JP7467005B2 - 液体噴出器 - Google Patents

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Description

本発明は、液体噴出器に関する。
従来の液体噴出器には、噴出ヘッドの押下げによってポンプを動作させることによって、容器内の液体を、液滴として吐出可能な液体噴出器がある(例えば、特許文献1参照。)。
特開2012-158360号公報
一方、近年、例えば、化粧品の分野では、マイクロバブルの技術が脚光を浴びつつある。しかしながら、上記従来の液体噴出器は、容器内の液体を、マイクロバブルなどの微細な泡を含有させた液滴として、噴出させることが困難である。
本発明は、液体を微細な泡を含有した液滴として、供給可能な液体噴出器を提供することである。
本発明に係る液体噴出器は、容器に対して取付可能なポンプと、前記ポンプからの液体を噴出可能な噴出ヘッドと、を備えており、前記噴出ヘッドは、噴出孔と、スピン溝と、前記噴出孔を取り囲んでいるとともに前側に突出している筒壁と、を備えており、前記ポンプは、前記筒壁の内部空間にサックバックを生じさせる、ポンプであり、前記サックバックによって生じるサックバック量が前記筒壁の内部空間の体積よりも大きい。
本発明に係る液体噴出器において、前記ポンプは、吸入口が下方に形成されている下部シリンダと、排出口が上方に形成されている上部シリンダと、前記下部シリンダの内側に配置されているとともに上下方向に延在しているプランジャと、前記プランジャを挿入可能な貫通路が形成されているとともに前記排出口を封止可能な中空シャフトを備えている下部ピストンと、を備えており、前記下部ピストンが前記プランジャに対して上方に移動することによって前記筒壁の内部空間にサックバックを生じさせる、ポンプであるものとすることができる。
本発明に係る液体噴出器において、前記筒壁の内径深さは、4mm以上、10mm以下であることが好ましい。
本発明に係る液体噴出器において、前記筒壁は、筒壁エレメントとして、前記噴出ヘッドに対して別体に取り付けられていることが好ましい。
本発明に係る液体噴出器において、前記液体は、液体化粧品であることが好ましい。
本発明によれば、液体を微細な泡を含有した液滴として、供給可能な液体噴出器を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る、液体噴出器であって、当該液体噴出器の初期状態が容器に取り付けられた状態を、図面右側を軸線方向断面で示す側面図である。 図1の拡大図である。 図1の液体噴出器であって、当該液体噴出器の噴出時を軸線方向断面で示す断面図である。 図1の液体噴出器であって、当該液体噴出器の噴出終了時を軸線方向断面で示す断面図である。 図1の液体噴出器であって、当該液体噴出器の液体吸入時(サックバック時)を軸線方向断面で示す断面図である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る、液体噴出器について説明をする。なお、図中、符号O1は、上下方向に延在する軸線である。また、符号O2は、軸線O1に対して直交する噴出軸線である。本実施形態では、前後方向とは、噴出軸線O2に対して平行な方向をいう。
図1を参照すれば、符号1は、本発明の一実施形態に係る、液体噴出器である。液体噴出器1は、容器4に対して取付可能なポンプ2と、ポンプ2からの液体Lを噴出可能な噴出ヘッド3と、を備えている。噴出ヘッド3は、噴出孔3aと、スピン溝G3と、噴出孔3aを取り囲んでいるとともに前側に突出している筒壁31と、を備えている。ポンプ2は、筒壁31の内部空間S31にサックバックを生じさせる、ポンプである。図5を参照すれば、前記サックバックによって生じるサックバック量VSは、筒壁31の内部空間S31の体積V31よりも大きい(VS>V31)。ここで、「サックバック」とは、噴出ヘッド31内に残留した液体のうち、少なくとも、筒壁31の内部空間S31内に残留した液体の体積分だけ、当該液体をポンプ2内に引き込むことができる機能をいう。
図1を参照すれば、本実施形態において、筒壁31は、筒壁エレメント3Eとして、噴出ヘッド3に対して別体に取り付けられている。本実施形態では、噴出ヘッド3は、筒壁エレメント3Eと、ヘッド本体33と、を備えている。ヘッド本体33は、ポンプ2に取り付けられている。ヘッド本体33には、連通口A2に通じる内部通路r0が形成されている。
筒壁エレメント3Eは、筒壁31と、装着部32と、を備えている。装着部32は、ヘッド本体33に取り付けられているとともに噴出孔3aが形成されている。
さらに、本実施形態では、ヘッド本体33と筒壁エレメント3Eの装着部32との間には、前後方向周りに間隔を置いて配置されている複数の隙間通路r3と、噴出孔3aの後側に配置されているとともに噴出孔3aに通じている隙間空間S3と、が形成されている。
図2を参照すれば、隙間通路r3は、前後方向に延在しているとともに内部通路r0に通じている第1隙間通路r31と、前後方向に対して直交する方向に延在しているとともに第1隙間通路r31を隙間空間S3に通じさせている第2隙間通路r32と、を備えている。
本実施形態では、第2隙間通路r32は、筒壁エレメント3Eに形成されているスピン溝G3によって構成されている。また、本実施形態では、隙間空間S3は、筒壁エレメント3Eに形成されている凹部3nによって構成されている。本実施形態では、装着部32が、中空の装着部本体32aと、当該装着部本体32aの前端を封止する前端仕切壁32bと、からなる。本実施形態では、筒壁エレメント3Eは、装着部32の前端仕切壁32bから筒壁31を前側に向かって突出させている。したがって、本実施形態では、噴出孔3aは、装着部32の前端仕切壁32bを前後方向に貫通している。また、本実施形態では、スピン溝G3及び凹部3nは、装着部32の前端仕切壁32bの後端面に形成されている。ただし、本発明によれば、筒壁31が、中空(筒状)の筒壁本体(本実施形態の、「筒壁31」に相当。)と、当該筒壁本体の後端を封止する後端仕切壁(本実施形態の、「前端仕切壁32b」に相当。)と、によって構成されているものとすることができる。この場合、筒壁エレメント3Eは、筒壁31の後端仕切壁から中空(筒状)の装着部32を後側に向かって突出させていることになる。したがって、この場合、噴出孔3aは、筒壁31の後端仕切壁を前後方向に貫通していることになる。また、この場合、スピン溝G3及び凹部3nは、筒壁31の後端仕切壁の後端面に形成されていることになる。
本実施形態において、装着部32の前端仕切壁(筒壁31の後端仕切壁)32bの後端面には、複数のスピン溝G3が形成されている。本実施形態では、スピン溝G3は、装着部32の前端仕切壁(筒壁31の後端仕切壁)32bの後端面において、噴出軸線O2の周りを放射状に広がるように設けられている。また、本実施形態では、スピン溝G3と凹部3nとは、互いに連通している。ただし、本発明によれば、スピン溝G3は、凹部3nを省略することによって、噴出孔3aに直結させることもできる。さらに、本実施形態において、ヘッド本体33には、スピン溝G3に連なる溝部G1が形成されている。溝部G1は、内部通路r0に通じている。本実施形態では、溝部G1は、筒壁エレメント3E(装着部32)とともに第1隙間通路r31を構成している。溝部G1は、ヘッド本体33に形成された柱状部33aの前端面に向かって、当該柱状部33aの外周面を前後方向に沿って延びている。これによって、ポンプ2によって溝部G1によって圧送された液体Lは、スピン溝G3を通過することによって旋回流となったのち、凹部3nに流入する。そして、凹部3nに流入した液体Lは、噴出孔3aを通して、外界に噴出させることができる。ただし、スピン溝G3と凹部3nとは、柱状部33aの前端面に形成することもできる。
噴出ヘッド3の噴出孔3aにスピン溝G3が形成されていることによって、噴出孔3aから噴出した直後の液体Lは、霧状に噴霧される。本実施形態では、さらに噴出ヘッド3に、噴出孔3aを取り囲む筒壁31が形成されていることによって、噴出孔3aから噴出した直後の霧粒Dfは、筒壁31に衝突することによって、霧粒Dfよりも大きな液滴DLとなる。この液滴DLは、霧状に噴出した霧粒Dfが集まって形成された液滴であるため、微細な泡MB(以下、「微細泡MB」ともいう。)を含有している。
また、図1を参照すれば、ポンプ2は、吸入口A1が下方に形成されている下部シリンダ21と、連通口A2が上方に形成されている上部シリンダ22と、下部シリンダ21の内側に配置されているとともに上下方向に延在しているプランジャ23と、プランジャ23を挿入可能な貫通路r24が形成されているとともに連通口A2を封止可能な中空シャフト24aを備えている下部ピストン24と、を備えている。本実施形態では、ポンプ2は、下部ピストン24がプランジャ23に対して上方に移動することによって、筒壁31の内部空間S31にサックバックを生じさせる。これによって、筒壁31の内部空間S31内に残留した液体をポンプ2に回収させることができる。また、本実施形態において、こうしたサックバックは、筒壁31からの液だれ防止に効果を発揮する。
本実施形態では、ポンプ2はさらに、下部シリンダ21の吸入口A1に取り付けられているパイプPを備えている。パイプPは、容器4に充填されている液体Lを吸入口A1に導入させることができる。
さらに本実施形態では、ポンプ2は、容器4の口部41に取り付けられている装着筒25を備えている。本実施形態では、装着筒25は、容器4の口部41に対して螺合させることによって取り付けられている。ただし、装着筒25の取付手段は、螺合に限定されるものではない。本実施形態では、装着筒25には、下部シリンダ21が固定されている。本実施形態では、下部シリンダ21は、装着筒25に固定されている状態で、当該装着筒25から上下方向下側に向かって突出している。下部シリンダ21は、環状のシール部材26を介して容器4の口部41に取り付けられている。下部シリンダ21は、容器4の口部41に取り付けられている状態で、容器4の口部41を通して上下方向下側に向かって垂下している。
また、本実施形態では、装着筒25はさらに、筒状部25aを備えている。本実施形態では、筒状部25aの内側には、上部シリンダ22が摺動可能に配置されている。本実施形態では、上部シリンダ22は、ステムとしても機能している。本実施形態では、上部シリンダ22は、噴出ヘッド3に固定されている固定筒22aを備えている。本実施形態では、固定筒22aは、上部シリンダ22から上下方向上側に向かって延在している。本実施形態では、固定筒22aは、連通口A2をヘッド本体33の内部通路r0に連通させるように、当該ヘッド本体33に固定されている。
また、本実施形態では、ポンプ2は、吸入弁27を備えている。吸入弁27は、下部シリンダ21の内側に吸入口A1を開閉可能に配置されている。本実施形態では、吸入弁27は、ボール弁である。ただし、吸入弁27は、下部シリンダ21の内側に生じた負圧によって開放可能な逆止弁であれば、ボール弁に限定されない。
プランジャ23は、下部シリンダ21の内側に位置決めされている。プランジャ23は、吸入弁27よりも上側に位置している。プランジャ23は、吸入弁27よりも上側の位置から上下方向上側に向かって延在している。プランジャ23は、シャフト23aを備えている。シャフト23aは、下部ピストン24に形成されている貫通路r24に配置されている。シャフト23aは、下部ピストン24の内側に形成されている環状シール部24Sによって、当該下部ピストン24の内側に摺動可能に配置されている。
下部ピストン24は、下部シリンダ21の内側に摺動可能に配置されている。ポンプ2には、下部シリンダ21と、プランジャ23と、下部ピストン24と、によって、第1充填空間S21が形成されている。第1充填空間S21には、吸入口A1から流入した液体Lが充填される。
さらに、本実施形態では、ポンプ2は、スプリング28を備えている。スプリング28は、下部シリンダ21の内側に配置されているとともに下部シリンダ21と下部ピストン24との間に介在している。本実施形態では、スプリング28は、上部ピストン29とともに、下部ピストン24を下部シリンダ21に対して弾性的に支持している。
また、本実施形態では、ポンプ2は、上部ピストン29を備えている。上部ピストン29は、下部ピストン24の中空シャフト24aに固定されているとともに上部シリンダ22の内側に摺動可能に配置されている。ポンプ2には、上部シリンダ22と、下部ピストン24と、上部ピストン29と、によって、第2充填空間S22が形成されている。本実施形態では、下部ピストン24の中空シャフト24aには、環状シール部24sよりも下側に貫通孔A24が形成されている。貫通孔A24は、上下方向に延在している貫通路r24に対して直交している方向(径方向)に延在している。さらに本実施形態では、下部ピストン24の中空シャフト24aには、上下方向に延在している外周溝G24が形成されている。外周溝G24は、貫通路r24とともに、第1充填空間S21と第2充填空間S22とを連通させている。
図1~図5を参照すれば、液体噴出器1は、以下の手順で動作させることができる。
(流通時:初期状態)
図1を参照すれば、液体噴出器1の初期状態は、図示のとおりである。液体噴出器1は、例えば、二点鎖線で示すオーバーキャップCを装着した状態で流通される。図1では、液体噴出器1は、液体Lが充填された容器4を取り付けた状態で示されている。本発明によれば、容器4を取り外した状態、又は、容器4とともにオーバーキャップCを取り外した状態で流通させることができる。
(噴出時:噴出ノズルを押し下げ途中の状態)
図3を参照すれば、液体噴出器1の操作直後は、図示のとおりである。図1の初期状態から、オーバーキャップCを取り外し、次いで、噴出ヘッド3を押し下げたとき、下部ピストン24が下方に移動することによって、第1充填空間S21内に充填された液体Lは加圧される。これによって、第1充填空間S21に充填された液体Lは、プランジャ23のシャフト23aと下部ピストン24との間の隙間を通って、当該下部ピストン24に形成されている貫通孔A24から外周溝G24を経て、第2充填空間S22に圧送される。第2充填空間S22に液体Lが圧送されることによって、上部ピストン29は、プランジャ23に対して下部ピストン24とともに下方に移動する。これによって、下部ピストン24の中空シャフト24aは、上部シリンダ22に形成された連通口A2を開放する。すなわち、噴出ヘッド3を押し下げたとき、噴出ヘッド3の噴出孔3aは、連通口A2を介して、第2充填空間S22に連通する。したがって、第2充填空間S22に圧送された液体Lは、連通口A2を介して、噴出ヘッド3の内部通路r0に圧送される。
さらに、図2を参照すれば、内部通路r0に圧送された液体Lは、第1隙間通路r31(溝G1)を経て、第2隙間通路r32(スピン溝G3)から、隙間空間S3(凹部3n)を通って噴出孔3aから霧状に噴出させることができる。さらに、本実施形態では、噴出孔3aから霧状に噴出させた霧粒Dfは、筒壁31と衝突することによって、微細泡MBを含有した液滴DLとして、筒壁31から噴出させることができる。
(噴出終了時:噴出ノズルを押し切った状態)
図4を参照すれば、噴出ヘッド3を下方に押し切ると、下部ピストン24は、下部シリンダ21の内側に形成されている逃げ溝G21に到達することによって、下部ピストン24と下部シリンダ21との間に隙間を形成する。これによって、第2充填空間S22内の残液を下部シリンダ21に形成されている貫通孔A21から排出することができる。すなわち、噴出ヘッド3を下方に押し切ると、第2充填空間S22内の残液を容器4内に回収することができる。このとき、下部ピストン24は、スプリング28の弾性力(復元力)によってプランジャ23に対して上方に移動し、上部シリンダ22の連通口A2を中空シャフト24aによって封止する。これによって、筒壁31からの噴出を完了する。
(吸入時:噴出ヘッドの押し下げを解除して初期位置に復元した状態)
図4を参照すれば、噴出ヘッド3を押し切ったとき、噴出ヘッド3の押下げによって下部ピストン24がプランジャ23に対して下方に移動した分、下部ピストン24の貫通路24rに形成されていたプランジャ23との間の空間ΔS(図5参照。)が減少している。
これに対し、図5を参照すれば、噴出ヘッド3の押下げを解除すると、下部ピストン24は、スプリング28の弾性力(復元力)によって、プランジャ23に対して上下方向上側に移動する。このとき、噴出ヘッド3は、下部ピストン24の中空シャフト24aが下部シリンダ21を押し上げることによって、下部ピストン24とともにプランジャ23に対して上下方向上側に移動する。これによって、図5に示すように、噴出ヘッド3の押下げによって下部ピストン24がプランジャ23に対して下方に移動した分だけ減少していた空間ΔSが復元される。本実施形態では、空間ΔSの体積がサックバック量VSに相当する。したがって、噴出ヘッド3の押し下げを解除すれば、噴出ヘッド3の筒壁31の内部空間S31に残存した液体は、空間ΔSが復元されることによって、下部ピストン24の貫通路24rを通って、第1充填空間S21に回収することができる。
ところで、従来の、液滴を噴出させる液体噴出器の構造では、微細泡MBを含有させた液滴DLとして、液体Lを噴出させることが困難であった。一方、液体Lを霧粒Dfとして噴出させる液体噴出器の場合、その霧粒Df内に微細泡MBを含有させることは比較的容易であるものの、当該霧粒Dfは霧状に拡散してしまうという問題があった。この場合、液体Lに無駄が多い。
これに対し、本実施形態によれば、図2を参照すれば明らかなように、霧粒Dfを筒壁31に衝突させることによって、容器4に充填された液体Lを、微細泡MBを含有させた液滴(霧粒Dfは除く)DLとして噴出させることができる。これよって、液体Lを無駄なく、微細泡MBを含有させた液滴DLとして噴出させることができる。
一方、前回噴出させた液滴DLが筒壁31内に残存している場合、次回の噴出の際に、効果的に霧粒Dfを生成できないことから、微細泡MBの含有量が減少してしまうことが考慮される。
これに対し、液体噴出器1では、ポンプ2は、サックバック量VSが筒壁31の内部空間S31の体積V31よりも大きくなるように構成されている。これによって、噴出ヘッド3の押下げを解除すると、図5に示すように、下部ピストン24がプランジャ23に対して上下方向上側に移動することによって、噴出ヘッド3の押下げによって減少していた空間ΔSが復元される。本実施形態では、空間ΔSの体積VSは、筒壁31の内部空間S31の体積V31よりも大きい(VS>V31)ことから、筒壁31の内部空間S31に残存した液体を、余すところなく回収することができる。
したがって、液体噴出器1によれば、噴出ヘッド3の押下げ及びその解除を繰り返すことによって、ポンプ動作を行っても、液体Lを、微細泡MBを含有した液滴DLとして、供給可能な液体噴出器を提供することができる。
また、本実施形態では、サックバック機構は、下部ピストン24がプランジャ23に対して上方に移動することによってサックバックを生じさせている。この場合、噴出ヘッド3の押下げ後の当該噴出ヘッド3の復帰時に、筒壁31の内部空間S31に残留した液体を容易にかつ安定的に、ポンプ2内にサックバック(回収)することができる。ただし、サックバック機構は、これに限定されるものではない
また、図2を参照すれば、筒壁31の内径φ31は、噴出軸線O2に沿って等しい径である。さらに、図2には、筒壁31の内径深さ31Lを示す。内径深さ31Lは、筒壁31の前端面と、装着部32の前側仕切壁32bの前端面との間の、噴出軸線O2に沿った深さ(長さ)である。
本実施形態では、筒壁31の内径深さL31は、4mm以上、10mm以下であることが好ましい。本実施形態では、筒壁31の内径深さL31は、4mmである。また、本実施形態では、筒壁31の内部空間S31の体積V31は、0.007cc(ml)である。本発明によれば、ポンプ2によるサックバック量VSは、内部空間S31の体積V31よりも大きく、本実施形態では、当該サックバック量VSは、0.008cc(ml)である。筒壁31の内径深さL31が4mm未満の場合、筒壁31の内径深さL31が浅い(短い)ため、筒壁31から噴出される液体は、霧粒Dfの状態のままに維持されてしまうことが懸念される。これに対し、本実施形態では、筒壁31の内径深さL31は、4mmであることから、微細泡MBを含有した液滴DLを安定的に噴出させることができる。また、筒壁31の内径深さL31を10mmとした場合、内部空間S31の体積V31は、0.16mlとなるときがある。一方、内部空間S31の体積V31が0.16mlを超える場合、本発明に従えば、サックバック量VSも当然、0.16mlを超えることになる。しかしながら、一般的な液体噴出器に採用されるポンプにおいて、0.16mlを超えるサックバック量VSを得ようとすると、ポンプ内のサックバック構造が大きくなり過ぎる問題を生じることが懸念される。さらに、内径深さL31が10mmを超える場合、サックバックの際に、筒壁31の内壁に液体が残り易い傾向があり、結果的に、残液の問題が依然として残ることが懸念される。したがって、本実施形態では、筒壁31の内径深さL31は、10mm以下であることが好ましい。
また、本実施形態において、筒壁31は、筒壁エレメント3Eとして、噴出ヘッド3に対して別体に取り付けられている。この場合、筒壁エレメント3Eをヘッド本体33に組み付けるだけの容易な作業によって、筒壁31を備えた噴出ヘッド3を容易に製造することができる。
また、液体噴出器1によって噴出可能な液体Lには、様々な液体を採用することができる。本実施形態では、液体Lは、液体化粧品である。この場合、液体化粧品として、使用者に対してマイクロバブルを含有した液滴DLを供給することができる。液体化粧品としては、例えば、化粧水などを採用することができる。この場合、例えば、浸透性の高い液体化粧品を供給することができる。したがって、液体噴出器1は、液体Lとして液体化粧品を採用した場合に有効である。
なお、液体Lは、界面活性剤を含有しない液体であることが好ましい。また、液体Lは、アルコール成分が少ない液体(例えば、アルコール成分の含有量が液体Lに対して10%以下)が好ましく、より好ましくは、アルコール成分を含まない液体とする。これは、液体Lに含有するアルコール成分が高いほど、液滴DL内に生成された微細泡MBを維持し難いためである。
また、微細泡MBとしては、例えば、マイクロバブルが挙げられる。ここで、マイクロバブルは、ISO 20480-1:2017に準拠し、気泡径が1μm以上、100μm以下の泡である。
上述したところは、本発明の例示的な実施形態を説明したものであり、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で様々な変更を行うことができる。また、本実施形態では、液体噴出器1は、全ての部材が樹脂で構成されたオール樹脂製の液体噴出器であるが、吸入弁27及びスプリング28は、金属で形成することができる。また、ポンプ2は、サックバック機能を有するポンプであれば、本実施形態に係るポンプ2に限定されない。すなわち、ポンプ2は、サックバック機能を有するものであれば、様々なポンプを採用することができる。
1:液体噴出器, 2:ポンプ, 21:下部シリンダ, 22:上部シリンダ, 23:プランジャ, 24:下部ピストン, 24a:中空シャフト, 3:噴出ヘッド, 3a:噴出孔, 3E:筒壁エレメント, 31:筒壁, 32:装着部, MB:微細泡, DL:液滴, Df:霧粒, G3:スピン溝, L:液体, L31:筒壁の内径深さ, S31:筒壁の内部空間, VS:サックバック量, V31:内部空間の体積

Claims (4)

  1. 容器に対して取付可能なポンプと、
    前記ポンプからの液体を噴出可能な噴出ヘッドと、を備えており、
    前記噴出ヘッドは、噴出孔と、スピン溝と、前記噴出孔を取り囲んでいるとともに前側に突出している筒壁と、を備えており、
    前記ポンプは、前記筒壁の内部空間にサックバックを生じさせる、ポンプであり、
    前記噴出ヘッドは、筒壁エレメントと、ヘッド本体と、を備えており、
    前記筒壁エレメントは、前記筒壁と、装着部と、を備えており、
    前記装着部は、前記ヘッド本体に取り付けられているとともに前記噴出孔が形成されており、
    前記筒壁は、前記装着部から前側に向かって突出しており、
    前記スピン溝は、前記筒壁エレメントの前記装着部と前記ヘッド本体との間に形成されているとともに、前記噴出孔を通して前記筒壁の内部空間に通じており、
    前記サックバックによって生じるサックバック量が前記筒壁の内部空間の体積よりも大きい、液体噴出器。
  2. 前記ポンプは、吸入口が下方に形成されている下部シリンダと、連通口が上方に形成されている上部シリンダと、前記下部シリンダの内側に配置されているとともに上下方向に延在しているプランジャと、前記プランジャを挿入可能な貫通路が形成されているとともに前記連通口を封止可能な中空シャフトを備えている下部ピストンと、を備えており、
    前記下部ピストンが前記プランジャに対して上方に移動することによって前記筒壁の内部空間にサックバックを生じさせる、ポンプである、請求項1に記載された液体噴出器。
  3. 前記筒壁の内径深さは、4mm以上、10mm以下である、請求項1又は2に記載された液体噴出器。
  4. 前記液体は、液体化粧品である、請求項1~のいずれか1項に記載された液体噴出器。
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