JPH0663580B2

JPH0663580B2 - 自動制御機器

Info

Publication number: JPH0663580B2
Application number: JP17382185A
Authority: JP
Inventors: 信一池田
Original assignee: 山田三恵
Priority date: 1985-08-07
Filing date: 1985-08-07
Publication date: 1994-08-22
Anticipated expiration: 2009-08-22
Also published as: JPS6235184A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は化学装置や機械装置等の流体用管路に於いて使
用する自動制御機器の改良に係り、栓室の上方開口を密
封するダイヤフラムを直接に栓座へ当離座せしめて流体
通路を開閉すると供に、機器駆動源に形状記憶合金製コ
イルバネの出力を利用するようにした自動制御機器に関
する。

（従来の技術）一般に、従来の自動制御機器に於いては、例えば第３図
に示す如くパルスモータ１等を用いて栓棒２の回動を制
御したり、或いは電磁作動器や空気圧シリンダ（図示省
略）を用いて栓棒２の昇降を制御する構造が多く採用さ
れている。尚、第３図に於いて３は筐体、４は栓座、５
は栓体、６はダイヤフラム、７は復帰用スプリングであ
る。

然し乍ら、前記パルスモータや電磁作動器、空気圧シリ
ンダ等により機器の開閉を制御する構成のききは、必然
的にスピンドルの駆動部が大型になると供にその構造も
複雑になり、製造コストの高騰や保守の繁雑さを招くと
いう難点がある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、従前の自動制御機器に於ける上述の如き問
題、即ちスピンドル駆動部の構造が複雑で然かも大型化
となるため、機器の小形化及び製造コストの引下げが図
れないという問題を基本的に解決せんとするものであ
り、形状記憶合金製のコイルバネを用いて機器の開閉を
制御することにより、機器の大幅な小形化と製造コスト
の引下げを可能とした自動制御機器を提供するものであ
る。

（問題点を解決するための手段）本発明は、流体入口９と流体出口１０に連通する栓室２
３の底面に栓座１３を設けた筐体８と；栓座１３の上方
に配設されて栓室２３の気密を保持すると供に凝弾性変
形により直接に栓座１３へ接当する形状記憶合金製のダ
イヤフラム１５と；ダイヤフラム１５の上方に配設した
ダイヤフラム押え１６と；ダイヤフラム押え１６の上方
に配設され、加熱されることによりダイヤフラム押え１
６を下方へ押圧する形状記憶合金製のスプリング１８
と；該形状記憶合金製のスプリング１８の温度を調整す
る温度制御器２２とを発明の基本構成とするものであ
る。

（作用）ダイヤフラムの上方に配設した記憶合金製のスプリング
を加熱し、その温度をＭｓ変態温度近傍の温度に上昇せ
しめると、該スプリングの出力が増大してダイヤフラム
を下方へ押圧し、ダイヤフラムを直接栓座へ当座せし
め、これにより機器は閉鎖状態となる。

また、前記スプリングの温度を下降せしめると、スプリ
ングの出力が減少してダイヤフラムが疑弾性変形による
弾性力又はこれと流体圧によつて上方へ押圧され、機器
は開放状態となる。

更に、スプリングの温度を調整自在とすることにより、
機器開度は所望の値に制御される。

（実施例）第１図は、本発明で使用する形状記憶合金製スプリング
を用いた自動制御機器の縦断面図であり、図に於いて
は、８はステンレス鋼製の筐体、９は流体入口、10は流
体出口、11及び12は流体通路、13は栓座、14はデイス
ク、15はダイヤフラム、16はダイヤフラム押え、17はス
プリング、18は記憶合金製スプリング、19は袋ナツト、
20はスプリング挿入筒、21は調整ねじ、22は温度制御器
である。

栓室23の上方はインコネル板製のダイヤフラム15でシー
ルされており、記憶合金製スプリング18によりダイヤフ
ラム押え16を介してダイヤフラム15を下方へ押圧するこ
とにより、デイスク14が栓座13へ当座する。

前記記憶合金製スプリング18は、Ｎｉ50％−Ｔｉ50％の
記憶合金製Ｍｓ変態温度約40゜Cを使用して形成されてお
り、35゜C〜40゜Cにおいて20〜25Kgの出力即ちダイヤフラ
ム押え16を下方へ押圧する力を発生するように設定され
ている。

スプリング18の加熱は、温度制御器22からの電流をスプ
リング18へ流すことにより行なわれており、加熱用の電
流値を調整することにより、スプリング温度が制御され
ている。

尚、本実施例に於いては、スプリング18の材質としてＴ
ｉ−Ｎｉ系の記憶合金線を利用しているが、Ｃｕ−Ｚｎ
−Ａｌ系やＣｕ−Ａｌ−Ｂｅ系、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ系の
記憶合金でもよいことは勿論である。また、本実施例に
於いては、スプリング18自体へ通電することにより、こ
れを加熱するようにしているが、適宜のヒータをスプリ
ング挿入筒20内へ配設する構成としてもよい。更に、本
実施例に於いては、加熱したスプリング18の冷却を自然
冷却に依つているが、制御性を高めるためにはスプリン
グ18の冷却装置を別に設ける方が望ましい。

次に、本実施例に係る自動制御機器の作動について説明
する。

先ず、機器を閉鎖する場合には、スプリング18へ温度制
御器22から適宜の電流を通し、これを合金素材のＭｓ変
態温度近傍の温度（35゜C〜40゜C）に加熱する。これによ
り、予かじめ調整ねじ21によつて適宜量の圧縮歪みを与
えたスプリング18の出力（下方向への押圧力）が増加
し、復帰用スプリング17の弾性力に抗してダイヤフラム
15及びデイスク14を押し下げ、閉止状態となる。

一方、閉止状態から開放状態とする場合には、スプリン
グ18への通電を遮断してその温度を下げる。これにより
スプリング18の出力は減少し、復帰用スプリング17の弾
力や流体圧によりデイスク14が上昇し、開放状態とな
る。

又、スプリング18の加熱温度を制御してその出力を調整
することにより、デイスク14を適宜の中間開放位置に保
持することが出来る。

第２図は、本発明の実施例に係る自動制御器の縦断面図
である。図に於いて13は合成樹脂製の栓座、15は記憶合
金製のダイヤフラム、25はダイヤフラム押え16の下端に
取付けた合成ゴムであり、その他の構成は第１実施例の
場合と同じである。

前記ダイヤフラム15はＮｉ−Ｔｉの記憶合金を用いて形
成されており、本実施例に於いてはＮｉ50％−Ｔｉ50％
の記憶合金板（外径26〜20mmφ、厚さ0.19〜0.21mm、Ｍ
ｓ変態温度約20゜C）が使用されている。

当該ダイヤフラム15は、流体の有する熱量又はヒータ24
の熱によりＭｓ変態温度よりやや高い目の温度で保持さ
れており、閉止時には第２図に示す様な形状に擬弾性変
形されている。

閉止状態にあるダイヤフラム15は、素材の有する擬弾性
特性により上向き、即ち栓座13から離座する方向に約20
〜20Kgの復元力を保持しており、またダイヤフラム押え
16の開放ストロークが１mmのとき、約15〜20Kgの復元力
を発生する。

尚、ダイヤフラム15の素材として、他の種類の記憶合金
板が使用できることは勿論である。また、ダイヤフラム
15の温度を擬弾性領域の温度に保持する方法は、如何な
る方法であつてもよく、本実施例に於いてはダイヤフラ
ム15の上面側にヒータ24を貼着し、これによつてダイヤ
フラムの温度制御を行なつている。

実施例に於いて、機器を閉鎖する場合には、温度制御器
22からスプリング18へ給電し、これを加熱してその出力
を増強する。これによつて、ダイヤフラム15が栓座13側
へ押し付けられ、閉止状態となる。

次に、機器を開放する場合には、スプリング18への通電
を遮断してその温度を下げ、スプリング18の出力を減少
させる。そうすると、擬弾性変形の状態にあるダイヤフ
ラム15は平板状に復元し、栓座13から離すことになる。

尚、機器の制御性を高めるためには、スプリング18の冷
却装置を設けるのが望ましい。

又、前記実施例に於いてはダイヤフラム15を、記憶合金
製とし、ダイヤフラム15の擬凝弾性特性を利用してこれ
を離座させる構成としているが、流体圧を常時利用でき
る管路に使用する場合には、ダイヤフラム15を記憶合金
以外の金属で形成し、流体圧により離座せしめるように
してもよい。

（効果）本発明は、機器の開閉機能を掌るダイヤフラムの駆動源
として記憶合金製のスプリングを使用し、該スプリング
の温度を調整してスプリングの出力を制御することによ
り、機器の開閉並びに開度の制御を行なうようにしてい
るため、機器の駆動部を著しく小形に出来ると共に、機
器自体の構造も簡単になり、製造コストの大幅な引下げ
が可能となる。

また、スプリングの熱容量が比較的少ないため、機器の
制御応答性も比較的高く、極めて正確な開度制御が行な
える。

更に、本発明ではダイヤフラムを形状記憶合金製とし、
スプリングによる押下げによってダイヤフラムを直接に
栓座へ接当せしめて流体通路を閉鎖すると共にスプリン
グによる押下げ力を解除した際には、ダイヤフラムの擬
弾性変形による弾性力若しくはこれと流体圧を利用して
流体通路を開放するようにしている。その結果、従前の
弁体に相当する部材が不要になると共に、栓室２３の空
間容積を小さくすることができ、自動制御機器の大幅な
小型化が可能となる。

本発明は上述の通り優れた実用的効用を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で使用する形状記憶合金製スプリングを
用いた自動制御機器の縦断面図である。第２図は本発明の第２実施例に係る自動制御機器の縦断
面図である。第３図は、従前の自動制御機器の縦断面図である。８……栓箱 13……栓座 14……デイスク 15……ダイヤフラム 16……ダイヤフラム押え 17……復帰用スプリング 18……記憶合金製スプリング 23……栓室

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体入口（９）と流体出口(10)に連通する
栓室(23)の底面に栓座(13)を設けた筐体（８）と；栓座
(13)の上方に配設されて栓室(23)の気密を保持すると共
に、凝弾性変形により直接に栓座(13)へ接当する形状記
憶合金製のダイヤフラム(15)と；ダイヤフラム(15)の上
方に配設したダイヤフラム押え(16)と；ダイヤフラム押
え(16)の上方に配設され、加熱されることによりダイヤ
フラム押え(16)を下方へ押圧する形状記憶合金製のスプ
リング(18)と；該形状記憶合金製のスプリン(18)の温度
を調整する温度制御器(22)とから構成した自動制御機
器。