(57)【要約】【課題】駆動エネルギーの小さいチューブポンプを提供する。【解決手段】チューブポンプが提供される。前記チューブポンプは、流体を搬送するための可撓性を有するチューブと、前記チューブが少なくとも部分的に湾曲するように前記チューブを保持するホルダー部と、駆動部と、前記駆動部により第１中心軸周りを回転駆動され、前記第１中心軸周りを回転しながら、前記ホルダー部に保持された前記チューブの湾曲した部分に沿って前記チューブを押圧することにより、前記流体を前記チューブ内で搬送する少なくとも１つの押圧部とを備える。前記押圧部は、前記第１中心軸を基準として径方向外側に向かう程、前記チューブ側から前記押圧部側に傾斜する傾斜面を有する。【選択図】図１
2019090403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を搬送するための可撓性を有するチューブと、
前記チューブが少なくとも部分的に湾曲するように前記チューブを保持するホルダー部と、
駆動部と、
前記駆動部により第１中心軸周りを回転駆動され、前記第１中心軸周りを回転しながら、前記ホルダー部に保持された前記チューブの湾曲した部分に沿って前記チューブを押圧することにより、前記流体を前記チューブ内で搬送する少なくとも１つの押圧部と、
を備え、
前記押圧部は、前記押圧部において前記チューブと対向する面において、前記第１中心軸を基準として径方向外側に向かう程、前記チューブ側から前記押圧部側に傾斜する傾斜面を有する、
チューブポンプ。
【請求項２】
前記押圧部は、前記第１中心軸に交差する第２中心軸周りに回転可能なローラーの形態である、
請求項１に記載のチューブポンプ。
【請求項３】
前記押圧部は、前記第１中心軸周りの回転に従動して、前記第２中心軸周りに回転する、
請求項２に記載のチューブポンプ。
【請求項４】
前記押圧部は、概ね円錐台の形状であり、
前記円錐台は、前記第２中心軸に概ね直交する底面と、前記第２中心軸に概ね直交し、前記底面よりも面積が狭く、前記底面よりも前記第１中心軸を基準として径方向外側に配置される上面と、前記底面及び前記上面の間に広がる周面とを有し、
前記傾斜面は、前記押圧部において前記周面に相当する部分に含まれる、
請求項２又は３に記載のチューブポンプ。
【請求項５】
前記ホルダー部は、前記チューブが収容されるチューブ空間を有し、
前記チューブ空間は、
前記押圧部に対向する第１壁面と、
前記第１壁面から起立し、前記チューブの前記湾曲した部分に前記第１中心軸を基準として径方向外側から当接する第２壁面と、
で規定される、
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】
前記チューブ空間の前記第１中心軸方向の最深部からの、前記第２壁面の高さをｈとし、前記チューブの断面の半径をｒとするとき、ｈ≧ｒである、
請求項５に記載のチューブポンプ。
【請求項７】
前記第１壁面は、前記第１中心軸を基準として径方向外側に向かう程、前記チューブ側から前記押圧部側に傾斜する傾斜部を有する、
請求項５又は６に記載のチューブポンプ。
【請求項８】
前記第１壁面は、前記傾斜部に連続し、かつ前記第１中心軸に概ね直交し、前記傾斜部よりも前記第１中心軸を基準として径方向外側に配置される水平部をさらに有し、
前記第２壁面は、前記水平部から起立する、
請求項７に記載のチューブポンプ。
【請求項９】
前記チューブ空間は、
前記第１壁面から起立し、前記第２壁面と対向し、前記第２壁面よりも前記第１中心軸を基準として径方向内側に配置される第３壁面
でさらに規定され、
前記第３壁面及び前記第２壁面の一方は、前記第１壁面から所定の間隔を空けた高さ位置から前記第３壁面及び前記第２壁面の他方に向かって突出し、前記チューブ空間からの前記チューブの脱落を防止する爪部を含む、
請求項５から８のいずれかに記載のチューブポンプ。
【請求項１０】
前記駆動部及び前記押圧部を収容する本体ケース
をさらに備え、
前記ホルダー部と前記本体ケースとは分離可能に構成される、
請求項１から９のいずれかに記載のチューブポンプ。
【請求項１１】
前記ホルダー部と前記本体ケースのうち一方は、係合部を有し、
前記ホルダー部と前記本体ケースのうち他方は、前記係合部に係合される被係合部を有し、
前記係合部と前記被係合部とを係合させると、前記本体ケースに対して前記ホルダー部が位置決めされるように構成される、
請求項１０に記載のチューブポンプ。
【請求項１２】
前記ホルダー部と前記本体ケースのうち一方は、他方に対向する面に磁石を有し、前記ホルダー部と前記本体ケースのうち他方は、前記磁石に対向し、前記磁石に磁気的に吸引される磁性体又は磁石を有する、
請求項１０又は１１に記載のチューブポンプ。
【請求項１３】
前記押圧部を前記ホルダー部に向かって付勢する付勢部材
をさらに備える、
請求項１から１２のいずれか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、ポンプアセンブリに関し、特にチューブを介して流体を搬送するチューブポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体用のポンプには、流体の流路を形成する面を押圧し、流路を変形させて流路の体積変化を起こすことによって流体の搬送を行う容積式ポンプと呼ばれるものがある。押圧機構としてはフィンガー式、ローラー式等が公知である。特許文献１及び２には、ローラー式の押圧機構が開示されている。これらの押圧機構では、同一形状の複数のローラーが中心軸周りに配列され、これらのローラーがモーターに駆動されて中心軸周りを旋回することにより、流体のポンピングが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１６−５２０７５６号公報
【特許文献２】米国特許第６２９６４６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び２で開示されるローラーは、円錐台型をしており、中心軸に対して径の小さい上面が径方向内側を向き、径の大きい底面が径方向外側を向くように設置される。このような構成においては、ローラーの重心が中心軸から遠ざかるため、ローラーの慣性モーメント（イナーシャ）が大きくなり、ローラーを回転させるための駆動エネルギーが増大する。
【０００５】
本発明は、駆動エネルギーの小さ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】
【０００６】
本発明の第１観点に係るチューブポンプは、流体を搬送するための可撓性を有するチューブと、前記チューブが少なくとも部分的に湾曲するように前記チューブを保持するホルダー部と、駆動部と、前記駆動部により第１中心軸周りを回転駆動され、前記第１中心軸周りを回転しながら、前記ホルダー部に保持された前記チューブの湾曲した部分に沿って前記チューブを押圧することにより、前記流体を前記チューブ内で搬送する少なくとも１つの押圧部とを備える。前記押圧部は、前記押圧部において前記チューブと対向する面において、前記第１中心軸を基準として径方向外側に向かう程、前記チューブ側から前記押圧部側に傾斜する傾斜面を有する。
【０００７】
本発明の第２観点に係るチューブポンプは、第１観点に係るチューブポンプであって、前記押圧部は、前記第１中心軸に交差する第２中心軸周りに回転可能なローラーの形態である。
【０００８】
本発明の第３観点に係るチューブポンプは、第２観点に係るチューブポンプであって、前記押圧部は、前記第１中心軸周りの回転に従動して、前記第２中心軸周りに回転する。
【０００９】
本発明の第４観点に係るチューブポンプは、第２観点又は第３観点に係るチューブポンプであって、前記押圧部は、概ね円錐台の形状であり、前記円錐台は、前記第２中心軸に概ね直交する底面と、前記第２中心軸に概ね直交し、前記底面よりも面積が狭く、前記底面よりも前記第１中心軸を基準として径方向外側に配置される上面と、前記底面及び前記上面の間に広がる周面とを有し、前記傾斜面は、前記押圧部において前記周面に相当する部分に含まれる。
【００１０】
本発明の第５観点に係るチューブポンプは、第１観点から第４観点のいずれかに係るチューブポンプであって、前記ホルダー部は、前記チューブが収容されるチューブ空間を有する。前記チューブ空間は、前記押圧部に対向する第１壁面と、前記第１壁面から起立し、前記チューブの前記湾曲した部分に前記第１中心軸を基準として径方向外側から当接する第２壁面とで規定される。
【００１１】
本発明の第６観点に係るチューブポンプは、第５観点に係るチューブポンプであって、前記チューブ空間の前記第１中心軸方向の最深部からの、前記第２壁面の高さをｈとし、前記チューブの断面の半径をｒとするとき、ｈ≧ｒである。
【００１２】
本発明の第７観点に係るチューブポンプは、第５観点又は第６観点に係るチューブポンプであって、前記第１壁面は、前記第１中心軸を基準として径方向外側に向かう程、前記チューブ側から前記押圧部側に傾斜する傾斜部を有する。
【００１３】
本発明の第８観点に係るチューブポンプは、第７観点に係るチューブポンプであって、前記第１壁面は、前記傾斜部に連続し、かつ前記第１中心軸に概ね直交し、前記傾斜部よりも前記第１中心軸を基準として径方向外側に配置される水平部をさらに有し、前記第２壁面は、前記水平部から起立する。
【００１４】
本発明の第９観点に係るチューブポンプは、第５観点から第８観点のいずれかに係るチューブポンプであって、前記チューブ空間は、前記第１壁面から起立し、前記第２壁面と対向し、前記第２壁面よりも前記第１中心軸を基準として径方向内側に配置される第３壁面でさらに規定され、前記第３壁面及び前記第２壁面の一方は、前記第１壁面から所定の間隔を空けた高さ位置から前記第３壁面及び前記第２壁面の他方に向かって突出し、前記チューブ空間からの前記チューブの脱落を防止する爪部を含む。
【００１５】
本発明の第１０観点に係るチューブポンプは、第１観点から第９観点のいずれかに係るチューブポンプであって、前記駆動部及び前記押圧部を収容する本体ケースをさらに備え、前記ホルダー部と前記本体ケースとは分離可能に構成される。
【００１６】
本発明の第１１観点に係るチューブポンプは、第１０観点に係るチューブポンプであって、前記ホルダー部と前記本体ケースのうち一方は、係合部を有し、前記ホルダー部と前記本体ケースのうち他方は、前記係合部に係合される被係合部を有し、前記係合部と前記被係合部とを係合させると、前記本体ケースに対して前記ホルダー部が位置決めされるように構成される。
【００１７】
本発明の第１２観点に係るチューブポンプは、第１０観点又は第１１観点に係るチューブポンプであって、前記ホルダー部と前記本体ケースのうち一方は、他方に対向する面に磁石を有し、前記ホルダー部と前記本体ケースのうち他方は、前記磁石に対向し、前記磁石に磁気的に吸引される磁性体又は磁石を有する。
【００１８】
本発明の第１３観点に係るチューブポンプは、第１観点から第１２観点のいずれかに係るチューブポンプであって、前記押圧部を前記ホルダー部に向かって付勢する付勢部材をさらに備える。
【００１９】
本発明の第１４観点に係るポンプアセンブリは、流体の流路を画定する可撓性を有する流路部材と、駆動部と、前記駆動部により第１中心軸周りを回転駆動され、前記第１中心軸周りを回転しながら、前記流路部材を押圧することにより、前記流体を前記流路内で搬送する少なくとも１つの押圧部とを備える。前記押圧部は、前記第１中心軸を基準として径方向外側に向かう程、前記第１中心軸方向に前記流路部材側から前記押圧部側に傾斜する傾斜面を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１観点から第１３観点によれば、流体を搬送するための可撓性を有するチューブが、少なくとも部分的に湾曲するようにホルダー部に保持される。このチューブの湾曲した部分は、駆動部により第１中心軸周りを回転駆動される押圧部により押圧される。この押圧部は、押圧部においてチューブと対向する面において、第１中心軸を基準として径方向外側に向かう程、チューブ側から押圧部側に傾斜する傾斜面を有する。従って、この傾斜面の存在により、第１中心軸を基準として径方向外側における押圧部の重量が低減され、押圧部の重心が第１中心軸から離れることが防止される。よって、駆動エネルギーの小さいチューブポンプが提供される。
【００２１】
また、本発明の第１４観点によれば、流体の流路を画定する可撓性を有する流路部材が、駆動部により第１中心軸周りを回転駆動される押圧部により押圧される。この押圧部は、押圧部において流路部材と対向する面において、第１中心軸を基準として径方向外側に向かう程、流路部材側から押圧部側に傾斜する傾斜面を有する。従って、この傾斜面の存在により、第１中心軸を基準として径方向外側における押圧部の重量が低減され、押圧部の重心が第１中心軸から離れることが防止される。よって、駆動エネルギーの小さいポンプアセンブリが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るチューブポンプの概略斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係るチューブポンプのホルダー部の概略斜視図。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係るチューブポンプの押圧部（ローラー）及びホルダー部を示す底面図。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係るチューブポンプの押圧部及びホルダー部の周辺の構造を示す側方断面図。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係るチューブポンプのホルダー部を端面方向から見た概略斜視図。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態に係るチューブポンプのホルダー部の爪部周辺の詳細を示す概略斜視図。
【図５】変形例に係るチューブポンプの構成を示す斜視図。
【図６Ａ】変形例に係るチューブポンプのホルダー部の概略斜視図。
【図６Ｂ】変形例に係るチューブポンプの押圧部及びホルダー部の周辺の構造を示す側方断面図。
【図７Ａ】変形例に係るチューブポンプのホルダー部の側方断面図。
【図７Ｂ】別の変形例に係るチューブポンプのホルダー部の側方断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るチューブポンプについて説明する。
【００２４】
＜１．チューブポンプの構成＞
図１に、本実施形態に係るチューブポンプ１（以下、単にポンプ１ということがある）の概略斜視図を示す。ポンプ１は、流体、典型的には液体を搬送するためのアセンブリであり、流体の流路を形成する可撓性を有するチューブ２と、チューブ２を保持するホルダー部２０と、本体ケース３０とを備えている。ホルダー部２０及び本体ケース３０は、チューブ２を間に挟んで対向するように取り付けられる。本実施形態では、ホルダー部２０は、本体ケース３０から着脱自在に分離可能である。チューブ２の上流側の端部及び下流側の端部は、それぞれ上流側の部品及び下流側の部品（図示されない）に接続される。上流側の部品及び下流側の部品は、ポンプ１の用途に応じて適宜選択することができる。また、図１の例では、チューブ２の両端がホルダー部２０から殆ど突出していないが、チューブ２の長さも、ポンプ１の用途に応じて適宜選択される。
【００２５】
本体ケース３０は、駆動部３１と、チューブ２を押圧する押圧部３２とを収容する。本実施形態では、駆動部３１はモーター（以下、モーターにも参照符号３１を付す）であり、押圧部３２はローラー（以下、ローラーにも参照符号３２を付す）である。ローラー３２は、同じく本体ケース３０に収容される回転体３３に下側から支持されている。なお、特に断らない限り、本実施形態でいう上下とは、図３Ｂの状態を基準に定義され、ホルダー部２０側が上側であり、本体ケース３０側が下側である。回転体３３は、上下方向に延びる中心軸Ａ１（図３Ｂ参照）を有する概ね円盤状の部材であり、その上面からローラー３２が部分的に突出するような態様でローラー３２を支持する。また、回転体３３及びローラー３２は、一部が本体ケース３０の上面に露出した状態で収容される。
【００２６】
モーター３１は、中心軸Ａ１周りに回転体３３を回転駆動させる。より具体的には、モーター３１の出力軸は、ギア３６ａ，３６ｂ等を含む回転伝達機構に接続され、最も下流側のギア３６ａの回転軸３４が回転体３３に固定されている（図３Ｂ参照）。この回転軸３４は、中心軸Ａ１と同心状に上下方向に延びるように配置される。回転軸３４の横断面は、非円形形状であり、回転軸３４及びギア３６ａに形成されている、回転軸３４の横断面と略同形状の開口に挿入されている。そのため、回転体３３は、ギア３６ａに対し相対回転不能に接続されている。
【００２７】
図３Ａは、ローラー３２と、ローラー３２側から見たホルダー部２０の底面図であり、図３Ｂは、ローラー３２及びホルダー部２０の周辺部分の側方断面図である。回転体３３には、複数個のローラー３２が支持されており、これらのローラー３２は、中心軸Ａ１周りに配列されている。ローラー３２の数は、本実施形態では３つであるが、その数は特に限定されず、１つであってもよい。本実施形態では、これらのローラー３２は、中心軸Ａ１から径方向に略同じ距離だけ離れた位置において、周方向に等間隔に配列されている。なお、本実施形態の説明において、単に径方向及び周方向というときには、中心軸Ａ１が基準とされるものとする。以上より、ローラー３２は、回転体３３と共にモーター３１により中心軸Ａ１周りを回転駆動され、このとき、中心軸Ａ１周りを公転する。つまり、モーター３１は、ギア３６ａ，３６ｂ等を含む回転伝達機構、回転軸３４及び回転体３３を介して、中心軸Ａ１周りでローラー３２を旋回させる。
【００２８】
図２に、ホルダー部２０の詳細な構成を示す。ホルダー部２０は、概ね矩形状の上面及び下面を有する板状の部材であり、下面には、チューブ２が装着されるチューブ空間Ｓが形成されている。なお、図２は、ホルダー部２０を下面側から見た様子を示している。チューブ２は、チューブ空間Ｓ内にチューブ２が部分的に湾曲するように収容される。より具体的には、本実施形態のチューブ空間Ｓは、Ｕ字状であり、中心軸Ａ１を中心とする円弧部分Ｃと、円弧部分Ｃの両端と連続し、ホルダー部２０の端面へと続く直線部分Ｌ１及びＬ２とを有する。すなわち、チューブ２は、チューブ空間Ｓに装着された状態において、中心軸Ａ１周りに円弧を描くように折り曲げられ、両端がホルダー部２０の外部へと出ていくように構成されている。チューブ空間Ｓは、溝状であり、溝の底面に相当する第１壁面２１と、溝の両側の側壁に相当し、第１壁面２１から起立する第２壁面２２及び第３壁面２３とから規定される。第１壁面２１は、中心軸Ａ１に概ね直交する平面内に広がっており、上述のローラー３２は、第１壁面２１に対向するように位置合わせされる。第３壁面２３は、第２壁面２２と対向しており、第２壁面２２よりも中心軸Ａ１を基準として径方向内側に配置される。
【００２９】
ローラー３２は、本実施形態では全て同じ形状であり、各々、略円錐台の形状である。より具体的には、各ローラー３２は、底面３２１及び上面３２２と、底面３２１と上面３２２の間に広がる周面３２３とを有する形状である。なお、ローラー３２の中心軸Ａ２に直交する２つの面３２１，３２２のうち、面積がより大きな方が底面３２１であり、面積のより狭い方が上面３２２である。また、本実施形態では、各ローラー３２の底面３２１及び上面３２２に概ね直交する中心軸Ａ２は、両面３２１，３２２の略中心を通る。すなわち、各ローラー３２は、略直円錐台の形状である。
【００３０】
各ローラー３２は、中心軸Ａ１を基準として底面３２１が径方向内側を向き、上面３２２が径方向外側を向くように配置される。つまり、各ローラー３２は、上面３２２が底面３２１よりも径方向外側にくるように配置される。また、各ローラー３２は、その中心軸Ａ２が中心軸Ａ１に直交又は略直交するように配置される。なお、ローラー３２の中心軸Ａ２は全て、中心軸Ａ１に直交する同一平面内に概ね配置される。
【００３１】
以上の構成により、各ローラー３２の周面３２３は、ローラー３２においてチューブ２と対向する面において、傾斜面３２３ａを形成する。傾斜面３２３ａは、中心軸Ａ１を基準として径方向外側に向かう程、チューブ２側からローラー３２側へ、すなわち第１壁面２１から離れるように傾斜する面である。そして、この傾斜面３２３ａの存在により、中心軸Ａ１を基準として径方向外側におけるローラー３２の重量が低減され、ローラー３２の重心が中心軸Ａ１から離れることが防止される。よって、ローラー３２が中心軸Ａ１周りで回転駆動されるときの慣性モーメント（イナーシャ）が小さくなり、駆動エネルギーが低減される。
【００３２】
ローラー３２は、中心軸Ａ２に沿って延びるローラー軸３２４を有し、上述したとおり中心軸Ａ１周りを公転しながら、ローラー軸３２４周りに自転することも可能である。ローラー軸３２４は、底面３２１及び上面３２２から突出しており、この突出部分が回転体３３に支持される。ただし、ローラー軸３２４の支持方法は、特に限定されない。本実施形態の回転体３３は、第１パーツ３３ａ及び第２パーツ３３ｂから構成され、第１パーツ３３ａと第２パーツ３３ｂとが対向する部分に空間が形成され、当該空間がローラー軸３２４を収容する軸受けとして機能する。ローラー軸３２４は、中心軸Ａ１に対して概ね直交するため、ローラー３２は中心軸Ａ２周りに自転することができる。なお、本実施形態では、ローラー軸３２４がモーター等の駆動部により回転駆動されることはなく、ローラー３２は、中心軸Ａ１周りの公転時にその周面３２３がチューブ２に接触して受け取る摩擦力により、回転させられる。すなわち、ローラー３２は、中心軸Ａ１周りの公転に従動して、中心軸Ａ２周りで自転する。
【００３３】
図３Ｂに示すように、ホルダー部２０は、その下面に形成されたチューブ空間Ｓがローラー３２の一部を収容するように、本体ケース３０に対し位置合わせされる。より具体的には、ローラー３２の上面３２２は、チューブ空間Ｓに入り込まない一方、底面３２１の一部及び周面３２３の一部がチューブ空間Ｓに収容される。なお、このとき、中心軸Ａ１を基準として、底面３２１は第３壁面２３よりも径方向外側に、上面３２２は第２壁面２２よりも径方向外側にくるように配置される。以上の構成により、ローラー３２の周面３２３に含まれる上述の傾斜面３２３ａは、チューブ空間Ｓ内でチューブ２を上方及び径方向外側に向かって押圧する。すなわち、チューブ２は第１壁面２１及び第２壁面２２に押し付けられる。その結果、チューブ２はチューブ空間Ｓ内にしっかりと収容され、チューブ空間Ｓから脱落し難くなる。
【００３４】
また、本実施形態では、回転体３３の第２パーツ３３ｂの下方には、回転体３３を上方のホルダー部２０に向かって付勢するばね３５が配置されている。このばね３５の付勢力は、回転体３３に支持されているローラー３２を上方に押し上げる力となり、ひいては、ローラー３２がチューブ２を第１壁面２１に対し押し付ける力となる。本実施形態では、このばね３５により、チューブ２がチューブ空間Ｓからさらに脱落し難くなっている。
【００３５】
また、本実施形態では、チューブ空間Ｓの円弧部分Ｃの半径は、チューブ２の自然最小曲げ半径よりも小さい。自然最小曲げ半径とは、チューブ２に何も拘束を付与しない状態でチューブ２の両端を持ち、両端が互いに平行になるように一端を他端に対し１８０°折り曲げ、チューブ２全体がＵ字状になるように外力を付与したときに形成される、チューブ２が描く円弧の半径（最外径）である。このため、チューブ２をチューブ空間Ｓ内に装着すると、チューブ２の湾曲した部分に第２壁面２２が径方向外側から当接し、チューブ２が第２壁面２２に対し強く押し付けられる。つまり、チューブ２がチューブ空間Ｓに装着されるべく円弧部分Ｃに沿って折り曲げられた際に、チューブ２が第２壁面２２に向かって広がろうとする大きな復元力が作用する。この復元力は、チューブ２の第２壁面２２に対する大きな摩擦力を生み、チューブ２が第２壁面２２に対し滑り難くなり、チューブ２をチューブ空間Ｓ内にしっかりと固定することができる。
【００３６】
なお、仮にチューブ空間Ｓの円弧部分Ｃの半径が、チューブ２の自然最小曲げ半径以上であったとしても、折り曲げられたチューブ２には直線状に戻ろうとする復元力が働くため、チューブ２はチューブ空間Ｓ内にしっかりと固定され得る。ただし、チューブ空間Ｓの円弧部分Ｃの半径を自然最小曲げ半径よりも小さく設定することには、ホルダー部２０やローラー３２等をはじめとする各種部品を小型化することができるというさらなる利点がある。
【００３７】
また、本実施形態では、チューブ空間Ｓの直線部分Ｌ１及びＬ２における第３壁面２３には、第２壁面２２へと向かって突出する爪部２４が形成される。爪部２４は、第１壁面２１から上下方向に所定の間隔を空けて配置され、この爪部２４と第１壁面２１との間隔は、チューブ２が爪部２４と第１壁面との間に挟持される程度に形成される。図４Ａに示すように、爪部２４の最も突出した部分は、第２壁面２２に到達することはなく、爪部２４の最も突出した部分と第２壁面２２との間には一定の間隔Ｄが保たれる。間隔Ｄは爪部２４と第２壁面２２との間を、弾性変形により圧縮されたチューブ２が通過できる程度の間隔である。すなわち、チューブ２を爪部２４と第２壁面２２との間を通してチューブ空間Ｓに装着することができる一方で、一旦チューブ２をチューブ空間Ｓに装着した後は、その弾性により元の形状に復元したチューブ２が爪部２４に拘束されて、チューブ空間Ｓから脱落しない。この構成によって、別途固定器具等を必要とすることなく、チューブ２をチューブ空間Ｓ内に拘束することができる。つまり、本体ケース３０にホルダー部２０を装着する組み立ての作業性を確保しつつも、ホルダー部２０からチューブ２が脱落するのをより確実に防ぐことができる。なお、図４Ｂに示すように、本実施形態では、爪部２４には、チューブ２の外周面に沿った切り欠き部２５が形成され、切り欠き部２５により広がった第２壁面２２と第３壁面２３との間の空間にチューブ２が収容される。また、爪部２４の数は１つに限られず、複数形成されてもよい。爪部２４は、本実施形態では、ホルダー部２０の端面近傍に４つ配置される。また、爪部２４は、第３壁面２３ではなく、第２壁面２２に形成することもできるし、両方の面２２，２３に形成することもできる。
【００３８】
ここで、中心軸Ａ１方向に沿ってチューブ空間Ｓの最深部からの第２壁面２２の高さ（本実施形態では、第１壁面２１を基準とした第２壁面２２の高さに一致する）を、ｈとする。このとき、本実施形態では、高さｈとチューブ２の断面半径ｒとの関係は、ｈ≧ｒを満たすように構成される。なお、ここでいうチューブ２の断面半径とは、チューブ２に外力を加えていない状態において、チューブ２の長手方向に直交する面で切断した場合のチューブ２の外径に対する半径のことである。このように高さｈを構成することによって、ホルダー部２０からチューブ２が脱落するのをより確実に防ぐことができる。
【００３９】
以上のとおり、本実施形態では、ホルダー部２０からチューブ２が脱落することを防止するための様々な工夫が施されている。これらにより、ローラー３２によるチューブ２の押圧時において、チューブ２が適正な位置に安定して保持される。すなわち、チューブ２の位置がチューブ空間Ｓ内でずれて、流量精度が低下することを防止することができる。
【００４０】
＜２．チューブポンプの動作＞
以下、図面を参照しつつ、ポンプ１の動作について説明する。ポンプ１は、チューブ２を保持した状態のホルダー部２０を、図３Ｂに示すように本体ケース３０に装着した状態で使用される。なお、図１では図示されていないが、チューブ２の両端はそれぞれ上流側の部品及び下流側の部品へと接続されている。ホルダー部２０を本体ケース３０に装着した状態におけるチューブ空間Ｓ内のチューブ２は、図３Ｂに示すように、第１壁面２１、第２壁面２２及びローラー３２で囲まれる。
【００４１】
モーター３１は、リード線を介して図示されない電源又はバッテリーに接続される。ポンプ１のスイッチがＯＮにされ、電源又はバッテリーからモーター３１に電力が供給されると、モーター３１が回転し、回転軸３４を回転させる。このとき、モーター３１の回転速度は、ギア３６ａ，３６ｂ等を含む回転伝達機構により減速され、回転軸３４に伝えられる。モーター３１の駆動は、間欠的又は連続的なものとすることができる。
【００４２】
回転体３３は、回転軸３４と共に中心軸Ａ１周りを回転する。そして、回転体３３の回転に伴って、ローラー３２も中心軸Ａ１周りに回転（公転）し、周面３２３によってチューブ２内の流路を閉塞するようにチューブ２を押圧する。このとき、ローラー３２がチューブ２を閉塞した点Ｐよりも上流側のチューブ２には、流体が貯められる。ローラー３２がさらに回転し、点Ｐから下流側へ移動すると、点Ｐには上流側から貯められた流体が移動してくる。再びローラー３２が回転して点Ｐに廻ってくると、点Ｐの流体はローラー３２によって下流側に移動させられて、チューブ２内の流路が再び閉塞される。上記の動作を繰り返すことによって、ポンプ１は流体を、上流側の部品から下流側の部品へと、所定の流速で送ることができる。すなわち、ローラー３２は、中心軸Ａ１周りを公転しながら、チューブ２の湾曲した部分に沿ってチューブ２を一定の方向にしごくように押圧し、このローラー３２の動作により流体がチューブ２内を搬送される。なお、ローラー３２は、ローラー軸３２４周りを回転可能に支持されているので、チューブ２と周面３２３の間に生じる摩擦力によって中心軸Ａ２周りにも回転（自転）する。このように、ローラー３２は、中心軸Ａ１周りを公転しながら、これに従動して中心軸Ａ２周りを自転することで、押圧動作をスムーズに行い、摩擦抵抗によるモーター３１への負荷を低減させることができる。よって、ローラー３２を公転させるために必要となる駆動エネルギーが低減される。
【００４３】
ばね３５は、ローラー３２を含む回転体３３を、第２パーツ３３ｂの側からホルダー部２０に向かって付勢する。このようにすることで、チューブ２をしっかりとチューブ空間Ｓ内に収容し、ローラー３２のチューブ２に対する適正な位置を維持することができる。
【００４４】
上述したように、チューブ２は、折り曲げにより作用する復元力により、チューブ空間Ｓの円弧部分Ｃの第１壁面２１及び第２壁面２２にしっかりと当接した状態で、チューブ空間Ｓ内に保持されている。加えて、チューブ２は、ローラー３２の傾斜面３２３ａにより径方向内側から第２壁面２２側へ押されるため、チューブ２が第３壁面２３側へ移動してローラー３２の押圧から逃れるのを防止することができる。また、傾斜面３２３ａの存在により、第２壁面２２及び第３壁面２３と、ローラー３２の周面３２３との干渉を回避しつつ、ローラー３２がチューブ２を閉塞するまで押圧することができる。
【００４５】
＜３．特徴＞
本実施形態で使用されるチューブ２は、断面半径ｒが１（ｍｍ）程度である。このように、径が比較的小さいチューブを装置の所定の位置に装着する場合、通常は作業者の熟練度が要求される。しかし、本実施形態のようなチューブ空間Ｓを構成することにより、例えばチューブの装着作業に熟練していない一般の使用者であってもチューブ２をチューブ空間Ｓに適切に装着することが可能となる。また、一度チューブ２をチューブ空間Ｓに装着した後は、その脱落が生じ難い。さらには、特殊な形状のチューブを必要とすることがないため、簡便性の向上及び低コスト化を実現することができる。なお、上記のチューブ２の断面半径ｒはあくまでも一例であり、チューブ２の断面半径ｒは、ポンプ１の用途に応じて、適宜変更することが可能である。
【００４６】
＜４．変形例＞
以上、本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。
【００４７】
＜４−１＞
押圧部３２の形態は、ローラーに限定されず、押圧部３２を自転不能に構成してもよい。なお、押圧部３２が自転不能であるとき、押圧部３２はチューブ２に対して常に同じ面を向けることになる。その場合、押圧部３２においてチューブ２に対向する面を、中心軸Ａ１から離れる程、チューブ２側からローラー３２側へ傾斜する傾斜面として形成しさえすればよく、押圧部３２のその他の部位の形状は任意に設定することができる。
【００４８】
＜４−２＞
押圧部３２の形状は、略円錐台に限られず、例えば、略円錐とすることも可能である。また、上面と底面の径が等しい略円柱又は略斜円柱とすることも可能である。この場合は、中心軸Ａ２を中心軸Ａ１に直交する方向に対して適宜傾斜させることで、押圧部３２においてチューブ２と対向する面において、中心軸Ａ１から離れる程、チューブ２側からローラー３２側へ傾斜する傾斜面を形成することができる。
【００４９】
＜４−３＞
上記実施形態では、ローラー３２の自転軸である中心軸Ａ２は、公転軸である中心軸Ａ１に対し直交するように交差していたが、自転軸Ａ２は、公転軸Ａ１に直交する直線に対し角度を為すように中心軸Ａ１と交差していてもよい。
【００５０】
＜４−４＞
ホルダー部２０と本体ケース３０のうち一方は係合部を有し、他方は係合部に係合される被係合部を有し、前記係合部と前記被係合部とを係合させると、本体ケース３０に対してホルダー部２０が位置決めされるように構成されていてもよい。図５は、このように構成されたホルダー部２０及び本体ケース３０の斜視図である。図５の例では、係合部として、ホルダー部２０のローラー３２に対向する面に、本体ケース３０の上面に向かって突出する３つの凸部２０１が形成されている。一方、被係合部として、本体ケース３０のホルダー部２０に対向する面には、本体ケース３０の内側に向かって窪んだ凹部３０１が形成されている。３つの凸部２０１と３つの凹部３０１とは、ホルダー部２０と本体ケース３０とを対向させたとき、１対１に対応する位置に形成される。３組の凸部２０１及び凹部３０１を係合させると、ホルダー部２０が本体ケース３０に対して正しい位置に位置合わせされる。その結果、ポンプ１の流量精度が向上する。
【００５１】
係合部としての凸部２０１はホルダー部２０と本体ケース３０のどちらに設けられてもよい。ただし、ホルダー部２０をディスポーザブルな部品とし、本体ケース３０とこれに収容される駆動部３１及びローラー３２等の各種部品を含むユニットを繰り返し使用されるリユース部品とする場合には、凸部２０１はホルダー部２０に設けられることが望ましい。凸部２０１は、凹部３０１に比べて、折れる等して損傷し易いためである。また、ホルダー部２０が凸部及び凹部を有し、なおかつ本体ケース３０がこれらに対応する凹部及び凸部を有していてもよい。さらに、係合部及び被係合部の形状や両者の組の数は、この例に限定されず、適宜変更することができるが、ホルダー部２０と本体ケース３０との位置決めの精度を向上させる観点からは、係合部と被係合部との組の数は、複数であることが好ましい。
【００５２】
＜４−５＞
ホルダー部２０と本体ケース３０のうち一方は、他方に対向する面に磁石を有し、ホルダー部２０と本体ケース３０のうち他方は、前記磁石に対向し、前記磁石に磁気的に吸引される磁性体又は磁石を有していてもよい。この構成によって、ホルダー部２０の位置決めがより容易になり、また、本体ケース３０への着脱作業の操作性が向上する。図５に示す例では、本体ケース３０は、ホルダー部２０に対向する面に、２つの磁石３０２，３０２を有する。磁石３０２は、この例では、それぞれ上面のみが本体ケース３０の上面から露出し、なおかつ磁石３０２の上面が本体ケース３０の上面と概ね面一になるように本体ケース３０内に埋め込まれている。一方、ホルダー部２０は、本体ケース３０と組み合わせられたとき、磁石３０２，３０２にそれぞれ対向する２つの磁性体２０２，２０２を有する。この例では、磁性体２０２は、磁石３０２に対向する面が、ホルダー部２０の本体ケース３０と対向する面と概ね面一になるようにホルダー部２０に固定されている。磁性体２０２，２０２の少なくとも一方は、磁石に変更することができる。磁石３０２は、それぞれに対向する磁性体２０２を磁気的に吸引し、本体ケース３０に対するホルダー部２０の位置を固定する。磁石３０２が磁性体２０２を吸引する力の強度は、ユーザが片手に本体ケース３０を持ちつつ、他方の手でホルダー部２０を分離することができる程度とすることができる。磁石及び磁性体の組の数は図５の例に限定されず、適宜設定することができる。さらに、変形例４−４の係合部及び被係合部を磁石で、或いは磁石及び磁性体で形成することも可能である。
【００５３】
＜４−６＞
ホルダー部２０のチューブ空間Ｓを規定する第１壁面２１は、中心軸Ａ１を基準として径方向外側に向かう程、チューブ２側から押圧部であるローラー３２側へ傾斜する傾斜部２１０を有していてもよい。図６Ａはこのように構成されたホルダー部２０の斜視図であり、図６Ｂは、傾斜部２１０を有するホルダー部２０及びローラー３２の周辺の構造を示す側方断面図である。傾斜部２１０が中心軸Ａ１に直交する平面に対して傾斜する傾斜角は特に限定されないが、図６Ｂに示すとおり、チューブポンプ１が動作する際に、ローラー３２の周面３２３が形成する傾斜面３２３ａと平行又は略平行になるような傾斜角とするのが望ましい。また、このときローラー３２の上面３２２は、第２壁面２２よりも中心軸Ａ１を基準として径方向内側に位置するように構成されることが望ましい。このようにすることで、チューブ２が傾斜部２１０、第２壁面２２、及び周面３２３（傾斜面３２３ａ）とで囲まれるので、ローラー３２の押圧力がチューブ２に伝わりやすくなり、チューブ２をより確実に閉塞させることができる。さらに、チューブ２が閉塞したときの寸法を容易に特定することができ、同寸法を基にしてローラー３２及び第１壁面２１等の寸法を決定することができ、ポンプ１の設計が容易になる。
【００５４】
＜４−７＞
第１壁面２１は、傾斜部２１０の径方向外側の周縁に連続し、かつ中心軸Ａ１に概ね直交する水平部２１１をさらに有し、第２壁面２２が水平部２１１の径方向外側の周縁から起立するように構成されてもよい。図７Ａは、傾斜部２１０を有するが水平部２１１を有さないホルダー部２０の側方断面図であり、図７Ｂは、傾斜部２１０及び水平部２１１を有するホルダー部２０の側方断面図である。図７Ｂのように水平部２１１を形成すると、水平部２１１と第２壁面２２とによってポケット部Ｐが形成される。ポケット部Ｐは接着剤を用いてチューブ２をチューブ空間Ｓに固定する場合の接着剤溜まりとして機能する。例えば、チューブ２の折り曲げた部分（円弧部分Ｃに沿う部分）の径方向外側面に接着剤を塗布し、第１壁面２１及び第２壁面２２に固定するとき、チューブ２に塗布された接着剤がポケット部Ｐに溜まり、傾斜部２１０から中心軸Ａ１方向及び下方へ流出し難くなる。このようにして、チューブ２をチューブ空間Ｓにしっかりと接着することができる。その結果、チューブ２がチューブ空間Ｓからより脱落し難くなる。
【符号の説明】
【００５５】
１  ポンプ
２  チューブ
２０  ホルダー部
２１  第１壁面
２２  第２壁面
２３  第３壁面
２４  爪部
２５  切り欠き部
３０  本体ケース
３１  駆動部（モーター）
３２  押圧部（ローラー）
３３  回転体
３４  回転軸
３５  付勢部材（ばね）
２０１  凹部（係合部）
２０２  磁性体（磁石）
２１０  傾斜部
２１１  水平部
３０１  凸部（被係合部）
３０２  磁石
３２１  底面
３２２  上面
３２３  周面
３２３ａ  傾斜面
３２４  ローラー軸
Ａ１、Ａ２  中心軸
Ｃ  円弧部分
Ｌ１、Ｌ２  直線部分
Ｓ  チューブ空間
ｒ  チューブの断面半径
ｈ  第２壁面の高さ
Ｄ  第２壁面２２と爪部２４との距離
Ｐ  ポケット部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2019090403.tif 000007
【図４Ｂ】
2019090403.tif 000008
【図５】
2019090403.tif 000009
【図６Ａ】
2019090403.tif 000010
【図６Ｂ】
2019090403.tif 000011
【図７Ａ】
2019090403.tif 000012
【図７Ｂ】
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