JP2010240649A - 定量供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、前記、および、濃縮物などの物質を供給するのに使用される従来の分配システムに関する他の欠点を克服することを目的とする。
【解決手段】濃縮流体などの予め定められた量の物質を、指圧により装置から分配することができる、定量供給装置を記載する。一実施形態では、装置は、第１の位置と第２の位置との間を移動できるシャトルを備える。流体は、第２の位置では、定量供給チャンバから漏出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、濃縮液体化学配合物などの、計量された用量の物質を分配する装置に関する。

液体には、使用される前に水で希釈できる濃縮物として販売されているものもある。一例としては、水で希釈された後、スプレーボトルから分配され得るか、またはペールもしくはバケツから取り出され、清浄される表面に塗布できる清浄用濃縮物がある。濃縮物は、予め混合された液体よりも輸送や保存の費用がかなり少なく、フードサービス、管理用備品、および建築用物質を使用する産業で広く受入れられるようになった。

しかし、濃縮物の使用に問題がないわけではない。使用する濃縮物が多過ぎると、１回の使用当りの費用が必要以上に高くなる。使用する濃縮物が少な過ぎると、得られる混合物は、期待されるほどの機能を果たさない場合があり、より良好に機能させようとして、使用者はより多くの混合物を使用または塗布することになる場合がある。従って、濃縮液体の使用者と供給者の両方にとって、正確な定量供給が重要である。

濃縮液体を分配するため、様々な種類の定量装置が使用されてきた。このような装置の１つは、特許文献１（ブレーク（Ｂｌａｋｅ））に開示されており、この特許は、容器を逆さにすると、装置の作動により、予め定量された用量の製品が放出されるように、液体製品の容器の首に取付けられる計量装置を開示している。この装置は、洗濯洗剤の分配など、幾つかの目的には有用な場合があるが、使用者の手が分配オリフィスに非常に接近するため、接触時に人の皮膚に刺激や損傷を与え得る腐食性化学薬品の分配にはあまり望ましくない場合がある。

米国特許第４，６７９，７１４号明細書

本発明は、前記、および、濃縮物などの物質を供給するのに使用される従来の分配システムに関する他の欠点を克服することを目的とする。

添付の図面を参照して、本発明を更に詳細に説明する。

一実施形態では、本発明の定量供給装置は、押しボタンを指圧で作動させると、予め定められた量の液体を正確に分配する。液体は、重力で、定量供給チャンバからおそらく容器に流入し、そこで、水または別の液体で希釈することができる。定量供給チャンバが空のとき、使用者は、装置をリセットすることができ、それによって定量供給チャンバを補充することができる。装置は、清浄用溶液、医薬品、洗剤、食品、口腔洗浄液、および薬剤などの様々な種類の液体を分配するのに使用できる。前記および本発明の他の特徴を以下に、更に詳細に記載する。

本発明による定量供給装置の僅かに立体性のある側面図である。 第１の状態にある、本発明による定量供給装置の垂直断面図である。 図示されている図２の拡大垂直断面図である。 第２の状態にある、図２の定量供給装置の垂直断面図である。 本発明による定量供給装置の側面分解図である。

図１〜４は、本発明による定量供給装置１００の一実施形態を示す。これは、本体１１０およびキャップ１２０により形成されるメインチャンバ１０５、ならびに本体１１０の下部内にある定量供給チャンバ１１５を備える。メインチャンバは上部開口部１２５を備え、定量供給チャンバは下部開口部１３５を備える。キャップ１２０は本体１１０に、例えば、回転もしくは超音波溶接、または接着剤により永久に固装されても、または、ネジもしくは相互に噛合う係合システムにより取外し可能に固装されてもよい。装置が、一体型で１回しか使用されないことを意図された装置である場合、キャップは、典型的には、本体１１０に永久に固装さられる。例えば、装置内に保持される物質が有害であり、例えば、補充操作中に触れてはならないとき、これは望ましい場合がある。メインチャンバ内の液体が分配されたとき、容易に補充できないように、即ち、メインチャンバに液体を補充できる容易な方法がないように、この種の装置を設計してもよい。装置は補充可能であることを意図されている場合、前述のように、例えば、ネジ、または容易に分解できるか、もしくはその他の方法で交換して補充できる別の密封可能な接続により、キャップを本体に取外し可能に固装されてもよい。

プランジャまたはシャトル１３０は、図２に示されるように、本体内に嵌合し、上部開口部１２５および下部開口部１３５を通る。例示される実施形態では、シャトルの最上部は、キャップ１２０の上面を越えて突出せず、このため、装置の頂部に不注意に圧力が加えられても、装置は液体を分配しない。例示される実施形態では、構成要素の配置も、シャトルの頂部を把持することにより、シャトルが第１の位置に戻ることを防止するが、これは、本発明に必要な特徴ではない。定量供給が繰返し発生することは、前述の理由から望ましくない可能性があるが、この特徴は、それを減少させることができるため、有用な場合がある。上部シール１４０および下部シール１５０は、図示されるような方式で、本体１１０および１２０の内部表面と接触して密封することにより、メインチャンバまたは定量供給チャンバのいずれかに入っている流体が無意図的に装置から漏出することを防止する。シール、および、それらが接触して密封する表面の特定の配置は、装置の設計によって変わる。また、ショルダーシール１６０が提供され、図２に示されるように、シャトルが第１の位置にある第１の状態に装置があるとき、それは、別の表面と接触して密封しないことが好ましい。この状態では、流体は、メインチャンバと定量供給チャンバとの間を自由に移動することができ、このため、定量供給チャンバに、流体またはメインチャンバに保持される他のあらゆる物質を充填することができる。

図３は、シャトル１３０が第２の位置にあり、計量された用量の流体が下部開口部１３５を通って分配される、装置の第２の状態を表す。上部シール１４０は、上部開口部を密封し続ける。ショルダーシール１６０は、本体のショルダー１７０に接触して密封し、このため、シャトルが第２の位置にある間、あらゆる追加の流体が、メインチャンバから定量供給チャンバに流入することを防止する。計量された用量が装置から放出されたとき、（例えば、硬質の表面にそれを押付けることによって）シャトル１３０の下端を装置内の第１の位置に押し戻すことができ、これにより、装置はその第１の状態に戻り、定量供給チャンバが補充されてもよい。別の実施形態では、装置に、別の特別に構成されている装置が作用するとき、シャトルが第１の位置に戻ることしかできないように、装置の底部を構成させることができ、このため、使用者は、定量供給装置を再び作動させる前に、ボトルなどから定量供給装置を取外さなければならない。シャトルの端部を第１の位置に戻すことができるように、シャトルの端部を圧縮するカスタマイズされた通路（例えば、キャディまたはキャリア）に、装置の端部を挿入しなければならないように、この適応構造はシャトルに拡張式の端部を設けることを含んでもよい。メインチャンバは、数回分の用量の液体、または数十回分、もしくは数百回分の用量を保持する場合があるため、装置を補充するか、または廃棄しなければならなくなる前に、装置は、計量された数回分または多数回分の用量を逐次的に分配することができる。

直前に記載された実施形態では、装置はバッファを備える、即ち、メインチャンバから定量供給チャンバに（または、その逆に）流入できる物質がなく、定量供給チャンバから流出できる物質がないとき、シャトルが移動する距離が少なくとも幾らかある。この緩衝システムは有利であるが、その理由は自明ではないかもしれない。緩衝システムが存在しない場合、様々な構成要素の公差は、極めて小さくなければならないが、それは、公差が小さくない場合、物質がメインチャンバから定量供給チャンバに流入し、定量供給チャンバから流出する少なくとも１つの位置が、シャトルの行程に存在する場合があるからである。これにより、通常、無意図的に１回の作動で装置全体が空になる可能性があり、その結果は少なくとも煩わしく、おそらく危険である。この緩衝特徴を備える本発明の装置は、「被緩衝」装置と称される場合がある。従って、被緩衝装置は、各作動で１回分の用量、および１回分の用量だけを、より確実に分配する。

また、必要に応じて、本発明の多数の追加の特徴を使用してもよい。１つは、定量供給チャンバ１１５内に配設され、定量供給チャンバ内の流体に利用可能な空間の容積を減少させることができる任意の容積スペーサ２００の使用である。従って、例えば、定量供給チャンバが１５ｍｌの流体を保持するが、各定量供給で流体を５ｍｌだけ分配しなければならない場合、流体に対して利用可能な容積が５ｍｌだけとなるように、１０ｍｌの容積を有する容積スペーサを定量供給チャンバ内に配設することができる。容積スペーサは、あらゆる適切なサイズとすることができ、例示される実施形態では通路があり、その中央を通してシャトルの一部を受け入れることができる。図示されるスペーサは、分配される物質の迅速な排出と、定量供給チャンバをリセットするときにチャンバ内に残存する残留物を最小限にすることを可能にする幾何学的配置を使用する。装置の他の構成要素と同様、メインチャンバ、定量供給チャンバ、およびあらゆる容積スペーサのサイズ、形状、および構成は、分配される特定の液体を収容するように構成させることができる。

シャトルは、好ましくは偏倚していない、即ち、第１または第２の位置のいずれかの方に押し進められていないが、一実施形態では、シャトルは、（好ましくはバネにより）第１の位置の方に偏倚している。シャトルが第２の位置にあり、使用者がシャトルの頂部の圧力を解放すると、シャトルは第１の位置に戻り、定量供給チャンバが補充される。これにより、使用者は、直ぐに追加の用量を分配することができる。しかし、繰返し定量供給することは簡単であり、従って、より起こりやすいため、不利な可能性がある。

別の有用な特徴は、シャトルに関する固定機構であり、固定機構を使用することにより、それが開放されるまで、シャトルの第１の位置から第２の位置への移動が防止される。このような固定機構の一実施形態は、図２および２ａに図示されており、その中で、スプリングアーム１８０が、キャップ１２０に成型されており、シャトルの方に偏倚している。スプリングアームは、正常な位置にあると、シャトルの移動に干渉するが、シャトルから半径方向に移動して離れる（図２および２ａの左の方）と、シャトルは第２の位置の方に移動することができる。これは、物質が装置から不注意に分配されることを防止し、既知の設計特性を有する他の実施形態では、子供には扱えない安全な特徴と見なす場合がある。少なくとも図示される実施形態では、装置の設計のため、物質が分配される点の近くに使用者の指が置かれることなく、物質を装置から分配することができ、その結果、より安全な製品となる。換言すれば、作動場所（図２および３において２２５で示されるように、使用者がシャトルの上端を押す場所）は、装置の反対側の端部にあり、従って、分配場所（物質が定量供給チャンバから吐出される場所）から間隔を空けて配置されている。また、本発明の装置は、自己収納式、または一体型であり、他の既知の分配システムのように、標準的なスプレーもしくは他のボトルにネジ込まれるか、または、その他の方法で取付けられる必要がないことにも留意すべきである。

本発明の構成要素の製造に使用される特定の材料は、装置が使用されると予測される用途に適合するように選択されてもよい。考慮すべき１つの有用な事柄は、装置により分配されることが予測される液体と接触したとき、または紫外線、時間の経過、もしくは他のあらゆる環境要因によって材料が劣化しないように、材料を選択すべきであるということである。例えば、プラスチックおよび／または金属をメインチャンバ（本体およびキャップ）、定量供給チャンバ、シャトル、および定量供給装置の容積スペーサ構成要素に使用してもよい。流体の苛酷性、合わせ部品を製造するプロセスの精度、およびシャトルを位置から位置に移動させるため、シールを克服する必要がある摩擦に応じて、様々なシール材料を使用することができる。シールに好適な可能性がある１つの材料は、アップル・ラバー・プロダクツ（Ａｐｐｌｅ Ｒｕｂｂｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）から、ＡＳ５６８−０１４の名称で入手可能なエチレンプロピレンＯ−リングである。本発明の装置に有用であると考えられる別の種類のシールは、Ｃ・アンド・Ｃ・パッキングス社（Ｃ＆Ｃ Ｐａｃｋｉｎｇｓ，Ｉｎｃ．）から０１４バンヤＮ７０Ｕ−カップ５（０１４ Ｂｕｎｙａ Ｎ７０ Ｕ−ｃｕｐ５）の名称で入手可能なものなどのＵ−カップシールである。カップシールは、摺動運動に対する抵抗が小さい場合があり、および、方向性を有する場合があり、そのため、シールを適切な向きに配置することが重要な可能性がある。本発明の装置に有用であると考えられる更に別の種類のシールは、ＲＴエンタープライゼズ（ＲＴ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ）からクワトロ・シール（Ｑｕａｔｔｒｏ Ｓｅａｌ）４００−０１４の名称で入手可能なものなどのクワッドリングシール（ｑｕａｄ ｒｉｎｇ ｓｅａｌ）である。また、シール材料を組合せて使用することもできる。更に、僅かな締め代と、または摺動部材に一体成型されている僅かに隆起したリングと合うような大きさに、構成要素の合わせ面を作ることによって密封が得られる。シールが配置されるシャフトの直径は、好ましくは同じであり、そのため、装置が作動するとき、定量供給チャンバの容積は変化しない。また、上部および下部シールは、中央シールよりもかなり多く使用されるため、それらは、より優れた材料を使用して設計されてもよい。

本発明の定量供給装置の他の利点には、本発明の定量供給装置は、好ましくは、どのような種類のモータも、または電源も備えず、液体をこぼすことなく、安全に逆さにする、落とす、転がす、またはその他の方法で移動させることができ、不均一、従って不正確となり得る作動方法（ボトルまたは容器を圧搾することなど）に依存しないことなどが挙げられる。

本発明の定量供給装置は、充填された状態または空の状態のいずれかで輸送および販売されてもよく、充填された状態で販売される場合、定量供給チャンバを充填するのに十分な液体がメインチャンバ内に存在する限り、補充可能、または再使用可能であり得る。補充可能な定量供給装置を提供する１つの方法は、補充のため、キャップを取外すことができるように、キャップ１２０と本体１１０の間の接続にネジ切りすることである。本発明の装置で使用される流体は、好ましくは、単に重力で容易に流動するものであるが、装置に幾らかの変更を施して、より粘性の高い他の流体を分配することができる。例えば、シャトルは、液体を装置から容易に吐出できるように、装置の下部開口部を通って更に外に出る。従って、本発明を主に液体に関して記載してきたが、より粘性の高い物質、および粉末、ペースト、および固体ペレットが定量供給チャンバを充填し、その後、装置から吐出され得るほど十分に流動する場合、それらを使用してもよい。本発明の装置で使用されてもよい流体には、清浄用化学薬品および濃縮物、保護用化学薬品、洗剤、食品、口腔洗浄液、薬剤、フードサービス製品、動物ケア製品、自動車用物質、建築用物質、接着剤、およびハンドクリームおよびローションなどの身体用衛生物質などが挙げられるが、これらに限定されない。

本発明の定量供給装置の他の任意の特徴には、以下のものが挙げられる。その定量供給装置だけが、相補的な形状の首を有するボトルの中に嵌合するように、ハウジングの外側の形状を設計することができる。これは、一方の装置に鍵を、他方に鍵穴を提供すること、または他の既知の方法によって実施できる。これは、１組のボトルと１組の定量供給装置を合わせて包括的なシステムを提供するのに、特に有用となり得る。別の実施形態では、あらゆる液滴が、装置の底部に残存するのではなく、集まった後、先端から滴下するように、装置の最下部を僅かに先細にすることができる。別の実施形態では、装置の内容物の排液を容易にするように、装置の内部表面の幾らかまたは全部を適切なコーティングで塗工することができる。

適切な量の濃縮物または液体は、製造者または使用者が決定できる。例えば、定量供給装置が、０．９５リットル（３２オンス）のスプレーボトルなどのディスペンサーと共に販売されるか、または一般に使用される場合、水などの別の液体で希釈され、液体０．９５リットル（３２オンス）を生じる液体の濃度を知ることにより、用量サイズを決定できる。

本発明の定量供給装置は、１つ以上の定量供給装置、スプレーボトルなどの１つ以上の容器、清浄用具、および定量供給装置と関連して使用してもよい他の備品のための空間を備えるキャリアと共に販売されるか、または使用されてもよい。

本発明をその幾つかの実施形態を参照して記載してきた。当業者には、本発明の範囲から逸脱することなく、記載される実施形態で多くの変更がなされ得ることが明らかである。例えば、図１に示される全設計の部分が全て必要とされるわけではない。従って、本発明の範囲は、本出願に記載される構造体に限定されるべきではなく、請求項の言葉によって説明される構造、およびその構造の同等物によってのみ限定されるべきである。

１００ 定量供給装置
１０５ メインチャンバ
１１０ 本体
１１５ 定量供給
１２０ キャップ

Claims (15)

1. 液体用の一体型定量供給装置であって、
   （ａ）１回分の用量よりも多量の液体を保持する寸法を有するメインチャンバ、
   （ｂ）１回分の用量の液体を保持する寸法を有し、前記メインチャンバと流体連通している定量供給チャンバ、および
   （ｃ）無付勢シャトルであって、
   （ｉ）前記液体が一体型定量供給装置から流出することなく前記メインチャンバと前記定量供給チャンバとの間で流動できる第１の位置と、
   （ｉｉ）該シャトルが押し下げられて前記メインチャンバに対し前記定量供給チャンバを封止し、前記液体を一体型定量供給装置から流出させることができる第２の位置、
   との間で移動するようになっている無付勢シャトル、
   を備える、定量供給装置。
2. 液体用の緩衝型定量供給装置であって、
   （ａ）１回分の用量よりも多量の液体を保持する寸法を有するメインチャンバ、
   （ｂ）１回分の用量の液体を保持する寸法を有し、前記メインチャンバと流体連通している定量供給チャンバ、および
   （ｃ）シャトルであって、
   （ｉ）前記液体が前記メインチャンバと前記定量供給チャンバとの間で流動できる第１の位置と、
   （ｉｉ）該シャトルが押し下げられて前記メインチャンバに対し前記定量供給チャンバを封止し、前記液体を前記定量供給チャンバから流出させることができる第２の位置と、
   （ｉｉｉ）前記液体が前記メインチャンバと前記定量供給チャンバとの間で流動できずかつ前記定量供給チャンバから漏出できない、前記第１の位置と第２の位置との中間にある第３の位置、
   との間で移動するようになっているシャトル、
   を備える、定量供給装置。
3. 定量供給装置であって、
   （ａ）１回分の用量よりも多量の液体を保持する寸法を有するメインチャンバ、
   （ｂ）１回分の用量の液体を保持する寸法を有し、前記メインチャンバと流体連通している定量供給チャンバ、および
   （ｃ）シャトルであって、
   （ｉ）前記液体が前記メインチャンバと前記定量供給チャンバとの間で流動できる第１の位置と、
   （ｉｉ）該シャトルが押し下げられて前記メインチャンバに対し前記定量供給チャンバを封止し、前記液体を前記定量供給チャンバから流出させることができる第２の位置、
   との間で移動するようになっているシャトル、
   を備え、
   前記シャトルの前記作動場所が、定量供給装置から前記液体が流出する分配場所に対し、前記装置の反対側の端部に配置されている、定量供給装置。
4. 前記シャトルが、前記第２の位置と、前記メインチャンバからの液体を前記定量供給チャンバに補充できる前記第１の位置との間で移動するようになっている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定量供給装置。
5. 前記シャトルが、前記メインチャンバおよび前記定量供給チャンバの内部に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定量供給装置。
6. 前記定量供給チャンバ内に容積スペーサを備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定量供給装置。
7. 前記メインチャンバと前記定量供給チャンバとの少なくとも一方の中にある液体と組み合わせた、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定量供給装置。
8. 前記シャトルを前記第１の位置に向けて付勢するバネを更に備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定量供給装置。
9. 前記メインチャンバが補充可能である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定量供給装置。
10. 前記メインチャンバが、該メインチャンバの少なくとも一部を形成するキャップを取外すことにより補充できる、請求項９に記載の定量供給装置。
11. キャリアトレイと組み合わせた、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定量供給装置。
12. 前記シャトルが付勢されていない、請求項２または３に記載の定量供給装置。
13. 前記メインチャンバ内の前記流体が分配されたときに、該メインチャンバを容易には補充することができない、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
14. 定量供給チャンバと、前記定量供給チャンバ内に置いたときに該定量供給チャンバ内の液体に利用可能な容積を減少させる取外し可能な容積スペーサと、を有する定量供給装置。
15. １回分の用量よりも多量の液体を保持する寸法を有するメインチャンバ、１回分の用量の液体を保持する寸法を有し、前記メインチャンバと流体連通している定量供給チャンバ、および、無付勢シャトルであって、前記液体が定量供給装置から流出することなく前記メインチャンバと前記定量供給チャンバとの間で流動できる第１の位置と、該シャトルが押し下げられて前記メインチャンバに対し前記定量供給チャンバを封止し、前記液体を前記装置から流出させることができる第２の位置との間で移動するようになっている無付勢シャトルを備える、液体用の定量供給装置を提供する方法であって、
    （ａ）前記シャトルの少なくとも第１の部分を、前記メインチャンバおよび前記定量供給チャンバの内部に位置決めするステップと、
    （ｂ）少なくとも前記メインチャンバを前記液体で充填するステップと、
    （ｃ）前記定量供給装置の内部に前記液体を封入するステップと、
    を含む方法。

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