JPH051395B2 - - Google Patents
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- JPH051395B2 JPH051395B2 JP57220879A JP22087982A JPH051395B2 JP H051395 B2 JPH051395 B2 JP H051395B2 JP 57220879 A JP57220879 A JP 57220879A JP 22087982 A JP22087982 A JP 22087982A JP H051395 B2 JPH051395 B2 JP H051395B2
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- Japan
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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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Temperature-Responsive Valves (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
マルテンサイト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
れより高温側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
マルテンサイト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
れより高温側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
不適であり巾広い用途に適さないという欠点があ
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。
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
ることなく駆動体を形状記憶合金で形成して直接
的に加熱したものであり、特に駆動体の動作を多
段階に渡つて制御し、あらゆる製品の駆動体とし
て安価で巾広く使用することができるとともに加
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
ることなく駆動体を形状記憶合金で形成して直接
的に加熱したものであり、特に駆動体の動作を多
段階に渡つて制御し、あらゆる製品の駆動体とし
て安価で巾広く使用することができるとともに加
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。第１図は、駆動体への非通電状態を示す。
体の加熱方法の一実施例を第１図により説明す
る。第１図は、駆動体への非通電状態を示す。
１は特定の個所に固定される例えば合成樹脂材
料にて形成された固定部であり、この固定部１に
対向して間隙Ｌを持つた例えば合成樹脂材料にて
形成された可動部２が配置される。可動部２は固
定部１の中央より上方に向かつて突起した案内杆
３によつて第１図において上下方向に摺動自在に
案内される。
料にて形成された固定部であり、この固定部１に
対向して間隙Ｌを持つた例えば合成樹脂材料にて
形成された可動部２が配置される。可動部２は固
定部１の中央より上方に向かつて突起した案内杆
３によつて第１図において上下方向に摺動自在に
案内される。
固定部１と可動部２との間の関隙Ｌには、形状
記憶合金よりなるコイルスプリング状の第１駆動
体４、第２駆動体５、第３駆動体６、とが配置さ
れる。
記憶合金よりなるコイルスプリング状の第１駆動
体４、第２駆動体５、第３駆動体６、とが配置さ
れる。
具体的には、固定部１の可動部２への対向面１
Ａには導電材料にて形成された一側端子部材７が
配置され、一方可動部２の固定部１への対向面２
Ａには導電材料にて形成された他側端子部材８が
配置され、それら一側端子部材７、他側端子部材
８の対向面には、第１駆動体４の端部に対応する
第１係止溝９、第２駆動体５の端部に対応する第
２係止溝１０、第３駆動体６の端部に対応する第
３係止溝１１がリング状に穿設される。
Ａには導電材料にて形成された一側端子部材７が
配置され、一方可動部２の固定部１への対向面２
Ａには導電材料にて形成された他側端子部材８が
配置され、それら一側端子部材７、他側端子部材
８の対向面には、第１駆動体４の端部に対応する
第１係止溝９、第２駆動体５の端部に対応する第
２係止溝１０、第３駆動体６の端部に対応する第
３係止溝１１がリング状に穿設される。
而して、第１駆動体４の一端４Ａ（図において
下方）は一側端子部材７の第１係止溝９内に圧入
されて一側端子部材７と一体的に結合され、一方
第１駆動体４の他端４Ｂ（図において上方）は他
側端子部材８の第１係止溝９内に圧入されて他側
端子部材８と一体的に結合される。
下方）は一側端子部材７の第１係止溝９内に圧入
されて一側端子部材７と一体的に結合され、一方
第１駆動体４の他端４Ｂ（図において上方）は他
側端子部材８の第１係止溝９内に圧入されて他側
端子部材８と一体的に結合される。
同様に第２駆動体５の一端５Ａは一側端子部材
７の第２係止溝１０内に圧入されて一側端子部材
７と一体的に結合され、他端５Ｂは他側端子部材
８の第２係止溝１０内に圧入されて他側端子部材
８と一体的に結合される。
７の第２係止溝１０内に圧入されて一側端子部材
７と一体的に結合され、他端５Ｂは他側端子部材
８の第２係止溝１０内に圧入されて他側端子部材
８と一体的に結合される。
又、第３駆動体６の一端６Ａは一側端子部材７
の第３係止溝１１内に圧入されて一側端子部材７
と一体的に結合され、他端６Ｂは他側端子部材８
と第３係止溝１１内に圧入されて値側端子部材８
と一体的に結合される。
の第３係止溝１１内に圧入されて一側端子部材７
と一体的に結合され、他端６Ｂは他側端子部材８
と第３係止溝１１内に圧入されて値側端子部材８
と一体的に結合される。
次に各駆動体４，５，６の特性（温度−駆動体
ストロークの関係）について第２図により説明す
る。
ストロークの関係）について第２図により説明す
る。
第１駆動体４は逆変態温度Ａ度において、常温
設定基準ストローク０よりストロークだけ伸長
し、第１図の常温設定時においてそのスプリング
高さは間隙Ｌに略等しい。（第１図の状態におい
て第１駆動体４は自由状態に保持されている。） 第２駆動体５は前記Ａ度より高温状態にある逆
変態温度Ｂ度において常温設定基準のストローク
０より２ストロークだけ伸長し、第１図の常温設
定時において、そのスプリング高さは間隙Ｌに略
等しい。（第１図の状態において第２駆動体５は
自由状態に保持される。） 第３駆動体６は前記Ｂ度より高温状態にある逆
変態温度Ｃ度において常温設定基準のストローク
０より３ストロークだけ伸長し、第１図の常温設
定時においてＹのスプリング高さは間隙Ｌに略等
しい。（第１図の状態においてそのスプリング高
さは自由状態に保持される。） これら駆動体のストロークと逆変態温度との関
係は第２図によく示される。
設定基準ストローク０よりストロークだけ伸長
し、第１図の常温設定時においてそのスプリング
高さは間隙Ｌに略等しい。（第１図の状態におい
て第１駆動体４は自由状態に保持されている。） 第２駆動体５は前記Ａ度より高温状態にある逆
変態温度Ｂ度において常温設定基準のストローク
０より２ストロークだけ伸長し、第１図の常温設
定時において、そのスプリング高さは間隙Ｌに略
等しい。（第１図の状態において第２駆動体５は
自由状態に保持される。） 第３駆動体６は前記Ｂ度より高温状態にある逆
変態温度Ｃ度において常温設定基準のストローク
０より３ストロークだけ伸長し、第１図の常温設
定時においてＹのスプリング高さは間隙Ｌに略等
しい。（第１図の状態においてそのスプリング高
さは自由状態に保持される。） これら駆動体のストロークと逆変態温度との関
係は第２図によく示される。
そして、一側端子部材７と他側端子部材８とは
電源Ｄに接続されるもので、第１駆動体４、第２
駆動体５、第３駆動体６の両端はそれぞれ一側端
子部材７、他側端子部材８とに接続されたので、
第１駆動体４、第２駆動体５、第３駆動体６は並
列に接続される。これは、第３図に示される。
電源Ｄに接続されるもので、第１駆動体４、第２
駆動体５、第３駆動体６の両端はそれぞれ一側端
子部材７、他側端子部材８とに接続されたので、
第１駆動体４、第２駆動体５、第３駆動体６は並
列に接続される。これは、第３図に示される。
次にその動作について説明する。
一側端子部材７、他側端子部材８と電源Ｄが接
続されていない状態において、各駆動体４，５，
６は非通電状態に有り、各駆動体４，５，６には
何等の熱が発生することはなく、各駆動体４，
５，６は第１図の如き設定状態に維持される。こ
れは第１状態である。
続されていない状態において、各駆動体４，５，
６は非通電状態に有り、各駆動体４，５，６には
何等の熱が発生することはなく、各駆動体４，
５，６は第１図の如き設定状態に維持される。こ
れは第１状態である。
次いで、一側端子部材７、他側端子部材８と電
源Ｄとを接続すると、各駆動体４，５，６に電流
が流れ、駆動体自身がジユール熱を発生し自己発
熱する。
源Ｄとを接続すると、各駆動体４，５，６に電流
が流れ、駆動体自身がジユール熱を発生し自己発
熱する。
そして、第１駆動体４において逆変態温度Ａ度
迄温度上昇すると、第１駆動体４は常温設定基準
ストローク０よりストローク１の位置迄形状記憶
効果によつて変位するもので、これによると可動
部２はこのストローク変化分上方へ移動する。こ
の第２状態は第４図に示される。
迄温度上昇すると、第１駆動体４は常温設定基準
ストローク０よりストローク１の位置迄形状記憶
効果によつて変位するもので、これによると可動
部２はこのストローク変化分上方へ移動する。こ
の第２状態は第４図に示される。
かかる第２状態において、第２駆動体５、第３
駆動体６は未だ逆変態温度迄上昇していないので
駆動体自身の形状記憶効果による伸張はないが、
前述の如く、駆動体の両端が一側端子部材７、他
側端子部材８に固定されているので、第２状態へ
の変化分（ストローク１分）第２駆動体５、第３
駆動体６は機械的に伸張される。この機械的な伸
張はコイルスプリング状としたことによつて可能
となつたものでありかかる機械的な伸張時におい
て、第２駆動体５、第３駆動体６は弾性変形応力
内に設定する。
駆動体６は未だ逆変態温度迄上昇していないので
駆動体自身の形状記憶効果による伸張はないが、
前述の如く、駆動体の両端が一側端子部材７、他
側端子部材８に固定されているので、第２状態へ
の変化分（ストローク１分）第２駆動体５、第３
駆動体６は機械的に伸張される。この機械的な伸
張はコイルスプリング状としたことによつて可能
となつたものでありかかる機械的な伸張時におい
て、第２駆動体５、第３駆動体６は弾性変形応力
内に設定する。
次いで更に通電を継続すると、第２駆動体５に
おいて逆変態温度Ｂ度迄温度上昇する。これによ
ると第２駆動体５は常温設定基準ストローク０よ
りストローク２の位置迄形状記憶効果によつて変
位するもので、これによると可動部２はストロー
ク２の位置迄上方へ移動する。この第３状態は第
５図に示される。
おいて逆変態温度Ｂ度迄温度上昇する。これによ
ると第２駆動体５は常温設定基準ストローク０よ
りストローク２の位置迄形状記憶効果によつて変
位するもので、これによると可動部２はストロー
ク２の位置迄上方へ移動する。この第３状態は第
５図に示される。
かかる第３状態において、第３駆動体６は未だ
逆変態温度迄上昇していないので駆動体自身の形
状記憶効果による伸張はないが前記と同様に第３
駆動体６は第２状態から第３状態への変化分機械
的に伸張される。
逆変態温度迄上昇していないので駆動体自身の形
状記憶効果による伸張はないが前記と同様に第３
駆動体６は第２状態から第３状態への変化分機械
的に伸張される。
一方、第１駆動体４にあつても第２状態から第
３状態への変化分機械的に伸張される。かかる機
械的伸張時において、第１駆動体４、第３駆動体
６は弾性変形応力内に設定する。
３状態への変化分機械的に伸張される。かかる機
械的伸張時において、第１駆動体４、第３駆動体
６は弾性変形応力内に設定する。
次いで更に通電を継続すると、第３駆動体６に
おいて、逆変態温度Ｃ度迄温度上昇する。これに
よると、第３駆動体６は常温基準設定ストローク
０よりストローク３の位置迄形状記憶効果によつ
て変位するもので、これによると可動部２はスト
ローク３の位置迄上方へ移動する。この第４状態
は第６図に示される。
おいて、逆変態温度Ｃ度迄温度上昇する。これに
よると、第３駆動体６は常温基準設定ストローク
０よりストローク３の位置迄形状記憶効果によつ
て変位するもので、これによると可動部２はスト
ローク３の位置迄上方へ移動する。この第４状態
は第６図に示される。
一方、第１駆動体４、第２駆動体５にあつても
第３状態から第４状態への変化分可動部２によつ
て機械的に伸張されるが、かかる機械的伸張時に
おいて第１駆動体４、第２駆動体５は弾性変形応
力内に設定される。
第３状態から第４状態への変化分可動部２によつ
て機械的に伸張されるが、かかる機械的伸張時に
おいて第１駆動体４、第２駆動体５は弾性変形応
力内に設定される。
そして、かかる際に各駆動体の温度の逆変態開
始点（A3点）を相違させることによつて各駆動
体の伸張の開始に変化をもたらすことができ、更
に逆変態終了点（Af点）を相違させることによ
つて伸張の完了を変えることができる。而して可
動部２の移動を例えば本例の如く３段階に渡つて
制御できる。
始点（A3点）を相違させることによつて各駆動
体の伸張の開始に変化をもたらすことができ、更
に逆変態終了点（Af点）を相違させることによ
つて伸張の完了を変えることができる。而して可
動部２の移動を例えば本例の如く３段階に渡つて
制御できる。
以上の如く本発明の形状記憶合金よりなる駆動
体の加熱方法によると、駆動体自身を発熱させる
ことができるもので熱損失が少なく駆動体内部よ
り全体的に加熱することができ加熱特性が秀れあ
らゆる製品の駆動体として巾広く使用ができるも
のであり、さらには駆動体の逆変態温度に差違を
設ければ通電時において駆動体は時間経過に伴な
う温度上昇に応じてステツプ状に動作するもので
あり、これによるとその動作をステツプ状に制御
できるもので多段制御に極めて有効なものであ
る。
体の加熱方法によると、駆動体自身を発熱させる
ことができるもので熱損失が少なく駆動体内部よ
り全体的に加熱することができ加熱特性が秀れあ
らゆる製品の駆動体として巾広く使用ができるも
のであり、さらには駆動体の逆変態温度に差違を
設ければ通電時において駆動体は時間経過に伴な
う温度上昇に応じてステツプ状に動作するもので
あり、これによるとその動作をステツプ状に制御
できるもので多段制御に極めて有効なものであ
る。
更に、駆動体の一部を固定部に一体的に固着
し、他端を可動部に一体的に固着し、該駆動体を
電気的に並列に接続したことによると、各駆動体
の一端は共通の一側端子部材に接続され、一方各
駆動体の他端は共通の他側端子部材に接続される
ことによつて各駆動体を電気的に接続することが
可能となつたもので、特に複数の駆動体を用いた
際における電気接続が容易にして且つ簡便に行な
うことができ、安価な駆動体の加熱方法を得られ
るものである。
し、他端を可動部に一体的に固着し、該駆動体を
電気的に並列に接続したことによると、各駆動体
の一端は共通の一側端子部材に接続され、一方各
駆動体の他端は共通の他側端子部材に接続される
ことによつて各駆動体を電気的に接続することが
可能となつたもので、特に複数の駆動体を用いた
際における電気接続が容易にして且つ簡便に行な
うことができ、安価な駆動体の加熱方法を得られ
るものである。
図は本発明によ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ものである。第１図
は駆動体への非通電状態にあつて第１状態を示す
縦断面図である。第２図は各駆動体のストローク
と逆変態温度との関係を示す線図である。第３図
は駆動体の電気回路図である。第４図は第１駆動
体が逆変態温度Ａ度に達した第２状態を示す。第
５図は第２駆動体が逆変態温度Ｂ度に達した第３
状態を示す。第６図は第３駆動体が逆変態温度Ｃ
度に達した第４状態を示す。 １…固定部、２…可動部、４…第１駆動体、５
…第２駆動体、６…第３駆動体、７…一側端子部
材、８…他側端子部材。
の加熱方法の一実施例を示すものである。第１図
は駆動体への非通電状態にあつて第１状態を示す
縦断面図である。第２図は各駆動体のストローク
と逆変態温度との関係を示す線図である。第３図
は駆動体の電気回路図である。第４図は第１駆動
体が逆変態温度Ａ度に達した第２状態を示す。第
５図は第２駆動体が逆変態温度Ｂ度に達した第３
状態を示す。第６図は第３駆動体が逆変態温度Ｃ
度に達した第４状態を示す。 １…固定部、２…可動部、４…第１駆動体、５
…第２駆動体、６…第３駆動体、７…一側端子部
材、８…他側端子部材。
Claims (1)
- １ 固定部１と、固定部１に対向して移動する可
動部２との間に形状記憶合金よりなる複数のコイ
ルスプリング状に形成された駆動体４，５，６…
…を配置するとともに駆動体４，５，６…の一端
を固定部１に一体的に固着し、他端を可動部２に
一体的に固着し、該駆動体を電気的に並列に接続
するとともに前記各駆動体の逆変態温度を違えて
なる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 |
|---|---|---|---|
| JP22087982A JPS59110875A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 形状記憶合金よりなる駆動体の加熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22087982A JPS59110875A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 形状記憶合金よりなる駆動体の加熱方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59110875A JPS59110875A (ja) | 1984-06-26 |
| JPH051395B2 true JPH051395B2 (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=16757964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22087982A Granted JPS59110875A (ja) | 1982-12-16 | 1982-12-16 | 形状記憶合金よりなる駆動体の加熱方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59110875A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6374608B1 (en) * | 2001-03-06 | 2002-04-23 | Charles James Corris | Shape memory alloy wire actuator |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5751970A (en) * | 1980-07-25 | 1982-03-27 | Inobeiteibu Tekunorojii Intern | Apparatus for converting heat energy to mechanical energy |
-
1982
- 1982-12-16 JP JP22087982A patent/JPS59110875A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5751970A (en) * | 1980-07-25 | 1982-03-27 | Inobeiteibu Tekunorojii Intern | Apparatus for converting heat energy to mechanical energy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59110875A (ja) | 1984-06-26 |
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