JP2004181073A - エアバック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアバック内の圧力をスムーズに短時間で設定圧力へ到達させ、しかも、設定圧力に達した後、その圧力を安定して確実に維持させる。
【解決手段】空気の給排気によって膨張及び収縮するエアバック６ａ〜６ｃと、モータ及び端部にダイヤフラムを取り付けたシャフトを有し、モータの回転運動をシャフトの直線往復運動に変換し、ダイヤフラムを往復変位させてエアバックへ圧縮空気を供給するダイヤフラムポンプ１１と、エアバックを設定圧力にするための加圧条件に基づいてモータを制御した後、設定圧力を維持するために必要な回転数にモータを制御する出力制御回路２２を備えている。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気の給排気によって膨張及び収縮するエアバックを備えたエアバック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、椅子式のマッサージ機やエアーマット等において、空気の給排気によって膨張及び収縮するエアバックを備えたエアバック装置が使用されているものがある。例えば、マッサージ機に使用したものとしては、下腿の少なくとも一部をマッサージするための空気袋（エアバック）と、空気袋を配設する下腿載せ台と、空気袋に対し圧縮空気を給排気するポンプと、ポンプの給排気を制御するポンプ出力制御回路と、空気袋の圧力を検出する圧力検出手段を設け、下腿の形態に応じて設定圧力が得られるマッサージ内容となるように圧力検出手段の検出出力に基づいてポンプ出力制御回路の出力内容を決定するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなマッサージ機に使用するエアバック装置には給排気弁が使用されるが、給排気弁としては、三方弁やロータリバルブが一般に使用される。また、圧縮空気を給排気するエアポンプとしては、例えばリニア振動モータを駆動源としたリニア式ダイヤフラムポンプが使用される。例えば、エアバックが複数ある場合、三方弁は各エアバックとエアポンプとの間にそれぞれ配置する。また、ロータリバルブでは各エアバックに個別に連通することができるように複数個の給排気口を有する。
【０００４】
リニア式ダイヤフラムポンプは、図６に示すように、電磁コイル１と、永久磁石を埋め込んだ振動子２と、この振動子２の両端に取り付けたダイヤフラム３を備えている。このエアポンプは、電磁コイル１に交流電圧を印加することにより電磁コイル１と振動子２との間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力により振動子２が振動し、これによりダイヤフラム３が変形して逆止弁４を介して各エアバックへ圧縮空気を送り出す。
【０００５】
エアポンプと所望のエアバックとを連通するためには、三方弁を使用している場合はエアポンプと所望のエアバックとの間を開通させる。また、ロータリバルブを使用している場合は所望のエアバックに連通する給気口を開く。エアポンプからの圧縮空気の供給により、エアバック内の圧力が設定圧力に到達すると、エアポンプを停止する。その後、エアバックやエアポンプ内の逆止弁などからの圧縮空気の漏れもあるので、エアポンプの運転を断続的に行い、一定時間設定圧力を維持させる。
このようなエアポンプは、駆動時にはエアバック内を早く設定圧力とするため高出力で運転する。エアバックの圧力は、圧縮空気の供給時間、または、圧力検出器の検出値をもとに制御する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−６５７８０号公報（段落「０００５」）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
エアポンプとして、リニア式ダイヤフラムポンプを使用した場合、エアバックが膨張しエアバック内の圧力が高くなると、圧力による抵抗から振動子の変位量が小さくなる。このため、ダイヤフラムの変位はエアバック内の圧力が高まるにつれ運転初期のときに比べて徐々に小さくなる。すなわち、エアバックへの圧縮空気の供給量が徐々に減ることになる。この結果、エアバック内の圧力が設定圧力に達するまでに長い時間を要するという問題があった。
【０００８】
また、エアバック内の圧力を長時間一定に維持するために行うエアポンプの断続運転は、停止状態から高出力での運転状態と運転状態が大きく変化するため、エアバック内の圧力を安定して維持することができない問題があった。
また、設定圧力以上になったときに自動的に開放するリリーフ弁を別途設け、エアポンプを乗じ運転しながら設定圧力を維持することも考えられるが、これではきめが細かい安定した圧力制御ができない。また、リリーフ弁を別途使用することになり、コスト高や装置の大形化という新たな問題が生じる。
【０００９】
本発明は、エアバック内の圧力をスムーズに短時間で設定圧力へ到達させることができ、しかも、設定圧力に達した後、その圧力を安定して確実に維持できるエアバック装置を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、空気の給排気によって膨張及び収縮するエアバックと、モータ及び端部にダイヤフラムを取り付けたシャフトを有し、モータの回転運動をシャフトの直線往復運動に変換し、ダイヤフラムを往復変位させてエアバックへ圧縮空気を供給するダイヤフラムポンプと、エアバックを設定圧力にするための加圧条件に基づいてモータを制御した後、設定圧力を維持するために必要な回転数にモータを制御する制御手段を備えている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
なお、この実施の形態は本発明をエアーマッサージ機に適用したものについて述べる。
図１は椅子式のエアーマッサージ機を示す斜視図で、マッサージ機本体１は、座部２と背もたれ部３と肘掛け部４とからなる。そして、前記座部２の前側に足載せ台５を回動可能に連結している。
【００１２】
前記マッサージ機本体１は、座部２及び背もたれ部３を被うシートカバー及び足載せ台５を被う台カバーの裏側に位置して、幅方向中央部を境にその両側にそれぞれ複数のエアバック６を並べて配置している。
前記マッサージ機本体１にリモートコントローラ７を、ケーブル８を介して接続している。前記リモートコントローラ７は、図２に示すように、脚、腰、肩、首のマッサージ位置を指定するスイッチボタン７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ、弱、中、強のマッサージ強さを指定するスイッチボタン７ｅ，７ｆ，７ｇ及び圧力維持時間を長短調整する長、短のスイッチボタン７ｈ，７ｉを設けている。そして、圧力維持時間の長さはゲージ７ｊによって確認できるようになっている。なお、スイッチボタン７ａ〜７ｊに代えてダイヤル式スイッチを使用してもよい。
【００１３】
図３はエアバック装置の構成を示すブロック図で、ここでは３個のエアバック６ａ，６ｂ，６ｃに対して給排気するエアバック装置について述べる。なお、エアバックの数は３個に限定されないのは勿論である。
前記各エアバック６ａ，６ｂ，６ｃに対してダイヤフラムポンプ１１からそれぞれに分岐した空気流路１２ａ，１２ｂ，１２ｃを経由して圧縮空気を供給するようになっている。そして、各空気流路１２ａ，１２ｂ，１２ｃの途中に給排気弁１３ａ，１３ｂ，１３ｃを取り付けている。
【００１４】
前記ダイヤフラムポンプ１１は、図４に示すように、モータ１４と、このモータ１４の回転軸１４ａの周縁部に中心を固定したシャフト１５と、このシャフト１５の両端に取り付けたダイヤフラム１６、１７とからなる。
前記ダイヤフラムポンプ１１は、モータ１４が回転すると、その回転軸１４ａも回転し、シャフト１５の中心が回転軸１４ａの周縁部の回転によって偏心回転する。これにより、シャフト１５の両端は直線往復運動するようになる。すなわち、モータ１４の回転運動がシャフト１５の直線往復運動に変換されることになる。
【００１５】
前記シャフト１５の両端が直線往復運動すると、これにより各ダイヤフラム１６、１７は交互に変形するようになる。すなわち、各ダイヤフラム１６、１７は一方が収縮すると他方は膨張するようになる。そして、各ダイヤフラム１６、１７が収縮と膨張を繰り返すことでこの各ダイヤフラムに設けた逆止弁１８ａ，１８ｂ、１９ａ，１９ｂにより大気中から空気を取り入れ、これを圧縮して各エアバック６ａ，６ｂ，６ｃへ送り出す動作を行う。
【００１６】
前記ダイヤフラムポンプ１１はポンプ駆動回路２０によって駆動され、前記各給排気弁１３ａ，１３ｂ，１３ｃは給排気弁駆動回路２１によって開閉駆動されるようになっている。そして、前記ポンプ駆動回路２０及び給排気弁駆動回路２１は出力制御回路２２によって制御されるようになっている。
前記ダイヤフラムポンプ１１及び各給排気弁１３ａ，１３ｂ，１３ｃが動作すると、各エアバック６ａ，６ｂ，６ｃが膨張及び収縮を繰り返し、圧迫、弛緩のマッサージを行うことになる。
【００１７】
前記出力制御回路２２は記憶部２３を有し、この記憶部２３に、エアバック内の圧力が前記リモートコントローラ７で設定される設定圧力に到達するまでの加圧条件と、設定圧力に到達した後にその圧力を維持するための圧力維持条件が記憶されている。前記加圧条件として、前記リモートコントローラ７で設定される各設定圧力に亙って共通な回転数でモータ１４を駆動した時に、エアバックに供給する圧縮空気の供給時間が、各設定圧力毎に記憶されている。また、圧力維持条件として、その設定圧力を維持するために必要なエアポンプのモータの回転数データが各設定圧力毎に記憶されている。前記圧縮空気の供給時間は、エアバック内の圧力が設定圧力に到達するまでの実測時間である。また、前記回転数データは、設定圧力に到達したエアバック内の圧力を維持するために必要なエアポンプのモータの回転数の実測値である。
【００１８】
これらの圧縮空気の供給時間及び回転数データは、エアバック６ａ、６ｂ、６ｃ毎に、リモートコントローラ７のスイッチボタン７ｅ、７ｆ、７ｇで指示される設定圧力に対して実測され、記憶部２３に記憶される。
前記出力制御回路２２は前記記憶部２３に記憶したデータに基づいて前記モータ１４を駆動制御する駆動制御手段を構成している。
【００１９】
前記リモートコントローラ７からの信号を前記出力制御回路２２に供給している。前各エアバック６ａ，６ｂ，６ｃをユーザがリモートコントローラ７で指示した設定圧力にするには、前記記憶部２３に記憶されている圧縮空気の供給時間のデータを読み出して制御する。このとき、前記ダイヤフラムポンプ１１のモータ１４の回転数は一定に制御される。
【００２０】
ユーザがリモートコントローラ７を操作して運転を開始すると、出力制御回路２２はポンプ駆動回路２０及び給排気弁駆動回路２１に作動指令を出力する。
【００２１】
例えば、エアバック６ａを膨張させる場合は、ダイヤフラムポンプ１１を駆動し、給排気弁１３ａをポンプ１１とエアバック６ａが連通するように開放し、残りの給排気弁１３ｂ，１３ｃを閉塞する。
ダイヤフラムポンプ１１のモータ１４は一定の回転数で回転する。ユーザがリモートコントローラ７で指示した圧力になるように、記憶部２３から該当する圧縮空気の供給時間が読み出され、これに従って出力制御回路２２はポンプ駆動回路２０及び給排気弁駆動回路２１を制御する。
【００２２】
ダイヤフラムポンプ１１が該当する供給時間、圧縮空気を供給することでエアバック６ａはユーザがリモートコントローラ７で指示した設定圧力になる。そして、設定圧力に達すると、出力制御回路２２は記憶部２３からこのエアバック６ａがリモートコントローラ７で指示した設定圧力を維持するためのモータ１４の回転数データを読み出し、このデータに基づいてポンプ駆動回路２０に作動指令を出力し、モータ１４の回転数を制御する。
【００２３】
これにより、エアバック６ａはユーザがリモートコントローラ７で指示した設定圧力を維持し続ける。そして、この設定圧力を維持し続ける時間はリモートコントローラ７において長、短のスイッチボタン７ｈ，７ｉを操作することで設定の範囲内において任意に変更することができる。
【００２４】
設定された圧力を維持し続ける時間が経過すると、ダイヤフラムポンプ１１は運転が停止される。また、給排気弁１３ａが開放状態から閉塞状態に切り替わり、これにより、エアバック６ａの排気が行われる。
以上は、エアバック６ａの制御について述べたが、他のエアバック６ｂ，６ｃについても制御は同様である。
【００２５】
このように、モータ１４を使用したダイヤフラムポンプ１１を使用し、このモータ１４の回転をシャフト１５の直線往復運動に変換し、これによりダイヤフラム１６、１７を往復変位させてエアバック６ａ〜６ｃに圧縮空気を供給するようにしたので、エアバック内の圧力が高まっても圧縮空気の供給量が低下することはなく、エアバック内の圧力をスムーズに短時間で設定圧力へ到達させることができる。
【００２６】
また、エアバック内の圧力が設定圧力に達した後は、記憶部２３から該当するエアバックが設定圧力を維持するためのモータ１４の回転数データを読み出し、この回転数データに基づいてモータ１４を回転駆動するようにしているので、該当するエアバックの圧力を設定圧力に維持するための圧縮空気が常時スムーズに供給され続けることになり、該当するエアバック内の圧力を設定圧力に安定して長時間時間維持することができる。
【００２７】
（第２の実施の形態）
なお、この実施の形態も本発明をエアーマッサージ機に適用したものについて述べ、前述した第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図５に示すように、各給排気弁１３ａ，１３ｂ，１３ｃから各エアバック６ａ，６ｂ，６ｃへの空気流路１２ａ，１２ｂ，１２ｃの途中に圧力検出手段２５ａ，２５ｂ，２５ｃを配置している。
【００２８】
前記各圧力検出手段２５ａ〜２５ｃは各エアバック６ａ，６ｂ，６ｃ内の圧力が前記リモートコントローラ７で設定される設定圧力に達したとき、それを検出し検出信号を前記出力制御回路２２に送出するようにしている。この出力制御回路２２に、ダイヤフラムポンプ１１による圧縮空気の供給開始から、前記検出信号を受信するまでの圧縮空気の供給時間を計測するタイマ２４を設けている。 このタイマ２４で計測される圧縮空気の供給時間は、エアバック内の圧力が設定圧力に達するまでに必要な圧縮空気の供給時間である。
【００２９】
記憶部２３には、負荷を加えられたエアバックが設定圧力に達した時のエアバック容積とこの状態で設定圧力を維持するために必要なモータの回転数データが記憶されている。
この記憶部２３に記憶される前記エアバックの容積と回転数データの実測方法を以下に説明する。
前記タイマ２４で実測する圧縮空気の供給時間から、設定圧力に達した時のエアバックの容積が求まる。そこで、例えば、重量６０ｋｇ、６５ｋｇ、７０ｋｇ、７５ｋｇ等の負荷をそれぞれエアバックに加えた時に、エアバック内の圧力が設定圧力に到達するまでの圧縮空気の供給時間をそれぞれ実測する。これらの実測した供給時間から、負荷を加えられたエアバックが設定圧力に達した時のエアバック容積が求まる。また、この求めたエアバックの容積毎に、設定圧力を維持するためのモータ１４の回転数データを実測する。
【００３０】
そして、記憶部２３には、リモートコントローラ７で設定される各設定圧力について、負荷を加えられたエアバックの容積毎に設定圧力を維持するためのモータ１４の回転数データが記憶されている。例えば、リモートコントローラ７で設定される設定圧力が強においては、重量６０ｋｇの負荷を加えられたエアバックの容積と設定圧力を維持するモータ１４の回転数データ、重量６５ｋｇの負荷を加えられたエアバックの容積と設定圧力を維持するモータ１４の回転数データ、重量７０ｋｇの負荷を加えられたエアバックの容積と設定圧力を維持するモータ１４の回転数データが記憶される。
【００３１】
この構成においては、ユーザがリモートコントローラ７を操作して運転を開始すると、出力制御回路２２がポンプ駆動回路２０及び給排気弁駆動回路２１を制御し、ダイヤフラムポンプ１１を駆動し、例えば、給排気弁１３ａをポンプ１１とエアバック６ａが連通するように開放し、残りの給排気弁１３ｂ，１３ｃを閉塞する。
【００３２】
ダイヤフラムポンプ１１が動作すると圧縮空気がエアバック６ａに供給される。同時にタイマ２４が圧縮空気の供給時間の計測を開始する。エアバック６ａの圧力が、ユーザがリモートコントローラ７で指示した設定圧力に達すると圧力検出手段２５ａがそれを検出して検出信号を出力制御回路２２に送出する。
【００３３】
出力制御回路２２は圧力検出手段２５ａから検出信号を受信すると、タイマ２４が計測した圧縮空気の供給時間を読み取り、この供給時間に基づいてエアバックの容積を求める。そして、記憶部２３に記憶されているエアバックの容積の中で、最も近い容積を特定し、この容積におけるモータ１４の回転数データを読み出す。さらに、その容積データに基づいて記憶部２３からエアバック６ａを設定圧力状態に維持できるモータ１４の回転数データを読み出す。そして、この回転数データをポンプ駆動回路２０に出力し、ダイヤフラムポンプ１１のモータ１４をこの回転数データに基づいて回転駆動する。
【００３４】
こうして、ダイヤフラムポンプ１１のモータ１４が読み出した回転数データで制御され、ダイヤフラムポンプ１１からエアバック６ａに所望の圧縮空気が供給され、エアバック６ａ内の圧力は設定圧力状態に維持される。
従って、この実施の形態においても前述した第１の実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００３５】
また、マッサージを行う場合、ユーザの体重や使用状態によってエアバック６ａ〜６ｃにかかる負荷が異なり、エアバック内が設定圧力になったときのエアバックの容積が異なるという現象が生じる。本実施例では、予め、エアバックに負荷を加えた状態で設定圧力に到達した時のエアバックの容積とこの状態で設定圧力を維持するためのモータ１４の回転数データが記憶部２３に記憶されている。そして、ユーザが使用した時には、エアバック６ａ〜６ｃ内の圧力が設定圧力に達するまでの圧縮空気の供給時間を計測し、この供給時間からエアバックの容積を求め、前記記憶部２３に記憶されたエアバックの容積の中から最も近い容積を特定し、その容積における設定圧力を維持する回転数データを読み出す。そして、ダイヤフラムポンプのモータ１４を前記回転数データに制御してエアバック内を設定圧力に維持するようにしている。
【００３６】
従って、エアバック６ａ〜６ｃにかかる負荷が異なり、エアバック内が設定圧力になったときのエアバックの容積が異なる現象が生じても、該当するエアバックの圧力を常に設定圧力状態に安定して確実に維持することができる。
【００３７】
なお、この実施の形態では、記憶部２３には、エアバックに負荷を加えた状態で設定圧力に到達した時のエアバックの容積とこの状態で設定圧力を維持するためのモータ１４の回転数データを記憶したが、これに限定するものではない。
【００３８】
例えば、エアバックに負荷を加えた状態で設定圧力に到達した時の圧縮空気の供給時間とこの状態で設定圧力を維持するためのモータ１４の回転数データを記憶部２３に記憶しても良い。この場合、ユーザが使用した時には、エアバック６ａ〜６ｃ内の圧力が設定圧力に到達するまでの圧縮空気の供給時間をタイマ２４で計測し、前記記憶部２３に記憶されたエアバックへの圧縮空気の供給時間の中から最も近い供給時間を特定し、その供給時間における設定圧力を維持する回転数データを読み出す。そして、ダイヤフラムポンプのモータ１４を前記回転数データに制御してエアバック内を設定圧力に維持するようにする。このようにすればエアバックの容積を求める処理を不要にできる。
なお、前述した各実施の形態は、本発明をエアーマッサージ機に適用したものについて述べたが必ずしもこれに限定するものではない。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、エアバック内の圧力をスムーズに短時間で設定圧力へ到達させることができ、しかも、設定圧力に達した後、その圧力を安定して確実に維持できるエアバック装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、第１の実施の形態を示す椅子式のエアーマッサージ機の斜視図。
【図２】同実施の形態におけるリモートコントローラの構成を示す図。
【図３】同実施の形態におけるエアバック装置の構成を示すブロック図。
【図４】同実施の形態で使用するダイヤフラムポンプの構成を概略的に示す図。
【図５】本発明の、第２の実施の形態におけるエアバック装置の構成を示すブロック図。
【図６】従来のリニア式ダイヤフラムポンプの構成を概略的に示す図。
【符号の説明】
６，６ａ〜６ｃ…エアバック
１１…ダイヤフラムポンプ
１４…モータ
１５…シャフト
１６，１７…ダイヤフラム
２２…出力制御回路
２３…記憶部

Claims (4)

1. 空気の給排気によって膨張及び収縮するエアバックと、モータ及び端部にダイヤフラムを取り付けたシャフトを有し、前記モータの回転運動を前記シャフトの直線往復運動に変換し、前記ダイヤフラムを往復変位させて前記エアバックへ圧縮空気を供給するダイヤフラムポンプと、前記エアバックを設定圧力にするための加圧条件に基づいて前記モータを制御した後、前記設定圧力を維持するために必要な回転数に前記モータを制御する制御手段を備えたことを特徴とするエアバック装置。
2. 空気の給排気によって膨張及び収縮するエアバックと、モータ及び端部にダイヤフラムを取り付けたシャフトを有し、前記モータの回転運動を前記シャフトの直線往復運動に変換し、前記ダイヤフラムを往復変位させて前記エアバックへ圧縮空気を供給するダイヤフラムポンプと、前記エアバック内の圧力を検出する圧力検出手段と、エアバックに供給する圧縮空気の供給時間を計測するタイマと、エアバックの容積毎に設定圧力を維持するために必要なモータの回転数が記憶された記憶部と、前記圧力検出手段が設定圧力を検出すると、前記タイマが計測した圧縮空気の供給時間からエアバックの容積を求め、該容積のエアバックが設定圧力を維持することができる回転数を前記記憶部から読み出し、この読み出した回転数に前記モータを制御する制御手段を備えたことを特徴とするエアバック装置。
3. 空気の給排気によって膨張及び収縮するエアバックと、モータ及び端部にダイヤフラムを取り付けたシャフトを有し、前記モータの回転運動を前記シャフトの直線往復運動に変換し、前記ダイヤフラムを往復変位させて前記エアバックへ圧縮空気を供給するダイヤフラムポンプと、前記エアバック内の圧力を検出する圧力検出手段と、エアバックに供給する圧縮空気の供給時間を計測するタイマと、エアバックに供給する圧縮空気の供給時間毎に設定圧力を維持するために必要なモータの回転数が記憶された記憶部と、前記圧力検出手段が設定圧力を検出すると、前記タイマが計測した供給時間で圧縮空気を供給されたエアバックが設定圧力を維持することができる回転数を前記記憶部から読み出し、この読み出した回転数に前記モータを制御する制御手段を備えたことを特徴とするエアバック装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つ記載のエアバック装置において、
   さらに、エアバック内の圧力が設定圧力に達した後、モータがその圧力を維持する回転数で回転する圧力維持時間を、設定された範囲内で任意に変更するコントローラを備えたことを特徴とするエアバック装置。

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