JP5840442B2 - エア混合式噴出器 - Google Patents

Description

本発明は、シリンジにピストンを押し込んで空気を混合させた内容液を、外界に噴出させることができるエア混合式噴出器に関するものである。

従来のエア混合式噴出器としては、シリンジの先端に噴霧ノズルを装着することで、ピストンを押し込んだときに、シリンジの内容液に空気を混合させることで内容液を噴霧できるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１３７３４４号公報

しかしながら、従来のエア混合式噴出器は、操作器具としてのシリンジに内容液を充填し、このシリンジ内のピストンで押し出された内容液を、当該シリンジの先端に装着した噴霧ノズルを通して霧状にするものである。このため、少量噴霧を目的にシリンジの小型化を図ると、使い勝手が悪くなることから、少量の内容液を噴霧させるのには不向きであった。

そこで、本願発明者は、第１シリンジの空気をピストンシャフトに設けた第１ピストンで圧送し、この空気が弾性部材の付勢力に抗して逆止弁を開くことで、第２シリンジ内に圧送された空気により、第２ピストンを駆動させるとともに内容液に空気を混合させる噴出器を発明するに至った。

しかしながら、本願発明者は、ピストンシャフトを押し込んで空気を圧送した後は、弾性部材の付勢力により弁体が閉じられるため、第１シリンジ内に生じる負圧によって、ピストンシャフトの引き戻しが困難になることを見出した。

本発明の目的とするところは、少量の内容液であっても空気を混合させた状態で取り出すことができるとともに、第１ピストンを引き戻して再使用が容易な、新規のエア混合式噴出器を提供することにある。

本発明のエア混合式噴出器は、第１シリンジの先端に、内容液の充填空間を形成する第２ピストンが摺動可能に配置される第２シリンジを直列かつ着脱可能に連結し、第１シリンジの空気をピストンシャフトに設けた第１ピストンで圧送し、この空気が弾性部材の付勢力に抗して逆止弁を開くことで、第２シリンジ内に圧送された空気により、当該第２シリンジに収納された第２ピストンをエア流路が形成される位置にまで駆動させるとともに当該エア流路を通して内容液に空気を混合させるエア混合式噴出器であって、
第１ピストンは、ピストンシャフトを押し込んだときに当該ピストンシャフトに着座して第１シリンジ内を密封する一方、ピストンシャフトを引き戻したときに当該ピストンシャフトから離間して第１シリンジ内に空気を導入する弁体を有し、ピストンシャフトとともに外気導入弁を構成することを特徴とするものである。

外気導入弁としては、第１ピストンが、ピストンシャフトの先端部に嵌合保持される中空の摺動部を有し、当該摺動部の開口部に配置された弁体を変形及び復元の可能な連結片で一体に設けたものであり、ピストンシャフトの上端に形成した貫通孔を開放可能に密封するものが挙げられる。また、この場合、ピストンシャフトには、弁体を着座させる環状凸部を設けることが好ましい。

本発明では、ピストンシャフトを押し込んで第１シリンジ内の第１ピストンを作動させれば、当該第１ピストンが第１シリンジ内の空気を、第１シリンジと逆止弁との間に形成した充填空間に押し出すことで、当該充填空間の内圧を高めることができる。この内圧の上昇に伴い逆止弁が開くと、第１シリンジに対して着脱可能な第２シリンジには圧縮された空気が押し出される。これにより、当該第２シリンジ内の第２ピストンを移動させることができるとともにこの圧縮空気は、第２ピストンと第２シリンジの間に形成された充填空間の内容液に混合させることができる。従って、本発明によれば、ピストンシャフトを押し込むだけの簡単な操作で、空気を混合させた内容液を第２シリンジに応じた容量だけ取り出すことができる。

また、第２ピストンは、第１ピストンで押し出された空気によって作動するものであるため、内容液を充填・圧送する機構として、第２シリンジ及び第２ピストンを採用できるとともに、この第２ピストンを駆動させる機構として、第１シリンジ及び第１ピストンを採用できる。この場合、第２ピストンを駆動させる機構を小型化させることなく、内容液を充填・圧送する機構のみ、即ち、第２シリンジ及び第２ピストンのみを小型化することができる。従って、本発明は、操作性を損なうことなく、空気を混合させた内容液を少量だけ取り出したい場合に有効である。

加えて、第１ピストンは、ピストンシャフトを押し込んだときに当該ピストンシャフトに着座して第１シリンジ内を密封する一方、ピストンシャフトを引き戻したときに当該ピストンシャフトから離間して第１シリンジ内に空気を導入する弁体を有し、ピストンシャフトとともに外気導入弁を構成するため、第１シリンジ１内の空気を第１ピストン２で押し出したのちの、ピストンシャフトの引き戻しをスムースに行うことができる。

本発明の第１の形態である、カートリッジ式噴霧注射器を、カートリッジ及び操作器具に分解した状態を一部断面で示す分解図である。 同形態に係る固定部材であって、(a)〜(c)はそれぞれ、その平面図、背面図及び斜視図である。 同形態に係る逆止弁であって、(a)〜(d)はそれぞれ、その平面図、背面図、一部断面で示す側面図及び斜視図である。 図１の一部拡大断面図である。 同形態に係るピストンシャフトを押し込むことで第２ピストンを動作させて内容液を噴霧する直後の状態を示す拡大断面図である。 同形態に係るピストンシャフトを押し込むことで第２ピストンを動作させて内容液を噴霧する状態を示す拡大断面図である。 (a)は、同形態に係る第２ピストンをＯリングとともに示す斜視図であり、(b)は、第２ピストンを第２シリンジに組み付ける際に、第２シリンジ内に押し込んだ状態のＯリングの状態を第２ピストンとともに示す斜視図である。 同形態に係るピストンシャフトを押し込むことで内容液を噴霧している状態を一部断面で示す図である。 同形態を使用後、カートリッジを取り除いてピストンシャフトを引き戻した状態を一部断面で示す図である。 同形態に係る、第１ピストンであって、(a),(b)はそれぞれ、その平面図及び、(a)のＸ−Ｘ断面図である。 同形態に係る、ピストンシャフトであって、(a)は、同ピストンシャフトを一部断面で示す図、(b)は、(a)のＤ矢視図、(c)は、Ｙ−Ｙ断面図であり、(d)は、同ピストンシャフトの変形例を(a)のＹ−Ｙ断面で示す図である。 図９の一部拡大断面図である。 本発明の第２の形態である、カートリッジ式噴霧注射器を一部断面で示す図である。

以下、図面を参照して、本発明である、エア混合式噴出器の様々な形態を詳細に説明する。

図１は、点鼻薬の噴霧に用いられる、本発明の第１の形態である、カートリッジ式噴霧注射器Ｉ1を、カートリッジＡ及び操作器具Ｂに分解した状態で示す。

符号１は、第１シリンジである。第１シリンジ１は、中空の胴部１ａの一端に形成された環状の肩部１ｂを介して当該胴部１ａよりも小径の筒体部１ｃが一体に設けられている。筒体部１ｃの内側には、胴部１ａの内側に形成された空間に通じる内部通路ｒ1が形成されている。また、第１シリンジ１には、指掛け部１ｄが設けられている。

符号２は、第１ピストンである。第１ピストン２は、第１シリンジ１の胴部１ａの内側に摺動可能に保持されることで、第１シリンジ１内の空気を圧送する。符号３は、ピストンシャフトである。第１ピストン２は、ピストンシャフト３に固定されている。これにより、ピストンシャフト３に設けたフランジ３ｆを押圧することで、第１ピストン２が第１シリンジ１内の空気を筒体部１ｃの内部通路ｒ1に押し出すことができる。

符号４は、第１シリンジ１内に固定される固定部材である。固定部材４は、胴部１ａの内側を２分する仕切壁４ａを有する。仕切壁４ａには、図２に示すように、軸部４ｂとともに周壁４ｃが一体に起立する。また、仕切壁４ａには、周壁４ｃの内側に、４つの貫通孔４ｄ（図中は、一箇所のみ例示的に指示）が形成されている。なお、固定部材４を第１シリンジ１内に固定する手段としては、例えば、固定部材４の外周に環状突起４ｅを形成し、この環状突起４ｅを図４に示すように、第１シリンジ１の内周面に形成した環状凹部ｎに嵌合させるものがある。

更に、固定部材４は、図４に示すように、軸部４ｂと周壁４ｃとの間で、弾性部材５を筒体部１ｃに向かって支持する。弾性部材５は、変形及び復元の可能な弾性部材であって、例えば、図示のようなスプリングが挙げられる。

符号６は、第１ピストン２によって押し出された空気を圧縮空気として、筒体部１ｃの内部通路ｒ1に通じさせる逆止弁である。逆止弁６は、内部通路ｒ1を開閉する弁体６ａを有し、この弁体６ａは、環状壁６ｂを介して外筒部６ｃが一体に設けられている。これにより、逆止弁６は、第１シリンジ１の胴部１ａの内側に摺動可能に保持される。

また、逆止弁６は、環状壁６ｂから筒状部６ｄが一体に垂下する。弾性部材５は、筒状部６ｄの内側に配置されることで、逆止弁６を固定部材４に対して弾性支持する。また、逆止弁６には、図３に示すように、４つの貫通孔６ｅ（図中は、一箇所のみ例示的に指示）が形成されている。筒状部６ｄは、図４に示すように、周壁４ｃの内側に摺動可能に保持されることで、貫通孔４ｄからの空気を貫通孔６ｅに導く通路を形成する。

加えて、逆止弁６には、弁体６ａとともに第１シリンジ１との間に第１ピストン２で押し出された空気の充填空間Ｓ1を形成するとともに、当該充填空間Ｓ1の内圧を受ける受圧面ｆが設けられている。逆止弁６は、通常、図４に示すように、弾性部材５の付勢力によって内部通路ｒ1を閉じる（図３(a)には、弁体６ａが密閉するシール部分６ｆを示す）。これにより、充填空間Ｓ1内に押し出された空気は、逃げ場を失い圧縮された状態になる。また、貫通孔６ｅを通して導かれた空気によって充填空間Ｓ1の内圧が上昇すると、その内圧上昇を受けて、図５に示すように、弾性部材５の付勢力に抗して弁体６ａを開かせることができる。これにより、逆止弁６を介して高い圧縮空気を送り出すことができる。

操作器具Ｂは、上述のように構成される一方、カートリッジＡは、以下のように構成される。

符号７は、内容液を充填する第２シリンジである。第２シリンジ７は、第１シリンジ１に固定されるフランジ部７ａを有する。第１シリンジ１には、筒体部１ｃを取り囲む先端外筒１ｅが設けられている。フランジ部７ａは、ねじ部として機能し、先端外筒１ｅの内側に形成されたねじ部１ｓに取り外し可能に螺合する。これにより、第２シリンジ７は、第１シリンジ１に螺合させることで、図示のように、操作器具Ｂに対してカートリッジＡを装着させることができる。

符号８は、第２シリンジ７内に摺動可能に配置される第２ピストンである。第２ピストン８は、図７に示すように、軸線Ｏ8周りを周回する環状凹部８ａを有する。環状凹部８ａは、第２ピストン８の胴部を上側胴部８ｂと下側胴部８ｃに区画する。また、環状凹部８ａには、Ｏリング等の環状のシール部材９が抜け止め保持されている。

第２ピストン８は、図１に示すように、第２シリンジ７との間に、内容液を充填する空間（充填空間）Ｓ2を形成する。充填空間Ｓ2は、ピストンシャフト３を押し込まない初期状態、更には、ピストンシャフト３を押し込んだ初期段階であって、内部通路ｒ1が逆止弁６によって閉鎖された状態（押込み初期段階）では、図４に示すように、シール部材９が第２シリンジ７の内周面との間を密封することで、内部通路ｒ1から遮断された状態にある。このため、第２ピストン８は、ピストンシャフト３の更なる押し込みにより、図５に示すように、弁体６ａが開かれると、内部通路ｒ1を通して押し出された圧縮空気を付勢力として、後述の噴出口７ｃ（図８参照）に向かって移動する。

ここで、第２ピストン８の下側胴部８ｃは、その外径寸法が第２シリンジ７の内径寸法よりも小さく設定されている。このため、第２ピストン８の下側胴部８ｃは、第２シリンジ７の内周面に対して環状の隙間Ｃ1を形成する。

更に、第２シリンジ７の内側には、エア流路ｒ2が形成されている。エア流路ｒ2は、逆止弁６が開かれることで押し出された圧縮空気を流通させるものである。圧縮空気は、内部通路ｒ1からエア流路ｒ2を経て、内容液の充填空間Ｓ2に圧送される。このため、エア流路ｒ2は、第２シリンジ７の内周面に対して、軸線Ｏ方向に沿って全体、例えば、図４等に示す第２シリンジ７の内周面が縮径（傾斜）する部分を含むように形成しても、或いは、軸線Ｏ方向に沿った全体のうちの、局所的な位置に形成することもできる。同様に、軸線Ｏの周りに全周に亘って形成しても、周方向に一箇所又は周方向に間隔を置いて複数個所に形成することができる。本形態では、エア流路ｒ2として、軸線Ｏに沿って延在する複数の溝部７ｂが形成されている。

第２ピストン８は当初、図４に示すように、隙間Ｃ1と溝部７ｂとの間がシール部材９で遮断されているところ、図５に示すように、弁体６ａが開かれると、内部通路ｒ1からの圧縮空気によって噴出口７ｃに向かって移動する。この移動により、シール部材９が、同図に示すように、溝部７ｂ上に位置すると、第１ピストン２から内部通路ｒ1を通して押し出された圧縮空気は、隙間Ｃ1から溝部７ｂを通して充填空間Ｓ2に押し出されることで、充填空間Ｓ2内の内容液と混合される。これにより、充填空間Ｓ2に充填された内容液は、第２ピストン８に付勢力を与える圧縮空気を混合させた状態になるとともに、噴出口７ｃから外界に向けて一気に、霧状に噴出させることができる。

なお、第２ピストン８の移動が更に大きいときには、その下側胴部８ｃが、図６に示すように、溝部７ｂを通過すると、第１ピストン２から内部通路ｒ1を通して押し出された圧縮空気は、溝部７ｂのみを通して直接充填空間Ｓ2に押し出される。

また、第２ピストン８は、第２シリンジ７の内側に固定された環状部材１０によって、第２シリンジ７からの抜け止めがなされている。また、第２ピストン８は、図７に示すように、環状凹部８ａに縦溝８ｄが形成されているとともに、下側胴部８ｃの段差面８ｅは、縦溝８ｄの位置にて、軸線Ｏ8方向に沿って第２ピストン８の受圧面８ｆに向かう凹形状を形作る。この場合、第２ピストン８を第２シリンジ７に組み付けるとき、シール部材９が第２シリンジ７との摺動抵抗により、図７(a)の二点鎖線に示す状態から同図(b)の二点鎖線に示すように捲れても、組み付け後は、シール部材９の復元力により、同図(a)の二点鎖線に示す状態に戻ることで、縦溝８ｄがアンダーパスの役目を果たすことで、隙間Ｃ1からの空気の導入が可能となる。

本発明では、ピストンシャフト３を押し込んで第１シリンジ１内の第１ピストン２を作動させれば、当該第１ピストン２が第１シリンジ１内の空気を、第２シリンジ７と逆止弁６との間に形成した充填空間Ｓ1に押し出すことで、当該充填空間Ｓ1の内圧を高めることができる。この内圧の上昇に伴い逆止弁６が開くと、内部通路ｒ1を通して、第２シリンジ７には圧縮された空気が押し出される。この圧縮空気は、当該第２シリンジ７内の第２ピストン８を移動させるとともに、第２シリンジ７に形成したエア流路ｒ2を通して、第２ピストン８との間に形成された充填空間Ｓ2に押し出される。これにより、充填空間Ｓ2に充填された内容液は、図８に示すように、逆止弁６からの圧縮空気と混合させた状態になるとともに、噴出口７ｃから外界に向けて一気に、霧状に噴出させることができる。従って、本発明によれば、ピストンシャフト３を押し込むだけの簡単な操作で、空気を混合させた内容液を第２シリンジ７に応じた容量だけ取り出すことができる。

また、第２ピストン８は、第１ピストン２で押し出された空気によって作動するものであるため、内容液を充填・圧送する機構として、第２シリンジ７及び第２ピストン８を採用できるとともに、この第２ピストン８を駆動させる機構として、第１シリンジ１及び第１ピストン２を採用できる。この場合、第２ピストン８を駆動させる機構を小型化させることなく、内容液を充填・圧送する機構のみ、即ち、第２シリンジ７及び第２ピストン８のみを小型化することができる。従って、本発明は、操作性を損なうことなく、空気を混合させた内容液を少量だけ取り出したい場合に有効である。

また、本形態では、図１に示すように、第２シリンジ７に密封栓１１が設けられている。密封栓１１は、切断可能な連結部１１ａを介して繋がる。これにより、充填空間Ｓ2は完全に密封された状態となる。そして密封栓１１は、図８に示すように、第２シリンジ７から分離することで、第２シリンジ７の先端に噴出口７ｃを形成する。なお、密封栓は、本形態のような「もぎり栓」はなく、キャップ等に置き換えることもできる。

ところで、本形態では、図９に示すように、使用済みのカートリッジＡを操作器具Ｂから取り外して、新品のカートリッジＡに交換することができる。

しかしながら、ピストンシャフト３を押し込んで充填空間Ｓ1からの圧縮空気を圧送した後は、充填空間Ｓ1内の圧力が減少することから、逆止弁６は、弾性部材５の付勢力により内部通路ｒ1を閉じる。このため、図９の矢印に示すように、ピストンシャフト３を引き戻そうとしても、第１シリンジ１内に生じる負圧によって、その引き戻しが困難である。

そこで、本形態では、第１ピストン２及びピストンシャフト３で外気導入弁を構成する。

第１ピストン２は、第１シリンジ１の内側に摺動可能に保持される中空の摺動部２ａを有し、この摺動部２ａの内側に形成された開口部２ｈに、弁体２ｂが配置されている。弁体２ｂは、図１０に示すように、連結片２ｃを介して摺動部２ａに一体に設けられている。連結片２ｃは、変形及び復元が可能で弁体２ｂの開閉に寄与する。なお、本発明に従えば、弁体２ｂは、本形態のような１点弁に限定されることなく、例えば、連結片２ｃを３箇所に設けた３点弁とすることもできる。

ピストンシャフト３は、図１１に示すように、十字断面形状のシャフト部３ａを有する。シャフト部３ａの一端には、第１フランジ３ｂが一体に設けられている。第１フランジ３ｂは、その外径寸法が第１シリンジ１の内径寸法よりも小さく設定されている。このため、第１フランジ３ｂは、図１２に示すように、第１シリンジ１の内周面に対して環状の隙間Ｃ2を形成する。

また、第１フランジ３ｂには、十字断面形状の連結部３ｃを介して、第２フランジ３ｄが一体に設けられている。第２フランジ３ｄには、ピストンシャフト３の先端部として、第１ピストン２が固定される。第１ピストン２は、その摺動部２ａの内側に、環状突起２ｄが形成されている。これにより、第１ピストン２は、その環状突起２ｄを第２フランジ３ｄの外周縁に引っ掛けることで、第２フランジ３ｄの周りに固定される。

また、第２フランジ３ｄには、環状凸部３ｅが一体に起立する。環状凸部３ｅの内側には、貫通孔３ｈが形成されている。これにより、貫通孔３ｈは、連結部３ｃによって４つの貫通孔に区画される（図１１(b)参照；図中は、一箇所のみ例示的に指示）。環状凸部３ｅは、弁体２ｂが着座する弁座として機能することで、貫通孔３ｈは密封状態に保持される。

かかる構成によれば、ピストンシャフト３を押し込んだときには、第１ピストン２の弁体２ｂは、図１に示すように、ピストンシャフト３に着座して第１シリンジ１内を密封する。これにより、第１シリンジ１内の空気を第１ピストン２で押し出すことができる。

その一方、ピストンシャフト３を引き戻したときには、第１ピストン２の弁体２ｂは、第１シリンジ１内に生じた負圧により、図１２に示すように、ピストンシャフト３の環状凸部３ｅから離間する。これにより、第１シリンジ１内には、外界からの空気が、第１シリンジ１と第１フランジ３ｂとの間の隙間Ｃ2から貫通孔３ｈを通して導入されるため、ピストンシャフト３の引き戻しをスムースに行うことができる。なお、本発明に従えば、図１１(d)に示すように、第２フランジ３ｄの外縁部に凹部３ｄ1に形成することで、隙間Ｃ2を拡大し、或いは、凹部３ｄ1のみで隙間Ｃ2を形成するができる。

また、本形態では、第２フランジ３ｄから起立させた環状凸部３ｅを弁座として機能させることで、弁体２ｂとの間の密封性を向上させているが、本発明に従えば、環状凸部３ｅを省略することで、第２フランジ３ｄの表面そのものを弁座として機能させることも可能である。

このように本発明によれば、少量の内容液であっても空気を混合させた状態で取り出すことができるとともに、第１ピストン２を引き戻して再使用が容易な、新規のエア混合式噴出器を提供することができる。

図１３は、本発明の第２の形態である、カートリッジ式噴霧注射器Ｉ2である。上述した第１の形態は、第２シリンジ７を第１シリンジ１に対して螺合させることで、交換可能なカートリッジ式として構成されているが、本形態では、先端外筒１ｅは、ねじ部１ｓに換えて、軸線Ｏ周りを周回する環状凹部１ｎとして構成している。第１シリンジ１のフランジ部７ａは、環状凹部１ｎに取り外し可能に嵌合する。これにより、カートリッジＡを操作器具Ｂに対して交換することができる。なお、本形態において、第１の形態と同一の部分は同一符号をもってその説明を省略する。

上述したところは、本発明の一形態を示したにすぎず、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。例えば、本発明によれば、内容液は霧状又は泡状に噴出させることが可能であるが、噴出口７ｃに、メッシュや焼結体を設けることで、空気を混合させた内容液を、更に泡状に噴出させることができる。更に、本発明に従えば、各形態の構成要素は、各形態の相互間で転用することができる。

本発明は、空気を混合させた内容液の噴出を目的とした噴出器であれば、様々なものに適用することができる。また、内容物の種類についても、限定されない。

１ 第１シリンジ
１ａ 胴部
１ｂ 肩部
１ｃ 筒体部
１ｄ 指掛け部
１ｅ 先端外筒
１ｓ ねじ部
２ 第１ピストン
２ａ 摺動部
２ｂ 弁体
２ｃ 連結片
２ｈ 開口部
３ ピストンシャフト
３ａ シャフト部
３ｂ 第１フランジ
３ｃ 連結部
３ｄ 第２フランジ
３ｅ 環状凸部
３ｈ 貫通孔
４ 固定部材
５ 弾性部材
６ 逆止弁
６ａ 弁体
７ 第２シリンジ
７ａ フランジ部
７ｂ 溝部（エア流路）
７ｃ 噴出口
８ 第２ピストン
９ シール部材
１０ 抜け止め部材
１１ 封止栓
Ａ カートリッジ
Ｂ 操作器具
Ｃ1 隙間
Ｃ2 隙間
ｆ 受圧面
ｒ1 内部通路
ｒ2 エア流路
Ｓ1 充填空間（空気）
Ｓ2 充填空間（内容液）

Claims (3)

1. 第１シリンジの先端に、内容液の充填空間を形成する第２ピストンが摺動可能に配置される第２シリンジを直列かつ着脱可能に連結し、第１シリンジの空気をピストンシャフトに設けた第１ピストンで圧送し、この空気が弾性部材の付勢力に抗して逆止弁を開くことで、第２シリンジ内に圧送された空気により、当該第２シリンジに収納された第２ピストンをエア流路が形成される位置にまで駆動させるとともに当該エア流路を通して内容液に空気を混合させるエア混合式噴出器であって、
   第１ピストンは、ピストンシャフトを押し込んだときに当該ピストンシャフトに着座して第１シリンジ内を密封する一方、ピストンシャフトを引き戻したときに当該ピストンシャフトから離間して第１シリンジ内に空気を導入する弁体を有し、ピストンシャフトとともに外気導入弁を構成することを特徴とする、エア混合式噴出器。
2. 請求項１において、外気導入弁は、第１ピストンが、ピストンシャフトの先端部に嵌合保持される中空の摺動部を有し、当該摺動部の開口部に配置された弁体を変形及び復元の可能な連結片で一体に設けたものであり、
   ピストンシャフトの上端に形成した貫通孔を開放可能に密封するものであることを特徴とする、エア混合式噴出器。
3. 請求項２において、ピストンシャフトに、弁体を着座させる環状凸部を設けたことを特徴とする、エア混合式噴出器。

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