JP2016052151A

JP2016052151A - 空気噴出装置

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Publication number: JP2016052151A
Application number: JP2014174633A
Authority: JP
Inventors: 勝志土屋; Masashi Tsuchiya
Original assignee: Shindengen Mechatronics Co Ltd
Current assignee: Shindengen Mechatronics Co Ltd
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2014-08-28
Publication date: 2016-04-11
Anticipated expiration: 2034-08-28
Also published as: JP6471378B2

Abstract

【課題】空気噴出装置であって、特に駆動源として直動型のアクチュエータを使用するものにおいて、推力を増大するためにコイルを巻回したボビンの全長を長くしてもボビンの中心軸が傾くことを防止できる構造を有する空気噴出装置を提供すること。
【解決手段】空気噴出装置１０は、ピストン７０と一体的に設けられた永久磁石４７がボビン２０の内部を直動すると共に、ボビン２０が支持用突出部２６を介してケース３０に支持されているので、永久磁石４７がボビン２０に接触することなく安定的に直動する。ひいては、ピストン７０をぶれることなく安定的に摺動させることができる。また、支持用突出部２６を略鍔状、又は、複数の扇形又は台形の板状に形成することによって、ボビン２０を強固にケース３０に保持させることができ、色々な方向から加わる衝撃によってボビン２０が傾斜することを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気噴出装置に関し、特に眼圧計において使用するのに適している空気噴出装置に関する。

空気噴出装置は、眼圧計において広く使用されている。一般的に、シリンダ内のピストンをアクチュエータによって摺動させ、シリンダ内にある空気を急激に噴出させる構成となっている。空気を噴出させるためのアクチュエータとしては、回転型モータ又はロータリソレノイドのような回転型のものが多く採用されているが、リニアモータやリニアソレノイドなどの直動型のものを採用することもある。

図１６は、従来技術に係る空気噴出装置の構造を示す断面図である。図１６において、１０２は眼球、１１０は空気パルス発生器、１１２はハウジング、１１４はピストン、１１７は下部室、１２４はリニアモータ、１２６は永久磁石ピストンロッド、１２８はボビン、１３０はコイル、１３２は孔、１３４はリード線、１３６は電流駆動部、１３８はモータ制御回路、１４０は扁平化検出手段、１５０はジョイスティック作動ボタンである。

図１６は、特表２０００−５０４９６０公報において開示されている発明である。眼圧計のための空気パルス発生装置１１０は、２方向のリニアモータ１２４を含む。リニアモータ１２４は、ハウジング１１２に同軸的に取付けられたボビン１２８中において軸方向に可動でピストン１１４に一体に設けられた永久磁石ピストンロッド１２６と、ボビン１２８上に巻回したコイル１３０と、下部室１１７を大気と連通させるようにボビン１２８に形成した複数の孔１３２とを備えている。また、リニアモータ１２４は、リード線１３４を介して、電流駆動部１３６に連結されている。電流駆動部１３６は、モータ制御回路１３８によって制御され、モータ制御回路１３８は、ジョイスティック作動ボタン１５０又は他の作動手段からの活性化信号又は作動信号と、扁平化検出手段１４０からの扁平化信号とを受信するように結線されている。圧縮機構に駆動可能に連結され、扁平化信号に応答して、眼球１０２に供給される不要な空気パルスエネルギーを低減させる。扁平化検出器１４０から扁平化信号を受信すると、モータ制御回路１３８は、リニアモータ１２４のコイル中の電流を反転させ、逆向きの電磁力を生じさせ、空気パルスの発生を停止させる。

以上の構成によれば、モータ制御回路１３８が扁平化検出手段１４０からの扁平化信号を受信し、この信号に応答してリニアモータ１２４のコイル中の電流を反転させることによって、ピストン運動をほぼ瞬間的に停止させる逆向き電磁力を生じるので、永久磁石ピストンロッド１２６の慣性による余分な空気パルスを除去できる。ところで、図１６のリニアモータのような直動型のアクチュエータを採用すると、直線運動する部分の推力を増大する上で次のような課題が新たに発生してくる。すなわち、直線運動する部分の推力を増大するためには、巻線の巻数を多くする必要がある。この際、ボビン１２８を長くせずにこのまま巻数を多くすると、ハウジング１１２の径よりもコイルの径が大きくなり、空気パルス発生装置１１０を眼圧計に装着上で障害になることが多い。そこで、一般的に、ボビン１２８の全長を長くすることによって、コイルの径を増大させずに巻数を多くする構成が採用される。このようにボビンを長くする場合、ケースに挿入したボビンの中心軸がケースの中心軸に対してわずかでも傾くと、永久磁石やシャフトが直動するときにボビンの内周面に接触することがある。永久磁石やシャフトがボビンの内周面に接触すると、接触による摩擦で直動が妨げられるという新たな課題を生じることになる。

特表２０００−５０４９６０公報

本発明は、上記課題を解決するために、空気噴出装置であって、特に駆動源として直動型のアクチュエータを使用するものにおいて、推力を増大するためにコイルを巻回したボビンの全長を長くしてもボビンの中心軸が傾くことを防止できる構造を有する空気噴出装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、先端部に、空気吹き出しノズルが設けられた、又は、空気吹き出しノズルが連接されたシリンダと、前記シリンダの内部を摺動可能に設けられると共に、前記シリンダの内部の空気を噴出させるピストンと、前記シリンダに連接されると共に、略筒形状又は略有底筒形状に形成されたケースと、一部又は全部が前記ケースに内部に圧入され、かつ、巻胴部と、前記巻胴部の前記シリンダ側の端部に形成された第１の鍔状部と、前記巻胴部の前記シリンダとは反対側の端部に形成された第２の鍔状部と、前記巻胴部の前記第１の鍔状部と前記第２の鍔状部との間に配置されると共に前記ケースの内周面に圧接するように形成された支持用突出部とを備えたボビンと、前記第１の鍔状部と前記第２の鍔状部との間に巻回されたコイルと、前記ピストンと一体的に設けられ、かつ、前記ボビンの内部を直動可能に設けられると共に、前記コイルに通電したときに前記シリンダの前記先端部に接近する方向に直動するように着磁された永久磁石とを有することを特徴とする空気噴出装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記コイルは、第１のコイル部と第２のコイル部とで構成され、前記ボビンは、前記支持用突出部が前記第１のコイル部と前記第２のコイル部との間に介在するように形成されていることを特徴とする空気噴出装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記ボビンは、前記支持用突出部が略鍔状、又は、複数の扇形又は台形の板状に形成されていることを特徴とする空気噴出装置である。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記ケースは、前記内周面が前記シリンダと反対側に位置する第１の内周面と、前記シリンダ側に位置すると共に前記第１の内周面よりも内径が大きい第２の内周面とから構成され、前記支持用突出部は前記第１の内周面と前記第２の内周面との段差面と当接する、又は、前記段差面の近傍に位置し、かつ、前記第２の内周面に圧接するように形成されていることを特徴とする空気噴出装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記ケースは、前記シリンダと反対側に底部が形成されると共に、前記底部に開口部が形成され、前記ボビンは、前記巻胴部の前記第２の鍔状部側の前記端部に底部が形成されると共に、前記底部に開口部が形成され、さらに、前記ケースの前記底部の前記開口部と、前記ボビンの前記底部の前記開口部とに圧入された止着ピンを有することを特徴とする空気噴出装置である。

請求項６に記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の発明において、前記ケースは、前記第２の内周面よりもさらに前記シリンダに位置すると共に前記第２の内周面よりも内径が大きい第３の内周面がさらに形成され、さらに、前記第２の内周面と前記第３の内周面との段差面と当接し、かつ、前記第３の内周面に当接するように配置され、前記ピストンが前記シリンダの前記先端部から離隔する方向に摺動したときに前記ピストンに当接するように設けられた緩衝材を有することを特徴とする空気噴出装置である。

請求項１に記載の発明によれば、ピストンと一体的に設けられた永久磁石がボビンの内部を摺動すると共に、ボビンが支持用突出部を介してケースに支持されているので、ボビンの全長を径に対して相対的に長く形成しても、装着したボビンの中心軸がケースの中心軸に対して傾くことを防止できる。ひいては、永久磁石がボビンに接触することによって、永久磁石の直動が妨げられることを防止できる。

請求項２に記載の発明によれば、ボビンの支持用突出部が第１のコイル部と第２のコイル部との間に介在する構成なので、第１のコイル部と第２のコイル部とを個別に通電できるようにし、例えば第１のコイル部に通電したときに永久磁石を空気吹き出しノズル側に直動させ、第２のコイル部に通電したときに永久磁石を空気吹き出しノズルとは反対側に直動させる構成にすることが容易に実現できる。

請求項３に記載の発明によれば、ボビンを強固にケースに保持させることができ、色々な方向から加わる衝撃によってボビンが傾斜することを防止できる。

請求項４に記載の発明によれば、ボビンをケースに圧入して、支持用突出部をケースに圧接させるときに、第１の内周面と第２の内周面との段差面を圧入時のストッパとして利用することができる。ひいては、ボビンの圧入深さを簡単に設定できる。

請求項５に記載の発明によれば、ボビンをケースに止着ピンによって固定するので、外部からの衝撃によってボビンがケースの内部で位置ずれを起こすことを防止できる。

請求項６に記載の発明によれば、ボビンをケースに圧入する際に、第３の内周面を誘い込み面として利用できる上に、緩衝材を挿入するとき際に、第２の内周面と第３の内周面との段差面を挿入時に挿入位置の目安として利用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置の通電状態を示す縦断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置の非通電状態を示す縦断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のケースを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は縦断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンを示す図（１）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンを示す図（２）であり、（ｃ）はＡ−Ａ線断面図、（ｄ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｅ）は縦断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のストッパを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は縦断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置の永久磁石及びシャフトを示す図であり、（ａ）は永久磁石の正面図、（ｂ）は永久磁石の縦断面図、（ｃ）はシャフトの底面図、（ｄ）はシャフトの正面図である。本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンの固定手順を示す縦断面図（１）である。本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンの固定手順を示す縦断面図（２）である。本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンの固定手順を示す縦断面図（３）である。本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンの固定手順を示す縦断面図（４）である。本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンの固定手順を示す縦断面図（５）である。本発明の第２の実施の形態に係る空気噴出装置のケースを示す図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は縦断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線図である。緩衝材の変形例を示す縦断面図である。従来技術に係る空気噴出装置の構造を示す断面図である。

まず、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置の全体概要について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置の通電状態を示す縦断面図である。図１において、１０は空気噴出装置、２０はボビン、２２は第２の鍔状部、２３は導出部、２６は支持用突出部、２６ａは尖状部分、２７は第１の鍔状部、３０はケース、３１は側壁部、３３は嵌合部、３４はテーパ面、３６は段差面、４０はストッパ、４６は凹部、４７は永久磁石、５０はシャフト、５１は頭部、６０は止着ピン、６１は頭部、６２はＯリング、６３は第２のコイル部、６４は第１のコイル部、６５はリード線、６６はナット、６７はワッシャ、６８はＯリング、７０はピストン、７１は側壁部、７２は先端部、７３は開口部、７４は保持板、７５はシリンダ、７６は側壁部、７７は嵌合部、７８はロート状部、７９は空気吹き出しノズル、７９ａは内周面である。また、図２は、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置の非通電状態を示す縦断面図である。図２において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。

この実施の形態に係る空気噴出装置１０は、図示していない眼圧計に装着されるものであり、アクチュエータとしてリニアソレノイドを採用している。また、空気噴出装置１０は、全長が径よりも大きいシリンダ７５に対して、リニアソレノイドを構成する部分のケース３０をシリンダ７５の中心軸に沿って配置している。ピストン７０や、シャフト５０、永久磁石４７などの可動的な部材は、シリンダ７５とケース３０とで構成される内部空間をシリンダ７５の中心軸に沿って摺動する。ピストン７０は、円筒状の側壁部７１及び底板形状の先端部７２によって有底円筒形状に形成されており、他の可動的な部材がシリンダ７５及びケース３０の中心軸に沿って安定的に直動するように支持している。また、ピストン７０の駆動源は、永久磁石４７である。すなわち、コイルを構成する第１のコイル部６４及び第２のコイル部６３に通電すると、永久磁石４７と第１のコイル部６４及び第２のコイル部６３とにローレンツ力が作用して、永久磁石４７がシリンダ７５の先端側に設けた空気吹き出しノズル７９に向かってボビン２０の内部を直動する。なお、直動するときには、ボビン２０の内周面と接触して、無用な摩擦力を生じることのないように、後述する支持用突出部２６がケース３０に圧接するようにしている。ピストン７０は永久磁石４７と一体的に設けられているので、ピストン７０も空気吹き出しノズル７９に向かってシリンダ７５の内部を摺動する。シリンダ７５の内部の空気は、ピストン７０に押されて空気吹き出しノズル７９から外部へ噴出する。以上がこの実施の形態に係る空気噴出装置の全体概要である。

さらに、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置を構成部品毎に詳しく説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンを示す図（１）であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図４において、２１ａは第１の巻胴部、２１ｂは第２の巻胴部、２１ｃは第３の巻胴部、２２ａは第２の板状部分、２２ｂは第１の板状部分、２２ｃは端面、２２ｄは連結部分、２２ｅはスリット、２４ａ、２４ｂ及び２４ｃは挟持突起、２６ｂは平板状部分、２６ｃはスリットであり、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図５は、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンを示す図（２）であり、（ｃ）はＡ−Ａ線断面図、（ｄ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｅ）は縦断面図である。図５は、２２ｆはスリット、２５ｂ及び２５ｃは挟持突起、２６ｄはスリット、２８ａは第１の内周部、２８ｂは段差面、２８ｃは第２の内周面であり、その他の符号は図１及び図４と同じものを示す。

図４に示すように、この実施の形態に係る空気噴出装置１０のボビン２０は、第１の巻胴部２１ａ、第２の巻胴部２１ｂ及び第３の巻胴部２１ｃから構成される巻胴部において、シリンダ７５の空気吹き出しノズル７９に近い側の端部に第１の鍔状部２７を設け、空気吹き出しノズル７９と反対側となる端部に第２の鍔状部２２を設けている。第２の鍔状部２２は、図４（ｂ）に示す第２の板状部分２２ａと第１の板状部分２２ｂとを図５（ｄ）に示す連結部分２２ｄによって連結した構成となっている。第２の板状部分２２ａと第１の板状部分２２ｂとはそれぞれ略円形板状に形成されており、これらの間の巻胴部が第３の巻胴部２１ｃとなっている。第１の鍔状部２７と第２の鍔状部２２の第１の板状部分２２ｂとは、第１の巻胴部２１ａと第２の巻胴部２１ｂとに巻回したコイルワイヤが巻き崩れることを防止すると共に、コイルワイヤを周辺部材から保護するものである。さらに、図５（ｄ）に示すように、第１の板状部分２２ｂには、中心から離隔した位置において、互いに背向するようにスリット２２ｅとスリット２２ｆとが形成されている。スリット２２ｅとスリット２２ｆとは、第２の巻胴部２１ｂに巻回されているコイルワイヤの端部を第３の巻胴部２１ｃ側に導出するために形成されている。なお、第１の巻胴部２１ａと第２の巻胴部２１ｂとに巻回するコイルは、１つのコイルであってもよく、支持用突出部２６を境界とする２つのコイルをそれぞれ巻回したものであってもよい。

第２の鍔状部２２の第２の板状部分２２ａは、第１の板状部分２２ｂとの間に間隙を設けることによって、コイルワイヤとリード線との接続部分を収納できるようにしており、さらに導出部２３を支持する基盤となる。さらに、第３の巻胴部２１ｃは、コイルワイヤとリード線との接続部分及びその近傍部分を巻回するものである。また、図４（ｂ）及び図５（ｄ）に示すように、第１の板状部分２２ｂと第２の板状部分２２ａとの対向する面に挟持突起２４ａ、２４ｂ及び２４ｃと、挟持突起２５ｂ及び２５ｃと、さらに図示していない第２の板状部分２２ａの挟持突起との計６つの挟持突起が形成されている。これらの挟持突起は、第１の板状部分２２ｂと第２の板状部分２２ａとの両側からコイルワイヤとリード線との接続部分及びその近傍部分を挟持するように押圧することによって、コイルワイヤとリード線との接続部分及びその近傍部分が第１の板状部分２２ｂと第２の板状部分２２ａとの間隙から離脱することを防止する機能を持つ。

導出部２３は、第２の板状部分２２ａの端面２２ｃ側に設けられ、空気噴出装置１０の組立時にケース３０の外部に導出されるリード線を所定方向に位置するように保持する機能を持つ。また、図４（ａ）及び図５（ｅ）に示すように、導出部２３にはケース３０の中心軸方向に延びる溝が形成されており、この溝の内部にリード線が配置される。また、第１の巻胴部２１ａ、第２の巻胴部２１ｂ及び第３の巻胴部２１ｃから構成される巻胴部の第１の内周部２８ａは、永久磁石４７に最も接近し、かつ、永久磁石４７を取り囲む面であるが、永久磁石４７の直動時に永久磁石と接することのないように所定の間隙を確保してある。さらに、第２の内周面２８ｃは、第２の鍔状部２２の中央部の貫通孔の内周面であり、後述するように、ボビン２０を固定する止着ピン６０が圧入される。第１の内周部２８ａと第２の内周面２８ｃとの段差面２８ｂは、止着ピン６０の頭部６１当接することによって止着ピン６０の圧入深さを規定する。なお、ボビン２０を止着ピン６０で固定しない場合には、第２の内周面２８ｃは形成する必要がない。また、導出部２３を設けずに、リード線をケースの周側面の開口部又はスリットから外部に導出してもよい。

支持用突出部２６は、ピストン７０や、シャフト５０、永久磁石４７などの直動時に、ボビン２０が永久磁石４７と接することのないように形成されたものである。図４（ｂ）及び図５（ｅ）に示すように、第１の鍔状部２７及び第２の鍔状部２２の第１の板状部分２２ｂと類似した形状であるが、ケース３０の内周面に圧接するように、第１の鍔状部２７及び第２の鍔状部２２よりも径を大きくしてある。したがって、支持用突出部２６は、第１の鍔状部２７及び第２の鍔状部２２の第１の板状部分２２ｂとは、形成した目的及び機能が相違する。すなわち、支持用突出部２６は、図５（ｃ）及び（ｅ）に示すように、縁辺の近傍部分が縁辺側に向かって漸次肉厚が薄くなる尖状部分２６ａとして形成されている。これに対して、尖状部分２６ａよりも中心寄りの領域は、均一な肉厚を持つ平板状部分２６ｂとして形成されている。ボビン２０は、後述するように、支持用突出部２６をケース３０に圧入することによってケース３０に装着する。ボビン２０をケース３０に圧入する際には、剛性が相対的に低い尖状部分２６ａが僅かに撓み、圧入後は支持用突出部２６が側壁部３１の内周面に圧接した状態となる。このように、支持用突出部２６がケース３０の内周面に圧接することによって、ボビン２０全体がケース３０に強固に支持される。以上のように、ボビン２０がケース３０に強固に支持されることによって、永久磁石４７の直動時にケース３０に接触することを確実に防止することが可能となる。

また、支持用突出部２６には、図５（ｃ）に示すように、中心から離隔した位置において、互いに背向するようにスリット２６ｃとスリット２６ｄとが形成されている。スリット２６ｃとスリット２６ｄとは、第１の巻胴部２１ａに巻回されているコイルワイヤの端部を第２の巻胴部２１ｂ側に導出するために形成されている。なお、支持用突出部２６は、第１のコイル部６４と第２のコイル部６３とのコイルワイヤに別個にリード線を接続して２個のコイルとして使用する場合、第１のコイル部６４及び第２のコイル部６３とを区分し、互いの絶縁性を確保するために、第１の鍔状部２７又は第２の鍔状部２２と同等の絶縁性を持つ形状にする必要がある。一方、第１のコイル部６４と第２のコイル部６３とを接続して一個のコイルとして使用する場合、第１の巻胴部２１ａ及び第２の巻胴部２１ｂにコイルを巻回できるのであれば、円形板状に形成する必要性はない。そこで、支持用突出部２６に可撓性を持たせるために、例えば３枚又は４枚の扇形又は台形の板状に形成し、これらを等間隔に配置した構成にしてもよい。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のケースを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は縦断面図である。図３において、３１ａは平坦面、３１ｂは内周面、３２は底面部、３２ａは内底面、３３ａは前方端面、３３ｂは内周面、３３ｃは段差面、３５は保持内周面、３７ａはテーパ面、３７ｂは内周面、３８は大開口部、３９は小開口部であり、その他の符号は図１と同じものを示す。

ケース３０は、リニアソレノイドを構成する部分を収納するものである。図３に示すように、ケース３０は、外形が角柱状に形成されており、内部空間が円柱状に形成されると共に、蓋としての底面部３２を備えている。側壁部３１の開口部には、シリンダ７５が嵌合される。すなわち、側壁部３１の先端側に形成された平坦面３１ａとシリンダ７５の先端面が突き当たるところまで、ケース３０の嵌合部３３をシリンダ７５の内部に圧入する。そうすると、平坦面３１ａよりも前方に突出している嵌合部３３がシリンダ７５と嵌合した状態になる。したがって、ケース３０とシリンダ７５との中心軸を精確に一致させることができる。なお、嵌合部３３の前方端面３３ａは、シリンダ７５の先端側とは離隔している。また、嵌合部３３の内周面３１ｂは、ボビン２０をケース３０に圧入する際に、第２の鍔状部２２が嵌合部３３に引掛かることを防止するために、保持内周面３５及び内周面３１ｂよりも径が大きくなるように形成されている。さらに、保持内周面３５よりも開口部側に、保持内周面３５側に向かって縮径するように傾斜したテーパ面３４を形成しており、ボビン２０をケース３０に圧入する際に、第２の鍔状部２２を保持内周面３５から奥側に圧入しやすくしている。くわえて、内周面３１ｂとテーパ面３４との段差面３３ｃは、Ｏリング６２を挿入するときに挿入位置の目安となる。

保持内周面３５は、内周面３１ｂよりも径が大きくなるように形成されている。これによって、保持内周面３５と内周面３１ｂとの境界に段差面３６を形成している。段差面３６は、ボビン２０の圧入深さの最大値を設定するものである。よって、ボビン２０をケース３０に圧入する際に、支持用突出部２６の尖状部分２６ａが段差面３６に当接したところで圧入を停止すれば、ボビン２０を正しい（設計上許容される）深さに圧入することができる。さらに、ケース３０の側壁部３１の最も奥側には、内周面３１ｂよりも径が小さい内周面３７ｂを形成している。内周面３７ｂは、第２の鍔状部２２の径よりも僅かに大きい径に形成されており、ボビン２０をケース３０に圧入し終えたときに、ボビン２０の中心軸とケース３０の中心軸が一致するようにしている。また、内周面３７ｂは、ケース３０の内周面において最も径が小さく、さらに最も奥側に位置しており、内底面３２ａと同じ径である。このように、ケース３０は、内周面が奥側に向かって段階的に縮径しているので、ボビン２０等の挿入をスムーズに行うことができる。また、内周面３１ｂと内周面３７ｂとの間の領域に、内周面３７ｂ側に向かって縮径するように傾斜したテーパ面３７ａを形成している。したがって、ボビン２０をケース３０に圧入するときには、第２の鍔状部２２がテーパ面３７ａに案内されて内周面３７ｂよりも奥側にスムーズに進入して行く。また、大開口部３８は、導出部２３を挿入する空間である。さらに、小開口部３９は、止着ピン６０を嵌合する開口部である。なお、底面部３２を設けずに、大開口部３８及び小開口部３９に相当する２つの開口部を形成した蓋を嵌合する構成にしてもよい。

図６は、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のストッパを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は縦断面図である。図６において、４１は本体部、４２は後方突出部、４３は開口部、４４は環状壁部、４５は外方突出部であり、その他の符号は図１と同じものを示す。また、図７は、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置の永久磁石及びシャフトを示す図であり、（ａ）は永久磁石の正面図、（ｂ）は永久磁石の縦断面図、（ｃ）はシャフトの底面図、（ｄ）はシャフトの正面図である。図７において、４８は貫通孔、４９ａは前方端面、４９ｂは後方端面、５２は本体部、５３ねじ部であり、その他の符号は図１と同じものを示す。

ストッパ４０は、ピストン７０や、シャフト５０、永久磁石４７などの可動的な部材を一体の状態に保持するためのものである。すなわち、図１及び図６に示すように、ストッパ４０は、永久磁石４７の前方端面４９ａ側に、ピストン７０、保持板７４の順に配置し、後方端面４９ｂ側にワッシャ６７を配置した状態において、ストッパ４０の開口部４３、永久磁石４７の貫通孔４８、及び、ワッシャ６７にシャフト５０を挿通し、さらにねじ部５３にナット６６をねじ込むことによって一体としている。また、ストッパ４０の環状壁部４４に囲まれた凹部４６には、シャフト５０の頭部５１が位置する。さらに、環状壁部４４には外周側に張り出した外方突出部４５を形成しており、本体部４１と外方突出部４５とによってＯリング６８を保持している。くわえて、ストッパ４０のケース３０側の開口部４３の周辺部をケース３０側に突出させて後方突出部４２としている。後方突出部４２は、ピストン７０の開口部７３に挿入されることによって、空気噴出装置１０の組立時に、ピストン７０の中心軸とストッパ４０の中心軸とが精確に一致するようにしている。なお、ピストン７０の開口部のストッパ４０側の周辺部をストッパ４０側に突出させ、この突出部をストッパ４０の開口部４３に挿入する構成にしてもよく、両方を突出させ、いずれか一方を他方の内部に挿入する構成にしてもよい。

永久磁石４７は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、略円筒形状に形成されており、中心軸方向に着磁されている。また、長いストロークに対応するために、鉛筆状に細長い形状に形成されている。なお、本発明ではコイルの電流を流す方向を変更できるので、空気吹き出しノズル７９をＮ極とＳ極とのいずれの極にしてもよい。シャフト５０は、ストッパ４０と共に可動的な部材を一体の状態に保持する機能を持つ。すなわち、図１並びに図７（ｃ）及び（ｄ）に示すように、本体部５２及びねじ部５３をストッパ４０及び保持板７４の開口部、並びに、永久磁石４７の貫通孔４８、並びにワッシャ６７に挿通し、ねじ部５３にナット６６をねじ込むと、これらの部材が永久磁石４７の頭部５１とナット６６によって締め付けられる。

続けて、図１及び図２に戻って説明する。シリンダ７５は、側壁部７６のケース３０側の端部に、ケース３０の嵌合部３３を嵌合するための嵌合部７７が形成されている。嵌合部７７は、内周側よりも後方に突出しており、内周側にケース３０の嵌合部３３が嵌合される。ロート状部７８は、空気吹き出しノズル７９側に向かって縮径する円錐台形状に形成されている。また、ロート状部７８は、シリンダ７５に押圧された空気を空気吹き出しノズル７９に集める役割と、緩衝材であるＯリング６８が当接することによってシリンダ７５の摺動を規制する役割を併せ持つ。空気吹き出しノズル７９の内周面７９ａは、シリンダ７５の中心軸と平行に形成されており、シリンダ７５に押圧された空気は、空気吹き出しノズル７９の前方に噴出する。なお、この実施の形態に係る空気噴出装置１０では、シリンダ７５と、ロート状部７８及び空気吹き出しノズル７９を一体に形成しているが、空気吹き出しノズル７９、又は、ロート状部７８及び空気吹き出しノズル７９をシリンダ７５とを別の部材にしてもよい。

前述のように、コイルは、ボビン２０に支持用突出部２６を設けたことによって、第１のコイル部６４と第２のコイル部６３とから構成されているが、１つのコイルとして機能する。そして、第１のコイル部６４と第２のコイル部６３とに第１の方向に電流を流すと、第１のコイル部６４と第２のコイル部６３と永久磁石４７との間に互いに反発する力を生じて、永久磁石４７が第１のコイル部６４及び第２のコイル部６３から離隔するように直動して図１に示す状態、すなわち、Ｏリング６８がロート状部７８に当接するところまで直動する。次に、第１のコイル部６４と第２のコイル部６３とに第１の方向とは逆の第２の方向に電流を流すと、第１のコイル部６４と第２のコイル部６３と永久磁石４７との間に互いに吸引する力を生じて、永久磁石４７が第１のコイル部６４及び第２のコイル部６３に接近するように直動して図２に示す状態、すなわち、シリンダ７５の後方端部がＯリング６２に当接するところまで直動する。また、Ｏリング６２とＯリング６８とは、シリンダ７５の可動的な部材の衝撃音を低減する役割を持つ。この実施の形態に係る空気噴出装置１０では、製造コストを低減するためにＯリング６２及びＯリング６８を用いているが、後述するように、他の部材を使用することも可能である。

次に、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置の組立方法の概要について説明する。図８は、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンの固定手順を示す縦断面図（１）である。図８において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。また、図９は、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンの固定手順を示す縦断面図（２）である。図９において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。さらに、図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンの固定手順を示す縦断面図（３）である。図１０において、２９はたわみ部分であり、その他の符号は図１と同じものを示す。くわえて、図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンの固定手順を示す縦断面図（４）である。図１１において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。また、図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンの固定手順を示す縦断面図（５）である。図１２において用いた符号は、すべて図１と同じものを示す。

まず、ボビン２０にコイルワイヤを巻回して第１のコイル部６４と第２のコイル部６３とを形成し、さらにコイルワイヤの端部にリード線６５を接続するなどして、磁界を生成する部材をあらかじめ組み立てておく。くわえて、ピストン７０などの可動的な部材もあらかじめ組み立てておく。次に、図８に示すように、リード線６５を大開口部３８してから、ケース３０にボビン２０を挿入し、さらに支持用突出部２６を圧入して行く。このとき、ボビン２０の側方に突出した支持用突出部２６は、図９に示すように、テーパ面３４に案内されて保持内周面３５に囲まれた空間に進入して行く。支持用突出部２６が保持内周面３５のところまで進入すると、図１０のたわみ部分２９に示すように、尖状部分２６ａが保持内周面３５に圧接して、尖状部分２６ａの先端部近傍が撓んだ状態となる。次に、図１１に示すように、ボビン２０の第２の内周面２８ｃのところの開口部、及び、ケース３０の小開口部３９に対して止着ピン６０を圧入する。図１１に示す用意、止着ピン６０の頭部６１がボビン２０の段差面２８ｂが当接すると、止着ピン６０の圧入が完了した状態となる。次に、図１２に示すように、Ｏリング６２をケース３０の内周面３３ｂのところまで挿入し、さらにピストン７０などの可動的な部材をボビン２０の内部に挿入して行き、最後にケース３０に対してシリンダ７５を圧入して図２に示す状態にする。

以上のように、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置１０は、ピストン７０と一体的に設けられた永久磁石４７がボビン２０の内部を直動すると共に、ボビン２０が支持用突出部２６を介してケース３０に支持されているので、ボビン２０の全長を径に対して相対的に長く形成しても、永久磁石４７がボビン２０に接触することなく安定的に直動する。ひいては、ピストン７０をぶれることなく安定的に摺動させることができる。また、ボビン２０の支持用突出部２６が第１のコイル部６４と第２のコイル部６３との間に介在する構成なので、第１のコイル部６４と第２のコイル部６３とを個別に通電できるようにし、例えば第１のコイル部６４に通電したときに永久磁石４７を空気吹き出しノズル７９側に直動させ、第２のコイル部６３に通電したときに永久磁石４７を空気吹き出しノズル７９と反対側に動くように構成し、支持用突出部２６を略鍔状、又は、複数の扇形又は台形の板状に形成することによって、ボビン２０を強固にケース３０に保持させることができ、色々な方向から加わる衝撃によってボビン２０が傾斜することを防止できる。くわえて、ボビン２０をケース３０に圧入して、支持用突出部２６をケース３０に圧接させるときに、内周面３１ｂと保持内周面３５との段差面３６を圧入時のストッパとして利用することができる。ひいては、ボビン２０の圧入深さを簡単に設定できる。また、ボビン２０をケース３０に止着ピン６０によって固定するので、外部からの衝撃によってボビン２０がケース３０の内部で位置ずれを起こすことを防止できる。さらに、ボビン２０をケース３０に圧入する際に、内周面３３ｂを誘い込み面として利用できる上に、Ｏリング６２を挿入するとき際に、内周面３１ｂとテーパ面３４との段差面３３ｃをＯリング６２の挿入時に挿入位置の目安として利用することができる。

さらに、本発明の第２の実施の形態に係る空気噴出装置について説明する。図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る空気噴出装置のケースを示す図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は縦断面図である。図１３において、８０はケース、８１は側壁部、８１ａは平坦面、８１ｂは内周面、８２は底面部、８２ａは内底面、８３は嵌合部、８３ａは前方端面、８３ｂは内周面、８３ｃは段差面、８４ａは突出部、８４ａａはテーパ面、８４ｂは突出部、８４ｂａはテーパ面、８４ｃは突出部、８５ａ、８５ｂ及び８５ｃは分割内周面、８６は段差面、８７ａはテーパ面、８７ｂは内周面、８８は大開口部、８９は小開口部である。また、図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る空気噴出装置のボビンを示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線図である。図１４において、９０はボビン、９１ａは第１の巻胴部、９１ｂは第２の巻胴部、９１ｃは第３の巻胴部、９２は第２の鍔状部、９２ａは第２の板状部分、９２ｂは第１の板状部分、９２ｃは端面、９２ｄは連結部分、９２ｅはスリット、９３は導出部、９４ａ、９４ｂ及び９４ｃは挟持突起、９５は支持用突出部、９６ａ及び９６ｂはスリット、９７は第１の鍔状部である。

本発明の第２の実施の形態に係る空気噴出装置は、ケース及びボビンの構成が第１の実施の形態に係る空気噴出装置と異なっている。すなわち、図１３に示すように、ケース８０では、分割内周面８５ａ、８５ｂ及び８５ｃから突出している突出部８４ａ、８４ｂ及び８４ｃを等間隔に形成している。また、突出部８４ａ、８４ｂ及び８４ｃの内周面８３ｂ側には、テーパ面８４ａａ及びテーパ面８４ｂａと図示していない突出部８４ｃのテーパ面を形成している。なお、ケース８０の側壁部８１、平坦面８１ａ、内周面８１ｂ、底面部８２、内底面８２ａ、嵌合部８３、前方端面８３ａ、内周面８３ｂ、段差面８３ｃ、段差面８６、テーパ面８７ａ、内周面８７ｂ、大開口部８８及び小開口部８９は、第１の実施の形態に係るケース３０と同じ構成である。また、図１４に示すように、ボビン９０の支持用突出部９５は、尖状部分を形成しておらず、全体を均一な肉厚の平板状に形成している。また、支持用突出部９５は、突出部８４ａ、８４ｂ及び８４ｃと圧接するが、分割内周面８５ａ、８５ｂ及び８５ｃには接しないように構成されている。なお、ボビン９０の第１の巻胴部９１ａ、第２の巻胴部９１ｂ、第３の巻胴部９１ｃ、第２の鍔状部９２、第２の板状部分９２ａ、第１の板状部分９２ｂ、端面９２ｃ、連結部分９２ｄ、スリット９２ｅ、導出部９３、挟持突起９４ａ、９４ｂ及び９４ｃ、スリット９６ａ及び９６ｂ、並びに、第１の鍔状部９７は、第１の実施の形態に係るボビン２０と同じ構成である。

以上のように構成したボビン９０は、支持用突出部９５を均一な肉厚の平板状に形成しているので、支持用突出部９６の剛性を相対的に高くすることができる。また、支持用突出部９６が突出部８４ａ、８４ｂ及び８４ｃと圧接した状態において、支持用突出部９６の撓んだ肉が突出部８４ａ、８４ｂ及び８４ｃの間隙となる空間に逃げるので、支持用突出部９６の撓みによってボビン９０全体が中心軸に対して傾斜することを防ぐことができる。

次に、緩衝材の変形例について説明する。図１５は、緩衝材の変形例を示す縦断面図である。図１５において、６９は緩衝材、６９ａは被支持面、９８は当接部、９８ａは当接面、９９ａは開口部、９９ｂは中空部であり、その他の符号は図１と同じものを示す。

図１５は、本発明の第１の実施の形態に係る空気噴出装置１０において、緩衝材であるＯリング６２に代えて緩衝材６９を設けた例を示している。緩衝材６９は、全体が樹脂製であり、半円形に形成した２つの部材を接着して一体の円形の緩衝材６９としている。また、緩衝材６９は、ピストン７０などの直動によって生じる衝撃音を減少させるためのものである。ケース３０の内周面や段差面に接する被支持面６９ａの形状は、内周面、テーパ面及び段差面との間に間隙を生じない形状、つまり、内周面、テーパ面及び段差面と同じ形状に形成している。ピストン７０は当接面９８ａに当接するが、当接したときの衝撃を吸収するために、開口部９９ａ及び中空部９９ｂを設けている。すなわち、ピストン７０が当接したときに、当接部９８が開口部９９ａ及び中空部９９ｂ側に撓むことによって衝撃を吸収する。なお、中空部９９ｂは略円筒状に限られるものではなく、矩形筒形状など他の形状に形成してもよい。以上のように構成した緩衝材６９は、ピストン７０などの可動的な部材の推力が大きく、Ｏリングによる緩衝効果が十分でない場合に好適と言える。

本発明は以上に説明した内容に限定されるものではなく、例えば、別個に形成した２つのボビンを接着し、接着した鍔状部を支持用突出部としてもよい。このように、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限りにおいて種々の変形を加えることが可能である。

１０空気噴出装置
２０ボビン
２１ａ第１の巻胴部
２１ｂ第２の巻胴部
２１ｃ第３の巻胴部
２２第２の鍔状部
２２ａ第２の板状部分
２２ｂ第１の板状部分
２２ｃ端面
２２ｄ連結部分
２２ｅスリット
２２ｆスリット
２３導出部
２４ａ挟持突起
２４ｂ挟持突起
２４ｃ挟持突起
２５ｂ挟持突起
２５ｃ挟持突起
２６支持用突出部
２６ａ尖状部分
２６ｂ平板状部分
２６ｃスリット
２６ｄスリット
２７第１の鍔状部
２８ａ第１の内周部
２８ｂ段差面
２８ｃ第２の内周面
２９たわみ部分
３０ケース
３１側壁部
３１ａ平坦面
３１ｂ内周面
３２底面部
３２ａ内底面
３３嵌合部
３３ａ前方端面
３３ｂ内周面
３３ｃ段差面
３４テーパ面
３５保持内周面
３６段差面
３７ａテーパ面
３７ｂ内周面
３８大開口部
３９小開口部
４０ストッパ
４１本体部
４２後方突出部
４３開口部
４４環状壁部
４５外方突出部
４６凹部
４７永久磁石
４８貫通孔
４９ａ前方端面
４９ｂ後方端面
５０シャフト
５１頭部
５２本体部
５３ねじ部
６０止着ピン
６１頭部
６２Ｏリング
６３第２のコイル部
６４第１のコイル部
６５リード線
６６ナット
６７ワッシャ
６８Ｏリング
６９ナット
７０ピストン
７１側壁部
７２先端部
７３開口部
７４保持板
７５シリンダ
７６側壁部
７７嵌合部
７８ロート状部
７９空気吹き出しノズル
７９ａ内周面
８０ケース
８１側壁部
８１ａ平坦面
８１ｂ内周面
８２底面部
８２ａ内底面
８３嵌合部
８３ａ前方端面
８３ｂ内周面
８３ｃ段差面
８４ａ突出部
８４ａａテーパ面
８４ｂ突出部
８４ｂａテーパ面
８４ｃ突出部
８５ａ分割内周面
８５ｂ分割内周面
８５ｃ分割内周面
８６段差面
８７ａテーパ面
８７ｂ内周面
８８大開口部
８９小開口部
９０ボビン
９１ａ第１の巻胴部
９１ｂ第２の巻胴部
９１ｃ第３の巻胴部
９２第２の鍔状部
９２ａ第２の板状部分
９２ｂ第１の板状部分
９２ｃ端面
９２ｄ連結部分
９２ｅスリット
９３導出部
９４ａ挟持突起
９４ｂ挟持突起
９４ｃ挟持突起
９５支持用突出部
９６ａスリット
９６ｂスリット
９７第１の鍔状部
９８緩衝材
９８ａ当接面
９８ｂ被支持面
９９ａ開口部
９９ｂ中空部
１０２眼球
１１０空気パルス発生器
１１２ハウジング
１１４ピストン
１１７下部室
１２４リニアモータ
１２６永久磁石ピストンロッド
１２８ボビン
１３０コイル
１３２孔
１３４リード線
１３６電流駆動部
１３８モータ制御回路
１４０扁平化検出手段
１５０ジョイスティック作動ボタン

Claims

先端部に、空気吹き出しノズルが設けられた、又は、空気吹き出しノズルが連接されたシリンダと、
前記シリンダの内部を摺動可能に設けられると共に、前記シリンダの内部の空気を噴出させるピストンと、
前記シリンダに連接されると共に、略筒形状又は略有底筒形状に形成されたケースと、
巻胴部と、前記巻胴部の前記シリンダ側の端部に形成された第１の鍔状部と、前記巻胴部の前記シリンダとは反対側の端部に形成された第２の鍔状部と、前記巻胴部の前記第１の鍔状部と前記第２の鍔状部との間に配置されると共に前記ケースの内周面に圧接するように形成された支持用突出部とを備えたボビンと、
前記第１の鍔状部と前記第２の鍔状部との間に巻回されたコイルと、
前記ピストンと一体的に設けられ、かつ、前記ボビンの内部を直動可能に設けられると共に、前記コイルに通電したときに前記シリンダの前記先端部に接近する方向に直動するように着磁された永久磁石とを有することを特徴とする空気噴出装置。
前記コイルは、第１のコイル部と第２のコイル部とで構成され、
前記ボビンは、前記支持用突出部が前記第１のコイル部と前記第２のコイル部との間に介在するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気噴出装置。
前記ボビンは、前記支持用突出部が略鍔状、又は、複数の扇形又は台形の板状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気噴出装置。
前記ケースは、前記内周面が前記シリンダと反対側に位置する第１の内周面と、前記シリンダ側に位置すると共に前記第１の内周面よりも内径が大きい第２の内周面とから構成され、前記支持用突出部は前記第１の内周面と前記第２の内周面との段差面と当接する、又は、前記段差面の近傍に位置し、かつ、前記第２の内周面に圧接するように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の空気噴出装置。
前記ケースは、前記シリンダと反対側に底部が形成されると共に、前記底部に開口部が形成され、
前記ボビンは、前記巻胴部の前記第２の鍔状部側の前記端部に底部が形成されると共に、前記底部に開口部が形成され、
さらに、前記ケースの前記底部の前記開口部と、前記ボビンの前記底部の前記開口部とに圧入された止着ピンを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の空気噴出装置。
前記ケースは、前記第２の内周面よりもさらに前記シリンダ側に位置すると共に前記第２の内周面よりも内径が大きい第３の内周面がさらに形成され、
さらに、前記第２の内周面と前記第３の内周面との段差面と当接し、かつ、前記第３の内周面に当接するように配置され、前記ピストンが前記シリンダの前記先端部から離隔する方向に摺動したときに前記ピストンに当接するように設けられた緩衝材を有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の空気噴出装置。