JP4166570B2 - 電気小型ポンプ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、電気小型ポンプに関する。
【０００２】
このポンプは、小型の電気アクチュエータに関連し、香水、化粧水、若しくは薬剤のような液体を一定量だけ吐出及び／又は計量しながら供給するのに使用される。
【０００３】
かかる用途に使用される従来のポンプは、ピストンにより画成される計量チャンバを含む円筒形本体を含み、円筒形本体は、入口バルブを備える入口オリフィスを介してタンクに第１に連通し、出口バルブを備える出口オリフィスを介して外部に第２に連通する。
【０００４】
かかるポンプは、また、出口バルブに接続されたノズル管の上部に載置される押しボタンを備え、押しボタンは、手動で押し下げられた時、ピストンをチャンバ内に押入れ、液体を昇圧する機能をする。
【０００５】
しかし、噴射ガスを有するエアゾールディスペンサーのような連続スプレイにより、使用における快適さを一層得るためだけの場合でも、かかるポンプの操作を電動式にすることが効果的である場合がある。
【０００６】
残念ながら、従来のポンプの構造は、連続動作モードに適合しておらず、この理由は、特に、バルブが、モータのような小型電気アクチュエータ用の使用周波数に合わない機械的及び液圧的な挙動を有するためであり、また、特にバルブがあまりに大きい慣性を有するためである。
【０００７】
本発明の目的は、ポンプの構造を修正し外部の往復動アクチュエータに適合させることによって上述の技術的問題を是正することにある。
【０００８】
本発明によれば、この目的は、ピストンが、外部の往復動アクチュエータに接続され、少なくとも１つのバルブが、ピストンとの摩擦接触により連続的に一の方向に次いで他の方向に併進駆動されるのに適したバルブ部材により構成され、バルブ部材のチャンバ内のストロークが、前記ピストンのストロークによりも短いことを特徴とする、小型ポンプにより達成される。
【０００９】
効果的な特徴によれば、前記バルブ部材は、出口オリフィス又は入口オリフィスを、液漏れのない態様で周期的に閉じるための少なくとも１つの壁を含む。
【００１０】
変形例では、前記壁にはビードが設けられる。
【００１１】
一実施例では、前記出口オリフィスが、前記本体の側壁に設けられ、前記バルブ部材が、前記入口バルブを形成する底壁及び出口バルブを形成する上部側壁を有する円筒形及び円錐形ブッシュにより構成される。
【００１２】
特別な特徴によれば、前記ブッシュの底部は、少なくとも１つの貫通穴を有する。
【００１３】
その他の特徴によれば、前記ブッシュの側壁は、チャンバの内壁に接触するガイドリブを有する。
【００１４】
好ましくは、ピストンの内側部位には、側溝、及び、上死点での当接及びシールを提供する上部リップが設けられる。
【００１５】
特定の変形例では、前記ブッシュの底壁及び／又は上部側壁が、夫々、場合に応じて、前記チャンバの壁に対して下向き若しくは上向きの液密的な当接状態となる周ビードを有する。
【００１６】
第２の実施例では、出口オリフィスは、チャンバ内に軸方向に開口し、出口バルブのバルブ部材が、前記ピストンのボア内に摩擦をもって嵌入するロッドであって、前記軸方向の出口オリフィスに液密的に係合するのに適した横面を有するヘッドを備えるロッドにより構成される。
【００１７】
好ましくは、ヘッドは、ストロークの死点での当接部を形成する横壁を有するキャビティ内に受け入れられる。
【００１８】
その他の実施例では、前記入口オリフィスは、前記本体の側壁に設けられ、前記入口バルブのバルブ部材は、摩擦接触をもって嵌入する前記ピストンの内側部位を有するスリーブにより構成される。
【００１９】
好ましくは、スリーブは、そのストロークを制限するため、前記本体の内壁に形成される環状の肩部と協働する。
【００２０】
本発明の小型ポンプは、アクチュエータの高い動作周波数（３０ヘルツ（Ｈｚ）から１５０ヘルツ（Ｈｚ）のオーダー）により、液体を連続的且つ規則的に計量供給することを可能とすることで高いレベルの柔軟性を提供する。
【００２１】
揺れの無い非常に速いバルブ部材の動きが、制動を実現する摩擦に起因して、生ずる。
【００２２】
尚、摩擦接続は、ピストンとバルブ部材との間での僅かな径方向の係合を実現することによって得られてよい。
【００２３】
本発明は、図面を参照して次の説明を読むことでより理解されるだろう。
【００２４】
図に示す小型ポンプは、計量チャンバ１０を収容する円筒形本体１を備える。
【００２５】
チャンバ１０は、チャンバ内に端部２ａが貫入できるピストン２によって画成されるので、その体積が可変である。
【００２６】
チャンバ１０は、適切な場合にはディップ管４に接続される入口オリフィス１０ａを介して、タンク（図示せず）に第１に連通し、この場合ダクト５に接続する出口オリフィス１０ｂを介して、外部に第２に連通する。
【００２７】
入口オリフィス１０ａには、入口バルブが設けられ、出口オリフィス１０ｂには、出口バルブが設けられる。
【００２８】
本発明によれば、ピストン２の外側部位２ｂは、電気マイクロモータのような往復動アクチュエータ、及び、可能な場合、回転運動を併進運動に変換するのとピストンに軸方向の往復動を伝達するのに適した伝達部材（図示せず）に接続される。従来では、この動きは、チャンバ１０の吸引を確立し、それ故に、タンクから液体Ｐを吸引する引き出し方向、及び、入口オリフィス１０ａを介して液体Ｐを加圧し、それを出口オリフィス１０ｂを介して外部へチャンバ内へと送る反対方向（挿入方向）で、作用を有する。
【００２９】
しかし、ピストンが、押しボタンにより手動で操作され、戻し部材により高い位置に戻される、従来のポンプとは異なり、この場合、ピストンは、高周波数での速い往復併進で移動されつつ、非常に少量の液体Ｐを送り、これは、特別なバルブを必要とする。
【００３０】
更に本発明によれば、入口バルブ及び出口バルブの少なくとも一方が、ピストン２の内側部位２ａとの摩擦接触により往復併進で駆動されることができるバルブ部材で構成されるようになされ、従って、チャンバ１０内のストロークは、ピストンのストロークよりも短い。
【００３１】
このバルブ部材は、出口オリフィス１０ｂ又は入口オリフィス１０ａを、液漏れのない態様で周期的に閉じるための少なくとも１つの壁を有する。
【００３２】
図１の実施例では、入口オリフィス１０ａは、チャンバ１０の底部に軸方向に形成され、出口オリフィス１０ｂは、本体１の上部付近の側壁を貫通して形成される。
【００３３】
ピストン２は、面取りされた底部端を有する中実の円筒形ロッドの形態である。
【００３４】
バルブ部材は、本例では、円筒形且つ円錐形ブッシュ３により構成され、ブッシュ３の平らな端部壁３ａは、入口バルブを形成し、また、その上部側縁３ｂを形成する円筒壁は、出口バルブを形成する。
【００３５】
ブッシュ３の底部は、少なくとも１つの貫通穴３０を有し、流入中に、ブッシュが、液体Ｐで満たされることを可能とする。
【００３６】
ピストン２の内側部位２ａには、溝２０が設けられ、また、シール及びストロークの死点での当接を形成するため、本体１の肩部１１と協働する上部周リップ２１が設けられる。
【００３７】
溝２０は、円筒形のベアリング面を画成し、ブッシュ３の内部動壁に対する摩擦接触を提供する。
【００３８】
ブッシュ３の外壁は、チャンバ１０の内壁と接触するガイドリブ３１を有する。
【００３９】
ブッシュ３の底部３ａ、及び、この場合その上部リム部３ｃは、各々の周ビード３３を有し、周ビード３３は、オリフィス１０ａ周辺のチャンバ１０の底部１３ａ、若しくは、オリフィス１０ｂを縁どる上部段部１３ｂに対して、液漏れのない当接状態となる。
【００４０】
段部１３ｂ及び底部１３ａとの距離は、従って、チャンバ１０内のブッシュ３の軸方向のストロークを規定する。ピストン２のストロークは、アクチュエータの変位の振幅によって決定される。
【００４１】
流入段階中、ピストン２は、アクチュエータにより、本体１から軸方向に引き出され、この場合、上方向に引き出され、摩擦により、チャンバ１０内でブッシュ３を底部１３ａから離間させる。
【００４２】
ポンプの動作周期の第１段階を構成するこの変位は、ブッシュの底部３ａを上昇させ、オリフィス１０ａを開放する。ポンプ２のリップ２１の漸進的な引き出しにより、チャンバ１０の空の体積が増加し、これにより、オリフィス１０ａを介して入る液体Ｐによって直ぐに補償される吸引が確立される。同時に、出口オリフィス１０ｂは、ブッシュ３の上部側壁３ｂにより閉じられ、従って、出口オリフィスからの下流にある液体の如何なる付随的な進入が防止される。チャンバ１０内を移動する際、ブッシュ３の上部端３ｂは、本体１の内壁との液密の接触状態のままである。
【００４３】
従って、穴３０は、液体Ｐがオリフィス１０ｂに向かって流れていくように拘束される経路を画成する。
【００４４】
リム３ｃのビード３３が、段部１３Ｂに到達する時、ブッシュは、上部の当接により移動が防止されるが、第２段階中、ポンプ２は、その上方向のストロークを、そのリップ２１が本体一の肩部１１に接触するまで、継続することができる。
【００４５】
この位置では、図１に示すように、穴３０によりブッシュの内部、及び、溝２０によりピストンの周囲を含む、チャンバ１０の全体の内部容積は、液体Ｐで占有される。
【００４６】
第１の２段階のストロークの継続時間は、マイクロモータが３０Ｈｚから１５５０Ｈｚの範囲で動作する場合、約１／６０から１／３００秒である。
【００４７】
次の送り出しストロークでは、ピストン２は、アクチュエータにより本体１内に軸方向に押し入れられる。第１段階では、この動きは、摩擦接触接続に起因してブッシュ３のチャンバ１０内への下方向の移動を伴う。
【００４８】
下方に移動するに従い、ブッシュ３は、出口オリフィス１０ｂを開放し、出口バルブを開ける。ピストン２により生成される圧力下、液体Ｐは、ダクト５を介して排出される。底部３ａのビード３３がチャンバの底部１３ａに到達する時、入口バルブが閉じ、オリフィス１０ａを介した液体の望ましくない搬送が防止される。
【００４９】
最後に、第２の段階では、ピストン２は、下方へのストロークを継続し、チャンバ１０内にまだある残存液体を加圧すると、当該液体は、ピストン２がそのストロークの端部に到達するまで、穴３０及び溝２０を介してオリフィス１０ｂへと流れる。
【００５０】
この瞬間に、４段階のサイクルが終了し、次のサイクルの新たな流入段階が直ぐに開始することができる。
【００５１】
図２に示す変形例では、入口オリフィス１０ａは、出口オリフィス１０ｂのようにチャンバ１０の側壁に貫通して形成されるが、チャンバ１０の底部付近に形成され、本例では、正反対側に形成される。
【００５２】
穴３０は、ブッシュ３の底部３ａの中心を貫通して形成される。
【００５３】
この構成は、作製がより簡易であり、また、パッケージング装置におけるポンプの全体大きさの観点から特に有利である。
【００５４】
図３に示す参考例では、本体は、夫々、底部及び上部である、２つの部品１ａ、１ｂから作製され、当該部品１ａ、１ｂは、スナップ嵌め部材１４によって一体化される。
【００５５】
左手の半分の図は、送り出し段階の最終位置にある、この変形例を示し、右半分の図は、流入段階の最終位置にある、この変形例を示している。
【００５６】
この場合、ピストン２の内側部位は、ブッシュ３によって支持される円筒形中央ハブ３２上に摩擦嵌まりする結合スリーブ２２の形態で形成される。ピストン２は、また、その上部に、チャンバ１０の内壁と液密的に摺動接触する周リブ２３を含む。
【００５７】
スリーブ２２の上縁は、アクチュエータに結合されるスリーブ２２の外側部位２ｂにカラー２４を介して接続される。
【００５８】
スリーブ２２の側壁２５は、ブッシュ３の側壁３４との間に隙間を残す。
【００５９】
ブッシュ３の側壁３４の上縁は、上述の変形例のような出口バルブのバルブ部材３ｂを形成する。入口バルブは、液密の態様で同軸に入口オリフィス１０ａを囲繞する周ビード３３を備えるブッシュ３の底部３ａにより構成される。
【００６０】
穴３０は、底部３ａを貫通し、ビード３３の径方向外側に形成される。
【００６１】
出口バルブのバルブ部材３ｂは、ブッシュ３の側壁３４から径方向にオフセットしている。ブッシュ３の外径は、チャンバ１０の内径よりも僅かに大きく、側壁が可撓性のあるため、ブッシュ３は、本体の上部１ｂに弾性的応力下で受けられる。従って、壁３ｂは、出口オリフィス１０ｂと位置合わせされたとき、右半分の図に示すように、プラグのように当該オリフィスを液密的に押圧する。
【００６２】
図４に示す実施例では、出口オリフィス１０ｂは、チャンバの上部から軸方向に延在し、入口オリフィス１０ａは、横方向に延在する。
【００６３】
出口バルブのバルブ部材は、本例では、ピストン２の中央ボア２６に摩擦により係合すると共にヘッド６１を備えたロッド６により構成されており、ヘッド６１は、流入段階中に、切頭円錐のような形状を持ちそれ故にバルブシートを形成する出口オリフィス１０ｂに液密的に当接するのに適した切頭円錐壁６ｂを有する。
【００６４】
送り出し中、バルブのヘッド６１は、ヘッド６１の上部に形成されるリブ若しくは溝６ｃを介して内部肩部１０ｅに接触する。このリブ若しくは溝６ｃは、従って、送り出されている液体が通過すること許容する。
【００６５】
ヘッド６１の最大径は、ロッド６の円筒形本体６ａの最大径よりも大きい。
【００６６】
ヘッド６１は、キャビティ１０ｃの内部で並進運動で動く自由度を保有し、キャビティ１０ｃの横壁部は、２つのストロークの死点（ストロークの終点）を形成し、円筒形ダクト１０ｄを介してチャンバ１０に連通する。
【００６７】
バルブシートを形成し且つ出口オリフィス１０ｂを画成するキャビティ１０ｃの上流側横壁の形状は、ヘッド６１の壁６ｂの切頭円錐形に対応する。
【００６８】
入口バルブのバルブ部材は、必要の場合には周ガスケット２７が設けられた、ピストン２の側壁２５によって構成される。
【００６９】
図５に示す第１の変形例では、入口バルブのバルブ部材は、摩擦接触で同軸に嵌合するピストン２の内側部位２ａを有するスリーブ７によって形成される。
【００７０】
スリーブ７は、スリーブのストロークを制限するため、本体１の内壁に形成される環状周肩部１７と協働するように２つの異なる直径で形成される。
【００７１】
肩部１７の位置は、特にスリーブ７の高さの関数として決定され、送り出し段階中、スリーブ７の外壁の自由縁７ａが、入口オリフィス１０ａを液密的に閉じることができるようにする。
【００７２】
ピストン２は、従って、２つの独立のバルブ部材と摩擦接触し、それ故に、その夫々のストロークは、最適に調整できる。
【００７３】
ピストン２の引き出し中、この変形例は、従って、液体がストロークの死点で全体的に流入されるのに代えて、チャンバ１０内への液体Ｐの連続的な吸引を得ることことを同時に可能とする。
【００７４】
更にこの実施例では、デリバリダクト１０ｂは、キャビティ１０ｃの上流側の壁を横切る場所で、壁６ｂとの接触に関して、出口バルブが閉位置にあるときシールの円形の線を提供する楔部１０ｆを画成する。
【００７５】
図６に示す第２の変形例では、ポンプは、本体１の上部に（スクリュウ締結若しくはスナップ嵌め）により脱離可能に固定されるキャップ８を有する。この場合、ヘッド６１は、対向傾斜壁上の円形の線での液密的接触によって出口オリフィス１０ｂを閉じるビード６６を備える円筒形である。キャップ８は、スプレイオリフィス８０を備え、それより上流側にその内壁に形成される旋回チャンネルのアレイ（図示せず）を備える。
【００７６】
更に、出口バルブ部材のロッド６は、送り出し段階中に高位置にあるときに旋回チャンネルを閉じるのに適したコア６０により、ヘッド６１の上方に延在される。コア６０は、ロッド６と一体に形成され、ヘッド６１を延長する。
【００７７】
ポンプが動作状態でない時、キャップ８は、スクリュウ締結若しくはスナップ嵌めにより動作せられ、コア６０を加圧し、ロッドのヘッドの壁６ｂを、オリフィス１０ｂの壁に接触させる。この積極的接触は、電気アクチュエータの停止位置とは無関係にシステムの全体のシール性を保証する。しかし、アクチュエータが停止した時、ピストン２は、ランダムな位置に休止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の小型ポンプの第１実施例の概略断面図である。
【図２】図１の小型ポンプの第１変形例の断面図である。
【図３】２つの異なる段階で２分割した図１の小型ポンプの参考例の断面図である。
【図４】本発明の小型ポンプの第２実施例の概略断面図である。
【図５】図４の小型ポンプの第１変形例の断面図である。
【図６】図４の小型ポンプの第２変形例の断面図である。

Claims (11)

1. ピストン（２）により画成される計量チャンバ（１０）を含む円筒形本体（１）を含む小型ポンプにおいて、円筒形本体が、入口バルブを備える入口オリフィス（１０ａ）を介してタンクに第１に連通し、出口バルブを備える出口オリフィス（１０ｂ）を介して外部に第２に連通する、小型ポンプであって、
   前記ピストン（２）が、溝（２０）を備えた内側部位（２ａ）を有し、ピストンストロークに亘る作動用の外部の往復動アクチュエータに接続され、
   少なくとも１つの前記バルブが、前記ピストン（２）との摩擦接触により連続的に一の方向に次いで他の方向に併進駆動されるのに適したバルブ部材（３，６，７）により構成され、該バルブ部材が、少なくとも１つの貫通穴（３０）を含むブッシュを備え、バルブ部材の計量チャンバ（１０）内のストロークが、前記ピストンのストロークによりも短いことを特徴とする、小型ポンプ。
2. 前記バルブ部材（３，６，７）は、前記出口オリフィス（１０ｂ）又は入口オリフィス（１０ａ）を、液漏れのない態様で周期的に閉じるための少なくとも１つの壁（３ａ，３ｂ，６ｂ，７ａ）を含むことを特徴とする、請求項１記載の小型ポンプ。
3. 前記壁（３ａ，３ｂ，６ｂ，７ａ）が、ビード（３３，６６）を備えることを特徴とする、請求項２記載の小型ポンプ。
4. 前記出口オリフィス（１０ｂ）が、前記本体（１）の側壁に設けられ、
   前記ブッシュが、前記入口バルブを形成する底壁（３ａ）及び出口バルブを形成する上部側壁（３ｂ）を有する円筒形及び円錐形ブッシュ（３）により構成されることを特徴とする、請求項１乃至３の何れかに記載の小型ポンプ。
5. 前記ブッシュ（３）の側壁は、前記チャンバ（１０）の内壁と接触するガイドリブ（３１）を含むことを特徴とする、請求項４記載の小型ポンプ。
6. 前記ピストン（２）の内側部位（２ａ）には、側部溝、及び、シール及びストロークの上死点での当接を提供する上部リップが設けられることを特徴とする、請求項４又は５記載の小型ポンプ。
7. 前記ブッシュ（３）の底壁（３ａ）及び／又は上部側壁（３ｂ）が、前記チャンバ（１０）の壁に対して夫々に下向き若しくは上向きの液漏れのない当接状態を実現する周ビード（３３）を有することを特徴とする、請求項４乃至６の何れかに記載の小型ポンプ。
8. ピストン（２）により画成される計量チャンバ（１０）を含む円筒形本体（１）を含む小型ポンプにおいて、円筒形本体が、入口バルブを備える入口オリフィス（１０ａ）を介してタンクに第１に連通し、出口バルブを備える出口オリフィス（１０ｂ）を介して外部に第２に連通する、小型ポンプであって、
   前記ピストン（２）が、外部の往復動アクチュエータに接続され、
   少なくとも１つの前記バルブが、前記ピストン（２）との摩擦接触により連続的に一の方向に次いで他の方向に併進駆動されるのに適したバルブ部材（３，６，７）により構成され、バルブ部材のチャンバ（１０）内のストロークが、前記ピストンのストロークによりも短く、
   前記出口オリフィス（１０ｂ）が、前記チャンバ（１０）内に軸方向に開口し、
   前記出口バルブのバルブ部材が、前記ピストンのボア（２６）内に摩擦をもって嵌入するロッド（６）であって、前記軸方向の出口オリフィス（１０ｂ）に液密的に係合するのに適した横面（６ｂ）を有するヘッド（６１）を備えるロッド（６）により構成されることを特徴とする、小型ポンプ。
9. 前記ヘッド（６１）は、ストロークの死点での当接部を形成する横壁を有するキャビティ内に受け入れられることを特徴とする、請求項８記載の小型ポンプ。
10. 前記入口オリフィス（１０ａ）は、前記本体（１）の側壁に設けられ、前記入口バルブのバルブ部材は、前記ピストン（２）の内側部位（２ａ）が摩擦接触をもって嵌入するスリーブ（７）によって構成されることを特徴とする、請求項８又は９記載の小型ポンプ。
11. 前記スリーブ（７）は、前記本体（１）の内壁に形成される環状の肩部（１７）と協働して、前記スリーブのストロークを制限することを特徴とする、請求項１０記載の小型ポンプ。

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