JP2008502430A - ガス発生セルを用いた、周囲環境中への流体の制御放出を容易にするための装置 - Google Patents

Abstract

流体を周囲環境中に制御可能に放出するための装置。この発明の特定の実施形態によれば、この装置は、流体区画と、それに隣接して配置されるとともに、オリフィスを介してそれと流体連通するオリフィス区画と、を有するハウジングを具える。流体区画は、周囲環境に放出するための流体を収容する。オリフィス区画は、取り外し可能な密封要素によって覆われる流体排出開口を含み、かつ当該装置の未作動状態では、初期量の流体を収容する。流体リストリクタは、上記未作動状態で、流体区画からオリフィス区画内への液体の流れを制限するために上記オリフィスに隣接して配置されている。ガス発生セルは、当該装置が作動状態にある場合に、当該セルによって発生したガスが流体区画内に導かれるようにするために、流体区画と選択的に連通している。流体膜は、ガス発生セルと流体区画との間に配置されており、作動状態では、上記セルによって発生したガスを通過させ流体区画に流し、一方、未作動状態では、当該流体容器内の流体が通過してセルに流れるのを防ぐ。当該装置は、密封要素を取り外して、流体排出開口を介して初期量の流体をオリフィス区画外へ排出させ、かつ制御下において、セルを作動して、ガスを発生し、流体を、流体区画からオリフィス区画まで送り込み、前記流体排出開口から排出することによって作動する。

Description

この出願は、係属中の以下の出願、すなわち２０００年８月２４日に出願された「物質の制御放出」という名称の発明である米国特許出願第０９／６４５，６７３号、２０００年８月２８日に出願された「物質の制御放出」という名称の発明である米国特許出願第０９／６４９，５６３号、２００２年４月２日に出願された「カソード構造を有する電気化学的セル」という名称の発明である米国特許出願第１０／１１５，２７３号、２００２年１１月２０日に出願された「折り畳み式、詰め替え式の持続放出型流体送達システム」という名称の発明である米国特許出願第１０／３００，７２９号、及び２００４年５月５日に出願された「移動型発散器」という名称の発明である米国特許出願第１０／７０９，４４０号の一部継続出願であり、かつこれらに基づく優先権を主張するものである。

この発明は、概して流体を分配する装置、さらに詳しくは、例えば、芳香剤や消毒剤といった流体の周囲環境中への制御放出を容易にするために、推進要素としてガス発生セルを用いた流体分配装置に関するものである。

予測可能で実質的に一定な速度で流体を周囲環境に長期間にわたって分配する流体分配装置、特に液状の流体の分配装置としては、様々な装置が利用されている。そのような装置の一つに流体の推進機構としてガス発生セルを用いたものがある。

このような流体送達装置の重要な一面に、装置の保存性、特に芳香装置のような大容量の消費者向け用途における保存性がある。このような用途においては、一般に二年より長い保存性が必要とされる。しかしながら、既知の装置、特にはブラダ型の流体送達容器と一体型である装置は、長い保存性を考慮して設計されてはいない。

流体送達装置の保存性に影響を与えるものとして三つの主要な問題が挙げられる。第一に、保存性は、ガス室のシェルを介して又は可撓性隔壁を介して透過することによる、ガス発生セルからの水分の損失に影響を受けることである。水素を発生する反応の多くは水の消費を伴うため、セルの乾燥は、一般に、性能の悪化や所望する寿命の短縮といった悪影響を与える。第二に、ガス発生器が金属を消費する形式であり、酸素が制御不能にセルへ進入する場合、その金属は早期に酸化され、装置を作動しようとしたときには消費されていることになる。第三に、ガス発生器が金属を消費する形式である場合、水素は或る程度早期に発生する。腐食抑制剤を用いることでこの現象を顕著に抑制することができるが、活性金属が水溶液の存在下にある場合、特に、貯蔵中に装置の雰囲気温度が上昇した際、多少の水素が生じることになる。この水素は受動的に排気されなければならず、さもなければ、装置が早期に加圧され、装置を初めて起動した際に、液体の早期の分配、装置の変形、又は望ましくない突発的な流体送達を招くことになる。

さらに、ガス発生器に接続し、電気化学的に金属を消費して水素を発生するような流体送達装置には別の懸念もある。このような装置では、装置が作動してから流体の送出が生じるまでに遅延がある。それは、ガス発生セルと可撓性隔壁との間のヘッドスペース内に拡散しており、水素が発生する前に消費されねばならない酸素によって引き起こされる。

電気化学的に金属を消費して水素を発生する形式の流体送達装置には別の懸念もある。このような装置には、貯蔵中の腐食の量を減少させるために、一般に、水銀でアマルガム化した金属が用いられる。水銀は有毒であるため環境問題を招くことになる。

それゆえ、この発明は、従来技術のこれら問題とともに他の欠点をも解決し、概して、周囲環境への流体の放出制御を容易にする推進要素としてガス発生セルを用いた装置を提供することを目的とするものである。

流体を周囲環境中に制御可能に放出するための装置。この発明の特定の実施形態によれば、この装置は、流体区画と、それに隣接して配置されるとともに、オリフィスを介してそれと流体連通するオリフィス区画と、を有するハウジングを具える。流体区画は、周囲環境に放出するための流体を収容する。オリフィス区画は、取り外し可能な密封要素によって覆われる流体排出開口を含み、かつ当該装置の未作動状態では、初期量の流体を収容する。流体リストリクタは、上記未作動状態で、流体区画からオリフィス区画内への流体の流れを制限するために上記オリフィスに隣接して配置されている。ガス発生セルは、当該装置が作動状態にある場合に、当該セルによって発生したガスが流体区画内に導かれるようにするために、流体区画と選択的に連通している。流体膜は、ガス発生セルと流体区画との間に配置されており、作動状態では、上記セルによって発生したガスを通過させ流体区画に流し、一方、未作動状態では、当該流体容器内の流体が通過してセルに流れるのを防ぐ。当該装置は、密封要素を取り外して、流体排出開口を介して初期量の流体をオリフィス区画外へ排出し、かつ制御下において、セルを作動して、ガスを発生し、流体を、流体区画からオリフィス区画まで送り込み、前記流体排出開口から排出することによって作動する。

この発明の別の態様によれば、この装置は、三つの区画及び、容器から滴下した流体を受けるために位置された発散システムを有する、容器又はハウジングを具える。この容器の第一の区画は、ガス発生セルを収容し、かつ容器の上部に位置されている。第二の区画は、所定量の流体を収容し、第三の区画は、当該装置の作動開始時に分配される少ない初期量の流体を収容する。発散システムは、容器の直下に位置されている。この発散システムは、容器から分配された流体を周囲の雰囲気中に揮発させる。

第一区画と第二区画とは、不透過性膜又は選択性透過膜の何れかによって分離されている。不透過性膜は、第二区画内の流体又はその蒸気の何れをも第一区画に到達させない。さらにこの不透過性膜は、ガス発生セルによって発生したガスによって生じた圧力が、当該膜の密封を破壊し、そのガスが第二区画内の流体に圧力を加え得るようになるまで、ガス発生セルによって発生したガスをも第二区画内に透過させない。選択性透過膜は、ガスのみを透過し、第二区画内の流体又はその蒸気は透過させず、それら流体又はその蒸気をガス発生セル及び第一区画内の関連電子部品に接触させない。

第二区画と第三区画とは、プラグ又はリストリクタによって分離され、そのプラグ又はリストリクタは、第二区画内の流体が、貯蔵及び重力の下では滴下せず、当該装置が作動した場合に、重力及びガス圧力の下で滴下するように構成された隙間を有するものである。

第三区画は、当該装置の底部に開口を有する。第三区画は、少ない初期量の流体を収納する。この区画は、底部開口で金属又はプラスチックによって密封されている。この装置の使用者は、密封を破壊して、初期の流体を発散システム上に瞬時に投与し、周囲の雰囲気中に揮発させる。この装置の容器は、第一区画が第二区画の上方にあり、第二区画が第三区画の上方にあるように位置付けられており、重力に流体の送達を補助させる。

発散システムは、容器から滴下した流体が、その流体を周囲の雰囲気に揮発又は送達する発散システム上に落下するように位置されている。

この発明の別の態様によれば、ガス発生セル及び関連電子部品を第一区画内に保持及び密封するための手段を設けて、装置の作動時にガスセルによって発生したガスが、第二区画内の流体に圧力を加え、かつ装置が作動している場合に、そのガスが第一区画から脱出しないようにしている。さらに、ガス発生セル及び関連電子部品を第二区画内の流体又はその蒸気への曝露から保護及び隔離するための手段が設けられている。さらに、貯蔵又は未作動状態下において、第二区画内の流体を第三区画内に流入させないための手段が設けられている。そして、作動状態下において、重力及び水素ガスの圧力の下、第二区画内の流体を、第三区画を介して容器外ひいては発散システム上に流出させるための手段が設けられている。

第三区画内の所定量の初期流体が、装置の作動開始時に即時に分配されるとともに、発散システム上に放出されるので、流体の発散が即時に開始し、一方で液体区画内の液体が流動を開始する。

容器の底部開口の密封部材は、装置の使用者が、流体を、即時に第三オリフィス区画の流体排出開口に隣接して位置する発散システム上に放出するためにその密封部材を破壊するまで、貯蔵下で第三区画内に流体を留保する。

発散システムは、分配された流体を周囲の雰囲気に揮発するための手段を具える。また、発散システムは、ひだ状で表面積が大きい紙製の発散器、発生セル、加熱パッドもしくは要素、ファン、振動要素もしくはパッド、及びこれらを組み合わせたものを含む機構を具えていても良い。

これら及びこの発明の他の態様は、明細書、図面及び特許請求の範囲を考慮することにより理解されよう。

この発明は、多くの異なった形式で実施が可能であるが、ここでは一つ又は複数の特定の実施例を図示し、かつ詳細に説明している。この開示は、この発明の原理の例示であると考えるべきであり、この発明のこれら特定の実施例に限定されることを意図したものではない。

図１は、この装置の特定の実施例を示したもので、構造の詳細を説明するためにその断面を示している。図２は、好適な実施例の分解断面を示している。この実施例において、この装置は二つの主要な構成要素である流体送達容器１及び発散システム３３を具えている。容器１は、三つの主要なセクションである、ガス発生区画３、流体区画５及びオリフィス区画７から構成される。

ガス発生区画３は、上部カバー１３内に保持されたガス発生セル９を特徴とする。上部カバー１３は、発生したガスに対して実質上不透過性である材料から構成される。ガス発生セル９は、環状リング１１もしくはそれと同様の気密性シールによって上部カバーに密封されている。シール１１は、セル９によって発生したガスが容器から脱出するのを防ぐものである。ガスセル９は、保持リング１５によって上部カバー１３内の所定の位置に保持されている。

保持リング１５と上部カバー１３とは、リサイクル又は破棄するためにガスセル９を取り外し可能としたい場合は、スナップ嵌着、プレス嵌着、ねじ締め取付け、又は同様の取り外し可能な嵌着方法によって連結可能としても良く、あるいは接着や熱かしめのように永久的な方法で接合しても良い。加えて、保持リング１５を実質上導電性の材料で構成して、保持リング１５の表面をガス発生セル９用の陰極接点として用いることもできる。これは、ガス発生セル９の陰極表面をシール１１によって実質上覆うことができることから有用である。導電性の保持リング１５は、所定の位置にセルを保持しつつガス発生セル９の陰極部の上部に接触できるので、スイッチ開閉装置の陰極接点を保持リング１５の表面上の任意の部分に接触させることができる。陽極接点域は、ガス発生セル９の上部表面上に設けられている。

ガス発生区画３は、流体区画５に隣接して上方に配置され、流体膜１７によって分離されている。この流体膜１７は、上部カバー１３に密封されており、ガス発生セル９に潜在的に損傷を与え得る、流体区画５の流体２３の、ガス発生区画３への進入を防ぐために、図示のごとく押圧嵌着によって密封されるのが好ましい。ガス発生区画３は、気密性シールを用いて流体区画５に取り付けられている。図１に示す上部カバー１３及び流体容器２１間の接合には、超音波溶接であるが、一体に統合した構造を含む、他の気密性の接合を用いることもできる。

上述したように、流体膜１７は、流体２３がガス発生区画３に進入するのを防ぐが、それだけではなく発生したガスを流体区画５内に通過させることができる。説明した実施例において、これは発生したガスに対して実質上透過性の材料で流体膜１７を構成することによって達成されるものである。例えば、ガス発生セル９で水素を発生させる場合には、流体膜１７にポリプロピレンを用いることができる。

またこの装置に、付加的な膜である、ガス膜１９を任意選択で用いても良い。ガス膜１９は、上部カバー１３に気密に密封されている。この膜の目的は、流体区画５内の揮発性流体２３からの潜在的に有害な蒸気からガス発生セル９を保護すること、及びそのセル９が使用前に乾燥するのを防ぐことである。流体２３からの蒸気が流体膜１７を透過し得る場合には、ガス膜１９は、その蒸気がガスセル９に接触するのを防ぐ。ガスセル９が取り付けられた状態で流体送達容器１の部分的な組み立てを所望する場合、及び貯蔵又は環境条件が原因でこの状態で時間が経過してガスセル９が乾燥による損傷を受けるような場合は、ガス膜１９は、水蒸気が狭量なガス発生区画３から脱出するのを防止し、ガス発生セル９の完全性を確保する。

かかるガス膜１９には二つの好適な形態がある。第一に、それは、流体２３からの蒸気に対しては不透過性であるが、ガス発生セル９によって発生したガスに対しては実質上透過性の材料で構成されていても良い。この実施例では、駆動ガスはガスの発生中、ガス膜１９を自由に透過する。別の実施例では、ガス膜は、流体２３からの蒸気及び駆動ガスの双方に対して不透過性を有する。この場合、ガス膜１９自体、又はガス膜１９及び上部カバー１３間の接合部は、ガスセル９が一旦作動すると、駆動ガスによって発達した圧力によって破裂する。これら実施例の双方では、ガスセル９は装置の貯蔵中保護される。

流体区画５は、流体容器２１内に、送達すべき所定量の揮発性流体２３を保持する。この区画は、オリフィス区画７に隣接して上方に位置され、流体密性シールにより取り付けられるか、あるいは図１に示すように一体に統合され構成されている。オリフィス区画７は、リストリクタ２５によって流体区画５から分離されている。リストリクタ２５は、流体２３が通過するための屈曲通路２７を含む。図示した実施例では、リストリクタ２５は、屈曲通路２７を形成するために一つ又はそれ以上の、その長さ方向に沿う溝を有し、かつ締まり嵌めによりオリフィス区画７の内壁に密封されている。

オリフィス区画７は、装置を作動した場合の即時分配としての役割を有する揮発性流体の所定のボーラス２９を含む。ボーラス２９は、その区画の流体排出開口を覆う取り外し可能な膜３１によってオリフィス区画７内に密封されている。この取り外し可能な膜３１は、使用直前に除去されるねじ込みキャップ形式のもの、又はこの実施例で図示するように、使用直前に穿刺もしくは剥がされる薄い金属箔シール形式でも良い。また、代替方法として同様の取り外し可能な膜を用いても良い。

流体送達容器１を作動させるためには、使用者は所定の方法に従い取り外し可能な膜３１を破り、これにより揮発性流体のボーラス２９をオリフィス区画から排出させる。また、使用者は、セル９の陽極と陰極とを電気抵抗を持って接続する、ガス発生セル９の作動スイッチを入れ、これによってセル９内でガスの発生を開始させる。ガス発生セル９によって駆動ガスが発生し、この駆動ガスは、ガス膜１９及び流体膜１７を介して流体区画５内に入る。このようにして、駆動ガスは流体２３の上部に圧力を加え、その流体をリストリクタ２５の屈曲通路２７を介して推進させ、最終的にオリフィス区画から排出する。

揮発性流体２３は流体送達容器１を出て、発散システム３３の上方に導かれる。発散システム３３は、揮発性流体２３を蒸発させるための単純な面でも良く、広い表面域にわたって流体２３を上方に吸い上げて、流体２３を広げる灯心システムでも良く、あるいはファンや、ヒータや、超音波振動器といったより積極的な発散システムでも良い。

図３は、流体送達容器１とともに発散システムの一実施例の断面を示したもので、作動前のものを示したものである。図４は、作動後の同一の実施例を示したものである。流体送達容器１は、上部発散ケージ３７にスナップ嵌着構造によって保持されている。下部発散ゲージ３９は、縦方向に滑る嵌着によって上部発散ゲージ３７に取り付けられている。灯心発散パッド４１は、同様に上部発散ゲージ３７に保持されている。図示された発散パッド４１の構造は、その表面積を増加させ、その表面からの流体蒸発効率を増加させるためにひだが付けられている。

下部発散ゲージ３９は、ピン４３の形式の穿刺要素を含む。ピン４３は、図４に示すように、上部発散ゲージ３７が下部発散ゲージ３９の中に押し下げられた場合に、取り外し可能な膜３１を穿刺する。揮発性流体のボーラス２９は、オリフィス区画７から排出され、穿刺ピン４３の表面を流下して、発散パッド４１と接触する。そして、その流体は、流体を環境中に蒸発し得る発散パッド４１に吸い上げられる。流体区画５内の流体２３が、ガス発生セル９からの駆動ガスによって、流体送達容器１から放出されると、その流体は同一の通路をたどって発散パッドひいては環境中に連続的に放出される。

以上、特定の実施例につき図示及び説明を行ってきたが、この発明の精神から著しく逸脱することなく多数の変更形態が考えられ得る。それゆえ保護の範囲は、添付の特許請求の範囲の範囲によってのみ限定されるものである。

この発明の原理に従う流体送達装置の実施例の部分断面図である。 図１に示す実施例の分解断面図である。 この発明の原理に従う流体送達装置の実施例の未作動状態における部分断面図である。 図３に示す、この発明の原理に従う実施例の作動状態における部分断面図である。

Claims (14)

1. 流体を周囲環境中に制御可能に放出する装置において、
   周囲環境に放出するための流体を収容する流体区画と、前記流体区画に隣接して配置され、オリフィスを介して前記流体区画と流体連通するオリフィス区画であり、取り外し可能な密封要素によって覆われた流体排出開口を含み、かつ前記装置が未作動状態にある場合に初期量の流体を収容するオリフィス区画と、を有するハウジングと、
   前記未作動状態で前記流体区画から前記オリフィス区画への流動を制限するため前記オリフィスに隣接して配置された流体リストリクタと、
   ガス発生セルであり、前記装置が作動状態にある場合に当該セルによって発生したガスを前記流体区画内に導くように、前記流体区画と選択的に連通するガス発生セルと、
   前記作動状態で、前記セルで発生したガスを前記流体区画に通過させる一方で、前記未作動状態で、流体容器内の流体が前記セルへ通過するのを防ぐ、前記ガス発生セルと前記流体区画との間に配置された流体膜と、を具え、
   前記装置は、前記密封要素を取り外して、前記流体排出開口を介して前記初期量の流体を前記オリフィス区画外へ排出させ、かつ制御下において、前記セルを作動して、ガスを発生し、前記流体区画からオリフィス区画までの流体を推し進め、前記流体排出開口から排出することによって作動することを特徴とする装置。
2. 前記流体膜は、不透過性の密封部材であって、当該不透過性密封部材が破裂するのに十分な圧力が発生するまで、前記セルから発生したガスが前記流体膜を介して前記流体区画内に通過するのを防ぐ不透過性密封部材を具える、請求項１記載の装置。
3. 前記流体膜は、前記セルから発生したガスを前記流体膜を介して前記流体区画に通過させる一方で、前記流体容器内の流体が前記流体膜を介して前記セルへ通過するのを防ぐ選択性透過膜である、請求項１記載の装置。
4. 前記装置は、前記流体排出開口に隣接して配置され、前記作動状態で、前記流体区画からの流体を受けるとともに周囲環境に当該流体を送達する発散システムをさらに具える、請求項１記載の装置。
5. 前記取り外し可能な密封要素は、取り外し可能なキャップである、請求項１記載の装置。
6. 前記取り外し可能な密封要素は、穿刺可能な膜である、請求項１記載の装置。
7. 前記装置は、前記穿刺可能な膜に隣接して配置されており、前記装置を作動する場合に、前記穿刺可能な膜を穿刺する可動性の穿刺要素をさらに具える、請求項６記載の装置。
8. 流体を周囲環境中に制御可能に放出する装置において、
   セル区画と、流体区画と、オリフィス区画を含むハウジングであり、
   前記流体区画は、周囲環境に放出するための流体を収容し、かつオリフィスを介して前記オリフィス区画と流体連通し、
   前記オリフィス区画は、取り外し可能な密封要素によって覆われた流体排出開口を含み、かつ前記装置が未作動状態にある場合に初期量の流体を収容し、
   前記セル区画は、ガス発生セルであり、前記装置が作動状態にある場合に当該セルによって発生したガスを前記流体区画内に導いて前記流体区画内の流体に圧力を加えるように前記流体区画と選択的に連通するガス発生セルを含むものである、ハウジングと、
   前記オリフィスに隣接して配置され、前記未作動状態で、前記流体区画から前記オリフィス区画への流体の流れを制限する流体リストリクタと、
   前記ガス発生セルと前記流体区画との間に配置され、前記作動状態で、前記セルで発生したガスを前記流体区画に通過させる一方で、前記未作動状態で、流体容器内の流体が前記セルへ通過するのを防ぐ流体膜と、
   前記流体排出開口に隣接して配置され、周囲環境への流体の送達を容易にする流体発散器と、を具え、
   前記装置は、前記密封要素を取り外して、前記流体排出開口を介して前記流体発散器へ向けて前記初期量の流体を前記オリフィス区画から排出させ、かつ制御下において、ガスを発生する前記セルを作動し、前記流体区画からオリフィス区画までの流体を推し進め、前記流体排出開口から流体発散器に向けて排出することによって作動することを特徴とする装置。
9. 前記流体膜は、不透過性の密封部材であって、当該不透過性密封部材が破裂するのに十分な圧力が発生するまで、前記セルから発生したガスが前記流体膜を介して前記流体区画内に通過するのを防ぐ不透過性密封部材を具える、請求項８記載の装置。
10. 前記流体膜は、前記セルから発生したガスを前記流体膜を介して前記流体区画に通過させる一方で、前記流体容器内の流体が前記流体膜を介して前記セルへ通過するのを防ぐ選択性透過膜である、請求項８記載の装置。
11. 前記取り外し可能な密封要素は、取り外し可能なキャップである、請求項８記載の装置
12. 前記取り外し可能な密封要素は、穿刺可能な膜である、請求項８記載の装置。
13. 前記装置は、前記穿刺可能な膜に隣接して配置されており、前記装置を作動する場合に、前記穿刺可能な膜を穿刺する可動性の穿刺要素をさらに具える、請求項１２記載の装置。
14. 流体を周囲環境中に制御可能に放出する装置において、
    セル区画と、周囲環境に放出するための流体を収容する流体区画と、前記流体区画と流体連通するオリフィス区画であり、取り外し可能な密封要素によって覆われた流体排出開口を含み、かつ前記装置が未作動状態にある場合に初期量の流体を収容するオリフィス区画と、を含むハウジングと、
    前記セル区画内に配置されたガス発生セルと、
    前記装置が作動状態にある場合に前記セルにより発生するガスが前記流体区画内の流体に圧力を加えるように、前記セル区画内に前記ガス発生セルを保持及び密封するための手段と、
    前記ガス発生セルを、流体容器内の流体から保護するための手段と、
    前記未作動状態で、前記流体区画内の流体が、前記オリフィス区画内に流入するのを防ぐ手段と、
    前記作動状態で、前記流体区画内の流体を、前記オリフィス区画内に流入させるとともに前記流体排出開口を介して排出させる手段と、
    オリフィスに隣接して配置され、前記未作動状態で、前記流体区画から前記オリフィス区画内への流体の流れを制限する流体リストリクタと、を具え、
    前記装置は、前記密封要素を取り外して、前記流体排出開口を介して前記流体発散器へ向けて前記初期量の流体を前記オリフィス区画外へ排出させ、かつ制御下において、前記セルを作動して、ガスを発生させ、前記流体区画からオリフィス区画までの流体を推し進め、前記流体排出開口から排出することによって作動することを特徴とする装置。

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