JPH076492B2 - 形状記憶合金製作動素子 - Google Patents
形状記憶合金製作動素子Info
- Publication number
- JPH076492B2 JPH076492B2 JP389984A JP389984A JPH076492B2 JP H076492 B2 JPH076492 B2 JP H076492B2 JP 389984 A JP389984 A JP 389984A JP 389984 A JP389984 A JP 389984A JP H076492 B2 JPH076492 B2 JP H076492B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shape memory
- memory alloy
- conductor
- alloy member
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
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)
- Thermally Actuated Switches (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は通電加熱により形状回復させる形状記憶合金製
作動素子に関するもので、特に作動（形状回復）に及ぼ
す周囲温度の影響を低減し、安定して作動するようにし
たものである。
作動素子に関するもので、特に作動（形状回復）に及ぼ
す周囲温度の影響を低減し、安定して作動するようにし
たものである。
一般に形状記憶合金は所定の形状に成形した後、高温で
形状記憶熱処理しておくと、これを低温（マルテンサイ
ト相）で変形して加熱した時、マルテンサイト変態によ
り所定の形状に回復するもので、種々の合金が知られて
おり、このような特性を利用して温度検出素子や各種ア
クチュエーター素子に用いられている。形状記憶合金の
マルテンサイト変態温度（形状回復温度）は合金組成の
調整により種々の温度に設定されており、例えばNiTi形
状記憶合金ではNi含有量又はNi含有量と微量添加元素に
より形状回復温度を調整している。
形状記憶熱処理しておくと、これを低温（マルテンサイ
ト相）で変形して加熱した時、マルテンサイト変態によ
り所定の形状に回復するもので、種々の合金が知られて
おり、このような特性を利用して温度検出素子や各種ア
クチュエーター素子に用いられている。形状記憶合金の
マルテンサイト変態温度（形状回復温度）は合金組成の
調整により種々の温度に設定されており、例えばNiTi形
状記憶合金ではNi含有量又はNi含有量と微量添加元素に
より形状回復温度を調整している。
このような形状記憶合金からなる作動素子を形状回復さ
せるためには加熱する必要があり、その使用目的に応じ
て各種加熱手段が用いられている。そのうち作動素子に
直接通電してジュール熱により加熱する方法が最も簡単
で、しかも通電電流により加熱速度を自由にコントロー
ルすることができるところから多用されている。しかし
ながら作動素子に一定の電流を流して加熱すると、作動
素子の形状回復が周囲の温度により大きな影響を受ける
欠点があり、その改善が強く望まれている。例えば直径
0.5mmのNiTi形状記憶合金線に2.0Aの電流を流した時の
温度上昇は第１図に示すように周囲温度によって変化す
る。従って作動素子の形状回復温度を50℃に設定する
と、周囲温度が20℃の場合には約30秒の通電で作動する
も、周囲温度が０℃の場合に作動させるためには約70秒
間通電する必要があり、周囲温度が−20℃の場合には作
動させることができない。
せるためには加熱する必要があり、その使用目的に応じ
て各種加熱手段が用いられている。そのうち作動素子に
直接通電してジュール熱により加熱する方法が最も簡単
で、しかも通電電流により加熱速度を自由にコントロー
ルすることができるところから多用されている。しかし
ながら作動素子に一定の電流を流して加熱すると、作動
素子の形状回復が周囲の温度により大きな影響を受ける
欠点があり、その改善が強く望まれている。例えば直径
0.5mmのNiTi形状記憶合金線に2.0Aの電流を流した時の
温度上昇は第１図に示すように周囲温度によって変化す
る。従って作動素子の形状回復温度を50℃に設定する
と、周囲温度が20℃の場合には約30秒の通電で作動する
も、周囲温度が０℃の場合に作動させるためには約70秒
間通電する必要があり、周囲温度が−20℃の場合には作
動させることができない。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、電気抵抗が温度に
対して正の依存性をもって変化する導電体と組合わせる
ことにより、簡単かつ低コストで周囲温度の影響を低減
し、安定して作動する形状記憶合金製作動素子を開発し
たもので、通電加熱により形状回復させる形状記憶合金
部材と、電気抵抗の変化が温度に対して正の依存性を示
す導電体を、熱的に可及的に同一になるように組合わ
せ、該合金部材と導電体と電気的に直列に接続したこと
を特徴とするものである。
対して正の依存性をもって変化する導電体と組合わせる
ことにより、簡単かつ低コストで周囲温度の影響を低減
し、安定して作動する形状記憶合金製作動素子を開発し
たもので、通電加熱により形状回復させる形状記憶合金
部材と、電気抵抗の変化が温度に対して正の依存性を示
す導電体を、熱的に可及的に同一になるように組合わ
せ、該合金部材と導電体と電気的に直列に接続したこと
を特徴とするものである。
即ち本発明素子は第２図に示すように形状記憶合金線を
コイル状に形成した後、500℃で熱処理し、これを低温
（マルテンサイト相）で圧縮変形した形状記憶合金部材
（１）を、その一端に電極（2a）を取付け、他端に電気
抵抗の変化が温度に対して正の依存性を示す板状の導電
体（３）を介して電極（2b）を取付けたもので、被可動
体（4a）、（4b）間に挿着して導体（5a）、（5b）によ
り両電極（2a）、（2b）間に電圧を印加し、導電体
（３）を通して合金部材（１）に通電することにより該
部材（１）を加熱し、合金部材（１）を形状回復させて
被可動体（4a）、（4b）間を押し拡げ、次に通電を止め
て合金部材（１）を冷却すると共に図には示してない
が、バイアスバネ等により合金部材（１）を再び元の状
態に圧縮変形することを繰返して被可動体（4a）、（4
b）間を交互に押し拡げたり狭めたりするようにしたも
のである。
コイル状に形成した後、500℃で熱処理し、これを低温
（マルテンサイト相）で圧縮変形した形状記憶合金部材
（１）を、その一端に電極（2a）を取付け、他端に電気
抵抗の変化が温度に対して正の依存性を示す板状の導電
体（３）を介して電極（2b）を取付けたもので、被可動
体（4a）、（4b）間に挿着して導体（5a）、（5b）によ
り両電極（2a）、（2b）間に電圧を印加し、導電体
（３）を通して合金部材（１）に通電することにより該
部材（１）を加熱し、合金部材（１）を形状回復させて
被可動体（4a）、（4b）間を押し拡げ、次に通電を止め
て合金部材（１）を冷却すると共に図には示してない
が、バイアスバネ等により合金部材（１）を再び元の状
態に圧縮変形することを繰返して被可動体（4a）、（4
b）間を交互に押し拡げたり狭めたりするようにしたも
のである。
このように本発明素子は形状記憶合金線からなるコイル
状の合金部材と電気抵抗の変化が温度に対して正の依存
性を示す導電体とを熱的に可及的に同一になるように組
合わせ、かつ電気的に直列に接続したもので、その両端
に電圧を印加すると周囲温度が低い場合には導電体の電
気抵抗が小さいため大きな電流が流れ、周囲温度が高い
場合には導電体の電気抵抗が大きいため流れる電流が小
さくなる。従って本発明素子は周囲温度によって流れる
電流が適正に制限されることになり、周囲温度の影響を
あまり受けることなく安定して作動（形状回復）させる
ことができるようになる。即ち、導電体にチタン酸バリ
ウムを用い、コイル状合金部材に直径0.5mmのNiTi形状
記憶合金線からなる巻径4mm、有効巻数４回、自由長12m
mのものを用い、両電極間に50Vの電圧を印加した場合の
コイルの温度上昇と周囲温度の関係を示すと、第３図の
ようになり、第１図の場合と比較して本発明素子は、コ
イル状合金部材の温度上昇が周囲温度によってあまり左
右されないことが判る。また図中（Ａ）は周囲温度が−
20℃の場合の作動状態を示したもので、図から判るよう
に周囲温度が−20℃でも形状回復温度がコイル状合金部
材の温度よく一致している。
状の合金部材と電気抵抗の変化が温度に対して正の依存
性を示す導電体とを熱的に可及的に同一になるように組
合わせ、かつ電気的に直列に接続したもので、その両端
に電圧を印加すると周囲温度が低い場合には導電体の電
気抵抗が小さいため大きな電流が流れ、周囲温度が高い
場合には導電体の電気抵抗が大きいため流れる電流が小
さくなる。従って本発明素子は周囲温度によって流れる
電流が適正に制限されることになり、周囲温度の影響を
あまり受けることなく安定して作動（形状回復）させる
ことができるようになる。即ち、導電体にチタン酸バリ
ウムを用い、コイル状合金部材に直径0.5mmのNiTi形状
記憶合金線からなる巻径4mm、有効巻数４回、自由長12m
mのものを用い、両電極間に50Vの電圧を印加した場合の
コイルの温度上昇と周囲温度の関係を示すと、第３図の
ようになり、第１図の場合と比較して本発明素子は、コ
イル状合金部材の温度上昇が周囲温度によってあまり左
右されないことが判る。また図中（Ａ）は周囲温度が−
20℃の場合の作動状態を示したもので、図から判るよう
に周囲温度が−20℃でも形状回復温度がコイル状合金部
材の温度よく一致している。
尚、電気抵抗の変化が温度に対して正の依存性を示す導
電体としてはチタン酸バリウムを始め種々のものが知ら
れており、これ等の中から素子の用途に応じて適宜選択
して使用すればよい。特に電気抵抗の変化が温度に対し
て正の依存性を有し、しかも形状記憶合金部材の形状回
復温度以上で電気抵抗が急激に増大する導電体を用いれ
ば該部材の異常通電加熱等を防止することができる。
電体としてはチタン酸バリウムを始め種々のものが知ら
れており、これ等の中から素子の用途に応じて適宜選択
して使用すればよい。特に電気抵抗の変化が温度に対し
て正の依存性を有し、しかも形状記憶合金部材の形状回
復温度以上で電気抵抗が急激に増大する導電体を用いれ
ば該部材の異常通電加熱等を防止することができる。
以上形状記憶合金線からなるコイル状合金部材を用いた
素子について説明したが、これに限定するものではな
く、例えば第４図に示すように棒状の形状記憶合金部材
（1a）の一端を支持体（６）に回転自在に取付け、図に
は示していないが、他端を固定して合金部材（1a）を通
電加熱することにより、合金部材（1a）の形状回復によ
り回動させる素子において、図に示すように合金部材
（1a）に電気抵抗の変化が温度に対して正の依存性を示
す円筒状の導電体（３）を装着し、その外側に電極
（２）を設けて導体（５）を通して合金部材（1a）と導
電体（３）に電圧を印加しても前記と同様周囲温度に影
響されることなく安定した作動を得ることができる。ま
た第５図に示すように板状の形状記憶合金部材（1b）の
一端を支持体（７）に固定し、合金部材（1b）を通電加
熱することにより、合金部材（1b）の形状回復によって
曲げ作動させる素子においても、図に示すように合金部
材（1b）の側面に電気抵抗の変化が温度に対して正の依
存性を示す板状の導電体（３）を貼着し、その外側に電
極（２）を設けて導体（5a）、（5b）を通して合金部材
（1b）と導電体（３）に電圧を印加しても前記と同様周
囲温度に影響されることなく安定した作動を得ることが
できる。
素子について説明したが、これに限定するものではな
く、例えば第４図に示すように棒状の形状記憶合金部材
（1a）の一端を支持体（６）に回転自在に取付け、図に
は示していないが、他端を固定して合金部材（1a）を通
電加熱することにより、合金部材（1a）の形状回復によ
り回動させる素子において、図に示すように合金部材
（1a）に電気抵抗の変化が温度に対して正の依存性を示
す円筒状の導電体（３）を装着し、その外側に電極
（２）を設けて導体（５）を通して合金部材（1a）と導
電体（３）に電圧を印加しても前記と同様周囲温度に影
響されることなく安定した作動を得ることができる。ま
た第５図に示すように板状の形状記憶合金部材（1b）の
一端を支持体（７）に固定し、合金部材（1b）を通電加
熱することにより、合金部材（1b）の形状回復によって
曲げ作動させる素子においても、図に示すように合金部
材（1b）の側面に電気抵抗の変化が温度に対して正の依
存性を示す板状の導電体（３）を貼着し、その外側に電
極（２）を設けて導体（5a）、（5b）を通して合金部材
（1b）と導電体（３）に電圧を印加しても前記と同様周
囲温度に影響されることなく安定した作動を得ることが
できる。
このように本発明によれば形状記憶合金部材と電気抵抗
の変化が温度に対して正の依存性を示す導電体を組合わ
せることにより、周囲温度の影響を受けることなく安定
して作動させることができるもので、各種アクチュエー
ター等の作動素子として、その精度を向上することがで
きる顕著な効果を奏するものである。
の変化が温度に対して正の依存性を示す導電体を組合わ
せることにより、周囲温度の影響を受けることなく安定
して作動させることができるもので、各種アクチュエー
ター等の作動素子として、その精度を向上することがで
きる顕著な効果を奏するものである。
第１図は従来の作動素子の通電加熱による温度上昇に及
ぼす周囲温度の影響を示す説明図、第２図は本発明作動
素子の一例を示す説明図、第３図は本発明作動素子の温
度上昇に及ぼす周囲温度の影響を示す説明図、第４図は
本発明作動素子の他の一例を示す説明図、第５図は本発
明作動素子の更に他の一例を示す説明である。 １、1a、1b……形状記憶合金部材 ２、2a、2b……電極 ３……導電体 4a、4b……被可動体 5a、5b……導体 ６、７……支持体
ぼす周囲温度の影響を示す説明図、第２図は本発明作動
素子の一例を示す説明図、第３図は本発明作動素子の温
度上昇に及ぼす周囲温度の影響を示す説明図、第４図は
本発明作動素子の他の一例を示す説明図、第５図は本発
明作動素子の更に他の一例を示す説明である。 １、1a、1b……形状記憶合金部材 ２、2a、2b……電極 ３……導電体 4a、4b……被可動体 5a、5b……導体 ６、７……支持体
Claims (4)
- 【請求項１】通電加熱により形状回復させる形状記憶合
金部材と、電気抵抗の変化が温度に対して正の依存性を
示す導電体を、熱的に可及的に同一になるように組合わ
せ、該合金部材と導電体を電気的に直列に接続したこと
を特徴とする形状記憶合金製作動素子。 - 【請求項２】電気抵抗の変化が温度に対して正の依存性
を示し、かつ形状記憶合金部材の形状回復温度以上で電
気抵抗が急激に増大する導電体を用いる特許請求の範囲
第１項記載の形状記憶合金製作動素子。 - 【請求項３】圧縮コイルばね状の形状記憶合金部材の一
端又は両端に、導電体を組合わせて電気的に直列接続す
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の形状記憶合金
製作動素子。 - 【請求項４】線状又は板状の形状記憶合金部材の外周又
は側面の少なくとも一部に、導電体を貼着し、合金部材
の一端と導電体の外側に通電用電極を形成する特許請求
の範囲第１項又は第２項記載の形状記憶合金製作動素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP389984A JPH076492B2 (ja) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | 形状記憶合金製作動素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP389984A JPH076492B2 (ja) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | 形状記憶合金製作動素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60147578A JPS60147578A (ja) | 1985-08-03 |
| JPH076492B2 true JPH076492B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=11570031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP389984A Expired - Lifetime JPH076492B2 (ja) | 1984-01-12 | 1984-01-12 | 形状記憶合金製作動素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076492B2 (ja) |
-
1984
- 1984-01-12 JP JP389984A patent/JPH076492B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60147578A (ja) | 1985-08-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4045763A (en) | Sealed thermostatic heater | |
| EP0145204A1 (en) | Bistable shape memory effect electrothermal transducers | |
| JPS61229977A (ja) | 直線運動型アクチユエ−タ | |
| US8220259B1 (en) | Shape-memory alloy actuator | |
| JP7096587B2 (ja) | シーズヒータ | |
| US1394518A (en) | Electric heating unit | |
| JPH076492B2 (ja) | 形状記憶合金製作動素子 | |
| US3684994A (en) | Hot wire relay type devices and methods of maintaining or producing such devices | |
| JPS645090Y2 (ja) | ||
| JPS6146477A (ja) | アクチユエ−タ | |
| US3593248A (en) | Thermal control means | |
| JPH0727251A (ja) | 流体制御弁 | |
| WO2009042306A1 (en) | Shape memory alloy and actuator | |
| JPS61190177A (ja) | 形状記憶素子 | |
| JP2795463B2 (ja) | 二方向形状記憶コイルばねの製造方法 | |
| JPH0755333Y2 (ja) | 形状記憶アクチュエータ素子 | |
| JPS6258767B2 (ja) | ||
| US2949518A (en) | Thermostatic time delay relay | |
| US1074215A (en) | Electrothermostatic regulator. | |
| JPS6070153A (ja) | 形状記憶バネ | |
| JP2000121451A (ja) | 感温素子およびその製造方法 | |
| JPS6146478A (ja) | アクチユエ−タ | |
| US3621432A (en) | Thermostat | |
| JPH051396B2 (ja) | ||
| JPS6056072B2 (ja) | 電気−力学的エネルギ変換装置 |