JP6852867B2 - 管ユニット - Google Patents

Description

本発明は、管ユニットに関し、特に液体やスラリー等の流体や固体、又は固液混合物の輸送を可能とする管ユニットに関する。

従来、特許文献１には、軸方向への伸縮が規制された内筒及び外筒を同軸に設け、内筒及び外筒の両端を閉塞して形成した気室に空気を供給することにより、内筒を半径方向内向きに、外筒を半径方向外向きに膨張させるとともに軸方向に収縮するように構成されたポンプユニットを直列に複数連結したポンプを既設の配管の間に配管の一部として設ける技術が提案されている。

特開２０１０−２０３４００号公報

しかしながら、上述のポンプは、駆動時に各ポンプユニットが軸方向に伸縮するため、既設の管を含め配管にその伸縮動作が伝播するという問題がある。即ち、各ポンプユニットが収縮（膨張）・伸長（収縮）するときに、収縮時には連結された配管を引っ張り、伸長時には配管を押し戻すことになり、伸縮時の動作効率を低下させてしまうという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するため、ポンプユニットの動作効率を向上可能な管ユニットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための管ユニットの構成として、内筒と外筒からなり、内筒と外筒の間に流体を供給することにより、内筒は内側に、外筒は外側に膨出するとともに、内筒及び外筒が軸方向に収縮する膨縮体を複数個連結してなる管ユニットであって、管ユニットにおける各膨縮体への流体供給前の自然長より収縮させた状態で収容する枠体を備え、初期状態において、各膨縮体が、流体供給前の自然長より収縮させた状態で、枠体に摺動自在に固定され、かつ、管ユニットにおける膨縮体の両端部間の長さが、初期状態及び搬送状態のいずれの状態でも同一長さになるようにしたことを特徴とする構成とした。
本構成によれば、管ユニットの両端が枠体により連結されているため、膨縮体が膨張収縮により軸方向に伸縮しても管ユニットの長さを一定に保つことができる。
また、管ユニットの他の構成として、前記枠体は、前記複数の膨縮体の軸方向に沿って延長し、前記枠体の延長長さを、各膨縮体の最大伸長長に、前記膨縮体の収容数を乗じた長さから、各膨縮体の最大変位長に、同時に収縮する収縮数を乗じた長さを減じた長さとした。
本構成によれば、膨縮体が軸方向に収縮したときの収縮分の長さの変化が、軸方向に収縮していない残りの膨縮体により吸収されるため、膨縮体の動作効率を向上させることができる。
また、管ユニットの他の構成として、枠体は、前記膨縮体の伸縮時の伸縮方向を規制するガイド部を備える構成とした。
本構成によれば、各膨縮体が伸縮するときの伸縮動作を安定させることができる。

管ユニットによる配管例を示す図である。 管ユニットの概略構成図である。 膨縮体の断面図である。 膨縮体の状態を示す図である。 枠体の構成図である。 管ユニットの動作パターンを示す図である。 管ユニットの他の動作パターンを示す図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１は、本実施形態に係る管ユニット２を連結して構成された管路１を示している。
管路１は、複数の管ユニット２を連結することにより、気体，液体，粉体を含む固体、固液混相体等を上流側から下流側に向けて搬送する。図中矢印が示す方向と同一方向を下流側、逆方向を上流側として説明する。なお、図１，図２，図４（ｃ），図６，図７等の各図において、管ユニット２を構成する膨縮体５を、他の状態と区別するために、説明の便宜上、波状に示した。

図２は、管ユニット２の概略構成図、図３は、膨縮体５の軸方向断面図及び径方向断面図である。図２に示すように、管ユニット２は、概略、複数の膨縮体５からなる管路部３と、枠体７とで構成される。
図３に示すように、管路部３を構成する膨縮体５は、内筒１１と、内筒１１の外周面に沿って同軸に設けられた外筒１２と、一対のエンドリング１５；１６が設けられている。内筒１１及び外筒１２は、例えば０．２〜５ｍｍ程度の厚さのゴム、エラストマーなどの膨張可能なマトリックス材料と、軸方向に沿うように配向した多数の高弾性繊維（図示略）からなる繊維層との複合材料により構成される。高弾性繊維には、炭素繊維、グラスファイバー、アラミド繊維等が好適である。高弾性繊維は、内筒１１及び外筒１２の軸方向に沿うように配向される。これにより、内筒１１及び外筒１２は、軸方向への伸長が規制される。

さらに、内筒１１には、軸方向に沿って一端から他端にまで延在する拘束体１３が複数本（この実施の形態では４本）埋設される。本実施形態では、４本の拘束体１３が周方向に均等な間隔、つまり９０°毎に埋設されている。拘束体１３には、例えば炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維等の繊維のロービング（繊維を引き揃えたもの）、ヤーン（撚りをかけたもの）、コード（合糸したもの）や、金属のワイヤなど、引張弾性率が内筒１１を形成するマトリックス材料の弾性率以上のものが適用される。
なお、拘束体１３は、上述のように、繊維状のものを別途設けることの他に、内筒１１の基材であるマトリックス材料により形成することもできる。

例えば、内筒１１は、筒状の型材の外周にゴムラテックスを塗布し、次いで高弾性繊維及び拘束体１３を配材し、さらにその上からゴムラテックスを塗布し、架橋させた後に、離型することで円筒状に成形される。また、外筒１２は、筒状の型材の外周にゴムラテックスを塗布し、次いで高弾性繊維を配材し、さらにその上からゴムラテックスを塗布し、架橋させた後に、離型することで円筒状に成形される。なお、内筒１１の成形方法はこれに限定されるものではなく、ゴム、エラストマー等のマトリックス材料と、炭素繊維などの高弾性繊維と、拘束体とを共押し出しして成形することも可能である。

一対のエンドリング１５；１６は、筒部１５Ａ；１６Ａと、筒部１５Ａ；１６Ａの外周に突設されたフランジ部１５Ｂ；１６Ｂとを備える。
一方のエンドリング１５の筒部１５Ａの内周の外向き角縁には、該角縁に沿って軸方向内向きに窪む環状凹部１５ａが形成され、他方のエンドリング１６の筒部１６Ａの内周の外向き角縁には、該角縁に沿って軸方向外向きに突出する環状凸部１６ａが形成される。
また、エンドリング１５；１６の筒部１５Ａ；１６Ａには、一端面側から他端面側に貫通する複数の孔２７が設けられる。複数の孔２７は、エンドリング１５；１６の中心を中心とする同一円周上に均等な間隔で設けられる。

外筒１２の両端は、筒部１５Ａ；１６Ａの外周面に重ね合わされ、押えリング１７；１７によって固定される。内筒１１の両端は、エンドリング１５；１６の端面１５ｔ；１６ｔに回り込み、押えリング１８；１９によって固定される。即ち、内筒１１は、一端が環状凹部１５ａと押えリング１８とにより、他端がエンドリング１６と押えリング１９とによりそれぞれ挟持されて強固に固定される。
これにより、内筒１１、外筒１２及び一対のエンドリング１５；１６によって囲まれた気室８が形成される。
そして、気室８に空気を供給することにより、図４（ｂ）に示すように、内筒１１のうち拘束体１３同士の間の部分が求心方向（内側）に、外筒１２が放射方向（外側）にそれぞれ膨張する。つまり、膨縮体５の外筒１２は、外径がｄ２からＤ２へと拡径する。この膨張に伴ない、膨縮体５は、図４（ａ）に示す自然状態（気室に後述の圧縮空気が供給されていない状態）の軸方向の長さ（以下、自然長という）がＬｍａｘからＬｍｉｎへと収縮する。自然長Ｌｍａｘは、膨縮体５が軸方向に最も伸長した長さであり、Ｌｍｉｎは、膨縮体５が軸方向に最も収縮した長さである。
なお、図４（ｂ）の断面図には、説明の便宜上、内筒１１の求心方向への膨張により閉塞される内筒１１の内周空間を隙間ｚとして示してあるが、膨縮体５が軸方向に最も収縮したとき（Ｌｍｉｎのとき）には、隙間ｚはゼロとなる。膨縮体５の膨張時の隙間ｚの有無やその大きさについては、搬送物に応じて膨縮体５の収縮量を調節することにより、搬送効率が最大化されるように適宜設定される。例えば、隙間ｚの有無や大きさは、膨縮体５に供給する流体の圧力により調整される。
そして、気室８から空気を排出することにより、内筒１１及び外筒１２が収縮して元の筒形状（自然状態）に復帰する。
なお、内筒１１及び外筒１２は、気室８に供給される空気の圧力によって膨張可能に構成されていれば良く、上記材料や厚さ等について限定されない。

図３に示すように、一方のエンドリング１６には、気室８に連通する孔３０が設けられる。孔３０は、上記孔２７を避けて形成される。孔３０の一端は筒部１６Ａの外周面に開口し、筒部１６Ａの内部を延長して他端が気室８に開口する。孔３０の外周面側の開口部には、駆動装置９から延長するチューブ４５が接続される。

そして、図２に示すように、管路部３は、例えば、所定数（本実施形態では６個）の膨縮体５が同軸に連結される。管路部３は、互いに連結される一方の膨縮体５のエンドリング１５の環状凹部１５ａに、他方の膨縮体５のエンドリング１６の環状凸部１６ａをはめ込み(図３の破線で示す）、各エンドリング１５；１６に設けられた孔２７；２７にボルト２８を貫通させてナット２９を締付けることにより連結される。各膨縮体５の内筒１１は、両端がエンドリング１５；１６の端面１５ｔ；１６ｔに回り込むようにエンドリング１５；１６に固定されているため、連結した際に、内筒１１；１１同士が密着することにより、連続する内筒１１；１１の気密が形成される。
なお、膨縮体５同士を連結する場合、隣接する膨縮体５の拘束体１３の周方向の位置が互いに合致していてもよく（即ち、各膨縮体５の拘束体１３が一直線状に揃っていてもよく）、周方向にずれていてもよい。

図５は、枠体７の構成図である。同図に示すように、枠体７は、一対の端部部材２１；２２と複数の連結軸２３とを備え、上記管路部３を収容する。本実施形態では、枠体７は、複数の膨縮体５を直線状に連結した状態で収容するものとして説明する。即ち、管ユニット２を直管として構成した場合について説明する。
なお、枠体７は、複数の膨縮体５を直線状に連結した状態で収容するものに限定されず、連結された複数の膨縮体５を例えば円弧状等のように曲線的に収容可能に構成しても良い。これにより、配管における曲がり管を構成することができる。
端部部材２１；２２は、管ユニット２の端部に位置するエンドリング１５；１６を収容可能に構成される。具体的には、一方の端部部材２１には、一方のエンドリング１６を収容する収容部２１ａ、他方の端部部材２２には、他方のエンドリング１５を収容する収容部２２ａが形成される。収容部２１ａは、エンドリング１６を収容したときに、端部部材２１の外側端面２１ｔから環状凸部１６ａの全体が突出するように形成される。また、収容部２２ａは、エンドリング１５を収容したときに、エンドリング１５の端面１５ｔが端部部材２２の外側端面２２ｔと面一、或は突出するように形成される。このように、端部部材２１；２２を構成することにより、管ユニット２；２同士を連結するときに、一方の管ユニット２の管路部３を構成する内筒１１と、他方の管ユニット２の管路部３を構成する内筒１１とが密着して管ユニット２同士の気密が形成される。

各端部部材２１；２２には、厚さ方向に貫通する複数の孔２１Ａが形成される。孔２１Ａは、例えば、同一円周上において均等な間隔で複数設けられ、当該孔２１Ａを利用して連結軸２３が固定される。
孔２１Ａは、複数の連結軸２３を固定した際に、膨縮体５のエンドリング１５；１６が連結軸２３の外周に沿って軸方向に摺動自在に接するように設けられる。このように、連結軸２３とエンドリング１５；１６の関係を設定しておくことにより、膨縮体５の膨縮動作を安定させることができる。つまり、連結軸２３は、膨縮体５が膨縮にともない軸方向へ伸縮するときの伸縮方向を規制するガイド部として機能する。

連結軸２３は、例えば、同一径で所定長さ延長する軸体であって、連結軸２３の両端には、該連結軸２３の中心軸を中心とするねじ孔２３Ａを備える。
そして、連結軸２３は、一方の端部部材２１の孔２１Ａにボルト２６を貫通させて、一端側のねじ孔２３Ａにねじ込み、締め付けることで、一方の端部部材２１に固定される。次に、複数の膨縮体５を連結した管路部３を複数の連結軸２３の間に介挿し、端部部材２１の収容部２１ａに一端に位置する膨縮体５のエンドリング１６を収容する。次に、他方の端部部材２１のねじ孔２３Ａにボルト２６を貫通させて連結軸２３のねじ孔２３Ａにねじ込み、締め付けることで他方の端部部材２２の収容部２２ａに他端に位置する膨縮体５のエンドリング１５を収容しつつ端部部材２２を連結軸２３に固定する。このボルト２６の締め付けにより、管路部３は、図２に示すように、軸方向に圧縮された状態で枠体７に収容される。

連結軸２３は、枠体７を構成する一方の端部部材２１の収容部２１ａにおいてエンドリング１６が当接する当接面２１ｂから他方の端部部材２２の収容部２２ａにおいてエンドリング１５が当接する当接面２２ｂまでの長さＬｘが、連結された膨縮体５の軸方向長さＬｍａｘの合計値（Ｌｍａｘ×６）よりも短くなるように設定される。
上述のように、膨縮体５は、軸方向に実質的に伸長しないため、管ユニット２を構成するいずれかの膨縮体５が収縮する際に、他の膨縮体５が最も伸長した状態にあると、収縮の妨げとなる。そこで、予め最も伸長した状態（図４（ａ）に示す状態）から、あらかじめ軸方向に外的に予圧縮した状態（図４（ｃ）に示す状態）としておくことにより、膨縮体５の収縮をスムーズに行わせることができる。

例えば、図２に示すように、６つの膨縮体５が連結された１つの管ユニット２において、１つの膨縮体５を順番に収縮させる場合には、膨縮体５が軸方向に最も収縮したときの長さＬｍｉｎに、残りの膨縮体５が最も伸長したときの長さＬｍａｘ×５を加えた長さとなるように、連結軸２３の長さＬｘを設定すると良い。このように当接面２１ｂから当接面２２ｂまでの長さＬｘを設定することにより、管路部３は枠体７に軸方向に圧縮された状態で収容されるが、１つの膨縮体５を膨張させて軸方向に収縮させたときに、残りの膨縮体５が自然状態の長さＬｍａｘとなり、膨張すべき膨縮体５の膨張を妨げずに軸方向に最も収縮させることができる。つまり、搬送路である内筒１１の求心方向への膨張を最大化することができるので、膨縮体５の膨縮動作の効率を向上させることができる。
このような枠体７の軸方向長さＬｘの設定は、管路部３を構成する膨縮体５の連結数をｎ、自然状態の長さ（自然長）をＬｍａｘ、膨縮体５の軸方向の最大変位（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）をａ、同時に軸方向に収縮する膨縮体５の数をｍとした場合、以下の式（１）に示すように定式化することができる。
Ｌｘ＝ｎ×Ｌｍａｘ−ｍ×ａ （１）
即ち、枠体７の延長長さＬｘは、各膨縮体５の最大伸長長Ｌｍａｘに、膨縮体５の収容数ｎを乗じた長さから、各膨縮体５の最大変位長に、同時に収縮する収縮数ｍを乗じた長さを減じた長さにより求められる。

なお、上記式（１）により求められる枠体７の延長長さＬｘは、複数の膨縮体５を連結したときの内筒１１の求心方向への膨張を最大化するための基準となるものであって、各膨縮体５の膨縮動作を妨げない範囲で、算出された延長長さＬｘよりも長く、或は延長長さＬｘよりも短く設定しても良い。

上記管路部３を構成する各膨縮体５は、駆動装置９により制御される。図２に示すように、駆動装置９は、各膨縮体５の気室８に圧縮空気を供給する空気供給手段４１と、各気室８への空気の供給及び排気を制御する制御弁４２と、制御弁４２の動作を制御するコントロールユニット４３とを備える。
空気供給手段４１は、例えば、圧縮空気を供給可能なエアコンプレッサや圧縮空気を貯留するエアタンクにより構成される。

制御弁４２は、チューブ４４により空気供給手段４１と、チューブ４５により気室８と接続される。制御弁４２は、空気供給手段４１から気室８への圧縮空気の供給を制御する供給弁と、気室８の空気を排気する排気弁とを備える。供給弁及び排気弁は、それぞれコントロールユニット４３と電気的に接続され、空気供給手段４１から気室８への圧縮空気の供給、膨縮体５の膨張状態の維持及び気室８からの空気の排気を制御する。供給弁及び排気弁は、１つの膨縮体５に対に設けられる。即ち、制御弁４２には、管路部３を構成する膨縮体５の数量に対応する数量の供給弁及び排気弁が少なくとも設けられている。チューブ４４及びチューブ４５には、耐圧かつ可撓性を有するものが好ましい。

コントロールユニット４３は、演算手段としてのＣＰＵ、管ユニット２の動作を制御するためのプログラムを記憶するＲＯＭ等の記憶手段を含むマイクロコンピュータを備える。コントロールユニット４３は、入力手段から入力された指令に応じて供給弁や排気弁に出力する信号を制御する。
コントロールユニット４３は、例えば、記憶手段に、管ユニット２における各膨縮体５を膨縮させる順序を規定するプログラムが記憶される。例えば、管ユニット２を構成する膨縮体５を一方向に順に膨縮させる搬送モードや、管ユニット２を構成する膨縮体５の膨縮を一端側から他端側に往復させる攪拌モード等を実行するプログラムが記憶される。

図６は、管ユニット２による搬送動作の一例を示す図である。
図６（ａ）は、管ユニット２が設置された初期状態を示している。同図に示すように、管ユニット２を構成する複数の膨縮体５はそれぞれ均等な長さ圧縮された状態にある。
まず、図６（ｂ）に示すように、最も上流側に位置する膨縮体５Ａの気室８に空気を供給し、内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させることにより、膨縮体５Ａに位置する搬送物が上流側の膨縮体５Ｂに押し出される。膨縮体５Ａの膨張（軸方向への収縮）により、残りの膨縮体５Ｂ乃至５Ｆは、枠体７に収容された状態よりも軸方向に伸長した状態となる。
次に、図６（ｃ）に示すように、膨縮体５Ａの膨張を維持したまま、膨縮体５Ｂの気室８に空気を供給し、内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させることにより、膨縮体Ａにより搬送物の逆流が阻止され、膨縮体５Ｂに位置する搬送物が膨縮体５Ｃへと押し出される。このとき管ユニット２を構成する膨張状態にある２つの膨縮体５Ａ；５Ｂを除いた残りの膨縮体５Ｃ乃至５Ｆは、軸方向に最も伸長した状態（自然状態）にある。
次に、図６（ｄ）に示すように、膨縮体５Ｂの膨張を維持したまま、膨縮体５Ａの気室８から空気の排出と膨縮体５Ｃの気室８への空気の供給とを同時に行い、膨縮体５Ａの内筒１１を収縮（軸方向に伸長）させるとともに膨縮体５Ｃの内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させることにより、膨縮体Ｂにより搬送物の逆流が阻止され、膨縮体５Ｃに位置する搬送物が膨縮体５Ｄへと押し出される。このとき管ユニット２を構成する膨張状態にある２つの膨縮体５Ｂ；５Ｃを除いた残りの膨縮体５Ａ、膨縮体５Ｄ〜５Ｆは、軸方向に最も伸長した状態（自然状態）にある。
次に、図６（ｅ）に示すように、膨縮体５Ｃの膨張を維持したまま、膨縮体５Ｂの気室８から空気の排出と膨縮体５Ｄの気室８への空気の供給とを同時に行い、膨縮体５Ｂの内筒１１を収縮（軸方向に伸長）させるとともに膨縮体５Ｄの内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させることにより、膨縮体５Ｃにより搬送物の逆流が阻止され、膨縮体５Ｄに位置する搬送物が膨縮体５Ｅへと押し出される。このとき管ユニット２を構成する膨張状態にある２つの膨縮体５Ｃ；５Ｄを除いた残りの膨縮体５Ａ，５Ｂ、５Ｅ，５Ｆは、軸方向に最も伸長した状態（自然状態）にある。
次に、図６（ｆ）に示すように、膨縮体５Ｄの膨張を維持したまま、膨縮体５Ｃの気室８から空気の排出と膨縮体５Ｅの気室８への空気の供給とを同時に行い、膨縮体５Ｃの内筒１１を収縮（軸方向に伸長）させるとともに膨縮体５Ｅの内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させることにより、膨縮体５Ｄにより搬送物の逆流が阻止され、膨縮体５Ｅに位置する搬送物が膨縮体５Ｆへと押し出される。このとき管ユニット２を構成する膨張状態にある２つの膨縮体５Ｄ；５Ｅを除いた残りの膨縮体５Ａ〜５Ｃ，５Ｆは、軸方向に最も伸長した状態（自然状態）にある。
次に、図６（ｇ）に示すように、膨縮体５Ｅの膨張を維持したまま、膨縮体５Ｄの気室８から空気の排出と膨縮体５Ｆの気室８への空気の供給とを同時に行い、膨縮体５Ｄの内筒１１を収縮（軸方向に伸長）させるとともに膨縮体５Ｆの内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させることにより、膨縮体５Ｅにより搬送物の逆流が阻止され、膨縮体５Ｆに位置する搬送物が、下流側に連結された管ユニット２へと押し出される。このとき管ユニット２を構成する膨張状態にある２つの膨縮体５Ｅ；５Ｆを除いた残りの膨縮体５Ａ〜５Ｄは、軸方向に最も伸長した状態（自然状態）にある。
次に、図６（ｈ）に示すように、膨縮体５Ｆの膨張を維持したまま、膨縮体５Ｅの気室８から空気の排出と、下流側に連結された管ユニット２の最も上流側に位置し、膨縮体５Ｆに隣接する膨縮体５Ａの気室８への空気の供給とを同時に行い、膨縮体５Ｆの内筒１１を収縮（軸方向に伸長）させるとともに隣接する膨縮体５Ａの内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させることにより、膨縮体５Ｆにより搬送物の逆流が阻止され、膨縮体５Ｆに位置する搬送物が、下流側に連結された管ユニット２の膨縮体５Ｂへと押し出される。このとき上流側に位置する管ユニット２の膨縮体５Ａ〜５Ｅは、枠体７に収容された状態よりも軸方向に伸長した状態となる。
このように、管ユニット２を構成する膨縮体５Ａ乃至５Ｆを、連続するように２つずつ上流側から下流側に向けて順番に膨張させることにより、搬送物を下流側に移動させることができる。
そして、図１に示すように、複数の管ユニット２を連結して構成された配管において、上流側の管ユニット２から図６（ｂ）乃至図６（ｈ）に示した動作を、下流側の管ユニット２へと連続させることにより搬送物を搬送できる。
また、他の搬送動作として、例えば、図１に示すように、複数の管ユニット２が連結されている場合に、各管ユニット２毎に図６（ｂ）乃至図６（ｈ）に示した動作を個別に動作させることで搬送物を搬送することもできる。

また、本実施形態に係る管ユニット２は、図６に示すように上流側から下流側への搬送のみならず、搬送物を撹拌しつつ下流側に搬送することも可能である。例えば、液体と固体とを混合しつつ搬送する場合、或は、固形物を粉砕しながら搬送する場合に好適である。
この場合、図７に示すように、管ユニット２を動作させれば良い。なお、以下の説明では、１つの管ユニット２により動作を説明するが、複数の管ユニット２を連結して行うこともできる。
図７（ａ）に示す初期状態において、例えば、管ユニット２内に膨縮体５Ａ側から固体物及び液物の混合物が投入されたものとする。
まず、図７（ｂ）に示すように、最も上流側に位置する膨縮体５Ａの気室８に空気を供給し、内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させる。これにより、投入された混合物は、膨縮体５Ｂ側に押し出される。この膨縮体５Ａの膨張（軸方向への収縮）により、残りの膨縮体５Ｂ乃至５Ｆが、枠体７に収容された状態よりも軸方向に伸長した状態となる。
次に、図７（ｃ）に示すように、膨縮体５Ａの膨張を維持したまま、膨縮体５Ｂの気室８に空気を供給し、内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させる。これにより、混合物は、膨縮体Ａにより逆流が阻止され、膨縮体５Ｂから膨縮体５Ｃ側に押し出される。２つの膨縮体５Ａ；５Ｂの膨張により、管ユニット２を構成する残りの膨縮体５Ｃ乃至５Ｆは、枠体７内において軸方向に最も伸長した状態（自然状態）となる。
次に、図７（ｄ）に示すように、膨縮体５Ｂの膨張を維持したまま、膨縮体５Ａの気室８から空気の排出と膨縮体５Ｃの気室８への空気の供給とを同時に行い、膨縮体５Ａの内筒１１を収縮（軸方向に伸長）させるとともに膨縮体５Ｃの内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させる。これにより、混合物は、膨縮体Ｂにより逆流が阻止され、膨縮体５Ｃから膨縮体５Ｄ側に押し出される。２つの膨縮体５Ｂ；５Ｃの膨張により、管ユニット２を構成する残りの膨縮体５Ａ、膨縮体５Ｄ〜５Ｆは、軸方向に最も伸長した状態（自然状態）にある。
次に、図７（ｅ）に示すように、膨縮体５Ｃの膨張を維持したまま、膨縮体５Ｂの気室８から空気の排出と膨縮体５Ｄの気室８への空気の供給とを同時に行い、膨縮体５Ｂの内筒１１を収縮（軸方向に伸長）させるとともに膨縮体５Ｄの内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させる。これにより、混合物は、膨縮体５Ｃにより混合物の逆流が阻止され、膨縮体５Ｄから膨縮体５Ｅ側に押し出される。２つの膨縮体５Ｃ；５Ｄの膨張により管ユニット２を構成する残りの膨縮体５Ａ，５Ｂ、５Ｅ，５Ｆは、軸方向に最も伸長した状態（自然状態）にある。
次に、図７（ｆ）に示すように、膨縮体５Ｄの膨張を維持したまま、膨縮体５Ｃの気室８から空気の排出と膨縮体５Ｆの気室８への空気の供給とを同時に行い、膨縮体５Ｃの内筒１１を収縮（軸方向に伸長）させるとともに膨縮体５Ｆの内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させる。これにより、混合物は、膨縮体５Ｄと膨縮体５Ｆとの間に堰き止められる。２つの膨縮体５Ｄ；５Ｆの膨張により管ユニット２を構成する残りの膨縮体５Ａ〜５Ｃ，５Ｅは、軸方向に最も伸長した状態（自然状態）にある。
次に、図７（ｇ）に示すように、膨縮体５Ｆの膨張を維持したまま、膨縮体５Ｄの気室８から空気の排出と膨縮体５Ｅの気室８への空気の供給とを同時に行い、膨縮体５Ｄの内筒１１を収縮（軸方向に伸長）させるとともに膨縮体５Ｅの内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させる。これにより、混合物は、膨縮体Ｆにより移動が阻止され、膨縮体５Ｅに位置する混合物が膨縮体５Ｄ側へと押し出される。なお、膨張状態にある２つの膨縮体５Ｅ；５Ｆを除いた残りの膨縮体５Ａ〜５Ｄは、軸方向に最も伸長した状態（自然状態）にある。
次に、図７（ｈ）に示すように、膨縮体５Ｅの膨張を維持したまま、膨縮体５Ｆの気室８から空気の排出と膨縮体５Ｄの気室８への空気の供給とを同時に行い、膨縮体５Ｆの内筒１１を収縮（軸方向に伸長）させるとともに膨縮体５Ｄの内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させる。これにより、混合物の膨縮体５Ｅ側への移動が阻止され、膨縮体５Ｄに位置する混合物が膨縮体５Ｃへと押し出される。このとき膨張状態にある２つの膨縮体５Ｄ；５Ｅを除いた残りの膨縮体５Ａ〜５Ｃ，５Ｆは、軸方向に最も伸長した状態（自然状態）にある。
次に、図７（ｉ）に示すように、膨縮体５Ｄの膨張を維持したまま、膨縮体５Ｅの気室８から空気の排出と膨縮体５Ｃの気室８への空気の供給とを同時に行い、膨縮体５Ｅの内筒１１を収縮（軸方向に伸長）させるとともに膨縮体５Ｃの内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させる。
これにより、混合物の膨縮体５Ｄ側への移動が阻止され、膨縮体５Ｃに位置する混合物が膨縮体５Ｂへと押し出される。このとき膨張状態にある２つの膨縮体５Ｃ；５Ｄを除いた残りの膨縮体５Ａ，５Ｂ，５Ｅ，５Ｆは、軸方向に最も伸長した状態（自然状態）にある。
次に、図７（ｊ）に示すように、膨縮体５Ｃの膨張を維持したまま、膨縮体５Ｄの気室８から空気の排出と膨縮体５Ａの気室８への空気の供給とを同時に行い、膨縮体５Ｄの内筒１１を収縮（軸方向に伸長）させるとともに膨縮体５Ａの内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させる。
これにより膨張状態にある膨縮体５Ｃと膨縮体５Ａとの間に混合物が堰き止められる。なお、膨張状態にある２つの膨縮体５Ａ；５Ｃを除いた残りの膨縮体５Ｂ，５Ｄ５Ｆは、軸方向に最も伸長した状態（自然状態）にある。
次に、図７（ｋ）に示すように、膨縮体５Ａの膨張を維持したまま、膨縮体５Ｃの気室８から空気の排出と膨縮体５Ｂの気室８への空気の供給とを同時に行い、膨縮体５Ｃの内筒１１を収縮（軸方向に伸長）させるとともに膨縮体５Ｂの内筒１１の壁面同士が接するように膨張（軸方向に収縮）させる。これにより、混合物は、膨縮体Ａにより移動が阻止され、膨縮体５Ｂに位置する混合物が膨縮体５Ｃ側へと押し出される。なお、膨張状態にある２つの膨縮体５Ａ；５Ｂを除いた残りの膨縮体５Ｃ〜５Ｄは、軸方向に最も伸長した状態（自然状態）にある。
そして、図７（ｂ）乃至図７（ｉ）を繰り返すことにより、膨縮体５Ａ〜５Ｆの間で混合物を往復させ、混合物を構成する固体物と液物とを均等に混合させることができる。混合した後には、下流側に向けて図６（ｂ）乃至（ｇ）に示すように、膨縮体５を一方向に順次膨張、収縮を行うことにより混合物を下流側へと搬送することができる。
また、砕石などの固体物を粉砕しつつ搬送する場合にも上述のように膨縮体５Ａ〜５Ｆまでの間を搬送物を往復させることにより、搬送物同士を衝突させて粉砕させることもできる。

以上説明したように、本実施形態に係る管ユニット２によれば、膨縮体５の膨縮動作が、連結された管ユニット２に影響を及ぼさないため、搬送物の搬送効率を向上させることができる。
また、管ユニット２において、膨縮体５の膨縮動作を考慮して枠体７内に収容されているため、膨縮体５の膨縮動作を安定させることができる。

なお、上記実施形態では、１つの管ユニット２において２つの膨縮体５を同時に膨張（軸方向に収縮）させるものとして説明したがこれに限定されない。例えば、６つの膨縮体５からなる１つの管ユニット２において、１つ、或は同時に２つ以上の膨縮体５を膨張させるようにしても良い。この場合、１つの管ユニット２内で同時に膨張する数量に応じて、上記式（１）に基づいて連結軸２３の長さＬｘを設定すると良い。

また、上述の実施形態において、繊維層により軸方向への伸長を規制することで、気室８を径方向に膨張させると共に、軸方向に収縮させる構成を採用したが、これに限られるものではなく、スリーブ状に編み込んだ繊維コードで環状のゴムを覆うことにより軸方向への伸長を規制する所謂マッキベン型の構成を採用しても良い。

１ 管路、２ 管ユニット、５ 膨縮体、７ 枠体、８ 気室、
９ 駆動装置、１１ 内筒、１２ 外筒。

Claims (3)

1. 内筒と外筒からなり、内筒と外筒の間に流体を供給することにより、内筒は内側に、外筒は外側に膨出するとともに、内筒及び外筒が軸方向に収縮する膨縮体を複数個連結してなる管ユニットであって、
   前記管ユニットにおける各膨縮体への流体供給前の自然長より収縮させた状態で収容する枠体を備え、
   初期状態において、各膨縮体が、流体供給前の自然長より収縮させた状態で、前記枠体に摺動自在に固定され、かつ、管ユニットにおける膨縮体の両端部間の長さが、初期状態及び搬送状態のいずれの状態でも同一長さになるようにしたことを特徴とする管ユニット。
2. 前記枠体は、前記複数の膨縮体の軸方向に沿って延長し、
   前記枠体の延長長さを、
   各膨縮体の最大伸長長に、前記膨縮体の収容数を乗じた長さから、
   各膨縮体の最大変位長に、同時に収縮する収縮数を乗じた長さを減じた長さとした請求項１記載の管ユニット。
3. 前記枠体は、前記膨縮体の伸縮時の伸縮方向を規制するガイド部を備えた請求項１又は請求項２記載の管ユニット。

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