JP4643258B2 - ベローズと協働部材とからなるアセンブリならびにポンプさらにはその使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベローズと協働部材とからなるアセンブリ、ならびに、そのようなアセンブリを備えたポンプ、さらには、その使用方法に関するものである。

ベローズを備えたポンプは、米国特許第４，３４７，９５３号明細書により公知である。この公知のポンプは、少なくとも４つの部材から構成されている。すなわち、ハウジングと、キャップと、ベローズと、ベローズに関連して協働する協働部材と、から構成されている。このようなベローズは、スプリング力を有している。このスプリング力は、所定の押圧力を超えた後には、初期値よりも小さくなる。これにより、さらなる押圧力を補助する。ベローズをなすフレキシブルな壁は、押圧時には自由空間内を移動する。このため、力の変わり具合を制御することができない。このようなポンプの動作は、所定量の泡や液体やガスを吐出することに、限定される。
米国特許第４，３４７，９５３号明細書

本発明の目的は、多様な用途に好適であるよう、改良されたベローズを提供することである。

本発明は、上記目的を達成するため、ベローズと協働部材とからなるアセンブリであって、ベローズが、所定形状と所定厚さとを有したフレキシブル壁を備え、このフレキシブル壁が、協働部材と協働し、協働部材が、フレキシブル壁の移動と協働する硬質外壁を備えているアセンブリを提供する。

このようなアセンブリは、比較的単純な構成であって、安価である。

好ましい実施形態においては、協働部材が、展開を受ける被展開部材であり、力の変化具合を所望のものとし得るよう、硬質外壁が所定の直径変化度合いを有している、および／または、フレキシブル壁が所定の壁厚さ変化度合いを有している。

フレキシブル壁と被展開部材との協働に基づき、力の変化具合を所望に決定し得ることがわかった。これにより、用途に応じて、スプリング力を所望に変更することができる。

好ましい実施形態においては、フレキシブル壁が、部分的に折り返されていて、折り返しエッジが形成されており、この折り返しエッジが、圧力を吸収し得るよう、フレキシブル壁の外方端部に位置している。折り返しエッジは、被展開部材からベローズに対してのまたベローズから被展開部材に対しての制御された圧力伝達に関して、安定なポイントを提供する。

好ましい実施形態においては、力の変化具合は、一定なもの、または、増大するもの、または、低減するもの、または、これらの組合せ、とされる。実用的には、これにより、力の変化具合を、任意の所望のものとすることができる。

好ましい実施形態においては、力の変化具合は、１つまたは複数のピークを有している。これにより、振動的な力の変化具合を得ることができる。例えばこれにより、吐出特性が改良される。

好ましい実施形態においては、被展開部材の外方端部が、円錐台形状とされる。これにより、力の変化具合を所望に制御し得ることがわかっている。

好ましい実施形態においては、被展開部材の外壁が、力の変化具合にピークを形成する目的で、厚肉部分を有している。力の変化具合におけるピークは、所定ポイントに到達したことを通知し、これにより、放出のお知らせとして機能する。この場合、例えば１０ｍｌといったような放出の終点と、例えば５ｍｌといったような放出の途中と、にピークを設定することができる。

さらに好ましい実施形態においては、被展開部材の外方端部（あるいは、外壁）が、曲がり部を有している。

さらに好ましい実施形態においては、被展開部材の外方端部（あるいは、外壁）が、スプリング力を増大させる目的で、凹状の断面形状を有した部分を備えている。

さらに好ましい実施形態においては、被展開部材の外方端部（あるいは、外壁）が、スプリング力を低減させる目的で、凸状の断面形状を有した部分を備えている。

本発明のさらなる利点や特徴点につき、以下、添付図面を参照しつつ説明する。

ポンプ（１）は、容器（２）内に収容された例えば液体やペースト材料や泡（フォーム）やガスといったようなものに対して好適なものであって、ベローズまたはベローズ部材（３）と、協働部材すなわち被展開部材（４）と、を備えている。被展開部材（４）は、外壁を有しており、この外壁上に、ベローズのフレキシブル壁（５）を展開することができる（図１Ａおよび図１Ｂ）。

図示の好ましい第１実施形態においては、被展開部材（４）は、例えば点対称のものであって、第１円錐台部分（６）と、この第１円錐台部分（６）に対して連接されている第２円錐台部分（７）と、を有している。被展開部材（４）は、複数の傾斜角度を有しているとともに、容器（２）と一体的に製造される。容器（２）には、起立壁（８）が設けられており、起立壁（８）の頂部には、係止部（１０）が形成されている。図示の起立壁（８）は、円筒形の壁とされている。しかしながら、例えば楕円形や正方形といったように、いかなる形状とすることもできる。上部材（１２）は、円筒形側壁（１４）を備えている。円筒形側壁（１４）は、初期状態（図１Ａ）において係止部（１０）に対して当接することとなる厚肉部分を有している。上部材は、さらに、頂壁（１６）を備えている。この頂壁（１６）には、内面上に、円筒形壁（１８）が形成されている。これにより、チャンバ（２０）と、導出開口として機能する導出口（２２）と、を形成している。

ベローズ（３）は、点対称なものであって、フレキシブルな円筒形壁（５）を備えている。フレキシブル壁（５）の厚さ変化具合は、所望のスプリング特性が得られるようなものとされている。厚肉ベース部（２４）が、壁（１４）内の凹所によって支持されている（あるいは、例えば、壁（１４）上のリブによって支持されている）。吸引バルブ（２６）が、折り返しエッジ（２７）に対して連結されている。吸引バルブ（２６）は、容器（２）内からの材料を吸引するように作用する。比較的薄い円筒形圧力バルブ（２８）が、壁（１８）の外面に対して当接している。折り返しエッジ（２７）は、被展開部材（４）の頂部を支持している。これにより、圧力を吸収することができる。

フレキシブル壁（５）の一部は、弾性力を保持しつつ、折り返されている。ベローズ（３）は、この目的のために、熱可塑性ポリエステルの一種である例えばSkypel（登録商標）といったような十分に弾性変形可能な材料から、あるいは、例えばシリコーンゴムといったようなエラストマーから、形成されている。ベローズをなす材料は、好ましくは、小さな減衰性を有しているような熱可塑性ポリマーまたはエラストマーとされる。これにより、材料は、初期状態へと迅速に復帰することができる。

ポンプ（１）の使用時には、使用者は、頂壁（１６）を押圧する。これにより、フレキシブル壁（５）が、被展開部材（４）上へと展開し、これにより、他方の極限状態をなす第２状態（図１Ｂ）に到達する。チャンバ（２０）は、徐々に小さくなっていく。これにより、過圧が形成され、バルブ（２８）が、外向きに押圧される。これにより、チャンバ（２０）の内容物は、導出口（２２）を通して、ポンプから導出される。

力の変わり具合は、フレキシブル壁（５）の厚さ変化具合と、壁（５）が展開することとなる被展開部材（４）の外表面上の経路と、の組合せによって、予め設定することができる。展開時には、ベローズの比較的多くの部分が、被展開部材に対して当接する。図１Ａのポンプに関し、力（Ｆ）（ｙ軸）を、押圧距離（Ｓ）（ｘ軸）の関数として、図１Ｃに示している。力の変わり具合は、比較的一定である。つまり、使用者は、上部材（１２）を容器（２）に向けて下向きに押圧する際には、比較的一定の力を印加しなければならない。

図１Ｃに示すような力の変わり具合は、用途や所望に応じて予め設定することができる。この場合、可能性として、力の変わり具合を一定とすることも、力の変わり具合を増加させることも、力の変わり具合を低減させることも、さらには、これらを組み合わせたものとすることも、できる。また、初期的には比較的大きな力が必要でありなおかつその後は小さな力で済むようにすることで、張力が解除されたような感覚を使用者に対して付与することも、可能である。また、１つまたは複数のお知らせピークまたばバレーを作ることも可能である。この場合には、設定される押圧力は、手動で認識し得るような様々な値とされる。これにより、使用者が、この特定のポイントに到達したことを、知ることができる。ここで、お知らせピークは、例えば５ｍｌのところに配置することができる。一方、終点は、１０ｍｌのところに配置することができる。これにより、吐出を、より単純に行うことができる。

力の変わり具合を増加させることは、例えば、被展開部材の第１部分（３４）を横断面形状において凹形状となるように形成することによって（図２Ａおよび図２Ｂ）、得られる。この場合、図１Ａおよび図１Ｂに図示されたベローズと同じベローズが使用され、また、ポンプは、同じ構成要素を備えている。部分（３４）の湾曲度合いは、下方に向けて増大するものとされ、これにより、上部材（１２）を下向きに押圧するのに要する力も、また、増大する（図２Ｃ）。

押圧力を低減させることは、例えば、被展開部材の上方部分（３８）を横断面形状において凸形状となるように形成することによって、得られる。この場合、傾斜角度は、押圧力を変化させるようにして、変化する（図３Ａ〜図３Ｃ）。

好ましい第４実施形態においては、被展開部材は、第１円錐台形状部分（５０）と、この第１円錐台形状部分（５０）とは傾斜角度が異なる第２円錐台形状部分（５２）と、を備えている。第１円錐台形状部分（５０）の外周回りには、リブ（５４）が設けられている。このリブ（５４）は、フレキシブル壁（５）が第１円錐台形状部分（５０）上にわたって展開する際に、力の変化具合においてピークを引き起こす（図４Ａ〜図４Ｃ）。当然のことながら、複数のリブを設けて、複数のピークを引き起こすことができる。実用的には、力のピークは、約１０％という力の増大化をもたらす。

好ましい第５実施形態（図５）は、ポンプ（１００）を提供する。ポンプ（１００）は、例えばクリーニング液体といったようなものを収容したボトル上に取り付けるための容器（１０２）と、この容器（１０２）上に設置されるスプレーノズル（１０４）と、を備えている。スプレーノズル（１０４）は、ハウジング（１０６）を備えている。このハウジング（１０６）の中に、フレキシブル壁（１１０）とこのフレキシブル壁と協働する被展開部材（１１２）とを有したベローズ（１０８）を備えてなる本発明によるアセンブリが設けられている。本発明によるアセンブリは、被展開部材に対して連結部材（１１８）を介して連結されたレバー（１１４）を有してなるピストル機構によって、駆動させることができる。部材（１１６，１２０，１２２）は、通風を行うように作用する。ベローズのベース（１２４）は、ハウジング（１０６）に対して一体的に形成されたエッジ（１２６）によって、支持されている。ハウジングの内部には、容器（１０２）の内容物を通過させて導出させるための開口（１２７）とスプレーオリフィス（１２８）とが形成されている。

使用者の力がレバー（１１４）に対して印加されたときには、被展開部材（１１２）が図５において右側へと移動し、これにより、壁（１１０）が被展開部材上にわたって展開する。被展開部材が右側へと移動している最中には、ベローズ（１０８）内に圧力が蓄積される。所定のしきい値に到達した時点で、エッジ（１２６）がシール作用を果たさなくなり、ベローズの内容物が、開口（１２７）とスプレーオリフィス（１２８）とを通して、ポンプから導出される。この実施形態においては、大きな圧力が蓄積されることにより、また、スプレーオリフィス（１２８）の直径が比較的小さいことにより、ベローズの内容物がスプレーオリフィスを通して導出される際には、内容物は、霧化される。

図示の実施形態（図５）においては、被展開部材は、ベローズの延在方向において可動とされている。被展開部材の延在方向にベローズを移動させる構成とすることもできる。すなわち、図５において、レバー（１１４）を駆動させることによって、ベローズを左向きに移動させる構成とすることもできる。

実用的な実施形態においては、ストローク（Ｓ）は、１０ｍｍ〜２５ｍｍの間にわたって変化する。図１Ａに示すような手動駆動タイプのポンプにおいては、特定の用途に関し、力（Ｆ）の最大値は、約２０Ｎ〜約３０Ｎであり、力（Ｆ）の最小値は、約５Ｎである。液体を霧化させる際には、さらに大きな圧力が必要となる。その場合、力の最大値は、約２５０Ｎ〜約３００Ｎである。手動駆動は、レバー機構やあるいはピストル機構（図５）によって行われる。被展開部材の傾斜角度は、所望の力の変化度合いが得られるよう、０°〜１３５°という範囲にわたって変化する。力が小さい場合には、１０°という傾斜角度が、実用的な値である。

図１〜図４におけるベローズは、環状バルブ（２８）と、このバルブを包囲するような厚肉の円錐台形状ベース（２４）（図６）と、を備えている。ベースの上方側には、円筒形フレキシブル壁（５）が連接されている。フレキシブル壁のうちの、ベースとは反対側の端部には、折り返しエッジが連接されている。この折り返しエッジは、厚肉エッジ（２７）に対して連接されている。エッジ（２７）の環状でありかつフラットな頂面は、被展開部材（４）の頂部表面を支持するように作用する。エッジ（２７）は、ディスク形状の吸引バルブ（２６）を包囲する。バルブ（２６）は、フレキシブルな３つのアーム（６０）を介してエッジ（２７）に対して連結されている。バルブ（２６）は、例えばバルブ（２６）を案内するためのものといったようなピン形状の突起（６２）を備えている。

ベローズ（３）の実用的な実施形態（図６）は、例えば、高さが１〜５ｃｍであり、横断面寸法（あるいは、直径）が、１〜４ｃｍであり、壁（５）の厚さが０．１〜５ｍｍであり、壁（５）の厚さが好ましくは０．２〜２ｍｍである。バルブ（２８）は、壁厚さが０．１〜０．５ｍｍであり、バルブ（６０）は、横断面寸法が、２〜１０ｍｍであり、ベース（２４）は、厚さが１〜１５ｍｍという程度である。

展開を引き起こす力は、また、ベローズの形状や壁厚さを変更することによっても、決定することができる。さらに好ましい実施形態においては、本発明によるベローズは、ベース（６４）と、このベース上に連接されたフレキシブル壁（６６）と、を備えている。フレキシブル壁（６６）の断面形状は、ほぼ放物線とされている（図７）。これにより、低減するような力の変化具合が得られる。力の変化具合を、増大するものとしたりあるいは低減するものとしたりする場合には、壁の形状を、所望に応じて変更することができる。壁（６６）の高さは、壁（５）の高さよりも高いものとされている。これにより、さらに深くまで展開を行うことができる。吸引バルブおよび圧力バルブは、この図には図示されていない。

吸引バルブ（２６）は、例えば直線状の３つのアーム（６０）を介してエッジ（２７）上に設置されている。ベローズの全体は、同一材料から構成されている。そして、アームがわずかにフレキシブルであり、バルブ（２６）は、移動することができる。スプリング力を改良するには、バルブは、Ｚ字形状であるようなアーム（７０）（図８Ｂ）やアーム（７２）（図８Ｃ）を介してエッジ（２７）上に設置される。Ｚ字形状のアームの連結長さを長くしたりあるいは短くしたりすることによって、スプリング力を、大きなものとしたりあるいは小さなものとしたりすることができる。バルブ（２６）の開口度合いは、大きなものともまた小さなものともすることができる。このことは、例えば歯磨きペーストといったようなペースト状流体の場合に、重要である。

フレキシブルな懸架を行う場合には、吸引バルブ（２６）は、側面視においてＣ字形状をなす複数のアーム（７４）を有することができる。このようなアームは、他の機能に関しては、上述したＺ字形状のアームと同様に機能する。

本発明は、上述したいくつかの好ましい実施形態に限定されるものではない。上記実施形態に対しては、様々な修正を施すことができる。想定される権利範囲は、特許請求の範囲に基づいて規定される。

本発明の好ましい第１実施形態によるアセンブリを備えたポンプを示す断面図であって、第１使用位置を示している。 本発明の好ましい第１実施形態によるアセンブリを備えたポンプを示す断面図であって、第２使用位置を示している。 図１Ａのアセンブリにおける力の変わり具合を示すグラフである。 本発明の好ましい第２実施形態によるアセンブリを備えたポンプを示す断面図であって、第１使用位置を示している。 本発明の好ましい第２実施形態によるアセンブリを備えたポンプを示す断面図であって、第２使用位置を示している。 図２Ａのアセンブリにおける力の変わり具合を示すグラフである。 本発明の好ましい第３実施形態によるアセンブリを備えたポンプを示す断面図であって、第１使用位置を示している。 本発明の好ましい第３実施形態によるアセンブリを備えたポンプを示す断面図であって、第２使用位置を示している。 図３Ａのアセンブリにおける力の変わり具合を示すグラフである。 本発明の好ましい第４実施形態によるアセンブリを備えたポンプを示す断面図であって、第１使用位置を示している。 本発明の好ましい第４実施形態によるアセンブリを備えたポンプを示す断面図であって、第２使用位置を示している。 図４Ａのアセンブリにおける力の変わり具合を示すグラフである。 本発明の好ましい第５実施形態によるアセンブリを備えたポンプを、一部を破断して示す斜視図である。 本発明の好ましい第６実施形態によるベローズを、一部を破断して示す斜視図である。 本発明の好ましい第７実施形態によるベローズを示す斜視図である。 様々な態様の吸引バルブを有した図６のベローズを示す平面図である。 様々な態様の吸引バルブを有した図６のベローズを示す平面図である。 様々な態様の吸引バルブを有した図６のベローズを示す平面図である。 本発明の好ましい第８実施形態において吸引バルブを示す斜視図である。

符号の説明

１ ポンプ
３ ベローズ
４ 協働部材、被展開部材
５ フレキシブル壁
２６ 吸引バルブ
２７ 折り返しエッジ
２８ 圧力バルブ
６０ アーム
６２ 突起（ガイド突起）
６６ フレキシブル壁
７０ Ｚ字形状のアーム
７２ Ｚ字形状のアーム
７４ Ｃ字形状のアーム
１００ ポンプ
１０８ ベローズ
１１０ フレキシブル壁
１１２ 被展開部材

Claims (19)

1. ベローズ（３）と協働部材とからなるアセンブリであって、
   前記ベローズ（３）が、所定形状と所定厚さとを有したフレキシブル壁（５）を備え、
   このフレキシブル壁が、前記協働部材と協働し、
   前記協働部材が、前記フレキシブル壁の移動と協働する硬質外壁を備え、
   このようなアセンブリにおいて、
   前記協働部材の前記外壁が、実質的に円錐台形状とされ、
   前記協働部材が、展開を受ける被展開部材（４）であり、
   力の変化具合を所望のものとし得るよう、前記硬質外壁が直径変化度合いを有している、および／または、前記フレキシブル壁（５）が壁厚さ変化度合いを有し、
   前記フレキシブル壁（５）が、部分的に折り返されていて、折り返しエッジ（２７）が形成されており、
   この折り返しエッジ（２７）が、前記協働部材の頂部のところに位置していることを特徴とするアセンブリ。
2. 請求項１記載のアセンブリにおいて、
   前記力の変化具合が、一定なもの、または、増大するもの、または、低減するもの、または、これらの組合せ、とされていることを特徴とするアセンブリ。
3. 請求項１または２記載のアセンブリにおいて、
   前記力の変化具合が、１つまたは複数のピークを有していることを特徴とするアセンブリ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
   前記協働部材の外壁が、力の変化具合にピークを形成する目的で、厚肉部分（５４）を有していることを特徴とするアセンブリ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
   前記協働部材の外壁が、曲がり部を有していることを特徴とするアセンブリ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
   前記協働部材の外壁が、スプリング力を増大させる目的で、凹状の断面形状を有した部分（３４）を備えていることを特徴とするアセンブリ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
   前記協働部材の外壁が、スプリング力を低減させる目的で、凸状の断面形状を有した部分（３８）を備えていることを特徴とするアセンブリ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
   前記ベローズ（３）の前記フレキシブル壁（５）の壁厚さ変化度合いが、力の変化具合を少なくとも部分的に決定することを特徴とするアセンブリ。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
   前記ベローズ（３）が、熱可塑性ポリマーまたはエラストマーから形成されていることを特徴とするアセンブリ。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
    前記ベローズ（３）の前記フレキシブル壁（５）が、実質的に円筒形であることを特徴とするアセンブリ。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
    前記ベローズ（３）の前記フレキシブル壁が、実質的に凸状の断面形状のものであることを特徴とするアセンブリ。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
    前記ベローズ（３）が、一体的な圧力バルブ（２８）と一体的な吸引バルブ（２６）との一方または双方を備えていることを特徴とするアセンブリ。
13. 請求項１２記載のアセンブリにおいて、
    前記吸引バルブ（２６）が、前記フレキシブル壁（５）に対して連結された、例えば３つといったような、複数の脚（６０；７０；７２；７４）を有していることを特徴とするアセンブリ。
14. 請求項１３記載のアセンブリにおいて、
    前記脚（７０；７２）が、改良されたスプリング力をもたらし得るよう、平面視においてＺ字形状のものとされていることを特徴とするアセンブリ。
15. 請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
    前記吸引バルブ（２６）が、この吸引バルブを案内し得るよう、ガイド突起（６２）を有していることを特徴とするアセンブリ。
16. 請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のアセンブリにおいて、
    前記圧力バルブ（２８）が、円筒形フレキシブル壁であることを特徴とするアセンブリ。
17. ポンプ（１；１００）であって、
    請求項１〜１６のいずれか１項に記載されたアセンブリを備えていることを特徴とするポンプ。
18. 請求項１７記載のポンプ（１００）において、
    前記アセンブリを収容したピストル機構を備えていることを特徴とするポンプ。
19. アセンブリまたはポンプの使用方法であって、
    請求項１〜１６のいずれか１項に記載されたアセンブリ、および／または、請求項１７または１８に記載されたポンプ（１；１００）、を使用することを特徴とする方法。

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