WO2014188915A1 - バルブ、流体制御装置 - Google Patents

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WO2014188915A1
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diaphragm
valve housing
hole
housing
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川村憲一郎
和久剛志
櫻谷幸徳
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a valve for preventing a back flow of fluid and a fluid control apparatus including the valve.
  • Patent Document 1 discloses a fluid control device including a valve.
  • This fluid control device includes a piezoelectric pump and a valve.
  • the valve is connected to the piezoelectric pump by joining the top surface of the piezoelectric pump to the bottom surface of the valve.
  • the valve is provided with a cuff connection port that communicates with the cuff armband rubber tube.
  • the fluid control device is connected to the cuff by attaching the rubber band of the cuff to the cuff connection port of the valve.
  • the valve includes a second valve casing, a diaphragm made of a rectangular thin film, and a first valve casing, and has a structure in which they are laminated in order.
  • valve of Patent Document 1 ensure a sealing property between the second valve housing and the diaphragm and between the diaphragm and the first valve housing so that air does not leak from the inside of the valve.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of the fluid control device 900 according to the first comparative example.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of the valve 901 shown in FIG. 12 is a cross-sectional view of a main part of the valve 901 shown in FIG. 11 and 12 show the Z-axis direction, the Y-axis direction, and the X-axis direction.
  • the Z-axis direction has shown the lamination direction of the member which comprises the valve
  • the X-axis direction indicates the arrangement direction of the check valve 160, the communication path 135, and the exhaust valve 170.
  • the Y-axis direction indicates a direction perpendicular to the Z-axis direction and the X-axis direction.
  • the valve 901 includes a second valve housing 192, a second sealing material 952 made of a rectangular thin film, a diaphragm 920 made of a rectangular thin film, and a rectangular thin film.
  • the first seal member 951 and the first valve housing 191 are provided, and have a structure in which they are sequentially stacked.
  • the first valve housing 191 includes a second vent hole 112 communicating with the cuff 109, a third vent hole 113 communicating with the outside of the fluid control device 100, and a third vent hole 113.
  • the valve seat 139 protruded from the periphery to the diaphragm 920 side, and six openings 182.
  • the valve seat 139 has a cylindrical shape having a third vent hole 113 at the center.
  • the second valve housing 192 includes a first vent hole 110 communicating with the discharge hole 56 of the piezoelectric pump 10 and a first vent hole 111 communicating with the discharge hole 55 of the piezoelectric pump 10. And a cylindrical valve seat 138 projecting toward the diaphragm 920 and six first projecting portions 180 facing the six openings 182.
  • the diaphragm 920 is provided with a circular hole 121 at the center of the region facing the valve seat 138.
  • the diameter of the hole 121 is smaller than the diameter of the surface of the valve seat 138 that contacts the diaphragm 920.
  • the diaphragm 920 is sandwiched between the first valve housing 191 and the second valve housing 192 and contacts the valve seat 139 and the first valve housing 191 and the second valve 138 so that the periphery of the hole 121 contacts the valve seat 138. It is fixed to the valve housing 192.
  • the valve seat 138 is provided in the second valve housing 192 so as to pressurize the periphery of the hole 121 in the diaphragm 920.
  • Diaphragm 920 divides the inside of the first valve housing 191 and the second valve housing 192.
  • Diaphragm 920 has a ring-shaped first lower valve chamber 131 that communicates with first vent hole 111 and a cylindrical first upper valve chamber 133 that communicates with second vent hole 112 via communication passage 135.
  • the stop valve 160 is configured together with the first valve housing 191 and the second valve housing 192.
  • the diaphragm 920 includes a cylindrical second lower valve chamber 132 that communicates with the first vent hole 110, and a ring-shaped second upper valve chamber 134 that communicates with the first upper valve chamber 133 via the communication path 135.
  • the exhaust valve 170 having the above is configured together with the first valve housing 191 and the second valve housing 192.
  • the shape of each valve chamber is a shape when seen in a plan view from a direction perpendicular to the diaphragm 920.
  • the check valve 160, the communication path 135, and the exhaust valve 170 are disposed along the X-axis direction.
  • the six openings 182 of the first valve housing 191 are provided closer to the peripheral side than the first lower valve chamber 131 and the second lower valve chamber 132 in plan view from the X-axis direction. Of the six openings 182, three of these openings 182 are arranged along the X-axis direction. The other three openings 182 are in parallel to the three openings 182 described above on the opposite side of the three openings 182 described above with the first lower valve chamber 131 and the second lower valve chamber 132 interposed therebetween. Are arranged along the X-axis direction.
  • the six first protrusions 180 of the second valve housing 192 are provided on the peripheral side of the first upper valve chamber 133 and the second upper valve chamber 134 in plan view from the X-axis direction.
  • the six first protrusions 180 are disposed so as to face the six openings 182.
  • the first sealing material 951 is provided with second through holes 156A to 156C in regions facing the first upper valve chamber 133, the communication passage 135, and the second upper valve chamber 134.
  • the second through hole 156A has, for example, a circular shape whose central axis is substantially the same as that of the first upper valve chamber 133.
  • the second through hole 156B has, for example, a circular shape whose central axis is substantially the same as that of the second upper valve chamber 134.
  • first through holes 155A to 155C are provided in regions facing the first lower valve chamber 131 and the second lower valve chamber 132.
  • the first through-hole 155A has, for example, a circular shape whose central axis is substantially the same as that of the first lower valve chamber 131.
  • the first through hole 155B has, for example, a circular shape whose central axis is substantially the same as that of the second lower valve chamber 132.
  • the second valve housing 192, the second sealing material 952, the diaphragm 920, the first sealing material 951, and the first valve housing 191 are stacked, and the six first protrusions 180 are fitted into the six openings 182. Match. Accordingly, the diaphragm 920 is sandwiched between the first valve housing 191 and the second valve housing 192 via the first seal material 951 and the second seal material 952.
  • the laminated body which consists of the 2nd valve housing
  • the heat caulking is performed on the tip portions of the six first projecting portions 180. Thereby, the front-end
  • valve 901 as described above, further cost reduction is required.
  • the diaphragm 920 needs to use a highly reliable material, which contributes to the high manufacturing cost of the valve 901.
  • the inventor of the present application is more than the check valve 160 and the exhaust valve 170 in plan view from the X-axis direction of the first sealing material 951, the diaphragm 920, and the second sealing material 952 that do not directly contribute to the function as a valve.
  • the first valve housing 191 and the second valve housing 192 are the first seals in a portion inside the first protrusion 180 in plan view from the X-axis direction.
  • the diaphragm 120 is sandwiched between the material 151 and the second seal material 152, but nothing is sandwiched between the first valve housing 191 and the second valve housing 192 in the portion outside the first protrusion 180. Not done.
  • the warpage of the valve 901 also affects the warpage of the piezoelectric pump 10. Therefore, there is a problem that the performance of the piezoelectric pump 10 is lowered.
  • An object of the present invention is to provide a valve capable of reducing the manufacturing cost of the valve as compared with the conventional one without degrading the performance of the valve as compared with the conventional one, and a fluid control device including the valve.
  • the valve of the present invention has the following configuration in order to solve the above problems.
  • a diaphragm provided with a hole; A first sealing material provided on one main surface of the diaphragm; A first valve housing joined to the diaphragm via the first sealing material, the first valve chamber being located on one main surface side of the diaphragm and communicating with the first hole.
  • first valve housing having a plurality of openings located outside the first valve chamber, A second seal member provided on the other main surface of the diaphragm; and a second valve housing joined to the diaphragm via the second seal material, the second hole and the other main surface side of the diaphragm
  • a second valve housing having a second valve chamber communicating with the second hole and a plurality of first protrusions positioned outside the second valve chamber, In the diaphragm, the plurality of first projecting portions are fitted into the plurality of openings, so that the first valve housing and the second valve housing are interposed between the first seal member and the second seal member.
  • the periphery of the hole in the diaphragm is in contact with the second valve housing in the second valve chamber, and the hole is covered,
  • the outer periphery of each of the first seal member, the diaphragm, and the second seal member is smaller than the outer periphery of the first valve housing and the second valve housing, and is provided inside the plurality of first protrusions.
  • At least one of the first valve housing and the second valve housing has a plurality of second projecting portions located outside the plurality of first projecting portions.
  • the valve in this configuration has a structure in which a first valve housing, a first sealing material, a diaphragm, a second sealing material, and a second valve housing are laminated. And in this structure, the outer periphery of a diaphragm is smaller than the outer periphery of a 1st valve rod body and a 2nd valve rod body, and it is provided inside the said some 1st protrusion part. Therefore, compared with the valve 901 (see FIG. 11) of the first comparative example in which the outer periphery of the diaphragm has the same structure as the outer periphery of the first valve housing and the second valve housing, this configuration can reduce the use area of the diaphragm.
  • first valve housing and the second valve housing are interposed between the first sealing material and the second sealing material in a portion inward of the first projecting portion in plan view from the X-axis direction. Pinch the diaphragm.
  • a plurality of second projecting portions are located between the first valve housing and the second valve housing in a portion outside the first projecting portion in plan view from the X-axis direction.
  • a laminated body composed of the first valve housing, the first seal material, the diaphragm, the second seal material, and the second valve housing is placed on a table, and heat is applied to the distal ends of the plurality of first protrusions. Even if caulking is performed, the plurality of second projecting portions contact the first valve housing or the second valve housing, and the first valve housing and the outer portion of the second valve housing are warped. This can be suppressed. That is, with this configuration, it is possible to suppress air leakage from the inside of the valve.
  • the manufacturing cost of the valve can be reduced as compared with the conventional one without degrading the performance of the valve as compared with the conventional one.
  • the height of the plurality of second protrusions is lower than the height of the plurality of first protrusions.
  • heat caulking is performed on the front end portions of the plurality of first protrusions that protrude toward the second valve housing rather than the plurality of second protrusions.
  • the height of the plurality of second protrusions is equal to the sum of the thickness of the first sealing material, the thickness of the diaphragm, and the thickness of the second sealing material.
  • the thickness of the first sealing material and the diaphragm are between the portion outside the first protrusion in the first valve housing and the portion outside the first protrusion in the second valve housing.
  • a plurality of second protrusions having a height equal to the sum of the thickness and the thickness of the second sealing material are located.
  • the plurality of second projecting portions come into contact with the first valve housing or the second valve housing. It is possible to further suppress the warp of the outer portion of the two-valve housing from the first protrusion. That is, with this configuration, it is possible to further suppress air leakage from the inside of the valve.
  • the manufacturing cost of the valve can be reduced as compared with the conventional one without degrading the performance of the valve as compared with the conventional one.
  • the fluid control apparatus of the present invention has the following configuration in order to solve the above-mentioned problems.
  • a pump provided with a discharge hole; A valve according to any one of (1) to (3) above, The first hole of the first valve housing is connected to a fluid reservoir for storing fluid; The second hole of the second valve housing is connected to the discharge hole of the pump.
  • the fluid control device including the valve has the same effect.
  • the manufacturing cost of the valve can be reduced as compared with the conventional one without degrading the performance of the valve as compared with the conventional one.
  • FIG. 1 It is explanatory drawing which shows the flow of the air of the fluid control apparatus 100 immediately after the piezoelectric pump 10 shown in FIG. 1 stops a drive.
  • the valve 101 according to the embodiment of the present invention the valve 901 according to the first comparative example, and the valve 501 according to the second comparative example, the position in the second valve housing 192 and the warpage amount of the second valve housing 192 It is a figure which shows a relationship.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a fluid control apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the fluid control device 100 includes a piezoelectric pump 10 and a valve 101.
  • the fluid control device 100 is a device that measures the blood pressure of a subject.
  • the upper surface of the piezoelectric pump 10 is joined to the lower surface of the valve 101, whereby the valve 101 is connected to the piezoelectric pump 10.
  • the valve 101 is provided with a cuff connection port 106A that communicates with the armband rubber tube 109A of the cuff 109.
  • a cuff connection port 106A that communicates with the armband rubber tube 109A of the cuff 109.
  • the cuff 109 corresponds to the “fluid reservoir” of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the piezoelectric pump 10 shown in FIG.
  • the piezoelectric pump 10 includes a substrate 91, a flexible plate 51, a spacer 53A, a reinforcing plate 43, a vibration plate unit 60, a piezoelectric element 42, a spacer 53B, an electrode conduction plate 70, a spacer 53C, and a lid plate 54 in order. It has a laminated structure.
  • the substrate 91, the flexible plate 51, the spacer 53A, a part of the diaphragm unit 60, the spacer 53B, the electrode conduction plate 70, the spacer 53C, and the lid plate 54 constitute a pump housing 80.
  • the internal space of the pump housing 80 corresponds to the pump chamber 45.
  • the diaphragm unit 60 includes a diaphragm 41, a frame plate 61, a connecting portion 62, and an external terminal 63.
  • the diaphragm unit 60 is formed by punching a metal plate.
  • a frame plate 61 is provided around the vibration plate 41.
  • the frame plate 61 is provided with an external terminal 63 for electrical connection.
  • the diaphragm 41 is connected to the frame plate 61 by a connecting portion 62.
  • the connecting part 62 is formed in a thin ring shape, for example.
  • the connecting portion 62 has an elastic structure having a small spring constant elasticity.
  • the diaphragm 41 is elastically supported at two points with respect to the frame plate 61 by the two connecting portions 62. Therefore, the bending vibration of the diaphragm 41 is hardly disturbed. That is, the peripheral part of the piezoelectric actuator 40 (of course, the central part) is not substantially restrained.
  • connection part 62 is provided in two places, you may provide in three or more places.
  • the connecting portion 62 does not disturb the vibration of the piezoelectric actuator 40, but has some influence on the vibration of the piezoelectric actuator 40. Therefore, for example, by providing the connecting portions 62 at three locations, more natural support is possible, and cracking of the piezoelectric element 42 can also be prevented.
  • a piezoelectric element 42 is provided on the upper surface of the disc-shaped diaphragm 41.
  • a reinforcing plate 43 is provided on the lower surface of the vibration plate 41.
  • the diaphragm 41, the piezoelectric element 42, and the reinforcing plate 43 constitute a disk-shaped piezoelectric actuator 40.
  • the piezoelectric element 42 is made of, for example, lead zirconate titanate ceramic.
  • the vibration plate 41 may be formed of a metal plate having a larger linear expansion coefficient than the piezoelectric element 42 and the reinforcing plate 43, and may be heat-cured at the time of bonding. Accordingly, an appropriate compressive stress can be left in the piezoelectric element 42 without warping the entire piezoelectric actuator 40, and the piezoelectric element 42 can be prevented from cracking.
  • the diaphragm 41 may be made of a material having a large linear expansion coefficient such as phosphor bronze (C5210) or stainless steel SUS301, and the reinforcing plate 43 may be made of 42 nickel, 36 nickel, or stainless steel SUS430.
  • the diaphragm 41, the piezoelectric element 42, and the reinforcing plate 43 may be arranged in the order of the piezoelectric element 42, the reinforcing plate 43, and the diaphragm 41 from the top. Also in this case, the linear expansion coefficient is adjusted by setting the materials constituting the reinforcing plate 43 and the diaphragm 41 so that an appropriate compressive stress remains in the piezoelectric element 42.
  • a spacer 53B is provided on the upper surface of the frame plate 61.
  • the spacer 53B is made of resin.
  • the thickness of the spacer 53B is the same as or slightly thicker than that of the piezoelectric element.
  • the frame plate 61 electrically insulates the electrode conduction plate 70 and the diaphragm unit 60 from each other.
  • An electrode conduction plate 70 is provided on the upper surface of the spacer 53B.
  • the electrode conduction plate 70 is made of metal.
  • the electrode conduction plate 70 includes a frame portion 71 that is opened in a substantially circular shape, an internal terminal 73 that projects into the opening, and an external terminal 72 that projects outward.
  • the tip of the internal terminal 73 is joined to the surface of the piezoelectric element 42 with solder.
  • solder By setting the position to be joined by solder to a position corresponding to the bending vibration node of the piezoelectric actuator 40, the vibration of the internal terminal 73 is suppressed.
  • a spacer 53 ⁇ / b> C is provided on the upper surface of the electrode conduction plate 70.
  • the spacer 53C is made of resin.
  • the spacer 53C has the same thickness as the piezoelectric element 42.
  • the spacer 53 ⁇ / b> C is a spacer for preventing the solder portion of the internal terminal 73 from contacting the lid plate 54 when the piezoelectric actuator 40 is vibrating.
  • the surface of the piezoelectric element 42 is prevented from excessively approaching the cover plate 54 and the vibration amplitude is prevented from being reduced by air resistance. Therefore, the thickness of the spacer 53 ⁇ / b> C may be the same as that of the piezoelectric element 42.
  • a lid plate 54 is provided on the upper surface of the spacer 53C.
  • the lid plate 54 is provided with discharge holes 55 and 56.
  • the lid plate 54 covers the upper part of the piezoelectric actuator 40.
  • a spacer 53A is provided on the lower surface of the diaphragm unit 60. That is, the spacer 53 ⁇ / b> A is inserted between the upper surface of the flexible plate 51 and the lower surface of the diaphragm unit 60.
  • the spacer 53 ⁇ / b> A has a thickness obtained by adding about several tens of ⁇ m to the thickness of the reinforcing plate 43.
  • the spacer 53A is a spacer for preventing the piezoelectric actuator 40 from coming into contact with the flexible plate 51 when the piezoelectric actuator 40 is vibrating.
  • a flexible plate 51 is provided on the lower surface of the spacer 53A.
  • a suction hole 52 is provided at the center of the flexible plate 51.
  • a substrate 91 is provided on the lower surface of the flexible plate 51.
  • a cylindrical opening 92 is formed at the center of the substrate 91.
  • the flexible plate 51 includes a fixed portion 57 fixed to the substrate 91 and a movable portion 58 that is located on the center side of the fixed portion 57 and faces the opening 92.
  • the movable portion 58 can vibrate at substantially the same frequency as that of the piezoelectric actuator 40 due to air pressure fluctuation accompanying vibration of the piezoelectric actuator 40.
  • the natural frequency of the movable part 58 is designed to be the same as or slightly lower than the drive frequency of the piezoelectric actuator 40.
  • the vibration is designed so that the vibration phase of the flexible plate 51 is delayed (for example, delayed by 90 °) from the vibration phase of the piezoelectric actuator 40, the thickness variation of the gap between the flexible plate 51 and the piezoelectric actuator 40 is substantially reduced. Increase.
  • the piezoelectric actuator 40 bends and vibrates concentrically. Further, the movable portion 58 of the flexible plate 51 also vibrates with the vibration of the piezoelectric actuator 40. As a result, the piezoelectric pump 10 sucks air into the pump chamber 45 via the opening 92 and the suction hole 52. Further, the piezoelectric pump 10 discharges air in the pump chamber 45 from the discharge holes 55 and 56.
  • the peripheral portion of the piezoelectric actuator 40 is not substantially fixed. Therefore, according to the piezoelectric pump 10, there is little loss due to vibration of the piezoelectric actuator 40, and a high discharge pressure and a large discharge flow rate can be obtained while being small and low-profile.
  • valve 101 Next, the structure of the valve 101 will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 3 to 6.
  • FIG. 3 and 4 are exploded perspective views of the valve 101 shown in FIG.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the valve 101 as viewed from the upper surface side to which the cuff 109 is connected
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of the valve 101 as viewed from the bottom surface side to which the piezoelectric pump 10 is joined.
  • FIG. 5 is a bottom view of the second valve housing 192 constituting the valve 101 shown in FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of the valve 101 shown in FIG.
  • FIGS. 3, 5, and 6 show the Z-axis direction, the Y-axis direction, and the X-axis direction.
  • a Z-axis direction indicates a stacking direction of members constituting the valve 101.
  • the X-axis direction indicates the arrangement direction of the check valve 160, the communication path 135, and the exhaust valve 170.
  • the Y-axis direction indicates a direction perpendicular to the Z-axis direction and the X-axis direction.
  • first hole corresponds to the second vent hole 112.
  • second hole corresponds to the first vent holes 110 and 111.
  • the “first valve chamber” of the present invention corresponds to the first upper valve chamber 133 and the second upper valve chamber 134.
  • second valve chamber corresponds to the first lower valve chamber 131 and the second lower valve chamber 132.
  • the valve 101 includes a second valve housing 192, a second sealing material 152 made of a rectangular thin film, and a diaphragm 120 made of a rectangular thin film.
  • the first sealing member 151 made of a rectangular thin film and the first valve housing 191 are provided and have a structure in which they are sequentially laminated.
  • the first valve housing 191 includes a second vent hole 112 that communicates with the cuff 109, a third vent hole 113 that communicates with the outside of the fluid control device 100, and a third It has a valve seat 139 protruding from the periphery of the vent hole 113 to the diaphragm 120 side, and six openings 182.
  • the first valve housing 191 is made of resin, for example.
  • the valve seat 139 has a cylindrical shape having a third vent hole 113 at the center.
  • the six openings 182 of the first valve housing 191 are provided on the peripheral side of the first lower valve chamber 131 and the second lower valve chamber 132, which will be described later, in plan view from the X-axis direction. Of the six openings 182, three of these openings 182 are arranged along the X-axis direction. The other three openings 182 are in parallel to the three openings 182 described above on the opposite side of the three openings 182 described above with the first lower valve chamber 131 and the second lower valve chamber 132 interposed therebetween. Are arranged along the X-axis direction.
  • the upper surface of the piezoelectric pump 10 is bonded to the bottom surface of the second valve housing 192 as shown in FIG.
  • the second valve housing 192 communicates with the first vent hole 110 that communicates with the discharge hole 56 of the piezoelectric pump 10 and the discharge hole 55 of the piezoelectric pump 10.
  • the first vent hole 111, the cylindrical valve seat 138 projecting toward the diaphragm 120, and the six first projecting portions 180 facing the six opening portions 182.
  • the second valve housing 192 is made of resin, for example.
  • the six first protrusions 180 of the second valve housing 192 are provided on the peripheral side of the first upper valve chamber 133 and the second upper valve chamber 134, which will be described later, in plan view from the X-axis direction.
  • the second valve housing 192 has six second projecting portions 181 on the peripheral side from the six first projecting portions 180 in plan view from the X-axis direction.
  • the six second projecting portions 181 include the first seal member 151, the diaphragm 120, and the second seal in plan view from the X-axis direction in a state where the six first projecting portions 180 are fitted into the six opening portions 182. It is provided on the peripheral side of the material 152.
  • the diaphragm 120 is provided with a circular hole 121 at the center of the region facing the valve seat 138.
  • the diameter of the hole 121 is smaller than the diameter of the surface of the valve seat 138 that contacts the diaphragm 120.
  • the outer periphery of the diaphragm 120 is smaller than the outer periphery of each of the first valve housing 191 and the second valve housing 192.
  • the diaphragm 120 is made of rubber such as EPDM (ethylene propylene diene rubber) or silicone.
  • the diaphragm 120 is sandwiched between the first valve casing 191 and the second valve casing 192 via the first seal member 151 and the second seal member 152 by fitting the six first protrusions 180 into the six openings 182. Has been.
  • the diaphragm 120 has a second valve in plan view from the X-axis direction and a region inside the six openings 182 in the first valve housing 191 in plan view from the X-axis direction.
  • the housing 192 covers the area inside the six first protrusions 180, contacts the valve seat 138, and the periphery of the hole 121 contacts the valve seat 138.
  • the valve seat 138 is provided in the second valve housing 192 so as to pressurize the periphery of the hole 121 in the diaphragm 120.
  • the diaphragm 120 divides the inside of the first valve housing 191 and the second valve housing 192.
  • the diaphragm 120 has a ring-shaped first lower valve chamber 131 that communicates with the first vent hole 111 and a columnar first upper valve chamber 133 that communicates with the second vent hole 112 via the communication passage 135.
  • the stop valve 160 is configured together with the first valve housing 191 and the second valve housing 192.
  • the diaphragm 120 includes a cylindrical second lower valve chamber 132 that communicates with the first vent hole 110, and a ring-shaped second upper valve chamber 134 that communicates with the first upper valve chamber 133 via the communication path 135.
  • the exhaust valve 170 having the above is configured together with the first valve housing 191 and the second valve housing 192.
  • each valve chamber is a shape when seen in a plan view from a direction perpendicular to the diaphragm 120.
  • the check valve 160, the communication path 135, and the exhaust valve 170 are provided along the X-axis direction.
  • the diameters of the first lower valve chamber 131, the second lower valve chamber 132, the first upper valve chamber 133, and the second upper valve chamber 134 are, for example, 7.0 mm.
  • the diameter of the surface of the valve seat 138 that contacts the diaphragm 120 is, for example, 1.5 mm.
  • the first sealing material 151 is provided with second through holes 156A to 156C in regions facing the first upper valve chamber 133, the communication passage 135, and the second upper valve chamber 134.
  • the second through hole 156A has, for example, a circular shape whose central axis is substantially the same as that of the first upper valve chamber 133.
  • the second through hole 156B has, for example, a circular shape whose central axis is substantially the same as that of the second upper valve chamber 134.
  • each of the second through holes 156A and 156B is, for example, 6.6 mm. That is, the outer periphery of the first sealing material 151 is smaller than the outer periphery of each of the first valve housing 191 and the second valve housing 192.
  • the first sealing material 151 is made of, for example, a double-sided tape or an adhesive.
  • first through holes 155 ⁇ / b> A and 155 ⁇ / b> B are provided in the second sealing material 152 in regions facing the first lower valve chamber 131 and the second lower valve chamber 132.
  • the first through-hole 155A has, for example, a circular shape whose central axis is substantially the same as that of the first lower valve chamber 131.
  • the first through hole 155B has, for example, a circular shape whose central axis is substantially the same as that of the second lower valve chamber 132.
  • each of the first through holes 155A and 155B is, for example, 6.6 mm. That is, the outer periphery of the second sealing material 152 is smaller than the outer periphery of each of the first valve housing 191 and the second valve housing 192.
  • the second sealing material 152 is made of, for example, a double-sided tape or an adhesive.
  • the diameter of the first through hole 155A is larger than the diameter of the valve seat 138 and smaller than the diameter of the first lower valve chamber 131. That is, the outer periphery of the first through hole 155A is larger than the outer periphery of the valve seat 138 and smaller than the outer periphery of the first lower valve chamber 131.
  • the diameter of the first through hole 155B is smaller than the diameter of the second lower valve chamber 132. That is, the outer periphery of the first through hole 155B is smaller than the outer periphery of the second lower valve chamber 132.
  • valve 101 As described above, in the valve 101, a part of the first sealing material 151 is located in the first upper valve chamber 133 and the second upper valve chamber 134. Similarly, a part of the second sealing material 152 is located in the first lower valve chamber 131 and the second lower valve chamber 132.
  • the valve 101 has a check valve 160 and an exhaust valve 170 as shown in FIG.
  • the check valve 160 includes a part of the second valve housing 192 provided with the first ventilation hole 111, a part of the first valve housing 191 provided with the second ventilation hole 112, and the hole 121 in the diaphragm 120. , And a valve seat 138 that contacts the periphery and covers the hole 121.
  • the check valve 160 permits the flow of fluid from the first lower valve chamber 131 side to the first upper valve chamber 133 side, and the flow of fluid from the first upper valve chamber 133 side to the first lower valve chamber 131 side. Shut off.
  • the diaphragm 120 comes into contact with or separates from the valve seat 138 due to a pressure difference between the first lower valve chamber 131 and the first upper valve chamber 133.
  • the exhaust valve 170 includes a part of the second valve casing 192 including the first vent hole 110, a part of the first valve casing 191 including the second vent hole 112 and the third vent hole 113, A part of the diaphragm 120 and a valve seat 139 that protrudes from the periphery of the third vent hole 113 toward the diaphragm 120 and is covered with the diaphragm 120 are covered.
  • the diaphragm 120 comes into contact with or separates from the valve seat 139 due to a pressure difference between the second lower valve chamber 132 and the second upper valve chamber 134.
  • the second valve housing 192, the second sealing material 152, the diaphragm 120, the first sealing material 151, and the first valve housing 191 are stacked, and the six first protrusions 180 are fitted into the six openings 182. Match. As a result, the diaphragm 120 is sandwiched between the first valve housing 191 and the second valve housing 192 via the first seal material 151 and the second seal material 152.
  • the laminated body which consists of the 2nd valve housing
  • the heat caulking is performed on the tip portions of the six first projecting portions 180. Thereby, the front-end
  • the valve 101 has a first seal member 151 in the first valve housing 191 and the second valve housing 192 at a portion inside the first protrusion 180 in plan view from the X-axis direction.
  • the diaphragm 120 is sandwiched via the second sealing material 152.
  • six second protrusions 181 are provided on the outer side of the first protrusion 180.
  • the first valve housing 191 has a portion outside the first protrusion 180 in contact with the six second protrusions 181. It can suppress that the part outside the 1st protrusion part 180 in the housing
  • the manufacturing cost of the valve 101 can be reduced as compared with the conventional one without degrading the performance of the valve as compared with the conventional one.
  • each of the six second protrusions 181 is preferably equal to the sum of the thickness of the first sealing material 151, the thickness of the diaphragm 120, and the thickness of the second sealing material 152.
  • Six second projecting portions 181 having a height equal to the sum of the thickness, the thickness of the diaphragm 120, and the thickness of the second sealing material 152 are located.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the air flow of the fluid control device 100 while the piezoelectric pump 10 shown in FIG. 1 is being driven.
  • the fluid control device 100 first drives the piezoelectric pump 10 when starting measurement of blood pressure.
  • air first flows into the pump chamber 45 in the piezoelectric pump 10 from the opening 92 and the suction hole 52.
  • air is discharged from the discharge holes 55 and 56 and flows into both the second lower valve chamber 132 and the first lower valve chamber 131 of the valve 101.
  • the pressure of the second lower valve chamber 132 becomes higher than the pressure of the second upper valve chamber 134.
  • the diaphragm 120 seals the third ventilation hole 113 and blocks the ventilation between the second ventilation hole 112 and the third ventilation hole 113.
  • the pressure in the first lower valve chamber 131 is higher than the pressure in the first upper valve chamber 133. For this reason, the periphery of the hole 121 in the diaphragm 120 is separated from the valve seat 138, and the first ventilation hole 111 and the second ventilation hole 112 communicate with each other through the hole 121.
  • the diaphragm 120 is fixed to the first valve housing 191 and the second valve housing 192 so that the periphery of the hole 121 of the diaphragm 120 is in contact with the valve seat 138.
  • the valve seat 138 pressurizes the periphery of the hole 121 in the diaphragm 120.
  • the air flowing out from the hole 121 through the first vent hole 111 of the valve 101 becomes a pressure slightly lower than the discharge pressure of the piezoelectric pump 10, and the first upper valve chamber 133 and the first 2 flows into the upper valve chamber 134.
  • the discharge pressure of the piezoelectric pump 10 is applied to the second lower valve chamber 132.
  • the pressure of the second lower valve chamber 132 is slightly higher than the pressure of the second upper valve chamber 134, and the state where the diaphragm 120 seals the third vent hole 113 and opens the hole 121 is maintained.
  • valve 101 As shown in FIGS. 3 and 4, the outer shapes of the valve chambers 131, 132, 133, and 134 are circular, so that the diaphragm 120 (particularly around the hole 121) is formed. The tension is applied evenly.
  • each valve can be opened and closed more reliably.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the air flow of the fluid control device 100 immediately after the piezoelectric pump 10 shown in FIG. 1 stops driving.
  • the fluid control device 100 stops driving the piezoelectric pump 10.
  • the air in the pump chamber 45, the first lower valve chamber 131, and the second lower valve chamber 132 flows from the central vent 52 and the opening 92 of the piezoelectric pump 10 to the fluid control device 100. Is quickly exhausted to the outside. Further, the pressure of the cuff 109 is applied from the second vent 112 to the first upper valve chamber 133 and the second upper valve chamber 134.
  • the pressure in the first lower valve chamber 131 is lower than the pressure in the first upper valve chamber 133.
  • the diaphragm 120 contacts the valve seat 138 and seals the hole 121.
  • the pressure in the second lower valve chamber 132 is lower than the pressure in the second upper valve chamber 134.
  • the diaphragm 120 is separated from the valve seat 139 and opens the third vent hole 113.
  • the second vent hole 112 and the third vent hole 113 communicate with each other via the communication path 135 and the second upper valve chamber 134.
  • the air in the cuff 109 is rapidly exhausted from the third vent 113 through the second vent 112, the communication passage 135, and the second upper valve chamber 134 (see FIG. 8).
  • the air can be quickly exhausted from the cuff 109 after the cuff 109 is filled with compressed air.
  • a part of the second sealing material 152 is located in the first lower valve chamber 131 and the second lower valve chamber 132, and the first upper valve chamber 133 and the second upper valve chamber 134 are located.
  • a part of the first sealing material 151 is located inside.
  • first sealing material 151 and the second sealing material 152 are used to bond the first valve housing 191, the second valve housing 192, and the diaphragm 120 and to capture foreign substances present in the valve chambers 131, 132, 133, and 134. And can be done.
  • valve 101 for example, even if foreign matter is mixed in the valve 101, malfunction due to the foreign matter can be suppressed. Particularly in the exhaust valve 170, it is possible to prevent the third vent hole 113 of the valve seat 139 from being blocked by a foreign object.
  • the fluid control device 100 including the valve 101 of this embodiment has the same effect.
  • the performance of the valve 101 is indicated by pressure loss and leak pressure.
  • the leakage of air from the first vent holes 110 and 111 of the valve 101 to the third vent hole 113 while the piezoelectric pump 10 is driving greatly affects the performance of the valve 101.
  • the pressure loss is a loss when the check valve 160 is opened.
  • the diaphragm 120 is under tension, and the valve seat 138 is provided in the second valve housing 192 so as to pressurize the periphery of the hole 121 in the diaphragm 120. That is, stress is applied to the diaphragm 120 from the first upper valve chamber 133 side to the first lower valve chamber 131 side.
  • the exhaust valve 170 Due to this pressure loss, the exhaust valve 170 has a force that keeps the exhaust valve 170 closed while air is sent from the first vent 111 to the cuff 109 of the valve 101 (from the second lower valve chamber 132 side to the diaphragm). The exhaust valve 170 is in a closed state because a force that presses 120 against the valve seat 139 is applied.
  • the pressure loss when the pressure loss is small, the difference between the pressure P2 of the first upper valve chamber 133 and the pressure P1 of the first lower valve chamber 131 is reduced. That is, the force that closes the exhaust valve 170 (the force that presses the diaphragm 120 against the valve seat 139 from the second lower valve chamber 132 side) decreases, and the third vents 110, 111 of the valve 101 pass through the third passage. Leakage of air into the pores 113 increases.
  • the valve 101 suppresses the leakage of the air in the cuff 109 from the third ventilation hole 113 by using the pressure loss generated by the tension of the diaphragm 120.
  • leak pressure pressure of the cuff 109 while the piezoelectric pump 10 is driven ⁇ pressure of the cuff 109 5 seconds after the piezoelectric pump 10 is stopped driving”.
  • valve 101 (see FIG. 1) according to the embodiment of the present invention
  • valve 901 (see FIG. 12) according to the first comparative example
  • valve 501 (see FIG. 13) according to the second comparative example
  • the valve 501 is different from the valve 901 in that the check valve 160 and the exhaust valve are viewed from the X-axis direction of the first seal material 951, the diaphragm 920, and the second seal material 952, as described above.
  • the first sealing material 151, the second sealing material 152, and the diaphragm 120 are provided except for the outer portions J 1 to J 6 (see FIGS. 12 and 13) that are more peripheral than 170.
  • the valve 101 is different from the valve 501 in that the second protrusion 181 is provided.
  • FIG. 9 shows the positions of the valve 101 according to the embodiment of the present invention, the valve 901 according to the first comparative example, and the valve 501 according to the second comparative example in the second valve housing 192 and the second valve housing 192. It is a figure which shows the relationship with the amount of curvature.
  • FIG. 9 shows a result of measuring the amount of warpage of the valve 101, the valve 901, and the valve 501 from the point A to the point C through the point B in the second valve housing 192 with a laser displacement meter.
  • the points A and C are points that are located outside the first protrusion 180 in the second valve housing 192, and the point B is the second valve housing. It is a point located in the part inside the 1st protrusion part 180 in 192.
  • the piezoelectric pump 10 is driven to apply a discharge pressure 40 (kPa) of the piezoelectric pump 10 to the valves 101, 501, and 901, and the pressure loss and leakage pressure of the valves 101, 501, and 901 are measured. Shown in
  • valve 501 has a pressure loss of 0.1 (kPa), whereas the valves 101 and 901 have a pressure loss of 0.7 (kPa).
  • the valve 501 has a leak pressure of 1.1 (kPa), whereas the valves 101 and 901 have a leak pressure of 0.1 (kPa).
  • valve 501 a laminated body composed of the first valve housing 191, the first sealing material 151, the diaphragm 120, the second sealing material 152, and the second valve housing 192 is formed on the base S.
  • the portion outside the first projecting portion 180 in the first valve housing 191 is the second valve housing 192. This is thought to be due to warping to the side.
  • the tension of the diaphragm 120 is not sufficiently obtained, that is, the pressure loss equivalent to that of the valve 901 does not occur, and the leak pressure is higher than those of the valves 101 and 901.
  • the first valve housing 191 has the first. This is considered to be because a portion outside the projecting portion 180 was in contact with the six second projecting portions 181 and curled. Thereby, in the valve 101, it is considered that sufficient tension of the diaphragm 120 was obtained, that is, a pressure loss equivalent to that of the valve 901 was generated, and air leakage from the inside of the valve 101 could be suppressed.
  • the manufacturing cost of the valve 101 can be reduced more than before without degrading the performance of the valve as compared with the conventional one.
  • the pump in the above-described embodiment includes the unimorph type actuator 40 that bends and vibrates, but may include a bimorph type actuator that bends and vibrates by attaching piezoelectric elements to both sides of the diaphragm.
  • the pump in the above-described embodiment includes the actuator 40 that bends and vibrates due to expansion and contraction of the piezoelectric element 42, but is not limited thereto.
  • an actuator that bends and vibrates by electromagnetic drive may be provided.
  • the piezoelectric element is made of a lead zirconate titanate ceramic, but is not limited thereto.
  • it may be made of a non-lead piezoelectric ceramic material such as potassium sodium niobate and alkali niobate ceramics.
  • the second projecting portion 181 is provided in the second valve housing 192, but is not limited thereto.
  • the second protrusion 181 may be provided on the first valve housing 191.
  • the outer periphery of the first through hole 155A is smaller than the outer periphery of the first lower valve chamber 131, and the outer periphery of the first through hole 155B is smaller than the outer periphery of the second lower valve chamber 132.
  • the outer periphery of the first through hole 155A may be equal to the outer periphery of the first lower valve chamber 131, and the second seal member may have the outer periphery of the first through hole 155B equal to the outer periphery of the second lower valve chamber 132.
  • the outer periphery of the second through hole 156A is smaller than the outer periphery of the first upper valve chamber 133, and the outer periphery of the second through hole 156B is smaller than the outer periphery of the second upper valve chamber 134.
  • the outer periphery of the second through-hole 156A may have the first sealing material equal to the outer periphery of the first upper valve chamber 133, and the outer periphery of the second through-hole 156B may be equal to the outer periphery of the second upper valve chamber 134.

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Abstract

　流体制御装置（１００）は、圧電ポンプ（１０）とバルブ（１０１）とを備える。バルブ（１０１）は、第２弁筐体（１９２）と第２シール材（１５２）とダイヤフラム（１２０）と第１シール材（１５１）と第１弁筐体（１９１）とを備え、それらが順に積層された構造を有している。第１弁筐体（１９１）は、第２通気孔（１１２）と第３通気孔（１１３）と弁座（１３９）と６つの開口部（１８２）とを有する。第２弁筐体（１９２）は、第１通気孔（１１０）及び第１通気孔（１１１）と弁座（１３８）と６つの第１突出部（１８０）とを有する。さらに、第２弁筺体（１９２）は、Ｘ軸方向から平面視して６つの第１突出部（１８０）より周縁側に位置する６つの第２突出部（１８１）を有する。

Description

バルブ、流体制御装置
　この発明は、流体の逆流を防ぐバルブ、及び当該バルブを備える流体制御装置に関する。
　特許文献１において、バルブを備える流体制御装置が開示されている。
　この流体制御装置は、圧電ポンプとバルブとを備える。圧電ポンプの上面がバルブの底面に接合されることにより、バルブが圧電ポンプに接続される。
　バルブには、カフの腕帯ゴム管に連通させるカフ接続口が設けられている。カフの腕帯ゴム管がバルブのカフ接続口に装着されることにより、流体制御装置がカフに接続される。
　バルブは、第２弁筐体と、長方形状の薄膜からなるダイヤフラムと、第１弁筐体とを備え、それらが順に積層された構造を有している。
国際公開第２０１２／１４１１１３号パンフレット
　特許文献１のバルブは、バルブ内部から空気が漏れないように、第２弁筐体とダイヤフラムとの間、及びダイヤフラムと第１弁筐体との間で、シール性を確保することが好ましい。
　そこで、本願の発明者が検討した結果、以下に示す構造のバルブを考案した。
　図１０は、第１比較例に係る流体制御装置９００の要部の断面図である。図１１は、図１０に示すバルブ９０１の分解斜視図である。図１２は、図１０に示すバルブ９０１の要部の断面図である。図１１、図１２中には、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向、およびＸ軸方向を記載している。
　なお、各部位についての詳細はいずれも後述されるが、Ｚ軸方向は、バルブ９０１を構成する部材の積層方向を示している。Ｘ軸方向は、逆止弁１６０、連通路１３５、及び排気弁１７０の配設方向を示している。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向およびＸ軸方向に対して垂直な方向を示している。
　バルブ９０１は、図１０、図１１に示すように、第２弁筐体１９２と、長方形状の薄膜からなる第２シール材９５２と、長方形状の薄膜からなるダイヤフラム９２０と、長方形状の薄膜からなる第１シール材９５１と、第１弁筐体１９１とを備え、それらが順に積層された構造を有している。
　第１弁筐体１９１は、図１０、図１１に示すように、カフ１０９に連通する第２通気孔１１２と、流体制御装置１００外部に連通する第３通気孔１１３と、第３通気孔１１３の周囲からダイヤフラム９２０側へ突出した弁座１３９と、６つの開口部１８２と、を有する。弁座１３９は中央部に第３通気孔１１３を有する円筒形状である。
　第２弁筐体１９２の底面には、図１０、図１１に示すように、圧電ポンプ１０の上面が接着されている。第２弁筐体１９２は、図１０、図１１に示すように、圧電ポンプ１０の吐出孔５６に連通する第１通気孔１１０と、圧電ポンプ１０の吐出孔５５に連通する第１通気孔１１１と、ダイヤフラム９２０側へ突出した円柱状の弁座１３８と、６つの開口部１８２に対向する６つの第１突出部１８０と、を有する。
　ダイヤフラム９２０には、図１０、図１１に示すように、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９２０に当接する弁座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９２０は、第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２に挟持され、弁座１３９に接触するとともに孔部１２１の周囲が弁座１３８に接触するよう第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２に固定されている。弁座１３８は、ダイヤフラム９２０における孔部１２１の周囲を与圧するよう第２弁筐体１９２に設けられている。
　これにより、ダイヤフラム９２０は、第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２内を分割する。ダイヤフラム９２０は、第１通気孔１１１に連通するリング状の第１下バルブ室１３１と、連通路１３５を介して第２通気孔１１２に連通する円柱状の第１上バルブ室１３３とを有する逆止弁１６０を、第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２とともに構成する。
　また、ダイヤフラム９２０は、第１通気孔１１０に連通する円柱状の第２下バルブ室１３２と、連通路１３５を介して第１上バルブ室１３３に連通するリング状の第２上バルブ室１３４とを有する排気弁１７０を、第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２とともに構成する。各々のバルブ室の形状は、ダイヤフラム９２０に垂直な方向から平面視した場合の形状である。逆止弁１６０と連通路１３５と排気弁１７０とは、Ｘ軸方向に沿って配設されている。
　第１弁筐体１９１の６つの開口部１８２は、Ｘ軸方向から平面視して第１下バルブ室１３１及び第２下バルブ室１３２よりも周縁側に設けられている。６つの開口部１８２に関して、このうち３つの開口部１８２が、Ｘ軸方向に沿って配設されている。他の３つの開口部１８２は、第１下バルブ室１３１及び第２下バルブ室１３２を挟んで先に記述した３つの開口部１８２と反対側に、先に記述した３つの開口部１８２と並列になるようにＸ軸方向に沿って配設されている。
　第２弁筐体１９２の６つの第１突出部１８０は、Ｘ軸方向から平面視して第１上バルブ室１３３及び第２上バルブ室１３４よりも周縁側に設けられている。６つの第１突出部１８０は、６つの開口部１８２に対向するように配設されている。
　第１シール材９５１には、第１上バルブ室１３３、連通路１３５及び第２上バルブ室１３４に面する領域に第２貫通孔１５６Ａ～１５６Ｃが設けられている。第２貫通孔１５６Ａは、例えば第１上バルブ室１３３と中心軸を略同じとする円形状である。第２貫通孔１５６Ｂは、例えば第２上バルブ室１３４と中心軸を略同じとする円形状である。
　次に、第２シール材９５２には、第１下バルブ室１３１及び第２下バルブ室１３２に面する領域に第１貫通孔１５５Ａ～１５５Ｃが設けられている。第１貫通孔１５５Ａは、例えば第１下バルブ室１３１と中心軸を略同じとする円形状である。第１貫通孔１５５Ｂは、例えば第２下バルブ室１３２と中心軸を略同じとする円形状である。
　次に、バルブ９０１の製造方法について説明する。まず、第２弁筐体１９２と第２シール材９５２とダイヤフラム９２０と第１シール材９５１と第１弁筐体１９１とを積層し、６つの第１突出部１８０を６つの開口部１８２に嵌め合わせる。これにより、ダイヤフラム９２０は、第１シール材９５１及び第２シール材９５２を介して、第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２に挟持される。
　次に、第２弁筐体１９２と第２シール材９５２とダイヤフラム９２０と第１シール材９５１と第１弁筐体１９１とからなる積層体を台Ｓの上に載置し（図１２参照）、６つの第１突出部１８０の先端部に対して熱カシメを行う。これにより、６つの第１突出部１８０の先端部が押し潰され、バルブ９０１が得られる。
　以上のようなバルブ９０１では、さらなる低コスト化が求められている。特にダイヤフラム９２０は非常に信頼性の高い材料を使用する必要があるため、バルブ９０１の製造コスト高の一因となっている。
　そこで本願の発明者は、バルブとしての機能に直接寄与しない第１シール材９５１、ダイヤフラム９２０、及び第２シール材９５２の、Ｘ軸方向から平面視して逆止弁１６０及び排気弁１７０よりも周縁側である外側部分Ｊ１～Ｊ６（図１１、図１２参照）を除いた、第１シール材１５１、第２シール材１５２、及びダイヤフラム１２０を備えるバルブ５０１を考案した（図１３参照）。これにより、ダイヤフラム９２０の使用面積を減らし、バルブ９０１の製造コストの削減を図った。
　しかしながら、バルブ５０１では、図１３に示すように、Ｘ軸方向から平面視して第１突出部１８０よりも内側の部分では、第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２は第１シール材１５１と第２シール材１５２とを介してダイヤフラム１２０を挟持しているが、第１突出部１８０よりも外側の部分では、第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２は何も挟持していない。
　このバルブ５０１に対して前記熱カシメを行うと、第１弁筐体１９１の第１突出部１８０よりも外側の部分が第２弁筐体１９２側へ反ってしまい、第２弁筐体１９２の第１突出部１８０よりも外側の部分が第１弁筐体１９１側へ反ってしまう。
　そのため、バルブ５０１の構造では、バルブ５０１の内部からの空気の漏れが大きくなり、バルブ５０１の性能が低下してしまうという問題がある。
　また、図１０に示すように圧電ポンプ１０にバルブ９０１を接続した流体制御装置９００では、バルブ９０１の反りが圧電ポンプ１０の反りにも影響を与える。そのため、圧電ポンプ１０の性能の低下につながるという問題もある。
　本発明の目的は、バルブの性能を従来よりも劣化させることなく、バルブの製造コストを従来よりも削減できるバルブ、及び当該バルブを備える流体制御装置を提供することにある。
　本発明のバルブは、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。
（１）孔部が設けられているダイヤフラムと、
　前記ダイヤフラムの一方主面に設けられている第１シール材と、
　前記第１シール材を介して前記ダイヤフラムと接合する第１弁筺体であって、第１の孔と、前記ダイヤフラムの一方主面側に位置し、前記第１の孔に連通する第１バルブ室と、前記第１バルブ室よりも外側に位置する複数の開口部と、を有する第１弁筺体と、
　前記ダイヤフラムの他方主面に設けられている第２シール材と
　前記第２シール材を介して前記ダイヤフラムと接合する第２弁筺体であって、第２の孔と、前記ダイヤフラムの他方主面側に位置し、前記第２の孔に連通する第２バルブ室と、前記第２バルブ室よりも外側に位置する複数の第１突出部と、を有する第２弁筐体と、を備え、
　前記ダイヤフラムは、前記複数の第１突出部が前記複数の開口部に嵌め合わさることによって、前記第１シール材及び前記第２シール材を介して前記第１弁筺体および前記第２弁筐体に挟持され、
　前記ダイヤフラムにおける前記孔部の周囲が、前記第２バルブ室において前記第２弁筐体に当接して、前記孔部が被覆され、
　前記第１シール材と前記ダイヤフラムと前記第２シール材とのそれぞれの外周は、前記第１弁筺体および前記第２弁筺体の外周より小さく、前記複数の第１突出部より内側に設けられ、
　前記第１弁筺体および前記第２弁筺体の少なくとも一方は、前記複数の第１突出部より外側に位置する複数の第２突出部を有する。
　この構成におけるバルブは、第１弁筺体と第１シール材とダイヤフラムと第２シール材と第２弁筺体とが積層された構造を有する。そして、この構成では、ダイヤフラムの外周が第１弁筺体及び第２弁筺体の外周より小さく、前記複数の第１突出部より内側に設けられている。そのため、ダイヤフラムの外周が第１弁筺体及び第２弁筺体の外周と同じ構造を有する第１比較例のバルブ９０１（図１１参照）と比べて、この構成は、ダイヤフラムの使用面積を減らせる。
　また、この構成におけるバルブは、Ｘ軸方向から平面視して第１突出部よりも内側の部分では第１弁筐体及び第２弁筐体は第１シール材と第２シール材とを介してダイヤフラムを挟持する。一方、Ｘ軸方向から平面視して第１突出部よりも外側の部分では第１弁筐体と第２弁筐体との間に複数の第２突出部が位置する。
　そのため、第１弁筺体と第１シール材とダイヤフラムと第２シール材と第２弁筺体とからなる積層体を台の上に載置し、複数の第１突出部の先端部に対して熱カシメを行っても、複数の第２突出部が第１弁筺体または第２弁筺体に接触し、第１弁筐体及び第２弁筐体における第１突出部よりも外側の部分が反ることを抑制できる。すなわち、この構成では、バルブ内部から空気が漏れることを抑制できる。
　したがって、この構成によれば、バルブの性能を従来よりも劣化させることなく、バルブの製造コストを従来よりも削減できる。
（２）前記複数の第２突出部の高さは、前記複数の第１突出部の高さより低いことが好ましい。
　この構成では、複数の第２突出部よりも第２弁筐体側へ突出している複数の第１突出部の先端部に対して、熱カシメが行われる。
（３）前記複数の第２突出部の高さは、前記第１シール材の厚みと前記ダイヤフラムの厚みと前記第２シール材の厚みとの和に等しいことが好ましい。
　この構成では、第１弁筐体における第１突出部よりも外側の部分と第２弁筐体における第１突出部よりも外側の部分との間には、第１シール材の厚みとダイヤフラムの厚みと第２シール材の厚みとの和に等しい高さを持つ複数の第２突出部が位置する。
　そのため、複数の第１突出部の先端部に対して前記熱カシメを行ったとき、複数の第２突出部が第１弁筺体または第２弁筺体に接触するので、第１弁筐体および第２弁筐体における第１突出部よりも外側の部分が反ることを一層抑制できる。すなわち、この構成では、バルブ内部から空気が漏れることを一層抑制できる。
　したがって、この構成によれば、バルブの性能を従来よりも劣化させることなく、バルブの製造コストを従来よりも削減できる。
　また、本発明の流体制御装置は、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。
（４）吐出孔が設けられているポンプと、
　上記（１）～（３）のいずれかに記載のバルブと、を備え、
　前記第１弁筺体の前記第１の孔は、流体を貯蔵する流体貯蔵部に接続され、
　前記第２弁筺体の前記第２の孔は、前記ポンプの前記吐出孔に接続される。
　この構成により、上記（１）～（３）のいずれかのバルブを用いることで、当該バルブを備える流体制御装置にも同様の効果を奏する。
　本発明によれば、バルブの性能を従来よりも劣化させることなく、バルブの製造コストを従来よりも削減できる。
本発明の実施形態に係る流体制御装置１００の要部の断面図である。 図１に示す圧電ポンプ１０の分解斜視図である。 図１に示すバルブ１０１の分解斜視図である。 図１に示すバルブ１０１の分解斜視図である。 図１に示すバルブ１０１を構成する第２弁筐体１９２の底面図である。 図１に示すバルブ１０１の要部の断面図である。 図１に示す圧電ポンプ１０が駆動している間における流体制御装置１００の空気の流れを示す説明図である。 図１に示す圧電ポンプ１０が駆動を停止した直後における、流体制御装置１００の空気の流れを示す説明図である。 本発明の実施形態に係るバルブ１０１と第１比較例に係るバルブ９０１と第２比較例に係るバルブ５０１とにおける、第２弁筐体１９２における位置と第２弁筐体１９２の反り量との関係を示す図である。 第１比較例に係る流体制御装置９００の要部の断面図である。 図１０に示すバルブ９０１の分解斜視図である。 図１０に示すバルブ９０１の要部の断面図である。 第２比較例に係るバルブ５０１が熱カシメされる前のバルブ５０１の要部の断面図である。
　以下、本発明の実施形態に係る流体制御装置１００について説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る流体制御装置１００の要部の断面図である。流体制御装置１００は、圧電ポンプ１０とバルブ１０１とを備える。流体制御装置１００は、被検者の血圧を測定する装置である。圧電ポンプ１０の上面がバルブ１０１の底面に接合されることにより、バルブ１０１が圧電ポンプ１０に接続される。
　バルブ１０１には、カフ１０９の腕帯ゴム管１０９Ａに連通させるカフ接続口１０６Ａが設けられている。カフ１０９の腕帯ゴム管１０９Ａがバルブ１０１のカフ接続口１０６Ａに装着されることにより、流体制御装置１００がカフ１０９に接続される。
　なお、カフ１０９が本発明の「流体貯蔵部」に相当する。
　ここで、圧電ポンプ１０とバルブ１０１との構造について詳述する。まず、図１、図２を用いて圧電ポンプ１０の構造について詳述する。
　図２は、図１に示す圧電ポンプ１０の分解斜視図である。圧電ポンプ１０は、基板９１、可撓板５１、スペーサ５３Ａ、補強板４３、振動板ユニット６０、圧電素子４２、スペーサ５３Ｂ、電極導通用板７０、スペーサ５３Ｃ及び蓋板５４を備え、これらが順に積層された構造を有する。
　なお、基板９１、可撓板５１、スペーサ５３Ａ、振動板ユニット６０の一部、スペーサ５３Ｂ、電極導通用板７０、スペーサ５３Ｃ及び蓋板５４は、ポンプ筐体８０を構成している。そして、ポンプ筐体８０の内部空間がポンプ室４５に相当する。
　振動板ユニット６０は、振動板４１、枠板６１、連結部６２及び外部端子６３によって構成される。振動板ユニット６０は、金属板に対して打ち抜き加工を施すことにより形成されている。
　振動板４１の周囲には枠板６１が設けられている。枠板６１には電気的に接続するための外部端子６３が設けられている。振動板４１は枠板６１に対して連結部６２で連結されている。連結部６２は例えば細いリング状に形成されている。連結部６２は、小さなバネ定数の弾性を持つ弾性構造を有している。
　したがって振動板４１は二つの連結部６２で枠板６１に対して２点で柔軟に弾性支持されている。そのため、振動板４１の屈曲振動を殆ど妨げない。すなわち、圧電アクチュエータ４０の周辺部が（勿論中心部も）実質的に拘束されていない状態となっている。
　なお、図２に示した例では、連結部６２が二箇所に設けられているが、三箇所以上に設けられていてもよい。連結部６２は、圧電アクチュエータ４０の振動を妨げるものではないが、圧電アクチュエータ４０の振動に多少の影響を与える。そのため、例えば連結部６２が三箇所に設けられることにより、より自然な支持が可能となり、圧電素子４２の割れを防止することもできる。
　円板状の振動板４１の上面には圧電素子４２が設けられている。振動板４１の下面には補強板４３が設けられている。振動板４１と圧電素子４２と補強板４３とによって円板状の圧電アクチュエータ４０が構成される。圧電素子４２は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなる。
　ここで、振動板４１を圧電素子４２および補強板４３よりも線膨張係数の大きな金属板で形成し、接着時に加熱硬化させてもよい。これにより、圧電アクチュエータ４０全体が反ることなく、圧電素子４２に適切な圧縮応力を残留させることができ、圧電素子４２が割れることを防止できる。
　例えば、振動板４１をリン青銅（Ｃ５２１０）やステンレススチールＳＵＳ３０１など線膨張係数の大きな材料とし、補強板４３を４２ニッケルまたは３６ニッケルまたはステンレススチールＳＵＳ４３０などとするのがよい。
　なお、振動板４１、圧電素子４２、補強板４３については、上から圧電素子４２、補強板４３、振動板４１の順に配置してもよい。この場合も圧電素子４２に適切な圧縮応力が残留するように、補強板４３、振動板４１を構成する材料を設定にすることで線膨張係数が調整されている。
　枠板６１の上面には、スペーサ５３Ｂが設けられている。スペーサ５３Ｂは樹脂からなる。スペーサ５３Ｂの厚みは圧電素子４２の厚みと同じか少し厚い。枠板６１は、電極導通用板７０と振動板ユニット６０とを電気的に絶縁する。
　スペーサ５３Ｂの上面には、電極導通用板７０が設けられている。電極導通用板７０は金属からなる。電極導通用板７０は、ほぼ円形に開口した枠部位７１と、この開口内に突出する内部端子７３と、外部へ突出する外部端子７２とからなる。
　内部端子７３の先端は圧電素子４２の表面にはんだで接合される。はんだで接合される位置を圧電アクチュエータ４０の屈曲振動の節に相当する位置とすることにより内部端子７３の振動は抑制される。
　電極導通用板７０の上面には、スペーサ５３Ｃが設けられている。スペーサ５３Ｃは樹脂からなる。スペーサ５３Ｃは圧電素子４２と同程度の厚さを有する。スペーサ５３Ｃは、圧電アクチュエータ４０が振動している時に、内部端子７３のはんだ部分が、蓋板５４に接触しないようにするためのスペーサである。また、圧電素子４２表面が蓋板５４に過度に接近して、空気抵抗により振動振幅が低下することを防止する。そのため、スペーサ５３Ｃの厚みは、圧電素子４２と同程度の厚みであればよい。
　スペーサ５３Ｃの上面には、蓋板５４が設けられている。蓋板５４には吐出孔５５、５６が設けられている。蓋板５４は、圧電アクチュエータ４０の上部を覆う。
　一方、振動板ユニット６０の下面には、スペーサ５３Ａが設けられている。即ち、可撓板５１の上面と振動板ユニット６０の下面との間に、スペーサ５３Ａが挿入されている。スペーサ５３Ａは、補強板４３の厚みに数１０μｍ程度加えた厚みを有する。スペーサ５３Ａは、圧電アクチュエータ４０が振動している時に、圧電アクチュエータ４０が、可撓板５１に接触しないようにするためのスペーサである。
　スペーサ５３Ａの下面には、可撓板５１が設けられている。可撓板５１の中心には吸入孔５２が設けられている。
　可撓板５１の下面には、基板９１が設けられている。基板９１の中央部には円柱形の開口部９２が形成されている。可撓板５１は、基板９１に固定された固定部５７と、固定部５７より中心側に位置し、開口部９２に面する可動部５８と、を有する。
　可動部５８は、圧電アクチュエータ４０の振動に伴う空気の圧力変動により、圧電アクチュエータ４０と実質的に同一周波数で振動することができる。可動部５８の固有振動数は、圧電アクチュエータ４０の駆動周波数と同一か、やや低い周波数になるように設計している。
　可撓板５１の振動位相が圧電アクチュエータ４０の振動位相よりも遅れた（例えば９０°遅れの）振動に設計すれば、可撓板５１と圧電アクチュエータ４０との間の隙間の厚さ変動が実質的に増加する。
　従って、外部端子６３、７２に交流の駆動電圧が印加されると、圧電アクチュエータ４０が同心円状に屈曲振動する。さらに、圧電アクチュエータ４０の振動に伴って可撓板５１の可動部５８も振動する。これにより、圧電ポンプ１０は、開口部９２及び吸入孔５２を介して空気をポンプ室４５へ吸引する。さらに、圧電ポンプ１０は、ポンプ室４５の空気を吐出孔５５、５６から吐出する。
　このとき、圧電ポンプ１０では、圧電アクチュエータ４０の周辺部が実質的に固定されていない。そのため、圧電ポンプ１０によれば、圧電アクチュエータ４０の振動に伴う損失が少なく、小型・低背でありながら高い吐出圧力と大きな吐出流量が得られる。
　次に、図１、図３～図６を用いてバルブ１０１の構造について詳述する。
　図３、図４は、図１に示すバルブ１０１の分解斜視図である。図３は、当該バルブ１０１をカフ１０９を接続する上面側から見た分解斜視図であり、図４は、当該バルブ１０１を圧電ポンプ１０を接合する底面側から見た分解斜視図である。図５は、図１に示すバルブ１０１を構成する第２弁筐体１９２の底面図である。図６は、図１に示すバルブ１０１の要部の断面図である。
　ここで、図３、図５、図６には、Ｚ軸方向、Ｙ軸方向、およびＸ軸方向を記載している。Ｚ軸方向は、バルブ１０１を構成する部材の積層方向を示している。Ｘ軸方向は、逆止弁１６０、連通路１３５、及び排気弁１７０の配設方向を示している。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向およびＸ軸方向に対して垂直な方向を示している。
　なお、本発明の「第１の孔」が第２通気孔１１２に相当する。また、本発明の「第２の孔」が第１通気孔１１０、１１１に相当する。また、本発明の「第１バルブ室」が第１上バルブ室１３３及び第２上バルブ室１３４に相当する。また、本発明の「第２バルブ室」が第１下バルブ室１３１及び第２下バルブ室１３２に相当する。
　バルブ１０１は、図１、図３、図４、図５に示すように、第２弁筐体１９２と、長方形状の薄膜からなる第２シール材１５２と、長方形状の薄膜からなるダイヤフラム１２０と、長方形状の薄膜からなる第１シール材１５１と、第１弁筐体１９１とを備え、それらが順に積層された構造を有している。
　第１弁筐体１９１は、図１、図３、図４に示すように、カフ１０９に連通する第２通気孔１１２と、流体制御装置１００外部に連通する第３通気孔１１３と、第３通気孔１１３の周囲からダイヤフラム１２０側へ突出した弁座１３９と、６つの開口部１８２と、を有する。第１弁筐体１９１は、例えば樹脂からなる。弁座１３９は中央部に第３通気孔１１３を有する円筒形状である。
　第１弁筐体１９１の６つの開口部１８２は、Ｘ軸方向から平面視して後述する第１下バルブ室１３１及び第２下バルブ室１３２よりも周縁側に設けられている。６つの開口部１８２に関して、このうち３つの開口部１８２が、Ｘ軸方向に沿って配設されている。他の３つの開口部１８２は、第１下バルブ室１３１及び第２下バルブ室１３２を挟んで先に記述した３つの開口部１８２と反対側に、先に記述した３つの開口部１８２と並列になるようにＸ軸方向に沿って配設されている。
　第２弁筐体１９２の底面には、図１に示すように、圧電ポンプ１０の上面が接着されている。第２弁筐体１９２は、図１、図３、図４、図５に示すように、圧電ポンプ１０の吐出孔５６に連通する第１通気孔１１０と、圧電ポンプ１０の吐出孔５５に連通する第１通気孔１１１と、ダイヤフラム１２０側へ突出した円柱状の弁座１３８と、６つの開口部１８２に対向する６つの第１突出部１８０と、を有する。第２弁筐体１９２は、例えば樹脂からなる。第２弁筐体１９２の６つの第１突出部１８０は、Ｘ軸方向から平面視して後述する第１上バルブ室１３３及び第２上バルブ室１３４よりも周縁側に設けられている。
　さらに、第２弁筺体１９２は、Ｘ軸方向から平面視して６つの第１突出部１８０より周縁側に６つの第２突出部１８１を有する。
　６つの第２突出部１８１は、６つの第１突出部１８０が６つの開口部１８２に嵌め合わされた状態で、Ｘ軸方向から平面視して第１シール材１５１、ダイヤフラム１２０、及び第２シール材１５２よりも周縁側に設けられている。
　ダイヤフラム１２０には、図１、図３、図４に示すように、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１２０に当接する弁座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１２０の外周は、第１弁筺体１９１と第２弁筺体１９２のそれぞれの外周より小さい。ダイヤフラム１２０は、例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）やシリコーンなどのゴムからなる。
　ダイヤフラム１２０は、６つの第１突出部１８０が６つの開口部１８２に嵌め合わさることによって、第１シール材１５１および第２シール材１５２を介して第１弁筺体１９１および第２弁筺体１９２に挟持されている。
　これにより、ダイヤフラム１２０は、図６に示すように、Ｘ軸方向から平面視して第１弁筐体１９１における６つの開口部１８２より内側の領域とＸ軸方向から平面視して第２弁筺体１９２における６つの第１突出部１８０より内側の領域とを覆い、弁座１３８に接触するとともに孔部１２１の周囲が弁座１３８に接触する。弁座１３８は、ダイヤフラム１２０における孔部１２１の周囲を与圧するよう第２弁筐体１９２に設けられている。
　ダイヤフラム１２０は、第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２内を分割する。ダイヤフラム１２０は、第１通気孔１１１に連通するリング状の第１下バルブ室１３１と、連通路１３５を介して第２通気孔１１２に連通する円柱状の第１上バルブ室１３３とを有する逆止弁１６０を、第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２とともに構成する。
　また、ダイヤフラム１２０は、第１通気孔１１０に連通する円柱状の第２下バルブ室１３２と、連通路１３５を介して第１上バルブ室１３３に連通するリング状の第２上バルブ室１３４とを有する排気弁１７０を、第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２とともに構成する。
　各々のバルブ室の形状は、ダイヤフラム１２０に垂直な方向から平面視した場合の形状である。逆止弁１６０と連通路１３５と排気弁１７０とは、Ｘ軸方向に沿って設けられている。
　第１下バルブ室１３１と、第２下バルブ室１３２と、第１上バルブ室１３３と、第２上バルブ室１３４とのそれぞれの直径は例えば７．０ｍｍである。ダイヤフラム１２０に当接する弁座１３８の面の直径は例えば１．５ｍｍである。
　第１シール材１５１には、第１上バルブ室１３３、連通路１３５及び第２上バルブ室１３４に面する領域に第２貫通孔１５６Ａ～１５６Ｃが設けられている。第２貫通孔１５６Ａは、例えば第１上バルブ室１３３と中心軸を略同じとする円形状である。第２貫通孔１５６Ｂは、例えば第２上バルブ室１３４と中心軸を略同じとする円形状である。
　第２貫通孔１５６Ａ、１５６Ｂのそれぞれの直径は例えば６．６ｍｍである。即ち、第１シール材１５１の外周は、第１弁筺体１９１と第２弁筺体１９２のそれぞれの外周より小さい。第１シール材１５１は、例えば両面テープや接着剤からなる。
　次に、第２シール材１５２には、第１下バルブ室１３１及び第２下バルブ室１３２に面する領域に第１貫通孔１５５Ａ、１５５Ｂが設けられている。第１貫通孔１５５Ａは、例えば第１下バルブ室１３１と中心軸を略同じとする円形状である。第１貫通孔１５５Ｂは、例えば第２下バルブ室１３２と中心軸を略同じとする円形状である。
　第１貫通孔１５５Ａ、１５５Ｂのそれぞれの直径は例えば６．６ｍｍである。即ち、第２シール材１５２の外周は、第１弁筺体１９１と第２弁筺体１９２のそれぞれの外周より小さい。第２シール材１５２は、例えば両面テープや接着剤からなる。
　第１貫通孔１５５Ａの直径は、弁座１３８の直径よりも大きく、第１下バルブ室１３１の直径よりも小さい。すなわち、第１貫通孔１５５Ａの外周は、弁座１３８の外周よりも大きく、第１下バルブ室１３１の外周よりも小さい。同様に、第１貫通孔１５５Ｂの直径は、第２下バルブ室１３２の直径よりも小さい。すなわち、第１貫通孔１５５Ｂの外周は、第２下バルブ室１３２の外周よりも小さい。
　以上より、バルブ１０１では、第１上バルブ室１３３及び第２上バルブ室１３４内に第１シール材１５１の一部が位置する。同様に、第１下バルブ室１３１及び第２下バルブ室１３２内に第２シール材１５２の一部が位置する。　バルブ１０１は、図１に示すように、逆止弁１６０と、排気弁１７０とを有している。
　まず、逆止弁１６０は、第１通気孔１１１を備える第２弁筐体１９２の一部と、第２通気孔１１２を備える第１弁筐体１９１の一部と、ダイヤフラム１２０における孔部１２１の周囲と、その周囲と当接して孔部１２１を被覆する弁座１３８と、によって構成されている。逆止弁１６０は、第１下バルブ室１３１側から第１上バルブ室１３３側への流体の流れを許可し、第１上バルブ室１３３側から第１下バルブ室１３１側への流体の流れを遮断する。
　逆止弁１６０は、第１下バルブ室１３１と第１上バルブ室１３３との圧力差によってダイヤフラム１２０が弁座１３８に対して当接または離間する。
　次に、排気弁１７０は、第１通気孔１１０を備える第２弁筐体１９２の一部と、第２通気孔１１２及び第３通気孔１１３を備える第１弁筐体１９１の一部と、ダイヤフラム１２０の一部と、第３通気孔１１３の周囲からダイヤフラム１２０側へ突出してダイヤフラム１２０に当接して被覆される弁座１３９と、によって構成されている。
　排気弁１７０は、第２下バルブ室１３２と第２上バルブ室１３４との圧力差によってダイヤフラム１２０が弁座１３９に対して当接または離間する。
　次に、バルブ１０１の製造方法について説明する。まず、第２弁筐体１９２と第２シール材１５２とダイヤフラム１２０と第１シール材１５１と第１弁筐体１９１とを積層し、６つの第１突出部１８０を６つの開口部１８２に嵌め合わせる。これにより、ダイヤフラム１２０は、第１シール材１５１及び第２シール材１５２を介して、第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２に挟持される。
　次に、第２弁筐体１９２と第２シール材１５２とダイヤフラム１２０と第１シール材１５１と第１弁筐体１９１とからなる積層体を台Ｓの上に載置し（図６参照）、６つの第１突出部１８０の先端部に対して熱カシメを行う。これにより、６つの第１突出部１８０の先端部が押し潰され、図６に示すバルブ１０１が得られる。
　バルブ１０１は、図６に示すように、Ｘ軸方向から平面視して第１突出部１８０よりも内側の部分では、第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２は第１シール材１５１と第２シール材１５２とを介してダイヤフラム１２０を挟持する。一方、第１突出部１８０よりも外側の部分には、６つの第２突出部１８１が設けられている。
　そのため、第１弁筐体１９１と第１シール材１５１とダイヤフラム１２０と第２シール材１５２と第２弁筐体１９２とからなる積層体を台Ｓの上に載置し、６つの第１突出部１８０の先端部に対して熱カシメを行っても、第１弁筐体１９１における第１突出部１８０よりも外側の部分が６つの第２突出部１８１に接触しているので、第１弁筐体１９１における第１突出部１８０よりも外側の部分が第２弁筐体１９２側へ反ることを抑制できる。また、第２弁筐体１９２における第１突出部１８０よりも外側の部分が第１弁筐体１９１側へ反ることを抑制できる。すなわち、本実施形態では、バルブ１０１内部から空気が漏れることを抑制できる。
　したがって、本実施形態によれば、バルブの性能を従来よりも劣化させることなく、バルブ１０１の製造コストを従来よりも削減できる。
　なお、６つの第２突出部１８１のそれぞれの高さは、第１シール材１５１の厚みとダイヤフラム１２０の厚みと第２シール材１５２の厚みとの和に等しいことが好ましい。この場合、第１弁筐体１９１における第１突出部１８０よりも外側の部分と第２弁筐体１９２における第１突出部１８０よりも外側の部分との間には、第１シール材１５１の厚みとダイヤフラム１２０の厚みと第２シール材１５２の厚みとの和に等しい高さを持つ６つの第２突出部１８１が位置する。
　そのため、６つの第１突出部１８０の先端部に対して前記熱カシメを行っても、第１弁筐体１９１における第１突出部１８０よりも外側の部分が６つの第２突出部１８１に接触しているので、第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２における第１突出部１８０よりも外側の部分が反ることを一層抑制できる。すなわち、バルブ１０１内部から空気が漏れることを一層抑制できる。
　次に、血圧測定時における流体制御装置１００の動作について説明する。
　図７は、図１に示す圧電ポンプ１０が駆動している間における流体制御装置１００の空気の流れを示す説明図である。
　流体制御装置１００は、血圧の測定を開始するとき、まず圧電ポンプ１０を駆動させる。圧電ポンプ１０が駆動すると、まず空気が開口部９２及び吸引孔５２から圧電ポンプ１０内のポンプ室４５に流入する。次に、空気が吐出孔５５、５６から吐出され、バルブ１０１の第２下バルブ室１３２及び第１下バルブ室１３１の両方に流入する。
　これにより、排気弁１７０では、第２下バルブ室１３２の圧力が第２上バルブ室１３４の圧力より高くなる。このため、図７に示すように、ダイヤフラム１２０が第３通気孔１１３をシールして第２通気孔１１２と第３通気孔１１３との通気を遮断する。
　また、逆止弁１６０では、第１下バルブ室１３１の圧力が第１上バルブ室１３３の圧力より高くなる。このため、ダイヤフラム１２０における孔部１２１の周囲が弁座１３８から離間し、第１通気孔１１１と第２通気孔１１２とが孔部１２１を介して連通する。
　この結果、空気が圧電ポンプ１０からバルブ１０１の第１通気孔１１１と、孔部１２１と、第２通気孔１１２と、を経由してカフ１０９へ送出され（図７参照）、カフ１０９内の圧力（空気圧）が高まる。
　なお、ダイヤフラム１２０は、ダイヤフラム１２０の孔部１２１の周囲が弁座１３８に接触するよう第１弁筐体１９１及び第２弁筐体１９２に固定されている。そして、この弁座１３８は、ダイヤフラム１２０における孔部１２１の周囲を与圧している。
　これにより、バルブ１０１の第１通気孔１１１を経由して孔部１２１から流出する空気は、圧電ポンプ１０の吐出圧力より若干低い圧力となって、孔部１２１から第１上バルブ室１３３及び第２上バルブ室１３４に流入する。一方、第２下バルブ室１３２には圧電ポンプ１０の吐出圧力が加わる。
　この結果、バルブ１０１では、第２下バルブ室１３２の圧力が第２上バルブ室１３４の圧力より若干勝り、ダイヤフラム１２０が第３通気孔１１３をシールして孔部１２１を開放した状態が維持される。
　なお、このバルブ１０１では、図３、図４に示すように、各バルブ室１３１、１３２、１３３、１３４のそれぞれの外形が円形状であるため、ダイヤフラム１２０（特に孔部１２１付近の周囲）に張力が均等にかかる。
　このため、ダイヤフラム１２０の孔部１２１が弁座１３８に対して傾いた状態で当接されたり、ダイヤフラム１２０の孔部１２１が弁座１３８に対して水平方向にずれたりすることが抑制される。したがって、このバルブ１０１によれば、それぞれの弁の開閉をより確実に行うことができる。
　図８は、図１に示す圧電ポンプ１０が駆動を停止した直後における、流体制御装置１００の空気の流れを示す説明図である。
　血圧の測定が終了すると、流体制御装置１００は、圧電ポンプ１０の駆動を停止する。ここで、圧電ポンプ１０の駆動が停止すると、ポンプ室４５と第１下バルブ室１３１と第２下バルブ室１３２の空気は、圧電ポンプ１０の中心通気孔５２および開口部９２から流体制御装置１００の外部へ速やかに排気される。また、第１上バルブ室１３３と第２上バルブ室１３４には、カフ１０９の圧力が第２通気孔１１２から加わる。
　この結果、逆止弁１６０では、第１下バルブ室１３１の圧力が第１上バルブ室１３３の圧力より低下する。ダイヤフラム１２０は、弁座１３８に当接して孔部１２１をシールする。
　また、排気弁１７０では、第２下バルブ室１３２の圧力が第２上バルブ室１３４の圧力より低下する。ダイヤフラム１２０は、弁座１３９から離間して第３通気孔１１３を開放する。
　即ち、バルブ１０１では、第２通気孔１１２と第３通気孔１１３とが連通路１３５及び第２上バルブ室１３４を介して連通する。これにより、カフ１０９の空気が第２通気孔１１２、連通路１３５及び第２上バルブ室１３４を経由して第３通気孔１１３から急速に排気される（図８参照）。
　従って、この実施形態のバルブ１０１によれば、カフ１０９に圧縮空気を充填した後、カフ１０９から空気を急速排気することができる。
　また、バルブ１０１では前述したように、第１下バルブ室１３１及び第２下バルブ室１３２内に第２シール材１５２の一部が位置し、第１上バルブ室１３３及び第２上バルブ室１３４内に第１シール材１５１の一部が位置する。
　そのため、第１シール材１５１及び第２シール材１５２は、第１弁筺体１９１、第２弁筺体１９２及びダイヤフラム１２０の接着と、各バルブ室１３１、１３２、１３３、１３４内に存在する異物の捕捉とを行うことができる。
　したがって、バルブ１０１によれば、例えばバルブ１０１内に異物が混入したとしても、異物による誤動作を抑制することができる。特に排気弁１７０においては、異物による弁座１３９の第３通気孔１１３の閉塞を抑制することができる。
　また、この実施形態のバルブ１０１を備える流体制御装置１００にも同様の効果を奏する。
　なお、バルブ１０１の性能は、圧力損失およびリーク圧力によって示される。特に、圧電ポンプ１０が駆動している間におけるバルブ１０１の第１通気孔１１０、１１１から第３通気孔１１３への空気の漏れ（リーク）は、バルブ１０１の性能に大きく影響する。
　圧力損失は、逆止弁１６０を開いた状態にする際の損失である。ダイヤフラム１２０には張力がかかっており、弁座１３８は、ダイヤフラム１２０における孔部１２１の周囲を与圧するよう第２弁筐体１９２に設けられている。すなわち、ダイヤフラム１２０には第１上バルブ室１３３側から第１下バルブ室１３１側への応力がかかっている。
　このため、逆止弁１６０を開いた状態にすると、前述の応力の分だけ第１上バルブ室１３３の圧力Ｐ２が第１下バルブ室１３１の圧力Ｐ１よりも低下する。圧力損失は、「圧力損失＝第１下バルブ室１３１の圧力Ｐ１－第１上バルブ室１３３の圧力Ｐ２」の式で求められる。
　この圧力損失によって、排気弁１７０では、バルブ１０１の第１通気孔１１１からカフ１０９へと空気が送り込まれる間、常に排気弁１７０を閉じた状態にする力（第２下バルブ室１３２側からダイヤフラム１２０を弁座１３９に押し当てる力）が加わるので、排気弁１７０は閉じた状態となる。
　ここで、圧力損失が小さいと、第１上バルブ室１３３の圧力Ｐ２と第１下バルブ室１３１の圧力Ｐ１との差が小さくなる。すなわち、排気弁１７０を閉じた状態にする力（第２下バルブ室１３２側からダイヤフラム１２０を弁座１３９に押し当てる力）が減少し、バルブ１０１の第１通気孔１１０、１１１から第３通気孔１１３への空気の漏れ（リーク）が増える。
　リークが多いと、バルブ１０１の第１通気孔１１１からカフ１０９へ空気を充填する際に、効率が悪くなる。バルブ１０１は、ダイヤフラム１２０の張力によって発生する圧力損失を利用して、カフ１０９の空気が第３通気孔１１３からリークすることを抑制している。
　また、リーク圧力は、「リーク圧力＝圧電ポンプ１０が駆動している間におけるカフ１０９の圧力－圧電ポンプ１０を駆動停止してから５秒後のカフ１０９の圧力」の式で求められる。
　以下、本発明の実施形態に係るバルブ１０１（図１参照）と第１比較例に係るバルブ９０１（図１２参照）と第２比較例に係るバルブ５０１（図１３参照）とを比較する。
　なお、バルブ５０１がバルブ９０１と相違する点は、前述したように、第１シール材９５１、ダイヤフラム９２０、及び第２シール材９５２の、Ｘ軸方向から平面視して逆止弁１６０及び排気弁１７０よりもよりも周縁側である外側部分Ｊ１～Ｊ６（図１２、図１３参照）を除いた、第１シール材１５１、第２シール材１５２、及びダイヤフラム１２０を備える点である。そして、バルブ１０１がバルブ５０１と相違する点は、第２突出部１８１を備える点である。
　図９は、本発明の実施形態に係るバルブ１０１と第１比較例に係るバルブ９０１と第２比較例に係るバルブ５０１とにおける、第２弁筐体１９２における位置と第２弁筐体１９２の反り量との関係を示す図である。図９では、バルブ１０１とバルブ９０１とバルブ５０１とにおける、第２弁筐体１９２におけるＡ点からＢ点を通ってＣ点までの反り量をレーザ変位計で測定した結果を示している。
　ここで、Ａ点及びＣ点は、図５に示すように、第２弁筐体１９２における第１突出部１８０よりも外側の部分に位置する点であり、Ｂ点は、第２弁筐体１９２における第１突出部１８０よりも内側の部分に位置する点である。
　次に、圧電ポンプ１０を駆動して圧電ポンプ１０の吐出圧力４０（ｋＰａ）をバルブ１０１、５０１、９０１に付与し、バルブ１０１、５０１、９０１の圧力損失およびリーク圧力を測定した結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　実験により、バルブ５０１では圧力損失が０．１（ｋＰａ）であるのに対し、バルブ１０１、９０１では圧力損失が０．７（ｋＰａ）であることが明らかとなった。また、バルブ５０１ではリーク圧力が１．１（ｋＰａ）であるのに対し、バルブ１０１、９０１ではリーク圧力が０．１（ｋＰａ）であることが明らかとなった。
　以上の結果になった理由は、バルブ５０１では、第１弁筐体１９１と第１シール材１５１とダイヤフラム１２０と第２シール材１５２と第２弁筐体１９２とからなる積層体を台Ｓの上に載置し、６つの第１突出部１８０の先端部に対して熱カシメを行ったとき、第１弁筐体１９１における第１突出部１８０よりも外側の部分が第２弁筐体１９２側へ反ったためであると考えられる。これにより、バルブ５０１では、ダイヤフラム１２０の張力が十分に得られず、即ちバルブ９０１と同等の圧力損失が発生せず、リーク圧力がバルブ１０１、９０１より高くなったと考えられる。
　これに対して、バルブ１０１では、積層体を台Ｓの上に載置し、６つの第１突出部１８０の先端部に対して熱カシメを行ったとき、第１弁筐体１９１における第１突出部１８０よりも外側の部分が６つの第２突出部１８１に接触し、反ることを抑制できたためであると考えられる。これにより、バルブ１０１では、ダイヤフラム１２０の張力が十分に得られ、即ちバルブ９０１と同等の圧力損失が発生し、バルブ１０１内部からの空気の漏れを抑制することができたと考えられる。
　したがって、本実施形態のバルブ１０１によれば、バルブの性能を従来よりも劣化させることなく、バルブ１０１の製造コストを従来よりも削減できる。
　《その他の実施形態》
　なお、前述の実施形態では流体として空気を用いているが、これに限るものではなく、当該流体が、空気以外の気体であっても適用できる。
　また、前述の実施形態におけるポンプは、ユニモルフ型で屈曲振動するアクチュエータ４０を備えるが、振動板の両面に圧電素子を貼着してバイモルフ型で屈曲振動するアクチュエータを備えてもよい。
　また、前述の実施形態におけるポンプは、圧電素子４２の伸縮によって屈曲振動するアクチュエータ４０を備えるが、これに限るものではない。例えば、電磁駆動で屈曲振動するアクチュエータを備えてもよい。
　また、前述の実施形態において、圧電素子はチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなるが、これに限るものではない。例えば、ニオブ酸カリウムナトリウム系及びアルカリニオブ酸系セラミックス等の非鉛系圧電体セラミックスの圧電材料などからなってもよい。
　また、前述の実施形態において、第２突出部１８１は第２弁筐体１９２に設けられているが、これに限るものではない。第２突出部１８１は第１弁筐体１９１に設けられていてもよい。
　また、前述の実施形態のバルブ１０１は、第１貫通孔１５５Ａの外周が第１下バルブ室１３１の外周よりも小さく、第１貫通孔１５５Ｂの外周が第２下バルブ室１３２の外周よりも小さい第２シール材１５２を有しているが（図１参照）、これに限るものではない。例えば、第１貫通孔１５５Ａの外周が第１下バルブ室１３１の外周と等しく、第１貫通孔１５５Ｂの外周が第２下バルブ室１３２の外周と等しい第２シール材を有していてもよい。
　同様に、前述の実施形態のバルブ１０１は、第２貫通孔１５６Ａの外周が第１上バルブ室１３３の外周よりも小さく、第２貫通孔１５６Ｂの外周が第２上バルブ室１３４の外周よりも小さい第１シール材１５１を有しているが（図１参照）、これに限るものではない。例えば、第２貫通孔１５６Ａの外周が第１上バルブ室１３３の外周と等しく、第２貫通孔１５６Ｂの外周が第２上バルブ室１３４の外周と等しい第１シール材を有していてもよい。
　最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、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。
Ｓ…台
１０…圧電ポンプ
４０…圧電アクチュエータ
４１…振動板
４２…圧電素子
４３…補強板
４５…ポンプ室
５１…可撓板
５２…吸引孔
５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ…スペーサ
５４…蓋板
５５、５６…吐出孔
５７…固定部
５８…可動部
６０…振動板ユニット
６１…枠板
６２…連結部
６３，７２…外部端子
７０…電極導通用板
７１…枠部位
７３…内部端子
８０…ポンプ筺体
９１…基板
９２…開口部
１００…流体制御装置
１０１…バルブ
１０６Ａ…カフ接続口
１０９…カフ
１０９Ａ…腕帯ゴム管
１１０、１１１…第１通気孔
１１２…第２通気孔
１１３…第３通気孔
１２０…ダイヤフラム
１２１…孔部
１３１…第１下バルブ室
１３２…第２下バルブ室
１３３…第１上バルブ室
１３４…第２上バルブ室
１３５…連通路
１３８、１３９…弁座
１４０…アクチュエータ
１５１…第１シール材
１５２…第２シール材
１５５Ａ、１５５Ｂ…第１貫通孔
１５６Ａ、１５６Ｂ…第２貫通孔
１６０…逆止弁
１７０…排気弁
１８０…第１突出部
１８１…第２突出部
１８２…開口部
１９１…第１弁筺体
１９２…第２弁筐体
５０１…バルブ
９００…流体制御装置
９０１…バルブ
９２０…ダイヤフラム
９５１…第１シール材
９５２…第２シール材

Claims (4)

  1. 　孔部が設けられているダイヤフラムと、
    　前記ダイヤフラムの一方主面に設けられている第１シール材と、
    　前記第１シール材を介して前記ダイヤフラムと接合する第１弁筺体であって、第１の孔と、前記ダイヤフラムの一方主面側に位置し、前記第１の孔に連通する第１バルブ室と、前記第１バルブ室よりも外側に位置する複数の開口部と、を有する第１弁筺体と、
    　前記ダイヤフラムの他方主面に設けられている第２シール材と
    　前記第２シール材を介して前記ダイヤフラムと接合する第２弁筺体であって、第２の孔と、前記ダイヤフラムの他方主面側に位置し、前記第２の孔に連通する第２バルブ室と、前記第２バルブ室よりも外側に位置する複数の第１突出部と、を有する第２弁筐体と、を備え、
    　前記ダイヤフラムは、前記複数の第１突出部が前記複数の開口部に嵌め合わさることによって、前記第１シール材及び前記第２シール材を介して前記第１弁筺体および前記第２弁筐体に挟持され、
    　前記ダイヤフラムにおける前記孔部の周囲が、前記第２バルブ室において前記第２弁筐体に当接して、前記孔部が被覆され、
    　前記第１シール材と前記ダイヤフラムと前記第２シール材とのそれぞれの外周は、前記第１弁筺体および前記第２弁筺体の外周より小さく、前記複数の第１突出部より内側に設けられ、
    　前記第１弁筺体および前記第２弁筺体の少なくとも一方は、前記複数の第１突出部より外側に位置する複数の第２突出部を有する、バルブ。
  2. 　前記複数の第２突出部の高さは、前記複数の第１突出部の高さより低い、請求項１に記載のバルブ。
  3. 　前記複数の第２突出部の高さは、前記第１シール材の厚みと前記ダイヤフラムの厚みと前記第２シール材の厚みとの和に等しい、請求項１又は２に記載のバルブ。
  4. 　吐出孔が設けられているポンプと、
    　請求項１から３のいずれか１項に記載のバルブと、を備え、
    　前記第１弁筺体の前記第１の孔は、流体を貯蔵する流体貯蔵部に接続され、
    　前記第２弁筺体の前記第２の孔は、前記ポンプの前記吐出孔に接続される、流体制御装置。
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