JPH08247020A - サーマルアクチュエータ - Google Patents

サーマルアクチュエータ

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JPH08247020A
JPH08247020A JP8324995A JP8324995A JPH08247020A JP H08247020 A JPH08247020 A JP H08247020A JP 8324995 A JP8324995 A JP 8324995A JP 8324995 A JP8324995 A JP 8324995A JP H08247020 A JPH08247020 A JP H08247020A
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JP
Japan
Prior art keywords
wire
rotary plate
memory alloy
shape memory
thermal actuator
Prior art date
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Pending
Application number
JP8324995A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Honma
旦 本間
Kunio Kamihira
国雄 上平
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度変化に伴なう形状記憶合金バネの伸縮に
より動力を得るサーマルアクチュエータであって、その
作動ストロークを自由に調節できるようにする。 【構成】 回転自在に支持された回転板1と、該回転板
1を一方向に回転動させるように一端が該回転板1に巻
き付け固定されたワイヤ12と、該ワイヤ12の他端が
接続された形状記憶合金バネ10と、一端が該回転板1
を逆方向に回転動させるように該回転板1に巻き付け固
定され他端に被索引負荷16が接続された別のワイヤ1
3とからなるサーマルアクチュエータであって、回転板
1の複数の同心円5a〜5e上に適宜ピッチでピン孔6
を設け、前記ワイヤ13を巻き付けし得る複数本のピン
7を該ピン孔6に着脱自在に差し込むことにより前記ワ
イヤ13の巻き付け半径を変更し得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、温度変化に伴なう形状
記憶合金バネの伸縮により動力を得るサーマルアクチュ
エータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】NiTi合金,Cu3Al合金,AuCd合金
等の形状記憶合金製のバネの温度変化に伴なう伸縮作動
を利用して、例えば温室の換気用窓の扉の開閉を行なわ
せ、温室内の温度を自動コントロールするものが従来か
ら知られている。
【0003】ところで、温度変化に伴なう上記形状記憶
合金バネの伸縮量は極くわずかであるのに対し、例えば
窓扉を開閉させるにはさらに大きな作動ストロークを必
要とするので、従来から滑車,テコ,或いは歯車等の増
速機構を形状記憶合金バネと窓扉との間に介在させ、形
状記憶合金バネの少ない伸縮量でも窓扉を大きく開閉で
きるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、窓扉の所要作
動ストローク、或いは重量等は一定でないので既存の窓
扉に取り付けようとすると作動ストロークが一致しない
ことが多く、そのために取り付けが困難になるというこ
とがあった。
【0005】また、上記のような増速機構を介在させる
と形状記憶合金バネの負荷が大きくなるので、形状記憶
合金バネの伸縮力を増すためにその設置本数を増さねば
ならず、装置が大型化すると共に製作コストも高くなる
という問題がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
しようとするもので、回転自在に支持された回転板と、
該回転板を一方向に回転動させるように一端が該回転板
に巻き付け固定されたワイヤと、該ワイヤの他端が接続
された形状記憶合金バネと、一端が該回転板を逆方向に
回転動させるように該回転板に巻き付け固定され他端に
被索引負荷が接続された別のワイヤとからなるサーマル
アクチュエータであって、回転板の複数の同心円上に適
宜ピッチでピン孔を設け、前記ワイヤを巻き付けし得る
複数本のピンを該ピン孔に着脱自在に差し込むことによ
り前記ワイヤの巻き付け半径を変更し得るようにしたこ
とを特徴とする。また本発明は上記サーマルアクチュエ
ータにおいて、温度変化に伴なう形状記憶合金バネの伸
縮により回転板の重心が上向の円弧状軌跡を描いて約1
80度回転動するようにしたことを特徴とする。また本
発明は上記サーマルアクチュエータにおいて、回転板の
回転至端部にストッパを設けると共に磁力により該回転
板を吸着させる永久磁石を設けたことを特徴とする。さ
らに本発明は上記サーマルアクチュエータにおいて、被
索引負荷と釣り合う重錘を回転板に設けたことを特徴と
する。
【0007】
【作用】ピンの差し込み位置を変えるだけでワイヤの巻
き付け半径を自由に変更でき使用対象に合わせて作動ス
トロークを調整できる。形状記憶合金バネの伸縮に伴な
い重心が上向の円弧状軌跡を描いて回転動する回転板
は、該形状記憶合金バネが収縮状態にあるときは重力に
より該バネをさらに収縮させ、反対に該形状記憶合金バ
ネが伸張状態にあるときは重力により該バネをさらに伸
張させる。このため温度変化に伴う該形状記憶合金バネ
の伸縮による実質上の出力を増大させ得る。永久磁石に
より回転板をストッパに吸着させることにより回転板の
妄動を防ぎ得る。重錘による被索引負荷とのバランスに
より形状記憶合金バネの初期負荷を軽減させ作動をより
スムースにする。
【0008】
【実施例】次に本発明の一実施例を図面と共に説明す
る。図1にこのサーマルアクチュエータの縦断面図、図
2のその平面図を示す。図中1はその支軸部2の両端を
軸受3,3により機枠4に支持することにより鉛直面内
で回転自在なるように支持された半円板状の回転板であ
る。
【0009】該回転板1には半径の異なる複数の同心円
5a〜5e上に適宜ピッチでピン孔6,6,6,…が開
設され、頭付のピン7,7,7,…を該各ピン孔に差し
込んで止着できるようにしている。8a,8bは該回転
板1の外周縁の両端部に固着された永久磁石、9は機枠
4の内底部に突設され永久磁石8a,8bに磁着し得る
磁性金属板からなるストッパである。
【0010】10,10,…は機枠4の奥部内壁面に基
端部を固着してなるコイル状の形状記憶合金バネ、11
は該形状記憶合金バネ10,10,…の先端部に固着さ
れた作動板で、該作動板11に一端が固定されたワイヤ
12,12の他端を回転板1の支軸部2に巻き付け固定
する。
【0011】13は回転板1のピン7,7,7,…に前
記ワイヤ12,12とは逆向に巻き付けその先端14を
固定したワイヤで、該ワイヤ13は機枠4の前端壁に設
けられたプーリ15を経由して機枠4外に導出され、該
ワイヤ13の先端に窓扉等の被索引負荷16が接続され
る。
【0012】このように構成したサーマルアクチュエー
タでは、気温が高いときは形状記憶合金バネ10,1
0,…のバネ定数が高いために図1,図2に示したよう
に該形状記憶合金バネ10,10,…は収縮状態にあっ
て作動板11を介してワイヤ12,12が引張られ回転
板1が図1中支軸部2の左側に位置し、永久磁石8aは
ストッパ9に磁着され、ワイヤ13により被索引負荷1
6が引張られ窓扉等を開状態に保つ。
【0013】そこで気温が下がり形状記憶合金バネ1
0,10,…のバネ定数が下がると該形状記憶合金バネ
10,10,…は被索引負荷16の引張力に負けて伸張
するので図3に矢印で示したように回転板1は上向の円
弧状軌跡を描いて回転しワイヤ13が緩んで被索引負荷
16が下降し窓扉等を閉じる。このとき回転板1は図3
に示したように右傾状態となるので該回転板1の荷重が
形状記憶合金バネ10,10,…に引張力を及ぼし形状
記憶合金バネ10,10,…がさらに伸張するのを助長
する。そして永久磁石8bがストッパ9に磁着すること
により該窓扉が全開状態に保持される。
【0014】この状態から再び気温が上がったときは、
形状記憶合金バネ10,10,…のバネ定数が上昇する
ために該形状記憶合金バネ10,10,…は収縮し、回
転板1を左傾状態に戻す。そのとき該回転板1の荷重は
被索引負荷16を引張るように働くので形状記憶合金バ
ネ10,10,…が収縮するのを助長する。このよう
に、回転板1の荷重方向が途中で反転することにより温
度変化に伴なう被索引負荷16の作動ストロークが大き
くでき、例えば窓扉を大きく開閉できるようになる。
【0015】次にこのことを図5に示した模式図および
図6〜図9に従い説明する。同図に示したように、ワイ
ヤ13の巻付半径をL1、被索引負荷16の重力をW1
回転板1の重心半径をL2、重心荷重をW2、永久磁石8
a,8bの取付半径をL3、磁着力をFとすると、ワイ
ヤ13が回転板1に及ぼす回転トルクは回転板1の回転
角度に関係なく図6に示したように一定(W1×L1=T
1)であり、W2が回転板1に及ぼす回転トルクは図7に
示したように回転板1の回転角度θに関連し、(W2×
2 cosθ=T2)となる。また、ワイヤ13が回転板1
に及ぼす回転トルクは図8に示したようにF×L3=T3
となる。従ってこれらの回転トルクの和(T1+T2+T
3)は図9に示したような曲線となる。一方、形状記憶
合金バネ10,10,…の長さと、該形状記憶合金バネ
10,10,…が回転板1に及ぼす回転トルクの関係
は、同図にその高温時特性および低温時特性として示し
たように傾斜線状になり、この2本の傾斜線間に上記曲
線T1+T2+T3 があるように設定することで上記のよ
うな窓扉開閉作動が達成される。即ち回転板1が上向の
円弧状軌跡を描いて180度回転する途中(90度地
点)にて回転トルクの作動方向が反転するように設定し
たことにより、この曲線T1+T2+T3 をこの形状記憶
合金バネ10,10,…の高温時特性と低温時特性の両
斜線間に容易に設定することができるようになり、温度
変化に伴い回転板1に必要な回転トルクが得られるよう
になる。
【0016】また、この回転板1では図4に示したよう
にピン7,7,7,…を他の同心円上のピン孔6,6,
6,…に差し替えることによりワイヤ13の巻き付け半
径を変更することができるので、被索引負荷16の使用
対象に合わせてその作動ストロークを適宜調整すること
ができる。
【0017】なお、回転板1は図10に示したように複
数本のアーム20,20,…を支軸部2より放射状に設
け、該アームに定ピッチでピン孔6,6,6,…を設け
てピン7,7,7,…を差し込み、ワイヤ13の巻き付
け半径をその差し替えにより変更できるようにしてもよ
い。また、図示しないが、円弧状のガイド片をこのアー
ム20,20,…或いは回転板1に着脱自在なるように
し、その取付位置を変更することでワイヤ13の巻き付
け半径を変更できるようにしてもよい。そして図10の
場合も該アーム20に必要に応じ重錘21を固設し、上
記と同様に該回転板1の重心が上向の円弧状軌跡を描い
て180度回転することにより途中でその回転トルクの
方向を反転させるようにできる。
【0018】また、図11に壁30に開設された2つの
換気窓31,32の窓扉33,34をこのサーマルアク
チュエータにより同時に上下動させ開閉する機構を例示
する。この場合、2つの窓扉33,34をプーリ36,
37に巻付したワイヤ35の両端に吊下することにより
該窓扉33,34の重力をバランスさせ、該ワイヤ35
にサーマルアクチュエータのワイヤ13を止着すること
により該ワイヤ13に掛かる引張荷重を軽減させてい
る。なお、一層の重力バランスを得るために、支軸部2
にワイヤ38を巻き付けして重錘39を吊下してもよ
く、こうすることにより形状記憶合金バネ10,10,
…の初期負荷を軽減できる。また、この回転板1にも重
錘21を必要に応じ設けてもよい。
【0019】
【発明の効果】このように本発明のサーマルアクチュエ
ータは、回転板に対するピンの差し替えにより所要作動
ストロークを自由に調節できるので使用対象負荷に合わ
せて広い対応ができる。また、回転板の重心が上向円弧
状に動くようにしたことで回転板に及ぼす回転トルクが
途中で反転するようにしたので、該回転板が形状記憶合
金バネの伸縮作動を助長し形状記憶合金を多く使用しな
いでも負荷をより強力に牽引或いは緩めることができ、
窓扉のスライド摩擦抵抗等に打ち勝って確実に作動でき
るようになる。そして永久磁石による吸着により回転板
が回転至端にある状態を回転板に或る程度の回転トルク
が加わるまで保持できるので、回転板の無用な動きを防
ぎ、例えば窓扉を全開、または全閉状態に保つことがで
きる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すサーマルアクチュエー
タの縦断面図。
【図2】図1の平面図。
【図3】図1の作動状態図。
【図4】図1の作動状態図。
【図5】本発明に係るサーマルアクチュエータの模式
図。
【図6】回転トルクの作動状態図。
【図7】回転トルクの作動状態図。
【図8】回転トルクの作動状態図。
【図9】回転トルクの作動状態図。
【図10】本発明の他の実施例を示したサーマルアクチ
ュエータの概略図。
【図11】本発明のサーマルアクチュエータの使用例を
示した概略図。
【符号の説明】
1 回転板 2 支軸部 5a〜5e 同心円 6 ピン孔 7 ピン 8a,8b 永久磁石 9 ストッパ 10 形状記憶合金バネ 11 作動板 12 ワイヤ 13 ワイヤ 16 被索引負荷

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転自在に支持された回転板と、該回転
    板を一方向に回転動させるように一端が該回転板に巻き
    付け固定されたワイヤと、該ワイヤの他端が接続された
    形状記憶合金バネと、一端が該回転板を逆方向に回転動
    させるように該回転板に巻き付け固定され他端に被索引
    負荷が接続された別のワイヤとからなるサーマルアクチ
    ュエータであって、回転板の複数の同心円上に適宜ピッ
    チでピン孔を設け、前記ワイヤを巻き付けし得る複数本
    のピンを該ピン孔に着脱自在に差し込むことにより前記
    ワイヤの巻き付け半径を変更し得るようにしたことを特
    徴とするサーマルアクチュエータ。
  2. 【請求項2】 温度変化に伴なう形状記憶合金バネの伸
    縮により回転板の重心が上向の円弧状軌跡を描いて約1
    80度回転動するようにしたことを特徴とする請求項1
    に記載のサーマルアクチュエータ。
  3. 【請求項3】 回転板の回転至端部にストッパを設ける
    と共に磁力により該回転板を吸着させる永久磁石を設け
    たことを特徴とする請求項1または2に記載のサーマル
    アクチュエータ。
  4. 【請求項4】 被索引負荷と釣り合う重錘を回転板に設
    けた請求項1,2,3のいずれかに記載のサーマルアク
    チュエータ。
JP8324995A 1995-03-14 1995-03-14 サーマルアクチュエータ Pending JPH08247020A (ja)

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JP8324995A JPH08247020A (ja) 1995-03-14 1995-03-14 サーマルアクチュエータ

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JP8324995A JPH08247020A (ja) 1995-03-14 1995-03-14 サーマルアクチュエータ

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JPH08247020A true JPH08247020A (ja) 1996-09-24

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ID=13797067

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JP8324995A Pending JPH08247020A (ja) 1995-03-14 1995-03-14 サーマルアクチュエータ

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JP (1) JPH08247020A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014082374A1 (zh) * 2012-11-26 2014-06-05 Chiu Chin-Ho 动力产生装置
US10316829B2 (en) * 2016-03-15 2019-06-11 SMR Patents S.à.r.l. Modular actuator system employing shape memory alloy
CN111188746A (zh) * 2020-01-10 2020-05-22 大连大学 一种由形状记忆合金驱动的发电装置

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CN111188746B (zh) * 2020-01-10 2024-03-15 湖南汽车工程职业学院 一种由形状记忆合金驱动的发电装置

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