(57)【要約】  第１通気孔を有する第１板と、第２通気孔を有する第２板と、第１板と第２板との間に位置するバルブ室と、第３通気孔を備える弁体と、弁体との間に第１流路を形成し、第２板との間に第２流路を形成し、第１流路と第２流路を連通する第４通気孔を備える排気路形成板と、第５通気孔と、を備え、第１流路は第２通気孔と第４通気孔とを連通し、第２流路は第４通気孔と第５通気孔とを連通し、弁体は第４通気孔の周縁に接触しているときに第１流路と第２流路とを非連通状態とし、第４通気孔の周縁から離間しているときに第１流路と第２流路とを連通状態とし、第４通気孔の開口の断面積よりも、第２流路の最小断面積又は第５通気孔の断面積の方が小さく、第４通気孔の延びる方向と第２流路の延びる方向とが異なる、バルブである。
2020084978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１通気孔を有する第１板と、
前記第１板の主面に対向して位置し第２通気孔を有する第２板と、
前記第１板と前記第２板との間に位置するバルブ室と、
前記第１板と前記第２板の間に位置し、第３通気孔を備え、前記第３通気孔の周縁が前記第１板又は前記第２板に接触しているときに前記第１通気孔と前記第２通気孔とを非連通状態とし、前記第３通気孔の周縁が前記第１板及び前記第２板から離間しているときに前記第１通気孔と前記第２通気孔とを連通状態とする弁体と、
前記第２板と前記弁体との間に位置し、前記弁体との間に第１流路を形成し、前記第２板との間に第２流路を形成し、前記第１流路と前記第２流路を連通する第４通気孔を備える排気路形成板と、
前記第１板と前記排気路形成板との間、又は前記排気路形成板と前記第２板との間に設けられる第５通気孔と、を備え、
前記第１流路は前記第２通気孔と前記第４通気孔とを連通し、前記第２流路は前記第４通気孔と前記第５通気孔とを連通し、
前記弁体は前記第４通気孔の周縁に接触しているときに前記第１流路と前記第２流路とを非連通状態とし、前記第４通気孔の周縁から離間しているときに前記第１流路と前記第２流路とを連通状態とし、
前記第４通気孔の開口の断面積よりも、前記第２流路の最小断面積又は前記第５通気孔の断面積の方が小さく、
前記第４通気孔の延びる方向と前記第２流路の延びる方向とが異なる、
バルブ。
【請求項２】
前記第５通気孔の開口の断面積よりも、前記第２流路の前記最小断面積の方が小さい、
請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記第２流路は、狭窄部を有する、
請求項１又は２に記載のバルブ。
【請求項４】
複数の前記第５通気孔を有する、
請求項１から３のいずれか１つに記載のバルブ。
【請求項５】
複数の前記第２流路を有する、
請求項１から４のいずれか１つに記載のバルブ。
【請求項６】
前記第２板は、前記バルブを収容するケースの一部分を兼ねる、
請求項１から５のいずれか１つに記載のバルブ。
【請求項７】
前記第１板は、第１通気孔の周囲に形成された溝を有する、
請求項１から６のいずれか１つに記載のバルブ。
【請求項８】
前記第１板は、複数の第１通気孔を有する、
請求項１から７のいずれか１つに記載のバルブ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載のバルブと、
前記バルブ室に接続されるポンプと、
前記第１流路に接続される容器と、を備える、
気体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気体の流れを調節するバルブ及びそれを備えた気体制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気体の流れを制御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、圧電ポンプとバルブとカフとを備える気体制御装置が開示されている。バルブ内のダイヤフラムが弁座に対して接触又は離間することで逆止弁として機能している。また、ダイヤフラムが第２バルブ室から排気路に連通する開口に接触又は離間することで排気弁として機能している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１８／０２１０９９パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のバルブから排気する際に、音鳴りが発生する。この音鳴りは、ダイヤフラムが排気路に連通する開口をシールした状態から離間する状態へ遷移する際に、ダイヤフラムと開口の間を気体が流れることにより発生する。気体制御装置が静かな環境で用いられる場合、この音鳴りがユーザにとって騒音として聞こえ、耳障りであった。【０００５】
したがって、本発明の目的は、排気時の音鳴りを低減したバルブ及び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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によるバルブは、
第１通気孔を有する第１板と、
前記第１板の主面に対向して位置し第２通気孔を有する第２板と、
前記第１板と前記第２板との間に位置するバルブ室と、
前記第１板と前記第２板の間に位置し、第３通気孔を備え、前記第３通気孔の周縁が前記第１板又は前記第２板に接触しているときに前記第１通気孔と前記第２通気孔とを非連通状態とし、前記第３通気孔の周縁が前記第１板及び前記第２板から離間しているときに前記第１通気孔と前記第２通気孔とを連通状態とする弁体と、
前記第２板と前記弁体との間に位置し、前記弁体との間に第１流路を形成し、前記第２板との間に第２流路を形成し、前記第１流路と前記第２流路を連通する第４通気孔を備える排気路形成板と、
前記第１板、前記排気路形成板又は前記排気路形成板と前記第２板との間に設けられる第５通気孔と、を備え、
前記第１流路は前記第２通気孔と前記第４通気孔とを連通し、前記第２流路は前記第４通気孔と前記第５通気孔とを連通し、
前記弁体は前記第４通気孔の周縁に接触しているときに前記第１流路と前記第２流路とを非連通状態とし、前記第４通気孔の周縁から離間しているときに前記第１流路と前記第２流路とを連通状態とし、
前記第４通気孔の開口の断面積よりも、前記第２流路の最小断面積又は前記第５通気孔の断面積の方が小さく、
前記第４通気孔の延びる方向と前記第２流路の延びる方向とが異なる。【０００７】
また、本発明の一態様による気体制御装置は、
上述したバルブと、
前記バルブ室に接続されるポンプと、
前記第１流路に接続される容器と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るバルブによれば、排気時の音鳴りを低減したバルブ及び気体制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１における気体制御装置の要部の断面図
【図２】実施形態１におけるポンプ及びバルブの分解斜視図
【図３】バルブの縦断面から見た斜視図
【図４】ケースの下面図
【図５】バルブの縦断面図
【図６】カフ側から見た第１板の斜視図
【図７】ポンプ側から見た第１板の斜視図
【図８】ポンプが駆動している間における、気体制御装置の空気の流れを示す説明図
【図９】ポンプの駆動を停止した後における、気体制御装置の空気の流れを示す説明図
【図１０】実施形態１の変形例における流路形成板の平面図
【図１１】連通孔の変形例を示す説明図
【図１２】連通孔の変形例を示す説明図
【図１３】実施形態１の変形例における流路形成板の平面図
【図１４】実施形態１の変形例におけるケース周辺の縦断面図
【図１５】実施形態１の変形例におけるケース周辺の縦断面図
【図１６】実施形態１の変形例におけるケース周辺の縦断面図
【図１７】実施形態１の変形例における流路形成板の平面図
【図１８】実施形態１の変形例における流路形成板の平面図
【図１９】実施形態１の変形例におけるケース周辺の縦断面図
【図２０】実施形態１の変形例における流路形成板の平面図
【図２１】実施形態１の変形例におけるケース周辺の縦断面図
【図２２】実施形態１の変形例におけるケース周辺の縦断面図
【図２３】各実施形態におけるバルブとカフとの接続部分を説明する説明図
【図２４】バルブとカフとの接続部分の変形例を示す説明図
【図２５】実施形態１の変形例における流路形成板の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一態様のバルブは、第１通気孔を有する第１板と、前記第１板の主面に対向して位置し第２通気孔を有する第２板と、前記第１板と前記第２板との間に位置するバルブ室と、前記第１板と前記第２板の間に位置し、第３通気孔を備え、前記第３通気孔の周縁が前記第１板及び前記第２板に接触しているときに前記第１通気孔と前記第２通気孔とを非連通状態とし、前記第３通気孔の周縁が前記第１板及び前記第２板から離間しているときに前記第１通気孔と前記第２通気孔とを連通状態とする弁体と、前記第２板と前記弁体との間に位置し、前記弁体との間に第１流路を形成し、前記第２板との間に第２流路を形成し、前記第１流路と前記第２流路を連通する第４通気孔を備える排気路形成板と、前記第１板、前記排気路形成板又は前記排気路形成板と前記第２板との間に設けられる第５通気孔と、を備え、前記第１流路は前記第２通気孔と前記第４通気孔とを連通し、前記第２流路は前記第４通気孔と前記第５通気孔とを連通し、前記弁体は前記第４通気孔の周縁に接触しているときに前記第１流路と前記第２流路とを非連通状態とし、前記第４通気孔の周縁から離間しているときに前記第１流路と前記第２流路とを連通状態とし、前記第４通気孔の開口の断面積よりも、前記第２流路の最小断面積又は前記第５通気孔の断面積の方が小さく、前記第４通気孔の延びる方向と前記第２流路の延びる方向とが異なる。
【００１１】
このような構成によれば、容器から第５通気孔までの排気路において、第１流路と第２流路とを連通する第４通気孔の断面積よりも、第２流路の最小断面積又は第５通気孔の断面積の方が小さい。したがって、第５通気孔から排気される気体の流速は、第２流路の最小断面積部分又は第５通気孔で最も速くなり、第４通気孔を通過する気体の流速を低減することができる。したがって、排気時に離れ始めた弁体と第４通気孔との隙間を流れる気体の流速を低減することができ、この隙間において音鳴りが発生するのを低減することができる。また、弁体が第４通気孔の中に入ったとしても、第４通気孔の延びる方向と第２流路の延びる方向とが異なるので、弁体が第２流路にまで延びるのを防止することができ、排気時の弁体の移動を円滑に行うことができる。
【００１２】
また、前記第５通気孔の開口の断面積よりも、前記第２流路の前記最小断面積の方が小さくてもよい。このような構成によれば、音鳴りは、第５通気孔ではなく、第２流路で発生する。第４通気孔の延びる方向と、第２流路の延びる方向とが異なるので、第２流路で発生した音が内部で反射しやすくなり、音が第５通気孔を通じて出にくくなる。これにより、騒音低減を図ることができる。
【００１３】
また、前記第２流路は、狭窄部を有してもよい。このような構成によれば、狭窄部が形成する流路の断面積の大きさによって排気時間を調整することができるので、排気時間の設計を容易に行うことができる。
【００１４】
また、前記バルブは、複数の前記第５通気孔を有してもよい。このような構成によれば、弁体の異常変形を防止し、さらに、ポンプ振動を阻害しないようにすることができる。
【００１５】
また、前記バルブは、複数の前記第２流路を有してもよい。複数の第２流路が設けられているので、１つの第２流路に流れる流速を下げることができ、第４通気孔の大きさを小さくすることができる。
【００１６】
また、前記第２板は、前記バルブを収容するケースの一部分を兼ねてもよい。この構成によれば、バルブの低背化をより実現することができる。
【００１７】
また、前記第１板は、第１通気孔の周囲に形成された溝を有してもよい。この構成によれば、第１板と排気路形成板との接着に、例えば接着剤を用いる場合、過剰な接着剤が充填されても接着剤が溝に流れ込むので、接着剤がバルブ動作やポンプ動作を妨げるのを防止することができる。
【００１８】
前記第１板は、複数の第１通気孔を有してもよい。この構成によれば、ダイヤフラム１２０の異常変形を防止し、さらに、バルブに接続されるポンプの振動を阻害しないようにすることができる。
【００１９】
また、上述されたバルブと、前記バルブ室に接続されるポンプと、前記第１流路に接続される容器と、を備えた、気体制御装置を構成してもよい。このような構成によれば、排気時の音鳴りを低減した気体制御装置を実現することができる。
【００２０】
以下、本発明に係るバルブ及び気体制御装置について、図面を参照しながら説明する。なお、図面において、実質的に同じ機能、構成を有する部材については同一の符号を付して、明細書においてはその説明を省略する場合がある。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。
【００２１】
なお、以下で説明する実施形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものであり、本発明がこの構成に限定されるものではない。また、以下の実施形態において具体的に示される数値、形状、構成、ステップ、ステップの順序などは、一例を示すものであり、本発明を限定するものではない。以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、全ての実施形態において、各変形例における構成も同様であり、各変形例に記載した構成をそれぞれ組み合わせてもよい。
【００２２】
（実施形態１）
最初に、気体制御装置について図１から図３を参照して説明する。図１は、実施形態１における気体制御装置１００の要部の断面図である。図２は、実施形態１におけるポンプ１０及びバルブ１０１の分解斜視図である。図３は、バルブ１０１の縦断面から見た斜視図である。Ｘ軸方向は、逆止弁１６０、及び排気弁１７０の配設方向を示している。Ｚ軸方向は、ポンプ１０及びバルブ１０１を構成する部材の積層方向（高さ方向）を示している。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向を示している。
【００２３】
１．気体制御装置
気体制御装置１００は、ポンプ１０と、バルブ１０１と、カフ１０９と、制御部１１５と、を備える。気体制御装置１００は、例えば、被検者の血圧を測定する血圧計に設けられる。
【００２４】
バルブ１０１は、第１通気孔１１１を有する第１板１９１と、ケース１９０と、を有する。ケース１９０は、第２通気孔１１２が設けられた第２板１９２と、第２板１９２とともに、第５通気孔としての排気孔１１３及び第２流路１３３を形成する排気路形成板１９３とを有する。
【００２５】
バルブ１０１は、逆止弁１６０と排気弁１７０とを構成している。カフ１０９の腕帯ゴム管１０９ａが第２板１９２における第２通気孔１１２の周囲に、例えば、接着剤によって接合されることにより、バルブ１０１がカフ１０９に接続される。腕帯ゴム管１０９ａと第２板１９２との接続は、接着剤の他に、両面テープや接着テープを用いてもよい。排気孔１１３は大気に開放されている。なお、カフ１０９が本発明の「容器」の一例に相当する。
【００２６】
ポンプ１０は、第１通気孔に接続されるポンプ筐体８０を有する。ポンプ筐体８０の上面は、バルブ１０１の第１板１９１の底面に接合されている。
【００２７】
制御部１１５は、例えばマイクロコンピュータ、ＣＰＵ、又は、ＦＧＰＡで構成され、気体制御装置１００の各部の動作を制御する。制御部１１５は、ポンプ１０に接続されており、ポンプ１０に制御信号を送信する。制御部１１５は、電源から交流の駆動電圧を生成して、給電板７０を介してポンプ１０に印加し、ポンプ１０を駆動する。そして、制御部１１５は、カフ１０９に収容される空気の圧力に基づいて血圧を測定する。カフ１０９に収容される空気の圧力値は、不図示の圧力センサによって検知され、制御部１１５に入力される。
【００２８】
２．ポンプの構造
次に、ポンプ１０の構造について詳述する。なお、ポンプ１０の構造については、従来と同様であるので、概略を説明し、詳細な説明を省略する。
【００２９】
ポンプ１０は、基板９１、流路形成板５０、可撓板５１、振動板ユニット６０、圧電アクチュエータ４０、スペーサ５３、給電板７０、を備え、これらが順に積層された構造を有する。基板９１、可撓板５１、振動板ユニット６０の一部、スペーサ５３、及び、給電板７０は、ポンプ筐体８０を構成している。ポンプ筐体８０の内部空間は、ポンプ室４５に相当する。
【００３０】
振動板４１は二つの連結部６２で枠板６１に対して例えば、３点で柔軟に弾性支持されている。円板状の振動板４１の上面には圧電素子４２が配置されている。振動板４１と圧電素子４２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。
【００３１】
枠板６１の上面には、樹脂製のスペーサ５３が設けられている。スペーサ５３は、給電板７０と振動板ユニット６０とを電気的に絶縁する。
【００３２】
スペーサ５３の上面には、金属製の給電板７０が設けられている。給電板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とを有する。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。給電板７０の上面は、バルブ１０１の下面と接触する。
【００３３】
枠板６１の下面には、可撓板５１が設けられている。可撓板５１の中心には吸引孔５２が設けられている。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。可撓板５１の下面には、流路形成板５０が設けられている。
【００３４】
流路形成板５０の中央部には、円柱形の開口部５０ａが形成されている。この開口部９２から放射状に外方に向けて直線状の流路５０ｂが形成されている。流路５０ｂの端部は、基板９１の開口部９２と連通している。
【００３５】
外部端子７２及び可撓板５１の端子に交流の駆動電圧が制御部１１５により印加されると、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、ポンプ１０は、外部と連通する開口部９２、開口部９２に連通する流路５０ｂ、及び、吸引孔５２を介して空気をポンプ室４５へ吸引する。さらに、ポンプ１０は、ポンプ室４５の空気を第１通気孔１１１からバルブ１０１内へ吐出する。吸引孔５２と第１通気孔１１１とは常時連通している。
【００３６】
３．バルブの構造
バルブ１０１は、図１から図３に示すように、第１板１９１と、枠部材１９５と、楕円形状の薄膜からなるダイヤフラム１２０と、楕円形状の薄膜からなるシール材１５２と、排気路形成板１９３と、第２板１９２と、を備え、それらが順に積層された構造を有している。これにより、第２板１９２の内面と、排気路形成板１９３と、ダイヤフラム１２０、によって第１流路１１４が形成される。第２板１９２は、第１板１９１の一方の主面１９１ｇに対向して位置する。なお、ダイヤフラム１２０とシール材１５２は、枠部材１９５の開口領域に設けられる。また、バルブ１０１は、第１板１９１と第２板１９２との間に位置するバルブ室１３１を備える。
【００３７】
枠部材１９５は、板状の部材でもよいし、シート状の部材でもよい。シート状の枠部材１９５は、例えば、両面テープのような粘着層が挙げられる。
【００３８】
排気路形成板１９３は、外側方に部分的に突出した突出部１９３ａを有する。また、第２板１９２も、外側方に部分的に突出した突出部１９２ａを有する。排気路形成板１９３、及び、枠部材１９５は、突出部１９３ａ、１９２ａを除いて、それぞれの外側面が面一になるように積層されている。
【００３９】
なお、排気路形成板１９３と、枠部材１９５とのそれぞれの外側面が面一でなくてもよく、例えば、階段形状であってもよい。
【００４０】
第２通気孔１１２は、第２板１９２に設けられた貫通孔である。したがって、第２通気孔１１２の開口面は、第２板１９２の外面と同一平面又は略同一平面である。
【００４１】
排気路形成板１９３は、積層方向において第２板１９２とダイヤフラム１２０との間に位置する。排気路形成板１９３は、ダイヤフラム１２０との間に、及び、第２板１９２とダイヤフラム１２０とともに、第１流路１１４を形成する。排気路形成板１９３は、第２板１９２との間に第２流路を形成する。また、排気路形成板１９３は、第１流路１１４と第２流路１３３を連通する第４通気孔としての連通孔１３４を備える。第１流路１１４の一端は、第２板に形成された第２通気孔１１２に連通する。第１流路１１４の他端は、連通孔１３４を介して第２流路１３３に連通する。第２流路１３３における第２板１９２側の開口は、第２板１９２によって覆われている。実施形態において、連通孔１３４の延びる方向と第２流路１３３の延びる方向とは異なっており、例えば、直交しているが、これに限られず、互いに斜め方向に交差してもよい。
【００４２】
排気路形成板１９３と第２板１９２とが上述の関係で配置されているので、第２流路１３３における枠部材１９５側の開口は、一端及び他端を除いて、第２板１９２によって覆われている。したがって、排気路形成板１９３に形成された第２流路１３３の一端は、枠部材１９５側に開口している。この開口部が第５通気孔としての排気孔１１３となる。排気孔１１３は、排気路形成板１９３と第２板１９２との間に設けられる。第２流路１３３のは、連通孔１３４と排気孔１１３とを連通する。また、排気路形成板１９３の突出部１９３ａを第１板１９１側（Ｚ軸マイナス方向）へ延ばして、排気路形成板１９３と第１板１９１との間に排気孔１１３を設けてもよい。
【００４３】
なお、排気路形成板１９３の他端に対向する部分には、連通孔１３４が設けられており、この他端の連通孔１３４は第１流路１１４に連通している。第１流路１１４は一方主面がバルブ１０１の天面を形成する第２板１９２の他方主面によって部分的に形成されている。したがって、面内方向の第１流路１１４を形成しながらも、バルブ１０１の薄型化が可能となる。
【００４４】
枠部材１９５は、排気路形成板１９３、第２板１９２及び第１板１９１とともにバルブ１０１の内部空間を形成する。バルブ１０１の内部空間にはダイヤフラム１２０が配置されている。なお、ダイヤフラム１２０が本発明の「弁体」の一例を構成する。
【００４５】
第１板１９１とケース１９０との材料は例えば、金属、樹脂、又はそれらの混合物である。第２板１９２と、排気路形成板１９３と、枠部材１９５と、第１板１９１との各接合は例えば、両面テープ、熱拡散接合、接着剤等によって行われる。
【００４６】
第２板１９２は、図１、図３に示すように、カフ１０９に連通する複数の第２通気孔１１２を有する。第２板１９２は、例えば金属製又は樹脂製である。
【００４７】
第１板１９１は、図１、図３に示すように、ポンプ１０に連通する第１通気孔１１１を有する。第１板１９１は、例えば金属製であり、ハーフエッチングで形成される。第１板１９１は、カフ１０９側に突出した弁座１３８を有する。
【００４８】
ダイヤフラム１２０には、図１、図２に示すように、弁座１３８に対向する領域の中心部に第３通気孔としての円形の孔１２１が設けられている。孔１２１の直径は、弁座１３８におけるダイヤフラム１２０に接触する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板１９１と第２板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。
【００４９】
ダイヤフラム１２０は、シール材１５２を介して第１板１９１及び排気路形成板１９３に挟持されている。これにより、ダイヤフラム１２０の一部が排気路形成板１９３の連通孔１３４に接触することも、ダイヤフラム１２０における孔１２１の周縁が弁座１３８に接触することも可能である。弁座１３８は、ダイヤフラム１２０における孔１２１の周囲を与圧するよう第１板１９１に設けられている。弁座１３８は、例えば金属製である。
【００５０】
ダイヤフラム１２０は、第２板１９２及び第１板１９１と枠部材１９５とによって形成される内部空間を分割する。この内部空間における第１板１９１側は、バルブ室（第１室）１３１となり、この内部空間における第２板１９２側は、第１流路（第２室）１１４となる。ダイヤフラム１２０に接触する弁座１３８の面の直径は例えば１．５ｍｍである。
【００５１】
バルブ１０１では、第１流路１３２内にシール材１５２の一部が位置する。シール材１５２は、例えば両面テープや接着剤からなる。
【００５２】
次に、バルブ１０１が構成する逆止弁１６０と排気弁１７０とについて説明する。
【００５３】
まず、逆止弁１６０は、ダイヤフラム１２０における孔１２１の周縁と、その周縁に接触して孔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では、バルブ室１３１の圧力と第１流路１１４の圧力とに基づいてダイヤフラム１２０が弁座１３８に対して接触又は離間する。ダイヤフラム１２０は、孔１２１の周縁が第１板１９１に接触することで第１通気孔１１１と第２通気孔１１２とを非連通状態とする。また、ダイヤフラム１２０は、孔１２１の周縁が第１板１９１から離間することで第１通気孔１１１と第２通気孔１１２とを連通状態とする。
【００５４】
次に、排気弁１７０は、ダイヤフラム１２０の一部と、連通孔１３４のダイヤフラム１２０と対向する開口部１３４ａ周辺によって構成されている。排気弁１７０では、バルブ室１３１の圧力と第１流路１３２の圧力とに基づいてダイヤフラム１２０の一部が連通孔１３４の開口部１３４ａ周辺に対して接触又は離間する。
【００５５】
次に、図６及び図７を参照して、第１板１９１を詳細に説明する。図６は、カフ１０９側から見た第１板の斜視図であり、図７はポンプ１０側から見た第１板の斜視図である。第１板１９１は、ケース１９０との接着に用いられる過剰な接着剤を溜める溝１９１ａ、１９１ｂ、及び１９１ｃを有する。接着剤は、枠部材１９５とダイヤフラム１２０の間に充填され、第１板１９１とケース１９０とが強く接着される。接着剤は、例えば、シリコーン接着剤が用いられる。溝１９１ａ、１９１ｂ、及び１９１ｃは、複数の第１通気孔１１１の周囲に形成されている。カフ１０９側の第１板１９１において、溝１９１ａは、複数の第１通気孔１１１の外側方を囲むように形成されている。ポンプ１０側の第１板１９１において、溝１９１ａよりも中心側に円弧状の溝１９１ｂと、半円状の溝１９１ｃとが形成されている。これらの溝１９１ａ、１９１ｂ、及び１９１ｃにより、過剰な接着剤が第１板１９１から溢れるのを防止することができる。このように、バルブ収納部に接着剤のバッファを設けることで、バッファに接着剤が流れ込むので、接着剤がバルブ動作やポンプ動作を妨げるのを防止することができる。
【００５６】
溝１９１ｃの中心側は、開口１９１ｄと繋がっている。開口１９１ｄは、給電板７０の給電端子との接触を避けるために、貫通孔が空けられている。また、第１板１９１は、第１板１９１の外周囲をポンプ１０側に延びる壁部１９１ｅを有する。壁部１９１ｅは、カフ１０９側に窪んだ凹部１９１ｆを複数個有する。凹部１９１ｆは、振動板ユニット６０の振動が伝わるのを低減する。また、第１通気孔１１１を複数個形成することで、ダイヤフラム１２０の異常変形を防止し、さらに、ポンプ振動を阻害しないようにすることができる。
【００５７】
次に、気体制御装置１００を血圧測定に用いた際の動作について説明する。
【００５８】
図８は、図１に示すポンプ１０が駆動している間における気体制御装置１００の空気の流れを示す説明図である。制御部１１５は、血圧の測定を開始するとき、ポンプ１０をオンする。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からポンプ１０内のポンプ室４５に流入する。次に、空気が第１通気孔１１１から吐出され、バルブ１０１のバルブ室１３１に流入する。
【００５９】
これにより、排気弁１７０では、バルブ室１３１の圧力が第１流路１１４の圧力より高くなる。このため、図８に示すように、ダイヤフラム１２０が連通孔１３４をシールして第２通気孔１１２と第２流路１３３との接続を遮断する。 
【００６０】
また、逆止弁１６０では、バルブ室１３１の圧力が第１流路１１４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１２１を介して接続する。
【００６１】
この結果、空気がポンプ１０からバルブ１０１の第１通気孔１１１、孔１２１、及び第２通気孔１１２、を経由してカフ１０９へ送出され、カフ１０９内の圧力（空気圧）が高まっていく。なお、ダイヤフラム１２０が大きく変形することにより第２板１９２に当接することもある。
【００６２】
ダイヤフラム１２０は、ダイヤフラム１２０の孔１２１の周縁が弁座１３８に接触するよう排気路形成板１９３及び第１板１９１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１２１の周囲を与圧している。
【００６３】
これにより、バルブ１０１の第１通気孔１１１を経由して孔１２１から流出する空気は、ポンプ１０の吐出圧力より若干低い圧力となって、孔１２１から第１流路１１４に流入する。一方、バルブ室１３１にはポンプ１０の吐出圧力が加わる。
【００６４】
この結果、バルブ１０１では、バルブ室１３１の圧力が第１流路１１４の圧力より若干勝り、ダイヤフラム１２０が連通孔１３４をシールして孔１２１を開放した状態が維持される。
【００６５】
図９は、図１に示すポンプ１０が駆動を停止した後における、気体制御装置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、制御部１１５は、ポンプ１０をオフする。ここで、ポンプ１０の駆動が停止すると、ポンプ室４５とバルブ室１３１の空気は、ポンプ１０の吸引孔５２及び開口部９２から気体制御装置１００の外部へ速やかに排気される。また、第１流路１１４には、カフ１０９の圧力が第２通気孔１１２から加わる。
【００６６】
この結果、逆止弁１６０では、バルブ室１３１の圧力が第１流路１３２の圧力より低下する。ダイヤフラム１２０は、弁座１３８に接触して孔１２１をシールする。また、排気弁１７０では、バルブ室１３１の圧力が第１流路１３２の圧力より低下する。ダイヤフラム１２０は、連通孔１３４の開口部１３４ａから離間して第２流路１３３を開放する。即ち、バルブ１０１では、第２通気孔１１２と第２流路１３３とが第１流路１３２及び連通孔１３４を介して接続する。
【００６７】
上述のように、排気孔１１３がポンプ筐体８０側に開口しているので、カフ１０９内の空気は、第２通気孔１１２、第１流路１３２、連通孔１３４及び第２流路１３３を経由して排気孔１１３からポンプ筐体８０へ向けて急速に排出される。
【００６８】
以上のように、バルブ１０１は、第１通気孔１１１を有する第１板１９１と、第１板１９１の主面に対向して位置し第２通気孔１１２を有する第２板１９２と、第１板１９１と第２板１９２との間に位置するバルブ室１３１と、第１板１９１と第２板１９２の間に位置し、第３通気孔としての孔１２１を備え、孔１２１の周縁が第１板１９１及び第２板１９２に接触しているときに第１通気孔１１１と第２通気孔１１２とを非連通状態とし、孔１２１の周縁が第１板１９１及び第２板１９２から離間しているときに第１通気孔１１１と第２通気孔１１２とを連通状態とする弁体としてのダイヤフラム１２０と、第２板１９２とダイヤフラム１２０との間に位置し、ダイヤフラム１２０との間に第１流路１１４を形成し、第２板１９２との間に第２流路１３３を形成し、第１流路１１４と第２流路１３３を連通する第４通気孔としての連通孔１３４を備える排気路形成板１９３と、第１板１９１と排気路形成板１９３との間、又は排気路形成板１９３と第２板１９２との間に設けられる第５通気孔としての排気孔１１３と、を備え、第１流路１１４は第２通気孔１１２と連通孔１３４とを連通し、第２流路１３３は連通孔１３４と排気孔１１３とを連通し、ダイヤフラム１２０は連通孔１３４の周縁に接触しているときに第１流路１１４と第２流路１３３とを非連通状態とし、連通孔１３４の周縁から離間しているときに第１流路１１４と第２流路１３３とを連通状態とし、連通孔１３４の開口の断面積Ｃｓ１よりも、第２流路１３３の最小断面積Ｃｓ２又は排気孔１１３の断面積の方が小さく、連通孔１３４の延びる方向と第２流路１３３の延びる方向とが異なる。この構成により、カフ１０９から排気孔１１３までの排気路において、第１流路１１４と第２流路１３３とを連通する連通孔１３４の断面積Ｃｓ１よりも、第２流路１３３の最小断面積Ｃｓ２又は排気孔１１３の断面積の方が小さい。したがって、排気される気体の流速は、第２流路１３３の最小断面積Ｃｓ２又は排気孔１１３で最も速くなり、連通孔１３４を通過する気体の流速を低減することができる。したがって、排気時に離れ始めたダイヤフラム１２０と連通孔１３４との隙間を流れる気体の流速を低減することができ、この隙間において音鳴りが発生するのを低減することができる。また、ダイヤフラム１２０が連通孔１３４の中に入ったとしても、連通孔１３４の延びる方向と第２流路１３３の延びる方向とが異なるので、ダイヤフラム１２０が第２流路１３３にまで延びるのを防止することができ、排気時のダイヤフラム１２０の移動を円滑に行うことができる。
【００６９】
また、排気時間は、第２流路１３３の最小断面積Ｃｓ２又は排気孔１１３の断面積によって決められるので、連通孔１３４の断面積Ｃｓ１を従来より大きくすることができる。連通孔１３４の断面積Ｃｓ１が大きいと、ダイヤフラム１２０が離れる時に開口部１３４ａ近くを流れる空気の流速を低減することができる。また、第２流路１３３の最小断面積Ｃｓ２又は排気孔１１３の断面積を連通孔１３４の断面積よりも小さくすることで、連通孔１３４を通過する気体の流速を遅くすることができ、ダイヤフラム１２０が連通孔１３４に再び引き寄せられるのを防止することができる。これにより、排気時におけるダイヤフラム１２０の振動を低減することができ、ダイヤフラム１２０の振動により連通孔１３４の開口部１３４ａで発生する騒音を低減することができる。
【００７０】
連通孔１３４の断面積Ｃｓ１は第１板１９１の主面から第２板１９２の主面方向に対して垂直な向きまたは略垂直な向きにおける面積である。第２流路１３３の断面積Ｃｓ２は第１板１９１の主面から第２板１９２の主面方向において流路断面を見た場合の面積である。
【００７１】
また、排気孔１１３の断面積よりも、第２流路１３３の最小断面積Ｃｓ２の方が小さい。これにより、噴流騒音を低減することができる。連通孔１３４の延びる方向と、第２流路１３３の延びる方向とが異なるので、第２流路１３３で発生した音がバルブ１０１の内部で反射しやすくなり、音が排気孔１１３を通じて出にくくなる。これにより、騒音低減を図ることができる。
【００７２】
また、第１板１９１は、複数の第１通気孔１１１を有することで、ダイヤフラム１２０の異常変形を防止し、さらに、ポンプ振動を阻害しないようにすることができる。
【００７３】
（変形例１）
次に、実施形態１の変形例におけるバルブについて図１０から図１２を参照して説明する。図１０は、変形例１における排気路形成板１９３Ａの第２流路１３３周辺の概略平面図である。図１１、図１２は、変形例１における連通孔１３４Ｂ、Ｃの概略平面図である。
【００７４】
排気路形成板１９３に形成された連通孔１３４の横断面の形状は、円に限られない。例えば、図１０に示す様に、連通孔１３４の横断面の形状は、正方形でもよいし、長方形でもよいし、これらを含む矩形でもよい。また、連通孔１３４の横断面の形状は、矩形以外にも、三角形、多角形、星形、ヘキサグラム形、などでもよい。
【００７５】
また、連通孔１３４の横断面の形状は、中心が貫通していない環状でもよい。図１１に示す様に、横断面の形状として、中心が貫通していないＣ形の連通孔１３４Ｂを採用してもよい。さらには、図１２に示すように、横断面の形状として、複数個に分割された、中心が貫通していない環状形状の連通孔１３４Ｃを採用してもよい。
【００７６】
（変形例２）
次に、実施形態１の変形例におけるバルブについて図１３を参照して説明する。図１３は、変形例２における排気路形成板１９３Ｂの第２流路１３３周辺の概略平面図である。変形例２において、第２流路１３３Ａは、連通孔１３４の断面積よりも小さい断面積Ｃｓ３の狭窄部１３６を有する。第２流路１３３Ａが狭窄部１３６を有することで、第２流路１３３Ａの最小断面積Ｃｓ２は、狭窄部１３６の断面積Ｃｓ３となる。したがって、第２流路１３３Ａの狭窄部１３６の箇所以外の断面積が連通孔１３４の断面積Ｃｓ１よりも大きくてもよいので、連通孔１３４及び第２流路１３３Ａの設計の自由度が向上する。また、狭窄部１３６が形成する流路の断面積Ｃｓ３の大きさによって排気時間を調整することができるので、排気時間の設計を容易に行うことができる。
【００７７】
狭窄部１３６により形成される流路は、例えば、第２流路１３３Ａにおける排気路形成板１９３Ｂの内壁から狭められた流路である。狭窄部１３６は、例えば、排気路形成板１９３Ｂの内壁から流路中心方向に延びる壁１３６ａと、壁１３６ａに接続された断面積Ｃｓ３の縦方向に延びる壁１３６ｂ又パイプを有してもよいし、単に断面積Ｃｓ３の貫通孔が空けられた壁１３６ａを有してもよい。狭窄部１３６の断面積Ｃｓ３は、連通孔１３４の断面積Ｃｓ１よりも小さく、Ｃｓ１＞Ｃｓ３の関係にある。
【００７８】
また、図１４に示す様に、第２流路１３３Ｂにおいて、第２板１９２の下面に狭窄部１３６Ａを配置してもよい。狭窄部１３６Ａは、第２板１９２からダイヤフラム１２０側へ突出した突出部でもよいし、第２板１９２の下面に取り付けられる別体の樹脂又は金属体でもよい。
【００７９】
狭窄部１３６Ａにより、第２流路１３３Ｂの最小断面積Ｃｓ４は、連通孔１３４の断面積Ｃｓ１よりも小さくなる。
【００８０】
また、図１５に示す様に、狭窄部１３６Ｂを連通孔１３４と第２流路１３３との境界に配置してもよい。また、図１６に示すように、狭窄部１３６Ｃを連通孔１３４と第２流路１３３とにまたがって配置してもよい。
【００８１】
（変形例３）
次に、実施形態１の変形例におけるバルブについて図１７を参照して説明する。図１７は、変形例３における排気路形成板１９３Ｃの第２流路１３３周辺の概略平面図である。変形例３において、第２流路１３３は、２つの排気孔１１３に接続されている。すなわち、排気路形成板１９３Ｃは、同一の突出部１９３ａにおいて、２つの排気孔１１３を有する。この様に複数の場所に穴を設けることにより、いずれかが塞がった場合でも排気することができる。
【００８２】
また、図１８、図１９に示すように、排気路形成板１９３Ｄは、２つの突出部１９３ａを有し、それぞれの突出部１９３ａに設けられた排気孔１１３にそれぞれ接続される２つの第２流路１３３を形成してもよい。バルブ１０１が、２つの第２流路１３３を備える場合、それぞれの第２流路１３３の最小断面積の合計値が連通孔１３４の断面積よりも小さければよい。
【００８３】
また、図２０に示すように、連通孔１３４、第２流路１３３、及び、排気孔１１３で形成される排気路を２組備えていてもよい。複数の排気路を設けることでひとつあたりの流速を下げられるため、連通孔１３４の大きさを小さくすることができる。
【００８４】
（変形例４）
次に、実施形態１の変形例におけるバルブについて図２１を参照して説明する。図２１は、変形例４におけるバルブ１０１の部分縦断面図である。変形例４における、排気孔１１３Ａは、第２流路１３３Ｃから外側方に向けて解放されており、ポンプ１０側を向いていない。したがって、排気路形成板１９３Ｄは、突出部１９３ａを有していない。また、図２２に示すように、排気孔１１３Ａを第２板１９２Ａに設けて、第２流路１３３Ｄからカフ側に排気してもよい。変形例４にかかる構成は、ケース１９０がバルブ１０１に装着される装置の筐体である場合には、バルブ１０１の装着を容易に実施することができる。
【００８５】
次に、図２３を参照して、実施の形態１における、バルブ１０１とカフ１０９の腕帯ゴム管１０９ａとの接着を説明する。バルブ１０１と接着対象物としての腕帯ゴム管１０９ａとは、接着物１１０を介して貼り合わされてもよい。接着物１１０は、例えば、両面テープである。腕帯ゴム管１０９ａ及び接着物１１０は、それぞれの中心部に、第２通気孔１１２と連通する孔１０９ｂ及び孔１１０ａを有する。
【００８６】
接着物１１０の形状は、バルブ１０１の四隅を固定する矩形形状でもよいが、バルブ１０１の四隅を固定しない形状の方がより好ましい。四隅を固定しない形状の接着物として、例えば、図２４に示すような、四角より多い多角形状の接着物１１０Ａや、円形状の接着物が挙げられる。接着物１１０Ａも、中心部に、第２通気孔１１２と連通する孔１１０Ａａを有する。
【００８７】
バルブ１０１を介して伝わる振動板ユニット６０の振動漏れは、バルブ１０１の上面の中でも、その四隅が最も振動する。接着物１１０Ａの形状がバルブ１０１の四隅を固定しない形状であることにより、バルブ１０１から接着物１１０Ａを介して接着対象物へ伝わる振動を緩和することができる。これにより、ポンプ特性を向上させることができる。
【００８８】
本発明は、上記実施の形態のものに限らず、次のように変形実施することができる。
【００８９】
（１）上記各実施形態において、気体として空気を用いているが、これに限られない。空気以外の気体に対してのバルブ及び気体制御装置として用いてもよい。
【００９０】
（２）上記各実施形態において、枠部材１９５は、板部材に限らず、シート状の部材でもよく、例えば、両面テープでもよい。
【００９１】
（３）上記実施形態１の変形例２において、第２流路１３３Ａに狭窄部１３６が設けられていたが、狭窄部１３６の形態はこれに限らない。例えば、図２５に示すように、第２流路１３３Ａの一部が、複数の狭窄部１３６ｄにより、複数の流路に分割されていてもよい。この場合の第２流路１３３Ａの最小断面積Ｃｓ２は、分割された各流路のそれぞれの断面積をＣｓ３ａとすると、分割された各流路の断面積Ｃｓ３ａの合計値となる。分割された各流路の断面積の合計値は、連通孔１３４の断面積Ｃｓ１よりも小さい。図２５の例では、４×Ｃｓ３ａ＜Ｃｓ１の関係となる。
【００９２】
第２流路１３３に矩形状の複数の狭窄部１３６ｄが配置される構成以外にも、第２流路１３３に、矩形状の狭窄部が互い違いに配置されてもよいし、円筒状の狭窄部が配置されてもよい。
【００９３】
また、図１７に示すように、バルブ室１３１が１つの連通孔１３４と、１つの第２流路１３３と、２つの排気孔１１３を有する場合、連通孔１３４の断面積Ｃｓ１が、第２流路１３３の断面積Ｃｓ２または排気孔１１３の断面積よりも大きい。また、図１８に示すように、バルブ室１３１が１つの連通孔１３４と、複数の第２流路１３３と複数の排気孔１１３を有する場合、連通孔１３４の断面積Ｃｓ１は、複数の第２流路の断面積Ｃｓ２の合計値又は複数の排気孔１１３の合計値よりも大きい。また、図２０に示すように、バルブ室１３１が複数の連通孔１３４と、複数の第２流路１３３と、複数の排気孔１１３を有する場合、複数の連通孔１３４の断面積Ｃｓ１の合計値が、複数の第２流路１３３の断面積Ｃｓ２の合計値または複数の排気孔１１３の断面積の合計値よりも大きい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、バルブ及びバルブを備える気体制御装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１０      ポンプ
４０      圧電アクチュエータ
４１      振動板
４２      圧電素子
５０      流路形成板
５０ａ    開口部
５０ｂ    流路
５１      可撓板
５８      可動部
６０      振動板ユニット
６１      枠板
７０      給電板
９１      基板
９２      開口部
１００      気体制御装置
１０１      バルブ
１０９      カフ
１０９ａ    腕帯ゴム管
１０９ｂ    孔
１１０、１１０Ａ  接着物
１１０ａ、１１０Ａａ  孔
１１１      第１通気孔
１１２      第２通気孔
１１３、１１３Ａ  排気孔
１１４      第１流路
１１５      制御部
１２０      ダイヤフラム
１２１      孔
１３１      バルブ室
１３２      第１流路
１３３、１３３Ａ  第２流路
１３４      連通孔
１３４ａ    開口部
１３６      狭窄部
１３８      弁座
１５２      シール材
１６０      逆止弁
１７０      排気弁
１９０      ケース
１９１      第１板
１９１ａ、１９１ｂ、１９１ｃ  溝
１９１ｄ    開口
１９１ｅ    壁部
１９２      第２板
１９２ａ    突出部
１９３、１９３Ａ、１９３Ｂ、１９３Ｃ  排気路形成板
１９３ａ    突出部
１９５      枠部材
【図１】
2020084978.tif 000003
【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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【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２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年1月6日(2021.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、気体の流れを調節するバルブ及びそれを備えた気体制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気体の流れを制御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、圧電ポンプとバルブとカフとを備える気体制御装置が開示されている。バルブ内のダイヤフラムが弁座に対して接触又は離間することで逆止弁として機能している。また、ダイヤフラムが第２バルブ室から排気路に連通する開口に接触又は離間することで排気弁として機能している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１８／０２１０９９パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のバルブから排気する際に、音鳴りが発生する。この音鳴りは、ダイヤフラムが排気路に連通する開口をシールした状態から離間する状態へ遷移する際に、ダイヤフラムと開口の間を気体が流れることにより発生する。気体制御装置が静かな環境で用いられる場合、この音鳴りがユーザにとって騒音として聞こえ、耳障りであった。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、排気時の音鳴りを低減したバルブ及び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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によるバルブは、
第１通気孔を有する第１板と、
前記第１板の主面に対向して位置し第２通気孔を有する第２板と、
前記第１板と前記第２板との間に位置するバルブ室と、
前記第１板と前記第２板の間に位置し、第３通気孔を備え、前記第３通気孔の周縁が前記第１板又は前記第２板に接触しているときに前記第１通気孔と前記第２通気孔とを非連通状態とし、前記第３通気孔の周縁が前記第１板及び前記第２板から離間しているときに前記第１通気孔と前記第２通気孔とを連通状態とする弁体と、
前記第２板と前記弁体との間に位置し、前記弁体との間に第１流路を形成し、前記第２板との間に第２流路を形成し、前記第１流路と前記第２流路を連通する第４通気孔を備える排気路形成板と、
前記第１板と前記排気路形成板との間、又は前記排気路形成板と前記第２板との間に設けられる第５通気孔と、を備え、
前記第１流路は前記第２通気孔と前記第４通気孔とを連通し、前記第２流路は前記第４通気孔と前記第５通気孔とを連通し、
前記弁体は前記第４通気孔の周縁に接触しているときに前記第１流路と前記第２流路とを非連通状態とし、前記第４通気孔の周縁から離間しているときに前記第１流路と前記第２流路とを連通状態とし、
前記第４通気孔の開口の断面積よりも、前記第２流路の最小断面積又は前記第５通気孔の断面積の方が小さく、
前記第４通気孔の延びる方向と前記第２流路の延びる方向とが異なる。
【０００７】
また、本発明の一態様による気体制御装置は、
上述したバルブと、
前記バルブ室に接続されるポンプと、
前記第１流路に接続される容器と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るバルブによれば、排気時の音鳴りを低減したバルブ及び気体制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１における気体制御装置の要部の断面図
【図２】実施形態１におけるポンプ及びバルブの分解斜視図
【図３】バルブの縦断面から見た斜視図
【図４】ケースの下面図
【図５】バルブの縦断面図
【図６】カフ側から見た第１板の斜視図
【図７】ポンプ側から見た第１板の斜視図
【図８】ポンプが駆動している間における、気体制御装置の空気の流れを示す説明図
【図９】ポンプの駆動を停止した後における、気体制御装置の空気の流れを示す説明図
【図１０】実施形態１の変形例における流路形成板の平面図
【図１１】連通孔の変形例を示す説明図
【図１２】連通孔の変形例を示す説明図
【図１３】実施形態１の変形例における流路形成板の平面図
【図１４】実施形態１の変形例におけるケース周辺の縦断面図
【図１５】実施形態１の変形例におけるケース周辺の縦断面図
【図１６】実施形態１の変形例におけるケース周辺の縦断面図
【図１７】実施形態１の変形例における流路形成板の平面図
【図１８】実施形態１の変形例における流路形成板の平面図
【図１９】実施形態１の変形例におけるケース周辺の縦断面図
【図２０】実施形態１の変形例における流路形成板の平面図
【図２１】実施形態１の変形例におけるケース周辺の縦断面図
【図２２】実施形態１の変形例におけるケース周辺の縦断面図
【図２３】各実施形態におけるバルブとカフとの接続部分を説明する説明図
【図２４】バルブとカフとの接続部分の変形例を示す説明図
【図２５】実施形態１の変形例における流路形成板の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一態様のバルブは、第１通気孔を有する第１板と、前記第１板の主面に対向して位置し第２通気孔を有する第２板と、前記第１板と前記第２板との間に位置するバルブ室と、前記第１板と前記第２板の間に位置し、第３通気孔を備え、前記第３通気孔の周縁が前記第１板及び前記第２板に接触しているときに前記第１通気孔と前記第２通気孔とを非連通状態とし、前記第３通気孔の周縁が前記第１板及び前記第２板から離間しているときに前記第１通気孔と前記第２通気孔とを連通状態とする弁体と、前記第２板と前記弁体との間に位置し、前記弁体との間に第１流路を形成し、前記第２板との間に第２流路を形成し、前記第１流路と前記第２流路を連通する第４通気孔を備える排気路形成板と、前記第１板と前記排気路形成板との間、又は前記排気路形成板と前記第２板との間に設けられる第５通気孔と、を備え、前記第１流路は前記第２通気孔と前記第４通気孔とを連通し、前記第２流路は前記第４通気孔と前記第５通気孔とを連通し、前記弁体は前記第４通気孔の周縁に接触しているときに前記第１流路と前記第２流路とを非連通状態とし、前記第４通気孔の周縁から離間しているときに前記第１流路と前記第２流路とを連通状態とし、前記第４通気孔の開口の断面積よりも、前記第２流路の最小断面積又は前記第５通気孔の断面積の方が小さく、前記第４通気孔の延びる方向と前記第２流路の延びる方向とが異なる。
【００１１】
このような構成によれば、容器から第５通気孔までの排気路において、第１流路と第２流路とを連通する第４通気孔の断面積よりも、第２流路の最小断面積又は第５通気孔の断面積の方が小さい。したがって、第５通気孔から排気される気体の流速は、第２流路の最小断面積部分又は第５通気孔で最も速くなり、第４通気孔を通過する気体の流速を低減することができる。したがって、排気時に離れ始めた弁体と第４通気孔との隙間を流れる気体の流速を低減することができ、この隙間において音鳴りが発生するのを低減することができる。また、弁体が第４通気孔の中に入ったとしても、第４通気孔の延びる方向と第２流路の延びる方向とが異なるので、弁体が第２流路にまで延びるのを防止することができ、排気時の弁体の移動を円滑に行うことができる。
【００１２】
また、前記第５通気孔の開口の断面積よりも、前記第２流路の前記最小断面積の方が小さくてもよい。このような構成によれば、音鳴りは、第５通気孔ではなく、第２流路で発生する。第４通気孔の延びる方向と、第２流路の延びる方向とが異なるので、第２流路で発生した音が内部で反射しやすくなり、音が第５通気孔を通じて出にくくなる。これにより、騒音低減を図ることができる。
【００１３】
また、前記第２流路は、狭窄部を有してもよい。このような構成によれば、狭窄部が形成する流路の断面積の大きさによって排気時間を調整することができるので、排気時間の設計を容易に行うことができる。
【００１４】
また、前記バルブは、複数の前記第５通気孔を有してもよい。このような構成によれば、弁体の異常変形を防止し、さらに、ポンプ振動を阻害しないようにすることができる。
【００１５】
また、前記バルブは、複数の前記第２流路を有してもよい。複数の第２流路が設けられているので、１つの第２流路に流れる流速を下げることができ、第４通気孔の大きさを小さくすることができる。
【００１６】
また、前記第２板は、前記バルブを収容するケースの一部分を兼ねてもよい。この構成によれば、バルブの低背化をより実現することができる。
【００１７】
また、前記第１板は、第１通気孔の周囲に形成された溝を有してもよい。この構成によれば、第１板と排気路形成板との接着に、例えば接着剤を用いる場合、過剰な接着剤が充填されても接着剤が溝に流れ込むので、接着剤がバルブ動作やポンプ動作を妨げるのを防止することができる。
【００１８】
前記第１板は、複数の第１通気孔を有してもよい。この構成によれば、ダイヤフラム１２０の異常変形を防止し、さらに、バルブに接続されるポンプの振動を阻害しないようにすることができる。
【００１９】
また、上述されたバルブと、前記バルブ室に接続されるポンプと、前記第１流路に接続される容器と、を備えた、気体制御装置を構成してもよい。このような構成によれば、排気時の音鳴りを低減した気体制御装置を実現することができる。
【００２０】
以下、本発明に係るバルブ及び気体制御装置について、図面を参照しながら説明する。なお、図面において、実質的に同じ機能、構成を有する部材については同一の符号を付して、明細書においてはその説明を省略する場合がある。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。
【００２１】
なお、以下で説明する実施形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものであり、本発明がこの構成に限定されるものではない。また、以下の実施形態において具体的に示される数値、形状、構成、ステップ、ステップの順序などは、一例を示すものであり、本発明を限定するものではない。以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、全ての実施形態において、各変形例における構成も同様であり、各変形例に記載した構成をそれぞれ組み合わせてもよい。
【００２２】
（実施形態１）
最初に、気体制御装置について図１から図３を参照して説明する。図１は、実施形態１における気体制御装置１００の要部の断面図である。図２は、実施形態１におけるポンプ１０及びバルブ１０１の分解斜視図である。図３は、バルブ１０１の縦断面から見た斜視図である。Ｘ軸方向は、逆止弁１６０、及び排気弁１７０の配設方向を示している。Ｚ軸方向は、ポンプ１０及びバルブ１０１を構成する部材の積層方向（高さ方向）を示している。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向を示している。
【００２３】
１．気体制御装置
気体制御装置１００は、ポンプ１０と、バルブ１０１と、カフ１０９と、制御部１１５と、を備える。気体制御装置１００は、例えば、被検者の血圧を測定する血圧計に設けられる。
【００２４】
バルブ１０１は、第１通気孔１１１を有する第１板１９１と、ケース１９０と、を有する。ケース１９０は、第２通気孔１１２が設けられた第２板１９２と、第２板１９２とともに、第５通気孔としての排気孔１１３及び第２流路１３３を形成する排気路形成板１９３とを有する。
【００２５】
バルブ１０１は、逆止弁１６０と排気弁１７０とを構成している。カフ１０９の腕帯ゴム管１０９ａが第２板１９２における第２通気孔１１２の周囲に、例えば、接着剤によって接合されることにより、バルブ１０１がカフ１０９に接続される。腕帯ゴム管１０９ａと第２板１９２との接続は、接着剤の他に、両面テープや接着テープを用いてもよい。排気孔１１３は大気に開放されている。なお、カフ１０９が本発明の「容器」の一例に相当する。
【００２６】
ポンプ１０は、第１通気孔に接続されるポンプ筐体８０を有する。ポンプ筐体８０の上面は、バルブ１０１の第１板１９１の底面に接合されている。
【００２７】
制御部１１５は、例えばマイクロコンピュータ、ＣＰＵ、又は、ＦＧＰＡで構成され、気体制御装置１００の各部の動作を制御する。制御部１１５は、ポンプ１０に接続されており、ポンプ１０に制御信号を送信する。制御部１１５は、電源から交流の駆動電圧を生成して、給電板７０を介してポンプ１０に印加し、ポンプ１０を駆動する。そして、制御部１１５は、カフ１０９に収容される空気の圧力に基づいて血圧を測定する。カフ１０９に収容される空気の圧力値は、不図示の圧力センサによって検知され、制御部１１５に入力される。
【００２８】
２．ポンプの構造
次に、ポンプ１０の構造について詳述する。なお、ポンプ１０の構造については、従来と同様であるので、概略を説明し、詳細な説明を省略する。
【００２９】
ポンプ１０は、基板９１、流路形成板５０、可撓板５１、振動板ユニット６０、圧電アクチュエータ４０、スペーサ５３、給電板７０、を備え、これらが順に積層された構造を有する。基板９１、可撓板５１、振動板ユニット６０の一部、スペーサ５３、及び、給電板７０は、ポンプ筐体８０を構成している。ポンプ筐体８０の内部空間は、ポンプ室４５に相当する。
【００３０】
振動板４１は連結部６２で枠板６１に対して例えば、３点で柔軟に弾性支持されている。円板状の振動板４１の上面には圧電素子４２が配置されている。振動板４１と圧電素子４２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。
【００３１】
枠板６１の上面には、樹脂製のスペーサ５３が設けられている。スペーサ５３は、給電板７０と振動板ユニット６０とを電気的に絶縁する。
【００３２】
スペーサ５３の上面には、金属製の給電板７０が設けられている。給電板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とを有する。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。給電板７０の上面は、バルブ１０１の下面と接触する。
【００３３】
枠板６１の下面には、可撓板５１が設けられている。可撓板５１の中心には吸引孔５２が設けられている。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。可撓板５１の下面には、流路形成板５０が設けられている。
【００３４】
流路形成板５０の中央部には、円柱形の開口部５０ａが形成されている。この開口部５０ａから放射状に外方に向けて直線状の流路５０ｂが形成されている。流路５０ｂの端部は、基板９１の開口部９２と連通している。
【００３５】
外部端子７２及び可撓板５１の端子に交流の駆動電圧が制御部１１５により印加されると、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、ポンプ１０は、外部と連通する開口部９２、開口部９２に連通する流路５０ｂ、及び、吸引孔５２を介して空気をポンプ室４５へ吸引する。さらに、ポンプ１０は、ポンプ室４５の空気を第１通気孔１１１からバルブ１０１内へ吐出する。吸引孔５２と第１通気孔１１１とは常時連通している。
【００３６】
３．バルブの構造
バルブ１０１は、図１から図３に示すように、第１板１９１と、枠部材１９５と、楕円形状の薄膜からなるダイヤフラム１２０と、楕円形状の薄膜からなるシール材１５２と、排気路形成板１９３と、第２板１９２と、を備え、それらが順に積層された構造を有している。これにより、第２板１９２の内面と、排気路形成板１９３と、ダイヤフラム１２０、によって第１流路１１４が形成される。第２板１９２は、第１板１９１の一方の主面１９１ｇに対向して位置する。なお、ダイヤフラム１２０とシール材１５２は、枠部材１９５の開口領域に設けられる。また、バルブ１０１は、第１板１９１と第２板１９２との間に位置するバルブ室１３１を備える。
【００３７】
枠部材１９５は、板状の部材でもよいし、シート状の部材でもよい。シート状の枠部材１９５は、例えば、両面テープのような粘着層が挙げられる。
【００３８】
排気路形成板１９３は、外側方に部分的に突出した突出部１９３ａを有する。また、第２板１９２も、外側方に部分的に突出した突出部１９２ａを有する。排気路形成板１９３、及び、枠部材１９５は、突出部１９３ａ、１９２ａを除いて、それぞれの外側面が面一になるように積層されている。
【００３９】
なお、排気路形成板１９３と、枠部材１９５とのそれぞれの外側面が面一でなくてもよく、例えば、階段形状であってもよい。
【００４０】
第２通気孔１１２は、第２板１９２に設けられた貫通孔である。したがって、第２通気孔１１２の開口面は、第２板１９２の外面と同一平面又は略同一平面である。
【００４１】
排気路形成板１９３は、積層方向において第２板１９２とダイヤフラム１２０との間に位置する。排気路形成板１９３は、ダイヤフラム１２０との間に、及び、第２板１９２とダイヤフラム１２０とともに、第１流路１１４を形成する。排気路形成板１９３は、第２板１９２との間に第２流路を形成する。また、排気路形成板１９３は、第１流路１１４と第２流路１３３を連通する第４通気孔としての連通孔１３４を備える。第１流路１１４の一端は、第２板に形成された第２通気孔１１２に連通する。第１流路１１４の他端は、連通孔１３４を介して第２流路１３３に連通する。第２流路１３３における第２板１９２側の開口は、第２板１９２によって覆われている。実施形態において、連通孔１３４の延びる方向と第２流路１３３の延びる方向とは異なっており、例えば、直交しているが、これに限られず、互いに斜め方向に交差してもよい。
【００４２】
排気路形成板１９３と第２板１９２とが上述の関係で配置されているので、第２流路１３３における枠部材１９５側の開口は、一端及び他端を除いて、排気路形成板１９３によって覆われている。したがって、排気路形成板１９３に形成された第２流路１３３の一端は、枠部材１９５側に開口している。この開口部が第５通気孔としての排気孔１１３となる。排気孔１１３は、排気路形成板１９３と第２板１９２との間に設けられる。第２流路１３３は、連通孔１３４と排気孔１１３とを連通する。また、排気路形成板１９３の突出部１９３ａを第１板１９１側（Ｚ軸マイナス方向）へ延ばして、排気路形成板１９３と第１板１９１との間に排気孔１１３を設けてもよい。
【００４３】
なお、排気路形成板１９３において第２流路１３３の他端に対向する部分には、連通孔１３４が設けられており、この他端の連通孔１３４は第１流路１１４に連通している。第１流路１１４は一方主面がバルブ１０１の天面を形成する第２板１９２の他方主面によって部分的に形成されている。したがって、面内方向の第１流路１１４を形成しながらも、バルブ１０１の薄型化が可能となる。
【００４４】
枠部材１９５は、排気路形成板１９３、第２板１９２及び第１板１９１とともにバルブ１０１の内部空間を形成する。バルブ１０１の内部空間にはダイヤフラム１２０が配置されている。なお、ダイヤフラム１２０が本発明の「弁体」の一例を構成する。
【００４５】
第１板１９１とケース１９０との材料は例えば、金属、樹脂、又はそれらの混合物である。第２板１９２と、排気路形成板１９３と、枠部材１９５と、第１板１９１との各接合は例えば、両面テープ、熱拡散接合、接着剤等によって行われる。
【００４６】
第２板１９２は、図１、図３に示すように、カフ１０９に連通する複数の第２通気孔１１２を有する。第２板１９２は、例えば金属製又は樹脂製である。
【００４７】
第１板１９１は、図１、図３に示すように、ポンプ１０に連通する第１通気孔１１１を有する。第１板１９１は、例えば金属製であり、ハーフエッチングで形成される。第１板１９１は、カフ１０９側に突出した弁座１３８を有する。
【００４８】
ダイヤフラム１２０には、図１、図２に示すように、弁座１３８に対向する領域の中心部に第３通気孔としての円形の孔１２１が設けられている。孔１２１の直径は、弁座１３８におけるダイヤフラム１２０に接触する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板１９１と第２板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。
【００４９】
ダイヤフラム１２０は、シール材１５２を介して第１板１９１及び排気路形成板１９３に挟持されている。これにより、ダイヤフラム１２０の一部が排気路形成板１９３の連通孔１３４に接触することも、ダイヤフラム１２０における孔１２１の周縁が弁座１３８に接触することも可能である。弁座１３８は、ダイヤフラム１２０における孔１２１の周囲を与圧するよう第１板１９１に設けられている。弁座１３８は、例えば金属製である。
【００５０】
ダイヤフラム１２０は、第２板１９２及び第１板１９１と枠部材１９５とによって形成される内部空間を分割する。この内部空間における第１板１９１側は、バルブ室（第１室）１３１となり、この内部空間における第２板１９２側は、第１流路（第２室）１１４となる。ダイヤフラム１２０に接触する弁座１３８の面の直径は例えば１．５ｍｍである。
【００５１】
バルブ１０１では、第１流路１１４内にシール材１５２の一部が位置する。シール材１５２は、例えば両面テープや接着剤からなる。
【００５２】
次に、バルブ１０１が構成する逆止弁１６０と排気弁１７０とについて説明する。
【００５３】
まず、逆止弁１６０は、ダイヤフラム１２０における孔１２１の周縁と、その周縁に接触して孔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では、バルブ室１３１の圧力と第１流路１１４の圧力とに基づいてダイヤフラム１２０が弁座１３８に対して接触又は離間する。ダイヤフラム１２０は、孔１２１の周縁が第１板１９１に接触することで第１通気孔１１１と第２通気孔１１２とを非連通状態とする。また、ダイヤフラム１２０は、孔１２１の周縁が第１板１９１から離間することで第１通気孔１１１と第２通気孔１１２とを連通状態とする。
【００５４】
次に、排気弁１７０は、ダイヤフラム１２０の一部と、連通孔１３４のダイヤフラム１２０と対向する開口部１３４ａ周辺によって構成されている。排気弁１７０では、バルブ室１３１の圧力と第１流路１１４の圧力とに基づいてダイヤフラム１２０の一部が連通孔１３４の開口部１３４ａ周辺に対して接触又は離間する。
【００５５】
次に、図６及び図７を参照して、第１板１９１を詳細に説明する。図６は、カフ１０９側から見た第１板の斜視図であり、図７はポンプ１０側から見た第１板の斜視図である。第１板１９１は、ケース１９０との接着に用いられる過剰な接着剤を溜める溝１９１ａ、１９１ｂ、及び１９１ｃを有する。接着剤は、枠部材１９５とダイヤフラム１２０の間に充填され、第１板１９１とケース１９０とが強く接着される。接着剤は、例えば、シリコーン接着剤が用いられる。溝１９１ａ、１９１ｂ、及び１９１ｃは、複数の第１通気孔１１１の周囲に形成されている。カフ１０９側の第１板１９１において、溝１９１ａは、複数の第１通気孔１１１の外側方を囲むように形成されている。ポンプ１０側の第１板１９１において、溝１９１ａよりも中心側に円弧状の溝１９１ｂと、半円状の溝１９１ｃとが形成されている。これらの溝１９１ａ、１９１ｂ、及び１９１ｃにより、過剰な接着剤が第１板１９１から溢れるのを防止することができる。このように、バルブ収納部に接着剤のバッファを設けることで、バッファに接着剤が流れ込むので、接着剤がバルブ動作やポンプ動作を妨げるのを防止することができる。
【００５６】
溝１９１ｃの中心側は、開口１９１ｄと繋がっている。開口１９１ｄは、給電板７０の給電端子との接触を避けるために、貫通孔が空けられている。また、第１板１９１は、第１板１９１の外周囲をポンプ１０側に延びる壁部１９１ｅを有する。壁部１９１ｅは、カフ１０９側に窪んだ凹部１９１ｆを複数個有する。凹部１９１ｆは、振動板ユニット６０の振動が伝わるのを低減する。また、第１通気孔１１１を複数個形成することで、ダイヤフラム１２０の異常変形を防止し、さらに、ポンプ振動を阻害しないようにすることができる。
【００５７】
次に、気体制御装置１００を血圧測定に用いた際の動作について説明する。
【００５８】
図８は、図１に示すポンプ１０が駆動している間における気体制御装置１００の空気の流れを示す説明図である。制御部１１５は、血圧の測定を開始するとき、ポンプ１０をオンする。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からポンプ１０内のポンプ室４５に流入する。次に、空気が第１通気孔１１１から吐出され、バルブ１０１のバルブ室１３１に流入する。
【００５９】
これにより、排気弁１７０では、バルブ室１３１の圧力が第１流路１１４の圧力より高くなる。このため、図８に示すように、ダイヤフラム１２０が連通孔１３４をシールして第２通気孔１１２と第２流路１３３との接続を遮断する。 
【００６０】
また、逆止弁１６０では、バルブ室１３１の圧力が第１流路１１４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１２１を介して接続する。
【００６１】
この結果、空気がポンプ１０からバルブ１０１の第１通気孔１１１、孔１２１、及び第２通気孔１１２、を経由してカフ１０９へ送出され、カフ１０９内の圧力（空気圧）が高まっていく。なお、ダイヤフラム１２０が大きく変形することにより第２板１９２に当接することもある。
【００６２】
ダイヤフラム１２０は、ダイヤフラム１２０の孔１２１の周縁が弁座１３８に接触するよう排気路形成板１９３及び第１板１９１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１２１の周囲を与圧している。
【００６３】
これにより、バルブ１０１の第１通気孔１１１を経由して孔１２１から流出する空気は、ポンプ１０の吐出圧力より若干低い圧力となって、孔１２１から第１流路１１４に流入する。一方、バルブ室１３１にはポンプ１０の吐出圧力が加わる。
【００６４】
この結果、バルブ１０１では、バルブ室１３１の圧力が第１流路１１４の圧力より若干勝り、ダイヤフラム１２０が連通孔１３４をシールして孔１２１を開放した状態が維持される。
【００６５】
図９は、図１に示すポンプ１０が駆動を停止した後における、気体制御装置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、制御部１１５は、ポンプ１０をオフする。ここで、ポンプ１０の駆動が停止すると、ポンプ室４５とバルブ室１３１の空気は、ポンプ１０の吸引孔５２及び開口部９２から気体制御装置１００の外部へ速やかに排気される。また、第１流路１１４には、カフ１０９の圧力が第２通気孔１１２から加わる。
【００６６】
この結果、逆止弁１６０では、バルブ室１３１の圧力が第１流路１１４の圧力より低下する。ダイヤフラム１２０は、弁座１３８に接触して孔１２１をシールする。また、排気弁１７０では、バルブ室１３１の圧力が第１流路１１４の圧力より低下する。ダイヤフラム１２０は、連通孔１３４の開口部１３４ａから離間して第２流路１３３を開放する。即ち、バルブ１０１では、第２通気孔１１２と第２流路１３３とが第１流路１１４及び連通孔１３４を介して接続する。
【００６７】
上述のように、排気孔１１３がポンプ筐体８０側に開口しているので、カフ１０９内の空気は、第２通気孔１１２、第１流路１１４、連通孔１３４及び第２流路１３３を経由して排気孔１１３からポンプ筐体８０へ向けて急速に排出される。
【００６８】
以上のように、バルブ１０１は、第１通気孔１１１を有する第１板１９１と、第１板１９１の主面に対向して位置し第２通気孔１１２を有する第２板１９２と、第１板１９１と第２板１９２との間に位置するバルブ室１３１と、第１板１９１と第２板１９２の間に位置し、第３通気孔としての孔１２１を備え、孔１２１の周縁が第１板１９１及び第２板１９２に接触しているときに第１通気孔１１１と第２通気孔１１２とを非連通状態とし、孔１２１の周縁が第１板１９１及び第２板１９２から離間しているときに第１通気孔１１１と第２通気孔１１２とを連通状態とする弁体としてのダイヤフラム１２０と、第２板１９２とダイヤフラム１２０との間に位置し、ダイヤフラム１２０との間に第１流路１１４を形成し、第２板１９２との間に第２流路１３３を形成し、第１流路１１４と第２流路１３３を連通する第４通気孔としての連通孔１３４を備える排気路形成板１９３と、第１板１９１と排気路形成板１９３との間、又は排気路形成板１９３と第２板１９２との間に設けられる第５通気孔としての排気孔１１３と、を備え、第１流路１１４は第２通気孔１１２と連通孔１３４とを連通し、第２流路１３３は連通孔１３４と排気孔１１３とを連通し、ダイヤフラム１２０は連通孔１３４の周縁に接触しているときに第１流路１１４と第２流路１３３とを非連通状態とし、連通孔１３４の周縁から離間しているときに第１流路１１４と第２流路１３３とを連通状態とし、連通孔１３４の開口の断面積Ｃｓ１よりも、第２流路１３３の最小断面積Ｃｓ２又は排気孔１１３の断面積の方が小さく、連通孔１３４の延びる方向と第２流路１３３の延びる方向とが異なる。この構成により、カフ１０９から排気孔１１３までの排気路において、第１流路１１４と第２流路１３３とを連通する連通孔１３４の断面積Ｃｓ１よりも、第２流路１３３の最小断面積Ｃｓ２又は排気孔１１３の断面積の方が小さい。したがって、排気される気体の流速は、第２流路１３３の最小断面積Ｃｓ２又は排気孔１１３で最も速くなり、連通孔１３４を通過する気体の流速を低減することができる。したがって、排気時に離れ始めたダイヤフラム１２０と連通孔１３４との隙間を流れる気体の流速を低減することができ、この隙間において音鳴りが発生するのを低減することができる。また、ダイヤフラム１２０が連通孔１３４の中に入ったとしても、連通孔１３４の延びる方向と第２流路１３３の延びる方向とが異なるので、ダイヤフラム１２０が第２流路１３３にまで延びるのを防止することができ、排気時のダイヤフラム１２０の移動を円滑に行うことができる。
【００６９】
また、排気時間は、第２流路１３３の最小断面積Ｃｓ２又は排気孔１１３の断面積によって決められるので、連通孔１３４の断面積Ｃｓ１を従来より大きくすることができる。連通孔１３４の断面積Ｃｓ１が大きいと、ダイヤフラム１２０が離れる時に開口部１３４ａ近くを流れる空気の流速を低減することができる。また、第２流路１３３の最小断面積Ｃｓ２又は排気孔１１３の断面積を連通孔１３４の断面積よりも小さくすることで、連通孔１３４を通過する気体の流速を遅くすることができ、ダイヤフラム１２０が連通孔１３４に再び引き寄せられるのを防止することができる。これにより、排気時におけるダイヤフラム１２０の振動を低減することができ、ダイヤフラム１２０の振動により連通孔１３４の開口部１３４ａで発生する騒音を低減することができる。
【００７０】
連通孔１３４の断面積Ｃｓ１は第１板１９１の主面から第２板１９２の主面方向に対して垂直な向きまたは略垂直な向きにおける面積である。第２流路１３３の断面積Ｃｓ２は第１板１９１の主面から第２板１９２の主面方向において流路断面を見た場合の面積である。
【００７１】
また、排気孔１１３の断面積よりも、第２流路１３３の最小断面積Ｃｓ２の方が小さい。これにより、噴流騒音を低減することができる。連通孔１３４の延びる方向と、第２流路１３３の延びる方向とが異なるので、第２流路１３３で発生した音がバルブ１０１の内部で反射しやすくなり、音が排気孔１１３を通じて出にくくなる。これにより、騒音低減を図ることができる。
【００７２】
また、第１板１９１は、複数の第１通気孔１１１を有することで、ダイヤフラム１２０の異常変形を防止し、さらに、ポンプ振動を阻害しないようにすることができる。
【００７３】
（変形例１）
次に、実施形態１の変形例におけるバルブについて図１０から図１２を参照して説明する。図１０は、変形例１における排気路形成板１９３Ａの第２流路１３３周辺の概略平面図である。図１１、図１２は、変形例１における連通孔１３４Ｂ、Ｃの概略平面図である。
【００７４】
排気路形成板１９３に形成された連通孔１３４の横断面の形状は、円に限られない。例えば、図１０に示す様に、連通孔１３４の横断面の形状は、正方形でもよいし、長方形でもよいし、これらを含む矩形でもよい。また、連通孔１３４の横断面の形状は、矩形以外にも、三角形、多角形、星形、ヘキサグラム形、などでもよい。
【００７５】
また、連通孔１３４の横断面の形状は、中心が貫通していない環状でもよい。図１１に示す様に、横断面の形状として、中心が貫通していないＣ形の連通孔１３４Ｂを採用してもよい。さらには、図１２に示すように、横断面の形状として、複数個に分割された、中心が貫通していない環状形状の連通孔１３４Ｃを採用してもよい。
【００７６】
（変形例２）
次に、実施形態１の変形例におけるバルブについて図１３を参照して説明する。図１３は、変形例２における排気路形成板１９３Ｂの第２流路１３３周辺の概略平面図である。変形例２において、第２流路１３３Ａは、連通孔１３４の断面積よりも小さい断面積Ｃｓ３の狭窄部１３６を有する。第２流路１３３Ａが狭窄部１３６を有することで、第２流路１３３Ａの最小断面積Ｃｓ２は、狭窄部１３６の断面積Ｃｓ３となる。したがって、第２流路１３３Ａの狭窄部１３６の箇所以外の断面積が連通孔１３４の断面積Ｃｓ１よりも大きくてもよいので、連通孔１３４及び第２流路１３３Ａの設計の自由度が向上する。また、狭窄部１３６が形成する流路の断面積Ｃｓ３の大きさによって排気時間を調整することができるので、排気時間の設計を容易に行うことができる。
【００７７】
狭窄部１３６により形成される流路は、例えば、第２流路１３３Ａにおける排気路形成板１９３Ｂの内壁から狭められた流路である。狭窄部１３６は、例えば、排気路形成板１９３Ｂの内壁から流路中心方向に延びる壁１３６ａと、壁１３６ａに接続された断面積Ｃｓ３の縦方向に延びる壁１３６ｂ又パイプを有してもよいし、単に断面積Ｃｓ３の貫通孔が空けられた壁１３６ａを有してもよい。狭窄部１３６の断面積Ｃｓ３は、連通孔１３４の断面積Ｃｓ１よりも小さく、Ｃｓ１＞Ｃｓ３の関係にある。
【００７８】
また、図１４に示す様に、第２流路１３３Ｂにおいて、第２板１９２の下面に狭窄部１３６Ａを配置してもよい。狭窄部１３６Ａは、第２板１９２からダイヤフラム１２０側へ突出した突出部でもよいし、第２板１９２の下面に取り付けられる別体の樹脂又は金属体でもよい。
【００７９】
狭窄部１３６Ａにより、第２流路１３３Ｂの最小断面積Ｃｓ４は、連通孔１３４の断面積Ｃｓ１よりも小さくなる。
【００８０】
また、図１５に示す様に、狭窄部１３６Ｂを連通孔１３４と第２流路１３３との境界に配置してもよい。また、図１６に示すように、狭窄部１３６Ｃを連通孔１３４と第２流路１３３とにまたがって配置してもよい。
【００８１】
（変形例３）
次に、実施形態１の変形例におけるバルブについて図１７を参照して説明する。図１７は、変形例３における排気路形成板１９３Ｃの第２流路１３３周辺の概略平面図である。変形例３において、第２流路１３３は、２つの排気孔１１３に接続されている。すなわち、排気路形成板１９３Ｃは、同一の突出部１９３ａにおいて、２つの排気孔１１３を有する。この様に複数の場所に穴を設けることにより、いずれかが塞がった場合でも排気することができる。
【００８２】
また、図１８、図１９に示すように、排気路形成板１９３Ｄは、２つの突出部１９３ａを有し、それぞれの突出部１９３ａに設けられた排気孔１１３にそれぞれ接続される２つの第２流路１３３を形成してもよい。バルブ１０１が、２つの第２流路１３３を備える場合、それぞれの第２流路１３３の最小断面積の合計値が連通孔１３４の断面積よりも小さければよい。
【００８３】
また、図２０に示すように、連通孔１３４、第２流路１３３、及び、排気孔１１３で形成される排気路を２組備えていてもよい。複数の排気路を設けることでひとつあたりの流速を下げられるため、連通孔１３４の大きさを小さくすることができる。
【００８４】
（変形例４）
次に、実施形態１の変形例におけるバルブについて図２１を参照して説明する。図２１は、変形例４におけるバルブ１０１の部分縦断面図である。変形例４における、排気孔１１３Ａは、第２流路１３３Ｃから外側方に向けて解放されており、ポンプ１０側を向いていない。したがって、排気路形成板１９３Ｄは、突出部１９３ａを有していない。また、図２２に示すように、排気孔１１３Ａを第２板１９２Ａに設けて、第２流路１３３Ｄからカフ側に排気してもよい。変形例４にかかる構成は、ケース１９０がバルブ１０１に装着される装置の筐体である場合には、バルブ１０１の装着を容易に実施することができる。
【００８５】
次に、図２３を参照して、実施の形態１における、バルブ１０１とカフ１０９の腕帯ゴム管１０９ａとの接着を説明する。バルブ１０１と接着対象物としての腕帯ゴム管１０９ａとは、接着物１１０を介して貼り合わされてもよい。接着物１１０は、例えば、両面テープである。腕帯ゴム管１０９ａ及び接着物１１０は、それぞれの中心部に、第２通気孔１１２と連通する孔１０９ｂ及び孔１１０ａを有する。
【００８６】
接着物１１０の形状は、バルブ１０１の四隅を固定する矩形形状でもよいが、バルブ１０１の四隅を固定しない形状の方がより好ましい。四隅を固定しない形状の接着物として、例えば、図２４に示すような、四角より多い多角形状の接着物１１０Ａや、円形状の接着物が挙げられる。接着物１１０Ａも、中心部に、第２通気孔１１２と連通する孔１１０Ａａを有する。
【００８７】
バルブ１０１を介して伝わる振動板ユニット６０の振動漏れは、バルブ１０１の上面の中でも、その四隅が最も振動する。接着物１１０Ａの形状がバルブ１０１の四隅を固定しない形状であることにより、バルブ１０１から接着物１１０Ａを介して接着対象物へ伝わる振動を緩和することができる。これにより、ポンプ特性を向上させることができる。
【００８８】
本発明は、上記実施の形態のものに限らず、次のように変形実施することができる。
【００８９】
（１）上記各実施形態において、気体として空気を用いているが、これに限られない。空気以外の気体に対してのバルブ及び気体制御装置として用いてもよい。
【００９０】
（２）上記各実施形態において、枠部材１９５は、板部材に限らず、シート状の部材でもよく、例えば、両面テープでもよい。
【００９１】
（３）上記実施形態１の変形例２において、第２流路１３３Ａに狭窄部１３６が設けられていたが、狭窄部１３６の形態はこれに限らない。例えば、図２５に示すように、第２流路１３３Ａの一部が、複数の狭窄部１３６ｄにより、複数の流路に分割されていてもよい。この場合の第２流路１３３Ａの最小断面積Ｃｓ２は、分割された各流路のそれぞれの断面積をＣｓ３ａとすると、分割された各流路の断面積Ｃｓ３ａの合計値となる。分割された各流路の断面積の合計値は、連通孔１３４の断面積Ｃｓ１よりも小さい。図２５の例では、４×Ｃｓ３ａ＜Ｃｓ１の関係となる。
【００９２】
第２流路１３３に矩形状の複数の狭窄部１３６ｄが配置される構成以外にも、第２流路１３３に、矩形状の狭窄部が互い違いに配置されてもよいし、円筒状の狭窄部が配置されてもよい。
【００９３】
また、図１７に示すように、バルブ室１３１が１つの連通孔１３４と、１つの第２流路１３３と、２つの排気孔１１３を有する場合、連通孔１３４の断面積Ｃｓ１が、第２流路１３３の断面積Ｃｓ２または排気孔１１３の断面積よりも大きい。また、図１８に示すように、バルブ室１３１が１つの連通孔１３４と、複数の第２流路１３３と複数の排気孔１１３を有する場合、連通孔１３４の断面積Ｃｓ１は、複数の第２流路の断面積Ｃｓ２の合計値又は複数の排気孔１１３の断面積の合計値よりも大きい。また、図２０に示すように、バルブ室１３１が複数の連通孔１３４と、複数の第２流路１３３と、複数の排気孔１１３を有する場合、複数の連通孔１３４の断面積Ｃｓ１の合計値が、複数の第２流路１３３の断面積Ｃｓ２の合計値または複数の排気孔１１３の断面積の合計値よりも大きい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、バルブ及びバルブを備える気体制御装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１０      ポンプ
４０      圧電アクチュエータ
４１      振動板
４２      圧電素子
５０      流路形成板
５０ａ    開口部
５０ｂ    流路
５１      可撓板
５８      可動部
６０      振動板ユニット
６１      枠板
７０      給電板
９１      基板
９２      開口部
１００      気体制御装置
１０１      バルブ
１０９      カフ
１０９ａ    腕帯ゴム管
１０９ｂ    孔
１１０、１１０Ａ  接着物
１１０ａ、１１０Ａａ  孔
１１１      第１通気孔
１１２      第２通気孔
１１３、１１３Ａ  排気孔
１１４      第１流路
１１５      制御部
１２０      ダイヤフラム
１２１      孔
１３１      バルブ室
１３３、１３３Ａ  第２流路
１３４      連通孔
１３４ａ    開口部
１３６      狭窄部
１３８      弁座
１５２      シール材
１６０      逆止弁
１７０      排気弁
１９０      ケース
１９１      第１板
１９１ａ、１９１ｂ、１９１ｃ  溝
１９１ｄ    開口
１９１ｅ    壁部
１９２      第２板
１９２ａ    突出部
１９３、１９３Ａ、１９３Ｂ、１９３Ｃ  排気路形成板
１９３ａ    突出部
１９５      枠部材
【国際調査報告】
2020084978.tif 000028
2020084978.tif 000029