JPH0749793B2 - 熱駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、例えば発電機或いはその他の機器類を、回転
駆動させるために使用される熱駆動装置の改良に関する
ものである。

「従来の技術」 従来のこの種駆動装置として、例えば実開昭61−第3398
1号公報に示す斜板式熱駆動装置が存在する。

該従来熱駆動装置の原理構造は、第４図に示す如く、所
定高温の湯Ｗが満たされたボックス１に対して、出力軸
２を回転可能に支承し、該出力軸２の一端部側に一方の
円板３を該軸２の軸線と直交する状態に固定すると共
に、他端部側に他方の円板４を出力軸２の軸線に対して
所定角度に傾斜できる状態に軸支し、且つ該両円板３・
４の対向する周縁部間に、多数の形状記憶合金コイルば
ね５を装着する構成となっている。

そして、実際の熱駆動に際しては、上記ボックス１の湯
Ｗ内に浸漬されて加熱されると、上記各形状記憶合金コ
イルばね５が収縮し、逆に湯Ｗから開放されて冷却され
ると、各形状記憶合金コイルばね５が伸長する伸縮現象
を利用して、他方の円板４を出力軸２に対して順次連続
して傾斜運動させることにより、出力軸２を強制的に回
転させて、所望の回転出力を得ようとするものである。

「発明が解決しようとする問題点」 然し乍ら、斯る構成の斜板式熱駆動装置にあっては、形
状記憶合金コイルばね５を多数必要とするばかりか、仮
に多数の形状記憶合金コイルばね５を使用したとして
も、その構造上希望する高出力を得ることができなかっ
た。

しかも、従来の熱駆動装置における各形状記憶合金コイ
ルばね５は、出力軸２の回転数と同じ数だけ、加熱と冷
却サイクルを受けるので、形状記憶合金コイルばね５自
体の寿命が自ずと短命となる問題点をも併せて有してい
た。

「問題点を解決するための手段」 而して、本発明は、斯る従来熱駆動装置の問題点を有効
に解決するために開発されたもので、基台に左右動可能
に支承される作動軸の一端部に、温度変化に応じて伸縮
する形状記憶合金コイルばねを装着し、作動軸の他端部
にバイアスばねを装着して、形状記憶合金コイルばねの
伸縮で作動軸を左右方向に直線往復移動させる構成とな
す一方、該作動軸の一端部側と他端部側の外周面夫々
に、互いに逆向きの螺旋ガイド溝を形成すると共に、作
動軸の両端部に該各螺旋ガイド溝内に係入する突起部を
有する一対の回転筒体を回転可能に外嵌し、且つ該各回
転筒体の外周部にワンウエイクラッチを介して第一歯車
を夫々嵌装し、更に出力軸に減速歯車を介して連結され
る連結軸に一対の第二歯車を設け、該一対の第二歯車と
上記各第一歯車とを個々に咬合させる構成を採用した。

「作用」 依って、本発明にあっては、形状記憶合金コイルばねを
加熱すると、該形状記憶合金コイルばねがバイアスばね
のばね圧に打ち勝って収縮して、作動軸を一方向に直線
移動させる結果、作動軸の各螺旋ガイド溝に対する突起
部の案内で、各回転筒体が夫々逆方向に回転するが、該
各回転筒体の回転は、ワンウエイクラッチの作用で、一
方の回転筒体の回転力は第一歯車に伝達されて、該第一
歯車を回転させるが、他方の回転筒体の回転力は、第一
歯車には伝達されないため、一方の回転筒体側の第一歯
車のみで第二歯車を回転させ、該回転力を減速歯車を介
して出力軸に伝達して、出力軸を回転させることとな
る。

逆に、形状記憶合金コイルばねを冷却すると、今度は形
状記憶合金コイルばねが伸長して、バイアスばねのばね
圧が打ち勝って、作動軸を他方向に直線移動させる結
果、今度も各回転筒体は夫々逆方向に回転するが、該各
回転筒体の回転は、ワンウエイクラッチの作用で、今度
は他方の回転筒体の回転力が第一歯車に伝達されて、該
第一歯車を回転させるが、一方の回転筒体の回転力は、
第一歯車には伝達されないため、他方の回転筒体側の第
一歯車のみで第二歯車を回転させ、該回転力を減速歯車
を介して出力軸に伝達して、出力軸を回転させることと
なる。

「実施例」 以下、本発明を図示する一実施例に基づいで詳述すれ
ば、本実施例に係る熱駆動装置は、第１図に示す如く、
基台11に作動軸12を左右動可能に支承する一方、該作動
軸12の一端部に取付板13aを固設して、該取付板13aと対
向する他所間に、温度変化によって伸縮する複数の形状
記憶合金コイルばね14を装着し、作動軸12の他端部に取
付板13bを固設して、該取付板13bと対向する他所間に、
複数のバイアスばね15を夫々装着して、形状記憶合金コ
イルばね14がバイアスばね15のばね圧に打ち勝って収縮
することにより、上記作動軸12を図中右方向に直線移動
させ、逆にバイアスばね15が形状記憶合金コイルばね14
のばね圧に打ち勝って収縮すると、今度は作動軸12を図
中左方向に直線移動させる構成となす。

尚、上記形状記憶合金コイルばね14は、変態温度以上に
加熱されると収縮し、冷却されると伸長するように熱処
理されたものを使用するものとする。

更に、本実施例にあっては、上記作動軸12の中央部に除
く一端部側の外周面に、例えば右向きの螺旋ガイド溝16
aを二条形成し、他端部側の外周面に、該螺旋ガイド溝1
6aの逆の左向きの螺旋ガイド溝16bを二条形成する一
方、該作動軸12の両端部に、各自の二条螺旋ガイド溝16
a.16b内に係入する突起部18を一体に有する一対の回転
筒体17a・17bを回転可能に外嵌し、且つ該各回転筒体17
a・17bを上記基台11に回転可能に支承する。

そして、各回転筒体17a・17bの外周に、下記のワンウエ
イクラッチ19a・19bを介して、第一歯車20a・20bを夫々
嵌装する構成となっている。

上記ワンウエイクラッチ19a・19bは、第３図に示す如
く、インナリング25とアウタリング26に穿設された孔内
に、スプリング27を介して多数のスプラッグ28を装着し
て、回転筒体が所望の一方向に回転すると、同図Ａに示
す如く、各スプラッグ28が回転筒体と第一歯車間で起立
して、回転筒体の回転力を第一歯車に確実に伝達し、回
転筒体が逆方向に回転すると、同図Ｂに示す如く、今度
は各スプラッグ28が倒れて、回転筒体の回転力を第一歯
車には伝えずに、第一歯車を空転させるものである。

但し、斯る構成のワンウエイクラッチに限定されるもの
ではなく、その他機構のものを使用することも実施に応
じ任意であるが、少なくとも一方のワンウエイクラッチ
19aと他方のワンウエイクラッチ19bとは、作動の方向性
が逆に設定されて、且つ一方19aが作動するときは他方1
9bが作動せず、他方19bが作動するときは一方19aが作動
しないように設定するものとする。

従って、上記形状記憶合金コイルばね14の伸縮により、
作動軸12が左右方向に直線往復移動すると、該作動軸12
の移動に伴って各回転筒体17a・17bの突起部18が対応す
る螺旋ガイド溝16a・16b内を移動して、各回転筒体17a
・17bを互いに逆方向に回転させることとなるが、一方
の回転筒体17aの回転がワンウエイクラッチ19aにより第
一歯車20aに伝達されている時は、他方の回転筒体17bの
回転が第一歯車20bには伝達されず、逆に他方の回転筒
体17bの回転がワンウエイクラッチ19bにより、第一歯車
20bに伝達されている時は、一方の回転筒体17aの回転が
第一歯車20aには伝達されることはない。

又、本実施例にあっては、出力軸21に減速歯車22を介し
て連結される連結軸23に、一対の第二歯車24a・24bを設
けて、該一対の第二歯車24a・24bと上記各第一歯車20a
・20bとを個々に咬合させて、第一歯車20a・20bの回転
力を第二歯車と減速歯車を経て、出力軸21に効果的に伝
達する構成を採用している。

依って、斯る構成の熱駆動装置により、所望の回転出力
を得ようとする場合には、まず形状記憶合金コイルばね
14に高温湯又は熱風を供給して、該形状記憶合金コイル
ばね14を強制的に加熱すると、第２図Ａに示す如く、形
状記憶合金コイルばね14がバイアスばね15のばね圧に打
ち勝って収縮して、作動軸12を図中右方向に直線移動さ
せる。

すると、作動軸12の直線移動により、各螺旋ガイド溝16
a・16bに対する突起部18の案内で、各回転筒体17a・17b
は夫々互いに逆方向に回転するが、斯る回転筒体17a・1
7bの回転は、既述したワンウエイクラッチ19a・19bの作
用で、一方の回転筒体17aの回転力は第一歯車20aに伝達
されて、該第一歯車20aを回転させるが、他方の回転筒
体17bの回転力は第一歯車20bには伝達されないため、一
方の回転筒体17a側の第一歯車20aのみで第二歯車24aを
回転させて、該回転力を減速歯車22を介して出力軸21に
伝達して、出力軸21を回転させることとなる。

次いで、形状記憶合金コイルばね14の加熱を解除して強
制冷却すると、第２図Ｂに示す如く、今度は形状記憶合
金コイルばね14が伸長して、バイアスばね15のばね圧が
打ち勝って収縮するので、作動軸12が図中左方向に直線
移動する。

すると、今度も螺旋ガイド溝16a・16bに対する突起部18
の案内作用により、各回転筒体17a・17bは夫々互いに逆
方向に回転するが、該各回転筒体17a・17bの回転は、ワ
ンウエイクラッチ19a・19bの作用で、今度は他方の回転
筒体17bの回転力が第一歯車20bに伝達されて、該第一歯
車20bを回転させるが、一方の回転筒体17aの回転力は第
一歯車20aには伝達されないため、他方の回転筒体17b側
の第一歯車20bのみで第二歯車24bを回転させて、該回転
力を減速歯車22を介して出力軸21に伝達して、加熱の場
合と同一方向に出力軸21を回転させることとなる。

従って、本実施例にあっては、形状記憶合金コイルばね
14のゆっくりとした伸縮現象で、作動軸12を左右方向に
直線往復移動させるだけで、必ずいずれか一方の回転筒
体17a又は17bの回転力が、ワンウエイクラッチ19a・19b
を介して第一歯車20a又は20bに伝達されて、該伝達回転
力が第二歯車から減速歯車22を経て、出力軸21に伝達さ
れるので、従来の斜板式熱駆動装置と比し、高回転出力
が得られることとなると共に、出力軸21の回転数と同じ
数だけ、形状記憶合金コイルばね14に対する加熱と冷却
サイクルを行う必要がないので、形状記憶合金コイルば
ね14自体の耐久性も向上できることとなる。

尚、上記の実施例にあっては、バイアスばね15を通常の
ばね線材で構成しているが、該バイアスばね15にも温度
変化に応じて伸縮する形状記憶合金コイルばねを使用す
ることも実施に応じ任意である。

「発明の効果」 以上の如く、本発明にあっては、作動軸の一端部に装着
された形状記憶合金コイルばねの伸縮で、基台上の作動
軸を左右方向に直線往復移動させるだけで、互いに逆方
向に回転する一対の回転筒体のいずれか一方の回転力
を、必ずワンウエイクラッチを介して対応する第一歯車
に伝達して、該伝達回転力を第二歯車から減速歯車を経
て、出力軸に効率良く確実に伝達できるので、従来の斜
板式熱駆動装置と比し、極めて高い回転出力が容易に得
られるばかりか、形状記憶合金コイルばねに対する加熱
と冷却サイクルもゆっくりで良いので、形状記憶合金コ
イルばね自体の耐久性の向上にも大いに貢献できること
となった。

従って、本発明は斯る効果により、従来の斜板式熱駆動
装置の問題点を一掃することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る熱駆動装置の概略を説明
する断面図、第２図Ａ・Ｂは同熱駆動装置の作動状態を
示す断面図、第３図Ａ・Ｂはワンウエイクラッチの一例
を示す要部断面図、第４図は従来の斜板式熱駆動装置の
概略を説明する断面図である。 11……基台、12……作動軸、14……形状記憶合金コイル
ばね、15……バイアスばね、16a・16b……螺旋ガイド
溝、17a・17b……回転筒体、19a・19b……ワンウエイク
ラッチ、20a・20b……第一歯車、21……出力軸、22……
減速歯車、23……連結軸、24a・24b……第二歯車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台に左右動可能に支承される作動軸の一
   端部に、温度変化に応じて伸縮する形状記憶合金コイル
   ばねを装着し、作動軸の他端部にバイアスばねを装着し
   て、形状記憶合金コイルばねの伸縮で作動軸を左右方向
   に直線往復移動させる構成となす一方、該作動軸の一端
   部側と他端部側の外周面夫々に、互いに逆向きの螺旋ガ
   イド溝を形成すると共に、作動軸の両端部に該各螺旋ガ
   イド溝内に係入する突起部を有する一対の回転筒体を回
   転可能に外嵌し、且つ該各回転筒体の外周部にワンウエ
   イクラッチを介して第一歯車を夫々嵌装し、更に出力軸
   に減速歯車を介して連結される連結軸に一対の第二歯車
   を設け、該一対の第二歯車と上記各第一歯車とを個々に
   咬合させるように構成したことを特徴とする熱駆動装
   置。