(57)【要約】【課題】ポンプが動作している間、気体貯蔵部に充填されている圧縮気体が意図せず排気弁を介して排出されることを防止でき、ポンプが動作を停止した後、気体貯蔵部に充填された圧縮気体を排気弁を介して十分に排出できる気体制御装置を提供する。【解決手段】気体制御装置１００は圧電ポンプ１０１と圧電ポンプ２０１と排気弁１０３とを備えている。圧電ポンプ１０１、圧電ポンプ２０１及びカフ１０９は直列に接続されている。圧電ポンプ１０１の吐出孔５５は圧電ポンプ２０１の吸入孔５２に連通している。圧電ポンプ２０１の吐出孔５５はカフ１０９に連通している。排気弁１０３の第１開口部３７は、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５と圧電ポンプ２０１の吸入孔５２とに連通している。排気弁１０３の第１領域３９Ａおよび第２領域３９Ｂは、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）＞Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２−ｄ１−ｄ２）−Ｆ３の関係を満たすよう設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の第１吸入孔と前記気体が通過する第１ポンプ室と前記気体の第１吐出孔とを有する第１ポンプと、
前記気体の第２吸入孔と前記気体が通過する第２ポンプ室と前記気体の第２吐出孔とを有し、前記第２吸入孔が前記第１吐出孔に連通し、前記気体を貯蔵する気体貯蔵部に前記第２吐出孔が接続される第２ポンプと、
前記第２吸入孔と連通する第１開口部と、前記気体貯蔵部に接続される第２開口部と、第３開口部と、前記第２開口部と前記第３開口部との間に位置する弁座と、を有する弁筐体と、前記弁筐体内を分割して、前記第１開口部と連通する第１バルブ室と、前記第２開口部及び第３開口部と連通する第２バルブ室と、を前記弁筐体とともに構成する弁体と、を有する排気弁と、を備え、
前記第１ポンプの動作時の前記第１吸入孔と前記第１吐出孔との圧力差をＰ１、前記第１ポンプの動作時の圧力損失をｄ１、前記第２ポンプの動作時の前記第２吸入孔と前記第２吐出孔との圧力差をＰ２、前記第２ポンプの動作時の圧力損失をｄ２、前記第１バルブ室に面する前記弁体の第１領域の面積をＳ１、前記第２開口部に面する前記弁体の第２領域の面積をＳ２としたとき、前記第１領域および前記第２領域は、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）＞Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２−ｄ１−ｄ２）の関係を満たすよう設けられている、気体制御装置。
【請求項２】
前記弁座は、前記弁体側へ突出して前記弁体に接触し、
前記第３開口部は、前記弁筐体の外部に連通する、請求項１に記載の気体制御装置。
【請求項３】
前記弁体は、可撓性を有し、前記弁体の周縁部が前記弁筐体によって挟持されている、請求項１又は２に記載の気体制御装置。
【請求項４】
前記第２吐出孔と連通する第１連通孔と、前記気体貯蔵部に接続される第２連通孔と、を備え、前記気体貯蔵部から前記第２吐出孔への気体の流れを防ぐ逆止弁を備え、
前記逆止弁の圧力損失をＢ１としたとき、前記第１領域および前記第２領域は、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）＞Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２−ｄ１−ｄ２−Ｂ１）の関係を満たすよう設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の気体制御装置。
【請求項５】
気体の第１吸入孔と前記気体が通過する第１ポンプ室と前記気体の第１吐出孔とを有する第１ポンプと、
前記気体の第ｔ吸入孔と前記気体が通過する第ｔポンプ室と前記気体の第ｔ吐出孔とを有し、前記第ｔ吸入孔が前記第ｔ−１吐出孔に連通する第ｔのポンプ（ｔは２からｎ−１までの整数）と、
前記気体の第ｎ吸入孔と前記気体が通過する第ｎポンプ室と前記気体の第ｎ吐出孔とを有し、前記第ｎ吸入孔が第ｎ−１吐出孔に連通し、前記気体を貯蔵する気体貯蔵部に前記第ｎ吐出孔が接続される第ｎポンプ（ｎは３以上の整数）と、
第ｍ吸入孔（ｍは２以上ｎ以下の整数）と連通する第１開口部と、前記気体貯蔵部と接続される第２開口部と、第３開口部と、前記第２開口部と前記第３開口部との間に位置する弁座と、を有する弁筐体と、前記弁筐体内を分割して、前記第１開口部に連通する第１バルブ室と、前記第２開口部及び前記第３開口部に連通する第２バルブ室と、を前記弁筐体とともに構成する弁体と、を有する排気弁と、を備え、
前記第１ポンプの動作時の前記第１吸入孔と前記第１吐出孔との圧力差をＰ１、前記第１ポンプの動作時の圧力損失をｄ１、前記第ｎポンプの動作時の前記第ｎ吸入孔と前記第ｎ吐出孔との圧力差をＰｎ、前記第ｎポンプの動作時の圧力損失をｄｎ、前記第１バルブ室に面する前記弁体の第１領域の面積をＳ１、前記第２開口部に面する前記弁体の第２領域の面積をＳ２としたとき、前記第１領域および前記第２領域は、
【数１】
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の関係を満たすよう設けられている、気体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気体を輸送する気体制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気体を輸送する気体制御装置が各種考案されている。例えば特許文献１には多段式圧縮機が開示されている。
【０００３】
図２０は、特許文献１に係る多段式圧縮機９００の要部断面図である。多段式圧縮機９００は、低圧側圧縮部９０３（第１ポンプ）と、高圧側圧縮部９１６（第２ポンプ）と、空気タンク９３３（気体貯蔵部）とを備えている。低圧側圧縮部９０３と、高圧側圧縮部９１６と、空気タンク９３３とは、直列に接続されている。
【０００４】
低圧側圧縮部９０３は、吸込室９１２と、シリンダ９０４と、圧縮室９０７と、吐出室９１３と、弁９１４、９１５と、孔９１０Ａ、９０５Ａ、９０５Ｂ、９１０Ｂと、を有している。シリンダ９０４内には、ピストン９０６がスライド自在に設けられている。
【０００５】
吸込室９１２は、孔９１０Ａを介して低圧側圧縮部９０３の外部に連通している。また、吸込室９１２は、孔９０５Ａ及び弁９１４を介して圧縮室９０７に連通している。圧縮室９０７は、孔９０５Ｂ及び弁９１５を介して吐出室９１３に連通している。そして、吐出室９１３は、孔９１０Ｂ、配管９３１、及び孔９２２Ａを介して高圧側圧縮部９１６の吸込室９２３に連通している。
【０００６】
高圧側圧縮部９１６は、吸込室９２３と、シリンダ９１７と、圧縮室９２０と、吐出室９２４と、弁９２５、９２６と、孔９２２Ａ、９１８Ａ、９１８Ｂ、９２２Ｂと、を有している。シリンダ９１７内には、ピストン９１９がスライド自在に設けられている。
【０００７】
吸込室９２３は、孔９１８Ａ及び弁９２５を介して圧縮室９２０に連通している。圧縮室９２０は、孔９１８Ｂ及び弁９２６を介して吐出室９２４に連通している。そして、吐出室９２４は、孔９２２Ｂ及び配管９３２を介して空気タンク９３３に連通している。
【０００８】
以上の構成において、低圧側圧縮部９０３は所謂ポンプ動作を行い、シリンダ９０４内でピストン９０６が上下に往復動する。これにより、低圧側圧縮部９０３の外部の空気が孔９１０Ａ、吸込室９１２及び孔９０５Ａを介して圧縮室９０７に吸入される。そして、圧縮室９０７の空気が孔９０５Ｂ及び吐出室９１３を介して孔９１０Ｂから吐出され、配管９３１を介して孔９２２Ａから高圧側圧縮部９１６の吸込室９２３に流入する。
【０００９】
また、高圧側圧縮部９１６も所謂ポンプ動作を行い、シリンダ９１７内でピストン９１９が上下に往復動する。これにより、吸込室９２３の空気が孔９１８Ａを介して圧縮室９２０に吸入される。そして、圧縮室９２０の空気が孔９１８Ｂ及び吐出室９２４を介して孔９２２Ｂから吐出され、配管９３２を介して空気タンク９３３に流入する。この結果、空気が空気タンク９３３に充填される。
【００１０】
多段式圧縮機９００では、２つのポンプ（低圧側圧縮部９０３と高圧側圧縮部９１６）を直列に接続することで吐出される空気の圧力を増大させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１８３５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
多段式圧縮機９００では、低圧側圧縮部９０３（第１ポンプ）及び高圧側圧縮部９１６（第２ポンプ）の動作により空気タンク３３に充填された空気を排出する排気機構が設けられていない。そのため、低圧側圧縮部９０３及び高圧側圧縮部９１６の動作を停止した時に、高圧側圧縮部９１６の圧縮室９２０内の圧力や、空気タンク９３３の圧力を多段式圧縮機９００の外部に速やかに開放することができない。
【００１３】
そこで、本願の発明者は、図２１に示すように、圧電ポンプ１０１（第１ポンプ）と、圧電ポンプ２０１（第２ポンプ）と、圧電ポンプ２０１から吐出される空気を貯蔵する気体貯蔵部９５９と、気体貯蔵部９５９から圧電ポンプ２０１への空気の逆流を防ぐ逆止弁１０２と、気体貯蔵部９５９の空気を排出する排気弁１０３と、を備える気体制御装置９５０を考案した。
【００１４】
詳述すると、圧電ポンプ１０１は、吸入孔５２と、ポンプ室４５と、圧電アクチュエータ４０と、吐出孔５５と、を有する。圧電ポンプ２０１の構造は、圧電ポンプ１０１の構造と同じである。駆動電圧が印加されると、圧電アクチュエータ４０は屈曲振動する。これにより、圧電ポンプ１０１、２０１のそれぞれは、吸入孔５２を介して空気をポンプ室４５へ吸引し、吐出孔５５から吐出する。
【００１５】
次に、排気弁１０３は、下弁筐体３５とダイヤフラム３９と上弁筐体３１とを備えている。下弁筐体３５には、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５に連通する第１開口部３７が設けられている。上弁筐体３１には、気体貯蔵部９５９に連通する第２開口部３２と、気体制御装置９５０の外部に連通する第３開口部３４と、第２開口部３２の周囲からダイヤフラム３９側へ突出した弁座３０と、が設けられている。ダイヤフラム３９は、下弁筐体３５及び上弁筐体３１に挟持されている。下弁筐体３５とダイヤフラム３９とでもって第１バルブ室３６が構成され、ダイヤフラム３９と上弁筐体３１とでもって第２バルブ室３３が構成されている。
【００１６】
排気弁１０３は、ダイヤフラム３９が弁座３０に対して接触または離間することで、開閉する。
【００１７】
次に、逆止弁１０２は、下弁筐体２５とダイヤフラム２９と上弁筐体２１とを備えている。下弁筐体２５には、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５に連通する第１連通孔２７と、ダイヤフラム２９側へ突出した円柱状の突出部２０と、が設けられている。上弁筐体２１には、気体貯蔵部９５９に連通する第２連通孔２４と、が設けられている。ダイヤフラム２９は、下弁筐体２５及び上弁筐体２１に挟持されている。下弁筐体２５とダイヤフラム２９とでもって第３バルブ室２６が構成され、ダイヤフラム２９と上弁筐体２１とでもって第４バルブ室２３が構成されている。
【００１８】
逆止弁１０２は、第３バルブ室２６と第４バルブ室２３との圧力差によって、ダイヤフラム２９における孔部２９Ａの周囲が突出部２０に対して接触または離間することで、開閉する。
【００１９】
圧電ポンプ１０１と、圧電ポンプ２０１と、逆止弁１０２と、気体貯蔵部９５９とは直列に接続されている。圧電ポンプ１０１の吐出孔５５は圧電ポンプ２０１の吸入孔５２に接続される。圧電ポンプ２０１の吐出孔５５は逆止弁１０２の第１連通孔２７に接続される。逆止弁１０２の第２連通孔２４は気体貯蔵部９５９に接続される。
【００２０】
以上の構成において、気体制御装置９５０においても、２つのポンプ（圧電ポンプ１０１、２０１）を直列に接続することで吐出される空気の圧力を増大させている。圧電ポンプ１０１、２０１が動作すると、空気が圧電ポンプ１０１、２０１から逆止弁１０２を介して気体貯蔵部９５９へ送出され、気体貯蔵部９５９内の圧力（空気圧）が目標圧力まで高まる。
【００２１】
この後、圧電ポンプ１０１、２０１の動作が停止すると、排気弁１０３の第１バルブ室３６の空気は、圧電ポンプ２０１のポンプ室４５及び圧電ポンプ１０１のポンプ室４５を経由して圧電ポンプ１０１の吸入孔５２から排出される。一方、排気弁１０３の第２開口部３２の圧力は、気体貯蔵部９５９に充填された空気の圧力と等しくなる。
【００２２】
この結果、排気弁１０３では、圧電ポンプ１０１、２０１の動作が停止すると、第１バルブ室３６の圧力が第２開口部３２の圧力より低下する。このため、排気弁１０３では、ダイヤフラム３９が弁座３０から離間して第２開口部３２と第３開口部３４とが第２バルブ室３３を介して連通する。これにより、気体貯蔵部９５９に充填された空気は、排気弁１０３の第２開口部３２および第２バルブ室３３を経由して第３開口部３４から急速に排出される。
【００２３】
しかしながら、圧電ポンプ１０１、２０１のそれぞれにおいて、吸入孔５２の直径が小さい程、ポンプ室４５から吸入孔５２を介してポンプ室４５の外部へ排出される空気の流量は少なくなる。そのため、圧電ポンプ１０１、２０１のそれぞれのポンプ室４５の圧力は、圧電ポンプ１０１、圧電ポンプ２０１が動作を停止した後、すぐに低下せず、徐々に低下していく。
【００２４】
そのため、圧電ポンプ１０１、２０１のそれぞれのポンプ室４５には、圧電ポンプ１０１、圧電ポンプ２０１が動作を停止した時から所定時間（例えば１時間）が経過するまでの間、空気の圧力が残留する。
【００２５】
このような場合に、気体制御装置９５０では圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した後、第１バルブ室３６の圧力は、圧電ポンプ２０１の内部に残留する圧力と等しくなる。
【００２６】
よって、圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した後、気体貯蔵部９５９の圧力が圧電ポンプ２０１の内部に残留する圧力以下には低下しない。そのため、排気弁１０３が開き難く、気体制御装置９５０では、気体貯蔵部９５９に充填された空気が排気弁１０３を介して十分に排出されないという問題がある。
【００２７】
本発明の目的は、ポンプが動作している間、気体貯蔵部に充填される気体が意図せず排気弁を介して排出されることを防止でき、ポンプが動作を停止した後、排気弁が開き易い気体制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の気体制御装置は、前記課題を解決するために以下の構成を備えている。
【００２９】
（１）気体の第１吸入孔と前記気体が通過する第１ポンプ室と前記気体の第１吐出孔とを有する第１ポンプと、
前記気体の第２吸入孔と前記気体が通過する第２ポンプ室と前記気体の第２吐出孔とを有し、前記第２吸入孔が前記第１吐出孔に連通し、前記気体を貯蔵する気体貯蔵部に前記第２吐出孔が接続される第２ポンプと、
前記第２吸入孔と連通する第１開口部と、前記気体貯蔵部に接続される第２開口部と、第３開口部と、前記第２開口部と前記第３開口部との間に位置する弁座と、を有する弁筐体と、前記弁筐体内を分割して、前記第１開口部と連通する第１バルブ室と、前記第２開口部及び第３開口部と連通する第２バルブ室と、を前記弁筐体とともに構成する弁体と、を有する排気弁と、を備え、
前記第１ポンプの動作時の前記第１吸入孔と前記第１吐出孔との圧力差をＰ１、前記第１ポンプの動作時の圧力損失をｄ１、前記第２ポンプの動作時の前記第２吸入孔と前記第２吐出孔との圧力差をＰ２、前記第２ポンプの動作時の圧力損失をｄ２、前記第１バルブ室に面する前記弁体の第１領域の面積をＳ１、前記第２開口部に面する前記弁体の第２領域の面積をＳ２としたとき、前記第１領域および前記第２領域は、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）＞Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２−ｄ１−ｄ２）の関係を満たすよう設けられている。
【００３０】
この構成において、気体は、例えば空気である。気体貯蔵部は、例えば血圧測定用のカフである。第３開口部は、例えば大気開放される。
【００３１】
この構成において第１、第２ポンプが動作を開始すると、気体が第１吸入孔から第１ポンプ室へ流入する。そして、第１ポンプ室の気体が第１吐出孔から吐出され、第２吸入孔から第２ポンプ室へ流入するとともに、第１開口部から排気弁の第１バルブ室へ流入する。
【００３２】
この結果、気体が第１、第２ポンプから気体貯蔵部へ送出され、気体貯蔵部内の気体の圧力が目標圧力まで高まる。
【００３３】
ここで、排気弁の第１領域および第２領域は、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）＞Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２−ｄ１−ｄ２）の関係を満たすよう設けられている。Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）は、弁体の第１領域に付与される力Ｆ１に相当する。また、Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２−ｄ１−ｄ２）は、弁体の第２領域に付与される力Ｆ２に相当する。
【００３４】
すなわち、排気弁の第１領域および第２領域は、Ｆ１＞Ｆ２の関係を満たすよう設けられている。そのため、この構成によれば、第１、第２ポンプが動作している間に排気弁が意図せず開くことを防止できる。よって、この構成によれば、第１、第２ポンプが動作している間に、気体貯蔵部に充填されている気体が排気弁を介して排出されることを防止できる。
【００３５】
次に、第１、第２ポンプの動作が停止すると、排気弁の第１バルブ室の気体は、第１ポンプの第１吐出孔および第１ポンプ室を経由して第１吸入孔から排出される。一方、排気弁の第２開口部の圧力は、気体貯蔵部に充填された気体の圧力と等しくなる。
【００３６】
この結果、排気弁では、第１、第２ポンプの動作が停止すると、第１バルブ室の圧力が第２開口部の圧力より低下する。このため、排気弁では、弁体が弁座から離間して第２開口部と第３開口部とが第２バルブ室を介して連通する。これにより、気体貯蔵部の気体が排気弁の第２開口部および第２バルブ室を経由して第３開口部から急速に排出される。
【００３７】
但し、第１、第２ポンプのそれぞれにおいて、吸入孔の直径が小さい程、ポンプ室から吸入孔を介して外部へ排出される気体の流量は少なくなる。そのため、第１、第２ポンプのそれぞれのポンプ室の圧力は、第１、第２ポンプが動作を停止した後、すぐに低下せず、徐々に低下していく。そのため、第１、第２ポンプのそれぞれのポンプ室には、第１、第２ポンプが動作を停止した時から所定時間（例えば１時間）が経過するまでの間、空気の圧力が残留する。
【００３８】
ここで、排気弁の第１開口部は、第１ポンプの吐出孔と第２ポンプの吸入孔とに連通している。そのため、第１、第２ポンプが動作を停止した後、弁体の第１領域の圧力は、第１ポンプ室に残留する圧力と等しくなる。
【００３９】
すなわち、第１、第２ポンプが動作を停止した後、弁体の第１領域の圧力が、第２ポンプ室に残留する圧力と等しくなる場合に比べて排気弁が開き易くなる。よって、第１、第２ポンプが動作を停止した後、気体貯蔵部の気体の圧力が第１ポンプ室に残留する圧力まで低下する。すなわち、第１、第２ポンプが動作を停止した後、気体貯蔵部に充填された気体が排気弁を介してより排出される。
【００４０】
従って、この構成によれば、第１、第２ポンプが動作している間、気体貯蔵部に充填されている気体が意図せず排気弁を介して排出されることを防止でき、第１、第２ポンプが動作を停止した後、排気弁が開き易くなる。
【００４１】
（２）前記弁座は、前記弁体側へ突出して前記弁体に接触し、
前記第３開口部は、前記弁筐体の外部に連通することが好ましい。
【００４２】
この構成では、第１、第２ポンプの動作が停止すると、気体貯蔵部の気体が排気弁の第２開口部および第２バルブ室を経由して第３開口部から前記弁筐体の外部へ急速に排出される。
【００４３】
（３）前記弁体は、可撓性を有し、前記弁体の周縁部が前記弁筐体によって挟持されていることが好ましい。
【００４４】
この構成では、弁体において周縁部より内側に位置する中央部が弁座に対して接触または離間することで、排気弁が開閉する。
【００４５】
（４）前記第２吐出孔と連通する第１連通孔と、前記気体貯蔵部に接続される第２連通孔と、を備え、前記気体貯蔵部から前記第２吐出孔への気体の流れを防ぐ逆止弁を備え、
前記逆止弁の圧力損失をＢ１としたとき、前記第１領域および前記第２領域は、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）＞Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２−ｄ１−ｄ２−Ｂ１）の関係を満たすよう設けられていることが好ましい。
【００４６】
この構成において、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）は、弁体の第１領域に付与される力Ｆ１に相当する。また、Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２−ｄ１−ｄ２−Ｂ１）は、弁体の第２領域に付与される力Ｆ２に相当する。すなわち、排気弁の第１領域および第２領域は、Ｆ１＞Ｆ２の関係を満たすよう設けられている。そのため、この構成においても、第１、第２ポンプが動作している間に、気体貯蔵部に充填されている気体が意図せず排気弁を介して排出されることを防止できる。
【００４７】
また、第１、第２ポンプが動作を停止した後、気体貯蔵部に充填されている気体の大部分を排気弁から吐出することができるので、より速やかに気体貯蔵部に充填されている気体を排出することができる。
【００４８】
（５）気体の第１吸入孔と前記気体が通過する第１ポンプ室と前記気体の第１吐出孔とを有する第１ポンプと、
前記気体の第ｔ吸入孔と前記気体が通過する第ｔポンプ室と前記気体の第ｔ吐出孔とを有し、前記第ｔ吸入孔が前記第ｔ−１吐出孔に連通する第ｔのポンプ（ｔは２からｎ−１までの整数）と、
前記気体の第ｎ吸入孔と前記気体が通過する第ｎポンプ室と前記気体の第ｎ吐出孔とを有し、前記第ｎ吸入孔が第ｎ−１吐出孔に連通し、前記気体を貯蔵する気体貯蔵部に前記第ｎ吐出孔が接続される第ｎポンプ（ｎは３以上の整数）と、
第ｍ吸入孔（ｍは２以上ｎ以下の整数）と連通する第１開口部と、前記気体貯蔵部と接続される第２開口部と、第３開口部と、前記第２開口部と前記第３開口部との間に位置する弁座と、を有する弁筐体と、前記弁筐体内を分割して、前記第１開口部に連通する第１バルブ室と、前記第２開口部及び前記第３開口部に連通する第２バルブ室と、を前記弁筐体とともに構成する弁体と、を有する排気弁と、を備え、
前記第１ポンプの動作時の前記第１吸入孔と前記第１吐出孔との圧力差をＰ１、前記第１ポンプの動作時の圧力損失をｄ１、前記第ｎポンプの動作時の前記第ｎ吸入孔と前記第ｎ吐出孔との圧力差をＰｎ、前記第ｎポンプの動作時の圧力損失をｄｎ、前記第１バルブ室に面する前記弁体の第１領域の面積をＳ１、前記第２開口部に面する前記弁体の第２領域の面積をＳ２としたとき、前記第１領域および前記第２領域は、
【００４９】
【数１】
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【００５０】
の関係を満たすよう設けられていることが好ましい。
【００５１】
この構成では、ｎ個のポンプが直列に接続されている。
【００５２】
そして、この構成でも前記（１）と同様に、排気弁の第１領域および第２領域がＦ１＞Ｆ２の関係を満たすよう設けられている。そのため、この構成によれば、ｎ個のポンプが動作している間に排気弁が意図せず開くことを防止できる。すなわち、この構成によれば、ｎ個のポンプが動作している間に、気体貯蔵部に充填されている気体が排気弁を介して排出されることを防止できる。
【００５３】
また、ｎ個のポンプの動作が停止したとき、排気弁の第１バルブ室の気体は、第ｍ−１ポンプの第ｍ−１吐出孔、第ｍ−１ポンプ室、第ｍ−１吸入孔、第１ポンプの第１吐出孔および第１ポンプ室を経由して第１吸入孔から排出される。一方、排気弁の第２開口部の圧力は、気体貯蔵部に充填された気体の圧力と等しくなる。
【００５４】
この結果、排気弁では、ｎ個のポンプの動作が停止すると、第１バルブ室の圧力が第２開口部の圧力より低下する。このため、排気弁では、弁体が弁座から離間して第２開口部と第３開口部とが第２バルブ室を介して連通する。これにより、気体貯蔵部の気体が排気弁の第２開口部および第２バルブ室を経由して第３開口部から急速に排出される。
【００５５】
ここで、排気弁の第１開口部は、第ｍ−１吐出孔および第ｍ吸入孔に連通している。そのため、ｎ個のポンプが動作を停止した後、弁体の第１領域の圧力は、第ｍ−１ポンプ室に残留する圧力と等しくなる。
【００５６】
すなわち、ｎ個のポンプが動作を停止した後、弁体の第１領域の圧力が、第ｎポンプ室に残留する圧力と等しくなる場合に比べて排気弁が開き易くなる。よって、ｎ個のポンプが動作を停止した後、気体貯蔵部の気体の圧力が第ｍ−１ポンプ室に残留する圧力まで低下する。すなわち、ｎ個のポンプが動作を停止した後、気体貯蔵部に充填された気体が排気弁を介してより排出される。
【００５７】
したがって、この構成によれば、前記（１）と同様、ｎ個のポンプが動作している間、気体貯蔵部に充填されている気体が意図せず排気弁を介して排出されることを防止でき、ｎ個のポンプが動作を停止した後、排気弁が開き易くなる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、ポンプが動作している間、気体貯蔵部に充填されている気体が意図せず排気弁を介して排出されることを防止でき、ポンプが動作を停止した後、排気弁が開き易くなる。
【００５９】
また、本発明によれば、ｎ個のポンプが動作している間、気体貯蔵部に充填されている気体が意図せず排気弁を介して排出されることを防止でき、ｎ個のポンプが動作を停止した後、排気弁が開き易くなる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る気体制御装置１００の主要部の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す圧電ポンプ１０１の分解斜視図である。
【図３】図１に示す圧電ポンプ１０１の主要部の断面図である。
【図４】図１に示す排気弁１０３を構成する下弁筐体３５の斜視図である。
【図５】図１に示す排気弁１０３を構成する上弁筐体３１の斜視図である。
【図６】図１に示す排気弁１０３の主要部の断面図である。
【図７】図１に示す圧電ポンプ１０１が動作している時の空気の流れを示す説明図である。
【図８】図１に示す圧電ポンプ１０１が動作を停止した直後の空気の流れを示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る気体制御装置２００の主要部の構成を示すブロック図である。
【図１０】図９に示す逆止弁１０２を構成する下弁筐体２５の斜視図である。
【図１１】図９に示す逆止弁１０２を構成する上弁筐体２１の斜視図である。
【図１２】図９に示す圧電ポンプ１０１、２０１が動作している時の空気の流れを示す説明図である。
【図１３】図９に示す圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した直後の空気の流れを示す説明図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る気体制御装置３００の主要部の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１４に示す圧電ポンプ１０１、２０１、３０１が動作している時の空気の流れを示す説明図である。
【図１６】図１４に示す圧電ポンプ１０１、２０１、３０１が動作を停止した直後の空気の流れを示す説明図である。
【図１７】本発明の第４実施形態に係る気体制御装置４００の主要部の構成を示すブロック図である。
【図１８】図１７に示す圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作している時の空気の流れを示す説明図である。
【図１９】図１７に示す圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作を停止した直後の空気の流れを示す説明図である。
【図２０】特許文献１に係る多段式圧縮機９００の要部断面図である。
【図２１】本発明の比較例に係る気体制御装置９５０の主要部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
《第１実施形態》
本発明の第１実施形態に係る気体制御装置１００について以下説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の気体制御装置１００の主要部の構成を示すブロック図である。気体制御装置１００は、圧電ポンプ１０１と圧電ポンプ２０１と排気弁１０３とを備え、カフ１０９に接続されている。気体制御装置１００は、カフ１０９に空気を充填することにより血圧を測定する装置である。
【００６２】
気体制御装置１００の筐体１１０には、カフ１０９のゴム管１０９Ａが接続される接続口１０６Ａと、筐体１１０外部から空気を吸入するための吸入口１０７Ａと、カフ１０９内に充填された空気を筐体１１０外部へ排出するための排気口１０７Ｂと、が設けられている。
【００６３】
圧電ポンプ１０１、圧電ポンプ２０１及びカフ１０９は、直列に接続されており、排気弁１０３は、圧電ポンプ２０１とカフ１０９との間に並列に接続されている。
【００６４】
なお、圧電ポンプ１０１が、本発明の「第１ポンプ」に相当する。また、圧電ポンプ２０１が、本発明の「第２ポンプ」に相当する。
【００６５】
ここで、圧電ポンプ１０１と排気弁１０３との構造について詳述する。まず、図２、図３を用いて圧電ポンプ１０１の構造について詳述する。なお、圧電ポンプ２０１の構造は、圧電ポンプ１０１の構造と同じである。
【００６６】
図２は、図１に示す圧電ポンプ１０１の分解斜視図である。図３は、図１に示す圧電ポンプ１０１の主要部の断面図である。
【００６７】
圧電ポンプ１０１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。
【００６８】
なお、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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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することで線膨張係数が調整されている。
【００７３】
振動板４１の周囲には枠板６１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。スペーサ５３Ａは可撓板５１と一定の隙間をあけて圧電アクチュエータ４０を保持するために設けられる。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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。なお、吐出孔５５は、必ずしも、蓋板５４の中心に設ける必要はない。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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より内側に位置し、開口部９２に面する可動部５６と、を有する。
【００８５】
可動部５６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５６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。
【００８６】
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。
【００８７】
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５６も振動する。これにより、圧電ポンプ１０１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１０１は、ポンプ室４５の空気を吐出孔５５から吐出する。
【００８８】
このとき、圧電ポンプ１０１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１０１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。
【００８９】
次に、図４、図５、図６を用いて排気弁１０３の構造について詳述する。
図４は、図１に示す排気弁１０３を構成する下弁筐体３５の斜視図である。図５は、図１に示す排気弁１０３を構成する上弁筐体３１の斜視図である。図６は、図１に示す排気弁１０３の主要部の断面図である。
【００９０】
排気弁１０３は、下弁筐体３５とダイヤフラム３９と上弁筐体３１とを備え、これらが順に積層された構造を有する。
【００９１】
なお、ダイヤフラム３９が、本発明の「弁体」に相当する。また、下弁筐体３５及び上弁筐体３１が、本発明の「弁筐体」を構成する。
【００９２】
下弁筐体３５には、第１開口部３７が設けられている。上弁筐体３１には、第２開口部３２と、第３開口部３４と、第２開口部３２の周囲からダイヤフラム３９側へ突出した弁座３０と、が設けられている。
【００９３】
ダイヤフラム３９は、可撓性を有する薄膜からなる。ダイヤフラム３９の中央が弁座３０に接触した状態で、ダイヤフラム３９の周縁が上弁筐体３１及び下弁筐体３５によって挟持されている。
【００９４】
これにより、ダイヤフラム３９は、上弁筐体３１及び下弁筐体３５内を分割して、第１開口部３７に連通するリング状の第１バルブ室３６を下弁筐体３５とともに構成し、第３開口部３４に連通する円柱状の第２バルブ室３３を上弁筐体３１とともに構成する。
【００９５】
また、ダイヤフラム３９は、第１バルブ室３６に面する第１領域３９Ａと、第２開口部３２に面する第２領域３９Ｂと有する。例えば、第１バルブ室３６の直径Ｒ１は２６ｍｍであり、第２開口部３２の直径Ｒ２は１．５ｍｍである。
【００９６】
そして、圧電ポンプ１０１の動作時の吸入孔５２と吐出孔５５との圧力差をＰ１、圧電ポンプ１０１の動作時の圧力損失をｄ１、圧電ポンプ２０１の動作時の吸入孔５２と吐出孔５５との圧力差をＰ２、圧電ポンプ２０１の動作時の圧力損失をｄ２、ダイヤフラム３９の第１領域３９Ａの面積をＳ１、ダイヤフラム３９の第２領域３９Ｂの面積をＳ２、弁座３０がダイヤフラム３９を第１バルブ室３６側へ押す力をＦ３としたとき、排気弁１０３の第１領域３９Ａおよび第２領域３９Ｂは、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）＞Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２−ｄ１−ｄ２）−Ｆ３の関係を満たすよう設けられている。なお、Ｆ３は０（Ｎ）に設定することも可能であるため、Ｆ３が０（Ｎ）になる場合はこの関係式からＦ３を省いてもよい。
【００９７】
具体的には、Ｓ１の半径が１３ｍｍ（直径Ｒ１は２６ｍｍ）、Ｓ２の半径が０．７５ｍｍ（直径Ｒ２は１．５ｍｍ）、Ｐ１が２０ｋＰａ、Ｐ２が２５ｋＰａ、ｄ１が１ｋＰａ、ｄ２が１ｋＰａである場合、１３＊１３＊π（２０−１）＞０．７５＊０．７５＊π（２５−１）−Ｆ３となって、３２１１π＞１３．５π−Ｆ３となる。そのため、排気弁１０３の第１領域３９Ａおよび第２領域３９Ｂは、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）＞Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２−ｄ１−ｄ２）−Ｆ３の関係を満たす。
【００９８】
以上の構造において排気弁１０３は、ダイヤフラム３９が弁座３０に対して接触または離間することで、開閉する。
【００９９】
ここで、図１に示すように、圧電ポンプ１０１、圧電ポンプ２０１及びカフ１０９は、配管８１、８２、８３及びゴム管１０９Ａによって直列に接続されている。圧電ポンプ２０１及び排気弁１０３は、配管８２、８３によって並列に接続されている。
【０１００】
これにより、圧電ポンプ１０１の吸入孔５２は、筐体１１０の吸入口１０７Ａを介して筐体１１０の外部に連通し、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５は、圧電ポンプ２０１の吸入孔５２に連通している。また、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５は、筐体１１０の接続口１０６Ａを介してカフ１０９の内部に連通している。
【０１０１】
そして、排気弁１０３の第１開口部３７は、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５と圧電ポンプ２０１の吸入孔５２とに連通している。排気弁１０３の第２開口部３２は、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５に連通し、筐体１１０の接続口１０６Ａを介してカフ１０９の内部に連通している。また、排気弁１０３の第３開口部３４は、配管８４によって排気口１０６Ｂに接続されており、筐体１１０の外部に連通している。
【０１０２】
以上のように同じ構造の圧電ポンプを２個直列にカフ１０９に接続することで、最大吐出圧力は、１個の圧電ポンプをカフ１０９に接続した場合の約２倍に増加する。
【０１０３】
次に、血圧測定時における気体制御装置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１０１、２０１が動作している時の空気の流れを示す説明図である。
【０１０４】
圧電ポンプ１０１、２０１が動作を開始すると、筐体１１０外部の空気が吸入口１０７Ａから吸入され、吸入孔５２から圧電ポンプ１０１のポンプ室４５へ流入する。そして、ポンプ室４５に流入した空気が圧電ポンプ１０１の吐出孔５５から吐出され、吸入孔５２から圧電ポンプ２０１のポンプ室４５へ流入するとともに、第１開口部３７から排気弁１０３の第１バルブ室３６へ流入する。
【０１０５】
この結果、筐体１１０外部の空気が圧電ポンプ１０１、２０１からカフ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。
【０１０６】
ここで、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）は、ダイヤフラム３９の第１領域３９Ａに付与される力Ｆ１に相当する。また、Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２−ｄ１−ｄ２）は、ダイヤフラム３９の第２領域３９Ｂに付与される力Ｆ２に相当する。すなわち、排気弁１０３の第１領域３９Ａおよび第２領域３９Ｂは、Ｆ１＞Ｆ２−Ｆ３の関係を満たすよう設けられている。
【０１０７】
そのため、気体制御装置１００によれば、圧電ポンプ１０１、２０１が動作している間に、排気弁１０３が意図せず開くことを防止できる。すなわち、気体制御装置１００によれば、圧電ポンプ１０１、２０１が動作している間に、カフ１０９に充填されている空気が排気弁１０３を介して排出されることを防止できる。
【０１０８】
図８は、図１に示す圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した直後の空気の流れを示す説明図である。
【０１０９】
次に、血圧の測定が終了すると、圧電ポンプ１０１、２０１は動作を停止する。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３６との体積はカフ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の動作が停止すると、排気弁１０３の第１バルブ室３６の空気は、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５、ポンプ室４５、及び吸入孔５２を経由して吸入口１０７Ａから筐体１１０の外部へ排出される。
【０１１０】
一方、排気弁１０３の第２開口部３２の圧力は、カフ１０９の圧力と等しくなる。この結果、排気弁１０３では、圧電ポンプ１０１、２０１の動作が停止すると、第１バルブ室３６の圧力が第２開口部３２の圧力より低下する。このため、排気弁１０３では、ダイヤフラム３９が弁座３０から離間して第２開口部３２と第３開口部３４とが第２バルブ室３３を介して連通する。これにより、カフ１０９の空気が第２開口部３２、第２バルブ室３３、及び第３開口部３４を経由して排気口１０６Ｂから急速に排出される。
【０１１１】
ただし、圧電ポンプ１０１、２０１のそれぞれにおいて、吸入孔５２の直径が小さい程、ポンプ室４５から吸入孔５２を介してポンプ筐体８０の外部へ排出される空気の流量は少なくなる。気体制御装置１００では、吸入孔５２の直径が極めて小さいため（例えば５μｍ）、ポンプ室４５から吸入孔５２へ排出される空気の流量は少ない。
【０１１２】
そのため、圧電ポンプ１０１、２０１のそれぞれのポンプ室４５の圧力は、圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した後、すぐに低下せず、徐々に低下していく。そのため、圧電ポンプ１０１、２０１のそれぞれのポンプ室４５には、圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した時から所定時間（例えば１時間）が経過するまでの間、空気の圧力が残留する。
【０１１３】
そこで、気体制御装置１００では、排気弁１０３の第１開口部３７が、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５と圧電ポンプ２０１の吸入孔５２とに連通している。そのため、圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した後、前述のダイヤフラム３９の第１領域３９Ａの圧力は、圧電ポンプ１０１のポンプ室４５に残留する圧力と等しくなる。
【０１１４】
すなわち、圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した後、ダイヤフラム３９の第１領域３９Ａの圧力が、圧電ポンプ２０１のポンプ室４５に残留する圧力と等しくなる場合に比べて排気弁１０３が開き易くなる。
【０１１５】
よって、圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した後、カフ１０９の圧力が圧電ポンプ１０１のポンプ室４５に残留する圧力まで低下する。すなわち、気体制御装置１００では、血圧測定後、カフ１０９に充填された空気が排気弁１０３を介してより排出される。
【０１１６】
従って、気体制御装置１００によれば、圧電ポンプ１０１、２０１が動作している間、カフ１０９に充填されている空気が意図せず排気弁１０３を介して排出されることを防止でき、圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した後、排気弁１０３が開き易くなる。
【０１１７】
《第２実施形態》
以下、本発明の第２実施形態に係る気体制御装置２００について説明する。
【０１１８】
図９は、本発明の第２実施形態に係る気体制御装置２００の主要部の構成を示すブロック図である。図１０は、図９に示す逆止弁１０２を構成する下弁筐体２５の斜視図である。図１１は、図９に示す逆止弁１０２を構成する上弁筐体２１の斜視図である。
【０１１９】
気体制御装置２００が前記気体制御装置１００と相違する点は、逆止弁１０２と排気弁２０３を備える点である。その他の構成については同じである。
【０１２０】
詳述すると、図９〜図１１に示すように逆止弁１０２は、下弁筐体２５とダイヤフラム２９と上弁筐体２１とを備え、これらが順に積層された構造を有する。
【０１２１】
下弁筐体２５には、第１連通孔２７と、ダイヤフラム２９側へ突出した円柱状の突出部２０と、が設けられている。上弁筐体２１には、第２連通孔２４と、が設けられている。
【０１２２】
ダイヤフラム２９は、可撓性を有する薄膜からなる。ダイヤフラム２９には、図１、図５に示すように、突出部２０に対向する領域の中心部に円形の孔部２９Ａが設けられている。孔部２９Ａの直径は、ダイヤフラム２９に接触する突出部２０の面の直径よりも小さく設けられている。
【０１２３】
ダイヤフラム２９における孔部２９Ａの周囲が突出部２０に接触した状態で、ダイヤフラム３９の周縁が上弁筐体２１及び下弁筐体２５によって挟持されている。これにより、ダイヤフラム２９は、上弁筐体２１及び下弁筐体２５内を分割して、第１連通孔２７に連通するリング状の第３バルブ室２６を下弁筐体２５とともに構成し、第２連通孔２４に連通する円柱状の第４バルブ室２３を上弁筐体２１とともに構成する。
【０１２４】
以上の構造において逆止弁１０２は、第３バルブ室２６と第４バルブ室２３との圧力差によって、ダイヤフラム２９における孔部２９Ａの周囲が突出部２０に対して接触または離間することで、開閉する。逆止弁１０２は、カフ１０９の空気が圧電ポンプ２０１の吐出孔５５からポンプ室４５へ逆流することを防ぐ。
【０１２５】
次に、圧電ポンプ１０１の動作時の吸入孔５２と吐出孔５５との圧力差をＰ１、圧電ポンプ１０１の動作時の圧力損失をｄ１、圧電ポンプ２０１の動作時の吸入孔５２と吐出孔５５との圧力差をＰ２、圧電ポンプ２０１の動作時の圧力損失をｄ２、ダイヤフラム３９の第１領域３９Ａの面積をＳ１、ダイヤフラム３９の第２領域３９Ｂの面積をＳ２、逆止弁１０２の圧力損失をＢ１、弁座３０がダイヤフラム３９を第１バルブ室３６側へ押す力をＦ３としたとき、排気弁２０３の第１領域３９Ａおよび第２領域３９Ｂは、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）＞Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２−ｄ１−ｄ２−Ｂ１）−Ｆ３の関係を満たすよう設けられている。その他の排気弁２０３の構造は、排気弁１０３の構造と同じである。
【０１２６】
ここで、図９に示すように、圧電ポンプ１０１、圧電ポンプ２０１、逆止弁１０２及びカフ１０９は、配管８１、８２、２８３、２８４及びゴム管１０９Ａによって直列に接続されている。
【０１２７】
これにより、圧電ポンプ１０１の吸入孔５２は、筐体１１０の吸入口１０７Ａを介して筐体１１０の外部に連通し、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５は、圧電ポンプ２０１の吸入孔５２に連通している。また、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５は、逆止弁１０２の第１連通孔２７に連通している。また、逆止弁１０２の第２連通孔２４は、筐体１１０の接続口１０６Ａを介してカフ１０９の内部に連通している。
【０１２８】
そして、排気弁２０３の第１開口部３７は、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５と圧電ポンプ２０１の吸入孔５２とに連通している。また、排気弁２０３の第２開口部３２は、逆止弁１０２の第２連通孔２４に連通し、筐体１１０の接続口１０６Ａを介してカフ１０９の内部に連通している。また、排気弁２０３の第３開口部３４は、排気口１０６Ｂを介して筐体１１０の外部に連通している。
【０１２９】
次に、血圧測定時における気体制御装置２００の動作について説明する。
図１２は、図９に示す圧電ポンプ１０１、２０１が動作している時の空気の流れを示す説明図である。
【０１３０】
圧電ポンプ１０１、２０１が動作を開始すると、筐体１１０外部の空気が吸入口１０７Ａから吸入され、吸入孔５２から圧電ポンプ１０１のポンプ室４５へ流入する。そして、ポンプ室４５に流入した空気が圧電ポンプ１０１の吐出孔５５から吐出され、吸入孔５２から圧電ポンプ２０１のポンプ室４５へ流入するとともに、第１開口部３７から排気弁２０３の第１バルブ室３６へ流入する。
【０１３１】
さらに、圧電ポンプ２０１のポンプ室４５に流入した空気が吐出孔５５から吐出され、第１連通孔２７から逆止弁１０２の第３バルブ室２６へ流入する。これにより、逆止弁２０２では第３バルブ室２６の圧力が高まり、ダイヤフラム２９における孔部２９Ａの周囲が突出部２０から離間して逆止弁２０２が開く。
【０１３２】
この結果、筐体１１０外部の空気が圧電ポンプ１０１、２０１から逆止弁１０２を経由してカフ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。
【０１３３】
ここで、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）は、ダイヤフラム３９の第１領域３９Ａに付与される力Ｆ１に相当する。また、Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２−ｄ１−ｄ２−Ｂ１）は、ダイヤフラム３９の第２領域３９Ｂに付与される力Ｆ２に相当する。
【０１３４】
すなわち、排気弁２０３の第１領域３９Ａおよび第２領域３９Ｂは、Ｆ１＞Ｆ２−Ｆ３の関係を満たすよう設けられている。そのため、気体制御装置２００においても、圧電ポンプ１０１、２０１が動作している間に、排気弁１０３が意図せず開くことを防止できる。よって、気体制御装置２００によれば、圧電ポンプ１０１、２０１が動作している間に、カフ１０９に充填されている空気が排気弁２０３を介して排出されることを防止できる。
【０１３５】
図１３は、図９に示す圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した直後の空気の流れを示す説明図である。
【０１３６】
次に、血圧の測定が終了すると、圧電ポンプ１０１、２０１は動作を停止する。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３６と第３バルブ室２６との体積はカフ１０９の収容可能な空気の体積に比べて極めて小さい。
【０１３７】
そのため、圧電ポンプ１０１、２０１の動作が停止すると、逆止弁１０２の第３バルブ室２６の空気は、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５、ポンプ室４５、及び吸入孔５２と圧電ポンプ１０１の吐出孔５５、ポンプ室４５、及び吸入孔５２とを経由して吸入口１０７Ａから筐体１１０の外部へ排出される。
【０１３８】
同様に、圧電ポンプ１０１、２０１の動作が停止すると、排気弁２０３の第１バルブ室３６の空気は、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５、ポンプ室４５、及び吸入孔５２を経由して吸入口１０７Ａから筐体１１０の外部へ排出される。
【０１３９】
一方、逆止弁１０２の第４バルブ室２３及び排気弁２０３の第２開口部３２の圧力は、カフ１０９の圧力と等しくなる。この結果、逆止弁１０２では、圧電ポンプ１０１、２０１の動作が停止すると、第３バルブ室２６の圧力が第４バルブ室２３の圧力より低下する。このため、ダイヤフラム２９における孔部２９Ａの周囲が突出部２０に接触し、逆止弁１０２が閉じる。
【０１４０】
同様に、排気弁２０３では、圧電ポンプ１０１、２０１の動作が停止すると、第１バルブ室３６の圧力が第２開口部３２の圧力より低下する。このため、排気弁２０３では、ダイヤフラム３９が弁座３０から離間して第２開口部３２と第３開口部３４とが第２バルブ室３３を介して連通する。これにより、カフ１０９の空気が第２開口部３２、第２バルブ室３３、及び第３開口部３４を経由して排気口１０６Ｂから急速に排出される。
【０１４１】
ここで、気体制御装置２００においても、排気弁２０３の第１開口部３７が、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５と圧電ポンプ２０１の吸入孔５２とに連通している。そのため、圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した後、前述のダイヤフラム３９の第１領域３９Ａの圧力が、圧電ポンプ１０１のポンプ室４５に残留する圧力と等しくなる。
【０１４２】
すなわち、圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した後、ダイヤフラム３９の第１領域３９Ａの圧力が、圧電ポンプ２０１のポンプ室４５に残留する圧力と等しくなる場合に比べて排気弁２０３が開き易くなる。
【０１４３】
よって、圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した後、カフ１０９の圧力が圧電ポンプ１０１のポンプ室４５に残留する圧力まで低下する。すなわち、気体制御装置２００では、血圧測定後、カフ１０９に充填された空気が排気弁２０３を介してより排出される。
【０１４４】
従って、気体制御装置２００によれば、前記気体制御装置１００と同様の効果を奏する。
【０１４５】
なお、図８に示すように、逆止弁１０２を備えない気体制御装置１００では、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５の直径や吸入孔５２の直径が大きい程、圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した後、カフ１０９の空気が圧電ポンプ２０１のポンプ室４５を介して排気弁１０３の第１バルブ室３６へ流入し易くなる。
【０１４６】
これに対して、気体制御装置２００は、圧電ポンプ１０１、２０１が動作を停止した後、カフ１０９に充填されている気体の大部分を排気弁２０３から吐出することができるので、より速やかにカフ１０９に充填されている気体を排出することができる。
【０１４７】
すなわち、逆止弁１０２は、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５の直径や吸入孔５２の直径が大きい気体制御装置において有効である。
【０１４８】
《第３実施形態》
以下、本発明の第３実施形態に係る気体制御装置３００について説明する。
図１４は、本発明の第３実施形態に係る気体制御装置３００の主要部の構成を示すブロック図である。気体制御装置３００が前記気体制御装置１００と相違する点は、圧電ポンプ３０１と排気弁３０３を備える点である。その他の構成については同じである。
【０１４９】
詳述すると、圧電ポンプ３０１の構造は、圧電ポンプ１０１の構造と同じである。
そして、圧電ポンプ１０１の動作時の吸入孔５２と吐出孔５５との圧力差をＰ１、圧電ポンプ１０１の動作時の圧力損失をｄ１、圧電ポンプ２０１の動作時の吸入孔５２と吐出孔５５との圧力差をＰ２、圧電ポンプ２０１の動作時の圧力損失をｄ２、圧電ポンプ３０１の動作時の吸入孔５２と吐出孔５５との圧力差をＰ３、圧電ポンプ３０１の動作時の圧力損失をｄ３、ダイヤフラム３９の第１領域３９Ａの面積をＳ１、ダイヤフラム３９の第２領域３９Ｂの面積をＳ２、弁座３０がダイヤフラム３９を第１バルブ室３６側へ押す力をＦ３としたとき、排気弁３０３の第１領域３９Ａおよび第２領域３９Ｂは、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）＞Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３−ｄ１−ｄ２−ｄ３）−Ｆ３の関係を満たすよう設けられている。その他の排気弁３０３の構造は、排気弁１０３の構造と同じである。
【０１５０】
ここで、図１４に示すように、圧電ポンプ１０１、圧電ポンプ２０１、圧電ポンプ３０１、及びカフ１０９は、配管８１、８２、３８３、３８４及びゴム管１０９Ａによって直列に接続されている。
【０１５１】
これにより、圧電ポンプ１０１の吸入孔５２は、筐体１１０の吸入口１０７Ａを介して筐体１１０の外部に連通し、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５は、圧電ポンプ２０１の吸入孔５２に連通している。また、圧電ポンプ２０１の吐出孔５５は、圧電ポンプ３０１の吸入孔５２に連通している。また、圧電ポンプ３０１の吐出孔５５は、筐体１１０の接続口１０６Ａを介してカフ１０９の内部に連通している。
【０１５２】
そして、排気弁３０３の第１開口部３７は、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５と圧電ポンプ２０１の吸入孔５２とに連通している。また、排気弁３０３の第２開口部３２は、圧電ポンプ３０１の吐出孔５５に連通し、筐体１１０の接続口１０６Ａを介してカフ１０９の内部に連通している。排気弁３０３の第３開口部３４は、筐体１１０の接続口１０６Ａを介して筐体１１０の外部に連通している。
【０１５３】
以上のように、同じ構造の圧電ポンプを３個直列にカフ１０９に接続することで最大吐出圧力が、１個の圧電ポンプをカフ１０９に接続した場合の約３倍に増加する。ただし、圧電ポンプ１０１、２０１、３０１が動作を停止した後、圧電ポンプ３０１のポンプ室４５に残留する圧力も、圧電ポンプ１０１のポンプ室４５に残留する圧力の約３倍に増加する。
【０１５４】
次に、血圧測定時における気体制御装置３００の動作について説明する。
図１５は、図１４に示す圧電ポンプ１０１、２０１、３０１が動作している時の空気の流れを示す説明図である。
【０１５５】
圧電ポンプ１０１、２０１、３０１が動作を開始すると、筐体１１０外部の空気が吸入口１０７Ａから吸入され、吸入孔５２から圧電ポンプ１０１のポンプ室４５へ流入する。そして、ポンプ室４５に流入した空気が圧電ポンプ１０１の吐出孔５５から吐出され、吸入孔５２から圧電ポンプ２０１のポンプ室４５へ流入するとともに、第１開口部３７から排気弁３０３の第１バルブ室３６へ流入する。
【０１５６】
さらに、圧電ポンプ２０１のポンプ室４５に流入した空気が吐出孔５５から吐出され、吸入孔５２から圧電ポンプ３０１のポンプ室４５へ流入する。さらに、圧電ポンプ３０１のポンプ室４５に流入した空気が吐出孔５５から吐出され、カフ１０９へ送出される。
【０１５７】
この結果、筐体１１０外部の空気が圧電ポンプ１０１、２０１、３０１からカフ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。
【０１５８】
ここで、Ｓ１（Ｐ１−ｄ１）は、ダイヤフラム３９の第１領域３９Ａに付与される力Ｆ１に相当する。また、Ｓ２（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３−ｄ１−ｄ２−ｄ３）は、ダイヤフラム３９の第２領域３９Ｂに付与される力Ｆ２に相当する。
【０１５９】
すなわち、排気弁３０３の第１領域３９Ａおよび第２領域３９Ｂは、Ｆ１＞Ｆ２−Ｆ３の関係を満たすよう設けられている。そのため、気体制御装置３００においても、圧電ポンプ１０１、２０１、３０１が動作している間に、排気弁３０３が意図せず開くことを防止できる。すなわち、気体制御装置３００によれば、圧電ポンプ１０１、２０１、３０１が動作している間に、カフ１０９に充填されている空気が排気弁３０３を介して排出されることを防止できる。
【０１６０】
図１６は、図１４に示す圧電ポンプ１０１、２０１、３０１が動作を停止した直後の空気の流れを示す説明図である。
【０１６１】
次に、血圧の測定が終了すると、圧電ポンプ１０１、２０１、３０１は動作を停止する。ここで、圧電ポンプ１０１、２０１、３０１の動作が停止すると、前記第１実施形態と同様に、排気弁３０３の第１バルブ室３６の空気は、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５、ポンプ室４５、及び吸入孔５２を経由して吸入口１０７Ａから筐体１１０の外部へ排出される。
【０１６２】
一方、排気弁３０３の第２開口部３２の圧力は、カフ１０９の圧力と等しくなる。この結果、排気弁３０３では、第１バルブ室３６の圧力が第２開口部３２の圧力より低下する。このため、排気弁３０３では、ダイヤフラム３９が弁座３０から離間して第２開口部３２と第３開口部３４とが第２バルブ室３３を介して連通する。これにより、カフ１０９の空気が第２開口部３２、第２バルブ室３３、及び第３開口部３４を経由して排気口１０６Ｂから急速に排出される。
【０１６３】
ここで、気体制御装置３００においても、排気弁３０３の第１開口部３７が、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５と圧電ポンプ２０１の吸入孔５２とに連通している。そのため、圧電ポンプ１０１、２０１、３０１が動作を停止した後、前述のダイヤフラム３９の第１領域３９Ａは、圧電ポンプ１０１のポンプ室４５に残留する圧力と等しくなる。
【０１６４】
すなわち、圧電ポンプ１０１、２０１、３０１が動作を停止した後、前述のダイヤフラム３９の第１領域３９Ａが、圧電ポンプ３０１のポンプ室４５に残留する圧力と等しくなる場合に比べて排気弁３０３が極めて開き易くなる。
【０１６５】
よって、圧電ポンプ１０１、２０１、３０１が動作を停止した後、カフ１０９の圧力が圧電ポンプ１０１のポンプ室４５に残留する圧力まで低下する。すなわち、気体制御装置３００では、血圧測定後、カフ１０９に充填された空気が排気弁３０３を介してより排出される。
【０１６６】
従って、気体制御装置３００によれば、前記気体制御装置１００と同様の効果を奏する。
【０１６７】
《第４実施形態》
以下、本発明の第４実施形態に係る気体制御装置４００について説明する。
図１７は、本発明の第４実施形態に係る気体制御装置４００の主要部の構成を示すブロック図である。気体制御装置４００が前記気体制御装置１００と相違する点は、同じ構造の圧電ポンプがｎ個直列に接続されている点と排気弁４０３を備える点である。ｎは４以上の整数である。その他の構成については同じである。
【０１６８】
なお、図１７において、圧電ポンプ１０１は１段目の圧電ポンプであり、圧電ポンプ２０１は２段目の圧電ポンプであり、圧電ポンプ８０１はｎ段目の圧電ポンプである。図１７において３段目からｎ−１段目までの圧電ポンプは、図示を省略している。
【０１６９】
詳述すると、ｔ（ｔは２からｎ−１までの整数）段目の圧電ポンプの構造は、１段目の圧電ポンプ１０１の構造と同じである。そのため、ｔ段目の圧電ポンプは、第ｔ吸入孔５２と第ｔポンプ室４５と第ｔ吐出孔５５とを有する。同様に、ｎ段目の圧電ポンプ８０１の構造も、１段目の圧電ポンプ１０１の構造と同じである。そのため、ｎ段目の圧電ポンプ８０１は、第ｎ吸入孔５２と第ｎポンプ室４５と第ｎ吐出孔５５とを有する。
【０１７０】
そして、圧電ポンプ１０１の動作時の吸入孔５２と吐出孔５５との圧力差をＰ１、圧電ポンプ１０１の動作時の圧力損失をｄ１、圧電ポンプ８０１の動作時の吸入孔５２と吐出孔５５との圧力差をＰｎ、圧電ポンプ８０１の動作時の圧力損失をｄｎ、ダイヤフラム３９の第１領域３９Ａの面積をＳ１、ダイヤフラム３９の第２領域３９Ｂの面積をＳ２、弁座３０がダイヤフラム３９を第１バルブ室３６側へ押す力をＦ３としたとき、排気弁４０３の第１領域３９Ａおよび第２領域３９Ｂは、
【０１７１】
【数２】
2014077384.tif 000004
【０１７２】
の関係を満たすよう設けられている。その他の排気弁４０３の構造は、排気弁１０３の構造と同じである。なお、Ｆ３は０（Ｎ）に設定することも可能であるため、Ｆ３が０（Ｎ）になる場合は数式２からＦ３を省いてもよい。
【０１７３】
ここで、図１７に示すように、圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１、及びカフ１０９は、配管８１、８２、３８４及びゴム管１０９Ａによって直列に接続されている。
【０１７４】
そのため、圧電ポンプ１０１の吸入孔５２は、筐体１１０の吸入口１０７Ａを介して筐体１１０の外部に連通している。また、ｔ−１段目の圧電ポンプの吐出孔５５は、ｔ段目の圧電ポンプの吸入孔５２に連通する。また、ｎ−１段目の圧電ポンプの吐出孔５５は、ｎ段目の圧電ポンプ８０１の吸入孔５２に連通している。また、ｎ段目の圧電ポンプ８０１の吐出孔５５は、筐体１１０の接続口１０６Ａを介してカフ１０９の内部に連通している。
【０１７５】
そして、排気弁４０３の第１開口部３７は、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５と圧電ポンプ２０１の吸入孔５２とに連通している。また、排気弁４０３の第２開口部３２は、圧電ポンプ８０１の吐出孔５５に連通し、筐体１１０の接続口１０６Ａを介してカフ１０９の内部に連通している。排気弁４０３の第３開口部３４は、筐体１１０の排気口１０６Ｂを介して筐体１１０の外部に連通している。
【０１７６】
以上のように、同じ構造の圧電ポンプをｎ個直列にカフ１０９に接続することで最大吐出圧力が、１個の圧電ポンプをカフ１０９に接続した場合の約ｎ倍に増加する。ただし、圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作を停止した後、圧電ポンプ８０１のポンプ室４５に残留する圧力も、圧電ポンプ１０１のポンプ室４５に残留する圧力の約ｎ倍に増加する。
【０１７７】
次に、血圧測定時における気体制御装置４００の動作について説明する。
図１８は、図１７に示す圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作している時の空気の流れを示す説明図である。
【０１７８】
圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作を開始すると、筐体１１０外部の空気が吸入口１０７Ａから吸入され、吸入孔５２から圧電ポンプ１０１のポンプ室４５へ流入する。そして、ポンプ室４５に流入した空気が圧電ポンプ１０１の吐出孔５５から吐出され、吸入孔５２から圧電ポンプ２０１のポンプ室４５へ流入するとともに、第１開口部３７から排気弁４０３の第１バルブ室３６へ流入する。
【０１７９】
さらに、圧電ポンプ２０１のポンプ室４５に流入した空気が吐出孔５５から吐出され、３段目からｎ−１段目までの圧電ポンプのポンプ室４５を経て、圧電ポンプ８０１の吸入孔５２から圧電ポンプ８０１のポンプ室４５へ流入する。さらに、圧電ポンプ８０１のポンプ室４５に流入した空気が吐出孔５５から吐出され、カフ１０９へ送出される。
【０１８０】
この結果、筐体１１０外部の空気が圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１からカフ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。
【０１８１】
なお、排気弁４０３の第１領域３９Ａおよび第２領域３９Ｂは、前述したように、数式２の関係を満たすよう設けられている。すなわち、排気弁４０３の第１領域３９Ａおよび第２領域３９Ｂは、Ｆ１＞Ｆ２−Ｆ３の関係を満たすよう設けられている。
【０１８２】
そのため、気体制御装置４００においても、圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作している間に、排気弁４０３が意図せず開くことを防止できる。すなわち、気体制御装置４００によれば、圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作している間に、カフ１０９に充填されている空気が排気弁４０３を介して排出されることを防止できる。
【０１８３】
図１９は、図１７に示す圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作を停止した直後の空気の流れを示す説明図である。
【０１８４】
次に、血圧の測定が終了すると、圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１は動作を停止する。ここで、圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１の動作が停止すると、前記第１実施形態と同様に、排気弁４０３の第１バルブ室３６の空気は、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５、ポンプ室４５、及び吸入孔５２を経由して吸入口１０７Ａから筐体１１０の外部へ排出される。
【０１８５】
一方、排気弁４０３の第２開口部３２の圧力は、カフ１０９の圧力と等しくなる。この結果、排気弁４０３では、第１バルブ室３６の圧力が第２開口部３２の圧力より低下する。このため、排気弁４０３では、ダイヤフラム３９が弁座３０から離間して第２開口部３２と第３開口部３４とが第２バルブ室３３を介して連通する。これにより、カフ１０９の空気が第２開口部３２、第２バルブ室３３、及び第３開口部３４を経由して排気口１０６Ｂから急速に排出される。
【０１８６】
ここで、気体制御装置４００においても、排気弁４０３の第１開口部３７が、圧電ポンプ１０１の吐出孔５５と圧電ポンプ２０１の吸入孔５２とに連通している。そのため、圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作を停止した後、前述のダイヤフラム３９の第１領域３９Ａは、１段目の圧電ポンプ１０１のポンプ室４５に残留する圧力と等しくなる。
【０１８７】
すなわち、圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作を停止した後、ダイヤフラム３９の第１領域３９Ａの圧力が、ｎ段目の圧電ポンプ８０１のポンプ室４５に残留する圧力と等しくなる場合に比べて排気弁４０３が極めて開き易くなる。
【０１８８】
よって、圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作を停止した後、カフ１０９の圧力が圧電ポンプ１０１のポンプ室４５に残留する圧力まで低下する。すなわち、気体制御装置４００では、血圧測定後、カフ１０９に充填された空気が排気弁４０３を介してより排出される。
【０１８９】
従って、図１７示すようにｎ個の圧電ポンプを直列に接続した気体制御装置４００でも、前記気体制御装置１００と同様の効果を奏する。
【０１９０】
なお、本実施形態では、排気弁４０３の第１開口部３７が、１段目の圧電ポンプ１０１の吐出孔５５と２段目の圧電ポンプ２０１の吸入孔５２とに連通しているが、これに限るものではない。実施の際は、排気弁４０３の第１開口部３７が、ｍ−１段目の圧電ポンプの吐出孔５５とｍ段目の圧電ポンプの吸入孔５２とに連通していてもよい。ここで、ｍは２以上ｎ以下の整数である。
【０１９１】
この構成では、圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作を停止した後、前述のダイヤフラム３９の第１領域３９Ａは、ｍ−１段目の圧電ポンプのポンプ室４５に残留する圧力と等しくなる。
【０１９２】
すなわち、圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作を停止した後、ダイヤフラム３９の第１領域３９Ａの圧力が、ｎ段目の圧電ポンプ８０１のポンプ室４５に残留する圧力と等しくなる場合に比べて排気弁４０３が開き易くなる。
【０１９３】
よって、圧電ポンプ１０１、２０１、・・・、８０１が動作を停止した後、カフ１０９の圧力がｍ−１段目の圧電ポンプのポンプ室４５に残留する圧力まで低下する。すなわち、この構成でも、血圧測定後、カフ１０９に充填された空気が排気弁４０３を介してより排出される。
【０１９４】
《その他の実施形態》
なお、前記各実施形態では気体として空気を用いているが、これに限るものではない。当該気体が、空気以外の他の気体であっても適用できる。
【０１９５】
また、前記各実施形態では気体貯蔵部としてカフを用いているが、これに限るものではない。当該気体貯蔵部が、カフ以外のものであっても適用できる。
【０１９６】
また、前記各実施形態ではポンプの駆動源として圧電素子４２を設けたが、これに限るものではない。例えば、電磁駆動で動作するポンプを使用してもよい。
【０１９７】
また、前記各実施形態ではユニモルフ型の圧電振動子を使用しているが、これに限るものではない。振動板４１の両面に圧電素子４２を設けたバイモルフ型の圧電振動子を使用してもよい。
【０１９８】
また、前記各実施形態において、圧電素子４２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いてもよい。
【０１９９】
また、前記各実施形態では円板状の圧電アクチュエータ４０を用いたが、これに限るものではない。例えば、圧電アクチュエータ４０の形状が矩形板状や多角板状、楕円板状であってもよい。
【０２００】
また、前記各実施形態では、圧電アクチュエータ４０の屈曲振動に伴って可撓板５１が屈曲振動する例を示したが、これに限るものではない。実施の際は、圧電アクチュエータ４０のみが屈曲振動してもよく、必ずしも可撓板５１が、圧電アクチュエータ４０の屈曲振動に伴って屈曲振動しなくても良い。
【０２０１】
また、前記各実施形態において排気弁１０３、２０３、３０３、４０３では、第２開口部３２をカフ１０９に接続して第３開口部３４が排気口１０６Ｂに接続しているが、第３開口部３４を第２開口部３２の位置に配置した状態でカフ１０９に接続し、第２開口部３２を第３開口部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。
【０２０２】
また、前記各実施形態においてカフ１０９はひとつの接続口１０６Ａを有し、ポンプと排気弁とは共通の配管８３でもってカフ１０９と接続しているが、これに限るものではない。例えば、カフ１０９は２つの接続口を有し、ポンプと排気弁とを別々の配管でもって接続してもよい。
【０２０３】
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】
【０２０４】
２０…突出部
２１…上弁筐体
２３…第４バルブ室
２４…第２連通孔
２５…下弁筐体
２６…第３バルブ室
２７…第１連通孔
２９…ダイヤフラム
２９Ａ…孔部
３０…弁座
３１…上弁筐体
３２…第２開口部
３３…空気タンク
３４…第３開口部
３５…下弁筐体
３６…第１バルブ室
３７…第１開口部
３９…ダイヤフラム
３９Ａ…第１領域
３９Ｂ…第２領域
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…吸入孔
５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃ…スペーサ
５４…蓋板
５５…吐出孔
５６…可動部
５７…固定部
６０…振動板ユニット
６１…枠板
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
８０…ポンプ筐体
８１、８２、８３、８４、２８３、２８４、３８３、３８４…配管
９１…基板
９２…開口部
１００、２００、３００、４００…気体制御装置
１０１、２０１、３０１、８０１…圧電ポンプ
１０２…逆止弁
１０３、２０３、３０３、４０３…排気弁
１０６Ａ…接続口
１０６Ｂ…排気口
１０７Ａ…吸入口
１０７Ｂ…排気口
１０９…カフ
１０９Ａ…ゴム管
１１０…筐体
２０２…逆止弁
９００…多段式圧縮機
９０３…低圧側圧縮部
９０４…シリンダ
９０５Ａ、９０５Ｂ…孔
９０６…ピストン
９０７…圧縮室
９１０Ａ、９１０Ｂ…孔
９１２…吸込室
９１３…吐出室
９１４、９１５…弁
９１６…高圧側圧縮部
９１７…シリンダ
９１８Ａ、９１８Ｂ…孔
９１９…ピストン
９２０…圧縮室
９２２Ａ、９２２Ｂ…孔
９２３…吸込室
９２４…吐出室
９２５、９２６…弁
９３１、９３２…配管
９３３…空気タンク
９５０…気体制御装置
９５９…気体貯蔵部
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２】
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