JPH042369B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、形状記憶合金長尺体を用いて、た
とえばパイプ、棒状部材、線材などを接続する方
法に関する。

先行技術の説明 従来より、たとえば２本のパイプを接続するの
に、加締法および溶接などが利用されてきた。し
かしながら、加締法では、加締加工を行なうため
被接続体が変形してしまうこと、ならびに金属の
永久変形を利用するものであるため再分離が困難
であることなどの欠点が存在した。また、溶接の
場合には、被接続体が高熱にさらされるため変形
しやすいことおよび再分離が困難であるという欠
点が存在する。また、被接続体が有機物質で構成
されている場合、および表面に有機物質が存在す
る物体の場合には溶接ができないこと、ならびに
溶接性の良くない材料および異種材料の接続が困
難であることなどの欠点も存在した。さらに、溶
接を行なえる場所についても制限が存在した。す
なわち溶接設備のある所、および溶接作業が可能
なスペースのある所でしか接続をすることができ
なかつた。

以上のように、従来のパイプ接続方法には、幾
多の欠点が存在した。他方、近年形状記憶合金か
らなる継手を用いて２本のパイプを接続する方法
が開発されている。第１図に示すように、接続す
べきパイプ１とパイプ２とを突合わせ、たとえば
変態温度が−120℃に設定されたパイプ状形状記
憶合金部材３を液体窒素中でパイプ１，２の径よ
りも大きな径を有するように拡管した後、パイプ
１，２の接合部周辺に挿通位置決めする。次に、
形状記憶合金部材３を加熱し、室温に戻し熱回復
力によつてパイプ１とパイプ２とが接続されるも
のである。しかしながら、この方法においても、
パイプ１とパイプ２の径に応じて、形状記憶合金
部材３を準備しなければならないという問題があ
つた。なぜならば、形状記憶合金部材３の熱回復
による変形量は４％程度にすぎないからである。
それゆえに、種々の径のパイプを接続するには、
種々の径の形状記憶合金部材３が必要である。ま
た、この形状記憶合金部材３を用いる場合には、
パイプ１とパイプ２との径が同一であり、かつ接
続部端面の表面が平坦でないと接続が困難である
という問題もある。さらに、形状記憶合金部材３
を拡管するのに、大がかりな装置と極めて大きな
外力を必要とするという問題もあつた。さらに形
状記憶合金は一般に難加工性で形状記憶合金部材
３を加工するのが困難であつた。

発明の目的 それゆえに、この発明は、特殊な拡管装置ある
いは大がかりな装置を不要とすることができ、か
つ表面が平滑でないパイプまたは棒材なども接続
することができる形状記憶合金を用いた容易な接
続方法を提供することを目的とする。

この発明は、要約すれば、可撓性を有する形状
記憶合金長尺体を、接続すべき２部材の接続部周
辺に、その変態温度より低い温度にて長さを数％
伸長させる張力を付与しつつ巻回し、次に逆変態
温度より高温に加熱することを特徴とする、形状
記憶合金長尺体を用いた接続方法である。

この発明のその他の目的および特徴は、図面を
参照して行なう以下の実施例についての説明によ
り一層明らかとなろう。

実施例の説明 実施例 １ 第２図はこの発明の一実施例を説明するための
部分側面図であり、第３図は第２図の線−に
沿う断面図である。コルゲートが形成されたアル
ミニウムパイプ１１と、アルミニウムパイプ１２
とを突合わせる。各アルミニウムパイプ１１，１
２は、共に肉厚10mmで最大外径が150mmである。
次に、厚さ0.05mm、幅20mmおよび変態温度−70℃
の形状記憶合金長尺体としてのNiTi合金テープ
１３を、液体窒素をかけつつ、約４％の伸長を生
じる張力を付与しつつ２mmのピツチで重ね合わせ
つつ巻回し、端部を固定した。室温に戻したとこ
ろ、合金テープ１３の熱回復力により、アルミニ
ウムパイプ１１とアルミニウムパイプ１２とが接
続・固定された。

実施例 ２ 第４図は、この発明の第２の実施例を示す部分
断面側面図である。外径15mm、内径12mmの銅管２
１とアルミニウム管２２とを斜めに切断し、各接
続端面２１ａ，２２ａに接着剤を塗布した。次に
切断端面２１ａと２２ａとを突合わせ、銅製回転
ロールにスリツトより噴出された溶融Cu−Zn−
Al合金を接触させて急冷凝固により作成した幅
５mm、厚さ0.1mmの形状記憶合金テープ２３（変
態点：−100℃）を、液体窒素で冷却しつつ、2.5
％の歪みを与えながら張力を付与しパイプ２１と
パイプ２２との接続部周辺に巻回し、その端部を
固定した。室温に戻したところ、パイプ２１とパ
イプ２２とは動かなかつた。接着剤の硬化が完了
した後、形状記憶合金テープ２３を外した。

この実施例から明からなように、この発明の接
続方法では、接続すべき２部材の接合端面が接続
方向と交差する角度を有していてもよい。すなわ
ち、接続方向に垂直な端面でなくとも接続するこ
とができる。また、接着剤による接続に対しての
仮固定として用いることもできることがわかる。

実施例 ３ 第５図は、この発明の第３の実施例を示す部分
切欠断面図である。相互に嵌合し合う溝３１ａ，
３１ａが形成されたセラミツク角材３１，３２
を、溝３１ａ，３２ａを嵌合させた状態で、変態
点−120℃NiTiFe合金よりなる形状記憶合金長
尺体としての形状記憶合金線３３（直径35mm）を
液体窒素中で巻回し、その端部を固定した。室温
に戻したところ、角材３１と角材３２とは強固に
接続された。

実施例 ４ 第６図は、この発明の第４の実施例を示す部分
切欠断面図である。ステンレスからなる鋼管４
１，４２は、接続するための端部近傍に、外周方
向に延びる溝部で４１ａ，４２ａが形成されて
る。このような形状のステンレス管４１とステン
レス管４２とを突合わせ、次に溝部４１ａ，４２
ａを覆うように、形状記憶合金テープ４４（変態
点：−120℃）を液体窒素で冷却しつつ、４％伸
長するような張力を付与しつつ巻回し、その端部
を固定した。その後室温に加熱し、形状記憶合金
テープ４４を固定し、さらにその外側に形状記憶
合金線４５（変態点：−60℃）を、−80℃に冷却
しつつ２％伸長するような張力を付与しつつ巻回
し、その端部を固定した。室温に戻したところ、
形状記憶合金線４５もまた強固に固定された。し
たがつて、ステンレス管４１とステンレス管４２
とは強固に接続された。

以上の各実施例から明らかなように、この発明
に用いる可撓性を有する形状記憶合金長尺体とし
ては、形状記憶合金テープの他形状記憶合金線な
どの様々な形状を有していてもよい。また、接続
されるべき２部材についても、パイプの他、棒状
部材であつてもよく、あるいは線材であつてもよ
い。さらに、実施例４に示したように、２個の形
状記憶合金長尺体を用い、第１の形状記憶合金長
尺体を固定し、さらにその外側に第２の形状記憶
合金長尺体を固定してもよい。これによりより大
きな強度の接続を達成することができる。さら
に、実施例２で示したように、接着剤により強固
に接続をする場合であつても、接着剤の硬化まで
の仮固定としてこの発明の接続方法を用いること
もできる。

発明の効果 以上のように、この発明によれば、可撓性を有
する形状記憶合金長尺体を、接続すべき２部材の
接続部周辺に、その変態温度より低い温度にて長
さを数％伸長させる張力を付与しつつ巻回し、次
に逆変態温度より高温に加熱することにより２部
材の接続を達成することができる。それゆえに、
特殊な広管装置あるいは大がかりな装置を必要と
せず、かつ表面が平滑でないパイプもしくは棒状
部材などをも極めて容易に接続することが可能と
なる。また、溶接性の優れない材料、あるいは異
種材料の接続についても、容易に用いることがで
きる。さらに、接続すべき部材の径もしくは大き
さが異なる場合であつても、ならびに接続端面が
接続方向と垂直をなしていなくとも、簡単かつ強
固に接続することができる。また、接着剤により
接続する際の仮仮定の方法としても利用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の形状記憶合金継手を説明する
ための部分断面図である。第２図は、この発明の
第１の実施例を説明するための部分切欠側面図で
あり、第３図は第２図の線−に沿う断面図で
ある。第４図は、この発明の第２の実施例を説明
するための部分切欠側面断面図である。第５図
は、この発明の第３の実施例を説明するための部
分断面図である。第６図は、この発明の第４の実
施例を説明するための部分切欠側面断面図であ
る。 図において、１１，１２，２１，２２，３１，
３２，４１，４２は接続部材、１３，２３，３
３，４４，４５は形状記憶合金長尺体、２１ａ，
２２ａは接続部材の接続部端面、４１ａ，４２ａ
は接続部材の外周に形成された溝部を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可撓性を有する形状記憶合金長尺体を、接続
   すべき２部材の接続部周辺に、その変態温度より
   低い温度にて、長さを数％伸長させる張力を付与
   しつつ巻回固定し、次に逆変態温度より高温に加
   熱することを特徴とする、接続方法。 ２ 接続すべき２部材の接続部端面は、接続方向
   と交差する或る角度を有する、特許請求の範囲第
   １項記載の接続方法。 ３ 接続すべき２部材の接合部端面は、共に接続
   方向に直角である、特許請求の範囲第２項記載の
   接続方法。 ４ 形状記憶合金長尺体の巻回前に、２部材の接
   続端面に予め接着剤を塗布しておき、接着剤硬化
   までの仮固定として形状記憶合金長尺体の巻回・
   加熱を行なう、特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれかに記載の接続方法。 ５ 接続すべき２部材の接続部近傍の外周に周方
   向に溝部を形成し、この溝部に前記形状記憶合金
   長尺体を巻回する、特許請求の範囲第１項ないし
   第４項のいずれかに記載の接続方法。 ６ ２個の形状記憶合金長尺体を用い、第１の形
   状記憶合金長尺体を巻回・固定した後、第２の形
   状記憶合金長尺体を巻回・固定する、特許請求の
   範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の接続
   方法。 ７ 前記形状記憶合金長尺体は、溶融状態から急
   冷凝固により形成されたテープまたは線材であ
   る、特許請求の範囲第１項ないし第６項のいずれ
   かに記載の接続方法。 ８ 前記接続部材は、パイプ、棒材または板状部
   材である、特許請求の範囲第１項ないし第７項の
   いずれかに記載の接続方法。