JP2003065251A - チューブポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構造で、小型化、特に薄型化に有利であ
り、またロータが回転するのを検出することができるチ
ューブポンプを提供すること。 【解決手段】本発明のチューブポンプ１は、ロータ５の
回転検出手段３を有する。ロータ５に設けられた２つの
凸部５４は、薄板４を介してチューブ１００を圧閉して
おり、ロータ５が回転するとチューブ１００をしごく。
ロータ５が回転し、薄板４が厚さ方向に変位すると、薄
板４の一部に形成された第１電気接点３１が本体９に設
けられた第２電気接点３２に接触・離間し、これによ
り、検出端子３３、３４に検出信号が得られる。ロータ
５の外周面には、振動体６が当接して設けられている。
振動体６は、電極と圧電素子と補強板とを積層してなる
もので、圧電素子に交流電圧が印加されると、長手方向
に微小な振幅で振動（縦振動）し、この振動によりロー
タ５を回転駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チューブポンプに
関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性を有するチューブ（ポンプチュー
ブ）をしごくことにより、チューブ内の液体を送液する
チューブポンプが知られており、例えば医療機器、プリ
ンタ等において広く用いられている。

【０００３】このチューブポンプは、通常、ロータと、
ロータを回転駆動するモータと、ロータに設置された複
数のローラとを有し、このローラがロータの外周に沿っ
て配置されたチューブを圧閉しつつロータが回転して、
送液を行うようになっている。

【０００４】しかしながら、従来のチューブポンプで
は、ロータを駆動するモータが大きいために、小型化、
特に薄型化が困難である、という問題がある。

【０００５】また、従来のチューブポンプでは、モータ
の電磁ノイズが他の機器に影響を及ぼすおそれがある、
という問題もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な構造で、小型化、特に薄型化に有利であり、またロー
タが回転するのを検出することができるチューブポンプ
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（２４）の本発明により達成される。

【０００８】（１） 弾性を有するチューブを装着する
装着部を有する本体と、前記本体に対し回転可能に設置
されたロータと、前記ロータに複数設けられ、前記チュ
ーブの一部を圧閉する圧閉部と、前記ロータと連動する
被駆動体と、前記被駆動体に当接して設けられ、圧電素
子を備えた少なくとも１つの振動体と、前記ロータが回
転するのを検出する回転検出手段と有し、前記振動体
は、前記圧電素子に交流電圧を印加することにより振動
し、この振動により、前記被駆動体に力を繰り返し加え
て前記被駆動体を駆動し、これにより前記ロータを回転
させることを特徴とするチューブポンプ。

【０００９】（２） 前記装着部に装着された前記チュ
ーブの近傍に設けられた可撓性を有する板状体を有し、
前記圧閉部は、該板状体を介して前記チューブを圧閉す
る上記（１）に記載のチューブポンプ。

【００１０】（３） 前記回転検出手段は、前記板状体
の一部が前記圧閉部に押圧されて変位することにより、
前記ロータの回転を検出する上記（２）に記載のチュー
ブポンプ。

【００１１】（４） 前記回転検出手段は、前記板状体
の一部が電気接点として機能することにより、前記ロー
タの回転を検出する上記（２）または（３）に記載のチ
ューブポンプ。

【００１２】（５） 前記回転検出手段は、前記板状体
の一部に設けられた少なくとも１つの第１電気接点と、
前記本体側に設けられ、前記第１電気接点に対応する第
２電気接点とを有し、前記第１電気接点と前記第２電気
接点とが接触・離間することにより、前記ロータの回転
を検出する上記（２）ないし（４）のいずれかに記載の
チューブポンプ。

【００１３】（６） 前記板状体は、前記装着部に装着
された前記チューブの前記圧閉部に圧閉される部分のほ
ぼ全域に渡って設けられている上記（２）ないし（５）
のいずれかに記載のチューブポンプ。

【００１４】（７） 前記板状体は、その厚さ方向に変
位可能に設けられている上記（２）ないし（６）のいず
れかに記載のチューブポンプ。

【００１５】（８） 前記板状体は、その面内方向に変
位しないように設けられている上記（２）ないし（７）
のいずれかに記載のチューブポンプ。

【００１６】（９） 前記板状体は、前記本体に対し着
脱可能に設置されている上記（２）ないし（８）のいず
れかに記載のチューブポンプ。

【００１７】（１０） 前記板状体が一定の限度を超え
て変位しないように規制する変位量規制手段を有する上
記（２）ないし（９）のいずれかに記載のチューブポン
プ。

【００１８】（１１） 前記圧閉部は、前記ロータに対
し固定的に設けられている上記（１）ないし（１０）の
いずれかに記載のチューブポンプ。

【００１９】（１２） 前記圧閉部は、前記ロータの回
転軸方向から前記チューブを圧閉する上記（１）ないし
（１１）のいずれかに記載のチューブポンプ。

【００２０】（１３） 前記被駆動体は、前記ロータに
一体化または固着されている上記（１）ないし（１２）
のいずれかに記載のチューブポンプ。

【００２１】（１４） 前記振動体は、前記ロータの半
径方向から前記被駆動体に当接するように設置されてい
る上記（１３）に記載のチューブポンプ。

【００２２】（１５） 前記振動体のほぼ全体は、前記
ロータの回転軸方向について前記ロータの厚さ分の空間
内に位置している上記（１）ないし（１４）のいずれか
に記載のチューブポンプ。

【００２３】（１６） 前記被駆動体に溝が設けられて
おり、前記振動体は、前記溝の内面に当接する上記
（１）ないし（１５）のいずれかに記載のチューブポン
プ。

【００２４】（１７） 前記振動体は、長い方向と短い
方向とを有する形状をなしている上記（１）ないし（１
６）のいずれかに記載のチューブポンプ。

【００２５】（１８） 前記振動体の長手方向の端部付
近が前記被駆動体に当接する上記（１７）に記載のチュ
ーブポンプ。

【００２６】（１９） 前記振動体は、板状をなしてい
る上記（１）ないし（１８）のいずれかに記載のチュー
ブポンプ。

【００２７】（２０） 前記振動体は、略長方形状をな
している上記（１９）に記載のチューブポンプ。

【００２８】（２１） 前記振動体は、前記ロータと略
平行な姿勢で設置されている上記（１９）または（２
０）に記載のチューブポンプ。

【００２９】（２２） 前記振動体から突出して設けら
れた腕部を有し、前記振動体は、前記腕部により支持さ
れている上記（１）ないし（２１）のいずれかに記載の
チューブポンプ。

【００３０】（２３） 前記装着部に装着された前記チ
ューブの円弧状の部分は、前記ロータの最外周より内側
に位置する上記（１）ないし（２２）のいずれかに記載
のチューブポンプ。

【００３１】（２４） 前記本体は、前記ロータを片側
から支持する上記（１）ないし（２３）のいずれかに記
載のチューブポンプ。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のチューブポンプを
添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明す
る。

【００３３】図１は、本発明のチューブポンプの実施形
態を示す平面図、図２は、図１中のＸ−Ｘ線での断面側
面図、図３は、図１および図２に示すチューブポンプに
おける振動体の斜視図、図４は、図１および図２に示す
チューブポンプにおける振動体が屈曲振動する様子を示
す平面図、図５は、図１および図２に示すチューブポン
プにおける振動体の凸部が楕円運動する様子を示す平面
図である。なお、以下の説明では、図２中の上側を
「上」、下側を「下」と言う。

【００３４】これらの図に示すチューブポンプ１は、弾
性を有するチューブ１００を装着するチューブ装着溝
（装着部）９３を有する本体９と、本体９に対し回転可
能に設置されたロータ５と、本体９に設置され、ロータ
５を回転駆動する振動体６と、ロータ５とチューブ１０
０との間に設けられた薄板（板状体）４と、ロータ５が
回転するのを検出する回転検出手段３とを備えている。
以下、各部の構成について説明する。

【００３５】図２に示すように、本体９は、基板９１
と、基板９１の中心部から上方に向かって突設されたロ
ータ回転軸９２とを有している。

【００３６】図１に示すように、基板９１の上面には、
薄板挿入溝９４がロータ回転軸９２を中心とするほぼ円
環状に形成されている。

【００３７】基板９１の上面には、さらに、図１に示す
平面視でほぼＵ字状をなすチューブ装着溝９３が形成さ
れている。

【００３８】チューブ装着溝９３は、ロータ回転軸９２
を中心とするほぼ円弧状をなす円弧部９３１と、円弧部
９３１の図１中の左端部から図１中の下方へ延びる直線
部９３２と、円弧部９３１の図１中の右端部から図１中
の下方へ延びる直線部９３３とで構成されている。

【００３９】円弧部９３１は、図２に示すように、薄板
挿入溝９４の底部９４１に形成されている。すなわち、
チューブ装着溝９３の幅は、薄板挿入溝９４の幅より小
さくなっており、円弧部９３１は、薄板挿入溝９４の底
部９４１にさらに凹部（溝）を形成するようにして設け
られている。また、円弧部９３１は、中心角がほぼ１８
０°の範囲に形成されている。

【００４０】チューブ（ポンプチューブ）１００は、こ
のようなチューブ装着溝９３に沿って、本体９に対し、
図１に示す平面視でほぼＵ字状に装着されている。すな
わち、チューブ１００は、円弧部９３１に位置する円弧
部１０３と、直線部９３２に位置する上流部１０１と、
直線部９３３に位置する下流部１０２とを有している。

【００４１】チューブ１００は、弾性（復元性）を有し
ている。チューブ１００の円弧部１０３は、後述する凸
部５４に押圧されることにより閉塞した状態（図２中の
左側に示す状態）になり、この押圧が解除されると、元
の状態（図２中の右側に示す状態）に戻る。

【００４２】本体９には、ロータ５が回転可能に設置さ
れている。ロータ５は、ほぼ円盤状をなすロータ本体５
１と、ロータ本体５１の外周部に例えば圧入により固着
された円環状のリング（被駆動体）５３とを有してい
る。

【００４３】このロータ５は、ロータ本体５１の中心部
に設置された軸受１１、１２を介して本体９のロータ回
転軸９２に対し回転可能に設置されている。

【００４４】このように、本実施形態では、本体９は、
ロータ５を片側（下側）から支持しており、ロータ５を
上側から覆う部材がない。よって、チューブポンプ１
は、薄型化に特に有利である。

【００４５】ロータ５は、後述する振動体６に駆動さ
れ、図１中の時計回りに回転する。すなわち、振動体６
は、リング５３（ロータ５）の外周面に当接して設置さ
れており、振動体６が振動すると、振動体６から摩擦力
（押圧力）を繰り返し受けてリング５３（ロータ５）が
図１中の時計回りに回転駆動される。すなわち、リング
５３は、振動体６に駆動される被駆動体となるものであ
る。

【００４６】図２に示すように、本実施形態では、リン
グ５３の外周には、周方向に沿って溝５３１が形成され
ており、振動体６（凸部６６）は、溝５３１の内面（凹
面）５３２に当接している。これにより、振動体６のリ
ング５３に対する当接位置が上下にずれるのを防止する
ことができる。また、溝５３１（内面５３２）の断面
は、円弧状をなしており、これにより、振動体６のリン
グ５３に対する当接位置が上下に多少ずれた場合であっ
ても、振動体６とリング５３との接触状態が維持され、
駆動力をロスすることがない。

【００４７】ロータ５には、チューブ１００を圧閉（押
圧閉塞）する圧閉部として、ロータ本体５１の下面から
突出する２つの凸部５４、５４がそれぞれ設けられてい
る。この凸部５４は、後述する薄板４を介して、チュー
ブ１００の円弧部１０３の一部をチューブ装着溝９３
（円弧部９３１）の底との間で上側から圧閉する。

【００４８】図示の構成では、凸部５４は、ロータ本体
５１の下面からほぼ円柱状（円盤状）に突出するように
形成されている。

【００４９】２つの凸部５４、５４は、ロータ５の周方
向に沿ってほぼ等間隔（１８０°間隔）で設置されてお
り、これにより、ロータ５の回転位置によらず、２つの
凸部５４、５４のうちの少なくとも一方がチューブ１０
０（円弧部１０３）を圧閉する。

【００５０】ロータ５が回転すると、凸部５４は、薄板
４に対し摺動するようにしてチューブ１００（円弧部１
０３）をしごき、これにより、チューブ１００内の液体
が送液される。

【００５１】本実施形態では、圧閉部を凸部５４のよう
にロータ５に対し固定的に設けられているもの（自転し
ないもの）としたことにより、圧閉部の構造を小型化・
簡素化することができ、チューブポンプ１全体の小型化
に寄与する。

【００５２】なお、本発明では、圧閉部は、ローラやボ
ール等のように、ロータに対し回転（自転）可能に設置
されているようなものであってもよい。また、圧閉部
は、ロータ５に３つ以上設けられていてもよく、その場
合、それらの圧閉部は、ロータ５の周方向に沿ってほぼ
等間隔で配置されているのが好ましい。

【００５３】本実施形態では、チューブ１００をロータ
回転軸９２方向から（図示の構成では上側から）圧閉す
ることにより、チューブ１００とロータ５とがロータ５
の厚さ方向（ロータ回転軸９２方向）に重ねて配置され
る。よって、チューブポンプ１全体の小型化（図１中に
おける占有面積の低減）に特に有利である。

【００５４】なお、本発明では、圧閉部がチューブ１０
０（円弧部１０３）をロータ５の半径方向から（内周側
から）圧閉するよう構成されていてもよい。

【００５５】また、本実施形態では、チューブ１００の
円弧部１０３は、ロータ５の最外周より内側に位置して
いる。これにより、ロータ５を回転させるのに必要なト
ルクが比較的小さく、よって、振動体６をより小型化す
ることができ、その結果、チューブポンプ１全体をより
小型化することができる。

【００５６】図２に示すように、本実施形態のチューブ
ポンプ１では、チューブ１００（円弧部１０３）と、ロ
ータ５との間に、薄板（板状体）４が設けられており、
チューブ１００（円弧部１０３）は、この薄板４を介し
て凸部５４により圧閉される。

【００５７】図１に示すように、薄板４は、ロータ回転
軸９２を中心とするほぼ円環状をなすリング部４１と、
リング部４１から外周側（図１中の下側）に向かって突
出するように形成された固定部４２とを有している。こ
の薄板４は、固定部４２においてボルト１７、１７によ
り本体９に対し固定されており、その面内方向に変位
（移動）しないようになっている。

【００５８】リング部４１は、薄板挿入溝９４に沿って
設けられており、チューブ１００の円弧部１０３を上側
から覆っている。リング部４１の幅は、薄板挿入溝９４
の幅よりもやや小さくなっている。

【００５９】図２中の左側に示すように、凸部５４に押
圧された部分のリング部４１は、その厚さ方向（下方
向）に変位（移動）して薄板挿入溝９４内に挿入し、こ
れによりチューブ１００が圧閉される。

【００６０】本実施形態では、このような薄板４を用い
ることにより、凸部５４のような圧閉部とチューブ１０
０とが直接擦れあうことがなく、チューブ１００は、押
し潰される方向（チューブ１００の軸方向と直交する方
向）の力のみを凸部５４のような圧閉部から受け、引き
ずられるような力（チューブ１００の軸方向の力）を受
けない。よって、チューブ１００の移動やねじれがより
確実に防止され、より円滑な送液が可能となる。また、
チューブ１００の劣化が防止され、チューブ１００の長
寿命化が図れる。

【００６１】特に、圧閉部が凸部５４のように自転しな
いものである場合であっても、薄板４を設けたことによ
り、チューブ１００を劣化・損傷するようなことを防止
することができる。

【００６２】このような薄板４は、例えば各種金属材料
等の導電性材料で構成されており、その一部には、後述
する第１電気接点３１が形成されている。なお、薄板４
は、その全体が導電性材料で構成されていなくてもよ
く、少なくとも第１電気接点３１が導電性材料で構成さ
れていればよい。

【００６３】本実施形態では、凸部５４がリング部４１
に対して摺動することとなるため、リング部４１と凸部
５４との両方または一方の少なくとも表面を比較的摩擦
係数の低い材料で構成することにより、リング部４１と
凸部５４との摩擦を低減することが好ましい。前記低摩
擦材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン
（テフロン（登録商標））のようなフッ素系樹脂等が挙
げられる。

【００６４】また、潤滑剤を用いて、リング部４１と凸
部５４との摩擦を低減してもよい。この潤滑剤として
は、例えば、グリス、シリコンオイル等が挙げられる。

【００６５】本実施形態では、ボルト１７、１７による
固定部４２の固定を解除することができ、これにより薄
板４は、本体９に対し着脱可能になっている。よって、
本実施形態では、薄板４を交換することができ、薄板４
が劣化、損傷した場合に新しいものに交換することがで
きる。また、送液速度（ロータ５の回転速度）や、チュ
ーブ１００の径、材質、硬さ等に合わせて、厚さ、材
質、硬さ等が異なる同様の薄板４に交換することがで
き、最適な薄板４を適宜選択して使用することができ
る。

【００６６】また、図２に示すように、本実施形態で
は、凸部５４に押圧された部分のリング部４１は、薄板
挿入溝９４内に挿入したとき、その縁部が薄板挿入溝９
４の底部９４１に当接し、それ以上、下方向に変位する
ことが禁止される。これにより、凸部５４に押圧されて
厚さ方向に変位した部分のリング部４１の位置決めがな
され、リング部４１が傾くことを防ぐとともに、チュー
ブ１００が常に一定のつぶし量で圧閉される。よって、
チューブ１００を過剰に圧閉（圧迫）することが防止さ
れ、チューブ１００の劣化をさらに低減し、より長寿命
化を図ることができる。

【００６７】このように、本実施形態では、底部９４１
（円弧部９３１）は、薄板４（リング部４１）が一定の
限度を超えて変位しないように規制する変位量規制手段
として機能する。なお、チューブ装着溝９３の円弧部９
３１の形状（深さ）は、チューブ１００のつぶし量が最
適になるように設定されている。

【００６８】また、本実施形態では、薄板４は、チュー
ブ１００のローラ１０に圧閉される部分（円弧部１０
３）の全域に渡って設けられている。これにより、この
全域に渡って前述した効果が得られる。このように、薄
板４は、チューブ１００のローラ１０に圧閉される部分
（円弧部１０３）のほぼ全域に渡って設けられているの
が好ましい。

【００６９】また、薄板４は、変形後に元の形状に復帰
する復元性（弾性）を有するものであるのが好ましい。

【００７０】また、薄板４の厚さは、特に限定されない
が、０．００５〜０．１ｍｍ程度であるのが好ましい。
薄板４の厚さが厚すぎると、薄板４の構成材料等によっ
ては、変形しにくいものとなって、チューブ１００を好
適に圧閉することができない場合がある。また、薄板４
の厚さが薄すぎると、薄板４の構成材料等によっては、
破損しやすくなる場合がある。

【００７１】また、本実施形態では、薄板４を用いるこ
とにより、凸部５４のような圧閉部の小型化が図れる。

【００７２】通常、凸部５４のような圧閉部を小型にす
ると、押圧面積が小さくなって圧閉するときにチューブ
１００に食い込むような状態となり、チューブ１００の
劣化が速まったり、ロータ５が円滑に回転できなくなっ
たりする不都合を生じる。

【００７３】これに対し、本実施形態では、薄板４を介
して圧閉することによって、チューブ１００を押圧する
面積が拡大し、押圧力を薄板４の面内に分散することが
できる。すなわち、凸部５４のような圧閉部を小型化し
ても、薄板１５の剛性によって大きな曲率で圧閉するの
で、チューブ１００の局部的な変形を妨げることができ
る。よって、圧閉部を小型にした場合や、圧接点が小さ
い場合であっても、前記のような不都合を生じない。こ
のようなことから、本発明では、凸部５４のような圧閉
部の小型化を図ることができ、これにより、チューブポ
ンプ１全体としてもより小型化を図ることができる。

【００７４】ロータ５を回転駆動する振動体６は、通常
のモータ等と比べ、小型（薄型）である。本発明では、
この振動体６を用いてロータ５を回転駆動することによ
り、チューブポンプ１全体の小型化、特に薄型化（ロー
タ回転軸９２方向の小型化）を図ることができる。以
下、振動体６について説明する。

【００７５】図３に示すように、振動体６は、ほぼ、長
方形の板状をなしている。振動体６は、図３中の上側か
ら板状の電極６１と、板状の圧電素子６２と、補強板６
３と、板状の圧電素子６４と、板状の電極６５とをこの
順に積層して構成されている。なお、図３では、厚さ方
向を誇張して示している。

【００７６】圧電素子６２、６４は、それぞれ、長方形
状をなし、電圧を印加することにより、その長手方向に
伸長・収縮する。圧電素子６２、６４の構成材料として
は、特に限定されず、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺ
Ｔ）、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チ
タン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜
鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のもの
を用いることができる。

【００７７】これらの圧電素子６２、６４は、補強板６
３の両面にそれぞれ固着されている。補強板６３は、振
動体６全体を補強する機能を有しており、振動体６が過
振幅、外力等によって損傷するのを防止する。補強板６
３の構成材料としては、弾性材料（弾性を有するもの）
であれば特に限定されないが、例えばステンレス鋼、ア
ルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタ
ン合金、銅または銅系合金等の各種金属材料であるのが
好ましい。

【００７８】この補強板６３は、圧電素子６２、６４よ
りも厚さが薄い（小さい）ものであることが好ましい。
これにより、振動体６を高い効率で振動させることがで
きる。

【００７９】補強板６３は、圧電素子６２、６４に対す
る共通の電極としての機能をも有している。すなわち、
圧電素子６２には、電極６１と補強板６３とによって交
流電圧が印加され、圧電素子６４には、電極６５と補強
板６３とによって交流電圧が印加される。

【００８０】圧電素子６２、６４は、交流電圧が印加さ
れると長手方向に繰り返し伸縮し、これに伴なって、補
強板６３も長手方向に繰り返し伸縮する。すなわち、圧
電素子６２、６４に交流電圧を印加すると、振動体６
は、図３中の矢印で示すように、長手方向に微小な振幅
で振動（縦振動）する。

【００８１】補強板６３の図３中の右端部には、凸部６
６が一体的に形成されている。この凸部６６は、補強板
６３の幅方向中央（中心線６９）からずれた位置（図示
の構成では角部）に設けられている。また、図示の構成
では、反対側の（対角線上にある）角部には、凸部６６
と対称的に同様の凸部６７が設けられている。この凸部
６７は、図示の構成では使用されていない。

【００８２】また、補強板６３の長手方向ほぼ中央から
は、腕部６８が長手方向とほぼ垂直な方向に突出するよ
うに設けられている。腕部６８の先端部には、ボルト１
３が挿入する孔６８１が形成されている。

【００８３】図１に示すように、このような振動体６
は、ロータ５の外周側に設置されており、凸部６６にて
ロータ５（リング５３）の外周に当接している。すなわ
ち、本実施形態では、振動体６は、ロータ５に対しロー
タ５の半径方向外周側から当接して設置されている。

【００８４】図２に示すように、ロータ５の外周側にお
ける基板９１からは、ネジ穴９５１を有する振動体取付
部９５が上方に向かって突設されており、振動体６は、
腕部６８の孔６８１に挿入されたボルト１３によって、
この振動体取付部９５に固定されている。

【００８５】なお、図示の構成と異なり、振動体６は、
ロータ回転軸９２方向からロータ５に当接するように設
置されていてもよい。

【００８６】このように、振動体６は、腕部６８によっ
て支持されている。これにより、振動体６は自由に振動
することができ、比較的大きい振幅で振動する。また、
振動体６は、腕部６８の弾性によって、凸部６６がリン
グ５３（内面５３２）に圧接された状態で設置されてい
る。

【００８７】また、振動体６は、ロータ５とほぼ平行な
姿勢で設置されている。これにより、チューブポンプ１
全体の薄型化に特に有利である。

【００８８】また、本実施形態では、振動体６の厚さ
は、ロータ５の厚さよりも薄く、振動体６の全体は、上
下方向についてロータ５の厚さ分の空間内に位置してい
る。これにより、チューブポンプ１全体の薄型化に特に
有利である。

【００８９】凸部６６がリング５３に当接した状態で、
圧電素子６２、６４に交流電圧を印加して振動体６を振
動させると、リング５３は、振動体６が伸長するときに
凸部６６から摩擦力（押圧力）を受け、この繰り返しの
摩擦力（押圧力）によって、ロータ５が図１中の時計回
りに回転する。

【００９０】ロータ５が図１中の時計回りに回転する
と、凸部５４、５４のうちの少なくとも一方が薄板４を
介してチューブ１００（円弧部１０３）を圧閉しつつ図
１中の時計回りにしごくように作動する。その結果、チ
ューブ１００内において、図１中の時計回りの流れが生
じ、送液がなされる。すなわち、液体は、チューブ１０
０の上流部１０１から吸入され、チューブ１００の下流
部１０２から吐出される。

【００９１】前述したように、本実施形態では、被駆動
体としてのリング５３がロータ本体５１の外周に例えば
圧入により固着されており、ロータ５が振動体６によっ
て直接に回転駆動される。これにより、ロータ５は、チ
ューブポンプ１のロータと、モータ（超音波モータ）の
ロータとを兼ねるものして機能することから、チューブ
ポンプ１は、小型化（薄型化）に特に有利である。ま
た、構造を極めて簡素化することができ、製造コストを
低減することができる。

【００９２】なお、リング５３と、ロータ本体５１と
は、一体的に（一部材で）形成されていてもよい。

【００９３】また、本実施形態では、振動体６の面内振
動をロータ５の回転（面内回転）に直接変換するので、
この変換に伴なうエネルギーロスが少なく、ロータ５を
高い効率で回転駆動することができる。

【００９４】また、本実施形態では、凸部６６がリング
５３に及ぼす摩擦力（押圧力）の方向は、ロータ回転軸
９２に対しほぼ垂直な方向であるため、ロータ５が傾斜
するようなことがなく、ロータ５がより円滑かつ確実に
回転する。

【００９５】また、振動体６は、通常のモータのように
磁力で駆動する場合と異なり、前記のような摩擦力（押
圧力）によってリング５３を駆動することから、駆動力
が高い。このため、本実施形態のように、変速機構（減
速機構）を介さなくてもロータ５を十分なトルクで回転
することができる。

【００９６】圧電素子６２、６４に印加する交流電圧の
周波数は、特に限定されないが、振動体６の振動（縦振
動）の共振周波数とほぼ同程度であるのが好ましい。こ
れにより、振動体６の振幅が大きくなり、高い効率でロ
ータ５を回転駆動することができる。

【００９７】前述したように、振動体６は、主に、その
長手方向に縦振動するが、縦振動と屈曲振動とを共振さ
せ、凸部６６を楕円振動させることがより好ましい。こ
れにより、より高い効率でロータ５を回転駆動すること
ができる。以下、この点について説明する。

【００９８】図４に示すように、振動体６がロータ５を
回転駆動するとき、凸部６６は、ロータ５（リング５
３）から図４中の矢印で示すような反力を受ける。本実
施形態では、凸部６６が振動体６の中心線６９からずれ
た位置に設けられていることから、振動体６は、この反
力によって、図４に示すように面内方向に屈曲するよう
に変形、振動する。なお、図４では、振動体６の変形を
誇張して示している。

【００９９】印加電圧の周波数、振動体６の形状・大き
さ、凸部６６の位置などを適宜選択することにより、こ
の屈曲振動の周波数を縦振動の周波数と同程度にするこ
とができる。このようにすると、振動体６の縦振動と屈
曲振動とが共振し、振幅がより大きくなるとともに、凸
部６６は、図５中の一点鎖線で示すように、ほぼ楕円に
沿って変位（楕円振動）する。

【０１００】これにより、振動体６の１回の振幅におい
て、凸部６６がリング５３を回転方向に送るときには、
凸部６６がリング５３により強い力で圧接され、凸部６
６が戻るときには、リング５３との摩擦力を低減または
消滅させることができるため、振動体６の振動をロータ
５の回転により高い効率で変換することができる。

【０１０１】このようなチューブポンプ１には、ロータ
５が回転するのを検出する回転検出手段３が設けられて
いる。

【０１０２】図１および図２に示すように、回転検出手
段３は、薄板４のリング部４１から外周側（図１中の左
側）に向かって突出するように形成された第１電気接点
３１と、第１電気接点３１の下側に位置するように本体
９に設置された第２電気接点３２と、固定部４２および
リング部４１を介して第１電気接点３１に導通する検出
端子３３と、第２電気接点に導通する検出端子３４とを
有している。

【０１０３】第１電気接点３１は、その近傍のリング部
４１が凸部５４に押圧されていないときには、図２中の
一点鎖線Ａで示す位置にあり、第２電気接点３２から離
間している。この状態から第１電気接点３１の近傍のリ
ング部４１が凸部５４に押圧されて下方向に変位する
と、図２中の実線で示すように、第１電気接点３１は、
これに伴なって下方向に変位して、第２電気接点３２に
接触する。

【０１０４】このような構成により、ロータ５が回転し
て、第１電気接点３１の近傍のリング部４１が凸部５４
に繰り返し押圧されて変位すると、第１電気接点３１
は、第２電気接点３２に対し接触・離間を繰り返す。第
１電気接点３１が第２電気接点３２に接触すると、検出
端子３３と検出端子３４とは、薄板４を介して導通し、
これにより、検出信号が得られる。

【０１０５】このように、ロータ５が回転すると、検出
端子３３、３４から検出信号が得られ、ロータ５が回転
するのを検出することができる。これにより、チューブ
ポンプ１が作動したのを確認することができる。すなわ
ち、回転検出手段３により、チューブポンプ１の作動状
態（運転状態にあるか停止状態にあるか）を確認するこ
とができる。

【０１０６】また、検出端子３３、３４からの検出信号
（パルス）の数をカウントすることにより、ロータ５の
回転数や回転速度を検知することもできる。すなわち、
図示の構成では、ロータ５が１回転する毎に２個の検出
信号が得られることから、ロータ５の回転数や回転速度
を検知することができる。ロータ５の回転数や回転速度
からは、送液量や送液速度を検知することもできる。

【０１０７】このように、本実施形態では、薄板４の一
部が第１電気接点３１として機能することにより、簡単
な構造で回転検出手段３を設けることができ、チューブ
ポンプ１全体の簡素化・小型化に特に有利である。

【０１０８】なお、第１電気接点３１は、リング部４１
から突出して設けられていなくてもよく、例えば、リン
グ部４１内に位置していてもよい。

【０１０９】また、図示の構成では、第１電気接点３１
および第２電気接点３２は、１組設けられているが、複
数組の第１電気接点３１および第２電気接点３２が円弧
部１０３を覆う部分のリング部４１に周方向に沿って設
けられていてもよい。複数組の第１電気接点３１および
第２電気接点３２を設けることにより、例えばロータ５
が回転を開始したのをより早く検出することができるな
ど、ロータ５の回転状態をより精密・確実に検出するこ
とができる。この場合、複数組の第１電気接点３１は、
互いに導通していてもよく、また、独立していてもよ
い。

【０１１０】さらに、本実施形態では、薄板４に電気接
点を設けてロータ５の回転状態を検出する場合について
述べたが、回転検出手段３の構成としては、これに限定
されるものではなく、凸部５４がチューブ１００を圧閉
して薄板４が変位したことを他のいかなる方法で検出す
るものでもよい。例えば、回転検出手段３としては、薄
板４の所定部位の変位をフォトインタラプタで検出する
ようなものなどであってもよい。

【０１１１】本発明では、装置の小型化（薄型化）を図
ることができる利点の他に、ロータ５を回転するのに通
常のモータを用いないことから、通常のモータのような
電磁ノイズが全くないか、あっても僅かであるので、周
辺の機器に影響を及ぼすことがない、という利点もあ
る。

【０１１２】また、ロータ５を回転駆動していないとき
（ロータ５の停止状態）には、凸部６６とリング５３と
の摩擦力により、ロータ５が回転するのが防止される
（ロータ５の保持トルクが高い）。よって、チューブ１
００内の液体の圧力等により、ロータ５が不本意に逆回
転するようなことがなく、チューブ１００内の液体の逆
流を防止することもできる。

【０１１３】また、本実施形態では、図２に示すよう
に、組み立て時、本体９に下側から組み付ける部品がな
く、一方向（図２中の上側）から部品を組み付けて組み
立てることができ、組み立てを容易に行うことができる
利点もある。

【０１１４】また、本実施形態では、振動体６でロータ
５を直接に回転駆動するものとなっているが、本発明で
は、振動体６がロータ５を間接的に駆動するものであっ
てもよい。すなわち、ロータ５と回転力伝達機構を介し
て連動する被駆動体（ホイール）を別個に設け、この被
駆動体を振動体６で回転駆動し、その回転力を前記回転
力伝達機構によってロータ５に伝達するようなものであ
ってもよい。その場合、回転力伝達機構としては、例え
ば、歯車列（歯車伝動機構）や、プーリー、ベルト、チ
ェーン等を用いる巻き掛け伝動機構等、いかなる機構を
用いるものでもよい。

【０１１５】なお、本実施形態では、振動体６は、１つ
設置されているが、本発明では、複数の振動体６を設け
てもよい。

【０１１６】また、本発明では、チューブ１００の内径
は、細いものから太いものまでいかなるものでもよく、
例えば内径０．１〜２０ｍｍ程度のものを使用すること
ができ、特に、内径０．２〜２ｍｍ程度の細径のチュー
ブを使用するチューブポンプに好適である。

【０１１７】また、本発明のチューブポンプの吐出量
（流量）は、特に限定されず、例えば、０．０１〜６０
０ｍＬ／分程度のものとすることができるが、本発明
は、特に、吐出量が３０ｍＬ／分以下程度の微量の送液
ポンプに好適である。

【０１１８】なお、本発明のチューブポンプは、間欠的
に送液を行うもの（一時的に吐出量が０になるもの）で
あってもよいことは言うまでもないが、その場合、前記
の吐出量の値は、送液を行っているとき（ロータが回転
しているとき）の値を指す。

【０１１９】以上、本発明のチューブポンプを図示の実
施形態について説明したが、本発明は、これに限定され
るものではなく、チューブポンプを構成する各部は、同
様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換すること
ができる。

【０１２０】例えば、ロータの回転を検出する回転検出
手段としては、図示の実施形態のように板状体の一部を
電気接点として用いるようなものに限らず、例えばロー
タに第１電気接点を設け、この第１電気接点に接触し得
るようにブラシ状の第２電気接点を本体側に設けたよう
なものであってもよい。

【０１２１】また、回転検出手段は、ロータの回転を電
気的に検出するものに限らず、例えばフォトインタラプ
タ等を用いて光学的に検出するようなものや、例えば磁
気ヘッド等を用いて磁気的に検出するようなものなど、
いかなるものでもよい。

【０１２２】また、本発明では、振動体の形状、構造
は、図示の構成に限らず、被駆動体を駆動することがで
きるものであればいかなるものでもよい。例えば、圧電
素子が１枚のものや、補強板を有さないものや、被駆動
体と当接する部分に向かって幅が漸減するような形状の
ものなどであってもよい。

【０１２３】また、振動体への通電状態（振動体の振動
形態）を変更することなどにより、ロータを正・逆両方
向に回転させることができるようなもの（送液方向を切
り換えられるもの）であってもよい。

【０１２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、振
動体を用いてロータを回転させることにより、チューブ
ポンプ全体の小型化、特に薄型化を図ることができる。
また、構造を簡素化することができ、製造コストを低減
することができる。

【０１２５】また、チューブの近傍に板状体を設け、こ
の板状体を介してチューブを圧閉することとした場合に
は、チューブの劣化や損傷を防止し、長寿命化を図るこ
とができる。

【０１２６】また、ロータが回転するのを検出する回転
検出手段を設けたことにより、チューブポンプの作動状
態を検知することができる。特に、前記板状体の一部が
電気接点として機能することによってロータの回転を検
出することとした場合には、チューブの長寿命化を図り
つつ、小型かつ簡単な構造で上記効果を達成することが
できる。

【０１２７】また、通常のモータを用いないことから、
電磁ノイズが全くないか、あっても僅かであるので、周
辺機器に影響を及ぼすことを防止することができる。ま
た、チューブ内の液体が不本意に逆流するのを防止する
ことができる。

【０１２８】また、被駆動体をロータに一体化または固
着した場合には、さらに小型化、薄型化を図ることがで
きるとともに、極めて簡素な構造にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチューブポンプの実施形態を示す平面
図である。

【図２】図１中のＸ−Ｘ線での断面側面図である。

【図３】図１および図２に示すチューブポンプにおける
振動体の斜視図である。

【図４】図１および図２に示すチューブポンプにおける
振動体が屈曲振動する様子を示す平面図である。

【図５】図１および図２に示すチューブポンプにおける
振動体の凸部が楕円運動する様子を示す平面図である。

【符号の説明】

１ チューブポンプ １１、１２ 軸受 １３ ボルト １７ ボルト ３ 回転検出手段 ３１ 第１電気接点 ３２ 第２電気接点 ３３、３４ 検出端子 ４ 薄板 ４１ リング部 ４２ 固定部 ５ ロータ ５１ ロータ本体 ５３ リング ５３１ 溝 ５３２ 内面 ５４ 凸部 ６ 振動体 ６１、６５ 電極 ６２、６４ 圧電素子 ６３ 補強板 ６６、６７ 凸部 ６８ 腕部 ６８１ 孔 ６９ 中心線 ９ 本体 ９１ 基板 ９２ ロータ回転軸 ９３ チューブ装着溝 ９３１ 円弧部 ９３２、９３３ 直線部 ９４ 薄板挿入溝 ９４１ 底部 ９５ 振動体取付部 ９５１ ネジ穴 １００ チューブ １０１ 上流部 １０２ 下流部 １０３ 円弧部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｂ 43/12 Ｆ０４Ｂ 43/12 Ｃ Ｆターム(参考） 3H075 AA07 AA09 BB04 CC17 CC32 CC33 CC34 CC35 CC36 CC37 DA05 DA12 DB02 DB22 3H077 AA06 AA07 AA08 CC04 CC10 DD06 EE24 EE34 EE35 EE36 EE37 FF06 FF36 FF37

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾性を有するチューブを装着する装着部
   を有する本体と、 前記本体に対し回転可能に設置されたロータと、 前記ロータに複数設けられ、前記チューブの一部を圧閉
   する圧閉部と、 前記ロータと連動する被駆動体と、 前記被駆動体に当接して設けられ、圧電素子を備えた少
   なくとも１つの振動体と、 前記ロータが回転するのを検出する回転検出手段と有
   し、 前記振動体は、前記圧電素子に交流電圧を印加すること
   により振動し、この振動により、前記被駆動体に力を繰
   り返し加えて前記被駆動体を駆動し、これにより前記ロ
   ータを回転させることを特徴とするチューブポンプ。
2. 【請求項２】 前記装着部に装着された前記チューブの
   近傍に設けられた可撓性を有する板状体を有し、前記圧
   閉部は、該板状体を介して前記チューブを圧閉する請求
   項１に記載のチューブポンプ。
3. 【請求項３】 前記回転検出手段は、前記板状体の一部
   が前記圧閉部に押圧されて変位することにより、前記ロ
   ータの回転を検出する請求項２に記載のチューブポン
   プ。
4. 【請求項４】 前記回転検出手段は、前記板状体の一部
   が電気接点として機能することにより、前記ロータの回
   転を検出する請求項２または３に記載のチューブポン
   プ。
5. 【請求項５】 前記回転検出手段は、前記板状体の一部
   に設けられた少なくとも１つの第１電気接点と、前記本
   体側に設けられ、前記第１電気接点に対応する第２電気
   接点とを有し、前記第１電気接点と前記第２電気接点と
   が接触・離間することにより、前記ロータの回転を検出
   する請求項２ないし４のいずれかに記載のチューブポン
   プ。
6. 【請求項６】 前記板状体は、前記装着部に装着された
   前記チューブの前記圧閉部に圧閉される部分のほぼ全域
   に渡って設けられている請求項２ないし５のいずれかに
   記載のチューブポンプ。
7. 【請求項７】 前記板状体は、その厚さ方向に変位可能
   に設けられている請求項２ないし６のいずれかに記載の
   チューブポンプ。
8. 【請求項８】 前記板状体は、その面内方向に変位しな
   いように設けられている請求項２ないし７のいずれかに
   記載のチューブポンプ。
9. 【請求項９】 前記板状体は、前記本体に対し着脱可能
   に設置されている請求項２ないし８のいずれかに記載の
   チューブポンプ。
10. 【請求項１０】 前記板状体が一定の限度を超えて変位
    しないように規制する変位量規制手段を有する請求項２
    ないし９のいずれかに記載のチューブポンプ。
11. 【請求項１１】 前記圧閉部は、前記ロータに対し固定
    的に設けられている請求項１ないし１０のいずれかに記
    載のチューブポンプ。
12. 【請求項１２】 前記圧閉部は、前記ロータの回転軸方
    向から前記チューブを圧閉する請求項１ないし１１のい
    ずれかに記載のチューブポンプ。
13. 【請求項１３】 前記被駆動体は、前記ロータに一体化
    または固着されている請求項１ないし１２のいずれかに
    記載のチューブポンプ。
14. 【請求項１４】 前記振動体は、前記ロータの半径方向
    から前記被駆動体に当接するように設置されている請求
    項１３に記載のチューブポンプ。
15. 【請求項１５】 前記振動体のほぼ全体は、前記ロータ
    の回転軸方向について前記ロータの厚さ分の空間内に位
    置している請求項１ないし１４のいずれかに記載のチュ
    ーブポンプ。
16. 【請求項１６】 前記被駆動体に溝が設けられており、
    前記振動体は、前記溝の内面に当接する請求項１ないし
    １５のいずれかに記載のチューブポンプ。
17. 【請求項１７】 前記振動体は、長い方向と短い方向と
    を有する形状をなしている請求項１ないし１６のいずれ
    かに記載のチューブポンプ。
18. 【請求項１８】 前記振動体の長手方向の端部付近が前
    記被駆動体に当接する請求項１７に記載のチューブポン
    プ。
19. 【請求項１９】 前記振動体は、板状をなしている請求
    項１ないし１８のいずれかに記載のチューブポンプ。
20. 【請求項２０】 前記振動体は、略長方形状をなしてい
    る請求項１９に記載のチューブポンプ。
21. 【請求項２１】 前記振動体は、前記ロータと略平行な
    姿勢で設置されている請求項１９または２０に記載のチ
    ューブポンプ。
22. 【請求項２２】 前記振動体から突出して設けられた腕
    部を有し、前記振動体は、前記腕部により支持されてい
    る請求項１ないし２１のいずれかに記載のチューブポン
    プ。
23. 【請求項２３】 前記装着部に装着された前記チューブ
    の円弧状の部分は、前記ロータの最外周より内側に位置
    する請求項１ないし２２のいずれかに記載のチューブポ
    ンプ。
24. 【請求項２４】 前記本体は、前記ロータを片側から支
    持する請求項１ないし２３のいずれかに記載のチューブ
    ポンプ。