JPS61197868A - 温度応動弁 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はニツケル・チタン及び銅の三元系形状記憶合金
ばねを駆動源として利用することによって高い耐熱耐久
性を有する温度応動弁に関するものである。

〔従来技術〕

従来技術になる温度応動弁２０としては第５図に図示す
る如く例えば実開昭６０−１２７９８号がある。

本案番こよれば、バルブ本体２１内に上下摺動する軸部
２２を中央に配設し前記軸部２２の上端に鍔部２４を、
下端に弁２３を各々一体固定し、朋記鍔部２４とバルブ
本体２１内の上端壁間の空間にはバイアスばね２６が円
錐状コイルばねとして配設され、一方前記鍔部２４とバ
ルブ本体２１内壁下端壁間の空間には前記軸部２２に巻
回して形状記憶合金ばね２６が配設された構成となり、
バルブ本体２１下壁部中央には弁２３を外部に放出した
状態で軸部２２が上下摺動すると共に弁２３の上下移動
によってバルブ本体２１内の凝結水を排出するための排
水口２７が貫通して穿設されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のかかる温度応動弁にあっては、駆動源としての形
状記憶合金ばねは通常ニツケル・チタンの二元合金が使
用されているため長期間使用による疲労強度に問題があ
り特に高温側の記憶温度例えば８０℃程度以上になると
疲労限界を起し従って駆動力の低下による作動不良を誘
光することが起った。

即ち、温度応動弁は、その使用する形状記憶合金ばねを
加熱冷却を１サイクルとして繰返し使用することになる
ので、繰返し応力暑こ耐え、しかもばねの応答性の高い
ものが好ましいことになる。

応答性を高めるには形状記憶合金ばね自体の冷却時間を
短縮することであるが、この最も有効な方法はマルテン
サイト開始温度つまりオーステナイト変態からマルテン
サイト変態に変態する温度を上げることで、前記変態温
度が高い程冷却時間は短々なる。

所が従来技術に使用されている合金においては通常ニツ
ケル・チタンの二元合金のためチタン含有量を増加させ
ることが思慮されるがこの場合には繰返しの耐久性が低
下し駆動エネルギーの減少を招来した。

そこで同一合金を使用して耐久性を保持するにはマルテ
ンサイト変態開始温度を比較的低温例えば４０℃乃至５
０℃位に設定する外なかった。

前記の如く、温度応動弁として高温例えば８０℃以上１
００℃程度の雰囲気で使用する場合、耐久性の低下が著
しいという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記従来技術の問題点に鑑み開発されたもので
あって、温度応動弁に使用される形状記憶合金の組成を
ニッケル４２原子％、チタン５２原子％、銅６原子チで
ある第１頂点、ニッケル３７原子％、チタン５２原子％
、銅１１原子チである第２頂点、ニッケル３４原子％、
チタン５０原子％、銅１６原子チである第３頂点、ニッ
ケル４４原子％、チタン５０原子％、銅６原子チである
第４頂点を有する四辺形で定められる領域内にあるニッ
ケル番チタン及び銅よ蚤）成る三元系形状記憶合金とし
、前記組成の三元系形状記憶合金より成るばねを使用し
温度感知によって弁軸を上下駆動させる温度応動弁とし
て構成しこものを提供する。

〔作　用〕

本発明になる温度応動弁によれば、ニツケル・チタン・
銅の三元形状記憶合金によるばねを使用して駆動源とし
たので、高温雰囲気で長期間使用しても耐久性が劣化せ
ず、更に加熱冷却の応答時間が短縮されるようになった
。

〔実　施　例〕

以下、添付する図面を参考として本発明に詳述する。

本発明に係る温度応動弁１は第１図に図示する如く、円
柱状本体２の上下にそれぞれ中央に貫通穴４．６を穿設
する閉塞板３及び支持部６を円板体に形成し、前記本体
２の上下に螺結させると共に、本体２の内壁中間部には
複数の小穴８を適宜間隔で穿設した軸保持板７が本体２
に一体で形成されている。

そして館記軸保持板了の中央には軸１０が摺動自由に上
下できる穿設穴が穿設されており、館記軸１ｏには下端
部に逆円錐状の弁頭９が先端を貫通孔４に対位して一体
成形され、他の端末部には鍔１１が平面体によって一体
成形されている。

そして前記軸保持板７の下面と弁頭９の間には形状記憶
合金コイルばね１２が軸１０を中心に巻直され、一方前
記軸保持板７の上面と鍔１１の間にはバイアスばね１３
が同様に軸１０を中心に巻直されている。

前記形状記憶合金コイルばね１２は銅を含有した三元合
金を使用するものとし、具体的な組成は第３図に示す如
く、ニッケル４２原子係、チタン５２原子％、銅６原子
チを有する頂点Ａ。

ニッケル３７原子％、チタン５２原子％、銅１１原子チ
を有する頂点Ｂ、ニッケル、ｓ４Ｍ子％、チタン５０原
子係、銅１６原子チを有する頂点Ｃ，ニッケル４４原子
％、チタン５０原子％、銅６原子チを有する頂点りの領
域内の組成である。

前記領域内にある三元形状記憶合金をコイル状に回巻し
て、所定の形状記憶処理即ち約４００℃から５００℃で
約１時間の熱処理を行い、本例の場合はコイルばね１２
が自由長程度に伸張した状態の形状に記憶させる。

バイアスばね１３は、ばね線材をコイル状に巻回したも
のであるが、前記形状記憶合金ばね１２よりコイル外径
を小径としたものを使用する。

以上の構成になる温度応動弁１についての作用を説明す
る。

温度応動弁１は蒸気管（図示せず）の適宜個所に固定さ
れれば、流体蒸気の一部が凝結水としてｎ通孔６を径由
して本体２内部へ滴下する。

かかる滴下した凝結水は空間１４に増水してゆき、前記
凝結水ｌこよる温度低下の影響を受けて第２図の如４形
状記憶合金ばね１２は収縮し、バイアスばね１３の反撥
力が打ち勝つ状態となるので弁頭９は上昇し貫通孔４が
開放される。

そして前記貫通孔４の開放により凝結水は自動排水する
。

空間１４は再び高温蒸気体が充満し形状記憶合金ばね１
２は温度上昇を感知して自動伸張する。

二の作動により第１図の如く再び弁頭９を押し下げバイ
アスばね１３は圧縮され弁頭９は貫通孔４を閉止する。

上記した如４、流動蒸気による凝結水の集積排水のため
の駆動源となる形状記憶合金ばね１２は銅を含有する三
元系合金としたため、第４図に図示の剪断応力と熱サイ
クル回数の関係図の如く、銅含有量の増加によって平方
ｔり当りの応力は熱サイクルを２，０００回繰返した場
合でもほとんど低下せず初期の駆動エネルギーを充足し
ていることが分る。

従って、温度応動弁１に応用した銅含有の三元系形状記
憶合金１こよる駆動源を得て弁開閉力は常に一定となり
長期使用による駆動源の劣化が解消され、耐久性が認め
られた。

〔発明の効果〕

以上説明した如（、本発明になる温度応動弁によれば、
弁体内にあって弁頭を上下させる軸周に感温応動素子と
バイアスばねとを駆動源として設置し流路な開閉する温
度応動弁で、前記感温応動素子を、銅を含有する三元系
形状記憶合金とし前記組成の三元系形状記憶合金をコイ
ルばねに成形し、バイアスばねを組合せることによって
駆動源を構成し温度感知によって弁頭な上下させ自動排
水するように構成したものであるから、従来の様なニツ
ケル・チタン二元系合金使用の温度応動弁に比し、高い
蒸気圧を常時受容していても繰返し荷重による剪断応力
の低落が認められず従って常に一定荷重の弁閉力を保持
できるようになった。

また形状記憶合金ばねの耐久性が向上し温度応動弁自身
の信頼性も向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる温度応動弁で一部を断面で示し弁
開状態を示す正面図、第２図は感温により弁開状態とな
った一部を断面で示した正面図、第３図は本発明の温度
応動弁に使用される三元系形状記憶合金組成の状態説明
図、第４図は形状記憶合金材料を使用した剪断応力と熱
サイクル回数との関係図、第５図は従来技術になる温度
応動弁の一部を断面で示した正面図である。 １・・・・・温度応動弁 ２・・・・・本　体 ９・・・・・弁　頭 １ｏ１１・・ΦΦ軸 １２・曹０・形状記憶合金ばね １３・・・・・バイアスばね

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　弁体内にあつて弁頭を上下させる軸周に感温応動素子
   とバイアスばねとを駆動源として設置し流路を開閉する
   温度応動弁において、前記感温応動素子の組成をニツケ
   ル４２原子％、チタン５２原子％、銅６原子％である第
   １頂点、ニツケル３７原子％、チタン５２原子％、銅１
   １原子％である第２頂点、ニツケル３４原子％、チタン
   ５０原子％、銅１６原子％である第３頂点、ニツケル４
   ４原子％、チタン５０原子％、銅６原子％である第４頂
   点を有する四辺形で定められる領域内にあるニツケル・
   チタン銅より成る三元系形状記憶合金とし、前記組成の
   三元系形状記憶合金をばねに成形しバイアスばねを組合
   せることによつて駆動源を構成し温度感知によつて弁頭
   を上下させ自動排水するように構成したことを特徴とす
   る温度応動弁。