JP7299698B2 - ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、フィルムで穴を封止された容器内の液体を圧送するポンプに関する。

従来、シャンプーやリンス等の液体を取り出し可能に収容するディスペンサーにおいて、液体（内容物）を収容した容器を差し替え可能に内蔵させることが提案されている。すなわち、液体の消耗時に、液体を詰め替える作業に代えて、液体を収容した容器自体を差し替えるようにしたものである。

このような差し替えに対応した容器は、例えば特許文献１に記載されるように、破断可能なフィルムで封止された穴を有し、ディスペンサーへの内蔵時にこのフィルムがポンプの管部（吸い込み管）で突き破られるように構成される。

特開２０１７－１０５４９９号公報

しかしながら、前述したようなポンプの管部は、内容物の粘度によっては吸い上げにくい問題があった。

本件のポンプは、前述したような課題に鑑みて創案されたものであり、内容物を吸い上げやすくすることを目的の一つとする。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用及び効果であって、従来の技術では得られない作用及び効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

（１）ここで開示するポンプは、破断可能なフィルムで封止された穴を有する容器内の液体を圧送するポンプであって、直線状の軸に沿って延在し、前記フィルムを貫通した状態で一端部が前記容器内に配置されるとともに他端部が前記容器外に配置され、前記一端部に形成された吸込口から前記液体を吸い込む管部と、前記他端部に接続され、前記吸込口から吸い込まれた前記液体を吐出するノズル部と、を備え、前記一端部は、錐状であって前記軸に対して回転対称に配置された複数の前記吸込口を有し、前記フィルムを破断させる先端が前記軸上に位置し、前記吸込口は、その下縁側端面が、前記管部の内側開口縁部から外側開口縁部に向かって前記軸に沿った略垂直面に形成され、外側開口縁部の下縁側が内側開口縁部の下縁側から前記一端部の先端に向かうにつれて広がっていることを特徴としている。

（２）前記一端部が、円錐面状の外面を有し、前記吸込口が、前記軸の方向から見て環状扇形であることが好ましい。

（３）前記管部が、前記他端部から前記軸と離隔する方向に突設された鍔状のフランジ部を有することが好ましい。
（４）前記ポンプは、前記フィルムに対向する方向から前記容器に被せられるケースに固定され、前記管部は、前記ケースが前記容器に被せられるときに、前記軸が前記穴を通るとともに前記フィルムと直交するように配置されていることが好ましい。

開示のポンプによれば、内容物の吸い上げやすさを向上させることができる。

一実施形態に係るポンプが適用されたディスペンサーを分解して示す部分断面図である。 図１のポンプの側面図である。 図１のポンプの管部を先端側から軸方向に見た図である。 図１のポンプの要部の縦断面図である。 図１のディスペンサーに適用されたケースの斜視図である。 図１のディスペンサーに適用された台座の斜視図である。

以下、図面を参照して、実施形態としてのポンプについて説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．構成］
（ディスペンサー）
本実施形態に係るポンプ２は、図１に示すディスペンサー１に適用される。ディスペンサー１は、シャンプーやリンス等の液体を取り出し可能に入れておくためのものであって、その内部には、所定の液体（内容物）を収容する容器１０が差し替え可能に配置される。以下、ディスペンサー１の使用時の姿勢（図１に示す姿勢）を基準として上下方向を定める。

本実施形態では、容器１０がいわゆるゲーブルトップ型の紙パックである場合を例示する。容器１０は、切妻屋根型の底部１１と、底部１１に対向する矩形状の頂部１２と、底部１１と頂部１２との間に形成された四角筒状の側部１３とを有する。以下、側部１３の外面を「容器１０の外周面」ともいう。容器１０は、頂部１２を上方に向けた姿勢（通常の紙パックとは上下が逆の姿勢）でディスペンサー１に内蔵される。

容器１０は、頂部１２に穿設された穴１４を有する。穴１４は、容器１０内の液体を取り出すための取出口であって、例えば円形状に形成され、容器１０と同軸上（頂部１２の中心位置）に設けられる。穴１４は、破断可能なフィルム１５で封止される。フィルム１５は、例えば、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリエステル，セロファンで形成され、上下方向と直交する方向に延在する。

ディスペンサー１は、容器１０内の液体を加圧して排出するためのポンプ２と、容器１０を被覆するように設けられるケース３と、容器１０を載置するための台座４とを備えている。以下、これらのポンプ２，ケース３，台座４について順に説明する。

（ポンプ）
ポンプ２は、容器１０内の液体を吸い上げる管部２１と、管部２１で吸い上げられた液体を吐出するノズル部２２と、管部２１とノズル部２２との間でピストン運動可能に設けられたピストン部２３と、ケース３に固定される固定部２４とを備えている。管部２１，ノズル部２２及びピストン部２３の内部は連通している。本実施形態のポンプ２は、容器１０内の液体を、ピストン部２３のピストン運動に応じて管部２１からノズル部２２へ圧送し、ノズル部２２から排出する。

管部２１は、直線状の軸（軸心）Ｃに沿って延在する。本実施形態の管部２１は、ポンプ２と一体化されたケース３が容器１０に被せられるときに、軸Ｃが容器１０の穴１４を通るとともにフィルム１５と直交するように配置されている。管部２１は、ディスペンサー１の使用時には、容器１０のフィルム１５を貫通した状態で配置され、軸Ｃが上下方向に沿う姿勢とされる。なお、本実施形態の管部２１は、全ての部位が所定の型で一体に形成されたものである。

図２に示すように、管部２１は、ディスペンサー１の使用時に、その下端部（一端部）２１ａが容器１０内に配置され、その上端部（他端部）２１ｂが下端部２１ａよりも上方で容器１０外に配置される。管部２１による液体の吸い上げ方向を基準とすると、下端部２１ａは上流側の端部であって、上端部２１ｂは下流側の端部である。

下端部２１ａは、容器１０のフィルム１５を突き破る機能と、管部２１内に液体を吸い込む機能とを併せもつ。下端部２１ａは、容器１０のフィルム１５を破断させるために錐状に形成される。すなわち、下端部２１ａは、その先端２１ｔに近づくにつれて細くなる形状である。本実施形態の下端部２１ａは、円錐面状の外面を有する。また、下端部２１ａの先端２１ｔは、軸Ｃ上に位置する。下端部２１ａの先端２１ｔは、ケース３が容器１０に被せられるときに、容器１０の穴１４を通り、フィルム１５を破断させる。

管部２１の下端部２１ａには、管部２１内に液体を吸い込むための吸込口２１ｈが形成される。図３に示すように、本実施形態の下端部２１ａは、軸Ｃに対して回転対称に配置された複数の吸込口２１ｈを有する。ここでは、下端部２１ａが五つの吸込口２１ｈを有する場合を例示する。各吸込口２１ｈは、軸Ｃの方向から見て環状扇形（annular sector）である。なお、環状扇形とは、アニュラス（二つの同心円で囲まれる領域）のうち、その径方向に延びる二つの直線で挟まれた部分の形状に相当する。

吸込口２１ｈは、具体的には、下端部２１ａの壁部に貫設された穴である。図４に示すように、吸込口２１ｈは、管部２１の内側から外側にいくにつれて広がっている。すなわち、吸込口２１ｈは、管部２１の内側から見た場合の開口面積A1よりも、管部２１の外側から見た場合の開口面積A2のほうが大きい形状とされている。本実施形態の管部２１は、型抜き形成されるため、吸込口２１ｈの下枠をなす面は軸Ｃと平行であり、すなわち、吸込口２１ｈの下縁側端面が、管部２１の内側開口端部から外側開口端部に向かって軸Ｃに沿った略垂直面に形成されており、外側開口縁部の下縁側が内側開口縁部の下縁側から前記一端部の先端に向かうにつれて広がっている（図４参照）。また、吸込口２１ｈの上枠をなす面は軸Ｃと垂直である。管部２１は、ピストン部２３のピストン運動に応じて吸込口２１ｈから液体を吸い込み、この液体を上端部２１ｂからノズル部２２へ向けて送給する。

図２に示すように、本実施形態の管部２１は、互いに外径が異なるとともに軸Ｃに沿って並設された三つの円筒状の部位２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを有する。以下、これらの部位２１ｃ，２１ｄ，２１ｅを、下端部２１ａ側から順に第一筒部２１ｃ，第二筒部２１ｄ，第三筒部２１ｅという。第一筒部２１ｃは、軸Ｃ上で下端部２１ａから上端部２１ｂへ向かって延設されている。また、第二筒部２１ｄは、軸Ｃ上で第一筒部２１ｃから上端部２１ｂへ向かって延設されている。さらに、第三筒部２１ｅは、軸Ｃ上で第二筒部２１ｄから上端部２１ｂまで延設されている。

第二筒部２１ｄは、第一筒部２１ｃの外径よりも大きい外径をもち、第三筒部２１ｅは、第二筒部２１ｄの外径よりも大きい外径をもつ。すなわち、管部２１は、下端部２１ａから上端部２１ｂに向かって外径が大きくなるように形成されている。本実施形態では、第一筒部２１ｃ及び第二筒部２１ｄがそれぞれに一様な外径をもち、第三筒部２１ｅが上端部２１ｂに近づくにつれて次第に大きくなる外径をもつ場合を例示する。

また、管部２１は、上端部２１ｂから軸Ｃと離隔する方向（すなわち、径方向の外側）に突設された鍔状のフランジ部２１ｇを有する。フランジ部２１ｇは、ポンプ２がケース３に取り付けられた状態では、ケース３の後述する首部３１の上縁部に当接し、ケース３に対して管部２１を位置決めする機能をもつ。

ポンプ２は、固定部２４がケース３の首部３１に外嵌されることにより、ケース３に取り付けられる。本実施形態の固定部２４には、ポンプ２をケース３の首部３１に固定するための雌ねじ加工が施されている。固定部２４は、ケース３の首部３１の上縁部との間に管部２１のフランジ部２１ｇを挟持した状態で、ケース３の首部３１に上方から螺合させられる。固定部２４がケース３の首部３１に固定された状態では、管部２１がケース３と同軸上に配置される。

ノズル部２２は、ピストン部２３を介して管部２１の上端部２１ｂに接続される。ノズル部２２は、ピストン部２３の動作に応じて吸込口２１ｈから吸い込まれた液体を吐出する。なお、ノズル部２２の構造は、ディスペンサー１の用途に応じて適宜設計される。例えば、ノズル部２２は、液体を液状のまま吐出する構造とされてもよいし、液体を霧状や泡状にして吐出するような構造とされてもよい。

（ケース）
図５に示すように、ケース３は、ポンプ２の固定部２４が取り付けられる首部３１と、首部３１の下方に設けられ、容器１０の外周面を囲む筒状に形成された周壁部３２と、首部３１及び周壁部３２の間を接続する肩部３３とを備えている。ケース３は、容器１０を被覆可能な形状，大きさとされる。

首部３１は、周壁部３２と同軸上に設けられた円筒状であって、その外周面にはポンプ２の固定部２４が螺合可能な雄ねじ加工が施される。首部３１の内径は、ポンプ２の管部２１における第三筒部２１ｅの最大外径よりも大きく、かつ、フランジ部２１ｇの外径よりも小さくされる。首部３１にポンプ２の固定部２４が取り付けられた状態では、首部３１の内側にポンプ２の管部２１が配置される。また、首部３１は、ディスペンサー１の使用時には（すなわち、ケース３が容器１０に被せられた状態では）、容器１０の上方に配置される。

周壁部３２は、容器１０の全体を覆うように上下方向に立設される。周壁部３２は、ケース３が容器１０に被せられた状態では、容器１０と同軸上に配置される。本実施形態の周壁部３２は、四角筒状である。すなわち、周壁部３２は、四つの板状の側面部３２ａが連結されて構成されている。本実施形態の側面部３２ａは何れも、厚みが一様な平板状である。各側面部３２ａの下端部には、ケース３を台座４に係止するための係止部３４が設けられる。係止部３４は、具体的には、側面部３２ａに貫設された穴であって、各側面部３２ａの同一箇所に形成されている。

肩部３３は、首部３１の下縁部と周壁部３２の上縁部との間を繋ぐ部位である。肩部３３の外面は、首部３１から周壁部３２に向かって下降傾斜するように形成される。ケース３は、前述したように頂部１２を上方に向けた姿勢の容器１０に対して上方から被せられる。言い換えると、ケース３は、容器１０のフィルム１５に対向する方向から容器１０に被せられる。

（台座）
図６に示すように、台座４は、容器１０を受ける座部４１と、座部４１から上方へ延設された柱部４２と、座部４１の下端部から外側へ突設された脚部４３とを備えている。座部４１は、上面視で矩形状をなす。柱部４２は、上面視で座部４１がなす矩形状の四隅に配設される。柱部４２は、座部４１に載置された容器１０の姿勢が保持されるように、容器１０を支持する機能をもつ。脚部４３は、上面視で座部４１がなす矩形を囲む枠状に形成される。脚部４３は、台座４に取り付けられたケース３を下方から支持する機能をもつ。なお、ケース３が台座４に取り付けられた状態では、座部４１及び柱部４２がケース３の内側に位置し、脚部４３がケース３の下方に位置する。

本実施形態の台座４は、座部４１の側面から外側へ突設された爪部４４を備えている。爪部４４は、ケース３の係止部３４に内側から嵌脱可能に形成される。本実施形態では、爪部４４が弾性変形することで係止部３４に嵌脱するように、座部４１及び脚部４３が爪部４４の両側において上下方向に切り欠かれている。爪部４４が係止部３４に入り込んだ状態では、ケース３が台座４に係止される。本実施形態では、爪部４４が座部４１の側面のうちの対向する二箇所に設けられている場合を例示する。なお、台座４の座部４１の外周には、台座４とケース３との密閉性を高めるためのパッキン（図示略）が装着される。

［２．容器の設置手順］
図１を参照して、ディスペンサー１内に容器１０を設置する手順について説明する。この手順は、例えばディスペンサー１内の容器１０を差し替える場合に実施される。ここでは、ポンプ２がケース３に予め固定（一体化）されているものとする。すなわち、ポンプ２の管部２１は、ケース３（具体的には、首部３１及び周壁部３２）と同軸上に設けられている。

まず、頂部１２を上方に向けた姿勢の容器１０を台座４に載置する。このとき、容器１０の側部１３の四つの角部が台座４の四つの柱部４２の内側に配置されるように、容器１０の周方向の向きを調節する。次に、ポンプ２が固定されたケース３を容器１０と同軸上に配置したうえで、ケース３を容器１０に上方から被せるように、ケース３を容器１０に対して押圧する。言い換えると、ケース３を容器１０と同軸上に保ちながら、ケース３を容器１０に上方から近づけていく。このとき、ケース３の周壁部３２の四つの角部が容器１０の側部１３の四つの角部の外側に配置されるように、ケース３の周方向の向きを調節する。

ここで、ポンプ２の管部２１はケース３と同軸上に設けられていることから、管部２１の下端部２１ａの先端２１ｔは、ケース３の軸上に位置するとともに、ケース３の軸に沿って移動する。したがって、ケース３が容器１０に被せられるときに、下端部２１ａの先端２１ｔは、容器１０のフィルム１５と直交する方向に移動し、容器１０の穴１４を通る。

そして、ケース３を更に下方へ押圧すると、管部２１の下端部２１ａの先端２１ｔが容器１０のフィルム１５に当たり、フィルム１５が下方に押される。ここで先端２１ｔがフィルム１５から受ける反力（抵抗力）は、管部２１の軸Ｃ上で作用する。すなわち、フィルム１５から管部２１にかかる反力の作用点は、軸Ｃ上に位置する。その後、先端２１ｔからフィルム１５に所定以上の力が作用すると、フィルム１５が破れる。これに伴い、管部２１の下端部２１ａがフィルム１５を貫通して容器１０内に進入する。

ケース３を更に下方へ移動させると、管部２１の下端部２１ａに続いて第一筒部２１ｃがフィルム１５を貫通する。ケース３を台座４の脚部４３に当たる位置まで移動させると、四つの係止部３４のうちの対向する何れか二つに対し、台座４の爪部４４が内側から入り込む。これにより、ケース３が台座４に係止され、ケース３と台座４との相対移動が規制される。ディスペンサー１は、このような手順で容器１０が内蔵された後、使用可能な状態となる。

なお、例えば容器１０内の液体が消耗した場合に、ディスペンサー１から容器１０を取り除くには、台座４の爪部４４を内側に押し込んで係止部３４から脱離させ、ケース３を上方へ引き上げることでケース３と容器１０とを台座４から同時に取り外せばよい。 また、このように容器１０が取り除かれたディスペンサー１に対し、液体が充填された（新品の）容器１０を前述した手順で再び設置すれば、容器１０の差し替え作業が完了する。

［３．作用，効果］
前述したポンプ２によれば、以下のような作用，効果を得ることができる。
（１）管部２１の下端部２１ａには複数の吸込口２１ｈが軸Ｃに対して回転対称に配置されているため、これらの吸込口２１ｈを通じて下端部２１ａの周囲からバランスよく液体を吸い込むことができる。よって、ポンプ２による液体の圧送量を増やしやすくすることができる。また、複数の吸込口２１ｈを設けることで、これらの吸込口２１ｈの間に形成される肉部により下端部２１ａの剛性低下を抑えることができるとともに、吸込口２１ｈの合計の開口面積を増やしやすくすることができる。よって、管部２１の下端部２１ａの剛性を維持しつつ、圧送量を増やしやすくすることができる。したがって、粘度が低い液体を圧送する場合に限らず、粘度が高い液体を圧送する場合であっても、その圧送量を確保しやすくすることができる。このように、ポンプ２によれば、内容物の吸い上げやすさを向上させることができる。

（２）管部２１の下端部２１ａが円錐面状の外面を有する場合、吸込口２１ｈを軸Ｃの方向から見て環状扇形に形成することで、吸込口２１ｈの開口面積を効率よく確保することができる。したがって、ポンプ２による液体の圧送量をより増やしやすくすることができる。このため、例えば粘度が高い液体であっても、その圧送量をより確保しやすくすることができる。

（３）管部２１が上端部２１ｂから軸Ｃと離隔する方向に突設された鍔状のフランジ部２１ｇを有するため、管部２１をケース３の首部３１に上方から差し込んだ場合に、フランジ部２１ｇが首部３１の上縁部に当たることで管部２１の位置を規制することができる。すなわち、管部２１をケース３に取り付ける場合に、管部２１が首部３１を通過して落下することが防止されるため、管部２１の取り付け性を向上させることができる。

（４）吸込口２１ｈが管部２１の内側から外側にいくにつれて広がっているため、液体をより円滑に吸い込むことができる。したがって、ポンプ２による液体の圧送量をより増やしやすくすることができるため、例えば粘度が高い液体であってもその圧送量をより確保しやすくすることができる。

（５）管部２１は、ポンプ２を固定されたケース３が容器１０に被せられるときに、軸Ｃが容器１０の穴１４を通るとともにフィルム１５と直交するように配置されている。このため、ケース３を容器１０に被せるときに、管部２１の下端部２１ａの先端２１ｔが軸Ｃに沿って下方へと移動し、容器１０の穴１４でフィルム１５を貫通することから、フィルム１５をより適切に且つより容易に破断させることができる。また、このように管部２１の位置が調節されたポンプ２を予めケース３に固定しておき、このケース３を容器１０に被せることで、容器１０にケース３を取り付ける作業に連動して管部２１をフィルム１５に貫通させることができる。よって、ディスペンサー１に容器１０を内蔵させる作業を簡略化することができる。

［４．変形例］
以下、本実施形態の変形例について述べる。
前述した吸込口２１ｈの個数は一例である。吸込口２１ｈは、少なくとも二つあればよく、その形状及びサイズは特に限定されない。ただし、吸込口２１ｈの個数が少なく且つそのサイズが大きいと、下端部２１ａに設けられる肉部が小さくなることから、下端部２１ａの剛性低下を招く虞がある。このため、吸込口２１ｈの個数は、四つ又は五つであることが好ましい。また、吸込口２１ｈの形状及びサイズは、下端部２１ａの形状や容器１０内に収容される液体の粘度などを考慮して設定されることが好ましい。

容器１０は、前述したゲーブルトップ型の紙パックに限定されず、例えば、直方体形状の紙パック（いわゆるブリックパック）であってもよいし、紙以外の材料で形成されたものであってもよい。ケース３の係止部３４は、少なくとも台座４の爪部４４の個数分だけ設けられればよい。ただし、前述したようにケース３の側面部３２ａのそれぞれに係止部３４が設けられていれば、台座４に載置された容器１０にケース３を被せた場合に、ケース３の周方向の向きに関わらず係止部３４を爪部４４に係止させることができる。このため、台座４に対するケース３の取り付けを容易にすることができる。

２ ポンプ
３ ケース
１０ 容器
１４ 穴
１５ フィルム
２１ 管部
２１ａ 下端部（一端部）
２１ｂ 上端部（他端部）
２１ｇ フランジ部
２１ｈ 吸込口
２１ｔ 先端
２２ ノズル部
Ｃ 管部の軸（軸心）

Claims (4)

1. 破断可能なフィルムで封止された穴を有する容器内の液体を圧送するポンプであって、 直線状の軸に沿って延在し、前記フィルムを貫通した状態で一端部が前記容器内に配置されるとともに他端部が前記容器外に配置され、前記一端部に形成された吸込口から前記液体を吸い込む管部と、
   前記他端部に接続され、前記吸込口から吸い込まれた前記液体を吐出するノズル部と、を備え、
   前記一端部は、錐状であって前記軸に対して回転対称に配置された複数の前記吸込口を有し、前記フィルムを破断させる先端が前記軸上に位置し、
   前記吸込口は、その下縁側端面が、前記管部の内側開口縁部から外側開口縁部に向かって前記軸に沿った略垂直面に形成され、外側開口縁部の下縁側が内側開口縁部の下縁側から前記一端部の先端に向かうにつれて広がっていることを特徴とする、ポンプ。
2. 前記一端部が、円錐面状の外面を有し、
   前記吸込口が、前記軸の方向から見て環状扇形である
   ことを特徴とする、請求項１に記載のポンプ。
3. 前記管部が、前記他端部から前記軸と離隔する方向に突設された鍔状のフランジ部を有する
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載のポンプ。
4. 前記フィルムに対向する方向から前記容器に被せられるケースに固定され、
   前記管部は、前記ケースが前記容器に被せられるときに、前記軸が前記穴を通るとともに前記フィルムと直交するように配置されている
   ことを特徴とする、請求項１～３の何れか１項に記載のポンプ。

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