JP6805558B2 - 流量制御弁およびその製造方法、ならびに血圧情報測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体の流量を可変に制御可能な流量制御弁およびその製造方法、ならびにそのような流量制御弁を備えた血圧情報測定装置に関する。

血圧情報を測定することは、被験者の健康状態を把握するために重要である。血圧情報測定装置を用いることで、各種の血圧情報を測定することができる。血圧情報測定装置はカフを備えており、カフの内圧を加減圧するための加減圧機構として、加圧ポンプおよび排出弁が用いられる。排出弁は、加圧ポンプにより加圧された流体袋の内圧を閉状態において維持し、開状態において減圧する。

排出弁としては、流量制御弁が好適に使用できる。流量制御弁は、可動軸と、流出口に対向する弁体とを備える。弁体は、可動軸の端部に設けられる。カフの内圧を減圧する際、可動軸を用いて流出口と弁体との間の距離を可変に制御することで、流出流量を制御することができる。このような流量制御弁は、リニア式とソレノイド式とに大別される。

ソレノイド式は、可動軸としてのプランジャ（可動鉄心）と、流出口が設けられたコア（固定鉄心）と、ソレノイドコイルとを備え、ソレノイドコイルを用いてプランジャを移動させる。ソレノイド式は、リニア式とは異なり永久磁石を必要とせず、構成が簡素であるため軽量化や小型化が可能であり、製造費用を削減しやすいという利点がある。

特開２０１４−０５５６０７号公報（特許文献１）には、ソレノイド式の流量制御弁が開示されている。この流量制御弁は、流出口が設けられたコアと、ボビンと、このボビンの内側に配置された略円柱状のプランジャとを備える。ボビンの内部であってかつコアとプランジャとの間には、スプリングが介装されており、このスプリングはプランジャをコアから遠ざける方向に付勢する。

特開２０１４−０５５６０７号公報

特開２０１４−０５５６０７号公報（特許文献１）に開示された流量制御弁においては、ボビンの内側に略円柱状のプランジャが配置されているが、ボビンに対してプランジャは回転可能であり、ボビンとプランジャとの間に特段の回転防止構造は設けられていない。スプリングはプランジャをコアから遠ざける方向に付勢しており、このスプリングの付勢力によってある程度の回転防止効果は期待できる可能性はあるが十分ではない。

プランジャの端部に設けられた弁体のシール面が流出口（具体的には、コアのうちの流出口を形成している縁部分、以下同じ）に接触あるいは密着していることで、流出口は閉じられる。たとえばカフの内圧を減圧する際には、弁体がプランジャとともにコアから離れることで、流出口が開くとともに流体の流出経路（流路断面積）が徐々に拡大し、カフ内の流体が排出される。

ボビンに対してプランジャが回転すると、プランジャの端部に設けられた弁体のシール面も流出口に対して回転することになる。回転防止構造が設けられていない場合には、流出口の開閉を繰り返しているうちに弁体のシール面が流出口に対して回転しやすく、ひいては流出口に対する弁体のシール面の当たり方も変動しやすい。

流出口に対する弁体のシール面の当たり方が変動すると、弁体がプランジャとともにコアから離れた際に流出口が開くタイミングや、流体の流出経路の広がり具合にばらつきが生じる。同一の制御条件で流量制御弁を動作させたとしても、カフの内圧が減圧される程度にばらつきが生じることとなり、測定の度に異なる特性を示してしまうことが考えられる。

流出口を封止するための弁体のシール面やコアに設けられた流出口は、必ずしも設計のとおりに製作されているとは限らず、しばしば製造誤差を有している場合がある。特許文献１に開示されているように、弁体のシール面を傾斜させる場合もある。これらの場合において、流出口に対する弁体のシール面の当たり方が変動すると、流出口が開くタイミングや流体の流出経路の広がり具合により大きなばらつきが生じやすくなる。

本発明は、上述のような実情に鑑みて為されたものであって、ボビンに対してプランジャが回転することを防止可能な構成を備えた流量制御弁およびその製造方法、ならびにそのような流量制御弁を備えた血圧情報測定装置を提供することを目的とする。

本発明に基づく流量制御弁は、流体の流量を可変に制御可能な流量制御弁であって、磁束を発生させるためのソレノイドコイルと、上記ソレノイドコイルが周囲に巻回されたボビンと、上記ボビンの内側に配置され、上記ソレノイドコイルが形成した磁束によって軸方向に移動するプランジャと、流体が通過する流出口が形成されたコアと、上記流出口に対向するように上記プランジャの端部に設けられ、上記コアに離接することによって上記流出口を開閉する弁体と、を備え、上記プランジャの外周面は、第１曲率中心から第１半径を有するように円周方向に沿って延びる第１円周面領域と、上記第１曲率中心からの距離が上記第１半径とは異なる第１係合領域と、を含み、上記ボビンの内周面は、第２曲率中心から第２半径を有するように円周方向に沿って延びる第２円周面領域と、上記第２曲率中心からの距離が上記第２半径とは異なる第２係合領域と、を含み、上記プランジャが上記ボビンの内側に配置された状態では、上記第１係合領域と上記第２係合領域とが相互に対向しており、上記プランジャが上記ボビンの内側で回転することは、上記第１係合領域と上記第２係合領域とが相互に係合することによって防止される。

上記流量制御弁において好ましくは、上記第１係合領域は、上記第１曲率中心からの距離が上記第１半径よりも小さくなるように構成され、上記第２係合領域は、上記第２曲率中心からの距離が上記第２半径よりも小さくなるように構成されている。

上記流量制御弁において好ましくは、上記第２係合領域は、径方向の内側に向かって凸状に突出する形状を有している。

上記流量制御弁において好ましくは、上記第１係合領域は、平坦な面形状を有している。

上記流量制御弁において好ましくは、上記ボビンの上記内周面は、上記第２曲率中心からの距離が上記第２半径よりも大きい凹領域をさらに含む。

上記流量制御弁において好ましくは、上記凹領域は、円周方向において上記第２係合領域に隣接するように設けられている。

上記流量制御弁において好ましくは、上記プランジャは、内側に上記弁体が配置される小径部と、軸方向において、上記小径部に対して上記弁体が配置される側とは反対側に設けられた大径部と、を含み、上記第１係合領域は、上記大径部にのみ設けられている。

上記流量制御弁において好ましくは、上記第１係合領域は、上記大径部の軸方向における一部分にのみ設けられている。

本発明に基づく血圧情報測定装置は、上記の流量制御弁を、生体を圧迫するための圧迫用流体袋の内圧を減圧させるための排出弁として備える。

本発明に基づく流量制御弁の製造方法は、上記の流量制御弁を製造するための方法であって、引き抜き成型によって、上記第１係合領域を上記プランジャの上記外周面に設ける。

上記の構成によれば、プランジャがボビンの内側で回転することは第１係合領域と第２係合領域とが相互に係合していることによって防止することが可能となる。

実施の形態１における血圧計の外観構造を示す斜視図である。 実施の形態１における血圧計の機能ブロックの構成を示す図である。 実施の形態１における流量制御弁を示す斜視図である。 図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面図である。 図４中のＶ−Ｖ線に沿った矢視断面図である。 実施の形態１における流量制御弁に備えられるプランジャおよび弁体を示す斜視図である。 比較例１における流量制御弁に備えられるボビンおよびプランジャを示す断面図である。 比較例２における流量制御弁に備えられるボビンおよびプランジャを示す断面図である。 比較例３における流量制御弁に備えられるボビンおよびプランジャを示す断面図である。 実施の形態２における流量制御弁に備えられるプランジャおよびボビンを示す斜視図である。 実施の形態３における流量制御弁に備えられるプランジャおよびボビンを示す断面図である。 実施の形態４における流量制御弁に備えられるプランジャおよびボビンを示す断面図である。 実施の形態５における流量制御弁に備えられるプランジャおよびボビンを示す断面図である。 実施の形態６における流量制御弁に備えられるプランジャおよびボビンを示す断面図である。 実施の形態７における流量制御弁に備えられるプランジャおよびボビンを示す断面図である。 実施の形態８における流量制御弁に備えられるプランジャおよびボビンを示す断面図である。 実施の形態９における流量制御弁に備えられるプランジャおよびボビンを示す断面図である。 実施の形態１０における流量制御弁に備えられるプランジャおよびボビンを示す断面図である。

以下、実施の形態における流量制御弁およびその製造方法、ならびに血圧情報測定装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない場合がある。

以下の実施の形態は、被験者の上腕にカフが装着されて使用されることで被験者の収縮期血圧値および拡張期血圧値が測定可能に構成された、いわゆる上腕式血圧計に基づき説明する。流量制御弁については、このような上腕式血圧計に備えられるという実施の形態に基づき説明する。

ただし、以下に開示する流量制御弁に関する技術的思想は、上腕式血圧計に限られず、手首式血圧計や足式血圧計の他、平均血圧値や酸素飽和度等を測定する血圧情報測定装置にも適用可能である。以下に開示する流量制御弁に関する思想は、流体の吸引や排出を利用して物体を把持するソフトロボティクスの分野や、その他の分野にも適用可能である。

［実施の形態１］
（血圧計１）
図１〜図６を参照して、実施の形態１における血圧計１（血圧情報測定装置）および流量制御弁１００Ａについて説明する。図１は、血圧計１の外観構造を示す斜視図であり、図２は、血圧計１の機能ブロックの構成を示す図である。

図１に示すように、血圧計１は、本体１０、カフ４０、エア管５０を備える。本体１０は、表示部２１、操作部２３を有する。カフ４０は、外装カバー４１、圧迫用空気袋４２を有する。エア管５０は、本体１０とカフ４０とを接続している。

図２に示すように、本体１０は、表示部２１、操作部２３に加え、制御部２０、メモリ部２２、電源部２４、加圧ポンプ３１、流量制御弁１００Ａ、圧力センサ３３、加圧ポンプ駆動回路３４、流量制御弁駆動回路３５、発振回路３６を有する。加圧ポンプ３１、流量制御弁１００Ａ、圧力センサ３３は、圧迫用エア系コンポーネント３０を構成し、加圧ポンプ３１、流量制御弁１００Ａは、圧迫用空気袋４２の内圧を加減圧するための加減圧機構を構成する。

圧迫用空気袋４２は、加圧ポンプ３１、流量制御弁１００Ａおよび圧力センサ３３のそれぞれに接続されている。圧迫用空気袋４２は、加圧ポンプ３１の駆動が制御されることで加圧されて膨張したり、排出弁としての流量制御弁１００Ａの駆動が制御されることでその内圧が維持されたり減圧されて収縮したりする。

制御部２０は、血圧計１の全体を制御する。表示部２１は、測定結果等を表示する。メモリ部２２は、血圧値測定のための処理手順を制御部２０等に実行させるためのプログラムや、測定結果等を記憶する。操作部２３は、外部からの命令を制御部２０や電源部２４に入力する。電源部２４は、制御部２０等に電力を供給する。

制御部２０は、制御信号を加圧ポンプ駆動回路３４および流量制御弁駆動回路３５にそれぞれ入力したり、測定結果を表示部２１やメモリ部２２に入力したりする。制御部２０は、圧力センサ３３によって検出された圧力値に基づいて被験者の血圧値を取得し、表示部２１やメモリ部２２に入力する。

加圧ポンプ駆動回路３４は、加圧ポンプ３１の動作を制御する。流量制御弁駆動回路３５は、流量制御弁１００Ａの開閉動作を制御する。加圧ポンプ３１は、圧迫用空気袋４２の内圧（以下、「カフ圧」とも称する）を加圧するためのものであり、加圧ポンプ駆動回路３４によって制御される。

流量制御弁１００Ａは、流量制御弁駆動回路３５によって制御されることで、圧迫用空気袋４２の内圧を維持したり、圧迫用空気袋４２の内空を外部に開放してカフ圧を減圧したりする。圧力センサ３３は、圧迫用空気袋４２の内圧を検知してこれに応じた出力信号を発振回路３６に入力する。発振回路３６は、圧力センサ３３から入力された信号に応じた発振周波数の信号を生成し、生成した信号を制御部２０に入力する。

（流量制御弁１００Ａ）
図３は、流量制御弁１００Ａを示す斜視図である。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視断面図である。図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿った矢視断面図である。便宜上のため、図５においてはボビン１２０とプランジャ１４０とを分離して図示している。図６は、流量制御弁１００Ａに備えられるプランジャ１４０および弁体１５０を示す斜視図である。

図３を主として参照して、流量制御弁１００Ａは、全体として略直方体形状の形状を有する。流量制御弁１００Ａは、フレーム１１０、ベース１１４、ボビン１２０（図４，図５）、コア１３０、プランジャ１４０（図４，図５）、弁体１５０（図４）、ソレノイドコイル１５２、接続端子１５４，１５６、スプリング１６０（図４）を備える。

フレーム１１０およびベース１１４は、流量制御弁１００Ａの外殻を構成する。フレーム１１０は、互いに平行配置された側壁１１１，１１２と、側壁１１１，１１２の一端同士を接続する端壁１１３とを有する。ベース１１４は、側壁１１１，１１２の他端同士を接続する。ベース１１４は、カシメや溶接等によって、側壁１１１，１１２の他端に固定される。

フレーム１１０およびベース１１４は、軟磁性材料（たとえば透磁力の高い電磁鋼板または冷間圧延鋼板等）から構成される。フレーム１１０およびベース１１４は、ヨークとしても機能し、ソレノイドコイル１５２が通電されることによって生じる磁力線の経路を調整する。

ボビン１２０は、非磁性材料（たとえばポリブチレンテレフタラート等の樹脂）から構成される。本実施の形態のボビン１２０は、筒状部１２１（図４）と、一対の端壁１２７，１２８と、底部１２９とを有する。筒状部１２１は、筒状部１２１の内側に配置されるプランジャ１４０の移動経路を規定する。端壁１２７，１２８は、いずれも円環形状を有している。

端壁１２７は、筒状部１２１の軸方向（矢印ＤＲ）における一端に設けられ、端壁１２８は、筒状部１２１の同方向における途中部分（他端寄りの部分）に設けられる。底部１２９は、筒状部１２１の他端開口を塞ぐように設けられる。ベース１１４は、開口を有し、筒状部１２１の他端はこの開口を通り抜けるように配置される。

ソレノイドコイル１５２は、筒状部１２１の周囲に巻回され、筒状部１２１の周面および端壁１２７，１２８によって保持される。ソレノイドコイル１５２の両端は、接続端子１５４，１５６に接続される。ソレノイドコイル１５２は、流量制御弁駆動回路３５（図２）および接続端子１５４，１５６を通して給電されることで、磁束を発生させる。

コア１３０は、ノズル部１３１を有し、フレーム１１０の端壁１１３にカシメや溶接等によって固定される。ノズル部１３１の一端は、流体が通過する流出口１３２を形成しており、流出口１３２はボビン１２０の筒状部１２１の内側に配置される。ノズル部１３１の他端は、エア管５０（図２）等を介して圧迫用空気袋４２に接続される。流出口１３２が開放されることで、圧迫用空気袋４２内の流体が排出される。

コア１３０は、軟磁性材料（たとえば電磁鋼または硫黄複合快削鋼等）から構成される。コア１３０は、固定鉄心を構成し、ソレノイドコイル１５２が通電された際に磁束が通ることにより、プランジャ１４０を引き寄せる。すなわち本実施の形態の流量制御弁１００Ａは、非作動時においては流出口１３２が完全に開放される、ノーマリーオープン型のソレノイド式流量制御弁である。

プランジャ１４０は、略円柱状の形状を有し（図５，図６を参照して詳細は後述する）、ボビン１２０（筒状部１２１）の内側に配置される。詳細は後述するが、本実施の形態のプランジャ１４０の外周面１４２は、第１円周面領域１４３と第１係合領域１４４とを有している。ボビン１２０（筒状部１２１）の内周面１２２は、第２円周面領域１２３と第２係合領域１２４とを有している。

プランジャ１４０のコア１３０に面する端面１４１には、収容凹部１４５が設けられる。収容凹部１４５は、流出口１３２に対応した位置（流出口１３２に対向する位置）に設けられ、弁体１５０は、収容凹部１４５の中に嵌め込まれる。

プランジャ１４０は、軟磁性材料（たとえば電磁鋼または硫黄複合快削鋼等）から構成される。プランジャ１４０は、可動鉄心を構成するものであり、ソレノイドコイル１５２が通電された際に磁束が通ることにより、コア１３０によって引き寄せられることで軸方向（矢印ＤＲ）に移動するものである。

弁体１５０は、プランジャ１４０の端部に設けられ、軸方向において端面１４１から突出するように設けられる。弁体１５０は、シリコーンゴムや、ＮＢＲに代表されるニトリルゴムから構成される。弁体１５０は、プランジャ１４０に設けられた収容凹部１４５に収容される。弁体１５０は、シール面１５１を有し、コア１３０に設けられた流出口１３２に対向配置される。弁体１５０は、プランジャ１４０と一体化され、弁体１５０がプランジャ１４０に対して回転することはない。弁体１５０は、接着剤等を用いてプランジャ１４０に固定されていてもよい。

図６に示すように、本実施の形態のプランジャ１４０は、内側に弁体１５０（収容凹部１４５）が設けられる小径部１４６と、軸方向（矢印ＤＲ）において、小径部１４６に対して弁体１５０が配置される側とは反対側に設けられた大径部１４７とを含む。小径部１４６と大径部１４７との間には、段差１４８が設けられる。

スプリング１６０（図４）は、ボビン１２０（筒状部１２１）の内側に配置され、軸方向（矢印ＤＲ）において、コア１３０とプランジャ１４０との間に介装されている。スプリング１６０は、小径部１４６（図６）の周囲を囲うように配置され、スプリング１６０の一端はコア１３０に接触しており、スプリング１６０の他端はプランジャ１４０の段差１４８に接触している。スプリング１６０は、プランジャ１４０をコア１３０から遠ざける方向に付勢する。

図４を参照して、流量制御弁１００Ａの非作動時においては、ソレノイドコイル１５２は給電されておらず、磁気回路は形成されない。スプリング１６０の付勢力によってプランジャ１４０および弁体１５０はコア１３０から離れた位置に配置される。ノズル部１３１に連通する圧迫用空気袋４２内の空気は、流出口１３２を介してコア１３０とプランジャ１４０との間に位置する空間に排出され、さらにはボビン１２０とプランジャ１４０との間の隙間を経由して流量制御弁１００Ａの外部へと排出される。

流量制御弁１００Ａの作動時においては、ソレノイドコイル１５２に給電されることで、フレーム１１０、コア１３０、プランジャ１４０およびベース１１４を磁束が通るように磁気回路が形成される。プランジャ１４０および弁体１５０は、スプリング１６０の付勢力に抗してコア１３０側に向けて引き寄せられる。

ソレノイドコイル１５２に印加される電流が所定の大きさ以上である場合には、プランジャ１４０が軸方向に沿って最大限、コア１３０側に向けて引き寄せられ、弁体１５０のシール面１５１がコア１３０に接触することで流出口１３２が閉塞される。当該状態においては、流出口１３２を介して空気が流出することが阻害され、圧迫用空気袋４２の内圧が維持されることになる。

ソレノイドコイル１５２に印加される電流が上述した所定の大きさ未満である場合には、プランジャ１４０が軸方向に沿ってある程度コア１３０側に向けて引き寄せられる。当該状態においては、弁体１５０のシール面１５１が流出口１３２を完全には閉塞しないものの、流出口１３２はある程度閉塞された状態となる。流出口１３２を介して空気が流出することになるものの、流出口１３２から空気が流出することがある程度阻害されることになり、その流出流量が制限されることになる。

流出口１３２と弁体１５０の流出口１３２側に位置するシール面１５１との間の距離は、ソレノイドコイル１５２に印加される電流の大きさを制御することで可変に調節される。流量制御弁１００Ａの駆動電圧を調節することにより、流出口１３２から流出する圧縮空気の流量が可変に調節できることになる。

（回転防止構造）
図５を参照して、上述のとおり、プランジャ１４０は、筒状部１２１の内側に配置される（矢印ＡＲ１）。本実施の形態においては、プランジャ１４０の外周面１４２とボビン１２０の内周面１２２とによって、プランジャ１４０がボビン１２０の内側で回転することを防止する回転防止構造が構成されている。

具体的には、プランジャ１４０の外周面１４２は、第１円周面領域１４３と第１係合領域１４４とを含んでいる。プランジャ１４０の断面形状を、軸方向（プランジャ１４０の移動方向）に対して直交する平面方向の断面視で見た場合、第１円周面領域１４３は、点Ｐ１から点Ｐ２まで円弧状に延びる形状を有しており、この円弧形状は、第１曲率中心Ｃ１を中心とし、この第１曲率中心Ｃ１から第１半径Ｒ１を有するように円周方向に沿って延びる形状を有している。

一方、第１係合領域１４４は、第１曲率中心Ｃ１からの距離Ｌ１が、第１半径Ｒ１とは異なるように構成されている。具体的には、プランジャ１４０の断面形状を、軸方向（プランジャ１４０の移動方向）に対して直交する平面方向の断面視で見た場合、本実施の形態における第１係合領域１４４は、点Ｐ１から点Ｐ２まで直線状に延びる線分形状を有しており、この線分形状の中の任意点と第１曲率中心Ｃ１との間の距離Ｌ１は、第１半径Ｒ１よりも小さくなるように構成されている（第１半径Ｒ１＞距離Ｌ１）。

図６に示すように、第１係合領域１４４は、平坦な面形状を有し、軸方向（矢印ＤＲ）に対して平行な方向に延在している。第１係合領域１４４は、軸方向において段差１４８から大径部１４７の端部１４９に到達するように、大径部１４７の軸方向における全体に亘って延びるように設けられている。このような形状を有する第１係合領域１４４は、引き抜き成型によって、容易にプランジャ１４０に設けることが可能である。本実施の形態における第１係合領域１４４は、プランジャ１４０の大径部１４７にのみ設けられているが、第１係合領域１４４は、小径部１４６にのみ設けられていてもよいし、小径部１４６および大径部１４７の両方に設けられていてもよい。

同様に、ボビン１２０の内周面１２２は、第２円周面領域１２３と第２係合領域１２４とを含んでいる。本実施の形態では、ボビン１２０に、径方向の内側に向かって膨出する膨出部１２５ａ（図５）が形成されており、膨出部１２５ａの表面が、第２係合領域１２４を形成している。

ボビン１２０の断面形状を、軸方向（プランジャ１４０の移動方向）に対して直交する平面方向の断面視で見た場合、第２円周面領域１２３は、点Ｐ３から点Ｐ４まで円弧状に延びる形状を有しており、この円弧形状は、第２曲率中心Ｃ２を中心とし、この第２曲率中心Ｃ２から第２半径Ｒ２を有するように円周方向に沿って延びる形状を有している。

一方、第２係合領域１２４は、第２曲率中心Ｃ２からの距離Ｌ２が、第２半径Ｒ２とは異なるように構成されている。具体的には、ボビン１２０の断面形状を、軸方向（プランジャ１４０の移動方向）に対して直交する平面方向の断面視で見た場合、本実施の形態における第２係合領域１２４は、点Ｐ３から点Ｐ４まで直線状に延びる線分形状を有しており、この線分形状の中の任意点と第２曲率中心Ｃ２との間の距離Ｌ２は、第２半径Ｒ２よりも小さくなるように構成されている（第２半径Ｒ２＞距離Ｌ２）。

プランジャ１４０がボビン１２０の内側に配置された状態では、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とは相互に対向する。プランジャ１４０がボビン１２０の内側でボビン１２０に対して回転することは、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とが相互に係合することによって防止される。

（作用および効果）
冒頭で述べたとおり、プランジャ１４０の端部に設けられた弁体１５０のシール面１５１が、流出口１３２（具体的には、コア１３０のうちの流出口１３２を形成している縁部分、以下同じ）に接触あるいは密着していることで、流出口１３２は閉じられる。ボビン１２０に対してプランジャ１４０が回転すると、流出口１３２に対する弁体１５０のシール面１５１の当たり方も変動する。

流出口１３２に対する弁体１５０のシール面１５１の当たり方が変動すると、流出口１３２が開くタイミングや、流体の流出経路の広がり具合にばらつきが生じやすくなる。シール面１５１や流出口１３２は、製造誤差を有している場合がある。たとえば、コア１３０のノズル部１３１を旋盤加工で形成した場合には、加工精度によっては流出口１３２が設計位置（センター位置）からずれたり、後処理によって流出口１３２の周縁部分に微細なキズや欠けが生じたりすることもあり得る。図４に示すように、弁体１５０のシール面１５１を傾斜させる場合もある。これらの場合において、流出口１３２に対するシール面１５１の当たり方が変動すると、流出口１３２が開くタイミングや流体の流出経路の広がり具合にばらつきがより生じやすくなる。

これに対して本実施の形態においては、プランジャ１４０がボビン１２０の内側でボビン１２０に対して回転することは、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とが相互に係合することによって防止されている。結果として、流出口１３２に対する弁体１５０のシール面１５１の当たり方が変動することは効果的に抑制されており、流出口１３２が開くタイミングや、流体の流出経路の広がり具合にばらつきが生じることも効果的に抑制されている。したがって、同一の制御条件で流量制御弁１００Ａを動作させた場合、カフの内圧が減圧される程度にばらつきが生じることはほとんどなく、測定の度に異なる特性を示してしまうこともほとんどないものとすることができ、歩留まり改善やロットアウト軽減による品質向上を期待することが可能となる。

（変形例）
図６に示すように、本実施の形態における第１係合領域１４４は、平坦な面形状を有しているが、第１半径Ｒ１と距離Ｌ１とが互いに異なる関係を満足し、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とが相互に係合可能な形状であれば、第１係合領域１４４は、たとえば曲面形状や凹凸形状を有していてもよい。本実施の形態における第１係合領域１４４は、軸方向（矢印ＤＲ）に対して平行な方向に延在する形状を有している。第１係合領域１４４は、軸方向（矢印ＤＲ）に対して平行な方向に延在する形状を有していなくてもよい。

［比較例１］
図７は、比較例１における流量制御弁１００Ｂに備えられるボビン１２０およびプランジャ１４０を示す断面図である。

流量制御弁１００Ｂにおいては、プランジャ１４０の外周面１４２は、実施の形態１における第１円周面領域１４３に相当する部分のみから構成され、プランジャ１４０の外周面１４２は、曲率中心Ｃから第１半径Ｒ１を有するように円周方向に沿って延びる形状を有している。ボビン１２０の内周面１２２は、実施の形態１における第２円周面領域１２３に相当する部分のみから構成され、ボビン１２０の内周面１２２は、曲率中心Ｃから第２半径Ｒ２を有するように円周方向に沿って延びる形状を有している。

したがって流量制御弁１００Ｂにおいては、プランジャ１４０の外周面１４２とボビン１２０の内周面１２２とが相互に係合することは不可能であり、ボビン１２０に対してプランジャ１４０は矢印ＡＲ２方向に回転する可能性がある。

［比較例２］
図８は、比較例２における流量制御弁１００Ｃに備えられるボビン１２０およびプランジャ１４０を示す断面図である。

流量制御弁１００Ｃにおいては、プランジャ１４０の外周面１４２は、第１円周面領域１４３と領域１４４とを有している。しかしながら、ボビン１２０の内周面１２２は、実施の形態１における第２円周面領域１２３に相当する部分のみから構成され、ボビン１２０の内周面１２２は、曲率中心Ｃから第２半径Ｒ２を有するように円周方向に沿って延びる形状を有している。流量制御弁１００Ｃの領域１４４は、係合領域として機能することはない。

したがって流量制御弁１００Ｃにおいても、プランジャ１４０の外周面１４２とボビン１２０の内周面１２２とが相互に係合することは不可能であり、ボビン１２０に対してプランジャ１４０は矢印ＡＲ２方向に回転する可能性がある。

［比較例３］
図９は、比較例３における流量制御弁１００Ｄに備えられるボビン１２０およびプランジャ１４０を示す断面図である。

流量制御弁１００Ｄにおいては、プランジャ１４０の外周面１４２は、２つの第１円周面領域１４３ａ，１４３ｂと、２つの領域１４４ａ，１４４ｂとを有している。２つの第１円周面領域１４３ａ，１４３ｂは、いずれも、曲率中心Ｃを中心とし、この曲率中心Ｃから第１半径Ｒ１を有するように円周方向に沿って延びる形状を有している。領域１４４ａ，１４４ｂは、曲率中心Ｃからの距離が、第１半径Ｒ１とは異なるように構成されている。しかしながら、ボビン１２０の内周面１２２は、実施の形態１における第２円周面領域１２３に相当する部分のみから構成され、ボビン１２０の内周面１２２は、曲率中心Ｃから第２半径Ｒ２を有するように円周方向に沿って延びる形状を有している。流量制御弁１００Ｄの領域１４４ａ，１４４ｂは、係合領域として機能することはない。

したがって流量制御弁１００Ｄにおいても、プランジャ１４０の外周面１４２とボビン１２０の内周面１２２とが相互に係合することは不可能であり、ボビン１２０に対してプランジャ１４０は矢印ＡＲ２方向に回転する可能性がある。

［実施の形態２］
図６を参照して説明したように、上述の実施の形態１における第１係合領域１４４は、軸方向において段差１４８から大径部１４７の端部１４９に到達するように、大径部１４７の軸方向における全体に亘って延びるように設けられている。

図１０に示すように、第１係合領域１４４は、大径部１４７の軸方向における一部分にのみ設けられていても構わない。図１０に示す第１係合領域１４４は、大径部１４７の軸方向における途中部分１４７Ｔから、大径部１４７の端部１４９に到達するように設けられている。このような形状を有する第１係合領域１４４も、引き抜き成型によって、容易にプランジャ１４０に設けることが可能である。これとは逆に、第１係合領域１４４は、大径部１４７の軸方向における途中部分１４７Ｔから、段差１４８に到達するように設けられていても構わない。

［実施の形態３］
図１１は、実施の形態３における流量制御弁１００Ｅに備えられるボビン１２０およびプランジャ１４０を示す断面図である。実施の形態１（図５参照）と実施の形態３とは、以下の点において相違している。

本実施の形態の流量制御弁１００Ｅにおいては、プランジャ１４０の外周面１４２が、２つの第１円周面領域１４３ａ，１４３ｂと、第１係合領域１４４ａと、領域１４４ｂとを有している。

第１円周面領域１４３ａは、点Ｐ２から点Ｐ６まで円弧状に延びる形状を有しており、この円弧形状は、第１曲率中心Ｃ１を中心とし、この第１曲率中心Ｃ１から第１半径Ｒ１を有するように円周方向に沿って延びる形状を有している。第１円周面領域１４３ｂは、点Ｐ５から点Ｐ１まで円弧状に延びる形状を有しており、この円弧形状は、第１曲率中心Ｃ１を中心とし、この第１曲率中心Ｃ１から第１半径Ｒ１を有するように円周方向に沿って延びる形状を有している。

第１係合領域１４４ａは、第１曲率中心Ｃ１からの距離Ｌ１が、第１半径Ｒ１とは異なるように構成されている。第１係合領域１４４ａは、点Ｐ１から点Ｐ２まで直線状に延びる線分形状を有しており、この線分形状の中の任意点と第１曲率中心Ｃ１との間の距離Ｌ１は、第１半径Ｒ１よりも小さくなるように構成されている（第１半径Ｒ１＞距離Ｌ１）。同様に、領域１４４ｂは、第１曲率中心Ｃ１からの距離Ｌ１が、第１半径Ｒ１とは異なるように構成されている。領域１４４ｂは、点Ｐ６から点Ｐ５まで直線状に延びる線分形状を有しており、この線分形状の中の任意点と第１曲率中心Ｃ１との間の距離Ｌ１は、第１半径Ｒ１よりも小さくなるように構成されている（第１半径Ｒ１＞距離Ｌ１）。

本実施の形態においては、第１円周面領域１４３ａ，１４３ｂの第１曲率中心Ｃ１と、第２円周面領域１２３の第２曲率中心Ｃ２とは、同一の位置に形成される。第１係合領域１４４ａと領域１４４ｂとは、互いに平行である。プランジャ１４０がボビン１２０の内側に配置された状態では、第１係合領域１４４ａと第２係合領域１２４とは相互に対向する。プランジャ１４０がボビン１２０の内側でボビン１２０に対して回転することは、第１係合領域１４４ａと第２係合領域１２４とが相互に係合することによって防止される。プランジャ１４０に領域１４４ｂが設けられており、領域１４４ｂと内周面１２２（第２円周面領域１２３）との間の空間は、流体を急速に排出するための排出流路として活用できる。

［実施の形態４］
図１２は、実施の形態４における流量制御弁１００Ｆに備えられるボビン１２０およびプランジャ１４０を示す断面図である。実施の形態１（図５参照）と実施の形態４とは、以下の点において相違している。

本実施の形態の流量制御弁１００Ｆにおいては、ボビン１２０に、径方向の内側に向かって凸状に突出する突出部１２５ｂが形成されており、突出部１２５ｂの表面が、第２係合領域１２４を形成している。第２円周面領域１２３は、点Ｐ３から点Ｐ４まで円弧状に延びる形状を有しており、この円弧形状は、第２曲率中心Ｃ２を中心とし、この第２曲率中心Ｃ２から第２半径Ｒ２を有するように円周方向に沿って延びる形状を有している。

流量制御弁１００Ｆにおいても、プランジャ１４０がボビン１２０の内側に配置された状態では、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とは相互に対向する。プランジャ１４０がボビン１２０の内側でボビン１２０に対して回転することは、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とが相互に係合することによって防止される。さらに、突出部１２５ｂの両側に形成された空間Ｓ，Ｓは、流体を急速に排出するための排出流路として活用できる。

［実施の形態５］
図１３は、実施の形態５における流量制御弁１００Ｇに備えられるボビン１２０およびプランジャ１４０を示す断面図である。実施の形態４（図１２参照）と実施の形態５とは、以下の点において相違している。

本実施の形態の流量制御弁１００Ｇにおいては、ボビン１２０の内周面１２２が凹領域１２６ａ，１２６ｂをさらに有している。凹領域１２６ａ，１２６ｂは、第２曲率中心Ｃ２から凹領域１２６ａ，１２６ｂまでの距離Ｌ３が、第２半径Ｒ２よりも大きくなるように構成されている（距離Ｌ３＞第２半径Ｒ２）。凹領域１２６ａ，１２６ｂは、円周方向において第２係合領域１２４に隣接するように設けられている。

流量制御弁１００Ｇにおいても、プランジャ１４０がボビン１２０の内側に配置された状態では、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とは相互に対向する。プランジャ１４０がボビン１２０の内側でボビン１２０に対して回転することは、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とが相互に係合することによって防止される。さらに、凹領域１２６ａ，１２６ｂの内側に形成された空間は、流体を急速に排出するための排出流路として活用できる。

［実施の形態６］
図１４は、実施の形態６における流量制御弁１００Ｈに備えられるボビン１２０およびプランジャ１４０を示す断面図である。実施の形態５（図１３参照）と実施の形態６とは、以下の点において相違している。

本実施の形態の流量制御弁１００Ｈにおいては、凹領域１２６ａ，１２６ｂが、円周方向において第２係合領域１２４から離れた位置に設けられ、第２係合領域１２４には隣接していない。

流量制御弁１００Ｈにおいても、プランジャ１４０がボビン１２０の内側に配置された状態では、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とは相互に対向する。プランジャ１４０がボビン１２０の内側でボビン１２０に対して回転することは、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とが相互に係合することによって防止される。さらに、凹領域１２６ａ，１２６ｂの内側に形成された空間は、流体を急速に排出するための排出流路として活用できる。

［実施の形態７］
図１５は、実施の形態７における流量制御弁１００Ｉに備えられるボビン１２０およびプランジャ１４０を示す断面図である。実施の形態５（図１３参照）と実施の形態７とは、以下の点において相違している。

本実施の形態の流量制御弁１００Ｉにおいては、ボビン１２０およびプランジャ１４０が、第１曲率中心Ｃ１（第２曲率中心Ｃ２に同じ）に対して点対称の形状を有している。具体的には、プランジャ１４０の外周面１４２は、２つの第１円周面領域１４３ａ，１４３ｂと、２つの第１係合領域１４４ａ，１４４ｂとを含んでいる。ボビン１２０には、２つの突出部１２５ｂが設けられており、ボビン１２０の内周面１２２は、２つの第２円周面領域１２３ａ，１２３ｂと、２つの第２係合領域１２４ａ，１２４ｂと、４つの凹領域１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ，１２６ｄとを含んでいる。

流量制御弁１００Ｉにおいては、プランジャ１４０がボビン１２０の内側に配置された状態では、第１係合領域１４４ａと第２係合領域１２４ａとが相互に対向し、第１係合領域１４４ｂと第２係合領域１２４ｂとが相互に対向する。プランジャ１４０がボビン１２０の内側でボビン１２０に対して回転することは、第１係合領域１４４ａと第２係合領域１２４ａとが相互に係合したり、第１係合領域１４４ｂと第２係合領域１２４ｂとが相互に係合したりすることによって防止される。さらに、凹領域１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ，１２６ｄの内側に形成された空間は、流体を急速に排出するための排出流路として活用できる。

［実施の形態８］
図１６は、実施の形態８における流量制御弁１００Ｊに備えられるボビン１２０およびプランジャ１４０を示す断面図である。実施の形態１（図５参照）と実施の形態８とは、以下の点において相違している。

上述の実施の形態１では、ボビン１２０に、径方向の内側に向かって膨出する膨出部１２５ａ（図５）が形成されており、膨出部１２５ａの表面が、第２係合領域１２４を形成している。本実施の形態においては、ボビン１２０に、径方向の内側に向かって凸状に突出する突出部１２５ｄ（図１６）が形成されており、突出部１２５ｄの表面が、第２係合領域１２４を形成している。

本実施の形態の第２係合領域１２４は、点Ｐ３から点Ｐ４まで曲線状に延びる線分形状を有しており、本実施の形態においても、この線分形状の中の任意点と第２曲率中心Ｃ２との間の距離Ｌ２は、第２半径Ｒ２よりも小さくなるように構成されている（第２半径Ｒ２＞距離Ｌ２）。

第１係合領域１４４についても同様である。本実施の形態の第１係合領域１４４は、点Ｐ１から点Ｐ２まで曲線状に延びる線分形状を有しており、本実施の形態においても、この線分形状の中の任意点と第１曲率中心Ｃ１（第２曲率中心Ｃ２に同じ）との間の距離Ｌ１は、第１半径Ｒ１よりも小さくなるように構成されている（第１半径Ｒ１＞距離Ｌ１）。

プランジャ１４０がボビン１２０の内側に配置された状態では、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とが相互に対向する。プランジャ１４０がボビン１２０の内側でボビン１２０に対して回転することは、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とが相互に係合することによって防止される。

［実施の形態９］
図１７は、実施の形態９における流量制御弁１００Ｋに備えられるボビン１２０およびプランジャ１４０を示す断面図である。実施の形態８（図１６参照）と実施の形態９とは、以下の点において相違している。

本実施の形態の流量制御弁１００Ｋにおいては、プランジャ１４０が、第１曲率中心Ｃ１（第２曲率中心Ｃ２に同じ）に対して点対称の形状を有している。具体的には、プランジャ１４０の外周面１４２は、２つの第１円周面領域１４３ａ，１４３ｂと、第１係合領域１４４ａと、領域１４４ｂとを含んでいる。領域１４４ｂの内側に形成された空間は、流体を急速に排出するための排出流路として活用できる。

［実施の形態１０］
図１８は、実施の形態１０における流量制御弁１００Ｌに備えられるボビン１２０およびプランジャ１４０を示す断面図である。実施の形態８（図１６参照）と実施の形態１０とは、以下の点において相違している。

上述の実施の形態１や実施の形態８では、第１半径Ｒ１＞距離Ｌ１の関係と、第２半径Ｒ２＞距離Ｌ２の関係とが成立している。第１曲率中心Ｃ１からの距離Ｌ１が第１半径Ｒ１とは異なるように第１係合領域１４４が構成され、第２曲率中心Ｃ２からの距離Ｌ２が第２半径Ｒ２とは異なるように第２係合領域１２４が構成されているという点は、各実施の形態で共通しているが、本実施の形態においては、第１半径Ｒ１＜距離Ｌ１の関係と、第２半径Ｒ２＜距離Ｌ２の関係とが成立している。

流量制御弁１００Ｌにおいても、プランジャ１４０がボビン１２０の内側に配置された状態では、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とが相互に対向する。プランジャ１４０がボビン１２０の内側でボビン１２０に対して回転することは、第１係合領域１４４と第２係合領域１２４とが相互に係合することによって防止される。

以上において説明した各実施の形態およびその変形例においては、流量制御される流体が圧縮空気である場合を例示して説明を行なったが、上記において開示した内容の適用対象はこれに限られるものではなく、流量制御される流体が、圧縮空気以外の高圧の気体や圧縮環境下にある液体等であってもよい。また、上述した本発明の実施の形態およびその変形例において示した特徴的な構成は、必要に応じて相互に組み合わせることが当然に可能である。

このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１０ 本体、２０ 制御部、２１ 表示部、２２ メモリ部、２３ 操作部、２４ 電源部、３０ 圧迫用エア系コンポーネント、３１ 加圧ポンプ、３３ 圧力センサ、３４ 加圧ポンプ駆動回路、３５ 流量制御弁駆動回路、３６ 発振回路、４０ カフ、４１ 外装カバー、４２ 圧迫用空気袋、５０ エア管、１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ，１００Ｈ，１００Ｉ，１００Ｊ，１００Ｋ，１００Ｌ 流量制御弁、１１０ フレーム、１１１，１１２ 側壁、１１３，１２７，１２８ 端壁、１１４ ベース、１２０ ボビン、１２１ 筒状部、１２２ 内周面、１２３，１２３ａ，１２３ｂ 第２円周面領域、１２４，１２４ａ，１２４ｂ 第２係合領域、１２５ａ 膨出部、１２５ｂ，１２５ｄ 突出部、１２６ａ，１２６ｂ，１２６ｃ，１２６ｄ 凹領域、１２９ 底部、１３０ コア、１３１ ノズル部、１３２ 流出口、１４０ プランジャ、１４１ 端面、１４２ 外周面、１４３，１４３ａ，１４３ｂ 第１円周面領域、１４４，１４４ａ，１４４ｂ 第１係合領域（領域）、１４５ 収容凹部、１４６ 小径部、１４７ 大径部、１４７Ｔ 途中部分、１４８ 段差、１４９ 端部、１５０ 弁体、１５１ シール面、１５２ ソレノイドコイル、１５４，１５６ 接続端子、１６０ スプリング、ＡＲ１，ＡＲ２，ＤＲ 矢印、Ｃ 曲率中心、Ｃ１ 第１曲率中心、Ｃ２ 第２曲率中心、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 距離、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６ 点、Ｒ１ 第１半径、Ｒ２ 第２半径、Ｓ 空間。

Claims (7)

1. 流体の流量を可変に制御可能な流量制御弁であって、
   磁束を発生させるためのソレノイドコイルと、
   前記ソレノイドコイルが周囲に巻回されたボビンと、
   前記ボビンの内側に配置され、前記ソレノイドコイルが形成した磁束によって軸方向に移動するプランジャと、
   流体が通過する流出口が形成されたコアと、
   前記流出口に対向するように前記プランジャの端部に設けられ、前記コアに離接することによって前記流出口を開閉する弁体と、を備え、
   前記プランジャの外周面は、第１曲率中心から第１半径を有するように円周方向に沿って延びる第１円周面領域と、前記第１曲率中心からの距離が前記第１半径とは異なる第１係合領域と、を含み、
   前記ボビンの内周面は、第２曲率中心から第２半径を有するように円周方向に沿って延びる第２円周面領域と、前記第２曲率中心からの距離が前記第２半径とは異なる第２係合領域と、を含み、
   前記プランジャが前記ボビンの内側に配置された状態では、前記第１係合領域と前記第２係合領域とが相互に対向しており、前記プランジャが前記ボビンの内側で回転することは、前記第１係合領域と前記第２係合領域とが相互に係合することによって防止され、
   前記第１係合領域は、前記第１曲率中心からの距離が前記第１半径よりも小さくなるように構成され、
   前記第２係合領域は、前記第２曲率中心からの距離が前記第２半径よりも小さくなるように構成され、
   前記ボビンの前記内周面は、前記第２曲率中心からの距離が前記第２半径よりも大きい凹領域をさらに含み、
   前記凹領域は、円周方向において前記第２係合領域に隣接するように設けられ、
   前記凹領域は、周方向において前記第２係合領域の側に位置する内面を有し、前記内面は、前記第２係合領域の一部を規定している、
   流量制御弁。
2. 前記第２係合領域は、径方向の内側に向かって凸状に突出する形状を有している、
   請求項１に記載の流量制御弁。
3. 前記第１係合領域は、平坦な面形状を有している、
   請求項１または２に記載の流量制御弁。
4. 前記プランジャは、
   内側に前記弁体が配置される小径部と、
   軸方向において、前記小径部に対して前記弁体が配置される側とは反対側に設けられた大径部と、を含み、
   前記第１係合領域は、前記大径部にのみ設けられている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の流量制御弁。
5. 前記第１係合領域は、前記大径部の軸方向における一部分にのみ設けられている、
   請求項４に記載の流量制御弁。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の流量制御弁を、生体を圧迫するための圧迫用流体袋の内圧を減圧させるための排出弁として備える、
   血圧情報測定装置。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載の流量制御弁を製造するための方法であって、
   引き抜き成型によって、前記第１係合領域を前記プランジャの前記外周面に設ける、
   流量制御弁の製造方法。

Images