JPH0727251A - 流体制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 弁体３を駆動する形状記憶合金５，６とし
て、弁体３の開閉方向での動作範囲を異ならせる状態で
複数種の形状記憶合金５，６が設けられている流体制御
弁。 【効果】 複数種の形状記憶合金による複数種の変形特
性を組み合わせた状態で流体制御弁の開度特性を形成す
ることができるから、所望の開度特性が形成された流体
制御弁を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、開閉作動される弁体を
開閉方向一方側に付勢する付勢手段と、温度変化に対応
する形状変化により前記弁体を前記付勢手段の付勢方向
と逆方向に駆動する形状記憶合金と、その形状記憶合金
に対して熱を付与する熱付与手段とが設けられた流体制
御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の流体制御弁において、弁
体を駆動する形状記憶合金は、一種類、且つ、一つの形
状記憶合金で構成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術によれば、一つの形状記憶合金によって弁体が駆
動される場合には、弁体の開度特性は、その形状記憶合
金の変形特性にのみ支配されるので、流体制御弁の所望
の開度特性が得られない不都合があった。

【０００４】また、一般に、形状記憶合金の温度変化に
対する形状変形は、比較的狭い温度範囲において急激に
進行するので、弁体の開度を調整するための熱付与手段
の調整はシビアなものになり、弁体の開度の制御が困難
になる不都合があった。

【０００５】本発明の目的は、上記従来欠点を解消する
点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による流体制御弁
の第一の特徴構成は、前記形状記憶合金として、前記弁
体の開閉方向での動作範囲を異ならせる状態で複数種の
形状記憶合金が設けられている点にある。

【０００７】本発明による流体制御弁の第二及び第三の
特徴構成は、第一の特徴構成を実施する際の好適な具体
構成を特定するもので、第二の特徴構成は、前記熱付与
手段が、前記形状記憶合金への通電によるジュール熱の
発生を制御する通電制御手段にて構成され、前記複数種
の形状記憶合金が、前記弁体の開閉方向での位置に関連
付けて前記通電制御手段にて通電を断続制御されて、前
記弁体の開閉方向での動作範囲が異ならされるように構
成されている点にある。

【０００８】第三の特徴構成は、前記複数種の形状記憶
合金は、変態温度が異なるように構成され、前記熱付与
手段が、前記弁体により通流量が制御される流体にて構
成されている点にある。

【０００９】

【作用】本発明の第一の特徴構成によれば、弁体を駆動
する形状記憶合金として、弁体の開閉方向での動作範囲
を異ならせる状態で複数種の形状記憶合金が設けられて
いる、すなわち、例えば材質、長さ、形状、変態温度、
取付方法、熱付与の制御形態などが異なる複数種の形状
記憶合金が設けられているから、複数種の形状記憶合金
による複数種の変形特性を組み合わせた状態で、流体制
御弁の開度特性を形成することができる。

【００１０】第二の特徴構成によれば、複数種の形状記
憶合金が、弁体の開閉方向での位置に関連付けて通電制
御手段にて通電を断続制御されて弁体の開閉方向での動
作範囲が異ならされるように構成されているから、複数
種の形状記憶合金の通電の断続のタイミングをそれぞれ
制御することによって、通電制御手段の調整を複雑且つ
シビアなものにすることなく、弁体の動作範囲を広げた
り、弁体の駆動力を、例えば流体の粘性などに合わせ
て、所望の駆動力に調整することができる。

【００１１】第三の特徴構成によれば、熱付与手段が、
弁体により通流量が制御される流体にて構成されている
から、形状記憶合金を温度変化に対して応答性の良い構
造にすることは、例えば線径の細い形状記憶合金をコイ
ル・スプリング状に形成するなど、比較的容易であるの
で、流体制御弁の温度変化に対する応答性を向上するこ
とができる。

【００１２】

【発明の効果】本発明の第一の特徴構成によれば、複数
種の形状記憶合金による複数種の変形特性を組み合わせ
た状態で流体制御弁の開度特性を形成することができる
から、所望の開度特性が形成された流体制御弁を提供す
ることができる。

【００１３】第二の特徴構成によれば、通電制御手段の
調整を複雑且つシビアなものにすることなく、弁体の動
作範囲を広げたり弁体の駆動力を所望の駆動力に調整す
ることができるから、所望の開度特性を形成しつつも、
通電制御手段の構成が簡単で、且つ、制御が容易な流体
制御弁を提供することができる。

【００１４】第三の特徴構成によれば、比較的容易な構
造で、流体制御弁の温度変化に対する応答性を向上する
ことができるので、例えば、温度センサなどにより温度
変化を電気的に検出して通電制御手段により弁体の開度
を調節する構成よりも、構造の簡単化、小型化及びコス
トの低減ができ、且つ、例えば、ワックス・ペレットな
どにより弁体の開度を調節する構成よりも応答性が速
く、温度変化に対する弁体の開度変化が直線的で制御し
やすく、又、任意の開度特性を設定できる流体制御弁を
提供することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１及び図２には、開閉作動される弁体３を開閉
方向一方側に付勢する付勢手段としてのコイル・バネ４
と、温度変化に対応する形状変化により弁体３をコイル
・バネ４の付勢方向と逆方向に駆動する形状記憶合金
５，６と、その形状記憶合金５，６に対して熱を付与す
る熱付与手段としての形状記憶合金５，６への通電によ
るジュール熱の発生を制御する通電制御手段Ｈとが設け
られた流体制御弁が示されている。

【００１６】流体制御弁は、管を構成する弁箱１と、弁
箱１の内壁に突設された弁座２と、弁座２の上流側に設
けられ、且つ、弁箱１の管軸方向に開閉移動される弁体
３と、弁体３を閉じ側、すなわち、弁箱１の下流側に付
勢する付勢手段としてのコイル・バネ４と、弁体３を開
き側、すなわち、弁箱１の上流側に駆動する形状記憶合
金５，６とから構成されている。

【００１７】弁体３は、通電可能な材質で構成され、コ
イル・バネ４によって、弁箱１の管軸方向に変位自在に
設けられている。コイル・バネ４は、弁箱１の内壁に突
設されたバネ受け座７に固定されている。弁体３の下流
側部分には、形状記憶合金５を接続するための接続部３
ａが形成されている。

【００１８】形状記憶合金５は、加熱により伸長するタ
イプのもので、コイル状に形成され、下流側の端部には
継ぎ板８が接続されている。継ぎ板８の下流側には、更
に形状記憶合金６が接続され、形状記憶合金６の下流側
の端部が、弁箱１の内壁に突設されたコイル受け座９に
固定されている。形状記憶合金６も加熱により伸長する
タイプのもので、コイル状に形成されている。継ぎ板８
は、通電可能な材質で構成されている。

【００１９】バネ受け座７には、コイル・バネ４と通電
する電極１０が設けられ、コイル受け座９には、形状記
憶合金６と通電する電極１１が設けられている。電極１
０及び電極１１は、絶縁体１２によって弁箱１と絶縁さ
れている。また、絶縁体１２は、バネ受け座７及びコイ
ル受け座９において、コイル・バネ４及び形状記憶合金
６と弁箱１とを絶縁する役割も果たしている。

【００２０】電極１０及び電極１１は、通電制御手段Ｈ
に接続されている。また、継ぎ板８も、継ぎ板８の管軸
方向への変位を許容する電線（図示されない）によっ
て、通電制御手段Ｈに接続されている。形状記憶合金５
及び形状記憶合金６は、通電制御手段Ｈによって通電さ
れることにより、自らの電気抵抗によってジュール熱を
発熱して収縮し、弁体３を開き側に駆動するように構成
されている。

【００２１】本実施例において、通電制御手段Ｈは、図
３に示す回路構成によって、形状記憶合金５及び形状記
憶合金６に電圧を印加するように構成されている。形状
記憶合金５及び形状記憶合金６は、（図示されない）電
源に対して、並列に接続されている。電源は、基準電圧
Ｖb を印加するように構成されている。形状記憶合金５
には、抵抗器ｒが、電源に対して直列に接続されてい
る。従って、形状記憶合金５の印加電圧は、形状記憶合
金６への印加電圧（すなわち、基準電圧Ｖb ）よりも、
常に低くなるように構成されている。

【００２２】図４には、形状記憶合金５及び形状記憶合
金６の印加電圧Ｖに対する自由長さＬを示すグラフが示
されている。グラフ線ｇ１は、形状記憶合金５の特性
を、グラフ線ｇ２は、形状記憶合金６の特性を示してい
る。形状記憶合金５及び形状記憶合金６は、同じ電圧Ｖ
s で伸長を開始し、同じ電圧Ｖe で伸長を終了する特性
を持つ。また、形状記憶合金５の方が形状記憶合金６よ
りも、印加電圧Ｖの増加に対する自由長さＬの伸び率が
大きい特性を持つ。

【００２３】図５には、通電制御手段Ｈによる基準電圧
Ｖb に対する形状記憶合金５及び形状記憶合金６の自由
長さＬを示すグラフが示されている。グラフ線ｇ１は、
基準電圧Ｖb に対する形状記憶合金５の特性を、グラフ
線ｇ２は、基準電圧Ｖb に対する形状記憶合金６の特性
を、グラフ線ｇ３は、グラフ線ｇ１及びグラフ線ｇ２の
加算値を示している。

【００２４】形状記憶合金６は、基準電圧Ｖb が電圧Ｖ
１になったときに、伸長を開始する。形状記憶合金５
は、前期の如く抵抗器ｒが設けられている分だけ、基準
電圧Ｖb に対する実際の印加電圧Ｖが低くなるので、基
準電圧Ｖb が電圧Ｖ２になったときに、伸長を開始す
る。また、形状記憶合金６は、基準電圧Ｖb が電圧Ｖ３
になったときに伸長を停止し、形状記憶合金５は、基準
電圧Ｖb が電圧Ｖ４になったときに伸長を停止する。

【００２５】従って、流体制御弁には、弁体３を駆動す
る形状記憶合金として、弁体３の開閉方向での動作範囲
を異ならせる状態で複数種の形状記憶合金５，６が設け
られている。

【００２６】弁体３は、グラフ線ｇ３に示す特性に従っ
て、開閉駆動されることになる。また、通電制御手段Ｈ
は、基準電圧Ｖb の電圧Ｖ１から電圧Ｖ４までの範囲を
使用して、弁体３を開閉駆動することができる。

【００２７】〔別実施例〕複数種の形状記憶合金は、通
電制御手段Ｈに対して直列に接続されても良い。図６に
は、直列に接続された形状記憶合金５及び形状記憶合金
６に対して、電流Ｉを通電する通電制御手段Ｈの回路構
成が示されている。図７には、本別実施例における形状
記憶合金５及び形状記憶合金６の、通電電流Ｉに対する
自由長さＬを示すグラフが示されている。グラフ線ｇ１
は、形状記憶合金５の特性を、グラフ線ｇ２は、形状記
憶合金６の特性を、グラフ線ｇ３は、グラフ線ｇ１及び
グラフ線ｇ２の加算値を示している。形状記憶合金５
は、電流Ｉ１のときに伸長を開始し、電流Ｉ３のときに
伸長を停止する特性を持ち、形状記憶合金６は、電流Ｉ
２のときに伸長を開始し、電流Ｉ４のときに伸長を停止
する特性を持つ。

【００２８】従って、複数種の形状記憶合金５，６は、
変態温度が異なるように構成され、且つ、弁体３の開閉
方向での位置に関連付けて通電制御手段Ｈにて通電電流
値Ｉが制御されて、弁体３の開閉方向での動作範囲が異
ならされるように構成されている。

【００２９】結果として、弁体３は、グラフ線ｇ３に示
す特性に従って開閉駆動されることになり、通電制御手
段Ｈは、通電電流Ｉの電流Ｉ１から電流Ｉ４までの範囲
を使用して、弁体３を開閉駆動することができる。

【００３０】形状記憶合金は、上述の形状記憶合金５，
６のように、通電により伸長するタイプものに限らず、
通電により収縮するタイプのものでも良い。また、形状
記憶合金の長さ、形状、及び、弁体３又は弁箱１に対す
る係止構造は、適宜変更可能である。図８から図１０に
は、通電制御手段Ｈに対して並列接続される形状記憶合
金５，６が設けられた流体制御弁が示されている。図８
に示す流体制御弁では、形状記憶合金５及び６は、両方
とも、弁体３の接続部３ａとコイル受け座９とに渡って
設けられている。形状記憶合金５及び６は、通電により
伸長するタイプである。この場合、バネ受け座７の電極
１０は、接地側（アース側）に接続される。一方、コイ
ル受け座９には、形状記憶合金５に印加電圧Ｖを印加す
るための電極１１ａと、形状記憶合金６に印加電圧Ｖを
印加するための電極１１ｂとが設けられている。

【００３１】図９に示す流体制御弁では、形状記憶合金
５は、通電により収縮するタイプであり、弁座２と弁体
３の接続部３ａとの間に渡って設けられている。弁座２
には、形状記憶合金５に通電するための電極２ａが設け
られている。形状記憶合金６は、通電により伸長するタ
イプである。

【００３２】図１０に示す流体制御弁では、形状記憶合
金５及び６は、通電により伸長するタイプであり、形状
記憶合金５は、弁体３の上流側部分に設けられた接続部
３ｂと弁座２とに渡って設けられている。

【００３３】図１１及び図１２には、通電制御手段Ｈに
対して直列接続される形状記憶合金５，６が設けられた
流体制御弁が示されている。図１１に示す流体制御弁で
は、形状記憶合金５は、通電により収縮するタイプであ
り、バネ受け座７と弁体３とに渡って設けられ、形状記
憶合金６は、通電により伸長するタイプである。

【００３４】図１２に示す流体制御弁では、形状記憶合
金５及び６は、両方とも通電により収縮するタイプであ
り、弁箱１の上流側位置に設けられた固定部１３と弁体
３とに渡って、継ぎ板８を介して設けられている。ま
た、コイル・バネ４は、弁体３の接続部３ａと弁座２と
の間に渡って設けられている。

【００３５】通電制御手段Ｈの回路構成は、図３及び図
６に示すものに限らず、適宜変更可能である。抵抗器ｒ
は、通電制御手段Ｈに備えられた可変抵抗でも良い。

【００３６】図３に示す、並列接続の通電制御手段Ｈに
おいては、形状記憶合金５及び６への通電は各別に断続
され、弁体３の開閉方向での動作範囲が異ならされるよ
うに構成されても良い。また、図６に示す、直列接続の
通電制御手段Ｈにおいては、形状記憶合金５及び６の夫
々に各別に並列に抵抗器が接続されて、印加電圧及び通
電電流の両方が異ならされるように構成されても良い。

【００３７】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】流体制御弁の全体構造を示す断面図

【図２】流体制御弁の全体構造を示す一部破断斜視図

【図３】通電制御手段の回路構成の一部を示す回路図

【図４】印加電圧に対する形状記憶合金の自由長さを示
すグラフ

【図５】基準電圧に対する形状記憶合金の自由長さを示
すグラフ

【図６】別実施例の通電制御手段の回路構成の一部を示
す回路図

【図７】別実施例の形状記憶合金の通電電流に対する自
由長さを示すグラフ

【図８】別実施例の流体制御弁の全体構造を示す断面図

【図９】別実施例の流体制御弁の全体構造を示す断面図

【図１０】別実施例の流体制御弁の全体構造を示す断面
図

【図１１】別実施例の流体制御弁の全体構造を示す断面
図

【図１２】別実施例の流体制御弁の全体構造を示す断面
図

【符号の説明】

Ｈ 通電制御手段 ３ 弁体 ４ 付勢手段 ５ 形状記憶合金 ６ 形状記憶合金

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開閉作動される弁体（３）を開閉方向一
   方側に付勢する付勢手段（４）と、温度変化に対応する
   形状変化により前記弁体（３）を前記付勢手段（４）の
   付勢方向と逆方向に駆動する形状記憶合金（５，６）
   と、その形状記憶合金（５，６）に対して熱を付与する
   熱付与手段（Ｈ）とが設けられた流体制御弁であって、 前記形状記憶合金（５，６）として、前記弁体（３）の
   開閉方向での動作範囲を異ならせる状態で複数種の形状
   記憶合金（５，６）が設けられている流体制御弁。
2. 【請求項２】 前記熱付与手段が、前記形状記憶合金
   （５，６）への通電によるジュール熱の発生を制御する
   通電制御手段（Ｈ）にて構成され、 前記複数種の形状記憶合金（５，６）が、前記弁体
   （３）の開閉方向での位置に関連付けて前記通電制御手
   段（Ｈ）にて通電を断続制御されて、前記弁体（３）の
   開閉方向での動作範囲が異ならされるように構成されて
   いる請求項１記載の流体制御弁。
3. 【請求項３】 前記複数種の形状記憶合金（５，６）
   は、変態温度が異なるように構成され、前記熱付与手段
   が、前記弁体（３）により通流量が制御される流体にて
   構成されている請求項１記載の流体制御弁。