JPH01237361A - 形状記憶合金装置 - Google Patents

形状記憶合金装置

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JPH01237361A
JPH01237361A JP6061188A JP6061188A JPH01237361A JP H01237361 A JPH01237361 A JP H01237361A JP 6061188 A JP6061188 A JP 6061188A JP 6061188 A JP6061188 A JP 6061188A JP H01237361 A JPH01237361 A JP H01237361A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一対の形状記憶合金の形状回復力をそれぞれ
駆動力として2方向に作用させることにより2方向の動
作を行う形状記憶合金装置に関する。
〔従来の技術〕
第10図は従来のこの種の形状記憶合金装置を示す。1
,2はコイル状とされた形状記憶合金であり、一端部同
士を結合されるとともに(3はこれらの形状記憶合金1
,2の結合点を示す)、他端部をそれぞれ固定されてい
る。各形状記憶合金1.2は収縮した形状を記憶してお
り、形状記憶合金1を加熱すれば、該合金1が記憶して
いる形状に戻ろうとして収縮するとともに形状記憶合金
2は伸ばされ、結合点3が図上左方に移動する。
また、形状記憶合金2を加熱すれば、該合金2が記憶し
ている形状に戻ろうとして収縮するとともに形状記憶合
金1は伸ばされ、結合点3が図上右方に移動する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前記従来の形状記憶合金装置においては
、両方の形状記憶合金1,2の形状回復力がそれぞれ相
手の形状記憶合金に作用する構成となっていたので、一
方の形状記憶合金が十分冷却しないうちに他方の形状記
憶合金を加熱すると、両方の形状記憶合金1,2が互い
に同時に形状回復力を作用させ合い、形状記憶合金が永
久変形してしまい、装置か正常に動作しなくなるという
欠点かあった。
本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
、一方の形状記憶合金が十分冷却しない ′うちに他方
の形状記憶合金を加熱しても、両方d形状記憶合金が互
いに同時に形状回復力を作用させ合って永久変形してし
まうことのない形状記憶合金装置を提供することを目的
とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による形状記憶合金装置は、第一の可動部と、第
二の可動部と、前記第一の可動部を第一の向きに付勢す
る第一のバネ手段と、前記第二の可動部を第二の向きに
付勢する第二のバネ手段と、形状回復力を前記第一の可
動部に前記第一の向きと反対向きに作用するように前記
第一の可動部に連係された第一の形状記憶合金と、形状
回復力を前記第二の可動部に前記第二の向きと反対向き
に作用するように前記第二の可動部に連係された第二の
形状記憶合金とを有してなり、 前記第一の可動部と第二の可動部とは、前記第一および
第二の形状記憶合金の形状回復力はそれぞれ他方の形状
記憶合金に作用されないが、前記第一および第二のバネ
手段のバネ力が該第一および第二の可動部を連動させよ
うとするような態様で互いに連係されているものである
〔作用〕
本発明においては、第一の形状記憶合金を所定温度以上
に加熱すると、該合金は形状記憶効果により形状回復力
を発生し、第一のバネに抗して第一の可動部を第一の向
きと反対向きに移動させる。
そして、このとき、第二の形状記憶合金が十分冷却して
いれば、該第二の形状記憶合金は第二のバネの力により
変形を受けるので、第二の可動部は第一の可動部と連動
して移動する。また、第二の形状記憶合金が十分冷却し
ていす、まだ第二のバネに抗する形状回復力を発生して
いるときは、第一の可動部と第二の可動部とは連動しな
い。しかし、第二の形状記憶合金がある温度まで冷却し
、形状回復力を失った時点で、該合金は第二のバネの力
により変形を受けるため、第二の可動部は第一の可動部
の位置に対応する位置に移動する。
同様にして、第二の形状記憶合金を所定温度以上に加熱
すると、該合金は形状記憶効果により形状回復力を発生
し、第二のバネに抗して第二の可動部を第二の向きと反
対向きに移動させる。そして、このとき、第一の形状記
憶合金が十分冷却していれば、該第一の形状記憶合金は
第一のバネの力により変形を受けるので、第一の可動部
は第二の可動部と連動して移動する。また、第一の形状
記憶合金が十分冷却していす、また第二のバネに抗する
形状回復力を発生しているときは、第一の可動部は第二
の可動部と連動して移動しない。しかし、第一の形状記
憶合金がある温度まで冷却し、形状回復力を失った時点
で、該合金は第一のバネの力により変形を受けるため、
第一の可動部は第二の可動部の位置に対応する位置に移
動する。
本発明においては、一方の形状記憶合金の形状回復力が
他方の形状記憶合金に作用しないので、両方の形状記憶
合金が互いに同時に形状回復力を作用させ合い、永久変
形してしまう虞がない。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第1〜4図は本発明の一実施例を示す。この実施例にお
いて、4,5は互いの位置関係を固定された固定部材で
ある。6は第一の形状記憶合金、7は第二の形状記憶合
金であり、これらの形状記憶合金はともにTi−Ni合
金からなり、ワイヤ状とされている。前記第一の形状記
憶合金6の一端部は固定部材4に、該合金6の他端部は
L字型の第一の可動部8の一端部8aにそれぞれ取り付
けられている。また、前記第二の形状記憶合金7の一端
部は固定部材5に、該合金7の他端部はL字型の第二の
可動部9の一端部9aにそれぞれ取り付けられている。
10は固定部材4,5間に固定設置されている固定部材
であり、この固定部材10と第一の可動部8の一端部8
aとの間には引張りコイルバネからなる第一のバネ11
が、固定部材10と第二の可動部9の一端部9aとの間
には引張りコイルバネからなる第二のバネ12がそれぞ
れ介装されている。前記形状記憶合金6,7およびバネ
11゜12は一直線上に配置されており、第一のバネ1
1は第一の可動部8を図上右向き(第一の向きA)に、
第二のバネ12は第二の可動部材9を図上左向き(第二
の向きB)にそれぞれ付勢している。
また、前記可動部8,9の他端部8b、9bは、常時は
バネ11.12の力により互いに押圧されている。
第4図は本実施例における電気的接続関係を示し、第一
および第二の形状記憶合金6,7はスイッチング手段1
3を介して電源14に接続されている。なお、前記電源
14は、図では直流電源として示しであるが、交流電源
であっても、パルス電源であってもよい。
次に、本実施例の作動を説明する。
第1図は、第一および第二の形状記憶合金6゜7がとも
にスイッチング手段13により電源14から遮断されて
いて冷却している状態を示す。この状態では、これらの
形状記憶合金6,7は形状回復力を発生しておらず、該
合金6,7はバネ11.12の力により伸び変形を受け
ている。そして、可動部8,9の端部8b、9bの接触
点は、バネ11.12の力および形状記憶合金6,7の
引張り応力が平衡する中央位置にある。
この状態からスイッチング手段13により電源14から
第二の形状記憶合金7に通電し、該合金7をジュール熱
により所定温度以上に加熱すると、形状記憶効果により
、該合金7は記憶している長さに戻ろうとして第二のバ
ネ12に抗して収縮し、第2図のように第二の可動部9
を図上右方に移動させる。また、これにより、第一の形
状記憶合金6は第一のバネ11の力によりさらに伸び変
形を受け、第一の可動部8は第二の可動部9に追随して
右方に移動する。
次に、スイッチング手段13により第二の形状記憶合金
7への通電を停止するとともに、第一の形状記憶合金6
に通電し、第一の形状記憶合金6を加熱すると、形状記
憶効果により、第一の形状記憶合金6は記憶している長
さに戻ろうとして第一のバネ11に抗して収縮し、第3
図のように第一の可動部8を図上左方に移動させる。ま
た、このとき、第二の形状記憶合金7が十分冷却してい
れば、該合金7は第3図のように第二のバネ12の力に
より伸び変形を受け、第二の可動部9は第一の可動部8
に追随して左方に移動する。
また、第二の形状記憶合金7が十分冷却していす、第二
のバネ12に抗する形状回復力を発生しているときは、
第一の可動部8と第二の可動部9とは離間する。しかし
、第二の形状記憶合金7がある温度まで冷却し、形状回
復力を失った時点で、該合金7は第二のバネ12の力に
より伸び変形を受け、第二の可動部9は第一の可動部8
に接触するまで左方に移動する。
このようにして本装置では、一対の形状記憶合金6,7
の形状回復力をそれぞれ駆動力として2方向の動作を行
うことができ、しかも両方の形状記憶合金6,7が互い
に同時に形状回復力を作用させ合い、永久変形してしま
う虞がない。
第5〜7図は本発明の他の実施例を示す。この実施例に
おいて、固定部材16には第一の可動部17および第二
の可動部18がそれぞれ支点19゜20を中心として回
動可能に支持されている。前記固定部材16に固定され
たバネ支持部材21と第一の可動部17との間には第一
のバネ22が、該バネ支持部材21と第二の可動部18
との間には第二のバネ23がそれぞれ介装されている。
そして、第一のバネ22は第一の可動部17を図上時計
方向(第一の向きA)に、第二のバネ23は第二の可動
部18を図上反時計方向(第二の向きB)にそれぞれ付
勢し、常時は第一の可動部17の先端部17aと第二の
可動部18の先端部18aとが互いに押圧されるように
している。
24.25は第一および第二の可動部17,18の両側
に固定設置された固定部材であ。26は第一の形状記憶
合金、27は第二の形状記憶合金であり、これらの形状
記憶合金はともにTi−N1合金からなり、ワイヤ状と
されている。前記第一の形状記憶合金26の一端部は固
定部材24に、該合金26の他端部は第一の可動部17
にそれぞれ取り付けられている。また、前記第二の形状
記憶合金27の一端部は固定部材25に、該合金27の
他端部は第二の可動部18にそれぞれ取り付けられてい
る。
次に、本実施例の作動を説明する。
第5図は、第一および第二の形状記憶合金26゜27が
ともに冷却している状態を示し、この状態では、これら
の形状記憶合金26.27は形状回復力を発生しておら
ず、該合金26.27はバネ22.23の力により伸び
変形を受けている。そして、可動部17.18の先端部
17a、18aの接触点は、バネ22.23の力および
形状記憶合金26.27の引張り応力が平衡する中央位
置にある。
この状態から第二の形状記憶合金27に通電し、該合金
27を加熱すると、形状記憶効果により第6図のように
該合金27は記憶している長さに戻ろうとして第二のバ
ネ23に抗して収縮し、第二の可動部18を図上時計方
向に回動させる。また、これに伴い、第一の形状記憶合
金26は第一のバネ22の力によりさらに伸び変形を受
け、第一の可動部17は第二の可動部18に追随して時
計方向に回動する。
次に、第一の形状記憶合金26に通電して加熱すると、
形状記憶効果により第7図のように該合金26は記憶し
ている長さに戻ろうとして第一のバネ22に抗して収縮
し、第一の可動部17を図上反時計方向に回動させる。
また、このとき、第二の形状記憶合金27が十分冷却し
ていれば、該合金27は第二のバネ23の力により伸び
変形を受け、第二の可動部18は第7図のように第一の
可動部17に追随して反時計方向に回動する。また、第
二の形状記憶合金27が十分冷却していず、第二のバネ
23に抗する形状回復力を発生しているときは、第一の
可動部17と第二の可動部18とは離間する。しかし、
第二の形状記憶合金27がある温度まで冷却し、形状回
復力を失った時点で、該合金27は第二のバネ23の力
により伸び変形を受け、第二の可動部18は第一の可動
部17に接触するまで反時計方向に回動する。
このように本実施例においても、一対の形状記憶合金2
6.27の形状回復力をそれぞれ駆動力として2方向の
動作を行わせることができ、しかも両方の形状記憶合金
26.27が互いに同時に形状回復力を作用させ合い、
永久変形してしまう虞がない。
第8図および9図は本発明のさらに他の実施例を示す。
この実施例において、第一のスイッチ31Aおよび第二
のスイッチ31Bは同一構造のマイクロスイッチであり
、次のような従来公知の構成を有している。
合成樹脂製のケース32には、細長い薄い金属板からな
る常閉端子33および常開端子34が該ケース32の内
外に突出するように鋳込まれている(なお、第8図およ
び9図は、ケース32から蓋を取り去った状態でスイッ
チ31A、31Bを示している)。前記常閉端子33の
ケース32内側の端部には常閉固定接点35、また常開
端子34のケース32内側の端部には常開固定接点36
がそれぞれ固定されている。
また、前記ケース32には、細長い薄い金属板からなる
共通端子37が常閉端子33および常開接点34の間に
おいて該ケース32の内外に突出するように鋳込まれて
いる。そして、この共通端子37のケース32内側の端
部付近の両面には可動接点38a、38bが固定されて
おり、これらの可動接点38a、38bはそれぞれ常閉
固定接点35、常開固定接点36に対向されている。
前記ケース32にはアクチュエータ部39が一体的に設
けられている(本実施例においては、第一のスイッチ3
1Aのアクチュエータ部39が本発明における第一の可
動部、第二のスイッチ31Bのアクチュエータ部39が
本発明における第二の可動部を構成する)。このアクチ
ュエータ部39とケース32との接続部39aは可撓性
を持つように薄肉とされており、これによりアクチュエ
ータ部39はケース32に対して該接続部39aを中心
として回動可能となっている。このアクチュエータ部3
9の先端部付近には板バネ40の一端部が回動可能に結
合されており、該板バネ40の他端部は共通端子37の
ケース32内側の端部に回動可能に結合されている。そ
して、前記板バネ40は弓状に湾曲されている。
前記第一のスイッチ31Aにおいて、板バネ40(この
板バネ40は本発明における第一のバネを構成する)は
アクチュエータ部39を図上時計方向(第一の向きA)
に付勢している。これにより、アクチュエータ部39に
所定以上の外力が作用していないときは、アクチュエー
タ部39は板バネ40の力により第8図に示される時計
方向側位置(第二の位置)に偏倚されてその位置で安定
状態になっており、このとき板バネ40の力により可動
接点38aが常閉固定接点35に接触されている。そし
て、この状態からアクチュエータ部39に所定以上の外
力が作用すると、板バネ40に抗してアクチュエータ部
39が第9図に示される反時計方向側位置(第一の位置
)に回動され、今度は共通端子37に対して板バネ40
の力がそれまでと逆側に作用するようになり、共通端子
37を逆側に撓ませて可動接点38aを常閉固定接点3
5から離間させるとともに可動接点38bを常開固定接
点36に接触させるようになる。
全く同様にして、前記第二のスイッチ31Bにおいて、
板バネ40(この板バネ40は本発明における第二のバ
ネを構成する)はアクチュエータ部39を図上時計方向
(第二の向きB)に付勢している。これにより、アクチ
ュエータ部39に所定以上の外力が作用していないとき
は、アクチュエータ部39は板バネ40の力により第9
図に示される時計方向側位置(第四の位置)に偏倚され
てその位置で安定状態になっており、このとき板バネ4
0の力により可動接点38aが常閉固定接点35に接触
されている。そして、この状態からアクチュエータ部3
9に所定以上の外力が作用すると、板バネ40に抗して
アクチュエータ部39が第8図に示される反時計方向側
位置(第三の位置)に回動され、今度は共通端子37に
対して板バネ40の力がそれまでと逆側に作用するよう
になり、共通端子37を逆側に撓ませて可動接点38a
を常閉固定接点35から離間させるとともに可動接点3
8bを常開固定接点36に接触させるようになる。
前記第一のスイッチ31Aのアクチュエータ部39と第
二のスイッチ31Bのアクチュエータ部39とは常時は
互いに押圧されるように配置されており、バネ22.2
3のバネ特性は、一方のスイッチのアクチュエータ部3
9が、時計方向側位置(第二の位置または第四の位置)
にあるときは、該アクチュエータ部39が他方のスイッ
チのアクチュエータ部39を押して反時計方向側位置(
第三の位置または第一の位置)に偏倚させるような特性
になっている。
前記第一のスイッチ31Aのアクチュエータ部39には
Ti−Ni合金からなるワイヤ状の第一の形状記憶合金
41Aの一端部が取り付けられており、この形状記憶合
金41Aの他端部はケース32に対し位置関係を固定さ
れた固定部材42Aに取り付けられている。他方、前記
第二のスイッチ31Bのアクチュエータ部39にはTi
−Ni合金からなるワイヤ状の第二の形状記憶合金41
Bの一端部が取り付けられており、この形状記憶合金4
1Bの他端部はケース32に対し位置関係を固定された
固定部材42Bに取り付けられている。
ここで、第一の形状記憶合金41Aは、反時計方向側位
置における第一のスイッチ31Aのアクチュエータ部3
9の合金取付部と固定部材42Aとの間の距離と等しい
かまたはそれより若干短い長さを記憶している。同様に
して第二の形状記憶合金41Bは、反時計方向側位置に
おける第二のスイッチ31Bのアクチュエータ部39の
合金取付部と固定部材42Bとの間の距離と等しいかま
たはそれより若干短い長さを記憶している。
次に、本実施例の作動を説明する。
いま、初期状態においては、第8図のように第一のマイ
クロスイッチ31Aのアクチュエータ部39は時計方向
側位置、第二のスイッチ31Bのアクチュエータ部39
は反時計方向側位置にそれぞれ偏倚されているものとす
る。この初期状態から第一の形状記憶合金41Aに通電
し、該合金41Aを加熱すると、形状記憶効果により、
該合金41Aは記憶している長さに戻ろうとして収縮し
、第9図のように第一のスイッチ31Aのアクチュエー
タ部39を反時計方向側位置に回動させる。
これにより、第一のスイッチ31Aの可動接点38aが
常閉固定接点35から離間し、可動接点38bが常開固
定接点36に接触される。
また、同時に第二のスイッチ31Bのアクチュエータ部
39は、第一のスイッチ31Aのアクチュエータ部39
から押されなくなるので、該第ニのスイッチ31Bの板
バネ40の力により第9図のように時計方向側位置に回
動される。これにより、第二のスイッチ31Bの可動接
点38bが常開固定接点36から離間し、可動接点38
aが常閉固定接点35に接触される。
そして、その後、第一の形状記憶合金41Aに対する通
電が停止されると、該合金41Aは形状回復力を失い、
第一のスイッチ31Aのアクチュエータ部39を引張ら
なくなるが、第一および第二のスイッチ31A、31B
の板バネ40の特性により第一および第二のスイッチ3
1A、31Bは第9図の状態を維持し続ける。
次に、この第9図の状態から第二の形状記憶合金41B
に通電し、該合金41Bを加熱すると、形状記憶効果に
より、該合金41Bは記憶している長さに戻ろうとして
収縮し、第二のスイッチ31Bのアクチュエータ部39
を第8図に示される反時計方向側位置に回動させる。こ
れにより、第二のスイッチ31Bの可動接点38aが常
閉固定接点35から離間し、可動接点38bが常開固定
接点36に接触される。
また、同時に第一のスイッチ31Aのアクチュエータ部
39は、第二のスイッチ31Bのアクチュエータ部39
から押されなくなる。したがって、このとき第一の形状
記憶合金41Aが十分冷却していれば、板バネ40の力
により第一のスイッチ31Aのアクチュエータ部39は
第8図に示される時計方向側位置に回動され、第一の形
状記憶合金41Aはその分だけ伸び変形を受ける。そし
てこれにより、第一のスイッチ31Aの可動接点38b
が常開固定接点36から離間し、可動接点38aが常閉
固定接点35に接触される。
また、第一の形状記憶合金41Aが十分冷却していす、
まだ形状回復力を発生しているときは、第一のスイッチ
31Aのアクチュエータ部39はすぐには第8図に示さ
れる時計方向側位置まで回動されないが、第一の形状記
憶合金41Aが十分冷却し形状回復力を失った時点で該
位置まで回動される。
そして、その後、第二の形状記憶合金41Bに対する通
電が停止されると、該合金41Bは形状回復力を失い、
第二のスイッチ31Bのアクチュエータ部39を引張ら
なくなるが、第一および第二のスイッチ31A、31B
の板バネ40の特性により第一および第二のスイッチ3
1A、31Bは第8図の状態を維持し続ける。
以下、各形状記憶合金41A、41Bに対し通電がなさ
れる度に同様の動作が繰り返し行われ、本装置は第8図
の状態または9図の状態になる。
このように本実施例の装置は、第8図の状態および9図
の状態の2つの安定状態を持ち、各形状記憶合金41A
、41Bの形状回復力をそれぞれ駆動力として前記2つ
の安定状態間で2方向の動作を行うことができる。そし
て、前記各実施例の場合と同様に各形状記憶合金41A
、41Bの形状回復力はそれぞれ他方の形状記憶合金に
作用しないから、一方の形状記憶合金が冷却しないうち
に他方の形状記憶合金が冷却されても、両方の形状記憶
合金41A、41B同士が互いに同時に形状回復力を作
用させ合うことはない。
〔発明の効果〕
以上のように本発明による形状記憶合金装置は、一対の
形状記憶合金の形状回復力をそれぞれ駆動力として2方
向の動作を行わせることかでき、しかも両方の形状記憶
合金2が互いに同時に形状回復力を作用させ合い、永久
変形してしまう虞がないという優れた効果を得られるも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による形状記憶合金装置の第一実施例に
おける機械的構成を示す正面図、第2図は他の動作状態
における前記第一実施例の機械的構成を示す正面図、第
3図はさらに他の動作状態における前記第一実施例の機
械的構成を示す正面図、第4図は前記第一実施例におけ
る電気的接続関係を示す回路構成図、第5図は本発明の
第二実施例を示す正面図、第6図は他の動作状態におけ
る前記第二実施例を示す正面図、第7図はさらに他の動
作状態における前記第二実施例を示す正面図、第8図は
本発明の第三実施例を示す正面図、第9図は他の状態に
おける前記第三実施例を示す正面図、第10図は従来の
形状記憶合金装置を示す正面図である。 6・・・第一の形状記憶合金、7・・・第二の形状記憶
合金、8・・・第一の可動部、9・・・第二の可動部、
11・・・第一のバネ、12・・・第二のバネ、17・
・・第一の可動部、18・・・第二の可動部、22・・
・第一のバネ、23・・・・・・第二のバネ、26・・
・第一の形状記憶合金、27・・・第二の形状記憶合金
、35・・・常閉固定接点、36・・・常開固定接点、
38 a、  38 b・・・可動接点、39・・・ア
クチュエータ部、40・・・板バネ、41A、41B・
・・形状記憶合金。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第一の可動部と、第二の可動部と、前記第一の可動
    部を第一の向きに付勢する第一のバネ手段と、前記第二
    の可動部を第二の向きに付勢する第二のバネ手段と、形
    状回復力を前記第一の可動部に前記第一の向きと反対向
    きに作用するように前記第一の可動部に連係された第一
    の形状記憶合金と、形状回復力を前記第二の可動部に前
    記第二の向きと反対向きに作用するように前記第二の可
    動部に連係された第二の形状記憶合金とを有してなり、
    前記第一の可動部と第二の可動部とは、前記第一および
    第二の形状記憶合金の形状回復力はそれぞれ他方の形状
    記憶合金に作用されないが、前記第一および第二のバネ
    手段のバネ力が該第一および第二の可動部を連動させよ
    うとするような態様で互いに連係されていることを特徴
    とする形状記憶合金装置。 2、第一の可動部と第二の可動部とは、第一および第二
    のバネ手段のバネ力により互いに押圧されるように配設
    されている請求項1記載の形状記憶合金装置。 3、前記第一の可動部は第一の位置と第二の位置との間
    、前記第二の可動部は第三の位置と第四の位置との間を
    それぞれ可動であり、 前記第一の向きは前記第一の位置から前記第二の位置に
    向かう向きであり、 前記第二の向きは前記第三の位置から第四の位置に向か
    う向きであり、 前記第一および第二のバネ手段は、前記第一の可動部が
    前記第一の位置にあるときは前記第二の可動部は前記第
    四の位置に位置され、前記第一の可動部が前記第二の位
    置にあるときは前記第二の可動部は前記第三の位置に位
    置されることとなるようなバネ特性を有する請求項1ま
    たは2記載の形状記憶合金装置。 4、第一および第二の可動部の位置変化に対応して開閉
    する接点を有する請求項1、2または3記載の形状記憶
    合金装置。
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