JP2016504971A - フォームディスペンサー - Google Patents

Abstract

本発明は、液化ガスの使用を必要とせずにフォームを出口から得るディスペンサーに関する。ディスペンサー（２０）は、界面活性剤溶液（２１）を保持する貯蔵部（３７）と、ガス（２３）を供給する手段と、前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、前記ガスを流路に沿って前記出口まで搬送する手段と、を有し、前記搬送手段は、前記界面活性剤溶液（２１）及び前記ガス（２３）から前記フォームを生成する起泡部（２５）を有する管を備え、前記起泡部（２５）は、予め定められた限定値により特徴付けられた品質を持つフォームを生成するよう設定された内部寸法を有する。

Description

本発明はディスペンサーに関し、特に圧縮ガスによりフォーム（泡沫）を生成可能なフォームディスペンサーに関する。

一般的なフォーム及びエアロゾルフォームディスペンサーは、吐出されるフォームまたはエアロゾルスプレーを、推進剤である液化ガスとしてＶＯＣを使用して生成する。例えば、多くのエアロゾルディスペンサーは液化石油ガス（ＬＰＧ）などを使用するが、感覚刺激や呼吸器疾患などの健康リスクに結びつくことから、様々な国の環境保護機関は現在そのようなディスペンサーでのＶＯＣの使用を禁止する方向に動いている。ＶＯＣは、可燃性であり、推進剤として圧縮ガスより高価である。

既存のフォームディスペンサーの中には、小オリフィスに液体、気体を通過させて各オリフィスでのレイリー・テイラー不安定性により気泡を生成するものがある。この機構では、前記小オリフィス型フォーム生成装置により生成可能な最小の気泡の大きさは、オリフィスの直径に略等しい。したがって、例えば直径６０ミクロンほどの小泡を生成するには、前記小オリフィス型フォーム生成装置は約６０ミクロンの直径を持つオリフィスを備えていなければならない。

しかし、そのような小さいオリフィスは作成が困難で、コストもかかる。具体的には、ある素材に直径１ミリメートル未満のオリフィスを形成するには、通常レーザー穴あけのような特殊技術が必要となるが、コストが高く、大量かつ低コストの製造には適さない。さらに、レーザー穴あけでは、生成可能なオリフィスのアスペクト比が構造的に限定されてしまう。具体的には、通常オリフィスの幅長比は１０〜１の範囲に限定される。したがって、レーザー穴あけで極小オリフィス（例えば、直径約６０ミクロン）を作るには、薄い素材（直径約６０ミクロンに対しては厚さ約０．６ミリメートル）を使用する必要がある。したがって、使用可能な素材が限定されてしまう。

上述のような小オリフィス型フォーム生成装置は、通常多数の小オリフィスを有する。単一の小オリフィスでは、気泡のガス含有率が限定されてしまうのである。多数の小オリフィスを使用するフォーム生成装置では、各オリフィスで生成される気泡が結合して大きな気泡とならないよう、各オリフィスは当該オリフィス数個分の直径に等しい間隔で配置されている必要がある。このため、目の細かいメッシュや、焼結材料や、多孔質材料は、コストが低いがオリフィス間の間隔が十分取れないため、上述の小オリフィスには使用できない。したがって、製造者は上述のようなレーザー穴あけのような技術以外に選択肢がない状況である。

さらに、気泡を小オリフィスから高率で射出するには、オリフィス前後の圧力低下を大きくする必要がある。これは、液体をオリフィスに流すことで可能となるが、小オリフィスの場合、十分な圧力低下を確保するには高い流量が必要となる。そのため、液体を十分高い流量で流すために十分高い圧力が必要となる。さらに、液体流内のガスのエントレインメント率は、液体流量とオリフィス両側の圧力に大いに依存するため、気泡の大きさ、気相体積が大きくばらつく可能性がある。例えば、小オリフィスが、圧縮ガスを推進剤として使用するガスエアロゾル型システムに使用されると、上方空間圧力が０．５〜８バールの範囲で変動し得るため、泡の大きさ、気相体積が大きくばらつく。

最後に小オリフィスは非常に詰まりやすい。例えば、直径６０ミクロンのオリフィスは、塵や、製造中の切屑や、液剤中の成分がオリフィス内部で乾燥して固まることで詰まりやすい。
現状、ＶＯＣを使用せずに十分高品質のフォームを生成可能な、製造に適したコスト効率のディスペンサー装置は実現できていない。

本発明は、十分高品質のフォーム（例えば比較的大きな気相体積と比較的小さくかつ均一な気泡サイズを持つ）を、好ましくはＶＯＣを使用せずに生成可能な装置を提供することでこれら問題を解決するものである。

本発明の第１の態様は、液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを、出口から得るディスペンサーであって、界面活性剤溶液を保持する貯蔵部と、ガスを供給する手段と、前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、前記ガスを流路に沿って前記出口まで搬送する手段と、を有し、前記搬送手段は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、前記起泡部は、内部浸水面積「ＡＷＳ」、二相流長さＬＴＰ、総体積Ｖ、間隙率「Ｐ」を含む内部寸法を有し、前記内部寸法は、内部浸水面積「ＡＷＳ」×二相流長さＬＴＰ÷体積Ｖに等しいパラメータＹと、間隙率「Ｐ」と、定数Ｋ１及びＫ２との間の関係により特徴付けられ、Ｙは、正の数であって前記定数Ｋ１×Ｐ−Ｋ２以上であり、前記定数Ｋ１とＫ２は、それぞれ１９９４と８２１であって公差が１０％内であるディスペンサーを提供する。

前記ガスは、０．１〜２５バールの間の圧力で保持されてもよい。前記ガスは、０．３〜８バールの間の圧力で保持されてもよい。

本発明は、液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを出口から得るディスペンサーであって、界面活性剤溶液を保持する貯蔵部と、ガスを供給する手段と、前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、前記ガスを流路に沿って前記出口まで搬送する手段と、を有し、前記搬送手段は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、前記起泡部は、予め定められた限定値により特徴付けられた品質を持つフォームを生成するよう設定された内部寸法を有するディスペンサーを提供する。

前記起泡部は、前記流路内に配置された少なくとも１つの起泡促進剤を有してもよく、前記起泡部の前記内部寸法は、少なくとも部分的に前記少なくとも１つの起泡促進剤により定義されてもよい。

前記少なくとも１つの起泡促進剤は、略球形部材、略立方体部材、略円筒形部材、略円錐形部材、多孔性部材、前記起泡部の内面から前記流路に延びる部材の少なくとも１つを含んでもよい。

前記起泡部はさらに、前記起泡部内に少なくとも１つの起泡促進剤をとどめるための少なくとも１つのリテイナ部材を有してもよい。

前記予め定められた限定値は、７０ミクロン未満の平均気泡直径を含んでもよい。

前記予め定められた限定値は、６０ミクロン未満の平均気泡直径を含んでもよい。

前記予め定められた限定値は、３０〜７０ミクロンの間の平均気泡直径を含んでもよい。

前記予め定められた限定値は、３５ミクロン未満の標準偏差で特徴付けられる均一性を含んでもよい。

前記予め定められた限定値は、２５ミクロン未満の標準偏差で特徴付けられる均一性を含んでもよい。

前記予め定められた限定値は、１０〜３５ミクロンの間の標準偏差で特徴付けられる均一性を含んでもよい。

前記内部寸法は、１，８００平方ミリメートルを超える浸水面積を含んでもよい。

前記内部寸法は、３，０００平方ミリメートルを超える浸水面積を含んでもよい。

前記内部寸法は、４，５００〜６，０００平方ミリメートルの間の浸水面積を含んでもよい。

前記内部寸法は、１立方ミリメートルあたり４平方ミリメートルを超える浸水面積の空き空間体積に対する割合を含んでもよい。

前記内部寸法は、１立方ミリメートルあたり１６平方ミリメートルを超える浸水面積の空き空間体積に対する割合を含んでもよい。

前記内部寸法は、１立方ミリメートルあたり２０〜２５平方ミリメートルの間の浸水面積の空き空間体積に対する割合を含んでもよい。

前記内部寸法は、１ミリメートルあたり３平方ミリメートルを超える浸水面積の二相流長さに対する割合を含んでもよい。

前記内部寸法は、１ミリメートルあたりπ平方ミリメートルを超える浸水面積の二相流長さに対する割合を含んでもよい。

前記内部寸法は、１ミリメートルあたり８平方ミリメートルを超える浸水面積の二相流長さに対する割合を含んでもよい。

前記内部寸法は、４０ミリメートルを超える二相流長さを含んでもよい。

前記内部寸法は、６０ミリメートルを超える二相流長さを含んでもよい。

前記内部寸法は、１，２００ミリメートルを超える二相流長さを含んでもよい。

前記内部寸法は、１０ミリメートル未満の起泡部直径を含んでもよい。

前記内部寸法は、４ミリメートル未満の起泡部直径を含んでもよい。

前記内部寸法は、０．１〜１０ミリメートルの間の起泡部直径を含んでもよい。

前記予め定められた限定値は、平均気泡直径の６０％未満の標準偏差で特徴付けられる均一性を含んでもよい。

前記予め定められた限定値は、平均気泡直径の５０％未満の標準偏差で特徴付けられる均一性を含んでもよい。

貯蔵部は、５０ｄｙｎｅ／ｃｍ未満の表面張力を有する界面活性剤溶液を保持してもよい。貯蔵部は、２００ｃ．Ｐ未満の粘性を有する界面活性剤溶液を保持してもよい。貯蔵部は、５０ｃ．Ｐ未満の粘性を有する界面活性剤溶液を保持してもよい。

前記貯蔵部内の界面活性剤溶液に圧力を付与して、前記界面活性剤溶液を前記管に沿って前記起泡部に送り込み、前記起泡部で生成されたフォームを前記出口に送り込む手段をさらに有してもよい。

前記圧力付与手段は、前記貯蔵部内で、圧力下で保持される前記ガスにより得られてもよい。

前記ガスは、２〜２５バールの間の圧力で保持されてもよい。

前記ガスは、２〜８バールの間の圧力で保持されてもよい。

前記界面活性剤溶液内の前記ガスの濃度は、前記界面活性剤溶液１キログラム当たり３５０ミリグラム未満であってもよい。

前記ガスは非液化ガスを含んでもよい。前記非液化ガスは、空気、窒素、二酸化炭素、一種以上の希ガス、亜酸化窒素、酸素の内の少なくとも１つを含んでもよい。

前記搬送手段は、使用の際、前記ガス及び前記界面活性剤溶液が起泡部に導入される前に混合される分岐部にて合流するガス入口と界面活性剤溶液入口を有する二股チューブを有してもよい。

前記ガス入口と前記界面活性剤溶液入口とは、垂直方向に互いに離間してもよい。

前記分岐点は、通常界面活性剤溶液の液面下に保持されてもよい。

ディスペンサーは、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を使用せずにフォームを生成してもよい。

前記ガス供給手段と、前記搬送手段の動作により、前記起泡部に対し見掛けガス速度「ＶＧ」と見掛け液体速度「ＶＬ」を含む流体特性で前記ガスと前記界面活性剤溶液を提供可能であり、前記流体特性は、見掛けガス速度「ＶＧ」と、見掛け液体速度「ＶＬ」と、定数Ｃ１とＣ２との間の関係で特徴付けられ、ＶＧは、Ｃ１×ＶＬ＋Ｃ２以下であり、定数Ｃ１とＣ２は、それぞれ１８．４と５０７．４であって公差が１０％内である。

本発明の別の態様は、液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを、出口から吐出するディスペンサーであって、界面活性剤溶液を保持する貯蔵部と、ガスを供給する手段と、前記前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、前記ガスを流路に沿って前記出口まで搬送する手段と、を有し、前記搬送手段は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、前記ガス供給手段と、前記搬送手段の動作により、前記起泡部に対し見掛けガス速度「ＶＧ」と見掛け液体速度「ＶＬ」を含む流体特性で前記ガスと前記界面活性剤溶液を提供可能であり、前記流体特性は、見掛けガス速度「ＶＧ」と、見掛け液体速度「ＶＬ」と、定数Ｃ１とＣ２との間の関係で特徴付けられ、ＶＧはＣ１×ＶＬ＋Ｃ２以下であり、定数Ｃ１とＣ２はそれぞれ１８．４と５０７．４であって公差が１０％内であるディスペンサーを提供する。

ガスと界面活性剤溶液の少なくとも一方にかかる圧力と、流体流路の直径との少なくとも一方を調整することで、前記ガス供給手段と、前記搬送手段の動作により、前記起泡部に対し見掛けガス速度「ＶＧ」と見掛け液体速度「ＶＬ」と定数Ｃ１とＣ２との間の関係で特徴付けられる流体特性で前記ガスと前記界面活性剤溶液を提供可能であってもよい。

本発明の別の態様は、液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを吐出するフォームディスペンサーの起泡要素（foaming component）であって、貯蔵部内の界面活性剤溶液と、ガスを流路に沿って搬送する手段を有し、前記搬送手段は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、前記起泡部は、内部浸水面積「ＡＷＳ」、二相流長さＬＴＰ、総体積Ｖ、間隙率「Ｐ」を含む内部寸法を有し、前記内部寸法は、内部浸水面積「ＡＷＳ」×二相流長さＬＴＰ÷体積Ｖに等しいパラメータＹと、間隙率「Ｐ」と、定数Ｋ１及びＫ２との間の関係により特徴付けられ、Ｙは正の数であって前記定数Ｋ１×Ｐ−Ｋ２以上であり、前記定数Ｋ１とＫ２はそれぞれ１９９４と８２１であって公差が１０％内である起泡要素を提供する。

本発明の別の態様は、液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを吐出するフォームディスペンサーの起泡要素であって、貯蔵部内の界面活性剤溶液と、ガスを流路に沿って搬送する手段を有し、前記搬送手段は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、前記起泡部は、予め定められた限定値により特徴付けられた品質を持つフォームを生成するよう設定された内部寸法を有する起泡要素を提供する。

本発明の別の態様は、液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを出口から得るディスペンサーであって、界面活性剤溶液を保持する貯蔵部と、ガスを供給する手段と、前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、前記ガスを流路に沿って前記出口まで搬送する手段と、を有し、前記搬送手段は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、前記起泡部は、１，８００平方ミリメートルを超える浸水面積、１立方ミリメートルあたり４平方ミリメートルを超える浸水面積の空き空間体積に対する割合、１０ミリメートル未満の起泡部直径、４０ミリメートルを超える二相流長さの内少なくとも１つを満たす内部寸法を有するディスペンサーを提供する。前記ガスは、２〜８バールの間の圧力で保持されてもよい。

本発明の別の態様は、上述のようなフォームディスペンサーまたは上述のような起泡要素を使用して、液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを得る方法を提供する。

本発明の別の態様は、上述のようなフォームディスペンサーまたは上述のような起泡要素を使用して、液化ガスの使用を必要とせずに得られるフォームを提供する。

前記フォームは、７０ミクロン未満の平均気泡直径、６０ミクロン未満の平均気泡直径、３０〜７０ミクロンの間の平均気泡直径、３５ミクロン未満の標準偏差、２５ミクロン未満の標準偏差、１０〜３５ミクロンの間の前記の標準偏差の内の少なくとも１つの限定値を含んでもよい。

本発明の別の態様は、液化ガスの使用を必要とせずにフォームを得る方法であって、界面活性剤溶液を貯蔵部内に保持する工程と、前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、供給ガスによるガスとを流路に沿って出口に搬送する工程と、を含み、前記搬送工程は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管内で前記界面活性剤溶液及び前記ガスを搬送する工程を含み、前記起泡部は、内部浸水面積「ＡＷＳ」、二相流長さＬＴＰ、総体積Ｖ、間隙率「Ｐ」を含む内部寸法を有し、前記内部寸法は、内部浸水面積「ＡＷＳ」×二相流長さＬＴＰ÷体積Ｖに等しいパラメータＹと、間隙率「Ｐ」と、定数Ｋ１及びＫ２との間の関係により特徴付けられ、Ｙは正の数であり、上記定数Ｋ１×Ｐ−Ｋ２以上で、前記定数Ｋ１とＫ２はそれぞれ１９９４と８２１であって公差が１０％内である方法を提供する。

本発明の別の態様は、液化ガスの使用を必要とせずにフォームを得る方法であって、界面活性剤溶液を貯蔵部内に保持する工程と、前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、供給ガスによるガスとを流路に沿って出口に搬送する工程と、を含み、前記搬送工程は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管内で前記界面活性剤溶液及び前記ガスを搬送する工程を含み、起泡部に対し見掛けガス速度「ＶＧ」と見掛け液体速度「ＶＬ」を含む流体特性で前記ガスと前記界面活性剤溶液を提供し、前記流体特性は、見掛けガス速度「ＶＧ」と、見掛け液体速度「ＶＬ」と、定数Ｃ１及びＣ２との間の関係で特徴付けられ、ＶＧはＣ１×ＶＬ＋Ｃ２以下であり、定数Ｃ１とＣ２はそれぞれ１８．４と５０７．４であって公差が１０％内である方法を提供する。

ガスと界面活性剤溶液の少なくとも一方にかかる圧力と、流体流路の直径との少なくとも一方を調整することで、前記起泡部に対し見掛けガス速度「ＶＧ」と見掛け液体速度「ＶＬ」と定数Ｃ１とＣ２との間の関係で特徴付けられる流体特性で前記ガスと前記界面活性剤溶液を提供可能であってもよい。

本発明の別の態様は、液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを、出口から得られるディスペンサーであって、界面活性剤溶液を保持する貯蔵部と、ガスを供給するガス供給部と、前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、前記ガスを流路に沿って前記出口まで搬送する搬送路と、を有し、前記搬送路は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、前記内部寸法は、内部浸水面積「ＡＷＳ」×二相流長さＬＴＰ÷体積Ｖに等しいパラメータＹと、間隙率「Ｐ」と、定数Ｋ１及びＫ２との間の関係により特徴付けられ、Ｙは正の数であって前記定数Ｋ１×Ｐ−Ｋ２以上であり、前記定数Ｋ１とＫ２はそれぞれ１９９４と８２１であって公差が１０％内であるディスペンサーを提供する。

本発明の別の態様は、液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを、出口から得られるディスペンサーであって、界面活性剤溶液を保持する貯蔵部と、ガスを供給するガス供給部と、前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、前記ガスを流路に沿って前記出口まで搬送する搬送路と、を有し、前記搬送路は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、前記ガス供給部と、前記搬送路の動作により、前記起泡部に対し見掛けガス速度「ＶＧ」と見掛け液体速度「ＶＬ」を含む流体特性で前記ガスと前記界面活性剤溶液を提供可能であり、前記流体特性は、見掛けガス速度「ＶＧ」と、見掛け液体速度「ＶＬ」と、定数Ｃ１とＣ２との間の関係で特徴付けられ、ＶＧはＣ１×ＶＬ＋Ｃ２以下であり、定数Ｃ１とＣ２はそれぞれ１８．４と５０７．４であって公差が１０％内であるディスペンサーを提供する。

本発明の別の態様は、液化ガスの使用を必要とせずにフォームを得る方法であって、界面活性剤溶液を貯蔵部内に保持する工程と、前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、供給ガスによるガスとを流路に沿って出口に搬送する工程と、を含み、前記搬送工程は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管内で前記界面活性剤溶液及び前記ガスを搬送する工程を含み、前記起泡部は、予め定められた限定値により特徴付けられた品質を持つフォームを生成するよう設定された内部寸法を有する方法を提供する。

本発明の別の態様は、フォームを出口から得られるディスペンサーであって、界面活性剤溶液を保持する貯蔵部と、ガスを供給する手段と、前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、前記ガスを流路に沿って前記出口まで搬送する手段と、を有し、前記搬送手段は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、前記起泡部は、予め定められた限定値により特徴付けられた品質を持つフォームを生成するよう設定された内部寸法を有するディスペンサーを提供する。

本発明の実施形態を以下の図を参照してあくまで例示的に説明する。
フォームを吐出するディスペンサーシステムの全体を簡潔化して示す概略図である。 フォームを射出するディスペンサー装置の具体的実施形態の簡略図である。 フォームを射出するディスペンサー装置の別実施形態の簡略図である。 ディスペンサー装置の泡生成部の一部の簡略図である。 公知のフォームディスペンサーを使用して生成されたフォームのサンプルを示す簡略図である。 図２に示すディスペンサー装置に概略等しいディスペンサー装置を使用して生成されたフォームのサンプルを示す簡略図である。 図５、６にそれぞれ示すフォームサンプルの、気泡直径範囲の数密度分布を示すグラフである。 別実施形態のディスペンサー装置の簡略断面図である。 ディスペンサー装置の実験で使用された装置を示す。 ディスペンサー装置に使用される例示的な起泡促進剤を示す。 フォームを得るために必要な起泡装置の寸法特性を示すグラフである。 所望の品質のフォームを得るために必要な流体特性を示すグラフである。

図１は、本発明に従ったディスペンサーシステム８の簡略全体を概略的に示す。ディスペンサーシステムは、界面活性剤溶液１１（または、その他適切な発泡剤を含む溶液）の供給と、供給ガス１３とを含む。界面活性剤溶液１１とガス供給部１３は、起泡部１５に流体連通している。起泡部１５は、界面活性剤溶液とガス供給部１３によって供給されるガスとを混合し、所望の特性のフォームを生成するものである。起泡部１５は、弁１７を介して出口１９に流体連通している。したがって、界面活性剤溶液とガスの混合によるフォームは、起泡部１５から出口１７に搬送され、ディスペンサーシステム８から出ることが可能となる。起泡部１５は、当該起泡部の最小のオリフィスのサイズよりも大幅に小さな気泡でできたフォームを生成する有利な構成を有する。これは、例えば直径が６０ミクロンに近い極小の開口を作成せずとも、例えば直径約６０ミクロンの小さな泡が生成可能であることを意味する。

界面活性剤溶液１１を起泡部１５に送り込むために、界面活性剤溶液１１に適切な圧力源１０からの圧力が付与される。図示しないが、ガス１３を起泡部１５に送り込むために、同じ圧力源１０或いは異なる圧力源が適用されてもよいことが理解されよう。本実施形態では、界面活性剤溶液１１は液体界面活性剤を含み、ガス供給部に保持されるガスは、非液化ガスを含み、推進剤としての圧縮ガスを提供する。かかるガスは、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含まないという点で有利である。
ガス１３は液状では提供されないため、液化ガス推進剤を使用した場合と比較して、ガス１３と界面活性剤溶液１１とが同一の貯蔵部に貯蔵されている例でも、界面活性剤溶液１１内に含まれるガス（通常溶解した状態である）の量は極小であるか、一切含まれない。ガス１３と界面活性剤溶液１１とが別々の容器に貯蔵されている例では、それらの流路は、例えば、起泡部１５の入口の手前でＴ型コネクタやＹ型コネクタで結合されていてもよい。

使用の際、界面活性剤溶液とガスは、起泡部１５内に入り、混合されることで、予め定められた所望の特性を有するガスの気泡が液体界面活性剤内に含まれたフォームとなる。

特に、ディスペンサーシステム８は「微細フォーム」を生成するように構成される。これは、各気泡が人間の目では認識不能であるためにフォームが一つながりに見える泡状物質として定義される。

通常、各気泡が人間の目で認識不能なフォームは、気泡の平均直径が１００ミクロン未満であり、均一性が非常に高い。

通常、微細フォームは以下のような特性を有する。

通常、微細フォームは、界面活性剤溶液に対して９０％を超える比較的大きな気相体積を有する。ミルクから形成される微細フォームは、気相体積が７５％を超え、生クリームから形成される微細フォームは、気相体積が６０％を超える。

肉眼で不可視となるためには、多くのケースでは気泡の平均直径が１００ミクロン未満であれば十分であるが、特に高品質な微細フォームでは、気泡の平均直径は４０ミクロン未満であることが好ましい。

気泡サイズ分布は、高い均一性を有し、通常、２５ミクロン未満の標準偏差を有する。

発泡装置により生成された良質の微細フォームは上記のような特性を持つことが好ましく、（例えば直径が１ミリメートルを超える）比較的大きな気泡またはエアポケットが無い、滑らかで一つながりのフォームである。

様々な用途のために、例えば以下のような特性が一般的に望ましい：
比較的高い（通常、例えば９０％を超える、より好ましくは９５％を超える）目標気相体積、比較的小さな（通常、例えば１００ミクロン未満、好ましくは７０ミクロン未満、より好ましくは約６０ミクロンまたはそれ未満、あるいは３０〜７０ミクロンの範囲内の）平均気泡直径、気泡直径の低い標準偏差（通常、例えば３５ミクロン未満、より好ましくは２５±２ミクロンの範囲またはそれ未満、あるいは１０〜３５ミクロンの範囲内）。さらに、標準偏差は、平均気泡直径の６０％未満、より好ましくは平均気泡直径の５０％未満を示してもよい。

圧力源１０によって界面活性剤に付与される圧力と、保持された界面活性剤が当該圧力により起泡部１５に流れ込むことで、起泡部１５に保持されたフォームは、弁１７を通過し、出口１９を通じてディスペンサーシステム８から外部に出る。ガス１３を起泡部１５に推進するために圧力源１０以外からの圧力源が使用される場合、この別の圧力源は、起泡部１５に保持されたフォームの推進にも寄与する。

弁１７は開位置または閉位置に配置可能である。弁１７が開位置にある場合、フォームは起泡部１５から出口１９に流れることができ、弁１７が閉位置にある場合、起泡部１５から出口１９へのフォームの流れが阻止または抑制される。このようにして、弁１７は、ディスペンサーシステム８からのフォームの吐出を制御する。

あくまで例示であるが、初期実験で生成された一の例示的フォームでは、当該生成されたフォームは、約６０ミクロンの平均気泡直径を有し、当該フォームがディスペンサーシステム８から吐出された３秒後での気泡直径の標準偏差は約２５ミクロンであった。

追加実験により、図１に示すディスペンサーシステム８は、起泡部１５が特定のパラメータに準拠する場合、「微細フォーム」を生成可能であると確認された。具体的には、追加実験により、起泡部１５が微細フォームを生成可能か否か、及び生成可能である場合の微細フォームの品質を明示する多数のパラメータが確認された。これらパラメータを以下に簡潔に説明する。微細フォームが一般的に生成され、当該微細フォームの品質に影響することが判明したパラメータ空間は、当該パラメータを導出するために用いた実験を参照して詳細に後述される。

間隙率は、起泡部１５が良好な品質の微細フォームを生成できるかを判定する重要なパラメータであることが確認された。間隙率は、起泡部の総体積に対する起泡部１５での空き空間の割合と定義される。例えば、空のチューブの間隙率は１である。

起泡部１５の浸水面積ＡＷＳは、起泡部１５が微細フォームを生成可能か判定するための重要なパラメータであることが確認された。特に、Ｙで示されるパラメータは、浸水面積ＡＷＳに二相流長さＬＴＰを掛けて起泡部の総体積Ｖで割ったものに等しい。

以下の説明では、起泡部は一定の断面積ＡＣＳを有するものとし、したがって、パラメータＹは、浸水面積ＡＷＳと起泡部１５の断面積ＡＣＳとの比率ＲＷＳ−ＣＳと等価である。

浸水面積ＡＷＳは、任意の起泡促進剤（充填剤とも称する）を含む起泡部の総表面積と定義される。起泡部が、起泡促進要素が充填されたチューブである場合、浸水面積ＡＷＳはチューブ内面の面積と起泡促進剤の総表面積の和である。起泡部が多孔質材で形成されている場合、浸水面積ＡＷＳは液体とガスが流れることができる全孔の表面積である。断面積ＡＣＳは液体の全体的流れに垂直な起泡部１５の断面の全面積である。

ガス１３と界面活性剤溶液１１の見掛け速度が、起泡部１５が良質の微細フォームを生成可能か示す重要なパラメータであることが確認された。見掛け速度とは、起泡部の空隙を通過するガスまたは液体の速度とされる。即ち、Ｑをガスまたは液体の体積流量、εを起泡部の間隙率、ＡＣＳを起泡部の断面積とすると、見掛け速度＝Ｑ／（εＡＣＳ）となる。なお、液体とガスの一方の見掛け速度を計算する際、他方の相の存在は無視される。例えば、ガスの見掛け速度は、システムに液体が存在しないものとして計算され、液体を測定する場合も同様である。起泡部が一定の断面積を持たない例でも、パラメータＡＣＳはＶ／ＬＴＰに置き換えられる。

図１のシステム８は有利な以下の構造を有する。即ち、より詳細に後述するように良質の微細フォームがディスペンサーシステム８から生成可能となるよう、パラメータ空間は起泡部１５の、浸水面積ＡＷＳ対断面積ＡＣＳ比ＲＷＳ−ＣＳ、起泡部１５の間隙率、ガス１３と界面活性剤溶液１１の見掛け速度を含む。

図２は、ディスペンサー装置２０の実施形態を示す。ディスペンサー装置２０は、界面活性剤溶液２１と圧縮ガス推進剤２３を圧力下で保持する密封容器３７の形状を持つ容器を有する。使用の際、界面活性剤溶液２１と圧縮ガス推進剤２３はディスペンサー装置により混合されてフォーム４１が形成される。貯蔵部３７は、弁２７により密閉される開口部３９を有する。弁２７は貯蔵部３７と共に気密シールを構成する。そのため、弁が閉じられると、圧縮ガス推進剤２３と界面活性剤溶液２１は貯蔵部３７から出られなくなる。これは、本実施形態では圧縮ガス推進剤が使用されることで貯蔵部３７内の圧力が貯蔵部周辺の大気圧より高くなるという点で特に重要である。

図示の通り、本実施形態では、容器３７は、ガス供給、界面活性剤溶液供給の両方を担う（例えば、図１の界面活性剤溶液１１の供給、ガス供給１３の両方の機能を実現する）。

弁２７は、弁入口４５と、弁２７に対し摺動可能に接続される弁軸４７を有する。弁軸４７は、弁軸４７下端近傍の弁軸入口４９と、弁軸４７上端近傍の弁出口５７を有する。弁軸入口４９と弁出口５７は経路５１を介して互いに流体連結している。弁軸４７は開位置と閉位置の間で移動可能である。開位置では、弁軸入口４９と経路５１を介して、弁入口４５と弁出口５７との流体連通が可能となる。弁軸４７が開位置にあると、弁軸入口４９により密閉、即ち弁軸入口４９が弁２７の表面に係合することにより、当該流体連通が不能となる。弁軸４７はバネ４３により閉位置に付勢される。

ディスペンサー装置はさらに、弁軸４７に設けられたアクチュエータ５５を有する。アクチュエータ５５は、ユーザーからの圧力に基づき弁を作動させる。アクチュエータ５５は、弁出口５７から吐出されるフォームを、ディスペンサー装置２０から排出されるよう導くノズル２９を有する。

図２に示すように、貯蔵部３７に流体管６０が設けられる。流体管６０により、界面活性剤溶液２１とガス２３が起泡部２５に送られ、起泡部２５からのフォームが弁２７に送られる。本実施形態では、流体管６０は、ガスを導入するために設けられたガス入口部３５と、界面活性剤溶液を導入するために設けられた液体入口部３３を持つ二股チューブを含む。ガスと液体の入口３３、３５は、二股チューブの分岐点のマニフォールド３１で合流し、ガス２３と界面活性剤溶液２１が、起泡部２５の設けられた流体管６０の共通部に導かれる。したがって、この例では、起泡部２５は液体とガス入口部３３、３５の下流に設けられる。本実施形態では、流体管６０の起泡部２５は流体管６０の分岐部から、流体管の分岐部とは反対側の、弁２７に接続された端に延びる。

起泡部２５の長さは、好ましくは１０ｍｍより長く、より好ましくは５０〜７０ｍｍの範囲内である。

図示のように、液体入口部３３は貯蔵部３７の底部近傍まで延び、ガス入口部３５は貯蔵部３７の頂部近傍まで延びる。このような配置により、（図２に示すように）ディスペンサー装置２０が直立した状態では、圧縮ガス推進剤２３より密度の高い界面活性剤溶液２１は、貯蔵部３７の下方部に存在し、圧縮ガス推進剤２３は、上方空間と称する、界面活性剤溶液の存在しない容器３７の上部に存在する。なお、ディスペンサー装置２０が違う向きにある場合、特に「上下逆さ」である場合、ガス入口部３５が液体入口部となり、液体入口部３３がガス入口部となり得る。

上述のように、圧縮ガス推進剤２３の圧縮作用により、貯蔵部外の大気圧よりも貯蔵部３７内の圧力が高くなる。したがって、圧縮ガス推進剤２３は界面活性剤溶液２１に力をかける。上方空間のガス推進剤の圧力は、好ましくは０．１バールを越え、より好ましくは２バールより高く、２５バール未満である。液体入口３３は（図２に示すように）界面活性剤溶液の液面よりも低い位置にあるため、圧縮ガス推進剤２３が界面活性剤溶液２１にかける力により、界面活性剤溶液２１は液体入口部３３を介して起泡部２５に送り込まれる。ガス入口部３５は、界面活性剤溶液の液面よりも高い位置にあるため、圧縮ガス推進剤はガス入口３５を通じて起泡部２５に入ることが可能である。

弁２７が閉じられると、即ち弁軸４７が閉位置にあると、ディスペンサー装置２０は密閉され、界面活性剤溶液とガス推進剤はディスペンサー装置２０から出ることができない。弁２７が開けられると、即ち弁軸４７が開位置にあると、界面活性剤溶液２１とガス推進剤２３が弁出口５７とノズル２９を介してディスペンサー装置２０から出ることができる。この場合、圧縮ガス推進剤２３が界面活性剤溶液２１にかける力により、界面活性剤溶液２１は液体入口３３とマニフォールド３１を介して起泡部２５に送られる。マニフォールド３１のガス入口を通過する界面活性剤溶液２１の作用により、ガス推進剤２３が界面活性剤溶液の流れに導入され、さらにマニフォールド３１と起泡部２５に送られる。さらに、貯蔵部３７における上方空間の圧力により、ガスが蒸気流に送り込まれる。

本実施形態では、起泡部２５と、界面活性剤溶液及びガス推進剤の流路内とに多数の起泡促進剤５３が含まれる。起泡促進剤５３を含むことで、起泡部２５は微細フォームを確実に生成可能となるパラメータを持つ。具体的なパラメータとしては、微細フォームが生成されるような浸水面積ＡＷＳ対断面積ＡＣＳの比率ＲＷＳ−ＣＳ、起泡部２５の間隙率、起泡部２５を通過するガス２３と界面活性剤溶液２１の見掛け速度である。

初期実験により、起泡促進剤５３を含むことで、起泡部２５は表１の少なくとも主要パラメータ１及び２に準拠可能となることが確認された。この際、起泡部は通常サイズ（例えば高さ１００〜２００ｍｍ）のエアロゾル缶内に収まりやすい寸法（例えば７０ｍｍ未満の長さ）を持つ。追加実験は、十分な品質の微細フォームの生成に必要なパラメータや、微細フォームの質にかかわるパラメータ（例えば図１１と１２に示す）の特定に寄与した。

初期実験により、二相流長さに対する浸水面積の割合は、１ミリメートルあたり３平方ミリメートルより高く、より好ましくは１ミリメートルあたりπ平法ミリメートルより高いことが示された。望ましいフォームを生成するために、二相流長さに対する浸水面積の割合は、１ミリあたり８平方ミリメートルのようなより高い比率が好ましい場合もある。

この例では、起泡促進剤５３は複数のガラス製（またはプラスチック材のようなその他適切な材料）の全体的に球形のビードを含む。

起泡部２５は、その互いに反対の端にリテイナ６５及び６７が設けられる。リテイナ６５及び６７は起泡部２５の流路に位置し、メッシュ状部材により形成される。メッシュ状部材により、界面活性剤溶液２１とガス２３が（界面活性剤溶液とガスを含むフォームと共に）流体管６０内を移動、通過可能となる。一方、リテイナ６５及び６７は流体管６０に沿った起泡促進剤５３の移動を規制する。これにより、起泡促進剤５３は位置が保たれ、ディスペンサー装置２０から排出されないようになる。

弁２７が開いている間、界面活性剤溶液２１とガス推進剤２３から形成されたフォーム４１は、起泡部２５を通じて、弁入口４５を介して弁２７に搬送される。値２７の開状態により、フォームは弁を通過可能となり、フォーム４１はアクチュエータ出口２９でディスペンサー装置２０から排出される。

起泡促進剤５３により、ガス２３と界面活性剤溶液２１の混合が促進され、追加実験で特定されたパラメータ空間内に起泡部２５のパラメータが含まれるようにして（特定の起泡部のチューブ形状及び／または寸法の対する）フォーム４１の生成が促進される。起泡促進剤５３は、起泡部２５における浸水面積対空き空間体積比の増加にも寄与し得る。

初期実験により、起泡促進剤５３を含む起泡部２５の構造を変えることで、フォームが特定の所望の特性を持つよう浸水面積ＡＷＳが調整可能と確認された。特に、初期実験により、界面活性剤溶液とガスが通過する起泡部２５の浸水面積ＡＷＳ対空き空間体積比が、生成されるフォームの質を左右することが確認された。したがって、当該比を調整することで特定の所望特性が得られる。フォームの質を左右し得るその他パラメータと初期実験で確認されたものとして、起泡部２５の内径、表面積対二相流長さ比、液体入口の内径、ガス入口の内径、界面活性剤の表面張力、界面活性剤の粘性、ガス及び／または界面活性剤に付与される（例えば上方空間圧力のような）圧力（またはそれらの圧力比）、流体管のマニフォールドから出口までの長さ（生成されるフォームの種類に対し、管の浸水面積対空き空間体積比が適切な閾値を超える条件に基づく）が挙げられる。

初期実験により、起泡部２５の内面積を少なくとも１，８００平方ミリメートルとすることで、様々な用途に対し十分高品質なフォームが得られることが確認された。所望のフォームを得るには３，０００平方ミリメートルや、３，７００平方ミリメートルを超えるより大きな浸水面積ＡＷＳが好ましい場合がある。例えば４，５００〜６，０００平方ミリメートルのようなさらに高い表面積により、非常に高品質のフォームを生成可能である。少なくとも１立方ミリメートあたり４平方ミリメートルの空き空間に対する浸水面積の割合により、様々な用途に対して十分に高い品質のフォームが得られることが確認された。所望のフォームを得るには、例えば１立方ミリメートあたり１６平方ミリメートルのような、空き空間に対する浸水面積のより大きな割合が好ましい場合がある。例えば１立方ミリメートあたり２０〜２５平方ミリメートルのような、空き空間に対する浸水面積のさらに大きな割合により、非常に高品質のフォームを生成可能である。

図３は、別実施形態のディスペンサー装置１２０の簡略断面図である。供給される界面活性剤溶液１２１とガス１２３を保持する貯蔵部１３７を有する容器が設けられている。本実施形態では、ガス１２３は圧縮ガス推進剤ではなく、圧力はディスペンサー装置１２０周囲の外気と同等である。ディスペンサー装置１２０は、貯蔵部１３７の底部近傍に位置する液体入口１３３と、貯蔵部１３７の頂部近傍に位置するガス入口１３５とを有する。この構造により、図３に示すようにディスペンサー装置１２０が直立した状態では、液体入口１３３が確実に界面活性剤溶液の液面より下に位置し、ガス入口が界面活性剤溶液の液面より高い位置になり、ガスがガス入口１３５に導入可能となる。液体入口１３３は貯蔵部１３７の最下部に位置することが好ましい。これにより、貯蔵部１３７に保持された全ての界面活性剤溶液１２１が確実に液体入口１３３に導入可能となる。

ディスペンサー装置１２０は外気を貯蔵部１３７に導入することを可能としながら、ガス１２３と界面活性剤溶液１２１が貯蔵部１３７から出ることを抑制または防ぐ逆止め弁１７０を有する。本実施形態では、逆止め弁１７０は貯蔵部１３７近傍または頂部に配置される。これにより、空気は逆止め弁１７０を介して貯蔵部１３７の界面活性剤溶液より高い箇所に入るため、界面活性剤溶液１２１内で当該空気による気泡が発生しない。

ディスペンサー装置１２０は、液体入口１３３と流体連通し、チューブ１６０を介してガス入口１３５につながり、それによりガス入口１３５に流体連通する起泡部１２５をさらに有する。

図２を参照して説明した起泡部２５と同様に、起泡部１２５は、多数の起泡促進剤１３５を含む。起泡促進剤１３５により、比較的短い長さの起泡部で界面活性剤溶液１２１とガス１２３から高品質のフォームが生成可能となるという利点がある。本実施形態では、ガス１２３は好ましくは空気である。その他実施形態では、起泡促進剤１５３がなくても、上述の所望特性を持つ、同様に高品質のフォームが生成可能であることが理解されよう。

起泡部１２５は、起泡部内で生成されたフォームが吐出される出口１２９と接続し、流体連通する。弁１２７は起泡部１２５から出口１２９へのフォームの流れを制御する。フォームによる圧力が弁１２７の閾値を超える場合のみフォームが起泡部１２５から出口１２９に流れることを可能とすることが好ましい。

起泡部１２５内に流し込むため、ガス１２３と界面活性剤溶液１２１に圧力をかける必要がある。例示的実施形態では、貯蔵部１３７は可撓性を有し、図示の貯蔵部１３７の曲がった辺に示されるように、ある程度圧縮可能であることが好ましい。したがって、貯蔵部１３７を圧縮し、その内部体積を減少させることで、ガス１２３と界面活性剤１２１に圧力をかけることが可能である。この動作は手動で実行できる。あるいは貯蔵部１３７を圧縮する装置が別途設けられてもよい。当該装置は図３に図示しないが、出口１２９に係合し、吸引により貯蔵部１３７内の内容物を引き出す手動ポンプを含んでもよい。

図４は、例えば他図のディスペンサー装置の一部として、あるいは別体として設けられてもよい起泡部４２５の一部を示す簡略図である。起泡部４２５は、その上下切り取り線で画定される一部のみが示される。図示のように、起泡部４２５は、流体管４６０と、起泡部を通じて搬送される界面活性剤とガスの流路内に保持された多数の起泡促進剤４５３を含む。本実施形態では、起泡促進剤４５３は全体的に球形の複数のガラスビードを含む。

起泡部４２５はさらに、図２に示すリテイナ６５、６７と同等のリテイナ４６５、４６７を含む。

図示のように、起泡促進剤４５３は、参照符号ｄが付され、好ましくは０．５〜２ｍｍの範囲、より好ましくは１〜１．３ｍｍの範囲内の直径を有する。好ましくは、複数の起泡促進剤４５３のｄの平均値は１〜１．５ｍｍの範囲内であることが好ましく、より好ましくは１．２３ｍｍに近い値、即ち１．２３ｍｍ±０．１０ｍｍである。各起泡促進剤４５３の直径は、流体管の起泡部を形成するチューブの内径の１／３未満であることが有利である。これは、空き空間に対する浸水面積の十分高い割合が得られなくなるような、不要に大きな空白がチューブの内周面に残ることの防止に寄与するという点で有利である。

図４に示すように、起泡部４２５はＤで示す内径を有する。好ましくは、起泡部４２５の直径Ｄは、０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内、より好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍの範囲内のように４ｍｍ未満である。

図５は、公知の技術で生成された（後述する初期実験方法のステップ９〜１２を参照）フォーム５００のサンプルの簡略図である。当該サンプルにより、比較のため公知の発泡体の典型的な特性を判定する。図５に示すように、フォーム５００は界面活性剤溶液５０２に複数の気泡５０１が保持されたものである。各気泡５０１は、図５の参照符号「Ａ」で示す直径を有する。図５に示すフォーム５００のサンプルの平均気泡直径は８０ミクロンであり、泡直径の標準偏差は６０ミクロンである。図示のサンプルでは、最大の気泡の直径は２７８ミクロンである。

図６は、図２に示すディスペンサー装置に略対応するディスペンサー装置を使用して初期実験で生成されたフォーム６００のサンプルの簡略図である。フォーム６００は、後述の初期実験のステップ１〜８で説明される方法にしたがって生成された。フォーム６００は界面活性剤溶液６０２に複数の窒素泡６０１が保持されたものである。各気泡６０１は図６で「Ｂ」が付された直径を有する。図示のフォーム６００のサンプルの平均気泡直径は６０ミクロンであり、気泡直径の標準偏差は２５ミクロンである。図６のフォームサンプル６００では、最大の気泡の直径は１３０ミクロンである。

図７は、図５に示すフォームサンプル５００と、図６に示すフォームサンプル６００の気泡直径に対する数密度分布を示すグラフである。

図７に示すグラフでは、ｘ軸はフォーム５００、６００の気泡の直径をミクロン単位で表し、ｙ軸は、特定の直径の気泡の数密度を表す。従来技術のフォーム機構により生成された図５に示すフォーム５００に関するデータ点はひし形データ点として示し、図６に示すフォーム６００に対応するデータ点は、四角データ点で示す。サンプルの各２点の間には曲線あてはめがなされる。グラフに示すように、フォーム５００と比較して、フォーム６００は４０〜１００ミクロンの範囲内で、約５３ミクロンを頂点としてより大きな気泡分布数を持つ。さらに、フォームサンプル６００の気泡の大多数が４０〜１００ミクロンの範囲内にあることがわかる。当該範囲で多数の気泡を持つことで、「リッチ」な手触りの高品質の気泡が生成される。さらに図７のグラフから、フォーム６００は、従来技術のディスペンサー機構で生成されるフォーム５００よりも標準偏差が低いことがわかる。気泡サイズの標準偏差が低いことで、フォームはより均一となり、したがってより高品質となる。

上記のディスペンサー装置、システム、起泡部は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を使用せず、リッチでクリーミーなフォーム（９５％を超える高い気相体積、６０ミクロンという好ましい平均直径と狭いサイズ分布を持つ空気泡、２５ミクロン未満の好ましい標準偏差）を生成可能という点で有利である。

上記のシステム、装置、起泡部は、別の利用可能な機構や界面活性剤溶液に溶解するガスを使用した場合と比較して、より高品質のフォームを提供可能である。ガスが界面活性剤溶液に溶解可能な量には上限があるため、界面活性剤溶液に溶解するガスを使用して生成されたフォームの最大気相体積は、通常液体の体積の４倍に過ぎないからである。

また、上記のシステム、装置、起泡部は、小開口で気泡を生成するようなその他の起泡装置よりも有利である。

本発明では、製造コストが高く、多くの場合レーザー穴あけのような特殊技術が必要な小開口の加工が必要ではない。本発明ではガスと液体界面活性剤の両方が、非常に大きな内面積を持つ形状の起泡部に送り込まれる。起泡部の内面は液体でコーティングされ、同様に大きな気液表面積が得られる。本発明では内面積対体積比が高いため、気相、液相が相互作用可能な表面積が大きく取れ、滑らかな微細フォームが形成されるまで分流、合流が繰り返される機会が多くなることが保証される。各オリフィスでレイリー・テイラー不安定性により気泡が生成され、通常小さなオリフィス直径を有する小オリフィス起泡装置と異なり、本発明では、概して起泡部の最小のオリフィスよりも小さな気泡が生成される。

好適な実施形態では、ディスペンサーの最小オリフィスは、リテイナ部材（例えば図４に示すリテイナ部材４６５、４６７）が備える。これらオリフィスは起泡促進剤が通過できない程度の小ささであればよい。本稿導入部で説明したような公知の小オリフィス起泡装置と異なり、本発明の起泡促進剤はミリメートル単位であってもよく、したがってリテイナ部材のオリフィスがミリメートル単位であっても、微細フォームが生成可能となる。

本発明は各オリフィスでのレイリー・テイラー不安定性により気泡を生成するものではないため、各オリフィスはお互いに直径の数倍離されて配置される必要はない。したがって、メッシュや焼結材や、多孔性物質のような安価な材料からリテイナ部材を製造可能である。

また、上述のフォームディスペンサー装置は、（気泡の大きさに比較して）大きなオリフィスと、起泡部を通る複数の流路を有するため、詰まりやすくない。

さらに、上述のフォームディスペンサー装置では、空気入口は所望の気泡サイズと無関係であるため、生成される気泡の直径と比較して、空気入口の大きさを大きくできる。したがって、液流量を高くせず、空気入口が１つでも界面活性剤の液流に大量のガスを混ぜることが可能となる。これは高い気相体積（９８％の場合でも）でフォームを生成する際に有利である。

上述のフォームディスペンサー装置では、駆動圧が変化しても、良質の微細フォームが生成可能となる。例えば、本発明では０．１バールから１０バール、または０．５バールから１０バールのような広い範囲の圧力でも、例えば気泡サイズ、気泡サイズの均一性、気相体積に関して一定のフォームの品質が得られる。

図２に示す好適な実施形態では、フォームディスペンサーのガス入口は界面活性剤溶液の液面よりも高く保持され、ガスが流体管（図２のマニフォールド３１）に入る分岐部は通常液面下に保持される。これは、流体管の一部が液面下に保持されることで、液状の界面活性剤溶液が毛管現象により吸い上げられるという点で有利である。これは、フォームディスペンサーから排出がしばらく行われなくとも、流体管と起泡部内で界面活性剤溶液が液状に維持されることに寄与する。したがって、詰まりを起こすような流体管と起泡部内での乾燥が防止される。さらに、分岐部が液面下にあることで、流体管内の二相流長さをより長くとれる。

ディスペンサー装置、システム、起泡部は、例えばシェービングフォーム、洗浄用フォーム、ヘアムース、生クリーム、その他食品用、工業用、農業用、薬用、医療用フォームの生成に使用可能である。図２に示すディスペンサー装置２０は、圧縮ガスを推進剤に使用するため、弁が開くと略連続的なフォームの流れを生成可能である。これにより、通常比較的大量のフォームの使用が求められるシェービングフォーム、ヘアムース、生クリームの生成にディスペンサー装置２０は特に適したものとなる。一方、図３に示すディスペンサー装置１２０は、推進剤に圧縮ガスを使用しないため、界面活性剤溶液とガスをディスペンサー装置１２０の起泡部内に推進するためには貯蔵部１３７を圧縮する必要がある。図３に示すディスペンサー装置１２０は、例えばハンドソープ用フォームのような、使用の度比較的少量のフォームが必要となるような浄用フォームの生成に特に適する。

本技術を冷凍技術（例えば冷凍サイクル、低温シンクまたは低温相変化物質）と組み合わせて使用すれば、アイスクリームディスペンサー装置を製造可能となる。

主要パラメータ：初期実験により示された好ましい値
（表１）

初期実験において気泡サイズデータを得るために用いた方法

１． Ｏｒｉｇｉｎａｌ Ｆａｉｒｙ ｌｉｑｕｉｄ（Ｒ）と水を１：４で含むサンプル製剤を調合した。

２． 当該サンプル１００ｍＬを、直径１ｍｍの３最小絞りサイズのエアロゾル弁で密閉された２１０ｍＬボトルに入れた。

３． 起泡部として内径３．１７５ｍｍの６０ｍｍチューブを使用した。かかるチューブに、１〜１．３ｍｍの大きさで、平均粒子サイズ１．２３ｍｍの微小ガラス球を充填した。システムの全内面積／浸水面積は５２９４ｍｍ^２であり、このミキサーの浸水面積対空き空間体積比は２２．５ｍｍ^２／ｍｍ^３であった。かかるミキサーは、円形で直径２．５ｍｍの液体、空気吸入口を備える。

４． ミキサーを３ｘ１ｍｍの絞り部を有するエアロゾル弁の浸漬管に組み込んだ。

５． エアロゾル弁はボトルを圧着密封し、窒素を用いて上方空間を５バールゲージまで加圧した。

６． フォームのサンプルを顕微鏡のスライドに吐出し、吐出の３秒後にその画像を撮影した。

７． その画像を図６に示す。

８． 画像から気泡サイズ分布が判定された。図７に示す数密度分布は、平均気泡直径が６０ミクロンで、標準偏差は２５ミクロンであった（したがって、標準偏差は平均気泡直径の４２％であった）。当該画像で、最大の起泡は、直径１３０ミクロンであった。気泡の直径は、画像の円内で最長の線の長さとした。

９． １００ｍＬのサンプルを、従来技術の機構を取り付けたボトルに入れた。

１０． フォームのサンプルを顕微鏡のガラススライドに吐出し、吐出の３秒後にその画像を撮影した。

１１． その画像を図５に示す。

１２． 画像から気泡サイズ分布が判定された。数密度分布は、平均気泡直径が８０ミクロンで、標準偏差は６０ミクロンであった（したがって、標準偏差は平均気泡直径の７５％であった）。当該画像で、最大の気泡は、直径２７８ミクロンであった。気泡の直径は、画像の円内で最長の線の長さとした。

追加実験の作業

図９は追加実験作業に使用される装置９０を示す。装置９０は、空気圧縮機９１０、圧力レギュレータ９０４、ガス流量計９２１、逆止め弁９０５、液体界面活性剤９１１を保持する液体容器９１２、ガス容器９１３、閉止弁９１７ａ及び９１７ｂ、ニードル弁９１８ａ及び９１８ｂ、起泡装置９１５（先述の起泡部と同等）、出口９１９を有する。図９に示す装置９０は実験用であり、実際に使用されるシステムは装置９０の構成要素を全ては含まないものもあることが理解されよう。

空気圧縮機９１０は、液体容器９１２及びガス容器９１３に圧縮空気を供給する。圧縮空気を供給することで、ガス容器９１３の圧縮空気９１４の体積が維持され、空気が液体容器９１２に供給されるため、液体界面活性剤が圧力下に保たれる。圧力レギュレータ９０４は、空気圧縮機９１０が供給する空気の圧力を制御する。

閉止弁９１７ａとニードル弁９１８ａは液体容器９１２からの出口路に位置し、閉止弁９１７ｂとニードル弁９１８ｂはガス容器９１３の出口路に位置する。ニードル弁９１８ａ及び９１８ｂは、液体及びガス容器から出て、起泡装置９１５に流れる液体界面活性剤９１１と空気９１４の流量を微調整するものである。

前記２つの出口路が（上述の二股チューブと同様）Ｔ型コネクタ９２３につながることで、液体界面活性剤９１１と空気９１４が混合されて起泡装置９１５に送られる。液体界面活性剤９１１と空気９１４は起泡装置９１５を通過し、起泡装置９１５の出口９１９から出る。

逆止め弁９０５は、液体容器９１２の上流に位置し、システムの減圧時、液体界面活性剤９１１またはフォームがガス流量計９２１またはガス容器９１３に流れることを防止する。

所定の条件下で、液体とガスは微細フォームとして起泡装置９１５から出る。上述のように、このフォームの平均気泡直径は１００ミクロン未満である。他の動作条件下では、液体とガスは大きな気泡（１〜３ｍｍ）のフォーム、または断続的に空気とフォームが散発的に混じったものが出口から出る。これら２つの状態は、微細フォームには望ましくない。

図９には起泡装置が１つ図示されているが、追加実験では、多数の異なる起泡装置９１５が検査された。これら起泡装置９１５は、チューブ部分は長さが２０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲であり、直径が２．５ｍｍ、３．１７５ｍｍ、６ｍｍ、１２ｍｍであった。

起泡装置９１５のチューブ部分には、起泡装置９１５の浸水面積ＡＷＳと間隙率を変化させるよう選択された複数の充填材が充填される。浸水面積ＡＷＳは２６９平方ミリメートル〜４，１６３平方ミリメートルの間で変化させ、間隙率は０．３８と０．７８の間で変化させた。

図１０は、いくつかの例示的充填材を、それらの主要寸法である高さ１００１、半径１００２、辺長１００３と共に示す。当業者は、表面積を測定する公知の方法でこれら寸法を使用して、起泡装置９１５の浸水面積ＡＷＳを判定できる。

液体界面活性剤９１１として、Ｆａｉｒｙ Ｌｉｑｕｉｄを異なる濃度で希釈した。具体的には、Ｆａｉｒｙ Ｌｉｑｕｉｄと水を１：１〜１：１０の範囲で希釈した。

実験手順

１． 各起泡装置９１５の特性として長さ、直径、間隙率、浸水面積ＡＷＳを求めた。

２． 液体容器９１２に上述の通り所定の濃度となるよう水でＦａｉｒｙ Ｌｉｑｕｉｄを希釈した液体界面活性剤を充填した。

３． 圧力レギュレータ９０４を所定の圧力に設定した。

４． 空気圧縮機９１０を起動し、閉止弁９１７ａ及び９１７ｂを両方開いて空気９１４と液体界面活性剤９１１が装置に流れるようにした。

５． ニードル弁９１８ａ及び９１８ｂを調節して、圧力レギュレータ９０４の設定を変化させることで異なる気圧をかけた。これにより、微細フォームが形成される、またはされない流量が特定された。それぞれの場合、空気流量はガス流量計から測定された。液体流量は、液体容器９１２に所定量の液体界面活性剤９１１を充填し、特定のレギュレータ圧力とニードル弁９１８設定下で容器を空にする時間を測定することで判定された。

６． Ｆａｉｒｙ Ｌｉｑｕｉｄの希釈率が異なる（すなわち粘度や表面張力も異なる）液体界面活性剤９１１を使用する起泡装置９１５それぞれに対し、ステップ５が繰り返された。

７． ステップ５で微細フォームが生成された各起泡装置９１５に対し、圧力レギュレータ９０４を使用して気圧を調整し、ニードル弁９１８ａ、９１８ｂを調整して流量制限レベルを変えた。これにより、液体界面活性剤９１１と空気９１４の、高品質の微細フォームが得られる流量、低品質の微細フォームが得られる流量が特定された。上述の通り、起泡装置により生成される良質の微細フォームは通常滑らかで、エアポケットのない連続的な形状である。例えば、平均気泡直径は１００ミクロン未満で、気相体積は９０％を超え、標準偏差は２５ミクロン未満である。起泡装置が生成する低品質のフォームの例としては、空気とフォームが散在しているものや、大きな気泡を持つ液体や、大きな気泡を持つフォームや、液ガス比の大きいフォームが挙げられる。

８． 次に、Ｆａｉｒｙ Ｌｉｑｕｉｄの希釈率が異なる液体界面活性剤９１１を使用する起泡装置９１５それぞれに対し、ステップ７が繰り返された。

結果

図１１は、起泡装置９１５の主要パラメータに対して、特定の起泡装置９１５で微細フォームが生成されるかを示すグラフである。ｘ軸は間隙率Ｐを表し、ｙ軸はパラメータＹを表す（Ｙは浸水面積ＡＷＳに二相流長さＬＴＰをかけて、総体積Ｖで割ったものであり、ここでは浸水面積／断面積または浸水面積ＡＷＳ対断面積ＡＣＳ比「ＲＷＳ−ＣＳ」と簡略化される）。その結果、いくつかの起泡装置９１５はあらゆる動作条件の組み合わせでも微細フォームを生成できないことが確認された。微細フォームを生成できないことが確認された起泡装置９１５は、●マークでプロットされ、微細フォームを生成できることが確認された起泡装置９１５は■マークでプロットされる。図示のように、生成可能な及び生成不能な起泡装置９１５のそれぞれの群は、２つの重複のないクラスタを形成することが確認された。

図１１のグラフには、これら２つのクラスタ間の境界を表す直線が示される。当該直線を表す式は、ｙ＝１９９４（ｘ）−８２１．５８である（ここで、ｙは起泡装置９１５の浸水面積／断面積であり、ｘは起泡装置９１５の間隙率である）。

したがって、ｙ＞１９９４．５ｘ＋８２１．５８を、ｙを正として満たす内部寸法を持つ起泡装置は、微細フォーム（平均気泡直径が１００ミクロン未満のフォーム）を生成可能である。図１２のグラフを基に、定数１９９４．５及び８２１．５８は、１０％を上限に変動し得ることが当業者に理解されよう。

図１２は、液体界面活性剤９１１と空気９１４の見掛け速度に対して良質の微細フォームが生成可能かを示すグラフである。Ｘ軸は見掛け液体速度「ＶＬ」を表し、Ｙ軸は見掛けガス速度「ＶＧ」を表す。

図示のように、良質の微細フォームを生成可能な及び、生成不能な起泡装置９１５のそれぞれの群は、２つの重複のないクラスタを形成することが確認された。直線ｙ＝１８．３９７ｘ＋５０７．４２０はそれら２つのクラスタの間の境界線を表す。

このように、ｙ＜１８．３９７ｘ＋５０７．４２０が満たされれば良質の微細フォームが生成される。当業者であれば、図１２のグラフを基に、定数１８．３９７及び５０７．４２０は１０％を上限に変動し得ることが理解されよう

さらに、装置の全てのパラメータについて、結果として得られるデータ点が図１２の「良質フォーム」領域に含まれる場合、液体界面活性剤９１１の表面張力が５０ｄｙｎｅ／ｃｍ未満（好ましくは２０〜３０ｄｙｎｅ／ｃｍの範囲内）であれば、当該装置は滑らかな微細フォームを生成することが確認された。

さらに、装置の全てのパラメータについて、結果として得られるデータ点が図１２の「良質フォーム」領域に含まれる場合、液体界面活性剤９１１の粘度が２００ｃＰ未満、好ましくは５０ｃＰ未満であれば、当該装置は滑らかな微細フォームを生成することが確認された。

ＲＷＳ−ＣＳが１９９４×Ｐ−８２１以上となる内部寸法を有する起泡部を備える起泡装置を設けることで、当業者は起泡装置がこの条件を満たす構成を適切に選択することで、微細フォームを生成可能な起泡部を製造できるという利点がある。

例えば、起泡部の特定のパラメータが固定されている場合、即ち起泡促進剤として図１０に示すビード１００ａが使用されている場合、内径３．１７５ｍｍ、長さ８０ｍｍの起泡部を選択することで、ＲＷＳ−ＣＳが１９９４×Ｐ−８２１以上となることが保証され、起泡部により微細フォームが生成可能となる。一方、内径３．１７５ｍｍ、長さ６０ｍｍの起泡部を選択すると、ＲＷＳ−ＣＳが１９９４×Ｐ−８２１以上という基準が満たされないため、起泡部により微細フォームが生成できない。

同様に、ＶＧが１８．４×ＶＬ＋５０７．４ＶＧ以下のフォームディスペンサーとすることで以下の利点が得られる。即ち当業者は、ガス／液体圧力、ガス／液体路の絞り、界面活性剤液の濃度または粘性として適切な値を選択して前記条件を確実に満たすことで、良質の微細フォームを生成するフォームディスペンサーを製造できる。

変形例及び変更例

上述の実施形態のいずれかで使用されるガスは、ガスの動作圧で液化しない任意の適切なガスを含んでもよい。動作圧は、好ましくは０．１〜２５バールゲージ内、より好ましくは２〜８バールゲージ内、さらに好ましくは４〜６バールゲージ内である。

好ましくは、界面活性剤溶液１１内のガス１３の濃度は、界面活性剤溶液１キログラム当たり３５０ｍｇ±５０ｍｇ、１キログラム当たり３５０ｍｇ未満、または界面活性剤溶液１１の１キログラム当たり１００ｍｇ未満である。

予め定められた特徴は上述のものに加えて、あるいは替えて目標気相体積、目標平均気泡サイズ、目標標準偏差、単位体積当たりの目標気泡濃度、目標気泡サイズ分布の少なくとも１つを達成するものであってもよい。

上述の通り、起泡促進剤を有する起泡部は、上述の構成に加えて、あるいは替えて、上述の所望の特性を持つフォームを生成するため、起泡部２５の浸水面積ＡＷＳ、起泡部２５の浸水面積対空き空間体積比、浸水面積対二相流長さ比（表１記載の初期実験で特定されたパラメータのコメント参照）を増加する手段を設けてもよい。起泡部２５は、表１のパラメータ１〜４の少なくとも１つに準拠することが好ましいが、パラメータ１〜４の全てに準拠することがより好ましい。別実施形態では、起泡促進剤５３を使用せずとも同様に高品質のフォームを生成可能であることが理解されよう。また、所望の品質のフォームが生成されるよう、表１の任意のパラメータを（好ましくは所定の好ましい範囲内で）選択可能であることが理解されよう。

ビードのような略球形で、全て同一のサイズの起泡促進剤が使用される場合、理論上最大の充填率は０．６６以下であり、したがって間隙率は０．３３以下である。より小さい、同一の直径の起泡促進剤が使用される場合、より小さいビードはより大きな表面積を持つが、充填率は変わらない。起泡部の間隙率は、例えば異なるサイズのビードを組み合わせることで起泡促進剤の多分散性を上げることで低下させることができる。

図１の簡略図では、弁１７は起泡部の下流に設けられているが、弁はその他位置に設けられてもよいことが理解されよう。例えば、起泡部の上流で、起泡部と、ＴまたはＹコネクタ／マニフォールドとの間に設けられてもよい。さらに、またはそれに替えて、例えば図１０に示すようにガス路、液体路に対してそれぞれ２つ以上の弁を設けてもよい。

上述のように、ガスと液体界面活性剤の両方を収容する単一の貯蔵部を設けてもよい。この場合、システムが図１２に示すような良質なフォームを生成可能なパラメータ空間内に収まるような比率でガスと液体界面活性剤が設けられる。貯蔵部を振ったり、ガスと液体界面活性剤を（微細フォームの気泡の寸法に比較して大きい）メッシュやオリフィスに通したりすることで、粗いフォーム（気泡の大きさが数ミリメートル以上）とすることができる。貯蔵部に圧力をかけることで起泡部（図１１に示すパラメータ空間内に収まるパラメータを有する）に供給を行うと、良質の微細フォームを生成可能である。

起泡促進剤５３、１５３、４５３は略球形のガラスビードと説明したが、起泡促進剤はプラスチックのようなその他適切な材料でできた略球形ビードであってもよく、または例えば略立方体、略円筒形、略円錐形のようなその他形状のビードであってもよい。また、起泡促進剤は、例えば流体管の内面から界面活性剤溶液及びガスの流路内に延びる毛や突起のようなその他あらゆる特性を有してもよい。別実施形態では、起泡促進剤が流体管そのものの一部として形成されてもよいことが理解されよう。例えば、流体管の内面から界面活性剤溶液及びガスの流路内に延びる突起であってもよい。さらに、起泡促進剤は多孔性部材のような単一の起泡促進剤であってもよい。

さらに、異なる種類の起泡促進剤の任意の組む合わせを使用可能である。

起泡部２５、１２５、４２５は、起泡促進剤５２、１５３、４５３のいずれかを含めないようにしてもよく、起泡部内でフォーム生成を促進するものであってもよい。

起泡部は、蛇行状や螺旋状のような非直線路とすることで、流体管が占める空間を大きく広げることなく起泡部をより長くでき、さらに混合の促進、また、可能であれば流体管を通過する界面活性剤溶液とガスの流れを乱流とする等のことが可能となる。これは起泡部が起泡促進剤を一切含まない細長のチューブとした実施形態で特に有利である。

起泡部は独立して設けられ、弁やマニフォールド、または流体管の起泡部両側の部分に接続可能であってもよい。起泡部は、流体管のその他部位と比較して小さな、または大きな直径を有してもよい。

リテイナ６５、６７、４６５、４６７はメッシュ状部材として形成されたものと説明したが、当業者には、リテイナが界面活性剤溶液とガスが（界面活性剤溶液とガスを含むフォームと共に）通過できるが起泡促進剤の移動を規制する任意の形態であってもよいことが理解されよう。例えば、各リテイナは、起泡促進剤が通過できないサイズの開口部を少なくとも１つ有してもよい。具体的には、リテイナ要素は起泡促進剤そのものよりも大きいが、起泡促進剤の移動を規制可能な程小さい孔を有してもよい。起泡促進剤が直径１ミリメートルのビードで、リテイナが直径１．５ｍｍの孔を１つ有すると、孔が複数の１ミリメートルのビードで入口が塞がれることが確認された。

別実施形態では、リテイナを設ける代わりに、起泡促進剤が起泡部の内面との間の摩擦、起泡促進剤そのもの同士の摩擦で起泡部内に保持される。この別実施形態では、起泡部が起泡促進剤周囲である程度変形することで起泡促進剤が所定の位置に保持されるよう、起泡部内に配置される。起泡部は弾性を有し、起泡促進剤に圧縮力を付与することで、起泡部と起泡促進剤、さらに起泡促進剤同士の間の摩擦を増加させる。

図２、３、４では、起泡促進剤５３、１５３、４５３が起泡部の長さ方向の一部に配置されている。しかし、起泡促進剤が起泡部の長さ方向の略全体にわたって配置することが有利であり得ることが当業者に理解されよう。

上述の起泡部２５、１２５、４２５は、流体管の分岐部から流体管の分岐部の反対側の端、例えば流体管と弁との接点まで延びている。起泡部はディスペンサー装置の二相流長さ略全体に延びてもよい。二相流長さとは、浸水面積対空き空間体積比が４ｍｍ^２／ｍｍ^３以下とならない状態で、ガス／界面活性剤の混合物が分岐部から吐出点（例えばアクチュエータノズル）まで移動する距離である。

上述の弁は適切な任意の種類の弁であってもよく、図示の種類の弁に限られるものではない。

上述の実施形態では、推進剤として用いられるガスは圧縮ガスであるが、推進剤として圧縮ガスの代わりに、または圧縮ガスに加えて液化ガスを使用してもよい。

圧縮ガス推進剤は、例えば空気、窒素、亜酸化窒素、酸素、希ガスのような任意の適切なガスであってもよい。さらに、圧縮ガスの代わりに、または圧縮ガスに加えて溶存ガス（例えば二酸化炭素または亜酸化窒素）を圧縮ガスの代わりに、または圧縮ガスに加えて使用してもよい。これにより、より高質なフォームがディスペンサー装置により生成されるという利点がある。

図３では、ガス入口とガス１２３とが容器１３７内にあるが、別の実施形態では、図８に示すようにガス入口は容器１３７外部に設けられてもよい。図８は、当該別の実施形態のディスペンサー装置２２０の簡略断面図である。本実施形態では、容器１３７は略一切供給用ガスを保持せず、外部のガス入口１３５を使用してディスペンサー装置２２０周囲の外気を取り入れてフォームを使用するガスとする。空気や界面活性剤溶液がガス入口から逃げないよう、ガス入口１３５は逆止め弁を有してもよい。本実施形態のディスペンサー装置を手動ポンプ機構と組み合わせて、手動トリガ型ヘッド泡立て器を提供してもよい。

上述のディスペンサー装置、システム、及び起泡部は、例えば壁掛けフォーム石鹸ディスペンサーまたはミルク泡立て器のような上位装置内のモジュール内の一部としてフォーム生成に使用されてもよい。

上述のディスペンサー装置、システム、起泡部は、空気または蒸気駆動式装置、または使い捨てのポッド内でフォームの生成に使用してもよい。これにより、使い捨て起泡剤を使用しなくてもフォーム（例えば生クリーム）を生成可能である。例えば、起泡部は、ミルクや調味料を含むポッドの一部であってもよい。ポッドは、装置内に挿入され、ミルクシェーキの泡やコーヒーに浮かべるミルクフォームの生成に使用されてもよい。

ディスペンサーシステム、装置、起泡部は、球形で非混和性の第１液体が第２液体内に存在する懸濁液を含むエマルジョンの生成に使用してもよい。ガスと液体の入口は、それぞれ第１、第２液体の入口として使用可能である。必要に応じて、貯蔵部３７、１３７は、第１、第２液体を別々の部位に保持されるよう変形されてもよい。起泡部２５、１２５、４２５に第１、第２液体を通過させることで、より第１、第２液体の混合が促進され、第１液体が小球となる十分混合された均一なエマルジョンが生成される。このように、医療用のような用途に応じて、エマルジョンを生成できる。これにより、使用時にエマルジョンが生成可能なため、数多くのエマルジョン製品の安定性要件を緩和できる。

具体的には、エマルジョンはエアロゾルや使い捨てポッドまたは装置内で適宜生成可能である。これにより、例えばサラダドレッシング、スキンクリーム、抗菌性微細エマルジョン、薬用エマルジョン、シャンプー、コンディショナー、ペンキが生成される。

本発明のディスペンサーシステム及び装置は、ガスに液滴を懸濁したエアロゾルの生成に使用してもよい。界面活性剤溶液の代わりにエアロゾル吐出用の液体を使用してもよい。また、圧縮ガスの代わりにあるいは圧縮ガスと共に液化ガス推進剤を使用してもよい。起泡部に液体とガスを通過させることで、液体とガスの混合が促進され、液滴の極めて少ない良質のエアロゾルを生成できるという利点がある。

Claims (51)

1. 液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを出口から得られるディスペンサーであって、
   界面活性剤溶液を保持する貯蔵部と、
   ガスを供給する手段と、
   前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と前記ガスを流路に沿って前記出口まで搬送する手段と、を有し、
   前記搬送手段は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、
   前記起泡部は、内部浸水面積「ＡＷＳ」、二相流長さＬＴＰ、総体積Ｖ、及び間隙率「Ｐ」を含む内部寸法を有し、
   前記内部寸法は、内部浸水面積「ＡＷＳ」×二相流長さＬＴＰ÷体積Ｖに等しいパラメータＹと、間隙率「Ｐ」と、定数Ｋ１及びＫ２との間の関係により特徴付けられ、
   Ｙは、正の数であって前記定数Ｋ１×Ｐ−Ｋ２以上であり、
   前記定数Ｋ１とＫ２は、それぞれ１９９４と８２１であって公差が１０％内であることを特徴とするディスペンサー。
2. 前記起泡部は、前記流路内に配置された少なくとも１つの起泡促進剤を有し、
   前記起泡部の前記内部寸法は、少なくとも部分的に前記少なくとも１つの起泡促進剤により定義されることを特徴とする、請求項１に記載のディスペンサー。
3. 前記少なくとも１つの起泡促進剤は、
   略球形部材、略立方体部材、略円筒形部材、略円錐形部材、多孔性部材、前記起泡部の内面から前記流路に延びる部材の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項２に記載のディスペンサー。
4. 前記起泡部はさらに、前記起泡部内に少なくとも１つの起泡促進剤をとどめるための少なくとも１つのリテイナ部材を有することを特徴とする、請求項２または３に記載のディスペンサー。
5. 前記内部寸法は、１８００平方ミリメートルを超える浸水面積を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のディスペンサー。
6. 前記内部寸法は、３０００平方ミリメートルを超える浸水面積を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のディスペンサー。
7. 前記内部寸法は、４５００〜６０００平方ミリメートルの間の浸水面積を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のディスペンサー。
8. 前記内部寸法は、１立方ミリメートルあたり４平方ミリメートルを超える浸水面積の空き空間体積に対する割合を含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のディスペンサー。
9. 前記内部寸法は、１立方ミリメートルあたり１６平方ミリメートルを超える浸水面積の空き空間体積に対する割合を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のディスペンサー。
10. 前記内部寸法は、１立方ミリメートルあたり２０〜２５平方ミリメートルの間の浸水面積の空き空間体積に対する割合を含むことを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載のディスペンサー。
11. 前記内部寸法は、１ミリメートルあたり３平方ミリメートルを超える浸水面積の二相流長さに対する割合を含むことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載のディスペンサー。
12. 前記内部寸法は、１ミリメートルあたりπ平方ミリメートルを超える浸水面積の二相流長さに対する割合を含むことを特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載のディスペンサー。
13. 前記内部寸法は、１ミリメートルあたり８平方ミリメートルを超える浸水面積の二相流長さに対する割合を含むことを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載のディスペンサー。
14. 前記内部寸法は、４０ミリメートルを超える二相流長さを含むことを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載のディスペンサー。
15. 前記内部寸法は、６０ミリメートルを超える二相流長さを含むことを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１項に記載のディスペンサー。
16. 前記内部寸法は、１２００ミリメートルを超える二相流長さを含むことを特徴とする、請求項１から１５のいずれか１項に記載のディスペンサー。
17. 前記貯蔵部内の界面活性剤溶液に圧力を付与して、前記界面活性剤溶液を前記管に沿って前記起泡部に送り込み、前記起泡部で生成されたフォームを前記出口に送り込む手段をさらに有することを特徴とする、請求項１から１６のいずれか１項に記載のディスペンサー。
18. 前記圧力付与手段は、前記貯蔵部内で、圧力下で保持される前記ガスにより得られることを特徴とする、請求項１７に記載のディスペンサー。
19. 前記ガスは、０．１〜２５バールの間の圧力で保持されることを特徴とする、請求項１８に記載のディスペンサー。
20. 前記ガスは、０．３〜８バールの間の圧力で保持されることを特徴とする、請求項１８に記載のディスペンサー。
21. 前記界面活性剤溶液内の前記ガスの濃度は、前記界面活性剤溶液１キログラム当たり３５０ミリグラム未満であることを特徴とする、請求項１８または１９に記載のディスペンサー。
22. 前記ガスは非液化ガスを含むことを特徴とする、請求項１から２１のいずれか１項に記載のディスペンサー。
23. 前記非液化ガスは、空気、窒素、二酸化炭素、一種以上の希ガス、亜酸化窒素、酸素の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項２２に記載のディスペンサー。
24. 前記搬送手段は、使用の際、前記ガス及び前記界面活性剤溶液が起泡部に導入される前に混合される分岐部にて合流するガス入口と界面活性剤溶液入口を有する二股チューブを有することを特徴とする、請求項１から２３のいずれか１項に記載のディスペンサー。
25. 前記ガス入口と前記界面活性剤溶液入口とは、垂直方向に互いに離間することを特徴とする、請求項２４に記載のディスペンサー。
26. 前記分岐点は、通常界面活性剤溶液の液面下に保持されることを特徴とする、請求項２４または２５に記載のディスペンサー。
27. ディスペンサーは、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を使用せずにフォームを生成することを特徴とする、請求項１から２６のいずれか１項に記載のディスペンサー。
28. 前記内部寸法は、予め定められた限定値により特徴付けられた品質を持つ微細フォームを生成するよう設定されることを特徴とする、請求項１から２７のいずれか１項に記載のディスペンサー。
29. 前記予め定められた限定値は、１００ミクロン未満の平均気泡直径を含むことを特徴とする、請求項２８に記載のディスペンサー。
30. 前記予め定められた限定値は、６０ミクロン未満の平均気泡直径を含むことを特徴とする、請求項２８または２９に記載のディスペンサー。
31. 前記予め定められた限定値は、３０〜７０ミクロンの間の平均気泡直径を含むことを特徴とする、請求項２８から３０のいずれか１項に記載のディスペンサー。
32. 前記予め定められた限定値は、３５ミクロン未満の標準偏差で特徴付けられる均一性を含むことを特徴とする、請求項２８から３１のいずれか１項に記載のディスペンサー。
33. 前記予め定められた限定値は、２５ミクロン未満の標準偏差で特徴付けられる均一性を含むことを特徴とする、請求項２８から３２のいずれか１項に記載のディスペンサー。
34. 前記予め定められた限定値は、１０〜３５ミクロンの間の標準偏差で特徴付けられる均一性を含むことを特徴とする、請求項２８から３１のいずれか１項に記載のディスペンサー。
35. 前記予め定められた限定値は、平均気泡直径の６０％未満の標準偏差で特徴付けられる均一性を含むことを特徴とする、請求項２８から３１のいずれか１項に記載のディスペンサー。
36. 前記予め定められた限定値は、平均気泡直径の５０％未満の標準偏差で特徴付けられる均一性を含むことを特徴とする、請求項２８から３１のいずれか１項に記載のディスペンサー。
37. 貯蔵部は、５０ｄｙｎｅ／ｃｍ未満の表面張力を有する界面活性剤溶液を保持することを特徴とする、請求項１から３６のいずれか１項に記載のディスペンサー。
38. 貯蔵部は、２００ｃＰ未満の粘性を有する界面活性剤溶液を保持することを特徴とする、請求項１から３７のいずれか１項に記載のディスペンサー。
39. 貯蔵部は、５０ｃＰ未満の粘性を有する界面活性剤溶液を保持することを特徴とする、請求項１から３８のいずれか１項に記載のディスペンサー。
40. 前記ガス供給手段と、前記搬送手段の動作により、起泡部に対し見掛けガス速度「ＶＧ」と見掛け液体速度「ＶＬ」を含む流体特性で前記ガスと前記界面活性剤溶液を提供可能であり、
    前記流体特性は、見掛けガス速度「ＶＧ」と、見掛け液体速度「ＶＬ」と、定数Ｃ１及びＣ２との間の関係で特徴付けられ、
    ＶＧは、Ｃ１×ＶＬ＋Ｃ２以下であり、
    定数Ｃ１とＣ２は、それぞれ１８．４と５０７．４であって公差が１０％内であることを特徴とする、請求項１から３９のいずれか１項に記載のディスペンサー。
41. 液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを出口から得るディスペンサーであって、
    界面活性剤溶液を保持する貯蔵部と、
    ガスを供給する手段と、
    前記前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、前記ガスを流路に沿って前記出口まで搬送する手段と、を有し、
    前記搬送手段は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、
    前記ガス供給手段と、前記搬送手段の動作により、前記起泡部に対し見掛けガス速度「ＶＧ」と見掛け液体速度「ＶＬ」を含む流体特性で前記ガスと前記界面活性剤溶液を提供可能であり、
    前記流体特性は、見掛けガス速度「ＶＧ」と、見掛け液体速度「ＶＬ」と、定数Ｃ１とＣ２との間の関係で特徴付けられ、
    ＶＧはＣ１×ＶＬ＋Ｃ２以下であり、
    定数Ｃ１とＣ２は、それぞれ１８．４と５０７．４であって公差が１０％内であることを特徴とするディスペンサー。
42. ガスと界面活性剤溶液の少なくとも一方にかかる圧力と、流体流路の直径との少なくとも一方を調整することで、
    前記ガス供給手段と、前記搬送手段の動作により、前記起泡部に対し見掛けガス速度「ＶＧ」と見掛け液体速度「ＶＬ」と定数Ｃ１とＣ２との間の関係で特徴付けられる流体特性で前記ガスと前記界面活性剤溶液を提供可能であることを特徴とする、請求項４０または４１に記載のディスペンサー。
43. 液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを得るフォームディスペンサーの起泡要素であって、
    貯蔵部内の界面活性剤溶液と、ガスを流路に沿って搬送する手段を有し、
    前記搬送手段は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、
    前記起泡部は、内部浸水面積「ＡＷＳ」、二相流長さＬＴＰ、総体積Ｖ、間隙率「Ｐ」を含む内部寸法を有し、
    前記内部寸法は、内部浸水面積「ＡＷＳ」×二相流長さＬＴＰ÷体積Ｖに等しいパラメータＹと、間隙率「Ｐ」と、定数Ｋ１及びＫ２との間の関係により特徴付けられ、
    Ｙは、正の数であって前記定数Ｋ１×Ｐ−Ｋ２以上であり、
    前記定数Ｋ１とＫ２は、それぞれ１９９４と８２１であって公差が１０％内であることを特徴とする起泡要素。
44. 請求項１又は４２に記載のフォームディスペンサーまたは請求項４３に記載の起泡要素を使用して、液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを得る方法。
45. 請求項１又は４２に記載のフォームディスペンサーまたは請求項４３に記載の起泡要素を使用して、液化ガスの使用を必要とせずに得られるフォーム。
46. ７０ミクロン未満の平均気泡直径、６０ミクロン未満の平均気泡直径、３０〜７０ミクロンの間の平均気泡直径、３５ミクロン未満の標準偏差、２５ミクロン未満の標準偏差、１０〜３５ミクロンの間の前記の標準偏差の内の少なくとも１つの限定値を含む請求項４５に記載のフォーム。
47. 液化ガスの使用を必要とせずにフォームを得る方法であって、
    界面活性剤溶液を貯蔵部内に保持する工程と、
    前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液とガス供給部からのガスとを流路に沿って出口に搬送する工程と、を含み、
    前記搬送工程は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管内で前記界面活性剤溶液及び前記ガスを搬送する工程を含み、
    前記起泡部は、内部浸水面積「ＡＷＳ」、二相流長さＬＴＰ、総体積Ｖ、間隙率「Ｐ」を含む内部寸法を有し、
    前記内部寸法は、内部浸水面積「ＡＷＳ」×二相流長さＬＴＰ÷体積Ｖに等しいパラメータＹと、間隙率「Ｐ」と、定数Ｋ１及びＫ２との間の関係により特徴付けられ、
    Ｙは、正の数であって前記定数Ｋ１×Ｐ−Ｋ２以上であり、
    前記定数Ｋ１とＫ２は、それぞれ１９９４と８２１であって公差が１０％内であることを特徴とする方法。
48. 液化ガスの使用を必要とせずにフォームを得る方法であって、
    界面活性剤溶液を貯蔵部内に保持する工程と、
    前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、供給ガスによるガスとを流路に沿って出口に搬送する工程と、を含み、
    前記搬送工程は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管内で前記界面活性剤溶液及び前記ガスを搬送する工程を含み、
    起泡部に対し見掛けガス速度「ＶＧ」と見掛け液体速度「ＶＬ」を含む流体特性で前記ガスと前記界面活性剤溶液を提供し、
    前記流体特性は、見掛けガス速度「ＶＧ」と、見掛け液体速度「ＶＬ」と、定数Ｃ１及びＣ２との間の関係で特徴付けられ、
    ＶＧは、Ｃ１×ＶＬ＋Ｃ２以下であり、
    定数Ｃ１とＣ２は、それぞれ１８．４と５０７．４であって公差が１０％内であることを特徴とする方法。
49. ガスと界面活性剤溶液の少なくとも一方にかかる圧力と、流体流路の直径との少なくとも一方を調整することで、
    前記起泡部に対し見掛けガス速度「ＶＧ」と見掛け液体速度「ＶＬ」と定数Ｃ１とＣ２との間の関係で特徴付けられる流体特性で前記ガスと前記界面活性剤溶液を提供可能であることを特徴とする、請求項４７または４８に記載の方法。
50. 液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを出口から得るディスペンサーであって、
    界面活性剤溶液を保持する貯蔵部と、
    ガスを供給するガス供給部と、
    前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、前記ガスを流路に沿って前記出口まで搬送する搬送路と、を有し、
    前記搬送路は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、
    前記内部寸法は、内部浸水面積「ＡＷＳ」×二相流長さＬＴＰ÷体積Ｖに等しいパラメータＹと、間隙率「Ｐ」と、定数Ｋ１及びＫ２との間の関係により特徴付けられ、
    Ｙは、正の数であって前記定数Ｋ１×Ｐ−Ｋ２以上であり、
    前記定数Ｋ１とＫ２は、それぞれ１９９４と８２１であって公差が１０％内であることを特徴とするディスペンサー。
51. 液化ガスの使用を必要とせずに微細フォームを出口から得るディスペンサーであって、
    界面活性剤溶液を保持する貯蔵部と、
    ガスを供給するガス供給部と、
    前記貯蔵部内の前記界面活性剤溶液と、前記ガスを流路に沿って前記出口まで搬送する搬送路と、を有し、
    前記搬送路は、前記界面活性剤溶液及び前記ガスから前記フォームを生成する起泡部を有する管を備え、
    前記ガス供給部と、前記搬送路の動作により、前記起泡部に対し見掛けガス速度「ＶＧ」と見掛け液体速度「ＶＬ」を含む流体特性で前記ガスと前記界面活性剤溶液を提供可能であり、
    前記流体特性は、見掛けガス速度「ＶＧ」と、見掛け液体速度「ＶＬ」と、定数Ｃ１とＣ２との間の関係で特徴付けられ、
    ＶＧはＣ１×ＶＬ＋Ｃ２以下であり、
    定数Ｃ１とＣ２は、それぞれ１８．４と５０７．４であって公差が１０％内であることを特徴とするディスペンサー。