JP7189737B2 - 泡吐出器 - Google Patents
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Description
特許文献1のスクイズフォーマーは、液体と空気とを混合させて泡を生成する混合部と、混合部から泡を吐出する吐出孔と、を備えており、吐出口の内面には、ねじ山状又は蛇腹状の凹凸部が形成されている。
図1から図3における下方向が下方、上方向が上方である。すなわち、本実施形態の場合、下方向(下方)は、泡吐出器100の底部14が水平な載置面に載置されて泡吐出器100が自立する状態での重力方向である。
図1では泡吐出器100が備える泡吐出キャップ200(後述)の構成において、曲線Hよりも下側の部分については、外形線のみを示している。
図2は図1の部分拡大図であるとともに、図3のA-A線に沿った断面図でもある。
図4においては、泡流路700の各部と、泡生成部20からの泡出口710の平面形状が示されている。より詳細には、図4には、細流路730の上流端731及び下流端732の外形線(本実施形態では、これら2つの外形線は互いに一致している)、上流側流路720の外形線、複数の泡出口710、及び、下流側流路740の一部分を構成する連通流路32dが示されている。
図2及び図3に示すように、泡流路700は、上流側流路720と、上流側流路720の下流側に隣接して配置されていて上流側流路720よりも流路面積が小さい細流路730と、を含む。
図4に示すように、細流路730の上流端731における軸心方向(図2及び図3に示す軸心AX11の方向)に視たときに、上流側流路720の中央部に細流路730が配置されている。
細流路730の長手方向に対して直交する細流路730の直交断面形状が扁平形状である。
しかも、細流路730の上流端731における軸心方向に視たときに、上流側流路720の中央部に細流路730が配置されている。このため、上流側流路720から細流路730に泡が流入する段階で泡の流速が適度に減速されるので、泡が細流路730を素通りすることが抑制され、細流路730における泡のせん断が一層確実に行われることとなる。
よって、より確実に泡をきめ細かくして吐出口41から吐出することが可能となる。
また、本発明者等の検討によれば、泡流路700を通過する泡の流速によらず、泡を微細化して吐出することができる(後述)。
上流側流路720の中央部とは、上流側流路720の周縁部を避けた領域である。上流側流路720の周縁部とは、例えば、図4に示すように、細流路730の上流端731における軸心方向に視たときの上流側流路720の半径(又は円相当半径)をrとすると、上流側流路720の外周からr/10の領域とすることができる。つまり、泡流路700は、細流路730の上流端731における軸心方向に視たときに、上流側流路720の中心Cを基準として半径が9r/10の円形領域に、細流路730を有することが好ましい。なお、本発明は、上流側流路720の外周からr/10の領域に配置された細流路730を泡流路700が有することを排除するものではなく、泡流路700は、上流側流路720の中央部に配置された細流路730とは別に、上流側流路720の周縁部に配置された細流路730を有していてもよい。
泡流路700が有する細流路730の数は、1つでも複数でもよいが、1つであることが好ましい。細流路730の数が1つの場合、細流路730の上流端731における軸心方向に視たときに、上流側流路720の中心Cが細流路730の外形線の内側に位置していることが好ましい。細流路730の数が複数の場合でも、細流路730の上流端731における軸心方向に視たときに、上流側流路720の中心Cが複数の細流路730のうちの1つの細流路730の外形線の内側に位置していることが好ましい。
また、泡流路700の長手方向に対して直交する細流路730の直交断面形状が扁平形状であるとは、直交断面形状における長軸方向の寸法D1(図2、図4)が、直交断面形状における短軸方向の寸法D2(図3、図4)よりも大きいことを意味する。直交断面形状は、例えば、長方形状や角丸の長方形状であることが挙げられるが、その他の四角形以外の多角形状や角丸の多角形状であってもよいし、楕円形状や長円形状などであってもよい。
本実施形態の場合、図4に示すように、直交断面形状は長方形状である。また、細流路730の上流端731と下流端732の形状も、長方形状である。
本実施形態では、上流端731と下流端732とが互いに同形状であるとともに、平面視において、上流端731と下流端732とが一致している。ただし、本発明は、この例に限らず、上流端731と下流端732とが互いに異なる形状であってもよいし、平面視において、上流端731と下流端732とが互いにずれた位置に配置されていてもよい。
比D1/D2は、1.7以上であることが更に好ましい。比D1/D2は、12以下であることが好ましく、8以下であることが更に好ましい。
長軸方向の寸法D1が拡縮を繰り返していることによって泡を微細化できる理由は明らかではないが、泡が細流路730を通過する際に流路面積の変化に応じて泡の流速も増減を繰り返すことで泡の分裂が促進されることが、泡の微細化に寄与していると考えられる。
より詳細には、本実施形態の場合、寸法D1の拡縮が、3回繰り返されている。ただし、寸法D1の拡縮が繰り返される回数は、2回であってもよいし、4回以上であってもよい。また、寸法D1が拡縮する回数は1回であってもよい。
本発明は、これらの例に限らず、細流路730の直交断面形状における長軸方向の寸法D1は、一定であってもよい。更に、細流路730が直線状に形成されているとともに、直交断面形状が一定であってもよい。
上流端部734において上流端731から下流側に向けて長軸方向の寸法D1が拡がっていることによって泡の大きさをより均一にすることができる理由は明らかではないが、細流路730に流入する泡が上流端731においてより等しく減速されてから細流路730内を流動することによって、泡が均一に微細化されるためであると考えられる。
本実施形態の場合、細流路730の下流端部735は、下流端732から上流側に向けて長軸方向の寸法D1が拡がっている。
本実施形態の場合、直交断面形状における短軸方向の寸法D2(図3)は一定である。このため、長軸方向の寸法D1の最大値D1MAX(図2)と最小値D1MIN(図2)との比D1MAX/D1MINが2以下であることが好ましく、比D1MAX/D1MINが1.7以下であることがより好ましい。
寸法D2は、1.0mm以上3.0mm以下であることがより好ましい。
長さ寸法L2は、5mm以上であることが更に好ましい。長さ寸法L2は、40mm以下であることが好ましく、20mm以下であることが更に好ましい。
長さ寸法L1は2mm以上であることが更に好ましい。長さ寸法L1は、10mm以下であることが好ましい。長さ寸法L2は、長さ寸法L1よりも長いことが好ましい。
より詳細には、細流路730の上流端731の流路面積が、上流側流路720の下流端722の流路面積の1%以上40%以下であることが好ましく、15%以上35%以下であることが更に好ましい。
このため、細流路730を通過した泡の流速が、下流側流路740において十分に緩められてから吐出口41から吐出されるようにできる。よって、吐出口41から吐出された泡を手などの吐出対象物において容易に受け止めることができるとともに、泡が吐出対象物に衝突することによる破泡も抑制できる。
ただし、本発明は、この例に限らず、泡出口710の数は1つであってもよい。
これにより、上流側流路720と細流路730との境界には泡の流動を阻害する部分(例えば、後述する上側部材830の下端面831)が存在することとなり、上流側流路720と細流路730との境界において泡を十分に減速させることができる。
細流路730の上流端731における流路面積は、複数の泡出口710の合計開口面積以上であることが好ましい。これにより、泡出口710から吐出された泡がスムーズに(過度の圧力を受けずに)細流路730に流入するようにできる。よって、上流側流路720から細流路730に泡が流入する際における破泡を抑制できる。
貯留容器10の形状は特に限定されないが、例えば、貯留容器10は、胴部11と、胴部11の上側に連接されている円筒状の口頸部13と、胴部11の下端を閉塞している底部14と、を有する形状となっている。口頸部13の上端には開口が形成されている。
本実施形態に係る液体詰め泡吐出器500は、泡吐出器100と、貯留容器10に充填された液体101と、を備えて構成されている。
泡となる前の液体101の粘度は、特に限定されないが、例えば、20℃において1mPa・s以上20mPa・s以下とすることができる。粘度測定にはB型粘度計を使用し、測定される粘度域に適したローター及び回転数を選択することができる。
ただし、本発明は、この例に限らず、泡吐出器は、貯留容器が圧搾されることにより泡を吐出するように構成された、いわゆるスクイズボトルであってもよいし、モータ等を備える電動式の泡ディスペンサであってもよい。また、泡吐出器は、液体が圧縮ガスとともに貯留容器に充填されたエアロゾル容器であってもよい。
ヘッド部材30は、使用者による押下操作を受け付ける操作受部31と、操作受部31から下方に延びている内筒部32と、内筒部32の周囲に配置されている外筒部33と、ノズル部40と、を備えている。内筒部32の下部は、起立筒部113内に挿入されている。内筒部32の内部空間とノズル部40の内部空間であるノズル内泡流路90とは、内筒部32の上端に形成された連通流路32dを介して相互に連通している。ノズル内泡流路90の下流端には吐出口41が形成されている。連通流路32dとノズル内泡流路90とにより、泡流路700の下流側流路740が構成されている。
内筒部32の内部空間であって連通流路32dの下側の空間は、保持部32cである。保持部32cには、それぞれ後述する上側部材830及び下側部材820が収容されている。これら下側部材820及び上側部材830によって、泡生成部20の泡出口710、泡流路700の上流側流路720及び細流路730が構成されている。
ポンプ部600は、操作受部31に対する押下操作によりヘッド部材30が押し下げられることによって貯留容器10内の液体101を泡生成部20に供給する液体供給ポンプと、ヘッド部材30が押し下げられることにより貯留容器10内の気体を泡生成部20に供給する気体供給ポンプとを含んで構成されている。ポンプ部600の構造はよく知られており、本明細書では詳細な説明を省略する。
泡生成部20は、液体供給ポンプから供給される液体101と気体供給ポンプから供給される気体とが相互に接触する気液接触部(不図示)を有する。気液接触部にて液体101と気体とが混合されて、泡が生成される。本実施形態の場合、上述のように、泡生成部20は、上流側流路720に向けてそれぞれ開口している複数の泡出口710を有する。一例として、泡生成部20は、各泡出口710と対応する複数の気液接触部を有する。
このように、泡吐出器100は、液体101を貯留する貯留容器10と、貯留容器10に装着される装着部111と、を備え、泡生成部20、泡流路700及び吐出口41は、装着部111に保持されている。
泡吐出キャップ200が貯留容器10に装着されることにより、泡吐出キャップ200によって口頸部13の上端の開口が閉塞されている。
なお、ここで説明した泡吐出キャップ200(ポンプ部600を含む)の構造は一例であり、泡吐出キャップ200の構造としては、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、その他の広く知られている構造のものを適用しても構わない。
細流路730において泡流路が細くなっているため、泡出口710から吐出口41までの部分に残留する泡の量を低減できる。よって、吐出操作に応じて泡生成部20において生成された泡のより多くの割合を吐出口41から吐出することができる。
上側部材830の下部は、下側部材820の凹部821の上部に嵌入固定されている嵌入部832である。
上側部材830の下端面831は、凹部821の底面から上方に離間した位置に配置されている。
凹部821の下部、すなわち上側部材830の下端面831と凹部821との対向間隔に位置する空間は、上流側流路720を構成している。
図4に示すように、細流路730の上流端731における軸心方向に視たときに、複数の泡出口710は、上流側流路720の外形線よりも内側に配置されていることが好ましい。
ただし、本発明は、この例に限らず、泡吐出器100は、生成した泡を微細化するメッシュを備えていてもよい。例えば、泡生成部20と上流側流路720との境界にメッシュを配置することができ、その場合、メッシュの格子状の各開口が、泡出口710となる。
一方、図8(a)、図8(b)、図8(c)及び図8(d)の各々は、比較形態に係る泡吐出器(不図示)により吐出された泡を撮像した画像を示す図である。
比較形態に係る泡吐出器は、上側部材830を有していない点(つまり細流路730を有していない点)で、本実施形態に係る泡吐出器100と相違しており、その他の点では、本実施形態に係る泡吐出器100と同様に構成されている。
図5(a)及び図8(a)は、ヘッド部材30を押し下げる速度(押下げ速度)を10mm/秒として吐出した泡の画像である。図5(b)及び図8(b)は押下げ速度を30mm/秒として吐出した泡の画像であり、図5(c)及び図8(c)は押下げ速度を50mm/秒として吐出した泡の画像であり、図5(d)及び図8(d)は押下げ速度を70mm/秒として吐出した泡の画像である。
本実施形態に係る泡吐出器100により吐出された泡は、比較形態に係る泡吐出器により吐出された泡と比べて、押下げ速度によらず、きめ細かく均一となった。つまり、泡流路700を通過する泡の流速によらず、泡を微細化して吐出することができた。
図5(a)~図5(d)に泡の画像が示される例と同じ寸法の細流路730の数を2つにした例でも、押下げ速度によらず、泡がきめ細かく均一となった。
図7(a)に示す例(後述)、図7(b)に示す例(後述)、及び、図7(e)に示す例(後述)でも、押下げ速度によらず、泡がきめ細かく均一となった。
次に、細流路730の上流端731又は下流端732の形状の各変形例を説明する。
図6(a)の例では、上記実施形態と同様に上流端731又は下流端732が長方形状であるが、上記実施形態と比べてより長軸方向に細長い形状となっている。
図6(b)の例では、上流端731又は下流端732が角丸の長方形状である。
上流端731又は下流端732は、長軸方向において直線状に延在している形状に限らず、曲線状に延在していてもよい。例えば、図6(c)に示すように、上流端731又は下流端732が長軸方向に波線状に延在していてもよい。
図6(d)の例では、上流端731又は下流端732が長軸方向に長い六角形状となっている。
図6(e)の例では、上流端731又は下流端732の対角上に位置する2つの角部がそれぞれ丸まった形状となっており、残りの2つの角部は角張った形状となっている。
図6(f)の例では、上流端731又は下流端732の短軸方向における一方の外形線が弧状に外方に張り出しており、短軸方向における一方の側に位置する2つの角部がそれぞれ丸まった形状となっている。
図6(g)の例では、短軸方向における2つの外形線がそれぞれ内側に向けて折れ曲がっている。
なお、各変形例において、上流端731と下流端732との間の途中部分の形状(上記直交断面形状)は、上流端731又は下流端732と同一の形状及び寸法であってもよいし、上流端731又は下流端732の形状を長軸方向に拡大した形状であってもよい。
次に、細流路730の長手方向と長軸方向とに沿った断面形状の変形例を説明する。
細流路730の直交断面形状における長軸方向の寸法が、上流側から下流側に向けて拡縮する回数は、1回でもよい。すなわち、例えば図7(a)に示すように、上流端731から下流側に向けて一旦広がった後、下流端732に向けて再び狭まるだけであってもよい。この場合、外形線733の形状は、例えば、弧状である。また、図7(a)の例とは逆に、図7(e)に示すように、上流端731から下流側に向けて一旦狭まった後、下流端732に向けて再び拡がるだけであってもよい。
図7(b)の例では、細流路730の直交断面形状における長軸方向の寸法が拡縮する回数は、2回である。
図7(c)に示すように、細流路730の上流端部734は、上流端731から下流側に向けて長軸方向の寸法が狭まっていてもよいし、下流端部735は、下流端732から上流側に向けて長軸方向の寸法が狭まっていてもよい。
図7(d)に示すように、外形線733は直線状の折れ線形状であってもよい。
<1>液体から泡を生成する泡生成部と、前記泡生成部により生成された前記泡が通過する泡流路と、前記泡流路を通過した泡を吐出する吐出口と、を備え、前記泡流路は、上流側流路と、前記上流側流路の下流側に隣接して配置されていて前記上流側流路よりも流路面積が小さい細流路と、を含み、前記細流路の上流端における軸心方向に視たときに、前記上流側流路の中央部に前記細流路が配置されており、前記細流路の長手方向に対して直交する当該細流路の直交断面形状が扁平形状である泡吐出器。
<2>前記細流路の前記直交断面形状における長軸方向の寸法D1が、上流側から下流側に向けて拡縮を繰り返している<1>に記載の泡吐出器。
<3>前記細流路の上流端部は、上流端から下流側に向けて前記長軸方向の寸法D1が拡がっている<2>に記載の泡吐出器。
<4>前記長手方向と前記長軸方向とに沿った断面において、前記長軸方向の両端における前記細流路の外形線は、波線状の曲線形状である<2>又は<3>に記載の泡吐出器。
<5>前記長手方向と前記長軸方向とに沿った断面において、前記長軸方向の両端における前記細流路の外形線について、前記長手方向を基準とした最大傾斜角度が45度未満である<2>から<4>のいずれか一項に記載の泡吐出器。
<6>前記細流路の流路面積の最大値S1と最小値S2との比S1/S2が2以下である<1>から<5>のいずれか一項に記載の泡吐出器。
<7>前記細流路の前記直交断面形状における長軸方向の寸法D1の最大値D1MAXと最小値D1MINとの比D1MAX/D1MINが2以下であることが好ましく、比D1MAX/D1MINが1.7以下であることがより好ましい<1>から<6>のいずれか一項に記載の泡吐出器。
<8>前記直交断面形状における短軸方向の寸法D2が、0.5mm以上4mm以下である<1>から<7>のいずれか一項に記載の泡吐出器。
<9>前記直交断面形状における長軸方向の寸法D1と短軸方向の寸法D2との比D1/D2が1.5以上である<1>から<8>のいずれか一項に記載の泡吐出器。
<10>前記直交断面形状における長軸方向の寸法D1と短軸方向の寸法D2とのD1/D2は、1.7以上であることが好ましく、前記比D1/D2は、12以下であることが好ましく8以下であることが更に好ましい<1>から<9>のいずれか一項に記載の泡吐出器。
<11>前記細流路の長さ寸法L2が3mm以上である<1>から<10>のいずれか一項に記載の泡吐出器。
<12>前記細流路の長さ寸法L2は、5mm以上であることが更に好ましく、長さ寸法L2は、40mm以下であることが好ましく、20mm以下であることが更に好ましい<1>から<11>のいずれか一項に記載の泡吐出器。
<13>前記上流側流路の長さ寸法L1が1mm以上である<1>から<12>のいずれか一項に記載の泡吐出器。
<14>前記上流側流路の長さ寸法L1は2mm以上であることが好ましく、長さ寸法L1は、10mm以下であることが好ましい<1>から<13>のいずれか一項に記載の泡吐出器。
<15>前記細流路の長さ寸法L2は、前記上流側流路の長さ寸法L1よりも長い<1>から<14>のいずれか一項に記載の泡吐出器。
<16>前記上流側流路の下流端と前記細流路の上流端との境界において流路面積が不連続に変化している<1>から<15>のいずれか一項に記載の泡吐出器。
<17>前記細流路の上流端の流路面積が、前記上流側流路の下流端の流路面積の1%以上40%以下である<16>に記載の泡吐出器。
<18>前記細流路の上流端の流路面積が、前記上流側流路の下流端の流路面積の15%以上35%以下である<16>又は<17>に記載の泡吐出器。
<19>前記液体を貯留する貯留容器と、前記貯留容器に装着される装着部と、を備え、前記泡生成部、前記泡流路及び前記吐出口は、前記装着部に保持されている<1>から<18>のいずれか一項に記載の泡吐出器。
<20><19>に記載の泡吐出器と、前記貯留容器に充填された前記液体と、を備える液体詰め泡吐出器。
11 胴部
13 口頸部
20 泡生成部
30 ヘッド部材
31 操作受部
32 内筒部
32c 保持部
32d 連通流路
33 外筒部
40 ノズル部
41 吐出口
90 ノズル内泡流路
100 泡吐出器
101 液体
110 キャップ部材
111 装着部
112 環状閉塞部
113 起立筒部
128 ディップチューブ
200 泡吐出キャップ
500 液体詰め泡吐出器
600 ポンプ部
700 泡流路
710 泡出口
720 上流側流路
722 下流端
730 細流路
731 上流端
732 下流端
733 外形線
734 上流端部
735 下流端部
740 下流側流路
820 下側部材
821 凹部
830 上側部材
831 下端面
832 嵌入部
Claims (8)
- 液体から泡を生成する泡生成部と、
前記泡生成部により生成された前記泡が通過する泡流路と、
前記泡流路を通過した泡を吐出する吐出口と、
を備え、
前記泡流路は、
上流側流路と、
前記上流側流路の下流側に隣接して配置されていて前記上流側流路よりも流路面積が小さい細流路と、
を含み、
前記細流路の上流端における軸心方向に視たときに、前記上流側流路の中央部に前記細流路が配置されており、
前記細流路の長手方向に対して直交する当該細流路の直交断面形状が扁平形状である泡吐出器。 - 前記細流路の前記直交断面形状における長軸方向の寸法D1が、上流側から下流側に向けて拡縮を繰り返している請求項1に記載の泡吐出器。
- 前記細流路の上流端部は、上流端から下流側に向けて前記長軸方向の寸法D1が拡がっている請求項2に記載の泡吐出器。
- 前記長手方向と前記長軸方向とに沿った断面において、前記長軸方向の両端における前記細流路の外形線は、波線状の曲線形状である請求項2又は3に記載の泡吐出器。
- 前記長手方向と前記長軸方向とに沿った断面において、前記長軸方向の両端における前記細流路の外形線について、前記長手方向を基準とした最大傾斜角度が45度未満である請求項2から4のいずれか一項に記載の泡吐出器。
- 前記上流側流路の下流端と前記細流路の上流端との境界において流路面積が不連続に変化している請求項1から5のいずれか一項に記載の泡吐出器。
- 前記液体を貯留する貯留容器と、
前記貯留容器に装着される装着部と、
を備え、
前記泡生成部、前記泡流路及び前記吐出口は、前記装着部に保持されている請求項1から6のいずれか一項に記載の泡吐出器。 - 請求項7に記載の泡吐出器と、
前記貯留容器に充填された前記液体と、
を備える液体詰め泡吐出器。
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