JPH1162854A - チューブポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加圧部材の自転に伴って発生するチューブを
引っ張る力を極力少なくし、チューブの損傷や流量低下
を防止すること。 【解決手段】 円筒室２の内周面２ａに添わせて配置さ
れたチューブ３をその内側に設けたリング状の加圧部材
４で加圧し、チューブを一方向に順次押圧してチューブ
内の流体を送出するようにしたチューブポンプにおい
て、上記加圧部材４を、剛体の内リング４１の外周に弾
性体の外リング４２を設け、且つ外リングが内リングに
対して回転可能な構造のものとし、この外リングと内リ
ングとの間の摩擦抵抗を外リングとチューブとの間の摩
擦抵抗より小さくなるように構成した。これにより、加
圧部材の中で滑りが発生してチューブを引っ張る力が発
生しにくくなる。

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押圧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
順次押圧することによりポンプ作用を行うチューブポン
プは公知である（例えば特開平５−１３３３５０号公報
参照）。このような構造のものは加圧部材を介してチュ
ーブを間接的に押圧するため、チューブをローラーで直
接押圧する構造のものと比較するとチューブの損傷が少
なく、長寿命のポンプが得られる利点があるが、加圧部
材を円筒室の内周面に沿わせて円運動させると、これに
伴って加圧部材にはその外径と円筒室の内径との差に応
じた逆方向の回転（以下、この回転を「自転」と称す
る）が発生し、その方向にチューブが引っ張られること
になる。

【０００３】このため、チューブと加圧部材の間にはグ
リースを塗布するなどの手段により潤滑作用が行われる
ようにされるが、グリースをあらかじめ塗布してあって
も、加圧部材で強くチューブを押圧するためグリースが
チューブと加圧部材の間からはみ出して潤滑作用が失わ
れた状態になりやすい。その結果、チューブが引っ張ら
れて損傷が進むと共に駆動用モータの負荷が増大してポ
ンプの耐久性が損なわれ、あるいはチューブの内径が変
化して吐出量が変わる等の問題が生じやすいものであっ
た。

【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、二重構造の加圧部材を用いて加圧部材
の中で滑りを発生させることにより、チューブを引っ張
る力の発生を極力少なく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、加圧部材を剛体の内リングの外周
に弾性体の外リングを設け、且つ外リングが内リングに
対して回転可能な構造のものとし、この外リングと内リ
ングとの間の摩擦抵抗を外リングとチューブとの間の摩
擦抵抗より小さくなるようにしている。またこの構成の
ものにおいて、内リングの自転を阻止する回転止め機構
を設けることができる。

【０００６】上記加圧部材の外リングとしては、潤滑材
を含浸させたスポンジ状の弾性体で構成することがで
き、また外リングの内周部にグリース溜めを設けると共
に、このグリース溜めから外リングの外周面に通ずる細
孔を形成した構造とすることができる。

【０００７】また、上記加圧部材の内リングを潤滑材を
含浸させたスポンジ状の剛体で構成することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態をま
ず図１乃至図３によって説明する。図において、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使用される。

【０００９】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。図２に
示すように、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４１ｃを外リング４２
の内周面４２ａに設けた周溝４２ｃ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４
１に保持されている。なお、これとは逆に外リング４２
に突条を、内リング４１に周溝を設けてもよく、また突
条と周溝をあり溝式の形状とすることもできる。

【００１０】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側に押圧し、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。

【００１１】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４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。

【００１２】図示の例は上述のように構成されているの
で、偏心ローター５を矢印のように時計方向に回転させ
て加圧部材４を円運動させると、加圧部材４に押圧され
て生ずるチューブ３の閉塞箇所も時計方向に移動し、チ
ューブ内部の流体が流出口３ｂから吐出されると同時に
流入口３ａから吸入されてポンプ作用が行われる。

【００１３】この加圧部材４の円運動に伴って、押圧さ
れる部分には大略次のような動きが生ずるものと考えら
れる。今、図３に示すように偏心ローター５の先端５ａ
が真上に位置している状態を考えると、その真上のａ₁
点が内リング４１の外周面４１ｂから外リング４２の内
周面４２ａに加圧力が伝達される接触点の中心となり、
更にその真上のｂ₁点が外リング４２の外周面４２ｂに
よるチューブ３に対する加圧部の中心となる。

【００１４】そして、この状態から加圧部材４が矢印Ａ
の方向（時計方向）に２点鎖線の位置まで回転した時に
は、チューブ３に対する外リング４２の外周面４２ｂの
加圧部の中心は新しいｂ₂点に移動する一方、内リング
４１が矢印Ｂの方向（反時計方向）に僅かに自転するの
で、外リング４２と内リング４１との接触点の中心であ
ったａ₁点は互いに接触したままでａ₁′点に移動する。
すなわち、外リング４２は内リング４１が自転した分だ
け内周面４２ａが外周面４２ｂに対してＢ方向に引っ張
られ、弾性体で構成された外リング４２が変形した状態
となるのである。

【００１５】ここで、チューブ３にはゴム系や各種の合
成樹脂材料が使用され、また外リング４２にはゴムなど
の摩擦係数の大きい弾性材料が使用されているので、チ
ューブ３と外リング４２の間は滑りにくくなっており、
加圧部の中心がｂ₁点からｂ₂点に移動してもチューブ３
と外リング４２は互いに密着していて相互のずれは生じ
ない。これに対して、内リング４１には摩擦係数の小さ
い剛体材料が使用されており、外リング４２との間で滑
りやすくなっているので、上記の外リング４２の変形が
限度を越えると外リング４２と内リング４１との接触点
が滑り、外リング４２は変形のない元の状態に戻ろうと
する。すなわち、外リング４２が僅かに変形しては内リ
ング４１に対してスリップして元に戻るという動作が連
続して行われると見なされるのである。

【００１６】このように、外リング４２は内リング４１
と共に自転してチューブ３を引っ張る状態になる前に内
リング４１に対してスリップするため、結果的にチュー
ブ３に接触している外リング４２はほとんど自転しない
で内リング４１のみが自転することになる。従って、チ
ューブ３に対する引っ張り力はほとんど発生せず、チュ
ーブ３が引っ張られて損傷したり、駆動用モータの負荷
が増大したりしてポンプの耐久性が損なわれ、あるいは
チューブ３の内径が変化して吐出量が変わる等の問題は
生じなくなるのである。

【００１７】なお、外リング４２が弾性体であるため、
そのクッション作用によってチューブ３が損傷しにくく
なるという効果もある。

【００１８】上記の説明は加圧部材４が自由に回転でき
る場合についても当てはまることであるが、加圧部材４
の内リング４１が自転している限り引っ張り力をゼロに
はできない。そこで、回転止め機構を設けて内リング４
１を自転できないようにすれば、チューブ３に対する引
っ張り力の影響を一層小さくできる。以下、その一例を
図４によって説明する。なお、図１乃至図３と同一の部
分は同じ符号で示してある。

【００１９】図において、１５は上記の回転止め機構と
して設けられた支持手段であって、基板１に固定された
支軸１６と加圧部材４の内リング４１に形成された穴１
７との組み合わせで内リング４１を円筒室２内に支持し
ており、この例では図示の姿勢における縦の中心線上の
上下２箇所に支持手段１５が設けられている。支軸１６
の径は必要な強度が得られる寸法に選定され、穴１７は
丸穴でその径は加圧部材４がチューブ３に対する押圧作
用を支障なく発揮できるだけの運動の自由度が得られる
寸法に選定されている。なお、図４とは逆に支軸１６を
内リング４１に、穴１７を基板１にそれぞれ設けてもよ
い。また穴１７は必ずしも丸穴である必要はなく、加圧
部材４の運動の自由度が確保される形状と大きさであれ
ば円形以外の適宜の形状を採用することができる。

【００２０】このような構成において偏心ローター５を
回転させると、内リング４１は支軸１６と穴１７の組み
合わせからなる支持手段１５で自転を阻止されているた
め連続して同一方向に自転を続けることができず、偏心
ローター５が下向きの時には主として上部の支持手段１
５を支点とした振り子運動が円運動に加わった状態とな
り、また偏心ローター５が上向きの時には主として下部
の支持手段１５を支点とした振り子運動が円運動に加わ
った状態となるが、全体としてはほぼ同じ姿勢のままで
チューブ３を順次押圧する円運動だけが行われることに
なる。従って、上述したように内リング４１と外リング
４２との間がスリップし、更に内リング４１自体が連続
して同じ方向に自転することもなくなるため、外リング
４２に加わる回転力は極めて小さくなってチューブ３が
引っ張られる現象はほとんど生じないのである。

【００２１】なお、このような支持手段１５を設けた場
合には、偏心ローター５が流出口３ｂ側から流入口３ａ
側に移動する際に下部の支持手段１５を支点とした加圧
部材４の振り子運動が生ずる。このため、加圧部材４の
全体が一体に形成されていて外リング４２を設けていな
い従来例の場合には、加圧部材４で押圧されているチュ
ーブ３の流出口３ｂに近い部分が、振り子運動に伴う加
圧部材４の外周面の移動に伴って流入口３ａ側に引きず
られる現象が起きやすく、運転を続けると図４に破線で
示すようにチューブ３の一部が開口部２ｂに突出して腰
折れ部３ｃを生ずるに至り、チューブの損傷や流量低下
を招くことが多い。

【００２２】この現象は加圧部材４とチューブ３の間を
十分潤滑していても生じやすいのであるが、この発明の
ように内リング４１に対して滑りやすい外リング４２を
加圧部材４に設けたものでは、チューブ３に接触してい
る外リング４２の外周面４２ｂが振り子運動に伴ってチ
ューブ３と共に流入口３ａ側に移動しようとしても、そ
の前に両リング４１，４２の間で滑りが生じて外周面４
２ｂは移動しない。すなわち、外リング４２による引き
ずり現象が両リング４１，４２間の滑りにより吸収され
た形になって腰折れ部３ｃは発生しなくなるのであり、
この部分でチューブが損傷したり、流量が低下したりす
るという問題も解決される。

【００２３】以上の説明から明らかなように、この発明
は各部材の材料や表面の状態を適宜選択することによっ
て、内リングと外リングとの間の摩擦抵抗が外リングと
チューブとの間の摩擦抵抗より小さくなるように構成す
るものである。従って、摺動部分や接触部分に特に潤滑
材を必要としない特殊な材料が用いられている場合に
は、部材の素材や接触面の形状などを適切に選定するこ
とによって、潤滑材を用いない状態で上記の条件を満足
することは可能である。

【００２４】しかしながら、偏心ローター５の先端５ａ
による内リング４１の内周面４１ａに対する摺動を円滑
に行うと共に、内リング４１と外リング４２との間の摩
擦抵抗をより小さくし、またチューブ３の不必要な損耗
を防ぐためには、各部材の間や周囲には潤滑材を塗布
し、あるいは供給して潤滑性を良好に保つことが通常は
必要となる。従って、潤滑された状態において上記のよ
うな条件が成立するように、各部材の材料、接触面の形
状、潤滑材の種類や性状等を適切に選定することが必要
である。潤滑材は組立時などにあらかじめ塗布される
が、更に次に述べるように積極的に潤滑材を供給する機
能を備えた構造とすることもできる。

【００２５】図５はその一例であり、外リング４２を潤
滑材を含浸させたスポンジ状の弾性体で構成したものを
示している。潤滑材としては液状の潤滑油やグリースが
適宜使用され、内部から滲み出した潤滑材によって外リ
ング４２の周囲は常時潤滑された状態となる。従って、
内リング４１と外リング４２との間の摩擦抵抗を十分小
さく保つことができると共に、チューブ３と外リング４
２との間の潤滑性も確保されるので、外リング４２のク
ッション作用と相まってチューブ３の損傷や引き伸ばし
が生じにくくなり、長時間にわたる運転が可能となるの
である。

【００２６】図６は通常の弾性体、すなわちスポンジ状
ではない弾性体で構成された外リング４２の内周部にグ
リース溜め４３を設けると共に、このグリース溜め４３
から外周面４２ｂに通ずる細孔４４を形成したものであ
る。この構成には、例えば図２に示した周溝４２ｃと同
様な周溝状のグリース溜め４３を設けて適当な本数の細
孔４４を外周面４２ｂに向けて形成したもの、あるいは
独立したグリース溜め４３を複数個設けて細孔４４を各
グリース溜め４３にそれぞれ形成したもの等があり、作
りやすさや製造コストの点からは周溝式のものの方が適
していると考えられる。なお、図２における周溝４２ｃ
そのものの断面積をこれに嵌まる突条４１ｃの断面積よ
りも大きく形成し、周溝４２ｃの内部スペースに余裕を
持たせてこれをグリース溜めとして利用することも可能
である。

【００２７】図６の構成によれば、内リング４１と外リ
ング４２との間にはグリース溜め４３からグリースが少
しずつ直接供給され、また外リング４２の外周面４２ｂ
には、外リング４２が圧縮された時にグリースが細孔４
４を通じて押し出されて少しずつ供給されることにな
り、内リング４１と外リング４２との間の潤滑性とチュ
ーブ３と外リング４２との間の潤滑性が共に保たれるの
である。

【００２８】図７は図５の例と同様に外リング４２を潤
滑材を含浸させたスポンジ状の弾性体で構成したものに
おいて、更に内リング４１をスポンジ状の剛体、例えば
多孔性の合成樹脂成形品で構成し、これに潤滑材を含浸
させたものである。従って、外リング４２が内リング４
１で圧迫されている状態と圧迫されていない状態が繰り
返される間に、内リング４１に含浸されている潤滑材が
少しずつ吸引されて内リング４１の外周面４１ｂに出て
くることになり、外リング４２との間の潤滑性を長期に
わたって確保することができるのである。なお、外リン
グ４２は図６のようにスポンジ状でない通常の弾性体で
構成し、グリース溜め４３と細孔４４を形成したもので
あってもよい。

【００２９】なお図５乃至図７には図示してないが、こ
れらの各加圧部材４は例えば図２に示したものと同様な
突条４１ｃと周溝４２ｃの組み合わせ、あるいはこれに
準じた適宜の周知の構成により外リング４２が自由に回
転できる状態で内リング４１に保持されている。また図
５乃至図７には示してないが、これらの各加圧部材４に
は図４に例示したような回転止め機構を必要に応じて設
けることができる。

【００３０】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、この発
明のリングポンプは、円筒室の内周面に沿って円運動す
ることによりチューブを一方向に順次押圧する加圧部材
を、剛体の内リングの外周に弾性体の外リングを設けて
この外リングを内リングに対して回転可能に支持したも
のとし、この外リングと内リングとの間の摩擦抵抗を外
リングとチューブとの間の摩擦抵抗より小さくなるよう
にしたものである。

【００３１】従って、加圧部材を円運動させた時には外
リングと内リングとの間がスリップし、外リングはほと
んど自転しないのでチューブに対する引っ張り力が作用
せず、チューブが引っ張られて損傷したり、駆動用モー
タの負荷が増大したりしてポンプの耐久性が損なわれ、
あるいはチューブの内径が変化して吐出量が変わる等の
不具合が防止される。

【００３２】また、内リングの自転を阻止する回転止め
機構を設けたものでは、内リングが自転しないので外リ
ングの自転は一層生じにくくなり、加圧部材の自転に起
因する上述のような不具合の防止が容易となる。また、
回転止め機構を設けてあっても、内リングのクッション
作用によって流出口付近でのチューブの腰折れが生ずる
ことがなくなるので、この腰折れに起因するチューブの
損傷や流量低下などが発生することもない。

【００３３】また、加圧部材の外リングを潤滑材を含浸
させたスポンジ状の弾性体で構成したもの、あるいは加
圧部材の外リングの内周部にグリース溜めを設けると共
に、このグリース溜めから外リングの外周面に通ずる細
孔を形成したものでは、動作に伴って潤滑材が外リング
の内部から滲み出し、外リングの周囲は常時潤滑された
状態となるので、内リングと外リングとの間の摩擦抵抗
を十分小さく保つことができると共にチューブと外リン
グとの間の潤滑性も確保される。従って、外リングのク
ッション作用と相まってチューブの損傷や引き伸ばしが
生じにくくなり、長時間にわたる運転が可能となるので
ある。

【００３４】また、加圧部材の内リングを潤滑材を含浸
させたスポンジ状の剛体で構成したものでは、内リング
からも少しずつ潤滑材が供給されるので、外リング及び
偏心ローターとの間の潤滑性を長期にわたって確保する
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】同上の加圧部材の断面図である。

【図３】同上の動作説明のための要部の正面図である。

【図４】他の実施の形態の一例における概略正面図であ
る。

【図５】他の実施の形態の一例における加圧部材の断面
図である。

【図６】他の実施の形態の一例における加圧部材の断面
図である。

【図７】更に他の実施の形態の一例における加圧部材の
断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 円筒室 ２ａ 内周面 ３ チューブ ４ 加圧部材 ５ 偏心ローター １５ 支持手段（回転止め機構） １６ 支軸 １７ 穴 ４１ 内リング ４２ 外リング ４３ グリース溜め ４４ 細孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面が円形の円筒室を基板に設け、円
   筒室の内周面に添わせて弾性材料からなるチューブを配
   置すると共にチューブの内側にリング状の加圧部材を配
   置し、こ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押圧することにより、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、 上記加圧部材を、剛体の内リングの外周に弾性体の外リ
   ングを設け、且つ外リングが内リングに対して回転可能
   な構造のものとし、この外リングと内リングとの間の摩
   擦抵抗を外リングとチューブとの間の摩擦抵抗より小さ
   くなるように構成したことを特徴とするチューブポン
   プ。
2. 【請求項２】 上記加圧部材の内リングの自転を阻止す
   る回転止め機構を設けた請求項１記載のチューブポン
   プ。
3. 【請求項３】 上記加圧部材の外リングを潤滑材を含浸
   させたスポンジ状の弾性体で構成した請求項１又は２に
   記載のチューブポンプ。
4. 【請求項４】 上記加圧部材の外リングの内周部にグリ
   ース溜めを設けると共に、このグリース溜めから外リン
   グの外周面に通ずる細孔を形成した請求項１又は２に記
   載のチューブポンプ。
5. 【請求項５】 上記加圧部材の内リングを潤滑材を含浸
   させたスポンジ状の剛体で構成した請求項１乃至４のい
   ずれかに記載のチューブポンプ。