JPH11257249A

JPH11257249A - チューブポンプ

Info

Publication number: JPH11257249A
Application number: JP10080297A
Authority: JP
Inventors: Nagao Tamagawa; 長雄玉川
Original assignee: AQUA TEC KK
Current assignee: AQUA TEC KK
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 1999-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】チューブポンプにおけるチューブの形状復元
性を向上させ、回転速度を高くしてもポンプの能力を十
分に発揮できるようにする。【解決手段】チューブ３の断面を例えば偏平な台形状
とし、底辺に相当する部分３４を薄肉として変形しやす
い部分を形成すると共に、他の部分３３を厚肉として変
形しにくい部分を形成した。これにより、圧迫時には変
形しやすい部分が引き伸ばされて大きな収縮力が発生
し、圧迫が終わると迅速に元形に復帰するようになり、
元形に戻らないうちに次の圧迫を受けることがなくなっ
てポンプ能力が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、チューブを円形
の円筒室に添わせてリング状に配置し、その内側に設け
た加圧部材でチューブを順次圧迫してポンプ作用を行う
チューブポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】内周面が円形の円筒室を基板に設けてそ
の内周面に添わせて弾性材料からなるチューブをリング
状に配置し、その内側に設けた回転ローラでチューブを
一方向に順次圧迫し、あるいはチューブの内側に設けた
リング状の加圧部材を円筒室の内周面に沿って円運動さ
せてチューブを一方向に順次圧迫することにより、閉塞
部を移動させてポンプ作用を行うチューブポンプは公知
である。このようなポンプの場合、回転ローラや加圧部
材等が通過するとチューブが元の形状に戻ることが必要
であり、一般にはチューブ自身の弾性やチューブ内外の
圧力差などによって元の形状に戻る自然復元方式が採用
されている。

【０００３】しかしながら、自然復元の場合には元の形
状に戻るまでにある程度の時間を要するため、回転ロー
ラなどの回転速度を速くするとチューブが元の形状に戻
らないうちに次の圧迫が起こるようになり、効率が著し
く低下してポンプとしての能力を十分に発揮できない状
態となる。これを解決するために、回転ローラなどによ
る圧迫方向に対して直角な方向にチューブを押圧するチ
ューブガイドを回転ローラなどに同期させて回転し、チ
ューブを強制的に元の形状に戻すようにした強制復元方
式が知られている。しかしながら、チューブガイドを設
けると構造が複雑になると共にコストも上昇する結果と
なるので、広く普及するには至っていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
問題点に着目し、チューブ自体の形状復元性を向上させ
ることにより、チューブガイドのようなものを用いない
でもポンプの能力を十分に発揮できるようにすることを
課題としてなされたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、この発明では、チューブの長手方向に対して垂直
な断面に、変形しにくい部分と変形しやすい部分が存在
するような構成としている。このような構造により、チ
ューブが圧迫された時には変形しにくい部分よりも変形
しやすい部分が大きく変形して伸ばされるので、その部
分には収縮力が強く作用して元形に復帰しようとする反
発力が生じ、同時に変形しにくい部分は圧迫によって無
理に押しつぶされているので大きな反発力が生ずる。す
なわち、従来の単純な円筒状のチューブを平面状に押し
つぶした場合には、単に円筒状のチューブが平面状にな
ると共に平面状の縁部で３６０°に折り返された状態と
なり、曲げに対する反発力が作用するだけで大きな復元
力を得られにくいのに対して、この発明では上記のよう
にそれぞれの部分に大きな反発力が生じてチューブ自体
の形状復元性が向上し、圧迫が終わると迅速に元形に復
帰するようになるのである。

【０００６】上記の変形しにくい部分と変形しやすい部
分は例えばチューブ断面の肉厚を部分的に変えることで
形成でき、この場合には厚肉部が変形しにくい部分とな
り、薄肉部が変形しやすい部分となる。このように肉厚
を変える構造としては、例えば円形または楕円形の外表
面に対して同じく円形または楕円形の内表面を偏心させ
ることによって実現することができる。また、チューブ
断面の全体の形状を偏平な台形状として底辺に相当する
部分を薄肉部とし、あるいはチューブ断面の全体の形状
を２つの台形が底辺を共有した状態の偏平な六角形状と
し、底辺に相当する共有部分を薄肉部とすることによっ
ても実現することができる。

【０００７】また上記の変形しにくい部分と変形しやす
い部分は、チューブ断面に強度の大きい部分と小さい部
分を設けることによっても形成でき、この場合には強度
の大きい部分が変形しにくい部分となり、強度の小さい
部分が変形しやすい部分となる。このように強度を変え
る構造としては、例えば材料の硬度を変えることによっ
て実現することができ、この場合には硬度の大きい部分
が変形しにくい部分となり、硬度の小さい部分が変形し
やすい部分となる。また、例えばチューブ断面の一部を
補強材により補強し、補強された部分で変形しにくい部
分を形成し、補強されない部分で変形しやすい部分を形
成することによっても実現することができる。

【０００８】また、変形しにくい部分を多数の独立気泡
を有する気泡部で構成し、あるいはチューブ内の流体流
路には連通しない貫通孔を長手方向に沿って設け、この
貫通孔に流体を封入して変形しにくい部分を構成するこ
とができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、リング状の加圧部材を円筒
室の内周面に沿って円運動させてチューブを圧迫する方
式のチューブポンプにこの発明を適用した実施の形態に
ついて説明する。

【００１０】図１はポンプ全体の概略正面図であり、図
１において、１は円筒室２を形成した基板であり、円筒
室２の内周面２ａは円形で半円周より大きく全円周より
は小さな範囲で形成され、内周面２ａが形成されていな
い部分は開口部２ｂとなっている。３は弾性材料からな
るチューブであり、円筒室２の内周面２ａに添わせてリ
ング状に配置すると共に、その両端を基板１の外部に引
き出して流入口３ａと流出口３ｂを構成している。基板
１は例えばＮＢＲ等のゴム系材料やＡＢＳ等の合成樹脂
の成形品で構成され、またチューブ３は移送される流体
に応じてゴム系や各種の合成樹脂製のチューブが適宜選
択使用される。

【００１１】４はチューブ３の内側に配置されたリング
状の加圧部材であって、内リング４１と外リング４２の
二重構造となっており、加圧部材４の内リング４１は摩
擦係数の小さい剛体材料、例えばフッ素樹脂系の合成樹
脂成形品で構成され、外リング４２はゴムなどの摩擦係
数の大きい弾性材料の成形品で構成されている。内リン
グ４１と外リング４２は断面が長方形で丁度重なるよう
な寸法で形成されており、内リング４１の外周面４１ｂ
に設けた突条を外リング４２の内周面４２ａに設けた周
溝に嵌めることによって、外リング４２は自由に回転で
きる状態で内リング４１に保持されている。

【００１２】５は加圧部材４の内側に配置された偏心ロ
ーター、６は偏心ローター５が取り付けられている回転
軸であって、偏心ローター５の先端５ａが内リング４１
の内周面４１ａに摺接しながら回転して加圧部材４を円
筒室２の内周面２ａ側に圧迫し、加圧部材４を内周面２
ａに沿って円運動させるように構成されている。なお、
基板１の背面側には回転軸６を駆動するための減速機付
きモータなどが配置されており、また手前側には蓋が設
けられるが、これらは図示してない。

【００１３】加圧部材４の外リング４２の外周面４２ｂ
の半径は、円筒室２の半径からチューブ３の肉厚の２倍
以上を差し引いた寸法に選定されている。また、回転軸
６の軸心から偏心ローター５の先端５ａまでの距離と内
リング４１の内周面４１ａから外リング４２の外周面４
２ｂまでの寸法の和は、偏心ローター５の先端５ａによ
って加圧部材４が基板１の内周面２ａ側に押された場合
に、外リング４２によってチューブ３が押しつぶされて
内部の流路が完全に閉塞されるように選定されている。

【００１４】図２は、変形しにくい部分と変形しやすい
部分を肉厚を変えて形成したものの一例であり、(ａ)に
示すように円形の外表面３ｃに対して同じく円形の内表
面３ｄを偏心させることによって、厚肉部３１で変形し
にくい部分を形成し、薄肉部３２で変形しやすい部分を
形成してある。外表面３ｃと内表面３ｄは真円ではな
く、図の姿勢において横方向に長い楕円形や菱形のよう
な少し偏平な多角形であってもよく、断面形状が比較的
単純であるため製作が容易である。なお、図２以下の各
図面はすべて断面図であるが、この発明におけるチュー
ブ３は各図に示した断面構造が長手方向に連続したもの
となっている。

【００１５】図２の(ｂ)は(ａ)の状態のチューブ３が上
方から加圧部材４に圧迫され、平面状に押しつぶされて
流体流路３ｅが閉塞されている状態を示したもので、薄
肉部３２は肉が薄いために大きく変形して引き伸ばされ
ているのに対して、厚肉部３１は肉が厚いためにほとん
ど引き伸ばされず、単に押しつぶされて平面状になって
いるだけである。従って、引き伸ばされた薄肉部３２に
は内側方向の収縮力が強く作用する一方、厚肉部３１に
は上向きの反発力が生じており、圧迫力がなくなると薄
肉部３２は収縮しながら元の円弧状に戻り、厚肉部３１
は薄肉部３２を両側から押しながら上方に膨らんで元の
円弧状に戻ることになる。そして、この時の復元力は一
様な肉厚のチューブを圧迫した場合とは異なって、薄肉
部３２が引き伸ばされたことによる収縮力と、厚肉部３
１が無理に平面状にされたことによる反発力の相乗作用
のために大きなものとなり、圧迫が終わると迅速に元形
に復帰するのである。

【００１６】図２の形状の場合には、特に外表面３ｃが
真円であるとチューブ３の姿勢が一定せず、実際にポン
プとして組み立てられた場合にチューブ３がねじれて、
圧迫力が図の姿勢における上下方向に正しく加わらない
ような状態になると共に圧迫時の厚みが一様にならず、
正常な動作に支障が起きる可能性がある。また圧迫力の
方向にずれがなくても、圧迫時に３６０°の折り返しを
受ける両端部分はかなりの厚みがあるため大きな圧迫力
が必要となり、またこのかなりの厚みのある部分は変形
を繰り返すことにより亀裂などの損傷が生じやすくな
る。

【００１７】図３はこのような問題点を解決するため
に、チューブ断面の全体の形状を偏平な台形状としたも
のの一例である。すなわち、(ａ)に示すように偏平な台
形状の底辺に相当する部分を薄肉部３４としてこれを変
形しやすい部分とし、これに連なる他の３辺を厚肉部３
３としてこれを変形しにくい部分としてある。厚肉部３
３を構成する左右の斜辺３３ａと上辺３３ｂの境界部分
の外面には曲がりやすくするためにＵ溝状の凹部３３ｃ
を設けてある。また圧迫時につぶれやすいように斜辺３
３ａの傾斜は４５°〜６０°程度に選定し、薄肉部３４
である底辺との間に鋭角部３３ｄが形成されている。ち
なみに各部の寸法の例を示すと、流体流路３ｅの幅ｗは
１２mm、高さｈは３mm、上辺３３ｂと薄肉部３４の厚み
ｔ1及びｔ2はそれぞれ１．５mm及び０．５mmである。

【００１８】図３の(ｂ)は(ａ)の状態のチューブ３が上
方から加圧部材４に圧迫されて平面状となり、流体流路
３ｅが閉塞されている状態を示したもので、全体の形状
が偏平な台形状であるためポンプとして組み立てられた
場合にチューブ３がねじれることはなく、圧迫力は常に
図の姿勢における上下方向に正しく加わり、圧迫時の厚
みも一様なものとなる。この圧迫状態では、厚肉部３３
は上下に圧縮されながら斜辺３３ａの下部が外側に広が
って平面状になるが各辺の長さはあまり変化しないのに
対して、薄肉部３４は肉が薄いために斜辺３３ａの広が
りに応じて引っ張られている。従って、薄肉部３４には
元の寸法に戻る方向の収縮力が強く作用し、また厚肉部
３３には上方に膨らんで元の台形に戻る反発力が作用す
ることになるので、圧迫力がなくなると迅速に元形に復
帰するのである。

【００１９】図３の形状の場合には、薄肉部３４が圧迫
体の一方、すなわち(ｂ)図の場合であれば円筒室２に密
着した状態となるので、伸縮時に摩擦が生じて伸縮に要
する時間が長くなり、また薄肉部３４が損傷しやすくな
る。図４はこのような問題点を解決するために、図３に
準じた偏平な形状の２つの台形が底辺を共有した状態で
合体した偏平な六角形状としたものである。

【００２０】すなわち、共通の底辺に相当する部分が薄
肉部３６となり、これを挟んで上下に厚肉部３５が設け
られた形状であって、３５ａは斜辺、３５ｂは上辺、３
５ｃは凹部であり、流体流路３ｅは２本形成されてい
る。各部の形状と寸法は例えば図３の場合と同様に選定
される。図４の(ｂ)は(ａ)の状態のチューブ３が上方か
ら加圧部材４に圧迫された状態を示したものであるが、
このような形状であるため、薄肉部３６は流体流路３ｅ
内の流体中で伸縮して固体の円筒室２や加圧部材４には
接触することがない。従って、固体部材との摩擦による
伸縮時間の増大や損傷の発生をなくすことができるので
ある。

【００２１】なお、チューブ３を図３や図４の形状とし
た場合には、加圧部材４や円筒室２の加圧面の断面形状
が平面状であると両端の斜辺部分に対する圧迫が不十分
になるため、各図の(ｂ)図に鎖線で例示したように、チ
ューブ３の形状に対応させて少なくとも一方の加圧面の
両端がテーパ状に高くなる形状にするとよく、これによ
って斜辺を十分に押圧することが可能となる。

【００２２】次に、チューブ断面に強度の大きい部分と
小さい部分を設けて、強度の大きい部分を変形しにくい
部分とし、強度の小さい部分を変形しやすい部分とした
例を説明する。

【００２３】図５は材料の硬度によって強度を変えたも
のの一例であり、２重斜線の部分とそれ以外の部分をそ
れぞれ例えばショア硬度６０度の高硬度部３９及び硬度
３０度の低硬度部４０としてある。高硬度部３９が強度
が大で変形しにくい部分、低硬度部４０が強度が小で変
形しやすい部分であり、高硬度部３９は半円を少し越え
る範囲で形成される。このように、材料の硬度によって
強度を変える構成であれば、チューブの成形時に材料を
適切に選択することによって目的とするチューブを得る
ことができるので、製造が容易である。

【００２４】図５の形状のものにおける圧迫時と原形復
帰時の作用は図２の場合と同様であり、図５の状態でチ
ューブ３が上下方向に圧迫されると低硬度部４０は大き
く変形して引き伸ばされるのに対して、高硬度部３９は
ほとんど引き伸ばされず、単に押しつぶされるだけであ
る。従って、引き伸ばされた低硬度部４０には収縮力が
強く作用する一方、高硬度部３９には上向きの反発力が
生じ、圧迫力がなくなると低硬度部４０は収縮しながら
元の円弧状に戻り、高硬度部３９は上方に膨らんで元の
円弧状に戻るため、圧迫が終わると迅速に元形に復帰す
るのである。

【００２５】図６はチューブ３の一部に補強材を入れて
補強したものの一例である。すなわち、４１は補強材４
１ａで補強された補強部、４２は補強されていない非補
強部であり、補強部４１は半円を少し越える範囲で形成
され、補強部４１が変形しにくい部分、非補強部４２が
変形しやすい部分となる。補強材４１ａとしては布、金
属薄板などの適宜の材料を使用することができ、この補
強材４１ａを図示のようにチューブ３の外表面に沿わせ
て一体に成形するほか、内表面に沿わせて一体に成形し
たり、チューブ３の肉厚の内部に埋め込んで一体に成形
したりすることによって補強部４１が形成される。この
ように補強材４１ａによって変形しにくい部分を形成し
たものでは、補強材４１ａを適宜選択することによって
任意の強度を得ることができ、多様な仕様に応ずること
が容易であると共に、チューブ３の耐久性を高めること
が可能となる。

【００２６】この例における圧迫時と原形復帰時の作用
は図２の例と同様である。すなわち、図の状態でチュー
ブ３が上下方向に圧迫されると、非補強部４２は大きく
変形して引き伸ばされるのに対して、補強部４１はほと
んど引き伸ばされないで単に押しつぶされて平面状にな
る。従って、引き伸ばされた非補強部４２には収縮力が
強く作用する一方、補強部４１には上向きの反発力が生
じており、圧迫力がなくなると非補強部４２は収縮しな
がら元の円弧状に戻り、補強部４１は上方に膨らんで元
の円弧状に戻るため、圧迫が終わると迅速に元形に復帰
するのである。

【００２７】なお、図５及び図６のチューブ３の断面形
状は図示のように真円であってもよいが、図の姿勢にお
いて横方向に長い楕円形や菱形のような少し偏平な多角
形としてもよく、これによってポンプとして組み立てら
れた場合のチューブのねじれを防止することができる。

【００２８】図７は変形しにくい部分を気泡部で構成し
たものの一例である。すなわち、４３は変形しにくい部
分となる気泡部、４４は気泡部４３が設けられないで変
形しやすい部分となる非気泡部である。この気泡部４３
は多数の独立気泡を有するものであり、例えばチューブ
３の成形時に発泡材を混入することによって形成される
が、マイクロカプセル等の名称で市販されている熱膨張
性微小球や発泡済みの中空微小球を利用して形成するこ
ともできる。

【００２９】図７は全体として偏平な楕円状のチューブ
３の両端部に１個ずつ気泡部４３を設けた例であり、
(ｂ)は(ａ)の状態のチューブ３が上方から加圧部材４に
圧迫された状態を示したものである。チューブ３が圧迫
されると、上下の非気泡部４４は圧迫力と流体流路３ｅ
内の流体の圧力によって左右に引き伸ばされ、気泡部４
３は内部の気体が圧縮された状態で押しつぶされる。従
って、引き伸ばされた非気泡部４４には収縮力が作用す
る一方、気泡部４３には圧縮された気体の圧力による大
きな反発力が生じ、圧迫力がなくなると非気泡部４４は
収縮しながら元の長さに戻り、気泡部４３は上方に膨ら
んで元の形状に戻るため、圧迫が終わると迅速に元形に
復帰するのである。

【００３０】ここで、(ｂ)図の左側はチューブ３の全体
を押圧して気泡部４３をほぼ完全に押しつぶす場合、右
側は加圧部材４に逃げ部４ａを設けて気泡部４３を少し
残す場合を示している。逃げ部は加圧部材４と円筒室２
の両側に形成してもよい。気泡部４３をほぼ完全に押し
つぶす場合は、大きな反発力が発生して大きな復元力が
得られる反面、大きな圧迫力が必要となるが、小型で回
転速度が高いモータを使用してポンプを小型化する場合
などにはこの構造が適している。これに対して気泡部４
３を少し残す場合は比較的小さい圧迫力で済むので、多
少大型になってもモータの負荷を軽くして長寿命のポン
プとする場合などにはこの構造が適していると考えられ
る。なお後者の構造でも、圧迫時に気泡部４３に膨らみ
が残っていて元形に戻るのが速いために十分な復元性は
得られる。

【００３１】なお、気泡部４３による元の形状に戻る作
用はチューブ３が円形であっても同様に発揮され、円形
の場合には気泡部４３がどこに形成されていてもよいの
で、例えば９０°ずつ隔てて４箇所に気泡部を設けた構
造とすることもできる。またこの例の変形として、チュ
ーブ全体を独立気泡を含んだスポンジ状の材料で構成す
ることも可能である。このように、気泡部４３で変形し
にくい部分を構成したものでは、主として気泡部４３の
気体による復元力を利用するので材料の疲労などによっ
て復元力が低下するようなことがなく、長期間にわたっ
てチューブ自体の形状復元性を維持することができる。

【００３２】図８はチューブ内に流体流路とは別に貫通
孔を設けたものの一例である。すなわち、４５は流体流
路３ｅには連通していない貫通孔であり、これに適宜の
液体あるいは空気などの気体を封入して変形しにくい部
分を構成すると共に、他の部分を変形しやすい部分４６
としたものであって、この例では図７の気泡部４３に相
当する部分が貫通孔４５となっている。このように、貫
通孔４５に流体を封入して変形しにくい部分を形成した
ものでは、成形時には貫通孔４５を設けておくだけでよ
いので気泡部を設ける場合と比較して製作が容易であ
り、低コストでチューブを製作することができる。

【００３３】この例における圧迫時と原形復帰時の作用
は図７の場合とほぼ同様であり、図の状態でチューブ３
が圧迫されると、上下の変形しやすい部分４６は圧迫力
と流体流路３ｅ内の流体の圧力によって左右に引き伸ば
され、貫通孔４５は内部の流体が圧縮された状態で押し
つぶされる。従って、引き伸ばされた変形しやすい部分
４６には収縮力が作用する一方、貫通孔４５の部分には
圧縮された流体の圧力で大きな反発力が生じ、圧迫力が
なくなると変形しやすい部分４６は収縮しながら元の長
さに戻り、貫通孔４５は上下方向に膨らんで元の形状に
戻るため、圧迫が終わると迅速に元形に復帰するのであ
る。

【００３４】なお、図８の構造において貫通孔４５の両
端部が封止されている場合には、圧迫箇所の移動につれ
て移動した貫通孔４５内の流体の行き場がなくなること
がないようにするために、例えば図７の(ｂ)のように加
圧部材４に逃げ部４ａを設け、あるいは加圧部材４の幅
を少し小さくしてチューブ３の端縁まで完全には押圧し
ないようにして、貫通孔４５内の流体が逆方向に戻れる
ようにしておく必要がある。また、貫通孔４５の両端部
を図１における流入口３ａと流出口３ｂの近辺で相互に
連結し、内部の流体が圧迫箇所の移動に応じて貫通孔４
５を循環できるようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、この発
明のチューブポンプは、チューブの長手方向に垂直な断
面を、変形しにくい部分と変形しやすい部分で構成した
ものであり、チューブが圧迫された時には変形しやすい
部分が引き伸ばされて収縮力が強く作用し、同時に変形
しにくい部分には圧迫に対する大きな反発力が生じてチ
ューブ自体の形状復元性が向上するので、圧迫が終わる
と迅速に元形に復帰するようになる。

【００３６】従って、圧迫用の回転ローラや加圧部材の
回転速度を速くしても、チューブが元の形状に戻らない
うちに次の圧迫が起きて効率が著しく低下するという現
象が起きにくくなり、ポンプの能力を十分に発揮するこ
とが可能となる。またチューブガイドなどを設けて圧迫
されたチューブを強制的に元の形状に戻すような構造は
不要であり、構造が複雑になったりコストが上昇したり
することもない。またチューブの形状復元性が向上する
ので、運転を長時間休止した時に圧迫されたままになっ
ていた部分のチューブ内面が互いに粘着した状態になる
スティッキング現象の防止にも効果がある。

【００３７】また、チューブ断面の肉厚を変えて厚肉部
を変形しにくい部分とし、薄肉部を変形しやすい部分と
したものにおいて、円形または楕円形の外表面に対して
内表面を偏心させることによって厚肉部と薄肉部を形成
したものでは、断面形状が比較的単純なものとなって製
作が容易である。

【００３８】また、厚肉部を変形しにくい部分とし、薄
肉部を変形しやすい部分としたものにおいて、チューブ
断面の全体の形状を偏平な台形状として底辺に相当する
部分を薄肉部としたものでは、ポンプとして組み立てた
際にチューブがねじれて圧迫方向がずれることがなくな
り、しかもかなりの厚みのある部分を圧迫するために大
きな圧迫力が必要となったり、チューブに損傷が生じや
すくなったりすることもない。

【００３９】また、チューブ断面の全体の形状を２つの
台形が底辺を共有した状態の偏平な六角形状とし、底辺
に相当する共有部分を薄肉部としたものでは、薄肉部が
円筒室や加圧部材に接触しないので伸縮時における固体
部材との摩擦がなくなり、摩擦に起因する伸縮時間の増
大や損傷の発生をなくすことができる。

【００４０】また、チューブの強度を部分的に変えて強
度の大きい部分を変形しにくい部分とし、強度の小さい
部分を変形しやすい部分としたものにおいて、材料の硬
度によって強度を変えたものでは、チューブの成形時に
おいて材料を適切に選択することによって目的とするチ
ューブを得ることができ、製造が容易である。

【００４１】また、チューブの強度を部分的に変えて強
度の大きい部分を変形しにくい部分とし、強度の小さい
部分を変形しやすい部分としたものにおいて、チューブ
断面の一部を補強材により補強して変形しにくい部分を
形成したものでは、補強材の選択によって任意の強度を
得ることができ、しかもチューブの耐久性を向上するこ
ともできる。

【００４２】また、多数の独立気泡を有する気泡部で変
形しにくい部分を構成したものでは、材料の疲労などに
よって復元力が低下するようなことがなく、長期間にわ
たってチューブ自体の元形復帰性を維持することができ
る。

【００４３】また、流体流路には連通しない貫通孔に流
体を封入して変形しにくい部分を形成したものでは、気
泡部を設けたものと比較して低コストでチューブを製作
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の一例における概略正面
図である。

【図２】同上の実施の形態におけるチューブの断面図と
圧迫時の断面図である。

【図３】同上のチューブの他の構成を示す断面図と圧迫
時の断面図である。

【図４】同上のチューブの更に他の構成を示す断面図と
圧迫時の断面図である。

【図５】他の実施の形態におけるチューブの断面図であ
る。

【図６】同上のチューブの他の構成を示す断面図であ
る。

【図７】更に他の実施の形態におけるチューブの断面図
と圧迫時の断面図である。

【図８】同上のチューブの他の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１基板２円筒室３チューブ３ｅ流体流路４加圧部材３１，３３，３５厚肉部（変形しにくい部分）３２，３４，３６薄肉部（変形しやすい部分）３９高硬度部（変形しにくい部分）４０低硬度部（変形しやすい部分）４１補強部（変形しにくい部分）４１ａ補強材４２非補強部（変形しやすい部分）４３気泡部（変形しにくい部分）４４非気泡部（変形しやすい部分）４５貫通孔（変形しにくい部分）４６変形しやすい部分

【手続補正書】

【提出日】平成１１年２月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】チューブポンプ

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００４】

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、この発明では、次のような構成によってチューブ
の長手方向に対して垂直な断面に、変形しにくい部分と
変形しやすい部分が存在するような構成としている。

【０００６】すなわち、第１の発明では断面の全体形状
を偏平な台形状とし、底辺に相当する部分を薄肉として
変形しやすい部分を形成すると共に、他の部分を厚肉と
して変形しにくい部分を形成している。また、第２の発
明は断面の全体形状を２つの台形が底辺を共有した状態
の偏平な六角形状とし、底辺に相当する共有部分を薄肉
として変形しやすい部分を形成すると共に、他の部分を
厚肉として変形しにくい部分を形成している。

【０００７】また第３の発明は、チューブの材料の硬度
を変えることによって硬度の大きい部分で変形しにくい
部分を形成し、硬度の小さい部分が変形しやすい部分を
形成しており、第４の発明は、多数の独立気泡を有する
気泡部で変形しにくい部分を形成している。また第５の
発明は、チューブ内に流体流路に連通しない貫通孔を長
手方向に沿って設けてこの貫通孔に流体を封入すること
により、変形しにくい部分を形成している。

【０００８】このような構造により、チューブが圧迫さ
れた時には変形しにくい部分よりも変形しやすい部分が
大きく変形して伸ばされるので、その部分には収縮力が
強く作用して元形に復帰しようとする反発力が生じ、同
時に変形しにくい部分は圧迫によって無理に押しつぶさ
れているので大きな反発力が生ずる。すなわち、従来の
単純な円筒状のチューブを平面状に押しつぶした場合に
は、単に円筒状のチューブが平面状になると共に平面状
の縁部が１８０°折り返された状態となり、曲げに対す
る反発力が作用するだけで大きな復元力を得られにくい
のに対して、上記の各発明では変形しにくい部分と変形
しやすい部分の両方にそれぞれ大きな反発力が生じてチ
ューブ自体の形状復元性が向上し、圧迫が終わると迅速
に元形に復帰するようになるのである。

【０００９】

【００１４】図２は、変形しにくい部分と変形しやすい
部分を肉厚を変えて形成したものの一例であり、(ａ)に
示すように円形の外表面３ｃに対して同じく円形の内表
面３ｄを偏心させることによって、厚肉部３１で変形し
にくい部分を形成し、薄肉部３２で変形しやすい部分を
形成してある。

【００１５】図２の(ｂ)は(ａ)の状態のチューブ３が上
方から加圧部材４に圧迫され、平面状に押しつぶされて
流体流路３ｅが閉塞されている状態を示したもので、薄
肉部３２は肉が薄いために大きく変形して引き伸ばされ
ているのに対して、厚肉部３１は肉が厚いためにほとん
ど引き伸ばされず、単に押しつぶされて平面状になって
いるだけである。従って、引き伸ばされた薄肉部３２に
は内側方向の収縮力が強く作用する一方、厚肉部３１に
は上向きの反発力が生じており、圧迫力がなくなると薄
肉部３２は収縮しながら元の円弧状に戻り、厚肉部３１
は薄肉部３２を両側から押しながら上方に膨らんで元の
円弧状に戻ることになる。

【００１６】しかしながら、図２のようにチューブ断面
が円形であるとチューブの姿勢が一定せず、実際にポン
プとして組み立てられた場合にチューブがねじれて、圧
迫力が図の姿勢における上下方向に正しく加わらない状
態になる可能性がある。また圧迫力の方向にずれがなく
ても、圧迫時に１８０°の折り返しを受ける両端部分は
かなりの厚みがあるため大きな圧迫力が必要となり、ま
たこのかなりの厚みのある部分は変形を繰り返すことに
より亀裂などの損傷が生じやすくなる。

【００１７】以下、上記の問題を解決した各発明におけ
るチューブの構成について図３乃至図７により説明す
る。なお各図面はすべて断面図であるが、この発明にお
けるチューブ３は各図に示した断面構造が長手方向に連
続したものとなっている。

【００１８】図３はチューブ断面の全体の形状を偏平な
台形状としたものの一例を示している。すなわち、(ａ)
に示すように偏平な台形状の底辺に相当する部分を薄肉
部３４としてこれを変形しやすい部分とし、これに連な
る他の３辺を厚肉部３３としてこれを変形しにくい部分
としてある。厚肉部３３を構成する左右の斜辺３３ａと
上辺３３ｂの境界部分の外面には曲がりやすくするため
にＵ溝状の凹部３３ｃを設けてある。また圧迫時につぶ
れやすいように斜辺３３ａの傾斜は４５°〜６０°程度
に選定し、薄肉部３４である底辺との間に鋭角部３３ｄ
が形成されている。ちなみに各部の寸法の例を示すと、
流体流路３ｅの幅ｗは１２mm、高さｈは３mm、上辺３３
ｂと薄肉部３４の厚みｔ1及びｔ2はそれぞれ１．５mm及
び０．５mmである。

【００１９】図３の(ｂ)は(ａ)の状態のチューブ３が上
方から加圧部材４に圧迫されて平面状となり、流体流路
３ｅが閉塞されている状態を示したもので、全体の形状
が偏平な台形状であるためポンプとして組み立てられた
場合にチューブ３がねじれることはなく、圧迫力は常に
図の姿勢における上下方向に正しく加わり、圧迫時の厚
みも一様なものとなる。この圧迫状態では、厚肉部３３
は上下に圧縮されながら斜辺３３ａの下部が外側に広が
って平面状になるが各辺の長さはあまり変化しないのに
対して、薄肉部３４は肉が薄いために斜辺３３ａの広が
りに応じて引っ張られている。従って、薄肉部３４には
元の寸法に戻る方向の収縮力が強く作用し、また厚肉部
３３には上方に膨らんで元の台形に戻る反発力が作用す
ることになるので、圧迫力がなくなると迅速に元形に復
帰するのである。

【００２０】図３の形状の場合には、薄肉部３４が圧迫
体の一方、すなわち(ｂ)図の場合であれば円筒室２に密
着した状態となるので、伸縮時に摩擦が生じて伸縮に要
する時間が長くなり、また薄肉部３４が損傷しやすくな
る。図４はこのような問題点を解決するために、図３に
準じた偏平な形状の２つの台形が底辺を共有した状態で
合体した偏平な六角形状としたものである。

【００２１】すなわち、共通の底辺に相当する部分が薄
肉部３６となり、これを挟んで上下に厚肉部３５が設け
られた形状であって、３５ａは斜辺、３５ｂは上辺、３
５ｃは凹部であり、流体流路３ｅは２本形成されてい
る。各部の形状と寸法は例えば図３の場合と同様に選定
される。図４の(ｂ)は(ａ)の状態のチューブ３が上方か
ら加圧部材４に圧迫された状態を示したものであるが、
このような形状であるため、薄肉部３６は流体流路３ｅ
内の流体中で伸縮して固体の円筒室２や加圧部材４には
接触することがない。従って、固体部材との摩擦による
伸縮時間の増大や損傷の発生をなくすことができるので
ある。

【００２２】なお、チューブ３を図３や図４の形状とし
た場合には、加圧部材４や円筒室２の加圧面の断面形状
が平面状であると両端の斜辺部分に対する圧迫が不十分
になるため、各図の(ｂ)図に鎖線で例示したように、チ
ューブ３の形状に対応させて少なくとも一方の加圧面の
両端がテーパ状に高くなる形状にするとよく、これによ
って斜辺を十分に押圧することが可能となる。

【００２３】図５はチューブ断面に硬度の大きい部分と
小さい部分を設けて、硬度の大きい部分を変形しにくい
部分とし、硬度の小さい部分を変形しやすい部分とした
ものの一例であり、２重斜線の部分とそれ以外の部分を
それぞれ例えばショア硬度６０度の高硬度部３９及び硬
度３０度の低硬度部４０としてある。高硬度部３９が硬
度が高くて変形しにくい部分、低硬度部４０が硬度が低
くて変形しやすい部分であり、高硬度部３９は半円を少
し越える範囲で形成される。このように、材料の硬度を
変える構成であれば、チューブの成形時に材料を適切に
選択することによって目的とするチューブを得ることが
できるので、製造が容易である。

【００２４】図５の形状のものでは、図の状態でチュー
ブ３が上下方向に圧迫されると低硬度部４０は大きく変
形して引き伸ばされるのに対して、高硬度部３９はほと
んど引き伸ばされず、単に押しつぶされるだけである。
従って、引き伸ばされた低硬度部４０には収縮力が強く
作用する一方、高硬度部３９には上向きの反発力が生
じ、圧迫力がなくなると低硬度部４０は収縮しながら元
の円弧状に戻り、高硬度部３９は上方に膨らんで元の円
弧状に戻るため、圧迫が終わると迅速に元形に復帰する
のである。

【００２５】なお、図５のチューブ３の断面形状は図示
のように真円であってもよいが、図の姿勢において横方
向に長い楕円形や菱形のような少し偏平な多角形として
もよく、これによってポンプとして組み立てられた場合
のチューブのねじれを防止することができる。

【００２６】図６は変形しにくい部分を気泡部で構成し
たものの一例である。すなわち、４３は変形しにくい部
分となる気泡部、４４は気泡部４３が設けられないで変
形しやすい部分となる非気泡部である。この気泡部４３
は多数の独立気泡を有するものであり、例えばチューブ
３の成形時に発泡材を混入することによって形成される
が、マイクロカプセル等の名称で市販されている熱膨張
性微小球や発泡済みの中空微小球を利用して形成するこ
ともできる。

【００２７】図６は全体として偏平な楕円状のチューブ
３の両端部に１個ずつ気泡部４３を設けた例であり、
(ｂ)は(ａ)の状態のチューブ３が上方から加圧部材４に
圧迫された状態を示したものである。チューブ３が圧迫
されると、上下の非気泡部４４は圧迫力と流体流路３ｅ
内の流体の圧力によって左右に引き伸ばされ、気泡部４
３は内部の気体が圧縮された状態で押しつぶされる。従
って、引き伸ばされた非気泡部４４には収縮力が作用す
る一方、気泡部４３には圧縮された気体の圧力による大
きな反発力が生じ、圧迫力がなくなると非気泡部４４は
収縮しながら元の長さに戻り、気泡部４３は上方に膨ら
んで元の形状に戻るため、圧迫が終わると迅速に元形に
復帰するのである。

【００２８】ここで、(ｂ)図の左側はチューブ３の全体
を押圧して気泡部４３をほぼ完全に押しつぶす場合、右
側は加圧部材４に逃げ部４ａを設けて気泡部４３を少し
残す場合を示している。逃げ部は加圧部材４と円筒室２
の両側に形成してもよい。気泡部４３をほぼ完全に押し
つぶす場合は、大きな反発力が発生して大きな復元力が
得られる反面、大きな圧迫力が必要となるが、小型で回
転速度が高いモータを使用してポンプを小型化する場合
などにはこの構造が適している。これに対して気泡部４
３を少し残す場合は比較的小さい圧迫力で済むので、多
少大型になってもモータの負荷を軽くして長寿命のポン
プとする場合などにはこの構造が適していると考えられ
る。なお後者の構造でも、圧迫時に気泡部４３に膨らみ
が残っていて元形に戻るのが速いために十分な復元性は
得られる。

【００２９】なお、気泡部４３による元の形状に戻る作
用はチューブ３が円形であっても同様に発揮され、円形
の場合には気泡部４３がどこに形成されていてもよいの
で、例えば９０°ずつ隔てて４箇所に気泡部を設けた構
造とすることもできる。またこの例の変形として、チュ
ーブ全体を独立気泡を含んだスポンジ状の材料で構成す
ることも可能である。このように、気泡部４３で変形し
にくい部分を構成したものでは、主として気泡部４３の
気体による復元力を利用するので材料の疲労などによっ
て復元力が低下するようなことがなく、長期間にわたっ
てチューブ自体の形状復元性を維持することができる。

【００３０】図７はチューブ内に流体流路とは別に貫通
孔を設けたものの一例である。すなわち、４５は流体流
路３ｅには連通していない貫通孔であり、これに適宜の
液体あるいは空気などの気体を封入して変形しにくい部
分を構成すると共に、他の部分を変形しやすい部分４６
としたものであって、この例では図６の気泡部４３に相
当する部分が貫通孔４５となっている。このように、貫
通孔４５に流体を封入して変形しにくい部分を形成した
ものでは、成形時には貫通孔４５を設けておくだけでよ
いので気泡部を設ける場合と比較して製作が容易であ
り、低コストでチューブを製作することができる。

【００３１】この例における圧迫時と原形復帰時の作用
は図６の場合とほぼ同様であり、図の状態でチューブ３
が圧迫されると、上下の変形しやすい部分４６は圧迫力
と流体流路３ｅ内の流体の圧力によって左右に引き伸ば
され、貫通孔４５は内部の流体が圧縮された状態で押し
つぶされる。従って、引き伸ばされた変形しやすい部分
４６には収縮力が作用する一方、貫通孔４５の部分には
圧縮された流体の圧力で大きな反発力が生じ、圧迫力が
なくなると変形しやすい部分４６は収縮しながら元の長
さに戻り、貫通孔４５は上下方向に膨らんで元の形状に
戻るため、圧迫が終わると迅速に元形に復帰するのであ
る。

【００３２】なお、図７の構造において貫通孔４５の両
端部が封止されている場合には、圧迫箇所の移動につれ
て移動した貫通孔４５内の流体の行き場がなくなること
がないようにするために、例えば図６の(ｂ)のように加
圧部材４に逃げ部４ａを設け、あるいは加圧部材４の幅
を少し小さくしてチューブ３の端縁まで完全には押圧し
ないようにして、貫通孔４５内の流体が逆方向に戻れる
ようにしておく必要がある。また、貫通孔４５の両端部
を図１における流入口３ａと流出口３ｂの近辺で相互に
連結し、内部の流体が圧迫箇所の移動に応じて貫通孔４
５を循環できるようにしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、第１の
発明のチューブポンプは、チューブ断面の全体の形状を
偏平な台形状とし、底辺に相当する部分を薄肉にして変
形しやすい部分としたものである。従って、チューブが
圧迫された時には変形しやすい部分が引き伸ばされて収
縮力が強く作用し、同時に変形しにくい部分には圧迫に
対する大きな反発力が生じてチューブ自体の形状復元性
が向上するので、圧迫が終わると迅速に元形に復帰する
ようになる。

【００３４】このため、圧迫用の回転ローラや加圧部材
の回転速度を速くしても、チューブが元の形状に戻らな
いうちに次の圧迫が起きて効率が著しく低下するという
現象が起きにくくなり、ポンプの能力を十分に発揮する
ことが可能となる。またチューブガイドなどを設けて圧
迫されたチューブを強制的に元の形状に戻すような構造
は不要であり、構造が複雑になったりコストが上昇した
りすることもない。またチューブの形状復元性が向上す
るので、運転を長時間休止した時に圧迫されたままにな
っていた部分のチューブ内面が互いに粘着した状態にな
るスティッキング現象の防止にも効果がある。しかもポ
ンプとして組み立てた際にチューブがねじれて圧迫方向
がずれることがなく、またかなりの厚みのある部分を圧
迫するために大きな圧迫力が必要となったり、チューブ
に損傷が生じやすくなったりすることもない。

【００３５】また第２の発明は、チューブ断面の全体の
形状を２つの台形が底辺を共有した状態の偏平な六角形
状とし、底辺に相当する共有部分を薄肉にして変形しや
すい部分としたものであって、薄肉部が円筒室や加圧部
材に接触しないので伸縮時における固体部材との摩擦が
なくなり、摩擦に起因する伸縮時間の増大や損傷の発生
をなくすことができる。

【００３６】また第３の発明は、チューブの硬度を部分
的に変えて硬度の大きい部分を変形しにくい部分とし、
硬度の小さい部分を変形しやすい部分としたものであ
り、チューブの成形時において材料を適切に選択するこ
とによって目的とするチューブを得ることができ、製造
が容易である。

【００３７】また第４の発明は、多数の独立気泡を有す
る気泡部で変形しにくい部分を構成したものであり、材
料の疲労などによって復元力が低下するようなことがな
く、長期間にわたってチューブ自体の形状復元性を維持
することができる。

【００３８】また第５の発明は、流体流路には連通しな
い貫通孔に流体を封入して変形しにくい部分を形成した
ものであり、気泡部を設けたものと比較して低コストで
チューブを製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るチューブポンプの概略正面図で
ある。

【図２】上記チューブポンプにおける一般的なチューブ
の断面図と圧迫時の断面図である。

【図３】第１の発明の実施の形態におけるチューブの断
面図と圧迫時の断面図である。

【図４】第２の発明の実施の形態におけるチューブの断
面図と圧迫時の断面図である。

【図５】第３の発明の実施の形態におけるチューブの断
面図である。

【図６】第４の発明の実施の形態におけるチューブの断
面図と圧迫時の断面図である。

【図７】第５の発明の実施の形態におけるチューブの断
面図である。

【符号の説明】１基板２円筒室３チューブ３ｅ流体流路４加圧部材３１，３３，３５厚肉部（変形しにくい部分）３２，３４，３６薄肉部（変形しやすい部分）３９高硬度部（変形しにくい部分）４０低硬度部（変形しやすい部分）４３気泡部（変形しにくい部分）４４非気泡部（変形しやすい部分）４５貫通孔（変形しにくい部分）４６変形しやすい部分

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】削除

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内周面が円形である円筒室内に弾性材料
からなるチューブを内周面に添わせてリング状に配置
し、このチューブを長手方向に順次圧迫してチューブ内
の流体を送出するように構成されたチューブポンプにお
いて、上記チューブの長手方向に対して垂直な断面に、変形し
にくい部分と変形しやすい部分が存在するように構成し
たことを特徴とするチューブポンプ。
【請求項２】チューブ断面の肉厚を不均一にすること
により、厚肉部で変形しにくい部分を形成し、薄肉部で
変形しやすい部分を形成した請求項１記載のチューブポ
ンプ。
【請求項３】チューブの外表面と内表面の断面形状が
それぞれ円形または楕円形であり、外表面に対して内表
面を偏心させて厚肉部と薄肉部を形成した請求項２記載
のチューブポンプ。
【請求項４】チューブ断面の全体の形状を偏平な台形
状とし、底辺に相当する部分を薄肉部とした請求項２記
載のチューブポンプ。
【請求項５】チューブ断面の全体の形状を２つの台形
が底辺を共有した状態の偏平な六角形状とし、底辺に相
当する共有部分を薄肉部とした請求項２記載のチューブ
ポンプ。
【請求項６】チューブ断面に強度の大きい部分と小さ
い部分が存在する構成とし、強度の大きい部分を変形し
にくい部分とし、強度の小さい部分を変形しやすい部分
とした請求項１記載のチューブポンプ。
【請求項７】材料の硬度を変えることにより、硬度の
大きい部分で変形しにくい部分を形成し、硬度の小さい
部分で変形しやすい部分を形成した請求項６記載のチュ
ーブポンプ。
【請求項８】チューブ断面の一部が補強材で補強され
ており、補強された部分で変形しにくい部分を形成し、
補強されない部分で変形しやすい部分を形成した請求項
６記載のチューブポンプ。
【請求項９】変形しにくい部分を多数の独立気泡を有
する気泡部で構成した請求項１記載のチューブポンプ。
【請求項１０】チューブ内の流体流路に連通しない貫
通孔を長手方向に沿って設け、この貫通孔に流体を封入
して変形しにくい部分を構成した請求項１記載のチュー
ブポンプ。