专利名称：电动排气阀及血压计的制作方法
技术领域：
本发明是关于适用于血压计排气装置的电动排气阀以及使用此电动排气阀的血压计。
背景技术：
一般来说，血压计是将袖带内压力增加到一定值后，使其缓慢地减压，并在减压过程中测量血压值。这种血压计为了缓慢减小袖带内压力，使用了电动排气阀。
血压计使用的电动排气阀的以往实例可以参看专利文献1所述内容。这种电动排气阀属于可动线圈式，其结构如图7所示。
图7中，201是本体外壳，202是前端外壳。封闭本体外壳201的前端开口的前端外壳202上设置了与泵和袖带相通的空气通路203，空气通路203的一端朝向本体外壳201内部开口，作为空气流出口(排气口)204。
本体外壳201内部的中心配置了作为可动部件的电枢220，并在其外周配置了永久磁铁210和磁轭(yoke)211、212。此外，在磁轭211、212之间的缝隙内插入了配置于电枢220的驱动线圈225，使线圈225横向切割磁轭211、212之间的磁场。
电枢220的头部与前端外壳202的中心相对，并在头部设置了与空气流出口204相对的橡胶阀(有孔衬垫)230，用于开关空气流出口204。此外，电枢220在其位移方向的两端，通过2个板簧241、242支撑在本体外壳201上，并通过这些板簧241、242保持于打开阀门的方向，即从空气流出口204分离橡胶阀230的方向。
利用上述电动排气阀测量血压时，首先给驱动线圈225通电，使线圈225中流过横向切割磁轭211、212之间磁场的电流。这样，就可以在线圈225上产生驱动力，使电枢220克服板簧241、242的弹力移动，从而使橡胶阀230关闭空气流通口204。在这种状态下，通过加压泵向袖带内供给空气，增加袖带内压力。
然后，进入袖带的减压过程。此时，缓慢地减小驱动线圈225的供给电流，使驱动线圈225产生的驱动力变弱。这样，在板簧241、242的弹力作用下，电枢220向初始位置移动，使橡胶阀230从空气流通口204分离，缓慢地打开阀门，将袖带内空气通过空气流通口204一点一点地排出到外部。通过缓慢排气进行的袖带内减压过程进行血压的测量。
此外，除了专利文献1，专利文献2中还公开了如下的技术为了能够更加细微地通过橡胶阀进行空气流量的控制，在橡胶阀表面设置了细小的凹凸部，利用橡胶阀压缩紧贴于排气管(空气流通口)时的橡胶形变程度，通过凹凸部控制微小缝隙。
专利文献1日本专利第3029073号公报专利文献2日本专利公开2005-155898号公报但是，以往的电动排气阀是利用永久磁铁的磁力驱动具有线圈的电枢，从而开关橡胶阀，不仅部件数量多，结构复杂，而且可动部分往往比较重。不仅如此，为了得到在上限压力(通常280mmHg～300mmHg程度)下维持不漏气的完全关闭状态所需的驱动力，线圈的重量会很重，进一步加重了可动部分的重量。
此外，为了提高排气精度，必须在弹簧固定的状态下，使加重了的可动部分保持很好的精度顺利地工作。
因此不仅难于实现紧凑结构，而且需要进行精密的组装作业，从而提高了生产成本。
此外，由于可动部分变得很重，例如，用于手腕式血压计时，测量血压时的不同姿势会造成排气特性的变化，从而影响测量精度。
此外，以往通过线圈电流横向切割永久磁铁的磁场而获得动力的可动线圈式电动排气阀，主要是通过产生与线圈电流成正比的作用力调节阀门开放度，乍看起来，可以实现与电流成正比的减压控制，但实际上，在挤压为了实现慢速排气而设置的橡胶阀凹凸面(橡胶阀的压接面上设置了凹凸部)时，挤压初期的作用力较弱，但之后每次增加挤压量都需要以更强的作用力进行挤压，因此，很难进行与线圈供给电流成正比的控制，必须进行较麻烦的控制。
发明内容
本发明为解决上述问题而提出，其目的是提供结构简单而紧凑、容易组装、生产成本低，并且与姿势无关，能够发挥稳定特性的电动排气阀以及使用此排气阀的血压计。
第一方面的电动排气阀，其特点是，该电动排气阀包括作为空气排出口设置于空气通路一端的排气管；与排气管配置在同一侧，并使其长度方向的一端部与该排气管并列的柱状固定铁芯；围绕所述固定铁芯配置，通过通电使固定铁芯沿长度方向磁化的励磁线圈；相对于固定铁芯的一端和排气管设置，使得在固定铁芯被磁化时，受磁力吸引从初始位置向排气管移动的可动铁片；将可动铁片保持在初始位置的弹簧；设置于可动铁片，根据可动铁片克服弹簧的保持力移向排气管的位移，来调节排气管开放度的阀门本体；与固定铁芯的另一端通过磁性结合的磁轭，该磁轭的前端部在与可动铁片上的固定铁芯的一端相隔一定距离的位置上隔着磁场缺口相对配置，其中，所述可动铁片上形成有开口，在可动铁片向排气管移动时能够插入所述固定铁芯的一端部，在开口的内表面和固定铁芯的一端部的外表面之间形成有磁场缺口。
根据第一方面所述的电动排气阀，第二方面的电动排气阀的特点是，所述可动铁片由厚度不小于可动铁片最大位移量的板材构成。
根据第一方面或第二方面所述的电动排气阀，第三方面的电动排气阀的特点是，在可动铁片的宽度方向的中心部形成有作为开口的圆孔，同时在固定铁芯的一端部形成有能够插入到所述圆孔的圆柱部。
根据第一方面至第三方面中任意一项所述的电动排气阀，第四方面的电动排气阀的特点是，在可动铁片的两侧部，所述磁轭的前端部隔着磁场缺口相对配置，在相对的可动铁片两侧部和磁轭前端部中的至少一者上设置增加相对面积的弯曲加工部。
根据第一方面至第四方面中任意一项所述的电动排气阀，第五方面的电动排气阀的特点是，经过所述可动铁片和磁轭之间的磁场缺口的磁路和经过所述可动铁片和固定铁芯之间的磁场缺口的磁路大致位移同一平面内。
根据第一方面至第五方面中任意一项所述的电动排气阀，第六方面的电动排气阀的特点是，在缠绕所述励磁线圈的线轴内侧或内部分别配置所述固定铁芯和所述空气通路。
根据第六方面所述的电动排气阀，第七方面的电动排气阀的特点是，所述线轴由具有固定铁芯嵌合孔和空气通路的树脂成形品构成，在所述嵌合孔中嵌合了固定铁芯，使固定铁芯的一端从嵌合孔的孔端突出，并在与所述固定铁芯的一端邻接的位置，从线轴一端面突出设置所述空气通路一端部的排气管，在所述线轴另一端设置空气通路的另一端作为流入口。
根据第六方面或第七方面所述的电动排气阀，第八方面的电动排气阀的特点是，所述可动铁片通过作为所述弹簧的板簧以悬臂式支撑于所述线轴，在支撑点和所述可动铁片与固定铁芯的磁力吸引点之间，配置了所述排气管和阀门本体。
根据第一方面至第八方面中任意一项所述的电动排气阀，第九方面的电动排气阀的特点是，所述排气管的前端呈山峰形，在排气管前端开口周围设置R面(ア一ル)，所述阀门本体与排气管的压接面由光洁的平坦面形成。
根据第一方面至第九方面中任意一项所述的电动排气阀，第十方面的电动排气阀的特点是，所述电动排气阀设置有与排气管的前端压缩接触的橡胶阀作为所述阀门本体。
本发明第十一方面的血压计的特点是使用了第一方面至第十方面中任意一项所述的电动排气阀作为排出供给到缠绕于人体手腕等部位的袖带内空气的排气阀。
根据第一方面的发明，通过给励磁线圈通电使固定铁芯磁化，并利用其磁力吸引可动铁片，从而通过可动铁片上设置的阀门本体调节排气管的开放度，因此无需使用单价较高的永久磁铁，以较少的部件数量使设备结构简单，实现小型化，并能够以低成本进行制造。
此外，通过磁力吸引设置有阀门本体的可动铁片，与驱动安装了线圈的电枢的形式不同，能够减轻可动部分的重量，从而使包含组装弹簧在内的组装作业更加容易。
此外，能够使对调节排气管开放度起重要作用的可动部分轻量化，从而将不同姿势对应的不同自重作用方向造成的阀门性能变化降低到最小限度，即使用于如手腕式血压计这样经常在各种姿势下使用的情形，也能够发挥稳定的性能，进行高精度的测量。
此外，一般来说，增加励磁线圈的电流时，在产生的电磁力作用下可动铁片将被吸引，向固定铁芯移动。此时的吸引力大小与可动铁片和固定铁芯之间的距离平方成反比增加。对于这一点，本发明在可动铁片上形成了开口，使固定铁芯的一端部能够随可动铁片的位移，插入到开口中，从而确保开口的内表面和固定铁芯的一端部外表面之间的磁场缺口。即使可动铁片在磁力作用下移动，可动铁片和固定铁芯之间的磁场缺口大小也可以几乎保持一定。
如上所述，通过磁力进行吸引时的作用力大小，与距离(磁场缺口的大小)的平方成反比，本发明能够保持磁场缺口一定，因此能够使励磁线圈的供给电流和可动铁片位移量之间的关系接近线性，从而避免了随位移量增加(距离变小)可动铁片急剧被吸引到固定铁芯的现象。即，几乎与供给电流成正比，对排气管和阀门本体之间的间隙进行控制，通过对间隙的控制，能够高精度地控制空气的排出流量。
结果，作为血压计的排气阀使用时，能够改善微速减压速度的控制特性，以稳定的减压特性进行高精度的血压测量。
与此同时，如果单纯采用可动铁片平行吸附于固定铁芯吸附面的结构，吸附时的作用力将与距离平方成反比，即使通过安装在可动铁片上的阀门本体控制其与排气管之间的缝隙，也会随着缝隙变小，控制难度越来越高。因此，很难通过控制缝隙大小提高空气的微小流量控制精度。
作为相应对策，采用柔软的橡胶阀构成阀门本体，在橡胶阀与排气管相对的压接面上设置凹凸部，在橡胶阀压入排气管的状态下，通过橡胶阀凹凸部的形变程度实质性地控制微小缝隙，调整缝隙的空气排出量(漏出量)。但是，橡胶阀的形变特性依赖于橡胶硬度，而橡胶硬度对不同批生产的产品具有很大偏差，因此，在假设橡胶硬度一定的情况下很难控制橡胶阀的形变程度。因此，将上述方案用于批量生产时，很难保证按照设计进行空气排出的特性。
针对这一点，本发明没有采用上述依靠橡胶阀的形变程度进行细微流量调节的方案，如前所述，最终通过高精度控制橡胶阀和排气管之间的缝隙(缺口)，对空气排出流量进行控制。因此，与橡胶硬度无关，放宽了橡胶选定要求。此外，无需通过橡胶阀表面的凹凸部形变程度控制微小的缝隙，因此橡胶阀的表面可以由能够紧贴于排气管的光洁的平坦面形成。这样，即使进行批量生产，也很容易控制产品的空气排出特性，使设计、制造变得容易。
根据第二方面的发明，可动铁片由厚度不小于可动铁片最大位移量的板材制成，因此在可动铁片的厚度范围内，当固定铁芯插入到开口内的插入量变化时，只会少许改变可动铁片和固定铁芯的相对面积，而磁场缺口的大小几乎不变。因此，只要保证构成可动铁片的板材厚度，就可以很容易地保证控制的线性。此外，可动铁片用板材制成，可以很容易形成圆孔。
根据第三方面的发明，在可动铁片的宽度方向的中心部形成有作为开口的圆孔，在固定铁芯的一端形成了能够插入圆孔的圆柱部，使圆周面和圆周面隔着磁场缺口相对。因此，能够最大程度避免磁束分布的不均匀性，能够稳定进行吸引操作。此外，可动铁片的圆孔和固定铁芯的圆柱部的形状相比其它形状更容易加工，容易保证尺寸精度，而且能够使可动铁片和固定铁芯的相对的距离，即磁场缺口变得较窄。结果，通过使磁场缺口变窄，很容易加大驱动力。
此外，圆孔和圆柱部的关系也有利于组装。例如，进行组装时，在固定铁芯的圆柱部和可动铁片的圆孔之间的缝隙中插入管状的位置确定部件，在它上面组装固定铁芯和可动铁片。这样，很容易确定两者位置，提高组装精度。
根据第四方面的发明，在可动铁片的两侧部上隔着磁场缺口相对地设置有磁轭的前端部，在相对的可动铁片两侧部和磁轭前端部中的至少一者上设置有弯曲加工部，用以增加相对面积，从而加大磁场结合面积，改善磁路的效率。
根据第五方面的发明，使可动铁片与磁轭间的磁路和可动铁片与固定铁芯间的磁路大致位于同一平面内，使从磁轭开始经过可动铁片到固定铁芯的磁路成最短的直线状，减少了磁路损耗，提高了驱动效率。
根据第六方面的发明，在缠绕励磁线圈的线轴内侧或内部分别配置有固定铁芯和空气通路，因此可以在接近可动铁片和固定铁芯之间的吸引力作用点的位置配置排气管和阀门本体，使包含可动铁片的支撑部在内的结构更加简单、小型化、紧凑化。
根据第七方面的发明，在树脂制成的线轴内部形成了固定铁芯的嵌合孔和空气通路，同时在线轴端面形成了排气管，使结构更加简单，组装更加容易，并提高了生产性。
根据第八方面的发明，可动铁片通过板簧以悬臂式支撑于线轴，在其支撑点(支点)和可动铁片与固定铁芯的磁力吸引点(力点)之间配置有排气管和阀门本体(作用点)，能够有效传递可动铁片和固定铁芯之间的磁力，作为调节排气管和阀门本体之间缝隙的调节力。即，能够通过较小的驱动力驱动阀门本体，提高驱动效率。此外，在支点(悬臂式支撑点)和力点(磁力吸引点)之间存在作用点(阀门本体)，因此有利于可动部件周边的小型化。
与此同时，也可以考虑在线轴上缠绕的励磁线圈外侧配置排气管和阀门本体，但是这种情况下，必须加大支点和力点之间的距离以及作用点和力点之间的距离，不利于小型化。从这一点上说，本发明采用的配置方法更有利于设备的小型化。此外，通过悬臂式板簧支撑可动铁片，使安装更加简单。此外，采用板簧保持可动铁片，在提供保持力的同时还能够很容易地对可动铁片进行支撑，从而使结构更加紧凑。
根据第九方面的发明，使排气管前端呈山峰形，在排气管的前端开口周边设置了R面，同时以光洁的平坦面形成阀门本体与排气管的压接面，相比面接触方式，使排气管和阀门本体通过更加接近于线接触的方式接触。因此，更加容易控制排气管和阀门本体之间的缝隙，提高空气排出流量的控制性能。此外，由于阀门本体与排气管相对的压接面为光洁的平坦面，不仅加工容易，而且生产性也有所提高。
根据第十方面的发明，采用橡胶阀作为阀门本体，能够提高排气管完全封闭时的密封度。此外，如上所述，通过控制橡胶阀和排气管之间的缝隙调节流量，而不是通过橡胶的形变程度来进行调节，因此可以自由选择橡胶硬度，使设计、制造更加容易。
根据第十一方面的发明，使用第一方面至第十方面中任意一项所述的电动排气阀，从而能够提供结构紧凑、成本低廉、性能稳定的血压计。
图1是本发明涉及的电动排气阀10的结构示意图，(a)是平面图；(b)是沿(a)中Ib——Ib箭头所示方向剖开的剖面图。
图2是沿图1(a)中II——II箭头所示方向剖开的简略剖面示意图，(a)所示为施加驱动力之前或施加驱动力初期状态；(b)所示为施加中等驱动力时的状态；(c)所示为施加最大驱动力时的状态。
图3是图2(a)所示状态的简略放大示意图，(a)是放大后的图2(a)中主要部分和磁束通路示意图；(b)是从与图1(b)中相同方向看过去时的状态示意图；(c)是阀门本体和排气管关系示意图。
图4是图2(b)所示状态的简略放大示意图，(a)是放大后的图2(b)中主要部分和磁束通路示意图；(b)是从与图1(b)中相同方向看过去时的状态示意图；(c)是阀门本体和排气管关系示意图。
图5是图2(c)所示状态的简略放大示意图，(a)是放大后的图2(c)中主要部分和磁束通路示意图；(b)是从与图1(b)中相同方向看过去时的状态示意图；(c)是阀门本体和排气管关系示意图。
图6是具有本发明涉及的电动排气阀的血压计的系统示意图。
图7是以往电动排气阀的侧剖面示意图。
附图标记10电动排气阀，20线轴，21空气通路，22嵌合孔，23排气管，24空气流入口，30励磁线圈，40固定铁芯，41一端圆柱部，50磁轭，53前端部，60可动铁片，61圆孔，63弯曲加工部，68板簧，70橡胶阀。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明各实施方式进行详细说明。
图1是本发明涉及的电动排气阀10的结构示意图，(a)是平面图；(b)是沿(a)中Ib——Ib箭头所示方向剖开的剖面图。图2是沿图1(a)中II——II箭头所示方向剖开的简略剖面图，(a)为施加驱动力之前或施加驱动力初期状态的示意图；(b)为施加中等驱动力时的状态的示意图；(c)为施加最大驱动力时的状态的示意图。此外，图3、图4、图5分别是图2中(a)、(b)、(c)所示各状态的简略放大示意图，其中(a)是放大后的图2中主要部分和磁束通路的示意图；(b)是从与图1(b)中相同方向观察时的状态的示意图；(c)是阀门本体和排气管关系的示意图。
如图1所示，此电动排气阀10包括兼作外壳的线轴20、缠绕于线轴20上的励磁线圈30、圆柱条状的固定铁芯40、由磁性金属板材的冲压制品(プレス加工品)形成的磁轭50、可动铁片60、板簧68、端子钉90等。
在树脂成形品构成的线轴20的中心部(线圈30的内侧区域)，沿轴向贯通，相互平行地设置有空气通路21和固定铁芯40的嵌合孔22，在固定铁芯40的嵌合孔22中，从线轴20的下端开口插入固定铁芯40，使其嵌合。
固定铁芯40在长度方向的一端(图中上端)具有直径较小的圆柱部41，该一端的圆柱部41的前端以凸出于线轴20外部的状态插入到嵌合孔22内部。即，嵌合孔22的一端(上端)通过阶梯部22a形成了小孔22b，固定铁芯40将其一端圆柱部41插入到小孔22b中，使肩部与阶梯部22a对齐，从而使一端圆柱部41的前端凸出于线轴20外部一定尺寸。
此外，线轴20内部形成的空气通路21的一端设置有作为空气排出口的排气管23。排气管23并列配置于与固定铁芯40的一端圆柱部41邻接的位置，从线轴20的一端面以山峰形状凸出。此外，如图3(c)所示，在从山峰顶点开口的排气管23的前端开口周边23a，设置有环绕边缘的R面。
空气通路21的另一端相对线轴20的另一端开口，作为空气流入口24，空气从空气流入口24导入，经过线轴20内的空气通路21，从排气管23排出到外部。励磁线圈30围绕固定铁芯40和空气通路21配置，通电时，使固定铁芯40沿长度方向磁化。
可动铁片60相对于固定铁芯40的一端圆柱部41和排气管23配置，使得当固定铁芯40被磁化时，根据其磁力，从图2(a)所示的初始位置，如图2(b)、2(c)所示，向排气管23移动。可动铁片60上安装有能够调节排气管23开放度的橡胶阀(阀门本体)70，通过固定铁芯40对可动铁片60的吸引，改变橡胶阀70和排气管23之间的缝隙(缺口)，从而改变排气管23的开放度，改变空气排出流量。
在由矩形小片形成的可动铁片60的横向中央部位，沿纵向并列设置有2个圆孔61、62。1个圆孔61是在可动铁片60向排气管23移动时，能够插入固定铁芯60的一端圆柱部41的开口，圆孔61的内表面和从线轴20凸出的固定铁芯40的一端圆柱部41的外表面之间，具有很小的磁场缺口。
此外，给励磁线圈30通电后，与驱动电流相对应，在固定铁芯40和可动铁片60之间产生磁力，使可动铁片60向固定铁芯40侧移动，固定铁芯40的一端圆柱部41插入到可动铁片60的圆孔61中。对于这种情形，可动铁片60的厚度要设置成不小于可动铁片60的最大位移量。此外，另一个圆孔62中嵌合固定了能够压缩保持于排气管23的橡胶阀70的头部。
固定橡胶阀70的圆孔62侧的可动铁片60的纵向端部结合有将可动铁片60保持于初始位置的板簧68的一端，板簧68的另一端固定在线轴20的弹簧支撑部28上面。弹簧支撑部28上设置有几个小凸起28a、28b，在这些小凸起28a、28b上嵌合板簧68的小孔68a或小凹槽68b，将小凸起28a、28b焊接在板簧68上，从而板簧68以位置确定的状态固定于弹簧支撑部28上。此外，如此将板簧68固定到线轴20，通过板簧68将可动铁片60悬臂式支撑。
这里，将其看作悬臂梁时，橡胶阀70以及排气管23(作用点)相比可动铁片60和固定铁芯40的磁力吸引点(力点)更加临近被悬臂式支撑的可动铁片60(板簧68)的支撑点。因此，根据杠杆原理，可以通过较小的驱动力操作橡胶阀70。
橡胶阀70根据可动铁片60克服板簧68的弹力移向排气管23的位移调节排气管23的开放度，橡胶阀70与排气管23的压缩接触面由光洁的平坦面形成。
此外，磁轭50形成为具有底板51和两侧板52的U字形，覆盖励磁线圈30的外侧配置，其底板51与固定铁芯40的另一端(下端)通过磁性相结合。两侧板52的上端向内侧弯曲，其各前端部53隔着磁场缺口在可动铁片60的横向两侧相对设置。
与磁轭50的前端部53相对的可动铁片60的两侧部设置有弯曲加工部63，用于增加相对面积，弯曲加工部63的外表面和磁轭50的前端部53的端面平行相对。如上所述，通过在可动铁片60上设置弯曲加工部63，即使可动铁片60在磁力作用下向固定铁芯40侧移动，也不会对磁性结合产生多大影响。
此外，由固定铁芯40、磁轭50、可动铁片60等3个部件形成了闭合环状的磁路。这里，如图3～图5中各(a)图所示，经过可动铁片60和磁轭50之间磁场缺口的磁路与通过可动铁片60和固定铁芯40之间磁场缺口的磁路，大致位于同一平面内。
为了避免与空气流入口24的连接部的干扰，在磁轭50的底板51上设置有凹槽51a。此外，在线轴20上端与弹簧支撑部28相对的一侧，设置有钉支撑部29，该钉支撑部29竖立设置有连接在励磁线圈30两端的端子钉90。
上述结构的电动排气阀10，可以作为血压计的排气阀使用。图6是使用了电动排气阀10的血压计的结构系统图。
血压计110的组成包括袖带111，其缠绕在人体的手腕或手指等部位；加压泵112，其向袖带111内供给压缩空气；压力计113，其用于检测袖带111内的空气压力；电动排气阀120(与电动排气阀10相当)，其通过导出管114以一定速率将袖带111内的空气排出到大气中；微型计算机115，其根据压力计113的检测信号控制加压泵112，向袖带111内供给一定压力的空气，同时控制电动排气阀120以一定速率排出袖带111内的空气。
下面，主要参照图2～图5，对如上所述的血压计110使用的电动排气阀10(120)的作用进行说明。
给励磁线圈30通电之前，如图2(a)及图3所示，在板簧68的弹力作用下可动铁片60被固定在初始位置，因此，橡胶阀70完全开放排气管23。此时，固定铁芯40的一端圆柱部41的前端边缘通过微弱的磁力与可动铁片60的圆孔61的边缘结合。
在此状态下给励磁线圈30通电，固定铁芯40就会沿长度方向被磁化。通过固定铁芯40和可动铁片60之间的磁力，如图2(b)及图4所示，可动铁片60被吸引向固定铁芯40。此时，固定铁芯40的一端圆柱部41的前端外表面插入到可动铁片60的圆孔61中，通过相对的面积形成磁路。
接着，可动铁片60最大程度地被吸引向固定铁芯40侧，如图2(c)及图5所示，可动铁片60上设置的橡胶阀70无间隙地压缩紧贴于排气管23的前端，使排气管23完全封闭。此时，固定铁芯40和可动铁片60的相对面积最大，在这种状态下启动加压泵112，向袖带111内供给空气，增加袖带111内的压力。
接着，进入袖带111的减压过程。此时，缓慢减少励磁线圈30的供给电流，减弱固定铁芯40上产生的磁力。这样，如图4所示，在板簧68的弹力作用下，可动铁片60向初始位置移动，橡胶阀70从排气管23上分离，使排气管23和橡胶阀70的间隙缓慢打开，通过排气管23将袖带111内的空气一点一点地排出。在通过排气减小袖带111内压力的过程中，即可测量血压。
进行上述操作时，橡胶阀70的位移量由板簧68的弹力和排气管23内空气的压力以及固定铁芯40和可动铁片60之间的磁力平衡决定，通过橡胶阀70的位置，调节其与排气管23之间的间隙大小，从而改变空气排出流量。
为了完全封闭排气管23，保证完全没有漏气现象，需要将橡胶阀70完全压缩紧贴于排气管23前端。完全阻断空气所需的压力，由施加于空气流入口24的压力、排气管23前端的开口直径、板簧68的应力、板簧68支点到作用点(橡胶阀70)的距离和支点到力点(可动铁片60和固定铁芯40之间吸引力的作用点)的距离之比决定。
例如，设血压计工作范围的上限压力为300mmHg(＝407g/cm2)，排气管23的前端开口直径为0.5mm，支点到作用点的距离和支点到力点的距离之比为1/2时，可以通过下式计算排气管23的空气压力。
排气管的空气压力＝πr2×407/100＝3.14×(0.5/2)2×407/100＝0.799g在上述结果上，添加板簧68的弹力，假设板簧68的弹力为2g，完全封闭空气所需的对可动铁片60的作用力，可以根据下式求出。
完全封闭空气所需的对可动铁片的作用力＝(2+0.799)/2＝1.3995g因此，用1.4g以上的作用力，将可动铁片60拉向固定铁芯40时，排气管23将完全封闭。另一方面，如果作用力小于1.4g，弹簧68将收缩，直至空气压力+板簧68弹力和磁力对可动铁片的驱动力相等，根据此位移量，决定橡胶阀70和排气管23之间的间隙，调整空气的排出量。
上述实施方式的电动排气阀10，通过给励磁线圈30通电，使固定铁芯40磁化，并利用其磁力吸引可动铁片60，通过可动铁片60上设置的橡胶阀70调节排气管23的开放度，因此无需使用单价较高的永久磁铁，能够以较少的部件数量，使设备结构简单，实现小型化和紧凑化，并能够以低成本进行制造。
此外，不采用可动线圈方式，而是利用固定铁芯40产生的磁力，吸引设置了橡胶阀70的可动铁片60，调整阀门开放度，因此与采用可动线圈方式的以往实例不同，能够使可动部分轻量化，使包括组装板簧68在内的组装作业变得容易。
此外，能够使对调节排气管开放度起重要作用的可动部分轻量化，从而将不同姿势对应的不同自重作用方向而造成的阀门特性变化降低到最小限度，即使用于如手腕式血压计这样经常在各种姿势下使用的情形，也能够发挥稳定的特性，进行高精度地测量。
此外，分别隔着磁场缺口配置的固定铁芯40和磁轭50以及可动铁片60构成磁路，因此减少了磁束泄漏，能够进行低驱动损耗且高效率的流量控制。
此外，一般来说，增加励磁线圈30的电流时，在产生的电磁力作用下可动铁片60将被吸引向固定铁芯40，此时的吸引力大小与可动铁片60和固定铁芯40之间的距离的平方成反比增加。对于这一点，本实施方式的电动排气阀10在可动铁片60上形成了圆孔61，使固定铁芯40的一端圆柱部41能够随可动铁片60的位移，插入到圆孔61中，从而确保圆孔61的内表面和固定铁芯40的一端圆柱部41外表面之间的磁场缺口，即使可动铁片60随磁力变化进行位移，可动铁片60和固定铁芯40之间的磁场缺口大小几乎可以保持一定。
如上所述，通过磁力进行吸引时的作用力，与距离(磁场缺口的大小)的平方成反比，本实施方式的电动排气阀10，能够保持磁场缺口一定，因此能够使励磁线圈30的供给电流和可动铁片60位移量之间的关系接近线性，从而避免了随位移量增加(距离变小)可动铁片60急剧被吸引到固定铁芯40的现象。即，几乎与供给电流成正比，对排气管23和橡胶阀70之间的间隙进行控制，通过对间隙的控制，能够高精度地控制空气的排出流量。
结果，如上所述作为血压计的排气阀使用时，能够改善微速减压速度的控制特性，以稳定的减压特性进行高精度的血压测量。
与此同时，如果单纯采用可动铁片60平行吸附于固定铁芯40的吸附面的结构，吸附时的作用力将与距离平方成反比，即使通过安装在可动铁片60上的橡胶阀70控制其与排气管23之间的缝隙，也会随着缝隙变小，控制难度越来越高。因此，很难通过控制缝隙大小提高空气的微小流量控制精度。
作为相应对策，专利文献2中公示的技术，在橡胶阀70与排气管23相对的压接面上设置有凹凸部，在橡胶阀70压入排气管23的状态下，通过橡胶阀70凹凸部的形变程度实质性地控制微小缝隙，调整缝隙的空气排出量(漏出量)。但是，橡胶阀70的形变特性依赖于橡胶硬度，而橡胶硬度对不同批次生产的产品具有很大偏差，因此，在假设橡胶硬度一定的情况下很难控制橡胶阀的形变程度。因此，将上述方案用于批量生产，很难保证设计的空气排出特性。
针对这一点，本实施方式的电动排气阀10，没有采用上述依靠橡胶阀70的形变程度进行细微流量调节的方案，如前所述，最终通过高精度控制橡胶阀70和排气管23之间的缝隙(缺口)，对空气排出流量进行控制。因此，与橡胶硬度无关，放宽了橡胶选定要求。此外，无需通过橡胶阀70表面的凹凸部形变程度控制微小的缝隙，因此橡胶阀70的表面可以由能够紧贴于排气管23的光洁的平坦面形成。这样，即使进行批量生产，也很容易控制产品的空气排出特性，使设计、制造变得容易。
此外，本实施方式的电动排气阀10中，可动铁片60由厚度不小于可动铁片60最大位移量的板材制成，因此在可动铁片60的厚度范围内，当固定铁芯40的一端圆柱部41插入到圆孔61内的插入量变化时，只会少许改变可动铁片60和固定铁芯40的相对面积，而磁场缺口的大小几乎不变。因此，只要保证构成可动铁片60的板材厚度，就可以很容易地保证控制的线性。此外，可动铁片60用板材制成，可以很容易形成圆孔61。
此外，本实施方式的电动排气阀10中，在可动铁片60的宽度方向的中心部形成了圆孔61，在固定铁芯40的一端形成了能够插入圆孔61的圆柱部41，使圆周面和圆周面隔着磁场缺口相对。因此，能够最大程度避免磁束分布的不均匀，具有能够稳定进行吸引操作的效果。此外，可动铁片60的圆孔61和固定铁芯40的一端圆柱部41的形状相比其它形状更容易加工，容易保证尺寸精度，而且能够使可动铁片60和固定铁芯40的相对部分的距离，即磁场缺口变得较窄。结果，通过使磁场缺口变窄，很容易加大驱动力。
此外，圆孔61和圆柱部41的关系也有利于组装。例如，进行组装时，在固定铁芯40的圆柱部41和可动铁片60的圆孔61之间的缝隙中插入管状的位置确定部件，在它上面组装固定铁芯40和可动铁片60。这样，很容易确定两者位置，提高组装精度。
此外，本实施方式的电动排气阀10中，在可动铁片60的两侧部隔着磁场缺口相对设置了磁轭50的前端部53，可动铁片60与磁轭50前端部53端面相对的两侧部上设置了弯曲加工部63，用以增加相对面积，从而能够加大磁场结合面积，改善磁路的效率。
不仅如此，可动铁片60与磁轭50间的磁路和可动铁片60与固定铁芯40间的磁路大致位于同一平面内，使从磁轭50开始经过可动铁片60到固定铁芯40的磁路成最短的直线状，减少了磁路损耗，提高了驱动效率。
此外，本实施方式的电动排气阀10，在缠绕励磁线圈30的线轴20内部分别配置了固定铁芯40和空气通路21，因此可以在接近可动铁片60和固定铁芯40之间吸引力作用点的位置配置排气管23和橡胶阀70，使包含可动铁片60的支撑部在内的结构更加简单、小型化、紧凑化。
此外，在树脂制成的线轴20内部一体形成了固定铁芯40的嵌合孔22和空气通路21，同时在线轴20端面一体形成了排气管23，使结构更加简单，组装更加容易，并提高了生产性。
此外，本实施方式的电动排气阀10，可动铁片60通过板簧68以悬臂式支撑于线轴20，在其支撑点(支点)与可动铁片60和固定铁芯40的磁力吸引点(力点)之间配置了排气管23和橡胶阀70(作用点)，能够有效传递可动铁片60和固定铁芯40之间的磁力，作为调节排气管23和橡胶阀70之间缝隙的调节力。即，能够通过较小的驱动力驱动橡胶阀70，提高驱动效率。此外，在支点(悬臂式支撑点)和力点(磁力吸引点)之间存在作用点(阀门本体)，因此有利于可动部件周边的小型化。
与此同时，也可以考虑在线轴上缠绕的励磁线圈30外侧配置排气管23和橡胶阀70，但是这种情况下，必须加大支点和力点之间的距离以及作用点和力点之间的距离，不利于小型化。从这一点上说，本电动排气阀10采用的配置方法更有利于设备的小型化。此外，通过悬臂式板簧68支撑可动铁片60，使安装更加简单。此外，采用板簧68固定可动铁片60，在提供固定力的同时还能够很容易地对可动铁片60进行支撑，从而使结构更加紧凑。
此外，本实施方式的电动排气阀10，使排气管23前端呈山峰形，在排气管23的前端开口周边23a设置了R面，同时以光洁的平坦面形成橡胶阀70与排气管23的压接面，相比面接触方式，使排气管23和橡胶阀70通过更加接近于线接触的方式接触。因此，更加容易控制排气管23和橡胶阀70之间的缝隙，提高空气排出流量的控制性能。此外，由于橡胶阀70与排气管23相对的压接面为光洁的平坦面，不仅加工容易，而且生产性也有所提高。
此外，采用橡胶阀70作为阀门本体，能够提高排气管23完全封闭时的密封度。此外，如上所述，通过控制橡胶阀70和排气管23之间的缝隙调节流量，而不是通过橡胶的形变程度来进行调节，因此可以自由选择橡胶硬度，使设计、制造更加容易。
上述实施方式中，通过在可动铁片60的两侧部设置弯曲加工部63，增加了与磁轭50的前端部53的相对面积，也可以在磁轭50的前端部53设置弯曲加工部53，一样可以得到上述效果。此外，也可以在可动铁片60的两侧部和磁轭50的前端部53同时设置弯曲加工部。
此外，虽然上述实施方式中，在可动铁片60上设置了圆孔61，并在固定铁芯40的一端部设置了能够插入上述圆孔61的圆柱部41，但可动铁片60侧的开口形状不限于圆孔61，可以采用任何形状。只不过，从等分磁场缺口考虑，可动铁片60侧的开口形状和固定铁芯40的一端部形状至少应对称。
此外，虽然上述实施方式中，直接在线轴20的内部形成了固定铁芯40的嵌合孔22和空气通路21，但也可以将线轴20制成中空状，在线轴20的内侧空间配置固定铁芯40和空气通路21。
权利要求
1.一种电动排气阀，其特征在于，该电动排气阀包括作为空气排出口设置于空气通路一端的排气管；与排气管配置在同一侧，并使其长度方向的一端部与该排气管并列的柱状固定铁芯；围绕所述固定铁芯配置，通过通电使固定铁芯沿长度方向磁化的励磁线圈；相对于固定铁芯的一端和排气管设置，使得在固定铁芯被磁化时，受磁力吸引从初始位置向排气管移动的可动铁片；将可动铁片保持在初始位置的弹簧；设置于可动铁片，通过可动铁片克服弹簧的保持力移向排气管的位移，来调节排气管开放度的阀门本体；与固定铁芯的另一端通过磁性结合的磁轭，该磁轭的前端部在与可动铁片上的固定铁芯的一端相隔一定距离的位置上隔着磁场缺口相对配置，所述可动铁片上形成有开口，在可动铁片向排气管移动时能够插入所述固定铁芯的一端部，在开口的内表面和固定铁芯的一端部的外表面之间形成有磁场缺口。
2.根据权利要求1所述的电动排气阀，其特征在于，所述可动铁片由厚度不小于可动铁片最大位移量的板材构成。
3.根据权利要求1或2所述的电动排气阀，其特征在于，在可动铁片的宽度方向的中心部形成有作为开口的圆孔，同时在固定铁芯的一端部形成有能够插入到所述圆孔中的圆柱部。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的电动排气阀，其特征在于，在可动铁片的两侧部，所述磁轭的前端部隔着磁场缺口相对配置，在相对的可动铁片两侧部和磁轭前端部中的至少一者上设置有增加相对面积的弯曲加工部。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的电动排气阀，其特征在于，经过所述可动铁片和磁轭之间的磁场缺口的磁路和经过所述可动铁片和固定铁芯之间的磁场缺口的磁路大致位于同一平面内。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的电动排气阀，其特征在于，在缠绕有所述励磁线圈的线轴的内侧或内部分别配置所述固定铁芯和所述空气通路。
7.根据权利要求6所述的电动排气阀，其特征在于，所述线轴由具有固定铁芯嵌合孔和空气通路的树脂成形品构成，在所述嵌合孔中嵌合所述固定铁芯，使固定铁芯的一端从嵌合孔的孔端突出，并在与所述固定铁芯的一端邻接的位置，从线轴一端面突出设置所述空气通路一端部的排气管，在所述线轴另一端设置空气通路的另一端作为流入口。
8.根据权利要求6或7所述的电动排气阀，其特征在于，所述可动铁片通过作为所述弹簧的板簧以悬臂式支撑于所述线轴，在支撑点和所述可动铁片与固定铁芯的磁力吸引点之间，配置所述排气管和阀门本体。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的电动排气阀，其特征在于，所述排气管的前端呈山峰形，在排气管前端开口周围设置R面，所述阀门本体与排气管的压接面由光洁的平坦面形成。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的电动排气阀，其特征在于，所述电动排气阀设置有与排气管的前端压缩接触的橡胶阀作为阀门本体。
11.一种血压计，其特征在于，该血压计使用了权利要求1-10中任意一项所述的电动排气阀作为排出供给到缠绕于人体手腕等部位的袖带内空气的排气阀。
全文摘要
提供一种结构简单紧凑、容易组装、生产成本低，与姿势无关，能够发挥稳定特性的电动排气阀。该电动排气阀包括在线轴(20)内空气通路(21)的端部设置的排气管(23)；与排气管并列配置于线轴内的固定铁芯(40)；通过通电使固定铁芯磁化的励磁线圈(30)；在固定铁芯磁化时，受磁力吸引从初始位置向排气管移动的可动铁片(60)；将可动铁片保持在初始位置的板簧(68)；设置于可动铁片，调节排气管开放度的橡胶阀(70)；前端部隔着磁场缺口在可动铁片的两侧部相对设置的磁轭(50)，可动铁片上形成有圆孔(61)，在可动铁片向排气管移动时能够插入固定铁芯的一端圆柱部(41)，圆孔的内表面和固定铁芯一端圆柱部的外表面之间形成磁场缺口。
文档编号F16K31/06GK101055040SQ20071009114
公开日2007年10月17日 申请日期2007年4月10日 优先权日2006年4月11日
发明者高桥幸雄 申请人:日本精密测器株式会社