(57)【要約】【課題】形状記憶合金製のアクチュエータを用いた三方弁において、小型且つ応答性に優れた三方弁を提供すること。【解決手段】第１、第２の流体流路１５，１６及び共通流体流路１７が形成された筒状のガイドパイプ１１と、ガイドパイプ１１内においてその軸方向に移動可能に収容された可動弁体１２と、通電用の電極となる第１及び第２の電極２６，２７と、形状記憶合金により形成されるとともに、通電可能に第１及び第２の電極２６，２７に接続され、熱による形状の変化により可動弁体１２をガイドパイプ１１の軸方向に付勢可能なワイヤ１３とを備える。【選択図】図１
2008133835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２及び第３の流体出入口が形成された筒状の固定構造体と、
前記固定構造体内においてその軸方向に移動可能に収容された可動構造体と、
通電用の電極となる第１及び第２の電極と、
形状記憶合金により形成されるとともに、通電可能に前記第１及び第２の電極に接続され、熱による形状の変化により前記可動構造体を前記固定構造体の軸方向に付勢可能な第１付勢部材とを備え、
前記第１付勢部材への非通電時には、前記可動構造体が前記第１流体出入口を封止するとともに前記第２流体出入口と前記第３流体出入口とが連通し、
前記第１付勢部材への通電時には、前記第１付勢部材の形状の変化により前記可動構造体が変位して前記可動構造体が前記第２流体出入口を封止するとともに前記第１流体出入口と前記第３流体出入口とが連通することを特徴とする三方弁。
【請求項２】
前記第１及び第２の流体出入口を前記固定構造体の軸方向の両端部にそれぞれ設け、前記第３の流体出入口を前記固定構造体の周壁部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の三方弁。
【請求項３】
前記筒状の固定構造体における周壁部の対向位置に前記第１及び第２の電極をそれぞれ設け、
前記第１付勢部材を略Ｖ字状に形成するとともに当該第１付勢部材の両端部を前記第１及び第２の電極にそれぞれ接続し、
前記第１付勢部材は略Ｖ字の折曲部近傍で当該可動構造体を付勢することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の三方弁。
【請求項４】
前記可動構造体により第２流体出入口を封止する場合に前記第１付勢部材にかかる応力負荷を低減する負荷低減弾性体を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の三方弁。
【請求項５】
前記可動構造体を前記第１流体出入口側に付勢する第２付勢部材を備え、
前記第１付勢部材への非通電時に、前記可動構造体は前記第２付勢部材により前記第１流体出入口側に付勢されて前記第１流体出入口を封止することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の三方弁。
【請求項６】
前記第２付勢部材を弾性体で形成し、
前記第１流体出入口を封止する第１可動部と前記第２流体出入口を封止する第２可動部とを含んで前記可動構造体を構成するとともに前記第１可動部と第２可動部との間に前記負荷低減弾性体を設け、
前記第２付勢部材の弾性係数を前記負荷低減弾性体の弾性係数よりも小さく設定したことを特徴とする請求項５に記載の三方弁。
【請求項７】
前記第１及び第２の可動部の一方に凸部を設けるとともに他方に凹部を設け、
前記凸部が前記凹部に挿嵌された状態で、前記可動構造体が前記固定構造体の軸方向に移動可能であるとともに前記第１及び第２の可動部が相対的に移動可能であることを特徴とする請求項６に記載の三方弁。
【請求項８】
前記第２付勢部材を弾性体で形成し、
前記第１及び第２の電極を前記固定構造体に設けるとともに前記第１及び第２の電極の少なくとも一方を弾性体で形成し、
前記負荷低減弾性体を前記弾性体で形成した電極で構成し、
前記第２付勢部材の弾性係数を前記負荷低減弾性体の弾性係数よりも小さく設定したことを特徴とする請求項５に記載の三方弁。
【請求項９】
前記第２付勢部材を弾性体で形成し、
前記第１及び第２の電極の少なくとも一方を前記固定構造体に対して相対移動可能に設けるとともに、前記固定構造体に対して相対移動可能に設けた電極と前記固定構造体との間に前記負荷低減弾性体を設け、
前記第２付勢部材の弾性係数を前記負荷低減弾性体の弾性係数よりも小さく設定したことを特徴とする請求項５に記載の三方弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、形状記憶合金製のアクチュエータを用いた三方弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体の流入口と第１及び第２の流出口とを備え、流入口と第１又は第２の流出口との連通を選択的に切り替える三方弁において、弁体のアクチュエータを形状記憶合金製のコイルバネで形成したものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の三方弁では、弁体の一方側には形状記憶合金製のコイルバネが接続されている。また、弁体の他方側には通常のバネ材料で形成されたバイアス用のコイルバネが接続されている。ここで一般に、形状記憶合金は基準温度の前後で形状が変化する性質を有している。このため弁体の一方側に接続された形状記憶合金製のコイルバネは基準温度の前後で形状が変化し、その結果としてコイルバネの弾性係数が基準温度の前後で変化する。これに対して、弁体の他方側に接続されたコイルバネは、温度にかかわらず弾性係数がほぼ一定である。
【０００４】
したがって、両コイルバネによる付勢力がつりあう弁体位置は基準温度の前後で変化する。特許文献１に記載の三方弁では、上述した温度変化に基づく弁体位置の変化によって流入口と第１又は第２の流出口との連通を選択的に切り替えることを可能としている。
【特許文献１】特開平７−４５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の三方弁では、形状記憶合金製のコイルバネは、周囲温度の変化によってコイルバネの温度が変化するいわゆる傍熱タイプとなっている。そのため、温度に応じた形状記憶合金の形状変化の応答性が比較的遅いという問題がある。傍熱タイプで応答性を上げるためには周囲から熱を受けやすくするためにアクチュエータの表面積を大きくすることが考えられるが、これではアクチュエータの体格が大きくなってしまう。
【０００６】
本願発明は上記問題に鑑みなされたものであり、形状記憶合金製のアクチュエータを用いた三方弁において、小型且つ応答性に優れた三方弁を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明の三方弁では、第１、第２及び第３の流体出入口が形成された筒状の固定構造体と、前記固定構造体内においてその軸方向に移動可能に収容された可動構造体と、通電用の電極となる第１及び第２の電極と、形状記憶合金により形成されるとともに、通電可能に前記第１及び第２の電極に接続され、熱による形状の変化により前記可動構造体を前記固定構造体の軸方向に付勢可能な第１付勢部材とを備え、前記第１付勢部材への非通電時には、前記可動構造体が前記第１流体出入口を封止するとともに前記第２流体出入口と前記第３流体出入口とが連通し、前記第１付勢部材への通電時には、前記第１付勢部材の形状の変化により前記可動構造体が変位して前記可動構造体が前記第２流体出入口を封止するとともに前記第１流体出入口と前記第３流体出入口とが連通することを特徴としている。
【０００８】
形状記憶合金製の第１付勢部材は通電されると自己発熱して温度が上昇し、この熱により形状が変化する。そして、この形状の変化により可動構造体を所定の方向に付勢する。この結果可動構造体を変位させて、固定構造体に形成された流体出入口の連通状態を切り替える。ここで、第１付勢部材は通電可能な構成となっており、通電により自己発熱する。このため、傍熱タイプのものと比べて応答性を向上させることが可能となる。また、周囲からの熱を受けやすくするために第１付勢部材の表面積を大きくする必要もないため、アクチュエータである形状記憶合金製の第１付勢部材の体格、ひいては三方弁全体の体格を小型化することが可能となる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の三方弁において、前記第１及び第２の流体出入口を前記固定構造体の軸方向の両端部にそれぞれ設け、前記第３の流体出入口を前記固定構造体の周壁部に設けたことを特徴としている。可動構造体を固定構造体の一端部に移動させることで、第１及び第２の流体出入口の一方を封止するとともに他方を開放することが可能となる。この結果、簡易な構造で第１及び第３の流体出入口の連通状態と第２及び第３の流体出入口の連通状態とを切り替えることが可能となる。
【００１０】
請求項３記載の発明では、上記請求項１又は請求項２記載の三方弁において、前記筒状の固定構造体における周壁部の対向位置に前記第１及び第２の電極をそれぞれ設け、前記第１付勢部材を略Ｖ字状に形成するとともに当該第１付勢部材の両端部を前記第１及び第２の電極にそれぞれ接続し、前記第１付勢部材は略Ｖ字の折曲部近傍で当該可動構造体を付勢することを特徴としている。
【００１１】
第１付勢部材を略Ｖ字状という簡易な形状としたため、アクチュエータである形状記憶合金製の第１付勢部材の体格、ひいては三方弁全体の体格を小型化することが可能となる。また、Ｖ字状の折曲部近傍で可動構造体を付勢させる構成としたため、形状記憶合金製の第１付勢部材の伸縮量に対する可動弁体の移動方向へのストローク量を大きくすることが可能となる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、上記請求項１から請求項３のいずれかに記載の三方弁において、前記可動構造体により第２流体出入口を封止する場合に前記第１付勢部材にかかる応力負荷を低減する負荷低減弾性体を備えることを特徴としている。
【００１３】
形状記憶合金製のアクチュエータを用いた三方弁においては、流体出入口を封止する際の確実性を上げるために封止の際の押圧を強く設定する場合がある。また、アクチュエータの部品にはその製造精度にバラツキが生じる場合がある。このため、アクチュエータにかかる応力負荷が大きくなる方向にばらつきが生じた場合には、流体出入口を封止する際に形状記憶合金製のアクチュエータに過剰な応力負荷がかかる場合がある。一般に形状記憶合金では、温度が基準温度を超えると形状が変化する。そして、温度を初期の状態に戻せば原形状に回復し、形状記憶合金の性質である形状の再現性を示す。しかしながら、記憶形状状態で過剰な応力負荷が加えられると、形状記憶合金の記憶形状がずれ、形状の再現性が損なわれるという傾向を持っている。
【００１４】
この点、請求項４に記載の発明では、負荷低減弾性体を設けることで形状記憶合金製の第１付勢部材に過剰な応力負荷がかかることを抑制することが可能となる。この結果、形状記憶合金製の第１付勢部材の形状の再現性を良好に維持することが可能となり、三方弁の信頼性を高めるとともに製品寿命を長くすることが可能となる。
【００１５】
請求項５記載の発明では、上記請求項１から請求項４のいずれかに記載の三方弁において、前記可動構造体を前記第１流体出入口側に付勢する第２付勢部材を備え、前記第１付勢部材への非通電時に、前記可動構造体は前記第２付勢部材により前記第１流体出入口側に付勢されて前記第１流体出入口を封止することを特徴としている。可動構造体を第１流体出入口側に付勢する第２付勢部材を設けることにより、第１付勢部材への非通電時における第１流体出入口の封止の確実性を向上させることが可能となる。
【００１６】
請求項６記載の発明では、上記請求項５記載の三方弁において、前記第２付勢部材を弾性体で形成し、前記第１流体出入口を封止する第１可動部と前記第２流体出入口を封止する第２可動部とを含んで前記可動構造体を構成するとともに前記第１可動部と第２可動部との間に前記負荷低減弾性体を設け、前記第２付勢部材の弾性係数を前記負荷低減弾性体の弾性係数よりも小さく設定したことを特徴としている。これによると、第１及び第２の可動部を含んで構成された可動構造体の間に負荷低減構造体を設けた構造となっている。このため、可動構造体以外の固定構造体等の部材に変更を加えることなく、負荷低減弾性体を設けることが可能となる。また、第２付勢部材の弾性係数を負荷低減弾性体の弾性係数よりも小さく設定した。このため、第１付勢部材の変形によって生じる力によって、負荷低減弾性体よりも先に第２付勢部材が変形して可動構造体が変位する。この結果、負荷低減弾性体により可動構造体の変位が阻害されることを抑制することができる。
【００１７】
請求項７記載の発明では、上記請求項５記載の三方弁において、前記第１及び第２の可動部の一方に凸部を設けるとともに他方に凹部を設け、前記凸部が前記凹部に挿嵌された状態で、前記可動構造体が前記固定構造体の軸方向に移動可能であるとともに前記第１及び第２の可動部が相対的に移動可能であることを特徴としている。これにより、可動構造体の移動及び第１可動部と第２可動部との相対的な移動がスムーズとなる。
【００１８】
請求項８記載の発明では、上記請求項５記載の三方弁において、前記第２付勢部材を弾性体で形成し、前記第１及び第２の電極を前記固定構造体に設けるとともに前記第１及び第２の電極の少なくとも一方を弾性体で形成し、前記負荷低減弾性体を前記弾性体で形成した電極で構成し、前記第２付勢部材の弾性係数を前記負荷低減弾性体の弾性係数よりも小さく設定したことを特徴としている。これによると、負荷低減弾性体を設置するために可動構造体に変更を加える必要がないため、可動構造体の構造が簡易となり可動構造体の製造が容易となる。また、電極が負荷低減弾性体を兼ねているため、部品点数を低減することができる。さらに、第２付勢部材の弾性係数を負荷低減弾性体の弾性係数よりも小さく設定したため、第１付勢部材の変形によって生じる力によって、負荷低減弾性体よりも先に第２付勢部材が変形して可動構造体が変位する。このため、負荷低減弾性体により可動構造体の変位が阻害されることを抑制することができる。
【００１９】
請求項９記載の発明では、上記請求項５記載の三方弁において、前記第２付勢部材を弾性体で形成し、前記第１及び第２の電極の少なくとも一方を前記固定構造体に対して相対移動可能に設けるとともに、前記固定構造体に対して相対移動可能に設けた電極と前記固定構造体との間に前記負荷低減弾性体を設け、前記第２付勢部材の弾性係数を前記負荷低減弾性体の弾性係数よりも小さく設定したことを特徴としている。
【００２０】
これによると、負荷低減弾性体は固定構造体に対して相対移動可能に設けられた電極と固定構造体との間に設けられる。このため、負荷低減弾性体を設置するために可動構造体に変更を加える必要がないため、可動構造体の構造が簡易となり可動構造体の製造が容易となる。また、第２付勢部材の弾性係数を負荷低減弾性体の弾性係数よりも小さく設定した。このため、第１付勢部材の変形によって生じる力によって、負荷低減弾性体よりも先に第２付勢部材が変形して可動構造体が変位する。このため、負荷低減弾性体により可動構造体の変位が阻害されることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る三方弁について、図１を参照して説明する。ここで、図１（ａ）はワイヤへの非通電時における三方弁の状態を示す軸方向断面図であり、図１（ｂ）はワイヤへの通電時における三方弁の状態を示す軸方向断面図である。
【００２２】
図１（ａ）に示すように、三方弁１０はガイドパイプ１１と、ガイドパイプ１１内に収容された可動弁体１２と、可動弁体１２を駆動するためのアクチュエータとしてのワイヤ１３とを含んで構成されている。
【００２３】
ガイドパイプ１１は金属又は樹脂により略円筒状に形成されている。ガイドパイプ１１の内部には収容部１４が形成されており、可動弁体１２がガイドパイプ１１の軸方向に移動可能に収容されている。ガイドパイプ１１の軸方向の両端部には、第１及び第２の流体流路１５，１６が設けられている。また、ガイドパイプ１１の一端側（第１流体流路１５側）の周壁部には共通流体流路１７が設けられている。
【００２４】
可動弁体１２は金属又は樹脂により略円柱状に形成されている。可動弁体１２は、その内部を流体が通過可能に形成されている。上述のように、可動弁体１２は収容部１４内を軸方向に移動可能となっており、可動弁体１２の移動方向の中央部には他の部分よりも径が大きい鍔部１８が設けられている。鍔部１８は、可動弁体１２の一端が第１流体流路１５に当接した状態で共通流体流路１７を塞がない位置に設けられている。この鍔部１８は可動弁体１２が収容部１４内を軸方向に移動する際に、収容部１４の内周壁面に内接してガイドされる被ガイド部を形成するものである。鍔部１８が収容部１４の内壁面にガイドされることにより、可動弁体１２が収容部１４内をスムーズに移動できるようになっている。鍔部１８には、可動弁体１２の径方向に貫通する貫通孔１９が形成されている。また、貫通孔１９内には、貫通孔１９の貫通方向及び可動弁体１２の移動方向と直交する方向に延びる被付勢部２０が設けられている。
【００２５】
可動弁体１２の軸方向の両端部には、第１及び第２の封止部２１，２２がそれぞれ設けられている。第１及び第２の封止部２１，２２は、第１及び第２の流体流路１５，１６における収容部１４側の開口部２３，２４に当接してこれらを封止するためのものである。第１及び第２の封止部２１，２２は、開口部２３，２４の封止性を高めるために、ゴム等の弾性樹脂材で形成することが好ましい。
【００２６】
収容部１４における第２流体流路１６側の端部と可動弁体１２の鍔部１８との間には第１コイルバネ２５が設けられており、可動弁体１２を第１流体流路１５側に付勢している。また、ガイドパイプ１１の周壁部における対向した位置には、第１及び第２の電極２６，２７がそれぞれ固定されている。
【００２７】
三方弁１０には、略Ｖ字状に折り曲げ形成されたワイヤ１３が設けられている。ワイヤ１３は貫通孔１９内に配置されており、その両端部を貫通孔１９から突出させるとともに、その折曲部が第１流体流路１５側に凸となる向きとされている。また、ワイヤ１３の両端部は第１及び第２の電極２６，２７にそれぞれ接続されており、第１及び第２の電極２６，２７間に電圧を印加することによりワイヤ１３に通電可能となっている。なお、図１（ａ）に示すように、貫通孔１９内において、ワイヤ１３の折曲部は被付勢部２０よりも第１流体流路１５側に配置されており、ワイヤ１３への非通電時にはワイヤ１３と被付勢部２０とは互いに非接触の状態となっている。
【００２８】
上記ワイヤ１３は形状記憶合金（例えば、Ｔｉ−Ｎｉ型形状記憶合金）で形成されている。一般に形状記憶合金では、常温では全長が伸びた伸長形状であるが、その温度がある基準温度以上になると予め記憶された収縮形状となる。そして、温度を初期の状態に戻せば、元の形状に回復する性質を有している。この形状記憶合金の温度変化による形状変化力は第１コイルバネ２５に作用する弾性力に対して著しく大きいものとなっている。したがって、第１及び第２の電極２６，２７に電圧が印加されてワイヤ１３に通電がされるとワイヤ１３が自己発熱し、ワイヤ１３の温度が基準温度以上になるとワイヤ１３は予め記憶された収縮形状となる。この収縮状態においては、図１（ｂ）に示すように、ワイヤ１３はその折曲部近傍で被付勢部２０の第１流体流路１５側と接触して可動弁体１２を第２流体流路１６側に付勢し、可動弁体１２を移動させる。
【００２９】
次に、本実施形態における三方弁１０の作動について説明する。図１（ａ）に示すように、ワイヤ１３に電流を流していない場合には、形状記憶合金製のワイヤ１３は伸長状態にある。この状態においてはワイヤ１３と被付勢部２０とが接触しておらず、ワイヤ１３による可動弁体１２に対する付勢力は作用していない。一方、第１コイルバネ２５は可動弁体１２を第１流体流路１５側に付勢している。このため、可動弁体１２の第１封止部２１が第１流体流路１５における収容部１４側の開口部２３に当接してこれを封止する。この結果、ワイヤ１３への非通電時には第２流体流路１６と共通流体流路１７とが連通する。
【００３０】
ワイヤ１３に電流を流した場合には、通電によりワイヤ１３が自己発熱する。そして、ワイヤ１３の温度が基準温度以上になると、ワイヤ１３は予め記憶された収縮状態となる。このため、ワイヤ１３の折曲部近傍が被付勢部２０に接触して可動弁体１２を第２流体流路１６側に付勢する。ここで、形状記憶合金製のワイヤ１３の形状変化力は第１コイルバネ２５の弾性力に対して著しく大きく、ワイヤ１３の付勢力は第１コイルバネ２５の付勢力よりも大きい。このため、可動弁体１２は第２流体流路１６側に移動され、第２封止部２２で第２流体流路１６が封止される。この結果、ワイヤ１３への通電時には第１流体流路１５と共通流体流路１７とが連通する。
【００３１】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果を有する。
【００３２】
本実施形態では、形状記憶合金製のワイヤ１３は通電されると自己発熱して温度が上昇し、この熱により形状が変化する。そして、この形状の変化により可動弁体１２を第２流体流路１６側に付勢している。この結果可動弁体１２を変位させて、ガイドパイプ１１に形成された流体流路１５，１６，１７の連通状態を切り替えている。ここで、ワイヤ１３は通電により自己発熱する構成となっている。このため、傍熱タイプのものと比べて応答性を向上させることが可能となる。また、傍熱タイプのものと異なり周囲からの熱を受けやすくするためにワイヤ１３の表面積を大きくする必要もないため、形状記憶合金製のワイヤ１３により構成されるアクチュエータの体格、ひいては三方弁１０全体の体格を小型化することが可能となる。
【００３３】
本実施形態では、第１及び第２の流体流路１５，１６は、円筒状のガイドパイプ１１の両端部に設けられている。このため、可動弁体１２をガイドパイプ１１の一端部に移動させることで、第１及び第２の流体流路１５，１６の開口部２３，２４の一方を封止するとともに他方を開放することが可能となる。この結果、簡易な構造で第１流体流路１５及び共通流体流路１７の連通状態と第２流体流路１６及び共通流体流路１７の連通状態とを切り替えることが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態では、ワイヤ１３が略Ｖ字状という簡易な形状とされている。このため、形状記憶合金製のアクチュエータの体格、ひいては三方弁１０全体の体格を小型化することが可能となるとともに、アクチュエータの製造が容易となる。また、Ｖ字状の折曲部近傍で可動弁体１２を付勢させる構成としたため、形状記憶合金製のワイヤ１３の伸縮量に対する可動弁体１２の移動方向へのストローク量を大きくすることが可能となる。
【００３５】
本実施形態では、可動弁体１２と第２流体流路１６との間に第１コイルバネ２５が設けられている。このため、形状記憶合金製のワイヤ１３が非通電状態であり、ワイヤ１３により可動弁体１２に付勢力が作用していない場合には、可動弁体１２が第１コイルバネ２５により第１流体流路１５側に付勢される。これにより、ワイヤ１３に通電していない場合における第１流体流路１５の封止の確実性を高めることが可能となる。
【００３６】
［第２実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る三方弁について、図２を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。ここで、図２（ａ）はワイヤへの非通電時における三方弁の状態を示す軸方向断面図であり、図２（ｂ）はワイヤへの通電時における三方弁の状態を示す軸方向断面図である。
【００３７】
第２実施形態の可動弁体３０は、第１封止部３１を有する第１可動部３２と第２封止部３４を有する第２可動部３３とを含んで構成されている。そして、第１及び第２の可動部３２，３３間には、負荷低減弾性体としての第２コイルバネ３５が設けられている。
【００３８】
具体的には、図２（ａ）に示すように、第１及び第２の可動部３２，３３は円筒状に形成され、両者の軸方向端面を対向させて配置されている。そして、第１可動部３２及び第２可動部３３の対向面側には、他の部分よりも径が大きい鍔部３６，３７がそれぞれ設けられている。両可動部の鍔部３６，３７は第１及び第２の可動部３２，３３が収容部１４内を軸方向に移動する際に、収容部１４の内周壁面に内接してガイドされる被ガイド部を形成するものである。そして、鍔部３６，３７が収容部１４の内壁面にガイドされることにより、第１及び第２の可動部３２，３３が収容部１４内をスムーズに移動できるようになっている。
【００３９】
本実施形態においても、可動弁体３０を駆動するためのアクチュエータとして、形状記憶合金製の略Ｖ字状のワイヤ１３が用いられている。第１可動部３２には径方向に貫通する貫通孔１９が形成されており、この貫通孔３８内には貫通孔３８の貫通方向及び第１可動部３２の移動方向と直交する方向に延びる被付勢部３９が設けられている。
【００４０】
ワイヤ１３は貫通孔３８内に配置されており、その両端部を突出させるとともに、その折曲部が第１流体流路１５側に凸となる向きに配置されている。また、ワイヤ１３の両端部は第１及び第２の電極２６，２７にそれぞれ接続されており、第１及び第２の電極２６，２７間に電圧を印加することによりワイヤ１３に通電可能となっている。なお、図２（ａ）に示すように、貫通孔３８内において、ワイヤ１３の折曲部は被付勢部３９に対して第１流体流路１５側に配置されており、ワイヤ１３への非通電時には、ワイヤ１３と被付勢部２０とは互いに非接触の状態となっている。
【００４１】
両鍔部３６，３７には第２コイルバネ３５の端部がそれぞれ接続されている。このコイルバネの伸縮により、第１可動部３２と第２可動部３３との相対的な距離が可変となっている。第２コイルバネ３５は形状記憶合金製のワイヤ１３に過剰な負荷がかかるのを抑制するためのものであり、第２コイルバネ３５の弾性係数は第１コイルバネ２５の弾性係数よりも十分に大きく設定されている。
【００４２】
次に、本実施形態における三方弁１０の作動について説明する。図２（ａ）に示すように、ワイヤ１３に電流を流していない場合には、形状記憶合金製のワイヤ１３は伸長状態にある。この状態においてはワイヤ１３と被付勢部３９とが接触しておらず、第１可動部３２にはワイヤ１３による付勢力が作用していない。一方、第１コイルバネ２５は第２可動部３３を第１流体流路１５側に付勢している。そして、第２可動部３３に作用する付勢力は、第２コイルバネ３５を介して第１可動部３２に伝達され、第１可動部３２は第１流体流路１５側に移動する。この結果、ワイヤ１３への非通電時には、可動弁体３０の第１封止部３１が第１流体流路１５における収容部１４側の開口部２３に当接してこれを封止し、第２流体流路１６と共通流体流路１７とが連通する。
【００４３】
ワイヤ１３に電流を流した場合には、通電によりワイヤ１３が自己発熱する。そして、ワイヤ１３の温度が基準温度以上になると、ワイヤ１３は予め記憶された収縮状態となる。このため、ワイヤ１３の折曲部近傍が被付勢部３９に接触して第１可動部３２を第２流体流路１６側（第２可動部３３側）に付勢する。第１可動部３２に作用した付勢力は、第２コイルバネ３５を介して第２可動部３３に伝達され、第２可動部３３から第１コイルバネ２５に伝達される。
【００４４】
ここで、第２コイルバネ３５の弾性係数は、第１コイルバネ２５の弾性係数よりも十分に大きく設定されている。このため、第２封止部３４が第２流体流路１６における収容部１４側開口部２４に当接していない状態においては、第２コイルバネ３５はほとんど収縮せず、第１コイルバネ２５が収縮する。そして、第２可動部３３が第２流体流路１６側に移動して、第２封止部３４が開口部２４に当接する。この結果、第２封止部３４で第２流体流路１６が封止され、ワイヤ１３への通電時には第１流体流路１５と共通流体流路１７とが連通する。第２封止部３４が第２流体流路１６に当接した後、さらに第１可動部３２に対して第２流体流路１６側に付勢力が作用すると、第２コイルバネ３５が収縮を開始する。この第２コイルバネ３５の収縮はワイヤ１３に直接に過負荷がかかるのを緩和するクッション効果の役目を果たし、ワイヤ１３への過剰な負荷を低減する。
【００４５】
ここで一般に、形状記憶合金は記憶形状状態で過剰な圧力が加えられると、その記憶形状がずれてきて形状の再現性が損なわれ、元の形状に完全に復帰しないという傾向を持っている。この点、本実施形態では、形状記憶合金製のワイヤ１３に過剰な負荷がかかるのを抑制するための第２コイルバネ３５が設けられている。このため、形状記憶合金製のワイヤ１３に過剰な負荷がかかることを抑制することができ、形状記憶合金製のワイヤ１３の形状再現性が損なわれることを抑止することが可能となる。この結果、経時劣化を抑制することができるので温度変化による形状の再現性を良くすることができ、ワイヤ１３の通電による連通状態の切り替え精度を高めることができる。
【００４６】
また、第１コイルバネ２５の弾性係数を第２コイルバネ３５の弾性係数よりも小さく設定したので、ワイヤ１３の変形によって生じる力によって、第２コイルバネ３５よりも先に第１コイルバネ２５が変形して可動弁体３０が変位する。このため、第２コイルバネ３５により可動弁体３０の変位が阻害されることを抑制することができる。
【００４７】
本実施形態では、可動弁体３０を第１可動部３２と第２可動部３３とに分割して構成し、両可動部の間に第２コイルバネ３５を配設している。このため、第１実施形態の三方弁１０に対して、可動弁体３０以外の構成に変更を加えることなく、負荷低減弾性体としての第２コイルバネ３５を配設することが可能となる。
【００４８】
［第３実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る三方弁について、図３を参照して説明する。なお、第２実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。ここで、図３（ａ）はワイヤへの非通電時における三方弁の状態を示す軸方向断面図であり、図３（ｂ）はワイヤへの通電時における三方弁の状態を示す軸方向断面図である。
【００４９】
本実施形態では、第１可動部３２には第２可動部３３側に突出する凸部４０が形成されている。また、第２可動部３３には、反第１可動部３２側に窪んだ凹部４１が形成されている。そして、凸部４０が凹部４１に挿入された状態で、第１可動部３２と第２可動部３３とが一体となって収容部１４内を移動するとともに、第１可動部３２と第２可動部３３とが相対的に移動するように構成されている。
【００５０】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態では、第１及び第２の可動部３２，３３が一体的に移動する際には、凸部４０が凹部４１に挿嵌された状態で移動する。すなわち、凸部４０が凹部４１に挿嵌された状態となっているので、両者の一体性を確保することが容易であり、可動弁体３０の移動をスムーズに行わせることが可能となる。また、第１及び第２の可動部３２，３３が相対的に移動する際には、凸部４０が凹部４１に挿嵌された状態で両者が相対的に移動する。すなわち、両者が相対的に移動する際には、凹部４１で凸部４０のスライド方向が規制されつつ両者の相対移動をスムーズに行わせることが可能となる。
【００５１】
［第４実施形態］
本発明の第４の実施形態に係る三方弁について、図４を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。ここで、図４（ａ）はワイヤへの非通電時における三方弁の状態を示す軸方向断面図であり、図４（ｂ）はワイヤへの通電時における三方弁の状態を示す軸方向断面図である。
【００５２】
本実施形態では、第１及び第２の電極４２，４３は導電性樹脂により形成されている。そして、導電性樹脂製の両電極４２，４３に略Ｖ字状に形成された形状記憶合金製のワイヤ１３の両端部がそれぞれ接続されている。なお、導電性樹脂製の電極４２，４３の弾性係数は第１コイルバネ２５の弾性係数よりも十分に大きく設定されている。
【００５３】
次に、本実施形態における三方弁１０の作動について説明する。図４（ａ）に示すように、ワイヤ１３に電流を流していない場合には、形状記憶合金製のワイヤ１３は伸長状態にある。この状態においてはワイヤ１３と被付勢部２０とが接触しておらず、可動弁体１２にはワイヤ１３による付勢力が作用していない。一方、第１コイルバネ２５は可動弁体１２を第１流体流路１５側に付勢している。そして、この付勢力により、可動弁体１２は第１流体流路１５側に移動する。この結果、ワイヤ１３への非通電時には、可動弁体１２の第１封止部２１が第１流体流路１５における収容部１４側の開口部２３に当接してこれを封止し、第２流体流路１６と共通流体流路１７とが連通する。
【００５４】
ワイヤ１３に電流を流した場合には、通電によりワイヤ１３が自己発熱する。そして、ワイヤ１３の温度が基準温度以上になると、ワイヤ１３は予め記憶された収縮状態となる。このため、ワイヤ１３の折曲部近傍が被付勢部２０に接触して可動弁体１２を第２流体流路１６側に付勢する。また、ワイヤ１３の変形に伴い発生する力が第１及び第２の電極４２，４３にも作用する。
【００５５】
ここで、導電性樹脂製の第１及び第２の電極４２，４３の弾性係数は、第１コイルバネ２５の弾性係数よりも十分に大きく設定されている。このため、第２封止部２２が第２流体流路１６における収容部１４側開口部２３に当接していない状態においては、第１及び第２の電極４２，４３はほとんど変形せず、第１コイルバネ２５が収縮する。そして、可動弁体１２が第２流体流路１６側に移動して、第２封止部２２が開口部２３に当接する。この結果、第２封止部２２で第２流体流路１６が封止され、第１流体流路１５と共通流体流路１７とが連通する。第２封止部２２が開口部２３に当接した後、さらにワイヤ１３の変形に伴う力が第１及び第２の電極４２，４３に作用すると、図４（ｂ）に示すように、第１及び第２の電極４２，４３が変形を開始する。この第１及び第２の電極４２，４３の変形は、ワイヤ１３に直接に過負荷がかかるのを緩和するクッション効果の役目を果たし、ワイヤ１３への過剰な負荷を低減する。
【００５６】
すなわち、本実施形態では、導電性樹脂で第１及び第２の電極４２，４３を形成することにより、形状記憶合金製のワイヤ１３に過剰な負荷がかかるのを抑制することができ、形状記憶合金製のワイヤ１３の形状再現性が損なわれることを抑止することが可能となる。この結果、経時劣化を抑制することができるので温度変化による形状の再現性を良くすることができ、ワイヤ１３の通電による連通状態の切り替え精度を高めることができる。
【００５７】
また、第１コイルバネ２５の弾性係数を導電性樹脂製の電極４２，４３の弾性係数よりも小さく設定したので、ワイヤ１３の変形によって生じる力によって、電極４２，４３よりも先に第１コイルバネ２５が変形して可動弁体１２が変位する。このため、電極４２，４３の変形により可動弁体１２の変位が阻害されることを抑制することができる。
【００５８】
本実施形態では、負荷低減弾性体を設置するために可動弁体１２に変更を加える必要がない。このため、可動弁体１２の構造が簡易となり可動弁体１２の製造が容易となる。また、電極４２，４３が負荷低減弾性体を兼ねているため、部品点数を低減することができる。
【００５９】
［第５実施形態］
本発明の第５の実施形態に係る三方弁について、図５を参照して説明する。なお、上記各実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。ここで、図５（ａ）はワイヤへの非通電時における三方弁の状態を示す軸方向断面図であり、図５（ｂ）はワイヤへの通電時における三方弁の状態を示す軸方向断面図である。
【００６０】
本実施形態では、第１電極４４はガイドパイプ１１に固定され、第２電極４５はガイドパイプ１１に対して相対移動可能に設けられている。具体的には、ガイドパイプ１１の内周壁面における第２電極４５の配設位置には、径方向に孔部４６が穿設されている。そして、第２電極４５は孔部４６内を第１電極４４に対する遠近方向に移動可能となっている。なお、孔部４６における収容部１４側の端部にはストッパ部４７が形成されており、第２電極４５が収容部１４内に突出することが防止されるようになっている。ストッパ部４７と第２電極４５との間には負荷低減弾性体としての第２コイルバネ４８が配設されており、第２コイルバネ４８の両端部はストッパ部４７及び第２電極４５にそれぞれ固定されている。なお、第２コイルバネ４８の弾性係数は、第１コイルバネ２５の弾性係数よりも十分に大きく設定されている。
【００６１】
本実施形態でも、図５（ａ）に示すワイヤ１３の非通電時には、可動弁体１２の第１封止部２１は第１流体流路１５を封止しており、第２流体流路１６と共通流体流路１７とが連通する。そして、ワイヤ１３に通電を開始すると、図５（ｂ）に示すように、ワイヤ１３の変形により可動弁体１２及び第２電極４５が付勢される。ここで、第１コイルバネ２５の弾性係数は第２コイルバネ４８の弾性係数よりも小さく設定されているので、第２電極４５の移動よりも先に可動弁体１２の移動が開始される。そして、可動弁体１２の第２封止部２２が第２流体流路１６を封止した後、さらにワイヤ１３により可動弁体１２及び第２電極に付勢力が作用すると、第２コイルバネ４８の伸長が開始される。これにより、ワイヤ１３に過剰な負荷がかかることが抑制される。
【００６２】
本実施形態においても、第２電極をガイドパイプ１１と相対移動可能に設けるとともに、ストッパ部４７と第２電極４５との間に第２コイルバネ４８を配設した。これにより、形状記憶合金製のワイヤ１３に過剰な負荷がかかるのを抑制することができ、形状記憶合金製のワイヤ１３の形状再現性が損なわれることを抑止することが可能となる。この結果、経時劣化を抑制することができるので温度変化による形状の再現性を良くすることができ、ワイヤ１３の通電による連通状態の切り替え精度を高めることができる。
【００６３】
［他の実施形態］
上記第１実施形態では、ワイヤ１３が収縮した場合にのみ被付勢部２０に当接する構造としたが、ワイヤ１３のＶ字部を可動弁体１２に固定する構造としてもよい。この場合、ワイヤ１３の伸長時にはワイヤ１３によって可動弁体１２が第１流体流路１５側に付勢されるとともに、ワイヤ１３の収縮時にはワイヤ１３によって可動弁体１２が第２流体流路１６側に付勢されるようにワイヤ１３の位置及び形状が設定される。これによっても、ワイヤ１３への通電状態を切り替えることにより、流体流路の連通状態を切り替えることが可能となる。
【００６４】
上記各実施形態では、可動弁体１２，３０を駆動するアクチュエータとして形状記憶合金製の略Ｖ字状のワイヤ１３を用いた。すなわち、形状記憶合金製のアクチュエータを線状体とした。しかし、形状記憶合金製のアクチュエータの形状はこれに限るものではなく、板状体等の形状としてもよい。
【００６５】
第３実施形態では、第１可動部３２に凸部４０を形成するとともに第２可動部３３に凹部４１を形成した。しかし、第１可動部３２に凹部４１を形成するとともに第２可動部３３に凸部４０を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本願発明の第１実施形態にかかる三方弁の構成を示す断面図であり、（ａ）はワイヤへの非通電時、（ｂ）はワイヤへの通電時を示す。
【図２】本願発明の第２実施形態にかかる三方弁の構成を示す断面図であり、（ａ）はワイヤへの非通電時、（ｂ）はワイヤへの通電時を示す。
【図３】本願発明の第３実施形態にかかる三方弁の構成を示す断面図であり、（ａ）はワイヤへの非通電時、（ｂ）はワイヤへの通電時を示す。
【図４】本願発明の第４実施形態にかかる三方弁の構成を示す断面図であり、（ａ）はワイヤへの非通電時、（ｂ）はワイヤへの通電時を示す。
【図５】本願発明の第５実施形態にかかる三方弁の構成を示す断面図であり、（ａ）はワイヤへの非通電時、（ｂ）はワイヤへの通電時を示す。
【符号の説明】
【００６７】
１０  三方弁
１１  ガイドパイプ
１２  可動弁体
１３  ワイヤ
１４  収容部
１５  第１流体流路
１６  第２流体流路
１７  共通流体流路
１８  鍔部
１９  貫通孔
２０  被付勢部
２１  第１封止部
２２  第２封止部
２３，２４  開口部
２５  第１コイルバネ
２６  第１電極
２７  第２電極
【図１】
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【図２】
2008133835.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008133835.tif 000006
【図５】
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