JP6476038B2 - ノズル - Google Patents

Description

本発明は、泡状の液体を供給する液体ディスペンサに用いられるノズルに関する。

下方に向かって開口するノズルから液体を適量供給する装置として、公衆トイレ、病院又は飲食店等の公共施設において、液体の石鹸の供給に用いられる液体ディスペンサが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような石鹸を供給する液体ディスペンサは、供給する石鹸の洗浄性の向上や使用する石鹸の量の低減等の利便性を高めるために、石鹸に気体を混合させて泡状として、ノズルから吐出する技術も知られている。

しかし、石鹸を泡状で供給する液体ディスペンサでは、ノズルから泡状の石鹸を吐出後、ノズル先端に泡状の石鹸が残存し、当該残存した石鹸が時間の経過と共に滴下する、所謂液ダレが生じる、という問題があった。そこで、液ダレを防止する装置として、ノズルの石鹸を通過させる連通孔の内面積を増加させる液ダレ防止装置を、ノズルの連通孔内に設ける技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、特許文献２の技術を用いた液体ディスペンサは、液ダレを防止するためにノズルに液ダレ防止装置を設ける構成であり、液ダレ防止装置をノズルの連通孔に組み立てる工程が必要となる。このような液ダレ防止装置は、構造が複雑であり、また、連通孔に組み立てる工程が必要であることから、液体ディスペンサの製造コストが増加する、という問題もある。

そこで、先端の形状により液だれを防止可能なノズルも知られている（例えば、特許文献３参照）。このようなノズルは、先端に突起部等を設けることで表面積を増加させ、泡状の石鹸の表面張力によって当該突起部に当該石鹸を移動させて保持することで、液だれが防止される。

特開２００７−０９８１４５号公報 特表２０１１−５２１７５５号公報 特開２０１３−１２１３７８号公報

上述した液体ディスペンサに用いられるノズルでは、以下の問題があった。即ち、ノズルは、樹脂材料を金型に射出して成型されるが、このとき、ヒケを生じる場合がある。ヒケが生じると、ノズルの表面に窪みが生じることから、泡状の石鹸が突起部に移動することが阻害され、液だれが生じる虞がある。このため、製造したノズルの液だれ防止性能にばらつきが生じる、という問題があった。

そこで本発明は、安価であって、且つ、安定して液だれを防止することが可能なノズルを提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のノズルは、次のように構成されている。

本発明の一態様として、ノズルは、液体を泡状にして供給する液体ディスペンサに設けられ、前記泡状の液体を吐出するノズルにおいて、内部に前記液体を通過させる連通孔が形成され、先端に平面部が形成された胴部と、前記平面部に設けられ、前記吐出された前記泡状の液体が移動可能な角度を有して傾斜する傾斜部、及び、前記傾斜部の外面に設けられるとともに、前記連通孔の開口よりも突出して形成される複数のリブを有する突起部と、を備える。

本発明によれば、安価であって、且つ、安定して液だれを防止することが可能なノズルを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る液体ディスペンサの構成を模式的に示す説明図。 同液体ディスペンサに用いられる供給装置の構成を示す断面図。 同供給装置に用いられるノズルの構成を示す斜視図。 同ノズルの構成を示す下面図。 同ノズルの構成を図４中Ｖ−Ｖ線断面で示す断面図。 同ノズルの構成を図４中ＶＩ−ＶＩ線断面で示す断面図。 本発明の他の実施形態に係る液体ディスペンサに用いられるノズルの構成を示す断面図。 本発明の他の実施形態に係る液体ディスペンサに用いられるノズルの構成を示す斜視図。

以下、本発明の一実施形態に係るノズル２３が用いられた液体ディスペンサ１の構成を、図１乃至図６を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る液体ディスペンサ１の構成を模式的に示す説明図、図２は、液体ディスペンサ１に用いられる供給装置１１の構成を示す断面図、図３は、供給装置１１に用いられるノズル２３の構成を示す斜視図、図４は、ノズル２３の構成を示す下面図、図５は、ノズル２３の構成を図４中Ｖ−Ｖ線断面で示す断面図、図６は、ノズル２３の構成を図４中ＶＩ−ＶＩ線断面で示す断面図である。

図１に示すように、液体ディスペンサ１は、外郭部材１０と、供給装置１１と、駆動機構１２と、センサ１３と、制御部１４と、電力供給部１５と、を備えている。液体ディスペンサ１は、例えば、公共施設の化粧室等に設けられ、泡状の石鹸等の液体を適量供給可能に形成されている。例えば、液体は、その粘度が３０℃で１〜８０ｍＰａ・ｓに形成されている。

外郭部材１０は、供給装置１１、駆動機構１２、センサ１３、制御部１４及び電力供給部１５を収納するとともに、供給装置１１の下方に使用者の手を挿入可能に形成されている。外郭部材１０は、液体ディスペンサ１の設置場所、例えば、洗面台や壁面に固定可能に形成されている。

図１及び図２に示すように、供給装置１１は、外郭部材１０に着脱自在、且つ、液体を供給可能に形成された、所謂カートリッジである。供給装置１１は、タンク２１と、供給手段２２と、ノズル２３と、を備えている。

タンク２１は、その内部に液状の液体を貯留可能に形成されている。タンク２１は、供給手段２２に固定されている。

供給手段２２は、固定体３１と、可動体３２と、ポンプ部３３と、混合部３４と、を備えている。供給手段２２は、タンク２１の液状の液体を泡状の液体として、ノズル２３から吐出可能に形成されたポンプである。

固定体３１は、タンク２１に接続されている。固定体３１は、その内部に、ポンプ部３３と混合部３４とを収納可能に形成されている。

可動体３２は、その先端にノズル２３が一体に形成されている。可動体３２は、固定体３１に対して離接可能に形成されている。具体的には、可動体３２は、固定体３１に対して一方向に沿って離接するように往復動可能に形成されている。

可動体３２は、ポンプ部３３を駆動可能に形成されている。可動体３２は、駆動機構１２により固定体３１に向かって近接する方向に駆動される。また、可動体３２は、駆動機構１２により固定体３１に向かって駆動された後、ポンプ部３３内の後述する付勢部材により固定体３１から離間する方向に移動可能に形成されている。

ポンプ部３３は、可動体３２の往復動により液体を圧送可能に形成されている。ポンプ部３３は、例えば、その内部に二つの弁体と、タンクからの液体を一時的に貯留するポンプ室と、前記弁体及び可動体３２を付勢する付勢部材と、を有している。

ポンプ部３３は、供給手段２２が待機状態にあるときに、二つの弁体により、液体の移動が制限される。ポンプ部３３は、可動体３２が固定体３１から離間する方向に移動したときに、一方の弁体を開状態とし、ポンプ室内にタンク２１内の液体を所定の量移動可能に形成されている。また、ポンプ部３３は、可動体３２が固定体３１に近接する方向に移動したときに、他方の弁体を開状態とし、ポンプ室内の液体を混合部３４で空気と混合可能、且つ、当該空気と混合した液体をノズル２３へと圧送可能に形成されている。

混合部３４は、ポンプ部３３の他方の弁体が開状態のときに、ポンプ室内の液体に空気を混合可能に形成されている。混合部３４は、液体に空気を混合させて、泡状の液体を形成する。

ノズル２３は、樹脂材料を金型に射出することで成形される。ノズル２３は、可動体３２に一体に形成されている。即ち、ノズル２３は、可動体３２とともに、射出成形によって形成される。

図１乃至図６に示すように、ノズル２３は、その内部にポンプ部３３と連続する連通孔４２を有する円筒状に形成された胴部４１と、胴部４１の先端に形成された平面部４３と、平面部４３の表面に形成され、その中央に連通孔４２が位置する突起部４４と、を備えている。

ノズル２３は、胴部４１、平面部４３及び突起部４４が一体に形成されている。ノズル２３は、胴部４１の連通孔４２により、ポンプ部３３から外部への泡状の液体の流路、及び、泡状の液体の吐出口を形成する。

胴部４１は、可動体３２と一体に形成されている。連通孔４２は、胴部４１と同軸上に配置され、ポンプ室側と端部とで、異なる径により形成されている。例えば、連通孔４２は、固定体３１側が大径に形成されるとともに、先端側に向かって縮径するとともに、突起部４４で同一径に形成される。連通孔４２は、突起部４４の中心で開口する。このように、連通孔４２は、連続する台形状の孔及び円柱状の孔により形成される。

平面部４３及び突起部４４は、胴部４１の端面を構成する。平面部４３及び突起部４４は、その表面積が、連通孔４２の端部の開口、即ち、連通孔４２の突起部４４に開口する開口面積よりも広く形成されている。平面部４３及び突起部４４の表面積は、連通孔４２の端部の開口面積の５倍以上であることが好ましく、１０倍以上がより好ましい。

突起部４４は、平面部４３から重力方向で下方向に一部が半球状又は円錐台形状に突出して設けられ、その表面に表面積を増加させる凹凸を有する。具体的には、突起部４４は、半球状又は円錐台形状に突出する第１突起部５１と、第１突起部５１の先端に設けられた円筒状の第２突起部５２と、第１突起部５１及び第２突起部５２の外周面に設けられた複数のリブ５３と、を備えている。

第１突起部５１は、連通孔４２の軸心に対して傾斜する傾斜部である。第１突起部５１は、平面部４３に設けられ、平面部４３との稜部が曲面によって連続する。

第１突起部５１は、外周側から中心側に向かって、平面部４３に対して９０度よりも小さい所定の傾斜角度、好ましくは、０度より大きく、且つ、６０度以下の傾斜角度で形成されている。

即ち、第１突起部５１は、液体がその表面に付着した場合に、液体の表面張力により当該液体を保持可能、且つ、重力方向にその表面に沿って極力移動しない角度であって、吐出時に泡状の液体が突起部４４から平面部４３へと移動可能な角度に形成されている。

第１突起部５１は、球面の一部によって構成され、その外面が所定の傾斜角度内であって、平面部４３からの高さがその半径よりも小さく形成された曲面である。なお、第１突起部５１が半球状に形成された場合においては、第１突起部５１の外面が曲面であり、このため、所定の傾斜角度とは、当該曲面を、その各位置で傾斜面と近似させ、当該近似させた傾斜面、即ち接平面と平面部４３との角度である。

第２突起部５２は、連通孔４２の軸心に沿って垂直方向に延設された円筒状の壁部である。第２突起部５２の先端の外周縁には、曲面によって面取りが成された曲面部５２ａを有している。

リブ５３は、連通孔４２の軸心周りに複数が等間隔に配置される。例えば、リブ５３は、８つ設けられる。リブ５３は、第１突起部５１及び第２突起部５２に渡って設けられ、第１突起部５１及び第２突起部５２の外面から突出して形成される。リブ５３は、第１突起部５１の曲率半径よりも大きい曲率半径で形成された略扇状の薄板形状に形成されている。図３、図５及び図６に示すように、リブ５３は、その先端が、第２突起部５２の先端よりも突出して設けられる。図３、図５及び図６に示すように、リブ５３は、連通孔４２の軸心に向かって配置される先端の側面が第２突起部５２の曲面部５２ａに配置される。

複数のリブ５３の間隔は、連通孔４２から吐出した泡状の液体の一部が接触可能、且つ、その外面に付着した泡状及び液状の液体が、その表面張力により保持される間隔で配置されることが好ましい。リブ５３は、例えば、その幅が０．５ｍｍの幅に形成されている。

駆動機構１２は、外郭部材１０内に配置されるとともに、制御部１４に信号線９９を介して接続される。駆動機構１２は、制御部１４からの指示に基づいて、可動体３２を固定体３１に近接する方向に移動させる。例えば、駆動機構１２は、可動体３２の端面を押圧可能に形成されるとともに、可動体３２を固定体３１へ近接方向に所定の距離だけ移動させた後に、当該押圧を解除可能に形成されている。

センサ１３は、外郭部材１０に設けられ、制御部１４に信号線９９を介して接続されている。センサ１３は、ノズル２３の下方に使用者の手が位置したことを検出可能、且つ、検出した情報を制御部１４に送信可能に形成されている。

制御部１４は、駆動機構１２、センサ１３及び電力供給部１５に、信号線９９を介して接続されている。制御部１４は、電力供給部１５から供給された電力を駆動機構１２及びセンサ１３に供給する。また、制御部１４は、センサ１３で検出した情報を受信後、駆動機構１２を駆動可能に形成されている。

電力供給部１５は、例えば、外郭部材１０に設けられた乾電池ホルダー及び乾電池により構成されている。なお、電力供給部１５は、商用電源や家庭用電源等の外部電源に接続される電源ケーブルであっても良い。

このように構成された液体ディスペンサ１は、電力供給部１５から制御部１４に電力が供給されると、まず、センサ１３に電力が供給されて、センサ１３により、常時使用者の手を検出可能となる。この状態で使用者の手がノズル２３の下方に位置すると、センサ１３は、当該手が位置したことを検出し、検出情報を制御部１４に送信する。制御部１４は、センサ１３からの検出情報を受信すると、当該情報に基づいて、駆動機構１２に電力を供給して駆動し、可動体３２を所定の距離だけ固定体３１側に押圧して移動させる。

可動体３２の移動により、ポンプ部３３は、ポンプ室内の液体を圧送する。このとき、圧送された液体は、混合部３４により空気と混合して泡状となる。当該泡状の液体は、ノズル２３内の連通孔４２を通過して適量がノズル２３の先端から吐出される。

所定の距離だけ可動体３２を移動させた駆動機構１２は、可動体３２への押圧を解除する。また、押圧が解除された可動体３２は、ポンプ部３３の付勢部材により、固定体３１から離間する方向に移動する。このとき、ポンプ部３３では、ポンプ室に所定の量の液体が吸込まれる。これにより、供給装置１１は、次回の駆動機構１２の駆動まで待機する待機状態となる。このように、液体ディスペンサ１は、センサ１３で手が検出されると、制御部１４により供給装置１１の供給手段２２を駆動機構１２により駆動して、泡状の液体をノズル２３から供給する。

次に、ノズル２３の先端から適量が吐出された液体について説明する。泡状の液体は、ノズル２３の連通孔４２から外部空間に吐出されると、ノズル２３の内部の圧力と気圧の差によって僅かに膨張する。

なお、このように吐出された泡状の液体は、泡状の液体の分子同士が引き合ってまとまろうとする分子間力（ファンデルワールス力）による表面張力によって吸着力が発生し、複数の泡が互いに吸着する。また、泡状の液体は、複数の泡により連続する。

吐出された泡状の液体は、第２突起部５２の表面からリブ５３の表面に接触するとともに、重力方向へ連続して移動する。また、泡状の液体は、連通孔４２から継続して吐出される泡状の液体に押され、さらに、突起部４４の表面から径方向へさらに拡散し、第１突起部５１、第２突起部５２及びリブ５３の表面、並びに、平面部４３の表面の一部に接触するとともに、重力方向へと連続して移動する。

泡状の液体は、連通孔４２から適量が吐出されると、吸着力によりその自重が支えきれなくなった大部分が重力方向に落下し、落下しなかった泡が吸着力によって平面部４３の表面の一部及び突起部４４の表面に残存する。

当該残存した泡状の液体は、連続していた泡が落下したことにより、落下した泡から受けていた重力方向への引張力が解除されるとともに、その表面張力により、平面部４３のノズル２３の外周側にさらに漸次移動し、連通孔４２からの吐出時よりも平面部４３に広範囲で接触する。

残存する泡状の液体は、複数の泡が互いの吸着力により一体に連続するとともに、それぞれが平面部４３、第１突起部５１、第２突起部５２及び複数のリブ５３に接触した状態でノズル２３に保持される。これにより、残存した泡状の液体は、広い範囲でノズル２３の先端に接触することから、平面部４３及び突起部４４からその自重により滴下せず、平面部４３及び突起部４４に保持される。

また、リブ５３は、複数が等間隔で第１突起部５１及び第２突起部５２に渡って設けられることから、泡状の液体は、接触面積が増加するとともに、その表面張力で保持される。これにより、リブ５３の延設方向が重力方向であってもリブ５３の間における重力方向の液体の移動が抑制される。

また、残存した泡状の液体は、時間の経過とともに泡が消失して液状となっても、平面部４３及び突起部４４に接触していることから、その表面張力により平面部４３及び突起部４４に保持される。

このように構成された液体ディスペンサ１によれば、ノズル２３の端面を成す平面部４３と所定の傾斜角度で形成された第１突起部５１、第１突起部５１の先端に重力方向に延びる第２突起部５２、並びに、第２突起部５２から重力方向に突出するとともに第１突起部５１及び第２突起部５２の径方向に突出する複数のリブ５３を有する突起部４４をノズル２３の先端に有する。この突起部４４により、ノズル２３の先端の開口の近傍の表面積が増加することから、突起部４４によって、簡単な構成であって、残存した液体の液ダレを防止可能となる。

即ち、液体の表面張力により、第１突起部５１によって付着した液体が重力方向に移動することを防止し、且つ、リブ５３間に液体を保持することが可能となる。

また、複数のリブ５３は、第２突起部５２の先端よりも重力方向に突出する構成であることから、ノズル２３の成形時に、ヒケが発生しても、リブ５３が第２突起部５２の開口よりも窪むことがない。即ち、連通孔４２から吐出された泡状の液体は、確実にリブ５３に付着することで、ノズル２３の先端に残存する泡状の液体を確実に保持することが可能となる。

また、ノズル２３は、その内部に連通孔４２を有する円筒状に形成されるとともに、その端面の平面部４３に、突起部４４を一体に形成する構成であることから、簡単な形状でよい。同様に、突起部４４は、リブ５３を第２突起部５２の開口よりも重力方向に突出させる簡単な構成でよい。このため、樹脂材料でノズル２３を形成する場合であっても、金型の形状も簡単な形状でよく、製造コストの低減も可能となる。これらのように、ノズル２３は、平面部４３及び突起部４４を設ける構成とすることで、簡単な形状とし、製造コストを増大させることなく液ダレを防止可能となる。

上述したように、本発明の一実施形態に係る液体ディスペンサ１によれば、ノズル２３の先端に、所定の角度で形成された第１突起部５１、円筒状の第２突起部５２及び連通孔４２の開口よりも重力方向に突出する複数のリブ５３を設けることで、安価であって、且つ、安定して液だれを防止することが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、リブ５３の先端は、第２突起部５２の曲面部５２ａに配置される構成を説明したがこれに限定されない。例えば、図７に示す他の実施形態に係るノズル２３のように、リブ５３の先端は、連通孔４２の内周面と面一まで延設される構成であってもよい。

また、上述した例では、突起部４４は、第１突起部５１、第２突起部５２及び複数のリブ５３を有する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、図８に示す他の実施形態に係るノズル２３のように、突起部４４は、第１突起部５１及び複数のリブ５３を有し、且つ、第２突起部５２を有さない構成であってもよい。このような構成とする場合は、リブ５３の先端を第１突起部５１の先端、換言すると、連通孔４２の開口よりも突出して設ける構成とすることで、上述した第２突起部５２を有する突起部４４と同等の効果を有する。

また、上述した例では、第１突起部５１は、半球状の構成を説明したがこれに限定されず、円錐台形状であってもよい。また、第２突起部５２は、円筒状の構成を説明したが、同様にこれに限定されず、円錐台形状であってもよい。

また、上述した例では、液体ディスペンサ１に用いる液体は、石鹸である旨説明したがこれに限定されず、泡状にして吐出される液体であれば、他の液体であってもよい。また、上述した液体ディスペンサ１は、上述の構成に限定されない。例えば、液体ディスペンサ１は、外郭部材１０を有さず、供給装置１１自体に、センサ１３及び制御部１４を有する構成であってもよく、また、水道水を供給する装置に一体に組み込まれている構成であってもよい。即ち、泡状の液体を吐出する供給手段２２の先端に、ノズル２３は、ノズル２３と同等の構成のノズルを有する構成であれば、液体ディスペンサ１の形態は適宜設定可能である。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

１…液体ディスペンサ、１０…外郭部材、１１…供給装置、１２…駆動機構、１３…センサ、１４…制御部、１５…電力供給部、２１…タンク、２２…供給手段、２３…ノズル、３１…固定体、３２…可動体、３３…ポンプ部、３４…混合部、４１…胴部、４２…連通孔、４３…平面部、４４…突起部、５１…第１突起部（傾斜部）、５２…第２突起部（壁部）、５２ａ…曲面部、５３…リブ、９９…信号線。

Claims (5)

1. 液体を泡状にして供給する液体ディスペンサに設けられ、前記泡状の液体を吐出するノズルにおいて、
   内部に前記液体を通過させる連通孔が形成され、先端に平面部が形成された胴部と、
   前記平面部に設けられ、前記吐出された前記泡状の液体が移動可能な角度を有して傾斜する傾斜部、及び、前記傾斜部の外面に設けられるとともに、前記連通孔の開口よりも突出して形成される複数のリブを有する突起部と、
   を備えることを特徴とするノズル。
2. 前記平面部及び前記突起部は、その表面積が前記連通孔の開口面積よりも広く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
3. 前記傾斜部は、所定の半径の球面の一部により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
4. 前記突起部は、前記傾斜部の先端に前記連通孔の軸心方向に設けられた壁部を有し、
   前記リブは、前記壁部の先端よりも突出して形成されることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
5. 前記壁部は、円筒状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のノズル。