(57)【要約】    【課題】  押しつぶしたり戻したりする操作を繰り返しても、へたりが生じにくく、内面にひび割れや剥離が生じにくいチューブを提供する。    【解決手段】  可撓性および弾力性を備え、左右両側の対向する部位に、内面に凹溝１５を設けた左右一対の折り畳み部が形成されているチューブ１０。チューブ１０は上壁１１と下壁１６が中心線Ｃ１に関して対称で、凹溝１５が上壁１１と下壁１６の内面同士が実質的に０度で面しているＶ溝であり、上壁１１および下壁１６が左右の端部１４および中央部１２でそれぞれ外向きに突出し、中央部と折り畳み部の間では内向きに突出している。【選択図】  図１
2004293782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性および弾力性を備えた材料からなるチューブであって、壁の対向する部位に、内面に凹溝を設けた左右一対の折り畳み部が形成されている異形チューブ。
【請求項２】
前記凹溝が、その内面同士が０〜１５０度の角度で面しているＶ字状である請求項１記載の異形チューブ。
【請求項３】
前記凹溝の内面同士の間に隙間が設けられている請求項１記載の異形チューブ。
【請求項４】
上下の壁が左右の折り畳み部および中央部でそれぞれ外向きに湾曲または突出し、中央部と折り畳み部の間では内向きに突出している請求項２記載の異形チューブ。
【請求項５】
断面形状が前記折り畳み部を両端とする上下に扁平な形状を呈しており、上下の壁面の中央部を重ねた厚さが、それぞれの折り畳み部近辺の厚さよりも厚い請求項１記載の異形チューブ。
【請求項６】
断面の内側の形状が、上下に配列される円弧と、それらの円弧の端部から外側に延びる線分とからなる上下左右対称の唇型であって、高分子材料で成形されていることを特徴とする異形チューブ。
【請求項７】
前記線分が直線であることを特徴とする請求項６記載の異形チューブ。
【請求項８】
前記線分が曲線であることを特徴とする請求項６記載の異形チューブ。
【請求項９】
４本の線分が同じ曲率半径を有しており、それぞれ内側に凸であることを特徴とする請求項８記載の異形チューブ。
【請求項１０】
唇の両端が丸みを持っていることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の異形チューブ。
【請求項１１】
チューブの構成材料が含フッ素高分子材料であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の異形チューブ。
【請求項１２】
押し出し成形により加工されたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の異形チューブ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の異形チューブと、その異形チューブの壁面同士を外側から加圧する手段とを備えている流体装置。
【請求項１４】
前記加圧する手段が、異形チューブの長さ方向に沿って移動して流体を送出する加圧部材である請求項１４記載の流体装置。
【請求項１５】
前記加圧する手段が、チューブの開閉を行うことにより流体の流れを制御するための挟圧部材である請求項１３記載の流体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は異形チューブおよびそれを用いた流体装置に関する。さらに詳しくは、チューブポンプなどに用いられる流体を内部に通すための異形チューブおよびそれを用いたポンプおよびバルブなどの流体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平１１−２５７２４９号公報
【特許文献２】特開平４−２０３４８５号公報
【特許文献３】特開昭５２−２８００６号公報
【０００３】
円弧状の壁体に沿わせて装着したチューブを、モーターで回転駆動する円板あるいはバーに取り付けた複数個のローラでしごくように押し潰していくことにより、チューブ内の液体を一方向に圧送するチューブポンプ（あるいはしごきポンプ）が知られている（特許文献１〜３参照）。また、密閉容器内にチューブを収容し、その容器内の気圧を交互に増減してチューブを収縮・膨張（復帰）させると共に、チューブの入り口側および出口側にそれぞれ設けた一方向弁の作用でチューブ内の液体を圧送するチューブフラムタイプのポンプも知られている。さらに筒状のバルブ本体内に装着した断面円形のチューブをモータ駆動でスライドする挟圧片で挟圧することによりチューブを閉塞させ、挟圧片を離すことにより連通させるピンチバルブも知られている。
【０００４】
このようなポンプやピンチバルブなどの流体装置に使用されるチューブは、柔軟性および機械的強度が要求され、とくに繰り返し曲げに対する耐久性が求められる。そのため、シリコーンに代表されるゴム製のチューブ、あるいは軟質塩化ビニルに代表される合成樹脂製のチューブが用いられる。他方、インクジェットプリンタや理化学機器、医療分野などで用いられるチューブポンプや、流体を移送するチューブでは、圧送する液体に侵されない耐薬品性が要求されるので、さらに耐薬品製が高いフッ素ゴム、フッ素系のエラストマーなどでチューブを構成したり、あるいはそれらで内層あるいはライナーを形成することも行われている。
【０００５】
このようなゴム製あるいは合成樹脂製のチューブは押出成形により製造されるが、成形が容易なように、かつ、内部を流れる流体の抵抗が少ないように、断面形状は円形である。他方、チューブポンプ用のチューブとして、扁平に押圧されたチューブを強制的に元の形状に復帰させるため、壁面の一部に弾力的に伸縮する薄膜ないし補強繊維などを設けた異形断面のチューブが提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。また、扁平に押しつぶしたときに、両端に強制的に隙間を残すように形成した異形断面のチューブも提案されている（特許文献３）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記円形のチューブは、上下方向に押しつぶしたときに折り目近辺に隙間が残り、漏れを生じやすい。そして隙間をなくすように加圧するにはかなり大きい加圧力を必要とする。さらに円形のチューブを押しつぶしたり戻したりすることを繰り返すと、弾力性が充分でない場合はへたりが生じて元の断面円形に戻らない場合がある。他方、硬度が高い材料でチューブを形成すると、圧送のための動力が大きくなるだけでなく、負荷が集中する折り目に沿って細かなひびが入ることがある。その場合はポンプやバルブなどの流体装置を分解してチューブを交換する必要がある。
【０００７】
本発明は、押しつぶすときに折り目近辺に隙間が残りにくく、押しつぶすときの力が小さくて済み、押しつぶしたり戻したりする操作を繰り返してもへたりが生じにくく、ポンプに使用する場合に圧送の動力が過大にならず、しかも内面にひび割れなどが生じにくいチューブを提供することを技術課題としている。さらに本発明はチューブを用いた流体装置におけるチューブの耐久性を向上させ、メンテナンスが容易な流体装置を提供することを技術課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の異形チューブ（請求項１）は、可撓性および弾力性を備えた材料からなるチューブであって、壁の対向する部位に、内面に凹溝を設けた左右一対の折り畳み部が形成されていることを特徴としている。このような異形チューブにおいては、前記凹溝が、その内面同士が０〜１５０度の角度で面しているＶ字状であるものが好ましい（請求項２）。また前記凹溝の内面同士の間に隙間が設けられているものが好ましい（請求項３）。
【０００９】
また、上下の壁が左右の折り畳み部および中央部でそれぞれ外向きに湾曲または突出し、中央部と折り畳み部の間では内向きに突出しているものが好ましい（請求項４）。さらに断面形状が前記折り畳み部を両端とする上下に扁平な形状を呈しており、上下の壁面の中央部を重ねた厚さが、それぞれの折り畳み部近辺の厚さよりも厚いものが好ましい（請求項５）。
【００１０】
本発明の異形チューブの第２の態様（請求項６）は、断面の内側の形状が、上下に配列される円弧と、それらの円弧の端部から外側に延びる４本の線分とで形成される上下左右対称の唇型であって、高分子材料で成形されていることを特徴としている。このような異形チューブにおいては、前記線分が直線であってもよく（請求項７）、また、曲線であってもよい（請求項８）。曲線の場合は、４本の線分が同じ曲率半径を有しており、それぞれ内側に凸であるものが好ましい（請求項９）。さらに唇の両端が丸みを持っているものが好ましい（請求項１０）。
【００１１】
前記いずれの異形チューブにおいても、チューブの構成材料が含フッ素高分子材料であるものが好ましい（請求項１１）。さらに押し出し成形により加工されたものが好ましい（請求項１２）。
【００１２】
本発明の流体装置（請求項１３）は、前記いずれかの異形チューブと、その異形チューブの壁面同士を外側から加圧する手段とを備えていることを特徴としている。このような流体送出装置では、前記加圧する手段を、異形チューブの長さ方向に沿って移動する加圧部材とすることができる（請求項１４）。また、前記加圧する手段を、チューブの開閉を行うことにより流体の流れを制御するための挟圧部材とすることもできる（請求項１５）。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の異形チューブは、凹溝からなる左右一対の折り畳み部を備えているので、上下の壁を挟むように押圧すると、凹溝を起点としてスムーズに押しつぶすことができる。そのとき上下の壁の内面同士は、折り目近辺であっても隙間なく密着しやすい。そして押圧を開放すると、弾力性で元の形状に復帰する。このように本発明の異形チューブでは、折り畳み部があらかじめ形成されているので、折り目に加わる曲げ応力が小さい。そのため加圧力が少なくて済み、加圧／開放操作を繰り返し行っても、ひび割れが生じにくい。さらに曲げやすい方向が定まっているので、捻れにくく、接続や配置のときの取り回しが容易である。
【００１４】
前記凹溝が、その内面同士が０〜１５０度の角度で面しているＶ溝である場合（請求項２）は、折り目が一層明確になり、押しつぶすときの折り目線がずれにくい。また、前記内面同士に隙間が設けられている場合（請求項３）は、開いたときの隙間が大きいので、スラリーなどに含まれる微粒子が詰まりにくい。
【００１５】
また、上下の壁が左右の折り畳み部および中央部でそれぞれ外向きに湾曲または突出し、中央部と折り畳み部の間では内向きに突出している場合（請求項４）は、外面を加圧する場合に中央部から端部側へと順に押圧していくので、加圧時に捩れたり、折れ曲がったりしにくい。そのため復帰もスムーズである。また、場合により、突出している折り畳み部の外面を内向きに押して復帰を補助することも可能である。
【００１６】
断面形状が前記折り畳み部を両端とする上下に扁平な形状を呈しており、上下の壁面の中央部を重ねた厚さが、それぞれの折り畳み部近辺の厚さよりも厚い異形チューブの場合（請求項５）は、平坦な部材で中央部を加圧すると、両端で邪魔されずに中央部同士を密着させることができる。
【００１７】
本発明の異形チューブの第２の態様（請求項６）は、断面の内側の形状が、上下に配列される円弧と、それらの円弧の端部から外側に延びる線分とからなる上下左右対称の唇型であって、高分子材料で成形されているので、中央部ではスムーズに内容物を流すことができ、しかも４本の線分で構成される両端では、折り曲げによるひび割れ、剥離、へたりなどが生じにくい。さらに上下左右対称であるので、押し潰したときに均等に変形しやすいので、歪みが生じにくく、両端から順に平坦になりやすい。
【００１８】
前記線分が直線である場合（請求項７）は、成形が容易であり、押しつぶしたときの密着性が高い。前記線分が曲線である場合（請求項８）は、押しつぶした後、もとの形状に復帰しやすい。さらに４本の線分が同じ曲率半径を有しており、それぞれ内側に凸である場合（請求項９）は、押しつぶしたときの密着性が高く、しかも元の形状に復帰しやすい。前記唇の両端が丸みを持っている場合（請求項１０）は、流体内の微粒子やスラリーなどが詰まりにくい。
【００１９】
前記いずれの異形チューブにおいても、チューブの構成材料が含フッ素高分子材料である場合（請求項１１）は、耐薬品性が高い。さらに押し出し成形により加工された異形チューブ（請求項１２）の場合は、変形断面を有するにも関わらず、断面形状が比較的均一に成形される。
【００２０】
本発明の流体送出装置（請求項１３）は、前述の異形チューブを用いているので、その異形チューブを加圧手段で加圧して密着させるときの加圧力が少なくて済む。それにより動力が少なくて済む。さらに折り目近辺で隙間なく密着しやすいので、漏れが少ない。さらに加圧力を解除したときに復帰しやすい。この異形チューブと逆止弁とを組み合わせることにより、ポンプやバルブなどを構成することができる。
【００２１】
前記中央部を加圧する手段が、異形チューブの長さ方向に沿って移動する加圧部材である場合（請求項１４）は、その移動方向に異形チューブ内の流体を圧送していくことができる。それによりチューブポンプを構成することができる。また前記加圧する手段が、チューブの開閉を行うことにより流体の流れを制御するための挟圧部材である場合（請求項１５）は、流量制御バルブないしピンチバルブを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
つぎに図面を参照しながら本発明の異形チューブおよび流体送出装置を説明する。図１ａは本発明の異形チューブの要部斜視図、図１ｂはその異形チューブの断面図、図２は図１ｂの要部拡大図、図３ａ〜ｃはそれぞれ本発明の異形チューブの他の実施形態を示す断面図、図４ａ〜ｇはそれぞれ本発明の異形チューブにおける内面形状の他の実施形態を示す断面図、図５ａ〜ｂおよび図６ａ〜ｂはそれぞれ本発明の異形チューブのさらに他の実施形態を示す断面図、図７ａ〜ｅはそれぞれ本発明のチューブにおける凹溝の断面図、図８は本発明の流体装置をチューブポンプに適用する場合の一実施形態を示す正面図、図９は図８のIX-IX線断面図、図１０は本発明の流体装置をチューブフラムポンプに適用する場合の一実施形態を示す断面図、図１１ａおよび図１１ｂは本発明の流体装置をピンチバルブに適用する場合の一実施形態を示す側面図、図１２ａおよび図１２ｂはそれぞれ図１１ａおよび図１１ｂの中央横断面図、図１３および図１４はそれぞれ本発明の流体装置をピンチバルブに適用する場合の他の実施形態を示す断面図、図１５は本発明のチューブを丸チューブとの比較実験で用いた試料を示す図表、図１６および図１７はそれぞれその実験の結果を示すグラフである。
【００２３】
図１ａおよび図１ｂに示す異形チューブ１０は、断面形状が円形ではなく、上下方向に押しつぶしたように扁平で、上下および左右にほぼ対称である。図１ｂの断面形状からよく分かるように、外面形状については、上下方向の中心線Ｃ１から上側の上壁１１は、中央部１２で上向き（外向き）に突出する円弧状を呈し、その両側の部位１３では下向き（内向き）に突出する円弧状を呈している。さらに左右の端部１４では、外向きに突出する円弧状を呈している。そして全体として外面形状の輪郭は滑らかに連続している。
【００２４】
また内面形状については、中央部１２で上向きに突出する円弧状を呈し、その両側から端部にかけて内向きに突出する円弧状を呈している。そしてその円弧は中心線Ｃ１を接線としており、そのため交差角度が実質的に０度となるように合致点Ｐで連続している。それにより内面に左右一対のＶ字状の凹溝１５が形成される。端部１４はその凹溝１５により、上下方向に押しつぶすときの起点となる折り畳み部である。前記それぞれの対応する部位の円弧は同心状であり、そのため上壁１１および下壁１６の厚さはほぼ一定である。なお、端部１４の円弧の中心Ｍは、前記合致点Ｐよりもいくらか外側にある。
【００２５】
このチューブ１０の材料には、シリコーンゴムに代表されるゴム、あるいは軟質塩化ビニルに代表される熱可塑性樹脂などが用いられる。ゴムとしてはシリコーンゴムのほか、フッ素ゴムも用いられる。また、天然ゴムや合成ゴムを用いることもできる。熱可塑性樹脂としては、軟質塩化ビニルなどが用いられる。またウレタン系エラストマー、フッ素系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマーなどのエラストマーなどが用いられる。チューブ１０はそれらの材料から押出し成形により製造することができる。チューブの材料は透明ないし透光性を有するものが好ましい。それにより内部の流体の状態を外部から観察できる。ただし不透明であってもよく、とくに紫外線などの光で性質が変わる流体を流す場合は不透明にする。なおチューブを二層押出し成形あるいは三層押出し成形することにより、内面と外面に別個の物理的あるいは化学的性質を与えることもできる。さらにチューブの断面形状における中央部１２、両端部１４、それらの間の部分１３などで硬度などの性質が異なる材料を用いることもできる。このような異形チューブの好ましい材料は、後述する図３〜７の異形チューブについても同様である。
【００２６】
チューブ１０を構成する材料の硬度はとくに限定されない。従来のチューブポンプなどでは、硬度がＪＩＳ−Ａ６５〜７５度のもの（とくにゴム系材料）が通常であるが、本発明のチューブ１０はつぶしやすいので、たとえば硬度がＪＩＳ−Ａ７５〜９０度の材料を使用することもできる。また、内面に耐食性が高く硬度が高い材料を用い、外面に耐食性が低く硬度が低い材料を用いて二重押出することもできる。
【００２７】
またこのチューブ１０は前述の押出し成形による一体成形のほか、たとえば上壁１１と下壁１６とを製造し、その後、熱融着、超音波融着、接着などで接合することもできる。ただし押出し成形で形成するほうが製造が容易で、断面形状を比較的正確に形成することができ、所望の復帰弾力に設定することが容易である。押出し成形の場合、金型から引き出していくときに形状が細くなるが、全体的にほぼ相似形に縮小するだけである。
【００２８】
チューブ１０の幅Ｂと高さＨは特に限定されないが、通常は幅５〜５０ｍｍ、高さ１．５〜２５ｍｍ程度である。厚さＴは０．１〜１０ｍｍ程度である。合成樹脂チューブの場合、両者の比率は、Ｂ：Ｈ＝５：１〜１：２程度が好ましい。ただしその範囲に限定されない。内部空洞１７の幅Ｂinと高さＨinの比率は、たとえばＢin：Ｈin＝１０：１〜１：２程度である。合致点Ｐにおける上壁１１と下壁１６の内面同士の角度θは、この実施形態ではほぼ０度としているが、必ずしもそれに限定されず、たとえば０〜１５０度の範囲で設定する（図７ｂ、図７ｄ、図７ｆ参照）。その角度θの上限は９０度以下、あるいは６０度以下とするのが好ましく、３０度以下とするのが一層好ましい。
【００２９】
前記凹溝１５を挟む上壁１１および下壁１６の内面同士は自然な状態で密着していてもよいが、図２に示すように、合致点Ｐの近辺に隙間Ｇを設け、凹溝１５の底面１８は所定の半径Ｒの断面円弧状ないし部分円筒面状にするのが好ましい。それにより開いているときに微粒子などが詰まりにくい。さらに押出し成形も容易になる。また、このような隙間Ｇを設けても、内部空洞１７が閉じるときは内面同士が密着するので、液漏れは生じない。前記半径Ｒの上限は、内部空洞１７の高さHinの１／５程度であり、下限は内部空洞１７の高さHinの１／５０程度である。ただし流体中の微粒子の大きさによっては１／１００程度など、それ以下にすることもできる。また、微粒子が大きい場合は１／５０以上にすることができる。ただし１／５以下にするのが好ましい。それより大きくなると、押しつぶしのときの加圧力が増大するからである。ただしチューブの材質の硬度が比較的低い場合は、１／５以上とすることもできる。上記の凹溝１５についての好ましい形態は、後述する図３〜７の異形チューブについても同様である。
【００３０】
凹溝１５の底面１８を円弧状にする場合は、合致点Ｐにおける内面同士の角度は厳密には１８０度になる。しかし隙間Ｇの内面同士の角度θで見れば、ほぼ０度である。このことから、内面同士の角度θは、たとえば「内向きに湾曲している内面と凹溝との接続点（変曲点）Ｐ1、Ｐ２と、それらの内面の上下の曲率中心Ｋ1、Ｋ2とを結ぶ線分同士の角度θ2と１８０度との差」によって表すこともでき、そのほうが明確である。たとえば接続点Ｐ１、Ｐ2および曲率中心Ｋ1、Ｋ2が一直線の場合は、角度θはゼロである。
【００３１】
上記のように構成されるチューブ１０は、単に液体などの流体を充填し、一端側に圧力を加えて下流側に圧送するための流体移送手段（とくに液体移送手段）として用いることもできるが、上下方向に加圧したり開放したりする使用方法の場合に、とくにチューブポンプ用のチューブとして好適に用いられる。なお内圧を加えた場合、図１ｂの想像線Ｓ１のように高さ方向に伸びて幅方向に縮まるように変形し、断面積がいくらか拡大する。
【００３２】
上記のチューブ１０は、上壁１１と下壁１６の中央部１２を矢印Ｕのように上下に押しつぶすと、図１ｂの想像線Ｓ２のように平面状につぶれる。そのとき、端部１４はあらかじめ折り重ねた形状になっているので、ほとんど曲げ応力が加わらず、凹溝１５を起点として容易に平坦に押しつぶすことができる。そして両端で曲げ応力が小さいことから、加圧と開放とを繰り返しても、亀裂や剥離が生じにくい。そのため耐久性が大幅に向上する。なお、中央部１２やその両側の円弧状断面の部位では平坦に加圧されるので曲げ応力が生ずるが、従来の円形チューブを押しつぶす場合のような集中的な曲げ応力は加わらない。また、扁平であるので、チューブを収容する溝などのスペースや隙間が小さくて済む。また、フラットケーブルなどと同様に曲がる方向が一定であるので、湾曲させることも容易で、チューブの取り回しが楽である。
【００３３】
上下方向の加圧力を開放すると、弾力性に基づいて実線で示す元の形状に直ちに復帰する（内圧がほぼゼロの場合）。内圧がある場合は想像線Ｓ１の状態に復帰する。なお図１ａ〜ｂのチューブ１０では、端部１４が扁平であるので、チューブ１０の側面に沿ってリブが突出している形態となっている。そのため、それらの端部１４を掴んで外向きに引っ張ったり、内向きに押し込むことにより、内部空洞１７を開閉したり、あるいは開閉動作を補助したりすることも可能である。その場合、端部１４を把持しやすいように、端部１４の先端近辺から上下に突出する突条（図６ｂの符号１９参照）を形成してもよい。
【００３４】
このように外部から強制的に開閉させる構成は、チューブの両端に逆止弁を連結してポンプを構成する場合に有用である。またチューブポンプの場合は、上下に突出する突条１９は不要である。チューブフラムポンプの場合は、突条を設ける必要はないが、あっても邪魔にならない。チューブポンプに用いる場合は、ローラなどの２個以上の加圧部材がチューブ１０に閉じこめられている流体を圧送していく。その場合、前述のように、両方の端部（図１ａの符号１４）に強い曲げ応力が加わらないので、耐久性が高い。
【００３５】
また断面円形のチューブでは、その上をローラが転動すると、摩擦力でチューブが引き伸ばされ、永久伸びが生じ、細くなる。そのため、使用の初期にポンプの吐出量が減少する。さらに細くなったチューブがローラに巻き込まれることもある。しかし図１ａ〜ｂのチューブ１０では、端部１４が補強リブの作用を奏するので、永久伸びが生じにくい。
【００３６】
つぎに図３ａ〜ｃ、図４ａ〜ｅ、図５ａ〜ｂ、図６ａ〜ｂ、図７ａ〜ｆを参照して本発明のチューブの他の実施形態を説明する。図３ａに示すチューブ２６は、上壁１１と下壁１６の中央部１２の厚さＴ１、Ｔ２の和は、端部１４の厚さＴ３よりもわずかに厚い。そのため想像線のように押しつぶしたとき、上壁１１と下壁１６の内面同士の間に隙間が残らず、強く密接する。そのためチューブポンプに使用したときに漏れが少なく、送液効率が高い。また、ピンチバルブなどで押しつぶして液流を止める場合も、漏れが少なく、開きやすく、耐久性が高いなどの利点がある。
【００３７】
図３ｂに示すチューブ２８は、高さＨと幅Ｂがほぼ同じであり、合致点Ｐの内面同士の角度θが約３０度程度ある。他の点は図１ｂのチューブ１０と実質的に同じである。なお、高さＨを幅Ｂよりも大きくすることもできる。このチューブ２８も前述のチューブとほぼ同じ作用効果を奏する。
【００３８】
図３ｃに示すチューブ３０は、ほぼ円形の断面形状を有し、内面の対向する２個所にＵ字状の凹溝３１が形成されている。このチューブ３０も上下方向（矢印Ｕ）に加圧すると、凹溝３１を起点としてスムーズに押しつぶすことができる。また、図１ｂのチューブ１０に比してその程度が少ないが、押しつぶしたときに凹溝３１の周辺の折り畳み部に加わる曲げ応力が、凹溝を有しないチューブよりもかなり小さい。そのため耐久性が高い。また断面がほぼ円形であるので、捻れに対して強い抵抗力を備えている。なおこのチューブ３０においても、凹溝３１がある折り畳み部の外側に想像線３２で示す把持用のリブを設けてもよい。その場合もそれらのリブ３２を把持して内部空洞の開閉を行ったり、開閉を補助したりすることができる。
【００３９】
図１ａ、図１ｂのチューブ１０の中央部の外側の輪郭の上下の円弧は略同一の中心を有する。また、内面の上下の円弧の中心も同一である。すなわち図１ｂの断面の内側の形状は、一つの円と、その円周上の左右対称の位置に設けられた４
点で接してそれぞれ外側に延びる４本の線分（内側に突出する円弧）とで形成されたものと見ることができる。しかし本発明の異形チューブでは、図４ａ〜ｄに示すように、上下の円弧Ａｕ、Ａｄは中心（曲率中心）Ｏｕ、Ｏｄの位置を互いに異にするものであってもよい。
【００４０】
図４ａ、図４ｂの内面形状の場合は上側の円弧Ａｕの中心Ｏｕが下側の円弧Ａｄの中心Ｏｄよりも下側にある。上下の円弧Ａｕ、Ａｄから延びる４本の線分Ｎ１〜４のなす角度θ2はとくに限定されないが、図２の場合と同様に９０度以下が好ましく、さらに６０度以下、とくに３０度以下が好ましい。他方、図４ｃ、図４ｄの場合は逆に上側の円弧Ａｕの中心Ｏｕが下側の円弧Ａｄの中心Ｏｄよりも上側にある。そのため略菱形の形態となっている。なお、図１ｂ、図３ａ〜ｃの場合は上下の円弧の中心Ｏｕ、Ｏｄが重なった状態と考えることができる。
【００４１】
上下の円弧の両端から接線方向に延びる線分は、図４ｅなどに示すように直線にするほか、図４ｆのように外向きに突出するように湾曲した曲線であってもよく、図４ｇのように内向きに突出するように湾曲した曲線であってもよい。図４ｅの直線の場合は請求項７に該当し、図４ｆは請求項８に該当する。図４ｇは請求項８と請求項９に該当する。図１の実施形態などでは、左右の凹溝１５は、内向きに突出する湾曲壁で挟まれているためとくに幅が狭くなっている領域として認識され、図３ｃのチューブ３０では凹溝３１は略円形の内面からくぼんでいる部位として認識される。しかし図４ａ〜ｆおよび後述する図５ａ〜ｂのような断面形状が略菱のチューブでは、傾斜している内壁面が同じ傾斜角度で凹溝に連続しているので、溝部をはっきりと認識できない。本発明における「凹溝」は、このような場合も含むものとする。
【００４２】
図５ａに示すチューブ３３は略菱形状の断面形状を有する。チューブ３３の内面形状は図４ｃの形状とほぼ同じであり、外面形状は内面形状と略相似形で、内面および外面の角部はそれぞれ丸みを持たせている。この実施形態では、外側の輪郭の幅Ｂと高さＨの比率は、Ｂ：Ｈ＝２：１としている。ただしこれに限定されるものではなく、図４ｂに示すように、Ｂ：Ｈ＝４：３程度とすることもできる。
【００４３】
一般的にはこの菱形タイプの場合は、幅Ｂと高さＨの比率は、Ｂ：Ｈ＝３：１〜２：３程度が好ましい。また内面の輪郭の幅Ｂinと高さＨinの比率も、Ｂin：Ｈin＝３：１〜１：１程度が好ましい。幅Ｂに対して高さＨの比率が上記よりも大きい場合は溝による押し潰しが容易になる効果が発現しにくくなる。逆に幅Ｂに対して高さＨの比率が上記の範囲より小さくなると、押し潰した後の弾性による復元力が小さくなるので好ましくない。
【００４４】
図６ａに示すチューブ３５は、上壁１１の中央部から上側に突出するリブ３６と、下壁１６の中央部から下向きに突出するリブ３７とを備えている。このようなリブ３６、３７を備えているチューブ３５では、想像線３８で示す把持具などで上下のリブ３６、３７を保持し、上下に作動させることにより、チューブ３５の内部空洞１７を確実に開閉することができる。すなわち弾力性が低い材料では戻りの力が弱く、内面に粘着性を有する場合も戻りにくいが、このように強制的に開くことにより、開閉動作がスムーズになる。
【００４５】
図１ｂのチューブ１０は端部１４の先端が丸くされているが、図６ｂのチューブ３９のように端部１４の先端のコーナ４０が角張っているものであってもよい。その場合は端部１４を把持して開閉操作する場合に、把持しやすい。さらに想像線で示すように、引っかけ用の突条１９を形成することもできる。それによって一層強く把持することができる。なお、図６ａの場合も同様の突条１９を設けることができる。
【００４６】
図７ａ〜ｅはチューブの左右の端部に形成される凹溝１５の種々の例を示している。図７ａの凹溝１５は図１ｂのチューブ１０の断面形状と実質的に同じであり、合致点Ｐで接する半径Ｒｋの一対の円弧で構成され、円弧の中心Ｋ1、Ｋ2間の距離αは半径Ｒｋの２倍である。このものは凹溝１５に底面がない。
【００４７】
他方、図７ｂの凹溝１５は、図２と実質的に同じであり、凹溝１５の底面は半径Ｒの円弧状で、内面同士に隙間Ｇが設けられ、半径Ｒｋの凸面と半径Ｒの凹面の境界部では内面の接線同士は角度θで開いている。このものは円弧の中心Ｋ1、Ｋ2間の距離αは半径Ｒｋの２倍より大きく、半径Ｒｋの２倍に隙間Ｇを加えたものよりも小さい。
【００４８】
図７ｃの凹溝１５は、内面同士の間に隙間Ｇが設けられ、底面は半径Ｒの円弧状である。そして半径Ｒｋの凸面と半径Ｒの凹面の境界部では内面の接線同士は平行である。このものは円弧の中心Ｋ1、Ｋ2間の距離αは半径Ｒｋの２倍に隙間の寸法Ｇを加えたものである。図７ｄの凹溝１５は、内面同士が角度θで開いており、底面を有しない。
【００４９】
また、図７ｅの凹溝１５は、内面同士の間に隙間Ｇが設けられ、底面は平坦になっている。また円弧の中心Ｋ1、Ｋ2間の距離αは半径Ｒｋの２倍に隙間Ｇを加えた寸法である。図７ｆの凹溝１５は、内面同士に隙間Ｇが設けられ、半径Ｒｋの凸面と底面の境界部で内面の接線同士が角度θで開いている。このものは円弧の中心Ｋ1、Ｋ2間の距離αは、半径Ｒｋの２倍に隙間Ｇを加えたものよりも小さい。
【００５０】
図８および図９は本発明の流体装置をチューブポンプに適用する場合の一実施形態を示している。このチューブポンプ４１は、チューブ１０を受けるための略Ｕ字状の支持壁４２と、その中心回りに回転自在に設けられる円板４３と、その円板を回転駆動するモータＭと、円板４３に回転自在に軸支される３個のローラ４４とを備えている。ローラは２個あるいは４個以上でもよい。前記円板４３は駆動軸４５によってハウジングの本体４６ａおよび蓋４６ｂに支持され、その駆動軸４５はモータＭによって回転駆動される。ローラ４４が２個の場合は、円板４３に代えて矩形状などの支持板を用いることもできる。ローラ４４の幅は少なくともチューブ１０の内部空洞の幅（図３ｂのＢin）より大きくする。
【００５１】
前記チューブ１０は、図１ａ、図１ｂのチューブ１０と実質的に同じものを用いている。また、図３〜７のチューブであってもよい。チューブ１０は図９に示すように、支持壁４２の内面にチューブ１０の下壁１６（あるいは上壁１１）がくるようにＵ字状に設置する。その方向は容易に曲がる方向であるので、捻れることなく容易に設置できる。チューブ１０の両端は、ジョイントなどで通常の円形断面のチューブに接続してもよく、同じチューブ１０を連続させて液体を送るためのチューブとして利用することもできる。
【００５２】
チューブ１０の端部に連結するジョイントは、通常のチューブ接続用のジョイントと同様に、ストレートタイプ、エルボタイプなど、種々ものが用いられる。ジョイントの連結部の形状は、チューブ１０の内面の形状に合致する形状とし、気密ないし液密を維持できるように構成する。
【００５３】
図８に示すチューブポンプ１０は、モータＭが回転して円板２が矢印Ｆ方向に回転すると、ローラ４４がチューブ１０を支持壁４２に加圧しながら転動していく。それによりチューブ１０内の液体は矢印Ｆ方向に圧送されていく。したがってチューブ１０の一部に着目すると、ローラ４４で押されて図１ｂの実線の状態から想像線Ｓ２の状態に押しつぶされる。そしてローラ４４が去っていくと元の実線の状態に戻る。つぎのローラ４４が来ても同様であり、交互に３個のローラ４４でそれぞれ加圧／開放しながら、ローラ４４間のチューブ１０に閉じこめられている流体を圧送していく。
【００５４】
その場合、前述のように、両方の端部（図１ａの符号１４）に強い曲げ応力が加わらないので、耐久性が高い。また断面円形のチューブでは、その上をローラが転動すると、摩擦力でチューブが引き伸ばされ、永久伸びが生じ、細くなる。そのため、使用の初期にポンプの吐出量が減少する。さらに細くなったチューブがローラに巻き込まれることもある。しかし図１ａ〜ｂのチューブ１０では、端部１４が補強リブの作用を奏するので、永久伸びが生じにくい。
【００５５】
図１０は本発明の流体装置をチューブフラムポンプに適用した場合の実施形態を示す。このチューブフラムポンプ５０は、ハウジング５１と、その内部に収容されるチューブ１０と、チューブ１０の両端が連結される逆止弁５２、５３とを備えている。それらの逆止弁５２、５３は、流体の通過を許す方向（矢印Ｙ）が同じ方向に向けられている。逆止弁５２、５３は通常はハウジング５１に取り付けられている。ハウジング５１には、さらにハウジング内を加圧／解放するための、エアホース５５を連結する接続部５６が設けられている。なお、送出する液体の圧力との関係で、加圧／解放に代えて、解放／減圧の組み合わせとすることもでき、加圧／減圧の組み合わせとしてもよい。チューブ１０は、図１ａ、図１ｂに示すチューブ１０と同じものである。また、図３〜７のチューブであってもよい。なお図１０の符号ＥＶはエアホース５５のエアの流れを制御する電磁弁である。
【００５６】
このようなチューブフラムポンプ５０は、電磁弁ＥＶを切り換えてエアホース５５から加圧エアをハウジング５１内に導入すると、チューブ１０が扁平に圧縮される。そしてチューブ１０の前側の逆止弁５２からチューブ１０内の流体（とくに液体）が押し出され、後ろ側の逆止弁５３からは流体を流さない。そのため流体は矢印Y方向に圧送される。ついで電磁弁ＥＶを切り換えてエアホース５５からハウジング５１内のエアを排出すると、チューブ１０は元の形状に復帰する。そのとき、前側の逆止弁５２からは流体が逆流せず、後ろ側の逆止弁５３から流体を導入する。それにより再びチューブ１０内に流体が充填される。そして上記のハウジング５１内の加圧、解放を繰り返すことにより、間欠的に液体を圧送することができる。
【００５７】
ハウジング５１内のチューブ１０の本数は２本以上でもよい。その場合、入り口同士を連結し、出口側同士を連結することにより、流量を増大することができる。また、２個以上のチューブフラムポンプ５０を並列的に連結し、各ハウジングに同期してエアーによる加圧／解放を行わせることにより、上記と同様に流量を増大することもできる。
【００５８】
他方、２個（あるいは偶数）のチューブフラムポンプ１０を並列的に連結し、交互にハウジング５１内を加圧／解放することにより、脈動が少ないポンプが得られる。１個のハウジング５１内を切り壁で区切り、それぞれの画室にチューブを収容すると共に、交互に加圧／解放の操作をすることによっても、脈動が少ないポンプが得られる。
【００５９】
図１１ａおよび図１２ａに示すバルブ６１は、筒状のハウジング６２と、そのハウジング６２内に軸線を横切るように上下移動自在に設けられる仕切り板６３と、その仕切り板を上下に駆動するためのアクチュエータ６４とを備えている。仕切り板６３とアクチュエータ６４とは、ロッド６５で連結されている。
【００６０】
アクチュエータ６４としては、エアシリンダや油圧シリンダ、あるいはソレノイドアクチュエータなどを用いることができる。図１１ａに示すように、ハウジング６２の左右端には、チューブ１０を連結するためのジョイント６６が固定されている。
【００６１】
前記チューブ１０は、図１ａおよび図１ｂに示すチューブ１０と実質的に同じものであり、可撓性および弾力性を有し、自然な状態で図１ａおよび図１ｂに示すような形状を呈する。なお、図３〜７のチューブであってもよい。そして図１１ａおよび図１２ａに示すように、ハウジング６２に形成された断面矩形状の溝６２ａに断面形状で横長の状態で収容される。チューブ１０の両端の開口部には、ジョイント６６の一端が挿入され、それらのジョイント６６は、ネジなどでハウジング６２の端部に取り付けられている。
【００６２】
チューブ１０の端部に連結するジョイント６６は、通常は図１１ａのようにストレートタイプであるが、チューブ接続用のジョイントと同様に、エルボタイプなど、種々ものが用いられる。ジョイント６６の端部の断面形状は、チューブ１０の内面の形状に合致する略菱形とし、気密ないし液密を維持できるように構成する。そしてチューブ１０の端部をジョイント６６とハウジング６２の間に同心状に挟持する。
【００６３】
図１１〜１２に示すバルブ６１では、アクチュエータ６４を駆動してロッド６５を上昇させると、図１１ａ、図１２ａのように仕切り板６３が上昇してチューブ１０を解放する。それによりチューブ１０が弾力で元の形状に復帰し、内部を流体が通ることができるようになる。また、仕切り板６３を上端まで上昇させると、チューブ１０が全開状態となるので、流量が最大になる。
【００６４】
ついでアクチュエータ６４が逆方向に駆動して、ロッド６５を下降させると、仕切り板６３が下降してチューブ１０を押しつぶす（図１１ｂ、図１２ｂ参照）。その場合、前述のように、両方の端部（図１ａの符号１４）に強い曲げ応力が加わらないので、チューブ１０の耐久性が高い。
【００６５】
なおアクチュエータ６４がＯＮ−ＯＦＦ制御だけでなく、途中で止めることができる場合は、チューブ１０はいくらか開いた状態となる。それによりチューブ１０を通る流体の流量調節をすることができる。
【００６６】
図１３に示すバルブ７０は、Ｔ字状のハウジング７１を有し、ハウジングの上部に設けられる軸受け７２に駆動ネジ７３の上部が回転自在に支持されている。そして駆動ネジ７３の下端に挟圧部材７４が螺合している。挟圧部材７４はハウジング７１によって回転しないように、かつ上下移動自在に支持されている。前記駆動ネジ７３の上端は、減速機７５を介してモータＭに連結されている。この実施形態では、減速機７５としてウォーム減速機を採用しているが、他の形式の減速機であってもよい。ハウジング７１の下部にチューブ１０が通されている点、そのチューブ１０を挟圧部材７４が加圧するように構成している点は、図１１ａのバルブ６１と同様である。
【００６７】
このバルブ５０は、モータＭが回転して駆動ネジ７３が一方向に回転すると、挟圧部材７４が上昇し、チューブ１０を解放する。他方、モータＭが逆方向に回転して駆動ネジ７３が逆方向に回転すると、挟圧部材７４が下降してチューブ１０を挟圧する。そのとき、モータＭの回転数を調節することにより、チューブ１０の開き加減を自由に調節することができる。
【００６８】
図１４に示すバルブ（ピンチバルブ）８０は、筒状のバルブ本体８１内に装着したチューブ１０をエアシリンダ８２で作動される挟圧片８３で挟圧することによりチューブ１０を閉塞させ、挟圧片８３を離すことにより連通させるものである。このようなバルブ８０は、通常の電磁弁と異なり、動作部分がなく、外部から遮断されているので、漏れや外部からの汚染が少ない。なお、エアシリンダ８２は通常のエア配管および電磁弁などで制御される。前記いずれのバルブ６１、７０、８０においても、図１ａのチューブ１０のほか、図３〜７のチューブを用いることができ、それによりそれぞれのチューブに応じた作用効果が奏される。
【実施例】
【００６９】
つぎに実験データに基づいて本発明のチューブの作用効果を説明する。
＜目的＞
この実験はチューブの形状による押し圧（押しつぶし易さ）を測定し、チューブポンプ用チューブ形状の選定の基礎データを得ると共に、従来の断面丸形のチューブと比較して効果を確認するものである。
【００７０】
＜形状＞
実験には図１５の図表に示す８種類の断面形状のチューブを用いた。大きく分けるとＡ形状のグループとＢ形状のグループである。各チューブは内径６ｍｍの丸チューブを基準とし、Ａ形状のグループでは、それぞれの試料について高さ１０ｍｍ（厚さ２ｍｍ）を一定にして各形状にした。Ｂグループでは、内部の断面積（２８．２６ｍｍ2）を一定として各形状にした。各グループについて、それぞれ断面形状が円形（試料Ｎｏ．１）、唇型（試料Ｎｏ．２）、縦長の菱形（試料Ｎｏ．３）、横長の菱形（試料Ｎｏ．４）の４種類とした。試料２は図１ｂと実質的に同一であり、試料３および試料４はそれぞれ図５ｂ、図５ａのものと実質的に同一である。
【００７１】
＜材質＞
いずれの試料についても、材質は下記の２液型シリコーンゴムを採用した。
・信越シリコーン  ＫＥ−１３１０ＳＴ
・混合比率（重量比）  主剤：硬化剤＝１０：１
・硬度：ショアＡ４０゜
【００７２】
＜測定項目、測定器＞
押し圧の最大値、押し潰し１分後の押し圧
測定器：デジタルフォースゲージ（日本電産シンポ株式会社製）
【００７３】
＜測定法＞
測定は次の順序で行った。
（１）簡易チューブの作成
真空注型用の樹脂製型（アクリル型）を切削加工により製作する。ついでアクリル型にあらかじめ準備した前述の２液硬化型のシリコーンゴム材料を注入し、真空槽にてエア溜まりを取り除いた。ついで型を真空槽から取り出し、電気炉にて８０℃、１時間加熱し、シリコーンゴムを硬化させた。さらに型からシリコーンゴムの簡易チューブを取り出して試料とした。試料の軸方向の長さは２０ｍｍとした。サンプル数は５個とした。
（２）押し圧測定
簡易チューブをデジタルフォースゲージに取り付けた装置にて押し潰し、１分間そのまま放置する。ついでデジタルフォースゲージの測定値（ＭＡＸ値、１分後の値）を記録した。Ａグループのチューブについて、得られた結果を表１および図１６に示す。Ｂグループについては表２および図１７に示す。
【００７４】
【表１】
2004293782.tif 000003
【００７５】
【表２】
2004293782.tif 000004
【００７６】
表１および図１からわかるように、従来例（比較例）の丸形のチューブの押し圧が５Ｎ以上でほぼ６Ｎ前後である。これに比して本願発明の実施例である試料２〜４は、Ａ、Ｂいずれのグループでも５Ｎより低く、ほぼ４Ｎ前後であり、従来の丸形のものよりもかなり押し圧が低いことがわかる。なお、実施例のうちでは、試料３（縦長菱形）＞試料２（唇型）＞試料４（横長菱形）の順で押し圧が高い。また試料３と試料２はほど同レベルである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１ａは本発明の異形チューブの要部斜視図、図１ｂはその異形チューブの断面図である。
【図２】図１ｂの要部拡大図である。
【図３】図３ａ〜ｃはそれぞれ本発明の異形チューブの他の実施形態を示す断面図である。
【図４】図４ａ〜ｇはそれぞれ本発明の異形チューブの内面形状の他の実施形態を示す断面図である。
【図５】図５ａ〜ｂはそれぞれ本発明の異形チューブのさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図６】図６ａ〜ｂはそれぞれ本発明の異形チューブのさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図７】図７ａ〜ｆはそれぞれ本発明のチューブにおける凹溝の断面図である。
【図８】本発明の流体装置をチューブポンプに適用する場合の一実施形態を示す正面図である。
【図９】図８のIX-IX線断面図である。
【図１０】本発明の流体装置をチューブフラムポンプに適用する場合の一実施形態を示す断面図である。
【図１１】図１１ａおよび図１１ｂは本発明の流体装置をピンチバルブに適用する場合の一実施形態を示す側面図である。
【図１２】図１２ａおよび図１２ｂはそれぞれ図１１ａおよび図１１ｂの中央横断面図である。
【図１３】本発明の流体装置をピンチバルブに適用する場合の他の実施形態を示す断面図である。
【図１４】本発明の流体装置をピンチバルブに適用する場合のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図１５】本発明のチューブを丸チューブとの比較実験で用いた試料を示す図表である。
【図１６】その実験の結果を示すグラフである。
【図１７】その実験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７８】
１０  チューブ
Ｃ１  中心線
１１  上壁
１２  中央部
１３  両側の部位
１４  端部
Ｐ  合致点
１５  凹溝
Ｂ  幅
Ｈ  高さ
Ｔ  厚さ
１６  下壁
１７  空洞
１８  底面
１９  突条
Ｂin  空洞の幅
Ｈin  空洞の高さＨ
θ  内面同士の角度
Ｇ  隙間
Ｋ１、Ｋ２  曲率中心
Ｒ  底面の半径
２６  チューブ
２８  チューブ
３０  チューブ
３１  凹溝
３２  リブ
Ａｕ  上側の円弧
Ａｄ  下側の円弧
Ｏｕ  上側の円弧の中心
Ｏｄ  下側の円弧の中心
Ｎ１〜４  線分
３５  チューブ
３６、３７  リブ
３８  把持具
３９  チューブ
４０  コーナ
Ｒｋ  内面の曲率半径
α  曲率中心間の距離
４１  チューブポンプ
４２  支持壁
４３  円板
４４  ローラ
４５  駆動軸
Ｍ  モータ
４６ａ  本体
４６ｂ  蓋
５０  チューブフラムポンプ
５１  ハウジング
５２、５３  逆止弁
５５  エアホース
５６  接続部
ＥＶ  電磁弁
６１  バルブ
６２  ハウジング
６２ａ  溝
６３  仕切り板
６４  アクチュエータ
６５  ロッド
６６  ジョイント
７０  バルブ
７１  ハウジング
７２  軸受け
７３  駆動ネジ
７４  挟圧部材
７５  減速機
８０  バルブ
８１  バルブ本体
８２  エアシリンダ
８３  挟圧片
【図１】
2004293782.tif 000005
【図２】
2004293782.tif 000006
【図３】
2004293782.tif 000007
【図４】
2004293782.tif 000008
【図５】
2004293782.tif 000009
【図６】
2004293782.tif 000010
【図７】
2004293782.tif 000011
【図８】
2004293782.tif 000012
【図９】
2004293782.tif 000013
【図１０】
2004293782.tif 000014
【図１１】
2004293782.tif 000015
【図１２】
2004293782.tif 000016
【図１３】
2004293782.tif 000017
【図１４】
2004293782.tif 000018
【図１５】
2004293782.tif 000019
【図１６】
2004293782.tif 000020
【図１７】
2004293782.tif 000021