JPS60135673A - 往復動駆動装置 - 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】 本発明は往復動駆動装置に係り、特に往復動の駆動源と
して温度変化によって所定の形状に形状変化する形状記
憶合金手段を用いた駆動装置に関するものである。

所定の部材に往復動を行わしめる往復動駆動装置として
は、従来より種々の構成のものが知られている。モータ
を駆動源とし、その回転運動を往復運動に変換する形式
のものや、ダイヤフラムやシリンダなどのように流体の
圧力によって往復運動を直接発生するようにしたものな
どがそれである。しかし、これらは減速機を必要とした
り、配管用のスペースを必要とするなどの問題を内在し
ており、必ずしも全ての用途に向いているとは言い難か
った。たとえば、空気調和装置の風の吹出口に設けられ
て、風の吹出方向を周期的に変更させるようにした自動
風向調整装置においても、風向を制御するための羽根の
首振り運動用に往復動駆動装置が用いられているが、か
かる自動風向調整装置用の往復動駆動装置に減速機を用
いたモ−夕を駆動源として使用すると、それらモータや
減速機の作動音が騒音となって使用者に不快感をもたら
したり、あるいはダイヤフラムを駆動源として使用する
と、配管のためのスペースを確保するための問題が生じ
るなどの不都合を免れ得なかったのである。

これに対し、往復動駆動装置の駆動源として、温度変化
によって所定の形状に形状変化する形状記憶合金手段を
用いることが考えられる。形状記憶合金手段を駆動源と
して用いれば、その加熱と放熱とによって往復運動を行
わしめることができるため、モータの場合のような騒音
が問題となることはなく、また通電加熱のための電気配
線もダイヤフラム等の流体用の配管に比べて必要なスペ
ースが狭くて済むため、スペースを確保することがそれ
ほど問題となることはないのである。しかしながら、か
かる形状記憶合金手段を往復動駆動装置の駆動源として
用いる場合には、その往復運動のストロークが周囲の環
境温度によって変化してしまうという問題が生じ、特に
自動風向調整装置の往復動駆動装置のように、吹き出す
風の温度によって環境温度が著しく異なるような場合に
おいてはなはだ不都合であった。

すなわち、形状記憶合金手段を駆動源として用いる場合
には、形状記憶合金手段の記憶形状に形状変化しようと
する力がその温度によって変化するところから、通常、
通電加熱期間の周期を一定とし、その通電加熱期間内に
おける通電量を一定に保つことによって、往復運動の周
期およびストロークを一定に保つことが考えられるので
あるが、そのように単に通電加熱周期とその期間内にお
ける通電量を一定に保つようにした場合には、周囲の環
境温度が低過ぎると、通電加熱期間の終期においても形
状記憶合金手段の温度が所定の温度まで」ニ昇し得す、
したがってその形状変化も不十分となって所望のストロ
ークを得ることができないのであり、また反対に周囲の
環境温度が高過ぎると、通電加熱期間の終期においてそ
の温度が必要以上に上昇し、往復運動のストロークが大
きくなり過ぎるだけでなく、形状記憶合金手段の記憶が
薄れる、いわゆる記憶ボケを惹起する恐れも生じるので
ある。

ここにおいて、本発明は、かかる事情に鑑みて為された
ものであって、その目的とするところは、形状記憶合金
手段を駆動源とする往復動駆動装置にして、形状記憶合
金手段の配設位置の周囲の環境温度の変化にかかわらず
、往復運動の周期およびストロークを一定に保つことが
できる往復動駆動装置を提供することにある。

そして、この目的を達成するために、本発明にあっては
、温度変化によって所定の形状に形状変化する形状記憶
合金手段を用い、その形状変化作用を利用して所定の部
材に往復運動を行わしめるようにした往復動駆動装置に
おいて、（ａ）前記形状記憶合金手段に対する通電加熱
期間を所定の周期で設定する通電加熱期間設定手段と、
（ｂ）前記形状記憶合金手段の配設位置の近傍に設けら
れて、該形状記憶合金手段の周囲の環境温度を検出する
環境温度検出手段と、（Ｃ）該環境温度検出手段によっ
て検出された環境温度に基づいて、前記通電加熱期間設
定手段にて設定された通電加熱期間内における前記形状
記憶合金手段への通電量を、該形状記憶合金手段の温度
が前記環境温度にかかわらず常にほぼ一定の温度になる
ように制御する通電量制御手段とを、含むように構成し
たのである。

このように、形状記憶合金手段を往復動駆動装置の駆動
源として用いれば、モータのようにその作動音が問題と
なることもなく、ダイヤフラム等のような配管のための
スペースを確保する問題も生じることばないのである。

また、形状記憶合金手段の配設位置近傍に、その周囲の
環境温度を検出する環境温度検出手段を設けて、その環
境温度検出手段にて検出された環境温度に基づいて通電
加熱期間内における形状記憶合金手段の通電量を制御し
、形状記憶合金手段の温度が常にほぼ一定の温度となる
ようにしているので、周囲の環境温度が変化しても形状
記憶合金手段が所定の形状に確実に変化して一定のスト
ロークが得られるのであり、また環境温度が高くなって
も、形状記憶合全手段の温度が上昇し過ぎて記憶ボケを
惹起することもないのである。なお、往復運動の周期は
通電加熱周期設定手段によって設定された周期に一定に
保たれることとなる。

以下、本発明をより一層具体的に明らかにするために、
その一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

まず、第１図は、本発明の一実施例である往復動駆動装
置を備えた自動風向調整装置の一例を示す説明図である
が、同図において、１０は自動車用空気調和装置の風の
吹出口に設けられたハウジングであって、その開口部１
２から風が吹き出されるようになっているものであり、
その開口部１２内に風の吹出方向を制御するための複数
枚の風向板１４が設けられている。これらの風向板１４
は、互いに平行となるように、それぞれ中央部がハウジ
ング１０に枢支された支軸１６によって支持されている
とともに、ハウジング奥部側の端部が連結板１８によっ
て枢支されている。この連結板１８とハウジング１０の
画側壁との間にはコイルばね２０がそれぞれ配設されて
おり、本実施例では、これらのコイルばね２０が、Ｃｕ
−Ｚｎ−ＡＡ系あるいはＮｔ−Ｔｉ系などの形状記憶合
金からなる形状記憶合金手段とされている。

これらのコイルばね２０には、それぞれ第１図の右側の
コイルばね２０に示されるように、予め所定の長さに短
縮した状態の形状が記憶させられていると共に、それら
を通電加熱するための通電加熱回路２２が接続されてお
り、この通電加熱回路２２によって両コイルばね２０が
所定の周期で交互に通電加熱されるようになっている。

そして、この交互の通電加熱による加熱状態に応じた記
憶形状に形状変化しようとする双方のコイルばね２０の
力のバランスの変化によって、連結板１８が同図におい
て左右に往復運動させられ、風向板１４が支軸１６回り
に首振り運動させられるようになっている。

通電加熱回路２２は、例えば第２図に示されるような構
成とされている。

第２図において、２４は通電加熱期間設定回路であって
、第３図（ａ）に示されるように、風向板１４の首振り
周期に適した周期でデユーティ比５０％の通電加熱周期
信号ＳＣを出力し、これを第一アンド回路２６の一方の
入力端子に直接供給するとともに、インバータ２８で反
転して第３図（ｂ）に示すように反転通電加熱周期信号
ｓｃ’として第二アンド回路３０の一方の入力端子に供
給するようになっている。

また、第２図において、３２は断続信号発生回路であっ
て、ヒステリシス特性を有するシュミット回路３４の入
力端子とアース間にコンデンサ３６が接続されると共に
、そのシュミット回路３４の出力端子とコンデンサ３６
　（シュミット回路３４の入力端子）との間に、サーミ
スタ３８．固定抵抗器３９およびダイオード４０からな
る充電回路４２と、固定抵抗器４４およびダイオード４
６からなる放電回路４８とが並列に接続された構成とさ
れており、上記充電回路４２のサーミスタ３８の抵抗値
の大きさによってデユーティ比が変化する断続信号ＳＩ
を出力し、これを前記第一および第二アンド回路２６．
３０の残りの入力端子に供給するようになっている。サ
ーミスタ３８は、温度の上昇に従って抵抗値が小さくな
る、いわゆるＮＴＣ特性を備えており、第１図に示され
るように、ハウジング１０の開口部１２内の側壁にコイ
ルばね２Ｏに近接して固定されている。すなわち、アン
ド回路２６．３０に供給される断続信号ＳＴは、ハウジ
ング１０の開口部１２がら吹き出される風の温度が低い
ときには、充電回路４２の合成抵抗値が大きくなって、
第３図（ｃ）に示されるようにデユーティ比が大きくな
り、風の温度が高いときには充電回路４２の合成抵抗値
が小さくなって、第３図（Ｃ）′に示されるようにデユ
ーティ比が小さくなるようにされているのである。

両アンド回路２６．３０は、第３図の（ｄ＋、　（ｄ）
　’および（ｅｌ、　（ｅｌ　’に示されるように、そ
れぞれ前記通電加熱周期信号ＳＣが■］レベルのとき、
および反転通電加熱周期信号ＳＣ“がＨレベルのとき、
断続信号ｓｒを通過させ、これを第一および第二通電加
熱信号ＳＨＩ、ＳＨ２としてそれぞれ第一および第二通
電増幅回路５０．５２に供給するようになっている。そ
して、各通電増幅回路５０゜５２はそれら供給された通
電加熱信号ＳＨＩ、ＳＨ２に従って前記一対のコイルば
ね２０をそれぞれ交互に通電加熱するようになっている
。

すなわち、各コイルばね２０は、通電加熱周期設定回路
２４の出力である通電加熱周期信号ＳＣの周期に従って
交互に通電加熱されるのであり、したがって風向板１４
、つまり連結板１日はその周期によって定まる周期で往
復運動させられるのであるが、本実施例では、それらの
通電加熱期間内における各コイルばね２０の通電量が、
コイルばね２０の周囲の環境温度が高いときには前述の
ように断続信号Ｓ■のデユーティ比を小さくすることに
よって低減させられ、また周囲の環境温度が低いときに
は断続信号ＳＩのデユーティ比が大きくされることによ
って増加させられて、第３図の（ｆ）、　（ｆｌ　’お
よび（６）、　ｆｇｌ　’に示されるように、コイルば
ね２０の周囲の環境温度にかかわらず、各通電加熱期間
の終期におけるコイルばね２０の温度が常にほぼ一定の
温度（第３図においてＴで示される温度）となるように
されているのであり、これによって風向板１４の首振り
角度が、すなわち連結板１８の往復運動のストロークが
ほぼ一定に維持されるようになっているのである。

なお、上述の説明から明らかなように、本実施例では通
電加熱期間設定回路２４．アンド回路２６．３０および
インバータ２８によって通電加熱周期設定手段が構成さ
れ、またサーミスタ３８によって温度検出手段が、断続
信号発生回路３２によって通電量制御手段が構成されて
いる。

このように、本実施例によれば、連結板１Ｂを往復運動
させるための駆動源として形状記憶合金製のコイルばね
２０を用いているので、その作動音は極めて静かであり
、また駆動源としてモータやダイヤフラム等を用いた場
合に比べて専有スペースが少なくて済み一１自動風向調
整装置をコンパクトに構成できる利点があるのである。

また、通電加熱期間の終期における温度が常にほぼ一定
となるようにされていることから往復運動のストローク
が一定に保たれるだけでなく、必要以上の温度上昇によ
ってコイルばね２０に記憶ボケが惹起される恐れもなく
なったのである。

しかも、本実施例によれば、コイルばね２０が断続的に
通電加熱されることから、コイルばね２０の温度分布が
平均化され、温度の偏りが解消されるため、コイルばね
２０の一部の温度が部分的に上昇することによる記憶ボ
ケも良好に回避できる利点があるのである。

以上、本発明の一実施例を説明したが、これは文字通り
の例示であって、本発明はかかる実施例に限定して解釈
されるべきものではない。

例えば、前記実施例においては、形状記憶合金手段とし
ての一対のコイルばね２０が連結板１８を直接駆動して
、これに往復運動を与えるようにされていたが、そのよ
うに必ずしも形状記憶合金手段によって直接駆動する必
要はなく、所定の中間部材を介在させて間接的に往復運
動を与えるようにしてもよいのであり、また、それら形
状記す、ａ合金手段の形状としてもコイルばね形状以外
のものを採用することもできるのである。さらに、形状
記憶合金手段としては、２つの形状記憶合金の形状変化
を利用したものでなくても、通常のばね部材と１つの形
状記憶合金とを組合せて構成したものであってもよいの
であり、また通電加熱時の記憶形状も必ずしも短縮した
形状を記憶させておく必要はなく、状況に応じて適宜変
更し得るものである。

さらに、前記実施例では、温度検出手段としてＮＴＣ特
性を備えたサーミスタ３８が用いられ、このサーミスタ
３８が断続信号発生回路３２の充電回路４２に挿入され
て、サーミスタ３８の温度による抵抗値の変化に基づい
て断続信号発生回路３２からの断続信号３１のＨレベル
の時間が制御され、これによって通電加熱信号ＳＨＩ、
ＳＨ２のデユーティ比が制御されて形状記憶合金手段と
してのコイルばね２０の通電量が制御されるようになっ
ていたが、サーミスタ３８として温度の上昇に伴って抵
抗値が大きくなるＰＴＣ特性を備えたものを用い、これ
を断続信号発生回路３２の放電量路４８側に設けて、断
続信号Ｓｌの１４レベルの時間を制御することによって
通電加熱信号ＳＨ１、ＳＨ２のデユーティ比を制御し、
これによってコイルばね２０の通電量を制御するように
してもよいのであり、またそれらＨレベルとＬレベルの
時間を同時に制御して通電量を制御するようにしてもよ
いのである。なお、サーミスタ３８は前記実施例のよう
に必ずしも固定抵抗器と直列に接続されて用いられる必
要はなく、複数個の固定抵抗器と組み合わせた合成抵抗
回路の一部として用いられてもよいのであり、また温度
検出手段としてもサーミスタ以外のものを使用してもよ
いのであり、さらに断続信号発生回路３２としても種々
の発振回路を使用できるのである。

また、通電加熱期間内における通電量の制御は、必ずし
も断続信号ＳＩのデユーティ比を制御して行う必要はな
く、各通電増幅回路５０．５２の増幅率を制御して行っ
てもよく、さらにはそのように断続信号Ｓｌの代わり連
続的な信号を発生させて、その連続信号の各通電増幅回
路５０．’５２における増幅率を制御することによって
通電量を制御するようにしてもよいのである。

加えて、前記実施例では、自動風向調整装置の往復動駆
動装置に本発明を適用した場合について述べたが、本発
明が他の装置の往復動駆動装置にも適用できることはも
ちろんである。

その他、−々列挙はしないが、本発明がソノ趣旨を逸脱
しない範囲内で種々なる変形、改良等を加えた態様で実
施し得ることは言うまでもないところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である往復動駆動装置を備え
た自動風向調整装置の一例を示す説明図であり、第２図
は第１図の通電加熱回路の一例を示す回路図であり、第
３図は第１図のコイルばねの環境温度が異なる２状態に
おける第２図の通電加熱回路の各部の信号波形とコイル
ばねの温度変化状態を比較して示すタイムチャートであ
る。 １８：連結板 ２０：コイルばね（形状記憶合金手段）２２：通電加熱
回路 ３２：断続信号発生回路（通電量制御手段）３８：サー
ミスタ（温度検出手段） 出願人　小島プレス工業株式会社 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 温度変化によって所定の形状に形状変化する形状記憶合
   金手段を用い、その形状変化作用を利用して所定の部材
   に往復運動を行わしめるようにした往復動駆動装置にし
   て、 前記形状記憶合金手段に対する通電加熱期間を所定の周
   期で設定する通電加熱期間設定手段と、前記形状記憶合
   金手段の配設位置の近傍に設けられて、該形状記憶合金
   手段の周囲の環境温度を検出する環境温度検出手段と、 該環境温度検出手段によって検出された環境温度に基づ
   いて、前記通電加熱期間設定手段にて設定された通電加
   熱期間内における前記形状記憶合金手段への通電量を、
   該形状記憶合金手段の温度が前記環境温度にかかわらず
   常にほぼ一定の温度になるように制御する通電量制御手
   段と、を含むことを特徴とする往復動駆動装置。