JP2009063119A - ソレノイドバルブ - Google Patents
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Abstract
【課題】可動部材に精度の高い加工技術を必要とせず、且つ、より軽量で動作安定性の高いソレノイドバルブを提供する。
【解決手段】固定鉄心12と、ソレノイドコイル13と、流路3aを備えたノズル部3と、流路3aを閉鎖するための弁体6と、ソレノイドコイル13への通電状態に基づいて弁体6で流路3aを閉鎖する第1姿勢と、流路3aを開放する第2姿勢との間で変位操作される可動部材と、を有し、可動部材が第1姿勢と第2姿勢との間で揺動操作される揺動部材5からなり、揺動部材5の一端に固定鉄心12に電磁吸着されることで第1姿勢を実現する被吸着部5aが備えられ、揺動部材5の他端に流路3aを閉鎖する弁体6が設けられているソレノイドバルブとした。
【選択図】図1
【解決手段】固定鉄心12と、ソレノイドコイル13と、流路3aを備えたノズル部3と、流路3aを閉鎖するための弁体6と、ソレノイドコイル13への通電状態に基づいて弁体6で流路3aを閉鎖する第1姿勢と、流路3aを開放する第2姿勢との間で変位操作される可動部材と、を有し、可動部材が第1姿勢と第2姿勢との間で揺動操作される揺動部材5からなり、揺動部材5の一端に固定鉄心12に電磁吸着されることで第1姿勢を実現する被吸着部5aが備えられ、揺動部材5の他端に流路3aを閉鎖する弁体6が設けられているソレノイドバルブとした。
【選択図】図1
Description
本発明は、軸芯に沿って延びた固定鉄心と、固定鉄心の外周に配置されたソレノイドコイルと、流路を備えたノズル部と、前記流路を閉鎖するための弁体と、弁体を支持しつつ、ソレノイドコイルへの通電状態に基づいて、弁体によって前記流路を閉鎖する第1姿勢と、前記流路を開放する第2姿勢との間で変位操作される可動部材と、を有するソレノイドバルブに関する。
この種のソレノイドバルブに関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献1がある。この特許文献1に記されたソレノイドバルブでは、可動部材がソレノイドコイルの円筒状のボビンの内面に沿って摺動移動可能な可動鉄心という形態で設けられている。この可動鉄心の一端に前記流路を閉鎖するための弁体が取り付けられている。ノズル部は固定鉄心によって構成されている。可動鉄心とノズル部との間には、可動鉄心を第2姿勢に向けて付勢するためのコイルバネが配置されている。ソレノイドコイルへの通電に基づいて、可動鉄心と固定鉄心の双方が磁化され、ソレノイドコイルの外側を通り、可動鉄心から固定鉄心(ノズル部)へと連続的に延びる磁束が形成される。この磁束が可及的に短くなるように、可動鉄心が固定鉄心であるノズル部に近接した第1姿勢へと電磁吸着されるため、ノズル部に向かって近接される弁体によって流路が閉鎖される。ソレノイドコイルへの通電が解除されると、コイルバネの付勢力によって可動鉄心が第2姿勢に復帰されるため、流路が開放される。
しかし、特許文献1に記されたソレノイドバルブでは、可動鉄心をボビンの内面に沿ってガタツキ無く円滑に摺動支持させるために、可動鉄心(可動部材)とボビンとに精度の高い加工技術が必要であった。また、ノズル部は、可動鉄心を電磁吸着するための固定鉄心を兼ねているために、必然的に磁性体で構成することとなるため質量が大きくならざるを得なかった。また、固定鉄心を兼ねたノズル部は可動部材と同軸上に配置する必要があった。さらに、もしも可動鉄心とノズル部との間にコイルバネの一部が挟み付けられた場合、可動鉄心のノズル部への十分な近接が阻まれ、弁体による確実な閉鎖が得られない虞があった。
そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術によるソレノイドバルブの持つ欠点に鑑み、可動部材に精度の高い加工技術を必要としないソレノイドバルブを提供することにある。
本発明の他の目的はできるだけ軽量且つコンパクトなソレノイドバルブを提供することにある。
本発明のさらに他の目的はノズル部の設置位置を制約され難いソレノイドバルブを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は動作の安定性に優れたソレノイドバルブを提供することにある。
本発明のさらに他の目的はノズル部の設置位置を制約され難いソレノイドバルブを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は動作の安定性に優れたソレノイドバルブを提供することにある。
本発明の第1の特徴構成は、
軸芯に沿って延びた固定鉄心と、
前記固定鉄心の外周に配置されたソレノイドコイルと、
流路を備えたノズル部と、
前記ノズル部の流路を閉鎖するための弁体と、
前記弁体を支持しつつ、前記ソレノイドコイルへの通電状態に基づいて、前記弁体によって前記流路を閉鎖する第1姿勢と、前記流路を開放する第2姿勢との間で変位操作される可動部材と、を有するソレノイドバルブであって、
前記可動部材が前記第1姿勢と前記第2姿勢との間で揺動軸芯を介して揺動操作されるように支持された揺動部材からなり、
前記揺動部材の一端に、前記ソレノイドコイルへの通電に基づいて前記固定鉄心に電磁吸着されることで前記第1姿勢を実現する被吸着部が備えられ、
前記揺動軸芯を挟んで前記一端と反対側の他端に、前記第1姿勢において前記流路を閉鎖する前記弁体が設けられている点にある。
軸芯に沿って延びた固定鉄心と、
前記固定鉄心の外周に配置されたソレノイドコイルと、
流路を備えたノズル部と、
前記ノズル部の流路を閉鎖するための弁体と、
前記弁体を支持しつつ、前記ソレノイドコイルへの通電状態に基づいて、前記弁体によって前記流路を閉鎖する第1姿勢と、前記流路を開放する第2姿勢との間で変位操作される可動部材と、を有するソレノイドバルブであって、
前記可動部材が前記第1姿勢と前記第2姿勢との間で揺動軸芯を介して揺動操作されるように支持された揺動部材からなり、
前記揺動部材の一端に、前記ソレノイドコイルへの通電に基づいて前記固定鉄心に電磁吸着されることで前記第1姿勢を実現する被吸着部が備えられ、
前記揺動軸芯を挟んで前記一端と反対側の他端に、前記第1姿勢において前記流路を閉鎖する前記弁体が設けられている点にある。
本発明の第1の特徴構成によるソレノイドバルブでは、可動部材を、第1姿勢と第2姿勢との間で揺動操作される揺動部材で構成すれば良く、ボビンの内面に沿って摺動変位される可動鉄心の形態で設ける必要がないので、可動鉄心(可動部材)とボビンの内面などへの高精度の加工が不要となり、製造コストが抑制された。また、揺動部材が、固定鉄心による被吸着部の吸着に基づいて第1姿勢を取る構成なので、ノズル部を質量の大きな磁性体とする必要がなくなり、軽量なソレノイドバルブが得られた。また、ノズル部を可動部材と同軸上に配置する必要がなくなったので設計自由度が高くなった。
本発明の他の特徴構成は、前記弁体が、前記第1姿勢において前記ノズル部の一端に弾性的に押付けられる弾性部材からなり、前記ソレノイドコイルへの通電解除に応じて、前記揺動部材を前記第2姿勢に切り替える付勢手段を兼ねている点にある。
本構成であれば、弾性部材からなる弁体によってノズル部の流路の閉鎖が確実に実現でき、しかも、この弁体が揺動部材(可動部材)を第2姿勢に切り替える付勢手段を兼ねているので、可動部材を第2姿勢に向けて付勢する手段を弁体と別に設ける必要がない。さらに、付勢手段としてのコイルバネを可動部材とノズル部との間に必要としないので、動作の安定性が高められた。
本発明の他の特徴構成は、前記弁体が、前記可動部材に形成された貫通孔に嵌合される円筒状の被係止部と前記被係止部の一端を閉じる底面部とを一体的に備え、前記揺動部材の前記第1姿勢では、前記底面部の中心部が前記ノズル部に押付けられる点にある。
本構成であれば、弁体は円筒状の被係止部が可動部材の貫通孔内に嵌合されることで安定した形で係止されるので、弁体を可動部材に取り付けるためのネジや接着剤が不要となる。また、第1姿勢では、円筒状の被係止部の一端を閉じる底面部の中心部がノズル部に押付けられるので、底面部の中心部をノズル部に押付ける張力が底面部の全周から働き、非常に安定した形態で流路が確実に閉鎖される。
本発明の他の特徴構成は、前記揺動部材は、前記ソレノイドコイルの側方に立設された板状部材の上端面に、前記板状部材の先端に形成された凸状部が前記揺動部材に形成されたスリットに挿通される状態で枢支されており、前記凸状部が前記スリットから抜け出すのを規制する抜け止め部がソレノイドバルブのハウジングに設けられている点にある。
本構成であれば、板状部材の上端面に、同板状部材の先端に形成された凸状部が揺動部材に形成されたスリットに挿通される状態で枢支されているだけの、ハウジングまたは揺動部材から側方に延出したシャフトなどを持たない、非常に簡単な枢支構造なので部品の加工費が安く、組立ても非常に簡単である。また、このように簡単な構造であっても、ハウジングに設けられた抜け止め部の作用により、上下反転姿勢などを含む任意の姿勢で使用されても、揺動部材と板状部材の間の係合関係が失われることはなく、可動部材を第1姿勢と第2姿勢との間で変位可能に枢支した状態が保持される。
本発明の他の特徴構成は、前記流路の前記弁体と接する端部にオリフィス部が形成されている点にある。
本構成であれば、流路内の流体から弁体に加えられる圧力が小さくなるので、ノズル部に対する弁体からの押付け力が比較的小さめでも確実な閉鎖が可能となる。
本発明の他の特徴構成は、前記ノズル部が外周に突起部を備えたノズル部材からなり、ソレノイドバルブのハウジングに、前記ノズル部材の前記流路に沿った圧入操作によって前記突起部と係合される係合爪が設けられている点にある。
本構成であれば、ノズル部材をハウジングの対応箇所に向けて流路に沿って圧入するだけという簡単な操作で、ノズル部材の突起部がハウジングの係合爪に係合されて、ノズル部材のハウジングへの確実な組み付けが完了する。したがって、ノズル部の基端部に設けた雄ネジ部をハウジングの雌ネジ部に捩じ込むことでノズル部をハウジングに取り付ける構成などに比して組み付け作業が容易である。
本発明の他の特徴構成は、前記ソレノイドコイルに給電するための手段として、直線状に延びた端子本体を有する端子部材が設けられており、前記端子本体の一部から、前記ソレノイドコイルを構成する導線を接合するための被接合部が前記軸芯と交差する向きに一体的に延出しており、
前記ソレノイドコイルのボビンの一端から径方向に延びたフランジに、前記端子本体を前記軸芯に沿って係入可能な受入れ孔、及び、前記受入れ孔と連通し且つ前記径方向に延びた嵌合溝が形成されており、
前記端子本体の一部が前記受入れ孔に係入された状態で、前記被接合部を前記嵌合溝に圧入することによって、前記端子部材は前記ボビンに固定されるように構成されている点にある。
前記ソレノイドコイルのボビンの一端から径方向に延びたフランジに、前記端子本体を前記軸芯に沿って係入可能な受入れ孔、及び、前記受入れ孔と連通し且つ前記径方向に延びた嵌合溝が形成されており、
前記端子本体の一部が前記受入れ孔に係入された状態で、前記被接合部を前記嵌合溝に圧入することによって、前記端子部材は前記ボビンに固定されるように構成されている点にある。
本構成であれば、ソレノイドコイルを構成する導線の遊端を、端子部材から垂直方向などに延出した被接合部に直接接合できる。したがって、ソレノイドコイルを構成する導線の遊端から端子部材までを橋渡しするためのリード線が不要となる。同時に、このようなリード線と端子部材との接合を保護するための保護チューブも不要となる。
また、端子部材の被接合部を嵌合溝内に圧入するだけで、端子部材の軸芯方向への抜け出しが規制され、且つ、端子部材の揺動も端子本体の受入れ孔への部分係入によって規制されるので、端子部材のボビンへの固定操作が簡単にできる。
また、端子部材の被接合部を嵌合溝内に圧入するだけで、端子部材の軸芯方向への抜け出しが規制され、且つ、端子部材の揺動も端子本体の受入れ孔への部分係入によって規制されるので、端子部材のボビンへの固定操作が簡単にできる。
以上のように、本発明の医療装置用ソレノイドバルブ(電磁弁)は、上述の効果があるため、医療装置、たとえば自動血圧計における空気の定速かつ微速排気弁に用いることができる。特に、カフ容量が小さい指用血圧計、手首用血圧計、耳式血圧計に好適に適用される。また、上腕用の血圧計(特にカフと本体が一体化された一体型血圧計)にも適用できる。また、他の医療装置、例えば足首用携帯型エアマッサージ装置の排気弁,酸素濃縮装置の呼吸同調器(デマンド弁)、自動腹膜透析装置のクランプ機構を形成するエアシリンダの排気弁等に好適に適用できる。
以下に本発明による最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
ここでは、本発明によるソレノイドバルブを、被験者の腕などの被検部に巻かれるカフ(圧迫帯)を備えた自動血圧計の一部をなす装置として用いる場合に即して解説する。この場合、ソレノイドバルブは、ポンプによってカフに送り込まれた圧縮空気を血圧測定後などに一気に開放する作用を果たす。
ここでは、本発明によるソレノイドバルブを、被験者の腕などの被検部に巻かれるカフ(圧迫帯)を備えた自動血圧計の一部をなす装置として用いる場合に即して解説する。この場合、ソレノイドバルブは、ポンプによってカフに送り込まれた圧縮空気を血圧測定後などに一気に開放する作用を果たす。
但し、本発明によるソレノイドバルブは、血圧計に限らず、流体の流量制御が必要な種々の機器、特に各種医療装置に対して広く適用可能である。
(第1実施形態)
図1から図3に示すソレノイドバルブ1は、樹脂製のハウジング2を備え、ハウジング32には、概してL字状の断面を備えた空洞部が一方の側方から他方の側方に向かって貫通形成されている。前記空洞部は図1の上下に延びた第1空洞部2Vaと、第1空洞部2Vaの上端付近から横向きに延びた第2空洞部2Vbとを有する。ハウジング2の外側には、排気(開放空気)のための流路3aを備えたノズル部材3が取り付けられ、流路3aの基端部は第2空洞部2Vbと連通している。第2空洞部2Vbには流路3aを閉鎖するための弁体6が設けられており、第1空洞部2Vaには、弁体6が流路3aを閉じた状態と開放した状態との間で切り換えるためのソレノイド部10が設けられている。ノズル部材3は、図の下方に延出した雄ネジ部3bを介してハウジング2に螺合固定されている。
図1から図3に示すソレノイドバルブ1は、樹脂製のハウジング2を備え、ハウジング32には、概してL字状の断面を備えた空洞部が一方の側方から他方の側方に向かって貫通形成されている。前記空洞部は図1の上下に延びた第1空洞部2Vaと、第1空洞部2Vaの上端付近から横向きに延びた第2空洞部2Vbとを有する。ハウジング2の外側には、排気(開放空気)のための流路3aを備えたノズル部材3が取り付けられ、流路3aの基端部は第2空洞部2Vbと連通している。第2空洞部2Vbには流路3aを閉鎖するための弁体6が設けられており、第1空洞部2Vaには、弁体6が流路3aを閉じた状態と開放した状態との間で切り換えるためのソレノイド部10が設けられている。ノズル部材3は、図の下方に延出した雄ネジ部3bを介してハウジング2に螺合固定されている。
ソレノイド部10は、軸芯Xに沿って延びた固定鉄心12と、固定鉄心12を選択的に磁化させるソレノイドコイル13と、ソレノイドコイル13によって形成される磁界を収束するためのヨーク20とを有する。ソレノイドコイル13は、固定鉄心12の外周面に外嵌配置されたボビン14と、ボビン14の円筒部14aにコイル状に巻回された導線15と、導線15に給電するための給電部16とを有する。
弁体部4は、ソレノイドコイル13の側方に立設された板状部材21の上端面によって枢支された揺動部材5(可動部材)を有する。揺動部材5は板状部材21の面内に形成される揺動軸芯Y(図3を参照)を介して揺動可能に支持されている。揺動部材5の一端には、ソレノイドコイル13への通電に基づいて磁化される固定鉄心12の上端に吸着される被吸着部5aが設けられている。被吸着部5aが固定鉄心12の上端に吸着されることで、揺動部材5は図1(a)に示す第1姿勢となる。
揺動中心を挟んで被吸着部5aと反対側に相当する揺動部材5の他端付近には円形の貫通孔5bが形成されている。更に、揺動部材5の前記他端付近には、この貫通孔5bを覆うように弁体6が支持されている。弁体6は、一辺を2本のネジ7によって揺動部材5に固定された、厚さが約1mmで概して矩形のゴム板(弾性部材の一例)からなる。
被吸着部5aが固定鉄心12の上端に吸着された第1姿勢では、図1(a)に示すように、弁体6がノズル部材3の雄ネジ部3aの下端面に押付けられることで、ノズル部材3の流路3aが閉鎖される。この時、弁体6は中央部が下方に突出した状態に弾性的に変形されている。
ソレノイドコイル13への通電が解除されると、固定鉄心12の磁化及び被吸着部5aの吸着が実質的に無くなるので、図1(b)に示すように、突出部の無い平坦な形状に復帰しようとする弁体6(付勢手段の一例)の弾性復元力、及び、(血圧計のカフに圧縮空気が存在する場合には)カフから開放される空気の圧力によって、揺動部材5は第2姿勢に切り換えられる。弁体6が雄ネジ部3bの下端面に押付けられた状態が解消されるので、ノズル部材3の流路3aが開放される。
図1及び図3に示すように、揺動部材5を支持する板状部材21は、軸芯Xと略平行に延びるように、ヨーク20とハウジング2との間に挟着固定されている。板状部材21の上端中央部には、上方に突出しる凸状部21aが段状に形成されている。揺動部材5の中央には凸状部21aの幅に匹敵する長さのスリット5cが形成されている。図2に示すように、揺動部材5は、凸状部21aがスリット5cに挿通される状態で、凸状部21aの左右に直線状に延びた一対の肩部21b上に支持されている。ハウジング2の空洞部2aの内面からは断面が楔状の保持突起2bが下向きに延びている。保持突起2bは、ソレノイドバルブ1の姿勢と無関係に、例えばソレノイドバルブ1が図の状態に対して上下反転された姿勢で用いられた場合でも、凸状部21aがスリット5cから抜け出すのを規制する抜け止め部を構成している。
給電部16は、クランク状に曲げ加工された一対の薄板状の端子17、端子17にハンダなどで接合されたリード線18、両者の接合部を保護する保護チューブ19とからなる。端子17はボビン14の下端から径方向に突出した下方フランジ部14bの溝に押し嵌めによって係止されている。保護チューブ19は素材の熱収縮性に基づいて端子17とリード線18の境界部付近をシール状に被覆している。
上記のソレノイドバルブ1は例えば図3に例示するように以下の手順で組立てることができる。
(1)ボビン14の円筒部14aに導線15を巻回してソレノイドコイル13を形成する。
(2)ソレノイドコイル13が支持されたボビン14をヨーク20に載置し、ボビン14の円筒部14aに固定鉄心12を挿通して、固定鉄心12の下端をヨーク20の貫通孔20aに挿通後、カシメ締結する。
(3)一対のクランク形状の端子17をボビン14の下方フランジ部14bに押し嵌めし、各端子17の上端付近に導線15の両端をハンダで溶接する。引き続き、端子17の下端にリード線18をハンダで溶接し、熱収縮性の保護チューブ19を端子17とリード線18との溶接箇所に被せ、保護チューブ19を加熱することで熱収縮によって同溶接箇所をシール状に被覆させる。
(4)揺動部材5の上面に弁体6をネジ7と接着剤とで固定し、揺動部材5を板状部材21の上端に載置する。この時、板状部材21の凸状部21aを揺動部材5のスリット5cに挿通させ、揺動部材5の下面が、板状部材21の凸状部21aの左右にある肩部21b上に支持されるようにする。
(5)揺動部材5と板状部材21とからなるアセンブリを、ソレノイドコイル13のアセンブリと共にハウジング2の空洞部2aに側面から押し嵌めによって収納する。この時、板状部材21がソレノイドコイル13のヨーク20とハウジング2の内壁との間に挟着固定されるようにする。
(6)ノズル部材3をハウジング2に螺合させる。
(1)ボビン14の円筒部14aに導線15を巻回してソレノイドコイル13を形成する。
(2)ソレノイドコイル13が支持されたボビン14をヨーク20に載置し、ボビン14の円筒部14aに固定鉄心12を挿通して、固定鉄心12の下端をヨーク20の貫通孔20aに挿通後、カシメ締結する。
(3)一対のクランク形状の端子17をボビン14の下方フランジ部14bに押し嵌めし、各端子17の上端付近に導線15の両端をハンダで溶接する。引き続き、端子17の下端にリード線18をハンダで溶接し、熱収縮性の保護チューブ19を端子17とリード線18との溶接箇所に被せ、保護チューブ19を加熱することで熱収縮によって同溶接箇所をシール状に被覆させる。
(4)揺動部材5の上面に弁体6をネジ7と接着剤とで固定し、揺動部材5を板状部材21の上端に載置する。この時、板状部材21の凸状部21aを揺動部材5のスリット5cに挿通させ、揺動部材5の下面が、板状部材21の凸状部21aの左右にある肩部21b上に支持されるようにする。
(5)揺動部材5と板状部材21とからなるアセンブリを、ソレノイドコイル13のアセンブリと共にハウジング2の空洞部2aに側面から押し嵌めによって収納する。この時、板状部材21がソレノイドコイル13のヨーク20とハウジング2の内壁との間に挟着固定されるようにする。
(6)ノズル部材3をハウジング2に螺合させる。
前述したように、ノズル部材3は、雄ネジ部3bを介してハウジング2に螺合固定されていることを利用して、ノズル部材3のハウジング2に対する螺合長さを調整できるように構成すれば、弁体6の雄ネジ部3aの下端面の高さ位置を、弁体6の上下位置や弾性特性などに適した位置となるように微調整することが可能である。この場合、ノズル部材3のハウジング2に対する螺合長さを正確に調整するために、ノズル部材3の中間に設けられたフランジ部の下面に適当な厚さのリング状の金属製シム等を配置すれば良い。
(第2実施形態)
図4〜図6に示すソレノイドバルブ31は、樹脂製のハウジング32を備える。ハウジング32には、概してL字状の断面を備えた空洞部が一方の側方から他方の側方に向かって貫通形成されている。この空洞部は図4の上下に延びた第1空洞部32Vaと、第1空洞部32Vaの上端付近から横向きに延びた第2空洞部32Vbとを有する。ハウジング32の外側には、排気(開放空気)のための流路33aを備えたノズル部材33が取り付けられ、流路33aの基端部は第2空洞部32Vbと連通している。第2空洞部32Vbには流路33aを閉鎖するための弁体36が設けられており、第1空洞部32Vaには、弁体36が流路33aを閉じた状態と開放した状態との間で切り換えるためのソレノイド部40が設けられている。ノズル部材33は、ハウジング32の上面に形成された一対の爪部32cを介してハウジング32に固定されている。
図4〜図6に示すソレノイドバルブ31は、樹脂製のハウジング32を備える。ハウジング32には、概してL字状の断面を備えた空洞部が一方の側方から他方の側方に向かって貫通形成されている。この空洞部は図4の上下に延びた第1空洞部32Vaと、第1空洞部32Vaの上端付近から横向きに延びた第2空洞部32Vbとを有する。ハウジング32の外側には、排気(開放空気)のための流路33aを備えたノズル部材33が取り付けられ、流路33aの基端部は第2空洞部32Vbと連通している。第2空洞部32Vbには流路33aを閉鎖するための弁体36が設けられており、第1空洞部32Vaには、弁体36が流路33aを閉じた状態と開放した状態との間で切り換えるためのソレノイド部40が設けられている。ノズル部材33は、ハウジング32の上面に形成された一対の爪部32cを介してハウジング32に固定されている。
ソレノイド部40は、軸芯Xに沿って延びた固定鉄心42と、固定鉄心42を選択的に磁化させるソレノイドコイル43と、ソレノイドコイル43によって形成される磁界を収束するためのヨーク50とを有する。ソレノイドコイル43は、固定鉄心42の外周面に外嵌配置されたボビン44と、ボビン44の円筒部44aにコイル状に巻回された導線45と、導線45に給電するための給電部46とを有する。
弁体部34は、ソレノイドコイル43の側方に立設された板状部材51の上端面によって枢支された揺動部材35(可動部材)を有する。揺動部材35は板状部材51の面内に形成される揺動軸芯Y(図3を参照)を介して揺動可能に支持されている。揺動部材35の一端には、ソレノイドコイル43への通電に基づいて磁化される固定鉄心42の上端に吸着される被吸着部35aが設けられている。被吸着部35aが固定鉄心42の上端に吸着されることで、揺動部材35は図4(a)に示す第1姿勢となる。
揺動中心を挟んで被吸着部35aと反対側に相当する揺動部材35の他端付近には円形の貫通孔35bが形成されている。この貫通孔35にはゴム製の弁体36が係止されている。弁体36は、揺動部材35の貫通孔35bに下方から嵌合される円筒状の被係止部36aと、被係止部36aの上端部を閉じる平坦な円盤状の底面部36bと、被係止部36aの下端部から径方向外向きに延びたフランジ部36cとを一体的に備えている。揺動部材35の第1姿勢では、底面部36bの中心部がノズル部材33に押付けられる。
被吸着部35aが固定鉄心42の上端に吸着された第1姿勢では、図4(a)に示すように、弁体36の底面部36bがノズル部材33の下端面に押付けられることで、ノズル部材33の流路33aが閉鎖される。この時、弁体36の底面部36bは中央部が下方に突出した状態に弾性的に変形されている。尚、ノズル部材33の流路33aの内部には、流路33aの上端の流入口に比して内径が約0.3mmと非常に小さいオリフィス33bが形成されており、このオリフィス33bは、弁体36が押付けられる流路33aの下端部まで連続しているので、ノズル部材33に対する弁体36からの押付け力が比較的小さめでも確実な閉鎖が可能となる。
ソレノイドコイル43への通電が解除されると、固定鉄心42の磁化及び被吸着部35aの吸着が実質的に無くなるので、図4(b)に示すように、突出部の無い平坦な形状に復帰しようとする弁体36(付勢手段の一例)の底面部36bの弾性復元力、及び、(血圧計のカフに圧縮空気が存在する場合には)カフから開放される空気の圧力によって、揺動部材35は第2姿勢に切り換えられる。弁体36がノズル部材33の下端面に押付けられた状態が解消されるので流路33aが開放される。
揺動部材35を支持する板状部材51は、軸芯Xと略平行に延びるように、ヨーク50とハウジング32との間に挟着固定されている。板状部材51の上端中央部には、上方に突出しる凸状部51aが段状に形成されている。揺動部材35の中央には凸状部51aの幅に匹敵する長さのスリット35cが形成されている。揺動部材35は、凸状部51aがスリット35cに挿通される状態で、凸状部51aの左右に直線状に延びた一対の肩部51b上に支持されている。ハウジング32の空洞部32aの内面からは断面が楔状の保持突起32bが下向きに延びている。保持突起32bは、ソレノイドバルブ1の姿勢と無関係に、例えばソレノイドバルブ31が図の状態に対して上下反転された姿勢で用いられた場合でも、凸状部51aがスリット35cから抜け出すのを規制する抜け止め部を構成している。
給電部46は、L字状に曲げ加工された一対の棒状の端子部材48を有する。棒状の端子48はボビン44の下端から径方向に突出した下方フランジ部44bの溝に押し嵌めによって係止されている。より具体的には、端子部材48は、直線状に延びた端子本体48aと、端子本体48aの上端から直角に一体的に延出した被接合部48bとからなる。
ソレノイドコイル43のボビン44の下方フランジ部44bには、端子本体48aを軸芯Xに沿って係入可能な受入れ孔44e、及び、受入れ孔44eと連通し且つ径方向に延びた嵌合溝44fが形成されている。端子部材48の端子本体48aを下方フランジ部44bの受入れ孔44eに上方から挿通し、引き続き、端子部材48の被接合部48bを嵌合溝44f内に圧入するだけで、端子部材48のボビン44への固定が完了する。ソレノイドコイル43を構成する導線45は被接合部48bの先端部または中間部に直接溶接される。嵌合溝44fと被接合部48bとの間の係合に基づいて、端子部材48の軸芯Xに沿った抜け出し、及び、端子部材48の受入れ孔44e内での回動が規制される。
上記のソレノイドバルブ31は例えば以下の手順で組立てることができる。
(1)ボビン44の円筒部44aに導線45を巻回してソレノイドコイル43を形成する。
(2)端子部材48の端子本体48aを下方フランジ部44bの受入れ孔44eに上方から挿通し、端子部材48の被接合部48bを嵌合溝44f内に圧入することで、一対の端子部材48をボビン44へ固定する。導線45の両端を被接合部48bに溶接する。
(3)ソレノイドコイル43が支持されたボビン44の円筒部44aに固定鉄心42を挿通して、固定鉄心42の下端をヨーク50の貫通孔50aに挿通後、カシメ締結する。
(1)ボビン44の円筒部44aに導線45を巻回してソレノイドコイル43を形成する。
(2)端子部材48の端子本体48aを下方フランジ部44bの受入れ孔44eに上方から挿通し、端子部材48の被接合部48bを嵌合溝44f内に圧入することで、一対の端子部材48をボビン44へ固定する。導線45の両端を被接合部48bに溶接する。
(3)ソレノイドコイル43が支持されたボビン44の円筒部44aに固定鉄心42を挿通して、固定鉄心42の下端をヨーク50の貫通孔50aに挿通後、カシメ締結する。
(4)揺動部材35の貫通孔35に弁体36の被係止部36aを嵌着する。
(5)揺動部材35を板状部材51の上端に載置する。この時、板状部材51の凸状部51aを揺動部材35のスリット35cに挿通させ、揺動部材35の下面が、板状部材51の凸状部51aの左右にある肩部51b上に支持されるようにする。
(5)揺動部材35を板状部材51の上端に載置する。この時、板状部材51の凸状部51aを揺動部材35のスリット35cに挿通させ、揺動部材35の下面が、板状部材51の凸状部51aの左右にある肩部51b上に支持されるようにする。
(6)揺動部材35と板状部材51とからなるアセンブリをハウジング32の空洞部32aに側面から収納する。
(7)ソレノイドコイル43のアセンブリをハウジング32の空洞部32aに側面から押し嵌めする。この時、先に収納されている板状部材51がヨーク50とハウジング32の内壁との間に挟着固定されるようにする。
(7)ソレノイドコイル43のアセンブリをハウジング32の空洞部32aに側面から押し嵌めする。この時、先に収納されている板状部材51がヨーク50とハウジング32の内壁との間に挟着固定されるようにする。
(8)ノズル部材33をハウジング32に取り付ける。ノズル部材33の下端付近には平面視で概して矩形のフランジ33c(突起部の一例)が形成されている。ハウジング32にはフランジ33cと係合可能な一対の係合爪32cが設けられている。係合爪32cの上端面は中心部に向かって次第にハウジング32の本体に近付く傾斜面32dを備えている。ノズル部材33を流路33aに沿って下向きに圧入操作すると、フランジ33cは傾斜面32dを乗り越え、係合爪32cと係合した固定状態が得られる。
第2実施形態によるソレノイドバルブ31のハウジング32は、側面視において概して矩形の外形を有する第1実施形態によるソレノイドバルブ1のハウジング2と異なり、第2空洞部32Vbの下方に位置する部位が部分的に削ぎ落とされることで、対応する空洞部の輪郭に類似した概してL字状の断面を備えて、コンパクト化がなされている。
また、第2実施形態によるソレノイドバルブ31は、ハウジング32を図示されない関連装置に押付けることで、直線状に延びた端子本体48aを関連装置のソケット部などと電気的に接続させる、という用い方が可能となっている。
また、第2実施形態によるソレノイドバルブ31は、ハウジング32を図示されない関連装置に押付けることで、直線状に延びた端子本体48aを関連装置のソケット部などと電気的に接続させる、という用い方が可能となっている。
(適用例)
第1及び第2実施形態で説明したソレノイドバルブ(電磁弁)1,31の医療装置への適用例の一つを図7に示す。図7(a)は、ソレノイドバルブ(電磁弁)1,31を用いた自動血圧計の一例としての手首血圧計100の外観を示し、図7(b)は、耳式血圧計のカフ装置の外観を示す。また、図8は、ソレノイドバルブ(電磁弁)1,31を含む自動血圧計の概略ブロック図を示す。
第1及び第2実施形態で説明したソレノイドバルブ(電磁弁)1,31の医療装置への適用例の一つを図7に示す。図7(a)は、ソレノイドバルブ(電磁弁)1,31を用いた自動血圧計の一例としての手首血圧計100の外観を示し、図7(b)は、耳式血圧計のカフ装置の外観を示す。また、図8は、ソレノイドバルブ(電磁弁)1,31を含む自動血圧計の概略ブロック図を示す。
図7(a)に示すように、手首血圧計100は、本体110、測定値などの表示部111、電源の入り切りなどのためのスイッチ112、カフ113などを備える。また、図7(b)に示すように、耳式血圧計のカフ装置は、エア配管121(必要に応じて信号線も内蔵)、耳部(好ましくは耳珠)を挟むように対向する2つのカフ113、滑止部113a、取手113bなどを備える。
図8に示すように、これらの自動血圧計は、電源部としての乾電池122、カフ(空気袋)113に加圧エアを供給するポンプ116、カフ113のエアを排気するソレノイドバルブ(電磁弁)1,31、カフ113内のエア圧力を検出する圧力センサ118、主として圧力センサ118の測定値に応じてソレノイドバルブ(電磁弁)1,31の駆動制御する電磁弁制御回路117、装置全体を制御する制御部としてのCPU120、CPU120に繋がるスイッチ(電源スイッチ)112、表示部111、CPU120によって処理される各種プログラムなどを格納するためのROM115、CPU120によって処理されるプログラムのワークエリアとして機能するとともに、プログラム処理時に設定入力条件、データ等を一時的に記憶する記憶手段としても機能するRAM114、等によって構成されている。なお、CPU120は、最高血圧(収縮期血圧)、最低血圧(拡張期血圧)の演算手段も含んでいる。
また、携帯型エアマッサージ装置もほぼ上述の手首血圧計と同様の構成であるが、複数のマッサージパターンをROM115に記憶させており、選択スイッチでその中から所望のマッサージパターンを選択できるようにしている。
また、携帯型エアマッサージ装置もほぼ上述の手首血圧計と同様の構成であるが、複数のマッサージパターンをROM115に記憶させており、選択スイッチでその中から所望のマッサージパターンを選択できるようにしている。
図9は、第1及び第2実施形態で説明したソレノイドバルブ(電磁弁)1,31の医療装置へのさらに別の適用例の一例として、上記ソレノイドバルブ(電磁弁)1,31を含む酸素濃縮装置の概略ブロック図を示す。図に示すように、この酸素濃縮装置は、電源部としての電源(AC電源及び/又はバッテリ)122、窒素を選択的に吸着する吸着ユニット131、吸着ユニット131に圧縮空気を供給するコンプレッサ130、90%以上に濃縮された酸素を蓄える製品タンク132、酸素濃度、酸素流量などを測定するジルコニア型又は超音波型センサ133、患者の吸気期間に同調して鼻カニューレに濃縮酸素を供給するための呼吸同調器134、ソレノイドバルブ(電磁弁)1,31の駆動を制御する電磁弁制御回路117、装置全体を制御するCPU120、CPU120に繋がるスイッチ(電源スイッチ)112や表示部111、CPU120で処理される各種プログラムが格納されているROM115、CPU120によって処理されるプログラムのワークエリアとして機能するとともに、プログラム処理時に設定入力条件、データ等を一時的に記憶する記憶手段としても機能するRAM114などを有している。
1,31 ソレノイドバルブ
2,32 ハウジング
2b,32b 保持突起
3,33 ノズル部材
3a,33a 流路
4,34 弁体部
5,35 揺動部材(可動部材)
5a,35a 被吸着部
5b,35b 貫通孔
5c,35c スリット
6,36 弁体(付勢手段)
10,40 ソレノイド部
12,42 固定鉄心
13,43 ソレノイドコイル
16,46 給電部
17 第1端子
18 第2端子
21,51 板状部材
21a,51a 凸状部
21b,51b 肩部
32c 爪部(係合爪)
33b オリフィス
36a 被係止部
36b 底面部
44e 受入れ孔
44f 嵌合溝
48 端子部材
48a 端子本体
48b 被接合部
2,32 ハウジング
2b,32b 保持突起
3,33 ノズル部材
3a,33a 流路
4,34 弁体部
5,35 揺動部材(可動部材)
5a,35a 被吸着部
5b,35b 貫通孔
5c,35c スリット
6,36 弁体(付勢手段)
10,40 ソレノイド部
12,42 固定鉄心
13,43 ソレノイドコイル
16,46 給電部
17 第1端子
18 第2端子
21,51 板状部材
21a,51a 凸状部
21b,51b 肩部
32c 爪部(係合爪)
33b オリフィス
36a 被係止部
36b 底面部
44e 受入れ孔
44f 嵌合溝
48 端子部材
48a 端子本体
48b 被接合部
Claims (7)
- 軸芯に沿って延びた固定鉄心と、
前記固定鉄心の外周に配置されたソレノイドコイルと、
流路を備えたノズル部と、
前記ノズル部の流路を閉鎖するための弁体と、
前記弁体を支持しつつ、前記ソレノイドコイルへの通電状態に基づいて、前記弁体によって前記流路を閉鎖する第1姿勢と、前記流路を開放する第2姿勢との間で変位操作される可動部材と、を有するソレノイドバルブであって、
前記可動部材が前記第1姿勢と前記第2姿勢との間で揺動軸芯を介して揺動操作されるように支持された揺動部材からなり、
前記揺動部材の一端に、前記ソレノイドコイルへの通電に基づいて前記固定鉄心に電磁吸着されることで前記第1姿勢を実現する被吸着部が備えられ、
前記揺動軸芯を挟んで前記一端と反対側の他端に、前記第1姿勢において前記流路を閉鎖する前記弁体が設けられているソレノイドバルブ。 - 前記弁体は、前記第1姿勢において前記ノズル部の一端に弾性的に押付けられる弾性部材からなり、前記ソレノイドコイルへの通電解除に応じて、前記揺動部材を前記第2姿勢に切り替える付勢手段を兼ねている請求項1に記載のソレノイドバルブ。
- 前記弁体が、前記可動部材に形成された貫通孔に嵌合される円筒状の被係止部と前記被係止部の一端を閉じる底面部とを一体的に備え、前記揺動部材の前記第1姿勢では、前記底面部の中心部が前記ノズル部に押付けられる請求項2に記載のソレノイドバルブ。
- 前記揺動部材は、前記ソレノイドコイルの側方に立設された板状部材の上端面に、前記板状部材の先端に形成された凸状部が前記揺動部材に形成されたスリットに挿通される状態で枢支されており、前記凸状部が前記スリットから抜け出すのを規制する抜け止め部がソレノイドバルブのハウジングに設けられている請求項1から3のいずれか一項に記載のソレノイドバルブ。
- 前記流路の前記弁体と接する端部にオリフィス部が形成されている請求項1から4のいずれか一項に記載のソレノイドバルブ。
- 前記ノズル部が外周に突起部を備えたノズル部材からなり、ソレノイドバルブのハウジングに、前記ノズル部材の前記流路に沿った圧入操作によって前記突起部と係合される係合爪が設けられている請求項1から5のいずれか一項に記載のソレノイドバルブ。
- 前記ソレノイドコイルに給電するための手段として、直線状に延びた端子本体を有する端子部材が設けられており、前記端子本体の一部から、前記ソレノイドコイルを構成する導線を接合するための被接合部が前記軸芯と交差する向きに一体的に延出しており、
前記ソレノイドコイルのボビンの一端から径方向に延びたフランジに、前記端子本体を前記軸芯に沿って係入可能な受入れ孔、及び、前記受入れ孔と連通し且つ前記径方向に延びた嵌合溝が形成されており、
前記端子本体の一部が前記受入れ孔に係入された状態で、前記被接合部を前記嵌合溝内に圧入することによって、前記端子部材は前記ボビンに固定されるように構成されている請求項1から6のいずれか一項に記載のソレノイドバルブ。
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- 2007-09-07 JP JP2007232786A patent/JP2009063119A/ja active Pending
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