(57)【要約】【課題】外部から力が操作端（駆動端）に作用しても、その外力が操作端を通じて形状記憶合金に直接的に作用することがなく、動作速度が速く、しかも装置をより小型化できる形状記憶合金アクチュエータを提供する。【解決手段】形状記憶合金１９，２０で中間部材６を回動させるようにするとともに、中間部材６の位置により反転付勢手段１６が中間部材６および操作端部材１１を付勢する方向が変わるようにする。反転付勢手段１６は中間部材６と操作端部材１１との間以外に設ける。操作端部材を相反する方向に付勢する２つの状態を取り得る座屈ばねを設け、この座屈ばねの状態を形状記憶合金の形状回復力により遷移させるようにしてもよい。【選択図】　　図５
2004100537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作端が２つの安定位置を有する双安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
直線方向に移動可能な直線移動部材と、この直線移動部材に、第一の中間部材安定位置と第二の中間部材安定位置との間を回動可能に支持された中間部材と、第一の操作端部材安定位置と第二の操作端部材安定位置との間を回動可能な操作端部材と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前記第一の中間部材安定位置に向かって回動させるように前記中間部材に連係された第一の形状記憶合金と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前記第二の中間部材安定位置に向かって回動させるように前記中間部材に連係された第二の形状記憶合金と、前記直線移動部材を前記操作端部材の回動中心側に付勢する反転付勢手段とを有してなり、前記直線移動部材の移動方向は前記操作端部材の回動中心と前記中間部材の回動中心とを結ぶ方向であり、前記操作端部材は前記中間部材を介して前記反転付勢手段の付勢力を作用されるようになっており、
前記操作端部材が前記第一の操作端部材安定位置、前記中間部材が前記第一の中間部材安定位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第一の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第一の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記第二の中間部材安定位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記第一の中間部材安定位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第一の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第一の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記第二の中間部材安定位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記第二の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第二の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢される一方、前記操作端部材が前記第二の操作端部材安定位置、前記中間部材が前記第二の中間部材安定位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第二の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第二の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記第一の中間部材安定位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記第二の中間部材安定位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第二の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第二の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記第一の中間部材安定位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記第一の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第一の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されるように構成されている形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項２】
前記中間部材は前記反転付勢手段の付勢力により前記操作端部材に押圧されるようになっており、かつ前記操作端部材および前記中間部材の回動位置の変化に応じて前記中間部材と前記操作端部材との接触部が移動するようになっている請求項１記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項３】
前記操作端部材に回転可能に支持されたローラをさらに有し、前記中間部材は前記ローラを介して前記操作端部材に押圧されるようになっている請求項２記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項４】
前記中間部材と前記操作端部材とは一つの関節軸により互いに回動可能に連結されている請求項１記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項５】
前記関節軸は前記操作端部材および／または前記中間部材に対し一定範囲内において移動可能とされており、前記反転付勢手段は前記関節軸をこの移動可能範囲の一端側に偏倚させように前記中間部材を付勢している請求項４記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項６】
操作端が２つの安定位置を有する双安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
第一の操作端部材安定位置と第二の操作端部材安定位置との間を回動可能な操作端部材と、第一の中間部材安定位置と第二の中間部材安定位置との間を回動可能な中間部材と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前記第一の中間部材安定位置に向かって回動させるように前記中間部材に連係された第一の形状記憶合金と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前記第二の中間部材安定位置に向かって回動させるように前記中間部材に連係された第二の形状記憶合金と、前記操作端部材に該操作端部材に対して直線方向に移動可能に支持された直線移動部材と、この直線移動部材を介して前記中間部材に力を作用させることとなるように該直線移動部材を前記中間部材側に付勢する反転付勢手段とを有してなり、
前記操作端部材が前記第一の操作端部材安定位置、前記中間部材が前記第一の中間部材安定位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第一の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第一の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記第二の中間部材安定位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記第一の中間部材安定位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第一の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第一の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記第二の中間部材安定位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記第二の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第二の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢される一方、前記操作端部材が前記第二の操作端部材安定位置、前記中間部材が前記第二の中間部材安定位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第二の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第二の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記第一の中間部材安定位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記第二の中間部材安定位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第二の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第二の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記第一の中間部材安定位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記第一の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第一の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されるように構成されている形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項７】
前記直線移動部材は前記反転付勢手段の付勢力により前記中間部材に押圧されるようになっており、かつ前記操作端部材および前記中間部材の回動位置の変化に応じて前記中間部材と前記操作端部材との接触部が移動するようになっている請求項６記載の形状記憶合金アクチュエータ。
トル
【請求項８】
前記直線移動部材に回転可能に支持されたローラをさらに有し、前記直線移動部材は前記ローラを介して前記中間部材に押圧されるようになっている請求項７記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項９】
前記中間部材と前記直線移動部材とは一つの関節軸により互いに回動可能に連結されている請求項６記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項１０】
前記関節軸は前記中間部材および／または前記直線移動部材に対し一定範囲内において移動可能とされており、前記反転付勢手段は前記関節軸をこの移動可能範囲の一端側に偏倚させように前記直線移動部材を付勢している請求項９記載の形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項１１】
操作端が２つの安定位置を有する双安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
第一の安定位置と第二の安定位置との間を移動可能な操作端部材と、前記操作端部材に連係されており、前記操作端部材を前記第一の安定位置側に付勢する状態および前記操作端部材を前記第二の安定位置側に付勢する状態を取り得る座屈ばねと、形状回復力を発生したとき、前記操作端部材を前記第一の安定位置側に付勢する状態へ前記座屈ばねを遷移させるように前記操作端部材を介することなく前記座屈ばねに連係された第一の形状記憶合金と、形状回復力を発生したとき、前記操作端部材を前記第二の安定位置側に付勢する状態へ前記座屈ばねを遷移させるように前記操作端部材を介することなく前記座屈ばねに連係された第二の形状記憶合金とを有してなる形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項１２】
操作端が１つの安定位置を有する単安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
直線方向に移動可能な直線移動部材と、この直線移動部材に、中間部材安定位置と中間部材一時反転位置との間を回動可能に支持された中間部材と、操作端部材安定位置と操作端部材一時反転位置との間を回動可能な操作端部材と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前記中間部材一時反転位置に向かって回動させるように前記中間部材に連係された形状記憶合金と、前記中間部材を前記中間部材安定位置に向かって付勢する復帰付勢手段と、前記直線移動部材を前記操作端部材の回動中心側に付勢する反転付勢手段とを有してなり、前記直線移動部材の移動方向は前記操作端部材の回動中心と前記中間部材の回動中心とを結ぶ方向であり、前記操作端部材は前記中間部材を介して前記反転付勢手段の付勢力を作用されるようになっており、
前記操作端部材が前記操作端部材安定位置、前記中間部材が前記中間部材安定位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記中間部材一時反転位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記中間部材安定位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部材一時反転位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記中間部材一時反転位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材一時反転位置に向かってそれぞれ付勢される一方、前記操作端部材が前記操作端部材一時反転位置、前記中間部材が前記中間部材一時反転位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材一時反転位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材一時反転位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記中間部材安定位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記中間部材一時反転位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材一時反転位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材一時反転位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部材安定位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されるように構成されている形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項１３】
操作端が１つの安定位置を有する単安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
操作端部材安定位置と操作端部材一時反転位置との間を回動可能な操作端部材と、中間部材安定位置と中間部材一時反転位置との間を回動可能な中間部材と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前記一時反転位置に向かって回動させるように前記中間部材に連係された形状記憶合金と、前記中間部材を前記中間部材安定位置に向かって付勢する復帰付勢手段と、前記操作端部材に該操作端部材に対して直線方向に移動可能に支持された直線移動部材と、この直線移動部材を介して前記中間部材に力を作用させることとなるように該直線移動部材を前記中間部材側に付勢する反転付勢手段とを有してなり、
前記操作端部材が前記操作端部材安定位置、前記中間部材が前記中間部材安定位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記中間部材一時反転位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記中間部材安定位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部材一時反転位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記中間部材一時反転位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材一時反転位置に向かってそれぞれ付勢される一方、前記操作端部材が前記操作端部材一時反転位置、前記中間部材が前記中間部材一時反転位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材一時反転位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材一時反転位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記中間部材安定位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記中間部材一時反転位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材一時反転位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材一時反転位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部材安定位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されるように構成されている形状記憶合金アクチュエータ。
【請求項１４】
操作端が１つの安定位置を有する単安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
安定位置と一時反転位置との間を移動可能な操作端部材と、前記操作端部材に連係されており、前記操作端部材を前記安定位置側に付勢する状態および前記操作端部材を前記一時反転位置側に付勢する状態を取り得る座屈ばねと、形状回復力を発生したとき、前記操作端部材を前記一時反転位置側に付勢する状態へ前記座屈ばねを遷移させるように前記操作端部材を介することなく前記座屈ばねに連係された形状記憶合金と、前記操作端部材を前記安定位置側に付勢する状態へ前記座屈ばねを遷移させる方向に前記座屈ばねを付勢する復帰付勢手段とを有してなる形状記憶合金アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形状記憶合金が発現する形状回復力を利用して動作する形状記憶合金アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の形状記憶合金アクチュエータは、一般に、外部から力が操作端（駆動端）に作用したとき、その外力が操作端を通じて形状記憶合金に直接的に作用する構成となっていた。
【０００３】
また、従来の形状記憶合金アクチュエータは、多くの場合、操作端を一つの方向に移動させる際は、操作端を形状記憶合金の形状回復力により駆動する一方、操作端を反対方向に移動させる際は、バイアスばねの復元力により操作端を駆動するようになっており、操作端の前記一つの方向の移動に関してのみ見ると、主として形状記憶合金の形状回復力で操作端を駆動していた。
【０００４】
また、従来は、操作端が２つの安定位置を持つ双安定型の形状記憶合金アクチュエータで実用に耐えるものは存在しなかった。また、操作端が１つの安定位置を持ち、かつ操作端の位置を迅速に反転できる単安定型の形状記憶合金アクチュエータも存在しなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−８１９６１号公報（全文、第１−９図）
【特許文献２】
特開昭６３−３０９７８０号公報（全文、第１−４図）
【特許文献３】
特開昭５９−２０６６８１号公報（全文、第３図）
【特許文献４】
特開平３−１６８３６７号公報（全文、第１−１１図）
【特許文献５】
米国特許第４，５４４，９８８号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
大きな予変形を与えられた形状記憶合金の加熱時の形状回復力は非常に大きく、それ自身の材料強度を上回る。例えば１％以上の変形を与え、ひずみを拘束した状態の形状記憶合金の形状回復力は、疲労強度や弾性限界を上回ることもある。しかるに、従来の形状記憶合金アクチュエータでは、一般に、前述のように外部から力が操作端に作用したとき、その外力が操作端を通じて形状記憶合金に直接的に作用する構成となっていたので、操作端が作動中に拘束されたり、不意に予定外の強い外力が操作端に作用されたりすると、過剰な応力が形状記憶合金に加わり、性能が低下したり、破壊されてしまう大きな原因となっていた。
【０００７】
また、操作端を互いに反対方向に駆動する２つの形状記憶合金を備えた差動型といわれる形状記憶合金アクチュエータでは、冷却を十分に行わないと２つの形状記憶合金が互いの強い形状回復力で引き合う状態になり、形状記憶合金に致命的なダメージを与えることがあった。
【０００８】
また、従来の形状記憶合金アクチュエータでは、前述のように少なくとも操作端の一方向の運動は、主として形状記憶合金の形状回復力で行われるようになっていたので、動作速度が遅いとともに、高価な形状記憶合金を比較的大量に要し、コストが高くなり、かつ使用エネルギー量も多くなるという問題もあった。
【０００９】
そこで、本出願人は、先に特願２００１−７００３２において、前記従来の問題を解消することができる安定型形状記憶合金アクチュエータを提案した。しかしながら、この先行出願の実施例において開示したアクチュエータは、中間部材と操作端部材との間にばねが介装されており、動作時、このばねの位置および方向が大きく変化することにより、前記中間部材および操作端部材の付勢される方向が変化する構造となっていたので、装置が比較的に大型化しがちであるという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、本発明の１つの目的は、外部から力が操作端に作用しても、その外力が操作端を通じて形状記憶合金に直接的に作用することのない形状記憶合金アクチュエータを提供することを目的とする。
【００１１】
本発明の他の目的は、動作速度の速い形状記憶合金アクチュエータを提供することを目的とする。
【００１２】
本発明の他の目的は、操作端が２つの安定位置を持つ双安定型の形状記憶合金アクチュエータを提供することを目的とする。
【００１３】
本発明の他の目的は、操作端が１つの安定位置を持ち、かつ操作端の位置を迅速に反転できる単安定型の形状記憶合金アクチュエータを提供することを目的とする。
【００１４】
本発明の他の目的は、差動型形状記憶合金アクチュエータにおいて、両方の形状記憶合金が同時に形状回復力を発生している状態になっても、形状記憶合金が劣化したり、破壊されることのない形状記憶合金アクチュエータを提供することを目的とする。
【００１５】
本発明の他の目的は、装置を一層小型化することができる形状記憶合金アクチュエータを提供することを目的とする。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、以下の説明から明らかになろう。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
第一の本発明による形状記憶合金アクチュエータは、
操作端が２つの安定位置を有する双安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
直線方向に移動可能な直線移動部材と、この直線移動部材に、第一の中間部材安定位置と第二の中間部材安定位置との間を回動可能に支持された中間部材と、第一の操作端部材安定位置と第二の操作端部材安定位置との間を回動可能な操作端部材と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前記第一の中間部材安定位置に向かって回動させるように前記中間部材に連係された第一の形状記憶合金と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前記第二の中間部材安定位置に向かって回動させるように前記中間部材に連係された第二の形状記憶合金と、前記直線移動部材を前記操作端部材の回動中心側に付勢する反転付勢手段とを有してなり、前記直線移動部材の移動方向は前記操作端部材の回動中心と前記中間部材の回動中心とを結ぶ方向であり、前記操作端部材は前記中間部材を介して前記反転付勢手段の付勢力を作用されるようになっており、
前記操作端部材が前記第一の操作端部材安定位置、前記中間部材が前記第一の中間部材安定位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第一の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第一の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記第二の中間部材安定位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記第一の中間部材安定位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第一の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第一の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記第二の中間部材安定位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記第二の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第二の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢される一方、前記操作端部材が前記第二の操作端部材安定位置、前記中間部材が前記第二の中間部材安定位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第二の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第二の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記第一の中間部材安定位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記第二の中間部材安定位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第二の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第二の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記第一の中間部材安定位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記第一の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第一の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されるように構成されているものである。
【００１８】
第二の本発明による形状記憶合金アクチュエータは、
操作端が２つの安定位置を有する双安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
第一の操作端部材安定位置と第二の操作端部材安定位置との間を回動可能な操作端部材と、第一の中間部材安定位置と第二の中間部材安定位置との間を回動可能な中間部材と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前記第一の中間部材安定位置に向かって回動させるように前記中間部材に連係された第一の形状記憶合金と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前記第二の中間部材安定位置に向かって回動させるように前記中間部材に連係された第二の形状記憶合金と、前記操作端部材に該操作端部材に対して直線方向に移動可能に支持された直線移動部材と、この直線移動部材を介して前記中間部材に力を作用させることとなるように該直線移動部材を前記中間部材側に付勢する反転付勢手段とを有してなり、
前記操作端部材が前記第一の操作端部材安定位置、前記中間部材が前記第一の中間部材安定位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第一の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第一の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記第二の中間部材安定位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記第一の中間部材安定位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第一の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第一の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記第二の中間部材安定位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記第二の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第二の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢される一方、前記操作端部材が前記第二の操作端部材安定位置、前記中間部材が前記第二の中間部材安定位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第二の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第二の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記第一の中間部材安定位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記第二の中間部材安定位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記第二の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第二の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記第一の中間部材安定位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記第一の中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記第一の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されるように構成されているものである。
【００１９】
前記第一および第二の本発明の双安定型形状記憶合金アクチュエータにおいては、操作端部材が第二の操作端部材安定位置、中間部材が第二の中間部材安定位置にそれぞれあるとき、第一の形状記憶合金が所定温度範囲まで加熱されると、第一の形状記憶合金の形状回復力によって中間部材が第二の中間部材安定位置から第一の中間部材安定位置に向かって回動されて行く。しかし、中間部材が中立位置に達するまでは、反転付勢手段が中間部材を第二の中間部材安定位置に向かって、操作端部材を第二の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢しているので、操作端部材は第二の操作端部材安定位置側にある。
【００２０】
ところが、中間部材が中立位置を越えて第一の中間部材安定位置側に回動されると、反転付勢手段が中間部材および操作端部材をそれぞれ逆方向に付勢するようになるので、反転付勢手段の付勢力により中間部材は第一の中間部材安定位置にまで、操作端部材は第一の操作端部材安定位置にまでそれぞれ回動される。その後、第一の形状記憶合金が冷却し、形状回復力を失っても、反転付勢手段の付勢力によりそのまま中間部材は第一の中間部材安定位置に、操作端部材は第一の操作端部材安定位置にそれぞれ保持される。
【００２１】
逆に、操作端部材が第一の操作端部材安定位置、中間部材が第一の中間部材安定位置にそれぞれあるとき、第二の形状記憶合金が所定温度範囲まで加熱されると、第二の形状記憶合金の形状回復力によって中間部材が第一の中間部材安定位置から第二の中間部材安定位置に向かって回動されて行く。しかし、中間部材が中立位置に達するまでは、反転付勢手段が中間部材を第一の中間部材安定位置に向かって、操作端部材を第一の操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢しているので、操作端部材は第一の操作端部材安定位置側にある。
【００２２】
ところが、中間部材が中立位置を越えて第二の中間部材安定位置側に移動されると、反転付勢手段が中間部材および操作端部材をそれぞれ逆方向に付勢するようになるので、反転付勢手段の付勢力により中間部材は第二の中間部材安定位置にまで、操作端部材は第二の操作端部材安定位置にまでそれぞれ回動される。その後、第二の形状記憶合金が冷却し、形状回復力を失っても、反転付勢手段の付勢力によりそのまま中間部材は第二の中間部材安定位置、操作端部材は第二の操作端部材安定位置にそれぞれ保持される。
【００２３】
これらの第一および第二の本発明の双安定型形状記憶合金アクチュエータにおいては、操作端部材に第一および第二の２つの安定位置を持たせ、第一または第二の形状記憶合金を加熱することにより、その安定位置を反転できる。
【００２４】
第三の本発明による形状記憶合金アクチュエータは、
操作端が２つの安定位置を有する双安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
第一の安定位置と第二の安定位置との間を移動可能な操作端部材と、前記操作端部材に連係されており、前記操作端部材を前記第一の安定位置側に付勢する状態および前記操作端部材を前記第二の安定位置側に付勢する状態を取り得る座屈ばねと、形状回復力を発生したとき、前記操作端部材を前記第一の安定位置側に付勢する状態へ前記座屈ばねを遷移させるように前記操作端部材を介することなく前記座屈ばねに連係された第一の形状記憶合金と、形状回復力を発生したとき、前記操作端部材を前記第二の安定位置側に付勢する状態へ前記座屈ばねを遷移させるように前記操作端部材を介することなく前記座屈ばねに連係された第二の形状記憶合金とを有してなるものである。
【００２５】
この第三の本発明の双安定型形状記憶合金アクチュエータにおいては、第一および第二の形状記憶合金がいずれも形状回復力を発生していない場合は、座屈ばねにより操作端部材は第一または第二の安定位置に位置されている。いま操作端部材が第二の安定位置にあるとき、第一の形状記憶合金が所定温度範囲まで加熱されると、この第一の形状記憶合金の形状回復力によって、座屈ばねが、操作端部材を第二の安定位置側に付勢する状態から第一の安定位置側に付勢する状態に遷移させられるので、操作端部材が第一の安定位置に移動される。また、操作端部材が第一の安定位置にあるとき、第二の形状記憶合金が所定温度範囲まで加熱されると、第二の形状記憶合金の形状回復力によって、座屈ばねが、操作端部材を第一の安定位置側に付勢する状態から第二の安定位置側に付勢する状態に遷移させられるので、操作端部材が第二の安定位置に移動される。
【００２６】
この第三の本発明の双安定型形状記憶合金アクチュエータにおいても、操作端部材に第一および第二の２つの安定位置を持たせ、第一または第二の形状記憶合金を加熱することにより、その安定位置を反転できる。
【００２７】
第四の本発明による形状記憶合金アクチュエータは、　操作端が１つの安定位置を有する単安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
直線方向に移動可能な直線移動部材と、この直線移動部材に、中間部材安定位置と中間部材一時反転位置との間を回動可能に支持された中間部材と、操作端部材安定位置と操作端部材一時反転位置との間を回動可能な操作端部材と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前記一時反転位置に向かって回動させるように前記中間部材に連係された形状記憶合金と、前記中間部材を前記中間部材安定位置に向かって付勢する復帰付勢手段と、前記直線移動部材を前記操作端部材の回動中心側に付勢する反転付勢手段とを有してなり、前記直線移動部材の移動方向は前記操作端部材の回動中心と前記中間部材の回動中心とを結ぶ方向であり、前記操作端部材は前記中間部材を介して前記反転付勢手段の付勢力を作用されるようになっており、
前記操作端部材が前記操作端部材安定位置、前記中間部材が前記中間部材安定位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記中間部材一時反転位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記中間部材安定位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部材一時反転位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記中間部材一時反転位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材一時反転位置に向かってそれぞれ付勢される一方、前記操作端部材が前記操作端部材一時反転位置、前記中間部材が前記中間部材一時反転位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材一時反転位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材一時反転位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記中間部材安定位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記中間部材一時反転位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材一時反転位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材一時反転位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部材安定位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されるように構成されているものである。
【００２８】
第五の本発明による形状記憶合金アクチュエータは、
操作端が１つの安定位置を有する単安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
操作端部材安定位置と操作端部材一時反転位置との間を回動可能な操作端部材と、中間部材安定位置と中間部材一時反転位置との間を回動可能な中間部材と、形状回復力を発生したとき、前記中間部材を前記一時反転位置に向かって回動させるように前記中間部材に連係された形状記憶合金と、前記中間部材を前記中間部材安定位置に向かって付勢する復帰付勢手段と、前記操作端部材に該操作端部材に対して直線方向に移動可能に支持された直線移動部材と、この直線移動部材を介して前記中間部材に力を作用させることとなるように該直線移動部材を前記中間部材側に付勢する反転付勢手段とを有してなり、
前記操作端部材が前記操作端部材安定位置、前記中間部材が前記中間部材安定位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記中間部材一時反転位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記中間部材安定位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部材一時反転位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記中間部材一時反転位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材一時反転位置に向かってそれぞれ付勢される一方、前記操作端部材が前記操作端部材一時反転位置、前記中間部材が前記中間部材一時反転位置にそれぞれあるときは、前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材一時反転位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材一時反転位置に向かってそれぞれ付勢されており、この状態から前記中間部材が前記中間部材安定位置に向かって回動されて行くと、前記中間部材が所定の中立位置より前記中間部材一時反転位置側にある間は、依然として前記反転付勢手段により前記中間部材は前記中間部材一時反転位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材一時反転位置に向かってそれぞれ付勢されているが、前記中間部材が前記中立位置を越えて前記中間部材安定位置側に回動されると、前記反転付勢手段により逆に前記中間部材は前記中間部材安定位置に向かって、前記操作端部材は前記操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢されるように構成されているものである。
【００２９】
前記第四および五の本発明の単安定型形状記憶合金アクチュエータにおいては、操作端部材が操作端部材安定位置、中間部材が中間部材安定位置にそれぞれあるとき、形状記憶合金が所定温度範囲まで加熱されると、形状記憶合金の形状回復力によって中間部材が中間部材安定位置から中間部材一時反転位置に向かって回動されて行く。しかし、中間部材が中立位置に達するまでは、反転付勢手段が中間部材を中間部材安定位置に向かって、操作端部材を操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢しているので、操作端部材は操作端部材安定位置側にある。
【００３０】
ところが、中間部材が中立位置を越えて中間部材一時反転位置側に回動されると、反転付勢手段が中間部材および操作端部材をそれぞれ逆方向に付勢するようになるので、反転付勢手段の付勢力により中間部材が中間部材一時反転位置にまで、操作端部材が操作端部材一時反転位置にまでそれぞれ回動される。
【００３１】
その後、形状記憶合金に対する加熱が停止され、形状記憶合金が冷却し、形状回復力を失うと、復帰付勢手段により中間部材が反転付勢手段に抗して中間部材安定位置へ向かって移動されて行き、この中間部材が中立位置を越えて中間部材安定位置側に回動されると、反転付勢手段が逆に中間部材を中間部材安定位置に向かって、操作端部材を操作端部材安定位置に向かってそれぞれ付勢するようになるので、中間部材は中間部材安定位置に、操作端部材は操作端部材安定位置に急速に復帰する。
【００３２】
このようにして、第四および第五の本発明の単安定型形状記憶合金アクチュエータでは、形状記憶合金を加熱すると、安定位置にある操作端部材が一時反転位置へ反転し、形状記憶合金が冷却すると、操作端部材が元の安定位置へ戻る。
【００３３】
第六の本発明による形状記憶合金アクチュエータは、
操作端が１つの安定位置を有する単安定型形状記憶合金アクチュエータであって、
安定位置と一時反転位置との間を移動可能な操作端部材と、前記操作端部材に連係されており、前記操作端部材を前記安定位置側に付勢する状態および前記操作端部材を前記一時反転位置側に付勢する状態を取り得る座屈ばねと、形状回復力を発生したとき、前記操作端部材を前記一時反転位置側に付勢する状態へ前記座屈ばねを遷移させるように前記操作端部材を介することなく前記座屈ばねに連係された形状記憶合金と、前記操作端部材を前記安定位置側に付勢する状態へ前記座屈ばねを遷移させる方向に前記座屈ばねを付勢する復帰付勢手段とを有してなるものである。
【００３４】
この第六の本発明の単安定型形状記憶合金アクチュエータにおいては、形状記憶合金が形状回復力を発生していない場合は、復帰付勢手段の付勢力により、座屈ばねは操作端部材を安定位置側に付勢する状態とされているので、操作端部材は安定位置にある。この状態から形状記憶合金が所定温度範囲まで加熱されると、この形状記憶合金の形状回復力によって、座屈ばねが、操作端部材を一時反転位置側に付勢する状態に遷移させられるので、操作端部材が一時反転位置に移動される。その後、形状記憶合金に対する加熱が停止され、形状記憶合金が冷却すると、復帰付勢手段の付勢力によって、座屈ばねが、操作端部材を安定位置側に付勢する状態に遷移させられるので、操作端部材が反転付勢手段の付勢力により安定位置に復帰する。
【００３５】
このようにして、前記第六の本発明の単安定型形状記憶合金アクチュエータにおいても、形状記憶合金を加熱すると、安定位置にある操作端部材が一時反転位置へ反転し、形状記憶合金が冷却すると、操作端部材が元の安定位置へ戻る。
【００３６】
また、前記第一乃至第六の本発明のアクチュエータにおいては、外部から操作端部材に力が作用しても、その外力が操作端部材を通じて形状記憶合金に直接的に作用することがない。したがって、外部から操作端部材に作用する力により過大な応力が形状記憶合金に加わり、性能が低下したり、破壊されてしまう虞を少なくし、耐久性を向上することができる。
【００３７】
また、操作端部材の動作は直接的には反転付勢手段または座屈ばねの力によってなされるので、動作速度を速くすることができ、かつ形状記憶合金の使用量を減らし、コストを低減するとともに、使用エネルギー量の低減し、ひいては省資源を図ることができる。
【００３８】
また、前記本出願人の先行特許出願の実施例において開示したアクチュエータと異なり、中間部材と操作端部材との間にばねを挿入する構成となっていないので、装置を一層小型化することができる。
【００３９】
なお、本発明における形状記憶合金としては、一般的な形状記憶合金も使用することができるが、特に大きな二方向性形状記憶効果を持つ形状記憶合金を使用すると、一層優れた効果を得ることができる。
【００４０】
ここで、二方向性形状記憶効果とは、低温で形状回復と反対方向の変形を与える際に力が不要であるか、または極めて少なくてよい現象である。見た目には、形状記憶合金が低温時に変形した形状と高温時に形状回復した形状との２つの形状を覚えているような挙動を示す。従来の二方向性形状記憶合金においては、引張ひずみで最大１％前後の小さくて不安定な二方向性形状記憶効果しか得られなかったが、本発明者が前に特願２０００−２０４９２７（特開２００２−２０８４８）号において提案した方法によれば、巨大な二方向性形状記憶効果を持つ形状記憶合金を得ることができる。例えば、ワイヤ状で、引張方向に記憶形状を持つ形状記憶合金とした場合は、加熱すると記憶している長さに収縮して硬くなる一方、冷却時には、負荷の無い状態でも、ちょうど筋肉が弛緩するように柔らかくなり、自分で伸びて低温時の元の長さと形に戻る。したがって、加熱と冷却だけで、外部からバイアス力を作用させることなく、伸び縮みする。
【００４１】
このような形状記憶合金を、本発明の双安定型形状記憶合金アクチュエータに使用すれば、形状回復力を発生して収縮した形状記憶合金によって中間部材や座屈ばねが動かされるとき、収縮をしていない方の形状記憶合金は抵抗力を発生することなくゆるむ方向に動き、中間部材および座屈ばねひいては操作端部材の運動を容易にする。この結果、応答性等の性能や寿命が大幅に向上し、僅かな形状記憶合金で動く、差動型・双安定型アクチュエータを実用化できる。本発明の単安定型形状記憶合金アクチュエータに使用したときも、復帰付勢手段によって中間部材や座屈ばねが安定方向に戻されるとき、形状記憶合金は抵抗力を発生することなくゆるむ方向に動き、中間部材および座屈ばねひいては操作端部材の運動を容易にする。この結果、応答性等の性能や寿命が大幅に向上し、僅かな形状記憶合金で動く、差動型・単安定型アクチュエータを実用化できる。
【００４２】
なお、完全な２方向性を示さないまでも、形状回復可能なひずみ領域内で低温での変形に力がほとんど必要ない形状記憶合金でも、同様の効果を得ることができる（このような形状記憶合金も実質的に二方向性形状記憶合金として考えてよい）、このような形状記憶合金もやはり本発明者が前に提案した特願２０００−２０４９２７（特開２００２−２０８４８）に開示された方法により得ることができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００４４】
【実施例】
図１〜８は本発明による形状記憶合金アクチュエータの第一実施例を示しており、双安定型アクチュエータを構成した例である。なお、以下、便宜上、各実施例の構成および動作の説明において上下および左右を示す言葉を用いるが、ここでの上下、左右の関係はあくまで図面上のものであり、各実施例が実際にそのような上下関係で使用されなければならないということではない。
【００４５】
アクチュエータ本体１にはガイド２，３が互いに間隔を置いて一体的に設けられており、これらのガイド２，３間には図３によく示されるような形状の直線移動部材４が直線方向（上下方向）に移動可能に挿入されている。前記直線移動部材４に一体的に設けられた中間部材回動軸５には、図４によく示されるような形状の中間部材６の中央部に設けられた軸穴７が回動可能に嵌合されており、これにより中間部材６は中間部材回動軸５を中心として回動可能となっている。この中間部材６には軸穴７の両側において上方に突出する突起部８，９が設けられている。前記中間部材６はその回動範囲を図７のように右傾してガイド３の右肩に当接される第一の中間部材安定位置と、図５のように左傾してガイド２の左肩に当接される第二の中間部材安定位置との間に制限されている。前記アクチュエータ本体１には操作端部材回動軸１０が立設されていて、この操作端部材回動軸１０には直線状の操作端部材１１の下端部寄りに設けられた軸穴１２が回動嵌合されており、これにより操作端部材１１は操作端部材回動軸１０を中心として回動可能に支持されている。前記操作端部材１１の下端部には丸みが付けられている。前記アクチュエータ本体１にはピン状の操作端部材ストッパ１３，１４が操作端部材回動軸１０の両側において立設されており、操作端部材１１はその回動範囲を図７のように左傾して中間部をストッパ１３に当接される第一の操作端部材安定位置と、図５のように右傾して中間部をストッパ１４に当接される第二の操作端部材安定位置との間に制限されている。
【００４６】
なお、本実施例では、中間部材６の回動範囲を規制するストッパ（ガイド２，３）の組と、操作端部材１１を回動範囲を規制するストッパ１３，１４の組との両方を設けているが、１組のストッパにより中間部材６および操作端部材１１の両方の回動範囲を規制してもよい（すなわち、直接的には中間部材６または操作端部材１１うちの一方がストッパに回動範囲を規制されることにより、他方も回動範囲を規制されるようにしてもよい）。勿論、アクチュエータ本体１に中間部材回動軸および／または操作端部材回動軸を一定範囲内において回動可能に支持させ、これらの回動軸に中間部材や操作端部材を固定してもよい。
【００４７】
ここで、前記直線移動部材４の直線移動方向は、操作端部材回動軸１０と中間部材回動軸５とを結ぶ直線Ａ（図６参照）と同方向とされている。また、前記直線Ａに関して、ガイド２，３および操作端部材ストッパ１３，１４は対称的に配置されており、これに伴い直線Ａに関して前記第一の操作端部材安定位置と第二の操作端部材安定位置および第一の中間部材安定位置と第二の中間部材安定位置とはそれぞれ対称的な位置となっている。ただし、第一の安定位置と第二の安定位置とは必ずしも対称的な位置としないでもよい。
【００４８】
前記アクチュエータ本体１にはばね受け１５が一体的に設けられており、このばね受け１５と直線移動部材４の底部に設けられたばね受け凹部２３（図３参照）との間には、圧縮コイルばねからなる反転付勢手段１６が介装されており、この反転付勢手段１６は直線移動部材４を操作端部材回動軸１０側に付勢している。これにより、中間部材６の上面のうちの突起部８，９間の部分が操作端部材１１の下端部に摺動可能な状態で押圧されている。
【００４９】
前記アクチュエータ本体１には、中間部材６の下方において、ピン１７，１８が立設されている。一方のピン１８にはワイヤ状の第一の形状記憶合金１９の一端部が取り付けられ、この形状記憶合金１９の他端部は中間部材６の右端部に取り付けられている。同様にして、他方のピン１７にはワイヤ状の第二の形状記憶合金２０の一端部が取り付けられ、この形状記憶合金２０の他端部は中間部材６の左端部に取り付けられている。
【００５０】
前記第一および第二の形状記憶合金１９，２０は、巨大な二方向性形状記憶効果を持つ形状記憶合金とされており、直線引張方向に記憶形状を持ち、加熱すると記憶している長さに収縮して硬くなる一方、冷却時には、負荷の無い状態でも、ちょうど筋肉が弛緩するように柔らかくなり、自分で伸びて低温時の元の長さに戻る。したがって、加熱と冷却だけで、外部からバイアス力を作用させることなく、伸び縮みする。このような形状記憶合金は、例えば、本発明者が前に提案した特願２０００−２０４９２７（特開２００２−２０８４８）に開示された方法により得ることができる。なお、完全な、２方向性を示せないまでも、形状回復可能なひずみ領域内で低温での変形に力がほとんど必要ない形状記憶合金であってもよく、このような形状記憶合金もやはり本発明者が前に提案した特願２０００−２０４９２７（特開２００２−２０８４８）に開示された方法により得ることができる。
【００５１】
前記第一の形状記憶合金１９の両端部間および第二の形状記憶合金２０の両端部間は、スイッチ手段（図示せず）により、それぞれ独立に電源（図示せず）に接続および切断できるようになっている。前記アクチュエータ本体１には、該本体１に一体的に設けられたカバー支持柱２１を介してカバー２２（図１および２参照）が取り付けられており、前記直線移動部材４、中間部材６、操作端部材１１等の各部品はカバー２２とアクチュエータ本体１との間に収容されている。
【００５２】
次に、本実施例の作動を図５〜８を用いて説明する。図５は、反転付勢手段１６の付勢力によって直線移動部材４が操作端部材回動軸１０側に移動されることにより、中間部材６はガイド２に当接されて第二の中間部材安定位置にあり、操作端部材１１は操作端部材ストッパ１４に当接されて第二の操作端部材安定位置にある状態を示しており、このとき操作端部材１１は同時に中間部材６の突起部８に当接されている。
【００５３】
この図５の状態において、前記スイッチ手段により第一の形状記憶合金１９の両端部間に電源を接続し、第一の形状記憶合金１９に通電すると、ジュール熱により第一の形状記憶合金１９が所定温度範囲まで加熱され、形状記憶効果により該形状記憶合金１９が記憶している長さに戻ろうとする形状回復力を発生して収縮するので、中間部材６が反転付勢手段１６に抗して第二の中間部材安定位置から第一の中間部材安定位置に向かって（すなわち時計方向に）回動されて行く。しかし、中間部材６がその中立位置（図６のように中間部材６が直線Ａと垂直方向になる位置）に達するまでは、反転付勢手段１６が中間部材６を第二の中間部材安定位置に向かって（反時計方向に）、操作端部材１１を第二の操作端部材安定位置に向かって（時計方向に）それぞれ付勢しているので、操作端部材１１は第二の操作端部材安定位置側にある。
【００５４】
ところが、中間部材６がその中立位置を越えて第一の中間部材安定位置側に回動されると、反転付勢手段１６が中間部材６および操作端部材１１をそれぞれ逆方向に付勢するようになるので、反転付勢手段１６の付勢力により中間部材６は第一の中間部材安定位置にまで、操作端部材１１は第一の操作端部材安定位置にまでそれぞれ回動され、操作端部材１１はストッパ１３に当接されるとともに中間部材６の突起部９に当接され、アクチュエータは図７の状態となる。なお、中間部材６および操作端部材１１の回動に応じて操作端部材１１の下端部は突起部８，９間において中間部材６に対し摺動する。その後、第一の形状記憶合金１９に対する通電が停止され、第一の形状記憶合金１９が冷却し、形状回復力を失っても（このとき、第一の形状記憶合金１９は図７の一点鎖線で示されるように弛緩する）、反転付勢手段１６の付勢力によりそのまま中間部材６は第一の中間部材安定位置に、操作端部材１１は第一の操作端部材安定位置にそれぞれ保持される。
【００５５】
また、図７のように操作端部材１１が第一の操作端部材安定位置に、中間部材６が第一の中間部材安定位置にそれぞれあり、かつ第一および第二の形状記憶合金１９，２０が冷却している状態から、前記スイッチ手段により第二の形状記憶合金２０の両端部間に電源を接続し、第二の形状記憶合金２０に通電すると、ジュール熱により第二の形状記憶合金２０が所定温度範囲まで加熱され、形状記憶効果により該形状記憶合金２０が記憶している長さに戻ろうとする形状回復力を発生して収縮するので、中間部材６が反転付勢手段１６に抗して第一の中間部材安定位置から第二の中間部材安定位置に向かって（反時計方向に）回動されて行く。しかし、中間部材６がその中立位置に達するまでは、依然として反転付勢手段１６が中間部材６を第一の中間部材安定位置に向かって（時計方向に）、操作端部材１１を第一の操作端部材安定位置に向かって（反時計方向に）それぞれ付勢しているので、操作端部材１１は第一の操作端部材安定位置側にある。
【００５６】
ところが、中間部材６が図６に示されるその中立位置を越えて第二の中間部材安定位置側に回動されると、反転付勢手段１６が中間部材６および操作端部材１１をそれぞれ逆方向に付勢するようになるので、反転付勢手段１６の付勢力により中間部材６が第二の中間部材安定位置にまで、操作端部材１１が第二の操作端部材安定位置にまでそれぞれ回動され、図５の状態となる。その後、第二の形状記憶合金２０に対する通電が停止され、第二の形状記憶合金２０が冷却し、形状回復力を失っても（このとき、第二の形状記憶合金２０は図５の実線で示されるように弛緩する）、反転付勢手段１６の付勢力によりそのまま中間部材６は第二の中間部材安定位置に、操作端部材１１は第二の操作端部材安定位置にそれぞれ保持される。
【００５７】
このようにして、この双安定型形状記憶合金アクチュエータでは、操作端部材１１に２つの安定位置を持たせ、第一または第二の形状記憶合金１９，２０を加熱することにより、その安定位置を反転できる。
【００５８】
また、この形状記憶合金アクチュエータは、外部から操作端部材１１に力が作用しても、反転付勢手段１６の方に力が逃がされたり、操作端部材１１と中間部材６との間に滑りが生じることにより、当該外力が操作端部材１１を通じて第一および第二の形状記憶合金１９，２０に直接的に作用することがない。したがって、外部から操作端部材１１に作用する力により過大な応力が形状記憶合金１９，２０に加わり、性能が低下したり、破壊されてしまう虞を少なくし、耐久性を向上することができる。
【００５９】
また、操作端部材１１の動作は直接的には反転付勢手段１６の力によってなされるので、動作速度を速くすることができ、かつ形状記憶合金１９，２０の使用量を減らし、コストを低減するとともに、使用エネルギー量の低減、ひいては省資源を図ることができる。
【００６０】
また、反転付勢手段１６の位置および方向は変化しない構造となっているので、装置を一層小型化できる。
【００６１】
また、一方の形状記憶合金が十分冷却しないうちに他方の形状記憶合金が加熱されたり、誤動作により、第一および第二の形状記憶合金１９，２０が同時に加熱されて両方とも形状回復力を発生している状態になると、図８に示されるように、反転付勢手段１６に抗して直線移動部材４とともに中間部材６が引き下げられるので、第一および第二の形状記憶合金１９，２０に過大な負荷が作用するのを防止することができる。
【００６２】
また、本実施例では、第一および第二の形状記憶合金１９，２０として、前述のように形状回復可能なひずみ領域内で低温での変形に力が必要ないか、またはほとんど必要ない形状記憶合金を用いているので、収縮をしていない方の形状記憶合金は抵抗力を発生することなくたるむ方向に動き、中間部材６ひいては操作端部材１１の運動を容易にする。この結果、応答性等の性能や寿命が大幅に向上し、僅かな形状記憶合金で動く、差動型・双安定型アクチュエータを実用化できる（ただし、本発明においては、形状記憶合金として、通常の形状記憶合金を用いることもできる）。
【００６３】
図９〜１２は本発明による形状記憶合金アクチュエータの第二実施例を示しており、この実施例も双安定型アクチュエータを構成した例である。
【００６４】
アクチュエータ本体３１にはガイドピン３２，３３が上下方向に並べて立設されており、これらのガイドピン３２，３３には図１２によく示されるような形状の直線移動部材３４に設けられた長穴３５がスライド可能に嵌合されている。これにより、直線移動部材３４はアクチュエータ本体３１に対して直線方向（上下方向）に移動可能とされている。前記直線移動部材３４に一体的に設けられた中間部材回動軸３６には、図１２によく示されるような形状の中間部材３７の中央部に設けられた軸穴３８が回動可能に嵌合されており、これにより中間部材３７は中間部材回動軸３６を中心として回動可能となっている。この中間部材３７には軸穴３８の両側に位置するようにして上方に突出する突起部３９，４０が設けられている。前記アクチュエータ本体３１には中間部材３７の両側においてピン状の中間部材ストッパ４１，４２が立設されており、中間部材３７はその回動範囲を図１１のようにストッパ４２に当接される第一の中間部材安定位置と、図９のようにストッパ４１に当接される第二の中間部材安定位置との間に制限されている。
【００６５】
前記アクチュエータ本体３１には操作端部材回動軸４３が立設されており、この操作端部材回動軸４３には直線状の操作端部材４４の下端部寄りに設けられた軸穴４５が回動嵌合されており、これにより操作端部材４４は操作端部材回動軸４３を中心として回動可能に支持されている。前記操作端部材４４の下端部にはローラ４６が回転可能に支持されている。前記アクチュエータ本体３１にはピン状の操作端部材ストッパ４７，４８が互いに間隔を置いて立設されており、操作端部材４４はその回動範囲を図１１のようにストッパ４７に当接される第一の操作端部材安定位置と、図９のようにストッパ４８に当接される第二の操作端部材安定位置との間に制限されている。図１１のように前記操作端部材４４が第一の操作端部材安定位置にあるとき、ローラ４６が第一の中間部材安定位置にある中間部材３７の突起部４０に当接され、図９のように操作端部材４４が第二の操作端部材安定位置にあるとき、ローラ４６が第二の中間部材安定位置にある中間部材３７の突起部３９に当接される。
【００６６】
前記第一実施例の場合と同様に、前記直線移動部材３４の直線移動方向は、操作端部材回動軸４３と中間部材回動軸３６とを結ぶ直線Ａ（図１０参照）と同方向とされている。また、前記直線Ａに関して、中間部材ストッパ４１，４２および操作端部材ストッパ４７，４８は対称的に配置されており、これに伴い直線Ａに関して前記第一の操作端部材安定位置と第二の操作端部材安定位置および第一の中間部材安定位置と第二の中間部材安定位置とはそれぞれ対称的な位置となっている。
【００６７】
前記アクチュエータ本体３１にはばね受け４９が一体的に設けられており、このばね受け４９と直線移動部材３４の底部との間には、圧縮コイルばねからなる反転付勢手段５０が介装されており、この反転付勢手段５０は直線移動部材３４を操作端部材回動軸４３側に付勢している。これにより、中間部材３７の上面のうちの突起部３９，４０間の部分がローラ４６の外周に押圧されている。
【００６８】
前記アクチュエータ本体３１には、中間部材３７の下方において、ピン５１，５２が立設されている。一方のピン５２にはワイヤ状の第一の形状記憶合金５３の一端部が取り付けられ、この形状記憶合金５３の他端部は中間部材３７の右側部分に取り付けられている。同様にして、他方のピン５１にはワイヤ状の第二の形状記憶合金５４の一端部が取り付けられ、この形状記憶合金５４の他端部は中間部材３７の左側部分に取り付けられている。
【００６９】
前記第一および第二の形状記憶合金５３，５４は、前記第一実施例の形状記憶合金１９，２０と同様の形状記憶合金とされている。前記第一の形状記憶合金５３の両端部間および第二の形状記憶合金５４の両端部間は、スイッチ手段（図示せず）により、それぞれ独立に電源（図示せず）に接続および切断できるようになっている。
【００７０】
本実施例は基本的には前記第一実施例と同様の構成であるので、図９〜１１に示されるように前記実施例と同様に動作し、同様の効果が得られる。ただし、前記第一実施例においては、操作端部材１１と中間部材６とが直接摺接する構成となっていたので、操作端部材１１と中間部材６との間の摩擦力が大きくなると、円滑な動作が得られない虞があるが、本実施例においては、操作端部材４４がローラ４６を介して中間部材３７に押圧されているので、操作端部材４４と中間部材３７との間の摩擦力を小さくし、アクチュエータが円滑に動作するようにすることができる。
【００７１】
図１３〜１９は本発明の第三実施例を示しており、この実施例も双安定型アクチュエータを構成した例である。
【００７２】
板状のアクチュエータ本体６１には図１４によく示されるように上下方向に直線状の溝部６２が設けられており、この溝部６２には直線移動部材６３が直線方向（上下方向）にスライド可能に嵌合されている。前記直線移動部材６３に一体的に設けられた中間部材回動軸６４には、中間部材６５に設けられた軸穴６６が回動可能に嵌合されており、これにより中間部材６５は中間部材回動軸６４を中心として回動可能となっている。この中間部材６５には関節軸６７が一体的に設けられている。前記アクチュエータ本体６１のうちの、溝部６２の延長線上には操作端部材回動軸６８が立設されており、この操作端部材回動軸６８には直線状の操作端部材６９の中央部に設けられた軸穴７０（図１４参照）が回動嵌合されており、これにより操作端部材６９は操作端部材回動軸６８を中心として回動可能に支持されている。前記アクチュエータ本体６１には円柱状の操作端部材ストッパ７１，７２が操作端部材回動軸６８の両側において立設されており、操作端部材６９はその回動範囲を図１８のようにストッパ７１に当接される左傾した第一の操作端部材安定位置と、図１６のように操作端部材ストッパ７２に当接される右傾した第二の操作端部材安定位置との間に制限されている。
【００７３】
前記操作端部材６９の下端部には軸嵌合凹部７３が設けられており、この軸嵌合凹部７３は関節軸６７に相対的に回動可能かつ該嵌合凹部７３の深さ方向（操作端部材６９の長さ方向）に移動可能に嵌合されている。これにより、中間部材６５と操作端部材６９とは関節軸６７を中心として互いに回動可能かつ操作端部材６９の長さ方向にも相対的に移動可能に連結されている。また、中間部材６５と操作端部材６９とはこのように連結されていること、および前述のように操作端部材６９が操作端部材ストッパ７１，７２に回動範囲を規制されていることにより、中間部材６５も図１８の位置である右傾した第一の中間部材安定位置と、図１６の位置である左傾した第二の中間部材安定位置との間に回動範囲を制限されている。前記アクチュエータ本体６１には、該本体６１との間に操作端部材６９を挟むようにして規制板７４が取り付けられており、この規制板７４は操作端部材６９の操作端部材回動軸６８から抜け落ちる向きの移動を規制している。
【００７４】
前記直線移動部材６３の直線移動方向は、操作端部材回動軸６８と中間部材回動軸６４とを結ぶ直線Ａ（図１７参照）と同方向である。また、前記直線Ａに関して、操作端部材ストッパ７１，７２は対称的に配置されており、これに伴い直線Ａに関して前記第一の操作端部材安定位置と第二の操作端部材安定位置および第一の中間部材安定位置と第二の中間部材安定位置とはそれぞれ対称的な位置となっている。
【００７５】
前記アクチュエータ本体６１には前方と上方のみを開放されたばね収容部７５が一体的に設けられており、このばね収容部７５には図１５によく示されるようなばねユニット７６が収容されている。前記ばねユニット７６は、ばね筒７７と、スライド棒７８と、反転付勢手段７９とからなっている。前記ばね筒７７は円筒状をなしていて、ばね収容部７５に押入されることにより、アクチュエータ本体６１に対して直線移動部材６３の移動可能方向と同方向に固定されている。前記スライド棒７８はばね筒７７にスライド可能に嵌合されることにより、ばね筒７７からの突出量を可変とされている。このスライド棒７８の外端部は直線移動部材６３に設けられた凹部８０に押入されることにより、直線移動部材６３に実質的に固定されている。前記反転付勢手段７９は圧縮コイルばねからなっており、ばね筒７７の底部とスライド棒７８の内端部との間に介装されていて、スライド棒７８をばね筒７７からより大きく突出させる方向、言い換えれば直線移動部材６３を操作端部材回動軸６８に向かわせる方向に付勢している。
【００７６】
前記アクチュエータ本体６１には、中間部材６５の下方において、ピン８１，８２が立設されている。一方のピン８２にはワイヤ状の第一の形状記憶合金８３の一端部が取り付けられ、この形状記憶合金８３の他端部は中間部材６５の右端部に取り付けられている。同様にして、他方のピン８１にはワイヤ状の第二の形状記憶合金８４の一端部が取り付けられ、この形状記憶合金８４の他端部は中間部材６５の左端部に取り付けられている。前記第一および第二の形状記憶合金８３，８４は、前記第一実施例の形状記憶合金１９，２０と同様の形状記憶合金とされている。前記第一の形状記憶合金８３の両端部間および第二の形状記憶合金８４の両端部間は、スイッチ手段（図示せず）により、それぞれ独立に電源（図示せず）に接続および切断できるようになっている。
【００７７】
次に、本実施例の作動を図１６〜１８を用いて説明する。図１６は、ばねユニット７６の反転付勢手段７９の付勢力によって直線移動部材６３が操作端部材回動軸６８側に移動されることにより、操作端部材６９は操作端部材ストッパ７２に当接されて第二の操作端部材安定位置にあり、これにともない中間部材３は第二の中間部材安定位置にある状態を示している。
【００７８】
この図１６の状態において、前記スイッチ手段により第一の形状記憶合金８３の両端部間に電源を接続し、第一の形状記憶合金８３に通電すると、ジュール熱により第一の形状記憶合金８３が所定温度範囲まで加熱され、形状記憶効果により該形状記憶合金８３が記憶している長さに戻ろうとする形状回復力を発生して収縮するので、中間部材６５が反転付勢手段７９に抗して第二の中間部材安定位置から第一の中間部材安定位置に向かって（時計方向に）回動されて行く。しかし、中間部材６５がその中立位置（図１７のように関節軸１７が直線Ａ上に至る位置）に達するまでは、反転付勢手段７９が中間部材６５を第二の中間部材安定位置に向かって（反時計方向に）、操作端部材を第二の操作端部材安定位置に向かって（時計方向）それぞれ付勢しているので、操作端部材６９は第二の操作端部材安定位置側にある。
【００７９】
ところが、中間部材６５がその中立位置を越えて第一の中間部材安定位置側に回動されると、反転付勢手段７９が中間部材６５および操作端部材６９をそれぞれ逆方向に付勢するようになるので、反転付勢手段７９の付勢力により中間部材６５が第一の中間部材安定位置にまで、操作端部材６９が第一の操作端部材安定位置にまでそれぞれ回動され、アクチュエータは図１８の状態となる。その後、第一の形状記憶合金８３に対する通電が停止され、第一の形状記憶合金８３が冷却し、形状回復力を失っても（このとき、図１８の一点鎖線で示されるように、第一の形状記憶合金８３は弛緩する）、反転付勢手段７９の付勢力により中間部材６５は第一の中間部材安定位置に、操作端部材６９は第一の操作端部材安定位置にそれぞれそのまま保持される。
【００８０】
また、図１８のように操作端部材６９が第一の操作端部材安定位置、中間部材６５が第一の中間部材安定位置にそれぞれあり、かつ第一および第二の形状記憶合金８３，８４が冷却している状態から、前記スイッチ手段により第二の形状記憶合金８４の両端部間に電源を接続し、第二の形状記憶合金８４に通電すると、第二の形状記憶合金８４が所定温度範囲まで加熱され、形状記憶効果により該形状記憶合金８４が記憶している長さに戻ろうとする形状回復力を発生して収縮するので、中間部材６５が反転付勢手段７９に抗して第一の中間部材安定位置から第二の中間部材安定位置に向かって（反時計方向に）回動されて行く。しかし、中間部材６５がその中立位置に達するまでは、依然としてばねユニット７６の反転付勢手段７９が中間部材６５を第一の中間部材安定位置に向かって（時計方向に）、操作端部材を第一の操作端部材安定位置に向かって（反時計方向に）それぞれ付勢しているので、操作端部材６９は第一の操作端部材安定位置側にある。
【００８１】
ところが、中間部材６５がその中立位置を越えて第二の中間部材安定位置側に回動されると、反転付勢手段７９が中間部材６５および操作端部材６９をそれぞれ逆方向に付勢するようになるので、反転付勢手段７９の付勢力により中間部材６５が第二の中間部材安定位置にまで、操作端部材６９が第二の操作端部材安定位置にまでそれぞれ回動され、図１６の状態となる。その後、第二の形状記憶合金８４に対する通電が停止され、第二の形状記憶合金８４が冷却し、形状回復力を失っても（このとき、図１６の実線で示されるように、第二の形状記憶合金８４は弛緩する）、反転付勢手段７９の付勢力により中間部材６５は第二の中間部材安定位置、操作端部材は第二の操作端部材安定位置にそのまま保持される。
【００８２】
このようにして、この双安定型形状記憶合金アクチュエータにおいても、操作端部材６９に２つの安定位置を持たせ、第一または第二の形状記憶合金８３，８４に加熱することにより、その安定位置を反転できる。
【００８３】
また、本実施例においても、外部から操作端部材６９に力が作用しても、反転付勢手段７９の方に力が逃がされることにより、当該外力が操作端部材６９を通じて第一および第二の形状記憶合金８３，８４に直接的に作用することがない。したがって、外部から操作端部材６９に作用する力により過大な応力が形状記憶合金８３，８４に加わり、性能が低下したり、破壊されてしまう虞を少なくし、耐久性を向上することができる。
【００８４】
また、通常は、操作端部材回動軸６８は反転付勢手段７９の付勢力により軸嵌合凹部７３の最深部に偏倚されているが、一方の形状記憶合金が十分冷却しないうちに他方の形状記憶合金が加熱されたり、誤動作により、第一および第二の形状記憶合金８３，８４が同時に加熱されて両方とも形状回復力を発生している状態になると、図１９に示されるように、反転付勢手段７９に抗して直線移動部材６３とともに中間部材６５が引き下げられ、操作端部材回動軸６８が軸嵌合凹部７３の最深部から該凹部７３の開口側に移動した状態となるので、第一および第二の形状記憶合金８３，８４に過大な負荷が作用するのを防止することができる。なお、軸嵌合凹部７３に代えて長穴を操作端部材６９に設けてもよい。
【００８５】
その他の点についても、前記各実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００８６】
図２０〜２４は本発明の第四実施例を示しており、この実施例も双安定型アクチュエータを構成した例である。
【００８７】
アクチュエータ本体９１には中間部材回動軸９２が立設されていて、この中間部材回動軸９２には中間部材９３の中央部に設けられた長穴状の軸穴１０８が回動可能に嵌合されており、これにより中間部材９３は中間部材回動軸９２を中心として回動可能となっている。この中間部材９３には軸穴１０８の両側において上方に突出する突起部９４，９５が設けられている。前記アクチュエータ本体９１には、中間部材回動軸９２の両側においてピン状の中間部材ストッパ９６，９７が立設されている。前記中間部材９３はその回動範囲を図２２のようにストッパ９７に当接される第一の中間部材安定位置と、図２０のようにストッパ９６に当接される第二の中間部材安定位置との間に制限されている。
【００８８】
前記アクチュエータ本体９１には操作端部材回動軸９８が立設されており、この操作端部材回動軸９８には直線状の操作端部材９９の下端部寄りに設けられた軸穴１００が回動嵌合されており、これにより操作端部材９９は操作端部材回動軸９８を中心として回動可能に支持されている。前記アクチュエータ本体９１にはピン状の操作端部材ストッパ１０１，１０２が操作端部材回動軸９８の両側において立設されており、操作端部材９９はその回動範囲を図２２のようにストッパ１０１に当接される第一の操作端部材安定位置と、図２０のように操作端部材ストッパ１０２に当接される第二の操作端部材安定位置との間に制限されている。
【００８９】
図２４によく示されるように、前記操作端部材９９の下端部には、該部材９９の長さ方向に陥没する穴１０３が開口が設けられており、この穴１０３には圧縮コイルばねからなる反転付勢手段１０４の一部および直線移動部材１０５の一部が挿入されている。前記直線移動部材１０５は軸部１０６と大略半球状の頭部１０７とを一体的に有しており、操作端部材９９に対して該部材９９の長さ方向に移動可能な状態で反転付勢手段１０４内に挿入されている。前記反転付勢手段１０４は穴１０３の底部と直線移動部材１０５の頭部１０７との間に介装されており、頭部１０７を中間部材９３の上面の突起部９４，９５間の部分に押圧するように付勢している。
【００９０】
なお、軸穴１０８が長穴状とされているので、中間部材９３は中間部材回動軸９２に対して軸穴１０８の長さ方向にも移動可能とされており、反転付勢手段１０４は相対的に中間部材回動軸９２を軸穴１０８の上端側に偏倚させる方向に中間部材９３を付勢している。
【００９１】
前記アクチュエータ本体９１には、中間部材９３の上方において、ピン１０９，１１０が立設されている。一方のピン１０９にはワイヤ状の第一の形状記憶合金１１１の一端部が取り付けられ、この形状記憶合金１１１の他端部は中間部材９３の左端部に取り付けられている。同様にして、他方のピン１１０にはワイヤ状の第二の形状記憶合金１１２の一端部が取り付けられ、この形状記憶合金１１２の他端部は中間部材９３の右端部に取り付けられている。前記第一および第二の形状記憶合金１１１，１１２は、前記第一実施例の形状記憶合金１９，２０と同様の形状記憶合金とされている。前記第一の形状記憶合金１１１の両端部間および第二の形状記憶合金１１２の両端部間は、スイッチ手段（図示せず）により、それぞれ独立に電源（図示せず）に接続および切断できるようになっている。
【００９２】
次に、本実施例の作動を図２０〜２２を用いて説明する。図２０は、反転付勢手段１０４の付勢力により直線移動部材１０５の頭部１０７が中間部材９３の上面および突起部９４を押圧し、中間部材９３が中間部材ストッパ９６に当接されて第二の中間部材安定位置にあり、操作端部材９９は操作端部材ストッパ１０２に当接されて、第二の操作端部材安定位置にある状態を示している。
【００９３】
この図２０の状態において、前記スイッチ手段により第一の形状記憶合金１１１の両端部間に電源を接続し、第一の形状記憶合金１１１に通電すると、第一の形状記憶合金１１１が所定温度範囲まで加熱され、形状記憶効果により該形状記憶合金１１１が記憶している長さに戻ろうとする形状回復力を発生して収縮するので、中間部材９３が反転付勢手段１０４に抗して第二の中間部材安定位置から第一の中間部材安定位置に向かって（時計方向に）回動されて行く。しかし、中間部材がその中立位置（図２１のように中間部材９３が操作端部材回動軸９８と中間部材回動軸９２とを結ぶ直線Ａと垂直方向になる位置）に達するまでは、反転付勢手段１０４が中間部材９３を第二の中間部材安定位置に向かって（反時計方向に）、操作端部材９９を第二の操作端部材安定位置に向かって（時計方向に）それぞれ付勢しているので、操作端部材９９は第二の操作端部材安定位置側にある。
【００９４】
ところが、中間部材９３がその中立位置を越えて第一の中間部材安定位置側に回動されると、反転付勢手段１０４が中間部材９３および操作端部材９９をそれぞれ逆方向に付勢するようになるので、反転付勢手段１０４の付勢力により中間部材９３が第一の中間部材安定位置にまで、操作端部材９９が第一の操作端部材安定位置にまでそれぞれ回動され、アクチュエータは図２２の状態となる。なお、中間部材９３および操作端部材９９の回動に応じて直線移動部材１０５の頭部１０７は突起部９４，９５間において中間部材９３に対し摺動する。その後、第一の形状記憶合金１１１に対する通電が停止され、第一の形状記憶合金１１１が冷却し、形状回復力を失っても、反転付勢手段１０４の付勢力により中間部材９３はそのまま第一の中間部材安定位置に、操作端部材９９は第一の操作端部材安定位置にそれぞれ保持される。
【００９５】
また、図２２のように操作端部材９９が第一の操作端部材安定位置、中間部材９３が第一の中間部材安定位置にそれぞれあり、かつ第一および第二の形状記憶合金１１１，１１２が冷却している状態から、前記スイッチ手段により第二の形状記憶合金１１２の両端部間に電源を接続し、第二の形状記憶合金１１２に通電すると、第二の形状記憶合金１１２が所定温度範囲まで加熱され、形状記憶効果により該形状記憶合金１１２が記憶している長さに戻ろうとする形状回復力を発生して収縮するので、中間部材９３が反転付勢手段１０４に抗して第一の中間部材安定位置から第二の中間部材安定位置に向かって（反時計方向に）回動されて行く。しかし、中間部材９３がその中立位置に達するまでは、依然として反転付勢手段１０４が中間部材９３を第一の中間部材安定位置に向かって（時計方向に）、操作端部材９９を第一の操作端部材安定位置に向かって（反時計方向に）それぞれ付勢しているので、操作端部材９９は第一の操作端部材安定位置側にある。
【００９６】
ところが、中間部材９３がその中立位置を越えて第二の中間部材安定位置側に回動されると、反転付勢手段１０４が中間部材９３および操作端部材９９をそれぞれ逆方向に付勢するようになるので、反転付勢手段１０４の付勢力により中間部材９３が第二の中間部材安定位置にまで、操作端部材９９が第二の操作端部材安定位置にまでそれぞれ回動され、図２０の状態となる。その後、第二の形状記憶合金１１２に対する通電が停止され、第二の形状記憶合金１１２が冷却し、形状回復力を失っても、反転付勢手段１０４の付勢力によりそのまま中間部材９３は第二の中間部材安定位置、操作端部材９９は第二の操作端部材安定位置にそれぞれ保持される。
【００９７】
このようにして、この双安定型形状記憶合金アクチュエータにおいても、操作端部材９９に２つの安定位置を持たせ、第一または第二の形状記憶合金１１１，１１２を加熱することにより、その安定位置を反転できる。
【００９８】
また、この形状記憶合金アクチュエータも、外部から操作端部材９９に力が作用しても、反転付勢手段１０４の方に力が逃がされたり、直線移動部材１０５の頭部１０７と中間部材９３との間に滑りが生じることにより、当該外力が操作端部材９９を通じて第一および第二の形状記憶合金１１１，１１２に直接的に作用することがない。したがって、外部から操作端部材９９に作用する力により過大な応力が形状記憶合金に加わり、性能が低下したり、破壊されてしまう虞を少なくし、耐久性を向上することができる。
【００９９】
また、操作端部材９９の動作は直接的には反転付勢手段１０４の力によってなされるので、動作速度を速くすることができ、かつ形状記憶合金１１１，１１２の使用量を減らし、コストを低減するとともに、使用エネルギー量の低減、ひいては省資源を図ることができる。
【０１００】
また、反転付勢手段１０６は、操作端部材回動軸９８を中心として回動するのみの構造となっているので、装置を一層小型化できる。
【０１０１】
また、一方の形状記憶合金が十分冷却しないうちに他方の形状記憶合金が加熱されたり、誤動作により、第一および第二の形状記憶合金１１１，１１２が同時に加熱されて両方とも形状回復力を発生している状態になると、中間部材９３の軸穴１０８が長穴状とされているので、図２３に示されるように、反転付勢手段１０４に抗して中間部材が直線移動部材１０５とともに引き上げられるため、第一および第二の形状記憶合金１１１，１１２に過大な負荷が作用するのを防止することができる。
【０１０２】
なお、直線移動部材１０５と中間部材９３との間の摺動抵抗を減少するため、前記図９〜１２の第二実施例において操作端部材４４にローラ４６を支持させたのと同様に、直線移動部材１０５にローラを回転可能に支持させ、直線移動部材１０５がローラを介して中間部材９３に押圧されるようにしてもよい。
【０１０３】
また、前記図１３〜１９の第三実施例における中間部材６５と直線移動部材６９との連結関係と同様に、中間部材９３と直線移動部材１０５とを一つの関節軸により互いに回動可能に連結してもよい。
【０１０４】
図２５および２６は本発明の第五実施例を示しており、この実施例も双安定型アクチュエータを構成した例である。
【０１０５】
アクチュエータ本体１２１には穴１２２を設けられた支持板１２３が横方向に広がるように固定されている。前記アクチュエータ本体１２１には、穴１２２の下方に位置するようにしてばね受け台１２４が設けられており、このばね受け台１２４には横断面円弧状の凹部１２５が設けられている。前記凹部１２５には座屈ばね１２６の下端部が載置されており、この座屈ばね１２６の上端部は横断面円形の接続体１２７を介して直線状の操作端部材１２８の下端部に接続されている。前記接続体１２７は座屈ばね１２６の弾性により穴１２２の下側に当接され、前記操作端部材１２８は穴１２２を貫通して支持板１２３の上方に突出している。ここで、座屈ばね１２６は、図２５のように右に凸となるように湾曲しているときは、より大きく右に凸となるように湾曲しようとして、操作端部材１２８を反時計方向（左傾する方向）に付勢する一方、図２６のように左に凸となるように湾曲しているときは、より大きく左に凸となるように湾曲しようとして、操作端部材１２８を時計方向（右傾する方向）に付勢する特性を有している。
【０１０６】
前記座屈ばね１２６の左方において、アクチュエータ本体１２１と座屈ばね１２６の中央部との間にはワイヤ状の第一の形状記憶合金１２９が掛け渡されている一方、座屈ばね１２６の右方において、アクチュエータ本体１２１と座屈ばね１２６の中央部との間にはワイヤ状の第二の形状記憶合金１３０が掛け渡されている。前記第一および第二の形状記憶合金１２９，１３０は、前記第一実施例の形状記憶合金と同様の形状記憶合金とされている。前記第一の形状記憶合金１２９の両端部間および第二の形状記憶合金１３０の両端部間は、スイッチ手段（図示せず）により、それぞれ独立に電源（図示せず）に接続および切断できるようになっている。
【０１０７】
次に、本実施例の作動を説明する。第一および第二の形状記憶合金１２９，１３０がいずれも冷却していて、形状回復力を発生していない場合は、座屈ばね１２６により操作端部材１２８は図２６に示される第一の安定位置または図２５に示される第二の安定位置に位置されている。いま図２５のように操作端部材１２８が第二の安定位置にある状態において、前記スイッチ手段により第一の形状記憶合金１２９の両端部間に電源を接続し、第一の形状記憶合金１２９に通電すると、第一の形状記憶合金１２９が所定温度範囲まで加熱され、形状記憶効果により該形状記憶合金１２９が記憶している長さに戻ろうとする形状回復力を発生して収縮するので、図２６のように座屈ばね１２６が逆に左に凸となるように反転湾曲し、操作端部材１２８は第一の安定位置に至る。その後、第一の形状記憶合金１２９に対する通電が停止され、第一の形状記憶合金１２９が冷却し、形状回復力を失っても（このとき第一の形状記憶合金１２９は図２６に示されるように弛緩した状態となる）、座屈ばね１２６の付勢力により第一の操作端部材１２８はそのまま第一の安定位置に保持される。
【０１０８】
他方、図２６のように操作端部材１２８が第一の安定位置にあるときに、前記スイッチ手段により第二の形状記憶合金１３０の両端部間に電源を接続し、第二の形状記憶合金１３０に通電すると、第二の形状記憶合金１３０が所定温度範囲まで加熱され、形状記憶効果により該形状記憶合金１３０が記憶している長さに戻ろうとする形状回復力を発生して収縮するので、図２５のように座屈ばね１２６が逆に右に凸となるように反転湾曲し、操作端部材１２８は第二の安定位置に至る。その後、第二の形状記憶合金１３０に対する通電が停止され、第二の形状記憶合金１３０が冷却し、形状回復力を失っても（このとき第二の形状記憶合金１３０は図２５に示されるように弛緩した状態となる）、座屈ばね１２６の付勢力により第二の操作端部材１２８はそのまま安定位置に保持される。
【０１０９】
このようにして、この双安定型形状記憶合金アクチュエータにおいても、操作端部材１２８に２つの安定位置を持たせ、第一または第二の形状記憶合金１２９，１３０に加熱することにより、その安定位置を反転できる。
【０１１０】
また、本実施例においても、外部から操作端部材１２８に力が作用しても、座屈ばね１２６の方に力が逃がされ、当該外力が操作端部材１２８を通じて第一および第二の形状記憶合金１２９，１３０に直接的に作用することがない。したがって、外部から操作端部材１２８に作用する力により過大な応力が形状記憶合金１２９，１３０に加わり、性能が低下したり、破壊されてしまう虞を少なくし、耐久性を向上することができる。
【０１１１】
また、操作端部材１２８の動作は直接的には座屈ばね１２６の力によってなされるので、動作速度を速くすることができ、かつ形状記憶合金１２９，１３０の使用量を減らし、コストを低減するとともに、使用エネルギー量の低減、ひいては省資源を図ることができる。
【０１１２】
また、座屈ばね１２６は実質的に常に同一位置にある構造なので、装置を一層小型化することができる。
【０１１３】
図２７〜２９は本発明の第六実施例を示しており、この実施例は単安定型アクチュエータを構成した例である。
【０１１４】
この実施例は、前記第一実施例の双安定型アクチュエータにおける第二の形状記憶合金２０の代わりに引っ張りコイルバネからなる復帰付勢手段１４１をピン１７と中間部材６の左端部との間に介装した構成とされている。そして、前記第一実施例における第一の中間部材安定位置が中間部材一時反転位置、第二の中間部材安定位置が中間部材安定位置、第一の操作端部材安定位置が操作端部材一時反転位置、第二の操作端部材安定位置が操作端部材安定位置に置き換えられる。
【０１１５】
次に、本実施例の作動を図２７〜２９を用いて説明する。図２７は、形状記憶合金１９が冷却しており、復帰付勢手段１４１および反転付勢手段１６の付勢力によって、中間部材６はガイド２に当接されて中間部材安定位置にあり、操作端部材１１は操作端部材ストッパ１４に当接されて操作端部材安定位置にある状態を示しており、このとき操作端部材１１は同時に中間部材６の突起部８に当接されている。
【０１１６】
この図２７の状態において、スイッチ手段により形状記憶合金１９の両端部間に電源を接続し、形状記憶合金１９に通電すると、ジュール熱により形状記憶合金１９が所定温度範囲まで加熱され、形状記憶効果により該形状記憶合金１９が記憶している長さに戻ろうとする形状回復力を発生して収縮するので、中間部材６が反転付勢手段１６に抗して中間部材安定位置から中間部材一時反転位置に向かって（すなわち時計方向に）回動されて行く。しかし、中間部材６がその中立位置（図２８のように中間部材６が直線Ａと垂直方向になる位置）に達するまでは、反転付勢手段１６が中間部材６を中間部材安定位置に向かって（反時計方向に）、操作端部材１１を操作端部材安定位置に向かって（時計方向に）それぞれ付勢しているので、操作端部材１１は操作端部材安定位置側にある。。
【０１１７】
ところが、中間部材６がその中立位置を越えて中間部材一時反転位置側に回動されると、反転付勢手段１６が中間部材６および操作端部材１１をそれぞれ逆方向に付勢するようになるので、反転付勢手段１６の付勢力により中間部材６が中間部材一時反転位置にまで、操作端部材１１が操作端部材一時反転位置にまでそれぞれ回動され、操作端部材１１はストッパ１３に当接されるとともに中間部材６の突起部９に当接され、アクチュエータは図２９の状態となる。なお、中間部材６および操作端部材１１の回動に応じて操作端部材１１の下端部は突起部８，９間において中間部材６に対し摺動する。
【０１１８】
その後、形状記憶合金１９に対する通電が停止され、形状記憶合金１９が冷却し、形状回復力を失うと、復帰付勢手段１４１により中間部材６が反転付勢手段１６に抗して中間部材一時反転位置から中間部材安定位置に向かって（反時計方向に）回動されて行く。しかし、中間部材６がその中立位置に達するまでは、反転付勢手段１６が中間部材６を中間部材一時反転位置に向かって（時計方向に）、操作端部材１１を操作端部材一時反転位置に向かって（反時計方向に）それぞれ付勢しているので、操作端部材１１は操作端部材一時反転位置側にある。ところが、中間部材６がその中立位置を越えて中間部材安定位置側に回動されると、反転付勢手段１６が中間部材６および操作端部材１１をそれぞれ逆方向に付勢するようになるので、反転付勢手段１６および復帰付勢手段１４１の付勢力より中間部材６が中間部材安定位置にまで、操作端部材１１が操作端部材安定位置にまでそれぞれ急速に回動され、図２７の状態に復帰する。
【０１１９】
なお、本実施例においても、外部から操作端部材１１に力が作用しても、反転付勢手段１６の方に力が逃がされたり、操作端部材１１と中間部材６との間に滑りが生じることにより、当該外力が操作端部材１１を通じて形状記憶合金１４に直接的に作用することがない。したがって、外部から操作端部材１１に作用する力により過剰な応力が形状記憶合金１９に加わり、性能が低下したり、破壊されてしまう虞を少なくし、耐久性を向上することができる。
【０１２０】
また、操作端部材１１の動作は直接的には反転付勢手段１６および復帰付勢手段１４１の力によってなされるので、動作速度を速くすることができ、かつ形状記憶合金の使用量を減らし、コストを低減するとともに、使用エネルギー量の低減、ひいては省資源を図ることができる。
【０１２１】
また、反転付勢手段１６の位置および方向は変化しない構造となっているので、装置を一層小型化できる。
【０１２２】
図３０〜３３は本発明の第七、八、九、十実施例をそれぞれ示しており、これらの実施例も単安定型アクチュエータを構成した例である。
【０１２３】
これらの実施例は、前記第二、三、四、五実施例の双安定型アクチュエータにおける第二の形状記憶合金５４，８４，１１２，１３０を引っ張りコイルバネからなる復帰付勢手段１４２，１４３，１４４，１４５にそれぞれ置き換えた構成とされている。そして、前記第六実施例の場合同様に、各実施例における第一の中間部材安定位置が中間部材一時反転位置、第二の中間部材安定位置が中間部材安定位置、第一の操作端部材安定位置が操作端部材一時反転位置、第二の操作端部材安定位置が操作端部材安定位置に置き換えられている。したがって、その動作は明かであると思われるので、説明を省略する。
【０１２４】
なお、前記各実施例においては、形状記憶合金を通電により加熱するものとしているが、本発明においては、伝導加熱、対流や環境温度による加熱、赤外線やレーザーによる加熱等の他の種の加熱方式によって形状記憶合金を加熱してもよい。
【０１２５】
また、前記各実施例においては、反転付勢手段１６，５０，７９，１０４および復帰付勢手段１４１〜１４５をコイルばねにより構成しているが、本発明においては、反転付勢手段および復帰付勢手段をコイルばね以外のばねや、気体を利用したばね等の他の種のばねとしてもよいし、ゴム弾性体や磁石により構成してもよい。また、前記各実施例においては、反転付勢手段１６，５０，７９，１０４を圧縮ばね、復帰付勢手段１４１〜１４５を引っ張りばねにより構成しているが、反転付勢手段を引っ張りばね、復帰付勢手段を圧縮ばねとそれぞれすることも可能である。
【０１２６】
【発明の効果】
以上のように本発明による形状記憶合金アクチュエータは、
（イ）外部から力が操作端に作用しても、その外力が操作端を通じて形状記憶合金に直接的に作用することがない、
（ロ）動作速度が速い、
（ハ）操作端が２つの安定位置を持つ双安定型の形状記憶合金アクチュエータや、操作端が１つの安定位置を持ち、かつ操作端の位置を迅速に反転できる単安定型アクチュエータを得ることができる、
（ニ）差動型形状記憶合金アクチュエータにおいて、両方の形状記憶合金が同時に形状回復力を発生している状態になっても、形状記憶合金が劣化したり、破壊されることのないようにすることも可能である、
（ホ）装置を一層小型化することができる、
等の優れた効果を得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による形状記憶合金アクチュエータの第一実施例をカバーを分解して示す斜視図である。
【図２】前記第一実施例を示す平面図である。
【図３】前記第一実施例における直線移動部材を示す斜視図である。
【図４】前記第一実施例における中間部材を示す斜視図である。
【図５】前記第一実施例を、中間部材および操作端部材がそれぞれそれらの第二の安定位置にある状態において示す正面図である（カバーは取り外してある）。
【図６】前記第一実施例を、中間部材が中立位置にある状態において示す正面図である（カバーは取り外してある）。
【図７】前記第一実施例を、中間部材および操作端部材がそれぞれそれらの第一の安定位置にある状態において示す正面図である（カバーは取り外してある）。
【図８】前記第一実施例を、第一および第二の形状記憶合金が同時に加熱された状態において示す正面図である（カバーは取り外してある）。
【図９】本発明による形状記憶合金アクチュエータの第二実施例を、中間部材および操作端部材がそれぞれそれらの第二の安定位置にある状態において示す正面図である。
【図１０】前記第二実施例を、中間部材が中立位置にある状態において示す正面図である。
【図１１】前記第二実施例を、中間部材および操作端部材がそれぞれそれらの第一の安定位置にある状態において示す正面図である。
【図１２】前記第二実施例における直線移動部材および中間部材を示す斜視図である。
【図１３】本発明による形状記憶合金アクチュエータの第三実施例を示す斜視図である（形状記憶合金は図示していない）。
【図１４】前記第三実施例を示す分解斜視図である（形状記憶合金は図示していない）。
【図１５】前記第三実施例におけるばねユニットを示す断面図である。
【図１６】前記第三実施例を、中間部材および操作端部材がそれぞれそれらの第二の安定位置にある状態において示す正面図である。
【図１７】前記第三実施例を、中間部材が中立位置にある状態において示す正面図である。
【図１８】前記第三実施例を、中間部材および操作端部材がそれぞれそれらの第一の安定位置にある状態において示す正面図である。
【図１９】前記第一実施例を、第一および第二の形状記憶合金が同時に加熱された状態において示す正面図である。
【図２０】本発明による形状記憶合金アクチュエータの第四実施例を、中間部材および操作端部材がそれぞれそれらの第二の安定位置にある状態において示す正面図である。
【図２１】前記第四実施例を、中間部材が中立位置にある状態において示す正面図である。
【図２２】前記第四実施例を、中間部材および操作端部材がそれぞれそれらの第一の安定位置にある状態において示す正面図である。
【図２３】前記第四実施例を、第一および第二の形状記憶合金が同時に加熱された状態において示す正面図である。
【図２４】前記第四実施例における操作端部材の下端部付近、直線移動部材および反転付勢手段を示す拡大断面図である。
【図２５】本発明による形状記憶合金アクチュエータの第五実施例を、操作端部材が第二の安定位置にある状態において示す断面図である。
【図２６】前記第五実施例を、操作端部材が第一の安定位置にある状態において示す断面図である。
【図２７】本発明による形状記憶合金アクチュエータの第六実施例を、中間部材および操作端部材がそれぞれそれらの安定位置にある状態において示す正面図である。
【図２８】前記第六実施例を、中間部材が中立位置にある状態において示す正面図である。
【図２９】前記第六実施例を、中間部材および操作端部材がそれぞれそれらの一時反転位置にある状態において示す正面図である。
【図３０】本発明による形状記憶合金アクチュエータの第七実施例を示す正面図である。
【図３１】本発明による形状記憶合金アクチュエータの第八実施例を示す正面図である。
【図３２】本発明による形状記憶合金アクチュエータの第九実施例を示す正面図である。
【図３３】本発明による形状記憶合金アクチュエータの第十実施例を示す正面図である。
【符号の説明】
４　　直線移動部材
５　　中間部材回動軸
６　　中間部材
１０　　操作端部材回動軸
１１　　操作端部材
１６　　反転付勢手段
１９　　第一の形状記憶合金
２０　　第二の形状記憶合金
３４　　直線移動部材
３６　　中間部材回動軸
３７　　中間部材
４３　　操作端部材回動軸
４４　　操作端部材
４６　　ローラ
５０　　反転付勢手段
５３　　第一の形状記憶合金
５４　　第二の形状記憶合金
６３　　直線移動部材
６４　　中間部材回動軸
６５　　中間部材
６７　　関節軸
６８　　操作端部材回動軸
６９　　操作端部材
７３　　関節軸
７９　　反転付勢手段
８３　　第一の形状記憶合金
８４　　第二の形状記憶合金
９２　　中間部材回動軸
９３　　中間部材
９８　　操作端部材回動軸
９９　　操作端部材
１０４　　反転付勢手段
１０５　　直線移動部材
１１１　　第一の形状記憶合金
１１２　　第二の形状記憶合金
１２６　　座屈ばね
１２８　　操作端部材
１２９　　第一の形状記憶合金
１３０　　第二の形状記憶合金
１４１〜１４５　　復帰付勢手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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