JPH07119619A

JPH07119619A - 双方向機能部品及びそれを用いた通風口開閉装置

Info

Publication number: JPH07119619A
Application number: JP5251394A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kawamura; 篤川村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 1995-05-09

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成で安価に多段階の制御を可能とす
るための機能部品を提供する。【構成】円板６を固定した軸５の一方の側にバイアス
バネ１を挿入する。円板６を挾んだ反対側の軸５に、そ
れぞれ変態点Ｔ₁、Ｔ₂（Ｔ₁＜Ｔ₂）の形状記憶合金バネ
１及び２を挿入する。そして、各バネを押し合うように
してケース４に軸５を挿入し摺動自在に保持する。機能
部品１０の雰囲気温度がＴ₁以下のとき、バイアスバネ
１が円板６を押して形状記憶合金バネ１、２を縮めさせ
軸５を最下方（初期位置）に位置させる。温度が上昇し
てＴ₁を越えると形状記憶合金バネ１が伸びて円板６を
上方に押し、軸５を中間位置に変位させる。さらに温度
がＴ₂を越えると形状記憶合金バネ２が伸びて円板６を
さらに上方に押し上げ、軸５を最上方（最終位置）に変
位させる。そして、温度が下降すると中間位置から初期
位置へと逆方向に変位させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば機器内部に熱源
を有する装置の内部温度制御等に使用される機能部品及
びそれを用いた通風口開閉装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】機器内部に発熱源を有する装置において
は、換気孔（通風口）等を設けて機器本体内の熱を機外
に拡散させ、機内温度の過昇を防いでいるものがある。
例えば複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装
置においては、機器内部に定着器、画像入力装置の光
源、電源トランス、モータ等の熱源を内蔵しているの
で、換気孔を設けたり、あるいは熱を拡散しやすくする
ために冷却ファンを設けて、機器内部の空気と外気とを
換気孔より入れ換えるようにして機内の温度が過度に上
昇することを防止している。しかし、装置に換気孔を設
けるということは、機器内部の動作音を機外へ漏らすこ
とになる。また、埃などが機内に侵入する原因ともな
る。そのため、換気孔を開閉可能とし、機内温度の変化
に応じて換気孔を開閉させ機内温度を制御するようにし
た装置が提案されている。例えば、温度センサにより電
磁ソレノイド等のアクチュエータを制御し換気孔を開閉
させるものがある。あるいは形状記憶合金をアクチュエ
ータとして用い、換気孔を開閉させるものなども提案さ
れている。

【０００３】ところで、近年では、例えば複写機とファ
クシミリ、プリンタと複写機など複数の機能を兼ね備え
た複合機が登場し、静音化と冷却という相反する二つの
性能に対するバランスが３つあるいはそれ以上のモード
において要求されるようになってきた。

【０００４】ここで、複写機とファクシミリの機能を有
する複合機を例にとって、静音化と冷却に要求されるモ
ードについて説明する。

【０００５】１．大量の連続コピー時には、静音化もさ
ることながら、充分に機器内部を冷却し複写性能を維持
することが要求される。

【０００６】２．断続コピー時（一般的な使用状態）に
は、必要充分なだけの冷却にとどめ、静音化が要求され
る。

【０００７】３．予熱時は、装置が置かれているオフィ
スの暗騒音並か、それ以下の騒音レベルが要求される。
また、装置を一定の温度レベルに予熱しているので冷却
も必要とされる。

【０００８】４．夜間待機時は、静かになった環境の暗
騒音並か、ユーザによっては無音が要求されるが、ファ
クシミリは夜間に受信することもあり、その場合、冷却
が必要となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では、機内温度が上昇したときに換気孔を開き温度
が下がったときに換気孔を閉じるだけであり、上記した
様な３つあるいはそれ以上のモードに対応して換気孔の
開口面積を多段階に制御することができないという問題
があった。

【００１０】また、従来の装置において、例えば温度セ
ンサにより電磁ソレノイド等のアクチュエータを制御し
て換気孔を開閉させる方法により換気孔の開口面積を多
段階に制御しようとすれば、バイメタルやサーミスタ等
の測温手段、駆動電源、制御回路、モータあるいはソレ
ノイド等多数の部品部材が必要であり、イニシャルコス
ト、ランニングコスト共に増加してしまうという問題が
あった。

【００１１】本発明は、従来の装置における上述の問題
を解決し、簡単な構成で安価に多段階の制御を可能とす
るための機能部品及びそれを用いた通風口開閉装置を提
供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の課題は、本発明に
より、バイアスバネと互いに異なる温度特性を有する複
数の形状記憶合金バネとを直列に保持し、該複数の形状
記憶合金バネの変態点以下の温度では前記バイアスバネ
の作用により一方向に変位した初期位置にあり、温度が
前記各形状記憶合金バネの変態点を越える度に該形状記
憶合金バネの形状回復力により逆方向に段階的に変位
し、温度の下降と共に初期位置へと可逆的に変位するこ
とにより解決される。

【００１３】また、本発明は、前記の課題を解決するた
めに、機器内部の熱を機外に拡散させるための通風口を
機内温度に応じて開閉させる通風口開閉装置において、
前記通風口の開閉部材と、バイアスバネと互いに異なる
温度特性を有する複数の形状記憶合金バネとを直列に保
持し該複数の形状記憶合金バネの変態点以下の温度では
前記バイアスバネの作用により一方向に変位した初期位
置にあり温度が前記各形状記憶合金バネの変態点を越え
る度に該形状記憶合金バネの形状回復力により逆方向に
段階的に変位し温度の下降と共に初期位置へと可逆的に
変位する双方向機能部品とを連結し、機内温度に応じて
前記通風口の開口面積を多段階に変化させることを提案
する。

【００１４】さらに、本発明は、前記の課題を解決する
ために、前記通風口の開口面積の変化の段階に応じて、
通風を促進させるためのファンの回転数を制御すること
を提案する。

【００１５】

【作用】ある温度以下のときは、バイアスバネがそれと
直列に配置された互いに異なる温度特性を有する複数の
形状記憶合金バネを押しやって一方向に変位し初期位置
にある。そして、温度が複数の形状記憶合金バネの各変
態点を越える度にその形状記憶合金バネが形状を回復し
てバイアスバネを押して逆方向に段階的に変位する。そ
して、温度の下降にともなって初期位置に可逆的に変位
する。

【００１６】その他の作用については、以下の実施例の
説明で明らかとなるであろう。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１８】図１は、本発明機能部品の一実施例を示す
側面図である。この図に示す機能部品１０は、互いに異
なる温度特性を有する形状記憶合金により形成された二
つの形状記憶コイル１及び２、通常のコイルスプリング
であるバイアスバネ３、ケース４、ケース４に摺動自在
に支持された軸５、軸５に固定された円板６、ワッシャ
７とで構成されている。バイアスバネ３は軸５に嵌挿さ
れており、円板６を挾んでバイアスバネ３と反対側の軸
５に形状記憶コイル１、２が嵌挿されている。また、二
つの形状記憶コイル１、２の間にはワッシャ７が配され
ている。そして、バイアスバネ３と二つの形状記憶コイ
ル１、２とが互いに押し合うような形で軸５をケース４
に組み込んでいる。なお、ワッシャ７は軸５に固定され
ていない。

【００１９】前述したように、形状記憶コイル１、２は
互いに異なる温度特性を有しており、形状記憶コイル１
の変態点（第１変態点）をＴ₁(℃)、形状記憶コイル２
の変態点（第２変態点）をＴ₂(℃)とすると、本実施例
ではＴ₁＜Ｔ₂となっている。

【００２０】ここで、本実施例において使用している形
状記憶合金について簡単に説明する。従来の、マルテン
サイトの変態を利用した形状記憶合金の場合、温度ヒス
テリシスがＴｉ−Ｎｉ合金で２０〜３０℃、Ｃｕ−Ｚｎ
−Ａｌ合金で５〜８℃と大きく、利用範囲が限定されて
いた。しかし、近年の研究開発により、Ｔｉ−Ｎｉ合金
に中間変態相（Ｒ相）をもたらす加工法により２℃以下
の温度ヒステリシスが実現された。本実施例において
は、この低ヒステリシスの形状記憶合金を用いてコイル
１及び２を形成している。

【００２１】次に、本実施例の機能部品１０の作用につ
いて説明する。機能部品１０の回りの雰囲気温度がＴ₁
以下のとき、この機能部品１０はバイアスバネ３の作用
により機能する。すなわち、バイアスバネ３が円板６を
図中下方に押しやり二つの形状記憶コイル１、２を縮め
させ、円板６と固定の軸５は図中最下方に変位する。そ
して、雰囲気温度が上昇してＴ₁を越え（Ｔ₂以下）る
と、図２に示すように形状記憶コイル１に形状回復力が
発生しバイアスバネ３の押圧力に抗して円板６を押し上
げ、軸５が上方（中間位置）に変位する。さらに雰囲気
温度が上昇しＴ₂を越えると、図３に示すように形状記
憶コイル２にも形状回復力が発生し、円板６をさらに押
し上げて軸５は最上方（最終位置）に変位する。従っ
て、雰囲気温度の上昇に伴って、軸５は最下方（初期位
置）から中間位置、最上方へと段階的に変位する。そし
て、雰囲気温度が下降すると、軸５は最上方から中間位
置、そして最下方へと変位する。もちろん、雰囲気温度
がＴ₁を越えた後Ｔ₂を越えなければ中間位置のままであ
り、そこから温度がＴ₁以下に下降した場合には初期位
置へと変化する。軸５の変位は、わずかの温度ヒステリ
シスを伴うものの、可逆的であり、かつ繰り返し再現さ
せることができる。なお、ここではケース４を固定とし
て軸５が変位するものとして説明したが、逆に軸５を固
定してやればケース４が変位することになる。その場
合、変位の方向は逆になる。

【００２２】図４は、本実施例の機能部品１０における
温度と変位量との関係を示すグラフである。この図から
も分かるように、本実施例の機能部品１０は雰囲気温度
がＴ₁以下のときときの初期位置、温度がＴ₁〜Ｔ₂の範
囲内の中間位置、温度がＴ₂を越えたときの最終位置の
３段階に変位する。なお、図中点線で示した部分は、雰
囲気温度が下降するときの温度システリシスによる変位
曲線である。

【００２３】本発明の機能部品は本実施例に限られるも
のではなく、例えば互いに異なる温度特性を有する形状
記憶合金により形成した形状記憶コイルを３つあるいは
それ以上用いて機能部品を構成し、４段階あるいはそれ
以上に変位可能とすることもできる。また、一本の軸に
バイアスバネ及び形状記憶コイルを挿入したものでなく
とも、例えば四方に配置した４本の軸の中央部にバイア
スバネ及び形状記憶コイルを配するものでも構わない
し、あるいはケースをシリンダ形状にすることもできる
など数多の変更が可能である。そして、本発明の機能部
品は、例えば通風口開閉装置、エアコンのコントロール
用部品など温度に対応して多段階の制御を行なうものに
広く利用することができる。

【００２４】次に、請求項２の発明である通風口開閉装
置の一実施例について説明する。本実施例においては、
図１〜４により説明した機能部品を使用しているので、
重複する説明は省略する。

【００２５】図５に示す装置１１には、左右のフレーム
２１の間に通風口２２が開けられている。そして、通風
口２２には３枚のルーバ１２が設けられている。各ルー
バ１２は支点１３を中心として回動可能となるように装
置１１に取り付けられている。ルーバ１２はＬ字型断面
をしており、各ルーバ１２の装置内部側の端部はそれぞ
れ支点１４により一本の平型部材１５に枢着されてい
る。従って、平型部材１５が図中左右に移動することに
よって各ルーバ１２は支点１３を中心として回動し、通
風口２２を開いたり閉じたりすることが可能である。平
型部材１５の右側端部にはコイルスプリング１６が係止
され、コイルスプリング１６の反対側端部はフレーム２
１に係止されている。そのため、通常はコイルスプリン
グ１６の作用により平型部材１５が右側に引かれ、３枚
のルーバ１３は通風口２２を閉じる位置にある。

【００２６】一方、装置１１の内部には、図１〜図４に
より説明した機能部品１０が配置されている。機能部品
１０はそのケース４が装置１１に固定して設置されてい
る。従って、本実施例においては、機能部品１０の軸５
が図中左右方向に変位可能である。そして、機能部品１
０の軸５の先端には、アーム１７が支点２０により枢着
されている。また、アーム１７の反対側端部は、支点１
８により前述の平型部材１５に枢着されている。さら
に、アーム１７は装置１１に対して支点１９を中心とし
て回動可能に取り付けられている。

【００２７】ところで、機能部品１０は前述したバイア
スバネ３（図１〜３に示す）が図中右側に来るようにし
て装置１１に設置されている。そして、図５は、装置１
１の機内温度が機能部品１０の低い方の変態点Ｔ₁以下
の状態、すなわち、機能部品１０の軸５が図中最左方に
変位した初期位置の状態を示している。このとき、ルー
バ１２は通風口２２を閉じる位置になっている。そし
て、装置１１が作動して機内温度がＴ₁を越えると、機
能部品の軸５が右方向に中間位置まで変位する。すると
アーム１７は軸１９を支点として図中反時計回りにある
角度だけ回動する。するとアーム１７が平型部材１５を
左方に押し、ルーバ１２を図中時計回りに回動させ、通
風口２２を半開きの状態に（中間開放位置）開放する。
さらに機内温度が上昇して機能部品１０の高い方の変態
点Ｔ₂を越えた場合、機能部品の軸５はさらに右方向最
終位置にまで変位する。その結果、アーム１７がさらに
反時計回りに回動し、平型部材１５をもう１段階左方に
押し、ルーバ１２をさらに図中時計回りに回動させ通風
口２２を全開させる。通風口２２が開放された結果、機
内温度が下降すれば、機能部品の軸５は左方向に変位
し、機内温度に応じて、中間位置から初期位置へと変位
する。従って、通風口２２を全開させていたルーバ１２
は中間開放位置から全閉位置へと変化する。もちろん機
内温度がＴ₂を越えない場合は、ルーバ１２は中間開放
位置に保持され全開されることはない。そして、機内温
度がそこからＴ₁以下へ下がればルーバ１２は全閉され
る。

【００２８】本実施例の通風口開閉装置によれば、通風
口の開口面積を機内温度に応じて全閉、中開、全開の３
段階に変化させることができるので、機器の使用モード
に応じた多段階の換気に対応することが可能となる。ま
た、冷却が必要なときだけ通風口を開きそうでないとき
は閉じるので、機内への埃等の侵入を減少させることが
できる。さらに、ルーバ１２の開閉を制御するための温
度センサとしての役割と、ルーバ１２を開閉させるアク
チュエータとしての役割を形状記憶合金コイルを用いて
行なっているので、温度検知及び通風口の開閉に必要な
測温手段、駆動電源、制御回路、モータあるいはソレノ
イド等が必要なく、簡単な構成とすることができる。そ
のためイニシャルコスト、ランニングコストを低減させ
ることができる。

【００２９】次に、通風口開閉装置の他の実施例につい
て説明する。本実施例の通風口開閉装置は、通風口近辺
に冷却を促進させるためのファンを設け、その回転数を
通風口の開口面積の段階に応じて制御すること以外は図
５により説明した前記実施例と同様であるので、異なる
部分についてのみ説明する。

【００３０】図６に示すように、装置（図示せず）内に
冷却用ファン（図示せず）を回転させるためのモータ３
１が設けられている。このモータ３１は、回路３３を介
して電源３２から供給される電力により駆動される。回
路３３の一端は、支点３６を中心とする回転スイッチ３
５に接続されている。また、回路３３の他端は、抵抗３
４を有する回路３３ａと抵抗のない回路３３ｂとに分岐
されている。分岐された回路先端には、それぞれ端子３
７、３８が設けられている。一方、機能部品の軸５の先
端が前述の回転スイッチ３５に枢着されている。そし
て、軸５の図中上下方向の変位により回転スイッチ３５
が回動する。

【００３１】この図は、装置内の温度が機能部品（図５
に示す）の低い方の変態点Ｔ₁以下の状態、すなわち、
軸５が図中最下方に位置する初期位置の状態を示してい
る。このとき図５に示したルーバ１２は全閉状態になっ
ている。また、回転スイッチ３５は端子３７及び３８の
どちらにも接触しておらず、モータ３１へは電力が供給
されていない。従って、冷却用ファンは停止している。
そして、装置が作動して機内温度が上昇しＴ₁を越える
と、機能部品の軸５が図６において上方に中間位置まで
変位する。すると回転スイッチ３５が図中反時計回りに
回動し端子３７に接触する。その結果、回路３３ａが成
立してモータ３１に、抵抗３４により弱められた電力が
供給され冷却用ファンが所定の回転数で回転する。機内
温度がさらに上昇してＴ₂を越えると機能部品の軸５が
さらに上方に最終位置にまで変位する。すると回転スイ
ッチ３５が端子３７の位置からさらに図中反時計回りに
回動し端子３８に接触する。その結果回路３３ｂが成立
しモータ３１へは抵抗による電圧低下のない電力が供給
され、回路３３ａのときよりも速く冷却用ファンを回転
させ冷却を促進させる。冷却の結果機内温度が下降しＴ
₂より低くなれば、軸５は中間位置に変位し回転スイッ
チ３５は端子３７に接触し、ファンの回転が遅くなる。
さらに機内温度が下がってＴ₁より低くなると、軸５が
最下方の初期位置に戻り回転スイッチ３５はどの端子と
も接触せず、冷却ファンの回転は停止する。

【００３２】本実施例の通風口開閉装置によれば、通風
口の開口面積の全閉、中開、全開の３段階の変化と冷却
用ファンの停止、中間回転数、最大回転数とを対応させ
ることができるので、装置内部をより効果的に冷却する
ことが可能となる。

【００３３】なお、本発明の通風口開閉装置は上記各実
施例に限定されるものではなく、例えば通風口をスライ
ド式ルーバ又はシャッタ、あるいは回転羽根式のルーバ
とすることもできるなど数多の変更が可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の機能部品
によれば、温度の変化により双方向に多段階に変位する
機能部品を簡単な構成で提供することができる。

【００３５】請求項２の構成により、通風口の開口面積
を機内温度に応じて多段階に変化させることができるの
で、装置の使用モードに対応した換気が可能となる。ま
た、通風口の開閉を制御するための温度センサとしての
役割と、通風口を開閉させるアクチュエータとしての役
割とを形状記憶合金コイルを用いて行なっているので簡
単な構成とすることができる。そのためイニシャルコス
ト、ランニングコストを低減させることができる。

【００３６】請求項３の構成により、通風口の開口面積
の多段階の変化に対応して冷却用ファンの回転数を制御
することができるので、装置内部をより効果的に冷却す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明機能部品の一実施例を示す側面
図である。

【図２】図２は、その機能部品の雰囲気温度が第１変態
点に達したときの状態を示す側面図である。

【図３】図３は、その機能部品の雰囲気温度が第２変態
点に達したときの状態を示す側面図である。

【図４】図４は、その機能部品の雰囲気温度と変位量と
の関係を示すグラフである。

【図５】図５は、本発明の通風口開閉装置の一実施例を
示す平面図である。

【図６】図６は、本発明の通風口開閉装置の他の実施例
を示す平面図である。

【符号の説明】

１、２形状記憶コイル３バイアスバネ４ケース５軸６円板７ワッシャ１０機能部品１１装置１２ルーバ２１フレーム２２通風口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ２４Ｆ 13/15 ＤＧ０３Ｇ 21/16 21/20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バイアスバネと互いに異なる温度特性を
有する複数の形状記憶合金バネとを直列に保持し、該複
数の形状記憶合金バネの変態点以下の温度では前記バイ
アスバネの作用により一方向に変位した初期位置にあ
り、温度が前記各形状記憶合金バネの変態点を越える度
に該形状記憶合金バネの形状回復力により逆方向に段階
的に変位し、温度の下降と共に初期位置へと可逆的に変
位することを特徴とする双方向機能部品。
【請求項２】機器内部の熱を機外に拡散させるための
通風口を機内温度に応じて開閉させる通風口開閉装置に
おいて、前記通風口の開閉部材と、バイアスバネと互いに異なる温度特性を有する複数の形
状記憶合金バネとを直列に保持し、該複数の形状記憶合
金バネの変態点以下の温度では前記バイアスバネの作用
により一方向に変位した初期位置にあり、温度が前記各
形状記憶合金バネの変態点を越える度に該形状記憶合金
バネの形状回復力により逆方向に段階的に変位し、温度
の下降と共に初期位置へと可逆的に変位する双方向機能
部品と、を連結し、機内温度に応じて前記通風口の開口
面積を多段階に変化させることを特徴とする通風口開閉
装置。
【請求項３】前記通風口の開口面積の変化の段階に応
じて、通風を促進させるためのファンの回転数を制御す
ることを特徴とする、請求項２に記載の通風口開閉装
置。