用流体が内部を通過することを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記冷却用流体のヒートシンク内への通過と停止とを制御する流体制御部を有し、流体制御部は前記加熱制御部による前記アクチュエータ本体の加熱時には冷却用流体のヒートシンクへの通過を停止することを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、前記ヒートシンクがアクチュエータ本体の内側に一部が配置された多数本の放熱線の集合体で構成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、前記加熱制御部は、前記アクチュエータ本体と一体であって通電によりアクチュエータ本体を加熱するヒータ部を備え、前記放熱線の一部が前記アクチュエータ本体の口軸方向の両端部においてヒータ部に接続されヒータ部への通電経路に兼用されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明では、請求項１の発明において、前記ヒートシンクは、アクチュエータ本体との接触部位とアクチュエータ本体との非接触部位とに跨るように配置したヒートパイプを備え、ヒートパイプに封入された熱媒がアクチュエータ本体との接触部において気化されてアクチュエータ本体との非接触部に移動し、熱媒が潜熱を放出して液化した後にアクチュエータ本体との接触部に戻ることを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明では、請求項１の発明において、前記ヒートシンクは、アクチュエータ本体との接触部位とアクチュエータ本体との非接触部位とに跨るように配置した放熱パイプを備え、放熱パイプにおいて少なくともアクチュエータ本体との接触部位には前記変態温度付近で溶融する吸熱材が充填されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、伸縮可能な円筒状に形成したアクチュエータ本体１と、アクチュエータ本体１の内側に配置したヒートシンク２とを備える。アクチュエータ本体１は形状記憶合金素材により形成されたものであり、図２のように、形状記憶合金素材の帯素材または線素材を波形状に屈曲させた複数本のエレメント１ａを並設し、隣接するエレメント１ａの山部同士と谷部同士とを接合したものを用いて形成される。あるいはまた、図３のように、形状記憶合金の線素材を波形状に屈曲させた複数本のエレメント１ｂをメリヤス編みとなるように編組して形成される。このような形状のアクチュエータ本体１は口軸方向において伸縮することが可能であり、口軸方向に伸長すれば縮径し、口軸方向に収縮すれば拡径することになる。ここに、形状記憶合金素材としては、変態温度以上に加熱するときに口軸方向に収縮するように形状が記憶され、変態温度未満に冷却されると元の形状に戻る（つまり、口軸方向に伸長する）ようにバイアスが付与された二方向性のものを用いる。バイアスは金属あるいは合成樹脂の弾性を利用して付与されており、変態温度以上では形状記憶合金の収縮力がバイアスよりも大きくなり、変態温度以下になればバイアスによって形状記憶合金が塑性変形することによってアクチュエータ本体１は伸縮する。したがって、アクチュエータにより外力を作用させようとする被駆動部材をアクチュエータ本体１に機械的に結合しておけば、アクチュエータ本体１の伸縮に伴う外力を被駆動部材に伝達することができる。形状記憶合金素材としては、ＮｉＴｉ合金など周知のものを用いることができる。形状を記憶させる際には円筒状に形成した後に４００℃で１時間程度加熱する。
【００１５】
上述したように、アクチュエータ本体１の内側にはヒートシンク２が配置される。ヒートシンク２は、アクチュエータ本体１が変態温度未満で縮径したときにアクチュエータ本体１が密着する程度の外径を有した円柱状のシンク本体２ａと、シンク本体２ａの軸方向の一端部に熱的に結合された放熱フィン２ｂとを備える。放熱フィン２ｂは、円板状のフィン板２ｃを厚み方向に離間させた形で多数枚並設するとともにフィン板２ｃの中央部間を機械的かつ熱的に結合した構造を有する。つまり、シンク本体２ａの温度が放熱フィン２ｂよりも上昇すると、シンク本体２ａから放熱フィン２ｂに熱が伝達され、放熱フィン２ｂから放熱されることによってシンク本体２ａの温度が引き下げられる。ヒートシンク２の材料としては、放熱効率を高めるには銅ないしアルミニウムのような熱伝導性の高い金属材料を用いるのが望ましい。
【００１６】
本実施形態のアクチュエータ本体１は通電加熱されるものであって、アクチュエータ本体１の口軸方向の両端部には電極４が設けられる。電極４はアクチュエータ本体１の各端部の全周に亘る円環状に形成され、アクチュエータ本体１にかしめて固定されるかあるいは半田により固定される。両電極４間には制御電源３が接続される。図１では制御電源３を電圧源３ａとスイッチ３ｂとにより模式化して示しているが、電極４間に印加する電圧波形はアクチュエータ本体１から外力を作用させようとする被駆動部材に応じて適宜に制御することができる。
【００１７】
図１（ａ）のように電極４間に電圧を印加すると、アクチュエータ本体１に通電されることによってアクチュエータ本体１が自己発熱し、アクチュエータ本体１が変態温度以上に加熱されることによりアクチュエータ本体１が口軸方向に収縮する。つまり、本実施形態では、アクチュエータ本体１と制御電源３とによりアクチュエータ本体１を加熱する加熱制御部が構成されている。アクチュエータ本体１は加熱時にはヒートシンク２から離れるから、アクチュエータ本体１を急速に加熱することができる。つまり、通電開始からアクチュエータ本体１が変態温度以上に達するまでの時間は比較的短く、応答性よくアクチュエータ本体１を収縮させることができる。
【００１８】
一方、図１（ｂ）のようにアクチュエータ本体１への通電を停止するとアクチュエータ本体１は放熱して伸長するのであって、アクチュエータ本体１は伸縮性を有しているから、アクチュエータ本体１が伸長すればシンク本体２ａにアクチュエータ本体１が密着する。その結果、ヒートシンク２を通してアクチュエータ本体１から急速に放熱される。アクチュエータ本体１は伸長方向にバイアスが付与されているから、アクチュエータ本体１がシンク本体２ａに密着した状態でもアクチュエータ本体１は伸長する。このように、アクチュエータ本体１は通電停止から比較的短時間で図１（ｂ）のような伸長した状態に復帰する。つまり、アクチュエータ本体１は収縮した状態から応答性良く伸長する。
【００１９】
上述した動作から明らかなように、アクチュエータ本体１はヒートシンク２のシンク本体２ａに密着している時に通電されて加熱されるから、アクチュエータ本体１（電極４を含む）とシンク本体２ａとの少なくとも一方の表面には絶縁被膜を形成しておく。絶縁被膜は絶縁材料を吹き付けたりＣＶＤ法などにより形成することができる。
【００２０】
（実施形態２）
実施形態１ではヒートシンク２の材料として熱伝導性の良好な金属材料を用いているが、アクチュエータの用途によってはヒートシンク２を弾性を有した柔軟材料により形成するのが望ましい場合もある。たとえば、人体の関節付近に装着する器具にアクチュエータを設け、関節の屈伸時にアクチュエータを駆動するような場合には、関節の屈伸に合わせてアクチュエータも屈曲可能になっていることが望ましい。この種の器具としては、関節の屈伸時に反対方向に負荷を与える運動補助具や、関節の屈伸時に同方向に補助力を与える運動機能補助具などが考えられる。そこで、この種の用途に用いるアクチュエータでは、ヒートシンク２の材料として、シリコン樹脂のような熱伝導率が比較的高い柔軟材料をベース材料とし、さらに熱伝導性を高めるために貴金属のようなフィラを混入したものを用いるのが望ましい。ヒートシンク２を柔軟材料で形成した場合には、アクチュエータ本体１の口軸方向を含む面内でアクチュエータを屈伸させることが可能になる。
【００２１】
この種の柔軟材料からなるヒートシンク２を用いる場合に、通電開始からアクチュエータ本体１が変態温度以上になるまでの応答性を低下させてもよい場合は、図４のように、シンク本体２ａの外径をアクチュエータ本体１の収縮時の内径に一致させておき、アクチュエータ本体１の伸長時にはシンク本体２ａが変形してヒートシンク２も伸長する構成を採用することができる。この構成の場合、アクチュエータ本体１の伸長時にヒートシンク２が圧縮されて伸長するから、アクチュエータ本体１の可動範囲を実施形態１よりも大きくとることが可能になる。図４（ａ）のようにアクチュエータ本体１に通電すればアクチュエータ本体１が加熱されて口軸方向に収縮し、図４（ｂ）のようにアクチュエータ本体１の通電を停止すればアクチュエータ本体１がヒートシンク２により放熱され、アクチュエータ本体１を応答性よく伸長させることができる。さらに、本実施形態の構成では、ヒートシンク２がアクチュエータ本体１の縮径によって伸長するから、アクチュエータ本体１ではなくヒートシンク２に被駆動部材を結合することによって被駆動部材にヒートシンク２から力を作用させることが可能であり、被駆動部材との結合がアクチュエータ本体１に比較して容易である。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【００２２】
（実施形態３）
上述した実施形態では放熱フィン２ｂを設けた自然空冷式のヒートシンク２を例示したが、本実施形態では、図５に示すように、ヒートシンク２に放熱フィン２ｂを設けずにシンク本体２ａを中空に形成しておき、シンク本体２ａの中に冷却用流体を通過させることによってシンク本体２ａを強制的に冷却する構成を採用している。冷却用流体としては空気や水を用いることができる。冷却用流体はシンク本体２ａに循環路５ａを介して接続されたポンプ５ｂを用いて循環され、シンク本体２ａで加熱された冷却用流体が循環路５ａを通過する間に放熱されるようにしてある。アクチュエータ本体１で発生する熱量は比較的小さいから、循環路５ａにおいては冷却用流体から外部に放熱する構成をとくに設けていないが、必要に応じて循環路５ａに放熱フィンのように外部に放熱する構成を付加してもよい。このように冷却用流体をシンク本体２ａに循環させることによってシンク本体２ａを強制的に冷却する構成を採用していることによって、放熱効率が高くなりアクチュエータ本体１の通電停止からアクチュエータ本体１が収縮するまでの応答性を上述の実施形態よりも高めることが可能になる。他の構成および動作は実施形態１または実施形態２と同様である。
【００２３】
ところで、ヒートシンク２に冷却用流体を流通させる構成を採用する場合に、図６に示すように、循環路５ａに流体制御部としてバルブ５ｃを設け、冷却用流体のヒートシンク２内への通過と停止とをバルブ５ｃの開閉によって制御してもよい。バルブ５ｃは電磁弁を用いて構成すればよく、制御電源３からアクチュエータ本体１への通電時にバルブ５ｃを閉止し、制御電源３からアクチュエータ本体１への通電停止時にバルブ５ｃを開放する。このような制御によって、アクチュエータ本体１の通電時にヒートシンク２による放熱量を低減することができ、結果的にアクチュエータ本体１の通電時に変態温度以上に加熱するための電力を低減することになる。
【００２４】
（実施形態４）
本実施形態は、図７に示すように、多数本の放熱線２ｄをヒートシンク２としてアクチュエータ本体１の内側に配置したものである。アクチュエータ本体１（電極４を含む）と放熱線２ｄとの少なくとも一方に絶縁被膜が形成されることによってアクチュエータ本体１および電極４と放熱線２ｄとは電気的に絶縁され、かつアクチュエータ本体１に放熱線２ｄが接触することによって両者は熱的に結合されている。
【００２５】
この構成では、放熱線２ｄはアクチュエータ本体１の伸縮に追従するから、ヒートシンク２に柔軟材料を用いた図４の構成と同様に機能する。つまり、アクチュエータに柔軟性を付与することができる。しかも、放熱線２ｄを銅やアルミニウムのような熱伝導性の良好な金属により形成することにより、シリコン樹脂を用いたヒートシンク２を用いる場合よりも放熱効率が高くなり、アクチュエータ本体１への通電停止後からアクチュエータ本体１が伸長するまでの応答性を高めることができる。なお、放熱線２ｄの一端部には放熱フィン２ｂが結合され放熱線２ｄを伝達された熱が放熱フィン２ｂから放熱されるようにしてある。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【００２６】
ところで、放熱フィン２ｂを設ける代わりに図８のように放熱線２ｄの各端部を束ねるようにしてもよい。このようにアクチュエータ本体１から引き出した放熱線２ｄの両端部をそれぞれ束ねておき、放熱線２ｄを束ねた部位で放熱するようにしてある。ここで、図９に示すように、放熱線２ｄの各一方の端部において一部の放熱線２ｄはアクチュエータ本体１の内部に挿通することなく各電極４に接続してある。放熱線２ｄの各端部はそれぞれ束ねてあるから、放熱線２ｄの各端部を制御電極３に接続することにより、放熱線２ｄを通してアクチュエータ本体１に通電することが可能になる。なお、電極４に何本の放熱線２ｄを接続するかは適宜に決定される。図９に示す構成では、アクチュエータ本体１の内部であってアクチュエータ本体１の口軸方向の中央部に、アクチュエータ本体１とともに伸縮する絶縁板１ｃを配置してあり、アクチュエータ本体１の内部に挿通されている放熱線２ｄを絶縁板１ｃによって保持してある。図８および図９に示す構成では制御電源３からアクチュエータ本体１に給電する経路が放熱機能に兼用されるから省スペース化につながる。
【００２７】
（実施形態５）
本実施形態は、図１０に示すように、ヒートシンク２にヒートパイプ２ｅを用いたものである。ヒートパイプ２ｅはヒートシンク２のシンク本体２ａとは別部材としているが、ヒートパイプ２ｅの一端部をシンク本体２ａとして用いてもよい。ヒートパイプ２ｅの一端部はアクチュエータ本体１に挿入され、ヒートパイプ２ｅの他端部はアクチュエータ本体１の一端部から外部に突出している。つまり、ヒートパイプ２ｅはアクチュエータ本体１との接触部と非接触部位とに跨るように配置されている。
【００２８】
ヒートパイプ２ｅは周知のように、内部に液体の熱媒が封入されており、ヒートパイプ２ｅの一端部が加熱されて熱媒が気化すると、気化した熱媒がヒートパイプ２ｅの他端部に移動して冷却され、再び液体に戻るときに潜熱を放出することで、比較的大きな熱量をヒートパイプ２ｅの一端部から他端部に向かって比較的高速に運ぶように構成されている。また、一般には液体に戻った熱媒は毛管現象を生じるウィグによって他端部から一端部に戻る。
【００２９】
上述のようにヒートシンク２にヒートパイプ２ｅを用いることによって熱の伝達速度を速めることになり、結果的に放熱効率が高くなる。つまり、アクチュエータ本体１への通電停止からアクチュエータ本体１が冷却される時間が短くなり応答性が高くなる。しかも、ヒートシンクの熱の移動速度は実施形態１の構成に比較すると大幅に大きいから、ヒートシンク２が熱平衡になりにくく（つまり、ヒートシンク２の両端部の温度が等しくなりにくく）、長時間に亘って繰り返してアクチュエータを動作させることができる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【００３０】
ところで、ヒートパイプ２ｅでは液体が気化し再び液体に戻ることを利用して熱を潜熱として移動させているが、加熱と放熱との繰り返し速度の遅い用途であれば、熱の移動速度を大きくする必要はなく、アクチュエータ本体１を冷却する効果が高ければよいといえる。そこで、ヒートシンク２としてアクチュエータ本体１との接触部位とアクチュエータ本体１との非接触部位とに跨るように配置した中空の放熱パイプを設け、放熱パイプの内部には硫酸ナトリウム１０水塩のような水和塩あるいは固形パラフィンを吸熱材として封入したものを用いてもよい。この種の吸熱材はアクチュエータ本体１の変態温度付近で融解し、相変化に伴う潜熱を奪うことによって吸熱するものであって、アクチュエータ本体１がヒートシンク２に接触すると吸熱するのである。このような吸熱材を封入した放熱パイプを用いることにより通電停止に対する応答性を実施形態１の構成よりも高めることが可能になる。なお、アクチュエータ本体１がヒートシンク２から離れると、放熱パイプは放熱フィン２ｂによって冷却され吸熱材は固体に戻る。
【００３１】
上述した各実施形態では、アクチュエータ本体１を加熱制御部のヒータ部に兼用しアクチュエータ本体１の自己発熱によりアクチュエータ本体１を加熱する構成を例示したが、ニクロム線のような発熱線をアクチュエータ本体１に編み込んだり、発熱線をアクチュエータ本体１の内側または外側に螺旋状に巻いたりすることによって、アクチュエータ本体１を加熱するためのヒータ部を構成してもよい。また、シート状のヒータをアクチュエータ本体１と組み合わせてアクチュエータ本体１の加熱に用いることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１の発明の構成によれば、アクチュエータ本体を加熱する際にはアクチュエータ本体がヒートシンクから離れるから、効率よく加熱されて口軸方向に収縮する。一方、アクチュエータ本体を加熱した状態から加熱を停止すると口軸方向に伸長するのに伴って縮径しヒートシンクに接触するから、アクチュエータ本体からの放熱効率が高くなり、冷却時のアクチュエータ本体の応答性が向上する。つまり、加熱を停止した後にアクチュエータ本体が伸長するまでの時間が比較的短く応答性が高くなる。このように、加熱の開始と停止とに対してアクチュエータ本体は応答性よく収縮と伸長とを行う。しかも、帯素材または線素材を波形状に屈曲させた複数本のエレメントを接合または編組してアクチュエータ本体を形成しているので、伸縮性に富んだアクチュエータ本体を形成できる。
【００３３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、ヒートシンクが弾性を有した柔軟材料からなるので、放熱時にヒートシンクが弾性変形し、アクチュエータ本体の可動範囲が大きくなる。また、ヒートシンクが柔軟材料により形成されているから、曲げ力が作用するような用途に利用することが可能になる。
【００３４】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、ヒートシンクは、中空であって冷却用流体が内部を通過するので、冷却用流体を通過させることによってアクチュエータ本体との接触部の温度を短時間で低下させることができ、加熱停止からアクチュエータ本体の伸長までの応答性を高めることができる。
【００３５】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、冷却用流体のヒートシンク内への通過と停止とを制御する流体制御部を有し、流体制御部は加熱制御部によるアクチュエータ本体の加熱時には冷却用流体のヒートシンクへの通過を停止するものであり、通電停止時には冷却用流体の通過によってアクチュエータ本体を短時間で冷却するから加熱停止から応答性よくアクチュエータ本体を伸長させることができる。また、アクチュエータ本体の加熱時には冷却用流体をヒートシンクに流通させないから、アクチュエータ本体の温度を迅速に高めることができ、しかも冷却用流体を通過させるための無駄なエネルギ消費を避けることができる。
【００３６】
請求項５の発明は、ヒートシンクがアクチュエータ本体の内側に一部が配置された多数本の放熱線の集合体で構成されるので、アクチュエータ本体の加熱を停止すればアクチュエータ本体はヒートシンクにより放熱されてただちに冷却されて伸長する。つまり、加熱を停止した後にアクチュエータ本体が伸長するまでの時間が比較的短く応答性が高くなる。しかも、ヒートシンクは多数本の放熱線により形成されているから、柔軟材料を用いたヒートシンクと同様に曲げ力が作用するような用途に利用することが可能であり、しかも放熱線としては金属を選択することができるから、柔軟材料を用いる場合よりも放熱効率を高めるのが容易である。
【００３７】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、加熱制御部は、前記アクチュエータ本体と一体であって通電によりアクチュエータ本体を加熱するヒータ部を備え、前記放熱線の一部が前記アクチュエータ本体の口軸方向の両端部においてヒータ部に接続されヒータ部への通電経路に兼用されているので、通電と放熱とに放熱線を兼用することができ、省スペース化につながる。
【００３８】
請求項７の発明では、請求項１の発明において、ヒートシンクは、アクチュエータ本体との接触部位とアクチュエータ本体との非接触部位とに跨るように配置したヒートパイプを備え、ヒートパイプに封入された熱媒がアクチュエータ本体との接触部において気化されてアクチュエータ本体との非接触部に移動し、熱媒が潜熱を放出して液化した後にアクチュエータ本体との接触部に戻るものであり、放熱にヒートパイプを用いるから熱の移動が速くヒートシンクが熱平衡になりにくいから、アクチュエータ本体の加熱と放熱とを長時間に亘って繰り返すことが可能である。
【００３９】
請求項８の発明では、請求項１の発明において、ヒートシンクは、アクチュエータ本体との接触部位とアクチュエータ本体との非接触部位とに跨るように配置した放熱パイプを備え、放熱パイプにおいて少なくともアクチュエータ本体との接触部位には変態温度付近で溶融する吸熱材が充填されているものであり、アクチュエータ本体を吸熱材により迅速に冷却することができるから、加熱停止からアクチュエータ本体の伸長までの応答性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を示す概略構成図である。
【図２】同上に用いるアクチュエータ本体の要部拡大図である。
【図３】同上に用いるアクチュエータ本体の他例を示す要部拡大図である。
【図４】本発明の実施形態２を示す概略構成図である。
【図５】本発明の実施形態３を示す概略構成図である。
【図６】同上の他例を示す概略構成図である。
【図７】本発明の実施形態４を示す概略構成図である。
【図８】同上の他例を示す概略構成図である。
【図９】図８に示した構成の概略断面図である。
【図１０】本発明の実施形態５を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１アクチュエータ本体
２ヒートシンク
２ｄ放熱線
２ｅヒートパイプ
３制御電源
５ｃバルブ

Claims

形状記憶合金素材により伸縮可能な筒状に形成され変態温度以上に加熱したときに口軸方向に収縮するとともに拡径するように形状が記憶され変態温度未満では口軸方向に伸長するとともに縮径するようにバイアスが付与されたアクチュエータ本体と、アクチュエータ本体を変態温度以上に加熱する状態とアクチュエータ本体を放熱する状態とを選択する加熱制御部と、アクチュエータ本体の内側に一部が配置されるとともにアクチュエータ本体が縮径したときにアクチュエータ本体が外面に接触するように外径が設定され接触したアクチュエータ本体の放熱を行うヒートシンクとからなり、アクチュエータ本体は、帯素材または線素材を波形状に屈曲させた複数本のエレメントを接合または編組して形成されていることを特徴とするアクチュエータ。
前記ヒートシンクが弾性を有した柔軟材料からなることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
前記ヒートシンクは、中空であって冷却用流体が内部を通過することを特徴とする請求項１または請求項２記載のアクチュエータ。
前記冷却用流体のヒートシンク内への通過と停止とを制御する流体制御部を有し、流体制御部は前記加熱制御部による前記アクチュエータ本体の加熱時には冷却用流体のヒートシンクへの通過を停止することを特徴とする請求項３記載のアクチュエータ。
前記ヒートシンクがアクチュエータ本体の内側に一部が配置された多数本の放熱線の集合体で構成されることを特徴とするアクチュエータ。
前記加熱制御部は、前記アクチュエータ本体と一体であって通電によりアクチュエータ本体を加熱するヒータ部を備え、前記放熱線の一部が前記アクチュエータ本体の口軸方向の両端部においてヒータ部に接続されヒータ部への通電経路に兼用されていることを特徴とする請求項５記載のアクチュエータ。
前記ヒートシンクは、アクチュエータ本体との接触部位とアクチュエータ本体との非接触部位とに跨るように配置したヒートパイプを備え、ヒートパイプに封入された熱媒がアクチュエータ本体との接触部において気化されてアクチュエータ本体との非接触部に移動し、熱媒が潜熱を放出して液化した後にアクチュエータ本体との接触部に戻ることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
前記ヒートシンクは、アクチュエータ本体との接触部位とアクチュエータ本体との非接触部位とに跨るように配置した放熱パイプを備え、放熱パイプにおいて少なくともアクチュエータ本体との接触部位には前記変態温度付近で溶融する吸熱材が充填されていることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。