JPH09134653A

JPH09134653A - 形状記憶合金製スイッチ

Info

Publication number: JPH09134653A
Application number: JP31611995A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hasegawa; 仁長谷川; Mikiyuki Ono; 幹幸小野; Masataka Mochizuki; 正孝望月; Yuji Saito; 祐士斎藤
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】所定の熱源部の温度に基づいて、良好な応答
性かつ高い信頼性で動作する形状記憶合金製スイッチを
提供する。【解決手段】互いに接触・離隔することにより回路を
閉成・開放する少なくとも一対の接片１ａ，１ｂを備
え、その少なくとも一方の接片１ａが、温度変化に基づ
いて形状を変化させる形状記憶合金によって可動接片と
して形成され、その可動接片１ａに対して熱授受するこ
とにより可動接片を加熱もしくは冷却するヒートパイプ
３が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電気的な接続ま
たは遮断もしくは断続を行うスイッチに関し、特に、形
状記憶合金を主体とする形状記憶合金製スイッチに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにスイッチは、１つ以上の電
気回路を閉成または開放もしくはその両方を行うもので
あって、人力や機械的あるいは電磁気的な方法で駆動さ
れる。一般に、所定の条件下で起動・停止を行う装置
は、この装置を起動・停止させるスイッチと、このスイ
ッチを駆動する駆動手段と、所定の条件を検出する検出
手段と、この検出手段の出力信号に基づいて前記駆動手
段を制御する駆動制御手段とを備えている。

【０００３】昨今、組成に応じた変態温度に達したと
き、あらかじめ記憶させておいた元の形状に戻ろうとす
る力（回復力）を発生する形状記憶合金をアクチュエー
タやセンサとして使用することが各種の分野で行われる
ようになってきている。

【０００４】例えば、所定の温度で変態（形状回復）す
る形状記憶合金を備える機構を、熱源部と熱授受可能に
配設して、形状記憶合金の温度センサおよびアクチュエ
ータとしての機能を利用し、前記熱源部の温度に基づい
て駆動されるスイッチが提案されている。このような機
構であれば、前記検出手段および駆動手段ならびに駆動
制御手段を簡単にして、しかもこれら手段に外部から動
力（エネルギ）を与えることなく、スイッチを駆動する
ことができる。

【０００５】この場合、前記機構の形状記憶合金部分の
温度が熱源部の温度変化に迅速に応答するように、前記
機構の形状記憶合金部分を熱源部の近傍に配設すること
が望ましい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、導電性を有
する流体を熱源部とする場合、スイッチに導電性の流体
が付着すると漏電するおそれがあるので、熱源部とスイ
ッチとを離間するように配設する必要がある。そのた
め、形状記憶合金を備えてスイッチを駆動する機構が複
雑な構成となり、その信頼性の低下やコストの増大など
を招く不都合があった。また、腐食性を有する流体を熱
源とする場合、スイッチを駆動する機構が腐食するおそ
れがあった。

【０００７】すなわち、形状記憶合金を利用して、所定
の熱源部の温度変化に基づいて動作するスイッチでは、
熱源部の温度変化に対しての動作等の応答性と信頼性と
の両立が困難であり、実用性に乏しく改良すべき余地が
多分にあった。

【０００８】この発明は、上記の事情を背景としてなさ
れたものであって、所定の熱源部の温度に基づいて動作
し、しかも応答性および信頼性の高い形状記憶合金製ス
イッチを提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、この発明の形状記憶合金製スイッ
チは、互いに接触・離隔することにより回路を閉成・開
放する少なくとも一対の接片を備え、その少なくとも一
方の接片が、温度変化に基づいて形状を変化させる形状
記憶合金によって可動接片として形成され、その可動接
片に対して熱授受することにより可動接片を加熱もしく
は冷却するヒートパイプが設けられていることを特徴と
するものである。

【００１０】ヒートパイプは、蒸発する作動流体の潜熱
を利用して迅速かつ大量に熱輸送を行うので、このヒー
トパイプを介して所定の熱源部と熱授受可能に配設され
た可動接片の温度は、所定の熱源部の温度変化に応じて
迅速に変動する。この可動接片は、形状記憶合金を主体
として構成されているから、所定の変態点（変態温度）
に達すると、予め記憶されている形状に変態し、相手側
の接片（例えば固定接片）と接触（導通）または非接触
（非導通）の状態になり、所定の電気回路が開放または
閉成される。

【００１１】すなわち、ヒートパイプの優れた伝熱特性
を利用しているので、形状記憶合金を主体とする可動接
片と熱源部とを離間して配設した場合であっても、形状
記憶合金の有する形状記憶効果のうち、温度センサとし
ての機能が損なわれない。さらに、通電部となる可動接
片が所定の熱源部の温度に基づいて直接動作するので、
この可動接片を駆動するための機構を必要とせず、その
動作の信頼性が向上するとともに、可動接片の負荷が軽
減されるため、その寿命特性が向上する。

【００１２】しかも、ヒートパイプは熱源部の熱エネル
ギのみを抽出して輸送し、熱源部の雰囲気流体を輸送す
ることがないから、可動接片等の通電部に熱源部の雰囲
気ガスなどの流体が付着せず、通電部における漏電や腐
食等の発生が防止され、信頼性が向上する。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の形状記憶合金
製スイッチを図１および図２に基づいて説明する。図１
において、この形状記憶合金製スイッチ１は、水等の熱
源流体Ｗの温度に基づいて所定の直流回路２を閉成もし
くは開放するものであって、この直流回路２の陰極側に
電気的に接続された可動接片１ａと、陽極側に電気的に
接続された固定接片１ｂとを備えている。

【００１４】可動接片１ａは、適宜の組成割合のＴi Ｎ
i 合金からほぼ板状に形成されており、高温（オーステ
ナイト）相および低温（マルテンサイト）相での２つの
形状を記憶、いわゆる２方向形状記憶（可逆形状記憶効
果）を有するように構成されている。具体的には、この
可動接片１ａは、高温相で屈曲（湾曲）し、かつ低温相
で真直ぐな平板状となるよう構成されている。

【００１５】一方、固定接片１ｂは、導電性の優れた金
属、例えば銅合金等から板状に形成されており、図２に
示すように、真直状態の可動接片１ａと接触するととも
に、屈曲状態の可動接片１ａと離間して接触しないよう
に、可動接片１ａとほぼ対向して配設されている。

【００１６】そして、可動接片１ａと熱源流体Ｗとは、
パイプ状のコンテナの内部に凝縮性の作動流体が封入さ
れたヒートパイプ３を介して熱授受可能に連結されてい
る。具体的には、ヒートパイプ３の一端側の蒸発部３ａ
が貯溜槽４中の熱源流体Ｗに浸漬されるとともに、その
他端側の凝縮部３ｂが可動接片１ａと接触するよう配設
されている。なお、このヒートパイプ３は、熱伝導性に
優れかつ非導電性の素材から構成されている。

【００１７】上記のように構成された形状記憶合金製ス
イッチ１の動作につき説明する。ヒートパイプ３に封入
されている作動流体は、熱源流体Ｗの熱エネルギにより
蒸発部３ａにおいて蒸発し、コンテナの内部を凝縮部３
ｂに移動し、凝縮部３ｂと接触している可動接片１ａに
対して放熱して凝縮する。つまり、ヒートパイプ３は、
熱源流体Ｗから可動接片１ａに、作動流体の潜熱として
迅速かつ大量に熱輸送し、熱源流体Ｗの温度と可動接片
１ａの温度とをほぼ等しくさせる。

【００１８】そして、熱源流体Ｗおよび可動接片１ａの
温度が、所定の変態温度Ｔ1 に上昇したときに、可動接
片１ａは固定接片１ｂに対して離間するよう屈曲し、直
流回路２を開放する。逆に、熱源流体Ｗおよび可動接片
１ａの温度が、他の所定の変態温度Ｔ2 に低下したと
き、可動接片１ａは真っ直ぐに延びて固定接片１ｂと接
触し、電気回路２を閉成する。すなわち、この形状記憶
合金製スイッチ１を駆動するために特に動力を必要とし
ない。

【００１９】また、この形状記憶合金製スイッチ１は、
形状記憶合金を主体とする可動接片１ａが有する温度セ
ンサとしての機能やアクチュエータとしての機能、具体
的には熱源流体Ｗの温度に対する可動接片１ａの応答性
を損なうことなく、熱源流体Ｗと分離して配設される。
そのため、可動接片１ａや固定接片１ｂに熱源流体Ｗが
付着することがなく、その結果、漏電や接片１ａ，１ｂ
の錆の発生あるいは腐食などが防止される。さらに、形
状記憶合金からなる可動接片１ａの変態を、スイッチの
動作として直接利用しているので、無駄な機構を介する
必要がなくなり、その動作の信頼性が向上する。しか
も、変態時に可動接片１ａに作用する応力が小さくなる
ため、可動接片１ａの寿命特性が向上する。

【００２０】なお、この実施例では、高温相で屈曲しか
つ低温相でストレートに延びる可動接片１ａを用いて形
状記憶合金製としたが、可動接片１ａを高温相でストレ
ートに延びかつ低温相で湾曲するよう構成することもで
きる。

【００２１】また、この実施例の形状記憶合金製スイッ
チは、２方向形状記憶効果を有する形状記憶合金を主体
として構成したが、高温相における形状だけを記憶した
いわゆる１方向形状記憶効果を有する形状記憶合金を主
体とし、熱源が所定の温度に達したときに、電気的な接
続もしくは遮断のみを行うよう構成することもできる。

【００２２】さらにこの発明では、形状記憶合金製スイ
ッチの可動接片１ａの動作を利用して、複数の電気回路
の閉成または開放を行うように構成することもでき、可
動接片に対応する接片をも形状記憶合金から構成して、
さらに複数の電気回路の閉成または開放を行うようこと
も可能である。

【００２３】当然、可動接片１ａと固定接片１ｂとは、
直流回路２を閉成もしくは開放可能であれば、適宜の形
状に構成することができ、可動接片と固定接片との電気
的な接続を確実に行うように、可動接片および固定接片
のそれぞれに適宜の構造の接点を設けることもできる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の形状記
憶合金製スイッチによれば、形状記憶合金を主体とした
導電性の可動接片が、熱輸送能力に優れるヒートパイプ
を介して所定の熱源部と熱授受可能にされているため、
この熱源部の温度に基づいて所定の電気回路の電気的な
接続等を迅速に行うことができる。しかも、この形状記
憶合金製スイッチは非常に簡単に構成されるので、動作
の信頼性や可動接片の寿命特性が向上する。さらに、ヒ
ートパイプは熱源部の熱エネルギのみを抽出して輸送す
るので、通電部となる可動接片等における漏電や腐食な
どを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す概略の説明図であ
る。

【図２】図１のＩＩ矢視図であり、（Ａ）は低温状態を
示し、（Ｂ）は高温状態を示している。

【符号の説明】

１…形状記憶合金製スイッチ、１ａ…可動接片、１
ｂ…固定接片、２…電気回路、３…ヒートパイプ、
３ａ…蒸発部、３ｂ…凝縮部、Ｗ…熱源流体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斎藤祐士東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに接触・離隔することにより回路を
閉成・開放する少なくとも一対の接片を備え、その少な
くとも一方の接片が、温度変化に基づいて形状を変化さ
せる形状記憶合金によって可動接片として形成され、そ
の可動接片に対して熱授受することにより可動接片を加
熱もしくは冷却するヒートパイプが設けられていること
を特徴とする形状記憶合金製スイッチ。