JP2010235174A - 噴射釦 - Google Patents

Abstract

【課題】内容物を広範囲に噴射でき、しかも噴射粒子径を小さくすることができる噴射釦を得る。
【解決手段】噴射釦及びノズル体からなり、旋回室、噴射口、複数の噴射溝を有する噴射釦において、旋回室径Ｄ、噴射口径Ｄａ、噴射溝と旋回室の接続部の幅Ｄｄ、ノズル体のステム側側壁から前記噴射口先端までの長さＬとした場合、Ｄ／Ｄａ＞１、Ｄ／Ｄｄ≧５及びＤ／Ｌ≧３の関係を満たすようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、内容物を噴射する噴射釦、特に、エアゾール容器に装着してエアゾール内容物を噴射する噴射釦でメカニカルブレークアップ式の噴射釦に関する。

従来、エアゾール内容物の噴射粒子径を小さくしたり、広い範囲に内容物を噴射する要求を満たす噴射釦としてメカニカルブレークアップ釦が用いられている。メカニカルブレークアップ釦は、噴射口付近で内容物に旋回力を与えて噴射口から噴射することによって噴射粒子を細かく均一化する機構として知られており、特に噴射剤が圧縮ガスである場合に有効である。従来のメカニカルブレークアップ釦は、噴射釦の凹部に嵌合するチップを有し、該チップの周面に噴射液通路が形成され、チップ前端又はノズル体内面側に形成された溝から旋回室を経て噴射口から回転しながら広角に噴射するように種々工夫したものが知られている（例えば、特許文献１〜２参照）。

特開２００１−１８０７７０号公報 特開２０００−１５３１８８号公報

上記のようにメカニカルブレークアップ式の噴射釦は広角噴射に有効であるが、従来の噴射釦の噴射角度は８０゜以下、大きくても９０゜以内のものしか実用化されていない。従って、従来例えばヘアスプレー等の頭髪用品や園芸用殺虫剤あるいはごみ用消臭剤等を圧縮ガス、液化ガスによる内容物の噴射において、良好な塗布効果を奏するためにはより広角噴霧と粒子の微細化が求められているが、このような要求に対して未だ満足するものではなかった。
そこで、本発明は、内容物を広角度で広範囲に噴射でき、且つ噴射粒子径を小さくすることができ、しかも構造が簡単な噴射釦を提供することを目的とする。

本発明者は、従来のメカニカルブレークアップ式の噴射釦が、噴射角度８０゜〜９０゜より大きくすることができない原因を究明するために、図３に模式的に示す噴射釦を構成する諸次元のうち、噴射口径Ｄａ、旋回室径Ｄ、ノズル体のステム側側壁から噴射口先端までの長さＬ、噴射口のランド長さＬａ、旋回室厚さＬｂ、噴射溝幅Ｄｄ、噴射溝深さ、噴射溝数に着目して、特に旋回室径Ｄと噴射口径Ｄａとの比Ｄ／Ｄａ、旋回室径Ｄと噴射溝幅Ｄｄとの比Ｄ／Ｄｄ、旋回室径Ｄとノズル体のステム側側壁から噴射口先端までの長さＬとの比Ｄ／Ｌの３要素が、噴射角度と内容物の粒子径に大きく影響するものと予測して、これらの値が噴射角度にどのような影響を及ぼすか数値解析で分析した。

図４に示すグラフは、旋回室径Ｄと噴射溝幅Ｄｄとの比Ｄ／Ｄｄが噴射角に対してどのような影響を及ぼすかを数値解析を行なったものであり、旋回室径Ｄと噴射溝幅Ｄｄ以外の他の寸法を固定して、旋回室径Ｄと噴射溝幅Ｄｄを変えてＤ／Ｄｄを変更させて、その時の噴射角度を求めた。その結果、Ｄ／Ｄｄ値が大きい程広角噴射になることが分かった。また、図５に示すグラフは、同様に旋回室径Ｄとノズル体のステム側側壁から噴射口先端までの長さＬ以外の寸法を固定して、Ｄ／Ｌ値を変更させた場合の噴射角度に及ぼす影響を数値解析により調べたものである。その場合、Ｄ／Ｌ値が大きい程広角噴射になることが分かった。さらに、図６はランド長さＬａが噴射角度に及ぼす影響をランド長さＬａ以外は固定した寸法で数値解析した結果を示すものであり、ランド長さＬａが短いほど広角噴射になることが分かった。そして、ランド長さＬａは０ｍｍに近づく程、角度変化は大きくなっている。さらにまた図７は噴射溝幅Ｄｄが噴射角度に及ぼす影響を、噴射溝幅Ｄｄ以外は固定した寸法で数値解析した結果を示すものであり、噴射溝幅は狭い程広角噴射が得られることが分かった。
以上の数値解析と並行して、実験を繰り返した結果、ある一定の条件を満たすように組合せることによって、９０゜以上の噴射角度での噴射を可能とし、且つ内容物の粒子径を小さくすることができることを知得し、本発明に到達したものである。

即ち、上記課題を解決する請求項１に係る発明の噴射釦は、旋回室、噴射口、複数の噴射溝を有する噴射釦において、旋回室径Ｄ、噴射口径Ｄａ、噴射溝と旋回室の接続部の幅Ｄｄ、ノズル体のステム側側壁から前記噴射口先端までの長さＬとした場合、ｉ）Ｄ／Ｄａ＞１，ii）Ｄ／Ｄｄ≧５，iii）Ｄ／Ｌ≧３の関係を満たすことを特徴とするものである。

上記条件において、旋回室径が噴射口径と等しいかそれよりも小さい場合、即ちＤ／Ｄａ≦１であると、内容物に回転を生じさせることが困難であり、広角噴射が出来ないのでＤ／Ｄａ＞１、望ましくはＤ／Ｄａ≧３とする。また、Ｄ／Ｄｄ＜５であると、内容物に旋回室で充分な回転が与えられないため広角噴射ができず、且つ微粒子化することもできないので、Ｄ／Ｄｄ≧５とする。さらに、Ｄ／Ｌとの関係は旋回室の直径に対して、ステム側側壁から前記噴射口先端までの長さＬが長い場合、内容物の流動抵抗が大きくなり、回転が失われて噴射されることになるので、９０゜以上の噴射角を達成するためにはＤ／Ｌ≧３でなければならない。

本発明の噴射釦は、上記条件に加えて、さらに噴射口のランド長さが０．３ｍｍ以下、旋回室のステム側側壁から前記噴射口先端までの長さが０．６ｍｍ以下、旋回室の直径が１．５ｍｍ〜３．０ｍｍ、前記噴射溝と前記旋回室の接続部の幅が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであることがより望ましい。そして、前記噴射溝は３つ以上であることが望ましい。前記噴射釦は圧縮ガスにより噴射される容器に好適に用いることができる。

本発明は、上記のように構成することによって、内容物を今まで達成できなかった９０゜以上の広角噴射ができ、且つ噴射粒子径を小さくすることができ、しかも構造を簡素化することができるという格別な効果を奏するものである。

本発明の実施形態に係る噴射釦の正面断面概略図である。 そのノズル体のステム側から見た側面図である。 ノズル体の寸法関係を示す模式図であり、（ａ）はステム側から見た側面の模式図、（ｂ）は正面断面の模式図である。 数値解析による旋回室径Ｄ／噴射溝幅Ｄｄと噴射角度の関係を示すグラフである。 数値解析による旋回室径Ｄ／ステム側側壁から前記噴射口先端までの長さＬと噴射角度の関係を示すグラフである。 数値解析によるランドから長さＬａと噴射角度の関係を示すグラフである。 数値解析による噴射溝幅Ｄｄと噴射角度の関係を示すグラフである。 実施例及び比較例により得られた実測に基づく噴射角度と粒子径の関係を示すグラフである。 実施例及び比較例における旋回室径Ｄ／噴射溝幅Ｄｄと噴射角度の関係を示すグラフである。 実施例及び比較例における旋回室径Ｄ／ステム側側壁から前記噴射口先端までの長さＬと噴射角度の関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る噴射釦の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る噴射釦の正面概略断面図である。本実施形態に係る噴射釦１は、噴射釦本体２とノズル体３の２ピースの組み合わせからなり、ノズル体３が噴射釦本体２の突出部４に嵌合して組み立てられている。噴射釦本体２は、合成樹脂で一体成形され、中央部内部に容器のステムが嵌合する流入路６が形成されている。そして、流入路６に略直交する連通孔７が形成されている。突出部４の外周部と噴射釦本体２との間には、ノズル体３の環状壁１５が嵌合する環状溝８が形成され、該環状溝が後述するように内容物の噴射流路となってノズル体との間に形成される旋回溝に連通している。

ノズル体３は、ノズル基盤１４と該ノズル基盤の裏面（ステム側）に突出形成された環状壁１５とから構成されている。環状壁１５は、図１に示すように、環状溝８の途中まで嵌合する長さに形成されている。そして、環状壁１５の内周面には等間隔に複数本（図の実施形態では３本）の通路１６が突出部４の外周面に沿って形成され、その基端部はノズル体のステム側壁面２３に形成されている噴射溝１７に連通している。噴射溝１７は、後述する旋回室２０の外周部に対して略接線方向から接するように形成されて、旋回室２０に内容物を接線方向に本実施形態では３方から供給して旋回室で旋回流が形成されるようになっている。噴射溝１７は図２に示すように、旋回室との接続部１８に至るに従って細幅となるように形成されている。噴射溝１７は本実施形態ではノズル体のステム側壁面２３に形成されているが、噴射釦本体の突出部４の先端面に形成することも可能である。

旋回室２０は、ノズル基盤裏面に円形凹部として形成されて噴射釦本体２の突出部４の先端面との間に形成される。本実施形態では円形凹部として形成してあるが、ドーム状又は円錐台凹部として形成しても良い。旋回室２０の中心部からノズル基盤１４を貫通して噴射口２１が形成されている。噴射口２１は、本実施形態で図１に示すようにノズル基盤の表面にドーム状凹部２２を形成して、その底部中心に開口して内容物の良好な広角噴射ができるようにしている。

本実施形態の噴射釦は、以上の構造を有し、図示しない容器のステムに装着され、下方に押圧してステムを押下げることによって、バルブが開き内容物が加圧ガス、液化ガスやトリガー式ポンプの圧力により流入路６から環状溝８を通り、その先端から環状壁内周面に形成された液通路１６を通って旋回室に１２０゜間隔の３方位置で接線方向から流入する。内容物は高圧で接線方向３方から旋回室内に流入することによって、旋回室で強い旋回流となって回転を保ったまま、噴射口２１から外部に噴射される。その際、内容物は回転過程において微細な粒子に破砕されて所定の噴射角度で噴射することができる。

以上のような構造の噴射釦において、本実施形態では前述したように、図３に模式的に示すように、旋回室２０の旋回室径Ｄ、噴射口２１の噴射口径Ｄａ、噴射溝と旋回室の接続部１８の幅Ｄｄ、ステム側側壁面２３から噴射口先端２４までの長さＬとした場合、Ｄ／Ｄａ＞１，Ｄ／Ｄｄ≧５，及びＤ／Ｌ≧３の関係を満たすように形成されている。また、噴射口２１のランド長さＬａを０．３ｍｍ以下、前記旋回室２０のステム側側壁面２３から前記噴射口先端面２４までの長さＬを０．６ｍｍ以下、旋回室の直径Ｄを１．５ｍｍ〜３．０ｍｍ、噴射溝１７と旋回室２０の接続部１８の幅を０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内となるように形成してある。

ランド長さＬａは、旋回室で回転を与えた内容物に噴射時の流量抵抗を与えないように短いのが望ましいが、ランド長さが０．１ｍｍに満たない場合は、耐久性に欠けるので０．１ｍｍ以上０．３ｍｍの範囲が望ましい。本発明者は、ランド長さＬａを０．２〜０．７の範囲で変更して実験及び数値解析を行なったが、後述する実施例で０．２ｍｍで９０゜以上の噴射角が実現できたが、０．３ｍｍ〜０．７の範囲では、４８゜〜８０゜の範囲の噴射角しか得られなかった。

前記旋回室２０のステム側側壁面２３から前記噴射口先端面２４までの長さＬは、ランド長さＬａの場合と同様に旋回流の流動抵抗を少なくするために、できるだけ短くするのがよく、０．６ｍｍ以下が望ましいが、噴射口２１の強度及び旋回室を形成する厚さを考慮すれば、０．３〜０．６ｍｍの範囲が望ましい。同様に数値計算及び実験によれば、Ｌを０．６５〜１．１５ｍｍにした範囲では、良好な噴射角度は得られなかった。

回室の直径Ｄは、旋回流を形成するには大きい方が望ましいが、大きくするとノズル体の直径を大きくしなければならないので、１．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲が望ましい。旋回室径Ｄが１．５ｍｍ以下であると強い旋回流を形成することが困難であり、広角噴射が出来ない。さらに、前記噴射溝と前記旋回室の接続部の幅は０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであることがより望ましい。接続部の幅は、良好な噴射をえるためには前記したように旋回室直径との相対的な関係があり、旋回室直径を１．５ｍｍ〜３．０ｍｍに形成した場合、接続部の幅は０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲が望ましい。そして、前記噴射溝は旋回室２０で内容物に均一な高速旋回を発生させるためには３つ以上であることが望ましい。

本実施形態の噴射釦は、種々の内容物を噴射する容器、特に、圧縮ガスにより噴射されるエアゾール容器に適用でき、圧縮ガスとしては窒素、炭酸ガス、亜酸化窒素等が採用できる。また、内容物としては粘度が１００ｃｐ以下のエアゾール内容物の噴射に好適に適用でき、これらの内容物を９０゜以上の広角噴射で且つ平均粒子径６５μｍ以下で噴射できる。したがって、ヘアスプレー等の頭髪用品や園芸用殺虫剤あるいはごみ用消臭剤等、水又はアルコールベースのエアゾール内容物の噴射に採用して、従来の噴射釦に比して広範囲に且つ微粒子状態で噴霧することができ、塗布効果に優れた噴射釦が得られる。

図１に示す構造の噴射釦において、実施例１及び実施例２として、噴射口径Ｄａ、旋回室径Ｄ、ステム側側壁から前記噴射口先端までの長さＬ、ランド長さＬａ、旋回室厚Ｌｂ、噴射溝幅Ｄｄ、噴射溝深、噴射溝数を表１に示す寸法に構成して、エアゾール内容物として粘度１ｃｐの水を、圧縮ガスとして圧力０．７ＭＰａの窒素で噴射して、その噴射角度及び平均粒子径を測定した。なお、噴射角度は噴射した瞬間を撮影した画像から測定した。
また、平均粒子径はレーザー回折式粒度分布測定装置にて、測定地点から噴射口までの距離を１５ｃｍとして測定した。その結果を表１に示す。
また、比較例１〜４として、市販のメカニカルブレークアップ式の噴射釦＃１〜４を用いて実施例と同様な条件で噴射して噴射角度及び平均粒子径を測定した。なお、比較例における各寸法は実測値である。その結果を実施例と共に表１に示す。

表１に示す結果において、実施例１〜２及び比較例１〜４における噴射角度と平均粒子径を図８のグラフに示す。表１及び図８から明らかなように、実施例１では噴射角度９０゜、実施例２では９５゜と何れの実施例でも９０゜以上の広角噴射ができたのに対し、比較例では比較例２が８０゜の噴射角度が得られたが最高で、８０゜〜４０゜の噴射角度しか得られてない。そして、エアゾール内容物の平均粒子径は、実施例１が６５μｍ、実施例２が６４μｍで、比較例２の６３μｍや比較例４の６４μｍといった良好な微粒子と同等の微粒子が得られた。
以上の実施例から明らかなように、本発明の噴射釦は、従来の噴射釦にない広角噴射及び充分小さい噴霧粒子径が得られ、塗布効果の高い噴射釦であることが確認できた。

上記結果をさらに分析して、実施例及び比較例における噴射溝径Ｄと旋回室の接続部の幅Ｄｄとの比Ｄ／Ｄｄが噴射角度に及ぼす影響を調べた。その結果を図９のグラフに示す。その結果、数値解析の結果と同様に実施例、比較例ともＤ／Ｄｄが大きい程噴射角度が大きくなっていることが分かる。しかしながら、実施例１ではＤ／Ｄｄが７．５で噴射角度９０゜が得られ、実施例２ではＤ／Ｄｄ＝１０．５で噴射角度９５゜が得られたのに対し、比較例２ではＤ／Ｄｄ＝９．３７で噴射角度８０゜、比較例３ではＤ／Ｄｄ＝２．８３で噴射角度６３゜しか得られていない。

また、旋回室径Ｄと、ステム側側壁面から噴射口先端までの長さＬとの比Ｄ／Ｌが噴射角度に及ぼす影響を同様に調べた。その結果を図１０のグラフに示す。該グラフから明らかなように、数値解析結果と同様に実施例、比較例ともＤ／Ｌが大きい程噴射角度が大きくなっていることが分かる。実施例１ではＤ／Ｌ＝３．３３、実施例２ではＤ／Ｌ＝４．６にすることで、噴射角度９０゜、９５゜を達成している。これに対して、比較例２ではＤ／Ｌ＝２．８、比較例３ではＤ／Ｌ＝１．０６であり、それらのものでは噴射角８０゜、６３゜しか得られていない。このことから、噴射角度９０゜以上を達成するにはＤ／Ｌ＞３であることが必要であることがわかる。

本発明の噴射釦は、種々の内容物を噴射する噴射釦に適用でき、特に圧縮ガス噴射剤で内容物を８０゜〜１００゜の広範囲に且つ噴射粒子径を小さくして噴射するのに好適であり、エアゾール容器用噴射釦として利用可能性が高い。

１ 噴射釦 ２ 噴射釦本体
３ ノズル体 ４ 突出部
６ 流入路 ７ 連通孔
８ 環状溝
１４ ノズル基盤 １５ 環状壁
１６ 液通路 １７ 噴射溝
１８ 接続部 ２０ 旋回室
２１ 噴射口 ２２ ドーム状凹部
２３ ステム側壁面 ２４ 噴霧口先端面

Claims (7)

1. 旋回室、噴射口、複数の噴射溝を有する噴射釦において、旋回室径Ｄ、噴射口径Ｄａ、噴射溝と旋回室の接続部の幅Ｄｄ、ノズル体のステム側側壁から前記噴射口先端までの長さＬ、とし、
   ｉ） Ｄ／Ｄａ＞１
   ii） Ｄ／Ｄｄ≧５
   iii） Ｄ／Ｌ≧３
   の関係を満たすことを特徴とする噴射釦。
2. 前記噴射口のランドの長さが０．３ｍｍ以下である請求項１に記載の噴射釦。
3. 前記旋回室のステム側側壁から前記噴射口先端までの長さＬが０．６ｍｍ以下である請求項１又は２に記載の噴射釦。
4. 前記旋回室の直径Ｄが１．５ｍｍ〜３．０ｍｍである請求項１〜３の何れかに記載の噴射釦。
5. 前記噴射溝と前記旋回室の接続部の幅Ｄｄが０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである請求項１〜４の何れかに記載の噴射釦。
6. 前記噴射溝が３つ以上である請求項１〜５の何れかに記載の噴射釦。
7. 圧縮ガスにより噴射される容器に用いる噴射釦である請求項１〜６の何れかに記載の噴射釦。

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