JP2016035258A

JP2016035258A - 陰圧発生防止機構及びその陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプ

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Publication number: JP2016035258A
Application number: JP2014159157A
Authority: JP
Inventors: 増澤　徹; Toru Masuzawa; 徹増澤; 亘黒崎; Wataru Kurosaki
Original assignee: Ibaraki University NUC
Current assignee: Ibaraki University NUC
Priority date: 2014-08-05
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2016-03-17
Anticipated expiration: 2034-08-05
Also published as: JP6391153B2

Abstract

【課題】本発明は、容積ポンプの充満期に、液層に陰圧が発生するのを防止することを目的とする。
【解決手段】本発明である容積ポンプは、圧力により変形又は復元する容積可変手段により気室と液室とに仕切られ、液室に液体を送り込む上流側の送液手段と液層から液体を送り出す下流側の送液手段とが設けられた容積ポンプにおいて、下流側から分岐して気室内に挿通された弾性部材を備え、上流側から液室に液体が送り込まれ容積可変手段が気室側に変形したときに弾性部材に液体を流入させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動用気体の圧力を利用して液体を送る容積ポンプに設ける陰圧発生防止機構と、その陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプに関する。

容積ポンプの一例である空気駆動式のダイアフラム（弾性膜）を用いた送液ポンプにおいては、拍出期にダイアフラムが圧縮空気に押され変形し、充満期にその形状が復元することにより、ポンプ内への液体の流入と流出が繰り返される。なお、特許文献１には、耐久性に富み、高温、高圧性能に優れた容積ポンプの発明が記載されている。

特開平１０−５４３６６号公報

しかしながら、ダイアフラムが復元することによる容積（気層）の減少よりも先に排気される空気容積の方が多いことや、排気慣性効果とダイアフラムの復元力が重ね合わせられることなどにより、充満期初期に水層部（液層）で過大な陰圧が発生する。

そこで、本発明は、容積ポンプの充満期に、液層に陰圧が発生するのを防止することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明である陰圧発生防止機構及びその陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプは、ポンプケース内に設けられて第１液室と気室を形成する容積可変手段と、前記気室の駆動圧を変えるために前記気室内の気体を出し入れするための通気手段と、弾性部材を構成手段として備え、前記気室内に第２液室を形成する液室形成手段と、を備え、前記第２液室には前記第１液室の下流側又は上流側から液体が導入され、前記通気手段を介して気体が前記気室に導入されることにより、前記気室の圧力が上昇し、該圧力上昇により前記第１液室の容積可変手段の動作により前記第１液室の容積が減少して、前記第１液室内の液体が下流側に送出され、一方、前記通気手段を介して気体が前記気室から排出されることにより、前記気室の圧力が下降し、該圧力下降により前記第２液室の容積が増加して、前記気室の圧力下降が緩和され、該緩和された前記気室の圧力下降に基づいて前記第１液室の容積が増大して上流側から液体が前記第１液室に導入される、ことを特徴とする。

また、本発明である陰圧発生防止機構及びその陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプは、前記液室形成手段が、前記第１液室の下流側から液体が導入される弾性管を弾性部材として備え、前記気室内に第２液室を形成する、ことを特徴とする。

また、本発明である陰圧発生防止機構及びその陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプは、前記液室形成手段が、前記第１液室の上流側から液体が導入される弾性管を弾性部材として備え、前記気室内に第２液室を形成する、ことを特徴とする。

また、本発明である陰圧発生防止機構及びその陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプは、前記液室形成手段が、前記第１液室の下流側及び上流側から液体が導入される弾性管を弾性部材として備え、前記気室内に第２液室を形成する、ことを特徴とする。

また、本発明である陰圧発生防止機構及びその陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプは、前記液室形成手段が、二重にした弾性膜を弾性部材として備え、前記弾性膜間に第１液室の下流側及び上流側から液体が導入される第２液室を形成する、ことを特徴とする。

また、本発明である陰圧発生防止機構及びその陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプは、前記弾性部材の弾性係数を異ならせる、ことを特徴とする。

本発明である容積ポンプに陰圧発生防止機構を設けることにより、充満期に陰圧が発生するのを防止することができる。

本発明である陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの断面図である。本発明である陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプのインタフェース構成を示す図である。本発明である陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの周期変化を示す表である。本発明である陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの拍出期の状態を示す図である。本発明である陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの充満期の状態を示す図である。本発明である陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプを駆動させたときのデータを示す図であり、（ａ）は圧縮器の駆動条件を示す表であり、（ｂ）は時間ごとの液層内圧を示すグラフである。本発明の実施例２に係る陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの断面図である。本発明の実施例３に係る陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの断面図である。本発明の実施例４に係る陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの断面図である。本発明の実施例５に係る陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの断面図であり、（ａ）は拍出期の状態を示す図であり、（ｂ）は充満期を示す図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

まず、陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの構造について説明する。図１は、陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの断面図である。容積ポンプ１００は、ポンプケース１１０内が圧力により変形又は復元する弾性膜１２０により気層１３０と液層１４０とに仕切られ、液層１４０に液体１４５を送り込む流入管１６０と液層１４０から液体１４５を送り出す流出管１７０とが設けられる。

ポンプケース１１０は、内部が中空で、水などの液体１４５や空気などの気体１３２が通過できない材質、例えば、鉄などの金属やプラスチックを箱状に成形したものである。ポンプケース１１０には、内部から外部に貫通する通気口１３１、流入口１４１及び流出口１４２を空け、これらを介して液体１４５や気体１３２などを通過させる。

弾性膜１２０は、ポンプケース１１０の内部に張られた隔膜（ダイアフラム）であり、ポンプケース１１０内を気層１３０と液層１４０とに仕切る弾性部材である。なお、通気口１３１は気層１３０側（気室）に、流入口１４１及び流出口１４２は液層１４０側（第１液室）に来るように仕切る。弾性膜１２０は、ゴム、樹脂（例えば、シリコン、熱可塑性樹脂、フッ素樹脂など）、金属等が素材として使用され、圧力を掛けることにより湾曲状に変形し、圧力を解放することにより復元する。なお、液層１４０で満たされる第１液室の体積を変えるために弾性膜１２０を用いることは、容積ポンプ１００の小型化の点で大変優れている。しかし、容積ポンプ１００の用途によっては、弾性膜１２０を使用する代わりに、以下に記載する気層１３０が満たされる気室の圧力で変化するピストンなどの容積可変手段を使用することができる。

気層１３０は、ポンプケース１１０内の空間のうち気体１３２が充填される領域である。外部から通気口１３１を介して圧縮空気などの気体１３２が気層１３０内に送り込まれ、気層１３０内の気圧が大きくなると、それに伴い弾性膜１２０に対して与える圧力も増加する。逆に、気層１３０内から通気口１３１を介して外部へ気体１３２が出て行き、気層１３０内の気圧が小さくなると、それに伴い弾性膜１２０に対して与える圧力も減少する。

液層１４０は、ポンプケース１１０内の空間のうち液体１４５が充填される領域である。外部から流入口１４１を介して水や血液などの液体１４５が液層１４０内に圧送される。また、弾性膜１２０の変形により液層１４０内が圧迫されると、液層１４０の内圧が高くなり、液層１４０内から流出口１４２を介して外部へ液体１４５が押し出される。

外部から気層１３０に気体１３２を送り込むために、通気口１３１には通気管１５０を取り付ける。また、外部から液層１４０に液体１４５を送り込むために、上流側の流入口１４１には流入管１６０を取り付け、液層１４０から外部に液体１４５を送り出すために、下流側の流出口１４２には流出管１７０を取り付ける。通気管１５０、流入管１６０及び流出管１７０は、ゴム、樹脂、金属等を中空の細長い筒状に形成したもので、高いシール性及び気密性を持つものである。接続される端付近のみ金属製とし、それ以外の部分は柔軟性のあるゴム製にしても良い。なお、気体１３２の出し入れのために通気管１５０を使用することは気密性の維持や生産の容易性で非常に優れている。しかし、気室の駆動圧を変えるために、通気管１５０は必ずしも管形状でなくても良く、管を含めた通気手段であれば良い。同様に、上流側の流入管１６０についても、管を含めた送液手段であれば良く、下流側の流出管１７０についても、管を含めた送液手段であれば良い。

流入口１４１及び流出口１４２には、液体１４５が一定方向にのみ流れるように、逆流防止用の逆止弁１４３及び逆止弁１４４を設ける。逆止弁１４３は、流入口１４１を塞ぐように設置され、液体１４５が外部から液層１４０内へ流れる圧力等を利用して流入口１４１を開き、それとは逆方向へ流れる圧力等を利用して流入口１４１を密閉する。また、逆止弁１４４は、流出口１４２を塞ぐように設置され、液体１４５が液層１４０内から外部へ流れる圧力等を利用して流出口１４２を開き、それとは逆方向へ流れる圧力等を利用して流出口１４２を密閉する。

容積ポンプ１００は、さらに陰圧発生防止機構１０１として第２液室を設ける液室形成手段を備える。即ち、流出管１７０から分岐して気層１３０内に挿通された弾性管２１０を備え、流入管１６０から液層１４０に液体１４５が送り込まれ弾性膜１２０が気層１３０側に変形したときに液層１４０に発生する陰圧を弾性管２１０に液体１４５を流入させることで減少又は防止する。

弾性管２１０は、流出口１４２から外部に延びる流出管１７０に対し、液体１４５が分岐して流れる分岐管２００を設け、その先を延ばしてポンプケース１１０を貫通させて気層１３０内に挿し込んだ弾性部材である。弾性管２１０のうち気層１３０内に通されている部分は、弾性膜１２０として使用できる素材を用いるが、弾性膜１２０と異なる素材を使用しても良いし、弾性膜１２０と弾性率（弾性係数）の異なるものを使用しても良い。なお、弾性管２１０を挿通するに際しポンプケース１１０に貫通させた孔からは気体１３２は漏れないようにする。分岐管２００については、流出管１７０と同じ素材を用い、分岐管２００が流出管１７０に接続する箇所のシール性は良くする。なお、弾性管２１０は第２液室の一例であり、重要なことは、気層１３０が満たされる気室内の圧力変化を緩和するために、第２液室体積が気室内の圧力変化に応じて変化する構成で、第２液室を形成することである。例えば、管形状の代わりに断面が四角形の形状であっても良いし、その他の形状であっても良い。

容積ポンプ１００においては、気層１３０から気体１３２が排出されるとともに、液層１４０側へ湾曲していた弾性膜１２０が復元すると、気層１３０及び液層１４０の圧力が減少する。それに伴い流入口１４１から液体１４５が補充されるが、弾性膜１２０の復元よりも気体１３２が早く排出されたり、その排気慣性効果に加えて弾性膜１２０の復元力により気層１３０側に早く湾曲してしまうと、気層１３０及び液層１４０内に過大な陰圧が発生する場合がある。このとき、気層１３０に通されている弾性管２１０内に、流出管１７０から送り出された液体１４５の一部が導入されることにより、気層１３０内の容積が補填され、気層１３０内で陰圧が発生するのが防止されるに伴い、液層１４０内で陰圧が発生するのも防止される。

次に、陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプを動作させるための機器構成について説明する。図２は、陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプのインタフェース構成を示す図である。陰圧発生防止機構１０１を備えた容積ポンプ１００の構成例としては、通気管１５０を介して圧縮機３００と接続され、流入管１６０を介してタンク３１０と接続され、流出管１７０を介して圧力平滑器３２０と接続される。

圧縮機（コンプレッサー）３００は、空気などの気体１３２を圧縮して容積ポンプ１００など他の機器に供給する装置である。圧縮機３００は、一定の周期で供給タイミングが来るごとに気体１３２を圧送する。即ち、パルス状に気体１３２の供給が行われ、供給タイミングで一気に容積ポンプ１００に気体１３２が送気され、次の供給タイミングが来るまでの間に容積ポンプ１００から気体１３２が排気される。例えば、液体１４５として血液を用い、容積ポンプ１００で血液を送り出す場合、圧縮機３００で気体１３２を供給する周期は心拍数に近い間隔となる。

タンク３１０は、容積ポンプ１００の上流側で、送り出す前の液体１４５を貯留しておく容器であり、必要に応じて容積ポンプ１００に供給する装置である。タンク３１０内に収容された液体１４５には空気等により圧力を掛けた状態にしておき、容積ポンプ１００の液層１４０の内圧が低下したときにタンク３１０から液体１４５を圧送する。

タンク３１０に貯留される液体１４５としては、水、水溶液、血液などであるが、流動性があれば固体や気体など液体１４５以外の流体であっても構わない。例えば、ゼリーなどのゾル、牛乳などのコロイド溶液、マヨネーズなどのエマルション（乳濁液）、イクラなど魚卵を皮で被覆したようなもの、又は液体１４５に紛体や粒体などが混在していたり、微小な固体が集合したようなものでも良い。

圧力平滑器３２０は、容積ポンプ１００の下流側で、容積ポンプ１００が吐出した液体１４５に含まれる圧力を吸収するための装置である。即ち、圧力平滑器３２０を利用することにより、容積ポンプ１００が液体１４５の流入と流出を周期的に繰り返すことにより生じる液体１４５の脈動を解消する。液体１４５を定常状態で流したい場合は圧力平滑器３２０を介して液体１４５を目的先に送り込むが、脈動を防止する必要がない場合は圧力平滑器３２０を介さずに液体１４５を目的先に送り込む。さらに、液体１４５を循環させる場合は、必要に応じて所定の処理を行った後、タンク３００に投入される。

容積ポンプ１００を使用して液体１４５を送り出す際に、液層１４０内に陰圧が発生した状態であると、液体１４５を押し出す圧力も弱くなり、ポンプ特性も悪化する。また、流出管１７０等のシール性が弱いと外部の空気などの気体１３２を吸入してしまう可能性もある。さらに、送るものが血液のような固液二相流の場合、固体部分に過度の陰圧が掛かると固体を破壊してしまう可能性がある。そのため、容積ポンプ１００に陰圧発生防止機構１０１を設置し、液層１４０内の陰圧を除去しておく必要がある。

次に、陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの動作について説明する。図３は、陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの周期変化を示す表であり、図４は、図３の拍出期における陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの状態を示しており、図５は、図３の充満期における陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの状態を示している。容積ポンプ１００は、拍出期と充満期を周期的に繰り返すことにより、液体１４５を流入及び流出させる。

図３に示すように、拍出期においては、気層１３０は送気、弾性膜１２０は変形、液層１４０は流出、弾性管２１０は収縮、気層１３０及び液層１４０の内圧は上昇の状態となる。即ち、図４に示すように、気層１３０においては、気体１３２が送気されることにより、気層１３０の内圧が増加する。それに伴い、弾性膜１２０は液層１４０側に押されて湾曲状に変形し、気層１３０の容積が大きくなる。

さらに、図４に示すように、液層１４０においては、弾性膜１２０に押されることにより、液層１４０の内圧が増加する。それに伴い、流入口１４１側の逆止弁１４３は閉じられ、流出口１４２側の逆止弁１４４が開かれて、液体１４５が流出口１４２から圧送され、液層１４０の容積は小さくなる。弾性管２１０については、気層１３０の内圧が増加することにより収縮し、液体１４５が流出管１７０の方に押し出される。

また、図３に示すように、充満期においては、気層１３０は排気、弾性膜１２０は復元、液層１４０は流入、弾性管２１０は復元、気層１３０及び液層１４０の内圧は下降の状態となる。即ち、図５に示すように、気層１３０においては、気体１３２が排気されることにより、気層１３０の内圧が減少する。それに伴い、弾性膜１２０は液層１４０側への押圧が弱まり、フラットな状態へ復元する。さらに、気体１３２の排気による減圧に加え、復元時の慣性により弾性膜１２０は気層１３０側に湾曲状に変形し、気層１３０の容積は小さくなる。

さらに、図５に示すように、液層１４０においては、弾性膜１２０が気層１３０側に引き寄せられることにより、液層１４０の内圧が減少する。それに伴い、流出口１４２側の逆止弁１４４は閉じられ、流入口１４１側の逆止弁１４３が開かれて、液体１４５が流入口１４１から圧入され、液層１４０の容積は大きくなる。弾性管２１０については、気層１３０の内圧が減少することにより復元又は拡張し、液体１４５が流出管１７０から流れ込みやすくなる。

図５に示すように、気層１３０の内圧の減少に伴う弾性膜１２０を引き上げる力は、弾性管２１０を復元又は拡張させる力に分散される。弾性膜１２０がフラット状に復元した後に復元力や慣性力の影響を弱めることができ、液層１４０において送液が遅れて陰圧が発生することも無くなる。即ち、気層１３０と液層１４０の動作のバランスが取れ、これにより過大な陰圧が発生するのを防止することができる。

次に、陰圧発生防止機構を機能させたときの効果を実験データにより説明する。図６は、陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプを駆動させたときのデータを示す図であり、（ａ）は圧縮器の駆動条件を示す表であり、（ｂ）は時間ごとの液層内圧を示すグラフである。

容積ポンプ１００に陰圧発生防止機構１０１が有る場合と無い場合とで、容積ポンプ１００を駆動させたときの時間ごとの液層１４０の内圧の変化を示すにあたり、圧縮器３１０の駆動条件は、図６（ａ）に示すように、拍出期設定圧を１２０ｍｍＨｇ、充満期設定圧を０ｍｍＨｇ、拍動数を１分間あたり６０回、１周期に対する収縮期の割合を４０％とする。即ち、圧縮器３１０は、拍出期において気体１３２を１２０ｍｍＨｇの圧力に収縮して出力し、充満期には大気解放して０ｍｍＨｇにする。圧縮器３１０は、１分間に圧縮した気体１３２を６０回出力するが、その周期において収縮している期間と解放している期間の割合は４０：６０である。

図６（ｂ）に示すように、点線Ａ１は駆動タイミングであり、立ち上がりの位置から拍出期になり、立ち下がりの位置から充満期になる。このとき、陰圧発生防止機構１０１が無い場合の液層１４０の内圧が一点鎖線Ａ２で示されており、拍出期の内圧は約１００ｍｍＨｇとなるが、充満期には−４０ｍｍＨｇまで下がる場合があり、過大な陰圧が発生している。

しかしながら、陰圧発生防止機構１０１が有る場合は、実線Ａ３で示す通り、拍出期の内圧は約１２０ｍｍＨｇまで上がり、充満期にも０ｍｍＨｇ以上でマイナスとなることがなく、陰圧が除去されている。即ち、気層１３０内の圧力が急激に減少しても陰圧発生防止機構１０１である弾性管２１０によって圧力減少を緩和することで、液層１４０内の急激な圧力減少も緩和させる。

上記に示すように、陰圧発生防止機構１０１を容積ポンプ１００に設けることにより、充満期に液層１４０で発生する陰圧を効果的に除去することができる。これにより、生体の循環系のように陰圧の存在が悪影響を及ぼすようなシステムにも容積ポンプ１００を採用することができる。

別の実施形態の陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプについて説明する。図７は、分岐管を流出管ではなく流入管から分岐させて弾性管を延ばした場合の陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの断面図である。

容積ポンプ１００ａは、流入管１６０から分岐して気層１３０内に挿通された弾性管２１０を備え、流入管１６０から液層１４０に液体１４５が送り込まれ弾性膜１２０が気層１３０側に変形したときに液層１４０に発生する陰圧を弾性管２１０に液体１４５を流入させることで除去する。

弾性管２１０は、流入口１４１から外部に延びる流入管１６０に対し、液体１４５が分岐して流れる分岐管２０１を設け、その先を延ばしてポンプケース１１０を貫通させて気層１３０内に挿し込んだものである。なお、弾性管２１０を挿通するに際しポンプケース１１０に貫通させた孔からは気体は漏れないようにする。分岐管２０１については、流入管１６０と同じ素材を用い、分岐管２０１が流入管１６０に接続する箇所のシール性は良くする。

容積ポンプ１００ａにおいては、気層１３０から気体１３２が排出されるとともに、液層１４０側へ湾曲していた弾性膜１２０が復元すると、気層１３０及び液層１４０の圧力が減少する。それに伴い流入口１４１から液体１４５が補充されるが、弾性膜１２０の復元よりも気体１３２が早く排出されたり、その排気慣性効果に加えて弾性膜１２０の復元力により気層１３０側に早く湾曲してしまうと、気層１３０及び液層１４０内に過大な陰圧が発生する場合がある。このとき、気層１３０に通されている弾性管２１０内に、流入管１６０から送り出された液体１４５の一部が流れ込むことにより、気層１３０内の容積が補填され、気層１３０内で陰圧が発生するのが防止されるに伴い、液層１４０内で陰圧が発生するのも防止される。

図８は、分岐管を流出管だけでなく流入管からも分岐させて弾性管を延ばした場合の陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの断面図である。即ち、分岐管は、流入管から分岐して、それが延びた先である弾性管の部分が気層内を貫通し、さらにその先が流出管に合流する。

容積ポンプ１００ｂは、流入管１６０から分岐して気層１３０内に挿通され、さらに気層１３０外に抜けて流出管１７０に合流する弾性管２１０を備え、流入管１６０から液層１４０に液体１４５が送り込まれ弾性膜１２０が気層１３０側に変形したときに液層１４０に発生する陰圧を弾性管２１０に液体１４５を流入させることで除去する。

弾性管２１０は、流入口１４１から外部に延びる流入管１６０に対し、液体１４５が分岐して流れる分岐管２０１を設け、その先を延ばしてポンプケース１１０を貫通させて気層１３０内に挿し込んだものである。そして、さらにその先を延ばしてポンプケース１１０を貫通させて気層１３０外に抜けて、流出口１４２から外部に延びる流出管１７０に対し、液体１４５が合流して流れる分岐管２００を設けたものである。なお、弾性管２１０を挿通するに際しポンプケース１１０の両側に貫通させた孔からは気体１３２は漏れないようにする。

容積ポンプ１００ｂにおいては、気層１３０から気体１３２が排出されるとともに、液層１４０側へ湾曲していた弾性膜１２０が復元すると、気層１３０及び液層１４０の圧力が減少する。それに伴って気層１３０及び液層１４０内に過大な陰圧が発生するような場合には、気層１３０に通されている弾性管２１０内に、流入管１６０及び流出管１７０を流れる液体１４５の一部が流れ込むことにより、気層１３０内の容積が補填され、気層１３０内で陰圧が発生するのが防止され、液層１４０内でも陰圧が発生するのが防止される。

図９は、弾性管を弾性膜で形成した場合の陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの断面図である。即ち、弾性管を設ける代わりに、弾性膜を二重にし、気層と液層の間に液体１４５を流入させる空間を設ける。

容積ポンプ１００ｃは、流入管１６０から分岐して気層１３０内に弾性膜１２０と弾性膜２１１に挟まれた弾性層２１２を備え、流入管１６０から液層１４０に液体１４５が送り込まれ弾性膜１２０が気層１３０側に変形したときに液層１４０に発生する陰圧を弾性層２１２に液体１４５を流入させることで除去する。

弾性層２１２は、ポンプケース１１０の内部に張られた弾性膜１２０と、さらに弾性膜１２０を平行となるようにポンプケース１１０の内部に張られた弾性膜２１１との間に作られた空間である。なお、流入口１４１から外部に延びる流入管１６０に対し、又は流出口１４２から外部に延びる流出管１７０に対し、又はその両方に対し、液体１４５が分岐して流れる分岐管２００又は分岐管２０１を設け、その先を延ばして弾性層２１２に貫通させる。このときポンプケース１１０に貫通させた孔からは気体１３２は漏れないようにする。

容積ポンプ１００ｃにおいては、気層１３０から気体１３２が排出されるとともに、液層１４０側へ湾曲していた弾性膜１２０が復元すると、気層１３０及び液層１４０の圧力が減少する。それに伴って気層１３０及び液層１４０内に過大な陰圧が発生するような場合には、弾性層２１２内に、流入管１６０又は流出管１７０から送り出された液体１４５の一部が流れ込むことにより、気層１３０内の容積が補填され、気層１３０内で陰圧が発生するのが防止されるに伴い、液層１４０内で陰圧が発生するのも防止される。

弾性膜も弾性管も弾力性のある素材であることから、それぞれの弾性率（弾性係数）を変更することにより、陰圧の除去度合を調整する。図１０は、陰圧発生防止機構を備えた容積ポンプの断面図であり、（ａ）は拍出期の状態を示す図であり、（ｂ）は充満期を示す図である。

容積ポンプ１００ｄは、弾性管２１０の弾性率を変えて収縮又は拡張しやすくしたものである。図１０（ａ）に示すように、拍出期には弾性管２１０はより収縮する。また、図１０（ｂ）に示すように、充満期には弾性管２１０は拡張しやすくなり、陰圧の原因となる圧力を吸収しやすくなる。このように、陰圧を完全に除去したい場合には弾性変形しやすくさせれば良い。

また、容積ポンプ１００ｄでは、分岐管２００に液体１４５の流量を変える調整弁２０２を設置しても良い。弾性管２１０に液体１４５が流れ込みやすくすれば、陰圧の原因となる圧力を吸収しやすくなる。即ち、弾性率を変更するのと同等の効果が得られる。
（変形例）

以上、本発明の実施例を述べたが、これらに限定されるものではない。例えば、容積ポンプは、駆動側が気室で、駆動媒体が気体の場合だけでなく、駆動側が液室で、駆動媒体が液体の場合であっても良い。また、送る側が液室で、送る媒体が液体の場合だけでなく、送る側が気室で、送る媒体が気体であっても良い。すなわち、気体・液体に限定されず、その他の流体に置き換えても良い。

図９に示す容積ポンプ１００ｃでは、流入管１６０から分岐して気層１３０内の弾性層２１２に接続されるが、流出管１７０から分岐して気層１３０内の弾性層２１２に接続されも良いし、流入管１６０と流出管１７０の両方から分岐して気層１３０内の弾性層２１２に接続されても良い。いずれにおいても、流入管１６０から液層１４０に液体１４５が送り込まれ弾性膜１２０が気層１３０側に変形したときに液層１４０に発生する陰圧を弾性層２１２に液体１４５を流入させることで除去する。

図１０に示す容積ポンプ１００ｄでは、流出管１７０側の分岐管２００に液体１４５の流量を変える調整弁２０２を設置したが、流入管１６０側の分岐管２０１に液体１４５の流量を変える調整弁２０２を設置しても良いし、分岐管２００と分岐管２０１の両方に調整弁２０２を設置しても良い。なお、弾性管２１０を使用する場合だけでなく、弾性層２１２を設けた場合も同様である。

１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ：容積ポンプ
１０１：陰圧発生防止機構
１１０：ポンプケース
１２０：弾性膜
１３０：気層
１３１：通気口
１３２：気体
１４０：液層
１４１：流入口
１４２：流出口
１４３，１４４：逆止弁
１４５：液体
１５０：通気管
１６０：流入管
１７０：流出管
２００，２０１：分岐管
２０２：調整弁
２１０：弾性管
２１１：弾性膜
２１２：弾性層
３００：圧縮機
３１０：タンク
３２０：圧力平滑器
Ａ１：点線
Ａ２：一点鎖線
Ａ３：実線

Claims

ポンプケース内に設けられて第１液室と気室を形成する容積可変手段と、
前記気室の駆動圧を変えるために前記気室内の気体を出し入れするための通気手段と、
弾性部材を構成手段として備え、前記気室内に第２液室を形成する液室形成手段と、を備え、
前記第２液室には前記第１液室の下流側又は上流側から液体が導入され、前記通気手段を介して気体が前記気室に導入されることにより、前記気室の圧力が上昇し、該圧力上昇により前記第１液室の容積可変手段の動作により前記第１液室の容積が減少して、前記第１液室内の液体が下流側に送出され、
一方、前記通気手段を介して気体が前記気室から排出されることにより、前記気室の圧力が下降し、該圧力下降により前記第２液室の容積が増加して、前記気室の圧力下降が緩和され、該緩和された前記気室の圧力下降に基づいて前記第１液室の容積が増大して上流側から液体が前記第１液室に導入される、
ことを特徴とする陰圧発生防止機構。
前記液室形成手段は、前記第１液室の下流側から液体が導入される弾性管を弾性部材として備え、前記気室内に第２液室を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の陰圧発生防止機構。
前記液室形成手段は、前記第１液室の上流側から液体が導入される弾性管を弾性部材として備え、前記気室内に第２液室を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の陰圧発生防止機構。
前記液室形成手段は、前記第１液室の下流側及び上流側から液体が導入される弾性管を弾性部材として備え、前記気室内に第２液室を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の陰圧発生防止機構。
前記液室形成手段は、二重にした弾性膜を弾性部材として備え、前記弾性膜間に第１液室の下流側及び上流側から液体が導入される第２液室を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の陰圧発生防止機構。
前記弾性部材の弾性係数を異ならせる、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の陰圧発生防止機構。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の陰圧発生防止機構を備えた、
ことを特徴とする容積ポンプ。