(57)【要約】【課題】チューブポンプにおいて、簡単な構成にて、外部からフルプレス状態からミッドプレス状態に変更調整することを可能にする。【解決手段】チューブポンプ１は、チューブ４のリング状内側に設けられ、チューブ４を内壁面３に対して圧迫する加圧リング５と、加圧リング５を内壁面３に沿って偏芯運動させる偏芯ロータ６とを備える。偏芯ロータ６は、その外径寸法が軸方向において異なる傾斜テーパ面６ａを有し、軸方向に移動及び回転可能に設けられている。また、チューブポンプ１は、電磁石による吸引／反発により偏芯ロータ６を軸方向に移動させる移動手段８を備える。移動手段８は、ポンプ起動の呼び水運転時には、偏芯ロータ６を軸方向に上昇させて、加圧リング５がチューブ４を圧閉するフルプレス状態とし、ポンプの通常運転時には、偏芯ロータ６を軸方向に下降させて、加圧リング５がチューブ４を完全には圧閉しないミッドプレス状態にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに形成された円筒形の内壁面に沿わせてリング状に配置されたチューブと、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壁面に対して圧迫する加圧リングと、前記加圧リングを前記内壁面に沿って偏芯運動させる偏芯ロータとを備え、前記加圧リング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ポンプ作用を行わせるチューブポンプにおいて、
前記偏芯ロータは、その外径寸法が軸方向において異なる傾斜テーパ面を有し、軸方向に移動及び回転可能に設けられ、
電磁石による吸引／反発又はモータ駆動による軸方向変位により前記偏芯ロータを軸方向に移動させる移動手段を備え、
前記移動手段は、ポンプ起動の呼び水運転時には前記加圧リングが前記チューブを圧閉するフルプレス状態とし、ポンプの通常運転時には前記加圧リングが前記チューブを完全には圧閉しないミッドプレス状態にすることを特徴とするチューブポンプ。
【請求項２】
前記偏芯ロータは、その内部に軸方向に着磁された磁石を備え、
前記移動手段は、前記磁石と軸方向において対向した電磁石と、所定のタイミング又はポンプ流量に応じて前記電磁石への通電を制御する制御回路とを備え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】
前記移動手段は、モータと、前記モータの回転を軸方向移動に変換する伝達機構と、所定のタイミング又はポンプ流量に応じて前記モータを通電制御する制御回路とを備えることを特徴とする請求項１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、赤血球、細胞懸濁液等の液体を流出させるためのチューブポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のチューブポンプにおいて、ハウジング内壁面に沿わせてリング状に配置されたチューブと、チューブを内壁面に対して圧迫する加圧リングと、加圧リングを内壁面に沿って偏芯運動させる偏芯ロータとを備え、加圧リングの偏芯運動によってチューブの圧迫部分を一方向に移動させてポンプ作用を得るものがある。このようなチューブポンプにおいて、ポンプ作用時にチューブを完全に圧閉してフルプレスで運転すると、送出流体へ悪影響が生じ易く、また、チューブが損傷し易い。そこで、ポンプ作用を開始した後では、ハウジング又は偏芯ロータを移動させてチューブの圧閉を開放してミッドプレス状態とし、送出流体へ悪影響やチューブ損傷が生じないようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４１９１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなチューブポンプにおいて、フルプレス状態からミッドプレス状態に変更するために、ハウジングを移動させるものは、ポンプ構成が大掛かりなものになり、また、偏芯ロータを移動させるために雄ネジと雌ネジの螺合状態と螺合解除状態とで行う構成においては、これら状態を外部から変更調整するための構成の実現が容易ではなく、また、ポンプ起動の呼び水運転を自動調整できるものではない。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するものであり、簡単な構成にて、外部からフルプレス状態からミッドプレス状態に変更調整することが可能で、しかもポンプ起動の呼び水運転を自動調整可能な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】
上記目的を達成するために本発明のチューブポンプは、ハウジングに形成された円筒形の内壁面に沿わせてリング状に配置されたチューブと、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壁面に対して圧迫する加圧リングと、前記加圧リングを前記内壁面に沿って偏芯運動させる偏芯ロータとを備え、前記加圧リング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ポンプ作用を行わせるチューブポンプにおいて、前記偏芯ロータは、その外径寸法が軸方向において異なる傾斜テーパ面を有し、軸方向に移動及び回転可能に設けられ、電磁石による吸引／反発又はモータ駆動による軸方向変位により前記偏芯ロータを軸方向に移動させる移動手段を備え、前記移動手段は、ポンプ起動の呼び水運転時には前記加圧リングが前記チューブを圧閉するフルプレス状態とし、ポンプの通常運転時には前記加圧リングが前記チューブを完全には圧閉しないミッドプレス状態にするものである。
【０００７】
本発明のチューブポンプにおいて、前記偏芯ロータは、その内部に軸方向に着磁された磁石を備え、前記移動手段は、前記磁石と軸方向において対向した電磁石と、所定のタイミング又はポンプ流量に応じて前記電磁石への通電を制御する制御回路とを備えることが好ましい。
【０００８】
また、本発明のチューブポンプにおいて、前記移動手段は、モータと、前記モータの回転を軸方向移動に変換する伝達機構と、所定のタイミング又はポンプ流量に応じて前記モータを通電制御する制御回路とを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電磁石による吸引／反発又はモータ駆動による軸方向変位により偏芯ロータを軸方向に移動させるので、構成簡単にして外部からポンプ起動の呼び水運転を自動制御し、かつ、フルプレス状態からミッドプレス状態に変更調整することが容易に可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係るチューブポンプのポンプ起動の呼び水運転時の断面図、（ｂ）は同チューブポンプの通常運転時の断面図。
【図２】（ａ）は同チューブポンプのポンプ起動の呼び水運転時の平面図、（ｂ）は同チューブポンプの通常運転時の平面図。
【図３】（ａ）は本発明の他の実施形態に係るチューブポンプのポンプ起動の呼び水運転時の断面図、（ｂ）は同チューブポンプの通常運転時の断面図。
【図４】同チューブポンプの一部部品構成を示す斜視図。
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係るチューブポンプについて図面を参照して説明する。図１、図２は、チューブポンプ１の構成を示す。チューブポンプ１は、ハウジング２に形成された円筒形の内壁面３に沿わせてリング状に配置されたチューブ４と、チューブ４のリング状内側に設けられ、チューブ４を内壁面３に対して圧迫する加圧リング５と、加圧リング５を内壁面３に沿って偏芯運動させる偏芯ロータ６とを備え、加圧リング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ポンプ作用を行わせる。流体は、チューブ４の流入口４１に流入し、流出口４２から流出する。
【００１２】
また、チューブポンプ１は、偏芯ロータ６を回転させるモータ７を備える。偏芯ロータ６は、その外径寸法がモータ７の回転軸７ａの軸方向において異なる傾斜テーパ面６ａを有し、回転軸７ａの軸方向に移動可能及び回転軸７ａを中心に回転可能に設けられている。また、チューブポンプ１は、電磁石による吸引／反発により偏芯ロータ６を回転軸７ａ方向に移動させる移動手段８を備える。移動手段８は、ポンプ起動の呼び水運転時には、図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、偏芯ロータ６をその外径寸法が大きいところで作用するように回転軸７ａ方向に上昇させて、加圧リング５がチューブ４を圧閉するフルプレス状態とし、ポンプの通常運転時には、図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すように、偏芯ロータ６をその外径寸法が小さいところで作用するように回転軸７ａ方向に下降させて、加圧リング５がチューブ４を完全には圧閉しないミッドプレス状態にする。ミッドプレス状態は、チューブ４内に隙間がある状態である。また、チューブポンプ１は、チューブポンプ１の動作を制御する制御回路９を備える。
【００１３】
ハウジング２は、例えばＡＢＳ樹脂等の成形品により構成されている。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る。チューブ４は、ハウジング２の内壁面３に沿うようにリング（開環形）状に配置され、チューブ４の両端の流入口４１及び流出口４２は、ハウジング２外に延出されている。チューブ４が位置ずれしないように、チューブ４の流入口４１及び流出口４２付近をハウジング２に固定することが好ましい。加圧リング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て成り、例えば、フッ素樹脂系の合成樹脂成形品により構成されている。加圧リング５の外周面及び内周面は、平面視で互いに同心の円形状である。
【００１４】
偏芯ロータ６は、平面視で円形状の部材であり、加圧リング５のリング状内部に配置され、偏芯ロータ６の円形中心から偏芯した位置にモータ７の回転軸７ａが連結されている。回転軸７ａには、回転軸７ａの軸方向に延びるスラスト溝７ｂが形成されており、偏芯ロータ６は、このスラスト溝７ｂに軸方向にスライド自在に係合されている。これにより、偏芯ロータ６は、回転軸７ａの軸方向に移動可能であって、かつ、回転軸７ａと一緒に回転可能すなわち回転軸７ａを中心に回転可能とされている。また、回転軸７ａには、偏芯ロータ６の抜けを防止する止め板７ｃが取付けられている。止め板７ｃは、回転軸７ａに固定されている。また、偏芯ロータ６は、その内部に、回転軸７ａの軸方向に着磁された磁石６ｂを備える。移動手段８は、磁石６ｂと軸方向において対向した電磁石１１と、制御回路９とを備える。磁石６ｂは、本例では電磁石１１に対向する側がＮ極とされているが、これに限られるものではない。制御回路９は、モータ７への通電を制御し、また、所定のタイミング又はポンプ流量に応じて電磁石１１への通電を制御する。偏芯ロータ６の外周面である傾斜テーパ面６ａは、径寸法が電磁石１１側に向けて漸増しており、回転軸７ａに直交する方向における回転軸７ａから傾斜テーパ面６ａまでの径寸法は、回転軸７ａに沿って下側の方ほど大きくなっている。加圧リング５の内周面は、傾斜テーパ面６ａに対応したテーパ面とされている。
【００１５】
このような構成のチューブポンプ１において、偏芯ロータ６は、その円形中心から偏芯した位置に回転軸７ａが連結されているので、その外周面である傾斜テーパ面６ａの一部で加圧リング５の内周面を押す。加圧リング５は、偏芯ロータ６に押されることにより、その外周面の一部でチューブ４の一部を内壁面３に向けて押圧し、圧迫する。モータ７を駆動すると、偏芯ロータ６が回転軸７ａを中心に回転し、これにより、偏芯ロータ６により加圧リング５を押す部分が一方向に移動していき、加圧リング５によりチューブ４を圧迫する部分が一方向に移動していき、ポンプ作用が行われる。
【００１６】
また、偏芯ロータ６が傾斜テーパ面６ａを有するために、加圧リング５は、偏芯ロータ６の高さ位置によって、チューブ４の圧迫の程度を異ならせる。すなわち、図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、偏芯ロータ６が上昇した位置にあるときには、偏芯ロータ６は、傾斜テーパ面６ａの下側部分すなわち径の大きい部分で加圧リング５を押し、これにより、加圧リング５は、偏芯ロータ６に押される量が大きくなって、チューブ４の圧迫の程度を大きくする。また、図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すように、偏芯ロータ６が下降した位置にあるときには、偏芯ロータ６は、傾斜テーパ面６ａの上側部分すなわち径の小さい部分で加圧リング５を押し、これにより、加圧リング５は、偏芯ロータ６に押される量が小さくなって、チューブ４の圧迫の程度を小さくする。偏芯ロータ６が止め板７ｃに接触する上限位置にあるときには、加圧リング５は、チューブ４を圧閉し、偏芯ロータ６がハウジング２に接触する下限位置にあるときには、加圧リング５は、チューブ４を完全には圧閉しないミッドプレス状態にする。ハウジング２の内壁面３、偏芯ロータ６、及び加圧リング５は、そうなるように寸法設計されている。
【００１７】
流体の送液は、以下のようにして行われる。まず、制御回路９は、電磁石１１の磁石６ｂに対向する側がＮ極となるように、電磁石１１に通電する。これにより、電磁石１１は、磁石６ｂを反発させる磁力を発生し、磁石６ｂが電磁石１１の磁力により反発され、図１（ａ）、図２（ａ）に示すように、偏芯ロータ６がモータ７の回転軸７ａに沿って上昇する。偏芯ロータ６は、止め板７ｃに接触する上限位置まで上昇する。これにより、加圧リング５は、偏芯ロータ６の傾斜テーパ面６ａの下側部分すなわち径の大きい部分に押され、加圧リング５がチューブ４を圧閉するフルプレス状態となる。
【００１８】
制御回路９は、フルプレス状態でモータ７を駆動する。これにより、偏芯ロータ６が回転し、加圧リング５が偏芯運動し、フルプレス状態でポンプ動作が開始される。このとき、ポンプ起動時には、まず、チューブ４内の空気が流出口４２から排出されて、チューブ４内が真空となり、流体が流入口４１に負圧吸入される呼び水運転となる。制御回路９は、呼び水運転が完了するまでの間、電磁石１１への通電を維持する。これにより、ポンプ起動時の呼び水運転時には、フルプレス状態でポンプ動作が行われる。呼び水運転を経て、流体を安定的に吸入、送出できる通常運転となる。制御回路９による呼び水運転が完了したことの判断は、ポンプ起動時からの所定のタイミング又は不図示の流量計により計測したポンプ流量などに相応した信号に基いて行われる。
【００１９】
呼び水運転が完了したなら、通常運転とするため、制御回路９は、モータ７の駆動を維持した状態で、電磁石１１の磁石６ｂに対向する側がＳ極となるように、電磁石１１に通電する。これにより、電磁石１１は、磁石６ｂを吸引する磁力を発生し、磁石６ｂが電磁石１１の磁力により吸引され、図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すように、偏芯ロータ６がモータ７の回転軸７ａに沿って下降する。偏芯ロータ６は、ハウジング２に接触する下限位置まで下降する。これにより、加圧リング５は、偏芯ロータ６の傾斜テーパ面６ａの上側部分すなわち径の小さい部分に押され、加圧リング５がチューブ４を完全には圧閉しないミッドプレス状態になる。制御回路９は、ミッドプレス状態でモータ７の駆動を継続する。これにより、通常運転時には、ミッドプレス状態でポンプ動作が行われる。
【００２０】
本実施形態のチューブポンプ１によれば、電磁石１１による吸引／反発により偏芯ロータ６を回転軸７ａの軸方向に移動させるので、構成簡単にして外部からポンプ起動の呼び水運転を自動制御し、かつ、フルプレス状態からミッドプレス状態に変更調整することが容易に可能となる。
【００２１】
図３及び図４は、第２の実施形態によるチューブポンプ１の構成を示す。このチューブポンプ１は、移動手段８の構成が第１の実施形態と異なる。本実施形態では、移動手段８は、偏芯ロータ６を上下移動させるためのモータ２１と、モータ２１の回転をモータ７の回転軸７ａの軸方向移動に変換する伝達機構２２と、制御回路９とを備える。伝達機構２２は、モータ２１の回転軸２１ａに連結されたピニオン歯車３１と、ピニオン歯車３１に噛合されたラック歯車３２と、ラック歯車３２のネジ孔３２ａに螺合されたネジ筒３３とを備える。ネジ筒３３は、その軸孔３３ａにモータ７の回転軸７ａが回転可能に挿入されている。また、ネジ筒３３は、その係合片３３ｂが支持体３９のガイド溝３９ａにスライド自在に係合されていることにより、回転止めされた状態で回転軸７ａの軸方向には移動可能になっている。また、移動手段８は、偏芯ロータ６を下降させるためのバネ３５を備える。バネ３５は、止め板７ｃと偏芯ロータ６との間に圧縮状態で介在されている。制御回路９は、所定のタイミング又はポンプ流量に応じてモータ２１を通電制御する。他の構成については、第１の実施形態と同様である。
【００２２】
流体の送液は、以下のようにして行われる。まず、制御回路９は、モータ２１に通電して、回転軸２１ａを一方向に回転させる。これにより、ピニオン歯車３１が一方向に回転し、ラック歯車３２が一方向に回転し、図３（ａ）に示すように、ネジ筒３３が回転軸７ａに沿って上昇し、偏芯ロータ６がネジ筒３３に押されてバネ３５を圧縮させつつ上昇する。このとき、制御回路９は、偏芯ロータ６が止め板７ｃに接触する上限位置まで上昇すると、モータ２１への通電を停止する。これにより、第１の実施形態と同様に、加圧リング５がチューブ４を圧閉するフルプレス状態となる。制御回路９は、フルプレス状態でモータ７を駆動し、呼び水運転が完了するまでの間、モータ２１への通電の停止を維持する。これにより、第１の実施形態と同様に、ポンプ起動時の呼び水運転時には、フルプレス状態でポンプ動作が行われる。
【００２３】
呼び水運転が完了したなら、通常運転とするため、制御回路９は、モータ７の駆動を維持した状態で、モータ２１に通電して、回転軸２１ａを逆方向に回転させる。これにより、ピニオン歯車３１が逆方向に回転し、ラック歯車３２が逆方向に回転し、図３（ｂ）に示すように、ネジ筒３３が回転軸７ａに沿って下降し、偏芯ロータ６がバネ３５に押されて下降する。偏芯ロータ６が降下することにより、第１の実施形態と同様に、加圧リング５がチューブ４を完全には圧閉しないミッドプレス状態になる。
【００２４】
偏芯ロータ６の傾斜テーパ面６ａは、上側の方ほど径が小さいため、偏芯ロータ６の高さ位置によって、ミッドプレスの程度すなわちチューブ４内の隙間の程度が異なる。制御回路９は、不図示の流量計により測定するポンプ流量に応じて、適切なミッドプレス状態になる偏芯ロータ６の高さ位置で、モータ２１への通電を停止する。適切なミッドプレス状態とは、流体への悪影響やチューブ４の損傷を抑えつつ、流体を安定的に吸入、送出することができるチューブ４の圧迫状態である。制御回路９による適切なミッドプレス状態であることの判断は、ミッドプレス状態が適切すなわちチューブ４内の隙間が適切であるときのポンプ流量を適切流量値として予め測定しておき、この適切流量値と実際のポンプ流量とを照合することにより行われればよい。ポンプ流量に代えて、モータ２１への通電開始からの所定のタイミングに応じて、モータ２１への通電を停止するようにしてもよい。この場合、ミッドプレス状態が適切になるときのモータ２１の通電時間を適切通電時間として予め測定しておき、モータ２１への通電開始からこの適切通電時間が経過したことをもって、適切なミッドプレス状態になったと判断すればよい。
【００２５】
制御回路９は、適切なミッドプレス状態でモータ７の駆動を継続する。これにより、通常運転時には、適切なミッドプレス状態でポンプ動作が行われる。また、制御回路９は、通常運転時、ポンプ流量が適切流量値から外れると、すなわち適切なミッドプレス状態でなくなると、モータ２１への通電を制御して偏芯ロータ６の高さ位置を調整することにより、ポンプ流量が適切流量値となるようにし、適切なミッドプレス状態が維持されるようにすればよい。
【００２６】
第２の実施形態のチューブポンプ１によれば、モータ２１の回転により偏芯ロータ６を回転軸７ａの軸方向に移動させるので、偏芯ロータ６の高さ位置をモータ２１の回転量に応じて任意に調整して、ミッドプレス状態の程度を任意に調整することができる。これにより、チューブ４の寸法差に応じた適切なミッドプレス状態を実現することができる。
【００２７】
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、偏芯ロータ６は、平面視で円形状に限られず、楕円形や長円形であってもよい。また、偏芯ロータ６は、上記ではいずれも軸方向に一様に傾斜したテーパ面のものを示したが、例えば、軸方向の上側半分だけが上方ほど小径となるテーパ面とされ、軸方向の下側半分が軸方向に一定の大径とされ、フルプレス運動時は、この大径部分を使うようにすれば、動作が安定する効果が期待できる。また、偏芯ロータ６の傾斜テーパ面６ａは、径寸法が電磁石１１側に向けて漸減するものであってもよい。この場合、偏芯ロータ６を下降させることによりフルプレス状態とされ、偏芯ロータ６を上昇させることによりミッドプレス状態とされる。
【符号の説明】
【００２８】
１      チューブポンプ
２      ハウジング
３      内壁面
４      チューブ
５      加圧リング
６      偏芯ロータ
６ａ    テーパ面
６ｂ    磁石
７      モータ
７ａ    回転軸
７ｂ    スラスト溝
７ｃ    止め板
８      移動手段
９      制御回路
１１    電磁石
２１    モータ
２２    伝達機構
２１ａ    回転軸
３１    ピニオン歯車
３２    ラック歯車
３２ａ  ネジ孔
３３    ネジ筒
３３ａ  軸孔
３３ｂ  係合片
３５    バネ
３９    支持体
３９ａ  ガイド溝
【図１】
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【図２】
2019074041.tif 000004
【図３】
2019074041.tif 000005
【図４】
2019074041.tif 000006