JPH0568630A - エアマツトの内圧保持装置 - Google Patents

エアマツトの内圧保持装置

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Publication number
JPH0568630A
JPH0568630A JP23358691A JP23358691A JPH0568630A JP H0568630 A JPH0568630 A JP H0568630A JP 23358691 A JP23358691 A JP 23358691A JP 23358691 A JP23358691 A JP 23358691A JP H0568630 A JPH0568630 A JP H0568630A
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JP
Japan
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pressure
solenoid valve
air
pressurizing
voltage
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JP23358691A
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English (en)
Inventor
Kaoru Yamashita
馨 山下
Takanobu Nishiyama
隆宣 西山
Keiko Osawa
圭子 大沢
Hiroo Fukui
博雄 福井
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エアマットの内圧を保持するに当たり、消費
電力を少なくできる。 【構成】 エアチューブ2内のエア圧を加圧・減圧する
ための電磁弁12を有する加圧・減圧手段4を電池5に
より駆動する。電磁弁12を感動電圧と感動電圧よりも
小さい電磁弁12の保持電圧との2段階で制御する。加
圧・減圧動作において電磁弁12がオフになった後、設
定圧力になっているか否かの確認をして設定圧力になっ
ていない時には電磁弁12をオンにして加圧・減圧動作
を繰り返す。制御手段6で制御される保持電圧をエアマ
ット本体1に一定以上の外力が作用した場合には電磁弁
12が閉じる誤動作の発生があり得るがエアマット本体
1の静止状態では閉じない電圧に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電池を電源として駆動
するエアマットにおいて、内圧を保持するための装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来からエアマットの内圧を一定の設定
圧領域に保持するために、圧力センサーにより検出され
たエアチューブ内の圧力が設定圧領域を外れた場合には
電磁弁を開き、エアポンプを動作してエアチューブ内の
エア圧を加圧したり、あるいは排気用電磁弁を開いて減
圧して設定値に戻すようにするものが知られている。
【0003】そして、従来にあっては消費電力を少なく
するための工夫として図9に示すように、電磁弁を開く
場合の感動電圧をV1 とし、保持電圧を感動電圧V1
りも低いV2 とする2段階制御をおこなっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
例にあって保持電圧V2 は、エアマットというものの特
性上、加圧・減圧動作中に人がマットに乗ったり、ある
いは外部からマットに衝撃が加わったりした場合に電磁
弁が誤動作により閉じないようなレベル(例えば衝撃加
速度10Gの外力が加わっても電磁弁が誤動作により閉
じないようなレベル)である。ところが、電源として電
池を利用して持ち運び等を簡単なようにしようとした場
合、エアマットにおいて消費電力をより少なくすること
が求められている。
【0005】本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発
明したものであって、その目的とするところはエアマッ
トの内圧を保持するに当たり、消費電力を少なくでき
て、電池電源であっても支障がないエアマットの内圧保
持装置を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のエアマットの内
圧保持装置は、エアマット本体1を構成するエアチュー
ブ2と、エアチューブ2の内圧を測定する圧力センサー
3と、圧力センサー3により検出されたエアチューブ2
内の圧力が設定圧領域を外れた場合にエアチューブ2内
のエア圧を加圧・減圧するための電磁弁12を有する加
圧・減圧手段4と、加圧・減圧手段4を駆動するための
電源となる電池5と、電磁弁12を感動電圧と感動電圧
よりも小さい電磁弁12の保持電圧との2段階で制御し
且つ加圧・減圧動作において電磁弁12がオフになった
後、設定圧力になっているか否かの確認をして設定圧力
になっていない時には電磁弁12をオンにして加圧・減
圧動作を繰り返すための制御をする制御手段6を具備
し、制御手段6で制御される保持電圧をエアマット本体
1に一定以上の外力が作用した場合には電磁弁12が閉
じる誤動作の発生があり得るがエアマット本体1の静止
状態では閉じない電圧に設定して成るものであって、こ
のような構成を採用することで、上記した従来例の問題
点を解決して本発明の目的を達成したものである。
【0007】
【作用】エアチューブ2内の加圧、減圧を行って所定圧
にするには、制御手段6により電磁弁12をオンとして
開き、圧力センサー3により圧力を検知し、加圧・減圧
手段4を駆動して加圧または減圧してエアチューブ2を
設定値にし、加圧・減圧動作後に電磁弁12をオフとす
る。この場合、制御手段6により電磁弁12を感動電圧
と感動電圧よりも小さい電磁弁12の保持電圧との2段
階で制御し、制御手段6で制御される保持電圧をエアマ
ット本体1に一定以上の外力が作用した場合には電磁弁
12が閉じる誤動作の発生があり得るがエアマット本体
1の静止状態では閉じない電圧に設定してあることで、
消費電力を極力軽減できるようになったものであり、電
池5を電源とするのに支障がなく、電池5を電源とする
ことで通常の布団と同じように持ち運んだり、収納した
りするのがきわめて容易になったものである。そして、
このように電池5を電源として支障がないように消費電
力を軽減するに当たり、制御手段6で制御される保持電
圧をエアマット本体1に一定以上の外力が作用した場合
には電磁弁12が閉じる誤動作の発生があり得るがエア
マット本体1の静止状態では閉じない電圧に設定したに
もかかわらず、制御手段6による加圧・減圧動作におい
て電磁弁12がオフになった後、設定圧力になっている
か否かの確認をして設定圧力になっていない時には電磁
弁12をオンにして加圧・減圧動作を繰り返すので、加
圧・減圧動作中に万一、エアマット本体1に外力が作用
して電磁弁12が誤動作した場合に設定圧力になってい
るかどうかの確認を繰り返すことで動作確実性に劣るま
で保持電圧を落としてもエアチューブ2を正確に所定圧
力にすることができるものである。
【0008】
【実施例】以下本発明を添付図面に示す実施例に基づい
て詳述する。エアマット8は肩用、腰用、脚用の3つの
エアマット本体1を折り曲げ部9を介して接続して構成
してあり、各エアマット本体1内にはエアチューブ2が
内装してある。中央部の腰用のエアマット本体1には図
2に示すような制御ボックス10が埋設してあり、制御
ボックス10の表面部の操作部11が外部に露出してい
る。制御ボックス10内には図3、図4、図5に示すよ
うに、3つの電磁弁12(肩用電磁弁12a、腰用電磁
弁12b、脚用電磁弁12c)、圧力センサー3、減圧
用電磁弁13、エアポンプ14、電池5、マイコンより
なる制御手段6を組み込んだプリント配線板が内装して
ある。ここで、3つの電磁弁12と減圧用電磁弁13と
は共通の配管16により圧力センサー3及びエアポンプ
14に連通接続してある。そして、3つの電磁弁12と
減圧用電磁弁13とエアポンプ14とにより加圧・減圧
手段4が構成してある。電池5は3つの電磁弁12、減
圧用電磁弁13、エアポンプ14、制御手段6等のエア
マット8に組み込む電気機器の電源となっている。肩用
電磁弁12a、腰用電磁弁12b、脚用電磁弁12cの
3つの電磁弁12にはそれぞれ肩用、腰用、脚用のホー
ス17が接続してあり、各ホース17はそれぞれ肩用、
腰用、脚用の3つのエアマット本体1の各エアチューブ
2に連通接続してある。操作部11には電源スイッチ1
9、硬軟調整スイッチ18、自動モードと手動モードと
を切り換えるための圧力保持スイッチ20、部位設定ス
イッチ21、圧力セットスイッチ22、時刻セットスイ
ッチ23等の各種操作スイッチや、各部位のセット圧表
示部やその他の表示をする表示部24等が設けてある。
【0009】ところで、本発明においては、電磁弁12
を開く場合、図8に示すように電磁弁を開く場合の感動
電圧をV1 とし、保持電圧をV3とする2段階制御を制
御手段6によりおこなっている。ここで、本発明におけ
る保持電圧をV3 は、エアマット本体1に一定以上の外
力が作用した場合には電磁弁12が閉じる誤動作の発生
があり得るがエアマット本体1の静止状態では閉じない
電圧に設定してある。つまり、従来例における保持電圧
2 は加圧・減圧動作中に人がマットに乗ったり、ある
いは外部からマットに衝撃が加わったりした場合に電磁
弁が誤動作により閉じないようなレベル(例えば衝撃加
速度10Gの外力が加わっても電磁弁が誤動作により閉
じないようなレベル)であるが、本発明における保持電
圧V3 はこの従来例の保持電圧V2 以下でエアマット本
体1の静止状態では閉じて誤動作をしないような電圧に
設定してある。すなわち、保持電圧V3 は人が安静状態
で寝ているか、あるいは押入れに収納している状態のよ
うに外力が加わらない状態、つまり、制御加速度が0G
の場合に電磁弁が誤動作しない値である。
【0010】なお、本発明において、減圧用電磁弁13
も制御手段6により上記電磁弁12と同様に感動電圧を
1 とし、保持電圧をV3 とする2段階制御が行われる
ように設定してある。図1には本発明のフロー図が示し
てある。ここで、本発明においては、マイコンよりなる
制御手段6は通常はオフとなるように設定してあり、マ
イコン内蔵もしくは外付きのタイマー7によりあらかじ
め設定された一定時間(例えば24時間)ごとにマイコ
ンよりなる制御手段6をオンとするように設定してあ
る。このように制御手段6がオフモード時に一定時間が
たって圧力保持自動制御時刻になると制御手段6がオン
モードになって圧力保持スイッチ20がオン状態である
か否かをチェックする。ここで、圧力保持スイッチ20
がオフであれば、制御手段6はオフモードに移行する。
また、圧力保持スイッチ20がオンであれば圧力センサ
ー3の零点補正動作へ移行する。圧力センサー3の零点
補正動作後、圧力センサー3による圧力測定動作に移行
する。この圧力センサー3による圧力測定の結果、設定
圧領域内にある場合(設定圧力との差が不感幅を越えて
いない場合)にはマイコンよりなる制御手段6がオフモ
ードに移行する。一方、圧力センサー3による圧力測定
の結果、設定圧領域から外れている場合(設定圧力との
差が不感幅を越えている場合)には制御手段6により加
圧・減圧手段4を駆動して加圧または減圧してエアチュ
ーブ2を設定値に戻し、エアチューブ2内の内圧が設定
値に戻ると圧保持自動制御動作が完了するので、制御手
段6がオフモードに移行する。上記した設定圧力は制御
手段6であるマイコンがオフ状態になるとマイコン内揮
発メモリーの内容が失われるため、設定圧力はマイコン
に内蔵もしくは外付けのバックアップ用の不揮発性メモ
リー(但し書換え可能なもの)に保存しておくものとす
る。図1において安定回路30は制御手段6への電池電
圧を安定化させるためのものであり、また31は電池5
の電圧を検知して制御手段6に信号をおくるようになっ
ている電圧検知手段である。
【0011】ところで、本発明において設定圧領域は次
のようにして実験的に求めている。すなわち、エア圧
(硬さ)に対して官能的にその硬さに差があると認知し
うるエア圧の差を実験的に求めてエア圧の設定圧領域を
決定するものであり、この領域を不感幅と称している。
この不感幅はエア圧が小さい領域(<50g/cm2
では小さく、逆にエア圧が大きい領域(>50g/cm
2 )では大きくなる。つまり、100g/cm2 前後の
高圧ではエア圧を変えてもその時の人が感じる硬さの変
化は小さいことが実験により確認されている。そして、
設定圧レベル1の設定圧力を15g/cm2 、設定圧レ
ベル2の設定圧力を30g/cm2 、設定圧レベル3の
設定圧力を45g/cm2 、設定圧レベル4の設定圧力
を60g/cm2 、設定圧レベル5の設定圧力を80g
/cm2 、設定圧レベル6の設定圧力を100g/cm
2 、設定圧レベル7の設定圧力を120g/cm2 とし
た場合、設定圧レベル1乃至設定圧レベル3の各不感幅
は+10g/cm2 、−10g/cm2 であり、設定圧
レベル4乃至設定圧レベル7の各不感幅は±15g/c
2 である。つまり、例えば、設定圧レベル2の場合に
は設定圧力は30g/cm2 であるが、不感幅が±10
g/cm2 であるため、20g/cm2 〜40g/cm
2 の範囲がエア圧を設定圧レベル2に設定した際におけ
る設定圧領域となる。したがって、エア圧を設定圧レベ
ル2に設定した状態では、上記一定時間ごとに制御手段
6がオンモードとなって、圧力センサー3で検知した圧
力が20g/cm2 〜40g/cm2 の範囲にある場合
には制御手段6がオフモードに移行し、<20g/cm
2 または>40g/cm2 の場合には制御手段6により
加圧・減圧手段4を駆動して加圧または減圧してエアチ
ューブ2を設定値に戻すのである。
【0012】ここで、加圧・減圧手段4により加圧、減
圧制御を行う場合、圧力センサー3の入力はエアポンプ
14の脈動によりばらつくのが常であり、また、管路抵
抗の影響もあり、エアチューブ2内の実際の圧力を正し
く設定圧に調整することが困難であるため、本発明にお
いては、上記した不感幅により求めたエア圧の設定圧領
域内において、更に、上記不感幅よりも小さい調節用不
感幅を設け、加圧・減圧手段4により加圧減圧して圧力
調整をする際に圧力がこの調節用不感幅により決定され
る調節用設定圧領域内になると設定値になったとみなし
て加圧、減圧を停止するようになっている。この調節用
不感幅は±3〜±5g/cm2 ぐらいに設定するもので
ある。例えば、調節用不感幅を±5g/cm2 とした場
合、設定圧レベル2にすると調節用不感幅は±5g/c
2 であるため、25g/cm2 〜35g/cm2 の範
囲が調節用不感幅により決定される調節用設定圧領域と
なる。したがって、エア圧を設定圧レベル2に設定した
状態では、上記一定時間ごとに制御手段6がオンモード
となって、圧力センサー3で検知した圧力が20g/c
2 〜40g/cm2 の範囲にある場合には制御手段6
がオフモードに移行し、<20g/cm2 または>40
g/cm2 の場合には制御手段6により加圧・減圧手段
4を駆動して加圧または減圧して25g/cm2 〜35
g/cm2 の範囲の調節用設定圧領域となると設定値に
なったとみなして加圧・減圧手段4の駆動が停止され、
制御手段6がオフモードに戻るものである。
【0013】本発明においては肩用、腰用、脚用の3つ
のエアマット本体1のエアチューブ2の圧力保持動作は
各部位ごとに順番に行うようになっている。例えば、タ
イマー7によりあらかじめ設定された一定時間(例えば
24時間)ごとにマイコンよりなる制御手段6がオンと
なって、まず、一つの部位(例えば肩用のエアマット本
体1)の圧力保持動作を上記のようにして行い、これが
終わると、次に他の部位(例えば腰用のエアマット本体
1)の圧力保持動作を上記のようにして行い、これが終
わると次に残りの部位(例えば脚用のエアマット本体
1)の圧力保持動作を上記のようにして行うものであ
る。この時、例えば肩用のエアマット本体1の加圧、減
圧を行う場合には肩用電磁弁12aを開いてエアポンプ
14により加圧したり、減圧用電磁弁13を開いて減圧
したりするものである。同様に腰用のエアマット本体1
の加圧、減圧を行う場合には腰用電磁弁12bを開いて
エアポンプ14により加圧したり、減圧用電磁弁13を
開いて減圧したりするものである。また、脚用のエアマ
ット本体1の加圧、減圧を行う場合には脚用電磁弁12
cを開いてエアポンプ14により加圧したり、減圧用電
磁弁13を開いて減圧したりするものである。
【0014】図6には本発明の1部位の圧力保持動作の
減圧時におけるフローチャートが示してある。すなわ
ち、圧力センサー3による圧力測定が完了すると減圧動
作に移行し、減圧用電磁弁13がオンとなり、0.5秒
後に電磁弁12がオンとなる。次に0.5秒後に圧力セ
ンサー3により圧力を測定し、この圧力センサー3によ
る計測圧Pmに基づいて、管路抵抗による補正をおこな
ってチューブ2内の圧力Prを求める。次に、このよう
にして求めたチューブ内の圧力Prから設定圧を引いた
値を求める(すなわち、Pr−設定値=Aであらわされ
るAの値を求める)。そして、調節用不感幅を今±5g
/cm2 とした場合、A>5g/cm2 の場合には調節
用設定圧領域まで減圧されていないので、再度圧力測定
を行うものである(なお、このループが10分間継続す
ると異常動作と判定されて異常処理に移行する)。一
方、A<−5g/cm2 の場合には調節用設定圧領域を
越えて減圧されたことになるので加圧動作に移行する。
そして、−5g/cm2 <A<5g/cm2 であると減
圧用電磁弁13がオフになり、次に、0.5秒後に圧力
測定をして測定圧Pmを求める。この場合、チューブ内
の圧力PrはPr=Pmである。そして、再度、チュー
ブ内の圧力Prから設定圧を引いた値を求める。ここ
で、A>5g/cm2 の場合には調節用設定圧領域まで
減圧されていないので、再度減圧用電磁弁13をオンに
して上記動作をくりかえす。このループは3回くりかえ
される。このように制御手段6による加圧・減圧動作に
おいて電磁弁12がオフになった後、設定圧力になって
いるか、否かの確認をしてA>5g/cm2 の場合に上
記ループを繰り返すことで、消費電力を軽減するために
電磁弁12の保持電圧を上記のようにV3 として動作確
実性にやや劣るようにしたにもかかわらず、加圧・減圧
動作中に万一、エアマット本体1に外力が作用して電磁
弁2が誤動作したとしても、調節用設定圧領域に確実に
戻すことができるものである。一方、A<−5g/cm
2 の場合には調節用設定圧領域を越えて減圧されたこと
になるので加圧動作に移行する。そして、−5g/cm
2 <A<5g/cm2 であると電磁弁12をオフとし一
部位の減圧動作を完了する。
【0015】図7には本発明の1部位の圧力保持動作の
加圧時におけるフローチャートが示してある。すなわ
ち、圧力センサー3による圧力測定が完了すると加圧動
作に移行し、エアポンプ14がオンとなり、0.5秒後
に電磁弁12がオンとなる。次に0.5秒後に圧力セン
サー3により圧力を測定し、この圧力センサー3による
計測圧Pmに基づいて、管路抵抗、、電源電圧の変動、
ポンプ能力等による補正をおこなってチューブ2内の圧
力Prを求める。次に、このようにして求めたチューブ
内の圧力Prから設定圧を引いた値を求める(すなわ
ち、Pr−設定値=AであらわされるAの値を求め
る)。そして、調節用不感幅を今±5g/cm2 とした
場合、A<−5g/cm2 の場合には調節用設定圧領域
まで加圧されていないので、再度圧力測定を行うもので
ある。一方、A>5g/cm2 の場合には調節用設定圧
領域を越えて加圧されたことになるので減圧動作に移行
する。そして、−5g/cm2 <A<5g/cm2 であ
るとエアポンプ14がオフになり、次に、0.5秒後に
圧力測定をして測定圧Pmを求める。この場合、チュー
ブ内の圧力PrはPr=Pmである。そして、再度、チ
ューブ内の圧力Prから設定圧を引いた値を求める。こ
こで、A<−5g/cm2 の場合には調節用設定圧領域
まで加圧されていないので、再度エアポンプ14をオン
にして上記動作をくりかえす。このループは3回くりか
えされる。このように制御手段6による加圧・減圧動作
において電磁弁12がオフになった後、設定圧力になっ
ているか、否かの確認をして<−5g/cm2 の場合に
上記ループを繰り返すことで、消費電力を軽減するため
に電磁弁12の保持電圧を上記のようにV3 として動作
確実性にやや劣るようにしたにもかかわらず、加圧・減
圧動作中に万一、エアマット本体1に外力が作用して電
磁弁12が誤動作したとしても、調節用設定圧領域に確
実に戻すことができるものである。一方、A>5g/c
2 の場合には調節用設定圧領域を越えて加圧されたこ
とになるので減圧動作に移行する。そして、−5g/c
2 <A<5g/cm2 であると電磁弁12をオフとし
一部位の加圧動作を完了する。
【0016】なお、圧力保持スイッチ20をオフにして
手動モードに切り換えると、設定時間になっても制御手
段6がオンとならず、したがて、エアーポンプ14が一
定時間たつと駆動するというようなことがなく、エアー
ポンプ14の音が気になるような場合にはこのように手
動モードに切り換えておくとよい。
【0017】
【発明の効果】本発明にあっては、上述のように、制御
手段により電磁弁を感動電圧と感動電圧よりも小さい電
磁弁の保持電圧との2段階で制御し、制御手段で制御さ
れる保持電圧をエアマット本体に一定以上の外力が作用
した場合には電磁弁が閉じる誤動作の発生があり得るが
エアマット本体の静止状態では閉じない電圧に設定して
あることで、消費電力を極力軽減できるようになったも
のであり、電池を電源とするのに支障がなくなったもの
である。そして、このように消費電力を少なくして電池
を電源としてエアマット本体を構成するエアチューブ内
のエア圧を加圧・減圧するための加圧・減圧手段を駆動
するので、エアマットを通常の布団などと同様に押入れ
に収納したり、押入れから出して持ち運んだり、任意の
位置に敷いたりするのが簡単に行えるものである。ま
た、このように電池を電源として支障がないように消費
電力を軽減するに当たり、制御手段で制御される保持電
圧をエアマット本体に一定以上の外力が作用した場合に
は電磁弁が閉じる誤動作の発生があり得るがエアマット
本体の静止状態では閉じない電圧に設定したにもかかわ
らず、制御手段による加圧・減圧動作において電磁弁が
オフになった後、設定圧力になっているか否かの確認を
して設定圧力になっていない時には電磁弁をオンにして
加圧・減圧動作を繰り返すので、加圧・減圧動作中に万
一、エアマット本体に外力が作用して電磁弁が誤動作し
ても設定圧力になっているかどうかの確認を繰り返すこ
とで動作確実性に劣るまで保持電圧を落としてもエアチ
ューブを正確に所定圧力にすることができるという利点
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のブロック図である。
【図2】同上のエアマットの一部切欠斜視図である。
【図3】同上の制御ボックスの平断面図である。
【図4】同上の制御ボックスの正面図である。
【図5】同上の制御ボックスの正面断面図である。
【図6】同上の圧力保持動作の減圧時におけるフローチ
ャートである。
【図7】同上の圧力保持動作の加圧時におけるフローチ
ャートである。
【図8】本発明における電磁弁の電圧の2段階制御を示
す図である。
【図9】従来例における電磁弁の電圧の2段階制御を示
す図である。
【符号の説明】
1 エアマット本体 2 エアチューブ 3 圧力センサー 4 加圧・減圧手段 5 電池 6 制御手段 12 電磁弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 博雄 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エアマット本体を構成するエアチューブ
    と、エアチューブの内圧を測定する圧力センサーと、圧
    力センサーにより検出されたエアチューブ内の圧力が設
    定圧領域を外れた場合にエアチューブ内のエア圧を加圧
    ・減圧するための電磁弁を有する加圧・減圧手段と、加
    圧・減圧手段を駆動するための電源となる電池と、電磁
    弁を感動電圧と感動電圧よりも小さい電磁弁の保持電圧
    との2段階で制御し且つ加圧・減圧動作において電磁弁
    がオフになった後、設定圧力になっているか否かの確認
    をして設定圧力になっていない時には電磁弁をオンにし
    て加圧・減圧動作を繰り返すための制御をする制御手段
    を具備し、制御手段で制御される保持電圧をエアマット
    本体に一定以上の外力が作用した場合には電磁弁が閉じ
    る誤動作の発生があり得るがエアマット本体の静止状態
    では閉じない電圧に設定して成ることを特徴とするエア
    マットの内圧保持装置。
JP23358691A 1991-09-13 1991-09-13 エアマツトの内圧保持装置 Withdrawn JPH0568630A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003533255A (ja) * 2000-05-17 2003-11-11 ロバート・ビー・チャフィー 退避された流体コントローラ及び改良された調整装置を備えた膨張可能装置
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