JPH0727252A - 流体制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 通電によるジュール熱で形状が変化すること
により弁体３を付勢手段Ｍの付勢方向と逆方向に駆動す
る形状記憶合金Ｇが設けられ、付勢手段Ｍが、その付勢
方向と逆方向に弁体３が移行するに伴って付勢力を弱め
る状態で永久磁石４の磁力にて弁体３を付勢するように
構成されている流体制御弁。 【効果】 付勢手段の付勢力の増大又は減少傾向と形状
記憶合金の形状変化により発生される応力の増大又は減
少傾向とを一致させることができるから、弁体を駆動す
べく形状記憶合金に通電する電流量の制御が比較的簡単
で、且つ、電流量の変化に対する弁体の開度の開度特性
（分解能）が比較的一定で、流体制御の精度が向上され
た流体制御弁を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、開閉作動される弁体を
開閉方向一方側に付勢する付勢手段と、温度変化によっ
て形状が変化することにより前記弁体を前記付勢手段の
付勢方向と逆方向に駆動する形状記憶合金とが設けられ
た流体制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の流体制御弁において、弁
体を付勢する付勢手段は、例えばスプリングなどで構成
され、ばね応力によって弁体を付勢するように構成され
ていた（例えば、特開平３−２９２４７９号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によれば、ばねの応力Ｆは、図１０のグラフ線ｇ
１に示すように、変位Ｌが増大するに伴って応力も増大
する傾向にあるが、形状記憶合金の形状変化により発生
される応力Ｆは、図１０のグラフ線ｇ２に示すように、
変位Ｌが増大するに伴って応力が減少する傾向にあるの
で、ばね応力に抗して形状記憶合金を変形させて弁体を
駆動するためには、形状記憶合金の温度変化の制御が複
雑になり、且つ、温度変化の制御に対する弁体の開度の
開度特性（分解能）が一定とならず、流体制御の精度が
低下する不都合があった。本発明の目的は、上記従来欠
点を解消する点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による流体制御弁
の第一の特徴構成は、前記付勢手段が、その付勢方向と
逆方向に前記弁体が移行するに伴って付勢力を弱める状
態で永久磁石の磁力にて前記弁体を付勢するように構成
されている点にある。

【０００５】本発明による流体制御弁の第二及び第三の
特徴構成は、第一の特徴構成を実施する際の好適な具体
構成を特定するもので、第二の特徴構成は、前記付勢手
段が、前記永久磁石と同方向に前記弁体を付勢するスプ
リングを備えている点にある。

【０００６】第三の特徴構成は、前記付勢手段が、前記
弁体を閉じ側に付勢するように構成されている点にあ
る。

【０００７】

【作用】本発明の第一の特徴構成によれば、磁力は距離
が増加するに伴って減少する傾向にあることを利用し
て、付勢手段が、その付勢方向と逆方向に弁体が移行す
るに伴って付勢力を弱める状態で永久磁石の磁力にて弁
体を付勢するように構成されているから、付勢手段の付
勢力の増大又は減少傾向と、形状記憶合金の形状変化に
より発生される応力の増大又は減少傾向とを、一致させ
ることができる。

【０００８】第二の特徴構成によれば、付勢手段に、永
久磁石と同方向に弁体を付勢するスプリングが備えられ
ているから、磁力の増加又は減少傾向と、ばね応力の減
少又は増加傾向とを利用して、付勢手段の付勢力の増加
又は減少傾向を、所望の傾向に調節することができる。

【０００９】第三の特徴構成によれば、付勢手段が、弁
体を閉じ側に付勢するように構成されているから、弁体
の閉じ状態において、最大付勢力で弁体を閉じ付勢する
ことができる。

【００１０】

【発明の効果】本発明の第一の特徴構成によれば、付勢
手段の付勢力の増大又は減少傾向と形状記憶合金の形状
変化により発生される応力の増大又は減少傾向とを一致
させることができるから、弁体を駆動すべく形状記憶合
金の温度変化の制御が比較的簡単で、且つ、温度変化の
制御に対する弁体の開度の開度特性（分解能）が比較的
一定で、流体制御の精度が向上された流体制御弁を提供
することができる。

【００１１】第二の特徴構成によれば、付勢手段の付勢
力の増加又は減少傾向を所望の傾向に調節することがで
きるから、所望の開度特性の流体制御弁を提供すること
ができる。

【００１２】第三の特徴構成によれば、弁体の閉じ状態
において、最大付勢力で弁体を閉じ付勢することができ
るから、確実に閉弁される流体制御弁を提供することが
できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１及び図２には、開閉作動される弁体３を開閉
方向一方側に付勢する付勢手段Ｍと、温度変化によって
形状が変化することにより前記弁体３を前記付勢手段Ｍ
の付勢方向と逆方向に駆動する形状記憶合金Ｇとが設け
られた流体制御弁が示されている。

【００１４】流体制御弁は、管を構成する弁箱１と、弁
箱１の内壁に突設された弁座２と、弁座２の上流側に設
けられ、且つ、弁箱１の管軸方向に開閉移動される弁体
３と、弁体３を閉じ側、すなわち、弁箱１の下流側に付
勢する付勢手段Ｍとしての永久磁石４と、弁体３を開き
側、すなわち、弁箱１の上流側に駆動する形状記憶合金
Ｇとから構成されている。

【００１５】弁体３は、弁箱１に固定された軸受け１ａ
によって管軸方向に移動自在に設けられ、上流側には、
形状記憶合金Ｇに係止するフック状の係止部３ａと、下
流側には、軸受け１ａに貫通する軸部３ｂと一体に構成
された磁性体部３ｃとが備えられている。

【００１６】形状記憶合金Ｇは、加熱により収縮するワ
イヤー状に形成され、中間部が弁体３の係止部３ａに係
止され、両端が電極５ａ，５ｂによって弁箱１に固定さ
れている。電極５ａ，５ｂは、絶縁体６によって、弁箱
１に対して絶縁されている。電極５ａは、制御装置７に
接続され、形状記憶合金Ｇに通電する電力の供給を受け
るように構成されている。電極５ｂは、接地側（アース
側）に接続されている。従って、形状記憶合金Ｇは、制
御装置７によって通電されることにより自らの電気抵抗
によって発熱し、それによる温度変化により収縮して、
弁体３を開き側に駆動するように構成されている。

【００１７】制御装置７には、弁座２よりも下流側の弁
箱１の内壁側に備えられた流量センサ８が接続されてい
る。流量センサ８は、弁箱１を通過する気体又は液体な
どの流体の圧力の変化により、液体の通流量を検出する
ように構成されている。制御装置７は、流量センサ８の
検出情報に基づいて形状記憶合金Ｇに通電する電力の供
給量を調節することによって、弁箱１の液体の通流量が
所望の通流量になるように、弁体３の開度を調整するよ
うに構成されている。

【００１８】永久磁石４は、固定部材１ｂによって弁箱
１に固定されている。永久磁石４が発生させる磁力は、
弁体３の磁性体部３ｃに対して、吸引力として働く。従
って、磁性体部３ｃと永久磁石４とによって、弁体３を
閉じ側に付勢する付勢手段Ｍが構成されている。

【００１９】永久磁石４の磁力Ｆは、図３のグラフ線ｇ
１に示すように、磁性体部３ｃと永久磁石４との距離Ｌ
が増加するに伴って減少する傾向にある。従って、付勢
手段Ｍは、その付勢方向と逆方向、すなわち、開き側に
弁体３が移行するに伴って付勢力を弱める状態で永久磁
石４の磁力にて弁体３を付勢するように構成されてい
る。

【００２０】なお、図３のグラフ線ｇ２には、形状記憶
合金Ｇの収縮により発生される応力Ｆが示されている。

【００２１】〔別実施例〕形状記憶合金Ｇは、加熱によ
り収縮するものに限らず、加熱により伸長するものでも
良い。また、形状記憶合金Ｇの形状、及び、弁体３への
係止構造は、適宜変更できる。図４に示す流体制御弁
は、コイルばね形状に形成された形状記憶合金Ｇによっ
て、弁体３が駆動されるように構成されている。図５に
示す流体制御弁は、コイルばね形状に形成された加熱に
より伸長するタイプの形状記憶合金Ｇによって、弁体３
が駆動されるように構成されている。

【００２２】付勢手段Ｍは、弁体３を閉じ側に付勢する
ものに限らず、開き側に付勢するものでも良い。また、
付勢手段Ｍは、上述のように、弁体３に設けられた磁性
体部３ｃと弁箱１に固定された永久磁石４とによって構
成されるものに限らず、弁体３に設けられた永久磁石と
弁箱１に固定された磁性体部とによって構成されても良
いし、弁体３及び弁箱１の両方に設けられた永久磁石に
よって構成されても良い。

【００２３】また、付勢手段Ｍは、永久磁石４と同方向
に弁体３を付勢するスプリング９を備えているものでも
良い。永久磁石４とスプリング９とを併用することによ
って、所望の応力／変位特性を持った付勢手段Ｍを構成
することができる。図６、図７及び図８に示す流体制御
弁には、弁体３が開き側に移動するに伴って圧縮される
状態でスプリング９が備えられ、永久磁石４による吸引
力とスプリング９のばね応力とによって弁体３を閉じ側
に付勢する付勢手段Ｍが構成されている。弁体３は、ス
プリング９によって、弁箱１の中央に管軸方向に移動自
在に支持されている。図６及び図７に示す流体制御弁で
は、図１及び図４に示すものと同様の、加熱により収縮
するタイプの形状記憶合金Ｇが使用されている。図８に
示す流体制御弁では、加熱により伸長するタイプの形状
記憶合金Ｇが使用されている。なお、図７及び図８に示
す流体制御弁では、電極５ａは、形状記憶合金Ｇの弁箱
１側の固定端に形成され、一方、電極５ｂは、形状記憶
合金Ｇの他端から通電可能な弁体３及び通電可能なスプ
リング９を通って、スプリング９の弁箱１側の固定端に
形成されている。

【００２４】図９のグラフ線ｇ４には、付勢手段Ｍの付
勢力Ｆが示されている。グラフ線ｇ４は、永久磁石４の
磁力Ｆを表すグラフ線ｇ１とスプリング９のばね応力Ｆ
を表すグラフ線ｇ３とを加算することによって求められ
る。なお、グラフ線ｇ２は、形状記憶合金Ｇが発生させ
る応力Ｆを表している。

【００２５】また、形状記憶合金Ｇの温度変化は、通電
によるジュール熱の発熱による温度変化に限らず、例え
ば、ヒーターが設けられて、ヒーターにより加熱された
り、また、制御する液体の温度により、形状記憶合金Ｇ
が温度変化するように構成されても良い。

【００２６】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】流体制御弁の全体構造を示す断面図

【図２】流体制御弁の全体構造を示す一部破断斜視図

【図３】付勢力と駆動力を示すグラフ

【図４】別実施例の流体制御弁の全体構造を示す断面図

【図５】別実施例の流体制御弁の全体構造を示す断面図

【図６】別実施例の流体制御弁の全体構造を示す断面図

【図７】別実施例の流体制御弁の全体構造を示す断面図

【図８】別実施例の流体制御弁の全体構造を示す断面図

【図９】別実施例の流体制御弁の付勢力と駆動力を示す
グラフ

【図１０】従来の流体制御弁の付勢力と駆動力を示すグ
ラフ

【符号の説明】

Ｇ 形状記憶合金 Ｍ 付勢手段 ３ 弁体 ４ 永久磁石 ９ スプリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開閉作動される弁体（３）を開閉方向一
   方側に付勢する付勢手段（Ｍ）と、温度変化によって形
   状が変化することにより前記弁体（３）を前記付勢手段
   （Ｍ）の付勢方向と逆方向に駆動する形状記憶合金
   （Ｇ）とが設けられた流体制御弁であって、 前記付勢手段（Ｍ）が、その付勢方向と逆方向に前記弁
   体（３）が移行するに伴って付勢力を弱める状態で永久
   磁石（４）の磁力にて前記弁体（３）を付勢するように
   構成されている流体制御弁。
2. 【請求項２】 前記付勢手段（Ｍ）が、前記永久磁石
   （４）と同方向に前記弁体（３）を付勢するスプリング
   （９）を備えている請求項１記載の流体制御弁。
3. 【請求項３】 前記付勢手段（Ｍ）が、前記弁体（３）
   を閉じ側に付勢するように構成されている請求項１又は
   ２記載の流体制御弁。