(57)【要約】【課題】  安価で容易に製造することができ、僅かな量の液体を、高い応答性で所要の飛翔距離を大きく拡散されずに噴出できるようにした液滴噴出装置を提供する。【解決手段】  液滴を噴出するノズル１０と、ノズル１０から噴出された液滴の飛翔経路上で手指または物体を検知する検知手段と、液体を吸引する吸引部と、吸引部から吸引した液体を吐出する、ノズルに接続された吐出部とを有するポンプＰと、カム４の回転運動によって、ポンプＰに液体を吸引させかつ吸引した液体を圧縮して吐出させる駆動手段と、駆動手段を動作させる制御手段とを含む。制御手段は、検知手段が手指または物体を検知すると、カム４を回転させてポンプＰを動作させ、ノズル１０から液体を液滴化して噴射させる。【選択図】      図１
2018130680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定める設置面上に設置された状態で、液体を液滴化して噴出する小型の液体噴出装置であって、
予め定める方向に液滴を噴出するノズルと、
前記ノズルから噴出された液滴の飛翔経路上で手指または液滴を着弾させる対象物を検知し、該手指または液滴を着弾させる対象物を検知すると、その検知信号を出力する検知手段と、
液体を吸引する吸引部と、前記吸引部から吸引した液体を吐出する、前記ノズルに接続された吐出部とを有するポンプと、
カムを有し、前記カムの回転運動によって、前記ポンプに液体を吸引させかつ吸引した液体を圧縮して吐出させる駆動手段と、
前記検知信号に応答して、前記駆動手段を動作させる制御手段と、を含み、
前記制御手段は、前記検知信号に応答して前記駆動手段を動作させて前記カムを回転させ、該カムの回転運動によって前記ポンプを動作させて、前記ノズルから所定量の液体を液滴化して噴射させることを特徴とする液滴噴出装置。
【請求項２】
前記検知手段は、手指または液滴を着弾させる対象物を、前記ノズルからの距離が前記飛翔経路上で５ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲で検知可能であり、
前記ポンプは、前記カムが１回転することによって、前記ノズルから０．０００５ｍｌ以上の噴出量であり、着弾させる対象物の面積よりも狭い着弾の面積となる液体の噴出で液滴が着弾面から落下しない液滴を、該ノズルからの飛翔距離が５ｍｍ以上飛翔させることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴出装置。
【請求項３】
前記検知手段は、光学式センサーまたは超音波センサーであることを特徴とする請求項２に記載の液滴噴出装置。
【請求項４】
前記カムは、最小半径の吸引開始位置から回転方向に半径を増加させて、前記吸引開始位置よりも回転方向に直前で最大半径となる吸引終了位置まで延びる第１カム面と、前記吸引終了位置から前記回転方向に半径を急激に減少させて、前記吸引開始位置まで延びる第２カム面とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の液滴噴出装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記カムのカム面に接触して揺動され、前記ノズルに連結されたレバーと、前記レバーを前記カム面に押し付ける方向にばね付勢するばねとを含み、
前記レバーが前記第１カム面に接した状態で前記カムが回転することによって、前記ポンプに液体を吸い上げる吸引力を生じさせ、前記レバーが前記第２カム面に接した状態で前記カムが回転することによって、前記ばねのばね力によって前記レバーが揺動して、前記ポンプから液体が吐出するように構成したことを特徴とする請求項４に記載の液滴噴出装置。
【請求項６】
前記ポンプは、ピストンと、前記ピストンが収容されるシリンダと、液体が通るパイプと、前記シリンダ内への液体の吸引時には開放され、前記シリンダからの吐出時には閉鎖される第１の弁と、前記シリンダ内への液体の吸引時に閉鎖される第２の弁と、を備え、
前記第１の弁が閉じた状態から前記ピストンが吸引する方向に動作して前記第１の弁が開き液体が吸引され、液体がノズルの孔から噴出されるときは、前記第１の弁が閉鎖されかつ前記第２の弁が開放されて、前記パイプの中を液体が通り、前記ノズルから液滴が噴出されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の液滴噴出装置。
【請求項７】
前記ポンプには、前記カムが１回転したときの前記ノズルからの液滴の噴出量が０．０００５ｍｌ以上の噴出量であり、着弾させる対象物の面積よりも狭い着弾の面積となる液体の噴出で液滴が着弾面から液が落下しない噴出量となるように、該第１カム面および第２カム面のシフト量によるピストンのストローク量の調整または該パイプの内径よりも小さい内径の調整孔がパイプの側面に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の液滴噴出装置。
【請求項８】
前記ポンプの第１の弁までの液体を吸引するために必要な体積Ｖ１よりも前記カムが１回転したときの前記ポンプによる液体の吸引容積Ｖ２が大きく、
前記ノズル孔の内径φ１よりも前記パイプの調整孔の内径φ２が大きく、
前記シリンダにはピストンの動作に影響の無い上部に、前記調整孔から漏れ出た液体を排出するための排出孔が設けられ、
前記シリンダの排出孔の内径φ３は、前記パイプの調整孔の内径φ２以上であり、前記パイプの調整孔から漏れ出た液体を前記排出孔から排出するように構成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の液滴噴出装置。
【請求項９】
前記液体は、前記液滴噴出装置に交換可能な容器または詰め替え可能な容器に封入されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の液滴噴出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復運動を行うピストン運動により1回の動作にて必要とする微量の液体の噴出を行う噴出技術であり、この噴出技術を用いて液体を着弾させる対象物または手指を検知すると、所定の量の液体の液滴を噴出して、液滴を着弾させる対象物または手指に液滴を付着させる液滴噴出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、小型の液体噴出装置として、手押しのスプレー式の噴霧器、ガスと液体とが混合されたエアゾール方式の液化ガス、または圧縮ガスと使用目的とする液体とが弁を備えた容器に封入され、ガスの圧力によって使用目的の液体をノズルから放出させる装置、コンプレッサを用いた噴霧装置、静電方式を用いた噴霧装置、超音波を用いた噴霧装置、さらにはインクジェットの原理を用いた噴出装置が知られている。
【０００３】
さらに上記の液体噴出器または液体噴出装置の液体を噴出する技術は、液体を塗布するディスペンサー、微細な噴出を必要とする印刷装置、用途に応じた液体が広範囲に拡散されるように霧状になるようにした噴霧装置、消毒液を拡散しながら手指などを消毒する消毒装置、手指の濡らし器および手指の濡らし装置などに用いられている。そして、手指の濡らし器および手指の濡らし装置としては、手動で押圧部材を押すことによって吐出口から水などを噴出させる装置、人体を検知して噴出口から水または蒸気の噴霧粒子が噴出する装置、人体感知センサーによって人を感知したとき、コンプレッサによって空気を送り出して液剤を噴霧する装置などが提案されている（たとえば、特許文献１〜８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２５０４２７号公報
【特許文献２】特開２００９−７２７４８号公報
【特許文献３】特開２００６−１５０９３３号公報
【特許文献４】特開２００５−２３１６６２号公報
【特許文献５】特開平１０−８０４６８号公報
【特許文献６】実用新案登録第３１５３６０９号公報
【特許文献７】実用新案登録第３１５９２５２号公報
【特許文献８】特開２０１１−２０９１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献３に記載される従来技術のように、手指などを濡らす装置では、物体または手指などを液体に直接接触させて濡らす構成であるので、物体または手指から装置が感染し、装置内で菌が増殖するおそれがあるので、衛生面から非接触の装置が好ましいことが特許文献７に記載されている。
【０００６】
また、上記特許文献１，２に記載される従来技術のように、手動で動作を行う装置では、動作により微量の噴出量を一定に噴出させることが困難であり、特許文献４〜６に記載される従来技術のように、手指や切手および印紙などの面積が小さい対象面を濡らすには、液体の噴出量が多く、かつ、ミスト状に液体を噴出させるため、噴霧面積はノズルからの距離の依存度が高く、不必要な領域まで濡らしてしまい、不必要な噴霧が行われている。
【０００７】
たとえば、手押しのスプレー式の噴霧器は、噴霧を目的としており、小型であっても噴出量が多く、さらに噴霧器であるため拡散する範囲が広く小さな領域に噴出させることが困難であり、加えて不特定多数の人が共用して用いることは衛生面などの感染症が懸念される。そして、一般的な携帯用のスプレー式のアトマイザー（噴霧器）では、拡散を重視しており、距離がある状態での噴出では、範囲の狭い領域に所定量を噴出させることは困難である。
【０００８】
また、エアゾール方式においては、拡散と距離を重視してガスの圧力によって噴霧を行っているので、噴霧量も多い。しかも使用するガスは、可燃性であるので、使用する場所などに注意が必要であり、このため不特定多数の人いる場所での使用は、ガスを直接肺に吸い込むことになり、不向きである。
【０００９】
さらに、コンプレッサを用いた噴霧装置では、コンプレッサ（圧縮機）を用いるので、装置が大きくなり、机上や卓上に設置するのは不向きである。また、空気などを圧縮させるため、噴出し量が多く、僅かな噴出量を行う装置には不向きである。上記特許文献８に記載されるように、電磁弁を用いて噴出量を制御すると、電気的に噴出量を微量に制御を行うことができるが、装置が大型化および複雑化してしまい、装置の製造コストが高くなるという問題がある。
【００１０】
さらに、上記特許文献７に記載される超音波方式の装置では、液体がミスト化されるので、不純物の入った雑菌などもミスト化されてしまい、直接肺に吸い込み易く、健康上および衛生面で好ましくない。またこの従来技術では、超音波の振動によって液体が拡散し易いので、必要な箇所に必要な量の液体を的確に噴出させることが困難であるという問題がある。
【００１１】
インクジェット方式のような噴出装置では、机上や卓上に設置して用いる小型の噴出装置は、インクジェットそのものが印刷用に提案されたものであり、液体の着弾の精度が重視され、着弾を優先させているので、物体との距離が短い構成となっており、液体の飛翔距離を必要とする装置には不向きである。
【００１２】
以上の従来技術においては、液体の必要な僅かな量および狭い範囲、さらには非接触で所要の飛翔距離を有し、的確に噴出することができないという問題がある。
【００１３】
また、手指または液滴を着弾させる対象物を濡らす装置において、たとえば手指を濡らす装置は、手指を濡らすのに必要な液体の量としては指紋の凹凸が平均的に５０μｍであり、第一間接までの手指の面積を考えた場合、第一間接までの手指の表面積が、２０ｍｍ×２０ｍｍ＝４００ｍｍ２前後であり、指紋の深さが５０μｍ程度であり、これに相当する厚みの液体の量は、０．０２ｍｌあれば十分な量である。そして、1回の動作においてこのような微量の量を噴出させる装置は無く、従来の押圧部材によって液体を噴出させる装置においては、小型であっても、液体の噴出量が０．０５ｍｌ以上であり、押圧によって液体が噴霧状に拡散し、広範囲に液体が噴出され周辺に散ってしまう問題がある。さらにはノズルに近づけて使用した場合は噴出量が多いので、手指が完全に濡れた状態となってしまい、液が落下するという問題がある。
【００１４】
さらに、上記特許文献５に記載される非接触で液体を噴霧する装置は、対象物が挿入されたことを検知し、ノズルが装着されているときは霧状に噴霧され、ノズルが取外されたときは吐出口から液状のまま流下させる装置でノズルの有無により流量が調整される装置であるが、手指を挿入し検知した後に噴霧をするためには、加圧と流量を多くする必要があり、ノズルが無い場合は本目的とする微量の液体を制御することは困難である。
【００１５】
また、特許文献７では、噴霧粒子の噴出、噴霧停止を制御する人体検知センサーを用いる構成であるが、使用者または指先が近づくと、人体検知センサーが感知して指先を近づけている間、噴出口から水または蒸気の噴霧粒子が噴出される装置で必要以上に水または蒸気の噴霧粒子が噴出されることになり必要以上に液体が消費されると同時に噴霧であるため噴霧粒子が拡散し近傍にいる人にも影響を与えてしまう問題がある。さらに超音波を用いた装置では、前述のように不純物が直接肺に吸い込まれる可能性もあり、このような装置も使用には不向きである。
【００１６】
また、特許文献６は、自動手指洗浄器でコンプレッサーを用いて液体を噴霧する装置でありコスト高で装置が大きくなってしまう問題がある。さらにはコンプレッサーを用いるため空気の圧縮を行うのに簡易な電池などで行うことが難しい。さらに噴霧を行う装置であるため液体が拡散されやすく必要以上に液体が散ってしまう問題がある。さらに、市販のポンプについて噴出量が１ｃｃ〜４ｃｃと記載されており、これに対し特許文献６の装置は１／１０以下とすることが記載されているが、それを達成するための手段が記載されていない。
【００１７】
本発明の目的は、上記の技術的課題を解決し、単純な構造で僅かな量の液体を、着弾させる対象物に精度よく着弾させ、且つ、高い応答性で所要の飛翔距離を有し、着弾させる対象物の面積よりも着弾した液体の面積を小さくして拡散されずに噴出できるようにし、且つ、着弾した対象物からの液滴の落下がなく、安価で容易に製造することができる液滴噴出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、予め定める設置面上に設置された状態で、液体を液滴化して噴出する小型の液体噴出装置であって、
予め定める方向に液滴を噴出するノズルと、
前記ノズルから噴出された液滴の飛翔経路上で手指または液滴を着弾させる対象物を検知し、該手指または液滴を着弾させる対象物を検知すると、その検知信号を出力する検知手段と、
液体を吸引する吸引部と、前記吸引部から吸引した液体を吐出する、前記ノズルに接続された吐出部とを有するポンプと、
カムを有し、前記カムの回転運動によって、前記ポンプに液体を吸引させかつ吸引した液体を圧縮して吐出させる駆動手段と、
前記検知信号に応答して、前記駆動手段を動作させる制御手段と、を含み、
前記制御手段は、前記検知信号に応答して前記駆動手段を動作させて前記カムを回転させ、該カムの回転運動によって前記ポンプを動作させて、前記ノズルから所定量の液体を液滴化して噴射させることを特徴とする液滴噴出装置である。
【００１９】
また本発明は、前記検知手段は、手指または液滴を着弾させる対象物を、前記ノズルからの距離が前記飛翔経路上で５ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲で検知可能であり、
前記ポンプは、前記カムが１回転することによって、前記ノズルから０．０００５ｍｌ以上の噴出量であり、着弾させる対象物の面積よりも狭い着弾の面積となる液体の噴出で液滴が着弾面から落下しない噴出量となるように構成され、該ノズルからの飛翔距離が少なくとも５ｍｍ以上飛翔させることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記検知手段は、光学式センサーまたは超音波センサーであることを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記カムは、最小半径の吸引開始位置から回転方向に半径を増加させて、前記吸引開始位置よりも回転方向に直前で最大半径となる吸引終了位置まで延びる第１カム面と、前記吸引終了位置から前記回転方向に半径を急激に減少させて、前記吸引開始位置まで延びる第２カム面とを有することを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、前記駆動手段は、前記カムのカム面に接触して揺動され、前記ノズルに連結されたレバーと、前記レバーを前記カム面に押し付ける方向にばね付勢するばねとを含み、
前記レバーが前記第１カム面に接した状態で前記カムが回転することによって、前記ポンプに液体を吸い上げる吸引力を生じさせ、前記レバーが前記第２カム面に接した状態で前記カムが回転することによって、前記ばねのばね力によって前記レバーが揺動して、前記ポンプから液体が吐出するように構成したことを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、前記ポンプは、ピストンと、前記ピストンが収容されるシリンダと、液体が通るパイプと、前記シリンダ内への液体の吸引時には開放され、前記シリンダからの吐出時には閉鎖される第１の弁と、前記シリンダ内への液体の吸引時に閉鎖される第２の弁と、を備え、
前記ピストンが吸引する方向に動作して前記第１の弁が開き液体が吸引され、液体がノズルの孔から噴出されるときは、前記第１の弁が閉鎖されかつ前記第２の弁が開放されて、前記パイプの中を液体が通り、前記ノズルから液滴が噴出されることを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、前記パイプには、前記カムが１回転したときの前記ノズルからの液滴の噴出量が０．０００５ｍｌ以上の噴出量で着弾させる面の面積よりも狭い着弾の面積となる液体の噴出であり、液滴が着弾面から落下しない噴出量となるように、該第１カム面および第２カム面のシフト量によるピストンのストローク量の調整または該液体が通るパイプの内径よりも小さい内径の調整孔がパイプの側面に設けられていることを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、前記ポンプの前記第１の弁までの液体を吸引するために必要な吸引容積Ｖ１よりも前記カムが１回転したときの前記ポンプによる液体の吸引容積Ｖ２が大きく、
前記ノズル孔の内径φ１よりも前記パイプの調整孔の内径φ２が大きく、
前記シリンダにはピストンの動作に影響の無い上部に、前記パイプの調整孔から漏れ出た液体を排出するための排出孔φ３が設けられ、
前記排出孔の内径φ３は、前記調整孔の内径φ２以上であり、前記パイプの調整孔から漏れ出た液体を前記シリンダに設けた排出孔（φ３）から排出するように構成されていることを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、前記液体は、前記液滴噴出装置に交換可能な容器または詰め替え可能な容器に封入されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、机上または卓上などの予め定める設置面上に液滴噴出装置が設置され、手指または液滴を着弾させる対象物を液滴の飛翔経路に近付けると、その手指または液滴を着弾させる対象物を検知手段が検知して検知信号を出力する。制御手段は、検知手段から出力された検知信号を受信すると、その検知信号に応答して駆動手段を動作させる。駆動手段が動作すると、カムが回転され、このカムの回転運動によってポンプが動作して、液体を吸引し、吸引した液体を圧縮して吐出部からノズルに供給される。ノズルに供給された所定量の液体は、液滴化された状態で噴出され、飛翔経路上の手指または液滴を着弾させる対象物に付着して、手指または液滴を着弾させる対象物を適切な液量で湿潤させることができる。
【００２８】
このように液滴噴出装置は、カムの回転運動によってポンプを動作させ、適切な液量の液体を液滴化して噴出するので、液滴噴出装置を簡素な構成で安価で容易に実現することができ、僅かな量の液体であっても液滴化して、所要の飛翔距離を大きく拡散さずに、高い応答性で噴出させることができる。
【００２９】
また本発明によれば、検知手段は、手指または液滴を着弾させる対象物をノズルからの距離が飛翔経路上で５ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲で検知可能であり、ポンプは、カムが１回転することによって、ノズルから０．０００５ｍｌ以上の噴出量であり、着弾させる対象物の面積よりも狭い着弾の面積となる液体の噴出で液滴が着弾され液滴が着弾面から落下しない噴出量の液滴を飛翔距離が５ｍｍ以上飛翔させるので、往来が多い場所や不特定の方向から人が近づく場合であっても、１人の使用者の手指または１つの液滴を着弾させる対象物だけに反応して、手指または切手などの液滴を着弾させる対象物を過剰に濡らすことなく適切な液量で液体を噴出させて付着させることができる。
【００３０】
また本発明によれば、検知手段として光学式センサーまたは超音波センサーが用いられるので、手指または液滴を着弾させる対象物を液滴噴射装置に接触させることなく、非接触で手指または液滴を着弾させる対象物を検知することができ、感染、装置の汚損などが生じにくい衛生的な液滴噴出装置を実現することができる。
【００３１】
また本発明によれば、第１カム面の吸引開始位置から吸引終了位置までのカムの回転運動によって、ポンプに吸引動作させ、第２カム面の吸引終了位置から吸引開始位置までのカムの回転運動によって、ポンプに噴出動作させることができるので、第１カム面および第２カム面のシフト量を調整することによって、液体の希望する噴出量を容易に実現することができる。
【００３２】
また本発明によれば、駆動手段は、カムのカム面に接触して揺動され、ノズルに連結されたレバーと、レバーをカム面に押し付ける方向にばね付勢するばねとを含むので、簡素な構成によって、カムの回転運動によるカム面のシフト量をポンプに伝達することができ、これによって希望する液量の液体を適切に飛翔させることができる液滴噴出装置を、小型化および簡素化して安価に実現することができる。
【００３３】
また本発明によれば、ピストンと、ピストンが収容されるシリンダと、液体が通るパイプと、シリンダ内への液体の吸引時には開放され、シリンダからの吐出時には閉鎖される第１の弁と、シリンダ内への液体の吸引時に閉鎖される第２の弁とによって、ポンプが構成されるので、ピストンが吸引する方向に動作して第１の弁が開き液体が吸引され、液体がノズルの孔から噴出されるときは、第１の弁が閉鎖されかつ第２の弁が開放されて、パイプの中を液体が通り、ノズルから液滴が噴出される。このような第１の弁および第２の弁は、構成が簡素な逆止弁によって実現することができ、これによって液滴噴出装置の構成を簡素化して、容易に製造することができる。
【００３４】
また本発明によれば、ポンプ機構には、カムが１回転したときのノズルからの液滴の噴出量が０．０００５ｍｌ以上の噴出量であり、着弾させる対象物の面積よりも狭い着弾の面積となる液体の噴出で液滴が着弾面から液が落下しない噴出量となるように、該第１カム面および第２カム面のシフト量によるピストンのストローク量の調整または該パイプの内径よりも小さい内径の調整孔がパイプの側面に設けられているので、液滴の噴出量を高精度で行うことができる。
【００３５】
また本発明によれば、吸引パイプの第１の弁までの液体を吸引するために必要な吸引容積Ｖ１よりもカムが１回転したときのポンプによる液体の吸引容積Ｖ２が大きく、ノズル孔の内径φ１よりもノズル接続パイプの調整孔の内径φ２が大きいので、噴出する液量の液体を円滑かつ確実に吸引してポンプ内に収容することができ、このパイプの調整孔の内径φ２によって微量の液体の噴出を行うことができる。またシリンダには、ピストンの動作に影響の無い上部に、調整孔から漏れ出た液体を排出するための排出孔がシリンダの側面に設けられ、排出孔の内径φ３は、調整孔の内径φ２以上であり、このパイプの側面の調整孔から漏れ出た液体をシリンダに設けた排出孔から排出するように構成されるので、液滴の噴出量を超える液体を円滑かつ確実に排出して、必要な液量を確保することができ、液滴の噴出量の安定化を図ることができる。
【００３６】
また本発明によれば、液体は、液滴噴出装置に交換可能な容器または詰め替え可能な容器に封入されているので、液滴噴出装置内の液体を消費したときに、液体の補充を容易にかつ衛生的に行うことができ、利便性の高い液滴噴出装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態の液滴噴出装置１の外観を示す斜視図の例である。
【図２】図１に示す液滴噴出装置１の内部構造を示す分解斜視図の例である。
【図３】図３は液滴噴出装置１の断面図の例である。
【図４】光学センサー９によって手指を検知し、カム４が回転を初めた状態を示す断面図の例である。
【図５】カム４の回転運動によってポンプＰが最大容積となって液体を吸引した状態を示す断面図の例である。
【図６】ピストンカムレバー１１が吸引終了位置から吸引開始位置に変化し、ポンプＰ内の液体が押し出されてノズル１０から液滴が噴出された状態を示す断面図の例である。
【図７】ポンプＰの拡大断面図の例である。
【図８】ポンプＰのシリンダを示す拡大断面図の例である。
【図９】ピストンの移動距離Ｌと噴出量との関係を示すグラフの例である。
【図１０】接続パイプの側面に孔が開いていない場合の液体の噴出量を１００％としたときのノズル孔の開口率と噴出率の関係を示すグラフの例である。
【図１１】液体の飛翔距離について確認した結果を示すグラフの例である。
【図１２】液体の拡散性について確認した結果を示すグラフの例である。
【図１３】液滴の飛翔距離と拡散径との関係を示すグラフの例である。
【図１４】ピストンの移動距離Ｌにおける吸引容積Ｖ２と吸引すべき第１弁１８までの吸引容積Ｖ１の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は本発明の一実施形態の液滴噴出装置１の外観の例を示す斜視図であり、図２は図１に示す液滴噴出装置１の内部構造を示す分解斜視図の例である。本実施形態の液滴噴出装置１は、小型のＤＣモータＭと、その駆動により駆動力を伝達する複数の歯車から成る歯車列２が設けられ、この歯車列２によって軸３に連結されたカム４が回転されるように構成され、カム４の位置はカム位置検知センサー１６にて位置が検知されて所定の位置になるように構成されている。ＤＣモータＭおよび歯車列２を含んで、駆動手段を構成する。本発明の他の実施形態では、歯車列２に代えて、プーリおよびベルトなどを用いてもよい。これらのＤＣモータＭ、歯車列２、軸３およびカム４は、本体５に設けられ、本体５には本体カバー６が着脱可能に装着される。本体カバー６は、四角筒状の周壁７の一端に略球状の一部を成すボール部８が設けられ、ボール部８には、手指または液滴を着弾させる対象物を検知する検知手段である光学センサー９（距離センサ）が設けられる。本発明の他の実施形態では、光学センサー９に代えて、超音波センサーを用いるようにしてもよい。また、ＤＣモータＭを駆動する電源としては、市販の乾電池Ｄよる駆動、バッテリーによる駆動、さらにはＡＣ／ＤＣコンバーターを用いてＡＣ電源からＤＣモータＭを駆動することができる。さらにはセンサーにて検知を行うため、センサーに電流を流す必要があり、乾電池Ｄの消耗を考慮した場合、所定時間使用されていないときに自動的にＯＦＦにする機能を設けることができる。さらに消耗する電池またはバッテリーを用いた構成の装置では、消耗を抑えるためにセンサーへの通電を行う手段として太陽電池を設けて、電池またはバッテリーの消耗を抑えた装置にしてもよい。
【００３９】
液滴噴出装置１は、予め定める設置面である机上または卓上に設置された状態で、液体を液滴化して噴出する小型の液体噴出装置である。液滴噴出装置１は、予め定める方向であるたとえば鉛直上方に液滴を噴出するノズル１０と、ノズル１０から噴出された液滴の飛翔経路上で少なくとも手指または液滴を着弾させる対象物を検知し、該手指または液滴を着弾させる対象物を検知すると、その検知信号を出力する光学センサー９と、液体を吸引する吸引部と、吸引部から吸引した液体を吐出する、ノズル１０に接続された吐出部とを有するポンプＰと、カム４を有し、カム４の回転運動によって、ポンプＰに液体を吸引させかつ吸引した液体を圧縮して吐出させる歯車列２と、検知信号に応答して、前記駆動手段を動作させる制御手段Ｃとを含む、制御手段Ｃは、検知信号に応答してＤＣモータＭを動作させてカム４を回転させ、該カム４の回転運動によってポンプＰを動作させて、ノズル１０から所定量の液体を液滴化して噴射させることができる。
【００４０】
図３は液滴噴出装置１の断面図の例である。液滴を噴出するノズル１０は、噴出孔が単純な噴孔で円筒状のノズル本体に軸部１０ａを有する構造とし、レバーであるピストンカムレバー１１がこの軸部１０ａを支持するように連結され、ピストンカムレバー１１のノズル１０の軸部１０ａを支持する孔１１ａは、平面視で長円状に構成され、ピストンカムレバー１１の揺動に伴うノズル１０の倒れを最小限にする構成とされる。カム４の回転によって、ピストンカムレバー１１はピストンカムレバー１１の軸１１ｂがピストンカムレバー支持フレーム１７に支持されピストンカムレバー１１の軸１１ｂを支点にして揺動し、支持されているノズル１０の倒れが、ピストンカムレバー１１のノズル１０の軸部１０ａを支持する孔１１ａが長円状に構成されることで、最小限で上下運動できるように構成される。
【００４１】
ピストンカムレバー１１に連結されたノズル１０にポンプＰのノズル接続ポンプパイプ１２が接続されている。接続方法は、圧入や接着、ねじ構造での接続でもよく、外れないように構成すればよい。
【００４２】
カム４は、ピストンカムレバー１１を上下に運動させることによって、ピストンカムレバー１１と連結しているノズル１０と、このノズル１０と接続されているノズル接続ポンプパイプ１２を上下運動させる構成とされる。カム４は、平板状の変形カムであり、最大径の後に最小径になる形状のカムで、最大径のときにピストンカムレバー１１が最大位置になるように構成されている。
【００４３】
すなわち、カム４は最小半径の吸引開始位置ｍ１から回転方向に半径を増加させて、吸引開始位置よりも回転方向に直前で最大半径となる吸引終了位置ｍ２まで延びる第１カム面４ａと、吸引終了位置ｍ２から回転方向に半径を急激に減少させて、吸引開始位置ｍ１まで延びる第２カム面４ｂとを有する。
【００４４】
ピストンカムレバー１１が第１カム面４ａに接した状態でカム４が回転することによって、ポンプＰに液体を吸い上げる吸引力を生じさせ、さらにカム４が回転することによってピストンカムレバー１１が引張ばね１３のばね力によって第２カム面４ｂにピストンカムレバー１１が揺動してポンプＰから液体が吐出するように構成される。
【００４５】
ピストンカムレバー１１には、引張ばね１３が設けてあり、ポンプＰの容積が最大になるときは引張ばね１３が引張られ、最小径になるときは引張ばね１３のばね力でピストンカムレバー１１が押し下げられる。そして、ピストンカムレバー１１と接続されているノズル１０とノズル接続ポンプパイプ１２も押し下げられて、ポンプＰに圧力が加わる構成となっており、引張ばね１３によりポンプＰへの圧力を必要に応じて変えることができる。
【００４６】
図４は光学センサー９によって手指を検知し、カム４が回転を初めた状態を示す断面図の例であり、図５はカム４の回転運動によってポンプＰが最大容積となって液体を吸引した状態を示す断面図の例であり、図６はピストンカムレバー１１が吸引終了位置ｍ２から吸引開始位置ｍ１に変化し、ポンプＰ内の液体が押し出されてノズル１０から液滴が噴出された状態を示す断面図の例である。
【００４７】
手指または液滴を着弾させる対象物が光学センサー９によって検知され、上記の動作を繰り返し、光学センサー９による検知物が無い場合は、待機状態を維持するように構成される。図４に示すように、手指または液滴を着弾させる対象物を検知したときは、第１弁１８は閉じた状態で第２弁１９が開いている状態であり、このときの第２弁１９は閉じていても問題はない。
【００４８】
次に、図５に示すように、図４から図５は吸引動作であり、カム４の回転運動によってピストン２０が持ち上げられ、第２弁（逆止弁とピストン２０）１９が閉じた状態となる。これより吸引動作に入り、ピストン２０の吸引力により第１弁１８が開き、液体をピストン２０の吸引する動きと共にカム４の最大径になるまで液体が吸引され、吸引終了と共に第１弁１８が閉じる。さらにピストンカムレバー１１に設けてある引張ばね１３がカム４の動きとともに引張られている。
【００４９】
そして、図６に示すように、第１弁１８が閉じてカム４の最大径から最小径に変化したとき、この引張ばね１３が元に戻るばね力によって、ピストンカムレバー１１を通じてノズル１０が押し下げられ、ノズル接続ポンプパイプ１２に設けてあるピストン２０に力が加わり、そして、液体にピストン２０の押圧力が加わり、閉じていた第２弁１９が開き、この押圧力によってノズル１０から液滴が噴出され、手指または液滴を着弾させる対象物に液滴が着弾し、手指または液滴を着弾させる対象物を濡らすことができる。さらに、噴出動作については手指または液滴を着弾させる対象物を光学センサー９が検知し、２秒以下で、好ましくは１秒以内に液体を噴出させることがより好ましい。
【００５０】
また、噴出量については、カム４の最大径と最小径の差に対応する、ピストン２０のストロークにて噴出量を制御することができる。このとき、吸引パイプ２１から第１弁１８までの吸引される吸引容積Ｖ１が、ピストン２０の最大の移動距離Ｌでの吸引容積Ｖ２よりも小さくすることがより好ましい。
次に、本発明におけるもう１つの噴出量の制御について、図７を参照して説明する。
【００５１】
図７は本発明の一実施形態のポンプＰの拡大断面図の例である。図７には噴出量を制御し安定して噴出させるため、ノズル１０と接続されているノズル接続ポンプパイプ１２は、ノズル接続ポンプパイプ１２の側面に設けた孔３２（φ２）と、孔３２（φ２）より内径が大きく、シリンダの側面に設けた孔３３（φ３）とを有する。本装置においては、所望の範囲に液体を着弾させ、液体の落下を防止する必要がある。前述したように、たとえば手指などに液体を着弾させ、液滴の落下を防止するためには、微量の液滴を着弾させなければならない。
【００５２】
本発明はこれらを踏まえてノズル１０からの噴出量を制御することが必要になる。本実施形態は、ピストン２０の移動距離Ｌにて必要十分な液体の吸引力と、ノズル接続ポンプパイプ１２に設けた側面の孔３２（φ２）と、ノズル孔３１（φ１）との面積比を設定し、必要とする噴出量としている。
【００５３】
ここで、必要十分な吸引とは、ピストン２０の１回の移動距離Ｌによる吸引容積Ｖ２が吸引パイプ２１を通り、第１弁１８を超えて吸引される吸引容積Ｖ１よりも大きい量である。このようにすることで、第１弁１８までの吸引パイプ２１内が液体で満たされ、真空状態となり、２回目以降の吸引が確実に吸引されることになる。
【００５４】
そして、ノズル孔３１（φ１）の面積とノズル接続ポンプパイプ１２に設けた側面の孔３２（φ２）の面積とにより、ノズル孔３１（φ１）の面積比を必要とする噴出量になるように設定することができる。逆に、ノズル孔３１（φ１）を選定し、必要とするノズル孔３１（φ１）の面積比を接続パイプに設けた側面の孔３２（φ２）を必要とする面積比になるように設定することもできる。
【００５５】
このように、液体が通るノズル接続ポンプパイプ１２の側面の孔３２（φ２）を設けることで、必要な微量の噴出量を低コストで得ることができる。
【００５６】
なお、圧縮ばね１４は第１弁１８を閉じるためのばねであり、例えばポンプＰが略垂直である場合は、第１弁１８を受けているシリンダ形状が円錐形状であれば、第１弁１８が金属もしくはガラスビーズなどからなる球体を用いることで弁作用を得ることができ、自重での弁作用も可能である。また、略水平の場合は圧縮ばね１４を設けることが好ましい。
【００５７】
さらに、ポンプＰ内でノズル接続ポンプパイプ１２の側面に設けた孔３２から余剰の液体が漏れ出るため、ノズル接続ポンプパイプ１２の側面に設けた孔３２（φ２）より大きい孔をシリンダ２２の側面に孔３３（φ３）として設けている。
【００５８】
このようにすることで安定した微量の噴出を行うことができる。そして、シリンダ２２の側面の孔３３（φ３）より漏れ出た液体は、液体を収容している容器３０に戻すことで、効率よく液体を使用することができ、周壁７の一側方に本体５に着脱可能に装着される給液タンク３４に貯留される給液用の水、消毒液（アルコール）、洗浄液などの各種液体の消費を低減することができる。
【００５９】
上記のように液滴噴出装置１は、往復運動からなるピストンポンプを用い、ノズル１０のノズル孔３１が単純な円形の孔で引張ばね１３によりポンプＰへの圧力を調整し、且つ、微量な液体の量をピストン２０の移動距離Ｌの調整またはノズル孔３１とノズル接続ポンプパイプ１２に設ける側面の孔３２との開口率により調整し、微量の液体の噴出を液滴化して行うことができ、かつ、機構的に低コストで製作が可能である。そして、この手段を用いて液滴を着弾させる対象物もしくは手指などを検知手段である光センサー９により検知し、自動的に液体を噴出することができる。
【００６０】
（実験例）
本構成の装置を用いて、液体が噴出されるノズル１０のノズル孔３１を単純な円形の孔とし、孔径０．４ｍｍを用いて液体が通る内径を２ｍｍとし、カム４の最大径と最小径を変化させ、第１カム面４ａおよび第２カム面４ｂのシフト量を変化させ、且つ、ノズル接続ポンプパイプ１２及びシリンダ側面には孔３３を有さない構成でピストンカムレバー１１の引張ばね１３のばね張力を約５００ｇとし、シリンダの内径を６．１ｍｍ、液体として水を用いて、変形カムによるピストン２０の動作距離を変化させ、ピストン２０の１往復運動における水の噴出量を測定した実験例を表１および図８に示す。
【００６１】
測定方法は、ガラス板を用いノズル１０の上部にてガラス板に液体を着弾させてこのときの重量を電子天秤にて測定した。
【００６２】
【表１】
2018130680.tif 000003
【００６３】
表１および図８に示すように、本装置は第１カム面４ａおよび第２カム面４ｂのシフト量によるピストン２０の移動距離Ｌと噴出量が略直線的な関係にあり、カム４の段差を変化させることでピストン２０の移動距離Ｌを変化させることができ、水（液体）の噴出量を制御することができる。そして、着弾面積及び液体の表面張力より液が落下しない量になるように、ピストン２０の移動距離Ｌを設定しているカム４の段差（第１カム面４ａと第２カム面４ｂのシフト量）を構成することで、着弾面に着弾した液体の落下がないの噴出量にすることができる。
【００６４】
なお、ピストン２０の移動距離Ｌによる吸引時の吸引容積Ｖ１が、液体が通る吸引パイプ２１の底辺から第１弁１８までの吸引容積Ｖ２よりも大きいことが好ましい。
【００６５】
次に、本装置を用いてノズル接続ポンプパイプの側面に孔を開け噴出量についての実施例を、表２、表３、図９示す。表２に示すようにノズル接続ポンプパイプ１２に孔３２を設けない場合はノズル径を変化させても噴出量はほぼ一定に液体が噴出される構成である。
【００６６】
【表２】
2018130680.tif 000004
【００６７】
ノズル接続ポンプパイプ１２の側面に液体が通る孔３２を設けることで、ノズル接続ポンプパイプ１２の側面の孔３２が大きいほど噴出量を少なく制御できる。また、ノズル接続ポンプパイプ１２の側面に液体が通る孔３２（φ２）を設け、ノズル１０のノズル孔３１を小さくすることで、噴出量を微量の噴出とすることができる。なお、液体が通るノズル接続ポンプパイプ１２に設ける側面の孔３２（φ２）の断面積は、ノズル接続ポンプパイプ１２の液体が通る内径の断面積よりも小さくすることが好ましい。
【００６８】
そして、これらについてノズル孔３１の断面積を、ノズル孔３１の断面積とノズル接続ポンプパイプ１２の側面の孔３２の断面積とを足した値で割ったものを面積比率とし、この面積比率をノズル孔３１の開口率とし、このノズル孔３１の開口率と噴出量の関係を示した表が表３であり、さらにこの表３を図に示したのが図９である。
【００６９】
図９に示すように、パイプ２１の内径の面積が側面に設けた孔３２の面積よりも大きい場合は、ノズル１０のノズル孔３１の開口率に対し噴出量は相関が得られ、噴出量をノズル１０のノズル孔３１の開口率を調整することにより、微量な噴出量を制御することができる。
【００７０】
【表３】
2018130680.tif 000005
【００７１】
また、図１０にはノズル接続ポンプパイプ１２の側面に孔３２が開いていない場合の液体の噴出量を１００％としたときのノズル孔３１の開口率と噴出率の関係を示す。図１０に示すように、開口率と噴出率は略直線的な関係を有している。
【００７２】
次に、液体の飛翔距離について確認した結果を表４、図１１に示す。液体は水を使用し、ノズル孔３１の内径φ１が０．４ｍｍ、ノズル接続ポンプパイプ１２は内径が２ｍｍで側面の孔３２の内径φ２が１．５ｍｍを用い、ノズル１０とガラス板の距離である飛翔距離を変化させ、ノズル１０と対向させたガラス板に液体（水）が着弾したときの噴出量について確認した結果を示す。噴出方向は略垂直に下から上に噴出させ１回の噴出でガラス板に液体（水）が着弾した液体（水）の重量を測定している。
【００７３】
表４、図１１に示すようにノズル１０からの液体（水）の噴出量は確認した距離である約８ｍｍから８０ｍｍまでは噴出量にはほぼ変化が無く、対向物との距離があっても十分に安定して液体を着弾させることができる。
【００７４】
【表４】
2018130680.tif 000006
【００７５】
次に、液体の拡散性について確認した結果を表５、図１２に示す。液体は水を使用し、ノズル孔３１の孔径φ１が０．４ｍｍ、ノズル接続ポンプパイプ１２は内径が２ｍｍで、側面の孔３２の内径φ２が１．５ｍｍを用い、ノズル１０とガラス板の距離である飛翔距離を変化させノズル１０と対向させたガラス板に液体（水）が着弾したときの広がりの幅について測定した確認した結果を示す。また、比較例として従来の小型の携帯用のスプレー式のアトマイザー（噴霧器）を用いたものと比較している。
【００７６】
表５に示すように、手指や印紙、切手などの巾が狭いものを非接触にて液体（水）で濡らす場合は大きく拡散させる必要はなく、本発明に含まれる飛翔における拡散性については５０ｍｍ強の飛翔においても拡散性を抑えることができる装置である。これに対し従来の小型で携帯用のポンプ式のアトマイザーでは目的が異なり、４０ｍｍの距離では拡散性が高く数十ミリ以上の拡散性を有し、手指や印紙、切手などの物で幅が狭いものに対して濡らす装置としても、液体の損失や周辺への噴霧となり問題がある。特に業務用などで不特定多数の人が用いるものには適していない。しかし、本装置では、ノズル１０のノズル孔３１を単純な円形の孔で且つポンプＰの圧力が引張ばね１３の圧力で微量の液体を噴出しているので、液体が液滴となり拡散することなく、確実に目的とするものに液体を着弾させることができ、幅の狭いものを濡らす装置にも適している。
【００７７】
図１２に示すように、引張ばね１３のばね圧でポンプ圧を得て液体を飛翔させ、距離のある状態でも大きく拡散させることなく、物体に液体を着弾させることができる。
【００７８】
【表５】
2018130680.tif 000007
【００７９】
このように本実施形態の液滴噴出装置１は、往復運動するポンプＰを用い、手指または液滴を着弾させる対象物を自動的に検知し、カム機構でポンプＰの往復運動を行い、カム４のカム面４ａ，４ｂの段差と圧力とによって液体の噴出を行い、機械的な構成によって従来に無い、液体の噴出が微量でかつ、噴出距離を十分に確保でき、さらには必要に応じて噴出された液体の拡散を制限することができる。なお、自由落下の液滴量は、液体の表面張力によっても異なるが、その関係式は、上向きの力をＦとすると、
Ｆ＝２×π×Ｒ×γ×ｃｏｓθ                                        …（１）
であり、
Ｍ×ｇ＜Ｆ                                                          …（２）
ここに、Ｒ：液の半径
γ：表面張力
Ｍ：液滴の質量
ｇ：重力加速度
で液体が落下しない条件となり、本装置について水を用いた場合の計算をすると、液滴の半径を６ｍｍ（表５より）、水の表面張力＝７２．７５ｍＮ／ｍとした場合、０．０２８５ｇ以上で液滴が落下する計算となる。そして、実際にガラス上で水を用いて落下する重量について確認すると、０．０３ｇ前後であり、計算値とほぼ近似している。
【００８０】
本装置は、このように液体の噴出により着弾面に液滴を着弾させた時に液の落下を防止するために、液滴の半径（広がり）および液滴の重量を制御した装置である。例えば、手指への液体の着弾においては、指紋の段差が５０μｍ前後であり、濡らす面積を２０ｍｍ×２０ｍｍとすると、０．０２ｇ以下が必要になり、液滴の着弾半径（着弾時の広がり半径）が４．２ｍｍ以上で液の落下はないことになり、実施例に示すように制御された液滴量では落下することはない。
【００８１】
さらに、周辺への液体の飛散の防止及び液体の損失を考慮すると、着弾時の広がりが着弾させる物体の面よりも小さいことがより好ましく、切手や印紙、そして指などの巾が狭く面積の小さいものを湿らす噴出量は、好ましくは０．０００５ｍｌ以上で０．０２ｍｌ以下がより好ましい。さらに、ノズルは液滴を着弾させる面に対して、ノズル１０のノズル孔３１の形状は、必要に応じた孔の面積と形状にすることができる。
【００８２】
なお、従来の装置でポンプ構造を用いた装置においては、前記のように微量な液滴を制御する必要がないため、ノズル１０と接続されているノズル接続ポンプパイプ１２には、孔３２（φ２）を設ける必要はなく、噴霧状で拡散することを目的とするからであり、さらにはピストン２０の移動距離についても噴霧を得るための十分な圧力を必要とするため、ピストン２０の移動距離が長く、本装置のような構成とはなっていない。
【００８３】
また、手指または液滴を着弾させる対象物などの検知については、光学センサー９である距離センサーを用いているが、光透過型センサーや反射型センサー、超音波センサーを用いてもよい。
【００８４】
図１４はピストンの移動距離Ｌにおける吸引容積Ｖ２と吸引すべき第１弁１８までの吸引容積Ｖ１との関係を示す図である。Ｖ２がＶ１より大きくすることで吸引パイプ２１内を液体で満たすことができ、ピストンが戻り時に第１弁１８が閉じ、吸引パイプ２１内を満たしている液体を戻すことなく、常に吸引方向の液体の流れとなり、安定して噴出をすることができる。
【００８５】
本実施形態の液滴噴出装置１は、次の効果（１）〜（９）を達成する。
（１）机上または卓上などの予め定める設置面上に液滴噴出装置が設置され、手指または物体を液滴の飛翔経路に近付けると、その手指または物体を検知手段が検知して検知信号を出力する。制御手段は、検知手段から出力された検知信号を受信すると、その検知信号に応答して駆動手段を動作させる。駆動手段が動作すると、カムが回転され、このカムの回転運動によってポンプＰが動作して、液体を吸引し、吸引した液体を圧縮して吐出部からノズル１０に供給される。ノズル１０に供給された所定量の液体は、液滴化された状態で噴出され、飛翔経路上の手指または物体に付着して、手指または物体を適切な液量で湿潤させることができる。
【００８６】
このように液滴噴出装置１は、カム４の回転運動によってポンプＰを動作させ、適切な液量の液体を液滴化して噴出するので、液滴噴出装置１を簡素な構成で安価で容易に実現することができ、僅かな量の液体であっても液滴化して、所要の飛翔距離を大きく拡散させずに、高い応答性で噴出させることができる。
【００８７】
（２）検知手段は、手指または物体をノズルからの距離が飛翔経路上で５ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲で検知可能であり、ポンプＰは、カム４が１回転することによって、ノズル１０から０．０００５ｍｌ以上の噴出量で着弾させる面の面積よりも狭い着弾の面積となる液体の噴出が可能であり、液滴が着弾面から落下（液ダレ）しない噴出量以下（０．０２ｍｌ以下）の液滴を飛翔距離が５ｍｍ以上飛翔させることができる、これによって、往来が多い場所や不特定の方向から人が近づく場合であっても、１人の使用者の手指または１つの物体だけに反応して、手指または切手などの物体を過剰に濡らすことなく適切な液量で液体を噴出させて付着させることができる。
【００８８】
（３）検知手段として光学式センサー９または超音波センサーが用いられるので、手指または物体を液滴噴射装置に接触させることなく、非接触で手指または物体を検知することができ、感染、装置の汚損などが生じにくい衛生的な液滴噴出装置を実現することができる。
【００８９】
（４）第１カム面４ａの吸引開始位置ｍ１から吸引終了位置ｍ２までのカム４の回転運動によって、ポンプＰに吸引動作させ、第２カム面４ｂの吸引終了位置ｍ２から吸引開始位置ｍ１までのカム４の回転運動によって、ポンプＰに噴出動作させることができるので、第１カム面４ａおよび第２カム面４ｂのシフト量を調整することによって、液体の希望する噴出量を容易に実現することができる。
【００９０】
（５）駆動手段は、カム４のカム面４ａに接触して揺動され、ノズル１０に連結されたレバー１１と、レバー１１をカム面４ａ，４ｂに押し付ける方向にばね付勢するばね１３とを含むので、簡素な構成によって、カム４の回転運動によるカム面４ａ，４ｂのシフト量をポンプＰに伝達することができ、これによって希望する液量の液体を適切に飛翔させることができる液滴噴出装置を、小型化および簡素化して安価に実現することができる。
【００９１】
（６）ピストン２０と、ピストン２０が収容されるシリンダ２２と、液体が通るパイプ２１と、シリンダ２２内への液体の吸引時には開放され、シリンダ２２からの吐出時には閉鎖される第１の弁１８と、シリンダ２２内への液体の吸引時に閉鎖される第２の弁１９とによって、ポンプＰが構成されるので、ピストン２０が吸引する方向に動作して第１の弁１８が開き液体が吸引され、液体がノズル１０のノズル孔３１から噴出されるときは、第１の弁１８が閉鎖されかつ第２の弁１９が開放されて、パイプ２１の中を液体が通り、ノズル１０から液滴が噴出される。このような第１の弁１８および第２の弁１９は、構成が簡素な逆止弁によって実現することができ、これによって液滴噴出装置の構成を簡素化して、容易に製造することができる。
【００９２】
（７）ポンプＰには、カム４が１回転したときのノズル１０からの液滴の噴出量が０．０００５ｍｌ以上の噴出量であり、着弾させる対象物の面積よりも狭い着弾の面積となる液体の噴出で、液滴が着弾面から液が落下しない噴出量となるように、第１カム面４ａおよび第２カム面４ｂのシフト量によるピストン２０の移動距離Ｌの調整または該パイプ２１の内径よりも小さい内径の調整孔φ２がパイプ２１の側面に設けられているので、液滴の噴出量を高精度で行うことができる。
【００９３】
（８）ポンプＰの第１の弁１８までの液体を吸引するために必要な吸引容積Ｖ１よりもカム４が１回転したときのポンプＰによる液体の吸引容積Ｖ２が大きく、ノズル孔３１の内径φ１よりもパイプ２１の調整孔３２の内径φ２が大きいので、噴出する液量の液体を円滑かつ確実に吸引して、ポンプＰ内に収容することができる。またシリンダ２２のピストン２０の動作に影響の無い上部には、調整孔３２から漏れ出た液体を排出するための排出孔３３が設けられ、排出孔３３の内径φ３は、調整孔３２の内径φ２以上であり、シリンダ２２がポンプＰから漏れ出た液体を排水孔３３から排出するように構成されるので、液滴の噴出量を超える液体を円滑かつ確実に排出して、必要な液量を確保することができ、液滴の噴出量の安定化を図ることができる。
【００９４】
（９）液体は、液滴噴出装置に交換可能な容器または詰め替え可能な容器に封入されているので、液滴噴出装置内の液体を消費したときに、液体の補充を容易にかつ衛生的に行うことができ、利便性の高い液滴噴出装置を実現することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１  液滴噴出装置
２  歯車列
３  軸
４  カム
５  本体
６  本体カバー
７  周壁
８  ボール部
９  光学センサー
１０  ノズル
１０ａ  ノズルに設けてある軸部
１１  ピストンカムレバー
１１ａ  孔
１１ｂ  ピストンカムレバーの揺動支点軸
１２  ノズル接続ポンプパイプ
１３  引張ばね
１４  圧縮ばね（第１弁用）
１５  圧縮ばね（第２弁用）
１６  カム位置検知センサー
１７  ピストンカムレバー支持フレーム
１８  第１弁
１９  第２弁
２０  ピストン
２１  吸引パイプ
２２  シリンダ
３０  容器
３１  ノズル孔（φ１）
３２  ノズル接続ポンプパイプの側面の孔（φ２）
３３  シリンダの側面の孔（φ３）
３４  給液タンク
Ｃ  制御基板
Ｄ  乾電池
Ｍ  ＤＣモータ
Ｌ  ピストンの移動距離
Ｐ  ポンプ
Ｖ１  吸引容積
Ｖ２  吸引パイプ２１の底辺から第１弁１８までの吸引容積
【図１】
2018130680.tif 000008
【図２】
2018130680.tif 000009
【図３】
2018130680.tif 000010
【図４】
2018130680.tif 000011
【図５】
2018130680.tif 000012
【図６】
2018130680.tif 000013
【図７】
2018130680.tif 000014
【図８】
2018130680.tif 000015
【図９】
2018130680.tif 000016
【図１０】
2018130680.tif 000017
【図１１】
2018130680.tif 000018
【図１２】
2018130680.tif 000019
【図１３】
2018130680.tif 000020
【図１４】
2018130680.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月1日(2017.5.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定める設置面上に設置された状態で、液体を液滴化して噴出する小型の液体噴出装置であって、
予め定める方向に液滴を噴出するノズルと、
前記ノズルから噴出された液滴の飛翔経路上で手指または液滴を着弾させる対象物を検知し、該手指または液滴を着弾させる対象物を検知すると、その検知信号を出力する検知手段と、
液体を吸引する吸引部と、前記吸引部から吸引した液体を吐出する、前記ノズルに接続された吐出部とを有するポンプと、
カムを有し、前記カムの回転運動によって、前記ポンプに液体を吸引させかつ吸引した液体を圧縮して吐出させる駆動手段と、
前記検知信号に応答して、前記駆動手段を動作させる制御手段と、を含み、
前記制御手段は、前記検知信号に応答して前記駆動手段を動作させて前記カムを回転させ、該カムの回転運動によって前記ポンプを動作させて、前記ノズルから所定量の液体を液滴化して噴射させ、
前記ポンプは、ピストンと、前記ピストンが収容されるシリンダと、液体が通るパイプと、前記シリンダ内への液体の吸引時には開放され、前記シリンダからの吐出時には閉鎖される第１の弁と、前記シリンダ内への液体の吸引時に閉鎖される第２の弁と、を備え、
前記第１の弁が閉じた状態から前記ピストンが吸引する方向に動作して前記第１の弁が開き液体が吸引され、液体がノズルの孔から噴出されるときは、前記第１の弁が閉鎖されかつ前記第２の弁が開放されて、前記パイプの中を液体が通り、前記ノズルから液滴が噴出されることを特徴とする液滴噴出装置。
【請求項２】
前記検知手段は、手指または液滴を着弾させる対象物を、前記ノズルからの距離が前記飛翔経路上で５ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲で検知可能であり、
前記ポンプは、前記カムが１回転することによって、前記ノズルから０．０００５ｍｌ以上の噴出量であり、着弾させる対象物の面積よりも狭い着弾の面積となる液体の噴出で液滴が着弾面から落下しない液滴を、該ノズルからの飛翔距離が５ｍｍ以上飛翔させることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴出装置。
【請求項３】
前記検知手段は、光学式センサーまたは超音波センサーであることを特徴とする請求項２に記載の液滴噴出装置。
【請求項４】
前記カムは、最小半径の吸引開始位置から回転方向に半径を増加させて、前記吸引開始位置よりも回転方向に直前で最大半径となる吸引終了位置まで延びる第１カム面と、前記吸引終了位置から前記回転方向に半径を急激に減少させて、前記吸引開始位置まで延びる第２カム面とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の液滴噴出装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記カムのカム面に接触して揺動され、前記ノズルに連結されたレバーと、前記レバーを前記カム面に押し付ける方向にばね付勢するばねとを含み、
前記レバーが前記第１カム面に接した状態で前記カムが回転することによって、前記ポンプに液体を吸い上げる吸引力を生じさせ、前記レバーが前記第２カム面に接した状態で前記カムが回転することによって、前記ばねのばね力によって前記レバーが揺動して、前記ポンプから液体が吐出するように構成したことを特徴とする請求項４に記載の液滴噴出装置。
【請求項６】
前記ポンプには、前記カムが１回転したときの前記ノズルからの液滴の噴出量が０．０００５ｍｌ以上の噴出量であり、着弾させる対象物の面積よりも狭い着弾の面積となる液体の噴出で液滴が着弾面から液が落下しない噴出量となるように、該第１カム面および第２カム面のシフト量によるピストンのストローク量の調整または該パイプの内径よりも小さい内径の調整孔がパイプの側面に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の液滴噴出装置。
【請求項７】
前記ポンプの第１の弁までの液体を吸引するために必要な体積Ｖ１よりも前記カムが１回転したときの前記ポンプによる液体の吸引容積Ｖ２が大きく、
前記ノズル孔の内径φ１よりも前記パイプの調整孔の内径φ２が大きく、
前記シリンダにはピストンの動作に影響の無い上部に、前記調整孔から漏れ出た液体を排出するための排出孔が設けられ、
前記シリンダの排出孔の内径φ３は、前記パイプの調整孔の内径φ２以上であり、前記パイプの調整孔から漏れ出た液体を前記排出孔から排出するように構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の液滴噴出装置。
【請求項８】
前記液体は、前記液滴噴出装置に交換可能な容器または詰め替え可能な容器に封入されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の液滴噴出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明は、予め定める設置面上に設置された状態で、液体を液滴化して噴出する小型の液体噴出装置であって、
予め定める方向に液滴を噴出するノズルと、
前記ノズルから噴出された液滴の飛翔経路上で手指または液滴を着弾させる対象物を検知し、該手指または液滴を着弾させる対象物を検知すると、その検知信号を出力する検知手段と、
液体を吸引する吸引部と、前記吸引部から吸引した液体を吐出する、前記ノズルに接続された吐出部とを有するポンプと、
カムを有し、前記カムの回転運動によって、前記ポンプに液体を吸引させかつ吸引した液体を圧縮して吐出させる駆動手段と、
前記検知信号に応答して、前記駆動手段を動作させる制御手段と、を含み、
前記制御手段は、前記検知信号に応答して前記駆動手段を動作させて前記カムを回転させ、該カムの回転運動によって前記ポンプを動作させて、前記ノズルから所定量の液体を液滴化して噴射させ、
前記ポンプは、ピストンと、前記ピストンが収容されるシリンダと、液体が通るパイプと、前記シリンダ内への液体の吸引時には開放され、前記シリンダからの吐出時には閉鎖される第１の弁と、前記シリンダ内への液体の吸引時に閉鎖される第２の弁と、を備え、
前記第１の弁が閉じた状態から前記ピストンが吸引する方向に動作して前記第１の弁が開き液体が吸引され、液体がノズルの孔から噴出されるときは、前記第１の弁が閉鎖されかつ前記第２の弁が開放されて、前記パイプの中を液体が通り、前記ノズルから液滴が噴出されることを特徴とする液滴噴出装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明によれば、机上または卓上などの予め定める設置面上に液滴噴出装置が設置され、手指または液滴を着弾させる対象物を液滴の飛翔経路に近付けると、その手指または液滴を着弾させる対象物を検知手段が検知して検知信号を出力する。制御手段は、検知手段から出力された検知信号を受信すると、その検知信号に応答して駆動手段を動作させる。駆動手段が動作すると、カムが回転され、このカムの回転運動によってポンプが動作して、液体を吸引し、吸引した液体を圧縮して吐出部からノズルに供給される。ノズルに供給された所定量の液体は、液滴化された状態で噴出され、飛翔経路上の手指または液滴を着弾させる対象物に付着して、手指または液滴を着弾させる対象物を適切な液量で湿潤させることができる。
また、ピストンと、ピストンが収容されるシリンダと、液体が通るパイプと、シリンダ内への液体の吸引時には開放され、シリンダからの吐出時には閉鎖される第１の弁と、シリンダ内への液体の吸引時に閉鎖される第２の弁とによって、ポンプが構成されるので、ピストンが吸引する方向に動作して第１の弁が開き液体が吸引され、液体がノズルの孔から噴出されるときは、第１の弁が閉鎖されかつ第２の弁が開放されて、パイプの中を液体が通り、ノズルから液滴が噴出される。このような第１の弁および第２の弁は、構成が簡素な逆止弁によって実現することができ、これによって液滴噴出装置の構成を簡素化して、容易に製造することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】削除
【補正の内容】