(57)【要約】【課題】搬送物の搬送効率を向上可能な管体を提供することを目的とする。【解決手段】外筒と、外筒の内周側に設けられた内筒と、外筒と内筒との間に設けられた第１気室とを備え、第１気室への流体の供給により内筒を求心方向に膨張させて当該内筒内の搬送物を搬送する膨縮体と、膨縮体に連結され、軸方向に伸縮する筒状の伸縮体と、伸縮体を伸縮させる駆動手段とを備えるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、外筒の内周側に設けられた内筒と、前記外筒と前記内筒との間に設けられた第１気室とを備え、第１気室への流体の供給により前記内筒を求心方向に膨張させて当該内筒内の搬送物を搬送する膨縮体と、
前記膨縮体に連結され、軸方向に伸縮する筒状の伸縮体と、
前記伸縮体を伸縮させる駆動手段と、を備える管体。
【請求項２】
前記外筒は、軸方向への伸長が規制され、前記第１気室内への流体の供給により放射方向に膨張し、前記膨縮体を軸方向に収縮可能に構成された請求項１に記載の管体。
【請求項３】
前記伸縮体は、外側筒と、外側筒の内周側に設けられた内側筒と、を備え、
前記駆動手段が、外側筒と内側筒とを同期して軸方向に圧縮，伸長させることにより伸縮する請求項１又は請求項２に記載の管体。
【請求項４】
前記伸縮体は、外側筒と、外側筒の内周側に設けられた内側筒と、を備え、
前記駆動手段が外側筒と内側筒とを相対的に軸方向に移動させることにより伸縮する請求項１又は請求項２に記載の管体。
【請求項５】
前記伸縮体は、前記外側筒と前記内側筒とで区画される第２気室を備え、前記第２気室への流体の給排により伸縮する請求項３又は請求項４に記載の管体。
【請求項６】
前記伸縮体を前記膨縮体に直列に配列した請求項１乃至請求項５いずれかに記載の管体。
【請求項７】
前記伸縮体を前記膨縮体の外周に複数配列し、各伸縮体の各端部を膨縮体の各端部と連結した請求項１乃至請求項５いずれかに記載の管体。
【請求項８】
前記伸縮体の内周側に前記膨縮体が設けられ、該膨縮体の端部と伸縮体の端部とを連結した請求項１に記載の管体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管体に関し、特に液体やスラリー等の流体や固体、又は固液混合物等の搬送物の搬送効率の向上を可能とする管体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１には、金属、硬質合成樹脂等の変形しない材料で構成された外筒の内周側に内筒を設け、外筒及び内筒それぞれの両端部を固定部材で固定し、外筒と内筒との間に加圧用媒体を供給するための通路を設け、この通路に加圧用媒体を供給することにより内筒を求心方向に膨張させるポンプユニットを複数連結することで構成されたポンプが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９６６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のポンプでは、蠕動運動を模すように、連結された各ポンプユニットの内筒を求心方向に膨張させる工程を上流側から下流側へと順次繰り返すことにより、搬送物を下流側へと押し出すように搬送しているため、搬送速度の向上に限界があるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、搬送物の搬送効率を向上可能な管体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】
【０００６】
上記課題を解決するための管体の構成として、外筒と、外筒の内周側に設けられた内筒と、外筒と内筒との間に設けられた第１気室とを備え、第１気室への流体の供給により内筒を求心方向に膨張させて当該内筒内の搬送物を搬送する膨縮体と、膨縮体に連結され、軸方向に伸縮する筒状の伸縮体と、伸縮体を伸縮させる駆動手段とを備える構成とした。
本構成によれば、膨縮体を膨張させた状態で伸縮体を収縮、或は伸長させることにより、搬送物を収縮方向、或は伸長方向に押し出すことができるので、搬送効率を向上させることができる。
また、管体の他の構成として、外筒は、軸方向への伸長が規制され、第１気室内への流体の供給により放射方向に膨張し、膨縮体を軸方向に収縮可能に構成した。
本構成によれば、膨縮体の膨張にともない軸方向に収縮するため、膨縮体の膨張による搬送物の移動に加えて、軸方向への収縮分さらに搬送物を移動させることができるので、搬送物の搬送効率をより向上させることができる。
また、管体の他の構成として、伸縮体が、外側筒と、外側筒の内周側に設けられた内側筒とを備えるように構成し、駆動手段が外側筒と内側筒とを同期して軸方向に圧縮，伸長させることにより伸縮するようにしたり、駆動手段が外側筒と内側筒とを相対的に軸方向に移動させることにより伸縮するようにした。
また、管体の他の構成として、伸縮体が外側筒と内側筒とで区画される第２気室を備えるように構成し、第２気室への流体の給排により伸縮することにより、膨縮体に用いる流体と伸縮体の伸縮に用いる流体を共通化することができる。
また、管体の他の構成として、伸縮体を膨縮体に直列に配列するようにしたことにより、膨縮体を膨張させた状態で伸縮体を収縮、或は伸長させることにより、搬送物を収縮方向、或は伸長方向に押し出すことができるので、搬送効率を向上させることができる。
また、管体の他の構成として、伸縮体を膨縮体の外周に複数配列し、各伸縮体の各端部を膨縮体の各端部と連結するようにしたことにより、膨縮体を膨張させた状態で各伸縮体を収縮させることにより、内筒を求心方向により膨張させることができるので、内筒内から搬送物をより多く搬送させることができる。
また、管体の他の構成として、伸縮体の内周側に膨縮体が設けられ、該膨縮体の端部と伸縮体の端部とを連結したことにより、膨縮体を膨張させた状態で膨縮体を収縮させることにより、内筒を求心方向により膨張させることができるので、内筒内から搬送物をより多く搬送させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】管体の構成例を示す図である。
【図２】膨張体の概略構成図である。
【図３】伸縮体の概略構成図である。
【図４】管体の動作を示す図である。
【図５】管体の他の動作を示す図である。
【図６】管体の他の動作を示す図である。
【図７】管体の他の構成例を示す図である。
【図８】伸縮体の他の形態を示す図である。
【図９】伸縮体の他の形態を示す図である。
【図１０】膨縮体の他の形態を示す図である。
【図１１】管体の他の構成例を示す図である。
【図１２】管体の他の構成例を示す図である。
【０００８】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、管体２の一構成例を示す図である。管体２は、図示しない既設の配管の途中や搬入側の端部に設けられる。図１に示すように、管体２は、膨縮体５と伸縮体５０とを連結して構成される。
【００１０】
図２は、膨縮体５の一構成例を示す軸方向断面図及び径方向断面図である。図２（ａ），（ｂ）に示すように、膨縮体５は、内筒１１と、内筒１１の外周面に沿って同軸に設けられた外筒１２と、一対のエンドプレート１５；１５が設けられている。即ち、膨縮体５は、外筒１２の内周面に沿って内筒１１が設けられ、外筒１２及び内筒１１の両端部が一対のエンドプレート１５；１５に閉塞されている。内筒１１は、例えば０．２〜５ｍｍ程度の厚さのゴム、エラストマーなどの伸縮可能なマトリックス材料を円筒状に成形して構成される。内筒１１には、軸方向に沿って一端から他端まで延長する拘束体１３が複数本（この実施の形態では４本）埋設される。本実施形態では、拘束体１３は、４本を周方向に均等な間隔で９０°毎に埋設されている。 
【００１１】
拘束体１３には、例えば炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維等の繊維のロービング（繊維を引き揃えたもの）、ヤーン（撚りをかけたもの）、コード（合糸したもの）や、金属のワイヤなど、引張弾性率が内筒１１を形成するマトリックス材料の弾性率以上のものが適用される。例えば、内筒１１は、筒状の型材の外周にラテックスゴムを塗布し、次いで拘束体１３を配材し、さらにその上からラテックスゴムを塗布し、架橋させた後に、離型することで円筒状に成形される。
なお、拘束体１３は、上述のように、繊維状のものを別途設けることの他に、内筒１１の基材であるマトリックス材料により形成することもできる。
【００１２】
外筒１２は、金属、硬質合成樹脂等の空気の圧力等によって変形しない材料からなる筒体により構成される。外筒１２は、内周面の軸方向中央に円周方向に沿って周回する溝８と、この溝８から外周面に貫通する孔３０を備える。上述の内筒１１は、外筒１２の内周に沿って設けられ、軸方向の両端が外筒１２にそれぞれ固定される。具体的には、内筒１１は、端部を拡径方向に折り曲げ、環状のエンドプレート１５；１５と外筒１２の端面との間で挟み込んで固定される。なお、内筒１１の固定方法は、上記の方法に限定されるものではなく、例えば、円筒状の内筒１１の両端部を内周側から押えリングによって外筒１２の内周面に押し付けて固定してもよい。
【００１３】
各エンドプレート１５は、平板状の円環体からなり、例えば、外筒１２の端面に図外のボルト等の固定手段により固定される。なお、外筒１２へのエンドプレート１５；１５の固定方法は、これに限定されず、例えば、エンドプレート１５；１５の内周を外筒１２の外周にねじ込む等の固定方法により外筒１２に固定するようにしても良い。
各エンドプレート１５には、膨縮体５を他の膨縮体５や伸縮体５０と連結するための、軸方向に貫通する複数の孔１８が同一円周上に均等な間隔で設けられている。
【００１４】
図２（ｃ），（ｄ）に示すように、膨縮体５は、上述の孔３０を介して溝８に空気を供給することにより、内筒１１と外筒１２との間に空気が入り込み、内筒１１を求心方向に膨張する。つまり、溝８は、内筒１１と外筒１２との間に形成された環状の気室を構成する。内筒１１の膨張は、各拘束体１３の拘束により、内筒１１における拘束体１３同士の間の部分が求心方向に膨張し、供給した空気を排出することにより元の円筒形状に復帰する。
なお、図２（ｄ）では、内筒１１が求心方向に膨張した状態を示すための説明の便宜上、隙間ｚとして図中に示してあるが、内筒１１が最も膨張したときには、内筒１１のうち拘束体１３同士の間の部分が互いに密着して隙間ｚがゼロとなる。
【００１５】
図３は、伸縮体５０の一構成例を示す軸方向断面図及び径方向断面図である。
伸縮体５０は、例えば、軸方向に沿って伸縮自在な蛇腹構造を有する外側伸縮体としての外側筒３７と、軸方向に伸縮自在に構成された内側伸縮体としての内側筒３８と、一対の端部部材３６；３６とを備える。
【００１６】
端部部材３６；３６は、例えば樹脂や硬質のゴム、金属等により構成される円環体からなり、円筒状の筒部３６Ａと、平板円環状のフランジ部３６Ｂとで構成される。筒部３６Ａ及びフランジ部３６Ｂは、同軸となるように、例えばねじ止め等により固定される。一方の端部部材３６は、筒部３６Ａの外周から筒部３６Ａの内部を延長し、筒部３６Ａ；３６Ａ同士の対向面である端面３６ｔに開口する貫通孔４５を備える。貫通孔４５は、伸縮体５０に形成される後述の気室Ｓ５０に空気を供給、又は気室Ｓ５０から空気を排出を可能にするための孔である。各フランジ部３６Ｂには、軸方向に沿って貫通する複数の貫通孔３３が同一円周上に均等な間隔で設けられる。各フランジ部３６Ｂに設けられた貫通孔３３は、膨縮体５のエンドプレート１５に設けられた孔１８に対応し、膨縮体５との連結や他の伸縮体５０との連結を可能にする。
【００１７】
内側筒３８は、コイルばね３９と、コイルばね３９の内周を覆う被覆体４４とで構成される。本実施形態のコイルばね３９には、圧縮ばねが適用される。つまり、端部部材３６；３６同士を離間させるように軸方向外向きに付勢力を生じさせるばねである。
被覆体４４は、例えば、ラテックスゴム等のように伸縮自在であり、かつ空気や液体等の流体の流通や浸透を許容しない素材を円筒状に成形して構成される。
内側筒３８は、被覆体４４の外周をコイルばね３９が覆った状態で、各端部部材３６の筒部３６Ａの内周に固定される。本構成の内側筒３８によれば、搬送路となる被覆体４４の筒形状がコイルばね３９によって維持される。
【００１８】
内側筒３８の固定方法としては、例えば、筒部３６Ａの内周にねじ切り等の溝を形成しておき、この溝にコイルばね３９をねじ込むことでコイルばね３９を筒部３６Ａに固定できる。さらに、コイルばね３９を筒部３６Ａに固定した状態で、コイルばね３９の内周側に被覆体４４を挿通し、被覆体４４の端部を拡径方向に折り曲げ、筒部３６Ａとフランジ部３６Ｂとの間で挟み込むことで固定される。なお、コイルばね３９及び被覆体４４の端部部材３６への固定方法は、これに限定されない。例えば、筒部３６Ａに接着剤等の固定手段により固定するようにしても良く、一対の端部部材３６にコイルばね３９の付勢力が作用し、さらに、一対の端部部材３６；３６間における気密を形成するように被覆体４４を固定しても良い。
【００１９】
なお、上記説明では、内側筒３８をコイルばね３９の内周側に被覆体４４を設けて構成するとしたが、これに限定されない。例えば、コイルばね３９の外周側に被覆体４４を設けても良く、或は、コイルばね３９の内周側と外周側とに被覆体を設けるようにして内側筒３８を構成しても良い。また、被覆体４４の内周側と外周側の両方にコイルばねを設けて内側筒３８を構成しても良い。なお、コイルばねを被覆体４４の内外に設ける場合には、各ばねの付勢方向が同じものを用いることは言うまでもない。
【００２０】
外側筒３７は、軸方向への伸縮を許容し、半径方向（放射方向）には伸縮（膨張）を許容しない蛇腹構造を有する筒体からなる。外側筒３７は、軸方向の各端部が、筒部３６Ａの外周に気密を維持するように固定される。例えば、外側筒３７は、図３（ａ）に示すように、止め輪３１により筒部３６Ａの外周に気密を形成するように強固に固定される。
【００２１】
上述のように伸縮体５０を構成することにより、伸縮体５０には、内側筒３８と、外側筒３７と、一対の端部部材３６；３６とで囲まれ、区画された気室Ｓ５０が形成される。伸縮体５０は、内側筒３８を構成するコイルばね３９が軸方向外向きに付勢しているため、気室Ｓ５０の空気を排出することにより収縮し、気室Ｓ５０に空気を供給することにより伸長する。詳細には、気室Ｓ５０の空気を排出することにより、気室Ｓ５０の内圧を負圧とし、この負圧コイルばね３９の外向きの付勢力に打ち勝つことにより、図３（ｃ）に示すように、軸方向に収縮する。そして、伸縮体５０は、気室Ｓ５０に空気を供給することによりコイルばね３９の付勢力により軸方向に伸長する。
【００２２】
上記膨縮体５及び伸縮体５０は、図１に示すように、軸線が同軸となるように連結される。具体的には、膨縮体５のエンドプレート１５の孔１８と、伸縮体５０のフランジ部３６Ｂの貫通孔３３とに、ボルトＢ１を貫通させ、ナットＢ２を締め付けることで連結される。これにより、膨縮体５の内筒１１及び伸縮体５０の内側筒３８が連通し、搬送物を搬送するための搬送路が形成される。
【００２３】
上記膨縮体５及び伸縮体５０は、駆動装置９により制御される。本実施形態に係る駆動装置９は、空気供給手段４１と、制御弁４２と、空気排出手段４９と、制御弁４６と、コントロールユニット４３とを備える。
【００２４】
空気供給手段４１は、例えば、圧縮空気を供給可能なエアコンプレッサや圧縮空気を貯留するエアタンクにより構成される。貯留された圧縮空気は、膨縮体５の溝８及び伸縮体５０の気室Ｓ５０に供給される。
制御弁４２は、チューブ５４により空気供給手段４１と、チューブ４５により溝８と接続される。制御弁４２は、空気供給手段４１から溝８への圧縮空気の供給を制御する供給弁と、溝８の空気を排気する排気弁とを備える。供給弁及び排気弁は、それぞれコントロールユニットと電気的に接続され、空気供給手段４１から溝８への圧縮空気の供給、及び、溝８からの空気の排気を制御する。供給弁及び排気弁は、１つの膨縮体５に対で設けられる。例えば、膨縮体５を複数連結して管体２が構成される場合、制御弁４２には、膨縮体５の数量に対応する数量の供給弁及び排気弁の対が少なくとも設けられる。
【００２５】
空気排出手段４９は、例えば、空気を吸引可能な負圧ポンプにより構成され、伸縮体５０の気室Ｓ５０から空気を排出する。
制御弁４６は、チューブ４７により空気排出手段４９と、チューブ４８により気室Ｓ５０と接続される。制御弁４６は、空気排出手段４９により気室Ｓ５０の空気を排出する排出弁と、気室Ｓ５０に空気を供給する大気解放弁とを備える。排出弁及び大気解放弁は、それぞれコントロールユニットと電気的に接続され、空気排出手段４９による気室Ｓ５０からの空気の排出、及び、気室Ｓ５０の大気との連通による空気の供給を制御する。排出弁及び大気解放弁は、１つの伸縮体５０に対で設けられる。例えば、伸縮体５０を複数連結して管体２が構成される場合、制御弁４６には、伸縮体５０の数量に対応する数量の排出弁及び大気解放弁の対が少なくとも設けられる。各チューブ４５；４７；４８；５４には、耐圧かつ可撓性を有するものが好ましい。
【００２６】
コントロールユニット４３は、演算手段としてのＣＰＵ、管体２の動作を制御するためのプログラムを記憶するＲＯＭ等の記憶手段を含むマイクロコンピュータを備える。コントロールユニット４３は、入力手段から入力された指令に応じて制御弁４２の供給弁や排気弁、制御弁４６の排出弁や大気解放弁に出力する信号を制御する。
コントロールユニット４３は、例えば、記憶手段に、管体２を構成する膨縮体５の膨縮及び伸縮体５０の伸縮させる順序を規定するプログラムが記憶される。例えば、膨縮体５及び伸縮体５０を動作させて一方向に搬送物を移動させる搬送モードや、膨縮体５及び伸縮体５０を動作させて搬送物を一端側から他端側に往復させる攪拌モード等を実行するためのプログラムが記憶される。
【００２７】
図４は、膨縮体５と伸縮体５０とを交互に設けて管体２を構成し、当該管体２をポンプとして動作させて搬送物を一方向に搬送するときの動作を示す図である。なお、以下の説明では、各膨縮体５及び伸縮体５０を特定するため、膨縮体５Ａ；５Ｂ；５Ｃ、伸縮体５０Ａ；５０Ｂ；５０Ｃ等として示す。また、搬送物は、膨縮体５Ａ側から搬入されるものとして説明する。
【００２８】
図４（ａ）は、管体２が設置された初期状態を示している。即ち、各膨縮体５Ａ；５Ｂ；５Ｃは、内筒１１が収縮した状態、伸縮体５０Ａ；５０Ｂ；５０Ｃは、軸方向に最も伸長した状態にある。
図４（ｂ）に示すように、膨縮体５Ａの溝８に圧縮空気を供給し、内筒１１を膨張させる。これにより、膨縮体５Ａ内の搬送物が伸縮体５０Ａ側に押し出される。そして、膨縮体５Ａの内筒１１の膨張により膨張した内筒１１の壁面同士が接することで、搬送路が閉塞され、上流側と下流側とに仕切られる。
次に、図４（ｃ）に示すように、膨縮体５Ａの内筒１１の膨張状態を維持したまま、伸縮体５０Ａの気室Ｓ５０の空気を排出し、軸方向に収縮させる。伸縮体５０Ａの軸方向の収縮により、膨張状態にある膨縮体５Ａの内筒１１が壁となって搬送物を膨縮体５Ｂ側へと押し出す。
次に、図４（ｄ）に示すように、膨縮体５Ａの内筒１１の膨張状態及び伸縮体５０Ａの収縮状態を維持したまま、膨縮体５Ｂの溝８に圧縮空気を供給し、内筒１１を膨張させる。これにより、膨縮体５Ｂ内の搬送物が伸縮体５０Ｂ側に押し出される。そして、膨縮体５Ｂの内筒１１の膨張により膨張した内筒１１の壁面同士が接することで、搬送路が閉塞され、上流側と下流側とに仕切られる。
次に、図４（ｅ）に示すように、膨縮体５Ｂの内筒１１の膨張状態を維持したまま、伸縮体５０Ｂの気室Ｓ５０の空気を排出し、伸縮体５０Ｂを軸方向に収縮させる。伸縮体５０Ｂの収縮により、膨張状態にある膨縮体５Ｂの内筒１１が壁となって搬送物を膨縮体５Ｃ側に押し出す。また、伸縮体５０Ｂの収縮と同時に、膨張状態の膨縮体５Ａの溝８から空気を排気して膨縮体５Ａの内筒１１を収縮させるとともに、収縮状態の伸縮体５０Ａの気室Ｓ５０を大気と連通させて気室Ｓ５０内に空気を導入（供給）することにより伸縮体５０Ａを軸方向に伸長させる。これにより、新たな搬送物が、膨縮体５Ａ側から搬入される。
次に、図４（ｆ）に示すように、膨縮体５Ｂの内筒１１の膨張状態及び伸縮体５０Ｂの収縮状態を維持したまま、膨縮体５Ｃの溝８に圧縮空気を供給し、膨縮体５Ｃの内筒１１を膨張させる。これにより、膨縮体５Ｃ内の搬送物が伸縮体５０Ｃ側に押し出される。そして、膨縮体５Ｃの内筒１１の膨張により、膨張した内筒１１の壁面同士が接することで、搬送路が閉塞され、上流側と下流側とに仕切られる。
次に、図４（ｇ）に示すように、膨縮体５Ｃの内筒１１の膨張状態を維持したまま、伸縮体５０Ｃの気室Ｓ５０の空気を排出し、伸縮体５０Ｃを軸方向に収縮させる。
伸縮体５０Ｃの収縮により、膨張状態にある膨縮体５Ｃの内筒１１が壁となって搬送物を伸縮体５０Ｃよりも下流側に押し出す。また、伸縮体５０Ｃの収縮と同時に、膨張状態の膨縮体５Ｂの溝８から空気を排気して膨縮体５Ｂの内筒１１を収縮させるとともに、収縮状態の伸縮体５０Ｂの気室Ｓ５０を大気と連通させて気室Ｓ５０内に空気を導入（供給）することにより、伸縮体５０Ｂを軸方向に伸長させる。
次に、図４（ｂ）に示す状態、即ち、膨縮体５Ａの内筒１１の膨張状態及び伸縮体５０Ａの収縮状態を維持したまま、膨縮体５Ｂの溝８に圧縮空気を供給し、内筒１１を膨張させると同時に、膨縮体５Ｃを収縮させるとともに伸縮体５０Ｃを軸方向に伸長させる。そして、図４（ｂ）〜図４（ｇ）の工程を繰り返すことにより、搬送路を構成する膨縮体５Ａ〜５Ｃ及び伸縮体５０Ａ〜５０Ｃを、搬送物を下流側へと移動させるポンプとして動作させることができる。
【００２９】
なお、図４に示すポンプとしての各膨縮体５Ａ〜５Ｃの膨縮動作及び各伸縮体５０Ａ〜５０Ｃの伸縮動作の順序は、一例であって適宜変更可能である。
例えば、図４（ｂ）に示すように、最も上流側に位置する膨縮体５Ａを膨張させた場合にはそれよりも下流側に位置する全ての伸縮体５０Ａ〜５０Ｃを収縮させ、図４（ｄ）に示すように膨縮体５Ｂを膨張させた場合にはそれよりも下流側に位置する全ての伸縮体５０Ｂ，５０Ｃを収縮させるようにしても良い。本実施形態のように、自然状態において伸長状態にある伸縮体５０Ａ〜５０Ｃと、膨縮体５Ａ〜５Ｃとを交互に配置して管体２を構成した場合には、膨張した膨縮体５Ａ〜５Ｃよりも下流側に位置する伸縮体を収縮させることにより、より多くの搬送物を下流側へと移動させることができる。
【００３０】
また、上記実施形態では、３つの膨縮体５及び伸縮体５０を交互に設けて管体２を構成するものとして説明したが、管体２を構成する膨縮体５及び伸縮体５０の数量は、これに限定されず、少なくとも１つの膨縮体５及び１つの伸縮体５０を含んで構成することによって搬送物を移動させるポンプとして動作させることができる。
【００３１】
図５は、管体２における他の動作を示す図である。図４では、一方向に搬送物を搬送するときの搬送動作を示したが、例えば、図５に示すように、搬送途中において撹拌動作をさせることもできる。図５は、図４に示す管体２から膨縮体５Ａ；５Ｂ及び伸縮体５０Ａ；５０Ｂを抜き出したものである。
まず、図５（ａ）に示すように、膨縮体５Ｂの溝８に圧縮空気を供給し、内筒１１を膨張させる。これにより、膨縮体５Ｂに位置する搬送物が、伸縮体５０Ａ側及び伸縮体５０Ｂ側に押し出される。そして、膨縮体５Ｂの内筒１１の膨張により壁面同士が接することで搬送路が閉塞される。
次に、図５（ｂ）に示すように、膨縮体５Ｂの内筒１１の膨張状態を維持したまま、膨縮体５Ａの溝８に圧縮空気を供給し、内筒１１を膨張させる。これにより、搬送物が膨縮体５Ａと膨縮体５Ｂの間に停留する。
次に、図５（ｃ）に示すように、膨縮体５Ｂの内筒１１及び膨縮体５Ａの内筒１１の膨張状態を維持したまま、伸縮体５０Ａの気室Ｓ５０から空気を排出して伸縮体５０Ａを軸方向に収縮させる。
次に、図５（ｂ）に示すように、膨縮体５Ｂの内筒１１及び膨縮体５Ａの内筒１１の膨張状態を維持したまま、伸縮体５０Ａの気室Ｓ５０に空気を供給し、伸縮体５０Ａを軸方向に収縮させる工程と、図５（ｃ）に示すように、膨縮体５Ｂの内筒１１及び膨縮体５Ａの内筒１１の膨張状態を維持したまま、伸縮体５０Ａの気室Ｓ５０から空気を排出し、伸縮体５０Ａを軸方向に収縮させる工程を繰り返すことにより、膨縮体５Ａ及び膨縮体５Ｂの間において搬送物が撹拌される。
そして、撹拌動作を所定回繰り返した後に、図５（ｄ）に示すように、膨縮体５Ａの内筒１１の膨張状態を維持したまま、伸縮体５０Ａの軸方向への伸長と膨縮体５Ｂの収縮とを同時に行う。
次に、図５（ｅ）に示すように、膨縮体５Ａの内筒１１の膨張状態を維持したまま、伸縮体５０Ａの気室Ｓ５０から空気を排出し、伸縮体５０Ａを軸方向に収縮させることにより、撹拌した搬送物を膨縮体５Ｂへと押し出す。そして、図４（ｃ）〜（ｇ）に示すように、各膨縮体及び伸縮体を動作させることにより、搬送物を下流側に搬送することができる。
【００３２】
図６は、管体２の他の動作を示す図である。本実施形態では、管体２を水などの流体を汲み上げるポンプとして動作させる場合について説明する。本実施形態に係る管体２は、２つの膨縮体５Ａ；５Ｂと、膨縮体５Ａ；５Ｂの間に１つの伸縮体５０とで構成される。
図６（ａ）に示すように、管体２は、膨縮体５Ａが水没し、液面Ｅが伸縮体５０の約半分の高さに位置するように、膨縮体５Ｂが図外の固定手段により固定されている。
まず、図６（ｂ）に示すように、液面Ｅ下に沈む膨縮体５Ａの内筒１１を膨張させる。これにより、管体２内に取り込まれた流体の液面Ｆは、液面ＥからΔＥ１上昇する。
次に、図６（ｃ）に示すように、膨縮体５Ａの膨張状態を維持したまま、伸縮体５０を軸方向に収縮させる。これにより、管体２内の液面Ｆは、液面ＥからΔＥ２上昇する。
次に、図６（ｄ）に示すように、膨縮体５Ａの膨張状態及び伸縮体５０の収縮状態を維持したまま、膨縮体５Ｂを膨張させる。これにより、管体２内の液面は、液面ＥからΔＥ３上昇する。
次に、図６（ｅ）に示すように、膨縮体５Ｂの膨張状態を維持したまま、膨縮体５Ａの収縮と、伸縮体５０の伸長とを同時に行う。これにより、管体２内に膨縮体５Ａの開口から流体が流入する。
次に、図６（ｆ）に示すように、膨縮体５Ｂの膨張状態及び伸縮体５０の伸長状態を維持したまま、膨縮体５Ａを膨張させる。
次に、図６（ｃ）に示す状態となるように、膨縮体５Ａの膨張状態を維持したまま、膨縮体５Ｂの収縮と同時に、伸縮体５０を軸方向に収縮させる。これにより、管体２内における流体が、膨縮体５Ｂよりも上方へと汲み上げられる。
そして、図６（ｃ）〜図６（ｆ）の工程を繰り返すことにより、連続的に液体を汲み上げることができる。このように、管体２を汲み上げポンプとして動作させることにより、従来のポンプのような呼び水等の前処理が不要となる。
【００３３】
図７は、管体２の他の構成例を示す図である。
上記実施形態では、伸縮体５０の内側筒３８を構成するコイルばね３９を圧縮ばねで構成するとして説明したが、引張りバネで構成しても良い。つまり、端部部材３６；３６同士を近接させるように軸方向内向きに付勢力を生じさせるばねである。
この場合、駆動装置９は、図７に示すように構成される。本実施形態に係る駆動装置９は、膨縮体５の溝８及び伸縮体５０の気室Ｓ５０に供給する圧縮空気を貯留する空気供給手段４１と、溝８への空気の供給及び排気を制御する制御弁４２と、気室Ｓ５０への空気の供給及び排気を制御する制御弁４６と、制御弁４２及び制御弁４６の動作を制御するコントロールユニット４３とを備えるように構成すれば良い。
空気供給手段４１は、例えば、圧縮空気を供給可能なエアコンプレッサや圧縮空気を貯留するエアタンクにより構成される。
【００３４】
制御弁４２は、チューブ５４により空気供給手段４１と、チューブ４５により溝８と接続される。制御弁４２は、空気供給手段４１から溝８への圧縮空気の供給を制御する供給弁と、溝８の空気を排気する排気弁とを備える。供給弁及び排気弁は、それぞれコントロールユニットと電気的に接続され、空気供給手段４１から溝８への圧縮空気の供給、及び溝８からの空気の排気を制御する。供給弁及び排気弁は、１つの膨縮体５に対で設けられる。例えば、膨縮体５を複数連結して管体２が構成される場合、制御弁４２には、膨縮体５の数量に対応する数量の供給弁及び排気弁の対が少なくとも設けられる。
【００３５】
制御弁４６は、チューブ４７により空気供給手段４１と、チューブ４８により気室Ｓ５０と接続される。制御弁４６は、空気供給手段４１から気室Ｓ５０への圧縮空気の供給を制御する供給弁と、気室Ｓ５０の空気を排気する排気弁とを備える。供給弁及び排気弁は、それぞれコントロールユニットと電気的に接続され、空気供給手段４１から気室Ｓ５０への圧縮空気の供給、及び気室Ｓ５０からの空気の排気を制御する。供給弁及び排気弁は、１つの伸縮体５０に対で設けられる。例えば、伸縮体５０を複数連結して管体２が構成される場合、制御弁４６には、伸縮体５０の数量に対応する数量の供給弁及び排気弁の対が少なくとも設けられる。そして、コントロールユニット４３の制御により、制御弁４２の供給弁や排気弁、制御弁４６の供給弁や排気弁の動作が制御される。
【００３６】
図８は、伸縮体５０の他の形態を示す図である。上述の実施形態では、伸縮体５０の内側筒３８をコイルばね３９と、コイルばね３９の内周を覆う被覆体４４とで構成するものとして説明したが、外側筒３７と同様に、軸方向に沿って伸縮自在な蛇腹構造を有する筒体により構成しても良い。この場合、内側筒３８と外側筒３７とにより区画される気室Ｓ５０に空気を給排することで、内側筒３８と外側筒３７とが同期して軸方向に伸縮するため、伸縮体５０を伸縮させることができる。
【００３７】
図９は、伸縮体５０の他の形態を示す図である。伸縮体５０の他の形態として、内筒と外筒とを、金属、硬質合成樹脂等の空気の圧力等によって変形しない材料からなる筒体により構成することもできる。図９に示すように、内側筒３８を互いに摺動自在に構成された一組の筒３８Ａ；３８Ｂにより構成し、内筒と同様に、外側筒３７を互いに摺動自在に構成された一組の筒３７Ａ；３７Ｂにより構成しても良い。内側筒３８を構成する一方の筒３８Ａと、他方の筒３８Ｂとは、互いにシール部を介して密封状態が維持され、外側筒３７を構成する一方の筒３７Ａと、他方の筒３７Ｂとは、互いにシール部を介して密封状態が維持される。そして、内側筒３８と外側筒３７とにより区画される気室Ｓ５０に空気を給排することで気室Ｓ５０の容積を変化させ、その結果として内側筒３８と外側筒３７とが相対的に軸方向に移動することにより伸縮体５０を伸縮させることができる。
なお、図８，図９に示す伸縮体５０においても端部部材３６；３６を近接、又は離間させるように、コイルばねや渦巻ばね等の付勢手段を設けることにより、伸縮時の動作時間を短縮して搬送効率を向上させることができる。
【００３８】
図１０は、膨縮体５の他の形態を示す図である。上記実施形態では、膨縮体５の外筒１２を、金属、硬質合成樹脂等の空気の圧力等によって変形しない材料からなる筒体により構成するとして説明したが、例えば０．２〜５ｍｍ程度の厚さのゴム、エラストマーなどの膨張可能なマトリックス材料にカーボンロービング等の高弾性繊維を軸方向に配向した筒体により構成しても良い。このように膨縮体５の外筒１２を構成することにより、膨縮体５の内筒１１を求心方向に膨張させるときに、外筒１２は高弾性繊維により軸方向への伸長が規制されて放射方向に膨張し、その結果として膨縮体５の軸線方向の長さを収縮させることができる。
なお、内筒１１の膨張時に膨縮体５を軸方向に収縮させるための構成として、上述のように、繊維層により軸方向への伸長を規制することに限定されず、例えば、スリーブ状に編み込んだ繊維コードで環状のゴムを覆うことにより軸方向への伸長を規制する所謂マッキベン型の構成を採用しても良い。
【００３９】
上記各実施形態では、膨縮体５と伸縮体５０とを直列に配置するため、膨縮体５の内筒１１と伸縮体５０の内側筒３８とを同径となるようにして説明したが、これに限定されず、膨縮体５と伸縮体５０の大きさは適宜変更可能である。以下、膨縮体５と伸縮体５０の大きさを変えて、管体２を構成した場合について説明する。
【００４０】
図１１は、管体２の他の構成例を示す図である。
例えば、図１０に示すように膨縮体５を構成した場合、図１１に示すように管体２を構成することができる。本実施形態にかかる管体２は、軸方向に伸縮自在の筒１４の内周側に膨縮体５を配置し、膨縮体５を構成するエンドプレート１５；１５により筒１４の端部を閉塞することにより構成される。即ち、内筒１１と外筒１２とで膨縮体５を構成し、外筒１２と筒１４とで伸縮体５０’を構成している。
本実施形態にかかる管体２は、図１１（ｂ）に示すように内筒１１と外筒１２とで形成される気室Ｓ５に圧縮空気を供給し内筒１１を膨張させることにより、図１１（ａ）に示す伸長状態からｘ１軸方向に収縮する。この膨張状態を維持したまま外筒１２と筒１４とで形成される気室Ｓ５０の空気を排出することにより、膨縮体５は、さらにｘ２軸方向に収縮される。
このように管体２を構成することにより、膨縮体５の内筒１１を膨張させるときの膨張率を向上させることができる。ここでいう膨張率とは、図１１（ｂ）に示すように内筒１１の膨張時の体積を内筒１１が膨張したときの膨縮体５の軸線方向の長さ寸法に、図１１（ａ）に示すように膨張前の内筒１１の直径を掛けた体積により除したときの割合をいう。膨張率が小さくなるほど図中矢印Ｊに示す空間の容積が大きくなる。つまり、膨縮体５の内筒１１の膨張率が大きくなることにより、矢印Ｊで示す空間の容積が小さくなり、膨縮体５内の搬送物を搬送方向により多く移動させることができるので、搬送物の搬送効率を向上させることができる。
なお、この場合膨縮体５の外筒１２には、図３，図９に示す蛇腹状の外側筒３７や、図１０に示す筒３７Ａ；３７Ｂを用いることができる。
【００４１】
また、上述のように、内筒１１の膨張率を大きくするための管体２の他の形態としては、図１２に示すように、伸縮体５０を膨縮体５の内筒１１よりも小径に形成し、膨縮体５の一方のエンドプレート５に複数の伸縮体５０を並列に連結するように構成しても良い。即ち、膨縮体５の外周側に、膨縮体５の軸線と平行に伸縮体５０を複数配置し、膨縮体５を構成するエンドプレート１５に各伸縮体５０の端部部材３６を固定して管体２を構成するようにしても良い。
このように管体２を構成することにより、膨縮体５の内筒１１を膨張させた後に複数の伸縮体５０を収縮させることで、膨縮体５の内筒１１の膨張率を大きくして搬送物の搬送効率を向上させることができる。なお、この場合の伸縮体５０は、内側筒３８及び外側筒３７の２重管構造である必須ではなく、単に軸方向に伸縮可能な、例えば蛇腹構造を有する筒と、膨縮体５の外筒１２との間で気室Ｓ５０を形成するようにしても良い。
【００４２】
なお、図１２に示す伸縮体５０と膨縮体５の関係は、逆でも良く、膨縮体５を伸縮体５０の内側筒３８よりも小径に形成し、伸縮体５０の一方の端部部材３６に複数の膨縮体５を並列に連結するようにしても良い。
【００４３】
なお、上記各実施形態で示した管体２の構成は一例であって、膨縮体５及び伸縮体５０の連結順序及び連結数については、適宜設定すれば良い。即ち、管体２は、少なくとも一つの膨縮体５と一つの伸縮体５０とを連結した状態を基本構成として構成し、搬送物に応じて、既設の配管の間に設けたり、或は、既設の配管に代えてすべてを管体２により構成することにより、効率良く搬送させることができる。
【００４４】
なお、上述の説明では、膨縮体５の内筒１１を膨張させた後に、伸縮体５０を軸方向に収縮させるものとして説明したが、これに限定されず、膨縮体５の内筒１１の膨張と、伸縮体５０の収縮するタイミングは、適宜設定すれば良い。例えば、搬送物が気体を含む泡立った流体や空気を含む粉等のような場合には、粘度や圧縮性に応じて例えば「膨張体を膨張させると同時に蛇腹を収縮させる」等のようにタイミングを変更することにより、搬送性や混合性を向上させることができる。
【００４５】
上記説明では、伸縮体５０に気室Ｓ５０を設けて、膨縮体５の駆動と共通の駆動装置９から空気を給排することにより伸縮体５０を伸縮させるものとして説明したが、例えば、伸縮体５０を構成する伸縮動作は、端部部材３６；３６間に駆動手段としてエアシリンダを連結し、駆動装置９によりエアシリンダ内の空気を給排させるようにしても良い。
また、端部部材３６；３６間に、機械的なボールねじ機構等のリニア駆動機構を駆動手段として設け、リニア駆動機構を制御する制御装置とを、駆動装置９とは別に設け、リニア駆動機構の進退動作を制御装置により制御することにより、端部部材３６；３６を近接離間させて伸縮体５０を伸縮させるようにしても良い。このように機械的に伸縮体５０を伸縮させる場合には、伸縮体５０は、単に軸方向に伸縮可能な、例えば蛇腹構造を有する筒として構成することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態に係る管体２によれば、粉体、高粘度流体、気液混合物、連続体（棒状のもの等）の搬送に好適である。
【符号の説明】
【００４７】
２  管体、５  膨縮体、９  駆動装置、
１１  内筒、１２  外筒、３７  外側筒、３８  内側筒、５０  伸縮体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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