(57)【要約】【課題】  線径と電流値との関係を求めることにより、適正状態での使用を確保する。【解決手段】  Ｎｉ４６．７％、Ｔｉ４５％、Ｃｕ８．３％の組成を有する合金から成り通電の有無により伸縮するワイヤー状の通電型形状記憶合金１を、線径をｘ（μｍ）とし、通電する電流値をｉ（ｍＡ）としたときに、３８≦ｘ≦４８の範囲内において、０．７ｙ≦ｉ≦１．２ｙを満足する電流値の範囲内で使用する。但し、ｙ（ｍＡ）は、ｙ＝０．３ｘ２−２２．３ｘ＋５０４．２で算出されるｘの関数である。【選択図】        図１５
2005126745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ４６．７％、Ｔｉ４５％、Ｃｕ８．３％の組成を有する合金から成り通電の有無により伸縮するワイヤー状の通電型形状記憶合金であって、
線径をｘ（μｍ）とし、通電する電流値をｉ（ｍＡ）としたときに、
３８≦ｘ≦４８
の範囲内において、
０．７ｙ≦ｉ≦１．２ｙ
を満足する電流値の範囲内で使用した
ことを特徴とする通電型形状記憶合金。
但し、ｙ（ｍＡ）は、
ｙ＝０．３ｘ２−２２．３ｘ＋５０４．２
で算出されるｘの関数とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通電型形状記憶合金についての技術分野に関する。詳しくは、線径と電流値との関係を求めることにより、適正状態での使用を確保する技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルテンサイト変態が生じて形状記憶効果を発揮するワイヤー状の通電型形状記憶合金がある。このような通電型形状記憶合金は、種々の駆動装置等に広く用いられており（例えば、特許文献１参照）、Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃｕ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ等の三元合金やＮｉ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｃｄ、Ａｕ−Ｃｄ、Ｉｎ−Ｔｉ等の二元合金が開発されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３―１９５３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような通電型形状記憶合金の使用に際しては、必要なばね定数を得られる適正な電流値を供給し、必要な変位量を確保する必要がある。
【０００５】
また、上記の適正な電流値は、通電型形状記憶合金の寿命（ライフ）を短縮しない範囲で決定する必要もある。
【０００６】
そこで、本発明通電型形状記憶合金は、上記した問題点を克服し、線径と電流値との関係を求めることにより、適正状態での使用を確保することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明通電型形状記憶合金は、上記した課題を解決するために、Ｎｉ４６．７％、Ｔｉ４５％、Ｃｕ８．３％の組成を有する合金から成り通電の有無により伸縮するワイヤー状の通電型形状記憶合金を、線径をｘ（μｍ）とし、通電する電流値をｉ（ｍＡ）としたときに、３８≦ｘ≦４８の範囲内において、０．７ｙ≦ｉ≦１．２ｙを満足する電流値の範囲内で使用したものである。但し、ｙ（ｍＡ）は、ｙ＝０．３ｘ２−２２．３ｘ＋５０４．２で算出されるｘの関数である。
【０００８】
従って、本発明通電型形状記憶合金にあっては、適正なばね定数が確保されると共に長寿命化が図られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明通電型形状記憶合金は、Ｎｉ４６．７％、Ｔｉ４５％、Ｃｕ８．３％の組成を有する合金から成り通電の有無により伸縮するワイヤー状の通電型形状記憶合金であって、線径をｘ（μｍ）とし、通電する電流値をｉ（ｍＡ）としたときに、３８≦ｘ≦４８の範囲内において、０．７ｙ≦ｉ≦１．２ｙを満足する電流値の範囲内で使用したことを特徴とする。但し、ｙ（ｍＡ）は、ｙ＝０．３ｘ２−２２．３ｘ＋５０４．２で算出されるｘの関数とする。
【００１０】
従って、通電型形状記憶合金の長寿命化を確保しつつ使用に際しての必要なばね定数を得ることができ、通電型形状記憶合金の適正状態での使用を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明通電型形状記憶合金の最良の形態を添付図面に従って説明する。
【００１２】
通電型形状記憶合金は、ワイヤー状に形成され、Ｎｉ４６．７％、Ｔｉ４５％、Ｃｕ８．３％の組成を有する三元合金であり、通電の有無により伸縮する。このような通電型形状記憶合金としては、古河電工製の通電型ＮＴワイヤ合金（商品名ＮＴ−Ｈ７−ＴＴＲ）がある。
【００１３】
以下に、この通電型形状記憶合金について行った実験結果を示す。
【００１４】
実験は、線径が３８μｍ、４３μｍ、４８μｍのそれぞれについて、
（１）電流値とばね定数との関係
（２）電流値と変位量との関係
を求め、これらの（１）、（２）の結果より、
（３）線径と電流値との関係
を求めた。
【００１５】
以下、順を追って説明する。
（１）電流値とばね定数との関係について（図１乃至図７参照）。
【００１６】
この実験は、図１に示すように、通電型形状記憶合金１を、その両端部を天井に固定し滑車２に巻回した状態で吊り下げ、一定の電流値で通電型形状記憶合金１に通電した状態において、滑車２に付与する負荷（荷重）Ｗを変化させたときの通電型形状記憶合金１の各変位量を測定し、各負荷Ｗと各変位量との関係を示したグラフの傾きを求め、この傾きから各電流値ごとのばね定数を求めることにより行った。
【００１７】
（Ａ）線径３８μｍ
図２は、線径が３８μｍの通電型形状記憶合金に通電したときの測定結果である。通電型形状記憶合金に通電していない状態（電流値０）におけるばね定数は３６．９ｇｆ／ｍｍ（３６１．９Ｎ／ｍ）であった。ばね定数の最大値は電流値９０ｍＡのときに１２３．４ｇｆ／ｍｍ（１２１０Ｎ／ｍ）であった。
【００１８】
図３は、線径が３８μｍの通電型形状記憶合金に０．５秒間の通電を０．５秒間隔で行ったときの破断までの回数を測定した結果である。測定は、電流値６３ｍＡ（ａ点）、９０ｍＡ（ｂ点）、１０８ｍＡ（ｃ点）及び１２０ｍＡ（ｄ点）の４つの電流値において行った。ａ点、ｃ点は、ばね定数の最大値が得られた電流値（ｂ点）に対してそれぞれ３０％低い電流値、２０％高い電流値であり、ａ点、ｂ点及びｃ点については破断までの通電回数が２０万回を越えたが、ｄ点については通電回数が５万６千回程度で破断に至った。
【００１９】
（Ｂ）線径４３μｍ
図４は、線径が４３μｍの通電型形状記憶合金に通電したときの測定結果である。通電型形状記憶合金に通電していない状態（電流値０）におけるばね定数は３６．４ｇｆ／ｍｍ（３６０．０Ｎ／ｍ）であった。ばね定数の最大値は電流値１００ｍＡのときに１８７．５ｇｆ／ｍｍ（１８３９Ｎ／ｍ）であった。
【００２０】
図５は、線径が４３μｍの通電型形状記憶合金に０．５秒間の通電を０．５秒間隔で行ったときの破断までの回数を測定した結果である。測定は、電流値７０ｍＡ（ａ点）、１００ｍＡ（ｂ点）、１２０ｍＡ（ｃ点）及び１３０ｍＡ（ｄ点）の４つの電流値において行った。ａ点、ｃ点は、ばね定数の最大値が得られた電流値（ｂ点）に対してそれぞれ３０％低い電流値、２０％高い電流値であり、ａ点、ｂ点及びｃ点については破断までの通電回数が２０万回を越えたが、ｄ点については通電回数が７万６千回程度で破断に至った。
【００２１】
（Ｃ）線径４８μｍ
図６は、線径が４８μｍの通電型形状記憶合金に通電したときの測定結果である。通電型形状記憶合金に通電していない状態（電流値０）におけるばね定数は８９．６ｇｆ／ｍｍ（８７８．７Ｎ／ｍ）であった。ばね定数の最大値は電流値１２５ｍＡのときに２７５．５ｇｆ／ｍｍ（２７０２Ｎ／ｍ）であった。
【００２２】
図７は、線径が４８μｍの通電型形状記憶合金に０．５秒間の通電を０．５秒間隔で行ったときの破断までの回数を測定した結果である。測定は、電流値８７．５ｍＡ（ａ点）、１２５ｍＡ（ｂ点）、１５０ｍＡ（ｃ点）及び１６０ｍＡ（ｄ点）の４つの電流値において行った。ａ点、ｃ点は、ばね定数の最大値が得られた電流値（ｂ点）に対してそれぞれ３０％低い電流値、２０％高い電流値であり、ａ点、ｂ点及びｃ点については破断までの通電回数が２０万回を越えたが、ｄ点については通電回数が８万２千回程度で破断に至った。
【００２３】
（Ｄ）まとめ
ばね定数が最大値を示す電流値において、最大の形状記憶効果が発揮されると想定される。従って、図２、図４及び図６に示した結果より、線径が３８μｍ、４３μｍ、４８μｍの通電型形状記憶合金について、最適電流は電流値がそれぞれ９０ｍＡ、１００ｍＡ、１２５ｍＡであると判断される。
【００２４】
また、図３、図５及び図７に示した結果より、各径における最適電流値に対して−３０％乃至＋２０％の範囲の電流値では通電型形状記憶合金の寿命が長く、最適電流値に対して２０％高い電流値を越えるｄ点、即ち、線径３８μｍにおける１２０ｍＡ、線径４３μｍにおける１３０ｍＡ、線径４８μｍにおける１６０ｍＡでは、破断までの回数が急減し、通電型形状記憶合金の寿命が短くなることが解った。
【００２５】
従って、最適電流値に対して２０％高い電流値を通電型形状記憶合金の適正な使用が可能な上限値として定めた。また、最適電流値に対して３０％低い電流値までは通電型形状記憶合金の適正な使用が可能な範囲であると判断された。
（２）電流値と変位量との関係について（図８乃至図１４参照）。
【００２６】
この実験は、図８に示すように、通電型形状記憶合金１を、その両端部を天井に固定し滑車２に巻回した状態で吊り下げ、一定の負荷（荷重）Ｗを付与し、通電型形状記憶合金１に通電する電流値を変化させたときの各変位量を測定することにより行った。実験は、電流値を上昇させていったときの通電型形状記憶合金１の収縮量と、収縮した状態において電流値を降下させていったときの通電型形状記憶合金１の伸長量とを測定した。
【００２７】
（Ａ）線径３８μｍ
図９は、線径が３８μｍの通電型形状記憶合金に負荷９ｇｆ（滑車にはＷ＝１８ｇｆの荷重付与）を付与した状態において通電したときの測定結果である。
【００２８】
図１０は、線径が３８μｍの通電型形状記憶合金に負荷５．５ｇｆ（滑車にはＷ＝１１ｇｆの荷重付与）を付与した状態において通電したときの測定結果である。
【００２９】
何れの状態においても、ばね定数の最大値が得られた電流値９０ｍＡ（図１参照）に対して３０％低い電流値６３ｍＡより低くなると、変位量の変化率が大きくなる傾向にあった。特に、電流値を上昇させていったときの変位量は、電流値６３ｍＡより低い電流値では顕著に減少した。
【００３０】
（Ｂ）線径４３μｍ
図１１は、線径が４３μｍの通電型形状記憶合金に負荷１２．５ｇｆ（滑車にはＷ＝２５ｇｆの荷重付与）を付与した状態において通電したときの測定結果である。
【００３１】
図１２は、線径が４３μｍの通電型形状記憶合金に負荷２５ｇｆ（滑車にはＷ＝５０ｇｆの荷重付与）を付与した状態において通電したときの測定結果である。
【００３２】
何れの状態においても、ばね定数の最大値が得られた電流値１００ｍＡ（図３参照）に対して３０％低い電流値７０ｍＡより低くなると、電流値を上昇させていったときの変位量が顕著に減少した。
【００３３】
（Ｃ）線径４８μｍ
図１３は、線径が４８μｍの通電型形状記憶合金に負荷９ｇｆ（滑車にはＷ＝１８ｇｆの荷重付与）を付与した状態において通電したときの測定結果である。
【００３４】
図１４は、線径が４８μｍの通電型形状記憶合金に負荷５０ｇｆ（滑車にはＷ＝１００ｇｆの荷重付与）を付与した状態において通電したときの測定結果である。
【００３５】
何れの状態においても、ばね定数の最大値が得られた電流値１２５ｍＡ（図５参照）に対して３０％低い電流値８７．５ｍＡより低くなると、電流値を上昇させていったときの変位量が顕著に減少した。
【００３６】
（Ｄ）まとめ
図９乃至図１４に示した結果より、各径における最適電流値に対して−３０％より低い電流値では通電型形状記憶合金の変位量の低下傾向が大きくなることが解った。
【００３７】
従って、最適電流値に対して−３０％より低い電流値を通電型形状記憶合金の適正な使用が可能な下限値として定めた。また、最適電流値に対して−３０％以上の電流値では通電型形状記憶合金の十分な変位量が得られ、通電型形状記憶合金の適正な使用が可能な範囲であると判断された。
（３）線径と電流値との関係について（図１５参照）。
【００３８】
以上の（１）電流値とばね定数との関係及び（２）電流値と変位量との関係より、通電型形状記憶合金の各線径に対する各最適電流値、各線径に対する電流値の各上限値、各線径に対する電流値の各下限値を図１５のグラフ図に示した。
【００３９】
図１５に示すように、線径とばね定数が最大となるときの電流値との関係について、線径をｘ（μｍ）とし、電流値をｙ（ｍＡ）としたときに、ｙをｘの関数として以下の式により表される。
【００４０】
ｙ＝０．３ｘ２−２２．３ｘ＋５０４．２
従って、通電型形状記憶合金の使用時に通電する電流値をｉ（ｍＡ）とすると、  ３８≦ｘ≦４８の範囲内において、
０．７ｙ≦ｉ≦１．２ｙ
を満足する電流値の範囲内で使用することにより、通電型形状記憶合金の長寿命化を確保しつつ使用に際しての必要なばね定数を得ることができ、通電型形状記憶合金の適正状態での使用を確保することができる。
【００４１】
上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図２乃至図１５と共に本発明の最良の形態を示すものであり、本図は、電流値と通電型形状記憶合金のばね定数との関係を求める実験装置を示す概念図である。
【図２】線径が３８μｍの通電型形状記憶合金について、電流値とばね定数との関係を表す測定結果を示す図である。
【図３】線径が３８μｍの通電型形状記憶合金について、０．５秒間の通電を０．５秒間隔で行ったときの破断までの回数を測定した結果を示す図表である。
【図４】線径が４３μｍの通電型形状記憶合金について、電流値とばね定数との関係を表す測定結果を示す図である。
【図５】線径が４３μｍの通電型形状記憶合金について、０．５秒間の通電を０．５秒間隔で行ったときの破断までの回数を測定した結果を示す図表である。
【図６】線径が４８μｍの通電型形状記憶合金について、電流値とばね定数との関係を表す測定結果を示す図である。
【図７】線径が４８μｍの通電型形状記憶合金について、０．５秒間の通電を０．５秒間隔で行ったときの破断までの回数を測定した結果を示す図表である。
【図８】電流値と通電型形状記憶合金の変位量との関係を求める実験装置を示す概念図である。
【図９】線径が３８μｍの通電型形状記憶合金について、９ｇｆの負荷を付与した状態における電流値と変位量との関係を表す測定結果を示す図である。
【図１０】線径が３８μｍの通電型形状記憶合金について、５．５ｇｆの負荷を付与した状態における電流値と変位量との関係を表す測定結果を示す図である。
【図１１】線径が４３μｍの通電型形状記憶合金について、１２．５ｇｆの負荷を付与した状態における電流値と変位量との関係を表す測定結果を示す図である。
【図１２】線径が４３μｍの通電型形状記憶合金について、２５ｇｆの負荷を付与した状態における電流値と変位量との関係を表す測定結果を示す図である。
【図１３】線径が４８μｍの通電型形状記憶合金について、９ｇｆの負荷を付与した状態における電流値と変位量との関係を表す測定結果を示す図である。
【図１４】線径が４８μｍの通電型形状記憶合金について、５０ｇｆの負荷を付与した状態における電流値と変位量との関係を表す測定結果を示す図である。
【図１５】線径と電流値との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…通電型形状記憶合金
【図１】
2005126745.tif 000003
【図２】
2005126745.tif 000004
【図３】
2005126745.tif 000005
【図４】
2005126745.tif 000006
【図５】
2005126745.tif 000007
【図６】
2005126745.tif 000008
【図７】
2005126745.tif 000009
【図８】
2005126745.tif 000010
【図９】
2005126745.tif 000011
【図１０】
2005126745.tif 000012
【図１１】
2005126745.tif 000013
【図１２】
2005126745.tif 000014
【図１３】
2005126745.tif 000015
【図１４】
2005126745.tif 000016
【図１５】
2005126745.tif 000017