JP2020033995A - ポンプユニット及びポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプの占有空間あたりの搬送面積を小さくすることなく、移送効率を向上可能なポンプユニット及びポンプを提供する。【解決手段】実質的に軸方向にのみ伸縮する外筒と、外筒の内周側に設けられ、柔軟性を有する内筒と、内筒の軸方向両端部と外筒の軸方向両端部とに固定される端部部材と、内筒と外筒との間に加圧媒体が供給される加圧室と、を備え、加圧媒体により内筒を該内筒の中心軸方向に膨張させて搬送物を移送する構成とした。【選択図】図２

Description

本発明は、ポンプユニット関し、特に、蠕動運動を利用して搬送物を移送するポンプユニット及びポンプに関する。

従来、ポンプの一つの形態として、特許文献１，２に示すような蠕動運動を利用して搬送物を移送するものが知られている。このようなポンプは、移送対象となる搬送物の状態が、液体、固体或いは固液混相等問わずに移送することができる。

特開２０１０−１９６６８９号公報 特開２０１０−２０３４００号公報

一方の引用文献１のポンプユニットでは、搬送物を圧送する内筒の膨張とともに外筒を膨張させて全体を圧送方向に収縮させているため、移送効率が良い。その一方で、ポンプユニットの外筒が径方向に膨張するため、ポンプを設置する場合に、外筒の膨張分の空間を確保する必要があり、設置空間における占有面積あたりの搬送面積が小さくなるという問題がある。ここで言う占有面積とは、ポンプの延長方向に沿ってポンプを見たときにポンプの設置に確保された空間の面積のことをいう。また、他方の引用文献２のポンプユニットでは、占有面積当たりの搬送面積を大きくすることができるものの、ポンプユニットが搬送方向に伸縮せずに、内筒の膨張・収縮のみによって搬送物を圧送しているため、引用文献１のポンプに比べて移送効率が低下してしまうという問題がある。
そこで、本発明は、上記問題を解決すべく、ポンプの占有空間あたりの搬送面積を小さくすることなく、移送効率を向上可能なポンプユニット及びポンプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのポンプユニットの構成として、実質的に軸方向にのみ伸縮する外筒と、外筒の内周側に設けられ、柔軟性を有する内筒と、内筒の軸方向両端部と外筒の軸方向両端部とに固定される端部部材と、内筒と外筒との間に加圧媒体が供給される加圧室と、を備え、加圧媒体により内筒を該内筒の中心軸方向に膨張させて搬送物を移送する構成とした。
本構成によれば、ポンプユニットを動作させたときに、外筒が径方向外側に向けて膨張しないので、ポンプユニットの占有空間あたりの搬送面積を広くすることができる。即ち、ポンプユニットが動作しても径方向への変化がないため、ポンプユニットを設置するための余剰の空間が不要となる。したがって、ポンプユニットを設置するために設計された空間を最大限利用できることになり、大きなポンプユニットを利用することが可能となり、占有空間あたりの搬送面積を広くすることができる。なお、ここでいう搬送面積とは、内筒の内径の断面積をいう。
また、ポンプユニットは、内筒を、弾性体により形成し、端部が端部部材に固定され、一方の端部部材と他方の端部部材とを連結し、内筒の膨張時の形状に沿って変形する非伸縮性の連結手段を備えることにより、内筒の膨張時に内筒及び外筒が軸方向に収縮することで、内筒の内周側空間の膨張前後の容積変化が大きくなり、搬送物を移送する移送効率を向上させることができる。
また、内筒を、弾性体により形成し、該内筒の軸方向に沿って延長する繊維を備えるようにしたり、非伸縮性の素材により形成しても良い。
また、ポンプユニットが、内筒の膨張時の形状を規定する形状規定手段を備える構成としたことにより、内筒を所定の形状に膨張させることができる。
また、端部部材に内筒及び外筒を固定した状態において、端部部材の内筒及び外筒により囲まれる面積を、内筒の外周面の面積よりも狭く設定することにより、効率良くポンプユニットを駆動することができる。
また、ポンプを請求項１乃至６いずれか１項に記載のポンプユニットを複数個連結して構成したことにより、ポンプの移送効率を向上させることができる。

ポンプの概略構成図である。 自然状態のポンプユニットの断面図である。 収縮状態のポンプユニットの断面図である。 ポンプユニットの膨張過程を示す断面図である。 形状規定手段の他の実施形態を示す図である。 連結手段の他の形態を示す図である。 外筒の他の形態を示す図である。 内筒の他の形態を示す図である。 駆動部の他の動作を示す図である。 駆動部の他の形態を示す図である。 内筒の他の形態の軸方向断面図及び径方向断面図である。 内筒に埋設される繊維の他の配設形態を示す図である。 内筒に埋設される繊維の他の形態を示す図である。 内筒の他の形態を示す図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１は、ポンプの概略構成図である。図１に示すように、ポンプ１は、移送対象である搬送物を圧送する駆動部１Ａと、駆動部１Ａの動作を制御する制御部１Ｂとを備える。駆動部１Ａは、例えば、搬送物を移送するために設けられた配管の途中に、配管と一体的に設けられたり、駆動部１Ａが配管そのものとなるように設けられる。駆動部１Ａは、複数のポンプユニット２を直列に連結して構成され、各ポンプユニット２の動作が制御部１Ｂにより個別に制御される。ここでいう搬送物とは、固体、液体、粉体、或いはそれらの混合物等その形態を問わない。

制御部１Ｂは、加圧媒体としての圧搾空気を供給する空気供給手段５０と、空気供給手段５０から各ポンプユニット２への圧搾空気の供給、及びポンプユニット２に供給した圧搾空気を排出するバルブをポンプユニット２の数量分設けられたバルブユニット５２と、バルブユニット５２に設けられた各バルブを個別に制御する制御ユニット５４と、各バルブと各ポンプユニット２との空気の流通を可能にする流通管５６とを備える。

制御ユニット５４は、演算手段としてのＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶手段、入出力手段とを含む。記憶手段には、駆動部１Ａを構成するポンプユニット２を駆動するためのプログラム等が格納され、ＣＰＵが記憶手段に記憶されたプログラムに従った処理を実行することにより、入出力手段を介してバルブユニット５２の各バルブに、バルブを開閉するための信号を出力し、複数のポンプユニット２による蠕動運動を摸したポンプ動作を実行させる。

図２は、ポンプユニット２の一実施形態を示す軸方向及び径方向の断面図である。図２に示すように、ポンプユニット２は、内筒４と、外筒６と、端部部材８；８と、連結手段１０と、形状規定手段１２と、を備える。

内筒４は、気密性を有し、変形自在な弾性素材、例えば、ゴム等を基材（マトリックス材料）として構成される。内筒４は、搬送物の搬送路Ｈとなる搬送部４Ａと、搬送部４Ａを固定するための固定部４Ｂと、連結手段１０とを備える。

搬送部４Ａは、例えば、所定の肉厚で円筒状に形成された筒体よりなる。搬送部４Ａの肉厚は、例えば、一定の厚さに設定される。固定部４Ｂは、搬送部４Ａの軸方向の各端部に設けられ、搬送部４Ａの外周を囲む所定厚さの円環状の鍔部として形成される。

内筒４を形成するゴムとしては、例えば、天然ラテックスゴムやシリコーンゴム、ＮＲ（天然ゴム）、ＩＲ（合成天然ゴム（イソプレンゴム））、ＢＲ（ブタジエンゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）、ＣＲ（クロロプレンゴム）等が挙げられる。また、内筒４は、単一の素材に限定されず、複数の素材を組み合わせても良い。また、内筒４を構成する素材は、上記列挙したものに限定されず、気密性及び弾性を有するものであれば良く、例えば、弾性力の大きさは搬送物に応じて適宜変更すれば良い。

連結手段１０は、図２の太線で示すように、内筒４の内部に複数埋設される。本実施形態では、連結手段１０は、内筒４の周方向に均等な間隔で９０°毎に設けられている。各連結手段１０は、内筒４の軸方向に沿って一方の固定部４Ｂの外周端部から他方の固定部の外周端部まで延長する。つまり、各連結手段１０は、内筒４の一端から他端に達するように設けられる。

連結手段１０は、例えば、非伸縮性の繊維を紐状に寄り合わせてなる紐体からなる。連結手段１０を構成する繊維には、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維等の繊維のロービング（繊維を引き揃えたもの）、ヤーン（撚りをかけたもの）、コード（合糸したもの）等が挙げられる。また、金属のワイヤなどであっても良い。連結手段１０は、例えば、埋設されたときの繊維を構成する素線の長さが一方の固定部４Ｂの外周端から他方の固定部４Ｂの外周端に達する長さを有するものが適用される。なお、ここでいう非伸縮性とは、１００％の伸縮がないものに限定されず、素材として多少の伸縮を許容することを意味する。

外筒６は、気密性を有する円筒状の筒体であって、例えば、軸方向には伸長・収縮が許容され、径方向には実質的に膨張・収縮しない可撓性（弾性）を有する素材（マトリックス材料）により構成される。外筒６には、例えば、図１に示すような、蛇腹（ベローズ）構造を有するもの等が適用される。外筒６は、例えば、内部にコイルスプリング等のような弾性体を備え、軸方向への伸張を付勢しつつ、径方向への変形を規制している。

端部部材８；８は、内筒４及び外筒６の軸方向両端部に設けられる。端部部材８；８は、内筒４及び外筒６の端部が固定される筒部８Ａ；８Ａと、ポンプユニット２同士を連結するときの連結手段として機能するフランジ部８Ｂ；８Ｂとを備える。筒部８Ａ；８Ａは、例えば、肉厚が一定の円筒状に形成された筒体であって、例えば、内径が内筒４の搬送部４Ａの外径と同じ或はそれよりも大きな寸法に、外径が外筒６の内径と同じ或は内周側が嵌着可能な寸法で形成される。一方の端部部材８の筒部８Ａには、外部から後述の加圧室Ｓに連通する連通孔８Ｄが設けられる。

フランジ部８Ｂ；８Ｂは、内筒４及び外筒６の軸方向端部に設けられ、筒部８Ａ；８Ａの外周から筒部８Ａ；８Ａの端面に沿って半径方向に突出し、環状に広がる円板状に筒部８Ａ；８Ａと一体的に形成される。フランジ部８Ｂ；８Ｂには、板厚方向に貫通する複数の貫通孔８Ｅが設けられる。貫通孔８Ｅは、端部部材８；８の中心を中心とする同一円周上に均等な間隔で形成され、ポンプユニット２同士を連結するときにボルト等の固定手段を貫通させてポンプユニット２同士の連結を可能に構成される。フランジ部８Ｂの端面には、内筒４の固定部４Ｂを固定するための凹部８Ｃが形成される。凹部８Ｃは、端面から軸方向に環状に窪むように形成される。端部部材８；８は、例えば、加圧媒体の圧力によって変形しない、例えば、硬質ゴムや合成樹脂等の所定の剛性を有する素材により形成される。

内筒４及び外筒６は、端部部材８；８に次のように固定される。内筒４は、搬送部４Ａの各端部に設けられた固定部４Ｂを端部部材８の筒部８Ａ側からその内周側に通過させた後、固定部４Ｂをフランジ部８Ｂの端面に密着させながら、凹部８Ｃに落とし込み、押さえリング１８等の固定部材により固定される。外筒６は、各端部を端部部材８の筒部８Ａの外周面に重ね合わせ、例えば、リング状の固定部材１７を外周側から締め付けることで固定される。これにより、ポンプユニット２が形成され、内部に内筒４、外筒６及び一対の端部部材８；８によって囲まれた加圧室Ｓが形成される。そして、この加圧室Ｓに加圧媒体としての圧搾空気を供給することにより、ポンプユニット２が駆動される。

上述のように、内筒４の一部を端部部材８から軸方向外側に露出させて固定することにより、ポンプユニット２同士を連結したときに、隣り合うポンプユニット２；２の内筒４；４同士を密着させることができ、ポンプユニット２同士の間で気密性を維持した状態の連続的な搬送路Ｈを形成することができる。

上述の内筒４、外筒６及び端部部材８；８の寸法は、例えば、次のように設定すると良い。内筒４及び外筒６は、内筒４の外周面と外筒６の内周面との距離とが近接するように、内筒４の外径寸法と外筒６の内径寸法とを設定する。これにより加圧室Ｓの容積が小さくなり、内筒４を膨張・収縮させるときの応答速度を速くすることができる。

また、内筒４の外周面と外筒６の内周面との距離とを近接させることにより、内筒４及び外筒６が固定される端部部材８；８の筒部８Ａ；８Ａの肉厚を薄く設定することができる。加圧室Ｓに供給された圧搾空気の圧力Ｐは、内筒４の外周面、外筒６の内周面、及び、端部部材８の筒部８Ａの端面に対して垂直に作用する。ポンプユニット２の収縮動作において、外筒６は、径方向に膨張変形しないように構成されているため圧力Ｐの影響は受けない。一方、この圧力Ｐは、内筒４には断面中心方向に膨張させる力として、また端部部材８；８には軸方向外向きに押圧する力として作用する。

内筒４は、搬送部４Ａが圧力Ｐにより断面視における中心方向に向けて変形するとともに、内包された連結手段１０が上記変形とともにその延長経路が変更されることにより、連結手段１０により連結された端部部材８；８が軸方向に引き寄せられながら膨張する。このため、圧力Ｐが端部部材８；８に及ぼす力は、内筒４の中心方向への膨張を妨げる力となり得る。そこで、端部部材８の内筒４の外周と外筒６の内周とで囲まれる面積、本実施例で言えば、筒部８Ａの端面の面積を、内筒４の外周面の面積よりも狭くすることにより、ポンプユニット２を効率良く動作させることができる。

つまり、本実施例の場合、筒部８Ａ；８Ａの肉厚を薄くすることにより、端部部材８；８を軸方向外向きに離間させようとする力を小さくすることができ、内筒４の中心軸方向への円滑に膨張させることができる。また、内筒４の外径寸法と外筒６の内径寸法を近接させることにより、搬送路Ｈを形成する内筒４の内径が相対的に大径化されることになり、その結果として、ポンプユニット２における搬送路Ｈの断面の面積が大きくなり、搬送効率を向上させることができる。

なお、内筒４、外筒６及び端部部材８；８の組立構造については、上記例示した構造に限定されず、加圧室Ｓに加圧媒体を供給したときに、端部部材８；８を軸方向に押圧する面積を小さくするように適宜変更すれば良い。より好ましくは、内筒４及び外筒６は、内筒４の外径寸法が外筒６の内径寸法に近い寸法で設定することが好ましい。

図２に示すように、上述の加圧室Ｓには、内筒４を所定形状で膨張させるための形状規定手段１２が設けられる。形状規定手段１２は、リング部１２Ａと、突起部１２Ｂとを備える。リング部１２Ａは、例えば、内径が内筒４の外径よりも大きく、外径が外筒６の内径よりも小さく形成され、外筒６の伸縮動作の妨げとならない寸法で形成される。突起部１２Ｂは、リング部１２Ａの内周から内筒４の軸方向に突出し、先端が所定曲率の球状に形成される。本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、突起部１２Ｂは、リング部１２Ａの円周方向に均等な間隔で４箇所に設けられる。各突起部１２Ｂは、加圧室Ｓの圧力が最小の状態において内筒４の外周面を超えて所定長さ中心に向けて延長する長さに設定される。形状規定手段１２は、例えば、硬質の合成樹脂、或いは、重量の軽いアルミなどの軽金属等の所定の剛性材料や、ゴム又は軟質の合成樹脂等の弾性材料からなるものとしても良い。

形状規定手段１２は、例えば、リング部１２Ａを外筒６の内周面に図外の固定手段により固定することにより、内筒４に対する軸方向における位置及び突起部１２Ｂの先端の位置決めがなされる。
本実施形態では、形状規定手段１２の設けられる位置は、突起部１２Ｂが内筒４における搬送部４Ａの中心（軸線方向）、かつ、連結手段１０を押圧する位置に設けられる。

上述のように形状規定手段１２を加圧室Ｓ内に配置することにより、突起部１２Ｂが内筒４の搬送部４Ａを外周側から押圧して、内筒４を窪み変形させる。突起部１２Ｂは、連結手段１０に対応して配置されているため、連結手段１０が断面中心方向に移動させることになり、ポンプユニット２全体として軸方向にやや収縮した状態となる。

図３は、ポンプユニット２が収縮したときの状態を示す図である。図４は、ポンプユニット２の駆動に伴なう内筒４の膨張変形の過程を示す図である。以下、図２乃至図４を参照しつつ、ポンプユニット２の動作について説明する。ポンプユニット２は、図２に示す状態から加圧室Ｓに圧搾空気を供給することにより、内筒４の搬送部４Ａの外周面（加圧室Ｓ側の）には、垂直な方向に加圧媒体の圧力Ｐが作用する。図２（ｂ）に示すように、内筒４は、加圧室Ｓに圧搾空気を供給しない状態において、形状規定手段１２の突起部１２Ｂにより押圧された窪み部２０が形成されている。この窪み部２０の形成に伴ない内筒４は、窪み部２０と窪み部２０との間の部分が径方向外向きに移動する膨張領域が設定され、内筒４の張力の変化を逃がす張力逃げ部２２が形成された状態にある。

図４（ａ）に示すように、さらに、加圧室Ｓに圧搾空気を供給することにより加圧室Ｓの圧力が上昇し、連結手段１０を先頭にして断面中心に向けて徐々に移動する。この移動とともに、張力逃げ部２２は、窪み部２０との連続部分が図４（ａ）中矢印で示すように、圧搾空気により押圧されるため、張力逃げ部２２の最外部側を折り目とするように、内筒４の内周面同士が徐々に近接する。

図４（ｂ）に示すように、そして、さらなる加圧室Ｓ内の圧力の上昇に伴い、外周面同士が密着するように徐々に近づくため、張力逃げ部２２の中間点を起点として、内筒４の内周面の同士が密着するように徐々に折れ曲がり、窪み部２０側の軸方向の中央部の連結手段１０が密着するように接近する。

さらに、加圧室Ｓに圧搾空気が供給され、圧力Ｐが上昇すると、図３（ｂ）に示すように、内筒４は、連結手段１０が設けられた部位の内周面同士が密着し、搬送路Ｈが実質的に閉塞された状態となる。そして、さらに加圧室Ｓに圧搾空気を供給し、圧力Ｐを上昇させることにより、図３（ａ）に示すように、内筒４は、各連結手段１０を弓なりに大きく湾曲させて、内周面同士の密着部分（閉塞領域Ｆ）が軸線方向に向けて広がる。つまり、各連結手段１０の軸方向の中央部同士の接触が、軸方向外側（各端部側）へと広がり、加圧室Ｓの内圧が最高圧力となったときに、連結手段１０同士の閉塞領域Ｆの長さが最大となり、ポンプユニット２は、軸方向に最も収縮した状態となる。このとき、搬送路Ｈは、完全に閉塞された状態となる。

このように内筒４が膨張することにより、内筒４とともに変形する連結手段１０の軸方向長さが短くなり、端部部材８；８を軸方向に互いに近接させる力として作用する。その結果としてポンプユニット２は、軸方向の長さが、ＬｍａｘからＬｍｉｎへと収縮する。Ｌｍａｘは、ポンプユニット２の加圧室Ｓに圧搾空気を供給していないとき、例えば、大気圧状態における軸方向に最も伸長した長さであり、Ｌｍｉｎは、加圧室Ｓの圧力が設定上の最高圧力が印加された状態における軸方向に最も収縮した長さである。このように、ポンプユニット２は、軸方向に収縮しつつ内筒４を膨張させることにより、ポンプユニット２内における内筒４の膨張領域（容積）が大きくなり、搬送効率をより向上させることができる。

なお、図３（ｂ）の断面図には、説明の便宜上、内筒４の断面中心への膨張により閉塞される内筒４の内周空間を隙間ｚとして示してあるが、ポンプユニット２が軸方向に最も収縮したとき（Ｌｍｉｎのとき）には、隙間ｚはゼロとなる。ポンプユニット２の膨張時の隙間ｚの有無やその大きさについては、搬送物に応じてポンプユニット２の収縮量を調節することにより、搬送効率を最大化するように設定することができる。例えば、隙間ｚの有無や大きさは、ポンプユニット２に供給する流体の圧力により調整される。そして、加圧室Ｓから空気を排出することにより、内筒４及び外筒６が伸張して元の筒形状（自然状態）に復帰する。

図１に示すように、ポンプユニット２を複数連結し、上流側から下流側に向けて蠕動運動を模すように、各ポンプユニット２を個別に膨張・収縮を制御することにより、隣接するポンプユニット２へと搬送物を押し出すことにより、搬送物を上流側から下流側に向けて移動させるポンプ１として動作させることができる。
ここでいう蠕動運動とは、例えば、最も上流のポンプユニット２Ａから順次、２Ｂ→２Ｃ→２Ｄを膨張させた後に、すべてを収縮させる工程を繰り返す等して搬送物をポンプユニット２Ａ→２Ｂ→２Ｃ→２Ｄへと圧送するための運動を言う。

図５は、形状規定手段１２の他の実施形態を示す図である。上述の実施形態では、形状規定手段１２を、内筒４及び外筒６とは別体の部材として構成したがこれに限定されず、加圧室Ｓに供給された圧力により、所定の形状に変形するようにしても良い。具体例としては、例えば、図５に示すように、内筒４の外周にガイド溝１５を設けても良い。ガイド溝１５は、連結手段１０の中間（連結手段１０に対して４５°ずれた位置）に位置するように設けられる。ガイド溝１５は、内筒４の軸線に沿って延長する例えばＶ字状の溝により形成される。

加圧室Ｓに圧搾空気を導入すると、内筒４の外周面（加圧室Ｓ側）には、面に垂直な方向に圧力Ｐが作用して、内筒４が断面中心に向けて連結手段１０から膨張する。
このとき、内筒４の外周面に鋭角に刻まれたガイド溝１５を構成する壁面には、垂直な方向の圧力Ｐが作用するので、ガイド溝１５は、溝が開く方向（内周面同士が近づく方向）に変形し、その結果、図５（ｃ）示すように、内筒４にはガイド溝１５の溝底を起点に折り目が発生する。そして、加圧室Ｓ内の圧力を更に上昇させると、内筒４は、この折り目によって複数個の膨張域に区画されて膨張するような膨張変形を起こすことができる。

なお、形状規定手段１２を内筒４に形成する形態は、これに限定されず、加圧用媒体である圧搾空気の圧力により内筒４に折れ目を誘発し、連結手段１０を含む複数の膨張域に区画できるものであれば良い。このように、形状規定手段１２を内筒４に直接形成することにより、別部材としての形状規定手段１２をなくすことができる。また、内筒４をゴムのみで製造できるので、ポンプユニット２の製造が容易となり、製造時のバラツキを小さくできる。

図６は、連結手段１０の他の形態を示す図である。上記実施形態では、連結手段１０を紐状としたがこれに限定されない。例えば、連結手段１０の他の形態としては、図６（ａ），（ｂ）に示すように、膨張時の形状を考慮して幅に不均一を持たせた帯状のものであっても良い。即ち、図６（ａ），（ｂ）に示す連結手段１０は、ポンプユニット２が収縮した状態（図３参照）において、閉塞領域Ｆを形成する内筒４の内周面の密着を妨げないように、閉塞領域Ｆに対応する部分の幅を細くした幅狭部１０Ａと、この幅狭部１０Ａの両端側に内筒４の内周面が密着しない部分の幅を広くした幅広部１０Ｂとを有する帯状に形成されている。なお、図６における連結手段１０は、内筒４の外周面に接着などにより一体化されている。このように連結手段１０を形成することにより、図６（ｃ）に示すように内筒４が膨張したときに幅狭部１０Ａが設けられた内周面同士を密着させることができる。なお、図６（ｃ）は、収縮状態にあるポンプユニット２を一端側から軸方向視したときの状態を示している。
連結手段１０は、上記例に限定されず、内筒４の変形とともに変形し、端部部材８；８を軸方向に牽引可能であればその形態は問わない。

また、連結手段１０は、上述のような素材に限定されず板バネ等の非伸縮性の弾性体を用いることもできる。連結手段１０に板バネを用いた場合、板バネそのものの復元力により、ポンプユニット２を伸張させる力が作用する。上述の連結手段１０の弾性率は、内筒４を形成する弾性素材の弾性率以上に設定される。また、連結手段１０は、上述のように、繊維状のものや板バネ等を別途設けることの他に、内筒４の基材であるマトリックス材料（母材或は主材）により形成することもできる。

図７は、外筒６の他の形態を示す図である。上記実施形態では、外筒６に蛇腹構造を有するものとして示したがこれに限定されない。外筒６は、上述のように、内筒４との間で加圧室Ｓを形成するとともに、径方向に膨張・収縮せず、軸方向に伸縮可能に構成されていれば良く、例えば、図７に示すように、２つの筒体２６；２８を摺動可能に２重管構造とし、径方向に膨張・収縮せず、軸方向に伸長・収縮するように構成しても良い。この場合、外筒６を軸方向に伸長させるべく付勢するコイルスプリング等の付勢手段を外周側や内周側に設けることにより、加圧室Ｓの圧力Ｐを最小化したときに、ポンプユニット２を軸方向に伸長させる補助をすることができる。

図８は、内筒４の他の形態を示す図である。上記実施形態では、内筒４及び外筒６の断面形状を円形、端部部材８の外形形状も円形としたが、これに限定されない。例えば、図８（ａ），（ｂ）に示すように、三角形や四角形等他の断面形状であっても良い。同図では、各頂点の中間を軸方向に沿って帯状の連結手段１０が延長するように内筒４の外周面設けられている。この場合、図８（ａ），（ｂ）に示す各頂点が、形状規定手段１２として機能し、加圧室Ｓに所定の圧力Ｐを印加することにより、図中破線で示すように、面中心側から連結手段１０とともに膨張変形する。

上述のように、内筒４及び外筒６、或いは端部部材断面形状を三角形や四角形等の他の形状とすることにより、設置空間を効率的に利用することができる。ポンプ１の駆動部１Ａを配置する場合、設置空間における駆動部１Ａの延長方向と直交する断面形状の大きさによって、ポンプユニット２の大きさが決まってしまう。例えば、設置空間の断面形状を矩形状とした場合、図２乃至図７で示した形状のポンプユニット２を用いると、四隅に余剰の空間が生じることになり、設置空間の断面積に対して内筒４により形成される搬送路Ｈの断面積が小さくなる。このような場合、接地空間の断面積の形状に倣うべく内筒４、外筒６及び端部部材８を矩形状とすることで、設置空間の断面積に対する搬送路Ｈの断面積を最大化することができ、ポンプ１の搬送効率をより向上させることが可能となる。

また、内筒４及び外筒６の断面形状、或いは端部部材８の外形形状は、すべて同一形状である必要はなく、設置空間の形状に応じて適宜変更すれば良い。

また、上記実施形態では、駆動部１Ａを動作させて搬送物を上流側から下流側に向けて移送するものとして説明したが、駆動部１Ａにおける動作は、これに限定されない。図９は、駆動部１Ａの他の動作を示す図である。例えば、図１に示すように４つのポンプユニット２により駆動部１Ａを構成した場合、図９に示すように動作させることができる。
まず、図９（ａ）に示すように、駆動部１Ａを構成する最も下流側のポンプユニット２Ｄを膨張させて、搬送路Ｈを閉塞する。次に、図９（ｂ）に示すように、最も上流側のポンプユニット２Ａを膨張させて、ポンプユニット２Ａから上流の搬送路Ｈを閉塞する。次に、図９（ｃ），（ｄ）に示すように、ポンプユニット２Ａとポンプユニット２Ｄの間のポンプユニット２Ｂ及びポンプユニット２Ｃを交互に膨張させることにより、例えば、搬送物が複数の材料（混合物）から構成される場合、蠕動運動を利用して搬送物を一方向に移送する途中において、搬送路Ｈ内において搬送物を混合することができる。

また、駆動部１Ａが図１や図９に示すよりも多くのポンプユニット２を連結して構成され、例えば、搬送路Ｈ全体を構成した場合、上述の図９（ａ）〜（ｄ）の工程を所定回数行う毎に、この工程を行うポンプユニット２の組み合わせを順次下流側に移動させることで、搬送物を移送しつつ混合することができる。即ち、本実施形態のポンプユニット２を複数連結して搬送路Ｈを構成することにより、搬送物を、蠕動運動を利用して一方向に移送、又は、双方向への移送を繰り返すことにより、搬送物が複数の材料（混合物）から構成される場合に、搬送物を効率よく混練りすることができ、かつ最終的に混練りされた状態の搬送物を移送することが可能となる。

また、上述のような混合移送を実施する場合には、ポンプユニット２を直列に連結して構成された、投入部と排出部を有する搬送路Ｈの途中において、図１０に示すように、間に複数のポンプユニット２が配置されるように２つの分岐管３Ａ；３Ａを設け、さらに分岐管３Ａ；３Ａ同士を結ぶように、複数のポンプユニット２を曲管３Ｂを介してポンプユニット２をサークル状に連結し、図中矢印に示すサークル状の経路を搬送物がループして移送されるように動作させることにより、複数の材料（混合物）から構成された搬送物をより効率的に混合することができる。上述の分岐管３Ａは、内部に弁が内蔵されており、弁の切替により、搬送物の移送方向が切り替えられる。このように、分岐管３Ａや曲管３Ｂ等によりサークル状の経路を形成する場合、分岐管３Ａから分岐管３Ａの間、分岐管３Ａから曲管３Ｂの間、曲管３Ｂと曲管３Ｂの間に設けるポンプユニット２の数は、各区間において蠕動運動による搬送物の積極的な移送がなされるように３個以上設けると良い。

図１１は、内筒４の他の形態の軸方向断面図及び径方向断面図である。前述の内筒４の搬送部４Ａを円筒状に形成した場合において、内筒４の内部に非伸縮性の繊維を紐状に寄り合わせてなる紐体からなる連結手段１０を周方向に均等な間隔で９０°毎に埋設するものとして説明したが、連結手段１０を繊維を紐状に寄り合わせてなる紐体とせず、例えば、図１１（ｂ）に示すように繊維状のまま埋設するようにしても良い。

ここでいう繊維状とは、フィラメント、ヤーン（スパン・ヤーン及びフィラメント・ヤーン）、ストランド等の形態や、撚りをかけずに収束させた無撚繊維、これらの繊維を複数本撚って作成した繊維を用いたり、繊維の種類にもよるが２種類以上の種類の異なる繊維を組み合わせたりしたものでも良い。以下、単に繊維１３という。

繊維１３としては、例えば、炭素（カーボン）繊維、ガラス繊維、ナイロン、ポリアミド系繊維やポリオレフィン系繊維、金属繊維等の非伸長性を有するものを適宜選択して用いることができる。

図１１（ａ）に示すように、繊維１３は、例えば、内筒４の軸方向（長手方向）に沿って延長するように内包される。なお、軸方向に沿ってとは、数学的に厳密な意味を示すものでなく、軸方向に対しての傾斜を許容する。

図１１（ｂ）に示すように、繊維１３は、内筒４の円周方向に均等に分布するとともに、内筒４の厚み方向に所定厚さの繊維層を形成するように内包される。即ち、内筒４は、弾性素材からなるゴム層と、当該ゴム層の間に介挿された繊維層を有するように形成される。
なお、繊維１３が埋設される態様は、層状に限定されず、例えば、図１１（ｃ）に示すように、内筒４の厚み方向全体にわたり分布するように設けても良い。

図１１（ａ）に示すように、各繊維１３は、長さが、例えば、搬送部４Ａの軸方向の一端側から他端側に達する長さ、好ましくは、一端側の固定部４Ｂから他端側の固定部４Ｂにかけて延長する長さを有するように設けると良い。

このように内筒４に繊維１３を内包することにより、加圧室Ｓに加圧媒体を供給したときに、埋設された繊維１３が、当該内筒４の軸方向への伸長を規制しつつ端部部材８；８を軸方向に近接させる牽引力を生じさせることで内筒４を軸方向に収縮させつつ半径方向に膨張させることができる。

なお、繊維１３は、図１１（ｂ）に示したように、円周方向に沿って連続するように埋設することに限定されず、例えば、図１２（ａ）に示すように、不連続部１４を有するように、円周方向に所定の間隔を開けて不連続となるように埋設しても良い。
図１２（ｂ）に示すように、不連続部１４は、例えば、前述の形状規定手段１２から突出する突起部１２Ｂに対応する位置に設定すると良い。

このように不連続部１４を設けることにより、内筒４の膨張による搬送路Ｈの閉塞度を高めることができる。

なお、埋設される繊維１３の長さは、例えば、搬送部４Ａの軸方向の一端側から他端側に達する長さ、好ましくは、一端側の固定部４Ｂから他端側の固定部４Ｂにかけて延長する長さを有するものに限定されない。
図１３は、内筒４に埋設される繊維１３の他の形態を示す図である。図１３（ａ），（ｂ）に示すように、例えば、繊維１３は、内筒４の軸方向長さよりも十分長い一本、或いはこれを複数本用いて軸方向に沿って延長するように折り返して設けるようにしても良い。

また、図１３（ｃ），（ｄ）に示すように、内筒４の軸方向長さよりも短い繊維１３を複数軸方向に沿うように延在させることで、内筒４の軸方向への伸長を規制するようにしても良い。この場合、各繊維１３が、必ずしも固定部４Ｂから延長する必要はなく、固定部４Ｂから延長するものや固定部４Ｂ：４Ｂ間（搬送部４Ａ内）を延長するものが組み合わされて内包されていれば良い。

前述のように、伸縮を許容する弾性素材を主として形成された内筒４に繊維１３を埋設したことにより、加圧室Ｓに加圧媒体を供給したときに、内筒４の軸方向及び径方向への変形に異方性を生じさせることができる。

また、内筒４の膨張に異方性を生じさせる方策として、内筒４に繊維１３や前述のひも状の連結手段１０等を設けずに、例えば、図１４に示すように内筒４の形状そのものを変化させても良い。
図１４は、内筒４の伸縮に異方性を生じさせることができる内筒４の他の形態を示す軸方向断面図及び径方向断面図である。この場合の内筒４は、図１４（ｂ）に示すように、軸方向と直交する断面視において、搬送部４Ａの厚みが円周方向沿って周期的に変化し、図１４（ａ）に示すように、軸方向に沿って当該形状が維持されるように形成すれば良い。なお、図１４では、周方向への厚さの変化を矩形の歯車状に凹凸を外周面に形成するものとして示したが、内周面側でもよく、また、厚さの変化のさせ方も矩形の歯車状に限定されない。
このように、内筒４の搬送部４Ａに、周方向に沿って厚みの変化を設定することにより、前述の繊維１３や前述のひも状の連結手段１０等を設けることなく、加圧室Ｓに加圧媒体を供給したときに、内筒４の軸方向及び径方向への変形に異方性を生じさせることができる。

上述の説明では、内筒４を伸縮性を有する弾性素材により形成し、内筒４の軸方向への伸長及び径方向への伸張に異方性を設定するために連結部材１０を設けたり、繊維１３を内包するようにしたが、これに限定されない。
例えば、内筒４を形成する素材として弾性素材に変えて、非伸縮性を用いることができる。非伸縮性の素材としては、例えば、柔軟性を有する革や布、ビニール等を用いることができる。
この場合、弾性素材により内筒４を形成し、前述の加圧室Ｓに空気を供給したときのように、素材そのものは伸張せず、バッグパイプに用いられる革製の留気袋やビニール製の浮き輪等のように素材そものもは伸張せずに膨張するように変形させることができる。なお、内筒４には、非通気性の性能が求められることは言うまでもない。

また、前述のようにポンプユニット２の内筒４や外筒６を弾性体により形成することにより、ポンプユニット２を連結させてポンプ１として用いる際、ポンプ１の設置経路が必ずしも直線的でなくても弾性により「曲げ」を吸収することができる。即ち、ポンプユニット２を曲げて用いることができる。

１ ポンプ、１Ａ 駆動部、１Ｂ 制御部、２ ポンプユニット、４ 内筒、
６ 外筒、８ 端部部材、１０ 連結手段、１２ 形状規定手段、１３ 繊維。

Claims (7)

1. 実質的に軸方向にのみ伸縮する外筒と、
   前記外筒の内周側に設けられ、柔軟性を有する内筒と、
   前記内筒の軸方向両端部と前記外筒の軸方向両端部とに固定される端部部材と、
   前記内筒と前記外筒との間に加圧媒体が供給される加圧室と、
   を備え、
   前記加圧媒体により前記内筒を該内筒の中心軸方向に膨張させて搬送物を移送するポンプユニット。
2. 前記内筒は、弾性体より成り、
   端部が前記端部部材に固定され、一方の端部部材と他方の端部部材とを連結し、前記内筒の膨張時の形状に沿って変形する非伸縮性の連結手段を備えた請求項１に記載のポンプユニット。
3. 前記内筒は、弾性体より成り、
   該内筒の軸方向に沿って延長する繊維を備えた請求項１に記載のポンプユニット。
4. 前記内筒は、非伸縮性の素材からなる請求項１に記載のポンプユニット。
5. 前記内筒の前記膨張時の形状を規定する形状規定手段を備えた請求項１乃至請求項４いずれかに記載のポンプユニット。
6. 前記端部部材に前記内筒及び前記外筒を固定した状態において、前記端部部材の前記内筒及び前記外筒により囲まれる面積は、前記内筒の外周面の面積よりも狭く設定された請求項１乃至請求項５いずれかに記載のポンプユニット。
7. 請求項１乃至請求項６いずれか１項に記載のポンプユニットを複数個連結してなるポンプ。