(57)【要約】【課題】ピストンポンプの極限までの細径化を図るとともに、構造を簡素化する。【解決手段】シリンダー２５とシリンダー２５内を摺動自在なピストン１０とによってポンプ室３９が形成されている。ピストン１０が下降することにより、ポンプ室３９が拡張し、第１の弁体２０が吸気孔１５を開放するので、ポンプ室３９内に流体が流入する。ピストン１０が上昇することにより、ポンプ室３９が収縮し、第２の弁体３５が吐出孔２９を開放するので、ポンプ室３９内の流体が吐出口４３に圧送される。ピストン１０の外周部には、シリンダー２５に固定したピン３８との共動によって回転するピストン１０を軸線方向に移動させるカム溝１６が設けられている。駆動体７はモータ２の駆動をピストン１０に回転として伝達するとともに、ピストン１０の軸線方向の移動を妨げないように構成されいる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダーと、このシリンダー内を往復動しシリンダーとともにポンプ室を形成するピストンと、流体がポンプ室から吸引通路へ流れるのを阻止する第１の逆止め弁と、流体が吐出通路からポンプ室へ流れるのを阻止する第２の逆止め弁とを備えたピストンポンプにおいて、前記ピストンを回転させるモータと、ピストンの回転をピストンの軸線方向の移動に変換する円筒カムとを備え、前記ピストンをモータの回転軸と同軸線上で回転自在かつ軸線方向に移動自在に支持したことを特徴とするピストンポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のピストンポンプにおいて、前記円筒カムを、前記ピストンの外周部に設けたカム溝と、このカム溝に係合し前記シリンダに固定したピンとによって構成したことを特徴とするピストンポンプ。
【請求項３】
請求項１または２記載のピストンポンプにおいて、前記モータと前記ピストンの間に介装され、前記モータの駆動によって回転する駆動体を備え、この駆動体と前記ピストンとは、駆動体が回転することにより互いに係合し、ピストンが軸線方向に往復動することにより摺動自在となることを特徴とするピストンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血圧計等に圧縮空気を供給するために使用されるピストンポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のピストンポンプは、一つの駆動用のモータの軸線周りに配設した４個のシリンダーと、この各シリンダー内を往復移動しシリンダーとともにポンプ室を形成する４個のピストンと、流体がポンプ室から吸引通路へ流れるのを阻止する第１の逆止め弁と、流体が吐出通路からポンプ室へ流れるのを阻止する第２の逆止め弁と、モータによって回転し外周部にカム溝が設けられた円筒カムとを備え、このカム溝に係合するピンを各ピストンに設けている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
なお、本出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術以外には、本発明に密接に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２０１０４９号公報（段落「０００８」、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のピストンポンプは、当然のことながら円筒カムと各ピストンとを別の部材によって形成し、円筒カムの周りに複数のピストンを設ける構造を採っているために、円筒カムの中心から半径方向の寸法が大きくなりピストンポンプを細径化するには自ずから限界があった。また、円筒カムと各ピストンとをそれぞれ別の部材によって形成しているために、円筒カムを回転自在に支持する構造と、ピストンを往復動自在に支持する構造とをそれぞれ設ける必要があるため、構造が複雑になるという問題もあった。しかるに近年、例えば血圧計のカフ（腕に巻く袋状のバンド）に圧縮用空気を圧送するためのポンプを直接組み込むことが要請されてきた。このような要請に応えるためには、ポンプ自体の外径を１０ｍｍ以下のものにしなければならない。
【０００６】
本発明は上記した従来の問題および要請に鑑みなされたものであり、第１の目的はピストンポンプの極限までの細径化を図ることにある。また、第２の目的は構造を簡素化することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、シリンダーと、このシリンダー内を往復動しシリンダーとともにポンプ室を形成するピストンと、流体がポンプ室から吸引通路へ流れるのを阻止する第１の逆止め弁と、流体が吐出通路からポンプ室へ流れるのを阻止する第２の逆止め弁とを備えたピストンポンプにおいて、前記ピストンを回転させるモータと、ピストンの回転をピストンの軸線方向の移動に変換する円筒カムとを備え、前記ピストンをモータの回転軸と同軸線上で回転自在かつ軸線方向に移動自在に支持したものである。
したがって、モータの軸芯とピストンおよびシリンダーの軸線とが一致する。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記円筒カムを、前記ピストンの外周部に設けたカム溝と、このカム溝に係合し前記シリンダに固定したピンとによって構成したものである。
したがって、ピンとカム溝とのカム作用によってピストンが回転しながら軸線方向に往復動する。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記モータと前記ピストンの間に介装され、前記モータの駆動によって回転する駆動体を備え、この駆動体と前記ピストンとは、駆動体が回転することにより互いに係合し、ピストンが軸線方向に往復動することにより摺動自在となるものである。したがって、ピストンは駆動体と一体的に回転するとともに、駆動体とは独立して軸線方向に移動する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係るピストンポンプにおいて、ポンプ室が拡張した状態を示す断面図、図２は同じくポンプ室が縮小した状態を示す断面図である。図３は同じく駆動体を示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＩＩＩ（ｂ）−ＩＩＩ（ｂ）  線断面図、同図（ｃ）は正面図である。図４は同じくピストンを示し、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は平面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）におけるＩＶ（ｃ）−ＩＶ（ｃ）  線断面図、同図（ｄ）は底面図である。図５は同じくシリンダーを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＶ（ｂ）−Ｖ（ｂ）  線断面図、図６は図１におけるＶＩ−ＶＩ  線断面図である。
なお、明細書中において方向を説明するために使用した「上、下」は、あくまでも図中における方向を説明した便宜上のものであって、本発明に係るピストンポンプが実際に使用される際の上、下の方向とは必ずしも一致するものではない。
【００１１】
図１において、全体を符号１で示すピストンポンプは、駆動源であるモータ２を備えており、このモータ２はモータ軸３がケース４内に臨むようにケース４の底部にねじによって固定されている。ケース４はプラスチックによって上方が開口した有底円筒状に形成されており、底部の外周部には１ないし３つの通気口５が設けられている。
【００１２】
７はプラスチックよって略円柱状に形成された駆動体であって、図３に示すように、中心に軸孔８が貫通形成され、周面上部には、互いに円周方向に１８０°位相をずらした位置に一対の駆動子９，９が、水平状態で互いに反対方向に向かって突設されている。この駆動体７の軸孔８にはモータ軸３が固着されており、この駆動体７はモータ軸３の回転と一体的に回転する。
【００１３】
１０はプラスチックによって略円柱状に形成されたピストンであって、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、上面には平面視円形の凹部１１が設けられており、下面には平面視円形の凹嵌部１２が凹部１１と同心円上に設けられている。凹部１１の中央部には後述する第１の逆止め弁２０を取り付ける取付孔１３が設けられており、この取付孔１３に連通するように、凹嵌部１２の中央部には、取付孔１３の径よりも大きい径に形成された凹部１４が形成されている。取付孔１３の周りには、一対の吸引通路１５，１５が凹部１１と凹嵌部１２との間を貫通形成されている。
【００１４】
ピストン１０の外周部には、同図（ａ）、（ｃ）に示すように、後述するピン３８が係入する無端状に形成した傾斜した環状溝であるカム溝１６が凹設されており、ピストン１０が１回転すると、固定されたピン３８とカム溝１６とのカム作用によってピストン１０が上下方向に一往復するように構成されている。また、このピストン１０の下面の外周部には、同図（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、平面視円弧状に形成された一対の係合片１７，１７が下方に向かって互いに対向するように突設されている。これら係合片１７，１７の互いに対向する端面間には、円周方向に互いに１８０°位相をずらすように、上下方向に延在し下端が開口した一対の係合溝１８，１８が形成されている。
【００１５】
ピストン１０は、図１および図６に示すように、係合溝１８，１８に上記した駆動体７の駆動子９，９を係入することにより、この駆動体７とピストン１０とは、駆動体７が回転することにより互いに係合し、ピストン１０が軸線方向に移動することにより非係合となるように構成されている。すなわち、モータ２の回転軸３が回転し駆動体７も回転すると、駆動子９，９と係合溝１８，１８との係合によって、ピストン１０も一体的に回転する。ピストン１０が回転することにより、カム溝１６とピン３８とのカム作用によって、ピストン１０が上下方向に移動するときには、駆動子９，９と係合溝１８，１８とは摺動状態になる。換言すれば、ピストン１０は回転しながら上下方向、すなわち軸線方向に往復移動し、後述するシリンダー２５の内周面によって回転自在かつ上下方向に摺動自在に支持されている。
【００１６】
２０はゴム等の柔軟性を有する材料によって中央が上方に向かって凹面をなすように傘形状に形成された第１の弁体であって、下面には細径の首部２１を有する係止用の凸部２２が一体に形成されている。この第１の弁体２０は、係止用の凸部２２を弾性変形させながら、ピストン１０の取付孔１３に圧入し首部２１を取付孔１３に係止させることにより、凹部１１に取り付けられて吸引通路１５，１５を閉塞する。したがって、この第１の弁体２０と凹部１１の上面とが、後述するポンプ室３９から吸引通路１５への流体の流れを阻止する逆止め弁を構成する。
【００１７】
図５に示すように、シリンダー２５はプラスチックによって下方が開口したカップ状に形成されており、天井部２６の上面には平面視円形の凹部２６ａが設けられている。この凹部２６ａの中央部には後述する第２の弁体３５を取り付ける取付孔２７が設けられており、この取付孔２７に連通するように、天井部２６の下面中央部には取付孔２７の径よりも大きい径に形成された凹部２８が形成されている。取付孔２７の周りには一対の吐出通路２９，２９が天井部２６を貫通するように形成されている。シリンダー２５の筒部３０には取付孔３１が穿孔されている。
【００１８】
図１に示すように、第２の弁体３５は上述した第１の弁体２０と同じ材質によって同じ形状に形成されており、下面には細径の首部３６を有する係止用の凸部３７が一体に形成されている。この第２の弁体３５は、係止用の凸部３７を弾性変形させながら、シリンダー２５の取付孔２７に圧入し首部３６を取付孔２７に係止させることにより、天井部２５に取り付けられて吐出通路２９，２９を閉塞する。したがって、この第２の弁体３５と天井部２５の上面とが、吐出通路２９からポンプ室への流体の流れを阻止する逆止め弁を構成する。
【００１９】
シリンダー２５は上記したケース４上に載置され、図示を省略した通しねじによってケース４上に固定されており、上述したように、筒部３０の内周面にピストン１０が回転自在かつ上下方向に移動自在に支持され、ピストン１０の上面とシリンダー２５の内面との間に気密状態のポンプ室３９が形成される。このように組み付けられたピストン１０は、モータ２の回転軸３と同軸上に位置付けられている。すなわち、モータ２の軸芯Ｃ１と、ピストン１０の軸線Ｃ２およびシリンダー２５の軸線Ｃ３とが一致している。
【００２０】
シリンダー２５の取付孔３１に挿入されたピン３８は、先端部がシリンダー２５内に臨み、この先端部がピストン１０のカム溝１６に係入された状態で取付孔３１に固定されている。これらピン３８とカム溝１６とは、互いのカム作用によってピストン１０が回転することにより、ピストン１０を上下に往復動させる円筒カムを構成している。
【００２１】
図１において、４０はプラスチックによって略円板状に形成された蓋体であって、下面に上記したシリンダー２５の凹部２６ａと同じ径に形成された凹部４０ａが設けられており、この蓋体４０をシリンダー２５上に載置し、互いの接合面を溶着等によって固定することにより、それぞれの凹部２６ａ、４０ａによって気密状態の消音空間４１が形成される。すなわち、後述するように、第２の弁体３５が開き、ポンプ室３９から吐出通路２９を通って圧送された流体がこの消音空間４１において膨張することにより、流体の流れによって生じる音を消音するとともに、第２の弁体３５の開閉によって生じる振動音をも消音するように機能する。
【００２２】
また、蓋体４０の中央部上面には、筒部４２が立設されており、この筒部４２の上端の開口は、消音空間４１と連通しポンプ室３９から吐出通路２９を通って消音空間４１へ圧送された流体を、外部に吐出する吐出口４３を形成している。
【００２３】
次に、図１および図２を用いて、このような構成のピストンポンプ１の動作について説明する。
モータ２が駆動しモータ軸３が半回転すると、駆動体７も一体的に回転し、駆動体７の駆動子９，９が係合溝１８，１８に係入されていることにより、ピストン１０が駆動体７と一体的に回転するから、ピストン１０はカム溝１６とピン３８とのカム作用により図１に示すように下降する。このとき、駆動子９，９と係合溝１８，１８とは、ピストン１０が下降するときには摺動状態であるからピストン１０の下降動作を妨げない。すなわち、ピストン１０はシリンダー２５内を回転しながら下降する。
【００２４】
ピストン１０が下降するとポンプ室３９は拡張するから、ポンプ室３９が負圧状態になる。このとき、第２の弁体３５は、流体が吐出通路２９からポンプ室３９への流れを阻止する逆止め弁として機能するから、この第２の弁体３５によって吐出通路２９が閉じられる。一方、第１の弁体２０はポンプ室３９と吸気通路１５との間を開放するから、ケース４の通気口５からケース４内に流入した流体はポンプ室３９内に導かれる。
【００２５】
モータ２がさらに半回転すると、ピストン１０は、図２に示すように、カム溝１６とピン３８とのカム作用により上昇し、ポンプ室３９は収縮するからポンプ室３９内の流体の圧力が上昇する。このとき、第１の弁体２０は、流体がポンプ室３９から吸気通路１５への流れを阻止する逆止め弁として機能するから、この第１の弁体２０によってポンプ室３９と吸気通路１５との間が閉塞される。一方、第２の弁体３５は吐出通路２９を開放するから、ポンプ室３９内の流体は吐出通路２９を通って消音空間４１へ圧送されて吐出口４３から吐出される。このポンプ室３９の拡縮動作はモータ２の駆動にともなって連続して行われるから、流体は吐出口６０から連続して吐出される。
【００２６】
このように、ピストン１０の軸線Ｃ２をモータ２の軸芯Ｃ１と一致させ、かつピストンをシリンダー２５によって回転自在かつ軸線方向に往復動自在に支持したたことにより、ピストン１０とシリンダー２５とをモータ２の中心から半径方向の寸法を最小限にすることができる。また、モータ２とピストン１０との間に間に介装した駆動体７によって、ピストン１０を回転させるとともに、ピストン１０の軸線方向の移動を妨げることがないように構成したことにより、ピストン１０を円筒カムと兼用できる。したがって、従来のように、円筒カムを回転自在に支持する構造と、ピストンを往復動自在に支持する構造とを個別に設ける必要がなく、シリンダー２５によって、ピストン１０を回転自在かつ往復動自在に支持することができるから構造が簡素化される。
【００２７】
なお、本実施の形態では、ケース４の通気口５からケース４内に外部の流体を吸入させる構造としているために、第１の弁体２０をピストン１０に設けたが、蓋体４０に通気口を設け、この通気口から流入した流体をシリンダー２５に設けた吸気通路を介してポンプ室３９に導くようにしてもよく、その場合には第１の弁体２０をシリンダー２５の吸気通路を開閉するようにシリンダー２５に設ければよい。また、カム溝１６とピン３８とのカム作用によって、ピストン１０が１回転するとピストン１０が上下に１往復するように構成したが、ピストン１０が１回転することによって、ピストン１０が複数回往復するようにカム溝１６を形成してもよい。また、第１および第２の弁体２０，３５を傘形状に形成したが、逆止弁として機能するものであればこのような構造に限定されず、種々の設計変更が可能である。また、ケース４とシリンダー２５との固定は、通しねじに限らずばね止め、ビス止めまたはねじ込み方式でもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ピストンポンプの外径寸法を細径化することができる。
【００２９】
また、請求項３に係る発明によれば、構造が簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るピストンポンプにおいて、ポンプ室が拡張した状態を示す断面図である。
【図２】本発明に係るピストンポンプにおいて、ポンプ室が縮小した状態を示す断面図である。
【図３】本発明に係るピストンポンプにおける駆動体を示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＩＩ（ｂ）−ＩＩ（ｂ）  線断面図、同図（ｃ）は正面図である。
【図４】本発明に係るピストンポンプにおけるピストンを示し、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は平面図、同図（ｃ）は同図（ｂ）におけるＩＩＩ（ｃ）−ＩＩＩ（ｃ）  線断面図、同図（ｄ）は底面図である。
【図５】本発明に係るピストンポンプにおけるシリンダーを示し、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＶ（ｂ）−Ｖ（ｂ）  線断面図である。
【図６】図１におけるＶＩ−ＶＩ  線断面図である。
【符号の説明】
１…ピストンポンプ、２…モータ、３…モータ軸、７…駆動体、９…駆動子、１０…ピストン、１５…吸引通路、１６…カム溝、１８…係合溝、２０…第１の弁体、２５…シリンダー、２９…吐出通路、３５…第２の弁体、３８…ピン、３９…ポンプ室、４０…蓋体、４１…消音空間、４３…吐出口、Ｃ１…モータ２の軸芯、Ｃ２…ピストン１０の軸線、Ｃ３…シリンダー２５の軸線。
【図１】
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【図２】
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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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