JP7245081B2 - 液体吐出用ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ジェルや乳液等々の粘液質タイプの液体を収容する容器内から当該液体を外部に吐出するための所謂ドロップポンプに関するものであって、とりわけ液垂れ等を防止するためのバックサクション機能を付加した液体吐出用ポンプに関するものである。

従来のこの種の液体吐出用ポンプとしては、下記特許文献に記載のものを挙げることができる。
下記特許文献１に記載の発明は、確実に液垂れを防止することができる液体吐出用ポンプを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、この液体吐出用ポンプは、容器本体の上部に設け容器内に連通するための開口を有するシリンダ（アキュムレーター）と、このシリンダの開口を開閉する逆止弁（ボール弁）と、シリンダ内と液体吐出口を連通するとともにシリンダに対して上下往復動可能に設けられ、シリンダ内に連通するための第１及び第２の連通孔を設けたピストンと、このピストンに伴われて上下動し、ピストン内とシリンダ内とを連通あるいは非連通状態とするシール弁とを備えるものから成る。

最上端に位置する駆動ヘッド（押下ボタン）を押し下げると、これに伴ってピストンが下降し、上記シール弁の封止が解放されてシリンダ内とピストン内の液体流通路とが連通し、上記駆動ヘッドの液体吐出口から液体が吐出する。
他方、駆動ヘッドへの押下力を解除すると、上記ピストンが上昇し、シリンダ内の容積が増加して容器外部に対して負圧となり、上記ピストン内及び液体吐出口側に残留する液体がシリンダ内に吸引され、これにより液体吐出口からの液垂れが防止されることとなるのである。

特開２０１６－４９４９４号公報

上記従来の液体吐出用ポンプにおいては、その部品点数が非常に多く、それらの個々の形態も複雑なものとなっている。
即ち、ピストンは上下の２つの部分から成り、ピストンに設けられた上下の連通孔を開閉するシール弁、ピストンの下方のスカート部と下端の筒状ストッパ、この筒状ストッパと前記スカート部の間に介在するスプリング、及び前記筒状ストッパと下端のボール弁との間のスプリングなどから構成されている。

本発明においては、上記従来の液体吐出用ポンプと共通する液垂れを防止することをその第一の課題とするが、その課題を解決するために、より簡易な構成を採用すること、即ち、より部品点数の少ないものから構成でき、同様の効果を発揮できる液体吐出用ポンプを提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明の第１のものは、液体を収容した容器の上端開口部に装着できる蓋部と、この蓋部の略中央部に設けられた略筒体形状のアキュムレーターと、このアキュムレーターの下端開口を開閉する逆止弁と、前記アキュムレーター内部で上下に往復動ができ、内部に液体流通路を有し、この液体流通路とアキュムレーター内部を連通する連通孔を有するステムと、このステムの外周部を囲繞して上下に往復動して前記連通孔を開閉できるピストンと、前記ステムの下方部と前記アキュムレーターの前記下端開口との間に介在されたステム復帰用スプリングと、前記ステムと前記ピストンとの間に介在された蓄圧スプリングとから成り、ステムの上端部に連結された押下ボタンを押下することによりアキュムレーター下方部に形成された貯留室内に貯留する液体が前記連通孔を通過し、ステム内の液体流通路を流通して押下ボタンの吐出口から吐出される液体吐出用ポンプにおいて、前記ピストンの下止点を規定する段部を前記アキュムレーターの内周壁に設け、前記ステムの下方部分の外周部には鍔部を設け、前記アキュムレーターの内周壁には段部を設けて前記ステムの下止点が規定され、前記ピストンの上下動のストロークよりも前記ステムの上下動のストロークを長く形成して、上記ピストン及び上記ステムが下止点に位置したときに上記ピストンの下面と上記鍔部の上方部との間に所定の空間が形成され、上記ピストン及び上記ステムが共に下止点に位置した後、押下ボタンへの押下力を除去することによりこれらピストン及びステムが上方に移動することによりバックサクション機能が発揮され、上記吐出口からの液垂れを防止でき、前記ピストンの下止点を規定する段部を、前記アキュムレーターの内径を上方の大径部と下方の小径部とから構成し、これに適合するように前記ピストンの外径も大径部と小径部とから形成して相互に適合するようにしたことを特徴とする液体吐出用ポンプである。

本発明の第２のものは、上記第１の発明において、前記ステムに設けた鍔部と前記アキュムレーターの下端開口上方周縁部との間にステム復帰用スプリングを設けたことを特徴とする液体吐出用ポンプである。

本発明の第３のものは、上記第１又は第２の発明において、前記ステムの鍔部の上位置に前記連通孔が設けられ、この鍔部と前記ピストンの底面部とが当接することにより前記連通孔が封止され、前記鍔部と前記ピストンの底面部とが離隔することにより前記連通孔が開通することを特徴とする液体吐出用ポンプである。

本発明の第４のものは、上記何れかの発明において、前記蓄圧スプリングの付勢力が前記ステム復帰用スプリングの付勢力よりも弱いことを特徴とする液体吐出用ポンプである。

本発明の第１のものにおいては、従来のものと比較して簡易な構成を採用し、容器内に収容された液体をステムの上端部の押下ボタンを押下して吐出口から吐出させた後、押下ボタンへの押下力を除去して押下ボタン及びステム等が上昇する際にバックサクション機能が発揮され、吐出口からの液垂れや液漏れを防止することが出来ることとなる。

この間の各構成要素の詳細な動きと作用については後に説明するが、ここで簡単に説明すると以下のようになる。
まず使用前の待機時には、押下ボタン、ステム及びピストンは、ステム復帰用スプリング及び蓄圧スプリングの作用により最上方に位置し、貯留室内には液体が貯留している。

押下ボタンを押下するとステムも下方に移動する。
ステムが下方に移動すると、それまで封止されていたステムの連通孔が解放される。
この状態で今度はピストンも共に下方に移動する。
ピストンが下止点に到達した後、ステムは更に下方に移動してその下止点に到達し、貯留室内の液体の適量が吐出される。このとき下端の逆止弁は封止状態を維持する。

次に、押下ボタンへの押下力を除去すると、ステムが上昇し、遅れてピストンも上昇する。
ピストンが上昇すると、貯留室内の容積が増加し、バックサクション機能が生じ、ステム内の液体流通路と押下ボタンの吐出口側内部に貯留する液体が貯留室内に吸い込まれることとなり、吐出口からの液垂れ又は液漏れが防止されることとなるのである。

本発明においては、そのピストンの下止点を規定する段部とピストンの形態を特定したものである。
即ち、アキュムレーターの内径を大から小に縮小することにより段部を形成し、これに合致するようにピストンの外形形状をも特定したものである。

本発明の第２のものにおいては、上記ステム復帰用スプリングの位置をより具体化したものである。

本発明の第３のものにおいては、上記ステムに設けた連通孔の位置を特定し、その機能をより明瞭化したものである。

本発明の第４のものにおいては、上記蓄圧スプリングとステム復帰用スプリングの付勢力の強弱を明確にしたものである。

本発明の液体吐出用ポンプに係る一実施形態の中央縦断面図を示し、その液体吐出作動前の初期状態を示すものである。 図１に示したステムの連通孔部分の拡大図である。 上記実施形態の中央縦断面図を示し、その液体吐出後、初期状態に復帰する際の状態を示すものである。 図３に示したステムの連通孔部分の拡大図である。

以下、添付の図面と共に本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の液体吐出用ポンプに係る一実施形態の中央縦断面図を示し、その液体吐出作動前の初期状態を示すものである。
図２は、上記図１に示したステムの連通孔部分の拡大図である。
図３は、同じく上記実施形態の中央縦断面図を示し、その液体吐出後、初期状態に復帰する際の状態を示すものである。
図４は、上記図３に示したステムの連通孔部分の拡大図である。
これらの図においては、液体を収容する容器の図示は省略している。

本発明に係る液体吐出用ポンプは、図示はしていない液体容器の上端中央に位置する開口部に装着される蓋部１０と、この蓋部１０の略中央部に設けられた略筒体形状のアキュムレーター２０と、このアキュムレーター２０の下端開口を開閉する逆止弁となるボール弁２１と、上記アキュムレーター２０の内部で上下に往復動ができ、内部に液体流通路３１を有し、この液体流通路３１とアキュムレーター２０内部を連通する連通孔３２を有するステム３０と、このステム３０の外周部を囲繞して上下に往復動して前記連通孔３２を開閉できるピストン４０と、前記ステム３０の下方部と前記アキュムレーター２０の前記下端開口との間に介装されたステム復帰用スプリング３４と、前記ステム３０と前記ピストン４０との間に介在された蓄圧スプリング３６とから成り、ステム３０の上端部に連結される押下ボタン５０を押下することによりアキュムレーター２０の内部下方部に形成された貯留室２５内に貯留する液体が前記連通孔３２を通過し、ステム３０内の液体流通路３１を流通して押下ボタン５０の吐出口５２から吐出される。

図示していない容器の開口部は円筒形状で、その外周には雄ネジ部が形成され、上記蓋部１０もその外形は略円筒形状を有しており、その下方部分の内周面には、上記容器の開口部の雄ネジ部と相互に螺合できる雌ネジ部が形成され、相互に螺合できる形態を有している。

上記蓋部１０の略中央部にはアキュムレーター２０が配置され、アキュムレーター２０の内部上方で上下に往復動するステム３０が上記アキュムレーター２０の上端から上方に突出し、尚且つ蓋部１０の上端面から更に上方に突出している。
この上方に突出したステム３０の上端部に押下ボタン５０の底面略中央部に設けられたステム接続部５１が接続する。

上記ステム接続部５１から液体流通路５３が上方に連続し、その後前方に折曲し、その先端が吐出口５２となる。
上記ステム３０の上方部３０ｕは蓋部１０の上面から下方に伸びる周壁部１３にガイドされ、周壁部１３に沿って上下摺動できるように形成されている。

ステム３０は、その軸芯部に液体流通路３１を有し、その下方部分の外周面部に形成された鍔部３３とアキュムレーター２０の下端開口部を封止するボール弁２１の少し上に設けられた段部２０ｄとの間にステム復帰用スプリング３４を介在させており、ステム３０は常に上方に付勢されている。

上記鍔部３３の直ぐ上に連通孔３２が複数設けられている。
この実施形態では、これら連通孔３２は、ステムの周方向に３個設けられている。
更に、これら連通孔３２のそれぞれには、当該連通孔３２から下方に向かう溝孔部３２ｍも形成されている。
これらの連通孔３２は、アキュムレーター２０内部とステム３０の上記液体流通路３１とを連通させるものである。
これらの連通孔３２は、次に説明するピストン４０の下面が当接することによって封止される。
図２に示した拡大図によって、この封止状態を見て取ることができる。

上記ピストン４０は、略筒体形状を有し、その軸芯部にステム３０を挿通させる貫通孔４１が設けられ、この貫通孔４１の下方部の内周壁面に設けられた段部４１ｄと、その上方位置のステム３０の外周面に設けた段部３０ｄとの間に蓄圧スプリング３６が配設されている。
この蓄圧スプリング３６によってピストン４０の上方へ向かう動作が阻止されて適宜位置に留まり所定ストローク長さで上下動することとなる。

上記ピストン４０の外周面部には、その上方側の太径部４０ｆとその下方側の細径部４０ｈとにより段部４０ｄが形成されている。
これに合致するように、アキュムレーター２０の周壁部もその上方の太径部２０ｆとその下方の細径部２０ｈとにより段部２０ｄが形成され、この段部２０ｄと上記段部４０ｄとが合致して、ピストン４０の下止点を規定することとなる。

上記した通り、ステム３０の鍔部３３の直ぐ上に設けられた連通孔３２は、上記ピストン４０の下面の当接により封止されるのであるが、より詳しくは、ピストン４０の貫通孔４１の下端開口部の周縁部には環状の突出部４０ｔが下方に向けて設けられており、この突出部４０ｔの下端周縁部が鍔部３３の上面部に当接することによって上記連通孔３２の連通が封鎖されるのである。この封止状態を図２の拡大図が明瞭に示している。

以上の構成から成る本発明に係る液体吐出用ポンプの作動は以下の通りとなる。
図１に図示した液体吐出前の初期状態においては、貯留室２５は密閉空間となっており、その内部に容器内の液体が充填された状態となっている。
即ち、押下ボタン、ステム及びピストンはその最上位置の上止点に位置し、連通孔３２は閉鎖状態（図２参照）であり、ステム３０の下端開口部もボール弁２１により封鎖された密閉空間となっている。

次に、押下ボタン５０をステム復帰用スプリング３４の付勢力に対抗して下方に押下すると、ステム３０のみが下に移動する。何故なら、貯留室２５内には液体が充填されており、その液体の圧力によりピストン４０が下方に移動できないからである。

ステム３０が下方に移動すると、連通孔３２の封止が解除される。
すると貯留室２５内の液体はステム３０の液体流通路３１内へと流入する。
液体が液体流通路３１内に流入できる状態になると、今度はピストン４０も下方に移動することが可能となり、ステム３０とピストン４０とはそれぞれの下止点まで下方に移動できるが、これにより貯留室２５内の液体の適量が押下ボタン５０の吐出口５２から外部に吐出されることとなる。

ピストン４０の段部４０ｄがアキュムレーター２０の段部２０ｄに合致してその下止点に至り、その後ステム３０の鍔部３３の下面がアキュムレーター２０の下細径部２４に当接して下止点に至り、液体吐出動作が完了する。

吐出動作が完了すると、押下ボタン５０への押下力を除去する。
この状態を図３及び図４が示している。
すると今度は逆に、ステム復帰用スプリング３４の付勢力によりステム３０は上方に押し上げられる。
その後、ピストン４０も蓄圧スプリング３６の付勢力が弱まりステム３０の上昇に伴って上方に移動する。

この間、ステム３０の連通孔３２は開放状態のままで、ピストン４０も上方に移動するために貯留室２５の内容積が増加し、バックサクション機能が発揮され、ステム３０及び押下ボタン５０の吐出口側の液体流通路３１、５３内に残留した液体が貯留室に吸い戻されるのである。

他方、上記のように貯留室２５の内容積が増大してバックサクション機能が発揮される際には、ステム３０の下端部に配置されたボール弁２１も遅れて開放される状態となり、貯留室２５内には次の吐出用の液体が容器内部から吸引されることとなる。
このようにして図１の状態に戻って初期状態、つまり液体吐出可能準備状態となるのである。
以上の作動状況は、本液体吐出用ポンプの作動状況確認のための各種の実験によって実証、確認された事項である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明においては以下の通り各種設計変更をすることができる。
まず、蓋部の形態は自由に設計変更することができる。
即ち、その容器の開口部の形態に合致させて上記実施形態のような螺着でなく、他の装着形態を採用することも可能である。

蓋部の上面の形態も自由に設計することができ、当該上面中央部から上方に突出するステムが上下動できるガイド等（上記実施形態においける周壁部など）を設けることが好ましい。
更に、この蓋部の上面部に押下ボタンをガイドできるような周壁部（ガイド部）を設けることも可能である。

アキュムレーターの大きさや形状も適宜設計変更することができ、内部にステムとピストンを上下に移動可能に収納できる形態であればよい。
ステム復帰用スプリングの付勢力は、蓄圧スプリングよりも強いものが望ましい。
ピストンの下端外周部の形態もアキュムレーターの内壁部との摺動に際し気密に摺動できる形態とすることが極めて望ましく、その周縁部を下方に延長して薄板状態とし、素材の柔軟性及び可撓性を利用して気密性を高めている。

最後に、本発明においては、ステムの上下ストローク長さとピストンの上下ストローク長さを適宜設定することが可能であるが、ピストンの上下動ストロークよりもステムの上下動ストロークを長くすることが重要であり、これが一つの大きな特徴となっている。
ステムに設ける連通孔の数も上記実施形態の如く３個に限られず、自由に設計変更することができる。

以上、本発明においては、ステムとピストンとの２つの主要構成部材の関係動作を改良・改善することによりバックサクション機能を付加した液体吐出用ポンプを簡易な構成により製作することができたものである。

１０ 蓋部
１３ 周壁部
２０ アキュムレーター
２０ｄ 段部
２０ｆ 太径部
２０ｈ 細径部
２１ ボール弁
２５ 貯留室
３０ ステム
３０ｄ 段部
３１ 液体流通路
３２ 連通孔
３３ 鍔部
３４ ステム復帰用スプリング
３６ 蓄圧スプリング
４０ ビストン
４０ｄ 段部
４０ｆ 太径部
４０ｈ 細径部
４０ｔ 突出部
４１ 貫通孔
４１ｄ 段部
５０ 押下ボタン
５１ ステム接続部
５２ 吐出口
５３ 液体流通路

Claims (4)

1. 液体を収容した容器の上端開口部に装着できる蓋部と、この蓋部の略中央部に設けられた略筒体形状のアキュムレーターと、このアキュムレーターの下端開口を開閉する逆止弁と、前記アキュムレーター内部で上下に往復動ができ、内部に液体流通路を有し、この液体流通路とアキュムレーター内部を連通する連通孔を有するステムと、このステムの外周部を囲繞して上下に往復動して前記連通孔を開閉できるピストンと、前記ステムの下方部と前記アキュムレーターの前記下端開口との間に介在されたステム復帰用スプリングと、前記ステムと前記ピストンとの間に介在された蓄圧スプリングとから成り、ステムの上端部に連結された押下ボタンを押下することによりアキュムレーター下方部に形成された貯留室内に貯留する液体が前記連通孔を通過し、ステム内の液体流通路を流通して押下ボタンの吐出口から吐出される液体吐出用ポンプにおいて、
   前記ピストンの下止点を規定する段部を前記アキュムレーターの内周壁に設け、
   前記ステムの下方部分の外周部には鍔部を設け、前記アキュムレーターの内周壁には段部を設けて前記ステムの下止点が規定され、
   前記ピストンの上下動のストロークよりも前記ステムの上下動のストロークを長く形成して、上記ピストン及び上記ステムが下止点に位置したときに上記ピストンの下面と上記鍔部の上方部との間に所定の空間が形成され、
   上記ピストン及び上記ステムが共に下止点に位置した後、押下ボタンへの押下力を除去することによりこれらピストン及びステムが上方に移動することによりバックサクション機能が発揮され、上記吐出口からの液垂れを防止でき、
   前記ピストンの下止点を規定する段部を、前記アキュムレーターの内径を上方の大径部と下方の小径部とから構成し、これに適合するように前記ピストンの外径も大径部と小径部とから形成して相互に適合するようにしたことを特徴とする液体吐出用ポンプ。
2. 前記ステムに設けた鍔部と前記アキュムレーターの下端開口上方周縁部との間にステム復帰用スプリングを設けたことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出用ポンプ。
3. 前記ステムの鍔部の上位置に前記連通孔が設けられ、この鍔部と前記ピストンの底面部とが当接することにより前記連通孔が封止され、前記鍔部と前記ピストンの底面部とが離隔することにより前記連通孔が開通することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出用ポンプ。
4. 前記蓄圧スプリングの付勢力が前記ステム復帰用スプリングの付勢力よりも弱いことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の液体吐出用ポンプ。
   

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