特開 2024-24180 流体供給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024024180

(43)【公開日】2024-02-22

(54)【発明の名称】流体供給装置

(51)【国際特許分類】

   A01K 7/02 20060101AFI20240215BHJP

   A01K 7/00 20060101ALI20240215BHJP

【ＦＩ】

A01K7/02

A01K7/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022126827

(22)【出願日】2022-08-09

(71)【出願人】

【識別番号】591129025

【氏名又は名称】株式会社塚田メディカル・リサーチ

(71)【出願人】

【識別番号】503361400

【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100196508

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 淳一

(72)【発明者】

【氏名】塚田 修

(72)【発明者】

【氏名】仲佐 昭彦

(72)【発明者】

【氏名】芳田 淳平

(72)【発明者】

【氏名】水野 浩靖

(72)【発明者】

【氏名】芝 大

(72)【発明者】

【氏名】専光寺 旭洋

(72)【発明者】

【氏名】萩原 裕介

【テーマコード（参考）】

2B102

【Ｆターム（参考）】

2B102AA13

2B102AB24

2B102AD02

2B102CA11

(57)【要約】

【課題】本発明は、動力源が不要であり、流体を効率的に貯留することのできる流体供給装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
貯留した流体を外部に供給する流体供給装置１００において、前記流体を貯留可能に弾性体で形成された第１のバルーン１１と、前記流体を貯留可能に弾性体で形成されるとともに、前記第１のバルーン１１よりも大きな収縮力を有する第２のバルーン１２と、前記第１のバルーン１１及び前記第２のバルーン１２の両方を支持する支持部材１０と、前記第１のバルーン１１及び前記第２のバルーン１２を収容し、前記第１のバルーン１１及び前記第２のバルーン１２の膨張範囲を画定する筐体１５とを備え、前記支持部材１０は、前記第１のバルーン１１の内部及び前記第２のバルーン１２の内部を流体的に連通させる流路１０ｅが形成されるようにした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

貯留した流体を外部に供給する流体供給装置において、
前記流体を貯留可能に弾性体で形成された第１のバルーンと、
前記流体を貯留可能に弾性体で形成されるとともに、前記第１のバルーンよりも大きな収縮力を有する第２のバルーンと、
前記第１のバルーン及び前記第２のバルーンの両方を支持する支持部材と、
前記第１のバルーン及び前記第２のバルーンを収容し、前記第１のバルーン及び前記第２のバルーンの膨張範囲を画定する筐体とを備え、
前記支持部材は、前記第１のバルーンの内部及び前記第２のバルーンの内部を流体的に連通させる流路が形成されたことを特徴とする、流体供給装置。

【請求項2】

請求項１に記載の流体供給装置において、前記支持部材は、前記第１のバルーンと前記第２のバルーンとの隣り合う端部どうしを接続する接続部を有し、前記接続部内に前記流路が形成されたことを特徴とする、流体供給装置。

【請求項3】

請求項１に記載の流体供給装置において、前記支持部材は、管状部材であり、前記第１のバルーン及び前記第２のバルーンを貫通していることを特徴とする、流体供給装置。

【請求項4】

請求項１に記載の流体供給装置において、前記支持部材は、前記筐体の一方の端部から他方の端部にかけて延在していることを特徴とする、流体供給装置。

【請求項5】

請求項１に記載の流体供給装置において、前記支持部材は、板形状を有しており、一方の面に前記第１のバルーンが取り付けられ、他方の面に前記第２のバルーンが取り付けられたことを特徴とする、流体供給装置。

【請求項6】

請求項１に記載の流体供給装置において、前記筐体は、前記第１のバルーン及び前記第２のバルーンの少なくとも一方が前記筐体に当接したことを検出するためのセンサが設けられたことを特徴とする、流体供給装置。

【請求項7】

貯留した流体を外部に供給する流体供給装置において、
前記流体を貯留可能に弾性体で形成された第１のバルーンと、前記第１のバルーンを支持する第１の支持部材と、前記第１のバルーンを収容し、前記第１のバルーンの膨張範囲を画定する第１の筐体とを備えた第１のユニットと、
前記流体を貯留可能に弾性体で形成されるとともに、前記第１のバルーンよりも大きな収縮力を有する第２のバルーンと、前記第２のバルーンを支持する第２の支持部材と、前記第２のバルーンを収容し、前記第２のバルーンの膨張範囲を画定する第２の筐体とを備えた第２のユニットとを備え、
前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材は、前記第１のバルーンの内部と前記第２のバルーンの内部とを流体的に連通させるための流路が形成されたことを特徴とする、流体供給装置。

【請求項8】

請求項７に記載の流体供給装置において、前記第１の筐体は、前記第１のバルーンが前記第１の筐体に当接したことを検出するためのセンサが設けられたことを特徴とする、流体供給装置。

【請求項9】

請求項７に記載の流体供給装置において、前記第２の筐体は、前記第２のバルーンが前記第２の筐体に当接したことを検出するためのセンサが設けられたことを特徴とする、流体供給装置。

【請求項10】

請求項１または７に記載の流体供給装置において、前記第１のバルーンと、前記第２のバルーンとは、肉厚が異なることを特徴とする、流体供給装置。

【請求項11】

請求項１または７に記載の流体供給装置において、前記第１のバルーンと、前記第２のバルーンとは、内径が異なることを特徴とする、流体供給装置。

【請求項12】

請求項１または７に記載の流体供給装置において、前記第１のバルーンと、前記第２のバルーンとは、長さが異なることを特徴とする、流体供給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体供給装置に関し、特に、マウス等の生物の飼育用の液体を供給するための流体供給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、宇宙空間における無重力環境または微小重力環境が生物に与える影響を研究する目的等で、スペースシャトル等の宇宙機にマウス等の生物を乗せて宇宙へ輸送し、マウス等を宇宙空間で飼育する実験が行われている。宇宙空間におけるマウス等の飼育環境は、地上でマウス等を飼育する場合と同様に、マウス等に水や液体飼料（以下、水等という）を与える設備が必要となる（例えば、特許文献１参照）。地上におけるマウス等に水等を与える設備としては、重力を利用した自動流体供給装置が一般的に用いられる。しかしながら、無重力環境においては、このような重力を利用した自動流体供給装置は使用することはできない。

【0003】

そこで、宇宙空間でマウス等に水等を与える設備として、電動式のシリンジポンプ等を利用して水等を自動的に供給する装置が提案されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－０１７１９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、電動式の装置は、動力源が必要であるので、重量とスペースとが比較的大きい。このため、積載重量及び積載スペースが限られる宇宙機にこのような電動式の装置を搭載することは好ましくない。また、電動式の装置は、故障することがある。電動式の装置が故障した場合は、宇宙飛行士による修理を要し、維持管理に手間がかかってしまう。

【0006】

本発明の目的は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、動力源が不要であり、流体を効率的に貯留することのできる流体供給装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、貯留した流体を外部に供給する流体供給装置において、前記流体を貯留可能に弾性体で形成された第１のバルーンと、前記流体を貯留可能に弾性体で形成されるとともに、前記第１のバルーンよりも大きな収縮力を有する第２のバルーンと、前記第１のバルーン及び前記第２のバルーンの両方を支持する支持部材と、前記第１のバルーン及び前記第２のバルーンを収容し、前記第１のバルーン及び前記第２のバルーンの膨張範囲を画定する筐体とを備え、前記支持部材は、前記第１のバルーンの内部及び前記第２のバルーンの内部を流体的に連通させる流路が形成されたことを特徴とする。

【0008】

この場合において、前記支持部材は、前記第１のバルーンと前記第２のバルーンとの隣り合う端部どうしを接続する接続部を有し、前記接続部内に前記流路が形成されていてもよい。前記支持部材は、管状部材であり、前記第１のバルーン及び前記第２のバルーンを貫通していてもよい。前記支持部材は、前記筐体の一方の端部から他方の端部にかけて延在していてもよい。前記支持部材は、板形状を有しており、一方の面に前記第１のバルーンが取り付けられ、他方の面に前記第２のバルーンが取り付けられていてもよい。前記筐体は、前記第１のバルーン及び前記第２のバルーンの少なくとも一方が前記筐体に当接したことを検出するためのセンサが設けられていてもよい。

【0009】

また、本発明は、貯留した流体を外部に供給する流体供給装置において、前記流体を貯留可能に弾性体で形成された第１のバルーンと、前記第１のバルーンを支持する第１の支持部材と、前記第１のバルーンを収容し、前記第１のバルーンの膨張範囲を画定する第１の筐体とを備えた第１のユニットと、前記流体を貯留可能に弾性体で形成されるとともに、前記第１のバルーンよりも大きな収縮力を有する第２のバルーンと、前記第２のバルーンを支持する第２の支持部材と、前記第２のバルーンを収容し、前記第２のバルーンの膨張範囲を画定する第２の筐体とを備えた第２のユニットとを備え、前記第１の支持部材及び前記第２の支持部材は、前記第１のバルーンの内部と前記第２のバルーンの内部とを流体的に連通させるための流路が形成されたことを特徴とする。

【0010】

この場合において、前記第１の筐体は、前記第１のバルーンが前記第１の筐体に当接したことを検出するためのセンサが設けられていてもよい。前記第２の筐体は、前記第２のバルーンが前記第２の筐体に当接したことを検出するためのセンサが設けられていてもよい。

【0011】

上記発明において、前記第１のバルーンと、前記第２のバルーンとは、肉厚が異なっていてもよい。前記第１のバルーンと、前記第２のバルーンとは、内径が異なっていてもよい。前記第１のバルーンと、前記第２のバルーンとは、長さが異なっていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態に係る流体供給装置の正面図を示す。

【図2】シャフト及びバルーンの断面を模式的に示す。

【図3】図３（ａ）は、流体供給装置及びセンサを模式的に示し、図３（ｂ）は、吐出経過時間の変化に伴う内圧の変化の様子をグラフで示す。

【図4】本発明の第２実施形態に係る流体供給装置の斜視図示す。

【図5】第２実施形態に係る流体供給装置の断面を示す。

【図6】バルーンが膨張した状態の流体供給装置内の模式的な斜視図を示す。

【図7】バルーンが膨張した状態の流体供給装置の模式的な断面図を示す。

【図8】本発明の第３実施形態に係る流体供給装置の正面図を示す。

【図9】バルーンユニットの断面図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る流体供給装置の正面図を示し、図２は、シャフト及びバルーンの断面を模式的に示し、図３（ａ）は、流体供給装置及びセンサを模式的に示し、図３（ｂ）は、吐出経過時間の変化に伴う内圧の変化の様子をグラフで示している。

【0014】

本実施形態に係る流体供給装置１００は、例えば、宇宙空間で飼育されるマウス等の生物を飼育するための水や液体飼料（生物飼育用液体、以下水等という）を与えるために、宇宙空間において使用される。特に、本実施形態に係る流体供給装置１００は、打ち上げ及び／又は回収のための宇宙機に搭載され得る。

【0015】

流体供給装置１００は、図１に示すように、シャフト１０（支持部材）と、第１のバルーン１１と、第２のバルーン１２と、第１のキャップ１３と、第２のキャップ１４と、ケース（筐体）１５とを備えている。

【0016】

ケース１５は、透明な樹脂材料で形成された円筒形状を有している。ケース１５は、一端に第１のキャップ１３が組み込まれ、他端に第２のキャップ１４が組み込まれている。これら第１のキャップ１３及び第２のキャップ１４に支持されたシャフト１０に第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２が支持されている。ケース１５の内周面は、水等が注入されて膨張した第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２が当接するように形成されている。これにより、ケース１５は、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２の膨張範囲を画定するようになっている。

【0017】

第１のバルーン１１は、第１のキャップ１３側が長手方向xに凹んだリンゴのような形状に膨張するように形成されており、第２のバルーン１２は、第２のキャップ１４側が長手方向xに凹んだリンゴのような形状に膨張するように形成されている。これら第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２は、１つのバルーンを用いる場合に比べて小径なことから表面の曲率が大きくなり、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２が膨張したときにケース１５の両端に生じる隅部Ｓ１，Ｓ２を小さくしてケース１５内の空間を効率的に利用することができるように設けられている。

【0018】

第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２は、弾性部材で形成されており、特に限定されないが、生体適合性の観点から例えばシリコーンゴム等で形成されていることが好ましい。第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２は、内部にマウス等の生物に与える水等を貯留可能に形成され、且つ貯留した水等の流体を排出可能に設けられている。

【0019】

第２のバルーン１２は、第１のバルーン１１よりも大きな収縮力を有している。本実施形態に係る第１のバルーン１１は、第２のバルーン１２よりも全長が長く形成されている、すなわち、シャフト１０に取り付けられた第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２は、第１のバルーン１１の方が第２のバルーン１２よりもシャフト１０に沿って長手方向xに長くなっている。

【0020】

なお、本実施形態では、第２のバルーン１２が第１のバルーン１１よりも長手方向xに短く形成されていることにより、第２のバルーン１２を第１のバルーン１１よりも大きな収縮力を有するようにしているが、これに限定されない。第２のバルーン１２の収縮力が第１のバルーン１１よりも大きくなれば、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２の肉厚や内径を異なるようにしてもよい。

【0021】

第１のバルーン１１は、一端に第１の孔１１ａが形成されており、他端に第２の孔１１ｂが形成されている。これら第１の孔１１ａ及び第２の孔１１ｂは、シャフト１０が貫通している。これら第１の孔１１ａ及び第２の孔１１ｂは、第１のバルーン１１の端部から第１のバルーン１１の内側に突出する円筒形状を有する軸部材１１ｃ，１１ｄが設けられている。第１のバルーン１１は、貫通したシャフト１０の外周面に軸部材１１ｃ，１１ｄを用いて密着するように形成されている。

【0022】

第１のバルーン１１と同様に、第２のバルーン１２も、一端に第１の孔１２ａが形成されており、他端に第２の孔１２ｂが形成されている。これら第１の孔１２ａ及び第２の孔１２ｂは、シャフト１０が貫通している。これら第１の孔１２ａ及び第２の孔１２ｂは、第２のバルーン１２の端部から第２のバルーン１２の内側に突出する円筒形状を有する軸部材１２ｃ，１２ｄが設けられている。第２のバルーン１２は、貫通したシャフト１０の外周面に軸部材１２ｃ，１２ｄを用いて密着するように形成されている。

【0023】

第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２は、図１に示すように、シャフト１０の長手方向xに隣り合うように取り付けられている。本実施形態では、第１のバルーン１１がシャフト１０の注入口１０ａ側に配置され、第２のバルーン１２がシャフト１０の吐出口１０ｂ側に配置されている。これにより、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２は、第１のバルーン１１の軸部材１１ｄと第２のバルーン１２の軸部材１２ｃとが当接しており、第１のバルーン１１の軸部材１１ｄと第２のバルーン１２の軸部材１２ｃとの間から、シャフト１０から離れる方向に広がって膨張するように設けられている。これにより、第１のバルーン１１と第２のバルーン１２とは、膨張するにつれて第１のバルーン１１の軸部材１１ｄと第２のバルーン１２の軸部材１２ｃとの周りで密着する領域が大きくなるようになっている。なお、図１では、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２が膨張した状態を示しているが、収縮した状態では、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２は、それぞれシャフト１０に略密着した状態になっている。

【0024】

シャフト１０は、円筒形状を有する管状部材である。シャフト１０は、ケース１５の長手方向xの一方の端部から他方の端部にかけて延在しており、図２に示すように、軸心に沿って水が流れるための流路１０ｅが形成されている。シャフト１０の一端には、第１のバルーン１１の内部及び第２のバルーン１２の内部に貯留された水等を吐出させるための吐出口１０ｂを有している。一方、シャフト１０の他端には、第１のバルーン１１の内部及び第２のバルーン１２の内部に水等を注入するための注入口１０ａを有している。流路１０ｅは、注入口１０ａから吐出口１０ｂにかけて延在するように形成されている。

【0025】

本実施形態に係る注入口１０ａは、シャフト１０内の水等が流出しないようにするための一方弁４０が接続されるようになっているが、注入口１０ａ自体に一方弁が組み込まれていてもよい。注入口１０ａは、一方弁を介して図示しない配管等が接続されるように設けられている。

【0026】

シャフト１０は、円筒形状に形成されたシャフト１０の内部空間と第１のバルーン１１の内部空間の流路１０ｅとを直接的に繋げて流体的に連通させるための第１の連通孔１０ｃが形成されている。また、円筒形状に形成されたシャフト１０の内部空間と第２のバルーン１２の内部空間とを直接的に繋げて流体的に連通させるための第２の連通孔１０ｄが形成されている。

【0027】

また、シャフト１０は、第１のバルーン１１と第２のバルーン１２との隣り合う端部どうし、すなわち、第１のバルーン１１の軸部材１１ｄ（図１参照）と第２のバルーン１２の軸部材１２ｃ（図１参照）とを接続する接続部１０ｆを有し、流路１０ｅは接続部１０ｆ内にも形成されている。接続部１０ｆは、円筒形状に形成されており、この円筒形状部分の外周面は、第１のバルーン１１の軸部材１１ｄと第２のバルーン１２の軸部材１２ｃとが密着するような外径に形成されている。なお、本実施形態に係るシャフト１０は、第１のバルーン１１の第１の孔１１ａから第２のバルーン１２の第２の孔１２ｂにかけて一定の外径の円筒形状を有するように形成されているが、これに限定されず、第１のバルーン１１の軸部材１１ｃ（図１参照）と軸部材１１ｄ（図１参照）との間の部分、及び第２のバルーン１２の軸部材１２ｃ（図１参照）と軸部材１２ｄ（図１参照）との間の部分は異なる外径や外周形状を有していてもよい。流体供給装置１００は、接続部１０ｆを有することにより、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２は、流体的に連通するとともに、吐出口１０ｂ及び注入口１０ａとも流体的に連通するようになっている。

【0028】

ケース１５は、図１に示すように、透明な樹脂材料で円筒形状に形成されている。なお、ケース１５は、筒形状であれば、円筒形状に限らず、多角形断面を有する角筒形状であってもよい。シャフト１０、第１のバルーン１１、第２のバルーン１２は、ケース１５内に配置されている。ケース１５の一方の開口を閉鎖するように、第１のキャップ１３がケース１５に取り付けられている。また、ケース１５の他方の開口を閉鎖するように、第２のキャップ１４がケース１５に取り付けられている。したがって、シャフト１０の両端は、ケース１５の長手方向xの両端から外側に突出している。

【0029】

以下、流体供給装置１００に水等を貯留する手順と流体供給装置１００から水等を吐出させる手順について説明する。
流体供給装置１００に水等を貯留させるときは、シャフト１０の注入口１０ａに図示しない液体源を接続して、水等を注入口１０ａからシャフト１０内に注入する。本実施形態では、第２のバルーン１２の収縮力よりも第１のバルーン１１の収縮力の方が小さいため、シャフト１０内に注入された水等は、第１の連通孔１０ｃを通って第１のバルーン１１内に注入されていく。このとき、第１のバルーン１１は、水等の注入量に応じて膨張していく。

【0030】

膨張する第１のバルーン１１の外周面がケース１５の内周面に当接すると、シャフト１０内に注入されている水等は第２のバルーン１２内に注入されるようになり、これにより第２のバルーン１２は、水等の注入量に応じて膨張していく。

【0031】

膨張する第２のバルーン１２の外周面がケース１５の内周面に当接すると、流体供給装置１００への水の注入は完了する。

【0032】

本実施形態に係る流体供給装置１００は、図３（ａ）に示すように、第１のバルーン１１がケース１５に当接したことを検出するための第１の圧力センサ３３と、第２のバルーン１２がケース１５に当接したことを検出するための第２の圧力センサ３４と、シャフト１０の流路１０ｅ内に組み込まれて流路１０ｅ内の内圧を検出するための第３の圧力センサ３５とが設けられている。流体供給装置１００の使用者は、これら第１の圧力センサ３３及び第２の圧力センサ３４の検出結果に基づいて、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２の外周面がケース１５の内周面に当接したことを判断し、第３の圧力センサ３５の検出結果に基づいて流体供給装置１００に貯留されている液体の圧力を検出することができるようになっている。

【0033】

マウス等の生物に水等を供給するときは、シャフト１０に接続された図示しない配管等が有するバルブを開く。これにより、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２の収縮力によって第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２の内部の水等が吐出口１０ｂから配管内へ吐出され、マウス等の生物に水等を自動的に供給することができる。

【0034】

第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２の内部の水等が吐出口１０ｂから吐出される際に、第１のバルーン１１の内圧は、図３（ｂ）に示すように変化する。この図において、縦軸は内圧（ｋＰａ）を示し、横軸は経過時間（ｈｒ）を示している。なお、図３（ｂ）では、第１のバルーン１１の内圧を用いて説明しているが、これに限らず、第２のバルーン１２の内圧を用いてもよい。

【0035】

流体供給装置１００の吐出口１０ｂから水を吐出させる際には、先ず、収縮力が第１のバルーン１１よりも大きな第２のバルーン１２内に貯留されていた水等が吐出口１０ｂから吐出される。第２のバルーン１２内に貯留されていた水等の吐出が終了して第１のバルーン１１内に貯留されていた水等の吐出に切り換わる際、すなわち図３（ｂ）において約３６時間経過したときに、第１のバルーン１１の内圧が上昇して第１のピークＰ１が生じる。これにより、流体供給装置１００の使用者は、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２を目視しなくても、第３の圧力センサ３５を用いて第１のピークＰ１を検出することにより、水等を突出しているバルーンが第２のバルーン１２から第１のバルーン１１に切り換わったことを判断することができる。

【0036】

第２のバルーン１２からの水等の吐出が終了すると、流体供給装置１００は、第１のバルーン１１内に貯留されていた水等を吐出させる。このとき、第１のバルーン１１の内圧は水等の吐出とともに低下していくが、第１のバルーン１１内に貯留されていた水等の吐出が終了する際、すなわち図３（ｂ）において約７２時間経過したときに、第１のバルーン１１の内圧が若干上昇して第２のピークＰ２が生じる。流体供給装置１００の使用者は、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２を目視しなくても、第３の圧力センサ３５を用いて第２のピークＰ２を検出することにより、第１のバルーン１１内に貯留していた水等がもうすぐ無くなることを判断することができる。なお、本実施形態では、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２の貯留量を第３の圧力センサ３５を用いて判断しているが、第１の圧力センサ３３を用いて第１のバルーン１１の貯留量が減ったことを判断し、第２の圧力センサ３４を用いて第２のバルーン１２の貯留量が減ったことを判断してもよい。

【0037】

本実施形態に係る流体供給装置１００は、水等を貯留可能に弾性体で形成された第１のバルーン１１と、水等を貯留可能に弾性体で形成されるとともに、第１のバルーン１１よりも大きな収縮力を有する第２のバルーン１２と、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２の両方を支持するシャフト１０と、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２を収容し、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２の膨張範囲を画定するケース１５とを備え、シャフト１０は、第１のバルーン１１の内部及び第２のバルーン１２の内部を流体的に連通させる流路１０ｅが形成されている。これにより、小分けにされた第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２は、１つのバルーンを用いる場合に比べて小径なことから表面の曲率が大きくなり、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２が膨張したときにケース１５の両端に生じる隅部Ｓ１，Ｓ２を小さくしてケース１５内の空間を効率的に利用することができる。このため、動力源が不要であり、効率的に流体を貯留することができる。

【0038】

また、本実施形態に係る流体供給装置１００は、第２のバルーン１２が第１のバルーン１１よりも大きな収縮力を有しているため、第１のバルーン１１よりも先に第２のバルーン１２が収縮するように、かつ、第２のバルーン１２よりも先に第１のバルーンが膨張するように、第１のバルーン１１及び第２のバルーン１２が膨張したり収縮したりする順序を制御することができる。

【0039】

さらに、本実施形態に係る流体供給装置１００は、複数のバルーンが順番に収縮していくことにより、流体供給装置１００内に貯留されている水等の減少を段階的に把握することができる。

【0040】

さらにまた、本実施形態に係る流体供給装置１００は、収縮力が小さな第１のバルーン１１を備えているため、低圧力で流体が注入された場合でも無理なく膨張することができる。このため、１つのバルーンのみ備えた場合に比べて容易に膨張することができて、流体の圧力をあまり高くしなくても隅部Ｓ１，Ｓ２を埋めるように膨張することができるため、バルーンに対する負荷を小さくすることができる。

【0041】

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る流体供給装置の斜視図を示し、図５は、第２実施形態に係る流体供給装置の断面を示し、図６は、バルーンが膨張した状態の流体供給装置内の模式的な斜視図を示し、図７は、バルーンが膨張した状態の流体供給装置の模式的な断面図を示す。なお、第２実施形態では第１実施形態と異なる部分について説明し、図中の第１実施形態と略同一の構成に対しては同一の符号を用いている。

【0042】

本実施形態に係る流体供給装置２００は、図４に示すように、板形状を有する支持プレート（支持部材）１１０と、この支持プレート１１０の両面を覆うように形成された一対のケース（筐体）１１５，１１５とを備えている。

【0043】

ケース１１５，１１５は、図５に示すように、それぞれ支持プレート１１０から離れる方向に膨らんだ形状を有しており、支持プレート１１０との間に空洞が形成されている。これらケース１１５，１１５内で、支持プレート１１０の一方の面１１０ａに第１のバルーン１１１が取り付けられ、他方の面１１０ｂに第１のバルーン１１１よりも大きな収縮力を有する第２のバルーン１１２が取り付けられている。

【0044】

支持プレート１１０は、面１１０ａ，１１０ｂに対して面内方向に延在する流路１１０ｅが形成されており、この流路１１０ｅは、吐出口１０ｂ及び注入口１０ａに流体的に連通している。流路１１０ｅは、支持プレート１１０の中央近傍で分岐して面１１０ａ，１１０ｂに対して面外方向に延在する分岐路１１０ｆが形成されており、分岐路１１０ｆは、面１１０ａ，１１０ｂで第１のバルーン１１１の内部及び第２のバルーン１１２の内部に流体的に連通している。

【0045】

第１のバルーン１１１及び第２のバルーン１１２は、それぞれ膨張していない状態で支持プレート１１０の面１１０ａ，１１０ｂに密着するように平坦な板形状に形成されている。これら第１のバルーン１１１及び第２のバルーン１１２は、流路１１０ｅ及び分岐路１１０ｆを介して流体が注入されたときに、図６に示すように、それぞれ支持プレート１１０の面１１０ａ，１１０ｂから離れる方向に膨張するようになっている。ケース１１５は、図７に示すように、第１のバルーン１１１及び第２のバルーン１１２の膨張範囲を画定するように設けられており、膨張した第１のバルーン１１１及び第２のバルーン１１２は、それぞれケース１１５，１１５の内面に密着するように当接して膨張が制限されるようになっている。

【0046】

以下、第１のバルーン１１１及び第２のバルーン１１２の膨張について説明する。
第１のバルーン１１１及び第２のバルーン１１２が実際に膨張する際には、先ず、第１のバルーン１１１が膨張を開始し、第１のバルーン１１１がケース１１５の内面に当接する。

【0047】

第１のバルーン１１１がケース１１５の内面に当接すると、次に第２のバルーン１１２が膨張を開始し、第２のバルーン１１２がケース１１５の内面に当接すると膨張が停止するようになっている。

【0048】

（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態に係る流体供給装置の正面図を示し、図９は、バルーンユニットの断面図を示している。なお、第３実施形態では第２実施形態と異なる部分について説明し、図中の第１実施形態と略同一の構成に対しては同一の符号を用いている。

【0049】

本実施形態に係る流体供給装置３００は、図８に示すように、第１のバルーン１１１（図９参照）が収容された第１のバルーンユニット５０ａと、第１のバルーン１１１よりも大きな収縮力を有する第２のバルーンが収容された第２のバルーンユニット５０ｂと、第２のバルーンよりも大きな収縮力を有する第３のバルーンが収容された第３のバルーンユニット５０ｃとを備えている。これら第１のバルーンユニット５０ａ、第２のバルーンユニット５０ｂ、及び第３のバルーンユニット５０ｃのバルーンは、配管３１６を介して並列に接続されている。なお、第１のバルーンユニット５０ａ、第２のバルーンユニット５０ｂ、及び第３のバルーンユニット５０ｃは、略同じ構成を備えており、バルーンの収縮力のみが異なっているので、以下第１のバルーンユニット５０ａを用いて説明する。

【0050】

第１のバルーンユニット５０ａ、第２のバルーンユニット５０ｂ、及び第３のバルーンユニット５０ｃは、図９に示すように、それぞれ１つのバルーン１１１のみを収容している点が第２実施形態と異なっている。

【0051】

配管３１６に流体が注入されて第１のバルーンユニット５０ａ、第２のバルーンユニット５０ｂ、及び第３のバルーンユニット５０ｃのバルーン１１１がそれぞれ膨張する際には、先ず、第１のバルーンユニット５０ａのバルーン１１１がケース１１５の内面に当接するまで膨張する。第１のバルーンユニット５０ａのバルーン１１１が膨張を終了すると、次に第２のバルーンユニット５０ｂのバルーン１１１がケース１１５の内面に当接するまで膨張する。第２のバルーンユニット５０ｂのバルーン１１１が膨張を終了すると、次に第３のバルーンユニット５０ｃのバルーン１１１がケース１１５の内面に当接するまで膨張し、流体供給装置３００への流体の注入が完了する。

【0052】

流体供給装置３００から流体が吐出する際には、先ず、第３のバルーンユニット５０ｃのバルーン１１１が収縮して流体を配管３１６内に吐出させる。第３のバルーンユニット５０ｃのバルーン１１１の収縮が終了すると、次に第２のバルーンユニット５０ｂのバルーン１１１が収縮して流体を配管３１６内に吐出させる。第２のバルーンユニット５０ｂのバルーン１１１が収縮を終了すると、次に第１のバルーンユニット５０ａのバルーン１１１が収縮して流体を配管３１６内に吐出させる。

【0053】

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ケース１５，１１５を透明な樹脂材料で形成しているが、膨張したバルーンによって加えられる圧力に耐え得る十分な剛性を有していれば、例えば、その一部のみに透明な材料が用いられていたり、その全部が透明でない材料で形成されていたりしてもよい。

【符号の説明】

【0054】

Ｐ１…第１のピーク
Ｐ２…第２のピーク
Ｓ１…隅部
１０…シャフト（支持部材）
１０ａ…注入口
１０ｂ…吐出口
１０ｃ…第１の連通孔
１０ｄ…第２の連通孔
１０ｅ…流路
１０ｆ…接続部
１１…第１のバルーン
１１ａ…第１の孔
１１ｂ…第２の孔
１１ｃ…軸部材
１１ｄ…軸部材
１２…第２のバルーン
１２ａ…第１の孔
１２ｂ…第２の孔
１２ｃ…軸部材
１２ｄ…軸部材
１３…第１のキャップ
１４…第２のキャップ
１５…ケース（筐体）
３３…第１の圧力センサ
３４…第２の圧力センサ
３５…第３の圧力センサ
４０…一方弁
５０ａ…第１のバルーンユニット
５０ｂ…第２のバルーンユニット
５０ｃ…第３のバルーンユニット
１００…流体供給装置
１１０…支持プレート
１１０ａ…面
１１０ｂ…面
１１０ｅ…流路
１１０ｆ…分岐路
１１１…第１のバルーン
１１２…第２のバルーン
１１５…ケース（筐体）
２００…流体供給装置
３００…流体供給装置
３１６…配管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】