JP2014108805A - フォーマーポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】気体及び液体の混合物を効率良く混ぜることで良質の泡を供給できるフォーマーポンプを提供する。
【解決手段】大径の空気用シリンダ20及び小径の液用シリンダ30を上下に同心円状に連設してなるシリンダ部材Ｂと、液用シリンダ30内を摺動する液用ピストンD₁をステムD₂外周下部より突設して、空気用シリンダ20内を摺動する空気用ピストンD₃をステムD₂外周上部に連係させ、ステム上端に吐出口74付きの吐出ヘッドD₄を嵌着して上方付勢させた作動部材Ｄとを備え、液用シリンダ30内部からステムD₂を経由して吐出口74へ至る主流路Ｐ_Ｍの途中に、吐出弁42を形成し、吐出弁42の下流箇所に空気用シリンダ20と連続する空気流路Ｐ_Ａを合流させ、かつ合流点Ｑの下流に起泡部78を設け、上記合流点Ｑと起泡部78との間に支承させたコア部51の周囲に環状流路部分Ｐ_Ｒを形成し、この環状流路部分Ｐ_Ｒの周面にミキシング機構48を構築した。
【選択図】図１

Description

本発明はフォーマーポンプに関する。

装着した容器体内の液と外気とを混合・起泡して泡として噴出するフォーマーポンプが提案されている（例えば，特許文献１参照）。

上記特許文献１のフォーマーポンプは、内部を第１ピストンが摺動する液用シリンダと、内部を第２ピストンが摺動する空気用シリンダと、噴出口が設けられるとともに、第１ピストン及び第２ピストンに連係し両ピストンを駆動せしめるポンプヘッドと、液用シリンダから送出された液体と空気用シリンダから送出された空気とが合流する気液混合室と、前記噴出口と気液混合室との間に設置された発泡部材とを備え、ポンプヘッドを押し下げることにより容器体内の液体と外気とを気液混合室で合流せしめ、発泡メッシュを通して発泡させ、噴出口から泡の状態で噴出する如く構成している。

特開２００９−２０２１２２

特許文献１のフォーマーポンプは、気液混合物が発泡メッシュを通ることで発泡するものであり、発泡メッシュの目を細かくすることで或る程度極めの細かい泡を得ることができる。発泡メッシュの目を細かくするほど発泡メッシュを通過するときの抵抗が大きくなるなどの問題点もある。従って発泡メッシュの目を細かくする以外の方法で、泡質を向上させることができると有利である。

本発明の目的は、気体及び液体の混合物を起泡部の上流側で効率良く混ぜることで良質の泡を供給することができるフォーマーポンプを提供する。

第１の手段は、容器体100 の口頸部 外周に嵌合させた装着キャップＡと、
この装着キャップＡに上端部を固定して容器体100 内に垂下するとともに、大径の空気用シリンダ20及び小径の液用シリンダ30を上下に同心円状に連設してなるシリンダ部材Ｂと、
液用シリンダ30内を摺動する液用ピストンD₁をステムD₂下部より突設するとともに、空気用シリンダ20内を摺動する空気用ピストンD₃をステムD₂外周上部に連係させ、ステム上端に吐出口74付きの吐出ヘッドD₄を嵌着して上方付勢状態で上下動可能に装着した作動部材Ｄとを備え、
液用シリンダ30内部からステムD₂を経由して吐出口74へ至る主流路Ｐ_Ｍの途中に吐出弁42を形成して、吐出弁42の下流箇所に空気用シリンダ20と連続する空気流路Ｐ_Ａを合流させ、かつ、この合流点Ｑの下流に起泡部78を設けて、作動部材Ｄの上下動により液用シリンダ30内の液と空気用シリンダ20内の空気を合流させて起泡させ、上記吐出口74より泡として吐出するフォーマーポンプであって、
上記合流点Ｑと起泡部78との間の垂直な主流路部分に、垂直な周面を有するコア部51を支承させて、コア部51の周囲に、コア部51の上流側及び下流側よりも流路面積の小さい環状流路部分Ｐ_Ｒを形成するとともに、
この環状流路部分Ｐ_Ｒの周面を、垂直方向に対して同方向と交差する凹条溝48aが凸条部48bをはさんで繰り返し現れる粗面とすることで、気体及び液体を混合するミキシング機構48を構築した。

本手段では、図１に示すように、フォーマーポンプの主流路Ｐ_Ｍと空気流路Ｐ_Ａとの合流点Ｑよりも下流に狭窄部である環状流路部分Ｐ_Ｒを形成し、この環状流路部分Ｐ_Ｒの周面に、凹条溝48a及び凸条部48bを有するミキシング機構48を形成している。これにより、液体と空気とを混合させ、泡質を向上することができる。

第２の手段は、第１の手段を有し、かつ上記凹条溝48aをらせん溝に形成した。

本手段では、凹条溝48aを図２に示すらせん溝に形成している。らせん溝を液体及び空気を通過する際の旋回作用により、空気の塊をより細かくすることができる。

第１の手段に係る発明によれば、主流路Ｐ_Ｍと空気流路Ｐ_Ａとの合流点の下流側に支承させたコア部51の周りに環状流路部分Ｐ_Ｒを設け、この環状流路部分Ｐ_Ｒの周面に気体及び液体のミキシング機構48を形成したから、きめ細かい泡を起泡できる。
第２の手段に係る発明によれば、上記凹条溝48aをらせん溝に形成したから、このらせん溝を通過する際の旋回作用により液体及び空気の混合作用が高まる。

本発明の第１実施形態に係るフォーマーポンプの断面図である。 図１のフォーマーポンプの要部の拡大図である。 図２の要部の作用説明図である。

図１から図３は、本発明の第１の実施形態に係るフォーマーポンプ１を示している。説明の便宜上から、フォーマーポンプの構造を、基本的事項と特徴的事項とに分けて、まず前者から解説する。

本実施形態のフォーマーポンプ１は、装着キャップＡと、シリンダ部材Ｂと、パイプＣと、作動部材Ｄと、ポペット弁体Ｅと、スペーサーＦとを備えている。これら各部材は特に断らない限り、合成樹脂材で形成することができる。

装着キャップＡは、フォーマーポンプ１を容器体100 に固定するためのもので、図１に想像線で示す容器体100 の口頸部外周に嵌合させる周壁10を有し、この周壁10の上端縁より、中央に作動部材Ｄを貫通させる窓孔を開口した頂壁11を延設し、窓孔周縁部より上方へガイド筒12を立設している。また、頂壁11下面周縁部には係止筒13を垂設している。

シリンダ部材Ｂは、大径の空気用シリンダ20の下部に、小径の液用シリンダ30を同心円状に延設している。空気用シリンダ20は、周壁部21の下端縁より内方へ上昇するテーパ状の底壁部22を延設し、底壁部22の内周縁に液用シリンダ30の上端縁を一体に連結して構成している。また、周壁部21の外周上端部にフランジを介して係合筒23を二重筒状に立設し、装着キャップＡの周壁10と係止筒13との間に係合筒23を挟持させてシリンダ部材Ｂと装着キャップＡとを固定している。

上記液用シリンダ30は、空気用シリンダ20の底壁部22内周縁に周壁部31の上端縁を連結して下方へ垂設し、周壁部31の下端縁より中央を開口したテーパ状の底壁部32を延設し、底壁部32の上面を吸込み弁用の弁座33として構成している。また、底壁部32の中央開口縁より下方へパイプ嵌合筒34を一体に垂設している。パイプ嵌合筒34には吸い上げ用のパイプＣの上端を嵌着し、その下端を容器体100 内下端部に垂下させている。更に、液用シリンダ30内面の底壁部32外縁部から周壁部31下端部に至る部分に、周方向複数の係止リブ35を突設している。各係止リブ35の上下中間部には上向き段部を設けている。

作動部材Ｄは、シリンダ部材Ｂに対して上方付勢状態で上下動可能に組み付けしたもので、液用ピストンD₁と、ステムD₂と、空気用ピストンD₃と、吐出ヘッドD₄とを備えている。

上記液用ピストンD₁は、ステムD₂内下部に嵌着した嵌合筒部37の下端外周より外方へ上下スカート状の摺動部39を突設し、摺動部39を液用シリンダ30内周に液密摺動可能に嵌合させている。また、嵌合筒部37の上端部はステムD₂内の上下方向中間部に於いて突条形態の逆止弁用の弁座38を形成している。そして、液用ピストンD₁の嵌合筒部37下面と各係止リブ35の上向き段部との間にコイルスプリングＳを介在させて作動部材Ｄを常時上方へ付勢させている。

上記ステムD₂は、上下端を開口した筒状をなし、液用シリンダ30に摺動する液用ピストンD₁を下部外周へ突設するように組み付けるとともに、空気用シリンダ20内を摺動する空気用ピストンD₃を外周上部に連係させて、液用シリンダ30内及び空気用シリンダ20内を上下動可能に装着されている。ステムD₂内上部には、吐出弁用の弁座40を形成し、玉状弁体41とで吐出弁42を形成している。上記弁座40は、ステムD₂の内壁から内方突出する第1フランジ状壁部40aと、この第1フランジ状壁部40aの内周部から起立する短筒部40bとで形成し、この短筒部40bの上面を、内下方へ傾斜させて弁座面としている。また、吐出弁用の弁座40の下面から逆止弁用の弁座38の直上までの間に周方向複数の第１縦突条43を突設している。更に、外面上部にはフランジ状に突設した空気吐出弁用の弁座44を突設しており、その上方の筒壁外周には周方向複数の第２縦突条45を突設している。

上記空気用ピストンD₃は、内周縁の筒状弁部65をステムD₂外周に小幅の上下動が可能に嵌合させ、筒状弁部65外周より延設した階段状壁部66を介して、空気用シリンダ20の内周に液密摺動可能に嵌合した上下スカート状の摺動部67を延設して構成している。筒状弁部65はステムD₂外周の第２縦突条45外面に上下動可能に嵌合させている。また、後述する如く、ステムD₂の外周上端部には、内周下端部に環状凹部75を周設した縦筒70の下端部を嵌合しており、筒状弁部65はその環状凹部75頂面と、空気吐出弁用の弁座44との間を上下動可能に装着しており、空気吐出弁用の弁座44とで空気吐出弁68を構成している。この空気吐出弁68は、図１に示す作動部材Ｄが最上方へ押し上げられている場合には閉塞しており、作動部材Ｄを押し下げた際には開弁し、更に、押し下げ状態から上方付勢力により上昇する際には閉塞する如く構成している。また、空気用ピストンD₃の階段状壁部66には外気を導入するための外気導入弁69を設けている。外気導入弁69は、下降した作動部材Ｄが上昇する際に空気用シリンダ20内が負圧となることで開弁し、外気を導入する。

上記吐出ヘッドD₄は、ステムD₂の外周上端部に嵌合させた縦筒70を頂板71裏面より垂設し、頂板71周縁部からは外側垂壁部72を垂設し、また、縦筒70と外側垂壁部72との中間に内側垂壁部73を垂設しており、更に、縦筒70の上端に基端を開口して、内側垂壁部73、外側垂壁部72を貫通して前方へ突設したノズルを延設し、その先端に吐出口74を開口している。これらステムD₂と縦筒70とノズルとの各内部で主流路Ｐ_Ｍが形成されている。また上記吐出弁42より上方の縦筒部分内には、吐出弁から離して筒状部材76を嵌挿しており、この筒状部材76の下側には気液混合室Ｒを形成している。また、縦筒70の内周下端部には環状凹部75を凹設しており、環状凹部75からステムD₂と縦筒70との間を通り、吐出弁42と筒状部材76との間の主流路部分に連通する空気流路Ｐ_Ａを設けている。

また、気液混合室Ｒ下流には起泡部78を設けている。この場合の起泡部78は、メッシュ78a を張設した筒体78b を一対用意して、メッシュ78a が上端及び下端になる如く筒状部材76内に嵌着させて構成している。これについては後述する。

ポペット弁体Ｅは、下端部外面に、それぞれ液用シリンダ30の係止リブ35間に位置させる、周方向複数の係止突部80を突設しており、液用シリンダ30内からステムD₂内下部に至る長さを有している。下面周縁部はテーパ状に形成して吸込み弁用の弁座33とで吸込み弁81を形成しており、吸込み弁用の弁座33と下面が当接する位置から、各係止突部80がコイルスプリングＳ下面に当接する位置までの上下動が可能に装着している。各係止突部80上方は、下部を大径部に上部を小径部に形成しており、小径部の上端にはテーパ筒状に拡開する逆止弁体82を形成し、この逆止弁体82と逆止弁用の弁座38とで逆止弁83を形成している。大径部の外周には周方向複数の凹溝84を縦設しており、小径部外周には周方向複数の第３縦突条85を突設している。

スペーサーＦは、ガイド筒12外周に着脱可能に嵌合した円弧板状の嵌合部90を有し、嵌合部90の後面より後方へ板状の摘み部を突設している。装着したスペーサーＦの嵌合部90は吐出ヘッドD₄の内側垂下壁73下面に当接して作動部材Ｄの押し下げを防止する。

図１の状態からスペーサーＦを外して吐出ヘッドD₄を押し下げると、空気用ピストンがステムD₂に対して相対的に上昇して空気吐出弁68が開き、下降する空気用ピストンD₃により空気用シリンダ20内の空気が加圧されて空気流路Ｐ_Ａを経て気液混合室Ｒ内に導入される。また液用シリンダ30が下降してポペット弁体Ｅを吸込み弁用の弁座33に当接させるまで下降させるとともに、ポペット弁体ＥがステムD₂に対して相対的に上昇して逆止弁83が開き、液用シリンダ30内の加圧液が吐出弁42を介して気液混合室に導入され、気体と混合する。この際ポペット弁体Ｅはその逆止弁体82がステムD₂の第１縦突条43内面に摺動してステムD₂に対して相対的に上昇する。気液混合室で混合された気液は、起泡部78を通って発泡し、吐出口74より泡として吐出される。

吐出ヘッドD₄の押圧を解除すると、コイルスプリングＳの付勢力により作動部材Ｄが上昇し、その際空気用ピストンD₃がステムD₂に対して相対的に下降して空気吐出弁68が閉じ、空気用シリンダ20内の負圧化によって外気導入弁69が開いて外気が空気用シリンダ20内に導入される。またステムD₂の上昇によりポペット弁体Ｅは、逆止弁体82と第１縦突条43の摩擦力で上昇し、吸込み弁81が開いて負圧化した液用シリンダ30内に容器体100 内の液が導入され、その際吐出弁42は閉じる。ポペット弁体Ｅはその係止突部80がコイルスプリングＳの下面に当接するまで上昇するが、その後はステムD₂に対して、逆止弁体82が弁座38に当接するまで相対的に下降する。

本発明では、吐出弁42と起泡部78との間に弁押え部材50及びミキシング機構48を設けたことを特徴的事項としている。好適な図示例では、上述の筒状部分76の内周面より、その筒壁の上端及び下端から距離を存して第２フランジ状壁部47を内方突出して、この第２フランジ状壁部47と既述第１フランジ状壁部40aとの間に気液混合室Ｒに弁押え部材50を配置している。また第２フランジ状壁部47上方の筒状部材部分内に起泡部78を嵌合させている。

この弁押え部材50は、玉状弁体41の飛び出しを押えるための部材であって、図２に示す如く、ステムD₂内に支承されたコア部51を有しており、このコア部51で上記玉状弁体41の上方への飛び出しを押えるとともに、コア部51の外周面とステムD₂の内周面との間に環状流路部分Ｐ_Ｒを形成するように構成されている。図示例の弁押え部材50は、コア部51の周面下部から支持筒部52を垂下している。しかしながら、コア部51はどのように支持してもよく、例えば複数の放射状の支持片を介してステムと一体に成形しても構わない。

上記コア部51は、ステムD₂の内径よりやや小径であり、ステムD₂が形成する主流路の中心部に位置している。本実施形態のコア部51は、垂直な外周面を有する円筒体であり、その筒孔を横板部（図示例では底板部）で閉塞している。しかしながら、コア部51の構造は適宜変更することができる。

上記支持筒部52は、上記玉状弁体41よりも大きい内径を有しており、下端を第１フランジ状壁部40aに当接させてステムD₂に篏合されている。図示例では、支持筒部52の下半部をやや大外径に形成するとともに、支持筒部52の上半部に、支持筒部52の内側からコア部51の外側へ連通する適数（図示例では２つ）の第１オリフィスＯ_１を開口している。

上記コア部51付近の主流路部分内周面には、上記環状流路部分Ｐ_Ｒの下部側に連通する適数（図示例では少なくとも２つ）の第２オリフィスＯ_２を有しており、これら第２オリフィスＯ_２の内方の合流点Ｑで液体と気体とが合流するようにしている。好適な図示例では、ステムD₂の筒壁上端部と筒状部材76の下端部とほぼ同一径とするとともに、これら各端部の対向面の少なくとも一方にオリフィス形成用の切欠きを設け、かつ両端部の対向面を突き合わせることで第２オリフィスＯ_２を形成している。第２オリフィスＯ_２は、第１オリフィスＯ_１と近接した位置（図示例では第１オリフィスＯ_１の上方）に設けることが好ましい。

上記筒状部材76の筒壁のうちの第２オリフィスＯ_２と第２フランジ状壁部47との間の部分の内周面は、垂直方向に対して凹条溝48aが凸条部48bをはさんで繰り返し現れる粗面としている。これら凹条溝48a及び凸条部48bは気液のミキシング機構48を構成する。凸条部48bの先端は、コア部51の外周面から僅かに離れている。図示例の凹条溝48aは、一本のらせん溝に形成されている。

上記構成において、吐出ヘッドD₄を押し下げると、前述のように、図３において白矢印で示す如く、加圧された液体が玉状吐出弁体41を押し上げて第1オリフィスＯ_１を通過し、空気流路Ｐ_Ａを通って第２オリフィスＯ_２を通過する空気（同図において細矢印で示す）と合流点Ｑで合流し、空気と液体とが混合した流体として環状流路部分Ｐ_Ｒに入る。

環状流路部分Ｐ_Ｒは、その前後の主流路部分よりも流路面積が小さい狭窄部となっており、さらに環状流路部分Ｐ_Ｒ内に凹条溝48ａ及び凸条部48ｂを設けたことで、流体の通り道をさらに狭めている。この狭窄部を通過する際に、流体中の空気は細かい粒子となって液体と混ざり合う。

また本実施形態では凹条溝48ａをらせん溝に形成しているので、流体の大部分はこのらせん溝を通過する際に旋回作用を受けてさらに撹拌される。これにより空気と液体との混合度が向上する。空気及び液体が細かく混ざり合った流体が起泡部78に入るので、これによって発泡された泡も極めて極めの細かいものとなる。

ミキシング機構48の凹条溝48ａは、好適な図示例では、らせん溝に形成して形成されているが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、例えば環状流路部分Ｐ_Ｒの周面に、垂直方向に亘って複数の環状の凹条溝48ａ及び凸条部48ｂが交互に表れるように形成しても、気体及び液体を混合する作用を発揮する。また図示例では環状流路部分Ｐ_Ｒの外側の周面（筒状部材の内周面）に凹条溝及び凸条部を形成しているが、環状流路部分Ｐ_Ｒの内側の周面（コア部の外周面）に凹条溝及び凸条部を形成しても気体及び液体を混合する作用を発揮する。

１…フォーマーポンプ
Ａ…装着キャップ
10…周壁 11…頂壁 12…ガイド筒 13…係止筒
Ｂ…シリンダ部材
20…空気用シリンダ 21…周壁部 22…底壁部 23…係合筒
30…液用シリンダ 31…周壁部 32…底壁部
33…吸込み弁用の弁座 34…パイプ嵌合筒 35…係止リブ
Ｃ…パイプ
Ｄ…作動部材
D₁…液用ピストン
37…嵌合筒部 38…逆止弁用の弁座 39…摺動部
D₂…ステム 40…吐出弁用の弁座 40a…第１フランジ状壁部 40b…短筒部
41…玉状弁体 42…吐出弁 43…第１縦突条
44…空気吐出弁用の弁座 45…第２縦突条
47…第２フランジ状壁部 48…ミキシング機構 48ａ…凹条溝 48b…凸条部
50…弁押え部材 51…コア部 52…支持筒部
D₃…空気用ピストン
65…筒状弁部 66…階段状壁部 67…摺動部 68…空気吐出弁，
69…外気導入弁
D₄…吐出ヘッド
70…縦筒 71…頂板 72…外側垂壁部 73…内側垂壁部 74…吐出口 75…環状凹部
76…筒状部材 78…起泡部 78a …メッシュ 78b …筒体
Ｅ…ポペット弁体
80…係止突部 81…吸込み弁 82…逆止弁体 83…逆止弁 84…凹溝
85…第３縦突条
Ｆ…スペーサー 90…嵌合部
100…容器体 Ｏ_１…第1オリフィス Ｏ_２…第２オリフィス
Ｐ_Ａ…空気流路 Ｐ_Ｍ…主流路 Ｐ_Ｒ…環状流路部分 Ｑ…合流点
Ｒ…気液混合室 Ｓ…コイルスプリング

Claims (2)

1. 容器体(100)の口頸部 外周に嵌合させた装着キャップ(Ａ)と、
   この装着キャップ(Ａ)に上端部を固定して容器体(100) 内に垂下するとともに、大径の空気用シリンダ(20)及び小径の液用シリンダ(30)を上下に同心円状に連設してなるシリンダ部材(Ｂ)と、
   液用シリンダ(30)内を摺動する液用ピストン(D₁)をステム(D₂)下部より突設するとともに、空気用シリンダ(20)内を摺動する空気用ピストン(D₃)をステム(D₂)外周上部に連係させ、ステム上端に吐出口(74)付きの吐出ヘッド(D₄)を嵌着して上方付勢状態で上下動可能に装着した作動部材(Ｄ)とを備え、
   液用シリンダ(30)内部からステム(D₂)を経由して吐出口(74)へ至る主流路(Ｐ_Ｍ)の途中に吐出弁(42)を形成して、吐出弁(42)の下流箇所に空気用シリンダ(20)と連続する空気流路(Ｐ_Ａ)を合流させ、かつ、この合流点(Ｑ)の下流に起泡部(78)を設けて、作動部材(Ｄ)の上下動により液用シリンダ(30)内の液と空気用シリンダ(20)内の空気を合流させて起泡させ、上記吐出口(74)より泡として吐出するフォーマーポンプであって、
   上記合流点(Ｑ)と起泡部(78)との間の垂直な主流路部分に、垂直な周面を有するコア部(51)を支承させて、コア部(51)の周囲に、コア部(51)の上流側及び下流側よりも流路面積の小さい環状流路部分(Ｐ_Ｒ)を形成するとともに、
   この環状流路部分(Ｐ_Ｒ)の周面を、垂直方向に対して同方向と交差する凹条溝(48a)が凸条部(48b)をはさんで繰り返し現れる粗面とすることで、気体及び液体を混合するミキシング機構(48)を構築したことを特徴とする、フォーマーポンプ。
2. 上記凹条溝(48a)をらせん溝に形成したことを特徴とする、請求項１記載のフォーマーポンプ。