(57)【要約】【課題】回転運動を揺動運動を経て直線運動へと変化させることにより高速回転が可能で、静かな、信頼性の高い切換弁を提供することである。【解決手段】給気口と排気口と複数の吐出口とを有するバルブ筐体と、前記給気口と連通した給気部と前記排気口と連通した排気部を有し、前記複数の吐出口のそれぞれに対応して前記バルブ筐体内に配置される複数のシリンダと、該各シリンダ内に配置される、前記給気部と前記吐出口との連通または前記排気部と前記吐出口との連通のいずれかの連通状態に押圧されることで切換える弁機構体と、前記弁機構体の押圧方向に揺動可能に、回転が規制されて前記バルブ筺体に取り付けられる揺動体と、回転運動を揺動体に伝達する回転体とを備え、前記揺動体が、前記回転体と共に回転運動を揺動運動に変換し、該揺動運動により前記各シリンダ内の前記弁機構体を順次押圧して前記連通状態を切換えることを特徴としている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給気口と排気口と複数の吐出口とを有するバルブ筐体と、
前記給気口と連通した給気部と前記排気口と連通した排気部を有し、前記複数の吐出口のそれぞれに対応して前記バルブ筐体内に配置される複数のシリンダと、
該各シリンダ内に配置される、前記給気部と前記吐出口との連通または前記排気部と前記吐出口との連通のいずれかの連通状態に押圧されることで切換える弁機構体と、
前記弁機構体の押圧方向に揺動可能に、回転が規制されて前記バルブ筺体に取り付けられる揺動体と、
回転運動を揺動体に伝達する回転体と
を備え、
前記揺動体が、前記回転体と共に回転運動を揺動運動に変換し、該揺動運動により前記各シリンダ内の前記弁機構体を順次押圧して前記連通状態を切換える
ことを特徴とする流路切換弁。
【請求項２】
前記回転体が、
モータと接続して回転する回転筒と、
前記回転筒に設けられ、前記揺動体と接して前記回転筒の回転運動を揺動運動に変換する軸受部と
を備えてなる請求項１記載の流路切換弁。
【請求項３】
前記軸受部が、複数の前記揺動体と接する部分を有し、
前記複数の接する部分で形成される面が、１つの平面を形成し、
さらに前記複数の接する部分が、前記複数の接する部分で形成される面の法線が、前記回転軸に対して傾斜するように配列されていることを特徴とする請求項２記載の流路切換弁。
【請求項４】
前記回転体が、
延長すると交わる角度で対向する一対の面を有し、前記一対の面のうち一方の面の略中心を通り、その法線方向を回転中心軸としてモータで回転させる回転筒と、
前記回転筒に設けられ、前記揺動体と接して前記回転筒の回転運動を揺動運動に変換する軸受部と
を備え、
前記軸受部は、前記揺動体と接する部分で形成される面が前記回転筒の前記一対の面のうち他方の面と略平行となるように前記回転筒に配置されることを特徴とする請求項１記載の流路切換弁。
【請求項５】
前記軸受部は、ボールベアリングで形成されていることを特徴とする請求項２、３または４記載の流路切換弁。
【請求項６】
前記複数の弁機構体が、それぞれ、弁筒と、該弁筒を挿通するプランジャと、該プランジャに設けられ、該弁筒の両端を開閉する２つの弁体とを備え、前記プランジャがスプリングにより前記揺動体側に付勢されてなる請求項１、２、３、４または５記載の流路切換弁。
【請求項７】
前記複数の弁機構体が、それぞれ、弁筒と、該弁筒を挿通するプランジャと、該プランジャに貫通され該プランジャの長手方向に摺動可能であって、該弁筒の両端を開閉する２つの弁体とを備え、
前記弁筒の両端近傍それぞれに、前記弁体の移動範囲を規制するための２つの固定子が互いに離間して前記プランジャに固定して設けられ、
前記２つの弁体は、それぞれ前記２つの固定子の間にあって、かつ前記２つの弁体は、それぞれスプリングによって弁筒に付勢され、前記プランジャがスプリングにより前記揺動体側に付勢されてなる請求項１、２、３、４または５記載の流路切換弁。
【請求項８】
身体を支持するマットと、該マット上に設けられた複数の空気袋と、当該複数の空気袋への空気の供給または当該空気袋からの空気の排出のための空気流路の切換に請求項１、２、３、４、５または６記載の流路切換弁を用いたエアーマッサージ器。
【請求項９】
前記回転体が、延長すると交わる角度で対向する一対の面を有し、
前記一対の面のうち一方の面の略中心を通り、その法線方向を回転中心軸としてモータで回転させる回転筒を備え、
前記揺動体の前記回転筒の前記一対の面のうち他方の面と対向する平面に、１または２以上の突起が該平面に突設されてなる
ることを特徴とする請求項１記載の流路切換弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の流路へ流体の供給を切換える流路切換弁の構造に関するものであり、とくに、エアーマッサージ器のエアー給排気用制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エアーマッサージ器のエアー給排気に適用することができるバルブとして、たとえば、特許文献１に開示されたバルブの場合、バルブ本体６１には上平面６２に貫通孔６３を中心として所定の半径位置でかつ周方向の所定位置に弁体部６４ａ〜４ｄが設けられている（図１参照）。弁体部６４ａ〜６４ｄにはシート６５ａ〜６５ｄが配置されている。シート６５ａ〜６５ｄの上には球体６６ａ〜６６ｄが配置されている。シート６５ａ〜６５ｄおよび精密球体６６ａ〜６６ｄは弁シート押え６７ａ〜６７ｄで各弁体部６４ａ〜６４ｄに固定されている。カム軸６８の回転軸６９に関して点対称に突起７０ａ、７０ｂが設けてあり、カム軸６８が駆動部（例として同期モータ）７１で回転駆動されたとき突起７０ａ、７０ｂにより球体６６ａ、６６ｄまたは球体６６ｂ、６６ｃを押下げることができる。これにより弁機構が開放または閉鎖する。
【０００３】
また、たとえば特許文献２には、ステッピングモータによって回転する回転体を有し、当該回転体の回転によって複数の空気袋のうちの１つがフィルタタンクと連通すると、その空気袋が圧縮空気が供給されて膨張し、他の空気袋は外気と連通して排気されて収縮するエアーマッサージ装置が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１８２７０７号公報
【特許文献２】特許第３０１２１１１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の特許文献１のバルブでは、精密球体の機械的磨耗は比較的少なくなるものの、高速回転や長時間の使用により、精密球体と接触するカムの突起部や、球体および本体貫通孔に接触するシートにおける機械的磨耗が生じる恐れがある。また、シートの破損により空気漏れが発生するという問題もある。
【０００５】
また、特許文献２のエアマッサージ装置の場合、ステッピングモータの制御によって複数の空気袋を順次膨張・収縮させているため、信頼性に問題がある。
【０００６】
本発明は、叙上の事情に鑑み、回転運動を揺動運動を経て直線運動へと変化させることにより高速切換が可能で、静かな、信頼性の高い切換弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の流路切換弁は、給気口と排気口と複数の吐出口とを有するバルブ筐体と、
前記給気口と連通した給気部と前記排気口と連通した排気部を有し、前記複数の吐出口のそれぞれに対応して前記バルブ筐体内に配置される複数のシリンダと、
該各シリンダ内に配置される、前記給気部と前記吐出口との連通または前記排気部と前記吐出口との連通のいずれかの連通状態に押圧されることで切換える弁機構体と、
前記弁機構体の押圧方向に揺動可能に、回転が規制されて前記バルブ筺体に取り付けられる揺動体と、
回転運動を揺動体に伝達する回転体と
を備え、
前記揺動体が、前記回転体と共に回転運動を揺動運動に変換し、該揺動運動により前記各シリンダ内の前記弁機構体を順次押圧して前記連通状態を切換える
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の切換弁では、給気口と排気口と複数の吐出口とを有するバルブ筐体と、該複数の吐出口のそれぞれに対応して設け、前記給気口と連通した給気部と前記排気口と連通した排気部を有して前記バルブ筐体内に配置した複数のシリンダと、該各シリンダ内に挿入方向に移動可能に配置し、前記給気部と前記吐出口との連通または前記排気部と前記吐出口との連通のいずれかの連通状態に切換える弁機構体と、前記シリンダに配置した前記各弁機構体を前記挿入方向に順次押圧して前記連通状態を切換えるために回転を規制して揺動可能に前記バルブ筐体に取り付けた揺動体と、回転運動を揺動運動に変換し、前記揺動体に伝達する回転体を備えており、揺動体の一部のみがプランジャーと接触する構造となっている。このため、回転運動を揺動運動を経て直線運動へと変化させることにより、高速切換が可能で、静かな、信頼性の高い切換弁やエアーマッサージ器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に図面を参照しながら、本発明の流路切換弁（以下、単に「切換弁」ともいう）をさらに詳しく説明する。図３ａおよび図３ｂは本発明の流路切換弁の構成を示す分解組立図、図４は断面図、図５は正面図、図６は上面図、図７（ａ）は給気状態時のバルブ筐体を示す説明図、図７（ｂ）は図７（ａ）のバルブ筺体の弁機構体を示す部分破断図、図（８ａ）は排気状態時のバルブ筐体を示す説明図、図８（ｂ）は図８（ａ）のバルブ筺体の弁機構体を示す部分破断図、図９（ａ）、図９（ｂ）および図９（ｃ）は本発明のエアーマッサージ器の説明図、図１０は本発明の流路切換弁の弁機構体の変形例を示す説明図である。
【００１０】
図３ａおよび３ｂにおいて、１２はバルブ筐体、１３は回転筒、１４は揺動体、１５は軸受部、１６は弁機構体、１７はノズル、１８はステッピングモータ、１９は位置検出器、２０はブラケット、２１はバルブ筐体キャップ、２２はスプリングである。
【００１１】
図３ａおよび３ｂまたは図７に示すようにバルブ筐体１２には、吐出口２４の数に相当する数の弁機構体１６を挿入するためのシリンダ２３と、ノズル１７の給排気筒４３に連通する吐出口２４と、吐出口２４の数に相当するシリンダ２３すべてを連通させるためのシリンダ共有穴２５が対をなして円周上に開けられており、弁筒３５の開口部４２に相当する位置ではシリンダ２３と吐出口２４が連通する形状となっている。また、ノズル１７側の連通されたシリンダ２３の１つには弁筒３５と弁体３６のあいだに相当する位置に給気口２６、バルブ筐体１２の揺動体１４側端面とバルブ筐体キャップ２１のあいだに相当する位置には排気口２７が設けられ、これらの筒を介して図示しないポンプやマッサージ用エアバックなどからの給排気が行なわれる。さらに、揺動体１４の回転運動を阻止するための揺動体支柱３０のガイドレール２８が設けられている。
【００１２】
回転筒１３は、略円柱の一端が斜めに切られ、斜めに切られた端面に略垂直方向の軸上で軸受部１５と内接する形状をしており、斜めに切られていない端面に略垂直な軸を中心に回転する。また、回転筒１３の回転中心にはステッピングモータ１８の回転シャフト４４を嵌合させる穴が空けられている。
【００１３】
図４を参照すると、揺動体１４は、回転筒１３の外周に軸受部１５を介して設置され、軸受部１５との接触面は抵抗が小さくなる形状をしている。また、弁機構体１６側の面には弁機構体１６の先端を安定して押圧するためのガイド溝２９が掘られている。さらに、弁機構体１６を直線的に押圧するために揺動体支柱３０が取付けられている。
【００１４】
図４を参照すると、軸受部１５は、内部軸受３１、外部軸受３２およびボール３３から構成されている。内部軸受３１は、その外周にボール３３の摺動溝があり、回転筒１３の外周に回転中心軸と傾斜をなして嵌合され回転筒１３とともに回転運動する。外部軸受３２は、内部軸受３１の外周に設けられ、ボール３３を円周状に配列させるために略Ｕ字型の溝がある。
【００１５】
図３ｂを参照すると、弁機構体１６は、吐出口２４と同数が回転軸中心に円周状に配置されており、各々はプランジャー３４、弁筒３５、弁体３６、弁パッキン３７、３８、３９、４０から構成されている。弁パッキン３７はプランジャー３４と弁筒３５のシール、弁パッキン３８は弁筒３５のバルブ筐体１２内に開けられたシリンダ２３への固定、およびバルブ筐体１２内に開けられた吐出口２４とバルブ筐体１２の揺動体１４側空間のシール、弁パッキン３９は弁筒３５のバルブ筐体１２内に開けられたシリンダ２３への固定、弁パッキン４０は弁筒３５と弁体３６のシールを行なう。プランジャー３４と弁体３６および弁パッキン３７、４０は連結され、弁筒３５の中心部にはこれらを直線運動に導くための中心ガイド４１とバルブ筐体１２のシリンダ２３と吐出口２４を連通させる開口部４２が設けられている。
【００１６】
図３ｂを参照すると、ノズル１７には、必要とするポート数分の給排気筒４３が設けられ、バルブ筐体１２の吐出口２４と連通している。バルブ筐体１２とノズル１７のあいだには、図示しないが、バルブ筐体１２のシリンダ共有穴２５すべてをシールするパッキンと、バルブ筐体１２の吐出口２４とノズル１７の給排気筒４３の嵌合部をシールするパッキンが配置される。
【００１７】
図３ａを参照すると、ステッピングモータ１８は、その回転シャフト４４が回転体１３の回転中心穴と嵌合される場所に配置され、位置検出器１９により制御された角度に回転筒１３、軸受部１５の内部軸受３１とともに回転する。
【００１８】
図３ａを参照すると、位置検出器１９は、ホルター４５、および図示しない位置検出基盤から構成されている。ホルター４５には弁機構体１６の配列に対応した角度で円周状にマグネット４６が埋め込まれている。また、位置検出基盤にはホールＩＣやコンデンサが取付けられている。
【００１９】
図３ａを参照すると、ブラケット２０は、中心部に回転筒１３の回転中心を通すための穴４７と、ステッピングモータ１８を固定するためのボルト穴４８、さらに位置検出器１９の位置検出基盤を固定するためのボルト穴４９がある。
【００２０】
図４を参照すると、バルブ筐体キャップ２１は、バルブ筐体１２とブラケット２０を仕切るための部品であり、中心部に回転体１３の回転中心を通すための穴５０と、外周部にバルブ筐体１２の空間をシールする図示しないＯリング用の溝５１が設けられている。
【００２１】
スプリング２２は、バルブ筐体１２内に開けられたシリンダ２３のノズル１７側端面と弁体３６のあいだに配置され、プランジャー３４と弁体３６および弁パッキン３７、４０を揺動体１４側へ付勢する。
【００２２】
図１０（ａ）〜（ｃ）を参照すると、変形例にかかわる弁機構体１６は、弁筒３５と、弁筒３５を挿通するプランジャ３４と、プランジャ３４に移動可能に設けられた弁体３６ａおよび３６ｂとを備えている。また、プランジャ３４の左右両側には、たとえば、ワッシャーなどの円環状の部材をカシメなどの固着手段により互いに離間させて固定した２つの固定子Ｆを備えている。この固定子Ｆのあいだに弁体３６ａおよび３６ｂが、それぞれ、プランジャ３４の長手方向に移動可能に取りつけられている。また、弁体３６ａおよび３６ｂは、それぞれ、スプリング２２ａおよび２２ｂにより弁筒３５に対して付勢されている。
【００２３】
変形例にかかわる弁機構体１６によれば、プランジャ３４が揺動体１４によって押圧されていない状態（図１０（ａ）参照）から、回転体１３が回転するのに伴い、プランジャ３４が揺動体１４によって押圧され始める。しかし、固定子Ｆが弁体３６ｂの弁筒３５側に当たらないあいだは弁体３６ｂは開放しない。弁体３６ａが弁筒３５と当接した状態（図１０（ｂ）参照）ののち、さらにプランジャ３４が揺動体１４によって押圧されると、固定子Ｆが弁体３６ｂの弁筒３５側に当たり、弁体３６ｂを弁筒３５とは反対側に押すため、弁体３６ｂが開放される（図１０（ｃ）参照）。したがって、変形例にかかわる弁機構体１６によれば、給気と排気とのオーバーラップ期間を解消することができる。
【００２４】
また、プランジャ３４と弁体３６ａが摺動可能であり、弁体３６ａはスプリング２２ａで弁筒３５に付勢されるので、揺動体と弁筒３５の端面とのあいだの距離が少し変動しても、弁体３６ａは正しく、弁筒３５の端部を密閉することができる。したがって、組立精度に厳密さを要求されない。なお、給気と排気が一時混合してもよく、組立精度のみラフにする目的であるならば、弁体３６ａのみ摺動可能としてもよい。
【００２５】
つぎに、本発明の切換弁の挙動を図４を用いて説明する。ステッピングモータ１８が通電されると、その回転シャフト４４と回転筒１３および軸受部１５の内部軸受３１は連結して回転運動する。回転筒１３は略円柱の一端を斜めに切った形状をしており、図４において断面長さが最小の回転筒１３部分に対応する揺動体１４の部分Ｂとプランジャー３４の先端部Ａとの相対距離は最も近くなる。前述の相対距離が最も近くなる位置関係となったとき、揺動体１４は１つのプランジャー３４を押圧することになる。回転筒１３の回転に伴って揺動体１４と各々のプランジャー３４との相対距離が最も近くなる位置が順次異なっていくので、各シリンダ２３に配置されたプランジャー３４を順次押圧することになる。
【００２６】
給気状態時の空気流れ経路を図７を用いて説明する。プランジャー３４が揺動体１４に押圧されると、これと弁体３６および弁パッキン３７、４０はノズル１７側へ連動し、給気口２６、バルブ筐体１２内に開けられたシリンダ２３、弁筒３５と弁パッキン４０の隙間、弁筒３５の開口部４２、バルブ筐体１２内に開けられた吐出口２４、ノズル１７の給排気筒４３の経路で給気が行なわれる。図７（ｂ）において参照符号５２は給気経路、すなわち本発明の切換弁の給気部を示す。
【００２７】
排気状態時の空気流れ経路を図８を用いて説明する。揺動体１４に押圧されないポートについてはプランジャー３４、弁体３６および弁パッキン３７、４０はスプリング２２により揺動体１４側へ一体となって付勢され、ノズル１７の給排気筒４３、バルブ筐体１２内に開けられた吐出口２４、弁筒３５の開口部４２、バルブ筐体１２内に開けられたシリンダ２３、弁筒３５と弁パッキン３７の隙間、バルブ筐体１２の揺動体１４側端面とバルブ筐体キャップ２１の空間、排気口２７の経路で排気が行なわれる。ステッピングモータ１８の回転に伴い、揺動体１４に押圧されるプランジャー３４が変化し、これに対応して順次給排気が切換えられる。図８（ａ）において参照符号５３は排気経路、すなわち排気部を示す。なお、ステッピングモータ１８は、各プランジャを押圧する位置に間欠駆動してもよいし、一定速度で回転させてもよい。どのように回転させるかは、切換弁１１を応用する対象によって決められる。
【００２８】
揺動体１４のプランジャ３４に接する平面２９に、１または２以上の突起を突設すると、プランジャ３４の押圧のタイミングと、プランジャ３４のストロークとを変化させることができるという利点がある。
【００２９】
図９（ａ）、９（ｂ）および９（ｃ）には、前述のとおりの切換弁１１をエアーマッサージ器に適用した例が示されている。本発明のエアーマッサージ器は、ユーザの身体Ｍを横たえる広さを備えたマット６、身体Ｍの脚の部位を押圧する複数の空気袋２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを備えた脚部空気袋群２、身体Ｍの腰の部位を押圧する複数の空気袋３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えた腰部空気袋群３、脚部空気袋群２および腰部空気袋群３に空気を供給したり、脚部空気袋群２および腰部空気袋群３から空気を排気したりする切換弁１１、空気袋２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄおよび空気袋３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと切換弁１１の給排気筒４３とを接続するための配管５、および切換弁１１に空気を供給するエアポンプ４を備えている。本発明のエアーマッサージ器は、すでに述べた切換弁１１を用いているため、１個のモータで流路の切換が可能であり、回転速度を変化させるだけで、エアーマッサージ器の動作速度を変えることができ、そのうえ、空気袋２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄおよび空気袋３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを順次膨張・収縮させるための制御回路は、モータの回転速度制御だけでよいので、極めて簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来のバルブを示す説明図である。
【図２】本発明の流路切換弁の外観を示す斜視図である。
【図３ａ】本発明の流路切換弁の構成を示す分解組立図である。
【図３ｂ】本発明の流路切換弁の構成を示す分解組立図である。
【図４】図２の流路切換弁の断面図である。
【図５】図２の流路切換弁の正面図である。
【図６】図２の流路切換弁の上面図である。
【図７】（ａ）は給気状態時のバルブ筐体を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）のバルブ筺体の弁機構体を示す部分破断図である。
【図８】（ａ）は排気状態時のバルブ筐体を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）のバルブ筺体の弁機構体を示す部分破断図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明のエアーマッサージ器の説明図である。
【図１０】本発明の流路切換弁の弁機構体の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
２    脚部空気袋群
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ  空気袋
３    腰部空気袋群
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  空気袋
４    エアポンプ
５    配管
６    マット
１１    切換バルブ
１２    バルブ筐体
１３    回転筒
１４    揺動体
１５    軸受部
１６    弁機構体
１７    ノズル
１８    ステッピングモータ
１９    位置検出器
２０    ブラケット
２１    バルブ筐体キャップ
２２    スプリング
２３    シリンダ
２４    吐出口
２５    シリンダ共有穴
２６    給気口
２７    排気口
２８    ガイドレール
２９    ガイド溝（プランジャに接する平面）
３０    揺動体支柱
３１    内部軸受
３２    外部軸受
３３    ボール
３４    プランジャー
３５    弁筒
３６、３６ａ、３６ｂ  弁体
３７、３８、３９、４０  弁パッキン
４１    中心ガイド
４２    開口部
４３    給排気筒
４４    回転シャフト
４５    ホルター
４６    マグネット
４７    回転筒の回転中心を通す穴
４８    ボルト穴
４９    ボルト穴
５０    回転体の回転中心を通す穴
５１    溝
５２    給気部
５３    排気部
Ａ、Ｂ  部分
Ｅ      排気
Ｆ      固定部
Ｓ      給気
６１    バルブ本体
６２    上平面
６３    貫通孔
６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、６４ｄ  弁体部
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ  シート
６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄ  精密球体
６７ａ、６７ｂ、６７ｃ、６７ｄ  シート押え
６８    カム軸
７０ａ、７０ｂ  突起
７１    駆動部
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
2005270438.tif 000008
【図６】
2005270438.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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