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技術 流体ポンプ

出願人 ゼージアンジェイエムインダストリーカンパニー、リミテッド
発明者 シュフェントゥ
出願日 2017年5月9日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2017-093073
公開日 2017年11月16日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2017-202875
状態 特許登録済
技術分野 容器の蓋 手動噴霧装置 往復動ポンプ(2)
主要キーワード ストッパーフランジ 潜在エネルギー 弾力体 仮想円錐 円錐台形形状 相殺力 吐出ピストン バルブフランジ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (18)

課題

ノズルチャンバ内の流体圧力閾値圧力未満になったときに、ノズルチャンバを自動的に閉じて密閉するノズルバルブを有する流体ポンプ装置を提供すること。

解決手段

流体ポンプ装置が複数チャンバポンプ機構を含む。アクチュエータが、ノズルチャンバを画成するノズル部を有し、ノズルチャンバは、排出バルブを介して制御される開口部を有する。この開口部は、ノズルチャンバ内の流体圧力が閾値圧力を超えると反応して開くように調整されている。

概要

背景

流体ポンプ装置は様々な用途に広く使用されている。流体ポンプ装置の最も単純な形態は、ピストン機械的に連結された手動ポンプを用いるもので、ピストンが動作して粘性流体等の流体容器から引き出し、また、流体を収集チャンバ及び/又はノズルチャンバから排出する。多くの装置では、手動ポンプのトリガーアクチュエータ)は使用者によって作動され、それによって、ピストンがばね力に抗して収集チャンバ内を移動して、収集チャンバからオリフィスを通して流体を排出する。アクチュエータに対する力が解放されると、ばね力が作用してピストンを初期位置に向けて押し戻し、このとき、流体接続された容器から収集チャンバ内へ流体を動かす原動力となる減圧が収集チャンバ内に生じる。通常、収集チャンバの入口及び出口一方向バルブによって、流体の収集及び排出が制御される。この一般的な構成では、ポンプサイクルのうちアクチュエータが操作されてピストンが収集チャンバ内を移動する「排出」期間のみに、流体がポンプから吐出されるようになっている。言い換えると、ポンプサイクルの「収集」期間には、流体がポンプ装置から吐出されるようになっていない。

ローション及び液体石鹸のような粘性流体を吐出する従来の流体ポンプ装置では、ポンプサイクルの「排出」期間にアクチュエータの収集チャンバと流体連通するノズルチャンバをもつ細長ノズルを採用する場合が多く、この場合、流体は、収集チャンバからバルブ付きオリフィスを通ってノズルチャンバへ排出される。このような従来の装置には、ポンプサイクルの排出期間に収集チャンバからノズルチャンバ内へ移動した粘性流体の一部が、流体の粘性及びそれに応じた表面張力が原因でポンプサイクルが完了した後もノズルチャンバ内に残るという問題がしばしば発生する。その結果、次のポンプサイクルまでの間に、ノズルチャンバ内に残った流体が、使用者がポンプ操作をしなくても重力によってノズルからゆっくりと流れ出ることがある。このような無制御の排出によって容器の外側の周りに流体がこぼれる場合があるのは望ましくない。

従来の流体ポンプ装置、特に流体ポンプ装置の一部には、ノズルチャンバへの開口部にバルブが無いノズルを含むものがある。この構成では、ノズルチャンバに残る流体が外部環境に触れて酸化または蒸発する可能性がある。ノズルチャンバ内の変質及び/又は乾燥した流体は、その性能が損なわれる可能性があることに加え、ノズルチャンバを塞いで流体を効果的に排出できないように作用する可能性がある。

他の一般的な流体ポンプ装置としては、手動的手段又は自動的手段によって圧力、通常は空気圧、をチャンバ内に発生させる圧力噴霧器がある。圧力チャンバからの放出はバルブによって制御されるが、このバルブは、使用者によって選択的に操作され、液体チャンバ内に高めた圧力を導入して液体をオリフィス経由で液体チャンバから移動させる。圧力チャンバ内に十分な駆動圧力が存在する間、液体の放出が続くことになる。圧力噴霧器は、連続して噴霧する用途に有用であるが、圧力噴霧器には液体チャンバから独立した圧力チャンバ、及び/又は加圧機構を調整するための追加のバルブ装置が必要なため、これらの関与する機構類の製造費用は、通常、上記の手動の個別ポンプサイクル装置より高い。

従って、ノズルチャンバ内の流体圧力閾値圧力未満になったときに、ノズルチャンバを自動的に閉じて密閉するノズルバルブを有する流体ポンプ装置に対する需要がある。

更に、ポンプサイクルの「排出」期間にノズルから粘性流体を排出し、ポンプサイクルの「収集」期間に流体の排出を防止することができる流体ポンプに対する需要がある。

概要

ノズルチャンバ内の流体圧力が閾値圧力未満になったときに、ノズルチャンバを自動的に閉じて密閉するノズルバルブを有する流体ポンプ装置を提供すること。流体ポンプ装置が複数チャンバポンプ機構を含む。アクチュエータが、ノズルチャンバを画成するノズル部を有し、ノズルチャンバは、排出バルブを介して制御される開口部を有する。この開口部は、ノズルチャンバ内の流体圧力が閾値圧力を超えると反応して開くように調整されている。

目的

本発明は、特許法を遵守し、且つ当業者新規原理を適用したり、必要に応じて本発明の実施例を作成、使用したりするのに必要な情報を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

開口部を有する液体容器と、前記開口部に隣接し、前記液体容器の内部と流体連通するように前記液体容器に密閉状態で嵌合可能な噴霧機構とを備える液体噴霧装置であって、前記噴霧機構が、(i)第1流路壁画成された第1流路と第2流路壁で画成された第2流路とが第1の通路を経由して互いに流体接続された本体と、(ii)前記第1流路壁と連携して収集チャンバを画成し、前記収集チャンバに液体を導入する際に該液体が経由する第3流路を画成するチャージピストンと、(iii)前記容器から前記収集チャンバへの液体の流れを可能にする一方向入口バルブと、(iv)前記第2流路壁と連携して吐出チャンバを画成する吐出ピストン及び排出バルブベースであって、前記吐出ピストンが第2の復元力に抗して前記吐出チャンバ内流体圧力応答する、吐出ピストン及び排出バルブベースと、(v)前記収集チャンバから前記吐出チャンバへ前記第1の通路を通る液体の流れを可能にする一方向出口バルブと、(vi)第1の復元力に抗して、前記チャージピストンを前記第1流路壁に対して選択的に移動して、前記収集チャンバの収集チャンバ容積を減少させるアクチュエータと、(vii)前記吐出チャンバから前記排出バルブベース内の第2の通路を通る液体の流れを可能にする一方向排出バルブとを備え、前記排出バルブが、前記吐出チャンバ内の前記流体圧力が第1の閾値圧力を超えると開く、液体噴霧装置。

請求項2

前記排出バルブが、排出バルブ座構造体内の孔に密閉状態で嵌合可能なシール部を含むプランジャを備え、前記プランジャが前記吐出チャンバ内の前記流体圧力に応答して、前記プランジャの前記シール部が前記排出バルブ座構造体から外れて前記排出バルブが開いているとき、前記吐出チャンバが前記孔を経由して前記第2の通路に流体連結される、請求項1に記載の液体噴霧装置。

請求項3

前記プランジャが、第3の復元力によって前記流体圧力に抗して付勢されている、請求項2に記載の液体噴霧装置。

請求項4

前記第3の復元力が、前記孔を通る液体の流れと実質的に平行な方向に沿って作用する、請求項3に記載の液体噴霧装置。

請求項5

前記吐出チャンバ内の前記流体圧力が第1の閾値圧力を超えると前記排出バルブが開く、請求項3に記載の液体噴霧装置。

請求項6

前記チャージピストンに前記第1の復元力を作用させることができる第1のばねを更に備える、請求項5に記載の液体噴霧装置。

請求項7

前記吐出ピストンに前記第2の復元力を作用させることができる第2のばねを更に備える、請求項6に記載の液体噴霧装置。

請求項8

前記吐出チャンバの前記流体圧力が前記閾値圧力未満の場合に前記吐出ピストンが前記第2の復元力に抗して移動可能となるように前記第2のばねが調整されている、請求項7に記載の液体噴霧装置。

請求項9

前記吐出チャンバ内の前記流体圧力が前記第1の閾値圧力に届くまで前記吐出チャンバ内の前記流体圧力が増加するにつれて、吐出チャンバ容積が拡張する、請求項8に記載の液体噴霧装置。

請求項10

前記吐出チャンバ内の前記流体圧力が第2の閾値圧力未満に下がると前記排出バルブが閉じる、請求項9に記載の液体噴霧装置。

請求項11

前記第1の閾値圧力が前記第2の閾値圧力より高い、請求項10に記載の液体噴霧装置。

請求項12

前記排出バルブが前記排出バルブベースに連結されている、請求項2に記載の液体噴霧装置。

請求項13

前記容器から前記チャージピストンの前記第3流路に液体を輸送するためのチューブを更に備える、請求項2に記載の液体噴霧装置。

請求項14

開口部を有する流体容器と、前記開口部に隣接し、前記流体容器の内部と流体連通するように前記流体容器に密閉状態で嵌合可能なポンプ機構とを備える流体ポンプ装置であって、前記ポンプ機構が、(i)第1流路壁で第1流路を画成する本体と、(ii)前記第1流路壁と連携して収集チャンバを画成するチャージピストンと、(iii)前記流体容器の内部から前記収集チャンバへの流体の流れを可能にするための一方向入口バルブと、(iv)ノズルチャンバを画成するノズル部を有し、第1の復元力に抗して、前記チャージピストンを前記第1流路壁に対して選択的に移動して、前記収集チャンバの収集チャンバ容積を減少させるように設けられたアクチュエータと、(v)前記収集チャンバから前記ノズルチャンバへの流体の流れを可能にする一方向出口バルブと、(vi)前記ノズルチャンバから排出バルブベース内の排出通路を通る流体の流れを可能にする一方向排出バルブとを備え、前記排出バルブが、排出オリフィスに隣接する排出バルブ座構造体に密閉状態で嵌合可能なシール部を含むプランジャを備え、前記プランジャが、第2の復元力に抗して、前記ノズルチャンバ内の流体圧力に応答し、前記プランジャの前記シール部が前記排出バルブ座構造体から外れて、前記排出バルブが開いているときのみ、前記ノズルチャンバが、前記排出通路を経由して前記排出オリフィスに流体連結される流体ポンプ装置。

請求項15

前記収集チャンバが前記第1流路を含む、請求項14に記載の流体ポンプ装置。

請求項16

前記アクチュエータの動きを前記チャージピストンに伝達する第2のプランジャを更に備える、請求項14に記載の流体ポンプ装置。

請求項17

前記第2の復元力が、前記オリフィスを通る流体の流れの方向に実質的に平行な方向に沿って作用する、請求項14に記載の流体ポンプ装置。

請求項18

前記ノズルチャンバ内の前記流体圧力が第1の閾値圧力を超えると前記排出バルブが開く、請求項14に記載の流体ポンプ装置。

請求項19

前記チャージピストンに前記第1の復元力を作用させることができる第1のばねを更に備える、請求項18に記載の流体ポンプ装置。

請求項20

前記プランジャに前記第2の復元力を作用させることができる第2のばねを更に備える、請求項19に記載の流体ポンプ装置。

請求項21

前記ノズルチャンバ内の前記流体圧力が第2の閾値圧力未満に下がると前記排出バルブが閉じる、請求項20に記載の流体ポンプ装置。

請求項22

前記第1の閾値圧力が前記第2の閾値圧力より高い、請求項21に記載の流体ポンプ装置。

請求項23

前記排出バルブが前記排出バルブベースに連結された、請求項14に記載の流体ポンプ装置。

請求項24

前記流体容器から前記収集チャンバに流体を輸送するためのチューブを更に備える、請求項14に記載の流体ポンプ装置。

技術分野

0001

関連出願の相互参照
本出願は、2016年5月10日に出願された「Extended Emission Time Liquid Sprayer」と題する米国特許出願第15/150,617号の一部継続出願である、2016年7月22日に出願された「Extended Emission Time Liquid Sprayer」と題する米国特許出願第15/216,847号の一部継続出願であり、その内容の全体が本明細書に組み込まれる。

0002

本発明は、概して手動流体ポンプに関し、より具体的には、毎回使用後に自己シールし、それによって、流体ポンプのノズル内に残る流体製品の質及び粘度を保ち、流体ポンプのノズルから流体製品の望ましくない漏れを防止する流体ポンプ装置に関する。

背景技術

0003

流体ポンプ装置は様々な用途に広く使用されている。流体ポンプ装置の最も単純な形態は、ピストン機械的に連結された手動ポンプを用いるもので、ピストンが動作して粘性流体等の流体容器から引き出し、また、流体を収集チャンバ及び/又はノズルチャンバから排出する。多くの装置では、手動ポンプのトリガーアクチュエータ)は使用者によって作動され、それによって、ピストンがばね力に抗して収集チャンバ内を移動して、収集チャンバからオリフィスを通して流体を排出する。アクチュエータに対する力が解放されると、ばね力が作用してピストンを初期位置に向けて押し戻し、このとき、流体接続された容器から収集チャンバ内へ流体を動かす原動力となる減圧が収集チャンバ内に生じる。通常、収集チャンバの入口及び出口一方向バルブによって、流体の収集及び排出が制御される。この一般的な構成では、ポンプサイクルのうちアクチュエータが操作されてピストンが収集チャンバ内を移動する「排出」期間のみに、流体がポンプから吐出されるようになっている。言い換えると、ポンプサイクルの「収集」期間には、流体がポンプ装置から吐出されるようになっていない。

0004

ローション及び液体石鹸のような粘性流体を吐出する従来の流体ポンプ装置では、ポンプサイクルの「排出」期間にアクチュエータの収集チャンバと流体連通するノズルチャンバをもつ細長いノズルを採用する場合が多く、この場合、流体は、収集チャンバからバルブ付きオリフィスを通ってノズルチャンバへ排出される。このような従来の装置には、ポンプサイクルの排出期間に収集チャンバからノズルチャンバ内へ移動した粘性流体の一部が、流体の粘性及びそれに応じた表面張力が原因でポンプサイクルが完了した後もノズルチャンバ内に残るという問題がしばしば発生する。その結果、次のポンプサイクルまでの間に、ノズルチャンバ内に残った流体が、使用者がポンプ操作をしなくても重力によってノズルからゆっくりと流れ出ることがある。このような無制御の排出によって容器の外側の周りに流体がこぼれる場合があるのは望ましくない。

0005

従来の流体ポンプ装置、特に流体ポンプ装置の一部には、ノズルチャンバへの開口部にバルブが無いノズルを含むものがある。この構成では、ノズルチャンバに残る流体が外部環境に触れて酸化または蒸発する可能性がある。ノズルチャンバ内の変質及び/又は乾燥した流体は、その性能が損なわれる可能性があることに加え、ノズルチャンバを塞いで流体を効果的に排出できないように作用する可能性がある。

0006

他の一般的な流体ポンプ装置としては、手動的手段又は自動的手段によって圧力、通常は空気圧、をチャンバ内に発生させる圧力噴霧器がある。圧力チャンバからの放出はバルブによって制御されるが、このバルブは、使用者によって選択的に操作され、液体チャンバ内に高めた圧力を導入して液体をオリフィス経由で液体チャンバから移動させる。圧力チャンバ内に十分な駆動圧力が存在する間、液体の放出が続くことになる。圧力噴霧器は、連続して噴霧する用途に有用であるが、圧力噴霧器には液体チャンバから独立した圧力チャンバ、及び/又は加圧機構を調整するための追加のバルブ装置が必要なため、これらの関与する機構類の製造費用は、通常、上記の手動の個別ポンプサイクル装置より高い。

0007

従って、ノズルチャンバ内の流体圧力閾値圧力未満になったときに、ノズルチャンバを自動的に閉じて密閉するノズルバルブを有する流体ポンプ装置に対する需要がある。

0008

更に、ポンプサイクルの「排出」期間にノズルから粘性流体を排出し、ポンプサイクルの「収集」期間に流体の排出を防止することができる流体ポンプに対する需要がある。

0009

本発明によって、流体ポンプ装置は、ノズルからの排出がポンプサイクルの意図的な排出段階の期間のみに行われるように、具体的には、ノズルチャンバ内の流体圧力が閾値を超える場合のみに行われるように制御が可能になる。ノズルからの流体の排出は、復元力に抗してノズルチャンバ内の流体圧力に反応するプランジャを有する排出バルブによって制御される。プランジャは、ノズルチャンバ内の流体圧力が、プランジャに作用する付勢力/復元力を超えない限り、或いは超えるまで、ノズルチャンバを閉鎖及び/又は密閉している。この付勢力/復元力によって、排出バルブを開くために必要なノズルチャンバ内の閾値圧力が決定される。排出バルブは、流体排出方向と平行な方向に復元力が作用するように設けられ、その結果、ノズルチャンバ内の流体圧力が閾値圧力未満に低下すると、排出バルブのプランジャがすぐに反応する。流体の排出は、ノズルチャンバ内が閾値流体圧力になったときに開始され、流体圧力が同じ閾値未満、又は別の閾値未満に低下すると停止する。

0010

一実施例では、流体ポンプ装置が、開口部を有する流体容器と、開口部に隣接し、流体容器の内部と流体連通するように流体容器に密閉状態で嵌合可能なポンプ機構とを含む。ポンプ機構は、第1流路壁で第1流路画成する本体を含む。チャージピストンが、第1流路壁と連携して収集チャンバを画成する。一方向入口バルブが、流体容器の内部から収集チャンバへの流体の流れを可能にするように設けられている。アクチュエータが、ノズルチャンバを画成するノズル部を有し、第1の復元力に抗して、チャージピストンを第1流路壁に対して選択的に移動して、収集チャンバの収集チャンバ容積を減少させるように設けられている。一方向出口バルブが、収集チャンバからノズルチャンバへの流体の流れを可能にするように設けられている。更に、一方向排出バルブが、ノズルチャンバから排出バルブ内の排出通路を通る流体の流れを可能にするように設けられており、排出バルブは排出オリフィスに隣接する排出バルブ座構造体に密閉状態で嵌合可能なシール部を含むプランジャを備える。プランジャのシール部が排出バルブ座構造体から外れて排出バルブが開いているときのみ、ノズルチャンバは排出通路を経由して排出オリフィスに流体連結される。プランジャは第2の復元力に抗してノズルチャンバ内の流体圧力に応答する。

図面の簡単な説明

0011

本発明の液体噴霧装置の断面図である。
本発明の液体噴霧装置の一部の分解図である。
本発明の液体噴霧装置の一部の断面図である。
ポンプサイクルの排出段階の期間における本発明の液体噴霧装置の一部の断面図である。
ポンプサイクルの排出段階の期間における本発明の液体噴霧装置の一部の拡大図である。
液体を吐出している期間における本発明の液体噴霧装置の一部の拡大断面図である。
ポンプサイクルの収集段階の期間における本発明の液体噴霧装置の一部の断面図である。
本発明の液体噴霧装置の一部の有効表面積を示す概略図である。
本発明の液体噴霧装置の一部の断面図である。
ポンプサイクルの排出段階の期間における本発明の液体噴霧装置の一部の拡大断面図である。
液体を吐出している期間における本発明の液体噴霧装置の一部の拡大断面図である。
本発明の流体ポンプ装置の断面図である。
初期的に閉状態にある本発明の流体ポンプ装置の一部の拡大断面図である。
初期的に閉状態にある本発明の流体ポンプ装置の一部の拡大断面図である。
開状態において流体を吐出している期間における本発明の流体ポンプ装置の一部の拡大断面図である。
ポンプサイクルの排出段階の期間における本発明の流体ポンプ装置の断面図である。
ポンプサイクルの収集段階の期間における本発明の流体ポンプ装置の断面図である。

実施例

0012

上に挙げた目的及び利点、並びに本発明が表すその他の目的、特徴、及び改善点を、発明の様々な実施例を代表するように意図した添付図面を参照して説明する、詳細な実施例の観点から以下に表す。発明の他の実施例及び態様は、当業者の理解の範囲内と認識している。

0013

ここで図面を参照すると、液体噴霧装置10は、液体容器12と液体容器12の内部16に通じる開口部14とを含む。ネック部18が開口部14を取り囲んでよく、噴霧機構20との嵌合に都合のよい位置を提供してよい。

0014

スカート型クロージャ22が、ねじ込み可能な嵌合等によってネック部18に嵌合してよい。スカート型クロージャ22がネック部18にしっかりと嵌合されると、ガスケット24が、バルブベース26によって支持され、液体容器12のネック部18と共に密閉状態を形成する。バルブベース26は、本体28に固定され、本体28は、第1流路壁32によって第1流路30を画成し、第2流路壁36によって第2流路34を画成する。本体28の第1及び第2流路30、34は第1の通路38を経由して流体接続してよい。

0015

チャージピストン40は、第1流路壁32と連携して、バルブ制御された入口44及びバルブ制御された出口46を有する収集チャンバ42を画成する。図3に示すように、一方向入口バルブ48を、チャージピストン40と共に開口可能な密閉を実現する場所に固定してよく、特に、チャージピストン40の第3流路50に隣接して配置して、第3流路50から収集チャンバ42への液体の移動を制御してよい。一方向入口バルブ48は、図3では閉状態で図示されており、バルブフランジ50がバルブ座面52に接触して、収集チャンバ42に出入りする液体の移動を遮断している。

0016

図示の実施例では、チャージピストン40が第1の部分41を含み、この第1の部分41は、第1流路壁32と摺動可能に嵌合し、収集チャンバ42の少なくとも一部を画成する。チャージピストン40は第2の部分49を含み、この第2の部分49は、流体の流れがそれを通って液体容器12から(バルブ制御された入口44経由で)収集チャンバ42へと向かうことができる第3流路50を画成する。第2の部分49は、バルブベース26に対して摺動可能で、且つ、例えばOリングガスケット54によってバルブベース26に密閉状態で嵌合している。

0017

アクチュエータ56は、トリガー部58及びリフト部60を含み、アクチュエータ56は、本体28の支点62に固定されている。アクチュエータ56の作動は、トリガー部58に対する力の印加及び解放によって行われ、トリガー部58に力が印加されるとアクチュエータ56が支点62を中心に回転し、そして、リフト部60が支点62を中心に回転する。図示の構成では、トリガー部58に力を印加すると、リフト部60は支点62を中心に全体として反時計方向に回転する。アクチュエータ56は、リフト部60がチャージピストン40のベアリング面43に隣接するように取り付けられ、その結果、リフト部60が支点62を中心に回転動作すると、チャージピストン40が第1流路壁32に対して移動する。この動作は、例えば、第1のばね64によって発生する第1の復元力に抗して行われる。弾性体又は弾力体といった他の装置等も、チャージピストン40に対して第1の復元力を発生させることができると考えられる。チャージピストン40に作用する第1の復元力は、アクチュエータ56のリフト部60に伝達され、トリガー部58に印加される操作力に抗して作用する。従って、トリガー部58に操作力が加わらない場合、アクチュエータ56は、第1のばね64に駆動されて支点62を中心にベース状態へと回転する。第1流路壁32に対してチャージピストン40が移動することによって、収集チャンバ42の収集部容積が調整される。例示の実施例では、収集チャンバ42は、一方向入口バルブ48、チャージピストン40、第1流路壁32、一方向出口バルブ66、及び、出口バルブ66が固定される出口バルブベース68の表面によって画成される。出口バルブベース68は本体28に固定されている。

0018

噴霧機構20は、第2流路壁36並びに排出バルブベース80及び排出バルブ90と協働して吐出チャンバ72を画成する吐出ピストン70を更に含んでよく、吐出チャンバ72は、バルブ制御された出口46及び第1の通路38を経由して収集チャンバ42に流体接続されている。図3に示す実施例では、一方向出口バルブ66はフランジ67を含んでよく、フランジ67は、出口バルブ66が閉状態の場合、出口バルブベース68の座部69に接して、収集チャンバ42と吐出チャンバ72との間の液体の移動を遮断する。吐出ピストン70は第2流路壁36に密閉可能且つ摺動可能に嵌合する。一部の実施例では、Oリング型ガスケット74等の1つ以上のガスケットが、吐出ピストン70と第2流路壁36との間に圧入又は別な方法によって配置される。吐出ピストン70は吐出チャンバ72内の流体圧力に反応するのが好ましく、吐出ピストン70が第2の復元力に抗して移動して、吐出チャンバ72の吐出部容積を調整できるようになっている。吐出ピストン70は、それに作用する相殺力相関して変位可能な壁76を含んでよい。具体的には、吐出チャンバ72内の流体圧力によって、流体力が吐出ピストン70に働き、第2の復元力に抗して作用する。この第2の復元力は、例えば第2のばね76によって供給されてもよい。しかし、弾性体又は弾力体等の、第2のばね76以外の機構も、吐出ピストン70を駆動する第2の復元力を発生させるのに有用であると考えられる。

0019

排出バルブベース80は、排出バルブ90及び吐出ピストン70を第2流路34内で位置決めする補助になるように、本体28に固定されてよい。一部の実施例において、吐出チャンバ72内の流体圧力による流体力が無い又は不十分な状態で、第2の復元力が作用するとき、排出バルブベース80の1つ以上のストッパーフランジ82及び端部フランジ84が、吐出ピストン70の移動を止めるためのストッパーリミッタとして作用してよい。図3は、吐出ピストン70が、排出バルブベース80のストッパーフランジ82に付勢されている状態を示している。また、ストッパーフランジ82によって、排出バルブキャップ92の搭載位置が決まるようになっていてもよい。排出バルブキャップ92は孔94を含み、これによって、液体が排出バルブ90を通って、ノズル102内のオリフィス100へと流れることができる。

0020

排出バルブ90は、吐出チャンバ72から排出バルブベース80内の第2の通路86を通って液体が流れることができるように設けられており、吐出チャンバ72内の流体圧力が第1の閾値を超えると排出バルブ90が開くようになっている。一部の実施例では、排出バルブ90はプランジャ95を含み、このプランジャ95は、排出バルブ90が閉状態にあるとき、第3の復元力によって排出バルブ座構造体96に接触するように付勢されている。一部の実施例においては、第3の復元力は第3のばね98によって発生させてもよいが、吐出チャンバ72から流体が一方向にのみ流れ出るようにするために、排出バルブ90内に第3の復元力を発生させる他の機構も考えられる。入口バルブ48、出口バルブ66、及び排出バルブ90のそれぞれが、図3に、閉状態で図示されている。噴霧機構20を通る流体の流れを、図面を参照して以下に説明する。

0021

図9に示す他の実施例において、排出バルブ190は、吐出チャンバ72から排出バルブベース80内の第2の通路86を通って液体が流れることができるように設けられており、吐出チャンバ72内の流体圧力が第1の閾値を超えると、排出バルブ190が開くようになっている。排出バルブ190はプランジャ195を含み、このプランジャ195は、排出バルブ190が閉状態にあるとき、第3の復元力によって排出バルブ座構造体196に接触するように付勢されている。一部の実施例においては、第3の復元力は第3のばね198によって発生させてもよいが、吐出チャンバ72から流体が一方向にのみ流れ出るようにするために、排出バルブ190内に第3の復元力を発生させる他の機構も考えられる。図9図11に示すように、排出バルブ190は排出バルブ支持体191を含み、この排出バルブ支持体191は、ばね198の反作用力及び吐出チャンバ72内の流体圧力の影響下でプランジャ195を摺動可能に受けてよい。図10に示すように、流体圧力は、圧力チャンバ199内で第3のばね198に抗して、具体的にはプランジャ195の肩部面197に抗して、プランジャ195に作用する。吐出チャンバ72内の流体圧力は、肩部197に対して力を印加している方向矢印よって描かれているが、この力は第3のばね198によって発生する第3の復元力に抗して作用する。以下に更に詳細に説明するように、また、図11に示すように、吐出チャンバ72内の流体圧力が閾値圧力を超えると、プランジャ95が第3のばね198に抗して移動して、プランジャ195と排出バルブ座196が離間し、排出バルブ190を開く。この離間によって、図11において流体の動きを示す矢印L2で描かれているように流体が排出チャンバ72から一方向に流れる出ることが可能になる。

0022

美的且つ機能的な目的のために、シュラウド104を本体28に取り外し可能に固定してよい。液体を容器12からチャージピストン40の第3流路50に輸送するためにチューブ106を設けてよい。少なくとも、一部の実施例では、チューブ106はチャージピストン40の第2の部分49に接続されてよく、その場合、チューブ106は、アクチュエータ56及び第1のばね64によって駆動されると、チャージピストン40と共に移動する。従って、チューブ106は、ポンプサイクルの間にチューブ106がチャージピストン40と共に上に移動したときでも容器12内の液体に浸かった状態を維持するように、十分に長いことが好ましい。

0023

本明細書に記載されているように、本発明の一態様では、アクチュエータ56に対して繰り返されるポンプサイクルの期間又は各サイクルの間、噴霧機構20から連続的又は半連続的に液体が放出される。吐出ピストン70と、吐出チャンバ72内の流体圧力を受ける排出バルブ90、190との関係によって、液体を排出する期間を延ばすことが可能になり、これによって、アクチュエータ56(及びチャージピストン40)の、第1の復元力に抗する動きが止まった後も、ある期間継続させることができる。このような液体排出時間の延長は、吐出ピストン70と、吐出チャンバ72内に蓄積された流体圧力の結果、第2のばね76によって蓄積された潜在エネルギーとによって促進することができる。吐出チャンバ72内の第1の閾値圧力を超え、排出バルブ90、190が開き、液体が、吐出チャンバ72から第2の通路86を通って、最終的に噴霧機構20のノズル102のオリフィス100から排出可能になるとき、第2のばね76に蓄積された潜在エネルギーが、ばねが伸長する運動エネルギーへと変換されてよい。このように、トリガー部58から操作力が除かれ、チャージピストン40が第1のばね64の作用によってベース位置に戻ることができるようなったときにも、液体の排出が行われるという点において、噴霧機構20からの液体の排出は、アクチュエータ56の操作状態とは無関係に行うことができる。

0024

本発明の一実施例の動作を、図3図11を参照して以下に説明する。図3及び図9は噴霧機構20の「基本」状態を示している。入口バルブ48、出口バルブ66及び排出バルブ90、190のそれぞれが閉状態であり、チャージピストン40及び吐出ピストン70のそれぞれが基本位置にあって、それぞれ対応する復元力によって支持構造に付勢されている。この状態において、ばね64、76及び98、198は圧縮状態にあり、各復元力がそれぞれの構造に作用し続けている。

0025

図4はポンプサイクルの第1段階を表し、このとき、使用者によって操作力「F1」がアクチュエータ56のトリガー部58に印加され、これに対応して、第1のばね64によって発生する第1の復元力に抗して、チャージピストン40が移動する。チャージピストン40のこの動作によって、収集チャンバ42の収集部容積が減少し、出口バルブのフランジ67が出口バルブベース68のバルブ座面69から変位して出口バルブ66が強制的に開状態になり、非圧縮性流体が収集チャンバ42から出口46を通って押し出される。収集チャンバ42から出て第1の通路38を通って流れる流体の経路を矢印「L1」が示している。図4に示すように、この流体の流れは吐出チャンバ72内へと続く。ポンプサイクルのこの排出段階の期間、バルブフランジ50がバルブ座面52に接触した状態で、入口バルブ48は閉状態のままになっており、これによって、液体が収集チャンバ42から入口44を通って出ていくことを防止する。

0026

吐出チャンバ72に入った流体が流体圧力に作用し、この流体圧力が、吐出ピストン70を含む、液体に曝される全ての表面に作用する。力「F2」の結果、吐出ピストン70が第2の復元力に抗して変位し、これによって、吐出チャンバ72の吐出部容積が拡大する。排出バルブ90、190及び吐出ピストン70のそれぞれが、吐出チャンバ72内の流体圧力に曝される可動構造である。これらの可動構造は圧力に対して降伏するようになっているが、異なる閾値圧力で降伏が始まるのが好ましく、また、異なる降伏割合で降伏してもよい。具体的には、排出バルブ90、190のプランジャ95、195が降伏して第3の復元力に抗して移動されるのに必要な圧力より低い圧力で、吐出ピストン70が降伏して第2の復元力に抗して移動するのが望ましい。このようにして、吐出チャンバ72内の流体圧力が高まると、吐出ピストン70は、排出バルブ90、190が開く前に、第2の復元力に抗して移動する。

0027

本発明の目的を実現するために、吐出可能な液溜めを手動のポンプ動作によって生成する機構が設けられ、この液溜めが、アクチュエータ56を操作して収集チャンバ42内の容積を減少させる「排出段階」と、アクチュエータ56から力が除かれ収集チャンバの容積が拡大して、新しい液体の充填を行うことができる「収集段階」とを含むポンプサイクル時間以上の一定期間に亘って放出されるのが好ましい。このような液溜めを生成する手法の1つは、手動ポンプで液体を固定容積のチャンバに送り込むことである。固定容積の液溜め内の圧力が出口バルブの閾値圧力を超えると、出口バルブが開き、一定量の液体を吐出することができる。しかし、このような手法においては、手動ポンプ動作ですでに「充填された」固定容積のチャンバに充填し続けるには不均一且つ急激に増加する力をアクチュエータ56に加えることが必要になるという点で、動作上の課題をもたらす可能性が高い。実際、多くの液体は圧縮不可能な性質であるため、液溜め内の所望の昇圧は通常の手動のポンプ力ではすぐに不可能になるであろう。それと異なり、本発明の吐出チャンバ72では、第2のばね64の復元力の増加に抗して吐出ピストン72が変位するため、第2のばね64によって発生する復元力が増加しつつ流体圧力が高まるように容積を調整可能なチャンバ72を利用する。この手法によって、吐出チャンバ72への充填継続を阻む抵抗力が制限され、その一方で、液体を噴霧機構20から吐出する時間を延長するための液溜めを生成する。

0028

吐出ピストン70及び排出バルブ90、190における降伏抵抗の量は、ここでは「圧力抵抗」として定義することができ、以下のように求められる。
R=F/A
ここで、
「F」は、吐出チャンバ内の流体圧力に曝される可動構造に印加されるそれぞれの復元力であり、
「A」は、吐出チャンバ内の流体圧力に曝される可動構造の有効表面積である。

0029

上記のように、吐出ピストン70に適用できる復元力は、図示の例では、第2のばね76によって供給される第2の復元力である。排出バルブ90、190に適用できる復元力は、図示の例では、プランジャ95、195に対して印加される第3のばね98、198によって発生する第3の復元力である。適用できる復元力は、吐出チャンバ72内の流体圧力に対して可動構造を付勢するために採用された機構に依存すると理解されたい。一部の実施例では、ばねをある距離だけ伸長又は圧縮するのに必要な力はその距離に比例するという原理であるフックの法則に従って復元力を求めてよいし、又は近似させてよい。
F=k×X
ここで、
「k」はばねの定数係数特性(剛性)であり、
「X」は変位距離である。

0030

フックの法則は、印加された力に対するばね及び他の弾性体の実際の応答に対して単に1次線形近似にすぎないということも理解すべきである。しかし、中立位置からの変位が増加するにつれて復元力が増加するという一般原理は、本発明で想定する復元力に関して当てはまるものである。即ち、可動体の変位が増加するほど、対応する可動構造に作用する復元力も増加する。例えば吐出ピストン70の場合、流体力F2の影響下で吐出ピストン70の変位が増加すると第2の復元力も増加する。

0031

吐出チャンバ72の流体圧力に曝される可動構造の有効表面積(A)を、ここでは、適用される復元力に対して垂直な輪郭面面積と定義する。排出バルブ90のプランジャ95に相似仮想円錐台形をした可動構造の輪郭面面積についての概略図を図8に示す。図中に示すように、本体「A」の表面202が液体圧力に曝され、適用される復元力「FR」が図示の方向で本体Aに作用している。本発明の圧力抵抗を求めるための有効表面積は、円錐台形体Aの場合、半径寸法「r」を二乗してπを乗じた輪郭面面積204である。噴霧機構20の図示の実施例の場合、吐出ピストン70の、吐出チャンバ72内の流体圧力に曝される有効表面積は、プランジャ95の、吐出チャンバ72内の流体圧力に曝される有効表面積よりかなり大きい。このような構成で、第2の復元力が第3の復元力に等しい条件例においては、排出バルブ90の圧力抵抗が吐出ピストン70の圧力抵抗よりかなり大きくなる。しかし、変位に伴う復元力の変化について上で述べたように、吐出ピストン70と排出バルブ90との間の相対的な圧力抵抗は、第2の復元力に抗する吐出ピストン70の変位に応じて変化する。

0032

排出バルブ190のプランジャ195の輪郭面面積は、肩部197の、第3の復元力に対して垂直な面積である。排出バルブ90の実施例と同様に、吐出ピストン70の、吐出チャンバ72内の流体圧力に曝される有効表面積は、プランジャ195の、吐出チャンバ72内の流体圧力に曝される有効表面積より、かなり大きい。

0033

図5及び図10は噴霧機構20の一部の拡大図であり、吐出チャンバ72内に存在する流体圧力は、吐出ピストン70を変位させるのには十分であるが、排出バルブ90、190を開くのに必要な閾値圧力より低い。この状態は、吐出ピストン70が休止状態にある第2の初期圧力抵抗(「RP」)より大きい、排出バルブ90、190が閉状態である第1の初期圧力抵抗(「RV」)であることを示している。例えば、吐出ピストン70の「休止状態」は図3及び図9に示されているが、全体として、吐出ピストン70が、第2のばね76に付勢されてもそれ以上動かない状態を表している。従って、吐出ピストン70がストッパーフランジ82等の別の物体に接触するとき、又は第2のばね76が、その中立状態になり、変位値(X)がゼロになったことで第2の復元力がゼロに等しくなるときに、この状態に至る。図5及び図10は、吐出チャンバ72内の流体圧力が排出バルブ90、190を開くのに必要な閾値圧力より低いときに、吐出ピストン70が第2の復元力に抗して移動できるようにするのに適切なばね力(k)によって第2のばね64が調整されている実施例を示す。このような実施例では、閾値圧力に到達するまで、吐出チャンバ72の流体圧力が増加するにつれて吐出チャンバ容積が拡大する。

0034

噴霧機構20のその先の状態が図6及び図11に示されており、収集チャンバ42から第1の通路38を通り吐出チャンバ72へと流体を移動させるポンプの排出段階の後、出口バルブ66が閉じる。図6及び図11に示す状態では、吐出ピストン70の圧力抵抗が排出バルブ90、190の第1の初期圧力抵抗以上になる程度に、吐出チャンバ72内の流体圧力によって吐出ピストン70が変位している。図6及び図11の吐出チャンバ72内の流体圧力は閾値流体圧力以上であり、これによりプランジャ95、195が、第3のばね98、198によって加えられる復元力に抗して移動する。図6及び図11は、開状態の排出バルブ90、190を示し、このとき、液体は経路L2に沿って孔94、194及び第2の通路86、186を通り、最終的にオリフィス100から外へ出ることができる。一部の実施例では、閾値流体圧力が、排出バルブ90、190が開状態を維持するのに必要な吐出チャンバ72の最小流体圧力より高い。言い換えると、排出バルブ90、190を開くのに必要な「限界」圧力が、プランジャ95、195を排出バブル座構造体96、196から離した状態のように、排出バルブ90、190を開状態に維持するのに必要な流体圧力より高くてよい。排出バルブ90、190が閉じることが可能な吐出チャンバ72内の流体圧力を第2の閾値圧力と呼んでもよく、一部の実施例では、第1の閾値圧力が第2の閾値圧力より高くてよい。

0035

排出バルブ90、190が開状態の間、噴霧機構20からの液体吐出時間の延長を促進するために、オリフィス100の直径によって所望の流量制限が生じるようにしてよく、これによって、オリフィス100から出る液体の流れに背圧を生成する。本発明の一態様において、液体吐出時間は、ポンプサイクルの排出段階の時間の少なくとも2倍であり、好ましくは、ポンプサイクルの排出段階の時間の少なくとも3倍であってもよい。この目的のため、用語「吐出時間」は、排出バルブの各開口サイクルにおける、オリフィス100から液体が外へ吐出される時間を意味し、この開口サイクル自体は、排出バルブが開くところから排出バルブが閉じるまでのサイクルによって定義される。この目的のため、用語「排出段階時間」は、アクチュエータ56に作用する各ポンプサイクル操作において、チャージピストン40が移動して、液体を収集チャンバ42から出口46に押し出す時間を意味するものとする。例えば、使用者がアクチュエータ56を押し下げる期間に、排出段階が一度発生する。一部の実施例において、オリフィス100は0.3〜0.5mmの範囲であってよく、より好ましくは0.35〜0.45mmの範囲であってよい。これらの直径範囲は、具体的な一実施例のためだけの例示であり、液体吐出のサイクル時間を延長するのに適した流れの制限を発生させるための、適切なオリフィスサイズを示すことを意図している。

0036

排出バルブ190は、吐出チャンバ72内の流体圧力が閾値圧力未満に下がるか、或いは一部の実施例では第1の閾値圧力未満に下がると、すぐに孔194を閉じるように構成されているのが好ましい。経路L2に沿いオリフィス100から外に出る液体の流れは「オン」状態から「オフ」状態にすばやく変化することが望ましい。そうなるように、プランジャ95は、吐出チャンバ72内の流体圧力が下がるのに応じて、排出バルブ座構造体196の着座位置にすぐに戻るように設けられている。従って、プランジャ195が、排出バルブ座構造体196とすみやかに嵌合し、孔194を効果的に閉じることによって排出バルブ190を閉じる、シール部195aを含むのが好ましい。図示の実施例では、プランジャ195のシール部195aは、実質的に円錐台形形状を有し、排出バルブ190を閉じるために、排出バルブ座構造体196の対応する形状の孔194に嵌合可能になっていてよい。

0037

図7はポンプサイクルの「収集段階」を示し、チャージピストン40が、第1の復元力によって図3に示すベース位置に向かって戻ることが可能なように、アクチュエータ56のトリガー部58から力F1が低減又は解除されている。この図示の状態では出口バルブ66は閉状態であり、一方、入口バルブ48は、収集チャンバ42の減圧の結果、強制的に開状態となっている。この減圧は、第1のばね64がチャージピストン40に対する第1の復元力として作用し、収集チャンバ42の収集チャンバ容積が拡張された結果、発生する。収集チャンバ42に発生した減圧は、容器12からチューブ106及び第3流路50を経由して液体を引き込んで、入口バルブ48を開き、収集チャンバ42内へと移動させるのに十分である。方向矢印「L3」は、容器12から入口44を通り収集チャンバに流れ込む液体の流れを示す。チャージピストン40がそのベース位置に戻ると、収集チャンバ42が液体で実質的に満たされ、収集チャンバ42と液体容器12の内部16との流体圧力が実質的に等しくなる。こうして入口バルブ48が再度閉じて、液体が収集チャンバ42から入口44を通って漏れるのを防止する。

0038

他の実施例では、図12図17に示すように、流体ポンプ装置1010が流体容器1012と、容器1012の内部1016に通じる開口部1014とを含む。ネック部1018が開口部1014を取り囲んでよく、ポンプ機構1020との嵌合に都合のよい位置を提供してもよい。

0039

スカート型クロージャ1022が、ねじ込み可能な嵌合等によってネック部1018に嵌合してよい。スカート型クロージャ1022をネック部1018にしっかりと嵌合すると容器1012のネック部1018との間で密閉状態の嵌合になるようにガスケット1024を配置してよい。クロージャ1022を、シリンダ1026に連結してよく、又はシリンダ1026と一体の部分として形成してもよい。図面に示すように、シリンダ1026は第1流路壁1032によって第1流路1030を画成する。カラー1035が、プランジャ1039がシリンダ1026と摺動可能に嵌合するように、ねじ込み可能な嵌合等によってシリンダ1026の上側部分1027に嵌合してよい。

0040

プランジャ1039は、シリンダ1026に対して軸方向に移動可能になるように、カラー1035と摺動可能に嵌合するのが好ましい。

0041

チャージピストン1040は、プランジャ1039に連結され、第1流路壁1032と連携し、第1流路1030を含む収集チャンバ1042を画成してよい。収集チャンバ1042は、バルブ制御された入口1044とバルブ制御された出口1046とを含み、それぞれが、対応する一方向バルブによって制御されてよい。図12に示すように、一方向ボールバルブ1048を、シリンダ1026のベース1025と共に開口可能な密閉を確立する位置に固定してよく、その場合、ボール1049がバルブベース1047と協働して入口1044を開閉して、チューブ1050から収集チャンバ1042への流体の移動を制御する。一方向入口バルブ1048の閉状態を図13に示し、このとき、ボール1049がシリンダ1026のベース1025と接触して密閉し、収集チャンバ1042に出入りする流体の流れを遮断している。

0042

チャージピストン1040は、第1流路壁1032と摺動可能に嵌合する第1の部分1041を含み、これによって、第1流路1030を含む、完全且つ切れ目の無い収集チャンバ1042を維持する。従って、少なくとも、チャージピストン1040の第1の部分1041は比較的に弾力があり、第1流路1030の内壁1032と接触して液密を維持してよい。

0043

アクチュエータ1056は、ノズルチャンバ1060を画成するノズル部1058を含み、ノズルチャンバ1060は、バルブ制御された出口1046を介して収集チャンバ1042と流体連通している。アクチュエータ1056は、第1のばね1064の復元力に抗する下方向の力を印加することによって操作してよい。図13に示すように、プランジャ1039の、シリンダ1026に対して上方向の移動が止まるように、内側クリップ1043がカラー1035に対して付勢された状態で、第1のばね1064がアクチュエータ1056を初期位置に付勢している。弾性体又は弾力体等の他の装置等も、チャージピストン1040に対して第1の復元力を発生させることができると考えられる。また、用語「復元力」は付勢力又は他の力を含んでよく、これらの力が、力発生装置によって様々な大きさで連続的に印加されてよいことも理解されたい。チャージピストン1040に作用する第1の復元力はアクチュエータ1056に伝達され、アクチュエータ1056に印加される操作力に抗して作用する。従って、アクチュエータ1056に操作力が加わっていない場合は、アクチュエータ1056は、第1のばね1064によって、直立した初期位置に付勢される。チャージピストン1040が第1流路壁1032に対して移動することによって、収集チャンバ1042の収集部容積を調整する。図示の実施例では、収集チャンバ1042は、少なくともシリンダ1026、チャージピストン1040及びプランジャ1039の各表面によって画成される。一方向出口バルブ1066はシール部として出口バルブベース1068を含み、このシール部に対して、ボール1069は出口1046を閉じてよい。

0044

排出バルブベース1080は、排出バルブ1090をノズルチャンバ1060に配置するために、アクチュエータ1056のノズル部1058に固定してよい。排出バルブ1090は、ノズルチャンバ1060内の流体圧力が第1の閾値圧力を超えて排出バルブ1090が開いたとき、流体がノズルチャンバ1060から排出バルブベース1080内の排出通路1086を通って流れるように設けてよい。図14に示すように、排出バルブ1090は、排出バルブ1090が閉状態のときに第2の復元力によって付勢されて排出バルブ座構造体1096に接触するプランジャ1095を含む。一部の実施例では、第2の復元力は第2のばね1098によって供給してよいが、ノズルチャンバ1060から一方向に流体が流れ出るように、排出バルブ1090内に第2の復元力を供給する他の機構も考えられる。図12図17に示すように、排出バルブ1090は排出バルブ支持体1091を含み、この排出バルブ支持体1091は、ばね1098の反作用力及びノズルチャンバ1060内の流体圧力の影響下でプランジャ1095を摺動可能に受けてよい。図14に示すように、流体圧力は、第2のばね1098に抗して、具体的には、プランジャ1095の肩部面1097に抗して、プランジャ1095に作用する。ノズルチャンバ1060内の流体圧力は、肩部1097に対して力を印加している方向矢印によって描かれているが、この力は第2のばね1098によって発生する第2の復元力に抗して作用する。第2の復元力「FR」が、流体がオリフィス1100から流れ出る方向と実質的に平行な方向に作用する。以下に、より詳細に説明するように、また、図15に示すように、ノズルチャンバ1060内の流体圧力が閾値圧力を超えると、プランジャ1095が第2のばね1098に抗して移動し、プランジャ1095と排出バルブ座1986が離間して、排出バルブ1090を開く。この離間によって、図15において流体の動きを示す矢印L2で描かれているように流体がノズルチャンバ1060から一方向に流れ出ることが可能になる。

0045

本発明の一実施例の動作を、図12図17を参照して以下に説明する。図12及び図13は、流体ポンプ装置1010の「基本」即ち初期状態を示している。入口バルブ1048、出口バルブ1066及び排出バルブ1090のそれぞれは閉状態であり、チャージピストン1040は初期位置にあって、それぞれの復元力によって支持構造に付勢されている。この状態において、ばね1064、1098は圧縮状態にあり、各復元力がそれぞれの構造に作用し続けている。

0046

図16は、ポンプサイクルの第1段階を表し、このとき、使用者によって操作力「F1」がアクチュエータ1056に印加され、これに対応して、第1のばね1064によって発生する第1の復元力に抗して、プランジャ1039及びチャージピストン1040が移動する。プランジャ1039及びチャージピストン1040のこの動作によって、収集チャンバ1042の収集部容積が減少し、ボール1069が出口バルブベース1068のバルブ座面から変位して、出口バルブ1066が強制的に開状態になり、非圧縮性流体が収集チャンバ1042から出口1046を通って押し出される。収集チャンバ1042から出て第1の通路1038を通って流れる流体の経路を矢印「L1」が示している。図16に示すように、この流体の流れはノズルチャンバ1060内へと続く。ポンプサイクルのこの排出段階の期間、ボール1049がベース1025に接触した状態で、入口バルブ1048は閉状態のままになっており、これによって、液体が収集チャンバ1042から入口1044を通って出ていくことを防止する。

0047

ノズルチャンバ1060に入った流体が流体圧力に作用し、この流体圧力は、プランジャ1095を含む、液体に曝される全ての表面に作用する。この力の結果、プランジャ1095が第2の復元力に抗して変位し、これによって、排出バルブ1090が開く。排出バルブ1090は、ノズルチャンバ1060内の流体圧力に曝される1つ以上の可動構造を含むのが好ましい。上記のように、排出バルブ1090に適用できる復元力は、図示の例では、プランジャ1095に印加される第2のばね1098によって発生する第2の復元力である。適用できる復元力は、ノズルチャンバ1060内の流体圧力に対して可動構造を付勢するために採用した機構に依存すると理解されたい。上記のように、一部の実施例では、フックの法則に従って復元力を求めてよいし、又は近似させてよい。

0048

排出バルブ1090のプランジャ1095の輪郭面面積は、肩部1097の、第2の復元力に対して垂直な面積を含んでよい。図15及び図16は、ノズルチャンバ1060内の流体圧力が、プランジャ1095を排出バルブ座構造体1096から変位させるのに十分である状況を示す。この状況おいて、ノズルチャンバ1060内の流体圧力は、プランジャ1095を第2のばね1098によって加えられる第2の復元力に抗して移動させる閾値以上になっている。図15及び図16は、開状態の排出バルブ1090を示し、このとき、液体が経路L2に沿って第2の通路1086を通って流れオリフィス1100から外へ出ることができる。一部の実施例では、排出バルブ1090を開くのに必要な「限界」圧力が、プランジャ1095が排出バルブ座構造体1096から離れた状態である開状態に排出バルブ1090を維持するのに必要な流体圧力より高くてよい。排出バルブ1090を閉じることが可能なノズルチャンバ1060内の流体圧力を第2の閾値圧力と呼んでもよく、一部の実施例では、第1の閾値圧力が第2の閾値圧力より高くてよい。

0049

排出バルブ1090は、ノズル1060内の流体圧力が閾値圧力未満に下がるか、或いは一部の実施例では第1の閾値圧力未満に下がると、実質的にすぐに通路1086を閉じるにように構成されているのが好ましい。経路L2に沿いオリフィス1100から外に出る流体の流れは「オン」状態から「オフ」状態にすばやく変化することが望ましい。そうなるように、プランジャ1095は、ノズルチャンバ1060内の流体圧力が下がるのに応じて、排出バルブ座構造体1096の着座位置にすぐに戻れるよう設けられてよい。従って、プランジャ1095が、排出バルブ座構造体1096とすみやかに嵌合し、通路1086を効果的に閉じることによって排出バルブ1090を閉じる、シール部1095aを含むのが好ましい。図示の実施例では、排出バルブ1090を閉じるために、プランジャ1095のシール部1095aは排出バルブ座構造体1096の対応する形状部分に嵌合可能な形状であってよい。

0050

図17はポンプサイクルの「収集段階」を示し、プランジャ1039及びチャージピストン1040が、第1の復元力によって図12に示す初期位置に向かって戻ることが可能なように、アクチュエータ1056から力F1が低減又は解除されている。この図示の状態では出口バルブ1066は閉状態であり、一方、入口バルブ1048は、収集チャンバ1042の減圧の結果、強制的に開状態となっている。この減圧は、第1のばね1064がチャージピストン1040及びプランジャ1039に対する第1の復元力として作用し、収集チャンバ1042の収集チャンバ容積が拡張された結果、発生する。収集チャンバ1042に発生した減圧は、容器1012からチューブ1050を経由して流体を引き込んで、入口バルブ1048を開き、収集チャンバ1042内へと移動させるのに十分である。方向矢印「L3」は、容器1012から入口1044を通り収集チャンバ1042に流れ込む流体の流れを示す。プランジャ1039がその初期位置に戻ると、収集チャンバ1042が流体で実質的に満たされ、収集チャンバ1042と流体容器1012の内部1016との流体圧力が実質的に等しくなる。こうして入口バルブ1048が再度閉じて、流体が収集チャンバ1042から入口1044を通って漏れるのを防止する。

0051

本発明は、特許法を遵守し、且つ当業者が新規の原理を適用したり、必要に応じて本発明の実施例を作成、使用したりするのに必要な情報を提供するために本明細書中にかなり詳細に記載されている。しかし、本発明自体の範囲を逸脱せずに様々な変更を実現できることを理解されたい。

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