(57)【要約】  本発明は、弁装置（１）であって、弁ケーシング（２）内に支承された弁体（６）を備えており、弁体は形状記憶部材（２０）によって作動されるようになっており、形状記憶部材は変形していない静止状態から、変形させられた緊締状態を経て再び静止状態へ移るようになっている形式のものに関し、本発明に基づき力転向装置を備えており、該力転向装置によって形状記憶部材（２０）は、もっぱら該形状記憶部材の緊締状態への移りに際して若しくは静止状態への移りに際して弁体（６）を作動させるようになっている。
2008525731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁装置（１）であって、弁ケーシング（２）内に支承された弁体（６）を備えており、該弁体は形状記憶部材（２０）によって作動されるようになっており、前記形状記憶部材は変形していない静止状態から、変形させられた緊締状態を経て再び静止状態へ移るようになっている形式のものにおいて、力転向装置を設けてあり、該力転向装置によって形状記憶部材（２０）は、該形状記憶部材の緊締状態への移り若しくは静止状態への移りに際してのみ、弁体（６）を作動させるようになっていることを特徴とする、弁装置。
【請求項２】
力転向装置は、１つの作動方向の運動を該作動方向と逆向きの作用方向の運動に直接に変換するようになっている請求項１に記載の弁装置。
【請求項３】
力転向装置は、リンク式案内装置（４）を含んでいる請求項２に記載の弁装置。
【請求項４】
力転向装置は、レバー装置を含んでいる請求項２に記載の弁装置。
【請求項５】
形状記憶部材は形状記憶合金（２０）である請求項１から４のいずれか１項に記載の弁装置。
【請求項６】
形状記憶合金（２０）は加熱のために通電されるようになっている請求項５に記載の弁装置。
【請求項７】
加熱の制御のために抵抗発熱体（２２）を設けてある請求項５に記載の弁装置。
【請求項８】
液体を使用する家庭用機器若しくは自動食器洗い機或いは洗濯機において、請求項１から７のいずれか１項に記載の弁装置を備えていることを特徴とする、家庭用機器若しくは自動食器洗い機或いは洗濯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁装置であって、弁ケーシング内に支承された弁体を備えており、該弁体は形状記憶部材によって作動されるようになっており、形状記憶部材は非変形の静止状態、つまり変形していない静止状態（非応力状態若しくは非作動状態）から、変形させられた緊締状態（応力状態若しくは作動状態）を経て再び静止状態へ移るようになっている形式のものに関する。
【０００２】
多くの利用領域、殊に液体若しくは水を使用する、つまり配管を有する家庭用機器、例えば洗濯機若しくは自動食器洗い機には弁を用いてあり、弁は公称寸法１０ｍｍ以上の大きな流過断面を開閉するようになっている。公知の弁は直流電流式電磁石若しくは交流電流式電磁石で作動せしめられるようになっている。電磁石は弁の迅速さ作動を可能にするものの、弁体の作動のために小さな切り換え力しか生ぜしめられないものである。特に交流電流式電磁石は、欠点として、給電網から電磁石に印加される電圧に基づきコイル内に振動を生ぜしめるものである。このような振動は不快な騒音を発生させている。
【０００３】
直接に作動せしめられる公知の弁装置においては、弁体の制御のために設けられている構成部材は、形状記憶金属若しくは形状記憶合金によって成形されている。この種の形状記憶合金の形状記憶効果は、限界温度を上回る若しくは下回る際の合金の組織変態によるものである。形状記憶合金から成る構成部材は、組織変態に基づき限界温度の領域で該構成部材の寸法を５％程度まで変化させて、高い作動力を生ぜしめる。形状記憶合金の結晶組織の変化の際に生じる作動力は、弁の操作運動に変換される。
【０００４】
形状記憶合金は一般的に戻り変形の特性に関連して二種類に分けられる。存在するある種の形状記憶合金は、限界温度を超えることにより変形した後に限界温度を下回った場合にもとの初期位置（形状）若しくは出発位置に戻らない。この種の形状記憶合金から成る構成部材を使用するためには、戻り変形は、外部から与える力によって、例えば機械的な伸長によって生ぜしめられる。このような形状記憶合金は、温度に依存して１つの方向でのみしか変形しないので、いわゆるワンウエイタイプ(one-way type)に分類される。
【０００５】
ツーウエイタイプ（二方向効果）の形状記憶合金は限界温度を超える際に同じく変形する。該形状記憶合金は、限界温度を下回る場合に再びもとの状態に戻る。ワンウエイタイプ（一方向効果）の形状記憶合金とツーウエイタイプの形状記憶合金との間のさらなる差異は、ワンウエイタイプの形状記憶合金の限界温度を上回る際に生じる力が、ツーウエイタイプの形状記憶合金の限界温度を上回る際に生じる力よりも大きいことにある。ワンウエイタイプの形状記憶合金から成る構成部材のもとの形状に戻すために生ぜしめられる戻し力は、一方で該戻し力が限界温度を下回った場合に形状記憶合金を戻し変形させるために十分であるように規定されねばならない。他方で前記戻し力は、限界温度を超えた場合の形状記憶合金の形状変化若しくは変形を妨げる程に大きくてはならない。
【０００６】
弁体の制御のための形状記憶部材を備えた弁装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９６３４９９Ａ１号により公知である。この場合に弁体は基準位置で予め締め付けられていて、アクチュエータによって制御位置へ移動させられるようになっている。アクチュエータは、形状記憶合金から成る形状記憶部材として形成されている。アクチュエータに対応して温度変化の調節のための制御装置を配置してある。ワンウエイタイプの形状記憶部材を用いる限りにおいて、弁装置は、形状記憶部材の変形によって弁体を運動させる方向では、比較的弱いばねによって形状記憶部材を戻す逆の方向でよりも大きな力を生ぜしめるようになっている。比較的弱いばねは弁体の逆方向運動及び液体圧力に抗して作用しなければならない。これに対してツーウエイタイプの形状記憶部材を用いる場合には、小さい作動力を甘受しなければならない。
【０００７】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の弁装置を改善して、該弁装置が大きな断面を騒音の発生なしに正確に切り換えできるようにし、かつ該弁装置の組み込まれた家庭用機器を提供することである。
【０００８】
前記課題を解決するために本発明に基づき冒頭に述べた形式の弁装置に力転向装置（力の作用方向を転向する装置）を設けてある。形状記憶部材は、前記力転向装置を介して、緊締状態への移りに際してか、若しくは静止状態への移りに際して弁体を両方の切り換え位置へ作動させるようになっている。つまり本発明は、形状記憶部材の変形状態若しくは静止状態（休止状態）に弁の開放状態（開放位置）若しくは閉鎖状態（閉鎖位置）を正確に対応させる構造、或いは逆に形状記憶部材の変形状態若しくは静止状態に弁の閉鎖状態若しくは開放状態を正確に対応させる構造から離れるものである。むしろ本発明は、殊にワンウエイタイプの形状記憶部材の大きな力を弁の両方の切り換え過程に、つまり弁の開放のためにも閉鎖のためにも利用するものである。これによって、形状記憶部材の大きな変形力は弁の両方の弁運動を生ぜしめ、その結果、該両方の弁運動は正確に制御されるようになっている。
【０００９】
本発明に基づき設けられる力転向装置は、形状記憶部材の１つの作動方向（操作方向）の運動を、該方向と逆の作用方向の運動に直接に変換（転向）するようになっている。
この場合に作動方向は、弁の作動のために形状記憶部材の変形の力若しくは戻し力によって生ぜしめられる運動方向を意味する。逆方向の作用方向は、力が弁の開放若しくは閉鎖のために作用する方向を意味している。力転向装置は原理的に、限界温度の上回られることに基づく形状記憶部材の変形力、若しくはワンウエイタイプの形状記憶部材の場合の別個に生ぜしめられる戻し力、若しくはツーウエイタイプの形状記憶合金によって限界温度の下回られることに基づき生じる戻し力を転向するものである。しかしながら有利には、ワンウエイタイプの形状記憶部材の変形力を用いるようになっており、それというのは該変形力は最も大きいからである。
【００１０】
力転向装置は種々の構造で形成されるものである。本発明の有利な実施態様では、力転向装置は、リンク式案内装置(link guide)若しくは枢着リンク式案内装置(pivoted link guide)を含んでいる。リンク式案内装置は構造が簡単で、容易に組み立てられ、故障しにくく、所要スペースがわずかである。
【００１１】
本発明の別の実施態様では、力転向装置は、レバー装置から成っている。レバー装置は正確に調節されて有利である。
【００１２】
形状記憶部材は多様に知られている。形状記憶部材は例えば、NiTi-ベース、若しくはFe-ベース、若しくはCu-ベースの合金から成る形状記憶合金によって形成されている。形状記憶特性若しくは形状記憶効果を有するプラスチックも知られている。本発明の有利な実施態様では、形状記憶部材は、加熱によって変形可能な形状記憶合金によって形成されている。形状記憶金属若しくは適切な合金は有利であり、それというのは頑丈で故障しにくいからである。
【００１３】
一般的に形状記憶合金の変形は熱のエネルギー供給によって行われる。熱のエネルギー供給、つまり加熱は、本発明の有利な実施態様では形状記憶合金自体への通電によって行われる。このような加熱はほぼ損失なしにかつ効果的に作用し、それというのは別個の加熱装置からのエネルギー変換過程若しくはエネルギー伝達過程を必要としないからである。
【００１４】
電流が流される形状記憶合金の加熱は、形状記憶合金が電流に対して抵抗を生ぜしめることに基づいている。本発明の別の有利な実施態様では、加熱の制御のためにPTCを用いている。PTCは高い温度係数を有している。その抵抗は温度の上昇に伴って増大する。加熱は電流の流過に基づき行われる。電流はPTCを短い時間だけ妨げられずに通過し、PTCは温度上昇に基づき電流に対して所定の抵抗を生ぜしめ、該抵抗は電流を完全に遮断するまで生じている。PTCの適切な成形によって、規定された電流パルスを形成することができる。
【００１５】
PTCの前述の特性は、本発明に基づき形状記憶部材の加熱の有利な制御のために用いられている。形状記憶部材を作動させるために、作動電流は比較的高い電圧で用いられる。これによって形状記憶部材の大きくかつ迅速な変形を達成できる。高い電圧の電流を長い時間にわたって形状記憶部材に作用させると、形状記憶部材は損傷するので、作動電流の作用時間を制限するとよい。作動パルスを用いることによって、形状記憶部材は多数の作動に損傷なく耐えるようになる。作動パルスは約３乃至６アンペアで、１００乃至５００ｍｓ時間にわたって生ぜしめられる。適切に接続されたPTCは、電流の制限のために若しくは作動パルスの形成のために用いられる。PTCは、前述のように所定の強さの電流を短い時間だけ通過させることによってパルスを形成するようになっている。PTCの使用によって、規定された電流パルスの形成のための煩雑な制御装置は不要になっている。
【００１６】
本発明に基づき、液体若しくは水を導く家庭用機器、特に自動食器洗い機若しくは洗濯機に前述の弁装置を組み込むことができる。
【００１７】
本発明の原理を図示の実施例に基づき詳細に説明する。図面において、
図１は弁装置の断面図であり、
図２は弁装置の力転向装置を示す図である。
【００１８】
本発明に基づく切換え可能な弁の実施例を図１に示してある。弁１の弁ケーシング２は、弁室３を有し、入口４及び出口５のための各接続管片を備えている。弁室３内で弁体６はアーム７に配置されており、アームは軸８に旋回可能に支承されている。アーム７に配置されている弁体６は、図１に示す閉鎖位置から、破線で示す第１の作動位置Ａを経て同じく破線で示す開放位置Ｂへ移動させられるようになっている。作動位置Ａは弁体６の開放方向での最大変位位置を成していて、作動に際して一次に的しか占められない。これに対して開放位置Ｂは、弁１の開放された状態での弁体６の静止位置を成している。
【００１９】
図２は弁１の操作のために力転向装置を示している。軸８はケーシングカバー１０を貫通していて、ケーシングカバー１０の上側で小歯車１１を保持している。小歯車１１は扇形のディスク１２の歯部とかみ合っており、該ディスク（プレート）はケーシングカバー１０上に旋回可能に支承されている。ディスク１２に閉鎖ばね９を係合させてあり、該閉鎖ばねはケーシング２に支えられていて、ディスク１２を時計回り方向に押圧力で負荷している。ディスク１２とケーシングカバー１０との間にハート形カム１３を配置してあり、ハート形カム(heart-shaped cam)はディスク１２上に、該ディスクに対して相対的に回転可能に支承されている。ディスク１２の回転に際してハート形カム１３は連行されるようになっている。図示省略のばねによってハート形カムは図示の基準位置に保持されている。ハート形カム（切換え部材）は枢着リンク１４を有しており、枢着リンク(pivoted link)にカムフォロア１５を係合させてあり、カムフォロア(cam follower)はケーシングカバー１０に取り付けられている。ディスク１２の運動に際して、カムフォロア１５はハート形カム１３に対して相対的に枢着リンク１４内で運動させられる。
【００２０】
別の実施例ではハート形カム１３はディスク１２の背面に配置されていて、ディスクに堅く結合されていてよい。これによってカムフォロア１５は運動可能に支承されている。カムフォロアはケーシングカバー１０のスリット内に案内されていてよく、これによってディスク１２の運動に際してそれに対して横方向に枢着リンク１４内で運動させられるようになっている。
【００２１】
さらにディスク１２にピン１６を堅く結合してあり、ピンは細長い結合片１８の長孔１７内に係合している。結合片１８の狭幅側に引っ張りばね１９の一方の端部を係合させてあり、引っ張りばねの他方の端部はケーシング２に設けられた対向支承部に固定されている。結合片１８の相対する狭幅側に、形状記憶部材としての記憶合金から成る線材２０を取り付けてある。線材（ワイヤ）は、ケーシングカバー上に回転可能に支承された転向ローラ２１に巻き掛けて案内されていて、他方の端部で、ケーシング２に配置された熱抵抗部材２２に接続されている。熱抵抗部材２２は一方の側の第１の接続端子２３、線材２０、結合片１８、引っ張りばね１９と、他方の側の第２の接続端子２４との間の電流回路内に配置されている。したがって電流は運転時に構成部材２３，２０，２２，２４を通って流れるようになっている。
【００２２】
弁１は図２に示す位置では、図１に示す位置と同じ閉鎖位置にある。弁１の作動のために電流は接続端子２３，２４に印加される。電流の流れる抵抗発熱体２２は、線材２０の加熱のための所定の作動パルスを生ぜしめるようになっている。短時間の強い加熱に基づき線材２０は短くなり、その結果、結合片１８は転向ローラ２１に向かって運動する。この場合に結合片１８はディスク１２上のピン１６を連行して、ディスク１２を逆時計回りに回転（旋回）させ、その結果、閉鎖ばね９は圧縮される。
【００２３】
ディスク１２の回転は小歯車８に伝達され、これによってアーム７は弁体６と一緒に出口５の座部から離されて、時計回り方向に作動位置Ａへ移される（図１）。ディスク１２の回転運動によって、ケーシングカバー１０に結合されているカムフォロア５は、相対的にハート形カム１３の枢着リンク１４内を作動位置ａ′へ移動させられる。
【００２４】
電流供給を止めて加熱を減少させることによって、線材２０内に生じて該線材を短くしている収縮力（引っ張り力）は消滅する。今や線材２０は、引っ張りばね１９の引っ張り作用によってもとの長さに伸長される。この場合にディスク１２は時計回り方向に、つまり初期位置（出発位置）へ向かって戻り回転する。線材２０は結合片１８の長孔１７に基づき再び初期位置を占めるのに対して、ディスク１２はカムフォロア１５によって阻止され、それというのはカムフォロアはハート形のカム１３によって枢着リンク１４内の中間位置ｂへ強制されるからである。これによってディスク１２の完全な戻り回転は阻止され、したがってアーム１７も戻り行程の一部分にわたってのみ戻り旋回して、開放位置Ｂに止まる。これによって弁内の入口４と出口５との間の通路は、開放位置Ｂの維持のための継続的な力作用を必要とすることなしに開かれている。
【００２５】
接続端子２３，２４を介した新たな電流パルスによって抵抗発熱体２２は新たに加熱され、その結果、線材２０は縮められる。これによってディスク１２は逆時計回りに回転させられる。ディスク１２の該新たな回転は、アーム７、ひいては弁体６を再び作動位置Ａへ移すことになり、該作動位置Ａはリンク１４内のカムフォロア１５の第２の作動位置ａ″に対応している。第２の作動位置ａ″は、線材の続く冷却、引っ張りばね１９のばね作用による線材の伸長、ひいてはディスク１２の時計回り方向での回転に際して、図２に示す初期位置へのディスク１２の完全な戻りを可能にしていることによって、第１の作動位置ａ′と異なっている。初期位置へのディスクの完全な戻り回転によって、アーム７並びに弁体６は再び弁１の図１に示す閉鎖位置を占めるようになっている。
【００２６】
本発明に基づく弁装置若しくは弁の操作装置は、液体若しくは水を使用する家庭用機器、特に自動食器洗い機若しくは洗濯機に組み込まれて、種々の目的に、例えば管内を圧力下で流れる洗浄液体の流れの制御若しくは液状のクリーニング剤及びすすぎ洗い水の調量にために用いられる。
【００２７】
付言すると、上述の弁は１つの実施例であり、当業者にとって本発明の枠内で種々に変更され得るものである。抵抗発熱体を省略して、変成器に接続されていて直接に電流を流されることによって加熱される形状記憶特性のある線材を用いることも可能である。
【００２８】
別の力転向装置、例えば、形状記憶部材の１つの方向の並進運動を例えば断続機構若しくは間欠機構によって２つの方向に向けられ得る作動運動に変換する装置も考えられる。さらに、弁の作動のための回転運動の代わりに並進的な作動運動を用いることも可能である。
【００２９】
本発明において、図示の実施例では１つしか設けられていない構成部材を複数設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】弁装置の断面図
【図２】弁装置の力転向装置を示す図
【符号の説明】
【００３１】
１  弁、  ２  弁ケーシング、  ３  弁室、  ４  入口、  ５  出口、  ６  弁体、  ７  アーム、  ８  軸、  ９  閉鎖ばね、  １０  ケーシングカバー、  １１  小歯車、  １２  ディスク、  １３  ハート形カム、  １４  枢着リンク、  １５  カムフォロア、  １７  長孔、  １８  結合片、  １９  引っ張りばね、  ２０  線材、  ２２  抵抗発熱体、  ２３，２４  接続端子
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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