KR200294204Y1 - 디스펜서 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 중공 로드의 하단부를 구성함에 있어서, 원통형의 피스톤이 상부로부터 삽입식으로 체결되기 위한 체결홈이 형성되어있고, 상단으로부터 연속된 수직 관통로가 수평으로 연속되도록 유입로가 형성되어있으며, 상하로 움직일 수 있도록 하우징 내면에 접하며 액체의 흐름을 위한 틈이 형성되어있는 다수의 리브가 측면에 형성되어있고, 피스톤의 외면부 내면에 밀착되어 유입로를 하우징 내부공간으로부터 밀폐시키기 위한 밀봉턱이 유입로와 리브 사이에 형성되어있으며, 피스톤은 전체적으로 원통형의 구조로서, 하우징 내면에 밀착된 상태로 상하 왕복운동을 하며, 중공 로드 하단부의 상기 밀봉턱에 밀착되지만 가압된 하우징 내부공간의 액체에 의해 밀봉턱으로부터 이격될 수 있는 유연성 소재로 구성되어 있는 디스펜서를 제공한다. 본 고안에 따른 디스펜서는 별도의 스템 없이도 중공 로드에 의해 작동이 가능하므로 부품수를 줄이고 그에 따라 부품들의 조립이 용이하며, 작동시 하우징 내부공간과 관통로와의 개폐 과정이 피스톤의 형태 변화에 의해 이루어지므로 오작동의 가능성이 거의 없는 특징을 가진다.

Description

디스펜서 {Dispenser}

본 고안은 부품수가 적어 제작 및 조립이 용이하고 그에 따라 제작비용이 늦으며 오작동의 가능성이 거의 없는 디스펜서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 스템이 필요없는 구조의 중공 로드를 사용하고 중공 로드와 피스톤의 밀착 부위에서 피스톤의 형태 변화를 이용하여 하우징 내부공간의 개폐 과정을 행하도록 구성되어있다.

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.

일반적으로 디스펜서의 주요 구성을 보면, 펌프의 외관을 구성하는 하우징(housing), 하우징을 용기에 장착하기 위한 클로우져(closure), 분사노즐이 장착되어있는 상단 버튼(button)과 하우징 내부를 상호 연통시키는 중공 로드(hollow rod), 중공 로드에 장착된 상태로 하우징의 내벽을 따라 상하 왕복운동을 하는 피스톤(piston), 하우징의 내면 하부에 위치하는 스프링(spring), 하우징 하단의 유입구를 개폐하는 볼(ball) 등을 포함하고 있다.

디스펜서의 개발은 이러한 구성요소들의 다양한 형태 변화와 그에 따른 기능 변화를 중심으로 진행되어왔다. 일 예로, 가압된 하우징 내부의 액체가 중공 로드의 내부로 유입되는 과정이 초기에는 로드 자체의 구조로서 완료되었으나, 그러한 구조의 로드를 대량 생산함에 있어서의 문제점을 해결하고자 전체적으로 원통형의 로드 하단에 체결되고 피스톤과의 접촉 작용에 의해 개폐 과정을 실행하는스템(stem)을 별도로 포함하도록 구조가 바뀌었다.

한편, 버튼에 하항력을 가하여 내용물을 분사시킬 경우에, 액체(내용물)이 노즐로부터 분사되면서 그것의 일부가 분무상이 아닌 액적(drop) 형태로 낙하는 이른바 액적 낙하(dropping) 현상의 문제점을 해결하는 구조에 대한 연구도 이루어졌다. 이는 액체가 하우징 내부로부터 중공 로드 내부로 유입되기 전에 하우징 내부공간에서 미리 가압되도록 하는 이른 예압(precompression) 원리를 이용한다. 예압을 가능하게 하는 구조는, 분사를 위해 버튼에 압력을 가할 때, 압축에 따른 1 차 하강거리는 하우징 내부공간의 액체가 중공 로드에 유입되기 않고 하우징 내부공간에서 가압되도록 하는데 사용되도록, 피스톤과 로드가 상호 접하는 곳에 일정한 유격을 두는 구조이다. 경우에 따라서는, 별도의 슬림 링을 두어 이러한 예압을 가능하도록 구성하는 기술도 있다.

이와 같이, 예압이 가능한 디스펜서는 다수가 공지되어있으며, 일 예로 미국특허 제6,209,759호를 들 수 있다. 도 6에는 상기 미국특허의 구성 일부가 도시되어있는데, 우선 피스톤(1010)은 원통형 슬리브(cylindrical sleeve: 1020)와 그것에 연결되어있는 외부 밀봉 립(outer seal lip: 1030)으로 구성되어 있고, 피스톤(1010)의 원통형 슬리브(1020)의 상단 내면(1040)이 접하는 중공 로드(1050)의 윗부분(1060)이 바깥쪽으로 약간 테이퍼되어있다. 스템(1070)의 수직 연장부(1080)가 접하는 피스톤(1010)의 부위는 원통형 슬리브(1020)의 하단 외면(1090)이다. 중공 로드(1050), 피스톤(1010), 스템(1070)의 구성에 의한 작동을 살펴보면, 휴식 모드에서 피스톤(1010)의 원통형 슬리브(1020)의 하단외면(1090)과 스템(1070)의 수직 연장부(1080)가 접하면서 밀봉됨으로써, 하우징 내부공간(A)과 중공 로드(1050)의 내부통로의 연결은 차단된다. 가압 모드에서는 피스톤(1010)의 상기 하단 외면(1090)과 스템(1070)의 상기 수직 연장부(1080)의 밀봉 부위가 유지된 상태로 중공 로드(1050)가 하강하게 되므로, 원통형 슬리브(1020)의 상단 내면(1040)은 중공 로드(1050)의 테이퍼부(1060)를 따라 올라가게 된다. 따라서, 실린더 내부공간(A)은 더욱 가압되게 되고, 그 압력이 상당한 정도에 이르면, 액체는 상기 밀봉부를 열고 중공 로드(1050)의 내부통로로 유입되게 된다. 따라서, 상기 미국특허는 상기 밀봉부와 테이터부가 예압을 위한 가장 중요한 구성이다.

그러나, 디스펜서는 작은 부품들을 조립함으로써 완성되고, 이러한 작은 부품들의 상호 작용에 의해 작동된다. 따라서, 부품수가 많을 경우에는 그것의 제작과 조립에 따른 비용이 상승하게 되고 오작동의 가능성도 높아진다. 상기 미국특허의 경우는 밀봉부를 형성하기 위하여 스템을 필요로 하고, 중공 로드와 스템 사이에 장착된 피스톤의 미세한 움직임에 의해 작동되므로, 조립 과정이 복잡하고 작동시 액체 막음 현상이 완벽하게 이루어지지 않는 경우가 많다. 즉, 별도의 스템 제작 및 그것의 조립 과정이 필요할 뿐만 아니라, 피스톤이 중공 로드 상단 내면의 테이퍼부를 따라 움직이면서 받게 되는 압력으로 인해 스템과 중공 로드의 체결부위가 벌어질 수 있고 이로 인해 완벽한 액체 막음이 이루어지지 않을 수 있다.

따라서, 본 고안은 이러한 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 일거에 해결하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 고안의 목적은 별도의 스템을 필요로 하지 않는 구조로 부품수를 줄이고 그에 따른 부품 제작 및 조립 공정을 단축하여 전체적으로 제작비용을 낮출 수 있는 디스펜서를 제공하는 것이다.

본 고안의 또다른 목적은 작동시 오작동의 가능성이 거의 없는 디스펜서를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 하나의 실시예에 따른 디스펜서(100)의 휴식 모드 상태의 수직 단면도이고;

도 2는 디스펜서(100)에 사용되는 중공 로드의 평면도이고;

도 3은 디스펜서(100)에 사용되는 피스톤의 평면도이고;

도 4는 디스펜서(100)의 분출 모드 상태의 수직 단면도이고;

도 5는 도 4의 X 부위의 부분 확대도이고;

도 6은 스템을 사용하는 종래 디스펜서의 부분 수직 단면도이다.

도면의 주요 부호에 대한 설명

100: 디스펜서 200: 하우징

300: 클로우져 400: 버튼

500: 중공 로드 600: 하우징 캡

700: 피스톤 800: 스프링

900: 볼

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 디스펜서는,

디스펜서의 외관을 구성하는 하우징;

하우징의 상단 외면에 체결되어 하우징을 용기에 장착하는 클로우져;

분사노즐이 장착되어있는 버튼과 하우징 내부를 상호 연통하는 중공 로드;

하우징과 중공 로드 사이에 삽입되어 중공 로드를 하우징에 고정시키고, 하우징의 내부를 외부로부터 밀폐시키는 하우징 캡;

중공 로드의 하부에 장착된 상태로 하우징의 내벽을 따라 상하 왕복운동을 하는 피스톤;

하우징의 내면 하부에 위치하는 스프링; 및,

하우징 하단의 유입구를 개폐하는 볼을 포함하는 것으로 구성된 수동식 펌프로서,

상기 중공 로드의 하단부는, 원통형의 피스톤이 상부로부터 삽입식으로 체결되기 위한 체결홈이 형성되어있고, 상단으로부터 연속된 수직 관통로가 수평으로연속되도록 유입로가 형성되어있으며, 상하로 움직일 수 있도록 하우징 내면에 접하며 액체의 흐름을 위한 틈이 형성되어있는 다수의 리브가 측면에 형성되어있고, 피스톤의 외면부 내면에 밀착되어 유입로를 하우징 내부공간으로부터 밀폐시키기 위한 밀봉턱이 유입로와 리브 사이에 형성되어있으며,

상기 피스톤은 전체적으로 원통형의 구조로서, 하우징 내면에 밀착된 상태로 상하 왕복운동을 하며, 중공 로드 하단부의 상기 밀봉턱에 밀착되지만 가압된 하우징 내부공간의 액체에 의해 밀봉턱으로부터 이격될 수 있는 유연성 소재로 구성되어 있다.

본 명세서에서의 "휴식 모드"란 버튼에 하향 압축력을 가하지 않은 상태를 의미하고, "가압 모드"란 버튼에 하향 압축력을 가하여 액체가 분출되기 직전까지 예압되는 상태를 의미하며, "분출 모드"란 가압 모드 직후에 액체가 분출되는 상태를 의미한다.

본 고안의 특징 중의 하나는, 별도의 스템 없이도 중공 로드에 의해 작동이 가능하므로 부품수를 줄이고 그에 따라 부품들의 조립이 용이하며, 작동시 하우징 내부공간과 관통로와의 개폐 과정이 피스톤의 형태 변화에 의해 이루어지므로 오작동의 가능성이 거의 없다는 것이다.

상기 하우징의 하단 유입구는 바람직하게는 볼의 외면 형상을 따라 오목한 구조로 되어있다. 따라서, 볼이 중력에 의해 안착되기 쉽고 하우징 내부공간의 저하된 압력을 보충하기 위하여 용기로부터 유입되는 액체에 의해 유동되었다가 압력의 보충과 함께 용이하게 본래의 위치로 복원될 수 있다.

상기 체결홈 바로 위에는 바람직하게는 중공 로드의 본체 외면보다 큰 직경의 환형 돌기부가 위쪽으로 경사면을 갖도록 형성되어있다. 따라서, 피스톤을 중공 로드의 위쪽으로부터 삽입하여 체결할 때 용이하게 삽입될 수 있고, 삽입된 상태에서 위쪽으로 분리되는 것을 방지할 수 있다.

상기 피스톤의 외면부는 바람직하게는 중앙 부위의 직경이 상단 및 하단 부위의 직경보다 작아서 단면상으로 보았을 때 측면이 오목한 구조로 이루어져 있다. 따라서, 피스톤이 하우징의 내벽과 밀착될 때 접촉 면적이 상단과 하단 부위 만으로 한정되므로 펌핑이 용이하고, 분출 모드에서 외면부의 형태 변화와 복원이 우수하다.

본 고안의 디스펜서를 구성하는 각각의 구성요소들의 소재는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 성형의 용이성 및 가격 등을 고려할 때, 대부분의 구성요소들은 폴리프로필렌이 바람직하고, 다만 유연성을 함께 필요로 하는 피스톤은 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 등이 사용될 수 있고, 그 중에서도 특히 선형저밀도 폴리에틸렌이 바람직하다. 기타, 볼과 스프링은 스테인리스 금속 소재가 바람직하다.

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

도 1에는 버튼에 하향력을 가하지 않은 상태("휴식 모드")에 있는 본 고안의 하나의 실시예에 따른 디스펜서의 수직 단면도가 도시되어있다. 도 1의 디스펜서(100)는 용기(도시하지 않음)에 다단형의 하우징(200)을 장착시키는 클로우져(300), 측면에 노즐(410)이 장착되어있는 버튼(400), 하우징(200)과 버튼(400)을 연통시키는 중공 로드(500), 중공 로드(500)의 상하 왕복운동을 안내하며 이를 하우징(200)에 고정시키는 하우징 캡(600), 중공 로드(500)의 하단부에 장착된 상태로 하우징(200)의 내벽에 접하면서 상하로 움직이는 피스톤(700), 하우징(200)의 하단과 중공 로드(500) 사이에 위치하여 중공 로드(500)에 상향 복원력을 제공하는 스프링(800), 하우징(200)의 하단 유입구(210)에 위치하는 볼(900)을 포함하는 것으로 구성되어있다.

하우징(200)은 아래쪽으로 직경이 작아지는 원통형 구조로 되어있으며, 하단 유입구(210)는 볼(900)이 중력에 의해 안착되기 쉽고 하우징 내부공간(A)의 저하된 압력을 보충하기 위하여 용기로부터 유입되는 액체에 의해 유동되기 쉽게 오목한 구조로 되어있다. 따라서, 액체의 유입에 의해 하우징 내부공간(A)의 압력이 보충되면, 볼(900)은 중력에 의해 바로 오목한 형상의 유입구(210)를 밀폐시키게 된다.

하우징(200)의 상측면에는 피스톤(700)의 위치에 구멍(220)이 천공되어있는데, 디스펜서(100)의 작동시 피스톤(700)과 하우징 캡(600) 사이의 밀폐된 공간에 발생되는 압력 변화를 완화시켜 작동을 더욱 용이하게 한다.

중공 로드(500)는 버튼(400)의 노즐(410)과 연결되는 관통로(510)가 축상으로 형성되어있다. 중공 로드(500)의 하단부에는, 피스톤(700)이 체결될 수 있는 작은 직경의 오목한 체결홈(520), 관통로(510)에 연속되어있고 체결홈(520)의 아래에서 측면으로 형성되어있는 유입로(530), 피스톤(700)이 체결홈(520)에 체결된 상태에서 피스톤(700)의 외면부(710)의 하단 내면에 밀착되어 유입로(530)를 하우징내부공간(A)으로부터 차단하는 밀봉턱(540), 중공 로드(500)가 하우징(200)의 내벽을 따라 용이하게 상하 왕복운동을 할 수 있도록 돌출되어있는 다수의 리브(550)가 형성되어있다. 따라서, 휴식 모드와 가압 모드에서는 피스톤 외면부(710)의 하단 내면과 중공 로드(500)의 밀봉턱(540)이 밀착된 상태를 유지하므로, 하우징 내부공간(A)의 액체가 관통로(510)로 유입되지 않는다. 피스톤(700)의 체결 상태를 더욱 견고히 하기 위하여, 체결홈(520)의 바로 위에는 환형의 돌기부(522)가 형성되어있다. 돌기부(522)의 더욱 자세한 형상은 도 5에서 볼 수 있는데, 피스톤(700)을 중공 로드(500)의 위쪽으로부터 삽입하여 체결할 때 용이하게 삽입될 수 있고 삽입된 상태에서 위쪽으로 분리되는 것을 방지할 수 있도록 테이퍼되어있다.

중공 로드(500)의 형상은 도 2에 도시되어있는 평면도를 통해서도 확인할 수 있는데, 측면에 형성되어있는 리브(550)는 방사형으로 부설되어있어서, 하우징(200)의 내벽(202)과 접한 상태에서 서로 인접한 리브(550) 사이에 틈(552)이 형성되어 중공 로드(500)의 상하 움직임시 액체가 자유롭게 통과할 수 있다. 또한, 돌기부(522)는 중공 로드(500)의 본체 외면(502) 보다 직경이 크다.

다시 도 1을 참조하면, 피스톤(700)은 전체적으로 원통형의 구조로 되어있고 상하로 연장되어있는 외면부(710)가 하우징(200)의 내벽에 밀착된 상태로 중공 로드(500)와 함께 상하 운동을 하게 된다. 유연성 소재로 만들어진 외면부(710)는 중앙(712)의 직경이 상단(714) 및 하단(716)의 직경보다 작아서 단면상으로 보았을 때 측면이 오목한 형상을 이룬다. 이는 피스톤(700)의 평면도가 도시되어있는 도 3에서도 확인할 수 있다. 이러한 구조로 인해, 피스톤(700)이 하우징(200)의 내벽과 밀착될 때 밀착 부위가 상단(714)과 하단(716) 만으로 한정되므로 접촉면적이 적어져 펌핑이 용이하고, 분출 모드에서 외면부(710)의 형태 변화와 복원이 우수하게 된다.

디스펜서(100)의 작동을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

휴식 모드에서는, 도 1에서와 보는 바와 같이, 스프링(800)의 상향 복원력에 의해 중공 로드(500)의 밀봉턱(540)이 피스톤(700)에 밀착된 상태에서 하우징 내부공간(A)이 관통로(510)와 차단된 상태를 유지하게 된다.

버튼(400)에 압축력을 가하여 하우징 내부공간(A)의 액체를 예압하는 가압 모드에서는, 중공 로드(500)의 하강과 함께 피스톤(700)이 하강하게 된다. 하우징(200)의 하단 유입구(210)가 볼(900)에 의해 밀봉되어 있고, 중공 로드(500)의 밀봉턱(540)이 피스톤(700)과의 밀착 상태를 유지하게 되므로, 하우징 내부공간(A)의 액체는 피스톤(700)의 하강에 의해 가압된다. 따라서, 버튼(400)이 일정한 거리만큼 하강되더라도 노즐(410)을 통한 액체의 분출은 발생하지 않는다.

분출 모드에서는, 도 4에서와 보는 바와 같이, 하우징 내부공간(A)의 액체가 피스톤(700)과 밀봉턱(540)과의 밀착부위를 이격시키면서 관통로(510)로 분출되게 된다. 분출 모드에서 피스톤(700)의 외면부(710)가 형태 변화하는 모습이 도 5에 도시되어있다. 휴식 모드 및 가압 모드에서는, 점선으로 표시되어있는 바와 같이, 외면부(710)의 하단(716)은 그것의 내면이 중공 로드(500)의 밀봉턱(540)에 밀착되어 있다. 그러다가, 하우징 내부공간(A)의 액체 압력이 상당한 수준까지 가압되었을 때에는, 외면부(710)의 하단(716)이 화살표 방향과 같이 형태 변화되면서 밀봉턱(540)과의 밀착부위가 이격되어, 가압된 액체가 유입로(530)를 거쳐 관통로(520)로 유입되게 된다.

액체의 분출은 매우 짧은 시간내에 일어나며, 분출에 의해 하우징 내부공간(A)의 압력이 저하되면, 버튼(400)에 압축력이 가해져있는 상태라도 피스톤(700)은 중공 로드(500)의 밀봉턱(540)에 재차 밀착되게 된다. 이러한 상태에서, 버튼(400)의 압축력을 제거하면, 스프링(800)의 복원력에 의해 중공 로드(500)가 상승하게 되고, 중공 로드(500)에 장착된 피스톤(700) 역시 상승하게 된다. 피스톤(700)과 밀봉턱(540)의 밀착이 유지된 상태에서 피스톤(700)이 상승하게 되므로, 하우징 내부공간(A)의 압력은 저하된다. 따라서, 도 1에서와 같이, 하우징 내부공간(A)의 저하된 압력을 보충하기 위하여, 하단 유입구(210)에 안착되어있는 볼(900)이 위쪽으로 유동되면서 용기(도시하지 않음)의 유체가 하우징 내부공간(A)으로 유입되게 된다.

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

본 고안에 따른 디스펜서는 별도의 스템 없이도 중공 로드에 의해 작동이 가능하므로 부품수를 줄이고 그에 따라 부품들의 조립이 용이하며, 작동시 하우징 내부공간과 관통로와의 개폐 과정이 피스톤의 형태 변화에 의해 이루어지므로 오작동의 가능성이 거의 없다.

Claims (4)

1. 디스펜서의 외관을 구성하는 하우징;

   하우징의 상단 외면에 체결되어 하우징을 용기에 장착하는 클로우져;

   분사노즐이 장착되어있는 버튼과 하우징 내부를 상호 연통하는 중공 로드;

   하우징과 중공 로드 사이에 삽입되어 중공 로드를 하우징에 고정시키고, 하우징의 내부를 외부로부터 밀폐시키는 하우징 캡;

   중공 로드의 하부에 장착된 상태로 하우징의 내벽을 따라 상하 왕복운동을 하는 피스톤;

   하우징의 내면 하부에 위치하는 스프링; 및,

   하우징 하단의 유입구를 개폐하는 볼을 포함하는 것으로 구성된 수동식 펌프로서,

   상기 중공 로드의 하단부는, 원통형의 피스톤이 상부로부터 삽입식으로 체결되기 위한 체결홈이 형성되어있고, 상단으로부터 연속된 수직 관통로가 수평으로 연속되도록 유입로가 형성되어있으며, 상하로 움직일 수 있도록 하우징 내면에 접하며 액체의 흐름을 위한 틈이 형성되어있는 다수의 리브가 측면에 형성되어있고, 피스톤의 외면부 내면에 밀착되어 유입로를 하우징 내부공간으로부터 밀폐시키기 위한 밀봉턱이 유입로와 리브 사이에 형성되어있으며,

   상기 피스톤은 전체적으로 원통형의 구조로서, 하우징 내면에 밀착된 상태로 상하 왕복운동을 하며, 중공 로드 하단부의 상기 밀봉턱에 밀착되지만 가압된 하우징 내부공간의 액체에 의해 밀봉턱으로부터 이격될 수 있는 유연성 소재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디스펜서.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하우징의 하단 유입구는 볼의 외면 형상을 따라 오목한 구조로 되어있는 것을 특징으로 하는 디스펜서.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 체결홈 바로 위에는 중공 로드의 본체 외면보다 큰 직경의 환형 돌기부가 위쪽으로 경사면을 갖도록 형성되어있는 것을 특징으로 하는 디스펜서.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤의 외면부는 중앙 부위의 직경이 상단 및 하단 부위의 직경보다 작아서 단면상으로 보았을 때 측면이 오목한 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 디스펜서.