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【発明の名称】 エア式マッサージ機
【発明者】 【氏名】西尾 文宏
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１０４８番地 松下電工株式会社内

【氏名】塚田 大輔
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１０４８番地 松下電工株式会社内

【氏名】飯島 毅夫
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１０４８番地 松下電工株式会社内

【氏名】谷澤 孝欣
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１０４８番地 松下電工株式会社内

【氏名】倉田 陽介
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１０４８番地 松下電工株式会社内
【要約】 【課題】腕部や脚部などをエアバックの膨縮によってマッサージするようにしたエア式マッサージ機において、膨張圧の制御を精度良く行うことで、使用者に満足度の高いエアマッサージを提供する。

【解決手段】交流電源３２で駆動され、前記エアバックを膨張させるポンプ３１を制御回路３５が、駆動回路３３を介してデューティ制御するにあたって、単一のフォトダイオード３８を備えるフォトカプラ３７において、ゼロクロスを交流の１周期当り1回だけ検知し、前記１周期におけるもう1回のゼロクロスは、制御回路３５の内蔵タイマ３５ａで作成する。したがって、ゼロクロスの検知回路を簡略化することができるとともに、検知回路のばらつきによる影響は、正極性の半周期と負極性の半周期とに等しく現れ、前記膨張圧の制御を精度良く行うことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源で駆動されるポンプを有し、そのポンプによるエアバックの膨縮によってマッサージする機構を備えるとともに、検知回路で交流ゼロクロスを検知し、制御回路が、その検知タイミングに基づいて前記ポンプへの交流電源の点弧角制御を行うエア式マッサージ機において、
前記検知回路は、交流の１周期当り１回だけ前記ゼロクロスを検出し、
前記制御回路は、前記１周期におけるもう１回のゼロクロスタイミングを、前記検知回路で検知されたゼロクロスタイミングから、内蔵タイマで作成することを特徴とするエア式マッサージ機。
【請求項２】
前記制御回路は、前記１周期における前半の半周期と後半の半周期とで、前記点弧角が異なる制御を行うことを特徴とする請求項１記載のエア式マッサージ機。
【請求項３】
前記検知回路は、フォトカプラから成ることを特徴とする請求項１または２記載のエア式マッサージ機。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、腕部や脚部などをエアバックの膨縮によってマッサージするようにしたエア式マッサージ機に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述のようなエアバックを用いてマッサージを行うようにしたマッサージ機は、特許文献１に示されている。マッサージのためには、前記エアバックを膨縮させる必要があり、膨張はポンプからエアを供給することで実現され、縮小はリリース弁を開放することで行われる。所望のマッサージ強度を得るためには、ポンプ吐出圧を調整する必要があり、そのポンプ吐出圧の調整は、前記ポンプが交流電源で駆動される場合には、前記交流電源を点弧角制御することで実現される。
【０００３】
図５は、そのようなエア式マッサージ機における典型的な従来技術の概略的な電気的構成を示すブロック図である。ポンプ１と交流電源２との間には、直列に駆動素子３が介在されている。前記駆動素子３は、トライアック（双方向性制御素子）などから成り、電源が正極性の期間と負極性の期間とに共にポンプ１に通電することができる素子であり、マイクロコンピュータなどから成る制御回路４によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【０００４】
前記制御回路４は、電源回路５において、前記交流電源２を降圧、整流および安定化して得られた直流電源によって駆動される。そして、前記駆動素子３の点弧角制御にあたって、制御回路４には、フォトカプラ６によって、前記交流電源２のゼロクロスタイミングがフィードバックされる。前記フォトカプラ６は、フォトダイオード７，８と、フォトトランジスタ９とを備えて構成される。前記フォトダイオード７，８は相互に逆並列接続されており、さらに直列に抵抗１０が接続されて前記交流電源２に接続されている。したがって、前記交流電源２の正極性および負極性の両方の期間において、電源電圧が高くなる程、高い輝度で発光する。前記フォトトランジスタ９は、これらのフォトダイオード７，８の発光輝度に対応した電流を、前記制御回路４に与える。
【０００５】
図６は、図５で示す回路の動作波形である。図６（ａ）で示す交流電源２の半周期Ｔ１毎に、前記フォトダイオード７，８は交互に点滅を繰返す。これによって制御回路４の入力ポートには、フォトトランジスタ９に流れる電流が、論理が反転し、所定レベルで弁別されて、図６（ｂ）で示すようなパルスとなって入力される。
【０００６】
そのパルスから、制御回路４は、ゼロクロスタイミングを検知し、図６（ｄ）で示すように、そのゼロクロスタイミングから予め定める時間Ｔ２だけ遅延した時点から、時間Ｔ３に亘って、前記駆動素子３をＯＮするトリガパルスを出力する。前記駆動素子３が前記トライアックの場合には、ゲートがＯＦＦとなってからも端子間電圧が０、すなわち次のゼロクロスまでＯＮしたままであり、前記トリガパルスに対して駆動素子３からポンプ１に印加される電圧は、図６（ｃ）で示すようになる。このようにして、制御回路４は、フォトカプラ６によって検出されたゼロクロスタイミングを基準として、駆動素子３の点弧角制御を行い、ポンプ１をデューティ制御する。
【特許文献１】特開２０００−３３４０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように構成されるマッサージ機において、前記フォトカプラ６を構成するフォトダイオード７，８は、それぞれ正極性の半周期と負極性の半周期とに点灯する。そして、これらの素子にはばらつきがあり、たとえば負側のフォトダイオード８の発光感度が低下している場合、図６（ｂ）において仮想線で示すように、負極性の周期におけるゼロクロスの検知タイミングに遅れが生じ、図６（ｄ）において仮想線（２点鎖線）で示すように、制御回路４から駆動素子３印加されるトリガパルスも遅延し、図６（ｃ）において仮想線で示すように、正極性の周期に比べて、負極性の周期は、駆動素子３のＯＮ期間（デューティ）が短くなってしまう。これによって、ポンプ１の制御に偏りが生じ、吐出圧の制御を精度良く行うことができず、使用者が所望とするマッサージ効果を得ることができないという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、使用者に狙いのエアマッサージを提供することができるエア式マッサージ機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のエア式マッサージ機は、交流電源で駆動されるポンプを有し、そのポンプによるエアバックの膨縮によってマッサージする機構を備えるとともに、検知回路で交流ゼロクロスを検知し、制御回路が、その検知タイミングに基づいて前記ポンプへの交流電源の点弧角制御を行うエア式マッサージ機において、前記検知回路は、交流の１周期当り1回だけ前記ゼロクロスを検出し、前記制御回路は、前記１周期におけるもう1回のゼロクロスタイミングを、前記検知回路で検知されたゼロクロスタイミングから、内蔵タイマで作成することを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、腕部や脚部などをエアバックの膨縮によってマッサージするようにしたエア式マッサージ機において、前記エアバックを膨張させるポンプを制御回路が駆動するにあたって、前記ポンプが交流電源で駆動される場合、膨張圧は前記ポンプのデューティに対応して変化し、そのデューティ制御にあたっては、検知回路で検知されるゼロクロスタイミングが基準となる。本発明の検知回路は、そのゼロクロスを交流の１周期当り１回だけ、たとえば負極性から正極性になるタイミングで検知し、前記１周期におけるもう１回のゼロクロス、したがって正極性から負極性になるタイミングは、制御回路の内蔵タイマで作成する。
【００１１】
したがって、ゼロクロスの検知回路を簡略化することができるとともに、検知回路のばらつきによる影響は、正極性の半周期と負極性の半周期とに等しく現れ、前記膨張圧の制御を精度良く行うことができ、使用者に満足度の高いエアマッサージを提供することができる。
【００１２】
また、本発明のエア式マッサージ機では、前記制御回路は、前記１周期における前半の半周期と後半の半周期とで、前記点弧角が異なる制御を行うことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、上述のようにデューティ制御の基準となるゼロクロスタイミングの検知ばらつきによる影響を小さくした上で、前半の半周期と後半の半周期とで、前記点弧角、すなわちデューティが異なる制御を行うことで、ポンプの設置方向の違いによる重力の影響の違いを打消すことができる。たとえば横置き、すなわちダイヤフラムが水平方向に往復動する場合には、前記ダイヤフラムの往路と復路とで、前記ダイヤフラムに対する重力の影響はほぼ等しいけれど、縦置き、すなわちダイヤフラムが鉛直方向に往復動する場合には、前記ダイヤフラムの上昇時と下降時とで、前記重力の影響は異なる。したがって、ポンプの縦置き時に、ダイヤフラムの上昇時と下降時とで、異なるデューティで制御することで、所望とする吐出圧、すなわちマッサージ効果を得ることができる。
【００１４】
さらにまた、本発明のエア式マッサージ機では、前記検知回路は、フォトカプラから成ることを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、フォトカプラによって、交流電源側と制御回路側とを電気的に絶縁することができるとともに、前記フォトカプラにおけるフォトダイオードは、素子ばらつきが大きく、それによるポンプ制御のデューティの変動も大きくなるので、本発明が特に効果的である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のエア式マッサージ機は、以上のように、腕部や脚部などをエアバックの膨縮によってマッサージするようにしたエア式マッサージ機において、交流電源で駆動され、前記エアバックを膨張させるポンプを制御回路がデューティ制御するにあたって、検知回路において、ゼロクロスを交流の１周期当り1回だけ検知し、前記１周期におけるもう1回のゼロクロスは、制御回路の内蔵タイマで作成する。
【００１７】
それゆえ、ゼロクロスの検知回路を簡略化することができるとともに、検知回路のばらつきによる影響は、正極性の半周期と負極性の半周期とに等しく現れ、前記膨張圧の制御を精度良く行うことができ、使用者に満足度の高いエアマッサージを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態に係るマッサージ機１１の外観形状を示す斜視図である。このマッサージ機１１は、大略的に、リクライニング可能な椅子１２に、各種のマッサージ動作を行うマッサージ機構およびそれらのマッサージ機構に制御指令を送り込むための操作器１３を備えて構成されている。マッサージ機構の１つは、椅子１２の背もたれ部１４内に内蔵されるものであり、もみ動作を行うもみ玉を備えるものである（不図示）。また、もう１つのマッサージ機構は、エアバッグの膨縮によってマッサージするエアマッサージ機構であり、この図１では、前記背もたれ部１４と、座席１５の両側部と、その座席１５の前方下部に連設される脚載せ台１６と、肘掛け１７とに収容されており、それぞれ参照符号２１，２２，２３，２４で示す。
【００１９】
これらのエアマッサージ機構２１〜２４は、ポンプから供給される空気で、１分間に数回の周期で膨縮を繰返し、各部をマッサージする。その強度（後述するポンプの吐出圧）は、操作器１３から強弱切換え可能になっている。本発明のマッサージ機には、このような各エアマッサージ機構２１〜２４のうち、少なくとも１つが備えられていればよい。また、本実施の形態では、マッサージ機として椅子のタイプのもので説明しているが、ベットタイプのもの、エアバック単品を制御するものなど、エアバックにより施療を行うものであれば、形状はどのようなタイプであってもよい。
【００２０】
図２は、前記マッサージ機１１の電気的構成を示すブロック図である。前記各エアマッサージ機構２１〜２４の駆動源となるポンプ３１と交流電源３２との間には、直列に駆動回路３３の駆動素子３４が介在されている。前記駆動素子３４は、トライアック（双方向性制御素子）などから成り、電源が正極性の期間と負極性の期間とに共にポンプ３１に通電することができる素子であり、マイクロコンピュータなどから成る制御回路３５によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。前記エアバッグの縮小時に、前記制御回路３５によって駆動されるリリース弁は、図示を省略する。
【００２１】
前記制御回路３５は、電源回路３６において、前記交流電源３２を降圧、整流および安定化して得られた直流電源によって駆動される。そして、前記駆動素子３４を点弧角制御するにあたって、制御回路３５には、フォトカプラ３７によって、前記交流電源３２のゼロクロスタイミングがフィードバックされる。注目すべきは、本発明のフォトカプラ３７では、単一のフォトダイオード３８と、フォトトランジスタ３９とを備えて構成されることである。前記フォトダイオード３８は、直列に抵抗４０が接続されて前記交流電源３２に接続されている。したがって、前記交流電源３２の正極性および負極性の一方の期間において、電源電圧が高くなる程、高い輝度で発光する。
【００２２】
前記フォトトランジスタ３９は、抵抗４１を介して前記電源回路３６による直流電源に接続されており、またこのフォトトランジスタ３９には、並列にコンデンサ４２が接続されており、そのコンデンサ４２の端子電圧が前記制御回路３５の入力ポートに与えられる。したがって、前記フォトダイオード３８の消灯中には、コンデンサ４２の端子電圧、すなわち制御回路３５の入力ポートの電圧は、抵抗４１による充電によってハイレベルとなる。これに対して、前記フォトダイオード３８が点灯すると、コンデンサ４２の端子間が短絡され、制御回路３５の入力ポートの電圧はローレベルとなる。こうして、フォトダイオード３８の点滅の論理が反転されて前記制御回路３５の入力ポートに与えられる。制御回路３５は、その入力電圧を予め定める弁別レベルで弁別し、パルスとして検知する。
【００２３】
前記駆動回路３３は、前記駆動素子３４を制御用として、駆動用のもう１つの駆動素子４３と、インダクタ４４と、コンデンサ４５と、抵抗４６〜４９とを備えて構成される。ポンプ３１に直列に接続されるインダクタ４４はノイズ防止用であり、コンデンサ４５および抵抗４７の直列回路はスナバ回路を構成する。
【００２４】
図３は、上述のように構成されるマッサージ機１１の動作波形図である。図３（ａ）で示す交流電源２の１周期Ｔ１１内の略半周期毎に、前記フォトダイオード３８は点滅を繰返す。これによって制御回路３５の入力ポートには、上述のようにフォトトランジスタ３９に流れる電流が、論理が反転し、所定レベルで弁別されて、図３（ｂ）で示すような１周期Ｔ１１内で１回だけパルスが入力される。
【００２５】
そのパルスから、制御回路３５は、ゼロクロスタイミングを検知し、図３（ｄ）で示すように、そのゼロクロスタイミングから予め定める時間Ｔ１２、たとえば２ｍｓｅｃ（図３では、不鮮明にならないように、周期Ｔ１１（６０Ｈｚで１６．７ｍｓｅｃ）に比べて、誇張している）だけ遅延した時点から、時間Ｔ１３に亘って、前記駆動素子３４をＯＮするトリガパルスを出力する。本発明では、フォトダイオード３８は電源の一方の極性（前記図２の回路では、正極性）側で点灯するようになっており、したがって前記ゼロクロスタイミングから時間Ｔ１２が規定されるのは、この一方の極性の周期だけである。そこで注目すべきは、本発明では、他方の極性（前記図２の回路では、負極性）側のタイミングは、前記制御回路３５が内蔵するタイマ３５ａによって規定されることである。
【００２６】
このため、前記タイマ３５ａによって、必要に応じて（電源投入時やマッサージ動作開始時、あるいは動作中は毎周期行ってもよい）１周期Ｔ１１、すなわち電源周波数が監視されており、その１周期Ｔ１１の半分ずつで、正極性の半周期と負極性の半周期とに区分している。そして、前記他方の極性側の点弧角制御の基準タイミング（１周期Ｔ１１におけるもう１つのゼロクロスタイミング）は、前記ゼロクロスタイミング（１周期Ｔ１１の開始タイミング）から、このタイマ３５ａによってカウントされた半周期Ｔ１４が経過した時点とされ、この時点から、前記時間Ｔ１２および時間Ｔ１３がカウントされる。
【００２７】
一方、前記駆動素子３４が前記トライアックの場合には、ゲートがＯＦＦとなってからも端子間電圧が０、すなわち次のゼロクロスまでＯＮしたままであり、前記トリガパルスに対して駆動素子３４からポンプ３１に印加される電圧は、図３（ｃ）で示すようになる。このようにして、制御回路３５は、フォトカプラ３７によって検出されたゼロクロスタイミングを点弧角制御の一方の基準タイミングとして、他方の基準タイミングを、その一方の基準タイミングからタイマ３５ａで作成することで、ゼロクロスの検知回路を簡略化することができるとともに、検知回路のばらつきによる影響は、正極性の半周期と負極性の半周期とに等しく現れ、前記膨張圧の制御を精度良く行うことができ、使用者に満足度の高いエアマッサージを提供することができる。
【００２８】
たとえば、駆動素子３４のばらつきによって、発光感度が基準より低下している場合、図３（ｂ）において仮想線で示すように、ゼロクロスの検知タイミングに遅れが生じ、図３（ｄ）において仮想線で示すように、制御回路３５から駆動素子３４に印加される前半の半周期のトリガパルスも遅延する。しかしながら、残りの半周期においても、同様にゼロクロスの検知タイミングに遅れが生じることになり、図３（ｄ）において仮想線で示すように、総ての周期のトリガパルスの出力タイミングは等しくなり、図３（ｃ）で示すポンプ３１の印加電圧（デューティ）も、正極性の半周期と負極性の半周期とで等しくなる。
【００２９】
こうして、ポンプ３１の制御に偏りをなくし、エアバックの膨張圧の制御を精度良く行うことができる。その制御によって、マッサージ圧力に過不足があると、使用者は、操作器３を操作することで、強弱調整を行う。前記強弱調整は、２段階以上を選択できるようにしてもよく、どの段階においてもエア圧のばらつきを低減できるので、期待通りのマッサージ効果を得ることができる。
【００３０】
また、上述のようにフォトカプラ３７をゼロクロスの検知回路に用いることで、交流電源３２側と制御回路３５側とを電気的に絶縁することができる。これによって、交流電源２の電圧変動や、短絡などの過電流が発生したとしても、制御回路３５にまで被害が及ぶことがなく、制御を停止することができ、誤動作を防ぐことができる。また、前記フォトカプラ３７におけるフォトダイオード３８は、素子ばらつきが大きく、それによるポンプ制御のデューティの変動も大きくなるので、本発明が特に効果的である。
【００３１】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の他の形態に係るマッサージ機における動作波形図である。本実施の形態のマッサージ機は、上述の図１および図２で示すマッサージ機と同様の構成を用いることができ、前記制御回路３５における制御パタ−ンが異なるだけである。この図４（ａ）〜図４（ｄ）の波形は、それぞれ前述の図３（ａ）〜図３（ｄ）の波形に対応している。
【００３２】
注目すべきは、本実施の形態では、前記制御回路３５は、図４（ｃ）で示すように、前記１周期Ｔ１１における前半の半周期と後半の半周期とで、点弧角が異なる制御を行うことである。すなわち、図４（ｄ）では、前半の正極性の半周期は、前述の図３と同様に、ゼロクロスタイミングから時間Ｔ１２が経過した時点から、時間Ｔ１３に亘ってトリガパルスを出力している。これに対して、後半の負極性の半周期は、前記タイマ３５ａでカウントしたゼロクロスタイミングから時間Ｔ１２’が経過した時点から、前記時間Ｔ１３に亘ってトリガパルスを出力している。図４では、Ｔ１２’＝Ｔ１２＋αである。したがって、図４（ｃ）で示すように、前半の半周期に比べて、後半の半周期ではデューティが小さくなる。
【００３３】
このようにデューティ制御の基準となるゼロクロスタイミングの検知ばらつきによる影響を小さくした上で、前半の半周期と後半の半周期とで、前記点弧角、すなわちデューティが異なる制御を行うことで、ポンプ３１の設置方向の違いによる重力の影響の違いを打消すことができる。たとえば、ダイヤフラム式のポンプの場合、前記図３で示す制御を横置き、すなわちダイヤフラムが水平方向に往復動する場合に適用し、この図４で示す制御を縦置き、すなわちダイヤフラムが鉛直方向に往復動する場合に適用することが好ましい。これは、前記横置きの場合、前記ダイヤフラムの往路と復路とで、前記ダイヤフラムに対する重力の影響はほぼ等しいけれど、縦置きの場合、前記ダイヤフラムの上昇時と下降時とで、前記重力の影響が異なるためである。こうして、異なるデューティで制御することで、ポンプの設置方向に拘わらず、所望とする吐出圧、すなわちマッサージ効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の一形態に係るマッサージ機の外観形状を示す斜視図である。
【図２】図１で示すマッサージ機の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の一形態のマッサージ機の動作波形図である。
【図４】本発明の実施の他の形態のマッサージ機の動作波形図である。
【図５】エア式マッサージ機における典型的な従来技術の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図６】図５で示す回路の動作波形図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１ マッサージ機
１２ 椅子
１３ 操作器
１４ 背もたれ部
１５ 座席
１６ 脚載せ台
１７ 肘掛け
２１〜２４ エアマッサージ機構
３１ ポンプ
３２ 交流電源
３３ 駆動回路
３４，４３ 駆動素子
３５ 制御回路
３５ａ タイマ
３６ 電源回路
３７ フォトカプラ
３８ フォトダイオード
３９ フォトトランジスタ
４０，４１，４６〜４９ 抵抗
４２ コンデンサ
４４ インダクタ
４５ コンデンサ
【出願人】 【識別番号】０００００５８３２
【氏名又は名称】松下電工株式会社
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１０４８番地
【出願日】 平成１６年１１月２５日（２００４．１１．２５）
【代理人】 【識別番号】１０００６７８２８
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 悦司

【識別番号】１０００９６１５０
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 孝夫

【識別番号】１０００９９９５５
【弁理士】
【氏名又は名称】樋口 次郎
【公開番号】 特開２００６−１４９４７９（Ｐ２００６−１４９４７９Ａ）
【公開日】 平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【出願番号】 特願２００４−３４１２４１（Ｐ２００４−３４１２４１）