JP5006619B2 - 電磁弁及び空気圧式マッサージ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ソレノイドにより駆動される電磁弁、及びその電磁弁を使用した空気圧式マッサージ装置に関する。

複数の空気室を備え、該空気室を順次膨張収縮させることにより身体に作用する空気圧式マッサージ装置においては、一般的に、その空気室に対する給排気制御のために、空気室に対応する数の電磁弁が使用されている。（特許文献１参照）

図１は、そのような電磁弁の一例を示す。

この電磁弁１００は、筒状のハウジング１１２と、該ハウジング内に設けられたソレノイドコイル（本明細書においては、単に「ソレノイド」とする）１１４と、該ソレノイドの作動によってハウジングの軸線方向で変位する可動弁１１６とを有しており、ソレノイドへの電圧の印加とその停止を繰り返すことにより、可動弁１１６が往復し、ハウジング１１２の流体入口１２４及び流体出口１２６を交互に閉じるように作用する。ハウジング１１２の流体入口１２４側には逆止弁１０２が取り付けられており、該逆止弁１０２はダックビル式の弁１１８を有し、流体源接続口１３０からの流入を許容するが、流出を遮るように作用する。

これを空気圧マッサージ装置に用いる場合には、当該マッサージ装置の複数の空気室に対応して該電磁弁を設け、ポンプからのホースに流体源接続口１３０を接続し、流体出入口１２８に空気圧式マッサージ装置の空気室を接続し、流体出口１２６を大気に開放するようにする。このマッサージ装置を作動させるときには、先ず、マッサージ装置の第１の空気室に対応する電磁弁のソレノイドに電圧を印加し、流体入口１２４を開き、流体出口１２６を閉じた状態にする。これにより、ポンプからの加圧空気が該電磁弁を通して第１の空気室に供給され、第１の空気室が膨張する。第１の空気室内の圧力が所定値になると、第２の空気室の電磁弁が作動し、この第２の空気室への空気供給が開始され、そのことによってポンプからのホース内の圧力は下がる。このため、第１の空気室に対応する電磁弁における逆止弁１１８が流体源接続口１３０を閉じ、加圧空気が第１の空気室からホース側へ逆流するのを阻止する。所定のタイミングで、該第１の空気室に対応する電磁弁のソレノイド１１４への電圧印加を停止すると、その流体出口１２６を開いて流体入口１２４を閉じた状態となり、第１の空気室内の加圧空気は該流体出口１２６を介して大気に開放される。同様にして、第２、第３以降の電磁弁を順次作動させることにより、各空気室が順次膨張収縮を繰り返し、マッサージ作用が行われる。

図２は、図１のダックビル式の弁１１８を備えた逆止弁１０２の代わりにアンブレラタイプの弁２１８を備えた逆止弁２０２を取り付けた場合の電磁弁２００を示している。このアンブレラタイプの弁は、流体の流入時に共振音が発生する慮がある。
特開２０００−１８９４７７号

以上のように人体に装着される空気圧式マッサージ装置においては、より良いマッサージ効果を得る為に空気室を多くする傾向があり、従って、特にそのような装置に使用する電磁弁においては小型化・軽量化が求められている。

本発明は、このような点に鑑みてされたものであり、
流体入口（以下の実施形態の説明において参照番号２４で示す）と流体出口（２６）と流体出入口（２８）とを有するハウジング（１２）と、
該ハウジング内に設けられるソレノイド（１４）と、
該ハウジング内において、該ソレノイドの作動により第１位置と第２位置との間で変位されるプランジャー（１６）と、
ハウジング内に取り付けられて、該流体入口（２４）を通りハウジング（１２）内に流体が流入するのを許容し、流出するのを阻止する逆止弁として作用する第１弁体（５２）と、
該プランジャー（１６）に連結された弁抑え部材（４６）であって、該プランジャーが第２位置にあるときに、該第１弁体（５２）を該流体入口（２４）の周りの弁座に押し付けて、該流体入口を閉じるとともに、該プランジャーが該第１位置（図３の位置）にあるときには該第１弁体から離れるようにされた弁押え部材（４６）と、
を備える電磁弁を提供する。

この電磁弁では、プランジャーが第１位置にある場合であって、流体入口（２４）の外側の圧力（具体的には該流体入口が接続される流体源側の圧力）が流体入口の内側の圧力（ハウジング内の圧力）より高い場合には、弁体（５２）が開いて該流体入口（２４）を通して流体を流入させ、その逆の場合には流体の流入出は行われないように作用する。一方、プランジャーが第２位置にある場合には、弁体（５２）が弁押え部材（４６）により流体入口（２４）の周りの弁座に押し付けられ、該流体入口（２４）の内外の圧力に関係なく該流体入口（２４）を通しての流体の流入出ができないようにする。すなわち、この電磁弁では、１つの弁体（５２）が、前述の従来のこの種電磁弁における逆止弁１０２と流体入口を開閉する可動弁（１１６）とを兼用するにようになっており、小型化・軽量化を図ることができる。

具体的には、
該第１弁体（５２）が、可撓性を有する平板状部材から形成されて該弁座に接するように設定され、
該弁押え部材（４６）が、該プランジャーが該第２位置にあるときに、該弁座よりも半径方向内側において該第１弁体（５２）に係合し流体入口（２４）に向けて押圧することにより該第１弁体を該弁座に押し付けるようにすることができる。

また、該弁座が円形とされ、
該プランジャー（１６）が、該流体入口（２４）の中心軸線の延長線に沿って変位するようになされ、
該弁押え部材（４６）が、該中心軸線を中心に該第１弁体（５２）に向って凸状の弁押圧面（４６−２）を有し、該弁押圧面で該第１弁体を押圧するようにすることができる。

より具体的には、該弁押圧面を球面状とすることができる。

このようにすることにより、弁押え部材（４６）が第１弁体（５２）を押圧すると、該第１弁体は、流体入口（２４）に向けて凸状に撓み、流体入口の周囲の弁座に、その周方向全体にわたって確実に係合され、密封が図られる。これは、弁押え部材が弁座に対応する円環状の押圧部を有し、これによって第１弁体を弁座に押圧するときに、該弁押え部材が傾いたりした場合に、押圧部による弁座の周方向全体にわたる確実な押圧が難しくなるのに対し、上記のようにした弁押え部材によれば、そのような問題を解消することができる。

また、第１弁体（５２）は、一端部分がハウジングの内壁面に取り付けられて、該一端部分を中心に枢動して該弁座に対して接離して該流体入口を開閉する逆止弁部分を有するようにすることができる。

より具体的には、
該ハウジングは、筒状壁（１８）と、該筒状壁の両端を閉じる第１及び第２端壁（２０，２２）とを有し、
該流体入口（２４）は、第１端壁を貫通するように形成されており、
該第１弁体（５２）は、可撓性を有する板状部材から形成され、該第１端壁（２０）と該筒状壁（１８）との間に密封係合されて固定される周囲部分（５２−２）と、該弁座に対して接離動作可能とされた中央部分（５２−１）と、該中央部分と該周囲部分とを連結する接続部分（５２−３）とを有し、該中央部分（５２−１）が該接続部分を中心として該枢動を行い該逆止弁部分として作用するようにすることができる。

更に、該プランジャー（１６）を第１位置から第２位置へ変位させる方向に付勢するバネ部材（６０）を更に備え、
該流体出口（２６）は、第２端壁（２２）を貫通するように形成され、
該流体出入口（２８）は筒状壁（１８）を貫通するように形成され、
該プランジャー（１６）は、該ソレノイド（１４）に吸引されることにより、第２位置から第１位置に変位するようにされ、
該プランジャー（１６）は、それが第１位置にあるときに、該流体出口の周りの弁座と係合して該流体出口を閉じる第２弁体（４８）を有するようにすることができる。

具体的には、
該第２弁体（４８）は、該流体出口（２６）に向うに従い半径方向外側に広がる円錐形状となされた可撓性弁座係合部（６４）を有し、該プランジャーが第１位置になるときに、該可撓性弁座係合部が該流体出口の周りの弁座と係合することにより半径方向に拡がるように弾性変形しながら該弁座に対する所定の位置まで近づくようにすることができる。

この場合には、流体出口を閉じる際に、小さな押圧力で、第２の弁体の弁座係合部が弾性変形を伴いながら流体出口の周りの弁座に係合して流体出口を確実に閉じることができるため、ソレノイドをより小型軽量のものとすることができる。また、この弁座係合部の弁座への圧縮代を大きくすることができるため、製作誤差の集積を吸収して流体出口の開閉を確実に行なうことを可能とする。

本発明はまた、
身体に装着されるようになされ、複数の空気室（３４０）を有し、該空気室に対し加圧空気を供給排出して、該空気室を膨張収縮させることにより身体に作用するマッサージ具（３１２）と、
該マッサージ具（３１２）とは別体に用意され、該空気室に加圧空気を供給するためのポンプ（３４２）と、
を有するマッサージ装置であって、
各空気室（３４０）に対応して設けられ、それぞれが、対応する空気室に対する該加圧空気の供給排出を制御するように設定された上述の如き電磁弁（１０）と、を備え、各電磁弁の該流体入口（２４）が、該ポンプからの空気供給ホース（３２５）に連通され、該流体出口（２６）が大気に連通され、該流体出入口（２８）が対応する空気室に連通されている空気圧式マッサージ装置を提供する。具体的には、該電磁弁が、該マッサージ具に取り付けられる。

この空気圧式マッサージ装置で用いられている電磁弁は、前述の如く、従来のものに比べて小型化軽量化が行われているので、当該空気圧式マッサージ装置は、空気室の数に応じて多数の電磁弁が用いられていても全体の重量を軽量化することができ、使用しやすいものとなる。

本発明の電磁弁においては、１つの弁体が、前述の従来のこの種電磁弁における逆止弁と流体入口を開閉する弁体とを兼用するにようになっており、当該電磁弁の小型化・軽量化を図ることができる。また、このような電磁弁を用いた本発明に係る空気圧式マッサージ装置は、より多くの空気室を設ける最近の傾向において、軽量で使い勝手のよいものとすることができる。

以下、本発明に係る電磁弁の実施形態につき図３及び図４に基づき説明する。

図３は本発明の実施形態に係る電磁弁の断面を表す図である。図３に示されるように、電磁弁１０は、筒状のハウジング１２と、該ハウジングに設けられたソレノイド１４と、該ソレノイド１４に電圧が印加されることにより、ハウジングの軸線方向で変位するプランジャー１６とを有している。

ハウジング１２は、筒状壁１８、第１端壁２０、及び、第２端壁２２を有している。第１端壁２０には流体入口２４、第２端壁には流体出口２６、筒状壁１８には流体出入口２８が、それぞれを貫通するように設けられている。

プランジャー１６は、該ソレノイドの貫通孔を貫通して延びるロッド４２と、ソレノイド１４の流体入口２４側で、該ロッド４２に固定され、鉄等の磁性体からなる円盤状のアーマチュア４４とを有する。ロッド４２の左端には弁押え部材４６が取り付けられ、ロッド４２の右端には、第２弁体４８が取り付けられている。該第２弁体４８に隣接してバネ受け部５０がロッド４２に取り付けられ、該バネ受け部５０と第２端壁との間には圧縮バネ６０が設けられて、プランジャー１６を流体入口側に付勢している。

第１弁体５２は、ゴムなどのエラストマー材からなる可撓性のある板状部材から作られ、筒状壁１８と第１端壁２０との間に挟まれて、筒状壁１８の内壁面に接するように設定されている。図４に示されるように、該第１弁体は、Ｃ字状の穴５２−４が設けられ、中央部分５２−１と、周囲部分５２−２と、接続部分５２−３とから構成されている。中央部分５２−１は、流体入口２４を内側から覆うことのできる大きさの略円形であり、流体入口内側の周囲の弁座部分と係合した場合には、流体入口を閉鎖するように作用する。周囲部分５２−２は、第１端壁２０と筒状壁１８との結合部に生じる溝に密封係合されることにより、第１弁体５２全体をハウジングに対して固定すると共に、第１端壁２０と筒状壁１８との隙間からの流体漏れを防ぐシール部材としても作用している。

弁押え部材４６は、樹脂や金属等から形成され、第１弁体５２を流体入口の周りの弁座に押圧するための環状の突起部６６を有している。一方、第２弁体４８は、第２端壁２２に対向する面に設けられる弁座係合部６４を有し、弁座係合部６４は、第２端壁２２に向うに従い半径方向外側に広がる円錐形状とされている。

ハウジング１２には、筒状壁１８の内面に環状のソレノイド支持壁４０が形成されており、ソレノイド１４がハウジング１２に対して同軸状にして固定されている。また、ソレノイド支持壁４０には、通気口４１が設けられている（図８参照）。

次に、上述した電磁弁１０の動作について説明する。

ソレノイド１４に電圧が印加されると、ソレノイド１４で発生する磁力によりアーマチュア４４がソレノイド１４の端面に吸着され、プランジャー１６が第２端壁２２に向けて動かされ、図３に示す状態とする。この状態では、第２弁体４８の環状の弁座係合部６４が流体出口２６の周りの弁座に弾性変形しながら押圧されて流体出口２６を閉じ、弁押え部材４６が第１弁体５２から離れた状態とされる。

この場合には、流体入口２４の開閉は第１弁体５２の逆止弁作用に委ねられる。すなわち、流体入口外側の圧力が内側の圧力より高い場合には、その差圧によって、第１弁体５２の中央部分５２−１が流体入口外側から押されて流体入口を開放し、接続部分５２−３が弾性的に湾曲した状態となる。流体入口の外側の圧力が内側の圧力より低い場合には、中央部分５２−１が流体入口２４の周りの弁座に押し付けられて流体入口２４は閉鎖状態となる。すなわち、第１弁体５２の中央部分５２−１は、流体入口の逆止弁として作用する。

一方、ソレノイド１４に電圧が印加されていない場合には、プランジャー１６は圧縮バネ６０により、流体入口側に変位され、弁押え部材４６が第１弁体５２を流体入口２４の弁座に押圧し、流体入口２４を閉鎖する。また、流体出口２６では、第２弁体４８が流体出口２６の弁座から離れるため、開放状態となる。

図５及び図６は、上記電磁弁における弁押え部材４６の他の実施形態を示している。

すなわち、この弁押え部材４６は、第１弁体５２に面する前面４６−１が、該第１弁体に向う凸状の湾曲面を備えている。具体的には、第１端壁２０を貫通して該第１端壁２０の内面に開口する流体入口２４の端部開口が円形とされ、第１端壁２０の内面における該端部開口の周囲の弁座が円形とされ、該弁押え部材４６が該流体入口２４の中心軸線に沿って（図で見て）左右に動くようになっており、当該弁押え部材４６の前面が該中心軸線を中心に該第１弁体に向かって凸状の球面状とされた弁押圧部４６−２と、該弁押圧部の周囲の環状部４６−３とを備えている。このようにすることにより、プランジャーが第１端壁２０に向けて動かされて、弁押え部材４６が第１弁体５２を、図６に示すように押圧するときには、球面状とされた弁押圧部４６−２の先端中心が先ず、平板状とされている第１弁体５２の中央部分５２−１の中心に当接し、次第に、該中央部分を弁押圧部４６−２に倣い流体入口２４の外側に向って湾曲させるようにしながら、当該中央部分５２−１を弁座（特に、弁座の内側縁を形成している流体入口２４の端部開口の円形周縁）に押圧する。球面状の弁押圧部４６−２は、流体入口２４の端部開口の直径より外側まで延びるようにされており、従って、該第１弁体の中央部分５２−１は、該弁押圧部の球面湾曲以上に湾曲されることはない。

この実施形態に係る弁押え部材４６では、第１弁体の中央部分５２−１における流体入口２４の端部開口の周縁より内側を流体入口２４の外側に向けて押圧させて、当該中央部分の周縁部分を弁座に押圧するようにしているので、弁押え部材が少々傾いても、弁座の周方向での全体に対して当該中央部分の押圧を生じることができ、確実な密封を可能としている。

図７は、以上の如き電磁弁を使用した空気圧式マッサージ器３００を示している。

すなわち、この空気圧式マッサージ器３００は、使用者の左右の下肢の周りに装着される一対の筒状のマッサージ具３１２と、該マッサージ具の装着者の近くの床などの上に置かれるポンプ３４２を備えたマッサージ器本体３１４とを有している。ポンプ３４２からの加圧空気を供給するホース３２５は、タンク３４１を介して該マッサージ具３１２の長さ方向に延び、該マッサージ具３１２の長さ方向に沿って順次配置されている空気室３４０に対応して設けられている電磁弁１０に接続されている。マッサージ器本体は、制御器３５０を備えており、制御信号線３２６を介して、電磁弁を制御するようになっている。

この場合、電磁弁１０は、その流体入口２４がホース３２５に連通され、流体出入口２８がマッサージ器の空気室３４０に連通され、流体出口２６は大気に連通されるように設定される。

このマッサージ器３００を作動させる場合には、マッサージ具３１２の長さ方向に沿って順次並べられた空気室を所定の順序で順次膨張収縮させる。各空気室の膨張収縮は次のようにして行われる。まず、ソレノイド１４に電圧を印加して、プランジャー１６を第２端壁側に動かすことにより流体出口２６を閉ざし、弁押え部材４６を第１弁体から離す。これにより、第１弁体５２はポンプからの加圧空気によって開かれ、加圧空気が空気室に流入して該空気室が膨張する。該空気室内部の圧力が所定値に達すると、プランジャーはそのままの位置に保持されるが、第１弁体５２が逆止弁として作用し、電磁弁側からホース側へ加圧空気が逆流するのを防止する。次に、所定の時点でソレノイド１４への電圧印加が止められると、バネ部材６０がプランジャー１６を流体入口側に動かし、弁押え部材４６により第１弁体５２を流体入口２４の周りの弁座に押圧して該流体入口を閉じると共に流体出口２６が開放され、このため、加圧された空気室の加圧空気は、ハウジング１２内を通り、流体出口２６から大気に放出されて空気室は収縮する。このとき、ソレノイド１４は、ハウジング内を流れる加圧空気のために強制冷却される。このようにソレノイド１４への電圧の印加とその停止を繰り返すことにより、空気室の膨張及び収縮を繰り返すことができ、マッサージ器として身体に対して作用することができる。

以上から分かるように、本発明によれば逆止弁機能を備えた小型軽量の電磁弁を提供することができる。従って、身体に装着して用いる空気圧式のマッサージ器への給排気制御にこの電磁弁を用いれば、当該マッサージ器を軽量化し利便性の高いものにすることができる。

また、第２弁体の弁座係合部６４が、第２端壁に向うに従って半径方向に広がる円錐形状とされているので、当該弁座係合部６４の圧縮代が大きく、また、圧縮の大きさに対して反発力の変化が小さく、流体出口２６を、当該電磁弁の製作誤差の集積があったとしても、適正に閉止するのを可能とする。

なお、本発明の電磁弁は、空気圧式マッサージ装置に限らず、逆止弁と電磁弁を組み合わせて使用すべき装置に適用することができる。

逆止弁が取り付けられた電磁弁の従来例１の断面図である。 逆止弁が取り付けられた電磁弁の従来例２の断面図である。 本発明の電磁弁の断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 他の実施形態に係る弁押え部材を備えた電磁弁の要部断面図で、弁押え部材が第１弁体から離れている状態を示す。 図５と同じ断面図で、弁押え部材が第１弁体を押圧している状態を示す。 本発明の一実施形態である空圧式マッサージ器の概要を示す図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１０ 電磁弁；１２ ハウジング；１４ ソレノイド；１６ プランジャー；１８ 筒状壁；２０ 第１端壁；２２ 第２端壁；２４ 流体入口；２６ 流体出口；２８ 流体出入口；４０ コイル支持壁；４１ 開口；４２ ロッド；４４ アーマチュア；４６ 弁押え部材；４６−１ 前面；４６−２ 弁押圧部；４６−２ 環状部；４８ 第２弁体；５０ バネ受け部；５２ 第１弁体；５２−１ 中央部分；５２−２ 周囲部分；５２−３ 接続部分；５２−４ 穴；６０ 圧縮バネ（バネ部材）；６４ 弁座係合部；３００ 空圧式マッサージ器；３１２ マッサージ具；３１４ マッサージ器本体；３２５ ホース；３２６ 制御信号線；３４０ 空気室；３４１ タンク；３４２ ポンプ；３５０ 制御装置；

Claims (7)

1. 流体入口と流体出入口とを有するハウジングと、
   該ハウジング内に設けられるソレノイドと、
   該ハウジング内において、該ソレノイドの作動により第１位置と第２位置との間で変位されるプランジャーと、
   ハウジング内に取り付けられて、該流体入口を通りハウジング内に流体が流入するのを許容し、流出するのを阻止する逆止弁として作用する第１弁体と、
   該プランジャーに連結された弁押え部材であって、該プランジャーが第２位置にあるときに、該第１弁体を該流体入口の周りの弁座に押し付けて、該流体入口を閉じるとともに、該プランジャーが該第１位置にあるときには該第１弁体から離れるようにされた弁押え部材と、
   を備える電磁弁であって、
   該第１弁体が、可撓性を有する平板状部材から形成されて該弁座に接するように設定され、
   該流体入口の周りの該弁座が円形とされ、
   該プランジャーが、該流体入口の中心軸線の延長線に沿って変位するようになされ、
   該弁押え部材が、該中心軸線を中心に該第１弁体に向って凸状で球面状の弁押圧部を有し、該弁押圧部が該流体入口の直径よりも外側まで延びるようにされており、該弁押圧部で該第１弁体を押圧するようにされていることを特徴とする電磁弁。
2. 該第１弁体は、一端部分がハウジングの内壁面に取り付けられて、該一端部分を中心に枢動して該弁座に対して接離して該流体入口を開閉する逆止弁部分を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 該ハウジングは、筒状壁と、該筒状壁の両端を閉じる第１及び第２端壁とを有し、
   該流体入口は、第１端壁を貫通するように形成されており、
   該第１弁体は、該第１端壁と該筒状壁との間に密封係合されて固定される周囲部分と、該弁座に対して接離動作可能とされた中央部分と、該中央部分と該周囲部分とを連結する接続部分とを有し、該中央部分は該接続部分を中心として該枢動を行い該逆止弁部分として作用するようにされていることを特徴とする請求項２に記載の電磁弁。
4. 該プランジャーを第１位置から第２位置へ変位させる方向に付勢するバネ部材を更に備え、
   該流体出口は、第２端壁を貫通するように形成されており、
   該プランジャーは、該ソレノイドに吸引されることにより、第２位置から第１位置に変位するようにされ
   該プランジャーは、それが第１位置にあるときに、該流体出口の周りの弁座と係合して該流体出口を閉じる第２弁体を有することを特徴とする請求項３に記載の電磁弁。
5. 該第２弁体は、該流体出口に向うに従い半径方向外側に広がる円錐形状となされた可撓性弁座係合部を有し、該プランジャーが第１位置になるときに、該可撓性弁座係合部が該流体出口の周りの弁座と係合することにより半径方向に拡がるように弾性変形しながら該弁座に対する所定の位置まで近づくようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   かに記載の電磁弁。
6. 身体に装着されるようになされ、複数の空気室を有し、該空気室に対し加圧空気を供給排出して、該空気室を膨張収縮させることにより身体に作用するマッサージ具と、
   該マッサージ具とは別体に用意され、該空気室に加圧空気を供給するためのポンプと、
   を有するマッサージ装置であって、
   各空気室に対応して設けられ、それぞれが、対応する空気室に対する該加圧空気の供給排出を制御するように設定された請求項１〜５のいずれか一項に記載の電磁弁と、を備え、各電磁弁の該流体入口が、該ポンプからの空気供給ホースに連通され、該流体出口が大気に連通され、該流体出入口が対応する空気室に連通されている空気圧式マッサージ装置。
7. 該電磁弁が、該マッサージ具に取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載の空気圧式マッサージ装置。

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