专利名称：具有多种动作温度特性的温度控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及温度控制装置领域，更具体地说，本发明涉及一种采用两种或两种以上的形状记忆合金复合粉末构成的感温复合体的温度控制器，该温度控制器具有多种动作温度特性。
温度控制器被广泛地应用于多种产品上，最常见的如电锅、电源开关、干燥箱温控阀、水温控制阀、以及火灾感测装置等，温度控制器所用材料一般有(一)双金属片，(二)形状记忆合金弹簧(螺旋弹簧及弹簧片)，(三)金属粉末导引驱动器。以上所述材料，其动作温度特性曲线不外乎有线性式和非线性式。如
图1所示，双金属片的温度特性曲线是线性式，因而大多被使用于电气开关或保护电路上。其动作运用方式为通-断接点，但动作力不大。
形状记忆合金弹簧的温度特性曲线则为非线性形式(如图2)，其动作力也呈现通-断动作形态。一般形状记忆合金弹簧常用导热性好的铜基合金，但是其变态温度(动作温度)常随动作次数而产生很大迁移，结果导致动作变态温度偏移原先设定的动作温度范围而呈现不稳定现象，因此无法使用于动作频繁的温控开关装置，其根本原因在于，铜基形状记忆合金的疲劳寿命短，在材料内部产生缺陷，导致整个形状记忆合金弹簧性能的劣化。目前以形状记忆合金制成的产品大都使用于动作次数少的场合，如感温警报器和水温保护开关等。
金属粉末导引驱动器大部分使用传热性高的铜粉，其特性为线性动作变化，其特性曲线的斜率小，换言之，随温度变化的动作范围小，反应较慢。目前以细铜粉制成的温度控制器有的用于水温开关上。
本发明的目的在于提出一种具有多种动作变化曲线的温度控制器，该温度控制器的温控特性包括线性变化或通-断动作等可以按需要而获取的温控特性，克服传统的温度控制器只能依材料特性选材来进行使用的缺陷。
本发明的温度控制器主要是利用不同变态温度的形状记忆合金粉末所组合而成的感温复合体，即是由二种或二种以上不同变态温度的形状记忆合金粉末依不同比例配制而成的复合体粉末。由此复合体粉末构成的温控器，其动作特性曲线优于上述各种先有技术温度控制器。并且，可依不同的温度动作特性曲线要求而配制不同比例的材料的形状记忆合金复合体粉末，从而达到所需的动作温度范围。
因此，本发明是一种具有多种动作温度特性的温度控制器，包含一个感温圆筒槽、一个连接在感温圆筒槽前方的前壳体、及一个从前壳体伸入圆筒槽中的驱动栓，其特征在于，感温圆筒槽内填充有一种形状记忆合金粉末或一种以上具有不同变态温度的形状记忆合金复合粉末，这些不同种类粉末按不同比例配制，以达不同温度-位移动作特性曲线，利用该感温圆筒槽内的该复合形状记忆合金粉末的感温特性驱动驱动栓的伸缩从而达到温度控制。
本说明书包括以下附图，其中图1为双金属片的动作温度特性曲线。
图2为形状记忆合金弹簧的动作温度特性曲线。
图3为复合形状记忆合金粉末的动作温度特性曲线。
图4表示传统的恒温调节水龙头的示意图。
图5为本发明的温度控制器用于恒温调节水龙头的示意图。
图6为单一形状记忆合金粉末、以及两种和三种形状记忆合金粉末构成的复合体粉末之示意图。
图7及图8分别表示将两种不同型式的形状记忆合金粉末分别按不同比例复合后的特性曲线图。
其中图1、2和3已经在前面作了叙述，以下主要结合其余各附图来描述本发明。
以水龙头温度控制器为例，该温度控制器是用来控制恒定的水温。但是，本发明不仅可应用于水龙头，亦可应用于其他需要温度控制的机构上。
请参阅图4所示，传统的恒温调节水龙头200设有一个温度调节旋钮210用以设定所需之水温;一个伸缩轴220可前进或后退，以调节冷、热水之进入量;一个偏压弹弹230;一个感温槽，槽内置有细铜粉末，用以感应水温而变形，以驱动伸缩轴220，达到将水温控制在所需的恒温状态。如前所述，细铜粉末在使用上有其局限范围及不理想之处。
图5显示本发明的用于作恒温控制的水龙头温度控制器。温度控制器100包含一个感温圆筒槽10以及与其相连接并处于其前方的前壳体20，一个驱动栓30从前壳体20伸入圆筒槽10中，圆筒槽10内充填以复合形状记忆合金粉末的感温复合体40，因此，借助形状记忆合金粉末的感温复合体40来感应水温，即，利用形状记忆合金粉末的感温复合体40的温度特性，驱动驱动栓30的前进或后退，以控制水龙头的开或闭，达到控制水温之目的。
本发明的温度控制器为了具有多种变化的功能，在感温圆筒槽内填充不同变态温度特性的形状记忆合金复合体粉末。此形状记忆合金复合体粉末所制成的多功能感温控制器，其粉末体是由近乎单晶体大小(0.037mm或40mesh(目))的粉末所组成，其强度大于多晶体，不易形成如弹簧中之某一小段的疲劳破坏而损及到整个感温元件的情况。由此粉末所组成的装置，其感温效率高，反应动作快，且力量强而均匀。其动作特性曲线的斜率高而反应的动作也快。此外，反应的快慢视加热速度(水温)而定，若高温水(例如，达到烫伤人体的高温)突然地流过，则圆筒中的形状记忆合金复合体粉末由于粉末微细，表面积大因而感温速率快，于是按斜率高的动作特性曲线反应从而快速地关闭阀门。若温水缓缓地流过时，则圆筒活塞将按近似于线性关系而逐渐地关闭出水口，以防造成烫伤。
形状记忆合金(SMA)粉末的制造过程，主要是采取一种名为气体喷雾法(GasAtomizing)的方式，制造不同组成含量和变态温度(动作温度)的单一粉体。此方式的原理，是将所需之组成元素金属(铜，铝和镍)按比例称重和烘干后，置于装设在气喷槽上方的感应炉内进行熔解，熔解后的合金液体倾倒于底部装有喷嘴的坩埚槽内(该坩埚槽已预热至炽热状态，可避免高温合金液体与冷坩埚作用而凝结)。由喷嘴流出的合金液体经过气喷槽内的环状通气管喷出的情性气体冲击打散，成为微小粉状体而沉积于槽内底部的收集槽内。收集槽内的粉状体再筛选出300mesh、400mesh、和500mesh等不同粉径的粉末，以0.037mm的粉末为收集目标，这种粒径大小的粉体极为接近于单晶大小。而SMA复合粉末即由此制造过程获取的粉末进行不同变态温度的粉末混合而得。
由单一变态点(As)的形状记忆合金粉末而构成的温控器，其动作形态与原有形状记忆合金弹簧元件的特性相同。若改用复合式变态点的形状记忆合金粉末，即，将不同变态点的形状记忆合金粉末按不同比例配制(如图6所示)，则其动作形态将异于上述一般记忆合金弹簧所构组的元件特性，且其位移-温度曲线为两种比例的合成F＝FA%+FB%+……。例如，由30%A和70%B或40%A和60%B的两种形状记忆合金体粉末所构组的元件，其特性曲线(如图7及图8)的斜率变化均会比传统的构组元件大且反应快，动作力也大。其位移F＝FA30%+FB70%或FA40%+F60%(如图3所示)。若A为50℃变态点形状记忆合金粉末，B为80℃变态点形状记忆合金粉末，其两者合起来的温度位移量则为两者各别温度曲线的合成，并随粉末配制比例而有所变化。在单一体时，其动作开始温度均处在其变态点温度且呈迟缓的动作形态，若在复合体粉末的情况下，则其感温特性将在此两种单一体的变态温度范围内产生斜率大、反应快的特性曲线。
权利要求
1.一种具有多种动作温度特性的温度控制器，包含一个感温圆筒槽、一个连接在感温圆筒槽前方的前壳体、及一个从前壳体伸入圆筒槽中的驱动栓，其特征在于，感温圆筒槽内填充有一种形状记忆合金粉末或一种以上具有不同变态温度的形状记忆合金复合粉末，这些不同种类粉末按不同比例配制，以达不同温度-位移动作特性曲线，利用该感温圆筒槽内的该复合形状记忆合金粉末的感温特性驱塞驱动栓的伸缩从而达到温度控制。
全文摘要
一种具有多种动作温度特性的温度控制器，主要包含由两种或两种以上的形状记忆合金粉末形成感温复合体，该感温复合体具有由不同感温记忆合金粉末特性所得到的综合特性，从而根据温度变化驱动驱动栓的伸缩，达到开与关的功能。利用两种或两种以上不同变态温度的形状记忆合金粉末，按需要以不同比例配制成复合体，可达到适当的位移特性曲线，不但感温灵敏且具有记忆性的温控特性。
文档编号G05D23/02GK1083943SQ9211060
公开日1994年3月16日 申请日期1992年9月10日 优先权日1992年9月10日
发明者陈兴, 顾鸿寿, 陈福祥 申请人:陈兴, 顾鸿寿, 陈福祥