专利名称：活塞泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压缩空气等气体的活塞泵，特别是涉及一种小型、轻量的，在较低压力领域使用的活塞泵。并且，还涉及使用该活塞泵的血压测定装置。
背景技术：
一般地，在血压测量仪中设置有为了系紧手臂部而能够输送压缩空气的泵。最近，特别是自动血压测量仪的广泛销售，隔膜式的泵开始被使用(例如特开昭63-289276号公报)。参照图32对其一例加以说明。该隔膜式泵，将马达942的旋转轴940的旋转，变换为曲轴938的往复运动，并将其传递到连杆936，由此传递给具有由铁球952所调整的嵌合部的压碎机(クラツシヤ一)954，由该压碎机954使隔膜900上下运动。由该压碎机954将隔膜900拉到下侧时，空气从外部经吸入口927(左室的吸入口未图示)而吸入，进而由吸入口927打开阀928，由此使气体流入隔膜内。另一方面，由该压碎机954将隔膜900推到上侧时，排气阀918打开，空气从吐出口932排出。
但是，这样的隔膜式泵，不仅部件的数目多，组装工序繁杂，而且在到达较低压力时消费的电流多。另一方面，以往的活塞泵与上述隔膜式泵相同，不仅包含螺丝类等以及弹簧类等的机械性接合部件，部件的数目较多，更为高价，而且在到达较低压力时其效率也未必高。本发明是鉴于上述问题而提出，其目的在于提供简单、高效、更小型的活塞泵。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的活塞泵的特征在于，具有筒状的汽缸，沿该汽缸内侧往复运动的活塞，通过装在该汽缸内的该活塞的往复运动使由所述汽缸及所述活塞所形成的泵室的容积发生变化、由此使吸入气体通过的吸气口，由所述泵室的容积变化而使排出气体通过的排气口，设置在配置于所述活塞顶部的吸气口的吸气阀，设置在配置于所述汽缸顶部的排气口的排气阀。
更具体地，本发明提供具有以下特征的活塞泵。
(1)一种活塞泵，具有筒状的汽缸；沿该汽缸内侧往复运动的活塞；吸入到由所述汽缸及所述活塞所形成的泵室内的气体通过的吸气口；以及从所述汽缸排出的气体通过的排气口，该活塞泵由所述活塞的往复运动而改变所述泵室的容积，从所述吸气口吸入气体的同时，从所述排气口将气体排出，其特征在于，所述吸气口与增加所述泵室的容积时打开的吸气阀一起配置于所述活塞的顶部，所述排气口与减少所述泵室的容积时打开的排气阀一起配置于所述汽缸的顶部。
本发明的活塞泵，具有筒状的汽缸，沿该汽缸内侧往复运动的活塞，吸入到由所述汽缸及所述活塞所形成的泵室内的气体通过的吸气口，以及从所述汽缸排出气体所通过的排气口。筒状的汽缸，其外侧是圆柱状，其内侧形成中空可以制成所谓的圆筒状。而且，外侧也可以制成完全不同的形状。在该汽缸内安装有活塞，希望活塞的外侧形状模仿汽缸的内侧形状。活塞只要能够在汽缸的内侧沿其内壁在汽缸的轴向进行往复运动即可，更希望具有该往复运动能够顺利进行的形状。
在该汽缸的内侧，形成由活塞(特别是顶部或头部)、汽缸内壁、以及汽缸顶部(或先端部)所围成的泵室。所以，该泵室的容积随活塞在汽缸侧的轴向位置的不同而不同。
吸入及排出的气体，可以是空气、氧气、氮气、二氧化碳等一般的气体，也可以是水蒸气及氟龙(フロン)等随条件而发生相变的物质，而且，还可以是它们的混合物或混合有颗粒等固体的物质。进而，本发明的活塞泵不仅适用于气体，而且还可以适用于液体等流体。向泵室的吸入及从泵室的排出，主要是与泵室的容积的变化相关联而进行，吸入、排出气体所通过的吸入口及排出口，被设置在形成该泵室的要素(以下称形成要素)中的至少一个或以上。这些口(以下称“开口”)分别有一个或一个以上即可，而且，也可以是一个开口兼做吸入口及排出口，也可以是多个开口作为吸入口及排出口的功能。这些开口，在设定的各形成要素中，在该泵室侧可以是至少在既定的时间或时刻打开。
由往复运动使所述泵室的容积发生变化，为了使从所述吸气口吸入气体，同时从所述排气口排出气体，该活塞在与滑动的汽缸内壁之间能够在保持既定的气封性的同时而往复运动即可。所谓既定的气封性，是指作为活塞泵具有充分功能的气封性。活塞的往复运动，主要是由从外部向活塞传递的驱动力而进行。在保持气封性的同时，由外部驱动力使活塞移动，而使泵室的容积增加时，泵室与外部相比气压下降，所以设置于吸气口的吸气阀打开即可。该吸气阀可以配置在活塞的顶部(或头部)及/或活塞的中间部或底部，更希望配置在顶部。这是由于能够使泵室的最小容积可以变得更小。而且，在由活塞的逆向运动使泵室的体积减少时，排气口处配置的排气阀打开即可。该排气阀可以配置在汽缸的顶部(或先端部、或头部)。
这样，将设有吸气阀的吸气口配置在活塞的顶部，将设有排气阀的排气口配置在汽缸的顶部时，与吸气口及排气口一起配置于活塞的顶部(或汽缸的顶部)的情况相比，能够使配置效率提高，使汽缸及活塞的直径减小。
而且，期待气体的流动是容易向一个方向且圆滑地流动。例如，如果汽缸的顶部平坦，活塞的顶部也平坦，则活塞到达上止点时不容易发生相互干涉，可以使最小泵室容积减小，这样，即使是同一行程，也可以使压缩率增大。所述吸气口及排气口，也可以是包含在平板上开设的圆形的开口等单出的孔(或穴)。而且，还可以是由软管(hose)、管(tube)、导管(pipe)等的截面所形成。而且，吸气阀及排气阀，也并不作特别的限定，希望使用片状阀等，但也可以使用其它任意形式的阀。例如，既可以是在平坦的柔软性板状阀的周围边缘的一处以铰链状地被固定，以进行阀的开闭的形式的阀，也可以涉及为伞状的形状，通过固定其柄(相当于中央的垂直棒)，由伞面的柔软性能力使阀开为平面的形式的阀。
(2)根据上述(1)所记载的活塞泵，其特征在于，所述吸气阀配置于所述泵室一侧。
所谓吸气阀配置于泵室一侧是指，可以是吸气阀配置于活塞的泵室一侧，通过与活塞的紧密接合使吸气口关闭，使吸气阀从活塞离开的力产生作用时打开吸气口的阀。例如可以是吸气阀配置于活塞的顶部，配置于形成该顶部的壁的泵室一侧的情况。更具体地，如果将片状式阀配置于形成活塞顶部的壁的泵室一侧，且该阀以覆盖设在形成顶部的壁上的吸气口的形式来设置的话，则可以不使用特别高度的控制技术，在泵室形成比外部气体低的压力时，能够打开吸气阀，而且，在泵室形成比外部气体高的压力时，能够关闭吸气阀。这里，所谓外部气体，是指与吸气口的泵室侧相反一侧的空间或气压，也可以说是供给被吸入气体一侧的空间或气压。
(3)根据上述(1)或(2)所记载的活塞泵，其特征在于，所述排气阀配置于所述汽缸顶部的所述泵室的相反一侧。
所谓排气阀配置于汽缸顶部的泵室的相反一侧，意味着排气阀配置于汽缸的顶部，且配置于与形成该顶部的壁的泵室的相反一侧。这里，所谓汽缸的顶部，希望是形成汽缸的轴向的一方的端面的部位。该轴方向最好是沿着活塞往复运动的方向。汽缸的顶部希望是封闭所述汽缸的一方的端面的部件，最好是形成板或壁的部件。
例如，如果片状的阀配置于与形成汽缸顶部的壁的泵室相反的一侧，且该阀以覆盖排气口的方式而配置的话，则可以不使用特别高度的控制技术，在泵室形成比外部气体低的压力时，能够关闭排气阀，而且，在泵室形成比外部气体高的压力时，能够打开排气阀。这里，所谓外部气体，是指与排气口的泵室侧相反一侧的空间或气压，也可以说是送入被排出气体一侧的空间或气压。这样，吸气阀与排气阀联动并发挥作用，能够使泵高效率地工作。
(4)根据上述(1)～(3)中任一项所记载的活塞泵，其特征在于，所述活塞在所述泵室的相反一侧具有与所述吸气口相通的开口部，该开口部，使经由所述吸气口被吸入到所述泵室内的空气通过，能够存储该空气的充气腔以通到所述开口部的方式配置，该充气腔由至少有一个充气腔吸气口的围栏所围成。
这里，所谓充气腔，可以是包含类似于空气室的空间。通向吸气口的开口部，可以是对于充气腔而打开，以便能够从该充气腔吸引空气。该充气腔，可以是由一个或多个壁形成的围栏所构成，由这样的围栏规定该充气腔的主要部分。围栏的形状可以包含矩形、圆形、球形及它们的组合形状，换言之可以由箱状包围充气腔。充气腔的吸气口，可以是设在充气腔上的开口。例如可以是包含设置于充气腔的围栏的开口部等。在该开口部中可以设置开闭阀等。
(5)一种活塞泵，具有有顶部的筒状汽缸；沿该汽缸内侧往复运动的活塞；吸入到由所述汽缸及所述活塞在所述汽缸的顶部侧所形成的泵室内的气体通过的吸气口；以及从所述汽缸排出的气体通过的排气口，该活塞泵对应于由所述活塞的往复运动而改变的所述泵室的容积，从所述吸气口吸入气体的同时，从所述排气口将气体排出，其特征在于，所述吸气口与增加所述泵室的容积时打开的吸气阀一起配置于所述汽缸的顶部，所述排气口与减少所述泵室的容积时打开的排气阀一起配置于所述活塞。
(6)根据上述(5)所记载的活塞泵，其特征在于，所述吸气阀配置于所述泵室一侧。
(7)根据上述(1)～(6)中任一项所记载的活塞泵，其特征在于，所述活塞与耦合部件相结合，使所述活塞可沿其圆周方向自由转动，所述耦合部件与驱动的连接部件相连接，使结合的所述活塞能够在所述汽缸内往复运动。
活塞可以是通过能够在活塞的圆周方向上旋转的环状耦合部件而接合于连接部件。所谓能够在活塞的圆周方向上旋转，意味着是可以向左及/或向右方向旋转的状态。旋转可以是一周旋转或部分旋转。耦合部件是使活塞与连接部件相接合的部件，可以是保持与活塞之间的既定的自由度的同时，从连接部件向活塞传递机械力的部件。例如，可以是在不是活塞顶部(即位于泵室一侧的活塞的端部)的一侧，例如在基底部(相当于距泵室远的一侧)，设置能够沿活塞的周围方向(例如如果是圆筒状活塞时，则是圆周方向)旋转的耦合部件(可以包含后面叙述的实施例中的耦合·环等)。连接于该耦合部件的连接部件(例如，可以包含后面叙述的实施例中的连接·环等)可以由外部驱动力而动作。该外部驱动力包含任何种类的力，并没有特别的限定，可以是由连接于马达轴的曲轴的驱动力。由曲轴驱动的旋转运动变换为往复运动。
(8)根据上述(7)所记载的活塞泵，其特征在于，所述活塞在所述活塞的圆周方向上连续设置有在其内侧与所述耦合部件相结合的凹部，该凹部至少包含既定的第一球面的一部分，所述耦合部件在所述圆周方向上连续设置有与所述凹部相对应的凸部，该凸部至少包含既定的第二球面的一部分，以便在所述圆周方向及轴方向可旋转地结合于所述凹部，所述凸部与所述凹部相结合，从所述连接部件向所述活塞传递驱动力，由此使所述活塞往复运动。
所谓活塞的内侧，可以包含不面对汽缸内壁的一侧，例如，在由圆筒形将一方的端部封闭，使之为杯状的形状的活塞中，可以包含该杯内侧或圆筒的中空部。内侧的凹部可以包含诸如在杯的内壁相当的部位凹下的沟槽。该凹部的凹坑，最好在与杯的内侧内接了球时具有与形成的球面的一部分大体相同的曲率。耦合部件的凸部，最好具有与大体相同或稍小的球面大体相同的曲率，以便与上述凹部相吻合。上述凹部及/或凸部最好在活塞的圆周方向上是连续性的。
(9)根据上述(1)～(8)中任一项所记载的活塞泵，其特征在于，所述活塞的至少与所述汽缸内壁相滑动的部分是由自润滑材料所构成。
所谓活塞的至少与汽缸内壁相滑动的部分是由自润滑材料所构成，可以是将由这样的自润滑材料所构成的部件配置于汽缸的内壁，即配置于活塞的外周。而且，也可以包含将自润滑材料涂层于活塞的外周。这些自润滑材料并不限于一定要求遍及外周的全体，也可以包含仅在其一部分上配置这样的材料。为了使润滑特性在周围方向上均匀，希望在外周的一周上配置这样的材料，而且，还可以根据需要，在活塞上以卷带的方式配置一层或更多重叠的自润滑材料。作为自润滑材料，不限于该材料自身具有自润滑性的情况，及将自润滑材料与润滑剂相混合的材料，可以进行适当的选择使用。例如，可以使用特氟龙(注册商标)等有机系列的固体润滑剂，二硫化钼及石墨等无机系列的固体润滑剂的复合材料。进而，还可以使用含浸有油及硅树脂等液体状物质的材料。而且，还可以包含后面的实施例中说明的高分子材料及合成树脂。这些材料，可以使用于活塞、汽缸、活塞头、汽缸头、耦合部件、连接部件、曲轴、外壳、及其它的部件。
上述滑动性优异的材料，不仅可用于活塞，而且还可以用于其它部件(例如汽缸、耦合部件、连接部件等)及其对耦部件。根据滑动条件，也有希望双方都使用上述材料的情况。而且，不仅是材料，材料的表面特性(例如表面粗糙度)等有时也是重要的。
(10)根据上述(1)～(9)中任一项所记载的活塞泵，其特征在于，所述汽缸，配置有由在其顶部固定的顶部围栏所形成的顶部充气腔，同时配置有固定在仅距该顶部既定距离的部位的马达外壳，其在该马达外壳的至少一部分上连接固定，该马达外壳支撑驱动马达，使所述活塞在所述汽缸的内侧往复运动，其由固定于所述汽缸的基部，以及在与所述基部之间挟持固定沿该基部配置的所述马达的盖部所构成，所述盖部及所述基部通过可装拆的连接机构而结合。
顶部围栏可以包含汽缸顶部的闭塞部件(例如可以包含汽缸头或顶板)，以及包围顶板的壁。例如，可以将所述闭塞部件作为基材，所述顶部围栏可以包含在其上大体垂直延伸、具有既定高度的侧壁，以及在该侧壁上与所述基材大体平行扩展的顶板。顶部充气腔可以包含类似于空气室的空间。可以具有与该充气腔相通，在活塞泵的体系外开口的排气或排出口。该排出口，作为排出端口可以是管状。距汽缸的顶部仅相隔既定距离的部位，可以是沿着汽缸至少从顶部离开的位置。就是说，马达外壳最好不是直接固定于汽缸顶部，而是对于汽缸固定。通过灵活运用汽缸作为结构体，能够使活塞泵整体轻量化与小型化。所以，马达外壳对于汽缸固定，固定于该马达外壳的马达，能够对于汽缸而固定。
(11)根据上述(1)～(10)中任一项所记载的活塞泵，其特征在于，该活塞泵是连接于血压测量仪的活塞泵。
(12)一种活塞泵，其为使活塞在带有汽缸头的汽缸内往复加压的活塞泵，其特征在于①所述汽缸的内径约为20mm或20mm以下；②该活塞泵的排气量约为6.0升/分或6.0升/分以下；③即使所述活塞往复运动约10,000次，也能够维持加压特性；④所述汽缸与汽缸头是非机械接合。
使活塞在带有汽缸头的汽缸内往复加压的活塞泵，所谓①所述汽缸的内径约为20mm或20mm以下，可以是作为活塞泵的主要部件所使用的汽缸的内径约为20mm或20mm以下。更为希望的是，作为手腕血压计使用的泵，所述汽缸的内径约为8.5mm或8.5mm以下，作为上臂血压计使用的泵，所述汽缸的内径约为18mm或18mm以下。这里，所谓汽缸头，可以是指汽缸顶部的部件(包含零件)，也可以是包含直接接合于该汽缸顶部部件的部件(包含零件)。本发明的活塞泵由这样的结构或零件构成，能够实现小型化。而且，所谓②所述活塞泵的排气量约为6.0升/分或6.0升/分以下，是指在泵无负荷状态的额定条件下工作时的排气量约为6.0升/分或6.0升/分以下。更为希望的是，活塞泵的排气量在手腕型的泵中，约为1.0升/分或1.0升/分以下，在上臂型的泵中，约为5.5升/分或5.5升/分以下。所谓③即使所述活塞往复运动约10,000次，也能够维持加压特性，是指即使是经过约10,000次往复运动，也能够维持最大到达压力及/或压力到达速度等的活塞泵的既定性能。更为希望的是，即使是活塞经过约30,000次往复运动，也能够维持加压特性。而且，所谓④所述汽缸与汽缸头是非机械接合，可以意味着接合汽缸与构成汽缸顶部端面的阀板与复式接头(岐管)的汽缸头，是由黏附、焊接、焊着(熔敷)等非机械的方法所接合。特别是希望由焊接及/或焊着等方法所接合。而且，该汽缸与该汽缸头，可以不是螺丝类，或者不是使用弹簧类的嵌合，而是由焊接及/或焊着而进行。根据这样的结构，不仅能够容易地确保其密闭性，而且还具有能够使泵小型化的优点。在使用螺丝类的机械接合部件的情况下，不仅必须开相应的孔穴，且必须能够确保螺纹牙等的情况，而且必须使用能够确保气封性的螺丝。
(13)一种活塞泵的制造方法，是具有筒状的汽缸；沿该汽缸内侧往复运动的活塞；吸入到由所述汽缸及所述活塞所形成的泵室内的气体通过的吸气口；以及从所述汽缸排出的气体通过的排气口活塞泵的制造方法，其特征在于，包含以下工序制作包含形成所述汽缸及所述排气口的汽缸顶部的活塞泵前驱体的工序，对所述活塞泵前驱体进行漏气检查的工序，以及对所述活塞泵前驱体进一步装配零件、制成活塞泵的工序。
所谓活塞泵前驱体，可以包含汽缸及形成所述排气口的汽缸顶部，可以是包含为了进行活塞泵的漏气检查所必需的零件的活塞泵的半成品。在该活塞泵前驱体的制备工序中，没有必要使用螺丝类及弹簧类的组装。就是说，可以进行包含零件的相接的组合及组装，并由黏附、焊接、焊着等非机械的接合，来制作活塞泵前驱体。活塞泵前驱体的漏气检查，是对于活塞泵必要的检查，但可以说并不是对于活塞泵的成品都必须进行检查。而且，所谓对所述活塞泵前驱体进一步装配零件、制成活塞泵，可以意味着在后续的完成活塞泵的工序中，没有必要将从活塞泵前驱体临时取下的零件再一次组装。
所谓连接于血压测量仪的活塞泵，可以是测量血压的器械中专门使用的活塞泵。但是，也不能排除其它的用途，也可以考虑用于血压测定。在测定血压的器械中所使用的活塞泵，可以包含为了压迫(勒紧)人的手腕或臂等测量血压所必要的部位而发生必要的空气压力的泵。
(14)使用上述(1)～(12)中任意一项所述的活塞泵的血压测量仪。
图1是本发明的实施例中的活塞泵，是表示打开马达外壳状态下的截面的图。
图2是本发明的实施例中的活塞泵的侧面中剖开部分零件，表示一部分截面的图。
图3是本发明的实施例中的活塞泵的零件展开图。
图4是本发明的实施例中的活塞泵的零件——活塞的截面图。
图5是从本发明的实施例中的活塞泵的零件——活塞的顶部观察的立体图。
图6是从本发明的实施例中的活塞泵的零件——活塞的底基部观察的立体图。
图7是本发明的实施例中的活塞泵的零件——连接·环的侧面图。
图8是本发明的实施例中的活塞泵的零件——连接·环的截面图。
图9是本发明的实施例中的活塞泵的零件——连接·环的俯视图。
图10是本发明的实施例中的活塞泵的零件——连接·环的立体图。
图11是本发明的实施例中的活塞泵的零件——连接·环的主视图。
图12是说明本发明的实施例中的活塞泵的零件——连接·环的功能的模式截面图。
图13是图12的X-X’截面图。
图14是表示图13的连接·环抽出时的活塞的凹部变形的截面图。
图15是从基底部侧观察时图14的活塞凹部变形的模式图。
图16是表示本发明的实施例中活塞泵的漏气检查装置及其方法的图。
图17是表示本发明的实施例中活塞泵的漏气检查中能够使用的活塞泵前驱体的截面的图。
图18是表示本发明的实施例中活塞泵的到达压力与消费电力的关系的图。
图19是表示本发明的实施例中包含活塞泵的漏气检查工序的制造方法的图。
图20是表示本发明的实施例中活塞泵的截面，是表示马达外壳的盖部关闭的状态的图。
图21是表示本发明的实施例中活塞泵的截面，是吸气阀逆转，表示马达外壳的带销盖部打开的状态的图。
图22是表示本发明的实施例中活塞泵中所使用的、具有带销盖部的马达外壳的制造形态的立体图。
图23是表示本发明的实施例中活塞泵中所使用的、具有带销盖部的马达外壳的组装时形态的立体图。
图24是表示本发明的实施例中活塞泵中所使用的、具有带销盖部的马达外壳中插入与活塞相接合的马达的组装时形态的立体图。
图25是表示图24所示马达全体的形态的立体图。
图26是表示本发明的实施例中活塞泵的组装状态的形态的立体图。
图27是表示可以安装本发明的实施例中的活塞泵的血压测量仪的控制主要部分的俯视图。
图28是图27的控制主要部分的基板的截面图。
图29是在图27的控制主要部分中安装了现有的隔膜泵的加压部的俯视图。
图30是在图27的控制主要部分中安装了本发明的实施例中的活塞泵的控制主要部分的俯视图。
图31是表示本发明的实施例中活塞泵的截面，是表示汽缸下部的曲轴室密闭，带有曲轴室吸气口的马达外壳关闭状态的图。
图32是表示比较例的隔膜泵的部分截面图。
具体实施例方式
下面参照附图，举出本发明的实施例进一步详细说明本发明，但本实施例是作为本发明的最佳实施例而给出了具体的零件名、材料、数值等，本发明并不限于这些实施例。
图1是表示本发明的一实施例中的活塞泵10的截面图。本实施例的活塞泵10，主要由以下部件所构成，由容纳马达42的外壳基材44及盖47所组成的外壳，由马达42所驱动的活塞14，内部安装有活塞14的汽缸12，形成汽缸顶部的阀板16，以及与阀板16相焊着的复式接头30。位于图中左下位置的马达42由盖47所支撑，从而与外壳基材44的下侧相接，图中左右方向的自由度被盖的大体中央部的图中向上的隆起49所约束，同时，旋转方向的自由度也由外壳基材44与盖47的挟持所约束。该盖47，由起到铰链作用的侧面部件45从外壳基材44在图中向下悬吊而连接。如上所述，盖47通过与外壳基材44一起挟持马达42使外壳关闭，并将马达42固定于外壳内，此时，盖的图中略右端向上延伸的隆起部的右侧的突起43，与位于侧面部件45对面位置的侧面部件46的下方部所设置的开口51相接合，在外壳关闭状态下阻拦，使盖47不会在图中向下方落下。汽缸12位于图中的右侧，与外壳(特别是外壳基材44)相接合而固定，在图中垂直延伸。在汽缸12的内侧安装有沿图中垂直方向即轴向往复运动的活塞14。在图中汽缸12的上面，由焊着部15的焊着而接合和配置有保持气封性的阀板16，形成汽缸12的顶部。阀板16，由焊着部17将复式接头30焊着于图中上侧。由复式接头30与阀板16所形成的空间31，是被排气的空气的室，所述焊着部17，保持该室的气封性而焊着。就是说，作为顶部充气腔功能的空间31，是由作为顶部围栏功能的阀板16及复式接头30所规定。由空间31所形成的室的空气的出口(吐出口32)设置在图中复式接头30的左侧。
外壳中所容纳的马达42的向图中右方延伸的驱动轴40的旋转，传动到压入驱动轴40的曲轴38，但由于是在驱动轴40从圆柱形曲轴38的中心仅离开既定距离L的位置上压入，所以旋转运动能够变换为图中上下方向的往复运动(参照图2)。曲轴38可自由旋转地插入连接·环36的环开口部36c(参照图8)。曲轴38旋转运动时，曲轴38的外周与连接·环36的开口部内面滑动。由于连接·环36在上述旋转方向上固定，所以不会发生追踪旋转。由于驱动轴40偏心，并与曲轴38相连接，驱动轴40由马达42的轴承而固定轴位置，马达42固定于外壳，所以连接·环36相对于外壳，即相对于固定的汽缸12，改变相对位置，但是，与连接·环36成为一体而形成的耦合·环34，及耦合·环34所连接的活塞14，进而由内部插入有活塞14的汽缸12的内壁所限制，使活塞往复运动。与该连接·环36一体连接的耦合·环34，将由连接·环36的曲轴38而向图中的面前及里侧的运动，在耦合·环34的活塞圆周方向的自由度与活塞内面的圆周方向的球座37接受的耦合·环34的球状外周面上某种程度地吸收，作为图中上下方向的往复运动传递到活塞14(参照图4)。就是说，因马达42的旋转，在汽缸12的内部安装的活塞14，对于汽缸12形成在图中上下方向的往复运动。
活塞14向图中的下方拉下时，由活塞14顶部、汽缸12的内壁、汽缸顶部的阀板16所围成的泵室22的容积增加，泵室22内的气压减少。因此，活塞14的中心轴位置所设置的孔29内所插入的伞状吸气阀26打开，由活塞14下部的外部气体中的空气从吸气口28导入。耦合·环34成为环状的形状，中央部除了与连接·环36相连接的部分之外为中空。所以，从上述吸气口28所吸入的空气是由活塞14的中空部35而带来(参照图4)，该空气通过压入活塞14的耦合·环34的所述连接部的两侧(或单侧)的空间，由活塞14的下侧(或基底部)而带来。在活塞14的下侧，曲轴38等以容纳于外壳(外壳基材44，侧面部件45、46，盖47)的方式而配置，为了使隔板48具有开口，该外壳上有充分的开口部，空气能够从活塞泵10的外部几乎自由地进入。还有，图1是表示活塞14下降到下止点的状态。
活塞14向图中上方抬起时，泵室22的容积减少，泵室22内的气压上升。因此，泵室内的高气压的空气，通过在配置于汽缸12的顶部(或先端部)的阀板16上所开设的排气孔20，在相当于配置在汽缸12的顶部(或先端部)的阀板16的汽缸中心轴的位置所设置的孔24中所插入的伞状排气阀18打开，泵室内的空气从这里排出。排出的空气经过复式接头的空间31，从吐出口32排出。
在本实施例中，经常滑动的部位是曲轴38与连接·环36的组，及活塞14与汽缸12的组。为了满足它们的滑动特性，希望使用合成树脂等有机体系的材料，其表面的粗糙度应尽量的小，希望为镜面或接近镜面的程度。具体地，在本实施例的曲轴38、连接·环36、及活塞14中，使用了三井石油化学工业株式会社生产的琉布玛(リユブマ一)(注册商标)。该琉布玛(Lubmer)是高滑动性特殊聚烯树脂。除此之外，在上述滑动部件中，也可以使用超高分子量的聚乙烯(例如三井石油化学工业株式会社生产的高密度聚乙烯)、聚乙醛、及尼龙(6、66)。在本实施例中，与外壳成为一体的汽缸12、阀板16、及复式接头30，是由旭化成株式会社生产的丝嗒易蜡酷(スタイラツク)(注册商标)构成的高分子材料所制成。这样使它们为相同的ABS，是考虑了这些零件的焊着性。而且，阀一般是使用NBR橡胶。
图中的各接合部件，在各自的焊着部，由超声波焊着而接合。
图2是本实施例中的活塞泵从图1的右侧观察局部剖开一部分零件，表示一部分截面的图。最上面的四角形物体是复式接头30，其下面是阀板16，阀板16下面的与外壳成为一体的汽缸12与阀板16的接合同样，由确保气密性的超声波焊着而接合。安装于汽缸12内的活塞14具有吸气口28与吸气阀26(参照图1)。在活塞14的下部，在活塞14的内周面的凹部有球座37(参照图4)。该球座37是与在此相接的耦合·环34的凸状的外周相吻合的环状，被加工成为球面。在该凹部中压入耦合·环34，耦合·环34的凸部与具有球座37的凹部的图中的上下倾斜部相接合，耦合·环34不从该凹部脱离，使活塞14上下运动。由于马达42的驱动轴的位置是对于图中的外壳不变，所以当马达42旋转时，连接·环36对于图中的外壳上下左右运动，在上下方向运动时，使活塞14同时上下运动。但是，在左右运动时，由于活塞14在汽缸12中的这样的运动受到限制，所以在连接·环36与耦合·环34的接合部发生变形，能够吸收该运动，或通过在球座37的滑动，能够与球座37一起吸收该运动。而且，耦合·环34为了保持在该圆周方向上有一定程度的自由度，能够吸收马达42的驱动轴40的模糊(ブレ)等，由于能够在多个方向上确保吸收这样的运动的自由度，所以对于活塞14及曲轴38的想不到的运动与变形，能够柔软地对应。
图3是将本实施例中的活塞泵10展开为各零件的图。从图的上方顺序地由以下组成，具有吐出口32的复式接头30，插入阀板16的孔24内并成为排气阀的阀18，与复式接头30超声波焊着的阀板16，以该阀板16为顶部(或先端部)的汽缸12，一体包含汽缸12的外壳(外壳基材44、盖47、侧面部件45、46)，插入活塞14的中心孔中并成为吸气阀的阀26，汽缸12内安装的活塞14，压入活塞14的内侧下方(或基底侧)的凹部的球座37并向活塞14传递往复运动的驱动力的耦合·环34以及与其一体接合的连接·环36，插入连接·环36的环内周的曲轴38，压入曲轴的旋转驱动的驱动轴40及驱动该轴的马达42。从该图可知，零件主要是有图中上下方向上的连接组合而组装，组装的自身都很简单而容易。而且，由此还能够使活塞泵小型化。进而，这些组装中不需要通常所使用的机械接合部件(例如螺丝、铆钉、螺栓与螺母、钉等)。就是说，组装可以由非机械接合部件而进行。所谓由非机械接合部件进行组装，可以意味着黏附、焊着、焊接等接合，或压入、插入、安装、内安装、镶入等组装(可以包含组装部件自身具有的止倒退及由停止部件的插销结构件)。由于是由这样的非机械接合部件所组装，所以具有能够缩短组装工序，提高生产效率的特性。在本实施例中，复式接头30、阀板16、汽缸12是由超声波焊着而分别接合，阀18与阀板16，阀26与活塞14，活塞14与耦合·环34，连接·环36与曲轴38，曲轴38与驱动轴40，分别是由嵌合而进行可装拆的组装。
图4～图6是详细说明活塞14的图。在活塞14的中央安装阀的孔29，以通过活塞内的中空部35的方式而设置，在该孔的周围配置有多个吸气口28。由插入该孔29的阀26(参照图3)的伞部覆盖这些吸气口。在活塞内的中空部35的下方(或基底部)设有凹部，在此设置有球座37。
图7～图11是从不同角度观察到的与耦合部件的耦合·环34一体成形的连接·环36。在耦合·环34的外周，贯通全周设有凸部34a，该凸部34a的曲率，是在活塞14的凹部中存在的球座37(参照图4)内可自由旋转或转动地配合的曲率。例如，具有比球座37的曲率稍小的曲率。即球座37的曲率半径比凸部34a的曲率半径稍大。在耦合·环34的内周侧，有中空部34b，成为空气的通道。耦合·环34与连接·环36由接合部33所接合，一体成形。
从上面看到的该一体部件的情况，通过中空的耦合·环34，能够看到矩形的接合部33，在该接合部33的上下，分别设有间隙33a，成为通向活塞14的吸气口28输送空气时所必要的通道。连接·环36具有大体平坦的外周面36a与内周面36b。在由该内周面36b所规定的空间的环开口部36c中插入曲轴38。
图12～图15是模式地表示活塞14的凹部的球座37与耦合·环34的凸部34a相接合的样子及解除接合的样子。活塞驱动时，在球座37内略呈水平位置的耦合·环34’，如图12所示，不仅是活塞14的圆周方向，而且相对于轴方向也能够自由旋转。在图中，模式地表示活塞14的基底部的部件14’是与图1上下相反表示。这样，耦合·环34，使从球座37飞出接合的连接·环36前后左右移动时，可以使耦合·环34支点性的或枢轴性的旋转。但是，由于模式地表示活塞14的基底部的部件14′的上方开口19的直径，比耦合环34的凸部34a的直径充分的小，所以原封不动地脱离极为困难。
这样，为了将耦合·环34从具有球座37的凹部取下，使耦合·环34仅以倾斜角度α倾斜，使凸部34a的至少一部分从模式地表示活塞14的基底部的部件14′的基底部侧(图中上方)的开口19突出。接着，以开口19的边缘、与连接·环36的侧面相接的部位19a为支点，通过推压连接·环36，能够使将耦合·环34从开口19拔出的力F发挥作用。此时，开口19在凸部34a的外周面向P方向及Q方向扩展。为了使该扩展力仅作用于实际接触的部位，没有必要将原来的开口19’的全体扩展，通过横向变形使其为椭圆形的开口19就已经充分。所以，拔出的力F没有必要很大。
图16是为了说明本实施例中活塞泵的漏气检查工序的图。本实施例的活塞泵，虽然主要是处理低压气体的装置，但作为压力容器来考虑，也要求进行既定的检查。图中最大的矩形部件是检查装置50，在检查装置50的面前侧面板上部，设置有圆形的开始开关54，作为表示检查结果的指示器，在开始开关54的下方配置有绿灯56与红灯58。在检查装置50的内部设置有100cc的罐60(检查基准不同的情况下容量也不同)，该罐60与露出外部的管道62相接。罐60内安装传感器52，测量罐60内压力的变化。在检查装置50的右下方有电源，能够与被检查体的泵等相接。在管道62的端部连接有被检查体的泵前驱体11。在管道62的中途，具有“T”字型连接的另一管道64，配置于管道66的中途并与外部泵68相连接。这里，由于电源能够对被检查体自身加压的情况下使用，所以在本实施例中，没有特别的必要由外部泵68进行加压。
图17是表示图16的被检查体的活塞泵前驱体11。这是在所述本实施例的活塞泵中，除了活塞及其附属部件、马达及其附属部件等以外，在汽缸12的顶部焊着的阀板16及排气阀18，焊着于阀板16的复式接头30，是这里的被检查体。在检查中，由于由阀板16与复式接头30所形成的空间31或空气室的气密性是检查对象，所以活塞等是不需要的。检查首先打开阀66，由外部泵68使罐内的压力约为300mmHg(参照图16)。此时，与被检查体的泵前驱体11相连接即可，而且，还可以不受来自在管道62的中途进一步设置别的管道的加压工序的影响。由外部泵68而形成既定的压力后，关闭阀66，接通开始开关54，开始进行检查。经15秒后确认没有某种程度的泄漏时，绿灯56点亮，泄漏大时红灯58点亮。这样，在本实施例的活塞泵中，能够在活塞泵前驱体的状态下进行检查，能够在早期排除不合格品，使制造的生产性得到提高。
图18是表示对于既定的容积(本图中为10cc)使本实施例的活塞泵工作时的到达压力与消费电力的图。作为比较例，用虚线表示了具有相同程度能力的隔膜泵的结果。在该图中，所谓消费电流多，意味着需要更多的电力，在同一电压下相比，电力效率差的一方消费的电力多。在本实施例的活塞泵中，到达5KPa压力时的电流约为180mA，随着压力的上升，该电流增大，在作为该活塞泵的一个应用例的血压计中，需要的压力约为27KPa，电力约为270mA。与此相比，在隔膜泵中，在压力约为5KPa时的电流约为270mA，在压力约为27KPa时的电流约为320mA。就是说，在实际使用的区域，可知本实施例的活塞泵，具有电流效率优异的优点。
图19是本实施例中活塞泵的制造工序的图解。首先，在阀板16的孔24中插入作为排气阀18的阀，制作阀板装配(S-01)。接着，将汽缸12、阀板装配、以及复式接头30进行超声波焊着，制作活塞泵前驱体(S-02)。将该活塞泵前驱体作为被检查体，进行上述漏气检查(S-03)。该检查合格的产品进入下一工序，不合格品进行修正或废弃。与以上的工序并行，制作活塞装配。首先，将在活塞14上成为吸气阀26的阀插入活塞14的孔29，制作带阀的活塞(S-11)。接着，将接合有连接·环36的耦合·环34压入(嵌插)带阀的活塞，制作活塞装配(S-12)。进而并行的是将曲轴38压入马达42的驱动轴40，制作带轴的马达(S-21)。在所述活塞装配的连接·环中插入带轴的马达的曲轴，制作活塞-凸轮-马达的临时组装体(S-13)。在所述活塞泵前驱体的汽缸中插入所述活塞-凸轮-马达的临时组装体的活塞，同时将该马达安装于外壳(S-04)。关闭外壳的盖47并将突起43接合于开口51，完成本实施例的活塞泵(S-05)。如上所述，本实施例的活塞泵，能够以非常少的工序，在制造工序的中途进行漏气检查而制造。
图20是表示另一个实施例的活塞泵10’的截面图。由于基本的结构与图1相同，所以对其共通的部分予以省略。盖47关闭，由盖47的右侧部47a，侧面部件46，隔板48a，轴开口部48b，盖侧的隔板48c，以及活塞14包围而规定充气腔53。该充气腔53，由活塞泵10’的泵室22的作用而进行减压，由此通过轴开口部48b而吸入空气。这样，由上述围栏将滑动部的多个零件包围，能够抑制滑动部所发生噪音向外部的传播。
图21是表示另一个实施例的活塞泵10”的截面图。由于基本的结构与图1相同，所以对其共通的部分予以省略。该活塞泵10”不是为了排气，而是以吸气或减压为目的的活塞泵。所以，在阀板16及活塞14中，在图中的下侧，在各自的插入用的孔24、29中插入固定各自的阀18、26的柄的部分。成为这样的结构时，空气是向着与图1中的说明相反的方向移动，空间31被减压，通过吐出口32从外部吸入空气。而且，在图1中为了简化而省略了记载的内侧的壁73在曲轴38的对面表示。在该内侧的壁73的两端，设置有容纳设于盖47的突起部76、76的孔穴78、78。这些突起部76、76与孔穴78、78各自相嵌(嵌入)，能够在该盖47关闭的状态下放置。这些突起部76、76与孔穴78、78的嵌合，既可以是间隙配合，也可以有若干的紧配合。而且也可以是中间配合。这是为了得到所希望的拉伸阻力。而且，可以是简单的棒状，也可以是在中途有突起的带突起的棒状。在由塑料等高分子材料构成的情况下，最好是单纯的棒状。此时，外壳基材44一侧的带开口部的隔板72与盖47的隔板74相接，形成图20所示的充气腔53。
图22及图23是表示在图3中所示的带汽缸的外壳70上，设置有图21的盖47的闭塞结构的带汽缸的外壳70’。对于这样的平面状的形状，最好能够由注射成形来容易地成形。构成盖47的闭塞结构的突起部76向上突出4根，作为铰链的侧面部件45，从大的弯曲状态(图22)成为恢复的状态(图23)，闭塞机构具有整形的功能。可以看出，包围充气腔53的侧面的壁与汽缸12是一体成形。在该矩形的壁的四角设置有孔穴78，能够与突起部76相嵌合。
图24是表示半容纳于马达外壳中的马达的状态。马达42的驱动轴40，压入曲轴38，曲轴38插入连接·环36的内侧空间的环开口部36c。而且，与连接·环36相连接的耦合·环34，与活塞14的球座37相接合(参照图2)。从该状态，通过推入盖47，能够容易地制作泵装配。这里为了简化而省略了阀板，实际上，可以对阀板进行超声波焊着，之后再组装这样的装配。
图25表示本实施例中使用的马达42。在马达42的驱动轴40的相反一侧，设置有在绝缘性端面上下突出的接头42a、42b，给马达供给根所需的电力。这些接头42a、42b由于从侧面部件45的开口部露出，所以容易连接。
图26是图24中推入盖47的状态的活塞泵10’”的所看到的图。在汽缸12的顶部焊着有阀板16，进而，焊着有具有吐出口32的复式接头30。吐出口32的朝向与图1的场合相反，如在水中前进的青蛙的嘴，向着图中的右方。
在图27～图30中，说明组装了泵的血压测量仪的控制主要部分80。在四角形的控制主要部分80中，左边配置有纵长的电池容纳部92。在该电池容纳部92的右邻，配置有由印刷配线基板(PCB)所构成的控制部90。在该控制部中，配置有电源部90a，向泵供给电源。在控制部90的进而右邻，由横向的泵支撑肋状物84a与纵向的泵支撑肋状物84b规定泵容纳部82。在控制部90的上侧，配置有电磁阀86，电磁阀86根据控制部90的控制而开闭。电磁阀86中央的开口部88，是空气排出口，由此向压迫于臂或手腕的袖带输送空气。图28是表示将上述零件装载于基板面81a的基板81的截面图。两端有若干的倾斜而抬高，图中下侧的血压测量仪的表示面81b，体裁良好地进行了设计。
图29是在图27的泵容纳部82中容纳了隔膜泵910的图。由支撑泵的肋状物84a、84b有效地保持隔膜泵910，从电源部90a经导线向电极接头910a、910b供给电源。隔膜泵910的吐出口，由柔软性管83所连接，将排出空气送向连接于同一柔软性管83另一端的电磁阀86的吸入口87。图30是表示将该隔膜泵910置换为图26的实施例中的活塞泵10’”的情况。与图29同样，从活塞泵10’”的吐出口32通过连接的管83，向电磁阀86的吸入口87输送空气。由于其它的结构与作用均相同，所以予以省略。从这些图中可知，图26的活塞泵10’”，由于能够容易地安装于使用隔膜泵的血压测量仪的控制主要部分80，所以作为泵的通用性高。
图31是表示另一个实施例中活塞泵10””的截面图。由于基本上与图1、20、21同样，所以重复的说明予以省略。包围充气腔53的围栏的各壁，由具有更小轴开口部的隔板72’，盖47的隔板74’，侧面部件46，以及盖47的右侧部47a所构成。在隔板72’、74’上，安装有唇封状的橡胶封条77，能够增加气密性。在不需要很高的气密性的情况下，也可以不附加此。而且，在侧面部件46中，设置有朝向右侧的吸气口79。这样，可以做到小型，可以提供能够吸气与排气(由吐出口32)的泵。还有，如上所述，吐出口32可以朝向任意方向，这样，复式接头30焊着时可以改变朝向，能够以非常简便的方法来达到上述目的。
以上的本发明中的活塞泵，由于设置有由汽缸内安装的活塞的往复运动使由该汽缸及该活塞所形成泵室的容积发生变化、由此使吸入气体通过的吸气口，由所述泵室的容积变化而使排出气体通过的排气口，设置在所述活塞顶部所配置的吸气口上的吸气阀，以及设置在所述汽缸顶部所配置的所述排气口上的排气阀，所以不仅具有结构简单，零件数目少，还具有能够容易小型化的优点。而且，消费的电力少，泵的效率高。
权利要求
1.一种活塞泵，具有筒状的汽缸；沿该汽缸内侧往复运动的活塞；吸入到由所述汽缸及所述活塞所形成的泵室内的气体通过的吸气口；以及从所述汽缸排出的气体通过的排气口，该活塞泵由所述活塞的往复运动而改变所述泵室的容积，从所述吸气口吸入气体的同时，从所述排气口将气体排出，其特征在于所述吸气口与增加所述泵室的容积时打开的吸气阀一起配置于所述活塞的顶部，所述排气口与减少所述泵室的容积时打开的排气阀一起配置于所述汽缸的顶部。
2.根据权利要求1所述的活塞泵，其特征在于所述吸气阀配置于所述泵室一侧。
3.根据权利要求1或2所述的活塞泵，其特征在于所述排气阀配置于所述汽缸顶部的所述泵室的相反一侧。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的活塞泵，其特征在于所述活塞在所述泵室的相反一侧具有与所述吸气口相通的开口部，该开口部，使经由所述吸气口被吸入到所述泵室内的空气通过，能够存储该空气的充气腔以通到所述开口部的方式配置，该充气腔由至少有一个充气腔吸气口的围栏所围成。
5.一种活塞泵，具有有顶部的筒状汽缸；沿该汽缸内侧往复运动的活塞；吸入到由所述汽缸及所述活塞在所述汽缸的顶部侧所形成的泵室内的气体通过的吸气口；以及从所述汽缸排出的气体通过的排气口，该活塞泵对应于由所述活塞的往复运动而改变的所述泵室的容积，从所述吸气口吸入气体的同时，从所述排气口将气体排出，其特征在于所述吸气口与增加所述泵室的容积时打开的吸气阀一起配置于所述汽缸的顶部，所述排气口与减少所述泵室的容积时打开的排气阀一起配置于所述活塞。
6.根据权利要求5所述的活塞泵，其特征在于所述吸气阀配置于所述泵室一侧。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的活塞泵，其特征在于所述活塞与耦合部件相结合，使所述活塞可沿其圆周方向自由转动，所述耦合部件与驱动的连接部件相连接，使结合的所述活塞能够在所述汽缸内往复运动。
8.根据权利要求7所述的活塞泵，其特征在于所述活塞在所述活塞的圆周方向上连续设置有在其内侧与所述耦合部件相结合的凹部，该凹部至少包含既定的第一球面的一部分，所述耦合部件在所述圆周方向上连续设置有与所述凹部相对应的凸部，该凸部至少包含既定的第二球面的一部分，以便在所述圆周方向及轴方向可旋转地结合于所述凹部，所述凸部与所述凹部相结合，从所述连接部件向所述活塞传递驱动力，由此使所述活塞往复运动。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的活塞泵，其特征在于所述活塞的至少与所述汽缸内壁相滑动的部分是由自润滑材料所构成。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的活塞泵，其特征在于所述汽缸，配置有由在其顶部固定的顶部围栏所形成的顶部充气腔，同时配置有固定在仅距该顶部既定距离的部位的马达外壳，其在该马达外壳的至少一部分上连接固定，该马达外壳支撑驱动马达，使所述活塞在所述汽缸的内侧往复运动，其由固定于所述汽缸的基部，以及在与所述基部之间挟持固定沿该基部配置的所述马达的盖部所构成，所述盖部及所述基部通过可装拆的连接机构而结合。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的活塞泵，其特征在于该活塞泵是连接于血压测量仪的活塞泵。
12.一种活塞泵，其为使活塞在带有汽缸头的汽缸内往复加压的活塞泵，其特征在于(1)所述汽缸的内径为20mm或20mm以下；(2)该活塞泵的排气量为6.0升/分或6.0升/分以下；(3)即使所述活塞往复运动10,000次，也能够维持加压特性；(4)所述汽缸与汽缸头是非机械接合。
13.一种活塞泵的制造方法，是具有筒状的汽缸；沿该汽缸内侧往复运动的活塞；吸入到由所述汽缸及所述活塞所形成的泵室内的气体通过的吸气口；以及从所述汽缸排出的气体通过的排气口活塞泵的制造方法，其特征在于，包含以下工序制作包含形成所述汽缸及所述排气口的汽缸顶部的活塞泵前驱体的工序，对所述活塞泵前驱体进行漏气检查的工序，以及对所述活塞泵前驱体进一步装配零件、制成活塞泵的工序。
14.使用权利要求1～12中任意一项所述的活塞泵的血压测量仪。
全文摘要
本发明涉及一种活塞泵，其为零件数目少、组装工序简单的活塞泵，特征在于，具有通过汽缸(12)内安装的活塞(14)的往复运动而使由该汽缸(12)及该活塞(14)所形成的泵室(22)的容积发生变化而使吸入气体通过的吸气口(28)，由所述泵室(22)容积的变化而使排出的气体通过的排气口(20)，在配置于所述活塞顶部的吸气口(28)上设置的吸气阀(26)，以及在配置于所述汽缸(12)顶部的所述排气口(20)上设置的排气阀(18)。由此提供达到较低压力时消费的电力少、效率高的活塞泵。
文档编号F04B39/10GK1646809SQ0380772
公开日2005年7月27日 申请日期2003年4月8日 优先权日2002年4月8日
发明者北原道男, 保罗·帕特森 申请人:Kmc有限公司