(57)【要約】  空気貯蔵部の空気圧が低い間の消費電力を削減できる流体制御装置及びポンプ接続方法を提供する。流体制御装置（１００）は、圧電ポンプ（１０１）と圧電ポンプ（２０１）と逆止弁（２０２）と制御部（１１１）とを備え、エアタンク（９）に接続される。エアタンク（９）に圧縮空気を充填する時、流体制御装置（１００）はまず圧電ポンプ（２０１）を駆動する。吸引口（１０７Ｂ）から外気が逆止弁（２０２）を介して吸引され、空気が圧電ポンプ（２０１）の吐出孔（５５）からエアタンク（９）へ送出する。圧電ポンプ（２０１）のポンプ圧力が一定圧力を超えると、流体制御装置（１００）は圧電ポンプ（１０１）の駆動を開始する。吸引口（１０７Ａ）から外気が吸引され、空気が圧電ポンプ（１０１）を経由して逆止弁（２０２）を経由せず圧電ポンプ（２０１）の吐出孔（５５）からエアタンク（９）へ送出し、エアタンク（９）の空気圧を目標圧力まで高める。
2012140931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポンプ室と前記第１ポンプ室を介して互いに連通する第１吸引孔および第１吐出孔とを有する第１ポンプと、
第２ポンプ室と前記第２ポンプ室を介して互いに連通する第２吸引孔および第２吐出孔とを有し、前記第２吸引孔が前記第１吐出孔に連通し、前記第２吐出孔が空気貯蔵部に連通する第２ポンプと、
装置本体の外部に連通する第１連通孔と前記第１吐出孔および前記第２吸引孔に連通する第２連通孔を有し、第１連通孔から第２連通孔への流体の流入は許容し、第２連通孔から第１連通孔への流体の流出は禁止する逆止弁と、を備えることを特徴とする流体制御装置。
【請求項２】
装置本体の外部に連通する第１連通孔と前記第１吐出孔および前記第２吸引孔に連通する第２連通孔と前記第１吐出孔および前記第２吸引孔に連通する第３連通孔とが形成された逆止弁筐体と、前記逆止弁筐体内を分割して、前記第１連通孔および前記第２連通孔に連通する第１バルブ室と前記第３連通孔に連通する第２バルブ室とを構成するダイヤフラムと、を有する第１逆止弁を備えた、請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項３】
第３ポンプ室と前記第３ポンプ室を介して互いに連通する第３吸引孔および第３吐出孔とを有し、前記第３吸引孔が前記第２吐出孔に連通し、前記第３吐出孔が前記空気貯蔵部に連通する第３ポンプと、
装置本体の外部に連通する第１連通孔と前記第２吐出孔および前記第３吸引孔に連通する第２連通孔と前記第２吐出孔および前記第３吸引孔に連通する第３連通孔とが形成された逆止弁筐体と、前記逆止弁筐体内を分割して、前記第１連通孔および前記第２連通孔に連通する第１バルブ室と前記第３連通孔に連通する第２バルブ室とを構成するダイヤフラムと、を有する第２逆止弁と、を備え、
前記第２ポンプの前記第２吐出孔は、前記第３ポンプを介して前記空気貯蔵部に連通する、請求項１または２に記載の流体制御装置。
【請求項４】
全ポンプのうち前記空気貯蔵部との接続距離が最も近い最後段のポンプと前記空気貯蔵部との間を接続し、少なくとも前記最後段のポンプのポンピング動作により前記空気貯蔵部に充填された空気を、急速排気する急速排気部を備え、
前記急速排気部は、
前記最後段のポンプの吐出孔に連通する第１連通孔と前記空気貯蔵部に連通する第２連通孔と前記空気貯蔵部および前記第２連通孔に連通する第３連通孔とが形成された逆止弁筐体と、前記逆止弁筐体内を分割して、前記第１連通孔および前記第２連通孔に連通する第１バルブ室と前記第３連通孔に連通する第２バルブ室とを構成する第１ダイヤフラムと、を有する逆止弁と、
前記最後段のポンプの吐出孔に連通する第４連通孔と前記空気貯蔵部に連通する第５連通孔と装置本体外部に連通する第６連通孔とが形成された排気弁筐体と、前記排気弁筐体内を分割して、前記第５連通孔および前記第６連通孔に連通する第３バルブ室と前記第４連通孔に連通する第４バルブ室とを構成する第２ダイヤフラムと、を有する排気弁と、を備える、請求項１から３のいずれかに記載の流体制御装置。
【請求項５】
全ポンプのうち前記空気貯蔵部との接続距離が近いポンプから順番に駆動を開始する制御部を備え、
前記制御部は、前記空気貯蔵部の空気圧を監視し、前記空気圧の上昇に応じて、次のポンプの駆動を開始する、請求項１から４のいずれかに記載の流体制御装置。
【請求項６】
前記ポンプは、周辺部が実質的に拘束されていなくて、中心部から周辺部にかけて屈曲振動するアクチュエータと、前記アクチュエータに近接対向して配置される平面部と、前記平面部のうち前記アクチュエータと対向するアクチュエータ対向領域の中心又は中心付近に配置された１つまたは複数の中心通気孔と、を備える、請求項１から５のいずれかに記載の流体制御装置。
【請求項７】
前記アクチュエータは円板状である、請求項６に記載の流体制御装置。
【請求項８】
前記アクチュエータ対向領域は、中心又は中心付近が屈曲振動可能な薄板部であり、周辺部が実質的に拘束された厚板部である、請求項６又は７に記載の流体制御装置。
【請求項９】
前記アクチュエータ対向領域の周辺部分に、１つまたは複数の周辺通気孔を備えた、請求項６から８の何れかに記載の流体制御装置。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、当該アクチュエータと前記平面部との間に一定の隙間をあけて弾性構造により保持されている、請求項６から９の何れかに記載の流体制御装置。
【請求項１１】
第１ポンプ室と前記第１ポンプ室を介して互いに連通する第１吸引孔および第１吐出孔とを有する第１ポンプと、
第ｔポンプ室と前記第ｔポンプ室を介して互いに連通する第ｔ吸引孔および第ｔ吐出孔とを有する第ｔポンプと、
装置本体の外部に連通する第１連通孔と、第２連通孔と第３連通孔とが形成された逆止弁筐体と、前記逆止弁筐体内を分割して、前記第１連通孔および前記第２連通孔に連通する第１バルブ室と前記第３連通孔に連通する第２バルブ室とを構成するダイヤフラムと、を有する第ｔ−１逆止弁と、を備え、
前記ｔは２からｎまでの整数であり、ｎ段のポンプを直列に接続した、流体制御装置のポンプ接続方法において、
前記第ｔ吸引孔と第ｔ−１吐出孔とを接続し、前記第ｎ吐出孔と前記空気貯蔵部とを接続し、第ｔ−１吐出孔および前記第ｔ吸引孔と前記第ｔ−１逆止弁の前記第２連通孔とを接続し、第ｔ−１吐出孔および前記第ｔ吸引孔と前記第ｔ−１逆止弁の前記第３連通孔とを接続した、ポンプ接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ポンプを用いて空気貯蔵部に空気を充填する流体制御装置およびポンプ接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に従来の圧電ポンプが開示されている。
図１は特許文献１の圧電ポンプの３次共振モードでのポンピング動作を示す図である。当該圧電ポンプは、ポンプ本体１０と、外周部がポンプ本体１０に対して固定されたダイヤフラム１９と、このダイヤフラム１９の中央部に貼り付けられた圧電素子２３と、ダイヤフラム１９の略中央部と対向するポンプ本体１０の部位に形成された第１開口部１１と、ダイヤフラム１９の中央部と外周部との中間領域又はこの中間領域と対向するポンプ本体の部位に形成された第２開口部１２とを備える。ダイヤフラム１９は金属板である。圧電素子２３は、第１開口部１１を覆い、且つ第２開口部１２まで達しない大きさに形成されている。【０００３】
圧電素子２３は、圧電素子２３に所定周波数の電圧を印加することにより、第１開口部１１に対向するダイヤフラム１９の部分と第２開口部１２に対向するダイヤフラム１９の部分とを相反方向に屈曲変形する。特許文献１の圧電ポンプは、第２開口部１２から流体を吸込み、第１開口部１１から吐出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／０６９２６４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の圧電ポンプを含む従来のポンプにおいて、例えば血圧計のカフに接続する場合など、ポンプ圧力が不足することがある。この際、例えば、図２に示されるように、圧電ポンプを２つ以上直列に接続することでポンプ圧力を増大させることが考えられる。【０００６】
しかしながら、図２に示すように２個の圧電ポンプ１、２を直列に接続し、エアタンク９に空気を充填する場合、当然のことながら２倍の消費電力が必要となる。２個の圧電ポンプ１、２を直列に接続した場合の最大ポンプ圧力は、１個の圧電ポンプ２をエアタンク９に接続した場合の２倍の圧力まで到達できるが、最大流量は、１個の圧電ポンプ２をエアタンク９に接続した場合と変わらない。【０００７】
そのため、エアタンク９の圧力（空気圧）が低い間は、消費電力が増大しているにも拘わらず、流量が１個の圧電ポンプ２をエアタンク９に接続した場合とほとんど変わらないため、即ちエアタンク９への空気充填速度が増えないため、電力を無駄に消費することになる。そこで、エアタンク９の圧力が低い間は、圧電ポンプ２を１個だけ駆動しておくことも考えられる。しかし、圧電ポンプ２を１個だけ駆動した場合、直列に接続している他方の圧電ポンプ１の流路抵抗が著しく大きいため、ほとんど流量が生じない。特に、圧電ポンプ１、２共に高い圧力を実現しようとした場合、圧電ポンプ１、２内のポンプ室体積は小さくしておく方が好ましく、その結果、流量抵抗は大きくなってしまう。そのため、圧電ポンプ１、２は、常に２個とも駆動する必要がある。【０００８】
従って、図２に示すように２個の圧電ポンプ１、２を直列に接続し、エアタンク９に空気を充填する場合、エアタンク９の圧力が低い間の電力効率が悪いという問題があった。【０００９】
本発明の目的は、空気貯蔵部の空気圧が低い間の消費電力を削減できる流体制御装置およびポンプ接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。【００１１】
（１）第１ポンプ室と前記第１ポンプ室を介して互いに連通する第１吸引孔および第１吐出孔とを有する第１ポンプと、
第２ポンプ室と前記第２ポンプ室を介して互いに連通する第２吸引孔および第２吐出孔とを有し、前記第２吸引孔が前記第１吐出孔に連通し、前記第２吐出孔が空気貯蔵部に連通する第２ポンプと、
装置本体の外部に連通する第１連通孔と前記第１吐出孔および前記第２吸引孔に連通する第２連通孔を有し、第１連通孔から第２連通孔への流体の流入は許容し、第２連通孔から第１連通孔への流体の流出を禁止する逆止弁と、を備える。【００１２】
この構成では、空気貯蔵部に空気の充填を開始するとき、第２ポンプから駆動を開始させる。空気貯蔵部は、例えば血圧測定用のカフである。第２ポンプがポンピング動作を開始すると、外部の空気が逆止弁を通って、第２ポンプのポンプ室へ流入する。そして、空気が第２ポンプの吐出孔から空気貯蔵部へ送出され、空気貯蔵部内の圧力（空気圧）が高まる。【００１３】
その後、第１ポンプが駆動を開始し、第１ポンプ、第２ポンプがポンピング動作を行うと、空気が第１ポンプのポンプ室を経由して、逆止弁を通らずに、第２ポンプ内のポンプ室に流入する。さらに、空気が第２ポンプの吐出孔から空気貯蔵部へ送出され、空気貯蔵部内の圧力（空気圧）が目標圧力まで高まる。【００１４】
この構成では、空気貯蔵部の圧力が低い間、第２ポンプだけを駆動した場合でも、流路抵抗の大きな第１ポンプでなく流路抵抗の小さい逆止弁を介して外気を吸引するため、十分な流量が生じる。そのため、空気貯蔵部の圧力（空気圧）が低い間、第１ポンプ、第２ポンプの全てを駆動する必要が無く、第２ポンプを駆動するだけで済む。従って、この構成によれば、空気貯蔵部の空気圧が低い間の消費電力を削減できる。【００１５】
（２）装置本体の外部に連通する第１連通孔と前記第１吐出孔および前記第２吸引孔に連通する第２連通孔と前記第１吐出孔および前記第２吸引孔に連通する第３連通孔とが形成された逆止弁筐体と、前記逆止弁筐体内を分割して、前記第１連通孔および前記第２連通孔に連通する第１バルブ室と前記第３連通孔に連通する第２バルブ室とを構成するダイヤフラムと、を有する第１逆止弁を備えた。【００１６】
この構成では、空気貯蔵部に空気の充填を開始するとき、第２ポンプから駆動を開始させる。空気貯蔵部は、例えば血圧測定用のカフである。第２ポンプがポンピング動作を開始すると、第１逆止弁の第２バルブ室の空気が第３連通孔から第２ポンプのポンプ室へ流入する。これにより、第１逆止弁では、第２バルブ室の圧力が低下し、ダイヤフラムが開放して第１連通孔と第２連通孔とが連通する。この結果、外気が第１逆止弁の第１連通孔から吸引され、空気が第１逆止弁の第１連通孔、第１バルブ室、及び第２連通孔を経由して第２ポンプのポンプ室へ流入する。そして、空気が第２ポンプの吐出孔から空気貯蔵部へ送出され、空気貯蔵部内の圧力（空気圧）が高まる。【００１７】
その後、第１ポンプが駆動を開始し、第１ポンプ、第２ポンプがポンピング動作を行うと、空気が第１ポンプのポンプ室を経由して第１逆止弁の第３連通孔から第２バルブ室へ流入する。これにより、第１逆止弁では第２バルブ室の圧力が高まり、ダイヤフラムが第１連通孔と第２連通孔の連通を遮断する。この結果、空気が、第１逆止弁を通らずに第１ポンプ内のポンプ室を経由して、第２ポンプ内のポンプ室に流入する。さらに、空気が第２ポンプの吐出孔から空気貯蔵部へ送出され、空気貯蔵部内の圧力（空気圧）が目標圧力まで高まる。【００１８】
この構成では、空気貯蔵部の圧力が低い間、第２ポンプだけを駆動した場合でも、流路抵抗の大きな第１ポンプでなく流路抵抗の小さい第１逆止弁を介して外気を吸引するため、十分な流量が生じる。そのため、空気貯蔵部の圧力（空気圧）が低い間、第１ポンプ、第２ポンプの全てを駆動する必要が無く、第２ポンプを駆動するだけで済む。
従って、この構成によれば、空気貯蔵部の空気圧が低い間の消費電力を削減できる。【００１９】
（３）第３ポンプ室と前記第３ポンプ室を介して互いに連通する第３吸引孔および第３吐出孔とを有し、前記第３吸引孔が前記第２吐出孔に連通し、前記第３吐出孔が前記空気貯蔵部に連通する第３ポンプと、
装置本体の外部に連通する第１連通孔と前記第２吐出孔および前記第３吸引孔に連通する第２連通孔と前記第２吐出孔および前記第３吸引孔に連通する第３連通孔とが形成された逆止弁筐体と、前記逆止弁筐体内を分割して、前記第１連通孔および前記第２連通孔に連通する第１バルブ室と前記第３連通孔に連通する第２バルブ室とを構成するダイヤフラムと、を有する第２逆止弁と、を備え、
前記第２ポンプの前記第２吐出孔は、前記第３ポンプを介して前記空気貯蔵部に連通する。【００２０】
この構成では、空気貯蔵部に空気の充填を開始するとき、第３ポンプから駆動を開始させる。第３ポンプがポンピング動作を開始すると、第２逆止弁の第２バルブ室の空気が第３連通孔から第３ポンプのポンプ室へ流入する。これにより、第２逆止弁では、第２バルブ室の圧力が低下し、ダイヤフラムが開放して第１連通孔と第２連通孔とが連通する。この結果、外気が第２逆止弁の第１連通孔から吸引され、空気が第２逆止弁の第１連通孔、第１バルブ室、及び第２連通孔を経由して第３ポンプのポンプ室へ流入する。そして、空気が第３ポンプの吐出孔から空気貯蔵部へ送出され、空気貯蔵部内の圧力（空気圧）が高まる。【００２１】
この構成では、空気貯蔵部の圧力が低い間、第３ポンプだけを駆動した場合でも、流路抵抗の大きな第１ポンプ、第２ポンプでなく流路抵抗の小さい第２逆止弁を介して外気を吸引するため、十分な流量が生じる。また、第２ポンプ、第３ポンプを駆動した場合でも、流路抵抗の大きな第１ポンプでなく流路抵抗の小さい第１逆止弁を介して外気を吸引するため、十分な流量が生じる。そのため、空気貯蔵部の圧力（空気圧）が低い間、第１ポンプ、第２ポンプ、第３ポンプの全てを駆動する必要が無い。【００２２】
従って、この構成によれば、空気貯蔵部の空気圧が低い間の消費電力を大幅に削減できる。【００２３】
（４）全ポンプのうち前記空気貯蔵部との接続距離が最も近い最後段のポンプと前記空気貯蔵部との間を接続し、少なくとも前記最後段のポンプのポンピング動作により前記空気貯蔵部に充填された空気を、急速排気する急速排気部を備え、
前記急速排気部は、
前記最後段のポンプの吐出孔に連通する第１連通孔と前記空気貯蔵部に連通する第２連通孔と前記空気貯蔵部および前記第２連通孔に連通する第３連通孔とが形成された逆止弁筐体と、前記逆止弁筐体内を分割して、前記第１連通孔および前記第２連通孔に連通する第１バルブ室と前記第３連通孔に連通する第２バルブ室とを構成する第１ダイヤフラムと、を有する逆止弁と、
前記最後段のポンプの吐出孔に連通する第４連通孔と前記空気貯蔵部に連通する第５連通孔と装置本体外部に連通する第６連通孔とが形成された排気弁筐体と、前記排気弁筐体内を分割して、前記第５連通孔および前記第６連通孔に連通する第３バルブ室と前記第４連通孔に連通する第４バルブ室とを構成する第２ダイヤフラムと、を有する排気弁と、を備える。【００２４】
この構成では、空気貯蔵部に空気の充填を開始するとき、全ポンプのうち空気貯蔵部との接続距離が最も近いポンプから順に駆動を開始させる。上記（１）に係るこの構成では第２ポンプから駆動を開始し、上記（２）に係るこの構成では第３ポンプから駆動を開始する。両者の構成を代表して前者の構成について説明すると、第２ポンプからポンピング動作を開始した場合、第１逆止弁の第２バルブ室の空気が第３連通孔から第２ポンプのポンプ室へ流入する。これにより、第１逆止弁では、第２バルブ室の圧力が低下し、第１ダイヤフラムが開放して第１連通孔と第２連通孔とが連通する。この結果、外気が第１逆止弁の第１連通孔から吸引され、空気が第１逆止弁の第１連通孔、第１バルブ室、及び第２連通孔を経由して第２ポンプのポンプ室へ流入する。【００２５】
そして、第２ポンプは、空気を第２ポンプの吐出孔から急速排気部の逆止弁に流入させる。急速排気部の逆止弁では、第２ポンプのポンピング動作により第１連通孔から第２連通孔への順方向の吐出圧力が発生すると、第１ダイヤフラムが開放して第１連通孔と第２連通孔とが連通する。また、急速排気部の排気弁では、第２ポンプのポンピング動作により第４バルブ室が昇圧すると、第２ダイヤフラムが第５連通孔と第６連通孔の連通を遮断する。これにより、空気が第２ポンプから急速排気部の逆止弁の第１連通孔と第２連通孔を経由して空気貯蔵部へ送出され、空気貯蔵部内の圧力（空気圧）が高まる。【００２６】
その後、第１ポンプが駆動を開始し、第１ポンプ、第２ポンプがポンピング動作を行うと、空気が第１ポンプのポンプ室を経由して第１逆止弁の第３連通孔から第２バルブ室へ流入する。これにより、第１逆止弁では第２バルブ室の圧力が高まり、ダイヤフラムが第１連通孔と第２連通孔の連通を遮断する。この結果、空気が、第１ポンプ内のポンプ室を経由して、第２ポンプ内のポンプ室に流入する。さらに、空気が第２ポンプの吐出孔から急速排気部の逆止弁の第１連通孔と第２連通孔を経由して空気貯蔵部へ送出され、空気貯蔵部内の圧力（空気圧）が目標圧力まで高まる。【００２７】
次に、空気貯蔵部の空気を排気するとき、流体制御装置は、全ポンプのポンピング動作を停止する。ここで、全ポンプ室と第４バルブ室の体積は空気貯蔵部の収容可能な空気の体積に比べて極めて小さい。そのため、全ポンプのポンピング動作が停止すると、全ポンプ室と第４バルブ室の空気は、第１ポンプの吐出孔を経由して第１ポンプの吸引孔から流体制御装置の外部へすぐに排気される。この結果、急速排気部の排気弁では、ポンプのポンピング動作が停止すると、すぐに第４バルブ室の圧力が第３バルブ室の圧力より低下する。【００２８】
第４バルブ室の圧力が第３バルブ室の圧力より低下すると、急速排気部の排気弁では、第２ダイヤフラムが開放して第５連通孔と第６連通孔とが連通する。これにより、空気貯蔵部の空気が第５連通孔を経由して第６連通孔から急速に排気される。【００２９】
従って、この構成によれば、空気貯蔵部に圧縮空気を充填した後に、空気貯蔵部から空気を急速排気することもできる。【００３０】
（５）全ポンプのうち前記空気貯蔵部との接続距離が近いポンプから順番に駆動を開始する制御部を備え、
前記制御部は、前記空気貯蔵部の空気圧を監視し、前記空気圧の上昇に応じて、次のポンプの駆動を開始する。【００３１】
この構成では、空気貯蔵部の空気圧の値に基づいて制御部が、駆動を開始するタイミングを各ポンプに指示する。【００３２】
（６）前記ポンプは、周辺部が実質的に拘束されていなくて、中心部から周辺部にかけて屈曲振動するアクチュエータと、
前記アクチュエータに近接対向して配置される平面部と、
前記平面部のうち前記アクチュエータと対向するアクチュエータ対向領域の中心又は中心付近に配置された１つまたは複数の中心通気孔と、
を備える。【００３３】
このように、アクチュエータの周辺部が（勿論中心部も）実質的に拘束されていないので、アクチュエータの屈曲振動に伴う損失が少なく、小型・低背でありながら高い圧力と大きな流量が得られる。【００３４】
（７）前記アクチュエータは円板状とすれば、回転対称形（同心円状）の振動状態となるため、アクチュエータと平面部との間に不要な隙間が発生せず、ポンプとしての動作効率が高まる。【００３５】
（８）前記平面部におけるアクチュエータ対向領域のうち、例えば中心又は中心付近が屈曲振動可能な薄板部であり、周辺部が実質的に拘束された厚板部とする。【００３６】
この構造によれば、アクチュエータの振動に伴い、通気孔を中心とした対向面の薄板部分が振動するため、実質的に振動振幅を増すことができ、そのことにより圧力と流量を増加させることができる。【００３７】
（９）前記アクチュエータ対向領域の周辺部分に、１つまたは複数の周辺通気孔を備えれば、アクチュエータ対向領域の周辺部分で発生している正圧を利用することができ、同一面で吸引／吐出が可能となる。【００３８】
（１０）前記アクチュエータは、当該アクチュエータと前記平面部との間に一定の隙間をあけて弾性構造により保持する構成とすれば、負荷変動に応じてアクチュエータと平面部との隙間を自動的に変化させることができる。たとえばアクチュエータに対して低負荷時には積極的に隙間を確保して流量を増大させることができ、高付加時には連結部がたわんでアクチュエータと平面部との対向領域の隙間が自動的に減少し、高い圧力で動作することが可能である。【００３９】
また、本発明の流体制御装置のポンプ接続方法は、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。【００４０】
（１１）第１ポンプ室と前記第１ポンプ室を介して互いに連通する第１吸引孔および第１吐出孔とを有する第１ポンプと、
第ｔポンプ室と前記第ｔポンプ室を介して互いに連通する第ｔ吸引孔および第ｔ吐出孔とを有する第ｔポンプと、
装置本体の外部に連通する第１連通孔と、第２連通孔と第３連通孔とが形成された逆止弁筐体と、前記逆止弁筐体内を分割して、前記第１連通孔および前記第２連通孔に連通する第１バルブ室と前記第３連通孔に連通する第２バルブ室とを構成するダイヤフラムと、を有する第ｔ−１逆止弁と、を備え、
前記ｔは２からｎまでの整数であり、ｎ段のポンプを直列に接続した、流体制御装置のポンプ接続方法において、
前記第ｔ吸引孔と第ｔ−１吐出孔とを接続し、前記第ｎ吐出孔と前記空気貯蔵部とを接続し、第ｔ−１吐出孔および前記第ｔ吸引孔と前記第ｔ−１逆止弁の前記第２連通孔とを接続し、第ｔ−１吐出孔および前記第ｔ吸引孔と前記第ｔ−１逆止弁の前記第３連通孔とを接続した。【００４１】
この構成におけるポンプ接続方法は、上記（１）又は上記（２）の流体制御装置で用いられる。
これにより、上記（１）又は上記（２）と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、空気貯蔵部の空気圧が低い間の消費電力を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】特許文献１の圧電ポンプのポンピング動作を示す図である。
【図２】一般的な圧電ポンプ１、圧電ポンプ２、及びエアタンク９の接続方法を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態の流体制御装置１００の主要部の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示す圧電ポンプ１０１、圧電ポンプ２０１、逆止弁２０２、及びエアタンク９の接続方法を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態の流体制御装置１００に備えられる圧電ポンプ１０１、２０１の分解斜視図である。
【図６】図６（Ａ）は、図５に示す圧電ポンプ１０１、２０１の主要部の断面図である。図６（Ｂ）は、図５に示す圧電ポンプ１０１、２０１の変形例である圧電ポンプ１０１′、２０１′の主要部の断面図である。
【図７】図３に示す逆止弁２０２の主要部の断面図である。
【図８】図３に示す圧電ポンプ２０１がポンピング動作を行っている時の空気の流れを示す説明図である。
【図９】図３に示す圧電ポンプ１０１、２０１がポンピング動作を行っている時の空気の流れを示す説明図である。
【図１０】エアタンク９の空気圧の変化を示すグラフである。
【図１１】図１１（Ａ）は、本発明の第２実施形態の流体制御装置２００に備えられる圧電ポンプ１０１、圧電ポンプ２０１、圧電ポンプ３０１、逆止弁２０２、逆止弁３０２、及びエアタンク９の接続方法を示すブロック図である。図１１（Ｂ）は、本発明の第２実施形態の変形例に係る流体制御装置２００′に備えられる圧電ポンプ１０１、圧電ポンプ２０１、圧電ポンプ９０１、逆止弁２０２、逆止弁９０２、及びエアタンク９の接続方法を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第３実施形態の流体制御装置３００の主要部の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示す圧電ポンプ２０１がポンピング動作を行っている時の空気の流れを示す説明図である。
【図１４】図１２に示す圧電ポンプ１０１、２０１がポンピング動作を行っている時の空気の流れを示す説明図である。
【図１５】図１２に示す圧電ポンプ１０１、２０１がポンピング動作を停止した直後の空気の流れを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
《第１実施形態》
本発明の第１実施形態に係る流体制御装置１００について以下説明する。
図３は、本発明の第１実施形態の流体制御装置１００の主要部の構成を示すブロック図である。図４は、図３に示す圧電ポンプ１０１、圧電ポンプ２０１、逆止弁２０２、及びエアタンク９の接続方法を示すブロック図である。流体制御装置１００は、圧電ポンプ１０１と圧電ポンプ２０１と逆止弁２０２と制御部１１１とを備え、エアタンク９に接続される。
【００４５】
流体制御装置１００の筐体１１０には、エアタンク９のゴム管９Ａに連通させる接続口１０６Ａと、筐体１１０外部の空気を吸引するための吸引口１０７Ａ、１０７Ｂと、が形成されている。
【００４６】
圧電ポンプ１０１及び圧電ポンプ２０１は、逆止弁２０２を介して直列にエアタンク９に接続される。
【００４７】
制御部１１１は、例えばマイクロコンピュータで構成され、装置本体の各部の動作を制御する。制御部１１１は、全圧電ポンプのうちエアタンク９との接続距離が近い圧電ポンプから順番に駆動を開始する。制御部１１１は、エアタンク９内の圧力（空気圧）を監視し、空気圧の上昇に応じて、次段の圧電ポンプの駆動を開始する。
【００４８】
以上の構成において、流体制御装置１００は、詳細を後述するが、エアタンク９に圧縮空気を充填するとき、まず圧電ポンプ２０１だけを駆動する。圧電ポンプ２０１のポンピング動作により、吸引口１０７Ｂから外気が逆止弁２０２を介して吸引され、空気が圧電ポンプ２０１の吐出孔５５からエアタンク９へ送出し、エアタンク９内の圧力（空気圧）を高める。その後、エアタンク９の空気圧が一定圧力を超えると、流体制御装置１００は、圧電ポンプ１０１を駆動する。圧電ポンプ１０１、２０１のポンピング動作により、吸引口１０７Ａから外気が吸引され、空気が圧電ポンプ１０１内のポンプ室４５を経由して、逆止弁２０２を経由せずに圧電ポンプ２０１内のポンプ室４５に流入する。さらに、空気は圧電ポンプ２０１の吐出孔５５からエアタンク９へ送出され、エアタンク９内の圧力（空気圧）を目標圧力まで高める。
【００４９】
ここで、圧電ポンプ１０１、２０１と逆止弁２０２との構造について詳述する。まず、図３、図５、図６を用いて圧電ポンプ１０１、２０１の構造について詳述する。
【００５０】
図５は、本発明の第１実施形態の流体制御装置１００に備えられる圧電ポンプ１０１、２０１の分解斜視図である。図６（Ａ）は、図５に示す圧電ポンプ１０１、２０１の主要部の断面図である。圧電ポンプ１０１は、基板９１、平面部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及び蓋部５４を備え、それらを順に積層した構造を有している。圧電ポンプ２０１は、圧電ポンプ１０１と同じ構造を有しているため、説明を省略する。
【００５１】
円板状の振動板４１の上面には圧電素子４２が貼着され、振動板４１の下面には補強板４３が貼着されて、振動板４１と圧電素子４２と補強板４３とによって円板状のアクチュエータ４０が構成される。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としておき、接着時に加熱硬化させることにより、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の割れを防止できる。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。例えば、圧電素子４２は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスなどで形成するのがよい。この場合スペーサ５３Ｂの厚さは、圧電素子４２の厚さと同じか、少し厚くしておくとよい。
【００５２】
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の材質を逆にすることで線膨張係数が調整されている。
【００５３】
振動板４１の周囲には振動板支持枠６１が設けられていて、振動板４１は振動板支持枠６１に対して連結部６２で連結されている。連結部６２は細いリング状に形成されたものであり、小さなバネ定数の弾性をもたせて弾性構造としている。したがって振動板４１は二つの連結部６２で振動板支持枠６１に対して２点で柔軟に支持されている。そのため、振動板４１の屈曲振動を殆ど妨げない。すなわち、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、スペーサ５３Ａは平面部５１と一定の隙間をあけてアクチュエータ４０を保持するために設けられる。振動板支持枠６１には電気的に接続するための外部端子６３が形成されている。
【００５４】
振動板４１、振動板支持枠６１、連結部６２及び外部端子６３は金属板の打ち抜き加工により成形されていて、これらによって振動板ユニット６０が構成されている。
【００５５】
振動板支持枠６１の上面には、樹脂製のスペーサ５３Ｂが接着固定されている。スペーサ５３Ｂの厚さは圧電素子４２と同じか少し厚く、ポンプ筺体８０の一部を構成するとともに、次に述べる電極導通用板７０と振動板ユニット６０とを電気的に絶縁する。
【００５６】
スペーサ５３Ｂの上には、金属製の電極導通用板７０が接着固定されている。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とで構成されている。
【００５７】
内部端子７３の先端は圧電素子４２の表面にはんだ付けされる。はんだ付け位置をアクチュエータ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の振動は抑制できる。
【００５８】
電極導通用板７０の上には、樹脂製のスペーサ５３Ｃが接着固定される。スペーサ５３Ｃはここでは圧電素子４２と同程度の厚さを有する。スペーサ５３Ｃは、アクチュエータが振動したときに、内部端子７３のはんだ部分が、蓋部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表面が蓋部５４に過度に接近して、空気抵抗により振動振幅の低下するのを防止する。そのため、スペーサ５３Ｃの厚さは、前述の通り、圧電素子４２と同程度の厚さであればよい。
【００５９】
蓋部５４はスペーサ５３Ｃの上部に被せられ、アクチュエータ４０の周囲を覆う。そのため、中心通気孔５２を通して吸引された流体は吐出孔５５から吐出される。吐出孔５５は蓋部５４の中心に設けてもよいが、蓋部５４を含むポンプ筐体８０内の正圧を開放する吐出孔であるので、蓋部５４の中心に設ける必要はない。
【００６０】
一方、平面部５１の中心には中心通気孔５２（吸引孔）が形成されている。この平面部５１と振動板ユニット６０との間に、補強板４３の厚みへ数１０μｍ程度加えたスペーサ５３Ａが挿入されている。このように、スペーサ５３Ａが存在しても、振動板４１は振動板支持枠６１に拘束されているわけではないので、負荷変動に応じて間隙は自動的に変化する。但し、連結部６２（バネ端子）の拘束の影響を多少は受けるので、このようにスペーサ５３Ａを挿入することで、低負荷時には積極的に隙間を確保して流量を増大することができる。また、スペーサ５３Ａを挿入した場合でも、高負荷時には連結部６２（バネ端子）がたわんで、アクチュエータ４０と平面部５１との対向領域の隙間が自動的に減少し、高い圧力で動作することが可能である。
【００６１】
なお、図５に示した例では、連結部６２を二箇所に設けたが、三箇所以上に設けてもよい。連結部６２はアクチュエータ４０の振動を妨げるものではないが、振動に多少の影響を与えるため、例えば三箇所で連結（保持）することにより、より自然な保持が可能となり、圧電素子の割れを防止することもできる。
【００６２】
また、図６（Ｂ）に示すように、アクチュエータ対向領域の周辺部分に、１つまたは複数の周辺通気孔５６Ａ、５６Ｂを設けても構わない。ここで、アクチュエータ対向領域の隙間の圧力は、中心部、周辺部ともに、アクチュエータ４０の屈曲振動に伴い刻々と変動するが、時間平均して見れば、中心部では負圧を発生し、周辺部ではそれに対抗して釣り合う正圧を発生している。そこで、アクチュエータ対向領域の周辺部に周辺通気孔５６Ａ、５６Ｂを設ければ、周辺部で発生している正圧を利用することができ、同一面で吸引／吐出が可能となる。そのため、周辺通気孔５６Ａ、５６Ｂをそのまま圧電ポンプ１０１の吐出孔としてもよいし、周辺通気孔５６Ａ、５６Ｂを別に設ける吐出孔に連通させて集中排気する構成にしてもよい。
【００６３】
平面部５１の下部には、中心に円柱形の開口部９２が形成された基板９１が設けられている。平面部５１の一部は基板９１の開口部９２で露出する。この円形の露出部は、アクチュエータ４０の振動に伴う圧力変動により、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。この平面部５１と基板９１との構成により、平面部５１のアクチュエータ対向領域の中心又は中心付近は屈曲振動可能な薄板部であり、周辺部は実質的に拘束された厚板部となる。この円形の薄板部の固有振動数は、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。
【００６４】
従って、外部端子６３，７２に駆動電圧が印加されると、アクチュエータ４０が同心円状に屈曲振動し、アクチュエータ４０の振動に呼応して、中心通気孔５２を中心とした平面部５１の露出部（薄板部）も大きな振幅で振動する。平面部５１の振動位相がアクチュエータ４０の振動位相よりも遅れた（例えば９０°遅れの）振動となれば、平面部５１とアクチュエータ４０との間の隙間空間の厚さ変動が実質的に増加する。そのことによってポンプの能力をより向上させることができる。
【００６５】
ここで、圧電ポンプ１０１及び圧電ポンプ２０１は、図３、図４に示すように、直列にエアタンク９に接続される。詳述すると、圧電ポンプ１０１の中心通気孔５２は、外気を取り込むための吸引口１０７Ａに連通し、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５は、圧電ポンプ２０１の中心通気孔５２に連通する。また、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５は、接続口１０６Ａに連通する。
【００６６】
次に、逆止弁２０２の構造について詳述する。
図７は、本発明の第１実施形態に係る流体制御装置１００に備えられる逆止弁２０２の主要部の断面図である。逆止弁２０２は、円筒状の逆止弁筐体２１と円状の薄膜からなるダイヤフラム１０８Ａとを有する。
【００６７】
逆止弁筐体２１には、外気を取り込むための吸引口１０７Ｂに連通する第１連通孔２４と、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５および圧電ポンプ２０１の中心通気孔５２（吸引孔）に連通する第２連通孔２２と、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５および圧電ポンプ２０１の中心通気孔５２に連通する第３連通孔２７と、第２連通孔２２の周縁からダイヤフラム１０８Ａ側へ突出した弁座２０と、が形成されている。
【００６８】
ダイヤフラム１０８Ａは、弁座２０に接触して逆止弁筐体２１に固定されている。また、ダイヤフラム１０８Ａは、逆止弁筐体２１内を分割して、第１連通孔２４に連通するリング状の第１バルブ室２３と第３連通孔２７に連通する第２バルブ室２６とを構成する。ダイヤフラム１０８Ａの材質は、例えばエチレンプロピレンゴムまたはシリコーンゴム等の弾性部材である。
弁座２０は、ダイヤフラム１０８Ａを与圧するよう逆止弁筐体２１に形成されている。
【００６９】
以上の構造において逆止弁２０２は、第１バルブ室２３と第２バルブ室２６との圧力差によって、ダイヤフラム１０８Ａが弁座２０に対して接触または離間し、弁を開閉する。
【００７０】
ここで、空気充填時における流体制御装置１００の動作について説明する。
図８は、図３に示す圧電ポンプ２０１がポンピング動作を行っている時の空気の流れを示す説明図である。図９は、図３に示す圧電ポンプ１０１、２０１がポンピング動作を行っている時の空気の流れを示す説明図である。図１０は、エアタンク９の空気圧の変化を示すグラフである。
【００７１】
制御部１１１は、空気の充填を開始するとき、全ポンプのうちエアタンク９との接続距離が近い圧電ポンプ２０１から駆動を開始させる（図８参照）。圧電ポンプ２０１がポンピング動作を開始すると、第２バルブ室２６の空気が第３連通孔２７から圧電ポンプ２０１のポンプ室４５へ流入する。これにより、逆止弁２０２では、第２バルブ室２６の圧力が低下し、ダイヤフラム１０８Ａが開放して第１連通孔２４と第２連通孔２２とが連通する。この結果、外気が吸引口１０７Ｂから吸引され、空気が逆止弁２０２の第１連通孔２４、第１バルブ室２３、及び第２連通孔２２を経由して圧電ポンプ２０１のポンプ室４５へ流入する。そして、空気が圧電ポンプ２０１の吐出孔５５からエアタンク９へ送出され、エアタンク９内の圧力（空気圧）が高まる。
【００７２】
圧電ポンプ２０１がポンピング動作を行っている間、制御部１１１は、図１０に示す圧電ポンプ２０１の吐出圧力であるポンプ圧力をエアタンク９の空気圧として監視する。そして、ポンプ圧力が一定圧力Ｐｔｈ（この実施形態では１５ｋＰa）を超えたと判定した時、制御部１１１は、次の圧電ポンプ１０１の駆動を開始させる（図９参照）。
【００７３】
圧電ポンプ１０１も駆動を開始し、圧電ポンプ１０１、２０１がポンピング動作を行うと、外気が吸引口１０７Ａから吸引され、空気が圧電ポンプ１０１のポンプ室４５を経由して逆止弁２０２の第２バルブ室２６へ流入する。これにより、逆止弁２０２では第２バルブ室２６の圧力が高まり、ダイヤフラム１０８Ａが弁座２０に当接して第２連通孔２２をシールする。この結果、外気が吸引口１０７Ａから吸引され、圧電ポンプ１０１内のポンプ室４５を経由して、逆止弁２０２を経由せず、圧電ポンプ２０１内のポンプ室４５に流入する。そして、空気が圧電ポンプ２０１の吐出孔５５からエアタンク９へ送出され、エアタンク９内の圧力（空気圧）が目標圧力まで高まる（図１０参照）。
【００７４】
以上の構成では、エアタンク９の圧力が低い間、圧電ポンプ２０１だけを駆動した場合でも、流路抵抗の大きな圧電ポンプ１０１でなく流路抵抗の小さい逆止弁２０２を介して外気を吸引するため、十分な流量が生じる。そのため、エアタンク９の圧力（空気圧）が低い間、全ての圧電ポンプ１０１、２０１を駆動する必要が無く、圧電ポンプ２０１を駆動するだけで済む。
【００７５】
従って、この実施形態の流体制御装置１００によれば、エアタンク９の空気圧が低い間の消費電力を削減できる。
【００７６】
《第２実施形態》
図１１（Ａ）は、本発明の第２実施形態の流体制御装置２００に備えられる圧電ポンプ１０１、逆止弁２０２、圧電ポンプ２０１、逆止弁３０２、圧電ポンプ３０１、及びエアタンク９の接続方法を示すブロック図である。
【００７７】
この実施形態の流体制御装置２００は、圧電ポンプ３０１と逆止弁３０２とを備える点で流体制御装置１００と相違する。その他の構成については同じである。
【００７８】
圧電ポンプ３０１は、図５、図６（Ａ）に示す圧電ポンプ１０１と同じ構造を有している。圧電ポンプ３０１は、逆止弁３０２を介して圧電ポンプ２０１と直列に接続される。具体的には、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５は、圧電ポンプ３０１の中心通気孔５２に連通し、圧電ポンプ３０１の吐出孔５５は、接続口１０６Ａに連通する。
【００７９】
逆止弁３０２は、図７に示す逆止弁２０２と同じ構造を有している。ただし、逆止弁筐体２１の第２連通孔２２は、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５および圧電ポンプ３０１の中心通気孔５２に連通する。また、逆止弁筐体２１の第３連通孔２７は、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５および圧電ポンプ３０１の中心通気孔５２に連通する。
【００８０】
制御部１１１は、全圧電ポンプのうちエアタンク９との接続距離が近い圧電ポンプ３０１から順番に駆動を開始する。制御部１１１は、圧電ポンプ３０１のポンプ圧力をエアタンク９の空気圧として監視し、空気圧の上昇に応じて、次段の圧電ポンプの駆動を開始する。例えば、圧電ポンプ３０１だけがポンピング動作を行っている間に、ポンプ圧力が１５ｋＰaを超えたと判定した時、制御部１１１は、次の圧電ポンプ２０１の駆動を開始させる。そして、圧電ポンプ３０１、２０１がポンピング動作を行っている間に、ポンプ圧力が３０ｋＰaを超えたと判定した時、制御部１１１は、次の圧電ポンプ１０１の駆動を開始させる。
【００８１】
以上の構成では、エアタンク９の圧力が低い間、圧電ポンプ３０１だけを駆動した場合でも、流路抵抗の大きな圧電ポンプ１０１、２０１でなく流路抵抗の小さい逆止弁３０２を介して外気を吸引するため、十分な流量が生じる。また、圧電ポンプ２０１、３０１を駆動した場合でも、流路抵抗の大きな圧電ポンプ１０１でなく流路抵抗の小さい逆止弁２０２を介して外気を吸引するため、十分な流量が生じる。そのため、エアタンク９の圧力（空気圧）が低い間、全ての圧電ポンプ１０１、２０１、３０１を駆動する必要が無い。
従って、この実施形態の流体制御装置２００によれば、流体制御装置１００と同様の効果を奏する。
【００８２】
また、以上より、図１１（Ｂ）に示すようにｎ段の圧電ポンプを直列に接続した場合でも、流体制御装置１００と同様の効果を奏する。
【００８３】
図１１（Ｂ）は、本発明の第２実施形態の変形例に係る流体制御装置２００′に備えられる圧電ポンプ１０１、逆止弁２０２、圧電ポンプ２０１、逆止弁９０２、圧電ポンプ９０１、及びエアタンク９の接続方法を示すブロック図である。この図では、圧電ポンプ１０１を第１ポンプと、圧電ポンプ２０１を第２ポンプと、ｎ段目の圧電ポンプ９０１を第ｎポンプと、表記している。逆止弁９０２はｎ−１段目の逆止弁である。
【００８４】
この構成において、流体制御装置２００′は、第１ポンプ１０１と、第ｔポンプと、第ｔ−１逆止弁と、を備える。ここで、ｔは２からｎまでの整数である。そして、流体制御装置２００′では、第ｔポンプの第ｔ吸引孔と第ｔ−１ポンプの第ｔ−１吐出孔とが連通し、第ｎポンプの第ｎ吐出孔とエアタンク９とが連通し、第ｔ−１ポンプの第ｔ−１吐出孔および第ｔポンプの第ｔ吸引孔と第ｔ−１逆止弁の第２連通孔２２とが連通し、第ｔ−１ポンプの第ｔ−１吐出孔および第ｔポンプの第ｔ吸引孔と第ｔ−１逆止弁の第３連通孔２７とが連通する。
【００８５】
以上の構成では、エアタンク９の圧力が低い間、第ｎポンプだけを駆動した場合でも、流路抵抗の大きな第１ポンプから第ｎ−１ポンプまででなく流路抵抗の小さい第ｎ−１逆止弁を介して外気を吸引するため、十分な流量が生じる。そのため、エアタンク９の圧力（空気圧）が低い間、第１ポンプ、第２ポンプ、・・・、第ｎポンプの全てを駆動する必要が無い。
したがって、図１１（Ｂ）に示すようにｎ段の圧電ポンプを直列に接続した場合でも、流体制御装置１００と同様の効果を奏する。
【００８６】
《第３実施形態》
図１２は、本発明の第３実施形態の流体制御装置３００の主要部の構成を示すブロック図である。この実施形態の流体制御装置３００は、急速排気が可能な急速排気部３０９を備える点で流体制御装置１００と相違し、その他の構成については同じである。そのため、流体制御装置３００は、圧縮空気を充填した後に急速排気が必要な血圧測定用のカフ１０９に接続するのに好適な装置である。急速排気部３０９は、逆止弁１０２と排気弁１０３と排気口１０６Ｂとで構成され、最後段のポンプ２０１とカフ１０９との間を接続する。
【００８７】
この実施形態では、流体制御装置３００の筐体３１０の接続口１０６Ａに、カフ１０９のゴム管１０９Ａが接続される。また、流体制御装置３００の筐体３１０には、カフ１０９の空気を排気するための排気口１０６Ｂがさらに形成されている。
【００８８】
ここで、急速排気部３０９の逆止弁１０２及び排気弁１０３の構造について詳述する。まず、逆止弁１０２の構造について図１２を参照しながら詳述する。
【００８９】
逆止弁１０２の構造は、図７に示す逆止弁２０２の構造と同じである。ただし、逆止弁１０２の第１連通孔２４は圧電ポンプ２０１の吐出孔５５に連通する。また、逆止弁１０２の第２連通孔２２はカフ１０９に連通する。また、逆止弁１０２の第３連通孔２７は、第２連通孔２２およびカフ１０９に連通する。
【００９０】
次に、排気弁１０３の構造について図１２を参照しながら詳述する。
排気弁１０３は、円筒状の排気弁筐体３１と円状の薄膜からなるダイヤフラム１０８Ｂとを有する。
【００９１】
排気弁筐体３１には、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５に連通する第４連通孔３７と、カフ１０９に連通する第５連通孔３４と、流体制御装置３００外部に連通する第６連通孔３２と、第６連通孔３２の周縁からダイヤフラム１０８Ｂ側へ突出した弁座３０と、が形成されている。
【００９２】
ダイヤフラム１０８Ｂは、弁座３０に接触して排気弁筐体３１に固定されている。また、ダイヤフラム１０８Ｂは、排気弁筐体３１内を分割して、第４連通孔３７に連通する第４バルブ室３６と第５連通孔３４に連通するリング状の第３バルブ室３３とを構成する。ダイヤフラム１０８Ｂの材質は、例えばエチレンプロピレンゴムまたはシリコーンゴム等の弾性部材である。
【００９３】
以上の構造において排気弁１０３は、第４バルブ室３６と第３バルブ室３３との圧力差によってダイヤフラム１０８Ｂが弁座３０に対して接触または離間し、弁を開閉する。
【００９４】
ここで、血圧測定時における流体制御装置３００の動作について説明する。
図１３は、図１２に示す圧電ポンプ２０１がポンピング動作を行っている時の空気の流れを示す説明図である。図１４は、図１２に示す圧電ポンプ１０１、２０１がポンピング動作を行っている時の空気の流れを示す説明図である。図１５は、図１２に示す圧電ポンプ１０１、２０１がポンピング動作を停止した直後の空気の流れを示す説明図である。
【００９５】
制御部１１１は、血圧の測定を開始するとき、全ポンプのうちカフ１０９との接続距離が近い圧電ポンプ２０１から順に駆動を開始させる（図１３参照）。圧電ポンプ２０１がポンピング動作を開始すると、逆止弁２０２の第２バルブ室２６の空気が第３連通孔２７から圧電ポンプ２０１の中心通気孔５２を介してポンプ室４５へ流入する。これにより、逆止弁２０２では、第２バルブ室２６の圧力が低下し、ダイヤフラム１０８Ａが開放して第１連通孔２４と第２連通孔２２とが連通する。この結果、外気が吸引口１０７Ｂから吸引され、空気が逆止弁２０２の第１連通孔２４、第１バルブ室２３、及び第２連通孔２２を経由して圧電ポンプ２０１のポンプ室４５へ流入する。
【００９６】
そして、圧電ポンプ２０１は、空気を圧電ポンプ２０１の吐出孔５５から急速排気部３０９の逆止弁１０２に流入させる。逆止弁１０２では、圧電ポンプ２０１のポンピング動作により第１連通孔２４から第２連通孔２２への順方向の吐出圧力が発生すると、ダイヤフラム１０８Ａが開放して第１連通孔２４と第２連通孔２２とが連通する。また、急速排気部３０９の排気弁１０３では、圧電ポンプ２０１のポンピング動作により第４バルブ室３６が昇圧すると、ダイヤフラム１０８Ｂが第６連通孔３２をシールする。これにより、空気が圧電ポンプ２０１から逆止弁１０２の第１連通孔２４と第２連通孔２２を経由してカフ１０９へ送出され、カフ１０９内の圧力（空気圧）が高まる（図１０参照）。
【００９７】
なお、流体制御装置３００は、急速排気部３０９における逆止弁１０２の第２連通孔２２と第３連通孔２７とが連通した構造となっている。また、逆止弁１０２は、第２連通孔２２を中心に第１連通孔２４を外周に形成した形状を有している。これにより、逆止弁１０２の第１連通孔２４を経由して第２連通孔２２から流出する空気は、圧電ポンプ２０１の吐出圧力より若干低い圧力となって、第３連通孔２７から第２バルブ室２６に流入する。一方、第１バルブ室２３には圧電ポンプ２０１の吐出圧力が印加される。この結果、逆止弁１０２では第１バルブ室２３の圧力が第２バルブ室２６の圧力より若干勝り、逆止弁１０２ではダイヤフラム１０８Ａを開放した状態が維持される。また、第１バルブ室２３と第２バルブ室２６との圧力差が小さいため、当該圧力差が極端に偏ることもなく、ダイヤフラム１０８Ａが破損するのを防ぐこともできる。
【００９８】
また、流体制御装置３００は、急速排気部３０９における逆止弁１０２の第２連通孔２２と排気弁１０３の第５連通孔３４とが連通した構造となっている。また、排気弁１０３は、第６連通孔３２を中心に連通孔３４を外周に形成した形状を有している。これにより、逆止弁１０２の第１連通孔２４を経由して第２連通孔２２から流出する空気は、圧電ポンプ２０１の吐出圧力より若干低い圧力となって、連通孔３４から排気弁１０３の第３バルブ室３３に流入する。一方、第４バルブ室３６には圧電ポンプ２０１の吐出圧力が印加される。この結果、排気弁１０３では第４バルブ室３６の圧力が第３バルブ室３３より若干勝り、排気弁１０３ではダイヤフラム１０８Ｂを閉じた状態が維持される。また、第４バルブ室３６と第３バルブ室３３との圧力差が小さいため、当該圧力差が極端に偏ることもなく、ダイヤフラム１０８Ｂが破損するのを防ぐこともできる。
【００９９】
圧電ポンプ２０１がポンピング動作を行っている間、制御部１１１は、図１０に示す圧電ポンプ２０１のポンプ圧力をカフ１０９の空気圧として監視する。そして、ポンプ圧力が一定圧力（この実施形態では１５ｋＰa）を超えたと判定した時、制御部１１１は、次の圧電ポンプ１０１の駆動を開始させる（図１４参照）。
【０１００】
圧電ポンプ１０１もポンピング動作を開始すると、外気が吸引口１０７Ａから吸引され、空気が圧電ポンプ１０１の中心通気孔５２から流入し、ポンプ室４５を経由して逆止弁２０２の第３連通孔２７を通って第２バルブ室２６へ流入する。これにより、逆止弁２０２では第２バルブ室２６の圧力が高まり、ダイヤフラム１０８Ａが弁座２０に当接して第２連通孔２２をシールする。この結果、外気が吸引口１０７Ａから吸引され、圧電ポンプ１０１内のポンプ室４５を経由して、逆止弁２０２を経由せずに圧電ポンプ２０１内のポンプ室４５に流入する。そして、空気が圧電ポンプ２０１の吐出孔５５から急速排気部３０９の逆止弁１０２を経由して、排気弁１０３を経由せずカフ１０９へ送出され、カフ１０９内の圧力（空気圧）が目標圧力まで高まる（図１０参照）。
【０１０１】
次に、血圧の測定が終了すると、制御部１１１は、圧電ポンプ１０１、２０１のポンピング動作を停止する（図１５参照）。ここで、圧電ポンプ１０１、２０１のそれぞれのポンプ室４５と第１バルブ室２３と第４バルブ室３６の体積はカフ１０９の収容可能な空気の体積に比べて極めて小さい。そのため、圧電ポンプ１０１、２０１のポンピング動作が停止すると、ポンプ室４５と第１バルブ室２３と第４バルブ室３６の空気は、圧電ポンプ１０１の中心通気孔５２および開口部９２を経由して流体制御装置３００の吸引口１０７Ａから流体制御装置３００の外部へすぐに排気される。また、急速排気部３０９における逆止弁１０２の第２バルブ室２６及び排気弁１０３の第３バルブ室３３には、カフ１０９の圧力が印加される。この結果、逆止弁１０２では、圧電ポンプ１０１、２０１のポンピング動作が停止すると、すぐに第１バルブ室２３の圧力が第２バルブ室２６の圧力より低下する。同様に、急速排気部３０９の排気弁１０３では、圧電ポンプ１０１、２０１のポンピング動作が停止すると、すぐに第４バルブ室３６の圧力が第３バルブ室３３の圧力より低下する。
【０１０２】
急速排気部３０９の逆止弁１０２では、第１バルブ室２３の圧力が第２バルブ室２６の圧力より低下すると、ダイヤフラム１０８Ａが弁座２０に当接して第２連通孔２２をシールする。逆止弁２０２では、ダイヤフラム１０８Ａが第２連通孔２２をシールした状態を維持する。また、急速排気部３０９の排気弁１０３では、第４バルブ室３６の圧力が第３バルブ室３３の圧力より低下すると、ダイヤフラム１０８Ｂが開放して第５連通孔３４と第６連通孔３２とが連通する。これにより、カフ１０９の空気が第５連通孔３４及び第６連通孔３２を経由して排気口１０６Ｂから急速に排気される（図１５参照）。
【０１０３】
以上の構成では、カフ１０９の圧力が低い間、圧電ポンプ２０１だけを駆動した場合でも、流路抵抗の大きな圧電ポンプ１０１でなく流路抵抗の小さい逆止弁２０２を介して外気を吸引するため、十分な流量が生じる。そのため、カフ１０９の圧力（空気圧）が低い間、全ての圧電ポンプ１０１、２０１を駆動する必要が無く、圧電ポンプ２０１を駆動するだけで済む。
【０１０４】
従って、この実施形態の流体制御装置３００によれば、カフ１０９の空気圧が低い間の消費電力を削減できる。また、カフ１０９に圧縮空気を充填した後に、カフ１０９から空気を急速排気することもできる。
【０１０５】
なお、この実施形態においても、図１１（Ｂ）に示すようにｎ段の圧電ポンプを直列に接続することが可能である。
【０１０６】
《その他の実施形態》
以上の実施形態ではユニモルフ型で屈曲振動するアクチュエータを設けたが、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ように構成してもよい。
【０１０７】
また、上述の実施形態では、排気弁１０３は、第５連通孔３４をカフ１０９に接続して第６連通孔３２を排気口１０６Ｂに接続しているが、第５連通孔３４を図１２の第６連通孔３２の位置に配置した状態でカフ１０９に接続し、第６連通孔３２を図１２の第５連通孔３４の位置に配置した状態で排気口１０６Ｂに接続しても構わない。この接続方法では、体動などでカフ１０９の圧力が変動した場合でも、意図しない排気が発生し難いという効果を奏する。
【０１０８】
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。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２、１０１、２０１、３０１、９０１    圧電ポンプ
９    エアタンク
９Ａ    ゴム管
１０    ポンプ本体
１１    第１開口部
１２    第２開口部
１９    ダイヤフラム
２０    弁座
２１    逆止弁筐体
２２    第２連通孔
２３    第１バルブ室
２４    第１連通孔
２６    第２バルブ室
２７    第３連通孔
３０    弁座
３１    排気弁筐体
３２    第６連通孔
３３    第３バルブ室
３４    第５連通孔
３６    第４バルブ室
３７    第４連通孔
４０    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    平面部
５２    中心通気孔
５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ    スペーサ
５４    蓋部
５５    吐出孔
６０    振動板ユニット
６１    振動板支持枠
６２    連結部
６３    外部端子
７０    電極導通用板
７１    枠部位
７２    外部端子
７３    内部端子
９１    基板
９２    開口部
１００、２００、３００    流体制御装置
１０２、２０２、３０２、９０２    逆止弁
１０３    排気弁
１０６Ａ    接続口
１０６Ｂ    排気口
１０７Ａ、１０７Ｂ    吸引口
１０８Ａ、１０８Ｂ    ダイヤフラム
１０９    カフ
１０９Ａ    ゴム管
１１０、３１０    筐体
１１１    制御部
【図１】
2012140931.tif 000003
【図２】
2012140931.tif 000004
【図３】
2012140931.tif 000005
【図４】
2012140931.tif 000006
【図５】
2012140931.tif 000007
【図６】
2012140931.tif 000008
【図７】
2012140931.tif 000009
【図８】
2012140931.tif 000010
【図９】
2012140931.tif 000011
【図１０】
2012140931.tif 000012
【図１１】
2012140931.tif 000013
【図１２】
2012140931.tif 000014
【図１３】
2012140931.tif 000015
【図１４】
2012140931.tif 000016
【図１５】
2012140931.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月13日(2014.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポンプ室と前記第１ポンプ室を介して互いに連通する第１吸引孔および第１吐出孔とを有する第１ポンプと、
第２ポンプ室と前記第２ポンプ室を介して互いに連通する第２吸引孔および第２吐出孔とを有し、前記第２吸引孔が前記第１吐出孔に連通し、前記第２吐出孔が空気貯蔵部に連通する第２ポンプと、
装置本体の外部に連通する第１連通孔と前記第１吐出孔および前記第２吸引孔に連通する第２連通孔を有し、第１連通孔から第２連通孔への流体の流入は許容し、第２連通孔から第１連通孔への流体の流出は禁止する逆止弁と、
全ポンプのうち前記空気貯蔵部との接続距離が最も近い最後段のポンプと前記空気貯蔵部との間を接続し、少なくとも前記最後段のポンプのポンピング動作により前記空気貯蔵部に充填された空気を、急速排気する急速排気部と、を備えることを特徴とする流体制御装置。
【請求項２】
装置本体の外部に連通する第１連通孔と前記第１吐出孔および前記第２吸引孔に連通する第２連通孔と前記第１吐出孔および前記第２吸引孔に連通する第３連通孔とが形成された逆止弁筐体と、前記逆止弁筐体内を分割して、前記第１連通孔および前記第２連通孔に連通する第１バルブ室と前記第３連通孔に連通する第２バルブ室とを構成するダイヤフラムと、を有する第１逆止弁を備えた、請求項１に記載の流体制御装置。
【請求項３】
第３ポンプ室と前記第３ポンプ室を介して互いに連通する第３吸引孔および第３吐出孔とを有し、前記第３吸引孔が前記第２吐出孔に連通し、前記第３吐出孔が前記空気貯蔵部に連通する第３ポンプと、
装置本体の外部に連通する第１連通孔と前記第２吐出孔および前記第３吸引孔に連通する第２連通孔と前記第２吐出孔および前記第３吸引孔に連通する第３連通孔とが形成された逆止弁筐体と、前記逆止弁筐体内を分割して、前記第１連通孔および前記第２連通孔に連通する第１バルブ室と前記第３連通孔に連通する第２バルブ室とを構成するダイヤフラムと、を有する第２逆止弁と、を備え、
前記第２ポンプの前記第２吐出孔は、前記第３ポンプを介して前記空気貯蔵部に連通する、請求項１または２に記載の流体制御装置。
【請求項４】
前記急速排気部は、
前記最後段のポンプの吐出孔に連通する第１連通孔と前記空気貯蔵部に連通する第２連通孔と前記空気貯蔵部および前記第２連通孔に連通する第３連通孔とが形成された逆止弁筐体と、前記逆止弁筐体内を分割して、前記第１連通孔および前記第２連通孔に連通する第１バルブ室と前記第３連通孔に連通する第２バルブ室とを構成する第１ダイヤフラムと、を有する逆止弁と、
前記最後段のポンプの吐出孔に連通する第４連通孔と前記空気貯蔵部に連通する第５連通孔と装置本体外部に連通する第６連通孔とが形成された排気弁筐体と、前記排気弁筐体内を分割して、前記第５連通孔および前記第６連通孔に連通する第３バルブ室と前記第４連通孔に連通する第４バルブ室とを構成する第２ダイヤフラムと、を有する排気弁と、を備える、請求項１から３のいずれかに記載の流体制御装置。
【請求項５】
全ポンプのうち前記空気貯蔵部との接続距離が近いポンプから順番に駆動を開始する制御部を備え、
前記制御部は、前記空気貯蔵部の空気圧を監視し、前記空気圧の上昇に応じて、次のポンプの駆動を開始する、請求項１から４のいずれかに記載の流体制御装置。
【請求項６】
前記ポンプは、周辺部が実質的に拘束されていなくて、中心部から周辺部にかけて屈曲振動するアクチュエータと、前記アクチュエータに近接対向して配置される平面部と、前記平面部のうち前記アクチュエータと対向するアクチュエータ対向領域の中心又は中心付近に配置された１つまたは複数の中心通気孔と、を備える、請求項１から５のいずれかに記載の流体制御装置。
【請求項７】
前記アクチュエータは円板状である、請求項６に記載の流体制御装置。
【請求項８】
前記アクチュエータ対向領域は、中心又は中心付近が屈曲振動可能な薄板部であり、周辺部が実質的に拘束された厚板部である、請求項６又は７に記載の流体制御装置。
【請求項９】
前記アクチュエータ対向領域の周辺部分に、１つまたは複数の周辺通気孔を備えた、請求項６から８の何れかに記載の流体制御装置。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、当該アクチュエータと前記平面部との間に一定の隙間をあけて弾性構造により保持されている、請求項６から９の何れかに記載の流体制御装置。
【請求項１１】
第１ポンプ室と前記第１ポンプ室を介して互いに連通する第１吸引孔および第１吐出孔とを有する第１ポンプと、
第ｔポンプ室と前記第ｔポンプ室を介して互いに連通する第ｔ吸引孔および第ｔ吐出孔とを有する第ｔポンプと、
装置本体の外部に連通する第１連通孔と、第２連通孔と第３連通孔とが形成された逆止弁筐体と、前記逆止弁筐体内を分割して、前記第１連通孔および前記第２連通孔に連通する第１バルブ室と前記第３連通孔に連通する第２バルブ室とを構成するダイヤフラムと、を有する第ｔ−１逆止弁と、を備え、
前記ｔは２からｎまでの整数であり、ｎ段のポンプを直列に接続した、流体制御装置のポンプ接続方法において、
前記第ｔ吸引孔と第ｔ−１吐出孔とを接続し、前記第ｎ吐出孔と前記空気貯蔵部とを接続し、第ｔ−１吐出孔および前記第ｔ吸引孔と前記第ｔ−１逆止弁の前記第２連通孔とを接続し、第ｔ−１吐出孔および前記第ｔ吸引孔と前記第ｔ−１逆止弁の前記第３連通孔とを接続した、ポンプ接続方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
（１）第１ポンプ室と前記第１ポンプ室を介して互いに連通する第１吸引孔および第１吐出孔とを有する第１ポンプと、
第２ポンプ室と前記第２ポンプ室を介して互いに連通する第２吸引孔および第２吐出孔とを有し、前記第２吸引孔が前記第１吐出孔に連通し、前記第２吐出孔が空気貯蔵部に連通する第２ポンプと、
装置本体の外部に連通する第１連通孔と前記第１吐出孔および前記第２吸引孔に連通する第２連通孔を有し、第１連通孔から第２連通孔への流体の流入は許容し、第２連通孔から第１連通孔への流体の流出を禁止する逆止弁と、
全ポンプのうち前記空気貯蔵部との接続距離が最も近い最後段のポンプと前記空気貯蔵部との間を接続し、少なくとも前記最後段のポンプのポンピング動作により前記空気貯蔵部に充填された空気を、急速排気する急速排気部と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
（４）前記急速排気部は、
前記最後段のポンプの吐出孔に連通する第１連通孔と前記空気貯蔵部に連通する第２連通孔と前記空気貯蔵部および前記第２連通孔に連通する第３連通孔とが形成された逆止弁筐体と、前記逆止弁筐体内を分割して、前記第１連通孔および前記第２連通孔に連通する第１バルブ室と前記第３連通孔に連通する第２バルブ室とを構成する第１ダイヤフラムと、を有する逆止弁と、
前記最後段のポンプの吐出孔に連通する第４連通孔と前記空気貯蔵部に連通する第５連通孔と装置本体外部に連通する第６連通孔とが形成された排気弁筐体と、前記排気弁筐体内を分割して、前記第５連通孔および前記第６連通孔に連通する第３バルブ室と前記第４連通孔に連通する第４バルブ室とを構成する第２ダイヤフラムと、を有する排気弁と、を備える。
【国際調査報告】
2012140931.tif 000018
2012140931.tif 000019
2012140931.tif 000020
2012140931.tif 000021