(57)【要約】【課題】一方側からの圧縮気体の供給中に他方側へ逆流するのを防止でき且つ電気ノイズが発生しないエアーモーターを提供する。【解決手段】供給された圧縮気体Ｅの圧力によりブロック１７が自動的に移動して、正給気路６ａ又は逆給気路６ｂの供給側でない方を閉塞するため、圧縮気体Ｅの一部が供給側でない方から逆流するのを防止することができる。圧縮気体Ｅの圧力を利用した逆流防止のため電気ノイズが発生することはない。【選択図】        図３
2017218976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸を中心に有する羽根車が回転自在に収納され、羽根車をそれぞれ正方向及び逆方向へ回転させるべく羽根車に対して圧縮気体を供給する正給気路と逆給気路の下流端がそれぞれ接続され、羽根車に対して回転力を作用させた後の圧縮気体を排出する連通路の上流端が形成され、羽根車に対して所定の付勢力で接触するブレーキが収納された第１室と、
反ブレーキ側の面がブレーキと一体でブレーキの羽根車に対する接離方向で移動自在なシリンダで形成され、圧縮気体を供給する連通路の下流端が接続され、圧縮気体を排出する排気路が接続された第２室と、を備えたエアーモーターであって、
前記正給気路と逆給気路の途中に両者を連通する第３室を形成し、
該第３室に正給気路及び逆給気路を選択的に閉塞自在なブロックを移動自在に収納し、該ブロックが正給気路及び逆給気路のいずれか一方側に供給された圧縮気体の圧力により他方側へ移動して他方側のみ閉塞することを特徴とするエアーモーター。
【請求項２】
ブロックの正給気路側及び逆給気路側の両方に、正給気路又は逆給気路の閉塞時に第３室の壁部に係合してブロックの移動を規制し、該ブロックの閉塞側の側面を露出させるストッパを形成したことを特徴とする請求項１記載のエアーモーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエアーモーター、特に電磁場対策が必要な医療現場等での使用に好適なエアーモーターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
手術室内にＭＲＩを設置して手術中にＭＲＩ画像を撮影しながら画像誘導の手術を行う試みが開始されている。ＭＲＩが設置された手術室内では医療機器から電気ノイズが発生するとＭＲＩ画像に悪影響を与えるため手術室内で使用される医療機器には電気モーターを使用することができない。
【０００３】
そのため空気等の圧縮気体で駆動するエアーモーターが用いられる。この種のエアーモーターはハウジングの空間内に圧縮気体で回転する羽根車を収納し、その羽根車の回転中心に形成された出力軸から動力を得る構造になっている。羽根車が収納された空間にはそれぞれ正転用の正給気路と逆転用の逆給気路が接続され、正給気路又は逆給気路のいずれかを選択して圧縮気体を羽根車に吹き付けることにより、羽根車を吹き付け方向に応じた方向へ回転させることができる。
【０００４】
医療機器では必要な回転量を正確に得ることが求められるため、羽根車にはブレーキが組み合わされている。ブレーキは羽根車に接触する方向に常時付勢され、圧縮気体が羽根車に供給されない時はブレーキが羽根車に接触して回転が停止される。ブレーキには羽根車の下流側に位置する別の空間内に収納されたシリンダが一体形成され、羽根車を通過した排気の圧力がそのシリンダに作用してシリンダがブレーキごと羽根車から離れる方向に移動し羽根車が回転可能となる。圧縮気体の供給を停止すると排気の圧力が無くなりブレーキは再び付勢力により羽根車に接触して回転が停止される。このように圧縮気体の供給時のみ回転し、供給を停止すると回転が停止する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５５７１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような関連技術にあっては、正給気路又は逆給気路から羽根車を内蔵する空間内に圧縮気体を供給する構造になっているが、正給気路と逆給気路が羽根車内蔵の空間を介して連通状態になるため、一方側からの圧縮気体の供給中に圧縮気体の一部がその空間を介して他方側へ逆流するおそれがる。そのためそれぞれに逆流防止弁を設ける必要がありコストの面で不利であると共に逆流防止弁からの電気ノイズを遮断する対策を講じる必要性も生じる。
【０００７】
本発明はこのような関連技術に着目してなされたものであり、正給気路又は逆給気路の一方側からの圧縮気体の供給中に他方側へ逆流するのを防止でき且つ電気ノイズが発生しないエアーモーターを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面は、出力軸を中心に有する羽根車が回転自在に収納され、羽根車をそれぞれ正方向及び逆方向へ回転させるべく羽根車に対して圧縮気体を供給する正給気路と逆給気路の下流端がそれぞれ接続され、羽根車に対して回転力を作用させた後の圧縮気体を排出する連通路の上流端が形成され、羽根車に対して所定の付勢力で接触するブレーキが収納された第１室と、反ブレーキ側の面がブレーキと一体でブレーキの羽根車に対する接離方向で移動自在なシリンダで形成され、圧縮気体を供給する連通路の下流端が接続され、圧縮気体を排出する排気路が接続された第２室と、を備えたエアーモーターであって、前記正給気路と逆給気路の途中に両者を連通する第３室を形成し、該第３室に正給気路及び逆給気路を選択的に閉塞自在なブロックを移動自在に収納し、該ブロックが正給気路及び逆給気路のいずれか一方側に供給された圧縮気体の圧力により他方側へ移動して他方側のみ閉塞することを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の側面は、ブロックの正給気路側及び逆給気路側の両方に、正給気路又は逆給気路の閉塞時に第３室の壁部に係合してブロックの移動を規制し、該ブロックの閉塞側の側面を露出させるストッパを形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１の側面によれば、第３室内に収納したブロックが供給された圧縮気体の圧力により自動的に移動して、正給気路又は逆給気路の供給側でない方を閉塞するため、第１室に供給された圧縮気体の一部が供給側でない方から逆流するのを防止することができる。圧縮気体の圧力を利用した逆流防止のため電気ノイズが発生することはない。
【００１１】
本発明の第２の側面によれば、ブロックによる正給気路又は逆給気路の閉塞時に、ストッパにより移動が規制されてブロックの閉塞側の側面が露出するため、閉塞された側に圧縮気体が再度供給された際に、圧縮気体の圧力が露出された側面を押す方向に作用してブロックを確実に閉塞側へ移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るエアーモーターを示す断面図。
【図２】圧縮気体が供給された状態を示す図２相当の断面図。
【図３】図２中矢示ＳＡ−ＳＡ線に沿うエアーモーターの正転状態を示す断面図。
【図４】エアーモーターの逆転状態を示す図３相当の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１〜図４は本発明の実施形態に係る好適なエアーモーター１を示す図である。
【００１４】
以下では駆動流体として空気Ｅ（圧縮気体）を用いた場合を説明する。
【００１５】
第１室Ｒ１は円柱状の第１空間を画成し内部に羽根車２が収納されている。羽根車２は周囲に羽根を有する円板状で、中心には出力軸３が形成されている。羽根車２には扇形をした重量軽減孔４が出力軸３を中心とした対称位置に２対（計４つ）形成されている。
【００１６】
羽根車２は出力軸３がベアリング５を介して第１室Ｒ１に支持されており、出力軸３を中心に正逆方向へ回転できるようになっている。
【００１７】
図３に示すように、第１室Ｒ１の一端側には正給気路６ａと逆給気路６ｂの各下流端７ａ、７ｂがそれぞれ形成され、正給気路６ａおよび逆給気路６ｂの流路空間は第１空間に接続されている。そして各下流端７ａ、７ｂから羽根車２へ向けて空気Ｅを吹き出すことにより、羽根車２を空気Ｅの圧力勾配に応じた方向へ回転させることができる。
【００１８】
図３と図４中、白矢印が正転方向で、黒矢印が逆転方向である。第１室Ｒ１の反対側には連通路８の上流端９が接続され、羽根車２を回転させた後の空気Ｅはこの連通路８を介して排出される。羽根車２の出力軸３は医療機器等の機構に組み合わされ、出力軸３が回転することによりその機器に必要な回転量の動力が与えられる。
【００１９】
第１室Ｒ１内にはブレーキ１０も収納されている。ブレーキ１０は羽根車２の重量軽減孔４以外の周縁部に当接自在なカップ形状をしている。ブレーキ１０の中心には連結軸１１が形成され、この連結軸１１がスライド自在に支持されることにより、ブレーキ１０は羽根車２に対して接離自在になっている。連結軸１１にはバネ１２が設けられ、ブレーキ１０を常時羽根車２と接触するように付勢している。ブレーキ１０が羽根車２から離れた時だけ羽根車２は回転することができ、ブレーキ１０との接触時は回転が停止される。
【００２０】
第１室Ｒ１から空気Ｅが排出される連通路８の下流端１３は下側に延びて第２室Ｒ２に接続されている。第２室Ｒ２は円柱状の第２空間を画成するが、その反ブレーキ１０側の底部は円板状のシリンダ１４により形成されている。すなわち、第１空間は連通路８が規定する流路空間を介して第２空間に接続されている。シリンダ１４は連結軸１１を介してブレーキ１０と一体化されている。従ってシリンダ１４もブレーキ１０の羽根車２に対する接離方向（上下方向）で一体的に往復移動自在となる。第２室Ｒ２の連通路８とは反対側には空気Ｅを排出する排気路１５も形成されている。
【００２１】
次に正給気路６a及び逆給気路６ｂの構造について説明する。正給気路６ａ及び逆給気路６ｂは第１室Ｒ１から更に上流側に延びており、その途中に第３室Ｒ３が形成されて第３空間が画成される。第３室Ｒ３は正給気路６ａと逆給気路６ｂを連通する構造で、正給気路６ａ及び逆給気路６ｂは第３室Ｒ３でクランク状に曲折し、第３室Ｒ３より上流側が下流よりも両者間の間隔が広がっている。幅広になった正給気路６ａと逆給気路６ｂの先端に上流端１６ａ、１６ｂが形成されている。すなわち、第２室Ｒ２の第２空間は正給気路６ａまたは逆給気路６ｂが規定する流路空間を介して第３室Ｒ３の第３空間に接続可能である。
【００２２】
第３室Ｒ３内にはブロック１７が正給気路６ａ側及び逆給気路６ｂ側へ移動自在に収納されている。ブロック１７の両側には第３室Ｒ３の壁を貫通するシャフト１８ａ、１８ｂが形成され、該シャフト１８ａ、１８ｂの先端にストッパ１９ａ、１９ｂがそれぞれ形成されている。
【００２３】
ストッパ１９ａ、１９ｂはシャフト１８ａ、１８ｂより大径で、第３室Ｒ３の壁に係合することによりブロック１７の移動量を規制している。ブロック１７は、ストッパ１９ａ、１９ｂが係合することにより、第３室Ｒ３の下流側の正給気路６ａ及び逆給気路６ｂをそれぞれ選択的に閉塞可能な幅だけ移動するが、どちらかを閉塞した際にはそれ以上移動せず、閉塞した側のブロック１７の側面２０ａ、２０ｂが必ず露出するようにされている。
【００２４】
正給気路６ａ及び逆給気路６ｂの上流端１６ａ、１６ｂは図示せぬ小型電磁弁（この小型電磁弁の電磁ノイズは小さいため影響がない）とチューブを介してエアーモーター１が使用される部屋の外部に設置されたエアーポンプ（図示省略）に接続されている。エアーポンプが室外に設置されているため、エアーポンプから生じる高周波の電磁波ノイズの影響を受けにくい。
【００２５】
エアーモーター１を使用する時は小型電磁弁で正給気路６ａ又は逆給気路６ｂのいずれか一方を選択し、その選択した方の上流端１６ａ、１６ｂから空気Ｅを供給することにより羽根車２が正転又は逆転し、その回転量に応じて出力軸３から必要な動力が得られる。
【００２６】
図３は正給気路６ａ側に空気Ｅを供給した場合を示している。
【００２７】
空気Ｅを供給する直前は図４の状態で、正給気路６ａに空気Ｅが供給されると、ブロック１７の正給気路６ａ側の側面２０ａが露出していることにより、空気Ｅの圧力はその側面２０ａを押す方向に作用し、ブロック１７を逆給気路６ｂ側へ移動させる。
【００２８】
ブロック１７は逆給気路６ｂ側へ移動してもストッパ１９ａが第３室Ｒ３の壁部と係合するため、第３室Ｒ３の反対側の端部まで移動せず、ちょうど正給気路６ａを開放し且つ逆給気路６ｂを閉塞する位置で停止し、その逆給気路６ｂの側面２０ｂは露出した状態が維持される。
【００２９】
正給気路６ａが開放されるため、空気Ｅは正給気路６ａの下流端７ａから第１室Ｒ１内に供給される。第１室Ｒ１内に供給された空気Ｅは第１室Ｒ１を通過して連通路８内に流入し、連通路８から第２室Ｒ２に導入される。そのため第２室Ｒ２の内部圧力は高まり、その静圧によりシリンダ１４は下方へ押し下げられる。
【００３０】
シリンダ１４が押し下げられることにより、シリンダ１４と一体のブレーキ１０がバネ１２に抗して羽根車２から離反し、羽根車２が正給気路６ａからの空気Ｅにより正転方向へ回転する。羽根車２の回転力は出力軸３から取り出され、組み合わせられた機器を稼働させることができる。羽根車２を回転させた後の空気Ｅは第２室Ｒ２を経て排気路１５から外部へ排出される。
【００３１】
羽根車２を回転させる間は第１室Ｒ１及び第２室Ｒ２の内部が一定の圧力になっているため、第１室Ｒ１に接続されている逆給気路６ｂから空気Ｅが抜けようとするが、逆給気路６ｂはブロック１７により閉塞されているため、逆給気路６ｂ側への逆流が防止され、空気Ｅは正吹出路６ａ側だけに流れる。
【００３２】
羽根車２を停止させる場合には、正給気路６ａへの空気Ｅの供給を停止する。するとシリンダ１４に作用する空気Ｅの圧力がなくなるため、シリンダ１４はバネ１２の付勢力によりブレーキ１０ごと上昇し、ブレーキ１０が羽根車２に接触して羽根車２の回転を停止させる。
【００３３】
羽根車２がブレーキ１０により制動される際、羽根車２が重量軽減孔４により軽量になっているため、羽根車２の慣性による回り過ぎ防止することができ、羽根車２の回転を正確に制御することができる。
【００３４】
羽根車２を逆転方向へ回転させる場合には、図４に示されている通り、空気Ｅを逆給気路６ｂへ供給すれば良い。そうすることにより正転方向とは逆の動作が生じて、羽根車２を逆転方向へ回転させることができる。
【００３５】
以上の各実施形態では、圧縮気体として空気Ｅを例にしたがこれに限定されず、窒素ガスその他の気体を用いても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１  エアーモーター
２  羽根車
３  出力軸
６ａ  正給気路
６ｂ  正給気路
８  連通路
１０  ブレーキ
１４  シリンダ
１５  排気路
１７  ブロック
１９ａ、１９ｂ  ストッパ
２０ａ、２０ｂ  側面
Ｅ  空気（圧縮気体）
Ｒ１  第１室（第１空間）
Ｒ２  第２室（第２空間）
Ｒ３  第３室（第３空間）
【図１】
2017218976.tif 000003
【図２】
2017218976.tif 000004
【図３】
2017218976.tif 000005
【図４】
2017218976.tif 000006