JP7411661B2 - 流体製品を吐出するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体製品を吐出するためのポンプに関する。

特許文献１および特許文献２には、ポンプを備えた装置が記載されている。このポンプには、ポンプ本体が設けられており、ポンプ本体内で移動可能なピストンがアクチュエーターロッド上を摺動するように取り付けられ、ユーザーによってアクチュエーターロッドに加えられる付勢力がばねを介してピストンに伝達されるようになっている。その結果、アクチュエーターロッドの作動により、そのロッドに対するピストンの相対的な動きが発生する。

しかし、このポンプにはある欠点を有する。このため、連続する投与間における投与量のばらつきが比較的大きい。特に、ユーザーによる非軸方向の作動があった場合、ポンプの動作は悪影響を受ける可能性がある。

特許文献３、特許文献４、特許文献５および特許文献６には、他の先行技術の装置が記載されている。

仏国特許出願公開第２３４３１３７号明細書 仏国特許出願公開第２４０３４６５号明細書 国際公開第１９９２／０１１８３号 米国特許第４８５６６７７号明細書 国際公開第２００４／０５４７２４号 欧州特許第１５０６８１８号明細書

本発明の目的は、上記の欠点を有さない流体吐出用のポンプを提供することである。

本発明の他の目的は、連続する投与間における用量再現性を改善する、流体製品を吐出するためのポンプを提供することである。

本発明の他の目的は、特に非軸方向の作動があった場合に、動作の信頼性を改善する、流体製品を吐出するためのポンプを提供することである。

本発明の他の目的は、製造および組み立てが簡単で安価な、流体製品を吐出するためのポンプを提供することである。

よって本発明は、流体製品を吐出するためのポンプであって、入口弁によって閉じられる開口部を含むポンプ本体と、中空ロッドの周囲で、ポンプ本体内において密閉状態で摺動し、半径方向外側縁部にポンプ本体に対する密閉を確実にするための外側シールリップが設けられ、半径方向内側縁部に中空ロッドに対する密閉を確実にするための内側シールリップが設けられているピストンと、ピストンの内側シールリップと協働するグランドと、中空ロッドとピストンとの間に配置された作動ばねと、戻りばねと、を備える。入口弁は、ポンプ本体内に固定された弁ホルダーによって所定の位置に保持されている。戻りばねは、弁ホルダーと中空ロッドとの間に配置され、ピストンをその静止位置に向けて付勢する。中空ロッドには、その軸方向の下側が閉じられ、半径方向オリフィスを介して中空ロッドの外側と連通している内部軸方向チャネルが設けられる。弁ホルダーは、作動位置で中空ロッドを受け入れる軸方向スリーブを含み、軸方向スリーブは、少なくとも１つの軸方向リブを含む。ポンプの作動位置において、中空ロッドの軸方向下端部と弁ホルダーの少なくとも１つの軸方向リブとで機械的停止機構を形成することを特徴とする。

好ましくは、軸方向スリーブは、少なくとも２個の軸方向リブを含む。

好ましくは、４個の軸方向リブが、弁ホルダーの軸方向開口部の周囲に、２個ずつごとに、各軸方向リブが反対方向に延出されてなる。

好ましくは、軸方向スリーブに貫通孔が形成されており、作動位置での液体の通過を確実にする。

好ましくは、ポンプ本体を容器に固定するために設けられ、容器との間にネックシールが挿入されている固定リングと、固定リングをポンプ本体に確実に密閉するためのリングシールと、が設けられている。

好ましくは、静止位置において、ピストンの軸方向上端部が、リングシールと密閉状態で協働する。

好ましくは、ポンプ本体に通気孔が設けられており、当該ポンプによって排出された製品が作動時ごとに空気によって置き換えられることを可能にする。

本発明は、流体製品吐出装置であって、上記のポンプを含むことを特徴とする。

以下に示す詳細な説明および添付図面は、非限定的な例として、本発明の特徴や利点を明確にするものである。
流体製品を吐出するための従来のポンプの概略断面図であり、静止位置にある状態を示す。 図１に類似するポンプの概略図であり、作動位置にある状態を示す。 本発明の有利な実施形態にかかる、流体製品を吐出するためのポンプの概略断面図であり、静止位置にある状態を示す。 図３に類似するポンプの概略断面図であり、作動位置にある状態を示す。 図４に示すポンプの拡大部分概略図である。 弁ホルダーの概略斜視図である。

以下の説明において、用語「上」、「下」、「頂」および「底」は、図１～図４に示される装置の直立状態に対するものである。また、用語「軸方向」および「半径方向」は、図１に示すポンプの垂直中心軸Ａに対するものである。

各図を参照するに、ポンプはポンプ本体１４を備える。

固定リング１０は、ポンプ本体１４を容器（図示せず）のネックに固定するために設けられており、固定リング１０と容器のネック間にはネックシール１１が挿入される。リングシール１３は、固定リング１０のポンプ本体１４との密閉を確実にする。

ピストン１６は、内部軸方向チャネル１５ａを備えた中空ロッド１５の周囲を取り囲み、ポンプ本体１４内において密閉状態で摺動する。

ピストン１６の半径方向外側縁部には、ポンプ本体１４の内面との密閉を確実にするための外側シールリップ１６ａが形成されている。

ピストン１６の軸方向上端部１６ｂは、静止時に、リングシール１３に対する密閉を確実にする。

内部軸方向チャネル１５ａは、ロッド１５の軸方向頂部が開口しており、軸方向底部が閉じられ、半径方向オリフィス１５ｂを介してロッド１５の外側と連通している。

ポンプ本体１４の底部は、弁ホルダー２１によって所定の位置に保持された入口弁２０によって閉じられている。この入口弁は、容器の内部と連通する開口部２９を閉じ、開口部２９には、従来からよく知られた方法でディップチューブ２９ａを接続することが可能である。

ロッド１５は、作動ばね２４の一端から押される肩部２３を有する。作動ばね２４の他端は、ピストン１６を押している。この作動ばね２４は、押圧力をロッド１５からピストン１６に伝達するために設けられている。肩部２３はまた、リングシール１３とストッパーを形成することにより、ロッド１５の上向きの動きを制限する機能を有する。

戻りばね２５は、ピストン１６を上向きに付勢し、それに伴って、作動ばね２４によってロッド１５が上向きに付勢される。

ポンプが静止しているとき、ピストン１６の上端部１６ｂがリングシール１３に当てられる。

ピストン１６とロッド１５間の密閉は、ピストン１６の内部部分、好ましくは円錐形の内側シールリップ３１を形成することによって確保される。密閉性の向上のために、特定の場合（例えば、非常に流動的な製品の場合または高圧が必要な場合）、必要に応じて、ロッド１５の頂部に向かう延長部１６ｃをピストン１６に設けることも可能である。

静止時には、半径方向オリフィス１５ｂは、内側シールリップ３１に対して垂直であり、完全に閉じられるようになっている。したがって、容器の外側と内側との間の密閉は、一方ではピストン１６の上端部１６ｂとリングシール１３との間の接触によって、他方では内側シールリップ３１とロッド１５との間の接触によって確保される。

密閉性を向上させ、内側シールリップ３１の作動性を向上するために、ポンプは、図５でより良く分かるように、ベアリングピース（bearing piece）またはグランド（gland）３２を備え、その上方に、ピストン１６の内側シールリップ３１の傾斜に適した斜めまたはフルスト円錐形（frustoconical）の表面３２ａを備える。

したがって、戻りばね２５によるピストン１６への付勢力は、グランド３２を介してピストン１６に伝達される。

グランド３２の下面３２ｂは、ピストン１６の下向きストロークを制限するために、弁ホルダー２１に対するストッパーとして機能する。

静止時には、ピストン１６の上端部１６ｂがリングシール１３に適切に当接するように、戻りばね２５によって加えられる力が作動ばね２４によって加えられる力よりも大きくなければならない。ロッド１５が押されると、作動ばね２４によって加えられる力が急速に増加し、戻りばね２５によって加えられる力を実質的に上回る。ばね２４、２５によって加えられる力の差がポンプ本体１４の下部内における所望の圧力の大きさに相当する。

ポンプ本体１４には通気孔３５が設けられており、ポンプによって排出された製品が作動ごとに空気によって置き換えられることを可能にしている。

上記のポンプは以下のように作動する。静止時には、容器内の密閉は、固定リング１０と容器（図示せず）との間のネックシール１１によって、固定リング１０とポンプ本体１４との間のリングシール１３によって、ピストン１６の上端部１６ｂとリングシール１３との接触によって、および、ロッド１５に対するピストン１６の内側シールリップ３１によって、確保される。

不図示の、任意のものでよい容器は、吐出、特に噴霧される液体、特に液体の薬剤で満たされている。

固定リング１０は、金属またはプラスチックで形成されていてもよい。固定リング１０は、圧着、ねじ締め、スナップ式、またはその他の方法で容器に固定することができる。

ユーザーは、ポンプ本体１４の下部が液体で満たされるまで、ポンプを作動させて空気を排出することによって、まずポンプをプライミングしなければならない。

次に、ユーザーはロッド１５を押す。液体は実質的に非圧縮性であり、ピストン１６はほとんど動かず、作動ばね２４が圧縮される。ロッド１５の下端部がポンプ本体１４内で沈下するにつれて、液体の圧力がさらに増加する。その圧力が、戻りばね２５の力を除いて、作動ばね２４の力と等しくなると、ピストン１６はもはや降下せず、ロッド１５が沈下し続けることによって、内側シールリップ３１よりも下に半径方向オリフィス１５ｂが露出する。

液体は、オリフィス１５ｂおよびチャネル１５ａを通って、ポンプ上に組み立てられたディスペンサーヘッド（図示せず）に向かって急速に排出され、その圧力は、オリフィス１５ｂが開いている間に所望の圧力を働かせる作動ばね２４によってこの作動中に一定に保たれる。ユーザーによって加えられる圧力が減少するとすぐに、またはグランド３２の下面３２ｂがホルダー２１に当接すると、作動ばね２４によって作動されるピストン１６がオリフィス１５ｂを閉じる。これにより流体の吐出が停止する。この動作が、各ばねの選択によって正確に決定される一定の圧力下で完全に実行される。

その後、ユーザーはロッド１５に圧力をかけるのを止める。作動ばね２４が直ちに伸長し、これによりオリフィス１５ｂが確実に閉じられ、戻りばね２５がそのアセンブリを元の頂部へ戻す。液体は開口部２９から入口弁２０を通じて吸引され、ロッド１５の周囲のリングシール１３の中央開口部を通過し、通気孔３５を通過した空気が、この吸引された液体に置き換わる。ピストン１６の上端部１６ｂがリングシール１３と接触すると、空気はもはや入ることができず、ピストン１６はブロックされ、ポンプはその静止位置に戻り、新しい作動の準備が整う。

グランド３２は、ピストン１６に一纏めにして形成された内側シールリップ３１とともに、経時的および温度に対する高精度な特性が必要とされない安価な材料で優れた密閉性を提供する。グランド３２のサイズ、特にその軸方向の長さの選択は、ピストン１６のストローク、すなわち、各作動時に吐出される用量の大きさを調整することを可能にする。したがって、単一のポンプモデルでは、グランド３２の長さを適切に選択することにより、非常に異なる投与量を得ることができる。

図１および図２に示される従来技術のポンプの１つの欠点に、投与量のばらつきに関することがある。

投与量の大きさは、一方ではピストン１６およびグランド３２からなるサブアセンブリが移動したときの移動容積によって、他方ではロッド１５の移動容積によって規定される。計算により、幾何学的な投与量のばらつきの８８パーセント（％）がピストン１６とグランド３２で構成されるサブアセンブリの移動容積に由来し、このばらつきの１２％がロッド１５の移動容積に由来することが確認されている。

しかし、図１および図２に示される従来技術のポンプの１つの欠点は、非軸方向の作動における動作信頼性に関係している。

従来技術のポンプでは、ロッド１５の作動ストロークにおける終端での停止が、巻き線を有する作動ばね２４が完全に圧縮されることで生じる。これは、変形可能な構成要素である。なぜなら、連続して巻き回された巻き線を有していても、作動ばね２４は比較的柔軟なままであるからである。それゆえ、投与の終了は、この変形可能な構成要素、および、ユーザーによる作動力および／またはばねの精度に応じた変動に依存することになる。

さらに、ピストン１６は、外側シールリップ１６ａを通してのみポンプ本体１４の内壁と接触しており、ロッド１５の良好な案内を確実にすることができない。ポンプ本体１４の内壁と接触していないグランド３２は、これを改善することを可能にしない。

ロッド１５に加えられる非軸方向の作動力は、巻き線を有する作動ばね２４を通過し、ピストン１６の内側シールリップ３１とグランド３２の傾斜面３２ａとの間の円錐間接触部分を通過する。変形しやすいこれらの柔軟な要素は、作動位置においてポンプの誤動作を引き起こし、これは傾動（tilting）とも呼ばれ、投与される用量の大きさの望ましくない変動を引き起こす可能性がある。

本発明によれば、ロッド１５の作動ストロークの終端での停止を規定するために、ロッド１５の軸方向下端部１５ｃと弁ホルダー２１とでポンプの機械的停止機構（mechanical stop）が形成されている。このために、弁ホルダー２１は、作動位置でロッド１５を受け入れる軸方向スリーブ２１ｃ内に形成された少なくとも１つの軸方向リブ２１ａを含む。ロッド１５の軸方向下端部１５ｃと軸方向リブ２１ａとの当接部分を越えて液体が確実に通過するようにするために、図６に示されるように、軸方向スリーブ２１ｃに貫通孔２１ｂが形成されている。

好ましくは、図６に示されるように、４個の軸方向リブ２１ａが設けられる。これらの軸方向リブ２１ａは、弁ホルダー２１の軸方向開口部２１ｄの周囲に、２個ずつごとに、各軸方向リブ２１ａが反対方向に延出された構成とすることができる。

作動位置においてロッド１５の軸方向下端部１５ｃと弁ホルダー２１の軸方向リブ２１ａとが当接することによりロッド１５の停止をなすこの機械的停止機構は、ロッド１５から弁ホルダー２１を介するポンプ本体１４への直接の作動力の伝達を確実にし、投与量を決めるポンプにおける柔軟な要素の変形のリスクを生じさせない。したがって、投与量の再現性が向上し、傾動によるリスクが低減される。

図１および図２に記載の従来技術のポンプと、図３～図６に記載の本発明に係るポンプとの比較試験が実行され、その結果が次の表１に示されている。

本発明は、体積においてわずかに平均投与量が低くなるが、標準偏差、すなわち、投与量のばらつきは、従来技術に比べて本発明では大幅に減少することが分かる。具体的には、この投与量のばらつきは４８％減少し、これは、本発明の有効性を実証し、連続する各作動間における投与量の再現性が大幅に改善される。

本発明について、有利な実施の形態を参照して説明したが、これに限られず、当然ながら、添付の特許請求の範囲において定義される本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者によって任意の変形を適用できる。

Claims (8)

1. 流体製品を吐出するためのポンプであって、
   入口弁（２０）によって閉じられる開口部（２９）を含むポンプ本体（１４）と、
   中空ロッド（１５）の周囲で、前記ポンプ本体（１４）内において密閉状態で摺動し、半径方向外側縁部に前記ポンプ本体（１４）に対する密閉を確実にするための外側シールリップ（１６ａ）が設けられ、半径方向内側縁部に前記中空ロッド（１５）に対する密閉を確実にするための内側シールリップ（３１）が設けられているピストン（１６）と、
   前記ピストン（１６）の前記内側シールリップ（３１）と協働するグランド（３２）と、
   前記中空ロッド（１５）と前記ピストン（１６）との間に配置された作動ばね（２４）と、
   戻りばね（２５）と、
   を備え、
   前記入口弁（２０）は、前記ポンプ本体（１４）内に固定された弁ホルダー（２１）によって所定の位置に保持されており、
   前記戻りばね（２５）は、前記弁ホルダー（２１）と前記中空ロッド（１５）との間に配置され、前記ピストン（１６）をその静止位置に向けて付勢し、
   前記中空ロッド（１５）には、その軸方向の下側が閉じられ、半径方向オリフィス（１５ｂ）を介して前記中空ロッド（１５）の外側と連通している内部軸方向チャネル（１５ａ）が設けられ、
   前記弁ホルダー（２１）は、作動位置で前記中空ロッド（１５）を受け入れる軸方向スリーブ（２１ｃ）を含み、前記軸方向スリーブ（２１ｃ）は、少なくとも１つの軸方向リブ（２１ａ）を含み、当該ポンプの作動位置において、前記中空ロッド（１５）の軸方向下端部（１５ｃ）と前記弁ホルダー（２１）の少なくとも１つの前記軸方向リブ（２１ａ）とで機械的停止機構を形成することを特徴とするポンプ。
2. 前記軸方向スリーブ（２１ｃ）は、少なくとも２個の前記軸方向リブ（２１ａ）を含む
   請求項１に記載のポンプ。
3. ４個の前記軸方向リブ（２１ａ）が、前記弁ホルダー（２１）の軸方向開口部（２１ｄ）の周囲に、２個ずつごとに、各軸方向リブ（２１ａ）が反対方向に延出されてなる
   請求項２に記載のポンプ。
4. 前記軸方向スリーブ（２１ｃ）に貫通孔（２１ｂ）が形成されており、作動位置での液体の通過を確実にする
   請求項１～３のいずれか一項に記載のポンプ。
5. 前記ポンプ本体（１４）を容器に固定するために設けられ、前記容器との間にネックシール（１１）が挿入されている固定リング（１０）と、前記固定リング（１０）を前記ポンプ本体（１４）に確実に密閉するためのリングシール（１３）と、が設けられている
   請求項１～４のいずれか一項に記載のポンプ。
6. 前記静止位置において、前記ピストン（１６）の軸方向上端部（１６ｂ）が、前記リングシール（１３）と密閉状態で協働する
   請求項５に記載のポンプ。
7. 前記ポンプ本体（１４）に通気孔（３５）が設けられており、当該ポンプによって排出された製品が作動時ごとに空気によって置き換えられることを可能にする
   請求項１～６のいずれか一項に記載のポンプ。
8. 請求項１～７のいずれか一項に記載のポンプを含むことを特徴とする流体製品吐出装置。

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