JPH0635760U - 形状記憶合金を断熱的に内蔵した自動及び半自動切替えバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 形状記憶合金を内蔵した切替バルブおよび半
自動切替バルブの作動を正しく確実にする。 【構成】 金属製の本体１及び弁棒２とＯリング３等か
らなる切替バルブに断熱材製分岐ノズル４を取付け，分
岐ノズル内に形状記憶合金製コイルバネ５を一端を断熱
材製ワッシャー６と断熱材製止ネジ７で弁棒に取付ける
と共に，他端を分岐ノズルの円周突起８に取付ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は温度差のある流体を制御するために形状記憶合金を使用した切替バル ブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

形状記憶合金を使用した切替バルブは従来ステンレス等の金属製本体と形状記 憶合金をネジまたはその他の機械的方法で接続しており、熱の伝導し易いいわゆ るメタルタッチ（金属接触）の構造となっている。 そのため温度のある流体に触れて形状記憶合金が作動する以外に切替バルブ本 体からの熱伝導による温度変化でも形状記憶合金が作動する場合があり、切替バ ルブの機能が正しく確実に作動しないといった欠点があった。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題点】

本考案は上記の欠点を無くし、温度差のある流体を制御する切替バルブの作動 を正しく確実にしようとするものであり、切替バルブに組込まれている形状記憶 合金がその記憶温度範囲の流体の熱を直接受けるこによってのみ作動するように し、切替バルブ本体や弁棒等からの熱の伝導で形状記憶合金が作動しないように しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は形状記憶合金を使用した切替バルブにおける上記の課題を解決するた めの手段として、使用されている形状記憶合金を実施例にも示した如く金属に比 べて圧倒的に熱伝導度の低い物体、例えば樹脂、ゴムやセラミックス等を介して 取付けることにより、いわゆるメタルタッチ（金属接触）を無くす構造を提供す るものである。

【０００５】

【作 用】 本考案によれば温度センサーとアクチュエーター機能を有する形状記憶合金の 作動が確実となり、従って切替バルブの誤動作、例えば給湯を兼ね備えた水道栓 に接続して浄水器や電解イオン水成水器等を使用する場合において、常温の水道 水のみを使用するように取扱説明書等により注意はしているが、現実には誤って 浄水器や電解イオン水成水器に有害な温水または熱水を流すことがあり、その結 果浄水器や電解イオン水成水器等の仕様を満足する浄水や電解イオン水が得られ ないことや、これらの機器の内部に組み込まれている活性炭や電気系統等の構成 要素に重大な損傷を与えて高価な浄水器や電解イオン水成水器を使用不可能なも のにしてしまうといった誤動作を確実に無くすことが出来る。

【０００６】

【実施例】

以下図１、図２、図３、図４、図５、図６、図７及び図８を参照して本考案の 実施例について説明する。 尚、本実施例では流体２１を水として説明する。 図１に示す如く本考案による切替バルブは金属製の本体１、金属製の弁棒２お よび０リング３その他からなる通常の切替バルブに対して、金属製分岐ノズルの 代わりに断熱材製分岐ノズル４を取付け、更に断熱材製分岐ノズル内に形状記憶 温度範囲をもった形状記憶合金製コイルばね５を一端を断熱材製ワッシャー６と 断熱材製止メねじ７で弁棒２に取付け、他端を分岐ノズル４の円周突起８に取付 けたものである。図１は弁座Ｏリング３が左寄りで分岐ノズル４への水の流通は 開塞している状態であり、水は常温または高温のいずれであっても入口管１０か ら切替バルブの入口部９を通り出口部１１へ流れて出口管１２へ流出する状態を 示したものである。 図２は水２１を常温で分岐管へ流すために取手２０を手動で引き弁座Ｏリング ３で切替バルブ出口部１１を閉塞した状態を示す。この場合、形状記憶合金製コ イルばね５は形状記憶温度範囲より低温であり、本体１の内面とＯリング３等と の摩擦抵抗力よりも十分に低いばね力であり、塑性変形により延びるように設計 してある。 水２１が常温の場合は上記のままであるが、形状記憶温度の高温水が流れると 形状記憶合金製コイルばねが前記高温水に接触して形状記憶効果を発揮して強い ばね力を伴って収縮するため、弁棒２およびＯリング３は左側に引寄せられて図 １の状態に復帰して高温水は分岐管１３には流入しない。 図３は図１および図２に示した分岐管への高温水流入遮断機能を形状記憶合金 製板ばね１４およびバイアスコイルばね１５で置き換えたものであり、形状記憶 合金製板ばね１４は円盤状であり、その−端を分岐ノズル４の円周突起部８に締 結ワイヤー１６で取付てあり他端はコイル取付孔２３でバイアスコイルばね１５ と結ばれている。 又、バイアスコイルばね１５の他端は断熱材製分岐ノズル内部に設けたコイル 取付孔２２に締結されている。 図３は常温の水が分岐管１３へ流れる場合を示している。これに形状記憶温度 の高温水が流れた場合、形状記憶合金製板ばねが形状記憶効果により図４の如く バイアスコイルばね１５の力に打ちかって平板状に形状復帰して円周突起部８に 重なり、高温水の分岐管１３への流れを閉塞することが出来る。 流水温度が低下して常温になるとバイアスコイルばねの力により塑性変形して 図３の状態に戻る。 以上の図１、図２、図３および図４の実施例で示した如く、本考案は形状記憶 合金を切替バルブの金属部分との接合に関して、いづれの場合も断熱材を介して 行っているので、例えば図１の状態で高温水が本体１や弁棒２を熱したとしても 形状記憶合金製コイルばね５には熱伝導が殆ど無くなるため切替バルブの特性を 確実に生かすことができる。 図５に示す実施例では図１で示した構造に加えて形状記憶合金製コイルばね１ ７を弁棒２の大径部に図１の形状記憶合金製コイルばね５に対向して挿入したも のであり、コイルばね５とコイルばね１７とは設計条件に応じて夫々必要な形状 記憶温度と形状記憶効果を持つように製造すれば、水または流体の複雑な温度差 異に対して制御可能な自動切替バルブとすることができる。又自動切替バルブと することもできる。 尚、この場合図６に示した如く断熱管１８を本体１の内面に圧入し、断熱管１ ９を弁棒２の大径部に焼ばめまたは圧入して形状記憶合金製コイルばね１７への 金属体からの熱伝導を断熱するものとする。 又、形状記憶合金製コイルばね１７は通常金属製のバイアスコイルばねとして 図１のコイルばね５との連携動作即ちバイアス法として使用すれば本考案による 切替バルブの制御機能が更に拡大する。 図７に示した実施例では、弁棒２の大径部に形状記憶合金製コイルばね２４を 貫通した断熱材製案内棒２５を図の如くネジや接着剤等により接合したものであ る。 図１の断熱材製分岐管１３の代わりに金属製分岐管ノズル２７を取付けその内 側に断熱材製ライニング管２８を圧入した構造として、形状記憶合金製コイルば ね２４へのメタルタッチ（金属接触）による熱伝導を断熱する構造としている。 断熱材製案内棒２５の自由端はストッパーリング２６となっている。空間２９ はコイルばね２４が感熱により形状復帰して伸びたときの長さとなるように設計 してある。 図７で取手２０を破線の位置にしたり或いは元の実線の位置にする等して前後 させると弁棒２を経由して案内棒２５のストッパーリング２６も連動して前進位 置３０と後退位置３１との間で前後するが、このとき空間２９の中で縮んだ状態 の形状記憶合金製コイルばね２４は外力を殆ど受けないで、自由な状態を保って いる。 図８は図７の破線の如く取手２０を右側へ引いたときの状態で誤って高温水ま たは熱水を流したとき分岐管１３の方向へ高温水が流れ、これにより形状記憶合 金製コイルばね２４が形状復帰して伸び、ストッパーリングにばね力を伝えるの で、弁棒が左側へ移動し、分岐管２７への流れが停止した状態を示している。 以上のことから、図７の構造によって形状記憶合金製コイルばね２４に与える 外力は形状復帰して伸びた状態から１回だけ外力による変形を強いられることと なり、コイルばねに与える塑性変形の回数が圧倒的に減少し、従ってその使用期 間が大幅に伸びる。 又、このようにすることで通常の切替動作時には形状記憶合金製コイルばね２ ４からの反力を受けないので、弁棒の前進および後退動作の力がＯリングの摩擦 力等に打ち肋つ程度の小さい力で済むので動力やエネルギーの節減効果も大きい 。

【０００７】

【考案の効果】

実施例に示した如く、本考案による形状記憶合金を斯熱的に内蔵した自動およ び半自動切替バルブは形状記憶合金の形状記憶効果の出る温度範囲における水ま たはそれ以外の各種流体に対していわゆるメタルタッチ（金属接触）による熱伝 導を断熱材で断熱しているので、それらの流体から直接熱を受ける以外は形状記 憶合金が作動しない，従って弁棒２は誤動作のない確実な半自動または自動切替 ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案になる切替バルブの主な構造を示したも
ので入口管、出口管および分岐管と夫々接繞している
が、分岐管への流路は形状記憶合金が収縮して（形状復
帰して）閉塞している状態を示す図である。

【図２】弁棒を右へ引いて分岐管への流路を開にした状
態を示す図である。

【図３】形状記憶合金製板ばねおよびバイアスコイルば
ねの組合せにより図１、図２の機能を持つ構造を示した
図であり、分岐管への流路がバイアスコイルばねにより
開の状態となっていることを示す図である。

【図４】前記の図３の状態に対して形状記憶合金が形状
復帰して分岐管への流路が閉になった状態を示す図であ
る。

【図５】図１の本考案になる切替バルブにおいて、その
弁棒大径部に形状記憶効果を任意に設定した形状記憶合
金製コイルばねを追加挿入した状態を示す図である。

【図６】図５における断熱材構造の詳細を示す図であ
る。

【図７】形状記憶合金製コイルばねの両端を固定せずに
フリーにして使用する一例を示した図。

【図８】図７において形状記憶合金製コイルばねが形状
復帰したときの状態を示す図である。

【符号の説明】

１は本体 ２は弁棒 ３はＯリング ４は断熱材製分岐ノズル ５は形状記憶合金製コイルばね ６は断熱材製ワッシャー ７は断熱材製止メねじ ８は円周突起部 ９は切替バルブの入口部 １０は入口管 １１は切替バルブの出口部 １２は出口管 １３は分岐管 １４は形状記憶合金製板ばね １５はバイアスコイルばね（通常のステンレス銅または
ばね鋼製） １６は締結ワイヤー １７はバイアスコイルばね（通常のステンレス鋼または
ばね鋼製） １８は断熱管（断熱材製） １９は断熱管（断熱材製） ２０は取手 ２１は流体 ２２はコイル取付孔 ２３はコイル取付孔 ２４は形状記憶合金製コイルばね ２５は断熱材製案内棒 ２６はストッパーリング ２７は金属製分岐管ノズル ２８は断熱材製ライニング管 ２９は空間 ３０は前進位置 ３１は後退位置

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】その形状記憶合金がバルブ内を流れる流体
   からのみ熱を受けて形状記憶効果を発揮するように例え
   ぱいわゆるメタルタッチ（金属接触）による熱伝導を生
   じさせないように必要部分に断熱構造を施して形状記憶
   合金をセンサーおよびアクチュエーターとして内蔵した
   自動および半自動切替バルブ。
2. 【請求項２】請求求項１に記載した切替バルブにおい
   て、断熱的に内蔵している形状記憶合金が、センサーお
   よびアクチエーターとして作動するする場合にのみ形状
   記憶合金と弁棒が力を互いに及ぼし合い、それ以外の通
   常の自動および半自動切替動作を行う場合には、形状記
   憶合金と弁棒その他の切替バルブ機構とは互いに独立で
   力学的に自由であり、互いに軽く接触する程度で、それ
   以上の力を及ぼし合わない構造とした自動および半自動
   切替バルブ。