CN205260908U - 阀、流体控制装置 - Google Patents
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Abstract
流体控制装置(100)具备压电泵(10)和阀(101)。阀(101)具备第二阀壳体(192)、第二密封件(152)、隔膜(120)、第一密封件(151)以及第一阀壳体(191),并具有将它们依次层叠的构造。第一阀壳体(191)具有第二通气孔(112)、第三通气孔(113)、阀座(139)以及六个开口部(182)。第二阀壳体(192)具有第一通气孔(110)、第一通气孔(111)、阀座(138)、以及六个第一突出部(180)。并且,第二阀壳体(192)具有从X轴方向俯视观察时位于比六个第一突出部(180)更靠周边侧的六个第二突出部(181)。
Description
技术领域
本实用新型涉及防止流体的逆流的阀、以及具备该阀的流体控制装置。
背景技术
专利文献1中公开了具备阀的流体控制装置。
该流体控制装置具备压电泵和阀。通过使压电泵的上表面与阀的底面接合,由此将阀与压电泵连接。
在阀设置有与袖套(cuff)的腕带橡胶管连通的袖套连接口。袖套的腕带橡胶管安装于阀的袖套连接口,流体控制装置连接于袖套。
阀具备第二阀壳体、由长方形的薄膜构成的隔膜、以及第一阀壳体,具有将它们依次层叠的构造。
专利文献1:国际公开第2012/141113号公报
专利文献1的阀为了使空气不从阀内部泄漏,优选在第二阀壳体与隔膜之间,以及在隔膜与第一阀壳体之间确保密封性。
因此,本申请的发明人经研究,结果设计出具有如下所示的构造的阀。
图10是表示第一比较例的流体控制装置900的主要部分的剖视图。图11是图10所示的阀901的分解立体图。图12是图10所示的阀901的主要部分的剖视图。在图11和图12中记载有Z轴方向、Y轴方向以及X轴方向。
此外,对各部位的详细情况均在之后进行叙述,Z轴方向表示构成阀901的部件的层叠方向。X轴方向表示止回阀160、连通路135以及排气阀170的配设方向。Y轴方向表示相对于Z轴方向以及X轴方向垂直的方向。
如图10以及图11所示,阀901具备第二阀壳体192、由长方形的薄膜构成的第二密封件952、由长方形的薄膜构成的隔膜920、由长方形的薄膜构成的第一密封件951、以及第一阀壳体191,阀901具有将它们依次层叠的构造。
如图10以及图11所示,第一阀壳体191具有与袖套109连通的第二通气孔112、与流体控制装置100外部连通的第三通气孔113、从第三通气孔113的周围朝隔膜920侧突出的阀座139、以及六个开口部182。阀座139是在中央部具有第三通气孔113的圆筒形状。
如图10以及图11所示,在第二阀壳体192的底面粘合有压电泵10的上表面。如图10以及图11所示,第二阀壳体192具有与压电泵10的排出孔56连通的第一通气孔110、与压电泵10的排出孔55连通的第一通气孔111、朝隔膜920侧突出的圆柱状的阀座138、以及与六个开口部182对置的六个第一突出部180。
如图10以及图11所示,在隔膜920,且在与阀座138对置的区域的中心部设置有圆形的孔部121。孔部121的直径设置为比与隔膜920抵接的阀座138的面的直径小。
隔膜920被第一阀壳体191以及第二阀壳体192夹持,并且以与阀座139接触且孔部121的周围与阀座138接触的方式被固定于第一阀壳体191以及第二阀壳体192。阀座138以对隔膜920的孔部121的周围给予压力的方式而设置于第二阀壳体192。
由此,隔膜920对第一阀壳体191以及第二阀壳体192内进行分割。隔膜920与第一阀壳体191以及第二阀壳体192共同构成止回阀160,其中,止回阀160具有与第一通气孔111连通的环状的第一下阀室131以及经由连通路135与第二通气孔112连通的圆柱状的第一上阀室133。
另外,隔膜920与第一阀壳体191以及第二阀壳体192共同构成排气阀170,其中,排气阀170具有与第一通气孔110连通的圆柱状的第二下阀室132以及经由连通路135与第一上阀室133连通的环状的第二上阀室134。各个阀室的形状是在垂直于隔膜920的方向俯视观察时的形状。止回阀160、连通路135以及排气阀170沿着X轴方向配设。
第一阀壳体191的六个开口部182在X轴方向俯视下设置于比第一下阀室131以及第二下阀室132更靠周边侧的位置。关于六个开口部182,其中三个开口部182沿着X轴方向配设。其他三个开口部182在隔着第一下阀室131以及第二下阀室132而位于与以上三个开口部182相反的一侧,并以与以上三个开口部182并列的方式沿着X轴方向配设。
第二阀壳体192的六个第一突出部180在X轴方向俯视下设置于比第一上阀室133以及第二上阀室134更靠周边侧的位置。六个第一突出部180以与六个开口部182对置的方式配设。
在第一密封件951,且在面对第一上阀室133、连通路135以及第二上阀室134的区域设置有第二贯通孔156A~156C。第二贯通孔156A例如是中心轴与第一上阀室133大致相同的圆形状。第二贯通孔156B例如是中心轴与第二上阀室134大致相同的圆形状。
接下来,在第二密封件952,且在面对第一下阀室131以及第二下阀室132的区域设置有第一贯通孔155A~155B。第一贯通孔155A例如是中心轴与第一下阀室131大致相同的圆形状。第一贯通孔155B例如是中心轴与第二下阀室132大致相同的圆形状。
接下来,对阀901的制造方法进行说明。首先,将第二阀壳体192、第二密封件952、隔膜920、第一密封件951、以及第一阀壳体191层叠,使六个第一突出部180与六个开口部182嵌合。由此,隔膜920经由第一密封件951以及第二密封件952被第一阀壳体191以及第二阀壳体192夹持。
接下来,将由第二阀壳体192、第二密封件952、隔膜920、第一密封件951以及第一阀壳体191所构成的层叠体载置于台S上(参照图12),对六个第一突出部180的前端部进行热铆接。由此,六个第一突出部180的前端部被压塌,从而得到阀901。
对于以上那样的阀901,谋求进一步的低成本化。特别是隔膜920需要使用可靠性非常高的材料,因此这成为阀901的制造成本高的一个因素。
因此本申请的发明人设计了如下的阀501,其具备除去了未直接有助于作为阀的功能的第一密封件951、隔膜920以及第二密封件952中的从X轴方向俯视观察时比止回阀160以及排气阀170更靠周边侧的外侧部分J1~J6(参照图11、图12)之后的第一密封件151、第二密封件152以及隔膜120(参照图13)。由此,减少隔膜920的使用面积,从而实现了对阀901的制造成本的削减。
然而,在阀501中,如图13所示,在从X轴方向俯视观察时比第一突出部180更靠内侧的部分,第一阀壳体191以及第二阀壳体192经由第一密封件151与第二密封件152夹持隔膜120,但在比第一突出部180更靠外侧的部分,第一阀壳体191以及第二阀壳体192什么也没有夹持。
若对该阀501进行上述热铆接的话,则会导致第一阀壳体191的比第一突出部180更靠外侧的部分朝第二阀壳体192侧翘曲,且第二阀壳体192的比第一突出部180更靠外侧的部分朝第一阀壳体191侧翘曲。
因此,对于阀501的构造,来自阀501的内部的空气的泄漏变多,从而存在阀501的性能降低的问题。
另外,如图10所示,在将阀901与压电泵10连接而成的流体控制装置900中,阀901的翘曲也对压电泵10的翘曲给予影响。因此,也存在压电泵10的性能的降低的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供能够相比以往减少阀的制造成本而不使阀的性能比以往差的阀以及具备该阀的流体控制装置。
本实用新型的阀为了解决上述课题而具备以下的结构。
(1)隔膜,其设置有孔部;
第一密封件,其设置于上述隔膜的一个主面;
第一阀壳体,其经由上述第一密封件与上述隔膜接合,并具有第一孔、位于上述隔膜的一个主面侧并与上述第一孔连通的第一阀室、以及位于比上述第一阀室更靠外侧的位置的多个开口部;
第二密封件,其设置于上述隔膜的另一个主面;以及
第二阀壳体,其经由上述第二密封件与上述隔膜接合,并具有第二孔、位于上述隔膜的另一个主面侧并与上述第二孔连通的第二阀室、以及位于比上述第二阀室更靠外侧的位置的多个第一突出部,
通过上述多个第一突出部与上述多个开口部嵌合,由此上述隔膜经由上述第一密封件以及上述第二密封件而被上述第一阀壳体以及上述第二阀壳体夹持,
上述隔膜的上述孔部的周围在上述第二阀室与上述第二阀壳体抵接,从而将上述孔部覆盖,
上述第一密封件、上述隔膜以及上述第二密封件的各自的外周比上述第一阀壳体以及上述第二阀壳体的外周小,并设置于相对上述多个第一突出部靠内侧的位置,
上述第一阀壳体以及上述第二阀壳体的至少一方具有位于比上述多个第一突出部靠外侧的位置的多个第二突出部。
该结构的阀具有将第一阀壳体、第一密封件、隔膜、第二密封件以及第二阀壳体层叠的构造。而且,在该结构中,隔膜的外周比第一阀壳体以及第二阀壳体的外周小,而设置于相对上述多个第一突出部更靠内侧的位置。因此,与具有隔膜的外周和第一阀壳体以及第二阀壳体的外周相同的构造的第一比较例的阀901(参照图11)相比,该结构能够减少隔膜的使用面积。
另外,对于该结构中的阀,在从X轴方向俯视观察时比第一突出部更靠内侧的部分中,第一阀壳体以及第二阀壳体经由第一密封件和第二密封件而夹持隔膜。另一方面,在从X轴方向俯视观察时比第一突出部更靠外侧的部分中,多个第二突出部位于第一阀壳体与第二阀壳体之间。
因此,将由第一阀壳体、第一密封件、隔膜、第二密封件以及第二阀壳体构成的层叠体载置在台上,对多个第一突出部的前端部进行热铆接,多个第二突出部与第一阀壳体或者第二阀壳体接触,从而能够抑制第一阀壳体以及第二阀壳体中的比第一突出部更靠外侧的部分产生翘曲。即,在该结构中,能够抑制空气从阀内部泄漏。
因此,根据该结构,能够相比以往减少阀的制造成本而不使阀的性能比以往差。
(2)优选上述多个第二突出部的高度比上述多个第一突出部的高度低。
在该结构中,对比多个第二突出部更向第二阀壳体侧突出的多个第一突出部的前端部进行热铆接。
(3)优选上述多个第二突出部的高度等于上述第一密封件的厚度、上述隔膜的厚度以及上述第二密封件的厚度之和。
在该结构中,在第一阀壳体的比第一突出部更靠外侧的部分与第二阀壳体的比第一突出部更靠外侧的部分之间,存在高度等于第一密封件的厚度、隔膜的厚度以及第二密封件的厚度之和的多个第二突出部。
因此,在对多个第一突出部的前端部进行上述热铆接时,多个第二突出部与第一阀壳体或者第二阀壳体接触,因此能够进一步抑制第一阀壳体以及第二阀壳体中的比第一突出部更靠外侧的部分产生翘曲。即,在该结构中,能够进一步抑制空气从阀内部泄漏。
因此,根据该结构,能够相比以往减少阀的制造成本而不使阀的性能比以往差。
另外,本实用新型的流体控制装置为了解决上述课题具备以下的结构。
(4)泵,其设置有排出孔;以及
阀,其为上述(1)~(3)中任一项所述的阀,
上述第一阀壳体的上述第一孔与蓄留流体的流体蓄留部连接,
上述第二阀壳体的上述第二孔与上述泵的上述排出孔连接。
根据该结构,通过使用上述(1)~(3)中任一项的阀,在具备该阀的流体控制装置中也起到相同的效果。
根据本实用新型,能够相比以往减少阀的制造成本而不使阀的性能比以往差。
附图说明
图1是本实用新型的实施方式的流体控制装置100的主要部分的剖视图。
图2是图1所示的压电泵10的分解立体图。
图3是图1所示的阀101的分解立体图。
图4是图1所示的阀101的分解立体图。
图5是构成图1所示的阀101的第二阀壳体192的仰视图。
图6是图1所示的阀101的主要部分的剖视图。
图7是表示图1所示的压电泵10驱动期间的流体控制装置100的空气的流动的说明图。
图8是表示在图1所示的压电泵10停止驱动之后的流体控制装置100的空气的流动的说明图。
图9是表示本实用新型的实施方式的阀101、第一比较例的阀901以及第二比较例的阀501中的第二阀壳体192的位置与第二阀壳体192的翘曲量的关系的图。
图10是第一比较例的流体控制装置900的主要部分的剖视图。
图11是图10所示的阀901的分解立体图。
图12是图10所示的阀901的主要部分的剖视图。
图13是将第二比较例的阀501热铆接之前的阀501的主要部分的剖视图。
具体实施方式
以下,对本实用新型的实施方式的流体控制装置100进行说明。
图1是本实用新型的实施方式的流体控制装置100的主要部分的剖视图。流体控制装置100具备压电泵10和阀101。流体控制装置100是对被检侧者的血压进行测定的装置。压电泵10的上表面与阀101的底面接合,由此将阀101连接于压电泵10。
在阀101设置有与袖套109的腕带橡胶管109A连通的袖套连接口106A。袖套109的腕带橡胶管109A安装于阀101的袖套连接口106A,由此使流体控制装置100连接于袖套109。
另外,袖套109相当于本实用新型的“流体蓄留部”。
此处,对压电泵10与阀101的构造进行详述。首先,利用图1、图2对压电泵10的构造进行详述。
图2是图1所示的压电泵10的分解立体图。压电泵10具备基板91、挠性板51、隔板53A、加强板43、振动板单元60、压电元件42、隔板53B、电极导通用板70、隔板53C以及盖板54,并具有将它们依次层叠的构造。
此外,基板91、挠性板51、隔板53A、振动板单元60的一部分、隔板53B、电极导通用板70、隔板53C以及盖板54构成泵壳体80。而且,泵壳体80的内部空间相当于泵室45。
振动板单元60由振动板41、框板61、连结部62以及外部端子63构成。振动板单元60通过对金属板实施冲裁加工而形成。
在振动板41的周围设置有框板61。在框板61设置有用于电连接的外部端子63。振动板41通过连结部62与框板61连结。连结部62例如形成细环状。连结部62具有弹性构造,该弹性构造具有弹簧常数小的弹性。
因此,振动板41通过两个连结部62以两个点而柔软地弹性支承于框板61。因此,几乎不会妨碍到振动板41的弯曲振动。即,压电促动器40的周边部(当然中心部也一样)处于实际上未被限制的状态。
此外,在图2所示的例子中,虽然连结部62设置为两个位置,但也可以设置为三个位置以上。连结部62虽不妨碍压电促动器40的振动,但也会对压电促动器40的振动给予稍许影响。因此,例如通过将连结部62设置于三个位置,能够更自然地进行支承,也能够防止压电元件42的破裂。
在圆板状的振动板41的上表面设置有压电元件42。在振动板41的下表面设置有加强板43。由振动板41、压电元件42以及加强板43构成圆板状的压电促动器40。压电元件42由例如由锆钛酸铅系陶瓷构成。
此处,振动板41也可以由线膨胀系数比压电元件42以及加强板43大的金属板形成,并在粘合时使其加热固化。由此,压电促动器40整体不会翘曲,在压电元件42能够残留适当的压缩应力,从而能够防止压电元件42破裂。
例如,可以使振动板41为磷青铜(C5210)、不锈钢SUS301等线膨胀系数较大的材料,使加强板43为42镍或者36镍或者不锈钢SUS430等。
此外,对于振动板41、压电元件42以及加强板43,也可以从上到下按照压电元件42、加强板43、振动板41的顺序配置。在该情况下,通过设定构成加强板43、振动板41的材料来调整线膨胀系数,以便在压电元件42残留适当的压缩应力。
在框板61的上表面设置有隔板53B。隔板53B由树脂构成。隔板53B的厚度与压电元件42的厚度相同或比压电元件42稍厚。框板61将电极导通用板70与振动板单元60电绝缘。
在隔板53B的上表面设置有电极导通用板70。电极导通用板70由金属构成。电极导通用板70包括近似圆形开口的框部位71、向该开口内突出的内部端子73、以及朝外部突出的外部端子72。
内部端子73的前端通过焊接与压电元件42的表面接合。使通过焊接接合的位置相当于压电促动器40的弯曲振动的波节的位置,由此抑制内部端子73的振动。
在电极导通用板70的上表面设置有隔板53C。隔板53C由树脂构成。隔板53C具有与压电元件42相同程度的厚度。隔板53C是在压电促动器40振动时用于不使内部端子73的焊接部分与盖板54接触的隔离物。另外,防止压电元件42表面与盖板54过度靠近而因空气抵抗使振动振幅降低。因此,隔板53C的厚度形成为与压电元件42相同程度的厚度即可。
在隔板53C的上表面设置有盖板54。在盖板54设置有排出孔55、56。盖板54覆盖压电促动器40的上部。
另一方面,在振动板单元60的下表面设置有隔板53A。即,在挠性板51的上表面与振动板单元60的下表面之间插入有隔板53A。隔板53A具有在加强板43的厚度的基础上增加数10μm左右的厚度。隔板53A是在压电促动器40振动时用于不使压电促动器40与挠性板51接触的隔板。
在隔板53A的下表面设置有挠性板51。在挠性板51的中心设置有吸入孔52。
在挠性板51的下表面设置有基板91。在基板91的中央部设置有圆柱形的开口部92。挠性板51具有固定于基板91的固定部57和相比固定部57位于更靠中心侧的位置并面对开口部92的可动部58。
可动部58通过伴随着压电促动器40的振动的空气的压力变动,能够以与压电促动器40实际上相同的频率振动。将可动部58的固有振动频率设计为与压电促动器40的驱动频率相同或比压电促动器40的驱动频率稍低。
若将挠性板51的振动相位设为比压电促动器40的振动相位延迟(例如延迟90°)的振动,则挠性板51与压电促动器40之间的间隙的厚度变动实际上增加。
因此,若对外部端子63、72施加交流的驱动电压,则压电促动器40以同心圆状弯曲振动。另外,伴随着压电促动器40的振动,挠性板51的可动部58也振动。由此,压电泵10经由开口部92以及吸入孔52将空气向泵室45吸引。并且,压电泵10从排出孔55、56将泵室45的空气排出。
此时,在压电泵10中,压电促动器40的周边部实际上没有被固定。因此,利用压电泵10,能够减少伴随着压电促动器40的振动的损失,能够实现小型·低背并且获得较高的排出压力和较大的排出流量。
接下来,利用图1、图3~图6对阀101的构造进行详述。
图3、图4是图1所示的阀101的分解立体图。图3是从与袖套109连接的上面侧观察该阀101的分解立体图,图4是从与压电泵10接合的底面侧观察该阀101的分解立体图。图5是构成图1所示的阀101的第二阀壳体192的仰视图。图6是图1所示的阀101的主要部分的剖视图。
此处,图3、图5、图6记载有Z轴方向、Y轴方向、以及X轴方向。Z轴方向表示构成阀101的部件的层叠方向。X轴方向表示止回阀160、连通路135、以及排气阀170的配设方向。Y轴方向表示与Z轴方向以及X轴方向垂直的方向。
此外,本实用新型的“第一孔”相当于第二通气孔112。并且,本实用新型的“第二孔”相当于第一通气孔110、111。另外,本实用新型的“第一阀室”相当于第一上阀室133以及第二上阀室134。并且,本实用新型的“第二阀室”相当于第一下阀室131以及第二下阀室132。
如图1、图3、图4、图5所示,阀101具备第二阀壳体192、由长方形的薄膜构成的第二密封件152、由长方形的薄膜构成的隔膜120、由长方形的薄膜构成的第一密封件151、以及第一阀壳体191,阀101具有将它们依次层叠的构造。
如图1、图3、图4所示,第一阀壳体191具有:与袖套109连通的第二通气孔112、与流体控制装置100外部连通的第三通气孔113、从第三通气孔113的周围朝隔膜120侧突出的阀座139、以及六个开口部182。第一阀壳体191例如由树脂构成。阀座139形成为在中央部具有第三通气孔113的圆筒形状。
从X轴方向俯视观察时,第一阀壳体191的六个开口部182设置于比后述的第一下阀室131以及第二下阀室132更靠周边侧的位置。关于六个开口部182,其中三个开口部182沿着X轴方向配设。其他三个开口部182在隔着第一下阀室131以及第二下阀室132而在与上述的开口部182相反的一侧,以与上述三个开口部182并列的方式沿着X轴方向配设。
如图1所示,在第二阀壳体192的底面粘合有压电泵10的上表面。如图1、图3、图4、图5所示,第二阀壳体192具有:与压电泵10的排出孔56连通的第一通气孔110、与压电泵10的排出孔55连通的第一通气孔111、朝隔膜120侧突出的圆柱状的阀座138、以及与六个开口部182对置的六个第一突出部180。第二阀壳体192例如由树脂构成。第二阀壳体192的六个第一突出部180从X轴方向俯视观察时设置于比后述的第一上阀室133以及第二上阀室134更靠周边侧的位置。
另外,从X轴方向俯视观察时,第二阀壳体192在比六个第一突出部180更靠周边侧的位置具有六个第二突出部181。
在六个第一突出部180与六个开口部182嵌合的状态下,当从X轴方向俯视观察时,六个第二突出部181设置于比第一密封件151、隔膜120以及第二密封件152更靠周边侧的位置。
如图1、图3、图4所示,在隔膜120,且在与阀座138对置的区域的中心部设置有圆形的孔部121。孔部121的直径设置为小于与隔膜120抵接的阀座138的面的直径。隔膜120的外周分别比第一阀壳体191和第二阀壳体192的外周小。隔膜120例如由EPDM(乙丙橡胶)、硅橡胶等橡胶构成。
通过六个第一突出部180与六个开口部182嵌合,隔膜120经由第一密封件151以及第二密封件152被第一阀壳体191以及第二阀壳体192夹持。
由此,如图6所示,隔膜120覆盖了从X轴方向俯视观察时比第一阀壳体191的六个开口部182更靠内侧的区域,并覆盖了从X轴方向俯视观察时比第二阀壳体192的六个第一突出部180更靠内侧的区域,隔膜120与阀座138接触,并且孔部121的周围与阀座138接触。阀座138以对隔膜120的孔部121的周围给予压力的方式而设置于第二阀壳体192。
隔膜120对第一阀壳体191以及第二阀壳体192内进行分割。隔膜120与第一阀壳体191以及第二阀壳体192共同构成止回阀160,其中,止回阀160具有与第一通气孔111连通的环状的第一下阀室131以及经由连通路135与第二通气孔112连通的圆柱状的第一上阀室133。
另外,隔膜120与第一阀壳体191以及第二阀壳体192共同构成排气阀170,其中,排气阀170具有与第一通气孔110连通的圆柱状的第二下阀室132以及经由连通路135与第一上阀室133连通的环状的第二上阀室134。
各个阀室的形状是从垂直于隔膜120的方向俯视情况下的形状。止回阀160、连通路135以及排气阀170沿着X轴方向设置。
第一下阀室131、第二下阀室132、第一上阀室133以及第二上阀室134各自的直径例如为7.0mm。与隔膜120抵接的阀座138的面的直径例如为1.5mm。
在第一密封件151,且在面对第一上阀室133、连通路135以及第二上阀室134的区域设置有第二贯通孔156A~156C。第二贯通孔156A是例如形成为中心轴大致与第一上阀室133相同的圆形状。第二贯通孔156B例如形成为中心轴大致与第二上阀室134相同的圆形状。
第二贯通孔156A、156B的各自的直径例如是6.6mm。即,第一密封件151的外周分别比第一阀壳体191和第二阀壳体192的外周小。第一密封件151例如包括双面胶带或粘合剂。
接下来,在第二密封件152,且在面对第一下阀室131以及第二下阀室132的区域,设置有第一贯通孔155A、155B。第一贯通孔155A例如形成为中心轴大致与第一下阀室131相同的圆形状。第一贯通孔155B例如形成为中心轴大致与第二下阀室132相同的圆形状。
第一贯通孔155A、155B的各自的直径例如为6.6mm。即,第二密封件152的外周分别比第一阀壳体191和第二阀壳体192的外周小。第二密封件152例如包括双面胶带或粘合剂。
第一贯通孔155A的直径比阀座138的直径大,且比第一下阀室131的直径小。即,第一贯通孔155A的外周比阀座138的外周大,且比第一下阀室131的外周小。同样,第一贯通孔155B的直径比第二下阀室132的直径小。即,第一贯通孔155B的外周比第二下阀室132的外周小。
以上,在阀101中,第一密封件151的一部分位于第一上阀室133以及第二上阀室134内。同样,第二密封件152的一部分位于第一下阀室131以及第二下阀室132内。如图1所示,阀101具有止回阀160和排气阀170。
首先,止回阀160由如下部分构成,即:具备第一通气孔111的第二阀壳体192的一部分、具备第二通气孔112的第一阀壳体191的一部分、隔膜120的孔部121的周围、以及与该周围抵接而覆盖孔部121的阀座138。止回阀160允许流体从第一下阀室131侧朝第一上阀室133侧流动,并遮断流体从第一上阀室133侧朝第一下阀室131侧的流动。
止回阀160利用第一下阀室131与第一上阀室133之间的压力差而使隔膜120相对于阀座138抵接或者分离。
接下来,排气阀170由如下部分构成,即:具备第一通气孔110的第二阀壳体192的一部分、具备第二通气孔112以及第三通气孔113的第一阀壳体191的一部分、隔膜120的一部分、以及从第三通气孔113的周围朝隔膜120侧突出而与隔膜120抵接而被覆盖的阀座139。
排气阀170利用第二下阀室132与第二上阀室134之间的压力差而使隔膜120相对于阀座139抵接或者分离。
接下来,对阀101的制造方法进行说明。首先,将第二阀壳体192、第二密封件152、隔膜120、第一密封件151以及第一阀壳体191层叠,使六个第一突出部180与六个开口部182嵌合。由此,隔膜120经由第一密封件151以及第二密封件152而被第一阀壳体191以及第二阀壳体192夹持。
接下来,将由第二阀壳体192、第二密封件152、隔膜120、第一密封件151以及第一阀壳体191所构成的层叠体载置于台S上(参照图6),对六个第一突出部180的前端部进行热铆接。由此,将六个第一突出部180的前端部压塌,从而得到图6所示的阀101。
如图6所示,在从X轴方向俯视观察时,阀101在比第一突出部180更靠内侧的部分,第一阀壳体191以及第二阀壳体192经由第一密封件151和第二密封件152夹持隔膜120。另一方面,在比第一突出部180更靠外侧的部分设置有六个第二突出部181。
因此,将由第一阀壳体191、第一密封件151、隔膜120、第二密封件152以及第二阀壳体192所构成的层叠体载置于台S上,对六个第一突出部180的前端部进行热铆接,第一阀壳体191中的比第一突出部180更靠外侧的部分与六个第二突出部181接触,因此能够抑制第一阀壳体191中的比第一突出部180更靠外侧的部分朝第二阀壳体192侧翘曲。另外,能够抑制第二阀壳体192中的比第一突出部180更靠外侧的部分朝第一阀壳体191侧翘曲。即,在本实施方式中,能够抑制空气从阀101内部泄漏。
因此,根据本实施方式,能够相对以往减少阀101的制造成本而不会使阀的性能比以往差。
此外,六个第二突出部181的各自的高度优选与第一密封件151的厚度、隔膜120的厚度以及第二密封件152的厚度之和相等。在该情况下,六个第二突出部181位于第一阀壳体191的比第一突出部180更靠外侧的部分与第二阀壳体192的比第一突出部180更靠外侧的部分之间,其中,六个第二突出部181具有与第一密封件151的厚度、隔膜120的厚度以及第二密封件152的厚度之和相等的高度。
因此,即便对六个第一突出部180的前端部进行上述热铆接,由于第一阀壳体191中的比第一突出部180更靠外侧的部分与六个第二突出部181接触,因此能够进一步抑制第一阀壳体191以及第二阀壳体192中的比第一突出部180更靠外侧的部分产生翘曲。即,能够进一步抑制空气从阀101内部泄漏。
接下来,对血压测定时的流体控制装置100的动作进行说明。
图7是表示在图1所示的压电泵10驱动期间的流体控制装置100的空气的流动的说明图。
流体控制装置100在开始进行血压的测定时,首先使压电泵10驱动。若压电泵10驱动,则首先空气会从开口部92以及吸引孔52流入压电泵10内的泵室45。接下来,空气从排出孔55、56排出,流入阀101的第二下阀室132以及第一下阀室131双方。
由此,在排气阀170中,第二下阀室132的压力比第二上阀室134的压力高。因此,如图7所示,隔膜120对第三通气孔113进行密封而遮断第二通气孔112与第三通气孔113的通气。
另外,在止回阀160中,第一下阀室131的压力比第一上阀室133的压力高。因此,隔膜120的孔部121的周围从阀座138离开,第一通气孔111与第二通气孔112经由孔部121连通。
其结果,空气从压电泵10经由阀101的第一通气孔111、孔部121、第二通气孔112而朝袖套109送出(参照图7),袖套109内的压力(空气压)升高。
此外,隔膜120以隔膜120的孔部121的周围与阀座138接触的方式而固定于第一阀壳体191以及第二阀壳体192。而且,该阀座138对隔膜120的孔部121的周围给予压力。
由此,经由阀101的第一通气孔111而从孔部121流出的空气成为比压电泵10的排出压力稍低的压力,从孔部121流入第一上阀室133以及第二上阀室134。另一方面,对第二下阀室132施加压电泵10的排出压力。
其结果,在阀101中,第二下阀室132的压力比第二上阀室134的压力稍高,从而维持隔膜120对第三通气孔113进行密封而将孔部121开放的状态。
此外,在该阀101中,如图3、图4所示,各阀室131、132、133、134的各自的外形是圆形状,因此对隔膜120(特别是孔部121附近的周围)均衡地施加张力。
因此,能够抑制隔膜120的孔部121在相对于阀座138倾斜的状态下抵接,并能够抑制隔膜120的孔部121相对于阀座138在水平方向偏离。因此,利用该阀101,能够更可靠地进行各个阀的开闭。
图8是表示图1所示的压电泵10刚刚停止驱动之后的流体控制装置100的空气的流动的说明图。
若血压的测定结束,则流体控制装置100停止压电泵10的驱动。此处,若压电泵10的驱动停止,则泵室45、第一下阀室131以及第二下阀室132的空气从压电泵10的吸引孔52以及开口部92朝流体控制装置100的外部迅速排气。另外,在第一上阀室133与第二上阀室134,从第二通气孔112施加袖套109的压力。
其结果,在止回阀160中,第一下阀室131的压力比第一上阀室133的压力低。隔膜120与阀座138抵接,从而对孔部121进行密封。
另外,在排气阀170中,第二下阀室132的压力比第二上阀室134的压力低。隔膜120从阀座139离开而将第三通气孔113敞开。
即,在阀101中,第二通气孔112与第三通气孔113经由连通路135以及第二上阀室134连通。由此,袖套109的空气经由第二通气孔112、连通路135以及第二上阀室134而从第三通气孔113迅速排气(参照图8)。
因此,根据该实施方式的阀101,在袖套109填充了压缩空气后,能够从袖套109将空气迅速排气。
另外,在阀101中,如上述那样,第二密封件152的一部分位于第一下阀室131以及第二下阀室132内,第一密封件151的一部分位于第一上阀室133以及第二上阀室134内。
因此,第一密封件151以及第二密封件152能够进行第一阀壳体191、第二阀壳体192以及隔膜120的粘合,以及能够进行对存在于各阀室131、132、133、134内的异物的捕捉。
因此,根据阀101,即使例如有异物混入阀101内,也能够抑制由异物引起的错误动作。特别是在排气阀170中,能够抑制由异物引起的阀座139的第三通气孔113的关闭。
另外,具备该实施方式的阀101的流体控制装置100也能够起到相同的效果。
此外,阀101的性能通过压力损失以及泄漏压力来表示。特别是,空气从压电泵10驱动期间的阀101的第一通气孔110、111朝第三通气孔113的泄漏(leak),这对阀101的性能产生较大影响。
压力损失是止回阀160处于打开状态时的损失。在隔膜120施加有张力,阀座138以对隔膜120的孔部121的周围给予压力的方式而设置于第二阀壳体192。即,在隔膜120施加有从第一上阀室133侧朝向第一下阀室131侧的应力。
因此,若使止回阀160处于打开的状态,则第一上阀室133的压力P2比第一下阀室131的压力P1降低与上述的应力对应的量。压力损失通过“压力损失=第一下阀室131的压力P1-第一上阀室133的压力P2”的算式计算。
由于该压力损失,排气阀170在空气从阀101的第一通气孔111向袖套109送入的期间,始终施加有使排气阀170处于关闭状态的力(从第二下阀室132侧将隔膜120按压于阀座139的力),因此排气阀170处于关闭的状态。
此处,若压力损失较小,则第一上阀室133的压力P2与第一下阀室131的压力P1之差变小。即,使排气阀170处于关闭的状态的力(从第二下阀室132侧将隔膜120按压于阀座139的力)减少,从阀101的第一通气孔110、111朝向第三通气孔113的空气的泄漏(leak)增加。
若泄漏较多,则从阀101的第一通气孔111向袖套109填充空气时,效率变差。阀101利用由隔膜120的张力所产生的压力损失,抑制袖套109的空气从第三通气孔113泄漏。
另外,泄漏压力通过“泄漏压力=压电泵10驱动期间的袖套109的压力-压电泵10停止驱动5秒后的袖套109的压力”的算式计算。
以下,将本实用新型实施方式的阀101(参照图1)、第一比较例的阀901(参照图12)以及第二比较例的阀501(参照图13)进行比较。
此外,阀501与阀901不同点如上所述,即:具备除去了第一密封件951、隔膜920、以及第二密封件952中的从X轴方向俯视观察时比止回阀160以及排气阀170更靠作为周边侧的外侧部分J1~J6(参照图12、图13)之后的第一密封件151、第二密封件152、以及隔膜120。而且,阀101与阀501的不同点在于具备第二突出部181。
图9是表示本实用新型的实施方式的阀101、第一比较例的阀901以及第二比较例的阀501中的第二阀壳体192的位置与第二阀壳体192的翘曲量的关系的图。图9中示出了通过激光位移仪测定了阀101、阀901以及阀501中的第二阀壳体192的从A点通过B点直至C点的翘曲量的结果。
此处,如图5所示,A点以及C点是第二阀壳体192的位于比第一突出部180更靠外侧的部分的点,B点是第二阀壳体192的位于比第一突出部180更靠内侧的部分的点。
接下来,驱动压电泵10而对阀101、501、901施加压电泵10的排出压力40(kPa),对阀101、501、901的压力损失以及泄漏压力进行测定,其结果如表1所示。
表1
压力损失[kPa] | 泄漏压力[kPa] | |
阀101 | 0.7 | 0.1 |
阀501 | 0.1 | 1.1 |
阀901 | 0.7 | 0.1 |
通过实验可知,阀501中压力损失为0.1(kPa),与此相对地,阀101、901中压力损失为0.7(kPa)。另外,可知阀501中泄漏压力为1.1(kPa),与此相对地,阀101、901中泄漏压力为0.1(kPa)。
可以认为得出以上的结果的理由是:在阀501中,将由第一阀壳体191、第一密封件151、隔膜120、第二密封件152以及第二阀壳体192所构成的层叠体载置在台S上,对六个第一突出部180的前端部进行热铆接时,第一阀壳体191中的比第一突出部180更靠外侧的部分朝向第二阀壳体192侧翘曲。由此,可以认为在阀501中,未充分得到隔膜120的张力,即未产生与阀901同等的压力损失,从而泄漏压力比阀101、901高。
与此相对地,可以认为在阀101中,将层叠体载置在台S上,在对六个第一突出部180的前端部进行热铆接时,第一阀壳体191中的比第一突出部180更靠外侧的部分与六个第二突出部181接触,从而能够抑制翘曲。由此,可以认为在阀101中,充分地得到了隔膜120的张力,即产生与阀901同等的压力损失,从而能够抑制空气从阀101内部泄漏。
因此,根据本实施方式的阀101,能够相比以往进一步减少阀101的制造成本,而不会使阀的性能比以往差。
《其他的实施方式》
此外,上述的实施方式中使用空气作为流体,但并不局限于此,该流体也也可以采用空气以外的气体。
另外,上述的实施方式中的泵具备单面(unimorph)型弯曲振动的促动器40,但也可以具备在振动板的两面粘贴压电元件而成为双面(Bimorph)型弯曲振动的促动器。
另外,上述的实施方式中的泵具备通过压电元件42的伸缩而弯曲振动的促动器40,但不局限于此。例如,也可以具备通过电磁驱动而弯曲振动的促动器。
另外,在上述的实施方式中,压电元件由锆钛酸铅系陶瓷构成,但不局限于此。例如,也可以由铌酸钾钠系及碱铌酸系陶瓷等非铅系压电体陶瓷的压电材料等构成。
另外,在上述的实施方式中,第二突出部181设置于第二阀壳体192,但不局限于此。第二突出部181也可以设置于第一阀壳体191。
另外,上述的实施方式的阀101具有第二密封件152,其中,第一贯通孔155A的外周比第一下阀室131的外周小,第一贯通孔155B的外周比第二下阀室132的外周小(参照图1),但不局限于此。例如,也可以具有如下第二密封件,即:第一贯通孔155A的外周与第一下阀室131的外周相等,第一贯通孔155B的外周与第二下阀室132的外周相等。
同样,上述的实施方式的阀101具有第一密封件151,其中,第二贯通孔156A的外周比第一上阀室133的外周小,第二贯通孔156B的外周比第二上阀室134的外周小(参照图1),但不局限于此。例如,也可以具有如下第一密封件,即:第二贯通孔156A的外周与第一上阀室133的外周相等,第二贯通孔156B的外周与第二上阀室134的外周相等。
最后,对于上述的实施方式的说明,是通过全部的点来进行例示,应该认为不是有限制性的。本实用新型的范围不是通过上述的实施方式示出,而是通过权利要求书示出。并且,本实用新型的范围包括在与权利要求书等同的意味以及范围内的全部的变更。
附图标记的说明
S…台;10…压电泵;40…压电促动器;41…振动板;42…压电元件;43…加强板;45…泵室;51…挠性板;52…吸引孔;53A、53B、53C…隔板;54…盖板;55、56…排出孔;57…固定部;58…可动部;60…振动板单元;61…框板;62…连结部;63、72…外部端子;70…电极导通用板;71…框部位;73…内部端子;80…泵壳体;91…基板;92…开口部;100…流体控制装置;101…阀;106A…袖套连接口;109…袖套;109A…腕带橡胶管;110、111…第一通气孔;112…第二通气孔;113…第三通气孔;120…隔膜;121…孔部;131…第一下阀室;132…第二下阀室;133…第一上阀室;134…第二上阀室;135…连通路;138、139…阀座;151…第一密封件;152…第二密封件;155A、155B…第一贯通孔;156A、156B…第二贯通孔;160…止回阀;170…排气阀;180…第一突出;181…第二突出部;182…开口部;191…第一阀壳体;192…第二阀壳体;501…阀;900…流体控制装置;901…阀;920…隔膜;951…第一密封件;952…第二密封件。
Claims (4)
1.一种阀,其特征在于,具备:
隔膜,其设有孔部;
第一密封件,其设置于所述隔膜的一个主面;
第一阀壳体,其经由所述第一密封件与所述隔膜接合,并具有第一孔、位于所述隔膜的一个主面侧并与所述第一孔连通的第一阀室、以及位于比所述第一阀室更靠外侧的位置的多个开口部;
第二密封件,其设置于所述隔膜的另一个主面;以及
第二阀壳体,其经由所述第二密封件与所述隔膜接合,并具有第二孔、位于所述隔膜的另一个主面侧并与所述第二孔连通的第二阀室、以及位于比所述第二阀室更靠外侧的位置的多个第一突出部,
通过所述多个第一突出部与所述多个开口部嵌合,由此所述隔膜经由所述第一密封件以及所述第二密封件而被所述第一阀壳体以及所述第二阀壳体夹持,
所述隔膜的所述孔部的周围在所述第二阀室与所述第二阀壳体抵接,从而将所述孔部覆盖,
所述第一密封件、所述隔膜以及所述第二密封件的各自的外周比所述第一阀壳体以及所述第二阀壳体的外周小,并设置于比所述多个第一突出部靠内侧的位置,
所述第一阀壳体以及所述第二阀壳体的至少一方具有位于比所述多个第一突出部靠外侧的位置的多个第二突出部。
2.根据权利要求1所述的阀,其特征在于,
所述多个第二突出部的高度比所述多个第一突出部的高度低。
3.根据权利要求1或2所述的阀,其特征在于,
所述多个第二突出部的高度与所述第一密封件的厚度、所述隔膜的厚度以及所述第二密封件的厚度之和相等。
4.一种流体控制装置,其特征在于,具备:
泵,其设有排出孔;以及
权利要求1~3中任一项所述的阀,
所述第一阀壳体的所述第一孔与蓄留流体的流体蓄留部连接,
所述第二阀壳体的所述第二孔与所述泵的所述排出孔连接。
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