JP3735608B2 - 流体を定量射出する指操作式噴霧ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一度の揚水で一定量の流体を射出する指操作式噴霧ポンプに関し、特に、欠陥率を低下させ、便宜性を改善するように、ポペット弁および摺動シールが単体ユニットとして製造され、筐体構造が修正されている噴霧ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
指操作式噴霧ポンプは、金属缶、ガラス瓶およびプラスチックボトルなどの液体入り容器、すなわち香水、ヘアスプレー剤、脱臭剤、首回り噴霧剤などの液体を入れた容器の上方キャップとして用いられてきた。噴霧ポンプを利用すると、容器のキャップを開閉する面倒な動作がなくなり、一定量だけを噴霧することが容易になる。さらに、常に密閉されているため、容器内の液体内容物が蒸発することがほとんどなく、外部材料により劣化することもない。
【０００３】
こうした指操作式定量噴霧ポンプの代表例は、米国特許第５，２７７，５５９号に示されている。上記特許による噴霧ポンプの構造および操作を図１および図２を参照しながら説明する。
【０００４】
図１を参照すると、従来技術による指操作式定量噴霧ポンプは全体として、アクチュエータ（１００）、ポンプ部材（２００）およびシールキャップ（３００）を含む。
【０００５】
流入路を中に具備したピストン（２２０）が、アクチュエータ（１００）の下方部分に係合している。アクチュエータ（１００）には排出ノズル（図示せず）が設けられており、これがピストン（２２０）の流入路に続いている。
【０００６】
ポンプ部材（２００）は、外観をなす筐体（２１０）と、アクチュエータ（１００）に係合し筐体（２１０）内で上方／下方に移動するピストン（２２０）と、ピストン（２２０）内に取付けられたポペット弁（２３０）と、筐体（２１０）の内側表面に密着されポペット弁（２３０）の下方部分に取付けられた摺動シール（２４０）と、摺動シール（２４０）と筐体（２１０）の下方部分との間に取付けられたバネ（２５０）とを含む。
【０００７】
摺動シール（２４０）は、筐体（２１０）およびポペット弁（２３０）の下方部分にこれらの軸方向に配置されており、ポペット弁（２３０）と共に移動するように組み立てられている。
【０００８】
筒部（図示せず）は、液体内容物を含む容器の内側底部まで延出し、ポンプ（２００）の下方端部に係合している。
【０００９】
バネ（２５０）は、ポンプ部材（２００）内に配置され、その下方端部は筐体（２１０）の下方空間内に取付けられ、その上方端部は、ポペット弁（２３０）の下方伸張ピンに係合している。
【００１０】
シールキャップ（３００）は筐体（２１０）およびピストン（２２０）の対応部分に組み合わせられており、液体内容物の漏出を防止するためにライナ（３１０）が具備されている。
【００１１】
このような構造を有する指操作式定量噴霧ポンプの操作方法を図１および図２を参照しながら説明する。
【００１２】
アクチュエータ（１００）を加圧すると、圧力が、ピストン（２２０）を介してポペット弁（２３０）および摺動シール（２４０）に伝達される。この時点で、ポペット弁（２３０）の下方部分に位置する下向きスロープ（２３１）が摺動シール（２４０）の内側リップ（２４１）に接触した状態となり、摺動シール（２４０）の下向きスロープ（２４２）が筐体突条部分（２１２）の上向きスロープ（２１３）に接触した状態となる。ポペット弁（２３０）が連続的に下降するにつれ、摺動シール（２４０）の内側リップ（２４１）が、ポペット弁（２３０）の下向きスロープ（２３１）を超えて外側表面（２３１０）上で摺動する。ポペット弁（２３０）の外側表面（２３１０）と摺動シール（２４０）の内側リップ（２４１）とが密着した状態に保持されるため、筐体（２１０）の上方空間（Ａ）は下方空間（Ｂ）に対して閉鎖される。したがって、この連続下降により、上方空間（Ａ）内にある液体内容物が加圧される。液体内容物の圧力が、バネ（２５０）の力に勝つだけ十分になると、ピストン（２２０）とポペット弁（２３０）との密着部分が開口して、液体内容物がその開口部分内を上昇する。
【００１３】
アクチュエータ（１００）上に加えられている作動力を解放すると、ピストン（２２０）およびポペット弁（２３０）が摺動シール（２４０）と共に上昇する。この時点で、ピストン（２２０）とポペット弁（２３０）との間の開口空間がバネ（２５０）力により再度閉鎖され、摺動シール（２４０）の外方下向きスロープ（２４２）と筐体突条部分（２１２）の上向きスロープ（２１３）との間の密着部分が非係合状態となり、筐体（２１０）の上方空間（Ａ）および下方空間（Ｂ）が流入路（２４３）に接続されるため、液体内容物が流動できるようになる。摺動シール（２４０）が上昇するのは、その外方上方スロープ（２４４）が筐体突条部分（２１２）の下向きスロープ（２１４）に接触するまでだけである。ポペット弁（２３０）の外側表面（２３１０）は、上記２つのユニット（２４４、２１４）の接触後も、摺動シール（２４０）の内側突条部分（２１４）に密着した状態を保ちながら連続的に上昇し、最終的に、下向きスロープ（２３１０）に到達した時点でその密着部分が非係合状態となる。これにより、筐体下方空間（Ｂ）内の液体内容物は筐体上方空間（Ａ）内に流入するため、圧力が回復される。
【００１４】
上述したように、このような構造および操作の指操作式定量噴霧ポンプにおいて、ポペット弁（２３０）および摺動シール（２４０）と、これら２つのユニット（２３０、２４０）との相互関係によりその開口／閉鎖操作を行なう内側突条部分（２１２）とは大変重要である。しかしながら、プラスチックの射出成形において、設計されたものと同じ形態で内側突条部分（２１２）を製造することは、これが筐体（２１０）の内側表面上の深い位置にあるため、指操作式定量噴霧ポンプのような極小型製品の場合には特に難しい。言い換えれば、成形製品にわずかな誤差があっても、その噴霧ポンプは動作しなくなる。例えば、内側突条部分（２１２）が突出している高さが設計よりわずかに低くなると、摺動シール（２４０）の外方下向きスロープ（２４１）は、内側突条部分（２１２）の上向きスロープ（２１３）に密着した状態を保てなくなり、内側突条部分（２１２）を超えて進行してしまう。こうなると、上述したように揚水することはできなくなる。さらに、内側突条部分（２１２）のこうした欠陥の検査は難しい。
【００１５】
一方、噴霧ポンプの一度の揚水による噴出量は、予備圧縮部分の容積（「Ａ」に相当）に依存しているため、一度の揚水量を増加するには容積Ａを増加しなくてはならない。このため、筐体の長さあるいは直径を拡大する必要がある。
【００１６】
しかしながら、外観がよいという理由で、小型ポンプへの需要が実際大変に高い。上述した米国特許によるポンプ構造では、数多くのユニットが動作上必要であるため、予備圧搾部分（Ａ）の容積は必然的に少ない。
【００１７】
さらに、摺動シール（２４０）は主に、ユニットの可撓性を得るためにポリエチレン樹脂で製造されている。しかしながら、ポリエチレン樹脂は融点が低いことから、成形処理の高温時における寸法安定性が低い。
【００１８】
したがって、こうした問題を解決できる噴霧ポンプの構造が強く要望されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した問題を一度にすべて解決することである。
【００２０】
すなわち、本発明の一目的は、筐体およびポペット弁の構成を修正することにより、製造が容易で欠陥率が著しく低い指操作式定量噴霧ポンプを提供することである。
【００２１】
本発明の別の目的は、独立ユニットとして摺動シールを含まないことにより、全体構造を簡略化することである。こうして製造を容易とし、欠陥率を低下させることにより製造ステップ数が削減されるため、製造費用も安くなる。
【００２２】
本発明の別の目的は、ユニット数を削減することにより、一度の揚水による噴出量を増加できる予備圧搾部分の容積を増加させたポンプ構造を提供することである。
【００２３】
本発明の別の目的は、一度の揚水による噴出量を制御できるポンプ構造を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を実現するために、本発明は、液体内容物を噴射させるようにポンプの上方部分に係合したアクチュエータと、容器から液体内容物を吸上げてアクチュエータから供給するポンプ部材と、ポンプ部材を容器にシールしポンプ部材の内側を外側から密閉するシールキャップとを含む指操作式定量噴霧ポンプであって、
そのポンプ部材が、ポンプ部材の外観をなす筐体と、アクチュエータの下方部分に係合し筐体の内側表面に沿って上方／下方に移動し軸方向に流入路を有するピストンと、ピストンの流入路を開口／閉鎖するためのロッドを上方部分に有し下方部分にてバネに接続されているポペット弁と、筐体の下方内側部分に取付けられたバネを有しており、
そのポペット弁が、横方向に延出した横方向延出部分と、ポペット弁の下降時に筐体下方部分の内側筒部内に挿入されその上方部分がバネの一部と係合する下方延出部分と、その下方延出部分上に形成された溝とを有しており、
その筐体が、バネ内部に配置されて入口から上方に延出する内側筒部を有している、指操作式定量噴霧ポンプを提供する。
【００２５】
本発明による指操作式定量噴霧ポンプは、液体内容物をポンプ部材内に吸上げた後、揚水時にポペット弁の下方延出部分と筐体の内側筒部とを密着／分離させることにより、これをアクチュエータに送り込む。したがって、別個の摺動シールは不要である。さらに具体的に言えば、アクチュエータを加圧すると、ポペット弁の下方延出部分は、密着した状態で筐体の内側筒部内に挿入されるため、筐体の内側空間が閉鎖される。これとは反対に、圧力を解放すると、容器内の液体内容物は、下方延出部分の溝と筐体の内側筒部との間に形成されたギャップを通過して筐体に入る。
【００２６】
したがって、密着状態を確実にするため、ポペット弁の下方延出部分の外径を、筐体の内側筒部の内径とほぼ同じにする。また、下方延出部分の溝を、内側筒部の内径から距離があけられるように形成しなければならない。
【００２７】
溝の長さは、揚水による噴出量に応じて変更可能であり、一般に、およそ０．５〜１．０ｍｍの範囲である。溝が比較的短いと、噴出量は多くなる。これとは反対に、溝が比較的長いと、噴出量は少なくなる。これは、溝が長いと、加圧により内側筒部方向に漏出される液体内容物量が少なくなり、噴出量が少なくなるためである。このように、溝の長さを調節すれば噴出量を制御できることから、他のユニットを変形したり、ポンプ寸法全体を変更したりしなくとも、噴出量を制御することができる。さらに、この噴霧ポンプは、従来技術で使用されていた摺動シールを用いずとも動作可能であるため、内容物を保存し、加圧するための圧搾部分の容積を増加することができる。
【００２８】
筐体の内側筒部の形状は、単純な円柱構造でも、ポペット弁の溝に対応する突起が上方内側部分に形成された複雑な円柱構造でもよい。後者の場合、操作を確実に円滑にするように、上述したように、下方延出部分の溝と内側筒部の突起との間を隔てる流入ギャップを設けなくてはならない。さらに具体的に言えば、溝を下方延出部分の外側表面に沿って形成し、対応する突起を、同様に内側筒部の内側表面に沿って形成する。
【００２９】
これらの構成を、上述した基本構造を元にさまざまに変形することができる。一構成例において、複数の溝をポペット弁の下方延出部分の内側表面に沿って形成し、筐体の内部空間と連通する穴をポペット弁の上方部分に穿孔し、この溝に対応する複数の突起を筐体内部筒部の上方外側表面上に形成する。逆の構成も利用可能であり、この場合、溝を筐体内部筒部の上方外側表面あるいは内側表面に形成し、対応突起をポペット弁の下方延出部分の内側表面あるいは外側表面に形成する。
【００３０】
上述したように、横方向延出部分は特定の長さだけ下方に延出している。したがって、水平部分および垂直部分の組み合わせがその対応する対向形状に向き合うため、断面形状全体は「┐」形状（右側横方向部分）となる。液体内容物の流動を妨げないように、水平部分の表面全体が筐体の内側表面に接触するのではない。１つ以上の誘導突起を、横方向部分の外側表面の一部あるいは全体に取付けると好ましい。すなわち、誘導突起間に空間があるために内容物が通過でき、ポペット弁が筐体の内側表面と密着した状態で安定して移動することができる。特に、誘導突起を設けることにより、ポペット弁の下方延出部分が揺動せずに筐体の内側筒部に沿って上方／下方に移動し易くなる。ポペット弁が完全に下降すると、垂直部分の下方端部が筐体の水平表面に到達する。
【００３１】
一方、揚水距離は筐体の全体長さおよびポペット弁の垂直部分長さに依存する。上述したように、本発明のポンプ構造は、従来技術によるポンプにより、内容物を加圧するための、容積の大きい予備圧搾部分を有しているため、直径が小さくともその容積量を大きく変更することができる。言い換えれば、同じ長さの場合、直径が変化すると容積は二乗根率で変化するため、構造を本質的に変更しなくても、寸法をわずかに変更するだけで噴出量を変更できる。したがって、本発明による指操作式定量噴霧ポンプを、噴出量が５０ｍｃｌ（１ｍｃｌ＝１／１０００ｃｃ）〜２００ｍｃｌの範囲であるさまざまな噴霧ポンプに利用することができる。
【００３２】
さらに、ボールおよびバネ以外のユニットを、高融点のポリエチレン樹脂で製造することができる。これにより、高温および高湿度条件下における寸法安定性が得られる。
【００３３】
以下に図示するように、本発明ならびに本発明の範囲をより詳細に説明するために図面を参照する。以下の説明は、本発明を制限するものと解釈すべきではない。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図３および図４は、本発明の一実施形態による指操作式定量噴霧ポンプを示しており、それぞれピストンが上昇した状態および下降した状態である。これらの図面を参照すると、本発明による噴霧ポンプは、アクチュエータ（図示せず）、ポンプ部材（２００）、シールキャップ（３００）などを含み、ポンプ部材（２００）の上部挿入部分（２６０）がアクチュエータの下方部分に係合し、筒部（４００）が筐体（２１０）の下方端部に係合する。
【００３５】
ポンプ部材（２００）は、筐体（２１０）、ピストン（２２０）、ポペット弁（２３０）およびバネ（２５０）を主な構成要素として含む。容器（図示せず）内の液体内容物がポンプ部材（２００）内に流入し、ピストン（２２０）の流入路（２６１）を介してアクチュエータまで上昇する。
【００３６】
図５は、図３の噴霧ポンプの状態における、ポペット弁（２３０）が含む下方延出部分（２３２）の下方端部と筐体（２１０）の内側筒部（２１５）との間の領域（「Ｘ」）を示している。溝（２３２０）が下方延出部材（２３２）の外側表面に形成されており、溝（２３２０）に対応する突起（２１５０）が内側筒部（２１５）の上方外側表面に形成されている。溝（２３２０）と突起（２１５０）とは互いにやや間隔を置いて位置しており、液体内容物がこの隔たったギャップ内を通ってポンプ部材（２００）内に流入する。
【００３７】
図６は、図３の噴霧ポンプの状態における、ピストン（２２０）の上方挿入部分（２６０）の流入路（２６１）が、ポペット弁（２３０）のロッド（２３６）により閉鎖されている領域（「Ｙ」）を示している。領域（Ｙ）は、ピストン（２２０）およびポペット弁（２３０）の下降により内圧が加圧されて限界に達したときのみ開口する。加圧された内容物が領域（Ｙ）を開いて流入路（２６１）に漏出し、筐体（２１０）の内圧を低下させると、領域（Ｙ）は、ピストン（２２０）およびポペット弁（２３０）がその最下位地点に到達する前であってもバネ（２５０）力により再度閉鎖される。
【００３８】
図７は、ポペット弁（２３０）が含む下方延出部分（２３２）および横方向延出部（２３４）と、筐体（２１０）の内側筒部（２１５）との間の領域（「Ｚ」）を示している。横方向延出部分（２３４）は、下方延出部分（２３２）から水平に延出する水平部分（２３４１）と、その水平部分（２３４１）から下方に延出する垂直部分（２３４２）とからなる。垂直部分（２３４２）上には、筐体（２１０）に向けて突出した複数の誘導突起（２３４３）が形成されている。図７を参照すると、誘導突起（２３４３）は筐体（２１０）の内側表面からわずかに距離をおいて位置しているが、いずれの場合も誘導突起（２３４３）は筐体（２１０）の内側表面にほぼ密着させる。
【００３９】
ポペット弁（２３０）の下降は、横方向延出部分（２３４）の垂直部分（２３４２）が筐体（２１０）の下方表面（２１４）に到達すると停止する。いずれの場合も垂直部分（２３４２）を設けなくてもよく、この場合、ポペット弁（２３０）の下降は、筐体（２１０）の内側筒部（２１５）の上方端部が横方向延出部分（２３４）の水平部分（２３４１）の下方端部に到達すると停止する。しかしながら、内側筒部（２１５）の厚さは垂直部分（２３４２）の厚さより薄いことから、揚水を頻繁に行なったり、過剰な力を印可したりすると破損しやすくなるため、この構成は望ましくない。
【００４０】
ポペット弁（２３０）の下降時、筐体（２１０）の内側筒部（２１５）は、下方延出部分（２３２）の溝（２３２０）を超えて進行し、下方延出部分（２３２）の外側表面（２３２２）に密着した状態で摺動する。上述したように、突起（２１５０）が内側筒部（２１５）の上方部分に形成されている場合、突起（２１５０）は下方延出部分（２３２）の溝（２３２０）を超えて進行し、その外側表面（２３２２）上を摺動する。この摺動移動は、ポペット弁（２３０）および／または筐体（２１０）用材料であるプラスチックに弾性があるため、密着した状態で実行可能である。
【００４１】
図８は、本発明に有用な例示的ポペット弁を示す縦断面図および底面図である。このポペット弁（２３０）は、上方部分をピストン（２２０）内に挿入したロッド（２３６）と、下方部分にバネ（２５０）の一部を挿入する空間（２３８）とを含む。この空間（２３８）は、下方延出部分（２３２）と横方向延出部分（２３４）とを具備しており、延出部分（２３４）は、水平部分（２３４１）、垂直部分（２３４２）および誘導突起（２３４３）からなる。下方延出部分（２３２）には、複数の溝（２３２０）がその周囲に沿って規則正しく形成されている。また横方向延出部分（２３４）には、その周囲に沿って複数の誘導突起（２３４３）が放射状に形成されている。溝（２３２０）および垂直部分（２３４３）の長さは、本明細書の始めの方で記載したように、一度の揚水による噴出量に応じて変更可能である。
【００４２】
図９は、ピストン（２２０）およびポペット弁（２３０）の上昇に伴い、筒部からポンプ部材（２００）の内部空間内に流入する過程にある液体内容物の流動を示しており、図１０は、ピストン（２２０）およびポペット弁（２３０）の下降と同時に、ポンプ部材（２００）内に導入されて流入路（２６１）内を通過してアクチュエータまで上昇する過程にある液体内容物の流動を示している。
【００４３】
以上、本発明を説明してきたが、本発明をさまざまに変更できることは明白であろう。こうした変更も、本発明の趣旨および範囲を逸脱したものとは見なされず、当業者であればこうした修正のすべてが明白であろう。
【００４４】
【発明の効果】
上述したように、本発明による指操作式定量噴霧ポンプは、従来技術による噴霧ポンプより、数の少ないユニットで製造され、構成が単純である。さらに、本発明による噴霧ポンプには、内側突条部分の形成が難しい従来技術による噴霧ポンプに比較して、成形プロセス上の問題がないため、欠陥率が大幅に低下している。その上、本発明では、構造全体を変更せずとも、ユニットの一部の寸法を調節するだけで、一度の揚水による噴出量を容易に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 加圧された状態である、従来技術による指操作式定量噴霧ポンプを示す縦断面図である。
【図２】 圧力を解放された状態である、図１の噴霧ポンプを示す縦断面図である。
【図３】 加圧された状態である、本発明の一実施形態による指操作式定量噴霧ポンプを示す縦断面図である。
【図４】 圧力を解放された状態である、図３の噴霧ポンプを示す縦断面図である。
【図５】 図３の「Ｘ」領域を示す拡大図である。
【図６】 図３の「Ｙ」領域を示す拡大図である。
【図７】 図４の「Ｚ」領域を示す拡大図である。
【図８】 本発明の一実施形態によるポペット弁を示す縦断面図および底面図である。
【図９】 本発明の一実施形態による指操作式定量噴霧ポンプ内における、圧力を解放された状態にある液体内容物の流動図である。
【図１０】 図９の噴霧ポンプ内における、加圧された状態である液体内容物の流動図である。
【符号の説明】
１００：アクチュエータ
２００：ポンプ部材
２１０：筐体
２２０：ピストン
２３０：ポペット弁
２４０：摺動シール
２５０：バネ
３００：シールキャップ
４００：筒部

Claims (4)

1. 液体内容物を噴射させるようにポンプの上方部分に固定されたアクチュエータと、容器から液体内容物を吸上げてアクチュエータに供給するポンプ部材と、ポンプ部材を容器に固定しポンプ部材の内部を外部から密閉するシールキャップとを備える指操作式定量噴霧ポンプであって、
   ポンプ部材が、ポンプ部材の外観をなす筐体と、アクチュエータの下方部分に係合され筐体の内側表面に沿って上方／下方に移動し軸方向に流入路を有するピストンと、ピストンの流入路を開口／閉鎖するために上方部分にロッドを有し下方部分にてバネに接続されているポペット弁と、筐体の下方内側部分に取付けられたバネとを有し、
   ポペット弁が、横方向に延出し、水平部分および垂直部分を有する横方向延出部分と、ポペット弁の下降時に筐体下方部分の内側筒部内に挿入されその上方部分にてバネの一部と係合される下方延出部分と、下方延出部分に形成された溝とを有し、
   筐体が、内部にバネが配置され、入口から上方に延出する内側筒部を有することを特徴とする指操作式定量噴霧ポンプ。
2. 前記筐体内側筒部の形状が、単純な円柱構造、あるいは内側筒部の上方内側部分に形成されたポペット弁の溝に対応する突起を具備する複雑な円柱構造のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の指操作式定量噴霧ポンプ。
3. 一度の揚水による噴出量が、他の構成要素ユニットの構造を変更せずとも、前記筐体の長さおよび前記横方向延出部分の垂直部分の長さを調節することにより制御できることを特徴とする請求項１に記載の指操作式定量噴霧ポンプ。
4. 前記横方向延出部分が、下方延出部分から水平に延出する水平部分と、水平部分から下方に延出する垂直部分とを有し、前記垂直部分には、前記筐体に向けて誘導突起が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の指操作式定量噴霧ポンプ。

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