JPH0749792B2 - 形状記憶合金装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、種々の用途のために、形状記憶合金を利用し
て熱エネルギを力学的エネルギに変換する形状記憶合金
装置に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕

上述のような形状記憶合金装置は、従来より種々提案さ
れているが、その多くは比較的に複雑な構造を有してお
り、製造コストが比較的に高くなるという問題点があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は前記従来の問題点を解決するためになされたも
ので、構造が極めて簡単で、製造コストを極めて安価に
することができる形状記憶合金装置を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による形状記憶合金装置は、ゴム、軟質合成樹脂
等の柔軟で弾性を有する材料からなる細長い弾性部材
と、それぞれ前記弾性部材に、該弾性部材の長さ方向に
沿って挿通されたワイヤ状の第一の形状記憶合金および
第二の形状記憶合金とを有してなり、前記第一および第
二の形状記憶合金は、それらの一端側において互いに電
気的に接続されており、かつ前記一端側および他端側に
おいてそれらと反対側の端部側への移動をそれぞれ前記
弾性部材により拘束されており、かつ前記弾性部材の弾
性により引張り力を作用されているものである。

〔作用〕

本発明においては、常温の状態では、弾性部材はその弾
性により、外力を受けない自由な状態時の形状に近い形
状となっている一方、形状記憶合金は弾性部材の弾性に
より伸び変形を受けている。

しかし、直接電流を流す等の適当な方法により第一およ
び第二の形状記憶合金を適当な温度にまで加熱すると、
これらの合金はマルテンサイト相から母相への逆変態を
行い、記憶形状の全長に戻ろうとする形状回復力を発生
し、弾性部材の弾性に抗して収縮しようとする。このた
め、弾性部材はその湾曲の度合を変化させる。

次に、第一および第二の形状記憶合金の加熱を停止する
と、これらの合金は冷却し、形状回復力を失うので、弾
性部材はその弾性により再び自由な状態の形状に近い形
状に戻り、形状記憶合金は再び弾性部材の弾性により伸
び変形を受ける。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第１図から４図までは、本発明の一実施例を示す。この
実施例において、弾性部材１はゴムあるいは軟質合成樹
脂等の、柔軟で弾性を有する材料からなり、横断面円形
の細長い形状をなしている。なお、本発明においては、
弾性部材は必ずしも横断面円形でなくてもよい。

前記弾性部材１は、外力を受けていない自由な状態で
は、真直ぐな状態となるようになっている。また、前記
弾性部材１には、その横断面の中心から外れた位置にお
いて、２個の合金挿通穴2,3が該弾性部材１の長さ方向
に貫通されている。

４はTi−Ni合金からなるワイヤ状の形状記憶合金であ
り、この形状記憶合金４は弾性部材１の一端部1a側から
他端部1b側に向かって合金挿通穴２に挿通され、さらに
折り返されて逆に端部1b側から端部1a側に向かって合金
挿通穴３に挿通されている。ここで、本実施例において
は、この１本の形状記憶合金４が第一の形状記憶合金4a
および第二の形状記憶合金4bを構成している。すなわ
ち、形状記憶合金４のうちの、合金挿通穴２に挿入され
ている部分が第一の形状記憶合金4aを構成し、合金挿通
穴３に挿通されている部分が第二の形状記憶合金4bを構
成している。

弾性部材１の端部1a側における、前記形状記憶合金４の
合金挿通穴2,3からの引き出し部分は、金属製の管状の
止具5,6によってそれぞれかしめられており、これらの
止具5,6は合金挿通穴2,3内には侵入できない太さないし
は幅を有している。したがってこれらの引き出し部分
は、弾性部材１の端部1aによって反対側の端部1b側への
移動を拘束されている。また、前記引き出し部分および
止具5,6は、電気絶縁性の樹脂７によってモールドされ
ている。

他方、弾性部材１の端部1b側における前記形状記憶合金
４の折り返し部分は、弾性部材１の端部1bの合金挿通穴
2,3間の部分により、反対側の端部1a側への移動を拘束
されている。

前記形状記憶合金４は、該合金４が構成する第一および
第二の形状記憶合金4a,4bの全長が弾性部材１の全長よ
り短くなるような形状を記憶している。したがって、形
状記憶合金４がその記憶形状の長さに復帰すると、弾性
部材１は第４図のように湾曲した形状となる。また、形
状記憶合金４は弾性部材１の真直ぐな状態に戻ろうとす
る弾性により引張り力を作用されている。

なお、本発明においては、ワイヤ状の形状記憶合金４の
伸び変形からの形状回復力をもっぱら利用するため、形
状記憶合金４の曲げ変形および捩り変形からの形状回復
力は無視できるので、形状記憶合金４は前記所定の長さ
となる形状を記憶していさえすれば、真直ぐな形状を記
憶していてもよいし、湾曲した形状を記憶していてもよ
い、 次に、本実施例の作動を説明する。

常温の状態では、弾性部材１はその弾性により第１図お
よび第３図のようにほぼ真直ぐな状態となっており、こ
のとき形状記憶合金４は弾性部材１の弾性により伸び変
形を受けている。

しかし、形状記憶合金４の両端を通じて該合金４に電流
を流す等の適当な方法により形状記憶合金４を適当な温
度にまで加熱すると、該合金４はマルテンサイト相から
母相への逆変態を行い、記憶形状の長さに戻ろうとする
形状回復力を発生し、弾性部材１の弾性に抗して収縮し
ようとする。このため、弾性部材１は第４図のように合
金挿通穴2,3が設けられている側に湾曲した状態とな
る。なお、形状記憶合金４が弾性部材１の断面の中心に
挿通されているとすると、形状記憶合金４に形状回復力
が発生しても弾性部材１が湾曲しにくいが、本実施例で
は、形状記憶合金４が弾性部材１の断面の中心から外れ
た位置に挿通されているため、弾性部材１はより容易に
湾曲する。

次に、形状記憶合金４の加熱を停止すると、該合金４は
冷却し、形状回復力を失うので、弾性部材１はその弾性
により再び第３図のような真直ぐな状態に戻り、形状記
憶合金４は再び伸び変形を受ける。

このように本装置では、形状記憶合金４を加熱・冷却す
ることにより、弾性部材１を湾曲させたり、真直ぐな状
態に戻したりすることができる。そして、このような弾
性部材１の運動は種々の用途に利用することができる。

また、本装置では、第一および第二の形状記憶合金4a,4
bの一端（形状記憶合金４の両端）が共に弾性部材１の
一端側に引き出されているので、形状記憶合金に直接電
流を流して加熱を行う際に便利であるし、弾性部材１か
ら引き出された形状記憶合金の端部が弾性部材１の湾曲
運動の邪魔になるようなことがない。

第５図は本発明の他の実施例を示す。この実施例におい
ては、合金挿通穴２に挿通される第一の形状記憶合金4a
と合金挿通穴３に挿通される第二の形状記憶合金4bとは
連続しておらず、これらの合金4a,4bは、弾性部材１の
端部1bから引き出される部分において共通の金属製の結
合具８によってかしめられることにより互いに機械的お
よび電気的に結合されている。他の構成は前記実施例と
同様である。

本実施例においても、前記実施例と同様の効果を得るこ
とができる。

なお、前記各実施例では、形状記憶合金としてTi−Ni合
金を使用しているが、本発明においては、他の種の形状
記憶合金を使用することも可能なことは言うまでもな
い。

また、本発明において第一および第二の形状記憶合金の
一端側および他端側をそれぞれ弾性部材によって拘束す
る構造は、前記各実施例におけるような構造に限られ
ず、同等の機能を果たす他の構造を用いてもよい。

また、前記各実施例では、弾性部材は外力を作用されて
いない自由な状態では真直ぐな状態となるようになって
いるが、外力を作用されていない自由な状態において弾
性部材が湾曲した形状となるように構成してもよい（こ
の場合、形状記憶合金が加熱されていないときは弾性部
材は自由状態時に近い状態で湾曲しており、形状記憶合
金が加熱されて形状回復力を発生すると、弾性部材は他
の湾曲形状または真直ぐな状態となる）。

また、前記各実施例では、弾性部材に合金挿通穴を設
け、この挿通穴に形状記憶合金を挿通するようにしてい
るが、弾性部材の成形工程において形状記憶合金を該弾
性部材内に埋め込むようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明による形状記憶合金装置は、 （イ）構造が極めて簡単で、製造コストを極めて安価に
することができる。

（ロ）第一のおよび第二の形状記憶合金の一端が共に弾
性部材の一端側に引き出されるので、形状記憶合金に直
接電流を流して加熱を行う際に便利であるし、弾性部材
から引き出された形状記憶合金の端部が弾性部材の湾曲
運動の邪魔になるようなこともない。

等の優れた効果を得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による形状記憶合金装置の一実施例を示
す断面図（断面の位置は第２図のＩ−Ｉ線で示され
る）、第２図は第１図のII−II線における拡大断面図、
第３図は形状記憶合金が加熱されていない状態における
前記実施例を示す側面図、第４図は形状記憶合金が加熱
された状態における前記実施例を示す側面図、第５図は
本発明の他の実施例を示す断面図である。 １……弾性部材、4a……第一の形状記憶合金、4b……第
二の形状記憶合金。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】柔軟で弾性を有する材料からなる細長い弾
   性部材と、それぞれ前記弾性部材に、該弾性部材の長さ
   方向に沿って挿通されたワイヤ状の第一の形状記憶合金
   および第二の形状記憶合金とを有してなり、 前記第一および第二の形状記憶合金は、それらの一端側
   において互いに電気的に接続されており、かつ前記一端
   側および他端側においてそれらと反対側の端部側への移
   動をそれぞれ前記弾性部材により拘束されており、かつ
   前記弾性部材の弾性により引張り力を作用されているこ
   とを特徴とする形状記憶合金装置。