JPH0354497A

JPH0354497A - 調節装置用感温作動装置

Info

Publication number: JPH0354497A
Application number: JP2141193A
Authority: JP
Inventors: Niels P Thorsen; ニールス　ペーテル　トールセン; Bjarke Hallenslev; ビアルク　ハーレンスレヴ
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1989-06-01
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1991-03-08
Also published as: GB9011983D0; CA2016601A1; SE9001851L; GB2232245A; IT9067397A0; SE9001851D0; DK73090D0; IT1240469B; DE3917884A1; ES2024277A6; US5033713A; DK73090A; IT9067397A1; FR2647942A1

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、調節装置のハウジングの中に、形状記憶合金
からなり、温度によってその長さを変える調節素子用の
作動素子を有するととともに、加熱機構を備えた調節装
置用感温性作動装置に関するものであり、とくに、切換
装置、さらには、切換弁用の感温性作動装置に関するも
のである。

（従来の技術）マイクロスイッチの切換えタペットやアナログ弁の閉止
部材を、ニッケルとチタンから戊り、加熱によって収縮
する形状記憶合金ワイヤーを用いて作動させることは知
られている。この場合、ワイヤーの加熱は、ワイヤーに
電流を通すことにより行われる。このような形状記憶合
金の利点は、温度に応じて、急激にその形状が変化する
ことである。ワイヤーの加熱によってマイクロスイッチ
を作動させるときは、このワイヤーを周囲のハウジング
から電気的に絶縁し、加熱用の電源と接続できるように
する必要がある。場合によっては、間接的に加熱するの
が望ましいことがあるが、この場合には、ワイヤーとマ
イクロスイッチから或る構造を変えるのに多大の費用を
要する。公知のアナログ弁の弁閉止要素を作動させる場
合には、ワイヤーは弁ハウジングの内部に置かれ、その
一端は、その金属製弁閉止部材および同じく金嘱製の弁
ハウジングを介して、加熱電流源の一極に接続されると
共に、その他端は、絶縁されたハウジング貫通路を介し
て、加熱電流源の他極に接続される。そして、アナログ
弁によって制御された流体が、同時に、ワイヤーのほぼ
全長にわたって、ワイヤーの周囲を流れるように構或さ
れる。しかしながら、この方法は、流体がワイヤーの温
度に影響したりする場合、またその逆の場合が生ずると
いう欠点を有している。例えば、流体が冷却剤である場
合には、ワイヤーが冷却されてしまう一方で、冷却剤が
蒸発するおそれがある。

（発明の目的）本発明は、調節装置のハウジングの中に、形状記憶合金
からなり、温度によってその長さを変える調節部素子用
の作動素子を有するととともに、加熱機構を備えた調節
装置用感温性作動装置において、調節装置とは無関係に
、構造、配置および加熱方法につき、大きな自由度をも
った調節装置用感温性作動装置を提供することを目的と
するものである。

（発明の構戊および作用）本発明のかかる目的は、調節装置用感温性作動装置が、
調節装置のハウジングの外部に装着可能で、加熱装置を
備えた連結部材を有し、さらに連結部材を装着したとき
、作動要素の大部分が、調節装置のハウジングの内部に
対して実質的に熱的に絶縁された調節装置のハウジング
壁を貫通し、調節装置から連結部材の中に挿入されるよ
うに構威することによって達戊される。

このように構威することにより、連結部材およびその中
に含まれる加熱装置をきわめて任意に形戊することが可
能となる。例えば、調節装置が弁であるときは、弁を貫
流する流体が、温度応答性の作動要素に接触することを
確実に防止することができる。

好ましくは、作動要素を、調節装置のハウジング壁を貢
通ずるパイプ内に、パイプの長さ方向に沿って配置され
た一本のワイヤーから構或し、その一端を、パイプの外
端に固定すると共に、その他端を、調節素子に結合する
ようにするとよい。

ワイヤーは、その長さに比べて極めて細くできるので、
熱容量が小さくなり、ワイヤーを流れる加熱電流が貫通
導体から直接に与えられるか、間接に与えられるかに関
係なく、ワイヤーの温度をきわめて急速に変化させるこ
とができる。パイプは、同時に、ホルダとして、また、
ワイヤーの保護手段としても機能する。

パイプを、毛細管状に形或すると、パイプ内はワイヤー
で満たされ、したがって、外部からパイプを通じて、ワ
イヤーを急速に加熱することが可能となる。同時に、こ
のワイヤーによって、弁閉止要素を作動させたとき、弁
によって制御された流体が、パイプ内に侵入することを
防止することができる。

パイプ内の作動要素を全ての側から急速に加熱し得るよ
うに、加熱装置が、パイプを囲むように設けてもよい。

特に、この加熱装置は、パイプと熱伝導接触している加
熱エレメントを備えていてもよい。

この場合、加熱エレメントは、パイプを直接的に囲む金
属製のホルダ内に配置してもよい。このようにして、加
熱エレメントの熱は、きわめて迅速にパイプに伝達され
、さらに、そこから作動要素に伝達される。

さらに、ホルダは、調節装置のハウジングから突出する
パイプの部分を収納する孔を有していてもよく、こうし
た場合には、連結部材を装着するとき、パイプをこの孔
内に挿入するだけで、加熱エレメントと作動要素との間
に熱的な結合を形或することができる。

さらに、作動要素内に加熱電流を誘起する交流磁場を発
生する発電機を、加熱装置に設けることも可能である。

こうすれば、作動要素と加熱電流源とをガルバニ結合（
ｇａｌｖａｎｉｃ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）することを
要せずに、加熱電流源からの電流による作動要素の加熱
を行うことが可能となる。

加熱装置は、交流電圧に接続可能なコイルで、その発生
する磁場が、作動要素が設けられた電流閉回路と結合す
るコイルを備えていてもよい。こうすることによって、
コイルと電流閉回路とが１つの変圧器を形或すると共に
、この電流閉回路が単一の短絡された二次巻線を形或し
、一次二次間の高い変圧上ヒのために、この二次巻線に
は、比較的低い電圧が誘起され、したがって、作動要素
の寸法を比較的高い抵抗になるようにしてお｛ナば、あ
まり大きな短絡電流は流れない。

コイルが、パイプを囲む閉じた磁気心を備えていると、
漂ａ＠場場失（ｓｔｒａｙ　ｆｉｅｌｄ　ｌｏｓｓ）は
十分に避｛ナられる。

さらに、パイプを金属製とし、それから電気的に絶縁さ
れた調節装置の金萬ハウジングを貫通するようにしても
よく、また、調節素子をハウジングに電気的に結合させ
ると共に、ワイヤーの外端を導体を介してハウジングに
接続させてもよい。

この構或によれば、パイプは、誘起された渦電流によっ
ても加熱され、ワイヤーの加熱を助けることができる。

（実施例）以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例につき、詳
細に説明を加える。

第ｌ図ないし第８図ににおいて、切換弁としての調節装
置２の作動装置１は、連結部材３と金属製のパイプ４を
備え、パイプ４の中には、形状記憶金属、ここでは、ニ
ッケル・チタン合金よりなる作動素子であるワイヤー５
が入っており、ワイヤー５は加熱によって急速に収縮す
ると共に、冷却によって再び元の形状に戻る。

調節装置２はハウジング６を有し、この中に調節素子７
が、弁閉止部材の形で、ハウジングに固定されたビボッ
トピン８の周りに、復帰ばね９の力に抗して回動可能に
支持されている。パイプ４は、金属製の毛細管からなり
、その長さの大部分が、ハウジング６の壁１０を貫通し
て、ハウジング６の外側に引き出され、かつ璧ｌＯに固
定して保持されている。パイプ４の外端は閉鎖され、他
方、内端は開放されている。ワイヤー５の一端は、パイ
プ４の外端に固定され、ワイヤー５の他端は、直接に調
節素子７に固定接続されている。調節素子７は、ゴムま
たはこれと同等の材料からなり、ばね力が加えられた複
数の閉止部材１１を孔内に有し、閉止部材１１は、それ
ぞれ、ノズルの形状をなし、ハウジング６の閉止板１３
を貫通して、接続パイプ１４に結合されている弁座１２
　（ノズル）と協動するように構或されている。また、
別の接続パイプ１５が、接続ニップル１６を介して、ハ
ウジング６の内部と、つねに連通している。調節累子７
が図示の状態にあるときは、ノズル１２は両方とも開い
ており、接続パイプ■５を通って送られてきた流体は、
他の２つの接続パイプ１４を通って送り出されるっしか
し、正常時は、ノズル１２の何れか一方が、対応する弁
閉止部材１１により、ワイヤー５の長さに応じて閉じら
れ、他方のノズルｌ２は開かれる。流体としては、冷却
剤を扱うことが可能であり、これが傾倒可能な調節素子
７の位置に応じて、２つの接続パイプｌ４の何れか一方
に送られる。

ワイヤー５の加熱用として、連結部材３はハウジング１
７の内部に加熱装置１８を有し、これは金属製のホルダ
１９と正温度特性抵抗体で形戊された電気式加熱エレメ
ント２０とを備えている。

ホルダ１９は、第７図および第８図に、その詳細が示さ
れているように、パイプ４が嵌合される孔２１と、その
間に、加熱エレメント２０がホルダｌ９と熱的に接触可
能に配置された２つの脚２２を有している。ホルダ１９
は、ハウジング１７を貫通し、その外端がハウジング１
７を取囲む取付フレーム２４　（簡単のために第１図で
は省略しているが、第４図ないし第６図に示している。

）に支持されているばね２３によって、ハウジングの突
起部２５へ押し付けられ、これによってハウジングｌ７
内にロックされている。加熱エレメント２０への加熱電
流の供給｛まコンタクト２６、２７と導体ストリップ２
８、２９を介して行われ、また、各導体ストＵップ２８
、２９とｗＩ２２との間には、電気絶縁箔３０が設ける
れている。

連結部材３を調節装置２に装着するために、連結部材３
または取付フレーム２４に連結バー３１が取付けらされ
ると共に、別の連結バー３２が、調節装置２のハウジン
グ６に取付けられており、これらはねじ３３で互に結合
されている。

第９図には、本発明の他の実施例が示されている。第９
図の実施例に係る調節装置２は、原理的には、第１図な
いし第８図に示される実施例と同一であるが、パイプ４
は、ハウジング６の貫通孔に嵌合された電気的および熱
的に絶禄性の絶Ｔ−ｉ　１Ｊング３４を通って引き出さ
れている。これに対して、作動装置１の連結部材３は、
加熱装置工８として交流磁場発生用の発電機を有し、こ
れによってワイヤー５中に加熱電流を誘起される。この
目的のために、発電機は環状に閉路した積層された磁気
コイル３６を備えたコイル３５を有し、このコイル３５
は、コンタクト２６．２７を介して、２２０ｖの交流電
圧に接続可能に構或されている。

磁気コイル３６は金属製のパイプ４を囲み、またワイヤ
ー５の外端は、導体３７を介して、調節装置２の金属製
のハウジング６に電気的に接続されている。ハウジング
６は、復帰ばね９、ピボットビン８および調節素子７の
金属製ハウジングを介してワイヤー５の内端に接続され
ているので、ワイヤー５は、実際には、変圧器の二次巻
線を形戊する電流閉回路内に位置することになり、この
二次巻線には、約ｌボルトの比較的低い電圧が誘起され
、二次電流回路に電流を流す。ワイヤー５の断面積およ
び長さは、ワイヤーが２ないし３オームの抵抗値を有し
、二次電流回路に流れる電流により、これに対応して、
加熱されるような値に選定される。ワイヤー５は、加熱
によっで収縮し、これにより調節素子７は、復帰ばね９
の力に抗して傾動し、流体の流れが、切換弁によって、
第９図における左側の接続パイプｌ４から右側の接続パ
イプ１４へ切換えられる。また、変圧器ｌ８の交流磁界
によって、パイプ４内に渦電流が誘起され、パイプ４を
加熱すると共に、さらにワイヤー５を間接的に加熱する
ことがあり得る。交流電圧がオフされると、ワイヤー５
内の電流が遮断され、ワイヤーは冷却されて、再び伸張
し、その結果、調節素子７は、復帰ばね９によって、傾
き、再び図示の位置に復帰する。

パイプ４はまた、電気的にかつ熱的に絶縁性の材料でつ
くることも可能である。また、絶縁リング３４を省略す
ることも可能である。

一般に、連結部材３は、調節装置２と無関係に、所望の
形状に形或し得るので、ワイヤーを、容易にかつ急速に
加熱することが可能となるように、他の加熱装置を、連
結部材３内に配置することも可能である。

また、加熱によって収縮するワイヤー５の代りに、加熱
によって伸張する形状記憶合金からなるロツドを用いて
もよく、この場合には、復帰ばね９を引張りばねとする
か、あるいは、ビボットビン８の反対測に配置すればよ
い。

また、切換弁の代りに、簡単な開閉弁、アナログ弁、あ
るいは電気式スイッチング装置、例えば切換装置を、調
節装置２として用いてもよい。

（発明の効果）本発明によれば、調節装置とは無関係に、構造、配置お
よび加熱方法につき、大きな自由度をもった調節装置用
感温性作動装置を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る作動装置の連結部材の
構成を示す部分断面図、第２図は、第１図の断面に直角
方向の断面を示す部分断面図、第３図は、本発明の実施
例に係る作動装置と調節装置とを示す図、第４図ないし
第６図は、本発明の実施例に係る作動装置および調節装
置を示す外観図、第７図は、作動装置のホルダを示す断
面図、第８図は、第７図に示すホルダの側面図、第９図
は、本発明の他の実施例に係る作動装置と調節装置とを
示す部分断面図である。１・・・・・・作動装置、２・・・・・・調節装置、３・・・・・・連結部材、４・・・・・・パイプ、５・・・・・・ワイヤー（作動素子〉６・・・・・・ハウジング、７・・・・・・調節素子、８・・・・・・ピボットビン、９・・・・・・復帰ばね、１１・・・・・・閉止部材、１２・・・・・・ノズル（弁座）、ｌ３・・・・・・閉止板、１４．１５・・・・・・接続パイプ、１６・・・・・・接続ニップル、１７・・・・・・ハウジング、１８・・・・・・加熱装置、１９・・・・・・ホルダ、２０・・・・・・加熱エレメント、２１・・・・・・貫通孔、２２・・・・・・脚、２３・・・・・・ばね、２４・・・・・・取付フレーム、２５・・・・・・突起部、２６．２７・・・・・・コンタクト、２８．２９・・・・・・導体ストリップ、３０・・・・
・・電気絶縁箔、３１．３２・・・・・・連結バー３３・・・・・・ねじ、３４・・・・・・絶縁リング、３５・・・・・・コイノペ３６・・・・・・磁気コイル、３７・・・・・・導体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）調節装置（２）のハウジング（６）の中に、形状
記憶合金からなり、温度によってその長さを変える調節
素子（７）用の作動要素（５）を有するとともに、加熱
装置（１８）を備えた調節装置用感温作動装置（１）に
おいて、調節装置（２）のハウジング（６）の外部に装
着可能で、加熱装置（１８）を備えた連結部材（３）を
有し、さらに、該連結部材（３）を装着したとき、前記
作動要素（５）の大部分が、前記調節装置（２）の前記
ハウジング（６）の内部に対して実質的に熱的に絶縁さ
れた前記調節装置（２）のハウジング（６）の壁（１０
）を貫通し、前記調節装置（２）から連結部材（３）内
へ挿入されていることを特徴とする調節装置用感温作動
装置。
（２）前記作動要素（５）が、前記調節装置（２）の前
記ハウジング（６）の前記壁（１０）を貫通するパイプ
（４）内に、該パイプ（４）の長さ方向に沿って配設さ
れると共に、その一端が、前記パイプ（４）の外端に固
定され、その他端が、前記調節素子（７）に結合された
１本のワイヤー　（５）よりなることを特徴とする請求
項（１）に記載の調節装置用感温作動装置。
（３）前記パイプ（４）が、毛細管であることを特徴と
する請求項（２）に記載の調節装置用感温作動装置。
（４）前記加熱装置（１８）が、前記パイプ（４）を囲
むように設けられていることを特徴とする請求項（２）
または（３）に記載の調節装置用感温作動装置。
（５）前記加熱装置（１８）が、前記パイプ（４）と熱
伝導接触している加熱エレメント　（２０）を備えてい
ることを特徴とする請求項（１）ないし（４）のいずれ
か１項に記載の調節装置用感温作動装置。
（６）前記加熱エレメント　（２０）が、前記パイプ（
４）を直接に囲む金属製のホルダ（１９）内に配置され
たことを特徴とする請求項（５）に記載の調節装置用感
温作動装置。
（７）前記ホルダ（１９）が、前記調節装置（２）の前
記ハウジング（６）の外方へ突出する前記パイプ（４）
の部分を収納する孔（２１）を有することを特徴とする
請求項（６）に記載の調節装置用感温作動装置。
（８）前記加熱装置（１８）が、前記作動要素（５）に
加熱電流を誘起する交流磁場を発生する発電機（３５、
３６）を備えたことを特徴とする請求項（１）ないし（
３）のいずれか１項に記載の調節装置用感温作動装置。
（９）前記加熱装置（１８）が、交流電圧に接続可能な
コイル（３５）で、その発生する磁場が、前記作動要素
（５）が設けられた電流閉回路（５〜１０、３７）と結
合するコイル（３５）を備えているを特徴とする請求項
（８）に記載の調節装置用感温作動装置。
（１０）前記コイル（３５）が、パイプ（４）を囲む閉
じた磁気心（３６）を備えていることを特徴とする請求
項（２）または（９）に記載の調節装置用感温作動装置
。
（１１）前記パイプ（４）が、金属製で、それから電気
的に絶縁された前記調節装置（２）の金属製の前記ハウ
ジング（６）を貫通し、前記調節素子（７）が、前記ハ
ウジング（６）と電気的に結合されるとともに、前記ワ
イヤー（５）の外端が、導体（３７）を介して、前記ハ
ウジング（６）に接続されていることを特徴とする請求
項（１０）に記載の調節装置用感温作動装置。