JP5177526B2 - 内容物吐出機構および、内容物吐出機構を備えたポンプ式製品 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ式製品の容器本体の内容物を、エアと混合させて泡状にしてから外部空間に放出する内容物吐出機構に関する。

このようにエアとの混合により泡状になった内容物を吐出するポンプ式製品においては、混合域に通じる内容物貯留空間域およびエア貯留空間域のそれぞれに対するポンプ作動の連携性が十分に確保され、また、このポンプ作動に際して当該各貯留空間域のシール性が十分に確保されることなどが望ましい。
本発明は、このような要請に応えるものである。

適用対象の内容物としては、例えば液状またはクリーム状の石けん，洗浄剤，化粧品，乳液や、発泡性のシェービングフォーム，ヘアスタイリングフォームをはじめとして、後述のように各種のものがある。

内容物貯留空間域およびエア貯留空間域のそれぞれに対するポンプ作動によりエアを混合させて泡状になった内容物を吐出する機構（ポンプ式製品）としては、例えば下記の特許文献で開示のものがある。

この内容物吐出機構の場合、洗浄液タンクに対する液ポンプとエア取入用の空気ポンプとを別々に設け、それぞれのポンプ作用で洗浄液およびエアを出口近傍部分（洗浄液吐出部）に送って混合することにより、当該洗浄液を発泡させている。
特開２００７−２１４６６号公報

このように従来の電動式の内容物吐出機構は、内容物（洗浄液）吐出用のポンプとエア供給用のポンプとを個々に用いているので、内容物およびエアを混合部に送るタイミングがずれて、両者の効率的な混合・発泡作用を期待できない可能性を有しているという問題点があった。

また、内容物の組成の違い（例えば油膜を作りやすくポンプの摺動部分の摩擦を小さくする成分や、研磨性粉体のように当該摩擦を大きくする成分など）や、温度による内容物の粘性の変化、時間の経過による各ポンプの摺動部分のなじみや劣化などの影響によって、各ポンプの動作速度はいわば独立的に増減する傾向がある。そのため、各ポンプの吐出量も他のポンプとは無関係に増減して、泡の性状を決める内容物とエアとの混合比を所定の最適値に設定・維持するのが困難であるという問題があった。

また、ポンプ全体（内容物用ポンプ＋エア用ポンプ）の構成が複雑となり、吐出機構の部品点数や大きさも増えてコスト高につながり、吐出機構の製造の手間も大きいという問題点があった。

そこで本発明では、内容物とエアとの混合部に通じる内容物貯留用空間域およびエア用貯留空間域それぞれの吸込弁，吐出弁に作用するピストンとして、当該各貯留用空間域に対する個々のピストン部分を備えた共通ピストンを用い、これにより当該各貯留空間域からの内容物およびエアそれぞれの吐出動作の同時化を図って、内容物とエアとの効率的な混合・発泡作用を行うことを目的とする。

また、この共通ピストンの使用により吐出機構の構成の簡単化や部品点数の減少化を図ることを目的とする。

また、この各ピストン部分の、内容物貯留用空間域およびエア用貯留空間域それぞれに対する個々のシール作用により、当該各空間域それぞれにおける十分なシール性を確保することを目的とする。

また、この内容物貯留空間域に対応した内容物用のピストン部分およびシリンダ部分を小径部分とし、エア貯留空間域に対応したエア用のピストン部分およびシリンダ部分を大径部分とすることにより、この径の大小に基づくエアおよび内容物の混合比設定の適切化を図ることを目的とする。

また、この共通ピストンをモータで駆動することにより使用上の利便性を高めることを目的とする。

本発明はこれらの課題を次のようにして解決する。
（１）容器本体（例えば後述の容器本体１）の内容物を、エアと混合させて泡状にしてから外部空間に放出する内容物吐出機構において、
前記内容物に対する第１の吸込弁（例えば後述の内容物用上流弁２ｂ）と第１の吐出弁（例えば後述の内容物用下流弁４ａ）との間に形成された内容物専用の第１の貯留空間域（例えば後述の内容物貯留空間域Ａ）と、
前記エアに対する第２の吸込弁（例えば後述のエア用上流弁４ｂ）と第２の吐出弁（例えば後述のエア用下流弁４ｃ）との間に形成されたエア専用の第２の貯留空間域（例えば後述のエア貯留空間域Ｂ）と、
前記第１の貯留空間域の一部を構成する第１のシリンダ部分（例えば後述の小径シリンダ４ｆ）と、
前記第２の貯留空間域の一部を構成する第２のシリンダ部分（例えば後述の大径シリンダ４ｇ）と、
前記第１のシリンダ部分との間のシール作用を呈する第１のピストン部分（例えば後述の小径ピストン部５ａ）、および前記第２のシリンダ部分との間のシール作用を呈する第２のピストン部分（例えば後述の大径ピストン部５ｂ）からなり、
前記第１のシリンダ部分および前記第２のシリンダ部分を移動して、前記第１の貯留空間域および前記第２の貯留空間域からの内容物およびエアそれぞれの吐出動作を同時に行わせる共通ピストン（例えば後述のピストン５）と、
を備えたものとする。
（２）上記（１）において、前記第１のシリンダ部分および前記第１のピストン部分は、
前記内容物を吸い込んで吐出するための小径部からなる部分であり、
前記第２のシリンダ部分および前記第２のピストン部分は、
前記エアを吸い込んで吐出するための大径部からなる部分とする。
（３）上記（１）において、前記共通ピストンを駆動するモータ（例えば後述のモータ７）を備えたものとする。

本発明は、このような構成からなる内容物吐出機構および当該機構を備えた内容物吐出製品を対象としている。

本発明は、内容物とエアとの混合部に通じる内容物貯留用空間域およびエア用貯留空間域それぞれの吸込弁，吐出弁に作用するピストンとして、当該各貯留用空間域に対する個々のピストン部分を備えた共通ピストンを用いている。

そのため、当該各貯留空間域からの内容物およびエアそれぞれの吐出動作の同時化を図って、内容物とエアとの正確で効率的な混合・発泡作用を行うことができる。

また、共通ピストンの使用により吐出機構の構成の簡単化や部品点数の減少化を図ること、内容物吐出機構製造に際してのコストダウンを図ることができる。

また、各貯留用空間域用の個々のピストン部分で、内容物貯留用空間域およびエア用貯留空間域それぞれに対する個々のシール作用を行うようにしているので、当該各空間域における十分なシール性を確保することができる。

また、内容物貯留空間域に対応した内容物用のピストン部分およびシリンダ部分を小径部分とし、エア貯留空間域に対応したエア用のピストン部分およびシリンダ部分を大径部分としているので、この径の大小に基づくエアおよび内容物の混合比設定の適切化を図ることができる。

また、共通ピストンをモータ駆動としているので、操作部を自由に配置して内容物吐出機構の使用上の利便性を高めることができる。

図１〜図３を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

ここで、
図１は、電動式内容物発泡吐出機構の初期状態（静止モード）を示し、
図２は、図１のポンプ作用部の吸入行程（作動モード）を示し、
図３は、図１のポンプ作用部の吐出行程（作動モード）を示している。

以下のアルファベット付き参照番号の構成要素（例えば上端側筒状部１ａ）は、それぞれアルファベットなし参照番号の構成要素（例えば容器本体１）の一部であることを示している。

図１〜図３において、
１は各種内容物が収納された容器本体，
１ａは外周面部分が後述のヘッド部材２と螺子結合する上端側筒状部（首状部），
２は容器本体１の上端側筒状部１ａの外周面部分と螺子結合して、後述のポンプ本体４やポンプ駆動用のモータ７などが取り付けられたヘッド部材，
２ａは外部空間と連通する空間域，
２ｂは後述のポンプ本体４との間の内容物用上流弁，
２ｃは後述のカム軸６ａの下端を受ける鞘状部，
２ｄは外気用孔部，
３はヘッド部材２の上部に係合して、後述の電池８やノズル１１などが取り付けられたカバー体，
３ａは図示上方向に弾性的に付勢される態様で当該カバー体に取り付けられた可動タイプのスイッチ，
４はポンプ本体，
４ａは内容物用下流弁，
４ｂはエア用上流弁，
４ｃはエア用下流弁，
４ｄは内容物用下流弁４ａから流入する内容物の回りにエア用下流弁４ｃからのエアを混合する混合部，
４ｆは内容物用上流弁２ｂおよび内容物用下流弁４ａに連通する小径シリンダ，
４ｇはエア用上流弁４ｂおよびエア用下流弁４ｃに連通する大径シリンダ，
４ｈは後述のカム軸６ａの上端を受ける孔部，
５は小径シリンダ４ｆおよび大径シリンダ４ｇのそれぞれに同時に作用する共通のピストン，
５ａは小径シリンダ４ｆに対応する小径ピストン部，
５ｂは大径シリンダ４ｇに対応する大径ピストン部，
５ｃは後述のカム軸６ａが貫通するスリット，
５ｄは側面部分が後述のカム作用部６ｂの外周面にならう切欠溝状のカムフォロワ部，
５ｅは小径ピストン部５ａの外周面環凹状部に取り付けられた環状の小径シール部，
５ｆは大径ピストン部５ｂの外周面環凹状部に取り付けられた環状の大径シール部，
６は回転作動によりピストン５を往復させるためのカム，
６ａは当該カムの回転中心となるカム軸，
６ｂは当該カム軸に対して偏心する形で設けられた円柱状のカム作用部，
６ｃは当該カム軸と一体になって後述のねじ歯車７ａで駆動される平歯車，
７はヘッド部材２に取り付けられたモータ，
７ａはモータ７の回転出力軸に取り付けられたねじ歯車，
８はカバー体３に保持されモータ７を駆動させるための電池，
９は押圧操作によりモータ７を電池８に接続して回転させるための操作部材
１０は両端の開口部のそれぞれに網を張った筒状の網付ブッシュ，
１１は外部空間に吐出するためのノズル，
１２はヘッド部材２の外気用孔部２ｄに取り付けられた外気流入用の筒状部材，
１２ａは当該筒状部材の周面部分に形成された外気流入用孔部，
１３は筒状部材１２の下側に外気流入用孔部１２ａを塞ぐ形で取り付けられた弾性態様の逆止弁（外気流入弁），
１４はヘッド部材２の内容物用上流弁２ｃの上流側に取り付けられた内容物吐出用のチューブ，
Ａは内容物用上流弁２ｂ，内容物用下流弁４ａおよび小径シール部５ｅによって策定される内容物貯留空間域，
Ｂはエア用上流弁４ｂ，エア用下流弁４ｃおよび大径シール部５ｆによって策定されるエア貯留空間域Ｂ，
をそれぞれ示している。

内容物用上流弁２ｂ，内容物用下流弁４ａ，エア用上流弁４ｂおよびエア用下流弁４ｃはいずれもいわゆる逆止弁（ボールリフト式逆止弁）であって、中央に上流側（容器側）からの孔部を有するすり鉢状の弁座と、自重で当該弁座に当接するように設けられたボール状弁体と、から構成されている。

ここで、容器本体１，ヘッド部材２，カバー体３，ポンプ本体４，ピストン５，操作部材９，網付ブッシュ１０，ノズル１１，筒状部材１２およびチューブ１４などは例えばポリプロピレン，ポリエチレン，ポリアセタール，ナイロン，ポリブチレンテレフタレートなどからなるプラスチック製のものである。

また、カム６，ねじ歯車７ａ，操作部材９を上方向に付勢するコイルスプリング，上記ボール状弁体は金属製またはプラスチック製のものであり、カム軸６ａは金属製のものであり、逆止弁１３はゴム製またプラスチック製のものである。

操作部材９が押圧されていない図１の初期状態（静止モード）では、カバー体３のスイッチ３ａと、図示右側の電池８の上側端子とが離れたオフ状態であって、モータ７に電源が供給されないためピストン５は動作しない。

なお、単なる説明の便宜上、図１ではピストン５が最右端に位置している状態を示している。

ここで利用者が操作部材９を押圧してスイッチ３ａが電池８の前記上側端子に接触すると、図２または図３に示すように、モータ７に電源が供給され、ねじ歯車７ａと平歯車６ｂを介してカム軸６ａが回転する。すなわち作動モードに移行する。

作動モードに移行すると、図２に示すように、カム軸６ａの反時計方向への回転により、カム作用部６ｂの図示左側の外周面はカムフォロワ部５ｄの左側面に当接しながらピストン５（小径ピストン部５ａと大径ピストン部５ｂ）を図示左側へと移動させる。この移動の結果、内容物貯留空間域Ａおよびエア貯留空間域Ｂはそれぞれ容積が拡大して圧力が低下する。

この圧力低下にともなって内容物用上流弁２ｂおよびエア用上流弁４ｂが開き、容器本体１の内容物は「チューブ１４−内容物用上流弁２ｂ」を経て内容物貯留空間域Ａに流入する。また、これと同時に、外部空間よりエアが「カバー体３と操作部材９との隙間など−空間域２ａ−エア用上流弁４ｂ」を経てエア貯留空間域Ｂに流入する。

なお、この流入の際、内容物貯留空間域Ａおよびエア貯留空間域Ｂは負圧化しているので、内容物やエアが内容物用下流弁４ａやエア用下流弁４ｃから当該各空間域に逆流することはない。

また、容器本体１の内容物の減少にともなって、外部空間よりエアが「カバー体３と操作部材９との隙間など−空間域２ａ−外気用孔部２ｄ−外気流入用孔部１２ａ」の経路により容器本体１に流入する。

カム軸６がさらに反時計方向に回転すると、図３に示すように、カム作用部６ｂの図示右側の外周面がカムフォロワ部５ｄの右側面に当接しながらピストン５（小径ピストン部５ａおよび大径ピストン部５ｂ）を図示右方向へと移動させ、内容物貯留空間域Ａおよびエア貯留空間域Ｂそれぞれの内部容積が縮小する。

このとき、内容物貯留空間域Ａの内容物は内容物用下流弁４ａを通り、エア貯留空間域Ｂのエアはエア用下流弁４ｃを通り、同じタイミング、同じ比率で、混合部４ｄに流入し発泡する。

なお、ピストン５の図示右方向への移動の際は、内容物貯留空間域Ａおよびエア貯留空間域Ｂはともに正圧化されるので、内容物用上流弁２ｂやエア用上流弁４ｂから内容物やエアが容器内部や空間域２ａへ逆流することはない。

混合部４ｄで混合された内容物およびエアは網付ブッシュ１０に流入する。この網付ブッシュの通過にともなう二度の破砕作用により細かく均一な泡状態になった内容物が、ノズル１１より外部空間に放出される。

細かく均一な泡にするためには内容物とエアの体積比率を「１：１０〜１：１６」にするとよい。好ましくは「１：１４」である。

利用者が操作部材９の押圧を解除するまで、カム軸６ａおよびカム作用部６ｂが連続回転して、発泡した内容物の放出を繰り返す。

利用者が操作部材９の押圧を解除すると、カバー体３のスイッチ３ａと（図１右側の）電池８の上側端子とが離れ、モータ７への電源が遮断され、内容物の放出は停止し、図１の静止モードに移行する。

このように、内容物貯留空間域Ａおよびエア貯留空間域Ｂのそれぞれに設定された各上流弁と各下流弁との開閉動作が、当該空間域に共通のピストン５の作用で行われる。

また、内容物貯留空間域Ａから吐出される内容物の量は「ピストン５の移動ストローク×小径ピストン部５ａの断面積Ｓ１」で特定され、同じくエア貯留空間域Ｂから吐出されるエアの量は「ピストン５の移動ストローク×大径ピストン部５ｂの断面積Ｓ２」で特定される。

そのため、上述の細かく均一な泡にするための内容物とエアの体積比率も、もっぱらこの断面積Ｓ１とＳ２を決めることにより、確実に、効率的に設定することができる。

本発明は、以上の説明にかかる電動式内容物吐出機構に限定されないことは勿論であって例えば、共通のピストン５の駆動源としてモータ７を用いることなしに、トリガー式レバーやプッシュ式ボタンなどの操作部に対する利用者の往復操作力をリンク機構やカム機構を用いてピストン５に伝達して直接駆動する機構にしてもよい。

また、シリンダ部分とピストン部分の組み合わせを増やすことで、二種類以上の内容物を正確な比率で混合したものを発泡させることもできる。エアを混合して発泡させることによって、混合した内容物が薄膜状に引き延ばされて、より均一な混合状態を得ることが出来る。

また、内容物用上流弁２ｂ，内容物用下流弁４ａ，エア用上流弁４ｂまたはエア用下流弁４ｃには、上述の逆止弁（ボールリフト式逆止弁）以外に、スイング式，ダイヤフラム式，ボール以外のリフト式などの、各種逆止弁を適用してもよい。

本発明が適用される内容物吐出製品としては、洗浄剤，清掃剤，制汗剤，冷却剤，筋肉消炎剤，ヘアスタイリング剤，ヘアトリートメント剤，染毛剤，育毛剤，化粧品，シェービングフォーム，食品，液滴状のもの（ビタミンなど），医薬品，医薬部外品，塗料，園芸用剤，忌避剤（殺虫剤），クリーナー，消臭剤，洗濯のり，ウレタンフォーム，消火器，接着剤，潤滑剤などの各種用途のものがある。

容器本体に収納する内容物に配合される成分としては例えば、粉状物，油成分，アルコール類，界面活性剤，高分子化合物，各用途に応じた有効成分，水などが挙げられる。

粉状物としては、金属塩類粉末，無機物粉末や樹脂粉末などを用いる。例えば、タルク，カオリン，アルミニウムヒドロキシクロライド（アルミ塩），アルギン酸カルシウム，金粉，銀粉，雲母，炭酸塩，硫酸バリウム，セルロース，これらの混合物などを用いる。

油成分としては、シリコーン油，パーム油，ユーカリ油，ツバキ油，オリーブ油，ホホバ油，パラフィン油，ミリスチン酸，パルミチン酸，ステアリン酸，リノール酸，リノレン酸などを用いる。

アルコール類としては、エタノールなどの１価の低級アルコール，ラウリルアルコールなどの１価の高級アルコール，エチレングリコール，グリセリン，1,3−ブチレングリコールなどの多価アルコールなどを用いる。

界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどの非イオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタインなどの両性界面活性剤、塩化アルキルトリメチルアンモニウムなどのカチオン性界面活性剤などを用いる。

高分子化合物としては、メチルセルロース，ゼラチン，デンプン，カゼイン，ヒドロキシエチルセルロース，キサンタンガム，カルボキシビニルポリマーなどを用いる。

各用途に応じた有効成分としては、サリチル酸メチル，インドメタシンなどの消炎鎮痛剤、安息香酸ナトリウム，クレゾールなどの除菌剤、ヒレスロイド，ジエチルトルアミドなどの害虫忌避剤、酸化亜鉛などの制汗剤、カンフル，メントールなどの清涼剤、エフェドリン，アドレナリンなどの抗喘息薬、スクラロース，アスパルテームなどの甘味料、エポキシ樹脂，ウレタンなどの接着剤や塗料、パラフェニレンジアミン，アミノフェノールなどの染料，リン酸二水素アンモニウム，炭酸水素ナトリウム・カリウムなどの消火剤などを用いる。

さらに、上記内容物以外の、懸濁剤，紫外線吸収剤，乳化剤，保湿剤，酸化防止剤、金属イオン封鎖剤なども用いることができる。

電動式内容物発泡吐出機構の初期状態（静止モード）を示す説明図である。 図１のポンプ作用部の吸入行程（作動モード）を示す説明図である。 図１のポンプ作用部の吐出行程（作動モード）を示す説明図である。

符号の説明

１：容器本体
１ａ：上端側筒状部（首状部）
２：ヘッド部材
２ａ：空間域
２ｂ：内容物用上流弁
２ｃ：鞘状部
２ｄ：外気用孔部
３：カバー体
３ａ：スイッチ
４：ポンプ本体
４ａ：内容物用下流弁
４ｂ：エア用上流弁
４ｃ：エア用下流弁
４ｄ：混合部
４ｆ：小径シリンダ
４ｇ：大径シリンダ
４ｈ：孔部
５：ピストン
５ａ：小径ピストン部
５ｂ：大径ピストン部
５ｃ：スリット
５ｄ：カムフォロワ部
５ｅ：小径シール部
５ｆ：大径シール部
６：カム
６ａ：カム軸
６ｂ：カム作用部
６ｃ：平歯車
７：モータ
７ａ：ねじ歯車
８：電池
９：操作部材
１０：網付ブッシュ
１１：ノズル
１２：筒状部材
１２ａ：外気流入用孔部
１３：逆止弁（外気流入弁）
１４：チューブ

Claims (4)

1. 容器本体の内容物を、エアと混合させて泡状にしてから外部空間に放出する内容物吐出機構において、
   前記内容物に対する第１の吸込弁と第１の吐出弁との間に形成された内容物専用の第１の貯留空間域と、
   前記エアに対する第２の吸込弁と第２の吐出弁との間に形成されたエア専用の第２の貯留空間域と、
   前記第１の貯留空間域の一部を構成する第１のシリンダ部分と、
   前記第２の貯留空間域の一部を構成する第２のシリンダ部分と、
   前記第１のシリンダ部分との間のシール作用を呈する第１のピストン部分、および前記第２のシリンダ部分との間のシール作用を呈する第２のピストン部分からなり、
   前記第１のシリンダ部分および前記第２のシリンダ部分を移動して、前記第１の貯留空間域および前記第２の貯留空間域からの内容物およびエアそれぞれの吐出動作を同時に行わせる共通ピストンと、
   を備えていることを特徴とする内容物吐出機構。
2. 前記第１のシリンダ部分および前記第１のピストン部分は、
   前記内容物を吸い込んで吐出するための小径部からなる部分であり、
   前記第２のシリンダ部分および前記第２のピストン部分は、
   前記エアを吸い込んで吐出するための大径部からなる部分である、
   ことを特徴とする請求項１記載の内容物吐出機構。
3. 前記共通ピストンを駆動するモータを備えている、
   ことを特徴とする請求項１記載の内容物吐出機構。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の内容物吐出機構を備えて、内容物を収納した、
   ことを特徴とするポンプ式製品。

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