JP2001507625A

JP2001507625A - エラストマー系ドーム形チップを備えた扇形スプレーノズル

Info

Publication number: JP2001507625A
Application number: JP53091598A
Authority: JP
Inventors: ディミトリス、イオアニス、コリアス; スティーブン、ゲイリー、ブッシュ; ロバート、エドワード、ストーリー
Original assignee: ザ、プロクター、エンド、ギャンブル、カンパニー
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 2001-06-12
Also published as: AU5715998A; BR9714263A; CA2276516C; CN1244142A; US5890655A; CN1096304C; WO1998030334A1; CA2276516A1; EP0961660A1

Abstract

(57)【要約】部分的であれ全体であれ詰まり続けるようなことのない、固体粒子を懸濁した流動体を小出しするためのノズルを提供する。このノズル（４０）は、エラストマー系材料からつくられ、ドーム形チップ（４８）を含んでいる。このドーム形チップ（４８）は細長いオリフィスを提供するスリット（４２）を有し、このオリフィスによって扇型スプレーパターンが生じ、その際、固体粒子がこのノズルを詰まり続けるようなことなく通過できるようになっている。このスリットは通常、静止期には閉じた状態に維持され、予備圧縮およびシャットオフ機能を提供する。一体型ノズルやノズル差し込み部といったように、ノズルのいくつかの態様がある。さらに、ノズルは手動式のポンプ装置に取り付けられて、スプレー送り出しシステムとして使用される。

Description

【発明の詳細な説明】エラストマー系ドーム形チップを備えた扇形スプレーノズル技術分野本発明は、流動体を扇形スプレーパターンで小出しするためのノズルに関する。特にスプレーしにくい（固体物質を含むような）流動体を噴霧化するノズルに関する。背景技術多くの流動体送り出しシステムが、流動体をスプレー形式で供給することを目的としている。このような送り出しシステムは、被処理表面に比較的均一な流動体コーティングを最も効率良く行うことができるものの一つである。消費製品を噴霧化されたスプレー式で利用すると、その製品の使用量が減る、製品の適用にあたって取り散らかすことが少なくなる、そして汚れる機会が減るといったような具体的な利点が得られる。手動式で持ち運び可能なポンプスプレー式送り出しシステムは、被処理表面に噴霧化されたスプレーを向けながら片方の手だけで保持することができるので、各家庭で消費者が使用するのに便利であり好まれる。したがって、ヘヤースプレー、化粧品、植物油などのような広い範囲の製品を、噴霧化されたスプレー式で送り出しできるノズル付きのこのようなスプレー式送り出しシステムは、顕著な商品価値を有するのである。ポンプスプレー式送り出しシステムにおける一般的な問題点は、固体粒子が個々にあるいは塊となって、ノズルの細い通路に詰まってしまうことがあるということである。したがって、その詰まったもの自体を洗浄できるノズルを有することが望ましい。そのようなノズルとしては、別個に洗浄メカニズムを備えているものでもよいが、このようなメカニズムは使用者があらためて何かしなければならなかったり、他の部品をつけなければならなかったりする。理想的には、詰まりはじめたところでノズルが自己洗浄作用を始めるようにつくられていることが望ましい。多くのポンプスプレー式送り出しシステムにかかわる別の問題点は、作動サイクルの始まりと終わりとの間における流動体製品のスプレーのスタートアップとシャットオフにある。ほとんどのノズルにおいて、流動体の液圧や流量が増えていくと製品を分散しにくくなる傾向があり、少なくなっていくと濃度が高く動きの遅い流れとして製品を出す傾向がある。そうすると、使用者にとって不便であるばかりでなく、取り散らかったり製品の浪費が増える。この問題点を解決するひとつの方法としては、通常は閉じた状態を維持し、開くための流動体の液圧が最小ですむようなノズルを用いることである。このような予備圧縮機能によれば、製品が早まってノズルから流れることが避けられるばかりでなく、容器の内側と外側との圧力差によって逆向きに送り出されることも防げる。すなわち、このようなノズルは輸送シールとして機能していることになる。しかし残念なことに、通常閉じているノズルはポンプのプライミングも妨害することがある。したがって、シャットオフとプライミングとの間のバランスのとれたノズルが、性能向上とともに信頼性を高めるものとして、極めて有用となる。工業用の液体送り出しノズルのなかには、前述の問題点のいくつかを解決するために、変形可能な出口を用いて他の部品やメカニズムを加えることなく自己洗浄目的を達しようとするものがある。たとえばMeyerによる米国特許第３，２１４，１０２号は、噴霧化されたスプレーではなく濃度の高い液体の流れを出す変形可能ノズルを開示している。また、他に工業ノズルで噴霧化されたスプレーを出すのものがあるが、ほとんどは剛性のノズルを用いている。さらにたとえばBa lluによる米国特許第５，３２３，９６３号で開示されているノズルは、弾性変形可能で通常は開いている排出開口部を有し、その出口領域の仕組みは可動性の剛性保持カラーによって調整されている。しかしこのようなノズルだと、剛性保持カラーによって構造調整されているため、十分な自己洗浄がされていない。これら以外に工業用にコークス化防止物質のスプレーに使用するノズルが、US SRの発明者証第SU１７２９６０２A１号に開示されている。このスプレーは、たとえば、内側表面と外側表面が球状でスロット型の出口オリフィスを有した弾性材料でできたノズルを有する。球状内側表面と外側表面は同心球面であり、ノズルの球状内側表面の直径の、その壁の厚さの二乗に対する比率が３．０から３．７となっている。このタイプのスプレーの問題点のひとつは、噴霧化されたスプレーではなく液流を出すということにある。またたとえば、Webbによる米国特許第３，２８６，９３１号およびBaumgartenらによる米国特許第５，０７４，４７１号は、通常は閉じている自己洗浄オリフィスを開示しているが、これらも噴霧化されたスプレーではなく濃度の高い液流を出す。残念なことに、これまで述べたいずれのポンプスプレー式のパッケージでも、製品の流れをすばやくシャットアウトし、噴霧化されたスプレーパターンをきちんと定め、また手動式のポンプをプライミングさせるための設備を有するものはなかった。消費製品用のいくつかの送り出しシステムとしては他にも、中央にスリットが切り込まれた単純な柔軟ダイアフラムを用いるものがある。このような噴霧器の一例がLewieckiによる米国特許第３，４２８，２２３号に開示されているが、これは、エアゾール質の製品使用に限定されている。この噴霧器について、粘度の高い植物油で手動式ポンプを使ってテストを行った。この方法のテストによれば、Lewieckiの噴霧器は、静止期には詰まったり閉塞したりすることはなかったが、結果的に生じたスプレーパターンの噴霧化は不完全で、結局、流動体製品の被処理面への分布が不完全であった。したがって、固体物質が含まれた流動体を扇形の噴霧化されたスプレーパターンに分散させることができて、しかもシャットオフとプライミングとのバランスがとれている、ポンプスプレー式送り出しシステムのノズルは、これまでこの技術分野では開示されたことがなく、もしあれば非常に有用となるはずである。発明の概要本発明の一態様では、内部に固体粒子を懸濁させている流動体を小出しするときに用いられる、手で持ち運びのできるスプレー式送り出しシステムのノズルが提供される。小出しされる流動体が固体粒子を含む植物油をベースにした料理油であると好ましい。このスプレーノズルは、入口側部と出口側部とを備えたハウジングを含む。このハウジングは、入口側部を通る少なくとも１つの導管と、出口側部に少なくとも１つのドーム形チップとを有する。ドーム形チップの外側表面と内側表面は同心球面になっており、ドーム形チップの外側表面と内側表面との間の厚さがおよそ０．００５インチからおよそ０．０４インチであると好ましい。内側表面の内径はおよそ０．０２インチからおよそ０．１インチである。導管は、ドーム形チップの内側表面のところで終端となっている。ドーム形チップはチップをその内側表面から外側表面を通って延びるスリットを有し、その結果、導管とスリットとの間で流動体が連通する。このスリットは通常閉じた状態で維持されており、スプレーノズルはおよそ１，０００psiからおよそ２５，０００psiの曲げ弾性率を有するエラストマー系材料でできている。ドーム形チップは球台形、あるいは内側表面と外側表面が半球状となっていてもよい。このスプレーノズルは、ドーム形チップ内の中央に位置するスリットを有する。あるいはスリットはドーム形チップに対してオフセットした位置に配置されていてもよい。スプレーノズルは単一の一体型部品として成形されて、そのエラストマー系材料が熱可塑性コポリエステルであると好ましい。また通気用の通路が設けられていてもよい。この通気用通路は外側大気から導管まで延びて、流動体の漏れを最小量に抑えながら、排出通路を通気させる。あるいはこのスプレーノズルは、エラストマー系の差し込み部と剛性の端部キャップとを含んだものでもよい。この剛性の端部キャップは、中空で端部が開口していてもよい。この差し込み部は導管とドーム形チップとを有し、そしてこの差し込み部は、スリットが開口端部の１つと配置整合されるようにしている。この差し込み部は剛性の端部キャップ内に位置して、その結果、スリットが開口端部のひとつと配置整合される。差し込み部は、ドーム形チップを有する最上表面と、この最上表面と反対側の底表面とを有し、最上表面と底表面のうち少なくとも１つは凹面形になっていてもよい。本発明の別の態様において、流動体を小出しするためのスプレー式送り出しシステムが提供される。このスプレー式送り出しシステムは、手動式のポンプ装置に取り付けられたスプレーノズルを含む。この手動式のポンプ装置は、入口通路と、ポンプ室と、先端側端部を有する排出通路とを含む。これらの間ではすべて流動体が連通している。スプレーノズルの導管と排出通路の端部とを流動体が連通し、その結果、ポンプ装置の作動にあたって流動体が入口通路を通ってポンプ室内に次いで排出通路を通って押圧され液圧を生成している。この液圧が導管内でおよそ１２０psiからおよそ１７０psiであると好ましい。この液圧によって、ドーム形チップのスリットが弾性的に開いて、細長い開口部を形成し、それを通って流動体が扇形の噴霧化されたスプレーとして小出しされる。この流動体を保存する容器が設けられていてもよい。手動式のポンプ装置が容器に取り付けられていて、その結果、入口通路と容器内の流動体とが連通している。あるいは、スプレー式送り出しシステムが、エラストマー系の差し込み部と剛性の端部キャップを含むスプレーノズルを有していてもよい。この剛性の端部キャップは中空で第１および第２の開口端部を有する。この差し込み部は導管とドーム形チップとを含み、この差し込み部は剛性の端部キャップ内に位置して、その結果スリットが第１開口端部と配置整合される。この端部キャップは、手動式のポンプ装置の排出通路に第２開口端部によって取り付けられている。図面の簡単な説明この明細書は、本発明を特定的に指摘し明確に請求する請求範囲で終わるが、以下の説明により請求の範囲と添附図面とを組み合わせて本発明がよりよく理解されるであろう。この図面における同様の参照符号は同じ構成要素を示すものであり、さらにこの図面では、第１図は、本発明によるスプレー式送り出しシステムの、容器を仮想線で示した斜視図であり、第２図は、本発明による、第１図に示されたスプレー式送り出しシステムの部分断面図であり、第３図は、第１図のスプレーノズルの拡大斜視図であり、第４図は、第３図のスプレーノズルの拡大平面図であり、第５図は、第４図の線５−５によるスプレーノズルの断面図であり、第６図は、第４図の線６−６によるスプレーノズルの断面図であり、排出通路の一部を示しており、第７図は、別の態様としての、端部キャップ内に配置されたドーム形チップを有する差し込み部を備えたスプレーノズルの拡大断面図であり、第８図は、凹面形の最上表面および底表面を有する差し込み部の拡大断面図であり、第９図は、第６図と同様の図面であって、オフセットした位置にスリットを有するスプレーノズルの断面図であり、そして第１０図は、第２図と同様の図面であって、本発明による別のスプレー式送り出しシステム構造の部分断面図である。発明の詳細な説明第１図に示された特に好適な態様において、本発明は、流動体を小出しするための、全体を符号１０で示した、手で持ち運びできるスプレー式送り出しシステムを提供する。スプレー式送り出しシステム１０は、スプレーノズル４０を含み、このノズルはエラストマー系材料で形成されたドーム形チップ４８を有し、手動式のポンプ装置２０と、流動体を保存する容器３０（外形だけが示されている）とに、接続されている。第２図に示されているように、入口管２２は、それを貫通する入口通路２３を有し、ポンプ装置２０から容器３０内に下向きに延びている。エラストマー系のスプレーノズル４０は、ポンプ装置２０の排出管２６に接続されている。排出管２６は、それを貫通して延びる排出通路２７を有し、この排出通路２７は先端側端部と手前側端部とを有する。排出通路２７の手前側端部はポンプ室２８に接続されている。スプレーノズル４０と排出通路２７の先端側端部との間で流動体が連通しており、その結果、排出通路２７を通過する流動体がスプレーノズル４０を通って流れ、そこから扇形パターンで小出しされる。本発明の使用に適した手動式のポンプスプレータイプのメカニズムとしては多様なものがある。このようなポンプ装置２０の中で典型的なものの特徴と構成のより詳細な説明とが、参考のために本願に引用される、Tadaによる１９７２年１０月３１日発行の米国特許第３，７０１，４７８号に見い出される。この一般的なタイプのポンプ装置２０は、「９２２Industrial Sprayer」という登録商標で Continental Manufacturing社によって販売されている市場入手可能なバージョンのものである。このポンプ装置２０がいまのところ好適であるが、これ以外にも標準的な手動式のポンプスプレーメカニズムで、この程度の能力で機能できるものがたくさんある。たとえば、第１０図に示されているようなスプレー式送り出しシステム４１０に、往復フィンガーポンプタイプのポンプ装置４２０もまた利用できる。この構成では、フィンガーボタン４２４が、作動子として、トリガー２４（第１図に示されている）のかわりとなる。表示された他の構成要素としては、スリット４４２付きのドーム形チップ４４８を有しポンプ装置４２０内に組み込まれたエラストマー系のスプレーノズル４４０、また流動体を保存する容器４３０（外形だけが示されている）、ポンプ室４２８、そして、このポンプ室４２８から容器４３０内で下向きに延びる入口通路４２３を内部に有する入口管４２２がある。往復フィンガーポンプタイプのポンプ装置４２０においては、エラストマー系スプレーノズル４４０は、ノズル４４０と排出管４２６の排出通路４２７との間で流動体が連通するように、フィンガーボタン４２４に接続され、さらにこのフィンガーボタン４２４は、ポンプ室４２８内に滑動可能に入っているピストン４２９と往復して係合し、スプレー式送り出しシステム４１０を作動させることができるようになっている。このような往復タイプのフィンガーポンプの典型的な操作は、たとえば、Linaらによる１９９１年１月２２日発行された米国特許第４，９８６，４５３号を参照されたい。あるいはまた、本発明のスプレーノズル４０は、流動体を押圧しその流動体を噴霧化されたスプレーとして小出しする定圧システムや他の種々のシステムで利用することも可能である。第２図に示されているように、ポンプ装置２０を用いて、流動体を容器３０から移動させその流動体を押圧し、そしてこの押圧された流動体をスプレーノズル４０を通ってスリット４２を介して通過させる。現時点で好適なこの態様において、トリガー２４は作動子として機能し、滑動可能にポンプ室２８内に入っているピストン２９と往復して係合し、スプレー式送りだしシステム１０を作動させることができるようになっている。ポンプ装置２０が、作動サイクルないしは小出しサイクル１回につきおよそ１ccからおよそ３ccの流動体を小出しするようになっていると好ましい。本発明で用いられている手動式のポンプ装置２０による小出しサイクルの液圧は短時間しかもたない。圧が徐々に上がっていくのは、オペレーターが指に小出しするための力をかけてトリガー２４を動かし始めている間なので、作動中に生成されるこの液圧は短時間しかもたない。すなわち、この圧は小出しサイクルの初期のうちに最大に達し、その間にトリガー２４は作動ストロークの終点に向かって動き、その後、作動ストロークが終わると急速に下がる。最大液圧はおよそ９０psiより高いのが好ましく、最大液圧がおよそ１２０からおよそ１７０psiであるとより好ましく、最大液圧がおよそ１２９からおよそ１５７psiであるとさらにより好ましく、最大液圧がおよそ１４３psiであると最も好ましい。流動体を小出しするのに必要とされる力は、ポンプ装置２０を作動させるためにオペレーターがトリガー２４にかけなければならない力の大きさである。小出しするためのこの力は、オペレーターの指や手にとって容易でしかも疲れさせない程度のものでなければならない。小出しするための力はおよそ３ in./sから６in./sの１回の動作あたりおよそ１０lb_fより小さいのが好ましく、小出しするための力はおよそ５lb_fからおよそ８lb_fであるとさらに好ましい。第３図は、スプレー式送り出しシステム１０で用いられる、ドーム形チップ４８を備えた単一の一体型部品として成形されたスプレーノズル４０を示している。スプレーノズル４０は、ハウジング５５を含み、これは円筒状であると好ましく、また入口側部４６と出口側部４４とを有する。ハウジング５５はさらに出口側部４４においてノズル面５８を有しており、このノズル面５８には周縁部に位置する面取り部５９が設けられている。ノズル面５８上には、スリット４２を含むドーム形チップすなわちドーム４８がある。第４図には、スプレーノズル４０がドーム４８とともに示されており、このドームはその中央に配置されたスリット４２を有する。スプレー式送り出しシステム１０から流動体が小出しにされるときに生じる扇形スプレーパターンが非対称であるためないしは細長い形状であるため、扇形スプレーパターンの方向を示してオペレーターに役立たつようにすることは有用なことである。このためには、たとえば第４図に示されたスプレーノズル４０上の視覚的配置整合タブ５０，５１のような、視覚的あるいは視覚的／機能的特徴を１つもしくはそれより多く任意に付け加えるとよい。視覚的配置整合タブ５０および５１がスリット４２と配置整合されるように方向づけられていると好ましく、こうすると流動体がスプレーノズル４０から小出しにされるときに扇形スプレーパターンが予測可能な方向で送り出されるようになる。したがって、オペレーターは、簡単かつ効果的に、被処理表面に流動体の薄く均一なコーティングができるのである。第５図および第６図に示されているように、ハウジング５５は、入口側部４６を通って延び出口側部４４ではスリット４２のところで終端となっている内部凹部４５を有する。内部凹部４５は、中間導管４３と上流側導管４９とを含む。中間導管４３は円筒状であると好ましく、上流側導管４９は出口側部４４で内部にドーム形内側表面４７を有すると好ましい。ドーム４８はさらにまたドーム形外側表面６３を有し、これは内側表面４７と同心球面であると好ましい。ここで用いられているドーム形という用語は、半球に類似していること、あるいはほぼ半球であること、もしくはほぼ球台の形状であることをいう。球台とは球の５０％より小さくとも大きくともいずれでもよい。内側表面４７は中間導管４３の径とほぼ等しい径を有していると好ましく、かくして、中間導管４３と上流側導管４９とが同一の径を有すると好ましい。中間導管４３と上流側導管４９の内径は、およそ０．０２in.からおよそ０．１in.であると好ましく、およそ０．０３in.からおよそ０．０６in.であるとより好ましく、およそ０．０４in.であると最も好ましい。ドーム４８は、その内側表面４７から外側表面６３を通って貫通するスリット４２を有して、その結果、上流側導管４９および内部凹部４５とスリット４２との間で流動体が連通する。内側表面４７と外側表面６３との間のスペースがドーム４８の厚さとなる。スリット４２はまるまるこの厚さを貫通して延びている。ドーム４８の厚さはおよそ０．００５in.からおよそ０．０４in.であると好ましく、およそ０．０１in.からおよそ０．０２in.であると最も好ましい。ドーム４８の厚さが均一でない場合には、この厚さ範囲はスリット４２のすぐまわりの領域についていう。スリット４２はドーム４８に切り込まれてないしは形成されて、好ましくはドーム４８の径とほぼ等しい長さを有する。あるいは、スプレーノズル４０がドーム４８の径の長さの一部分だけしかないスリット４２を有していてもよい。このような短いスリット４２の場合、流動体がスプレーノズル４０から送り出されるとき生じる扇形スプレーパターンの長軸（major axis）を短くできる。スプレーノズル４０の内部凹部４５は、排出通路２７の先端側端部に流動体が連通した状態で取り付けられて、その結果、排出通路２７を通過する流動体が、中間導管４３を通って流れ、上流側導管４９を通って流れながらスリット４２に向かって集まり、そこから扇形スプレーパターンで小出しにされる。スプレーノズル４０をポンプ装置２０の排出通路２７に取り付けるには種々の方法が利用でき、たとえばスナップ式固定、ねじ、その他がある。内部凹部４５が、出口側部４４と入口側部４６との間に配置されたショルダー６５を含むと好ましい。スプレーノズル４０がポンプ装置２０に適切に接続されて排出管２６がショルダー６５と接触し、その結果、スリット４２とポンプ装置２０との間で流動体が連通する。任意に複数のショルダーを用いて中間導管４３の内径に至るまで内部凹部４５の内径を段階的に減らしていくことも可能である。内部凹部４５によって、流動体を排出通路２７からスリット４２まで案内しているということである。スプレー式送り出しシステム１０の送り出しサイクルの間、これは内部凹部４５によるドーム型内側表面４７までの移行となって、これによって、流動体がスプレーノズル４０を通過させられたときに、上流側導管４９内の流動体の流線は高流速でスリット４２に収束する。通常、スリット４２は、静止期には閉じた状態に維持されて、流動体がスリット４２を通って流れるとわずかに開いて、流動体が出るときすなわちスプレーノズル４０の限界線から小出しにされるときに流動体の流線からスリット４２に平行な平面状液体シートが形成されるようになっていると好ましい。スプレーノズル４０の外側に液体シートが帯形を形成しそのあと液滴になり、扇形の噴霧化されたスプレーパターンとなって分散もしくは砕解する。一般的に、この扇形スプレーパターンは、この横方向の断面が細長い、楕円、もしくは長円形状となるように配列された流動体の液滴が分散されたものから成っている。流動体の分散された液滴は、噴霧化されたスプレーのように細かく分散されていてもよい。あるいはそれより大きくいくぶん大まかに分散されていてもよい。それでもなお、これらの分散された液滴から、連続的あるいは集中された流動体の流れにはならない。この扇形スプレーパターンが被処理表面に接触すると、薄くて均一な流動体のコーティングが細長い形状を有してできあがる。スリット４２が通常、静止期には閉じた状態を維持されているにもかかわらず、動的状態のもとでスプレー式送り出しシステム１０が作動したとき、スリット４２がわずかに開いて、弾性的に変形し細長い立体楕円体オリフィスが生成される。動的状態のもとで楕円体オリフィスを通って流れる流動体が、扇形スプレーパターンを形成する。スプレーノズル４０の予備圧縮特性は、作動サイクルの始まりの間に流動体を噴霧化するに十分な程度にスリット４２を開くのに必要とされる液圧しきい値から生じるものである。同様に、スプレーノズル４０のシャットオフ特性は、液圧が液圧しきい値より低いレベルまで下がったときの作動サイクルの最後の段階から生じるものである。液圧しきい値のレベルは、引っ張り弾性率および曲げ弾性率そしてドーム４８の厚さと処理後の残留応力などの、ドーム４８のエラストマー系材料の弾性性質の関数である。この予備圧縮特性によって、液圧しきい値を越えない限り、流動体がスプレー式送り出しシステム１０からスプレーノズル４０を通って漏れないので、スプレーノズル４０は輸送シールとしても活用できるのである。さらに、内部に固体粒子が懸濁する流動体が小出しにされている間、詰まりを起こさないようにするスプレーノズル４０の能力は、ドーム４８のエラストマー系材料の弾性および柔軟性性質から生じたものである。特に、開口されたスリット４２が固体粒子によって閉塞されると、スリット４２の背後の液圧が上がってスリット４２をさらに変形させて、その結果、固体粒子がそのときの小出しサイクルもしくは次の小出しサイクルの間にスリット４２を通って流れてしまうようになる。したがって、スリット４２を弾性的に変形させるエラストマー系材料によって、使用中に閉塞し続けるようなことを実質的に起こりにくくしている。これは、ノズルの自己洗浄特性として知られている。スリット４２が閉塞するという表現は部分的にせよ全体的にせよ閉塞することをいう。固体粒子が、開口されたスリット４２の中心部分もしくは相当部分を詰まらせると、スリット４２から出るのは、噴霧化されたスプレーではなく１つ、２つあるいはほんの数個の流動体の流れとなってしまう。一方、粒子が完全に、開口されたスリット４２を閉塞して全体的な詰まりが起きると、流動体の流れを止めてしまう。固体粒子が個々にではなく、流体力学的原因やエージングなどによってもっと小さな粒子が塊になってスリット４２の背後に形成されて開口されたスリット４２を通って流れようとした場合も、同様の状況となる。すなわち、スリット４２は予備圧縮、シャットオフ、輸送シールおよび自己洗浄特性を備えたスプレーノズル４０を提供していることになる。小さな通気用通路１９０がスプレーノズル４０に組みこまれていてもよい。通気用通路１９０は、作動サイクルのプライミング段階において空気の流通を助けるのに用いられる。この通気用通路１９０は、ドーム４８のすぐそばなどいろいろなところに配置できる。あるいはまた、スリット４２に沿って配置されていても構わない。通気用通路１９０はスプレーノズル４０の外側大気から内部凹部４５および排出通路２７への通気を形成する。通気用通路１９０のサイズは、プライミング段階およびスプレー段階の両方でスプレーノズル４０を操作する際に特に重要である。すなわち、通気用通路１９０は空気が十分容易に通過できるだけの大きさはあり、かつ、小出ししている間に流動体製品の漏れが最小量ですむだけの小ささでなければならない。この漏れに関して、流動体がニュートン流体であるならば、通気用通路１９０の径は、以下の式で近似的に得られる。ここで、μは流動体粘度、Lは通気用通路１９０の長さ、Qleakは通気用通路１９０を通過する漏れの許容量、およびＤは通気通路１９０の水圧直径（hydrauli c diameter）である。Qleakが、流動体製品が小出しにされるときの流速である主要流速のおよそ１％であると好ましい。通気用通路１９０が適切な径を有し適切に配置されていれば、スプレー式送り出しシステム１０の作動の間に使用者が気づくような漏れはおきない。別の態様によれば、第７図に示されたスプレーノズル２４０は、ドーム形チップすなわちドーム２２０および排出管２６のねじと合致するねじ２７０を有する端部キャップ２１０とを含む。端部キャップ２１０は、剛性のプラスチックや金属からつくられていてもよい。そしてスプレーノズル２４０は、スプレー式送り出しシステム１０の排出管２６の先端側端部に取り付けることができる。エラストマー系の差し込み部２００が端部キャップ２１０に押し込まれるか、あるいは端部キャップ２１０内に保持リング２１５で維持されることもできる。エラストマー系の差し込み部２００は、スリット２８０を備えたドーム２２０と、基部ハウジング２３０とを有する。流動体は、基部導管２２５，中間導管２５０、および上流側導管２６０を通過することによって、ハウジング２３０を通ってドーム２２０に向かって流れる。中間導管２５０が基部導管２２５より小さな径を有するのが好ましく、上流側導管２６０が中間導管２５０と同一の径を有してほぼ半球形となっているのが好ましい。通気用通路２９０を介して空気が流通するが、この通気用通路２９０は差し込み部２００のハウジング２３０の周縁に側溝の形で設けられて、スリット２８０と配置整合されていてもよいし、あるいは周縁に沿って他のいろいろな配置をとっていてもよい。第８図に示されたさらに別の態様のノズル差し込み部３７０は、凹面形の最上表面３７５と凹面形の底表面３８０とを有する。最上表面および底表面３７５，３８０が凹面形であることによって、ノズル差し込み部３７０が端部キャップ２１０にはめ込まれたとき、あるいは底表面３８０が排出管２６の先端側端部に対して押圧されたときですら、スリット３４２はわずかに開口するようになっている。最上表面３７５もしくは底表面３８０が凹面形にされたことによって、端部キャップ２１０が排出管２６にねじ込まれたとき、スリット３４２の開口する大きさを使用者がコントロールできるようになった。スプレーノズル４０のこれ以外の構造でも、ここで述べられた発明を具体化できる。たとえば、上流側導管４９が中間導管４３からドーム４８まで円筒状に延びて、ドーム４８を貫通してドーム形外側表面６３まで延びているスリット４２を備えた平面状の内側表面４７のところで終端となっていてもよい。中間導管４３のあとに続く上流側導管４９が中間導管４３と同心球面になっていなくともよい。こうすると、上流側導管４９は、内部凹部４５の軸からオフセットしてあるいは傾いて、流動体の流れの方向を変えることができる。さらに、ドーム４８のスリット４２が第９図に示されたようにドーム４８の軸に関してオフセットしてあるいはオフセンターした位置にあってもよい。このようにすると、扇形スプレーパターンを、ドーム４８の軸からあるいはスプレーノズル４０の中心線からオフセットさせた角度に向けることができる。他の態様としては、たとえば、静止期にもわずかに開口しているスリット４２でもよいし、あるいはドーム４８の外側形状で円すい形のもの、円すい台形のもの、四角錐形のもの、もしくは他の形状のものでもよいし、さらに内側表面４７で円すい形のもの、四角錐形のもの、もしくは他にスリット４２に向かって流動体の流れを収束させるような形のものなどがある。ここで述べられた構造と同等の構造を組み合わせて、あるいはそのような構造の一部同士を組み合わせて、さまざまな態様が他にもできる。本発明によるスプレー式送り出しシステム１０、ポンプ装置２０、エラストマー系スプレーノズル４０およびノズル差し込み部１００については、何らかの適切な方法で製造できるが、スプレーノズル４０およびノズル差し込み部１００を成形する方法でいまのところ好適なのは、射出成形によるものである。スリット４２および１８０は、たとえばナイフやレーザーを用いて、加工の後の段階で、何らかの適切なスライシング技法でつくることができる。さらにまた、容器３０は、よく知られた多様な材料、たとえば高密度ポリエチレン（high-density pol yethylene；HDPE）、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalat e；PET）などを使って、吹き込み成形してつくることができる。スプレーノズル４０およびノズル差し込み部１００は、エラストマー系材料（すなわちゴム状材料）から製造できる。エラストマー系材料の典型的なものは、以下の範疇のいずれかに属する。すなわち、熱可塑性エラストマー類（thermopl astic elastomers；TPEs）、熱硬化性エラストマー、エチレン／オクタン（あるいはブテンまたはヘキセン、その他）共重合体、エチレン／ビニルアセーテート（ethylene／vinyl acetate；EVA）共重合体、および以上の混合物などである。エラストマー系材料の範疇の簡単な説明と実例は以下のとおりである。 TPE類は、ASTM D１５５６スタンダードで「ゴム状材料で、従来の加硫ゴムとは異なって、熱可塑性材料として処理、リサイクルできるグループ」として定義されて、３つの主な範疇に分類されている、つまり、１）ブロック共重合体、２）ゴム／熱可塑性材との混合、および３）エラストマー系合金類（elastomeric alloys；EAs）である。より特定的には、ブロック共重合体は、スチレンゴム（たとえば、Shell ChemicalのKraton（登録商標））、コポリエステル（たとえば、Du PontのHytrel（登録商標））、ポリウレタン（たとえば、BrayerのTexin（登録商標））、およびポリアミド（たとえば、AtochemのPebax（登録商標））などがある。ゴム／熱可塑性材との混合物（エラストマー系ポリオレフィン類、el astomeric polyolefins；TEOsとも呼称する）としては、エチレン−プロピレン −ジエン−モノマー（ethylene−propylene−diene−monomer；EPDM）ゴムとポリオレフイン（たとえば、Advanced Elastomer Systems L.P.のVistaflex（登録商標））の混合物、そしてニトリルゴムとPVC（たとえば、DexterのVynite（登録商標））の混合物などがある。EA類は、動的に加硫されたエラストマー系材料（EPDM、ニトリル、天然、およびブチルゴム）と、熱可塑性材料（主にPP）の存在下で、組織をつくる。たとえば、Advanced Elastomer Systems L.P.のSantopr ene（登録商標）がある。TPE類についてはもっと多くのことが、文献から見い出される。たとえば、ELASTOMER TECHNOLOGY HANDBOOK，N.P．Cheremisinoff，(ed ．)，CRC Press，Boca Raton，FL(1993)のM.T.Payne，and C.P.Rader，"Thermop lastic Elastomers：A Rising Star"、およびLegge，N.R.ら,(eds)，THERMOPLAS TIC ELASTOMERS，Hanser Pub.，New York(1987)などがある。熱硬化性エラストマー系材料に関して、典型的な例が、Dow Corningのシリコンエラストマー系材料のSilastic（登録商標）、Du Pontのフルオロエラストマー系材料のViton（登録商標）、そしてAmerican Gasket and Rubber社のBunaゴムなどがある。最後に、エチレン共重合体からの例としては、Dowの樹脂類のEng age（登録商標）（オクテンとの共重合体；メタロセン技法を用いている）およびUnion CarbideのでFlexomer（登録商標）（ブタンおよび／またはヘキセンとの共重合体）があり、そしてEVA共重合体の例としては、Quantumの樹脂のUltrat here（登録商標）およびDu Pontの登録商標でELVAX（登録商標）がある。エラストマー系材料の他の分類は、物理的および化学的組成よりも物性に基づいて行われている。該当する物性の中に、硬度、ヤング（引っ張り）および曲げ弾性率、および引っ張りおよび曲げ強さがある。物質硬度は、ASTM D２２４０またはISO ８６８スタンダードにしたがって測定される。硬度の尺度（scale）としてはショアーAとショアーBがエラストマー系材料に最も頻繁に使われ、ショアーDはもっと硬い材質の表示である。他のテストに対するASTM（ISO）スタンダードは、引っ張り弾性率にはD４１２（３７）あるいはD６３８（R５２７）そして曲げ弾性率にはD７９０（１７８）である。エラストマー系材料の化学的および物理的組成は、その物性とともに、ノズル材料の選定にあたって考慮すべき事項である。小出しされる流動体が材料に作用する場合（たとえば、材料を溶解するあるいは強力に吸収する）もしくは流動体が材料に作用される場合（たとえば、そのエラストマー系材料から材料成分が出て流動体が汚れる）は特にそうである。材料と流動体の間に特に相互作用がない場合は、適切なノズル材料の選択には物性だけ考慮すればよい。スプレーノズル４０やノズル差し込み部１００がつくられるエラストマー系材料の硬度は、およそ４０ショアーAとおよそ６０ショアーDの間が好ましく、およそ６５ショアーAとおよそ５０ショアーDの間がより好ましく、およそ８０ショアーAとおよそ４０ショアーDの間が最も好ましい。ノズルの材料の曲げ弾性率はおよそ１，０００psi（およそ６．９MPa）とおよそ２５，０００psi（およそ１７２．４MPa）の間が好ましく、およそ２，０００psi（およそ１３．８MPa）とおよそ１５，０００psi（およそ１０３．４MPa）の間が好ましく、そしておよそ３，０００psi（およそ２０．７MPa）とおよそ９，０００psi（およそ６２．９MPa ）の間がもっとも好ましい。本発明のスプレー式送り出しシステム１０は、実際にどのような流動体製品であってもそれを分散するのに、よりコントロールされたより一貫された方法で用いることができる。しかし、このスプレー式送り出しシステム１０を、内部に固体粒子が懸濁する粘性流動体を分散するために用いるのが、特に有利であることが見い出された。このような流動体は、粒子の実質的な質量、または容積分率を含んでいる。このような流動体としては、たとえば、料理油、なベコーティング、芳香油、口内洗浄剤、染料、ヘヤースプレー、潤滑油、液体石鹸、洗浄液、化粧品、洗濯洗剤、食器洗い洗剤、前処理剤、硬表面洗浄剤、ペンキ、研磨材、窓用洗剤、さび止め剤、表面コーティングなどがある。これらの流動体に含まれている粒子は、ドーム４８およびスリット４２に導かれる上流側導管４９の径と等しいかもしくは小さい最大寸法を有していると好ましい。このスプレー式送り出しシステム１０で用いられるのに好ましい液体は、植物油が高い割合で配合された植物油をベースにした料理油である。この高い割合とは、およそ８０重量％から１００重量％である。これらの植物油は植物油としての性能を高めるために、レシチン、乳化剤、そしてフレーバー強化剤を、たとえばフレーバー固体物質や塩あるいはその他の固体粒子などの他の成分や固体物質とともに、低い割合で含んでいるのが普通である。たとえば、Crosbyによる１９８３年５月２４日発行の米国特許第４，３８５，０７６号、およびMillisor による１９８３年５月１７日発行の米国特許第４，３８４，００８号を参照されたい。本発明のスプレー式送り出しシステム１０で高性能を示す特に好適な料理油は、植物油、レシチン、固体バターフレーバー粒子（およそ０．１３％w／w）、カロチン、他の液体フレーバーおよび塩粒子（およそ２％w／w）を含んでいる。このとき、固体フレーバー粒子のおよそ９５％からおよそ１００％が４２５μ m（US.４０mesh）より小さい粒径を有し、これらの粒子のおよそ１５％からおよそ４０％が７５μm（US.２００mesh）より大きい粒径を有し、およそ３０％からおよそ５０％が５３μm（US.２７０mesh）以上の粒径を有し、およそ３５％からおよそ６０％が３８μm（US.４００mesh）より大きい粒径を有し、塩粒子の９９．９％が、塊となっていない状態で、２５μｍより小さい粒径を有し、重み付き平均粒径は１０μmより小さい。ここで用いられている粒径という用語は、粒子の全体幅もしくは径のことをいう。流動体と材料との間の相互作用を引き起こすような組み合わせは、料理油と合成ゴム、あるいはEA類そしてあるいはTEO類との組み合わせである。これらのエラストマー系材料は可塑剤を含んでおり、それが料理油内に出ることがあり、かくして料理油が汚れてしまう。したがって、これらの材料は相当する米国FDA規則のCFR Title 21，Section １７７．２６００（すなわち「繰り返し使用を意図されたゴム製品」のための規則）に適合しておらず、料理油を噴霧化させるノズルへの使用は認められない。他に相当する米国FDA規則としては、「食料容器のシーリングガスケットによる密閉」のためのCFR Title ２１，Section １７７．１２１０や、［エチレン／ビニルアセテート共重合体類」のための１７７．１３５０、「オレフィンポリマー類」のための１７７．１５２０、「ポリエステルエラストマー類」のための１７７．１５９０，および「スチレンブロック共重合体類」のための１７７．１８１０などがある。固体状のバターフレーバーの粒子と塩粒子を懸濁させた植物油をベースにした料理油を用いたとき、FDA規則CFR Tit le ２１，Section １７７．２６００に特定された抽出試験を行う必要なしに適切に用いることができる熱可塑性エラストマー系材料は、たとえば曲げ弾性率が７３°Ｆで４，０００psiのHytrel（登録商標）３０７８のようなコポリエステル類である。実施例本発明によるスプレー式送り出しシステム１０の一例をあげると、「９２２In dustrial Sprayer」があるが、これは、Hytrel３０７８エラストマー系材料からできた差し込み部を有しドーム形チップとポリプロピレン端部キャップを備えたノズルが取り付けられた、手動時のポンプである。厚さがおよそ０．０１７in. で内径がおよそ０．０4in.のドームを備えたノズルで、およそ５in.／sの作動速度で１０，０００回の作動サイクルのテストを行った。使用した流動体は、上述の特に好適な料理油である。ここでは２，０００回の作動ごとに詰まりがおこりやすくなった、しかしこれらの詰まりはそれぞれ直後の作動サイクルの間に（すなわち、次の１５回以内の作動サイクルの間に）一掃された。比較例として、本発明の同じポンプ式スプレーで、およそ２５０μmの短軸とおよそ９００μmの長軸とを有した楕円形オリフィスを有する典型的な剛性の扇形スプレータイプのノズルが、取り付けられているものを用いた。ここでは、上記と同じテストを行ったときに１５０作動サイクルという早さで詰まりがおこりやすくなった。そしてこの詰まりの多くは直後に一掃できずに、多数回（すなわち、１００回あるいはそれより多くの回数）の小出しストロークを続けて、取り除かなければならなかった。本発明の特定の例と態様を示して述べてきたが、本発明の示唆から離れることなく、スプレー式送り出しシステム１０とその組立や運転方法について、種々の変更が可能である。本発明を述べる上で使用されている用語は、説明のために使われているだけで限定するものではなく、その用語と同等で請求の範囲に含まれるすべてのものを含めようとするものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ロバート、エドワード、ストーリーアメリカ合衆国オハイオ州、ミドルタウン、ウェスト、アレクサンドリア、ロード、6594

Claims

【特許請求の範囲】１．流動体を小出しするためのスプレー式送り出しシステムにおいて、（a）入口側部と出口側部とを備えたハウジングを含むスプレーノズルであって、前記ハウジングが、前記入口側部を通る少なくとも１つの導管と、前記出口側部に少なくとも１つのドーム形チップとを有して、このドーム形チップが内側表面と同心球面の外側表面を有しさらに前記外側表面と前記内側表面との間に０．００５インチから０．０４インチの厚さを有し、前記内側表面が内径を有しこの内径が０．０２インチから０．１インチであり、前記導管が前記ドーム形チップの内側表面のところで終端となり、前記ドーム形チップが前記内側表面から前記外側表面を通って貫通して延びるスリットを有し、その結果、前記導管と前記スリットとの間で流動体が連通し、前記スリットは通常は閉じた状態に維持され、さらに前記スプレーノズルが１，０００psiから２５，０００psiの曲げ弾性率を有するエラストマー系材料からできている、スプレーノズルと、（b）手動式のポンプ装置であって、入口通路、ポンプ室と、先端側端部を有する排出通路とを、これらすべての間で流動体が連通した状態で含み、前記スプレーノズルの前記導管が前記排出通路の前記先端側端部に流動体が連通した状態で取り付けられて、その結果、ポンプ装置の作動にあたって前記流動体が前記入口通路を通って前記ポンプ室内に押圧されそれから前記排出通路を通って前記導管内に１２０psiから１７０psiの液圧を生じさせ、この液圧によって前記ドーム形チップの前記スリットが弾性的に開口し細長い開口部を形成しこの開口部を通って前記流動体が扇形に噴霧化されたスプレーとなって小出しにされる、ポンプ装置とを含むことを特徴とする前記送りだしシステム。２．前記スプレーノズルがエラストマー系の差し込み部と、剛性の端部キャップとを含み、前記剛性の端部キャップが中空で開口端部を有し、前記差し込み部が前記導管と前記ドーム形チップとを有し、前記差し込み部が前記剛性の端部キャップ内に配置され、その結果、前記スリットが前記開口端部の１つと配置整合される、請求項１記載のスプレー式送りだしシステム。３．前記ノズル差し込み部が前記ドーム形チップに隣接する最上表面とこの最上表面と反対側の底表面とを有し、前記最上表面と前記底表面のうち少なくとも１つが凹面形である、請求項２記載のスプレー式送り出しシステム。４．前記スプレーノズルが単一の一体型部品として成形されている、請求項１記載のスプレー式送り出しシステム。５．前記ドーム形チップが球台形である、請求項１乃至４のいずれかに記載のスプレー式送り出しシステム。６．前記エラストマー系材料が熱可塑性コポリエステルである、請求項１乃至５のいずれかに記載のスプレー式送り出しシステム。７．前記スリットが前記ドーム形チップに対してオフセットした位置に配置されている、請求項１乃至６のいずれかに記載のスプレー式送り出しシステム。８．通気用通路をさらに含み、この通路が外側大気から前記導管まで延びて、前記排出通路の通気が流動体の漏れが最小の状態でできるようになっている、請求項１乃至７のいずれかに記載のスプレー式送り出しシステム。９．前記流動体を保存する容器をさらに含み、前記手動式のポンプ装置が前記容器に取り付けられて、その結果、前記入口通路が前記容器内に保存された前記流動体と連通するようになっている、請求項１乃至８のいずれかに記載のスプレー式送り出しシステム。１０．前記流動体が、植物油をベースにして固体粒子を内部に懸濁させた料理油である、請求項１乃至９のいずれかに記載のスプレー式送り出しシステム。