溶液供給装置および給液システム
【課題】揮発性の溶液などを供給するのに適した装置を提供する。
【解決手段】容器１０の上壁を貫通するように設置される中空のピストン軸２と、ピストン軸２により支持されピストン軸と連動して容器に対して上下に動く受け皿３と、容器１０内に設置されるシリンダ２０と、ピストン軸２と繋がりピストン軸と連動してシリンダ２０内を上下に動くピストン２５と、シリンダ２０の内部においてピストン２５に対し上方の力を与えるバネ３０とを有する溶液供給装置５０を提供する。シリンダ２０の下方に設けられた連通口の溝２３の開口面積Ｓ２は中空のピストン軸２の開口面積Ｓ１よりも小さく、受け皿３を下へ押すと、シリンダ２０の内部の溶液９が中空のピストン軸２を介して受け皿３へ吐出され、受け皿３を下へ押す力を開放すると、ピストン２５がバネ３０に押されて上方へ戻り、受け皿３に残った溶液９が中空のピストン軸２を介して回収される。
【解決手段】容器１０の上壁を貫通するように設置される中空のピストン軸２と、ピストン軸２により支持されピストン軸と連動して容器に対して上下に動く受け皿３と、容器１０内に設置されるシリンダ２０と、ピストン軸２と繋がりピストン軸と連動してシリンダ２０内を上下に動くピストン２５と、シリンダ２０の内部においてピストン２５に対し上方の力を与えるバネ３０とを有する溶液供給装置５０を提供する。シリンダ２０の下方に設けられた連通口の溝２３の開口面積Ｓ２は中空のピストン軸２の開口面積Ｓ１よりも小さく、受け皿３を下へ押すと、シリンダ２０の内部の溶液９が中空のピストン軸２を介して受け皿３へ吐出され、受け皿３を下へ押す力を開放すると、ピストン２５がバネ３０に押されて上方へ戻り、受け皿３に残った溶液９が中空のピストン軸２を介して回収される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部の受け皿に溶液を吐出するタイプの溶液供給装置およびそれを用いた給液システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、洗剤容器に装着されたバネ復帰式押し下げポンプを備え、最上部の押し下げ部の上面に受皿及び吐出口を設けたポンプ式洗剤塗り付け器具が開示されている。この器具では、バネ復帰式押し下げポンプの押し下げ部の上面の受皿の上に、洗剤を塗り付けるスポンジを押し当て、受皿を１〜２回押し下げる。洗剤はポンプによって吸い上げられ、受皿の中央部の吐出口より吐出して、受皿に押し当てられているスポンジに塗り付けられる。洗剤は、受皿によって、周囲に飛散したり漏れ出すこと無く、有効にスポンジに塗り付けられ、また泡などが残っても受皿の中央部に集まり、外側に流れ出すことも無い。
【特許文献１】実開平０４−１１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ペンキ・インク汚れ、油汚れなどを拭き取るための溶液（有機溶剤、洗浄液など）の一部は、揮発性、嫌気性、毒性などの要因により、使用時に大気に露出した状態で放置することが環境、安全、健康などの面で好ましくないものがある。しかしながら、従来のバネ復帰式押し下げポンプは、吐出した溶液は受け皿に溜まり容器には戻らない。
【０００４】
そこで、容器内の溶液を上部の皿部に吐出し、その液を布やスポンジなどにしみ込ませて、ペンキや油汚れを容易に拭くことができるようにするタイプの供給装置においても、使用残液は皿部に残るのではなく、できるだけ元の容器に戻ることが好ましい。すなわち、簡単な操作で、使用するだけの液量を受け皿に吐出させ、受け皿に残った溶液は容器に戻る溶液供給装置が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、溶液を保持可能なほぼ密閉型の容器の上壁を貫通するように設置される中空のピストン軸と、中空のピストン軸により容器の上部に支持される受け皿であって、中空のピストン軸と連動して容器に対して上下に動く受け皿と、容器内に設置されるシリンダと、中空のピストン軸と繋がり中空のピストン軸と連動してシリンダ内を上下に動くピストンと、シリンダの内部においてピストンに対し上方の力を与えるバネとを有する溶液供給装置である。この溶液供給装置においては、シリンダは、シリンダの下方に設けられた連通口であって、容器に対して中空のピストン軸の開口面積よりも小さな開口面積で連通する連通口を含む。この溶液供給装置では、受け皿を下へ押すと、シリンダの内部の溶液が中空のピストン軸を介して受け皿へ吐出され、受け皿を下へ押す力を開放すると、ピストンがバネに押されて上方へ戻り、受け皿に残った溶液の少なくとも一部が中空のピストン軸を介して回収される。
【０００６】
従来のバネ復帰式押し下げポンプでは、ポンプの吸込口にボール弁が設けられており、ピストンが上昇するとボール弁が押し上げられて洗剤がポンプの内部に満たされる。ピストンが下降するとボール弁は下方に押し付けられて閉じるので、ポンプ内の洗剤は中空のピストン軸の内部を上昇して、吐出口より受け皿上に吐出される。したがって、ポンプ内部には常に容器側から洗剤が満たされ、ボール弁で逆流しないようにしているので、受け皿に残った液体の回収は困難である。
【０００７】
これに対し、本発明の一態様の溶液供給装置においては、中空のピストン軸の開口面積よりも小さな開口面積の連通口を設けている。この溶液供給装置では、受け皿が押されてピストンが押し下げられるとシリンダ内が加圧され、そのときに発生する連通口の差圧よりも中空のピストン軸内部の連通管の差圧を小さくすることができる。したがって、ボール弁などの逆止弁を用いずに、受け皿を下へ押してピストンを上下させることによりシリンダ内部の溶液を受け皿に吐出できる。
【０００８】
この溶液供給装置において、受け皿を下へ押す力を解放すると、シリンダ内のピストンがバネに押されてシリンダ内が負圧になる。この場合も、そのときに発生する連通口の差圧よりも中空のピストン軸内部の連通管の差圧を小さくすることができる。このため、受け皿に残った溶液をシリンダへ回収できる。さらに、ピストンが動いた後は、連通口を介してシリンダ内は容器と繋がっているので、消費された分はシリンダ内に容器から充填される。また、連通口を介してシリンダ内は容器と繋がって均圧になるので、ピストンが動かなくても受け皿に残った溶液は回収でき、受け皿やピストン軸の吐出口近傍に溶液が溜まった状態になることを抑制できる。
【０００９】
ピストンを押し上げるバネは、円錐状のコイルバネであることが望ましい。この溶液供給装置は、ボール弁などの逆止弁を用いておらず、ピストンを上下するストロークを繰り返しても効果的に溶液を受け皿へ吐出できるとは限らない。したがって、ピストンが一回で動くストロークを大きくすることが望ましい。円錐状のコイルバネを採用することにより、バネが圧縮されたときのバネ（コイル）の重なりを抑制でき、ピストンの降下量の減少を防ぎ、シリンダの長さに対して大きなストロークを確保できる。
【００１０】
シリンダは、上部が開放されていることが望ましい。受け皿に吐出できる量、受け皿に残った溶液を強制的に（吸引）回収できる量は、ピストンが上下に動く速度に依存する。シリンダの上部を開放することにより、ピストンの反対側に溶液が流入する面積を確保できるので、ピストンを上下に動かす際の負荷を軽減でき、ピストンの上下動がスムーズになる。
【００１１】
シリンダは、さらに、底が開放されていることが望ましい。この溶液供給装置は、ボール弁などの逆止弁は不要なので、シリンダの底が開放されていても良く、受け皿を下に押すことにより、シリンダの端は容器の底に押し付けられてシリンダと容器との間に適度な連通口を形成できる。シリンダの底を開放することにより、シリンダの構成を簡易にできる。連通口を確実に確保するために、シリンダの下端に小さな注入溝を設けておいてもよい。
【００１２】
受け皿と中空のピストン軸との接続部分を覆うように受け皿の内部に設けられた液受け網をさらに有することが望ましい。受け皿と中空のピストン軸との接続部分は、溶液の吐出口となる。したがって、液受け網で覆うことにより、吐出口が布やスポンジで塞がれることを防止でき、十分な量の溶液を受け皿に供給でき、それとともに液受け網の下に残った溶液を中空のピストン軸を介して回収できる。
【００１３】
受け皿と中空のピストン軸との接続部分の開口面積を制御可能な吐出量調整ネジをさらに有することが望ましい。受け皿と中空のピストン軸との接続部分は吐出口となるので、開口面積を制御することにより吐出量を調整でき、必要十分に近い溶液を受け皿に供給できる。
【００１４】
本発明の異なる態様は、上記に記載の溶液供給装置と、容器とを有し、中空のピストン軸が容器の上壁を貫通して設置されている給液システムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に、実施形態に係る溶液供給装置および給液システムの概要を斜視図により示している。図２に、溶液供給装置および給液システムの概略構成を断面図により示している。この給液システム１は、溶液９を保持可能なほぼ密閉型で円筒状の容器１０と、その容器１０に設置された溶液供給装置５０とを備えている。溶液供給装置５０は、容器１０の上壁１１を貫通する中空のピストン軸２と、中空のピストン軸２により容器の上部に支持された受け皿３とを含む。受け皿３は、中空のピストン軸２と連動して容器１０に対して上下に動く。溶液供給装置５０は、さらに、容器１０の内部に設置された円筒状のシリンダ２０と、中空のピストン軸２と繋がり中空のピストン軸２に連動してシリンダ２０の内部を上下に動くピストン２５と、シリンダ２０の内部においてピストン２５に対し上方の力を与えるバネ３０とを有する。シリンダ２０は、上部（上面）２１および下部（底）２２が開放されており、下端に連通口となる液注入溝２３が設けられている。シリンダ２０は、この溝（連通口）２３を介して容器１０と連通しており、シリンダ２０に溶液９が満たされる。この溝２３の開口面積Ｓ２は、中空のピストン軸２の開口面積、すなわち、中空のピストン軸２により形成された（ピストン軸２を通る）連通管２ａの開口面積（断面積）Ｓ１よりも小さい。
【００１６】
さらに、中空のピストン軸２には、その下端から補助パイプ６０が挿入されている。補助パイプ６０の下端６１は斜めにカットされている。補助パイプ６０はピストン軸２の内側を上下にスライド（摺動）し、ピストン２５が上下に動いたときに、補助パイプ６０の下端６１が常に容器１０の底１５に付く構造となっている。したがって、容器１０に入れられた溶液９のうち、底１５に近い部分を中空のピストン軸２を通って上部の受け皿３へ吐出するようにしている。溶液９が回収されるときに不純物が混入したり、また、その他の要因により不純物が混入したときに、それらの不純物が容器１０の底１５に溜まることを抑止できる。また、容器１０の底１５に溜まった溶液９の最後の部分まで受け皿３へ吐出して利用できる。
【００１７】
図３に示すように、この溶液供給装置５０を備えた給液システム１においては、布、スポンジ９０などを受け皿３に乗せて受け皿３を下へ押すと、シリンダ２０の内部の溶液９が中空のピストン軸２による連通管２ａを介して受け皿３へ吐出される。その後、受け皿３を下へ押す力を開放すると、図２に示すように、ピストン２５がバネ３０に押されて上方へ戻り、スポンジ９０に付かず（吸収されず）、受け皿３に残った溶液９は中空のピストン軸２による連通管２ａを介して容器１０の中のシリンダ２０に回収される。
【００１８】
溶液供給装置５０のピストン軸２は、容器１０の上壁（天井）１１の中央に、ピストン軸受け１２および軸受け固定ねじ１３を介して設置されている。そして、ピストン軸２は、ピストン軸受け１２を貫通し、ピストン軸受け１２の内部を上下にスライドする。したがって、容器１０には、ピストン軸２が上壁１１を貫通し、上下にスライドするように設置されているもののほぼ密閉されており、揮発性、嫌気性、毒性などの要因により、使用時に大気に露出した状態で放置することが、環境、安全、健康などの面で好ましくない溶液９を保持できる。
【００１９】
受け皿３はその中央でピストン軸２に受け皿固定ねじ４により取り付けられている。図４に拡大して示すように、中空のピストン軸２による連通管２ａと受け皿３とは連通しており、連通管２ａの上端の開口が受け皿３に溶液９を吐出する吐出口５となっている。受け皿３の内部には、中空のピストン軸２の接続部分、すなわち、吐出口５を覆うように液受け網６が設けられている。溶液９の吐出口５を液受け網６で覆うことにより、吐出口５が布やスポンジ９０で塞がれることを防止でき、十分な量の溶液９を受け皿３に供給できる。それとともに、スポンジ９０に吸収されずに使い残された溶液９は液受け網６の下に残るので、吐出口５およびピストン軸の連通管２ａを介して回収できる。
【００２０】
受け皿３と中空のピストン軸２との接続部分である吐出口５には、その開口面積を制御可能な吐出量調整ネジ７が設けられている。吐出口５の開口面積を制御することにより吐出量を調整でき、必要十分に近い溶液９を受け皿３に供給できる。
【００２１】
図５に、シリンダ２０の構成を拡大して示している。シリンダ２０の内部には、ピストン２５が嵌め合わされており、ピストン２５はシリンダ２０の内部で上下にスライドする。ピストン２５には、ピストン軸２の下端（連通管２ａの下端の開口）が、ピストン２５の下面、すなわち、シリンダ２０の側に向くように嵌められており、ピストン軸２からなる連通管２ａがピストン２５の下面に表れ、シリンダ２０の下側の空間と連通している。したがって、受け皿３を上下に動かすと、ピストン軸２を介してピストン２５がシリンダ２０の内部を上下にスライドし、溶液９をシリンダ２０の内部で圧縮する。圧縮された溶液９は中空のピストン軸２の内部の連通管２ａを介して受け皿３へ供給される。
【００２２】
ピストン２５がシリンダ２０の内部を下方に動いてシリンダ２０の内部の溶液９を圧縮する際、溶液９はピストン軸２の連通管２ａを介して受け皿３へ供給されるだけではなく、シリンダ２０の下端に設けられた液注入溝２３を介して容器１０に放出される。しかしながら、液注入溝２３の開口面積Ｓ２は、連通管２ａの開口面積Ｓ１に対して十分に小さく、溶液９が通過する際の差圧が十分に大きい。したがって、ピストン２５が下側に適当な速度で押されてシリンダ２０の内圧が急激に高くなると、シリンダ２０の内部の溶液９のほとんどは、液注入溝２３から容器１０へ吐出されるのではなく、連通管２ａを通って受け皿３へ吐出される。
【００２３】
溶液供給装置５０のシリンダ２０とピストン２５との間にはバネ３０が取り付けられている。シリンダ２０の底２２は開放されており、バネ３０は、シリンダ２０の底２２側のストッパ（Ｃ型止め輪）２２ｓとピストン２５との間に挿入されている。バネ３０は、上方に尖った円錐状のコイルバネである。したがって、図３に示すように、バネ３０は、上側から押されると、上下に重ならず、平面的に渦巻きを描くように収まる。このため、図３に示すように、縮んだバネ３０を収納するためのスペースが小さくなり、ピストン２５がシリンダ２０の内部を上下に動く長さ（ストローク）を大きくできる。
【００２４】
このバネ３０は、シリンダ２０に対してピストン２５および受け皿３を上に押し上げる機能を持つ。同時に、受け皿３が下に押されたときにシリンダ２０の底２２を容器１０の底１５に押し付ける機能を果たし、受け皿３を下に押す力が開放されたときにもシリンダ２０の底２２を容器１０の底１５に押し付ける機能を果たす。したがって、シリンダ２０は、底２２が開放された簡易な構造であるが、ピストン２５が下側に移動するとき、および上側に移動するときはシリンダ２０の底２２は容器１０の底１５に押し付けられ、ピストン２５によりシリンダ２０の内部の溶液９を加圧できる。また、ピストン２５が上方にある定常的な状態では、シリンダ２０の底２２と容器１０の底１５との間に隙間が生じていてもよく、注入溝２３だけではなく、シリンダ２０の解放された底２２を介しても、シリンダ２０と容器１０とは連通し、溶液９がシリンダ２０の内部にスムーズに充填される。
【００２５】
バネ３０は、下側に尖った円錐状のコイルバネであっても良い。しかしながら、本例のように上方に尖った形状のコイルバネの方がシリンダ２０にサポートし易い。
【００２６】
シリンダ２０の上側２１も開放されており、ストッパ（Ｃ型止め輪）２１ｓによりピストン２５の上方への動きが制限されている。図６に示した例は、上方および底側が開放された円筒状のシリンダ２０に代わり、底壁２２ｗおよび上壁２１ｗを備えたシリンダ２９を採用した例である。このシリンダ２９であると、ピストン２５が下側に移動するときに、ピストン２５の上側が負圧になり、ピストン２５の移動、すなわち、受け皿３を下側に押すときに抵抗力が発生する。また、その後、ピストン２５の上側に溶液９が満たされるので、受け皿３を下側に押す力を開放したときには、ピストン２５が戻るときも抵抗力が発生する。したがって、ピストン２５の上下をスムーズに行うことが難しく、ピストン２５の移動スピードが上がり難く、注入溝２３における差圧が立ちにくい（差圧が大きくなり難い）。このため、受け皿３への溶液の吐出する圧力が得られにくく、吐出量を増やしにくい。また、受け皿３に残った溶液を回収するための吸引力も得られにくくなる。また、円筒コイルバネ３９であると圧縮されたときにバネ同士が重なるので、シリンダ２９の高さに対してピストン２５が上下に動くときの幅（変位、ストローク）を大きくできない。
【００２７】
これに対し、図５に示したようにシリンダ２０の上側２１を開放にすると、シリンダ２０の構造が簡易になるだけではなく、ピストン２５を上下に移動したときにピストン２５の上側が負圧になりにくく、ピストン２５の上側の溶液９を放出するための抵抗が立ちにくい。したがって、ピストン２５の上下動をスムーズに行うことができ、受け皿３を押す力が小さくなるとともに、ピストン２５を高速で動かせる。このため、ピストン２５の上下動によりシリンダ２０の内部の圧力を急激に変動でき、注入溝２３における差圧も大きくなる。したがって、注入溝２３を介してシリンダ２０から容器１０に逆流したり、流れ込む溶液９の量を小さくできる。このため、効率良く溶液９を受け皿３に供給でき、受け皿３に残った溶液９を吸引して回収できる。また、円錐コイルバネ３０なので、圧縮されたときにバネ同士が重ならず、シリンダ２０の高さに対してピストン２５が上下に移動するストロークを大きくできる。したがって、ピストン２５を一回上下させるだけで十分な量の溶液９を受け皿３へ吐出できる。この溶液供給装置５０においては、シリンダ２０と容器１０とを連通する注入溝２３にはボール弁などの逆流を止める機構を設けていない。したがって、ピストン２５の上下動を繰り返しても、それに応じて吐出量が増えるということはほとんど期待できない。このため、ピストン２５の一回のストローク量を大きくすることは、十分な吐出量を確保するために重要である。
【００２８】
この溶液供給装置５０を備えた給液システム１の使用方法を纏めると以下のようになる。
１）スポンジ９０または布を持った手で受け皿３の液受け網６の中心部を押し下げる。
２）ピストン軸２に圧入されたピストン２５が下降し、シリンダ（シリンジ）２０内の溶液９を加圧する。
３）加圧された溶液９は、中空のピストン軸２からなる連通管２ａを通り上部に押し出される。その際、ピストン２５の動きによりシリンダ２０の内圧は急激に上昇するので、溝２３においては開口面積Ｓ２が小さいので差圧が大きくなり、溶液９はシリンダ２０から容器１０に逆流し難い。
４）押し出された溶液９は、液受け網６に当たり、受け皿３の底面を外周まで広がり、液受け網６の小穴よりしみ出す。
５）しみ出た溶液は、手に持ったスポンジ３０または布にしみ込む。
６）受け皿３を押していた手を離すと、円錐バネ３０により受け皿３およびピストン２５は上方へ押し戻される。
７）ピストン２５が上方へ戻ることでシリンダ２０の内部が負圧になる。その際、ピストン２５の動きによりシリンダ２０の内圧は急激に低下するので、溝２３においては開口面積Ｓ２が小さいので差圧が大きくなり、溶液９は容器１０からシリンダ２０に流入し難い。
８）シリンダ２０の内部の吸込み力により、ピストン軸２からなる連通管２ａを通じ、受け皿３に残った溶液９がシリンダ２０（容器１０）に戻される。
９）消費された溶液分については、シリンダ２０の下端にある溝２３を通じて溶液９がシリンダ２０に流入して充填される。その際、ピストン２５は動かず、シリンダ２０の内圧の変化はほとんどないので、溝２３を通じて溶液９はシリンダ２０の内部に容易に流入する。
【００２９】
したがって、この溶液供給装置５０および給液システム１においては、シリンダ２０は、上下を開放した円筒状にすることが可能であり、簡易な構造で低コストに実現できる。このシリンダ２０を採用すると、シリンダ２９と比較して、ピストン軸２の動きがフリーになり、ピストン動作にきしみ等が発生しない。また、ピストン２５および受け皿３を上方に押し上げる力と、シリンダ２０を下側に押し下げる力を、一本の円錐バネ３０で簡単に得ることができる。さらに、円錐バネ３０を使用することで、バネ圧縮時のバネ重なりによるピストン２５の降下量の減少を防ぐことができ、シリンダ２０の長さを最短にできる。さらに、液受け皿３に取り付けられた吐出量調整ネジ７により、液吐出量を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】給液システムの概要を示す斜視図である。
【図２】溶液供給装置および給液システムの概略構成を示す断面図であり、受け皿が上がった状態を示す図である。
【図３】溶液供給装置および給液システムの概略構成を示す断面図であり、受け皿が下がった状態を示す図である。
【図４】受け皿とピストン軸との接続部分の構成を示す断面図である。
【図５】シリンダの構造を示す断面図である。
【図６】シリンダの異なる例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 給液システム
２ 中空のピストン軸、 ３ 受け皿、 ９ 溶液
１０ 容器、 １１ 容器の上壁
２０ シリンダ、 ２５ ピストン、 ３０ バネ
５０ 溶液供給装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部の受け皿に溶液を吐出するタイプの溶液供給装置およびそれを用いた給液システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、洗剤容器に装着されたバネ復帰式押し下げポンプを備え、最上部の押し下げ部の上面に受皿及び吐出口を設けたポンプ式洗剤塗り付け器具が開示されている。この器具では、バネ復帰式押し下げポンプの押し下げ部の上面の受皿の上に、洗剤を塗り付けるスポンジを押し当て、受皿を１〜２回押し下げる。洗剤はポンプによって吸い上げられ、受皿の中央部の吐出口より吐出して、受皿に押し当てられているスポンジに塗り付けられる。洗剤は、受皿によって、周囲に飛散したり漏れ出すこと無く、有効にスポンジに塗り付けられ、また泡などが残っても受皿の中央部に集まり、外側に流れ出すことも無い。
【特許文献１】実開平０４−１１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ペンキ・インク汚れ、油汚れなどを拭き取るための溶液（有機溶剤、洗浄液など）の一部は、揮発性、嫌気性、毒性などの要因により、使用時に大気に露出した状態で放置することが環境、安全、健康などの面で好ましくないものがある。しかしながら、従来のバネ復帰式押し下げポンプは、吐出した溶液は受け皿に溜まり容器には戻らない。
【０００４】
そこで、容器内の溶液を上部の皿部に吐出し、その液を布やスポンジなどにしみ込ませて、ペンキや油汚れを容易に拭くことができるようにするタイプの供給装置においても、使用残液は皿部に残るのではなく、できるだけ元の容器に戻ることが好ましい。すなわち、簡単な操作で、使用するだけの液量を受け皿に吐出させ、受け皿に残った溶液は容器に戻る溶液供給装置が要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、溶液を保持可能なほぼ密閉型の容器の上壁を貫通するように設置される中空のピストン軸と、中空のピストン軸により容器の上部に支持される受け皿であって、中空のピストン軸と連動して容器に対して上下に動く受け皿と、容器内に設置されるシリンダと、中空のピストン軸と繋がり中空のピストン軸と連動してシリンダ内を上下に動くピストンと、シリンダの内部においてピストンに対し上方の力を与えるバネとを有する溶液供給装置である。この溶液供給装置においては、シリンダは、シリンダの下方に設けられた連通口であって、容器に対して中空のピストン軸の開口面積よりも小さな開口面積で連通する連通口を含む。この溶液供給装置では、受け皿を下へ押すと、シリンダの内部の溶液が中空のピストン軸を介して受け皿へ吐出され、受け皿を下へ押す力を開放すると、ピストンがバネに押されて上方へ戻り、受け皿に残った溶液の少なくとも一部が中空のピストン軸を介して回収される。
【０００６】
従来のバネ復帰式押し下げポンプでは、ポンプの吸込口にボール弁が設けられており、ピストンが上昇するとボール弁が押し上げられて洗剤がポンプの内部に満たされる。ピストンが下降するとボール弁は下方に押し付けられて閉じるので、ポンプ内の洗剤は中空のピストン軸の内部を上昇して、吐出口より受け皿上に吐出される。したがって、ポンプ内部には常に容器側から洗剤が満たされ、ボール弁で逆流しないようにしているので、受け皿に残った液体の回収は困難である。
【０００７】
これに対し、本発明の一態様の溶液供給装置においては、中空のピストン軸の開口面積よりも小さな開口面積の連通口を設けている。この溶液供給装置では、受け皿が押されてピストンが押し下げられるとシリンダ内が加圧され、そのときに発生する連通口の差圧よりも中空のピストン軸内部の連通管の差圧を小さくすることができる。したがって、ボール弁などの逆止弁を用いずに、受け皿を下へ押してピストンを上下させることによりシリンダ内部の溶液を受け皿に吐出できる。
【０００８】
この溶液供給装置において、受け皿を下へ押す力を解放すると、シリンダ内のピストンがバネに押されてシリンダ内が負圧になる。この場合も、そのときに発生する連通口の差圧よりも中空のピストン軸内部の連通管の差圧を小さくすることができる。このため、受け皿に残った溶液をシリンダへ回収できる。さらに、ピストンが動いた後は、連通口を介してシリンダ内は容器と繋がっているので、消費された分はシリンダ内に容器から充填される。また、連通口を介してシリンダ内は容器と繋がって均圧になるので、ピストンが動かなくても受け皿に残った溶液は回収でき、受け皿やピストン軸の吐出口近傍に溶液が溜まった状態になることを抑制できる。
【０００９】
ピストンを押し上げるバネは、円錐状のコイルバネであることが望ましい。この溶液供給装置は、ボール弁などの逆止弁を用いておらず、ピストンを上下するストロークを繰り返しても効果的に溶液を受け皿へ吐出できるとは限らない。したがって、ピストンが一回で動くストロークを大きくすることが望ましい。円錐状のコイルバネを採用することにより、バネが圧縮されたときのバネ（コイル）の重なりを抑制でき、ピストンの降下量の減少を防ぎ、シリンダの長さに対して大きなストロークを確保できる。
【００１０】
シリンダは、上部が開放されていることが望ましい。受け皿に吐出できる量、受け皿に残った溶液を強制的に（吸引）回収できる量は、ピストンが上下に動く速度に依存する。シリンダの上部を開放することにより、ピストンの反対側に溶液が流入する面積を確保できるので、ピストンを上下に動かす際の負荷を軽減でき、ピストンの上下動がスムーズになる。
【００１１】
シリンダは、さらに、底が開放されていることが望ましい。この溶液供給装置は、ボール弁などの逆止弁は不要なので、シリンダの底が開放されていても良く、受け皿を下に押すことにより、シリンダの端は容器の底に押し付けられてシリンダと容器との間に適度な連通口を形成できる。シリンダの底を開放することにより、シリンダの構成を簡易にできる。連通口を確実に確保するために、シリンダの下端に小さな注入溝を設けておいてもよい。
【００１２】
受け皿と中空のピストン軸との接続部分を覆うように受け皿の内部に設けられた液受け網をさらに有することが望ましい。受け皿と中空のピストン軸との接続部分は、溶液の吐出口となる。したがって、液受け網で覆うことにより、吐出口が布やスポンジで塞がれることを防止でき、十分な量の溶液を受け皿に供給でき、それとともに液受け網の下に残った溶液を中空のピストン軸を介して回収できる。
【００１３】
受け皿と中空のピストン軸との接続部分の開口面積を制御可能な吐出量調整ネジをさらに有することが望ましい。受け皿と中空のピストン軸との接続部分は吐出口となるので、開口面積を制御することにより吐出量を調整でき、必要十分に近い溶液を受け皿に供給できる。
【００１４】
本発明の異なる態様は、上記に記載の溶液供給装置と、容器とを有し、中空のピストン軸が容器の上壁を貫通して設置されている給液システムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に、実施形態に係る溶液供給装置および給液システムの概要を斜視図により示している。図２に、溶液供給装置および給液システムの概略構成を断面図により示している。この給液システム１は、溶液９を保持可能なほぼ密閉型で円筒状の容器１０と、その容器１０に設置された溶液供給装置５０とを備えている。溶液供給装置５０は、容器１０の上壁１１を貫通する中空のピストン軸２と、中空のピストン軸２により容器の上部に支持された受け皿３とを含む。受け皿３は、中空のピストン軸２と連動して容器１０に対して上下に動く。溶液供給装置５０は、さらに、容器１０の内部に設置された円筒状のシリンダ２０と、中空のピストン軸２と繋がり中空のピストン軸２に連動してシリンダ２０の内部を上下に動くピストン２５と、シリンダ２０の内部においてピストン２５に対し上方の力を与えるバネ３０とを有する。シリンダ２０は、上部（上面）２１および下部（底）２２が開放されており、下端に連通口となる液注入溝２３が設けられている。シリンダ２０は、この溝（連通口）２３を介して容器１０と連通しており、シリンダ２０に溶液９が満たされる。この溝２３の開口面積Ｓ２は、中空のピストン軸２の開口面積、すなわち、中空のピストン軸２により形成された（ピストン軸２を通る）連通管２ａの開口面積（断面積）Ｓ１よりも小さい。
【００１６】
さらに、中空のピストン軸２には、その下端から補助パイプ６０が挿入されている。補助パイプ６０の下端６１は斜めにカットされている。補助パイプ６０はピストン軸２の内側を上下にスライド（摺動）し、ピストン２５が上下に動いたときに、補助パイプ６０の下端６１が常に容器１０の底１５に付く構造となっている。したがって、容器１０に入れられた溶液９のうち、底１５に近い部分を中空のピストン軸２を通って上部の受け皿３へ吐出するようにしている。溶液９が回収されるときに不純物が混入したり、また、その他の要因により不純物が混入したときに、それらの不純物が容器１０の底１５に溜まることを抑止できる。また、容器１０の底１５に溜まった溶液９の最後の部分まで受け皿３へ吐出して利用できる。
【００１７】
図３に示すように、この溶液供給装置５０を備えた給液システム１においては、布、スポンジ９０などを受け皿３に乗せて受け皿３を下へ押すと、シリンダ２０の内部の溶液９が中空のピストン軸２による連通管２ａを介して受け皿３へ吐出される。その後、受け皿３を下へ押す力を開放すると、図２に示すように、ピストン２５がバネ３０に押されて上方へ戻り、スポンジ９０に付かず（吸収されず）、受け皿３に残った溶液９は中空のピストン軸２による連通管２ａを介して容器１０の中のシリンダ２０に回収される。
【００１８】
溶液供給装置５０のピストン軸２は、容器１０の上壁（天井）１１の中央に、ピストン軸受け１２および軸受け固定ねじ１３を介して設置されている。そして、ピストン軸２は、ピストン軸受け１２を貫通し、ピストン軸受け１２の内部を上下にスライドする。したがって、容器１０には、ピストン軸２が上壁１１を貫通し、上下にスライドするように設置されているもののほぼ密閉されており、揮発性、嫌気性、毒性などの要因により、使用時に大気に露出した状態で放置することが、環境、安全、健康などの面で好ましくない溶液９を保持できる。
【００１９】
受け皿３はその中央でピストン軸２に受け皿固定ねじ４により取り付けられている。図４に拡大して示すように、中空のピストン軸２による連通管２ａと受け皿３とは連通しており、連通管２ａの上端の開口が受け皿３に溶液９を吐出する吐出口５となっている。受け皿３の内部には、中空のピストン軸２の接続部分、すなわち、吐出口５を覆うように液受け網６が設けられている。溶液９の吐出口５を液受け網６で覆うことにより、吐出口５が布やスポンジ９０で塞がれることを防止でき、十分な量の溶液９を受け皿３に供給できる。それとともに、スポンジ９０に吸収されずに使い残された溶液９は液受け網６の下に残るので、吐出口５およびピストン軸の連通管２ａを介して回収できる。
【００２０】
受け皿３と中空のピストン軸２との接続部分である吐出口５には、その開口面積を制御可能な吐出量調整ネジ７が設けられている。吐出口５の開口面積を制御することにより吐出量を調整でき、必要十分に近い溶液９を受け皿３に供給できる。
【００２１】
図５に、シリンダ２０の構成を拡大して示している。シリンダ２０の内部には、ピストン２５が嵌め合わされており、ピストン２５はシリンダ２０の内部で上下にスライドする。ピストン２５には、ピストン軸２の下端（連通管２ａの下端の開口）が、ピストン２５の下面、すなわち、シリンダ２０の側に向くように嵌められており、ピストン軸２からなる連通管２ａがピストン２５の下面に表れ、シリンダ２０の下側の空間と連通している。したがって、受け皿３を上下に動かすと、ピストン軸２を介してピストン２５がシリンダ２０の内部を上下にスライドし、溶液９をシリンダ２０の内部で圧縮する。圧縮された溶液９は中空のピストン軸２の内部の連通管２ａを介して受け皿３へ供給される。
【００２２】
ピストン２５がシリンダ２０の内部を下方に動いてシリンダ２０の内部の溶液９を圧縮する際、溶液９はピストン軸２の連通管２ａを介して受け皿３へ供給されるだけではなく、シリンダ２０の下端に設けられた液注入溝２３を介して容器１０に放出される。しかしながら、液注入溝２３の開口面積Ｓ２は、連通管２ａの開口面積Ｓ１に対して十分に小さく、溶液９が通過する際の差圧が十分に大きい。したがって、ピストン２５が下側に適当な速度で押されてシリンダ２０の内圧が急激に高くなると、シリンダ２０の内部の溶液９のほとんどは、液注入溝２３から容器１０へ吐出されるのではなく、連通管２ａを通って受け皿３へ吐出される。
【００２３】
溶液供給装置５０のシリンダ２０とピストン２５との間にはバネ３０が取り付けられている。シリンダ２０の底２２は開放されており、バネ３０は、シリンダ２０の底２２側のストッパ（Ｃ型止め輪）２２ｓとピストン２５との間に挿入されている。バネ３０は、上方に尖った円錐状のコイルバネである。したがって、図３に示すように、バネ３０は、上側から押されると、上下に重ならず、平面的に渦巻きを描くように収まる。このため、図３に示すように、縮んだバネ３０を収納するためのスペースが小さくなり、ピストン２５がシリンダ２０の内部を上下に動く長さ（ストローク）を大きくできる。
【００２４】
このバネ３０は、シリンダ２０に対してピストン２５および受け皿３を上に押し上げる機能を持つ。同時に、受け皿３が下に押されたときにシリンダ２０の底２２を容器１０の底１５に押し付ける機能を果たし、受け皿３を下に押す力が開放されたときにもシリンダ２０の底２２を容器１０の底１５に押し付ける機能を果たす。したがって、シリンダ２０は、底２２が開放された簡易な構造であるが、ピストン２５が下側に移動するとき、および上側に移動するときはシリンダ２０の底２２は容器１０の底１５に押し付けられ、ピストン２５によりシリンダ２０の内部の溶液９を加圧できる。また、ピストン２５が上方にある定常的な状態では、シリンダ２０の底２２と容器１０の底１５との間に隙間が生じていてもよく、注入溝２３だけではなく、シリンダ２０の解放された底２２を介しても、シリンダ２０と容器１０とは連通し、溶液９がシリンダ２０の内部にスムーズに充填される。
【００２５】
バネ３０は、下側に尖った円錐状のコイルバネであっても良い。しかしながら、本例のように上方に尖った形状のコイルバネの方がシリンダ２０にサポートし易い。
【００２６】
シリンダ２０の上側２１も開放されており、ストッパ（Ｃ型止め輪）２１ｓによりピストン２５の上方への動きが制限されている。図６に示した例は、上方および底側が開放された円筒状のシリンダ２０に代わり、底壁２２ｗおよび上壁２１ｗを備えたシリンダ２９を採用した例である。このシリンダ２９であると、ピストン２５が下側に移動するときに、ピストン２５の上側が負圧になり、ピストン２５の移動、すなわち、受け皿３を下側に押すときに抵抗力が発生する。また、その後、ピストン２５の上側に溶液９が満たされるので、受け皿３を下側に押す力を開放したときには、ピストン２５が戻るときも抵抗力が発生する。したがって、ピストン２５の上下をスムーズに行うことが難しく、ピストン２５の移動スピードが上がり難く、注入溝２３における差圧が立ちにくい（差圧が大きくなり難い）。このため、受け皿３への溶液の吐出する圧力が得られにくく、吐出量を増やしにくい。また、受け皿３に残った溶液を回収するための吸引力も得られにくくなる。また、円筒コイルバネ３９であると圧縮されたときにバネ同士が重なるので、シリンダ２９の高さに対してピストン２５が上下に動くときの幅（変位、ストローク）を大きくできない。
【００２７】
これに対し、図５に示したようにシリンダ２０の上側２１を開放にすると、シリンダ２０の構造が簡易になるだけではなく、ピストン２５を上下に移動したときにピストン２５の上側が負圧になりにくく、ピストン２５の上側の溶液９を放出するための抵抗が立ちにくい。したがって、ピストン２５の上下動をスムーズに行うことができ、受け皿３を押す力が小さくなるとともに、ピストン２５を高速で動かせる。このため、ピストン２５の上下動によりシリンダ２０の内部の圧力を急激に変動でき、注入溝２３における差圧も大きくなる。したがって、注入溝２３を介してシリンダ２０から容器１０に逆流したり、流れ込む溶液９の量を小さくできる。このため、効率良く溶液９を受け皿３に供給でき、受け皿３に残った溶液９を吸引して回収できる。また、円錐コイルバネ３０なので、圧縮されたときにバネ同士が重ならず、シリンダ２０の高さに対してピストン２５が上下に移動するストロークを大きくできる。したがって、ピストン２５を一回上下させるだけで十分な量の溶液９を受け皿３へ吐出できる。この溶液供給装置５０においては、シリンダ２０と容器１０とを連通する注入溝２３にはボール弁などの逆流を止める機構を設けていない。したがって、ピストン２５の上下動を繰り返しても、それに応じて吐出量が増えるということはほとんど期待できない。このため、ピストン２５の一回のストローク量を大きくすることは、十分な吐出量を確保するために重要である。
【００２８】
この溶液供給装置５０を備えた給液システム１の使用方法を纏めると以下のようになる。
１）スポンジ９０または布を持った手で受け皿３の液受け網６の中心部を押し下げる。
２）ピストン軸２に圧入されたピストン２５が下降し、シリンダ（シリンジ）２０内の溶液９を加圧する。
３）加圧された溶液９は、中空のピストン軸２からなる連通管２ａを通り上部に押し出される。その際、ピストン２５の動きによりシリンダ２０の内圧は急激に上昇するので、溝２３においては開口面積Ｓ２が小さいので差圧が大きくなり、溶液９はシリンダ２０から容器１０に逆流し難い。
４）押し出された溶液９は、液受け網６に当たり、受け皿３の底面を外周まで広がり、液受け網６の小穴よりしみ出す。
５）しみ出た溶液は、手に持ったスポンジ３０または布にしみ込む。
６）受け皿３を押していた手を離すと、円錐バネ３０により受け皿３およびピストン２５は上方へ押し戻される。
７）ピストン２５が上方へ戻ることでシリンダ２０の内部が負圧になる。その際、ピストン２５の動きによりシリンダ２０の内圧は急激に低下するので、溝２３においては開口面積Ｓ２が小さいので差圧が大きくなり、溶液９は容器１０からシリンダ２０に流入し難い。
８）シリンダ２０の内部の吸込み力により、ピストン軸２からなる連通管２ａを通じ、受け皿３に残った溶液９がシリンダ２０（容器１０）に戻される。
９）消費された溶液分については、シリンダ２０の下端にある溝２３を通じて溶液９がシリンダ２０に流入して充填される。その際、ピストン２５は動かず、シリンダ２０の内圧の変化はほとんどないので、溝２３を通じて溶液９はシリンダ２０の内部に容易に流入する。
【００２９】
したがって、この溶液供給装置５０および給液システム１においては、シリンダ２０は、上下を開放した円筒状にすることが可能であり、簡易な構造で低コストに実現できる。このシリンダ２０を採用すると、シリンダ２９と比較して、ピストン軸２の動きがフリーになり、ピストン動作にきしみ等が発生しない。また、ピストン２５および受け皿３を上方に押し上げる力と、シリンダ２０を下側に押し下げる力を、一本の円錐バネ３０で簡単に得ることができる。さらに、円錐バネ３０を使用することで、バネ圧縮時のバネ重なりによるピストン２５の降下量の減少を防ぐことができ、シリンダ２０の長さを最短にできる。さらに、液受け皿３に取り付けられた吐出量調整ネジ７により、液吐出量を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】給液システムの概要を示す斜視図である。
【図２】溶液供給装置および給液システムの概略構成を示す断面図であり、受け皿が上がった状態を示す図である。
【図３】溶液供給装置および給液システムの概略構成を示す断面図であり、受け皿が下がった状態を示す図である。
【図４】受け皿とピストン軸との接続部分の構成を示す断面図である。
【図５】シリンダの構造を示す断面図である。
【図６】シリンダの異なる例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ 給液システム
２ 中空のピストン軸、 ３ 受け皿、 ９ 溶液
１０ 容器、 １１ 容器の上壁
２０ シリンダ、 ２５ ピストン、 ３０ バネ
５０ 溶液供給装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液を保持可能なほぼ密閉型の容器の上壁を貫通するように設置される中空のピストン軸と、
前記中空のピストン軸により前記容器の上部に支持される受け皿であって、前記中空のピストン軸と連動して前記容器に対して上下に動く受け皿と、
前記容器内に設置されるシリンダと、
前記中空のピストン軸と繋がり前記中空のピストン軸と連動して前記シリンダ内を上下に動くピストンと、
前記シリンダの内部において前記ピストンに対し上方の力を与えるバネとを有し、
前記シリンダは、前記シリンダの下方に設けられた連通口であって、前記容器に対して前記中空のピストン軸の開口面積よりも小さな開口面積で連通する連通口を含み、
前記受け皿を下へ押すと、前記シリンダの内部の溶液が前記中空のピストン軸を介して前記受け皿へ吐出され、前記受け皿を下へ押す力を開放すると、前記ピストンが前記バネに押されて上方へ戻り、前記受け皿に残った前記溶液の少なくとも一部が前記中空のピストン軸を介して回収される、溶液供給装置。
【請求項２】
請求項１において、前記バネは、円錐状のコイルバネである、溶液供給装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記シリンダは、上部が開放されている、溶液供給装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記シリンダは、底が開放されている、溶液供給装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記受け皿と前記中空のピストン軸との接続部分を覆うように前記受け皿の内部に設けられた液受け網をさらに有する溶液供給装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記受け皿と前記中空のピストン軸との接続部分の開口面積を制御可能な吐出量調整ネジをさらに有する溶液供給装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の溶液供給装置と、
前記容器とを有し、前記中空のピストン軸が前記容器の上壁を貫通して設置されている給液システム。
【請求項１】
溶液を保持可能なほぼ密閉型の容器の上壁を貫通するように設置される中空のピストン軸と、
前記中空のピストン軸により前記容器の上部に支持される受け皿であって、前記中空のピストン軸と連動して前記容器に対して上下に動く受け皿と、
前記容器内に設置されるシリンダと、
前記中空のピストン軸と繋がり前記中空のピストン軸と連動して前記シリンダ内を上下に動くピストンと、
前記シリンダの内部において前記ピストンに対し上方の力を与えるバネとを有し、
前記シリンダは、前記シリンダの下方に設けられた連通口であって、前記容器に対して前記中空のピストン軸の開口面積よりも小さな開口面積で連通する連通口を含み、
前記受け皿を下へ押すと、前記シリンダの内部の溶液が前記中空のピストン軸を介して前記受け皿へ吐出され、前記受け皿を下へ押す力を開放すると、前記ピストンが前記バネに押されて上方へ戻り、前記受け皿に残った前記溶液の少なくとも一部が前記中空のピストン軸を介して回収される、溶液供給装置。
【請求項２】
請求項１において、前記バネは、円錐状のコイルバネである、溶液供給装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記シリンダは、上部が開放されている、溶液供給装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記シリンダは、底が開放されている、溶液供給装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記受け皿と前記中空のピストン軸との接続部分を覆うように前記受け皿の内部に設けられた液受け網をさらに有する溶液供給装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記受け皿と前記中空のピストン軸との接続部分の開口面積を制御可能な吐出量調整ネジをさらに有する溶液供給装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の溶液供給装置と、
前記容器とを有し、前記中空のピストン軸が前記容器の上壁を貫通して設置されている給液システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２９８４４５（Ｐ２００９−２９８４４５Ａ）
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５５１９８（Ｐ２００８−１５５１９８）
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【出願人】（５０１４６９６８５）株式会社タック精工 (1)
【出願人】（５００４９０４５７）井関産業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１３日（２００８．６．１３）
【出願人】（５０１４６９６８５）株式会社タック精工 (1)
【出願人】（５００４９０４５７）井関産業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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