KR100495527B1 - 최소 크기의 예압식 디스펜서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 최소 크기의 예압식 디스펜서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실린더 부재에 상향 복원력을 제공하는 스프링을 실린더의 바깥쪽에 위치시키고, 펌핑 과정에서 하우징 내부 하단의 유입 돌기부가 상기 실린더 부재와 맞물릴 수 있도록 함으로써, 전체적인 펌프의 크기가 매우 작고, 그에 따라 1 회 펌핑량도 종래의 디스펜서에서는 이룰 수 없는 소량의 분출이 가능하며, 예압 능력이 더욱 우수한 디스펜서를 제공한다.

Description

최소 크기의 예압식 디스펜서 {Precompression Dispenser Of Minimum Size}

본 발명은 최소 크기의 예압식 디스펜서에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실린더 부재에 상향 복원력을 제공하는 스프링을 실린더의 바깥쪽에 위치시키고, 펌핑 과정에서 하우징 내부 하단의 유입 돌기부가 상기 실린더 부재와 맞물릴 수 있도록 함으로써, 전체적인 펌프의 크기가 매우 작고, 그에 따라 1 회 펌핑량도 종래의 디스펜서에서는 이룰 수 없는 소량의 분출이 가능하며, 예압 능력이 더욱 우수한 디스펜서를 제공한다.

디스펜서는 용기의 입구에 장착되어 필요에 따라 버튼을 압축하여 용기내에 담겨있는 액체를 분사하는 수동식 소형 펌프를 말한다. 이러한 디스펜서는 화장품, 의약품, 기호품 등의 분사에 많이 사용되고 있으며, 다양한 형태가 개발되어왔다.

그 중에서 예압식 디스펜서는 버튼을 압축하여 펌프내에 유입된 액체를 우선 압축하고 다음 단계의 압축에서 버튼의 노즐을 통해 분사시키는 장치를 말한다. 이러한 예압식 디스펜서 역시 다양한 구조가 개발되어있는데, 그 중 대표적인 구조를 살펴보면, 디스펜서 본체를 용기의 출구에 밀봉된 상태로 체결하는 캡; 상기 캡에 체결되어 액체의 흐름을 유도하며 내부 하단에 하부 실린더가 일체로서 형성되어있는 하우징; 상기 하우징의 내면을 따라 상하 왕복운동을 하며, 내부에 수직 관통로가 형성되어있는 피스톤 부재; 상부의 로드가 상기 관통로에 삽입되며, 상기 하부 실린더와 대응되는 위치에 상부 실린더가 일체로서 형성되어있는 개폐 부재 등으로 구성되어있다. 개폐 부재에 상향 복원력을 제공하는 스프링은 개폐 부재의 상부 실린더와 하우징의 하부 실린더 사이에 장착되는데, 더욱 구체적으로는 상부 실린더의 내부와 하부 실린더의 내부에 삽입되며, 스프링의 장착을 용이하게 하고 피스톤의 상하 운동을 안내하기 위하여, 하부 실린더의 안쪽에는 스프링에 삽입되는 유입 돌기부가 아래로부터 형성되어있다.

이러한 구조의 예압식 디스펜서의 작동 원리는 잘 알려져 있는데, 이를 약술하면 다음과 같다. 버튼에 힘을 가하지 않은 상태에서는, 개폐 부재의 상부 실린더가 하우징의 하부 실린더로부터 분리되어있고, 개폐 부재의 로드가 피스톤 부재의 관통로를 막음으로써, 관통로는 밀폐되어 있다. 그러나, 버튼에 압축력을 가하면, 로드에 의해 관통로가 밀폐된 상태로 피스톤 부재가 하강하고, 상부 실린더의 하단부는 하부 실린더의 외면에 밀착된 상태로 하강하게 되어, 하우징의 내부공간이 밀폐되면서 가압되게 된다. 이러한 가압 과정을 예압 단계로 부른다. 개폐 부재의 계속적인 하강에 의해 내부공간의 가압력이 스프링의 압력을 이겨내면, 개폐 부재의 약간의 하강에 의해 관통로가 개봉되면서 액체의 토출이 일어나게 된다. 어느 정도의 토출이 행해진 후에는 관통로는 로드에 의해 다시 밀폐됨으로써 펌핑이 완료된다. 반대로, 버튼에 가해진 압축력을 제거하면, 상부 실린더의 하단부가 하부 실린더의 외면에 밀착된 상태로 스프링의 복원력에 의해 개폐 부재가 상승하게 되어, 하우징 내부공간의 압력저하가 발생하게 된다. 계속적인 상승에 의해 상부 실린더가 하부 실린더로부터 이격되면, 저하된 압력을 보충하기 위하여 유입 돌기부를 통해 액체가 하우징 내부공간으로 유입되게 된다.

한편, 생활을 질이 향상됨에 따라 더욱 다양한 제품들이 개발되고 있고, 제품의 형상을 더욱 미려하게 하기 위한 수단의 하나로서, 용기의 상부에 장착되는 디스펜서의 크기를 더욱 작게 만들려는 노력이 행해지고 있다. 이와 더불어, 펌핑 작업이 더욱 부드럽게 행해질 수 있는 디스펜서에 대한 요구도 커지고 있다.

그러나, 종래의 디스펜서는 그것의 구조적 한계로 인하여 더욱 작은 크기로의 축소가 불가능하다. 즉, 종래의 구조를 유지하면서 경제적인 규모로 생산될 수 있는 디스펜서의 최소 펌핑량은 약 75 mcl(0.075 ㏄) 정도이다. 즉, 70 mcl 이하의 펌핑량을 갖는 디스펜서를 제작할 수 없다. 동일한 구조로서 단지 각 부품의 크기를 작게 만들 경우에는 대량 생산을 위한 조립 공정에 한계가 있고, 그에 따라 제조비용이 크게 상승하는 문제점이 있다. 또한, 동일한 구조로서 단지 각 부품의 크기를 작게 만드는 경우에는 액체의 흐름이 방해를 받아 펌핑이 용이하지 않은 문제점도 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 일거에 해결하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 목적은, 별도의 하부 실린더없이 유입 돌기부만으로 형성된 하우징 내부 하단부와, 하강시 상기 유입 돌기부의 외면에 실린더 부재의 하단부가 밀착될 수 있도록 되어있는 개폐 부재로 구성되어있어서, 전체적인 하우징의 크기 및 1 회 펌핑량을 최소로 한 예압식 디스펜서를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 개폐부재에 상승 복원력을 제공하는 스프링이 개폐부재의 실린더 외부에 장착되도록 구성함으로써, 전체적인 하우징의 크기를 최소로 할 뿐만 아니라, 액체의 흐름을 원활히 하여 펌핑을 용이하게 하는 예압식 디스펜서를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 예압식 디스펜서는, 1 차 압축에 의해 하우징 내부공간의 액체를 예압하고, 2 차 압축에 의해 가압된 액체를 토출하는 디스펜서로서,

디스펜서 본체를 용기의 출구에 밀봉된 상태로 체결하는 캡;

상기 캡에 체결되어 액체의 흐름을 유도하며, 내부의 하단에 유입 돌기부가 일체로서 형성되어있는 하우징;

상기 하우징의 내면을 따라 상하 왕복운동을 하고, 내부에 수직 관통로가 형성되어있으며, 상기 관통로의 하단 입구에 하기 개폐 부재의 로드 상단이 밀착되도록 형성되어있는 피스톤 부재;

상기 관통로의 하단 입구에 밀착되는 원추형 로드가 상부에 형성되어있고, 하강시 상기 유입 돌기부의 외면을 따라 밀착된 상태로 하강하는 실린더가 일체로서 하부에 형성되어있으며, 상기 하우징과 접하는 측면에 다수의 유도 리브가 형성되어있는 개폐 부재; 및,

상기 하우징의 내부 하단부와 상기 유도 리브 사이에 장착되어 개폐 부재에 상승 복원력을 제공하는 스프링을 포함하는 것으로 구성되어있다.

따라서, 본 발명에 따른 예압식 디스펜서는 종래의 예압식 디스펜서와 비교하여 하나의 실린더만으로도 작동이 가능하고, 전체적인 형상을 더욱 작게 제작하는 것이 가능하므로, 1 회 펌핑량이 70 mcl(0.070 ㏄) 이하, 예시적으로는 30 내지 70 mcl 정도의 최소형 예압 디스펜서를 제공할 수 있다.

본 발명의 예압 디스펜서의 특징은, 전체의 크기를 작게 제작하는 것을 가능하게 하고 유입 돌기부로부터 하우징 내부공간으로의 액체 유입을 용이하게 하여 작은 구조에도 불구하고 펌핑이 용이할 수 있도록, 하우징 내부 하단에 별도의 실린더가 형성되어있지 않고 유입 돌기부가 종래의 하부 실린더의 역할을 대신하며 스프링이 개폐 부재의 실린더의 바깥쪽에 장착되는 구조로 되어있다는 점이다.

상기 하우징은 바람직하게는 단면상으로 원형인 그것의 내측면을 따라 방사상으로 작은 축상 요철이 형성되어있다. 이러한 축상 요철은 펌핑 작업시 스프링의 위치를 고정시킴으로써 스프링이 실린더의 움직임을 방해하지 못하게 하고 액체의 흐름을 더욱 용이하게 한다.

상기 피스톤 부재는 바람직하게는 관통로의 직경을 일정하게 하고 관통로의 하단 입구가 하향으로 직경이 커지는 2 단 구조로 되어있다. 이러한 구조는 최소 크기의 예압식 디스펜서의 제작을 돕는다.

상기 개폐 부재는 바람직하게는 펌핑시 유입 돌기부의 외면에 밀착된 상태에서 하강할 수 있도록 실린더의 하단 내면에 밀봉 립이 형성되어있다. 따라서, 유입 돌기부와 실린더의 접촉면을 최소화하면서도 밀봉을 이룰 수 있으므로, 펌핑을 위한 버튼의 압축 과정이 용이할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 예압식 디스펜서의 수직 단면도가 도시되어있다.

도 1의 예압식 디스펜서(100)는, 액체를 담고 있는 용기(도시하지 않음)에 체결되는 캡(200), 캡(200)에 체결되어 액체의 흐름을 유도하는 원통형 하우징(300), 하우징(300)의 내면을 따라 상하 운동을 하는 피스톤 부재(400), 피스톤 부재(400)의 하단에 맞물린 상태로 움직이는 개폐 부재(500), 개폐 부재(500)에 상향 복원력을 제공하는 스프링(600), 피스톤(400)의 상단에 체결되는 버튼(700) 등으로 구성되어있다.

하우징(300)의 더욱 자세한 구조는 도 2를 참조하여 설명할 수 있는데, 용기로부터 액체가 유입되는 유입구(310)가 하단에 형성되어있고, 유입구(310)에 연속하여 유입 돌기부(320)가 내부 하단에 돌출되어있다. 하우징(300)의 측면 상부에는 작은 구멍(330)이 형성되어있는데, 이는 하우징(300)이 캡(200: 도 1 참조)에 체결된 상태에서 피스톤 부재(400: 도 1 참조)의 상하 운동시 캡(200)과 피스톤 부재(400) 사이에 형성된 밀폐된 공간의 압력 변이를 조절함으로써 원활한 펌핑 작업을 돕는다. 스프링(600: 도 1 참조)은 하우징 내측면(340)과 유입 돌기부(320) 사이에 위치하게 되는데, 펌핑시 스프링(600)의 위치를 고정하여 스프링(600)이 실린더(520: 도 4 참조)의 움직임을 방해하지 못하게 하고 액체의 흐름을 더욱 용이하게 하기 위하여, 하우징 내측면(340)을 따라 작은 축상 요철(350)이 형성되어있다. 축상 요철(350)은 단면상으로 원형인 하우징 내측면(340)을 따라 방사상으로 형성되어있다.

피스톤 부재(400)의 더욱 자세한 구조는 도 3을 참조하여 설명할 수 있는데, 버튼(700: 도 1 참조)에 체결되기 위한 상부의 본체부(410)와 하우징(300: 도 1 참조)의 내면에 밀착된 상태에서 상하로 움직이는 하부의 피스톤부(420)로 구성되어있다. 본체부(410)의 중심에는 축 방향으로 관통로(430)가 형성되어있어서, 하우징(300)의 내부공간(A: 도 1 참조)에서 가압된 액체가 상승하는 통로를 제공한다. 피스톤부(420)는 하우징(300) 내면과의 밀착 면적이 너무 커짐으로 인해 펌핑이 어려워지는 것을 방지할 수 있도록 중간부(422)의 직경이 상단(424) 및 하단(426)의 직경보다 작게 구성되어있다. 관통로(430)의 하단 입구(432)는 개폐 부재(500: 도 1 참조)의 로드(510: 도 1 참조)가 밀착되는 부위로서, 원추의 형상을 가진 로드(510)에 의한 밀착이 용이하고 개봉시 액체의 원활한 상향 흐름을 유도하기 위하여, 하향으로 직경이 커지는 2 단 구조로 되어있다. 경우에 따라서는, 상기 2 단 구조는 완만한 경사 구조되어있을 수도 있다. 종래의 예압식 디스펜서에 있어서, 관통로는 작은 직경을 갖는 상부와 큰 직경을 갖는 하부로 구성되어있고, 직경이 변하는 부위에 개폐 부재의 로드가 삽입된 상태에서 밀착되도록 하는 구조로 되어있다. 이러한 구조를 바탕으로 펌핑량이 70 mcl 이하인 최소형 펌프를 제작하게 되면, 관통로의 상당한 위치까지 삽입된 로드에 의해 액체의 상향 흐름이 방해되어 작동되기 어려운 문제점이 있다. 반면에, 본 발명의 예압식 디스펜서(100)는 관통로(430)의 직경이 일정하고 로드(510)가 관통로(430)에 전혀 삽입되지 않으며, 그것의 하단 입구(432)를 하향으로 직경이 커지는 2 단 구조나 완만한 경사 구조로 함으로써, 작은 크기에도 불구하고 펌핑이 가능한 구조를 제공하는데 도움을 준다.

개폐 부재(500)의 더욱 자세한 구조는 도 4를 참조하여 설명할 수 있는데, 피스톤 부재(400: 도 1 참조)의 관통로 하단 입구(432)에 밀착되는 로드(510), 펌핑시 하우징(300)의 유입 돌기부(320)와 밀착된 상태에서 그것의 외면을 따라 하강하는 실린더(520), 하우징(300)의 내면을 따라 움직이는 유도 리브(530)로 구성되어있다. 로드(510)는 원추형 구조로 되어있어서, 관통로 하단 입구(432)를 밀폐하기 용이하다. 실린더(520)의 하단 내면에는 밀봉 립(522)이 형성되어있는데, 펌핑시 유입 돌기부(320)의 외면을 따라 하강하는 부위이다. 유도 리브(530)는 개폐 부재(500)가 하우징(300)의 내면을 따라 상하 운동을 할 수 있도록 유도하는 역할과 함께 액체의 흐름을 방해하지 않도록, 인접한 유도 리브(530) 사이에 이격 공간(532)을 갖는다. 한편, 스프링(600: 도 1 참조)은 유도 리브(530)의 하부에 위치하면서 개폐 부재(500)에 상향 복원력을 제공하게 된다.

본 발명에 따른 예압식 디스펜서(100)의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1을 참조하면, 버튼(700)을 압축하지 않은 상태에서 피스톤 부재(400)의 관통로(430)는 스프링(600)에 의해 받혀진 개폐 부재(500)의 원추형 로드(510)에 의해 밀폐되어있고, 실린더(520)는 유입 돌기부(320)로부터 이격되어있다.

버튼(700)에 압축력을 가하면, 도 5에서 보는 바와 같이, 피스톤 부재(400)가 하강하면서 개폐 부재(500)를 하강시켜 스프링(600)을 압축하게 된다. 개폐 부재(500)의 하강에 의해 실린더(520: 더욱 구체적으로는 밀봉 립(522))가 유입 돌기부(320)의 외면에 밀착되게 된다. 어느 정도의 하강까지 관통로(430)는 원추형 로드(510)에 의해 밀폐된 상태가 유지되므로, 하우징 내부공간(A)은 밀폐된 상태에서 가압되게 된다. 이를 이른바 예압 단계라고 부른다. 계속적인 가압에 의해 하우징 내부공간(A) 내의 액체 압력이 스프링(600)의 탄성력을 이겨낼 정도가 되면, 도 6에 도시되어있는 바와 같이, 관통로 하단 입구(432)가 원추형 로드(510)로부터 이격되면서 하우징 내부공간(A)의 가압된 액체가 이격된 틈을 따라 관통로(430)쪽으로 상향 이동하게 된다. 이를 이른바 토출 단계라고 부른다. 순간적인 토출 과정에 의해 상향된 액체는, 도 5에서와 같이, 버튼(700)의 측면에 장착된 노즐(710)을 통해 분사되게 된다. 액체의 토출에 의해 압력이 저하된 하우징 내부공간(A)은 원추형 로드(510)가 관통로 하단 입구(432)에 바로 밀착되면서 밀폐되게 된다.

버튼(700)에 가해진 압축력을 제거하면, 스프링(600)의 복원력에 의해 개폐 부재(500)와 피스톤 부재(400)가 함께 상승하게 되고, 계속적인 상승에 의해 밀폐된 하우징 내부공간(A)의 압력은 저하되게 된다. 실린더(520)가 유입 돌기부(320)로부터 이격되는 순간, 저하된 압력을 보충하기 위하여, 도 1에서 보는 바와 같이, 유입구(310)를 통해 용기내의 액체가 이격된 틈을 거쳐 하우징 내부공간(A)으로 유입되게 된다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형이 가능할 것이다.

본 발명에 따른 예압식 디스펜서는 구조적으로 1 회 펌핑량이 70 mcl 이하, 예시적으로는, 30 내지 70 mcl 정도인 최소 크기의 디스펜서로서 제작이 가능하며, 구성요소들의 구조를 간단히 함으로써 펌핑이 용이하고 작동시 고장의 가능성이 더욱 낮은 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 예압식 디스펜서(100)의 수직 단면도이고;

도 2는 예압식 디스펜서(100)에 사용되는 하우징(300)의 평면도 및 수직 단면도이고;

도 3은 예압식 디스펜서(100)에 사용되는 피스톤 부재(400)의 수직 단면도이고;

도 4는 예압식 디스펜서(100)에 사용되는 개폐 부재(500)의 평면도 및 수직 단면도이고;

도 5는 펌핑시의 예압식 디스펜서(100)의 수직 단면도이고;

도 6은 도 5의 X 부위의 확대도이다.

도면의 주요 부호에 대한 설명

100: 예압식 디스펜서 200: 캡

300: 하우징 400: 피스톤 부재

500: 개폐 부재 600: 스프링

700: 버튼

Claims (5)

1 차 압축에 의해 하우징 내부공간의 액체를 예압하고, 2 차 압축에 의해 가압된 액체를 토출하는 디스펜서로서,

디스펜서 본체를 용기의 출구에 밀봉된 상태로 체결하는 캡;

상기 캡에 체결되어 액체의 흐름을 유도하며, 내부의 하단에 유입 돌기부가 일체로서 형성되어있는 하우징;

상기 하우징의 내면을 따라 상하 왕복운동을 하고, 내부에 수직 관통로가 형성되어있으며, 상기 관통로의 하단 입구에 하기 개폐 부재의 로드 상단이 밀착되도록 형성되어있는 피스톤 부재;

상기 관통로의 하단 입구에 밀착되는 원추형 로드가 상부에 형성되어있고, 하강시 상기 유입 돌기부의 외면을 따라 밀착된 상태로 하강하는 실린더가 일체로서 하부에 형성되어있으며, 상기 하우징과 접하는 측면에 다수의 유도 리브가 형성되어있는 개폐 부재; 및,

상기 하우징의 내부 하단부와 상기 유도 리브 사이에 장착되어 개폐 부재에 상승 복원력을 제공하는 스프링을 포함하는 것으로 구성되어있는 것을 특징으로 하는 예압식 디스펜서.

제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 단면상으로 원형인 그것의 내측면을 따라 방사상으로 작은 축상 요철이 형성되어있는 것을 특징으로 하는 예압식 디스펜서.

제 1 항에 있어서, 상기 피스톤 부재는 관통로의 직경을 일정하게 하고 관통로의 하단 입구가 하향으로 직경이 커지는 2 단 구조 또는 완만한 경사 구조로 되어있는 것을 특징으로 하는 예압식 디스펜서.

제 1 항에 있어서, 상기 개폐 부재는 펌핑시 유입 돌기부의 외면에 밀착된 상태에서 하강할 수 있도록 실린더의 하단 내면에 밀봉 립이 형성되어있는 것을 특징으로 하는 예압식 디스펜서.

제 1 항에 있어서, 1 회 펌핑량이 30 내지 70 mcl 인 예압식 디스펜서.