JPS6030025A - 作動装置 - 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】 本発明は形状記憶合金よｐなる駆動体によって移動自在
に配置された動作体を動作させる作動装置に関するもの
であり、形状記憶合金の変位によって動作体を作動させ
たものである口形状記憶合金は熱弾性型マルテンサイト
変態で生じた低温相が変形を受けた後、加熱によって高
温相に逆変態する際に生起する現象を利用するもので、
変態点を境にしてこれよ少高温側でオーステナイト構造
に変化し、低温側でマルテンサイト構造に変化する・こ
の形状記憶合金を高温側よル冷却するとオーステナイト
構造からマルテンサイト構造への変態が起こＱ１超弾性
を有し、逆に低温側から加熱していくとマルテンサイト
構造からオーステナイト構造に変態して成形工程で記憶
された形状に戻るものである〇そしてかかる形状記憶効
果を奏する合金はニッケルーチタン、銅−アルミニウム
−ニッケル。

銅−アルミニウム等が知られている。そして。

これら形状記憶合金を作動装置の駆動源として利用する
には、形状記憶合金を加熱、冷却する事が必要なもので
あり、一般的には電気による加熱方法と液体温度、気体
温度２等の環境熱による加熱方法がある０本発明は前記
電気による加熱によって変位する形状記憶合金よシなる
駆動体の作動装置に関するものであシ、その目的とする
ところは特に形状記憶合金よシなる駆動体の加熱を急速
に行なわしめて作動装置の動特性の向上を図り、しかも
作動状態を保持する加熱保持の為の消費電力が少なく、
且つ形状記憶合金を過熱することなく、動特性、経済性
、耐久性の秀れた作動装置を提供することにある・すな
わち形状記憶合金を駆動体として使用した作動装置にお
いて作動装置を急速に動作させる為には急速に形状記憶
合金を逆変態温度（Ａｓ点）迄上昇させる必要があり、
この為には形状記憶合金を加熱するヒーター忙大電流を
流すことが要求されろ０このようにヒーターに大電流を
通電すると確かにヒーターは急速に加熱されて形状記憶
合金よりなる駆動体の逆変態温度への温度上昇がはやま
）駆動体の一方向の動特性は向上するが、１駆動体の温
度は逆変態温度をはるかに超えた温度となり、これによ
れは■駆動体の応力の余裕度が少なくなシ冷熱くシ返し
の耐久性の悪化を招く・■大電流を流すことによって電
力消費が増大して経済性が阻害される０■駆動体を冷却
して原状態への復帰時において、逆変態温度をはるかに
上昇した温度に保持されているので駆動体の冷却性が悪
く、他方向への動特性が阻害される０の不具合がちる〇 以下１本発明になる作動装置の一実施例を第１図によっ
て説明するロトは保持台２に挿通され、保持台２を上下
方向に移動自在に配置された動作体であル、それぞれの
端部に鍔部ＩＡ。

ＩＢ’ｌ有−ｆＬ、作体、。外ヨア□っヶ持台２の上面
２Ａと動作体ｌの鍔部ＩＡとの間には形状記憶合金によ
って形成された例えば本実施例の如きコイル状の駆動体
３が配置され、一方保持台２の下面２Ｂと動作体１の鍔
部ＩＢとの間には駆動体３ヘバイアス力を付与するコイ
ルスプリング等のバイアス部材４を縮設配置する口また
駆動体３の外周にはヒーター５が巻回され。

このヒータ５の電気回路は第２図に示す如く。

ヒーター５と駆動体ｌが一定ストローク以上動作した除
圧その電気回路を遮断し、常時は電気回路を閉じている
常閉型の切換スイッチ６と、運転者によって操作される
主スィッチ７と、電源８と、が直列に配置される０この
切換スイッチ６は第１図に示すように動作体１の鍔部Ｉ
Ａに間隙りをもって配置された第１部材９Ａと。

第１部材９Ａに対応して配置され、常時は第１部材９Ａ
に対接して電気回路を閉じ、動作体１が上動してストロ
ークｂｕ動し第１部材９Ａが鍔部ＩＡにて押上げられた
際に第１部月９Ａより離れ、電気回路を開く第１部月９
Ａとよシなるものである。次にその作用について説明す
る。

主スィッチ７が開放されてヒーター５の電気回路が遮断
された状態においては、ヒーター５は発熱されることは
ないものであり、駆動体３に対して熱が付与されないの
で駆動体３は何等の動作力が生起せず、ノ々イアス部４
Ａ４にて動作体ｌの第１位置を保持する口次いで主スィ
ッチ７を閉じると常閉型の切換スイッチ６とによってヒ
ーター５の電気回路に通電されヒーター５は発熱する０
そして駆動体３はヒーター５の発熱によル暖められ、駆
動体３の温度が逆変態温度以上に上昇すると駆動体３０
組識はマルテンサイト構造からオーステナイト構造に変
態して成形工程で記憶させた形状に戻るものであＬ本実
雄側では、かかる状態におりて駆動体３は伸張する＠従
って駆動体３の伸張によると動作体１はバイアス部材４
のパイアスカに抗して、駆動体３によって上方向に作動
するものであ、す、この作動によって動作体１の第２位
置が保持される・そして前述の如く動作体１が上方へ移
動してストロークｈ以上移動すると動作体１の鍔部ＩＡ
が第１部材９人を押し上げるので第１部材９Ａと第２部
材９Ｂとの接点が開き、ヒーター５の電気回路は遮断さ
れる・このヒー４−５　ノミ気固路の遮断によるとヒー
ター５は非通電の状態となシ駆動体３への加熱は停止さ
れる・そして駆動体３が冷却されてその＆＋［が低下す
ると駆動体３の伸張力は弱ま）パイアース部材４のパイ
アスカにて図において下方に移動を開始する・この駆動
体３の下方への移動にょって鍔部１人と第１部材９Ａと
の保合が解除され（鍔部１人が第１部材９Ａを押圧しな
い状態）るや。

第１部材９Ａと第２部材９Ｂとは即座に接触して再びヒ
ーター５の電気回路を閉じヒーター５の発熱が開始され
る＠そしてこの発熱によって再び駆動体３は加熱されて
動作体１は第２位置を保持しこの操作時に通電、遮電を
くり返して第２位置を保持する０次いで動作体ｌを原位
置に復帰させるには主スィッチ７を開放するものであ漫
、ヒーター５の電気回路が遮断されたととによってヒー
ター５による発熱は停止する〇そして駆動体３が冷却さ
れると！’ｊＫ　ｆｆｌｌｌ体３の伸張力が徐々に減少
するのでノ９イアス部材４のパイアスカによって動作体
１は図において下方へ移動し、ついには動作体１の第１
位置を保持する。

このようにヒータ５への電流制御によって駆動体３への
加熱を制御し、もって動作体ｌの２位置を制御した作動
装置を得たものであり１本発明の作動装置は特に下記の
点において秀れた効果を奏する〇 わ すなをち駆動体３′が加熱されて逆変態温度迄上昇する
とただちに切換スイッチ６にてヒーター５の電気回路を
遮断したので、ヒーター５の発熱圧よる駆動体３の溜置
上昇を逆変態温度を基準にして大きぐ上昇させることを
抑止できたものであ一す、これによるとヒー４−５へ一
時的に大電流を流すことがで含、ヒーター５０発熱性を
あげることができ動作体１の一方向への動特性を向上す
ることができるものである。また前述の如くヒーター５
へ大電流を流すものであるが動作体１の第２位置への移
動後【で訃いては切換スイッチ６にて電流を断続的に停
止させたので電力の消費は少なく経済性の向上を図るこ
とができるものである＠まだｊ駆動体３の温度上昇はヒ
ーター５への電流制御によって逆変態温度よ、り大きく
上昇することがないので駆動体３の応力は小さく抑止で
き、ｖ、動体３の絵シ返し使用に対する耐久性の著しい
向上を図ることができるものであり、さらには駆動体３
の温度低下時において駆動体３の温度上昇を抑止できる
ので原位置への復帰の為の他方向への動特性を良好に行
ない得るものであろ〇 向、木実雄側忙お騒ては駆動体３（動作体１でもよい）
のス）ｈ−りを位置検出スイッチ６にて検出してヒータ
ー５の電気回路を制御したが、駆動体３または駆動体３
の雰囲気温度が一定温度を超えた時にその温度変化を検
出して電気回路を遮断する例えばワックス型の切換スイ
ッチ、ノ々イメタルスイッチ等の温度検出スイッチを配
置してもよく、この温度検出スイッチを利用すればスイ
ッチの配置の自由度が増すとともに、駆動体３とスイッ
チとが非接触で良く耐久性の向上を図ることができる。

また第３図圧示す如く、切換スイッチ６の電気回路に並
列に抵抗１０を配置すれば、ヒーター５の加熱時には切
換スイッチ６にて大電流を流し、急速に駆動体３を加熱
して動作体１の一方向への動特性を向上させ、一方１小
動体３が一定ストローク以上動作した際には切換スイッ
チ６が開放されて抵抗１０にてヒーター５へ保持用の微
少に制御された小電流を流したものであ一す、このよう
に抵抗１０にて小電流を流すことによって駆動体３の温
度低下を抑止でき切換スイッチ６の使用傾度が減少し耐
久性の向上を図ることができる〇また第４図に示す如く
切換スイッチ６の電気回路に並列にダイオード１１を配
置すれば、交流を通電したヒーター５の加熱時には切換
スイッチ６にて大電流を流し、急速に駆動体３を加熱し
て動作体１の一方向への動特性を向上させ。

一方駆動体３が一定ストローク以上動作した際には切換
スイッチ６が開放されてダイオード１１にてヒーター５
へ半波整流された電流を流すものであ汎駆動体３を小電
流にて第２位置に保持することができ、切換スイッチ６
の使用傾度が減少し、耐久性の向上と使用電流の節減を
図ることができる・ 伺１本実施例においては、逆変態温度への上昇時におい
て駆動体３を伸張させたが駆動体３を収縮するよう形状
記憶処理してこの収縮力を利用してもよいものである０
そして前記作動装置を利用して動特性、経済性、耐久性
の秀れた制御弁を提供できるものである。かかる制御弁
の一実施例を第５図によって説明すると、２１は内部な
流路２２が貫通し、その中間部の流路２２に弁座２３が
配置された弁本体である◎弁本体ｌの上部開口部には前
述した作動装置が配置される０″伺この作動装置の構造
は第１図と同構造ゆえに同一符号を使用し説明を省略す
る◎２４は動作体ｌの鍔部ＩＢに嵌着され、弁座２３に
対応して配置された弁体である・またヒーター５の電気
回路は第２図の例と同一である０次にその作用について
説明すると、主スィッチ７が開放された状態にあっては
ヒーＪ−５へ通電されないのでヒーターからの発熱はな
いものであり、駆動体３は超弾性状態にあって何等の伸
張力を発生しないのでバイアス部材４によって動作体１
は下方に押圧される０従って弁体２４はこのバイアス部
材４の押圧力にて弁座２３を閉塞保持するものであシ、
流路２２は遮断される口次いでスイッチ７を閉じてヒー
ター５へ通電すると、ヒーター５は発熱し、これにと、
駆動体３はバイアス部材４のパーアスカに抗して図にお
いて上方向へ移動する。従って弁体２４は弁座２３よル
離反して流路２３を開放するものである◎そし゛Ｃ前記
と同様に駆動体３が一定ストロークｈ以上牙多動すると
、第１部材９人と第２部材９Ｂとの接点が離れヒーター
５の電気回路を開放され、ヒーター５の加熱が停止され
る０これによってヒーター５が冷却すると駆動体３の伸
張力が弱まシ、バイアス部利４のパイアスカにて下方へ
移動するものであり。

わずかに下方へ移動した状態において第１部材９Ａと第
２部材９Ｂは再び接触して再びヒーター５への通電を開
始して駆動体３への加熱が開始される・従って弁体２４
は弁座２３を開放状態に保持するものであ勺、弁の開閉
動特性、耐久性、経済性、の秀れた制御弁を提供するも
のである。

以上の如く２本発明になる作動装置によると、移動自在
に配置された動作体と、　ＩＪＪ作体を作動六４ト：ｌ
ｓｖ　土トＩＦ　槓ｌ＞　、４ピ　Ｆ　ｈ　’？）７−
　ｍ１ｆｎ＋　１４：　ｌ−鋼γｆ１１１４−にパイア
スカを付与するバイアス部材と、ヒーターとによにター
の電気回路にＮ４動体が一定ストローク以上動作した際
にその電気回路を遮断する常閉型の切換スイッチを配置
したので。

ヒーターへの加熱初期において大電流を流してヒーター
を急速に発熱させ、駆動体を早期に暖められるので一方
向の動作性を速めることができ、また駆動体が逆変態温
度以上に上昇して駆動体が一定ストローク以上移動した
後におしては切換スイッチにてヒーターの電気回路を遮
断したので駆動体の温度上昇を抑止することができ駆動
体の応力を小さく抑制できる耐久性の向上を図ることが
できるとともに常に大電流を流す必要がないので経済性
の向上を図ることができるものである。又ヒーターの温
度上昇を適正に抑止できるのでヒータの耐久性の向上を
も図れるものである。またヒーターの電気回路を遮断し
て駆動体を原位置に復帰させる際にもヒーターの温度上
昇を抑止できるので冷却時間を短かくすることができ他
方向への動作体の動特性を向上できる・また切換スイッ
チとして温度検出スイッチを使用すればスイッチの配置
の自由度が増加するとともに駆動体と無接点でその位置
の検出を行なえるので耐久性の向上を図ることができた
ものである。

また前記構成において切換スイッチに並列に抵抗又はダ
イオードを配置すれば駆動体が一定ストローク移動した
状態において微小電流にて駆動体を暖めることができた
ので切換スイッチの開閉作動が減少し切換スイッチの耐
久性の向上を図ることができたものであろ・ また前記作動装置の動作体にて弁座を開閉する弁体を制
御すれば、弁の開閉動特性、耐久性。

経済性の秀れた制御弁を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は特定発明の一実施例を示す縦断面図。 第２図は第１図のヒーターの電気回路図、第３図は第２
発明の一実施例を示すヒーターの取気回路図、第４図は
第３発明の一実施例を示すヒーターの電気回路図、第５
図は本発明の作動装置を制御弁に使用した一実施例を示
す縦断面図である０ １・・・動作体　３・・・形状記憶合金よルなる駆動体
　５・・・ヒーター　６・・・位置検出スイッチ１０・
・・抵抗　１１・・・ダイオード−２１・・・弁本体　
２３・・・弁座　２４・・・弁体Ｏ特許出願人　株式会
社京浜精機製作所 芥４図 ノ １ 第５　閾

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　移動自在に配置された動作体と、動作体を作動させ
   る形状記憶合金よ）なる駆動体と。 駆動体にパイアスカを付与するバイアス部材と、駆動体
   を加熱するヒーターと、よシな少。 ヒーターの電気回路に駆動体が一定ストローク以上動作
   した際にその電気回路を遮断する常閉型の切換スイッチ
   を配置してなる作動装置０ ２　移動自在に配置された動作体と、動作体を作動させ
   る形状記憶合金よシなるＰ（駆動体と。 駆動体にパイアスカを付与するバイアス部材と、駆動体
   を加熱するヒーターと、よｐなシヒーターの電気回路に
   駆動体が一定ストローク以上動作した際にそのストロー
   ク変化を検出して電気回路な遮断する常閉型の位置検出
   スイッチを配置してなる作動装置０ ３　移動自在に配置された動作体と、動作体を作動させ
   る形状記憶合金よシなる駆動体と。 駆動体にパイアスカを付与する）９イアス部材と、駆動
   体を加熱するヒーターと、よシなシ、ヒーターの電気回
   路に駆動体または駆動体の雰囲気温度が一定温度を超え
   た時にその温度変化を検出して電気回路を遮断する常閉
   型の温度検出スイッチを配置し°Ｃなる作動装置◎４　
   移動自在に配置された動作体と、動作体を作動させる形
   状記憶合金よシなる駆動体と、駆動体にパイアスカを付
   与するバイアス部材と１駆動体を加熱するヒーターと、
   駆動体が一定ｘ）ローフ以上動作した際にヒーターの電
   気回路を遮断する常閉型の切換スイッチ。 とを有するとともに切換スイッチに並列に抵抗を配置し
   てなる作動装置Ｏ ５移動自在に配置された動作体う動作体を作動させる形
   状記憶合金よシなる駆動体と、駆動体にパイアスカを付
   与するバイアス部材と。 駆動体を加熱するヒマターと、駆動体が一定ストローク
   以上動作した際にヒーターの電気回路を遮断する常閉型
   の切換スイッチ、とを有するとともに切換スイッチに並
   列にダイオードを配置してなる作動装置０ ６　移動自在に配置された動作体と、動作体を作動させ
   る形状記憶合金よりなる駆動体と、枢動体にパイアスカ
   を伺与するバイアス部劇と、駆動体を加熱するヒーター
   と、駆動体が一定ストローク以上動作した際にヒーター
   の電気回路を遮断する常閉型の切換スイッチと、を有し
   、動作体の移動によって流路に設けた弁座に対応して配
   置した弁体を制御してなる制御弁。