JPS6022079A - 形状記憶合金を用いたヒ−トエンジン - 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】 本発明は形状記憶合金からなる形状記憶コイルを用いた
ヒートエンジンに関する。。

形状記憶合金をアクチーエータとして用いたヒートエン
ジンとして種々のものが研究、開発されているが、いず
れも効率や出力の点で充分（茜足できるようなものが得
られていないのが現状である。例えば第１図は形状記憶
コイルを用いた斜板式ヒートエンジンのプロトタイプを
示すものであり、°他のタイプに比べて大きな出力が得
られる利点がある。

コノ斜板式ヒートエンジンの概略を説明すると、ａはフ
レーム、ｂは回転シャフトであり、このシャフトｂには
第１プレートＣと、第２プレートｄが取着されていて、
少なくともいずれか一方のプレー）ｅ（またはｄ）は、
自在継手ｅを介して所定の角度に傾けることができるよ
うになっている。また、各グレートｃ、ｄ間には、周方
向に複数個の形状記憶コイルｆ・・・が張り渡されてい
て、これら形状記憶コイルｆ・・・は両プレー）ｃ、ｄ
と一体に回転できるようになっている。

そ１．て距離りの位置で湯などの熱媒によυ形状記憶コ
イルｆを昇温させマルテンサイト逆変態温度まで加熱す
るようにすると、マルテンサイト状態の数倍の力で元の
記憶した形状に戻ろうとするため、Ｌの小さい方向（を
側）に回転力を与えながら仕事をするものである。

上記構造の斜板式ヒートエンジンは、熱媒（例えば温水
）のみで駆動できること、および−形状記憶コイルｆ・
・・の温度差を比較的大きくとることができ出力が大き
いこと、などの利点がある。しかしながらその反面、出
力を増やそうとしてプレートｃ、ｄの径を大きくすると
コイルｆ・・・の変位量も大きくなるため、プレート径
の大きさに比例した出力増加を得ることができず、出力
に限界があった。

本発明は上記引情にもとづきなされたものでその目的と
するところは、構造が簡単でかつ大きな出力が得られ、
しかも出力を容易に増大させることのできる形状記憶合
金を用いたヒートエンジンを提供することにある。

ｊ゛−なわち本発明は、フレームと、このフレームに回
転自在に設けたシャフトと、このシャフトにそれぞれ軸
線方向に位相を変えて設けた複数のクランク部と、これ
らクランク部が対向する相手ｆｌｔｌｌの部栃とクラン
ク部との間にそれぞれ張シ渡され、かつ所定の温度を超
えたときのマルテンサイト逆変態によって自由長が短縮
するような形状記憶効果をもたせた形状記憶コイルとを
具備したことを特徴とするヒートエンジンである。

以下に本発明の第１実施例について第２図ないし第５図
を参照して説明する。図中１はフレームを示す。このフ
レーム１は本実施例の場合、底のない枠状のものであっ
て、図示しない湯槽につけたとき内部に湯が入るように
なっている。

但しこのフレーム１を容器状とし、湯の流入口と流出口
などを設けるようにしたものであってもよい。

そして上記フレーム１に、一対のシャフト２゜３が互い
に離間対向して平行に配置されている。

そして各シャフト２，３には、それぞれ複数のクランク
部４，５，６．７が形成されている。

これらクランク部４〜７は、シャフトの軸線方向に互い
に９０°ずつ等角度で位相を変えて形成されておシ、第
３図において各シャフト２，３が左右夕・ｊ称となるよ
うになっている。

そして双方のシャフト２，３の互いに対向するクランク
部間に、それぞれＴｊ　−Ｎｉ合金そのシ 他の形状記憶合金からなる形状記憶コイル１０゜１１．
１２．１３が張り渡されている。これらは、所定の温度
を超えたときのマルテンサイト逆変態によってコイルの
自由長が短縮するような形状記憶効果をもたせである１
゜ また、上記シャフト２，３には、互いに噛合する歯車１
５．１６が取着され、両シャフト２゜３が同期回転でき
るようになっている。

以上のごとく構成された本実施例は、シャント２，３の
高さまで熱媒、例えば湯を入れる。

この湯の温度がマルテンサイト逆変態を生じるで−、４
度以上であれば、湯に接する形状記憶コイルは９１ｃ；
むが、湯の外（大気中）にある形状記憶ばねは伸び易く
なる。

例えば２■２図中において、湯面に位置し最大］・香と
なっているコイル１ノは湯によって加熱さｊｌ、７６時
点からマルテン・リイト逆変態を生じ、オーステナイト
相に移行することによりマルテンサイト時の数倍の形状
復元力を発揮し、両クランク部５，５を互いに近付ける
方向に回転させるトルクを発生する。一方、湯中に完全
に浸っているコイル１０は更に縮もうとするため、クラ
ンク部４，４に上記と同じ方向のトルクを与える。

また、最も縮んだ状態にあるコイル１３は、湯面から大
気中に出つつある。従って、湯から出て温度が下がると
、元のマルテンサイト相に戻り、伸び易い状態となり、
シャフト２，３の回転を阻けることはない。また、人伝
中に出ているコイル１２も同様にマルテンサイト相にあ
るから、湯中のオーステナイト相のコイルの形状復元力
に負けて伸長状態となる。従って、これらコイル１０．
２１によってシャフト２，３は互いに同期して逆方向に
回転を続け、各コイル１０，１１，１２．１３が順中湯
中に入シまだ順に大気中に出てゆくことによって、湯の
温度が所定値以上ある間はシャフト２，３の回転が続行
１２、仕事をすることができる。

しかｌ−て上記実施例によれば、冷観をｒ史用する必要
がなく、熱媒（湯など）のみ用意すればよいため実施が
容易である。しかも各コイルを順次全面的に熱媒に浸漬
し、また完全に大気中にさらすことができるので、コイ
ルの温度差を大きくとることができ、効率の良いヒート
エンジンとなろう しかも上記構成の本実施例はフレームとシャフト、形状
記憶コイルを主要組体として構成されるものであるから
、４ｊｑ造が簡単である、。

また、クランク部の数と形状記憶コイルの数を増加させ
ることによって、この増加に対応して出力を容易に増大
させることができ、大きな出力が得られるものである。

上記実施例では４つのクランク部４〜７を９０°ずつ位
相をずらして設け、４本のコイル１０〜１３を張設する
ようにしているが、これに限ることはなく、例えば１２
０°ずつ位相をずらして３つのクランク部を形成し、３
本のコイルを張設するようにしてもよい。あるいは、５
つ以上のクランク部をそれぞれ等角度ずつ位相をずらし
て設け、各クランク部間にそれぞれ形状記憶コイルを張
設するようにしてもよい。このようにすればシャフト２
，３の長さの許す限り、クランク部の数と形状記憶コイ
ルの本数を増加させることができ、それに伴なって出力
を容易に増大させることができる。

なお第６図および第７図は本発明の第２実施例を示す。

この場合、一方のシャフト２にのみクランク部２０ない
し２７を互いに位相を４５゜ずつずらして設け、これら
クランク部に対向する相手側の部材としての他方のシャ
フト３０に支持具３１・・・を設けである。そしてこれ
らクランク部２０ないし２７と各支持具３ノ・・・との
間にそれぞれ形状記憶コイル３２・・・を張ソ友１Ｊう
にしている。

この第２実施例の動作は基本的には上記第１実施例と同
様であり、各形状記１．１′Ｊコイル３２・・・が順次
湯の中に入って短縮する方向に形状復元力を生じること
によって、シャフト２を回転さ−０ることかできる。。

これらを始めとして本発明の実施に当ってはシＹフトや
形状記憶コイル、フレーム等の構造、形状等の具体的態
様を本発明の要旨を逸脱しないｆｊｉｉｊ囲で村々に変
更して実施できることは言うまでもない。また、場合に
よってｔ１熱媒以外に？ａ媒を併用するようにしてもよ
い。

以上説明したように本発明によれば、クランク運動によ
って形状記憶コイル自身が熱媒に浸入したのち熱媒から
離脱しうるので、簡単な荷造でありながら形状記憶コイ
ルの温度差を大きく保つことができ、まだ熱媒のみで運
動させることがｔｉＪ能である。しかもクランク部の辞
と形状ｈ１：憶コイルの本数を増加させることによって
、ト易に出力を増加させることができ、大出力のヒート
エンジンを得る上で大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の斜板式ヒートエンジンの概略図、第２図
ないし第５図は本発明の第１実施例を示し、第２図はヒ
ートエンジンの斜視図、第３図は平面図、第４図は正面
図、第５図は第３図中の■−ｖ線に沿う断面図である。 第６図は本発明の第２実施例を示す平面図、第７図は第
６図中の■−■線に沿う断面図である。 １・・・フレーム、２．３・・・シャフト、４，５゜６
．７・・・クランク部、１０，１１，１２．１３・・・
形状記憶コイル、２０〜２７・・・クランク部、３２・
・・形状記憶コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フレームと、このフレートに回転自在に設けたシャフト
   と、このシャフトにそれぞれ軸線方向に位相を変えて設
   けた複数のクランク部と、各クランク部が対向する相手
   側の部材と各クランク部との間にそれぞれ張り渡されか
   つ所定の温度を超えたときのマルテンサイト逆変態によ
   って自由畏が短縮するような形状記憶効果をもたせた形
   状記憶コイルとｆ：Ａ（ｉｔａ　シたことをｔ￥！ｊ徴
   とする形状記憶合金を用いたヒートエンジン。