チューブポンプ
【課題】ハウジングの円筒内周面とこの円筒内周面に沿って公転する少なくとも１つ以上のローラとの間に収容されたチューブを、ローラの公転運動に伴って蠕動させることによりチューブの入口端部から送り込まれた液体をチューブの出口側端部に転送するチューブポンプにおいて、チューブの寿命が長く、チューブの交換頻度の低いものを提供する。
【解決手段】ハウジングの一部に、円筒内周面の周方向に沿って内歯歯車を形成し、チューブと接触しないローラの円筒面に、ローラを自転させる為、内歯歯車と係合する外歯歯車をその周方向に形成し、少なくともハウジングの円筒内周面においてローラがチューブと接触を始める入口側領域とローラがチューブとの接触を終了する出口側領域には内歯歯車を形成しない構成とした。
【解決手段】ハウジングの一部に、円筒内周面の周方向に沿って内歯歯車を形成し、チューブと接触しないローラの円筒面に、ローラを自転させる為、内歯歯車と係合する外歯歯車をその周方向に形成し、少なくともハウジングの円筒内周面においてローラがチューブと接触を始める入口側領域とローラがチューブとの接触を終了する出口側領域には内歯歯車を形成しない構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングの円筒内周面とこの円筒内周面に沿って公転する少なくとも１つ以上のローラとの間に収容されたチューブを、ローラの公転運動に伴って蠕動させることによりチューブの入口端部から送り込まれた液体をチューブの出口側端部に転送するチューブポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を比較的小流量で転送するために、特許文献１に記載されているもののようなチューブポンプが利用されている。チューブポンプは、円筒形状の内周面を有するハウジングと、この円筒内周面の円周方向に沿って周回移動（公転）するローラを有する。チューブは、ハウジングの円筒内周面の円周方向に沿って配置されている。ローラを公転させると、ローラがチューブを押しつぶしながらチューブの長さ方向に移動することになり、これによってチューブが蠕動してチューブ内の液体がチューブの入口側から出口側に転送される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−３２９８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されるような従来のチューブポンプにおいては、駆動軸に固定されたアームにてローラを支持し、モータによって駆動軸を回転駆動することによって、ケーシングの内壁に沿ってローラを周回運動（公転）させている。
【０００５】
上記のように、チューブポンプのローラは、チューブを押しつぶしながらその外周面上を移動する。そのため、チューブとローラの間に働く摩擦力によって、チューブはその入口側から出口側に引きずられる。このため、チューブの入口側端部が液体の供給源（タンクなど）のコネクタから外れないように、チューブの入口側端部とコネクタを強固に固着させる必要がある。
【０００６】
チューブの入口側端部がコネクタに固着しているため、チューブとローラの間に働く摩擦力によって、チューブは長さ方向の引張荷重を受ける。この引張荷重がチューブとローラに働く摩擦力を超えると、ローラがチューブ上を滑るか転がるかして、引張荷重が緩和される。そして、ローラが移動すると、摩擦力が発生して再びチューブに引張荷重が加わる。このように、チューブに加わる引張荷重は周期的に変動する、すなわちチューブには繰り返し荷重が加わることになるため、チューブは比較的短時間のうちに疲労破壊を起こす可能性がある。このため、従来のチューブポンプにおいては、比較的高い頻度でチューブを交換する必要があった。
【０００７】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、チューブの寿命が長く、チューブの交換頻度の低いチューブポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明のチューブポンプにおいては、ハウジングの一部に、円筒内周面の周方向に沿って内歯歯車を形成し、チューブと接触しないローラの円筒面に、ローラを自転させる為、内歯歯車と係合する外歯歯車をその周方向に形成し、少なくともハウジングの円筒内周面においてローラがチューブと接触を始める入口側領域とローラがチューブとの接触を終了する出口側領域には内歯歯車を形成しない。
【０００９】
ここで、ハウジングが、その一面側にローラ及びチューブが配置される板状のベースと、ローラ及びチューブを収容し且つベースの一面を覆うようにベースに取り付けられるキャップとから成る構成としてもよい。
【００１０】
ここで、内歯歯車がキャップに形成されている。或いは、内歯歯車はベースに形成されている。
【００１１】
また、ローラの円筒面に形成された外歯歯車のピッチ円の径が、前記ローラにおいて前記チューブと当接する円筒面の径と等しい構成とすることが好ましい。
【００１２】
また、本発明のチューブポンプにおいては、ハウジング内にローラをハウジングの円筒内周面に沿って公転させるためのローラ支持部材を設け、ローラ支持部材に前記ローラをその軸回りに回転可能に支持する軸部を設け、この軸部に軸支されるローラの軸受穴は手前側が太径部で奥側が細径部となる段差付きであり、ローラ支持部材の軸部も又軸受穴の太径部及び細径部のそれぞれに摺動可能に嵌合する段差付きの軸である。
【００１３】
また、軸受穴の太径部とローラ支持部材の軸部との間の隙間が軸受穴の細径部とローラ支持部材の軸部との間の隙間より大きい構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のチューブポンプによれば、ローラを公転させると、ハウジングに設けられた内歯歯車とローラに設けられた外歯歯車との係合により、ローラが自転するようになっている。このため、ローラはチューブ上を転がりながら公転することになり、チューブに加わる摩擦力の大きさは小さくなる。これにより、上記摩擦力に起因するチューブへの引張荷重もまた小さなものとなる。また、チューブがローラに殆ど押しつぶされていない状態で自転するローラがチューブに接触すると、チューブがローラに巻き込まれ、出口側端部から入口側端部に向かう引張荷重がチューブに加わるが、本発明のチューブポンプにおいては、ハウジングの円筒内周面においてローラがチューブと接触を始める入口側領域とローラがチューブとの接触を終了する出口側領域には内歯歯車は形成されていないため、チューブがローラに巻き込まれることはない。このように、本発明のチューブポンプにおいては、チューブとローラとの間の摩擦力による引張荷重も、チューブがローラに巻き込まれることによって生じる引張荷重も発生しないため、チューブが疲労破壊しにくくなり、チューブの寿命を長いものとすることができる。また、チューブに加わる引張荷重の大きさが小さいものとなるため、チューブの入口側端部及び出口側端部をコネクタに強固に固着させる必要はなく、液体輸送システムへのチューブポンプの組み込みが容易なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態のチューブポンプの正面図である。
【図２】図２は図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】図３は図２のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図４】図４は本発明の第２の実施の形態のチューブポンプの側断面図である。
【図５】図５は本発明の第２の実施の形態のローラのローラ本体及び歯車部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のチューブポンプの正面図を示したものである。また、図２は、図１のＩ−Ｉ断面図である。
【００１７】
図１及び２に示されるように、本実施形態のチューブポンプ１は、ベース１０、キャップ２０、一対のローラ３０、ローラ支持部材４０及びチューブ５０を有する。チューブ５０の入口側端部５１は液体供給源（タンクなど）にコネクタを介して接続されるものであり、液体供給源から供給される液体は、チューブポンプ１によってチューブ５０の出口側端部５２に転送される。
【００１８】
ベース１０は、略円盤形状の部材であり、その一面１５（図２中左側）には、円環形状の溝１１（図２）が形成されている。この溝１１には、キャップ２０内に配置される一対のローラ３０のベース１０側端部（図２中右側）から突出した突出部３１が差し込まれる。突出部３１は前記円環形状の溝１１に対して摺動可能であり、該溝１１が突出部３１をガイドすることにより、ローラ３０の運動は、この溝１１に沿った周回運動（公転）と、ローラ３０の軸周りの回転（自転）のみに制限される。
【００１９】
キャップ２０は、ベース１０の一面１５を覆うようにベース１０に着脱自在に取り付けられる片端閉塞の円筒形状の部材であり、その円筒外周面には入口管２１及び出口管２２が形成されている。チューブ５０は、キャップ２０の円筒内周面２３に沿って配置されており、その入口側端部５１及び出口側端部５２は入口管２１及び出口管２２を介してキャップ２０の外部に露出している。
【００２０】
ローラ支持部材４０は、図２に示されるように、主軸４１と、先端部４１ａの近傍でキャップ２０の半径方向に突出している一対のアーム４２と、アーム４２の中途から主軸４１の基端部４１ｂに向かう方向（図中右方向）に突出する一対の副軸４３を有する。
【００２１】
ベース１０の略中央には貫通孔１２が形成されており、主軸４１はこの貫通孔１２に摺動可能に差し込まれる。また、キャップ２０の閉塞側の内周底面２４の略中央には、主軸４１の先端部４１ａ（図２中左側）が摺動可能に差し込まれるようになっている軸受部２５が形成されている。主軸４１は、基端部４１ｂ（図２中右側）側と先端部４１ａ側の双方が、夫々ベース１０の貫通孔１２及びキャップ２０の軸受部２５に回転可能に保持され、その軸周りに回動可能となっている。
【００２２】
なお、主軸４１の基端部４１ａには、図示しないモータの駆動軸が図示しない減速ギアボックスを介して接続されており、モータによって主軸４１を回転させることができるようになっている。
【００２３】
ローラ３０のキャップ２０側（図２中左側）には、ローラ３０の軸方向に延びる軸受穴３２が形成されており、副軸４３は、この軸受穴３２に摺動可能に差し込まれ、これによりローラ３０は副軸４３に対して回動可能に支持される。
【００２４】
ここで、副軸４３は、基端側の太径部４３ａと、先端側の細径部４３ｃと、太径部４３ａと細径部４３ｃとの間に配置された中径部４３ｂとを有する段差付き円柱形状となっている。軸受穴３２もまた、副軸４３に対応した段差付きの形状となっている。副軸４３の基端側を太径として副軸４３の曲げ剛性を大きくしているため、副軸４３がチューブ５０の弾力に対して殆ど弾性変形しないようになっている。このため、ローラ３０は、十分に大きい荷重でチューブ５０をキャップ２０の円筒内周面２３に押しつけて、漏れなくチューブ５０を押しつぶすことができる。
【００２５】
一方、ローラ３０の軸受穴３２において太径となっている（すなわち、ローラ３０が薄肉となっている）箇所は、副軸４３の太径部４３ａに対応する手前側部分のみであり、軸受穴３２の奥側は細径であり、その部分におけるローラ３０は肉厚となっている。このように、本実施形態のローラ３０は、全体としては十分に肉厚となっており、チューブ５０の弾力に十分耐えられるだけの剛性を有している。
【００２６】
なお、本実施形態においては、上記のように副軸４３及び軸受穴３２を段差付きの円柱形状としているが、副軸４３をテーパ軸とし、且つ軸受穴３２をテーパ穴としてもよい。ただし、副軸４３及び軸受穴３２をテーパ形状とすると、チューブ５０の弾力によってローラ３０に半径方向の荷重が加わった時に、副軸４３をローラ３０から離す方向の分力が発生するため、本実施形態のように副軸４３及び軸受穴３２を段差付きの円柱形状とすることがより望ましい。
【００２７】
以上説明した構成のローラ支持部材４０の主軸４１を外部のモータによって回転駆動すると、ローラ３０は、主軸４１を中心に所定方向（図１中時計回り方向）に公転する。図１及び２に示されるように、ローラ３０は、キャップ２０の円筒内周面２３との間でチューブ５０を挟み込んで押しつぶしながら公転し、これによってチューブ５０は蠕動運動をする。この蠕動運動によって、チューブ５０内の液体が、入口側端部５１から出口側端部５２に向かって転送される。
【００２８】
本実施形態のチューブポンプ１は、ローラ３０とチューブ５０との間に働く摩擦力を低減させるために、ローラ３０を自転させる機構を有している。以下、ローラ自転機構について説明する。
【００２９】
図３は、図２にＩＩ−ＩＩ断面図である。図２及び３に示されるように、ローラ３０のローラ円筒面の一部には、外歯歯車３３が形成され、また、キャップ２０の円筒内周面２３の一部には前記外歯歯車と噛み合う内歯歯車２６が形成されている。ローラ支持部材４０の主軸４１を回転させると、ローラ３０の外歯歯車３３とキャップ２０の内歯歯車２６との係合により、ローラ３０はその公転に伴って、公転方向とは逆方向（図１中反時計回り）に自転する。この自転により、ローラ３０は、チューブ５０の外周面上を転がりながら移動することになり、チューブ５０とローラ３０との間に働く摩擦力が大幅に軽減される。
【００３０】
ローラ３０の自転によるローラ円筒面３４（図１、図２）の周速と、ローラ３０の公転によるローラ円筒面３４の周速を等しくするため、ローラ円筒面３４の径と、外歯歯車３３のピッチ円３３ａの径は等しくなっている。このため、ローラ３０はチューブ５０上で滑ることなく転がり、両者の間に働く摩擦力は極めて小さくなる。
【００３１】
本実施形態のチューブポンプ１は、チューブ５０とローラ３０との間に働く摩擦力の大きさが小さいため、チューブ５０の入口側端部５１及び出口側端部５２をチューブポンプ１の外部のコネクタと接続する際に、外れないように各端部をコネクタに固着させなくても、ローラ３０とチューブ５０との間に働く摩擦力によってチューブ５０が入口側端部５１側から出口側端部５２側に引っ張られてチューブ５０がコネクタから外れることはない。また、チューブ５０に加わる負荷が小さくなるため、チューブ５０が疲労破壊しにくくなり、チューブ５０の長寿命化が実現される。
【００３２】
さらに、ローラ３０とチューブ５０との間に働く摩擦力によってチューブ５０が入口側端部５１から出口側端部５２に向けて引っ張られることも、この引張に対するチューブ５０の弾力によってローラ３０がチューブ５０上で滑ることもない。このため、複数本のチューブをローラ３０で蠕動させ、各チューブに供給される液体を転送するような場合に、ローラ３０と特定のチューブの滑りによって特定のチューブ内の液体の転送のタイミングが他のチューブ内の液体の転送のタイミングからずれることは無い。すなわち、本実施形態のチューブポンプ１は、複数本のチューブに供給される液体の転送のタイミングの同期を取りながら、液体の転送を行うことが可能である。
【００３３】
また、図１及び３に示されるように、公転するローラ３０がチューブ５０と接触を始める入口管２１近傍の領域αと、ローラ３０とチューブ５０との接触が終わる出口管２２近傍の領域βには、内歯歯車２６は形成されていない。領域α及びβの位置でローラが自転しているとローラ３０の自転にチューブ５０が巻き込まれてチューブ５０が出口側端部５２から入口側端部５１に向けて引っ張られるが、本実施形態においては、少なくとも領域α及びβの位置では、キャップ２０の円筒内周面２３には内歯歯車２６が形成されていない為、ローラ３０の外歯歯車３３は内歯歯車２６と係合せず、自転しないので、このため、本実施形態のチューブポンプ１においては、領域α及びβの位置でローラ３０にチューブ５０が巻き込まれることはない。
【００３４】
以上説明した本発明の第１の実施の形態においては、ローラ３０の外歯歯車３３に係合する内歯歯車２６がキャップ２０に形成されていたが、本発明は上記の構成に限定されるものではない。以下に説明する本発明の第２の実施形態に示されるチューブポンプのように、ベース１０に内歯歯車が設けられる構成としてもよい。尚、この第２の実施形態においても、少なくとも前記領域α及びβの位置においては、ベース１０に内歯歯車が形成されていないのは、第１の実施形態と同様である。
【００３５】
本発明の第２の実施形態によるチューブポンプ１’の側断面図（図１のＩ−Ｉ断面図に相当するもの）である。なお、本実施形態のチューブポンプ１’と第１の実施形態のチューブポンプ１とは、ベースとキャップのどちらに内歯歯車が形成されているか、及びこれに伴うローラの構成を除いて同一である。そのため、以下の説明においては、第１の実施形態と同様の部材については第１の実施形態のものと同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３６】
本実施形態のチューブポンプ１’においては、チューブ５０を蠕動させるためのローラ１３０が、キャップ２０側（図４中左側）に配置されたローラ本体１３１と、ベース１０側（図中右側）に配置された歯車部１３２とに分かれている。ローラ本体１３１と歯車部１３２は、後述する連結機構によって一体に連結されており、歯車部１３２がベース１０設けられた内歯歯車と噛み合うことによって、ローラ１３０全体をその軸回りに自転させることができるようになっている。
【００３７】
ローラ本体１３１はローラ円筒面１３１ａを有し、このローラ円筒面１３１ａがキャップ２０の円筒内周面２３との間でチューブ５０を押しつぶすようになっている。ローラ本体１３１のキャップ２０側の端部には、ベース１０側に向かって延びる軸受穴１３１ｂが形成されており、チューブポンプ１’のローラ支持部材４０の副軸４３がこの軸受穴１３１ｂに差し込まれる事により、ローラ本体１３１は副軸４３に対して回転可能に支持される。
【００３８】
ベース１０の一面（図中左側）には、円形の凹部１６が形成されている。また、凹部１６の底面に、円環形状の溝１１が形成されている。この溝１１には、歯車部１３２のベース１０側端部から突出した突出部１３２ａが差し込まれる。突出部１３２ａは溝１１に対して摺動可能であり、溝１１が突出部１３２ａをガイドすることにより、ローラ３０の運動は、この溝１１に沿った周回運動（公転）と、ローラ１３０の軸周りの回転（自転）のみに制限される。
【００３９】
歯車部１３２の円筒面には、外歯歯車１３２ｂが形成されている。また、ベース１０の凹部１６の円筒内周面に内歯歯車１６ａが形成されている。ローラ支持部材４０の主軸４１を回転させると、その回転運動がローラ１３０に伝わってローラ１３０が公転する。そして、歯車部１３２の外歯歯車１３２ｂとベース１０の内歯歯車１６ａとの係合により、ローラ１３０の公転に伴って、ローラ１３０は、公転方向とは逆方向に自転する。
【００４０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様、ローラ１３０の自転によるローラ円筒面１３１ａの周速と、ローラ１３０の公転によるローラ円筒面１３１ａの周速を等しくするため、ローラ円筒面１３１ａの径と、外歯歯車１３２ｂのピッチ円の径は等しくなっている。このため、ローラ１３０はチューブ５０上で滑ることなく転がり、両者の間に働く摩擦力は極めて小さくなる。
【００４１】
ローラ１３０のローラ本体１３１と歯車部１３２の連結機構について以下に説明する。図５は、ローラ本体１３１のベース１０側端部及び歯車部１３２のキャップ２０側端部を示す斜視図である。図５に示されるように、ローラ本体１３１のベース１０側端面１３１ｃには、ローラ本体１３１の軸方向に延びる十字形状の連結孔１３１ｄが形成されている。また、歯車部１３２のキャップ２０側端面１３２ｃには、歯車部１３２の軸方向に延びる十字形状の係合突起１３２ｄが形成されている。そして、係合突起１３２ｄを連結孔１３１ｄに嵌め込む事により、ローラ本体１３１と歯車部１３２が同軸に連結され、ローラ１３０が形成される。
【符号の説明】
【００４２】
１、１’ チューブポンプ
１０ ベース
１６ａ 内歯歯車
２０ キャップ
２３ 円筒内周面
２６ 内歯歯車
３０ ローラ
３２ 軸受穴
３３ 外歯歯車
３４ ローラ円筒面
４０ ローラ支持部材
４１ 主軸
４２ アーム
４３ 副軸
４３ａ 太径部
４３ｂ 中径部
４３ｃ 細径部
５０ チューブ
１３０ ローラ
１３１ ローラ本体
１３１ａ ローラ円筒面
１３１ｂ 軸受穴
１３２ 歯車部
１３２ｂ 外歯歯車
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングの円筒内周面とこの円筒内周面に沿って公転する少なくとも１つ以上のローラとの間に収容されたチューブを、ローラの公転運動に伴って蠕動させることによりチューブの入口端部から送り込まれた液体をチューブの出口側端部に転送するチューブポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を比較的小流量で転送するために、特許文献１に記載されているもののようなチューブポンプが利用されている。チューブポンプは、円筒形状の内周面を有するハウジングと、この円筒内周面の円周方向に沿って周回移動（公転）するローラを有する。チューブは、ハウジングの円筒内周面の円周方向に沿って配置されている。ローラを公転させると、ローラがチューブを押しつぶしながらチューブの長さ方向に移動することになり、これによってチューブが蠕動してチューブ内の液体がチューブの入口側から出口側に転送される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−３２９８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示されるような従来のチューブポンプにおいては、駆動軸に固定されたアームにてローラを支持し、モータによって駆動軸を回転駆動することによって、ケーシングの内壁に沿ってローラを周回運動（公転）させている。
【０００５】
上記のように、チューブポンプのローラは、チューブを押しつぶしながらその外周面上を移動する。そのため、チューブとローラの間に働く摩擦力によって、チューブはその入口側から出口側に引きずられる。このため、チューブの入口側端部が液体の供給源（タンクなど）のコネクタから外れないように、チューブの入口側端部とコネクタを強固に固着させる必要がある。
【０００６】
チューブの入口側端部がコネクタに固着しているため、チューブとローラの間に働く摩擦力によって、チューブは長さ方向の引張荷重を受ける。この引張荷重がチューブとローラに働く摩擦力を超えると、ローラがチューブ上を滑るか転がるかして、引張荷重が緩和される。そして、ローラが移動すると、摩擦力が発生して再びチューブに引張荷重が加わる。このように、チューブに加わる引張荷重は周期的に変動する、すなわちチューブには繰り返し荷重が加わることになるため、チューブは比較的短時間のうちに疲労破壊を起こす可能性がある。このため、従来のチューブポンプにおいては、比較的高い頻度でチューブを交換する必要があった。
【０００７】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、チューブの寿命が長く、チューブの交換頻度の低いチューブポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明のチューブポンプにおいては、ハウジングの一部に、円筒内周面の周方向に沿って内歯歯車を形成し、チューブと接触しないローラの円筒面に、ローラを自転させる為、内歯歯車と係合する外歯歯車をその周方向に形成し、少なくともハウジングの円筒内周面においてローラがチューブと接触を始める入口側領域とローラがチューブとの接触を終了する出口側領域には内歯歯車を形成しない。
【０００９】
ここで、ハウジングが、その一面側にローラ及びチューブが配置される板状のベースと、ローラ及びチューブを収容し且つベースの一面を覆うようにベースに取り付けられるキャップとから成る構成としてもよい。
【００１０】
ここで、内歯歯車がキャップに形成されている。或いは、内歯歯車はベースに形成されている。
【００１１】
また、ローラの円筒面に形成された外歯歯車のピッチ円の径が、前記ローラにおいて前記チューブと当接する円筒面の径と等しい構成とすることが好ましい。
【００１２】
また、本発明のチューブポンプにおいては、ハウジング内にローラをハウジングの円筒内周面に沿って公転させるためのローラ支持部材を設け、ローラ支持部材に前記ローラをその軸回りに回転可能に支持する軸部を設け、この軸部に軸支されるローラの軸受穴は手前側が太径部で奥側が細径部となる段差付きであり、ローラ支持部材の軸部も又軸受穴の太径部及び細径部のそれぞれに摺動可能に嵌合する段差付きの軸である。
【００１３】
また、軸受穴の太径部とローラ支持部材の軸部との間の隙間が軸受穴の細径部とローラ支持部材の軸部との間の隙間より大きい構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のチューブポンプによれば、ローラを公転させると、ハウジングに設けられた内歯歯車とローラに設けられた外歯歯車との係合により、ローラが自転するようになっている。このため、ローラはチューブ上を転がりながら公転することになり、チューブに加わる摩擦力の大きさは小さくなる。これにより、上記摩擦力に起因するチューブへの引張荷重もまた小さなものとなる。また、チューブがローラに殆ど押しつぶされていない状態で自転するローラがチューブに接触すると、チューブがローラに巻き込まれ、出口側端部から入口側端部に向かう引張荷重がチューブに加わるが、本発明のチューブポンプにおいては、ハウジングの円筒内周面においてローラがチューブと接触を始める入口側領域とローラがチューブとの接触を終了する出口側領域には内歯歯車は形成されていないため、チューブがローラに巻き込まれることはない。このように、本発明のチューブポンプにおいては、チューブとローラとの間の摩擦力による引張荷重も、チューブがローラに巻き込まれることによって生じる引張荷重も発生しないため、チューブが疲労破壊しにくくなり、チューブの寿命を長いものとすることができる。また、チューブに加わる引張荷重の大きさが小さいものとなるため、チューブの入口側端部及び出口側端部をコネクタに強固に固着させる必要はなく、液体輸送システムへのチューブポンプの組み込みが容易なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態のチューブポンプの正面図である。
【図２】図２は図１のＩ−Ｉ断面図である。
【図３】図３は図２のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図４】図４は本発明の第２の実施の形態のチューブポンプの側断面図である。
【図５】図５は本発明の第２の実施の形態のローラのローラ本体及び歯車部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のチューブポンプの正面図を示したものである。また、図２は、図１のＩ−Ｉ断面図である。
【００１７】
図１及び２に示されるように、本実施形態のチューブポンプ１は、ベース１０、キャップ２０、一対のローラ３０、ローラ支持部材４０及びチューブ５０を有する。チューブ５０の入口側端部５１は液体供給源（タンクなど）にコネクタを介して接続されるものであり、液体供給源から供給される液体は、チューブポンプ１によってチューブ５０の出口側端部５２に転送される。
【００１８】
ベース１０は、略円盤形状の部材であり、その一面１５（図２中左側）には、円環形状の溝１１（図２）が形成されている。この溝１１には、キャップ２０内に配置される一対のローラ３０のベース１０側端部（図２中右側）から突出した突出部３１が差し込まれる。突出部３１は前記円環形状の溝１１に対して摺動可能であり、該溝１１が突出部３１をガイドすることにより、ローラ３０の運動は、この溝１１に沿った周回運動（公転）と、ローラ３０の軸周りの回転（自転）のみに制限される。
【００１９】
キャップ２０は、ベース１０の一面１５を覆うようにベース１０に着脱自在に取り付けられる片端閉塞の円筒形状の部材であり、その円筒外周面には入口管２１及び出口管２２が形成されている。チューブ５０は、キャップ２０の円筒内周面２３に沿って配置されており、その入口側端部５１及び出口側端部５２は入口管２１及び出口管２２を介してキャップ２０の外部に露出している。
【００２０】
ローラ支持部材４０は、図２に示されるように、主軸４１と、先端部４１ａの近傍でキャップ２０の半径方向に突出している一対のアーム４２と、アーム４２の中途から主軸４１の基端部４１ｂに向かう方向（図中右方向）に突出する一対の副軸４３を有する。
【００２１】
ベース１０の略中央には貫通孔１２が形成されており、主軸４１はこの貫通孔１２に摺動可能に差し込まれる。また、キャップ２０の閉塞側の内周底面２４の略中央には、主軸４１の先端部４１ａ（図２中左側）が摺動可能に差し込まれるようになっている軸受部２５が形成されている。主軸４１は、基端部４１ｂ（図２中右側）側と先端部４１ａ側の双方が、夫々ベース１０の貫通孔１２及びキャップ２０の軸受部２５に回転可能に保持され、その軸周りに回動可能となっている。
【００２２】
なお、主軸４１の基端部４１ａには、図示しないモータの駆動軸が図示しない減速ギアボックスを介して接続されており、モータによって主軸４１を回転させることができるようになっている。
【００２３】
ローラ３０のキャップ２０側（図２中左側）には、ローラ３０の軸方向に延びる軸受穴３２が形成されており、副軸４３は、この軸受穴３２に摺動可能に差し込まれ、これによりローラ３０は副軸４３に対して回動可能に支持される。
【００２４】
ここで、副軸４３は、基端側の太径部４３ａと、先端側の細径部４３ｃと、太径部４３ａと細径部４３ｃとの間に配置された中径部４３ｂとを有する段差付き円柱形状となっている。軸受穴３２もまた、副軸４３に対応した段差付きの形状となっている。副軸４３の基端側を太径として副軸４３の曲げ剛性を大きくしているため、副軸４３がチューブ５０の弾力に対して殆ど弾性変形しないようになっている。このため、ローラ３０は、十分に大きい荷重でチューブ５０をキャップ２０の円筒内周面２３に押しつけて、漏れなくチューブ５０を押しつぶすことができる。
【００２５】
一方、ローラ３０の軸受穴３２において太径となっている（すなわち、ローラ３０が薄肉となっている）箇所は、副軸４３の太径部４３ａに対応する手前側部分のみであり、軸受穴３２の奥側は細径であり、その部分におけるローラ３０は肉厚となっている。このように、本実施形態のローラ３０は、全体としては十分に肉厚となっており、チューブ５０の弾力に十分耐えられるだけの剛性を有している。
【００２６】
なお、本実施形態においては、上記のように副軸４３及び軸受穴３２を段差付きの円柱形状としているが、副軸４３をテーパ軸とし、且つ軸受穴３２をテーパ穴としてもよい。ただし、副軸４３及び軸受穴３２をテーパ形状とすると、チューブ５０の弾力によってローラ３０に半径方向の荷重が加わった時に、副軸４３をローラ３０から離す方向の分力が発生するため、本実施形態のように副軸４３及び軸受穴３２を段差付きの円柱形状とすることがより望ましい。
【００２７】
以上説明した構成のローラ支持部材４０の主軸４１を外部のモータによって回転駆動すると、ローラ３０は、主軸４１を中心に所定方向（図１中時計回り方向）に公転する。図１及び２に示されるように、ローラ３０は、キャップ２０の円筒内周面２３との間でチューブ５０を挟み込んで押しつぶしながら公転し、これによってチューブ５０は蠕動運動をする。この蠕動運動によって、チューブ５０内の液体が、入口側端部５１から出口側端部５２に向かって転送される。
【００２８】
本実施形態のチューブポンプ１は、ローラ３０とチューブ５０との間に働く摩擦力を低減させるために、ローラ３０を自転させる機構を有している。以下、ローラ自転機構について説明する。
【００２９】
図３は、図２にＩＩ−ＩＩ断面図である。図２及び３に示されるように、ローラ３０のローラ円筒面の一部には、外歯歯車３３が形成され、また、キャップ２０の円筒内周面２３の一部には前記外歯歯車と噛み合う内歯歯車２６が形成されている。ローラ支持部材４０の主軸４１を回転させると、ローラ３０の外歯歯車３３とキャップ２０の内歯歯車２６との係合により、ローラ３０はその公転に伴って、公転方向とは逆方向（図１中反時計回り）に自転する。この自転により、ローラ３０は、チューブ５０の外周面上を転がりながら移動することになり、チューブ５０とローラ３０との間に働く摩擦力が大幅に軽減される。
【００３０】
ローラ３０の自転によるローラ円筒面３４（図１、図２）の周速と、ローラ３０の公転によるローラ円筒面３４の周速を等しくするため、ローラ円筒面３４の径と、外歯歯車３３のピッチ円３３ａの径は等しくなっている。このため、ローラ３０はチューブ５０上で滑ることなく転がり、両者の間に働く摩擦力は極めて小さくなる。
【００３１】
本実施形態のチューブポンプ１は、チューブ５０とローラ３０との間に働く摩擦力の大きさが小さいため、チューブ５０の入口側端部５１及び出口側端部５２をチューブポンプ１の外部のコネクタと接続する際に、外れないように各端部をコネクタに固着させなくても、ローラ３０とチューブ５０との間に働く摩擦力によってチューブ５０が入口側端部５１側から出口側端部５２側に引っ張られてチューブ５０がコネクタから外れることはない。また、チューブ５０に加わる負荷が小さくなるため、チューブ５０が疲労破壊しにくくなり、チューブ５０の長寿命化が実現される。
【００３２】
さらに、ローラ３０とチューブ５０との間に働く摩擦力によってチューブ５０が入口側端部５１から出口側端部５２に向けて引っ張られることも、この引張に対するチューブ５０の弾力によってローラ３０がチューブ５０上で滑ることもない。このため、複数本のチューブをローラ３０で蠕動させ、各チューブに供給される液体を転送するような場合に、ローラ３０と特定のチューブの滑りによって特定のチューブ内の液体の転送のタイミングが他のチューブ内の液体の転送のタイミングからずれることは無い。すなわち、本実施形態のチューブポンプ１は、複数本のチューブに供給される液体の転送のタイミングの同期を取りながら、液体の転送を行うことが可能である。
【００３３】
また、図１及び３に示されるように、公転するローラ３０がチューブ５０と接触を始める入口管２１近傍の領域αと、ローラ３０とチューブ５０との接触が終わる出口管２２近傍の領域βには、内歯歯車２６は形成されていない。領域α及びβの位置でローラが自転しているとローラ３０の自転にチューブ５０が巻き込まれてチューブ５０が出口側端部５２から入口側端部５１に向けて引っ張られるが、本実施形態においては、少なくとも領域α及びβの位置では、キャップ２０の円筒内周面２３には内歯歯車２６が形成されていない為、ローラ３０の外歯歯車３３は内歯歯車２６と係合せず、自転しないので、このため、本実施形態のチューブポンプ１においては、領域α及びβの位置でローラ３０にチューブ５０が巻き込まれることはない。
【００３４】
以上説明した本発明の第１の実施の形態においては、ローラ３０の外歯歯車３３に係合する内歯歯車２６がキャップ２０に形成されていたが、本発明は上記の構成に限定されるものではない。以下に説明する本発明の第２の実施形態に示されるチューブポンプのように、ベース１０に内歯歯車が設けられる構成としてもよい。尚、この第２の実施形態においても、少なくとも前記領域α及びβの位置においては、ベース１０に内歯歯車が形成されていないのは、第１の実施形態と同様である。
【００３５】
本発明の第２の実施形態によるチューブポンプ１’の側断面図（図１のＩ−Ｉ断面図に相当するもの）である。なお、本実施形態のチューブポンプ１’と第１の実施形態のチューブポンプ１とは、ベースとキャップのどちらに内歯歯車が形成されているか、及びこれに伴うローラの構成を除いて同一である。そのため、以下の説明においては、第１の実施形態と同様の部材については第１の実施形態のものと同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３６】
本実施形態のチューブポンプ１’においては、チューブ５０を蠕動させるためのローラ１３０が、キャップ２０側（図４中左側）に配置されたローラ本体１３１と、ベース１０側（図中右側）に配置された歯車部１３２とに分かれている。ローラ本体１３１と歯車部１３２は、後述する連結機構によって一体に連結されており、歯車部１３２がベース１０設けられた内歯歯車と噛み合うことによって、ローラ１３０全体をその軸回りに自転させることができるようになっている。
【００３７】
ローラ本体１３１はローラ円筒面１３１ａを有し、このローラ円筒面１３１ａがキャップ２０の円筒内周面２３との間でチューブ５０を押しつぶすようになっている。ローラ本体１３１のキャップ２０側の端部には、ベース１０側に向かって延びる軸受穴１３１ｂが形成されており、チューブポンプ１’のローラ支持部材４０の副軸４３がこの軸受穴１３１ｂに差し込まれる事により、ローラ本体１３１は副軸４３に対して回転可能に支持される。
【００３８】
ベース１０の一面（図中左側）には、円形の凹部１６が形成されている。また、凹部１６の底面に、円環形状の溝１１が形成されている。この溝１１には、歯車部１３２のベース１０側端部から突出した突出部１３２ａが差し込まれる。突出部１３２ａは溝１１に対して摺動可能であり、溝１１が突出部１３２ａをガイドすることにより、ローラ３０の運動は、この溝１１に沿った周回運動（公転）と、ローラ１３０の軸周りの回転（自転）のみに制限される。
【００３９】
歯車部１３２の円筒面には、外歯歯車１３２ｂが形成されている。また、ベース１０の凹部１６の円筒内周面に内歯歯車１６ａが形成されている。ローラ支持部材４０の主軸４１を回転させると、その回転運動がローラ１３０に伝わってローラ１３０が公転する。そして、歯車部１３２の外歯歯車１３２ｂとベース１０の内歯歯車１６ａとの係合により、ローラ１３０の公転に伴って、ローラ１３０は、公転方向とは逆方向に自転する。
【００４０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様、ローラ１３０の自転によるローラ円筒面１３１ａの周速と、ローラ１３０の公転によるローラ円筒面１３１ａの周速を等しくするため、ローラ円筒面１３１ａの径と、外歯歯車１３２ｂのピッチ円の径は等しくなっている。このため、ローラ１３０はチューブ５０上で滑ることなく転がり、両者の間に働く摩擦力は極めて小さくなる。
【００４１】
ローラ１３０のローラ本体１３１と歯車部１３２の連結機構について以下に説明する。図５は、ローラ本体１３１のベース１０側端部及び歯車部１３２のキャップ２０側端部を示す斜視図である。図５に示されるように、ローラ本体１３１のベース１０側端面１３１ｃには、ローラ本体１３１の軸方向に延びる十字形状の連結孔１３１ｄが形成されている。また、歯車部１３２のキャップ２０側端面１３２ｃには、歯車部１３２の軸方向に延びる十字形状の係合突起１３２ｄが形成されている。そして、係合突起１３２ｄを連結孔１３１ｄに嵌め込む事により、ローラ本体１３１と歯車部１３２が同軸に連結され、ローラ１３０が形成される。
【符号の説明】
【００４２】
１、１’ チューブポンプ
１０ ベース
１６ａ 内歯歯車
２０ キャップ
２３ 円筒内周面
２６ 内歯歯車
３０ ローラ
３２ 軸受穴
３３ 外歯歯車
３４ ローラ円筒面
４０ ローラ支持部材
４１ 主軸
４２ アーム
４３ 副軸
４３ａ 太径部
４３ｂ 中径部
４３ｃ 細径部
５０ チューブ
１３０ ローラ
１３１ ローラ本体
１３１ａ ローラ円筒面
１３１ｂ 軸受穴
１３２ 歯車部
１３２ｂ 外歯歯車
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングの円筒内周面と該円筒内周面に沿って公転する少なくとも１つ以上のローラとの間に収容されたチューブを、前記ローラの公転運動に伴って蠕動させることにより、前記チューブの入口端部から送り込まれた液体を前記チューブの出口側端部に転送するチューブポンプであって、
前記ハウジングの一部に、前記円筒内周面の周方向に沿って内歯歯車を形成し、
前記チューブと接触しない前記ローラの円筒面に、該ローラを自転させる為、該内歯歯車と係合する外歯歯車をその周方向に形成し、
少なくとも前記円筒内周面において前記ローラが前記チューブと接触を始める入口側領域と前記ローラが前記チューブとの接触を終了する出口側領域には、前記内歯歯車を形成しない
ことを特徴とするチューブポンプ。
【請求項２】
前記ハウジングが、その一面側に前記ローラ及び前記チューブが配置される板状のベースと、該ローラ及びチューブを収容し該ベースの一面を覆うように該ベースに取り付けられるキャップとから成ることを特徴とする請求項１に記載のチューブポンプ。
【請求項３】
前記内歯歯車が前記キャップに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のチューブポンプ。
【請求項４】
前記内歯歯車が前記ベースに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のチューブポンプ。
【請求項５】
前記ローラの円筒面に形成された外歯歯車のピッチ円の径が、前記ローラにおいて前記チューブと当接する円筒面の径と等しいことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のチューブポンプ。
【請求項６】
ハウジングの円筒内周面と該円筒内周面に沿って公転する少なくとも１つ以上のローラとの間に収容されたチューブを、前記ローラの公転運動に伴って蠕動させることにより、前記チューブの入口端部から送り込まれた液体を前記チューブの出口側端部に転送するチューブポンプにおいて、
前記ハウジング内には、前記ローラをハウジングの円筒内周面に沿って公転させるためのローラ支持部材を設け、
該ローラ支持部材には、前記ローラをその軸回りに回転可能に支持する軸部を設け、
前記軸部に軸支されるローラの軸受穴は、手前側が太径部で奥側が細径部となる段差付きであり、
前記ローラ支持部材の軸部も、前記軸受穴の太径部及び細径部のそれぞれに摺動可能に嵌合する段差付きの軸である
ことを特徴とするチューブポンプ。
【請求項７】
前記軸受穴の太径部とローラ支持部材の軸部との間の隙間が前記軸受穴の細径部とローラ支持部材の軸部との間の隙間より大きいことを特徴とする請求項６に記載のチューブポンプ。
【請求項８】
前記ハウジングの一部に、前記円筒内周面の周方向に沿って内歯歯車を形成し、
前記チューブと接触しない前記ローラの円筒面に、該ローラを自転させる為、該内歯歯車と係合する外歯歯車をその周方向に形成し、
少なくとも前記円筒内周面において前記ローラが前記チューブと接触を始める入口側領域と前記ローラが前記チューブとの接触を終了する出口側領域には、前記内歯歯車を形成しない
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のチューブポンプ。
【請求項１】
ハウジングの円筒内周面と該円筒内周面に沿って公転する少なくとも１つ以上のローラとの間に収容されたチューブを、前記ローラの公転運動に伴って蠕動させることにより、前記チューブの入口端部から送り込まれた液体を前記チューブの出口側端部に転送するチューブポンプであって、
前記ハウジングの一部に、前記円筒内周面の周方向に沿って内歯歯車を形成し、
前記チューブと接触しない前記ローラの円筒面に、該ローラを自転させる為、該内歯歯車と係合する外歯歯車をその周方向に形成し、
少なくとも前記円筒内周面において前記ローラが前記チューブと接触を始める入口側領域と前記ローラが前記チューブとの接触を終了する出口側領域には、前記内歯歯車を形成しない
ことを特徴とするチューブポンプ。
【請求項２】
前記ハウジングが、その一面側に前記ローラ及び前記チューブが配置される板状のベースと、該ローラ及びチューブを収容し該ベースの一面を覆うように該ベースに取り付けられるキャップとから成ることを特徴とする請求項１に記載のチューブポンプ。
【請求項３】
前記内歯歯車が前記キャップに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のチューブポンプ。
【請求項４】
前記内歯歯車が前記ベースに形成されていることを特徴とする請求項２に記載のチューブポンプ。
【請求項５】
前記ローラの円筒面に形成された外歯歯車のピッチ円の径が、前記ローラにおいて前記チューブと当接する円筒面の径と等しいことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のチューブポンプ。
【請求項６】
ハウジングの円筒内周面と該円筒内周面に沿って公転する少なくとも１つ以上のローラとの間に収容されたチューブを、前記ローラの公転運動に伴って蠕動させることにより、前記チューブの入口端部から送り込まれた液体を前記チューブの出口側端部に転送するチューブポンプにおいて、
前記ハウジング内には、前記ローラをハウジングの円筒内周面に沿って公転させるためのローラ支持部材を設け、
該ローラ支持部材には、前記ローラをその軸回りに回転可能に支持する軸部を設け、
前記軸部に軸支されるローラの軸受穴は、手前側が太径部で奥側が細径部となる段差付きであり、
前記ローラ支持部材の軸部も、前記軸受穴の太径部及び細径部のそれぞれに摺動可能に嵌合する段差付きの軸である
ことを特徴とするチューブポンプ。
【請求項７】
前記軸受穴の太径部とローラ支持部材の軸部との間の隙間が前記軸受穴の細径部とローラ支持部材の軸部との間の隙間より大きいことを特徴とする請求項６に記載のチューブポンプ。
【請求項８】
前記ハウジングの一部に、前記円筒内周面の周方向に沿って内歯歯車を形成し、
前記チューブと接触しない前記ローラの円筒面に、該ローラを自転させる為、該内歯歯車と係合する外歯歯車をその周方向に形成し、
少なくとも前記円筒内周面において前記ローラが前記チューブと接触を始める入口側領域と前記ローラが前記チューブとの接触を終了する出口側領域には、前記内歯歯車を形成しない
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のチューブポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１９６５３８（Ｐ２０１０−１９６５３８Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４０５９８（Ｐ２００９−４０５９８）
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（５９２０７７９９２）株式会社ウエルコ (9)
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（５９２０７７９９２）株式会社ウエルコ (9)
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