JP6325050B2 - チューブポンプ装置、チューブポンプ装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ケーシングと、ケーシングの内部に少なくとも一部が組み込まれるチューブと、チューブに圧接自在な２つ以上のローラを回転自在に保持するローラホルダと、ローラホルダを回転させる直流モータと、直流モータの回転を制御する制御部とを備えたチューブポンプ装置、およびチューブポンプ装置の制御方法に関する。

従来、チューブポンプ装置として、ケーシング内にチューブと３個以上のローラとを組み込み、ローラの中心位置に直流モータの出力軸を挿入し、ローラに永久磁石を固定し、ケーシングにおける永久磁石と対応する位置に磁気センサを組み付けたチューブポンプが知られている（例えば、特許文献１）。

特開平８−３５４８７号公報（特に、図１〜図４参照）

しかしながら、上述した従来のチューブポンプは、永久磁石と磁気センサとを組み込んで回転量を検出する構造であったため、部品点数が増えるという問題や、回転速度を上げたときに誤作動（誤検知）が生じるという問題があった。
また、直流モータの代わりにステッピングモータを用いることが考えられるが、回路が複雑になるという問題や、回転前の基準となる位相を設定する手間がかかるという問題がある。

そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、従来と比べて部品点数を少なくして容易に構成するとともに精度良くローラホルダを停止させて所定量の流体を供給するチューブポンプ装置、およびチューブポンプ装置の制御方法を提供することである。

本請求項１に係る発明は、ケーシングと、前記ケーシングの内部に少なくとも一部が組み込まれるチューブと、前記チューブに圧接自在な２つ以上のローラを回転自在に保持するローラホルダと、前記ローラホルダを回転させる直流モータと、前記直流モータの回転を制御する制御部とを備え、前記ケーシングの内部でローラホルダを回転させてチューブの内部の流体を送るチューブポンプ装置において、前記直流モータの電流値および電圧値の少なくとも一方の波形を測定する波形測定手段をさらに備え、前記制御部が、前記波形測定手段の波形に基づいて、波形の値が減少している間、かつ、単位時間当たりの波形の変化量である波形の接線の傾き値が減少し始めてから増加し始めるまでの間にローラホルダの位相を検知し、前記直流モータへの電流を停止することにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたチューブポンプ装置の構成に加えて、前記ローラの数が２つであり、前記制御部が直流モータを回転させ始めてから単位時間当たりの波形の接線の傾き値が減少してから増加して２回目に減少したとき、前記制御部が、前記ローラホルダの１回転終了直前と判断して、前記直流モータへの電流を停止することにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項３に係る発明は、請求項２に記載されたチューブポンプ装置の構成に加えて、前記制御部が、前記直流モータへの電流を停止してから所定の時間経過後、前記直流モータへ電流を送り、断続的に直流モータを回転させることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項４に係る発明は、請求項２または請求項３に記載されたチューブポンプ装置の構成に加えて、前記制御部が、チューブポンプについての想定する負荷の状態のもとで直流モータへの電流を流し始めてから単位時間当たりの波形の接線の傾き値が減少してから増加して２回目に減少したときまでの時間を基準時間として有し、実際に直流モータへ電流を流し始めてから単位時間当たりの波形の接線の傾き値が減少してから増加して２回目に減少したときまでの時間を測定し、測定した時間と基準時間とを比べ、測定した時間が基準時間より長いと判定したとき、測定した時間と基準時間との差の時間に対して比例関係で判定時からタイミングを遅らせて直流モータへの電流を停止することにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項５に係る発明は、請求項２乃至請求項４のいずれか１つに記載されたチューブポンプ装置の構成に加えて、前記流体が、植物栽培用の流水に加えられる濃縮培養液であり、前記制御部が、前記直流モータの回転を制御して植物栽培用の流水に対して所定時間間隔で所定量の濃縮培養液を供給することにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項６に係る発明は、ケーシングと、前記ケーシングの内部に少なくとも一部が組み込まれるチューブと、前記チューブに圧接自在な２つ以上のローラを回転自在に保持するローラホルダと、前記ローラホルダを回転させる直流モータと、前記直流モータの回転を制御する制御部と、前記直流モータの電流値および電圧値の少なくとも一方の波形を測定する波形測定手段とを備え、前記ケーシングの内部でローラホルダを回転させてチューブの内部の流体を送るチューブポンプ装置の制御方法であって、前記制御部が、前記直流モータへ電流を送り直流モータを回転させ始めるモータ回転開始工程と、前記波形測定手段が、前記波形を測定する波形測定工程と、前記制御部が、前記波形測定手段の波形に基づいて、波形の値が減少している間、かつ、単位時間当たりの波形の変化量である波形の接線の傾き値が減少し始めてから増加し始めるまでの間にローラホルダの位相を検知する位相検知工程と、前記制御部が、前記直流モータへの電流を停止する電流停止工程とを具備していることにより、前述した課題を解決するものである。

本発明のチューブポンプ装置は、ケーシングと、ケーシングの内部に少なくとも一部が組み込まれるチューブと、チューブに圧接自在な２つ以上のローラを回転自在に保持するローラホルダと、ローラホルダを回転させる直流モータと、直流モータの回転を制御する制御部とを備えていることにより、ケーシングの内部でローラホルダを回転させてチューブの内部の流体を送ることができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。

本請求項１に係る発明のチューブポンプ装置によれば、複数あるローラのうちの１つのローラがチューブに対して圧接した状態から非圧接状態に切り替わるときに、少し押されるようにしてローラホルダが所謂、カックンと回転することによる直流モータの負荷の変化に基づいてローラホルダの位相が検知されて、従来構成の磁石と磁気センサの一例であるリードスイッチとの組み合わせやエンコーダなど位相を検知するための手段を必要としないため、従来と比べて部品点数を少なくするとともに精度良くローラホルダを停止させて所定量の流体を供給することができる。
さらに、従来構成の磁石とリードスイッチとの組み合わせやエンコーダなど位相を検知するための手段を用いた場合と比べて、ローラホルダの回転速度を上げた場合であっても、誤作動が生じないため、精度良くローラホルダを停止させることができる。
また、ステッピングモータを用いた場合と比べて、回路がシンプルになるため、容易に構成することができる。
さらに、ステッピングモータを用いた場合と比べて、回転前の基準となる位相の設定が不要となるため、容易にローラホルダの位相を制御することができる。
また、ステッピングモータを用いた場合と比べて、全てのローラがチューブと圧接した状態でローラホルダが停止することがなく、少なくとも１つのローラがチューブに対して圧接していない状態でローラホルダが必ず停止するため、チューブに作用する負荷を減らしてチューブの寿命を延ばすことができる。

本請求項２に係る発明のチューブポンプ装置によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、始動電流（突入電流ともいう）である所謂、初期電流が大きくて最初の０度から１８０度までの波形の山と１８０度から３６０度までの波形の山とが連なって間にはっきりとした谷がない場合であっても２つ目の山が検知されてローラホルダが１回転して精度良く停止するため、１回転分の所定量の流体を精度良く送ることができる。
さらに、ローラが２つである構成の場合、２つのローラのうちの１つのローラがチューブに対して圧接した状態から非圧接状態に切り替わるときに、少し押されるようにしてローラホルダが所謂、カックンと回転する現象が必ず顕著に生じるため、確実にローラホルダの位相を検知することができる。
また、ローラが２つである構成の場合、２つのローラがチューブと圧接した状態でローラホルダが停止することがなく、１つのローラがチューブに対して圧接していない状態でローラホルダが必ず停止するため、チューブに作用する負荷をより一層減らしてチューブの寿命をより一層延ばすことができる。

本請求項３に係る発明のチューブポンプ装置によれば、請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、所定時間間隔でローラホルダが１回転するため、所定時間間隔で所定量の流体を送ることができる。

本請求項４に係る発明のチューブポンプ装置によれば、請求項２または請求項３に係る発明が奏する効果に加えて、チューブポンプの負荷が大きくなりローラホルダの回転速度が遅くなったときに回転速度に応じてローラホルダの位相を検知したときから電流を停止するまでのタイミングが遅くなるため、ローラホルダの回転速度が遅くなったときであってもローラホルダを精度良く１回転の位置で停止させることができる。

本請求項５に係る発明のチューブポンプ装置によれば、請求項２乃至請求項４のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加えて、流水に対して所定時間間隔で所定量の濃縮培養液が供給されて培養液の濃度が所定の濃度になるため、従来と比べて部品点数を少なくするとともに濃度が安定した培養液を供給することができる。

本請求項６に係る発明のチューブポンプ装置の制御方法によれば、複数あるローラのうちの１つのローラがチューブに対して圧接した状態から非圧接状態に切り替わるときに、ローラホルダが所謂、カックンと回転することによる直流モータの負荷の変化に基づいてローラホルダの位相が検知されて、従来構成の磁石とリードスイッチとの組み合わせやエンコーダなど位相を検知するための手段を必要としないため、従来と比べて部品点数を少なくするとともに精度良くローラホルダを停止させて所定量の流体を供給することができる。
さらに、従来構成の磁石とリードスイッチとの組み合わせやエンコーダなど位相を検知するための手段を用いた場合と比べて、ローラホルダの回転速度を上げた場合であっても、誤作動が生じないため、精度良くローラホルダを停止させることができる。

本発明の実施例であるチューブポンプ装置の概略を示す前方斜視図。 本発明の実施例であるチューブポンプ装置の概略を示す側方斜視図。 （Ａ）は回転開始時のケーシングの内部を示す概略内部正面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態から位相が進んだ状態を示す概略内部正面図。 （Ａ）は図３（Ｂ）の状態から位相がさらに進んだ状態を示す概略内部正面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態から位相がさらに進んだ状態を示す概略内部正面図。 （Ａ）は図４（Ｂ）の状態から位相がさらに進んだ状態を示す概略内部正面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態から位相がさらに進んだ状態を示す概略内部正面図。 （Ａ）は図５（Ｂ）の状態から位相がさらに進んだ状態を示す概略内部正面図、（Ｂ）は（Ａ）の状態から位相がさらに進んだ状態を示す概略内部正面図。 電流波形検出手段の回路図。 ローラホルダを連続して回転させた場合の参考波形図。 ローラホルダを断続的に回転させた場合の波形図。 チューブポンプの負荷が大きくなりローラホルダの回転速度が遅くなったときの波形図。

本発明のチューブポンプ装置は、ケーシングと、ケーシングの内部に少なくとも一部が組み込まれるチューブと、チューブに圧接自在な２つ以上のローラを回転自在に保持するローラホルダと、ローラホルダを回転させる直流モータと、直流モータの回転を制御する制御部と、直流モータの電流値および電圧値の少なくとも一方の波形を測定する波形測定手段とを備え、制御部が、波形測定手段の波形に基づいて、波形の値が減少している間、かつ、単位時間当たりの波形の変化量である波形の接線の傾き値が減少し始めてから増加し始めるまでの間にローラホルダの位相を検知し、直流モータへの電流を停止することにより、従来と比べて部品点数を少なくして容易に構成するとともに精度良くローラホルダを停止させて所定量の流体を供給するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。

例えば、ケーシングの内部でローラホルダの回転に伴って、ローラがチューブを少なくとも一瞬２箇所で圧接してチューブの内部の流体を送るものであれば、ローラホルダに保持されるローラの数は、いくつでもよい。
つまり、ローラの数は、２つ以上であれば、いくつでもよい。

また、本発明のチューブポンプ装置の制御方法は、制御部が、直流モータへ電流を送り直流モータを回転させ始めるモータ回転開始工程と、波形測定手段が、波形を測定する波形測定工程と、制御部が、波形測定手段の波形に基づいて、波形の値が減少している間、かつ、単位時間当たりの波形の変化量である波形の接線の傾き値が減少し始めてから増加し始めるまでの間にローラホルダの位相を検知する位相検知工程と、制御部が、直流モータへの電流を停止する電流停止工程とを具備していることにより、従来と比べて部品点数を少なくするとともに精度良くローラホルダを停止させて所定量の流体を供給し、容易に構成するとともに、ステッピングモータを用いた場合と比べて、チューブに作用する負荷を減らしてチューブの寿命を延ばすものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。

以下に、本発明の実施例であるチューブポンプ装置１００について、図１乃至図９に基づいて説明する。
ここで、図１は、本発明の実施例であるチューブポンプ装置１００の概略を示す前方斜視図であり、図２は、本発明の実施例であるチューブポンプ装置１００の概略を示す側方斜視図であり、図３（Ａ）は、回転開始時のケーシング１１０の内部を示す概略内部正面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の状態から位相が進んだ状態を示す概略内部正面図であり、図４（Ａ）は、図３（Ｂ）の状態から位相がさらに進んだ状態を示す概略内部正面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の状態から位相がさらに進んだ状態を示す概略内部正面図であり、図５（Ａ）は、図４（Ｂ）の状態から位相がさらに進んだ状態を示す概略内部正面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の状態から位相がさらに進んだ状態を示す概略内部正面図であり、図６（Ａ）は、図５（Ｂ）の状態から位相がさらに進んだ状態を示す概略内部正面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の状態から位相がさらに進んだ状態を示す概略内部正面図であり、図７は、電流波形検出手段１８０の回路図であり、図８は、ローラホルダ１５０を連続して回転させた場合の参考波形図であり、図９は、ローラホルダ１５０を断続的に回転させた場合の波形図であり、図１０は、チューブポンプの負荷が大きくなりローラホルダ１５０の回転速度が遅くなったときの波形図である。
なお、図３（Ａ）〜図６（Ｂ）は、図８および図９に示す符号３Ａ〜６Ｂのときの状態である。

本発明の実施例であるチューブポンプ装置１００は、図１〜図３（Ａ）に示すように、ケーシング１１０と、チューブ１２０と、第１ローラ１３０と、第２ローラ１４０と、ローラホルダ１５０と、直流モータ１６０と、制御部１７０とを備えている。
そして、チューブポンプ装置１００は、ケーシング１１０の内部でローラホルダ１５０を回転させてチューブ１２０の内部の流体を一端１２１側から他端１２２側へ送るように構成されている。

具体的に、ケーシング１１０は、チューブ１２０と、第１ローラ１３０と、第２ローラ１４０と、ローラホルダ１５０とを覆うように設けられている。
なお、チューブ１２０は、ゴムなどの弾性素材によって形成され、チューブ１２０の少なくとも一部が、ケーシング１１０の内部に組み込まれていればよい。
また、本実施例では、チューブ１２０に圧接自在な２つ以上のローラとして第１ローラ１３０および第２ローラ１４０の２つとしたが、３つ以上でもよいのは勿論である。

ローラホルダ１５０は、第１ローラ１３０および第２ローラ１４０を回転自在に保持するとともに回転軸１５１を中心に回転するように構成されている。
ローラホルダ１５０が回転することにより、第１ローラ１３０および第２ローラ１４０が、ケーシング１１０の内部に設けられた弧状内周面である圧接協働部１１１と協働してチューブ１２０を圧接しながら、チューブ１２０の内部の流体を一端１２１側から他端１２２側へ送る。
また、直流モータ１６０は、ローラホルダ１５０を回転させるように設けられている。
具体的には、直流モータ１６０の軸が、ローラホルダ１５０の回転軸１５１に挿入されてローラホルダ１５０と一体に回転するように構成されている。
さらに、制御部１７０は、直流モータ１６０の回転を制御するように構成されている。

本実施例では、チューブポンプ装置１００は、直流モータ１６０の電流値および電圧値の少なくとも一方の波形を測定・検出する波形測定手段としての電流波形検出手段１８０を備えている。
そして、制御部１７０が、電流波形検出手段１８０の波形に基づいて、波形の値が減少している間、かつ、単位時間当たりの波形の変化量である波形の接線の傾き値が減少し始めてから増加し始めるまでの間にローラホルダ１５０の位相を検知し、直流モータ１６０への電流を停止するように構成されている。

以下に、詳細について説明する。
上述したように、図３（Ａ）〜図６（Ｂ）は、図８および図９に示す符号３Ａ〜６Ｂのときの状態である。
また、図７に示すのは、電流波形検出手段１８０の回路図の一例である。
電流波形検出手段１８０は、一例として、パルス信号が入力され、１ｍｓ毎にサンプリングしてフィードバックするように構成されている。
図３（Ａ）〜図９に示すように、基本的には、２５０ｍｓでローラホルダ１５０が１回転するように直流モータ１６０が駆動する。
図８に示すように、制御部１７０が直流モータ１６０を連続駆動させてローラホルダ１５０を連続回転させると、初期電流の影響により、ローラホルダ１５０の停止状態からローラホルダ１５０の１回転目の電流値が２回転目以降の電流値と比べて大きくなっている。

図３（Ａ）に示すのは、図９の符号３Ａに示すように、直流モータ１６０が駆動する前であって、ローラホルダ１５０が停止した状態である。
このとき、第１ローラ１３０は、チューブ１２０に対して非圧接状態であり、第２ローラ１４０は、チューブ１２０に対して圧接した状態である。
図３（Ａ）の状態から制御部１７０が直流モータ１６０へパルス信号である電流を流す。
言い換えると、制御部１７０が、直流モータ１６０へ電流を送り直流モータ１６０を回転させ始めるモータ回転開始工程である。

すると、図３（Ｂ）に示すように、ローラホルダ１５０が反時計回りに回転し始めるとともに、図９の符号３Ｂに示すように、電流値が大きくなる。
言い換えると、波形測定手段としての電流波形検出手段１８０が、波形を測定・検出する波形測定工程である。
このとき、第１ローラ１３０は、チューブ１２０に対して接触しただけの非圧接状態であり、第２ローラ１４０は、チューブ１２０に対して圧接した状態である。

続いて、図４（Ａ）に示すように、ローラホルダ１５０がさらに反時計回りに回転すると、第１ローラ１３０および第２ローラ１４０の両方が、チューブ１２０に対して圧接した状態となる。
ここで、第１ローラ１３０がチューブ１２０に対して非圧接状態から圧接した状態に切り替わるとき、ローラホルダ１５０の回転負荷が大きくなるため、図９の符号４Ａに示すように、電流値がさらに大きくなる。

さらに、図４（Ｂ）に示すように、ローラホルダ１５０がさらに反時計回りに回転すると、第１ローラ１３０は、チューブ１２０に対して圧接した状態であり、第２ローラ１４０は、チューブ１２０に対して圧接しているが圧接の程度が弱くなった状態となる。
つまり、圧接した状態からまさに非圧接状態に切り替わろうとする状態である。
ここで、第２ローラ１４０がチューブ１２０に対して圧接した状態から非圧接状態に切り替わるとき、第２ローラ１４０に作用する摩擦抵抗が小さくなることや、弾性変形しているチューブ１２０が元の形状に戻ろうとしてチューブ１２０から第２ローラ１４０へ力が作用することもあり、ローラホルダ１５０の回転負荷が小さくなって、少し押されるようにしてローラホルダ１５０が所謂、カックンと回転するため、図９の符号４Ｂに示すように、電流値が小さくなる。

続いて、ローラホルダ１５０がさらに反時計回りに回転すると、第１ローラ１３０はチューブ１２０に対して圧接した状態のままで、第２ローラ１４０はチューブ１２０から一度離間する。
そして、図５（Ａ）に示す状態となる。
このとき、第１ローラ１３０は、チューブ１２０に対して圧接した状態であり、第２ローラ１４０は、チューブ１２０に対して接触しただけの非圧接状態である。
ここで、電流値は、初期電流のピーク値から定常電流値まで下がるため、図９の符号５Ａ付近のように減少し続ける。

さらに、図５（Ｂ）に示すように、ローラホルダ１５０がさらに反時計回りに回転すると、第１ローラ１３０および第２ローラ１４０の両方が、チューブ１２０に対して圧接した状態となる。
ここで、第２ローラ１４０がチューブ１２０に対して非圧接状態から圧接した状態に切り替わるとき、ローラホルダ１５０の回転負荷が大きくなる。
他方、電流値は、初期電流のピーク値から定常電流値まで下がろうとする。
そのため、図９の符号５Ｂ付近のように、電流値は減少し続けるが単位時間当たりの変化量である波形の接線の傾き値は増加する。

続いて、図６（Ａ）に示すように、ローラホルダ１５０がさらに反時計回りに回転すると、第２ローラ１４０は、チューブ１２０に対して圧接した状態であり、第１ローラ１３０は、チューブ１２０に対して圧接しているが圧接の程度が弱くなった状態となる。
つまり、圧接した状態からまさに非圧接状態に切り替わろうとする状態である。
ここで、第１ローラ１３０がチューブ１２０に対して圧接した状態から非圧接状態に切り替わるとき、第１ローラ１３０に作用する摩擦抵抗が小さくなることや、弾性変形しているチューブ１２０が元の形状に戻ろうとしてチューブ１２０から第１ローラ１３０へ力が作用することもあり、ローラホルダ１５０の回転負荷が小さくなる。
また、電流値は、初期電流のピーク値から定常電流値まで下がろうとする。
そして、図９の符号６Ａ付近のように、電流値は減少し続け、かつ、単位時間当たりの変化量である波形の接線の傾き値は減少する（マイナス側に増加する）ため、図９中右斜め上に向かって緩やかに突出した山ができる。

さらに、図６（Ｂ）に示すように、ローラホルダ１５０がさらに反時計回りに回転すると、第２ローラ１４０は、チューブ１２０に対して圧接した状態であり、第１ローラ１３０は、チューブ１２０に対して圧接しているが圧接の程度がさらに弱くなった状態となる。
このとき、第１ローラ１３０に作用する摩擦抵抗がさらに小さくなることや、弾性変形しているチューブ１２０が元の形状に戻ろうとしてチューブ１２０から第１ローラ１３０へ力が作用することもあり、ローラホルダ１５０の回転負荷がさらに小さくなる。
また、電流値は、初期電流のピーク値から定常電流値まで下がろうとする。
そして、図９の符号６Ｂ付近のように、電流値は減少し続け、かつ、単位時間当たりの変化量である波形の接線の傾き値は減少する（マイナス側に増加する）。

ここで、第１ローラ１３０が完全にチューブ１２０から離間して第１ローラ１３０に作用する摩擦抵抗が最小となり、弾性変形によるチューブ１２０から第１ローラ１３０への力が作用し終わると、電流値は一定になろうとする。
つまり、単位時間当たりの変化量である波形の接線の傾き値は、減少状態（マイナスの傾き）から増加して、ゼロ（一定）になろうとする。

本実施例では、上述したように、制御部１７０が、電流波形検出手段１８０の波形に基づいて、波形の値が減少している間、かつ、単位時間当たりの波形の変化量である波形の接線の傾き値が減少し始めてから増加し始めるまでの間にローラホルダ１５０の位相を検知し、直流モータ１６０への電流を停止する。
言い換えると、制御部１７０が、電流波形検出手段１８０の波形に基づいて、波形の値が減少している間、かつ、単位時間当たりの波形の接線の傾き値が減少し始めてから増加し始めるまでの間にローラホルダ１５０の位相を検知する位相検知工程、および直流モータ１６０への電流を停止する電流停止工程である。

ここで、電流を停止するタイミングは、制御部１７０がローラホルダ１５０の位相を検知した瞬間でもよいし、検知した瞬間より適宜少し遅らせてもよい。
これにより、直流モータ１６０およびローラホルダ１５０の慣性力や、弾性変形によるチューブ１２０から第１ローラ１３０への力によってローラホルダ１５０が、さらに少しだけ回転し続けようとし、図３（Ａ）に示す第１ローラ１３０がチューブ１２０に対して非圧接状態となった回転前と同じ基準位相でローラホルダ１５０は停止する。

つまり、複数あるローラのうちの１つのローラがチューブ１２０に対して圧接した状態から非圧接状態に切り替わるときに、少し押されるようにしてローラホルダ１５０が所謂、カックンと回転することによる直流モータ１６０の負荷の変化に基づいてローラホルダ１５０の位相が検知されて、従来構成の磁石とリードスイッチとの組み合わせやエンコーダなど位相を検知するための手段を必要としない。
その結果、従来と比べて部品点数を少なくするとともに精度良くローラホルダ１５０を停止させて所定量の流体を供給することができる。

さらに、従来構成の磁石とリードスイッチとの組み合わせやエンコーダなど位相を検知するための手段を用いた場合と比べて、ローラホルダ１５０の回転速度を上げた場合であっても、誤作動が生じない。
その結果、精度良くローラホルダ１５０を停止させることができる。
また、ステッピングモータを用いた場合と比べて、回路がシンプルになる。
その結果、容易にチューブポンプ装置１００を構成することができる。

さらに、ステッピングモータを用いた場合と比べて、回転前の基準となる位相の設定が不要となる。
その結果、容易にローラホルダ１５０の位相を制御することができる。
また、ステッピングモータを用いた場合と比べて、２つのローラがチューブ１２０と圧接した状態でローラホルダ１５０が停止することがなく、１つのローラのみがチューブ１２０と圧接している状態でローラホルダ１５０が必ず停止する。
その結果、チューブ１２０に作用する負荷を減らしてチューブ１２０の寿命を延ばすことができる。

さらに、本実施例では、制御部１７０が直流モータ１６０を回転させ始めてから単位時間当たりの波形の接線の傾き値が２回目に減少したとき、制御部１７０が、ローラホルダ１５０の１回転終了直前と判断して、直流モータ１６０への電流を停止するように構成されている。
これにより、初期電流が大きくて最初の０度から１８０度までの波形の山と１８０度から３６０度までの波形の山とが連なって間にはっきりとした谷がない場合であっても２つ目の山が検知されてローラホルダ１５０が１回転して精度良く停止する。
その結果、１回転分の所定量の流体を精度良く送ることができる。
なお、技術的思想としては、ローラの数と同じ数回目に接線の傾き値が減少したとき、制御部１７０が、ローラホルダ１５０の１回転終了直前と判断して、直流モータ１６０への電流を停止すればよい。

また、本実施例では、制御部１７０が、直流モータ１６０への電流を停止してから所定の時間として２５０ｍｓ経過後、直流モータ１６０へ電流を送り、断続的に直流モータ１６０を回転させるように構成されている。
これにより、所定時間として２５０ｍｓ間隔でローラホルダ１５０が１回転する。
その結果、所定時間として２５０ｍｓ間隔で所定量の流体を送ることができる。

さらに、図１０に示すように、制御部１７０が、直流モータ１６０への電流を流し始めてから単位時間当たりの波形の接線の傾き値が２回目に減少したときまでの時間を基準時間Ｔ１として有している。
ここで、一点鎖線で示すのは、想定する負荷のときの波形であり、回転開始から制御部１７０がローラホルダ１５０の位相を検知した瞬間までの時間を基準時間Ｔ１とする。

さらに、制御部１７０が、実際に直流モータ１６０へ電流を流し始めてから単位時間当たりの波形の接線の傾き値が２回目に減少したときまでの時間Ｔ２を測定するように構成されている。
ここで、チューブポンプの負荷が、想定する負荷よりも大きくなると、ローラホルダ１５０の回転速度が遅くなる。
そして、制御部１７０が、測定した時間Ｔ２と基準時間Ｔ１とを比べ、測定した時間Ｔ２が基準時間Ｔ１より長いと判定したとき、測定した時間Ｔ２と基準時間Ｔ１との差の時間に対して比例関係で判定時からタイミングを遅らせて直流モータ１６０への電流を停止するように構成されている。

これにより、チューブポンプの負荷が大きくなりローラホルダ１５０の回転速度が遅くなったときに回転速度に応じてローラホルダ１５０の位相を検知したときから電流を停止するまでのタイミングが遅くなる。
その結果、ローラホルダ１５０の回転速度が遅くなったときであってもローラホルダ１５０を精度良く１回転の位置（図３（Ａ）に示す位置）で停止させることができる。

本実施例のチューブポンプ装置１００を、特に植物栽培装置に用いるとよい。
植物栽培装置は、植物を支持する植物支持体と、培養液を貯める培養液用容器と、植物栽培用の流水に対して所定時間間隔で所定量の濃縮培養液を供給する培養液供給手段とを有している。
そして、培養液供給手段が、本実施例のチューブポンプ装置１００を有している。
これにより、流水に対して所定時間間隔で所定量の濃縮培養液が供給されて培養液の濃度が所定の濃度になる。
その結果、従来と比べて部品点数を少なくするとともに濃度が安定した培養液を供給することができる。

このようにして得られた本発明の実施例であるチューブポンプ装置１００は、ケーシング１１０と、ケーシング１１０の内部に少なくとも一部が組み込まれるチューブ１２０と、チューブ１２０に圧接自在な２つ以上のローラとしての第１ローラ１３０および第２ローラ１４０を回転自在に保持するローラホルダ１５０と、ローラホルダ１５０を回転させる直流モータ１６０と、直流モータ１６０の回転を制御する制御部１７０と、直流モータ１６０の電流値および電圧値の少なくとも一方の波形を測定する波形測定手段としての電流波形検出手段１８０とを備え、制御部１７０が、電流波形検出手段１８０の波形に基づいて、波形の値が減少している間、かつ、単位時間当たりの波形の変化量である波形の接線の傾き値が減少し始めてから増加し始めるまでの間にローラホルダ１５０の位相を検知し、直流モータ１６０への電流を停止することにより、従来と比べて部品点数を少なくするとともに精度良くローラホルダ１５０を停止させて所定量の流体を供給し、容易に構成し、ステッピングモータを用いた場合と比べて、容易にローラホルダ１５０の位相を制御するとともに、チューブ１２０に作用する負荷を減らしてチューブ１２０の寿命を延ばすことができる。

さらに、ローラの数が２つであり、制御部１７０が直流モータ１６０を回転させ始めてから単位時間当たりの波形の接線の傾き値が減少してから増加して２回目に減少したとき、制御部１７０が、ローラホルダ１５０の１回転終了直前と判断して、直流モータ１６０への電流を停止することにより、１回転分の所定量の流体を精度良く送ることができる。

また、制御部１７０が、直流モータ１６０への電流を停止してから所定の時間経過後、直流モータ１６０へ電流を送り、断続的に直流モータ１６０を回転させることにより、所定時間間隔で所定量の流体を送ることができる。

さらに、制御部１７０が、チューブポンプについての想定する負荷の状態のもとで直流モータ１６０への電流を流し始めてから単位時間当たりの波形の接線の傾き値が減少してから増加して２回目に減少したときまでの時間を基準時間Ｔ１として有し、実際に直流モータ１６０へ電流を流し始めてから単位時間当たりの波形の接線の傾き値が減少してから増加して２回目に減少したときまでの時間を測定し、測定した時間Ｔ２と基準時間Ｔ１とを比べ、測定した時間Ｔ２が基準時間Ｔ１より長いと判定したとき、測定した時間Ｔ２と基準時間Ｔ１との差の時間に対して比例関係で判定時からタイミングを遅らせて直流モータ１６０への電流を停止することにより、ローラホルダ１５０の回転速度が遅くなったときであってもローラホルダ１５０を精度良く１回転の位置で停止させることができる。

また、流体が、植物栽培用の流水に加えられる濃縮培養液であり、制御部１７０が、直流モータ１６０の回転を制御して植物栽培用の流水に対して所定時間間隔で所定量の濃縮培養液を供給することにより、従来と比べて部品点数を少なくするとともに濃度が安定した培養液を供給することができる。

本発明の実施例であるチューブポンプ装置１００の制御方法は、制御部１７０が、直流モータ１６０へ電流を送り直流モータ１６０を回転させ始めるモータ回転開始工程と、電流波形検出手段１８０が、波形を測定する波形測定工程と、制御部１７０が、電流波形検出手段１８０の波形に基づいて、波形の値が減少している間、かつ、単位時間当たりの波形のである波形の接線の傾き値が減少し始めてから増加し始めるまでの間にローラホルダ１５０の位相を検知する位相検知工程と、制御部１７０が、直流モータ１６０への電流を停止する電流停止工程とを具備していることにより、従来と比べて部品点数を少なくするとともに精度良くローラホルダ１５０を停止させて所定量の流体を供給し、容易に構成し、ステッピングモータを用いた場合と比べて、容易にローラホルダ１５０の位相を制御するとともに、チューブ１２０に作用する負荷を減らしてチューブ１２０の寿命を延ばすことができるなど、その効果は甚大である。

１００ ・・・ チューブポンプ装置
１１０ ・・・ ケーシング
１１１ ・・・ 圧接協働部
１２０ ・・・ チューブ
１２１ ・・・ 一端
１２２ ・・・ 他端
１３０ ・・・ 第１ローラ
１４０ ・・・ 第２ローラ
１５０ ・・・ ローラホルダ
１５１ ・・・ 回転軸
１６０ ・・・ 直流モータ
１７０ ・・・ 制御部
１８０ ・・・ 電流波形検出手段（波形測定手段）
Ｔ１ ・・・ 基準時間
Ｔ２ ・・・ 測定した時間

Claims (6)

1. ケーシングと、前記ケーシングの内部に少なくとも一部が組み込まれるチューブと、前記チューブに圧接自在な２つ以上のローラを回転自在に保持するローラホルダと、前記ローラホルダを回転させる直流モータと、前記直流モータの回転を制御する制御部とを備え、前記ケーシングの内部でローラホルダを回転させてチューブの内部の流体を送るチューブポンプ装置において、
   前記直流モータの電流値および電圧値の少なくとも一方の波形を測定する波形測定手段をさらに備え、
   前記制御部が、前記波形測定手段の波形に基づいて、波形の値が減少している間、かつ、単位時間当たりの波形の変化量である波形の接線の傾き値が減少し始めてから増加し始めるまでの間にローラホルダの位相を検知し、前記直流モータへの電流を停止することを特徴とするチューブポンプ装置。
2. 前記ローラの数が２つであり、前記制御部が直流モータを回転させ始めてから単位時間当たりの波形の接線の傾き値が減少してから増加して２回目に減少したとき、前記制御部が、前記ローラホルダの１回転終了直前と判断して、前記直流モータへの電流を停止することを特徴とする請求項１に記載のチューブポンプ装置。
3. 前記制御部が、前記直流モータへの電流を停止してから所定の時間経過後、前記直流モータへ電流を送り、断続的に直流モータを回転させることを特徴とする請求項２に記載のチューブポンプ装置。
4. 前記制御部が、チューブポンプについての想定する負荷の状態のもとで直流モータへの電流を流し始めてから単位時間当たりの波形の接線の傾き値が減少してから増加して２回目に減少したときまでの時間を基準時間として有し、実際に直流モータへ電流を流し始めてから単位時間当たりの波形の接線の傾き値が減少してから増加して２回目に減少したときまでの時間を測定し、測定した時間と基準時間とを比べ、測定した時間が基準時間より長いと判定したとき、測定した時間と基準時間との差の時間に対して比例関係で判定時からタイミングを遅らせて直流モータへの電流を停止することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のチューブポンプ装置。
5. 前記流体が、植物栽培用の流水に加えられる濃縮培養液であり、
   前記制御部が、前記直流モータの回転を制御して植物栽培用の流水に対して所定時間間隔で所定量の濃縮培養液を供給することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか１つに記載されたチューブポンプ装置。
6. ケーシングと、前記ケーシングの内部に少なくとも一部が組み込まれるチューブと、前記チューブに圧接自在な２つ以上のローラを回転自在に保持するローラホルダと、前記ローラホルダを回転させる直流モータと、前記直流モータの回転を制御する制御部と、前記直流モータの電流値および電圧値の少なくとも一方の波形を測定する波形測定手段とを備え、前記ケーシングの内部でローラホルダを回転させてチューブの内部の流体を送るチューブポンプ装置の制御方法であって、
   前記制御部が、前記直流モータへ電流を送り直流モータを回転させ始めるモータ回転開始工程と、
   前記波形測定手段が、前記波形を測定する波形測定工程と、
   前記制御部が、前記波形測定手段の波形に基づいて、波形の値が減少している間、かつ、単位時間当たりの波形の変化量である波形の接線の傾き値が減少し始めてから増加し始めるまでの間にローラホルダの位相を検知する位相検知工程と、
   前記制御部が、前記直流モータへの電流を停止する電流停止工程とを具備していることを特徴とするチューブポンプ装置の制御方法。