JPS60257385A - 温度作動素子 - Google Patents
温度作動素子Info
- Publication number
- JPS60257385A JPS60257385A JP11474184A JP11474184A JPS60257385A JP S60257385 A JPS60257385 A JP S60257385A JP 11474184 A JP11474184 A JP 11474184A JP 11474184 A JP11474184 A JP 11474184A JP S60257385 A JPS60257385 A JP S60257385A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spring
- temperature
- memory alloy
- shape memory
- bias
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は各種センサーやアクチュエーター等に用いる形
状記憶合金ばねを用いた温度作動素子に関づるものであ
る。
状記憶合金ばねを用いた温度作動素子に関づるものであ
る。
形状記憶合金とは、一定温度（マルテンサイト変態点）
より高い温度（以下高温と略記）である形状を記憶させ
、これを一定温度より低い温度（以下低温と略記）で変
形しても、高温に加熱するだけで°記憶させた形状に回
復する性質を有するもので、Ｎｉ−Ｔｉ系合金を始め、
Ｃｕ −Ｚｎ−Ａｆ系合金、Ａｕ−ｃｄ系合金等が知ら
れている。このような形状記憶現象は通常非可逆的な現
象で合金を低温で変形した後、高温に加熱すると記憶さ
せた形状に戻るが、これを再び低温に冷却しても低温で
変形した形状には戻らない。
より高い温度（以下高温と略記）である形状を記憶させ
、これを一定温度より低い温度（以下低温と略記）で変
形しても、高温に加熱するだけで°記憶させた形状に回
復する性質を有するもので、Ｎｉ−Ｔｉ系合金を始め、
Ｃｕ −Ｚｎ−Ａｆ系合金、Ａｕ−ｃｄ系合金等が知ら
れている。このような形状記憶現象は通常非可逆的な現
象で合金を低温で変形した後、高温に加熱すると記憶さ
せた形状に戻るが、これを再び低温に冷却しても低温で
変形した形状には戻らない。
このような特性を工業的に利用するためには、可逆的に
繰返し動作させることが望ましく、そのため種々の方法
が提案されており、その一つにバイアス法が知られてい
る。この方法は形状記憶合金が低温・で軟かく、降伏応
力も低く、形状回復する高温では硬く、降・伏応力も高
い性質を利用して、低湿での変形を適当な外力（パイア
スカ）によって行なうようにしたもので、設計上の自由
度が多く、形状記憶合金の使用量も少ないなどの利点が
あり、温度作動素子等に広く用いられている。
繰返し動作させることが望ましく、そのため種々の方法
が提案されており、その一つにバイアス法が知られてい
る。この方法は形状記憶合金が低温・で軟かく、降伏応
力も低く、形状回復する高温では硬く、降・伏応力も高
い性質を利用して、低湿での変形を適当な外力（パイア
スカ）によって行なうようにしたもので、設計上の自由
度が多く、形状記憶合金の使用量も少ないなどの利点が
あり、温度作動素子等に広く用いられている。
バイアス法を用いた温度作動素子としては種々のものが
知られているが、一般には第３図に示すように形状記憶
合金ばね（１）と通常のばね材からなるバイアスばね（
２）に、適当なたわみを与えて負荷（３）を引張り合う
ように配置したものである。この作動素子は低温で形状
記憶合金ばね（１）が軟かいので、バイアスばね（２）
の弾性力により引張られ、負荷（３）はバイアスばね（
２）側（図では右側）にある。
知られているが、一般には第３図に示すように形状記憶
合金ばね（１）と通常のばね材からなるバイアスばね（
２）に、適当なたわみを与えて負荷（３）を引張り合う
ように配置したものである。この作動素子は低温で形状
記憶合金ばね（１）が軟かいので、バイアスばね（２）
の弾性力により引張られ、負荷（３）はバイアスばね（
２）側（図では右側）にある。
温度が高温に上昇すると、形状記憶合金ばね（１）は形
状回復すると同時に硬くなってバイアスばね（２）より
強くなり、負荷（３）は形状記憶合金ばね（１）に引張
られて形状記憶合金ばね（１）側（図では左側）に移動
する。温度が低温に下がると負荷（３）はバイアスばね
（２）に引張られて再びバイアスばね（２）側に移動し
、これを温度の変化に応じて可逆的に繰返し動作する。
状回復すると同時に硬くなってバイアスばね（２）より
強くなり、負荷（３）は形状記憶合金ばね（１）に引張
られて形状記憶合金ばね（１）側（図では左側）に移動
する。温度が低温に下がると負荷（３）はバイアスばね
（２）に引張られて再びバイアスばね（２）側に移動し
、これを温度の変化に応じて可逆的に繰返し動作する。
しかしながら上記温度作動素子は、単に形状記憶合金ば
ねとバイアスばねを引張り合せる構造のため、形状記憶
合金ばねが低温時の伸張状態から高温で形状回復して収
縮するとき、形状記憶合金ばねが縮むにつれてばねのた
わみが少なくなって引張力が漸減し、反対にバイアスば
ねの弾性力は引張られて伸びるにつれて漸増するため、
負荷にかかる力、即ち形状記憶合金ばねとバイアスばね
の力の差は形状記憶合金ばねの形状回復の進行につれて
急激に低下することになる。このことは温度が低温に低
下して形状記憶合金ばねがバイアスばねの弾性力で引張
られて負荷を移動するときも全く同様である。このこと
は素子としての作動範囲（ストローク）を大ぎく、負荷
に与える力を大ぎくしようとすると、素子全体が大きく
なり、装置の小型化を困難にするばかりか、コストアッ
プの原因となる。
ねとバイアスばねを引張り合せる構造のため、形状記憶
合金ばねが低温時の伸張状態から高温で形状回復して収
縮するとき、形状記憶合金ばねが縮むにつれてばねのた
わみが少なくなって引張力が漸減し、反対にバイアスば
ねの弾性力は引張られて伸びるにつれて漸増するため、
負荷にかかる力、即ち形状記憶合金ばねとバイアスばね
の力の差は形状記憶合金ばねの形状回復の進行につれて
急激に低下することになる。このことは温度が低温に低
下して形状記憶合金ばねがバイアスばねの弾性力で引張
られて負荷を移動するときも全く同様である。このこと
は素子としての作動範囲（ストローク）を大ぎく、負荷
に与える力を大ぎくしようとすると、素子全体が大きく
なり、装置の小型化を困難にするばかりか、コストアッ
プの原因となる。
本発明はこれに鑑み種々検問の結果、形状記憶合金ばね
とバイアスばねの何れか一方又は双方に荷重がたわみに
依存しない定荷重ばねを用いることにより、従来よりも
大きな作動範囲と発生力を有する温度作動素子を得たも
ので、温度によって形状を回復する形状記憶合金ばねと
バイアスばねを組合せ、温度の変化によって可逆的に作
動させる作動素子において、形状記憶合金ばねとノ、＼
イアスばねの何れか−ｈ又は双方を定荷重ばねとしたこ
とを特徴とするものである。
とバイアスばねの何れか一方又は双方に荷重がたわみに
依存しない定荷重ばねを用いることにより、従来よりも
大きな作動範囲と発生力を有する温度作動素子を得たも
ので、温度によって形状を回復する形状記憶合金ばねと
バイアスばねを組合せ、温度の変化によって可逆的に作
動させる作動素子において、形状記憶合金ばねとノ、＼
イアスばねの何れか−ｈ又は双方を定荷重ばねとしたこ
とを特徴とするものである。
即ら本発明は形状記憶合金ばねとバイアスばねに適当な
たわみを与えて負荷を引張り合うように配置し、低温で
はバイアスばねの弾性力により負荷を引張ってバイアス
ばね側に移動させ、高温では形状記憶合金ばねの形状回
復により負荷を引張って形状記憶合金ばね側に移動させ
る作動素子において、形状記憶合金はねとバイアスばね
の何れか一方又は双方を定荷重ばねとしたものである。
たわみを与えて負荷を引張り合うように配置し、低温で
はバイアスばねの弾性力により負荷を引張ってバイアス
ばね側に移動させ、高温では形状記憶合金ばねの形状回
復により負荷を引張って形状記憶合金ばね側に移動させ
る作動素子において、形状記憶合金はねとバイアスばね
の何れか一方又は双方を定荷重ばねとしたものである。
定荷重ばねとは、ばねのたわみ量に対し、ばねの弾性力
がほとんど変化しない特殊なばねであり、ぜんまい型の
定荷重ばねを始めある種の皿ばねなと種々のものがあり
、そのどれを使用するか、又は何れのばねに採用するか
は作動素子の使用、用途等により決めればよい。
がほとんど変化しない特殊なばねであり、ぜんまい型の
定荷重ばねを始めある種の皿ばねなと種々のものがあり
、そのどれを使用するか、又は何れのばねに採用するか
は作動素子の使用、用途等により決めればよい。
バイアスばねに定荷重ばねを用いると、低温から高温に
なって形状記憶合金ばねが形状回復により収縮すると、
収縮に応じて該ばねの引張り力は漸減するも、定荷重ば
ねの引張り力は、該ばねが伸びても増加しないため、負
荷にかかる力と動作範囲は大巾に改善される。また形状
記憶合金ばねに定荷重ばねを用いて同様の改善が得られ
、更にバイアスばねと形状記憶合金ばねに定荷重ばねを
用いれば一層の改善が得られる。特にバイアスばねに定
荷重ばねを用いることは、作動素子の設計が容易である
。
なって形状記憶合金ばねが形状回復により収縮すると、
収縮に応じて該ばねの引張り力は漸減するも、定荷重ば
ねの引張り力は、該ばねが伸びても増加しないため、負
荷にかかる力と動作範囲は大巾に改善される。また形状
記憶合金ばねに定荷重ばねを用いて同様の改善が得られ
、更にバイアスばねと形状記憶合金ばねに定荷重ばねを
用いれば一層の改善が得られる。特にバイアスばねに定
荷重ばねを用いることは、作動素子の設計が容易である
。
第１図に示すようにＮｉ−’Ｆｉ系形状形状記憶合金（
１）と通常のばね材からなるぜんまい型定荷重ばね（４
）をバイアスばねとして、適当なたわみを与えて負荷（
３）を引張り合うように配置して本発明作動素子を形成
した。これについ−Ｕ（ｆｉ温と高温にお（プる各ばね
（１）、（４）の弾性力、たわみ曲線をめて動作中を算
出し、第３図に示す従来の作動素子の場合と比較して第
２図に示す。
１）と通常のばね材からなるぜんまい型定荷重ばね（４
）をバイアスばねとして、適当なたわみを与えて負荷（
３）を引張り合うように配置して本発明作動素子を形成
した。これについ−Ｕ（ｆｉ温と高温にお（プる各ばね
（１）、（４）の弾性力、たわみ曲線をめて動作中を算
出し、第３図に示す従来の作動素子の場合と比較して第
２図に示す。
第２図は縦軸にばねの弾性力、横軸にばねのたわみ量を
取って各ばねの弾性力、たわみ曲線・を表わしたもので
、図中（１ａ）、（１ｂ）はそれぞれ低温と高温におけ
る形状記憶合金ばね、（２）は従来素子のバイアスばね
、（４）は本発明素子の定荷重ばねからなるバイアスば
ねの弾性力、たわみ曲線を示したもので、図から判るよ
うに低温と高温で弾性力のつり合う点は、従来素子では
Ａ点とＢ点であり、無負荷時の動作範囲はＡＢ間（約ｅ
ｍｍ）であるのに対し、本発明素子の動作範囲はＣＤ間
（約２３Ｍ）となり、従来素子の２倍以上の動作範囲が
得られることが判る。
取って各ばねの弾性力、たわみ曲線・を表わしたもので
、図中（１ａ）、（１ｂ）はそれぞれ低温と高温におけ
る形状記憶合金ばね、（２）は従来素子のバイアスばね
、（４）は本発明素子の定荷重ばねからなるバイアスば
ねの弾性力、たわみ曲線を示したもので、図から判るよ
うに低温と高温で弾性力のつり合う点は、従来素子では
Ａ点とＢ点であり、無負荷時の動作範囲はＡＢ間（約ｅ
ｍｍ）であるのに対し、本発明素子の動作範囲はＣＤ間
（約２３Ｍ）となり、従来素子の２倍以上の動作範囲が
得られることが判る。
本発明によれば温度作動素子の動作範囲及び発生力を大
［１］に改善し得るもので、センサーやアクチュエータ
ー等に使用し、これを軽量化、小型化することかできる
等工業上顕著な効果を秦するものである。
［１］に改善し得るもので、センサーやアクチュエータ
ー等に使用し、これを軽量化、小型化することかできる
等工業上顕著な効果を秦するものである。
第１図は本発明作動素子の一実施例を示す説明図、第２
図は本発明作動素子と従来作動素子における各ばねの弾
性力、たわみ曲線図、第３図は従来の作動素子の一例を
示す説明図である。 １・・・形状記憶合金ばね ２・・・バイアスばね ３・・・負 荷 ４・・・定荷重ばね
図は本発明作動素子と従来作動素子における各ばねの弾
性力、たわみ曲線図、第３図は従来の作動素子の一例を
示す説明図である。 １・・・形状記憶合金ばね ２・・・バイアスばね ３・・・負 荷 ４・・・定荷重ばね
Claims (1)
- 温度によって形状を回復する形状記憶合金はねとバイア
スばねを組合せ、温度の変化によって可逆的に動作させ
る作動素子において、形状記憶合金ばねとバイアスばね
の何れか一方又は双方を定荷重ばねとしたことを特徴と
する温度作動素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11474184A JPS60257385A (ja) | 1984-06-05 | 1984-06-05 | 温度作動素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11474184A JPS60257385A (ja) | 1984-06-05 | 1984-06-05 | 温度作動素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60257385A true JPS60257385A (ja) | 1985-12-19 |
Family
ID=14645487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11474184A Pending JPS60257385A (ja) | 1984-06-05 | 1984-06-05 | 温度作動素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60257385A (ja) |
-
1984
- 1984-06-05 JP JP11474184A patent/JPS60257385A/ja active Pending
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