(57)【要約】【課題】  モータで回転を制御する回転体を使用してチューブを押さえるとき、押圧部前後の液体の圧力変動が小さくすると同時に、チューブの傷つきを押さえることができる、多連ピンチバルブを提供する。【解決手段】  回転体でチューブを直接押圧せず、ガイドによって一定方向に可動する押圧部材を介してチューブを押圧する。同時に、押圧部材は先端をテーパ形状にすることによって、チューブ押圧部前後の圧力変動を小さくすると同時にチューブの傷つきを防止することが可能なピンチバルブ。【選択図】  図１
2008208879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸によって回転可能な回転体と、前記回転体の回転に応じて可動する押圧部材と、前記押圧部材を一定方向に可動させるためのガイドと、前記押圧部材の可動方向に前記押圧部材と対向する位置に配置された壁部とを有し、前記押圧部材と前記壁部によってチューブを押圧し、前記押圧部材の位置に応じて前記チューブ内を流れる液体の流量を調節することを特徴とするピンチバルブ。
【請求項２】
前記回転体は、回転軸からの距離が異なる辺部を有し、前記回転体が回転することで前記辺部と前記押圧部材が接する位置が可変し、前記辺部の形状に応じて前記押圧部材を可動させることを特徴とする請求項１に記載のピンチバルブ。
【請求項３】
前記押圧部材は、前記チューブ側の端部が先端方向にいくほど断面積が小さくなる形状を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のピンチバルブ。
【請求項４】
前記回転体は、複数の凹部を有するカム基礎部と、前記カム基礎部の凹部に着脱可能な凸部を有するカム駒部とを有し、前記カム基礎部に１つ以上の前記カム駒部を取り付けることで、前記回転体の辺部の一部を形成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のピンチバルブ。
【請求項５】
前記押圧部材は、前記押圧部材の一端に支持軸を有し、前記支持軸を中心に回転可能に支持されたローラ部と、前記押圧部材の他端に凸状の押圧突起と、を有し、前記回転体が回転して前記辺部が前記ローラ部に接触することにより、前記押圧部材を可動させることを特徴とする請求項１に記載のピンチバルブ。
【請求項６】
前記回転体は回転軸方向の面に支持軸を有し、前記押圧部材は伝達軸を有し、伝達材の一方の端部を前記支持軸で支持し、他方の端部を前記伝達軸で支持することで、前記回転体の回転運動が前記伝達材を介して前記押圧部材を前記ガイドに沿って可動させることを特徴とする請求項１に記載のピンチバルブ。
【請求項７】
前記ピンチバルブは、前記回転体の回転軸方向に対する垂直方向に前記押圧部材と前記壁部を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のピンチバルブ。
【請求項８】
前記回転体は複数の回転体で構成され、前記複数の回転体の回転軸が同一の軸であることを特徴とする請求項１から請求項７に記載のピンチバルブ。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の前記ピンチバルブを具備するピンチバルブを具備する機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピンチバルブ及び該ピンチバルブを具備する機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多連ピンチバルブとは特許文献１にあるように、一本のシャフトで複数のカムを駆動させ、カムで直接チューブを押さえるか、またはカムとチューブの間に押さえ板を介してチューブを押さえることでチューブ内の液体の流れを止めていた。
【０００３】
従来の技術では、チューブ押圧時カムの円弧部分がチューブまたは押さえ板と直接接触しており、チューブを傷つけ難い形状として、カムは円形を基準にして一部の円弧部分を弓形に切り取った形になっていた。
【特許文献１】特開平０９‐３０３５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術において、カムでチューブを直接押さえる場合、チューブ押圧部分の接触面積が大きく流路の体積変化も大きいため、チューブ内で押圧部の多くの流体が押圧部前後に移動してしまうし、カムの回転速度が速いほど、チューブ内で押圧部前後の流体の圧力変動も大きくなる。また、カムとチューブが擦れることによりチューブを傷つける原因となり、駆動源であるモータの負荷も大きくなる。
【０００５】
押さえ板を介してチューブを押さえる場合、カムでチューブを直接押圧するよりも押圧部の接触面積が大きく、上記と同様にチューブ内で押圧部の多くの流体が押圧部前後に移動してしまうし、カムの回転速度が速いほど、チューブ内で押圧部前後の流体の圧力変動も大きくなってしまう。同時に、カムと押さえ板間の摩擦力により駆動源であるモータの負荷も大きくなる。また、押さえ板に一定方向に可動させる為のガイドが無いため、押さえ板とチューブが擦れることによりチューブを傷つける原因となる。
【０００６】
本発明は、押圧部材がチューブ押圧するときの押圧部前後の流体の圧力変動を小さくし、バルブを駆動させるための必要動力を小さくするピンチバルブを提供する。また、このピンチバルブを具備する機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、回転可能な回転体と、前記回転体の回転に応じて移動する押圧部材と、前記押圧部材を一定方向に往復移動させるためのガイドと、を有し、前記押圧部材の位置に応じて流量を調節することにより、上記課題を解決したものである。
上述課題を解決するための本発明の第一の態様は、回転軸によって回転可能な回転体と、前記回転体の回転に応じて可動する押圧部材と、前記押圧部材を一定方向に可動させるためのガイドと、前記押圧部材の可動方向に前記押圧部材と対向する位置に配置された壁部とを有し、前記押圧部材と前記壁部によってチューブを押圧し、前記押圧部材の位置に応じて前記チューブ内を流れる液体の流量を調節することを特徴とするピンチバルブである。
【０００８】
また、本発明の第二の態様は、前記回転体は、回転軸からの距離が異なる辺部を有し、前記回転体が回転することで前記辺部と前記押圧部材が接する位置が可変し、前記辺部の形状に応じて前記押圧部材を可動させることを特徴とする第一の態様に記載のピンチバルブである。
【０００９】
また、本発明の第三の態様は、前記押圧部材は、前記チューブ側の端部が先端方向にいくほど断面積が小さくなる形状を有することを特徴とする第一の態様または第二の態様に記載のピンチバルブである。
【００１０】
また、本発明の第四の態様は、前記回転体は、複数の凹部を有するカム基礎部と、前記カム基礎部の凹部に着脱可能な凸部を有するカム駒部とを有し、前記カム基礎部に１つ以上の前記カム駒部を取り付けることで、前記回転体の辺部の一部を形成することを特徴とする第一の態様から第三の態様のいずれか一に記載のピンチバルブである。
【００１１】
また、本発明の第５の態様は、前記押圧部材は、前記押圧部材の一端に支持軸を有し、前記支持軸を中心に回転可能に支持されたローラ部と、前記押圧部材の他端に凸状の押圧突起と、を有し、前記回転体が回転して前記辺部が前記ローラ部に接触することにより、前記押圧部材を可動させることを特徴とする第一の態様に記載のピンチバルブである。
【００１２】
また、本発明の第六の態様は、前記回転体は回転軸方向の面に支持軸を有し、前記押圧部材は伝達軸を有し、伝達材の一方の端部を前記支持軸で支持し、他方の端部を前記伝達軸で支持することで、前記回転体の回転運動が前記伝達材を介して前記押圧部材を前記ガイドに沿って可動させることを特徴とする第一の態様に記載のピンチバルブである。
【００１３】
また、本発明の第七の態様は、前記ピンチバルブは、前記回転体の回転軸方向に対する垂直方向に前記押圧部材と前記壁部を有することを特徴とする第一の態様から第六の態様のいずれか一に記載のピンチバルブである。
【００１４】
また、本発明の第八の態様は、前記回転体は複数の回転体で構成され、前記複数の回転体の回転軸が同一の軸であることを特徴とする第一の態様から第七の態様いずれか一に記載のピンチバルブである。
【００１５】
また、本発明の第九の態様は、第一の態様から第八の態様のいずれか一に記載のピンチバルブを具備するピンチバルブを具備する機器である。
【発明の効果】
【００１６】
押圧部材がチューブ押圧するときの押圧部前後の流体の圧力の変動を小さくし、バルブを駆動させるための必要動力を小さくできる。また、このピンチバルブを具備した機器はバルブを駆動させるための必要動力を小さくできるので小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明であるピンチバルブの構成例を示す図であり、図２は本発明のピンチバルブを動作させる制御回路のブロック図である。図１のピンチバルブは４つのピンチバルブを１つの軸で駆動する例を示した図である。筐体１はピンチバルブの筐体である。筐体１は回転体２の軸方向の片面が開口部を有し、回転体２と回転体２に接触して可動する押圧部材３が内蔵されている。回転体２が回転して回転体２の辺部１４が押圧部材３に接触し、前記押圧部３材がガイド４に沿った方向に可動する。
【００１９】
押圧部材３とガイド４に対して垂直に配置された壁部５とそれに沿った溝が筐体１に設けられている。この壁部５に沿った溝にチューブ６を配置する。押圧部材３の位置によって、押圧部材３と壁部５の距離がかわり、この距離に応じて、押圧部材３と壁部５の間に挟まれたチューブ６の変形量が変わる。チューブ６の変形量を制御して変えることで、チューブ６内を流れる流体の流量調節を行うことができる。
【００２０】
この例では、４個のピンチバルブが各ピンチバルブを同方向にした状態で連結している。４個のピンチバルブの回転体２は同位置に回転軸７を有し、回転体２はモータ８の動力を伝達する動力軸９と同一軸上に固定されている。制御回路２４はピンチバルブを動作させるためにピンチバルブとモータを制御する制御回路２４である。モータ８はステッピングモータを使用し、このモータ８は駆動ドライバ１０によって駆動される。
【００２１】
回転体２の回転を検出する為に、回転体２の表面の変化を検出する非接触のセンサ１１を取り付けている。センサ１１と駆動ドライバ１０はＣＰＵ１２と接続されており、ＣＰＵ１２はメモリ１３と接続している。ＣＰＵ１２はメモリ１３に記憶されているプログラムに基づき全体の制御をおこなう。メモリ１３はＲＯＭ、ＲＡＭで構成され、ＣＰＵ１２のプログラムの記憶、演算をおこなう際のワークエリア、初期設定値などの設定値などの記憶をおこなう。
【００２２】
回転体２の表面に基準位置マークを配置する。センサ１１によってこの基準位置マークを検出したときの回転体２の位置を基準位置として、回転体２の回転の制御をおこなう。モータ８はステッピングモータなので、駆動パルス数をカウントしてメモリ１３に都度記憶することで、メモリ１３の記憶しているカウント数を演算することで回転体２が何度回転したか分る。また、好ましくは、駆動パルス数をカウントし、１回転するとリセットされるカウンタを設けることである、これにより駆動パルス数をカウントすることで回転角度を容易に知ることができる。
【００２３】
また、回転体２を目的の角度に回転させたいときは、メモリ１３に記憶されている現在の位置をカウント数から演算し、目的の角度にする為に駆動すべきパルスス数を演算し、その演算の結果のパルス数分モータ８が回転するようにＣＰＵ１２がモータ駆動ドライバ１０を制御して、モータ８を駆動することで回転体２の回転を制御し、回転体２を回転させる。回転体２が回転することによって、その辺部１４が押圧部材３を可動させ、押圧部材３によってチューブ６を押圧することで、チューブ６内の流量を可変する。
【００２４】
次に、ピンチバルブの動作を説明する。図３はピンチバルブの駆動方法例を示すフローチャートである。図４はピンチバルブの動作例を示す図である。回転体２は回転軸７からの距離が一定ではない辺部１４を有しており、回転体２が回転することで辺部１４が押圧部材３と接し、辺部１４の形状に応じて押圧部材３が移動する。辺部１４上で回転軸７から一番離れた位置と押圧部材３が接した場合に、押圧部材３と壁部５によってチューブ６をはさんで変形させ、流路を完全にふさぐ。また、回転体２を変えて回転軸７から辺部１４までの距離を変えることで、流路断面積を可変することも可能である。辺部１４は押圧部材３を押圧するようなカム形状となっている。回転体２の辺部１４を任意の距離に設定することで、チューブ６内の流体の流量調節を行うことができる。
例として、回転体２を９０度回転させてチューブ６を押圧し、バルブを閉状態にする動作を説明する。回転体２のカム形状で凸部１５の中央部が、押圧部材３の可動方向に対して時計回りに９０度回転させた位置をホームポジションとする。ホームポジションマーク２５はセンサ１１によってホームポジションを検出する為のマークである。回転体２がホームポジションにあることは回転体２のホームポジションマーク２５をセンサ１１によって検出した時に、センサ１１がＣＰＵ１２へ信号を出力することでＣＰＵ１２が判断する。
まず、ホームポジションを探す為にモータ８を駆動する。１パルスごとに駆動する。（ステップ１）。
【００２５】
そして、そのときのセンサ１１の検出状態を判断し、センサ１１によってホームポジションマーク２５が検出するまで１パルスごとにモータ８を駆動する。ここで、センサ１１がホームポジションを検出するとステップ３へ移行する。（ステップ２）。
【００２６】
ここで、例としてあげた回転体２はモータは、１パルス駆動することで０．１度回転するので、９０度回転させるには９００パルスの駆動させるために、ＣＰＵ１２はモータ駆動ドライバ１０へ９００パルス駆動する信号を送信する。モータ８はモータ駆動ドライバ１０からの信号により、９００パルス駆動し、回転体２は９０度反時計回りに回転する。（ステップ３）。
【００２７】
モータ駆動ドライバ１０がモータ８を９０度回転させると、モータ８と軸を同じくして回転する回転体２も９０度回転することにより、回転体の凸部１５の位置も回転軸７を中心に９０度回転し、押圧部材３のローラ１６に接触し押圧部材３をガイド４に沿って一定方向に移動させる。押圧部材３はローラ１６とは反対側の押圧部１７でチューブ６を押圧し、流体の流れを遮断する。
【００２８】
回転体２がホームポジションの状態では、ローラ１６は、回転体２の辺部１４の回転軸７に近い状態の辺部で接触している。そのため、押圧突起１７はチューブ６の弾性により押し戻され、チューブ６は変形しなし。また、別の態様とし、押圧部材３がチューブ６を押圧しないときにチューブ６を変形させないように回転軸７方向に付勢するバネなどの付勢手段を設けることもできる。
【００２９】
ここで、押圧部材３の形状例について図５を参照して説明する。押圧部材３の押圧部１７である端部は、チューブ６押圧時の反力を小さくするためにチューブ６側の端部が先端方向にいくほど断面積が小さくなる形状である。また、その先端はチューブ６を傷つけないように角を丸めた形状をしている。また、押圧部材３のガイド４に接する面と隣り合った２面が押圧部１７と逆方向に延長しており、延長部分に軸穴１８があり、軸を通してローラ１６を保持している。ローラ１６は円柱状で円周が回転体２の回転に従って、回転体２の辺部１４に接触し、ころがり、回転する構造となっている。ローラ１６により、押圧部材３が回転体２との直接接触で傷つくことを防ぎ、引っかかることがないので、且つガイド４により滑らかに一定方向への可動が可能となる。
【００３０】
図６は２方向にチューブがある本発明の例を示す図である。回転体２の回転軸７を中心として回転軸７に垂直な面上の複数方向に押圧部材３とガイド４、チューブ６、壁部５を配置することができる。ここでは、回転軸７を通る直線上に、回転軸７を中心にそれぞれ逆の方向である２方向に押圧部材３を設けた例である。回転体２が回転することにより、複数の押圧部材３が回転体２と接触し、回転体２の回転軸７に垂直方向に配置された辺部と各押圧部材３が接触することで、ガイドに沿って押圧部材３を可動させて押圧部材３の押圧部１７と壁部５でチューブ６を押圧する。この方法は、２方向に限らず、複数方向で可能なため、ひとつのピンチバルブで複数のチューブの開閉を行うことが可能となる。
【００３１】
次に、その他の回転体２による押圧部材３の可動方法について説明する。図７は本発明の第二の実施形態の模式図である。回転体２をカム基礎部１９とカム駒部２０の二つに分けた構造を有する。カム基礎部１９は複数の凹部を有し、凹部は表面に向けて開口部が狭くなる形状を有し、カム駒部２０はカム基礎部１９の凹部にはまる形状の凸部を有しており、はめ合せた際のガタや抜けを防止する形状となっている。カム基礎部１９の任意の方向にカム駒部２０を取り付けることで、任意の位置で押圧部材３と接触することが可能となる。この方法も回転軸７に対して垂直な面上で複数方向に押圧部材３、ガイド４、チューブ６、壁部５を配置して使用可能である。
【００３２】
次に図８は本発明の第三の実施形態の模式図である。回転体２による押圧部材３の可動方法を説明する。回転体２に取り付けた回転可能な伝達軸２１を伝達材２２の端部に取り付け、押圧部材３に取り付けた支持軸２３を伝達材２２の他端に取り付けることで連結し、回転体２の回転が伝達材２２を介して押圧部材３をガイド４に沿って可動させる方法である。この方法では、モータ８の動力軸９を回転体２の回転軸とせず、動力軸９を回転体２外周面に接触させることで回転させる。この方法は、伝達材２２が動力軸９に接触する範囲外の回転軸７に対して垂直な面上で複数方向に、押圧部材３、ガイド４、チューブ６、壁部５を配置して使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明であるピンチバルブの構成例を示す図である。
【図２】本発明のピンチバルブを動作させる制御回路のブロック図である。
【図３】ピンチバルブの駆動方法例を示すフローチャートである。
【図４】ピンチバルブの動作例を示す図である。
【図５】ピンチバルブの押圧部材の構造図である。
【図６】２方向にチューブがある本発明の例を示す図である。
【図７】本発明の第二の実施形態の模式図である。
【図８】本発明の第三の実施形態の模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  筐体
２  回転体
３  押圧部材
４  ガイド（筐体）
５  壁部（筐体）
６  チューブ
７  回転軸（回転体）
８  モータ
９  動力軸
１０  モータ駆動用ドライバ
１１  センサ
１２  ＣＰＵ
１３  メモリ
１４  辺部（回転体）
１５  凸部（回転体）
１６  ローラ（押圧部材）
１７  押圧部
１８  軸穴
１９  カム基礎部
２０  カム駒部
２１  伝達軸
２２  伝達材
２３  支持軸
２４  制御回路
２５  ホームポジションマーク
【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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