JP4931058B2

JP4931058B2 - 泡噴出器及び泡噴出容器

Info

Publication number: JP4931058B2
Application number: JP2007022489A
Authority: JP
Inventors: 水嶋　　博
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: JP2008188485A

Description

本発明は、泡噴出器及び泡噴出容器に関し、特に高粘度の液体をエアと混合させて泡として吐出することができる泡噴出器及び泡噴出容器に関する。

例えば食器洗い用洗剤、ハンドソープなどを泡状に噴出する容器として、口頸部を起立する容器体と、その口頸部に取り付けた泡噴出器とを有している。そしてこの泡噴出器は、口頸部から垂下したシリンダと、このシリンダの下半部内を摺動する筒状ピストンから起立するステムの上端にノズル付きの作動ヘッドを付設してなる作動部材とを具備し、シリンダの上半部を大径化するとともに、ステムの上部に周設したエアピストンをシリンダ上半部に嵌合している。作動部材は上方へ付勢されており、またシリンダ下半部と筒状ピストンとで液体チャンバを、またシリンダ上半部とエアピストンとでエアチャンバを形成している。そして作動部材の上下動に連動して筒状ピストン及びエアピストンが上下動して、各ポンプから押し出された液体とエアとがステムの適所で合流し、泡となってノズルから噴出されるようにしている（特許文献１、特許文献２）。
特開平９−１１８３５２号特開２００６−５１５３８０号

この種の容器では、液体の粘性が高いほど液体とエアとを混合して泡を生成することが困難となることが判っている。高粘性の液体は、容器内でエアと合流してからノズルに至るまでの間に混ざり合わず、液体は液体、エアはエアのままで噴出されてしまう可能性が高いからである。作動ヘッドをゆっくり押せば、液体及びエアが合流点からノズルに到達するまでの時間が長くなり、混合の程度が高まることも知られているが、それでは操作に時間がかかり、実用的ではない。

このため、この種の容器に使用される液体の粘性は、０．０２Ｐａ・ｓ（０．２Ｐ）以下のものが普通である。特許文献２の容器は、高粘度の液体を収納しているが、高粘性の液体を泡として噴出させるための装置の構成については、シリンダやノズルなど各パーツの寸法・サイズを最適化するという示唆をしているに留まる（段落００２０）。

本発明は、エアチャンバの一部に還気孔を穿設することで、液体と混合されるエアの量を調整し、適正な泡が噴出されるように設けた泡噴出器及び泡噴出容器を提供することを目的とする。

第１の手段は、液体容器の口頸部に装着できるように形成するとともに、ノズル付き作動ヘッドの上下動により、液体を吸上げパイプを介して液体チャンバ内へ吸引して、排出路を介してノズル側へ排出するように設け、
更に作動ヘッドと連動するエアピストンとエアシリンダ部とでエアチャンバを形成するとともに、このエアチャンバから延びる送気路を排出路の途中に合流させ、この合流点で液体とエアとを混合させ、泡としてノズルから噴出するように設け、かつ、
液体に対するエアの混合比を抑制するために、上記エアチャンバの適所に外部と連通させた還気孔を開口した泡噴出器において、
上記還気孔52を、エアピストン40に穿設した。

液体とエアとを混合させて泡とするためには、液体とエアとの混合比率を最適化することが望まれる。この混合比率は液体の粘性によって左右される。前述の通り高粘度の液体では空気が液体と混ざり合いにくく泡が粗くなるため、エアチャンバから排出路への送気量を減少させることが必要となる。送気量を増やすために当業者が普通考えることは、(a)エアチャンバの容量を小さくすること、及び、(b)送気路の流路面積を狭くすることである。しかしながら、(a)の場合には、１ストロークの中でのトータルの送気量を少なくすることができるだけであり、作動ヘッドを押し下げ始めたときに送気路から排気路内へ突入するエアの圧力にはさほど変化はなく、泡の状態を一定の質にキープすることが難しい。(b)の場合には、送気路を含むエアチャンバを成形する上での問題を生ずる。すなわち、ターゲットとする液体の粘度により送気路の巾を変えるとすれば、送気路形成部分を含むパーツの金型を、液体の種類毎に用意しなければならない。金型は高価であるため、それをすると結果として製造コストが大となってしまう。そこで本手段では、吸気路を介してエアチャンバ内へ吸入したエアを、還気孔を介して外部へ戻すようにしている。この還気孔は、本願図７に示す如く還気孔を穿設するパーツの金型に、還気孔形成用のピンを含め、このピン部分をカセット化して適宜交換できるようにすることが望ましい。

「還気孔」は、作動ヘッドを操作したときにエアチャンバ内のエアを僅かに外気側へ戻し、エアチャンバ内の加圧状態を維持しながら、その圧力上昇を緩和する機能を有するものである。もっとも還気孔の開口面積Ｓ_１は、送気路の流路面積Ｓ_２に比べて大き過ぎてはならず、少なくとも液体が通過している排出路内へエアチャンバ内のエアを送り込むことが出来るほどに還気孔のサイズは小さくなければならない。本出願人の実験では、０．０７Ｐａ・ｓの粘性液体では送気路と還気孔との面積比（Ｓ_２／Ｓ_１）が７．６程度で泡が生成されにくい状況が確認された。従って、この粘性での環状孔の開口面積の大きさの上限は送気路の面積の１／７程度であると理解される。更に泡の生成具合が良いときの環状孔の開口面積は送気路の面積の１／１０〜１／１５程度である。環状孔の開口面積の下限は、理論上ではないが、上記粘性の場合にはおよそ１／２０程度とすることもできる。

また、本手段では、エアピストンに環状孔を設けることを提案をしている。現実の容器ではエアチャンバは容器体内部に設置することが多いために例えばシリンダに穿設したとすると容器体内の液体がエアチャンバ内に入ることがあり、都合が悪いからである。通常の容器ではエアピストンの進退を可能にするためにエアピストンの近くにシリンダへの外気導入路を設けていることが多く、その場合には、この外気導入路を還気孔からの空気の戻し通路に兼用することができるので、構造も簡単となる。

第２の手段は、第１の手段を有し、かつ
更に下半部より上半部を大径としたシリンダ４を備え、
上記液体チャンバ５８を、シリンダ４の下半部と、作動ヘッド３６からステム２２を介してシリンダ下半部へ挿入する筒状ピストン２０とで形成するとともに、
上記エアチャンバ５４を、エアシリンダ部である上記シリンダ４の上半部４ｂと、ステムと連係したエアピストン４０とで形成し、
排出路６２の一部をステム２２の内部で形成するとともに、エアチャンバ５４からステム２２に至る送気路２８を、このステムを囲むような断面環状の流路に形成している。

第３の手段は、第２の手段を有し、かつ
上記送気路２８と排出路６２のステム部分との合流点で、このステムのほぼ全周からエアがステム内の液体の流れ内に突入し、合流するようにしている。

第４の手段は、第２の手段又は第３の手段を有し、かつ
送気路の断面積Ｓ_２と還気孔の開口面積Ｓ_１との比（Ｓ_２/Ｓ_１）が７以上となるよう
に設定している。

第５の手段は、泡噴出容器であり、第１の手段から第４の手段の何れかに記載の泡噴出器を容器体８０の口頸部８２に装着してなる。

第１の手段に係る発明によれば、次の効果を奏する。
○エアチャンバの適所に外部と連通させた還気孔５２を開口したから、高粘度の液体であっても、液体に対するエアの混合比を抑制して混合状態を良好とすることができる。
○エアチャンバを構成するパーツの一つに還気孔を開口すれば良いので、その金型の基本的な形状はそのままに、金型のうち還気孔形成用のピンの部分だけを交換すればよいので、廉価に製造することができる。
○既存の泡噴出器の構造に加えて、エアピストン４０に還気孔５２を穿設するだけでよいので、簡単に製造することができる。

第２の手段に係る発明によれば、送気路を断面環状の流路としたから、空気の流通には十分な断面積であって高粘性液体の逆流を阻止できる程度の流路巾に設計することが容易であり、送気路内へ高粘性液体が入って詰まることを防止できる。

第３の手段に係る発明によれば、ステムのほぼ全周からエアを吹き込むから、エアと液体とをより均等に混合させることができる。

第４の手段に係る発明によれば、合流点でのエアと液体との混合比が７：１以上となるように送気路の断面積と還気孔の開口面積との比を設定したから、液体とエアとを十分に混合させることができる。

図面には、本発明に係る泡噴出器２を示している。この泡噴出器は、シリンダ４と、装着部材１０と、作動部材１８と、弁棒５６とを具備している。説明の便宜のために泡噴出器の構成のうちまず還気孔以外の構成及び作用に関して説明する。

シリンダ４は、容器体１００の口頸部１０２上端面に係止する上端部を有し、容器体内へ垂下できるように形成している。シリンダの上半部４ｂは下半部４ａに比べて大径としている。シリンダの底部からは吸上げパイプ６を垂下している。

装着部材１０は、容器体の口頸部１０２への嵌合用の装着筒１２の上端から内向きフランジ状頂壁を介して案内筒１４を起立している。

作動部材１８は、筒状ピストン２０と、ステム２２と、作動ヘッド３６と、エアピストン４０とを具備している。

上記筒状ピストン２０は、シリンダの下半部４ａ内面を摺動可能に形成している。

上記ステム２２は、筒状ピストン２０から起立している。図示のステム２２は、下筒部２２ａと中間筒部２２ｂと上筒部２２ｃとで形成されている。

この下筒部２２ａは中間筒部２２ｂ内面に嵌着されている。

この中間筒部２２ｂの上部分内面には内向きフランジ状の弁座を付設しており、この弁座の上に玉弁を載置することで吐出弁２４を形成している。また中間筒部２２ｂの外面には鍔部２６を付設している。

上記の上筒部２２ｃは、この筒部の下部分を中間筒部２２ｂの上部分に嵌合させて、上記案内筒１４内方を通って起立している。上筒部２２ｃと中間筒部２２ｂとの間には断面環状の送気路２８が形成されており、更に案内筒１４と上筒部２２ｃとの間には吸気路３０が形成されている。また、上筒部２２ｃの内側には、内側にメッシュ３２を横設した攪拌筒３４を嵌合させている。

上記作動ヘッド３６は、上記ステム２２の上端に付設され、かつノズル３８を有している。

上記エアピストン４０は、上記シリンダ上半部４ｂ内面に嵌合した外周部４２を有し、この外周部から段状に隆起させた内周部４４の内縁を、上記ステムの外面に近接させている。この内周部４４の内側には、鍔部上方の中間筒部分に遊嵌させた摺動筒４６を有しており、この摺動筒の下面と上記鍔部２６の上面とは第１逆止弁４８を形成している。また、この摺動筒の外面からは円盤状の弁板を突出し、この弁板を上記エアピストンを上記内周部４４の裏面に当接させ、第２逆止弁５０を形成している。

このエアピストン４０とシリンダ上半部とステムの中間筒部２２ｂとでエアチャンバ５４を形成している。

弁棒５６は、シリンダ４内部に僅かに上下動可能に嵌装されており、弁棒の上端は下筒部２２ａの上端をシールしている。これによりシリンダ下半部４ａ及び下筒部２２ａの各内面と弁棒５６の外面との間に液体チャンバ５８を形成している。弁棒５６の下端部と筒状ピストンの下端部との間には上方付勢手段としてコイルスプリング６０を介装している。弁棒５６の下端はシリンダ底部の上面に当接して吸上げ弁を形成している。

また液体チャンバ５８の上端より上方のステム部分から作動ヘッドの内部を通ってノズルに至る排出路６２を形成している。

以上の構成において、作動ヘッド３６を押し下げると、液体チャンバ５８において、筒状ピストン２０が下降し、液体チャンバ内の液体が上昇して吐出弁２４を開く。またエアチャンバ５４において、ステムの上筒部２２ｃを介してエアピストン４０及び摺動筒４６が下降するとともに、第１逆止弁４８が開く。液体とエアとが混合しながら、メッシュ３２に衝突し、泡となってノズル３８から噴き出す。作動ヘッドの押下げ力を解放すると、弁棒５６が僅かに上昇して吸上げ弁が開き、容器体内の液体が液体チャンバ内へ吸引される。それとともに、作動部材の鍔部２６が摺動筒４６の下面に突き当たって第１逆止弁４８が閉じるとともに、第２逆止弁５０が開き、吸気路３０を介して外気がエアチャンバ５４内へ流入する。

本発明においては、上記エアピストン４０に還気孔５２を貫通させる。図示例ではエアピストンの外周部４２に還気孔を穿設しているが、その穿設箇所はどこでも構わない。還気孔の大きさは、下記の好適な一例として０．５ｍｍを挙げているが、０．０５ｍｍ程度であっても良い。還気孔の開口面積に比例して空気を外部へ戻す作用があるので、理論上で還気孔の大きさの下限値を設定することはできない。もっとも実際の容器の製作過程では、金型の一部として孔成形用ピンを用いる方法で開口できる孔の大きさは０．０１ｍｍ程度である。

還気孔５２の開口面積の最適値を調べる実験を行ったので、その結果を説明する。まず本発明の容器と同様のエアチャンバを用いて、還気孔のサイズを変えた場合にどれだけのエアが噴出されるかを実験した。実験に使用したエアチャンバの送気路２８は、図４に示すように環状流路でその内径ｒ_２＝４．６ｍｍ、外径ｒ_３＝４．７ｍｍであった。そして還気孔を有しない従来品と、還気孔の直径が０．５ｍｍのものと、０．６ｍｍのものとを用意した。なお、従来品は、液体の粘度が０．０７Ｐａ・ｓであるのときの混合比率が空気１３：液体１の割合のものを選んだ。これら各試験体は還気孔の有無及び大きさを除けば同じものである。またメッシュは９０メッシュのものを用いた。そして空気の吐出量を測定すると次の通りである。

これらの実験に基づいてエアと液体の混合比率を計算する。上記の如く従来品の標準の混合比率はエア１３：液１であるから、実験の如くエアの吐出量１５．７に見合う液体の量は１．２である。ところがφ＝０．５ｍｍの試験体では、同じ液体量が吐出されたとして、エアの吐出量は１１．６である。従って、この場合のエア・液体混合比率は、１１．６：１．２＝９．７：１であり、約１０となる。同様に、φ＝０．６ｍｍの試験体では、１０．７：１．２＝８．９：１であり、約９となる。

同時に粘性０．０７Ｐａ・ｓで泡の生成の様子を確認したところ、φ＝０．５ｍｍが最適であり、その次にφ＝０．６ｍｍで良好な結果が得られた。φ＝０．７ｍｍではうまく泡が生成されなかった。また、送気路と還気孔との各面積を計算すると、φ＝０．５のときに、１４．８８：１、またφ＝０．６のときに１０．３３：１となる。以上のことより送気路と還気路との好適な面積比はおおよそ１５：１程度である。

図７は、エアピストンを成形するための金型１００を示している。金型は上下二つのパーツに分かれ、更に還気孔形成用のピン１０２を含んでいる。このピンの先端部の大きさの異なるものを複数用意し、還気孔の設計の変更に応じて異なるピンを使用すると、金型の大部分を再利用することができ、製造コストを廉価とすることができる。

本発明の泡噴出器の縦断面図である。図１の泡噴出器の上面図である。図１の泡噴出器の要部（還気孔穿設部分）拡大図である。図１の泡噴出器の他の要部（送気路部分）拡大断面図である。図１の泡噴出器の作用状態説明図である。図１の泡噴出器の他の作用状態説明図である。図１の泡噴出器のエアピストンを製造するための金型である。

符号の説明

２…泡噴出器４…シリンダ４ａ…下半部４ｂ…上半部６…吸い上げパイプ
１０…装着部材１２…装着筒１４…案内筒１８…作動部材
２０…筒状ピストン２２…ステム２２ａ…下筒部２２ｂ…中間筒部
２２ｃ…上筒部２４…吐出弁２６…鍔部２８…送気路３０…吸気路
３２…メッシュ３４…攪拌筒３６…作動ヘッド３８…ノズル
４０…エアピストン４２…外周部４４…内周部４６…摺動筒
４８…第１逆止弁５０…第２逆止弁５２…還気孔５４…エアチャンバ
５６…弁棒５８…液体チャンバ６０…コイルスプリング

８０…容器体８２…口頸部１００…金型１０２…還気孔形成用ピン

Claims

液体容器の口頸部に装着できるように形成するとともに、ノズル付き作動ヘッドの上下動により、液体を吸上げパイプを介して液体チャンバ内へ吸引して、排出路を介してノズル側へ排出するように設け、
更に作動ヘッドと連動するエアピストンとエアシリンダ部とでエアチャンバを形成するとともに、このエアチャンバから延びる送気路を排出路の途中に合流させ、この合流点で液体とエアとを混合させ、泡としてノズルから噴出するように設け、かつ、
液体に対するエアの混合比を抑制するために、上記エアチャンバの適所に外部と連通させた還気孔を開口した泡噴出器において、
上記還気孔(52)を、エアピストン(40)に穿設したことを特徴とする泡噴出器。
更に下半部より上半部を大径としたシリンダ(4)を備え、
上記液体チャンバ(58)を、シリンダ(4)の下半部と、作動ヘッド(36)からステム(22)を介してシリンダ下半部へ挿入する筒状ピストン(20)とで形成するとともに、
上記エアチャンバ(54)を、エアシリンダ部である上記シリンダ(4)の上半部(4ｂ)と、ステムと連係したエアピストン(40)とで形成し、
排出路(62)の一部をステム(22)の内部で形成するとともに、エアチャンバ(54)からステム(22)に至る送気路(28)を、このステムを囲むような断面環状の流路に形成したことを特徴とする、請求項１記載の泡噴出器。
上記送気路(28)と排出路(62)のステム部分との合流点で、このステムのほぼ全周からエアがステム内の液体の流れ内に突入し、合流するようにしたことを特徴とする、請求項２記載の泡噴出器。
送気路の断面積(Ｓ_２ )と還気孔の開口面積(Ｓ_１ )との比（Ｓ_２/Ｓ_１）が７以上となるように設定したことを特徴とする、請求項２又は請求項３記載の泡噴出器。
請求項１から請求項４の何れかに記載の泡噴出器を容器体(80)の口頸部(82)に装着してなる泡噴出容器。