JP5223482B2

JP5223482B2 - ダイヤフラムポンプおよび血圧計

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Publication number: JP5223482B2
Application number: JP2008158062A
Authority: JP
Inventors: 佳彦佐野; 雅史北村
Original assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Current assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-06-17
Also published as: JP2009299871A

Description

本発明は、ダイヤフラムポンプおよび血圧計に関する。

近年、血圧の自己管理がますます重要視され、家庭用血圧計が広く用いられるようになってきている。血圧計測に際しては、生体の一部に空気袋を内蔵した腕帯を巻き付け、その空気袋に空気を送って加圧する。生体を圧迫させて得られる動脈情報から、血圧測定を行なう。空気袋を加圧するためにはエアーポンプが用いられる。エアーポンプは、ケース内にポンプ室を形成するゴム状のダイヤフラムを備え、ダイヤフラム容積変化によってポンプ作用を行なう。エアーポンプには、吐出された空気と吸気された空気とが互いに逆に流動しないように、それぞれ逆止弁が設置される。逆止弁には、一般的に薄膜状のゴム材料が使用されている。

その薄膜状の弁は、吐出弁であれば吐出圧によって弁が開き隣の空気室にエアーを送り込み、吸気時には弁が閉じて逆方向に空気が戻らない構造を有する。また吸気弁であれば吸気圧（マイナス圧）によって弁が開きポンプ室内にエアーを吸い込み、圧縮時には弁が閉じてエアーが漏れない構造である。一般的に薄膜状弁形状には、円筒型、薄板状のリーフ形、アンブレラ形状形などがある。従来、薄膜状の逆止弁およびその逆止弁を用いたポンプについて、種々の技術が提案されている（たとえば、特許文献１〜５参照）。

特許文献１に記載の小型ポンプでは、複数個のダイヤフラム間の中央部に円筒型の吐出弁を設け、それぞれのダイヤフラムの吸気弁を設ける構造で、中央の円筒型弁はテーパ型形状で密閉されて漏気を防いでいる。特許文献２に記載の吐出弁および吸気弁はアンブレラ型で、膜端部からの漏気を防ぐため外周にリブが設けられている。特許文献３に記載の逆止弁では、吐出弁および吸気弁に凸部または凹部を設けて、嵌合させ、位置決めおよび浮きを防止して漏気を防いでいる。

特許文献４に記載の小型ポンプは、ダイヤフラム底部に接続される駆動体に吸気穴をあけ、ダイヤフラム底部に薄膜状の吸気弁を設けた構成を有する。特許文献５に記載のダイヤフラムポンプは、吸気弁を薄膜状またはリーフ形にし、複数の吸気弁と複数のダイヤフラムとを一体型にした構成を有し、また、吸気弁下面に吸気口を囲む凸部を設けて漏気を防ぐ構成を有する。
特開平１０−１３１８６２号公報特開平１１−２１８２４４号公報特開２００３−１３９２５８号公報特開２００２−５０２９号公報特開２００３−２６９３３７号公報

特許文献１に記載の小型ポンプでは、ポンプの組み立て時に柔らかい薄膜状円筒弁を穴部に挿入し組み立てるのが非常に難しく、また弁形状も複雑になる。特許文献２に記載のアンブレラ弁では、アンブレラ取り付け部のＯリング気密性が不十分となり、取り付け後の安定性や耐久性に問題がある。特許文献３に記載の逆止弁では、複数個のダイヤフラムに対して同じ数の吸気弁が必要となり、部品点数および組み立て工数が増える。

特許文献４に記載の小型ポンプでは、ダイヤフラムの底部に接続された駆動体に弁を設けているため、ポンプ駆動時に駆動体が動作し、連結された弁も駆動体と共に動作するため、弁変形が大きく漏気し易い。特許文献５に記載のダイヤフラムポンプには、吸気弁をダイヤフラム一体として部品点数が削減されている特徴があるが、弁の周囲を押さえる構成がないため、組み立て時に弁が変形し易く、漏気し易い。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、薄膜状の逆止弁の成型時、輸送時または組み立て時などにおいて弁形状が変形し、空気を通すホールの密着状態が変化して漏気し、ポンプ作用時においてポンプ効率が低下することを抑制できる、逆止弁構造を備えるダイヤフラムポンプ、およびそのダイヤフラムポンプを備える血圧計を提供することである。

本発明に係るダイヤフラムポンプは、ポンプ室の容積変化により流体を輸送するダイヤフラムポンプであって、ポンプ室内へ流体を流入させる吸気弁と、ポンプ室から流体を流出させる吐出弁とを備える。吸気弁と吐出弁とには、第一空間から第二空間へ向かう流体の流れを許容するとともに、その逆方向への流れを禁止する、逆止弁構造が用いられる。逆止弁構造は、第一空間と第二空間との間に配置されている隔壁を備える。隔壁には、第一空間と第二空間とを連通する連通孔が形成されている。また逆止弁構造は、連通孔の第二空間側を被覆して流体の逆流を妨げる弾性膜体を備える。また逆止弁構造は、連通孔を取り囲む壁部を有する弾性部材を備える。弾性部材は、壁部において弾性膜体を保持する。弾性膜体は、逆止弁構造を組み立てた状態で連通孔と対向する弁表面を有する弁体と、弁体の外縁に設けられ弾性部材と接合している接合部とを有し、複数の弾性膜体が一体として形成されている。接合部は、弁体よりも容易に弾性変形可能に形成され、逆止弁構造を分解した状態で弁表面と反対側の裏面側へ膨らむように形成されている。弾性部材は、逆止弁構造を組み立てた状態で隔壁に密着する密着面を有する。逆止弁構造を分解した状態で、壁部により囲まれた空間から複数の弾性膜体が外方へ向かって同一方向に突出して、弁表面は密着面よりも外方側に位置している。

上記ダイヤフラムポンプにおいて、接合部は、弁体よりも薄肉に形成されていてもよい。

本発明に係る血圧計は、被測定者の血圧測定部位に装着され、気体が充填される気体袋を有するカフを備える。また、気体袋に気体を移送させる、上記のダイヤフラムポンプを備える。また、カフ内の圧力を検出する圧力検出部を備える。また、圧力検出部によって検出された圧力値から被測定者の血圧を測定する測定部を備える。

本発明のダイヤフラムポンプによると、逆止弁構造を組み立てた状態において、隔壁から弾性膜体に対し、弾性膜体を空間内部側へ撓ませる向きの荷重が加えられる。その荷重の反作用として、弾性膜体から隔壁に対し荷重が加えられることにより、弾性膜体と隔壁との密着状態が保持される。そのため、成型時、輸送時または組み立て時などにおいて弾性膜体が変形しても、逆止弁構造を組み立てた状態において、弾性膜体は確実に連通孔の第二空間側を塞ぐことができる。したがって、弁と空気穴との密着状態が変化し難く、漏気によるポンプ効率の低下を抑制することができるので、安定したポンプ作動が可能となる。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

なお、以下に説明する実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下の実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、上記個数などは例示であり、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態の逆止弁構造を備えるダイヤフラムポンプの構成を示す平面模式図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿うダイヤフラムポンプの断面模式図である。図１に示すＩＩ−ＩＩ線は、図１内右側に位置するポンプ室１２および吐出弁３０の平面形状である円の中心点と図１内左側に位置する吸気弁２０の平面形状である円の中心点を通っており、かつモータ２の出力軸３の軸中心を通っている。図３は、図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿うダイヤフラムポンプの断面模式図である。図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線は、図１内右側および左下側に位置するポンプ室１２および吐出弁３０の平面形状である円の中心点を通っており、かつモータ２の出力軸３の軸中心を通っている。以下の実施の形態において、上下方向とは、ダイヤフラムポンプの断面図における上下方向をいうものとする。

図１〜図３に示すように、ダイヤフラムポンプ１の下部には、小型の直流モータであるモータ２が設けられている。モータ２には、モータ２の回転運動によって回転する出力軸３が取り付けられている。出力軸３は、ダイヤフラムポンプ１の下部ケース４の内部まで延びている。出力軸３は、上下方向に延在している。

出力軸３の端部には、回転体５が固定されている。回転体５は、出力軸３と一体となって回転運動する。回転体５には、駆動軸６が固定されている。駆動軸６の回転体５に固定されている一方の端部である基端は、出力軸３の回転中心の延長線から離れて位置している。一方、駆動軸６の他方の端部側は、その中心軸の延長線が出力軸３の回転中心の延長線と交差している。そのため、駆動軸６は出力軸３に対して傾斜している。駆動軸６は、上下方向に対して傾斜する方向に延在している。

駆動軸６の先端側には、駆動体７が回転可能に挿通されている。駆動体７は、平面形状が円形状に形成されている。駆動体７には、３個の貫通穴８が、互いに１２０°間隔に形成されている。駆動体７の下方には、駆動軸６の延びる方向に延在する筒状の支持部９が形成されており、駆動軸６の先端部は支持部９の中央に設けられた穴に回転可能に挿通されている。駆動体７の周囲を囲むように、上部ケース１０が配置されている。上部ケース１０は、その下端部において下部ケース４の上端部に、螺子作用などにより固定されている。

上部ケース１０の上側には、ダイヤフラム本体１１が設けられている。ダイヤフラム本体１１は、柔らかく薄いゴムなどの弾性材などにより形成されており、円板状に成形されている。ダイヤフラム本体１１の下方には、１２０°の等しい角度間隔で形成されたポンプ室１２が形成されている。図１に示すように、ポンプ室１２は平面形状円形に形成されている。

ポンプ室１２の下方には、釣鐘形の駆動部１３が設けられている。駆動部１３の先端には、細い頚部を介在させて頭部１４が形成されている。駆動体７に形成された貫通穴８を頭部１４が貫通し、上記頚部が貫通穴８の内部に位置するように配置されて、駆動体７にダイヤフラム本体１１が組みつけられている。駆動部１３の外周部には、伸縮自在に設けられた薄膜状のダイヤフラム部１５が取り付けられている。ダイヤフラム部１５は、ポンプ室１２の円形の平面形状の周縁部を形成するダイヤフラム本体１１と、駆動部１３の外周部とを、気密状態に連結する。

ダイヤフラム本体１１の上側には、ポンプ室１２を上側から覆ってポンプ室１２を蓋する、バルブハウジング１６が設けられている。ポンプ室１２は、駆動部１３、ダイヤフラム部１５、ダイヤフラム本体１１およびバルブハウジング１６によって、囲まれるように形成されている。なお、ポンプ室１２の内面が上部ケース１０の内側面を含むように、ポンプ室１２を形成してもよい。

バルブハウジング１６のさらに上側には、集気体１７が設けられている。バルブハウジング１６と集気体１７との間に挟持されるように、吸気弁２０と吐出弁３０とが配置されている。このダイヤフラムポンプ１によって輸送される気体は、集気体１７の内部に形成された空気室４１を経由して、排気部４２から外部へと流れる。なお、図１に示す平面模式図では、吸気弁２０および吐出弁３０が設けられている断面におけるダイヤフラムポンプ１の平面図を示している。

下部ケース４、上部ケース１０およびダイヤフラム本体１１によって囲まれた空間は、ダイヤフラムポンプ１の内部空間を形成する。吸気路１８が下部ケース４または上部ケース１０の少なくともいずれか一方の一箇所または複数箇所に形成されており、ダイヤフラムポンプ１の内部空間とダイヤフラムポンプ１の外部とを連通する。ダイヤフラムポンプ１の内部空間には、吸気路１８を経由して、系外から大気が流入する。

ダイヤフラム本体１１と駆動部１３とは、薄膜状のダイヤフラム部１５によって気密状態に連結されている。そのため、ダイヤフラムポンプ１の内部空間と、ポンプ室１２とは、別空間とされている。ダイヤフラムポンプ１の内部空間とポンプ室１２とは、吸気弁２０が開状態となるときに限り、吸気弁２０を含む通気路を経由して連通される構造に形成されている。

以下、逆止弁構造について説明する。ここでは、ポンプ室１２から気体を流出させる通気路内に設けられた逆止弁である吐出弁３０を例にとって説明するが、ポンプ室１２内へ気体を流入させる通気路内に設けられた逆止弁である吸気弁２０も、吐出弁３０と同様の構成とすることが可能である。

図４は、吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの平面模式図である。図５は、吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの断面模式図である。図４は、図５に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う断面における模式図を示している。図４および図５を参照して、ポンプ室１２から気体を流出させる吐出弁３０は、弾性膜体３１と、弾性膜体３１を取り囲むように形成されており弾性膜体３１を保持する弾性部材３２とを備える。弾性膜体３１は、平面形状円形に形成されている弁体３６と、弁体３６の外縁に設けられ弾性部材３２と接合している接合部３４とを有する。

弾性部材３２は壁部３２ｃを有しており、壁部３２ｃで囲まれる空間３５内に弾性膜体３１が設けられている。弾性部材３２は、壁部３２ｃにおいて弾性膜体３１の接合部３４と接合し、弾性膜体３１を保持している。弾性部材３２は、バルブハウジング１６と集気体１７とによって挟持されている。集気体１７は、バルブハウジング１６との間で弾性部材３２を挟持する、挟持部材としての機能を有している。

弾性膜体３１の表面３１ａは、バルブハウジング１６の空間３５側の面１６ａに密着している。弾性部材３２の表面３２ａは、バルブハウジング１６の空間３５側の面１６ａに密着している。弾性部材３２の表面３２ａと反対側の裏面３２ｂは、集気体１７の空間３５側の面１７ｂと密着している。図５に示す逆止弁構造を組み立てた状態で、弾性膜体３１は、連通孔３３と対向する弁表面としての表面３１ａを有し、また弾性部材３２は、バルブハウジング１６の空間３５側の面１６ａに密着する密着面としての表面３２ａを有する。

ポンプ室１２と、壁部３２ｃに囲まれた空間３５とは、図５に示すように、バルブハウジング１６によって隔てられている。バルブハウジング１６には、ポンプ室１２と空間３５とを連通するための、連通孔３３が形成されている。バルブハウジング１６は、第一空間としてのポンプ室１２と第二空間としての空間３５とを隔てる隔壁である。バルブハウジング１６は、ポンプ室１２と空間３５との間に配置されている。弾性膜体３１は、バルブハウジング１６に形成された連通孔３３を、空間３５側から被覆している。弾性部材３２の壁部３２ｃは、連通孔３３を取り囲むように形成されている。

弾性部材３２は、壁部３２ｃにおいて弾性膜体３１の厚みよりも大きな厚みを有するように、形成されている。たとえば壁部３２ｃにおける弾性部材３２の厚みが弾性膜体３１の厚みの５倍程度となるように、弾性膜体３１および弾性部材３２を形成することができ、このようにすれば弾性部材３２の強度を向上させ弾性部材３２の変形を抑制することができる。たとえば、弾性膜体３１の厚みを０．３ｍｍとし、弾性部材３２の厚みを１．５ｍｍとすることができる。

図６は、逆止弁構造を分解した状態における、図５に相当するダイヤフラムポンプの断面模式図である。図６に示すように、逆止弁構造を分解した状態で、接合部３４は下方に湾曲している。つまり、逆止弁構造を分解した状態で、弾性膜体３１の弁体３６が壁部３２ｃにより囲まれた空間３５から下方に向かって突出して、表面３１ａが弾性部材３２の表面３２ａよりも飛び出している状態となり、表面３１ａが表面３２ａよりも下側に位置しているように、弾性膜体３１は形成されている。弾性膜体３１は接合部３４において弾性部材３２から吊下されており、表面３１ａと表面３２ａとは、距離Ｌの分上下方向に離れている。

図５と図６とを比較して、図６に示す逆止弁構造を分解した状態では、弾性膜体３１の周囲にある接合部３４の湾曲形状によって、弾性膜体３１は空間３５から外方に向かって突出している。一方図５に示す逆止弁構造を組み立てた状態では、弾性膜体３１の接合部３４が弾性変形して空間３５の内部側へ撓んでいるために、弾性膜体３１は壁部３２ｃにより囲まれた空間３５の内部にあり、弾性膜体３１の表面３１ａはバルブハウジング１６の面１６ａと密着する。弾性膜体３１に距離Ｌ分の撓みが発生するために、逆止弁構造を分解した状態での表面３１ａと表面３２ａとの間の距離Ｌが吸収されている。

弾性膜体３１が弾性変形して接合部３４が撓むことにより、弾性膜体３１からバルブハウジング１６に対し、わずかな撓み荷重が加えられる。弾性膜体３１に発生している距離Ｌ分の撓みによって、弾性膜体３１には、逆止弁構造を組み立てた状態において常に、バルブハウジング１６に向かう方向にわずかな応力が加えられている。この荷重の作用によって、弾性膜体３１の弁体３６がバルブハウジング１６と密着する。このようにして弁体３６とバルブハウジング１６との密着状態が保持されるので、逆止弁構造を組み立てた状態において、弾性膜体３１の弁体３６は確実に連通孔３３の空間３５側の開口部を塞ぎ、連通孔３３を確実に密閉している。

次に、本実施の形態のダイヤフラムポンプ１の動作について説明する。モータ２が通電されて出力軸３が回転すると、出力軸３の回転が回転体５を介在させて駆動軸６に伝達され、傾斜した偏心回転軸である駆動軸６が回転する。駆動軸６は駆動体７に回転可能に組み付けられており、かつ、各ポンプ室１２の駆動部１３は頭部１４を連結する頚部において駆動体７に固定されている。そのため、駆動軸６の回転により、駆動体７と各ポンプ室１２との組み付け部は、１２０°の位相差で上下方向に振動する。

この振動により、駆動部１３は上下方向に往復運動する。この駆動部１３の上下方向の振動によってダイヤフラム部１５が伸縮して、ポンプ室１２の容積を周期的に変化させる。つまり、駆動部１３が下方に移動するとポンプ室１２の容積が増加し、駆動部１３が上方に移動するとポンプ室１２の容積が減少する。ポンプ室１２は、その容積が変化し得るように形成された、可変容積室である。ダイヤフラム部１５はゴムなどの薄肉の弾性材料により形成されており容易に変形可能であるために、駆動体７により往復動可能に支持された駆動部１３の往復運動によってポンプ室１２の容積が変化して、ポンプ作用を行なうことが可能とされている。

駆動部１３が下方に移動してポンプ室１２の容積が増えるときは、ポンプ室１２の内部は減圧される。ポンプ室１２の内部が減圧されると、図５に示すように、吐出弁３０の弾性膜体３１の弁体３６がバルブハウジング１６に密着して、吐出弁３０は閉じられ、空間３５からポンプ室１２への空気の逆流を妨げる。一方、吸気弁２０は、ポンプ室１２の内部の圧力の変化により弾性変形する。これにより吸気弁２０が開けられて、図２中の白抜き矢印に示すようにダイヤフラムポンプ１の内部空間から吸気弁２０を経由して空気が流れ、ポンプ室１２へ空気が流入する。

駆動部１３が上方に移動してポンプ室１２の容積が減るときは、ポンプ室１２の内部は増圧される。ポンプ室１２の内部が増圧されると、吸気弁２０の弁体がバルブハウジング１６に密着して、吸気弁２０は閉じられ、ポンプ室１２からダイヤフラムポンプ１の内部空間への空気の逆流を妨げる。一方、図７に示すように、ポンプ室１２の内部の圧力の変化により吐出弁３０の接合部３４が弾性変形して、弁体３６は圧力の作用により上方へ持ち上げられるように移動する。これにより吐出弁３０は開けられて、図３および図７中の白抜き矢印で示すように、吐出弁３０を経由してポンプ室１２から空気が流出する。なお図７は、吐出弁が開いた状態を拡大して示す断面模式図である。

上記のようなポンプ室１２の容積変化により、ダイヤフラムポンプ１は気体を輸送する。吐出弁３０を経由してポンプ室１２から流出した空気は、集気体１７の内部に形成された空気室４１を通って、排気部４２から外部へと流れる。吸気弁２０は、ダイヤフラムポンプ１の内部空間からポンプ室１２へ向かう気体の流れを許容するとともにその逆方向への流れを禁止する、逆止弁として作用している。吐出弁３０は、ポンプ室１２から排気部４２へ向かう気体の流れを許容するとともにその逆方向への流れを禁止する、逆止弁として作用している。

本実施の形態のダイヤフラムポンプ１には３つのポンプ室１２が形成されている。各ポンプ室１２は駆動体７が１回転する間に１回ポンプ作用を行なうが、ダイヤフラムポンプ１全体では一定の位相差をもって順次３回のポンプ作用が行なわれることになり、空気流の脈動が小さくなって動作効率がよい。また、モータ２と一体的にポンプ室１２が形成され、しかも出力軸３の回転中心を軸として複数のポンプ室１２が周囲に配置され、さらに、モータ２とポンプ室１２との間に駆動体７が配置される。そのため、ポンプ装置とモータ２とが一体になって、ダイヤフラムポンプ１の形が非常に小さくなる。

このようにダイヤフラムポンプ１が小型化されていると、ダイヤフラムポンプ１の成型時、輸送時または組み立て時などにおいて、ゴム状であり柔らかく変形し易い薄膜状の逆止弁の弁体３６が変形した場合、弾性膜体の弁体とバルブハウジングとの密着状態が変化して、空気を通す連通孔に弾性膜体の表面が密着しない状態になる。その結果、ポンプ室から気体が漏れ出す漏気が発生し、ポンプ作用時においてポンプ効率が低下するという問題が生じる。

そのため、本実施の形態の逆止弁構造では、逆止弁構造を分解した状態で、壁部３２ｃにより囲まれた空間３５から弾性膜体３１が外方へ向かって突出して、弾性膜体３１の表面３１ａは弾性部材３２の表面３２ａよりも外方側に位置している。一方、逆止弁構造を組み立てた状態で、弾性膜体３１の表面３１ａは空間３５の内部にあり、表面３１ａはバルブハウジング１６に形成された連通孔３３と対向しており、弾性部材３２の表面３２ａはバルブハウジング１６に密着している。

このようにすれば、逆止弁構造を組み立てた状態において、バルブハウジング１６から弾性膜体３１に対し、弾性膜体３１を空間３５の内部側へ撓ませる向きの荷重が加えられる。その荷重の反作用として、弾性膜体３１からバルブハウジング１６に対し、空間３５の外方側方向に作用する荷重が加えられる。弾性膜体３１が連通孔３３を塞ぐ方向に荷重が加えられ、弾性膜体３１の表面３１ａが連通孔３３の空間３５側の開口部を常に押さえる構造となるために、弾性膜体３１とバルブハウジング１６との密着状態が保持される。

したがって、成型時、輸送時または組み立て時などにおいて弾性膜体３１が変形しても、逆止弁構造を組み立てた状態において、弾性膜体３１は確実に連通孔３３の空間３５側を塞ぐことができる。その結果、吐出弁３０と連通孔３３の空間３５側の開口部との密着状態が変化し難くなっており、漏気によりダイヤフラムポンプ１の効率が低下することを抑制することができるので、安定したポンプ作動が可能となる。

弾性膜体３１および弾性部材３２は、ゴムなどの弾性材料で形成することができる。弾性材料としてはたとえば、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）などを用いることができる。また、弾性部材３２が密着するバルブハウジング１６および集気体１７は、樹脂材料で形成することができる。樹脂材料としてはたとえば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂）、ＰＳ（ポリスチレン樹脂）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン樹脂）などを用いることができる。

図１〜図３に示すように、吸気弁２０と吐出弁３０とは一体に形成されている。つまり、複数の弾性膜体が一体として形成されている。たとえば、弾性部材３２をシート状の弾性材料により一体成形し、そのシート状の弾性材料の一部を薄膜化することにより複数の弾性膜体３１を形成することができる。このようにすれば、複数個のダイヤフラムに対して、１個の一体化された弁体を使用することができるので、ダイヤフラムポンプ１の部品点数削減、組み立て工数低減およびコスト削減を達成できる。また、吸気弁２０と吐出弁３０とを同一形状で構成すれば、逆止弁の生産性を向上することができるので、一層ダイヤフラムポンプ１のコスト削減が可能となる。

実施の形態１のダイヤフラムポンプ１では、ポンプ室１２内へ気体を流入させる吸気弁２０と、ポンプ室１２から気体を流出させる吐出弁３０とに、逆止弁構造が用いられている。ダイヤフラムポンプ１は、ポンプ室１２の容積変化により気体を輸送する。上述の通り、弾性膜体３１の表面３１ａが連通孔３３の空間３５側の開口部を常に押さえる構造となるように吸気弁２０および吐出弁３０が形成されているために、ポンプ作用時における漏気によるポンプ効率の低下を抑制することができる。したがって、安定したダイヤフラムポンプ１の作動が可能となる。

これまでの説明においては、ダイヤフラムポンプ１には３つのポンプ室１２が設けられており、ポンプ室１２へ気体を流出入させる吸気弁２０および吐出弁３０もそれぞれ３個設けられている例を述べているが、吸気弁２０、吐出弁３０およびポンプ室１２の個数はこれに限られるものではない。より多数のポンプ室１２を設けると、ポンプのリップルを減少させることができ、ポンプが発生するノイズを低減できるので有利である。

（実施の形態２）
図８は、実施の形態２の、図６に相当する逆止弁構造を分解した状態における、吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの断面模式図である。図９は、実施の形態２の、図５に相当する逆止弁構造を組み立てた状態における、吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの断面模式図である。実施の形態２の逆止弁構造は、弾性膜体３１の接合部３４が図８および図９に示す形状となっている点で、実施の形態１と異なっている。

具体的には、実施の形態２の弾性膜体３１の表面３１ａには、接合部３４において、表面３１ａが一部窪んだ凹部が設けられている。弾性膜体３１において、接合部３４は弁体３６よりも薄肉に形成されている。そのため、接合部３４は弁体３６よりも容易に弾性変形可能に形成されている。図８に示す逆止弁構造を分解した状態で、弾性膜体３１の表面３１ａは弾性部材３２の表面３２ａよりも下方側に位置している。これに対し、図９に示す逆止弁構造を組み立てた状態では、接合部３４が弾性変形することにより弾性膜体３１が空間３５の内部へ移動して、弾性膜体３１の表面３１ａはバルブハウジング１６の面１６ａに接触した状態となっている。

実施の形態１と同様に、逆止弁構造を組み立てた状態において、バルブハウジング１６から弾性膜体３１に対し、弾性膜体３１を空間３５の内部側へ撓ませる向きの荷重が加えられる。その荷重の反作用として、弾性膜体３１からバルブハウジング１６に対し、空間３５の外方側方向に作用する荷重が加えられる。これにより、弾性膜体３１の表面３１ａが連通孔３３の空間３５側の開口部を常に押さえる構造となるために、弾性膜体３１とバルブハウジング１６との密着状態が保持される。

また、接合部３４が弁体３６に対し相対的に小さい厚みを有するように形成されており、接合部３４において弾性膜体３１は容易に弾性変形可能であることにより、ダイヤフラムポンプ１の動作時に、ポンプ室１２内の僅かな圧力の変化で吐出弁３０の開閉動作が可能とされている。つまり、ポンプ室１２内が僅かに負圧となると吐出弁３０は閉状態となり、ポンプ室１２内の圧力によって僅かに弁体３６が押圧されると吐出弁３０は開状態となる。したがって、逆止弁の開閉のために必要な負荷を軽減することができるので、負荷の軽い高効率なダイヤフラムポンプ１が実現できる。

（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３の、図４に相当するダイヤフラムポンプの平面模式図である。図１１は、実施の形態３の、図６に相当する逆止弁構造を分解した状態における、吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの断面模式図である。図１２は、実施の形態３の、図５に相当する逆止弁構造を組み立てた状態における、吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの断面模式図である。図１０は、図１２に示すＸ−Ｘ線に沿う断面における模式図を示している。

実施の形態３の逆止弁構造は、弾性膜体３１の接合部３４が図１０〜図１２に示す形状となっている点で、実施の形態２と異なっている。具体的には、図１０〜図１２に示すように、弾性膜体３１の弁体３６の外縁一箇所に接合部３４が設けられており、当該一箇所の接合部３４において弾性部材３２の壁部３２ｃと弁体３６とが接合している。接合部３４は弁体３６よりも薄肉に形成されている。

このような構成としても、弾性膜体３１の表面３１ａが連通孔３３の空間３５側の開口部を常に押さえる構造となるために、弾性膜体３１とバルブハウジング１６との密着状態が保持される。また、ダイヤフラムポンプ１の動作時に、ポンプ室１２内の僅かな圧力の変化で吐出弁３０の開閉動作が可能とされているために、負荷の軽い高効率なダイヤフラムポンプ１が実現できる。

（実施の形態４）
図１３は、実施の形態４の、図６に相当する逆止弁構造を分解した状態における、吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの断面模式図である。図１４は、実施の形態４の、図５に相当する逆止弁構造を組み立てた状態における、吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの断面模式図である。実施の形態４の逆止弁構造は、弾性膜体３１の接合部３４が図１３および図１４に示す形状となっている点で、実施の形態１と異なっている。

具体的には、実施の形態４の弾性膜体３１において、接合部３４は、逆止弁構造を分解した状態で弾性膜体３１の表面３１ａと反対側の裏面３１ｂ側へ膨らむように形成されている。図１３に示す逆止弁構造を分解した状態で、接合部３４は、空間３５側へ突起するように、断面形状において屈曲している。弁体３６の周囲の接合部３４は、凹凸形状を有するように形成されている。弾性膜体３１が弾性変形するときの撓み代が接合部３４において増大しているために、接合部３４は弁体３６よりも容易に弾性変形可能に形成されている。弁体３６の周囲の接合部３４は、弾性膜体３１が弾性変形するときに撓むように変形する、凹凸状の撓み部として形成されている。

図１３に示す逆止弁構造を分解した状態で、弾性膜体３１の表面３１ａは弾性部材３２の表面３２ａよりも下方側に位置している。これに対し、図１４に示す逆止弁構造を組み立てた状態では、接合部３４が弾性変形することにより弾性膜体３１が空間３５の内部へ移動して、弾性膜体３１の表面３１ａはバルブハウジング１６の面１６ａに接触した状態となっている。

また、接合部３４が逆止弁構造を分解した状態で弾性膜体３１の裏面３１ｂ側へ膨らむように形成され、弾性膜体３１の撓み代が増加しており、接合部３４において弾性膜体３１は容易に弾性変形可能であることにより、ダイヤフラムポンプ１の動作時に、ポンプ室１２内の僅かな圧力の変化で吐出弁３０の開閉動作が可能とされている。つまり、ポンプ室１２内が僅かに負圧となると吐出弁３０は閉状態となり、ポンプ室１２内の圧力増加によって僅かに弁体３６が押圧されると吐出弁３０は開状態となる。したがって、逆止弁の開閉のために必要な負荷を軽減することができるので、負荷の軽い高効率なダイヤフラムポンプ１が実現できる。

（実施の形態５）
図１５は、実施の形態５の、図６に相当する逆止弁構造を分解した状態における、吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの断面模式図である。図１６は、実施の形態５の、図５に相当する逆止弁構造を組み立てた状態における、吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの断面模式図である。

実施の形態５の逆止弁構造は、弾性膜体３１の接合部３４が図１５および図１６に示す形状となっている点で、実施の形態４と異なっている。具体的には、弾性膜体３１の弁体３６の外縁一箇所に接合部３４が設けられており、当該一箇所の接合部３４において弾性部材３２の壁部３２ｃと弁体３６とが接合している。接合部３４は、逆止弁構造を分解した状態で弾性膜体３１の裏面３１ｂ側へ膨らむように形成されている。

（実施の形態６）
図１７は、実施の形態６の、図４に相当する吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの平面模式図である。実施の形態６の逆止弁構造では、弾性膜体３１の弁体３６の外縁三箇所に接合部３４が設けられており、当該三箇所の接合部３４において弾性部材３２の壁部３２ｃと弁体３６とが接合している。このような構成としても、逆止弁構造を分解した状態で弾性膜体３１の表面３１ａが弾性部材３２の表面３２ａよりも下方側に位置していれば、逆止弁構造を組み立てた状態では弾性膜体３１の表面３１ａが連通孔３３の空間３５側の開口部を常に押さえる構造となる。そのため、弾性膜体３１とバルブハウジング１６との密着状態が保持される。

また接合部３４が、弁体３６よりも薄肉に形成されている場合、または逆止弁構造を分解した状態で弾性膜体３１の裏面３１ｂ側へ膨らむように形成され弾性膜体３１の撓み代が増加している場合には、ダイヤフラムポンプ１の動作時に、ポンプ室１２内の僅かな圧力の変化で吐出弁３０の開閉動作が可能となる。したがって、負荷の軽い高効率なダイヤフラムポンプ１が実現できる。

（実施の形態７）
図１８は、実施の形態７の、図４に相当する吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの平面模式図である。実施の形態７の逆止弁構造では、弾性膜体３１の弁体３６の外縁四箇所に接合部３４が設けられており、当該四箇所の接合部３４において弾性部材３２の壁部３２ｃと弁体３６とが接合している。このような構成としても、逆止弁構造を分解した状態で弾性膜体３１の表面３１ａが弾性部材３２の表面３２ａよりも下方側に位置していれば、逆止弁構造を組み立てた状態では弾性膜体３１の表面３１ａが連通孔３３の空間３５側の開口部を常に押さえる構造となる。そのため、弾性膜体３１とバルブハウジング１６との密着状態が保持される。

実施の形態１〜７の説明においては、弁体３６が平面形状円形の薄膜として形成されている例について説明したが、弁体の形状はこれに限られるものではない。逆止弁構造を組み立てた状態で弾性膜体の表面が連通孔の開口部を常に押さえて弾性膜体とバルブハウジングとの密着状態を保持でき、かつ僅かな力の作用により開閉動作できるような形状であれば、弁体の形状はどのようなものであってもよい。また弾性膜体は、連通孔を取り囲む弾性部材の壁部と任意の箇所で接合することができる。

次に、家庭用の血圧計３００の概略構成について、図１９および図２０を参照して説明する。図１９は血圧計の外観を示す全体斜視図であり、図２０は血圧計の内部構成を示すブロック図である。両図を参照して、血圧計３００は、血圧測定の制御装置が内蔵された本体部３０１と、血圧計用のカフ３０２と、本体部３０１およびカフ３０２を連結するエア管３１２とを備える。

カフ３０２は、エアーポンプ２１０から送り出される空気が充填され溜められるとともに、測定部位（上腕部）の動脈を圧迫するために用いられる、圧迫用空気袋３０９を有する。またカフ３０２は、圧迫用空気袋３０９をその内面側に設け、測定部位（上腕部）に装着するための帯状のバンド３１０、およびバンド３１０を上腕部に巻回して固定するための面ファスナ３１１を有する。

本体部３０１の外表面には、表示器３０３、および操作部３０４が設けられている。本体部３０１の内部には、カフ３０２内の圧力を検出する圧力検出部としての圧力センサ３０５、圧迫用空気袋３０９に気体（空気）を移送させるエアーポンプ２１０、エアーバルブ２０７が設けられている。また、圧力センサ３０５、エアーポンプ２１０、エアーバルブ２０７などの機器を制御するとともに、圧力センサ２０５によって検出された圧力値から被測定者の血圧を求めるＣＰＵ（Central Processing Unit）３０８が、本体部３０１の内部に設けられている。

上記構成からなる血圧計３００において、被測定者の血圧を測定する場合には、カフ３０２が被測定者の血圧測定部位（上腕）に装着される。エアーバルブ２０７を閉状態にして、エアーポンプ２１０から吐出される空気がすべて圧迫用空気袋３０９へ流出するようにして、圧迫用空気袋３０９を加圧する。一方、エアーバルブ２０７を開状態にして、圧迫用空気袋３０９内の空気をエアーバルブ２０７を介して外部へ放出して、圧迫用空気袋３０９を減圧する。

血圧計用小型ポンプを用いる場合、ポンプ室に気体を流出入させる逆止弁構造から漏気が発生し易い。そこで、この血圧計３００は、圧迫用空気袋３０９に気体（エアー）を移送させるエアーポンプ２１０として、実施の形態１〜７のいずれかのダイヤフラムポンプ１を備えることができる。ダイヤフラムポンプ１は漏気によるポンプ効率の低下が抑制されており安定して作動できるので、ダイヤフラムポンプ１を備える血圧計３００の安定した作動が可能となる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

実施の形態１の逆止弁構造を備えるダイヤフラムポンプの構成を示す平面模式図である。図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿うダイヤフラムポンプの断面模式図である。図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿うダイヤフラムポンプの断面模式図である。吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの平面模式図である。吐出弁周辺を拡大して示すダイヤフラムポンプの断面模式図である。逆止弁構造を分解した状態におけるダイヤフラムポンプの断面模式図である。吐出弁が開いた状態を拡大して示す断面模式図である。実施の形態２の、図６に相当するダイヤフラムポンプの断面模式図である。実施の形態２の、図５に相当するダイヤフラムポンプの断面模式図である。実施の形態３の、図４に相当するダイヤフラムポンプの平面模式図である。実施の形態３の、図６に相当するダイヤフラムポンプの断面模式図である。実施の形態３の、図５に相当するダイヤフラムポンプの断面模式図である。実施の形態４の、図６に相当するダイヤフラムポンプの断面模式図である。実施の形態４の、図５に相当するダイヤフラムポンプの断面模式図である。実施の形態５の、図６に相当するダイヤフラムポンプの断面模式図である。実施の形態５の、図５に相当するダイヤフラムポンプの断面模式図である。実施の形態６の、図４に相当するダイヤフラムポンプの平面模式図である。実施の形態７の、図４に相当するダイヤフラムポンプの平面模式図である。血圧計の外観を示す全体斜視図である。血圧計の内部構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ダイヤフラムポンプ、２モータ、３出力軸、４下部ケース、５回転体、６駆動軸、７駆動体、８貫通穴、９支持部、１０上部ケース、１１ダイヤフラム本体、１２ポンプ室、１３駆動部、１４頭部、１５ダイヤフラム部、１６バルブハウジング、１６ａ面、１７集気体、１７ｂ面、１８吸気路、２０吸気弁、３０吐出弁、３１弾性膜体、３１ａ表面、３１ｂ裏面、３２弾性部材、３２ａ表面、３２ｂ裏面、３２ｃ壁部、３３連通孔、３４接合部、３５空間、３６弁体、４１空気室、４２排気部、３００血圧計。

Claims

ポンプ室の容積変化により流体を輸送するダイヤフラムポンプであって、
前記ポンプ室内へ流体を流入させる吸気弁と、
前記ポンプ室から流体を流出させる吐出弁とを備え、
前記吸気弁と前記吐出弁とには、第一空間から第二空間へ向かう流体の流れを許容するとともに、その逆方向への流れを禁止する、逆止弁構造が用いられ、
前記逆止弁構造は、
前記第一空間と前記第二空間との間に配置されており、前記第一空間と前記第二空間とを連通する連通孔が形成された隔壁と、
前記連通孔の前記第二空間側を被覆して流体の逆流を妨げる弾性膜体と、
前記連通孔を取り囲む壁部を有し、前記壁部において前記弾性膜体を保持する弾性部材とを備え、
前記弾性膜体は、前記逆止弁構造を組み立てた状態で前記連通孔と対向する弁表面を有する弁体と、前記弁体の外縁に設けられ前記弾性部材と接合している接合部とを有し、複数の前記弾性膜体が一体として形成されており、
前記接合部は、前記弁体よりも容易に弾性変形可能に形成され、前記逆止弁構造を分解した状態で前記弁表面と反対側の裏面側へ膨らむように形成されており、
前記弾性部材は、前記逆止弁構造を組み立てた状態で前記隔壁に密着する密着面を有し、
前記逆止弁構造を分解した状態で、前記壁部により囲まれた空間から複数の前記弁体が外方へ向かって同一方向に突出して、前記弁表面は前記密着面よりも外方側に位置している、ダイヤフラムポンプ。
前記接合部は、前記弁体よりも薄肉に形成されている、請求項１に記載のダイヤフラムポンプ。
被測定者の血圧測定部位に装着され、気体が充填される気体袋を有するカフと、
前記気体袋に気体を移送させる、請求項１または２に記載のダイヤフラムポンプと、
前記カフ内の圧力を検出する圧力検出部と、
前記圧力検出部によって検出された圧力値から被測定者の血圧を測定する測定部と、を備える、血圧計。