JP2010001077A - 二行程式泡ポンプ - Google Patents

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Abstract

【課題】泡ポンプ設計では、望ましい泡の実現を目的としているが、これは、数多くの部品を必要とし、使用してない間に漏れやすい。したがって、部品が少なく、かつ使用していない間の漏れを防ぐ、シンプルな泡ポンプの必要性が存在する。
【解決手段】2行程式泡ポンプは、ピストンハウジングと、このピストンハウジングの中に保持されたピストンアセンブリとを包含し、ピストンハウジングとピストンアセンブリとの相互作用が圧縮可能な混合室を画定する。一方向へのピストンハウジング内のピストンアセンブリの動きにより、圧縮可能な混合室の容積が増加して、その中に液体および空気を引き込む。一方向と反対の方向へのピストンハウジング内のピストンアセンブリの動きにより、圧縮可能な混合室の容積が減少して、圧縮可能な混合室から液体および空気を泡製品として放出する。
【選択図】図1

Description

本発明は、泡製品を分与するために発泡可能な液体と空気とが混合される泡ポンプの技術分野に属する。より具体的には、本発明は、空気および発泡可能な液体が、第1の行程によって圧縮可能な混合室内に引き込まれ、また第2の行程によってポンプから泡スクリーンを通して放出される二行程式泡ポンプに関する。
長年にわたり、せっけん、消毒剤、洗浄剤、殺菌剤、などといった液体を、液体を保持し、液体を送出するためのポンプ機構を提供する詰め替えユニットを支持するディスペンサハウジングから送出することが知られている。このようなディスペンサに使用されるポンプ機構は、典型的には、アクチュエータの動作時に所定の量の液体を単純に放出する液体ポンプであった。最近では、有効性および経済性の目的のために、液体を、空気を液体へと注入することによって生成される発泡体の形態で送出することが、望まれるようになってきている。したがって、標準的な液体ポンプが、発泡体生成ポンプに取って代わられているが、発泡体生成ポンプは、必然的に、空気および液体を所望の発泡体を生成するような様相で混合するための手段を必要とする。
典型的には、泡分与器は、空気を泡としてより良好に発泡可能な液体中に分散し、より均一な泡製品を生成するために、発泡可能な液体流れおよび空気流れを混合領域に送り込み、スクリーンを通して混合物を押し出すことにより、泡を生成する。気泡がより微細で多数である程、泡はより濃く滑らかとなるが、空気が多すぎる、または少なすぎると、泡の質が悪くなる。望ましい泡製品への鍵は、気泡を液体中に分散するための発泡可能な液体と空気との激しい混合である。多くの既存の泡ポンプ設計では、望ましい泡の実現を目的としているが、これは、数多くの部品を必要とし、使用してない間に漏れやすい。したがって、部品が少なく、かつ使用していない間の漏れを防ぐ、シンプルな泡ポンプの必要性が存在する。
本発明は、二行程式泡ポンプを提供する。本発明による二行程式泡ポンプはピストンハウジングを包含し、このピストンハウジングは基部壁と、この基部壁から延在する少なくとも1つの側壁とを包含する。本発明による二行程式泡ポンプは、また、ピストンアセンブリを包含し、このピストンアセンブリは基部端を有するピストンを包含する。前記ピストンは、前記ピストンハウジング内で、前記基部端がピストンハウジングの基部壁に近接して位置する休止位置から、前記基部端が前記基部壁から離れて位置する充填位置へ、選択的に移動可能である。前記基部壁から離れる前記基部端の動きにより、前記基部端が前記基部壁から離れて動くにつれて容積が増加し、逆に前記基部端が前記基部壁に向かって移動するにつれて容積が減少する、圧縮可能な混合室を画定するようにする。出口通路が、前記ピストンを通して前記基部端から出口へ延在している。前記出口通路は、前記圧縮可能な混合室と流体連通する。前記ピストンハウジングの液体入口は、前記圧縮可能な混合室と連通する。液体入口弁が、前記液体入口を通して前記圧縮可能な混合室内に入る流体の流れを調整する。空気入口が、また、前記圧縮可能な混合室と連通し、前記基部壁から離れる前記基部端の動きにより、前記圧縮可能な混合室の容積が増加して、前記空気入口を通して空気を前記圧縮可能な混合室内に引き込むと共に、前記液体入口を通して液体を前記圧縮可能な混合室内に引き込み、これによって、前記圧縮可能な混合室内で液体と空気との予混合物を生成し、その後、前記基部壁に向かう前記基部端の動きにより、前記液体と空気との予混合物の少なくとも一部分を前記ピストンの出口通路を通して押し出す。
休止状態で示される、本発明の概念による二行程式泡ポンプの第1の実施形態の断面図である。
充填状態で示される、前記第1の実施形態の断面図である。
休止状態で示される、本発明の概念による二行程式泡ポンプの第2の実施形態の断面図である。
充填状態で示される、前記第2の実施形態の断面図である。
本発明の概念による二行程式泡ポンプの第1の実施形態を包含する詰め替えユニットが、図1および図2に示され、符号10によって総括的に示されている。詰め替えユニット10は、当技術分野で一般的に既知であって、実践されている、発泡可能な液体Sで満たされた、既存の分与器ハウジング(図示せず)内に適合するように構成された容器12を包含する。泡ポンプ14は、オーバーキャップ16によって容器12に固定される。容器12は、発泡可能な液体Sで満たされ、かつ泡ポンプ14のハウジング22のフランジ20が首部18の端24に係合した状態で、泡ポンプ14が収容される、ねじ付き首部18を有する。オーバーキャップ16は、内側にねじが付いており、首部18に螺嵌され、首部18内に泡ポンプ14を固定するように構成される。首部18の端24とオーバーキャップ16との間にフランジ20を固定することによって、泡ポンプ14が適所に固定される。泡ポンプの技術分野において従来のとおり、泡ポンプ14は発泡可能な液体Sと空気とを混合室内で混合し、泡製品を生成する。本発明の概念によると、泡ポンプ14は、ピストンの二行程の作用を利用して、発泡可能な液体Sと空気とを混合して、泡製品を生成する。
泡ポンプ14は、内部に圧縮可能な混合室25を有するハウジング22を包含し、このハウジング22は、側壁26と、基部壁28と、開放端30とを有する。フランジ20は、上述のとおり、開放端30に隣接して側壁26から外側に延在し、首部18の端24に係合する。したがって、ハウジング22は、開放端30が首部18の端24に近接して配設された状態で、首部18内に適合し、容器12に延在する。基部壁28は、開口32と、容器12から混合室25内への発泡可能な液体Sの流れを制御するように開口32の中に配設された一方向弁34とを包含する。ハウジング22は、また、基部壁28から開放端30に向かって延在するポスト36を包含する。ポスト36は、実質的に混合室25の中心に配設され、またポスト36よりも多少大きい直径を有する端部分38を包含することができる。端部分38は、この端部分38の環状凹部42に位置する環状シーリング部材40を包含することができる。環状シーリング部材40は、ここではOリングとして示されているが、他のシールを採用することもできる。
内部にボア46を有するピストン44は、ポスト36を囲繞する混合室25内に摺動自在に収容される。休止状態にある時、ピストン44は、基部壁28に隣接して位置する基部端48と、ハウジング22およびオーバーキャップ16の外部に位置する分与端50とを有する。ピストン44は、また、ピストン44の動きを生じさせるように作動機構と相互作用する作動フランジ52を有する。
ボア46は、異なる直径を有する3つの部分を包含する。ボア46の第1の部分54は、ピストン44が休止状態にある時、ポスト36の端部分38のシール40を囲繞して、このシール40と相互作用する。より具体的には、第1の部分54は、端部分38の直径とほぼ等しいが、それよりも若干大きい直径を有し、シール40と十分に係合して、適当な空気および液体の緊密なシールを作る。ボア46の第2の部分56は、第1の部分54から基部端48へ延在し、第1の部分54の直径よりも大きな直径を有する。第2の部分56の直径がより大きいので、ボア46の内壁とポスト36の外壁との間には空間が存在する。第1の部分54および第2の部分56の長さは、以下でさらに詳細に述べられるとおり、所望の泡特性によって変えることができる。ボア46の第3の部分58は、ポスト36の遠位端の第1の部分54からピストン44の分与端50に向かって延在し、端部分38の直径よりも小さい直径を有する。本明細書の以下の開示から明らかであるように、ボア46の第3の部分58の直径は、ポンプ14が作動される際、混合室25内へ流れる空気の量を制御するために、分与端50により近い位置で徐々に、または段付きでさらに縮小することができる。
ピストン44は、また、その外表面のまわりに1つ以上の環状凹部57を包含し、ピストン44と側壁26との間で環状シーリング部材59がこれらの凹部のそれぞれに配設される。環状シーリング部材59は、Oリングとして示されているが、これに限定またはこれによって限定されない。混合カートリッジ60は、ピストン44の分与端50に近接して、ボア46内に配設される。混合カートリッジ60は管状体62を包含し、管状体62はこの管状体を通る通路63を有する。通路63は、入口メッシュ64と出口メッシュ66とによって境界される。出口メッシュ66は、ポンプ出口68に近接して配設される。混合カートリッジ60は、質の高い泡製品を生成するように機能する、対向する2つのメッシュを備えているが、これに代えて単一のメッシュを使用することも可能であることを理解すべきである。混合カートリッジ60は、また、ピストン44の一部分に係合して、混合カートリッジ60をボア46内に固定するのに役立つ、U字型の保持部分70を包含することができる。
図1に見られるように、休止状態から、泡ポンプ14は、ピストン44を矢印Aの方向に移動することによって、図2の充填状態に操作され、これによって、空気および発泡可能な液体Sを混合室25内に引き込む。次いで、泡ポンプ14は、休止状態に戻され、空気と発泡可能な液体との混合物をポンプ出口68を通して押し出す。偏倚機構および作動機構は、詰め替えユニット10が取り付けられる既存のハウジングと統合することができる。種々の構成を採用し、泡ポンプ14の所望の偏倚および作動を実現することができる。例えば、ばねの偏倚を使用して、ピストン44を休止状態に偏倚させることが可能であり、またハウジングに結合したプッシュバー構成要素を作動させて、限界に到達するまで作動フランジ52を引くことが可能である。これにより、混合室25を充填し、充填後、ピストン44がばねの偏倚によってその休止状態に戻るように、プッシュバーが作動フランジ52を解放する。代替として、当業者には周知のとおり、動力付きの機械的リンケージまたは“ハンズフリー”型アクチュエータを使用することができる。
泡ポンプ14から泡製品を分与するには、ピストン44をハウジング22の基部壁28から離れるように移動する。最初に、ボア46の第1の部分54がシール40を介してポスト36の端部分38との接触を保持したままである限り、ピストン44の動きにより、混合室25の容積を増やし、したがってその中に真空を形成する。ピストン44の動きによって形成された真空により、発泡可能な液体Sは一方向弁34を通して混合室25内に引き込まれる。一旦、ピストン44が、シール40が第1の部分54との接触からはずれるほど基部壁28から十分遠くに移動すると(図1のhで示される、動きの距離が必要である)、シールは崩壊する。シールが崩壊したとき、混合室25内の真空は消滅し、代わりにピストン44のさらなる動きによって、空気がポンプ出口68を通り、通路63を通って、混合室25内に流れ込む。このように、ボア46の第2の部分56の直径の増加は、真空シールを解放し、空気の導入を可能にするが、これは、測定された量の発泡可能な液体Sが混合室25内に導入された後のみに生じる。混合室25内に引き込まれる発泡可能な液体Sの量は、使用される一方向弁34のサイズまたは型式を変更することによって、あるいは、真空が解放される前にピストン44が移行しなければならない長さ(h)を増加または減少することのいずれかによって、変化させることができる。ボア46の第1の部分54の軸方向の長さを増加させることによって、混合室25内に引き込まれる発泡可能な液体Sの量は増加し、また、第1の部分54の軸方向の長さを減少させることによって、混合室25内に引き込まれる発泡可能な液体Sの量は減少する。第1の部分54の軸方向の長さを変化させなくても、長さ(h)は、分与器に設けられている調節手段によって、ピストン44の休止状態位置を基部壁28からさらに遠くへ調節することによって変更し得る。
ピストン44が完全に作動され、泡ポンプ14が図2の充填状態になった後、ピストン44は、作動機構によって、または偏倚機構の作用の下で、図1の休止状態に戻り、これによって、混合室25を圧潰するとともに、ボア46および混合カートリッジ60を通して発泡可能な液体と空気との混合物を押し出す。混合室25の容積の減少、およびそれ故圧力の増加により、発泡可能な液体と空気との混合物を混合カートリッジ60を通して押し出す。特に、本実施形態において、通路63は、圧縮可能な混合室25の容積が膨張する間、空気入口通路としての役割を果たし、また、圧縮可能な混合室25の容積が収縮する間、混合された空気および液体のための出口通路としての役割を果たす。
図3および図4は、本発明の第2の実施形態を示す。代替的な二行程式泡ポンプ114が示されているが、この泡ポンプ114は、泡ポンプ14が上述の第1の実施形態のカートリッジ12に収容された様態と同様に、フランジ113をオーバーキャップによって容器に固定し、首部18の端24に係合した状態で容器内に配設することによって、詰め替えユニットに組み込まれ得る。
泡ポンプ114はピストンハウジング112を包含し、このピストンハウジング112は基部壁115と、この基部壁115からカバープレート118に延在する少なくとも1つの側壁116とを有する。泡ポンプ114は、更に、ピストンアセンブリ126を包含し、このピストンアセンブリ126は基部端128を有するピストン130を包含する。基部端128は、摺動自在にピストンハウジング112内に配設され、ワイパーシール129を介して側壁116に接触する。ピストン130は、図3の休止位置から図4の充填位置へ移動可能であり、図1および図2の泡ポンプがこれらの位置間を移動し、泡製品を分与するのと同様である。
基部端128と、側壁116と、基部壁115との間の空間によって画定される内部容積は、圧縮可能な混合室134を構成し、図3では、実質的に最小容積まで圧潰され、基部壁115に直面して位置する。圧縮可能な混合室134は、ピストン130が図4の充填状態に向かって移動され、基部端128を、ワイパーシール129が基部壁115に隣接して位置する、図3の休止位置から、ワイパーシール129がカバープレート118に近接して位置する、図4の充填位置へ移動するにつれて、容積が増加する。反対に、圧縮可能な混合室134は、基部端128が充填位置から休止位置へ移動されるにつれて、容積が減少する。基部端128は、この基部端128を通してピストン130が固定される開口136を包含しても良いし、あるいは基部端128とピストン130とが1つの部品であっても良い。圧縮可能な混合室134内の流体および空気が、ピストン130のまわりの圧力の増加で漏出しないように、シールが基部端128とピストン130との間に形成される。このシールは、当業者に知られている任意の既知の機構または方法によって設けることができる。図面に示されるとおり、ピストン130の拡張部138は開口136に圧入および/または接着され、その中にピストン130を固定する。
ピストン130は、圧縮可能な混合室134と流体連通する出口通路140を包含する。一方向出口弁142は、出口通路140内に設けられ、圧縮可能な混合室134から出口弁142を通って出口通路140に入る流体の流れを可能にするが、出口通路140から出口弁142を通って圧縮可能な混合室134内に入る流体の流れを阻止する。ここでは、ばね174およびばねマウント175によって入口173を閉鎖するように偏倚されたボール172を有する周知のボール弁として示されているが、出口弁は他の形態を採ることができる。すなわち、出口弁142は、ダックビル弁、フラッパ弁、またはエラストマークロススリット弁(ZellerまたはLMS様式の弁としても知られている)等の、多くの従来の一方向弁のうちの1つであってもよい。出口通路140は、更に、その中に設けた少なくとも1つのメッシュスクリーンを包含し、液体と空気との混合物は泡ポンプ114から出る前にこのメッシュスクリーンを通して押し出される。少なくとも1つのメッシュスクリーンは、メッシュスクリーン149および150によって両端で境界される中空管148から成る混合カートリッジ146の形態をとることができる。
ピストンハウジング112は、更に、液体入口154および空気入口156を包含し、これらの液体入口154および空気入口156の各々は、基部端128が基部壁115から離れて移動するにつれて膨張する圧縮可能な混合室134内への流体の流れを可能にする。ここでは、これらの液体入口154および空気入口156は基部壁115に配設されて示されているが、泡ポンプ114の機能の開示した後には、圧縮可能な混合室134と連通するように別様に配設される可能性があることが明らかとなろう。液体入口弁158は、液体容器(図示せず)内の発泡可能な液体源と液体入口154との間に配設され、混合室134内への流体の流れを調整する。液体入口弁158は、この液体入口弁158を通って圧縮可能な混合室134内に入る流体の流れを可能にするが、圧縮可能な混合室134から液体入口弁158を通って出る流体の流れを阻止する一方向弁である。同様に、一方向空気入口弁160は、圧縮可能な混合室134の中に入る空気の流れは許容するが、外へは空気の流れを許容しないように、空気入口156に配設される。空気入口156は、通常、周囲大気と連通するが、別の専用空気源と連通することも可能である。液体入口154および空気入口156のサイズ、および/またはそれらの流れに対する抵抗は、泡ポンプ114の作動の際に供給される液体または空気の量を増加または減少させるように変化させることができる。
ばねとしてここで示されている偏倚機構170は、ピストンアセンブリ126を休止位置に偏倚し、作動後、ピストンアセンブリ126を休止位置に戻すように、ピストン130のまわりであって、かつ基部端128とピストンハウジング112のカバープレート118との間に配設されている。しかしながら、偏倚機構がない場合、泡ポンプ114は依然として、両方向へのピストンアセンブリ126の手動の動きによって動作して、ポンプ114を充填し、発泡可能な液体と空気との混合物を放出するようにし得ることを理解されよう。このことは、図1および図2の泡ポンプ14についても当てはまり、この事実は容易に理解されよう。
偏倚機構170の作用により、泡ポンプ114は、基部端128が基部端115に近接した状態で、図2に示される休止位置にとどまる。泡ポンプ114を作動させるには、ピストンアセンブリ126は偏倚機構170の偏倚力を克服するように付勢され、基部端128を矢印Bの方向へ、基部端115からカバープレート118に向かって移動させる。圧縮可能な混合室134の容積の膨張により、真空を形成し、これによって、発泡可能な液体をその源から入口弁158を通して引き込むと共に、空気をその源(例えば、大気)から空気入口弁160を通して引き込み、発泡可能な液体および空気の両方で混合室134を充填する。液体および空気で充填された後、ピストンアセンブリ126は、その休止位置へ戻る。液体入口弁168および空気入口弁160は、圧縮可能な混合室134から流体が流れ出るのを可能にしないので、液体と空気との混合物は、出口通路140の出口弁142を通り、混合カートリッジ146を通して押し出され、出口180から分与される品質の高い泡を生成する。ピストンアセンブリ126は、その休止状態に戻ると、泡ポンプ114の引き続きの作動が可能な状態となり、液体と空気との混合物の実質的にすべては出口通路140を通して排出されている。
上記を鑑みて、本発明は、泡ポンプの技術における向上を提供することが明確である。本発明の概念を教示する目的で、特定の実施形態を本明細書に開示してきたが、本発明は、図示および記載されるいかなる特定の構造にも、または図示および記載されるいかなる特定の構造によっても制限されないことが理解されよう。したがって、特許請求の範囲の記載が本発明を限定する役割を果たすものとする。

Claims (8)

  1. 二行程式泡ポンプであって、
    (a)基部壁と、この基部壁から延在する少なくとも1つの側壁とを包含するピストンハウジングと、
    (b)ピストンアセンブリであって、
    (i)基部端を有するピストンであって、前記ピストンハウジング内で、前記基部端が前記ピストンハウジングの前記基部壁に近接して位置する休止位置から、前記基部端が前記ピストンハウジングの前記基部壁から遠く離れて位置する充填位置へと、選択的に移動可能であり、前記基部壁から離れる前記基部端の動きにより、前記基部端が前記基部壁から離れるように移動するにつれて容積が膨張し、逆に前記基部端が前記基部壁に向かって移動するにつれて容積が減少する、圧縮可能な混合室を画定するようにしたピストンと、
    (iii)前記ピストンを通して前記基部端から出口へ延在する出口通路であって、前記圧縮可能な混合室と流体連通する出口通路と、
    を包含するピストンアセンブリと、
    (c)前記圧縮可能な混合室と連通する、前記ピストンハウジング内の液体入口と、
    (d)この液体入口を通して前記圧縮可能な混合室内に入る流体の流れを調節する液体入口弁と、
    (e)前記圧縮可能な混合室と連通する空気入口と、
    を包含し、
    前記基部壁から離れる前記基部端の動きにより、前記圧縮可能な混合室の容積が増加して、前記空気入口を通して空気を前記圧縮可能な混合室内に引き込むと共に、前記液体入口を通して液体を前記圧縮可能な混合室内に引き込み、これによって、前記圧縮可能な混合室内で液体と空気との予混合物を生成し、その後、前記基部壁に向かう前記基部端の動きにより、前記液体と空気との予混合物の少なくとも一部分を前記ピストンの前記出口通路を通して押し出すようにした二行程式泡ポンプ。
  2. 前記ピストンアセンブリが、更に、
    (iv)出口弁を包含し、この出口弁が、前記出口通路を通る流体の流れを調整し、前記圧縮可能な混合室内から前記出口弁を通り、前記出口へ向かう流体の流れを可能にすると共に、前記出口弁を通して前記圧縮可能な混合室内に入る流体の流れを阻止し、前記基部壁へ向かう前記基部端の動きにより、前記液体と空気との予混合物の少なくとも一部分を前記出口弁を通して押し出すようにした、請求項1記載の二行程式ピストン。
  3. 更に、前記空気入口を通って前記圧縮可能な混合室内に入る流体の流れを調整する空気入口弁を包含し、前記空気入口が前記ピストンハウジングを通して画定されている、請求項2記載の二行程式ピストンポンプ。
  4. 更に、前記ピストンハウジングの前記少なくとも1つの側壁に接触するように前記ピストンから延在する、前記基部端に近接したシールを包含し、前記シールがまた前記圧縮可能な混合室を画定するようにした、請求項3記載の二行程式泡ポンプ。
  5. 更に、前記ピストンハウジング上のカバープレートを包含し、前記ピストンが前記カバープレートを通して延在して、前記ピストンハウジングの外部に前記出口を形成している、請求項1に記載の二行程式泡ポンプ。
  6. 更に、前記ピストンの前記出口通路と連通するメッシュスクリーンを包含し、前記基部壁に向かう前記基部端の動きにより、前記液体と空気との予混合物の少なくとも一部分を前記メッシュスクリーンを通して押し出すようにした、請求項3記載の二行程式泡ポンプ。
  7. 前記ピストンハウジングがこのピストンハウジングから延在するポストを包含すると共、前記ピストンがボアを包含し、前記ボアが、
    シールを介して前記ポストを囲繞してこのポストに係合する第1の部分と、
    前記第1の部分から前記ピストンの前記基部端へ延在すると共に前記ポストを囲繞し、前記ポストとの間に環状空間を画定するように前記第1の部分の直径よりも大きい直径を有する第2の部分と、
    前記第1の部分から前記出口に向かって延在する第3の部分と、
    を包含し、前記ピストンが前記ポストに関して移動し、前記ピストンハウジングの前記基部壁から離れる前記ピストンの前記基部端の動きにより、前記第2の部分が前記シールに到達する際に、前記第1の部分と前記ポストとの間のシーリングを解くようにした、請求項1記載の二行程式泡ポンプ。
  8. 前記基部壁から離れる前記基部端の動きにより、前記圧縮可能な混合室の容積が増加し、かつ前記ボアの前記第2の部分が前記シールに到達するまで、液体を前記圧縮可能な混合室内に引き込み、前記ボアの前記第2の部分が前記シールに到達する位置で、空気の経路が前記出口と前記圧縮可能な混合室との間に形成され、これにより、空気が前記出口および前記第3の部分を通して流れることを可能にして、前記液体と空気との予混合物を生成するようにした、請求項7記載の二行程式泡ポンプ。
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