JP6292359B2 - 気体制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、気体を輸送する気体制御装置に関するものである。

従来、気体を輸送する気体制御装置が広く使用されている。例えば特許文献１は、空気を輸送する流体輸送システム９００を開示している。

図２２は、特許文献１に係る流体輸送システム９００の平面図である。図２３は、図２２に示す流体輸送システム９００が空気を吐出している様子を示す断面図である。流体輸送システム９００は、流路９３１、９３３、９３５と、２個のポンプ９１０、９２０とを備えている。ポンプ９１０とポンプ９２０とは、同じ構成を有している。流体輸送システム９００において２個のポンプ９１０、９２０は、直列に接続されている。流路９３５は例えば容器に接続する。

以上の構成において、図２３に示すように２個のポンプ９１０、９２０が空気を吐出している間、空気は流路９３１から流路９３３を介して流路９３５へ流れ、容器に流入する。これにより容器内の圧力が高くなる。一方、２個のポンプ９１０、９２０が空気を吸引している間、容器内部の空気は流路９３５から流路９３３を介して流路９３１へ流れる。これにより容器内の圧力が低くなる。

ここで、直列に接続された２個のポンプ９１０、９２０が作り出す最大吐出流量は、１個のポンプ９１０が作り出す最大吐出流量と同じである。一方、直列に接続された２個のポンプ９１０、９２０が作り出す最大吐出圧力は、１個のポンプ９１０が作り出す最大吐出圧力の２倍の圧力である。例えば図２３に示すように、ポンプ９１０、９２０のそれぞれは、吐出圧力Ｐ１を作り出すため、直列に接続された２個のポンプ９１０、９２０が作り出す最大吐出圧力は、２×Ｐ１となる。

特開２００４−１６９７０６号公報

しかしながら、複数個のポンプが直列に接続した場合、容器に近い低段側に接続されているポンプではポンプ筐体の内側の圧力と外側の圧力との差が増加する。例えば図２３に示すように、高段側のポンプ９２０ではポンプ筐体における内側の圧力Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ０（大気圧）との差圧ΔＰがＰ１であるのに対して、容器に近い低段側のポンプ９１０ではポンプ筐体における内側の圧力２×Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ０（大気圧）との差圧ΔＰが２×Ｐ１である。

そのため、低段側に接続されているポンプ９１０では高段側に接続されているポンプ９２０に比べて、ポンプ筐体９０２が変形し易い。よって、低段側に接続されているポンプ９１０ではポンプ筐体９０２が破損する可能性がある。

そこで、ポンプ筐体９０２の厚みを厚くし、耐圧性能を高める方法も考えられるが、この方法ではポンプ９１０が大型化したりポンプ９１０の重量が増加したりするという問題がある。

特に手首式血圧計またはＮＰＷＴ（Negative Pressure Wound Therapy）のように携行性が求められる機器では、ポンプが大型化すると利便性を損なう。

本発明の目的は、複数個のポンプが直列に接続した場合でも、低段側に接続されているポンプが破損することを防止できる気体制御装置を提供することにある。

（１）本発明の気体制御装置は、複数の外壁を有する第１ポンプ筐体と、第１ポンプ筐体に設けられた第１吸引孔及び第１吐出孔とを有する第１ポンプと、
第２ポンプ筐体と、第２ポンプ筐体に設けられた第２吸引孔及び第２吐出孔とを有する第２ポンプと、
第１ポンプ筐体及び第２ポンプ筐体とともに第１閉鎖空間を形成する接続筐体と、を備え、
複数の外壁のうち少なくとも第１吸引孔が設けられている第１外壁は、第１閉鎖空間に面し、
第２吐出孔と第１吸引孔とは、第１閉鎖空間を介して通じている。

この構成において例えば第１吐出孔は容器に接続される。

（２）本発明の気体制御装置は、複数の外壁を有する第１ポンプ筐体と、第１ポンプ筐体に設けられた第１吸引孔及び第１吐出孔とを有する第１ポンプと、
第２ポンプ筐体と、第２ポンプ筐体に設けられた第２吸引孔及び第２吐出孔とを有する第２ポンプと、
第１ポンプ筐体及び第２ポンプ筐体とともに第１閉鎖空間を形成する接続筐体と、を備え、
複数の外壁のうち少なくとも第１吐出孔が設けられている第１外壁は、第１閉鎖空間に面し、
第１吐出孔と第２吸引孔とは、第１閉鎖空間を介して通じている。

この構成において例えば第１吸引孔は容器に接続される。

（３）上記（１）（２）の構成において気体制御装置は、接続筐体によって第１ポンプと第２ポンプとを直列に接続している。そして、複数の外壁のうち少なくとも第１外壁は、第１閉鎖空間に面している。

そのため、気体制御装置は、容器に近い低段側の第１ポンプにおいて第１ポンプ筐体の第１外壁における内側の圧力と外側の圧力との差圧ΔＰを、第１ポンプの吐出圧力Ｐ１までに抑えることができる。

したがって、気体制御装置は、複数個のポンプが直列に接続した場合でも、低段側に接続されている第１ポンプが破損することを防止できる。また、気体制御装置は、第１外壁の厚みを厚くし、耐圧性能を高める必要が無い。そのため、気体制御装置は、第１ポンプを大型化したり第１ポンプの重量を増加したりせずに済む。

ここで本発明のポンプは、ポンプ自身にかかる負荷に応じてポンプの設計を最適化することが望ましい。ポンプ自身にかかる負荷とは，ポンプにかかる圧力，もしくは流体の密度をさす。具体的にはロータリーポンプの場合は流体密度が低いほど低トルク・高回転数に、一方流体密度が高いほど高トルク・低回転数に動くよう設計することが望ましい。一方ダイヤフラムポンプの場合は流体密度が低いほど高振幅・低慣性に，流体密度が高いほど低振幅・高慣性に動くよう設計することが望ましい。前述のポンプ設計とすることで、効率よく流体圧力を高めることが出来る。

加えて接続筐体は剛性の高いほうが望ましい。これにより圧力の上昇に伴う筐体の変形を抑えられるからである。

更に閉鎖空間に面していないポンプ筺体は、略同一部材であることが望ましい。ポンプ筐体で耐圧が脆弱な箇所は構成部材の接合部であることが多く、接合部が閉鎖空間に面するとそこを起点に変形、亀裂が入るためである。

本発明は、複数個のポンプが直列に接続した場合でも、低段側に接続されているポンプが破損することを防止できる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る気体制御装置１００の概略断面図である。 図２は、図１に示す気体制御装置１００の断面図である。 図３は、図１に示す気体制御装置１００の分解斜視図である。 図４は、図１に示す気体制御装置１００の分解斜視図である。 図５は、図１に示す第１ポンプ１１０の外観斜視図である。 図６は、図１に示す第１ポンプ１１０の分解斜視図である。 図７は、図１に示す第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが空気を吐出している間における気体制御装置１００の概略断面図である。 図８は、本発明の第２の実施形態に係る気体制御装置２００の概略断面図である。 図９は、図８に示す第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが空気を吐出している間における気体制御装置２００の概略断面図である。 図１０は、本発明の第３の実施形態に係る気体制御装置３００の概略断面図である。 図１１は、図１０に示す第１ポンプ１１０、第２ポンプ１２０及び第３ポンプ１３０が空気を吐出している間における気体制御装置３００の概略断面図である。 図１２は、本発明の第４の実施形態に係る気体制御装置４００の概略断面図である。 図１３は、図１２に示す第１ポンプ１１０、第２ポンプ１２０及び第３ポンプ１３０が空気を吐出している間における気体制御装置４００の概略断面図である。 図１４は、本発明の第５の実施形態に係る気体制御装置５００の概略断面図である。 図１５は、図１４に示すＳ−Ｓ線の断面図である。 図１６は、図１４に示す第１ポンプ５１０と第２ポンプ５２０とが空気を吐出している間における気体制御装置５００の概略断面図である。 図１７は、本発明の第６の実施形態に係る気体制御装置６００の概略断面図である。 図１８は、図１７に示す第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが空気を吸引している間における気体制御装置６００の概略断面図である。 図１９は、本発明の第７の実施形態に係る気体制御装置７００の概略断面図である。 図２０は、図１９に示す第１ポンプ１１０、第２ポンプ１２０及び第３ポンプ１３０が空気を吸引している間における気体制御装置７００の概略断面図である。 図２１は、直列接続するポンプの個数と最も低段側のポンプ筐体にかかる差圧との関係の一例を示す図である。 図２２は、特許文献１に係る流体輸送システム９００の平面図である。 図２３は、図２２に示す流体輸送システム９００が空気を吐出している様子を示す断面図である。 図２４は、バルブ１０１の分解斜視図である。 バルブ１０１を備えた第１ポンプおよび第２ポンプ１２０が空気を吐出している場合の概略断面図である。

以下、本発明の第１の実施形態に係る気体制御装置について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る気体制御装置１００の概略断面図である。気体制御装置１００は、第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と接続筐体９０とを備える。

第１ポンプ１１０は、第１ポンプ筐体２と、第１ポンプ筐体２に設けられた第１吸引孔３１及び第１吐出孔４１と、第１吐出孔４１を内側に形成する第１ノズル４５と、第１吸引孔３１を内側に形成する第１ノズル３５と、を有している。第１ポンプ筐体２は複数の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃを有する。なお、本実施形態では、外壁２Ａが本発明の第１外壁の一例に相当し、外壁２Ｃが本発明の第２外壁の一例に相当する。

第２ポンプ１２０は、第２ポンプ筐体１０２と、第２ポンプ筐体１０２に設けられた第２吸引孔１３１及び第２吐出孔１４１と、第２吐出孔１４１を内側に形成する第２ノズル１４５と、第２吸引孔１３１を内側に形成する第２ノズル１３５と、を有する。

接続筐体９０は、第１開口部１９１と第２開口部１９２と配線６７と配線６８とを有している。接続筐体９０は、第１ノズル４５が第１開口部１９１に嵌められることによって第１ポンプ筐体２を固定している。これにより、接続筐体９０は、第１ノズル４５でのみ第１ポンプ１１０と接触する。そのため、接続筐体９０は、第１ポンプ１１０の振動を阻害しない。よって、第１ポンプ１１０の特性を維持できる。

なお、配線６８は、不図示の電源に接続し、後述の第１ポンプ１１０の外部接続端子３Ａ，４Ａに接続する。

また、接続筐体９０は、第２ノズル１４５が第２開口部１９２に嵌められることによって第２ポンプ筐体１０２を固定している。これにより、接続筐体９０は、第２ノズル１４５でのみ第２ポンプ１２０と接触する。そのため、接続筐体９０は、第２ポンプ１２０の振動を阻害しない。よって、第２ポンプ１２０の特性を維持できる。

なお、配線６７は、不図示の電源に接続し、後述の第２ポンプ１２０の外部接続端子３Ａ，４Ａに接続する。

接続筐体９０は、第１ポンプ１１０の第１ポンプ筐体２及び第２ポンプ１２０の第２ポンプ筐体１０２とともに第１閉鎖空間８０を形成する。そして、第２吐出孔１４１と第１吸引孔３１とは、第１閉鎖空間８０を介して通じている。このようにして第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とは、直列に接続されている。また、第１吐出孔４１は、容器７０の内部に通じている。第２吸引孔１３１は、大気に開放されている。

ここで、第１ポンプ１１０に関して、第１ポンプ筐体２における第１ノズル４５以外の部分が、第１閉鎖空間８０に面している。すなわち、複数の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうち少なくとも外壁２Ａは、第１閉鎖空間８０に面している。さらに、複数の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうち、外壁２Ａ以外の外壁２Ｂ、２Ｃも、第１閉鎖空間８０に面している。

次に、気体制御装置１００の具体的な構成の一例について説明する。

図２は、図１に示す気体制御装置１００の断面図である。図３は、上面側から見た図１に示す気体制御装置１００の分解斜視図である。図４は、下面側から見た図１に示す気体制御装置１００の分解斜視図である。

接続筐体９０は、蓋筐体８５と第１筐体９１と第２筐体９２とがパッキン６３、６４を介して積層された構造を有している。蓋筐体８５は８つのボルト孔Ｎ０を有する。第１筐体９１は８つのボルト孔Ｎ１を有する。第２筐体９２は８つのボルト孔Ｎ２を有する。蓋筐体８５と第１筐体９１と第２筐体９２とは、８つのボルトＢのそれぞれが各ボルト孔Ｎ０、Ｎ１、Ｎ２に挿入されることによって接合される。蓋筐体８５は、容器７０の内部に通じる接続孔８９を有する。第１筐体９１は、第１開口部１９１を有している。第２筐体９２は、第２開口部１９２を有している。

蓋筐体８５と第１筐体９１とは、接続孔８９及び第１吐出孔４１に通じる閉鎖空間８１を形成する。

第１筐体９１は、第１ノズル４５がＯリング６１を介して第１開口部１９１に嵌められることによって第１ポンプ筐体２を固定している。これにより、第１吐出孔４１は、容器７０の内部に通じている。

第２筐体９２は、第２ノズル１４５がＯリング６２を介して第２開口部１９２に嵌められることによって第２ポンプ筐体１０２を固定している。第２吸引孔１３１は、大気に開放されている。

さらに、第１筐体９１には、逆止弁６６が設けられている。また、第２筐体９２には、逆止弁６５が設けられている。第１ポンプ１１０及び第２ポンプ１２０のいずれかのポンプが閉塞状態で故障した場合、故障したポンプと並列に接続されている逆止弁６５又は逆止弁６６が開いて、故障しているポンプ間を通じる。そのため、逆止弁６５及び逆止弁６６は、気体制御装置１００の吐出圧力又は吸引圧力が０ｋＰａになることを防止できる。

以上の構成において第１筐体９１と第２筐体９２とは、第１ポンプ筐体２及び第２ポンプ筐体１０２とともに第１閉鎖空間８０を形成する。そして、第２吐出孔１４１と第１吸引孔３１とは、第１閉鎖空間８０を介して通じている。

なお、ここでは接続筐体９０が逆止弁６５及び逆止弁６６を有しているが、これに限るものではない。実施の際、接続筐体９０は逆止弁６５及び逆止弁６６を有していなくてもよい。

次に、第１ポンプ１１０の具体的な構成の一例について説明する。なお、本実施形態において第２ポンプ１２０の構成は第１ポンプ１１０の構成と同じである。即ち、第２ポンプ１２０における第２ポンプ筐体１０２と第２吸引孔１３１と第２吐出孔１４１と第２ノズル１３５と第２ノズル１４５とのそれぞれの構成は、第１ポンプ１１０における第１ポンプ筐体２と第１吸引孔３１及び第１吐出孔４１と第１ノズル３５と第１ノズル４５とのそれぞれの構成と同じである。そのため、第２ポンプ１２０の構成についての説明は省略する。

図５は、図１に示す第１ポンプ１１０の外観斜視図である。

第１ポンプ１１０は、第１ポンプ筐体２と外部接続端子３Ａ，４Ａとを備えている。外部接続端子３Ａ，４Ａは外部電源に接続され、交流駆動信号が印加される。第１ポンプ筐体２は、直方体状であり、第１吸引孔３１が設けられている１つの外壁２Ａと、第１吐出孔４１が設けられている１つの外壁２Ｃと、外壁２Ａ及び外壁２Ｃ以外の４つの外壁２Ｂと、を有している。

また、第１ポンプ筐体２は、内部にポンプ室６を構成している。第１ポンプ筐体２は、ポンプ室６に通じる第１吐出孔４１と、ポンプ室６に通じる第１吸引孔３１（図６参照）とを有している。

図６は、図１に示す第１ポンプ１１０の分解斜視図である。第１ポンプ１１０は、外壁２Ａ、流路板１２、対向板１３、振動板１５、圧電素子１６、絶縁板１７、給電板１８、および外壁２Ｃを備え、それらを順に積層した構造を有している。

外壁２Ａは、板状であり、３つの第１吸引孔３１を有している。流路板１２と対向板１３とには、３つの第１吸引孔３１及びポンプ室６に通じる流路が形成されている。振動板１５と絶縁板１７と給電板１８とは、ポンプ室６（図５参照）を構成している。外壁２Ｃには、ポンプ室６に通じる第１吐出孔４１が形成されている。

流路板１２は、１つの開口３２と、３つの流路３３と、６つの接着剤封止孔３４と、を有している。開口３２は、流路板１２の中心位置に設けられている。該開口３２は、下面側が外壁２Ａに覆われ、上面側が後述する対向板１３の流路孔１３２に通じる。

３つの流路３３は、流路板１２の中心付近に設けられた開口３２から放射方向に延びている。各流路３３の第一端は、開口３２に通じる。各流路３３の第二端は、外壁２Ａにおける３つの第１吸引孔３１それぞれに通じる。各流路３３は、第二端を除いて上下が外壁２Ａと対向板１３とに覆われている。

６つの接着剤封止孔３４は、ポンプ室６に通じている。各接着剤封止孔３４は、ポンプ室６（図５参照）の外周に沿って互いの間に間隔を空けて配置されている。各接着剤封止孔３４は、下面側が外壁２Ａに覆われ、上面側が後述する対向板１３の接着剤封止孔３６に通じる。

対向板１３は、金属製であり、外方へ突出するように外部接続端子３Ａを備えている。また、対向板１３は、１つの流路孔１３２と、６つの接着剤封止孔３６と、を有している。

流路孔１３２は、対向板１３の中心に流路板１２の開口３２よりも小さい径で設けられている。該流路孔１３２は、下面側が流路板１２の開口３２に通じ、上面側がポンプ室６（図５参照）に通じる。

６つの接着剤封止孔３６は、ポンプ室６（図５参照）の外周に沿って互いの間に間隔を空けて配置されている。各接着剤封止孔３６は、流路板１２の各接着剤封止孔３４に通じている。

接着剤封止孔３４，３６は、対向板１３と振動板１５とを接着する際に使用する未硬化状態の接着剤が流れ込む孔である。接着剤封止孔３４，３６は、未硬化状態の接着剤がポンプ室６（図５参照）にはみ出して振動板１５の連結部２３に接着することを防ぐ。

第１振動板（または第２振動板）である振動板１５は、例えばＳＵＳのような金属板である。振動板１５は、円板部２１と、枠部２２と、３つの連結部２３とを備える。振動板１５は、円板部２１と枠部２２と連結部２３とに囲まれる複数の開口３７を有している。複数の開口３７はポンプ室６（図５参照）の一部を構成するものである。円板部２１は、平面視して円形状である。枠部２２は、平面視して円形の開口を設けた枠状であり、円板部２１の周囲を間隔を空けた状態で囲む。各連結部２３は、円板部２１と枠部２２とを連結する。円板部２１は、ポンプ室６（図５参照）の内部に浮いた状態で連結部２３に支持される。

第１圧電体（または第２圧電体）である圧電素子１６は、圧電材料からなる円板の上面および下面に電極を設けて構成している。圧電素子１６の上面の電極は、給電板１８を介して、外部接続端子４Ａに電気的に接続している。圧電素子１６の下面の電極は、振動板１５、対向板１３を介して、外部接続端子３Ａに電気的に接続している。

圧電素子１６と円板部２１とは、図示しない接着剤等を介して貼付されており、振動部２４を構成している。振動部２４は、圧電素子１６と円板部２１とのユニモルフ構造であり、圧電素子１６の伸縮が円板部２１に拘束されることによって上下方向の屈曲振動が生じるように構成されている。

絶縁板１７は、平面視して円形の開口３８を有する枠状である。開口３８はポンプ室６（図５参照）の一部を構成する。該絶縁板１７は、絶縁性樹脂からなり、給電板１８と振動板１５との間を電気的に絶縁している。

給電板１８は、金属製である。給電板１８は、外部接続端子４Ａと、内部接続端子２７と、を備え、支持部２９に囲まれる開口３９を有している。内部接続端子２７は、圧電素子１６の上面の電極に接触する。

外壁２Ｃは、板状であり、ポンプ室６（図５参照）の上面を覆う。外壁２Ｃは、第１吐出孔４１を有している。第１吐出孔４１は、ポンプ室６に通じている。

以上の第１ポンプ１１０において、外部接続端子３Ａ，４Ａに交流駆動信号が印加されると、圧電素子１６の厚み方向に交番電界が印加される。この結果、圧電素子１６が面内方向に伸縮し、振動部２４が同心円状に屈曲振動する。

これにより、ポンプ室６の内部で流路孔１３２の周辺に負圧が生じ、第１吸引孔３１からポンプ室６に気体が吸引され、ポンプ室６の気体が第１吐出孔４１からポンプ室６の外部に吐出される。

なお、図５、図６では第１ノズル３５が省略されているが、第１ノズル３５が第１吸引孔３１に装着されていてもよい。

次に、第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが空気を吐出している間における空気の流れについて説明する。

図７は、図１に示す第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが空気を吐出している間における気体制御装置１００の概略断面図である。図７中の一方向矢印は、空気の流れを示している。図７中の両方向矢印は、差圧を示している。図７中のハッチングの濃さは、圧力の大きさを示している。

第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが空気を吐出している間、空気は第２ポンプ１２０の第２吸引孔１３１から吸引され、第２吐出孔１４１から第１閉鎖空間８０に流入する。そして、空気は第１ポンプ１１０の第１吸引孔３１から吸引され、第１吐出孔４１から容器７０に流入する。これにより容器７０内の圧力が高くなる。

以上において、直列に接続された２個の第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが作り出す最大吐出流量は、１個の第１ポンプ１１０が作り出す最大吐出流量と同じである。一方、図７に示すように、第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とのそれぞれは、吐出圧力Ｐ１を作り出すため、直列に接続された２個の第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが作り出す最大吐出圧力は、２×Ｐ１となる。

ここで、前述したように、複数個のポンプが直列に接続した場合、容器に近い低段側に接続されているポンプではポンプ筐体の内側の圧力と外側の圧力との差が増加する。例えば図２２又は図２３に示すように、高段側のポンプ９２０ではポンプ筐体における内側の圧力Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ０（大気圧）との差圧ΔＰがＰ１であるのに対して、容器７０に近い低段側のポンプ９１０ではポンプ筐体における内側の圧力２×Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ０（大気圧）との差圧ΔＰが２×Ｐ１である。

しかしながら、気体制御装置１００は、接続筐体９０によって第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とを直列に接続している。そして、複数の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうち少なくとも外壁２Ａは、第１閉鎖空間８０に面している。

そのため、接続筐体９０における内側の圧力Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ０（大気圧）との差圧ΔＰがＰ１である。そして、最も低段側の第１ポンプ１１０においても第１ポンプ筐体２の外壁２Ａにおける内側の圧力２×Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ１＋Ｐ０との差圧ΔＰがＰ１である。また、第２ポンプ１２０においても第２ポンプ筐体１０２における内側の圧力Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ０との差圧ΔＰがＰ１である。

よって、気体制御装置１００は、最も低段側の第１ポンプ１１０の第１ポンプ筐体２における内側の圧力と外側の圧力との差圧ΔＰを、第１ポンプ１１０の吐出圧力Ｐ１以下に抑えることができる。

したがって、気体制御装置１００は、複数個のポンプが直列に接続した場合でも、低段側に接続されている第１ポンプ１１０が破損することを防止できる。また、気体制御装置１００は、第１ポンプ筐体２の厚みを厚くし、耐圧性能を高める必要が無い。そのため、気体制御装置１００は、第１ポンプ１１０を大型化したり第１ポンプ１１０の重量を増加したりせずに済む。

さらに、気体制御装置１００では、複数の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうち、外壁２Ａ以外の外壁２Ｂ、２Ｃも、第１閉鎖空間８０に面している。したがって、気体制御装置１００は、複数個のポンプが直列に接続した場合でも、低段側に接続されている第１ポンプ１１０が破損することをより防止できる。

なお、第２ノズル１４５における内側の圧力Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ１＋Ｐ０との差圧ΔＰが０である。そのため、気体制御装置１００では、接続筐体９０内部の空気が第２ノズル１４５と第２ポンプ筐体１０２との隙間から第２ポンプ筐体１０２の外部へ流出し難い。

以下、本発明の第２の実施形態に係る気体制御装置について説明する。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る気体制御装置２００の概略断面図である。図９は、図８に示す第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが空気を吐出している間における気体制御装置２００の概略断面図である。図９中の一方向矢印は、空気の流れを示している。図９中の両方向矢印は、差圧を示している。図９中のハッチングの濃さは、圧力の大きさを示している。

気体制御装置２００が図１に示す気体制御装置１００と相違する点は、第２ポンプ１２０及び配線６７が接続筐体９０の内部に配置されている点である。接続筐体９０は、第２ノズル１３５が第２開口部１９２に嵌められることによって第２ポンプ筐体１０２を固定している。その他の構成に関しては同じであるため、説明を省略する。

気体制御装置２００において接続筐体９０は、第１ポンプ筐体２及び第２ポンプ筐体１０２とともに第１閉鎖空間２８０を形成する。そして、第２吐出孔１４１と第１吸引孔３１とは、第１閉鎖空間２８０を介して通じている。

以上より、気体制御装置２００は、接続筐体９０によって第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とを直列に接続している。また、第１ポンプ１１０に関して、第１ポンプ筐体２における第１ノズル４５以外の部分が、第１閉鎖空間２８０に面している。

すなわち、複数の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうち少なくとも外壁２Ａは、第１閉鎖空間２８０に面している。さらに、複数の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうち、外壁２Ａ以外の外壁２Ｂ、２Ｃも、第１閉鎖空間２８０に面している。

そのため、接続筐体９０における内側の圧力Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ０（大気圧）との差圧ΔＰがＰ１である。そして、最も低段側の第１ポンプ１１０においても第１ポンプ筐体２の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃにおける内側の圧力２×Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ１＋Ｐ０との差圧ΔＰがＰ１である。また、第２ポンプ１２０においても第２ポンプ筐体１０２における内側の圧力Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ１＋Ｐ０との差圧ΔＰが０である。

よって、気体制御装置２００は、最も低段側の第１ポンプ１１０の第１ポンプ筐体２における内側の圧力と外側の圧力との差圧ΔＰを、第１ポンプ１１０の吐出圧力Ｐ１以下に抑えることができる。

したがって、気体制御装置２００は気体制御装置１００と同様に、複数個のポンプが直列に接続した場合でも、低段側に接続されている第１ポンプ１１０が破損することを防止できる。また、気体制御装置２００は気体制御装置１００と同様に、第１ポンプ１１０を大型化したり第１ポンプ１１０の重量を増加したりせずに済む。

また、気体制御装置２００は配線６７を接続筐体９０の内部に備える。そのため、気体制御装置２００は気体制御装置１００に比べて断線などの可能性が低く、信頼性を向上できる。

しかし、図９に示すように、第２ノズル１３５における内側の圧力Ｐ０と外側の圧力Ｐ１との差圧ΔＰがＰ１である。そのため、気体制御装置２００は気体制御装置１００に比べて、接続筐体９０内部の空気が第２ノズル１３５と第２ポンプ筐体１０２との隙間から第２ポンプ筐体１０２の外部へ流出し易い。

以下、本発明の第３の実施形態に係る気体制御装置について説明する。

図１０は、本発明の第３の実施形態に係る気体制御装置３００の概略断面図である。図１１は、図１０に示す第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と第３ポンプ１３０とが空気を吐出している間における気体制御装置３００の概略断面図である。図１１中の一方向矢印は、空気の流れを示している。図１１中の両方向矢印は、差圧を示している。図１１中のハッチングの濃さは、圧力の大きさを示している。なお、図１０、図１１では配線の図示を省略している。

気体制御装置３００が図１に示す気体制御装置１００と相違する点は、第３ポンプ１３０と接続筐体３９０とを備える点である。その他の構成に関しては同じであるため、説明を省略する。

第３ポンプ１３０は、第３ポンプ筐体３０２と、第３ポンプ筐体３０２に設けられた第３吸引孔３３１及び第３吐出孔３４１と、第３吐出孔３４１を内側に形成する第３ノズル３４５と、第３吸引孔３３１を内側に形成する第３ノズル３３５と、を有している。本実施形態において第３ポンプ１３０の構成は、第１ポンプ１１０の構成と同じであるため、説明を省略する。

接続筐体３９０が接続筐体９０と相違する点は形状である。接続筐体３９０は、第３開口部１９３が形成された接続筐体２９０と接続筐体９０とが接合されることによって構成されている。これにより、接続筐体３９０は、第３開口部１９３を有している。

そして、接続筐体３９０は、第３ノズル３３５が第３開口部１９３に嵌められることによって第３ポンプ筐体３０２を固定している。これにより、接続筐体３９０は、第３ノズル３３５でのみ第３ポンプ１３０と接触する。そのため、接続筐体３９０は、第３ポンプ１３０の振動を阻害しない。よって、気体制御装置３００は第３ポンプ１３０の特性を維持できる。

接続筐体３９０は、第１ポンプ筐体２、第２ポンプ筐体１０２及び第３ポンプ筐体３０２とともに第１閉鎖空間２８０及び第２閉鎖空間３８０を形成する。そして、第２吐出孔１４１と第１吸引孔３１とは、第１閉鎖空間２８０を介して通じている。さらに、第３吐出孔３４１と第２吸引孔１３１とは、第２閉鎖空間３８０を介して通じている。また、第３吸引孔３３１は、大気に開放されている。その他の構成に関しては同じであるため、説明を省略する。

以上において、直列に接続された３個の第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と第３ポンプ１３０とが作り出す最大吐出流量は、１個の第１ポンプ１１０が作り出す最大吐出流量と同じである。一方、図１１に示すように、第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と第３ポンプ１３０とのそれぞれは、吐出圧力Ｐ１を作り出すため、直列に接続された３個の第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と第３ポンプ１３０とが作り出す最大吐出圧力は、３×Ｐ１となる。

しかしながら、気体制御装置３００は、接続筐体３９０によって第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と第３ポンプ１３０とを直列に接続している。また、第１ポンプ１１０に関して、第１ポンプ筐体２における第１ノズル４５以外の部分が、第１閉鎖空間２８０に面している。

すなわち、複数の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうち少なくとも外壁２Ａは、第１閉鎖空間２８０に面している。さらに、複数の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうち、外壁２Ａ以外の外壁２Ｂ、２Ｃも、第１閉鎖空間２８０に面している。

そのため、最も低段側の第１ポンプ１１０においても第１ポンプ筐体２の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃにおける内側の圧力３×Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力２×Ｐ１＋Ｐ０との差圧ΔＰがＰ１である。また、第２ポンプ１２０において第２ポンプ筐体１０２における内側の圧力２×Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力２×Ｐ１＋Ｐ０との差圧ΔＰが０である。また、第３ポンプ１３０において第３ポンプ筐体３０２における内側の圧力Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ１＋Ｐ０との差圧ΔＰが０である。

よって、気体制御装置３００は、最も低段側の第１ポンプ１１０の第１ポンプ筐体２における内側の圧力と外側の圧力との差圧ΔＰを、第１ポンプ１１０の吐出圧力Ｐ１以下に抑えることができる。

したがって、気体制御装置３００は気体制御装置１００と同様に、複数個のポンプが直列に接続した場合でも、低段側に接続されている第１ポンプ１１０が破損することを防止できる。また、気体制御装置３００は気体制御装置１００と同様に、第１ポンプ１１０を大型化したり第１ポンプ１１０の重量を増加したりせずに済む。

また、接続筐体３９０は、接続筐体２９０と接続筐体９０とによって構成されている。そのため、気体制御装置３００は、第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とを、配線が設けられた接続筐体９０に装着し、第３ポンプ１３０を、配線が設けられた接続筐体２９０に装着し、接続筐体９０と接続筐体２９０とを接合することによって製造される。よって、気体制御装置３００は、接続筐体３９０によって第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と第３ポンプ１３０とを容易に直列に接続することができる。

以下、本発明の第４の実施形態に係る気体制御装置について説明する。

図１２は、本発明の第４の実施形態に係る気体制御装置４００の概略断面図である。図１３は、図１２に示す第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と第３ポンプ１３０とが空気を吐出している間における気体制御装置４００の概略断面図である。図１３中の一方向矢印は、空気の流れを示している。図１３中の両方向矢印は、差圧を示している。図１３中のハッチングの濃さは、圧力の大きさを示している。なお、図１２、図１３では配線の図示を省略している。

気体制御装置４００が図１０に示す気体制御装置３００と相違する点は、第２ポンプ１２０及び第３ポンプ１３０の配置と接続筐体４９０の形状とである。その他の構成に関しては同じであるため、説明を省略する。

接続筐体４９０が接続筐体９０と相違する点は形状である。接続筐体４９０は、第３開口部１９３が形成された接続筐体４９１と接続筐体９０とが接合されることによって構成されている。これにより、接続筐体４９０は、第３開口部１９３を有している。

接続筐体４９０は、第１ポンプ筐体２、第２ポンプ筐体１０２及び第３ポンプ筐体３０２とともに、第１閉鎖空間８０及び第２閉鎖空間４８０を形成する。そして、第２吐出孔１４１と第１吸引孔３１とは、第１閉鎖空間８０を介して通じている。さらに、第３吐出孔３４１と第２吸引孔１３１とは、第２閉鎖空間４８０を介して通じている。

以上より、気体制御装置４００は、接続筐体４９０によって第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と第３ポンプ１３０とを直列に接続している。また、第１ポンプ１１０に関して、第１ポンプ筐体２における第１ノズル４５以外の部分が、第１閉鎖空間８０に面している。

すなわち、複数の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうち少なくとも外壁２Ａは、第１閉鎖空間８０に面している。さらに、複数の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうち、外壁２Ａ以外の外壁２Ｂ、２Ｃも、第１閉鎖空間８０に面している。

そのため、最も低段側の第１ポンプ１１０においても第１ポンプ筐体２の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃにおける内側の圧力３×Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力２×Ｐ１＋Ｐ０との差圧ΔＰがＰ１である。また、第２ポンプ１２０において第２ポンプ筐体１０２における内側の圧力２×Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ１＋Ｐ０との差圧ΔＰがＰ１である。また、第３ポンプ１３０において第３ポンプ筐体３０２における内側の圧力Ｐ１＋Ｐ０と外側の圧力Ｐ０との差圧ΔＰがＰ１である。

よって、気体制御装置４００は、最も低段側の第１ポンプ１１０の第１ポンプ筐体２における内側の圧力と外側の圧力との差圧ΔＰを、第１ポンプ１１０の吐出圧力Ｐ１以下に抑えることができる。

したがって、気体制御装置４００は気体制御装置１００と同様に、複数個のポンプが直列に接続した場合でも、低段側に接続されている第１ポンプ１１０が破損することを防止できる。また、気体制御装置４００は気体制御装置１００と同様に、第１ポンプ１１０を大型化したり第１ポンプ１１０の重量を増加したりせずに済む。

また、接続筐体４９０は、接続筐体４９１と接続筐体９０とによって構成されている。そのため、気体制御装置４００は、第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とを、配線が設けられた接続筐体９０に装着し、第３ポンプ１３０を、配線が設けられた接続筐体４９１に装着し、接続筐体９０と接続筐体４９１とを接合することによって製造される。よって、気体制御装置４００は、接続筐体４９０によって第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と第３ポンプ１３０とを容易に直列に接続することができる。

以下、本発明の第５の実施形態に係る気体制御装置について説明する。

図１４は、本発明の第５の実施形態に係る気体制御装置５００の概略断面図である。図１５は、図１４に示すＳ−Ｓ線の断面図である。図１６は、図１４に示す第１ポンプ５１０と第２ポンプ５２０とが空気を吐出している間における気体制御装置５００の概略断面図である。図１６中の一方向矢印は、空気の流れを示している。図１６中の両方向矢印は、差圧を示している。図１６中のハッチングの濃さは、圧力の大きさを示している。

気体制御装置５００が図１に示す気体制御装置１００と相違する点は、第１ポンプ５１０、第２ポンプ５２０及び接続筐体５９０のそれぞれの形状である。

第１ポンプ５１０は、図１４、図１５に示すように、第１ポンプ１１０と、第１ポンプ筐体５０２と、第１ポンプ筐体５０２に設けられた第１吸引孔５３１及び第１吐出孔５４１と、第１吐出孔５４１を内側に形成する第１ノズル５４５と、第１吸引孔５３１を内側に形成する第１ノズル５３５と、を有している。第１ポンプ筐体５０２は、円柱状であり、複数の外壁５０２Ａ，５０２Ｂを有する。外壁５０２Ａは、第１吸引孔５３１を有する。

第１ポンプ筐体５０２は、固定部５９５を有する。第１ポンプ筐体５０２は固定部５９５によって、第１ポンプ１１０の第１ポンプ筐体２を内部に固定する。これにより、第１ポンプ筐体５０２は、第１ポンプ筐体２とともに、第１吸引孔３１及び第１吸引孔５３１に通じる閉鎖空間５０６と、第１吐出孔４１及び第１吐出孔５４１に通じる閉鎖空間５０７とを形成する。

第２ポンプ５２０は、第１ポンプ１１０と、第２ポンプ筐体５５２と、第２ポンプ筐体５５２に設けられた第２吸引孔５６１及び第２吐出孔５７１と、第２吐出孔５７１を内側に形成する第２ノズル５７５と、第２吸引孔５６１を内側に形成する第２ノズル１６５と、を有する。

ここで、第２ポンプ５２０の構成は第１ポンプ５１０の構成と同じである。すなわち、第２ポンプ筐体５５２と第２吸引孔５６１及び第２吐出孔５７１と第２ノズル５７５と第２ノズル１６５とのそれぞれの構成は、第１ポンプ筐体５０２と第１吸引孔５３１及び第１吐出孔５４１と第１ノズル５４５と第１ノズル５３５とのそれぞれの構成と同じである。

接続筐体５９０は、第１開口部５９１と第２開口部５９２とを有している。接続筐体５９０は、第１ノズル５４５が第１開口部５９１に嵌められることによって第１ポンプ筐体５０２を固定している。これにより、接続筐体５９０は、第１ノズル５４５でのみ第１ポンプ１１０と接触する。そのため、接続筐体５９０は、第１ポンプ１１０の振動を阻害しない。よって、気体制御装置５００は第１ポンプ１１０の特性を維持できる。

また、接続筐体５９０は、第２ノズル５７５が第２開口部５９２に嵌められることによって第２ポンプ筐体５５２を固定している。これにより、接続筐体５９０は、第２ノズル５７５でのみ第１ポンプ１１０と接触する。そのため、接続筐体５９０は、第１ポンプ１１０の振動を阻害しない。よって、気体制御装置５００は第１ポンプ１１０の特性を維持できる。

接続筐体５９０は、第１ポンプ筐体５０２及び第２ポンプ筐体５５２とともに第１閉鎖空間５８０を形成する。そして、第２吐出孔５７１と第１吸引孔５３１とは、第１閉鎖空間５８０を介して通じている。また、第１吐出孔５４１は、容器７０の内部に通じている。第２吸引孔５６１は、大気に開放されている。

以上より、気体制御装置５００は、接続筐体５９０によって第１ポンプ５１０と第２ポンプ５２０とを直列に接続している。また、第１ポンプ５１０に関して、第１ポンプ筐体５０２における第１ノズル５４５以外の部分が、第１閉鎖空間５８０に面している。

そのため、複数の外壁５０２Ａ，５０２Ｂのうち少なくとも外壁５０２Ａは、第１閉鎖空間５８０に面している。さらに、複数の外壁５０２Ａ，５０２Ｂのうち、外壁５０２Ａ以外の外壁５０２Ｂも、第１閉鎖空間５８０に面している。

よって、気体制御装置５００は気体制御装置１００と同様に、複数個のポンプが直列に接続した場合でも、低段側に接続されている第１ポンプ５１０が破損することを防止できる。また、気体制御装置５００は気体制御装置１００と同様に、第１ポンプ５１０を大型化したり第１ポンプ５１０の重量を増加したりせずに済む。

なお、第１ポンプおよび第２ポンプは、ノズルを備えている必要はない。例えば、図２４に示すようなバルブをノズルに代わりに用いることもできる。

次に、図２４は、バルブ１０１の分解斜視図である。バルブ１０１は、縁切り板１９９と、第１通気孔１１００及び第１通気孔１１１が設けられた第１板１９１０と、枠板１９５と、長方形状の薄膜からなるダイヤフラム１２００と、長方形状の薄膜からなるシール材１５２と、中間板１９４と、流路形成板１９３０と、第２通気孔１１２が設けられた第２板１９２０と、を備え、それらが順に積層された構造を有している。流路形成板１９３０、中間板１９４、および枠板１９５は、側壁板１９０を構成する。流路形成板１９３０は、排気孔１１３に通じる排気流路１１４を形成する。

縁切り板１９９の材料は、例えばＰＥＴ樹脂である。第１板１９１０、側壁板１９０、および第２板１９２０の材料は、例えば金属である。第２板１９２０と流路形成板１９３０と中間板１９４と枠板１９５と第１板１９１０との各接合は例えば、両面テープ、熱拡散接合、または接着剤等によって行われる。

第２板１９２０は、カフ１０９に連通する第２通気孔１１２と、排気孔１１３に通じる排気流路１１４の周囲に位置する弁座と、を有する。第２板１９２０は、例えば樹脂からなる。

第１板１９１０は、ポンプの吐出孔に連通する第１通気孔１１００、１１１を有する。第１板１９１０は、例えば金属からなる。

ダイヤフラム１２００には、弁座１３８に対向する領域の中心部に円形の孔部１２１が設けられている。孔部１２１の直径は、ダイヤフラム１２００に接触する弁座１３８の面の直径よりも小さく設けられている。ダイヤフラム１２００の外周は、第１板１９１０と第２板１９２０のそれぞれの外周より小さい。ダイヤフラム１２００は、例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）またはシリコーンなどのゴムからなる。

ダイヤフラム１２００は、シール材１５２を介して第１板１９１０および中間板１９４に挟持されている。これにより、ダイヤフラム１２００の一部が第２板１９２０の弁座に接触するとともに、ダイヤフラム１２００における孔部１２１の周囲が弁座１３８に接触する。弁座１３８は、ダイヤフラム１２００における孔部１２１の周囲を与圧するよう第１板１９１０に設けられている。弁座１３８は、突起部１３８Ａおよび突起部１３８Ｂによって構成されている。突起部１３８Ａおよび突起部１３８Ｂの材料は、例えば金属である。

ダイヤフラム１２００は、第２板１９２０および第１板１９１０で構成される空間内を、第１バルブ室および第２バルブ室に分割する。第１バルブ室および第２バルブ室のそれぞれの直径は、例えば７．０ｍｍである。ダイヤフラム１２００に接触する弁座１３８の面の直径は、例えば１．５ｍｍである。

バルブ１０１では、第２バルブ室にシール材１５２の一部が位置する。シール材１５２は、例えば両面テープまたは接着剤等からなる。

ダイヤフラム１２００における孔部１２１の周囲と、その周囲と接触して孔部１２１を被覆する弁座１３８と、により、逆止弁が構成される。逆止弁は、第１バルブ室の圧力と第２バルブ室の圧力とに基づいてダイヤフラム１２００が弁座１３８に対して接触または離間する。

また、次に、排気弁は、ダイヤフラム１２００の一部と、排気流路１１４の周囲に位置する第２板１９２０の弁座と、によって構成されている。排気弁は、第１バルブ室の圧力と第２バルブ室の圧力とに基づいてダイヤフラム１２００の一部が第２板１９２０の弁座に対して接触または離間する。

図２５に示すように、ノズルに代えて以上の様なバルブ１０１を備えた第１ポンプおよび第２ポンプを用いることでも、第１ポンプ筐体の第１外壁における内側の圧力と外側の圧力との差圧ΔＰを、第１ポンプの吐出圧力Ｐ１までに抑えることができる。

以下、本発明の第６の実施形態に係る気体制御装置について説明する。

図１７は、本発明の第６の実施形態に係る気体制御装置６００の概略断面図である。気体制御装置６００が図１に示す気体制御装置１００と相違する点は、第１ポンプ１１０及び第２ポンプ１２０が接続筐体９０に逆向きに固定されている点である。第１吸引孔３１が容器７０に接続し、容器７０内に通じる。第１吐出孔４１と第２吸引孔１３１とは、第１閉鎖空間８０を介して通じている。その他の構成に関しては同じであるため、説明を省略する。

なお、本実施形態では、外壁２Ｃが本発明の第１外壁の一例に相当し、外壁２Ａが本発明の第２外壁の一例に相当する。

次に、第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが空気を吸引している間における空気の流れについて説明する。

図１８は、図１７に示す第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが空気を吸引している間における気体制御装置６００の概略断面図である。図１８中の一方向矢印は、空気の流れを示している。図１８中の両方向矢印は、差圧を示している。図１８中のハッチングの濃さは、圧力の大きさを示している。

第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが空気を吸引している間、容器７０内の空気は、第１ポンプ１１０の第１吸引孔３１から吸引され、第１吐出孔４１から第１閉鎖空間８０に流入する。そして、第１閉鎖空間８０の空気は第２ポンプ１２０の第２吸引孔１３１から吸引され、第２吐出孔１４１から第２ポンプ筐体１０２の外部へ流出する。これにより容器７０内の圧力が低くなる。

以上において、直列に接続された２個の第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが作り出す最大吸引流量は、１個の第１ポンプ１１０が作り出す最大吸引流量と同じである。一方、図１８に示すように、第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とのそれぞれは、吸引圧力Ｐ１を作り出すため、直列に接続された２個の第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とが作り出す最大吸引圧力は、２×Ｐ１となる。

しかしながら、気体制御装置６００は、接続筐体９０によって第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０とを直列に接続している。また、第１ポンプ１１０に関して、第１ポンプ筐体２における第１ノズル３５以外の部分が、第１閉鎖空間８０に面している。

すなわち、複数の外壁２Ａ，２Ｂ、２Ｃのうち少なくとも外壁２Ｃは、第１閉鎖空間８０に面している。さらに、複数の外壁２Ａ，２Ｂ、２Ｃのうち、外壁２Ｃ以外の外壁２Ａ，２Ｂも、第１閉鎖空間８０に面している。

そのため、接続筐体９０における内側の圧力Ｐ０−Ｐ１と外側の圧力Ｐ０（大気圧）との差圧ΔＰがＰ１である。また、第２ポンプ１２０においても第２ポンプ筐体１０２における内側の圧力Ｐ０−Ｐ１と外側の圧力Ｐ０との差圧ΔＰがＰ１である。そして、最も低段側の第１ポンプ１１０において、第１ポンプ筐体２の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃにおける内側の圧力Ｐ０−２×Ｐ１と外側の圧力Ｐ０−Ｐ１との差圧ΔＰがＰ１である。

よって、気体制御装置６００は、最も低段側の第１ポンプ１１０の第１ポンプ筐体２における内側の圧力と外側の圧力との差圧ΔＰを、第１ポンプ１１０の吸引圧力Ｐ１以下に抑えることができる。

したがって、気体制御装置６００は気体制御装置１００と同様に、複数個のポンプが直列に接続した場合でも、低段側に接続されている第１ポンプ１１０が破損することを防止できる。また、気体制御装置６００は気体制御装置１００と同様に、第１ポンプ１１０を大型化したり第１ポンプ１１０の重量を増加したりせずに済む。

なお、気体制御装置６００の変形例として、図８に示す気体制御装置２００のように、第２ポンプ１２０を接続筐体９０の内部に配置してもよい。

以下、本発明の第７の実施形態に係る気体制御装置について説明する。

図１９は、本発明の第７の実施形態に係る気体制御装置７００の概略断面図である。気体制御装置７００が図１０に示す気体制御装置３００と相違する点は、第１ポンプ１１０、第２ポンプ１２０及び第３ポンプ１３０が接続筐体３９０に逆向きに固定されている点である。第１吸引孔３１が容器７０に接続し、容器７０内に通じている。第１吐出孔４１と第２吸引孔１３１とは、第１閉鎖空間２８０を介して通じている。第２吐出孔１４１と第３吸引孔３３１とは、第１閉鎖空間２８０を介して通じている。その他の構成に関しては同じであるため、説明を省略する。

なお、本実施形態では、外壁２Ｃが本発明の第１外壁の一例に相当し、外壁２Ａが本発明の第２外壁の一例に相当する。

次に、第１ポンプ１１０、第２ポンプ１２０及び第３ポンプ１３０が空気を吸引している間における空気の流れについて説明する。

図２０は、図１９に示す第１ポンプ１１０、第２ポンプ１２０及び第３ポンプ１３０が空気を吸引している間における気体制御装置７００の概略断面図である。図２０中の一方向矢印は、空気の流れを示している。図２０中の両方向矢印は、差圧を示している。図２０中のハッチングの濃さは、圧力の大きさを示している。

第１ポンプ１１０、第２ポンプ１２０及び第３ポンプ１３０が空気を吸引している間、容器７０内の空気は、第１ポンプ１１０の第１吸引孔３１から吸引され、第１吐出孔４１から第１閉鎖空間２８０に流入する。そして、第１閉鎖空間２８０の空気は第２ポンプ１２０の第２吸引孔１３１から吸引され、第２吐出孔１４１から第２閉鎖空間３８０に流入する。そして、第２閉鎖空間３８０の空気は、第３ポンプ１３０の第３吸引孔３３１から吸引され、第３吐出孔３４１から第３ポンプ筐体３０２の外部へ流出する。これにより容器７０内の圧力が低くなる。

以上において、直列に接続された３個の第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と第３ポンプ１３０とが作り出す最大吸引流量は、１個の第１ポンプ１１０が作り出す最大吸引流量と同じである。一方、図２０に示すように、第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と第３ポンプ１３０とのそれぞれは、吸引圧力Ｐ１を作り出すため、直列に接続された３個の第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と第３ポンプ１３０とが作り出す最大吸引圧力は、３×Ｐ１となる。

しかしながら、気体制御装置７００は、接続筐体３９０によって第１ポンプ１１０と第２ポンプ１２０と第３ポンプ１３０とを直列に接続している。また、第１ポンプ１１０に関して、第１ポンプ筐体２における第１ノズル４５以外の部分が、第１閉鎖空間２８０に面している。

すなわち、複数の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうち少なくとも第１吐出孔４１が設けられている外壁２Ｃは、第１閉鎖空間２８０に面している。さらに、複数の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃのうち、外壁２Ｃ以外の外壁２Ａ、２Ｂも、第１閉鎖空間２８０に面している。

そのため、最も低段側の第１ポンプ１１０においても第１ポンプ筐体２の外壁２Ａ、２Ｂ、２Ｃにおける内側の圧力Ｐ０−３×Ｐ１と外側の圧力Ｐ０−２×Ｐ１との差圧ΔＰがＰ１である。また、第２ポンプ１２０において第２ポンプ筐体１０２における内側の圧力Ｐ０−２×Ｐ１と外側の圧力Ｐ０−２×Ｐ１との差圧ΔＰが０である。また、第３ポンプ１３０において第３ポンプ筐体３０２における内側の圧力Ｐ０−Ｐ１と外側の圧力Ｐ０−Ｐ１との差圧ΔＰが０である。

よって、気体制御装置７００は、最も低段側の第１ポンプ１１０の第１ポンプ筐体２における内側の圧力と外側の圧力との差圧ΔＰを、第１ポンプ１１０の吸引圧力Ｐ１以下に抑えることができる。

したがって、気体制御装置７００は気体制御装置１００と同様に、複数個のポンプが直列に接続した場合でも、低段側に接続されている第１ポンプ１１０が破損することを防止できる。また、気体制御装置７００は気体制御装置１００と同様に、第１ポンプ１１０を大型化したり第１ポンプ１１０の重量を増加したりせずに済む。

以下、直列接続するポンプの個数と最も低段側のポンプ筐体にかかる差圧との関係について説明する。

図２１は、直列接続するポンプの個数と最も低段側のポンプ筐体にかかる差圧との関係の一例を示す図である。

前述したように、複数個のポンプが直列に接続した場合、容器に近い低段側に接続されているポンプではポンプ筐体の内側の圧力と外側の圧力との差が増加する。図２１に示すように、直列接続するポンプの個数に比例して、最も低段側のポンプ筐体にかかる差圧が増加する。

しかし、本実施形態の気体制御装置１００〜７００は、直列接続するポンプの個数に係らず、最も低段側の第１ポンプ筐体２における内側の圧力と外側の圧力との差圧ΔＰを、第１ポンプ１１０の吐出圧力Ｐ１以下に抑えることができる。

なお、上述の各実施形態では、気体として空気を用いる例を示したが、本発明は、これに限るものではない。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であり、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。

２…第１ポンプ筐体
２Ａ，２Ｂ、２Ｃ…外壁
３Ａ，４Ａ…外部接続端子
１３８…弁座
６…ポンプ室
１２…流路板
１３…対向板
１５…振動板
１６…圧電素子
１７…絶縁板
１８…給電板
２１…円板部
２２…枠部
２３…連結部
２４…振動部
２７…内部接続端子
３１…第１吸引孔
３２…開口
３３…流路
３４，３６…接着剤封止孔
３５…第１ノズル
３７、３８、３９…開口
４１…第１吐出孔
４５…第１ノズル
６１、６２…Ｏリング
６３…パッキン
６５、６６…逆止弁
６７、６８…配線
７０…容器
８０、２８０、５８０…第１閉鎖空間
８１…閉鎖空間
８５…蓋筐体
８９…接続孔
９０、２９０、３９０、４９０、４９１、５９０…接続筐体
９１…第１筐体
９２…第２筐体
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００…気体制御装置
１０２…第２ポンプ筐体
１１０…第１ポンプ
１２０…第２ポンプ
１３０…第３ポンプ
１３１…第２吸引孔
１３２…流路孔
１３５…第２ノズル
１４１…第２吐出孔
１４５…第２ノズル
１６５…第２ノズル
１９１…第１開口部
１９２…第２開口部
１９３…第３開口部
３０２…第３ポンプ筐体
３３１…第３吸引孔
３３５…第３ノズル
３４１…第３吐出孔
３４５…第３ノズル
３８０、４８０…第２閉鎖空間
５０２…第１ポンプ筐体
５０２Ａ，５０２Ｂ…外壁
５０６、５０７…閉鎖空間
５１０…第１ポンプ
５２０…第２ポンプ
５３１…第１吸引孔
５３５…第１ノズル
５４１…第１吐出孔
５４５…第１ノズル
５５２…第２ポンプ筐体
５６１…第２吸引孔
５７１…第２吐出孔
５７５…第２ノズル
５９１…第１開口部
５９２…第２開口部
５９５…固定部
９００…流体輸送システム
９０２…ポンプ筐体
９１０、９２０…ポンプ
９３１、９３３、９３５…流路

Claims (9)

1. 第１吸引孔と、第１吐出孔と、前記第１吐出孔を有する第１外壁、前記第１吸引孔を有する第２外壁、並びに前記第１吸引孔及び前記第１吐出孔のいずれも有しない第３外壁、よりなる第１ポンプ筐体と、を有する第１ポンプと、
   第２ポンプ筐体と、前記第２ポンプ筐体に設けられた第２吸引孔及び第２吐出孔とを有する第２ポンプと、
   前記第１ポンプ筐体及び前記第２ポンプ筐体とともに第１閉鎖空間を形成する接続筐体と、を備え、
   前記第１外壁、前記第２外壁、及び前記第３外壁は、前記第１閉鎖空間に面し、
   前記第２吐出孔と前記第１吸引孔とは、前記第１閉鎖空間を介して通じている、
   気体制御装置。
2. 第１吸引孔と、第１吐出孔と、前記第１吐出孔を有する第１外壁、前記第１吸引孔を有する第２外壁、並びに前記第１吸引孔及び前記第１吐出孔のいずれも有しない第３外壁、よりなる第１ポンプ筐体と、を有する第１ポンプと、
   第２ポンプ筐体と、前記第２ポンプ筐体に設けられた第２吸引孔及び第２吐出孔とを有する第２ポンプと、
   前記第１ポンプ筐体及び前記第２ポンプ筐体とともに第１閉鎖空間を形成する接続筐体と、を備え、
   前記第１外壁、前記第２外壁、及び前記第３外壁のうち少なくとも前記第１外壁は、前記第１閉鎖空間に面し、
   前記第２吐出孔と前記第１吸引孔とは、前記第１閉鎖空間を介して通じていて、
   前記第１ポンプ筐体は、前記第１吐出孔又は前記第１吸引孔を内側に形成する第１ノズルを有し、
   前記接続筐体は、第１開口部を有し、
   前記接続筐体は、前記第１ノズルが前記第１開口部に嵌められることによって前記第１ポンプ筐体を固定している、
   気体制御装置。
3. 第１吸引孔と、第１吐出孔と、前記第１吐出孔を有する第１外壁、前記第１吸引孔を有する第２外壁、並びに前記第１吸引孔及び前記第１吐出孔のいずれも有しない第３外壁、よりなる第１ポンプ筐体と、第１ポンプと、
   第２ポンプ筐体と、前記第２ポンプ筐体に設けられた第２吸引孔及び第２吐出孔とを有する第２ポンプと、
   前記第１ポンプ筐体及び前記第２ポンプ筐体とともに第１閉鎖空間を形成する接続筐体と、を備え、
   前記第１外壁、前記第２外壁、及び前記第３外壁は、前記第１閉鎖空間に面し、
   前記第１吐出孔と前記第２吸引孔とは、前記第１閉鎖空間を介して通じている、
   気体制御装置。
4. 第１吸引孔と、第１吐出孔と、前記第１吐出孔を有する第１外壁、前記第１吸引孔を有する第２外壁、並びに前記第１吸引孔及び前記第１吐出孔のいずれも有しない第３外壁、よりなる第１ポンプ筐体と、第１ポンプと、
   第２ポンプ筐体と、前記第２ポンプ筐体に設けられた第２吸引孔及び第２吐出孔とを有する第２ポンプと、
   前記第１ポンプ筐体及び前記第２ポンプ筐体とともに第１閉鎖空間を形成する接続筐体と、を備え、
   前記第１外壁、前記第２外壁、及び前記第３外壁のうち少なくとも前記第１外壁は、前記第１閉鎖空間に面し、
   前記第１吐出孔と前記第２吸引孔とは、前記第１閉鎖空間を介して通じていて、
   前記第１ポンプ筐体は、前記第１吐出孔又は前記第１吸引孔を内側に形成する第１ノズルを有し、
   前記接続筐体は、第１開口部を有し、
   前記接続筐体は、前記第１ノズルが前記第１開口部に嵌められることによって前記第１ポンプ筐体を固定している、
   気体制御装置。
5. 前記第１ポンプ筐体における前記第１ノズル以外の部分が、前記第１閉鎖空間に面する、請求項２又は請求項４に記載の気体制御装置。
6. 前記第２ポンプ筐体は、前記第２吐出孔又は前記第２吸引孔を内側に形成する第２ノズルを有し、
   前記接続筐体は、第２開口部を有し、
   前記接続筐体は、前記第２ノズルが前記第２開口部に嵌められることによって前記第２ポンプ筐体を固定している、請求項２、請求項４又は請求項５に記載の気体制御装置。
7. 前記第１ポンプは、第１圧電体と、前記第１圧電体の伸縮によって振動する第１振動板とを有し、
   前記第２ポンプは、第２圧電体と、前記第２圧電体の伸縮によって振動する第２振動板とを有する、請求項１乃至請求項６に記載の気体制御装置。
8. 第３ポンプ筐体と、前記第３ポンプ筐体に設けられた第３吸引孔及び第３吐出孔とを有する第３ポンプを備え、
   前記接続筐体は、前記第２ポンプ筐体及び前記第３ポンプ筐体とともに第２閉鎖空間を形成し、
   前記第２ポンプ筐体は、前記第１閉鎖空間及び前記第２閉鎖空間に面する、請求項１乃至請求項７に記載の気体制御装置。
9. 前記第３ポンプ筐体は、前記第３吐出孔又は前記第３吸引孔を内側に形成する第３ノズルを有し、
   前記接続筐体は、第３開口部を有し、
   前記接続筐体は、前記第３ノズルが前記第３開口部に嵌められることによって前記第３ポンプ筐体に固定されている、請求項８に記載の気体制御装置。

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