JPH07122434B2 - 蠕動ポンプ用カートリッジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各ハウジング端部の近くに円筒形レース路を
持ちこれ等の各レース路に対しこれ等の両レース路間に
位置するたわみ管部分を押しつぶす衛星状部材を当てが
い転動させることのできるようにしたハウジングを備え
た、たわみ管付き蠕動ポンプ用カートリッジに関する。

この種のカートリッジはたとえば欧州特許第0041267号
明細書に記載してある。しかしこのカートリッジの構造
は、比較的複雑であり、このカートリッジの使用の可能
性を制限する。

本発明の目的は、簡単で丈夫な構造を持ち有効なポンプ
作用が得られ使用の可能性が増大する前記したようなカ
ートリッジを提供することにある。

本発明によればたわみ管付き蠕動ポンプ用の前記したよ
うなカートリッジは、各衛星状部材を管状にしてハウジ
ングの内側でたわみ管の凹入部内に自由に取付け、前記
ハウジングに少なくとも一方の側に、管状の各衛星状部
材内にはまることのできる遊星状部材すなわちローラを
設けた回転円板から直接、又は前記各管状衛星状部材の
間で内側に接触する軸から前記各衛星状部材を駆動する
ことができるように十分なだけ大きい直径を持つ中心開
口を形成したことを特徴とする。

すなわちこの同一のカートリッジは、円板角度位置すな
わち衛星状部材の角度位置をつねに正確に知ることので
きる駆動法で円板により直接、又は高い回転速度を持つ
ことのできる制御軸によりそれぞれ駆動される。衛星状
部材は簡単安価に構成され、これ等の衛星状部材をカー
トリッジ内に自由に取付けることはポンプの運転に有利
である。

カートリッジを駆動モータから切離すときは、各衛星状
部材は静止状態の管の圧力のもとに中央部に戻される。
この管は開いたままになり容易かつ完全な殺菌ができ
る。

ハウジングは、たわみ管を収めた凹入横断面を持つ内部
みぞを備えるのがよいが、各衛星状部材はハウジングＴ
のみぞの凹入曲率に組合う凸形曲率を持つ外形のたる形
形状を持ちたわみ管に当たるようにしてある。各衛星状
部材は、たる形区域の両側に、協働するレース路に沿い
転動することのできる円筒形区域を備えている。凹入内
部輪郭を持つこのようなハウジングにより管及び衛星状
部材の自動調心ができる。

ハウジングは、内部レース路を備えたフランジをクリン
プ作用又はラチエツト作用により両側に固定した円筒形
中央部冠歯車を備えるのが有利である。駆動電動機側に
位置させた前記フランジは、実質的に円すい形のリムを
備えている。このリムによりこのリムと半径方向に若干
のたわみ性を持つ歯との協働によつて前記ハウジングを
電動機ハウジングに確実に固定することができる。前記
の歯は電動機ハウジングに連結した冠歯車の全周に形成
してある。

管状衛星状部材は一般にたわみ性プラスチック材から作
つてある。

本発明は又、前記したようなカートリッジを取付けら
れ、管状衛星状部材を駆動することのできる電動機を備
えた蠕動ポンプに係わる。

ポンプ電動機は、管状衛星状部材にはまることのできる
各ローラをゆるく取付けた各軸を支える円板を設けた出
力軸を備えるのがよい。すなわちこの円板は、電動機軸
の延長部分に位置し衛星状部材の外面と協働できる、比
較的重要な自動調心バックラッシを持つ中央部ローラを
ゆるく取付けたスピンドルを備えている。

カートリッジのハウジングは一般に、挿入カバーにより
電動機の反対側を閉じられ、衛星状部材に対するレース
路の一方をカバーの内面に設けるようにしてある。

特定の実施例ではポンプの円板は規則正しい間隔を互い
に隔てた４個のローラと中心ローラとを備えているが、
カートリッジは４個の衛星状部材を備えている。

〔実施例〕

実施例について図面を参照して説明すると、蠕動ポンプ
（１）は図示のようにポンプ本体を形成するプラスチッ
ク材から成るたわみ管（２）を備えている。管（２）
は、外部円筒形ハウジング（３）と電動機（６）により
駆動される中心駆動部材すなわち回転円板（５）に協働
することのできる内部ローラ（４）との間に挿入してあ
る。

ポンプ（１）は、管（２）を内部に取付けた円筒形ハウ
ジング（８）と共にこの実施例では４個の管状衛星状部
材（９）を設けた取りはずし自在なカートリッジ（７）
を備えている。

各衛星状部材（９）は、ローラ（４）を形成したわみ性
プラスチック材から作るのが有利である。衛星状部材
（９）は、プラスチック材の押出し管材により形成す
る。

管（２）は、ハウジング（８）内で実質的に半円形を形
成し、ハウジング（８）の外側に穴（10）を貫いて実質
的に互いに平行な脚（11）内に延びている。

第１図、第３図及び第４図に示すようにカートリッジ
（７）をはずすと、衛星状部材（９）はハウジング
（８）内で自由になり、管（２）は実際上圧縮されな
い。

電動機（６）に当てがうようにしたハウジングの面（1
2）は、後述のように衛星状部材（９）を駆動できるの
に十分なだけ大きい直径を持つ中心開口（13）を形成し
てある。面（12）は、ハウジング（８）より大きい直径
を持ちハウジング（８）に対して半径方向に突出するフ
ランジを形成する。このフランジには直径に沿い互いに
対向する２個のボタン穴（14）を形成され、ボタン穴
（14）と協働することのできる頭部を持つ留め金（15）
によりカートリッジ（７）を電動機（６）に固定するこ
とができるようにしてある。

カートリッジ（７）のハウジング（８）は、その軸線方
向の各端部の付近で、各管状衛星状部材（９）を当てが
い転動させることのできる円筒形のレース路（16）、
（17）（第４図）を備えている。たわみ管（２）は、両
レース路（16）、（17）の間で、これ等のレース路より
大きい直径を持つ円筒面（18）に当てがつてある。

ハウジング（８）はポンプの駆動電動機の反対側で挿入
カバー（19）により閉じてある。カバー（19）には、ハ
ウジング（８）にカバー（19）の心合せカラーの内面を
形成するレース路（17）を設けてある。カバー（19）の
内面には中心くぼみ（20）を形成してある。

衛星状部材（９）は縦方向で、カバー（19）の内面と肩
部（21）（第４図）との間にハウジング（８）の内側の
穴（13）に沿い保持してある。

肩部（21）とカバー（19）の内面との間の軸線方向の距
離ｌは、各衛星状部材（９）を良好な状態に保持し傾き
を避けるように、衛星状部材（９）の軸線方向長さｈよ
りわずかだけしか大きくないようにする。差l-hは0.2mm
により小さいか又はこれに等しいのがよい。

円板（24）に支えたスピンドル（23）にゆるく取付けた
衛星状部材すなわちローラ（22）は穴（13）を貫通して
衛星状部材（９）にはまることができる。各ローラ（2
2）は円板（24）の軸線のまわりに一様に配分してあ
る。これ等のローラの個数は、衛星状部材（９）の個数
に等しくすなわちこの例では４個に等しい。

円板（24）から遠い方の各ローラ（22）の端部（25）
は、対応する衛星状部材（９）にローラ（22）をはめ込
みやすくするように実質的に円すい台形の形状を持つ。
スピンドル（23）の端部には、ローラ（22）を縦方向に
保持できる頭部（26）を設けてある。

ローラ（22）の直径ｄは、衛星状部材（９）の内径ｆ
（第４図）よりわずかに小さい。バックラッシすなわち
差f-dは0.3mmの範囲が有利である。

中央部のローラ（27）は、円板（24）を電動機軸（６）
に固定したときに電動機軸（６）の延長部分に位置する
スピンドル（28）に自由に回転するように取付けてあ
る。

中央部ローラ（27）も又、くぼみ（20）内に収められる
円すい台形端部を備えている（第６図）。スピンドル
（28）の頭部は、ローラ（27）の端部に設けた心内に完
全に収めてある。

第５図に明らかなようにローラ（27）の長さはローラ
（22）の長さより長い。すなわちこの単位をカートリッ
ジ（７）の開口（13）にはめるときは、ローラ（27）の
端部が各衛星状部材（９）の間の空間（29）（第３図）
に先ず入り込みこれ等の衛星状部材（９）を互いに離れ
させる。このようにして各ローラ（22）が各衛星状部材
にはまりやすくなる。ローラ（27）はそのスピンドル
（28）に、比較的大きい半径方向の自動調心バックラッ
シ〔ローラ（27）の内部穴の直径とスピンドル（28）の
外径との間の差〕、たとえば0.5mmの範囲のバックラッ
シを持つように取付けてある。

ローラ（27）はこの大きい自動調心バックラッシによつ
て全部の圧力の動つりあいを生ずる。

電動機（６）の出力軸への円板（24）の固定は、任意の
手段によりすなわちねじ（30）（第１図）のような半径
方向に向いた締付けねじにより確実にすることができ
る。

カートリッジ（７）を電動機（６）及び各ローラ（2
2）、（27）とは別個に保管するときは、衛星状部材
（９）を第３図に明らかなように静止状態の管（２）の
圧力のもとに中央部の方に戻す。この管は、往復動支持
体の接線方向位置における衛星状部材の安定化まで開い
たままになつている。このようにして保管中に管の壁間
の固着を防ぐことができる。この固着は管をつぶれた状
態で保管すると起る。

管（２）は、カートリッジのカバーと一体の支持カラー
の圧力のもとで正確なくぼみ内に締付けられるように予
知される位置に２個の溶接止め環により保持することが
できる。

連続的に作るときは管（２）はカートリッジ内に極めて
迅速に取付ける。

本ポンプの作用は次に述べる通りである。

カートリッジ（７）を回転円板（５）に当てがうと、ロ
ーラ（22）は、中央部ローラ（27）に当たる各管状衛星
状部材（９）内にはまる。カートリッジ（７）はわずか
な回動により電動機フレームに係合する。この回動によ
り、ボタン穴（14）の直径の方きい方の部分に留め金
（15）がはまると、留め金（15）の頭部が貫通できない
ボタン穴（14）の狭い方の部分内に留め金（15）が入
る。

駆動ローラ（22）は管状衛星状部材（９）内にわずかな
バックラッシを置いてはまるようになるが、中央部支持
ローラ（27）はその押圧力を衛星状部材（９）の外側に
及ぼし、これ等の衛星状部材は、ポンプ本体管（２）が
緊密に閉じるまで互いに離れる。この組立ては一方の手
で数秒間で実施することができる。

ポンプ作用は、電動機（６）を始動して回転し回転円板
（５）及び衛星状部材（９）を駆動すると生ずる。

回転円板（５）により駆動される各ローラ（22）はポン
プ本体管（２）に直接には接触しない。管（２）はこの
ようにして、送出し穴に向かうポンプ本体の伸長と吸込
み穴を閉じる傾向とを防ぐことができる。この場合回転
速度によつて比較的正常なポンプ送出し曲線が得られ
る。自由な中央部ローラ（27）は支持作用と全部の作動
圧力の動つりあいとを生ずる。

各衛星状部材（９）の壁厚の正しい選択によりポンプ流
体の流出圧力に影響を及ぼすことができる。

第７図及び第８図には本発明によるカートリッジ及びポ
ンプの変型を示してある。第７図及び第８図では、前記
した各図面について述べた部品の役割と同じ又は類似の
役割を持つ部品には前記各図面で使つた参照数字に100
を加えて示しこれ等の部品についての詳しい説明は省く
ことにする。

カートリッジ（107）のハウジング（108）は円筒形の中
央部の冠歯車（31）を備えている。歯車（31）にはラチ
エットをつけることによりフランジ（32）、（33）を両
側に固定してある。各フランジはレール路（116）、（1
17）の各一方を設けてある。フランジ（33）はカバー
（119）を形成する。カバー（119）は、冠歯車（31）に
ラチエット作用（ratcheting）を及ぼす作用をするリム
に対して軸線方向に片寄つている。

駆動電動機（106）の側に位置させたフランジ（32）
は、電動機（106）の方向に直径が増す実質的に円すい
台形のリム（34）を備えている。リム（34）によりハウ
ジング及びカートリッジ（107）を、電動機ハウジング
（106）に連結した冠歯車（36）の全周に設けた歯（3
5）とリム（34）との協働によつて駆動電動機ハウジン
グ（106）に確実に固定することができる。

歯（35）は、冠歯車の中間面に対して第７図に示すよう
に半径方向に突出し、第８図に明らかなように全周にわ
たり規則正しく配分してある。空間（37）により逐次の
２つの歯を隔離する。各歯（35）は半径方向に若干のた
わみ性を持ちすなわち歯元におけるたわみによりリム
（34）の大きい方の直径の端部に侵入しリム（34）の円
すい台面をつかむことができる。歯及びリム（34）の傾
斜面により生ずる斜面効果により、歯（35）の半径方向
の内側に位置する冠歯車（36）の区域の前方のフランジ
（32）の部分に軸線方向の圧力を加えることができる。

冠歯車（36）は、電動機ハウジング（106）に対してカ
ートリッジ（107）を特定の所定の向きにしなくても一
方の手でカートリッジを位置決めできるとくに簡単有利
なカートリッジ保持体を形成する。

第７図で考えた実施例では駆動部材（105）は各管状衛
星状部材（104）の間に内側に接触する軸から成つてい
る。

第９図では、第１図ないし第６図について述べた部品の
役割と同じ又は類似の役割を果す部品は第１図ないし第
６図で使つた参照数に200を加えた参照数字で表わして
ある。

ハウジング（208）は、ハウジング（208）の軸線の方に
向き凹入横断面を持ちたわみ管（202）を収めた内部み
ぞ（37）を持つ。衛星状部材（209）はハウジング（20
8）のみぞ（37）の凹入曲率と組合う凸形曲率を持つ外
方にたる形の形状（38）を備える。

衛星状部材（209）はたる形形状（38）の両側に、協働
するレース路（216）、（217）に沿い転動することので
きる円筒形区域（39）、（40）を備えている。各衛星状
部材（209）は、第１図に示したのと同様な遊星状部材
すなわちローラにかみあうことができるように円筒形内
部ハウジングを備えている。

凹入した内部輪郭を持つ第９図のハウジング（208）
は、管及び衛星状部材（209）の自動調心ができ、衛星
状部材を軸線方向に保持するのにかさ歯車の両側に肩部
を予知する必要は実際上もはやなくなる。この結果衛星
状部材の摩耗は実質的に減少しカートリッジの寿命が長
くなる。さらに加熱も減少する。凹入したみぞ（37）と
ローラたる形の形状（38）との間の管（202）のつぶれ
により生ずる気密作用は、継ぎ目の区域では一層よくな
る。このようにして同じ送出し割合に対し一層高いポン
プ送出し圧力及びエネルギー節約が得られる。

本発明によるカートリッジ及びポンプは多くの利点を持
つ。

ポンプ及び電動機の間には半径方向押圧力を伴わないで
自動調心作用があり電動機の軸受ブロックを保護する。
バックラッシ自動補償作用が生じ、各ローラの軸線に対
する軸線方向の拘束作用が相殺される。

本発明ポンプの運転は騒音がなくその組立ては連続的に
作るときは容易である。低い製造費と組立ての容易なこ
とによりたとえば医薬用に自由に処理できるカートリッ
ジを使用することができる。

ポンプ本体は摩耗や引裂きに対し最高の抵抗性を示し、
しかも製造公差は粗材成形プラスチック部品を使い取付
けるのに容易のままである。

静止したカートリッジの開いた管内の大気を循環させエ
チレンオキシドで殺菌を行うことができる。

最低数の部品が低減した摩擦及びつりあつた動的拘束作
用のもとに運動し、すぐれた機械的収量を生じ一層安価
で一層信頼性の高い電動機を使用することができる。運
転中は最高の自然通風を生じ加熱を防ぐことができる。

本ポンプの送出し割合の精度は、ポンプ本体管を厳密な
寸法でカートリッジ内に自動取付けする際にさらに一層
標準化できることによつて得られる。

駆動スピンドルに取付けた駆動円板は、容易に交換で
き、部品機構がプラスチック材から作られるので安価で
ある。

前記した管状衛星状部材（９）は、押出管を切断するこ
とにより安価に得られこの場合高価な生産型を使わなく
てすむ。

本ポンプはステップモータ又は歯車付きサーボモータで
良好な状態で運転することができる。

回転部品は、ポリイミド、炭素繊維、アラミド繊維のよ
うに進歩した技術用途に使うようにした高抵抗材料で容
易に作ることができる。

カートリッジの品質管理は生産ラインの終端で容易に行
われカートリッジの流れ速度の厳密な校正を行うことが
できる。

４個の衛星状部材により管（２）は少なくとも２個所で
押しつぶしにより閉じられる。

以上本発明をその実施例について詳細に説明したが本発
明はなおその精神を逸脱しないで種種の変化変型を行う
ことができるのはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明蠕動ポンプの１実施例をそのカートリッ
ジを円板から分離して示す斜視図である。 第２図は本ポンプの要部を示す後述の第５図のII-II線
に沿い矢印の向きに見た端面図である。 第３図は本ポンプの別の要部を示す後述の第４図のIII-
III線に沿い矢印の向きに見た端面図である。 第４図は第３図のカートリッジのIV-IV線に沿う断面図
である。 第５図は第２図に示した円板の抜き出した部分の左側部
分の部分縦断面図である。 第６図は本ポンプを外側の部品と共に示す縦断面図であ
る。 第７図は本ポンプの１変型を一部を縦断面にして示す側
面図である。 第８図は第７図のVIII-VIII線に沿う断面図である。 第９図は本ポンプのカートリッジの他の有利な変型の部
分軸断面図である。 １…蠕動ポンプ、２…たわみ管、５…回転円板、７…カ
ートリッジ、８、108、208…ハウジング、９、109、209
…衛星状部材、13、113、213…開口、16、17…レース
路、22…遊星状部材すなわちローラ、105…軸

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各ハウジング端部の近くに円筒形レース路
   を持ち、これ等の各レール路に対しこれ等の両レース路
   間に位置するたわみ管を押しつぶす衛星状部材を当てて
   転動させることのできるようにしたハウジングを備え
   た、蠕動ポンプ用たわみ管付きカートリッジにおいて、
   前記衛星状部材（9,109,209）を管状にして、前記ハウ
   ジング（8,108,208）の内側で前記たわみ管の凹入部内
   に自由に取付け、前記ハウジングに、少なくとも一方の
   側において、前記各衛星状部材内にはまることのできる
   ローラ（22）を設けた回転円板（５）から直接に、又は
   前記各管状の衛星状部材の間で内側に接触する軸（10
   5）から前記各衛星状部材を駆動することのできるよう
   に十分なだけ大きい直径を持つ中心開口（13,113,213）
   を形成し、前記カートリッジを、駆動電動機（6,106）
   から分離したときに、前記各衛星状部材（9,109,209）
   が静止状態の前記たわみ管（2,102,202）の押圧力のも
   とに中央部に戻され、このたわみ管が開いたままになる
   ことを特徴とする蠕動ポンプ用たわみ管付きカートリッ
   ジ。
2. 【請求項２】前記ハウジング（208）に、前記たわみ管
   （202）を収容する凹入断面を持つ内部みぞ（37）を形
   成すると共に、各衛星状部材（209）が外側たる形形状
   （38）を持つようにし、凸形曲率を前記ハウジングの内
   部みぞ（37）の凹入曲率に組合せて前記たわみ管に当た
   るようにし、前記各衛星状部材（209）に、前記たる形
   区域の両側で協働するレース路（216），（217）に沿い
   転動することのできる円筒形区域（39,40）を設け、前
   記ハウジングの凹入した内部みぞ（37）により前記たわ
   み管及び衛星状部材の自動調心ができるようにしたこと
   を特徴とする請求項１記載の蠕動ポンプ用たわみ管付き
   カートリッジ。
3. 【請求項３】前記ハウジング（108）に、両側部にたと
   えばラチエット作用により各フランジ（32），（33）を
   固定した円筒形の中央部の冠歯車（31）を設け、前記各
   フランジに内側レース路（116,117）を設け、前記駆動
   電動機（106）の側に位置させた前記フランジ（32）に
   実質的に円すい台形のリム（34）を設けて、駆動電動機
   ハウジングに連結した冠歯車（36）の全周に設けた歯
   （35）と前記円すい台形のリム（34）との協働により前
   記駆動電動機ハウジングに前記ハウジング（108）を確
   実に固定できるようにしたことを特徴とする請求項１な
   いし２のいずれかに記載の蠕動ポンプ用たわみ管付きカ
   ートリッジ。
4. 【請求項４】前記衛星状部材（9,109,209）をたわみ性
   プラスチック材で作ったことを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれかに記載の蠕動ポンプ用たわみ管付きカー
   トリッジ。
5. 【請求項５】前記各衛星状部材にはめることのできるロ
   ーラ（22）をゆるく取付けたスピンドル（23）を支える
   円板（24）を設けた出力軸を持つ電動機を備え、前記円
   板（24）に、前記電動機軸の延長部分に位置し、比較的
   大きい自動調心バックラッシを置いて中央部のローラ
   （27）をゆるく取付けたスピンドル（28）を設けたこと
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のたわ
   み管付きカートリッジを取付けた蠕動ポンプ。
6. 【請求項６】前記カートリッジのハウジング（８）を前
   記電動機の反対の側で挿入カバー（19）により閉じ、前
   記各衛星状部材（９）のレース路の一方を、前記挿入カ
   バー（19）の内面に形成したことを特徴とする請求項５
   記載の蠕動ポンプ。
7. 【請求項７】前記円板（24）に４個のローラ（22）と１
   個の中央部のローラ（27）とを備えたことを特徴とする
   請求項５又は６記載の蠕動ポンプ。