(57)【要約】【課題】簡単な構造でシール性能を向上させることができるチューブポンプを提供すること。【解決手段】ローラ１０を回転可能に軸支するローラ軸８の両端部をＵ字バネ９で所定方向に付勢して保持するロータ５を備え、一端が開放された駆動軸４にロータ５を取り付けたものであって、駆動軸４でロータ５を回転させたときに、ロータ５とチューブガイド７との間に組み付けたチューブＴをローラ１０で順次押し潰してしごくチューブポンプ１において、ローラ１０の外周面が、駆動軸４が傾いていないときには、チューブガイド７に対して所定の角度傾斜しており、駆動軸４が傾いたときに、チューブガイド７に対して平行になるようにする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラを回転可能に軸支するローラ軸の両端部を付勢手段で所定方向に付勢して保持するローラ保持手段を備え、一端が開放された駆動軸に前記ローラ保持手段を取り付けたものであって、前記駆動軸で前記ローラ保持手段を回転させたときに、前記ローラ保持手段とチューブガイド手段との間に組み付けたチューブを前記ローラで順次押し潰してしごくチューブポンプにおいて、
前記ローラの外周面は、
前記駆動軸が前記ローラ保持手段を傾かせないときに、前記チューブガイド手段に対して所定の角度傾斜し、
前記駆動軸が前記ローラ保持手段を傾かせたときに、前記チューブガイド手段に対して平行になること、を特徴とするチューブポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載するチューブポンプにおいて、
前記チューブの反発力に応じて前記ローラの外径が異なること、を特徴とするチューブポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のローラでチューブを押し潰してしごくことにより液体を一定量ずつ圧送するチューブポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、飲料供給装置、複数のローラでチューブを押し潰してしごくことにより液体を一定量ずつ圧送するチューブポンプは、飲料供給装置、液体分析装置、医療器具などで使用されており、ここでは、飲料供給装置に使用されるものについて説明する。
【０００３】
図５は、飲料供給装置８１の概略構成図である。
飲料供給装置８１は、開閉可能な前部扉８２を備え、大きく分けて上部に配置される容器収納庫８３、その容器収納庫８３内に収納された包装容器８４内の原液を所定量注入するチューブポンプ１００、そして、注入された原液を受けるための給水部８６とから内部構成されている。包装容器８４は、オレンジジュースなどの濃縮した原液を殺菌包装したものであり、プラスチック容器、ビニール容器あるいは紙容器などの様々な形態のものがある。チューブポンプ１００は、包装容器８４からの連続したチューブＴを組み付けられ、チューブＴ内の原液が外気と接触することを防止するためにチューブＴの注入口をピンチするピンチバルブ８９を備える。また、チューブＴの注入口近傍には、水やソーダ水などの希釈水を一定量注入する希釈水ノズル８８が設けられている。このような飲料供給装置８１は、飲料供給指令を受けると、給水部８６に置かれたカップ９０に原液と希釈水とを所定量ずつ供給する。
【０００４】
図６は、従来のチューブポンプ１００の概略構成図である。図７は、従来のチューブポンプの下面図である。
チューブポンプ１００は、図示しないモータがボディ１０１に内蔵され、図示しないモータの駆動力を伝達する駆動軸１０２がボディ１０１から突き出している。駆動軸１０２は、開放端側からロータ１０３を隙間なく嵌め合わされ、ロータ１０３を片持ちしている。ロータ１０３は、一対の円板形状のローラプレート１０４，１０５を円筒形状の軸部１０６で連結したものであり、一対のローラプレート１０４，１０５の間に３本のローラ軸１０７が径方向に移動可能に保持されている。ローラ軸１０７には、円筒形状のローラ１０８が回転可能に保持され、ローラ軸１０７の両端部に連結するＵ字バネ１０９によってローラ１０８に常に外向きの力を作用させている。ロータ１０３の片側には、チューブガイド１１０が配設され、ロータ１０３とチューブガイド１１０との間にチューブＴが組み付けられている。チューブガイド１１０は、チューブＴの着脱を容易にするために、ボディ１０１に立設された支軸１１１に揺動可能に保持され、上端部を位置決めガイド１１２に当接することにより位置決めされ、ストッパ１１３で固定されている。
【０００５】
このようなチューブポンプ１００は、図示しないモータでロータ１０３を図中Ｋ方向に回転させると、ローラ１０８がチューブガイド１１０との間でチューブＴを押し潰して、直前のローラ１０８との間に一定量の原液を充填した充填空間を形成し、さらにロータ１０３の回転に従ってチューブＴをしごき、充填空間の原液を下流側に圧送する。ここで、ローラ１０８は円周方向に等間隔に配設されているので、各充填空間の容積が一定になり、ロータ１０３の回転量を制御すれば、所定量の原液をカップ９０に供給することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−４８４８９号公報（第２〜４頁、第１図、第２図、第３図。）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のチューブポンプ１００は、ローラ１１０でチューブＴを押し潰してしごく際に、ロータ１０３が傾いてシール性能が悪い問題があった。
すなわち、ローラ１０８がチューブガイド１１０との間でチューブＴを押し潰してしごくときに、チューブＴの反発力がローラ１０８からローラ軸１０８、ロータ１０３、駆動軸１０２へと伝達される。駆動軸１０２は、ロータ１０３を片持ちするため、チューブＴの反発力を受けて傾き、ロータ１０３を傾かせていた。ローラ１０８は、図７に示すようにロータ１０３が傾かない場合には、外周面がチューブガイド１１０の内側面に対して平行になり、チューブＴ全体を均等な押圧力で押し潰すことができるが、図８に示すようにロータ１０３が傾いた場合には、外周面がチューブガイド１１０の内側面に対して傾き、ボディ１０１から離れるに従ってチューブＴを押し潰す押圧力が弱くなり、隙間Ｓができる。また、ローラ１０８は、直前のローラ１０８との間で形成する充填空間を加圧してチューブＴをしごき、原液を圧送する。そのため、ローラ１０８でチューブＴをしごくときに、原液が当該充填空間から他の充填空間へと漏れ、原液の圧送量にばらつきを生じるおそれがあった。
【０００８】
この点、ロータ１０３とチューブガイド１１０との間を狭くしてしめしろを大きくすることも考えられるが、しめしろを大きくした分だけロータ１０３を回転させる力が増加し、図示しないモータを大型化しなければならない問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、簡単な構造でシール性能を向上させ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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下の特徴を有する。
（１）ローラを回転可能に軸支するローラ軸の両端部を付勢手段で所定方向に付勢して保持するローラ保持手段を備え、一端が開放された駆動軸にローラ保持手段を取り付けたものであって、駆動軸でローラ保持手段を回転させたときに、ローラ保持手段とチューブガイド手段との間に組み付けたチューブをローラで順次押し潰してしごくチューブポンプにおいて、ローラの外周面は、駆動軸が傾いていないときには、チューブガイド手段に対して所定の角度傾斜しており、駆動軸が傾いたときに、チューブガイド手段に対して平行になること、を特徴とする。
【００１１】
上記構成を有する発明では、例えば、ローラ保持手段とチューブガイド手段との間にチューブを組み付けない場合、駆動軸がローラ保持手段を傾かせることなく保持するので、ローラの外周面は、チューブガイド手段に対して所定の角度傾斜している。その後、ローラ保持手段とチューブガイド手段との間にチューブを組み付け、ローラ保持手段を所定方向に回転させると、ローラが付勢手段の付勢力によりチューブを所定の押圧力で押し潰し、直前のローラとの間に液体を充填した充填空間を形成する。その後、ローラは、さらにその充填空間を加圧してチューブをしごき、充填空間の液体を圧送する。このとき、チューブの反発力がローラに作用し、さらに、当該ローラからローラ軸、ローラ保持手段、駆動軸へと伝達される。駆動軸は、ローラ保持手段を片持ちするため、チューブの反発力を伝達されると傾き、取り付けられたローラ保持手段を傾かせる。ローラ保持手段に保持されるローラは、外周面がチューブガイド手段に対して平行となり、チューブガイド手段との間でチューブ全体を均等な押圧力で押し潰す。そのため、充填空間に充填された液体が他の充填空間へと漏れることがなく、液体圧送量にばらつきを生じない。よって、本発明によれば、簡単な構造でシール性能を向上させることができる。
【００１２】
（２）（１）に記載の発明において、チューブの反発力に応じてローラの外径が異なること、を特徴とする。
すなわち、チューブの反発力は、材質などによって異なることが一般的に知られている。そのため、例えば、既存のチューブをそれより反発力の大きいチューブに交換する場合には、既存のチューブに対応するローラで交換後のチューブを押し潰すと、駆動軸が既存のチューブ使用時よりローラ保持手段を大きく傾かせる。このとき、ローラがチューブガイド手段に対して平行にならないことがある。そこで、駆動軸がローラ保持手段を傾かせないときのチューブガイド手段に対する傾きを既存のチューブに対するローラと変えずに、既存のローラより外径を大きくするよう変形したローラを用いる。ローラは、チューブガイド手段との距離を狭められ、チューブを押し潰す押圧力が既存のチューブに対応するローラより増大するため、駆動軸は、交換後のチューブをローラで押し潰す際にローラ保持手段を既存のチューブ使用時と同程度に傾かせ、ローラをチューブガイド手段に対して平行にする。尚、既存のチューブをそれより反発力の小さいチューブに交換する場合には、既存のチューブに対応するローラの外径を小さくすればよい。よって、ローラがチューブの反発力に応じた押圧力でチューブを押し潰してしごくので、チューブのシール性能を確保できるとともに、チューブの劣化を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明に係るチューブポンプの実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態のチューブポンプ１は、図５に示す飲料供給装置８１に使用され、包装容器３４の原液をカップ９０に所定量注入するために使用される。チューブポンプ１は、ローラ１０に特徴を有するので、ローラ１０を保持するロータ５と、ローラ１０との間にチューブＴを組み付けられるチューブガイド７を中心に説明する。尚、ロータ５とチューブガイド７の周りには、図６に示す従来のチューブポンプ１００と同様に希釈水ノズル８８、ピンチバルブ８９、位置決めガイド１１２、ストッパ１１３などが設けられるが、これらについては従来技術の欄で説明したので、説明及び図示を省略する。
【００１４】
図１は、チューブポンプ１の正面図である。図２は、チューブポンプ１の下面図である。
チューブポンプ１は、図１及び図２に示すように、本体２にモータ３の駆動軸４が突き出し、駆動軸４の開放端側からロータ５が隙間なく嵌め合わされている。ロータ５は、一対の円板形のローラプレート５１，５１を円筒形状の軸部５２で連結したものである。一対のローラプレート５１，５１には、複数（本実施の形態では、３個）の長孔５１ａ，５１ａ，５１ａが円周方向に等間隔に設けられている。長孔５１ａは、径方向に長く形成され、ローラ１０を回転可能に保持するローラ軸８が摺動可能に挿通されている。ローラ軸８の両端部には、一端をローラプレート５１に連結されたＵ字バネ９が連結され、Ｕ字バネ９の付勢力でローラ１０を常に外向きに押し出している。こうしたロータ５の片側には、支軸６に回動可能に軸支されるチューブガイド７が配設されている。チューブガイド７は、図示しないストッパで上端部を支持固定されて回動を制限され、ロータ５との間にチューブＴを組み付けられる。
【００１５】
図３は、ローラ１０の断面図である。図４は、液体供給時におけるチューブポンプ１の下面図である。
図３に示すように、ローラ１０は、略円錐形状をなし、中空孔が軸方向に形成されている。中空孔は、ローラ軸８の直径より大径に形成され、ローラ軸８をローラ１０に遊嵌するようになっている。そのため、ロータ５が回転するときに、ローラ１０が自由に回転し、チューブＴとの間に生じる摩擦抵抗を小さくする。ローラ１０は、一端面の直径Ｘ１と他端面の直径Ｘ２とが異なり、外周面にテーパが形成されている。すなわち、ローラ１０は、図２に示すように駆動軸４がロータ５を傾かせていないときは、外周面がチューブガイド７の内側面に対して所定の角度傾き、ローラ１０がチューブＴから反発力を受け、図４に示すように、駆動軸４がロータ５を傾かせたときには、外周面がチューブガイド７の内側面に対して平行になる条件に合致するよう、外周面にテーパが形成されている。本実施の形態では、オレフィン系熱可塑性エラストマーを材質とするチューブＴの反発力に対応するように、ローラ１０の全長Ｙを１６．７ｍｍ、一端面の直径Ｘ１を１３．０ｍｍ、他端面の直径Ｘ２を１４．０ｍｍに設定している。
【００１６】
次に、チューブポンプ１の作用について説明する。
チューブポンプ１は、例えば、図２に示すように、ロータ５とチューブガイド７との間にチューブＴを組み付けない場合、駆動軸４がロータ５を傾かせることなく保持するので、ローラ１０の外周面は、チューブガイド７の内側面に対して所定の角度傾斜している。
【００１７】
その後、図１に示すように、ロータ５とチューブガイド７との間にチューブＴを組み付け、チューブガイド７を図示しない位置決め手段で所定位置に保持する。そして、ロータ５を所定方向Ｋに回転させると、ローラ１０がＵ字バネ９の付勢力によりチューブＴを所定の押圧力で押し潰し、直前のローラ９との間に液体を充填した充填空間を形成する。その後、ローラ１０は、さらにその充填空間を加圧してチューブＴをしごき、充填空間の液体を圧送する。このとき、チューブＴの反発力がローラ１０に作用し、さらに、当該ローラ１０からローラ軸８、ロータ５、駆動軸４へと伝達される。駆動軸４は、図４に示すように、ロータ５を片持ちするため、チューブＴの反発力を伝達されると傾き、隙間なく嵌め合わされたロータ５を傾かせる。ロータ５に保持されるローラ１０は、外周面がチューブガイド７の内側面に対して平行になり、チューブガイド７との間でチューブＴ全体を均等な押圧力で押し潰す。そのため、充填空間に充填された液体がチューブＴを押し広げて他の充填空間へと漏れることがなく、液体圧送量にばらつきを生じない。
【００１８】
ここで、チューブＴの反発力は、チューブＴの材質によって異なることが一般的に知られている。そのため、全長Ｙが１６．７ｍｍ、一端面の直径Ｘ１が１３．０ｍｍ、他端面の直径Ｘ２が１４．０ｍｍに設定されたローラ１０は、オレフィン系熱可塑性エラストマーを材質とするチューブＴに対応できても、チューブＴと材質のみが異なるものに対応できるとは限らない。
【００１９】
すなわち、例えば、オレフィン系熱可塑性エラストマーを材質とするチューブＴを、それより反発力が２．５倍程度大きいチューブＴＡに交換する場合には、既存のチューブＴに対応するローラ１０で交換後のチューブＴＡを押し潰すと、駆動軸４が既存のチューブＴ使用時よりロータ５を大きく傾かせる。このとき、ローラ１０は、チューブガイド７の内側面に対して平行にならず、本体２と反対側端部が本体２側端部よりチューブガイド７から大きく離間し、チューブＴＡを十分に押しつぶせない。
【００２０】
そこで、駆動軸４がロータ５を傾かせないときのチューブガイド７に対する傾きをローラ１０と変えずに、ローラ１０より外径Ｘ１，Ｘ２を大きくするよう変形したローラ１０Ａを用いる。ローラ１０Ａは、チューブガイド７との距離をローラ１０より狭められ、チューブＴＡを押し潰す押圧力がローラ１０より増大する。よって、駆動軸４は、ローラ１０Ａが交換後のチューブＴＡを押し潰す際に、ロータ５を既存のチューブＴ使用時より大きく傾かせ、ローラ１０Ａの外周面をチューブガイド７の内側面に対して平行にする。これにより、ローラ１０ＡがチューブＴＡ全体を均等な押圧力で押し潰してしごくことが可能になる。
【００２１】
また、オレフィン系熱可塑性エラストマーを材質とするチューブＴをそれより反発力の小さいチューブＴＢに交換する場合には、既存のチューブＴに対応するローラ１０で交換後のチューブＴＢを押し潰すと、駆動軸４が既存のチューブＴ使用時よりロータ５を傾かせない。このとき、ローラ１０は、チューブガイド７の内側面に対して平行にならず、本体２と反対側端部がチューブＴＢを強く押し付け過ぎる。
【００２２】
そこで、駆動軸４がロータ５を傾かせないときのチューブガイド７に対する傾きをローラ１０と変えずに、ローラ１０より外径Ｘ１，Ｘ２を小さくするよう変形したローラ１０Ｂを用いる。ローラ１０Ｂは、チューブガイド７との距離をローラ１０より広げられ、チューブＴＢを押し潰す押圧力がローラ１０より減少する。よって、駆動軸４は、ローラ１０Ｂが交換後のチューブＴＢを押し潰す際に、ロータ５を既存のチューブＴ使用時より小さく傾かせ、ローラ１０Ｂの外周面をチューブガイド７の内側面に対して平行にする。これにより、ローラ１０ＢがチューブＴＢ全体を均等な押圧力で押し潰してしごくことが可能になる。
【００２３】
従って、本実施の形態のチューブポンプ１によれば、ローラ１０を回転可能に軸支するローラ軸８の両端部をＵ字バネ９で所定方向に付勢して保持するロータ５を備え、一端が開放された駆動軸４にロータ５を取り付けたものであって、駆動軸４でロータ５を回転させたときに、ロータ５とチューブガイド７との間に組み付けたチューブＴをローラ１０で順次押し潰してしごくものにおいて、ローラ１０の外周面は、駆動軸４が傾いていないときには、チューブガイド７に対して所定の角度傾斜しており、駆動軸４が傾いたときに、チューブガイド７に対して平行になるので、簡単な構造でシール性能を向上させることができる。
【００２４】
また、本実施の形態のチューブポンプ１によれば、チューブＴ（ＴＡ，ＴＢ）の反発力に応じてローラ１０（１０Ａ，１０Ｂ）の外径が異なっており、ローラ１０（１０Ａ，１０Ｂ）がチューブＴ（ＴＡ，ＴＢ）の反発力に応じた押圧力でチューブＴ（ＴＡ，ＴＢ）を押し潰してしごくので、チューブＴ（ＴＡ，ＴＢ）のシール性能を確保できるとともに、チューブＴ（ＴＡ，ＴＢ）の劣化を防止することができる。
【００２５】
以上、本発明に係るチューブポンプの一実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００２６】
（１）例えば、上記実施の形態では、飲料供給装置に使用するチューブポンプについて説明した。それに対して、医療器具、計測機器、薬液供給装置などに使用してもよい。この場合、例えば、一般にはフッ素ゴム製のチューブなどが使用され、薬品等を使用する場合にはシリコンゴム製のチューブなどが使用されるが、これらのチューブはオレフィン系熱可塑性エラストマーを材質とするチューブＴより反発力が小さいのでローラ１０の外径Ｘ１，Ｘ２をローラ１０より小さくしてシール性能を確保するようにすればよい。
【００２７】
（２）例えば、上記実施の形態では、チューブの反発力に応じてローラ１０の外径を変えることにより、シール性能を確保している。それに対して、例えば、チューブの反発力に加え、各部品の撓みや寸法公差などにより駆動軸４がロータ５を大きく傾かせるような場合には、ローラ１０の外径を変えるとともに、テーパの角度を変えるようにローラ１０を変形させてもよい。また、ローラ１０のテーパの角度のみを変えるようにしてもよい。
【００２８】
（３）例えば、上記実施の形態では、一対のローラプレート５１，５１を軸部５２で連結したロータ５を使用したが、ローラ軸８でローラ１０を保持するものであれば、ロータ５の形状は、上記実施の形態のものに限定されない。
【００２９】
（４）例えば、上記実施の形態では、ロータ５の片側にチューブガイド７を回動可能に設けた。それに対して、ロータ５の両側にチューブガイドを回動可能に設けるようにしてもよい。また、ロータ５に対して水平方向にスライド可能なチューブガイドをロータ５の片側又は両側に設けてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のチューブポンプによれば、ローラを回転可能に軸支するローラ軸の両端部を付勢手段で所定方向に付勢して保持するローラ保持手段を備え、一端が開放された駆動軸にローラ保持手段を取り付けたものであって、駆動軸でローラ保持手段を回転させたときに、ローラ保持手段とチューブガイド手段との間に組み付けたチューブをローラで順次押し潰してしごくチューブポンプにおいて、ローラの外周面は、駆動軸が傾いていないときには、チューブガイド手段に対して所定の角度傾斜しており、駆動軸が傾いたときに、チューブガイド手段に対して平行になるので、簡単な構造でシール性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態において、チューブポンプの正面図である。
【図２】同じく、チューブポンプの下面図である。
【図３】同じく、ローラの断面図である。
【図４】同じく、液体供給時におけるチューブポンプの下面図である。
【図５】飲料供給装置の概略構成図である。
【図６】従来のチューブポンプの概略構成図である。
【図７】従来のチューブポンプの下面図である。
【図８】従来のチューブポンプの液体供給時における下面図である。
【符号の説明】
１  チューブポンプ
４  駆動軸
５  ロータ
７  チューブガイド
８  ローラ軸
９  Ｕ字バネ
１０  ローラ
Ｔ  チューブ
【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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