圧電ポンプを採用した流体噴霧器
電気動力式の流体噴霧器は、入口ポートと、出口ポートと、ポンプ・チャンバと、圧電要素に掛けられた電気信号により変形および変位することでポンプ・チャンバの容積を変化させる圧電要素と、を含む圧電式流体ポンプを採用する。かかる変位によれば、入口ポート内へ且つポンプ・チャンバ内へと流体が圧送されると共に、ポンプ・チャンバからの流体は出口ポートから送出される。入口ポートは流体貯蔵器と流通する。圧電式流体噴霧器は、（例えば液体および空気などの）異なる流体を圧送する二重チャンバ式圧電ポンプを含む。二重チャンバ式ポンプから送出される流体は、マニフォルド内で混合されて噴射ノズルの下流へと供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は広範囲には、電気動力式流体ポンプに関する。より詳細には本発明は、噴霧ヘッド内に収容される電気動力式流体ポンプであって既存のポンプ噴霧用容器に取付け可能な電気動力式流体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの家庭用および工業用薬剤は、噴霧器を含む容器内に収容して販売される。これらの薬剤としては、洗剤、殺虫剤、研磨剤、ワックスなどが挙げられる。これらの薬剤と共に使用される幾つかの種類の噴霧器がある。最も一般的なものはおそらく、液体洗剤に関して最も頻繁に見られる押しボタンまたは引き金により操作されるポンプである。それは環境に優しい利点を有するが、連続的噴霧では無く一連の脈動で流体を吐出する不都合を有する。
【０００３】
公知の別の噴霧器は、シールされると共に気体推進剤が充填されたエーロゾル缶である。この噴霧器は流体を連続的噴霧で送出する利点を有するが、幾つかの不都合を有する。ひとつの不都合は、缶を再充填することができないことである。別の不都合は、容器を充填して使用する気体次第で、環境に優しくない可能性があることである。更に、環境に優しい推進剤は、優しくない気体ほど推進力が無い。
【０００４】
更に別の一般的な噴霧器は、殺虫剤および液状園芸用薬剤において最も頻繁に見られる空気ポンプ噴霧器である。ポンプ噴霧器は、容器に圧縮空気を充填して使用される手動空気ポンプを含む。それが充填された後、それはエーロゾル缶同様に作動する。ポンプ噴霧器は環境に優しいが噴霧器の充填状態を維持するために多くの作業を必要とする。と言うのも、空気は、ＦＲＥＯＮ（登録商標）または炭化水素気体のような環境に優しくない気体ほど推進剤として効率的ではないからである。
【０００５】
最近、電気動力式ポンプ噴霧器による幾つかの実験が行われた。これらのデバイスのほとんどは噴霧機構を含み、噴霧機構は、多用される押しボタン（または引き金）ポンプ噴霧器と同様であるが、バッテリ動力式電気モータの回転動作を振動運動に変換してポンプ・ピストンを駆動するリンク機構によりバッテリ動力式電気モータに連結されている。これらのバッテリ作動式ポンプ噴霧器の多くは、特別に構成されたボトルによってのみ作動すべく設計され、すなわち、それらは既存のポンプ噴霧器用ボトルに取付けできない。それらはまた電気モータの重量およびコストの故に、高重量で高価であると共に、電力消費効率が不十分（かつバッテリ寿命が短い）である。これらのバッテリ動力式ポンプの多くはまた大きな呼び水用容積を有することから、ポンプが起動される時点と、液体が供給され始める時点との間に遅延が引き起こされる。重要な点として、これらのポンプは実際には一定の噴霧を提供しない。それらは、手動噴霧ポンプにおいて押しボタンの引き金を反復的に引くことにより得られるのと同様な連続的脈動噴霧を提供するのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
故に本発明の目的は、既存のポンプ噴霧器用ボトルに容易に接続することができる電気動力式ポンプ噴霧器用ヘッドを提供するにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、優れた電力消費効率を有すると共に低コストで低重量の電気動力式ポンプ噴霧器を提供するにある。
【０００８】
本発明の更なる目的は、ポンプの作動時に好適には自動呼び水をする（ self−priming ）小さな呼び水用容積（ priming volume ）を有する電気動力式噴霧器を提供するにある。
【０００９】
また、噴射ノズルから実質的に一定の噴霧を提供する電気動力式噴霧器を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下において詳細に論じるこれらの目的によれば、電気動力式の流体噴霧器は、入口ポートと、出口ポートと、ポンプ・チャンバと、圧電要素に供給された電気信号により変形および変位することでポンプ・チャンバの容積を変化させる圧電要素とを含む圧電式流体ポンプを採用する。かかる変位によれば、入口ポート内へ且つポンプ・チャンバ内へと流体が圧送されると共に、ポンプ・チャンバからの流体は出口ポートから送出される。入口ポートは流体貯蔵器と流通している。流体ポンプの出口ポートの下流および噴射ノズルの上流には、旋回機構が配設される。
【００１１】
本発明の電気動力式噴霧器は、既存のポンプ噴霧器用ボトルに容易に接続することができる。噴霧器はまた、優れた電力消費効率を有すると共に、低コストで低重量でもある。噴霧器はまた、ポンプの作動時に好ましい自動呼び水をする小さな呼び水用容積を有するように容易にできる。噴霧器はまた、噴射ノズルから実質的に一定の噴霧を提供するように容易にできる。
【００１２】
本発明の一実施例に依れば、ポンプの圧電要素は圧電ダイヤフラムから成る。
【００１３】
本発明の別実施例に依れば、圧電要素はバッテリ動力式の回路により駆動される。
【００１４】
本発明の別実施例に依れば、電気動力式の流体噴霧器の各要素は引き金を備えた手に持つことができるハウジング内に支持され、且つ、圧電要素は引き金を押圧するユーザにより起動される。
【００１５】
本発明の別の形態において、電気動力式の流体噴霧器は、第１入口ポートと、第１出口ポートと、第１ポンプ・チャンバと、第２入口ポートと、第２出口ポートと、第２ポンプ・チャンバと、少なくとも一個の圧電要素に供給された電気信号により変形および変位することで第１および第２ポンプ・チャンバの容積を変化させる少なくとも一個の圧電要素とを含む二重チャンバ型圧電式流体ポンプを採用する。かかる変位によれば、第１流体は第１入口ポート内へ且つ第１ポンプ・チャンバ内へと圧送され、且つ、第１ポンプ・チャンバからの流体は第１出口ポートから送出される。かかる変位によればまた、第２流体は第２入口ポート内へ且つ第２ポンプ・チャンバ内へと圧送され、且つ、第２ポンプ・チャンバからの流体は第２出口ポートから送出される。入口ポートは各々、別体の流体貯蔵器と流通する（または、一方は流体貯蔵器と流通し且つ他方は周囲空気と流通することも可能である）。流体ポンプの第１および第２出口ポートの下流かつ噴射ノズルの上流には混合マニフォルドが配設される。混合マニフォルドは、ポンプの第１および第２出口ポートから送出された第１および第２流体を混合することができる。噴射ノズルの上流には旋回機構が配設されても良い。
【００１６】
本発明の一実施例に依れば、第１および第２ポンプ・チャンバは一つの圧電要素の両側に各々配設される。
【００１７】
本発明の別実施例に依れば、第１および第２ポンプ・チャンバは各々、別体で独立した圧電要素を含む。
【００１８】
当業者であれば、提供された図面と共に詳細な説明を参照することで本発明の２次的な目的および利点は明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、本発明に係るバッテリ作動式噴霧ヘッド１０は、３個の部材、すなわち左側部材１２Ａ、右側部材１２Ｂおよび頂部カバー１２Ｃを備えた人間工学的ハウジング１２を含んでいる。左側および右側部材１２Ａ、１２Ｂは、リテイナ１４Ａと蓋体１４Ｂとを有するボトル用二部材式ねじ継手１４を支持する。ハウジング１２は、噴射ノズル１６および引き金１８を露出している。ハウジング１２の左側および右側部材１２Ａ、１２Ｂは、ユーザが引き金１８を引くときにユーザの手により快適に把持することができる形状で、継手１４の周囲を伸びている。組立てられたときにハウジング１２の内側には、電力源２２（バッテリ２２Ａおよび接点２２Ｂ）、二重チャンバ型圧電式液体／空気ポンプ２４、混合マニフォルド２６、および、オプションの旋回機構２８が取付けられる。引き金１８は、引かれたときに通気バルブ３０および電気スィッチ３２を作動させる様に配置される。示されたようにスプリング３０Ｂおよび二部材式ピストン・バルブ部材３０Ｃを収容する円筒体３０Ａにより好適に実現されるバルブ３０は、バルブ３０内への（不図示の）通気開口と、バルブ本体３０Ａから継手１４まで伸びる通気通路３４とを介して、大気からボトルの内部までの空気経路を選択的に開く。電気スィッチ３２は選択的に電力源２２を圧電式液体／空気ポンプ２４に連結することでポンプ２４を以下に記述されるように駆動する。通気バルブ３０およびスィッチ３２の操作は、ポンプ２４を起動するときの同時的作動または順次的作動のために引き金１８にリンクされる。頂部カバー１２Ｃは、好適には、必要に応じてバッテリ２２Ａを交換するためにバッテリ２２Ａにアクセスするためにユーザにより取り外すことができる。
【００２０】
リテイナ１４Ａは、使用中にリテイナ１４Ａを貫通してボトル（不図示）の内部へと通気通路３６を終端させる通気ポート（不図示）を含む。通気バルブ３０の通気通路３４はリテイナ１４Ａの通気ポートと合致することで、使用中に通気バルブ３０とボトルの内部との間に流通を提供する。リテイナ１４Ａはまた、リテイナを通る液体供給通路３８を終端させる液体供給ポート（不図示）も含む。また公知の如く、液体供給通路３８からボトルの内部へと浸漬管（不図示）が伸びている。ポンプ２４の液体入口ポート４７はリテイナ１４Ａの液体供給ポートと合致することで、使用中に液体入口ポート４７とボトルの内部との流通を提供することによりポンプに液体を供給する。ボトルは、（洗剤、殺虫剤、および、他の園芸用液体薬剤、研磨剤、ワックスのような）多数の家庭用および工業用の液体薬剤、パーソナルケア薬剤、または、他の液体薬剤の内の任意の薬剤を保持することができる。
【００２１】
二重チャンバ型圧電式液体／空気ポンプ２４は、液体入口ポート４７、液体出口ポート４９、（図１Ａには示されないが図２に示されるポンプの下側面を通る通路により実現する）空気入口ポート５１、および、空気出口ポート５３を含む。液体出口ポート４９は混合マニフォルド２６の一方の脚部２６Ａと流通する一方、空気出口ポート５３は混合マニフォルド２６の他方の脚部２６Ｂと流通する。ポンプ２４の空気入口ポート５１は、大気に対する空気経路を提供する。
【００２２】
以下において詳細に記述するようにポンプ２４は、液体入口ポート４７および液体出口ポート４９と流通する液体ポンプ・チャンバ、ならびに、空気入口ポート５１および空気出口ポート５３と流通する空気ポンプ・チャンバを含む。一個以上の圧電ダイヤフラムに印加される電気信号に反応して圧電ダイヤフラムが変形かつ変位することで、液体ポンプ・チャンバおよび空気ポンプ・チャンバの容積を変化させる。圧電ダイヤフラムを駆動する電気信号は、好適にはポンプ２４の一部として一体化された駆動回路であってスィッチ３２を介して電力源２２に対し有線もしくは無線式のいずれかで結合された駆動回路により発生する。かかる変位によれば液体は、液体入口ポート４７内へ且つ液体ポンプ・チャンバ内へと吸引され、次に液体出口ポート４９から送出される。変位によれば、空気もまた空気入口ポート５１内へ且つ空気ポンプ・チャンバ内へと吸引され、次に空気出口ポート５３から送出される。
【００２３】
先に記述されたように液体出口ポート４９および空気出口ポート５３は混合マニフォルド２６の各々の脚部２６Ａ、２６Ｂと流通し、混合マニフォルド２６は、液体出口ポート４９および空気出口ポート５３から送出された液体および空気の流れを移送して流体または気体状の混合物を生成すべく構成される。例えば液体および空気は、流体の粒子サイズを減少し且つ／又は流体の泡を生成するために空気が流体内に捕捉される様に混合することができる。
【００２４】
混合マニフォルド２６はまた、混合チャンバ２７の下流に作用可能に配設されたオプションの旋回機構２８および噴射ノズル１６も支持する。旋回機構２８は、ノズル１６から送出され旋回機構を通る流体に対して旋回を付与する。噴射ノズル１６は、好適には、液体噴霧器の分野において公知である様にノズル１６を回転することにより、ユーザが種々の噴霧パターンを選択することを許容し、流路を開閉することができる様にされる。
【００２５】
図２の好適実施例に示される様に二重チャンバ型圧電式液体／空気ポンプ２４は、第１シール部材７５（例えばＯリング）および第２シール部材７７（例えばシール・ワッシャ）により支持された圧電ダイヤフラム７３を収容するポンプ本体７１を含む。ポンプ本体７１、圧電ダイヤフラム７３および各支持要素は、正方形、矩形または環状とすることができると共に、好適には２５〜１００ｍｍ程度の最大寸法を有する。圧電ダイヤフラム７３は、示された様に空気接触表面８１の反対側に配設された液体接触表面７９を有する。本体の下部７１Ａおよび液体接触表面７９は、液体ポンプ・チャンバ８３を区画形成する。一方、本体の上部７１Ｂおよび空気接触表面８１は、空気ポンプ・チャンバ８５を区画形成する。液体入口ポート４７と液体ポンプ・チャンバ８３との間には液体入口逆止弁８７が作用可能に配設される。液体ポンプ・チャンバ８３と液体出口ポート４９との間には液体出口逆止弁８９が作用可能に配設される。同様に、空気入口ポート９１と空気ポンプ・チャンバ８５との間には空気入口逆止弁９１が作用可能に配設される。空気ポンプ・チャンバ８５と空気出口ポート５３との間には空気出口逆止弁９３が作用可能に配設される。
【００２６】
電力源２２に対しては電気スィッチ３２を介して駆動回路９５が作用可能に連結される。駆動回路９５は、圧電ダイヤフラムが振動様式で変形かつ変位することにより液体ポンプ・チャンバ８３および空気ポンプ・チャンバ８５のサイズを各々変化させる様に、時間とともに変化する電気信号を圧電ダイヤフラムに付与する。液体吸入ストローク（液体入口ポート４７および液体出口ポート４９からダイヤフラム７７が離間する変位）中に、ダイヤフラム７７は液体入口ポート４７内へ且つ液体ポンプ・チャンバ８３内へと液体を吸引する。液体の送出ストローク（液体入口ポート４７および液体出口ポート４９に向かうダイヤフラム７７の変位）中に、ダイヤフラム７７は流体ポンプ・チャンバ８３からの液体を液体出口ポート４９から送出する。（液体送出ストロークに対応する）空気吸入ストローク中に、ダイヤフラム７７は空気入口ポート５１内へ且つ空気ポンプ・チャンバ８５内へと空気を吸引する。（液体吸入ストロークに対応する）空気送出ストローク中に、ダイヤフラム７７は空気ポンプ・チャンバ８５からの空気を空気出口ポート５３から送出する。
【００２７】
圧電ダイヤフラム７７は好適には、平坦もしくはドーム形状である自然な形状により、且つ、言及したことによりその開示内容が本明細書中に援用される国際特許出願公報ＷＯ２００４／０８４２７４号に示された様な多結晶質の強誘電材料で形成される。この例示的実施例において圧電ダイヤフラム７７は、ＷＯ２００４／０８４２７４号に示されたような正弦波もしくは方形波の交流により駆動することができる。（ダイヤフラムに印加されるＡＣ駆動信号の振動の周波数に対応する）ポンプ周波数は仕様に基づいて変更することができるが、好適には２０ｋＨｚより相当に小さく、最も好適には３５Ｈｚと約８５Ｈｚとの間である。かかる周波数は、噴射ノズルを介して送出される実質的に連続的な噴霧を形成する。
【００２８】
図３に示された別の実施例において二重チャンバ型圧電式液体／空気ポンプ２４は、第１および第２圧電ダイヤフラム１０３、１０５を収容するポンプ本体１０１を含む。第１圧電ダイヤフラム１０３は、シール部材１０７（例えばＯリング）およびシール部材１０９（例えばシール・ワッシャ）により支持される。第２圧電ダイヤフラム１０５は、シール部材１１１（例えばＯリング）およびシール部材１１３（例えばシール・ワッシャ）により支持される。第１圧電ダイヤフラム１０３は、示された様に後部通気表面１１７の反対側に配設された液体接触表面１１５を有する。第２圧電ダイヤフラム１０５は、示された様に後部通気表面１２１の反対側に配設された空気接触表面１１９を有する。本体の下部１０１Ａおよび第１圧電ダイヤフラム１０３の液体接触表面１１５は液体ポンプ・チャンバ１２３を区画形成する。一方、本体の上部１０１Ｂおよび第２圧電ダイヤフラム１０５の空気接触表面１１９は空気ポンプ・チャンバ１２５を区画形成する。後部通気表面１１７および１２１および内部本体壁部１０１Ｃは、示された様に通路１３７Ａおよび１３７Ｂにより大気に連通された通気チャンバ１３５Ａ、１３５Ｂを区画形成する。液体入口ポート４７と液体ポンプ・チャンバ８３との間には、液体入口逆止弁８７が作用可能に配設される。液体ポンプ・チャンバ１２３と液体出口ポート４９との間には、流体出口逆止弁８９が作用可能に配設される。同様に、空気入口ポート９１と空気ポンプ・チャンバ１２５との間には、空気入口逆止弁９１が作用可能に配設される。空気ポンプ・チャンバ１２５と空気出口ポート９３との間には、空気出口逆止弁９３が作用可能に配設される。
【００２９】
電力源２２に対しては電気スィッチ３２を介して駆動回路１２３が作用可能に連結される。駆動回路１２３は、圧電ダイヤフラム１０３、１０５が振動様式で変形かつ変位することにより液体ポンプ・チャンバ１２３および空気ポンプ・チャンバ１２５のサイズを各々変化させる様に、時間とともに変化する電気信号を圧電ダイヤフラムに付与する。液体吸入ストローク（液体入口ポート４７および液体出口ポート４９から第１圧電ダイヤフラム１０３が離間する変位）中に、第１圧電ダイヤフラム１０３は液体入口ポート４７内へ且つ液体ポンプ・チャンバ１２３内へと液体を吸引する。液体の送出ストローク（液体入口ポート４７および液体出口ポート４９に向かう第１圧電ダイヤフラム１０３の変位）中に、第１圧電ダイヤフラム１０３は流体ポンプ・チャンバ１２３からの液体を液体出口ポート４９から送出する。（好適には液体送出ストロークと同期する）空気吸入ストローク中に、第２圧電ダイヤフラム１０５は空気入口ポート５１内へ且つ空気ポンプ・チャンバ１２５内へと空気を吸引する。（好適には液体吸入ストロークと同期する）空気送出ストローク中に、第２圧電ダイヤフラム１０５は空気ポンプ・チャンバ１２５からの空気を空気出口ポート５３から送出する。
【００３０】
圧電ダイヤフラム１０３、１０５は好適には、平坦もしくはドーム形状である自然な形状により、且つ、ＷＯ２００４／０８４２７４号に示された様な多結晶質の強誘電材料で形成される。この例示的実施例において圧電ダイヤフラム１０３、１０５は、ＷＯ２００４／０８４２７４号に示されたような正弦波もしくは方形波の交流により駆動することができる。（ダイヤフラムに印加されるＡＣ駆動信号の振動の周波数に対応する）ポンプ周波数は仕様に基づいて変更することができるが、好適には２０ｋＨｚより相当に小さく、最も好適には３５Ｈｚと約８５Ｈｚとの間である。
【００３１】
液体入口および出口逆止弁８７、８９ならびに空気入口および出口逆止弁９１、９３は好適には、液体噴霧器の分野において公知の様に通路を通る流通を選択的に遮断する撓曲可能なディスク形状部材である。好適実施例においてかかる逆止弁は、管状の通路の軸心に対して４５°で形成された管状通路の端部と同一のサイズおよび形状の楕円形ディスクにより実現することができる。入口および出口逆止弁は、絶対的に最小限の体積を有する。更に、かかる逆止弁の質量は、それらが単一もしくは複数の圧電ダイヤフラムの作動に迅速に反応する様に最小化される。かかるバルブは好適には各々のポンプ・チャンバ８３、８５が自動呼び水をすることを許容する、と言うのも、チャンバの各々に対して２個のバルブを各々採用すると各々のチャンバ内へと流体を吸引するために十分な真空を生成することができるからである。フラッパ・バルブまたはスプリング付勢式ボール・バルブなどの他の小寸の逆止弁も使用することができる。別の実施例においては、システムの出口逆止弁は省略されても良い。
【００３２】
本明細書においては、二重チャンバ式の圧電ポンプ・チャンバを採用した流体噴霧器の幾つかの実施例が記述かつ図示された。本発明の特定実施例が記述されたが本発明がそれに限定されることは意図されない。と言うのも、本発明は当業界が許容するのと同じほど有効範囲が広範であり且つ本明細書は同様に解釈されるからである。故に、混合マニフォルドにおける下流混合のために液体および空気を圧送する別々の圧電ポンプ・チャンバが開示されたが、別々のチャンバは下流混合および供給のために（気体を含む）任意の組合せの流体を圧送するために使用することができる。更に、手動で起動可能な通気機構が開示されたが、他の通気機構も使用することができることは理解される。例えば、吸引された液体の貯蔵器を通気する目的で液体貯蔵器と連通する‘静的’バルブが配備されることができる。‘静的’通気は、液体貯蔵器から液体を圧送した結果として貯蔵器内に発生する負圧により起動される。これに加え、特定の形式、形状および構成の圧電アクチュエータが開示されたが、他の形式、形状および構成が使用されることができることは理解される。更に、システムに対しては付加的な電気動力式構成要素が一体化されることができる。例えば、ポンプの下流の流体経路内にはバッテリ動力式の圧電噴霧化要素が載置されることができる。噴霧化要素は、自身に対して方向付けられた流体を噴霧化する様式で典型的には超音波周波数で振動する様に駆動される。更に、ボトルに取付けられた携帯式の液体噴霧器デバイスに関して特定の構成が開示されたが、他の構成も使用することができることは理解される。例えば本明細書に記述された二重チャンバ式ポンプ・システムは、多様な、ボトルに取付けられた携帯式の（首掛けハンドルを備えたまたは備えない）液体噴霧器ヘッド、遠隔噴霧器構成、および、（床部、テーブル頂部または壁部上に取付けることができる芳香噴霧器のような）静止的デバイスにおいて使用することができる。更に別の実施例においては、液体などの流体を圧送するために、流体噴霧器ヘッドの一部として圧電起動式の単一のポンプ・チャンバ設計態様を使用することができる。更に他の実施例においては、本明細書に記述された流体噴霧システムの圧電要素を駆動するために商用電源式の変圧器などの交流電源を使用することができる。故に当業者であれば、提供された発明に対しては、その思想および権利請求された有効範囲から逸脱せずに更に別の改変が為されることができることは理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１Ａ】本発明の噴霧ヘッドの分解図である。
【図１Ｂ】本発明の噴霧ヘッドの断面図である。
【図２】本発明の圧電式流体／空気ポンプの第１実施例の断面図である。
【図３】本発明の圧電式流体／空気ポンプの第２実施例の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０ バッテリ作動式噴霧ヘッド
１２ 人間工学的ハウジング
１２Ａ 左側部材
１２Ｂ 右側部材
１２Ｃ 頂部カバー
１４ ボトル用二部材式ねじ継手
１４Ａ リテイナ
１４Ｂ 蓋体
１６ 噴射ノズル
１８ 引き金
２２ 電力源
２２Ａ バッテリ
２２Ｂ 接点
２４ 二重チャンバ型圧電式液体／空気ポンプ
２６ 混合マニフォルド
２６Ａ、２６Ｂ 脚部
２７ 混合チャンバ
２８ 旋回機構
３０ 通気バルブ
３０Ａ 円筒体／バルブ本体
３０Ｂ スプリング
３０Ｃ 二部材式ピストン・バルブ部材
３２ 電気スィッチ
３４ 通気通路
３６ 通気通路
３８ 液体供給通路
４７ 液体入口ポート
４９ 液体出口ポート
５１ 空気入口ポート
５３ 空気出口ポート
７１ ポンプ本体
７１Ａ 下部
７１Ｂ 上部
７３ 圧電ダイヤフラム
７５ 第１シール部材
７７ 第２シール部材
７９ 液体接触表面
８１ 空気接触表面
８３ 流体ポンプ・チャンバ／液体ポンプ・チャンバ
８５ 空気ポンプ・チャンバ
８７ 液体入口逆止弁
８９ 液体出口逆止弁／流体出口逆止弁
９１ 空気入口逆止弁
９３ 空気出口逆止弁
９５ 駆動回路
１０１ ポンプ本体
１０１Ａ 下部
１０１Ｂ 上部
１０１Ｃ 内部本体壁部
１０３ 第１圧電ダイヤフラム
１０５ 第２圧電ダイヤフラム
１０７、１０９、１１１、１１３ シール部材
１１５ 液体接触表面
１１７ 後部通気表面
１１９ 空気接触表面
１２０ 頂部カバー
１２１ 後部通気表面
１２３ 駆動回路
１２５ 空気ポンプ・チャンバ
１３３ 液体ポンプ・チャンバ
１３５Ａ、１３５Ｂ 通気チャンバ
１３７Ａ、１３７Ｂ 通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は広範囲には、電気動力式流体ポンプに関する。より詳細には本発明は、噴霧ヘッド内に収容される電気動力式流体ポンプであって既存のポンプ噴霧用容器に取付け可能な電気動力式流体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの家庭用および工業用薬剤は、噴霧器を含む容器内に収容して販売される。これらの薬剤としては、洗剤、殺虫剤、研磨剤、ワックスなどが挙げられる。これらの薬剤と共に使用される幾つかの種類の噴霧器がある。最も一般的なものはおそらく、液体洗剤に関して最も頻繁に見られる押しボタンまたは引き金により操作されるポンプである。それは環境に優しい利点を有するが、連続的噴霧では無く一連の脈動で流体を吐出する不都合を有する。
【０００３】
公知の別の噴霧器は、シールされると共に気体推進剤が充填されたエーロゾル缶である。この噴霧器は流体を連続的噴霧で送出する利点を有するが、幾つかの不都合を有する。ひとつの不都合は、缶を再充填することができないことである。別の不都合は、容器を充填して使用する気体次第で、環境に優しくない可能性があることである。更に、環境に優しい推進剤は、優しくない気体ほど推進力が無い。
【０００４】
更に別の一般的な噴霧器は、殺虫剤および液状園芸用薬剤において最も頻繁に見られる空気ポンプ噴霧器である。ポンプ噴霧器は、容器に圧縮空気を充填して使用される手動空気ポンプを含む。それが充填された後、それはエーロゾル缶同様に作動する。ポンプ噴霧器は環境に優しいが噴霧器の充填状態を維持するために多くの作業を必要とする。と言うのも、空気は、ＦＲＥＯＮ（登録商標）または炭化水素気体のような環境に優しくない気体ほど推進剤として効率的ではないからである。
【０００５】
最近、電気動力式ポンプ噴霧器による幾つかの実験が行われた。これらのデバイスのほとんどは噴霧機構を含み、噴霧機構は、多用される押しボタン（または引き金）ポンプ噴霧器と同様であるが、バッテリ動力式電気モータの回転動作を振動運動に変換してポンプ・ピストンを駆動するリンク機構によりバッテリ動力式電気モータに連結されている。これらのバッテリ作動式ポンプ噴霧器の多くは、特別に構成されたボトルによってのみ作動すべく設計され、すなわち、それらは既存のポンプ噴霧器用ボトルに取付けできない。それらはまた電気モータの重量およびコストの故に、高重量で高価であると共に、電力消費効率が不十分（かつバッテリ寿命が短い）である。これらのバッテリ動力式ポンプの多くはまた大きな呼び水用容積を有することから、ポンプが起動される時点と、液体が供給され始める時点との間に遅延が引き起こされる。重要な点として、これらのポンプは実際には一定の噴霧を提供しない。それらは、手動噴霧ポンプにおいて押しボタンの引き金を反復的に引くことにより得られるのと同様な連続的脈動噴霧を提供するのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
故に本発明の目的は、既存のポンプ噴霧器用ボトルに容易に接続することができる電気動力式ポンプ噴霧器用ヘッドを提供するにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、優れた電力消費効率を有すると共に低コストで低重量の電気動力式ポンプ噴霧器を提供するにある。
【０００８】
本発明の更なる目的は、ポンプの作動時に好適には自動呼び水をする（ self−priming ）小さな呼び水用容積（ priming volume ）を有する電気動力式噴霧器を提供するにある。
【０００９】
また、噴射ノズルから実質的に一定の噴霧を提供する電気動力式噴霧器を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下において詳細に論じるこれらの目的によれば、電気動力式の流体噴霧器は、入口ポートと、出口ポートと、ポンプ・チャンバと、圧電要素に供給された電気信号により変形および変位することでポンプ・チャンバの容積を変化させる圧電要素とを含む圧電式流体ポンプを採用する。かかる変位によれば、入口ポート内へ且つポンプ・チャンバ内へと流体が圧送されると共に、ポンプ・チャンバからの流体は出口ポートから送出される。入口ポートは流体貯蔵器と流通している。流体ポンプの出口ポートの下流および噴射ノズルの上流には、旋回機構が配設される。
【００１１】
本発明の電気動力式噴霧器は、既存のポンプ噴霧器用ボトルに容易に接続することができる。噴霧器はまた、優れた電力消費効率を有すると共に、低コストで低重量でもある。噴霧器はまた、ポンプの作動時に好ましい自動呼び水をする小さな呼び水用容積を有するように容易にできる。噴霧器はまた、噴射ノズルから実質的に一定の噴霧を提供するように容易にできる。
【００１２】
本発明の一実施例に依れば、ポンプの圧電要素は圧電ダイヤフラムから成る。
【００１３】
本発明の別実施例に依れば、圧電要素はバッテリ動力式の回路により駆動される。
【００１４】
本発明の別実施例に依れば、電気動力式の流体噴霧器の各要素は引き金を備えた手に持つことができるハウジング内に支持され、且つ、圧電要素は引き金を押圧するユーザにより起動される。
【００１５】
本発明の別の形態において、電気動力式の流体噴霧器は、第１入口ポートと、第１出口ポートと、第１ポンプ・チャンバと、第２入口ポートと、第２出口ポートと、第２ポンプ・チャンバと、少なくとも一個の圧電要素に供給された電気信号により変形および変位することで第１および第２ポンプ・チャンバの容積を変化させる少なくとも一個の圧電要素とを含む二重チャンバ型圧電式流体ポンプを採用する。かかる変位によれば、第１流体は第１入口ポート内へ且つ第１ポンプ・チャンバ内へと圧送され、且つ、第１ポンプ・チャンバからの流体は第１出口ポートから送出される。かかる変位によればまた、第２流体は第２入口ポート内へ且つ第２ポンプ・チャンバ内へと圧送され、且つ、第２ポンプ・チャンバからの流体は第２出口ポートから送出される。入口ポートは各々、別体の流体貯蔵器と流通する（または、一方は流体貯蔵器と流通し且つ他方は周囲空気と流通することも可能である）。流体ポンプの第１および第２出口ポートの下流かつ噴射ノズルの上流には混合マニフォルドが配設される。混合マニフォルドは、ポンプの第１および第２出口ポートから送出された第１および第２流体を混合することができる。噴射ノズルの上流には旋回機構が配設されても良い。
【００１６】
本発明の一実施例に依れば、第１および第２ポンプ・チャンバは一つの圧電要素の両側に各々配設される。
【００１７】
本発明の別実施例に依れば、第１および第２ポンプ・チャンバは各々、別体で独立した圧電要素を含む。
【００１８】
当業者であれば、提供された図面と共に詳細な説明を参照することで本発明の２次的な目的および利点は明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、本発明に係るバッテリ作動式噴霧ヘッド１０は、３個の部材、すなわち左側部材１２Ａ、右側部材１２Ｂおよび頂部カバー１２Ｃを備えた人間工学的ハウジング１２を含んでいる。左側および右側部材１２Ａ、１２Ｂは、リテイナ１４Ａと蓋体１４Ｂとを有するボトル用二部材式ねじ継手１４を支持する。ハウジング１２は、噴射ノズル１６および引き金１８を露出している。ハウジング１２の左側および右側部材１２Ａ、１２Ｂは、ユーザが引き金１８を引くときにユーザの手により快適に把持することができる形状で、継手１４の周囲を伸びている。組立てられたときにハウジング１２の内側には、電力源２２（バッテリ２２Ａおよび接点２２Ｂ）、二重チャンバ型圧電式液体／空気ポンプ２４、混合マニフォルド２６、および、オプションの旋回機構２８が取付けられる。引き金１８は、引かれたときに通気バルブ３０および電気スィッチ３２を作動させる様に配置される。示されたようにスプリング３０Ｂおよび二部材式ピストン・バルブ部材３０Ｃを収容する円筒体３０Ａにより好適に実現されるバルブ３０は、バルブ３０内への（不図示の）通気開口と、バルブ本体３０Ａから継手１４まで伸びる通気通路３４とを介して、大気からボトルの内部までの空気経路を選択的に開く。電気スィッチ３２は選択的に電力源２２を圧電式液体／空気ポンプ２４に連結することでポンプ２４を以下に記述されるように駆動する。通気バルブ３０およびスィッチ３２の操作は、ポンプ２４を起動するときの同時的作動または順次的作動のために引き金１８にリンクされる。頂部カバー１２Ｃは、好適には、必要に応じてバッテリ２２Ａを交換するためにバッテリ２２Ａにアクセスするためにユーザにより取り外すことができる。
【００２０】
リテイナ１４Ａは、使用中にリテイナ１４Ａを貫通してボトル（不図示）の内部へと通気通路３６を終端させる通気ポート（不図示）を含む。通気バルブ３０の通気通路３４はリテイナ１４Ａの通気ポートと合致することで、使用中に通気バルブ３０とボトルの内部との間に流通を提供する。リテイナ１４Ａはまた、リテイナを通る液体供給通路３８を終端させる液体供給ポート（不図示）も含む。また公知の如く、液体供給通路３８からボトルの内部へと浸漬管（不図示）が伸びている。ポンプ２４の液体入口ポート４７はリテイナ１４Ａの液体供給ポートと合致することで、使用中に液体入口ポート４７とボトルの内部との流通を提供することによりポンプに液体を供給する。ボトルは、（洗剤、殺虫剤、および、他の園芸用液体薬剤、研磨剤、ワックスのような）多数の家庭用および工業用の液体薬剤、パーソナルケア薬剤、または、他の液体薬剤の内の任意の薬剤を保持することができる。
【００２１】
二重チャンバ型圧電式液体／空気ポンプ２４は、液体入口ポート４７、液体出口ポート４９、（図１Ａには示されないが図２に示されるポンプの下側面を通る通路により実現する）空気入口ポート５１、および、空気出口ポート５３を含む。液体出口ポート４９は混合マニフォルド２６の一方の脚部２６Ａと流通する一方、空気出口ポート５３は混合マニフォルド２６の他方の脚部２６Ｂと流通する。ポンプ２４の空気入口ポート５１は、大気に対する空気経路を提供する。
【００２２】
以下において詳細に記述するようにポンプ２４は、液体入口ポート４７および液体出口ポート４９と流通する液体ポンプ・チャンバ、ならびに、空気入口ポート５１および空気出口ポート５３と流通する空気ポンプ・チャンバを含む。一個以上の圧電ダイヤフラムに印加される電気信号に反応して圧電ダイヤフラムが変形かつ変位することで、液体ポンプ・チャンバおよび空気ポンプ・チャンバの容積を変化させる。圧電ダイヤフラムを駆動する電気信号は、好適にはポンプ２４の一部として一体化された駆動回路であってスィッチ３２を介して電力源２２に対し有線もしくは無線式のいずれかで結合された駆動回路により発生する。かかる変位によれば液体は、液体入口ポート４７内へ且つ液体ポンプ・チャンバ内へと吸引され、次に液体出口ポート４９から送出される。変位によれば、空気もまた空気入口ポート５１内へ且つ空気ポンプ・チャンバ内へと吸引され、次に空気出口ポート５３から送出される。
【００２３】
先に記述されたように液体出口ポート４９および空気出口ポート５３は混合マニフォルド２６の各々の脚部２６Ａ、２６Ｂと流通し、混合マニフォルド２６は、液体出口ポート４９および空気出口ポート５３から送出された液体および空気の流れを移送して流体または気体状の混合物を生成すべく構成される。例えば液体および空気は、流体の粒子サイズを減少し且つ／又は流体の泡を生成するために空気が流体内に捕捉される様に混合することができる。
【００２４】
混合マニフォルド２６はまた、混合チャンバ２７の下流に作用可能に配設されたオプションの旋回機構２８および噴射ノズル１６も支持する。旋回機構２８は、ノズル１６から送出され旋回機構を通る流体に対して旋回を付与する。噴射ノズル１６は、好適には、液体噴霧器の分野において公知である様にノズル１６を回転することにより、ユーザが種々の噴霧パターンを選択することを許容し、流路を開閉することができる様にされる。
【００２５】
図２の好適実施例に示される様に二重チャンバ型圧電式液体／空気ポンプ２４は、第１シール部材７５（例えばＯリング）および第２シール部材７７（例えばシール・ワッシャ）により支持された圧電ダイヤフラム７３を収容するポンプ本体７１を含む。ポンプ本体７１、圧電ダイヤフラム７３および各支持要素は、正方形、矩形または環状とすることができると共に、好適には２５〜１００ｍｍ程度の最大寸法を有する。圧電ダイヤフラム７３は、示された様に空気接触表面８１の反対側に配設された液体接触表面７９を有する。本体の下部７１Ａおよび液体接触表面７９は、液体ポンプ・チャンバ８３を区画形成する。一方、本体の上部７１Ｂおよび空気接触表面８１は、空気ポンプ・チャンバ８５を区画形成する。液体入口ポート４７と液体ポンプ・チャンバ８３との間には液体入口逆止弁８７が作用可能に配設される。液体ポンプ・チャンバ８３と液体出口ポート４９との間には液体出口逆止弁８９が作用可能に配設される。同様に、空気入口ポート９１と空気ポンプ・チャンバ８５との間には空気入口逆止弁９１が作用可能に配設される。空気ポンプ・チャンバ８５と空気出口ポート５３との間には空気出口逆止弁９３が作用可能に配設される。
【００２６】
電力源２２に対しては電気スィッチ３２を介して駆動回路９５が作用可能に連結される。駆動回路９５は、圧電ダイヤフラムが振動様式で変形かつ変位することにより液体ポンプ・チャンバ８３および空気ポンプ・チャンバ８５のサイズを各々変化させる様に、時間とともに変化する電気信号を圧電ダイヤフラムに付与する。液体吸入ストローク（液体入口ポート４７および液体出口ポート４９からダイヤフラム７７が離間する変位）中に、ダイヤフラム７７は液体入口ポート４７内へ且つ液体ポンプ・チャンバ８３内へと液体を吸引する。液体の送出ストローク（液体入口ポート４７および液体出口ポート４９に向かうダイヤフラム７７の変位）中に、ダイヤフラム７７は流体ポンプ・チャンバ８３からの液体を液体出口ポート４９から送出する。（液体送出ストロークに対応する）空気吸入ストローク中に、ダイヤフラム７７は空気入口ポート５１内へ且つ空気ポンプ・チャンバ８５内へと空気を吸引する。（液体吸入ストロークに対応する）空気送出ストローク中に、ダイヤフラム７７は空気ポンプ・チャンバ８５からの空気を空気出口ポート５３から送出する。
【００２７】
圧電ダイヤフラム７７は好適には、平坦もしくはドーム形状である自然な形状により、且つ、言及したことによりその開示内容が本明細書中に援用される国際特許出願公報ＷＯ２００４／０８４２７４号に示された様な多結晶質の強誘電材料で形成される。この例示的実施例において圧電ダイヤフラム７７は、ＷＯ２００４／０８４２７４号に示されたような正弦波もしくは方形波の交流により駆動することができる。（ダイヤフラムに印加されるＡＣ駆動信号の振動の周波数に対応する）ポンプ周波数は仕様に基づいて変更することができるが、好適には２０ｋＨｚより相当に小さく、最も好適には３５Ｈｚと約８５Ｈｚとの間である。かかる周波数は、噴射ノズルを介して送出される実質的に連続的な噴霧を形成する。
【００２８】
図３に示された別の実施例において二重チャンバ型圧電式液体／空気ポンプ２４は、第１および第２圧電ダイヤフラム１０３、１０５を収容するポンプ本体１０１を含む。第１圧電ダイヤフラム１０３は、シール部材１０７（例えばＯリング）およびシール部材１０９（例えばシール・ワッシャ）により支持される。第２圧電ダイヤフラム１０５は、シール部材１１１（例えばＯリング）およびシール部材１１３（例えばシール・ワッシャ）により支持される。第１圧電ダイヤフラム１０３は、示された様に後部通気表面１１７の反対側に配設された液体接触表面１１５を有する。第２圧電ダイヤフラム１０５は、示された様に後部通気表面１２１の反対側に配設された空気接触表面１１９を有する。本体の下部１０１Ａおよび第１圧電ダイヤフラム１０３の液体接触表面１１５は液体ポンプ・チャンバ１２３を区画形成する。一方、本体の上部１０１Ｂおよび第２圧電ダイヤフラム１０５の空気接触表面１１９は空気ポンプ・チャンバ１２５を区画形成する。後部通気表面１１７および１２１および内部本体壁部１０１Ｃは、示された様に通路１３７Ａおよび１３７Ｂにより大気に連通された通気チャンバ１３５Ａ、１３５Ｂを区画形成する。液体入口ポート４７と液体ポンプ・チャンバ８３との間には、液体入口逆止弁８７が作用可能に配設される。液体ポンプ・チャンバ１２３と液体出口ポート４９との間には、流体出口逆止弁８９が作用可能に配設される。同様に、空気入口ポート９１と空気ポンプ・チャンバ１２５との間には、空気入口逆止弁９１が作用可能に配設される。空気ポンプ・チャンバ１２５と空気出口ポート９３との間には、空気出口逆止弁９３が作用可能に配設される。
【００２９】
電力源２２に対しては電気スィッチ３２を介して駆動回路１２３が作用可能に連結される。駆動回路１２３は、圧電ダイヤフラム１０３、１０５が振動様式で変形かつ変位することにより液体ポンプ・チャンバ１２３および空気ポンプ・チャンバ１２５のサイズを各々変化させる様に、時間とともに変化する電気信号を圧電ダイヤフラムに付与する。液体吸入ストローク（液体入口ポート４７および液体出口ポート４９から第１圧電ダイヤフラム１０３が離間する変位）中に、第１圧電ダイヤフラム１０３は液体入口ポート４７内へ且つ液体ポンプ・チャンバ１２３内へと液体を吸引する。液体の送出ストローク（液体入口ポート４７および液体出口ポート４９に向かう第１圧電ダイヤフラム１０３の変位）中に、第１圧電ダイヤフラム１０３は流体ポンプ・チャンバ１２３からの液体を液体出口ポート４９から送出する。（好適には液体送出ストロークと同期する）空気吸入ストローク中に、第２圧電ダイヤフラム１０５は空気入口ポート５１内へ且つ空気ポンプ・チャンバ１２５内へと空気を吸引する。（好適には液体吸入ストロークと同期する）空気送出ストローク中に、第２圧電ダイヤフラム１０５は空気ポンプ・チャンバ１２５からの空気を空気出口ポート５３から送出する。
【００３０】
圧電ダイヤフラム１０３、１０５は好適には、平坦もしくはドーム形状である自然な形状により、且つ、ＷＯ２００４／０８４２７４号に示された様な多結晶質の強誘電材料で形成される。この例示的実施例において圧電ダイヤフラム１０３、１０５は、ＷＯ２００４／０８４２７４号に示されたような正弦波もしくは方形波の交流により駆動することができる。（ダイヤフラムに印加されるＡＣ駆動信号の振動の周波数に対応する）ポンプ周波数は仕様に基づいて変更することができるが、好適には２０ｋＨｚより相当に小さく、最も好適には３５Ｈｚと約８５Ｈｚとの間である。
【００３１】
液体入口および出口逆止弁８７、８９ならびに空気入口および出口逆止弁９１、９３は好適には、液体噴霧器の分野において公知の様に通路を通る流通を選択的に遮断する撓曲可能なディスク形状部材である。好適実施例においてかかる逆止弁は、管状の通路の軸心に対して４５°で形成された管状通路の端部と同一のサイズおよび形状の楕円形ディスクにより実現することができる。入口および出口逆止弁は、絶対的に最小限の体積を有する。更に、かかる逆止弁の質量は、それらが単一もしくは複数の圧電ダイヤフラムの作動に迅速に反応する様に最小化される。かかるバルブは好適には各々のポンプ・チャンバ８３、８５が自動呼び水をすることを許容する、と言うのも、チャンバの各々に対して２個のバルブを各々採用すると各々のチャンバ内へと流体を吸引するために十分な真空を生成することができるからである。フラッパ・バルブまたはスプリング付勢式ボール・バルブなどの他の小寸の逆止弁も使用することができる。別の実施例においては、システムの出口逆止弁は省略されても良い。
【００３２】
本明細書においては、二重チャンバ式の圧電ポンプ・チャンバを採用した流体噴霧器の幾つかの実施例が記述かつ図示された。本発明の特定実施例が記述されたが本発明がそれに限定されることは意図されない。と言うのも、本発明は当業界が許容するのと同じほど有効範囲が広範であり且つ本明細書は同様に解釈されるからである。故に、混合マニフォルドにおける下流混合のために液体および空気を圧送する別々の圧電ポンプ・チャンバが開示されたが、別々のチャンバは下流混合および供給のために（気体を含む）任意の組合せの流体を圧送するために使用することができる。更に、手動で起動可能な通気機構が開示されたが、他の通気機構も使用することができることは理解される。例えば、吸引された液体の貯蔵器を通気する目的で液体貯蔵器と連通する‘静的’バルブが配備されることができる。‘静的’通気は、液体貯蔵器から液体を圧送した結果として貯蔵器内に発生する負圧により起動される。これに加え、特定の形式、形状および構成の圧電アクチュエータが開示されたが、他の形式、形状および構成が使用されることができることは理解される。更に、システムに対しては付加的な電気動力式構成要素が一体化されることができる。例えば、ポンプの下流の流体経路内にはバッテリ動力式の圧電噴霧化要素が載置されることができる。噴霧化要素は、自身に対して方向付けられた流体を噴霧化する様式で典型的には超音波周波数で振動する様に駆動される。更に、ボトルに取付けられた携帯式の液体噴霧器デバイスに関して特定の構成が開示されたが、他の構成も使用することができることは理解される。例えば本明細書に記述された二重チャンバ式ポンプ・システムは、多様な、ボトルに取付けられた携帯式の（首掛けハンドルを備えたまたは備えない）液体噴霧器ヘッド、遠隔噴霧器構成、および、（床部、テーブル頂部または壁部上に取付けることができる芳香噴霧器のような）静止的デバイスにおいて使用することができる。更に別の実施例においては、液体などの流体を圧送するために、流体噴霧器ヘッドの一部として圧電起動式の単一のポンプ・チャンバ設計態様を使用することができる。更に他の実施例においては、本明細書に記述された流体噴霧システムの圧電要素を駆動するために商用電源式の変圧器などの交流電源を使用することができる。故に当業者であれば、提供された発明に対しては、その思想および権利請求された有効範囲から逸脱せずに更に別の改変が為されることができることは理解される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１Ａ】本発明の噴霧ヘッドの分解図である。
【図１Ｂ】本発明の噴霧ヘッドの断面図である。
【図２】本発明の圧電式流体／空気ポンプの第１実施例の断面図である。
【図３】本発明の圧電式流体／空気ポンプの第２実施例の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０ バッテリ作動式噴霧ヘッド
１２ 人間工学的ハウジング
１２Ａ 左側部材
１２Ｂ 右側部材
１２Ｃ 頂部カバー
１４ ボトル用二部材式ねじ継手
１４Ａ リテイナ
１４Ｂ 蓋体
１６ 噴射ノズル
１８ 引き金
２２ 電力源
２２Ａ バッテリ
２２Ｂ 接点
２４ 二重チャンバ型圧電式液体／空気ポンプ
２６ 混合マニフォルド
２６Ａ、２６Ｂ 脚部
２７ 混合チャンバ
２８ 旋回機構
３０ 通気バルブ
３０Ａ 円筒体／バルブ本体
３０Ｂ スプリング
３０Ｃ 二部材式ピストン・バルブ部材
３２ 電気スィッチ
３４ 通気通路
３６ 通気通路
３８ 液体供給通路
４７ 液体入口ポート
４９ 液体出口ポート
５１ 空気入口ポート
５３ 空気出口ポート
７１ ポンプ本体
７１Ａ 下部
７１Ｂ 上部
７３ 圧電ダイヤフラム
７５ 第１シール部材
７７ 第２シール部材
７９ 液体接触表面
８１ 空気接触表面
８３ 流体ポンプ・チャンバ／液体ポンプ・チャンバ
８５ 空気ポンプ・チャンバ
８７ 液体入口逆止弁
８９ 液体出口逆止弁／流体出口逆止弁
９１ 空気入口逆止弁
９３ 空気出口逆止弁
９５ 駆動回路
１０１ ポンプ本体
１０１Ａ 下部
１０１Ｂ 上部
１０１Ｃ 内部本体壁部
１０３ 第１圧電ダイヤフラム
１０５ 第２圧電ダイヤフラム
１０７、１０９、１１１、１１３ シール部材
１１５ 液体接触表面
１１７ 後部通気表面
１１９ 空気接触表面
１２０ 頂部カバー
１２１ 後部通気表面
１２３ 駆動回路
１２５ 空気ポンプ・チャンバ
１３３ 液体ポンプ・チャンバ
１３５Ａ、１３５Ｂ 通気チャンバ
１３７Ａ、１３７Ｂ 通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口ポートと、出口ポートと、ポンプ・チャンバと、圧電要素と、を含む流体ポンプと、
前記入口ポート内へ且つ前記ポンプ・チャンバ内へと流体を圧送すると共に前記ポンプ・チャンバからの流体を前記出口ポートから送出するために前記圧電要素が変形されて前記ポンプ・チャンバの容積を変化させる様に前記圧電要素に連結された駆動回路と、
該駆動回路に連結されると共に少なくとも一個のバッテリを備える電力源と、
前記駆動回路を選択的に起動することにより圧電要素の変形および変位を選択的に制御する電気スィッチと、
前記流体ポンプの前記出口ポートの下流に配設された旋回機構と、
該旋回機構に連結された噴射ノズルと、を備え、
前記ポンプ、前記噴射ノズル、前記旋回機構、少なくとも一個の前記バッテリ、前記電気スィッチおよび前記駆動回路は、流体噴霧器により送出される液体流体の貯蔵器と着脱自在に係合する継手を支持する、手に持つことができるハウジング内に支持される、電気作動式流体噴霧器。
【請求項２】
前記圧電要素は圧電ダイヤフラムから成る、請求項１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項３】
前記電気スィッチを手動で起動する引き金を更に備える、請求項１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項４】
前記継手は、貫通する、液体供給通路と通気通路を含む、請求項１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項５】
前記ポンプの前記入口ポートと流通する前記貯蔵器を選択的に通気する通気手段を更に備え、
該通気手段は前記引き金の操作により手動で起動される、請求項３記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項６】
前記ポンプの前記入口ポートと流通する前記貯蔵器を選択的に通気する通気手段を更に備える、請求項１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項７】
第１入口ポートと、第１出口ポートと、第１ポンプ・チャンバと、第２入口ポートと、第２出口ポートと、第２ポンプ・チャンバと、少なくとも一個の圧電要素と、を含む流体ポンプと、
前記第１入口ポート内へ且つ前記第１ポンプ・チャンバ内へと第１流体を圧送すると共に前記第１ポンプ・チャンバからの流体を前記第１出口ポートから送出するために、且つ、前記第２入口ポート内へ且つ前記第２ポンプ・チャンバ内へと第２流体を圧送すると共に前記第２ポンプ・チャンバからの流体を前記第２出口ポートから送出するために、少なくとも一個の圧電要素が変形されて第１および第２ポンプ・チャンバの容積を変化させる様に少なくとも一個の前記圧電要素に連結された駆動回路と、
前記流体ポンプの前記第１および第２出口ポートの下流に配設された混合マニフォルドであって、前記ポンプの前記第１および第２出口ポートから送出された前記第１および第２流体を混合することができる混合マニフォルドと、
該混合マニフォルドの下流に連結された噴射ノズルとを備える、電気作動式流体噴霧器。
【請求項８】
前記噴射ノズルの上流に配設された旋回機構を更に備える、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項９】
前記第１ポンプ・チャンバおよび前記第２ポンプ・チャンバは一つの前記圧電要素の両側に各々配設される、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１０】
前記第１ポンプ・チャンバおよび前記第２ポンプ・チャンバは各々、別体で独立した前記圧電要素を含む、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１１】
少なくとも一個の前記圧電要素は圧電ダイヤフラムから成る、請求項１７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１２】
電力源と、
前記駆動回路を選択的に起動することにより少なくとも一個の前記圧電要素の変形を選択的に制御する電気スィッチとを更に備える、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１３】
前記電気スィッチを手動で起動する引き金を更に備える、請求項１２記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１４】
前記電力源は少なくとも一個のバッテリを備える、請求項１２記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１５】
前記ポンプ、前記噴射ノズル、前記混合マニフォルド、少なくとも一個の前記バッテリ、前記電気スィッチおよび前記駆動回路は手に持つことができるハウジング内に支持される、請求項１４記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１６】
手に持つことができる前記ハウジングは、前記流体噴霧器により送出される液体流体の貯蔵器に着脱自在に接続される継手を支持する、請求項１５記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１７】
前記第１流体は液体から成り且つ前記第２流体は気体から成る、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１８】
前記気体は空気から成る、請求項１７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１９】
前記継手は、貫通する、液体供給通路と通気通路を含む、請求項１８記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２０】
前記貯蔵器を選択的に通気する通気手段を更に備え、
該通気手段は、前記駆動回路を選択的に起動する電気スィッチを起動する引き金の操作により手動で起動される、請求項１９記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２１】
前記ポンプ・チャンバの近傍に配設された入口逆止弁要素を更に備える、請求項１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２２】
前記入口逆止弁要素は撓曲可能な弾性部材から成る、請求項２１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２３】
前記ポンプ・チャンバの近傍に配設された出口逆止弁要素を更に備える、請求項２１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２４】
前記出口逆止弁要素は撓曲可能な弾性部材から成る、請求項２３記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２５】
前記第１ポンプ・チャンバの近傍に配設された第１入口逆止弁要素と、前記第２ポンプ・チャンバの近傍に配設された第２入口逆止弁要素とを更に備える、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２６】
前記第１および第２入口逆止弁要素は各々が撓曲可能な弾性部材から成る、請求項２５記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２７】
前記第１ポンプ・チャンバの近傍に配設された第１出口逆止弁要素と、前記第２ポンプ・チャンバの近傍に配設された第２出口逆止弁要素とを更に備える、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２８】
前記第１および第２出口逆止弁要素は各々が撓曲可能な弾性部材から成る、請求項２７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２９】
前記駆動回路は２０ｋＨｚ未満の周波数を有するＡＣ駆動信号を印加する、請求項１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項３０】
前記周波数は３５Ｈｚと８５Ｈｚとの間である、請求項２９記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項３１】
前記駆動回路は２０ｋＨｚ未満の周波数を有するＡＣ駆動信号を印加する、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項３２】
前記周波数は３５Ｈｚと８５Ｈｚとの間である、請求項３１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１】
入口ポートと、出口ポートと、ポンプ・チャンバと、圧電要素と、を含む流体ポンプと、
前記入口ポート内へ且つ前記ポンプ・チャンバ内へと流体を圧送すると共に前記ポンプ・チャンバからの流体を前記出口ポートから送出するために前記圧電要素が変形されて前記ポンプ・チャンバの容積を変化させる様に前記圧電要素に連結された駆動回路と、
該駆動回路に連結されると共に少なくとも一個のバッテリを備える電力源と、
前記駆動回路を選択的に起動することにより圧電要素の変形および変位を選択的に制御する電気スィッチと、
前記流体ポンプの前記出口ポートの下流に配設された旋回機構と、
該旋回機構に連結された噴射ノズルと、を備え、
前記ポンプ、前記噴射ノズル、前記旋回機構、少なくとも一個の前記バッテリ、前記電気スィッチおよび前記駆動回路は、流体噴霧器により送出される液体流体の貯蔵器と着脱自在に係合する継手を支持する、手に持つことができるハウジング内に支持される、電気作動式流体噴霧器。
【請求項２】
前記圧電要素は圧電ダイヤフラムから成る、請求項１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項３】
前記電気スィッチを手動で起動する引き金を更に備える、請求項１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項４】
前記継手は、貫通する、液体供給通路と通気通路を含む、請求項１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項５】
前記ポンプの前記入口ポートと流通する前記貯蔵器を選択的に通気する通気手段を更に備え、
該通気手段は前記引き金の操作により手動で起動される、請求項３記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項６】
前記ポンプの前記入口ポートと流通する前記貯蔵器を選択的に通気する通気手段を更に備える、請求項１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項７】
第１入口ポートと、第１出口ポートと、第１ポンプ・チャンバと、第２入口ポートと、第２出口ポートと、第２ポンプ・チャンバと、少なくとも一個の圧電要素と、を含む流体ポンプと、
前記第１入口ポート内へ且つ前記第１ポンプ・チャンバ内へと第１流体を圧送すると共に前記第１ポンプ・チャンバからの流体を前記第１出口ポートから送出するために、且つ、前記第２入口ポート内へ且つ前記第２ポンプ・チャンバ内へと第２流体を圧送すると共に前記第２ポンプ・チャンバからの流体を前記第２出口ポートから送出するために、少なくとも一個の圧電要素が変形されて第１および第２ポンプ・チャンバの容積を変化させる様に少なくとも一個の前記圧電要素に連結された駆動回路と、
前記流体ポンプの前記第１および第２出口ポートの下流に配設された混合マニフォルドであって、前記ポンプの前記第１および第２出口ポートから送出された前記第１および第２流体を混合することができる混合マニフォルドと、
該混合マニフォルドの下流に連結された噴射ノズルとを備える、電気作動式流体噴霧器。
【請求項８】
前記噴射ノズルの上流に配設された旋回機構を更に備える、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項９】
前記第１ポンプ・チャンバおよび前記第２ポンプ・チャンバは一つの前記圧電要素の両側に各々配設される、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１０】
前記第１ポンプ・チャンバおよび前記第２ポンプ・チャンバは各々、別体で独立した前記圧電要素を含む、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１１】
少なくとも一個の前記圧電要素は圧電ダイヤフラムから成る、請求項１７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１２】
電力源と、
前記駆動回路を選択的に起動することにより少なくとも一個の前記圧電要素の変形を選択的に制御する電気スィッチとを更に備える、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１３】
前記電気スィッチを手動で起動する引き金を更に備える、請求項１２記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１４】
前記電力源は少なくとも一個のバッテリを備える、請求項１２記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１５】
前記ポンプ、前記噴射ノズル、前記混合マニフォルド、少なくとも一個の前記バッテリ、前記電気スィッチおよび前記駆動回路は手に持つことができるハウジング内に支持される、請求項１４記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１６】
手に持つことができる前記ハウジングは、前記流体噴霧器により送出される液体流体の貯蔵器に着脱自在に接続される継手を支持する、請求項１５記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１７】
前記第１流体は液体から成り且つ前記第２流体は気体から成る、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１８】
前記気体は空気から成る、請求項１７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項１９】
前記継手は、貫通する、液体供給通路と通気通路を含む、請求項１８記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２０】
前記貯蔵器を選択的に通気する通気手段を更に備え、
該通気手段は、前記駆動回路を選択的に起動する電気スィッチを起動する引き金の操作により手動で起動される、請求項１９記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２１】
前記ポンプ・チャンバの近傍に配設された入口逆止弁要素を更に備える、請求項１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２２】
前記入口逆止弁要素は撓曲可能な弾性部材から成る、請求項２１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２３】
前記ポンプ・チャンバの近傍に配設された出口逆止弁要素を更に備える、請求項２１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２４】
前記出口逆止弁要素は撓曲可能な弾性部材から成る、請求項２３記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２５】
前記第１ポンプ・チャンバの近傍に配設された第１入口逆止弁要素と、前記第２ポンプ・チャンバの近傍に配設された第２入口逆止弁要素とを更に備える、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２６】
前記第１および第２入口逆止弁要素は各々が撓曲可能な弾性部材から成る、請求項２５記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２７】
前記第１ポンプ・チャンバの近傍に配設された第１出口逆止弁要素と、前記第２ポンプ・チャンバの近傍に配設された第２出口逆止弁要素とを更に備える、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２８】
前記第１および第２出口逆止弁要素は各々が撓曲可能な弾性部材から成る、請求項２７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項２９】
前記駆動回路は２０ｋＨｚ未満の周波数を有するＡＣ駆動信号を印加する、請求項１記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項３０】
前記周波数は３５Ｈｚと８５Ｈｚとの間である、請求項２９記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項３１】
前記駆動回路は２０ｋＨｚ未満の周波数を有するＡＣ駆動信号を印加する、請求項７記載の電気作動式流体噴霧器。
【請求項３２】
前記周波数は３５Ｈｚと８５Ｈｚとの間である、請求項３１記載の電気作動式流体噴霧器。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００８−５１８７７９（Ｐ２００８−５１８７７９Ａ）
【公表日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５４０３９６（Ｐ２００７−５４０３９６）
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３９６２２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５２５８８
【国際公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【出願人】（５０５４３６２５４）サン−ゴバン カルマー，インコーポレイティド (3)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３９６２２
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０５２５８８
【国際公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【出願人】（５０５４３６２５４）サン−ゴバン カルマー，インコーポレイティド (3)
【Ｆターム（参考）】
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