JPS62272060A - 機器類の作動装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野コ 本発明は形状記憶合金の熱変形特性を利用した機器類の
作！ｌ］装置に関する。

［従来の技術］ サーボモータや各種のアクチュエータの如き回転電気１
本器や流体庁の動きによらずに殿２−類の作動を制御す
る方法として、例えば空気調和装置の吹出口に取りイ４
けた風向自動偏向用グリルを回動させるのに、高温下で
ピッチの広いコイル形状を記憶させた形状記憶合金と、
加熱により記憶形状に戻されたこの合金をピッチの狭い
コイル形状としての原形に復帰させるための塑性変形用
縮みスプリングとを、連結部材を介して直線的に接続し
たｌ？４造を有する一種のアクチュエータを用いる方法
が１゛特聞昭５８−２１４７３７Ｊに記載されている。

このアクチュエータは、形状記憶合金に間欠的に通電す
ることによってコイル状合金が伸縮動を起し、この伸縮
前後動が連結部材を介して風向偏向用グリルの回動用リ
ンク礪構に伝達されるように構成されている。

［発明が解決しようとする問題点コ 上記のアクチュエータは、形状記憶合金製の熱変形性部
材をその逆変態温度以上に加熱した時、部材が記憶形状
に変形する動きを第１の制御作用力として利用し、また
部材への加熱を停止することによって部材がその変態開
始温度以下に冷却した時、部材の見掛けの弾性率が低下
して縮みスプリングのばね作用力が及ぶことにより加熱
前の原形に復帰する動きを、第２の制御作用力として利
用するように構成されているので、この第１の制御状態
と第２の制御状態とを迅速かつひんばんに切り替えよう
とすれば、上記の加熱と冷却も急速に行わせる必要があ
る。

本発明は、上述の如き形状記憶合金を機器の駆動用部材
として用いた機器類の作動装置において、一旦加熱した
この部材を穫力速やかに冷却させられると共に、加熱所
要時間を長引かせる不具合を生じない機器類の作動装置
を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明による灘器類の作動
装置は、熱変形性を有する形状記憶合金で作られた駆動
部材と、該駆動部材の加熱手段と、加熱により変形した
前記駆動部材を原形に復帰させるための付勢手段と、前
記駆動部材と前記付勢手段との連結手段と、前記駆動部
材の熱変形の動きを被作動機器の作ｉ！ｌ１個所に伝え
るための変位伝達手段と、前記駆動部材に接触させて該
部材の冷却を早めるための冷却用部材と、前記駆動部材
が熱変形を終えた直後に該部材に前記冷却用部材を接触
させ、前記加熱手段を働かせる時にはこの接触を断つた
めの、前記冷却用部材の変位手段とからなる構成を採用
した。

［作用及び発明の効果］ 上記の如き構成を備える機器類の４動装置は、逆変態温
度以上にｔｉｎ熱して所定の形状を記憶させた駆動部材
が、その変態開始温度より低い温度下で付勢手段によっ
て塑性変形させられることによって原形を保たれている
。

加熱手段を働かせて駆動部材をその逆変態温度以上に加
熱すると、駆動部材は付勢手段が〒する原形復帰作用力
に抗して熱変形させられ、記憶形状をよみがえらせる。

この熱変形の動きは、変位伝達手段によって被作動１器
の作動個所に伝えられ、機器は第１の１′ｌ動状態から
第２の作動状態に切替えられる。

加熱手段の働きを停止させると、変位手段によって冷却
用部材が駆動部材に１妄触させられて、駆動部材はその
マル・アンサイト変（ぶ開始湿度以下に急速に冷却され
る。

変態開始温度以下に冷えた駆動部材は見掛けの弾性率が
低下するので、付勢手段が呈する原形復帰作用力によっ
てすみやかに原形に復帰し、この復帰動に伴って変位手
段は冷却用部材と駆動部材との接触状態を解かせる。

従って、駆動部材を熱することｔこよって機器を第１の
作動状態から第２の作動状態に切替えさせ、また熱され
ている駆動部材を冷却させることによって第２の作動状
態から第１の作動状態に切替えさせるように構成されて
いる本発明による１幾器類のｆ′ｌ！Ｉｌ装置は、駆動
部材の冷却が促准されると共に、加熱時に冷却用部材の
熱容量及び放熱作用によって加熱所要時間が艮引く不都
合を伴わないので、門型の作動操作に対する本発明装置
の応答性が向上する。

［実施例］ 以下に図に示す実施例に基づいて本発明による殿器類の
作動装置の構成を具体的に説明する。

第１図〜第４図は一実施例装置を示しており、高温下で
ピッチの広いコイル形状ないし直線形状を記憶さゼた後
ピッチの狭いコイル形状としての原形に塑性変形させた
、形状記憶合金製の駆動部材１と、この部材を原形に復
帰させるための付勢手段としてのばね作用体２とを、連
結手段としての小ブロツク状の連結用部材３を介して直
線状に連結させた状態の６とに、筒状または直方体の装
置ケース、５内に組み込んでその本体部カムが構成され
ている。そして駆動部材１には、変位手段　７〜９に取
り付けられた冷却用部材６が離脱可能に接触されている
。

駆動部材１は、例えば車両搭載バッテリなどの電源４０
と、この電源電流の断続用の連りＪスイッチ１１および
１２と、駆動部材１の変位の有無を検知するための第１
および第２の位置検出手段としての２つのマイクロスイ
ッチ１３と１４と、付勢手段としてのばね作用体のばね
作用力制御手段をなす電ｔｉｔ式ストッパのソレノイド
」イル１５とを回路構成要素とする通電回路已によって
、その変形作動をＩ１１制御される。

連結用部材３には、被作動）１器の作動個所に駆動部材
１の動きを伝えるための変位伝達手段としての一対のピ
ン４が取り付けられており、ケース５の相対向する側壁
にそれぞれ設けであるビンガイド溝５ａおよび５ｂにＭ
嵌されて、ケース５内をピストンの如＜Ｔｉ勤できる。

連結用部材３は、そのピン４部分が電磁式ストッパのス
トッブロンド１６によって係止されまたは係止解除され
ることによって、後述する如くその動きを規制される。

駆動部材１を構成する形状記憶合金としては、現在様々
な組成のものが開発されているが、本発明に使用する場
合には、極めてｌ繁に熱による変形作用力と、外力によ
る原形復帰４川力とを交互に受けることになるので、耐
久性と作動信頼性の両面からして現状ではヂクンヘ・ニ
ッケル合金系のものが最も適している。この合金のマル
テンサイト相への変態開始温度（ＭＳ）は、配合の如何
にゆって一５０℃〜１００℃の範囲で任意に選ぶことが
できる。銅〜アルミニウム〜亜鉛合金はより安価である
が、耐久性その他の性能面で曲者に劣る。

駆動部材１は、形状記憶合金の逆変態温度以上にｈａ熱
することによって変形歪が解消し、その記憶された形状
である直線形ないしはより広いピッチをもったコイル形
状が復元される。

コイル状の駆動部材１の一端部は、ケース５の一方のケ
ース端面にビス締め、接着その他の適宜の手段によって
固定され、その自由端には連結手段としての耐熱合成樹
脂や＋ａ器などで作られている連結用部材３が固着され
ている。また］コイル状びばねとしてのばね作用体２も
、その一端部をケース５の他力のケース端面に固定させ
ると共に、自由端側を連結用部材３に固着させであるの
で、駆動部材１とばね作用体２とは連結用部材３を介し
て一直線状をなして連結された状態にあり、且つこれら
玉名はケース５内にあって両ばねの＋［ｌｌ縮方向に自
由に前後動することができる。ケース５は硬質合成樹脂
やセラミックあるいは表面を電気絶縁材料で覆った金属
などで作られている。

連結用部材３に植設されている一方のピン４の先端には
電気接点４ａが一体をなして突設されており、この可ｖ
Ｊ電気接点４ａは駆動部材１の他端部１ｂに電気的に導
通されると共に、ケース５の１ｌｌ１１壁面に連結用部
材３の移動範囲をカバーする長さをもって取り付けられ
たレール状の固定電気接点１０に対して接触状態に保た
れている。なお固定電気接点１０の取り付は方法の図示
は省かれている。

連動関係に置かれている２つのスイッチ１１と１２は、
それぞれ２つの切替接点１１ａと１１ｂおよび１２ａと
１２ｂを備えており、連動して開閉される接点１１ａと
１２ａは、電源４０→接点１１ａ−→導電体としての駆
動部材１→可動接点４ａ→ンレノイドコイル１５→マイ
クロスイッチ１３→接点１２ａ−＋電源４０を結ぶ回路
の構成要素をなしている。また連動接点１ｉｂと１２ｂ
は、電源４０→接点１１ｂ・→マイクロスイッチ１４→
ソレノイドコイル１５→接点１２ｂ−＋電源４０を結ぶ
回路の構成要素をなしている。

冷却用部材６は、その「１１方向に丸味を持たせた細長
い板片をなしており、アルミニウム、銅或は鉄系金属な
どの熱良導体で作られている。

冷却用部材６の変位手段は、装置のケース５に取り付け
たブラケット９と、このブラケットに植設した回転軸８
０周りに回動するへの字型のアーム７とで構成されてお
り、アーム７の一端部に冷却用部材６が適宜の方法で接
合されるかまたはアーム７と一体成形されている。また
アーム７の他端側には変位伝達手段としてのピン４を遊
嵌させるための渦状孔７ａが設けてあり、アーム７は連
結用部材３がケース５内を移動するのに伴って回転軸８
０周りに回動さぜられる。

第５図は、上記実施例装置を自動車用空調装置の内外気
切替ダンパ２７の回動手段として用いる事例を示してお
り、装置本体Ａは送風線Ｃのケーシングに組み付けられ
ている。

送風機Ｃはそのケーシング２２内に納められている遠心
式多翼ファン２３がファンモータ２４によって駆動され
た時、ダンパ２７０回転位置の如何によって間かれてい
る内気吸入口２６または外気吸入口２５から被空調空気
を吸入し、吐出口２８から与圧空気を図示を省いた空気
調和装置本体の空気取入口に送り込む。

内外気切替ダンパ２７の回転軸２９には、ダンパ回動用
のレバー３０の一端部が軸嵌され、レバー３０の他端部
に設けた扇形のビンガイド穴３０ａには、回転バー３２
の一端に植設したピン３１が遊嵌されている。バーのほ
ぼ中心はどに設けた固定支軸３３の周りに回動可能な回
転バー３２の（Ｉ！！端には、本発明装置の変位伝達手
段をなすピン４の遊嵌用の渦状穴３２ａが設けられてい
る。

次に上記実施例装置の作動を説明する。作動開始面にお
いて連動スイッチ１１と１２は接点１１ａと１２８がオ
フされる位置を占めて、装置は第３図に示された如く駆
動部材１に通電されず、吸熱用部材６は部材１との接触
を断たれる状態の作動モードにあると仮定する。自動車
の運転席Ｊ１器盤などに組み込まれている空気ｉ和装置
の操作パネル（図示路）によって、内外気切替ダンパ２
７を内気吸入口２６ｍ１放側に回動させるために、連動
スイッチ１１と１２の切替接点１１ａと１２ａをオンさ
せる側にこのスイッチを働かせると、前述の電気回路が
開成されて駆動部材１に通電が行われるので、形状記憶
合金製の駆動部材１にはジュール熱が生じてその逆変態
温度以上に加熱され、塑性変形時の応力歪が失われて、
その記憶形状としてのより広いピッチをもったコイル形
状ないしは直線形状をよみがえらせようとする。この時
に部材１が変形しようする力は、ばね作用体２のばね作
用力を上回るようにあらかじめ設定されているので、両
者の中継役としての連結用部材３は、第１図中に破線で
示された部材１への非通電時の位置から、両者の力がバ
ランスする実線で示された左方位百にまで移動した後、
この位置を保って静止する。

連結用部材３がこの静止位置にもたらされた時、部材３
に植設されている一方のピン４が）区点常閉型のマイク
ロスイッチ１３の電気接点のオフ用ノブを押して接点が
オフするようにマイクロスイッチ１３の取付位置があら
かじめ設定されているので、電磁式ストッパのソレノイ
ドコイル１５への通電が停止され、磁気吸引力による拘
束から解かれたストップロンド１６は内蔵バネにより押
し出されて連結用部材３が図の右側方向に逆戻りする動
きを阻止すべくピン４の右側に立ちはだかる。

そして連結用部材３の左方移動の動きをピン４を介して
伝えられたアーム７は右回り方向に回動し、第１図と第
２図にそれぞれ上面図及び側面図として描かれたように
冷部用部材らは駆動部材１と接触を保つ位置に回動させ
られる。それに伴って部材１の保有熱は放熱器としての
冷却用部材６の表面から大気中に向けて急速に放散され
る。

一方駆動部材１への通電も、マイクロスイッチ１３がオ
フ作動したことによって停止される。従って部材１は冷
却用部材６を組み付けない場合に較べてはるかに迅速に
冷却し、マルテンサイト相への変態開始温度以下に冷え
ると、外力を受けた時双晶変形を行いうる状態に変化し
て見掛けの弾性率が低下するために、今までばね作用体
２の押圧力に対向していた伸張力が失われてしまう。そ
こで部材１はばね作用体２のばね力によって塑性変形加
工を受は原形への復帰を果たそうとするが、上記の如く
電磁式ストッパが勧いて連結用部材３の動きが拘束され
ているので、駆動部材１は通電を停止され冷却したにも
かかわらず、熱変形させられたままの形状に維持される
。

そして第５図にみられるように、連結用部材３に連結さ
れている回転バー３２とレバー３０の動きによって、内
外気切替ダンパ２１は図中に破線で示した外気吸入位置
を占める第１の作動状態から、実線で示した内気吸入位
置を占める第２の作動状態に移行させられた後、継続的
にこの状態に保持される。

駆動部材１への通電を停止し一旦冷却させた後において
、再び第１の作動状態にもどしたい時には、連動スイッ
チ１１と１２を接点１１ｂおよび１２ｂがオンされる側
に切替えると、前述の如き回路構成のために、電磁式ス
トッパのソレノイドコイル１５にのみ通電が行われて、
常時は突出位置を占めるストッブロンド１６がＮｌａ力
により吸引されて引っ込み、連結用部材３の右方移動を
拘束している状態が解かれる。

この時駆動部材１はマルテンサイト相への変態開始温度
以下にあって見掛けの弾性率が低下した状態にあるので
、熱変形させられた部材１を原形に復帰させるためのば
ね作用体２のばね力によって第３図に示された原位置に
復帰する。それに伴って連結用部材３も破線で示した位
置に移動する。

連結用部材３の右方移動の動きを受けてアーム７は左方
向に回転して冷却用部材６は駆動部材１との接触状態を
解かれる。従って通電に伴って駆動部材１の内部に発生
ずるジュール熱が放熱器としての冷却用部材６によって
大気中に敗逸さゼられる不具合をきたさない。連結用部
材３の右方移動終端位置には接点常閉型のマイク［ｌス
イッチ１４が部材３に植設したビン４に接触するように
して取り付けられているので、ソレノイドコイル１５へ
の通電回路に介在させであるマイクロスイッチ１４がオ
フ作動するのに伴ってソレノイドコイル１５への通電が
停止される。

上記実施例の通電回路Ｂでは、ソレノイドコイル１５に
電気抵抗体としての駆動部材１を介して通電される場合
と、部材１を介さずに直接通電される場合とが生ずるが
、電源４０から供給される電力の電圧は部材１を介して
通電される場合にも必要とする最低限の磁力が発生し、
また部材１を介さずに通電される場合にはソレノイドコ
イルの耐電圧を上回らないように回路構成を設定する必
要がある。例えば接点１１ｂとマイクロスイッチ１４と
の間に抵抗を接続するのも一方法である。

また駆動部材１の変形動を制御するための電気回路Ｂの
構成要素は上記実施例に限られることなく、例えばマイ
クロスイッチ１３および１４に代わるものとして、可動
接点としてのピン４とケース５に設けた固定接点との間
で電気回路を開閉させることもできるし、ばね作用体２
のばね作用力制御手段として、電磁式ストッパによらず
にリンク機構を介して連結用部材３を係合・離脱させる
係止部材を用いてもよい。

加熱手段は駆動部材１への通電回路の他に部材１を間接
加熱するための電気ヒータや加熱流体などであってもよ
い。

さらに上記実施例では駆動部材１はその仝休が一体的に
伸縮変形されるが、部材１をその長手方向に幾つかの部
分に分割し、各分割部分毎に通電制御させられるように
構成すれば、本発明装置の制御作動は前述の第１または
第２の作動状態を相互に切替えるという二者択一的な動
作に限定されずに段階的に制御作動を行わぜることもで
きる。

また付勢手段としてのばね作用体２の代りに駆動部材１
と同一の部材を用い、この２つの部材に交互に通電して
装置を働かせる方法も可能である。

第６図と第７図に冷却用部材６の別の形状例を第２実施
例図として示した、第１実施例のそれと異なる点は、冷
却用部材６の横巾を増大させると共に、その長手方向に
任意の間隔をへだてて円弧板状の放熱用フィン６８群を
接合または一体的に形成させた点にある。

フィン６ａの形状は図示のものに限られることなく、例
えば長手方向に波打ち状のひだを設（プた点を除いて形
状は冷却用部材６に相似したアルミ箔製のフィンを用い
たり、冷却用部材θ自体に放熱面積増大のための凹凸形
状を与えるなどしてもよい。

第８図は冷却用部材の変位手段の他の構造を示した第３
実施例図であって、第１実施例で用いられたへの字型ア
ーム７の一方の脚部をその長手方向に２つの部分に分断
したうえ、両部会をスプリングなどの弾性部材１８を介
して接合させる方法をとっている。

従って変位手段の紺み付け鋳造が比較的’Ｆｎｆ１ｉな
だめに冷却用部材６が駆動部材１に有効に匿触し難い場
合であっても、弾性部材１８が可撓接手的に働いて、接
触面積を最大限にまで広めてくれる。

第９図と第１０図は第４実施例装置を示している。第１
実施例と異なる点は、加熱により変形する駆動部材の特
性を生かして、この変形刊を付勢手段の作用力として利
用した点にある。つまりこの実施例では同一材質同一形
状を備えた第１実施例の駆動部材１と同様な２つの駆動
部材１Ａと１Ｂの各一端部を連結用部材３を介して一直
線状に連結し、両部材の各他端部をそれぞれ筒状または
直方体のケース５の両端部に固定させることによって装
置本体部分Ａを構成させている。従って第１実施例のば
ね作用体は使われていない。

各々の駆動部材１Ａと１Ｂを冷却させるための各専用の
冷却用部材６Δと６８は、°゛やじろべえ型をした金属
板製の回転アーム７の両腕に当る部分の先端に図示の如
く取り付けられている。冷却用部材ら八と６Ｂ及び回転
アーム７は板金加］［或は鋳造などによって一体的に作
成することもできる。

゛やじろべえ′°型回転アーム７の頭部に相当する個所
には回転支軸８が、また胴部に相当する個所には変位伝
達手段としてのビン４を遊嵌させるための溝状穴７ａが
設けられている。またビン４が植設されている連結用部
材３の底部には、ケース５の底面の長手方向に穿ったス
リット５Ｃからケース外に突出するようにして突片３ｂ
が取り付けられている。回転支軸８の取り付は用ブラケ
ットの図示は省かれている。

ケース５には、連結用部材３の位置検出用の２つのマイ
クロスイッチ２１と２２が取り付けてあり、それぞれ連
結用部材３が図の左端側に移動し切つた位置と、右端側
に移動し切った位置とを検知する役割を果す。マイクロ
スイッチ２１及び２２は接点開閉用ノブが突片３ｂによ
り押されることによってオフ作動する常閉慴１である。

２つの駆動部材１Ａと１８は、２つの切替接点２３ａと
２３ｂを有し装置の作動モード切替用のスイッチ２５の
切替操作によって、いづれか一方の部（イ【こ通電され
る。４０は加熱手段としての電源である。

次にこの実施例装置の作動を説明する。第９図は装置の
第１の１／Ｉ！ＩＩ状態を示している。切替用スイッチ
２５は接点２３ａがオンされているが、マイクロスイッ
チ２１が突片３ｂに押されてオフ作動しており、駆動部
材１Ａと１８は共に通電されていない。連結用部材３は
その移動範囲の左端側位置を占めてパやじろべえ型の回
転アーム７は右側に回動して冷却用部材６＾は駆動部材
１Ａに接触している。

装置を第２の作動状態に切り替えるために切替スイッチ
２５を第９図に破線で示したように接点２３ｂオン側に
切替えると、駆動部材１Ｂに通電されて第１０図の如く
記憶形状がよみがえり、連結用部材３は右端側位置に移
動するために、回転アーム７は左回転して冷却用部材６
Ｂがハロ熱されている駆動部材ＩＢ１．：接触し、急速
にその保有熱を放散させてマルテンサイト変態温度以下
に冷却して次の作動状態への切替えに備える。駆動部材
１Ｂへの通電時には冷却用部材６Ｂは部材１Ｂに接触し
ていないので、その温度上昇が妨げられることはない。

駆動部材１Ｂが熱変形されられたのに伴って、連結用部
材３の突片３ｂがマイクロスイッチ２２０作動用ノブを
押すので、駆り］部材１Ｂと１Δは共に通電を停止され
たうえこの第２の作動状態が維持される。

なお、駆動部材１Ｂの温度がマルテンサイト変態温度以
下に冷却されると、圧縮された駆動部材１Ｂの若干の弾
性のために、連結用部材３が更に若干移動する。これを
防ぐために、反転スプリング５０を支点８とビン４との
間に設置しである。以後は上記と同様なスイッチ２５の
切替操作によって、第１の第２の作動状態に交互に切替
えることができる。

この装置の場合には連結円部部材３の移動を規Ｈｉｌｌ
するため手段としての電磁ストッパなどは不要となる。

本発明装置の別の特長は従来のサーボモータや流体圧を
利用した様々なアクチュエータと異なって、使用場所に
よってはかなり耳ざわりに感じられる作動騒音を全く生
ぜずまた流体配管を必要としないなどの点にあるので、
自動車用空調装置以外にもこれらの特長を生かして活用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はいづれも第１′Ｘ施例装置を示してお
り、第１図と第２図は冷却用部材が駆動部材に接触した
状態における水平断面図と側断面図、第３図は接触して
いない状態を描いた側面図そして第４図は部分斜視図で
ある。 第５図は第１実施例装置を自動車用空調装置の内外気切
替タンパの開閉操作のために用いる事例を説明した、空
調装置の部分側断面図である。 第６図と第７図は冷却用部材の他の形状例を示した第２
実施例図である。 第８図は変位手段の他の構造を示した第３実施例図であ
る。 第９図と第１０図は他の実施例装置を示した第４実施例
図であり、それぞれ冷却用部材の変位の有様が説明され
ている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）熱変形性を有する形状記憶合金で作られた駆動部材
   と、 該駆動部材の加熱手段と、 加熱により変形した前記駆動部材を原形に復帰させるた
   めの付勢手段と、 前記駆動部材と前記付勢手段との連結手段と、前記駆動
   部材の熱変形の動きを被作動機器の作動個所に伝えるた
   めの変位伝達手段と、 前記駆動部材に接触させて該部材の冷却を早めるための
   冷却用部材と、 前記駆動部材が熱変形を終えた直後に該部材に前記冷却
   用部材を接触させ、前記加熱手段を働かせる時にはこの
   接触を断つための、前記冷却用部材の変位手段とからな
   る機器類の作動装置。 ２）前記加熱手段は、前記駆動部材にジュール熱を発生
   させるための電気回路であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の機器類の作動装置。 ３）前記駆動部材に前記付勢手段としての機能も果させ
   るべく、２つの駆動部材を前記連結手段を介して連接さ
   せると共に、これら両駆動部材にそれぞれ前記加熱手段
   と前記冷却用部材とを組み付けたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の機器類の作動装置。