JPS62296780A - Electric signal-mechanical quantity converter - Google Patents

Electric signal-mechanical quantity converter

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JPS62296780A
JPS62296780A JP13986186A JP13986186A JPS62296780A JP S62296780 A JPS62296780 A JP S62296780A JP 13986186 A JP13986186 A JP 13986186A JP 13986186 A JP13986186 A JP 13986186A JP S62296780 A JPS62296780 A JP S62296780A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
peltier elements
heat
current
actuator
bimetal
Prior art date
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Pending
Application number
JP13986186A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisaaki Imaizumi
今泉 久朗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS62296780A publication Critical patent/JPS62296780A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a responsive device of simple structure by retaining a plurality of Peltier elements between at least two metallic plates. CONSTITUTION:Between two metallic plates 19, 21 with the different coefficients of thermal expansion, Peltier elements 23 are jointed together. Besides, on the counter surfaces of the metallic plates 19, 21, base plates 29, 31 are arranged via respective Peltier elements 25, 27. A power source is connected to the Peltier elements 23, 25, 27. When current is conducted to the Peltier elements 23, 25 so that heat may be generated on the sides jointed to the metallic plate 19, and current is conducted to the Peltier elements 23, 27 so that heat may be absorbed on the sides jointed to the metallic plate 21, then the metallic plate 19 is expanded and the metallic plate 21 is contracted, and so a device 17 is transformed to be projected upward. When the current direction is reversed, then the device 17 is transformed to be projected downward.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細説明 〔産業上の利用分野〕 本発明はアクチュエータとして利用されきわめて応答性
のよい電気信号−機械量変換装置に関するものである。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an electrical signal-to-mechanical quantity conversion device that is used as an actuator and has extremely good responsiveness.

(従来の技術) 従来各種礪械装置のアクチュエータとしてバイメタルを
使用するものがある。このバイメタルは例えばルームエ
アコンの冷風の吹出し口にあるルーバの方向を調節した
り、あるいは自動車のキャブレター(気化器)の燃料と
空気の混合比を温度に応じて自動的に調節する場合等に
用いられる。
(Prior Art) Conventionally, there are various types of grinding machines that use bimetals as actuators. This bimetal is used, for example, to adjust the direction of the louver at the cold air outlet of a room air conditioner, or to automatically adjust the mixture ratio of fuel and air in an automobile carburetor depending on the temperature. It will be done.

第4図はこのようなバイメタルを用いたアクチュエータ
の構成を示ずものである。バイメタル1は熱膨張係数の
異なる2枚の金属板3,5が接合されてなる。バイメタ
ル1の一端はヒータ7を介して電it!9に接続される
。バイメタル1の他端には電気接点11が設けられる。
FIG. 4 shows the structure of an actuator using such a bimetal. The bimetal 1 is formed by joining two metal plates 3 and 5 with different coefficients of thermal expansion. One end of the bimetal 1 is electrically connected via the heater 7! Connected to 9. An electrical contact 11 is provided at the other end of the bimetal 1.

バイメタル1が変形を起していない状態では電気接点1
1は電気接点13に接続されこの電気接点13はスイッ
チ15を介して電源9に接続される。
Electrical contact 1 when bimetal 1 is not deformed
1 is connected to an electrical contact 13, and this electrical contact 13 is connected to a power source 9 via a switch 15.

スイッチ15を閉じるとヒータ7が発熱しバイメタル1
がこの熱によって図中点線で示すように変形する。バイ
メタル1が変形すると電気接点11と電気接点13が離
れるのでヒータ7には電力が供給されなくなり光熱が止
まる。光熱が止まるとバイメタル1は自然冷10されて
徐々に実線で示す位置に戻る。バイメタル1がもとの状
態に戻ると電気接点11と電気接点13が接触しヒータ
7が加熱され以上の動作を繰り返すことになる。
When switch 15 is closed, heater 7 generates heat and bimetal 1
is deformed by this heat as shown by the dotted line in the figure. When the bimetal 1 deforms, the electrical contacts 11 and 13 separate, so power is no longer supplied to the heater 7 and the light heat is stopped. When the light and heat stop, the bimetal 1 is naturally cooled 10 and gradually returns to the position shown by the solid line. When the bimetal 1 returns to its original state, the electrical contacts 11 and 13 come into contact, the heater 7 is heated, and the above operation is repeated.

そしてこのバイメタル1をアクチュエータとして各種機
械装置に応用することにより温度変化に応じた自動調節
門構を構築することができる。
By applying this bimetal 1 as an actuator to various mechanical devices, it is possible to construct a gate structure that automatically adjusts in response to temperature changes.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながらこのようなバイメタルを用いた自動調節は
構では冷却を自然放冷に頼っているので応答性が悪いと
いう問題点がある。このため送風n等で冷加することも
考えられるがシステムが#1雑になりコストアップにつ
ながる。又バイメタルの代りに形状記憶合金を用いるこ
とも考えられるがアクチュエータの変形を連続的に制御
できないという問題点がある。
However, this type of automatic adjustment using bimetals has the problem of poor responsiveness because it relies on natural cooling for cooling. For this reason, cooling with air blower etc. may be considered, but #1 the system becomes complicated and leads to an increase in cost. It is also possible to use a shape memory alloy instead of a bimetal, but there is a problem that the deformation of the actuator cannot be continuously controlled.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものでその目
的とするところは簡単でかつきわめて応答性のよい電気
信号−機械間変換装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide an electrical signal-to-machine conversion device that is simple and has extremely good responsiveness.

〔問題点を解決するための手段] 前記目的を達成するために本発明は少くとも2枚の金属
薄板と、該金属板の間に挟持された複数のペルチェ素子
とを具備することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention is characterized by comprising at least two thin metal plates and a plurality of Peltier elements sandwiched between the metal plates.

(作用) ペルチェ素子は加える電流の向きを換えることにより吸
熱及び発熱を行い、この吸熱及び発熱作用は電流の印加
に対して極めて迅速に行われる。
(Function) The Peltier element absorbs heat and generates heat by changing the direction of the applied current, and this heat absorption and heat generation action is performed extremely quickly with respect to the application of the current.

このペルチェ素子を少なくとも2板の金属板と組合せ、
ペルチェ素子によって発熱及び吸熱を行わしめることに
よって該金属板に所定の変形を行わしめることができる
Combining this Peltier element with at least two metal plates,
By generating heat and absorbing heat using the Peltier element, the metal plate can be deformed in a predetermined manner.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below based on the drawings.

第1図は本発明の1実施例に係わる電気信号−機械間変
換装置17の構成を示すもので熱膨張係数の異なる2枚
の金属板19.21の間にペルチェ素子23が接合され
る。又さらに金属板19.21の反対面には夫々ペルチ
ェ素子25゜27を介して基板29.31が設けられる
。ペルチェ素子23.25.27には図示しない電源が
接続されている。ペルチェ素子23.25.27は一般
にテルル化ビスマス、セレン等の化合物半導体からなり
P型半導体とN型半導体の接合部に順方向電流を流すと
発熱し逆方向電流を流づ゛と吸熱する素子である。基板
29.31は可撓性に富む部材からなりこの電気信号−
n械吊変換装置17を保護するものである。
FIG. 1 shows the configuration of an electrical signal-to-machine converter 17 according to an embodiment of the present invention, in which a Peltier element 23 is bonded between two metal plates 19 and 21 having different coefficients of thermal expansion. Furthermore, substrates 29 and 31 are provided on the opposite sides of the metal plates 19 and 21 via Peltier elements 25 and 27, respectively. A power source (not shown) is connected to the Peltier elements 23, 25, and 27. Peltier elements 23, 25, and 27 are generally made of compound semiconductors such as bismuth telluride or selenium, and generate heat when a forward current is passed through the junction between a P-type semiconductor and an N-type semiconductor, and absorb heat when a reverse current is passed through the junction. It is. The substrates 29 and 31 are made of highly flexible members, and these electrical signals are
This protects the mechanical suspension conversion device 17.

次に本実施例の動作について説明する。ペルチェ素子2
3.25には金属板19に接合されている側に発熱が起
こるように通電を行い又ペルチェ素子23.27には金
属板21に接合されている側に吸熱が起こるように通電
を行うと金属板19は膨張し金属薄板21は収縮するの
で装置17は全体として上に凸となるように変形する。
Next, the operation of this embodiment will be explained. Peltier element 2
In 3.25, electricity is applied so that heat is generated on the side joined to the metal plate 19, and electricity is applied to the Peltier element 23.27 so that heat absorption occurs on the side joined to the metal plate 21. Since the metal plate 19 expands and the thin metal plate 21 contracts, the device 17 as a whole is deformed to become convex upward.

ペルチェ素子23.25.27に加える電流の向きを逆
にすると金属板19が収縮し金属板21が膨張するので
装置17は全体として下に凸となるように変形する。
When the direction of the current applied to the Peltier elements 23, 25, 27 is reversed, the metal plate 19 contracts and the metal plate 21 expands, so that the device 17 as a whole is deformed to become convex downward.

このように本実施例ではペルチェ素子23゜25.27
に加える電流の向きを調節することにより装置17に所
定の変形を起こすことが可能になる。又ペルチェ素子は
電流を加えられると発熱又は吸熱が非常に速やかに行わ
れるのでこの装置17をアクチュエータとして利用づ゛
ると応答性がきわめて良好となる。
In this way, in this example, the Peltier element is 23°25.27
By adjusting the direction of the current applied to the device 17, it is possible to cause a predetermined deformation in the device 17. Furthermore, since the Peltier element generates heat or absorbs heat very quickly when a current is applied to it, when this device 17 is used as an actuator, the response is extremely good.

尚本実施例ではペルチェ素子を3層構造としたがペルチ
ェ素子23を省略し金till板19と金属薄板21と
を直接はりあわせてもよい。更に金属薄板21.23は
異なる熱膨張係数を有するものではなく同種類の金属を
用いてもよい。
In this embodiment, the Peltier element has a three-layer structure, but the Peltier element 23 may be omitted and the gold till plate 19 and the metal thin plate 21 may be directly bonded together. Furthermore, the metal sheets 21, 23 may be made of the same type of metal instead of having different coefficients of thermal expansion.

第2図はこのバイメタルをルームエアコンのルーバの方
向切換え装置に利用したものである。ルーバ33はルー
ムエアコンの送風口に設けられている。前述した電気信
号−機械間変換装置17からなるアクチュエータ35の
一端は固定され他端はヒンジ37を介してレバ39に接
合され、このレバ39の他端がルーバ33に接合される
。アクチュエータ35はスイッチ41.43を介して電
源回路45に接続されている。
Figure 2 shows this bimetal used in a direction switching device for a louver in a room air conditioner. The louver 33 is provided at the air outlet of the room air conditioner. One end of the actuator 35 consisting of the electrical signal-to-machine conversion device 17 described above is fixed, the other end is joined to a lever 39 via a hinge 37, and the other end of this lever 39 is joined to the louver 33. The actuator 35 is connected to a power supply circuit 45 via a switch 41.43.

スイッチ41.43が図中実線で示す位置にあるときに
はアクチュエータ35は実線で示すような変形をしてい
る。スイッチ41.43を図中点線で示すような位置に
するとアクチュエータ35に加わる電流の方向が逆にな
りアクチュエータ35は図中点線で示すように変形する
のでレバ39によってルーバ33の向きが点線で示すよ
うな状態になる。
When the switches 41, 43 are in the position shown by the solid line in the figure, the actuator 35 is deformed as shown by the solid line. When the switches 41 and 43 are placed in the position shown by the dotted line in the figure, the direction of the current applied to the actuator 35 is reversed, and the actuator 35 is deformed as shown by the dotted line in the figure. It will be like this.

このようにスイッチ41.43を操作することにより簡
単にかつ速やかにルーバの向きを変えることができる。
By operating the switches 41 and 43 in this manner, the direction of the louver can be changed easily and quickly.

第3図は自動車のキャブレタの作動弁にこの電気信号−
懇械量変換装置等からなるアクチュエータを利用したも
のである。装置17からなるアクチュエータ47には電
源49.制御]装置51.温度センサ53.気圧センサ
55が接続される。このアクチュエータ47の一端は固
定されており他端には作動弁57が接合されている。こ
の作動弁57はキャブレタの空気量を調整するものであ
る。
Figure 3 shows this electrical signal applied to the operating valve of a car's carburetor.
This uses an actuator consisting of a mechanical quantity converter or the like. The actuator 47 consisting of the device 17 is connected to a power source 49. Control] device 51. Temperature sensor 53. An atmospheric pressure sensor 55 is connected. One end of this actuator 47 is fixed, and an operating valve 57 is connected to the other end. This operating valve 57 is for adjusting the amount of air in the carburetor.

又同図において符号59はガソリンを示し符号61はア
クセルにMvJしたスロットバルブを示す。
Further, in the figure, reference numeral 59 indicates gasoline, and reference numeral 61 indicates a slot valve that is set to MvJ on the accelerator.

制御装置51は温度センサ53および気圧センサ55か
ら送られてくる情報を基にして作動弁57の開度を調整
する。すなわち制御装置51は前述した情報を基にして
電源49からアクチュエータ47に加わる電流の向きを
調整することによリアクチュエータ47を図中点線A、
Bで示すような状態に変形させることによって作動弁5
7の開度調整を行う。
The control device 51 adjusts the opening degree of the operating valve 57 based on information sent from the temperature sensor 53 and the atmospheric pressure sensor 55. That is, the control device 51 adjusts the direction of the current applied from the power source 49 to the actuator 47 based on the above-mentioned information, thereby moving the reactuator 47 as shown by the dotted line A in the figure.
By deforming the operating valve 5 into the state shown in B.
Adjust the opening in step 7.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳細に説明したように本発明によれば簡単でかつき
わめて応答性のよい電気信弓−機械示変換装置を提供す
ることができる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a simple electric bow-to-mechanical bow conversion device with extremely good responsiveness.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の1実施例に係る電気信号−別械伍変換
装置の断面図、第2図はこの装置を利用したルームエア
コンのルーバの方向切換え装置の概略構成図、第3図は
この装置を利用したキャブレタの作動弁の自vJ調節n
桶を示す概略構成図、第4図はバイメタルをアクチュエ
ータとして利用した従来の^横を示す原理図である。 17・・・電気信号−は械伍変換装置、19.21・・
・金属薄板、23,25.27・・・ペルチェ素子第1
図 第2図  ′ 第3図 第4図
Fig. 1 is a sectional view of an electrical signal-to-separate-mechanical conversion device according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic configuration diagram of a louver direction switching device for a room air conditioner using this device, and Fig. 3 is a Self-vJ adjustment of the carburetor operating valve using this device
A schematic configuration diagram showing a bucket, and FIG. 4 is a principle diagram showing a conventional horizontal view using bimetal as an actuator. 17... Electrical signal - is a mechanical converter, 19.21...
・Thin metal plate, 23, 25. 27... Peltier element 1st
Figure 2 ' Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 少なくとも2枚の金属板と、該金属板の間に挟持された
複数のペルチェ素子とを具備することを特徴とする電気
信号−機械量変換装置。
An electrical signal-to-mechanical quantity conversion device comprising at least two metal plates and a plurality of Peltier elements sandwiched between the metal plates.
JP13986186A 1986-06-16 1986-06-16 Electric signal-mechanical quantity converter Pending JPS62296780A (en)

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JP13986186A JPS62296780A (en) 1986-06-16 1986-06-16 Electric signal-mechanical quantity converter

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JP13986186A Pending JPS62296780A (en) 1986-06-16 1986-06-16 Electric signal-mechanical quantity converter

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