流量控制閥與血壓計的製作方法
2024-02-04 04:53:15
專利名稱：流量控制閥與血壓計的製作方法
技術領域：
本發明涉及比如在血壓計中作為空氣排出裝置等使用的流量控制閥、以及具有這種流量控制閥的血壓計。
這種流量控制閥，電流流過電磁線圈時，在永久磁鐵與電磁線圈中產生的電磁力使驅動軸與電磁線圈一體移動，孔密封件關閉氣體流入口。這種控制閥的方式，由於電磁線圈的移動而叫做線圈移動式。
但是，這種流量控制閥，複雜零件多，組裝時需要人手多，不能由自動組裝機自動組裝。另外，還有零件造價高、生產性不良的問題。
因此，為了解決這些問題，本申請人考慮了
圖15A[概略剖面圖]、圖15B[左側視圖]所示流量控制閥，並在前提出了專利申請[日本特願2000-31920號]。該流量控制閥為永久磁鐵移動的磁鐵移動式。
在圖15A、15B的流量控制閥中，由前蓋2、前殼體8與構架蓋10構成殼體，該殼體具有噴嘴狀內管1向內部開口的氣體流入口1a、和由內部空間連通該氣體流入口1a的氣體流出口1b。在殼體內對流入口1a可進退地配置著作動軸4，為由作動軸4的移動開關流入口1a，將孔密封件3安裝於相對著流入口1a的作動軸4的前端4a。作動軸4由永久磁鐵5推壓，永久磁鐵5可移動地插通在設置了電磁線圈6的線圈骨架7的中空部，電磁線圈6連接於外部端子11。由該永久磁鐵5與電磁線圈6所產生的電磁力使作動軸4向圖15A左方移動。
另外，作動軸4由擋板9連結於前蓋2，由擋板9向圖15A的右方賦能。孔密封件3的端面與流入口1a的開口面同是平坦面，但孔密封件3的端面相對流入口1a的開口面傾斜(不平行)，比如傾斜3°。在線圈骨架7的中空部，有成為永久磁鐵5的止動板的壁，為使永久磁鐵5進行平滑移動，形成了空氣孔7b。
現說明利用這樣構成的流量控制閥進行血壓測定情況之一例。血壓計的概略構成示於圖13，作為圖13中的緩慢排氣閥36使用了上述流量控制閥。首先，在電磁線圈6中流過規定值的電流，由與永久磁鐵5的作用產生電磁力。由該電磁力使永久磁鐵5向左方移動，推壓作動軸4。這樣，由於作動軸前端4a的孔密封件3壓接於流入口1a，內管1成完全關閉狀態。
其次，在該關閉狀態使泵作動，向封套注入空氣對封套加壓。而後，轉到封套的減壓過程。這時，通過慢慢減少向電磁線圈6供給的電流，由電磁力形成的推力逐漸減弱。這時，由擋板9的彈簧作用與孔密封件3的傾斜反彈作用，孔密封件3向右移動，流入口1a慢慢打開，封套內的空氣從流入口1a經流出口1b慢慢排到大氣中。在此過程中測定人們的血壓值。
像上述這樣，在圖15A、15B所示的流量控制閥中，利用電磁線圈6產生的電磁力形成的推力關閉流入口1a，利用擋板9的反彈力與孔密封件3自身所具有的反彈力打開流入口1a。這種由電磁力形成的推力與反彈力，通過永久磁鐵5與作動軸4傳遞到孔密封件3。但是，在圖15A、15B所示的構造中有著不能有效利用電磁線圈6所產生的電磁力形成的推力、在需要大的閥負荷(孔密封件3對流入口1a)的壓接力的流量控制閥中尺寸變大、電力消耗變大的問題。
即，在圖15A、15B所示的流量控制閥中，由於使孔密封件3對流入口1a的壓接力不那麼大，在比之於手指用血壓計需要加更大壓力的腕用血壓計中壓接力不充分，在將封套加壓到最高血壓值以上時恐怕不能將流入口1a完全關閉。為避免這點，要形成更大的壓接力，就會產生加大流量控制閥、電力消耗也加大的問題。
還有，在圖15A、15B所示流量控制閥中，在受到落下等的衝擊時，永久磁鐵5多因其脆性而打出缺口、產生流量控制特性不良的問題。
為了達到這個目的，本發明人調研了過去的文獻，從其中特別注意了德國專利第1808900號(申請日1968年11月14日)中所記述的電磁裝置。該德國專利所記述的電磁裝置，在其由三個部分卷繞構成的線圈的中空中心，同軸且可沿軸向移動地配置由二個永久磁鐵構成的芯部，兩外側的繞線的卷繞方向與正中間的繞線的卷繞方向相反，永久磁鐵的磁極相互反向(同極相互相對方向)。
本發明人著眼於該電磁裝置芯部可得到較大推力，應適用於將其用於血壓計用流量控制閥，經反覆試驗失敗、銳意研究取得結果，直至完成本發明。
即，本發明的流量控制閥具有殼體、可動構件、開關構件、電磁線圈與永久磁鐵；所述殼體具有氣體流入口和通過內部空間連通該氣體流入口的氣體流出口；所述可動構件可相對前述氣體流入口進退地配置於前述殼體內；所述開關構件以前述可動構件的移動來開關前述氣體流入口的方式，夾在相對著氣體流入口的可動構件部分；所述電磁線圈與永久磁鐵用來使可動構件移動、並配置於殼體內；由前述電磁線圈與永久磁鐵產生的電磁力使可動構件移動，以開關構件開關氣體流入口，由此來控制氣體流量；其特徵在於，前述電磁線圈與永久磁鐵中，二者之一至少使用一個、另一方使用多個，在使用多個永久磁鐵的情況下、同極之間相互對向配置，在使用多個電磁線圈的情況下，以可動構件可在移動方向受到由各電磁線圈與各永久磁鐵產生的電磁力的合成力的方式，來設定各電磁線圈的卷繞方向，通過改變流過各電磁線圈的電流方向，使由各電磁線圈與永久磁鐵產生的電磁力合成形成可動構件的推力。
這種流量控制閥，電磁線圈與永久磁鐵中的任何一方使用至少一個、另一方使用多個。例如像在以下實施例中說明的那樣，有二個永久磁鐵與三個電磁線圈的組合(參照圖1A、1B)、一個永久磁鐵與二個電磁線圈的組合(參照圖9A、9B)、四個永久磁鐵與五個電磁線圈的組合(參照圖10A、10B)、二個永久磁鐵與一個電磁線圈的組合(參照圖11A、11B)；其他的適當組合也可以。
在使用多個永久磁鐵的情況下，使相互排斥的同極(N極或S極)之間對向配置。在使用多個電磁線圈的情況下，以可動構件在移動方向受到由各電磁線圈與各永久磁鐵產生的電磁力的合成力的方式、來設定各電磁線圈的卷繞方向。具體而言，在多個電磁線圈並列時，如任一個電磁線圈的卷繞方向為右向，其相鄰電磁線圈的卷繞方向即為左向。即其卷繞方向交互反向，相鄰電磁線圈中的電流反向流動。
由該永久磁鐵與電磁線圈，可合成由各電磁線圈與各永久磁鐵產生的電磁力、並使其作用於可動構件，與分別只各使用一個的現有例相比，可大幅度加大可動構件的移動推力，安裝於可動構件的開關構件對氣體流入口的壓接力格外加大。其結果，如是與現有例同一尺寸，可加大可動構件的推力，如是與現有例同樣大推力，可減小其尺寸。由此，可以提供構造簡單、可充分引出有效利用電磁力形成的推力、小型耗電少、動作不良少的流量控制閥。
在本發明的流量控制閥中，在使用多個永久磁鐵的情況下，使永久磁鐵同極相互對向，但如同極相互相鄰，永久磁鐵相互排斥，組裝非常困難。但是，如在永久磁鐵與永久磁鐵間配置由磁性體構成的軛鐵。各永久磁鐵吸引軛鐵，由於幾乎沒有相斥力，組裝變得容易，也可以有效利用永久磁鐵的磁力。另外，在一個永久磁鐵的情況下，最好是在永久磁鐵的一個極性側(如N極側)配置軛鐵。軛鐵有著有效集中電磁線圈的磁束的作用，借使用軛鐵，可有效利用電磁力。
尚且，在永久磁鐵間配置軛鐵的情況下，作為軛鐵最好具有比永久磁鐵相互對向面更向外突出的端面。這是由於如果是與永久磁鐵相互對向面同樣大小的端面，永久磁鐵多少也要受到此同極間相互相斥作用；如做成比永久磁鐵相互對向面更向外側突出的端面，永久磁鐵同極相互對向配置也更容易。
另外，如永久磁鐵與軛鐵並列安裝於可動構件、與可動構件一體移動，相應於由電磁力形成的推力而移動的可動構件、永久磁鐵與軛鐵也一同移動。
電磁線圈與永久磁鐵的形狀並沒有什麼特別規定，但若可動構件成圓筒狀，電磁線圈與永久磁鐵成環狀，環狀永久磁鐵並列安裝於圓筒狀可動構件外周面，將環狀電磁線圈配置於該永久磁鐵的外周面，可動構件、電磁線圈、與永久磁鐵位於同心圓上的話，可動構件、電磁線圈與永久磁鐵三個零件組裝變得很容易。而且，可更有效地利用電磁力，並可最大限度地發揮可動構件的推力。
由電磁線圈與永久磁鐵的電磁力使可動構件移動，而其可動構件的移動範圍前方是到開關構件抵接流入口，後方比如是到可動構件抵接於設在殼體上的止動面。在將永久磁鐵一體安裝於該可動構件的情況下，在可動構件移動停止時、與使殼體落下時，永久磁鐵受到強力衝擊。由於永久磁鐵具有脆性，在這種狀態由強衝擊恐怕要引起打出缺口、裂開等不良情況。這裡，並列安裝的永久磁鐵中，如在對著位於兩端的永久磁鐵端面配置彈性體，由彈性體吸收衝擊，不會再產生永久磁鐵打開缺口現象。
在使用彈性體的情況下，端面可以用平坦面，實際上在彈性體本身與位於兩彈性體間的零件有尺寸偏差，即使使用彈性體也會產生間隙(零件搖動)，不能很好地吸收衝擊。為防止出現這樣情況，而在彈性體一端面或兩端面上設置易變形的突起。突起的突出量如設定得大於彈性體自身和位於兩彈性體間的零件的尺寸偏差的總和，零件尺寸在偏差範圍內時，突起就可以變形而不會再有零件搖動。如突起或變形時產生的壓力均衡分散的形狀的話，端面連接也可以、分散也可以。不管哪種，只要能由突起的變形吸收彈性體本身與位於兩彈性體間零件的尺寸偏差就可以。
另一方面，由電磁力使可動構件移動，但最好是向電磁線圈施加電流引起的應答性能良好。即，當電流在電磁線圈中流動時，可動構件迅速移動，開關構件立即將氣體流入口關閉。為實現這個，可動構件僅在開關氣體流入口方向移動地設置對可動構件導向的固定軸即可。這樣，可動構件沿固定軸向氣體流入口直線移動，沒有了不正常的動作與搖動，在使用於血壓計時，可進行細微而連續的排氣流量控制，動作的再現性也非常好。
作為其固定軸，只要是不受或不易受永久磁鐵影響的材料構成，其他並沒有什麼特別限定。例如，使用非磁性金屬、樹脂、玻璃等。另外，固定軸的斷面形狀，由於只要是能可移動地支承可動構件即可，可任意為正圓、橢圓、多角形，沒有什麼特別規定。固定軸的數量，以1根可支承可動構件也可以，也可以以數根支承。
但是，可動構件要做成中空的，借將固定軸插通可動構件的中空部，不僅可有效利用空間配置可動構件與固定軸，而且可構成長長的由固定軸對可動構件的導向部，構造簡單。可動構件與固定軸的安裝方法沒有什麼特別限定，例如，向可動部以外的樹脂部插入成形、以止動輪(比如E環、夾止輪)固定、螺紋固定等連結起來都可以。
另外，通過與電磁線圈一體形成固定軸，像前述那樣將可動構件、電磁線圈與永久磁鐵橫斷面做成環形的情況下，可有效配置包括固定軸的四個零件。當然可有效利用電磁力。
另一方面，在將固定軸插通可動構件中空部的形態下，最好是將連通可動構件中空部與殼體內部空間的空氣孔設置於可動構件。這是由於，在可動構件向從固定軸拔出方向(可動構件向氣體流入口方向)移動時，可動構件中空部近於被固定軸關閉的狀態，中空部產生負壓，對可動構件的移動產生反向的力；相反，在可動構件向受容固定軸的方向(可動構件離開氣體流入口方向)移動時，可動構件中空部的空氣由固定軸壓縮，同樣對可動構件的移動產生反向的力。
從而，藉助在可動構件設置空氣孔，由於中空部的空氣不受膨脹與壓縮現象等的影響，可動構件可不受空氣阻力而平滑移動。
如上所說，本發明的流量控制閥，由於構造簡單、可充分發揮並有效利用電磁力形成的推力，小型耗電少、動作不良少；故，該流量控制閥，例如用作血壓計空氣排出裝置是最合適的使用形式。
圖2A是同一流量控制閥的作動軸的平面圖，圖2B是其局部剖面圖。
圖3A、3B是說明同一流量控制閥的永久磁鐵與軛鐵的配置形態的圖。
圖4A是二個永久磁鐵同極之間相互對向配置情況下的磁力線分布圖，圖4B是在其永久磁鐵間配置軛鐵情況下的磁力線分布圖，圖4C是以永久磁鐵夾持軛鐵情況下磁力線分布圖。
圖5A、5B、5C是表示同一流量控制閥的彈性體各種形態的圖。
圖6A是表示在同一流量控制閥中，作用於左側永久磁鐵與正中電磁線圈的電磁力形成的推力的作用圖，圖6B是表示由作用於右側永久磁鐵與正中電磁線圈的電磁力形成的推力的作用圖，圖6C是表示作用於左側永久磁鐵與左側電磁線圈的電磁力形成的推力的作用圖。
圖7A是表示在流量控制閥中，作用於右側永久磁鐵與右側電磁線圈的電磁力形成的推力的作用圖，圖7B是表示由整個作用於二個永久磁鐵與三個電磁線圈的電磁力形成的合成推力的作用圖。
圖8A是表示在同一流量控制閥中，孔密封件完全打開氣體流入口狀態的部分放大剖面圖，圖8B是表示孔密封件完全關閉氣體流入口狀態的部分放大剖面圖。
圖9A是其他實施例流量控制閥的概略剖面圖，圖9B是表示整個作用一個永久磁鐵與二個電磁線圈上的電磁力形成的合成推力的作用圖。
圖10A是再一實施例的流量控制閥概略剖面圖，圖10B是表示整個作用於四個永久磁鐵與五個電磁線圈上的電磁力形成的合成推力的作用圖。
圖11A是又一實施例的流量控制閥概略剖面圖，圖11B是表示整個作用於二個永久磁鐵與一個電磁線圈上的電磁力形成的合成推力的作用圖。
圖12是分別表示圖1A、1B、圖9A、9B、圖11A、11B所示流量控制閥與現有流量控制閥各自的閥負荷的圖。
圖13是表示具有各實施例的流量控制閥的血壓計的概略構成的方框圖。
圖14是表示具有圖13的構成的血壓計動作的實時圖。
圖15A是現有例的流量控制閥的概略剖面圖，圖15B是其左側視圖。
將其一實施例的流量控制閥示於圖1A(概略剖面圖)和圖1B(左側視圖)。而對與圖15A、15B所示的相同要素給予相同符號。
該實施例的流量控制閥使用了二個永久磁鐵5a、5b、和三個電磁線圈6a、6b、6c；由相當於前述前蓋的構架殼體2與線圈骨架7的後部構成殼體，該殼體(構架殼體2)具有噴嘴狀的內管1在內部開口的氣體流入口1a、和由內部空間連通該氣體流入口1a的多個(這裡是三個)氣體流出口1b。
在該殼體內，圖2A、2B所示的中空作動軸(可動構件)4可對流入口1a進退地進行配置，為了由該作動軸4的移動來開關流入口1a，在相對流入口1a的作動軸前端安裝孔密封件(開關構件)3。如圖8A、8B的局部放大剖面圖(圖8A是開放狀態圖，圖8B是封閉狀態圖)所示，孔密封件3的端面與流入口1a的開口面同是平坦面，但孔密封件3的端面相對流入口1a的開口面是傾斜(不平行)的，如傾斜3°左右。
在圖2A、2B中，作動軸4具有中空部4d和連同殼體內部空間的空氣孔4b。在該作動軸4的中空部4d中插通非磁性體的固定軸12，固定軸12一體固定於線圈骨架7。在作動軸4的外周以止動輪24固定著永久磁鐵5a、5b、軛鐵22a與彈性體21a、21b。從而，作動軸4與永久磁鐵5a、5b、軛鐵22a等一體移動，可在孔密封件3抵接流入口1a將流入口1a完全關閉、和作動軸4的後端部抵接於設在線圈骨架7的止動面7e的範圍內移動，沿固定軸12直線移動。
永久磁鐵5a、5b，如圖3A、3B所示，同極(這裡為N極)相互對向間夾著軛鐵22a相鄰接配置。即，在這裡，永久磁鐵5a的極性在圖1A中的左側為S極，右側為N極；永久磁鐵5b的極性是左側為N極，右側為S極。位於永久磁鐵5a、5b間的軛鐵22a，由永久磁鐵5a、5b的各N極勵磁。這時，軛鐵22a的兩端面，比永久磁鐵5a、5b的對向面(N極面)還向外側突出。即，在這裡，由於永久磁鐵5a、5b是圓柱狀、軛鐵22a是圓盤狀、軛鐵22a的外徑設定得比永久磁鐵5a、5b的外徑大，配置成軛鐵22a的周圍部分從永久磁鐵5a、5b露出來。這樣，永久磁鐵5a、5b同極相互對向配置，比兩者同直徑情況下更容易配置。
軛鐵22a的外徑與永久磁鐵5a、5b的外徑的關係是假定永久磁鐵的外徑為φA，則軛鐵外徑設定為φA+0.2mm。具體而言，在永久磁鐵的外徑φA為7.8mm或8.8mm時，軛鐵外徑分別為8.0mm或9.0mm。如兩者的外徑差在+0.2mm以上，則不需由粘結將永久磁鐵固定於軛鐵上，可提高其組裝性能。
另外，由於將永久磁鐵5a、5b夾著軛鐵22a相鄰接裝置(圖4C)，比著簡單地對向配置永久磁鐵5a、5b的情況(圖4A)、或在永久磁鐵5a、5b間離開軛鐵22a配置的情況(圖4B)，可以最有效地利用永久磁鐵5a、5b的磁力。
對著永久磁鐵5a端面配置的彈性體21a，在這裡由作動軸4與永久磁鐵5a夾持；對著永久磁鐵5b端面配置的彈性體21b，在這裡由止動輪24與永久磁鐵5b所夾持。
在永久磁鐵5a、5b的周圍配置著線圈骨架7，在線圈骨架7上設置三個電磁線圈6a、6b、6c。這裡，電磁線圈6b設定得稍長些。在各電磁線圈6a、6b、6c中，為使作動軸4在移動方向受到在各電磁線圈6a、6b、6c與各永久磁鐵5a、5b的電磁力的合成力，要設定卷繞方向。具體說，在這裡，正中間電磁線圈6b的卷繞方向為右旋，兩側的電磁線圈6a、6c的卷繞方向為左旋，它們分別設於線圈骨架7上而卷繞方向交互相反。即，在與電磁線圈6b相鄰接的電磁線圈6a、6c中，與電磁線圈6b中電流成反向流動。電磁線圈6a、6b、6c連接於外部端子11。
相對正中間電磁線圈6b的中央部40，永久磁鐵5a、5b大致左右均等配置。在三個電磁線圈6a、6b、6c周圍設軛鐵23，成為電磁線圈6a、6b、6c、永久磁鐵5a、5b，作動軸4與固定軸12位於圓筒狀軛鐵23內側的形式。作動軸4由擋板9連結於構架殼體2，由擋板9的彈性作用，被向圖1A的右向賦能。
接著永久磁鐵5a、5b各端面配置的彈性體21a、21b，也可以有平坦的端面，但最好還是像圖5A、5B所示那樣，在一個端面或二個端面上有容易變形的突起。圖5A所示的彈性體21c，在一個端面上有一個環狀突起46a，圖5B所示的彈性體21d，在兩端分別有六個突起46b、46c，圖5C所示的彈性體21e，在一個端面上有四個稍長的突起46d，在另一端面上分別有大小四個突起46e。而且，在各彈性體21c～21e的中央，形成了用於插通作動軸4的孔45。
如採用這樣的彈性體21a～21e，作動軸4向圖1A的左向移動、孔密封件3抵接流入口1a時、或右向移動作動軸4抵接於線圈骨架7的止動面7e時所受到的衝擊、或者該流量控制閥落下時所受的衝擊可由彈性體21a～21e吸收，可以防止永久磁鐵5a、5b產生打出缺口或破裂等不良情況。
特別是如採用具有易變形突起46a～46e的彈性體21a～21e，由彈性體自身尺寸偏差、位於兩彈性體間的永久磁鐵5a、5b與軛鐵22a的尺寸偏差所產生的間隙，實際上均可由突起46a～46e的變形而將間隙彌補，因此可消除這些零件的鬆動不穩。
在這樣構成的流量控制閥中，固定軸12是圓棒狀，作動軸4是圓筒狀，永久磁鐵5a、5b、軛鐵22a、彈性體21a、21b與電磁線圈6a、6b、6c是環狀，這些零件位於同心圓上，因此在組裝上變得非常容易，可以更有效地利用永久磁鐵5a、5b與電磁線圈6a、6b、6c產生的電磁力，可最大限度地產生作動軸4的推力。當然了，由於固定軸12是非磁性體，它不受電磁力的影響。
下邊對上述這樣構成的流量控制閥的動作，參照圖6A～圖6C與圖7A、7B加以說明。首先，由端子11向電磁線圈6a、6b、6c中流過規定值的電流，由各電磁線圈6a、6b、6c與永久磁鐵5a、5b產生電磁力，分別對永久磁鐵5a、5b作用上箭頭方向的推力30a～30d。
圖6A表示了由永久磁鐵5a與電磁線圈6b的電磁力所產生的推力30a，圖6B表示了由永久磁鐵5b與電磁線圈6b的電磁力所產生的推力30b，圖6C表示了由永久磁鐵5a與電磁線圈6a的電磁力所產生的推力30c。而圖7A表示了永久磁鐵5b與電磁線圈6c的電磁力所產生的推力30d。即，永久磁鐵5a受到電磁線圈6a、6b作用的電磁力所產生的推力30a、30c；永久磁鐵5b受到由電磁線圈6b、6c作用的電磁力所產生的推力30b、30d。
如上述各圖所示，利用永久磁鐵5a、5b與電磁線圈6a、6b、6c的磁極的相斥與吸引作用，共同向永久磁鐵5a、5b作用以左向推力。借將這些各推力30a～30d合成形成一個大的推力30(圖7B)，安裝著永久磁鐵5a、5b的作動軸4克服了擋板9的相斥力向左強力移動，孔密封件3抵接於氣體流入口1a(參照圖8B)，內管1成完全關閉狀態。
這樣，作用於作動軸4的推力30，由於是作用於永久磁鐵5a、5b推力的合成力，即使是小的永久磁鐵，也可以得到電磁力產生的強力推力。
在內管1關閉狀態之後，將供向電磁線圈6a、6b、6c的電流慢慢減少，由於相應於該電流的電磁力逐漸減弱，永久磁鐵5a、5b所受到的推力減小，作動軸4在擋板9的彈力與孔密封件3的傾斜相斥力作用下慢慢向右移動，孔密封件3慢慢離開流入口1a，結果是流入口1a細微而連續地打開，最終到完全打開(參照圖8A)。
另外，在作動軸4移動時，由於作動軸4被沿固定軸12導向且相對流入口1a成直線移動，所以，安裝了永久磁鐵5a、5b與軛鐵22a等的作動軸4沒有不必要的移動和搖動，在用於後述的血壓計中，可實現細微而連續的排氣流量的控制，動作再現性非常良好。
而且，由於作動軸4具有連通中空部4d的空氣孔4b，在作動軸4向左方移動時，空氣通過空氣孔4b進入中空部4d，中空部4d不產生負壓，對作動軸4不施加反向力。反過來，在作動軸4向右方移動時，從空氣孔4b排出中空部4d的空氣，對作動軸4不施加反向的力。結果，由於沒有對中空部4d中空氣膨脹或壓縮等影響，作動軸4不會受到空氣阻力，可平滑移動。
現將其他實施例的流量控制閥示於圖9A(概略剖面圖)與圖9B(永久磁鐵與電磁線圈作用圖)。對與前述實施例相同要素給予相同符號而省略重複說明。該流量控制閥使用了一個永久磁鐵5a與二個電磁線圈6a、6b。這裡，永久磁鐵5a只是一個，而在永久磁鐵5a的後端面(N極側)配置軛鐵22a。電磁線圈6b比電磁線圈6a長，永久磁鐵5a位於電磁線圈6b中央部40的左側。
以該流量控制閥也可以取得與上述同樣的作用效果。即，一向電磁線圈6a、6b通入電流，永久磁鐵5a即受到作用於電磁線圈6a、6b的電磁力產生的推力30，作動軸4向左移動，由孔密封件3關閉流入口1a。
現將再一實施例的流量控制閥示於圖10A(概略剖面圖)與圖10B(永久磁鐵與電磁線圈的作用圖)。這種流量控制閥使用了四個永久磁鐵5a、5b、5c、5d與五個電磁線圈6a、6b、6c、6d、6e，在各永久磁鐵5a、5b、5c、5d間分別配置軛鐵22a、22b、22c。電磁線圈6b、6d比其他的要長，永久磁鐵5a位於電磁線圈6b的中央部40左側；其餘的永久磁鐵5b、5c、5d位於右側。
這種流量控制閥，如在電磁線圈6a、6b、6c、6d、6e中通上電流，同樣作動軸4受到電磁力產生的向左的推力30而移動。
現將又一個實施例的流量控制閥示於圖11A(概略剖面圖)和圖11B(永久磁鐵與電磁線圈作用圖)。這種流量控制閥使用二個永久磁鐵5a、5b和一個電磁線圈6a。這裡，永久磁鐵5a、5b設定得長些，相應地電磁線圈6a也較長，軛鐵22a恰好位於電磁線圈6a的中央部40；永久磁鐵5a、5b夾著中央部40對稱配置。
這種流量控制閥也是在電磁線圈6a中通以電流，作動軸4受到電磁力產生向左的推力30而移動。
圖12示出了這些實施例的流量控制閥比著分別各使用一個永久磁鐵與電磁線圈的現有例，對氣體流入口1a的壓接力加大了。在圖12中圖示出了在一個電磁線圈與一個永久磁鐵的現有例、一個電磁線圈與二個永久磁鐵的圖11A、11B所示實施例、二個電磁線圈與一個永久磁鐵的圖9A、9B所示實施例、以及三個電磁線圈與二個永久磁鐵的圖1A、1B所示實施例分別得到的壓接負荷(gt)。閥負荷是孔密封件3的中央部壓接於氣體流入口1a的力，以相同電流與相同佔空比來測定。由此可以明白，比之於現有技術，各實施例的閥負荷增大了，還可以看出，如增加電磁線圈與永久磁鐵的個數，閥負荷更進一步增大。
下面，來說明將上述實施例的流量控制閥用於血壓計的例子。圖13是概略表示其血壓計構成的方框圖，在該方框圖中，將上述流量控制閥作為緩慢排氣閥36使用。CPU31進行整個該血壓計的控制。泵驅動迴路32按照CPU31的指令驅動泵33。泵33由泵驅動迴路32驅動，通過管37向封套38供給空氣。壓力傳感器34用來檢測供給封套38的空氣的壓力。緩慢排氣閥控制迴路35，按照CPU31的指令控制緩慢排氣閥36。緩慢排氣閥36由緩慢排氣控制迴路35控制開關，調節管37內的空氣壓力。通過管37由泵33向封套38中供給空氣。作為緩慢排氣閥36的上述流量控制閥，借管37配入內管1的外側而連接於空氣流路系統。
關於這樣構成的血壓計的動作參照圖14所示的實時圖加以說明。在圖14中，下邊的閥負荷是孔密封件3的中央部壓接於氣體流入口1a的力；中間的佔空比是通過外部端子11施加於電磁線圈6a、6b、6c(參照圖1A)的脈衝電壓的佔空比，上部的閥作用是緩慢排氣閥36的作用。這三個特性線共用一個橫軸(時間軸)。
首先在T0時刻，使圖中未示出的電源開關(S/W)為ON，泵驅動迴路32按照CPU31的指令驅動泵33，開始向封套38供給空氣。同時，緩慢排氣閥控制迴路35按照CPU31的指令控制緩慢排氣閥36，比如施加頻率為31.25kHz、佔空比為60％的脈衝電壓。施加具有這種頻率與佔空比的脈衝電壓直至T1時刻。由此，圖1的孔密封件3以相應於其脈衝電壓的平均水平連續關閉氣體流入口1a，負荷，隨著時間從T0時刻到T1時刻，比如從25gf增加到30gf。其間，緩慢排氣閥36處於完全關閉狀態(圖14上邊的完全關閉狀態1)，向封套38急速壓送空氣(圖14上邊的急速壓送空氣1)。另外，泵33的驅動一直繼續到T2時刻。
一到T1時刻，脈衝電壓的佔空比逐漸增加，在T2時刻，佔空比變成約為90％。由此，閥佔空比如從30gf增加到45gf左右。這期間，緩慢排氣閥36仍是完全關閉狀態(圖14上邊的完全關閉2)，對封套38急速壓送空氣(圖14上邊的急速壓送空氣2)。從T0時刻到T2時刻為向封套38壓送空氣的時間(圖14上邊的向封套的空氣壓送)。
一到T2時刻，由CPU31的指令使泵33停止。同時，前述脈衝電壓的佔空比一直降低到約40％，而後，佔空比慢慢降低到T3時刻，在T3時刻約為10％。這時，閥佔空比如也從T2時刻的45gf一直降低到20gf左右。在從T2時刻到T3時刻從20gf慢慢降低到5gf。這期間，緩慢排氣閥36是流量控制狀態(圖14上邊的流量控制範圍)，從封套38定速排出空氣(圖14上邊的定速排氣)，在這個過程中進行血壓測定(圖14上邊的血壓測定)。
一到T3時刻，根據CPU31的指令，前述脈衝電壓的佔空比一直下降到0％。這時，由於孔密封件3完全離開氣體流入口1a，緩慢排氣閥36成完全打開狀態，空氣急速從封套38中排出(圖14上部的完全打開、急速排氣)。
上述各實施例所示的流量控制閥僅是一例，當然不限於這些。例如，在圖1A、1B、圖9A、9B、圖10A、10B與圖11A、11B所示的流量控制閥中，即使將永久磁鐵極性反向配置、使電磁線圈中流過的電流反向，也可取得完全同樣的作用效果。另外，在上述流量控制閥中，是由孔密封件3壓接於氣體流入口1a成開閉形態，但也可以是以錐形密封件插入氣體流入口1a形式。
如上說明，如依本發明的流量控制閥，可由永久磁鐵與電磁線圈、將各電磁線圈與永久磁鐵產生的電磁力合成作用於可動構件，比之於各使用一個永久磁鐵與電磁線圈的現有技術，可以大幅度地加大可動構件的移動推力，可以特別加強安裝於可動構件上的開關構件的壓接於氣體流入口的力。其結果，如果是與現有例同一尺寸，可加大可動構件的移動推力，如是與現有例有同樣的推力則可減小尺寸。因此，可提供又是構造簡單、又可充分引出並有效利用電磁力產生的推力、小型化、電力消耗少、動作不良情況也少的流量控制閥。
另外，以這樣的流量控制閥作為空氣排氣裝置的血壓計，提高了排氣動作特性，小型化並且耗電量低。
另一方面，由於僅使可動構件在開關氣體流入口方向移動地來設定對可動構件導向的固定軸，可動構件沿固定軸向著氣體流入口直線移動，因而沒有不必要的動作與搖動，在使用血壓計中，可實現細微而連續的排氣流量控制，動作的再現性也非常好。
應該看到在此公開的實施例所有的點都只是例示，並不作為限制。本發明的範圍不限於上述說明，包括在技術方案的範圍，以及與其同等意義和範圍內的各種變更。
權利要求
1.一種流量控制閥，這種流量控制閥具有殼體(2、7)、可動構件(4)、開關構件(3)、電磁線圈(6a、6b、6c)與永久磁鐵(5a、5b)；所述殼體(2、7)具有氣體流入口(1a)和通過內部空間連通該氣體流入口(1a)的氣體流出口(1b)；所述可動構件(4)可相對前述氣體流入口(1a)進退地配置於前述殼體(2、7)內；所述開關構件(3)以前述可動構件(4)的移動來開關前述氣體流入口(1a)的方式，夾在相對著氣體流入口(1a)的可動構件(4)部分；所述電磁線圈(6a、6b、6c)與永久磁鐵(5a、5b)用來使可動構件(4)移動、並配置於殼體(2、7)內；由前述電磁線圈(6a、6b、6c)與永久磁鐵(5a、5b)產生的電磁力使可動構件(4)移動，以開關構件(3)開關氣體流入口(1a)，由此來控制氣體流量；其特徵在於，前述電磁線圈(6a、6b、6c)與永久磁鐵(5a、5b)中，二者之一至少使用一個、另一方使用多個，在使用多個永久磁鐵(5a、5b)的情況下、同極之間相互對向配置，在使用多個電磁線圈(6a、6b、6c)的情況下，以可動構件(4)可在移動方向受到由各電磁線圈(6a、6b、6c)與各永久磁鐵(5a、5b)產生的電磁力的合成力的方式，來設定各電磁線圈(6a、6b、6c)的卷繞方向，通過改變流過各電磁線圈(6a、6b、6c)的電流方向，使由各電磁線圈(6a、6b、6c)與永久磁鐵(5a、5b)產生的電磁力合成形成可動構件(4)的推力。
2.按權利要求1所記述的流量控制閥，其特徵在於，在使用多個永久磁鐵(5a、5b)的情況下，在永久磁鐵(5a)與永久磁鐵(5b)間配置由磁性體構成的軛鐵(22a)。
3.按權利要求2所記述的流量控制閥，其特徵在於，前述軛鐵(22a)具有比永久磁鐵(5a、5b)之間的相互對向面向外側突出的端面。
4.按權利要求2所記述的流量控制閥，其特徵在於，前述永久磁鐵(5a、5b)和軛鐵(22a)並列安裝於可動構件(4)，與可動構件(4)一體移動。
5.按權利要求1所記述的流量控制閥，其特徵在於，前述可動構件(4)是圓筒狀，前述電磁線圈(6a、6b、6c)與永久磁鐵(5a、5b)是環狀，環狀的永久磁鐵(5a、5b)並列安裝於圓筒狀可動構件(4)的外周面，環狀電磁線圈(6a、6b、6c)配置於前述永久磁鐵(5a、5b)的外側，可動構件(4)、電磁線圈(6a、6b、6c)與永久磁鐵(5a、5b)位於同心圓上。
6.按權利要求4所記述的流量控制閥，其特徵在於，在前述並列安裝的永久磁鐵(5a、5b)中，對著位於兩端的永久磁鐵(5a、5b)的端面配置彈性體(21a、21b、21c、21d、21e)。
7.按權利要求6所記述的流量控制閥，其特徵在於，前述彈性體(21a、21b、21c、21d、21e)在其一端面或兩端面上具有易變形的突起。
8.按權利要求1所記述的流量控制閥，其特徵在於，前述可動構件(4)僅在開關氣體流入口(1a)的方向移動地、設置對可動構件(4)進行導向的固定軸(12)。
9.按權利要求8所記述的流量控制閥，其特徵在於，前述可動構件(4)是中空的，前述固定軸(12)插通在可動構件(4)的中空部(4d)。
10.按權利要求8所記述的流量控制閥，其特徵在於，前述固定軸(12)與電磁線圈(6a、6b、6c)一體形成。
11.按權利要求9所記述的流量控制閥，其特徵在於，前述可動構件(4)具有連通其中空部(4d)與殼體(2、7)的內部空間的空氣孔(4b)。
12.一種血壓計，其特徵在於，所述血壓計具有作為空氣排出裝置(36)的、權利要求1所記述的流量控制閥。
13.一種流量控制閥，這種流量控制閥具有殼體(2、7)、可動構件(4)、開關構件(3)、電磁線圈(6a、6b、6c)與永久磁鐵(5a、5b)；所述殼體(2、7)具有氣體流入口(1a)和由內部空間連通該氣體流入口(1a)的氣體流出口(1b)；所述可動構件(4)可相對前述氣體流入口(1a)進退地配置於前述殼體(2、7)中；所述開關構件(3)以由前述可動構件(4)的移動來開關前述氣體流入口(1a)的方式，夾在相對著氣體流入口(1a)的可動構件(4)部分；所述電磁線圈(6a、6b、6c)與永久磁鐵(5a、5b)用於使可動構件(4)移動、並配置於殼體(2、7)內；由前述電磁線圈(6a、6b、6c)與永久磁鐵(5a、5b)產生的電磁力使可動構件(4)移動，藉助開關構件(3)開關氣體流入口(1a)來控制氣體流量，其特徵在於，以前述可動構件(4)僅在開關氣體流入口(1a)的方向移動的方式來設置對可動構件(4)進行導向的固定軸(12)。
14.按權利要求13所記述的流量控制閥，其特徵在於，前述可動構件(4)是中空的，前述固定軸(12)插通在可動構件(4)的中空部(4d)。
15.按權利要求13所記述的流量控制閥，其特徵在於，前述固定軸(12)與電磁線圈(6a、6b、6c)一體形成。
16.按權利要求14所記述的流量控制閥，其特徵在於，前述可動構件(4)具有連通其中空部(4d)與殼體(2、7)的內部空間的空氣孔(4b)。
17.一種血壓計，其特徵在於，它以權利要求13所記述的流量控制閥作為其空氣排出裝置(36)。
全文摘要
構架殼體(2)具有氣體流入口(1a)與氣體流出口(1b)，對著流入口(1a)可進退地配置作動軸(4)，由安裝於作動軸前端的孔密封件(3)開關流入口(1a)。在作動軸(4)上同極相對且在中間夾著軛鐵(22a)地安裝著二個永久磁鐵(5a、5b)，在永久磁鐵(5a、5b)外側相鄰相互反向卷繞地配置三個電磁線圈(6a、6b、6c)。電流流過電磁線圈(6a、6b、6c)時，由各電磁線圈(6a、6b、6c)與各永久磁鐵(5a、5b)產生的電磁力合成，由該合成力使作動軸(4)向圖中的左向移動，孔密封件(3)關閉流入口(1a)。由這種構造可提供構造簡單、可有效利用電磁力的推力、小型耗電少、不良動作少的流量控制閥。
文檔編號F16K31/08GK1434907SQ01810799
公開日2003年8月6日 申請日期2001年6月20日 優先權日2000年6月22日
發明者福井了一, 松田壽臣 申請人:歐姆龍株式會社