JP5452592B2 - 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し、さらに、当該ポンプを有する流体ディスペンサに関する。

流体ディスペンサポンプは、特に化粧品、香水または医薬の分野で流体投与に用いられるものとして、従来技術において公知である。流体ディスペンサポンプは一般に、ポンプ本体を有し、駆動のたびに当該ポンプ本体内部でピストンが摺動することによって所定量の流体が投与される。特に薬剤の分野では、ポンプは、投与開口部を密封する密封部材を有する場合がある。具体的には、密封部材は、駆動されたポンプが次に駆動されるまでの間に流体が汚染される事態を回避するためのものであり、そのため、ポンプの休止中は閉位置に付勢されている。

密封部材には様々な問題が起こりうる。すなわち、密封状態が実現されるのは通常、戻りストロークが完了した時点であり、そのため、所定量の流体の投与が終了してから投与開口部で密封状態が有効になるまでの間に汚染が生じるおそれがある。加えて、駆動時に密封状態が解消されるのは、通常駆動ストロークの開始時点であるのに、流体の投与が行われるのは駆動ストロークの最後であることが多い。ここでもやはり、汚染が生じるのに充分な時間が空いてしまう。加えて、閉状態にある時には、確実に密封するために密封部材をバネで付勢するが、バネからディスペンサの一部（バネと協働している部分、通常は投与開口部の周縁端部）に対して力が加わることになる。残念なことに、特に鼻スプレーヘッドの場合、更に具体的には小児科で使用する鼻スプレーヘッドの場合、壁の寸法が非常に小さいため、密封部材から加わる力によって、最終的にヘッドが変形してしまう場合があり。変形すると、密封状態が損なわれて汚染が生じる危険が出てくる。

仏国特許発明第２ ８１５ ６１１号明細書、仏国特許発明第２ ８６２ ００９号明細書、米国特許第６ ６０９ ６６６号明細書には、閉位置において２つの異なる密封領域でディスペンサヘッドと係合する、という密封部材が開示されている。

仏国特許発明第２ ８１５ ６１１号明細書 仏国特許発明第２ ８６２ ００９号明細書 米国特許第６ ６０９ ６６６号明細書

本発明は、上記の問題が生じない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、本発明は更に、ポンプの駆動のたびに確実に流体を細かい霧状で投与できる流体ディスペンサポンプを提供することを目的とする。
更に本発明は、密封状態を確実に実現し、汚染の危険を小さくすると共に、ディスペンサヘッドの変形の危険を軽減または除去することができる、という密封部材を有した流体ディスペンサポンプを提供することを目的とする。

そして、本発明は更に、製造および組立が簡単かつ安価であり、使用時の安全性および信頼性が高い、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。

そこで本発明は、流体ディスペンサポンプであって、ポンプ本体と、駆動のたびに、前記ポンプ本体内を漏れの生じない状態で摺動することで、ディスペンサヘッドに設けられた投与開口部から所定量の流体を放出する、少なくとも１つの第１ピストンと、閉位置と開位置との間で移動可能であり、前記ディスペンサヘッド内で前記投与開口部の上流に配置された密封部材と、を有し、前記密封部材は弾性要素、すなわちバネによって閉位置に付勢され、閉位置における前記密封部材は、少なくとも３つの異なる密封領域において漏れの生じない状態で前記ディスペンサヘッドと係合している、という流体ディスペンサポンプを提供する。

また、効果的な構成として、第１の密封領域は、密封部材の中央突起部によって形成されており、当該中央突起部は、ディスペンサヘッドのうち、投与開口部が形作られた周縁端部と係合すること、とする。
また、効果的な構成として、第２の密封領域は、密封部材の側面に、円錐台形の周縁端部の形で形成されており、当該円錐台形の周縁端部は、対応する形で前記ディスペンサヘッドに設けられた円錐台形の壁部分と係合すること、とする。

また、効果的な構成として、第３の密封領域は、密封部材の軸方向に延びた側面によって形成されており、当該軸方向に延びた側面は、対応する形で前記ディスペンサヘッドに設けられた、軸方向に延びた壁部分と係合すること、とする。
また、効果的な構成として、ディスペンサヘッドは径方向の肩を有し、当該肩の先には前記軸方向に延びた壁部分が軸方向に延びており、前記軸方向に延びた壁部分は流体の流れ方向において前記肩の下流に配置されており、前記軸方向に延びた壁部分の径は密封部材の前記軸方向に延びた側面の径とほぼ同じであり、そのため、開動作時には、前記密封部材は、前記肩の位置まで、前記軸方向に延びた壁部分に接したまま漏れの生じない状態で摺動し、一方閉動作時には、前記密封部材は、前記肩の位置から、前記軸方向に延びた壁部分に接して漏れの生じない状態で摺動すること、とする。

また、効果的な構成として、前記肩の下流に配置された前記軸方向に延びた壁部分の長さは０.１ｍｍ以上であり、０.６ｍｍが好ましい。
また、効果的な構成として、閉位置における密封部材に対して弾性要素から加わる力は、３つの異なる力成分となって前記ディスペンサヘッドに伝えられること、とする。
また、効果的な構成として、計量室は、前記投与開口部の上流に隣接して形成されており、前記密封部材は、前記計量室の出口弁を形成していること、とする。

また、効果的な構成として、前記密封部材は、前記ポンプ本体と一体に作られていること、とする。
また、効果的な構成として、前記第１ピストンは、ポンプを貯蔵容器に固定する固定用リングと一体に作られていること、とする。
また、効果的な構成として、流体と接触しない位置に単一の弾性要素を有すること、とする。

また、本発明は、貯蔵容器と、前記貯蔵容器に固定された上述の流体ディスペンサポンプとを有する流体ディスペンサ装置を提供する。

本発明の効果的な実施の形態による流体ディスペンサポンプを有する流体ディスペンサ装置を、ポンプの休止状態において示す概略断面図である。 図１に囲みで示した部分の詳細を示す拡大図である。 図２に囲みで示した部分の詳細を示す拡大図である。 開動作の段階を示す概略図であり、（ａ）は閉状態を、（ｂ）は中間状態を、（ｃ）は開状態をそれぞれ示す図である。 閉動作の段階を示す概略図であり、（ａ）は開状態を、（ｂ）は中間状態を、（ｃ）は閉状態をそれぞれ示す図である。

本発明の上記の特徴および効果、そして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本発明の実施の形態についての以下の説明を、添付図面を参照しながら読むことで、より明らかになるであろう。
以下、特定のポンプを挙げて本発明について説明する。ただし、当然のことながら、本発明は、いかなる種類のポンプまたは弁にも適用できる。

先ず、図１を参照する。本流体ディスペンサ装置は、貯蔵容器６０（点線によって概略的に示してある）と、固定用リング１５によって前記貯蔵容器に取り付けられたポンプとを有し、固定用リングと貯蔵容器との間にはガスケット６５を挟むのが好ましい。これらの要素はいかなる種類のものでもよく、図１に示すのは１つの特定の実施の形態に過ぎない。ポンプはポンプ本体１０を有し、当該ポンプ本体内に形作られた計量室２０には、駆動のたびに投与対象の流体が格納され、第１ピストン７２が当該計量室２０の内部を摺動する。ディスペンサヘッド４０は固定用リング１５に取り付けられており、計量室２０は前記ディスペンサヘッドの中に形成するのが効果的である。

計量室は入口弁７０を更に有する。そして、密封部材３８が投与開口部４５の上流位置に設けられており、閉位置と開位置（または投与位置）との間で移動し、前記投与開口部と係合する。計量室２０が投与開口部４５に対して上流側で隣接する位置にあるため、前記密封部材３８は前記計量室２０の出口弁を形成することとなる。ポンプ本体１０については、前記密封部材３８と一体に作るのが効果的である。第１ピストン７２については、入口弁７０の弁座７１および固定用リング１５と一体に作るのが効果的である。バネ５０が、（望ましくは、単一バネの形で、流体と接触しない状態で）ポンプ内に配置されており、ポンプが駆動されるたびに、第１ピストン７２を閉位置に、密封部材３８を休止位置に戻す。バネの均等物となる別の弾性要素を用いることも可能であろう。加えて、吸上げ管（dip tube）１８を前記ポンプに接続して貯蔵容器の底まで伸ばせば、貯蔵容器に格納された流体を残らず投与することが可能となる。噴霧用形状加工部分１００を投与開口部４５に設けることで、ポンプの駆動のたびに、放出される流体を霧状にすることができる。

図２、３は、本発明の効果的な実施の形態の例の拡大図である。本実施の形態では、スプレーヘッド４０のうち噴霧開口部４５が設けられた端部には、先細りした形でスリーブ１５０が形成されており、当該スリーブの内側で密封部材３８が軸方向に摺動する。図１、２に見られるように、効果的な構成として、密封部材３８は、前記ディスペンサヘッド４０の内部を漏れの生じない状態で摺動する第２ピストン３４と一体に作られている。スリーブ１５０は、スプレーヘッド４０の終端壁と一体に作るのが好ましい。また、噴霧用形状加工部分１００もスプレーヘッド４０に設ければよい。噴霧用形状加工部分１００は渦巻室を有し、当該渦巻室は、スプレー開口部４５に対して上流に隣接する位置に置かれており、密封部材３８が投与位置に移動すると、スプレー開口部４５に連通する。また、噴霧用形状加工部分１００は非径方向（non-radial）の流路を少なくとも１つ、好ましくは２つ有し、これら流路は、ポンプの中心軸Ｘに関して対称に配置するのが好ましい。当然のことながら、非径方向の流路の数はいくつでもよい。非径方向の流路は、流体が放出される時に渦巻室に連通する。噴霧用形状加工部分によって、投与時に流体が適正に噴霧されることが保証される。

本発明では、閉位置における前記密封部材３８は、少なくとも３つの異なる密封領域３８１、３８２、３８３において、漏れの生じない状態でディスペンサヘッド４０の内側と接している。図３〜５においてより明らかに見て取れるように、第１の密封領域は、好ましい構成として、密封部材３８の軸方向の中央突起部３８１によって形成されており、閉位置では、投与開口部４５を形作るディスペンサヘッド４０の径方向の周縁端部４０１と係合している。第２の密封領域は、好ましい構成として、密封部材３８の側面に円錐台形の周縁端部３８２として形成されており、閉位置において、対応する形でディスペンサヘッド４０の内側に設けられた円錐台形の壁部分４０２と係合する。第３の密封領域は、好ましい構成として、軸方向に延びた密封部材３８の側面３８３によって形成されており、当該側面は、対応する形でディスペンサヘッド４０の内側にあって軸方向に延びた壁部分４０３と係合する。好ましい構成として、密封部材３８の軸方向に延びた側面３８３は、第２の密封領域を形成する前記円錐台形の周縁端部３８２に隣接して延びている。ここに示す構成では、ディスペンサヘッド４０の側でも、対応した形で、軸方向に延びた壁部分４０３の先に円錐台形の壁部分４０２が延びている。

第１および第２の密封領域は、密封部材３８が投与開口部４５から離れ始めると直ちに密封が解消される種類の接触式の密封領域であるのに対し、第３の密封領域はポンプの駆動ストロークの途中までは密封状態を維持することができる。そのため、開動作時には密封状態が解除されるタイミングを遅くすることができ、閉動作時には密封状態が再び確立されるタイミングを早めることができる。これについては、後で図４、５を参照しながら、より詳しく説明する。

効果的な構成として、ディスペンサヘッド４０は径方向の肩４３を有し、流体の流れ方向に見て当該肩４３の下流の位置には、前記軸方向に延びた壁部分４０３が形作られており、その径は肩４３の径よりも小さくなっている。一方、流体の流れ方向に見て当該肩４３の上流の位置に形作られた壁部分の径は、肩４３の径よりも大きくなっている。好ましい構成として、前記肩４３の下流に配置されて軸方向に延びた壁部分４０３の径は、密封部材３８の前記軸方向に延びた側面３８３の径とほぼ同じになっており、それによって確実に第３の密封領域が形成される。当然のことながら、軸方向に延びたヘッドの壁部分４０３の内径が、密封部材の前記軸方向に延びた側面３８３の外径を上回ってはいけない。上回ってしまえば、両者の間に密封状態を実現することは不可能である。同様に、軸方向に延びた壁部分４０３の径は、密封部材の軸方向に延びた側面３８３の径を大きく下回ってはいけない。大きく下回れば、密封部材が軸方向に延びた壁部分の内部を摺動することはできない。しかしながら、密封部材３８は弾性要素（例えば、バネ５０）によって閉位置に付勢されるため、必ずしも径が厳密に同一である必要はない。

図４（ａ）〜（ｃ）に示す開動作の段階では、ユーザがポンプの駆動を開始した時点で図４（ａ）に示す閉位置にあった密封部材は、投与開口部４５から遠ざかる方向に動かされる。駆動ストロークが開始されると、密封部材３８の中央突起部３８１は、投与開口部４５が形作られた周縁端部４０１から離れ、密封部材３８の円錐台形の側面周縁端部３８２は、対応するディスペンサヘッド４０の円錐台形の壁部分４０２から離れる。これは、中間状態を示す図４（ｂ）に見られる。しかしながら、中間状態では、密封部材３８の軸方向に延びた側面３８３がまだ、肩４３の下流に配置されて軸方向に延びた壁部分４０３の内部を漏れの生じない状態で摺動しているため、第３の密封領域では密封状態が維持されている。軸方向に延びた側面３８３の端部が前記肩４３の位置に達した時点で初めて、第３の密封領域での密封状態も解除され、計量室２０に入っていた流体が投与開口部４５から放出されることになる。

流体が放出され、ユーザがポンプに力を加えるのを止めると、前記ポンプはバネ５０によって休止位置（密封部材の閉位置に対応する位置）に戻される。この閉動作の段階を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。注目すべき点は、図５（ａ）に示す開状態から始まって、戻りストロークがわずかに進んだだけで図５（ｂ）に示す中間状態に達し、当該中間状態では、密封部材３８の軸方向に延びた側面３８３と、肩４３の下流に配置されて軸方向に延びた壁部分４０３とが、再び漏れの生じない状態で接し、第３の密封領域で密封状態が再び確立される、ということである。よって、戻りストロークの残り部分の全体にわたって密通状態は再確立されていることになり、その間の汚染の危険は小さくなる。

投与開口部４５が形作られた周縁端部および円錐台形の壁部分４０２における第１および第２の密封領域で密封状態が再確立されるのは、密封部材が閉位置に達した時である。駆動ストローク時に密封状態の解除を効果的に遅らせると共に、戻りストローク時の密封状態の再確立を効果的に早めるためには、前記肩の下流に配置されて軸方向に延びた壁部分４０３の長さは０.１ｍｍ以上とする（０.６ｍｍとするのが好ましい）。このように実装することで、駆動のたびに定量の流体を安全かつ信頼できる形で確実に投与できると共に、開閉動作の間の汚染の危険も確実に抑制できる。

本発明の密封部材の更なる効果として、閉位置において密封部材３８からディスペンサヘッド４０に加わる力は、投与開口部４５が形作られた周縁端部４０１だけに集中して伝わることはない（ほとんどの密封部材では周縁端部だけに伝わる）。特に鼻用ディスペンサヘッドの場合、そして特に小児科で使用される種類の鼻スプレーヘッドの場合、ヘッドの寸法は非常に小さく、そのため、投与開口部４５が形作られた径方向の端部壁の厚みも非常に小さくなる。しかしながら、バネ５０については、毎回の駆動後、ポンプを休止位置に、そして密封部材を閉位置に戻すのに充分な力がなければならない。つまり、バネ５０からは無視できない強さの力が加わり、それによって閉位置でも密閉を保証することができる。すると、特に保管が長期間にわたる場合は、バネの力によってディスペンサヘッド４０の壁が変形することも考えられ、そうなると、壁によって実現されていた密封状態が失われる危険（すなわち、汚染の危険）が生じる。

それに対して本発明では、バネ５０から密封部材３８に加えられる力は、図３に示すように、３つの異なった力成分（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）としてディスペンサヘッド４０に伝わる。当然のことながら、投与開口部４５が形作られた径方向の周縁端部４０１に対して密封部材３８の中央突起部３８１から加えられる成分Ｆ１は、常に存在している。しかしながら、成分Ｆ１は、バネ５０から加えられる力全体に比べれば相当に小さい。力全体のうち、一部は成分Ｆ２の形で、密封部材３８の円錐台形の側面周縁端部３８２から対応するヘッドの円錐台形の壁部分４０２に伝えられ、別の一部は第３の密封領域３８３を介して成分Ｆ３の形で径方向に伝えられる。これにより、投与開口部４５が形作られた壁が変形する危険は、解消されるか、少なくとも大幅に小さくなる。

当然のことながら、図面を参照しながら上述した３つの密封領域は、図示した密封領域とは異なるものとすることもできる（例えば、密封状態の実現の手段として、変形可能なリップ部（lip）や他の何らかの公知の手段を用いることもできる）。
ここまで本発明について、一例としての実施の形態を挙げて説明したが、当然のことながら、本発明は上に示した実施の形態に限定されない。当業者であれば、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を逸脱しない形で、有用な変更を加えることが可能であろう。

Claims (9)

1. 流体ディスペンサポンプであって、
   ポンプ本体（１０）と、
   駆動のたびに、前記ポンプ本体（１０）内を漏れの生じない状態で摺動することで、ディスペンサヘッド（４０）に設けられた投与開口部（４５）から所定量の流体を放出する、少なくとも１つの第１ピストン（７２）と、
   閉位置と開位置との間で移動可能であり、前記ディスペンサヘッド（４０）内で前記投与開口部（４５）の上流に配置された密封部材（３８）と、を有し、
   前記密封部材（３８）は弾性要素（５０）、すなわちバネによって閉位置に付勢され、
   閉位置における前記密封部材（３８）は、少なくとも３つの異なる密封領域（３８１，３８２，３８３）において漏れの生じない状態で前記ディスペンサヘッド（４０）と係合しており、
   第１の密封領域は、密封部材（３８）の中央突起部（３８１）によって形成されており、当該中央突起部（３８１）は、ディスペンサヘッド（４０）のうち、投与開口部（４５）が形作られた周縁端部（４０１）と係合し、
   第２の密封領域は、密封部材（３８）の側面に、円錐台形の周縁端部（３８２）の形で形成されており、当該円錐台形の周縁端部（３８２）は、対応する形で前記ディスペンサヘッド（４０）に設けられた円錐台形の壁部分（４０２）と係合し、
   第３の密封領域は、密封部材（３８）の軸方向に延びた側面（３８３）によって形成されており、当該軸方向に延びた側面（３８３）は、対応する形で前記ディスペンサヘッド（４０）に設けられた、軸方向に延びた壁部分（４０３）と係合し、
   前記第１および第２の密封領域は、投与開口部（４５）から離れ始めると直ちに漏れの生じない状態が解消され、前記第３の密封領域は、閉位置と開位置との間の移動の途中までは漏れの生じない状態を維持することを特徴とする流体ディスペンサポンプ。
2. ディスペンサヘッド（４０）は径方向の肩（４３）を有し、当該肩（４３）の先には前記軸方向に延びた壁部分（４０３）が軸方向に延びており、前記軸方向に延びた壁部分（４０３）は流体の流れ方向において前記肩（４３）の下流に配置されており、
   前記軸方向に延びた壁部分（４０３）の径は密封部材（３８）の前記軸方向に延びた側面（３８３）の径とほぼ同じであり、そのため、開動作時には、前記密封部材（３８）は、前記肩（４３）の位置まで、前記軸方向に延びた壁部分（４０３）に接したまま漏れの生じない状態で摺動し、一方閉動作時には、前記密封部材は、前記肩（４３）の位置から、前記軸方向に延びた壁部分（４０３）に接して漏れの生じない状態で摺動すること、
   を特徴とする請求項１に記載の流体ディスペンサポンプ。
3. 前記肩（４３）の下流に配置された前記軸方向に延びた壁部分（４０３）の長さは０.
   １ｍｍ以上であり、０.６ｍｍが好ましいこと、
   を特徴とする請求項２に記載の流体ディスペンサポンプ。
4. 閉位置における密封部材（３８）に対して弾性要素（５０）から加わる力は、３つの異なる力成分（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）となって前記ディスペンサヘッドに伝えられること、
   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ディスペンサポンプ。
5. 計量室（２０）は、前記投与開口部（４５）の上流に隣接して形成されており、前記密封部材（３８）は、前記計量室（２０）の出口弁を形成していること、
   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ディスペンサポンプ。
6. 前記密封部材（３８）は、前記ポンプ本体（１０）と一体に作られていること、
   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ディスペンサポンプ。
7. 前記第１ピストン（７２）は、ポンプを貯蔵容器（６０）に固定する固定用リング（１５）と一体に作られていること、
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の流体ディスペンサポンプ。
8. 流体と接触しない位置に単一の弾性要素（５０）を有すること、
   を特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の流体ディスペンサポンプ。
9. 貯蔵容器（６０）と、前記貯蔵容器に固定された請求項１乃至８のいずれか一項に記載の流体ディスペンサポンプと、を有すること、
   を特徴とする流体ディスペンサ装置。

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