JP2009530074A

JP2009530074A - 圧電素子を備えているスプレー装置、及び化粧品及び香水で前記スプレー装置を利用する方法

Info

Publication number: JP2009530074A
Application number: JP2008558847A
Authority: JP
Inventors: ジャン−フランソワ・トランシャン; シルヴィ・リシャール; ジャン−デニス・ソザードゥ
Original assignee: エルブイエムエイチレシェルシェ
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2009-08-27
Also published as: FR2898468A1; FR2898468B1; US8061629B2; US20090065600A1; WO2007104859A1; KR20080113061A

Abstract

圧電素子（１３）と、圧電素子に結合された台座（１７）、及びホーン（１８）まで延在する管（１８）を有するソノトロード（１４）と、圧電素子を振動させるための駆動回路（１０）と、スプレーされる製品をホーンの前面（２０）まで導く供給装置（７）とを備えるスプレー装置。ソノトロードは主に管に平行なモードで振動し、ホーンは縦軸に沿って撓まないような寸法とされ、駆動回路が圧電素子を振動させるときに撓まない。このスプレー装置は化粧品及び香水に適用可能である。

Description

本発明は、圧電素子を有するスプレー装置に関し、ならびにそれらの装置を化粧品及び香水において使用することに関する。

より具体的には本発明は、
− 圧電素子と、
− 圧電素子に結合された台座、及び台座よりも狭く縦軸に沿って台座からホーン管よりも広いホーン口に向かって延在しているホーン管を有し、前記ホーン口はホーン管から離れる向きの前面を有する、ソノトロードと、
− 圧電素子を振動させるように設計された制御回路と、
− スプレーされる製品をホーン口の前面まで搬送するように設計された、スプレーされる製品を供給するための供給装置とを備え、
ソノトロードが縦軸方向に平行なモードで振動し、制御回路が圧電素子を振動させるときホーン口が撓まずに実質的に前記縦軸方向に沿って運動するような寸法とされた、
スプレー装置に関する。

特許文献１には、このようなスプレー装置の例が説明されている。
欧州特許出願第Ａ−Ｏ３８９６６５号

既知のこのタイプのスプレー装置の効率を改善し、特にその電力消費を低減するように改良することが、本発明の具体的な目的である。

本発明によってこの目的を達成するために、問題となっている種類のスプレー装置は、圧電素子及びホーン管が、圧電素子の直径の、ホーン管の直径に対する比が、５から１０の間となるような直径を有することを特徴とする。

これらの措置によって、圧電素子とホーン口との間の結合を最適化し、及びホーン口の全表面領域を使用することにより、このホーン口はピストンのように動作して、ソノトロードの効率が最適化される。従って、同じストロークにおいて、スプレーされる製品の所与の流量に対して、スプレー装置で消費される電力を低減することができる。

本発明による方法の様々な実施形態では、次のうちの１つ、及び／又は複数の措置を用いてもよい。
− 制御回路は、圧電素子を動作周波数２０から２００ｋＨｚの間で、好ましくは４０から１００ｋＨｚの間で、より好ましくはさらに５０から８０ｋＨｚの間で振動させるように設計される。
− ソノトロードは、制御回路が圧電素子を振動させるとき、ホーン口が０．０１ｍｍを超す振幅で運動するような寸法にされる。
− ソノトロードは、１．５ｃｍ^３未満の円筒状体積の内側に内接され得る。
− 制御回路は、１Ｗ未満の電力で圧電素子を付勢する。
− スプレーされる製品を供給する供給装置は、スプレーされる製品を収納する容器に連結されており、スプレーされる製品は、２０℃において１から２００ｍＰａ．ｓの間、好ましくは３から５０ｍＰａ．ｓの間の動粘度を有する。
− 圧電素子は、直径が１５ｍｍ未満、厚さが２ｍｍ未満の円板形状である。
− ソノトロードは縦軸を中心とした回転対称を示し、その外径及び全長は、前記全長の前記外径に対する比が２未満であるようにする。
− 圧電素子及びホーン口は、圧電素子の直径のホーン口の直径に対する比が１から２の間となるような直径を有する。
− ホーン口は、ホーン口の直径のホーン口の厚さに対する比が５未満となるような、直径と厚さを有する。
− ソノトロードは、アルミニウム、鋼、チタン、及びそのような材料の合金から選択された少なくとも１つの材料で作られる。
− 供給装置は、一端がソノトロードのホーン口に接触する芯を備える。
− 芯の端部は、前記ソノトロードのホーン口の前面に接触し、前記前面の中央部を囲繞する環状部を有する。

さらに、本発明の別の主題は、１から２００ｍＰａ．ｓの間、好ましくは３から５０ｍＰａ．ｓの間の動粘度を有する液体をスプレーするために、以上で画成された装置を使用することである。

このようにスプレーされる液体は、数十ミクロンのオーダー、とりわけ３０μｍから５０μｍの範囲にある、非常に小さい寸法の液滴で構成される一種の霧を形成する。

本発明の１つの具体的な実施形態によれば、前記液体は化粧品の組成である。

本発明による装置を使用することは、化粧品、特に化粧ケア製品の場合に特に好都合である。これらの製品が、このように空中に漂う霧の形で皮膚にスプレーされると、新鮮さと安らぎの深い感情が得られる。

本発明の別の実施形態によれば、前記液体は、オードトワレ、香水、又はオーデコロンなどの香料の組成である。この種の組成に対して本発明を使用することは、芳香を充たすうえで役立つので、使用者から特に歓迎される。

本発明のさらなる特徴と利点は、実施形態の１つ及びその実施形態の別の形の１つについての以下の説明において明らかになり、それらは添付される図面を参照して、非限定的な例として与えられるものである。

添付図面において、同一の参照符号は同一又は類する構成要素を示す。

図１は、例えば全体形状が垂直軸線を中心に回転させた円筒状の形態であり、自身の上にスプレーヘッド３が積載された容器２を備えているスプレー装置１を表わす。スプレーヘッド３は、例えば自身の上面３ａに作動ボタン４を備え、自身の円筒状の側面にスプレーされる製品のための出口開口５を有する。スプレー装置１は、携帯可能であって、手で保持することができる。

図２を参照すると、スプレーヘッド３は、容器２の上部に嵌合されており、容器２には、例えば水性若しくは非水性の化粧品、スキンケア製品、又はその他の製品のような、スプレーされる液体製品から成る貯留物６が収容されている。例えば、スプレーされる製品は、２０℃で１ｍＰａ・ｓ〜２００ｍＰａ・ｓ、好ましくは３ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓの動粘度を有している。

スプレー装置１でスプレーされ得る製品の組成の例示について、２０℃における粘度を単位ｍＰａ．ｓで表わすと共に以下に示す。粘度の測定は、スピンドルＮｏ．ｌ（製造業者の基準）を用いたブルックフィールドＬＶ（低粘度）粘度計（Brookfield LV (Low Viscosity) viscometer）を使用して行った。
ａ）芳香ボディーローション
ジメチコーン６％
アルコール５％
香料３．５％
ジエチルヘキシルシクロヘキサノエート５％
(Diethylhexylcyclohexanoate)
グリセリン２．５％
ステアリルジメチコーン１．５％
セチルアルコール１．１％
ステアリルアルコール１．１％
ステアレス−２１０．７％
ステアレス−２０．３％
メチルパラベン０．４％
トコフェリルアセテート(Tocopheryl acetate) ０．１％
カルボマー０．１％
水酸化ナトリウム０．０５％
水Ｑｓｐ１００％
粘度：１５０ｍＰａ．ｓ
測定は毎分３０回転の速度で実施した。
ｂ）オーデトワレ
９６．２アルコール７８％
濃縮香料（Perfume concentrate）２０％
ベンゾフェノン−３０．２％
１．８％
粘度：５ｍＰａ．ｓ
測定は毎分６０回転の速度で実施した。
ｃ）ローション
アルコール５％
グリセリン２％
ブチレングリコール１％
水素化キャスターオイルＰｅｇ−６０１％
ＰＥＧ３２０．５％
フェノキシエタノール０．５％
パラベン０．３％
香料０．０５％
水ＱＳＰ１００
粘度：５０ｍＰａ．ｓ
測定は毎分６０回転の速度で実施した。
ｄ）ケアセラム
シクロペントシロキサン２４％
ブチレングリコール４％
ポリメチルメタクリレート３％
グリセリン３％
アルコール２．５％
ポリソルベート−２０１．５％
水素化キャスターオイルＰｅｇ−６０１％
ポリアクリルアミド０．６％
アクリレート／Ｃ１０−３０アルキルアクリレート架橋ポリマー０．２％
（Acrylate/C10-30 alkylacrylate crosslinked polymer）
香料０．２％
活性成分０．２％
キサンタン０．０５％
カルボマー０．０５％
セルロース０．０５％
ヒアルロン酸ナトリウム０．０５％
水Ｑｓｐ１００
粘度：１００ｍＰａ．ｓ
測定は毎分３０回転の速度で実施された。

容器２は、スプレーされる製品を供給するための供給装置であって、スプレーされる製品をスプレーヘッド３に搬送可能な供給装置をさらに備えている。本明細書に示される例示では、以下に説明するように、この供給装置は毛管現象によって動作する芯７を備えている。この芯の上端部８は、容器２から突出し、スプレーヘッド３内に入っている。

スプレーヘッド３の一部には制御区画９が設けられ、この制御区画内には、少なくとも１つの電池又は蓄電池１１を電源とする電子制御回路１０が収納されている。電子制御回路１０は、作動ボタン４を用いて動作可能なスイッチ１２を備えている。このボタンは、例えばスプレーヘッドの上面３ａの可撓部分に形成されている。より具体的には、スプレーヘッド３は、スイッチ１２の領域に凹所を有する高剛性なプラスチック製外殻を有している。この凹所は、上述のボタン４を形成する可撓性を有する弾性壁で閉止されている。

電子制御回路１０は、セラミック又はこれに類するものから成る超音波圧電素子１３を振動させるように構成されている。この超音波圧電素子は、例えばアルミニウム、鉄、チタン、又はこれら材料の合金から成るソノトロード１４（sonotrode）に連結されている（ソノトロード１４は１つ以上の材料から成る場合がある）。圧電素子１３及びソノトロード１４は、スプレーヘッド３内に形成されたソノトロードハウジング１６内に係合している。このソノトロードハウジングは、本明細書に示す実施例では例えば略回転円筒体であり、拡径された通路１６を介して出口開口５と連通している。

図２及び図３を参照すると、ソノトロード１４は、圧電素子１３と同様に、長手軸線Ｘを中心とした回転体であり、長手軸線Ｘを中心とする対称性を有している。ソノトロード１４は、圧電素子１３に連結された台座１７、及び台座より狭いホーン管１８を有している。このホーン管は、前記台座からホーン管１８より広いホーン口１９に至るまで長手軸線Ｘに沿って延伸している。ホーン口の平坦な前面２１が芯７の上端部８に接触しているので、スプレーされる製品は毛管現象によって前記前面まで搬送される（図２参照）。

従って、使用者が作動ボタン４を押下した場合には、制御回路１０が、好ましくは超音波領域の動作周波数で圧電素子１３を振動させることができる。この動作周波数は、２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ、好ましくは４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、さらに好ましくは５０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚである。

圧電素子１３の振動が台座１７及びホーン管１８を介してホーン口１９に伝達するので、芯７によってホーン口の前面２０まで搬送された液体製品が霧化する。

上述の動作周波数が比較的低い場合、特に１００ｋＨｚ未満である場合には、ソノトロード内でのエネルギー損失が限定されるので、このことはスプレー装置の電力消費を制限することに貢献している。

本発明では、ソノトロード１４は、Ｘ軸に略平行な長手方向モードで振動する大きさとされ、ホーン口１９は、制御回路が圧電素子を上述の周波数で振動させる場合に長手軸線Ｘに沿って撓まずに移動する大きさとされる。これにより、ソノトロードの効率が最適化される。前記ソノトロードの長手方向モードの振動によって圧電素子１３とホーン口１９との結合が最適化されるからである。本明細書では、ホーン口が撓まないということは、ホーン口がホーン口の平面に対して垂直な方向において変形しないことを意味する。従って、ホーン口が撓まないことによって、ホーン口が剛なピストンのように動作可能となるので、液体製品をスプレーするためにホーン口の全表面領域を良好に使用することができる。

ソノトロード１４は、例えば容積１．５ｃｍ^３未満の円筒形状に内接可能な大きさとされており、例えば１Ｗ未満の電力で駆動可能とされ、且つ、ホーン口１９において０．０１ｍｍを超えた振動の振幅を生じさせ、これによりスプレーされる製品に従って、スプレーされる製品がスプレーヘッド３から１００ｍｍ〜３００ｍｍの距離でスプレー可能となる。

図３に示すように、本明細書で説明する具体的な実施例では、例えば、圧電素子１３は、好ましくはチタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ）から成る多層共振セラミック、例えば株式会社富士セラミックス（Fuji Ceramics Co）から型式名Ｃ２０２で販売されており、直径Ｄ１が１５ｍｍ未満（例えば８ｍｍ〜１０ｍｍ程度）、厚さｅ１が１ｍｍ未満（例えば０．３ｍｍ程度）のディスク状の形状である。

さらに、考慮される実施例において、ソノトロード１４は、アルミニウム又はアルミニウム合金から成る場合がある。

ソノトロードの台座１７は、
−（例えば第１の部分１７ａに結合されている）圧電素子１３に取り付けられたディスク状の第１の部分であって、１５ｍｍ未満（例えば、１０ｍｍ程度）の直径Ｄ２、及び２ｍｍ未満（例えば、１．７ｍｍ程度）の厚さｅ２を有している第１の部分１７ａと、
−第１の部分１７ａよりも薄く広く、第１の部分１７ａからホーン管１８に向かって延在しているディスク状の第２の部分であって、１５ｍｍ未満（例えば、１４ｍｍ程度）の直径Ｄ’２、及び１ｍｍ未満（例えば、０．３ｍｍ程度）の厚さｅ’２を有しており、自身の周縁には、ソノトロードをスプレーヘッド３内部に固定するための固定穴のような取付手段１７ｄが設けられている第２の部分１７ｂと、
−ホーン管１８に接続され、ディスク状の第２の部分１７ｂから延在している移行部分１７ｃであって、５ｍｍ未満（例えば３ｍｍ程度）の、ホーン管１８側の端部の終端部直径Ｄ”２を有し、２ｍｍ未満（例えば１ｍｍ程度）の隅肉半径Ｒ１を介してディスク状の第２の部分１７ｂに接続し、且つ、隅肉半径Ｒ１と略同一の厚さｅ”２を有している移行部分１７ｃと、
を備えている場合がある。

ホーン管１８は、２ｍｍ未満（例えば１ｍｍ程度）の外径Ｄ３、及び４ｍｍ〜６ｍｍ（例えば５ｍｍ程度）の長さｌを有している略円筒形状である。このホーン管１８は、半径１ｍｍ未満（例えば０．５ｍｍ程度）の隅肉部半径を介して、移行部分１７ｃ及びホーン口１９に接続している。

ホーン口１９は、８ｍｍ未満（例えば５ｍｍ程度）の外径Ｄ４、及び２ｍｍ未満（例えば１ｍｍ未満）の厚さｅ３を有しているディスクの形態をしている。

ソノトロード１４の最大外径、この実施例では直径Ｄ’２、及びソノトロードの全長Ｌは、最大外径に対する全長の比Ｌ／Ｄ’２が２未満となるように選定されることが優位である。

さらに、直径のホーン管の直径に対する圧電素子１３の比Ｄ１／Ｄ３は、好ましくは５〜１０とされる。

さらに、ホーン口の厚さに対するホーン口の直径の比Ｄ４／ｅ３は、好ましくは５未満とされる。

最後に、圧電素子１３の直径とホーン口１９の直径との比Ｄ１／Ｄ４は、好ましくは１〜２とされる。

図４及び図５に表わす他の実施形態では、芯の上端部８は、ソノトロードのホーン口の前面２０に接触し、且つ前面２０の中心部を囲む環状部８ａを有している。このことは、スプレーされる製品をホーン口の前面２０まで搬送するために特に効果的である。

本発明の一の実施形態におけるスプレー装置の全体図である。図１の装置の縦断面図である。図１及び図２に表わすスプレー装置の圧電素子及びソノトロードを示す詳細図である。本発明の他の実施形態における、芯を備えたソノトロードの正面図である。本発明の他の実施形態における、芯を備えたソノトロードの側面図である。

符号の説明

１スプレー装置
２容器
３スプレーヘッド
３ａスプレーヘッドの上面
４作動ボタン
５出口開口
６貯留物
７芯
８芯の上端部
８ａ環状部
９制御区画
１０電子制御回路
１１電池又は蓄電池
１２スイッチ
１３超音波圧電素子
１４ソノトロード
１６ソノトロードのハウジング
１７台座
１７ａ第１の部分
１７ｂ第２の部分
１７ｃ移行部分
１７ｄ手段
１８ホーン管
１９ホーン口
２０ホーン口の前面

Claims

圧電素子（１３）と、
前記圧電素子（１３）に結合されている台座（１７）と、前記台座（１７）よりも狭く、前記台座（１７）からホーン管（１８）よりも広いホーン口（１９）に向かって、長手軸線（Ｘ）に沿って延在している前記ホーン管（１８）とを備えているソノトロード（１４）であって、前記ホーン口（１９）が前記ホーン管（１８）から離間する方向に配置された前面（２０）を有している前記ソノトロード（１４）と、
前記圧電素子（１３）を振動させるように構成されている制御回路（１０）と、
スプレーされる製品を供給するための供給装置（７）であって、スプレーされる製品を前記ホーン口の前記前面（２０）まで搬送するように構成されている前記供給装置（７）と、
を備えているスプレー装置であって、
前記ソノトロード（１４）が、前記長手軸線方向（Ｘ）に平行なモードで振動し、
前記制御回路（１０）が前記圧電素子（１３）を振動させた場合に、前記ホーン口（１９）が撓まずに前記長手軸線方向（Ｘ）に沿って移動する大きさとされるスプレー装置において、
前記圧電素子（１３）及び前記ホーン管（１８）は、前記ホーン管の直径に対する前記圧電素子（１３）の直径の比（Ｄｌ／Ｄ３）が５〜１０となるような直径（Ｄ１、Ｄ３）を有していることを特徴とするスプレー装置。
前記制御回路（１０）が、動作周波数２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ、好ましくは４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ、より好ましくは５０ｋＨｚ〜８０ｋＨｚで前記圧電素子（１３）を振動させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のスプレー装置。
前記ソノトロード（１４）は、前記制御回路（１０）が前記圧電素子（１３）を振動させた場合に、前記ホーン口（１９）が０．０１ｍｍを超す振幅で運動する大きさとされることを特徴とする請求項１又は２に記載のスプレー装置。
前記ソノトロード（１４）が、１．５ｃｍ^３未満の容積を有している円筒体に内接していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスプレー装置。
前記制御回路（１０）が、１Ｗ未満の電力で前記圧電素子（１３）を駆動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスプレー装置。
前記スプレーされる製品を供給する前記供給装置（７）がスプレーされる前記製品を収納している容器（２）に接続されており、
前記スプレーされる製品は、２０℃において、１ｍＰａ・ｓ〜２００ｍＰａ・ｓ、好ましくは３ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓの動粘度を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスプレー装置。
前記圧電素子（１３）が、１５ｍｍ未満の直径（Ｄ１）、２ｍｍ未満の厚さ（ｅ１）を有しているディスク状の形態とされることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のスプレー装置。
前記ソノトロード（１４）が、前記長手軸線（Ｘ）を中心とした回転体であって、前記長手軸線（Ｘ）を中心とした対称性を有しており、
前記ソノトロードの外径（Ｄ２）及び全長（Ｌ）は、前記外径に対する前記全長の比（Ｌ／Ｄ２）が２未満となるようになっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のスプレー装置。
前記圧電素子及び前記ホーン口が、前記ホーン口の直径に対する前記圧電素子の直径の比（Ｄ１／Ｄ４）が１〜２となるような直径（Ｄ１、Ｄ４）を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のスプレー装置。
前記ホーン口（１９）が、前記ホーン口の厚さに対する前記ホーン口の直径の比（Ｄ４／ｅ３）が５未満となるような前記直径（Ｄ４）及び前記厚さ（ｅ３）を有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載のスプレー装置。
前記ソノトロード（１４）が、アルミニウム、鉄、チタン、及びこれら材料の合金から選択された少なくとも１つの材料から成ることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のスプレー装置。
前記供給装置が、前記ソノトロードの前記ホーン口（１９）に接触する１つの端部を有する芯（７）を備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載のスプレー装置。
前記芯の前記端部（８）が、前記ソノトロードの前記ホーン口の前記前面（２０）に接触し、且つ前記前面（２０）の中央部を囲む環状部（８ａ）を有していることを特徴とする請求項１２に記載のスプレー装置。
２０℃において、１ｍＰａ・ｓ〜２００ｍＰａ・ｓ、好ましくは３ｍＰａ・ｓ〜５０ｍＰａ・ｓの動粘度を有している液体をスプレーするために、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のスプレー装置を利用することを特徴とする方法。
前記液体が、化粧品の組成を有していることを特徴とする請求項１４に記載の使用。
前記液体が、香水の組成を有していることを特徴とする請求項１４に記載の使用。