JP6430376B2 - 液体の離散的な噴出を分注するためのバネ駆動ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、全体としてバネ駆動ポンプに関し、より具体的には、歯磨き用等の、液体の離散的な噴出又は噴射を分注するためのポンプに関する。

歯磨きのために知られているシステム／装置には、ブラシを用いる様々なものや、液滴又は液体パルスを用いる他のものも含め、多くのものがある。歯磨きに対するもう１つのアプローチは、流体力学的キャビテーション又は液体の非キャビテーション噴流を発生させるために、液体の離散的な噴出又は噴射を用いる。しかしながら、手持式器具用の、効率的な態様で液体の短い噴出を効率的に達成することができる既知の／市販で入手可能なポンプはない。例えば８バール〜１０バールといった所要の圧力を提供し得るポンプは利用可能であるが、これらのポンプは、器具の作動スイッチの動作に応じて液体の離散的な分離した噴出を生成するのとは対照的に、持続的な又は比較的持続的な流れを生成する。一連の離散的な噴出を作り出すために、液体の流れを再循環させるようにポンプを用いることは可能であるが、こうしたアレンジメントは、手持式民生用器具において利用可能でない過度の電力量を必要とする。

したがって、歯磨きに有用な手持式器具において、液体の離散的な噴出又は噴射を生成することのできるポンプを有することが望まれる。

したがって、器具ハウジングと、細長いネック及びノズルのアセンブリと、液体用リザーバと、前記ネック及びノズルのアセンブリへ液体の離散的な噴出を送るためのポンプアセンブリとを有し、前記ポンプアセンブリは、ポンプハウジングと、前記ポンプアセンブリの前方端にある液体入口／出口アセンブリと、中央開口を有する円筒状のプランジャスリーブと、前記プランジャスリーブの前記中央開口内に配置可能な、前方端に流体密な封止体を含む、中央プランジャ要素を有するプランジャアセンブリと、前記プランジャアセンブリの前方端と前記ポンプハウジングの後方端との間に配置される圧縮可能なバネと、前記プランジャアセンブリを後方へ動かし、次いで解放するための、アクチュエータによって制御される駆動メカニズムと、を含み、前記液体入口／出口アセンブリは、前記プランジャスリーブの前記中央開口と流体連通する、一方向液体入口弁と一方向液体出口弁とを含み、したがって動作中、前記駆動メカニズムは、前記プランジャアセンブリを後方へ動かし、液体を前記プランジャスリーブ内へと引き込み、次いで前記プランジャアセンブリを解放し、液体の単独の噴出のために、液体を前記液体入口／出口アセンブリから前記ネック及びノズルのアセンブリへ押し出す、口内ケア器具が開示される。

器具用のポンプを示す、器具全体の断面図である。 動作の第１段階での図１のポンプを示す断面図である。 動作の第２段階での図１のポンプの断面図である。 出口から液体の噴出が生じる、動作の第３段階及び最終段階でのポンプの断面図である。

図１は、離散的液体噴出ポンプ１２を有する口内ケア器具１０を示す。器具は一般的に、器具本体１４と、細長いネック１６と、出口ノズル１８とを含む。また、器具は、ポンプ１２を駆動する充電式バッテリ２０と充電コイル２４とを含む。水リザーバ２６は、入口ライン２８を介してポンプに液体を供給する。プリント回路基板３０は、器具を操作するためのマイクロプロセッサ／コントローラを含む。起動スイッチ３２は、動作の際、ノズル１８から液体の一連の離散的な噴出又は噴射を生成する、ポンプの周期的作動を制御する。通常、液体噴出は毎秒１回／２回の間隔で発生するが、これはある程度可変である。

図２から図４までを参照すると、ポンプ１２は、長さ及び幅において変動はあるが手で持つのに好都合なハウジング３６を含む。示される実施例では、ハウジングは中空である。ポンプは、ハウジング３６の前方端にある入口／出口アセンブリ３８を含む。入口／出口アセンブリの４１側にある液体入口は、０．５ｍｍ〜５ｍｍの幅がある直径を有する。図１において示されるように、入口開口４０に入口ライン２８が取り付けられる。入口／出口アセンブリはまた、入口／出口アセンブリの前方端４３のほぼ中央にある出口開口４２を含む。出口開口も同様に０．５ｍｍ〜５ｍｍの幅がある。ハウジング３６並びに入口及び出口アセンブリはともに、通常プラスチックで作られるが、他の材料で作られてもよい。ポンプハウジング３６内にプランジャスリーブ４４が配置される。プランジャスリーブ４４は、基部４６と、ハウジングの約２分の１の長さでハウジング内へと延びる中空の中央部４８とを含む。基部は、ハウジングの前方端と、入口／出口アセンブリの後方端とに封止され、これらの間に流体密封接続を提供する。中央部の内部は、入口開口４０及び出口開口４２と流体連通している。

また、ポンプは、外側円筒部５４と中央脚部５６とを有する円筒プランジャ５２を含む。中央部５６の前方端に、流体封止要素５８がある（図３）。プランジャ５２の外側部５４の前方端に、外側部材５４からハウジング３６の内側表面まで延び、プランジャ５２をハウジングに対し流体封止するリング状の耳状要素６０がある。

プランジャ５２は、動作の際、中央部５６及び封止体５８がプランジャスリーブ４６内を前後に動く状態でハウジング内を前後に動くように、封止体５８を有する中央脚部５６はプランジャスリーブ４６の中央部の内側にフィットすると同時に、外側円筒部５４はプランジャスリーブ４６の中央部４８の外側表面とポンプハウジングとの間にフィットするように構成される。ハウジング、プランジャスリーブ、及びプランジャは全て同軸であり、このことは全体の構成及びポンプの動作の観点から重要な考慮点である。

プランジャの外側部５４とハウジングの内側表面との間に、圧縮可能なバネ６４が配置される。バネ６４の前方端６６は耳状要素６０に対して配置され、バネ６０の後方端６８はポンプハウジングの内向きに延びる部分７０に対して配置される。

また、ポンプは、プランジャ５２をポンプの後方へ動かすためのモータアセンブリを含む。示される実施形態では、モータアセンブリは、概略的に７１で示されるモータと、ラックアンドピニオンアセンブリ７２とを含む。ラック部７４は、プランジャの後方端に取り付けられ、ピニオン（ギア）部７６は、歯のない部分を有する、ピニオン（ギア）部７６の外周に配置される歯のセットを有し、したがって動作の際、ピニオンがラックを選択された距離後方へ動かすにつれ、バネを圧縮し、ある点で歯のない部分に至り、圧縮されたバネの力の下で急速に前方へ動くプランジャの解放をもたらす。

図２でプランジャは、ハウジングの前方端に隣接し、プランジャスリーブの基部に接する最も前方の位置にある。ラックがモータ及びギアの動きによって後方へ移動するにつれ（図３において示される）、入口／出口アセンブリ内に部分的に真空が作り出され、これにより液体は、液体リザーバ２６から、入口ライン２８と入口開口４０内に配置される一方向弁８０とを通って引き込まれる。図３は、解放の直前の、後方へ端まで後退したラック７４を示す。この位置では、液体はプランジャスリーブ４４の中央部４８を満たしている。液体の量は、プランジャスリーブの内側寸法に依存して、０．５ｍｌ〜５ｍｌの幅がある。プランジャのストロークの全長は、３０ｍｍ〜６０ｍｍの幅がある。図３は、後方へ動いた、ピニオンギア上の歯のない部分に至る直前のラック（及びプランジャ）を示す。示される実施形態はラックアンドピニオン駆動であるが、例えばスクリュー駆動を含む他の駆動アレンジメントが用いられてもよい。

図４は、解放されて、バネの力の下でプランジャが動くにつれ元の位置に戻った後のプランジャを示す。液体は、プランジャスリーブから、一方向弁８２を含む液体出口４２を通って追い出される。再び図１を参照すると、液体は細長いネック１６内の接続ラインを通って進み、ノズル１８から出ていく。

この時点で、ポンプは次の液体の噴射又は噴出の準備ができ、作動アセンブリ３２によって制御される。液体の圧力は通常約５０ｐｓｉ以下であるが、１０ｐｓｉ〜１００ｐｓｉ又は１００ｐｓｉを超える幅がある。この結果、通常０．２ｍｌ〜０．５ｍｌであるがいくつかの場合においては５ｍｌ以下の液体の噴出が、毎秒１回〜２回の間隔で発生する。バネを圧縮するのに必要とされるエネルギは、１０ミリ秒〜２０ミリ秒のオーダであるエネルギ放出と対比して比較的長い時間期間、すなわち１秒ほどにわたって与えられるので、液体ポンプを駆動するのに必要な電力は、従来のポンプを駆動するのに必要な電力よりも少ない。

したがって、液体の離散的な、物理的に分離した噴出又は噴射を生成するために、特別なポンプを用いる、口内ケア器具が開示される。ポンプの特定のアレンジメント及び構造のために、器具は外部電源への直接接続なしで手持ち可能である。

好ましい実施形態が例示の目的で開示されたが、以下の請求項によって定義される本発明の趣旨を逸脱することなく、様々な変更、改良、及び代替が、好ましい実施形態に組み込まれ得ることが理解されるべきである。

Claims (11)

1. 器具ハウジングと、
   細長いネック及びノズルのアセンブリと、
   液体用リザーバと、
   前記ネック及びノズルのアセンブリへ液体の離散的な噴出を送るためのポンプアセンブリとを有し、
   前記ポンプアセンブリは、ポンプハウジングと、前記ポンプアセンブリの前方端にある液体入口／出口アセンブリと、中央開口を有する円筒状のプランジャスリーブと、前記プランジャスリーブの前記中央開口内に配置可能な、前方端に流体密な封止体を含む、中央部を有するプランジャアセンブリと、前記プランジャアセンブリの前方端と前記ポンプハウジングの後方端との間に配置される圧縮可能なバネと、前記プランジャアセンブリを後方へ動かし、次いで解放するための、モータ駆動のアクチュエータによって制御される駆動メカニズムと、を含み、
   前記液体入口／出口アセンブリは、前記液体用リザーバ内の液体を前記液体用リザーバから前記プランジャスリーブ内へ一方向に連通させる一方向液体入口弁と前記プランジャスリーブ内の液体を前記プランジャスリーブ内から前記ネック及びノズルのアセンブリ内へ一方向に連通させる一方向液体出口弁とを含み、したがって動作中、前記駆動メカニズムは、当該駆動メカニズムが予め選択された位置に達するまで、前記プランジャアセンブリを後方へ動かし、前記液体用リザーバ内の液体を前記プランジャスリーブ内へと引き込み、次いで前記プランジャアセンブリを解放し、前記プランジャスリーブ内の液体を前記ネック及びノズルのアセンブリへ押し出し、液体の単発の噴出を規定する、口内ケア器具。
2. 前記駆動メカニズムは、ピニオンギア上に歯のない部分を有するラックアンドピニオンアセンブリを含む、請求項１に記載の口内ケア器具。
3. 液体入口及び液体出口に流体封止体を含み、前記液体入口／出口アセンブリは、前記プランジャスリーブの前記中央開口に対し流体密な関係にある、請求項１に記載の口内ケア器具。
4. 液体流出の圧力は、１０ｐｓｉ〜２００ｐｓｉの範囲内である、請求項１に記載の口内ケア器具。
5. 前記圧力は、６バール〜１０バールの範囲内である、請求項４に記載の口内ケア器具。
6. 毎秒１個〜２個の噴出を送る、請求項１に記載の口内ケア器具。
7. 前記バネは、少なくとも１秒を超えて圧縮されるが、１０ミリ秒〜２０ミリ秒で完全に解放する、請求項１に記載の口内ケア器具。
8. 液体入口開口及び液体出口開口は、１／２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内である、請求項１に記載の口内ケア器具。
9. 各噴出における液体の量は、０．２ｍｌ〜５ｍｌの範囲内である、請求項１に記載の口内ケア器具。
10. プランジャは、３０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲内で直線運動する、請求項１に記載の口内ケア器具。
11. 器具ハウジングと、
    細長いネック及びノズルのアセンブリと、
    液体用リザーバと、
    前記ネック及びノズルのアセンブリへ液体の離散的な噴出を送るためのポンプアセンブリとを有し、
    前記ポンプアセンブリは、ポンプハウジングと、前記ポンプアセンブリの前方端にある液体入口／出口アセンブリと、中央開口を有する円筒状のプランジャスリーブと、前記プランジャスリーブの前記中央開口内に配置可能な、前方端に流体密な封止体を含む、中央部を有するプランジャアセンブリと、前記プランジャアセンブリの前方端と前記ポンプハウジングの後方端との間に配置される圧縮可能なバネと、歯のない部分を有するピニオンギアを有するラックアンドピニオンアセンブリを含む駆動メカニズムであって、前記プランジャアセンブリを後方へ動かし、次いで解放するための、モータ駆動のアクチュエータによって制御される当該駆動メカニズムと、を含み、
    前記液体入口／出口アセンブリは、前記液体用リザーバ内の液体を前記液体用リザーバから前記プランジャスリーブ内へ一方向に連通させる一方向液体入口弁と前記プランジャスリーブ内の液体を前記プランジャスリーブ内から前記ネック及びノズルのアセンブリ内へ一方向に連通させる一方向液体出口弁とを含み、したがって動作中、前記駆動メカニズムは、当該駆動メカニズムが予め選択された位置に達するまで、前記プランジャアセンブリを後方へ動かし、前記液体用リザーバ内の液体を前記プランジャスリーブ内へと引き込み、次いで前記プランジャアセンブリを解放し、前記プランジャスリーブ内の液体を前記ネック及びノズルのアセンブリへ押し出し、液体の単発の噴出を規定する、口内ケア器具。

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