JPH038052B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気回路をオンオフしかつ温度を制
御する感温素子に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、温度の高い母相の状態で一定
の形態に成形しておき、その後温度を下げてマル
テンサイト変態の状態にしてその形状を変形し、
再び温度を上げて母相の状態に戻すと、予め母相
で成形した形状に戻る性質を有する。また形状記
憶合金は、母相変態の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前者の方が後者より約３
倍大きい。従つてこれらの特性を有する形状記憶
合金と機械的なばねとを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。

本発明はかかる点に鑑み、形状記憶合金のマル
テンサイト変態温度と母相変態温度との間で温度
ヒステリシスを有せしめるため、機械的なばねと
磁気変態点を利用する感温磁性材とを用いたこの
種温度制御スイツチを提案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、母相変態時に予め成形された形状に戻る性質
を有しているため、母相変態の状態のときに、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。

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。ばね２と絶縁体６を介して設けた基台
３との間に感温素子１が挾持されている。１２は
スペーサを示す。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５の回動によつてばね２及
び補助ばね４の合成力を微調整し得るように構成
されている。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
ることになる。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。

ばね２と基台３とには、相対向して感温磁性材
７及び永久磁石８が設けられる。そして感温磁性
材７の磁気変態点を任意に設定することにより、
感温素子１とばね２との作用に加えて温度ヒステ
リシスを任意に設定することができる。

第４図は感温素子１の温度と応力との関係を示
す特性曲線図である。図中、Ｃ点はマルテンサイ
ト変態開始温度、Ａ点は同じく終了温度を示して
いる。そしてばね２，４による合成力は、感温素
子１のマルテンサイト終了温度Ａ点より僅かに高
い力f₁となるように調整ねじ５により調整され
る。更に感温磁性材７の磁気変態点は、感温素子
１の母相変態終了温度Ｂ点より僅かに高い温度の
ものが選択される。

今、感温素子１の温度が高く、母相変態の状態
にある温度t₁のときは、第４図に示す如く、感温
素子１の偏倚力はその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
に抗して感温素子１が、第３図に示す如く、上方
に反つて各接点９ａ，９ｂを開放している。

次に温度が下がつてくると、感温素子は、第４
図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。この場合、感温磁性材７の磁気変態
点より低くなつても、感温素子１の母相変態時の
偏倚力をばね２，４の合成力及び感温磁性材７と
永久磁石８との吸引力より大に設定しておくこと
により、接点９ａ，９ｂの閉塞は生じない。感温
磁性材７は、永久磁石との間隔が大きいときは磁
性を有していても永久磁石８を吸引する力が生じ
ないためである。

温度が更に低下して感温素子１のマルテンサイ
ト変態終了温度Ａ点に至ると、感温素子１の拡張
力が弱化するため、接点９ａ，９ｂ間は更に狭く
なり、かつ感温磁性材７の永久磁石８に対する吸
引力により、接点９ａ，９ｂはばね２，４の合成
力に基き急速に接触して閉塞することになる。

更にこの温度から上昇するときは、感温磁性材
７と永久磁石８との吸引力がＢ点付近まで持続し
ているため、温度Ａ点を上昇して感温素子１の偏
倚力がばね２，４の合成力に勝つても、接点９
ａ，９ｂは開放されない。温度Ｂ点を越えると、
感温磁性材７の永久磁石８に対する吸引力が消失
して急速に接点９ａ，９ｂが開放されることにな
る。このようにして制御温度幅（温度ヒステリシ
ス）の大きい温度制御スイツチを構成することが
できる。

尚、感温磁性材７の磁気変態点は任意に設定す
ることができ、第４図中、Ｂ点より高い磁気変態
点を有する感温磁性材を用いるときは更に制御温
度幅の大きいスイツチを構成し得る。感温磁性材
と永久磁石との個有抵抗が低いときは、磁気回路
上に、接点の電気回路が短絡しないように絶縁層
を設ける必要がある。また感温磁性材は、フエラ
イト・金属磁性材料を用いることができ、永久磁
石はバリウムフエライト系・アルニコ系・希土類
系のいずれも用いることができる。

第５図は本発明の他の例を示す側面図である。
本例においては、第１図例が感温磁性材７と永久
磁石８とを接点８ａ，８ｂと感温素子１との間に
設けたのに対し、感温磁性材７と永久磁石８との
対をばね２及び基台３の作用端に設けたものであ
る。従つて、接点９ａ，９ｂは感温磁性材７及び
永久磁石８と感温素子１との間に存在することに
なる。

以上述べた如く本発明によれば、形状記憶合金
より成る感温素子と、はね力の調整能なばねとで
構成された感温スイツチに、磁気変態点を利用す
る感温磁性材料及び永久磁石を設けた温度制御ス
イツチにおいて、ばね力は感温素子のマルテンサ
イト終了温度時の応力より大きく調整され、感温
磁性材料の磁気変態点は感温素子の母相変態終了
温度より高い関係に設定され、感温素子の母相変
態時の応力は、感温磁性材料及び永久磁石の吸引
力にばね力を加えたものより小さくばね力より大
きい関係に設定したので、任意の温度ヒステリシ
ス特性をもつ温度制御スイツチを得ることができ
る。また電気接点の開閉時に生ずるチヤツタリン
グを未然に防止することができるため、電流容量
の大きい回路に接続することができ、接点の寿命
を延ばすことができる。

【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図は接点開放状態
を示す側面図、第４図は感温素子の温度・応力特
性曲線の一例を示す図、第５図は本発明の他の例
を示す側面図である。 １……感温素子、２，４……ばね、５……調整
ねじ、７……感温磁性材、８……永久磁石。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 形状記憶合金より成る感温素子と、はね力の
   調整可能なばねとで構成された感温スイツチに、
   磁気変態点を利用する感温磁性材料及び永久磁石
   を設けた温度制御スイツチにおいて、 ばね力は感温素子のマルテンサイト終了温度時
   の応力より大きく調整され、感温磁性材料の磁気
   変態点は感温素子の母相変態終了温度より高い関
   係に設定され、 感温素子の母相変態時の応力は、感温磁性材料
   及び永久磁石の吸引力にばね力を加えたものより
   小さくばね力より大きい関係に設定したことを特
   徴とする温度制御スイツチ。