JPH0161211B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回路接点を開閉しかつ開閉温度を任
意に制御することができる形状記憶合金を用いた
温度制御スイツチに関する。

形状記憶合金は、温度の高い母相で一旦形状を
成形し、これを温度降下させてマルテンサイト変
態で成形した形状に再び戻るという極めて特異な
特性をもつている。また形状記憶合金は、温度の
高い母相状態にあるときとマルテンサイト変態の
状態にあるときとでは、同じひずみ量に対する抗
張力の値が母相変態時の場合がマルテンサイト変
態時より約３倍大きい。従つてこれらの特性を有
する形状記憶合金を機械的なばねと組合せること
により、ある温度範囲で任意に温度を制御するこ
とができる温度制御スイツチを構成することがで
きる。

一方、形状記憶合金を用いた温度制御スイツチ
は、感温素子に１個の形状記憶合金を用いること
により構造が簡単で廉価に提供し得る。しかし、
形状記憶合金は、母相、マルテンサイト変態の合
金組成と温度との間にはヒステリシス特性を持つ
ているため、この種の温度制御スイツチも温度に
よつてスイツチ作動時にヒステリシスを持つこと
になる。従つて狭く設定した制御温度範囲の間で
作動するようにした温度制御スイツチには不適当
な構造といえる。

本発明はかかる点に鑑み、マルテンサイト変態
温度の異なる形状記憶合金を組合わせることによ
り、狭いから広い温度範囲まで任意の設定が可能
であり、かつ制御温度とヒステリシスの可変な温
度制御スイツチを提供することを主たる目的とす
る。

以下本発明の一実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。

第１図は本発明の一例を示す側面図、第２図は
第１図中−線断面図である。また第３図はス
イツチのオフ状態時の側面図である。１は感温素
子を示し、形状記憶合金により形成される。形状
記憶合金は、温度が上昇して母相の組織に戻る
と、母相の状態で予め成形された形状に戻る性質
を有しているため、温度が上昇して母相の状態の
ときに、第３図に示す如く、折曲変形した形状に
成形しておく。従つて形状記憶合金がマルテンサ
イト変態から母相に組織が変化すると、感温素子
１は、第３図に示す如く、元の成形形状に戻るこ
とになる。１′は感温素子１のマルテンサイト変
態温度より高い感温素子を示し、ほぼ同じ形状に
成形しておく。感温素子１，１′により複合感温
素子を構成しているが、感温素子を３個以上含む
構造とすることができる。

２は、通常の板ばねより成るばねを示し、設定
する制御温度の範囲でばね力の変化しない材料が
用いられる。このばね２と絶縁体６を介して設け
た基台３との間に各感温素子１，１′が並列して
挟持されている。そしてばね２のばね力を微調整
するため、ばね２に対して力を及ぼす補助ばね４
が設けられ、調整ねじ７の回動によつてばね２及
び補助ばね４のばね力を微調整し得るように構成
される。ばね２と基台３とには相対向して電気接
点９ａ，９ｂが設けられ、接点９ａ，９ｂに接続
したリード線１０により電気回路に接続されてい
る。尚、基台３は温度による変形又は感温素子の
偏倚力によりたわみを生ずるものでなければよ
く、金属製又は合成樹脂製でもよい。

第４図は各感温素子１，１′の温度と応力との
関係を示しており、同図Ａは感温素子１、同図Ｂ
は感温素子１′、同図Ｃは感温素子１，１′の合成
した関係を示している。同図Ｃの関係は第１図例
に示した感温素子１，１′の配列に相当する。そ
して感温素子１′のマルテンサイト変態温度は感
温素子１のそれより高く設定さていること前述し
た通りであるが、更に温度ヒステリシスを小に設
定するため、感温素子１の母相変態終了温度Ｂ点
と感温素子１′のマルテンサイト変態終了温度Ａ
点とをほぼ同じになる感温素子を選択する。そし
て機械的ばね２，４による合成ばね力は、各感温
素子１，１′の合成した偏倚力の中点f₁となるよ
うに調整ねじ７により調整する。

今、各感温素子１，１′の温度が高く、共に母
相変換状態にある温度t₁のときは、第４図Ｃに示
す如く、複合感温素子１，１′の合成偏倚力は、
抗張力がマルテンサイト変態時の約３倍と大きい
ため、ばね２，４の合成力に抗して各感温素子
１，１′が、第３図に示す如く、上方へ反つて各
接点９ａ，９ｂを開放することになる。

次に温度が下つてくると、複合感温素子１，
１′は第４図Ｃに示す曲線に沿つて変化し、それ
に伴つて応力も低下する。感温素子１′のマルテ
ンサイト変態終了点Ａを僅かに下つたところで、
複合感温素子１，１′の偏倚力よりばね２，４の
合成力が勝り、従つて接点９ａ，９ｂは閉じられ
ることになる。逆に温度が上がると、感温素子１
の曲線に沿つて変化し、母相変態温度終了点Ｂを
僅かに上がつたところでばね２，４の合成力より
複合感温素子１，１′の偏倚力が勝り、従つて接
点９ａ，９ｂは開かれることになる。このように
して制御温度幅（温度ヒステリシス）の極めて小
さい温度制御スイツチを構成することができる。

第５図は本発明の他の例を示す複合感温素子の
温度・応力線図である。本例においては、マルテ
ンサイト変態温度の高い感温素子１１のマルテン
サイト変態終了温度t₄より、マルテンサイト変態
温度の低い感温素子１２の母相変態終了温度t₃を
高く設定したものである。このような構成による
と、同図において各感温素子１１，１２が共に母
相変態状態にある温度t₅から温度が下がつてt₄よ
り僅かに温度が下がると、第１図に示す接点９
ａ，９ｂは閉じられ、温度が上がつてt₃より僅か
に温度が上がると接点９ａ，９ｂは開かれること
になる。この場合、t₃とt₄との温度が第４図例に
較べて大きいため、制御温度幅（温度ヒステリシ
ス）の大きい温度制御スイツチを構成することが
できる。

尚、複合感温素子の温度ヒステリシスは母相・
マルテンサイト変態温度を任意に選択することに
より、容易に変更することができることは上述に
徴して明らかとなる。

以上述べた如く本発明によれば、マルテンサイ
ト変態温度の異なる複数の形状記憶合金より成る
感温素子と、複数の感温素子の合成偏倚力に対抗
するばね手段とより成り、ばね手段のばね力は上
記合成偏倚力の中間値に設定し、複数の感温素子
はその一方の母相変態終了温度と他方のマルテン
サイト変態終了温度とが近接する組成としたの
で、 狭い温度範囲の設定が可能なこの種温度とな制
御スイツチを提供し得る。

また本発明によれば、マルテンサイト変態温度
の異なる複数の形状記憶合金より成る感温素子
と、複数の感温素子の合成偏倚力に対抗するばね
手段とより成り、ばね手段のばね力は上記合成偏
倚力の中間値に設定し、複数の感温素子はその一
方の母相変態終了温度と他方のマルテンサイト変
態終了温度とが離間する組成としたので、 広い温度範囲ことを特徴とする温度制御スイツ
チの設定が可能なこの種温度制御スイツチを提供
し得る。したがつて、任意の温度ヒステリシス特
性を持つ温度制御スイツチを簡単に提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例を示す側面図、第２図は
第１図中−線断面図、第３図は動作の説明に
供する図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃは複合感温素子の温
度・応力特性曲線の一例を示す図、第５図は温
度・応力特性曲線の他の例を示す図である。 １，１′……複合感温素子、２，４……ばね手
段、７……調整ねじ、９ａ，９ｂ……接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マルテンサイト変態温度の異なる複数の形状
   記憶合金より成る感温素子と、複数の感温素子の
   合成偏倚力に対抗するばね手段とより成り、ばね
   手段のばね力は上記合成偏倚力の中間値に設定
   し、複数の感温素子はその一方の母相変態終了温
   度と他方のマルテンサイト変態終了温度とが近接
   する組成としたことを特徴とする温度制御スイツ
   チ。 ２ マルテンサイト変態温度の異なる複数の形状
   記憶合金より成る感温素子と、複数の感温素子の
   合成偏倚力に対抗するばね手段とより成り、ばね
   手段のばね力は上記合成偏倚力の中間値に設定
   し、複数の感温素子はその一方の母相変態終了温
   度と他方のマルテンサイト変態終了温度とが離間
   する組成としたことを特徴とする温度制御スイツ
   チ。