JP7455988B2 - ポンプ組立体 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ組立体、およびポンプ組立体を含む治療器具に関する。治療器具は、好ましくは手持ち式治療器具であり、好ましくは表面処理器具である。本発明の好ましい実施形態では、該器具は歯治療器具である。好ましい実施形態では、該器具は、流体を使用者の口腔に送出する流体送出システムを有する電動歯ブラシである。この液体は、練り歯磨き、または歯間清掃を改善するための液体であってもよい。あるいは、該器具は、歯をブラッシングするための毛やその他の要素を含んでいなくてもよいし、専用の歯間治療器具の形態をなしていてもよい。

電動歯ブラシは、一般的には、ハンドルに接続されたツールを含む。ツールは、ステムと、歯をブラッシングする毛を支持するブラシヘッドを含む。ブラシヘッドは、ステムに接続された静止部と、静止部に対して可動である少なくとも１つの可動部を含み、可動部は、それに取付けられた毛にブラッシング運動を付与するために、例えば、往復、揺動、振動、枢動又は回転の運動のうちの１つを行う。ステムは、ハンドル内の伝達ユニットと結合する駆動シャフトを収容する。伝達ユニットは、ハンドル内に収容されたバッテリによって駆動されるモータに順に接続される。駆動シャフト及び伝達ユニットは、モータの回転又は振動の運動を、ブラシヘッドの静止部分に対して、ブラシヘッドの可動部の所望の運動に変換する。

歯間清掃のための作動流体の噴流を発生させる流体送出システムを電動歯ブラシに組み込むことが知られている。例えば、特許文献１は、ハンドルと、作動流体をユーザの口腔に送出するノズルを含むブラシヘッドとを有する歯ブラシを記載している。ポンプ組立体は、流体リザーバから流体を引き込み、作動流体をノズルに促して、ユーザの歯に作動流体の噴流を送出する。ポンプ組立体は、容積式ポンプと、ポンプを作動させる駆動装置を備えている。ポンプは、ポンプハウジングに対して移動可能なピストンであって、流体をポンプの流体チャンバに引き込み、次いで流体チャンバから流体を放出させるピストンを備えている。

結合部材がポンプを駆動装置に接続する。第１の結合部材は、駆動装置のモータによって回転されるドラムの形態である。ドラムは、１対の対向ピンを備えている。第２の結合部材は、ピストンに接続されたアームを備え、該アームはドラムのピンの１つを受け入れるシートを備える。シートが第１のピンを受け入れると、ポンプが駆動装置に接続され、ドラムの回転によりピストンが後方に移動して流体を流体チャンバに引き込む。流体が流体チャンバに引き込まれると、可動ピストンによってばねが圧縮される。ユーザがボタンを押すまでポンプは「プライミングされた」構成に維持され、ユーザがボタンを押すとドラムのさらなる回転が開始する。ドラムが回転すると、第２のピンがアームと係合して第１のピンをシートから解放し、ポンプを駆動装置から切り離す。ポンプを駆動装置から切り離すと、ばねが膨張してピストンを前方に押してポンプからの作動流体の噴流を促進する。ピストンが前方に移動すると、アームがピストンとともに移動し、第２のピンがシートに入り、ポンプを駆動装置に再結合する。

国際公開第２０１８／０５５３２９号

第１の態様では、本発明は、歯清掃器具用のポンプ組立体を提供し、該ポンプ組立体は、
流体源に接続可能な流体入口および流体出口を有する流体チャンバ、及び前記流体チャンバに対して直線方向に移動可能な流体移送部材を含む容積式ポンプと、
前記流体入口を通して流体を前記流体チャンバ内に引き込むよう前記ポンプを作動させるための駆動装置と、
前記駆動装置による前記ポンプの作動中に生成される運動エネルギーを位置エネルギーに変換し、前記位置エネルギーを蓄積するためのエネルギー蓄積装置と、
前記流体移送部材に対して回転するように前記駆動装置に接続されたカムであって、前記流体移送部材の周りに延在する傾斜路を備え、前記傾斜路は、前記直線方向に沿って前記傾斜路の始点から離間している終点を有している、カムと、
前記傾斜路と係合するように前記流体移送部材に接続されたカム従動子と、
を備える。

前記カムが前記流体移送部材に対して移動するにつれて、前記カム従動子が、（ｉ）前記傾斜路に沿って移動し、流体を前記流体チャンバに引き込むよう前記ポンプを作動させて、（ii）前記傾斜路の前記終点を越えて移動すると、前記エネルギー蓄積装置が蓄積された位置エネルギーを使って、前記流体チャンバからの流体の噴流を促進するよう前記ポンプを作動させる。

流体を流体チャンバに順次引き込み、チャンバから流体を噴出させるために、ポンプを駆動装置に接続するカムおよびカム従動子構成を使用することによって、ポンプの異なる作動状態を確実に切り替えることができるコンパクトなポンプ組立体を提供することができる。流体移送部材に対するカムの単一の３６０°回転の間に、カム従動子とカムの相互作用により、（ｉ）カム従動子が、傾斜路に沿って移動し、流体移送部材を比較的ゆっくりと第１の直線方向に移動させて流体チャンバに流体を引き込むこと、および（ii）カム従動子が、傾斜路の終点を越えて移動し、その結果エネルギー蓄積装置が流体移送部材を第１の直線方向とは反対の第２の直線方向への比較的急速な移動を促し、流体チャンバからの流体の噴流を促進することが可能になる。作動流体の各噴流は、好ましくは１ｍｌ未満、より好ましくは０．５ｍｌ未満の体積を有し、好ましい実施形態では０．０４から０．２ｍｌの範囲である。

エネルギー蓄積装置は、好ましくは、カム従動子を傾斜路に向かって延在する方向に付勢する流体移送部材に力を加えるように構成されている。この力は、カムが流体移送部材の周りを回転するときに、カム従動子を傾斜路に押し付ける。カム従動子が傾斜路の終点から離れると、エネルギー蓄積装置によって流体移送部材に加えられる力によって、カム従動子がカムに対して直線方向に移動して傾斜路の始点に戻る。エネルギー蓄積装置は、好ましくはばねの形態であるが、代わりに、アキュムレータの形態であってもよい。エネルギー蓄積装置は、好ましくは、流体移送部材と係合するように配置される。エネルギー蓄積装置がばねの形態である場合、流体移送部材が流体チャンバに対して移動して流体をチャンバ内に引き込むと、ばねは圧縮される。カム従動子が傾斜路の終点を越えて移動すると、ばねが急速に膨張して流体移送部材が逆方向への移動を促し、流体チャンバから流体が放出する。

傾斜路は、好ましくは、流体チャンバとは反対側を向いている。したがって、カムは、好ましくは、カム従動子と流体チャンバとの間に配置される。

器具は、好ましくは、駆動装置を作動させるように構成された制御回路を備える。制御回路は、流体チャンバから流体の噴流が放出された直後にカムの回転を停止するように構成されてもよく、よってカム従動子は傾斜路の始点またはその近くに位置してもよい。この場合、流体の噴流が要求されると、カムが回転を必要とし、最初にカム従動子を傾斜路に沿って動かして流体を流体チャンバに引き込み、その後カム従動子を傾斜路の終点を越えて移動させるため、流体チャンバから流体の噴流が促進される。傾斜路の始点でのカム従動子のこの位置決めによって、ポンプ組立体が、流体チャンバからの流体の放出後に、「プライミングされていない」構成または空の構成に維持されることになる。これによって、カムの回転の開始と流体チャンバからの流体の噴流の送出との間に比較的長い時間遅延が生じるため、駆動装置は、カム従動子が傾斜路の終点に隣接して位置する角度位置で、カムの回転を停止するように構成するのが好ましく、このようにすると、その後の傾斜路に沿ったカム従動子の移動により流体チャンバを満たすことができる。これにより、ポンプ組立体を「プライミングされた」構成または満杯の構成に維持することができるため、流体チャンバから流体の噴流を比較的迅速に、たとえばユーザの要求から０．５秒未満で出すことができる。

駆動装置または制御回路は、ポンプ組立体の可動構成要素の位置を検出するためのセンサを備えることができる。例えば、センサは、駆動装置のモータのカム、トラック、またはロータのうちの任意の１つの角度位置を検出するように構成することができる。あるいは、センサは、流体移送部材の直線位置を検出するように構成されてもよい。センサは、可動構成要素上のデータム特徴の位置を検出するための光学センサであってもよい。あるいは、センサは、可動構成要素に取り付けられた磁石の位置を検出するための、ホール効果センサなどの磁気センサであってもよい。好ましい実施形態では、磁石がカムに配置され、センサが制御回路に配置され、制御回路がポンプ組立体に隣接して配置されるか、またはポンプ組立体に取り付けられる。

傾斜路は、好ましくは、傾斜路の始点から傾斜路の終点に向かって延在する比較的急勾配の部分を含む。傾斜路のこの比較的急勾配の部分は、その長さに沿って実質的に均一な勾配を有することができる。あるいは、勾配は、傾斜路のこの部分に沿ってカム従動子を動かすのに必要なトルクが比較的均一になるように、傾斜路のこの部分の長さに沿って変化させてもよい。傾斜路の比較的急勾配の部分は、好ましくは、カムの回転軸の周りに少なくとも１８０°、より好ましくは、カムの回転軸の周りに少なくとも２７０°延在する。

傾斜路は、好ましくは、傾斜路の終点に隣接して位置する比較的浅い勾配の部分を含む。比較的浅い勾配の部分は、好ましくは、傾斜路の勾配が傾斜路の始点と終点の中間の位置で比較的急な勾配から比較的浅い勾配に移行するように、傾斜路の終点と比較的急な勾配部分との間に配置される。駆動装置が、カム従動子が傾斜路のこの比較的浅い勾配部分に位置するようにカムの回転を停止するように構成されると、駆動装置が駆動されてポンプからの流体の放出を開始するときに、カムの回転を再開するために必要とされる初期トルクを減少させることができる。また、カム従動子が傾斜路の比較的急勾配の部分にあるときに、カムの回転を停止することによって発生する可能性のある駆動装置の逆駆動を禁止することもできる。この比較的浅い勾配の部分がなければ、カム従動子を傾斜路に対して定位置に維持するために駆動装置を常に作動させる必要がある。逆駆動を禁止する別の解決策として、ポンプがプライミングされた構成に維持される傾斜路の位置にノッチまたは他の戻り止めを設ける方法があるが、ノッチから引き出すカム従動子のその後の動作が傾斜路に沿うカム従動子の移動の再開に必要とされるトルク量を増加し得る。

傾斜路の比較的浅い勾配の部分は、好ましくは、実質的に平坦である、すなわち、カムの回転軸に対して実質的に垂直に配置される。傾斜路の比較的急勾配の部分は、好ましくは、カムの回転軸の周りに９０°以下の角度に亘り、好ましくはカムの回転軸の周りに４５°～９０°の角度に亘り延在する。

傾斜路の始点は、傾斜路の終点の真下に配置することができる。換言すれば、傾斜路は、流体移送部材の周りに３６０°に亘り延在することができる。代わりに、傾斜路の始点は、傾斜路の終点から角度的に離間していてもよい。換言すれば、傾斜路は、流体移送部材の周りに３６０°未満に亘り延在することができる。この場合、カムは、カム従動子が傾斜路の始点に到達する前に移動する比較的平坦なトラック、または傾斜路の終点と傾斜路の始点との間に延在する比較的急勾配のトラックを備えることもできる。傾斜路の終点と傾斜路の始点との間の角度間隔は、例えば、カム従動子のサイズおよび／または形状に依存してもよい。

上述のように、カムは、カムの回転軸の周りに３６０°未満で延在する単一の傾斜路を備えることができる。しかし、カムは、それぞれがカムの回転軸の周りに部分的に延在する複数の傾斜路を備えることもできる。各傾斜路は、実質的に同じ形状を有し、カムの回転軸の周りに同じ量だけ延在するものとすることができる。例えば、カムは、それぞれがカムの回転軸の周りに１８０°未満で延在する２つの傾斜路を備え、一方の傾斜路の始点は、他方の傾斜路の終点に角度的に隣接するが、その終点から軸方向に離間して配置される。この場合、２つの傾斜路を設けることで、カムの１８０度回転後に、ポンプ組立体から流体の１つの噴流を放出すことができ、また３６０度の回転後に、流体の２つの噴流を放出することができる。傾斜路の勾配に応じて、カム従動子が各傾斜路の終点を越えて移動するときに、ポンプから放出される流体の量は、カムが回転軸の周りに実質的に完全に延在する単一の傾斜路を備える場合に放出される量と同じか、それよりも少なくなり得る。例えば、カムの単一の３６０度の回転中に、複数の比較的小さな、流体の噴流が放出され得る。また、ポンプ組立体は、単一の流体噴流の放出後に、より迅速にプライミングされた構成に戻ることができる。複数の傾斜路を設ける場合に、各傾斜路は、上述のように比較的急勾配の部分と比較的浅い勾配の部分を含むことができるが、これらの部分の角度範囲はそれに応じて減少する。

カム従動子は、好ましくは、カムの回転軸に対して垂直に延在する軸に取り付けられた円形の軸受を備える。

駆動装置は、好ましくは、モータと、モータとカムとの間に接続された伝達機構とを備える。モータは、好ましくは、モータのロータがカムの回転軸と同一線上にある軸の周りを回転可能であるように配置される。換言すれば、ポンプ組立体は、モータのロータとカムが共通の軸の周りを回転可能であり、流体移送部材がこの共通の軸に沿って移動可能である「インライン」構成を有することができる。これはさらに、手持ち式歯治療器具のハンドル内に収容されるように成形されたコンパクトなポンプ組立体を提供することができる。伝達機構は、カムに直接接続された出力端を有するエピサイクリックギアボックスを備える。

好ましい実施形態では、容積式ポンプはピストンポンプの形態であり、流体移送部材は、流体チャンバ内に流体を引き込み、続いて流体チャンバから流体を促すように流体チャンバ内で往復運動可能なピストンを備える。ピストンは、好ましくは、ピストンヘッドから駆動装置に向かって延在するピストンシャフトを含み、カム従動子は、好ましくはピストンシャフトに取り付けられる。カムは、カムの回転軸と同一線上にある長手方向軸を好ましくは有するピストンシャフトを取り囲むことが好ましい。

ポンプは、好ましくは、流体チャンバと流体移送部材との間に配置されたダイアフラムを備える。流体移送部材、および好ましくは流体移送部材のヘッドは、好ましくはダイアフラムと係合して、流体チャンバに対する流体移送部材の移動に伴って流体チャンバの容積を変化させる。

第２の態様では、本発明は、歯治療器具を提供し、該歯治療器具は、
ハンドルと、
作動流体を貯蔵するための流体リザーバと、
前記流体リザーバから作動流体を受け入れ、作動流体を使用者の口腔に送出するための流体送出システムと、
を備え、流体送出システムは、前述のポンプ組立体を備えている。

本発明の第１の態様に関連して上述した特徴は、本発明の第２の態様に等しく適用可能であり、逆もまた同様である。

ここで、本発明の好ましい特徴が添付の図面を参照して単なる例として説明される。

歯治療器具の前方からの斜視図である。 器具の後方からの斜視図である。 器具の流体送出システムの概略図である。 図３(a)は、流体送出システムのポンプ組立体の斜視図であり、図３(b)は、ポンプ組立体の分解図である。 ポンプ組立体のカムの斜視図である。 図５(a)は、ポンプハウジングの一部が取り外されたポンプ組立体の側面図であり、カム従動子がカムの傾斜路の終点に隣接して位置しており、図５（ｂ）は、図５（ａ）のポンプ組立体の正面断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のポンプ組立体の側面断面図である。 図６(a)は、ポンプハウジングの一部が取り外されたポンプ組立体の側面図であり、カム従動子が傾斜路の終点を超えて位置している状態にあり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のポンプ組立体の正面断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のポンプ組立体の側面断面図である。 図７(a)は、ポンプ ハウジングの一部が取り外されたポンプ組立体の側面図であり、カム従動子が傾斜路の終点と傾斜路の始点の中間に位置している状態にあり、図７(b)は、図７（ａ）のポンプ組立体の正面断面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）のポンプ組立体の側面断面図である。 図８（ａ）は、ポンプハウジングの一部が取り外されたポンプ組立体の側面図であり、カム従動子が傾斜路の始点に位置している状態にあり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のポンプ組立体の正面断面図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）のポンプ組立体の側面断面図である。 図９（ａ）は、ポンプハウジングの一部が取り外されたポンプ組立体の側面図であり、カム従動子が傾斜路に沿って途中に位置している状態にあり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のポンプ組立体の正面断面図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）のポンプ組立体の側面断面図である。 図１０（ａ）は、ポンプハウジングの一部が取り外されたポンプ組立体の側面図であり、カム従動子が傾斜路に沿って中間に位置している状態にあり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のポンプ組立体の正面断面図である。図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のポンプ組立体の側断面図である。

図１（ａ）および図１（ｂ）は、歯治療器具１０の実施形態の外観図を示す。本実施形態では、器具は、電動歯ブラシの形態の手持ち式器具の形態をなし、歯間清掃、歯茎治療、または歯美白化のために作動液を送出する一体式組立体を有するである。

器具１０は、ハンドル１２と清掃ツール１４を備える。ハンドル１２は、好ましくはプラスチック材料で形成された外部の本体１６を備える。本体１６は、全体的に円筒形である。ハンドル１２は、ユーザインターフェースを備える。ユーザインターフェースはユーザ操作可能なボタン１８を備え、ボタン１８は、ハンドル１２の本体１６を握る手の親指で押し下げることができるように本体１６に形成された開口内に配置されている。選択的には、ハンドル１２は、器具１０の使用中にユーザに見えるように配置されたディスプレイを含んでもよい。器具１０は、パーソナルデバイスまたは携帯電話のディスプレイなどのリモートディスプレイに接続可能であり、それにより、後で詳細に説明するように、ユーザはボタン１８及び／又はリモートディスプレイを使用して、器具１０の動作モード又はパラメータを選択することが可能になる。

清掃ツール１４は、ステム２０と、ヘッド２２を含む。ステム２０は、ヘッド２２をハンドル１２から遠ざける機能を有する細長い形状を有し、それにより、器具１０のユーザ操作性を向上させる。本実施形態では、清掃ツール１４のヘッド２２は、ブラシユニット２４を含み、ブラシユニット２４は、毛支持部２６と、毛支持部２６に取付けられた複数セットの毛２８を含む。本実施形態では、ブラシユニット２４は、ステム２０に固定的に結合される。しかしながら、他の実施形態では、清掃ツール１４は、ブラシユニット２４を含まずに提供されてもよく、器具は、例えばユーザの歯間を清掃するための、又は清掃流体若しくは美白流体を口腔に送出するための専用の口腔治療器具の形態になる。

図２も参照すると、器具１０はまた、器具１０の使用中に、作動流体を貯蔵する流体リザーバ３０と、作動流体をユーザの口腔内に送出するノズル３２とを含む。作動流体は、好ましくは、液体の作動流体であり、本実施形態では、水である。流体リザーバ３０は、ハンドル１２の端部を伸ばすように、ハンドル１２に取付けられる。ノズル３２は、清掃ツール１４のヘッド２２に取付けられる。ブラシユニット２４を含む本実施形態では、毛２８がノズル３２の周りに配置される。

ノズル３２は、器具１０の使用中に、流体リザーバ３０から作動流体を受け入れて作動流体の噴流をユーザの口腔に送出する流体送出システム３４の一部を形成する。作動流体の各噴流は、好ましくは、１ｍｌ未満の容量、より好ましくは、０．５ｍｌ未満の容量を有し、本実施形態では、好ましくは０．０４～０．２ｍｌの範囲の容量を有する。流体送出システム３４は図３に概略的に示されている。概要では、ノズル３２の先端は、作動流体の噴流をユーザの口腔に送出する流体出口３５を含む。流体送出システム３４は、流体リザーバ３０から作動流体を受入れる流体入口３６を含む。本実施形態では、作動流体は、液体の作動流体であり、好ましくは、水である。流体入口３６は、ハンドル１２に配置され、好ましくは、ハンドル１２の本体１６の端部に配置され、流体リザーバ３０がハンドル１２に接続されたときに流体リザーバ３０の流体ポートに接続されるように構成される。後で説明されるように、清掃ツール１４は、ハンドル１２から取外し可能であり、いったん清掃ツール１４をハンドル１２から取外すと、補充のために流体リザーバ３０をハンドル１２から引離すことができる。

流体送出システム３４は、作動流体を流体リザーバ３０から流体入口３６を介して汲み上げ、作動流体の噴流をノズル３２に送出するためのポンプ組立体を含む。ポンプ組立体は、ハンドル１２の本体１６内に配置され、容積式のポンプ３８と、該ポンプ３８を駆動する駆動装置とを含む。駆動装置は、好ましくは、ポンプモータ４０を含む。ポンプモータ４０に電力を供給するバッテリ４２も、ハンドル１２内に配置される。バッテリ４２は、好ましくは、再充電可能なバッテリである。

第１の導管４４が、流体送出システム３４の流体入口３６をポンプ３８の流体入口４６に接続する。第１の一方向弁４８が、流体入口３６とポンプ３８の間に配置され、水がポンプ３８から流体リザーバ３０に戻るのを阻止する。第２の導管５８が、ポンプ３８の流体出口５２をノズル３２に接続する。第２の一方向弁５４が、ポンプ３８とノズル３２の間に配置され、水がポンプ３８に戻るのを阻止する。制御回路５６が、ポンプモータ４０の作動を制御し、ポンプモータ４０と制御回路５６とがポンプ３８を駆動する駆動装置を提供する。バッテリ４２が電力を制御回路５６に供給する。制御回路５６は、電力をポンプモータ４０に供給するモータコントローラを含む。

本実施形態では、制御回路５６は、ユーザが器具１０のハンドル１２のボタン１８を押したときに発生される信号を受信する。代わりにまたは加えて、制御回路５６は器具１０内に配置されたセンサにより発生される信号、又はディスプレイ若しくはパーソナルデバイス等のリモート装置から受信される信号を受信してもよい。簡潔のために、以下の説明では、制御回路５６は、ユーザがボタン１８を押したときに発生される信号を受信する。

器具１０は、ハンドル１２に対して、ステム２０、したがって毛支持部２６の動きを駆動するための駆動機構を備える。この駆動機構は、伝達ユニットと、伝達ユニットを駆動してステム２０をハンドルに対して動かすための駆動ユニットとを備える。駆動ユニットは、ハンドル１２の本体１６内に配置された駆動モータ７２を備える。制御回路５６は、駆動モータ７２に電力を供給するモータコントローラを含む。ボタン１８は、駆動モータ７２を作動および不作動にするために使用することもでき、例えば、ボタン１８をプリセット時間内に所定の回数だけ押すことにより、清掃セッションを開始させ、続いて停止させることができる。あるいは、別個のボタン（図示せず）を、駆動モータ７２を作動および不作動にするために設けることもできる。伝達ユニットは、駆動ユニットによって駆動され、ハンドル１２に対して振動するシャフトを含む。駆動ユニットは、好ましくは、シャフトを振動させるように構成され、シャフトが、好ましくは２００から３００Ｈｚの範囲の周波数で、ハンドル１２の長手方向軸の周りを振動するようにするのが好ましい。清掃ツール１４のステム２０は、シャフトの先端に装着される。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、ポンプ組立体をより詳細に示す。ポンプ３８はポンプハウジングを備え、本実施形態では、ポンプハウジングは上部ハウジング部８０と下部ハウジング部８２とを備える。両ハウジング部は共に、回転ダイアフラム８４の円筒部を受け入れる円筒形キャビティを画定する。回転ダイアフラム８４のラジアルフランジは、ポンプハウジングとバルブハウジング８６との間に挟まれ、それらの間のシールを形成する。バルブハウジング８６は、第１の一方向弁４８および第２の一方向弁５４を収容し、ポンプ３８の流体入口３６および流体出口５２を規定する。本実施形態では、第１の一方向弁４８は、ばね式ボール逆止弁の形態であり、第２の一方向弁５４は、ダックビル弁の形態である。これらの弁は、円板の形をしたバルブリテーナ８８によってバルブハウジング８６内に保持される。

図５（ａ）～図５（ｃ）も参照すると、流体入口３６を介して流体を受け入れ、そこから流体が流体出口５２を介して放出される流体チャンバ９０が、回転ダイアフラム８４とバルブリテーナ８８との間に画定される。バルブリテーナ８８は、作動流体が流体入口４６から流体チャンバ９０に入り、流体チャンバ９０から流体出口５２へと出ることを可能にする開口を備える。

流体チャンバ９０の容積は、ピストンによる回転ダイアフラム８４の弾性変形によって変化する。ピストンは、ポンプハウジングに対して、したがって流体チャンバ９０に対して、直線方向に往復運動可能であり、流体チャンバ８４に流体を引き込み、続いて流体チャンバ８４からノズル３２に向かって流体を促す。ピストンは、ピストンヘッド９２を備え、ピストンヘッド９２は、回転ダイアフラム８４と係合する中央部分９４と、ポンプハウジングの軸方向に対向している壁９８と係合してバルブリテーナ８８に向かうピストンの動きを制限するように構成されたフランジ９６とを備える。ポンプハウジングは、フランジ９６の外周に配置されたタブ１０２を受け入れる複数のスロット１００を備え、ポンプハウジングに対するピストンの移動を案内し、位置合わせを維持する。タブ１０２とスロット１００の周壁との係合はまた、バルブリテーナから離れるピストンの動きを制限し、したがって流体チャンバ９０の最大容積を制限することができる。

ピストンは、ボルト１０６によってピストンヘッド９２に接続されたピストンシャフト１０４をさらに備える。ピストンシャフト１０４は、ピストンの直線運動の方向に沿って延在する。カム従動子１０８がピストンシャフト１０４に取り付けられ、ピストンをポンプ組立体の駆動装置に接続する。本実施形態では、カム従動子１０８は、ピストンシャフト１０４から半径方向外向きに延在する軸１１０に回転可能に取り付けられた軸受の形態である。

ポンプ３８はまた、駆動装置によるポンプ３８の作動中に発生される運動エネルギーを、エネルギー蓄積装置によって蓄積される位置エネルギーに変換するエネルギー蓄積装置を備える。本実施形態では、エネルギー蓄積装置は、ポンプハウジング内に設けられたばね１１２の形態である。ばね１１２は圧縮ばねである。図５（ｂ）に示すように、ばね１１２は、ピストンヘッド９２と係合する第１の端と、環状スラストプレート１１４の第１の面と係合する第２の端部とを有し、環状スラストプレート１１４は、ピストンがポンプハウジングに対して移動するとき、ポンプハウジング内の固定位置を維持するように、ポンプハウジングの内面に形成された溝内に保持されている。ばね１１２とスラストプレート１１４とのこの係合により、ばね１１２はピストンをバルブリテーナ８８の方に促す。

上述のように、駆動装置はポンプモータ４０を備える。ポンプモータ４０は、ポンプモータ４０によって回転される駆動シャフト１１６を含むロータを備える。ポンプモータ４０は、駆動シャフト１１６の回転軸がピストンシャフト１０４の長手方向軸と同一線になるよう構成される。ポンプモータ４０に接続された伝達機構１１８は、駆動シャフト１１６に接続された太陽歯車１２０、一次遊星歯車段１２２、出力キャリア１２６に取り付けられた二次遊星歯車段１２４、および２つの遊星歯車段を取り囲むリング歯車１２８を含む２段遊星歯車機構の形態である。

駆動プレート１３０は、ピストンの長手方向軸を中心とする回転のために伝達機構１１８の出力キャリア１２６に接続される。駆動プレート１３０は、ピストンシャフト１０４を取り囲むとともにピストンの長手方向軸と同一線上にある回転軸の周りを回転可能な環状のカム１３４に、駆動するピン１３２によって接続される。カム１３４は、カム１３４とスラストプレート１１４との間に配置されたスラスト軸受１３６によって、ピストンシャフト１０４に対して回転するように支持されている。カム１３４は、スラスト軸受１３６に面し、スラスト軸受１３６と係合する平坦な上面と、流体チャンバ９０とは反対側に面し、傾斜路１３８が形成されたプロファイルド下面とを備える。傾斜路１３８は、カム従動子１０８がばね１１２の付勢力の下で押し付けられるカムトラックを画定し、トラックに沿ってカム従動子１０８がカム１３４の回転とともにピストンの周りを移動する。

傾斜路１３８のプロファイルを図４に示す。傾斜路１３８は、カム１３４の回転軸の周りに延在し、傾斜路１３８の始点１４０が傾斜路１３８の終点１４２から角度的にも軸方向的にも離間されるようにする。ピン１３２は、傾斜路１３８の周りに配置される。傾斜路１３８に沿って延在する角度方向で測定される傾斜路１３８の始点１４０と終点１４２との間の角度間隔は、３６０°以下であり、本実施形態では、２７０°と３６０°との間である。傾斜路１３８は、傾斜路１３８の始点１４０から傾斜路１３８上の中間位置１４６まで、カム１３４の回転軸の周りに螺旋状に延在する比較的急な部分１４４を含む。比較的急な部分１４４は、その長さに沿って一定の勾配を有するが、カム従動子１０８を傾斜路１３８に沿って移動させるのに必要なトルクが比較的均一になるように勾配を変えることもできる。傾斜路１３８はまた、中間位置１４６から傾斜路１３８の終点１４２まで延在する比較的浅い勾配の部分１４８を含む。本実施形態では、比較的浅い勾配の部分１４８は実質的に平坦であり、すなわち、カム１３４の回転軸に対して実質的に直角に配置され且つカム１３４の上面と平行に構成される。

制御回路５６は、駆動装置を作動させて、ピストンに対するカム１３４の角度位置を制御するように構成されている。本実施形態では、制御回路５６は、カム１３４の角度位置を監視し、監視された角度位置に応じて駆動装置の作動を制御するように構成される。図３に示すように、磁石１５０がカム１３４に取り付けられ、カム１３４の回転軸の周りを一緒に移動する。センサ１５２、好ましくはホール効果センサが、ポンプ組立体に隣接して配置され、センサ１５に対する磁石１５０の位置に依存する信号を制御回路５６に出力する。センサ１５２は、ポンプ組立体に隣接して、またはその上に配置することができる制御回路５６上に取り付けることができる。代わりに、磁石１５０をピストンシャフト１０４に取り付け、センサ１５２が、ピストンの軸方向位置とともに変化する信号を出力し、制御回路５６が。該信号に応じて駆動装置の作動を制御するようにすることもできる。

図５（ａ）から図５（ｃ）では、ポンプ組立体は、流体チャンバ９０の作動流体の最初の充填に続いて、またはポンプ組立体からの作動流体の噴流の放出後の流体チャンバ９０の作動流体の補充に続いて採用される「プライミングされた」構成で示されている。流体チャンバ９０の作動流体の充填について、以下でより詳細に説明する。本構成では、カム１３４は、カム従動子１０８が傾斜路１３８の終点１４２に隣接する、傾斜路１３８の比較的浅い勾配の部分１４８の上に位置する位置にある結果、ピストンはバルブリテーナ８８から最大の軸方向距離に位置して流体チャンバ９０の容積を最大にする。本構成では、流体チャンバ９０に引き込まれる作動流体の最大量は、０．０４から０．２０ｍｌの範囲である。ポンプハウジングに対するピストンの位置を考慮すると、ばね１１２は、該ばね１１２に位置エネルギーが蓄えられる圧縮状態にある。

ユーザがハンドル１２のボタン１８を操作して、ノズル３２からの作動流体の噴流の送出を作動させると、制御回路５６がポンプモータ４０を作動させて、カム１３４を３６０度の回転運動に亘り回転させるとともに、カム従動子１０８を、傾斜路１３８の終点を越えて傾斜路１４０の始点１４０に向かう方向に移動させる。カム１３４がピストンの周りを回転すると、図６（ａ）から図６（ｃ）に示されるように、カム従動子１０８が傾斜路１３８の比較的浅い勾配の部分１４８に沿って傾斜路１３８の終点１４２まで動き始める。カム従動子１０８をカム１３４の下面に向かって押し付けるばね１１２の作用の下で、ピストンの周りのカム１３４の継続回転により、カム従動子１０８が傾斜路１３８の終点１４２を越えて移動し、傾斜路１３８の終点１４２と傾斜路１３８の始点１４０との間で延在する比較的急勾配のトラック１５４と係合する。図７（ａ）から図８（ｃ）を参照すると、このトラック１５４に沿ったカム従動子１０８の動きによって、ばね１１２が蓄積された位置エネルギーを用いて膨張して、流体出口５２からの作動流体の噴流を促進するようにポンプ３８を作動させることができる。

図８（ａ）から図８（ｃ）は、ポンプ組立体の「プライミングされていない」構成を示しており、この構成は、流体チャンバからの流体の噴流の放出の直後に採用される。図６（ａ）から図６（ｃ）に示す構成から、ピストンに対するカム１３４の回転はほとんどなかった。カム従動子１０８は、ここで、傾斜路１３８の始点１４０に位置する。流体チャンバ９０の容積は最小である。回転ダイアフラム８４の円筒部は、バルブリテーナ８８とピストンヘッド９２の中央部分９４との間に挟まれ、ピストンヘッド９２のフランジ９６はポンプハウジングの壁９８に突き合わされる。ばね１１２は、膨張した形状で位置しているが、カム従動子１０８をカム１３４に押し付ける力をピストンに加え続けるように十分に圧縮されている。

カム１３４がピストンの周りを回転し続けると、カム従動子１０８は傾斜路１３８に沿って図５（ａ）から図５（ｃ）に示す位置に向かって戻り始める。図９（ａ）から図１０（ｃ）は、ポンプ組立体がプライミングされた構成に戻るときに採用されるポンプ組立体の構成を示す。カム従動子１０８が傾斜路１３８に沿って移動すると、ピストンはばね１１２の付勢力に抗してバルブリテーナ８８から離れるように移動し、流体チャンバ９０の容積を増加させ、作動流体が流体入口３６を通って流体チャンバ９０に引き込まれる。ばね１１２は圧縮され、運動エネルギーを、圧縮されたばね９２によって蓄えられる位置エネルギーに変換する。カム１３４が図５（ａ）から図５（ｃ）に示す位置まで回転したとき、センサ１５２の出力から制御回路５６によって検出されると、制御回路５６はポンプモータ４０の動作を停止して、ユーザが再びハンドル１２のボタン１８を操作してノズル３２からの作動流体の噴流の送出を作動させるまで、ポンプ組立体をこのプライミングされた構成に維持する。ユーザがボタン１８を操作して流体の最初の噴流を放出させた後、次の噴流を放出させるためにポンプ組立体がプライミング構成に戻るのにかかる時間は、好ましくは０．２から０．６秒の範囲であり、好ましくは約０．３秒である。これにより、ポンプ組立体は約３Ｈｚの周波数で流体を放出するように動作させることができる。

Claims (17)

1. 歯清掃器具用のポンプ組立体であって、
   流体源に接続可能な流体入口および流体出口を有する流体チャンバ、及び前記流体チャンバに対して直線方向に移動可能な流体移送部材を含む容積式ポンプと、
   前記流体入口を通して前記流体チャンバ内に流体を引き込むよう前記ポンプを作動させるための駆動装置と、
   前記駆動装置による前記ポンプの作動中に発生される運動エネルギーを位置エネルギーに変換し、前記位置エネルギーを蓄積するためのエネルギー蓄積装置と、
   前記流体移送部材に対して回転するように前記駆動装置に接続されたカムであって、前記流体移送部材の周りに延在する傾斜路を備え、前記傾斜路は、前記直線方向に沿って前記傾斜路の始点から離間した終点を有している、カムと、
   前記傾斜路と係合するように前記流体移送部材に接続されたカム従動子と、を備え、
   前記カムが前記流体移送部材に対して移動するにつれて、前記カム従動子が、（ｉ）前記傾斜路に沿って移動し、流体を前記流体チャンバに引き込むよう前記ポンプを作動させて、（ii）前記傾斜路の前記終点を越えて移動すると、前記エネルギー蓄積装置が蓄積された位置エネルギーを使って、前記流体チャンバからノズルへの流体の噴流を促進するよう前記ポンプを作動させる、
   ポンプ組立体。
2. 前記エネルギー蓄積装置は、前記カム従動子を前記傾斜路に付勢する前記流体移送部材に力を加えるように構成されている、請求項１に記載のポンプ組立体。
3. 前記傾斜路は、前記流体チャンバとは反対側を向いている、請求項１または請求項２に記載のポンプ組立体。
4. 前記流体チャンバが満たされ、前記カム従動子が前記傾斜路の前記終点に隣接して位置する角度位置で前記カムの回転を停止するように、前記駆動装置を制御する制御回路を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のポンプ組立体。
5. 前記傾斜路は、前記傾斜路の前記始点から前記傾斜路の前記終点に向かって延在する比較的急勾配の部分を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のポンプ組立体。
6. 前記傾斜路の前記比較的急勾配の部分は、実質的に均一な勾配を有する、請求項５に記載のポンプ組立体。
7. 前記傾斜路は、前記傾斜路の前記終点に隣接して位置する比較的浅い勾配の部分を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のポンプ組立体。
8. 前記傾斜路の前記比較的浅い勾配の部分は、前記カムの回転軸に対して実質的に垂直である、請求項７に記載のポンプ組立体。
9. 前記駆動装置は、前記カム従動子が前記傾斜路の前記比較的浅い勾配の部分に位置する角度位置で前記カムの回転を停止するように構成されている、請求項７または請求項８に記載のポンプ組立体。
10. 前記傾斜路の前記始点は、前記傾斜路の前記終点から角度的に離間している、請求項１から９のいずれか一項に記載のポンプ組立体。
11. 前記カム従動子は、前記カムの回転軸に対して垂直に延在する軸に取り付けられた円形の軸受を備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のポンプ組立体。
12. 前記駆動装置は、モータと、前記モータと前記カムとの間に接続された伝達機構とを備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のポンプ組立体。
13. 前記モータは、前記カムの回転軸と同一線上にある軸の周りを回転可能なロータを備える、請求項１２に記載のポンプ組立体。
14. 前記伝達機構は、前記カムに直接接続された出力端を有するエピサイクリックギアボックスを備える、請求項１２または請求項１３に記載のポンプ組立体。
15. 前記エネルギー蓄積装置は、前記流体移送部材と係合するように配置されている、請求項１から１４のいずれか一項に記載のポンプ組立体。
16. 前記エネルギー蓄積装置はばねを備える、請求項１から１５のいずれか一項に記載のポンプ組立体。
17. ハンドルと、
    作動流体を貯蔵するための流体リザーバと、
    前記流体リザーバから作動流体を受け取り、作動流体の噴流を使用者の口腔に放出するための流体送出システムと、を備え、
    前記流体送出システムは、請求項１から１６のいずれか一項に記載のポンプ組立体を備えている、
    歯治療器具。

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