JP2016077405A - 噴霧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】斑の発生のない塗布を行うことができる噴霧装置を提供する。【解決手段】空圧供給装置４から供給される空気の圧力を用いて二流体ノズル２から化粧料７を噴霧する噴霧装置であって、空圧供給装置４は、コンプレッサー８と、コンプレッサー８の下流側に設けられコンプレッサー８で生成された圧縮空気を貯留するリザーバタンク９と、リザーバタンク９に貯留された圧縮空気の二流体ノズル２への供給を間欠的に行うことにより、化粧料７を間欠的に噴霧する二流体ノズル２とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、化粧料等の液体を噴霧する噴霧装置に関する。

一般に、液状化粧料等（以下、単に化粧料という）を塗布する方法としては、指で塗布したり、またスポンジ等の塗布具を用いて塗布したりすることが行われている（特許文献１）。

実用新案登録第３１７５５６６号

しかしながらこの方法では、斑が発生しやすく、塗布部と非塗布部の境目を目立たなくすることが困難であった。

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、斑の発生のない塗布を行うことができる噴霧装置を提供することにある。

本発明のある態様によると、
空気圧供給装置から供給される空気の圧力を用いてノズルから液体を噴霧する噴霧装置であって、
前記空気圧供給装置は、
空圧ポンプと、
該空圧ポンプの下流側に設けられ、前記空圧ポンプで生成された圧縮空気を貯留するリザーバタンクと、
前記リザーバタンクに貯留された前記圧縮空気の前記ノズルへの供給を間欠的に行うことにより、前記液体を間欠的に噴霧する弁装置と、を備える。

本発明のある態様によると、小型化が可能になると共に斑の発生のない塗布を行うことができる。

図１は、ある実施形態である噴霧装置を示す構成図である。 図２は、ある実施形態である噴霧装置の使用状態を示す図である。 図３は、化粧料噴霧実験の実験結果を示す図である。 図４は、コンプレッサーを流量特性が同一のものとし、リザーバタンクの容積を変化させた時の噴霧時間に伴うリザーバタンク内の圧力変化を示す図である。 図５は、リザーバタンクの容積一定とし、コンプレッサーの流量を変化させた時の噴霧時間に伴うリザーバタンク内の圧力変化を示す図である。 図６は、間欠噴霧による塗布状態を連続噴霧による塗布状態と比較して示す図である。

次に、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。

なお、添付の全図面の中の記載で、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、特に指定しない限り、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。従って、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。

また、以下説明する実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述される全ての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、本発明のある実施形態である噴霧装置を示している。

本実施形態では、化粧料を噴霧する噴霧装置（以下、化粧料噴霧装置という）を例に挙げて説明する。ただし、本発明の適用は化粧料の噴霧に限定されるものではない。

本実施形態に係る化粧料噴霧装置１は、図２に示すように使用者Ａの肌に対して化粧料７を噴霧するものである。また図２に示すように、化粧料噴霧装置１は片手で使用できる程度に小型化されている。

化粧料噴霧装置１は、二流体ノズル２、化粧料貯留部３、空圧供給装置４、及び制御装置５を有している。

二流体ノズル２は、空圧供給装置４から供給される空気を用いて、化粧料貯留部３から供給される化粧料７を噴霧（吐出）する。図１において化粧料７の流れは実線で示し、空気の流れは破線で示している。

二流体ノズル２から化粧料７が噴霧される際、化粧料７は空圧供給装置４から供給される空気と混合されることにより霧状となって噴霧される。この二流体ノズル２は、ニードル弁が内設されている。化粧料７と空気との混合量は、このニードル弁で調整できる。よって、ニードル弁を調整することにより、化粧料７の噴霧状態を調整することができる。

化粧料貯留部３は、液状の化粧料７を貯留する。この化粧料貯留部３としては、例えばパウチ容器を用いることができるが、これに限定されるものではない。また化粧料貯留部３は、二流体ノズル２と一体的な構成とすることも可能である。

化粧料供給装置３に貯留された化粧料７は、例えば自重により二流体ノズル２の化粧料供受け部６に供給される。なお、化粧料貯留部３から化粧料７への二流体ノズル２の供給は自重による供給に限定されるものではなく、例えばチューブポンプ等を用いて定量供給する構成とすることも可能である。

次に、空圧供給装置４について説明する。

空圧供給装置４は、コンプレッサー８（空圧ポンプ）、リザーバタンク９、及び電磁弁１０等を有している。この空圧供給装置４は、二流体ノズル２に対し、化粧料７を噴霧するための空気を供給する。

コンプレッサー８は、モータ等の駆動源を駆動することにより圧縮空気を生成する。コンプレッサーは、大きく分けると往復式と回転式のものがある。

本実施形態では、圧縮空気の生成効率が高く、また小型化を図る面からダイヤフラムを用いた往復式のコンプレッサーを用いている。しかしながらコンプレッサー８の構造は、これに限定されるものではない。また、駆動源もモータに限定されるものではなく、圧電素子等の他の駆動源を用いることも可能である。

リザーバタンク９は、コンプレッサー８の下流側に設けられている。このリザーバタンク９は、コンプレッサー８で生成された圧縮空気を貯留する（蓄える）。

なお本実施形態では採用していないが、リザーバタンク９にタンク内圧力を測定する圧力センサを設け、制御装置５がこの圧力センサの出力に基づきコンプレッサー８を駆動制御することにより、リザーバタンク９内の圧縮空気の圧力を一定に保つ構成としてもよい。

電磁弁１０は、リザーバタンク９と二流体ノズル２との間に配設されている。電磁弁１０は制御装置５に接続されており、制御装置５により開閉が制御される。

電磁弁１０が開くことにより、リザーバタンク９に貯留されていた圧縮空気は二流体ノズル２に供給され、これにより二流体ノズル２から化粧料７が噴霧される。また、電磁弁１０が閉じることにより、圧縮空気の二流体ノズル２への供給が停止され、噴霧も停止する。

制御装置５は、電磁弁１０が例えば１Ｈｚの所定間隔で間欠的に開閉するよう駆動制御する。よって弁装置により、リザーバタンク９に貯留されている圧縮空気は、１Ｈｚの所定間隔で二流体ノズル２に供給される。従って、二流体ノズル２から噴霧される化粧料７も、１Ｈｚの所定間隔で間欠的に噴霧される。以下の説明では、このように間欠的に行われる噴霧をパルス噴霧ということがある。また、制御装置５と電磁弁１０は、パルス噴霧を行う弁装置として機能する。

ところで、本実施形態ではコンプレッサー８と電磁弁１０との間にリザーバタンク９を設け、コンプレッサー８で生成した圧縮空気をリザーバタンク９に一旦貯留した後に、リザーバタンク９から電磁弁１０に供給する構成としている。

このようにリザーバタンク９を設けた構成では、タンク容積の最適化を図る必要がある。またリザーバタンク９は、化粧料噴霧装置１の各構成要素の中でも体積が大きいものであり、化粧料噴霧装置１の携帯性を考えると小型化を図る必要がある。

そこで本発明者は化粧料噴霧装置１においてコンプレッサー８の流量（最大流量）と、リザーバタンク９の容積を変化させ、その時に二流体ノズル２から噴霧される化粧料７の噴霧状態を調べる実験（以下、化粧料噴霧実験という）を行った。また、これに合わせてリザーバタンク９の容積を変化させた際の化粧料噴霧装置１の携帯性についても判断することを行った。図３〜図５は、この実験結果を元に示している。

今回の化粧料噴霧実験では、三種類のコンプレッサーを使用した。

第１のコンプレッサーとしては、最大流量が５．３Ｌ／ｍｉｎ、最大圧力が１２０ｋＰａのものを使用した（このポンプを用いた実験例を第１参考例という）。また、第１参考例では、リザーバタンクは設けない構成とした。

第２のコンプレッサーとしては、最大流量が１．３３Ｌ／ｍｉｎ、最大圧力が９０ｋＰａのものを使用した。また、第２のコンプレッサーを適用した化粧料噴霧装置として、下記の第２〜５参考例及び実施例の５種類の化粧料噴霧装置を作製し、それぞれについて化粧料噴霧実験を行った。
・第２参考例・・・リザーバタンクを設けないもの
・第３参考例・・・タンク容積が０．２ｃｃのリザーバタンクを設けたもの
・第４参考例・・・タンク容積が１．３ｃｃのリザーバタンクを設けたもの
・第５参考例・・・タンク容積が１００．０ｃｃのリザーバタンクを設けたもの
・実施例・・・タンク容積が５．０ｃｃのリザーバタンクを設けたもの
なお、噴霧させる化粧料としては、粘度が１０００ｍＰｓｅｃのものを使用した。

第３のコンプレッサーとしては、最大流量が０．６Ｌ／ｍｉｎ、最大圧力が３５ｋＰａのものを使用した（このポンプを用いた実験例を第６参考例という）。また、第６参考例では、タンク容積が５．０ｃｃのリザーバタンクを設けた構成とした。

図３に示す各項目の内、「最大流量」及び「最大圧力」は、コンプレッサーの特性を示している。また「携帯性」は、化粧料噴霧装置１が図２に示されるように携帯できる程度にコンパクト化できるかどうかに基づき判断を行い、携帯できる場合には「良好」とし、携帯できない場合には「不良」とした。

また「噴霧状態」は、正常な霧状噴霧が行われる場合には”優”とし、噴霧されるが正常な霧状とはならない場合には”可”とし、全く噴霧されない場合には”不可”とした。

更に、化粧料噴霧実験の総合評価としては、二流体ノズル２から化粧料７が確実に噴霧されるかどうかと、化粧料噴霧装置１が図２に示されるように携帯できる程度にコンパクト化できるかどうかとの双方に基づき総合的に判断を行った。

以下、化粧料噴霧実験の実験結果について説明する。以下の説明では、まず各参考例及び実施例に係る化粧料噴霧装置１の携帯性について説明し、その後に噴霧状態について説明する。

第１参考例は、コンプレッサー８として最大流量が５．３Ｌ／ｍｉｎ、最大圧力が１２０ｋＰａと出力が大きなものを使用しているため、コンプレッサーの形態は大型化してしまう。よって第１参考例の携帯性の評価は不良とした。

次に、第２〜第５参考例及び実施例に注目する。第２〜第５参考例及び実施例では、最大流量が１．３Ｌ/ｍｉｎ、最大圧力が９０ｋＰａである第１参考例に比べて小型のコンプレッサー８を使用している。

このコンプレッサー８は、掌上に乗せることができる程度の大きさであるため化粧料噴霧装置１の小型化を図ることができる。よって、第２〜第４参考例及び実施例に係る化粧料噴霧装置１の携帯性の評価は良好とした。

なお、第５参考例ではコンプレッサー８が小型であるにも関わらず、携帯性を不良したが、その理由については後述するものとする。

次に、第６参考例に注目する。第６参考例では、最大流量が０．６Ｌ／ｍｉｎ、最大圧力が３５ｋＰａである前記した各参考例に比べ、更に小型のコンプレッサーを使用している。

このコンプレッサー８は、第２〜第５参考例及び実施例で用いたコンプレッサーに比べて更に小型のものである。よって第６参考例に係る化粧料噴霧装置１の携帯性も良好とした。

続いて、図３に加えて図４，図５を用いて、第１〜第６参考例及び実施例の各々について、二流体ノズル２からの化粧料７の噴霧状態について検討する。

なお、図４及び図５において縦軸はリザーバタンク９内の圧力を示し、横軸は時間を示している。また図４及び図５において、Ｐ１はコンプレッサー８で生成される圧縮空気の最大圧力（以下、最大圧力Ｐ１という）を示し、Ｐ２は二流体ノズル２から化粧料７を噴霧するのに必要な空気の最低圧力（以下、噴霧最低圧力Ｐ２という）を示している。

また、図４及び図５のいずれにおいても、リザーバタンクを有してない第１及び第２参考例を除き、各参考例及び実施例のリザーバタンクには予め最大圧力Ｐ１の圧縮空気が充填されていたものとする。

図４は、吐出流量特性の同一であるコンプレッサーを用い、リザーバタンクの容積を変化させた時、電磁弁１０を開閉した際にリザーバタンクに発生する内部圧力の変化を示す図である。

具体的には、図４に示す例ではコンプレッサーの流量を最大流量が１．３Ｌ／ｍｉｎで一定となるようにし、リザーバタンクの容積を０ｃｃ（即ち、リザーバタンクを有していない場合。矢印Ａで示す第２参考例）、０．２ｃｃ（矢印Ｂで示す第３参考例）、５．０ｃｃ（矢印Ｃで示す実施例）、１００ｃｃ（矢印Ｄで示す第５参考例）に変化させた。

まず、第２参考例（矢印Ａで示す二点鎖線）に注目する。なお、第２参考例は、リザーバタンク９を有しない。よって、第２参考例では、リザーバタンク９の圧力変化に代えて、コンプレッサー８と電磁弁１０とを接続する配管（図１に符号１１で示す）内の圧力変化を示している。

第２参考例では、電磁弁２を開弁するとコンプレッサー８で生成された圧縮空気が直接電磁弁２に供給される。第２参考例で用いられているコンプレッサー８は、最大流量が１．３Ｌ／ｍｉｎと比較的小さな流量であるため、電磁弁２を開弁することにより急激に配管１１内の圧力は小さくなり、開弁直後の時刻t1において噴霧最低圧力Ｐ２よりも小さくなってしまう。

よって、第２参考例では、二流体ノズル２から化粧料７の噴霧を行うことはできない。このため、第２参考例では携帯性は良好であるものの噴霧状態が“不可”であるため、図３に示すように第２参考例の総合評価も”不可”とした。

次に、第３参考例（矢印Ｂで示す破線）に注目する。第３参考例は小容積（０．２ｃｃ）のリザーバタンク９を設けたものである。

第３参考例では、電磁弁２が開弁することによりリザーバタンク９内に蓄成された圧縮空気は電磁弁１０から二流体ノズル２に向けて流出する。しかしながら、第３参考例ではリザーバタンク９の容積が０．２ｃｃと小さいため、開弁後短時間でほぼ大気圧まで戻ってしまう。

このため、第３参考例も開弁後比較的短時間である時刻ｔ２において、リザーバタンク９内の圧力（即ち、電磁弁１０に供給される空気の圧力）は噴霧最低圧力Ｐ２より小さくなってしまう。よって第３参考例においても噴霧状態は“不可”となり、総合評価も不良とした。

次に、第５参考例（矢印Ｃで示す一点鎖線）に注目する。第３参考例は大容積（１００ｃｃ）のリザーバタンク９を設けたものである。大容積のリザーバタンク９では、開弁時間中二流体ノズル２に圧縮空気を供給し続けてもリザーバタンク内の圧力が噴霧最低圧力Ｐ２より小さくなることはない。

よって第５参考例では、二流体ノズル２から連続的な化粧料７のパルス噴霧を行うことが可能となる。このため、噴霧状態の評価は“優”とした。

しかしながら、タンク容積が１００ｃｃとなるとリザーバタンク９が大型化し、前記のように化粧料噴霧装置１の携帯性は低下してしまう。よって、噴霧状態は良好ではあるが、第５参考例の総合評価は“不可”とした。

次に、実施例（矢印Ｄで示す実線）に注目する。実施例は５ｃｃの容積を有するリザーバタンク９を設けたものである。実施例のようにリザーバタンク９のタンク容積を５．０ｃｃとした場合、開弁時間終了後においてもリザーバタンク内の圧力は噴霧最低圧力Ｐ２と同等或いはされよりも若干高い状態であった。

よって実施例では、二流体ノズル２から連続的な化粧料７のパルス噴霧を行うことが可能となる。このため、噴霧状態の評価は“優”とした。また前記のように５ｃｃの容積を有するリザーバタンク９を設けた実施例では携帯性を維持することができ、よって実施例の総合評価は“優”となった。

本発明者は、上記した第１〜第５参考例の結果に基づき、リザーバタンク９のタンク容積が０．２ｃｃ〜１００ｃｃの間で異なるタンク容積の各種リザーバタンク９を作成し、それぞれを設けた場合における化粧料噴霧装置１の噴霧状態を調べる実験を行った。今回のノズル仕様と噴霧液の場合、コンプレッサー８として最大流量が０．３Ｌ／ｍｉｎ〜４．０６Ｌ／ｍｉｎのものを用いた場合、噴霧状態及び携帯性を共に良好に維持できるリザーバタンク９の容積は、１．３ｃｃ〜３０ｃｃのであった。

図５は、リザーバタンク９の容積一定とし、コンプレッサー８の流量を変化させた時、電磁弁１０を開閉した際にリザーバタンクに発生する内部圧力の変化を示す図である。

具体的には、図５に示す例ではリザーバタンク９の容積が５．０ｃｃ（一定）とし、コンプレッサー８の流量（最大流量）を５．３Ｌ／ｍｉｎ（矢印Ｅで示す一点鎖線）、１．３Ｌ／ｍｉｎ（矢印Ｆで示す実線）、０．６Ｌ／ｍｉｎ（矢印Ｇで示す破線）のものを用いた。

まず、第１参考例（矢印Ｅで示す二点鎖線）に注目する。なお、第１参考例は、リザーバタンク９を有しない。よって、第１参考例では、リザーバタンク９の圧力変化に代えて、コンプレッサー８と電磁弁１０とを接続する配管（図１に符号１１で示す）内の圧力変化を示している。

第１参考例では、電磁弁２を開弁するとコンプレッサー８で生成された圧縮空気が直接電磁弁２に供給される。第２参考例で用いられているコンプレッサー８は、最大流量が５．３Ｌ／ｍｉｎと大きな流量であるため、電磁弁２を開弁しても配管１１内の圧力は噴霧最低圧力Ｐ２よりも小さくなることはない。

よって第１参考例では、二流体ノズル２から連続的な化粧料７のパルス噴霧を行うことが可能となる。このため、噴霧状態の評価は“優”とした。しかしながら、前記ように最大流量が大きいコンプレッサー８は形状も大きくなる。よって、噴霧状態は良好ではあるが、第１参考例の総合評価は“不可”とした。

次に、実施例（矢印Ｆで示す実線）に注目する。実施例は５ｃｃの容積を有するリザーバタンク９を設けたものである。またコンプレッサー８は、最大流量が１．３Ｌ／ｍｉｎのものを用いた。

実施例では、電磁弁１０が開弁することによりリザーバタンク９内の圧力が低下しても、噴霧最低圧力Ｐ２よりも小さくなることはない。また、リザーバタンク９の容積が５ｃｃでコンプレッサー８の最大流量が１．３Ｌ／ｍｉｎである場合、電磁弁１０が開弁することにより低下したリザーバタンク９内の圧力は、電磁弁１０の閉弁時にコンプレッサー８から供給される圧縮空気により、ほぼ開弁前の圧力（最大圧力Ｐ１）まで戻る。

よって、実施例に係る化粧料噴霧装置１によれば、噴霧最低圧力Ｐ２よりも高い圧力を有した空気を安定して供給することができる。この点も、実施例の噴霧状態の評価が“優”となる理由のひとつである。

次に、第６参考例（矢印Ｇで示す破線）に注目する。第６参考例は５ｃｃの容積を有するリザーバタンク９を設けたものである。またコンプレッサー８は、上記した実施例よりも最大流量が小さい０．６Ｌ／ｍｉｎのものを用いた。

第６参考例では、図５おいて１回目の電磁弁２の開弁が行われると、予め最大圧力まで空気が充填されていたリザーバタンク９から電磁弁１０を介して二流体ノズル２に向けて圧縮空気が流出する。この１回目の電磁弁２の開弁時においては、リザーバタンク９内の圧力は噴霧最低圧力Ｐ２よりも高い圧力を維持する。

その後、電磁弁１０が閉弁されることにより、コンプレッサー８からリザーバタンク９に対して圧縮空気が供給され、これに伴いリザーバタンク９内の圧力は上昇する。しかしながら、第６参考例ではコンプレッサー８の最大流量が０．６Ｌ／ｍｉｎと小さいため、２回目の開弁時までにリザーバタンク９内の圧力を十分に上昇させることができない。

このため図５に示すように、２回目の電磁弁２の開弁が行われることによりリザーバタンク９の圧力が低下すると、時刻t3においてリザーバタンク９内の圧力は噴霧最低圧力Ｐ２より低くなり、それ以降化粧料７の噴霧ができなくなる。よって第６参考例は噴霧状態が“不可”となり、よって総合評価も”不可”とした。

なお、第４参考例は図４及び図５に図示しなかったが、タンク容積が１．３ｃｃのリザーバタンク９を設けたものである。第４参考例では、リザーバタンク９のタンク容積が第３参考例に比べて６倍以上となっている。このため本参考例では、短期間的には二流体ノズル２から化粧料７を噴霧（パルス噴霧）することができた。

しかしながら第４参考例では、噴霧はされるが霧が粗く、時々径の大きな液滴が混ざる状態となる。このため、第４参考例の総合評価は
“可”とした。

実施例に係る化粧料噴霧装置１は、制御装置５が電磁弁１０を制御することにより、リザーバタンク９に貯留された圧縮空気を二流体ノズル２に間欠的に供給する。具体的には、制御装置５は前記のように１Ｈｚの周期で化粧料７が二流体ノズル２からパルス噴霧されるよう電磁弁１０を制御する。

また、１周期内において電磁弁１０が開弁している時間と閉弁している時間との比であるデューティ比は特に限定されるものではないが、例えば１％〜１０％の範囲で設定することができる。このように化粧料噴霧装置１が駆動することにより、使用者Ａに対して霧状になった化粧料７を間欠的に噴霧（塗布）することができる。

図６（Ａ）は、実施例に係る化粧料噴霧装置１を用いて、使用者Ａに対して霧状になった化粧料７を間欠的に噴霧した状態を示している。これに対して図６（Ｂ）は、参考例として連続的に化粧料７を噴霧した状態を示している。

図６（Ｂ）に示すように連続的に化粧料７を噴霧した場合、二流体ノズルの移動軌跡に沿って濃いライン状の部分（斑）が発生してしまう。

これに対して実施例に係る化粧料噴霧装置１でパルス噴霧を行った場合、図６（Ａ）に示されるように、自然な均一塗りを行うことができる。よって、化粧料７のパルス噴霧位置と噴霧されてない位置との境界を目立たなくすることができる。また、化粧料７をパルス噴霧することにより、噴霧部分に斑が発生することを抑制することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

例えば上記した化粧品分野の他に、細胞工学分野及び再生医療分野（例えば、細胞の微量噴霧に適用が可能）、医療分野（例えば、医薬品を患部に噴霧するのに適用が可能）、食品分野（例えば、食品基材の表面に食用油等を噴霧しコーティングを行うのに適用が可能）、金属化学分野（例えば、防錆剤等の化学薬品を金属表面に噴霧するのに適用が可能）、機械分野（例えば、機械駆動部位に潤滑剤を噴霧するのに適用が可能）、塗装分野（例えば、自動車のボディー等の被塗装部材に塗料を噴霧するのに適用が可能）、印刷分野（例えば、紙面にインクを噴射するのに適用が可能）、家庭用機器の分野（例えば、インテリアに香水を噴霧するのに適用が可能）等の、ノズルから液体を噴霧する機構を用いる各種分野に適用が可能なものである。

１ 化粧料噴霧装置
２ 二流体ノズル
３ 化粧料貯留部
４ 空圧供給装置
５ 制御装置
６ 化粧料供受け部
７ 化粧料
８ コンプレッサー
９ リザーバタンク
１０ 電磁弁
Ａ 使用者

Claims (2)

1. 空気圧供給装置から供給される空気の圧力を用いてノズルから液体を噴霧する噴霧装置であって、
   前記空気圧供給装置は、
   空圧ポンプと、
   該空圧ポンプの下流側に設けられ、前記空圧ポンプで生成された圧縮空気を貯留するリザーバタンクと、
   前記リザーバタンクに貯留された前記圧縮空気の前記ノズルへの供給を間欠的に行うことにより、前記液体を間欠的に噴霧する弁装置と、
   を有する噴霧装置。
2. 前記ノズルは二流体ノズルであることを特徴とする請求項１記載の噴霧装置。