JPH0343471B2 - - Google Patents

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JPH0343471B2
JPH0343471B2 JP58040495A JP4049583A JPH0343471B2 JP H0343471 B2 JPH0343471 B2 JP H0343471B2 JP 58040495 A JP58040495 A JP 58040495A JP 4049583 A JP4049583 A JP 4049583A JP H0343471 B2 JPH0343471 B2 JP H0343471B2
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JP
Japan
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shape memory
temperature
spring
load
memory spring
Prior art date
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JP58040495A
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English (en)
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JPS59168282A (ja
Inventor
Akira Oono
Yutaka Utsunomya
Hiroshi Koyama
Shigemi Sato
Toshio Hamano
Shigeru Kawaguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
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Publication date
Application filed by NHK Spring Co Ltd filed Critical NHK Spring Co Ltd
Priority to JP58040495A priority Critical patent/JPS59168282A/ja
Publication of JPS59168282A publication Critical patent/JPS59168282A/ja
Publication of JPH0343471B2 publication Critical patent/JPH0343471B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06Mechanical-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
    • F03G7/061Mechanical-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 characterised by the actuating element
    • F03G7/0614Mechanical-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 characterised by the actuating element using shape memory elements
    • F03G7/06145Springs

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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)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は形状記憶合金からなる形状記憶ばねを
用いた熱応動装置に関する。
この種の装置は例えば熱応動弁などに利用され
る。すなわち低温時と高温時とで形状記憶ばねの
出力荷重が変化することを利用して、所定の作動
ストロークで被駆動物たとえば弁体を作動させる
ようになつている。
従来のこの種の装置は、第1図に概略を示した
ように、コイル状の形状記憶ばねaと、この形状
記憶ばねaをたわませる方向に荷重を与えるウエ
イト(荷重付与体)bなどを備えて構成され、低
温時には形状記憶ばねaの出力荷重が小さいた
め、ばねのたわみ量が大となつてウエイトbが降
下し、一方高温時には形状記憶ばねaの出力荷重
が大となつてウエイトbが上昇するものである。
すなわち各温度においてばねaの出力荷重と外力
がバランスしている。
ところで形状記憶合金が温度ヒステリシス(相
変態の温度差)をもつことが従来から知られてい
る。この温度ヒステリシスは、形状記憶合金自体
では10℃ないし30℃と比較的小さい値であるが、
これをばねとして用いた場合にはひずみが作用す
ることから温度ヒステリシスは一層大きくなる。
すなわち第1図の装置において荷重(ウエイト
b)の重さを変化させて温度ヒステリシスを測定
すると第2図A,B,Cに示されるようになる。
第2図Aは荷重が小さい場合であり、温度ヒステ
リシスΔT1も比較的小さいが、第2図B,Cのよ
うに荷重を増大させると次第に温度ヒステリシス
ΔT2,ΔT3が大きくなることがわかる。
更に理解を深めるために従来品について具体的
な数字をあげて以下に説明する。例えば、要求さ
れる作動ストロークLが9mm、ばねに加わる荷重
(ウエイトbの重さ)が75gとした場合の形状
記憶ばねaは、一例として線径0.6mm、コイル平
均径8.1mm、有効巻数10、自由高さ24mm、密着高
さ7.8mmのTi−Ni合金製のばねであり、相変態温
度は、As=25℃、A=36℃、Ms=32℃、M=
26℃とする。なお上記作動ストロークLとは、第
3図に示されるように、ばねaが最も縮んだ時の
高さ(密着高さHs)と、ばねaが最も伸びた時
の高さとの差L(9mm)を意味する。
上記のように作動ストロークを9mm、荷重を75
gとした場合の荷重−たわみ線図は第4図のよ
うになる。すなわち、低温時のたわみ量と高温時
のたわみ量の差が9mmであることを意味してい
る。
ところで上記相変態温度を有するTi−Ni形状
記憶ばねaを用いた場合の温度ヒステリシスは第
5図のようになる。同図においてT1は昇温時の
作動開始温度、T2は昇温時の作動終了温度、T3
は降温時の作動開始温度、T4は降温時の作動終
了温度を示す。また、密着高さHsは7.8mmであ
る。
この第5図からもわかるように、従来の形状記
憶ばねaではT2とT4の差、つまり温度ヒステリ
シスΔTが32℃もあり、この値は形状記憶合金自
身の温度ヒステリシス(A−M=10℃)の値の
3倍以上と、非常に大きなものとなる。その理由
は、前記したように形状記憶合金をばねとして用
いた場合には、ひずみが加わることによつて、作
動開始温度付近と作動終了温度付近で、温度が変
化してもばね高さのほとんど変化しない領域が存
在するためである。
以上の説明から明らかなように、従来の熱応動
装置では、温度ヒステリシスΔTが非常に大き
い。従つて狭い作動範囲で用いることが不可能な
場合があつた。しかも従来は前記したように形状
記憶ばねaの出力荷重と外力(例えばウエイトb
の重さ)がバランスしているために、微小の外力
変動によつて作動位置が変化し易い。従つて外力
変動の多い環境、例えば屋外とか機械振動の多い
装置系、あるいは流体圧変動の多い弁などには不
適当であるなど、用途が制限されるという欠点が
あつた。
本発明は上記事情にもとづきなされたもので、
その目的とするところは、温度ヒステリシスを小
さくすることができ作動温度範囲の狭い用途にも
使用できるとともに、外力変動に対して作動位置
が変化しにくく作動安定性の高い形状記憶ばねを
用いた熱応動装置を提供することにある。
すなわち、本発明の要旨とするところは、形状
記憶合金からなる形状記憶ばねと、この形状記憶
ばねをたわませる方向に荷重を与える荷重付与体
たとえばウエイトあるいはバイアスばねと、低温
時に上記形状記憶ばねが所定の作動ストローク以
上たわむことを押える第1のストツパと、高温時
に上記形状記憶ばねが所定の作動ストローク以上
復元することを押える第2のストツパとを具備し
たことを特徴とする形状記憶ばねを用いた熱応動
装置である。
以下に本発明の一実施例について第6図ないし
第8図を参照して説明する。
第6図A,Bはそれぞれ熱応動装置の低温時の
状態と高温時の状態を示すものである。同図にお
いて、図中1は形状記憶合金からなるコイル状の
形状記憶ばねを示す。この形状記憶ばね1は、一
例として線径0.6mm、コイル平均径8.1mm、有効巻
数10、自由高さ30mmのTi−Ni製ばね、あるいは
他の例として線径0.5mm、コイル平均径6.4mm、有
効巻数9.75、自由高さ22.5mmのTi−Ni製ばねを用
いる。ただし各寸法、巻数等の具体的な値は、要
求される仕様によつて異なるものであり、実施例
に限定されることはない。
また上記形状記憶ばね1の相変態温度は、一例
としてAs=25℃、A=36℃、Ms=32℃、M=
26℃であり、この合金自身の温度ヒステリシスは
A−M=10℃である。そしてこの形状記憶ばね
1は、所定の温度すなわち逆マルテンサイト変態
を生じる温度を超える高温度域において最大の伸
び(自由高さ)となるように形状記憶効果をもた
せてある。
また、第6図A,Bにおいて図中2はロツド状
の被駆動体である。この被駆動体2は、形状記憶
ばね1を挿通していて、その上端側に荷重付与体
の一例としてのウエイト3が取着されているとと
もに、下端側には後述する第2のストツパ6に接
離する受部4が形成されている。
そしてこれらウエイト3と受部4との間に第1
のストツパ5と、その下側に第2のストツパ6と
が設けられ、第2のストツパ6とウエイト3との
間に上記形状記憶ばね1が圧縮した状態で設けら
れている。
上記第1のストツパ5は、第6図Aに示される
ように低温時、つまり形状記憶ばね1の出力荷重
が小さくてばね1のたわみ(圧縮量量)が大きい
状態においては、ウエイト3の下面を支持してば
ね1が所定の作動ストロークL(例えば9mm)以
上たわまないようにするものである。一方、第2
のストツパ6は、第6図Bに示されるように、高
温時、つまり形状記憶ばね1の出力荷重が大きく
なつてばね1が伸びる方向に復元する場合に、受
部4が当たることによつてばね1が所定の作動ス
トロークL(例えば9mm)以上復元することを押
えるようになつている。
換言すると、第6図Aに示した低温時には、ウ
エイト3の荷重ばね定数の弱まつているばね1を
第1のストツパ5よりも下側に圧縮しようとする
が、第1のストツパ5がこれを受け止めた状態と
なる。従つてウエイト3の荷重は、ばね1の反発
力と第1のストツパ5で支えられることになる。
一方、第6図Bの高温時には、ばね1は作動スト
ロークL(9mm)以上伸張しようとするが、第2
のストツパ6がこれ以上の復元を阻止した状態と
なる。
以上のことを第7図を参照して説明すると、荷
重(ウエイト3、被駆動体2、受部4等を加えた
重み)は75gで一定であるから、低温時のばね
特性ではたわみ(圧縮量)が第1のストツパ5で
規制されることにより、荷重の差ΔP1が第1のス
トツパ5に作用する。逆に高温時のばね特性で
は、復元力が第2のストツパ6で規制されること
により、荷重の差ΔP2が受部4に作用する。従つ
て第6図A,Bの状態では、荷重が多少変動して
もこの荷重変動分を上記ΔP1またはΔP2の範囲で
吸収することが可能となり、外力変動に対して非
常に安定したものとなる。
また、第8図は上記熱応動装置の温度ヒステリ
シスを示している。すなわち、上記のごとく第
1、第2のストツパ5,6によつて作動ストロー
クLを規制したことにより、同図に実線で示すよ
うに昇温時の作動開始温度T1′は35℃付近、昇温
時の作動終了温度T2′は37℃付近、降温時の作動
開始温度T3′は26℃付近、そして降温時の作動終
了温度T4′は23℃付近となり、温度ヒステリシス
ΔTは37℃−23℃=14℃と従来品に比較して格段
に小さくすることができる。つまりΔT=14℃と
いう値は合金自体の温度ヒステリシス(A−M
=10℃)に近く、従つて狭い温度範囲の用途にも
充分使用可能であることを意味する。
ちなみにストツパ5,6を用いない従来品の場
合には、同第8図に破線で示すような作動温度
T1,T2,T3,T4となり、温度ヒステリシスT2
T4は本実施例のものと比較して2倍以上になる。
なお第8図において密着高さHsは7.8mm、作動ス
トロークLは9mmである。また、このときのΔL1
(第7図参照)は3mmでΔP1は14g、または
ΔL2は3mm、ΔP2は32gであつた。
以上の説明から明らかなように、本実施例は従
来の熱応動装置におて温度が変つてもばね高さの
ほとんど変化しない領域をカツトすることによつ
て、温度ヒステリシスを従来の半分以下にできる
とともに、外力変動に対して安定な熱応動装置を
得ることができる。従つて、屋外とか機械振動の
多い装置系、あるいはガス圧、水圧変動の多い弁
などにも適用が可能となり、用途が大幅に拡大す
る。
なお第9図は荷重付与体の例としてウエイトの
代りにバイアスばね10を用いた場合である。そ
してその温度−たわみ線図は第10に示すような
ものとなる。つまりバイアスばねの場合にはウエ
イトと異なり、たわみの変化に応じて荷重も変化
するが作動原理はウエイトの場合と同様である。
すなわち同第10図に示されるように低温時には
第1のストツパに当たつてΔP1の押付け力を発生
し、一方、高温時には第2のストツパに当たつて
ΔP2の押付け力を発揮するように、要求ストロー
クLに対してL+ΔL1+ΔL2以上のたわみをとれ
るばね形状とすればよい。
また形状記憶ばねの具体的形状は種々に変形し
て実施可能であり、例えば板ばね、ねじりばね状
の形状記憶ばねとしてもよい。
以上説明したように、本発明によれば、温度ヒ
ステリシスを従来品と比較して大幅に狭めること
が可能となり、作動温度範囲の狭い用途にも利用
できる。また、低温時、高温時のいずれにあつて
も外力変動に対して非常に安定であり、外力変動
の多い環境にも充分使用できるなど、用途が広く
性能の良い熱応動装置を得る上で大きな効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の熱応動装置の概略図、第2図
A、第2図B、第2図Cはそれぞれ外力を変えた
場合の温度ヒステリシスを示す図、第3図は従来
の熱応動装置において低温時と高温時の作動状態
を示す概略図、第4図は従来の熱応動装置におけ
る形状記憶ばねの荷重−たわみ線図、第5図は同
じく従来例における温度ヒステリシスを示す図、
第6図Aおよび第6図Bはそれぞれ本発明の一実
施例を互いに異なる作動状態で示す概略図、第7
図は同実施例における形状記憶ばねの荷重−たわ
み線図、第8図は同実施例における温度ヒステリ
シスを示す図、第9図は荷重付与体としてバイア
スばねを用いた場合の概略図、第10図は第9図
の装置における荷重−たわみ線図である。 1…形状記憶ばね、3…ウエイト(荷重付与
体)、5…第1のストツパ、6…第2のストツパ、
10…バイアスばね(荷重付与体)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 変態点を越える温度域において形状復元力を
    生じる形状記憶合金からなる形状記憶ばねと、こ
    の形状記憶ばねをたわませる方向に荷重を与える
    荷重付与体と、上記変態点以下の低温時に上記形
    状記憶ばねが上記荷重付与体の荷重によつて所定
    の作動ストローク以上たわむことを押える第1の
    ストツパと、変態点を越える高温時に上記形状記
    憶ばねが所定の作動ストローク以上復元すること
    を押える第2のストツパとを具備したことを特徴
    とする形状記憶ばねを用いた熱応動装置。
JP58040495A 1983-03-11 1983-03-11 形状記憶ばねを用いた熱応動装置 Granted JPS59168282A (ja)

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JPS59168282A JPS59168282A (ja) 1984-09-21
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10039203C2 (de) * 2000-08-10 2003-03-20 Siemens Ag Verwendung der Begrenzung des Bewegungsweges eines Aktors aus einer Formgedächtnis-Legierung in einem elektromechanischen Bauelement
JP4946619B2 (ja) * 2007-05-15 2012-06-06 コニカミノルタオプト株式会社 駆動装置
JP5029260B2 (ja) * 2007-09-28 2012-09-19 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 駆動装置
DE102012104901B4 (de) * 2012-06-06 2022-03-31 Pierburg Gmbh Aktor zur Betätigung eines Stellelementes

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57107863U (ja) * 1980-12-19 1982-07-03
JPS59162375A (ja) * 1983-03-07 1984-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 熱感応アクチユエ−タ

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