KR101801657B1 - 노즐의 탈락을 방지한 카트리지 - Google Patents

노즐의 탈락을 방지한 카트리지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부품 개수를 늘리지 않고, 내용물의 압출을 억제하지 않으며, 파이프의 탈락 방지를 도모할 수 있는 카트리지 및 그 설계 방법을 제공한다. 피스톤(4)의 최대 압출 하중을 W로 하고, 파이프(36)가 관통공(38)에 압입되어, 파이프(36)의 외주면과 관통공(38)의 내주면이 접촉하고 있는 길이를 L로 하며, 파이프(36)의 관통공(38)에 압입되는 길이(L)의 범위에 있어서의 파이프(36)의 평균 외경 치수를 R로 하고, 관통공의 L의 길이 범위에 있어서의 관통공(38)의 평균 내경 치수를 N으로 하며, 관통공(38)에 파이프(36)를 압입했을 때의 파지력을 1-N/R로 정했을 때, L×R×π×(1-N/R)×3.3≥W와 0.01＜(1-N/R)＜0.1의 두 식이 성립하도록, 파이프(36)의 평균 외경 치수(R), 관통공(38)의 평균 내경 치수(N)과 길이(L)을 정한다.

Description

노즐의 탈락을 방지한 카트리지{CARTRIDGE THAT PREVENTS NOZZLE FROM SPLIPPING OFF}
본 발명은 파이프를 노즐로서 구비한 카트리지 및 그 설계 방법에 관한 것이다.
일본 공표특허공보 2002-536090호의 도 1 및 도 6에는 일단에 개구부를 구비한 통형상부와, 통형상부의 타단에 형성되고 금속제의 파이프(20)를 노즐로서 구비한 노즐 본체부를 구비하여 일체 성형된 수지제의 카트리지 본체(12)와, 카트리지 본체(12)의 통형상부에 수납된 내용물(24)을 노즐(20)로부터 압출하기 위해 통형상부 내에 배치된 수지제의 피스톤(22)을 구비하며, 노즐 본체부에는 파이프(20)가 압입되는 관통공이 형성된 종래의 카트리지의 일례가 개시되어 있다. 이 카트리지에는 노즐 본체부 내에 관통공에 압입된 파이프(20)의 단부(18)가 맞닿는 스토퍼부가 형성되어 있다. 이 구조에 의해, 파이프(20)의 지나친 압입이 규제되어 있다.
일본 공개특허공보 평11-221234호의 도 1 내지 도 6에는 일단에 개구부를 구비한 통형상부(10)와, 통형상부(10)의 타단에 형성되고 금속제의 파이프(18)를 노즐로서 구비한 노즐 본체부(38)를 구비하여 일체 성형된 수지제의 카트리지 본체(10)와, 카트리지 본체(10)의 통형상부에 수납된 내용물을 노즐(18)로부터 압출하기 위해 통형상부 내에 배치된 수지제의 피스톤(14)을 구비한 종래 카트리지의 일례가 개시되어 있다. 노즐 본체부(38)에는 파이프(18)의 탈락 방지를 도모하기 위해, 노즐 본체부(38)에 직경 방향 외측으로부터 힘을 가하는 캡(16)이 감합되어 있다.
일본 공표특허공보 2002-536090호 일본 공개특허공보 평11-221234호
일본 공표특허공보 2002-536090호에 개시된 종래의 카트리지에서는 파이프의 지나친 압입은 방지할 수 있으나, 스토퍼의 존재가 내용물을 압출할 때의 장애물이 되어, 내용물의 압출을 억제한다는 문제가 있다. 또한, 종래에는 내용물이 파이프로부터 압출될 때의 힘으로 파이프가 노즐 본체부로부터 탈락될 우려가 있다. 또한, 일본 공개특허공보 평11-221234호에 개시된 종래의 카트리지에서는 캡을 형성함으로써 파이프의 탈락 방지를 도모하고 있으나, 구조가 복잡해질 뿐 아니라 부품 개수가 증가한다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 부품 개수를 늘리지 않고, 또한 내용물의 압출을 억제하지 않으며, 파이프의 탈락 방지를 도모할 수 있는 카트리지 및 그 설계 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 대상으로 하는 카트리지는 일단에 개구부를 구비한 통형상부와, 통형상부의 타단에 형성되고 금속제의 파이프를 노즐로서 구비한 노즐부를 구비하여 일체 성형된 수지제의 카트리지 본체와, 카트리지 본체의 통형상부에 수납된 내용물을 파이프로부터 압출하기 위해 통형상부 내에 배치된 수지제의 피스톤을 구비하고 있다. 노즐부에는 파이프가 압입되는 관통공이 형성되어 있다. 파이프의 통형상부측의 단부는 통형상부 내의 공간에는 돌출되어 있지 않고, 또한 단면 전체가 공간과 대향하고 있다. 즉, 본 발명의 카트리지에는 종래와 같이 파이프와 맞닿는 스토퍼가 없기 때문에, 내용물의 압출이 억제되는 경우가 없다. 그리고, 본 발명에서는 피스톤의 최대 압출 하중(내용물을 압출할 때의 최대 하중)[적정 압출 강도 W(㎏·f)×10]을 W(㎏·f)로 하고, 파이프가 관통공에 압입되어, 파이프의 외주면과 관통공의 내주면이 접촉하고 있는 길이를 L(㎜)로 하며, 파이프의 관통공에 압입되는 길이(L)의 범위에 있어서의 파이프의 평균 외경 치수를 R(㎜)로 하고, 관통공의 L의 길이 범위에 있어서의 관통공의 평균 내경 치수를 N(㎜)으로 하며, 관통공에 파이프를 압입했을 때의 파지력을 1-N/R로 정했을 때,
L×R×π×(1-N/R)×3.3≥W
0.01＜(1-N/R)＜0.1
상기 두 식이 성립하도록, 파이프의 평균 외경 치수(R), 관통공의 평균 내경 치수(N)과 길이(L)이 정해져 있다.
상기 조건은 발명자의 실험에 의해 알아낸 것으로, 상기 조건을 만족하는 카트리지는 파이프의 통형상부측의 단부가 통형상부 내의 공간에는 돌출되어 있지 않고, 또한 단면 전체가 공간과 대향하고 있는 경우여도, 내용물을 압출할 때의 힘으로 파이프가 관통공으로부터 탈락되는 경우가 없다.
파이프의 단부 전체의 표면은 모서리부가 존재하지 않도록 만곡되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 파이프를 관통공에 삽입할 때, 파이프에 의해 관통공의 내벽이 절삭되고, 절삭 찌꺼기가 내용물에 혼재되어 압출되는 것을 방지할 수 있다.
관통공의 입구 부분에는 당해 입구 부분의 개구 단면을 향함에 따라 직경 치수가 커지는 고리형의 테이퍼면이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그리고, 테이퍼면은 관통공에 파이프가 압입되어 있는 상태에 있어서, 파이프의 외주면과는 접촉하지 않도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 테이퍼면이 있으면, 관통공에 대한 파이프의 삽입이 용이해진다.
또한, 테이퍼면과 연속하여 노즐부의 길이 방향으로 연장되는 관통공의 직경 치수는 서서히 작아진 후, 일정해지도록 관통공의 형상이 정해져 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 도중까지는 파이프를 간단하게 삽입할 수 있고, 그 후 파이프를 압입하게 된다. 이 때문에 압입 작업에 필요로 하는 작업량을 저감시킬 수 있다.
수지 재료가 폴리프로필렌이면 저렴하게 카트리지를 제조할 수 있다.
본 발명의 설계 방법에서는 상기 조건을 만족하도록 카트리지를 설계하면 되고, 카트리지의 크기가 변경되는 경우에도 간단하게 설계를 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 부품 개수를 늘리지 않고, 내용물의 압출을 억제하지 않으며, 파이프의 탈락 방지를 도모할 수 있는 카트리지 및 그 설계 방법을 제공할 수 있다.
도 1a 내지 도 1f는 어플리케이터에 카트리지를 장착한 상태의 정면도, 저면도, 평면도, 좌측면도, 우측면도 및 사시도이다.
도 2a 내지 도 2d는 통형상 실린지의 저면도, 우측면도, 좌측면도 및 사시도이다.
도 3a 내지 도 3d는 플런저의 정면도, 좌측면도, 우측면도 및 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 어플리케이터에 카트리지를 장착한 상태로 플런저를 당겼을 때와 플런저를 가압했을 때의 종단면도이다.
도 5a는 어플리케이터에 카트리지를 장착한 상태로 플런저를 당겼을 때의 주요부의 확대 단면도이고, 도 5b의 상측 도면은 분산 돌출부의 형상을 설명하기 위해서 사용하는 확대도이며, 도 5b의 하측 도면은 도 5b의 상측 도면의 C-C선 단면도이다.
도 6은 어플리케이터에 카트리지를 장착한 상태로 플런저를 가압했을 때의 주요부의 확대 종단면도이다.
도 7a는 카트리지의 정면도이고, 도 7b는 카트리지의 종단면도이다.
도 8은 카트리지의 노즐부의 확대 종단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 카트리지의 종단면도 및 횡단면도이며, 도 9c는 피스톤을 포함한 주요부의 단면도이다.
도 10a 내지 도 10c는 어플리케이터에 카트리지를 장착할 때의 동작을 설명하기 위해 사용하는 도면이다.
도 11은 실험 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 카트리지의 실시형태를 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는 카트리지로부터, 페이스트상 치과 재료를 토출시키기 위해 사용되는 치과용의 어플리케이터에 대해 설명하면서, 아울러 카트리지의 실시형태의 일례를 상세하게 설명한다. 도 1a 내지 도 1f는 어플리케이터(1)에 카트리지(3)를 장착한 상태의 정면도, 저면도, 평면도, 좌측면도, 우측면도 및 사시도이다. 어플리케이터(1)는 통형상 실린지(5)와 플런저(7)로 구성된다. 도 1a 내지 도 1f에 있어서 플런저(7)는 후술하는 대기 위치에 있다.
＜어플리케이터＞
어플리케이터(1)는 통형상 실린지(5)와 플런저(7)를 구비하고 있다. 도 1a 내지 도 1f 및 도 2a 내지 도 2d에 나타내는 바와 같이, 통형상 실린지(5)는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 수지 재료에 의해 일체로 성형되어 있고, 카트리지(3)가 감합되는 카트리지 감합부(52)를 일단(50)에 갖고 있다. 또한, 도 1a 내지 도 1f 및 도 3a 내지 도 3d에 나타내는 바와 같이, 플런저(7)는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 수지 재료에 의해 일체로 성형되어 있고, 일단(71)에 통형상 실린지(5)의 타단(53)으로부터 삽입되어 카트리지 감합부(52)에 감합된 카트리지(3) 내의 피스톤(4)을 누르는 가압부(72)를 구비하고, 타단(73)에 통형상 실린지(5)의 타단(53)으로부터 연장되어 작업자의 손가락에 의해 가압 조작되는 피조작부(74)를 구비하고 있다. 통형상 실린지(5)와 플런저(7)가 각각 수지 재료에 의해 성형되어 있기 때문에, 어플리케이터(1)의 가격을 종래보다 큰 폭으로 내릴 수 있다.
본 실시형태에서는 플런저(7)의 피조작부(74) 근방에 통형상 실린지(5)의 타단(53)과 맞닿는 스토퍼부(76)가 형성되어 있다. 이와 같이 스토퍼부(76)를 형성하면, 작업자가 플런저(7)를 지나치게 가압하여, 수지제의 플런저(7) 또는 통형상 실린지(5)가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 플런저(7)는 스토퍼부(76)에 인접하는 부분(77)의 외주면 부분이 통형상 실린지(5)의 내주면과 근접하는 구조를 갖고 있다. 이러한 구조로 하면, 플런저(7)의 가압시에 플런저(7)를 안정적으로 통형상 실린지(5)를 따라 이동시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 플런저(7)를 가압할 때 플런저(7)가 흔들리는 경우가 없으므로, 어플리케이터(1)의 조작성이 향상된다. 또한, 플런저(7)가 통형상 실린지(5)로부터 빠지기 어려워진다는 이점이 얻어진다.
＜저항 구조＞
도 4a 및 도 4b, 도 5a 및 도 5b, 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는 통형상 실린지(5)의 내주면 및 플런저(7)의 가압부(72)의 외주면 사이에, 가압부(72)가 소정의 위치(P)[도 5a]를 넘어 카트리지 감합부(52)측으로 이동할 때 가압부(72)가 카트리지 감합부(52)측으로 이동하는 것에 대한 저항이 되고, 가압부(72)가 소정의 위치(P)를 넘어 카트리지 감합부(52)측으로부터 통형상 실린지(5)의 타단측으로 이동하는 것에 대한 저항이 되는 저항 구조(54, 75)가 형성되어 있다. 이 저항 구조(54, 75)는 플런저(7)에 플런저(7)의 길이 방향을 향하는 소정의 힘 이상의 힘이 가해지면 저항을 이기고 가압부(72)가 소정의 위치(P)를 넘어가는 것을 허용하도록 구성되어 있다.
본 실시형태에서는 도 5a 및 도 6에 확대하여 나타내는 바와 같이, 저항 구조(54, 75)는 통형상 실린지(5)의 내주면에 일체로 형성된 직경 방향 내측에 돌출되는 1개 이상의 외측 돌출부(54)와, 플런저(7)의 가압부(72)의 외주면에 일체로 형성되어 직경 방향 외측에 돌출되는 1개 이상의 내측 돌출부(75)로 구성되어 있다. 통형상 실린지(5)를 형성하는 수지 재료 및 1개 이상의 외측 돌출부(54)의 형상과, 플런저(7)를 형성하는 수지 재료 및 1개 이상의 내측 돌출부(75)의 형상은 소정의 힘 이상의 힘이 플런저(7)에 가해지면 내측 돌출부(75)가 1개 이상의 외측 돌출부(54)를 넘어갈 수 있도록 1개 이상의 내측 돌출부(75) 및 1개 이상의 외측 돌출부(54)가 변형되는 수지 재료 및 형상이 채용되어 있다. 이 수지 재료로는, 폴리프로필렌이 바람직하다. 이와 같이 하면 통형상 실린지(5)와 플런저(7)를 성형할 때, 저항 구조(54, 75)의 구성에 필요한 내측 돌출부(75)와 외측 돌출부(54)를 통형상 실린지(5) 및 플런저(7)와 각각 함께 형성할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d, 도 5a 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 플런저(7)에 형성하는 1개 이상의 내측 돌출부(75)는 플런저(7)의 가압부(72)의 외주면을 따라 연속하여 연장되는 1개의 고리형 돌출부(75＇)로 이루어지고, 플런저의 둘레 방향과 직교하는 방향으로 고리형 돌출부를 절단했을 때의 고리형 돌출부(75＇)의 단면 형상은 정점을 향함에 따라 높이가 연속하여 서서히 높아지는 산 형상을 갖고 있다. 1개 이상의 외측 돌출부(54)는 둘레 방향에 소정의 각도 간격을 두고 형성된 4개의 분산 돌출부(54＇)로 구성된다. 통형상 실린지의 둘레 방향과 직교하는 방향으로 분산 돌출부를 절단했을 때의 분산 돌출부(54＇)의 단면 형상 및 둘레 방향을 따라 절단했을 때의 분산 돌출부의 단면 형상은 정점을 향함에 따라 높이가 연속하여 서서히 높아지는 외형을 갖고 있다. 복수의 분산 돌출부(54＇) 사이의 소정의 각도 간격은 임의이지만, 60°, 90°또는 120°인 것이 바람직하다. 이 각도로 하면, 통형상 실린지(5)와 플런저(7)를 수지 재료로 성형해도 성형 정밀도와 강도 양쪽 모두의 확립이 용이하다.
도 5b에 확대하여 나타내는 바와 같이, 분산 돌출부(54＇)의 외형은 정상부에 평탄부(54＇A)를 갖고, 또한 평탄부(54＇A)보다 카트리지 감합부(52)[도 1a를 참조]측에 형성되는 경사부(54＇C)의 길이쪽이 평탄부(54＇A)보다 통형상 실린지(5)의 타단(53)[도 1a를 참조]측에 형성되는 경사부(54＇B)의 길이보다 길어지는 형상을 갖고 있다. 분산 돌출부(54＇)가 평탄부(54＇A)를 구비하고 있으면, 고리형 돌출부(75＇)와 4개의 분산 돌출부(54＇) 중 일방이 타방을 넘어갈 때, 분산 돌출부(54＇)의 정상부의 마모의 정도가 보다 균일해져, 고리형 돌출부(75＇)와 4개의 분산 돌출부(54＇) 중 일방이 타방을 넘어가거나 또는 그 반대의 동작이 어느 정도의 횟수 반복되었다고 해도 조기에 분산 돌출부(54＇)의 정상부가 마멸되는 경우가 없다. 그 결과, 통형상 실린지(5)와 플런저(7)를 수지 재료로 성형해도 어플리케이터(1)의 복수회 사용이 가능해진다. 또한, 분산 돌출부(54＇)의 외형을 평탄부(54＇A)를 구비한 형상으로 하면, 분산 돌출부의 가공 정밀도를 높일 수 있다.
상기 실시형태의 저항 구조와는 반대로, 1개 이상의 외측 돌출부(54)를 통형상 실린지(5)의 내주면을 따라 연속하여 연장되는 1개의 고리형 돌출부로 구성하고, 통형상 실린지의 둘레 방향과 직교하는 방향으로 고리형 돌출부를 절단했을 때의 고리형 돌출부의 단면 형상을 정점을 향함에 따라 높이가 연속하여 서서히 높아지는 산 형상으로 해도 된다. 이 경우 1개 이상의 내측 돌출부(75)는 둘레 방향에 소정의 각도 간격을 두고 형성된 복수의 분산 돌출부로 구성되고, 플런저의 둘레 방향과 직교하는 방향으로 분산 돌출부를 절단했을 때의 복수의 분산 돌출부의 단면 형상 및 둘레 방향을 따라 절단했을 때의 분산 돌출부의 단면 형상은 각각 정점을 향함에 따라 높이가 연속하여 서서히 높아지는 외형을 갖고 있으면 된다.
본 실시형태와 같이, 저항 구조(54, 75)를 1개의 고리형 돌출부(75＇)와 복수의 분산 돌출부(54＇)로 구성하면, 고리형 돌출부(75＇)와 복수의 분산 돌출부(54＇) 중 일방이 타방을 넘어갈 때 소정의 힘 이상의 힘을 플런저(7)의 길이 방향에 가했을 경우, 양자의 변형이 용이해진다. 이에 대해, 고리형 돌출부(75＇)와 복수의 분산 돌출부(54＇) 중 일방이 타방을 넘어간 후에는 소정의 힘을 플런저(7)의 길이 방향에 가하지 않는 한, 플런저(7)가 통형상 실린지(5) 내에서 회전했다고 해도 고리형 돌출부(75＇)와 복수의 분산 돌출부(54＇) 중 일방이 타방을 역방향으로 넘어가는 경우는 없다. 따라서, 간단한 구조로 플런저(7)의 탈락을 방지할 수 있다.
저항 구조(54, 75)의 위치(P)는 임의이지만, 본 실시형태와 같이, 통형상 실린지(5)의 카트리지 감합부(52) 근처에 저항 구조가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 위치(P)이면, 작업자가 플런저(7)를 아래로 향한 자세로 어플리케이터(1)를 들었을 때, 통형상 실린지(5)로부터 플런저(7)가 하방으로 이동하는 길이를 작게 할 수 있어, 어플리케이터(1)의 조작성이 향상된다. 실용적으로는, 플런저(7)의 1개 이상의 내측 돌출부(75)가 1개 이상의 외측 돌출부(54)와 접촉되어 있는 상태에 있어서, 카트리지(3)가 카트리지 감합부(52)에 감합 가능하고, 또한 카트리지(3)가 카트리지 감합부(52)로부터 제거 가능해지도록, 저항 구조(54, 75)의 위치를 정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면 플런저(7)를 제거하지 않고, 카트리지(3)의 탈착을 행하는 것이 가능해진다.
＜카트리지＞
도 7a 및 도 7b에 나타내는 바와 같이, 카트리지(3)는 일단(31)에 개구부(32)와 플랜지부(39)를 구비한 통형상부(33)와, 통형상부(33)의 타단(34)에 형성된 노즐부(35)와, 통형상부(33)에 수납된 내용물을 노즐부(35)로부터 압출하기 위해 통형상부(33) 내에 배치된 피스톤(4)을 구비하고 있다. 노즐부(35)는 통형상부(33)의 타단(34)에 형성되고, 금속제 파이프(36)를 노즐로서 구비하고 있다. 통형상부(33)와 노즐부(35)는 폴리프로필렌 등의 수지 재료에 의해 일체 성형되어 있다. 카트리지(3)는 종래와 같이 파이프(36)와 맞닿는 스토퍼가 없기 때문에, 내용물의 압출이 제한되는 경우는 없다. 파이프(36)의 단부(36A) 전체의 표면은 모서리부가 존재하지 않도록 만곡되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 파이프(36)를 관통공(38)에 삽입할 때, 파이프(36)에 의해 관통공(38)의 내벽이 절삭되고, 절삭 찌꺼기가 내용물에 혼재되어 압출되는 것을 방지할 수 있다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 관통공(38)의 입구 부분에는 당해 입구 부분의 개구 단면을 향함에 따라 직경 치수가 커지는 고리형의 테이퍼면(38A)이 형성되어 있다. 이 테이퍼면(38A)은 관통공에 파이프가 압입되어 있는 상태에 있어서 파이프의 외주면과는 접촉하지 않도록 형성되어 있다. 이러한 테이퍼면(38A)이 있으면, 관통공(38)에 대한 파이프(36)의 삽입이 용이해진다.
또한, 테이퍼면(38A)과 연속하여 노즐부(35)의 길이 방향으로 연장되는 관통공의 직경 치수는 서서히 작아진 후, 일정해지도록 관통공(38)의 형상이 정해져 있다. 이와 같이 하면, 도중까지는 파이프(36)를 간단하게 삽입할 수 있고, 그 후에는 파이프(36)를 압입하게 된다. 이로 인해, 압입 작업에 필요로 하는 작업량을 저감시킬 수 있다.
피스톤(4)은 폴리프로필렌 등의 수지 재료에 의해 일체로 성형되어 있다. 도 9a 내지 도 9c에 나타내는 바와 같이, 피스톤(4)은 원고리형 주벽면(41)과, 두께 방향의 양측에 위치하는 한 쌍의 원형 단면(42, 42) 사이에 원고리형 주벽면(41)으로부터 한 쌍의 원형 단면(42, 42)을 향함에 따라 직경 치수가 작아지는 한 쌍의 피스톤측 테이퍼면 또는 피스톤측 만곡면(43)이 형성되어 있다. 피스톤(4)의 직경 치수는 두께 치수보다 약간 큰 것이 바람직하다. 또한, 도 9a 및 도 9b에 있어서는 피스톤(4)의 일방의 단부는 카트리지 본체(37)의 통형상부(33)의 내벽면의 형상에 맞도록 변형되어 있다.
그리고, 도 9c에 나타내는 바와 같이, 카트리지 본체(37)의 통형상부(33)의 일단의 개구부(32)에는 통형상부(33)의 타단측을 향함에 따라 직경 치수가 작아지는 본체측 테이퍼면 또는 본체측 만곡면(32A)이 형성되어 있다. 본체측 테이퍼면(32A)의 내각 또는 본체측 만곡면(32A)의 곡률 반경이 피스톤(4)에 형성된 한 쌍의 피스톤측 테이퍼면(43)의 내각 또는 피스톤측 만곡면(43)의 곡률 반경보다 크다. 이와 같이 하면, 통형상부(33)의 개구부로부터의 피스톤(4)의 삽입이 더욱 용이해진다.
＜카트리지 감합부의 구조＞
도 2a 및 도 2b에 나타내는 바와 같이, 카트리지(3)가 감합되는 카트리지 감합부(52)는 통형상 실린지(5)의 통형상 본체(51)가 연장되는 연신 방향으로 개구하는 단면 개구부(52A)와, 단면 개구부(52A)와 연속하여 직경 방향으로 개구하며, 연신 방향으로 연장되는 연속 개구부(52B)와, 연속 개구부(52B) 및 통형상 본체(51)의 내부 통로(55)와 연통하는 오목부(52C)를 갖고 있다. 오목부(52C)는 카트리지(3)의 플랜지부(39)가 감합되는 플랜지 감합 오목부(52C1)와, 당해 플랜지 감합 오목부(52C1)와 연통하여 통형상부(33)의 일부가 감합되는 통형상부 감합 오목부(52C2)를 갖고 있다. 카트리지 감합부(52)의 통형상부 감합 오목부(52C2)를 둘러싸는 벽부(52D)는 통형상부(33)의 일부가 연속 개구부(52B)로부터 삽입될 때 통형상부(33)의 일부와 스냅 계합하도록 휘는 구조를 갖고 있다. 구체적으로는, 통형상 실린지(5)의 길이 방향과 직교하는 방향으로 벽부(52D)를 절단했을 때의 통형상부 감합 오목부(52C2)를 둘러싸는 벽부(52D)의 내벽면의 단면 형상의 윤곽은 연속 개구부(52B)에 연결되는 원호 형상을 나타내고 있고, 원호 형상은 180도보다 큰 원주각을 갖고 있다. 이러한 구조이면, 스냅 계합에 필요한 통형상부(33)를 끼워 넣는 힘을 충분히 확보할 수 있다. 여기서 「스냅 계합」이란, 통형상부 감합 오목부(52C2)를 둘러싸는 벽부(52D)가 확대되어 변형되고, 그 변형된 상태로부터 원래대로 돌아가려는 힘을 이용하여, 통형상부 감합 오목부(52C2)를 둘러싸는 벽부(52D)로 통형상부(33)를 끼워 넣음으로써 얻어지는 계합 상태를 말한다. 그리고, 플랜지 감합 오목부(52C1), 플랜지부(39)가 감합되는 제1 부분(52C11)과, 당해 제1 부분(52C11)에 플랜지부(39)가 감합된 상태에서 플랜지부(39)와 통형상 본체(51) 사이에 남는 제2 부분(52C12)으로 이루어진다. 본 실시형태에 있어서는 제2 부분(52C12)이 통형상 본체(51)를 향함에 따라 직경 방향 치수가 서서히 작아지는 형상을 갖고 있다. 「직경 방향 치수가 서서히 작아지는 형상」이란, 플랜지 감합 오목부(52C1)의 제2 부분(52C12)을 둘러싸는 벽부의 내벽면의 형상이 통형상 본체(51)측에 정점이 위치하는 것으로 가정할 수 있는 원뿔면의 일부를 구성하도록 되어 있는 것으로 바꾸어 말할 수도 있다.
플랜지 감합 오목부(52C1)와 통형상부 감합 오목부(52C2) 사이에는 플랜지부(39)와 계합하는 단차부(52E)가 형성되어 있다. 이 단차부(52E)는 플랜지부(39)의 통형상부(33)측의 단면과 전면적으로 접촉하는 구조를 갖고 있다. 이러한 구조를 채용하면, 플런저(7)와 피스톤(4)을 누를 때, 플랜지부(39)가 단차부(52E)에 가압된 상태가 되어, 카트리지(3)가 카트리지 감합부(52)로부터 튀어나가는 것을 저지할 수 있다.
카트리지(3)를 장착할 때, 도 10a 및 도 10b에 나타내는 바와 같이, 스냅 계합을 실현하기 위해, 카트리지(3)의 플랜지부(39)를 플랜지 감합 오목부(52C1)의 제1 부분(52C11)에 삽입하면서 통형상부(33)를 연속 개구부(52B)로부터 통형상부 감합 오목부(52C2)에 압입하게 된다. 그리고, 카트리지(3)를 제거할 때, 플랜지부(39)를 지지점으로서 통형상부(33)를 들어 올리면서 통형상부(33)의 선단측으로부터 연속 개구부(52B)를 통과하여 통형상부(33)를 통형상부 감합 오목부(52C2)로부터 빼내고, 그 후 플랜지부(39)를 플랜지 감합 오목부(52C1)로부터 빼낸다. 이 동작을 할 때, 플랜지 감합 오목부(52C1)의 제2 부분(52C12)이 통형상 본체(51)를 향함에 따라 직경 방향 치수가 서서히 작아지는 형상을 갖고 있으므로, 플랜지부(39)는 제2 부분(52C12)을 둘러싸는 벽부의 내벽면 위를 미끄러지면서 기울어질 수 있다. 그 결과, 플랜지부(39)를 지지점으로 한 카트리지(3)의 제거를 용이하게 행할 수 있다. 이러한 카트리지 감합부(52)의 구조이면, 일체 성형의 통형상 실린지(5)에 카트리지 감합부(52)를 간단하게 형성할 수 있다. 그 결과, 수지제의 어플리케이터를 간단하며 저렴하게 제공할 수 있다.
＜카트리지의 설계＞
본 실시형태에서는 피스톤(4)의 최대 압출 하중(내용물을 압출할 때의 최대 하중)을 [적정 압출 강도(W)(㎏·f)×10]으로 하고, 파이프(36)가 관통공(38)에 압입되어, 파이프(36)의 외주면과 관통공(38)의 내주면이 접촉하고 있는 길이를 L(㎜)로 하며, 파이프(36)의 관통공(38)에 압입되는 길이(L)의 범위에 있어서의 파이프(36)의 평균 외경 치수를 R(㎜)로 하고, 관통공의 L의 길이 범위에 있어서의 관통공(38)의 평균 내경 치수를 N(㎜)으로 하며, 관통공(38)에 파이프(36)를 압입했을 때의 파지력을 1-N/R로 정했을 때,
L×R×π×(1-N/R)×3.3≥W
0.01＜(1-N/R)＜0.1
의 두 식이 성립하도록, 파이프(36)의 평균 외경 치수(R), 관통공(38)의 평균 내경 치수(N)과 길이(L)을 정한다. L×R×π는 파이프(36)와 관통공(38)의 접촉 면적이다. 그리고, 계수 3.3은 도 11에 나타낸 실험 결과로부터 정한 것이다.
또한, 페이스트상 치과 재료를 충전물(내용물)로 하고, 폴리프로필렌에 의해 카트리지를 성형한 경우에는, 3㎜≤L≤10㎜, 0.6㎜≤R≤0.9㎜의 범위에 들어가도록 N, R 및 L을 정하면 된다. W에 대해서는, 다음과 같이 생각한다. 즉, 일본 공고특허공보 평6-40886호 등에 나타내는 바와 같은 건 타입의 어플리케이터로 압출하는 경우에, 그 최대 압출 하중이 20㎏·f라면, 최대 압출 하중의 1/10이 되는 것으로 생각되는 적정 압출 강도는 2㎏·f가 된다. 이 때문에 적정 압출 강도(W)가 2㎏·f 이상이 되면 파이프는 탈락되지 않게 되기 때문에, W는 2㎏·f 이상이 된다. 또한, 본례의 어플리케이터(1)로 압출하는 경우에는, 그 최대 압출 하중이 5㎏·f라면, 최대 압출 하중의 1/10이 되는 것으로 생각되는 적정 압출 강도(W)는 0.5㎏·f가 된다. 이 때문에 적정 압출 강도가 0.5㎏·f 이상이 되면 파이프는 탈락되지 않게 되기 때문에, W는 0.5㎏·f 이상이 된다. 따라서, 어플리케이터의 최대 압출 하중에 의해 W의 값은 정해지게 된다.
압출 강도는 실제로 금형을 제작하고 파이프를 장착한 후, 파이프를 잡아 빼지 않으면 알 수 없다. 이에, 상기 관계를 만족하는 것으로 압출 강도를 예상할 수 있다. 즉, 상기 관계를 만족하는 설계를 하는 것으로 파이프가 탈락되지 않는 조건을 정할 수 있다.
도 11에 나타낸 실험 결과에 있어서는, 지렛대의 원리를 이용한 건 타입의 어플리케이터와 본 실시형태의 손가락으로 누르는 압출 타입의 어플리케이터를 사용하여 파이프가 탈락되는지 여부를 확인하였다. 실험 결과의 「페이스트 압출 시험」의 결과 「◎」는 파이프가 탈락되지 않고 유지되었다는 것을 나타내고, 「×」는 파이프가 탈락된 것을 나타내고 있다. 이 실험 결과로부터, 상기 두 식을 만족한 카트리지(3)에서는 파이프(36)의 통형상부(33)측의 단부(36A)가 통형상부(33) 내의 공간(S)으로 돌출되지 않으며, 또한 단면(36B) 전체가 공간(S)과 대향하고 있는 경우여도, 내용물을 압출할 때의 힘으로 파이프(36)가 관통공(38)으로부터 탈락되지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (6)

  1. 일단에 개구부를 구비한 통형상부와, 상기 통형상부의 타단에 형성되고 금속제의 파이프를 노즐로서 구비한 노즐부를 구비하여 일체 성형된 수지제의 카트리지 본체와,
    상기 카트리지 본체의 상기 통형상부에 수납된 내용물을 상기 파이프로부터 압출하기 위해 상기 통형상부 내에 배치된 수지제의 피스톤을 구비하고,
    상기 노즐부에는 상기 파이프가 압입되는 관통공이 형성되어 있는 카트리지로서,
    상기 파이프의 상기 통형상부측의 단부가 상기 통형상부 내의 공간에는 돌출되어 있지 않고, 또한 상기 파이프의 상기 통형상부측의 단부의 단면 전체가 상기 통형상부 내의 공간과 대향하고 있으며,
    상기 피스톤의 최대 압출 하중을 W(㎏·f)로 하고,
    상기 파이프가 상기 관통공에 압입되어, 상기 파이프의 외주면과 상기 관통공의 내주면이 접촉하고 있는 길이를 L(㎜)로 하며,
    상기 파이프의 상기 관통공에 압입되는 상기 길이(L)의 범위에 있어서의 상기 파이프의 평균 외경 치수를 R(㎜)로 하고,
    상기 관통공의 상기 L의 길이 범위에 있어서의 상기 관통공의 평균 내경 치수를 N(㎜)으로 하며,
    상기 관통공에 상기 파이프를 압입했을 때의 파지력을 1-N/R로 정했을 때,
    L×R×π×(1-N/R)×3.3≥W
    0.01＜(1-N/R)＜0.1
    상기 두 식이 성립하도록, 상기 파이프의 상기 평균 외경 치수(R), 상기 관통공의 상기 평균 내경 치수(N)과, 상기 길이(L)이 정해져 있는 것을 특징으로 하는 카트리지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파이프의 상기 단부 전체의 표면은 모서리부가 존재하지 않도록 만곡되어 있는 카트리지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 관통공의 입구 부분에는 당해 입구 부분의 개구 단면을 향함에 따라 직경 치수가 커지는 고리형의 테이퍼면이 형성되어 있고,
    상기 테이퍼면은 상기 관통공에 상기 파이프가 압입되어 있는 상태에 있어서, 상기 파이프의 외주면과는 접촉하지 않도록 형성되어 있는 카트리지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 테이퍼면과 연속하여 상기 노즐부의 길이 방향으로 연장되는 상기 관통공의 직경 치수는 서서히 작아진 후, 일정해지도록 상기 관통공의 형상이 정해져 있는 카트리지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지제의 카트리지 본체와 상기 수지제의 피스톤을 형성하는 수지 재료가 폴리프로필렌인 카트리지.
  6. 일단에 개구부를 구비한 통형상부와, 상기 통형상부의 타단에 형성되고 금속제의 파이프를 노즐로서 구비한 노즐부를 구비하여 일체 성형된 수지제의 카트리지 본체와,
    상기 카트리지 본체의 상기 통형상부에 수납된 내용물을 상기 파이프로부터 압출하기 위해 상기 통형상부 내에 배치된 수지제의 피스톤을 구비하고,
    상기 노즐부에는 상기 파이프가 압입되는 관통공이 형성되어 있는 카트리지의 설계 방법으로서,
    상기 파이프의 상기 통형상부측의 단부가 상기 통형상부 내의 공간에는 돌출되어 있지 않고, 또한 상기 파이프의 상기 통형상부측의 단부의 단면 전체가 상기 통형상부 내의 공간과 대향하고 있는 것을 전제로 하며,
    상기 피스톤의 최대 압출 하중을 W(㎏·f)로 하고,
    상기 파이프가 상기 관통공에 압입되어, 상기 파이프의 외주면과 상기 관통공의 내주면이 접촉하고 있는 길이를 L(㎜)로 하며,
    상기 파이프의 상기 관통공에 압입되는 상기 길이(L)의 범위에 있어서의 상기 파이프의 평균 외경 치수를 R(㎜)로 하고,
    상기 관통공의 상기 L의 길이 범위에 있어서의 상기 관통공의 평균 내경 치수를 N(㎜)으로 하며,
    상기 관통공에 상기 파이프를 압입했을 때의 파지력을 1-N/R로 정했을 때,
    L×R×π×(1-N/R)×3.3≥W
    0.01＜(1-N/R)＜0.1
    상기 두 식이 성립하도록, 상기 파이프의 상기 평균 외경 치수(R), 상기 관통공의 상기 평균 내경 치수(N)과, 상기 길이(L)을 정하는 것을 특징으로 하는 카트리지의 설계 방법.
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