JP3878552B2 - 流体ディスペンサポンプ - Google Patents

Description

本発明は流体ディスペンサポンプに関する。

流体ディスペンサポンプに関しては従来からよく知られている。こうしたポンプが一般的に有するポンプ本体は、入口弁と出口弁との間に位置するポンプチャンバを形作り、前記ポンプ本体内をスライド移動して前記ポンプチャンバ内に入っている流体を放出するピストンを備える。場合によっては、ポンプに２つのピストンを持たせてもよい。すなわち、上側ピストンと下側ピストンであり、これらピストンは、駆動中、ポンプ本体内を一緒にスライド移動し、その移動が終わることころで、出口弁が開き、ポンプチャンバ内に入っている流体が放出される。

また、場合によっては（具体的に言えば医薬の分野では）、１回分の分量を正確に計量することや、ポンプ駆動のたびに１回分の分量が残らず投与されるように保証することが、必須の基準となる。さらに言えば、１回分の分量が不完全にしか投与されない事態を防止することが重要であり、さらに、ポンプの駆動完了後については、ポンプチャンバが部分的にしか充填されないという事態を防止することが重要となる。

本発明は、ポンプ駆動ごとに１回分の量の計量が正確に行われることを保証するとともに、１回分の分量が残らず投与されることを保証する、という流体ディスペンサポンプを提供することを目的とする。
また、本発明は、製造および組立が簡単でしかも低コストな流体ディスペンサポンプを提供することを目的とする。

これらの目的を達成するために、本発明が提供するのは、流体ディスペンサポンプであって、上側ピストンと下側ピストンとの間に規定されるポンプチャンバを有するポンプ本体を有し、前記ピストンは前記ポンプ本体内を耐漏洩様態でスライド移動するように設置されており、前記ポンプチャンバには入口弁と出口弁とが設けられており、前記下側ピストンは、完全に１回分の分量が量り出された時点で、前記出口弁と協働し、前記出口弁を開いてポンプチャンバ内に入っている流体の放出を可能とし、特徴となるのは、下側ピストンが、入口弁シートと分かれていて、ポンプチャンバ内で浮動するように設置されており、前記下側ピストンが前記入口弁シートによって休止位置に戻される、という点である、という前記ディスペンサポンプである。

また、出口弁はポンプチャンバ内を移動するように設置された弁部材を有し、当該弁部材は、ポンプチャンバ内に入っている流体からの圧力によって密封位置に押し込まれ、前記移動弁部材は肩を備えており、当該肩は、完全に１回分の分量が量り出された時点で、前記下側ピストンまたは、それに一体化した部材と協働し、その結果、下側ピストンが弁シートから弁部材を引き離し、出口弁を開くこと、とするのが効果的である。

また、上側ピストンの外径が下側ピストンの外径よりも大きいこと、とするのが効果的である。
また、入口弁の弁シートは、スプリングなどの弾性部材によってポンプ休止時の位置に押しやられ、当該位置においては、前記下側ピストンまたは、それと一体化した部材が出口弁を密封位置に押しやること、とするのが効果的である。

また、下側ピストンはプライマ（primer）部材として働き、ポンプが最初に駆動される際に、ポンプチャンバ内に入っている空気を排除すること、とするのが効果的である。
また、ポンプチャンバに空気が入っている状態では、下側ピストン、上側ピストンそして入口弁シートの間に空気排除用通路が形成され、それによって、ポンプチャンバから空気を排除することが可能となり、前記下側ピストンは、ポンプチャンバに投与対象の流体が入っている状態では、前記空気通路を耐漏洩様態で閉じること、とするのが効果的である。

また、出口弁部材は第２の肩を備えており、当該第２の肩は、ポンプが休止状態にある時、前記下側ピストンまたは前記下側ピストンに一体化した部材と協働し、その結果、下側ピストンは前記移動弁部材を密封位置に押しやること、とするのが効果的である。

本発明に関する他の特徴および効果については、非限定的な例として示す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読めば、さらに明らかになるであろう。
図面を見て分かるように、ここでのポンプはポンプ本体１０を有し、当該本体内には、上側ピストン２０と下側ピストン３０とが耐漏洩様態でスライド移動するように設置されている。前記２つのピストン２０、３０の間にはポンプチャンバ１１が形作られており、これが入口弁４０と出口弁５０とを備えている。入口弁４０については、対応する弁シート４２と協働するボール４１で成ることにすればよい。ユーザがポンプを駆動すると、２つのピストン２０、３０はポンプ本体内部でスライド移動するが、出口弁５０が開いて流体の放出が可能になるまでは、入口弁４０を閉じておく。

本発明において、下側ピストン３０（またはこれと一体化した部材７０）は、出口弁５０と協働して、完全に１回分の分量が量り取られた時点で、出口弁５０を開く。下側ピストン３０の駆動ストロークが完了するまで、完全に１回分の分量が量り取られることはないかもしれない。ただし、駆動ストロークの前記完了よりも前に、完全に１回分の分量を量り取ることも可能ではある。その場合、下側ピストンがその１ストローク分を完全に移動し終わる前に、出口弁５０が開く。具体的には、図面で示す例において、出口弁５０は、ポンプチャンバ１１の内部を軸方向に移動するように設置された移動出口弁部材５１を有している。図における前記移動弁部材５１は、その密封位置に押し込まれ、当該位置において対応する弁シート５２に押し付けられた形となっているが、これは、ポンプチャンバ１１内部に位置する流体からの圧力による。こうした実装構造によって、出口弁における優れた耐漏洩性が保証される。なぜなら、流体の放出前に望ましくない様態で前記出口弁が開くことはあり得ないからである。前記弁部材５１は、効果的な構成として第１の肩５５を備えており、当該第１の肩は、完全に１回分の分量が量り出された時点で、下側ピストン３０または前記下側ピストン３０と一体化された部材７０と協働する。そして、その結果、下側ピストン３０は機械的に弁部材５１を持ち上げて弁シート５２から離し、それによって出口弁５０を開く。また、効果的な構成として、前記弁部材５１はさらに第２の肩５６を備えており、当該第２の肩は、ポンプが休止位置にある時、下側ピストン３０またはこれに一体化された部材７０と協働する。そして、その結果、移動弁部材５１は密封位置の方向に押しやられる。

ここからは、ポンプの動作について、図１および図３を参照しながら説明する。
図１において、ポンプは休止位置にある。ユーザがポンプを駆動する際、前記ユーザは上側ピストン２０に軸方向の力を加え、ピストン２０はそれに応じてポンプ本体１０内部をスライド移動する。ポンプチャンバ１１内に格納されている流体は圧縮されないため、当該流体の力で、下側ピストン３０もポンプ本体１０内部を耐漏洩様態でスライド移動することになる。入口弁４０は、ポンプチャンバ内部の流体から加わる圧力によって密封位置に押しやられるが、同じことが出口弁５０にも当てはまり、その移動弁部材５１もまたポンプチャンバ１１内部の流体から加わる圧力によって密封位置に押しやられる。

完全に１回分の分量が量り取られると、図３に示す状態になる。下側ピストン３０の径は上側ピストン２０の径よりも小さいので、下側ピストン３０または下側ピストン３０に一体化された部材（図中では参照番号７０を付された部材）は、ポンプ駆動中、上側ピストン２０よりも速く移動する。そうして、部材７０（ピストン３０）は、図１に示すように第２の肩５６に接触している位置から、移動弁部材５１の第１の肩５５と接触する位置まで移動する。そこからすぐ、下側ピストンは移動弁部材５１と協働して、これをポンプチャンバ内部で軸方向に移動させる。その際には、部材５１を弁シート５２から引き離して、出口弁５０を開き、それによってポンプチャンバ内に入っている流体の放出を可能とする。２つの肩５５、５６の間にあるギャップによって、出口弁が開く時間が決まり、さらには、投与される１回分の容量が決まる。よって、前記ギャップの大きさを変えるだけで、１回分の容量を変更することができる。このように、本発明によれば、ポンプの部品を１つに手を加えるだけで、１回で投与される分の容量を変更することができるので、変更は非常に簡単でコストも低い。

図面に示すように、ポンプチャンバ１１の入口弁４０は、弁シート４２を有する。当該弁シート４２は、ポンプ本体１０内部に浮動状態で設置され、スプリングによって図１に示す休止位置に押しやられる。効果的な構成として、下側ピストン３０は、入口弁の前記シート４２と協働する肩を備えている。それにより、出口弁が開いたときには、ポンプチャンバ１１内に入っていた流体は、前記下側ピストン３０によって送り出されることになるが、弁シート４２に作用するスプリング６０によって開始位置にまで戻される。

本発明において、下側ピストン３０は入口弁シート４２とは別に作られている。下側ピストン３０を別に作ることの効果について、これ以降の部分で図２を参照しつつ、本発明の特定の実施の形態に関連付けながら説明する。
出口弁５０が開くと、ポンプチャンバ１１内にある流体は前記ポンプチャンバから送り出される。この時、下側ピストンは、圧縮されたスプリング６０からの力を受けてポンプ本体１０内部を上昇するが、この上昇は、下側ピストン３０または当該下側ピストン３０に一体化した部品７０が、出口弁５０の移動弁部材５１が有する第２の肩５６に再び受け台接触し、それによって前記弁部材が密封位置に押しやられた状態になったところで終わる。送り出される流体と上昇するピストンとによってポンプチャンバ内部に生じる吸引力が入口弁４０を開き、そうして、前記ボールが持ち上げられて弁シートから離れることで、次の１回分の分量の流体をポンプチャンバ１１内に吸入することが可能となる。

こうした構成によって本発明が提供する本質的な効果は２つある。第１に、ポンプが駆動されるたびに、完全に１回分の分量が送り出されることを保証する。これは、ポンプチャンバ１１の内容物が部分的にしか投与されないという事態を防止することによる。出口弁５０は、ユーザがポンプに加える駆動力の大小に関わりなく、完全に１回分の分量が量り出されるまでは開かない。第２に、１回分の量が放出された後に自動的に閉じる出口弁によって、分量の計量における精度が保証される。

本発明において、下側ピストン３０は、入口弁シート４２とは別に作られる。下側ピストン３０を入口弁シート４２と別に作ることによって、さらには、ポンプ本体内部で浮動する形に前記下側弁シート３０を設置することによって、前記下側ピストンをプライマ（充填）部材（primer element）として用いることが可能となる。図２に示すように、ポンプが最初に駆動される時、すなわち、ポンプチャンバ１１に空気が入っている状態にある時、下側ピストン３０は入口弁シート４２から離れて持ち上がっている。これは、空気が圧縮可能だからである。そして、下側ピストン３０と前記入口弁シート４２との間に空気が流れ出る通路が形成され、その結果、ポンプチャンバ１１内に入っていた空気を排除することが可能となる。また、空気は、下側ピストン３０と上側ピストン２０との間の通路を通り、１個以上のグルーブ２９を介して流れるが、当該グルーブは、上側ピストン２０の端部面に設けられており、図２に示すように、ポンプが最初に駆動される際の移動ストロークの終端では、下側ピストン３０と協働している。従って、グルーブ２９と下側ピストン３０とが協働する位置は、ポンプチャンバ１１のデッドボリュームを小さくすることのできる位置であり、デッドボリュームが小さくなることで、前記ポンプチャンバに入っていた空気は、図２に示す位置においては、ほとんど全てが排除されている。図２に示す位置から始めたユーザがポンプを押すことを止めた時点で、ポンプの機構全体が戻しスプリングからの力を受けて上に上がっていき、その結果、ポンプチャンバは、入口弁４０経由で入ってくる流体に満たされることになる。流体がポンプチャンバ１１に入ると直ちに、前記下側ピストン３０は、流体の力によって自動的に、図１および図３が示す位置に押しやられる。当該位置において、下側ピストン３０と弁シート４２とは協働して、上述した空気の流れ出る前記通路を閉じる。そうなると、前記下側ピストン３０はもはや、弁シート４２から離れて持ち上がることはない。ポンプチャンバ１１の内部には圧縮不可能な流体が存在しているからである。次回のポンプ駆動の際には、下側ピストン３０と弁シート４２とは単一の部品ユニットとして働き、優れた耐漏洩性を示すとともに、ポンプ充填のために働く空気排除用通路からの流体の漏出を防止する。言うまでもなく、図面に示した実施の形態は効果的な特定の実施の形態ではあるが、ポンプ充填用の充填手段として他のものを設けることも考えられる。この用途に必ずしも下側ピストンを用いる必要はない。

また、当業者であれば、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱しない形で、その他の変形を行うこともできるであろう。

本発明の効果的な実施の形態におけるポンプを示す概略断面図であり、休止状態を示す図である。 図１と同様の図であり、充填状態を示す図である。 図１および図２と同様の図であり、ポンプチャンバに入っている流体が放出される直前の状態を示す図である。

Claims (7)

1. 流体ディスペンサポンプであって、
   上側ピストン（２０）と下側ピストン（３０）との間に規定されるポンプチャンバ（１１）を有するポンプ本体（１０）を有し、
   前記ピストン（２０，３０）は前記ポンプ本体（１０）内を耐漏洩様態でスライド移動するように設置されており、
   前記ポンプチャンバ（１１）には入口弁（４０）と出口弁（５０）とが設けられており、
   前記下側ピストン（３０）は、完全に１回分の分量が量り出された時点で、前記出口弁（５０）と協働し、前記出口弁を開いてポンプチャンバ（１１）内に入っている流体の放出を可能とし、
   特徴となるのは、
   下側ピストン（３０）が、入口弁シート（４２）と分かれていて、ポンプチャンバ（１１）内で浮動するように設置されており、前記下側ピストン（３０）が前記入口弁シート（４２）によって休止位置に戻される、という点である、という前記ディスペンサポンプ。
2. 出口弁（５０）はポンプチャンバ（１１）内を移動するように設置された弁部材（５１）を有し、当該弁部材（５１）は、ポンプチャンバ（１１）内に入っている流体からの圧力によって密封位置に押し込まれ、
   前記移動弁部材（５１）は肩（５５）を備えており、当該肩（５５）は、完全に１回分の分量が量り出された時点で、前記下側ピストン（３０）または、それに一体化した部材（７０）と協働し、その結果、下側ピストン（３０）が弁シート（５２）から弁部材（５１）を引き離し、出口弁（５０）を開くこと、
   を特徴とする請求項１に記載のポンプ。
3. 上側ピストン（２０）の外径が下側ピストン（３０）の外径よりも大きいこと、
   を特徴とする請求項１または２に記載のポンプ。
4. 入口弁（４０）の弁シート（４２）は、スプリングなどの弾性部材（６０）によってポンプ休止時の位置に押しやられ、当該位置においては、前記下側ピストン（３０）または、それと一体化した部材（７０）が出口弁（５０）を密封位置に押しやること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のポンプ。
5. 前記下側ピストン（３０）はプライマ（primer）部材として働き、ポンプが最初に駆動される際に、ポンプチャンバ（１１）内に入っている空気を排除すること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のポンプ。
6. ポンプチャンバ（１１）に空気が入っている状態では、下側ピストン（３０）、上側ピストン（２０）そして入口弁シート（４２）の間に空気排除用通路が形成され、それによって、ポンプチャンバ（１１）から空気を排除することが可能となり、
   前記下側ピストン（３０）は、ポンプチャンバ（１１）に投与対象の流体が入っている状態では、前記空気通路を耐漏洩様態で閉じること、
   を特徴とする請求項５に記載のポンプ。
7. 出口弁部材（５１）は第２の肩（５６）を備えており、当該第２の肩（５６）は、ポンプが休止状態にある時、前記下側ピストン（３０）または前記下側ピストン（３０）に一体化した部材（７０）と協働し、その結果、下側ピストン（３０）は前記移動弁部材（５１）を密封位置に押しやること、
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のポンプ。

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