JP6019718B2 - 液体輸送装置、及び、液体輸送方法 - Google Patents
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Description
チューブは、フィンガーによって圧縮と復元を繰り返す。チューブが経時劣化すると、復元する能力が衰え、復元時のチューブの容積(管内の容積)が低減し、輸送精度が低減してしまう。そこで、特許文献1では、チューブの最大拡張時(フィンガーが開放位置にあるとき)においても、チューブの断面が楕円形に維持されるようにし、経時劣化の影響を軽減している。また、特許文献2では、チューブを包囲する弾性スリーブによってチューブの復元力を補い、円形断面状になるまでチューブを復元させている。
特許文献1、2の構成によれば、フィンガーの位置は、常にカムによって決まることになる。このため、これらの装置構成によれば、フィンガーの圧縮位置及び開放位置は、両方とも、カムによって定められることになる。このようにフィンガーの圧縮位置及び開放位置を両方ともカムによって定めようとすると、カムやフィンガーなどの公差の設定が困難になる。
弾性を有するチューブと、前記チューブによって液体が輸送される輸送方向に沿って並び、前記チューブを圧縮する圧縮方向及び該圧縮方向と反対の開放方向へそれぞれ往復移動する複数のフィンガーと、複数の前記フィンガーを前記圧縮方向にそれぞれ移動させる駆動部と、を備え、前記フィンガーが前記圧縮方向に移動して前記フィンガーの端部で前記チューブを押し潰す圧縮動作により、前記チューブの内部の液体を前記輸送方向に輸送し、押し潰された前記チューブの形状が復元する開放動作により、前記チューブの内部に液体を充填する液体輸送装置であって、前記開放動作の際に、前記フィンガーの端部が前記チューブと接触した状態で、前記フィンガーの前記開放方向への移動が所定の位置に制限される、ことを特徴とする液体輸送装置。
このような液体輸送装置によれば、チューブの圧縮・開放動作を行うためのカムやフィンガーの公差の設定が容易になり、所定量の液体を高精度で安定して輸送することができる。
このような液体輸送装置によれば、フィンガーの最大開放時において、該フィンガーはカム等による影響を受けることがないため、カムやフィンガーの公差によらずに一定量の液体を輸送しやすくなる。
このような液体輸送装置によれば、フィンガーの開放方向の移動位置を制限部によって規定することができる。つまり、制限部の精度を確保することによって液体の輸送量を一定に保ちやすくなるので、より簡単かつ正確に液体を輸送することができるようになる。また、板状部材等の単純な構造で制限部を形成することによって、装置の構造も単純になり、製品管理やコスト面に優れた液体輸送装置を実現することができる。
このような液体輸送装置によれば、チューブの蠕動運動を繰り返すことによってチューブに永久歪が発生した場合であっても、開放動作時にチューブ内に充填される液体の量を一定に保つことができる。つまり、永久歪による影響を受けずに所定量の液体を高精度で安定して輸送することができる。
このような液体輸送装置によれば、コイルスプリング等の弾性体を設けずに開放動作を行うことができるようになるため、液体輸送装置の構成がより単純になり、装置のコストを削減することができる。
<液体輸送装置の基本的構成>
本実施形態において用いられる液体輸送装置の形態として、チューブを蠕動運動させることによって液体を輸送する送液ポンプ1を例に挙げて説明する。送液ポンプ1によって輸送される液体の代表例としては、水や食塩水、薬液、油類、芳香液、インク等が挙げられるが、その他の流動性がある液体を輸送することも可能である。
フィンガー41a〜41gは、輸送方向の上流側から下流側に順番に並ぶように配置され、それぞれチューブ10に対してほぼ直交するように設けられる。言い換えると、フィンガー41a〜41gは輸送方向に沿って並び、各フィンガーの軸方向と液体の輸送方向とがそれぞれ直交するように設けられる。フィンガー41a〜41gの形状は全て同一とすることができ、本実施形態では棒状部分の両端部に円筒状の鍔部が設けられている(図1参照)。鍔部の直径は棒状部分の直径よりも大きく、一端側(図1の上側鍔部)はカム31a〜31gの外周部とそれぞれ接するように配置される(ただし、カムと鍔部とが常に接している必要はない)。一方、他端側(図1の下側鍔部)はチューブ10と接するように配置される。
送液ポンプ1による液体輸送動作について簡単に説明する。駆動部30のカム31a〜31gがそれぞれ所定の速度で回転するのに合わせて、フィンガー41a〜41gが輸送方向上流側から輸送方向下流側に順次駆動される。すなわち、フィンガー41a〜41gが、輸送方向に沿って順次圧縮方向に移動することにより、輸送方向の上流側から下流側へ順番にチューブ10を押し潰していく(圧縮動作)。これにより、チューブ10が圧縮され、内部の液体が輸送方向の下流側へ押し出される。
送液ポンプ1の開放動作では、フィンガーによって押し潰されていた(圧縮されていた)チューブ10の形状が復元する際に、フィンガーの開放方向の動作が制限壁25によって制限される。
フィンガー41b〜41gについても同様である。
フィンガーが開放方向の最も高い位置に移動したときにチューブが押し潰される量(圧縮される量)が、チューブに生じる永久歪の量よりも大きくなるように、フィンガーの開放方向の移動量が設定される。言い換えると、永久歪によるチューブの復元量の減少分よりも、フィンガーの移動制限によるチューブの復元量の減少分の方が大きくなるように設定される。
比較例として、送液ポンプに制限壁25が設けられていない場合の送液動作について説明する。
図4は、比較例1における送液ポンプの構成を表す概略図である。基本的な装置構成は送液ポンプ1と同様であるが、比較例1では制限壁25が設けられておらず、開放動作時においてフィンガーの開放方向の移動量が制限されない。そのため、各フィンガーは弾性体の弾性力によって上限の高さまで移動して、図4のフィンガー41d〜41fのように、下側鍔部とチューブ10との間に隙間(あそび)が生じる。つまり、ファインガーの鍔部とチューブとが接触していないため、チューブの復元動作はフィンガーの動作によって制限されない。したがって、フィンガー41d〜41fの位置では、最大開放時におけるフィンガーの位置に関わらずチューブの復元力に応じてチューブ内に液体が充填される。
次に、チューブの復元量を制限することによって液体の輸送量を一定にする方法のうち、第1実施形態とは異なる方法について、比較例2として説明する。図6は、比較例2における送液ポンプの構成を表す概略図である。
第1実施形態では開放動作の際に、圧縮部40に設けられた弾性体(図1の弾性体42a〜42g)によって弾性力を生じさせることでフィンガーを開放方向に移動させていたが、他の方法でフィンガーを移動させてもよい。
第3実施形態の送液ポンプ3ではチューブ10が円周状に配置され、中央の回転軸を中心に放射状に設けられたフィンガーによって圧縮・開放される事により、チューブ内部に充填された液体を輸送する。
図8は、第3実施形態の送液ポンプ3の構成を表す概略図である。送液ポンプ3は、チューブ10と、チューブ保持部20と、駆動部30と、圧縮部40と、を有する。
送液ポンプ3による液体輸送動作は、基本的に送液ポンプ1と同様である。すなわち、カム35の回転に応じて、フィンガー43a〜43gが液体輸送方向の上流側から下流側に順次駆動され、圧縮動作と開放動作とを繰り返すことによってチューブ10に蠕動運動を生じさせ、内部の液体を輸送方向(円周方向)に輸送する。
一実施形態としてフィンガーによって圧縮・開放動作を繰り返す送液ポンプを用いた液体輸送装置を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
前述した実施形態において説明される駆動部30は、カム31や35を回転させることによってフィンガーを順次駆動させていたが、カム以外の構造を用いて各フィンガーを駆動させる構成であってもよい。各フィンガーの動作について、本明細書中で説明されたようなタイミングで動作を実現できるものであれば、例えば、クランク機構等を用いてフィンガーを駆動するのであってもよい。
10 チューブ、
20 チューブ保持部、21・22 案内壁、25・26 制限壁、
30 駆動部、31a〜31g カム、32 回転軸、33 動力部、
35 カム、36 回転軸、
40 圧縮部、41a〜41g フィンガー、42a〜42g 弾性体、
43a〜43g フィンガー
Claims (5)
- 弾性を有するチューブと、
前記チューブによって液体が輸送される輸送方向に沿って並び、前記チューブを圧縮する圧縮方向及び該圧縮方向と反対の開放方向へそれぞれ往復移動する複数のフィンガーと、
複数の前記フィンガーを前記圧縮方向にそれぞれ移動させる駆動部と、を備え、
前記フィンガーが前記圧縮方向に移動して前記フィンガーの端部で前記チューブを押し潰す圧縮動作により、前記チューブの内部の液体を前記輸送方向に輸送し、押し潰された前記チューブの形状が復元する開放動作により、前記チューブの内部に液体を充填する液体輸送装置であって、
前記開放動作の際に、前記フィンガーの端部が前記チューブと接触した状態で、前記フィンガーの前記開放方向への移動を制限する制限部を備え、
前記開放動作を行う際に、前記フィンガーの前記チューブと接触する側に設けられた鍔部の上面が、前記制限部によって押さえられる、ことを特徴とする液体輸送装置。 - 請求項1に記載の液体輸送装置であって、
前記フィンガーが前記開放方向の最も高い位置に移動したときに、前記駆動部と前記フィンガーとの間にクリアランスがある、ことを特徴とする液体輸送装置。 - 請求項1または2に記載の液体輸送装置であって、
前記フィンガーが前記開放方向の最も高い位置に移動したときに前記チューブが押し潰される量が、
前記圧縮動作及び前記開放動作を繰り返した際に前記チューブに生じる永久歪の量よりも大きい、ことを特徴とする液体輸送装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の液体輸送装置であって、
前記開放動作の際に、
押し潰された前記チューブの形状が復元する復元力によって、前記フィンガーが前記開放方向へ移動する、ことを特徴とする液体輸送装置。 - 弾性を有するチューブによって液体が輸送される輸送方向に沿って並ぶ複数のフィンガーを、前記チューブを圧縮する圧縮方向及び該圧縮方向と反対の開放方向へそれぞれ往復移動させることと、
前記フィンガーが前記圧縮方向に移動して前記フィンガーの端部で前記チューブを押し潰す圧縮動作により、前記チューブの内部の液体を前記輸送方向に輸送することと、
押し潰された前記チューブの形状が復元する開放動作により、前記チューブの内部に液体を充填することと、
前記開放動作の際に、前記フィンガーの端部が前記チューブと接触した状態で、前記フィンガーの前記開放方向への移動が所定の位置に制限されることと、
を有する液体輸送方法。
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