JPH0792047B2 - 形状記憶合金装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、種々の用途のために、形状記憶合金を利用し
て熱エネルギを力学的エネルギに変換する形状記憶合金
装置に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕

従来より、このような形状記憶合金装置は種々提案され
ているが、その多くは比較的に構造が複雑で、製造コス
トが比較的に高くなるとともに、小さな力しか取り出す
ことができず、動作速度も遅いという問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来の問題点を解決するためになされた
もので、構造が極めて簡単で、製造コストを極めて安価
にすることができるとともに、大きな力を取り出すこと
ができ、かつ動作速度を高速にすることができる形状記
憶合金装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による形状記憶合金装置は、弾性を有する弾性部
材と、前記弾性部材の２つの異なる部分間に張り渡され
たワイヤ状の形状記憶合金とを有してなり、前記形状記
憶合金は前記弾性部材を弧状に湾曲するように弾性変形
させることとなる長さを記憶しており、これにより該形
状記憶合金自体は前記弾性部材の弾性により引張り力を
作用させるものである。

〔作用〕

本発明においては、形状記憶合金は弾性部材の弾性によ
り引張り力を作用されているので、所定温度まで加熱さ
れていない状態では伸び変形を受けており、したがって
このとき弾性部材の湾曲は比較的に小さくなっている。

しかし、形状記憶合金を所定温度にまで加熱すると、該
合金はマルテンサイト相から母相への逆変態を行い、記
憶形状の全長に戻ろうとする形状記憶回復力を発生し、
弾性部材の弾性に抗して収縮する。これにより、弾性部
材はより大きく弧状に湾曲する。

また次に、形状記憶合金の加熱を停止すると、該合金は
冷却し、形状回復力を失うので、再び弾性部材の弾性に
より伸び変形を受けるから、弾性部材は比較的小さな湾
曲を示すようになる。

そして、このような形状記憶合金の加熱・冷却に伴う弾
性部材の湾曲の度合の変化は種々の用途に利用すること
ができる。

ところで、一般に、形状記憶合金の形状回復力は、曲げ
変形やねじり変形からの形状回復の場合より、伸び変形
からの形状回復の場合の方が著しく大きい。そして、こ
れに伴ない、形状記憶合金が変形状態から記憶形状に回
復する速度も、曲げ変形やねじり変形からの形状回復の
場合より、伸び変形からの形状回復の場合の方が著しく
速くなる。

これは、次の理由による。形状記憶合金の形状回復力
は、一定の範囲内において形状記憶合金の変形量が大き
い場合ほど大きくなる。しかるに、形状記憶合金の横断
面をとってみてみると、曲げ変形やねじり変形の場合、
横断面全体が一様に変形するのではなく、中心に近付く
ほど変形量は小さくなり、中心では変形量は零となると
いう変形量の分布で変形するので、横断面全体としての
変形量が小さく、ひいては全体として形状回復力が小さ
くなってしまう。ところが、引張り変形の場合は、形状
記憶合金が理想的には横断面全体に渡って一様に変形す
るので、全体として形状回復力が大きくなる（言い換え
れば、曲げ変形やねじり変形の場合は、形状記憶合金の
中心付近は形状回復力の発生に寄与しないので、形状回
復力発生の効率が悪いが、伸び変形の場合は、形状記憶
合金の中心付近も形状回復力の発生に寄与するので、形
状回復力発生の効率がよい）。

したがって、同一断面積とした場合、前述のように形状
記憶合金の形状回復力は、曲げ変形やねじり変形からの
形状回復の場合より、伸び変形からの形状回復の場合の
方が著しく大きくなり、形状回復の速度も速くなるので
ある。

ここにおいて、本発明においては、前述のように形状記
憶合金の伸び変形からの形状回復力を利用するので、形
状記憶合金から大きな力を取り出すことができるととも
に動作速度を高速にすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図から３図までは本発明の一実施例を示す。この実
施例において、１は弾性を有する細長い合成樹脂板から
なる弾性部材であり、この弾性部材１は外力を作用され
ていない自由な状態では真直ぐな状態となる。この弾性
部材１の両端部には、それぞれネジ2,3およびナット4,5
により端子6,7が固定されている。前記端子6,7には、Ti
−Ni合金からなるワイヤ状の形状記憶合金８の両端部が
それぞれかしめられている。

ここで、前記形状記憶合金８は、その全長がある寸法Ｌ
となる形状を記憶しており、形状記憶合金８がこの全長
Ｌとなったとき、弾性部材１は第２図のように比較的に
大きく弧状に湾曲されるようになっている。なお、本発
明においては、ワイヤ状の形状記憶合金８の伸び変形か
ら形状回復力をもっぱら利用するため、形状記憶合金８
の曲げ変形および捩り変形からの形状回復力は無視でき
るので、形状記憶合金８は前記全長Ｌとなる形状を記憶
していさえすれば、真直ぐな形状を記憶してもよいし、
湾曲した形状を記憶していてもよい。

次に、本実施例の作動を説明する。

本装置においては、形状記憶合金８は弾性部材１の真直
ぐな状態に戻ろうとする弾性により引張り力を作用され
ているので、常温の状態では伸び変形を受けており、し
たがって弾性部材１の湾曲は第１図のように比較的に小
さくなっている。

しかし、端子6,7を通じて形状記憶合金８に電流を流す
等の方法により、形状記憶合金８を適当な温度にまで加
熱すると、該合金８はマルテンサント相から母相への逆
変態を行い、記憶形状の全長Ｌに戻ろうとする形状記憶
回復力を発生し、弾性部材１の弾性に抗して収縮する。
これにより、第２図のように弾性部材１はより大きく弧
状に湾曲する。

また次に、形状記憶合金８の加熱を停止すると、該合金
８は冷却し、形状回復力を失うので、再び弾性部材１の
弾力により伸び変形を受け、弾性部材１は第１図のよう
に比較的小さな湾曲を示すようになる。

このように本装置では、形状記憶合金８を加熱冷却する
ことにより、弾性部材１の湾曲の度合を変化させること
ができる。そして、このような形状記憶合金８の加熱・
冷却に伴う弾性部材１の湾曲の度合の変化は種々の用途
に利用することができる。

そして、本装置においては、前述のように形状記憶合金
の伸び変形からの形状回復力を利用するので、形状記憶
合金から大きな力を取り出すことかできるとともに動作
速度を高速にすることができる。

なお、前記実施例では、形状記憶合金としてTi−Ni合金
を使用しているが、本発明においては、他の種の形状記
憶合金を使用することも可能なことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明による形状記憶合金装置は、構造が
極めて簡単で、製造コストを極めて安価にすることがで
きるとともに、形状記憶合金から大きな力を取り出すこ
とができ、かつ動作速度を高速にすることができるとい
う優れた効果を得られるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は形状記憶合金が加熱されていないときの本発明
による形状記憶合金装置の一実施例を示す側面図、第２
図は形状記憶合金が加熱されている状態における前記実
施例を示す側面図、第３図は前記実施例を示す正面図で
ある。 １……弾性部材、８……形状記憶合金。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弾性を有する弾性部材と、前記弾性部材の
   ２つの異なる部分間に張り渡されたワイヤ状の形状記憶
   合金とを有してなり、前記形状記憶合金は前記弾性部材
   を弧状に湾曲するように弾性変形させることとなる長さ
   を記憶しており、これにより該形状記憶合金自体は前記
   弾性部材の弾性により引張り力を作用させることを特徴
   とする形状記憶合金装置。