JPH0428952B2

JPH0428952B2 -

Info

Publication number: JPH0428952B2
Application number: JP16053186A
Authority: JP
Inventors: Rokusaburo Kimura; Satoshi Nakayama; Yoshe Watari
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-07-08
Filing date: 1986-07-08
Publication date: 1992-05-15
Also published as: JPS6319477A

Description

【発明の詳細な説明】【技術分野】

本発明は空気の流路を周期的に切り換える空気
切換バルブ、殊に床ずれ防止用の空気マツトに使
用する空気切換バルブに関するものである。

【背景技術】

床ずれ防止用の空気マツトとして、２つの気の
う群を交互に並行に並べ、両気のう群を交互に膨
張収縮させるようにしたものがある。これは、一
方の気のう群を膨張させている時、これら気のう
群の間に位置している他方の気のう群を収縮させ
ておき、逆に他方の気のう群を膨張させた時には
一方の気のう群を収縮させるようにしたものであ
り、この動作を周期的に繰り返すことによつて、
床ずれの原因となる血行不良や空気流通の不良と
いつた床ずれの原因をなくすようにしたものであ
る。このように空気マツトに空気を供給するにあた
つては、エアポンプと空気マツトとの間に電磁バ
ルブを介在させて、電磁バルブの制御で行なうこ
とが考えられるが、周期的に切り換えることを考
えると、タイマー等による制御が必要となる電磁
バルブよりも、ロータリーバルブをモータで駆動
するほうが簡潔なものとなる。すなわち、４ポー
ト型ロータリーバルブの１ポートをポンプに、２
つのポートに各気のう群に、残るポートを大気に
解放し、弁体には隣合う２つのポート間を接続す
ることができる連通部を一対設け、弁体が回転す
るにつれて、各気のう群に接続されているポート
が、連通部によつてポンプポートと排気ポートと
に順次つながるようにするのである。しかし、一般に使用されている４ポート型ロー
タリーバルブでは、各ポートが等間隔に設置され
ており、ポンプポートから一方の気のう群に接続
されたポートへの空気供給の開始タイミングと、
他方の気のう群に接続されたポートから排気ポー
トを通じての空気排出の開始タイミングがほぼ同
じとなるために、上記空気マツト用としては好ま
しくない。上記両タイミングがずれるように、各
ポートを非等間隔に設置した場合には、一方の気
のう群が膨張している時間と、他方の気のう群が
膨張している時間との間に差が生じてしまい、こ
れも空気マツト用としては好ましくない。このために、特公昭55−16017号公報において、
第８図及び第９図に示す空気切換バルブが提案さ
れている。これはモータＭにて回転駆動される回
転体１と、基盤２とからなり、基盤２の端面には
ポンプＰに接続された２つのポンプポート２Ｐ，
２Ｐが同心円上において180°離れた位置に設けら
れているとともに、これらポンプポート２Ｐ，２
Ｐとは異なる同心円上に180°離れて２つのポート
２５ａ，２５ｂが設けられてこの両ポート２５
ａ，２５ｂに夫々気のう群５Ａ，５Ｂが接続され
ており、ポンプポート２Ｐ，２Ｐ及びポート２５
ａ，２５ｂは基盤２の中心のまわりに等間隔に位
置するようにされている。そして回転体１におけ
る基盤２の上記端面に摺接する一端面には、中心
角が180°以上とされている連通部１０と、ポート
２５ａ，２５ｂと同じ同心円上に位置する排気ポ
ート１１とが設けられている。ここにおける連通
部１０は、異なる同心円上に位置しているポンプ
ポート２Ｐ，２Ｐとポート２５ａ，２５ｂとの間
を連通させるものとされている。連通部１０がポ
ンプポート２Ｐ，２Ｐとポート２５ａ，２５ｂと
を連通させている時、気のう群５Ａ，５Ｂはポン
プＰから供給される空気によつて膨張し、排気ポ
ート１１がポート２５ａ，２５ｂと連通した時、
気のう群５Ａ，５Ｂは内部の空気が排出されてし
まうことから収縮する。この場合、回転体１を一回転させると、一方の
気のう群５Ａの空気圧変化は第１０図に実線で示
すものとなり、また他方の気のう群５Ｂの空気圧
変化は波線で示すものとなるものであつて、一方
は気のう群５Ａ，５Ｂが収縮を開始する前に他方
の気のう群５Ｂ，５Ａの膨張が完了しており、ま
た両気のう群５Ａ，５Ｂの各膨張時間は同じとな
り、空気マツト用として非常に好ましいものとな
つている。しかしながら、次のような問題点を新
たに招いている。つまり、ポンプポートを２つ設
けなくてはならず、ポンプと切換バルブとの間の
配管が増えてしまうものであり、また両ポンプポ
ートと各気のう群に接続されるポートとは異なつ
た同心円上に位置させる必要があることから、ど
うしても外径が大きくなり、更に回転体の一回転
で一周期の動作がなされるために、基盤に対する
回転体の摺動回転に伴なう摩耗が生じやすく、寿
命が短くなる他、それまで収縮した状態にあつた
一方の気のう群に接続されたポートに、回転体に
おける連通部が重なつた時、連通部は他方の気の
う群に接続されたポートにも重なつていることか
ら、他方の気のう群の空気が連通部を通じて一方
の気のう群へと流れるために、第１０図にＤで示
すように、膨張状態にある気のう群の空気圧が一
時的に降下してしてしまうという圧力干渉の問題
を有している。

【発明の目的】

本発明はこのような点に鑑み為されたものであ
り、その目的とするところは空気マツト用として
適切な吸排タイミングをとることができる上に、
小型で寿命が長く、また圧力干渉もない空気切換
バルブを提供するにある。

【発明の開示】

しかして本発明は、ポンプポートと、排気ポー
トと、一対の接続用ポートとに備えている基盤
と、一対の連通部を備えて基盤に対して回転駆動
される回転体とからなり、回転体の回転に伴な
い、ポンプポートとこれに隣接する各接続用ポー
トとの間及び排気ポートとこれに隣接する各接続
用ポートとの間を連通部が連通させていくロータ
リー型の空気切換バルブであつて、回転体におけ
る一対の連通部は回転中心に対して点対称に設け
られており、回転体の回転方向においてポンプポ
ート、一方の接続用ポート、排気ポート、他方の
接続用ポートの順に形成されている基盤の各ポー
トは同一円周上に等間隔で並んでいるとともに、
ポンプポートと一方の接続用ポートとは、回転体
の回転方向と逆方向に広げられて中心角が排気ポ
ート及び他方の接続用ポートよりも大きくされて
いることに特徴を有するものであり、各接続用ポ
ートに対する吸排の一周期を回転体の半回転で得
られるようにするとともに、ポンプポートと一方
の接続用ポートの中心角を大きくすることによつ
て、所要の吸排タイミングを得らるようにしたも
のである。この場合、基盤における各ポートは同
一円周上にあればよく、従つて、小型化を図るこ
とができる上に、一方の接続用ポートに対する吸
排と他方の接続用ポートに対する吸排とは一対の
連通部が個々に行なうために、両接続用ポート間
で圧力干渉が生じることもないものである。 “実施例” 図示例の空気切換バルブは、減速機６を介して
同期型モータＭで回転駆動される回転体１と、基
盤２とからなるもので、基盤２は回転体１を囲む
周壁２６と、この周壁２６の上端開口部に配され
る蓋２７とを備え、減速機６及びモータＭはこの
蓋２７の上に積み重ねられるようになつている。
そして回転体１は軸２８によつて支持されて基盤
２の周壁２６で囲まれる空間に配設されている。
この回転体１は両端がプツシユ２９，２９を介し
て基盤２で支持される軸２８が圧入されて基盤２
に対して回転自在とされたもので、蓋２７との間
に配設された圧縮コイルばね１９によつて基盤２
に押し付けられており、上部の小径部の外周面に
形成されているギア１６が、減速機６の出力部で
あるギア６０と噛み合つている。モータＭの回転
によつて、回転体１は基盤２に密着した状態で軸
２８を中心に回転駆動される。図中１８は圧縮コ
イルばね１９と蓋２７との間に配される摺動リン
グである。基盤２における回転体１の接触面には、ポンプ
Ｐに接続されるポンプポート２Ｐと、２つの気の
う群５Ａ，５Ｂに夫々接続される一対のポート２
５ａ，２５ｂと、大気に解放された排気ポート２
１の総計４つのポートが同一円周上で開口してい
る。これらポートは、第３図から明らかなよう
に、図中鎖線矢印で示す回転体１の回転方向にお
いて、ポンプポート２Ｐ、一方のポート２５ｂ、
排気ポート２１、他方のポート２５ａの順に等間
隔に並んでいるとともに、ポンプポート２Ｐと、
一方のポート２５ｂとは、回転体１の回転方向と
逆方向に広げられて中心角が排気ポート２１及び
他方のポート２５ａよりも大きくされている。一方、回転体１における基盤２のポート開口面
との接触面には、一対の連通部１０，１０が共に
円弧状の凹溝として形成されている。第２図から
明らかなように、両連通部１０，１０はその中心
角がほぼ90°とされているとともに、回転中心に
対して点対称となるようにされたもので、基盤２
に対し回転駆動されることによつて、各連通部１
０，１０は基盤２における隣接するポート間を連
通させていく。 “動作” 第６図ａに示す状態を回転角0°の状態であると
すると、この時には一方の連通部１０によつてポ
ンプポート２Ｐと気のう群５Ｂに接続されたポー
ト２５ｂとが連通し、排気ポート２１と気のう群
５Ａに接続されたポート２５ａとが連通してい
る。従つて気のう群５ＢはポンプＰから送られる
空気によつて膨張した状態にあり、気のう群５Ａ
は排気ポート２１を通じた排気によつて収縮した
状態にある。この状態から回転体１が30°回転す
ると、第６図ｂに示すように、連通部１０，１０
は夫々ポート２５ｂ，２５ａにのみ重なつた状態
になることから、気のう群５Ｂ，５Ａは上記の状
態を維持する。更に回転体１が30°回転して回転角が60°になる
と、第６図ｃに示すように、一方の連通部１０は
依然としてポート２５ｂにのみ重なつている状態
であるに対して、他方の連通部１０は、ポンプポ
ート２Ｐの中心角が大きくされているために、ポ
ート２５ａとポンプポート２Ｐとを連通させるこ
とから、気のう群５Ａは膨張する。そして回転体
１の回転角が90°となつた時には、第６図ｄに示
すように、ポート２５ｂと排気ポート２１とが連
通部１０によつて連通するために、気のう群５Ｂ
は収縮する。つまり、気のう群５Ｂが収縮する前
に、気のう群５Ａが膨張しているわけである。回転体１の回転角が120°となつた時には、第６
図ｅに示すように、連通部１０，１０は夫々ポン
プポート２Ｐ及び排気ポート２１にのみ重つた状
態になることから、気のう群５Ｂ，５Ａは上記の
状態を維持するが、回転角が150°となつた時に
は、第６図ｆに示すように、一方の連通部１０は
依然として排気ポート２１にのみ重なつている状
態であるのに対して、他方の連通部１０は、ポー
ト２５ｂの中心角が大きくされているために、ポ
ート２５ｂとポンプポート２Ｐとを連通させるこ
とから、気のう群５Ｂは膨張する。そして回転体
１の回転角が180°となつた時には、第６図ａに示
すように、ポート２５ａと排気ポート２１とが連
通部１０によつて連通するために、気のう群５Ａ
は収縮する。つまり、気のう群５Ａが収縮する前
に、気のう群５Ｂが膨張しているわけである。
尚、第６図において鎖線矢印は回転体１の回転方
向を、白抜き矢印はポンプＰからの空気の流れを
示しており、更に実線矢印は排出される空気の流
れを示している。第７図に両気のう群５Ｂ，５Ａにおける空気圧
変化のタイムチヤートを示す。図中破線は空気の
流入を示している。図からも明らかなように、両
気のう群５Ｂ，５Ａにおける吸排タイミングがず
れており、一方の気のう群５Ａ，５Ｂが収縮を始
める前に、他方の気のう群５Ｂ，５Ａの膨張がな
されており、また両気のう群５Ａ，５Ｂにおける
膨張時間が同じ（Ｔ＝T₁＋T₂）であるほか、各
気のう群５Ａ，５Ｂへの空気流入時間（T₀＝Ta
＋Tb）も同じである。しかも、各ポート２５ａ，
２５ｂは連通部１０と重なるにあたつては常に一
方の連通部１０としか重ならず、このために、両
ポート２５ａ，２５ｂ間において圧力干渉が生じ
ることもない。また、この空気切換バルブにおい
ては、各気のう群５Ａ，５Ｂに対する吸排の一周
期は、回転体１の半回転でなされている。尚、図示例においては、基盤２の端面に各ポー
トを、そして回転体１の端面に連通部１０，１０
を設けたものを示したが、内周面に各ポートを開
口させた基盤２内に、連通部１０，１０が外周面
に開口する回転体１を回転自在に設置してもよ
い。またここでは空気マツト用としての説明を行
なつたが、用途は限定されるものではなく、種々
の用途に利用することができる。更に、回転体１
にギア１６を一体に設けることで、回転体１への
動力伝達を容易に行なえるようにしたものを示し
たが、このギア１６は内歯車として形成してもよ
い。減速機６ので出力部が所要の回転数になつて
いるならば、この出力部に回転体１を直結すれば
よい。

【発明の効果】

以上のように本発明においては、吸排タイミン
グを前記従来例と同じに設定することができるに
もかかわらず、各ポートが同一円周上に並ぶため
に小型化を図ることができ、またポンプポートの
数は１つでもよくて配管が簡単となり、更に接続
用の一対のポート間において圧力干渉が生じるこ
ともなく、そして回転体の１回転によつて二周期
の吸排を行なえるために、回転体の回転数を前記
従来例に比して半分にすることができるために、
摩耗が少なくなり、寿命が長くなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃは本発明一実施例の平面図、
正面図及び破断正面図、第２図ａ，ｂは同上の回
転体の正面図及び底面図、第３図は同上の基盤の
蓋を外した状態の平面図、第４図は同上の分解斜
視図、第５図は同上の使用状態を示す平面図、第
６図ａ〜ｆは同上の動作説明図、第７図は同上の
動作を示すタイムチヤート、第８図は従来例の正
面図、第９図は同上の破断平面図、第１０図は同
上の動作を示すタイムチヤートであつて、１は回
転体、２は基盤、５Ａ，５Ｂは気のう群、１０は
連通部、２Ｐはポンプポート、２１は排気ポー
ト、２５ａ，２５ｂは接続用のポートを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１ポンプシートと、排気ポートと、一対の接続
用のポートとを備えている基盤と、一対の連通部
を備えて基盤に対して回転駆動される回転体とか
らなり、回転体の回転に伴ない、ポンプポートと
これに隣接する各接続用ポートとの間及び排気ポ
ートとこれに隣接する各接続用ポートとの間を連
通部が連通させていくロータリー型の空気切換バ
ルブであつて、回転体における一対の連通部は回
転中心に対して点対称に設けられており、回転体
の回転方向においてポンプポート、一方の接続用
ポート、排気ポート、他方の接続用ポートの順に
形成されている基盤の各ポートは同一円周上に等
間隔で並んでいるとともに、ポンプポートと一方
の接続用ポートとは、回転体の回転方向と逆方向
に広げられて中心角が排気ポート及び他方の接続
用ポートよりも大きくされていることを特徴とす
る空気切換バルブ。２回転体は、駆動用ギアと噛み合う従動ギアが
一体に形成されたものであることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の空気切換バルブ。