JP4873006B2 - 内容物放出用のポンプ機構およびこのポンプ機構を備えたポンプ式製品 - Google Patents

Description

本発明は、容器本体側に取り付けられたシリンダ状部と、当該シリンダ状部に配された上流側の下方ボール弁および当該シリンダ状部に配されて操作部材と連動するピストンと、下流側の上方弁とにより形成される収納空間域の内容物を、当該ピストンの移動にともなう当該下方ボール弁および当該上方弁の開閉作用に基づいて外部空間に放出するポンプ機構や、この内容物放出用のポンプ機構を備えたポンプ式製品に関する。

特に、この収納空間域の実容量を積極的に減らして内容物放出操作後にピストンがその下死点から静止モード位置に復帰するときの当該収納空間域の減圧比を高めることにより、容器本体内部から当該収納空間域への内容物の高い吸上げ力を得るとともに、下方ボール弁をその作用相手である内容物流入部の方へ弾性的に付勢して（内容物の流入作動時以外では）当該流入部を確実に閉塞できるようにした内容物放出用のポンプ機構に関する。

本明細書においては容器内容物の放出口の側を「前」と記し、放出口の反対側を「後」と記す。すなわち図１の左側方向が「前」で、右側方向が「後」となる。

また、本明細書で用いる「ポンプ式」とは、利用者が、操作部や、容器の一部（周面部分など）などを例えば押圧することにより内容物収納空間の容積が小さくなって、その中の内容物が外部空間に放出される方式を示しており、いわゆる押出式，チューブ式なども含む概念である。

適用対象の内容物には、例えば液状またはクリーム状の石けん，シャンプー，リンス，化粧品，乳液や、発泡性のシェービングフォーム，ヘアスタイリングフォームをはじめとして、後述のように各種のものがある。

上述のシリンダ側の収納空間域にその実容量を減らすための棒状部材をもうけて、放出操作後のピストン復帰動作時に当該収納空間域の上記減圧比を高めるようにしたポンプ機構としては、例えば下記の特許文献で開示のものがある。

このポンプ機構は、段落［００１１］や図１に示されるように、シリンダ内部の収納空間域の下方ボール弁（吸込み弁[13]）から所定距離隔てた上方空間に上記減圧比を高めるための棒状部材[25]を設けている。
特開平２００２−１０４４７１号公報

従来のポンプ機構は、このように放出操作後のピストン復帰動作時のシリンダ内部の収容空間域の減圧比を高める態様になっている。

しかしながら、下方ボール弁（吸込み弁[13]）はその相手であるシリンダシール面（＝シリンダ[11]の内周面）の方に付勢されていない。すなわち下方ボール弁が当該シリンダシール面を閉じて、容器内部とシリンダ内部とがいわば遮断された状態に保持するための部材が用いられていない。なお、棒状部材[25]の下端の底面部分は下方ボール弁の上動位置を規制しているだけである。

そのため、下方ボール弁にとっての「動く遊び」が必然的に生じ、容器内容物が例えば高粘度原液の場合や、通常の原液に混じったエアーが下方ボール弁とシリンダシール面との間に入り込んだ場合などには、下方ボール弁が、シリンダシール面に密接すべきときに当該シリンダシール面から浮き上がったままの状態になることがあり、下方ボール弁の本来の弁作用が十分に担保されないという問題点があった。また、ポンプ機構（容器）を上下逆にした倒立状態でも下方ボール弁がシリンダシール面から離間してしまう。

そこで本発明では、シリンダ内部などの上記収納空間域の容量を減らすともに、この収納空間域の内容物流入部に下方ボール弁を弾性的に付勢する機能を併せ備えた調整部材を用いることにより、
・内容物放出操作後にピストンがその下死点から静止モード位置に復帰するときの当該収納空間域の減圧比を高めることにより、容器本体内部から当該収納空間域への内容物吸上げ力を強くし、
・かつ、内容物の流入作動時以外では当該収納空間域への内容物流入部を確実に閉塞できる、
ようにして、ポンプ機構における内容物放出動作の高精度化を図ることを目的とする。

また、この調整部材の全体を一体化部材（例えば単一部材）として、部品管理やポンプ機構の組み立て作業の効率化・簡単化を図ることを目的とする。

本発明はこれらの課題を次のようにして解決する。
（１）容器本体側に取り付けられたシリンダ状部（例えば後述のシリンダ６）と、当該シリンダ状部に配された上流側の下方ボール弁（例えば後述の下方ボール弁７）および当該シリンダ状部に配されて操作部材（例えば後述の操作ボタン１）と連動するピストン（例えば後述の上ピストン３，下ピストン４）と、下流側の上方弁（例えば後述の筒状の上方弁５）とにより形成される（例えば後述の収納空間域Ｂ）の内容物を、当該ピストンの移動にともなう当該下方ボール弁および当該上方弁の開閉作用に基づいて外部空間に放出するポンプ機構において、
前記収納空間域を、少なくとも、
その容量を減らすための柱状部材でその外周面側が前記下方ボール弁位置から前記上方弁位置への内容物通過域となるスペース調整作用部（例えば後述の円柱状部８ａ）と、
その内容物流入部が閉状態となるように前記下方ボール弁を弾性的に付勢するボール弁保持作用部（例えば後述の筒状部８ｄ）とが備えられ、
前記ボール弁保持作用部として、
前記下方ボール弁をその上側から押える複数の弾性片部（例えば後述の弾性片部８ｇ）と、当該下方ボール弁の左右方向の移動を規制する複数の周面部（例えば後述の内周面８ｈ）と、当該周面部同士の間の内容物通過用の溝状部（例えば後述の縦方向溝部８ｆ）とを備えたものを用いる。
（２）上記（１）において、
前記スペース調整作用部および前記ボール弁保持作用部は一体化されたもの（例えば後述の多機能柱状部材８）とする。

本発明は、このような構成からなる内容物放出用のポンプ機構および，当該ポンプ機構を備えたポンプ式製品を対象としている。

本発明では、シリンダ内部などの上記収納空間域の容量を減らすともに、この収納空間域の内容物流入部に下方ボール弁を弾性的に付勢する機能を併せ備えた多機能部材を用いているので、内容物放出操作後のピストン復帰動作にともなうシリンダ内部などの収納空間域の減圧比を高め、かつ、内容物の流入作動時以外では当該収納空間域への内容物流入部を確実に閉塞することができる。

また、この多機能部材の全体を一体化部材としているので、部品管理やポンプ機構の組み立て作業の効率化・簡単化を図ることができる。

また、下方ボール弁をその上側から弾性片部で押えるとともに、当該下方ボール弁の左右方向の移動を規制する複数の周面部や当該周面部同士の間の内容物通過用の溝状部を用いるようにしているので、ポンプ機構における内容物放出動作の一層の高精度化を図ることできる。

図１は、ポンプ式製品全体の一部断面状態を示す説明図である。 図２は、ピストンがその下死点まで移動した状態、すなわち作動モードの最終段階で下方ボール弁が閉じて上方弁が開いた状態を示す説明図である。 図３は、ピストンが図２の下死点から上動して静止モード対応位置に復帰した状態、すなわち静止モードへの移行段階で下方ボール弁が開いて上方弁が閉じた状態を示す説明図である。 図４は、シリンダ内部の収納空間域の容量低減機能および下方ボール弁の押さえ機能を併せ備えた多機能柱状部材を示す説明図である。

符号の説明

以下のアルファベット付き参照番号の構成要素（例えば通路部分２ａ）は原則として、それぞれアルファベットなし参照番号の構成要素（例えばヘッド２）の一部であることを示している。

１ 周知のチップストップ機構（図示省略：例えば特開平１１−１３８０６１号公報参照）を備えた操作ボタン
２ 操作ボタン１の押圧操作初期に後述の逆止弁２ｃが開いた後で当該操作ボタンと下方向に連動するヘッド
２ａ 内容物の通路部
２ｂ 当該通路部に続く内容物放出用の出力孔部
２ｃ 静止モードにおいて当該出力孔部を閉塞するための逆止弁（チップストップ機構の構成要素）
３ ヘッド２（通路部２ａ）の下端側部分に嵌合した上ピストン
３ａ 内周面の周方向に間歇的に形成されて後述の下ピストン４の上端部分を受ける突状部
３ｂ 突状部３ａのすぐ下側の周方向に間歇的に形成されて後述の下ピストン４を保持する縦突状部
３ｃ 下端側の内周面
４ 上ピストン３の縦突状部３ｂに嵌合した下ピストン
４ａ 上側の棒状部
４ｂ 棒状部４ａの下方に続く中空の円錐状部
４ｃ 円錐状部４ｂの下方に続いて後述のシリンダ６の内周面に案内される筒状部
４ｄ 円錐状部４ｂと筒状部４ｃとの接続部分
４ｅ 筒状部４ｃの上端側から接続部分４ｄにかけてその周方向に形成された計四個の内容物通過用の窓
５ 下ピストン４（円錐状部４ｂ）の外周面との間で弁作用を呈する筒状の上方弁
５ａ 静止モードなどにおいて円錐状部４ｂと密接する弁作用部
５ｂ 内周面に間歇的に形成された内容物通過用の縦溝部
５ｃ 上端部分がピストン３の内周面３ｃに密接する内側逆スカート部
５ｄ 上端部分が後述のシリンダ６の内周面に密接する外側逆スカート部
５ｅ 下端部分が後述のシリンダ６の内周面に密接するスカート部
６ 下ピストン４，上方弁５や後述の下方ボール弁７，多機能柱状部材８などを収容するシリンダ
６ａ 後述の収納空間域Ａの内容物が流入する下側開口部
６ｂ 下側開口部６ａの周面上部分であって上側ほど広くなった環状テーパ面
６ｃ 環状テーパ面６ｂに続く環状段部
６ｄ 環状段部６ｃの上側に続く小径内周面部
６ｅ 小径内周面部６ｄの上側に続く大径内周面部
６ｆ 大径内周面部６ｅの上端から外方に延びる環状フランジ部
７ 環状テーパ面６ｂとの間で弁作用を呈する下方ボール弁
８ 後述の収納空間域Ｂの容量低減機能と下方ボール弁７の押え機能とを併せ備えた多機能柱状部材
８ａ 上述の容量低減機能を担当する小径で中実または中空の円柱状部
８ｂ 円柱状部８ａの外周面の上下方向に形成された内容物通過用の凹状部分
８ｃ 円柱状部８ａの底面
８ｄ 円柱状部８ａの下側に続く大径部分で上述の下方ボール弁押え機能および容量低減機能を担当する筒状部
８ｅ 筒状部８ｄの上面であって凹状部分８ｂに続く範囲が欠落したＣ形平面形状の段部
８ｆ 筒状部８ｄの周方向に等間隔で形成された内容物通過用の三個の縦方向溝部
８ｇ 縦方向溝部８ｆのそれぞれから筒状部中央に突出する態様で形成された下方ボール弁押え用の弾性片部
８ｈ 縦方向溝部８ｆ同士の間の内周面
８ｊ 弾性片部８ｇの上面と同じ高さの下端部分からなって凹状部分８ｂに続く態様で筒状部８ｄの周方向に形成された周面開口部
９ 下ピストン４の接続部分４ｄと多機能柱状部材８の段部８ｅとの間に設けられて当該下ピストンおよび上ピストン３を上方向に付勢するためのコイルスプリング
１０ 内容物を収納した容器本体
１０ａ 外周面に螺子部分が形成された開口側筒状部
１０ｂ 容器本体胴部の外周面と嵌合した鞘状の底蓋
１０ｃ 底蓋１０ｂの底面部分に形成された空気流入用の孔部
１０ｄ 底蓋１０ｂの底面部分に形成された内側筒状部
１０ｅ 後述の収納空間域Ａにおける内容物の減少（圧力低下）に応じて上方向に移動する可動底板
１０ｆ 可動底板１０ｅに形成されて上端部分が容器本体胴部の内周面に密接する逆スカート部
１０ｇ 可動底板１０ｅに形成されて下端部分が容器本体胴部の内周面に密接するスカート部
１０ｈ 内側筒状部１０ｄに当接して可動底板１０ｅの最下位置を特定するための底面段部
１１ 内周面に螺子部分が形成されて容器本体１０の開口側筒状部１０ａと螺子係合するネジキャップ
１１ａ 上ピストンを案内する中央筒状部
１２ シリンダ６の環状フランジ部６ｆと容器本体１０の開口側筒状部１０ａ（の端面部分）との間に挟まれた状態の環状パッキン
Ａ 容器本体内部の収納空間域（可動底板１０ｅから下方ボール弁７までの内部空間）
Ｂ シリンダ内部の収納空間域（下方ボール弁７から上方弁５までの内部空間）

ここで、操作ボタン１，ヘッド２，上ピストン３，下ピストン４，上方弁５，シリンダ６，多機能柱状部材８，容器本体１０およびネジキャップ１１などは例えばポリプロピレン，ポリエチレン，ポリアセタール，ナイロン，ポリブチレンテレフタレートなどからなるプラスチック製のものであり、下方ボール弁７やコイルスプリング９などは金属製またはプラスチック製のものである。

なお、収納空間域Ｂの容量低減機能と下方ボール弁７の押え機能とを併せ備えた多機能柱状部材８は、コイルスプリング９で下方向に付勢されながらシリンダ６の環状段部６ｃおよび小径内周面部６ｄに保持される態様で、シリンダ内部に設けられている。

図１のポンプ式製品はいわゆる「エアレスポンプ」を用いたものであり、内容物放出動作により収納空間域Ａの内容物が減ってそこでの圧力が低下するのに応じて、当該収納空間域の構成要素である可動底板１０ｅが上方向に移動していく。

これは、可動底板１０ｅが底蓋１０ｂの孔部１０ｃを介して外部空間と連通し、当該可動底板の下面部分が上方向への大気圧を受けるためである。

図１の、操作ボタン１が押圧されていない静止モードでは、
(11)チップストップ機構の逆止弁２ｃは周知の動作により出力孔部２ｂを閉塞し、
(12)コイルスプリング９の作用により上方向に付勢されていわば一体物となった上ピストン３，下ピストン４および上方弁５は、当該上方弁の外側逆スカート部５ｄがネジキャップ１１の中央筒状部１１ａに係止された状態に保持され、
(13)上方弁５および下方ボール弁７はそれぞれ円錐状部４ｂおよび環状テーパ面６ｂに密接し、
(14)収納空間域Ａ，Ｂはともに閉空間になっている。

なお、下方ボール弁７はその横方向が筒状部８ｄの内周面８ｈに保持され、かつ三個の等間隔の弾性片部８ｇで環状テーパ面６ｂの方に押えられている（図２〜図４参照）。このように下方ボール弁７は、弾性片部８ｇで押さえ込まれているので、ポンプ式製品を倒立状態にしても環状テーパ面６ｂとの密接状態に保持される。

操作ボタン１を図１の下方向に押圧すると、図２に示すように、
(21)先ず周知のチップストップ機構の作用により逆止弁２ｃが図示右方向に後退して、出力孔部２ｂの閉塞状態が解除され、
(22)その後、ヘッド２および上ピストン３，下ピストン４が操作ボタン１とともにコイルスプリング９の弾性付勢力に抗しながら下方に移動し、
(23)このピストンの移動の際、上方弁５は上ピストン３，下ピストン４に追従せずにその弁作用部５ａが円錐状部４ｂから離間する。

その結果、シリンダ６の収納空間域Ｂにそれまで入っていた内容物は、図２の矢印で示す「縦溝部５ｂ−縦突状部３ｂ同士の間の第１の凹状部−突状部３ａ同士の間の第２の凹状部−上ピストン３の内部空間−通路部２ａ−出力孔部２ｂ」の経路により、外部空間に放出される。

利用者が操作ボタン１の押圧操作を止めると、
(31)コイルスプリング９の作用によりヘッド２，上ピストン３，下ピストン４が図１の静止モードの位置に復帰し、
(32)この下ピストン４の復帰により上方弁５の弁作用部５ａが円錐状部４ｂと密接して、上方弁５が閉状態になる。

このピストン４の復帰動作における、シリンダ６の収納空間域Ｂの低下圧力，下方ボール弁７の自重や三個の弾性片部８ｇの付勢力などからなる、当該下方ボール弁への下方向合力が、容器本体１０の収納空間域Ａからの当該下方ボール弁に対する上方向圧力よりも小さくなるため、下方ボール弁７は弾性片部８ｇの付勢力に抗しながら上方向に少し移動する（図３参照）。

そして、このピストン復帰時の収納空間域Ｂの減圧比は多機能柱状部材８の分だけ（この部材を設けない場合よりも）高められるので、容器本体内部の内容物には当該収納空間域への強い吸上げ力が作用する。

その結果、容器本体１０の収納空間域Ａにそれまで入っていた内容物が、図３の矢印で示す「下側開口部６ａ−縦方向溝部８ｆ−底面８ｃと弾性片部８ｇとの間の空間域（−周面開口部８ｊ）−凹状部分８ｂ」などの経路により、シリンダ６の収納空間域Ｂに流入する。

この内容物の流入により上述の下方向合力が収納空間域Ａの上述の上方向圧力を超えた段階で下方ボール弁７が下方に確実に移動して環状テーパ面６ｂと密接し、ポンプ機構は図１の静止モードに復帰する。なお、収納空間域Ａの内部圧力の減少に応じて可動底板１０ｅが大気圧の作用により上動するのは先に述べたとおりである。

また、逆止弁２ｃも周知のチップストップ機構の作用により出力孔部２ｂの閉塞状態に復帰する。

図４で明示されるように、多機能柱状部材８は、その全体がシリンダ内部の収納空間域Ｂの容量を低減する機能と、その筒状部８ｄの弾性片部８ｇで下方ボール弁７の下方向に付勢するとともに当該筒状部の飛び飛びの内周面８ｈで下方ボール弁７の左右方向（当該筒状部の径方向への移動を規制する機能と、を併せ備えた一体成形の単一部材である。

下方ボール弁７が弾性片部８ｇの付勢力に抗しながら少し移動して当該ボール弁が開くと（図３参照）、容器本体内部の収納空間域Ａの内容物は三箇所の縦方向溝部８ｆなどを経てシリンダ内部に流入する。

なお、周面開口部８ｊは、円柱状部８ａの底面８ｃと三箇所の縦方向溝部８ｆとの間の空間域を設定するために用いた金型のいわば抜き口といえるが、縦方向溝部８ｆなどから入ってきた内容物の通路域としても作用する。

本発明は図示の機構に限定されないのは勿論であり、例えば、
(41)チップストップ機構を用いずに操作ボタン１を上ピストン３に嵌合させる、
(42)操作ボタン１の代わりに周知のトリガタイプの操作部材（例えば特開平１１−１９７５６３号公報参照）を用いる、
(43)上方弁５を蓄圧タイプのものにする、
(44)下方弁７を例えば非ボール形状で多機能柱状部材８（弾性片部８ｇ）との一体成形部材とする、
(45)多機能柱状部材８として、別々に製作した円柱状部８ａおよび筒状部８ｄの一体化部材を用いる、
(46)弾性片部８ｇを内周面８ｈに形成する、
(47)縦方向溝部８ｆ，弾性片部８ｇ，内周面８ｈそれぞれの個数を任意に設定する、
(48)可動底板１０ｅおよび孔部１０ｃの代わりに周知の内容物吸上げパイプおよび収納空間域Ａへの外気流入用孔部（例えば特開平１１−１３８０６１号公報参照）を用いる、
ようにしてもよい。

本発明が適用されるポンプ式製品としては、洗浄剤，清掃剤，制汗剤，冷却剤，筋肉消炎剤，ヘアスタイリング剤，ヘアトリートメント剤，染毛剤，育毛剤，化粧品，シェービングフォーム，食品，液滴状のもの（ビタミンなど），医薬品，医薬部外品，塗料，園芸用剤，忌避剤（殺虫剤），クリーナー，消臭剤，洗濯のり，ウレタンフォーム，消火器，接着剤，潤滑剤などの各種用途のものがある。

容器本体に収納する内容物は、例えば油成分，アルコール類，界面活性剤，高分子化合物，粉状物，各用途に応じた有効成分などである。

粉状物としては、金属塩類粉末，無機物粉末や樹脂粉末などを用いる。例えば、タルク，カオリン，アルミニウムヒドロキシクロライド（アルミ塩），アルギン酸カルシウム，金粉，銀粉，雲母，炭酸塩，硫酸バリウム，セルロース，これらの混合物などを用いる。

油成分としては、シリコーン油，パーム油，ユーカリ油，ツバキ油，オリーブ油，ホホバ油，パラフィン油，ミリスチン酸，パルミチン酸，ステアリン酸，リノール酸，リノレン酸などを用いる。

アルコール類としては、エタノールなどの１価の低級アルコール，ラウリルアルコールなどの１価の高級アルコール，エチレングリコールなどの多価アルコールなどを用いる。

界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどの非イオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタインなどの両性界面活性剤、塩化アルキルトリメチルアンモニウムなどのカチオン性界面活性剤などを用いる。

高分子化合物としては、メチルセルロース，ゼラチン，デンプン，カゼインなどを用いる。

各用途に応じた有効成分としては、サリチル酸メチル，インドメタシンなどの消炎鎮痛剤、安息香酸ナトリウム，クレゾールなどの除菌剤、ヒレスロイド，ジエチルトルアミドなどの害虫忌避剤、酸化亜鉛などの制汗剤、カンフル，メントールなどの清涼剤、エフェドリン，アドレナリンなどの抗喘息薬、スクラロース，アスパルテームなどの甘味料、エポキシ樹脂，ウレタンなどの接着剤や塗料、パラフェニレンジアミン，アミノフェノールなどの染料，リン酸二水素アンモニウム，炭酸水素ナトリウム・カリウムなどの消火剤などを用いる。

さらに、上記内容物以外の、懸濁剤，紫外線吸収剤，乳化剤，保湿剤，酸化防止剤、金属イオン封鎖剤なども用いることができる。

Claims (3)

1. 容器本体側に取り付けられたシリンダ状部と、当該シリンダ状部に配された上流側の下方ボール弁および当該シリンダ状部に配されて操作部材と連動するピストンと、下流側の上方弁とにより形成される収納空間域の内容物を、当該ピストンの移動にともなう当該下方ボール弁および当該上方弁の開閉作用に基づいて外部空間に放出するポンプ機構において、
   前記収納空間域には、少なくとも、
   その容量を減らすための柱状部材でその外周面側が前記下方ボール弁位置から前記上方弁位置への内容物通過域となるスペース調整作用部と、
   その内容物流入部が閉状態となるように前記下方ボール弁を弾性的に付勢するボール弁保持作用部とが備えられ、
   前記ボール弁保持作用部は、
   前記下方ボール弁をその上側から押える複数の弾性片部と、当該下方ボール弁の左右方向の移動を規制する複数の周面部と、当該周面部同士の間の内容物通過用の溝状部とを備えたものである、
   ことを特徴とする内容物放出用のポンプ機構。
2. 前記スペース調整作用部および前記ボール弁保持作用部は一体化されたものである、
   ことを特徴とする請求項１記載の内容物放出用のポンプ機構。
3. 請求項１または２記載の内容物放出用のポンプ機構を備え、かつ、容器本体内部に内容物を収容した、
   ことを特徴とするポンプ式製品。

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