JPS60201178A - 凍結防止弁の形状記憶合金ばね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、例えばディーゼル機関車等のスチーム暖房に
使用はれ、スチームの凝結水を排出するための凍結防止
弁に関する。

（発明の技術的背景） 本凍結防止弁は、特に寒冷地を走行する車輌のスチーム
暖房に使用きれるもので、スチーム暖房に流通するスチ
ームの凝結冷却水を凍結防止弁を介して放出するもので
ある。

かかる凍結防止弁は、本出願人が特願昭５８−２５１４
２３及び特願昭５８−２５】４２４等で開示したように
、従来のベローズによる感温作動の欠点を形状記憶合金
はねに変更することにより、弁の凍結防止の効果を得る
ことができる。

即ち、第１図に図示する如く、中空の弁本体１２内に上
部中央に長身の案内筒部１５を一体に形成した弁体１６
を設置し、該弁体１６の案内筒部１６内に弁１４の長身
軸部１４ａを上端側が上方に突出する状態で押通して、
弁１４の荷降を支持案内する構成とすると共に、かかる
弁１４と弁体１６の上部内面間に弁１４を常時閉方向即
ち降下方向に付勢するＮｉ−Ｔｉ合金によるコイル状の
形状記憶合金ばね１８を装着し、他方弁１４の突出軸部
１４ａの上端鍔部１４ｂと弁体１６の上部外面間に弁１
４を常時開方向即ち上列方向に伺勢するバイアスばね１
９を装着する構成となっている。

（背景技術の問題点） 従来のかかる凍結防止弁は、凝結水が弁体１２内に集積
しその凝結水の冷却温度を形状記憶合金ばね１８が感知
することにより弁１４を開放し、集積した凝結水を放出
するものであった。

本来、スチーム暖房は寒冷地で使用されるものであるた
め、流通スチーム温度の低下を防止しなければならず、
特に凝結水が集積するとその影響を受け、流通スチーム
温度の温度維持に問題点があった。

即ち、形状記憶合金ばねの感温機能による弁の開閉時間
差は、形状記憶合金ばねのヒステリシスに関係し、第２
図の如く、通常の冷間加工率ではヒステリシスの間隔が
大きく、その差は約２０℃位にも達する。

従って、凝結水の放出は、形状記憶合金ばね自体が２０
℃の落差を感温しなければ開閉作動しないこととなシ、
上記の如く流通スチーム温度の低下という問題点を誘発
するに至っていた。

（発明の目的） 本発明は、以上の問題点に鑑み案出されたもので、この
凍結防止弁に使用する形状記憶合金ばねを伸線加工手段
、巻線手段、表面冷間加工手段、形状記憶処理手段の順
序で順次与えることにより形成し、他のバイアスばねと
の共同で温度差を感知して上下弁を開閉するように構成
することによシ従来技術の欠点を解消せんとするもので
ある。

（発明の概要） 形状記憶合金ばねは素材自体の冷間加工率によってその
特性即ち、ヒステリシスや耐久限界が著しく変化する。

ばねとしてのよシ良い特性を得るためには加工率を上げ
ると有利になるが、反対にばね成形が困難である。

不発り」は、ばね特性の高いばねを成形するために、巻
線時は成形しやすい状態としておき、巻線後、ばね特性
を上げるための冷間加工手段を与えるもので、本発明に
よって弁に利用した場合の熱効藁に理想的なばねを提供
するこ七が出来る。

（発明の実施例） 本発明の実施例としては、第１図に図示する凍結防止弁
を流用するものである。

即ち、中空の弁本体１２内に上部中央に長身の案内筒部
１５を一体に形成した弁体１６を設置し、弁体１６の案
内油部１５内に上下弁１４の長身軸部１４ａを上端側が
上方に突出する状態で押通して、弁１４の昇降を支持案
内する構１＋ｌｉ’　）−寸Ｉｓ　、ｌ−北１ｃ、１−
下弁１４と弁体１６の上部内面間に上下弁１４を常時閉
方向即ち降下方向に付勢するＮｉ−Ｔｉ合金によるコイ
ル状の形状記憶合金ばね１８を装着し、他方作動装置の
突出軸部１４ａの上端鍔部１４ｂと弁体１６の上部外面
間に上下弁１４を常時開方向即ち上昇方向に付勢するバ
イアスばね１９を装着する構成とするものである。

又、両ばね１８．１９のばね圧は、蒸気通過中の弁本体
１２内が高温に維持されている時は形状記憶合金ばね１
８のはね圧がバイアスばね圧に打ち勝って伸長し、凝結
水の集積によシ低温となると形状記憶合金ばね１８が収
縮して、今度は逆にバイアスばね１９のばね圧が打ち勝
って伸長するように設定するものである。

ここで、形状記憶合金はね１８を形成する形状記憶合金
は伸線利になされたあとげね加」ニする際に、伸線加工
手段、巻線手段、表面冷間加工手段、形状記憶処理手段
の順序で順次工程が与えられることにより形成される。

具体的には、伸線加工手段は第３図の如く、フィードロ
ーラー２０．２０間を通過させ、伸＋ｉｌ’２２を伸直
させると同時に強制的に抑圧し表面層全体に加工歪を付
加するものとする。

巻線手段２３はワイヤーガイド２１の通過後は通常の巻
線方法と同様だが、形状記憶合金の特性として曲率を与
えることＫよって表面歪が更に付加される。

表面冷間加工手段とは、鋼球体をばね成形されたあと、
表血全体罠強圧吹付を行うものである。

通常ンヨットピーニングというが、この条件は、表層面
が塑性変形する程度に強く行うことが望ましい。

形状記憶処理手段は、最後の工法であるが、３５０℃か
ら５００℃程度で１時間加熱する。

これによって表面層は結晶方位が一定となり、ヒステリ
シスを改善することとなる。

（発明の作用） よって、かかる構成の凍結防止弁にあっては、蒸気流通
管１１内の蒸気の一部が冷却して凝結水となシ、中空弁
本体１２内に流下して温度が低下すると、Ｎｉ−Ｔｉ形
状記憶合金ばね１８か収縮してバイアスばね１９ｃｒ）
ばね圧が形状記憶合金ばね１８のばね圧に打ち勝つので
、第４図に示す如く上下弁１４は弁体１６の案内筒部１
６の支持案内作用を受けて上デし、排出口１３を自動的
に開き、凝結水を弁体１６の壁部に穿設された各通孔１
６ａを経て排出口子３から外部に自然排水する。

完全排水後、弁本体１２内が再び蒸気により高温となる
と、今度は形状記憶合金ばね１８が伸長してバイアスば
ね１９のはね圧に打ち勝つので、第１図に示す如く上下
弁１４は再び弁体１６の案内筒部１６の支持案内作用を
受けて降下し、排出口１３を自動的に閉じることになる
。

この時上記した形状記憶合金ばねによる」ニー１・弁１
４の感温作動は、第５図の如く、冷間加りの影響によっ
てヒステリシスが極端にせ−まくなり（第２図と比較）
これによって」二下弁１４の開閉温度が一定で確実とな
りしかもヒステリ／ス曲線が立上っているので、温度感
能が敏感となる。

（発明の効果） 以上の如く、本発明によって具現きれる通シ、凍結防止
弁に使用される形状記憶合金ばねの成形を伸線加工手段
、巻線手段、表面冷間加工手段、形状記憶処理手段の順
序で順次与えることにより形成し、他のバイアスばねと
の共同で温度差を感知して上下弁を開閉するように構成
したので、凍結防止弁の上下弁の開閉温度が常に一定で
確実となり、しかも開閉温度差が非常にせまくなった。

このため流用スチーム温度の熱効率が上ることとなった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は形状記憶合金ばねを使用した凍結防止弁の閉状
態を示す縦断正面図、第２図は従来になる形状記憶合金
ばねの温度と荷重との関係を示す特性図、第３図（ｉは
ね成形手段の説明図、第４図は凍結防止弁の開状態を示
す縦断正面図、第５図は本発明になる形状記憶合金ばね
による温度と荷重との関係を示す特性図である。 １２・・・・・弁本体 １４・・・・・上下弁 １６・・・・・弁　体 １８・・・・・形状記憶合金ばね １９−・拳・−バイアスばね 代理人　弁理士　斎　藤　義　雄 第　１　図 イ≧ｆ４３（、：） 第　４　図 第　５ｒで 温度　（’ｃ）−−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　形状記憶合金ばねの感温機能を利用して開閉す
   る上下弁を備えた凍結防止弁において、この凍結防止弁
   に使用する形状記憶合金ばねを伸線加工手段、巻線手段
   、表面冷間加工手段、形状記憶処理手段の順序で順次与
   えることにより形成し、他のバイアスばねとの共同で温
   度差を感知して上下弁を開閉するように構成したことを
   特徴とする凍結防止弁の形状記憶合金ばね。
2. （２）　表面冷間加工手段はンヨノトビーニノグによる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ＨＣ載の凍結防
   止弁の形状記憶合金ばね。
3. （３）表面冷間加工手段は形状記憶合金ばね表面の組成
   が塑性変形する条件で行うことを特徴とする４、Ｉｃｌ
   ＋’Ｆ請求の茹囲肌１項記載の凍結訪１１・弁の形状記
   憶合金ばね。