(57)【要約】【課題】形状記憶合金を使用した小型バルブにおいて、形状記憶合金を過負荷から守り、バルブの耐久性を向上し、信頼性を高める。【解決手段】オリフィス２を内蔵するガイドパイプ１内に、ガイドパイプ１に内接しオリフィス２を封止する封止部５を有する可動自在な可動弁体３と、オリフィス２と可動弁体３の間に設けたバイアスコイル８と、ガイドパイプ１の固定電極１１と可動弁体３の可動電極１２間に保持される形状記憶合金のワイヤ９とを備え、ワイヤ９を加熱して形状記憶合金を変形させることにより可動弁体３を可動させてオリフィス２を封止し、可動弁体３に過負荷低減用のコイルバネ７を配設して弾性的変形を可能とすることにより、ワイヤ９の過剰収縮による可動弁体３への過負荷を可動弁体３自体の弾性変形により吸収する。これにより、形状記憶合金の過負荷を低減し、記憶形状の再現性の劣化を防ぎ、耐久性を向上し、信頼性を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形状でオリフィスを有する固定構造物と、
前記固定構造物に内接して可動自在に前記オリフィスを封止する封止体を有する可動自在な可動構造体と、
通電用の電極となる第１電極及び第２電極と、
前記第１電極と第２電極とによって保持される形状記憶合金のワイヤとを備え、
前記第１電極と第２電極とに通電し、前記ワイヤを加熱して形状記憶合金を変形させることにより、前記可動構造体を可動させて前記オリフィスを封止する小型バルブであって、
前記封止体を含む可動構造体は、その長さが弾性的に変形可能に構成され、かつ、該可動構造体の弾性変形により、前記形状記憶合金の加熱時の応力負荷が低減されるように構成されていることを特徴とする小型バルブ。
【請求項２】
前記可動構造体の一部又は全部が弾性体材料からなることを特徴とする請求項１に記載の小型バルブ。
【請求項３】
前記可動構造体がバネ体を具備してなることを特徴とする請求項１に記載の小型バルブ。
【請求項４】
前記バネ体は、前記固定構造体に外接して配設されていることを特徴とする請求項３に記載の小型バルブ。
【請求項５】
前記第２電極の一端が前記固定構造物に接続されるとともに、他端がワイヤに接続され、その両端の間で前記可動構造体に接触し、該電極が撓むことにより前記可動構造体を移動させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の小型バルブ。
【請求項６】
前記第１電極は、前記固定構造物の固定された固定電極であり、前記第２電極は、前記可動構造体に接続された可動電極であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の小型バルブ。
【請求項７】
前記第１電極は、前記固定構造物の所定部位に固定された固定電極であり、前記第２電極は、前記固定構造体の前記所定部位とは別の部位に固定された固定電極であり、前記ワイヤの中央部で前記可動構造体の端部を押圧し、前記ワイヤの伸縮方向が前記可動構造体の移動方向と直交することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の小型バルブ。
【請求項８】
前記端部は、前記可動構造体とワイヤとに接触する接触部を有し、
前記接触部は、樹脂を被覆した金属で構成されていることを特徴とする請求項７に記載の小型バルブ。
【請求項９】
前記第１電極および第２電極の表面に樹脂を被覆してなることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の小型バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、形状記憶合金を使用した気体や液体など各種流体を制御する小型バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の流体調整を行う小型バルブとして、例えば、特許文献１に示されるように、オリフィスを開閉する弁体のアクチュエータを形状記憶合金で形成し、このアクチュエータに通電することにより、弁体を変位させる常閉型及び常開型のバルブが知られている。このようなバルブの制御弁においては、オリフィスの密閉性を良くするために、オリフィスへの押圧を強くする必要性から、形状記憶合金のアクチュエータは、閉弁時、オリフィスに接触後も収縮し、さらにオリフィスを加圧している。また、アクチュエータの部品のバラツキによっても、同様にオリフィスが余分に加圧されることがある。しかしながら、この加圧によってオリフィスが圧接されることにより、逆に、アクチュエータは、バルブ本体に固定されているオリフィスから負荷を受けることになる。この負荷は、アクチュエータからオリフィスへの押圧が強いほど大きくなり、形状記憶合金に過負荷を与えることになる。
【０００３】
一般に、通電加熱型の形状記憶合金では、通常、常温では全長が伸びる伸長形状となり、直流又は交流電圧が印加されて通電されると自己発熱し、その温度がある温度以上の高温になると予め形状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、元の形状に回復し、形状記憶合金の性質である回復形状の再現性を示す。しかしながら、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回復形状の再現性が損なわれ、この繰り返しによる経時変化により、元の記憶形状状態に完全に復帰しないという傾向を持っている。
【０００４】
このため、上記特許文献１に示されるバルブにおいても、オリフィスへの過剰な押圧により、アクチュエータの形状記憶合金が過負荷を受け、これが繰り返されることにより経時劣化し、初期設定した記憶形状状態が変形されてしまい、元の記憶形状に復帰しなくなる可能性があった。これにより、形状記憶合金の回復形状の再現性が劣化し、バルブの弁制御性能を低下させる虞があった。また、上記特許文献１に示される常開型バルブでは、形状記憶合金のアクチュエータを２本必要とし、構造が複雑でコスト高になる欠点があった。
【０００５】
なお、他の従来例として、特許文献２に示されるように、形状記憶合金で形成されたコイルバネが一定温度以上になると伸長し、バイアスバネのバイアス力に打ち勝って開弁状態にある弁体を押圧して、強制的に閉弁させるバルブがある。しかし、このバルブは、コイルバネ形状であるため、外形が大きくなり、小型化が困難であった。また、一定の力を出すために形状記憶合金のコイルバネの線形を太くすると、コイルバネの熱容量が増えるため、放熱時の応答性が悪くなる虞があった。さらに、他の従来例として、特許文献３に示すように、形状記憶合金製のワイヤを用いて、常開型のバルブの閉動作を実現する小型バルブが知られている。しかし、このバルブでは、ワイヤの折り返し部で温度分布が生じるため、熱応力による耐久性の劣化をもたらす虞があった。また、ワイヤが動作限まで動いた後は、形状記憶合金に過負荷が掛かるため、前述と同様に、形状記憶合金に経時劣化を発生させる問題があった。
【特許文献１】特開平０５−９９３６９号公報
【特許文献２】特開平０９−３１３３６３号公報
【特許文献３】特開平１１−１５３２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、筒形状でオリフィスを内蔵する固定構造物と、固定構造物に内接してオリフィスを封止する封止体を備える可動自在な可動構造体を備え、形状記憶合金のワイヤを加熱し変形してオリフィスを封止する小型バルブにおいて、封止体を含む可動構造体の長さを弾性的に変形可能とし、ワイヤの加熱時の応力負荷を可動構造体の弾性変形により低減することにより、形状記憶合金の再現性の経時劣化を無くして耐久性を維持し、信頼性の高い小型バルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、筒形状でオリフィスを有する固定構造物と、前記固定構造物に内接して可動自在に前記オリフィスを封止する封止体を有する可動自在な可動構造体と、通電用の電極となる第１電極及び第２電極と、前記第１電極と第２電極とによって保持される形状記憶合金のワイヤとを備え、前記第１電極と第２電極とに通電し、前記ワイヤを加熱して形状記憶合金を変形させることにより、前記可動構造体を可動させて、前記オリフィスを封止する小型バルブであって、前記封止体を含む可動構造体は、その長さが弾性的に変形可能に構成され、かつ、該可動構造体の弾性変形により前記形状記憶合金の加熱時の応力負荷が低減されるように構成されているものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の小型バルブにおいて、前記可動構造体の一部又は全部が弾性体材料からなるものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１に記載の小型バルブにおいて、前記可動構造体がバネ体を具備してなるものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３に記載の小型バルブにおいて、前記バネ体は、前記固定構造体に外接して配設されているものである。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の小型バルブにおいて、前記第２電極の一端が前記固定構造物に接続されるとともに、他端がワイヤに接続され、その両端の間で前記可動構造体に接触し、該電極が撓むことにより前記可動構造体を移動させるものである。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の小型バルブにおいて、前記第１電極は、前記固定構造物に固定された固定電極であり、前記第２電極は、前記可動構造体に接続された可動電極であるものである。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の小型バルブにおいて、前記第１電極は、前記固定構造物の所定部位に固定された固定電極であり、前記第２電極は、前記固定構造体の前記所定部位とは別の部位に固定された固定電極であり、前記ワイヤの中央部で前記可動構造体の端部を押圧し、前記ワイヤの伸縮方向が前記可動構造体の移動方向と直交するものである。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項７に記載の小型バルブにおいて、前記端部は、前記可動構造体とワイヤとに接触する接触部を有し、前記接触部は、樹脂を被覆した金属で構成されているものである。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項７又は請求項８に記載の小型バルブにおいて、前記第１電極および第２電極の表面に樹脂を被覆してなるものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、可動構造体の弾性変形によるクッション効果により、加熱時のバルブ閉鎖時の形状記憶合金への過負荷を低減することができる。これにより、形状記憶合金のワイヤへの過剰な加圧による過負荷を防止することができるので、形状記憶合金の形状記憶の再現性を損なわず、耐久性が維持され、小型バルブの信頼性を高めることができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、可動構造体と過負荷低減弾性体とを１つにすることができ、部品点数を低減することができる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、可動構造体の弾性機能を弾性部品として弾性スペックが明確であるバネで形成することができるので、可動構造体の弾性機能の設計を精度良くすることができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、バネ体が固定構造体の外部に出るので、第１電極と第２電極間の形状記憶合金のワイヤをバネ体を通さずに接続でき、小型バルブの製造を容易にすることができる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、可動電極の一端が固定されているので、通電用のリード線と可動電極との接続を強化でき、接続の信頼性を高めることができる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、形状記憶合金のワイヤの一端を確実に固定位置に固定でき、他端で可動構造体を引っ張ることができるので、通電時の形状記憶合金の収縮変動を確実に可動構造体に伝達することができる。これにより、通電時にバルブを閉鎖し、非通電時にバルブを開放する構造（ノーマルオープン構造）をシンプルに構成することができる。
【００２２】
請求項７の発明によれば、形状記憶合金のワイヤの少しの収縮で大きな可動構造体の変動のストロークを得ることができる。このため、可動構造体の必要ストロークに対し、形状記憶合金のワイヤの長さを短くできる。また、ワイヤの両端が接続される電極が可動せず固定されているので、電極に接続される通電用のリード線と電極との接続信頼性を向上することができる。
【００２３】
請求項８の発明によれば、通電により発生したワイヤの熱の接触部へ熱伝導が低減され、ワイヤから固定構造物への熱放散を抑制することができるので、通電による形状記憶合金の収縮効率を向上し、可動構造体の可動応答速度を高めることができる。また、金属部材使用により、接触部の強度を確保できると共に、接触部を低価格化することができる。
【００２４】
請求項９の発明によれば、ワイヤから固定構造物への熱放散をさらに抑制することができるので、通電による可動構造体の可動応答速度をさらに高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の第１の実施形態に係る小型バルブについて、図１及び図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。これらの図において、小型バルブ１０は、金属製又は樹脂製の筒形状のガイドパイプ１（固定構造物）と、ガイドパイプ１に内蔵された金属製又は樹脂製のオリフィス２と、ガイドパイプ１に内接する第１可動部４と第２可動部６を有し可動自在にオリフィス２を封止する可動弁体３（可動構造体）と、ガイドパイプ１に内接し第１可動部４の一部に外接して可動弁体３とオリフィス２との間に設けられたバイアス用バネのバイアスコイル８（バイアス弾性体）と、第１可動部４と第２可動部６の間に設けられたガイドパイプ１に固定された固定電極１１（第１電極）と、可動弁体３の第２可動部６側の端末に設置された可動電極１２（第２電極）と、固定電極１１と可動電極１２とによって保持される形状記憶合金（または形状記憶樹脂、形状記憶ゴム等）のワイヤ９とを備える。ここでの形状記憶合金は、ある温度以上になると収縮する通電発熱型（例えば、Ｔｉ―Ｎｉ系形状記憶合金）のものが用いられる。
【００２６】
可動弁体３は、第１可動部４のオリフィス２側の先端にオリフィス２を封止する樹脂又はゴム製の封止部５（封止体）を有し、第１可動部４と第２可動部６の間に加熱時のワイヤ９の形状記憶合金への応力負荷を低減するコイルバネ７（過負荷低減弾性体）を備えている。形状記憶合金は、ある温度以上になると収縮する仕様のものを用いているので、直流電圧を印加して通電すると、自己発熱して温度が上昇し、ある温度以上になると予め記憶された収縮形状に形状を回復する。この形状回復力は、バイアスコイル８及びコイルバネ７の弾発力に比べて著しく大きなものである。また、コイルバネ７の弾性係数ｋ２は、後述するように、バイアスコイル８の弾性係数ｋ１より小さく設定されている。
【００２７】
第１可動部４は、ガイドパイプ１に内接する第１円柱部４１と、第１円柱部４１からオリフィス２の方向に伸びる第１円柱部４１より小さい外形の第２円柱部４２を備えている。第２円柱部４２は、その先端にオリフィス２を封止するための樹脂製又はゴム製の封止部５を有する。第１円柱部４１のオリフィス２側の側面は、バイアスコイル８によりオリフィス２と反対方向に押圧を受けて、第１可動部４がオリフィス２から離される。これにより、図２（ａ）に示すように、通常の通電が無い状態では、封止部５がオリフィス２を閉弁しないように、オリフィス２と封止部５の間に間隔が開けられる（常開型：ノーマリオープン）。
【００２８】
上記構成において、固定電極１１と可動電極１２に通電してワイヤ９を加熱され、ある温度以上になると形状記憶合金のワイヤ９が収縮して変形する。このとき、ワイヤ９の一端は、ガイドパイプ１に固定の固定電極１１に接続されて移動せず、ワイヤ９の他端は第２可動部６の可動電極１２に接続されて、第２可動部６とともに移動する。従って、ワイヤ９の収縮により第２可動部６が移動し、この移動がコイルバネ７を圧迫し、さらにコイルバネ７が第１可動部４をオリフィス２側に押圧して移動させ、バイアスコイル８をオリフィス２側に押し付ける。そして、第１可動部４の先端の封止部５が、オリフィス２を圧接封止した状態で止まる。これにより、図２（ｂ）に示すように、オリフィス２が閉弁される。
【００２９】
一方、固定電極１１と可動電極１２間の通電を止めると、形状記憶合金のワイヤ９の温度が低下し、元の温度に戻るとワイヤ９が伸長し、前記と逆の作用により、図２（ａ）に示すように、第１可動部４が元の位置に戻り、封止部５がオリフィス２から離れ、オリフィス２が開放される。
【００３０】
上記の構成において、オリフィス２が封止部５により接触されて封止された後、より強く密閉するために、さらにワイヤ９が収縮して封止部５がオリフィス２を圧接する。この圧接は、ワイヤ９の部品バラツキにより多少変化するので、この部品バラツキを含めワイヤ９の収縮を予め大きく設定する。そして、封止部５がオリフィス２を圧接されると、バイアスコイル８は、ガイドパイプ１のオリフィス２側の端面と第１可動部４の間に押さえつけられて、それ以上収縮できない状態になる。この時点で、バイアスコイル８に代わり、弾性係数ｋ２の小さいコイルバネ７が収縮を始める。
【００３１】
この様子を以下に説明する。ワイヤ９の収縮力をＦとし、バネの収縮長さをｘとし、弾性係数をｋとし、外部圧力のない状態の長さをＬとすると、収縮されたバネの長さＬは、
Ｌ＝−ｘ＋Ｌ０（Ｌ０は収縮前の長さ）
で表される。バイアスコイル８とコイルバネ７の各収縮後の長さＬ１及びＬ２とし、収縮前の長さをＬａ、Ｌｂとし、それぞれのバネの弾性係数をｋ１、ｋ２とすると、
Ｆ＝−ｋｘの関係より、
Ｌ１＝−ｘ＋Ｌａ＝―Ｆ／ｋ１＋Ｌａ
Ｌ２＝−ｘ＋Ｌｂ＝―Ｆ／ｋ２＋Ｌｂ
となる。このＬ１、Ｌ２と収縮力Ｆの関係を図２（ｃ）に示す。ここで、バイアスコイル８の弾性係数ｋ１は、コイルバネ７の弾性係数ｋ２より大きくしている。これにより、バイアスコイル８は、コイルバネ７より先に収縮し、コイルバネ７は、封止部５がオリフィス２に接触するまでの収縮力Ｆｒまでは殆ど収縮せず、接触後、さらにオリフィス２に収縮力Ｆが加わると収縮を始める。
【００３２】
このコイルバネ７の収縮は、ワイヤ９に直接に過負荷が掛かるのを緩和するクッション効果の役目を果し、ワイヤ９への過剰な負荷を低減することができる。このため、形状記憶合金への過負荷を避けることができるので、ワイヤ９の高温時に設定された記憶形状を変形させることを防止することができ、形状記憶合金は、常に元の記憶された形状に復帰することができ、ワイヤ９の経時劣化を無くすことができるので温度変化による形状記憶の再現性を良くすることができる。また、ワイヤ９の通電によるオリフィス２の開閉弁の再現性を精度良く行うことができる。
【００３３】
このように、オリフィス２と可動弁体３の間に設けたバイアスコイル８と、可動弁体３の中に設けた過負荷低減用のコイルバネ７とを直列状に配設し、バイアスコイル８の弾性係数ｋ１をコイルバネ７の弾性係数ｋ２より大きくしたことにより、小型バルブ１０の閉弁時に、可動弁体３を弾性変形させることができる。これにより、閉弁時のワイヤ９の収縮応力による形状記憶合金自身への過負荷を低減することができ、この形状記憶合金の記憶形状の再現性の経時劣化を防ぎ、その耐久性を向上し、小型バルブ１０の信頼性を高めることができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る小型バルブについて、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。本実施形態の小型バルブ１０は、可動弁体３の一部又は全部に弾性体材料を用いた点で前記実施形態と異なる。
【００３５】
小型バルブ１０は、金属製又は樹脂製の筒形状のガイドパイプ１（固定構造物）と、ガイドパイプ１に内蔵された金属製又は樹脂製のオリフィス２と、ガイドパイプ１に内接して可動自在にオリフィス２を封止する可動弁体３ａと、ガイドパイプ１内の可動弁体３ａと外接するバイアス用のコイルバネ８（バイアス弾性体）と、ガイドパイプ１に固定された固定電極１１（第１電極）と、可動弁体３ａにおけるオリフィス２と反対側の端部に設置された可動電極１２（第２電極）と、固定電極１１と可動電極１２とによって保持される形状記憶合金のワイヤ９とを備える。この形状記憶合金は、ある温度以上になると収縮する上述と同様の通電発熱型のものが用いられる。可動弁体３ａは、可動部４ａとオリフィス２を封止する樹脂又はゴム製の封止部５を備える。
【００３６】
可動部４ａは、樹脂材やゴム材等の弾性体材料で構成され、その中心部でガイドパイプ１に内接する円筒部４４と、円筒部４４から両側に伸びる円筒部４４より直径の小さい主円筒部４３と、主円筒部４３の一端からオリフィス２の方向に伸びる円柱部４５とを備える。ガイドパイプ１は、可動弁体３ａの中心部の円筒部４４と内接する円筒の主空洞１ａと、主空洞１ａ内からオリフィス２の方向に伸延してオリフィス２に連結する主空洞１ａより小径の円筒の小空洞１ｂを有する。可動部４ａの主円筒部４３は、小空洞１ｂに内接し、その一端の円柱部４５の先端には、オリフィス２を封止する封止部５を有する。バイアスコイル８は、ガイドパイプ１内の主空洞１ａの小空洞１ｂ側の端部と可動部４ａの円筒部４４との間に、主円筒部４３に外接して設けられる。円筒部４４のオリフィス２側の側面は、バイアスコイル８からのバイアス用の押圧を受けて、可動弁体３ａ全体をオリフィス２と反対側に押圧する。これにより、通常は、封止部５がオリフィス２を閉弁しないよう、図３（ａ）に示すように、オリフィス２と封止部５の間に間隔が空くように設定されている。また、可動部４ａが、弾性体材料で形成されているので、押圧により、それ自体で収縮し、可動弁体３ａは、全体として弾性を示すことになる。
【００３７】
上記構成において、固定電極１１と可動電極１２に通電してワイヤ９を加熱すると、温度上昇により、通電発熱型の形状記憶合金のワイヤ９が変形し、ワイヤ９の長さが収縮する。このとき、ワイヤ９の一方が接続されている固定電極１１は、ガイドパイプ１に固定されているので移動しないが、ワイヤ９の他方が接続されている可動電極１２は、可動部４ａに接続されているので、この可動部４ａとともに移動する。従って、ワイヤ９の収縮により可動部４ａは、バイアスコイル８を圧縮し、可動部４ａの先端の封止部５が、オリフィス２を接触し封止した状態で止まる。これにより、図３（ｂ）に示すように、オリフィス２が閉鎖される。
【００３８】
一方、固定電極１１と可動電極１２間の通電を止めると、形状記憶合金のワイヤ９の温度が低下し、元の温度に戻るとワイヤ９が伸長し、前記と逆の作用により、図３（ａ）に示すように、弾性体の可動部４ａが元の位置に戻り、封止部５がオリフィス２から離れ、オリフィス２が開放される。
【００３９】
前述と同様に、バイアスコイル８の弾性係数ｋ１を、可動部４ａの弾性体の弾性係数ｋ３より大きくする。これにより、バイアスコイル８は、弾性体の可動部４ａより先に収縮し、弾性体の可動部４ａは、封止部５がオリフィス２に接触するまでの収縮力では殆ど収縮せず、接触後、さらにオリフィス２に収縮力が加わると収縮を始める。
【００４０】
そして、オリフィス２が封止部５により接触されて圧接された後、より強く密閉するために、さらにワイヤ９が収縮して封止部５がオリフィス２を圧迫すると、バイアスコイル８は、封止部５とオリフィス２とが既に接触しているのでそれ以上収縮できない。このとき、ワイヤ９の収縮の圧力を受けて、弾性体である可動部４ａが収縮を始め、図３（ｃ）に示すように、弓形のように曲がってオリフィス２を封止する。この変形により、ワイヤ９の収縮によるオリフィス２への過剰な圧力によるオリフィス２からのワイヤ９自身への過負荷を低減することができる。
【００４１】
このように、可動部４ａを弾性体材料で形成したことにより、過剰な負荷に対して可動部４ａ自体を収縮させることができ、可動部４ａは、ワイヤ９に直接過負荷が掛かるのを緩和するクッション効果の役目を果し、ワイヤ９への過剰な負荷を低減することができる。従って、可動弁体３ａを過負荷低減作用を兼ね備えるよう可動部４ａの過負荷低減弾性体を一体化したことにより、小型バルブ１０の信頼性を高めると共に、小型バルブの部品点数を低減することができる。ここでは、可動弁体３ａの全体を弾性体材料で形成したが、その一部を弾性体材料で形成しても同様の効果を得ることができる。
【００４２】
次に、本発明の第３の実施形態に係る小型バルブについて、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。本実施形態の小型バルブ１０は基本的には、前記実施形態の図３と同等であり、可動弁体３ｂの封止部５を弾性体材料を用いて形成した点で前記実施形態と異なる。
【００４３】
図４（ａ）において、小型バルブ１０は、金属製又は樹脂製の筒形状のガイドパイプ１（固定構造物）と、ガイドパイプ１に内蔵された金属製又は樹脂製のオリフィス２と、ガイドパイプ１に内接して可動自在にオリフィス２を封止する可動弁体３ｂと、この可動弁体３ｂと外接するバイアス用のバイアスコイル８（バイアス弾性体）と、ガイドパイプ１に固定された固定電極１１（第１電極）と、可動弁体３ｂのオリフィス２と反対側の端部に設置された可動電極１２（第２電極）と、固定電極１１と可動電極１２とによって保持される形状記憶合金のワイヤ９とを備える。可動弁体３ｂは、金属又は樹脂部材からなる可動部４ｂと、その先端にオリフィス２を封止する封止部５を備え、封止部５は、樹脂又はゴム製の弾性を持つ弾性体で形成される。
【００４４】
この弾性体で形成された封止部５を備えたことにより、可動弁体３ｂは、全体として弾性を示す弾性体となる。従って、前述と同様に、可動弁体３ｂ全体の弾性係数をｋ３とすると、前述と同様に、封止部５がオリフィス２に接触する時点のワイヤ９の収縮までは、バイアスコイル８が収縮し、それ以上収縮すると、封止部５の弾性体が収縮し始める。
【００４５】
すなわち、通電によりワイヤ９の収縮の圧力を受けて、可動弁体３ｂがオリフィス２側に移動し、図４（ｂ）に示すように、封止部５がオリフィス２に接触し、さらにワイヤ９が収縮すると、図４（ｃ）に示すように、封止部５が圧縮変形されて薄くなる。この封止部５の変形により、ワイヤ９の過剰な収縮力が吸収される。即ち、ワイヤ９の過剰な収縮に伴う封止部５のオリフィス２への圧接は、オリフィス２からワイヤ９への反発力を生じ、この反発力によるワイヤ９自身への過負荷を封止部５の変形により低減している。
【００４６】
一方、固定電極１１と可動電極１２間の通電を止めると、形状記憶合金のワイヤ９の温度が低下し、元の温度に戻るとワイヤ９が伸長し、前記と逆の作用により、図４（ａ）に示すように、可動部４ａが元の位置に戻り、封止部５がオリフィス２から離れ、オリフィス２が開放される。
【００４７】
このように、封止部５自体を弾性体材料で形成したことにより、過剰な負荷に対して封止部５自体が収縮することにより、可動弁対３ｂは、ワイヤ９に過負荷が掛かるのを緩和するクッション効果の役目を果し、ワイヤ９への過剰な負荷を低減することができる。このように、封止部５自体を弾性体材料で形成することにより、可動弁体３ｂを過負荷低減作用を兼ね備えた弾性体として簡単に形成でき、小型バルブの部品点数を低減することができる。
【００４８】
次に、本発明の第４の実施形態に係る小型バルブについて、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。本実施形態の小型バルブ１０は基本的には、前記実施形態と同等であり、可動弁体３ｃ（可動構造体）がバネ体を具備して形成された点で前記実施形態と異なる。
【００４９】
図５（ａ）において、小型バルブ１０は、金属製又は樹脂製の筒形状のガイドパイプ１（固定構造物）と、ガイドパイプ１に内蔵された金属製又は樹脂製のオリフィス２と、ガイドパイプ１に内接して可動自在にオリフィス２を封止する金属製又は樹脂製の可動弁体３ｃと、ガイドパイプ１に内接しオリフィス２と可動弁体３ｃとの間に設けられたバイアス用のバイアスコイル８（バイアス弾性体）と、ガイドパイプ１に固定された固定電極１１（第１電極）と、可動弁体３ｃのオリフィス２と反対側の端部に設置された可動電極１２（第２電極）と、固定電極１１と可動電極１２とによって保持される通電加熱型の形状記憶合金のワイヤ９とを備える。
【００５０】
可動弁体３ｃは、その先端に円柱の円柱部４５を持つ筒形状の可動部４ｃと、円柱部４５の先端に接合されるオリフィス２を封止する封止部５と、可動電極１２を保持する電極保持板１３と、電極保持板１３と可動部４ｃの端部とに挟持された過負荷低減用の小型のコイルバネ７ａ（バネ体）を備える。このコイルバネ７ａを有することにより、可動弁体３ｃは、弾性特性を持つことができる。
【００５１】
上記構成において、固定電極１１と可動電極１２に通電してワイヤ９を加熱され、ある温度以上になると形状記憶合金のワイヤ９が変形し、ワイヤ９の長さが収縮する。このとき、ワイヤ９の一方が接続されている固定電極１１は、ガイドパイプ１に固定されて移動せず、ワイヤ９の他方が接続されている可動電極１２は、可動部４ｃに接続され、この可動部４ｃと伴に移動する。ワイヤ９の収縮により可動部４ｃは、バイアスコイル８を圧迫し、バイアスコイル８をオリフィス２側に押圧して移動させ、バイアスコイル８をオリフィス２側に押し付ける。これにより、可動部４ｃの先端の封止部５が、オリフィス２を圧接封止し、オリフィス２が閉弁される。このとき、前述と同様に、バイアスコイル８の弾性係数ｋ１は、コイルバネ７ａの弾性係数ｋ２より大きく設定されているため、コイルバネ７ａより先に収縮し、コイルバネ７ａは、封止部５がオリフィス２に接触するまで殆ど収縮しない。
【００５２】
一方、固定電極１１と可動電極１２間の通電を止めると、形状記憶合金のワイヤ９の温度が低下し、元の温度に戻るとワイヤ９が伸長し、前記と逆の作用により、可動部４ｃが元の位置に戻り、封止部５がオリフィス２から離れ、オリフィス２が開放される。
【００５３】
そして、オリフィス２が封止部５により接触されて封止された後、より強く密閉するために、さらにワイヤ９が収縮して封止部５がオリフィス２を圧接すると、バイアスコイル８は、ガイドパイプ１のオリフィス２側の端面と可動部４ｃの間に押さえつけられて、それ以上収縮できない状態になる。この時点で、バイアスコイル８に代わり、コイルバネ７ａが収縮を始める。
【００５４】
このように、本実施形態の小型バルブ１０は、可動弁体３ｃに小型のコイルバネ７ａを設けたことにより、可動弁体３ｃを加圧により全長が変動する小型で簡単な構成の弾性体として形成することができる。そして、可動弁体３ｃは、過負荷時のコイルバネ７ａの収縮により、ワイヤ９に過負荷が掛かるのを緩和するクッション効果の役目を果し、過負荷低減弾性体として作用することができる。そして、ここでの小型バルブ１０は、過負荷低減弾性体のコイルバネ７ａや、バイアス用のバイアスコイル８を弾性係数の明確なバネ体を用いて構成することにより、バルブ弁を精度良く容易に設計することができる。また、前記同様に、形状記憶合金への過負荷を避けることができるので、形状記憶合金の温度変化に対する形状変化の再現性の劣化を防ぎ、ワイヤ９の耐久性が向上すると共に、ワイヤ９の通電によるオリフィス２の開閉を精度良く行うことができる。
【００５５】
次に、図５（ｂ）に可動弁体３ｄ（可動構造体）がバネ体を具備する第４実施形態の変形例を示す。本変形例の小型バルブ１０は、基本的には前記実施形態と同等であり、可動弁体３ｄ（可動構造体）が可動体４ｄの中央部の側壁にコイルバネ７ｂ（バネ体）を備えた点で前記実施形態と異なる。
【００５６】
図５（ｂ）において、可動弁体３ｄは、その中央部の側壁の一部にコイルバネ７ｂが組み込まれた可動部４ｄを備える。前述と同様に、コイルバネ７ｂの弾性係数ｋ２は、バイアスコイル８の弾性係数ｋ１より小さく設定されているため、バイアスコイル８が先に収縮し、コイルバネ７ｂは、封止部５がオリフィス２に接触するまで殆ど収縮しない。
【００５７】
上記構成により、可動弁体３ｄは、可動部４ｄが弾性を持つため、加圧により全長が変動する弾性体として動作することができる。そして、コイルバネ７ｂが可動部４ｄ内に一体化されて内蔵されるため、小型でコンパクトな可動弁体３ｄを形成することができ、バルブ全体の小型化を可能にする。そして、前記同様に、可動弁体３ｄは、ワイヤ９に過負荷が掛かるのを緩和するクッション効果の役目を果し、ワイヤ９への過剰な負荷を低減することができる。
【００５８】
次に、図５（ｃ）に可動弁体３ｅ（可動構造体）がバネ体を具備する第４実施形態の他の変形例を示す。本変形例の小型バルブ１０は、基本的には、前記実施形態と同等であり、可動弁体３ｅ（可動構造体）が、その可動部４ｃの円柱部４５と封止部５の間にコイルバネ（バネ体）７ａを備えた点で前記実施形態と異なる。
【００５９】
図５（ｃ）において、可動弁体３ｅの可動部４ｃは、その先端に円柱の円柱部４５を持つ筒形状の可動部４ｃと、円柱部４５の先端に接合されオリフィス２を封止する封止部５と、封止部５と可動部４ｃの円柱部４５との間に設けられた過負荷低減用のコイルバネ７ａとを備える。このように、コイルバネ７ａを可動部４ｃの封止部５側に一体化することにより、可動弁体３ｅをコンパクトに形成することができる。また、閉弁時のオリフィス２からの過負荷を可動部４ｃより先に、封止部５を介してコイルバネ７ａで直接受けることができる。従って、過負荷に対して可動部４ｃが樹脂製等で圧力伝達応答が遅い場合でも、可動部４ｃの伸縮の応答に関係なく、コイルバネ７ａにより素早く過負荷低減作用を動作させることができ、過負荷低減応答を速めることができる。これにより前記同様に、可動弁体３ｅは、ワイヤ９に直接過負荷が掛かるのを緩和するクッション効果の役目を果すと共に、ワイヤ９への過負荷低減の応答を速めることができる。
【００６０】
次に、本発明の第５の実施形態に係る小型バルブについて、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照して説明する。本実施形態の小型バルブ１０は、基本的には前記実施形態と同等であり、可動弁体３ｆを構成するコイルバネ７と、バイアス機能のバイアスコイル８が、ガイドパイプ１（固定構造体）に外接して配設された点で前記実施形態と異なる。
【００６１】
図６（ａ）において、小型バルブ１０は、金属製又は樹脂製の筒形状のガイドパイプ１（固定構造物）と、ガイドパイプ１に内蔵された金属製又は樹脂製のオリフィス２と、可動自在にオリフィス２を封止する可動弁体３ｆ（可動構造体）と、ガイドパイプ１に外接し可動弁体３ｆのバイアス用バネとなるバイアスコイル８（バイアス弾性体）と、ガイドパイプ１に固定された固定電極１１（第１電極）と、可動弁体３ｆの端末に設置された可動電極１２（第２電極）と、固定電極１１と可動電極１２とによって保持される形状記憶合金（または形状記憶樹脂、形状記憶ゴム等）のワイヤ９とを備える。ここでの形状記憶合金は、ある温度以上になると収縮する通電発熱型のものが用いられる。
【００６２】
ガイドパイプ１は、内径の大きい筒形状の主空洞１ａと、主空洞１ａからオリフィス２側に伸延してオリフィス２を含み内径の小さい筒形状の小空洞１ｂと、ガイドパイプ１に外接するバイアスコイル８のストッパとなる鍔型の円形突起部１ｃを備えている。可動弁体３ｆは、ガイドパイプ１の小空洞１ｂに内接する第１可動部４ｅと、ガイドパイプ１に外接する第２可動部６ａと、第１可動部４ｅのオリフィス２側の先端に設けられたオリフィス２を封止する樹脂又はゴム製の封止部５（封止体）と、ガイドパイプ１に外接し第１可動部４ｅと第２可動部６ａの間に設けられたコイルバネ７（過負荷低減弾性体）とを備えている。
【００６３】
第１可動部４ｅは、金属又は樹脂材料で構成され、ガイドパイプ１の小空洞１ｂに内接する主円筒部４３と、主円筒部４３からオリフィス２側に伸びる小径の円柱部４５と、主円筒部４３の第可動部６ａ側の端部からガイドパイプ１に垂直にその外部に出る突出部４６を備えている。この突出部４６とガイドパイプ１の円形突起部１ｃの間に、ガイドパイプ１に外接するバイアスコイル８が配設されている。
【００６４】
第２可動部６ａは、金属又は樹脂材料で構成され、その内面がガイドパイプ１に外接してガイドパイプ１の端末を封止し、その外部端面には、ワイヤ９への通電用の可動電極１２が設けられている。この第２可動部６ａの外接側壁厚と突出部４６との間には、ガイドパイプ１に外接し、加熱時のワイヤ９の形状記憶合金への応力負荷を低減するコイルバネ７（過負荷低減弾性体）が配設されている。また、コイルバネ７の弾性係数ｋ２は、前述と同様に、バイアスコイル８の弾性係数ｋ１より小さく設定されている。
【００６５】
上記構成において、固定電極１１と可動電極１２に通電してワイヤ９を加熱され、形状記憶合金のワイヤ９が収縮し、第２可動部６ａがオリフィス２側に引っ張られると、第２可動部６ａに接するコイルバネ７を押圧する。この押圧は、弾性係数（ｋ２）の小さいコイルバネ７を収縮せずに、コイルバネ７を介して第１可動部４ｅに伝達され、第１可動部４ｅの押圧により弾性係数（ｋ１）の大きいバイアスコイル８を収縮する。そして、図６（ｂ）に示すように、第１可動部４ｅの先端の封止部５がオリフィス２を封止した状態で止まる。
【００６６】
オリフィス２が封止部５により接触されて閉弁された後、より強く密閉するために、ワイヤ９の収縮が進み、封止部５がオリフィス２をさらに圧迫すると、封止部５とオリフィス２とは既に接触しているので、弾性係数の大きいバイアスコイル８は、それ以上収縮しない。従って、オリフィス２からの反発力がワイヤ９へ過負荷として掛かるが、ここで、第１可動部４ｅと第２可動部６ａ間のコイルバネ７が収縮を始め、これにより、ワイヤ９への過負荷が低減される。
【００６７】
一方、固定電極１１と可動電極１２間の通電を止めると、形状記憶合金のワイヤ９の温度が低下し、元の温度に戻りワイヤ９が伸長し、前記と逆の作用により、図６（ａ）に示すように、第１可動部４ｅをはじめ可動弁体３ｆ全体が元の位置に戻り、封止部５がオリフィス２から離れ、オリフィス２が開放される。
【００６８】
このように、コイルバネ７及びバイアスコイル８をガイドパイプ１に外接させて設けたことにより、これらバネ部分が可動弁体３ｆの全長の長さ内に納まって配設されるので、小型バルブ１０全体をさらに小型化することができる。また、形状記憶合金のワイヤ９をバネ部分の中を通さずに構成できるので、バルブ１０の製造が容易になる。また、可動弁体３ｆは、全体として弾性を持つことができるので、前記同様に、ワイヤ９に過負荷が掛かるのを緩和するクッション効果の役目を果し、形状記憶合金への過剰な負荷を低減することができ、小型バルブ１０の耐久性を高めることができる。
【００６９】
次に、本発明の第６の実施形態に係る小型バルブについて、図７（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。本実施形態の小型バルブ１０は、基本的には前記実施形態と同等であり、可動電極１２（第２電極）の一端がガイドパイプ１に接続されると共に、ワイヤ９の収縮で可動電極１２が撓むことにより、可動弁体３ｇを移動させる点で前記実施形態と異なる。
【００７０】
図７（ａ）において、小型バルブ１０は、金属製又は樹脂製の筒形状のガイドパイプ１（固定構造物）と、ガイドパイプ１に内蔵された金属製又は樹脂製のオリフィス２と、ガイドパイプ１に内接して可動自在にオリフィス２を封止する可動弁体３ｇと、ガイドパイプ１内の可動弁体３ｇの一部と外接するバイアス用のバイアスコイル８（バイアス弾性体）と、ガイドパイプ１の外部に固定された固定電極１１（第１電極）と、一端がガイドパイプ１の外部に固定された可動電極１２と、固定電極１１と可動電極１２とによって保持される形状記憶合金（または形状記憶樹脂、形状記憶ゴム等）のワイヤ９とを備える。ここでの形状記憶合金は、ある温度以上になると収縮する通電発熱型（例えば、Ｔｉ―Ｎｉ系形状記憶合金）のものが用いられる。固定電極１１と可動電極１２には、通電用のリード線１５ｂとリード線１５ａがそれぞれ接続されている。
【００７１】
ガイドパイプ１は、内部に可動弁体３ｇが内接する筒形状の内径の大きい主空洞１ａと、この主空洞１ａからオリフィス２側に伸びる筒形状の内径の小さい小空洞１ｂとを有する。可動弁体３ｇは、ガイドパイプ１に内接する第１可動部４ｆと、ガイドパイプ１に内接し可動電極１２に接して押圧される第２可動部６ｂと、第１可動部４ｆのオリフィス２側の先端にオリフィス２を封止する樹脂又はゴム製の封止部（封止体）５と、可動弁体３ｇに弾性を持たせるコイルバネ７（過負荷低減弾性体）を備えている。
【００７２】
第１可動部４ｆは、金属又は樹脂材料で構成され、ガイドパイプ１の小空洞１ｂに内接する主円柱部４８と、主円柱部４８からオリフィス２側に伸びる小径の円柱部４５と、主円柱部４８の端部でガイドパイプ１に内接する第２円柱部４８を備えている。この第２円柱部４８のオリフィス２側の側面とガイドパイプ１の主空洞１ａのオリフィス２側の端部と間に、主円柱部４８に外接するバイアスコイル８が配設されている。
【００７３】
第２可動部６ｂは、金属又は樹脂材料で構成され、ガイドパイプ１に内接し可動電極１２に接する突起部６１を有している。可動電極１２は、ガイドパイプ１に固定される固定端１４ａと、一端が固定電極１１に接合されたワイヤ９の他端に接続される可動端１４ｂを持ち、可動端１４ｂは、ワイヤ９の収縮により移動する。固定端１４ａと可動端１４ｂは、第２可動部６ｂが挿入されたガイドパイプ１の端面近傍の外部側面上において、互いに略円対称の位置関係に配設される。固定端１４ａと可動端１４ｂ間の可動電極１２は、ワイヤ９で引っ張られて撓み、突起部６１を覆って押さえる形で弓形に曲げられで配設される。第１可動部４ｆと第２可動部６ｂの間には、加熱時のワイヤ９の形状記憶合金への応力負荷を低減するコイルバネ７（過負荷低減弾性体）が配設され、コイルバネ７の弾性係数ｋ２は、前述と同様に、バイアスコイル８の弾性係数ｋ１より小さく設定されている。
【００７４】
上記構成において、通電用のリード線１５ａとリード線１５ｂにより、固定電極１１と可動電極１２に通電されると、加熱に伴うワイヤ９の収縮により可動電極１２は、固定電極１１側に引っ張られ、可動電極１２の中央部付近で第２可動部６ｂの突起部６１を押圧する。この押圧により、第２可動部６ｂがオリフィス側に移動され、第２可動部６ｂと直列的に圧接接触されているコイルバネ７、第１可動部４ｆが移動し、図７（ｂ）に示すように、封止部５においてオリフィス２を封止する。バイアスコイル８は、前記と同様に、封止部５がオリフィス２に接触するまでは収縮され、第１可動部４ｆの先端の封止部５がオリフィス２を封止した状態で殆んど止まる。
【００７５】
オリフィス２が封止部５により接触されて閉弁された後、より強く密閉するために、ワイヤ９の収縮が進み、封止部５がオリフィス２をさらに圧迫すると、封止部５とオリフィス２とは既に接触しているので、弾性係数の大きいバイアスコイル８は、それ以上収縮しない。従って、オリフィス２からの反発力がワイヤ９に過負荷として掛かる。このとき、第１可動部４ｆと第２可動部６ａ間のコイルバネ７が収縮を始め、これにより、ワイヤ９への過負荷が低減される。
【００７６】
このように、可動弁体３ｆは、第１可動部４ｆと第２可動部６ｂの間にコイルバネ７を設けたことにより、弾性を持った可動弁体３ｆとなり、過負荷を低減することができる。そして、可動電極１２が固定端１４ａを持つので、可動電極１２への通電用のリード線１５ａと可動電極１２の接合部分の強度を向上することができ、小型バルブの信頼性を高めることができる。
【００７７】
次に、本発明の第７の実施形態に係る小型バルブについて、図８（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。本実施形態の小型バルブ１０は、基本的には前記実施形態と同等であり、ガイドパイプ１（固定構造物）に固定された第１固定電極１１a（第１電極）と、ガイドパイプ１の他の場所に固定された第２固定電極１２ａ（第２電極）とを備え、第１固定電極１１aと第２固定電極１２ａの間にワイヤ９を接続し、ワイヤ９の中央部で可動弁体３ｈを押圧し、ワイヤ９の伸縮方向が可動弁体３ｈの移動方向と直交する点で前記実施形態と異なる。
【００７８】
図８（ａ）において、小型バルブ１０は、金属製又は樹脂製の筒形状のガイドパイプ１と、ガイドパイプ１に内蔵された金属製又は樹脂製のオリフィス２と、ガイドパイプ１のオリフィス２と反対側の開放された端末においてガイドパイプ１に垂直に設けた中空円板状の鍔部１ｄと、ガイドパイプ１に内接して可動自在にオリフィス２を封止する可動弁体３ｈと、ガイドパイプ１内の可動弁体３ｈの一部と外接するバイアス用のバイアスコイル８（バイアス弾性体）と、ガイドパイプ１の鍔部１ｄ上で円対称状に配置されて固定された第１固定電極１１ａ（第１電極）及び第２固定電極１２ａ（第２電極）と、第１固定電極１１ａと第２固定電極１２ａとによって保持される形状記憶合金（または形状記憶樹脂、形状記憶ゴム等）のワイヤ９とを備える。ここでの形状記憶合金は、ある温度以上になると収縮する通電発熱型のものが用いられる。ワイヤ９は、その中央部で可動弁体３ｈの端部を押圧している。
【００７９】
可動弁体３ｈは、ガイドパイプ１に内接する第１可動部４ｇと、ガイドパイプ１に内接し、その末端でワイヤ９に接する第２可動部６ｃと、第１可動部４ｇのオリフィス２側の先端に設けられたオリフィス２を封止する樹脂又はゴム製の封止部（封止体）５と、第１可動部４ｇと第２可動部６ｃの間に設けられ可動弁体３ｈに弾性を持たせるコイルバネ７（過負荷低減弾性体）を備えている。
【００８０】
第１可動部４ｇは、金属又は樹脂材料で構成され、ガイドパイプ１に内接する第１円柱部４１と、第１円柱部４１からオリフィス２の方向に伸びる第１円柱部４１より小さい外形の第２円柱部４２を備えている。第２円柱部４２は、その先端にオリフィス２を封止するための樹脂製又はゴム製の封止部５を有し、その円筒側面はバイアスコイル８に内接する。バイアスコイル８は、第１円柱部４１のオリフィス２側の側面と、ガイドパイプ１のオリフィス２側の端面との間に挟まれ、通電の無い状態では、封止部５がオリフィス２を閉弁しないように第１可動部４ｇを押圧している。コイルバネ７の弾性係数ｋ２は、前記と同様に、バイアスコイル８の弾性係数ｋ１より小さく設定されている。
【００８１】
第２可動部６ｃは、ガイドパイプ１に内接する第１円柱部６２と、第１円柱部６２から第１可動部４ｇの方向に伸びる第１円柱部６２より小さい外形の第２円柱部６３を備え、第１円柱部６２の中央部には、ワイヤ９の中央部分で接触して押圧される円柱形状の接触部６４が設けられている。この接触部６４は、回転自由で、ワイヤ９の伸縮によりガイドパイプ１の軸方向に押圧されて移動される。この結果、第２可動部６ｃは、ワイヤ９の伸縮方向に垂直に押圧されて、ガイドパイプ１内に沿って移動される。
【００８２】
上記の構成において、第１固定電極１１ａと第２固定電極１２ａに通電されると、ワイヤ９が加熱され収縮される。これにより、第２可動部６ｃの接触部６４がオリフィス２方向に押圧されて、可動弁体３ｈ全体がオリフィス２方向に移動され、図８（ｂ）に示すように、封止部５がオリフィス２と接触した時点で移動が止まる。ここで、ワイヤ９がさらに収縮して、封止部５でオリフィス２を圧接すると、弾性係数が大きいバイアスコイル８が先に収縮された後、オリフィス２からの逆負荷が可動弁体３ｈに掛かり、これにより、ワイヤ９に過負荷が掛かる。しかし、可動弁体３ｈは、コイルバネ７を含み弾性特性を持つので、前記と同様に、ワイヤ９への過負荷を低減することができ、ワイヤ９を保護することができる。
【００８３】
このように、ワイヤ９の収縮方向の力を、これと垂直な可動弁体３ｈの移動方向に変換することにより、逆テコの原理により形状記憶合金のワイヤ９の少しの収縮で可動弁体３ｈを大きく変動させるストロークを得ることができる。このため、可動弁体３ｈの必要ストロークに対し、形状記憶合金のワイヤ９の長さを短くできる。また、ワイヤ９の両端が接続される電極を可動しない第１固定電極１１ａ及び第２固定電極１２ａとしているので、これら電極に接続される通電用のリード線１５ａ、１５ｂと各固定電極１１ａ、１２ａとの接続の信頼性を向上することができる。
【００８４】
次に、上記第８の実施形態に係る小型バルブについて、図９を参照して説明する。本実施形態の小型バルブ１０の構成は、基本的には前記第７の実施形態と同等であり、可動弁体３ｈの端部における第２可動部６ｃとワイヤ９とに接触する接触部６４が、樹脂６６を被覆した金属体６５（金属）で構成されている点で異なる。なお、第１固定電極１１ａ及び第２固定電極１２ａは、樹脂接着剤又は溶接等でガイドパイプ１の鍔部１ｄに固定され、それら固定電極１１ａ、１２ａには、ワイヤ９の両端がそれぞれ固定されている。
【００８５】
図９において、接触部６４は、回転自由な円柱形状の金属体６５からなり、その表面は熱伝導率の低い樹脂６６で被覆されている。また、樹脂６６は、耐熱性と耐摩耗性とが良好であって、潤滑性に富むものが望ましい。具体的には、ＰＴＦＥ樹脂があげられる。可動弁体３ｈの端部である第２可動部６ｃの第１円柱部６２には、その中央部に接触部６４の半径と略同径を成す半円形の断面を持つ溝６２ａがワイヤ９と略直交する方向に配設されている。また、接触部６４は、その円柱側面の約半分が溝６２ａ内に内接され、他の半分の側面でワイヤ９の中央部分と接触して押圧されて配設されている。このワイヤ９の伸縮により、接触部６４はガイドパイプ１の軸方向に押圧されて、これにより第２可動部６ｃは、ワイヤ９の伸縮方向に垂直に押圧されて、ガイドパイプ１内に沿って移動される。
【００８６】
このとき、接触部６４は第２可動部６ｃとワイヤ９の双方に接触した状態で移動するため、ワイヤ９の通電により発熱された熱は、ワイヤ９から接触部６４と第２可動部６ｃを経てコイルバネ７を介してガイドパイプ１に熱伝導され熱放散される。しかしながら、このワイヤ９の熱放散は、通電に対する形状記憶合金の収縮効率を低下させるために望ましくない。
【００８７】
本実施形態の接触部６４では、接触部６４を金属体６５の表面を樹脂６６で被覆して構成したことにより、樹脂被覆による断熱効果が得られるので、これによりワイヤ９の熱の接触部６４への熱伝導を低減でき、通電によるワイヤ９の発熱の熱放散を抑制することができる。従って、通電に対するワイヤ９の収縮効率が良くなり、可動弁体３ｈの可動応答速度を高めることができ、小型バルブ１０の弁開閉の通電応答を良くすることができる。また、接触部６４は、形状記憶合金のワイヤ９の収縮による強い押圧を受けるが、その本体を金属体６５としたことにより、接触部６４の強度を硬く強固にできるので、ワイヤ９からの押圧を直接的に可動弁体３ｈに伝達することができ、押圧の伝達効率が良くなる。また、接触部６４用の部材全体を樹脂部材で形成することも可能であるが、耐熱性と耐摩耗性とが良好で、潤滑性に富む樹脂部材は高価であるので、本変形例のように接触部６４の本体を金属で形成したことにより、接触部６４を安価に製作することができる。
【００８８】
このように本実施形態の小型バルブ１０によれば、接触部６４を樹脂６６で被覆された金属体６５で構成したことにより、簡単な構成でワイヤ９の熱収縮効率を向上し、通電による可動弁体３ｈの可動応答速度を高め、かつ接触部６４を安価に形成できる。
【００８９】
次に、上記第９の実施形態に係る小型バルブについて、図１０を参照して説明する。本実施形態の小型バルブ１０の構成は、基本的には前記第７の実施形態と同等であり、第１電極１１ａおよび第２電極１２ａの表面に樹脂１１ｃ、１２ｃを被覆した点で異なる。
【００９０】
図１０において、第１固定電極１１ａ及び第２固定電極１２ａは、ガイドパイプ１の鍔部１ｄ上で円対称状に配置されて固定されると共に、両電極１１ａ、１２ａによって形状記憶合金のワイヤ９を保持している。これらの第１固定電極１１ａと第２固定電極１２ａは、矩形の直方体からなる金属体１１ｂ、１２ｂと、それら金属体１１ｂ、１２ｂの表面の少なくとも鍔部１ｄとの接触面を含む表面を被覆する樹脂１１ｃ、１２ｃとから成る。また、このように樹脂被覆された第１固定電極１１ａ及び第２固定電極１２ａは、樹脂接着剤等により鍔部１ｄに固定される。
【００９１】
この構成において、ワイヤ９は、その両端が第１固定電極１１ａと第２固定電極１２ａに固定され、各第１、第２の固定電極１１ａ、１２ａがガイドパイプ１の鍔部１ｄに固定されているため、ワイヤ９の通電により発熱された熱は、ワイヤ９から各固定電極１１ａ、１２ａを経てガイドパイプ１に熱伝導され熱放散される。
【００９２】
しかしながら、本実施形態の接触部６４では、第１固定電極１１ａと第２固定電極１２ａの表面を樹脂で被覆したことによる樹脂の断熱効果により、各固定電極１１ａ、１２ａと鍔部１ｄ間における熱伝導を低減することができ、ワイヤ９の熱がガイドパイプ１から熱放散することを抑制することができる。従って、通電に対するワイヤ９の収縮効率を向上できるので、可動弁体３ｈの可動応答速度を高めることができ、小型バルブ１０の弁開閉の通電応答を良くすることができる。
【００９３】
このように本実施形態の小型バルブ１０によれば、第１固定電極１１ａと第２固定電極１２ａを樹脂１１ｃ、１２ｃで被覆したことにより、簡単な構成で各固定電極１１ａ、１２ａからの放熱を抑制することできるので、ワイヤ９の通電による収縮効率を向上し、通電による可動弁体３ｈの可動応答速度を高めることができる。また、その結果、小型バルブ１０の弁開閉の通電応答を良くすることができる。
【００９４】
次に、上記第８の実施形態に係る小型バルブの変形例について、図１１を参照して説明する。本変形例の小型バルブ１０の構成は、基本的には前記８の実施形態と同等であり、第１固定電極１１ａ及び第２固定電極１２ａと、これら各固定電極１１ａ、１２ａとによって保持される形状記憶合金のワイヤ９とを覆うカバー１６を鍔部１ｄ上に設けた点で異なる。
【００９５】
このカバー１６は、熱伝導性の低い樹脂部材を用いた矩形の空洞の筐体からなり、第１固定電極１１ａ、第２固定電極１２ａ及びワイヤ９を覆ってこれらを鍔部１ｄ上で略密閉する形で鍔部１ｄに樹脂接着材等で取り付けられている。これにより、第１固定電極１１ａと第２固定電極１２ａ及びワイヤ９は、外部空気と遮断される。この遮断により、通電により発熱したワイヤ９と、このワイヤ９からの熱伝導で加熱された第１固定電極１１ａ及び第２固定電極１２ａとの熱は、それらの空気中へ熱放散が抑制される。従って、通電によるワイヤ９の発熱の空気中への熱放散が抑えられ、通電に対するワイヤ９の収縮効率が良くなり、可動弁体３ｈの可動応答速度をさらに高めることができる。
【００９６】
次に、上記第８の実施形態に係る小型バルブの他の変形例について、図１２（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。本変形例の小型バルブ１０の構成は、基本的には前記第８の実施形態と同等であり、ガイドパイプ１の鍔部１ｄ上で円対称状に配置されて溶接又は樹脂接着剤等により固定された第１固定電極１１ａ及び第２固定電極１２ａにおいて、それら固定電極１１ａ、１２ａに接続されたワイヤ９を引き出す各ワイヤの引出口１１ｄ、１２ｄの表面から電極内部に略逆三角形のバリ取り孔１１e、１２eを彫り込んて開口周辺をバリ取りしたものである。
【００９７】
図１２（ａ）、（ｂ）において、各固定電極１１ａ、１２ａは、長方形の金属体１１ｂ、１２ｂから成り、ワイヤ９の両端は、金属体１１ｂ、１２ｂ内に溶接等で固定されている。この各固定電極１１ａ、１２ａの金属体１１ｂ、１２ｂからワイヤ９を引き出す引出口１１ｄ、１２ｄは、その表面にバリ取り孔１１e、１２eが形成されている。このバリ取り孔１１e、１２eを設けたことにより、引出口１１ｄ、１２ｄでの金属体１１ｂ、１２ｂとワイヤ９の接触を減らすことができる。また、金属体１１ｂ、１２ｂは、その引出口１１ｄ、１２ｄをワイヤ９の引き出す方向に合わせるように鍔面と傾斜を持って配設されている。これにより、ワイヤ９の引っ張り方向と、金属体１１ｂ、１２ｂの引出口１１ｄ、１２ｄの向きが略同じ方向となるので、ワイヤ９を金属体１１ｂ、１２ｂにさらに接触し難くできる。
【００９８】
このように、バリ取り孔１１e、１２eを設けたことにより、ワイヤ９の収縮による引出口１１ｄ、１２ｄにおけるワイヤ９の位置変動に伴うワイヤ９との引出口１１ｂ、１２ｂとの接触摩擦を軽減することができる。これにより、ワイヤ９の固定電極１１ａ、１２ａとの摩擦による断線を防止することができ、信頼性を高めることができる。
【００９９】
上述した各種実施形態及びそれらの変形例に係る小型バルブ１０によれば、オリフィス２を内蔵するガイドパイプ１内に、ガイドパイプ１に内接してオリフィス２を封止する封止部５を有する可動自在な可動弁体３を設け、この可動弁体３に過負荷低減用のコイルバネ７を配設し、コイルバネ７の弾性係数ｋ２をバイアスコイル８の弾性係数ｋ１より小さくしたことにより、形状記憶合金のワイヤ９の収縮によるオリフィス２の閉弁時に、ワイヤ９の過剰収縮によるオリフィス２から過負荷を可動弁体３のコイルバネ７の弾性変形により吸収することができる。この可動弁体３の過負荷低減弾性体としてのクッション効果により、通電加熱時のバルブ閉弁における形状記憶合金への過負荷を低減することができる。従って、バルブ閉弁時の形状記憶合金への過負荷による記憶形状の変形を防止することができるので、過負荷の繰り返しによる形状記憶合金の形状記憶の再現性を経時劣化させることなく、形状記憶合金の耐久性を向上させ、小型バルブの信頼性を高めることができる。
【０１００】
また、可動弁体の一部又は全部を弾性体材料で形成することにより、可動弁体を過負荷低減弾性体を兼ねて一体化形成することができ、コイルバネが不要となり、部品点数を低減することができる。また、バイアスコイルやコイルバネにより弾性体を全てバネ体で形成することにより、弾性係数のスペックが明確となり、バルブ制御設計の精度を高めることができる。また、バネ体を、ガイドパイプの外部に配設することにより、形状記憶合金のワイヤをバネ体を通さずに接続でき、小型バルブの製造を容易にすることができる。
【０１０１】
さらに、ワイヤの中央部で可動弁体の端部を押圧し、ワイヤの収縮方向を可動弁体の移動方向と直交させることにより、形状記憶合金のワイヤの少しの収縮で大きな可動弁体のストローク変動を得ることができる。このため、可動弁体の必要なストロークに対し、形状記憶合金のワイヤの長さを短くできる。また、端部や固定電極を樹脂被覆することにより、ワイヤからの放熱を抑制し、形状記憶合金によるバルブの開閉弁の通電応答感度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る小型バルブの断面図。
【図２】（ａ）、（ｂ）は上記バルブのそれぞれバルブ開弁時及び閉弁時の断面図、（ｃ）はコイルバネとバイアスコイルの収縮特性図。
【図３】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る小型バルブの断面図、（ｂ）、（ｃ）は同バルブの閉弁時及び過負荷閉弁時の断面図。
【図４】（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る小型バルブの断面図、（ｂ）、（ｃ）は同バルブの閉弁時及び過負荷閉弁時の断面図。
【図５】（ａ）は本発明の第４の実施形態に係る小型バルブの断面図、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ同バルブの異なる変形例を示す断面図。
【図６】（ａ）は本発明の第５の実施形態に係る小型バルブの断面図、（ｂ）は同バルブの閉弁時の断面図。
【図７】（ａ）は本発明の第６の実施形態に係る小型バルブの断面図、（ｂ）は同バルブの閉弁時の断面図。
【図８】（ａ）は本発明の第７の実施形態に係る小型バルブの断面図、（ｂ）は同バルブの閉弁時の断面図。
【図９】本発明の第８の実施形態に係る小型バルブの断面図。
【図１０】本発明の第９の実施形態に係る小型バルブの断面図。
【図１１】上記第８の実施形態の変形例に係る小型バルブの断面図。
【図１２】（ａ）は上記第８の実施形態の他の変形例に係る小型バルブの断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図。
【符号の説明】
【０１０３】
１  ガイドパイプ（固定構造物）
２  オリフィス
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ  可動弁体（可動構造体）
５  封止部（封止体）
７、７ａ、７ｂ  コイルバネ（過負荷低減弾性体、バネ体）
９  ワイヤ（形状記憶合金）
１０  小型バルブ
１１  固定電極部（第１電極）
１２  可動電極部（第２電極）
１１ｃ、１２ｃ  樹脂
６４  接触部
６５  金属体（金属）
６６、  樹脂
【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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