JP5439371B2 - 流体吐出部材 - Google Patents

Description

本発明は、一般に流体貯蔵器と組み合わされて流体吐出器を構成する、流体吐出部材に関する。本発明はまた、一般にユーザが指を使って手動で駆動する吐出部材に関する。

流体は、細かい噴霧液滴や連続流（continuous stream）の状態で吐出され、更には、かたまり（knob）の状態で吐出される場合もある（特に、化粧クリームなどの粘性流体の場合）。こうした流体吐出部材は、具体的には、香水、化粧品、さらに薬剤の分野において、多かれ少なかれ粘性のある流体を吐出するのに使用できる。
本発明は、より具体的には、一般に「プッシャポンプ（pusher-pump）」として知られている種類の吐出部材に関する。この用語は、当該吐出部材が押下部材を有するという事実によって説明される。当該押下部材は、吐出開口部が形成されているだけでなく、内部の流体に選択的に圧力が加えられる流体室の一部を形作っている。ポンプの場合、前記の一部とはポンプ室のことである。そうしたプッシャポンプに独特の特徴は、全体がほぼ円筒形状である押下部材の内表面が、ピストンのための密封摺動シリンダとして働き、当該ピストンが、シリンダの内面に液漏れの生じない状態で接触して移動することで出口弁を開閉する、という点にある。この場合のピストンは、一般に差動ピストンであり、ポンプ室内の流体の圧力の変化に応じて移動する。

こうした、プッシャポンプ型の流体吐出部材については、国際公開第２００５／０８４８２０号の文献に具体的に開示されている。しかし、その吐出部材は、粘性が強くなく、噴霧の形で放出するのが好ましい、香水などの流体に特に合わせて作られたものである。上記文献の吐出部材は、いかなる形でも、粘性のある流体（例えば、通常は流れやかたまりの形で吐出されるクリームやジェル）の吐出には適していない。差動ピストンは、押下部材に形成されたシリンダの内部において液漏れの生じない形で摺動する第１の弁リップ部（valve lip）と、別のシリンダ（「主」シリンダと呼ばれ、吐出部材の本体に形成されたもの）と係合する第２の弁リップ部とを有する。押下部材に摺動接触する弁リップ部は、「差動リップ部」または「出口弁」という用語で表すことができる。一方、本体の主シリンダの中を液漏れの生じない形で摺動する弁リップ部は、「主リップ部」という用語で表すことができる。押下部材は更に吐出開口部を有し、当該吐出開口部の上流には渦システムが形成されている。当該渦システムは、吐出開口部に中心を置く中央渦巻室に通じる接線流路（tangential channel）の形で設けられている。出口弁は、弁リップ部に直接形成されているのではなく、弁リップ部の先に延びた小さなリングに形成されており、円錐台形の形状を有した出口弁座に対して、漏れの生じない受け接触の状態に入る。押下部材に対して差動ピストンを移動させることで、弁のリングと円錐台形のシートとの間の漏れの生じない接触は解除され、それによって、吐出部材のポンプ室の中で圧力を加えられていた流体を、渦システムおよび吐出開口部に向かって流出させることができる。摺動シリンダを形成する押下部材の内面と弁リップ部との間に漏れの生じない接触が存在することの結果として、流体の流出はさまたげられる。更に言えば、流体は吐出開口部を通して吐出されることになる。

上で説明したように、前述した文献の発明は、特に香水の投与に合わせて作られている。粘性のある流体（例えば、クリーム、ペースト、ジェル）の吐出が求められる場合には、可能な限り、投与される流体と外部の空気とが接触する度合いを小さくしなければならない。酸化または乾燥によって流体が劣化する可能性がある。上記の従来技術の吐出部材では、出口弁よりも下流にある流体は、吐出開口部を通して外気に触れている。このことは特に、渦システム内、すなわち接線流路内および中央渦巻室内に入っている流体に当てはまる。これは、クリーム、ペースト、ジェルなどの流体を吐出するための吐出部材では許容できないことである。

国際公開第２００５／０８４８２０号 仏国特許発明第２ ３６３ ７１２号明細書 米国特許第４ ５１１ ０６５号明細書

本発明の目的は、全体的な構造は同じ差動ピストンでありながら、吐出開口部における流体の劣化の問題は生じない、という糊状流体（クリーム、ペースト、ジェル）用の吐出部材を作ることで、上記の従来技術の問題を解消することである。

上記の目的を達成するために、本発明が提案するのは、外表面と内表面とを備えた吐出壁を有する流体吐出部材であって、前記吐出壁は吐出開口部を有し、当該吐出開口部は、前記吐出壁を貫通して内表面と外表面とをつなぎ、内表面には、ピストンのための密封摺動シリンダが形成されており、前記ピストンは、休止位置から前記シリンダ内を移動軸Ｘに沿って、漏れの生じない形で前記シリンダと接触しながら移動することで出口弁を開くように作られており、前記ピストンは流体室の一部を形成しており、当該流体室の中では、流体が、選択的に圧力を加えられ、開いた出口弁を通って吐出開口部に向かって流れ、ピストンには、休止位置において吐出開口部を閉じるように作られた閉鎖壁が形成されている。また、効果的な構成として、休止位置での閉鎖壁は、内表面の側で吐出開口部を塞ぐ位置にある。また、休止位置で、閉鎖壁は内表面と漏れの生じない接触状態となること、とするのが好ましい。上記の従来技術の文献の発明とは反対に、ピストンは内表面において、吐出開口部の周縁エッジと直接に、漏れの生じない接触状態に入る。従来技術の文献の発明（特に渦システムが存在する発明）の場合に見られる、閉鎖壁と吐出開口部との間の隙間は、本発明では存在しない。

本発明の効果的な特徴として、吐出開口部の位置において、内表面は、ピストンの移動軸Ｘに対して傾斜している。更に、ピストンの閉鎖壁は、内表面に実質的に一致する形で傾斜しており、それによって円錐対円錐の接触を成す。これにより、閉鎖壁は、吐出開口部が形成された内表面と、詰まる危険なしに、完全に漏れの生じない形の接触状態に入ることができる。この漏れの生じない接触は、「円柱対円柱」でなく「円錐対円錐」の形で実現される。

本発明の、別の効果的な特徴として、吐出開口部の位置において、外表面は、移動軸Ｘに対して傾斜している。この構成により、吐出開口部を少し上向きにすることができ、その結果、全体的に人目を引く外観が押下部材に与えられる。加えて、この構成により、吐出開口部の位置での吐出壁の厚みを小さくすることができる。ただし、他の手段によって壁を薄くしてもよい。こうして壁を薄くすることで、吐出開口部の深さも小さくなり、その結果、吐出開口部に残る流体の量も少なくなる。

本発明の別の特徴として、ピストンには、出口弁座に対して漏れの生じない状態で接触する可動出口弁部材が形成されている。また、効果的な構成として、開いた出口弁と吐出開口部との間には流体用の通路が形作られ、当該通路は、ピストンが休止位置にある時はピストンによって実質的に占有され、それによってデッドボリュームが小さくなる。別の効果的な特徴として、ピストンは、流体室内の圧力の変化に応じて移動する差動ピストンである。また、効果的な構成として、吐出壁は、ピストンが押下部材内で摺動するように、押下部材に形成されており、出口弁は押下部材に形成された出口弁座を有する。また、実際的な実施の形態では、押下部材は、受け壁と実質的に円筒形の周縁スカートとを有し、吐出壁は周縁スカートに形成されており、周縁スカートは、軸方向の案内ブッシングと係合する下側端部を有し、当該案内ブッシングは保護キャップに対する支持部材として働く。

本発明の効果的な原理は、プッシャポンプのピストンを、吐出開口部を内側で閉じるための閉鎖部材として用い、それによって、流体の劣化の危険を回避することである。すなわち、本ピストンは複数の機能を果たす。それら機能とは、主ピストンの機能、弁ピストンの機能、可動弁部材の機能、そして、吐出開口部を閉じる閉鎖部材の機能である。

本発明の流体吐出部材を、貯蔵器に取り付けられた状態で示す縦断面図である。 （ａ）図１の詳細を示す拡大図であり、休止状態を示す図である；（ｂ）図１の詳細を示す拡大図であり、吐出状態を示す図である。

以下、本発明について、非限定的な例としての本発明の実施の形態を示す添付図面を参照しながら、より詳細に説明する。
先ず図１を参照して、本発明の流体吐出部材の全体的な構造を詳細に説明する。当該吐出部材は貯蔵器６との組み合わせによって流体吐出器を形成している。図に示して説明する吐出部材は、特に化粧用のクリームやジェルなどのペーストの吐出用に作られている。ただし、本吐出部材は、特にそれに合わせて作られてはいないが、より粘性の小さい流体（例：香水）の放出に使用することもできる。

一部だけを示してある貯蔵器６は、本実施の形態において、ネック部６１に開口が形成されている。貯蔵器６の容積は一定とすることもできるが、可変とするのが好ましい。可変とした場合、本発明の流体吐出部材によって流体が貯蔵器から抜き取られるにつれ、貯蔵器の可動容積（working volume）は小さくなる。実際的な実施の形態では、貯蔵器６の中に、吸引に応じて貯蔵器内で移動する従動ピストンまたは従動スクレーパ（scraper）を持たせることができる。言い換えれば、従動ピストンは、吐出部材によって吸引されている間、上昇する。

本発明のこの非限定的な実施の形態において、吐出部材は４つの構成要素から成る。すなわち、ベース本体１、押下部材２、ピストン３、そして、戻し兼前圧縮（return and pre-compression）バネ４である。吐出部材には保護キャップ５を設けてもよいが、必須ではない。保護キャップは、押下部材を覆う形となり、それによって押下部材を保護すると共に、押下部材が意図しない形で、または偶然に駆動されてしまう事態を防止する。図に示す吐出部材はポンプであり、以下の説明では、吐出部材を示すのにこの用語「ポンプ」を用いる。

ベース本体１は、円対称（circularly-symmetrical）な部分であり、これは、適当なプラスチック材の射出成形によって製造することができる。ベース本体１の全体的な構造は、実質的に円筒形であり同心形状である。ベース本体１には、外周部から始まって、固定用リング１１が形成されており、当該固定用リングは、貯蔵器６のネック部６１を囲む形で、当該ネック部と係合する。また、押下部材２を案内する働きをするブッシング１２が、前記固定用リング１１と同じ位置から上向きに延びている。自己密封式のリップ部１３は、貯蔵器６のネック部６１の内側と漏れの生じない形で接触するものであり、固定用リング１１の内部に、当該固定用リング１１と同軸の状態で延びている。弁リップ部１３の内側には冠部材１５が形成されており、当該冠部材は、複数の放射状に延びた羽根部が星形状を成すように配置されて成る。冠部材は中空であり、効果的な構成として、従動ピストン（図示せず）の頂上部分の形状に一致する円錐台形の空間が内部に形成されている。冠部材１５の中央には、貯蔵器６の内部をポンプの内部と連通させる入口が形作られている。当該入口は具体的には導入菅１７によって形作られ、当該導入菅１７は、冠部材１５から上向きに延びている。導入菅１７はまた、ピストン３と協働する入口弁座として働く。また、以下に述べるように、やはりピストン３と協働する主シリンダ１６が、導入菅１７の外側に同軸の状態で延びている。さらに、スリーブ１４が主シリンダ１６を囲む形に延びている。そのため、主シリンダ１６とスリーブ１４との間にはハウジングが形作られ、当該ハウジングは、戻し兼前圧縮バネ４の下側端部を収容する働きをする。加えて、ブッシング１２とスリーブ１４との間にもハウジングが形作られており、当該ハウジングの内部は、押下部材２の下側端部２６を収容し、これを軸方向に案内する。また、ブッシング１２の上側端部の内側は、保護キャップ５をスナップ留めするための溝を備えた形に作ることができる。

押下部材２は、受け面（または受けプレート）２１と、当該受けプレート２１の外周部から下向きに延びた実質的に円筒形の周縁スカート２２とを有する。効果的な構成として、受けプレート２１は、ある程度の弾性を有し、充分な圧力が加わっている間はわずかに変形する。押下部材２は、スカート２２の下側端部２６が案内用ブッシング１２の内側に係合することで、ベース本体１と協働する。押下部材２が外れるのを防止するため、そうして押下部材の上死点を定めるために、ブッシング１２と下側端部２６とで当接手段を形成している。受けプレート２１に圧力が加えられていない間は、戻し兼前圧縮バネ４の作用で図１に示す休止状態が実現される。本発明では、受けプレート２１に出口弁座２５が形成されており、当該出口弁座は、本実施の形態では、受けプレート２１の底面壁から下向きに突出した環状フランジの形となっている。加えて、スカート２２には、吐出の通り道となる吐出開口部２４を有する吐出壁２３が形成されている。図１において（図２（ａ）、２（ｂ）ではより明らかに）見て取れるように、吐出壁２３の外表面２３１は、対称軸に対して少し傾斜している。更に留意すべき点として、外表面は少し湾曲している。加えて、吐出壁２３は内表面２３２を有し、当該内表面には、軸Ｘに対して傾斜した上側部分２３４と、実質的に円筒形で、ピストン３を摺動可能な形で収容するシリンダとして働く下側部分２３３とが形作られている。外表面２３１が傾斜しているため、吐出開口部２４が形成された位置で吐出壁は薄くなっている。そのため、内表面から外表面までの吐出開口部の深さは非常に小さく、従って、内包空間も非常に狭くなる。また、出口弁座２５が吐出開口部２４のごく近くに位置していることにも留意すべきである。両者は、出口弁座２５と内表面２３２との間に形作られた環状の隙間によってのみ隔てられている。

ピストンの種類は差動ピストンであり、圧力の変化に応じ、ポンプ室（全体を参照番号２０で示す）の中を軸Ｘに沿って移動する。ピストン３は軸方向中央胴部（trunk）３１を有し、当該軸方向中央胴部は、内部を貫通する形で連通ダクト３１２を有する。軸方向中央胴部３１は、その下側端部に主リップ部３６を有し、当該主リップ部は、ベース本体１の主シリンダ１６の内面と係合し、漏れの生じない形で摺動する。加えて、軸方向中央胴部３１には、選択的に導入菅１７の内面と漏れの生じない形での接触状態に入る可動入口弁部材３７が形作られている。本実施の形態における可動入口弁部材３７は、小さな管の形をしており、軸方向に移動させることで導入菅１７と接触する状態にすること、接触状態から外すことが可能である。軸方向中央胴部３１の上側端部には受け台３１１が形作られており、その位置は受けプレート２１のすぐ下である。容易に理解されることであるが、この構成では、受けプレート２１を変形させることによって、受け台３１１と接触させることができ、それによって押下部材２内部でピストン３を移動させることができる。さらに、ピストン２は環状径方向フランジ３２を有し、当該環状径方向フランジ３２の下側に戻し兼前圧縮バネ４が当接している。従って、戻し兼前圧縮バネ４は、同軸の状態でピストン３の軸方向中央胴部３１を囲む形となる。戻すために、バネの下側端部は、ベース本体１のシリンダ１６とスリーブ１４との間に収容されている。環状フランジ３２は、その外周縁部において、３つの機能を果たすリングに接続されている。本リングは、第１に、吐出壁２３の内表面２３２の下側部分２３３によって形成されたシリンダの内面と摺動接触する弁リップ部または差動リップ部３３を形成する。第２に、本リングは可動出口弁部材３５を形成し、この環状の可動出口弁部材３５は、受けプレート２１に形成された弁座２５と、選択的に漏れの生じない接触状態に入る。第３に、本発明におけるリングは、吐出壁２３の内表面の側で吐出開口部２４を塞ぐ位置に来る閉鎖壁３４を形成している。上記のように塞ぐ位置にくるのは、図１、２（ａ）に示すようにポンプが休止状態にある時である。効果的な構成として、閉鎖壁３４は、吐出開口部全体を囲む形で内表面２３２との漏れの生じない接触状態に入る。

図２（ａ）に見られるように、可動弁部材３５が形成されているリングの上側部分と閉鎖壁３４を成す部分との両方が、弁座２５と内表面２３２との間に形作られた空間の全体を占有すること、とするのが効果的である。図２（ａ）では、小さな隙間が残っているように見えるが、ピストン（特に、そのリングの上側部分）の形状は、吐出壁２３の内表面２３２と弁座２５との間に形作られた領域におけるプレート２１の形状により密接に一致したものとすることは可能である。そのようにすれば、出口弁と吐出開口部２４との間に流体が溜まることは、ほとんど、または全くない。従って、流体が劣化する危険を最小限にできる。吐出開口部２４の内部にだけは、流体が残る可能性があるが、吐出壁２３の厚みを小さくしてあるので、その量はごく少ない。

ポンプの動的な動作について、以下、簡単に述べる。図１、２（ａ）に示すのは、ポンプの休止状態であり、入口弁は開いており、出口弁は閉じている。戻し兼前圧縮バネ４の力で押下部材２にピストン３は押し付けられており、その結果として、押下部材２の下側端部２６は案内用のブッシング１２に当接している。プレート２１を押下すると、押下部材２とピストン３とが移動し、最終的に、管３７が導入菅１７の内面と漏れの生じない形で接触した状態になる。こうして入口弁が閉じられ、ポンプ室２０は貯蔵器６の内部から隔絶される。プレート２１の押下を継続すると、ポンプ室２０の内部の圧力は上昇し、最終的には戻し兼前圧縮バネ４から加えられる力を上回る。その後もプレート２１を押下し続けると、ピストン３は押下部材２とは無関係に移動することとなる。その結果、出口弁が開き、それによって、圧力を受けた流体を通す出口通路が形成される。こうした吐出時の状態を図２（ｂ）に示す。はっきりと見て取れるように、差動リップ部３３が摺動シリンダ２３３内部で下方向に移動していると共に、リングの上側部分がシート２５と内表面２３２との間に形成された隙間から外れている。そうして、ポンプ室２０は吐出開口部２４に直接連通している。ポンプ室内部の圧力が下がると、ピストンは図２（ａ）に示す休止位置に戻り、出口弁は閉じる。そして、閉鎖壁３４は再び吐出開口部２４を閉じる。出口弁と吐出開口部２４との間に、流体はほとんど残らない。

内表面２３２の上側部分２３４は、傾斜した形状または円錐台形の形状を備え、閉鎖壁３４も同様に、傾斜した形状または円錐台形の形状を備える。それによって、開口部の周囲で密接な漏れの生じない接触状態を作り出すことが可能となる。この特徴によって、押下部材２内部でピストン３が詰まる事態を回避することができる。これは、漏れの生じない接触が、「円柱対円柱」ではなく「円錐対円錐」の形で実現されていることによる。

Claims (7)

1. 外表面（２３１）と内表面（２３２）とを備えた吐出壁（２３）を有する流体吐出部材であって、
   前記吐出壁（２３）は吐出開口部（２４）を有し、当該吐出開口部（２４）は、前記吐出壁（２３）を貫通して内表面と外表面とをつなぎ、
   内表面（２３２）には、ピストン（３）のための密封摺動シリンダ（２３３）が形成されており、前記ピストン（３）は、休止位置から前記シリンダ内を移動軸Ｘに沿って、漏れの生じない形で前記シリンダと接触しながら移動することで出口弁（２５，３５）を開くように作られており、
   前記ピストン（３）は流体室（２０）の一部を形成しており、当該流体室の中では、流体が、選択的に圧力を加えられ、開いた出口弁を通って吐出開口部に向かって流れ、
   ピストンには、休止位置において吐出開口部（２４）を閉じるように作られた閉鎖壁（３４）が形成されており、
   休止位置での閉鎖壁（３４）は、内表面（２３２）の側で吐出開口部（２４）を塞ぐ位置にあり、
   休止位置で、閉鎖壁（３４）は内表面（２３２）と漏れの生じない接触状態となり、
   吐出開口部（２４）の位置において、内表面（２３２）は、ピストン（３）の移動軸Ｘに対して傾斜しており、
   ピストン（３）の閉鎖壁（３４）は、内表面（２３２）に実質的に一致する形で傾斜しており、それによって円錐対円錐の接触を成し、
   開いた出口弁と吐出開口部との間には流体用の通路が形作られ、当該通路は、ピストンが休止位置にある時はピストンによって実質的に占有され、それによってデッドボリュームが小さくなること、
   を特徴とする流体吐出部材。
2. 吐出開口部（２４）の位置において、外表面（２３１）は、移動軸Ｘに対して傾斜していること、
   を特徴とする請求項１に記載の流体吐出部材。
3. 吐出壁（２３）の壁厚は、吐出開口部（２４）の位置では他の位置より薄くなっていること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の流体吐出部材。
4. ピストン（３）には、出口弁座（２５）に対して漏れの生じない状態で接触する可動出口弁部材（３５）が形成されていること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の流体吐出部材。
5. ピストン（３）は、流体室（２０）内の圧力の変化に応じて移動する差動ピストンであること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の流体吐出部材。
6. 吐出壁（２３）は、ピストン（３）が押下部材内で摺動するように、押下部材（２）に形成されており、出口弁は押下部材に形成された出口弁座（２５）を有すること、
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の流体吐出部材。
7. 押下部材は、受け壁（２１）と実質的に円筒形の周縁スカート（２２）とを有し、吐出壁（２３）は周縁スカートに形成されており、周縁スカートは、軸方向の案内ブッシング（１２）と係合する下側端部（２６）を有し、当該案内ブッシング（１２）は保護キャップ（５）に対する支持部材として働くこと、
   を特徴とする請求項６に記載の流体吐出部材。

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