JPH0247598B2 - Keijokiokugokinyorinarukudotainokanetsuhoho - Google Patents
KeijokiokugokinyorinarukudotainokanetsuhohoInfo
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- JPH0247598B2 JPH0247598B2 JP22087782A JP22087782A JPH0247598B2 JP H0247598 B2 JPH0247598 B2 JP H0247598B2 JP 22087782 A JP22087782 A JP 22087782A JP 22087782 A JP22087782 A JP 22087782A JP H0247598 B2 JPH0247598 B2 JP H0247598B2
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- ring
- heating
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- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 claims description 22
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
- F03G7/065—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like using a shape memory element
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Temperature-Responsive Valves (AREA)
- General Induction Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は形状記憶合金よりなる駆動体の加熱方
法に関するものである。形状記憶合金は熱弾性型
マルテンサイド変態で生じた低温相が変形を受け
た後、加熱によつて高温相に逆変態する際に生起
する現象を利用するもので、変態点を境にしてこ
れより高温測でオーステナイト構造に変化し、低
温側でマルテンサイト構造に変化する。この形状
記憶合金を高温側より冷却するとオーステナイト
構造からマルテンサイト構造への変態が起こり、
超弾性を有し、逆に低温側から加熱していくとマ
ルテンサイト構造からオーステナイト構造に変態
して成形工程で記憶された形状に戻るものであ
る。そしてかかる形状記憶効果を奏する合金はニ
ツケル―チタン、銅―アルミニウム―ニツケル、
銅―アルミニウム等が知られており、これらの形
状記憶合金は特開昭56−105174号公報特開昭56−
150680号公報等の例えばバルブの弁開閉用の駆動
体（コイル状形状記憶合金）として使用される。
法に関するものである。形状記憶合金は熱弾性型
マルテンサイド変態で生じた低温相が変形を受け
た後、加熱によつて高温相に逆変態する際に生起
する現象を利用するもので、変態点を境にしてこ
れより高温測でオーステナイト構造に変化し、低
温側でマルテンサイト構造に変化する。この形状
記憶合金を高温側より冷却するとオーステナイト
構造からマルテンサイト構造への変態が起こり、
超弾性を有し、逆に低温側から加熱していくとマ
ルテンサイト構造からオーステナイト構造に変態
して成形工程で記憶された形状に戻るものであ
る。そしてかかる形状記憶効果を奏する合金はニ
ツケル―チタン、銅―アルミニウム―ニツケル、
銅―アルミニウム等が知られており、これらの形
状記憶合金は特開昭56−105174号公報特開昭56−
150680号公報等の例えばバルブの弁開閉用の駆動
体（コイル状形状記憶合金）として使用される。
然しながらこれらの駆動体を動作させる為に必
要な加熱及び冷却手段はバルブを流下する制御流
体によるものであり、かかる方法によると制御流
体の温度変化が必要不可決となるものでありそれ
ら温度変化を得ることのできないものにおいては
不適であり巾広いバルブの用途に適さないという
欠点があつた。また特開昭57−18875号公報、特
開昭57−25572号公報によると形状記憶合金より
なる伸縮部材、弁駆動素子をヒーターで直接的に
加熱する方法が示されているが、かかる方法によ
るとヒーターのみの加熱であるので大電力が必要
となるものであり、さらにヒーターは一般的に小
径なるものが使用されるが、加熱、冷却のくり返
し及び伸縮部材、弁駆動素子の往復動に伴なうヒ
ーターの断線の危険を含むものであつた。さらに
また伸縮部材、弁駆動素子に直接的にヒーターを
巻回す方法においてはヒーターのそれら部材、素
子との絶縁を得る為に絶縁被膜を配置する必要が
あり、これによると効率的な加熱が困難となるも
のであつた。
要な加熱及び冷却手段はバルブを流下する制御流
体によるものであり、かかる方法によると制御流
体の温度変化が必要不可決となるものでありそれ
ら温度変化を得ることのできないものにおいては
不適であり巾広いバルブの用途に適さないという
欠点があつた。また特開昭57−18875号公報、特
開昭57−25572号公報によると形状記憶合金より
なる伸縮部材、弁駆動素子をヒーターで直接的に
加熱する方法が示されているが、かかる方法によ
るとヒーターのみの加熱であるので大電力が必要
となるものであり、さらにヒーターは一般的に小
径なるものが使用されるが、加熱、冷却のくり返
し及び伸縮部材、弁駆動素子の往復動に伴なうヒ
ーターの断線の危険を含むものであつた。さらに
また伸縮部材、弁駆動素子に直接的にヒーターを
巻回す方法においてはヒーターのそれら部材、素
子との絶縁を得る為に絶縁被膜を配置する必要が
あり、これによると効率的な加熱が困難となるも
のであつた。
本発明の形状記憶合金よりなる駆動体の加熱方
法は、前記不具合点に鑑み成されたもので、駆動
体を制御流体等の環境温度によつて加熱、冷却す
ることなく直接的にしかも電気的に加熱したもの
であり、あらゆる製品の駆動体として巾広く使用
することができるとともに駆動体をヒーターにて
直接的に加熱したものに比較して小電力にて大発
熱量を得ることができ、しかもリングより直接的
に駆動体を加熱し、加熱特性の秀れた加熱方法を
得ることを目的としたものである。
法は、前記不具合点に鑑み成されたもので、駆動
体を制御流体等の環境温度によつて加熱、冷却す
ることなく直接的にしかも電気的に加熱したもの
であり、あらゆる製品の駆動体として巾広く使用
することができるとともに駆動体をヒーターにて
直接的に加熱したものに比較して小電力にて大発
熱量を得ることができ、しかもリングより直接的
に駆動体を加熱し、加熱特性の秀れた加熱方法を
得ることを目的としたものである。
以下、本発明になる形状記憶合金よりなる駆動
体の加熱方法の一実施例を第１図により説明す
る。
体の加熱方法の一実施例を第１図により説明す
る。
１は磁性材料よりなり磁気的に閉回路をなす鉄
心であり、該鉄心の一側の周囲１Ａにはコイル２
を巻回すとともに鉄心１の他側の周囲１Ｂには形
状記憶合金よりなる駆動体３としてのコイルスプ
リングが配置され、さらに前記駆動体３の周囲に
は導電性材質よりなるリング４が配置される。そ
して前記駆動体３としてのコイルスプリングの一
端は固定され（本実施例においてはリング４の底
部に係合され）他端は自由状態に保持されその自
由端部に駆動体３の変位を外部へ伝達する動作体
５が係合される。そして前記形状記憶合金よりな
る駆動体３としてのコイルスプリングは、マルテ
ンサイト変態開始点（Ms点）において、温度が
低下すると、駆動体３の伸張変形が開始し、マル
テンサイト変態終了点（Mf点）に達してこの変
形が中止し、一方温度上昇によつて逆変態開始点
（As点）において、形状の復元が開始して収縮変
形が開始し、逆変態終了点（Af点）において収
縮が終了して設定した形状に復するものである。
心であり、該鉄心の一側の周囲１Ａにはコイル２
を巻回すとともに鉄心１の他側の周囲１Ｂには形
状記憶合金よりなる駆動体３としてのコイルスプ
リングが配置され、さらに前記駆動体３の周囲に
は導電性材質よりなるリング４が配置される。そ
して前記駆動体３としてのコイルスプリングの一
端は固定され（本実施例においてはリング４の底
部に係合され）他端は自由状態に保持されその自
由端部に駆動体３の変位を外部へ伝達する動作体
５が係合される。そして前記形状記憶合金よりな
る駆動体３としてのコイルスプリングは、マルテ
ンサイト変態開始点（Ms点）において、温度が
低下すると、駆動体３の伸張変形が開始し、マル
テンサイト変態終了点（Mf点）に達してこの変
形が中止し、一方温度上昇によつて逆変態開始点
（As点）において、形状の復元が開始して収縮変
形が開始し、逆変態終了点（Af点）において収
縮が終了して設定した形状に復するものである。
次にその作動について述べると、コイル２に非
通電の状態においては、形状記憶合金よりなる駆
動体３に何等の熱が付与されることがないので、
駆動体３は逆変態温度（As点）迄に上昇するこ
とはなく、従つて駆動体３は伸張状態に保持され
るもので動作体５は図の如き高位置に配置され第
１位置を保持するものである。次いで、コイル２
に通電すると、鉄心１を磁気的に閉回路としたこ
とによつて鉄心１内には磁束が通り、この通過磁
束によつてリング４に電流が誘起される。そして
リング４内を流れる誘導電流によつてジユール熱
がリング４に発生し、リング４自体の温度を急速
に上昇させるものである。このリング４の温度上
昇によると、リング４に近接して配置した駆動体
３もまたリング４からの伝熱を受けて温度上昇を
みるものであり、駆動体３の温度が逆変態開始点
（As点）より上昇するにつれて駆動体３は収縮を
開始し、更に温度上昇が進み逆変態終了点（Af
点）に至つて収縮が完了するものであり、前記駆
動体３の収縮変形により、これに応じて動作体５
も下方へ変位し、図の点線の如き第２位置を保持
するものである。尚、本実施例ではマルテンサイ
ト変態開始点（Ms点）において温度が低下する
と駆動体３が伸張変形し、一方温度上昇によつて
逆変態開始点（As点）において収縮変形させた
が、この変形を逆としてマルテンサイト変態開始
点（Ms点）において温度が低下すると駆動体３
を収縮変形させてもよいものである。
通電の状態においては、形状記憶合金よりなる駆
動体３に何等の熱が付与されることがないので、
駆動体３は逆変態温度（As点）迄に上昇するこ
とはなく、従つて駆動体３は伸張状態に保持され
るもので動作体５は図の如き高位置に配置され第
１位置を保持するものである。次いで、コイル２
に通電すると、鉄心１を磁気的に閉回路としたこ
とによつて鉄心１内には磁束が通り、この通過磁
束によつてリング４に電流が誘起される。そして
リング４内を流れる誘導電流によつてジユール熱
がリング４に発生し、リング４自体の温度を急速
に上昇させるものである。このリング４の温度上
昇によると、リング４に近接して配置した駆動体
３もまたリング４からの伝熱を受けて温度上昇を
みるものであり、駆動体３の温度が逆変態開始点
（As点）より上昇するにつれて駆動体３は収縮を
開始し、更に温度上昇が進み逆変態終了点（Af
点）に至つて収縮が完了するものであり、前記駆
動体３の収縮変形により、これに応じて動作体５
も下方へ変位し、図の点線の如き第２位置を保持
するものである。尚、本実施例ではマルテンサイ
ト変態開始点（Ms点）において温度が低下する
と駆動体３が伸張変形し、一方温度上昇によつて
逆変態開始点（As点）において収縮変形させた
が、この変形を逆としてマルテンサイト変態開始
点（Ms点）において温度が低下すると駆動体３
を収縮変形させてもよいものである。
前述の如き形状記憶合金よりなる駆動体の加熱
方法によると、コイル２への通電によつて鉄心１
内に生起する磁束によつてリング４に誘導電流を
発生せしめ、もつてリング４を自己発熱させたの
で、リング４の発熱は小電流によつて大発熱量を
得ることができたものであり、さらにリング４に
対して直接的に電源電流を結線していないのでリ
ング４と駆動体３との間に絶縁被膜を配置する必
要はなく前述した大発熱量と合わせて駆動体３に
対する加熱特性の向上を図ることができたもので
ある。また線材よりなるヒーターに比較して発熱
部分がリング状となつたので加熱、冷却のくり返
し及び外部振動等に対する断線の危険は解決でき
長期間安定して使用できるものである。
方法によると、コイル２への通電によつて鉄心１
内に生起する磁束によつてリング４に誘導電流を
発生せしめ、もつてリング４を自己発熱させたの
で、リング４の発熱は小電流によつて大発熱量を
得ることができたものであり、さらにリング４に
対して直接的に電源電流を結線していないのでリ
ング４と駆動体３との間に絶縁被膜を配置する必
要はなく前述した大発熱量と合わせて駆動体３に
対する加熱特性の向上を図ることができたもので
ある。また線材よりなるヒーターに比較して発熱
部分がリング状となつたので加熱、冷却のくり返
し及び外部振動等に対する断線の危険は解決でき
長期間安定して使用できるものである。
また第２図に示す如く鉄心１の他側１Ｂの周囲
にリング４を配置し、さらにその外周に駆動体３
を配置した構造によると、リング４の周長を鉄心
１に近接して短縮できるので大誘導電流を得るこ
とが可能となり、これによるとリング４の発熱量
を増加でき、加熱特性の向上を図ることができる
ものである。
にリング４を配置し、さらにその外周に駆動体３
を配置した構造によると、リング４の周長を鉄心
１に近接して短縮できるので大誘導電流を得るこ
とが可能となり、これによるとリング４の発熱量
を増加でき、加熱特性の向上を図ることができる
ものである。
また前記鉄心１をケイ素鋼板にて積層及び折り
曲げ積層とすることによつて鉄心１の磁束効率の
向上を図ることができこれによると誘導電流を増
すことができリング４の発熱量を増すことができ
て加熱特性の向上を図ることができる。
曲げ積層とすることによつて鉄心１の磁束効率の
向上を図ることができこれによると誘導電流を増
すことができリング４の発熱量を増すことができ
て加熱特性の向上を図ることができる。
また第３図に示す如く鉄心１０の一側１０Ａを
複数の鉄心１０Ｂ，１０Ｃに分岐し、それら鉄心
１０Ｂ，１０Ｃの各々を囲繞するリング１４を配
置すると、各鉄心１０Ｂ，１０Ｃによつてリング
１４内に各々誘導電流が生起し、リング４に対す
る加熱特性は更に向上するもので小電流によつて
駆動体３に対する大きな加熱を与えることができ
るものである。
複数の鉄心１０Ｂ，１０Ｃに分岐し、それら鉄心
１０Ｂ，１０Ｃの各々を囲繞するリング１４を配
置すると、各鉄心１０Ｂ，１０Ｃによつてリング
１４内に各々誘導電流が生起し、リング４に対す
る加熱特性は更に向上するもので小電流によつて
駆動体３に対する大きな加熱を与えることができ
るものである。
また、第４図に示す如く、駆動体３の端末３
Ａ，３Ｂを接続して電気的に閉回路を構成する
と、鉄心１の通過磁束によつてリング４及び駆動
体３に誘導電流が発生し、前述の如くリング４の
誘導電流による自己発熱に合かせて駆動体３もま
た誘導電流によつて自己発熱が生じ、駆動体３の
加熱特性を著しく向上できるものであり、さらに
また駆動体３が自己発熱したことによつて駆動体
３は均一に暖められその温度上昇に伴なう動特性
の向上を図ることができたものである。
Ａ，３Ｂを接続して電気的に閉回路を構成する
と、鉄心１の通過磁束によつてリング４及び駆動
体３に誘導電流が発生し、前述の如くリング４の
誘導電流による自己発熱に合かせて駆動体３もま
た誘導電流によつて自己発熱が生じ、駆動体３の
加熱特性を著しく向上できるものであり、さらに
また駆動体３が自己発熱したことによつて駆動体
３は均一に暖められその温度上昇に伴なう動特性
の向上を図ることができたものである。
以上の如く、本発明になる形状記憶合金よりな
る駆動体の加熱方法によると、鉄心の周囲にコイ
ルを巻回するとともに鉄心の周囲に形状記憶合金
よりなる駆動体と導電性材質よりなるリングを配
置し、鉄心に発生する磁束により、リングに誘導
電流による自己発熱を生起せしめ、もつてリング
によつて駆動体を加熱したので、小電流によつて
大発熱量を得ることができ、さらにはリングと駆
動体との絶縁被膜を配置する必要がなくリングよ
り駆動体へ直接的に伝熱ができるので加熱特性の
向上を図ることができ、さらには発熱部を線材よ
りなるヒーターよりリングとしたので断線の危険
は全くなくなり長期間に渡つて安定した使用がで
きるものである。
る駆動体の加熱方法によると、鉄心の周囲にコイ
ルを巻回するとともに鉄心の周囲に形状記憶合金
よりなる駆動体と導電性材質よりなるリングを配
置し、鉄心に発生する磁束により、リングに誘導
電流による自己発熱を生起せしめ、もつてリング
によつて駆動体を加熱したので、小電流によつて
大発熱量を得ることができ、さらにはリングと駆
動体との絶縁被膜を配置する必要がなくリングよ
り駆動体へ直接的に伝熱ができるので加熱特性の
向上を図ることができ、さらには発熱部を線材よ
りなるヒーターよりリングとしたので断線の危険
は全くなくなり長期間に渡つて安定した使用がで
きるものである。
また、鉄心を積層及び折り曲げ積層することに
よつて鉄心の磁束効率の向上を図ることができ小
電流にてリングの発熱量を増すことができるもの
であり、また鉄心により形成される磁束通路を複
数となし、それら各磁束通路の周囲にリングを配
置することによつてリング内に生起する誘導電流
を増加することができてリングの発熱量を増すこ
とができる。さらにまた駆動体を電気的に閉回路
すると、駆動体が自己発熱するものであり、リン
グによる発熱に加え加熱特性の向上が望まれるも
のであり、あわせて駆動体が自己発熱することに
よつて駆動体自身は均一に暖められ動特性が一段
と向上するものである。
よつて鉄心の磁束効率の向上を図ることができ小
電流にてリングの発熱量を増すことができるもの
であり、また鉄心により形成される磁束通路を複
数となし、それら各磁束通路の周囲にリングを配
置することによつてリング内に生起する誘導電流
を増加することができてリングの発熱量を増すこ
とができる。さらにまた駆動体を電気的に閉回路
すると、駆動体が自己発熱するものであり、リン
グによる発熱に加え加熱特性の向上が望まれるも
のであり、あわせて駆動体が自己発熱することに
よつて駆動体自身は均一に暖められ動特性が一段
と向上するものである。
図は本発明になる形状記憶合金よりなる駆動体
の加熱方法の一実施例を示す要部断面図を含む系
統図であり、第１図、第２図、第３図、第４図は
各実施例を示すものである。 １…鉄心、２…コイル、３…形状記憶合金より
なる駆動体、４…リング、５…動作体。
の加熱方法の一実施例を示す要部断面図を含む系
統図であり、第１図、第２図、第３図、第４図は
各実施例を示すものである。 １…鉄心、２…コイル、３…形状記憶合金より
なる駆動体、４…リング、５…動作体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 磁性材料よりなり磁気的に閉回路をなす鉄心
の周囲にコイルを巻回すととにも該鉄心の周囲に
形状記憶合金よりなる駆動体と導電材料よりなる
リングを配置し、コイルへの通電によつて、鉄心
に発生する磁束によりリングに誘導電流による自
己発熱を生起せしめ、もつて駆動体を加熱してな
る形状記憶合金よりなる駆動体の加熱方法。 ２ 鉄心を積層としてなる特許請求の範囲第１項
記載の形状記憶合金よりなる駆動体の加熱方法。 ３ 鉄心により形成される磁束通路を複数とな
し、それら各磁束通路の周囲にリングを配置して
なる特許請求の範囲第１項記載の形状記憶合金よ
りなる駆動体の加熱方法。 ４ 形状記憶合金よりなる駆動体を電気的に閉回
路としてなる特許請求の範囲第１項記載の形状記
憶合金よりなる駆動体の加熱方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22087782A JPH0247598B2 (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | Keijokiokugokinyorinarukudotainokanetsuhoho |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22087782A JPH0247598B2 (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | Keijokiokugokinyorinarukudotainokanetsuhoho |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59110874A JPS59110874A (ja) | 1984-06-26 |
| JPH0247598B2 true JPH0247598B2 (ja) | 1990-10-22 |
Family
ID=16757933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22087782A Expired - Lifetime JPH0247598B2 (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | Keijokiokugokinyorinarukudotainokanetsuhoho |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0247598B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0414869D0 (en) * | 2004-07-02 | 2004-08-04 | Rolls Royce Plc | Shape memory material actuation |
-
1982
- 1982-12-16 JP JP22087782A patent/JPH0247598B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59110874A (ja) | 1984-06-26 |
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