JPS6280307A

JPS6280307A - アクチユエ−タ

Info

Publication number: JPS6280307A
Application number: JP21987985A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yamada; 敏夫山田
Original assignee: KOGANEI SEISAKUSHO KK; Koganei Corp
Current assignee: KOGANEI SEISAKUSHO KK; Koganei Corp
Priority date: 1985-10-02
Filing date: 1985-10-02
Publication date: 1987-04-13

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】〔技術分野］本発明はアクチュエータに関する。

〔背景技術〕

アクチェエータの一つであるいわゆるエアシリンダは、
シリンダ内に圧縮された空気圧を給・排してピストンを
作動させ、ピストンロッドまたは該ピストンロッドを介
して外部負荷に仕事を行わせるものである。

ところが、上記エアシリンダでは、ピストンを作動させ
るために、空気圧源としてのコンプレッサや空気配管、
さらにはフィルタ、レギュレータおよびルブリケータか
らなる空気調節機器類なちびに電磁弁等の付属機器を必
要とする。したがって、エアシリンダはシステムとして
小形化を行おうとすると、これらの付属機器に要するス
ペースにより小形化が制約される。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、アクチュエータソステムを小形化する
ことができる技術を堤供することにある。

〔発明の概要］アクチュエータの密封された流体室内に水素吸蔵合金と
、それを加熱、冷却する加熱冷却手段、加熱手段または
冷却手段のいずれか一方とを内蔵させ、かつ流体室内に
水素ガスを充填することにより、上記加熱冷却手段で水
素吸蔵合金を加熱または冷却し、流体室内の水素ガスに
よる内圧を上昇または下降させることができるため、空
気圧やそのための配管等の付属機器を使用することなく
作動部を動作させることができ、上記目的が達成される
ものである。

〔実施例１〕第１図は本発明による実施例１のシリンダを示す概略断
面図である。

本実施例１のシリンダ（アクチュエータ）は、いわゆる
単動形シリンダであってその本体容器が円筒形−のシリ
ンダチューブ１とヘッドカバー２とで形成され、該両者
はそのフランジ１ａ、２ａでねじ３により固定されてい
る。

上記シリンダチューブ１の側壁１ｂには、ピストンロッ
ド４が摺動可能な状態で挿通されており、該ピストンロ
ッド４の内側端部には断面がコ字状のピストン５が連設
されている。そして、このピストン５を境に、前記シリ
ンダチューブ１とヘッドカバー２とで形成されるシリン
ダ室が２つの流体圧室、すなわちシリンダ室６およびシ
リンダ室７に二分され、互いに隅成されている。また、
上記側壁１ｂには大気圧の吸排のための通気孔１ｃが形
成されている。

上記ピストン５には、密封用のダイヤフラム８の一端が
取付けられている。このダイヤフラム８の他端部は、前
記フランジ１ａと２ａの間に気密固定されており、ピス
トン５には固定治具９を介してねじｌＯにより気密固定
されている。そして、上記ダイヤフラムは、水素ガスの
非透過性ゴム等で形成されており、そのため、前記シリ
ンダ室６および７は、上記ダイヤフラム８により気密状
態で隔離されているものである。

また、前記ピストン５には、その摺動部にフッ素樹脂等
のリング１１が取付けられており、該ピストン５のピス
トンロッド側には他端部がシリンダチューブ１の側壁１
ａに固定されたスプリング１２の一端が固定されている
。

さらに、シリンダ室（流体圧室）６にはヘッドカバー２
の側壁２ｂにペルチェ素子（加熱、冷却手段）１３が取
付けられており、該ペルチェ素子１３に近接して水素吸
蔵合金１４が位置されている。この水素吸蔵合金１４は
２枚のフィルタ１５゜１５ａの間に充填されており、シ
リンダ室に充填されている水素ガスと吸蔵・排出の平衡
が形成されている。

水素吸蔵合金１４は、加熱されると水素ガスを放出し、
逆に冷却されると吸蔵する性質を有しており、この放出
・吸蔵の間には所定温度において次式で示す平衡が成り
立っている。

Ｍ（固体）＋Ｈバガス） ’；：　Ｍ　Ｈｔ　（固体）＋Ｑ（熱ｉｔ）・・・　（
Ａ）ここで、Ｍは水素吸蔵合金、Ｈ！は水素ガス、ＭＨ
，は金属水素化物、Ｑは生成熱を意味する。

水素吸蔵合金を冷却すると、上式の平衡は右にずれ、逆
に加熱すると左方向に移動する。

本実施例はこの水素吸蔵合金１４をシリンダのピストン
５の作動のために用いるものである。

次に、本実施例の作用を説明する。

本実施例１においては、ペルチェ素子１３に直流電源り
を接続し、発熱方向に電流を流すことにより、上記水素
吸蔵合金１４を所望の温度に加熱することができる。そ
の際、水素吸蔵合金１４が昇温するに従い、該水素吸蔵
合金１４に吸蔵されていた水素が水素ガスとして放出さ
れる。これは、上記（Ａ）式の平衡が左方向に移動する
ためである。

上記のように水素ガスが放出されると、シリンダ室６は
ヘッドカバー２とダイヤフラム８で密閉されているため
該シリンダ室６の内圧は高まる。

その内圧によりピストン５が押されるため、それに連設
されたピストンロッド４を図中右方向に移動させること
ができるものである。そして、このピストンロッド４の
移動に伴い、ピストン５に取付けられているダイヤフラ
ム８は展伸する。

一方、ペルチェ素子１３に逆方向の電流を流すと吸熱が
起こり、水素吸蔵合金１４を冷却することになる。水素
吸蔵合金１４の温度が下がると、前記（Ａ）式の平衡は
右方向にずれるため、シリンダ室６の中は減圧状態にな
る。その結果、ピストン５は左方向に引き戻され、連設
されたピストンロフト４が左方向に移動することになる
。そして、前記ダイヤフラム８は元の状態に戻る。その
際、ピストン５の移動はスプリング１２により迅速に行
わせることができる。

以上説明した如く、本実施例１のシリンダは、単にベル
チェ素子１３に流す直流電流の方向を変えるだけで、ピ
ストンロッド４を左右方向に往復動作をさせることがで
き、該ピストンロッド４または外部負荷に所望の仕事を
行わせることができるものである。

したがって、本実施例１のシリンダは、通常のエアシリ
ンダのように空気圧やその配管あるいはコンプレッサ等
の付属機器を用いることなく、シリンダを作動させるこ
とができるので、そのシリンダシステムを極めて小形に
することができるものである。

〔実施例２〕第２図は本発明による実施例２であるシリンダを示す概
略断面図である。

本実施例２のシリンダは、前記実施例１の場合と同様に
単動形の構造であるが、シリンダ室６の気密性がダイヤ
フラム８ではなくベローズ１６により保持されている点
に違いがある。このベローズ１６は、一端がピストン５
の周囲に気密固定され、他端がシリンダチューブ１とヘ
ッドカバー２の接合部のパツキン１７に取付けられてい
る。このベローズ１６は実施例１のダイヤフラム８と同
様に水素ガスの非透過性ゴムまたは金属などで形成され
ている。

したがって、本実施例２のシリンダでは、シリンダ室６
におけるベローズ１６の内側が密閉状態にある。そのた
め、ベルチェ素子１３により水素吸蔵合金１４を加熱、
冷却することにより、前記実施例１のシリンダと同様に
、ピストンロッド４を介して外に仕事を行わせることが
できるものである。その際、ピストンロッド４の往復動
作に従い、上記ベローズ１６は伸縮を繰り返す。

〔実施例３〕第３図は本発明による実施例３であるシリンダを示す概
略断面図である。

本実施例のシリンダは、いわゆる複動形シリンダであっ
て、その本体容器が円筒形のシリンダチューブ１とその
両端を塞ぐヘッドカバー２およびロフトカバー１８とか
ら形成されている。このロフトカバー１８にはピストン
ロッド４が摺動可能な状態で挿通されており、該ピスト
ンロッド４の内側端部にはその大径部４ａとナフト１９
とによりピストン５が固定されている。

上記ピストンとシリンダチューブ１との間には、その一
端が該シリンダチューブ１の内壁に密着固定された２つ
のダイヤフラム８．８ａが取付けられている。ダイヤフ
ラム８の他端部はピストン５とナツト１９との間に締め
付は固定されており、該ダイヤフラム８によりシリンダ
室６が密閉されている。同様に、ダイヤフラム８ａの他
端部はピストンロッドの大径部４ａとピストン５との間
に締め付は固定され、該ダイヤフラム８ａによりシリン
ダ室７が密閉されている。

本実施例３のシリンダでは、上記シリンダ室６および７
が流体圧室であり、該画室の各々にそれぞれ水素吸蔵合
金１４または１４ａが位置されている。この水素吸蔵合
金１４および１４ａは、それぞれへソドカバー２および
ロフトカバー１８に接続された円筒形の治具２０および
２１の内部に充填されている。

上記治具２０は通気孔２０ａを有し、その内部には該通
気孔が連通ずるドーナツ状の空間が形成されている。こ
の空間はフィルタ１５で仕切られ、内側には水素吸蔵合
金１４が充填され、外側にはベルチェ素子１３が取付け
られている。治具２１も同様に構成されており、通気孔
２１ａを有し、フィルタ１５ａの内側に水素吸蔵合金１
４ａが充填され、外側にベルチェ素子１３ａが配置され
ている。なお、シリンダ室は、上記治具２１とピストン
ロフト４の大径部との間に設けられたベローズ１６によ
ってピストンロフト４の摺動時の気密が保持されている
。

次に作用を説明する。

いま、シリンダ室６の水素吸蔵合金１４をベルチェ素子
１３の発熱で加熱すると、該シリンダ室６の内圧が高ま
り、シリンダ５が右方向に押しやられる。そのとき、シ
リンダ室７の水素吸蔵合金１４ａをベルチェ素子１３ａ
により冷却すると、該シリンダ室７が減圧になるため、
上記シリンダ５は右方向に引く力を受ける。したがって
、上記ピストン５に作用する右方向への押力と引力とに
より強力な動作がピストンロッド４に与えられることに
なる。一方、上記ベルチェ素子１３および１３ａに逆方
向の電流を流すことにより、上記と逆の左方向へピスト
ンロッド４を迅速に動作させることができる。

以上説明したように、本実施例３のシリンダは、ピスト
ンロフト４の動作を強力かつ迅速に行わせることができ
るものである。

また、一方のたとえばシリンダ室６にのみ水素吸蔵合金
からなる駆動源を設け、その水素吸蔵合金１４の加熱・
冷却によってピストンを作動させる場合には、該水素吸
蔵合金１４のヒステリシスがあるため、その動作、特に
復動は緩慢になる。

ところが、本実施例３のように両シリンダ室６および７
に上記駆動源を設け、水素吸蔵合金１４および１４ａの
それぞれに加熱および冷却を逆に行うことにより、ピス
トンの動作を迅速に行わせることができるものである。

〔実施例４〕第４図は本発明による実施例４であるシリンダを示す概
略断面図である。

本実施例４のシリンダは実質上前記実施例３のものと同
一であり、水素吸蔵合金１４．１４ａの　　　”加熱手
段として、ベルチェ素子の代わりに、交流電源である高
周波電源ＲＦに接続されたコイル（加熱手段）２２が用
いられているものである。また、水素吸蔵合金１４，１
４ａの迅速な冷却を行うためにフィン２３が設けられて
いる。

本実施例４のシリンダでは、ピストンの作動を往動およ
び復動ともにシリンダ室６または７における水素吸蔵合
金の加熱によって達成するものである。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づい
て説明してきたが、本発明は前記によってなされた発明
を実施例に基づいて説明してきたが、本発明は前記実施
例に限定されるものでないことはいうまでもない。

たとえば、前記実施例ではシリンダ室の気密性をダイヤ
フラムまたはベローズによって保持するものについて説
明したが、これに限らず高気密性を保持できる構造であ
れば如何なるものであってもよい。

水素吸蔵合金としてはＬａＮｉ系合金、Ｍ　ｇ　ｚＮｉ
系合金等、様々なものを用いることができる。

また、加熱、冷却手段がベルチェ素子、加熱コイルであ
る場合について説明したが、これに限るものでないこと
はいうまでもない。場合によっては、冷却手段のみを備
えたものであってもよい。

さらに、前記実施例では、本発明をシリンダに適用した
場合について説明したが、それに限定されるものでなく
、ロークリアクチュエータ等の他のアクチュエータにつ
いて適用しても有効な技術である。

〔効果〕

（１）、アクチュエータの密封された流体室内に、水素
吸蔵合金と、この水素吸蔵合金を加熱、冷却する手段と
を設け、かつ水素ガスを充填することにより、上記加熱
冷却手段が水素吸蔵合金を加熱または冷却し、流体室内
の水素ガスによる内圧を上昇または下降させることがで
きるので、他の付属機器を使用することなく作動部を動
作させることができ、アクチュエータシステムの低コス
ト化を図ることができる。

（２）、前記（１）により、アクチュエータシステムを
極めて小形にすることができる。

（３）、加熱冷却手段としてベルチェ素子を用いること
により、容易に水素吸蔵合金を加熱または冷却すること
ができるので、効率よく水素ガスの吸蔵または排出を行
うことができる。

（４）、ピストンヘッド側のシリンダ室とピストンロッ
ド側のシリンダ室の両室に、水素吸蔵合金を位置させる
ことにより、一方の水素吸蔵合金を加熱する際、他方を
冷却することにより、ピストンに強力でかつ応答の速い
動作を行わせることができる。

（５）、シリンダ室をダイヤフラムまたはベローズで仕
切ることにより、該シリンダ室を高気密構造にすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例１のシリンダを示す概略断
面図、第２図は本発明による実施例２であるシリンダを
示す概略断面図、第３図は本発明による実施例３である
シリンダを示す概略断面図、第４図は本発明による実施
例４であるシリンダを示す概略断面図である。１・・・・シリンダチューブ、２・・・・ヘッドカバー、Ｉａ、２ａ・・・フランジ、ｌｂ、２ｂ・・・側壁、ＩＣ−通気孔、３・・・・ねじ、４・・・・ピストンロッド、４ａ・・・大径部、５・・　・　・ピストン、６・・・・シリンダ室、７・・・・シリンダ室、８．８ａ・・・ダイヤフラム、９・・・・固定冶具、１０・・・・ねし、１１・・・・リング、１２・・・・スプリング、１３．１３ａ・・・ペルチェ素子（加熱、冷却手段）、１４．１４ａ・・・水素吸蔵合金、１５．１５２　・　・　・フィルタ、１６・・・・ベローズ、１７・　・　・　・パツキン、１８・・・・ロッドカバー、１９・・・・ナンド、２０．２１・・・冶具、２０ａ、２１ａ・＝ａ気気孔２２・・・・コイル（加熱手段）、２３・　・　・　・フィン。特許出願人　　株式会社　小金井製作所代理人　弁理士
　　筒　井　大　和第１図ａ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）．密封された流体圧室内に、水素吸蔵合金と、こ
の水素吸蔵合金を加熱、冷却する手段とを備え、かつ水
素ガスを充填してなるアクチュエータ。
（２）．加熱冷却手段がペルチェ素子であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載のアクチュエータ。
（３）．流体圧室がダイヤフラムで仕切られていること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアクチュエー
タ。
（４）．流体圧室がベローズで仕切られていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のアクチュエータ。
（５）．アクチュエータがシリンダであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のアクチュエータ。