吐出器具及び吐出器具の充填材料の充填方法

本発明は、粘性を有する充填材料を容器内に、若しくはノズルの口径の小さな容器内に大きな圧力を加えることなく充填することができる吐出器具及び吐出器具の充填材料の充填方法に関する。

下記の特許文献1によると、歯科治療用充填材料の使い捨て容器が開示され、使い捨て容器は、一回の使用のために十分な量の歯科用充填材料を含有し、通常は1回の使用で廃棄される。このような容器は、シリンダ状の胴部が設けられ、胴部の先端にはノズルが形成され、胴部の内部にはピストンが収容されている。ピストンは、充填材料の充填前では胴部の先端側、すなわち、ノズル側に配置される。 使い捨て容器に充填材料を注入するときには、充填材料を取り入れたストック容器が用いられる。ストック容器には、使い捨て容器のノズルの差込口が設けられ、使い捨て容器は、ノズルが押し込み口にセットされる。使い捨て容器への注入時には、ストック容器に取り入れた充填材料が加圧され、ノズルから使い捨て容器の内部に充填材料が注入され、同時に容器内のピストンが充填材料に押し込まれるようにして後退する。ピストンが所定位置まで後退すると注入が停止され、使い捨て容器内に充填材料が充填される。 充填材料の注入初期時に、使い捨て容器の胴部の先端位置にピストンを配置するのは、容器内には空気が残留しないようにするためである。すなわち、胴部の後端側から充填材料を注入した場合、充填材料は、後端側開口から先端側の充填面に向かって垂れ流されるため、胴部を流れる途中や充填面への流入時に、どうしても空気を巻き込み易くなる。これに対して、使い捨て容器の胴部の先端位置にピストンを配置し、前記ノズルから容器内部に充填材料が注入され、充填面とピストンの前端面とを密着させて、充填量の増加と共にピストンを後退させていけば、充填された材料への空気の残留は大幅に低減できる。こうして、残余空気をなくし、ピストンが所定の後退位置で充填材料の注入を停止することで、正確な充填材料の注入が可能になる。

特開2001−346812号公報

粘性のある充填材料を例えば、直径が5mm程度の容器に充填させると、そのまま垂れ流すことによって充填させることは、その粘性のある故にある程度の圧力が必要となる。 使い捨て容器は、充填材料が注入されるノズルの径が細く、特許文献1の注入方法では、高粘性の充填材料を注入する際、例えば、歯科材料の充填材料であれば、約100〜300N程度の大きな圧力が加わる。また、充填材料がピストン4を後退させる負荷も加わり、液成分(モノマー)と固体成分(フィラー等の充填材)とに分離する現象や、硬化といった問題点が挙げられ、充填材料の品質を低下させる要因になる。

上述したように、充填材料の注入初期時に、使い捨て容器の胴部の先端位置にピストンを配置するのは、容器内には空気が残留しないようにするためである。 空気を抜くようにするのであれば、容器の内周面とピストンの外周面との間を緩く嵌合させればよいが、余りにも緩くすると充填材料も空気とともに抜けてしまうことがある。容器の内周面とピストンの外周面との間をきつく嵌合させると、空気が抜けなくなる。 一方、粘性の小さな充填材料については、充填材料の注入時にピストンと容器の内周面との間から空気抜きを行うようにすると、空気とともに充填材料が漏れてしまう。ピストンと容器の内周面との隙間をなくすと、注入時における圧力で、充填材料に空気が巻き込まれて気泡となり、そのまま気泡が内部に残留してしまうことがある。すなわち、低粘度であるがゆえに気泡を生じさせることなく、空気抜きのみを行うようにすることが難しく、いずれにしても比較的高価な歯科用充填材料が無駄になっていた。 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、充填材料に大きな圧力を加えることなく容器内に充填することができる吐出器具及び吐出器具の充填材料の充填方法を提供することを目的とする。

本発明の吐出器具は上記目的を達成するために、充填材料を収容する筒状部材内に形成されている充填室と、充填材料を外部に注出する注出ノズルを備えた注出部と、前記充填材料を前記充填室の先端側へ押圧して前記注出ノズルから充填材料を注出するピストンとを備えた吐出器具において、前記注出部を前記筒状部材とは別体にして形成するとともに、前記注出部を前記筒状部材の一端側開口に装着可能に形成し、かつ前記充填室に充填材料を供給するストック容器の押出口に、前記開口を前記充填材料の充填口として接続可能に形成し、 前記ピストンの外周面と筒状部材の内周面との間は、空気が流通できる程度の密閉性を有するよう形成し、 前記ピストンが前記一端側開口に配置され、前記充填口から押出される充填材料で前記ピストンを後方へ押圧させながら前記充填室に充填材料を充填させた後、前記注出部を前記筒状部材の前記開口に連結するようにした。 上記吐出器具は、前記充填室を形成した筒状部材を着脱可能に収容する本体を設け、かつ該本体と前記注出部とを一体成形によって形成し、前記充填室を前記本体内に収容させて、前記注出部を前記充填口に連結させることができる。 上記吐出器具は、前記ピストンの押圧時において、前記充填室の容積を弾性力で増大させるよう前記筒状部材を弾性部材で形成するとともに、前記本体と前記筒状部材との間に隙間を形成し、前記ピストンの押圧終了後に、前記充填室の容積を減少させることができる。 これらの吐出器具への充填材料の充填方法は、上記目的を達成するために、充填材料を充填したストック容器から吐出器具の充填室内に、前記ストック容器に形成された押出口を介して圧入される充填材料の充填方法において、前記ストック容器の押出口に前記充填室の一端側開口を接続し、該開口側にピストンをセットする押出口セット工程と、前記ストック容器に充填した充填材料を加圧する加圧工程と、該加圧工程によって前記押出口から押出される充填材料で前記ピストンを後方へ押圧させながら前記充填室に充填材料を充填させる充填工程と、前記充填室の充填材料の充填後に、充填材料の注出ノズルを備えた注出部を前記充填室の一端側開口に連結させる装着工程とを含むようにした。 また、前記吐出器具は前記筒状部材の内周面に溝を形成し、該溝は前記ピストンの後退位置にて、筒状部材の他端側から充填室内に至るまで形成させることができる。 上記吐出器具は、前記溝の充填室側の終端部に対応させて、前記筒状部材の内周面に段差を形成し、該段差から前記充填室の一端側開口に至るまでの部分は、前記ピストンが密嵌状態で挿入される内径の縮径部とし、他方、該段差から前記充填室の他端側開口に至るまでの部分は、前記ピストンが緩嵌状態で挿入される内径の拡径部とすることができる。 これらの吐出器具への充填材料の充填方法は、上記目的を達成するために、充填材料を充填したストック容器から吐出器具の充填室内に、前記ストック容器に形成された押出口を介して圧入される充填材料の充填方法において、前記ストック容器の押出口に前記充填室の一端側開口を接続し、ピストンをその後退位置にセットする押出口セット工程と、前記ストック容器に充填した充填材料を加圧する加圧工程と、該加圧工程によって、前記充填室の空気を、筒状部材の内周面に形成した溝から抜きながら、該充填室に充填材料を充填させる充填工程と、前記充填室の充填材料の充填後に、充填材料の注出ノズルを備えた注出部を前記充填室の一端側開口に連結させる装着工程とを含むようにした。 この吐出器具への充填材料の充填方法において、吐出器具が前記筒状部材の内周面に段差を形成したものである場合には、前記充填工程において、前記充填室の空気を、筒状部材の拡径部における筒状部材の内周面と前記ピストンの外周面との間隙からも抜きながら、該充填室に充填材料を充填するように行うことができる。

本発明の吐出器具は、注出部を充填室とは別体にして形成するとともに、前記注出部を前記充填室の一端側開口に装着可能に形成し、かつ該開口を前記充填材料の充填口として形成し、前記充填材料を前記充填口から前記充填室に注入させた後、前記注出部を前記充填室に連結するようにした。このように、充填室の開口から充填材料を注入するようにしたので、充填室に充填材料の注入中に、充填材料に大きな圧力が加わることが防止される。よって、充填材料が液成分と固体成分とに分離する現象や、硬化を防止することができる。特に、従来、注出部のノズル口の径が小さいものを使用しなければならないものについては、ノズル口から充填材料を充填させなくてもよいので、特に効果を発揮する。 また、ピストンの押圧時において、前記充填室の容積を弾性力で増大させるよう前記充填室を弾性部材で形成するとともに、本体と前記充填室との間に隙間を形成し、前記ピストンの押圧終了後に、前記充填室の容積を減少させるようにしたので、注出部のノズルに充填材料が付着するのを防止することができる。 また、筒状容器に溝や段差を形成することにより、充填材料の粘度に応じた吐出器具の形成が容易になる。特に粘度の小さな充填材料に対して充填室からの空気抜きの効果や、充填材料の漏れを防止する効果がある。また、充填材料の圧力がかからないので、気泡の混入を防止することができる。

本発明の第1の実施形態による吐出器具の断面図である。

図1のX−X線方向における断面図である。

図1の吐出器具の分解断面図である。

図1の吐出器具への充填材料の注入手順を示し、Aは筒状部材の一端をストック容器の押し出し口にセットした状態の断面図、Bはストック容器の充填材料を加圧して充填室に充填材料を注入しピストンが後退した状態の断面図、Cはさらに充填材料を充填しピストンがさらに後退した状態の断面図である。

Aは充填室に充填材料が充填された状態の断面図、Bは筒状部材を本体の内部に挿入している状態の断面図、Cは筒状部材を本体の内部に収容した状態の断面図である。

本発明の第2の実施形態による吐出器具であり、Aはストック容器から充填室に充填材料を注入した状態を示し、Bは充填室に注入部を装着する前の状態の断面図、Cは充填室に注入部を装着した状態の断面図である。

本発明の第3の実施形態による吐出器具の作用を示す図であり、Aは充填室に充填材料を充填させた状態の断面図、Bはピストンによって充填材料を押し出している状態の断面図、Cは充填材料の押し出しを停止させる直前の断面図、Dは充填材料の押し出しを停止させた直後の断面図である。

本発明の第4の実施形態による吐出器具であり、Aは吐出器具の充填材料の注入時における筒状部材とピストンの初期位置の断面図、Bは充填材料が途中まで注入されている状態の断面図、Cは充填材料の注出時における断面図である。

本発明の第1の実施形態による吐出器具及び吐出器具の充填材料の充填方法について図面を参照しながら説明する。なお、本明細書では、ノズルの先端がある側は先端(前)側とし、反対側を後端(後)側とする。 図1は、本発明に係わる歯科用に用いられる吐出器具の断面図、図2は図1のX−X線方向における断面図、図3は吐出器具の分解断面図である。 吐出器具1は、通常は1回の使用によって廃棄されるよう使用されるものであり、各々が合成樹脂で成形されている本体2、筒状部材3、ピストン4及びキャップ5から構成されている。本体2は、シリンダ形状の胴部6を設け、胴部6の先端側に注出部7、後端側に大径部8を一体成形によって形成している。胴部6は断面が円形であり、注出部7との境界部では、筒状部材3の肉厚にほぼ等しい幅を有する段部10が内周面の径方向内側に形成されている。胴部6の後端側の大径部8では、内周面から径方向外側に段差を形成したストッパ部11が形成されている。

注出部7は、段部10から先端側に向かって先細りのテーパ面15を形成し、該テーパ面15の先端側の側部には、ノズル12の口が注出部7の内部空間に連通するように形成されている。円筒形状のノズル12は先端から後端まで同径である。ノズル12は軸線が本体の軸線に対して斜め先端側へ約45度の傾きをもって形成されている。ノズル12の先端側には、キャップ5が被せられている。 筒状部材3は、本体2の内部に収容され、本体2の内周面が筒状部材3の外周面に密接するように収容されている。筒状部材3の後端には径方向外側に突出するフランジ部14が形成されている。フランジ部14の外形状は、本体2のストッパ部11の内面形状に対応するように形成されている。したがって、筒状部材3を本体2にセットした状態では、フランジ部14は、ストッパ部11によって、筒状部材3の先端側への移動が阻止される。筒状部材3の先端からフランジ部14までの長さと、本体2のストッパ部11から段部10までの長さは、ほぼ等しく形成されている。本体2に筒状部材3を収容するときには、接着剤などで固定することなく収容される。筒状部材3の先端側に開口9が設けられている。この開口9は、充填材料の充填口として使用される。

ピストン4は先端に円錐部16が設けられ、後端側に円柱部17が設けられている。円錐部16の形状は、本体2のテーパ面15の内周形状にほぼ等しく形成されている。円錐部16がテーパ面15に接すると、両者は一体的に重なり合うように形成する。円柱部17の外径は、筒状部材3の内径に同じ若しくはほぼ等しく形成されている。筒状部材3の弾性力などを考慮して決定すればよく、ピストン4は筒状部材3の内周面を摺動するよう形成する。詳しくは、ピストン4の外周面と筒状部材3の内周面との間は、圧力が加えられると多少の空気が流通できる程度の密閉性を有するように形成する。 筒状部材3の内周面とピストン4の円錐部16の面とによって形成される筒状部材3の内部空間が充填材料の充填室24となる。

吐出器具1の構成部材ではないが、吐出器具1に充填部材を注入するときに、ストック容器19が用いられる。図4を参照にしてストック容器19は、充填材料が充填されている容器であり、一側面に充填材料の押出口20が形成されている。押出口20には、筒状部材3の一端側を気密にセットすることができる固定部材22が設けられている。ストック容器19には、充填材料を加圧して押出口20から充填材料を注出させる加圧手段(図示せず)が設けられている。 吐出器具1の筒状部材3の内部に充填材料が注入されると、ピストン4は筒状部材3内の充填室24を後方側に移動する。吐出器具1をストック容器19にセットした状態では、ピストン4の最後方許容移動位置を検出する位置センサー23が配設されている。

位置センサー23は、ピストン4の後端に接触し、所定位置まで後退することによって、ピストン4の最後方許容移動位置を検出する。位置センサー23がピストン4の最後方許容移動位置を検出すると、図示しない制御部によってストック容器19から充填室24への充填材料の注入が停止される。 なお、吐出器具1の大きさ、形状は用途などによって種々異なるが、歯科用吐出器具の内径は2〜6mmであるのが好ましい。一例として、本実施形態では、筒状部材3の内径が4.1mm、軸方向長さが23mm、ノズル12の内径が1.95mmであり、筒状部材3の径方向断面積に比較してノズル12の径方向断面積が充分に小さい。

次に、本実施形態における吐出器具への充填材料の充填手順について説明する。 図4のAに示すように、吐出器具1は本体2などに対して分解された状態であって、初めに筒状部材3の先端側内周に、ピストン4をセットする。この際、ピストン4の円錐部16を開口9側に向けて配置する。次いで、筒状部材3の先端開口9をストック容器19の押出口20にセットする。すなわち、固定部材22に開口9を組み付ける。筒状部材3がストック容器19に固定されると、ストック容器19の充填材料が図示しない加圧手段によって加圧される。 ここで、歯科用に用いられる粘性を有する充填材料については、歯科用セメント、歯冠修復材料、歯科充填修復用コンポジットレジン等がある。 図4のBに示すように、ストック容器19の充填材料の加圧によって、押出口20から筒状部材3の開口9へ充填材料が注入される。筒状部材3の内径は前記ピストン4が緩嵌状態で挿入される大きさであり、そのため筒状部材3の内周面とピストン4の外周面とは、適度な負荷で空気が抜けるような気密性に形成されるので、空気が抜けると充填室24に充填材料が空隙なく注入される。なお、充填材料はその粘性のために抜けにくい。

図4のCに示すように、充填材料の充填室24への注入により、ピストン4が充填材料の押圧力で後退移動する。筒状部材3の開口9の内径(充填室24の内径)はノズル12の内径に比べて大きく形成する。開口9の内径を大きくすることによって、押出口20から充填室24に充填材料をストック容器19の図示しない加圧手段によって加圧しながら注入しても、充填室24にて、充填材料に大きな圧力が加わることが防止される。こうして、充填材料が液成分と固体成分とに分離する現象や、硬化といった問題点が解消される。したがって、本願発明は、ノズル12の内径が開口9の内径より、小さくなれば小さくなるほどより効果が生じる。また、充填材料がより粘性が大きくなるほど、充填材料の押出し時に加圧力が大きくなるので、より効果が生じる。

図5のAに示すように、充填材料が充填室24に注入されて、ピストン4が後方移動し、位置センサー23に当接し、位置センサー23の検知部が所定量後退する。検知部の後退により、位置センサー23に電気的に接続されている図示しない制御部が、ピストン4が最後方許容移動位置に到達したと判断し、充填材料の注入が停止され、充填室24には所定量の充填材量が充填される。図4のAの状態から、図4のBの状態に示すように、ピストン4の先端側にある空気抜きをし、また位置センサー23によって、充填材料の充填量を監視しているので、正確な量が充填室24に供給される。

図5のBに示すように、充填室24に所定量の充填材量が充填された後は、筒状部材3をストック容器19から取り外し、本体2の内部に筒状部材3を差し込んで収容する。筒状部材3の後端部にはフランジ部14が形成されている。図5のCに示すように、フランジ部14が本体2のストッパ部11に移動が規制されることによって、筒状部材3は本体2に位置決めされて且つ収容される。 この際、充填室24やノズル12の内部に、空気が残留すると変性するような充填材料であるならば、ピストン4を押圧して残余空気を充填材量で押し出してからキャップ5をノズル12に被せればよい。

なお、吐出器具1の使用時には、ガンのようなアプリケータなどと呼ばれる押出機にセットされて、アプリケータの引き金を引くことによって、吐出器具1のピストン4がアプリケータの押出機構によって押され、充填材量が吐出される。 本実施形態では、このように、充填材量を小さな加圧力によって充填室24に注入することができるので、充填材量の品質を低下させることなく充填室24に充填させることができる。

次に、本発明の第2の実施形態による吐出器具及び吐出器具の充填材料の充填方法について図6を参照にして説明する。 図6のBに示すように、吐出器具31は、各々が合成樹脂で成形されている筒状部材32、ピストン33及び注出部34から構成されている。 上記第1の実施形態では、本体2を設け、筒状部材3を本体2に収容するようにしていたが、本実施形態では本体2を省略するようにしている。また、上記実施形態では本体2に注出部7を一体的に形成したが、本実施形態では、筒状部材32に直接注出部34を接合するようにしたことが上記実施形態とは異なる。

図6のBに示すように、円筒状の筒状部材32の一端開口35の内周面には、円環溝36が形成されている。この円環溝36に対応させて、ノズル38を形成している注出部34の開口縁には、円環突出部37が形成され、円環溝36に円環突出部37を嵌合させて、筒状部材32と注出部34とが気密にかつ一体的に形成される。これらの接合には、充填材量の材質にもよるが、溶着(熱、超音波等)、接着剤又はネジによって接合すればよい。 筒状部材32の内部には、ピストン33が配設される。筒状部材32の内周面とピストン33の円錐部40の面とによって形成される筒状部材32の内部空間が充填材料の充填室39となる。 ストック容器19と位置センサー23については、固定部材22の形状が多少異なるが、上記第1の実施形態と同じ符号を付し、その説明は省略する。

本実施形態における吐出器具31への充填材料の充填手順については、図6のAに示すように、筒状部材32の一端(先端側)開口35をストック容器19に固定すればよい。それ以外の充填手順は上記第1の実施形態(図4のA〜C、図5のA)と同じである。 吐出器具31の充填室39への充填材料の注入が終了したら、図6のCに示すように、筒状部材32の開口35部に形成した円環溝36に注出部34の円環突出部37を嵌合させて、吐出器具31を完成させる。 このように、筒状部材32に直接注出部34を連結させてもよく、このような構造を採用しても、上記実施形態と同様に充填室39にて、充填材料に大きな圧力が加わることが防止される。加えて、部品点数の軽減させる効果もある。こうして、充填材料が液成分と固体成分とに分離する現象や、硬化といった問題点が解消される。さらには、充填室39に正確な充填材料を充填することができる。

次に、本発明の第3の実施形態による吐出器具及び吐出器具の充填材料の充填方法について図7を参照にして説明する。 図7のAを参照にして、吐出器具41は、各々が合成樹脂で成形されている本体42、筒状部材43及びピストン44を備えている。本実施形態では、上記第1の実施形態に対して、本体42の内周面と筒状部材43の内周面との間に隙間46が形成されていること、筒状部材43の材質が、一定内圧以上において弾性を有する材料で形成されることが、上記第1の実施形態と本質的に異なっている。

すなわち、本体42には、注出部45が一体成形によって形成され、充填室49を形成する筒状部材43が本体42及び注出部45に対して別体に形成されている。筒状部材43の先端と、本体42と注出部45との境界部には、本体42の内周面から径方向内側へ延びる段部47が形成されている。筒状部材43が本体42に収容された状態では、筒状部材43の先端側開口48が段部47に当接するように形成されている。 上述したように、本体42の内周と筒状部材43の外周面との間には隙間が形成されている。筒状部材43は弾性を有する材質で形成され、これに対し、本体42が弾性が比較的小さな合成樹脂材料で形成されている。

本実施形態における吐出器具41への充填材料の充填手順については、上記第1の実施形態(図4のA〜C、図5のA)と同じであり、ストック容器19を用い、筒状部材43の開口48から、充填材料を注入させる。 吐出器具41の充填室49への充填材料の注入が終了したら、図7のAに示すように、充填材料が充填された筒状部材43を本体42に収容する。 このような構造を採用しても、上記第1の実施形態と同様に、充填室49にて充填材料に大きな圧力が加わることが防止される。こうして、充填材料が液成分と固体成分とに分離する現象や、硬化といった問題点が解消される。さらには、充填室49に正確な分量だけ充填材料を充填することができる。

本実施形態における吐出器具41では、上記第1の実施形態における効果に加えて、さらに、次の効果がある。 図7のAに示すように、注出部45に存在する空気抜きをするときは、図7のBに示すように、ピストン44を前進させて、充填室49の充填材料を押出すようにする。充填材料がノズル50から吐出されたら図7のCに示すように、ピストン44の押出しを停止する。すると、図7のCに示すノズル50の先端部まで充填材料が充填される。これは、空気抜きの場合に限らず、吐出器具41を複数回に分けて使用する場合、例えば2度目に使用するような場合にも、ノズル50の先端部まで、充填材料が充填されている。 しかしながら、充填材料がノズル50の口の外に残され、ノズル50の先端部に付着したりして、付着した充填材料が意図しない箇所に垂れてしまったりする。充填室49に空気が含まれているような場合は、粘性の小さな材料であれば、温度変化によって充填材料がノズル50から噴き出すことがある。特に、冷蔵室などで保存状態にあった吐出器具41が冷蔵室外に取り出された場合に、温度変化等による空気の膨張で充填材料がノズル50から噴き出すようなことがあり、望ましいことではない。

本実施形態では、筒状部材43が内圧を負荷されたときに、弾性を有する図7のBに示すように、筒状部材43の周壁が充填材料の内圧を受けて外周側へ一旦膨らんだ状態で、充填材料を吐出する。そして、図7のCに示すように、所望の箇所に充填材料が吐出され、ピストンの押し込みが停止される。すると、図7のDに示すように、充填材料の内圧に抗して筒状部材43の周壁がもとの状態に復帰する。ここで、筒状部材43が図7のCに示す状態から図7のDに示す状態に復帰するときに、筒状部材43の容積が膨張した状態から減少する。これに伴って、ノズル50の口部に存在していた充填材料がノズル50内に引き戻される(図7のD参照)。したがって、充填材料がノズル50の口の外に残されていても引き戻されて、ノズル50の先端部に付着することが防止できる。更には、充填室49に空気が含まれていても、温度変化により充填材料が噴き出すことが防止できる。特に、本実施形態の吐出器具41では、本体42と筒状部材43との間の隙間に存在する空気が断熱効果を発揮するという利点もある。 筒状部材の材質及び隙間の大きさについては、特に触れなかったが、筒状部材43が充填材料の内圧に応じて膨張するような弾性を有し、充填材料が効果的に充填室49側に戻るように調整すればよい。筒状部材43の膨張時において、本体42の壁部をストッパとして一定以上の筒状部材43の膨張を阻止するようにしてもよい。

次に、本発明の第4の実施形態による吐出器具及び吐出器具の充填材料の充填方法について図8を参照にして説明する。なお、本実施形態の筒状部材は第1の実施形態の筒状部材3とは形状が違うが、説明の便宜から同じ符号を付して説明する。 本実施形態の吐出器具1は、本体2(図1参照)、筒状部材3、ピストン4、及びキャップ5(図1参照)から構成されている。なお、本体2とキャップ5は、図1に示す上記第1の実施形態と同じものが使用されているので、図1も併せて参照する。 充填材料を収容する断面が円形の筒状部材3内部には、筒状部材3の内周面を摺動するピストン4とを備え、ピストン4よりも前側位置は充填室24を形成する。充填室24(筒状部材3)の一端には、充填材料の受入口となる開口9を設けている。

筒状部材3の内周面には、筒状部材の後側(他端側)から前側(一端側)に延びる直線形状の1本の溝61を形成している。溝61は、断面が三角形状であり、幅(三角形の底辺)は筒状部材3の内周の長さに対して0.3%〜3%が好ましく、本実施形態では0.8%である。溝61の深さ(三角形の高さ)は、筒状部材3の周壁の厚みに対して10〜40%が好ましく、本実施形態では18%である。溝61の断面積は、筒状部材3の内空断面積(溝61の断面積は含まない)に対して0.01%以上あるのが好ましく、0.02%以上あるのが特に好ましく、本実施形態では0.04%である。なお、溝61は、筒状部材3の内周面に対して所定の間隔を空けて複数本設けても良い。

溝61の長さは、ピストン4が後退位置にあるとき、ピストン4の円柱部17の外周面が筒状部材3の内周面に接している部分を越えて充填室24側まで延びていることが必要である。すなわち、ピストン4が後退位置にあるとき、充填室24と筒状部材3の他端側とが溝61によって連通されている。 充填室24側における溝61の終端部にほぼ対応させて、筒状部材3の内周面には半径方向内側に突出する段差62を形成している。これによって、段差62よりも筒状部材3の後端側に至るまでは僅かではあるが内径が大きく、前記ピストンが緩嵌状態で挿入される拡径部63を形成している。段差62よりも開口9側は、筒状部材3の内径が後端側よりも縮径し、前記ピストンが密嵌状態で挿入される縮径部64を形成した。

溝61の終端部は、段差62よりも筒状部材3の前端側へ2mm程度まで突出するように形成しても良い。本実施形態では1mmだけ突出するように形成している。また、段差62を境にして、前端側の縮径部64の内径aは、ピストン4の円柱部17の外径に対して1〜6%小さくして、該ピストン4が縮径部64に密嵌状態で挿入されるようにするのが好ましい。本実施形態では2%小さくしてあり、具体的には、4.1mmである。後端側の拡径部63の内径Aは、ピストン4の円柱部17の外径に対して同じか、0以上〜2%大きくして、該ピストン4が拡径部63に緩嵌状態で挿入されるようにするのが好ましい。本実施形態では内径Aと、円柱部17の外径は、同じ大きさであり、具体的には4.2mmである。よって、本実施形態における段差62の幅は0.05mmである。 筒状部材は、本体2(図1)の内部に収容され、本体2の内周面が筒状部材3の外周面に密接するように収容されている。 上記第1の実施形態と同様に、ピストン4は先端に円錐部16が設けられ、後端側に円柱部17が設けられている。ピストン4は筒状部材3の内周面を摺動するよう形成する。

次に、本実施形態における吐出器具への充填材料の充填手順について説明する。 本実施形態では、特に、充填材料について粘性の小さな材料を充填室24に充填するときに用いられる。上記第1の実施形態の筒状部材と同じものを粘性の小さな充填材料に用いると、充填材料の充填時や、充填材料の吐出時に筒状部材3とピストン4との間から、充填材料が漏れたり、充填材料中に気泡か混入したりするからである。なお、本実施形態における充填材料の粘度は10〜2000ポイズであり、より好適には50〜1000ポイズである。

充填材料の注入時においては、図8のAに示すように、筒状部材3内において、ピストン4を後退位置に配置する。すなわちピストン4を充填材料が適量充填される位置若しくは適量位置よりもやや前側に配置する。この配置箇所は、筒状部材3の拡径部63に位置する。前記したように筒状部材3の内径は、縮径部64ではピストン4の円柱部17の外径よりも小さくなっているため、この筒状部材3の拡径部63に配置したピストン4は、筒状部材3を垂直に立てて充填材料の注入を行なうような場合においても、段差62よりも先端側(縮径部64側)に、その外周壁が進入することはない。 次いで、ストック容器19(図4参照)からの充填材料の加圧によって、筒状部材3の開口9へ充填材料が注入される。図8のBに示すように、充填材料が充填室24に注入されると、充填室24では溝62が空気抜き通路となり、充填室24から空気が抜ける。ピストン4は、筒状部材3の拡径部63に位置しているため、筒状部材の内周面と前記ピストンの外周面との間隙からも、充填室24内の空気が抜ける。空気が抜けると、ストック容器19からの加圧は、充填材料にも大きな圧力が負荷しないので、空気を巻き込むことなく気泡の発生が防止できる。 なお、ピストン4の位置を上記第1の実施形態のように、当初から前端位置に配置すると、ピストン4の外径が縮径部64の内径よりも大きく残留空気も残るので、ピストン4が後退しにくく円滑に操作できなくなる。また、充填材料に空気圧が負荷して気泡が発生してしまう。充填室24に適量の充填材料が充填されると、位置センサー23(図4)が検知して注入が終了する。

吐出器具1の注出時には、ピストン4が前進して充填室24に内圧がかかるが、溝61の断面積の大きさが小さいので、空気と異なり多少なりとも粘性がある充填材料は溝61から抜けることが抑制される。ピストン4が後退位置にあり、僅かな距離を前進するだけで、ピストン4の円柱部17が縮径部64に至る。このようにして、円柱部17が溝61を閉塞し、さらに縮径部64の内径よりも円柱部17の外径が大きいので、ピストン4の外周面と筒状部材3の内周面が密着して充填材料の漏れが効果的に防止される。充填室24は、空気抜きがされているので、充填材料の大きな圧力が負荷しても気泡が発生することはない。 また、ピストン4が前進するときに、段差62にあたるが、ピストン4の先端形状が円錐形であるので、円滑に前進することができる。なお、充填材料の注入時にはピストンを縮径部に挿入すると、充填材料の注入圧に加えて充填材料に大きな負荷がかかり好ましくないが、注出時のピストンが前進するときには充填材料に注入時ほどの負荷がかからず、ピストンも縮径部64を円滑に前進することができる。また、この前進時の適度な負荷により、充填材料が粘性の高い場合においても、その注出量の微妙なコントロールが実現でき好ましい。 段部61の形状については、前方側が縮径する円錐(テーパ)面であってもよい。特にピストン4の形状を円柱形にするようなときには、効果的に引っ掛かりを防止することができる。

ここで、別の態様として、段差62を形成することなく溝61のみを形成した筒状部材3を用いて、充填材料を開口9から注入させたところ、空気抜きを行うことができた。また、吐出器具1の注出時にピストン4を押圧すると、溝61及びピストン4の円柱部17と筒状部材3との間から充填部材の僅かな漏れが確認された。 また、溝61を形成することなく、拡径部63の内径と同じ大きさで形成した筒状部材を用いて、充填材料を開口9から注入させたところ、ピストン4の後退位置にて、充填室24に残留空気が極僅かに確認された。

これらの態様では、低粘度のものは上記のような結果となったが、粘度が中間に属すものであれば、例えば、溝61のみを形成した筒状部材3でも溝61の大きさを適宜変更すれば、空気のみを溝61から逃がし、充填部材のみ漏れないようにすることは可能である。また、段差62を形成した筒状部材3でも内周面の内径の大きさを調整すれば、空気のみをピストン4の円柱部17と筒状部材3の内周面から逃がし、充填材料は逃がさないようにすることは可能である。 しかしながら、溝61と段差62を形成することによって、空気のみを充填室24から逃がし、充填材料の漏れを防止する効果がより顕著に発揮され、その調整が容易になる。

以上、本発明を実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の変形あるいは変更が可能である。 例えば、上記第3の実施形態では、本体42と筒状部材43との間に隙間を形成し、筒状部材43に弾性を与えて、ノズル50の内部側に充填材料を戻すようにしていたが、上記第2の実施形態においても、筒状部材32を弾性材料で形成し、ピストン33による充填材料の押圧時に、筒状部材32を外周方向に膨張させるようにしてもよい。ただし、本体によるストッパ効果や隙間を形成することによる断熱効果を発揮させることはできない。 また、本発明の第4の実施形態における、筒状部材3に形成した溝61と段差62について、第1の実施形態を用いて説明したが、第2の実施形態にも適用が可能であり、第3の実施形態でも適用が可能である。ただし、第3の実施形態では、弾性力が大きいので溝や段差の条件は異なる。 さらに、溝61の断面形状は三角形としたが、形状については四角形や半円形など適宜変更が可能である。

1,31,41 吐出器具 2,42 本体 3,43 筒状部材 4,33,44 ピストン 7,34,45 注出部 9 開口(充填口) 12,38,50 ノズル 19 ストック容器 20 押出口 22 固定部材 23 位置センサー 24,39,49 充填室 46 隙間 61 溝 62 段差 63 拡径部 64 縮径部