JPH10176651A - 駆動素子 - Google Patents
駆動素子Info
- Publication number
- JPH10176651A JPH10176651A JP35430196A JP35430196A JPH10176651A JP H10176651 A JPH10176651 A JP H10176651A JP 35430196 A JP35430196 A JP 35430196A JP 35430196 A JP35430196 A JP 35430196A JP H10176651 A JPH10176651 A JP H10176651A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- shape
- driving element
- shape memory
- memory alloy
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- Pending
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 駆動力が大きく、かつ、速応性に優れた形状
記憶合金チューブを用いた駆動素子の提供。 【解決手段】 断面が分割された形状記憶合金チューブ
４で構成され、かつ前記形状記憶合金チューブ４の先端
に第１の孔２及び第２の孔３とを連結するためのキャッ
プ１を取り付けた駆動素子。
記憶合金チューブを用いた駆動素子の提供。 【解決手段】 断面が分割された形状記憶合金チューブ
４で構成され、かつ前記形状記憶合金チューブ４の先端
に第１の孔２及び第２の孔３とを連結するためのキャッ
プ１を取り付けた駆動素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、形状記憶合金を使
用した駆動素子に関する。
用した駆動素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、駆動素子に使用されている形状記
憶合金の形状は、ワイヤー状のものだけである。また、
１度変形した駆動素子の形状を元に回復させる場合は、
駆動素子に直接通電するか、あるいは温水等を掛けて加
熱していた。
憶合金の形状は、ワイヤー状のものだけである。また、
１度変形した駆動素子の形状を元に回復させる場合は、
駆動素子に直接通電するか、あるいは温水等を掛けて加
熱していた。
【０００３】また、再び形状を変形するために駆動素子
を冷却する場合、熱容量の小さい空冷に頼ることが多
く、駆動素子の速応性が悪いという問題があった。これ
を解決するために、ワイヤーそのものをどんどん細くす
ることで、熱に対する速応性の改善を図ってきた。
を冷却する場合、熱容量の小さい空冷に頼ることが多
く、駆動素子の速応性が悪いという問題があった。これ
を解決するために、ワイヤーそのものをどんどん細くす
ることで、熱に対する速応性の改善を図ってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、形状記
憶合金ワイヤー自体を細くすれば、冷却が早くなり、応
答性を改善することができるが、そのことによって、駆
動力が低下してしまうという問題がある。
憶合金ワイヤー自体を細くすれば、冷却が早くなり、応
答性を改善することができるが、そのことによって、駆
動力が低下してしまうという問題がある。
【０００５】また、駆動素子の変形を元に回復させる方
法において、駆動素子に直接通電し加熱する場合は、周
囲環境の温度の影響を受けやすく、さらに、通電時に電
流が人体に流れないように、駆動素子に絶縁コーティン
グを行って安全性を確保しているため、このことによっ
て冷却性が劣化するという問題があった。また、温水等
を使用する場合は、温水等の熱媒体を回収することが困
難で、昨今の省エネ面から問題がある。
法において、駆動素子に直接通電し加熱する場合は、周
囲環境の温度の影響を受けやすく、さらに、通電時に電
流が人体に流れないように、駆動素子に絶縁コーティン
グを行って安全性を確保しているため、このことによっ
て冷却性が劣化するという問題があった。また、温水等
を使用する場合は、温水等の熱媒体を回収することが困
難で、昨今の省エネ面から問題がある。
【０００６】従って、本発明は、駆動力が大きく、かつ
駆動環境温度の影響を受けにくい速応性を確保した、安
全性の高い駆動素子を提供することにある。
駆動環境温度の影響を受けにくい速応性を確保した、安
全性の高い駆動素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、断面が少なく
とも２つ以上に分割された孔を有するチューブであっ
て、該チューブの断面の一部が少なくとも形状記憶合金
で構成され、かつ前記チューブの先端に前記孔どうしを
連結するためのキャップを取り付けたことを特徴とする
駆動素子である。
とも２つ以上に分割された孔を有するチューブであっ
て、該チューブの断面の一部が少なくとも形状記憶合金
で構成され、かつ前記チューブの先端に前記孔どうしを
連結するためのキャップを取り付けたことを特徴とする
駆動素子である。
【０００８】本発明は、上記駆動素子において、前記形
状記憶合金の少なくとも一部を可逆熱処理により２方向
性としたことを特徴とした駆動素子である。
状記憶合金の少なくとも一部を可逆熱処理により２方向
性としたことを特徴とした駆動素子である。
【０００９】本発明は、上記駆動素子において、前記チ
ューブに加熱、又は、冷却用媒体を流して駆動すること
を特徴とする駆動素子の駆動方法である。
ューブに加熱、又は、冷却用媒体を流して駆動すること
を特徴とする駆動素子の駆動方法である。
【００１０】本発明によれば、分割されたチューブ内に
熱媒体を循環させることで熱媒体の熱により形状記憶合
金チューブが形状を回復して駆動する構造にすることに
より速応性と安全性を合わせもつ駆動力のある形状記憶
合金駆動素子となる。
熱媒体を循環させることで熱媒体の熱により形状記憶合
金チューブが形状を回復して駆動する構造にすることに
より速応性と安全性を合わせもつ駆動力のある形状記憶
合金駆動素子となる。
【００１１】また、その形状記憶合金の少なくとも一部
を可逆熱処理により２方向性とし、それぞれの形状を回
復させるために２種類の温度の熱媒体を孔に流すこと
で、２方向に駆動する駆動素子となる。
を可逆熱処理により２方向性とし、それぞれの形状を回
復させるために２種類の温度の熱媒体を孔に流すこと
で、２方向に駆動する駆動素子となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
て説明する。
【００１３】まず、本発明の第１の実施の形態の駆動素
子について図１を参照して説明する。図１は駆動素子の
説明図である。図１（ａ）は断面図である。図１（ｂ）
は熱によりへの字型に変形した駆動素子の断面図であ
る。図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
子について図１を参照して説明する。図１は駆動素子の
説明図である。図１（ａ）は断面図である。図１（ｂ）
は熱によりへの字型に変形した駆動素子の断面図であ
る。図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１４】本発明の第１の実施の形態において、高周
波真空溶解法によって得たＴｉ４９Ｎｉ５１ａｔ％合金
を中実ビレットに加工した後、熱間、冷間加工によって
外径φ２ｍｍ、内径φ１.５ｍｍのチューブとし、その
後、銅の薄肉チューブ（外径φ０.８ｍｍ・内径φ０.７
５ｍｍ）を先のＴｉ４９Ｎｉ５１ａｔ％合金チューブに
２本挿入したものを伸線加工によってφ１ｍｍとした。
伸線加工は、中間に７５０℃×３０Ｈｒ（Ａｒ中）にて
溶体化処理を行った。
波真空溶解法によって得たＴｉ４９Ｎｉ５１ａｔ％合金
を中実ビレットに加工した後、熱間、冷間加工によって
外径φ２ｍｍ、内径φ１.５ｍｍのチューブとし、その
後、銅の薄肉チューブ（外径φ０.８ｍｍ・内径φ０.７
５ｍｍ）を先のＴｉ４９Ｎｉ５１ａｔ％合金チューブに
２本挿入したものを伸線加工によってφ１ｍｍとした。
伸線加工は、中間に７５０℃×３０Ｈｒ（Ａｒ中）にて
溶体化処理を行った。
【００１５】このようにして得られた形状記憶合金チュ
ーブ４に、への字型の記憶を行うため、４００℃×１０
０時間の拘束時効を行った。その後、その駆動素子を０
℃でまっすぐに変形させた状態で、毎秒１ｃｃの流速で
６０℃の温水を循環させた。すると、一瞬にして先に拘
束熱処理した形状に回復した。このように、通電によら
ず安全に駆動させる素子が得られた。
ーブ４に、への字型の記憶を行うため、４００℃×１０
０時間の拘束時効を行った。その後、その駆動素子を０
℃でまっすぐに変形させた状態で、毎秒１ｃｃの流速で
６０℃の温水を循環させた。すると、一瞬にして先に拘
束熱処理した形状に回復した。このように、通電によら
ず安全に駆動させる素子が得られた。
【００１６】また、その後、形状記憶合金チューブ４の
先端にキャップ１を接合して熱媒体が漏れないように
し、孔どうしをつないで熱媒体を矢印５の方向へ第１の
孔２から第２の孔３に循環させるようにした。
先端にキャップ１を接合して熱媒体が漏れないように
し、孔どうしをつないで熱媒体を矢印５の方向へ第１の
孔２から第２の孔３に循環させるようにした。
【００１７】その後、図１（ａ）に示すように、その駆
動素子を０℃でまっすぐに変形させた状態で、毎秒１ｃ
ｃの流速で５５℃の温水を循環させた。すると、図１
（ｂ）に示すように、一瞬にして矢印６の方向に変形
し、先に拘束熱処理した形状に回復した。このように通
電によらず安全に駆動させる素子が得られた。
動素子を０℃でまっすぐに変形させた状態で、毎秒１ｃ
ｃの流速で５５℃の温水を循環させた。すると、図１
（ｂ）に示すように、一瞬にして矢印６の方向に変形
し、先に拘束熱処理した形状に回復した。このように通
電によらず安全に駆動させる素子が得られた。
【００１８】次に、本発明の第２の実施の形態について
図１を参照して説明する。
図１を参照して説明する。
【００１９】図１に示すように、まず、高周波真空溶解
法によって得たＴｉ４９Ｎｉ５ｌａｔ％合金を中実ビレ
ットに加工した後、熱間、冷間加工によって外径φ２ｍ
ｍ、内径φ１.５ｍｍのチューブとし、その後、同組成
のＴｉ４９Ｎｉ５１ａｔ％合金の薄肉チューブ（外径φ
０.８ｍｍ・内径φ０.７５ｍｍ）を先のＴｉ４９Ｎｉ５
１ａｔ％チューブに２本挿入したものを伸線加工によっ
てφ１ｍｍとした。伸線加工は中間に７５０℃×３０Ｈ
ｒ（Ａｒ中）にて溶体化処理を行った。
法によって得たＴｉ４９Ｎｉ５ｌａｔ％合金を中実ビレ
ットに加工した後、熱間、冷間加工によって外径φ２ｍ
ｍ、内径φ１.５ｍｍのチューブとし、その後、同組成
のＴｉ４９Ｎｉ５１ａｔ％合金の薄肉チューブ（外径φ
０.８ｍｍ・内径φ０.７５ｍｍ）を先のＴｉ４９Ｎｉ５
１ａｔ％チューブに２本挿入したものを伸線加工によっ
てφ１ｍｍとした。伸線加工は中間に７５０℃×３０Ｈ
ｒ（Ａｒ中）にて溶体化処理を行った。
【００２０】このようにして得られた形状記憶合金チュ
ーブ４に、への字型の記憶を行うため、４００℃×１０
０時間の拘束時効を行った。その後、形状記憶合金チュ
ーブ４の先端にキャップ１を接合して熱媒体が漏れない
ようにし、熱媒体を矢印５の方向へ第１の孔２から第２
の孔３に循環させるようにした。
ーブ４に、への字型の記憶を行うため、４００℃×１０
０時間の拘束時効を行った。その後、形状記憶合金チュ
ーブ４の先端にキャップ１を接合して熱媒体が漏れない
ようにし、熱媒体を矢印５の方向へ第１の孔２から第２
の孔３に循環させるようにした。
【００２１】その後、図１（ａ）に示すように、その駆
動素子を０℃でまっすぐに変形させた状態で、毎秒１ｃ
ｃの流速で６０℃の温水を循環させた。すると、図１
（ｂ）に示すように、一瞬にして矢印６の方向に変形
し、先に拘束熱処理した形状に回復した。このように通
電によらず安全に駆動させる素子が得られた。
動素子を０℃でまっすぐに変形させた状態で、毎秒１ｃ
ｃの流速で６０℃の温水を循環させた。すると、図１
（ｂ）に示すように、一瞬にして矢印６の方向に変形
し、先に拘束熱処理した形状に回復した。このように通
電によらず安全に駆動させる素子が得られた。
【００２２】次に、本発明の第３の実施の形態について
図１を参照して説明する。
図１を参照して説明する。
【００２３】図１に示すように、高周波真空溶解法によ
って得たＴｉ４９Ｎｉ５１ａｔ％合金を中実ビレットに
加工した後、熱間、冷間加工によって外径φ１.５ｍ
ｍ、内径φ１.２ｍｍのチューブとし、その後、先と同
じ材質・組成のＴｉＮｉの薄肉チューブ（外径φ０.５
ｍｍ・内径φ０.４５ｍｍ）を先のＴｉ４９Ｎｉ５１ａ
ｔ％合金チューブに２本挿入したものを伸線加工によっ
てφ１ｍｍとした。伸線加工は、中間に７５０℃×３０
分間（Ａｒ中）にて溶体化処理を行った。
って得たＴｉ４９Ｎｉ５１ａｔ％合金を中実ビレットに
加工した後、熱間、冷間加工によって外径φ１.５ｍ
ｍ、内径φ１.２ｍｍのチューブとし、その後、先と同
じ材質・組成のＴｉＮｉの薄肉チューブ（外径φ０.５
ｍｍ・内径φ０.４５ｍｍ）を先のＴｉ４９Ｎｉ５１ａ
ｔ％合金チューブに２本挿入したものを伸線加工によっ
てφ１ｍｍとした。伸線加工は、中間に７５０℃×３０
分間（Ａｒ中）にて溶体化処理を行った。
【００２４】このようにして得られたチューブをまず、
７５０℃で３０分間（Ａｒ中）で、図１（ａ）に示すよ
うに直線状態で溶体化処理を行い、その後、室温で０.
５％程度たわませた図１（ｂ）に示す状態で、５００℃
×５時間（Ａｒ中）の熱処理を行った。このようにして
２つの孔をもつ形状記憶合金チューブ４を製造した。そ
の後、チューブの内部が長手方向に２分割された孔がつ
ながるようにキャップ１を接合した。孔どうしをつない
で熱媒体を矢印５の方向へ、第１の孔２から第２の孔３
に循環させるようにした。
７５０℃で３０分間（Ａｒ中）で、図１（ａ）に示すよ
うに直線状態で溶体化処理を行い、その後、室温で０.
５％程度たわませた図１（ｂ）に示す状態で、５００℃
×５時間（Ａｒ中）の熱処理を行った。このようにして
２つの孔をもつ形状記憶合金チューブ４を製造した。そ
の後、チューブの内部が長手方向に２分割された孔がつ
ながるようにキャップ１を接合した。孔どうしをつない
で熱媒体を矢印５の方向へ、第１の孔２から第２の孔３
に循環させるようにした。
【００２５】その後、図１（ａ）に示すように、その駆
動素子を０℃でまっすぐに変形させた状態で、毎秒１ｃ
ｃの流速で６０℃の温水を循環させた。すると、図１
（ｂ）に示すように、一瞬にして先に拘束熱処理したへ
の字型形状に回復した。
動素子を０℃でまっすぐに変形させた状態で、毎秒１ｃ
ｃの流速で６０℃の温水を循環させた。すると、図１
（ｂ）に示すように、一瞬にして先に拘束熱処理したへ
の字型形状に回復した。
【００２６】なお、本発明の実施の形態では、Ｔｉ４９
Ｎｉ５１ａｔ％合金の一部の例を示したが、本発明に使
用されるＴｉＮｉ合金の実用組成は、Ｎｉ：４８〜５２
ａｔ％（残Ｔｉ）が全て適用され、更に、Ｖ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｐｄ等の第３元素を添加したＴｉＮｉＸ合金、銅基
合金及び鉄基合金等全ての形状記憶合金に適用可能であ
る。また、多数の内腔部を設け、それぞれ異なる温度の
熱媒体を流すことで正確な位置決めが可能である。
Ｎｉ５１ａｔ％合金の一部の例を示したが、本発明に使
用されるＴｉＮｉ合金の実用組成は、Ｎｉ：４８〜５２
ａｔ％（残Ｔｉ）が全て適用され、更に、Ｖ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｐｄ等の第３元素を添加したＴｉＮｉＸ合金、銅基
合金及び鉄基合金等全ての形状記憶合金に適用可能であ
る。また、多数の内腔部を設け、それぞれ異なる温度の
熱媒体を流すことで正確な位置決めが可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、形状記憶合金チューブに電流を流さないため、安全
であって、チューブを太くすることで駆動力もあり、か
つ速応性を確保した駆動環境温度への影響を押さえた形
状記憶合金チューブによる駆動素子を提供することが可
能になった。
ば、形状記憶合金チューブに電流を流さないため、安全
であって、チューブを太くすることで駆動力もあり、か
つ速応性を確保した駆動環境温度への影響を押さえた形
状記憶合金チューブによる駆動素子を提供することが可
能になった。
【図１】本発明の実施の形態に係る駆動素子の説明図。
図１（ａ）は断面図。図１（ｂ）は熱によりへの字型に
変形した駆動素子の断面図。図１（ｃ）は図１（ａ）の
Ａ−Ａ断面図。
図１（ａ）は断面図。図１（ｂ）は熱によりへの字型に
変形した駆動素子の断面図。図１（ｃ）は図１（ａ）の
Ａ−Ａ断面図。
１ キャップ ２ 第１の孔 ３ 第２の孔 ４ 形状記憶合金チューブ ５，６ 矢印
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８６ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８６Ｂ ６９１ ６９１
Claims (3)
- 【請求項１】 長手方向に対して直交する断面が少なく
とも２つ以上に分割されたチューブであって、該チュー
ブの少なくとも一部が形状記憶合金で構成され、かつ前
記チューブの先端に前記分割部どうしを連結するための
キャップを取り付けたことを特徴とする駆動素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の駆動素子において、前記
形状記憶合金の少なくとも一部を可逆熱処理により２方
向性としたことを特徴とする駆動素子。 - 【請求項３】 前記チューブに加熱、又は、冷却用媒体
を流して駆動することを特徴とする請求項１または請求
項２記載の駆動素子の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35430196A JPH10176651A (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 駆動素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35430196A JPH10176651A (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 駆動素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10176651A true JPH10176651A (ja) | 1998-06-30 |
Family
ID=18436621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35430196A Pending JPH10176651A (ja) | 1996-12-18 | 1996-12-18 | 駆動素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10176651A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101333048B1 (ko) * | 2011-07-08 | 2013-11-26 | 울산대학교 산학협력단 | 형상기억합금을 이용한 작동기 |
| KR101333047B1 (ko) * | 2013-08-27 | 2013-11-26 | 울산대학교 산학협력단 | 형상기억합금을 이용한 작동기 |
| US11060480B2 (en) | 2017-11-14 | 2021-07-13 | The Boeing Company | Sound-attenuating heat exchangers and methods of utilizing the same |
| US11143170B2 (en) * | 2019-06-28 | 2021-10-12 | The Boeing Company | Shape memory alloy lifting tubes and shape memory alloy actuators including the same |
| US11168584B2 (en) | 2019-06-28 | 2021-11-09 | The Boeing Company | Thermal management system using shape memory alloy actuator |
| US11525438B2 (en) | 2019-06-28 | 2022-12-13 | The Boeing Company | Shape memory alloy actuators and thermal management systems including the same |
-
1996
- 1996-12-18 JP JP35430196A patent/JPH10176651A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101333048B1 (ko) * | 2011-07-08 | 2013-11-26 | 울산대학교 산학협력단 | 형상기억합금을 이용한 작동기 |
| KR101333047B1 (ko) * | 2013-08-27 | 2013-11-26 | 울산대학교 산학협력단 | 형상기억합금을 이용한 작동기 |
| US11060480B2 (en) | 2017-11-14 | 2021-07-13 | The Boeing Company | Sound-attenuating heat exchangers and methods of utilizing the same |
| US11143170B2 (en) * | 2019-06-28 | 2021-10-12 | The Boeing Company | Shape memory alloy lifting tubes and shape memory alloy actuators including the same |
| US11168584B2 (en) | 2019-06-28 | 2021-11-09 | The Boeing Company | Thermal management system using shape memory alloy actuator |
| US11525438B2 (en) | 2019-06-28 | 2022-12-13 | The Boeing Company | Shape memory alloy actuators and thermal management systems including the same |
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