(57)【要約】【課題】チューブポンプの小型化、低雑音化、及び低コスト化を図る。【解決手段】チューブポンプ１は、円筒室が形成されたポンプハウジング３と、リング状に配置されたチューブ４と、チューブ４を圧迫するリング状加圧部材５と、リング状加圧部材５を偏芯運動させる偏芯ロータ６と、モータ７と、ウォームホイール８１とウォーム８２とから成るウォームギア８と、を備え、リング状加圧部材５の偏芯運動によってチューブ４の圧迫部分を一方向に移動させてチューブ４内の流体を送出する。ウォームホイール８１は、偏芯ロータ６と一体的に構成され、ウォーム８２は、モータ７により直接回転される。これにより、モータ７の回転が一段減速され、歯車数が２個に削減され、部品点数と歯車雑音の音源数が減少する。【選択図】図１
2011117403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒室が形成されたポンプハウジングと、前記円筒室の内周面に沿わせてリング状に配置され、一端に流体の流入口、他端に流体の流出口を有したチューブと、前記チューブのリング状内側に設けられ、該チューブを前記内周面に対して圧迫するリング状加圧部材と、前記リング状加圧部材を前記内周面に沿って偏芯運動させる偏芯ロータと、前記偏芯ロータを回転するためのモータと、を備え、前記リング状加圧部材の偏芯運動によって前記チューブの圧迫部分を一方向に移動させてチューブ内の流体を送出するチューブポンプであって、
ウォームホイールとウォームとから成るウォームギアを備え、
前記ウォームホイールは、前記偏芯ロータと一体的に構成され、
前記ウォームは、前記モータにより直接回転されることを特徴とするチューブポンプ。
【請求項２】
前記ウォームは、基端部が前記モータのモータ軸に直結され、先端部が柔軟性を有する部材を介して保持されてい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】
前記偏芯ロータ及びウォームホイールは、樹脂により一体成形されており、貫通する軸穴を有し、その軸穴に挿通する固定軸の周りに回転自在に支持され、
前記軸穴は、軸方向中央部の穴径が開口端部の穴径よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチューブポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型のチューブポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から円筒室の内面に沿わせてリング状に配置したチューブを、そのリング状内側に設けられたリング状加圧部材の偏芯運動によって圧迫してポンプ作用を行わせるチューブポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなチューブポンプは、チューブをローラで直接圧迫するチューブポンプと比べて、チューブをリング状加圧部材を介して間接的に圧迫するので、チューブの損傷が少なく、長寿命である。
【０００３】
リング状加圧部材は、内接する偏芯ロータをモータで回転することによって偏芯運動する。偏芯ロータの回転数は、チューブの寿命を維持するために毎分５０回転程度とされる。小型チューブポンプにおいては、小型直流モータが用いられる。通常の小型直流モータの回転は、毎分５０００回転以上の高速であるので、減速機によって１／１００程度に減速される（減速比１００程度）。
【０００４】
減速機は、大きな減速比を得るため、多数の精密歯車を組み合わせて所定の回転数に減速する歯車構成を有する。歯車構成は、減速比を１００程度とし、小型化するために、例えば、モジュール０．３以下の金属歯車が４乃至５段組み合わせられたものとされる。このような歯車構成を有する減速機は、金属歯車の噛み合わせによる雑音を発生する。この減速機を有するチューブポンプは、５０ｃｍ離れた測定点で６０ｄＢ以上となる大きな雑音を発生し、その雑音に、不快感を人に与える５００Ｈｚ以上の高音域雑音を含むため、室内用機器に用いることは適当ではない。また、この減速機は、高価な精密歯車と手作業による複雑な組立作業を要するので高コストとなり、小型化するほど高い組立精度が要求され、一層高コストとなる。従って、このような減速機を有するチューブポンプは、例えば、ごく小型化が要求され、使い捨てされる医療機器用チューブポンプには不向きである。
【０００５】
また、減速機にウォームギアを用いて小型化を図ったチューブポンプが知られている（例えば、特許文献２参照）。本件出願人は、大きな減速比のウォームギアを用いた歯車設計をし、歯車数を３つに削減したチューブポンプを先に出願している（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、このようなチューブポンプは、モータの回転を複数段で減速する歯車構成を依然として有するため、歯車数を削減することによる小型化、低雑音化、及び低コスト化が十分とは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９１６１号公報
【特許文献２】特開２００８−８８９１５号公報
【特許文献３】特開２００９−１３９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するものであり、小型化、低雑音化、及び低コスト化を図ることができる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】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、円筒室が形成されたポンプハウジングと、前記円筒室の内周面に沿わせてリング状に配置され、一端に流体の流入口、他端に流体の流出口を有したチューブと、前記チューブのリング状内側に設けられ、該チューブを前記内周面に対して圧迫するリング状加圧部材と、前記リング状加圧部材を前記内周面に沿って偏芯運動させる偏芯ロータと、前記偏芯ロータを回転するためのモータと、を備え、前記リング状加圧部材の偏芯運動によって前記チューブの圧迫部分を一方向に移動させてチューブ内の流体を送出するチューブポンプであって、ウォームホイールとウォームとから成るウォームギアを備え、前記ウォームホイールは、前記偏芯ロータと一体的に構成され、前記ウォームは、前記モータにより直接回転されるものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のチューブポンプにおいて、前記ウォームは、基端部が前記モータのモータ軸に直結され、先端部が柔軟性を有する部材を介して保持されているものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のチューブポンプにおいて、前記偏芯ロータ及びウォームホイールは、樹脂により一体成形されており、貫通する軸穴を有し、その軸穴に挿通する固定軸の周りに回転自在に支持され、前記軸穴は、軸方向中央部の穴径が開口端部の穴径よりも大きく形成されているものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、モータの回転がウォームギアによって一段減速されるので、歯車数が２個に削減され、部品点数が減少してチューブポンプが小型化及び低コスト化されると共に、歯車雑音の音源数が減少して低雑音化される。
【００１２】
請求項２の発明によれば、ウォームが振動しても、その振動が柔軟性を有する部材によって吸収されるので、振動に伴う雑音の発生が防止され、チューブポンプが低雑音化される。
【００１３】
請求項３の発明によれば、一体の偏芯ロータ及びウォームホイールは、軸穴の軸方向中央部において固定軸との間に間隙ができて固定軸と接触せず、軸穴の開口端部が軸受として作用するので、軸受を別設する必要がなく、チューブポンプが低コスト化される。このようなウォームホイールの軸穴は、樹脂のヒケで容易に成形することができる。また、偏芯ロータ及びウォームホイールは、一体成形されるので、部品点数が減少して低コスト化される。また、ウォームホイールを樹脂歯車としたので、金属歯車よりも低コストであり、歯車雑音が低減され、人に不快感を与える高音域雑音が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るチューブポンプを筺体カバーを取り外して見た平面図。
【図２】同チューブポンプの筺体カバーを内面側から見た平面図。
【図３】筺体カバーを取り付けた状態での図１のＡ−Ａ線に相当する断面図。
【図４】同チューブポンプにおけるフレキシブルジョイナの斜視図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るチューブポンプを筺体カバーを外して見た平面図。
【図６】同チューブポンプにおけるウォームを保持する構成の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るチューブポンプを図１乃至図４を参照して説明する。図１乃至図３に示されるように、チューブポンプ１は、ポンプケースとしての筺体２に収容される。筺体２は、開口を有する有底箱状の筺体本体２ａと、筺体本体２ａの開口をカバーする筺体カバー２ｂとを有する。
【００１６】
チューブポンプ１は、円筒室３１が形成されたポンプハウジング３と、チューブ４と、リング状加圧部材５と、偏芯ロータ６と、モータ７とを備える。ポンプハウジング３は、筺体カバー２ｂを兼ねている。チューブ４は、円筒室３１の内周面３２に沿わせてリング状に配置され、一端に流体の流入口４１ａ、他端に流体の流出口４１ｂを有する。リング状加圧部材５は、チューブ４のリング状内側に設けられ、チューブ４を内周面３２に対して圧迫するリング状の部材である。偏芯ロータ６は、リング状加圧部材５を内周面３２に沿って偏芯運動させるものである。モータ７は、偏芯ロータ６を回転するものである。チューブポンプ１は、ウォームホイール８１とウォーム８２とから成るウォームギア８を備える。ウォームホイール８１は、偏芯ロータ６と一体的に構成される。ウォーム８２は、モータ７により直接回転される。
【００１７】
モータ７の回転は、ウォームギア８によって減速されて偏芯ロータ６に伝動される。偏芯ロータ６の回転によって、リング状加圧部材５が偏芯運動する。この偏芯運動によってチューブ４の圧迫部分が一方向に移動し、チューブ４内の流体が送出される。このようなポンプ作用により、流体が流入口４１ａに流入し、流出口４１ｂから流出する。
【００１８】
筺体２は、例えばＡＢＳ樹脂等の成形品である。筺体カバー２ｂは、円筒室３１と、筺体２の外面と円筒室３１との間を連通してチューブ４を収容するための溝部２１ａ、２１ｂと、モータ７との干渉を避けるための凹部２２が形成される。筺体本体２ａと筺体カバー２ｂは、それぞれカバーねじ止め孔２３ａ、２３ｂを有し、互いにねじ止めされる。
【００１９】
円筒室３１は、ポンプハウジング３としての筺体カバー２ｂに形成され、半円周よりも大きく、全円周よりも小さな内周面３２を有し、内周面３２が形成されていない部分が、溝部２１ａ、２１ｂの端部となっている。
【００２０】
チューブ４は、送出する流体に応じて選定された可撓性材料、例えばゴム又は合成樹脂から成り、円筒室３１の内周面３２に沿わせてリング（開環）状に配置される。チューブ４の両端は、溝部２１ａ、２１ｂ内を経て筺体２外に延出され、配管（図示せず）を接続するためのニップル４２ａ、４２ｂが設けられる。
【００２１】
リング状加圧部材５は、摩擦係数が小さい材料を、平面視形状が円環で一定厚のリング状に形成したものであり、例えばフッ素樹脂系の合成樹脂成形品である。偏芯ロータ６は、その外周面がリング状加圧部材５に摺接して回転し、リング状加圧部材５を内周面３２に沿って偏芯運動させるように構成される。リング状加圧部材５は、偏芯してチューブ４の一部を内周面３２に対して圧迫する。チューブ４において、図１の下側及び図３の右側に示される圧迫された部分は、チューブ４内の流路が閉塞され、図１の上側及び図３の左側に示される圧迫されていない部分は、流路が確保される。
【００２２】
モータ７は、小型の直流モータであり、チューブポンプ１外の直流電源（図示せず）から給電される。チューブポンプ１に電池を内蔵してモータ７に給電するように構成してもよい。ウォームギア８は、ウォームホイール（はす歯歯車）８１とそれに噛み合うウォーム（ねじ歯車）８２から成る。ウォーム８２は、他の歯車等を介さずにモータ７により直接回転され、モータ７と同一回転数で回転する。ウォームホイール８１は、偏芯ロータ６と一体的に構成され、偏芯ロータ６と同一回転数で回転する。従って、モータ７の回転は、ウォームギア８によって一段減速されて偏芯ロータ６に伝動される。
【００２３】
従来のウォームギアを有するチューブポンプでは、ウォームホイールは、歯車軸に固定され、その歯車軸の両端が軸受で回転自在に支持されていた。これに対して本実施形態では、ウォームホイール８１は、樹脂により偏芯ロータ６と一体成形されており、貫通する共通の軸穴６１を有し、軸穴６１に挿通する固定軸６２の周りに回転自在に支持されている。軸穴６１は、軸方向中央部の穴径Ｒ１が開口端部の穴径Ｒ２よりも大きく形成されている。偏芯ロータ６及びウォームホイール８１には、潤滑性の良い樹脂材料、例えばＰＯＭ（ポリアセタール）が用いられる。固定軸６２は、金属製であり、筺体本体２ａ内に立設される。
【００２４】
一体の偏芯ロータ６及びウォームホイール８１は、筺体本体２ａと筺体カバー２ｂによって挟持され、軸方向（図３における上下方向）の動きが規制される。リング状加圧部材５は必ずしもチューブ４の中心を圧迫するとは限らないので、チューブ４が円筒室３１の内周面３２で上下に動くことがある。このとき、偏芯ロータ６には、チューブ４から上下動の力が伝達されるが、上下方向の動きが規制されているので、ウォームホイール８１の上下ぶれの発生が防止される。
【００２５】
一体の偏芯ロータ６及びウォームホイール８１は、その肉厚寸法が上下両端部より上下方向中央部を大きく設定した金型で成形される。このような金型の設定により、金型内の樹脂は、冷却する時に、体積の大きい上下方向中央部が上下両端部よりも収縮が大きくなり、いわゆる「ヒケ」の現象が起こり、軸穴６１は、軸方向中央部の穴径Ｒ１が開口端部の穴径Ｒ２よりも大きくなる。このため、一体の偏芯ロータ６及びウォームホイール８１は、軸穴６１の軸方向中央部において固定軸６２との間に間隙ができて固定軸６２と接触せず、軸穴６１の開口端部が軸受として作用するので、ボールベアリング等の軸受を別設する必要がなく、低コスト化される。また、偏芯ロータ６及びウォームホイール８１は、一体成形されるので、部品点数が減少して低コスト化される。また、ウォームホイール８１を樹脂歯車としたので、金属歯車よりも低コストであり、歯車雑音が低減され、人に不快感を与える高音域雑音が無くなる。
【００２６】
ウォーム８２は、本実施形態では、先端部と基端部がそれぞれボールベアリング９ａ、９ｂで保持され、基端部がフレキシブルジョイナ（フレキシブルジョイント）１０を介してモータ７のモータ軸７１に結合される。ボールベアリング９ａ、９ｂは、外輪が筺体本体２ａ内に固定される。フレキシブルジョイナ１０は、モータ軸７１とウォーム８２のミスアライメント（芯ずれ）を吸収する軸継手である。図４に示されるように、フレキシブルジョイナ１０は、キーが凸設されたフレキシブルジョイナ凸１０ａと、キー溝が凹設されたフレキシブルジョイナ凹１０ｂとから成り、キーとキー溝が嵌合して回転を伝動する。フレキシブルジョイナ１０に替えて、フランジ形たわみ軸継手等を用いてもよいが、フレキシブルジョイナ１０は、構成が簡単で動作が確実であるので多用される。
【００２７】
上記のように構成されたチューブポンプ１は、モータ７の回転がウォームギア８によって一段減速されるので、歯車数がウォームホイール８１とウォーム８２の合計２個に削減され、部品点数が減少して小型化及び低コスト化されると共に、歯車雑音の音源数が減少して低雑音化される。
【００２８】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るチューブポンプ１を図５及び図６を参照して説明する。本実施形態のチューブポンプ１は、第１の実施形態とは、ウォーム８２の両端の保持構成が異なる。第１の実施形態と同等の箇所には同じ符号を付している。チューブポンプ１において、ウォーム８２は、基端部が、フレキシブルジョイナ等を介さずに、モータ７のモータ軸７１に直結され、先端部が保持部９により保持されている。保持部９は、柔軟性部材９１を有し、筺体本体２ａ内に固定される。すなわち、ウォーム８２の先端部は、柔軟性部材９１を介して保持される。
【００２９】
保持部９は、穴が設けられた柔軟性部材９１と、柔軟性部材９１を内装する裏金９２とを有する。柔軟性部材９１の穴にウォーム８２の先端部が挿入される。柔軟性部材９１は、適度に柔軟性を持たせた多孔質材料、例えば、ショア硬度８５°程度のスポンジ状ゴム、又は高密度のフェルトに潤滑剤を含浸させたものから成る。潤滑剤は、オイル又はグリース等である。
【００３０】
上記のように構成されたチューブポンプ１において、保持部９は、すべり軸受として機能し、ウォーム８２の先端部を軸承する。柔軟性部材９１は、穴内に軸受面９１ａを有する。軸受面９１ａは、潤滑剤により摩擦が低減される。ウォーム８２は、回転時に軸方向のスラスト荷重を発生する。保持部９は、柔軟性部材９１の側面９１ｂでスラスト荷重を受ける。軸受面９１ａにテーパを付けて、軸受面９１ａでスラスト荷重を受けるようにしてもよい。
【００３１】
ウォーム８２は、モータ軸７１とのミスアライメントがあると、回転時に先端部が振動することがある。ウォーム８２とモータ軸７１の合計長さを短縮すれば、この振動が低減される。しかし、ウォームギア８は、一段減速を実現するため、減速比が大きく設定されており、ウォームホイール８１の直径が大きく、モータ７との干渉を避けるため、ウォーム８２とモータ軸７１の合計長さの短縮には限界がある。本実施形態では、保持部９は、柔軟性部材９１を有することにより、ウォーム８２の振動を吸収する制振機構（ダンパ）としても機能する。従って、ウォーム８２が振動しても、その振動が柔軟性部材９１によって吸収されるので、振動に伴う雑音の発生が防止され、チューブポンプ１が低雑音化される。
【００３２】
次に、上述の各実施形態を具体化した２つの実施例と、比較のための１つの比較例について説明する。
【実施例１】
【００３３】
実施例１として第１の実施形態のチューブポンプ１を製作した（図１参照）。ウォーム８２は、直径６ｍｍ、全長３２ｍｍとした。
【００３４】
実施例１のチューブポンプ１は、歯車雑音が低減され、高音域雑音が無くなった。しかし、２個のボールベアリング９ａ、９ｂが発生する摺動雑音が不協和音となり、更に、フレキシブルジョイナ１０が振動して機械雑音が発生した。この機械雑音は、フレキシブルジョイナ１０の高速回転において発生し、フレキシブルジョイナ凸１０ａとフレキシブルジョイナ凹１０ｂとの噛み合い雑音であった。
【００３５】
（比較例）
実施例１のチューブポンプ１が発生する不協和音と機械雑音を除去するため、比較例として、実施例１におけるウォーム８２の基端部を保持するボールベアリング９ｂとフレキシブルジョイナ１０とを取り除き、ウォーム８２の基端部とモータ軸７１とを嵌合により直結した。ウォーム８２の先端部を保持するボールベアリング９ａは取り付けたままとした。
【００３６】
比較例のチューブポンプにおいて、ウォーム８２は、先端部が０．０５ｍｍ乃至０．１８ｍｍ振動し、ウォーム８２の回転数が毎分１００００回転まで上昇すると、先端部の振動がボールベアリング９ａを通じて筺体２全体を共鳴させて、断続的な共鳴音を発生した。このようなウォーム８２の振動は、ウォーム８２とモータ軸７１の嵌合バラツキによるミスアライメントが原因であった。ミスアライメントを減少するためには、製作精度を高める必要があり、製作コストが増大する。
【実施例２】
【００３７】
実施例２として第２の実施形態のチューブポンプ１を製作した（図５参照）。このチューブポンプ１は、比較例におけるボールベアリング９ａに替えて、ウォーム８２の先端部を柔軟性部材９１を介して保持するようにしたものである。柔軟性部材９１は、高密度のフェルトにオイルを含浸させたものとした。
【００３８】
実施例２のチューブポンプ１は、ボールベアリングを有しておらず、ボールベアリングの摺動音が無くなった。また、ウォーム８２の振動が柔軟性部材９１によって吸収されて筺体２の共鳴音が無くなった。チューブポンプ１の雑音を騒音計で測定したところ、５０ｃｍ離れた測定点で、４５ｄＢ以下の雑音レベルを達成した。この雑音レベルは、従来のチューブポンプと比べて５乃至１０ｄＢ低く、静かな病院においても使用可能なレベルである。
【００３９】
また、このチューブポンプ１は、ウォームギア８による簡単な一段減速の歯車構成とし、更に、高価なボールベアリングに替えて、柔軟性部材９１を用いた簡単な保持構造でウォーム８２を保持したので、部品点数が低減され、また、減速構造であるウォームホイール８１とポンプ構造である偏芯ロータ６とを一体成形したので、小型化、低コスト化された。従って、このチューブポンプ１は、医療用、例えばインシュリン注射用の使い捨てチューブポンプとしても用いることができるようになった。
【００４０】
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、第２の実施形態において、保持部９に替えて、ウォーム８２を柔軟性部材９１を有しない軸受で軸承し、この軸受を柔軟性を有する部材を介して筺体本体２ａ内に固定してもよい。また、本発明のチューブポンプの用途は、医療用に限られず、例えば、洗濯機における洗剤の送液、印刷機におけるインクの送液、コーヒーサーバにおける送水等に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  チューブポンプ
３  ポンプハウジング
３１  円筒室
３２  内周面
４  チューブ
４１ａ  流入口
４２ｂ  流出口
５  リング状加圧部材
６  偏芯ロータ
６１  軸穴
６２  固定軸
７  モータ
７１  モータ軸
８  ウォームギア
８１  ウォームホイール
８２  ウォーム
９  保持部
９１  柔軟性部材（柔軟性を有する部材）
Ｒ１  軸穴の軸方向中央部の穴径
Ｒ２  軸穴の開口端部の穴径
【図１】
2011117403.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011117403.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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