JP6437298B2 - チューブポンプ - Google Patents

Description

本発明は、チューブポンプに関するものである。

ハウジング内に形成された曲面状の内壁面に沿わせて配置されたチューブを、押圧部材により圧迫してチューブ内の液体を送出するチューブポンプが使用されている。
例えば、特許文献１には、ハウジングと、ハウジング内に配設されたチューブと、チューブの内側に回転可能に設けられた回転体と、を備えたチューブポンプが開示されている。特許文献１に記載のチューブポンプにおいて、回転体は、モータにより回転力を付与されるサンローラと、遊星ローラとを有し、遊星ローラがチューブを押圧してチューブ内の液体を送出するようになっている。

また、特許文献２には、ハウジングと、ハウジング内に配設されたチューブと、チューブの内側に回転可能に設けられた回転体と、チューブの位置決めをする位置決め部及び補助部材と、を備えたチューブポンプが開示されている。特許文献２には、ハウジング内にチューブを２つ備えた２チャンネル型のチューブポンプも開示されている。

特開２０１３−２３１４１３号公報 特開２０１３−２１７２９６号公報

ところで、チューブポンプを用いて複数の液体をより効率的に送出するために、チューブポンプを多チャンネル化することが求められている。しかしながら、特許文献１に記載のチューブポンプは１チャンネルのみであり、特許文献２に記載のチューブポンプも最大で２チャンネルのものであり、３チャンネル以上のチューブポンプとすることは難しかった。
また、特許文献２に記載のチューブポンプは、部品点数が多いため大型となったり、製造コストが大きくなったりする問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、部品点数が少なく小型であり、かつ多チャンネル化に対応可能なチューブポンプを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るチューブポンプは、曲面状の複数の内壁面を有するハウジングと、前記複数の内壁面に沿うように設けられ、液体が流入及び流出する複数のチューブと、駆動源により回転する回転軸と、前記ハウジング内に収容され、前記回転軸の軸線周りに回転して前記複数のチューブを押圧する複数の回転体と、を備え、前記回転体は、隣接する回転体に動力を伝達する出力軸を有し、前記ハウジングは、一方側に開口し前記チューブと前記回転体とを収容するケース部を複数有し、該ケース部は、同一の向きかつ前記回転軸の軸芯方向に複数重ね合わされ、隣接するケース部の底面によって前記開口が閉塞するように配設されており、それぞれのケース部は、前記回転体を回転可能に支持する支持部と、前記ケース部の底面の外側から前記軸芯方向において外方に突出する凸部と、を有し、隣接するケース部が有する凹部に前記凸部を嵌め込むことにより、前記ケース部同士が互いに前記軸線周りに回転することを防止されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るチューブポンプにおいては、前記チューブには、前記ハウジング内において固定される固定部が設けられており、該固定部は、前記ケース部内の凹部に収容されるとともに、隣接して配置されるケース部の凸部が前記凹部に嵌め込まれることにより固定されることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るチューブポンプにおいて、前記回転体は、前記チューブを押圧する一つ以上の遊星ローラと、前記回転軸または隣接する回転体が有する出力軸と連結され、前記一つ以上の遊星ローラを前記回転軸の軸線周りに公転させる回転部と、を有し、前記複数の回転体は、第一回転体と、一つ以上の第二回転体からなり、前記第一回転体の回転部は、前記回転軸と連結されて回転する第一ローラと、前記第一ローラと連結されて回転するとともに前記回転軸の軸芯方向に突出し隣接する第二回転体に動力を伝達する出力軸を有する第一動力伝達部と、を有し、前記第二回転体の回転部は、前記出力軸と連結されて回転する第二ローラと、前記第二ローラと連結されて回転するとともに前記回転軸の軸芯方向に突出し隣接する第二回転体に動力を伝達する出力軸を有する第二動力伝達部と、を有することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るチューブポンプは、前記ケース部同士の間に、減速機が設けられており、該減速機は前記駆動源側に隣接する回転体の出力軸と連結されており、前記減速機の回転軸は出力側に隣接する回転体に連結していることを特徴とする。

本発明によれば、部品点数が少なく、かつ多チャンネル化に対応可能なチューブポンプを提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るチューブポンプの概略斜視図である。 図２は、本発明の実施形態に係るチューブポンプをハウジング側から見た分解斜視図である。 図３は、本発明の実施形態に係るチューブポンプを駆動源側から見た分解斜視図である。 図４は、本発明の実施形態に係るチューブポンプが備えるケース部内の概略説明図である。 図５は、本発明の実施形態に係るチューブポンプが備えるケース部の表面側の概略図である。 図６は、本発明の実施形態に係るチューブポンプが備えるケース部の裏面側の概略図である。 図７は、本発明の実施形態に係るチューブポンプが備えるケース部を表面側から見た概略斜視図である。 図８は、本発明の実施形態に係るチューブポンプが備えるケース部を裏面側から見た概略斜視図である。 図９は、本発明の実施形態に係るチューブポンプが備える動力伝達部の正面図である。 図１０は、本発明の実施形態に係るチューブポンプが備える動力伝達部の斜視図である。 図１１は、本発明の実施形態に係るチューブポンプにおいて、ハウジング及びチューブの変形例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るチューブポンプの実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複した説明を適宜省略する。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

図１は、本発明の実施形態に係るチューブポンプ１の概略斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係るチューブポンプ１をハウジング３０側から見た分解斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係るチューブポンプ１を駆動源（モータ１０）側から見た分解斜視図である。

チューブポンプ１は、図１〜３に示すように、モータ１０と、減速機２０と、ハウジング３０と、固定板２５と、ハウジング３０内に収容された複数のチューブ５０と、ハウジング３０内に収容された複数の回転体６０と、を備えている。なお、図面には明示されていないが、本実施形態のチューブポンプ１は、ハウジング内にチューブが６本と回転体が６個収容されている。すなわち、本実施形態のチューブポンプ１は、６チャンネル型のチューブポンプである。

モータ１０は、減速機２０を介して回転体６０に駆動力を付与する駆動源であり、電池（図示なし）などにより供給される電力、及び制御回路（図示なし）から与えられる指令により駆動するものである。このモータ１０の有する回転軸１１には、ピニオンギア１２が設けられ、ピニオンギア１２を介してモータ１０と減速機２０とが接続されている。

減速機２０は、歯車などで入力側の動力の回転速度を減速して出力するものであり、例えば遊星歯車と回転軸２１とを有する。モータ１０の回転軸１１の回転は、遊星歯車により減速され、減速機２０の回転軸２１は、モータ１０の回転軸１１よりも遅い回転をする。この減速機２０の回転軸２１の回転力が、回転体６０の駆動力となる。すなわち、上述したモータ１０と減速機２０とが、回転体６０の駆動源となっているのである。

前述のモータ１０と減速機２０とが、フランジ１３を介してネジ７１によって固定されるとともに、ネジ７１は固定板２５にも挿通され、モータ１０と減速機２０とが一体に固定板２５に固定されている。

ハウジング３０は、一方側（モータ１０側）に開口し、チューブ５０と回転体６０とを収容するケース部４０を複数備えている。ケース部４０は、曲面状の内壁面４０ａを有しており、この内壁面４０ａに沿うようにチューブ５０が設けられている。

図４は、本発明の実施形態に係るチューブポンプ１が備えるケース部４０内の概略説明図である。図５は、本発明の実施形態に係るチューブポンプ１が備えるケース部４０の表面側（モータ１０と反対側）の概略図である。図６は、本発明の実施形態に係るチューブポンプ１が備えるケース部４０の裏面側（モータ１０側）の概略図である。図７は、本発明の実施形態に係るチューブポンプ１が備えるケース部４０を表面側から見た概略斜視図である。図８は、本発明の実施形態に係るチューブポンプ１が備えるケース部４０を裏面側から見た概略斜視図である。

本実施形態において、それぞれのケース部４０は同一の形状をしている。ケース部４０は、図１〜３に示すように、同一の向きかつ回転軸２１の軸芯方向に複数重ね合わされ、隣接するケース部４０の底面によって前述の開口が閉塞するように配設されている。より具体的には、６個のケース部４０が重ね合わされることにより、ハウジング３０が構成されている。なお、本実施形態において、最も固定板２５に近い側に配置されるケース部４０の開口は、固定板２５により閉塞されている。また、これらのケース部４０は、ネジ７２によって固定板２５に固定され、長手方向に連結されている。

ケース部４０は、回転体６０を支持する支持部４１と、ケース部４０の外側から外方に突出する凸部４２と、を有している（図４〜８参照）。本実施形態では、凸部４２は平面視で矩形の形状とされている。
支持部４１は、ケース部４０の底面に貫通孔が形成されることにより設けられている。また、凸部４２は、図２に示すように、回転軸２１の軸芯方向に突出している。

また、ケース部４０は、チューブ５０が設けられる曲面状の内壁面４０ａを有し、一つのケース部４０内に一つの回転体６０と、一つのチューブ５０とが収容される（図２及び図４参照）。
本実施形態では、ケース部４０の内面側には、後述するチューブ５０の継ぎ手部５１（固定部）が収容される凹部４４が形成されている。前述の凸部４２は、隣接するケース部４０が有する凹部４４に嵌め込まれることにより、ケース部４０同士が互いに回転軸２１の軸線周りに回転することを防止するようになっている。ここで、回転軸２１の軸線とは、回転軸２１の軸芯の延長線のことを意味している。

チューブ５０は、回転体６０の回転（後述する遊星ローラ６１の公転）により受ける押圧力に繰り返し耐えることができる可撓性材料により構成されている。このチューブ５０は、内部を液体が流入及び流出するものであり、図４においては、回転体６０が左回りに回転（遊星ローラ６１が左回りに公転）することによりチューブ５０の左側から液体が流入し、チューブ５０の右側から液体が流出するようになっている。

また、図４に示すように、チューブ５０の流入側及び流出側の先端には、他のチューブ５０と接続するための継ぎ手部５１（固定部）が設けられている。この継ぎ手部５１は、ケース部４０の切欠き４３の位置に配置されてケース部４０の外方に延びている。この継ぎ手部５１とチューブ５０とは、継ぎ手部５１が有する接続部５２によって繋がれている。そして、この接続部５２が、ケース部４０の内側の凹部４４に嵌め込まれている。

回転体６０は、ハウジング３０内に収容され、回転軸２１の軸線回りに回転してチューブ５０を押圧するものである。なお、図面には明示されていないが、一つのケース部４０内に一つの回転体６０が収容されており、ハウジング３０内において、それぞれの回転体６０は隣接して配置されている。また、回転体６０は、隣接する回転体６０に動力を伝達する出力軸６２を有している。

ここで、固定板２５に最も近い回転体６０（６０ａ）は、回転軸２１と連結されて、この回転軸２１から回転力が付与される（図２及び図３参照）。また、ケース部４０を固定板２５側から数えて２つ目以降のケース部４０内の回転体６０は、一つ目のケース部４０から外方に突き出た出力軸６２と連結され、この出力軸６２から回転力が付与される。すなわち、ケース部４０を固定板２５側から数えて２つ目以降のケース部４０内の回転体６０は、隣接する回転体６０が有する出力軸６２によって回転力を得ているのである。

本実施形態において、回転体６０は、チューブ５０を押圧する一つ以上の遊星ローラ６１と、回転軸２１または隣接する回転体６０が有する出力軸６２と連結され、遊星ローラ６１を回転軸２１または出力軸６２の軸線回りに公転させる回転部６３と、を有している（図２及び図３参照）。

複数の回転体６０は、第一回転体６０ａと、一つ以上の第二回転体６０ｂからなっている。
第一回転体６０ａの回転部６３ａは、回転軸２１と連結されて回転する第一ローラ６４ａと、第一ローラ６４ａと連結されて回転する第一動力伝達部６５ａ（動力伝達部）とを有している（図３、９、１０参照）。この第一動力伝達部６５ａは、第一動力伝達部本体６６ａと、隣接する第二回転体６０ｂに動力を伝達する出力軸６２ａと、第一ローラ６４ａに連結される連結軸６７と、を有している。

出力軸６２ａは、第一動力伝達部本体６６ａの中心部から回転軸２１の軸芯方向（モータ１０側と反対側の方向）に延びている。この出力軸６２ａは、隣接する第二回転体６０ｂの第二ローラ６４ｂに連結される。
第一動力伝達部６５ａの連結軸６７は、第一動力伝達部本体６６ａからモータ１０側に延びている。本実施形態において、第一動力伝達部６５ａは、３つの連結軸６７を有している。この連結軸６７には、遊星ローラ６１が挿通されている。また、この連結軸６７の先端は、第一ローラ６４ａに形成された孔部に挿通され、第一ローラ６４ａと第一動力伝達部６５ａとが一体に回転するようになっている。

本実施形態では、第一動力伝達部本体６６ａ、第一動力伝達部６５ａの出力軸６２ａ、及び第一動力伝達部６５ａの連結軸６７が、一体に成形されている。また、ケース部４０の支持部４１は、第一動力伝達部本体６６ａを支持している。

第二回転体６０ｂの回転部６３ｂは、出力軸６２ａと連結されて回転する第二ローラ６４ｂと、第二ローラ６４ｂと連結されて回転する第二動力伝達部６５ｂ（動力伝達部）とを有している（図３、９、１０参照）。この第二動力伝達部６５ｂは、第二動力伝達部本体６６ｂと、隣接する第二回転体６０ｂに動力を伝達する出力軸６２ｂと、第二ローラ６４ｂに連結される連結軸６７と、を有している。

出力軸６２ｂは、第二動力伝達部本体６６ｂの中心部から回転軸２１の軸心方向（モータ１０側と反対側の方向）に延びている。出力軸６２ｂは、さらに隣接する第二回転体６０ｂの第二ローラ６４ｂに連結される。
第二動力伝達部６５ｂの連結軸６７は、第二動力伝達部本体６６ｂからモータ１０側に延びている。本実施形態において、第二動力伝達部６５ｂは、３つの連結軸６７を有している。この連結軸６７には、遊星ローラ６１が挿通されている。また、この連結軸６７の先端は、第二ローラ６４ｂに形成された孔部６４ｃに挿通され、第二ローラ６４ｂと第二動力伝達部６５ｂとが一体に回転するようになっている。

本実施形態では、第二動力伝達部本体６６ｂ、第二動力伝達部６５ｂの出力軸６２ｂ、及び第二動力伝達部６５ｂの連結軸６７が、一体に成形されている。また、ケース部４０の支持部４１は、第二動力伝達部本体６６ｂを支持している。

なお、固定板２５と接触するケース部４０に収容される回転体６０が第一回転体６０ａであり、固定板２５側から数えて２つ目以降のケース部４０に収容される回転体６０が第二回転体６０ｂである。すなわち、本実施形態のチューブポンプ１は、第一回転体６０ａを１つ有し、第二回転体６０ｂを５つ有している。第一回転体６０ａと、第二回転体６０ｂとは、基本構成は同じであるが、第一回転体６０ａは回転軸２１から回転力を付与され、第二回転体６０ｂは、出力軸６２ａ、６２ｂから回転力を付与される点で異なっている。

以上のような構成とされた第二回転体６０ｂが、出力軸６２ｂを介して隣接する他の第二回転体６０ｂに次々と連結されており、第一回転体６０ａが回転すると、それぞれの第二回転体６０ｂが回転するようになっている。

次に、上述のような構成とされたチューブポンプ１の作用について説明する。
モータ１０が駆動すると、モータ１０の回転軸１１が回転し、ピニオンギア１２を介して減速機２０の内部の歯車が回転する。そして、減速機２０の有する回転軸２１は、モータ１０の回転よりも減速された速度で回転する。このように減速機２０の回転軸２１が回転すると、固定板２５に最も近いケース部４０内の回転体６０（第一回転体６０ａ）が回転する。具体的には、減速機２０の回転軸２１の回転によって第一ローラ６４ａが回転し、これに連結する第二動力伝達部６５ｂも回転する。これにより、遊星ローラ６１が回転し、ケース部４０の内壁面４０ａに沿うチューブ５０が押圧され、チューブ５０内の液体が流入側から流出側へ流出する。

そして、第一動力伝達部６５ａが回転すると、第一動力伝達部６５ａが有する出力軸６２ａの回転により隣接するケース部４０内の第二回転体６０ｂが回転する。この第二回転体６０ｂが回転することにより、さらに隣接するケース部４０内の第二回転体６０ｂが出力軸６２ｂを介して回転することになり、隣接するチューブ５０内の液体が流入側から流出側に流れる。
このようにして、多チャンネルのチューブポンプ１のそれぞれのチューブ５０において、液体を流入及び流出させることができる。

以上のような構成とされた本実施形態に係るチューブポンプ１においては、ケース部４０が回転軸の軸芯方向に複数重ね合わされ、各ケース部４０にはそれぞれチューブ５０が収容されており、各チューブ５０は、回転軸２１及び出力軸６２が回転することによりチューブ５０内の液体が流れるようになっている。このように、チューブポンプ１では、多数のチューブに液体を流すことができる多チャンネル型のポンプが実現されている。また、このチューブポンプ１では、ケース部４０の数を調節することにより、容易にチューブポンプ１のチャンネル数を調整することができる。

また、チューブポンプ１においては、ケース部４０が、回転体６０を支持する支持部４１と、ケース部４０同士の回転を防止する凸部４２とを有し、さらにケース部４０の開口が隣接するケース部４０によって閉塞する構成とされており、ケース部４０が多機能を有するので、チューブポンプ１の部品点数を減らし、装置を小型化することができる。また、部品点数を減らすことにより、チューブポンプ１の製造コストを低減できる。また、部品点数が少ないため、組立に費やす時間も短くすることができる。

また、継ぎ手部５１をケース部４０の凸部４２で固定するので、他の新たな部材を用いることなくチューブ５０を固定でき、部品点数をさらに少なくすることが可能である。また、前述のように、継ぎ手部５１を凸部４２によって固定することで、チューブ５０の位置決め精度が高くなるので、チューブ５０内を流れる液体の吐出圧を高くするとともに、液体の流量精度を高くすることができる。
また、第一動力伝達部本体６６ａと出力軸６２ａ、第二動力伝達部本体６６ｂと出力軸６２ｂが、それぞれ一体に構成されているので、さらに部品点数を少なくすることができる。

なお、上記の実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

上記実施形態では、モータ１０と減速機２０とが一体に固定板２５に固定されている場合について説明したが、さらに減速機をケース部４０同士の間に設けても良い。すなわち、減速機を介して各ケース部４０を回転軸の軸芯方向に連結していっても良い。この場合、例えば、減速機は駆動源側に隣接する回転体の出力軸と連結されており、減速機の回転軸は出力側に隣接する回転体に連結しているように構成すれば良い。また減速機は、ケース部と接する面に、ケース部の凸部が嵌め込まれる凹部が設けられていたり、ケース部の凹部に嵌め込まれる凸部が設けられていたりしても良い。
このように、ケース部４０同士の間に減速機を設けることによって、ケース部内のチューブ内を流れる液体の流れの方向や流量を変えることが可能である。

上記実施形態では、チューブ５０の先端に継ぎ手部５１が設けられている場合について説明したが、チューブの先端に継ぎ手部が設けられていなくても良い。この場合、図１１に示すように、チューブ１５０の外周に固定部１５１を設け、この固定部１５１をケース部１４０の凹部１４４に収容し、隣接するケース部１４０の凸部を凹部１４４に嵌め込みチューブ１５０をケース部１４０内に固定する構成としても良い。

１ チューブポンプ
１０ モータ
１１ 回転軸
１２ ピニオンギア
１３ フランジ
２０ 減速機
２１ 回転軸
２５ 固定板
３０ ハウジング
４０、１４１ ケース部
４０ａ 内壁面
４１ 支持部
４２ 凸部
４３ 切欠き
４４、１４４ 凹部
５０、１５０ チューブ
５１ 継ぎ手部（固定部）
５２ 接続部（固定部）
６０ 回転体
６０ａ 第一回転体
６０ｂ 第二回転体
６１ 遊星ローラ
６２、６２ａ、６２ｂ 出力軸
６３、６３ａ、６３ｂ 回転部
６４ａ 第一ローラ
６４ｂ 第二ローラ
６４ｃ 孔部
６５ａ 第一動力伝達部（動力伝達部）
６５ｂ 第二動力伝達部（動力伝達部）
６６ａ 第一動力伝達部本体
６６ｂ 第二動力伝達部本体
６７ 連結軸
７１、７２ ネジ

Claims (4)

1. 曲面状の複数の内壁面を有するハウジングと、
   前記複数の内壁面に沿うように設けられ、液体が流入及び流出する複数のチューブと、
   駆動源により回転する回転軸と、
   前記ハウジング内に収容され、前記回転軸の軸線周りに回転して前記複数のチューブを押圧する複数の回転体と、を備え、
   前記回転体は、隣接する回転体に動力を伝達する出力軸を有し、
   前記ハウジングは、一方側に開口し前記チューブと前記回転体とを収容するケース部を複数有し、
   該ケース部は、同一の向きかつ前記回転軸の軸芯方向に複数重ね合わされ、隣接するケース部の底面によって前記開口が閉塞するように配設されており、
   それぞれのケース部は、
   前記回転体を回転可能に支持する支持部と、前記ケース部の底面の外側から前記軸芯方向において外方に突出する凸部と、を有し、
   隣接するケース部が有する凹部に前記凸部を嵌め込むことにより、前記ケース部同士が互いに前記軸線周りに回転することを防止されており、
   さらに、前記チューブに接続され、前記ハウジング内において前記チューブを固定するための固定部を備え、
   前記固定部は、その少なくとも一部が前記ケース部内の凹部に収容されるとともに、隣接して配置されるケース部の凸部が前記凹部に嵌め込まれることにより固定され、かつ収容され固定された状態において前記チューブの外周面よりも前記凸部側および該凸部と反対側に突出する部分を有している
   ことを特徴とするチューブポンプ。
2. 前記固定部は、前記チューブと他のチューブとを接続するための継ぎ手部と、前記継ぎ手部と前記チューブとを繋ぐ接続部とを有しており、前記接続部が、前記ケース部内の凹部に収容されることを特徴とする請求項１に記載のチューブポンプ。
3. 前記回転体は、前記チューブを押圧する一つ以上の遊星ローラと、前記回転軸または隣接する回転体が有する出力軸と連結され、前記一つ以上の遊星ローラを前記回転軸の軸線周りに公転させる回転部と、を有し、
   前記複数の回転体は、第一回転体と、一つ以上の第二回転体からなり、
   前記第一回転体の回転部は、前記回転軸と連結されて回転する第一ローラと、前記第一ローラと連結されて回転するとともに前記回転軸の軸芯方向に突出し隣接する第二回転体に動力を伝達する出力軸を有する第一動力伝達部と、を有し、
   前記第二回転体の回転部は、前記出力軸と連結されて回転する第二ローラと、前記第二ローラと連結されて回転するとともに前記回転軸の軸芯方向に突出し隣接する第二回転体に動力を伝達する出力軸を有する第二動力伝達部と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載のチューブポンプ。
4. 前記ケース部同士の間に、減速機が設けられており、
   該減速機は前記駆動源側に隣接する回転体の出力軸と連結されており、前記減速機の回転軸は出力側に隣接する回転体に連結していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のチューブポンプ。

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