專利名稱：電動(dòng)排氣閥及血壓計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于適用于血壓計(jì)排氣裝置的電動(dòng)排氣閥以及使用此電動(dòng)排氣閥的血壓計(jì)。
背景技術(shù)：
一般來說，血壓計(jì)是將袖帶內(nèi)壓力增加到一定值后，使其緩慢地減壓，并在減壓過程中測量血壓值。這種血壓計(jì)為了緩慢減小袖帶內(nèi)壓力，使用了電動(dòng)排氣閥。
血壓計(jì)使用的電動(dòng)排氣閥的以往實(shí)例可以參看專利文獻(xiàn)1所述內(nèi)容。這種電動(dòng)排氣閥屬于可動(dòng)線圈式，其結(jié)構(gòu)如圖7所示。
圖7中，201是本體外殼，202是前端外殼。封閉本體外殼201的前端開口的前端外殼202上設(shè)置了與泵和袖帶相通的空氣通路203，空氣通路203的一端朝向本體外殼201內(nèi)部開口，作為空氣流出口(排氣口)204。
本體外殼201內(nèi)部的中心配置了作為可動(dòng)部件的電樞220，并在其外周配置了永久磁鐵210和磁軛(yoke)211、212。此外，在磁軛211、212之間的縫隙內(nèi)插入了配置于電樞220的驅(qū)動(dòng)線圈225，使線圈225橫向切割磁軛211、212之間的磁場。
電樞220的頭部與前端外殼202的中心相對(duì)，并在頭部設(shè)置了與空氣流出口204相對(duì)的橡膠閥(有孔襯墊)230，用于開關(guān)空氣流出口204。此外，電樞220在其位移方向的兩端，通過2個(gè)板簧241、242支撐在本體外殼201上，并通過這些板簧241、242保持于打開閥門的方向，即從空氣流出口204分離橡膠閥230的方向。
利用上述電動(dòng)排氣閥測量血壓時(shí)，首先給驅(qū)動(dòng)線圈225通電，使線圈225中流過橫向切割磁軛211、212之間磁場的電流。這樣，就可以在線圈225上產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，使電樞220克服板簧241、242的彈力移動(dòng)，從而使橡膠閥230關(guān)閉空氣流通口204。在這種狀態(tài)下，通過加壓泵向袖帶內(nèi)供給空氣，增加袖帶內(nèi)壓力。
然后，進(jìn)入袖帶的減壓過程。此時(shí)，緩慢地減小驅(qū)動(dòng)線圈225的供給電流，使驅(qū)動(dòng)線圈225產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力變?nèi)酢＿@樣，在板簧241、242的彈力作用下，電樞220向初始位置移動(dòng)，使橡膠閥230從空氣流通口204分離，緩慢地打開閥門，將袖帶內(nèi)空氣通過空氣流通口204一點(diǎn)一點(diǎn)地排出到外部。通過緩慢排氣進(jìn)行的袖帶內(nèi)減壓過程進(jìn)行血壓的測量。
專利文獻(xiàn)1日本專利第3029073號(hào)公報(bào)但是，以往的電動(dòng)排氣閥是利用永久磁鐵210的磁力驅(qū)動(dòng)具有線圈225的電樞220，從而開關(guān)橡膠閥230，不僅部件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且可動(dòng)部分往往比較重。不僅如此，為了得到在上限壓力(通常280mmHg～300mmHg程度)下維持不漏氣的全閉狀態(tài)所需的驅(qū)動(dòng)力，線圈225的重量會(huì)很重，進(jìn)一步加重了可動(dòng)部分的重量。
此外，由于需要將空氣通路203設(shè)置在與電樞220相對(duì)的前端外殼202一側(cè)，所以很難實(shí)現(xiàn)小型化。
此外，為了提高排氣精度，必須在彈簧固定的狀態(tài)下，使加重了的可動(dòng)部分保持很好的精度順利地工作，因此不僅難于實(shí)現(xiàn)緊湊結(jié)構(gòu)，而且需要進(jìn)行精密的組裝作業(yè)，從而提高了生產(chǎn)成本。
此外，由于可動(dòng)部分變得很重，例如，用于手腕式血壓計(jì)時(shí)，測量血壓時(shí)的不同姿勢會(huì)造成排氣特性的變化，從而影響測量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述問題而提出，其目的是提供結(jié)構(gòu)簡單而緊湊、容易組裝、生產(chǎn)成本低，并且與姿勢無關(guān)，能夠發(fā)揮穩(wěn)定特性的電動(dòng)排氣閥以及具有此閥門的血壓計(jì)。
第一方面的電動(dòng)排氣閥，其特點(diǎn)是，該電動(dòng)排氣閥包括兼作外殼的線軸；線軸內(nèi)側(cè)或內(nèi)部形成的空氣通路；作為空氣排出口設(shè)置于所述空氣通路一端的排氣管；一端與所述排氣管并列配置于線軸內(nèi)側(cè)或內(nèi)部的固定鐵芯；纏繞于線軸上，通過通電使所述固定鐵芯磁化的勵(lì)磁線圈；相對(duì)于固定鐵芯的一端和排氣管設(shè)置，使得在固定鐵芯被磁化時(shí)，受磁力吸引從初始位置向排氣管移動(dòng)的可動(dòng)鐵片；將可動(dòng)鐵片保持在初始位置的彈簧；設(shè)置于可動(dòng)鐵片，根據(jù)可動(dòng)鐵片克服彈簧的保持力移向排氣管的位移，來調(diào)節(jié)排氣管開放度的閥門本體。
根據(jù)第一方面所述的電動(dòng)排氣閥，第二方面的電動(dòng)排氣閥的特點(diǎn)是，所述線軸由具有固定鐵芯嵌合孔和空氣通路的樹脂成形品構(gòu)成，在所述嵌合孔中嵌合了固定鐵芯，使固定鐵芯的一端從嵌合孔的孔端突出，并在與固定鐵芯的一端鄰接的線軸的一端面上設(shè)置所述空氣通路的一端部的排氣管，在所述線軸另一端設(shè)置空氣通路的另一端作為流入口。
根據(jù)第一方面或第二方面所述的電動(dòng)排氣閥，第三方面的電動(dòng)排氣閥的特點(diǎn)是，所述可動(dòng)鐵片通過板簧以懸臂式支撐于所述線軸，在支撐點(diǎn)與所述可動(dòng)鐵片和固定鐵芯的磁力吸引點(diǎn)之間，配置了所述排氣管和閥門本體。
第四方面的血壓計(jì)，其特點(diǎn)是，該血壓計(jì)使用了第一方面至第三方面中任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)排氣閥作為排出供給到纏繞于人體手腕等部位的袖帶內(nèi)空氣的排氣閥。
根據(jù)第一方面的發(fā)明，通過給勵(lì)磁線圈通電使固定鐵芯磁化，并利用其磁力吸引可動(dòng)鐵片，從而通過可動(dòng)鐵片上設(shè)置的閥門本體調(diào)節(jié)排氣管的開放度，因此無需使用單價(jià)較高的永久磁鐵，以較少的部件數(shù)量使設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)小型化，并能夠以低成本地進(jìn)行制造。特別是，在纏繞勵(lì)磁線圈的線軸內(nèi)側(cè)或內(nèi)部配置了一端具有排氣管的空氣通路和固定鐵芯，相比在其它機(jī)架上設(shè)置空氣通路，結(jié)構(gòu)更加簡單，而且能夠在距離可動(dòng)鐵片和固定鐵芯之間的磁力吸引點(diǎn)較近的地方配置閥門本體，從而可以包含可動(dòng)鐵片的支撐部在內(nèi)，使設(shè)備整體小型化。
此外，通過磁力吸引設(shè)置了閥門本體的可動(dòng)鐵片，與驅(qū)動(dòng)安裝了線圈的電樞的形式不同，能夠減輕可動(dòng)部分的重量，從而使包含組裝彈簧在內(nèi)的組裝作業(yè)更加容易。
此外，能夠使對(duì)調(diào)節(jié)排氣管開放度起重要作用的可動(dòng)部分輕量化，從而將不同姿勢對(duì)應(yīng)的不同自重作用方向造成的閥門特性變化降低到最小限度，即使用于如手腕式血壓計(jì)這樣經(jīng)常在各種姿勢下使用的情形，也能夠發(fā)揮穩(wěn)定的特性，進(jìn)行高精度的測量。
根據(jù)第二方面的發(fā)明，在樹脂制成的線軸內(nèi)部形成了固定鐵芯的嵌合孔和空氣通路，同時(shí)在端面形成了排氣管，從而使結(jié)構(gòu)更加簡單，組裝更容易，并提高了生產(chǎn)性。
根據(jù)第三方面的發(fā)明，通過板簧在線軸上以懸臂式支撐可動(dòng)鐵片，并在其支撐點(diǎn)(支點(diǎn))與可動(dòng)鐵片和固定鐵芯的磁力吸引點(diǎn)(力點(diǎn))之間配置了排氣管和閥門本體(作用點(diǎn))，從而能夠有效傳遞可動(dòng)鐵片和固定鐵芯之間的磁力，作為調(diào)節(jié)排氣管和閥門本體之間縫隙的調(diào)節(jié)力。即，能夠以較小的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)閥門本體，提高驅(qū)動(dòng)效率。此外，支點(diǎn)(懸臂式支撐點(diǎn))和力點(diǎn)(磁力吸引點(diǎn))之間存在作用點(diǎn)(閥門本體)，能夠使可動(dòng)部分周圍更加小型化。
與此同時(shí)，雖然也可以考慮在纏繞于線軸的勵(lì)磁線圈外側(cè)配置排氣管和閥門本體，但這種情況下，必須加大支點(diǎn)和力點(diǎn)之間的距離以及作用點(diǎn)和力點(diǎn)之間的距離，不利于設(shè)備的小型化。從這一點(diǎn)上說，本發(fā)明采用的配置方法更有利于設(shè)備的小型化。此外，由于通過懸臂式板簧支撐可動(dòng)鐵片，使安裝更加簡單。此外，采用板簧固定可動(dòng)鐵片，在提供固定力的同時(shí)還能夠很容易地對(duì)可動(dòng)鐵片進(jìn)行支撐，從而使結(jié)構(gòu)更加緊湊。
根據(jù)第四方面的發(fā)明，由于使用了第一方面至第三方面中任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)排氣閥，從而能夠提供結(jié)構(gòu)緊湊、成本低廉、性能穩(wěn)定的血壓計(jì)。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的電動(dòng)排氣閥10的結(jié)構(gòu)示意圖，(a)是平面圖，(b)是沿(a)中Ib——Ib箭頭所示方向剖開的剖面圖；圖2是沿圖1(a)中II——II箭頭所示方向剖開的簡略剖面圖，(a)為施加驅(qū)動(dòng)力之前或施加驅(qū)動(dòng)力初期狀態(tài)的示意圖，(b)為施加中等驅(qū)動(dòng)力時(shí)的狀態(tài)的示意圖，(c)為施加最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)的狀態(tài)的示意圖；圖3是圖2(a)所示狀態(tài)的簡略放大示意圖，(a)是放大后的圖2(a)中主要部分和磁束通路的示意圖，(b)是從與圖1(b)中相同方向觀察時(shí)的狀態(tài)的示意圖，(c)是閥門本體和排氣管關(guān)系的示意圖；圖4是圖2(b)所示狀態(tài)的簡略放大示意圖，(a)是放大后的圖2(b)中主要部分和磁束通路的示意圖，(b)是從與圖1(b)中相同方向觀察時(shí)的狀態(tài)的示意圖，(c)是閥門本體和排氣管關(guān)系的示意圖；圖5是圖2(c)所示狀態(tài)的簡略放大示意圖，(a)是放大后的圖2(c)中主要部分和磁束通路的示意圖，(b)是從與圖1(b)中相同方向觀察時(shí)的狀態(tài)的示意圖，(c)是閥門本體和排氣管關(guān)系的示意圖；圖6是具有本發(fā)明涉及的電動(dòng)排氣閥的血壓計(jì)的系統(tǒng)示意圖；圖7是以往電動(dòng)排氣閥的側(cè)剖面示意圖。
附圖標(biāo)記10電動(dòng)排氣閥，20線軸，21空氣通路，22嵌合孔，23排氣管，24空氣流入口，30勵(lì)磁線圈，40固定鐵芯，41一端圓柱部，50磁軛，53前端部，60可動(dòng)鐵片，61圓孔(開口)，63彎曲加工部，68板簧，70橡膠閥。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明涉及的電動(dòng)排氣閥10的結(jié)構(gòu)示意圖，(a)是平面圖；(b)是沿(a)中Ib——Ib箭頭所示方向剖開的剖面圖。圖2是沿圖1(a)中II——II箭頭所示方向剖開的簡略剖面圖，(a)為施加驅(qū)動(dòng)力之前或施加驅(qū)動(dòng)力初期狀態(tài)的示意圖；(b)為施加中等驅(qū)動(dòng)力時(shí)的狀態(tài)的示意圖；(c)為施加最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)的狀態(tài)的示意圖。此外，圖3、圖4、圖5分別是圖2中(a)、(b)、(c)所示各狀態(tài)的簡略放大示意圖，其中(a)是放大后的圖2中主要部分和磁束通路的示意圖；(b)是從與圖1(b)中相同方向觀察時(shí)的狀態(tài)的示意圖；(c)是閥門本體和排氣管關(guān)系的示意圖。
如圖1所示，此電動(dòng)排氣閥10包括兼作外殼的線軸20、纏繞于線軸20上的勵(lì)磁線圈30、圓柱條狀的固定鐵芯40、由磁性金屬板材的沖壓制品(プレス加工品)形成的磁軛50、可動(dòng)鐵片60、板簧68、端子釘90等。
在樹脂成形品構(gòu)成的線軸20的中心部(線圈30的內(nèi)側(cè)區(qū)域)，沿軸向貫通，相互平行地設(shè)置有空氣通路21和固定鐵芯40的嵌合孔22，在固定鐵芯40的嵌合孔22中，從線軸20的下端開口插入固定鐵芯40，使其嵌合。
固定鐵芯40在長度方向的一端(圖中上端)具有直徑較小的圓柱部41，該一端的圓柱部41的前端以凸出于線軸20外部的狀態(tài)插入到嵌合孔22內(nèi)部。即，嵌合孔22的一端(上端)通過階梯部22a形成了小孔22b，固定鐵芯40將其一端圓柱部41插入到小孔22b中，使肩部與階梯部22a對(duì)齊，從而使一端圓柱部41的前端凸出于線軸20外部一定尺寸。
此外，線軸20內(nèi)部形成的空氣通路21的一端設(shè)置有作為空氣排出口的排氣管23。排氣管23并列配置于與固定鐵芯40的一端圓柱部41鄰接的位置，從線軸20的一端面以山峰形狀凸出。此外，如圖3(c)所示，在從山峰頂點(diǎn)開口的排氣管23的前端開口周邊23a，設(shè)置有環(huán)繞邊緣的R面(ア一ル)。
空氣通路21的另一端相對(duì)線軸20的另一端開口，作為空氣流入口24，空氣從空氣流入口24導(dǎo)入，經(jīng)過線軸20內(nèi)的空氣通路21，從排氣管23排出到外部。勵(lì)磁線圈30圍繞固定鐵芯40和空氣通路21配置，通電時(shí)，使固定鐵芯40沿長度方向磁化。
可動(dòng)鐵片60相對(duì)于固定鐵芯40的一端圓柱部41和排氣管23配置，使得當(dāng)固定鐵芯40被磁化時(shí)，根據(jù)其磁力，從圖2(a)所示的初始位置，如圖(b)、(c)所示，向排氣管23移動(dòng)。可動(dòng)鐵片60上安裝有能夠調(diào)節(jié)排氣管23開放度的橡膠閥(閥門本體)70，通過固定鐵芯40對(duì)可動(dòng)鐵片60的吸引，改變橡膠閥70和排氣管23之間的縫隙(缺口)，從而改變排氣管23的開放度，改變空氣排出流量。
在由矩形小片形成的可動(dòng)鐵片60的橫向中央部位，沿縱向并列設(shè)置有2個(gè)圓孔61、62。1個(gè)圓孔61是在可動(dòng)鐵片60向排氣管23移動(dòng)時(shí)，能夠插入固定鐵芯60的一端圓柱部41的開口，圓孔61的內(nèi)表面和從線軸20凸出的固定鐵芯40的一端圓柱部41的外表面之間，具有很小的磁場缺口。
此外，給勵(lì)磁線圈30通電后，與驅(qū)動(dòng)電流相對(duì)應(yīng)，在固定鐵芯40和可動(dòng)鐵片60之間產(chǎn)生磁力，使可動(dòng)鐵片60向固定鐵芯40側(cè)移動(dòng)，固定鐵芯40的一端圓柱部41插入到可動(dòng)鐵片60的圓孔61中。對(duì)于這種情形，可動(dòng)鐵片60的厚度要設(shè)置成不小于可動(dòng)鐵片60的最大位移量。此外，另一個(gè)圓孔62中嵌合固定了能夠壓縮保持于排氣管23的橡膠閥70的頭部。
固定橡膠閥70的圓孔62側(cè)的可動(dòng)鐵片60的縱向端部結(jié)合有將可動(dòng)鐵片60保持于初始位置的板簧68的一端，板簧68的另一端固定在線軸20的彈簧支撐部28上面。彈簧支撐部28上設(shè)置有幾個(gè)小凸起28a、28b，在這些小凸起28a、28b上嵌合板簧68的小孔68a或小凹槽68b，將小凸起28a、28b焊接在板簧68上，從而板簧68以位置確定的狀態(tài)固定于彈簧支撐部28。此外，如此將板簧68固定到線軸20，通過板簧68將可動(dòng)鐵片60懸臂式支撐。
這里，將其看作懸臂梁時(shí)，橡膠閥70以及排氣管23(作用點(diǎn))相比可動(dòng)鐵片60和固定鐵芯40的磁力吸引點(diǎn)(力點(diǎn))更加臨近被懸臂式支撐的可動(dòng)鐵片60(板簧68)的支撐點(diǎn)。因此，根據(jù)杠桿原理，可以通過較小的驅(qū)動(dòng)力操作橡膠閥70。
橡膠閥70根據(jù)可動(dòng)鐵片60克服板簧68的彈力移向排氣管23的位移調(diào)節(jié)排氣管23的開放度，橡膠閥70與排氣管23的壓縮接觸面由光潔的平坦面形成。
此外，磁軛50形成為具有底板51和兩側(cè)板52的U字形，覆蓋勵(lì)磁線圈30的外側(cè)而配置，其底板51與固定鐵芯40的另一端(下端)通過磁性相結(jié)合。兩側(cè)板52的上端向內(nèi)側(cè)彎曲，其各前端部53隔著磁場缺口在可動(dòng)鐵片60的橫向兩側(cè)相對(duì)設(shè)置。
與磁軛50的前端部53相對(duì)的可動(dòng)鐵片60的兩側(cè)部設(shè)置有彎曲加工部63，用于增加相對(duì)面積，彎曲加工部63的外表面和磁軛50的前端部53的端面平行相對(duì)。如上所述，通過在可動(dòng)鐵片60上設(shè)置彎曲加工部63，即使可動(dòng)鐵片60在磁力作用下向固定鐵芯40側(cè)移動(dòng)，也不會(huì)對(duì)磁性結(jié)合產(chǎn)生多大影響。
此外，由固定鐵芯40、磁軛50、可動(dòng)鐵片60等3個(gè)部件形成了閉合環(huán)狀的磁路。這里，如圖3～圖5中各(a)圖所示，經(jīng)過可動(dòng)鐵片60和磁軛50之間磁場缺口的磁路與通過可動(dòng)鐵片60和固定鐵芯40之間磁場缺口的磁路，大致位于同一平面內(nèi)。
為了避免與空氣流入口24的連接部的干擾，在磁軛50的底板51上設(shè)置有凹槽51a。此外，在與線軸20上端的彈簧支撐部28相反一側(cè)，設(shè)置有豎立設(shè)置有連接在勵(lì)磁線圈30兩端的端子釘90的釘支撐部29。
上述結(jié)構(gòu)的電動(dòng)排氣閥10，可以作為血壓計(jì)的排氣閥使用。圖6是使用電動(dòng)排氣閥10的血壓計(jì)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)圖。
血壓計(jì)110的組成包括袖帶111，其纏繞在人體的手腕或手指等部位；加壓泵112，其向袖帶111供給壓縮空氣；壓力計(jì)113，其用于檢測袖帶111內(nèi)的空氣壓力；電動(dòng)排氣閥120(與電動(dòng)排氣閥10相當(dāng))，其通過導(dǎo)出管114以一定速率將袖帶111內(nèi)的空氣排出到大氣中；微型計(jì)算機(jī)115，其根據(jù)壓力計(jì)113的檢測信號(hào)控制加壓泵112，向袖帶111供給一定壓力的空氣，同時(shí)控制電動(dòng)排氣閥120以一定速率排出袖帶111內(nèi)的空氣。
下面，主要參照?qǐng)D2～圖5，對(duì)如上所述的血壓計(jì)110使用的電動(dòng)排氣閥10(120)的作用進(jìn)行說明。
給勵(lì)磁線圈30通電之前，如圖2(a)及圖3所示，在板簧68的彈力作用下可動(dòng)鐵片60被固定在初始位置，因此，橡膠閥70完全開放排氣管23。此時(shí)，固定鐵芯40的一端圓柱部41的前端邊緣通過微弱的磁力與可動(dòng)鐵片60的圓孔61的邊緣結(jié)合。
在此狀態(tài)下給勵(lì)磁線圈30通電，固定鐵芯40就會(huì)沿長度方向被磁化。通過固定鐵芯40和可動(dòng)鐵片60之間的磁力，如圖2(b)及圖4所示，可動(dòng)鐵片60被吸引向固定鐵芯40。此時(shí)，固定鐵芯40的一端圓柱部41的前端外表面插入到可動(dòng)鐵片60的圓孔61中，通過相對(duì)的面積形成磁路。
接著，可動(dòng)鐵片60最大程度地被吸引向固定鐵芯40側(cè)，如圖2(c)及圖5所示，可動(dòng)鐵片60上設(shè)置的橡膠閥70無間隙地壓縮緊貼于排氣管23的前端，使排氣管23完全封閉。此時(shí)，固定鐵芯40和可動(dòng)鐵片60的相對(duì)面積最大，在這種狀態(tài)下啟動(dòng)加壓泵112，向袖帶111內(nèi)供給空氣，增加袖帶111內(nèi)的壓力。
接著，進(jìn)入袖帶111的減壓過程。此時(shí)，緩慢減少勵(lì)磁線圈30的供給電流，減弱固定鐵芯40上產(chǎn)生的磁力。這樣，如圖4所示，在板簧68的彈力作用下，可動(dòng)鐵片60向初始位置移動(dòng)，橡膠閥70從排氣管23分離，使排氣管23和橡膠閥70的間隙緩慢打開，通過排氣管23將袖帶111內(nèi)的空氣一點(diǎn)一點(diǎn)地排出。通過排氣減少袖帶111內(nèi)壓力的過程中，即可測量血壓。
進(jìn)行上述操作時(shí)，橡膠閥70的位移量由板簧68的彈力和排氣管23內(nèi)空氣的壓力以及固定鐵芯40和可動(dòng)鐵片60之間的磁力平衡決定，通過橡膠閥70的位置，調(diào)節(jié)其與排氣管23之間的間隙大小，從而改變空氣排出流量。
為了完全封閉排氣管23，保證完全沒有漏氣現(xiàn)象，需要將橡膠閥70完全壓縮緊貼于排氣管23前端。完全阻斷空氣所需的壓力，由施加于空氣流入口24的壓力、排氣管23前端的開口直徑、板簧68的應(yīng)力、板簧68支點(diǎn)到作用點(diǎn)(橡膠閥70)的距離和支點(diǎn)到力點(diǎn)(可動(dòng)鐵片60和固定鐵芯40之間吸引力的作用點(diǎn))的距離之比決定。
例如，設(shè)血壓計(jì)工作范圍的上限壓力為300mmHg(＝407g/cm2)，排氣管23的前端開口直徑為0.5mm，支點(diǎn)到作用點(diǎn)的距離和支點(diǎn)到力點(diǎn)的距離之比為1/2時(shí)，可以通過下式計(jì)算排氣管23的空氣壓力。
排氣管的空氣壓力＝πr2×407/100＝3.14×(0.5/2)2×407/100＝0.799g在上述結(jié)果上，添加板簧68的彈力，假設(shè)板簧68的彈力為2g，完全封閉空氣所需的對(duì)可動(dòng)鐵片60的作用力，可以根據(jù)下式求出。
完全封閉空氣所需的對(duì)可動(dòng)鐵片的作用力＝(2+0.799)/2＝1.3995g
因此，用1.4g以上的作用力，將可動(dòng)鐵片60拉向固定鐵芯40時(shí)，排氣管23將完全封閉。另一方面，如果作用力小于1.4g，彈簧68將收縮，直至空氣壓力+板簧68彈力和磁力對(duì)可動(dòng)鐵片的驅(qū)動(dòng)力相等，根據(jù)此位移量，決定橡膠閥70和排氣管23之間的間隙，調(diào)整空氣的排出量。
上述實(shí)施方式的電動(dòng)排氣閥10，通過給勵(lì)磁線圈30通電，使固定鐵芯40磁化，并利用其磁力吸引可動(dòng)鐵片60，通過可動(dòng)鐵片60上設(shè)置的橡膠閥70調(diào)節(jié)排氣管23的開放度，因此無需使用單價(jià)較高的永久磁鐵，能夠以較少的部件數(shù)量，使設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)小型化和緊湊化，并能夠以低成本進(jìn)行制造。
此外，不采用可動(dòng)線圈方式，而是利用固定鐵芯40產(chǎn)生的磁力，吸引設(shè)置了橡膠閥70的可動(dòng)鐵片60，調(diào)整閥門開放度，因此與采用可動(dòng)線圈方式的以往實(shí)例不同，能夠使可動(dòng)部分輕量化，使包括組裝板簧68在內(nèi)的組裝作業(yè)變得容易。
此外，能夠使對(duì)調(diào)節(jié)排氣管開放度起重要作用的可動(dòng)部分輕量化，從而將不同姿勢對(duì)應(yīng)的不同自重作用方向而造成的閥門特性變化降低到最小限度，即使用于如手腕式血壓計(jì)這樣經(jīng)常在各種姿勢下使用的情形，也能夠發(fā)揮穩(wěn)定的特性，進(jìn)行高精度地測量。
此外，分別隔著磁場缺口配置的固定鐵芯40和磁軛50以及可動(dòng)鐵片60構(gòu)成磁路，因此減少了磁束泄漏，能夠進(jìn)行低驅(qū)動(dòng)損耗且高效率的流量控制。
此外，一般來說，增加勵(lì)磁線圈30的電流時(shí)，在產(chǎn)生的電磁力作用下可動(dòng)鐵片60將被吸引向固定鐵芯40，此時(shí)的吸引力大小與可動(dòng)鐵片60和固定鐵芯40之間的距離的平方成反比增加。對(duì)于這一點(diǎn)，本實(shí)施方式的電動(dòng)排氣閥10在可動(dòng)鐵片60上形成了圓孔61，使固定鐵芯40的一端圓柱部41能夠隨可動(dòng)鐵片60的位移，插入到圓孔61中，從而確保圓孔61的內(nèi)表面和固定鐵芯40的一端圓柱部41外表面之間的磁場缺口，即使可動(dòng)鐵片60隨磁力變化進(jìn)行位移，可動(dòng)鐵片60和固定鐵芯40之間的磁場缺口大小幾乎可以保持一定。
如上所述，通過磁力進(jìn)行吸引時(shí)的作用力，與距離(磁場缺口的大小)的平方成反比，本實(shí)施方式的電動(dòng)排氣閥10，能夠保持磁場缺口一定，因此能夠使勵(lì)磁線圈30的供給電流和可動(dòng)鐵片60位移量之間的關(guān)系接近線性，從而避免了隨位移量增加(距離變小)可動(dòng)鐵片60急劇被吸引到固定鐵芯40的現(xiàn)象。即，幾乎與供給電流成正比，對(duì)排氣管23和橡膠閥70之間的間隙進(jìn)行控制，通過對(duì)間隙的控制，能夠高精度地控制空氣的排出流量。
結(jié)果，如上所述作為血壓計(jì)的排氣閥使用時(shí)，能夠改善微速減壓速度的控制特性，以穩(wěn)定的減壓特性進(jìn)行高精度的血壓測量。
與此同時(shí)，如果單純采用可動(dòng)鐵片60平行吸附于固定鐵芯40的吸附面的結(jié)構(gòu)，吸附時(shí)的作用力將與距離平方成反比，即使通過安裝在可動(dòng)鐵片60上的橡膠閥70控制其與排氣管23之間的縫隙，也會(huì)隨著縫隙變小，控制難度越來越高。因此，很難通過控制縫隙大小提高空氣的微小流量控制精度。
作為相應(yīng)對(duì)策，可以考慮在橡膠閥70與排氣管23相對(duì)的壓接面上設(shè)置凹凸部，在橡膠閥70壓入排氣管23的狀態(tài)下，通過橡膠閥70凹凸部的形變程度實(shí)質(zhì)性地控制微小縫隙，調(diào)整縫隙的空氣排出量(漏出量)。但是，橡膠閥70的形變特性依賴于橡膠硬度，而橡膠硬度對(duì)不同批生產(chǎn)的產(chǎn)品具有很大偏差，因此，在假設(shè)橡膠硬度一定的情況下很難控制橡膠閥的形變程度。因此，將上述方案用于批量生產(chǎn)，很難保證設(shè)計(jì)的空氣排出特性。
針對(duì)這一點(diǎn)，本實(shí)施方式的電動(dòng)排氣閥10，沒有采用上述依靠橡膠閥70的形變程度進(jìn)行細(xì)微流量調(diào)節(jié)的方案，如前所述，最終通過高精度控制橡膠閥70和排氣管23之間的縫隙(缺口)，對(duì)空氣排出流量進(jìn)行控制。因此，與橡膠硬度無關(guān)，放寬了橡膠選定要求。此外，無需通過橡膠閥70表面的凹凸部形變程度控制微小的縫隙，因此橡膠閥70的表面可以由能夠緊貼于排氣管23的光潔的平坦面形成。這樣，即使進(jìn)行批量生產(chǎn)，也很容易控制產(chǎn)品的空氣排出特性，使設(shè)計(jì)、制造變得容易。
此外，本實(shí)施方式的電動(dòng)排氣閥10中，可動(dòng)鐵片60由厚度不小于可動(dòng)鐵片60最大位移量的板材制成，因此在可動(dòng)鐵片60的厚度范圍內(nèi)，當(dāng)固定鐵芯40的一端圓柱部41插入到圓孔61內(nèi)的插入量變化時(shí)，只會(huì)少許改變可動(dòng)鐵片60和固定鐵芯40的相對(duì)面積，而磁場缺口的大小幾乎不變。因此，只要保證構(gòu)成可動(dòng)鐵片60的板材厚度，就可以很容易地保證控制的線性。此外，可動(dòng)鐵片60用板材制成，可以很容易形成圓孔61。
此外，本實(shí)施方式的電動(dòng)排氣閥10中，在可動(dòng)鐵片60的寬度方向的中心部形成了圓孔61，在固定鐵芯40的一端形成了能夠插入圓孔61的圓柱部41，使圓周面和圓周面隔著磁場缺口相對(duì)。因此，能夠最大程度避免磁束分布的不均勻，具有能夠穩(wěn)定進(jìn)行吸引操作的效果。此外，可動(dòng)鐵片60的圓孔61和固定鐵芯40的一端圓柱部41的形狀相比其它形狀更容易加工，容易保證尺寸精度，而且能夠使可動(dòng)鐵片60和固定鐵芯40的相對(duì)部分的距離，即磁場缺口變得較窄。結(jié)果，通過使磁場缺口變窄，很容易加大驅(qū)動(dòng)力。
此外，圓孔61和圓柱部41的關(guān)系也有利于組裝。例如，進(jìn)行組裝時(shí)，在固定鐵芯40的圓柱部41和可動(dòng)鐵片60的圓孔61之間的縫隙中插入管狀的位置確定部件，在它上面組裝固定鐵芯40和可動(dòng)鐵片60。這樣，很容易確定兩者位置，提高組裝精度。
此外，本實(shí)施方式的電動(dòng)排氣閥10中，在可動(dòng)鐵片60的兩側(cè)部隔著磁場缺口相對(duì)設(shè)置了磁軛50的前端部53，可動(dòng)鐵片60與磁軛50前端部53的端面相對(duì)的兩側(cè)部上設(shè)置了彎曲加工部63，用以增加相對(duì)面積，從而能夠加大磁場結(jié)合面積，改善磁路的效率。
不僅如此，可動(dòng)鐵片60與磁軛50間的磁路和可動(dòng)鐵片60與固定鐵芯40間的磁路大致位于同一平面內(nèi)，使從磁軛50開始經(jīng)過可動(dòng)鐵片60到固定鐵芯40的磁路成最短的直線狀，減少了磁路損耗，提高了驅(qū)動(dòng)效率。
此外，本實(shí)施方式的電動(dòng)排氣閥10，在纏繞勵(lì)磁線圈30的線軸20內(nèi)部分別配置了固定鐵芯40和空氣通路21，因此可以在接近可動(dòng)鐵片60和固定鐵芯40之間吸引力作用點(diǎn)的位置配置排氣管23和橡膠閥70，使包含可動(dòng)鐵片60的支撐部在內(nèi)的結(jié)構(gòu)更加簡單、小型化、緊湊化。
此外，在樹脂制成的線軸20內(nèi)部一體形成了固定鐵芯40的嵌合孔22和空氣通路21，同時(shí)在線軸20端面一體形成了排氣管23，使結(jié)構(gòu)更加簡單，組裝更加容易，并提高了生產(chǎn)性。
此外，本實(shí)施方式的電動(dòng)排氣閥10，可動(dòng)鐵片60通過板簧68以懸臂式支撐于線軸20，在其支撐點(diǎn)(支點(diǎn))與可動(dòng)鐵片60和固定鐵芯40的磁力吸引點(diǎn)(力點(diǎn))之間配置了排氣管23和橡膠閥70(作用點(diǎn))，能夠有效傳遞可動(dòng)鐵片60和固定鐵芯40之間的磁力，作為調(diào)節(jié)排氣管23和橡膠閥70之間縫隙的調(diào)節(jié)力。即，能夠通過較小的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)橡膠閥70，提高驅(qū)動(dòng)效率。此外，在支點(diǎn)(懸臂式支撐點(diǎn))和力點(diǎn)(磁力吸引點(diǎn))之間存在作用點(diǎn)(閥門本體)，因此有利于可動(dòng)部件周邊的小型化。
與此同時(shí)，也可以考慮在線軸上纏繞的勵(lì)磁線圈30外側(cè)配置排氣管23和橡膠閥70，但是這種情況下，必須加大支點(diǎn)和力點(diǎn)之間的距離以及作用點(diǎn)和力點(diǎn)之間的距離，不利于小型化。從這一點(diǎn)上說，本電動(dòng)排氣閥10采用的配置方法更有利于設(shè)備的小型化。此外，通過懸臂式板簧68支撐可動(dòng)鐵片60，使安裝更加簡單。此外，采用板簧68固定可動(dòng)鐵片60，在提供固定力的同時(shí)還能夠很容易地對(duì)可動(dòng)鐵片60進(jìn)行支撐，從而使結(jié)構(gòu)更加緊湊。
此外，本實(shí)施方式的電動(dòng)排氣閥10，使排氣管23前端呈山峰形，在排氣管23的前端開口周邊23a設(shè)置了R面，同時(shí)以光潔的平坦面形成橡膠閥70與排氣管23的壓接面，相比面接觸方式，使排氣管23和橡膠閥70通過更加接近于線接觸的方式接觸。因此，更加容易控制排氣管23和橡膠閥70之間的縫隙，提高空氣排出流量的控制性能。此外，由于橡膠閥70與排氣管23相對(duì)的壓接面為光潔的平坦面，不僅加工容易，而且生產(chǎn)性也有所提高。
此外，采用橡膠閥70作為閥門本體，能夠提高排氣管23完全封閉時(shí)的密封度。此外，如上所述，通過控制橡膠閥70和排氣管23之間的縫隙調(diào)節(jié)流量，而不是通過橡膠的形變程度來進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此可以自由選擇橡膠硬度，使設(shè)計(jì)、制造更加容易。
上述實(shí)施方式中，通過在可動(dòng)鐵片60的兩側(cè)部設(shè)置彎曲加工部63，增加了與磁軛50的前端部53的相對(duì)面積，也可以在磁軛50的前端部53設(shè)置彎曲加工部53，一樣可以得到上述效果。此外，也可以在可動(dòng)鐵片60的兩側(cè)部和磁軛50的前端部53同時(shí)設(shè)置彎曲加工部。
此外，雖然上述實(shí)施方式中，在可動(dòng)鐵片60上設(shè)置了圓孔61，并在固定鐵芯40的一端部設(shè)置了能夠插入上述圓孔61的圓柱部41，但可動(dòng)鐵片60側(cè)的開口形狀不限于圓孔61，可以采用任何形狀。只不過，從等分磁場缺口考慮，可動(dòng)鐵片60側(cè)的開口形狀和固定鐵芯40的一端部形狀至少應(yīng)對(duì)稱。
此外，雖然上述實(shí)施方式中，直接在線軸20的內(nèi)部形成了固定鐵芯40的嵌合孔22和空氣通路21，但也可以將線軸20制成中空狀，在線軸20的內(nèi)側(cè)空間配置固定鐵芯40和空氣通路21。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)排氣閥，其特征在于，該電動(dòng)排氣閥包括兼作外殼的線軸；線軸內(nèi)側(cè)或內(nèi)部形成的空氣通路；作為空氣排出口設(shè)置于所述空氣通路一端的排氣管；一端與所述排氣管并列配置于線軸內(nèi)側(cè)或內(nèi)部的固定鐵芯；纏繞于線軸上，通過通電使所述固定鐵芯磁化的勵(lì)磁線圈；相對(duì)于固定鐵芯的一端和排氣管設(shè)置，使得在固定鐵芯被磁化時(shí)，受磁力吸引從初始位置向排氣管移動(dòng)的可動(dòng)鐵片；將可動(dòng)鐵片保持在初始位置的彈簧；設(shè)置于可動(dòng)鐵片，根據(jù)可動(dòng)鐵片克服彈簧的保持力移向排氣管的位移，來調(diào)節(jié)排氣管開放度的閥門本體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)排氣閥，其特征在于，所述線軸由具有固定鐵芯嵌合孔和空氣通路的樹脂成形品構(gòu)成，在所述嵌合孔中嵌合了固定鐵芯，使固定鐵芯的一端從嵌合孔的孔端突出，并在與固定鐵芯的一端鄰接的線軸的一端面上設(shè)置所述空氣通路的一端部的排氣管，在所述線軸另一端設(shè)置空氣通路的另一端作為流入口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)排氣閥，其特征在于，所述可動(dòng)鐵片通過板簧以懸臂式支撐于所述線軸上，在支撐點(diǎn)與所述可動(dòng)鐵片和固定鐵芯的磁力吸引點(diǎn)之間，配置了所述排氣管和閥門本體。
4.一種血壓計(jì)，其特征在于，該血壓計(jì)使用了權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的電動(dòng)排氣閥作為排出供給到纏繞于人體手腕等部位的袖帶內(nèi)空氣的排氣閥。
全文摘要
本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、容易組裝、生產(chǎn)成本低，且與姿勢無關(guān)，能夠發(fā)揮穩(wěn)定特性的電動(dòng)排氣閥。本發(fā)明的電動(dòng)排氣閥包括兼作外殼的線軸(20)；線軸內(nèi)部形成的空氣通路(21)；作為空氣排出口設(shè)置于空氣通路的一端的排氣管(23)；一端與所述排氣管并列配置于線軸內(nèi)部的固定鐵芯(40)；纏繞于線軸上，通過通電使所述固定鐵芯磁化的勵(lì)磁線圈(30)；相對(duì)于固定鐵芯的一端和排氣管設(shè)置，使得在固定鐵芯被磁化時(shí)，受磁力吸引從初始位置向排氣管移動(dòng)的可動(dòng)鐵片(60)；將可動(dòng)鐵片保持在初始位置的板簧(68)；設(shè)置于可動(dòng)鐵片，根據(jù)可動(dòng)鐵片克服彈簧的保持力移向排氣管的位移，來調(diào)節(jié)排氣管開放度的橡膠閥(70)。
文檔編號(hào)F16K31/06GK101055041SQ20071009114
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者高橋幸雄, 加藤淳一 申請(qǐng)人:日本精密測器株式會(huì)社