JPH10184551A - 小型ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子血圧計等に用いられる小型ポンプの排気
弁の作動を確実化する。すなわち、排気弁の内外の圧力
差が低下したとき、排気弁の密閉性が悪化して漏気が起
り加圧性能が低下し易いことを改善する。 【解決手段】 容積可変の加圧室の外側から排気弁を排
気口に圧着するように、排気を妨げない程度の弱いコイ
ルバネあるいはスポンジ状の柱状または管状の弾性体
を、ポンプのケースの排気孔内部に配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は小型ポンプに関す
る。このような小型ポンプは、例えば携帯用電子血圧計
に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】一つの空室を固定壁と可撓壁とで構成
し、空室には吸気弁、排気弁を備えた吸気孔および排気
孔を設け、電磁装置等で可撓壁を強制的に変形振動させ
て加圧室の容積を周期的に変動させ、外気を吸入しては
圧力空気として排気する原理を有するポンプは周知であ
る。この形式のポンプは可撓壁をゴム製のダイヤフラム
とし、吸気弁や排気弁もこれと一体的に形成して、固定
壁となり吸気孔・排気孔を一体的に設けた合成樹脂製の
ケース内に保持させることによって極めて小型化するこ
とができる。ダイヤフラムに凹凸の変形を与える電磁的
駆動装置についても、ソレノイドで交流を用いて駆動す
ることもできるが、超小型の直流モータ（電池駆動に便
利）に偏心軸を設けることによって駆動すれば更に簡便
である。近年はこのように小型化したポンプを用いて、
腕カフあるいは指カフに加圧空気を供給するようにし
た、携帯用のポケットサイズの電子血圧計が実現してい
る。このようなポンプの従来例を以下に説明する。

【０００３】図５および図６は従来例の概念的な構造お
よび作動状態を示す作動図である。まずポンプの主要な
構造を説明する。加圧室１はほぼ薄い円筒状の空間をな
し、下部は固定壁をなすＡＢＳ等硬質な合成樹脂製のケ
ース３に設けた空洞部で構成され、上部は可撓壁をなす
ネオブレンゴム等の柔軟な材質より成るダイヤフラム体
２の薄いドーム型をなすダイヤフラム２１にて覆われて
いる。ダイヤフラム体２はダイヤフラム２１と共に、そ
の中央部にある駆動棹２２、周囲のフランジ部２４、吸
気弁２５、排気弁２６が一体に成形された部品である。

【０００４】ケース３はその厚みのほぼ中央部でフラン
ジ部２４を気密に挟持すると共に、加圧室内とポンプ外
の圧力が等しいニュートラル状態では、吸気弁２５を吸
気孔３８の縁部に、排気弁２６を排気孔３９の縁部に、
それぞれほとんど接触力のない状態で軽く密接するよう
に、各弁の周囲を囲むフランジ部を挟持して位置決めし
ている。ケース３にはこの他、吸気孔３８につながる加
圧室側の吸気通路３４、排気孔３９につながる排気通路
３５、排気筒４０等が一体に設けられている。なお図示
を省略したが、ケース３の一部に取り付けられた、ダイ
ヤフラム駆動用の直流モータが存在する。このモータの
回転軸は図の紙面に垂直で、その先端はクランク状に曲
げられて偏心したまま回転するようになっており、駆動
棹２２に押し込まれた含油合金から成る偏心軸ブッシュ
２７の中心孔に嵌まっている。また排気筒４０には、こ
れも図示しないが、腕カフまたは指カフに接続された可
撓性のチューブが嵌まっている。なお吸気孔３８の外部
は大気である。

【０００５】次に従来例のポンプの動作を説明する。モ
ータの回転につれて、軸端の偏心部のため、駆動棹２２
は途中傾斜しながらではあるが上下運動をする。図５は
モータの偏心部が上死点に達した瞬間の状態を、図６は
モータの偏心部が下死点に達した瞬間の状態を示してい
る。図５ではダイヤフラム２１が持ち上げられて加圧室
１の容積が最大になっている。加圧室１の内部圧力は外
気の大気圧よりも低下し、吸気弁２５は吸気孔３８の縁
部から離れて吸気通路３４側にたわみ、外気が矢印のよ
うに吸気孔３８から加圧室１内に流入する。排気弁２６
は排気筒４０の内部圧力の方が加圧室１の内圧より高い
ので、排気通路３５の出口側である排気孔３９に押しつ
けられてこれを閉じている。

【０００６】図６ではダイヤフラム２１が最も沈み加圧
室１の容積は最小、内圧は最大となった状態である。吸
気弁２５は外気より大きい内圧により吸気孔３８に押し
つけられてこれを閉じている。排気弁２６は高い内圧に
より外側に開き、排気筒４０内に矢印の方向に加圧空気
を送り出す。このような動作が、モータが停止するか、
内圧が排気筒４０内圧力と平衡するまで周期的に繰り返
される。

【０００７】このような従来技術においては次のような
問題点があった。ゴム製の板状である吸気弁、排気弁は
その両側の圧力差を除けば、弁自体の弾性力で吸気孔、
排気孔を塞いでいる。しかし弁体は薄い平板であり、そ
れ自体による閉塞圧力を大きくは取れない。従ってダイ
ヤフラム体の成形時の形状バラツキも作用して、排気筒
内の圧力がまだ上昇しない加圧の初期においては、排気
弁の両側の圧力差が少ないため密閉が十分行われず、漏
気を起してしまって加圧が進行しないことが稀にとはい
え生じることである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来構造の欠点を解消し、排気弁に作用する圧力差が小
さいときでも排気弁が排気孔を完全に閉塞するように
し、低圧時においても加圧動作を完全に遂行するように
した新しいポンプ構造を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】加圧室の外側から排気弁
を排気口に常時圧着させるように、排気を妨げない程度
の弱いコイルバネあるいはスポンジ状の柱状または管状
の弾性体を、ポンプのケースの排気孔外側に配設する。
より厳密に記すと、固定壁と可撓壁とでほぼ囲まれた容
積可変の加圧室を有し、前記可撓壁を構成する可撓性材
料より成るダイヤフラムと、吸気弁および排気弁と、前
記固定壁を構成し前記各弁にて開閉され、外部に通じる
吸気孔および排気孔とを備えると共に前記ダイヤフラム
を保持し同時に前記吸気弁と排気弁を前記吸気孔および
排気孔に保持しているケースと、前記ダイヤフラムに凹
凸の変形を行わせるための小型の駆動装置とより成る小
型ポンプにおいて、前記ケースは排気孔近傍において、
前記排気弁を前記排気孔に対して通常動作状態での排気
を妨げない程度の力で圧着させるように配置した弾性部
材を保持していることを特徴とする小型ポンプである。

【００１０】

【発明の実施の形態】上記のように、排気弁を密閉させ
るための予圧を与えるように構成した本発明の実施の形
態の一例を以下に図面を用いて説明する。図１は本発明
の実施の形態の一例の断面図、図２は同実施の形態にお
けるダイヤフラムの上面図およびＡ−Ａ断面図、図３は
同実施の形態における下ケースの上面図およびＡ−Ａ断
面図、図４は同実施の形態における上ケースの正面図お
よび下面図である。各図において、既に説明した従来例
と同等かつ共通する部分については同じ名称および番号
を付し、改めて説明することはしない。なお、本実施の
形態のポンプの大きさはケースの横幅で例えば３０ｍｍ
程度のものである。

【００１１】図１において、加圧室１は加圧効果を向上
させるために底面をほぼ円錐面とし摺り鉢状の断面形状
を与えてある。ケース３は別個に成形した下ケース３１
と上ケース３２とを重ねてあり、ダイヤフラム体２はそ
のフランジ部２４でそれらの間にサンドイッチされ保持
される。ダイヤフラム２１の断面形状はほぼニュートラ
ルな状態にある場合、即ち駆動モータの回転軸（これら
は図示せず）の偏心部が水平方向にある場合を描いてい
る。排気バネ４は弱いコイルバネであって、排気孔３９
の一部の内径を大きくして上ケース３２内に保持され、
その圧縮力で排気弁２６に下向きの予圧（圧着力）を与
えている。そのバネ力の大きさには最適な範囲が存在す
る。即ち、少なくとも加圧がまだなされない動作開始直
後の時期でも排気弁に十分な密着性を与えて加圧動作を
確実に開始進行させる一方で、強すぎて加圧が所定値ま
で進行したら排気弁を押し開いて所期の排気動作がなさ
れるということを妨げることがないように選ばれる。こ
の範囲内でバネ強度の設計を行うことにより、本発明の
目的が達成できる。

【００１２】また本実施の形態においては、従来例との
相違点が更に存在する。それは再加圧用突起４１を吸気
孔３８の周縁部の一部に設けたことである。その突起高
さは極めて僅かであるが、吸気弁２５が吸気孔３８の周
縁部に完全に密着するのを防ぎ、極く狭い隙間を残すよ
うに、即ち僅かな漏気を故意に起こすように設けられ
る。これは前述の排気バネ４の存在理由とは一見矛盾す
るようであるが、そうではなく、この場合必要とされ設
定される漏気はポンプの加圧動作を妨げるほど大きくは
ないし、また漏気の行く先も異なる（一方は大気へ、他
方は排気筒へ）。その存在理由は、電子血圧計の自動加
圧動作のアルゴリズムの不備を補うためである。血圧の
測定においては通常、腕カフの空気圧を通常人の最高血
圧より２０〜３０ｍｍＨｇ高く加圧した後徐々に減圧す
る過程で血圧を測定するが、稀に高血圧の人の中には、
その最高血圧が機械が最初に設定した測定開始圧よりも
高い場合がある。その場合、機械の測定動作は最高血圧
が測定できないまま進行し、結局測定エラーとなる。こ
のような事態を回避するため、血圧計はその機能とし
て、エラーの場合自動的に（より高い圧力に）再加圧し
再測定するアルゴリズムを備えている。しかしポンプの
圧力が十分下がらず加圧室内に前回加圧した圧力が残っ
ていると、再加圧がスムーズに出来ない場合がある。本
発明の実施の形態における再加圧用突起４１は吸気弁２
５から常時僅かに漏気をさせ、圧力の残留を防ぐ。突起
高さは数μｍ〜数１０μｍであり、図１では誇張されて
いる。

【００１３】図２によってダイヤフラム体２の、図３に
よって下ケース３１の、図４によって上ケース３２の全
体形状が示される。ダイヤフラム体２の駆動棹２２には
偏心軸ブッシュ２７を保持する偏心軸穴２３が設けてあ
る。フランジ部２４は下ケース３１の凹部３７内に沈み
かつ位置決めされる。ダイヤフラム２１は下ケースの円
筒部３３に嵌入する。下ケースと上ケースの位置合わせ
は、位置決めピン３６と位置決め孔４２との嵌合によて
なされる。また上ケース３２は、駆動棹２２を駆動する
モータの支持部４３を有し、それはモータ軸穴４４とモ
ータ取付穴４５を有する。４６は排気バネ収納部であ
る。

【００１４】本発明の実施の形態における変形例につい
て述べる。例えばダイヤフラムと弁とを別体で作るこ
と、ダイヤフラムや弁やケースの材質やサイズや全体形
状や細部形状、気密性や作動性の改善のための付加的形
状は自由である。またダイヤフラムの駆動方法について
も同様で、電磁石による駆動や他の電気的・機械的動力
源も可能性がある。排気バネについても種々の変更が可
能で、例えばスポンジ状の弾性体を管状や柱状等（ポー
ラスな塊なので材体を通じて排気可能な場合もあり得
る）に成形したものでもよい。可能な変形の範囲は広
い。

【００１５】

【発明の効果】小型ポンプの排気弁に予圧を与えるよう
に適度に弱い弾性体を付加したので、排気弁の外側の圧
力が低圧時であっても排気弁の密閉性が改良されて漏気
が起こらず、ポンプ駆動開始後の加圧が迅速かつ確実に
なり、時間−圧力特性やそのバラツキ等のポンプの性能
品質が改善される効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の断面図である。

【図２】本発明の実施の形態におけるダイヤフラムの上
面図および断面図である。

【図３】本発明の実施の形態における下ケースの上面図
および断面図である。

【図４】本発明の実施の形態における上ケースの正面図
および下面図である。

【図５】従来例の上死点における断面を示す作動図であ
る。

【図６】従来例の下死点における断面を示す作動図であ
る。

【符号の説明】

１ 加圧室 ２ ダイヤフラム体 ３ ケース ４ 排気バネ ２１ ダイヤフラム ２２ 駆動桿 ２３ 偏心軸穴 ２４ フランジ部 ２５ 吸気弁 ２６ 排気弁 ２７ 偏心軸ブッシュ ３１ 下ケース ３２ 上ケース ３３ 円筒部 ３４ 吸気通路 ３５ 排気通路 ３６ 位置決めピン ３７ 凹部 ３８ 吸気孔 ３９ 排気孔 ４０ 排気筒 ４１ 再加圧用突起 ４２ 位置決め穴 ４３ モータ支持部 ４４ モータ軸穴 ４５ モータ取付穴 ４６ 排気バネ収納部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定壁と可撓壁とでほぼ囲まれた容積可
   変の加圧室を有し、前記可撓壁を構成する可撓性材料よ
   り成るダイヤフラムと、吸気弁および排気弁と、前記固
   定壁を構成し前記各弁にて開閉され、外部に通じる吸気
   孔および排気孔とを備えると共に前記ダイヤフラムを保
   持し同時に前記吸気弁と排気弁を前記吸気孔および排気
   孔に保持しているケースと、前記ダイヤフラムに凹凸の
   変形を行わせるための小型の駆動装置とより成る小型ポ
   ンプにおいて、前記ケースは排気孔近傍において、前記
   排気弁を前記排気孔に対して通常動作状態での排気を妨
   げない程度の力で圧着させるように配置した弾性部材を
   保持していることを特徴とする小型ポンプ。
2. 【請求項２】 前記ダイヤフラムと前記吸気弁と前記排
   気弁とは可撓性材料により一体的に成形されていると共
   に、前記弾性部材は前記排気孔内に配置されたコイルバ
   ネであることを特徴とする請求項１に記載の小型ポン
   プ。
3. 【請求項３】 前記ダイヤフラムと前記吸気弁と前記排
   気弁とは可撓性材料により一体的に成形されていると共
   に、前記弾性部材は前記排気孔内に配置されたスポンジ
   状の柱状体または管状体であることを特徴とする請求項
   １に記載の小型ポンプ。