JPS59159475A - 温度別分級弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は送給されてくる液体又はガス体の温熱又は冷熱
の熱流体を、形状記憶合金を利用し、温度別に分緩し分
流させようとする弁に関するものである。 創・省エイ・ルギ−が叫ばれると共に、従来は顧りみら
れなかった熱源２例えば太陽熱エイ・ルキ−や工場廃熱
等の高度利用が考えられてきたが、それらから得られる
エイ・ルギーは劣悪であり、バラツキがあるのが通例で
ある。 しかし、需要側より見れば、エネルギーの′ｔ／ｌの問
題が重要であり、このための手段の確立が要請される所
である。 一般的に、熱源より送給されてくる熱流体が間歇的であ
り、温度にバラツキがあるとき、蓄熱という手段（−頼
ｊ、る訳であるが、従来は、高温の場合も低温の場合も
区別することなく共に同一蓄熱槽に導入していたため平
均的温度の利用となり、ぜ−〕かくの高温の場合は、そ
の優位性は全く生かさｔする、二とがなかっｔこ。 そこで、その送給の途中（−おし・て、自動的に高温の
場合と低温の場合とを分級することが出来、別ｈ　ｉこ
蓄熱するものとすれば、エクセルギー的により有利にな
るのは当然のことであると思われるが。 従来このような場合、温度別に熱流体を分級させようと
すれば、センサーにより温度を一刊識別し。 それを駆動装置番、−伝達シ１．弁の制御を図かるとい
う、二重三重の手順をとらざるを得なかったため。 装置は複雑どなり、外部よりの人力、コヌＩ・、メンテ
ナンス等、理論上はｎＪ能であっても、実際−［−実用
化には不向きであった。 そこで本発明（こおいては、形状記憶合金の温度変化（
二対するセンサー的機能とアクチェータ的機能を利用し
て、分級作用を自動的になさしめ２例えば、Ｔ字型管の
左側管より高温の熱流体を、右の側管よりは低温の熱流
体を吐出させようとするものである。（１；方の管より
温度的にバラツギのある熱流体を送給するものとして） したがって、そこでは温度検出部と、駆動部とを。 形状記憶合金と（・う−っの素ｆ−にょ′りまがなゎｉ
ｔているのが特長となっているのであるから、その（１
４１或は極めて簡潔なものとなり、かつ、信頼１’ｌＥ
の高いものどなる。 以−１包−ＩＥ要な構成を図（こ示ず実施例を用いて説
明する。 第１図は本発明における温度別分級弁の断面図であり、
第２図はａ　−ａ’ｉ　Ｊ−のＩ断面図である。 ボテ゛　１は概略的（−はＴ字型管の形をしでおり。 銅・鋳鉄・プラスチック等（こよりつくられている、。 ここで、Ｔ字型管の熱源より送給されてくる熱流体Ａを
迎え入れる管部分を流入部２゜温度別の分級（二より、
低温の場合の熱流体１３が流出する！１１・部分を２ｆ
ｉｔ出部３．高温の場合の熱流体Ｃが流出−４−る管部
分を流出部４とする。 流入部２が流出部３・流出部４（こ分岐する附近を・大
きく脹らませ応答部５とし、熱流体Ａの受は入し＋１近
辺ζこバッフル１８　ヲｉｓ　＜。 両端（こ分級弁９・９′をもったアーム８を回転筒７に
固着し２回転筒７が回転可能な様に心棒６を挿入し、応
答部５の流出部３・４を結ぶ適当な位置（こ設定する。 分級弁９は円形板又は横細長板等であり、断面的（こは
外面が滑らかな円軌道を描くように構成されている。 アーム８の太さは、熱流体の流れの抵抗が大にならない
よう（・こし、細いアームを複数本以上組合せて使用し
てもよい。 又、所望番こよりては、アーム８の回転筒７

【二対する
設定は、偏心して回転するよう中心支点をはずして設定
してもよい。 分級弁９の外面の円軌道をこ合せて、ンートリング１０
を、ボデー　１とボデー１より小さく内側に突出する爪
と（こより固着し、シートリング１０（こは分級弁９の
外面の大きさよりもやや狭い窓１１を設ける。 これと対称的な位置にも、シートリング１０′をおき窓
１１′を設ける。 アーム８ζこ直角の角度をもって回転筒７よりレバー１
２を突出させ、　　Ｌ／バー１２の」二重の適当な位置
に樅細長の穴１３を設げ、シャフト１５をくぐらせ、そ
の交錯する位置に、シＡ・フト１５に対して慴動ｉｉＪ
能な糸こま型又は鼓型等のコイルシー１・１７をかまぜ
て設定する。 シャフト１５の両端には、コイルシー　１・１６・１６
′を」δき応答部５の壁に固着する。 そして、コイルシ−ト１７の両側に、コイルシー１−１
６に向かってはコイルバイ・１４を、コイル／−１・１
６’に向かってはコイルバネ１４′を、シＡ・フト１５
を軸として、単数又は複数個具」二を設置する。 ここ（こおいて、コイルバネ１４及びコイルバイ司４′
の性格の組合せは （Ｉ）　　コイルバイ司４は一方向性の形状記憶合金、
コイルバネ１４′には通常の弾性力を利用した弾性材。 （Ｉ［＋　　コイルバネ１４，１４’共Ｑこ一方向性の
形状記憶合金、但し、復元作用の設定温度が異なる。 （６）　コイルバネ１４のみを用い、そこに二方向性の
１ヒ伏記憶合金を用（・る。 （ｌＹｌ＝Ｊ（ルバイ・］４の・７ノを用い、そこで一
方向性の形状記憶合金と涌’Ｍの弾ＩＹｔ：力をｆｌＪ
用しｌ−弾性材（二よろ′：１イルバネどを組合せたも
の用いる。 （Ｖ）：フイルバイ・】４のみを用いる。但し、複数個
以１−の−）ｊ　Ｉｉ’ｌ　’Ｉ’ｌ：の形□状記憶合
金のコイルバネを使用１　、　　／ｌ：に復元イ１用の
設定温度な黄な、ったものとする。 （■　了１イルバネ１４・１４′共番−丁−二方向ｆｔ
の形状記憶合金４・用いる。但シ７．変態の設定温度（
こおいて復元の伸・縮の右向が互に逆向きどなるもの。 等々の実施例が考えられる。 以１の様な構成Ｃ二もとづいて２氷温度別分級却は使用
されているコイルバネの形状記憶合金そのもの自体の（
てンサー的機能とアクヂエータ的機能をボデ　１内番−
おいて、熱流体（：、対して直接利用ずろことζこより
、＝１イｌレノ−ト１７が梃ｆ−の力点となって、その
応答性の伸・縮を受け、心棒６を支点として２分級弁９
（こ回転運動をダ、える梃子がここに成１ｒすること（
こなり、それは流出部３・４に通ずろ窓１１及び窓１白
二対するシーソーゲ　／、的開閉としで、温度的（ニバ
ラツキのある熱流体の温度別の分級をなさしめる、：と
を特長とする装置である。 −Ｆ記の構成を有する温度別分級弁（Ｉｎ）の作動は次
の曲りである。 太陽熱又は工場廃熱等を熱源として、温熱又は冷熱等の
熱流体Ａが送給さイ１．流入部２を通−）−Ｃ７大きく
脹らんだ応答室５（こ導入され、バノークル１８（こよ
１）流速は緩められ、応答部５の室内（、−均″に静か
（こ浸入する時、コイルバイ・１４は−ｈ向けの形状記
憶合金であり、コイルバネ１４′は通常の弾ｔＬ　＋ｉ
（こよるものとするならば、その形状記憶合金の変態の
設定温度以−１−の温度の熱流体Ａが応答部５（−浸入
ずれば、コイルバネ１４は伸長状態（二復几し。 ７−＼・フトＪ５を軸として、コイルシー　１・１７分
右側（−コイルバイ司４′を圧縮しながら押しやる１、
コイルシ−１へ１７（・二は１／バー１２が穴１３をも
つ−（かんで交錯して（・るのであるから、レバー１２
は当然右側（こ押倒さ１１レバー拐′（−至る。 レバー１２は分級弁９をつけたアーム８に幻し、マー。 心棒６な支点として＋　Ｎ”ｆ’として作用するのであ
るから２分級弁９（二対して右回転の運動をケ・えるこ
と（二なる。 そして、それは当初７分級弁９がノートリング１０の窓
１１を塞いでい１５−とすれば５分級弁９はその与えら
れた回転運動（二より窓１１より−１，方えとりのけら
れたことになり、一方、窓１１と対称的な位置にある窓
１白−は７分級弁９′が１−より降りてきて塞ぐという
／−ソゲーノ、的結果を生む。 こオ目よ熱流体への流れるべき流路は、流出部３（３月
１−ては閉しられ、流出部４番こ対しては開かれたと（
・′□−）、−と髪意味し１．形状記憶合金に対する設
定７！ｉ５’ｈ度以−ＩＩ　（７’）高温の熱流体Ｃと
して分級されること（こなる３、 ！１体的実施例とＬ゛〔、コイルバネ１４に６０℃で伸
長状態（−復元するよ・）記憶をなさしめｆ、−−−一
方面１メトの形状記憶合金５・用い、コイルバネ１４′
には通常の弾ｔｔ：　＋ｉが使用されているものとずれ
は、この時形状記憶合金ｚ”＋・・；イアスカは高温で
強く、（硬く、降伏１．し力が犬）低温では弱い（軟ら
かく、降伏応力が小）のであるから２例えは７０℃前後
の熱流体Ａが送給されてきたものとずノＩは、形状記憶
ｒ１金のコイルバネ１，１（こは、当然５強（・降伏応
力が究牛１−１硬くな−）て伸長状態（二復几し、／−
＼・ノド１！；を軸として、コイルシ−１−１７は右の
ｈ＋：押しやられ、′−１イルハイ・１４′は圧縮され
ること（二なる。 コイルシー１・１７（ニは、レバー１２が穴１３をも−
）てかんで交錯しているのであるか「）、レバー１２も
当然右側（・二押し倒されること（こなり２点線のし・
・　１２′に至る。 １ツバ−川２は回転ｆ！Ｍ　７より突出しているのであ
り。 そこではレバー１２ｉこ対して直角（こアーム８がとり
つけられており、その両屑１（こは分級弁９及び９′が
固着しているのであるから、心棒６を支点とした梃子が
成ケすることになる。 したがって、レバー１２がレバ　１２′と右に動いｔ−
角度と同じ角度だけアーム８も動き、それにともｌ′ｒ
って５分級弁９も円弧を描き同＋１角ＩＷだけイ置ｉノ
１転の運動が与えられること（こなる３゜ そしてそれは当初２分級弁９がシー！・リング１（）の
窓１１を塞いでいたものとすれは７分級弁９はぞのグー
えられた回転運動（こより窓１．１より１一方えとりの
けられること（二なり、−・方、窓１１と対称的な位置
（−ある窓１１′には２分級弁９′が−１−より降りて
きて塞くというシーソーゲーム的結果を生ずる。 これは熱流体への流れるべき流路は、流出部３にス・１
しては閉じられ、流出部４くこ対しては開かれたという
ことを意味し、形状記憶合金に対する設定温度以」・、
の高温の熱流体Ｃとして分級され、流出７：Ｉ（４より
吐出することになる。 例えば、７０℃前後の熱流体は流出部４よりのみ吐出さ
れ、流出部３より流出することはありえないということ
である。 次（−２熱流体Ａが４０℃位のものが送給されてきたも
のとすれば、形状記憶合金のコイルバイ・１４は軟らか
くなり、降伏応力は小さくなって、コイルバイ・１４′
の弾１１応力は容易にコイルバイ・１４（こ」Ｊち１ノ
頚って伸びることが出来２反対に、コイルシー　ト１７
を左の方に押しやり、コイルバイ・１４を圧縮すること
番＝なる。 それは分級ｔｐ９を左に同転させる運動を与える二と（
二なり、その結果は、窓１１を塞き、窓１１′は開放さ
れること（こなる。 したが−って、熱流体Ａの流路は、流出部３（こ向かっ
て開かれること（こなり、低温の熱流体Ｂとして分級さ
れ、流出部３より流出すること（こなる。、今一・ツの
実Ｉｉ（’４例として、コイルバネ１４・１４′」い二
。 二方向１１′、の形状記憶合金を用いる場合を例示する
。 但し、それは変態の設定温度（こおいて復元の〃向が互
に逆方向となるものが利用されるものとする。、即ち、
設定温度を（イ）℃とすれは、６０℃以上の高温の熱流
体Ａが送給されれば、コイルバネ１４は仲良方向に強い
応力をもって復元し、又、コイルバネ１４′は収縮Ｊｊ
向（こ復元するのであるから、コイルシ−１−１７は／
ヤフトＪ５を軸として、右側に押しやられ、コイルノー
１・１７（こはレバー１２が穴１３をも〜）でかんで交
錯しているのであるから、当然連動１−。 レバー１２は右側（こ押し倒されることとなる。 レバー１２は心棒６を支点として１分級弁、９（こ対し
て、梃子として作用するのであるから７分級弁９には右
回転の運動が与えられること（こなり、それまで基いで
いた窓１１より放れて１一方へ移動すること（二なり、
一方７分級弁９′は」一方より降りてきて窓１１′を塞
ぐ結果となる。 そしてそれは、形状記憶合金に対する設定温度のｍ℃以
−にの高温の熱流体Ａの場合は、流出部４に対して流路
が開かれることをこなり、高温の場合の熱流体Ｃとして
流出部４より吐出されることになる。 反対ζこ、６０℃以下の低温の熱流体Ａが送給、されて
くれば、コイルバイ・１４は収縮し、コイフレバネ１４
′が伸長するのであるから、コイルシートエフはレバー
１２を左側をこ押し倒し、その結果１分級弁９は左回転
の運動が与えられ、窓１１は塞がれ、窓Ｕ′が開放され
ることになり、流出部３より流出する。低温の熱流体Ｂ
として分級されること（こなる。 コイルバネ１４とコイルバネ１４′との他の性格の組合
せの場合もこれに準じて行なわれることは明らかである
。 又、これが冷熱の場合であっても、コイルバネ１４の形
状記憶合金の復元作用の設定温度とコイルバイ・１４′
の、１ｉｉｉ性４４の適用のあり方がそれ（こ見合って
適ＵＪＪであれは、同様（こ作用することはもちろんで
ある。 本発明は、太陽熱や」：場廃熱等の場合の様に＋　Ｓ’
：’１初より温度変動のバラツキが予想される熱源より
送給されてくる熱流体の温度別の分級に威力を発揮し、
特（こ、温度別の非混合蓄熱又は再刊等（−太きく貢献
するものと思われる。 この様な温度別の分級作用を形状記憶合金を利用するこ
と（二より、極めて簡潔な構成にまり行（・。 エクセルギー的熱効果を高めることが出来る／！ｌＡ度
別分級弁分級置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は温度別分級弁の１＠面図である３、第２図は温
度別分級弁のａ−ａ’線（、の部分の断面図である。 特許出願人 安　　川　　敬　　− 士浜も補正１ ０召木慴去←Ｇ　ら　内口 脣析Ｈ′に長し １、　　　−％　イ！＋ＬＪ）　　表でｒ１目１］イＯ
りｇ弁　脣荀願オｏ３１６り３号２　午萌（ｒ）２称 温度別へ黒−’Ｎ、（丁） ３　補正１１駐木 ”ｒ−ＡＮヒ０１知イん　　を苛東冷（人１４　　釉゛
正命令０１〕付 ＤＱＪｏ愛宕等ξ目　１１１ヨ 姑　帥１０対に 陣ｆ　ｌ５−ｒｔ暢細１り矢舗０ス泊 ６、ハ圧０囚本 燕ｔ１′１８・１、峙漣遇 叩、痴１Ｘ１１３０烏）第１史０１　奢的０４２９−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　ボデー　１は略Ｔ字型管の形をしており、流
   入部２が、流出部３・４（こ分岐する附近を大きく脹ら
   ませて応答部５とする。 （匈　両端に分級弁９・９′をもったアーム８を回転筒
   ７（こ固着し、心棒６を挿入Ｌ−＋応答部５の適当な位
   置（こ設定する。 分級弁９の外面の円軌道に合せて対称的な位置にソー１
   リング１０・１０′をおき、窓１１・Ｕ′を設ける。 （３）　　回転筒７よりレバー１．２を突出させ、その
   」１方（−コイルノート１７を設定し、コイルシー　）
   １７の両側（こ＋　　−’方向性の形状記憶合金等のコ
   イルバネ１４と通常の弾性４Ａ等によるコイルバネ］４
   ′を設置する。 （４）本温度別分級弁は使用されているコイルバイ・の
   形状記憶合金そのもの自体のセンサー的機能とアクチェ
   ータ的機能をボデー内において、熱流体に対して直接利
   用することにより、温度的（こバラツキのある熱流体の
   温度別の分級をなさしめることを特長とする装置である
   。