JP5053848B2 - 弾性を有するシール材を備えたロータリポンプ - Google Patents

Description

本発明はポンプに関するものである。

従来から知られるポンプ構造体は、流体を吸引するための吸入口と流体を吐出するための吐出口を備えたハウジングから成り、吸入口と吐出口はハウジング内のロータの通過路にあって互いに離間して配設されている。ロータは少なくとも１個の面を有し、その面とハウジングによって形成される閉空間は、ハウジング内に流体を取り込むためにハウジングの内周を回転移動する。

このようなポンプにおいては、吸入口と吐出口の間の連通が問題になる。この問題を解決するために、特許文献１では、吸入口と吐出口の間に柔軟性のあるフィルムを張った仕切りを設け、ロータの仕切りピースと密着させている。特許文献２では、ロータがハウジングの円弧状の表面をシールする部分を備えている。特許文献３では、ロータのロータ面に対して摺動可能な部材が押圧される。特許文献４では、ハウジングの吐出口と吸入口との間をシールするためにロータが変形可能な種々の部材から成る可動シールを備えている。そして特許文献５では、ロータがハウジングにあって吐出口と吸入口との間をシールするシール材を備えている。

特開昭６０−２４０８９０号公報 ＧＢ−Ａ−４８２７５０号公報 ＵＳ−Ａ−３２８２４９６号公報 特開昭６０−６０１１１０７８号公報 ＧＢ−Ａ−１１０９３７４号公報

本発明によるポンプは、内部にロータ通路を備え弾性を有する材料から成るハウジングと、ロータ通路の第１の位置でハウジングに取り付けられる吸入口と、ロータ通路の第１の位置から離れた第２の位置でハウジングに取り付けられる吐出口と、ハウジング内で回転可能でハウジングとの接触部の間を流体漏れなくシールするためにハウジングに密着しハウジングを弾性的に膨張させるロータと、ロータに取り付けられ、ロータ通路をシールする少なくとも２個の隅角部と、少なくとも２個の隅角部間のロータ上に形成される少なくとも１個の第１のロータ面と、少なくとも２個の隅角部とハウジングの間で少なくとも１個の第１のロータ面とで形成されてハウジング内で流体を運ぶためにロータの回転によってロータ通路を周回する空間と、ロータ通路に配置され、ハウジングに取り付けられてロータの回転方向に沿って吐出口と吸入口の間に延在する弾性を有するシール材とを備え、ロータの各隅角部が吐出口と吸入口の間を通過する際に、吐出口から吸入口間でシール材から流体が漏洩するのを防ぐために、各隅角部が弾性を有するシール材を変形し、密着する。

以下に本発明の実施の形態を添付の図面によってより詳細に説明する。

先ず図１〜図３を参照して説明する。ポンプは参照符号１０が付されるハウジングから成り、ポンプは例えばポリエチレンやポリプロピレン等のプラスチック成型によって製作される。ハウジング１０は流体源に通ずる吸入口１１と流体を吐出するための吐出口１２から成る。ハウジング１０の内部は円筒状になっており、ハウジング１０の内部の吐出口１２と吸入口１１の間には、図１〜図３に示すように時計方向に向けてシール材１４が取り付けられている。シール材１４については以下により詳しく説明する。

ハウジング１０はロータ１５を備え、ロータ１５はステンレス鋼の加工や、ポリアセタールのような樹脂の精密な射出成形によって製作される。これまでの図を見て分るように、ロータ１５は略円形の断面を有しており、ロータ１５の回りで等間隔かつ等角度に配置され、ハウジングに密着する４つの隅角部１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄと連携する４つの第１のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを備えている。即ち、ロータ１５が円筒状のハウジング内面１３に密着できるように、ロータ１５の各隅角部１７は円筒状のハウジング内面１３の曲面と一致する曲面に整形されている。従って、ロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄがハウジングの内面を移動すると、ロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは円筒状のハウジング内面１３との間にそれぞれ空間１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを形成することになる。もし、ハウジング１０が荷重が掛かった時に変形し得る弾性を有するプラスチック材料で形成されていたならば、ロータ１５はハウジング１０を僅かに膨張させるので、各空間１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの回りの流体は確実に封入されることになる。

ロータ１５は図１〜図３に示すように図示しない駆動装置により時計方向に回転する。

シール材１４は柔軟性や弾性を有し、例えばハイトレルの商品名で市販されている塊状の弾性材料から作製される。シール材１４はハウジング１０に取り付けられ、シール材１４とハウジング１０間で流体が通過することを防止する。シール材１４を取り付ける際は接着剤が使われる。接着剤を使う代りに、ツーショット射出成形法を用いてシール材１４をハウジング１０に取り付けることもできる。後者の場合に、シール材１４の材料は漏れを起こさないように、ハウジング１０に溶着されなければならない。シール材１４は吸入口１１に隣接する第１の端部１９と吐出口１２に隣接する第２の端部２０とを有する。シール材１４は第１の端部１９と第２の端部２０の間の距離と同じ長さを有するロータ接触面２１を備え、ロータ接触面２１は一般に対応する隅角部１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの間に位置するロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄと同じ長さを有し、その表面はロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの表面形状に合致するように仕上げられる。シール材１４の軸方向の長さは少なくともロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの軸方向の長さに等しい。シール材１４は吸入口１１から吐出口１２間で連続する筒状のハウジング内面１３が形成する想像上の筒状空間内に突出する。第１の端部１９と第２の端部２０の間で撓むシール材１４は、ロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが凹面を形成するロータ１５の軸方向に向けて膨出する。

本来的に弾性を有する材料から成るシール材１４は、ロータ１５によって一度変形しても元の形状に回復し、その作用はシール材１４の外側の端部に働く図示しないばねによって助成される。

図１〜図３を参照してポンプの作用を説明する。吸入口１１は吸引される流体源に連結し、吐出口１２は吸引された流体の輸送先に連結する。ロータ１５は図１〜図３に示すように時計方向に回転する。図１に示す位置で、ロータ面１６ａはロータ接触面２１と変形可能に密着する。このように、ハウジング１０とロータ１５間のこの領域で空間は閉止され、流体の吐出口１２から吐出口１２への逆流は防止される。この位置では、隅角部１７ａは吸入口１１と並び、一方、ロータ面１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは円筒状のハウジング内面１３との間に閉ざされた空間１８ｂ、１８ｃ、１８ｄをそれぞれ形成する。ロータ１５が先行して回転する結果、後述するようにこれらの空間１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは流体で満たされる。

次に図２に示すように、ロータ１５が約３０度回転すると、空間１８ｄは吐出口１２に連通するようになる。対応する隅角部１７ｄはロータ接触面２１に接触し、その面をシールする。その結果、ロータ１５は空間１８ｄから吐出口１２に流体を押し出すことになる。更に、これまで吸入口１１と並んでいた隅角部１７ａが吸入口１１から動き出すと、ロータ面１６ａはシールされたロータ接触面２１から離れ、円筒状のハウジング内面１３と隅角部１７ｄとロータ接触面２１に囲まれた空間１８ａを形成する。

次に図３を参照して説明する。図１に示した位置からロータ１５が更に６０度回転すると、これまで吐出口１２に隣接する空間１８ｄを形成していたロータ面１６ｄがロータ接触面２１に接触し始め、ロータ接触面２１をシールするようになる。このように、空間１８ｄは消滅するまでその容積を減少させ、空間の流体は吐出口１２に押し出される。同時に、それまでロータ接触面２１と接触していたロータ面１６ａはロータ接触面２１から完全に離れて、円筒状のハウジング内面１３と空間１８ａを形成し、空間１８ａが吸入口１１から流体を受けることになる。ロータ面１６ａと１６ｄ間にある隅角部１７ｄは密着していたロータ接触面２１から離れ、吸入口１１と並び始める。

ロータ１５は図１と同じ位置まで動き、流体の吸引を継続する。このように、流体は吸入口１１から吐出口１２へと運ばれる。

液体の流速はロータ１５の回転速度及び空間１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの容積に比例する。ロータ１５は４個のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを有しているが、それぞれ１個、２個、３個又は４個以上の面とすることもできる。ロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは平面状でも、或いは凸面や凹面であってもよい。望ましくは、これらの面はロータ１５と交差し、ロータ軸に直角の方向に軸を持つ想像上の円筒の一部を形成し、ロータ軸の１側面に取り付けられる。上述のように、シール材１４のロータ接触面２１はロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの形状に合致するように形成される。

ロータ１５が回転するときは何時でも、シール材１４は吐出口１２と吸入口１１の間に隙間ができないように作用する。シール材１４の弾性は吸入口１１と吐出口１２そしてこの領域でロータ１５の部分から形成される空間を埋める働きをする。吸入口１１又は吐出口１２のとの間の圧力差が増大すると、流体がシール材１４からロータ１５に流れ易くなる。上述のようにばねをシール材１４に作用させると、その傾向は減少するので、ポンプは高圧下でも運転できるようになる。このように、ばねによって加えられた圧力によって最大ポンプ圧が設定される。従来のポンプは吸入口と吐出口がハウジングから延びてロータに接触する薄い翼板で仕切られている。そのようなポンプでは吐出口と吸入口の間に流体が留まり、ロータの回転速度と共に翼板の前後に大きな圧力勾配が生ずる。その結果、翼板を通して漏れが起こり易くなる。図に示したポンプでも吸入口と吐出口の間に圧力差は存在するが、流体が空間１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄから吐出口１２に徐々に絞り出されるため、圧力勾配は緩やかになり、更にロータ１５が回転すると、流体は吸入側の空間１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄに徐々に導入されることになる。この作用によって流体の漏洩の可能性は減り、ポンプは決められた流量を維持することができる。シール材１４は吸入口１１と吐出口１２の間で流体を入れ替えるための置換器としても作用する。

次に図４を参照して説明する。図４のポンプは図１〜図３までに述べた原理に従って作動する。図１〜図３と図４における共通部品には同じ参照符号が使われているが、詳細は省略されている。

この実施の形態においては、ロータ１５は２個の部品、即ち外部の筒状スリーブ２５と内部ロッド２６から形成される。ロッド２６は半径方向に延びたピン２７で留められ、ピン２７はスリーブ２５に取り付けられた螺旋状のスロットカム２８と係合している。ロータ１５はこれらのロッド２６、ピン２７、スロットカム２８から成る駆動装置により駆動される。

図１〜図３で示したように、スリーブ２５には第１のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが配設され、図１〜図３で述べたように吸入口１１と吐出口１２を備えたハウジング１０と共に作動する。

更に、スリーブ２５にはスリーブ２５上にあって、第１のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄから軸方向に間隔をあけた位置に一連の第２のロータ面２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄが配設されている。これらの第２のロータ面２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄは第１のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄよりも短い周囲長を有する。更に、スリーブ２５は第１のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄから軸方向に離れ、第１のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの一方の側にある第２のロータ面２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄからも離れた位置に円周状の溝３０を備えている。

使用に際しては、図４に示す方向にロータ１５が回転すると、図１〜図３で説明したようにポンプが作動し始める。しかし、ロータ１５がハウジング１０に対して決められた軸位置にあるロッド２６と共に逆回転すると、ピン２７はスロットカム２８に沿って移動し、それによってスリーブ２５は第２のロータ面２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄが吸入口１１と吐出口１２に並ぶまでロッド２６の軸に沿って軸移動する。このロッド２６の逆回転によって、図１〜図３に示したと同様に第２のロータ面２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄが流体を吸引するようになる。この場合に、第２のロータ面２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄの円弧は小さな角度を有するので、ポンプの吸引量は少なくなり、流速は低くなる。

ポンプはロータ軸と吐出口１２と吸入口１１の中間点を含む面を挟んで対称形になるので、ロータ１５が逆回転すると、ポンプは流体を吐出口１２から吸入口１１に輸送するようになることを認識しておく必要がある。また、ロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄはシール材１４の曲面の対応する部分とほぼ同じ曲面を持つ必要がある。何故なら、これら表面がシール材１４よりも小さいと、シール材１４は永久に変形して曲がったままになるからである。

ロータ駆動部から離れて位置するスリーブ２５の端部３２は、ハウジング１０から突き出ている。端部３２を押せば、スリーブ２５を溝３０が吸入口１１と吐出口１２と同じ位置で並ぶまで、ハウジング１０内に移動させることができる。図６に示すように、この位置では吸入口１１と吐出口１２は短絡するようになる。

図７は他の実施の形態を示し、ハウジング１０はそれぞれ２個ずつの吸入口１１ａ、１１ｂと吐出口１２ａ、１２ｂを備えている。第１のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは第１の吸入口１１ａと第１の吐出口１２ａと並び、第２のロータ面２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄは第２の吸入口１１ｂと第２の吐出口１２ｂと並んでいる。このような構成では、ロータ１５が回転するに従って液体は更に吸引され、流速は増すようになる。この場合に、図７に示すように第２のロータ面２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄは第１のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄと同じサイズに設定される。勿論、第２のロータ面２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄは第１のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄと類似のサイズである必要はなく、相対的にどのようなサイズであってもよい。ハウジング１０に対してロータ１５を軸上を移動させれば、第１のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは第２の吸入口１１ｂ及び第２の吐出口１２ｂに並び、その際に、第２のロータ面２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄはハウジング１０によって覆われて作動しなくなり、第１の吸入口１１ａと第１の吐出口１２ａも閉止される。一方、ハウジング１０に対してロータ１５が反対方向に移動すると、第２のロータ面２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄは第１の吸入口１１ａと第１の吐出口１２ａに並ぶことができ、第１のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄはハウジング１０によって覆われて作動しなくなり、第２の吸入口１１ｂと第２の吐出口１２ｂは閉止される。

図面を参照して説明した上述の実施の形態では、ロータ１５はその表面に形成されたロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを有する円筒体として表示されてきた。しかし、ロータ１５の形状はこれに限定されることはない。図８に示すロータ１５は基部３０から成り、ロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは基部３０の反対側にそれぞれ並んだ２個のリング状のリブ３１と一体化している。基部３０とリブ３１は流体を確実にシールするために、ハウジング１０の弾性を利用してハウジング１０をシールする。リブ３１と基部３０の間にある半径方向を向く緩衝域は摩擦力を低下させる。

図１〜図３においては、吸入口１１と吐出口１２はシール材１４の反対方向に位置する端部に取り付けられているが、吸入口１１又は吐出口１２はシール材１４内に取り付けることもできる。

図９〜図１１に示すポンプは、図１〜図３に示したポンプと共通の部品を有している。これらの共通部品については詳細を省略し、図１〜図３と同じ参照符号を使用する。図９〜図１１に示す実施の形態では、吸入口１１と吐出口１２はシール材１４内に設置されている。吸入口１１と吐出口１２間の角度間隔は図１〜図３と同じであるが、シール材１４の幅は広がっている。図９〜図１１のポンプは、図１〜図３に示したポンプと同様に作動する。しかし、シール材１４内での吸入口１１と吐出口１２の構成はロータ１５の隅角部１７が吐出口１２の前でシール材１４と密着したままであるという利点を有し、対応する空間１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄに一定容量の流体を正確に供給することができる。他の利点は吐出口１２の端部２０はシール材１４の端部と一致し、それによって第１のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄとシール材１４とが良好に密着するように、前もって液体は全て排除されることである。

上記の図で説明したポンプは、好ましくは粒体を含まない流体を吸引するために使われる。このようなポンプは医療に関連する流体の吸引に応用され、静脈からの吸入装置として使われる。このようなポンプは無菌状態での吸引や高精度の流体計量を可能にする。この場合に、吸入口１１と吐出口１２はハウジング１０の前で線状に連結し、ロータ１５は駆動装置に連結される。ハウジング１０とロータ１５は溝３０と並んで吸入口１１と吐出口１２と共に組み込まれるが、装置の配管は最初は自由流動条件下にあり、ハウジング１０とロータ１５が直線的に連結すると、直ちに呼び水が導入される。ロータ１５が駆動装置に連結すると、それによって、ロータ１５は第１のロータ面１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが吸入口１１と吐出口１２に並ぶ位置まで移動し、ポンプ１０は計量動作に入ることができる。駆動装置に連結する際に、ロータ１５が自由流動の位置にいたることは機構的に不可能である。従って、駆動が失敗しても自由流動は起こらない。

図１２を説明すると、部品は図１〜図１１に示したポンプと共通の部品を有している。これらの共通部品については詳細を省略し、図１〜図３と同じ参照符号を使用する。図１２のハウジング１０はロータ１５が通る円形の通路に対して接線方向に延びた吸入管３５から成る吸入口１１を有している。更に、吐出口１２は吐出管３６によって形成され、同様にロータ１５によって描かれる円形の通路に対して一般に接線方向に延びている。吸入管３５と吐出管３６の方向は平行ではあるが、図１２を見ても分かるように、これらは互いに離れている。このような構造では吸入口１１はハウジング１０の回りにあって吐出口１２から離れて配設され、吸入口１１が開く（それによって吸入口１１は隅角部１７ａによって閉止される）前に、空間１８ａは吐出口１２にかけて十分に排除される効果がある。これによって、吐出口１２と吸入口１１との間で漏れの可能性が低減し、空間は十分に排除されることになる。

図１２に示した配置で、吐出口１２は吸入口１１よりもシール材１４の中間点に近付いている。この配置は、吸入口１１が逆にシール材１４の中間点に近付く配置に置き換えてもよい。

この実施の形態では、シール材１４に薄膜３７が設けられる。薄膜３７はハウジング１０の第１の端部１９と第２の端部２０の間を経て吸入口１１と吐出口１２の間に延在する。薄膜３７は薄膜３７に弾性的な力を加える部材３８によって支持される。部材３８は多数の形態をとる。幾つかの例を図１３、図１４、図１５に示す。図１２、図１３、図１４、図１５に使われる共通の部品には同じ参照符号を使用し、詳細は省略する。最初に、図１３を参照すると、部材３８は製造する際に圧力をかけてゲルや他の液体又は気体を満たした弾性のある容器４０から形成される。次に、図１４では可動キャップ４１がばね４２の作用によって薄膜３７を支持する。更に、図１５ではキャップ４１がねじ４３の調整により発生する力で薄膜３７を支持する。

薄膜３７はロータ１５に対して小さな摩擦係数を有するが、隅角部１７によって外側に変形するときに、しわが生じないように十分に伸ばされている。薄膜３７は空間１８中の流体を入れ替え、吐出口１２と吸入口１１の間で漏れが起こらないように、ロータ１５に密着している。

吐出口とそれに隣接する吸入口の間に発生する連通の問題は、前述の事例のように流体を１個の吸入口と１個の吐出口間で移送する形態に限定されるものではない。２個以上の吸入口と２個以上の吐出口をハウジング１０の回りに距離を離して設置する形態でも起こり得る。この場合に、ロータ１５の回転方向で吐出口とそれに続く吸入口間に生ずる短絡の課題は存在するが、吐出口と吸入口は同じ流路で会合している訳ではない。その例を、図１６を参照して説明する。

図１６において、図１２に使われる共通の部品の詳細は省略し、同じ参照符号を使用する。図１６に示すハウジング１０は、図１２の配置に対比して第２の吸入口１１ａと第２の吐出口１２ａを有している。第２の吸入口１１ａは第２の吸入管３５ａから成り、第２の吐出口１２ａは第２の吐出管３６ａから成る。第２の吸入口１１ａはハウジング１０の第１の吸入口１１の反対側に設置され、第１の吸入管３５と第２の吸入管３５ａは平行になる。第２の吐出口１２はハウジング１０の第１の吐出口１２の反対側に設置され、第１の吐出管３６と第２の吐出管３６ａは平行になる。第２の薄膜３７ａと弾性を持つ部材３８ａは図１２で参照したどのような形態にも設けられる。第２の薄膜３７ａは第１の薄膜３７の反対側に設置される。

使用に際しては、ロータ１５が図１６の位置から始まって回転すると隅角部１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは対応する吸入口１１、吐出口１２ａ、吸入口１１ａ、そして吐出口１２を順次に覆う。空間１８ｄの流体は第２の吐出口１２ａに移動し、空間１８ｂの流体は吐出口１２に移動する。第４の隅角部１７ｄは第１の薄膜３７をシールし、第２の隅角部１７ｂは第２の薄膜３７ａをシールする。そして、第１の空間１８ａは第１の吸入口１１に連結し、第３の空間１８ｃは第２の吸入口１１ａに連結する。ロータ１５が９０度回転すると、ロータ１５の配置は再び図１６に示すようになり、上記のステップは流体を第１の吸入口１１から第１の吐出口１２に、第２の吸入口１１ａから第２の吐出口１２ａに輸送される間、繰り返される。

この配置において、薄膜３７、３７ａによって形成されるシール材は吸入口１１と吐出口１２の間を流体が流れないように作動するだけでなく、第１の吐出口１２と第２の吸入口１１ａの間、第２の吐出口１２ａと第１の吸入口１１の間でも作動する。この問題、即ちロータ１５の回転方向で吐出口とそれに続く吸入口との間で起こる流体の連通問題が解消されることは、図１又は図１１からも明らかである。

図１６を参照して説明した上述のポンプは、２種類の流体を同じ流量で正確に吸引する際にも使用できる。また、ポンプは図１２に示したポンプを使って、１種類の流体を２倍の流量で吸引することもできる。

これまでの図面で説明したどのポンプも、多かれ少なかれ４個の空間１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを備えている。１個の空間でも輸送は可能であるが、その場合にはロータ１５が１回転しても、１回しか吐出されないことになる。大きな空間によって処理される大きな容量を多数の小さい空間で処理すると、１回転当りより平坦な（脈流のない）流れになって吐出される。図１６に関連して、１個又は複数の空間が形成された場合に、２個以上の吸入口と吐出口が配設される。吸入口と吐出口の円周上での位置と数は、ロータ１５に形成される空間と異なる数（例えばロータに３個の空間が等距離に置かれ、２個の互いに反対方向に取り付けた吸入口と吐出口とシール材が配置される）が選択された場合にも、平坦な流れは可能になる。そのようなポンプの例を図１７に示すが、図１６、図１７に共通する部品には同じ参照符号が付加され、詳細は省略されている。図１７の実施の形態では、ロータ１５はハウジング１０に８個の空間を形成する。４つの対になる吸入口１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃと吐出口１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃが取り付けられる。それぞれ部材３８、３８ａ、３８ｂ、３８ｃで支持されるそれぞれの薄膜３７、３７ａ、３７ｂ、３７ｃから成る４個のシール部材が取り付けられる。部材３８、３８ａ、３８ｂ、３８ｃは図１３から図１５を参照して説明した何れかの形態から成る。図１６に示すように、薄膜３７、３７ａ、３７ｂ、３７ｃは、吐出口１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃの何れかと対になる吸入口１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃのそれぞれとの間に配設される。図１７に示すポンプは図１６で参照したと同様に作動するが、更に２個の対になる吸入口と吐出口を加えてもよい。

図を参照して説明した上述のポンプは幾つかの部品から成っている。ハウジング１０、ロータ１５、シール材１４などである。ハウジング１０とシール材１４はツーショットの射出成形により作製可能である。また、上記３種の要素はシングル組立射出成形により製作可能である。成形に当たっては、最初、ロータ１５とハウジング１０を成形し、次いでロータ１５の周辺を成形し、最後にシール材１４をハウジング１０と共に成形する。このような成形工程に従えば、ポンプは安価で簡便に作製され、使い捨て型のポンプとしての使用も可能になる。

吸入口、吐出口を備えたハウジングとハウジング内を回転するロータから成るポンプの断面図であり、ポンプはハウジング内に配置されたシール材をシールし、ロータは最初の角度位置にある。 図１と類似しているが、図１よりも更に３０度回転したロータを示した図である。 図１と類似しているが、図１よりも更に６０度回転したロータを示した図である。 図１〜図３と同じ種類のハウジングとロータとが、ロータの第１の軸位置で一体化した第１の形態のポンプの側断面を部分的に示した図である。 ロータが第２の軸位置にきたときの図４に示したポンプの部分説明図である。 図４と類似しているが、ロータとハウジングの一部を省略しており、図４のポンプのロータが第３の軸位置にあるときの図である。 図６と類似しているが、ハウジングとロータの追加の実施の形態を示した図である。 ロータの他の異なる実施の形態を示した側面図である。 図１〜図３と類似しているが、ハウジングの他の形態を示した図である。 図１〜図３と類似しているが、ハウジングの他の形態を示した図である。 図１〜図３と類似しているが、ハウジングの他の形態を示した図である。 図１と類似しているが、最初に変更したハウジングの形態を示した図であり、吸入口と吐出口は互いに平行であるが離れた位置に配設され、シール材は弾性を備えた薄膜から形成されている。 図１２のポンプの図であり、押圧された流体またはゲルによって作用される薄膜を示している。 図１２のポンプの図であり、ばねによって作用される薄膜を示している。 図１２のポンプの図であり、調整可能なねじによって作用される薄膜を示している。 図１２と類似しているが、ハウジングの第２の変更した実施の形態を示しており、ハウジングは２個の吸入口と吐出口を備え、各吸入口は対応する吐出口に対して離れた位置に配設され、弾性を有する各薄膜から成る弾性を有する２個のシール材を備えている。 図１６と類似しているが、ハウジングの第３の変更した実施の形態を示しており、ハウジングには４個の吸入口と４個の吐出口そして４個のシール材がそれぞれ配設され、ロータは８個の空間を形成する。

Claims (36)

1. 内部にロータ通路を備え弾性を有する材料から成るハウジング（１０）と、ロータ通路の第１の位置でハウジング（１０）に取り付けられる吸入口（１１）と、ロータ通路の第１の位置から離れた第２の位置でハウジング（１０）に取り付けられる吐出口（１２）と、ハウジング（１０）内で回転可能でハウジング（１０）との接触部の間を流体漏れなくシールするためにハウジング（１０）に密着しハウジング（１０）を弾性的に膨張させるロータ（１５）と、ロータ（１５）に取り付けられ、ロータ通路をシールする少なくとも２個の隅角部（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）と、少なくとも２個の隅角部（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）間のロータ（１５）上に形成される少なくとも１個の第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）と、少なくとも２個の隅角部（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）とハウジング（１０）の間で少なくとも１個の第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）とで形成されてハウジング（１０）内で流体を運ぶためにロータ（１５）の回転によってロータ通路を周回する空間（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）と、ロータ通路に配置され、ハウジング（１０）に取り付けられてロータ（１５）の回転方向に沿って吐出口（１２）と吸入口（１１）の間に延在する弾性を有するシール材（１４）とを備え、ロータ（１５）の各隅角部（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）が吐出口（１２）と吸入口（１１）の間を通過する際に、吐出口（１２）から吸入口（１１）間でシール材（１４）から流体が漏洩するのを防ぐために、各隅角部（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）が弾性を有するシール材（１４）を変形し、密着するポンプ。
2. シール材（１４）はロータ（１５）の回転方向に沿って同じ長さを有するロータ接触面（２１）を備え、ロータ接触面（２１）は２個の隅角部（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）の間に位置する第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）と同じ長さを有する請求項１に記載のポンプ。
3. １個の又は複数の各第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）はロータ（１５）の回転軸を含む面内で凹面を形成する請求項１又は２に記載のポンプ。
4. ハウジング（１０）は空間（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）を形成するために略円筒状の内面（１３）を備えた請求項１〜３の何れかに記載のポンプ。
5. シール材（１４）は円筒状の内面（１３）が内面（１３）に対して軸方向及び周辺方向に拡がることを防止する請求項４に記載のポンプ。
6. シール材（１４）は前記内面（１３）によって形成される円筒の半径方向の内側に突出する請求項５に記載のポンプ。
7. シール材（１４）はロータ（１５）の通路上で角度をもって離間する第１、第２の端部（２０、１９）と、第１の端部（２０）に隣接する吐出口（１２）とを有する請求項１〜６の何れかに記載のポンプ。
8. シール材（１４）はロータ（１５）の通路上で角度をもって離間する第１、第２の端部（２０、１９）と、第２の端部（１９）に隣接する吸入口（１１）とを有する請求項１〜７の何れかに記載のポンプ。
9. ハウジング（１０）はロータ通路を形成する略円筒状の内面（１３）を備え、ロータ（１５）と共に前記空間（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）を形成し、吸入口（１１）と吐出口（１２）がハウジング（１０）の略円筒状の内面（１３）に形成された請求項７又は８に記載のポンプ。
10. 吸入口（１１）と吐出口（１２）がシール材（１４）内に形成された請求項７又は８に記載のポンプ。
11. シール材（１４）が弾性を有する塊状の材料から形成された請求項１〜１０の何れかに記載のポンプ。
12. シール材（１４）は薄膜（３７）と薄膜（３７）を復元可能に支持する部材（４０）とで形成され、薄膜（３７）はロータ（１５）をシールする請求項１〜１０の何れかに記載のポンプ。
13. 弾性を有するシール材（１４）は圧力がかかった液体又は気体が詰められた容器によって形成される請求項１２に記載のポンプ。
14. 弾性を有するシール材（１４）はばねによって形成された請求項１２に記載のポンプ。
15. ２個又はそれ以上の第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）はロータ（１５）の回りの同軸上にあって角度の開いた位置に配置され、第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）が吐出口（１２）から吸入口（１１）にロータ（１５）の回転方向に移動する際に各第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）はシール材（１４）と共働する請求項１〜１４の何れかに記載のポンプ。
16. ロータ（１５）はハウジング（１０）に対して回転軸上の第１の位置から第２の位置に移動可能であり、ロータ（１５）は回転軸上で少なくとも１個の第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）から離間した少なくとも１個の追加された第２のロータ面（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）を有し、少なくとも１個の第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）はロータ（１５）の軸上の前記第１の位置でハウジング（１０）と空間を形成し、少なくとも１個の追加された第２のロータ面（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）はハウジング（１０）とロータ（１５）の軸上の第２の位置で空間を形成する請求項１〜１５の何れかに記載のポンプ。
17. 第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）によって形成される空間の容積は少なくとも第２のロータ面（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）によって形成される空間の容積と異なる請求項１６に記載のポンプ。
18. 最初の少なくとも第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）によって形成された空間の容積は、第２のロータ面（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）によって形成される空間の容積よりも大である請求項１７に記載のポンプ。
19. ロータ（１５）はハウジング（１０）に対して、少なくとも１個の第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）はハウジング（１０）と空間を形成するロータ（１５）の軸上の第１の位置と、ロータ（１５）とハウジング（１０）の作用で吸入口（１１）と吐出口（１２）が短絡する軸上の位置の間を移動可能である請求項１〜１５の何れかに記載のポンプ。
20. ロータ（１５）は第１の位置から第２の位置に移動するために駆動装置（２６、２７、２８）を設けた請求項１６〜１９の何れかに記載のポンプ。
21. 駆動装置（２６、２７、２８）はロータ（１５）が一方の方向に回転するときは流体を吸入口から吐出口へ輸送し、ロータ（１５）が反対方向に回転するときはロータ（１５）を軸上の第１の位置から第２の位置に移動させ、反転してから一方の方向に回転するときは少なくとも１個の追加した第２のロータ面（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）による吸入口（１１）から吐出口（１２）への流体輸送又は両者の短絡を可能にする請求項２０に記載のポンプ。
22. 駆動装置（２６、２７、２８）は、ロータ（１５）の反対方向への回転によってハウジング（１０）に対してロータ（１５）を軸方向に移動するために、ロータ（１５）とハウジング（１０）の間に作用する請求項２１に記載のポンプ。
23. 駆動装置はロッド（２６）、ピン部（２７）、螺旋状のスロットカム（２８）を有し、これら部材のうちの一方（２７、２８）はロータ（１５）に備えられ、他の一方（２７、２８）はハウジング（１０）に取り付けられ、ロータ（１５）を軸上で移動させるために、ロータ（１５）を反対方向に回転させてピン（２７）を、前記スロットカム（２８）の螺旋状の通路に沿って移動させる請求項２０〜２２の何れかに記載のポンプ。
24. ハウジング（１０）は第１の吸入口（１１ａ）と第１の吐出口（１２ａ）からロータ（１５）の軸方向に離間した第２の吸入口（１１ｂ）と第２の吐出口（１２ｂ）を有し、ロータ（１５）は少なくとも１個の第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）と少なくとも１個の第２のロータ面（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）を有し、第２のロータ面（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）はハウジング（１０）内に前記第２の吸入口（１１ｂ）から第２の吐出口（１２ｂ）に流体を輸送するための第２の吸入口（１１ｂ）と第２の吐出口（１２ｂ）の間を周回する閉ざされた空間を形成し、ハウジング（１０）はロータ（１５）の周回する方向の第２の吸入口（１１ｂ）と第２の吐出口（１２ｂ）の間で第２の吐出口（１２ｂ）から第２の吸入口（１１ｂ）への流体の移動を防止するために、第２のロータ面（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）が第２の吸入口（１１ｂ）から第２の吐出口（１２ｂ）を通過する際に空間を作らないように前記第２のロータ面（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）と共働する第２のシール材を備えた請求項１〜２３の何れかに記載のポンプ。
25. ロータ（１５）は第１の吸入口（１１ａ）と第１の吐出口（１２ａ）が閉じた状態では、少なくとも１個の第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）と、第２の吸入口（１１ｂ）と第２の吐出口（１２ｂ）とが並ぶように、軸上の一方の方向に移動可能であり、第２の吸入口（１１ｂ）と第２の吐出口（１２ｂ）が閉じた状態では、少なくとも１個の第２のロータ面（２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ）と、第１の吸入口（１１ａ）と第１の吐出口（１２ａ）とが並ぶように、軸上の反対の方向に移動可能である請求項２４に記載のポンプ
26. ハウジング（１０）は略円筒状の内面（１３）を有し、ロータ（１５）は前記内面（１３）を共働でシールするための略円筒状の外面を備え、前記外面には少なくとも１個の第１のロータ面（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）が形成される請求項１〜２５の何れかに記載のポンプ。
27. 前記ロータ（１５）の外面はロータ（１５）に取り付けた基部（３０）から成り、基部（３０）はロータ（１５）の軸方向に離間した端部を有し、ロータ（１５）は前記端部に緩衝域を半径方向に向けて備えた請求項２６に記載のポンプ。
28. 円弧状のリブ（３１）が各緩衝域に形成され、各リブ（３１）はハウジング（１０）の表面を変形自在にシールする請求項２７に記載のポンプ。
29. １個の吸入口（１１）と１個の吐出口（１２）を備え、ロータ（１５）が流体を吸入口（１１）から吐出口（１２）に輸送する請求項１〜２８の何れかに記載のポンプ。
30. ハウジング（１０）の周囲で第１の吸入口（１１）と第１の吐出口（１２）から離れて配置される第２の吸入口（１１ａ）と第２の吐出口（１２ａ）と、第１の吸入口（１１）から第１の吐出口（１２）及び第２の吸入口（１１ａ）から第２の吐出口（１２ａ）に流体を輸送する複数の空間（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）を形成するロータ（１５）と、第２の吸入口（１１ａ）と第１の吐出口（１２）の間に配置された第１のシール材（３８）と、第１の吐出口（１２）と第２の吸入口（１１ａ）の間に配設された第２のシール材（３８ａ）とを備えた請求項２９に記載のポンプ。
31. ロータ（１５）は少なくとも４個の空間（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）を形成する請求項３０に記載のポンプ。
32. 吐出口（１２）から吸入口（１１）に流体を輸送するために、ロータ（１５）の回転は可逆的になる請求項１〜２３の何れかに記載のポンプ。
33. ロータ（１５）を回転させる駆動源を有する請求項１〜３２の何れかに記載のポンプ。
34. ハウジング（１０）とシール材（１４）はインサート成形、被覆成形、ツーショット成形によって成形される請求項１〜３３の何れかに記載のポンプ。
35. ハウジング（１０）とシール材（１４）とロータ（１５）は単純アセンブリ射出成形で形成される請求項１〜３３の何れかに記載のポンプ。
36. 請求項１〜３５の何れかに記載のポンプから成る静脈注入装置。

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