(57)【要約】【課題】部品点数を増やすことなく、内容物の押し出しを抑制することなく、パイプの抜け止めを図ることができるカートリッジ及びその設計方法を提供する【解決手段】ピストン４の最大押し出し荷重をＷとし、パイプ３６が貫通孔３８に圧入されて、パイプ３６の外周面と貫通孔３８の内周面とが接触している長さをＬとし、パイプ３６の貫通孔３８に圧入される長さＬの範囲におけるパイプ３６の平均外径寸法をＲとし、貫通孔のＬの長さ範囲における貫通孔３６の平均内径寸法をＮとし、貫通孔３８にパイプ３６を圧入したときの把持力を１−Ｎ／Ｒと定めたときに、Ｌ×Ｒ×π×（１−Ｎ／Ｒ）×３．３≧Ｗと０．０１＜（１−Ｎ／Ｒ）＜０．１の二式が成立するように、パイプ３６の平均外径寸法Ｒ、貫通孔３８の平均内径寸法Ｎと、長さＬを定める。【選択図】  図７
2017018506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に開口部を備えた筒状部と、前記筒状部の他端に設けられて金属製のパイプをノズルとして備えたノズル部とを備えて一体成形された樹脂製のカートリッジ本体と、
前記カートリッジ本体の前記筒状部に収納された内容物を前記パイプから押し出すために前記筒状部内に配置された樹脂製のピストンとを備え、
前記ノズル部には、前記パイプが圧入される貫通孔が形成されているカートリッジであって、
前記パイプの前記筒状部側の端部が前記筒状部内の空間には突き出ておらず且つ前記端面全体が前記空間と対向しており、
前記ピストンの最大押し出し荷重をＷ（ｋｇ・ｆ）とし、
前記パイプが前記貫通孔に圧入されて、前記パイプの外周面と前記貫通孔の内周面とが接触している長さをＬ（ｍｍ）とし、
前記パイプの前記貫通孔に圧入される前記長さＬの範囲における前記パイプの平均外径寸法をＲ（ｍｍ）とし、
前記貫通孔の前記Ｌの長さ範囲における前記貫通孔の平均内径寸法をＮ（ｍｍ）とし、
前記貫通孔に前記パイプを圧入したときの把持力を１−Ｎ／Ｒと定めたときに、
Ｌ×Ｒ×π×（１−Ｎ／Ｒ）×３．３≧Ｗ
０．０１＜（１−Ｎ／Ｒ）＜０．１
上記二式が成立するように、前記パイプの前記平均外径寸法、前記貫通孔の前記平均内径寸法Ｎと、前記長さＬが定められていることを特徴とするカートリッジ。
【請求項２】
前記パイプの前記端部全体の表面は、角部が存在しないように湾曲している請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記貫通孔の入口部分には、該入口部分の開口端面に向かうに従って径寸法が大きくなる環状のテーパ面が形成されており、
前記テーパ面は、前記貫通孔に前記パイプが圧入されている状態において、前記パイプの外周面とは接触しないように形成されている請求項２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記テーパ面と連続して前記貫通孔の長手方向に延びる前記貫通孔径寸法は徐々に小さくなった後、一定になるように前記貫通孔の形状が定められている請求項３に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記樹脂が、ポリプロピレンである請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項６】
一端に開口部を備えた筒状部と、前記筒状部の他端に設けられて金属製のパイプをノズルとして備えたノズル部とを備えて一体成形された樹脂製のカートリッジ本体と、
前記カートリッジ本体の前記筒状部に収納された内容物を前記パイプから押し出すために前記筒状部内に配置された樹脂製のピストンとを備え、
前記ノズル部には、前記パイプが圧入される貫通孔が形成されているカートリッジの設計方法であって、
前記パイプの前記筒状部側の端部が前記筒状部内の空間には突き出ておらず且つ前記端面全体が前記空間と対向していることを前提として、
前記ピストンの最大押し出し荷重をＷ（ｋｇ・ｆ）とし、
前記パイプが前記貫通孔に圧入されて、前記パイプの外周面と前記貫通孔の内周面とが接触している長さをＬ（ｍｍ）とし、
前記パイプの前記貫通孔に圧入される前記長さＬの範囲における前記パイプの平均外径寸法をＲ（ｍｍ）とし、
前記貫通孔の前記Ｌの長さ範囲における前記貫通孔の平均内径寸法をＮ（ｍｍ）とし、
前記貫通孔に前記パイプを圧入したときの把持力を１−Ｎ／Ｒと定めたときに、
Ｌ×Ｒ×π×（１−Ｎ／Ｒ）×３．３≧Ｗ
０．０１＜（１−Ｎ／Ｒ）＜０．１
上記二式が成立するように、前記パイプの前記平均外径寸法Ｒ、前記貫通孔の前記平均内径寸法Ｎと、前記長さＬを定めることを特徴とするカートリッジの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプをノズルとして備えたカートリッジ及びその設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特表２００２−５３６０９０号公報（特許文献１）の図１及び図６には、一端に開口部を備えた筒状部と、筒状部の他端に設けられて金属製のパイプ２０をノズルとして備えたノズル本体部とを備えて一体成形された樹脂製のカートリッジ本体１２と、カートリッジ本体１２の筒状部に収納された内容物２４をノズル２０から押し出すために筒状部内に配置された樹脂製のピストン２２とを備え、ノズル本体部には、パイプ２０が圧入される貫通孔が形成された従来のカートリッジの一例が示されている。このカートリッジでは、ノズル本体部内に貫通孔に圧入されたパイプ２０の端部１８が当たるストッパ部が設けられている。この構造により、パイプ２０の押し込み過ぎが規制されている。
【０００３】
特開平１１−２２１２３４号公報（特許文献２）の図１乃至図６には、一端に開口部を備えた筒状部１０と、筒状部１０の他端に設けられて金属製のパイプ１８をノズルとして備えたノズル本体部３８とを備えて一体成形された樹脂製のカートリッジ本体１０と、カートリッジ本体１０の筒状部に収納された内容物をノズル１８から押し出すために筒状部内に配置された樹脂製のピストン１４とを備えている。ノズル本体部３８には、パイプ１８の抜け止めを図るために、ノズル本体部３８に径方向外側から力を加えるキャップ１６が嵌合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５３６０９０号公報  図１及び図６
【特許文献２】特開平１１−２２１２３４号公報  図１乃至図６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示された従来のカートリッジでは、パイプの押し込み過ぎは防止できるものの、ストッパの存在が、内容物を押し出す際の障害物となり、内容物の押し出しを抑制してしまう問題がある。また従来は、内容物がパイプから押し出される際の力で、パイプがノズル本体部から抜け出てしまうおそれがある。また特許文献２に示された従来のカートリッジでは、キャップを設けることにより、パイプの抜け止めが図られているが、構造が複雑になるだけでなく、部品点数が増えるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、部品点数を増やすことなく、また内容物の押し出しを抑制することなく、パイプの抜け止めを図ることができるカートリッジ及びその設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明が対象とするカートリッジは、一端に開口部を備えた筒状部と、筒状部の他端に設けられて金属製のパイプをノズルとして備えたノズル部とを備えて一体成形された樹脂製のカートリッジ本体と、カートリッジ本体の筒状部に収納された内容物をパイプから押し出すために筒状部内に配置された樹脂製のピストンとを備えている。ノズル部には、パイプが圧入される貫通孔が形成されている。パイプの筒状部側の端部は筒状部内の空間には突き出ておらず且つ端面全体が空間と対向している。すなわち本発明のカートリッジでは、従来のようにパイプと当たるストッパがないため、内容物の押し出しが抑制されることがない。そして本発明では、ピストンの最大押し出し荷重（内容物を押し出す時の最大荷重）［適正引き抜き強度Ｗ（ｋｇ・ｆ）×１０］をＷ（ｋｇ・ｆ）とし、パイプが貫通孔に圧入されて、パイプの外周面と貫通孔の内周面とが接触している長さをＬ（ｍｍ）とし、パイプの貫通孔に圧入される長さＬの範囲におけるパイプの平均外径寸法をＲ（ｍｍ）とし、貫通孔のＬの長さ範囲における貫通孔の平均内径寸法をＮ（ｍｍ）とし、貫通孔にパイプを圧入したときの把持力を１−Ｎ／Ｒと定めたときに、
Ｌ×Ｒ×π×（１−Ｎ／Ｒ）×３．３≧Ｗ
０．０１＜（１−Ｎ／Ｒ）＜０．１
上記二式が成立するように、パイプの平均外径寸法Ｒ、貫通孔の平均内径寸法Ｎと、長さＬが定められている。
【０００８】
上記条件は、発明者の実験により見出されたもので、上記上限が満たされたカートリッジでは、パイプの筒状部側の端部が筒状部内の空間には突き出ておらず且つ端面全体が空間と対向している場合であっても、内容物を押し出す際の力でパイプが貫通孔から抜けることがない。
【０００９】
パイプの端部全体の表面は、角部が存在しないように湾曲しているのが好ましい。このようにすると、パイプを貫通孔に挿入する際に、パイプによって貫通孔の内壁が削られ、削り屑が内容物に混在して押し出されることを防止できる。
【００１０】
貫通孔の入口部分には、該入口部分の開口端面に向かうに従って径寸法が大きくなる環状のテーパ面が形成されているのが好ましい。そしてテーパ面は、貫通孔にパイプが圧入されている状態において、パイプの外周面とは接触しないように形成されているのが好ましい。このようなテーパ面があれば、貫通孔へのパイプの挿入が容易になる。
【００１１】
またテーパ面と連続して貫通孔の長手方向に延びる貫通孔径寸法は徐々に小さくなった後、一定になるように貫通孔の形状が定められているのが好ましい。このようにすると、途中まではパイプを簡単に挿入でき、その後パイプを圧入することになる。そのため圧入作業に要する仕事量を低減できる。
【００１２】
樹脂が、ポリプロピレンであれば、安価にカートリッジを製造することができる。
【００１３】
本発明の設計方法では、上記条件を満たすようにカートリッジを設計すればよく、カートリッジの大きさが変わる場合でも、簡単に設計ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）乃至（Ｆ）は、アプリケータにカートリッジを装着した状態の正面図、底面図、平面図、左側面図、右側面図及び斜視図である。
【図２】（Ａ）乃至（Ｄ）は、筒状シリンジの底面図、右側面図、左側面図及び斜視図である。
【図３】（Ａ）乃至（Ｄ）は、プランジャの正面図、左側面図、右側面図及び斜視図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、アプリケータにカートリッジを装着した状態でプランジャを引いたときと、プランジャを押し込んだときの縦断面図である。
【図５】（Ａ）はアプリケータにカートリッジを装着した状態でプランジャを引いたときの要部の拡大断面図であり、（Ｂ）は分散突出部の形状を説明するために用いる拡大図であり、（Ｃ）は図５（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】アプリケータにカートリッジを装着した状態でプランジャを押し込んだときの要部の拡大縦断面図である。
【図７】（Ａ）はカートリッジの正面図であり、（Ｂ）はカートリッジの縦断面図である。
【図８】カートリッジのノズル部の拡大縦断面図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）はカートリッジの縦断面図及び横断面図であり、（Ｃ）はピストンを含む要部の断面図である。
【図１０】（Ａ）乃至（Ｃ）は、アプリケータにカートリッジを装着する際の動きを説明するために用いる図である。
【図１１】実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るカートリッジの実施の形態を詳細に説明する。以下の説明ではカートリッジから、ペースト状歯科材料を吐出させるために使用する歯科用のアプリケータについて説明しながら、併せてカートリッジの実施の形態の一例を詳細に説明する。図１（Ａ）乃至（Ｆ）は、アプリケータ１にカートリッジ３を装着した状態の正面図、底面図、平面図、左側面図、右側面図及び斜視図である。アプリケータ１は、筒状シリンジ５とプランジャ７とから構成される。図１においては、プランジャ７が後述する待機位置にある。
【００１６】
＜アプリケータ＞
アプリケータ１は筒状シリンジ５とプランジャ７とを備えている。図１及び図２に示すように、筒状シリンジ５は、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂によって一体に成形されており、カートリッジ３が嵌合されるカートリッジ嵌合部５２を一端５０に有している。また図１及び図３に示すように、プランジャ７は、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂によって一体に成形されており、一端７１に筒状シリンジ５の他端５３から挿入されてカートリッジ嵌合部５２に嵌合されたカートリッジ３内のピストン４を押す押圧部７２を備え、他端７３に筒状シリンジ５の他端５３から延びて作業者の指により押圧操作される被操作部７４を備えている。筒状シリンジ５とプランジャ７とが、樹脂により一体成形されているため、アプリケータ１の価格を従来よりも大幅に下げることができる。
【００１７】
本実施の形態では、プランジャ７の被操作部７４近傍に、筒状シリンジ５の他端５３と当接するストッパ部７６が設けられている。このようにストッパ部７６を設けると、作業者がプランジャ７を押し込み過ぎて、樹脂製のプランジャ７または筒状シリンジ５が破損することを防止できる。またプランジャ７は、ストッパ部７６に隣接する部分７７の外周面部分が、筒状シリンジ５の内周面と近接する構造を有している。このような構造にすると、プランジャ７の押し込みの際に、プランジャ７を安定して筒状シリンジ５に沿って移動させることが可能になる。その結果、プランジャ７を押し込む際に、プランジャ７が揺れ動くことがないので、アプリケータ１の操作性が向上する。またプランジャ７が筒状シリンジ５から抜けにくくなる利点が得られる。
【００１８】
＜抵抗構造＞
図４乃至図６に示す通り、筒状シリンジ５の内周面及びプランジャ７の押圧部７２の外周面との間に、押圧部７２が所定の位置Ｐ［図５（Ａ）］を越えてカートリッジ嵌合部５２側に移動する際に押圧部７２がカートリッジ嵌合部５２側に移動することに対する抵抗となり、押圧部７２が所定の位置Ｐを越えてカートリッジ嵌合部５２側から筒状シリンジ５の他端側に移動することに対する抵抗となる抵抗構造（５４，７５）が設けられている。この抵抗構造（５４，７５）は、プランジャ７にプランジャ７の長手方向に向かう所定の力以上の力が加えられると抵抗に勝って押圧部７２が所定の位置Ｐを越えることを許容するように構成されている。
【００１９】
図５（Ａ）及び図６に拡大して示すように、抵抗構造（５４，７５）は、筒状シリンジ５の内周面に一体に設けられた径方向内側に突出する１以上の外側突出部５４と、プランジャ７の押圧部７２の外周面に一体に形成されて径方向外側に突出する１以上の内側突出部７５とから構成されている。筒状シリンジ５を形成する樹脂材料及び１以上の外側突出部５４の形状と、プランジャ７を形成する樹脂材料及び１つの内側突出部７５の形状は、所定の力以上の力がプランジャ７に加えられると内側突出部７５が１以上の外側突出部５４を乗り越えることができるように１以上の内側突出部７５及び１以上の外側突出部５４が変形する樹脂材料及び形状が採用されている。この樹脂材料としては、ポリプロピレンが好ましい。このようにすれば筒状シリンジ５とプランジャ７とを成形する際に、抵抗構造（５４，７５）の構成に必要な内側突出部７５と外側突出部５４とを筒状シリンジ５及びプランジャ７とそれぞれ一緒に形成することができる。
【００２０】
図３、図５（Ａ）及び図６に示されるように、プランジャ７に設ける１以上の内側突出部７５は、プランジャ７の外周面筒状シリンジの内周面に沿って連続して延びる１つの環状突出部７５´からなり、環状突出部７５´の断面形状は中心に向かうに従って高さが連続して徐々に高くなる山形形状を有している。１以上の外側突出部５４は、周方向に所定の角度間隔を開けて設けられた４つの分散突出部５４´から構成される。分散突出部５４´の断面形状は中心に向かうに従って高さが連続して徐々に高くなる外形を有している。複数の分散突出部５４´間の所定の角度間隔は任意であるが、６０°、９０°または１２０°であるのが好ましい。この角度にすると、筒状シリンジ５とプランジャ７とを樹脂で成形しても、成形精度と強度の両方の確立が容易である。
【００２１】
図５（Ｂ）及び（Ｃ）に拡大して示すように、分散突出部５４´の外形は、頂部に平坦部５４´Ａを有し、しかも平坦部５４´Ａよりもカートリッジ嵌合部５２側に形成される裾野５４´Ｃの長さのほうが、平坦部５４´Ａよりも筒状シリンジ５の他端５３側に形成される裾野５４´Ｂの長さよりも長くなる形状を有している。分散突出部５４´が平坦部５４´Ａを備えていると、環状突出部７５´と４つの分散突出部５４´の一方が他方を乗り越えるときに、分散突出部５４´の頂部の摩耗の程度がより均一になり、環状突出部７５´と４つの分散突出部５４´の一方が他方を乗り越えるまたはその逆の動作がある程度の回数繰り返されたとしても、早期に分散突出部５４´の頂部が摩滅することがない。その結果、筒状シリンジ５とプランジャ７とを樹脂で成形しても、アプリケータ１の複数回の使用が可能になる。また分散突出部５４´の外形を平坦部５４´Ａを備えた形状にすると、分散突出部の加工精度を高めることができる。
【００２２】
上記実施の形態の抵抗構造とは逆に、１以上の外側突出部５４を、筒状シリンジ５の内周面に沿って連続して延びる１つの環状突出部から構成し、環状突出部の断面形状が中心に向かうに従って高さが連続して徐々に高くなる山形形状としてもよい。この場合１以上の内側突出部７５は、周方向に所定の角度間隔を開けて設けられた複数の分散突出部から構成し、複数の分散突出部の外形は、それぞれ中心に向かうに従って高さが連続して徐々に高くなる形状を有していればよい。
【００２３】
本実施の形態のように、抵抗構造（５４，７５）を１つの環状突出部７５´と複数の分散突出部５４´とから構成すると、環状突出部７５´と複数の分散突出部５４´の一方が他方を乗り越えるときに所定の力以上の力をプランジャ７の長手方向に加えたときに、両者の変形が容易になる。これに対して、環状突出部７５´と複数の分散突出部５４´の一方が他方を乗り越えた後は、所定の力をプランジャ７の長手方向に加えない限り、プランジャ７が筒状シリンジ５内で回転したとしても、環状突出部７５´と複数の分散突出部５４´の一方が他方を逆方向に乗り越えることはない。したがって簡単な構造で、プランジャ７の脱落を防止できる。
【００２４】
本実施の形態のように、抵抗構造（５４，７５）を１つの環状突出部７５´と複数の分散突出部５４´とから構成すると、環状突出部７５´と複数の分散突出部５４´の一方が他方を乗り越えるときに所定の力以上の力をプランジャ７の長手方向に加えたときに、両者の変形が容易になる。これに対して、環状突出部７５´と複数の分散突出部５４´の一方が他方を乗り越えた後は、所定の力をプランジャ７の長手方向に加えない限り、プランジャ７が筒状シリンジ５内で回転したとしても、環状突出部７５´と複数の分散突出部５４´の一方が他方を逆方向に乗り越えることはない。したがって簡単な構造で、プランジャ７の脱落を防止できる。
【００２５】
抵抗構造（５４，７５）の位置Ｐは任意であるが、筒状シリンジ５のカートリッジ嵌合部５２の近くに抵抗構造が設けられているのが好ましい。この位置Ｐであれば、作業者がプランジャ７を下に向ける姿勢でアプリケータ１を持ったときに、筒状シリンジ５からプランジャ７が下方に移動する長さを小さくすることができ、アプリケータ１の操作性が向上する。実用的には、プランジャ７の１以上の内側突出部７５が、１以上の外側突出部５４と接触している状態において、カートリッジがカートリッジ嵌合部５２に嵌合可能であり且つカートリッジ３がカートリッジ嵌合部５２から取り外し可能になるように、抵抗構造（５４，７５）の位置を定めるのが好ましい。このようにするとプランジャ７を外すこと無く、カートリッジ３の脱着を行うことが可能になる。
【００２６】
＜カートリッジ＞
図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、カートリッジ３は、一端３１に開口部３２とフランジ部３９を備えた筒状部３３と、筒状部３３の他端３４に設けられたノズル部３５と、筒状部３３に収納された内容物をノズル部３５から押し出すために筒状部３３内に配置されたピストン４とを備えている。ノズル部３５は、筒状部３３の他端３４に設けられて金属製のパイプ３６をノズルとして備えている。筒状部３３とノズル部３５とは、ポリプロピレン等の樹脂により一体成形されている。カートリッジ３では、従来のようにパイプ３６と当たるストッパがないため、内容物の押し出しが制限されることはない。パイプ３６の端部３６Ａ全体の表面は、角部が存在しないように湾曲しているのが好ましい。このようにすると。パイプ３６を貫通孔３８に挿入する際に、パイプ３６によって貫通孔３８の内壁が削られて、削り屑が内容物に混在して押し出されることを防止できる。図８に示すように、貫通孔３８の入口部分には、該入口部分の開口端面に向かうに従って径寸法が大きくなる環状のテーパ面３８Ａが形成されている。このテーパ面３８Ａは、貫通孔にパイプが圧入されている状態において、パイプの外周面とは接触しないように形成されている。このようなテーパ面３８Ａがあれば、貫通孔３８へのパイプ３６の挿入が容易になる。
【００２７】
またテーパ面３８Ａと連続して貫通孔３８の長手方向に延びる貫通孔径寸法は徐々に小さくなった後、一定になるように貫通孔３８の形状が定められている。このようにすると、途中まではパイプ３６を簡単に挿入することができ、その後はパイプ３６を圧入することになる。そのため圧入作業に要する仕事量を低減できる。
【００２８】
ピストン４は、ポリプロピレン等の樹脂材料により一体に成形されている。図９（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、ピストン４は円環状周壁面４１と、厚み方向の両側に位置する一対の円形端面４２，４２との間に、円環状周壁面４１から一対の円形端面４２、４２に向かうに従って径寸法が小さくなる一対のピストン側テーパ面またはピストン側湾曲面４３が形成されている。ピストン４の径寸法は厚み寸法よりも僅かに大きいことが好ましい。なお図９（Ａ）及び（Ｂ）においては、ピストン４の一方の端部はカートリッジ本体３７の筒状部３３の内壁面の形状に合うように変形している。
【００２９】
そして図９（Ｃ）に示す通り、カートリッジ本体３７の筒状部３３の一端の開口部３２には、筒状部３３の他端側に向かうに従って径寸法が小さくなる本体側テーパ面または本体側湾曲面３２Ａが形成されている。本体側テーパ面３２Ａの内角または本体側湾曲面３２Ａの曲率半径が、ピストン４に設けられた一対のピストン側テーパ面４３の内角またはピストン側湾曲面４３の曲率半径よりも大きい。このようにすると、筒状部３３の開口部からのピストン４の挿入がさらに容易になる。
【００３０】
＜カートリッジ嵌合部の構造＞
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、カートリッジ３が嵌合されるカートリッジ嵌合部５２は、筒状シリンジ５の筒状本体５１が延びる延伸方向に開口する端面開口部５２Ａと、端面開口部５２Ａと連続して径方向に開口し且つ延伸方向に延びる連続開口部５２Ｂと、連続開口部５２Ｂ及び筒状本体５１の内部通路５５と連通する凹部５２Ｃを有している。凹部５２Ｃはカートリッジ３のフランジ部３９が嵌合されるフランジ嵌合凹部５２Ｃ1と該フランジ嵌合凹部５２Ｃ1と連通して筒状部３３の一部が嵌合される筒状部嵌合凹部５２Ｃ2とを有している。カートリッジ嵌合部５２の筒状部嵌合凹部５２Ｃ2を囲む壁部５２Ｄは、筒状部３３の一部が連続開口部５２Ｂから挿入される際に筒状部３３の一部とスナップ係合するように撓む構造を有している。具体的には、筒状部嵌合凹部５２Ｃ2を囲む壁部５２Ｄの内壁面の断面形状の輪郭は、連続開口部５２Ｂにつながる円弧形状を呈しており、円弧形状は１８０度より大きい円周角を有している。このような構造であれば、スナップ係合に必要な筒状部３３を挟み込む力を十分に確保することができる。ここで「スナップ係合」とは、筒状部嵌合凹部５２Ｃ2を囲む壁部５２Ｄが押し広げられて変形し、その変形した状態から元に戻ろうとする力を利用して、筒状部嵌合凹部５２Ｃ2を囲む壁部５２Ｄで筒状部３３を挟み込むことにより得られる係合状態を言う。そしてフランジ嵌合凹部５２Ｃ1は、フランジ部３９が嵌合される第１の部分５２Ｃ11と該第１の部分５２Ｃ11にフランジ部３９が嵌合された状態でフランジ部３９と筒状本体５１との間に残る第２の部分５２Ｃ12とからなる。本実施の形態においては、第２の部分５２Ｃ12が筒状本体５１に向かうに従って径方向寸法が徐々に小さくなる形状を有している。「径方向寸法が徐々に小さくなる形状」とは、フランジ嵌合凹部５２Ｃ1の第２の部分５２Ｃ12を囲む壁部の内壁面の形状が、筒状本体５１側に頂点が位置するものと仮定できる円錐面の一部を構成するようになっているものと言い換えることもできる。
【００３１】
フランジ嵌合凹部５２Ｃ1と筒状部嵌合凹部５２Ｃ2との間には、フランジ部３９と係合する段部５２Ｅが形成されている。この段部５２Ｅは、フランジ部３９の筒状部３３側の端面と全面的に接触する構造を有している。このような構造を採用すると、プランジャ７でピストン４を押すときに、フランジ部３９が段部５２Ｅに押し付けられた状態となり、カートリッジ３がカートリッジ嵌合部５２から飛び出ることを阻止することができる。
【００３２】
カートリッジ３を装着する際には、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、スナップ係合を実現するために、カートリッジ３のフランジ部３９をフランジ嵌合凹部５２Ｃ1の第１の部分５２Ｃ11に挿入しながら筒状部３３を連続開口部５２Ｂから筒状部嵌合凹部５２Ｃ2に押し入れることになる。そしてカートリッジ３を外す際には、フランジ部３９を支点として筒状部３３を持ち上げながら筒状部３３の先端側から連続開口部５２Ｂを通して筒状部３３を筒状部嵌合凹部５２Ｃ2から抜き出し、その後フランジ部３９をフランジ嵌合凹部５２Ｃ1から抜き出す。この動作をする際に、フランジ嵌合凹部５２Ｃ1の第２の部分５２Ｃ12が筒状本体５１に向かうに従って径方向寸法が徐々に小さくなる形状を有しているので、フランジ部３９は第２の部分５２Ｃ12を囲む壁部の内壁面上を滑りながら傾くことができる。その結果、フランジ部３９を支点としたカートリッジ３の取り外しを容易に行うことができる。このようなカートリッジ嵌合部５２の構造であれば、一体成形の筒状シリンジ５に簡単に形成することができる。その結果、樹脂製のアプリケータを簡単且つ安価に提供することができる。
【００３３】
＜カートリッジの設計＞
本実施の形態では、ピストン４の最大押し出し荷重（内容物を押し出す時の最大荷重）を［適正引き抜き強度Ｗ（ｋｇ・ｆ）×１０］とし、パイプ３６が貫通孔３８に圧入されて、パイプ３６の外周面と貫通孔３８の内周面とが接触している長さをＬ（ｍｍ）とし、パイプ３６の貫通孔３８に圧入される長さＬの範囲におけるパイプ３６の平均外径寸法をＲ（ｍｍ）とし、貫通孔のＬの長さ範囲における貫通孔３８の平均内径寸法をＮ（ｍｍ）とし、貫通孔３８にパイプ３６を圧入したときの把持力を１−Ｎ／Ｒと定めたときに、
Ｌ×Ｒ×π×（１−Ｎ／Ｒ）×３．３≧Ｗ
０．０１＜（１−Ｎ／Ｒ）＜０．１
の二式が成立するように、パイプ３６の平均外径寸法Ｒ、貫通孔３８の平均内径寸法Ｎと、長さＬを定める。Ｌ×Ｒ×πは、パイプ３６と貫通孔３８との接触面積である。そして係数３．３は、図１１に示した実験結果から定めたものである。
【００３４】
なおペースト状歯科材料を充填物（内容物）とし、ポリプロピレンによってカートリッジを成形した場合には、３ｍｍ≦Ｌ≦１０ｍｍ、０．６ｍｍ≦Ｒ≦０．９ｍｍの範囲に入るように、Ｎ，Ｒ及びＬを定めればよい。Ｗについては、次のように考える。すなわち特公平６−４０８８６号公報等に示されるようなガンタイプのアプリケータで押し出す場合に、その最大押出し荷重が２０ｋｇ・ｆであるとすれば、最大押出し荷重の１／１０になると考えられている適正引き抜き強度は２ｋｇ・ｆとなる。そのため適正引き抜き強度Ｗが２ｋｇ・ｆ以上になれば、パイプは抜けないことになるので、Ｗは２ｋｇ・ｆ以上となる。また本例のアプリケータ１で押し出す場合には、その最大押出し荷重が５ｋｇ・ｆであるとすれば、最大押出し荷重の１／１０になると考えられている適正引き抜き強度Ｗは０．５ｋｇ・ｆとなる。そのため適正引き抜き強度が０．５ｋｇ・ｆ以上になれば、パイプは抜けないことになるので、Ｗは０．５ｋｇ・ｆ以上となる。したがってアプリケータの最大押出し荷重によってＷの値は決まることになる。
【００３５】
引き抜き強度は、実際に金型を作製して、パイプを装着し、パイプを引き抜かなければ分からない。そこで、上記の関係を満たすことで引き抜き強度が予想できる。即ち、上記の関係を満たす設計をすることでパイプが抜けない条件を定めることができる。
【００３６】
図１１に示した実験結果においては、梃子の原理を利用したガンタイプのアプリケータと本実施の形態の指で押す押し出しタイプのアプリケータを使用してパイプが抜けるか否かを確認した。実験結果の「ペースト押出し試験」の結果「◎」はパイプが抜けずに保持されたことを示し、「×」はパイプが抜けたことを示している。この実験結果から、上記二式が満たされたカートリッジ３では、パイプ３６の筒状部３３側の端部３６Ａが筒状部３３内の空間Ｓには突き出ておらず且つ端面３６Ｂ全体が空間Ｓと対向している場合であっても、内容物を押し出す際の力でパイプ３６が貫通孔３８から抜けることがないことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によれば、部品点数を増やすことなく、内容物の押し出しを抑制することなく、パイプの抜け止めを図ることができるカートリッジ及びその設計方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１          アプリケータ
３          カートリッジ
４          ピストン
５          筒状シリンジ
７          プランジャ
３１        一端
３２        開口部
３２Ａ      本体側テーパ面または本体側湾曲面
３３        筒状部
３４        他端
３５        ノズル部
３６        パイプ
３６Ａ      端部
３６Ｂ      端面
３７        カートリッジ本体
３８        貫通孔
３８Ａ      テーパ面
３９        フランジ部
４１        円環状周壁面
４２        円形端面
４３        ピストン側湾曲面
５０        一端
５１        筒状本体
５２        カートリッジ嵌合部
５２Ａ      端面開口部
５２Ｂ      連続開口部
５２Ｃ      凹部
５２Ｃ1     フランジ嵌合凹部
５２Ｃ2     筒状部嵌合凹部
５２Ｄ      壁部
５２Ｅ      段部
５３        他端
５４        外側突出部
５４´      分散突出部
５４´Ａ    平坦部
５４´Ｂ    裾野
５４´Ｃ    裾野
５５        内部通路
７１        一端
７２        押圧部
７４        被操作部
７５        内側突出部
７６        ストッパ部
７７        ストッパ部に隣接する部分
Ｐ          位置
Ｓ          空間
Ｌ          貫通孔の長さ
Ｒ          パイプの平均外径寸法
Ｎ          貫通孔の平均内径寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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