WO2011118382A1 - チューブロータリポンプ - Google Patents

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WO2011118382A1
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tube
rotor
rotary pump
roller
groove
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PCT/JP2011/055400
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English (en)
French (fr)
Inventor
小西頴
Original Assignee
並木精密宝石株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/1253—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/1253—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing
    • F04B43/1276—Means for pushing the rollers against the tubular flexible member

Definitions

  • the present invention moves the fluid in the elastic tube by squeezing the tube with an external roller to move the fluid in the direction of the squeezing operation of the roller. After the squeezing is completed, the tube is restored by the elasticity of the tube.
  • the present invention relates to a tube rotary pump that fills a tube with fluid and propels and moves the liquid in the tube in the direction of the ironing operation of the roller as a whole.
  • Tube rotary pumps are widely used for transporting liquids and gases.
  • it is effective for applications in which a fluid is moved to another container via a tube that flows through the inside of the fluid when it does not like contamination. This is because the tube that is the flow path of the fluid is moved by squeezing from the outside, so that the fluid does not directly contact the propulsion device.
  • infusion pumps for injecting blood for blood transfusion, infusions, medicinal solutions, and high nutrient liquids enclosed in medical bags into the human body through a dosing tube, toning pumps such as paint, bio-experimental pumps, etc. ing.
  • FIG. 1 shows a conventional tube rotary pump 1.
  • a groove 41 is formed in the rotor 4 engaged with the shaft 3 of the motor 2 and a cylindrical surface around the rotor 4, and two or more freely rotating in the groove 41 and attached to the rotor 4
  • the roller 5 and the tube 6 (a part of the tube 6 is cut and shown for the purpose of clearly showing the rotor 4) and the housing 7.
  • the housing 7 is provided with a peripheral wall 8 whose inner diameter is slightly larger than the outer shape of the rotor 4.
  • the roller 5 is enclosed in the housing 7 by a cover 9.
  • the rotor 4 is rotated and supported by a rotating column 11 formed at the zenith of a dome 10 (here, made of a transparent or translucent material) provided in the cover 9.
  • the cover 9 is fixed to the housing 7 by four mounting screws 12.
  • the tube 6 is bent into a U-shape, and the bent U-shaped portion is housed in a portion inside the housing 7 with the peripheral wall 8 as the outer periphery.
  • the roller 5 presses the tube 6 against the peripheral wall 8, and the roller 5 squeezes the tube 6 in the rotation direction of the rotor 4 to propel and move the fluid filling the tube 6.
  • Examples of such a pump similar to the tube rotary pump 1 include, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-113782 (Patent Document 1 “Roller Pump”) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-254260 (Patent Document 2 “Roller Tubing Pump”). JP 2004-156489 A (Patent Document 3 “Tube Pump”).
  • FIG. 2A and 2B show the main part of the tube rotary pump 1.
  • FIG. 2A shows a case where there are two rollers 5, and
  • FIG. 2B shows a case where there are three rollers 5.
  • the roller 5 is pressing the tube 6 against the peripheral wall 8.
  • the gap between the roller 5 and the peripheral wall 8 is a gap that completely closes the tube 6, that is, a gap that is twice or slightly smaller than the wall thickness of the tube 6. This is to obtain the sealing effect of the tube 6.
  • FIG. 3A and 3B are cross-sectional views of the main part of the tube rotary pump 1 when the roller 5 is squeezing the tube 6.
  • FIG. 3C specifies the cross section along the cutting plane AA that specifies the rotational position of the rotor.
  • FIG. 3C shows the tube rotary pump 1 in the case where there are two rollers 5, and the position of the rotor 4 shown in FIG. 3A or 3B changes according to the rotation operation of the rotor 4, and the two rollers 5 This corresponds to the case of being positioned horizontally or the case of being positioned vertically.
  • FIG. 3A shows a situation where the roller 5 squeezes the tube 6 and presses the tube 6 against the peripheral wall 8.
  • FIG. 3C corresponds to the case where the two rollers 5 are positioned horizontally.
  • FIG. 3B shows a state in which the roller 5 rotates according to the rotor 4 and changes its position, and the tube 6 is not pressed against the peripheral wall 8.
  • FIG. 3C the two rollers 5 are positioned vertically. It corresponds to the case.
  • the tube 6 is restored to its original circular cross-section after being restored. Further, since the tube 6 is held in the groove 41, it does not protrude from the rotor 4.
  • the tube When two rollers 5 are provided on the rotor 4, the tube is squeezed twice for each rotation of the rotor 4, and when three or four rollers 5 are provided on the rotor 4. The tube will be squeezed 3 or 4 degrees per rotation of the rotor 4.
  • the tube rotary pump 1 is thus deformed by crushing the tube 6 with the roller 5 to close the tube 6 and move the closed position in the rotation direction of the rotor 4. As a result, the fluid in the tube 6 is propelled and moved.
  • the tube 6 has a closed line 61 of the tube 6 (a line along the longitudinal direction formed by both ends of the tube cross-section crushed by the roller 5 in the tube 6) that is most fatigued due to deformation, and the tube 6 extends along the closed line. 6 becomes easy to tear.
  • the tube rotary pump 1 has a problem that the pump speed gradually decreases during long-term operation.
  • the tube rotary pump 1 is characterized in that the liquid or gas to be transported is not directly touched by the propulsion mechanism for transport, so that the liquid or gas to be transported is not contaminated by the pump propulsion mechanism.
  • an object of the present invention is to provide a tube rotary pump that slows down the flat deformation of the tube over time and causes little reduction in pump speed even if the tube is continuously operated for a long time. This facilitates the use of safe medical infusion pumps and mass production of high quality paints.
  • the position of the closing line 61 of the tube 6 is changed for each roller 5. By doing so, the flat deformation with time of the tube becomes slow.
  • the rotor 4 is provided with a guide mechanism for the tube 6 and the labor saving is realized.
  • the tube rotary pump of the present invention propels and moves the fluid in the tube by the roller moving the tube.
  • it is composed of a rotor that rotates around the rotation axis within the housing, a motor whose rotation axis matches the rotation axis, and a shaft that transmits the rotation of the motor to the rotor.
  • Two or more rollers that are rotatable in a groove formed around the rotor are disposed.
  • two or more rollers that are rotatable in a groove formed around the rotor are arranged at different positions with respect to the direction of the rotation axis of the rotor. That is, the rotating operation of the rotor imparts to the tube constrained by the groove of the rotor, and the flat deformation position on the tube is changed for each roller.
  • the two or more rollers are attached at different positions in the cylinder around the rotor with respect to the rotational axis direction, and the guide means for guiding the tube connecting the rollers is rotated. It was formed on a cylindrical surface around the child.
  • the guide means is a groove formed on the rotation peripheral surface of the rotor.
  • a fin that protrudes from the inner side surface of the groove is used as the guide means.
  • channel can also be used as a guide means.
  • a plurality of rotors having the guide means are provided.
  • the rotation axes of the plurality of rotors coincide with each other, and the adjacent rotors of the plurality of rotors are arranged so that the positions of the rollers are mirror targets with respect to the adjacent surfaces.
  • a tube inlet is formed on the rotating surface of the rotor.
  • the present invention by changing the flat deformation position by twisting the tube during pump operation, it is possible to configure a tube rotary pump with little reduction in pump speed even if it is operated continuously for a long time.
  • this groove exerts the function of guiding the tube so that the tube comes out of the rotor (hereinafter referred to as “tube” Prevent it from coming off.)
  • a convex portion on the surface of the groove or a fin formed to protrude from the inner side surface of the groove as a tube guiding means on the cylindrical surface around the rotation of the rotor, this convex portion or In addition to preventing the tube from coming off, the fins can exhibit a guiding function, and the frictional load of the rotor against the tube can be reduced. As a result, even when the same pump speed is obtained, the motor load is small and power saving can be achieved.
  • the plurality of rotors are arranged so that the rotation axes coincide with each other.
  • the torsional load applied to each rotor by each tube set in the rotor can be canceled out between the rotors. Therefore, the axial load applied to the shaft of the motor of the drive source can be reduced.
  • the tube can be easily attached to the rotor.
  • FIG. 3A and FIG. 3B It is a disassembled perspective view which shows the conventional tube rotary pump. It is a figure which shows the principal part of the conventional tube rotary pump. It is a figure which shows the principal part of the conventional tube rotary pump. In a conventional tube rotary pump, it is a figure which shows the relationship between a rotor, a roller, a tube, and a groove
  • FIG. 5 shows the overall configuration of the tube rotary pump 101 according to the first embodiment of the present invention.
  • Components that are essentially the same as those of the conventional invention are denoted by the same reference numerals. That is, the motor 2, the shaft 3, the tube 6, the dome 10, the rotating column 11 and the screw 12 are essentially the same as those in the conventional invention.
  • the rotor 401 has two rollers 501 (in the case of two in FIG. 5) or four in the groove 411.
  • the groove 411 has a function of guiding the tube 6 to each roller 501.
  • the housing 701 is provided with a peripheral wall 801 whose inner diameter is slightly larger than the outer shape of the rotor 401.
  • the roller 501 is enclosed in the housing 701 by a cover 901.
  • the rotor 401 is rotationally supported by a rotating column 11 formed at the zenith of the dome 10 (here, made of a transparent or translucent material) provided in the cover 901. Note that the cover 901 is fixed to the housing 701 by four mounting screws 12.
  • the two rollers 501 are mounted at different projection positions on the rotation axis of the rotor 401, that is, the extension line of the shaft 3 (in other words, mounted at different positions with respect to the rotation axis direction), and the groove 411 rotates.
  • the groove 411 connects the two rollers 501 and is formed on the rotation surface of the child 401.
  • the groove 411 functions as a guide groove for the tube 6.
  • the tube 6 stays inside the housing 701 with the peripheral wall 801 as the outer periphery.
  • the roller 501 presses the tube 6 against the peripheral wall 801, squeezes the tube 6 in the rotation direction of the rotor 401, and propels and moves the fluid filling the tube 6.
  • the groove 411 is formed with an inclination angle with respect to the rotation surface of the rotor 401. That is, the groove 411 is meandered on the rotation surface of the rotor 401.
  • the width of the groove 411 is slightly larger than the diameter of the tube 6, and the tube 6 moves along the groove 411 in the axial direction of the rotor 401 according to the rotation of the rotor 401. Therefore, when the rotor 401 rotates, the tube 6 twists and rotates with the groove 411 as a guide groove when viewed from the roller 501.
  • One of the two rollers 501 is attached to the rotor 401 so that the groove 411 is closest to the cover 901, and the other roller 501 is free to rotate where the groove 411 is farthest from the cover 901. It is attached to the rotor 401 in a possible manner.
  • the two rollers 401 are rubbed on different rotation surfaces on the tube 6 caused by the twisting rotation.
  • FIGS. 6A, 6B, and 6C are cross-sectional views showing the main part of the tube rotary pump 101 according to the first embodiment when the roller 501 is squeezing the tube 6.
  • FIG. 6D specifies the cross section at the cutting plane AA that specifies the rotational position of the rotor.
  • FIG. 6A shows a situation where the roller 501 is pressing the tube 6 against the peripheral wall 801 and squeezing it. Since the upper and lower rollers 501 are provided in a groove 411 formed with an inclination angle with respect to the rotation surface of the rotor 401, the upper and lower rollers 501 are positioned on the rotary column 11 side, and the lower The side roller 501 is located on the shaft 3 side of the motor 2.
  • the structure of the groove 411 is such that one end of the tube is fixed by the roller 501 and the other end is forcibly determined along the groove 411 formed on the cylindrical surface around the rotor 401 with the inclination angle.
  • the tube is rotated by twisting.
  • FIG. 6B shows a state where the rotor 401 is rotated 90 degrees from FIG. 6A.
  • the position of the roller 501 is changed according to the rotation of the rotor 401, and the tube 6 is not pressed against the peripheral wall 801.
  • the tube 6 is stored in the groove 411.
  • the tube 6 has been restored to its original circular cross-section after being restored.
  • FIG. 6C shows a state where the rotor 401 is further rotated 90 degrees from FIG. 6B.
  • the position of the roller 501 is changed according to the rotation of the rotor 401, and the roller 501 again presses the tube 6 against the peripheral wall 801 and shows the situation where it is squeezed.
  • the upper roller 501 in the drawing is located on the rotary column 11 side, and the lower roller 501 is located on the shaft 3 side of the motor 2. Accordingly, the position of the tube 6 is located on the rotary column 11 side on the upper side and on the shaft 3 side of the motor 2 on the lower side.
  • FIG. 6C since the rotor 401 is rotated by 180 degrees in total, the upper side and lower side rollers 501 shown in FIG. 6A are positioned on the lower side and the upper side, respectively.
  • the roller 501 is positioned on the shaft 3 side of the motor 2, and the lower roller 501 is positioned on the rotating column 11 side.
  • the roller 501 deforms by crushing the tube 6 to close the tube 6, and moves the closed position in the rotation direction of the rotor 401. Thereby, the fluid in the tube 6 is propelled and moved.
  • the other roller 501 comes to the top in the drawing of FIG. 6C.
  • the groove 411 is twisting and rotating the tube 6 as a guide groove. Therefore, the other roller 501 crushes and deforms the other part of the tube to close it, and the rotor 401 moves in the rotational direction over the next 180 degrees at the closed position.
  • the separation distance between the closing lines 601a and 601b is set by the width of the meandering change on the circumference of the rotor 401 in the groove 411.
  • the change in the cross-section of the tube 6 due to deformation fatigue to a flat shape becomes slow, and the original circular shape is easily maintained for a long time, and as a result, the pump speed is hardly lowered even if the operation is performed for a long time. Therefore, in the first embodiment of the present invention, mass production of a safe medical infusion pump and high-quality paint is facilitated.
  • FIG. 8A and 8B show the rotor 401 and the roller 501 which are the main parts of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A shows a perspective appearance of the main part
  • FIG. 8B shows an appearance seen from the peripheral direction of the rotor 401.
  • the groove 411 serves as a guide means for the tube 6.
  • FIGS. 9A and 9B show the main part of the second embodiment of the present invention.
  • the second embodiment differs from the first embodiment by a rotor 402 instead of the rotor 401, a roller 502 for squeezing the tube 6 instead of the roller 501, and a roller 503 for preventing the tube 6 from shifting laterally.
  • the outline of the guide fin 413 formed on the side wall of the groove 412 having a width larger than the diameter of the tube 6 constitutes a guide space 414 that performs the guiding function of the tube 6.
  • the guide space 414 exhibits a guide function for guiding the tube 6 to each roller 503 with respect to the tube 6. In this respect, it has the same function as the groove 411.
  • the friction load (first embodiment) of the rotor 401 with respect to the tube 6 is changed to the friction load (second embodiment) of the rotor 402 with respect thereto. ).
  • the latter friction load is smaller than the former friction load because the contact area of the guide fin 413 with respect to the tube 6 is smaller than the contact area of the groove 411.
  • the motor load is smaller in the second embodiment than in the first embodiment, and power saving can be achieved.
  • FIG. 10A and FIG. 10B are main part development views when the number of roller sets is three in the first embodiment using the roller 501 and the second embodiment using the roller 501 and the rollers 502 and 503.
  • FIG. 11 shows a main part of the fourth embodiment of the present invention.
  • one rotor unit 403 is formed by combining two rotors 401 of the first embodiment on the same rotation shaft.
  • the rotor unit 403 has two grooves 411 for setting a tube.
  • the two tubes are simultaneously squeezed by the roller 501 so that the liquid can be fed efficiently.
  • the two rotors 401 are arranged so that the rotation axes coincide with each other so that the position of the roller 501 is a mirror object with respect to the adjacent surfaces.
  • the number of rotors 401 constituting the rotor unit 403 is not limited to two as long as it is plural. Moreover, even number or odd number may be sufficient.
  • the same number of rotors can be symmetrical with respect to the position of the roller 501.
  • the axial load applied to the shaft of the motor of the drive source can be reduced as compared with the case where the arrangement is made without consideration.
  • FIG. 12 shows a rotor 404 and a convex part 415 which are the main parts of the fifth embodiment of the present invention.
  • a plurality of convex portions 415 are formed in the groove portion 411 with respect to the rotor 401 of the first embodiment.
  • the roller 51 has basically the same shape as the roller 501 of the first embodiment.
  • the tube When the tube is set in the groove portion 411 of the rotor 404, the tube comes into contact with the convex portion 415. Since the contact area is small compared to the case where the groove 411 does not have the convex portion 415, the friction load is also reduced. Thereby, even when the same pump speed is obtained, the motor load is smaller in the fifth embodiment than in the first embodiment, and power saving can be achieved.
  • FIG. 13 shows a sixth embodiment of the present invention.
  • a tube insertion port 420 is formed on the rotating surface of the rotor 401 of the first embodiment.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
  • constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

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Abstract

【課題】チューブ内の流体を推進移動させるチュービングロータリポンプを長時間使用した場合、チューブが変形疲労を生じて弾性復元力がなくなる為、長時間一定のポンプ速度を維持することが困難である。 【解決手段】本発明はチュービングロータリポンプの回転子に蛇行する案内手段を設け、ポンプ動作中のチューブの捻り回転によりチューブ上の偏平変形位置を変えることにより、長時間連続運転をさせてもポンプ速度の低下の少ないチューブロータリポンプを提供する。

Description

チューブロータリポンプ
　本発明は、弾力性を有するチューブ内にある流体を、当該チューブを外部のローラによりしごくことにより、流体をローラのしごき動作の方向に移動させ、しごき終わった後はチューブの弾性によりチューブが復元することにより流体がチューブ内に満たされ、全体として、ローラのしごき動作の方向にチューブ内の液体を推進移動させるチューブロータリポンプに関する。
　チューブロータリポンプは、液体や気体の輸送に広く使われている。特に、流体物が汚染を嫌う場合にその流体がその内部を流れるチューブを介して他の容器に移動させる用途には有効である。その流体の流路であるチューブを外部からしごいて移動させるため、流体が推進装置とは直接触れることがないからである。
　そのため、医療用のバッグに封入された輸血用血液、輸液、薬液、高栄養液を投薬チューブを介して人体に注入する輸液ポンプ、ペンキ等の調色用ポンプ、バイオ実験用ポンプ等に用いられている。
　図１は従来のチューブロータリポンプ１を示す。回転推進機構はモータ２のシャフト３に係合した回転子４とその周囲である円筒表面には溝４１が形成され、当該溝４１の中にあって回転子４に取り付けた自由回転する２以上のローラ５とチューブ６（回転子４を明確に示すためチューブ６の一部は切断して図示している）とハウジング７から成る。ハウジング７には回転子４の外形より少しその内径の大きい周壁８が設けられている。
　ローラ５はカバー９によりハウジング７に内包される。回転子４はカバー９に具備されているドーム１０（ここでは、透明又は半透明の素材で作られている）の天頂に形成された回転支柱１１により回転支持される。なお、カバー９は４つの取り付けスクリュー１２によりハウジング７に固定されている。
　チューブ６はＵ字に曲げて、その曲げたＵ字部分をハウジング７の内部で周壁８を外周とする部分に収納する。回転子４が回転することによりローラ５がチューブ６を周壁８に押し付け、回転子４の回転方向にローラ５はチューブ６をしごき、チューブ６内を満たす流体を推進移動させる。
　ローラ５が回転子４に形成された溝４１に２つ設けられている場合には、周壁８は回転子４の回転角として３６０度／２＝１８０度より少し大きい円周を形成している（図１はこの場合である）。また、ローラ５が３つ設けられている場合には、周壁８は３６０度／３＝１２０度より少し大きい円周を形成している。
　実用的には、ローラ５が４つ設けられていて、周壁８は３６０度／４＝９０度より少し大きい円周を形成している。このような周壁８の円周により、ローラ５はチューブ６内の流体の逆流を生じることなく、封止効果を維持しつつ流体をしごき動作の方向に推進移動することができる。
　このようなチューブロータリポンプ１と同様のポンプは、例えば、特開２００３－１１３７８２号公報（特許文献１「ローラーポンプ」）、特開２００３－２５４２６０号公報（特許文献２「ローラ式チュービングポンプ」）、特開２００４－１５６４８９号公報（特許文献３「チューブポンプ」）に示されている。
特開２００３－１１３７８２号公報 特開２００３－２５４２６０号公報 特開２００４－１５６４８９号公報
　図２Ａと図２Ｂは、チューブロータリポンプ１の要部を示す。図２Ａではローラ５が２つの場合であり、図２Ｂはローラ５が３つの場合である。何れのロータリポンプであってもローラ５がチューブ６を周壁８に押し付けている状況を示している。
　ローラ５と周壁８との間隙はチューブ６を完全に閉塞させる間隙、即ち、チューブ６の肉厚の２倍かそれより少し小さい間隙である。これはチューブ６の封止効果を得るためである。
　図３Ａと図３Ｂはチューブロータリポンプ１において、ローラ５がチューブ６をしごいている時の要部断面を示す図である。ここで図３Ｃは回転子の回転位置を特定した切断面Ａ－Ａにおける断面を特定する。
　図３Ｃは、ローラ５が２個の場合のチューブロータリポンプ１であり、図３Ａあるいは図３Ｂに示す回転子４の位置は、回転子４の回転動作にしたがって変化し、２個のローラ５が水平に位置している場合あるいは、垂直に位置して場合に対応している。
　図３Ａではローラ５がチューブ６をしごいて周壁８に押し付けている状況を示しており、このとき図３Ｃでは、２個のローラ５が水平に位置している場合に対応している。
　図３Ｂは、ローラ５は回転子４にしたがって回転しその位置が変り、チューブ６は周壁８に押し付けられていない状態を示しており、このとき図３Ｃでは、２個のローラ５が垂直に位置している場合に対応している。
　この場合には、チューブ６は復元してもとの円形の断面に形状に戻っている。また、チューブ６は溝４１内に保持されているため回転子４からはみ出すことはない。
　ローラ５が回転子４に２つ具備されている場合は、回転子４の１回転につきチューブは２度しごかれることとなり、ローラ５が回転子４に３つあるいは４つ具備されている場合は、回転子４の１回転につきチューブは３度あるいは４度しごかれることとなる。
　チューブロータリポンプ１はこのようにローラ５によりチューブ６を押しつぶすことにより変形をさせてチューブ６を閉塞し、その閉塞位置を回転子４の回転方向に移動させる。これによって、チューブ６内の流体を推進移動させるものである。
　よって、このチューブロータリポンプ１を長時間連続運転すると、チューブ６はローラ５による変形疲労を生じ弾性復元力がなくなり、チューブ６の断面は図４に示すようにローラ５による押し付け方向に偏平する形状となる。
　これは、ポンプ速度が（チューブ断面積）×（ローラ間円周距離）×（単位時間当りのしごき回数）で与えられるため、チューブ断面の形状が連続使用前の円形から長時間連続使用により図４のように断面が経時的に偏平形状に変形すると、ポンプ速度が低下することとなる。偏平円の断面積は元の円形断面の断面積より小さいからである。
　また、チューブ６は、チューブ６の閉塞線６１（チューブ６においてローラ５により押しつぶされたチューブ断面の両端が作る長手方向に沿った線）が、変形により最も疲労し、この閉塞線に沿ってチューブ６は裂けやすくなる。
　チューブ６が裂ければ、もはやポンプとして機能しなくなる。何れの場合であってもチューブロータリポンプ１は長期間の運転においてポンプ速度が漸次低下するという問題を生じる。
　チューブロータリポンプ１は、輸送されるべき液体や気体に輸送のための推進機構が直接触れることがないことにより、輸送されるべき液体や気体がポンプの推進機構により汚染されないという特徴がある。
　しかし、ポンプ速度が経時的に低下することは、一定量の輸液が必要な医療用の輸液ポンプや液量の計量精度が要求される絵具の調色に用いる目的にはこのような従来のチューブロータリポンプ１では短時間しか使用ができないことを意味する。
　そこで、本発明はチューブの経時的偏平変形を緩慢にし、長時間連続運転をさせてもポンプ速度の低下の少ないチューブロータリポンプを提供することを目的とする。これにより、安全な医療用輸液ポンプの使用や高品質の絵具の量産が容易となる。
　具体的には、チューブ６の閉塞線６１の位置がそれぞれのローラ５ごとに変化するようにする。そうすることにより、チューブの経時的な偏平変形が緩慢になる。本発明では、このような変化を回転子４がチューブ６の案内機構を具備するとともに省力化を実現している。
　本発明のチューブロータリポンプは、ローラがチューブをしごく動作をすることで、チューブ内の流体を推進移動させる。その構造上としては、ハウジング内で回転軸線を中心に回転する回転子と、回転子の回転軸線と回転軸が一致するモータと、モータの回転を回転子に伝達するシャフトとにより構成されており、回転子の周囲に形成した溝の中で回転自在な２以上のローラを配置している。
　そして回転子の周囲に形成した溝の中で回転自在な２以上のローラを、回転子の回転軸線方向上に対して、それぞれ異なる位置に配置することで上記課題の解決手段とした。即ち、回転子の溝に拘束されたチューブに回転子の回転動作が捻り回転を与え、ローラごとにチューブ上の偏平変形位置を変えるものである。
　具体的には、当該２以上のローラは当該回転子の周囲の円筒内において当該回転軸線方向上に対して異なった位置に取り付けられて、当該ローラを繋ぐ当該チューブの案内する案内手段を当該回転子の周囲の円筒面に形成した。
　より具体的には、前記案内手段を回転子の回転周囲面に形成した溝とする。または、溝の内部側面から突出して形成したフィンを案内手段とする。あるいは、溝の表面に形成した複数の凸部を案内手段とすることもできる。
　更に、上記課題の他の解決手段として、前記案内手段を持つ回転子を複数備えた態様がある。このとき複数の回転子の回転軸は一致しており、複数の回転子の内隣り合う回転子を当該隣り合う面に対して前記ローラの位置がミラー対象となるように配置する。また、回転子の回転面にチューブ差入口を形成する。
　本発明によれば、ポンプ動作中のチューブの捻り回転により偏平変形位置を変えることにより、長時間連続運転をさせてもポンプ速度の低下の少ないチューブロータリポンプを構成することができる。
　また、回転子の回転周囲の円筒面に、チューブの案内手段としての溝を形成することにより、この溝がチューブの案内機能を発揮し、チューブが回転子の外に出ること（以下、「チューブ外れ」という。）を防ぐ。
　また、回転子の回転周囲の円筒面に、チューブの案内手段として、溝の表面に凸部を、あるいは、溝の内部側面から突出して形成されたフィンを、形成することにより、この凸部またはフィンが案内機能を発揮し、チューブ外れを防ぐことに加え、チューブに対する回転子の摩擦負荷を小さくできる。その結果、同じポンプ速度を得る場合でも、モータ負荷が小さく省電力化を図ることができる。
　また、複数の回転子の内隣り合う回転子を当該隣り合う面に対して前記ローラの位置がミラー対象となるようにして、回転軸を一致させて配置することにより、ポンプ動作中に複数の回転子にセットされた各チューブが各回転子に加える捻り荷重を、各回転子の間で互いに相殺することができる。その為、駆動源のモータのシャフトにかかる軸方向の負荷を低減できる。
　また、回転子にチューブの外径よりも少し大きな切り欠き状のチューブ差入れ口を設けることにより、チューブを回転子に装着しやすくなる。
従来のチューブロータリポンプを示す分解斜視図である。 従来のチューブロータリポンプの要部を示す図である。 従来のチューブロータリポンプの要部を示す図である。 従来のチューブロータリポンプにおいて、回転子、ローラとチューブと溝の関係を示す図である。 従来のチューブロータリポンプにおいて、回転子、ローラとチューブと溝の関係を示す図である。 図３Ａおよび図３Ｂの断面を指示し、回転子の回転位置を特定する図である。 チューブ６の断面形状が経時的に偏平形状となった状態を示す図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプを示す分解斜視図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプにおいて、回転子、ローラとチューブと溝の関係を示す図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプにおいて、回転子、ローラとチューブと溝の関係を示す図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプにおいて、回転子、ローラとチューブと溝の関係を示す図である。 図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃの断面を指示し、回転子の回転位置を特定する図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプで使用したチューブの状態を示す図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプの回転子とローラ部を示す斜視図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプの回転子とローラ部を示す図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプの回転子とローラ部を示す斜視図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプの回転子とローラ部を示す図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプの回転子とローラ部の展開図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプの回転子とローラ部の展開図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプにおいて２つの回転子を組み合わせた形態の例を示す図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプの回転子とローラ部を示す斜視図である。 本発明の実施例に係わるチューブロータリポンプを示す分解斜視図である。
　図５は本発明にかかる第１の実施例に対するチューブロータリポンプ１０１の全体の構成を示す。従来の発明と本質的に同一のものは同一の番号をつけて示している。即ち、モータ２とシャフト３、並びにチューブ６と、ドーム１０、回転支柱１１及びスクリュー１２は本質的に従来の発明と同一である。
　回転子４０１はローラ５０１を２個（図５では２個の場合を示す）ないし４個をその溝４１１に有する。溝４１１はチューブ６を各ローラ５０１に案内する機能を有する。ハウジング７０１には回転子４０１の外形より少しその内径の大きい周壁８０１が設けられている。ローラ５０１はカバー９０１によりハウジング７０１に内包される。
　回転子４０１はカバー９０１に具備されているドーム１０（ここでは、透明又は半透明の素材で作られている）の天頂に形成された回転支柱１１により回転支持される。なお、カバー９０１は４つの取り付けスクリュー１２によりハウジング７０１に固定されている。
　２つのローラ５０１は回転子４０１の回転軸線即ちシャフト３の延長線上において異なった投影位置に取り付けられて（言い換えれば、回転軸線方向上に対して異なった位置に取り付けられて）、溝４１１は回転子４０１の回転面に形成されていて、当該溝４１１は当該２つのローラ５０１を繋いでいる。当該溝４１１はチューブ６の案内溝として働く。
　チューブ６は周壁８０１を外周としてハウジング７０１の内部に留まる。回転子４０１が回転することにより、ローラ５０１がチューブ６を周壁８０１に押し付け、回転子４０１の回転方向にチューブ６をしごき、チューブ６内を満たす流体を推進移動させる。
　ローラ５０１が回転子４０１に形成された溝４１１に２つ設けられている場合には、溝４１１は回転子４０１の回転面に対して傾斜角を持って形成されている。即ち、回転子４０１の回転面において溝４１１は蛇行して形成されている。
　また、溝４１１の幅は、チューブ６の直径より少し大きく、チューブ６は回転子４０１の回転にしたがって回転子４０１の軸方向に溝４１１にしたがって動く。そのため回転子４０１が回転することにより、チューブ６はローラ５０１から見て溝４１１を案内溝として捻り回転することとなる。
　溝４１１の位置が最もカバー９０１に近いところに２つのローラ５０１の一方が自由回転できる態様で回転子４０１に取り付けられ、溝４１１の位置が最もカバー９０１に遠いところに他方のローラ５０１が自由回転できる態様で回転子４０１に取り付けられている。
　チューブ６は溝４１１の中に収納されているため、２つのローラ４０１により前記の捻り回転により生じたチューブ６上の異なる回転面でしごかれることとなる。
　図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは第１の実施例のチューブロータリポンプ１０１において、ローラ５０１がチューブ６をしごいている時の要部断面を示す図である。ここで図６Ｄは回転子の回転位置を特定した切断面Ａ－Ａにおける断面を特定する。
　図６Ａではローラ５０１がチューブ６を周壁８０１に押し付けてしごいている状況を示している。回転子４０１の回転面に対して傾斜角を持って形成された溝４１１内に具備されているため、上下の２つのローラ５０１は、上部側のローラ５０１は回転支柱１１側に位置し、下部側のローラ５０１はモータ２のシャフト３側に位置する。
　このような溝４１１の構造は、ローラ５０１でチューブの一端を固定し、他端を回転子４０１の周囲の円筒表面に形成した溝４１１にそって、この傾斜角をもって方向を強制的に決めるため、チューブに捻りによる回転が生じる。
　図６Ｂは回転子４０１が図６Ａより９０度回転した状態を示している。この場合、ローラ５０１は回転子４０１の回転にしたがってその位置が変りチューブ６は周壁８０１に押し付けられていない状態を示す。チューブ６は溝４１１の中に納まっている。また、チューブ６は復元してもとの円形の断面に形状に戻っている。
　図６Ｃは、回転子４０１が図６Ｂより更に９０度回転した状態を示している。この場合、ローラ５０１は回転子４０１の回転にしたがってその位置が変り再びローラ５０１がチューブ６を周壁８０１に押し付けてしごいている状況を示している。
　図６Ａでは、図面における上部側のローラ５０１は回転支柱１１側に位置し、下部側のローラ５０１はモータ２のシャフト３側に位置する。それにしたがって、チューブ６の位置が、上部側では回転支柱１１側に位置し、下部側ではモータ２のシャフト３側に位置する。
　一方、図６Ｃでは、回転子４０１が合計１８０度回転したため、図６Ａにあった上部側と下部側のローラ５０１はそれぞれ下部側と上部側に位置することとなり、チューブ６の位置が、上部側のローラ５０１はモータ２のシャフト３側に位置し、下部側のローラ５０１は回転支柱１１側に位置することとなる。
　回転子４０１が回転するとローラ５０１はチューブ６を押しつぶすことにより変形をさせてチューブ６を閉塞し、その閉塞位置を回転子４０１の回転方向に移動させる。これによって、チューブ６内の流体を推進移動させる。
　ローラ５０１が図６Ａと６Ｃにある場合ではチューブ６を変形させる位置が異なる。即ち、回転子４０１が回転し、図面において上部側のローラ５０１の手前方向に図面において下部側のローラ５０１が後方に回転し、手前方向に周壁８０１が存在する場合を考えると、図６Ａでは、上部側のローラ５０１が回転することにより、チューブ６を変形させ内部の流体を推進移動させる。
　回転子４０１が１８０度にわたって回転した後は、他方のローラ５０１が図６Ｃの図面において上部に来る。このとき、溝４１１は案内溝としてチューブ６を捻り回転していることなる。したがって、他方のローラ５０１はチューブの他の部分を押しつぶし変形をさせて閉塞し、その閉塞位置を回転子４０１が次の１８０度にわたって回転方向に移動させる。
　これによって、チューブ６内の流体を推進移動させる。回転子４０１の前者の１８０度の回転と、後者の１８０度の回転では、チューブ６は溝４１１の中に収納されているため、２つの回転子４０１によりチューブ６の異なる回転面でしごかれることとなる。即ち、チューブ６の閉塞線６０１ａと６０１ｂがチューブ６の断面上では異なる位置となる。その位置の変化は、チューブの蛇行の幅できまる。
　そこで、これら閉塞線６０１ａと６０１ｂの離間距離は溝４１１の回転子４０１の円周上の蛇行の変化の幅により設定する。こうすることにより、図７に示すようにチューブ６の変形疲労は閉塞線６０１ａと閉塞線６０１ｂの２つになり、チューブ６の疲労は半減することとなる。
　そうすると、変形疲労によるチューブ６の断面が偏平形状に変形する変化は緩慢となり、元の円形が長時間維持されやすく、その結果、長時間の運転をさせてもポンプ速度の低下が少ない。従って、本発明の第１実施例では、安全な医療用輸液ポンプや高品質の絵具の量産が容易となる。
　図８Ａと図８Ｂは本発明の第１実施例の要部である回転子４０１とローラ５０１を示している。図８Ａは要部の斜視外観を示し、図８Ｂは回転子４０１の周辺の方向から見た外観を示している。溝４１１はチューブ６の案内手段となっている。
　図９Ａと図９Ｂは本発明の第２の実施例の要部を示している。第２の実施例は第１の実施例とは、回転子４０１に代えて回転子４０２により、ローラ５０１に代えてチューブ６をしごくためのローラ５０２とチューブ６が横ズレしないためのローラ５０３により構成され、更に溝４１１に代えて、チューブ６の直径より大きい幅の溝４１２の側壁に形成されたガイドフィン４１３の輪郭がチューブ６の案内機能を果たすガイド空間４１４を構成している。
　ガイド空間４１４はチューブ６に対して、各ローラ５０３にチューブ６を導く案内機能を発揮する。この点において溝４１１と同機能を有する。溝４１１を、ガイドフィン４１３を利用したガイド空間４１４に代えることにより、チューブ６に対する回転子４０１の摩擦負荷（第１の実施例）を、それに対する回転子４０２の摩擦負荷（第２の実施例）にすることができる。
　後者の摩擦負荷は、チューブ６に対するガイドフィン４１３の接触面積が溝４１１の接触面積より小さいため、前者の摩擦負荷より小さい。このことにより、同じポンプ速度を得る場合でも、第２の実施例では第１の実施例より、モータ負荷が小さく省電力化を図ることができる。
　図１０Ａと図１０Ｂはローラ５０１を用いる第１の実施例とローラ５０１とローラ５０２と５０３を用いる第２の実施例においてローラセットの個数を３つとした場合の要部展開図を示す。
　即ち、これら図面は回転子４０１と回転子４０２が一回転した場合の回転表面をその回転にしたがって展開したものであって、ローラ５０１とローラ５０２と５０３のセットが３つ具備されている状態において、溝４１１とローラ４０１、ガイドフィン４１３とガイド空間４１４とローラ５０２と５０３のセット及びローラ５０１とローラ５０２の相対関係を明確にしている。
　図１１は本発明の第４の実施例の要部を示している。第４の実施例は第１の実施例の回転子４０１を同一の回転軸に２つ重ね合わせるかたちで組み合わせて１つの回転子ユニット４０３とした。当然に回転子ユニット４０３には、チューブをセットする溝４１１が２つある。
　したがって、チューブを２本セットした状態で使用するとき、２本のチューブが各々同時にローラ５０１によってしごかれることにより、効率良く送液することができる。
　また、２つの回転子４０１は、隣り合う面に対してローラ５０１の位置がミラー対象となるようにして、回転軸を一致させて配置している。これにより、ポンプ動作中に２つの回転子４０１にセットされる各チューブが各回転子４０１に加える荷重の向きは、２つの回転子の間で互いに相殺する方向に生じる。その為、駆動源のモータシャフトにかかる軸方向の負荷を低減できる。
　尚、回転子ユニット４０３を構成する回転子４０１の個数は、複数であれば２つでなくともよい。また、偶数個でも奇数個でもよい。複数ある各回転子４０１の回転軸を一致させ、且つ、隣り合う面に対してローラ５０１の位置がミラー対象となるようにした場合には、同数の回転子をローラ５０１の位置の対称性を考慮しないで配置した場合よりも、駆動源のモータのシャフトにかかる軸方向の負荷を低減できる。
　図１２は本発明の第５の実施例の要部である回転子４０４と凸部４１５を示している。第５の実施例の回転子４０４は第１の実施例の回転子４０１に対して、溝部４１１に複数の凸部４１５が形成されている。ローラ５１は、実施例１のローラ５０１と基本的には同一形状である。
　回転子４０４の溝部４１１にチューブをセットした場合、チューブは凸部４１５で接触する。　溝部４１１に凸部４１５が無い場合と比較して接触面積が小さいため、摩擦負荷も小さくなる。このことにより、同じポンプ速度を得る場合でも、第５の実施例では第１の実施例より、モータ負荷が小さく省電力化を図ることができる。
　図１３は本発明の第６の実施例を示している。第６の実施例では第１の実施例の回転子４０１の回転面にチューブ差入れ口４２０を形成した。回転子４０１に、チューブ６の外径よりも少し大きな切り欠き状のチューブ差入れ口４２０を設けることにより、チューブ６を回転子４０１に装着しやすくなる。
　なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　１、１０１　チューブロータリポンプ
　２　モータ
　３　シャフト
　４、４０１、４０２、４０４　回転子
　５、５１、５０１、５０２、５０３　ローラ
　６　チューブ
　７、７０１　ハウジング
　８、８０１　周壁
　９、９０１　カバー
１０　ドーム
１１　回転支柱
１２　スクリュー
４１、４１１、４１２　溝
６１、６０１ａ、６０１ｂ　閉塞線
４０３　回転子ユニット
４１３　ガイドフィン
４１４　ガイド空間
４１５ 凸部
４２０　チューブ差入れ口

Claims (6)

  1. 　ハウジングと、
    　当該ハウジング内の回転軸線を中心に回転する回転子と、
    　当該回転軸線に沿って回転軸が一致するモータと、
    　当該モータの回転を当該回転子に伝達するシャフトと、
    により構成されてなり、
    　当該回転子は当該シャフトに係合した当該回転子の周囲に形成された溝と、当該溝の中で回転自在にとりつけられた２つ以上のローラとにより構成されてなり、当該ハウジングと当該ローラの間にチューブを位置させ、当該回転子を当該モータにより回転駆動することにより、当該チューブを当該ローラがしごき当該チューブ内の流体を推進移動させるチューブロータリポンプにおいて、
    　当該２以上のローラは当該回転子の周囲の円筒内において当該回転軸線方向上に対して異なった位置に取り付けられて、当該ローラを繋ぐ当該チューブを案内する案内手段が当該回転子の周囲の円筒面に形成されていることを特徴とするチューブロータリポンプ。
  2. 　前記案内手段が前記回転子の周囲の円筒面に形成された前記溝であることを特徴とする
    請求項１に記載するチューブロータリポンプ。
  3. 　前記案内手段が前記回転子の回転周囲面に形成された前記溝の内部側面から突出して形成されたフィンであることを特徴とする
    請求項１に記載するチューブロータリポンプ。
  4. 　前記案内手段は、前記溝の表面に形成した複数の凸部であることを特徴する
    請求項１に記載するチューブロータリポンプ。
  5. 　前記チューブロータリポンプは、前記回転軸と一致する複数の回転子を有し、
    　当該複数の回転子の内隣り合う回転子は当該隣り合う面に対して前記ローラの位置がミラー対象となることを特徴とする
    　請求項１ないし請求項４のいずれかに記載するチューブロータリポンプ。
  6. 　前記回転子の回転面にチューブ差入口が形成されていることを特徴とする
    　請求項１ないし請求項５のいずれかに記載するチューブロータリポンプ。
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