CN110709606B

CN110709606B - 压力控制装置和压力利用装置

Info

Publication number: CN110709606B
Application number: CN201880035346.1A
Authority: CN
Inventors: 田中伸拓; 冈口健二朗
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2020-09-18
Anticipated expiration: 2038-05-21
Also published as: WO2018221286A1; JP6478002B1; JPWO2018221286A1; US11698066B2; US20200088213A1; CN110709606A; EP3617507A4; EP3617507A1

Abstract

压力控制装置(10)具备泵(21)、连结管(30)、第1阀(41)和第2阀(42)。泵(21)具有吸入口(211)与排出口(212)。连结管(30)的第1端与排出口(212)连通，第2端与吸入口(211)连通，连结管具有包含第1端的第1空间(31)、包含第2端的第2空间(32)和第1空间(31)与第2空间(32)之间的第3空间(33)。第1阀(41)在将第1空间(31)与连结管(30)的外部空间连通而不将第1空间(31)与第3空间(33)连通的状态、和不将第1空间(31)与连结管(30)的外部空间连通而将第1空间(31)与第3空间(33)连通的状态之间进行切换。第2阀(42)在将第2空间(32)与第3空间(33)连通的状态、和不将第2空间(32)与第3空间(33)连通的状态之间进行切换。

Description

压力控制装置和压力利用装置

技术领域

本发明涉及控制所希望部位的压力的压力控制装置和使用了该压力控制装置的压力利用装置。

背景技术

以往，设计了各种利用泵形成的流体控制来控制压力的装置。例如，在专利文献1中记载了具备多个微型泵的微型泵单元。

专利文献1所记载的微型泵单元具备将多个微型泵串联连接的结构。专利文献1所记载的微型泵单元通过单独地控制多个微型泵的流路的方向来进行组合，由此实现高压力。

专利文献1：日本特开2010－203349号公报

然而，在专利文献1的结构中，使用多个微型泵，并将它们连接，因此构造变得复杂，导致形状增大。

发明内容

本发明的目的在于，通过小型且简单的结构，实现高压力。

本发明的压力控制装置具备：泵、连结管、第1阀、和第2阀。泵具有吸入口与排出口。连结管的第1端与排出口连通，第2端与吸入口连通，连结管具有包含第1端的第1空间、包含第2端的第2空间、和在第1空间与第2空间之间的第3空间。第1阀在将第1空间与连结管的外部空间连通而不将第1空间与第3空间连通的状态、和不将第1空间与连结管的外部空间连通而将第1空间与第3空间连通的状态之间切换。第2阀在将第2空间与第3空间连通的状态、和不将第2空间与第3空间连通的状态之间切换。

在该结构中，利用泵进行向第1空间侧的排出，切换第1阀与第2阀的状态，由此与仅利用泵进行针对第2空间的抽吸相比，第2空间的压力降低。

另外，本发明的压力控制装置具备：泵、连结管、第1阀、和第2阀。泵具有吸入口与排出口。连结管的第1端与吸入口连通，第2端与排出口连通，连结管具有包含第1端的第1空间、包含第2端的第2空间、和在位于第1空间与第2空间之间的第3空间。第1阀在将第1空间与连结管的外部空间连通而不将第1空间与第3空间连通的状态、和不将第1空间与连结管的外部空间连通而将第1空间与第3空间连通的状态之间进行切换。第2阀在将第2空间与第3空间连通的状态、和不将第2空间与第3空间连通的状态之间进行切换。

在该结构中，利用泵进行向第2空间侧的排出，切换第1阀与第2阀的状态，由此与仅利用泵进行针对第2空间的排出相比，第2空间的压力增加。

另外，在本发明的压力控制装置中，优选形成连结管的第2空间的壁是与压力对应地可动的可动壁。

在该结构中，能够将可动壁的动作应用于利用压力的应用设备(application)。

另外，在本发明的压力控制装置中，优选是接下来的结构。压力控制装置具备控制部，该控制部控制由第1阀形成的连通和不连通、与由第2阀形成的连通和不连通。控制部执行第1控制方式与第2控制方式并对在他们之间做切换。第1控制方式中，将第1阀形成将第1空间与连结管的外部空间连通而不将第1空间与第3空间连通的状态，将第2阀形成将第2空间与第3空间连通的状态。第2控制方式中，将第1阀形成不将第1空间与连结管的外部空间连通而将第1空间与第3空间连通的状态，将第2阀形成不将第2空间与第3空间连通的状态。

在该结构中，执行上述第2空间的压力的上升、降低。

另外，在本发明的压力控制装置中，优选是接下来的结构。

控制部进一步具有第3控制方式，该第3控制方式将第1阀形成将第1空间与连结管的外部空间连通而不将第1空间与第3空间连通的状态，将第2阀形成不将第2空间与第3空间连通的状态。控制部在第1控制方式与第2控制方式之间执行第3控制方式。

在该结构中，抑制从第1控制方式向第2控制方式过渡时的第1阀与第2阀的控制时机的偏差导致的压力的不希望的上升、降低。

另外，在本发明的压力控制装置中，优选是接下来的结构。压力控制装置具备计测部，该计测部计测压力控制对象的动作状态。控制部与计测部输出的计测值对应地进行第1阀和第2阀的状态的控制。

在该结构中，进行与压力控制对象的动作状态对应的压力控制。

另外，本发明的压力利用装置具备上述的不同的特定的压力控制装置的结构、形成连结管的第2空间并与压力对应地可动的可动壁、和供可动壁连接的抽吸用弹性膜。

在该结构中，作为压力利用装置，实现利用了负的压力的鼻涕吸引器、吸奶器等。

另外，本发明的压力利用装置具备上述的特定的压力控制装置的结构与使用了连结管的第2空间的袖带或者气囊。

在该结构中，作为压力利用装置，实现利用了正的压力的血压计、床防滑垫等。

根据本发明，通过小型且简单的结构，能够实现高压力。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的压力控制装置10的泵21与连结管30的结构的图。

图2是本发明的第1实施方式的压力控制装置10的控制系统的功能框图。

图3的(A)是表示压力控制装置10的动作的第1控制方式的图，图3的(B)是表示压力控制装置10的动作的第2控制方式的图。

图4是表示作为本发明的第1实施方式的压力利用装置1的一个例子的吸奶器的简要结构的侧剖视图。

图5是表示本发明的第2实施方式的压力控制装置10A的泵21A与连结管30的结构的图。

图6的(A)是表示压力控制装置10A的动作的第1控制方式的图，图6的(B)是表示压力控制装置10A的动作的第2控制方式的图。

图7是表示压力控制装置10A的动作的第3控制方式的图。

图8是附带反馈功能的压力控制装置10B和系统的控制系统的功能框图。

具体实施方式

参照附图，对本发明的第1实施方式的压力控制装置和压力利用装置进行说明。图1是表示本发明的第1实施方式的压力控制装置10的泵21与连结管30的结构的图。图2是本发明的第1实施方式的压力控制装置10的控制系统的功能框图。

如图1、图2所示，压力控制装置10具备泵21、连结管30、阀411、阀412、阀42、控制部91、和驱动电路92。由阀411与阀412构成阀41，该阀41与本发明的第1阀对应。阀42与本发明的第2阀对应。

如图2所示，控制部91对驱动电路92输出泵21的驱动控制信号。驱动电路92基于驱动控制信号对泵21供给驱动电压。泵21与驱动电压对应地进行流体的吸入和排出。另外，控制部91进行阀411、阀412、阀42的开闭控制。

此外，与计测部(省略图示)输出的计测值对应地执行该开闭控制。计测部能够计测第1空间、第2空间或者第3空间的压力值、规定时间内的该压力值的变化量、变化速度、变化率在内的一个项目或者多个项目。另外，作为不同方式，也可以计测从泵的驱动开始时起算所经过的时间、从第1控制方式、第2控制方式或者第3控制方式的开始时起算所经过的时间。

如图1所示，泵21具备吸入口211与排出口212。泵21例如由利用了压电元件的振动的压电泵与将流路成单方向的流体控制用的阀构成。泵21从吸入口211吸入流体(例如气体)，从排出口212排出流体(例如气体)。

连结管30由管状的部件构成。连结管30的第1端与排出口212连通，连结管30的第2端与吸入口211连通。连结管30从第1端朝向第2端，按第1空间31、第3空间33和第2空间32的顺序连接。

连结管30的第1空间31的壁和第3空间33的壁由刚性较高的材料构成。连结管30的第2空间32的壁320由弹性体构成。即，壁320是通过第2空间32的压力而在与壁面正交的方向振动的可动壁。此时，无需壁320的整体是弹性体，只要壁320的至少局部是弹性体即可。此外，壁320的弹性率为，在后述的动作中，并非使第2空间32完全变形，例如，只要设定为使第2空间32成为规定的凹陷量即可。

阀411、阀412、阀42例如是电磁阀。阀411、阀412、阀42为，根据控制部91的开闭控制而开闭电磁阀。

阀411配置于连结管30的第1空间31的壁。阀411关闭，则第1空间31与外部空间被隔离。另一方面，阀411打开，则第1空间31与外部空间连通。

阀412配置于连结管30中的第1空间31与第3空间33间的边界位置。换言之，连结管30被阀412划分为第1空间31与第3空间33。阀412关闭，则第1空间31与第3空间33被隔离。另一方面，阀412打开，则第1空间31与第3空间33连通。

阀42配置于连结管30中的第3空间33与第2空间32间的边界位置。换言之，连结管30被阀42划分为第3空间33与第2空间32。阀42关闭，则第3空间33与第2空间32被隔离。另一方面，阀42打开，则第3空间33与第2空间32连通。

在这样的结构中，压力控制装置10如接下来所示那样进行动作。图3是表示本发明的第1实施方式的压力控制装置10的动作的图。图3的(A)是表示压力控制装置10的动作的第1控制方式的图，图3的(B)是表示压力控制装置10的动作的第2控制方式的图。

压力控制装置10以图3的(A)所示的第1控制方式进行动作，在规定时间后，以图3的(B)所示的第2控制方式进行动作。

(第1控制方式)

阀411被打开控制，阀412被关闭控制。阀42被打开控制。由此，第1空间31与外部空间连通，而不与第3空间33连通(不连通)。第2空间32与第3空间33连通。

在该状态下，成为在泵21的吸入口211侧连通由连结管30的第2空间32与第3空间33构成的封闭空间的状态。另一方面，成为泵21的排出口212侧经由第1空间31而与外部空间连通的状态。

在该状态下，若泵21驱动，则泵21吸入由连结管30的第2空间32与第3空间33构成的封闭空间的空气，并朝向外部空间排出所吸入的空气。由此，由连结管30的第2空间32与第3空间33构成的封闭空间的压力比外部空气压力降低，相对于外部空气压力成为负压。

(第2控制方式)

阀411被关闭控制，阀412被打开控制。阀42被关闭控制。由此，第1空间31与第3空间33连通。第2空间32被相对于第3空间33隔离(不连通)。

在该状态下，成为在泵21的吸入口211侧连通仅由连结管30的第2空间32构成的封闭空间的状态。另一方面，成为泵21的排出口212侧与由连结管30的第1空间31与第3空间33构成的封闭空间连通的状态。

在该状态下，若接着第1控制方式继续驱动泵21，则泵21吸入仅由连结管30的第2空间32构成的封闭空间的空气，并朝向由第1空间31与第3空间33构成的封闭空间排出所吸入的空气。由此，相比于仅由第1空间31与第3空间33构成的封闭空间的压力，仅由连结管30的第2空间32构成的封闭空间的压力成为负压。

这里，第2控制方式的由连结管30的第1空间31与第3空间33构成的封闭空间的压力低于第1控制方式的第1空间31的压力。

因此，相比于第1控制方式的第2空间32的压力，第2控制方式的第2空间32的压力成为负压。即，与第1控制方式比较，第2空间32的压力进一步降低。

例如，将第1空间31的体积设为V1，将第2空间32的体积设为V2，将第3空间33的体积设为V3，将通过泵21能够抽吸的负压的最大静压设为P，将第2控制方式的仅由第2空间32构成的封闭空间的压力设为P2。根据博伊尔定律，压力P2能够使用以下的式进行计算。

P2＝－P×(1+V3/Vall)

此外，Vall为由第1空间31、第2空间32和第3空间33构成的封闭空间的体积。

通过这样的结构，第2空间32的压力能够小于(作为绝对值大于)能够由泵21抽吸的负压的最大静压。例如，通过尽可能地减小第1空间31的体积V1与第2空间32的体积V2，并尽可能地增大第3空间33的体积V3，对于最大静压20kPa的泵21，能将第2空间32的压力形成约－40kPa。即，第2空间32的压力的绝对值成为大致2倍。

另外，在该结构中，仅使用一个泵21即可，通过小型且简单的结构，能够实现绝对值较高的压力的空间。

这样的压力控制装置10能够应用于接下来所示的压力利用装置1。图4是表示作为本发明的第1实施方式的压力利用装置1的一个例子的吸奶器的简要结构的侧剖视图。

如图4所示，压力利用装置1具备上述的压力控制装置10，并且具备佩戴部2、连结管部3、液体保留部4、和弹性膜5。压力利用装置1在这里为吸奶器。佩戴部2成为杯形状，佩戴于乳房。在佩戴部2的杯形状的根部连接有连结管部3。在连结管部3上连通有筒状的液体保留部4和佩戴部2。连结管部3的壁的局部开口，在该开口部安装有弹性膜5。而且，该弹性膜5与形成压力控制装置10的第2空间32的壁320抵接。另外，弹性膜5也可以形成壁320的局部。弹性膜5与本发明的抽吸用弹性膜对应。

在这样的结构中，若使压力控制装置10工作，则通过较高的负压，使壁320向第2空间32侧弯曲，而将弹性膜5向第2空间32内抽吸。由此，能够进行由较高的负压形成的吸奶动作，从而相比于以往的结构，能够提高吸奶效率。

此外，在本实施方式中，压力利用装置1为吸奶器，但若是鼻涕吸引器等抽吸液体的器具，则能够使用本发明的压力控制装置10的结构，来提高抽吸的能力。

接下来，参照附图，对本发明的第2实施方式的压力控制装置进行说明。图5是表示本发明的第2实施方式的压力控制装置10A的泵21A与连结管30的结构的图。

相对于第1实施方式的压力控制装置10，本实施方式的压力控制装置10A在将泵21置换成泵21A这点上不同。压力控制装置10A的其他部位与压力控制装置10相同，从而省略相同部位的说明。

与泵21相同，泵21A具备吸入口211A与排出口212A。泵21A例如由利用了压电元件的振动的压电泵和使流路成单方向的流体控制用的阀构成。

吸入口211A与连结管30的第1端连通，即与连结管30的靠第1空间31侧的端部连通。排出口212A与连结管30的第2端连通，即与连结管30的靠第2空间32侧的端部连通。

在这样的结构中，压力控制装置10A如接下来所示那样进行动作。图6是表示本发明的第2实施方式的压力控制装置10A的动作的图。图6的(A)是表示压力控制装置10A的动作的第1控制方式的图，图6的(B)是表示压力控制装置10A的动作的第2控制方式的图。

压力控制装置10A以图6的(A)所示的第1控制方式进行动作，在规定时间之后，以图6的(B)所示的第2控制方式进行动作。

(第1控制方式)

阀411被打开控制，阀412被关闭控制。阀42被打开控制。由此，第1空间31与外部空间连通而不与第3空间33连通。第2空间32与第3空间33连通。

在该状态下，成为在泵21A的排出口212A侧连通由连结管30的第2空间32与第3空间33构成的封闭空间的状态。另一方面，成为泵21A的吸入口211A侧经由第1空间31而与外部空间连通的状态。

在该状态下，若驱动泵21A，则从外部空间向泵21A吸入空气，并朝向由连结管30的第2空间32与第3空间33构成的封闭空间排出所吸入的空气。由此，由连结管30的第2空间32与第3空间33构成的封闭空间的压力高于外部空气压力，相对于外部空气压力成为正的高压状态。

(第2控制方式)

阀411被关闭控制，阀412被打开控制。阀42被关闭控制。由此，第1空间31与第3空间33连通。第2空间32被相对于第3空间33隔离。

在该状态下，成为在泵21A的吸入口211A侧连通由连结管30的第1空间31与第3空间33构成的封闭空间的状态。另一方面，成为泵21的排出口212A侧连通有仅由连结管30的第2空间32构成的封闭空间的状态。

在该状态下，若接着第1控制方式继续驱动泵21A，则泵21吸入由连结管30的第1空间31与第3空间33构成的封闭空间的空气，并朝向仅由第2空间32构成的封闭空间排出所吸入的空气。由此，仅由连结管30的第2空间32构成的封闭空间的压力成为比由第1空间31与第3空间33构成的封闭空间的压力高的压力。

这里，第2控制方式的由连结管30的第1空间31与第3空间33构成的封闭空间的压力高于第1控制方式的第1空间31的压力。

因此，第2控制方式的第2空间32的压力成为进一步高于第1控制方式的第2空间32的压力的正压。即，第2空间32的压力进一步增高。

通过这样的结构，第2空间32的压力能够大于由泵21A能够抽吸的正压的最大静压。例如，通过尽可能地减小第1空间31的体积V1与第2空间32的体积V2，并尽可能地增大第3空间33的体积V3，相对于最大静压20kPa的泵21，能够将第2空间32的压力形成约+40kPa。即，第2空间32的压力的绝对值成为大致2倍。

另外，在该结构中，仅使用一个泵21A即可，通过小型且简单的结构，能够实现绝对值较高的压力的空间。

此外，压力控制装置10A也可以在从第1控制方式向第2控制方式过渡时，执行接下来所示的第3控制方式。图7是表示压力控制装置10A的动作的第3控制方式的图。

(第3控制方式)

阀411与阀412维持第1控制方式。即，阀411被打开控制，阀412被关闭控制。另一方面，阀42被关闭控制。由此，第2空间32被相对于第3空间33隔离。

在该结构中，在第1空间31与第3空间33连通之前，第2空间32被相对于第3空间33隔离。因此，能够抑制在将第2空间32相对于第3空间33隔离之前，第3空间33与第1空间31连通，即，第2空间32、第3空间33、和第1空间31连通，第2空间32的压力暂时降低。

此外，这样的压力控制装置10A例如能够应用于血压计、床防滑垫等压力利用装置。在该情况下，只要将连结管30的第2空间32形成袖带或者气囊即可。另外，也可以使连结管30的第2空间32与袖带或者气囊连通。这样，本申请发明的“使用了连结管的第2空间的袖带或者气囊”均包含将第2空间32本身使用为袖带或者气囊的方式、将与第2空间32连通的空间使用为袖带或者气囊的方式。

该第3控制方式也能够应用于第1实施方式的压力控制装置10。在该情况下，能够抑制第2空间32的压力暂时上升。

在上述的各实施方式中，仅进行了外加的压力的绝对值的提高，但具备接下来所示的结构，由此能够适当地调整外加的压力。图8是附带反馈功能的压力控制装置10B和系统的控制系统的功能框图。

压力控制装置10B具备：控制部91B、驱动电路92、泵21、阀41、和阀42。驱动电路92、泵21、阀41、阀42为与压力控制装置10或者压力控制装置10A相同的结构。

实现反馈功能的系统具备压力控制装置10B、控制对象机器90和计测器93。控制对象机器90由血压计或者鼻涕吸引器等压力利用装置的压力控制装置10B以外的部分构成。计测器93取得控制对象机器90的规定的计测值。例如，计测器93若为血压计则取得科罗特科夫音作为计测值，若为鼻涕吸引器则取得流量作为计测值。计测器93向控制部91B输出计测值。

控制部91B参照计测值，选择性地执行进行提高上述的压力的绝对值的压力控制，或者进行通常的压力控制。例如，在需要迅速的抽吸、压力的上升时，进行提高上述的压力的绝对值的压力控制，在不需要迅速的抽吸、压力的上升时，进行通常的压力控制。

形成这样的结构，由此能够进行与控制对象机器90的动作状况对应的压力控制。

附图标记的说明

1…压力利用装置；3…连结管部；4…液体保留部；5…弹性膜；10、10A、10B…压力控制装置；21、21A…泵；22…安装部；30…连结管；31…第1空间；32…第2空间；33…第3空间；41…第1阀；42…第2阀；90…控制对象机器；91、91B…控制部；92…驱动电路；93…计测器；211…吸入口；211A…吸入口；212…排出口；212A…排出口；320…壁；411…阀；412…阀。

Claims

1.一种压力控制装置，其特征在于，具备：

泵，其具有吸入口与排出口；

连结管，其第1端与所述排出口连通，第2端与所述吸入口连通，所述连结管具有包含所述第1端的第1空间、包含所述第2端的第2空间、和位于所述第1空间与所述第2空间之间的第3空间；

第1阀，其在将所述第1空间与所述连结管的外部空间连通而不将所述第1空间与所述第3空间连通的状态、和不将所述第1空间与所述连结管的外部空间连通而将所述第1空间与所述第3空间连通的状态之间进行切换；

第2阀，其在将所述第2空间与所述第3空间的连通的状态、和不将所述第2空间与所述第3空间连通的状态之间进行切换。

2.一种压力控制装置，其特征在于，具备：

泵，其具有吸入口与排出口；

连结管，其第1端与所述吸入口连通，第2端与所述排出口连通，所述连结管具有包含所述第1端的第1空间、包含所述第2端的第2空间、和位于所述第1空间与所述第2空间之间的第3空间；

第2阀，其在将所述第2空间与所述第3空间连通的状态、和不将所述第2空间与所述第3空间连通的状态之间进行切换。

3.根据权利要求1或2所述的压力控制装置，其中，

形成所述连结管的所述第2空间的壁是与压力对应地可动的可动壁。

4.根据权利要求1或2所述的压力控制装置，其中，

具备控制部，所述控制部控制由所述第1阀形成的连通和不连通、与由所述第2阀形成的连通和不连通，

所述控制部在第1控制方式与第2控制方式之间进行切换，

所述第1控制方式中，将所述第1阀形成将所述第1空间与所述连结管的外部空间连通而不将所述第1空间与所述第3空间连通的状态，将所述第2阀形成将所述第2空间与所述第3空间连通的状态，

所述第2控制方式中，将所述第1阀形成不将所述第1空间与所述连结管的外部空间连通而将所述第1空间与所述第3空间连通的状态，将所述第2阀形成不将所述第2空间与所述第3空间连通的状态。

5.根据权利要求4所述的压力控制装置，其中，

进一步具有第3控制方式，所述第3控制方式中，将所述第1阀形成将所述第1空间与所述连结管的外部空间连通而不将所述第1空间与所述第3空间连通的状态，将所述第2阀形成不将所述第2空间与所述第3空间连通的状态，

所述控制部在所述第1控制方式与所述第2控制方式之间执行所述第3控制方式。

6.根据权利要求4所述的压力控制装置，其中，

具备计测部，所述计测部计测压力控制对象的动作状态，

所述控制部与所述计测部输出的计测值对应地进行所述第1阀和所述第2阀的状态的控制。

7.根据权利要求5所述的压力控制装置，其中，

具备计测部，所述计测部计测压力控制对象的动作状态，

8.一种压力利用装置，其特征在于，具备：

权利要求1所述的压力控制装置的结构、

形成所述连结管的所述第2空间并与压力对应地可动的可动壁、和供所述可动壁连接的抽吸用弹性膜。

9.一种压力利用装置，其特征在于，具备：

权利要求2所述的压力控制装置的结构、和

利用所述连结管中所述第2空间本身或是利用与所述连结管中所述第2空间连通的空间形成的袖带或者气囊。