JP2001073954A - チューブポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可撓輸送管の耐久性を向上させることができ
るとともに、装置全体の更なるコンパクト化が可能とな
り、しかも、種々の設置スペース形状への対応が容易と
なるチューブポンプを提供する。 【解決手段】 管壁２５が管軸２７と垂直な方向に変位
可能であり一端が流体４５の吸入口２９、他端が流体４
５の吐出口３１として開口する可撓輸送管２３と、この
可撓輸送管２３の管軸方向に沿って並設され可撓輸送管
２３を外部から押圧することで可撓輸送管２３の管壁２
５を管軸２７と垂直な方向に変位させ閉塞する複数の押
圧セル３７とを具備し、個々の押圧セル３７を並設方向
の一方向に順次動作させることで可撓輸送管２３に進行
波を生じさせ、可撓輸送管内の流体を進行波と同一方向
に輸送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可撓輸送管の管壁
を管軸と垂直な方向に変位させて、可撓輸送管内の流体
を輸送するチューブポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】流体輸送用のポンプには、弁構造を有さ
ず、流路そのものがポンプ機能を果たす所謂チューブポ
ンプがある。従来、チューブポンプは、図４に示す回転
式のものが一般的であった。このチューブポンプ１は、
半円形状のステータ３の内側に、間隙を隔ててロータ５
が不図示のモータを駆動源として回転自在に設けられて
いる。ステータ３とロータ５との間隙には、外径がこの
間隙と略一致する可撓輸送管７が介装される。ロータ５
の外周には、円周方向に所定の間隔で複数の突起若しく
はローラ９が突設され、ローラ９はステータ３とロータ
５との間隙に突出することで、可撓輸送管７を押圧可能
としている。

【０００３】このように構成されたチューブポンプ１で
は、ロータ５が回転されると、可撓輸送管７内に満たさ
れた流体１１が、ローラ９によってしごき出されるとと
もに、しごかれて変形した可撓輸送管７が弾性復帰する
際に発生する負圧によって次の流体１１が吸引され、こ
の動作が連続して行われることで、可撓輸送管７内の流
体１１がロータ５の回転方向に輸送される。

【０００４】このチューブポンプ１によれば、流路その
ものがポンプ機能を果たすので、流体１１とポンプ駆動
部とが直接に接触しない。このため、流体１１を衛生的
に保つことができるとともに、流体１１がポンプ駆動部
に接触することによる腐食等の悪影響を回避することが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の回転式のチューブポンプ１は、ロータ５を回転
し、可撓輸送管７をローラ９で押圧しながら摺動させる
所謂しごき動作を行うので、可撓輸送管７に生じる疲労
が大きく、可撓輸送管７の耐久性を低下させる問題があ
った。

【０００６】また、外周に突出したローラ９を有したロ
ータ５、及びこのロータ５を回転駆動するモータが必要
であるため、装置全体のコンパクト化に限度があり、さ
らなるコンパクト化の障害となっていた。さらに、ステ
ータ、ロータ、モータが必須構成として必要であるた
め、円形状や四角形状の設置スペースが必要になり、例
えば任意の曲線形状のスペースに設置する等、種々の設
置スペース形状に自由に対応することができなかった。

【０００７】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、可撓輸送管の耐久性を向上させることができるとと
もに、装置全体の更なるコンパクト化が可能となり、し
かも、種々の設置スペース形状への対応が容易となるチ
ューブポンプを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】次に、上記の課題を解決
するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照し
て説明する。本発明の請求項１記載のチューブポンプ２
１は、管壁２５が管軸２７と垂直な方向に変位可能であ
り一端が流体４５の吸入口２９、他端が流体４５の吐出
口３１として開口する弾性を有する可撓輸送管２３と、
該可撓輸送管２３の管軸方向に沿って並設され該可撓輸
送管２３を外部から圧力を加えることで該可撓輸送管２
３の前記管壁２５を管軸２７と垂直な方向に変位させ閉
塞させる複数の絞り手段３７とを具備し、個々の前記絞
り手段３７を並設方向の一方向に順次動作させることで
前記可撓輸送管２３に進行波を生じさせ、可撓輸送管内
の流体４５を該進行波と同一方向に輸送することを特徴
とする。

【０００９】このチューブポンプ２１では、従来の回転
式のチューブポンプのように、可撓輸送管２３を突起や
ローラで押圧しながら摺動させる所謂しごき動作を行わ
ないので、可撓輸送管２３に生じる疲労が減少する。こ
れにより、可撓輸送管２３の耐久性が高まる。また、従
来の回転式のチューブポンプに必要であったロータが不
要になり、絞り手段３７を可撓輸送管２３に沿って並設
して直線状に構成できるので、装置全体のコンパクト化
が容易となる。

【００１０】請求項２記載のチューブポンプ２１は、前
記可撓輸送管２３に沿って所定長さの押圧台３３が設け
られ、前記絞り手段３７が、前記管軸２７と垂直な方向
に直線駆動する押圧子４１を有し該押圧子４１によって
前記可撓輸送管２３を前記押圧台３３に押しつけて前記
管壁２５を管軸２７と垂直な方向に変位させ閉塞させる
ことを特徴とする。

【００１１】このチューブポンプ２１では、直線運動す
る個々の押圧子４１によって可撓輸送管２３が押圧台３
３に押しつけられ、管壁２５が管軸２７と垂直な方向に
確実に変位して閉塞動作を行い、かつ個々の押圧子４１
が並設方向の一方向に順次動作することで、可撓輸送管
２３に、簡単な構造でかつ確実に進行波が生じる。

【００１２】請求項３記載のチューブポンプ２１は、前
記可撓輸送管２３が湾曲して設けられ、前記押圧台３３
と、前記絞り手段３７とが湾曲した該可撓輸送管２３の
管軸方向に沿って設けられたことを特徴とする。

【００１３】このチューブポンプ２１では、押圧台３３
と、絞り手段３７とが、湾曲した可撓輸送管２３に沿っ
て設けられるので、任意の曲線スペースへの設置が可能
になり、チューブポンプの、種々のスペース形状に対し
ての設置自由度が高められる。

【００１４】請求項４記載のチューブポンプ５１は、短
尺な筒状体よりなり、所定の内径に形成される内壁５３
が、管軸方向５０と垂直な方向に変位して縮径動作し、
該内壁５３を閉塞自在とされる短管５２を、管軸方向に
連続するように複数連結構成して略チューブ状に形成
し、一端が流体の吸入口５５、他端が流体の吐出口５６
として開口させ、個々の前記短管５２を連結方向の一方
向に順次動作させることで管軸方向５０に進行波を生じ
させ、連結された前記複数の短管５２内の流体を該進行
波と同一方向に輸送することを特徴とする。

【００１５】このチューブポンプ５１では、チューブ状
に連続して連結構成される短管５２のそれぞれが、管軸
方向５０と垂直な方向に内壁５３が変位して縮径動作
し、この内壁５３を閉塞し、この閉塞を連結方向の一方
向に順次動作させることで流体を輸送する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るチューブポン
プの好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明す
る。図１は本発明に係るチューブポンプの分解斜視図、
図２は図１のチューブポンプの動作説明図である。

【００１７】チューブポンプ２１は、両端が開口し、弾
性及び可撓性を有する所定長さのチューブよりなる可撓
輸送管２３を構成の一要素として有している。可撓輸送
管２３は、管壁２５が管軸２７と垂直な方向に変位可能
であり、一端が流体の吸入口２９、他端が流体の吐出口
３１として開口している。

【００１８】可撓輸送管２３の材質としては、耐薬品性
の高い例えばシリコンゴム等を用いることができる。な
お、この実施の形態では、可撓輸送管２３は直線形状の
状態で使用される。

【００１９】可撓輸送管２３には、可撓輸送管２３の管
軸２７方向に長い略短冊板形状の押圧台３３が、管壁２
５に接触して設けられている。可撓輸送管２３に接触す
る押圧台３３の接触面３３ａは、管軸２７方向に長い長
方形の平坦面で形成されている。

【００２０】押圧台３３の長手方向の両端には略半円形
の凹部３５ａを有した保持部３５が設けられ、これら保
持部３５は凹部３５ａにて可撓輸送管２３を保持し、可
撓輸送管２３の管軸２７方向の移動、及び管軸２７方向
と直交する方向の移動を規制する。

【００２１】可撓輸送管２３の、押圧台３３と反対側に
は、可撓輸送管２３の管軸２７方向に沿って、複数、こ
の実施の形態では９個の絞り手段としての押圧セル３７
が並設されている。

【００２２】個々の押圧セル３７は、本体３９と、この
本体３９から突出及び後退して直線方向に往復駆動され
る押圧子４１とからなる。押圧子４１は、本体３９から
伸縮される軸部４３の先端に設けられる。本体３９に
は、この軸部４３を伸縮させる例えば電磁力や、油圧，
空圧などの流体圧を利用したアクチュエータ、或いはラ
ック、ネジ、リンクを利用した伸縮動作を行う直動機構
が設けられている。

【００２３】個々の押圧セル３７は、独立して任意に駆
動されるようになっている。押圧セル３７は、駆動され
ることにより本体３９から軸部４３が伸長し、押圧子４
１が可撓輸送管２３を押圧台３３に押しつけて、この可
撓輸送管２３に外部から圧力を加え、管壁２５を管軸２
７と垂直な方向に変位させ、流路面積を絞り管内を閉塞
させるようになっている。

【００２４】また、押圧セル３７は、駆動停止されるこ
とで軸部４３が本体３９内に後退し、押圧子４１が押圧
台３３から離反する方向に移動するようになっている。
これにより、押圧子４１による可撓輸送管２３への押圧
は解除され、可撓輸送管２３は、管壁２５が、弾性復帰
力により元の形状に戻り、すなわち管内を開放するよう
になっている。

【００２５】それぞれの押圧セル３７には、図示しない
駆動制御装置が接続され、駆動制御装置は、例えば予め
記憶させた駆動タイミングにより、個々の押圧セル３７
を駆動制御できるようになっている。

【００２６】この実施の形態では、個々の押圧セル３７
は、駆動制御装置によって、並設方向の一方向に順次動
作されるようになっている。従って、可撓輸送管２３に
沿って並設された個々の押圧セル３７が、並設方向の一
方向に順次動作されることで、可撓輸送管２３には進行
波が生じるようになっている。

【００２７】次に、このように構成されたチューブポン
プ２１の作用を説明する。図２（ａ）に示すように、先
ず、初動として、押圧セル３７は、吐出口３１側の４個
が駆動（ＯＮ）されて突出し、これら押圧セル３７の位
置における可撓輸送管２３を閉ざし、吸入口２９側の５
個が非駆動（ＯＦＦ）となって後退位置とされる。これ
により、可撓輸送管２３内にはＯＦＦ状態にある吸入口
２９側から５個分の空間に、吸入口２９より流体４５が
流入する。

【００２８】次いで、図２（ｂ）に示すように、吐出口
３１から４番目の押圧セル３７がＯＦＦとなって後退さ
れるとともに、吸入口２９側から１番目の押圧セル３７
がＯＮとなり突出して可撓輸送管２３を閉ざす。これに
より、可撓輸送管２３内には、押圧セル３７の５個分の
閉鎖空間が形成され、この閉鎖空間内に流体４５が充満
した状態となる。

【００２９】次いで、図２（ｃ）に示すように、吐出口
３１から３番目の押圧セル３７がＯＦＦとなって後退さ
れるとともに、吸入口２９側から２番目の押圧セル３７
がＯＮとなり突出して可撓輸送管２３を閉ざし、続いて
図２（ｄ）に示すように、吐出口３１から２番目の押圧
セル３７がＯＦＦとなって後退されるとともに、吸入口
２９側から３番目の押圧セル３７がＯＮとなって閉塞
し、閉鎖空間に充満した流体４５は、押圧セル３７の１
個分のピッチで、順次吐出口３１側へ輸送される。

【００３０】次いで、図２（ｅ）に示すように、吐出口
３１から１番目の押圧セル３７がＯＦＦとなって後退さ
れるとともに、吸入口２９側から４番目の押圧セル３７
のみがＯＮとなって突出し閉塞された状態となり、以
降、図２（ｆ）（ｇ）に示すように、吸入口２９から５
番目、６番目の押圧セル３７が順次ＯＮし、図２（ｈ）
に示すように、吐出口３１から３番目の押圧セル３７が
ＯＮとなって突出し閉塞した時に、同時に吸入口２９か
ら１番目の押圧セル３７がＯＮとなって突出し閉塞し
て、再び押圧セル３７同士間に５個分の閉鎖空間が形成
され、この閉鎖空間内に流体４５が充満される。

【００３１】次いで、図２（ｉ）（ｊ）に示すように、
吐出口３１から２番目の押圧セル３７がＯＮとなって突
出し閉塞するとともに、吸入口２９から２番目の押圧セ
ル３７がＯＮとなって突出して閉塞し、次いで、吐出口
３１から１番目の押圧セル３７がＯＮとなって閉塞する
とともに、吸入口２９から３番目の押圧セル３７がＯＮ
となって突出して閉塞し、その後、再び図２（ｅ）以降
の動作を順次繰り返すことになる。

【００３２】可撓輸送管２３内では、押圧セル３７によ
って押圧され閉塞された管壁２５が、押圧セル３７の押
圧解除、すなわち後退により弾性復帰して元の形状に戻
ることで、内部容積が増大し、それにより可撓輸送管２
３内が負圧となって流体４５が進むことになる。このよ
うにして個々の押圧セル３７が並設方向の一方向に順次
動作させることで、可撓輸送管２３には進行波が生じ、
可撓輸送管２３内の流体が進行波と同一方向に輸送され
ることになる。つまり、流体４５は、ぜん動運動によっ
て、可撓輸送管２３内を連続して輸送される。

【００３３】このチューブポンプ２１によれば、従来の
回転式のチューブポンプのように、可撓輸送管２３を突
起やローラで押圧しながら摺動させる所謂しごき動作を
行わずに済み、可撓輸送管２３に生じる疲労を減少させ
て、可撓輸送管２３の耐久性を高めることができる。

【００３４】また、従来の回転式のチューブポンプに必
要であったロータが不要になり、押圧セル３７を可撓輸
送管２３に並設して構成できるので、装置全体をコンパ
クト化することができる。

【００３５】さらに、可撓輸送管２３に沿って押圧台３
３を設け、押圧セル３７の押圧子４１によって可撓輸送
管２３を押圧台３３に押しつけて管壁２５を変位させ閉
塞させるので、直線運動する比較的簡単な構造の押圧セ
ル３７を用いて、管壁２５を管軸２７と垂直な方向に確
実に変位させて閉塞させることができ、可撓輸送管２３
に、簡単な構造でかつ確実に進行波を生じさせることが
できる。

【００３６】なお、上述した実施の形態によるチューブ
ポンプ２１では、可撓輸送管２３が直線状に配置される
場合を例に説明したが、本発明に係るチューブポンプ
は、可撓輸送管２３が湾曲して設けられるものであって
もよい。この場合、押圧台３３と、押圧セル３７とは、
湾曲した可撓輸送管２３に沿って設けることができる。
このような構成によるチューブポンプによれば、装置を
任意の曲線形状のスペースに設置することができ、チュ
ーブポンプを、種々のスペース形状に自由に対応させる
ことができるようになる。

【００３７】また、上述の実施の形態では、個々の押圧
セル３７を並設方向の一方向に順次動作させる場合を例
に説明したが、本発明に係るチューブポンプは、駆動制
御装置にその他の駆動手順を記憶させておくことで、上
述した連続吐出の送液のみでなく、例えばバルブ動作や
断続吐出動作などの脈動動作、計量動作、及び逆送動作
を行わせることができる。

【００３８】さらに、上述した実施の形態では、絞り手
段を押圧セル３７にて構成する例について述べたが、こ
の絞り手段は、これに限定されることはなく、可撓輸送
管２３を外部から押圧することで管壁２５を管軸２７と
垂直な方向に変位させ閉塞させる構造とし、この可撓輸
送管２３の管軸２７方向に沿って並設し、並設方向の一
方向に順次動作させることとすれば、他の構造にて構成
してもよく、例えば、紐体やベルトを可撓輸送管２３の
外周に巻き付け、この紐体やベルトを管軸２７方向に沿
って複数並設し、これら紐体やベルトを牽引することで
管壁２５を絞り、閉塞させる構成などとして、並設方向
の一方向に順次動作させ可撓輸送管２３に進行波を生じ
させ、可撓輸送管２３内の流体を進行波と同一方向に輸
送するように構成してもよい。

【００３９】また、上述した実施の形態では、可撓輸送
管２３と押圧セル３７よりなる絞り手段にて構成される
例について述べたが、本発明のチューブポンプは、管状
に構成され流体が輸送される構造であれば、他の構成に
よるものとしてもよく、例えば、図３に示すような、短
尺な筒状体の短管５２を連結構成して、各短管５２を動
作することで流体の輸送を行う構成としてもよい。

【００４０】この図３に示すようなチューブポンプ５１
は、短尺な筒状体よりなるとともに、壁部分に空間５４
を有した短管５２を、管軸方向５０に連続するように複
数連結構成させ、内壁５３が連続した略チューブ状に形
成された構造とされている。各短管５２は、壁部分の空
間５４が、図示しない駆動機構、例えばエアコンプレッ
サや、通電により膨出する機構等により膨張され、所定
の内径に形成される内壁５３が、管軸方向５０と垂直な
方向に変位して縮径動作し、この内壁５３を閉塞するよ
うに構成されている。そして、この短管５２が、管軸方
向５０に連続するように複数連結構成して略チューブ状
に形成されて、一端が流体の吸入口５５、他端が流体の
吐出口５６として開口する構造とし、個々の前記短管５
２を連結方向の一方向に順次動作させることで管軸方向
５０に進行波を生じさせ、連結された複数の短管５２内
の流体を進行波と同一方向に輸送する構造となってい
る。

【００４１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る請求項１記載のチューブポンプは、可撓輸送管を外部
から押圧することで管壁を管軸と垂直な方向に変位させ
閉塞させる複数の絞り手段を、可撓輸送管の管軸方向に
沿って並設し、個々の絞り手段を並設方向の一方向に順
次動作させることで、可撓輸送管に進行波を生じさせ、
可撓輸送管内の流体を進行波と同一方向に輸送するよう
にしたので、従来の回転式のチューブポンプのように、
可撓輸送管を突起やローラで押圧しながら摺動させる所
謂しごき動作を行わずに済み、可撓輸送管に生じる疲労
を減少させて、可撓輸送管の耐久性を高めることができ
る。また、従来の回転式のチューブポンプに必要であっ
たロータが不要になり、押圧セルを可撓輸送管に沿って
並設して構成できるので、装置全体をコンパクト化する
ことができる。

【００４２】請求項２記載のチューブポンプは、可撓輸
送管に沿って押圧台を設け、絞り手段の押圧子によって
可撓輸送管を押圧台に押しつけて管壁を変位させ閉塞さ
せるので、直線運動する比較的簡単な構造の押圧子を用
いて、管壁を管軸と垂直な方向に確実に変位させて閉塞
させることができ、可撓輸送管に、簡単な構造でかつ確
実に進行波を生じさせることができる。

【００４３】請求項３記載のチューブポンプは、可撓輸
送管を湾曲して設け、押圧台と、絞り手段とをこの湾曲
した可撓輸送管に沿って設けることができるので、任意
の曲線形状のスペースに設置することができ、種々の設
置スペース形状に自由に対応させることができるように
なる。

【００４４】請求項４記載のチューブポンプは、短管を
複数連結して構成され、各短管自体の内壁が動作するこ
とで流体の輸送が行われるので、外方に駆動部分などが
なく、コンパクト化が図れ、省スペースな構成となる。
また、短管自体が動作することから、ポンプとしての外
形状に自由度が得られ、設置スペース形状が限定されな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るチューブポンプの分解斜視図であ
る。

【図２】図１のチューブポンプの動作説明図である。

【図３】他の実施の形態のチューブポンプの概略断面図
である。

【図４】従来の回転式チューブポンプの側面図である。

【符号の説明】

２１…チューブポンプ ２３…可撓輸送管 ２５…管壁 ２７…管軸 ２９…吸入口 ３１…吐出口 ３３…押圧台 ３７…絞り手段（押圧セル） ４１…押圧子 ４５…流体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管壁が管軸と垂直な方向に変位可能であ
   り一端が流体の吸入口、他端が流体の吐出口として開口
   する弾性を有する可撓輸送管と、 該可撓輸送管の管軸方向に沿って並設され該可撓輸送管
   を外部から圧力を加えることで該可撓輸送管の前記管壁
   を管軸と垂直な方向に変位させ閉塞させる複数の絞り手
   段とを具備し、 個々の前記絞り手段を並設方向の一方向に順次動作させ
   ることで前記可撓輸送管に進行波を生じさせ、可撓輸送
   管内の流体を該進行波と同一方向に輸送することを特徴
   とするチューブポンプ。
2. 【請求項２】 前記可撓輸送管に沿って所定長さの押圧
   台が設けられ、 前記絞り手段が、前記管軸と垂直な方向に直線駆動する
   押圧子を有し該押圧子によって前記可撓輸送管を前記押
   圧台に押しつけて前記管壁を管軸と垂直な方向に変位さ
   せ閉塞させることを特徴とする請求項１記載のチューブ
   ポンプ。
3. 【請求項３】 前記可撓輸送管が湾曲して設けられ、前
   記押圧台と、前記絞り手段とが湾曲した該可撓輸送管の
   管軸方向に沿って設けられたことを特徴とする請求項２
   記載のチューブポンプ。
4. 【請求項４】 短尺な筒状体よりなり、所定の内径に形
   成される内壁が、管軸方向と垂直な方向に変位して縮径
   動作し、該内壁を閉塞自在とされる短管を、管軸方向に
   連続するように複数連結構成して略チューブ状に形成
   し、一端が流体の吸入口、他端が流体の吐出口として開
   口させ、個々の前記短管を連結方向の一方向に順次動作
   させることで管軸方向に進行波を生じさせ、連結された
   前記複数の短管内の流体を該進行波と同一方向に輸送す
   ることを特徴とするチューブポンプ。