JPS6037629A - 作動装置 - 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よりなる駆動体′によって移動自
在に配置された動作体を動作させる作動装置に関するも
のであり、形状記１煮合金の変位によって動作体を作動
させたものである０形状記憶合金は熱弾性型マルテンサ
イト構造で生じた低温相が変形を受けた後、加熱によっ
て高温相に逆変態する際に生起する現象を利用するもの
で、変態点を境にしてこれより高温側でオーステナイト
構造に変化し、低温側でマルテンサイト構造に変化する
◎この形状記憶台金を高温側より冷却するとオーステナ
イト構造からマルテンサイト構造への変態が起こり、超
弾性を有し、逆に低温側から加熱していくとマルテンサ
イト構造からオーステナイト構造に変態して成形工程で
記憶された形状に戻るものである。

そしてかかる形状記憶効果を奏する合金はニッケルーチ
タン、銅−アルミニウム−ニッケル、銅−アルミニウム
等が知られている０ そして、これら形状記憶合金を作動装置のＱ’１動源と
して利用するには形状記憶合金を加熱、冷却する事が必
襖なものであり、一般的には電気による加熱方法と液体
温度、気体温度２等の環境熱による加熱方法がある０本
発明は前記電気による加熱によって変位する形状記憶合
金よりなる駆動体の作動装置に関するものであり。

その目的とするところは特に形状記憶合金よりなる駆動
体の加熱を急速に行なわしめて作動装置の動特性の向上
を図り、しかも作動状態を保持する加熱保持の為の消費
電力が少なく、且つ形状記憶合金を過熱することなく、
動特性、経済性、耐久性の秀れた作動装置を提供するこ
とにある０すなわち形状記憶合金をルＸ動体として使用
した作動装置において作動装置を急速に動作させる為に
は急速に形状記憶合金を逆変態温度（Ａ＠点）迄上昇さ
せる必要があり１この為には形状記憶合金を加熱するヒ
ーターに大電流を流すことが要求される０このようにヒ
ーターに大電流を通電すると確かにヒーターは急速に加
熱されて形状記憶合金よりなる駆動体の逆変態温度への
温度上昇がはやまり駆動体の一方向の動特性は向上する
が、駆動体の温度は逆変態温度をはるかに超えた温度と
なり、これによれば１．駆動体の応力の余裕度が少なく
なり冷熱くり返しの耐久性の悪化を招く。２大電流を流
すことによって電力消費が増大して経済性が阻官される
０３．駆動体を徐動して原状態への復帰口１において、
逆変態温度をはるかに上昇した昌度に保持されているの
で駆動体の冷却性が悪く、他方向への動特性が阻省され
る０の不具合があるＯ 以下５本発明になる作動装置の一実施例を第１図によっ
て説明する。ｌは保持台２に挿通され保持台２を上下方
向に移動自在に配置された動作体であり、それぞれの端
部に鍔部Ｉ　Ａ　、ＩＢを有する。動作体１の外周で且
つ保持台２の上面２人と動作体１の鍔部ｌＡとの間には
形状記憶合金によって形成された例えば木実Ａｔ（例の
如きコイル状の駆動体３が配置され、一方保持台２の下
面２Ｂと動作体ｌの鍔部ＩＢとの間には駆動体３ヘバイ
アスカを付与するコイルスプリング等のバイアス部材４
を縮設配置する口まだ駆動体３の外周には駆動体３を加
熱する為の駆動用ヒーター５人と保持用ヒータ５Ｂとが
配置される口そしてこれらヒーター５Ａ、５Ｂの′山、
気回路は第２図の如く構成される。すなわち、電源６と
運転者によって操作される主スィッチ７と、保持用ヒー
ター５Ｂとが直列に配置され、この保持用ヒーター５Ｂ
に対して並列に、駆動体ｌが一定ストローク以上動作し
た際にその電気回路を遮断し常時は電気回路を閉じてい
る常閉型の切換スイッチ８と、駆動用ヒーター５Ａが配
置される０この切換スイッチ８は第１図に示すように動
作体ｌの鍔部ＩＡに間１！１２ｈをもって配置された第
１部材９Ａと、第１部材９Ａに対応して配置され、常時
は第１部材９人に対接して電気回路を閉じ、動作体重が
上動しくｘ　）ローフｈ移動し第１部材９Ａが鍔部ＩＡ
にて押上げられた際に第１部材９Δより離れ、電気回路
を開く第２部材９Ｂとよりなるものである・次にその作
用について説明するＱ主スイッチ７が開放されて駆動用
ヒーター５Ａ、保持用ヒーター５Ｂの電気回路が遮断さ
れた状態においては、各ヒーター５Ａ、５Ｂは加熱され
ることはないものであり、駆動体３に対して熱が伺与さ
れないので、駆動体３は何等の動作力が生起せずバイア
ス部材４にて動作体ｌの第１位置を保持する。

次いで主スィッチ７を閉じると常閉型の切換スイッチ８
とによって各ヒーター５Ａ、５Ｂの電気回路に通電され
ヒーター５Ａ、５Ｂは発熱する０そして駆動体３はこれ
らヒーター５Ａ、５Ｂの発熱により暖められ、駆動体３
の温度が逆変態温度以上に上昇すると駆動体３０組識は
マルテンザイト措造からオーステナイト４１り造に変態
して成形工程で記憶させた形状だ戻るものであり５本実
施例では、かかる状態において駆動体３は伸張する。従
って駆動体３の伸張によると動作体１はバイアス部材４
のパイアスカに抗して駆動体３によって上方向に作動す
るものであり、この作動によって動作体１の第２位置が
保持される。

そして、前述の如く動作体ｌが上方へ移動してストロー
クｈ以上移動すると動作体ｌの鍔部ＩＡが第１部材９Ａ
を押し上げるので第１部材９Ａと第２部材９Ｂとの接点
が開き、駆動用ヒーター５Ａの電気回路は遮断される＠
一方保持用ヒーター５Ｂには依然として通電されており
駆動体３の温度が逆変態温度以上の温度に保持されるよ
うこの保持用ヒーター５Ｂの発熱量を設定すれば駆動体
３を依然として第２位置に保持できるものである０次い
でｉｌｌ、１作体１を原位置に復帰させるには主スィッ
チ７を開放するものであり、各ヒーター５Ａ、５１１の
電気回路が遮断されたことによってヒーター５Ａ、５Ｂ
による発熱は停止する０そして駆動体３が冷却されると
駆動体３の伸張力が徐々に減少するのでバイアス部材４
のパイアスカによって動作体ｌは図において下方へ移動
し、ついには動作体１の第１位置を保持する◎このよう
に、］」動体３を加熱するヒーターとして駆動用ヒータ
ー５人と保持用ヒーター５Ｂとを設けこれらヒーター５
Ａ。

５Ｂへの電流制御によって駆動体３の加熱を制御しもっ
て動作体ｌの２位記を制御した作動装置を得たものであ
り、本発明の作動装置は特に前記の点において秀れた効
果を奏する０すなわち、駆動体３の加熱時において駆動
用ヒーター５人と保持用ヒーター５Ｂとによって加熱し
たので駆動体３に対して大きな熱容量を与えることがで
き第２位置への一方向の動特性を向上することができる
ものである。また、動作体ｌの第２位置への移動後にお
いては切換スイッチ８にて駆動用ヒーター５Ａの電気回
路を遮断し。

保持用ヒーター５Ｂのみ通電状態として駆動体３を逆変
態温度付近に保持したので保持用ヒーターには小電流を
通電すれば良いもので電力の消費の節減を図ることがで
き経済性の向上を図ることができるものである０まブこ
ｆスΦ力体３の１品度上昇は保持用ヒーター５Ｂへの電
流制御によって逆変態温度より大きく上昇することがな
いのでＩＭＺｂ体３の応力は小さく抑止でき駆動体３の
繰り返し使用に対する耐久性の著しい向上を図ることが
できるものであり、さらには＆”ＪＪ体３の温度低下時
において駆動体３の温度上昇を抑止できたので原位置へ
の復帰の為の第２位置への他方向への動特性を良好に行
ない得るものである。

伺、本実施例においては駆動体３（動作体ｌでもよい）
のストロークを位置検出の切換スイッチ８にて検出して
ヒーターの電気回路を制御したが１．駆動ｒ４＝　３　
′または駆動体３の雰囲気温度が一定温１１（を超えた
時にその温度変化を検出して電気回路を遮肪する例えば
ワックス型の切換スイッチ、バイメタルスイッチ等の湿
Ｊｙ検出スイッチを配置してもよく、この温度（６τ出
スイツチを利用すればスイッチの配置の自由度が増すと
ともに、駆動体３とスイッチとが非接触で良く耐久性の
向上を図るξどができる。また駆動用ヒーター５Ａと保
持用ヒーター５Ｂとの駆動体３に対する配置においては
、駆動用ヒーター５Ａの外側゛忙保持用ヒークー５Ｂを
配置すると、加熱時においては大発熱邦を有する駆動用
ヒーター５Ａが厄り体３の近傍にあるので熱の伝達が良
好であって第２位位への動（ＩＨ６性の向上を図ること
ができ、一方駆動体３の第１位置への復帰時にのいては
係長用ビータ−５Ｂが駆動用ヒーター５ＡＩ１７）外側
に耐層、されてその外周が冷却され易いので第１位置へ
の組部性を高めることができるものである。

伺、本実施例１・ζおいては、逆変態温度への上昇時に
おいて、ＦＭ駆動体を伸張さぜたが駆動体３を収縮する
よう形状記イ、登処理してとの収縮力を利用してもよい
ものである。そして前記作’ＱＵ１装置を利用して動特
性、経済性ｂ　ｉｉｉ＋久件の秀れた制（ａ１弁を提供
できるものである。かかる制御弁の一実施例を第３図に
よって説ＩＪ１すると、２１は内部を流路２２が其通し
、その中間部の流路２２に弁座２３が配置された弁本体
である０弁本体１の上部開口部には前述した作動装置が
配置される。伺この作動装置の第１１造は第１図と同構
造ゆえに同−省号を使用し説明を省略する。

２４は動作体１の鍔部ＩＢＫ嵌着さｉ、弁座２３に対応
して配置された弁体である０またヒーター５Ａ、５Ｂの
′電気回路は第２図の例と同一である。

次にその作用について説明すると、主スィッチ７が開放
された状７川にありてはヒーター５Ａ。

５Ｂへ通電されｌｒいのでヒーターからの発熱はないも
のであり、；ｏ送動体３は超う・１（性状前に・ろって
何等の伸張力を発生し７１．Ｃいのでバイアス部材４に
よって動作体１は下方に押圧される０従って弁体２４は
このバイアス部材４の押圧力にて弁座２３を閉寒保持す
るもので′Ａブリ流路２２は遮断される０次いで主スィ
ッチ７を閉じてヒーター５Ａ、５Ｂへ通電すると、ヒー
ター５Δ。

５Ｂは発熱し、これによってＪ動体３の温度が逆変態温
度迄上昇すると、〕枢！功休体はバイアス部利４のパイ
アスカに抗して図に２いて上方向へ移動する。従って弁
体２４はノ「座２３より離反して流路２３を開放するも
のである。ぞして前記と同様に、駆り体３が一定ストロ
ークｈ以上移動すると、第１部材９Ａと第２部材９Ｂと
の接点が離れ駆動用ヒーター５人の電気回路を開放され
、保持用ヒーター５Ｂのみの加熱によって駆動体３は第
２位置を保持し、依然として弁体２４は弁座２３を開放
状態に保持する◇次いで、第１位置への復帰時において
は、主スィッチ７を開放すれば駆動体３への加熱が全く
停止されるので駆動体３の伸張力が弱まりバイアス部材
４のばね力によって弁体２４は再び弁座２３を閉塞する
。このように本発明になる作動装置を使用した制御弁に
よれば弁の開閉動特性。

耐久性、経済性、の秀れた制御弁を提供できるものであ
る。

以上の如く、動作体を作動させる形状記憶合金よりなる
駆動体と、駆動体にパイアスカを付与するバイアス部材
と、駆動体を加熱する駆動用ヒーターと保持用ヒーター
とを有し％ｐ、へ動用ヒーターの電気回路に駆動体が一
定ストローク以上動作した際にその電気回路を遮断する
切換スイッチを配置した特定発明によれば、動作体の第
２位置を得る際に両ヒーター（Ｃて火熱容量にて加熱で
きたので一方向への動特性の向上を図ることができ、動
作体が第２位置に達するや切換スイッチにて駆動用ヒー
ターの加熱を停止して保１胡」ヒーターからの小熱容置
にて動作体を第２位置に保持したので経済性の高い作動
装置を得ることができたものである０まだ駆動体は保持
用ヒーターによって加熱保持され逆変態温度をはるかに
超えることがないので第１位置への復帰の為の冷却性が
よく他方向への動特性の向上を図ることができるととも
に駆動体の熱応力の影響度が低く耐久性の向上を図るこ
とができたものである。また（」々動用ヒーターの熱容
量に比べ保持用ヒーターの４１′！１１＝　鼠を小容量
とした第２発明によれば第２位置の保持において小電流
でよく経済性が秀れたものであり、さらには駆動体の温
度上昇を逆変態湿層に比して大きく上昇させることがな
いので駆動体の耐久性の向上を図ることができるととも
に駆動体の冷却時における第１位置への復帰の動特性の
向上を図れるものである０ また切換スイッチを駆動体が一定ストローク以上動作し
た際にストローク変化を検出して電気回路を開閉する切
換スイッチとした第３発明によれば直接的に駆動体を変
位に基づき電気回路の開閉を行なうことができ信頼性の
向上を図れるものである。また駆動体の雰囲気温度が一
定温度を超えれときその温度変化を検出してその電気回
路を遮断する温度検出スイッチを設けた第４発Ｆ３ＡＫ
、よればスイッチの配置の自由度が増し２作動装置全体
の製作に何等の制限を受けることがない０ また保持用ヒーターを１り１！、１ｉｊｊｌ　ＪＴ１ヒ
ーターの外側に配置したｇｌｊ、　５発明によれば１１
〒に保４′〒用ヒーターが外側に配置されているので保
持用ヒーターの電気回路を遮断した際における冷却性が
向上し、復帰の動特性の著しい向上が図れるものである
０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる作動装置の一実施例を示す縦断面
図、第２図は第１図の電気回路図、第３図は本発明１１
Ｃ１：Ｃる作動装置を使用した制御弁の一実施例を示す
縦断面図である。 ｌ・・・動作体、３・・・形状記憶合金よりなる駆動体
、５Ａ・・・駆動用ヒーター、５Ｂ・・・保持用ヒータ
ー、８・・・位置検出スイッチｈ’　２１・・・弁本体
。 ２３・・・弁座、２４・・・弁体〇 特許出願人　株式会社京浜錆機製作所 寥２　閾 ２１ 第３利

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　移動自在に配置された動作体と、動作体を作動させ
   る形状記憶合金よりなる駆動体と。 駆動体にパイアスカを伺与するバイアス部材と、駆動体
   を加熱する駆動用ヒーターと保持用ヒーターとを有し、
   駆動用ヒータの電気回路に駆動体が一定ストローク以上
   動作した際にその電気回路を遮断する常閉型の切換スイ
   ッチを配置してなる作動装置０ ２　移動自在に配置された動作体と、動作体を作動させ
   る形状記憶合金よりなる。駆動体と、駆動体にパイアス
   カを付与するバイアス部材と、駆動体を加熱する駆動用
   ヒーターと保持用ヒーターとを有し、駆動用ヒータの電
   気回路に駆動体が一定ストローク以上動作した際にその
   電気回路を遮断する常閉型の切換スイッチを配置すると
   ともに１駆動用ヒーターの熱容量に比べ保持用ヒーター
   の熱容量を小容量としてなる作動装置。 ３　移動自在に配置された動作体と、動作体を作動させ
   る形状記憶合金よりなる駆動体と。 駆動体に・ぐイアスカを付与するバイアス部利と、駆動
   体を加熱する駆動用ヒーターと保持用ヒーターとを有し
   、駆動用ヒーターの電気回路に駆動体が一定ストローク
   以上動作した際にストローク変化を検出してその電気回
   路を遮断する常閉型の切換スイッチを配置してなる作動
   装置□ ４　移動自在に配置された動作体と、動作体を作動させ
   る形状記憶合金よりなる駆動体と。 駆動体にパイアスカを付与するバイアス部拐と駆動体を
   加熱する駆動用ヒーターと保持用ヒーターとを有し、駆
   動用ヒーターの電気回路に駆動体または駆動体の雰囲気
   温度が一定温度を超えたときその温度変化を検出してそ
   の電気回路を遮断する常閉型の温度検出スイッチを配置
   してなる作動装置０ ５　移動自在に配置された動作体と、動作体を作動させ
   る形状記憶合金よりなる１駆動体と。 駆動体にパイアスカを付与するバイアス部材と、駆動体
   を加熱する駆動用ヒーターと保持用ヒーターとを有し、
   駆動用ヒーターの電気回路に駆動体が一定ストローク以
   上動作した際にその電気回路を遮断する常閉型の切換ス
   イッチを配置するとともに保持用ヒーターを駆動用ヒー
   ターの外側に配置してなる作動装置０ ６　移動自在に配置された動作体と、動作体を作動させ
   る形状記１λ）合金よりなる駆動体と。 駆動体にパイアスカを付与するバイアス部材と、駆動体
   を加熱する駆動用ヒーターと保持用ヒーターとを有し、
   駆動用ヒーターの電気回路に駆動体が一定ストローク以
   上動作した際にその電気回路を遮断する常閉型の切換ス
   イッチを配置するとともに動作体の移動によって流路に
   設けた弁座に対応して配置した弁体な備えてなる作動装
   置〇