(57)【要約】【課題】チューブロータリポンプに於いて、チューブ上の同一箇所に連続してローラからの応力が集中する。このため、チューブ自体の弾性復元力がなくなり、長時間一定の流量で送気、送液することが困難である。【解決手段】回転子に対するローラの取付角度を傾け、相互に異なった角度に設定すると共にローラの角度に対応した周壁を設けることによってポンプ動作中のチューブ変形位置を分散させ、長時間連続運転をさせても流量の低下が少ない信頼性の高いチューブロータリポンプを提供する。【選択図】図５
2012077679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
当該ハウジング内の回転軸線を中心に回転する回転子と、
当該回転軸線に沿って回転軸が一致するモータと、
当該モータの回転を当該回転子に伝達するシャフトと、
により構成されてなり、
当該回転子は当該シャフトに係合した当該回転子の周囲に形成された溝と、当該溝の中で回転自由にとりつけられた２つ以上のローラとにより構成されてなり、当該ハウジングと当該ローラの間にチューブが位置し、当該回転子を当該モータにより回転駆動することにより、当該チューブを当該ローラがしごき、当該チューブ内の流体物を推進移動させるチューブロータリポンプにおいて、
当該２つ以上のローラの全て又は一部は当該回転軸線に対する投影位置が異なる位置でかつ回転子の周囲であって、当該回転子の回転面に非直角の角度で取り付けられて、
当該ハウジングには当該回転軸線を中心とし、当該２つ以上のローラの周囲面にそれぞれ対面する回転内面が形成されて、
当該２つ以上のローラの周囲面と当該回転内面との間に当該チューブを案内する案内手段が当該回転子に形成され、当該回転子の回転時に当該ローラの周囲面と当該回転内面とにより当該チューブ内の流体物を推進移動させることを特徴とするチューブロータリポンプ。
【請求項２】
ハウジングと、
当該ハウジング内の回転軸線を中心に回転する回転子と、
当該回転軸線に沿って回転軸が一致するモータと、
当該モータの回転を当該回転子に伝達するシャフトと、
により構成されてなり、
当該回転子は当該シャフトに係合した当該回転子の周囲に形成された溝と、当該溝の中で回転自由にとりつけられた２つ以上のローラとにより構成されてなり、当該ハウジングと当該ローラの間にチューブを位置させ、当該回転子を当該モータにより回転駆動することにより、当該チューブを当該ローラがしごき当該チューブ内の流体物を推進移動させるチューブロータリポンプにおいて、
当該２つ以上のローラの全て又は一部は当該回転軸線に対する投影位置が異なる位置でかつ回転子の周囲であって、当該２つ以上のローラの全て又は一部はローラの周囲面が非円筒周囲面となっており、当該ハウジングには当該回転軸線を中心とし、かつ当該２つ以上のローラの周囲面にそれぞれ対面する回転内面が形成されて、
当該２つ以上のローラの周囲面と当該回転内面との間に当該チューブを案内する案内手段が当該回転子に形成され、当該回転子の回転時に当該ローラの周囲面と当該回転内面とにより当該チューブ内の流体物を推進移動させることを特徴とするチューブロータリポンプ。
【請求項３】
前記案内手段及び前記２つ以上のローラを設けた前記回転子と、
該回転子のローラに対応した前記回転内面の組が同一回転軸線を回転軸として２つ以上連結され、
前記案内手段に前記チューブを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載するチューブロータリポンプ。
【請求項４】
前記案内手段が前記回転子の周囲に形成された溝であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載するチューブロータリポンプ。
【請求項５】
前記案内手段が前記回転子の周囲に形成された溝の内部表面から突出して形成された凸部であることを特徴とする請求項４に記載するチューブロータリポンプ。
【請求項６】
周囲面が非円筒周囲面となっている請求項２に記載するローラが円錐台形状であることを特徴とする請求項２に記載するチューブロータリポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾力性を有するチューブ内にある流体物を、当該チューブを外部のローラによりしごくことにより、チューブの閉塞位置を連続して移動させてチューブ内の流体物をローラのしごき動作の方向に移動し、しごき終わった後はチューブの弾性によってチューブの形状が復元し、再び流体物がチューブ内に満たされ再度上記のしごき動作によりチューブ内の液体物を移動させることを繰り返すことにより、全体としてローラのしごき動作の方向にチューブ内の液体物を推進移動させるチューブロータリポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
チューブロータリポンプは、液体や気体の輸送に広く使われている。特に、流体物が汚染を嫌う場合に、その流体物が直接外部に触れずにチューブ内部を流れ、他の容器に移動させる用途には有効である。つまり、チューブロータリポンプは、その流体物の流路であるチューブを外部からしごいて流動させるため、流体物自身が推進装置とは直接触れることがなく非汚染流体物移動が可能だからである。そのため、チューブロータリポンプは、医療用のバッグに封入された輸液や薬液を、投薬チューブを介して人体に注入する輸液ポンプ、バイオ実験用ポンプ、ペンキ等の調色用ポンプ、及びその他流体物の移動を必要とする工業用途に用いられている。
【０００３】
図１は従来のチューブロータリポンプ１００Ａを示す。チューブ１０Ａの内部を満たす流体物を推進移動させるに必要な回転推進機構はモータ１Ａのシャフト２Ａに係合した回転子２０Ａと、回転子２０Ａの外周の周囲に複数（図１では２個）のローラ３０Ａがローラ回転軸４０Ａに回転自由に取り付けられて成る。これらの回転推進機構はベース９Ａに取り付けられている。一方、ベース９Ａの上部にはハウジング３Ａがベース支軸５Ａに部分的に回転自在に取り付けられている。ハウジング３Ａには、回転子２０Ａの外周を囲むように円筒内面の一部を構成する周壁Ｃが形成されている。ハウジング３Ａには係止レバー６Ａが係止レバー支軸４Ａに部分的に回転自在に取り付けされ、係止レバー６Ａの先端はベース９Ａに固定された係止レバー止め支柱７Ａに係止している。係止レバー６Ａはハウジング３Ａに形成されたバネ格納柱穴Ｇに収納されたバネ８Ａにより外部に押され、その結果係止レバー６Ａの先端は係止レバー止め支柱７Ａに係合している。この係止レバー止め支柱７Ａの働きにより、ハウジング３Ａに形成された周壁Ｃはローラ３０Ａに対して一定の離隔距離を保っている。
【０００４】
周壁Ｃと、回転子２０Ａの回転面Ｄに囲まれ、かつ回転子２０Ａの回転周囲部に形成された溝Ｂを含む空間にチューブ１０Ａは挿入されている。ローラ３０Ａの一部は回転子２０Ａの周囲より外部に突出している。そのため、ローラ３０Ａはチューブ１０Ａを周壁Ｃに押し付ける。ローラ３０Ａと周壁Ｃの間隙はチューブ１０Ａを押しつぶしたときの厚み、即ちチューブ１０Ａの外径と内径の差より僅かに小さく、回転子２０Ａがモータ１Ａにより回転駆動されることにより、回転子２０Ａに取り付けられたローラ３０Ａは当該間隙によりチューブ１０Ａをしごくこととなる。なお、チューブ１０Ａは溝Ｂに収納されているとともにチューブロータリポンプ１００Ａからはベース９Ａに形成されたチューブ導出溝Ｈを介して外部へ導出されている。
【０００５】
なお、図１に示すチューブロータリポンプ１００Ａは、その機構の要部である回転子２０Ａとローラ３０Ａ及びチューブ１０Ａがよく分かるように、更に他の構造部分がわかるように透視的に表現されており、必ずしもその構造自体の特徴により他の部分が見えるものではない。
【０００６】
チューブ１０Ａの取り付けは以下の手順による。即ち、係止レバー６Ａを外部から押すことにより係止レバー６Ａは係止レバー止め支柱７Ａより係止が解かれ、ベース支軸５Ａを軸としてハウジング３Ａはベース９Ａより上部側に開閉する。その後チューブ１０Ａの取付は、チューブ１０ＡをＵ字に曲げて、溝Ｂとチューブ導出溝Ｈに組み付けることにより行う。その後は、ハウジング３Ａをベース９Ａに押し込むことにより、係止レバー６Ａは係止レバー止め支柱７Ａに係合し、ハウジング３Ａはその曲げたＵ字部分をハウジング３Ａの内部で周壁Ｃを外周とする部分に収納する。ローラ３０Ａは回転子２０Ａが回転することによりローラ３０Ａがチューブ１０Ａを周壁Ｃに押し付け、回転子２０Ａの回転方向にチューブ１０Ａをしごき、チューブ１０Ａ内を満たす流体物を推進移動させる。
【０００７】
図２Ａと図２Ｂは、図１に示す従来のチューブロータリポンプ１００Ａをモータシャフト２Ａの軸方向から見た概観である。図２Ｂは、特にハウジング３Ａを開いた状態を示す。それぞれの図に示す各構成部分については、図１に示した構成部分と同一のものは図1と同一の符号が付されている。
【０００８】
図１、図２Ａ、図２Ｂに示す従来のチューブロータリポンプ１００Ａにおいては、回転子２０Ａは２つのローラ３０Ａを有し、ハウジング３Ａの周壁Ｃは、回転子２０Ａの回転に対して約３６０度／２＝約１８０度の円周角を形成している。この円周角をハウジング３Ａに実現することが、ローラ３０Ａがチューブ１０Ａ内の流体物の封止効果を維持しつつ、逆流を生じることなく流体物をしごき方向に推進移動することができる必要条件である。一方、回転子２０Ａを３つ有するチューブロータリポンプの場合では、周壁Ｃは約３６０度／３＝約１２０度の円周角が必要となる。この円周角は、チューブロータリポンプ１００Ａより小さいため、３つ有するチューブロータリポンプの場合では、ハウジング３Ａを小型にすることができる。
【０００９】
図３Ａと図３Ｂは従来のチューブロータリポンプ１００Ａにおいて、ローラ３０Ａがチューブ１０Ａをしごいている状態を示す主要部の断面図である。図３Ａではローラ３０Ａがチューブ１０Ａをハウジング３Ａの周壁Ｃに押し付けてしごいている状態を示している。また、図３Ｂは、前記状態の前後で、ローラ３０Ａが回転子２０Ａに従って回転しつつその位置が変り、回転子２０Ａの断面においてローラ３０Ａが存在せずチューブ１０Ａはローラ３０Ａにより周壁Ｃに押し付けられていないフリーな状態を示す。この状態では、チューブ１０Ａは復元してもとの円形の断面形状に戻っている。また、チューブ１０Ａは溝Ｂに保持されていて回転子２０Ａと周壁Ｃとの間からはみ出すことはない。ローラ３０Ａが回転子２０Ａに２つ具備されている場合は、回転子２０Ａの１回転につきチューブ１０Ａは２度しごかれることとなり、ローラ３０Ａが回転子２０Ａに３つあるいは４つ具備されている場合は、それぞれ回転子２０Ａの１回転につきチューブは３度あるいは４度しごかれることとなる。そうすると、ポンプ流量は（チューブ断面積）×（ローラ間円周距離）×（単位時間当りのしごき回数）でほぼ決まる事になる。
【００１０】
従来のチューブロータリポンプ１００Ａと同様のポンプは次の特許文献に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−１１３８８２号公報
【特許文献２】特開２００３−２５４２６０号公報
【特許文献３】特開２００４−１５６４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のチューブロータリポンプ１００Ａは簡単な構造であることと、ロータの数が決まればポンプ流量が単位時間当りのしごき回数即ち回転子２０Ａの回転速度により容易に求められることにより流量管理が簡単である面からも広く使われている。しかし、以下のような根本的な問題を抱えている。
【００１３】
従来のチューブロータリポンプ１００Ａは、ローラ３０Ａによりチューブ１０Ａを押しつぶすことにより変形をさせてチューブ１０Ａを閉塞し、その閉塞位置を回転子２０Ａの回転方向に移動させる。これによって、チューブ１０Ａ内の流体物を推進移動させるものである。よって、このチューブロータリポンプ１００Ａを長時間連続運転すると、チューブ１０Ａはローラ３０Ａによる変形疲労を生じ弾性復元力がなくなり、チューブ１０Ａの断面は、図４に示すようにローラ３０Ａによる押し付け方向Ｆに潰れた偏平形状となる。そうすると、ポンプ流量が（チューブ断面積）×（ローラ間円周距離）×（単位時間当りのしごき回数）で与えられるところ、チューブ１０Ａの断面の形状が連続使用前には円形であったものが、長時間連続使用により図４のように断面が経時的に偏平形状となって、ポンプ流量が漸次低下することとなる。つまり、偏平円（楕円）の断面積は、元の円形断面の断面積より小さいからである。また、チューブ１０Ａは変形疲労により、チューブ１０Ａの閉塞線Ｅ（チューブ１０Ａにおいてローラ３０Ａにより押しつぶされたチューブ断面の両端が作る長手方向に沿った折り曲げ線）が最も疲労が激しく、この閉塞線Ｅに沿ってチューブ１０Ａは裂けやすくなる。何れのチューブの劣化も、チューブロータリポンプ１００Ａが長期間の運転において、ポンプ流量の低下と信頼性の低下という問題を生じる原因となる。
【００１４】
このようなポンプ流量の低下は、一定流量の輸液が必要な医療用の輸液ポンプや、液量の計量精度が要求される絵具の調色に用いるポンプの目的には短時間しか使用ができないことを意味する。逆に言うと、長時間の使用は医療の安全、絵の具の品質の低下の問題を生じる。また、チューブロータリポンプは、輸送されるべき液体や気体に輸送のための推進機構が直接触れることがないことにより、輸送されるべき液体や気体がポンプの推進機構により汚染されないという大きな特徴がある。しかし、変形疲労によりチューブ１０Ａが裂け、チューブ１０Ａ内の流体物が汚染されると、ポンプ下流側における汚染の解消には多くの労力と長時間の清潔化作業を要することとなり、チューブロータリポンプの使用者の経済的な負担は大きなものとなる。
【００１５】
そこで、本発明はチューブの経時的偏平変形を緩慢にし、長時間連続運転をさせてもポンプ流量速度の低下が少ないチューブロータリポンプを提供することを目的とする。これにより、安全な医療用輸液ポンプや高品質の絵具の量産が容易となる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述したように、チューブロータリポンプでは２つ以上のローラを回転子内に有し、該ローラがチューブをしごいてチューブ内の流体物を推進移動させる。この構造に関して、従来のチューブロータリポンプではローラがチューブ断面において常に同じ位置、同じ押し付け方向でチューブをしごくため、チューブの変形疲労が生じていた。その結果、従来のチューブロータリポンプはポンプ流量の低下と信頼性の低下という問題を解決出来ていなかった。
従って、
【００１７】
この課題を解決するために本発明では、ローラごとにチューブ表面の異なる箇所をしごくポンプ構造とすることで、チューブの変形疲労の進行を抑えている。このために、ローラごとにチューブ表面の異なる箇所を周壁に押し付ける手段としては、複数のローラについて回転子の回転軸上の投影位置を変えて回転子に取り付け、これにより回転子の回転によりチューブに捻りを与え、チューブの断面におけるチューブの回転を生じさせている。更に、積極的にローラごとのチューブ表面における押し付け位置及びローラの押し付け方向を変えるように、複数のローラを回転子の回転面に対して非直角に取り付け、かつローラの対面する周壁を回転子の回転面に対して非直角に形成する機構を用いている。また、本発明ではローラの回転軸断面を台形とすること、即ちローラの周囲面を円錐台面とすることで、周壁面とローラ面の回転滑りが生じない機構を用いている。
【００１８】
本発明に係るチューブロータリポンプでは、具体的には次のような構造を従来の問題の解決手段として開示している。
【００１９】
具体的には、請求項１に係るチューブロータリポンプでは、基本構造と特徴的構造から成る。基本構造は次の通りである。ポンプ本体を構成するハウジングは、その内部にチューブ及びチューブをしごく回転子とローラが対面する周壁たる回転内面を包含している。ハウジングのほぼ中央にはモータが取り付けられて、そのモータの回転軸と回転子の軸は一致しており、かつ、回転子はモータのシャフトに係合しているため、モータの回転運動はこのシャフトを介して回転子を回転駆動させる。回転子の周囲には溝が形成され、その溝の中には２つ以上のローラが回転自由に取り付けられており、これにより回転子の機構が構成される。このハウジングに設けた周壁とローラの間にはチューブを位置させ、回転子をそのモータで回転駆動すると、ローラはこのチューブを周壁に押し付けてしごき、その結果、回転子はチューブ内を満たしている流体物を回転方向に推進移動させる。
【００２０】
これに加えて、本発明は次に示す特徴的構造を有する。特徴的構造とは、前記の２つ以上のローラ全て又は一部は前記の回転軸線に対するその投影位置が異なる位置でかつ当該回転子の周囲であって、当該回転子の回転面に対して非直角の角度でその回転面に取り付けられている。前記のハウジングには前記の回転軸線を中心とし、前記２つ以上のローラの周囲面にそれぞれ対面する回転内面が形成され、その２つ以上のローラの周囲面と前記回転内面との間に前記のチューブを案内する案内手段が前記の回転子に形成され、この回転子の回転時に前記のローラの周囲面と回転内面とにより前記のチューブ内の流体物を推進移動させることを特徴とするチューブロータリポンプの構造である。
【００２１】
回転子に対してこのようなローラの配置と関連する構造を採用すると、回転子の回転軸線方向上に対して異なった投影位置にローラが設けられるため、それらロータ位置の違いによるチューブの捻りが生じる。これに加えて、個々のローラによりチューブをハウジングに設けた回転内面への押し付けの方向が異なることになる。この２つの効果により、チューブがしごかれることによってチューブ上に表れる変形疲労が集中して形成される閉塞線が、チューブ断面上で異なった位置に分散されて形成される。そのため、チューブの経時的な扁平変形の発生が緩慢になり、その結果チューブの経時的扁平変形の発生を緩慢にし、長時間連続運転をさせてもポンプ流量速度の低下が少なく信頼性の高いチューブロータリポンプを実現している。このようなチューブのしごきの動作を実現するために、本発明では、チューブをローラと回転内面の間に案内する案内手段を回転子に形成している。このような案内手段により上記のしごきの動作は確実なものとなる。
【００２２】
更に、請求項２に係る本発明では、前記の基本的構造と同一な構造に加え、新たに発明した特徴的構造により有効な解決手段を開示している。基本的構造は重複するので以下では新たな特徴的構造について説明する。
【００２３】
即ち、基本的構造を構成するハウジングと２つ以上ローラにおいて、２つ以上のローラはハウジングの回転軸線方向上に対してその投影位置が異なった位置でかつ回転子の周囲であって、前記の２つ以上のローラの全て又は一部はローラの周囲面が非円筒周囲面であって、前記のハウジングには前記の回転軸線を中心とし、かつ当該２つ以上のローラの周囲面にそれぞれ対面する回転内面が形成されて、前記の２つ以上のローラの周囲面と当該回転内面との間に前記のチューブを案内する案内手段が前記の回転子に形成され、前記の回転子の回転時に前記のローラの周囲面と回転内面とにより前記のチューブ内の流体物を推進移動させていることを特徴とするチューブロータリポンプの構造である。
【００２４】
また、請求項２に記載の発明では、前記請求項１に記載の発明と比較すると、ローラの周囲面を非円筒周囲面としているところに特徴がある。これにより、チューブの捻りを生じる効果は同じであるが、チューブの押し付けの方向が異なる効果を発生させる手段としてローラを非円筒周囲面、即ち円錐台面としている点において異なる。これら複数の発明を組み合わせることにより、チューブの経時的扁平変形の発生を緩慢にして長時間連続運転をさせてもポンプ流量速度の低下が少ないチューブロータリポンプを実現するという課題の解決において、請求項１と同様の効果を有する。請求項１と２に係る発明により、本発明の共通の効果を達成する目的に対して、ポンプの構造や設計の自由度を大きく広げている。
【００２５】
更に、請求項３に係る本発明では、請求項1及び２の発明に係るチューブロータリポンプにおいて、同時に２つ以上のチューブをしごくことにより独立した２つ以上のポンプ動作を一台のチューブロータリポンプで実現する構造を開示している。即ち、請求項１及び２のチューブロータリポンプでは、１の案内手段とそれに対応する1組の前記２つ以上のローラと、これら２つ以上のローラの周囲面にそれぞれ対面する１組の回転内面とが協働して前記チューブをしごく動作を実現しているが、本発明ではこれらを何れも同一回転軸線を回転軸として２つ以上連結させた組として構成していることを特徴とするチューブロータリポンプの構造を開示している。
【００２６】
このような構造により、容易に複数チャンネルのチューブロータリポンプを実現することができる。しかも、複数チャンネルに係るポンプの動作は同期しているため、本発明の利点である長時間の連続運転における定量性と信頼性を生かし、無調整で定量性を確保できる複数の流体物供給チャンネルを構成することが可能となる。
【００２７】
更に、請求項４に記載の発明では、前記請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、チューブ案内手段が回転子に設けた溝であるチューブロータリポンプを開示している。このため、回転子と一体に前記案内手段を設けた構造となり、信頼性の高い案内手段を構成することができる。
【００２８】
更に、請求項５に記載の発明では、前記請求項４に記載の発明において、前記溝の内部側面から突出して形成された凸部を前記案内手段として用いている。これにより、チューブとの接触箇所が溝の表面全体ではなく、これら凸部の表面となるため、案内手段とチューブの接触面積は劇的に減少する。このため、回転子に繋がるモータの負荷を減らし、チューブロータリポンプ全体の動作を省電力化することが可能となる。
【００２９】
請求項６に記載の発明は、周囲面が非円筒周囲面となっている請求項２に記載するローラが円錐台形状であることを開示している。これにより、回転子の回転に伴って回転するローラの回転がスムーズとなるという効果を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来のチューブロータリポンプの構造を示す図
【図２Ａ】従来のチューブロータリポンプの正面概観図
【図２Ｂ】従来のチューブロータリポンプのハウジングを開いた正面概観図
【図３Ａ】従来のチューブロータリポンプの主要部の断面図
【図３Ｂ】従来のチューブロータリポンプの主要部の断面図
【図４】従来のチューブの変形疲労後の断面を示す図
【図５】第１実施例におけるチューブロータリポンプの全体構成図
【図６Ａ】第１実施例における要部の断面図
【図６Ｂ】第１実施例における要部の断面図
【図６Ｃ】第１実施例における要部の断面図
【図７】第１実施例におけるチューブ変形疲労後の断面を示す図
【図８】第２実施例における回転子の要部斜視外観図
【図９】第３実施例におけるチューブロータリポンプの全体構成図
【図１０Ａ】第３実施例の要部斜視外観図
【図１０Ｂ】第３実施例の要部側面図
【図１０Ｃ】第４実施例におけるローラ配置を示す回転子の展開図
【図１１Ａ】第５実施例の要部斜視外観図
【図１１Ｂ】第５実施例の要部側面図
【図１１Ｃ】第６実施例の要部側面図
【図１２Ａ】第７実施例の要部側面図
【図１２Ｂ】第８実施例の要部側面図
【図１２Ｃ】第９実施例の要部側面図
【図１３Ａ】第１０実施例の要部側面図
【図１３Ｂ】第１１実施例の要部側面図
【図１３Ｃ】第１２実施例の要部側面図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に図５〜図１３Ｃを用いて、本発明における実施例を示す。なお、図６Ａ以降の各図においては他の図における重複する部分等や同一の符号については説明を省略するが、その対応する重複する部分やその対応する同一の符号と原則的には同じである。
【００３２】
図５は本発明にかかる第１実施例に対するチューブロータリポンプ１０１Ａの全体構成図を示している。ここで、上述の背景技術にて記載した従来の発明と本質的に同一のものは同一の番号をつけて示している。即ち、回転推進機構はモータ１Ａのモータシャフト２Ａに係合した回転子２１Ａと、回転子２１Ａの周囲に２つの円筒状のローラ３１Ａがローラ回転軸４１Ａに回転自由に取り付けられ、これらの回転推進機構はベース９Ａに取り付けられている。一方、ベース９Ａにはハウジング３Ｂがベース支軸５Ａを介して部分的に回転自在に取り付けされている。ハウジング３Ｂには、回転子２１Ａの外周を囲むように周壁Ｃ１、Ｃ２，Ｃ３（図６Ａ参照）が形成されている。ハウジング３Ｂには係止レバー６Ａが係止レバー支軸４Ａに部分的に回転自在に取り付けされ、係止レバー６Ａの先端はベース９Ａに固定された係止レバー止め支柱７Ａに係止している。係止レバー６Ａはハウジング３Ｂに形成されたバネ格納柱穴Ｇに収納されたバネ８Ａにより外部に押されて、その結果係止レバー６Ａの先端は係止レバー止め支柱７Ａに係合している。この係止レバー６Ａの働きにより、ハウジング３Ｂに形成された周壁はローラ３１Ａに対して一定の離隔距離を保つことができる。
【００３３】
本発明の特徴のひとつとして、ローラ３１Ａが回転子２１Ａの回転面に対して直角ではなく鋭角で取り付けられ、かつ回転子２１Ａに対してローラ３１Ａが複数具備され、回転子２１Ａの回転軸周りにおいてそれぞれのローラ３１Ａの周囲面が異なる位置にあることが挙げられる。ここで示す第１実施例ではローラ３１Ａが２つ具備されている例を示している。２つのローラ３１Ａは回転子２１Ａの周囲に設けた溝Ｂ１に回転自由に取り付けられている。一方、本実施例においてポンプ動作に関係する周壁としては従来のチューブロータリポンプ１００Ａとは異なり、以下の図６Ａで示す２つのローラ３１Ａの取付角度に対応した２つの周壁Ｃ１、Ｃ３が機能する。また、本実施例では、溝Ｂ１は２つのローラ３１Ａを回転子２１Ａの周囲で繋いでいる溝である。このため、溝Ｂ１が回転子２１Ａの回転に対応したチューブ１０Ａの案内手段となる。チューブ１０Ａはチューブロータリポンプ１０１Ａが形成されたチューブ導出口Ｈより外部に導出されている。
【００３４】
図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、第１実施例における要部の断面を示す。何れも、図５におけるローラ３１Ａと回転子２１Ａとハウジング３Ｂの相対位置を示す概略図を示している。これらの図は、２つのローラ３１Ａと周壁Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の関係を示している。即ち、チューブ１０Ａは周壁Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を外周としてローラ３１Ａ又は溝Ｂ１の間に形成された空間に留まる。ローラ３１Ａは回転子２１Ａが回転することにより、一方のローラ３１Ａはチューブ１０Ａを周壁Ｃ１に押し付け、他方のローラ３１Ａはチューブ１０Ａを周壁Ｃ３に押し付ける。回転子２１Ａが回転すると２つのローラ３１Ａはチューブ１０Ａをしごき、チューブ１０Ａ内を満たす流体物を推進移動させる。チューブ１０Ａは溝Ｂ１の中に収納されている。２つのローラ３１Ａとそれに対応した周壁Ｃ１、Ｃ３によりチューブ１０Ａは異なる押し付け方向でしごかれる構造となる。
【００３５】
図６Ａは２つのローラ３１Ａがチューブ１０Ａを周壁Ｃ１、Ｃ３に押し付けてしごいている状態の断面概略図を示している。二つのローラ３１Ａは回転子２１Ａの回転面に対して直角ではなく傾斜角を持って対抗するように形成された溝Ｂ１内に具備されているため、上下の２つのローラ３１Ａではチューブ１０Ａを押す方向が互いに約１８０度異なった構造となる。
【００３６】
図６Ｂは回転子２１Ａが図６Ａに示す回転子２１Ａに比較して９０度回転した状態の断面概略図を示している。この場合、ローラ３１Ａは回転子２１Ａの回転に従ってその位置が変り、チューブ１０Ａは周壁Ｃ１、Ｃ３に押し付けられていないフリーな状態を示す。チューブ１０Ａは溝Ｂ１に納まっている。また、チューブ１０Ａはその素材の弾性により復元してもとの円形の断面形状に戻っている。
【００３７】
図６Ｃは、回転子２１Ａが図６Ｂより更に９０度回転した状態の断面概略図を示している。この場合、ローラ３１Ａは回転子２１Ａの回転に従ってその位置が変り、図面上側のローラ３１Ａがチューブ１０Ａを周壁Ｃ３に押し付けてしごき、また同じく図面下側のローラ３１Ａは、チューブ１０Ａを周壁Ｃ１に押し付けている。図６Ａでは、上部のローラ３１Ａはチューブ１０Ａを斜め左上の方向に押して閉塞させるが、図６Ｃでは、上部のローラ３１Ａはチューブ１０Ａを約９０度回転した斜め右上の方向に押して閉塞させる。一方、図６Ａと図６Ｃに示すそれぞれの下部のローラ３１Ａはチューブ１０Ａを相互に約９０度回転した方向に押して閉塞させている。
【００３８】
本実施例において、回転子２１Ａが回転すると、一方のローラ３１Ａはチューブ１０Ａを周壁Ｃ１で押しつぶすことにより変形をさせてチューブ１０Ａを閉塞し、その閉塞位置を回転子２１Ａの回転方向に移動させる。同様に、他方のローラ３１Ａはチューブ１０Ａを周壁Ｃ３で押しつぶすことにより変形をさせてチューブ１０Ａを閉塞し、その閉塞位置を回転子２１Ａの回転方向に移動させる。このような動作でチューブ１０Ａ内の流体物を移動させるのが本願のチューブロータリポンプ１０１Ａの原理である。
【００３９】
前記動作を更に詳しく説明する。ローラ３１Ａが図６Ａと図６Ｃにある場合ではチューブ１０Ａを変形させる位置が異なる。即ち、回転子２１Ａが回転し、上部のローラ３１Ａは手前側に、下部のローラ３１Ａは奧側にそれぞれ回転し、手前側に周壁Ｃ１、Ｃ３があるため、図６Ａでは、上部のローラ３１Ａが回転することにより、チューブ１０Ａを変形させて閉塞し、内部の流体物を移動させる。この場合には、チューブ１０Ａの閉塞は図７で示す一対の閉塞線Ｅ１の軌跡を描くこととなる。回転子２１Ａが１８０度にわたって回転した後は、ローラ３１Ａが図６Ｃの上部に来る。そのため、回転子２１Ａが次の１８０度にわたって回転する場合は、ローラ３１Ａはチューブ１０Ａの他の部分を押しつぶして変形をさせて閉塞し、その閉塞位置を回転子２１Ａが１８０度にわたって回転方向に移動させることで、チューブ１０Ａ内の流体物を移動させる。この場合には、チューブ１０Ａの閉塞は一対の閉塞線Ｅ２の軌跡を描くこととなる。
【００４０】
回転子２１Ａの前者の１８０度の回転と、後者の１８０度の回転では、溝Ｂ１の中に収納されているチューブ１０Ａは、２つのローラ３１Ａにより異なる角度から異なる周壁Ｃ１、Ｃ３でしごかれる。言い換えると閉塞線Ｅ１と閉塞線Ｅ２は図７に示す通りチューブ１０Ａの表面上では異なる位置となる。その位置の変化は、元来はチューブ１０Ａが溝Ｂ１の中で回転子２１Ａの回転面に対する捻りにより生じるが、この実施例では更に、回転子２１Ａに対するローラ３１Ａの取り付け角度の違いに大きく変化することとなる。これは、チューブ１０Ａに対するローラ３１Ａの押し付け方向が異なるからである。このため、図７に示すようにチューブ１０Ａの変形疲労の軌跡は閉塞線Ｅ１と閉塞線Ｅ２の２つに分散され、チューブ１０Ａの疲労は半減する。従って、変形疲労によるチューブ１０Ａの塑性変形は緩慢となり、元のチューブ断面形状を長時間維持することができる。このような効果によって、本実施例記載の構造は長時間の運転をさせた場合でもポンプ流量速度の低下が少ない。従って、本発明の第１実施例では、医療用輸液ポンプの安全性向上を、また高品質の絵具の量産を、より容易に維持することが可能となる。
【００４１】
図８は、第２実施例を示す。ここでは、第１実施例に於ける回転子２１Ａを回転子２１Ｂに換えたものである。即ち、２つのローラ３１Ａは、回転子２１Ｂの周囲に形成された溝Ｂ１の中に設けられた支持部Ｌに一方の軸受が設けられ、そこに取り付けられたローラ回転軸４１Ａに支持されて、この溝Ｂ１に回転自由に取り付けられており、かつチューブ１０Ａ（図示せず）がこれらローラ３１Ａにより周壁Ｃ１及びＣ３に押し付けられてしごかれるように案内部Ｊが設けられている。また、図５Ａ及び図５Ｂ記載の構造とは異なり、斜線で示した案内部Ｊを回転子２１Ｂの回転に対応したチューブの案内手段として用いている。第２実施例では、第１実施例と同等の動作、機能、効果を維持しつつ、溝Ｂ１を回転子２１Ｂの周囲の幅に対して全体的に形成している。このため、直径の異なる各種チューブに対して１種類の回転子２１Ｂで対応可能な、汎用性を高めた構造とすることができる。
【００４２】
なお、第1及び第２実施例と同じ技術的見地から、周壁Ｃ２に対応した回転子２１Ａ内の取付位置に３個目のローラを設けた構造とすることもできる（変形実施例と呼ぶ）。この場合、周壁Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３と各ローラとの間でチューブをしごく駆動構造となる。また、この構造を用いることで周壁の円周を３６０度／３＝１２０度程度に納めることができ、ハウジング３Ｂを小型化することが可能となる。
【００４３】
図９は第３実施例におけるチューブロータリポンプ１０２Ａの全体斜視図を示している。本実施例は本質的には第１実施例と同じ構造であるが、ローラ３２Ａが円筒形状ではなく円錐台形状のものを採用している。このため、ローラ３２Ａがチューブ１０Ａをしごく回転をより滑らかにすると共に、回転子２２Ａの回転負荷低下によってモータ１Ａの消費電力を小さくすることができる。
【００４４】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、それぞれ第３実施例の要部である回転子２２Ａの外観斜視図及び側断面図を示している。当該実施例の構造は、基本的には第１実施例と同じであるが、相違点としてローラ３２Ａが、その周囲面が非円筒周囲面である円錐台面となっている。即ち、第３実施例ではローラ３２Ａが円錐台形となっている。また、当該円錐台形状のローラ３２Ａに関して、円錐台両端部における直径の比を、回転子２２Ａの回転軸線から円錐台のそれぞれの端部までの回転子２２Ａの回転半径との比とほぼ同一としている。このようなローラ３２Ａの直径の寸法配分により、周壁Ｃ１やＣ３の面とローラ３２Ａの回転面の間に回転滑りが生じない構造を実現している。即ち、２つのローラ３２Ａは周壁Ｃ１、Ｃ３との対抗面に対して、回転による滑りが生じない構造となり、チューブが取り付けられた状態に於ける回転子２２Ａの回転動作を滑らかにすることができる。本実施例においては、第１実施例と同様に２つのローラ３２Ａが回転子２２Ａの周囲に設けた溝Ｂ１に回転自由に取り付けられている。本実施例では、溝Ｂ１が回転子２２Ａの回転に対するチューブの積極的な案内手段となっている。
【００４５】
また、この第３実施例でも第１と第２実施例と同様にして回転子２２Ａ内の取付け位置に周壁Ｃ２に対応した第３番目のローラ３１Ａを設けた構造とすることができる。図１０Ｃはこのような３番目のローラ３１Ａを設けた実施例４を示している。ここで、図１０Ｃは回転子２２Ａの溝Ｂ１に設けるローラ３１Ａ及び３２Ａの配置の展開を示している。２つのローラ３２Ａは周壁Ｃ１と周壁Ｃ３に対抗するため円錐台形の形状をしており、ローラ３１Ａは回転子２２Ａの回転面と直角をなす周壁Ｃ２と対抗するため、その回転面は円筒面である。図１０Ｃの展開図からも解るように、ローラを３個とした回転子２２Ａの展開図上で２つのローラ３２Ａと1つのローラ３１Ａは溝Ｂ１の中に等間隔に配置されており、第１と第２実施例の３個のローラ３１Ａを設けた構造の場合と同様に周壁（図示せず）の円周を３６０度／３＝１２０度程度に納めることができ、ハウジング３Ｂを小型化することが可能となる。
【００４６】
図１１Ａ及び図１１Ｂは本発明の第５実施例に係る回転子２３Ａの外観斜視図及び側面図を示している。当該実施例の構造は、基本的には第３実施例と同じであり、相違点としては、溝Ｂ１の幅をチューブ１０Ａの直径より大きくし、その表面に溝Ｂ１の内部表面から突出した凸部であるガイドフィンＫを形成した構造が挙げられる。このような構造を用いたことで、ガイドフィンＫの輪郭をチューブ１０Ａの案内手段として機能させることが可能となった。具体的には、図１１Ａに示す溝Ｂ１の両側面及び底面において、回転子２３Ａの一定の回転角ごとの間隔でガイドフィンＫを形成している。このため、チューブ１０Ａは案内手段たる溝Ｂ１の内部との接触は複数の点接触となり、チューブ１０Ａと回転子２３Ａとの摩擦を減少させることができる。加えて、本実施例における構造では、この摩擦の減少によってモータ１Ａの負荷が減少するため、省電力化の効果をも得ている。また、この図１１Ｃは、ガイドフィンＫの形状を他の形状とした第６実施例を示す。本実施例では溝Ｂ６の側部のみにガイドフィンＫを形成した簡単な構造である。この場合でも同等の省電力効果を得ることができる。
【００４７】
第１ないし第６実施例及び変形実施例では、回転子２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２３Ａにはチューブ１０Ａをガイドする１つのチャンネルのみで形成されている。この場合、２つのローラ３１Ａと２つのローラ３２Ａは、回転子２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ及び２３Ａの回転面に対する取り付け角度が異なるため、これら回転子２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ及び２３Ａの回転にともないモータシャフト２Ａに対して、その回転軸方向に並行な力がかかることとなる。このような力はモータ１Ａの構成品であるモータ回転かご（図示せず）がモータシャフト２Ａの方向に受けモータ軸受け（図示せず）と強い摩擦を生じたり、モータ軸受けに偏加重を与えている。従って、モータシャフト２Ａにこれら回転子２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２３Ａを２又はそれ以上取り付けて、２チャンネル又はそれ以上の多チャンネルのチューブロータリポンプとすると、上記の摩擦や偏加重は更に大きくなり、その結果モータ１Ａ（図示せず）の寿命を著しく短くすることとなる。
【００４８】
この問題を解決する方法として、回転子２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ及び２３Ａをその回転面に対して鏡面対象に取り付ける機構の構成がある。この構成の例として、図１２Ａないし図１２Ｃに第7実施例ないし第９実施例を示す。即ち、第7実施例ないし第９実施例は第３実施例、第５実施例と第６実施例に係る回転子２２Ａと２３Ａを、それぞれをモータシャフト２Ａにおいてその回転面に対して鏡面対象となるように２連の配置を行った回転子２４Ａとしたものである。本実施例を利用することにより前述したモータ１Ａ（図示せず）の短寿命化を防ぐことができる。
【００４９】
即ち、回転子２２Ａや２３Ａに代えて、回転子２４Ａはその周囲に溝Ｂ１が回転面に対して鏡像対象となるように形成され、かつローラ３２Ａ同じく鏡像対象となるように配置されている。一方、図示はしていないが、周壁Ｃ１とＣ３は回転子２４Ａに対抗してその回転面に並行な面を持つように形成されている。そのため、ローラ３２Ａがチューブ１０Ａを閉塞する力においては、モータシャフト２Ａの方向の力は向きが逆で大きさが同じでとなり、モータシャフト２Ａの方向の力は相互に打ち消し合う。その結果、モータシャフト２Ａにおいてその回転軸方向に並行な力は相殺し、回転子２４Ａはモータ軸受けを押し出す方向に力を与えない。そのためモータの寿命を著しく短くなることはない。このような構成は、第２実施例における回転子についても２連のものとすることに同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、２連の回転子２４Ａは、２つの溝Ｂ１やローラ３２Ａにおいて完全に鏡像対象でなく、多少回転子２４Ａの回転面にの回転角度において、溝Ｂ１やローラ３２Ａがずれても、モータシャフト２Ａに加わる回転軸方向に並行な力は相当小さくなる。この回転面でのずれが９０度であっても、モータシャフト２Ａにその回転軸方向に並行な力は最大でも、１連の回転子２２Ａや２３Ａの場合と同じである。即ち、この回転面でのずれは前記鏡像対象から９０度までは効果がある。
【００５１】
実施例７ないし実施例９は２連の回転子２４Ａを用いるため、同時に２本のチューブ１０Ａ（図示せず）についてそのチューブ１０Ａ内の流体物を推進移動させることができる。必要なら３連以上の構成を採用した回転子をつけることにより回転子の数に合った本数のチューブ１０Ａについてそのチューブ内の流体物を推進移動させることができる。
【００５２】
実施例７ないし実施例９では回転子２４Ａは全体に２連となっているため、これと対抗する周壁を有するハウジング３Ｂはチューブ１０Ａの数に従ってモータシャフト２Ａの方向に大きくなる。このようなハウジング３Ｂの寸法の増大を解決する手段として、図１３Ａないし図１３Ｃに第１０実施例ないし第１２実施例を示す。
【００５３】
実施例１０ないし実施例１２では、２つの溝Ｂ１を回転子２５Ａの回転周囲面に同じ蛇行となるように形成する。このような２つのローラ３２Ａの取り付けにおいては、実施例７ないし９と同様の効果が得られる。即ち、当該２つのローラ３２Ａの回転子２５Ａの回転面に対する取り付け角度が異なるため、回転子２５Ａの回転にともない２つのローラ３２Ａチューブ１０Ａ（図示せず）を閉塞する力において、モータシャフト２Ａ方向の力は向きが逆で大きさが同じであるため、相互に打ち消し合う。その結果、モータシャフト２Ａにおいてその回転軸方向に並行な力は相殺し、モータ１Ａ（図示せず）の回転かごはモータ軸受け（図示せず）を押し出す方向に力を与えない。その結果、モータ１Ａの寿命を著しく短くすることを回避することができる効果は実施例７ないし実施例９と同様である。
【００５４】
実施例１０ないし実施例１２では、２チャンネルのチューブロータリポンプを形成している。一方、回転子２５Ａは、実施例３と実施例６と比較しても、そのモータシャフト２Ａの方向に対して１．５倍で済んでいる。一般的には、チャンネル数をＮとすると、回転子２５Ａをこのような構成を取ることにより実施例３ないし実施例６に対する回転子２５Ａのモータシャフト２Ａの方向に対する大きさの比率は、０．５＋０．５Ｎとなる。従って、実施例７ないし実施例９に比べると、回転子２５Ａのモータシャフト２Ａの方向の大きさに対するハウジング３Ｂの寸法の増大を押さえ、この寸法増大の問題を解決することができる。
【００５５】
なお、実施例１０ないし実施例１２において溝Ｂ１やローラ３２Ａの回転子２５Ａの回転面において回転角が多少ずれても良いことは、実施例７ないし実施例９と同様の理由により同じである。また、実施例７ないし実施例１２は円錐台形状のローラ３２Ａに換えて、円筒形の形状のローラ３１Ａであっても良い。
【００５６】
以上の実施例７ないし実施例１２では、案内手段たる溝Ｂ１及び２つ以上のローラ３２Ａないし３１Ａを設けた回転子２４Ａ又は２５Ａと、これら回転子２４Ａ又は２５Ａが有するこれらローラ３２Ａないし３１Ａに対応したハウジング３Ｂに設けた回転内面たる周壁Ｃ１ないしＣ３の組が同一回転軸線に２つ連結形成され、この溝Ｂ１にはチューブを設けて動作させることのできるチューブロータリポンプを具体的には開示している。
【００５７】
一方、上記の組が同一回転軸線に２つ連結形成された場合のみならず、上記の組が前記同一回転軸線に３つ以上連結形成された場合であっても良い。これら構造により、３チャンネル以上のチューブロータリポンプを構成することができる。
【００５８】
更に、実施例７ないし実施例１２において２個のローラ３２Ａを、実施例４におけるように、２個の円錐台の形状を有するローラ３２Ａと１個の円筒形の形状を有するローラ３１Ａからなる構成としても良い。
【００５９】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。加えて、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除することにより上記実施形例と同様の効果を有する発明とすることができる。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても上述した実施例に記載の効果を得ることができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせに、更に既知の技術要素を付加して上記実施例と同様の効果を得る発明とすることもできる。
【符号の説明】
【００６０】
１Ａ      モータ
２Ａ      モータシャフト
３Ａ、３Ｂ  ハウジング
４Ａ      係止レバー支軸
５Ａ      ベース支軸
６Ａ      係止レバー
７Ａ      係止レバー止め支柱
８Ａ      バネ
９Ａ      ベース
１０Ａ    チューブ
２０Ａ、２１Ａ、２１Ｂ、２２Ａ、２３Ａ、２４Ａ、２５Ａ、  回転子
３０Ａ、３１Ａ、３２Ａ  ローラ
４０Ａ、４１Ａ  ローラ回転軸
１００Ａ  従来のチューブロータリポンプ
１０１Ａ、１０２Ａ  本発明のチューブロータリポンプ
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  周壁
Ｂ、Ｂ１  溝
Ｄ        回転面
Ｅ、Ｅ１、Ｅ２  閉塞線
Ｆ        押し付け方向
Ｇ        バネ格納柱穴
Ｈ        チューブ導出溝
Ｌ        支持部
Ｊ        案内部
Ｋ        ガイドフィン
【図１】
2012077679.tif 000003
【図２Ａ】
2012077679.tif 000004
【図２Ｂ】
2012077679.tif 000005
【図３Ａ】
2012077679.tif 000006
【図３Ｂ】
2012077679.tif 000007
【図４】
2012077679.tif 000008
【図５】
2012077679.tif 000009
【図６Ａ】
2012077679.tif 000010
【図６Ｂ】
2012077679.tif 000011
【図６Ｃ】
2012077679.tif 000012
【図７】
2012077679.tif 000013
【図８】
2012077679.tif 000014
【図９】
2012077679.tif 000015
【図１０Ａ】
2012077679.tif 000016
【図１０Ｂ】
2012077679.tif 000017
【図１０Ｃ】
2012077679.tif 000018
【図１１Ａ】
2012077679.tif 000019
【図１１Ｂ】
2012077679.tif 000020
【図１１Ｃ】
2012077679.tif 000021
【図１２Ａ】
2012077679.tif 000022
【図１２Ｂ】
2012077679.tif 000023
【図１２Ｃ】
2012077679.tif 000024
【図１３Ａ】
2012077679.tif 000025
【図１３Ｂ】
2012077679.tif 000026
【図１３Ｃ】
2012077679.tif 000027