JPH0715346B2 - ダンパー開閉装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、被駆動側の開閉板を形状記憶合金より成る駆
動素子にて動作するダンパー開閉装置に関するものであ
る。

従来の技術 例えば分割状態の冷凍室と冷蔵室とを備えた冷蔵庫で
は、冷凍室と冷蔵室とを結ぶ通路に設けたダンパーの開
閉によって温度制御が行われている。

従来、その開閉の駆動源として、ガスサーモ式ベローズ
が用いられているが、ガスサーモ式ベローズでは、応答
速度が遅く、また装置が大型化するといった問題があ
り、最近では、駆動源に形状記憶合金より成る駆動素子
を用いたものが使用される様になってきた。

以下に、形状記憶合金より成る駆動素子を駆動源に用い
た従来のダンパー開閉装置について説明する。

従来のダンパー開閉装置は、例えば実開昭62−167043号
公報に記されているものがある。第６図は従来のダンパ
ー開閉装置の断面図を示したものである。

従来のダンパー開閉装置１は、ダンパー装置の基板２の
一端部に開口部３が形成されて居り、その中腹部上面に
支初板４が突設されている。

５は上記支持板４に回動自在に枢支された開閉板で、そ
の先端部に上記基板２の開口部３を開閉するためのパッ
キン６が装着されている。又、上記開閉板５には常時開
口部３を閉成する方向に附勢する板ばね７が取着されて
いる。

８は所定温度以上に加熱されると収縮するように熱処理
された形状記憶合金からなる駆動素子にして、上記開閉
板５のパッキン６を設けていない側の一端部に取着され
て居り、通常時は伸長した状態となって上記板ばね７の
附勢力と共に前記開閉板５を閉成する方向に附勢し、そ
の収縮時には板ばね７の附勢力を抗して上記開閉板５を
開成する方向に附勢するようになっている。

９は上記駆動素子８の中空部内に配設された正特性サー
ミスタからなるヒーターにして端子１（９′）と端子２
（９″）を介して外部電源に接続されており、前記駆動
素子８に直列に接続されて居り、ダンパー開成指令時に
上記ヒーター９に通電されるようになっている。該ヒー
ター９に通電されるとこのヒーター９に近い部分の駆動
素子８から順番に収縮が始まり、その結果駆動素子８の
収縮力が上記板ばね７の附勢力より勝り作動板開閉板が
時計方向、即ち開成方向に回動される。

尚10は駆動素子８及びヒーター９を収納するためのカバ
ーを示す。第７図は従来のダンパー開閉装置に用いる制
御ブロック図である。

以上の様に構成されたダンパー開閉装置について、以下
その動作について説明する。

先ず、通常時即ちダンパーの開成指令がでていない時に
は、ヒーター９には通電されず、従って駆動素子８が伸
長状態にあり、開閉板５は板ばね７の附勢力によって閉
成方向に附勢され、このため開口部３は開閉板５のプレ
ート６で閉成されている。

而して、図示しない制御回路からダンパーを開成する指
令が出されると、リレースイッチ11が閉成されてヒータ
ー９及び駆動素子８の直列回路に電流が流れ、駆動素子
８はヒーター９によって加熱される。このため、駆動素
子８は収縮し、板ばね７の附勢力に抗して開閉板５を時
計方向に回動し開口部３を開成する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記構成にては、形状記憶合金バネ（駆動
素子）の保持が不安定であり駆動素子と開閉板の接続及
び板バネの取付等が複雑で工数がかかるという問題点が
あった。

更に、板バネは開閉板を閉方向に附勢しているがシール
性向上のため閉時の保持力をある程度持たせると、開閉
板全開時には、かなり大きな力となり、駆動素子側の出
力を大きくするため、形状記憶合金バネを大きくする必
要があった。

また、駆動素子加熱用ヒーターからの熱伝導が駆動素子
に伝わりにくく、応答性に欠けると共に、リード線の接
続処理方法の信頼性及び組立性に欠ける問題点があっ
た。

本発明は安価で組立やすく、かつ形状記憶合金バネ（駆
動素子）の保持が確実であるダンパー開閉装置、また開
閉板の開閉を小さな形状記憶合金にて行うダンパー開閉
装置、また形状記憶合金の加熱用リード線結線の信頼
性、組立性を改善したダンパー開閉装置を提供せんとす
るものである。

課題を解決するための手段 上記問題を解決するため、本発明は、冷気流入口と連通
した開口部を開閉する開閉板を、基板の第２の開口部の
２の軸受にて軸支し、この軸間に２つの足を設け、この
１つの足にバイアスバネを、もう１つの足に、形状記憶
合金バネを取付け、第２の開口部の軸受側を反対開口面
を覆う固定板に前記バイアスバネと形状記憶合金バネの
他端を取付け、かつこの２つのバネをある角度にて保持
するリブを固定板に設けたものである。

更に、バイアスバネはコイルバネであり、初張力を持
ち、バネ定数の少ないものにて構成したものである。

更に、形状記憶合金バネはコイルバネであり、該バネの
線材にヒータ線が巻き付けられてあり、ヒータ線とリー
ド線は圧着端子を介して接続されている。

作用 上記構成のため、形状記憶合金バネとバイアスバネは固
定板にある角度を持って保持されているので、開閉板の
２つの足にそれぞれの他端を取り付けやすく簡単に組立
てられる。

また、バイアスバネは初張力により開閉板を、冷気のも
れなく閉止し、比較的小さい形状記憶合金のパワーにて
開放出来る。

また、形状記憶合金に巻きつけられたヒータ線は、リー
ド線と確実に取付けられる。

実施例 本発明の請求項（１）の一実施例を第１図、第２図、第
３図をもちいて詳細に説明する。20は冷蔵庫等の冷気吹
き出し口に取りつけられ、冷気を流す第一の開口部21を
持つ基板である。基板20には、開閉板22の回転軸22aを
回動自在に支持するＵ字形状の軸受け部23を有する突出
部24と駆動源である形状記憶合金バネ25やバイアスバネ
26を格納する第二の開口部27が設けられている。前記開
閉板22には、前記基板20の第一の開口部21を開閉し、第
一の開口部21をシールするためのシール材28が張り付け
られている開閉部22bと、前記形状記憶合金バネ25と、
バイアスバネ26を保持する２つの足A,B（22c,22d）を有
する軸部22eがある。この軸部22eの両端には前記基板20
のＵ字形状の軸受け部24と回動自在に係合する回転軸22
aが設けられている。29はカバーで、タッピングネジ30
によって基板20に取りつけられ、前記開閉板22の上下方
向の位置規制を行う。駆動源である形状記憶合金バネ25
には、形状記憶合金バネ25を加熱し形状記憶効果を出す
ための絶縁被膜を有するヒータ線31が巻きつけられ、両
端には、形状記憶合金バネ25を通す２個以上の穴32aと
フック部32bを有するホルダーA32と、同じく形状記憶合
金バネ25を通す２個以上の穴33aと固定板34に取りつけ
るためのタッピングネジ35を通す穴33bを有するホルダ
ーB33が取りつけられている。前記ヒータ線31は、端子
受け36を介して外部電源とリード線37によって接続され
る。バイアスバネ26は、一端のフック部26aを開閉板22
の足B22dに、他端のフック部26aを固定板34に設けられ
た穴34aに保持し張設されている。

請求項１においては、前記固定板34に、先端に爪部38a
を有するリブA38,リブB39が設けられており、リブA38
は、前記開閉板22の足A22cに隣接し位置し、リブB39は
開閉板２の足B22dに隣接し位置しており、さらに、リブ
A38,B39は開閉板22が開閉しても接触しない位置に設け
られている。

上記構成において、形状記憶合金バネ25と、バイアスバ
ネ26の固定板34への組み立ては、まず、形状記憶合金バ
ネ25においては、あらかじめヒータ線31を巻きコイルリ
ングされた両端にホルダーA32,B33を取りつけたもの
を、ホルダーB32を固定板34の取りつけ穴40にタッピン
グネジ35によって固定した後ホルダーA32を形状記憶合
金バネ25を伸ばすことによって、固定板34のリブA38の
爪部38aに保持する。

つぎに、バイアスバネ26は、一端のフック部26aを固定
板34に設けられた穴34aに引っかけ、他端26bをバイアス
バネ26を伸ばすことによって固定板34のリブB39の爪部3
9aに保持する。この後、固定板34を基板20の第二の開口
部27の開閉板22と反対側にタッピングネジ41によって固
定する。次に、あらかじめシール材28を貼り付けた開閉
板22を基板20の突出部24のＵ字状の軸受け部23に回転軸
22aを係合するように設置したのち、リブa38の爪部38a
に保持されているホルダーA32を開閉板22軸部22aの足A2
2cに、リブB39の爪部39aに保持されたバイアスバネ26を
開閉板22の軸部22eの足B22dにそれぞれ移設する。この
後、カバー29を基板20にタッピングネジ30によって固定
する。

つぎに、動作について説明する。冷蔵庫内の温度が設定
値より高いとき制御回路（図示せず）によってヒータ線
31に通電されると、形状記憶合金バネ25はマルテンサイ
ト相からオーステナイト相へ変態し収縮しバイアスバネ
26の反力に抗してホルダーA32を介して開閉板22を開方
向に移動させ、さらに全開状態で保持し、第一の開口部
21から冷気を冷蔵庫内へ流入させる。

逆に、冷蔵庫内の温度が設定値より低くなると、制御回
路（図示せず）にてヒーター31への通電が止められ、形
状記憶合金バネ25の温度が下がり、オーステナイト相か
らマンテンサイト相へ変態し出力が低下する。開閉板22
は、バイアスバネ26の力によって再び閉方向に回転し基
板20の第一の開口部21を閉じ冷気のを冷蔵庫内への流入
を止める。

以上述べたように、特許請求の範囲第（１）項において
は固定板に形状記憶合金バネと、バイアスバネを係止す
るための２つのリブを設け、固定板に形状記憶合金バネ
とバイアスバネをあらかじめ係止した後、基板に取りつ
け、開閉板を設置した後、開閉板軸部の足A,Bに固定板
のリブA,Bに係止された形状記憶合金バネとバイアスバ
ネの一端を移設する。さらに、カバーをビス止めし組み
立てるため、組み立ては、簡単である。

本発明の、請求項（２）の説明を、第１図、第２図、第
４図を用いて詳細に説明する。基本構造は、請求項１と
同様であるため省略する。開閉板22と固定板34の間に張
設されたバイアスバネ26は、初張力を持つコイルスプリ
ングである。

つぎに、動作について説明する。開閉板22が閉状態にあ
るとき、開閉板22の全閉力は第４図に示すようにf₁−F₁
によって決定される。F₁は形状記憶合金バネのマルテン
サイト相におけるバネ特性によって決定されるものであ
る。全閉力を得るためには、目標とする全閉力に相当す
る力をバイアスバネ26によって発生しなければならな
い。このとき、バイアスバネ26の力f₁は、初張力（f₀）
＋（全閉時のバイアスバネ26の伸び×バイアスバネ26の
バネ定数（K₀）によって求めることができる。ただしf₁
−F₁＝全閉力とする。つぎに、冷蔵庫内の温度が設定値
より高くなったとき外部制御回路（図示せず）によりヒ
ータ線31に通電が行われ、形状記憶合金バネ25は、縮も
うと力を発生する。この力は、温度に比例するが、バネ
の常温状態からの伸び（歪み）とは、反比例の力であ
る。この力によって全閉から全開へ移動するとき、形状
記憶合金バネ25の発生力F₂に抗する力となるバイアスバ
ネの力f₃は、開閉板22と第一の開口部21との間の寸法の
変化と比例し増加する。確実に全開するためには、f
₃（f₀（初張力）＋f₄（バネ定数×バネの伸び））＜F₂
（全開状態での形状記憶合金バネの出力）の関係が必要
である。

以上述べたように、バイアスバネの初張力をf₀として、
バネ定数をK₀とすることによって、全開時、F₃の全開力
を得ることができ、全閉力をF₄とできる。

本発明の請求項（３）の説明を第１図、第２図、第４図
をもちいて説明する。

基本構造は、請求項（１）と同様であるため説明を省略
する。形状記憶合金バネ25は、コイルバネでヒータ線31
が巻きつけられている。ヒータ線31の両端にはかん合部
42aを有する圧着端子42がシメつけられている。43は固
定板34に固着され一端にリード線37を圧着する圧着部43
aと他端に、前記圧着端子42のかん合部42aに係合する突
出部43bを有する端子うけである。ヒータ線31とリード
線37の接続は、ヒータ線31の両端の圧着端子42のかん合
部42aを端子うけ43の突出部43bに圧入することによって
行うことができ半田付け等が不要となるその後、固定板
34をタッピングネジ41にて基板20に取りつける。使用時
においては、リード線37に力を加えてもリード線37を保
持する端子うけ43が固定板34に固着されている為、ヒー
タ線に力が加わることはない。

発明の効果 （１）請求項（１）においては、 冷気流入口と連通した第一の開口部と、第二の開口部を
有する基板と、該第二の開口部を開閉し、かつ前記第二
の開口部に設けられた軸受けに軸支され、前記第二の開
口部を開閉し、かつ前記第二の開口部の軸受け間に２つ
の足を持った開閉板と、第二の開口部の軸受け側と反対
側の開口面を覆う固定板と、一端を開閉板の足に他端を
前記固定板に取りつけられたバイアスバネと、一端を開
閉板のもう一つの足に取りつけられ、他端を固定板に取
りつけられ、前記バイアスバネと対抗する力を発生する
形状記憶合金バネと、該基板の軸受け側の第二の開口部
を覆い、開閉板の軸部を回動自在に保持するカバーを有
し、前記固定板には、バイアスバネと、形状記憶合金バ
ネをある角度に保持するリブを設けることによって、形
状記憶合金バネと、バイアスバネの一端をあらかじめ固
定板に固定し、他端を固定板のリブに保持させた後、固
定板を基板に固定し、つぎに開閉板を組み込み、固定板
のリブに保持された形状記憶合金バネと、バイアスバネ
の一端を開閉板の２つの足にそれぞれ取りつけることに
よって、簡単に組み込め、安価なダンパー開閉装置を提
供できる。

（２）また、請求項（２）においては、バイアスバネ
は、コイルバネであり、一端を基板に固定され、他端を
開閉板の足に取りつけられ、かつコイルバネは、初張力
を持ち比較的小さいバネ定数をもつことによって、全閉
力を確保し、かつ全開時の抗力を小さくできるため、形
状記憶合金バネを小さくでき、かつ、全体の大きさを小
さくできるとともに、安価なダンパー開閉装置を提供で
きる。

（３）さらに、請求項（３）においては、形状記憶合金
バネは、コイルバネであり、該形状記憶合金バネには、
線材にヒータ線が巻きつけられており、該ヒータ線の両
端には圧着端子がカシメつけられており、電源部と連結
しているリード線には前記圧着端子とかん合する端子受
けが取りつけられているとともに該リード線、圧着端
子、端子受け近傍には、リード線を固定する固定板があ
り、該固定板を基板に固定することによってヒータ線と
電源側と連結したリード線との接続が簡単に行え、か
つ、リード線に外力が加わってもヒータ線に過大な力が
加わる事なく安価で、堅牢なダンパー開閉装置が提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダンパー開閉装置の分解斜視図、第２
図は本発明のダンパー開閉装置の断面図、第３図は本発
明のダンパー開閉装置の要部組み立て順序を示した断面
図、第４図は同ダンパー開閉装置の形状記憶合金バネ力
と、バイアスバネ力の関係を示すグラフ、第５図は同ダ
ンパー開閉装置の要部拡大斜視図、第６図は従来のダン
パー開閉装置の断面図、第７図は従来のダンパー開閉装
置の制御回路図である。 20……基板、21……第一の開口部、22……開閉板、22c,
22d……足、23……軸受け、25……形状記憶合金バネ、2
6……バイアスバネ、29……カバー、31……ヒータ線、3
4……固定板、37……リード線、38,39……リブ、42……
圧着端子、43……端子受け。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷気流入口と連通した第一の開口部と第二
   の開口部を有する基板と、この第一の開口部を開閉し、
   かつ前記第二の開口部に設けられた軸受けに軸支され、
   前記第一の開口部を開閉し、かつ前記第二の開口部の軸
   受け間に２つの足を持った開閉板と、第二の開口部の軸
   受け側と反対側の開口面を覆う固定板と、一端を開閉板
   の足に、他端を前記固定板に取りつけられたバイアスバ
   ネと、一端を開閉板のもう一つの足に取りつけられ、他
   端を固定板に取りつけられ、前記バイアスバネと対抗す
   る力を発生する形状記憶合金バネと、該基板の軸受け側
   の第二の開口部を覆い、開閉板の軸部を回動自在に保持
   するカバーを有し、前記固定板には、バイアスバネと、
   形状記憶合金バネをある角度に保持するリブを設けたこ
   とを特徴とするダンパー開閉装置。
2. 【請求項２】バイアスバネは、コイルバネであり、一端
   を基板に固定され、他端を開閉板の足に取りつけられ、
   かつコイルバネは、初張力を持ち比較的小さいバネ定数
   を持つことを特徴とする請求項（１）記載のダンパー開
   閉装置。
3. 【請求項３】形状記憶合金バネは、コイルバネであり、
   線材にヒータ線が巻きつけられ、該ヒータ線の両端に圧
   着端子をカシメつけており、電源部と連結しているリー
   ド線に前記圧着端子と嵌合する端子受けが取りつけられ
   ているとともに、該リード線、圧着端子、端子受け近傍
   に、リード線を固定する固定板があり、該固定板を基板
   に固定することを特徴とした請求項（１）記載のダンパ
   ー開閉装置。