JPH0631735B2 - 感温作動物品及び同物品の製造方法並びに同物品を組み込んだ装置 - Google Patents

感温作動物品及び同物品の製造方法並びに同物品を組み込んだ装置

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JPH0631735B2
JPH0631735B2 JP3500401A JP50040191A JPH0631735B2 JP H0631735 B2 JPH0631735 B2 JP H0631735B2 JP 3500401 A JP3500401 A JP 3500401A JP 50040191 A JP50040191 A JP 50040191A JP H0631735 B2 JPH0631735 B2 JP H0631735B2
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temperature
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ハーナー，レスリー，エル．
フランツ，エール，エル．
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Carpenter Technology Corp
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  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)
  • Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、温度変化に反応して偏向する物品、より詳し
くはモノメタル材料（monometallic material）にて成
るような物品，同物品の製造方法及びそのような物品を
組み込んだブラウン管に関するものである。
結合された少なくとも二つの異種の合金にて作られた、
サーモスタット，その他の熱制御装置及び時にカラーテ
レビのブラウン管中で用いられている偏向スプリングに
おいて見られるような感温作動物品が知られており、こ
の感温作動物品はバイメタル又はバイメタル物品とよば
れている。バイメタル物品に用いられている複数の合金
は、温度が変化した時に例えば偏向することによってバ
イメタル物品が機能するようにするため異なった膨張特
性を有している。もし異種の合金を結合することなくこ
のような物品を製造することができるならば、このよう
な感温作動物品の製造において便利であると考えられ
る。
公知のバイメタル物品の使用中に生ずる熱応力と機械的
応力とが組み合わさって、それが、その物品を構成して
いる合金の弾性限度を超過することがある。弾性限度を
超過すると、塑性変形によってこの物品は永久ひずみを
呈するようになる。このような永久ひずみは、この物品
が組み込まれている装置の校正(calbrain) 又は作用に
支障をきたすこととなる。従って、感温作動物品を、現
在用いられている材料より強い材料にて構成することが
できるならば、更に便利であると考えられる。
発明の概要 本発明は、一定の温度変化に反応して制御変位するモノ
メタル感温作動物品を提供することを主目的とする。
本発明の別の目的は、公知のバイメタル感温作動物品よ
りも高い弾性特性を有するような物品を提供することに
ある。
本発明の更に目的とするところは、温度反応を確保する
のに異種の金属を結合する必要のない感温作動物品の製
造方法を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、モノメタル感温作動物品を組
み込んだ、カラーテレビ又はカラーモニター用のブラウ
ン管を提供することにある。
本発明の他の利点及び上述の目的は、本発明の好ましい
具体例に従って、所定の温度範囲に亘って温度上昇又は
温度低下に反応してバイメタルと本質的に同様に機能す
る感温作動モノメタル物品を提供することにより達成さ
れる。この物品は、所定温度範囲内の一定の温度に対応
して、例えば偏向によって所定の変位を生じる。
本発明の他の態様に依れば、物品の一部が問題の温度範
囲に亘って所定の熱膨張率(COE) を有し、一方他の部分
が同温度範囲に亘って別のＣＯＥを有するよう金属部材
を熱処理加工又は機械的処理加工するよう構成されてい
る感温作動モノメタル物品の好適な製造方法が提供され
る。これら各部分のＣＯＥを相違させたのは、感温作動
物品が所定の温度範囲内での温度変化により所望の変位
を呈するようにさせるためである。
本発明の更に別の態様に依れば、カラーテレビ又はカラ
ーモニター用のブラウン管が提供され、このブラウン管
は、フェースプートと、ブラウン管の内部においてフェ
ースプレートから予め設定された半径方向間隔をもって
配置された、複数のアパーチャー付きシャドウマスクと
を有している。感温作動モノメタル素子が、シャドウマ
スクをブラウン管内で位置決めし、ブラウン管の温度サ
イクル中にシャドウマスクをフェースプレートからその
予め設定された間隔をもって実質的に定置させるよう維
持している。
図面の簡単な説明 本発明の利点及び更なる目的は、本発明の後述の詳細な
説明及び添付図面によって明らかになるであろう。
第１図は、本発明の一態様に依る感温作動物品の部分切
取斜視図； 第２図は、本発明の別の態様に依る、カラーテレビ又は
モニター用のブラウン管の正面図； 第３図は、第２図の３−３線部分断面図である。
詳細な説明 同一部品又は同様の部品について同様の参照符号を付し
た図面、時に第１図を参照すると、本発明に依る感温作
動物品１０の好ましい具体例が示されている。この感温
作動物品１０は、長さ方向の境界線即ち軸線１２に沿っ
て第一の部分１４と第二の部分１６とに分けられる。こ
の物品の第二の部分１６は、そのＣＯＥが、所定の温度
範囲に亘って第一の部分１４のＣＯＥと異なりしかも好
ましくはこの第一の部分のＣＯＥより小さくなっている
のが特徴である。物品１０は、モノメタル材料、好まし
くは単一の合金にて作られ、この単一の合金が、部分１
４において第一の準安定相(metastable phase)を構成
し、他の部分１６において第二の相を構成している。所
定の温度範囲に亘って相違する二つのＣＯＥは、温度が
変化した時に物品１０を長手方向の軸線に対する交軸方
向へ偏向させるのに十分な程度に大きく相違している。
図示の具体例においては、物品１０は温度が上昇した時
に矢印１８の方向へ偏向し、温度が低下した時に反対方
向へ偏向するようになっている。こうして、使用中にこ
の感温作動物品１０は公知の感温作動バイメタルと同様
に機能することとなる。
第１図に示されているように、この物品１０は第一の端
部２０と第二の端部２２とを有する長尺なモノメタル偏
向スプリングの形態をしている。端部２０，２２は、第
２図により詳しく示されているように中間部分２３を介
して相互に平行な平面上に位置するようにずれていもよ
い。物品１０については第１図示の形状を有するものと
して説明したが、物品に要求される用途に応じて、例え
ば、一つの折曲部を有し又は折曲部を全く有しない他の
形態のものとして構成することもできる。
物品の端部２２には、この端部２２を所望の位置に取り
付け固定するためのスタッド，ピン，ボルト又はその他
の留め具を受け入れるための穴２４を設けることができ
る。端部２０は、端部２２の取り付け位置に相対して移
動可能な物に、同様な方法又は溶接のようなより恒久的
固定手段によって固定することができる。
本発明による物品を製造するための好ましい材料は、特
定用途のために要求される所望の温度範囲内での温度
で、少なくとも二つの相として存在することのできる化
合していない金属(elemental metal) 又は合金である。
この二つの相は互いに異なったＣＯＥを有し、これらＣ
ＯＥ間の相違は、物品が加熱又は冷却された時に物品を
所望量偏向させるに十分な程度に所望の温度範囲に亘っ
て大きく相違しているのが好ましい。好ましい材料とし
ては、準安定相を有ししかもこの準安定相が、その準安
定相の熱膨張率と完全に相違した熱膨張率を有する他の
相に簡単に変態することができるものが好ましい。又、
その材料としては、ＢＣＣ構造(body centered cubic s
tructure) のようなマルテンサイト系体心構造へと簡単
に変態することができるオーステナイト系ＦＣＣ構造(f
ace centered cubic structure) を有しているようなも
のが好ましい。好ましい金属又は合金の他の特性は、Ｍ
ｓ点が常温以下であることである。
例えば、AISI Type 201 又はType 304ステンレス鋼の如
きオーステナイト系ステンレス鋼や半オーステナイト系
(semi-austenitc) ステンレス鋼の公知のグレード(grad
e) が、本発明に依る物品の使用に適している。本発明
に依る物品の使用に適している別の種類の合金として
は、エイエスティーエム スペック．ビー７５３−８６
（ASTM Spec. B753-86）（１９８６年３月）中で明らか
にされている例えばその中の表Ｉに記載の合金Ｔ−２２
の如き制御エキスパンション合金(controlled expansio
n alloy)がある。そのような合金はより良好な弾性特性
が要求される場合の使用に特に適している。例えば、大
きい剛性が要求される場合により大きい弾性率が要求さ
れ、これに対し大きい機械的応力に晒された時に物品に
永久ひずみが生ずるのを防止することが要求される場合
には、より高い弾性限度が要求される。好適な合金の更
に別の例としては、温度−導磁性合金（temperature-pe
rmeability alloy）と呼ばれているものがあり、これは
温度によってその透磁率が変化する磁性合金である。既
に指摘した如く、変態を起こすようにさせることの可能
な鉄のような化合していない金属も同様に本発明の物品
に用いることができる。
本発明に依る物品は、種々の方法で製造することができ
る。物品の好ましい初期の形態は、採用した合金が準安
定相となっているバー又はストリップである。このスト
リップ又はバーの縦に沿った部分、好ましくはその半分
を準安定相から別の相へ、例えば、オーステナイト相か
らマルテンサイト相へと変態させるよう処理加工する。
オーステナイト合金において変態に起こさせるための好
適な方法としては、ザブゼロ処理，脱炭，冷間加工又は
これらを組み合わせた方法がある。物品が半オーステナ
イト系合金により作られている場合には、析出加熱処理
と冷却によって変態を起こさせるのが好ましい。
本発明に依る物品は精錬した金属材料にて製造するのが
好ましいが、別の方法を用いて製造することもできると
考えられる。例えば、粉末冶金法に依って作られた材料
や鋳造金属材料を用いることができる。
材料が常温以下のＭｓ点を有する場合には、ザブゼロ処
理が好ましい。中間生成物の状態の金属又は合金の一部
を、他の部分をＭｓ点以上に維持しながら、例えば、液
体窒素又はドライアイスとメタノールの混合物のような
冷却媒体であって材料のＭｓ点又はそれ以下にされたも
のに浸すことによって準安定オーステナイト相からマル
テンサイト相への変態を生じさせる。例えば、連続した
薄いストリップ状の好適な材料を、液体窒素を含んだ回
転金属ドラム上で又は一対のそのようなドラムの間でこ
のストリップの幅方向の半分がドラムと接触するように
して引抜き加工する。材料の幅方向の他の半分は、ドラ
ム上を通過する材料の速度を調整し又はヒートシンクと
して機能するようになっている別のドラムと接触させる
ことによって、Ｍｓ点以上に維持する。
準安定合金のマトリックスから炭素を除去すると合金の
Ｍｓ点が上がるので、脱炭はマルテンサイト変態を起こ
させる別の方法である。合金マトリックスから炭素を十
分に除去すると、常温近くまでＭｓ点を上げることがで
きる。酸化又は還元雰囲気中で物品の一部を高温で処理
することによって脱炭を実行することができる。物品の
他の部分は、その部分の脱炭を防止するために、物品の
脱炭加熱処理前に、例えば、コーティングによってマス
クすることができる。
析出加熱処理(precipitation heat treatment)中におけ
る半オーステナイト系ステンレス鋼合金中のオーステナ
イト安定剤(austenite stabilizer)の析出によって、合
金マトリックスから炭素とクロムを取り除いてクロムカ
ーバイドを生成する。十分な量の炭素とクロムをマトリ
ックスから除去すると、オーステナイトの安定性が低減
しそれによてＭｓ点を低くし、常温まで冷却した時にマ
ルテンサイト変態が生じ又は例えばザブゼロ処理によっ
てマルテンサイト変態を簡単に誘起させることができ
る。本発明に依る物品を製造するために、半オーステナ
イト系合金の如きものにて成るストリップの一面をある
温度で加熱処理してクロム−カーバイドの析出をもたら
し、そして調整したＭｓ点より高くない温度にストリッ
プの前記の面を焼き入れし、一方ストリップの他面はそ
の部分を析出させないようにするために低い温度に維持
する。例えば、オーステナイト状態にある半オーステナ
イト合金の連続した薄いストリップを、このストリップ
の幅の約半分のビーム幅を持った例えば赤外線の如き放
射熱の集束されたビームを通して引抜いてもよい。この
熱ビームを強烈に調整してカーバイド析出を起こさせる
範囲内の温度にまでストリップの幅方向の半分を加熱す
る。ストリップの幅方向の他の部分は、水の如き冷却媒
体を含んだドラムと接触させることによって低温に維持
する。そして、加熱部分の調整されたＭｓ点以下までス
トリップの全幅部分を冷却する。
冷間引抜き又は冷間圧延の如き冷間加工の最中に、準安
定合金に応力を伴ったマルテンサイト変態が生ずること
がある。冷間加工によって本発明の物品を製造する好適
な方法としては、インゴット又はビレットを加工して横
断面くさび形又はＬ字形のバーを形成することによって
中間生成物を製造するものがある。そして、この中間生
成物を引抜き又は圧延して略均一な横断面を有する平ら
なストリップを形成する。中間生成物の厚い側は、その
部分で材料のマルテンサイト変態が生ずるようにするた
めに十分に還元しなければならない。こうして、ストリ
ップこの厚い部分は変態するが、他の部分は変態しな
い。
本発明の物品は好適な合金又は金属の一枚の片にて構成
するのが好ましいが、非変態合金片と変態済合金片とを
溶接，積層圧延等によって接合することによっても製造
することができる。
本発明に依る物品の上述した製法は、物品に所望の変態
を生じさせるべく個別に又は組み合わせて実施すること
ができる。然しながら、他の方法も同様採用することが
できることを銘記すべきである。例えば、物品が常温以
下のＭｓ点を有する合金にて作られている場合に、その
物品全体をマルテンサイト相へ変態させて、次に物品の
一部を加熱してその部分の材料を再オーステナイト化さ
せ、一方残りのマルテンサイト部分は再オーステナイト
化するのを防止するために低温に維持する。その材料を
再オーステナイト化させるための一つの方法としては、
物品をＡ．Ｃ．誘導加熱する方法がある。加熱の深さ(d
epth)は、誘導電流の周波数によって調整することがで
きる。
物品の変態済部分と非変態部分の間における膨張特性に
一定の相違を持たせるために、物品の変態部分を完全に
変態させるのが好ましい。然しながら、変態した材料の
分布が物品の一部変態済部分の全体に亘って実質的に一
様である場合には、その部分的に変態した構造を好結果
を以て利用することができる。
本発明に依る物品における変態済材料と非変態材料のと
の体積比は、約５０：５０が好ましいが、多くの他の割
合であっても有益な結果をもたらすことができる。現実
に採用されるその場合の限界は、特にその部品のデザイ
ンによって左右される。例えば、長さに設計上の限定の
ない物品については、より小さな相違の膨張特性、即
ち、変態済相５０：比変態相５０の割合以下の割合を以
て製造することができる。ところが、長さに設計上の限
定のある物品の場合には、より大きな相違の膨張特性が
要求されるので、５０：５０の割合に近い割合が要求さ
れる。
本発明に依る物品に、第二の金属材料を被ぶせ又はコー
ティングしてもよいことが解る。例えば、物品が電気回
路の一部として用いられている場合には、この物品を高
伝導性金属材料にて被覆してもよい。他の用途の場合に
は、物品を耐食性材料でコーティング又は被覆してもよ
い。
第２図を参照すると、カラーテレビ又はカラーモニター
用のブラウン管(CRT) ２６が図示されている。このＣＲ
Ｔ２６は、エンベロープ２８とフェースプレート３０と
を有している。ＣＲＴ２６には、複数個のアパーチャー
３３を有するシャドウマスク３２がフェースプレート３
０から半径方向へ所定間隔隔てて装着されている。シャ
ドウマスク３２は複数個の偏向スプリング１０によって
適宜個所に定置されている。第２図には三個の偏向スプ
リングが示されているが、必要に応じてより多くの又は
より少ない数の偏向スプリングを用いることができる。
偏向スプリング１０は、エンベロープ２８から延びて穴
２４を貫通しているスタッド又はピン３４の如き留め具
によって、その一端部がＣＲＴ２６のエンベロープ２８
に取り付けられている。偏向スプリング１０の他端部
は、第３図示の如くシャドウマスク３２のフレーム３６
に取り付けられている。当業界において周知の如く、Ｃ
ＲＴ２６の温度サイクル、例えば初期のウオームアツプ
の間に、補正されない限り、例えば、Ａ地点からＢ地点
へのシャドウマスク３２の移動のため、マスクアパーチ
ャー３３がフェースプレート３０上のカラー蛍光体と整
合しないことが起きる。然しながら、シャドウマスク３
２と良好な熱交換関係にありしかも上述した如き異なっ
たＣＯＥを有する部分を持つ偏向スプリング１０が偏向
し、それによってこの偏向スプリングが、フェースプレ
ート３０から予め設定した半径方向の間隔を隔てた位置
にシャドウマスク３２を定置させた状態に維持させるよ
う作用することとなる。
上述の記載から、本発明に依れば、異種の金属を結合す
ることなく作られた感温作動モノメタル物品を得られる
ことが、理解できる。更に、この感温作動物品の好適な
製造方法には、モノメタル材料の中間製品を熱及び（又
は）機械的処理加工してその一部に変態を生じさせ、そ
れにより変態した部分と非変態部分とに物品の作動温度
範囲に亘って互いに異なったＣＯＥを持たせる方法があ
る。更にまた、シャドウマスクＣＲＴフェースプレート
上のカラー蛍光体と良好に整合維持させるための感温作
動物品を採用した、カラーテレビ又はカラーモニター用
のＣＲＴの改良についても述べた。
前記記載において使用した用語及び表現は、本発明の説
明上の用語として用いたにすぎず、本発明の内容を何ら
限定するものではない。そのような用語及び表現を用い
たからといって、そのことに、図示及び記述した本発明
の形態と均等なもの又はその一部を排除する意図はな
い。然しながら、権利が請求されている本発明の範囲内
で種々の変更を加えることが可能であると認められる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−202985（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−91939（ＪＰ，Ａ) 米国特許3678757（ＵＳ，Ａ) 米国特許3838985（ＵＳ，Ａ)

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所定の温度範囲内で一定の温度に反応して
    制御偏位を呈するモノメタル感温作動物品であって、同
    一材料にて成る第一の部分と第二の部分とを有し、第一
    の相として前記第一の部分に存在する前記材料の部分が
    第一の熱膨張率を有し、第二の相として前記第二の部分
    に存在する前記材料の部分が第二の熱膨張率を有するこ
    とを特徴とし、前記第一の熱膨張率と前記第二の熱膨張
    率とが相違していることを特徴とするモノメタル感温作
    動物品。
  2. 【請求項２】温度変化に反応して偏向する感温作動モノ
    メタル物品であって、所定の温度範囲に亘って第一の熱
    膨張率を有することを特徴とする第一の相と、前記温度
    範囲に亘って前記第一の熱膨張率と異なった第二の熱膨
    張率を有することを特徴とする第二の相とを有する単一
    の金属材料にて構成され、前記金属材料が前記第一の相
    として存在している第一の部分と、前記金属材料が少な
    くとも部分的に前記第二の相へ変態している第二の部分
    とを有している感温作動モノメタル物品。
  3. 【請求項３】前記第一の熱膨張率が、前記第二の熱膨張
    率より大きくなっている特許請求の範囲第２項に記載の
    物品。
  4. 【請求項４】前記第一の熱膨張率と前記第二の熱膨張率
    が、温度が変化した時に前記物品を偏向させる程度に互
    いに相違している特許請求の範囲第２項に記載の物品。
  5. 【請求項５】前記材料における第一の相と前記第二の相
    とが、温度が変化した時に前記物品をその長さ方向の軸
    線に対して偏向させるよう並列されている特許請求の範
    囲第２項に記載の物品。
  6. 【請求項６】前記物品を構成している材料が、合金であ
    る特許請求の範囲第２項に記載の物品。
  7. 【請求項７】前記第二の部分が、実質上完全に第二の相
    へ変態している特許請求の範囲第２項に記載の物品。
  8. 【請求項８】前記第一の相が、実質的に準安定オーステ
    ナイトにより成る特許請求の範囲第２項に記載の物品。
  9. 【請求項９】前記第二の相が、実質的にマルテンサイト
    により成る特許請求の範囲第８項に記載の物品。
  10. 【請求項１０】前記第一の相が準安定ＦＣＣ構造を持
    ち、前記第二の相が体心構造を持っている特許請求の範
    囲第２項に記載の物品。
  11. 【請求項１１】前記第二の相が、ＢＣＣ構造を持ってい
    る特許請求の範囲第１０項に記載の物品。
  12. 【請求項１２】前記材料が、前記第二の部分の厚い部分
    を実質的に横切って変態している特許請求の範囲第２項
    に記載の物品。
  13. 【請求項１３】温度が変化した時に前記物品を偏向させ
    るようにするよう前記第一の部分と前記第二の部分と
    が、特定の寸法に合わせて互いに整合されている特許請
    求の範囲第２項に記載の物品。
  14. 【請求項１４】第一の熱膨張率を有する第一の相として
    存在する初期の金属材料を用意し、その厚い部分を横切
    る前記金属材料の一部分を、前記第一の熱膨張率と相違
    する第二の熱膨張率を持つ第二の相へと少なくとも部分
    的に変態させるようにした、温度変化に反応して偏向す
    るモノメタル物品の製造方法。
  15. 【請求項１５】前記金属材料の前記一部分を、前記金属
    材料の変態温度以下に冷却することによって変態させる
    ようにした特許請求の範囲第１４項に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記金属材料の前記一部分を、前記金属
    材料が実質上完全に第二の相へ変態するのに十分な時
    間、変態温度以下で冷却する特許請求の範囲第１５項に
    記載の方法。
  17. 【請求項１７】前記金属材料の前記一部分を、冷間加工
    することによって変態させるようにした特許請求の範囲
    第１４項に記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記金属材料の前記一部分を、脱炭する
    ことによって変態させるようにした特許請求の範囲第１
    ４項に記載の方法。
  19. 【請求項１９】前記金属材料を、実質的にマルテンサイ
    ト相として構成し、前記金属材料の前記一部分を、再オ
    ーステナイト化させることによって変態させるようにし
    た特許請求の範囲第１４項に記載の方法。
  20. 【請求項２０】前記金属材料が、合金である特許請求の
    範囲第１４項に記載の方法。
  21. 【請求項２１】ブラウン管であって、 フェースプレートを備えた真空エンベロープと； 前記ブラウン管の内部に前記フェースプレートから半径
    方向へ所定の間隔を隔てて配置された複数個のアパーチ
    ャー付きシャドウマスクと； 前記シャドウマスクを前記エンベロープに装着すると共
    に、前記ブラウン管の温度サイクル中に前記シャドウマ
    スクを前記フェースプレートから実質的に半径方向へ間
    隔を隔てて定置維持させるための感温作動モノメタル素
    子とを有し、前記感温作動モノメタル素子が、同一材料
    にて成る第一の部分と第二の部分とを有し、第一の相と
    して前記第一の部分に存在する前記材料の部分が第一の
    熱膨張率を有し、第二の相として前記第二の部分に存在
    する前記材料の部分が第二の熱膨張率を有することを特
    徴とし、前記第一の熱膨張率と前記第二の熱膨張率とが
    相違していることを特徴とするブラウン管。
JP3500401A 1989-10-31 1990-10-16 感温作動物品及び同物品の製造方法並びに同物品を組み込んだ装置 Expired - Lifetime JPH0631735B2 (ja)

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