JP2005076558A - Shape memory alloy heat engine and vehicle using shape memory alloy heat engine - Google Patents
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Abstract
【課題】 乗用に注目し、簡易な構成にして駆動力を増加させることができ、それでいて、小プーリを加熱するための加熱装置が大掛かりとならない画期的な形状記憶合金熱エンジン並びに形状記憶合金熱エンジンを用いた車両。
【解決手段】 小プーリ2を介して大プーリ1を複数配置し、前記大プーリ1と小プーリ2との間にエンドレスの形状記憶合金ワイヤ3を架けて小プーリ2を加熱することにより全プーリ1,2を回転させるように構成した形状記憶合金熱エンジン。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a revolutionary shape memory alloy heat engine and shape memory alloy that can increase driving force with a simple structure while paying attention to riding, and that does not require a large heating device for heating a small pulley. A vehicle using a heat engine.
A plurality of large pulleys 1 are arranged via small pulleys 2, and an endless shape memory alloy wire 3 is placed between the large pulleys 1 and 2 to heat the small pulleys 2 to heat all pulleys. Shape memory alloy heat engine configured to rotate 1 and 2.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、形状記憶合金ワイヤを用い、小プーリを加熱することで複数の大プーリを回転させることができる形状記憶合金熱エンジンに関するものである。 The present invention relates to a shape memory alloy heat engine capable of rotating a plurality of large pulleys by using a shape memory alloy wire and heating a small pulley.
移動装置として一対の大小プーリ間に形状記憶合金ワイヤを架設し、小プーリを加熱することで大小プーリを回転させて装置本体を移動させるものは、これまで提案されている。 As a moving device, a device in which a shape memory alloy wire is installed between a pair of large and small pulleys and the small and large pulleys are rotated by heating the small pulleys to move the device main body has been proposed.
しかしながら、前記移動装置は、駆動力(プーリの回転力)の増加に関する構成には触れられていない。即ち、形状記憶合金熱エンジンが乗用に応用されているものがないのが現状である。 However, the moving device is not touched on a configuration relating to an increase in driving force (pulling rotational force). In other words, there is currently no shape memory alloy heat engine applied to passengers.
本発明は、乗用に注目し、簡易な構成にして駆動力を増加させることができ、それでいて、小プーリを加熱するための加熱装置が大掛かりとならない画期的な形状記憶合金熱エンジン並びに形状記憶合金熱エンジンを用いた車両を提供することを目的としている。 The present invention pays attention to riding, can increase the driving force with a simple configuration, and yet the ground-breaking shape memory alloy heat engine and shape memory in which the heating device for heating the small pulley is not large An object is to provide a vehicle using an alloy heat engine.
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。 The gist of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
小プーリ2を介して大プーリ1を複数配置し、前記各大プーリ1と小プーリ2との間にエンドレスの形状記憶合金ワイヤ3を架設して小プーリ2を加熱することにより全プーリ1,2を回転させるように構成したことを特徴とする形状記憶合金熱エンジンに係るものである。
A plurality of large pulleys 1 are arranged via the
また、1個の小プーリ2を介して2個の大プーリ1を配置し、前記2個の大プーリ1と1個の小プーリ2との間に夫々エンドレスの形状記憶合金ワイヤ3を架設して小プーリ2を加熱することにより、小径な小プーリ2の円周に沿って変形される前記形状記憶合金ワイヤ3の変形量は大きく、よって前記加熱による前記形状記憶合金ワイヤ3の回復量が大きくなることで駆動力が増加する構成とし、且つ、前記小プーリ2には2個の大プーリ1が前記形状記憶合金ワイヤ3を介して配置されることで前記1個の小プーリ2の加熱により、2個の大プーリ1の回転力を得られるように構成したことを特徴とする形状記憶合金熱エンジンに係るものである。
In addition, two large pulleys 1 are arranged via one
また、前記小プーリ2の加熱は、この小プーリ2の中央部を介した左右両側所定箇所を加熱して行われることを特徴とする請求項1,2のいずれか1項に記載の形状記憶合金熱エンジンに係るものである。
The shape memory according to any one of
また、前記大プーリ1及び前記小プーリ2間に前記形状記憶合金ワイヤ3を複数架設したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の形状記憶合金熱エンジンに係るものである。
The shape memory alloy heat engine according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the shape
また、前記大プーリ1に車輪4を設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の形状記憶合金熱エンジンに係るものである。 5. The shape memory alloy heat engine according to claim 1, wherein a wheel 4 is provided on the large pulley 1.
また、請求項1〜5のいずれか1項に記載の形状記憶合金熱エンジンを用いた車両に係るものである。 In addition, the present invention relates to a vehicle using the shape memory alloy heat engine according to any one of claims 1 to 5.
本発明は上述のように構成したから、乗用に注目し、簡易な構成にして駆動力を増加させることができ、それでいて、小プーリを加熱するための加熱装置が大掛かりとならない画期的な形状記憶合金熱エンジン並びに形状記憶合金熱エンジンを用いた車両となる。 Since the present invention is configured as described above, attention is paid to riding, and the driving force can be increased with a simple configuration, and yet a revolutionary shape that does not require a heating device for heating the small pulley. The vehicle uses a memory alloy heat engine and a shape memory alloy heat engine.
即ち、例えば、1個の小プーリを介して2個の大プーリを配置し、この大プーリと小プーリとに形状記憶合金ワイヤを架設し、この小プーリを高温蒸気などの所定の加熱手段によって加熱すると、小プーリ側においては、直径が小なるため、この円周に沿って変形させられるワイヤの変形量が大きく、これにより、前記加熱による回復量が大きくなることから駆動力が増加することとなり、しかも、小プーリには2個の大プーリが形状記憶合金ワイヤを介して連結されているために、1個の小プーリを加熱するだけで2個の大プーリを駆動(回転)でき、よって、2対の大小プーリ(合計4つのプーリ)を設けたと同等の駆動力を得ることが可能となる。 That is, for example, two large pulleys are arranged via one small pulley, a shape memory alloy wire is installed between the large pulley and the small pulley, and the small pulley is subjected to predetermined heating means such as high-temperature steam. When heated, on the small pulley side, the diameter is small, so the amount of deformation of the wire deformed along this circumference is large, and this increases the amount of recovery due to the heating, thereby increasing the driving force. In addition, since the two large pulleys are connected to the small pulley via the shape memory alloy wire, the two large pulleys can be driven (rotated) simply by heating one small pulley. Accordingly, it is possible to obtain the same driving force as when two pairs of large and small pulleys (four pulleys in total) are provided.
また、請求項3記載の発明においては、形状記憶合金ワイヤの複数箇所を加熱により変形させることができることで、より大きなトルクを得ることができる画期的な形状記憶合金熱エンジンとなる。
Further, in the invention described in
また、請求項4記載の発明においては、小プーリの回転力をより良好に大プーリに伝えてより良好な駆動力を得ることができる画期的な形状記憶合金熱エンジンとなる。 In the invention according to claim 4, it is an epoch-making shape memory alloy heat engine that can transmit the rotational force of the small pulley to the large pulley better and obtain a better driving force.
また、請求項5記載の発明においては、小プーリを加熱して大プーリを回転させることで、大プーリ及び小プーリを所定方向に移動させることができる画期的な形状記憶合金熱エンジンとなる。 The invention according to claim 5 is an epoch-making shape memory alloy heat engine capable of moving the large pulley and the small pulley in a predetermined direction by heating the small pulley and rotating the large pulley. .
また、請求項6記載の発明においては、秀れた駆動力により移動し得る形状記憶合金熱エンジンを用いた車両となる。
In the invention according to
好適と考える本発明の実施の形態(発明をどのように実施するのが最良か)を、図面に基づいてその作用効果を示して簡単に説明する。 Embodiments of the present invention that are considered to be suitable (how to best carry out the invention) will be briefly described with reference to the drawings, showing their effects.
大小プーリ1,2間にエンドレスの形状記憶合金ワイヤ3を架けて小プーリ2を加熱することにより前記大小プーリ1,2を回転させる熱エンジンであり、通常は大小一対のプーリ1,2でも回転する熱エンジンを、回転力(トルク)を上げるために大プーリ1を増やし、この複数の大プーリ1間に小プーリ2を配置し兼用とすることで、大小プーリ1,2を複数対設けたと同じ回転力(トルク)を発揮し得るエンジンとしている。
A heat engine that rotates an endless shape
即ち、例えば、1個の小プーリ2を介して2個の大プーリ1を配置し、この小プーリ2を高温蒸気などの加熱手段によって加熱すると、小プーリ2は、直径が小なるため、この円周に沿って変形させられる形状記憶合金ワイヤ3の変形量が大きくなる。
That is, for example, when two large pulleys 1 are arranged via one
これにより、前記形状記憶合金ワイヤ3の加熱による回復量が大きくなり、よって、大プーリ1に駆動力が付与されることとなる。
As a result, the amount of recovery by heating the shape
この際、小プーリ2には、2個の大プーリ1が前記形状記憶合金ワイヤ3によって架設されているため、前記小プーリ2の回転によってこの2個の大プーリ1が回転することとなり、よって、大小プーリ1,2を2対、即ち、合計4つのプーリを設けた場合と同じ回転力(トルク)を前記2個の大プーリ1及び前記1個の小プーリ2の合計3つのプーリ1,2で発揮できることとなる。
At this time, since the two large pulleys 1 are installed on the
従って、本発明は、簡易な構成にして駆動力を増加させることができ、それでいて、小プーリ2を加熱するための加熱装置が大掛かりとならない画期的な形状記憶合金熱エンジンとなる。
Therefore, the present invention provides an epoch-making shape memory alloy heat engine that can increase the driving force with a simple configuration and that does not require a large heating device for heating the
また、例えば、図1〜図4に示すように、大プーリ1に車輪4を設けて成る車両の小プーリ2を水平真横両側から加熱すると、大小3個のプーリ1,2は左右いずれかに同時に同一方向に回転し、前記車両は以降その方向を維持する。前輪となる一方の大プーリ1が障害物に乗り上げるか、人為的に止めて少し押し戻されると逆方向に回転し、前記車両は逆方向への移動を続ける。よって、例えばある距離を置いて2本の棒状の障害物を配置すると、前記車両はその間をいつまでも往復自動運転を続けることとなる。尚、図1において、小プーリ1の左右両側を指す矢印(符号10)は加熱位置を示している。
For example, as shown in FIGS. 1 to 4, when a
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。 Specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施例は、形状記憶合金ワイヤ3を用いて4輪の乗用の車両を製作したものである。
In this embodiment, a four-wheeled vehicle is manufactured using the shape
図1に試作機の例を示す。 Fig. 1 shows an example of a prototype.
本実施例では、図1〜図3に示すように、所定間隔を置いて設けた2個の大プーリ1間の略中央部に小プーリ2を1個配置し、この2個の大プーリ1と小プーリ2との夫々に形状記憶合金ワイヤ3を複数架設し、前記大プーリ1に車輪4を設けることで車両を構成している。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, one
具体的には、形状記憶合金ワイヤ3として、直線状に記憶させたワイヤ3を採用している。
Specifically, the
また、本実施例では、車椅子用の手すりつき車輪を2個組み合わせることで、ドラム型で且つ車輪4を有する大プーリ1を設けた構成としている。 In the present embodiment, two large wheels 1 with handrails for wheelchairs are combined to provide a drum-type large pulley 1 having wheels 4.
大プーリ1をドラム型に設けることで、車両としての安定した走行を得ることができ、且つ、複数の形状記憶合金ワイヤ3をバランス良く大プーリ1及び小プーリ2間に配設(巻回)することができる。
By providing the large pulley 1 in a drum shape, stable running as a vehicle can be obtained, and a plurality of shape
そして、小プーリ2及び形状記憶合金ワイヤ3を、車両に設けた加熱装置9により加熱することで、加熱により変形する前記形状記憶合金ワイヤ3の回復作用により、大小プーリ1,2を駆動させる構成としている。
The
また、小プーリ2の加熱には通常の水の沸騰による高温蒸気を利用している。
The
即ち、加熱装置9は、携帯ガスコンロ6,水を収容するためのフラスコ5及びフラスコ5に突設したノズル7から成る構成としている。
That is, the heating device 9 is composed of a
具体的には、高温蒸気は、携帯ガスコンロ6を車体8の下部に設置してその上に載せたフラスコ5内で発生した高温蒸気を、このフラスコ5に突設した2箇所のノズル7に導き、このノズル7から小プーリ2の真横に突き付ける構成としている。
Specifically, the high-temperature steam is obtained by introducing the high-temperature steam generated in the flask 5 placed on the
小プーリ2の真横に高温蒸気を吹き付ける構成としたのは、小プーリ2の真横に高温蒸気を吹き付けると大プーリ1のトルクが最も大きくなるためである。
The reason why the high temperature steam is blown right beside the
尚、本実施例では、携帯ガスコンロ6により水が入ったフラスコ5を加熱することで高温蒸気を得る構成としたが、小プーリ2及び形状記憶合金5を加熱でき大小プーリ1,2を駆動できる構成であれば適宜採用しても良く、例えば、水蒸気以外の高温となった気体を小プーリ2及び形状記憶合金ワイヤ3に吹き付ける構成としても良い。また、本実施例では、加熱源として携帯ガスコンロ6を採用したが、水を加熱して水蒸気とし得る構成であれば適宜採用しても良く、例えば通電により発熱する電熱器等を採用しても良い。
In this embodiment, the high temperature steam is obtained by heating the flask 5 containing water by the
ワイヤ3の寿命は極めて長く、半日回転しても異常はない。ワイヤ3をループ状にする接続は、その断面が内径1mmの穴が2個アレイ形になった長さが5mmのステンレス継ぎ手(魚釣りの釣り針と糸の接続に使うもの)に左右から前記ワイヤ3の両端を入れて固定した構成となっており、切断しても交換及び修理は容易である。
The life of the
従って、本実施例は、1個の小プーリ2を加熱するだけで、2個の大プーリ1を回転させることができ、これにより、2対の大小プーリ1,2(即ち合計4個のプーリ)から得られる回転力(トルク)と同等のトルクを合計3つのプーリで得ることができる。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to rotate the two large pulleys 1 only by heating one
また、1個の小プーリ2を加熱するだけのため、2対の大小プーリ1,2を設けた場合に比して、加熱装置もコンパクト化できるといえる。
Moreover, since only one
故に、本実施例は、秀れた回転力を得ることができる構成でありながら、動力源となる加熱装置をコンパクトな状態にすることが可能な画期的な形状記憶合金熱エンジンを用いた車両となる。 Therefore, this example uses an epoch-making shape memory alloy heat engine capable of making the heating device as a power source compact while having a configuration capable of obtaining excellent rotational force. Become a vehicle.
尚、図1は、本実施例の車両がいかにして駆動力を発生するかという基本的な仕組みについて示したものである。最初の回転方向が右か左かは偶然によるか、故意にどちらに手で回せばよい。 FIG. 1 shows a basic mechanism of how the vehicle of this embodiment generates a driving force. Whether the initial direction of rotation is right or left is by chance or deliberately turning by hand.
また、図2は、本実施例の構造を平面から示したものである。 FIG. 2 shows the structure of the present embodiment from a plane.
また、図3は、本実施例の構造を側面から示したものである。 FIG. 3 shows the structure of this embodiment from the side.
また、図4は、本実施例の小プーリ2を加熱する加熱装置9について示したものである。
FIG. 4 shows a heating device 9 for heating the
また、図中符号10は加熱位置を示している。
以下に試作機の仕様を示す。 The specifications of the prototype are shown below.
形状記憶合金ワイヤ:NiTiの市販品、径1.0mm
小プーリ:アルミ製で径70mm
大プーリ:車椅子のプラスティックてすり付き車輪、径520mm、
4個使用
Shape memory alloy wire: NiTi commercial product, diameter 1.0mm
Small pulley: Aluminum, 70mm diameter
Large pulley: Wheeled plastic wheeled wheel, 520mm in diameter,
4 used
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。 Note that the present invention is not limited to this embodiment, and the specific configuration of each component can be designed as appropriate.
1 大プーリ
2 小プーリ
3 形状記憶合金ワイヤ
4 車輪
1
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003309188A JP2005076558A (en) | 2003-09-01 | 2003-09-01 | Shape memory alloy heat engine and vehicle using shape memory alloy heat engine |
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Publications (1)
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| JP (1) | JP2005076558A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110124451A1 (en) * | 2009-11-20 | 2011-05-26 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Vehicle energy harvesting device having a continuous loop of shape memory alloy |
-
2003
- 2003-09-01 JP JP2003309188A patent/JP2005076558A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110124451A1 (en) * | 2009-11-20 | 2011-05-26 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Vehicle energy harvesting device having a continuous loop of shape memory alloy |
| US9003788B2 (en) * | 2009-11-20 | 2015-04-14 | GM Global Technology Operations LLC | Vehicle energy harvesting device having a continuous loop of shape memory alloy |
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