JP4535313B2 - ピストンポンプ - Google Patents

Description

本発明は、空気等の気体を圧縮するピストンポンプに関し、特に小型軽量な比較的圧力の低い領域で用いられるピストンポンプに関する。また、このピストンポンプを用いた血圧測定装置に関する。

一般に、血圧計測器には、腕等を締め付けるために圧縮空気を送ることができるポンプが備え付けられている。最近は、特に自動化された血圧計測器が広く市販されており、ダイヤフラム式のポンプが用いられている（例えば、特開昭６３−２８９２７６）。図３２を参照しつつ一例を説明する。このダイヤフラムポンプは、モータ９４２の回転軸９４０の回転を、クランクシャフト９３８が往復運動に変換しそれをコネクティング・ロッド９３６に伝えることにより、鉄球９５２で調整された嵌合部を有するクラッシャー９５４に伝え、このクラッシャー９５４によりダイヤフラム９００は上下運動させられる。このクラッシャー９５４によりダイヤフラム９００を下側に引っ張ると、外気から空気が吸込口９２７（左室の吸込口は図示せず）を通じて吸入され、更に吸込口９２７より、バルブ９２８が開くことにより、ダイヤフラム内に吸気が流入する。一方、このクラッシャー９５４によりダイヤフラム９００を上側に押すと、排気弁９１８が開いて空気が吐出口９３２から排出される。

しかしながら、このようなダイヤフラム式のポンプは、部品点数が多く、組み付け工程が複雑であるばかりでなく、比較的低い到達圧力において消費電流が多い。一方、従来のピストンポンプは上記ダイヤフラム式のポンプと同様にネジ類等又はバネ類等の機械的締結部品を含んで部品点数が多く、より高価となるばかりか、比較的低い到達圧力において効率が必ずしも高いわけではない。本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シンプルで効率のよい小型のピストンポンプを提供することである。

以上のような課題を解決するために、本発明にかかるピストンポンプは、筒状のシリンダと、このシリンダの内側を往復運動するピストンと、該シリンダに内装された該ピストンの往復運動により該シリンダ及び該ピストンで形成されるポンプ室の容積を変化させることにより吸気される気体が通過する吸気口と、前記ポンプ室の容積を変化させることにより排気される気体が通過する排気口と、前記ピストン頂部に配置される吸気口に設置された吸気弁と、前記シリンダの頂部に配置される前記排気口に設置される排気弁と、を備えることを特徴としている。

より具体的には、本発明においては以下のような特徴を持つピストンポンプ等を提供する。

（１）シリンダ頂部を備える筒状のシリンダと、このシリンダの内側を往復運動するピストンと、前記ピストンの内側に備えられる凹部に回動可能に係合する凸部を備えるカップリング・リングと、前記カップリング・リングと一体的に成形されたコネクティング・リングと、前記シリンダ頂部、前記シリンダ、及び前記ピストンにより形成されるポンプ室内に吸入される気体が通過する吸気口と、前記ポンプ室から排出される気体が通過する排気口と、を備え、前記ピストンは、前記ピストンがその周方向に回動自在となるようにカップリング・リングに係合し、前記コネクティング・リングは、前記吸気口への空気の通り道となる隙間を脇に備える結合部により中空の前記カップリング・リングと結合され、前記カップリング・リングの係合する前記ピストンを前記シリンダの内側において往復運動させるように、駆動され、前記ピストンの往復運動により前記ポンプ室の容積を変化させ、前記吸気口から気体を吸入すると共に、前記排気口から気体を排出するピストンポンプであって；前記吸気口は、前記ポンプ室の容積が増加するときに開く吸気弁と共に前記ピストンの頂部に配置され；前記排気口は、前記ポンプ室の容積が減少するときに開く排気弁と共に前記シリンダ頂部に配置されていることを特徴とするピストンポンプ。

本発明にかかるピストンポンプは、筒状のシリンダと、このシリンダの内側を往復運動するピストンと、これらシリンダ及びピストンで形成されるポンプ室内に吸入される気体が通過する吸気口と、前記ポンプ室から排出される気体が通過する排気口と、を備えている。筒状のシリンダは、その外側が円柱形状で、その内側が中空になっている所謂円筒形状をしていてよい。また、外側が全く異なる形状をしていてもよい。このシリンダには、ピストンが内装されるが、ピストンは、シリンダの内側形状に倣う外側形状をしていることが好ましい。ピストンは、シリンダの内側をその内壁にそって該シリンダの軸方向に往復運動をしてよく、この往復運動が円滑に行われる形状をしていることがより好ましい。
このシリンダの内側には、ピストン（特に頂部（或いはヘッド））と、シリンダ内壁と、シリンダ頂部（或いは先端部）と、に囲まれたポンプ室が形成される。従って、ピストンのシリンダ側の軸方向の位置によって、該ポンプ室の容積は異なることとなる。

吸入や排出される気体は、空気、酸素、窒素、二酸化炭等の一般的な気体であってよく、水蒸気やフロン等のように条件によって相変化するものであってよく、また、これらの混合物や粒子等の固体が混じったものでもよい。更に、気体だけでなく、液体等の流体を本発明にかかるピストンポンプに適用することもできる。ポンプ室への吸入や排出は、主にポンプ室の容積の変化と関連して行われるが、吸排出される気体が通過する吸入口や排出口は、このポンプ室を形成する要素（以下「形成要素」という）のうちの少なくとも１以上に設けられる。これらの口（以下「開口」という）は、それぞれ１又はそれ以上あってよく、また、１つの開口が、吸入口及び排出口をかねてもよく、複数の開口が、吸入口及び排出口として機能してもよい。これら開口は、設けられた各形成要素において、このポンプ室側に少なくとも所定の時間又はあるタイミングで開いていてよい。

往復運動により前記ポンプ室の容積を変化させ、前記吸気口から気体を吸入すると共に、前記排気口から気体を排出するために、このピストンはしゅう動するシリンダ内壁との間で所定の気密性を保ちつつ往復運動することができてよい。所定の気密性とは、ピストンポンプとして十分な機能を有する気密性である。ピストンの往復運動は、主に外部からピストンに伝えられる駆動力により行われる。気密性を保ちつつ、外部駆動力によりピストンが移動してポンプ室の容積が増加するときにポンプ室は外部に比べ気圧が下がるので吸気口に備えられた吸気弁が開いてよい。この吸気弁は、ピストンの頂部（又はヘッド）及び／又はピストンの中間部若しくは底部に配置されることができるが、頂部に配置されることがより好ましい。ポンプ室の最小容積をより小さくすることが可能となるからである。また、ピストンの逆の動きによりポンプ室の容積が減少するときは、排気口に備えられた排気弁が開いてよい。この排気弁は、シリンダの頂部（又は先端若しくはヘッド）に配置されてよい。

このように、吸気弁を備えた吸気口をピストンの頂部に、排気弁を備えた排気口をシリンダの頂部に配置すると、吸気口及び排気口を共にピストンの頂部（又はシリンダの頂部）に設ける場合に比べ、配置効率が向上して、シリンダやピストンの径を小さくすることができる。

また、気体の流れが一方向になりやすく、スムーズな流れが期待される。例えば、シリンダ頂部が平坦であり、ピストンの頂部がやはり平坦であれば、ピストンが上死点にあるときに相互の干渉が生じにくく、最小ポンプ室容積を小さくしておくことが可能となり、ひいては、同一ストロークであっても、圧縮率を大きくすることが可能となる。前記吸気口や排気口は、平板に開けられる円形の開口等を含む単なる穴（又は孔）であってよい。また、ホース、チューブ、パイプ等の断面によって形成されてもよい。また、吸気弁や排気弁は、限られるものではないが、フラップ弁等が好適に用いられ、その他の任意の形式の弁も用いることができる。例えば、平坦なフレキシブルな板状の弁の周縁の一箇所がヒンジ状に固定されて、弁の開閉が行われるものでもよく、傘状の形状をして、その柄（中央の垂直棒が相当）を固定することにより、傘面のフレキシビリティにより、弁が開平するものでもよい。

（２）前記吸気弁は、前記ポンプ室側に配置されていることを特徴とする上記（１）に記載のピストンポンプ。

吸気弁がポンプ室側に配置されているということは、吸気弁がピストンのポンプ室側に配置されており、ピストンに密着することにより吸気口を閉じ、吸気弁をピストンから離れさせようとする力が作用するときに吸気口が開くような弁であることであってよい。例えば、吸気弁がピストンの頂部に配置され、その頂部を形成する壁のポンプ室側に配置される場合である。より具体的には、フラップ式の弁をピストンの頂部を形成する壁のポンプ室側に配置し、かつ、その弁が頂部を形成する壁に設けられた吸気口を覆うように設置されていれば、特に高度な制御技術を用いることなく、ポンプ室が外気に比べ低圧になったときに、吸気弁を開くことができ、また、ポンプ室が外気に比べ高圧になったときに、吸気弁を閉じることができる。ここで、外気とは、吸気口のポンプ室側とは反対側の空間又は気圧のことをいい、吸気される気体を供給する側の空間又は気圧ことをいってよい。

（３）前記排気弁は、前記シリンダの頂部の前記ポンプ室の反対側に配置されていることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のピストンポンプ。

排気弁がシリンダの頂部のポンプ室の反対側に配置されているということは、排気弁がシリンダの頂部に配置され、かつ、それが頂部を形成する壁のポンプ室とは反対側に配置されることを意味してよい。ここで、シリンダの頂部とは、シリンダの軸方向の一方の端を形成する部位であることが好ましい。この軸方向は、ピストンの往復運動の方向に沿ったものであることがより好ましい。シリンダの頂部は、上述のシリンダの一方の端を閉塞する部材であることが好ましく、板又は壁を形成するものであることがより好ましい。

例えば、フラップ式の弁がシリンダの頂部を形成する壁のポンプ室側とは反対側に配置され、かつ、その弁が排気口を覆うように設置されていれば、特に高度な制御技術を用いることなく、ポンプ室が外気に比べ低圧になったときに、排気弁を閉じることができ、また、ポンプ室が外気に比べ高圧になったときに、排気弁を開くことができる。ここで、外気とは、排気口のポンプ室側とは反対側の空間や気圧のことをいい、排気される気体を送り込む側の空間や気圧のことをいってよい。このようにして、吸気弁と排気弁が連動して作用し、ポンプを効率よく動作させることができる。

（４）前記ピストンは、前記ポンプ室の反対側に、前記吸気口へと通じる開口部を有し；該開口部は、前記ポンプ室内に前記吸気口を通して吸引される空気を通過させ、該空気を溜めることのできるプレナムが前記開口部に通じるように備えられ；該プレナムは、少なくとも１つのプレナム吸気口を有するエンクロージャーにより囲まれていることを特徴とする上記（１）から（３）のいずれかに記載のピストンポンプ。

ここで、プレナムとは、空気室のような空間を含むものであってよい。吸気口へと通じる開口部は、このプレナムから空気を吸引することができるように、プレナムに対して開いていてよい。このプレナムは、１又は複数の壁から形成されるエンクロージャーにより囲まれており、このようなエンクロージャーによりこのプレナムの主要部が規定されてもよい。エンクロージャーの形状は、矩形や円形や球形やこれらの組合わせからなる形状を含んでよく、いわゆる箱形状によりプレナムを囲むことができる。プレナム吸気口は、プレナムに設けられた開口であってよい。例えば、プレナムのエンクロージャーに設けられた開口部等を含んでよい。この開口部には、開閉する弁などを設けることができる。

（５）シリンダ頂部を備える筒状のシリンダと、このシリンダの内側を往復運動するピストンと、前記ピストンの内側に備えられる凹部に回動可能に係合する凸部を備えるカップリング・リングと、前記カップリング・リングと一体的に成形されたコネクティング・リングと、前記シリンダ頂部、前記シリンダ、及び前記ピストンにより形成されるポンプ室内に吸入される気体が通過する吸気口と、前記ポンプ室から排出される気体が通過する排気口と、を備え、前記ピストンは、前記ピストンがその周方向に回動自在となるようにカップリング・リングに係合し、前記コネクティング・リングは、前記排気口への空気の通り道となる隙間を脇に備える結合部により中空の前記カップリング・リングと結合され、前記カップリング・リングの係合する前記ピストンを前記シリンダの内側において往復運動させるように、駆動され、前記ピストンの往復運動による前記ポンプ室の容積の変化に応じて、前記吸気口から気体を吸入すると共に、前記排気口から気体を排出するピストンポンプであって；前記吸気口は、前記ポンプ室の容積が増加するときに開く吸気弁と共に前記シリンダ頂部に備えられ；前記排気口は、前記ポンプ室の容積が減少するときに開く排気弁と共に前記ピストンに備えられていることを特徴とするピストンポンプ。

（６）前記吸気弁は、前記ポンプ室側に配置されていることを特徴とする上記（５）に記載のピストンポンプ。

（７）前記排気弁は、前記ポンプ室の反対側に配置されていることを特徴とする上記（５）又は（６）に記載のピストンポンプ。

ピストンは、ピストンの周方向に回転可能なリング状のカップリング部材を介してコネクティング部材に接続されてよい。ピストンの周方向に回転可能とは、左向き及び／又は右向きに回転可能な状態を意味することができる。回転は１回転又は部分回転であってよい。カップリング部材は、ピストンとコネクティング部材を接続する部材であって、ピストンとの間に所定の自由度を保ちつつ、機械的な力をコネクタティング部材からピストンに伝達するものであってよい。例えば、ピストンの頂部（即ち、ポンプ室側に位置するピストンの端部）ではない側、例えば基底側（ポンプ室から遠い側に相当する）に、ピストンの周方向（例えば円筒形のピストンであったならば円周方向）に回転できるカップリング部材（後に述べる実施例にあるカップリング・リング等を含んでよい）を備えてもよい。このカップリング部材に接続されたコネクティング部材（例えば、後に述べる実施例にあるコネクティング・リング等を含んでよい）が外部駆動力により動かされてよい。この外部駆動力は、いかなる種類のものも含まれるが、限られること無く、モータ軸に接続されたクランクシャフトによる駆動力でもよい。クランクシャフトにより回転運動が往復運動に変換されていくこととなる。

（８）前記ピストンは、内側に前記凹部を周方向において連続的に備え、前記凹部が所定の第１の球面の少なくとも一部を含み；前記カップリング・リングは、前記凸部を周方向に連続的に備え、前記凸部が前記周方向及び軸方向に回動可能に前記凹部に係合するように所定の第２の球面の少なくとも一部を含み；前記凸部及び前記凹部が係合して、駆動力を前記コネクティング部材から前記ピストンへと伝えることにより、前記ピストンが往復運動することを特徴とする上記（１）から（７）のいずれかに記載のピストンポンプ。

ピストンの内側とは、シリンダの内壁に面しない側を含んでよく、例えば、円筒形で一方の端部が閉じた、カップ状の形状をしたピストンにおいては、そのカップ内側又は円筒の中空部を含んでよい。内側の凹部は、カップの内壁相当の部位にへこんだ溝のようなものを含んでよい。この凹部のへこみは、カップの内側に球を内接させたときにできる球面の一部と略同じ曲率を有することがより好ましい。カップリング部材の凸部は、上記凹部に契合するように、略同じ若しくは少し小さい球面と略同じ曲率を有することがより好ましい。上記凹部及び／又は凸部はピストンの周方向に連続的であることがより好ましい。

（９）前記ピストンの少なくとも前記シリンダ内壁にしゅう動する部分が自己潤滑性の材料からなることを特徴とする上記（１）から（８）のいずれかに記載のピストンポンプ。

ピストンの少なくともシリンダ内壁にしゅう動する部分が自己潤滑性の材料からなるということは、そのような自己潤滑性の材料からなる部材をシリンダの内壁側に、即ち、ピストンの外周に配置することであってもよい。また、自己潤滑性の材料をピストンの外周にコーティングすることを含んでよい。これらの自己潤滑性の材料は外周の全体にあまねく配置されることが要求されるとは限らず、一部にそのような材料が配置されていることを含んでよい。潤滑特性を周方向で均一にするためには、外周一周にそのような材料を配置することがより好ましく、また、必要に応じて、ピストンに巻く帯のように一重若しくはそれ以上に重ねて自己潤滑性の材料を配置してもよい。自己潤滑性の材料としては、その材料自体が自己潤滑性を持つ場合や、自己潤滑性の材料や潤滑剤を混合した材料を限られること無く好適に用いることができる。例えば、テフロン（登録商標）のような有機系の固体潤滑剤、二硫化モリブデンやグラファイトのような無機系の固体潤滑剤を複合した材料を用いてもよい。更に、油やシリコーン等の液状のものを含浸させた材料も好適に用いてよい。また、後に実施例で説明するような高分子材料や合成樹脂を含んでよい。これらの材料は、ピストン、シリンダ、ピストンヘッド、シリンダヘッド、カップリング部材、コネクティング部材、クランクシャフト、ハウジング、その他の部品に用いることができる。

上述のようなしゅう動性に優れる材料は、ピストンだけでなく、他の部材（例えば、シリンダ、カップリング部材、コネクティング部材等）やその相手部材に用いることができる。しゅう動条件によっては、そのように両方に上記材料を用いることが好ましい場合もある。また、材料だけでなく、材料の表面特性（例えば、表面粗さ）などもときに重要である。

（１０）前記シリンダは、その頂部に固定された頂部エンクロージャにより形成される頂部プレナムを備えると共に、該頂部より所定距離だけ離隔した部位に固定されるモータハウジングを該モータハウジングの少なくとも一部において接続固定されるように備え；該モータハウジングは、前記ピストンを前記シリンダの内側において往復運動させるように駆動するモータを保持し、前記シリンダに固定される基部と、該基部に沿うように配置した前記モータを前記基部との間に挟んで固定する蓋部と、から構成され；前記蓋部及び前記基部は、着脱可能な接続機構により係合されることを特徴とする上記（１）から（９）のいずれかに記載のピストンポンプ。

頂部エンクロージャーは、シリンダの頂部の閉塞部材（例えば、シリンダヘッド又はヘッドプレートを含んでよい）と、頂部プレナムを囲む壁等を含んでよい。例えば、上記閉塞部材を基材として、その上に略垂直に延びる所定の高さを有する側壁と、その側壁の上に上記基材と略平行に広がる天井板とを上記頂部エンクロージャーは含んでよい。頂部プレナムは、空気室のような空間を含んでよい。このプレナムに通じ、ピストンポンプの系外に開口する排気又は排出口を有することができる。この排出口は、排出ポートとして管状となることができる。シリンダの頂部より所定距離だけ離隔した部位は、シリンダに沿って頂部より少しでも離れた位置であってよい。即ち、シリンダ頂部に直接ではなく、シリンダに対してモータハウジングが固定されることがより好ましい。シリンダを構造体として活用することにより、ピストンポンプ全体の軽量化又は小型化が得られうる。モータハウジングは、従って、シリンダに対して固定され、このモータハウジングに固定されるモータは、シリンダに対して固定されることとなる。

（１１）血圧計測器に接続されるピストンポンプであることを特徴とする上記（１）から（１０）のいずれかに記載のピストンポンプ。

（１２）前記コネクティング・リングのリング開口部に回転自在に挿入される円柱形のクランクシャフトと、該クランクシャフトの円柱軸の中心からずれた位置に圧入される駆動軸と、を更に備え、該駆動軸の回転により前記ピストンの往復運動がなされることを特徴とする上記（１）から（１１）のいずれかに記載のピストンポンプ。

シリンダヘッドが付いたシリンダの内側をピストンが往復して加圧するピストンポンプが、▲１▼前記シリンダ内径が約２０ｍｍ以下であるというのは、ピストンポンプの主要部品として用いられるシリンダの内径が約２０ｍｍ以下であることでよい。より好ましくは、手首血圧計用ポンプの、前記シリンダ内径は約８．５ｍｍ以下、また上腕血圧計用ポンプの、前記シリンダ内径は約１８ｍｍ以下である。ここで、シリンダヘッドとは、シリンダ頂部の部材（部品を含む）のことをいってよく、該シリンダ頂部の部材に直接接合される部材（部品を含む）を含んでいてもよい。本発明にかかるピストンポンプは、その構造や部品構成から、小型にすることができる。また、▲２▼該ピストンポンプの排気量が約６．０リッター／分以下であるというのは、ポンプを無負荷の状態で定格条件で稼動したときの排気量が約６．０リッター／分以下であってよい。より好ましくは、ピストンポンプの排気量が、手首タイプのポンプでは約１．０リッター／分以下、上腕タイプは約５．５リッター以下である。▲３▼ピストンの約１０，０００回の往復動によっても、ピストンポンプの加圧特性が維持されるというのは、約１０，０００回往復動させても、最大到達圧力及び／又は圧力到達速度等のピストンポンプの所定の性能が維持されることでよい。より好ましくは、ピストンの約３０，０００回以上の往復動によっても、加圧特性が維持されることである。また、▲４▼シリンダとシリンダヘッドとが非機械的な接合をされているというのは、シリンダとシリンダの頂部の端面を構成するバルブプレートとマニホールドとを接合したシリンダヘッドが、接着、溶接、溶着等の非機械的な方法により接合されていることを意味してよい。特に、溶接及び／又は溶着により接合されているのが好ましい。また、該シリンダと該シリンダヘッドが、ネジ類ではなく、また、バネ類を使った嵌め合いでなく、溶接及び／又は溶着したことでよい。このような構成とすると、密閉性の確保が容易になるだけでなく、ポンプを小型化することができるという利点がある。ネジ類等機械的な接合部材を用いた場合は、そのための穴を開けたり、ネジ山等の場所を確保しなければならないばかりでなく、気密性が確保できるネジを用いなければならないこともあるからである。

（１３）シリンダ頂部を備える筒状のシリンダと、このシリンダの内側を往復運動するピストンと、前記ピストンの内側に備えられる凹部に回動可能に係合する凸部を備えるカップリング・リングと、前記カップリング・リングと一体的に成形されたコネクティング・リングと、前記シリンダ頂部、前記シリンダ、及び前記ピストンで形成されるポンプ室内に吸入される気体が通過するものであって、前記ピストンに備えられる吸気口と、前記ポンプ室から排出される気体が通過する排気口と、を備え、前記コネクティング・リングが前記吸気口への空気の通り道となる隙間を脇に備える結合部により中空の前記カップリング・リングと結合されるピストンポンプの製造方法であって；前記シリンダ及び前記排気口が形成されるシリンダ頂部を含むピストンポンプ前駆体を作成する工程と；前記ピストンポンプ前駆体の漏気検査を行う工程と；前記カップリング・リングに係合する前記ピストンを前記ピストンポンプ前駆体の前記シリンダの底部から挿入する工程と、を含むピストンポンプの製造方法。

ピストンポンプ前駆体とは、シリンダ及び前記排気口が形成されるシリンダ頂部を含むものであって、ピストンポンプの漏気検査を行うために必要な部品を含むピストンポンプの半完成品であってよい。このピストンポンプ前駆体を作成する工程には、ネジ類やバネ類を用いた組立てを必要としない。即ち、部品の当接を含む組合わせや組付けをして、接着、溶接、溶着等の非機械的な接合により、ピストンポンプ前駆体を作成することであってよい。ピストンポンプ前駆体の漏気検査は、ピストンポンプに必要な検査であるが、ピストンポンプの完成品に対して行うことを必ずしも必要としない検査をいってよい。また、ピストンポンプ前駆体に更に部品を組付けてピストンポンプを作成するということは、その後に続くピストンポンプを完成させる工程において、ピストンポンプ前駆体から一旦取り外した部品を再び組付ける必要がないことを意味してよい。

血圧計測器に接続されるピストンポンプであるということは、血圧を測る機器にもっぱら用いられるピストンポンプであってよい。但し、他の用途を排除するものでなく、血圧測定にも用いられると考えてもよい。血圧を測る機器に用いられるピストンポンプは、人間の手首や腕等の血圧の計測上必要な部位を圧迫する（締付ける）ために必要な空気圧力を発生させるためのポンプを含んでよい。

（１４）上記（１）〜（１２）のいずれかに記載のピストンポンプを用いた血圧計測器。

図１は、本発明における実施例であるピストンポンプであって、モータハウジングが開いた状態での断面を示した図である。 図２は、本発明における実施例であるピストンポンプの側面を一部の部品を引き剥がし、一部を断面にして示した図である。 図３は、本発明における実施例であるピストンポンプを部品に展開した図である。 図４は、本発明における実施例であるピストンポンプの部品であるピストンの断面図である。 図５は、本発明における実施例であるピストンポンプの部品であるピストンの頂部から見た斜視図である。 図６は、本発明における実施例であるピストンポンプの部品であるピストンの基底部側から見た斜視図である。 図７は、本発明における実施例であるピストンポンプの部品であるコネクティング・リングの側面図である。 図８は、本発明における実施例であるピストンポンプの部品であるコネクティング・リングの断面図である。 図９は、本発明における実施例であるピストンポンプの部品であるコネクティング・リングの上面図である。 図１０は、本発明における実施例であるピストンポンプの部品であるコネクティング・リングの斜視図である。

図１１は、本発明における実施例であるピストンポンプの部品であるコネクティング・リングの正面図である。 図１２は、本発明における実施例であるピストンポンプの部品であるコネクティング・リングの機能を説明する模式断面図である。 図１３は、図１２のＸ−Ｘ’断面図である。 図１４は、図１３のコネクティング・リングを引き出したときのピストンの凹部の変形を示す断面図である。 図１５は、図１４のピストンの凹部の変形をピストンの基底部側から見たときの模式図である。 図１６は、本発明における実施例であるピストンポンプの漏気検査装置及び方法を示した図である。 図１７は、本発明における実施例であるピストンポンプの漏気検査に用いられ得るピストンポンプ前駆体を断面で示した図である。 図１８は、本発明における実施例であるピストンポンプの到達圧力と消費電流の、関係を示した図である。 図１９は、本発明における実施例であるピストンポンプの漏気検査工程を含んだ製造方法を示した図である。 図２０は、本発明における実施例であるピストンポンプの断面であって、モータハウジングの蓋部が閉じられた状態を示した図である。

図２１は、本発明における実施例であるピストンポンプの断面であって、吸排気を逆転させたもので、モータハウジングのピン付き蓋部を開いた状態で示した図である。 図２２は、本発明における実施例であるピストンポンプに用いられるピン付き蓋部を有するモータハウジングの製造形態を示す斜視図である。 図２３は、本発明における実施例であるピストンポンプに用いられるピン付き蓋部を有するモータハウジングの組み立て時の形態を示す斜視図である。 図２４は、本発明における実施例であるピストンポンプに用いられるピン付き蓋部を有するモータハウジングにピストンと係合したモータを挿入した組み立て時の形態を示す斜視図である。 図２５は、図２４に示されたモータ全体の形態を示す斜視図である。 図２６は、本発明における実施例であるピストンポンプを組み立てた状態での形態を示す斜視図である。 図２７は、本発明における実施例であるピストンポンプを装着可能な血圧計測器の制御主要部を示した上面図である。 図２８は、図２７の制御主要部の基板の断面図である。 図２９は、図２７の制御主要部に従来のダイヤフラムポンプを装着した加圧部の上面図である。 図３０は、図２７の制御主要部に本発明における実施例であるピストンポンプを装着した制御主要部の上面図である。

図３１は、本発明における実施例であるピストンポンプの断面であって、シリンダ下部のクランク室を密閉し、クランク室吸気口を付けたモータハウジングを閉じた状態で示した図である。 図３２は、比較例のダイヤフラムポンプを一部断面において示した図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施例を上げつつ、本発明をより詳しく説明するが、本実施例は本発明の好適な例として具体的な部品名、材料、数値等をあげたものであり、本発明は本実施例に限られるものではない。

図１は本発明の１つの実施例であるピストンポンプ１０の断面図を示す。本実施例のピストンポンプ１０は、主に、モータ４２を収納するハウジング基材４４及び蓋４７からなるハウジングと、モータ４２で駆動されるピストン１４と、ピストン１４が内装されるシリンダ１２と、シリンダ頂部を形成するバルブプレート１６と、バルブプレート１６と溶着されたマニホールド３０と、から構成される。図中左下に位置するモータ４２は、ハウジング基材４４の下側に当接するように蓋４７により支えられ、図中左右の方向の自由度が蓋の略中央部であって図中上向きの隆起４９により拘束されると共に、回転方向の自由度もハウジング基材４４と蓋４７に挟まれることによって拘束される。この蓋４７は、ヒンジの役割をするサイド部材４５によりハウジング基材４４から図中下にぶら下がるように接続されている。蓋４７は、上述のようにハウジング基材４４と共にモータ４２を挟むことによりハウジングを閉じてモータ４２をハウジング内に固定するが、このとき蓋の図中略右端に上向きに延びる隆起部の右側にある突起４３が、サイド部材４５に対向する位置にあるサイド部材４６の下方部に設けられた開口５１に係合し、蓋４７が図中下に落ちないようにし、ハウジングを閉じた状態にとどめておくようにする。シリンダ１２は、図中右側に位置し、ハウジング（特にハウジング基材４４）に結合されて固定され、図中垂直に延びている。シリンダ１２の内側には図中垂直方向である軸方向にその往復運動をするピストン１４が内装されている。シリンダ１２の図中上には、バルブプレート１６が溶着部１５の溶着により気密性を保持するように接合・配置され、シリンダ１２の頂部を形成する。バルブプレート１６は、図中上側にマニホールド３０を溶着部１７で溶着されている。マニホールド３０とバルブプレート１６で形成される空間３１は、排気される空気の室であり、上記溶着部１７は、この室の気密性を保つように溶着される。即ち、頂部プレナムとして機能する空間３１は、頂部エンクロージャーとして機能するバルブプレート１６やマニホールド３０によって規定される。空間３１からなる室の空気の出口（吐出口３２）が図中マニホールド３０の左側に設けられている。

ハウジングに収納されるモータ４２の図中右に延びる駆動軸４０の回転は、駆動軸４０に圧入されたクランクシャフト３８に伝わるが、駆動軸４０が円柱形上をしたクランクシャフト３８の中心から所定距離Ｌだけずれた位置に圧入されているため、回転運動が図中上下の往復運動に変換されることになる（図２参照）。クランクシャフト３８は、コネクティング・リング３６のリング開口部３６ｃ（図８参照）に回転自在に挿入される。クランクシャフト３８が回転運動すると、クランクシャフト３８の外周は、コネクティング・リング３６の開口部内面としゅう動する。コネクティング・リング３６が上述の回転方向に固定されているため、追従して回転することができないためである。駆動軸４０が偏芯してクランクシャフト３８に接続され、駆動軸４０はモータ４２の軸受けにより軸位置が固定され、モータ４２はハウジングに固定されているため、コネクティング・リング３６は、ハウジングに対して、即ち、固定されたシリンダ１２に対して相対的な位置を変えるが、コネクティング・リング３６と一体となって成形されるカップリング・リング３４、そして、カップリング・リング３６が接続されるピストン１４、更に、ピストン１４が内挿されたシリンダ１２の内壁により規制されて、ピストンを往復運動させる。このコネクティング・リング３６と一体的に接合されているカップリング・リング３４は、コネクティング・リング３６のクランクシャフト３８による図中の手前と奥側への動きを、カップリング・リング３４のピストン円周方向の自由度とピストン内面の円周方向の球座３７に受けられるカップリング・リング３４の球状外周面である程度吸収し、ピストン１４に図中の上下の往復運動として伝える（図４参照）。つまり、モータ４２の回転により、シリンダ１２に内装されたピストン１４は、シリンダ１２に対して図中の上下方向に往復運動すことになる。

ピストン１４が、図中下に引き下げられると、ピストン１４頂部、シリンダ１２の内壁、シリンダ頂部にあるバルブプレート１６に囲まれたポンプ室２２の容積が増加し、ポンプ室２２内の気圧が減少する。そのため、ピストン１４の中心軸位置に設けられた孔２９に差し込まれた傘状の吸気バルブ２６が開き、吸気口２８からピストン１４下部の外気より空気が導入される。カップリング・リング３４は、リング状の形状をしており中央部はコネクティング・リング３６との接続部を除いて中空である。従って、上述の吸気口２８から吸入される空気は、ピストン１４の中空部３５よりやってくるが（図４参照）、この空気は、ピストン１４に圧入されたカップリング・リング３４の上記接続部の両側（又は片側）にある空間を通り、ピストン１４の下側（又は基底側）よりやってくる。ピストン１４の下側には、クランクシャフト３８等がハウジング（ハウジング基材４４、サイド部材４５、４６、蓋４７）に収納されるように配置されているが、仕切り板４８が開口を有するように、このハウジングには十分な開口部があり、ピストンポンプ１０の外部からほぼ自由に空気が取り込まれる。尚、図１は、ピストン１４が下死点まで引き下げられた状態を示している。

ピストン１４が、図中上に引き上げられると、ポンプ室２２の容積が減少し、ポンプ室２２内の気圧が上昇する。そのため、ポンプ室の高い気圧の空気が、シリンダ１２の頂部（又は先端部）に配置されるバルブプレート１６に開けられた排気口２０を通して、シリンダ１２の頂部（又は先端部）に配置されるバルブプレート１６のシリンダ中心軸相当位置に設けられた孔２４に差し込まれた傘状の排気バルブ１８を開き、ポンプ室内の空気がそこから排出される。排出された空気は、マニホールド内の空間３１を通って、吐出口３２から吐出する。

本実施において、よくしゅう動する部位は、クランクシャフト３８とコネクティング・リング３６との組、それに、ピストン１４とシリンダ１２との組である。これらのしゅう動特性を満足させるために、合成樹脂のような有機系の材料を用いることが好ましく、その表面粗さをできるだけ小さく、鏡面若しくはそれに近いところまですると好ましい。具体的には、本実施例のクランクシャフト３８、コネクティング・リング３６、及び、ピストン１４に、三井石油化学工業株式会社製のリュブマー（登録商標）を用いた。このリュブマー（Ｌｕｂｍｅｒ）は、高摺動性特殊ポリオレフィン樹脂である。これ以外にも、上述のしゅう動部材には、超高分子量ポリエチレン（例えば、三井石油化学工業株式会社製のハイゼックス・ミリオン）やポリアセタールやナイロン（６、６６）を用いることができる。本実施例では、ハウジングと一体になったシリンダ１２、バルブプレート１６、マニホールド３０は、旭化成株式会社製のスタイラック（登録商標）からなる高分子材料より作成した。このようにこれらを同じＡＢＳにしたのは、これら部品の溶着性を考慮したためである。また、バルブには、一般のＮＢＲゴムを用いた。

図中の各接合部材は、それぞれの溶着部で、超音波溶着により接合されている。

図２は、本実施例のピストンポンプを図１中の右側から見た一部部品を剥ぎ取り、一部を断面にした図である。一番上の四角いものがマニホールド３０で、その下のバルブプレート１６とは、バルブプレート１６の下のハウジングと一体となったシリンダ１２とバルブプレート１６との接合と同様、気密性が保てる超音波溶着による接合がなされている。シリンダ１２に内装されたピストン１４は、吸気口２８と吸気バルブ２６とを備えている（図１参照）。ピストン１４の下部には、ピストン１４の内周面にある凹部に球座３７がある（図４参照）。この球座３７は、ここに当接されるカップリング・リング３４の凸状の外周に合うように環状であって、球面的に仕上げられている。この凹部にカップリング・リング３４が圧入され、カップリング・リング３４の凸部と球座３７がある凹部の図中上下の傾斜部とが係合し、カップリング・リング３４がこの凹部から抜けることなく、ピストン１４を上下に動かす。モータ４２の駆動軸の位置は、図中、ハウジングに対して変わらないから、モータ４２が回転すると、コネクティング・リング３６は、図中ハウジングに対して上下左右に動き、上下方向に動く時は、ピストン１４を同時に上下に動かす。しかし、左右に動く時は、ピストン１４は、シリンダ１２にそのような動きを制限されているため、コネクティング・リング３６がカップリング・リング３４との接合部で変形して、この動きを吸収したり、球座３７での滑りによりカップリング・リング３４と共にこの動きを吸収することができる。また、カップリング・リング３４は、その円周方向にある程度の自由度を持つため、モータ４２の駆動軸４０のブレ等を吸収することができる。このように動きを吸収する自由度が多くの方向に確保されているため、ピストン１４やクランクシャフト３８の思いがけない動きや変形に対して柔軟に対応できる。

図３は、本実施例のピストンポンプ１０を、各部品に展開した図である。図の上から順に、吐出口３２を持つマニホールド３０、バルブプレート１６の孔２４に差し込まれて排気バルブとなるバルブ１８、マニホールド３０と超音波溶着されるバルブプレート１６、このバルブプレート１６を頂部（又は先端部）とするシリンダ１２、シリンダ１２を一体的に含んだハウジング（ハウジング基材４４、蓋４７、サイド部材４５、４６）、ピストン１４の中心孔に挿入されて吸気バルブとなるバルブ２６、シリンダ１２に内装されるピストン１４、ピストン１４の内側の下方（又は基底側）の凹部である球座３７に圧入されてピストン１４に往復運動の駆動力を伝えるカップリング・リング３４とそれに一体的に結合したコネクティング・リング３６、コネクティング・リング３６のリング内周に挿入されるクランクシャフト３８、クランクシャフトに圧入され回転駆動する駆動軸４０とその軸を駆動するモータ４２、とからなっている。この図から明らかなように、部品は主に図中上下方向の接続や組み付けで組み立てられ、組み付け自体が大変シンプルであり容易である。また、このため、ピストンポンプは小型にできる。更に、これらの組立には通常用いられる機械的締結部材（例えば、ネジ、リベット、ボルトとナット、釘等）が不要である。即ち、組立は、非機械的締結部材によって行われるといってよい。非機械的締結部材による組立とは、接着、溶着、溶接等の接合や、圧入、挿入、装着、内装、はめ込み等の組付け（組付け部材自身が持つ戻り止めや係止部材によるラッチ機構的なものを含んでもよい）等を意味してよい。このような非機械的締結部材による組立であるため、組み付け工程が短くなり、生産効率が高いという特性を持つことができる。本実施例では、マニホールド３０、バルブプレート１６、シリンダ１２は、超音波溶着によりそれぞれ接合され、バルブ１８とバルブプレート１６、バルブ２６とピストン１４、ピストン１４とカップリング・リング３４、コネクティング・リング３６とクランクシャフト３８、クランクシャフト３８と駆動軸４０は、それぞれ嵌めあいにより脱着可能に組み立てられている。

図４から図６は、ピストン１４を詳しく説明する図である。ピストン１４には中央にバルブを装着する孔２９が、ピストン内の中空部３５に通じるように設けられてあり、その孔の周辺に複数の吸気口２８が配置されている。この孔２９に差し込まれるバルブ２６（図３参照）の傘部によりこれらの吸気口が覆われる。ピストン内の中空部３５の下方（又は基底側）に凹部が備えられ、そこに球座３７が設けられている。

図７から図１１は、カップリング部材であるカップリング・リング３４と一体的に成形されたコネクティング・リング３６を様々な角度から見たものである。カップリング・リング３４の外周には、凸部３４ａが全周にわたって設けられており、この凸部３４ａの曲率は、ピストン１４の凹部にある球座３７（図４参照）に回転又は回動自在に係合するような曲率となっている。例えば、球座３７の曲率に対してやや小さい曲率を備えている。即ち、球座３７の曲率半径の方が、凸部３４ａの曲率半径よりやや大きくなっている。カップリング・リング３４の内周側には、中空部３４ｂがあり、空気の通り道となっている。カップリング・リング３４とコネクティング・リング３６とは、結合部３３により結合されており、一体的に成形されている。

この一体部材を上面から見た場合、中空のカップリング・リング３４を通して、矩形状の結合部３３が見え、この結合部３３の上下にそれぞれ隙間３３ａが備えられており、ピストン１４の吸気口２８へと必要な空気を送る通り道となっている。コネクティング・リング３６は、略フラットな外周面３６ａと内周面３６ｂを持っている。この内周面３６ｂによって規定される空間であるリング開口部３６ｃに、クランクシャフト３８が挿入されることになる。

図１２から図１５は、ピストン１４の凹部である球座３７とカップリング・リング３４の凸部３４ａとが係合するようす及び係合を解かれるようすを模式的に示している。ピストン駆動時には、球座３７の内にあって、略水平な位置にあるカップリング・リング３４’は、図１２に示すように、ピストン１４の周方向のみならず、軸方向のフレに相当する向きにも回動自在である。図には、ピストン１４の基底部を模式的に示したもの１４’が図１とは上下逆さまに示してある。このように、カップリング・リング３４は、球座３７から飛び出している結合されたコネクティング・リング３６を前後左右に動かすとピボット的に又は枢軸的にカップリング・リング３４を回動させることができる。しかし、ピストン１４の基底部を模式的に示したもの１４’の上方の開口１９の径が、プリング・リング３４の凸部３４ａの径よりも十分小さいため、そのまま抜け出ることは極めて困難である。

そのため、カップリング・リング３４を球座３７を有する凹部から取り外すためには、カップリング・リング３４を傾斜角度αだけ傾けて、凸部３４ａの少なくとも一部を、ピストン１４の基底部を模式的に示したもの１４’の基底部側（図中上側）の開口１９から突出するようにする。次に、開口１９の縁であって、コネクティング・リング３６の側面と当接する部位１９ａを支点に、コネクティング・リング３６を押すことにより、カップリング・リング３４を開口１９から引き抜く力Ｆを作用させることができる。このとき、開口１９は、凸部３４ａの外周面でＰ及びＱ方向に押し広げられる。この押し広げる力は、実際に接触する部位にのみ働くため、元の開口１９’全体を広げる必要が無く、横に変形することにより楕円形の開口１９とすることで十分である。従って、引き抜く力Ｆはあまり大きい必要がない。

図１６は、本実施例のピストンポンプの漏気検査工程を説明するための図である。本実施例のピストンポンプは、主に低圧の気体を扱うものであるが、圧力容器として考えられているため、所定の検査を受けることが要求される。図中一番大きな四角いものは、検査装置５０であり、丸いスタート・スイッチ５４を検査装置５０の手前側パネル上部に備え、検査結果を示すインディケータとして緑のランプ５６と赤のランプ５８が、スタート・スイッチ５４の下に配置される。検査装置５０内部には１００ｃｃのタンク６０（検査基準が異なる場合は、容積が異なる）を備え、このタンク６０は、外部に出てくるパイプ６２に接続される。タンク６０には、センサ５２が付けられており、タンク内の圧力の変化を計測する。検査装置５０の右下には電源があり、被検査体のポンプ等に接続することができる。パイプ６２の先には、被検査体であるポンプ前駆体１１が接続されている。パイプ６２の途中には、Ｔ字型に接続されたもう１つのパイプ６４があり、バルブ６６を途中に配置して外部ポンプ６８に接続されている。ここで、電源は被検査体が自身で加圧することができる場合に使用するもので、本実施例では、外部ポンプ６８により加圧するため、特に必要ではない。

図１７は、図１６の被検査体であるポンプ前駆体１１を示す。これは、前述の本実施例のピストンポンプのうち、ピストン及びその付属部品やモータ及びその付属部品等を除いた、シリンダ１２の頂部に溶着されたバルブプレート１６及び排気バルブ１８と、バルブプレート１６に溶着されたマニホールド３０とがここでいう被検査体になる。検査では、バルブプレート１６とマニホールド３０から形成される空間３１又は空気室の気密性が対象であるため、ピストン等は必要とされない。検査は、まず、バルブ６６を開け外部ポンプ６８によりタンク内の圧力を約３００ｍｍＨｇにする（図１６参照）。このとき、被検査体であるポンプ前駆体１１は接続されていてよく、また、パイプ６２の途中に別のバルブを更に設け加圧工程から影響を受けないようにしてもよい。外部ポンプ６８により所定の圧力となった後は、バルブ６６を閉め、スタート・スイッチ５４を入れ、検査をスタートする。１５秒ほどしてある程度以上の漏れが無いことが確認されると緑のランプ５６が点灯し、漏れが大きい時は赤のランプ５８が点灯する。このように本実施例のピストンポンプでは、ピストンポンプ前駆体の状態で検査をすることができ、早い段階での不良品排除が可能で、製造の生産性が向上できる。

図１８は、本実施例のピストンポンプを所定の容積（本図においては１００ｃｃ）に対して稼動したときの到達圧力と消費電力を示したグラフである。比較例として、同程度の能力のダイヤフラムポンプの結果を破線で示してある。このグラフにおいて、消費電流が多いということは、より多くの電力を必要としていることを意味し、同一圧力で比べれば電力効率が悪い方が消費電力が多いことになる。本実施例のピストンポンプでは、約５ＫＰａの圧力に到達した時の電流は約１８０ｍＡで、圧力が上昇するにつれてその電流値が大きくなり、このピストンポンプの１つの応用例として考えられる血圧計に必要な約２７ＫＰａで、約２７０ｍＡである。これに対し、ダイヤフラムポンプでは、約５ＫＰａで、約２７０ｍＡであり、約２７ＫＰａで約３２０ｍＡである。即ち、実際に使用されうる領域において、本実施例のピストンポンプは、電流効率に優れるという利点を有することがわかる。

図１９は、本実施例のピストンポンプの製造工程を図解したものである。まず、バルブプレート１６の孔２４に排気バルブ１８となるバルブを入れ込みバルブプレートアッシを作成する（Ｓ−０１）。次に、シリンダ１２とバルブプレートアッシとマニホールド３０を超音波溶着し、ピストンポンプ前駆体を作成する（Ｓ−０２）。このピストンポンプ前駆体を被漏気検査体として、上述の漏気検査を行う（Ｓ−０３）。この検査で合格したものは、次の工程に進み、不合格品は手直し又は廃棄される。以上の工程とは並行に、ピストンアッシの作成がされる。まず、ピストン１４に吸気バルブ２６となるバルブをピストン１４の孔２９に入れ込みバルブ付きピストンを作成する（Ｓ−１１）。次に、コネクティング・リング３６が結合したカップリング・リング３４をバルブ付きピストンに圧入（嵌挿）し、ピストンアッシを作成する（Ｓ−１２）。更に、並行して、モータ４２の駆動軸４０にクランクシャフト３８を圧入し、シャフト付きモータを作成する（Ｓ−２１）。上記ピストンアッシのコネクティング・リングにシャフト付きモータのクランクシャフトを差し込み、ピストン−カム−モータ仮組立体を作成する（Ｓ−１３）。上記ピストンポンプ前駆体のシリンダに上記ピストン−カム−モータ仮組立体のピストンを挿入し、同時にそのモータをハウジングに装着する（Ｓ−０４）。ハウジングの蓋４７を閉めて突起４３を開口５１に係合させて、本実施例のピストンポンプが完成する（Ｓ−０５）。以上のように、本実施例のピストンポンプは、大変少ない工程により、製造工程途中に漏気検査を入れて製造することができる。

図２０は、もう一つの実施例であるピストンポンプ１０’を断面図において示すものである。基本的な構成は図１と同様であるので共通部分については、省略する。蓋４７は閉じられ、蓋４７の右側部４７ａ、サイド部材４６、仕切り板４８ａ、軸開口部４８ｂ、蓋側の仕切り板４８ｃ、及び、ピストン１４により囲まれ、プレナム５３が規定される。このプレナム５３は、ピストンポンプ１０’のポンプ室２２の作用により、減圧されるため、軸開口部４８ｂを通じて空気が吸入される。このように、摺動部を多く有する部品を上述のようなエンクロージャーで囲うと、摺動部で発生する騒音が外部へ出ることを抑制することができる。

図２１は、もう一つの実施例であるピストンポンプ１０’’を断面図において示すものである。基本的な構成は図１と同様であるので共通部分については、省略するが、このピストンポンプ１０’’は、排気ではなく吸気又は減圧を目的とするピストンポンプである。従って、バルブプレート１６及びピストン１４には、それぞれバルブ１８、２６の柄の部分が図中下側から、それぞれの挿入用の孔２４、２９に挿入されて固定されている。このような構成になると、図１の説明とは逆向きに空気が移動し、空間３１が減圧され、吐出口３２を通して空気が外部から吸引されることとなる。また、図１では簡単のために記載を省略していた奥側の壁７３がクランクシャフト３８の向うに表されている。この奥側の壁７３の両端には、蓋４７に設けられた突起部７６、７６を収納する穴７８、７８が設けられている。これらの突起部７６、７６と穴７８、７８がそれぞれに嵌め込められて（嵌入されて）、該蓋４７を閉じた状態にしておくことができる。これらの突起部７６、７６と穴７８、７８の嵌め合いは、すきまばめでもよいが、若干の締りばめであることが好ましい。また中間ばめでもよい。好ましい引き抜き抵抗を得るためである。また単純な棒形状でもよく、突起部を途中に有する突起付き棒形状でもよい。プラスチック等の高分子材料からなる場合は、単純棒状であることがより好ましい。このとき、ハウジング基材４４側の開口部付き仕切り板７２と蓋４７側の仕切り板７４が突き合わさって、図２０に示すようなプレナム５３を形成する。

図２２及び図２３は、図３に示すシリンダ付きハウジング７０に、図２１の蓋４７の閉塞機構を備えるようにしたシリンダ付きハウジング７０’を示すものである。このような平面的な形状であると、射出成形等での成形がより容易となり、好ましい。蓋４７の閉塞機構を構成する突起部７６が４本上を向いて突き出ており、ヒンジとなるサイド部材４５は、大きく曲がった状態（図２２）から、戻された状態（図２３）となり、閉塞機構が機能するように形が整えられる。プレナム５３の側面を囲う壁が、シリンダ１２と一体的に成形されていることがわかる。この矩形の壁の４つの隅に穴７８が備えられ、突起部７６と嵌合することができる。

図２４は、モータハウジング内にモータ４２が半収納された状態を示している。モータ４２の駆動軸４０は、クランクシャフト３８に圧入され、クランクシャフト３８は、コネクティング・リング３６の内側の空間であるリング開口部３６ｃに挿入されている。また、コネクティング・リング３６と結合するカップリング・リング３４は、ピストン１４の球座３７と係合している（図２参照）。この状態から、蓋４７を押し込むことにより、容易にポンプアセンブリを作ることができる。ここでは、簡単のためにバルブプレートを省略してあるが、実際には、バルブプレートを超音波溶着してから、このようなアセンブリを組み立てることができる。

図２５は、本実施例で用いられるモータ４２を示す。モータ４２の駆動軸４０の反対側には、絶縁性の端面の上と下に突出する端子４２ａ、４２ｂが備えられ、モータ４２に必要な電力を供給するようになっている。これらの端子４２ａ、４２ｂは、サイド部材４５の開口部から露出しているため接続は容易である。

図２６は、図２４において蓋４７を押込んだ状態のピストンポンプ１０’’’の見取り図である。シリンダ１２の頂部にはバルブプレート１６が溶着され、更に、吐出口３２を有するマニホールド３０が溶着されている。吐出口３２の向きは、図１の場合とは逆に、水面を前に進むアヒルのくちばしのように図中右側を向いている。

図２７から図３０において、ポンプを組み込んだ血圧計測器の制御主要部８０を説明する。四角い制御主要部８０には、左に縦長に電池格納部９２が配置される。この電池格納部９２の右隣には、プリント配線基板（ＰＣＢ）からなる制御部９０が配置される。この制御部には、電源部９０ａが配置され、ポンプに電源を供給する。制御部９０の更に右隣には、ポンプ格納部８２が、横向きのポンプ支えリブ８４ａと縦向きのポンプ支えリブ８４ｂによって規定される。制御部９０の上側には、電磁弁８６が配置され、電磁弁８６は、制御部９０の制御に応じて開閉される。電磁弁８６の中央の開口部８８は、空気吐出口であり、ここから、腕や手首を圧迫するカフへと空気を送り込む。図２８は、上記部品を基板面８１ａに載せる基板８１の断面を示したものである。若干両端が斜めに持ち上がり、図中下側である血圧計測器の表示面８１ｂが体裁よくデザインされている。

図２９は、図２７のポンプ格納部８２にダイヤフラムポンプ９１０を格納したものである。ポンプ支えリブ８４ａ、８４ｂが効果的にダイヤフラムポンプ９１０を保持し、電極端子９１０ａ、９１０ｂに電源部９０ａからリード線にて電源が供給される。ダイヤフラムポンプ９１０の吐出口は、フレキシブルなチューブ８３によりつながれ、吐出空気を同チューブ８３の他端がつながれる電磁弁８６の吸入口８７へと送るようになっている。図３０は、このダイヤフラムポンプ９１０を図２６の実施例であるピストンポンプ１０’’’に置き換えたものである。図２９と同様にピストンポンプ１０’’’の吐出口３２から接続されたチューブ８３を介して、電磁弁８６の吸入口８７へと空気が送られる。他の構成や作用は同様であるので省略する。これらの図からわかるように、図２６のピストンポンプ１０’’’、ダイヤフラムポンプを用いた血圧計測器の制御主要部８０に容易に取付けることができるため、ポンプとしての汎用性が高い。

図３１は、もう１つの実施例であるピストンポンプ１０’’’’を断面において示すものである。基本的には、図１、２０，２１と同様であるので、重複するところは説明を庁略する。プレナム５３を囲むエンクロージャーである各壁は、より小さい軸開口部を有する仕切り板７２’、蓋４７の仕切り板７４’、サイド部材４６、蓋４７の右側部４７ａから構成される。仕切り板７２’、７４’には、リップシール状のゴムシール７７が取付けられて、気密性を増すようにしてある。気密性がそれほど必要でない場合は、これを付けなくてもよい。また、サイド部材４６には、右側を向く吸引口７９が備えられている。このようにすると、小型でありながら、吸気及び排気（吐出口３２より）ができるポンプを提供することができる。尚、吐出口３２は、これまで述べてきたように、いかなる方向に向けることも可能であり、それには、マニホールド３０の溶着の際の向きを変えるという大変簡便な方法によって達成することができる。

以上のような本発明に係るピストンポンプは、シリンダに内装されたピストンの往復運動により該シリンダ及び該ピストンで形成されるポンプ室の容積を変化させることにより吸気される気体が通過する吸気口と、前記ポンプ室の容積を変化させることにより排気される気体が通過する排気口と、前記ピストン頂部に配置される吸気口に設置された吸気弁と、前記シリンダの頂部に配置される前記排気口に設置される排気弁と、を備えるようにしているため、構造が簡単となり、部品点数が少なくて済むばかりでなく、小型化が容易にできるという利点がある。また、消費電流が少なく、ポンプ効率が高い。

Claims (14)

1. シリンダ頂部を備える筒状のシリンダと、
   このシリンダの内側を往復運動するピストンと、
   前記ピストンの内側に備えられる凹部に回動可能に係合する凸部を備えるカップリング・リングと、
   前記カップリング・リングと一体的に成形されたコネクティング・リングと、
   前記シリンダ頂部、前記シリンダ、及び前記ピストンにより形成されるポンプ室内に吸入される気体が通過する吸気口と、
   前記ポンプ室から排出される気体が通過する排気口と、を備え、
   前記ピストンは、前記ピストンがその周方向に回動自在となるようにカップリング・リングに係合し、
   前記コネクティング・リングは、前記吸気口への空気の通り道となる隙間を脇に備える結合部により中空の前記カップリング・リングと結合され、前記カップリング・リングの係合する前記ピストンを前記シリンダの内側において往復運動させるように、駆動され、
   前記ピストンの往復運動により前記ポンプ室の容積を変化させ、前記吸気口から気体を吸入すると共に、前記排気口から気体を排出するピストンポンプであって、
   前記吸気口は、前記ポンプ室の容積が増加するときに開く吸気弁と共に前記ピストンの頂部に配置され、
   前記排気口は、前記ポンプ室の容積が減少するときに開く排気弁と共に前記シリンダ頂部に配置されていることを特徴とするピストンポンプ。
2. 前記吸気弁は、前記ポンプ室側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のピストンポンプ。
3. 前記排気弁は、前記シリンダ頂部の前記ポンプ室の反対側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のピストンポンプ。
4. 前記ピストンは、前記ポンプ室の反対側に、前記吸気口へと通じる開口部を有し、
   該開口部は、前記ポンプ室内に前記吸気口を通して吸引される空気を通過させ、該空気を溜めることのできるプレナムが前記開口部に通じるように備えられ、
   該プレナムは、少なくとも１つのプレナム吸気口を有するエンクロージャーにより囲まれていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のピストンポンプ。
5. シリンダ頂部を備える筒状のシリンダと、
   このシリンダの内側を往復運動するピストンと、
   前記ピストンの内側に備えられる凹部に回動可能に係合する凸部を備えるカップリング・リングと、
   前記カップリング・リングと一体的に成形されたコネクティング・リングと、
   前記シリンダ頂部、前記シリンダ、及び前記ピストンにより形成されるポンプ室内に吸入される気体が通過する吸気口と、
   前記ポンプ室から排出される気体が通過する排気口と、を備え、
   前記ピストンは、前記ピストンがその周方向に回動自在となるようにカップリング・リングに係合し、
   前記コネクティング・リングは、前記排気口への空気の通り道となる隙間を脇に備える結合部により中空の前記カップリング・リングと結合され、前記カップリング・リングの係合する前記ピストンを前記シリンダの内側において往復運動させるように、駆動され、
   前記ピストンの往復運動による前記ポンプ室の容積の変化に応じて、前記吸気口から気体を吸入すると共に、前記排気口から気体を排出するピストンポンプであって、
   前記吸気口は、前記ポンプ室の容積が増加するときに開く吸気弁と共に前記シリンダ頂部に備えられ、
   前記排気口は、前記ポンプ室の容積が減少するときに開く排気弁と共に前記ピストンに備えられていることを特徴とするピストンポンプ。
6. 前記吸気弁は、前記ポンプ室側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のピストンポンプ。
7. 前記排気弁は、前記ポンプ室の反対側に配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のピストンポンプ。
8. 前記ピストンは、内側に前記凹部を周方向において連続的に備え、前記凹部が所定の第１の球面の少なくとも一部を含み、
   前記カップリング・リングは、前記凸部を周方向に連続的に備え、前記凸部が前記周方向及び軸方向に回動可能に前記凹部に係合するように所定の第２の球面の少なくとも一部を含み、
   前記凸部及び前記凹部が係合して、駆動力を前記コネクティング部材から前記ピストンへと伝えることにより、前記ピストンが往復運動することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のピストンポンプ。
9. 前記ピストンの少なくとも前記シリンダ内壁にしゅう動する部分が自己潤滑性の材料からなることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のピストンポンプ。
10. 前記シリンダは、その頂部に固定された頂部エンクロージャにより形成される頂部プレナムを備えると共に、該頂部より所定距離だけ離隔した部位に固定されるモータハウジングを該モータハウジングの少なくとも一部において接続固定されるように備え、
    該モータハウジングは、前記ピストンを前記シリンダの内側において往復運動させるように駆動するモータを保持し、前記シリンダに固定される基部と、該基部に沿うように配置した前記モータを前記基部との間に挟んで固定する蓋部と、から構成され、
    前記蓋部及び前記基部は、着脱可能な接続機構により係合されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のピストンポンプ。
11. 血圧計測器に接続されるピストンポンプであることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のピストンポンプ。
12. 前記コネクティング・リングのリング開口部に回転自在に挿入される円柱形のクランクシャフトと、
    該クランクシャフトの円柱軸の中心からずれた位置に圧入される駆動軸と、を更に備え、
    該駆動軸の回転により前記ピストンの往復運動がなされることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のピストンポンプ。
13. シリンダ頂部を備える筒状のシリンダと、
    このシリンダの内側を往復運動するピストンと、
    前記ピストンの内側に備えられる凹部に回動可能に係合する凸部を備えるカップリング・リングと、
    前記カップリング・リングと一体的に成形されたコネクティング・リングと、
    前記シリンダ頂部、前記シリンダ、及び前記ピストンで形成されるポンプ室内に吸入される気体が通過するものであって、前記ピストンに備えられる吸気口と、
    前記ポンプ室から排出される気体が通過する排気口と、を備え、前記コネクティング・リングが前記吸気口への空気の通り道となる隙間を脇に備える結合部により中空の前記カップリング・リングと結合されるピストンポンプの製造方法であって、
    前記シリンダ及び前記排気口が形成されるシリンダ頂部を含むピストンポンプ前駆体を作成する工程と、
    前記ピストンポンプ前駆体の漏気検査を行う工程と、
    前記カップリング・リングに係合する前記ピストンを前記ピストンポンプ前駆体の前記シリンダの底部から挿入する工程と、を含むピストンポンプの製造方法。
14. 請求項１〜１２のいずれかに記載のピストンポンプを用いた血圧計測器。

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