電磁氣閥的製作方法
2023-08-08 23:26:16
專利名稱：電磁氣閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及血壓計等中使用的電磁氣閥的結構。
背景技術：
在進行血壓計測時，將空氣袋卷繞於人體(手臂、手腕)上，壓送空氣，壓迫人體，根據由此獲得的動脈信息測定血壓。必須在由氣泵送壓時以不洩漏空氣的方式關閉，在測定時進行減壓控制，在測定結束時對受到壓迫的空氣袋進行減壓，由被束縛狀態釋放開，此時，經常使用電磁氣閥。作為已有技術，列舉下述所示的JP特開平09-135817號公報(在下面稱為「文獻1」)、以及JP特開2000-97364號公報(在下面稱為「文獻2」)所公開的氣閥結構。
文獻1公開的氣閥結構中公開了下述的結構，其中，在可動的柱塞前端設置的密封墊部，通過彈簧等以規定的彈力而壓接噴嘴，由此，對空氣流量進行控制。另外，文獻2公開的氣閥結構為下述的結構，其中，通過藉助可動鐵芯或可動線圈驅動的結構，使密封墊與噴嘴接觸，對流動的空氣壓力進行控制，在該可動鐵芯或可動線圈與螺線管固定構件之間具有粘接構件，順利地對空氣流量進行控制。象這樣，在過去結構的氣閥中，在空氣的加壓中為了沒有漏氣而通過足夠的驅動力按壓作為空氣出口的噴嘴而將其關閉，在測定和結束時，使密封墊移動，進行減壓控制和釋放空氣壓力。
近年來，在血壓計中，為了提高便攜性，也要求主體的整體尺寸的減小，內置的氣閥的整體尺寸也要求減小。但是，在過去的結構中，具有下述的問題，即，為了封閉空氣，必須要求充分地覆蓋噴嘴部的密封墊，使密封墊與所接觸和壓接的可動鐵芯直接接觸，若為了使可動鐵芯小型化而使其變細，則磁阻增加，用於按壓密封墊的必需的驅動力減少，無法實現足夠的密封，無法實現整體尺寸的減小。
在這裡，圖5和圖6表示過去的電磁氣閥200的剖視結構。支架201具有支架主體202和支架蓋203，在該支架主體202內，容置有線圈架241，在線圈架241的外周面和支架主體202的內周面之間容置有線圈體260。另外，在線圈架241的內部，在同軸上設置有固定鐵芯210和作為滑動件的可動鐵芯220，在固定鐵芯210和可動鐵芯220之間，容置有向將兩者之間分開的方向加載的螺旋彈簧230。在固定鐵芯上設置有空氣通路211，在與可動鐵芯220相對向的位置上設置有凸狀的噴嘴(空氣出口部)212，在可動鐵芯220的與噴嘴212相對向的位置上埋設有橡膠密封墊250。
在通常狀態(電流未流過線圈體260的狀態)，象圖6所示的那樣，處於通過螺旋彈簧230而可動鐵芯220的橡膠密封墊250與固定鐵芯210的噴嘴212被分開的狀態，成為可從空氣通路211排放空氣的狀態。另一方面，在關閉狀態，象圖7所示的那樣，通過使電流流過線圈體260，藉助線圈體260的勵磁而產生磁通，可動鐵芯220被吸附於固定鐵芯110上，通過橡膠密封墊250按壓噴嘴212，將空氣通路211封閉。
在這裡，在考慮到減小由上述結構構成的氣閥220的整體尺寸的情況下，人們考慮象圖8所示的那樣，減小支架201的外徑，另一方面，為了確保線圈體260的體積，減小固定鐵芯110和可動鐵芯120的外徑φ1。但是根據空氣流量的關係也無法減小噴嘴212的內徑，也無法改變用於封閉噴嘴212的橡膠密封墊250的直徑。由此，象圖9所示的那樣，橡膠密封墊250的周圍的可動鐵芯220的磁極面積變小。由此，磁通M集中於橡膠密封墊250周圍的狹小區域，磁阻增加，磁路的效率變差，驅動力減少，其結果是，有可能固定鐵芯210對可動鐵芯220的吸附力極度降低。於是，發生從噴嘴212漏氣的情況。另一方面，在圖8所示的小型化的結構中，為了獲得與過去相同的吸附力，必須增加電流，這樣導致電流值增加的結果。
另外，象圖10所示的那樣，可動鐵芯220的與固定鐵芯110相反一側的端面部分處於被由非磁性體的材質構成的樹脂制的線圈架241覆蓋的狀態。由此，由於在構成磁路的支架蓋203和可動鐵芯220之間產生相當於樹脂厚度的間隙L1，故在該間隙L1的磁阻上升，成為磁路效率降低的因素。
發明內容
本發明要解決的問題是在使電磁氣閥小型化時產生的、驅動力下降的問題以及磁路的效率下降的問題。所以，本發明的目的在於提供一種電磁氣閥，其具有在使電磁氣閥小型化時即使為了確保線圈體的體積而將可動鐵芯減細也能充分確保磁極面積的結構。
基於本發明的電磁氣閥，包括固定鐵芯，其固定於由磁性體材料構成的支架的內部；可動鐵芯，其在上述支架的內部，由以非磁性體材料構成的線圈架容置，並可沿軸向移動；氣體出口，其設置於上述固定鐵芯的與上述可動鐵芯相對向的對向面上；密封墊，其設置於上述可動鐵芯的與上述氣體出口相對向的對向面上；加載裝置，其用於將上述可動鐵芯向著從上述固定鐵芯離開的方向加載；線圈體，其用於產生磁通，以便形成產生將上述可動鐵芯吸附於上述固定鐵芯側的力的磁路，其中，上述可動鐵芯具有由第一直徑形成的凸緣部；由比第一直徑小的第二直徑形成的軸部，在上述凸緣部上設置有上述密封墊，同時在圍繞上述軸部的上述線圈架和上述支架的內周面之間的空間中，容置有上述線圈體。
按照基於本發明的電磁氣閥，作為可動鐵芯的形狀，具有由第一直徑形成的凸緣部和由比第一直徑小的第二直徑形成的軸部，通過在該凸緣部上設置密封墊，使由較大直徑形成的凸緣部和固定鐵芯相對向，由此，消除磁極面積的減少，能充分確保通過密封墊封閉氣體出口的驅動力。另外，通過將線圈體容置在圍繞軸部的線圈架和支架的內周面之間的空間中，在確保線圈部體積的同時，也可實現支架的外徑尺寸的小型化，其結果是，可實現電磁氣閥的小型化。
參照附圖，根據下面的本發明的具體描述，更加容易得出本發明的前述和其它目的、特徵和方面與優點。
圖1為表示本實施形式的電磁氣閥的結構的剖視圖；圖2為圖1中的以II圍繞的區域的局部放大剖視圖；圖3為圖1中的以III圍繞的區域的局部放大剖視圖；圖4為表示以本實施形式的電磁氣閥為模型的磁通密度和磁通分析結果的圖；圖5為表示過去的電磁氣閥的結構的剖視圖；圖6為表示過去的電磁氣閥的結構的局部放大剖視圖(打開狀態)；
圖7為表示過去的電磁氣閥的結構的局部放大剖視圖(關閉狀態)；圖8為表示過去的電磁氣閥的問題的剖視圖；圖9為表示過去的電磁氣閥的第一個問題的局部放大剖視圖；圖10為表示過去的電磁氣閥的第二個問題的局部放大剖視圖。
具體實施例方式
下面參照圖1～圖3，對本發明實施形式的電磁氣閥的結構進行描述。另外，圖1為表示本實施形式的電磁氣閥的結構的剖視圖，圖2為圖1中的以II圍繞的區域的局部放大剖視圖，圖3為圖1中的以III圍繞的區域的局部放大剖視圖。
首先，參照圖1，對本實施形式的電磁氣閥100的結構進行描述。該電磁氣閥100包括由磁性體材料構成的支架101，該支架101包括支架主體102、與將其中一個端部封閉的支架蓋103。構成支架主體102和支架蓋103的磁性體材料採用例如SUYB-1(電磁鋼鐵)等。在支架主體102的另一端側的內部固定有固定鐵芯110，其一部分向外側突出。在固定鐵芯110中設置有空氣通路111，在與後述的可動鐵芯120相對向的位置上設置有凸狀的噴嘴(空氣出口部)112。此外，在支架主體102的內部，容置有可動鐵芯120，該可動鐵芯120由以非磁性體材料構成的線圈架140容置，並可沿軸向移動。
可動鐵芯120包括由第一直徑形成的凸緣部122，該凸緣部122設置於固定鐵芯110側，按照向外側突出的方式設置；軸部121，該軸部121由比第一直徑小的第二直徑形成。在凸緣部122和固定鐵芯110之間，為了向使兩者之間分開的方向加載，容置有作為加載裝置的螺旋彈簧130。另外，在與噴嘴112相對向的可動鐵芯120的凸緣部122埋設有橡膠密封墊150。
線圈架140沿可動鐵芯120的外周側面設置，其包括軸部區域141，該軸部區域141沿可動鐵芯120的軸部121而設置；凸緣部區域142，該凸緣部區域142從上述凸緣部122的軸部121沿凸緣部122而設置；延長部區域143，該延長部區域143沿凸緣部122的外周側面而設置；支架蓋區域144，該支架蓋區域144在與凸緣部區域142相反一側的區域，沿支架蓋103的內周面而設置。所以，線圈架140中也同樣，按照凸緣區域142的外徑尺寸大於軸部區域141的外徑尺寸的方式設置。
另外，在線圈架140的軸部區域141的外周面和支架主體102的內周面之間的空間中，為了形成用於產生將可動鐵芯120吸附於固定鐵芯110側的力的磁路，容置有用於產生磁通的線圈體160。該線圈體160的線圈線直徑約為Φ0.1mm，匝數約為1000圈，電阻約為30Ω，線圈電流約為80mA。
此外，參照圖1和圖3，在支架蓋103上設置有開口部103a，可動鐵芯120的軸部121的端部從該開口部103a向外側突出。另外，在線圈架140的軸部區域141與支架蓋區域144的交叉區域，設置有突出到支架蓋103側的凸部141a，在支架蓋103上設置有接納該凸部141a的凹部103b。
(作用、效果)在由上述結構構成的電磁氣閥100中，當電流流過線圈體160時，象圖2所示的那樣，在可動鐵芯120的凸緣部122，由於在橡膠密封墊150的周圍能夠確保足夠的磁極面積，故磁阻變小，朝向固定鐵芯110的磁通M的流動順利。另外，在可動鐵芯120的凸緣部122的外周側面，延伸有由非磁性體的材質構成的線圈架140的延長部區域143，由此，按照確實朝向固定鐵芯110側的方式對磁通M進行導向。
在這裡可知，固定鐵芯110和可動鐵芯120的凸緣部122之間的間隙(L)的磁阻由下述的公式(1)表示。
R＝L/(Sμo)…式(1)(磁阻R，間隙間距離L，磁極面積S，空氣的相對磁導率μo)根據該式(1)可知，為了減小磁阻R，提高磁路效率，需要增加磁極面積(S)，確保驅動力。本發明在進行電磁氣閥的小型化時，著眼於此，通過下述的方式而實現，即，使可動鐵芯120為由軸部121和凸緣部122構成的凸緣型，從而即使為了確保線圈體積而減小可動鐵芯120的直徑(φ1)，也不減小與固定電極相對向的磁極面積，能夠充分確保用於封閉噴嘴112的驅動力。
另外，通過在圍繞可動鐵芯120軸部121的線圈架140軸部區域141和支架主體102的內周面之間的空間容置線圈體160，在確保線圈部體積的同時，也可減小支架101的外徑尺寸，其結果是，可使電磁氣閥100小型化。
另外，通過在可動鐵芯120上設置凸緣部122，另外，在線圈架140上設置沿凸緣部122延伸的凸緣部區域142，而設置停止區域，該停止區域，在通過螺旋彈簧130的加載力，而可動鐵芯120沿線圈架140移動時，通過凸緣部122的與固定鐵芯110相反一側的面和線圈架140的凸緣部區域142接觸，限定可動鐵芯120向著從固定鐵芯110離開的方向的移動距離。
由此，由於無需對可動鐵芯端部限定移動距離，故可使可動鐵芯120的軸部121的端部從支架蓋103的開口部103a向外側突出。其結果是，象圖3所示的那樣，支架蓋103的開口部103a的端面與可動鐵芯120的軸部121的側面之間的間隙(距離L2)可僅僅設置為可動鐵芯120可滑動的間隙距離，這樣，可儘可能地減小該間隙(距離L2)。其結果是，降低該間隙(距離)的、支架蓋103和可動鐵芯120之間的磁阻(參照式1)，提高磁路效率。
另外，優選在支架103和線圈架140之間，設置有上述的凸部141a、與接納該凸部141a的凹部103b，作為進行兩者之間的定位的定位區域。
此外，圖4表示以本實施形式的電磁氣閥10為模型的磁通密度和磁通分析結果。本分析結果為1/4的CAE分析模型。根據該分析結果也表明，可動鐵芯120的凸緣部122、以及支架蓋103的開口部103a的端面和可動鐵芯120的軸部121的側面之間的間隙的磁通M並不極度集中，而順利地流動。
還有，在上述實施形式中，是採用可動鐵芯120的凸緣部122、與線圈架140的凸緣部區域142而形成停止區域，但是，為了限定可動鐵芯120向著從固定鐵芯110離開的方向的移動距離，也可另外設置在可動鐵芯120的側面側和線圈架140之間相互卡合的區域，將該卡合區域作為停止區域。
雖然具體地對本發明進行了描述和圖示，但是，顯然理解到，上述描述僅僅是通過圖示和實施形式給出，不應按照限定方式考慮，本發明的實質和範圍僅僅通過後附的權利要求限定。
權利要求
1.一種電磁氣閥，包括固定鐵芯(110)，其固定於由磁性體材料構成的支架(101)的內部；可動鐵芯(120)，其在上述支架(101)的內部，由以非磁性體材料構成的線圈架(140)容置，並可沿軸向移動；氣體出口(111)，其設置於上述固定鐵芯(110)的與上述可動鐵芯(120)相對向的對向面上；密封墊(150)，其設置於上述可動鐵芯(120)的與上述氣體出口(110)相對向的對向面上；加載裝置(130)，其用於將上述可動鐵芯(120)向著從上述固定鐵芯(110)離開的方向加載；線圈體(160)，其用於產生磁通，以便形成產生將上述可動鐵芯(120)吸附於上述固定鐵芯(110)側的力的磁路，其特徵在於，上述可動鐵芯(120)具有由第一直徑形成的凸緣部(122)；由比第一直徑小的第二直徑形成的軸部(121)，在上述凸緣部(122)上設置有上述密封墊(150)，同時在圍繞上述軸部(121)的上述線圈架(140)和上述支架(101)的內周面之間的空間中，容置有上述線圈體(160)。
2.根據權利要求1所述的電磁氣閥，其特徵在於，在上述凸緣部(122)的外周側面和上述支架(101)的內周面之間，以延伸的方式設置有上述線圈架(140)的延長部區域(143)。
3.根據權利要求2所述的電磁氣閥，其特徵在於，上述線圈架(140)具有軸部區域(141)，其沿上述可動鐵芯(120)的軸部(121)設置；凸緣部區域(142)，其從上述軸部(121)沿上述凸緣部(122)設置；上述延長部區域(143)，其沿上述凸緣部(122)的外周側面設置；支架蓋區域(144)，其在與上述凸緣部區域(142)相反側的區域，沿上述支架(101)的內周面設置。
4.根據權利要求3所述的電磁氣閥，其特徵在於，上述支架(101)具有支架主體(102)和將一側的端部封閉的支架蓋(103)，在上述支架蓋(103)上設置有開口部(103a)，上述可動鐵芯(120)的上述軸部(121)的端部從該開口部(103a)向外側突出。
5.根據權利要求4所述的電磁氣閥，其特徵在於，在上述線圈架(140)的上述軸部區域(141)和上述支架蓋區域(144)的交叉區域，設置有向上述支架蓋(103)側突出的凸部(141a)，在上述支架蓋(103)上設置有接納該凸部(141a)的凹部(103b)。
全文摘要
一種電磁氣閥，該電磁氣閥的可動鐵芯(120)設置在固定鐵芯(110)一側，以向外側突出的方式設置，具有由第一直徑形成的凸緣部(122)；由比第一直徑小的第二直徑形成的軸部(121)。由此，在可動鐵芯(120)的凸緣部(122)，在橡膠密封墊(150)的周圍確保充分的磁極面積。其結果是，提供具有下述結構的電磁氣閥，即，在使電磁氣閥小型化時即使為了確保線圈體的體積而將可動鐵芯減細也能充分確保磁極面積。
文檔編號A61B5/0235GK1721744SQ20051008356
公開日2006年1月18日 申請日期2005年7月11日 優先權日2004年7月13日
發明者佐野佳彥, 宮谷保太朗, 松田壽臣, 岸本寬志, 家老廣道, 福井了一 申請人:歐姆龍健康醫療事業株式會社