JP2014027969A - 電磁弁システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 供給電力が遮断された際の安全性を確保しつつ、消費電力を低減することができる電磁弁システムを提供すること。
【解決手段】 空気式マッサージ装置のマッサージ具の複数の空気室への圧縮空気の供給排出を行うための電磁弁システムでおいて、空気式マッサージ装置の各空気室に接続される複数の第１の電磁弁と、第２の電磁弁と、各空気室と前記第２の電磁弁の第３開口との間に設けられた複数の第１の逆止弁であって、第２の電磁弁の第３開口側の空気圧が空気室側の空気圧よりも小さくなったときにのみ空気室から第３開口に向かう空気を通すようにされた複数の第１の逆止弁と、を備えており、第１の電磁弁は、供給電圧が一定値以下になっても、該供給電圧が一定値以下になったときの第１又は第２状態を維持する自己保持型の電磁弁であり、第２の電磁弁は、供給電圧が一定値以下になると第２状態へと切り替わる自動解除型の電磁弁とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は電磁弁システム及び該電磁弁システムを備えた空気式マッサージ装置に関する。
従来から、腕又は脚の周りに装着される複数の空気室を備え、各空気室に対して圧縮空気を供給・排出することにより該空気室を膨張・収縮させて身体をマッサージする空気式マッサージ装置が知られている。このようなマッサージ装置においては、複数の空気室に対して、それぞれ、圧縮空気を供給・排出させるための複数の電磁弁を備える電磁弁システムが使用される。
そのような電磁弁システムに使用される電磁弁は、圧縮空気をマッサージ具の空気室に供給する状態と、空気室内の圧縮空気を大気へ開放する状態とを切り替える三方弁となっており、通常、電磁弁のソレノイドへの通電時には弁体を電磁力によりスプリングの付勢力に抗して第１位置に移動させて圧縮空気を空気室に供給し、非通電時にはスプリングにより弁体が付勢されて第２位置に保持されて空気室内の圧縮空気を排出するようになっている。（特許文献１）
特許第３９０９７８９号
これまでのこの種の空気式マッサージ装置は、ＡＣ電源を用いるものが一般的であった。しかし、使用の利便性を考えた場合、電源としてバッテリーを用いた可搬性のあるものが望まれる。
本発明は、このような利便性に鑑みて、バッテリー電源でも使用可能な空気式マッサージ装置及びそれに適した電磁弁システムを提供することを目的とする。
すなわち本発明は、
空気式マッサージ装置のマッサージ具の複数の空気室への圧縮空気の供給排出を行うための電磁弁システムであって、
圧縮空気を受け入れる圧縮空気入口と、
前記マッサージ具の各空気室に接続される複数の第１の電磁弁であって、それぞれ、前記圧縮空気入口と連通する第１開口、外部大気と連通する第２開口、及び対応する空気室と連通する第３開口を有し、前記第１開口と前記第３開口とが連通された第１状態と、前記第２開口と前記第３開口とが連通された第２状態とを切り替え可能とされている第１の電磁弁と、
前記圧縮空気入口と連通する第１開口、外部大気と連通する第２開口、及び前記複数の空気室と連通する第３開口を有する第２の電磁弁であって、前記第１開口と前記第３開口とが連通された第１状態と、前記第２開口と前記第３開口とが連通された第２状態とを切り替え可能とされている第２の電磁弁と、
各空気室と前記第２の電磁弁の第３開口との間に設けられた複数の第１の逆止弁であって、前記第２の電磁弁の第３開口側の空気圧が空気室側の空気圧よりも小さくなったときにのみ前記空気室から前記第３開口に向かう空気を通すようにされた複数の第１の逆止弁と、
を備えており、
前記第１の電磁弁は、供給電圧が一定値以下になっても、該供給電圧が一定値以下になった時点での前記第１又は第２状態を維持する自己保持型の電磁弁であり、前記第２の電磁弁は、前記供給電圧が一定値以下になると前記第２状態へと切り替わる自動解除型の電磁弁である、電磁弁システムを提供する。
マッサージ具の空気室に対して圧縮空気を供給・排出するための第１の電磁弁が自己保持型の電磁弁であるので、弁体を第１状態に保持している間も電力を消費せず、弁体の位置を第１状態と第２状態との間で切り替える瞬間にだけ電力を消費する。これにより、電磁弁による電力消費量を低減することができ、限られた電源容量の中でもより長時間使用できるようになる。一方で、第２の電磁弁は自動解除型の電磁弁であるので、電磁弁への供給電力が遮断もしくは一定値以下に低下した場合には第２状態へと切り替わり各空気室内の圧縮空気を大気に開放するようになるので、非常時の安全性も同時に確保することができる。
好ましくは、
前記第１及び第２の電磁弁を制御する制御装置をさらに備え、該制御装置が、前記供給電圧が設定値以下となった場合に前記第２の電磁弁への電圧供給を止めて前記第２の電磁弁を前記第２状態にするように制御するようにすることができる。
より好ましくは、
前記圧縮空気入口と前記第２の電磁弁の第１開口との間に、前記圧縮空気入口から前記第１開口の方向に向かう空気のみを通すようにされた第２の逆止弁を更に備えるようにすることができる。
圧縮空気入口側の圧力が下がった場合であっても、第２の電磁弁側の空気が逆流して第２の電磁弁側の圧力が下がらないようになるので、不要に第２の電磁弁の第３開口側の空気圧が空気室側の空気圧よりも小さくなって第１の逆止弁が開いてしまうことが阻止される。
さらに好ましくは、
前記圧縮空気入口と各第１の電磁弁の第１開口との間に、前記圧縮空気入口から前記第１開口の方向に向かう空気のみを通すようにされた第３の逆止弁を更に備えるようにすることができる。
圧縮空気入口側への空気の流出を防止することで、新たな圧縮空気を空気室に供給する必要がない状態において、圧縮空気入口に接続される圧縮空気供給装置の出力を低下若しくは停止させることができるようになり、更なる低消費電力化が図れるようになる。
好ましくは、
前記第１及び第２の電磁弁への前記供給電圧がバッテリーによって供給されるようにすることができる。
また本発明は、
身体に装着されるようになされ、複数の空気室を有し、該空気室に対し圧縮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た圧縮空気供給装置と、
上述のいずれかの電磁弁システムであって、前記圧縮空気入口が前記圧縮空気供給装置に接続され、前記第１の電磁弁の前記第３開口が対応する空気室に接続されている、電磁弁システムと、
を備える空気式マッサージ装置であって、
前記第２の電磁弁に供給される電圧が一定値以下になると、前記第２の電磁弁が前記第２状態へと切り替わり、膨張状態にある空気室内の空気が前記第２の電磁弁を介して大気開放されるようにされた、空気式マッサージ装置を提供する。
本発明に係る電磁弁システムが用いられる空気式マッサージ装置を示す図である。 本発明に係る電磁弁システムの斜視図である。 ヘッダー内を示す斜視図である。 第１の電磁弁が第１状態にあるときの、第１の電磁弁における断面図である。 第１の電磁弁が第２状態にあるときの、第１の電磁弁における断面図である。 第２の電磁弁が第１状態にあるときの、第２の電磁弁における断面図である。 第２の電磁弁が第２状態にあるときの、第２の電磁弁における断面図である。
図１は本発明に係るマッサージ装置１を示しており、該マッサージ装置１は、脚の周りに装着されるマッサージ具２を備え、該マッサージ具２にはその長さ方向で順次配置される複数の空気室３が備えられている。また、マッサージ装置１は、各空気室３に対して圧縮空気を供給・排出するための圧縮空気制御装置４が設けられている。マッサージ具２の各空気室３と圧縮空気制御装置４との間は、圧縮空気を供給・排出するための複数のチューブ５により繋がれている。
該圧縮空気制御装置４は、ハウジング内に収納された図示しないエアポンプ等の圧縮空気供給装置、該圧縮空気供給装置に接続された本発明に係る電磁弁システム１０、及び圧縮空気供給装置と電磁弁システム１０に電力を供給するためのバッテリーを有する。この電磁弁システム１０は、図２に示すように、圧縮空気供給装置に接続される圧縮空気入口２２を有するヘッダー２０と、このヘッダー２０に連通されると共に、各空気室３にチューブ５を介して接続される複数の第１の電磁弁３０と、ヘッダー２０に連通された第２の電磁弁４０と、を備えている。
ヘッダーキャップ２１が取り外された状態の電磁弁システム１０を示す図３から分かるように、ヘッダー２０は、上部チャンバー２６及び下部チャンバー２７を有する。図３、図６及び図７に示すように、下部チャンバー２７は圧縮空気入口２２に連通されると共に、第２の電磁弁４０を介して上部チャンバー２６と連通されている。
図４及び図５に示すように、下部チャンバー２７は、圧縮空気入口２２から供給される圧縮空気が該下部チャンバー２７から排出されるのを許容する逆止弁５３（特許請求の範囲における第３の逆止弁に対応）、及び上述した各チューブ５に接続される各供給管６０に第１の電磁弁３０を介して接続されている。上部チャンバー２６には、ダックビル型の複数の逆止弁５１（特許請求の範囲の第１の逆止弁に対応）が設けられ、該逆止弁５１を介して各供給管６０に連通されており、逆止弁５１は上部チャンバー２６に圧縮空気入口２２からの圧縮空気の圧力がかけられているときには、供給管６０から上部チャンバー２６への空気の流れを阻止するようになっている。
第１の電磁弁３０は、ソレノイド３１と、ソレノイド３１に吸引されるプランジャー３２と、プランジャー３２の先端に設けられた球形の弁体３３と、プランジャー３２が吸引される方向とは逆向きに付勢するスプリング３４とを備えている。第１の電磁弁３０は、ヘッダー２０の下部チャンバー２７と連通する第１開口３５と、大気に開放された第２開口３６と、供給管６０に接続された第３開口３７と、を有していて、３つの開口の間の連通状態を球形の弁体３３で切り替えるようにされた三方弁である。この第１の電磁弁３０は、図４に示す第１状態と、図５に示す第２状態との間で駆動される。第１の電磁弁３０は自己保持型とされ、第１状態にするときには、ソレノイド３１に電力を供給してコイルを励磁しプランジャー３２をスプリング３４の付勢力に抗して引きつけ、内部に設けられた永久磁石にプランジャー３２を吸着させてプランジャー３２を保持し、また、第２状態にするときには、ソレノイド３１のコイルを先程とは極性を変えて励磁し、永久磁石による磁力に抗するだけの反発力を発生させてプランジャー３２を永久磁石から引き離してスプリング３４の付勢力により図で見て右側に押し出された状態に保持する。この第１の電磁弁３０は、第１状態と第２状態との間で弁体を移動させる瞬間にのみソレノイド３１のコイルを励磁するようになっており、第１状態又は第２状態に保持されている間は、永久磁石又はスプリング３４によりその位置が保持されているので電力を消費しない。従って、電力供給が必要とされる時間が非常に短くなり、消費電力を大幅に低減することができる。
図４の第１状態では、球形の弁体３３によって第２開口３６が塞がれる一方で第１開口３５と第３開口３７とが連通されており、圧縮空気入口２２から供給される圧縮空気が逆止弁５３を介して第１開口３５から第３開口３７を通して空気室３に供給され、空気室３を膨張させる。図５の第２状態では、球形の弁体３３によって第１開口３５が塞がれる一方で第３開口３７と第２開口３６とが連通されており、空気室３内の圧縮空気が第２開口３６を通して大気に排出されて空気室３が収縮される。空気式マッサージ装置１は、図示しない制御装置により、各空気室３に接続された各第１の電磁弁３０を第１状態と第２状態との間で制御することにより、所要のマッサージ作用を行うようにされている。
第２の電磁弁４０は、図６及び図７に示すように、ヘッダー２０の下部チャンバー２７に設けられたダックビル型の逆止弁５２（特許請求の範囲の第２の逆止弁に対応）に連通された第１開口４１、外部に開放された第２開口４２、及び接続管６２を通して上部チャンバー２６に接続された第３開口４３を有する本体部４４を備えており、該本体部４４の内部には、ソレノイド４５と、ソレノイド４５内を貫通しているプランジャー４６と、プランジャー４６の一端に固定された第１弁体４７と、プランジャー４６の他端に固定された第２弁体４８と、プランジャー４６並びに第１及び第２弁体４７，４８を図で見て右側に付勢するスプリング４９と、が設けられている。ソレノイド４５のコイルに電力が供給されてコイルが励磁されると、図６に示すように、プランジャー４６がスプリング４９の付勢力に抗して図で見て左側に引き込まれる。この第１状態においては、第２開口が第２弁体４８によって塞がれる一方で第１開口４１は開放されるので、圧縮空気入口２２から供給される圧縮空気が下部チャンバー２７から逆止弁５２を介して第１開口４１と第３開口４３を通過してヘッダー２０の上部チャンバー２６に供給される。電磁弁システム１０への供給電力が一定以上低下すると、第２の電磁弁４０のソレノイド４５のプランジャー４６を引きつけていた磁力が低下し、プランジャー４６がスプリング４９の付勢力により、図７に示すように、図で見て右側に移動して第２状態となる。この第２状態では、第１開口４１が第１弁体４７により塞がれる一方で第２開口４２が開放されるので、ヘッダー２０の上部チャンバー２６内の圧力が下がる。そうすると、ダックビル型の逆止弁５１が開き、空気室３内の圧縮空気はチューブ５、供給管６０を通って上部チャンバー２６内に入り、接続管６２を通り、当該第２の電磁弁４０の第３開口４３から第２開口４２を通過して大気中に排出される。このようにして、供給電力が一定以下に下がった場合は、マッサージ具２の空気室３に残されていた圧縮空気は排出され、空気室３が収縮されてマッサージ装置の使用者に対する圧迫をなくして安全な状態となる。なお本明細書では、第２の電磁弁４０のように、電力が供給されなくなると第２状態に自動的に移行する電磁弁を自動解除型の電磁弁と呼ぶ。
なお、各電磁弁を制御する制御装置が、供給電圧の値を監視していて、該供給電圧がある設定値以下となったときには、第２の電磁弁４０への電圧供給を止めて第２状態に移行させることで空気室３内の圧縮空気を排出して安全な状態で停止するようにしてもよい。
図１に示すマッサージ装置１の基本的な動作について説明する。起動前の状態では、第１の電磁弁３０及び第２の電磁弁４０は共に第２状態となっている。電源を入れると第２の電磁弁４０が第１状態となるとともに圧縮空気供給装置から圧縮空気入口２２を介して電磁弁システム１０内に圧縮空気が供給される。供給された圧縮空気は、逆止弁５２を介して第２の電磁弁４０の第１開口４１及び第３開口４２を通って上部チャンバー２６に至る。これによって、上部チャンバー２６内の圧力が上昇するので、逆止弁５１が閉じられて供給管６０側から上部チャンバー２６内への空気の流入が阻止される。空気室３を膨張させる際には、対応する第１の電磁弁３０を駆動させて第１状態とする。そうすると、圧縮空気が、下部チャンバー２７から逆止弁５３を介して、第１の電磁弁３０の第１開口３５及び第３開口３７を通り、さらに供給管６０及びチューブ５を通って、対応する空気室３に供給されて該空気室３が膨張する。このとき、下部チャンバー２７の圧力が瞬間的に下がることになるが、逆止弁５２により上部チャンバー２６から下部チャンバー２７への空気の逆流が阻止されるので、上部チャンバー２６の圧力は下がらず、上部チャンバー２６の圧力によって閉じられている逆止弁５１は閉じた状態を維持することができる。すなわち、既に膨張している空気室３の空気が逆止弁５１を介して不用意に抜けることがないようになっている。第１の電磁弁３０を第１状態に戻すと空気袋３内の空気が第２開口３６を介して大気に排出されて、空気室３が収縮する。マッサージ装置１を停止させる際には、全ての第１の電磁弁３０を第２状態として空気袋３内の圧縮空気を第２開口３６から大気に放出する。圧縮空気供給装置を停止させ、さらに第２の電磁弁４０も第２状態として、上部チャンバー２６内の圧縮空気も第２の電磁弁４０を介して大気に放出し、安全な状態で停止させる。なお、停止する際には、第１の電磁弁３０よりも先に第２の電磁弁４０を第２状態として、空気室３内の空気を逆止弁５１を通して第２の電磁弁４０の第２開口４２から排出するようにしてもよい。
本実施形態に係る電磁弁システム１０は、第１の電磁弁３０を５つ備えているが、その数は必要に応じて増減させてもよい。例えば図１に示すマッサージ具２に対応するために、第１の電磁弁３０を８つとしても良い。また、必ずしも備えている全ての第１の電磁弁３０を使用する必要はなく、第１の電磁弁３０の数よりもマッサージ具２の空気室３の数が少ないのであれば、余分となる第１の電磁弁３０を第２状態に保持したままとして使用しないようにしてもよい。
当該電磁弁システム１０は、自己保持型の電磁弁を使用することで、たとえ自動解除型の電磁弁がさらに一つ必要になるとしても全体としての消費電力を低減させることができる。したがって、本実施形態に係る電磁弁システム１０のようにバッテリーにより駆動されるときにその効果が特に有効に発揮されるが、バッテリー以外のＡＣ電源等により駆動されるようにしてももちろんよい。
１ マッサージ装置
２ マッサージ具
３ 空気室
１０ 電磁弁システム
２０ ヘッダー
２１ ヘッダーキャップ
２２ 圧縮空気入口
２６ 上部チャンバー
２７ 下部チャンバー
３０ 第１の電磁弁
３１ ソレノイド
３２ プランジャー
３３ 弁体
３４ スプリング
３５ （第１の電磁弁の）第１開口
３６ （第１の電磁弁の）第２開口
３７ （第１の電磁弁の）第３開口
４０ 第２の電磁弁
４１ （第２の電磁弁の）第１開口
４２ （第２の電磁弁の）第２開口
４３ （第２の電磁弁の）第３開口
４４ 本体部
４５ ソレノイド
４６ プランジャー
４７ 第１弁体
４８ 第２弁体
４９ スプリング
５１ （第１の）逆止弁
５２ （第２の）逆止弁
５３ （第３の）逆止弁
６０ 供給管
６２ 接続管

Claims (6)

  1. 空気式マッサージ装置のマッサージ具の複数の空気室への圧縮空気の供給排出を行うための電磁弁システムであって、
    圧縮空気を受け入れる圧縮空気入口と、
    前記マッサージ具の各空気室に接続される複数の第１の電磁弁であって、それぞれ、前記圧縮空気入口と連通する第１開口、外部大気と連通する第２開口、及び対応する空気室と連通する第３開口を有し、前記第１開口と前記第３開口とが連通された第１状態と、前記第２開口と前記第３開口とが連通された第２状態とを切り替え可能とされている第１の電磁弁と、
    前記圧縮空気入口と連通する第１開口、外部大気と連通する第２開口、及び前記複数の空気室と連通する第３開口を有する第２の電磁弁であって、前記第１開口と前記第３開口とが連通された第１状態と、前記第２開口と前記第３開口とが連通された第２状態とを切り替え可能とされている第２の電磁弁と、
    各空気室と前記第２の電磁弁の第３開口との間に設けられた複数の第１の逆止弁であって、前記第２の電磁弁の第３開口側の空気圧が空気室側の空気圧よりも小さくなったときにのみ前記空気室から前記第３開口に向かう空気を通すようにされた複数の第１の逆止弁と、
    を備えており、
    前記第１の電磁弁は、供給電圧が一定値以下になっても、該供給電圧が一定値以下になった時点での前記第１又は第２状態を維持する自己保持型の電磁弁であり、前記第２の電磁弁は、前記供給電圧が一定値以下になると前記第２状態へと切り替わる自動解除型の電磁弁である、電磁弁システム。
  2. 前記第１及び第２の電磁弁を制御する制御装置をさらに備え、該制御装置が、前記供給電圧が設定値以下となった場合に前記第２の電磁弁への電圧供給を止めて前記第２の電磁弁を前記第２状態にするように制御する、請求項１に記載の電磁弁システム。
  3. 前記圧縮空気入口と前記第２の電磁弁の第１開口との間に、前記圧縮空気入口から前記第１開口の方向に向かう空気のみを通すようにされた第２の逆止弁を更に備える、請求項１又は２に記載の電磁弁システム。
  4. 前記圧縮空気入口と各第１の電磁弁の第１開口との間に、前記圧縮空気入口から前記第１開口の方向に向かう空気のみを通すようにされた第３の逆止弁を更に備える、請求項１乃至３の何れか一項に記載の電磁弁システム。
  5. 前記第１及び第２の電磁弁への前記供給電圧がバッテリーによって供給されるようにされた、請求項１乃至４の何れか一項に記載の電磁弁システム。
  6. 身体に装着されるようになされ、複数の空気室を有し、該空気室に対し圧縮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た圧縮空気供給装置と、
    請求項１乃至５の何れか一項に記載された電磁弁システムであって、前記圧縮空気入口が前記圧縮空気供給装置に接続され、前記第１の電磁弁の前記第３開口が対応する空気室に接続されている、電磁弁システムと、
    を備える空気式マッサージ装置であって、
    前記第２の電磁弁に供給される電圧が一定値以下になると、前記第２の電磁弁が前記第２状態へと切り替わり、膨張状態にある空気室内の空気が前記第２の電磁弁を介して大気開放されるようにされた、空気式マッサージ装置。
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