JP3363152B2 - 大径の気泡を使用するスプレー装置を備えた消費者製品パッケージ - Google Patents

大径の気泡を使用するスプレー装置を備えた消費者製品パッケージ

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、スプレー装置を備えた消費者製品パッケー
ジに関し、更に詳細には、空気を使用して粒径の小さい
スプレーを形成するスプレー装置を備えた消費者製品パ
ッケージに関する。
2.従来技術の説明 優れたスプレー品質を提供するスプレー装置を備えた
消費者製品パッケージを提供することが長いこと望まれ
てきた。スプレー品質には、液滴の平均的な大きさ（例
えば、ソーター平均直径によって計測した）、液滴の大
きさの分布幅、スプレー速度、開始及び停止をきれいに
行うことができること（即ち、飛び散ったり滴ったりし
ないこと）といった性質が含まれる。これまで、エアゾ
ール式スプレーパッケージは、部分的に溶解させた推進
剤を使用してパッケージを加圧していた。噴霧は、主
に、製品中に溶解させた推進剤がスプレー装置を出る際
に「沸騰」することによって行われる。残念なことに、
従来の溶解させた推進剤は、今日まで多年に亘り環境上
の問題点であった。
更に、スプレー装置は、推進剤蒸気と液体とを混合す
る蒸気タップ弁を使用していた。これは、噴霧品質を改
善した。蒸気は、溶解させた推進剤についての核形成場
所として機能する気泡を提供するものと考えられてい
る。例示の蒸気タップ弁がセント・ガーメインに賦与さ
れた米国特許第2,746,796号、1980年10月14日にシュナ
イダーに賦与された米国特許第4,227,63 号、及び1983
年11月29日にジューフレディに賦与された米国特許第4,
417,674号に開示されている。蒸気タップの一つの欠点
は、これらのタップが環境上問題のある推進剤を使用
し、従ってこうした推進剤の多くを放出することであ
る。
更に、スプレー装置は、液体が放出オリフィスを出る
直前に液体を渦チャンバに通す通路を有する。液体は、
渦チャンバにより、薄い壁をなした膨張する円錐形形体
をなして放出オリフィスを出、これが噴霧を助ける。渦
チャンバは、多くの標準的なエアゾール式パッケージに
設けられており、機械式ポンプにも設けられている。渦
チャンバの欠点は、製造が複雑であるということ、渦チ
ャンバのチャンネルが小さいことによるエネルギ損失の
ため比較的高い圧力が必要とされるということ、及び比
較的粘度の高い流体を噴霧するのが困難であることであ
る。
幾つかのスプレー装置の設計は、一つ以上の噴霧機構
を組み合わせる。例えば、多くのスプレー装置は、蒸気
タップを用いる方法と渦チャンバを用いる方法を組み合
わせる。例示の組み合わせ設計には、1981年１月27日に
ガイリティスに賦与された米国特許第4,247,025号、198
1年４月７日にヴェルディングに賦与された米国特許第
4,260,110号、及び1983年４月２日にアブプラナルプに
賦与された米国特許第4,396,152号が含まれる。勿論、
これらの組み合わせ設計は、これらの設計の持つ特徴の
各々の欠点がある。
消費者製品パッケージで試みられた一つの別の方法
は、チョークドフローが起こる速度を下げるように空気
を液体と混合することが含まれる。この場合、二相（即
ち空気及び液体）混合物がチョークドフローが起こるよ
うに一つ又はそれ以上の制限部を通過し、これによって
液体の噴霧を助ける衝撃波を形成する。このような方法
の一つの例が、1990年５月31日に第WO 90/05580号とし
て出されたPCT特許出願に例示されている。チョークド
フロー現象を使用することの一つの欠点は、大量のエネ
ルギが必要とされるということである。これは、消費者
製品パッケージに適用できる流量について、パッケージ
の作動圧力が比較的高くなければならないということを
意味する。
消費者製品パッケージの分野の外では、液体に運動エ
ネルギを与えて噴霧を助けるため、高速の及び／又は大
量の空気が（場合によっては渦生成形状又は乱流生成形
状と関連して）使用された。こうした装置の例には、19
64年４月28日にカルキン等に賦与された米国特許第3,13
0,914号、1973年10月９日にランスタッドラー・ジュニ
アに賦与された米国特許第3,764,069号、1981年８月18
日にイケウチに賦与された米国特許第4,284,239号、及
び1986年12月30日にスミス等に賦与された米国特許第4,
632,314号に開示された装置が含まれる。しかしなが
ら、高速空気及び／又は比較的大量の必要な空気を提供
するのに必要な比較的高い圧力のため、これらの技術
は、特に容器圧力が低く及び／又は低い空気−液体比が
所望である場合には、消費者製品パッケージでは使用で
きない。
スプレー装置を備えた消費者製品パッケージの分野の
外で、最終出口オリフィスの前に空気及び液体を混合す
る別の研究が行われた。この研究の多くは、例えば、パ
ーデュー大学の教員及び生徒によって行われた。この研
究は、代表的には、消費者製品の用途で所望であるより
も かに高い圧力、流量、及び空気−液体比で行われ
た。事実、この研究の多くは、生じたチョークトフロー
が衝撃波を発生させるようにこのような高い流量及び空
気−液体比の組み合わせで行われた。この研究の幾つか
は低圧又は低空気−液体比のいずれかで行われたが、圧
力及び空気−液体比の両方が低く且つ低い消費者製品流
量を使用して行われたことはなかった。
上文中で論じたスプレー装置には、本発明の全ての利
点を提供するものは一つとしてなかった。例えば、本発
明の消費者製品スプレーパッケージは、渦チャンバやチ
ョークトフローのような機構によらない。従って、比較
的低い空気−液体比及び比較的低い圧力を維持しながら
消費者製品流量で優れたスプレー品質が提供される。
上文中で論じた利点に関し、本発明のスプレー装置は
環境上大きな利点を提供する。本発明のスプレー装置で
スプレーされる製品には推進剤が溶解させてない。従っ
て、推進剤を含まない液体の粘度は、代表的には、高
く、本発明のスプレー装置は粘度が比較的高い（例えば
約10cP以上）液体について優れたスプレー品質をつくり
だす。更に、製品は、代表的には、製品の粘度を下げる
ため揮発性溶剤を含むように調合してある。上文中で論
じた推進剤と同様に、これらの揮発性溶剤もまた環境上
及び安全の立場から問題である。本発明ではこれらの揮
発性溶剤を少なくとも部分的に水に代えて粘度を下げる
ことができる。従来、粘度を下げるために水が専ら使用
されなかった一つの理由は、水が、代表的には、製品の
表面張力を高め、これがスプレー品質を落とすものと一
般に考えられていたためである。しかしながら、本発明
のスプレー装置は、実際に、表面張力の堅い液体で良好
なスプレー品質を提供する。
発明の概要 本発明の一つの特徴によれば、空気と液体とを混合す
るための混合チャンバを備えた、消費者製品スプレーパ
ッケージが提供される。このパッケージは、液体通路及
び空気通路を介して混合チャンバと夫々連通した液体圧
力チャンバ及び空気圧力チャンバを含む。液体圧力チャ
ンバ及び空気圧力チャンバの小分け直前の圧力は、約3.
515kg/cm2（約50psi）以下である。液体通路及び空気通
路は、混合チャンバの空気−液体比が、質量を基にして
約0.06:1乃至約0.01:1になるような大きさを有する。
更に、液体圧力チャンバ及び空気圧力チャンバと混合
チャンバとの中間で液体通路及び空気通路に沿って弁手
段が配置されている。弁手段は、液体通路及び空気通路
の夫々を選択的に開閉する。
本パッケージは、更に、大きなキャビティを内部に備
えた外ハウジングを持つアクチュエータを有する。この
外ハウジングは、液体通路の一部、空気通路の一部、及
び最終出口オリフィスを更に有する。これらの各々は、
外ハウジングを通して大きなキャビティと別々に連通し
ている。更に、最終出口オリフィスは、液体の流量を約
1.0cm3/秒以下にするような大きさになっている。
アクチュエータは、更に、外ハウジングの大きなキャ
ビティ内に配置された内ハウジングを有する。内ハウジ
ングは、内ハウジングと外ハウジングとの間の隙間に液
体通路又は空気通路のいずれかの一部を構成するように
なった外部寸法を有する。混合チャンバは、最終出口オ
リフィスに最も近い隙間の部分に配置されている。内ハ
ウジングは、液体通路又は空気通路のうちの他方の一部
を構成するキャビティを内部に有する。更に、内ハウジ
ングは、内ハウジングの小さなキャビティと混合チャン
バとの間に空気通路の一部を構成する噴射手段を有す
る。この噴射手段は、ほぼ全ての気泡の直径が出口オリ
フィスの直径よりも大きいように気泡を形成するように
なっている。
本発明の別の特徴によれば、空気と液体とを混合する
ための混合チャンバを備えた、消費者製品をスプレーす
るためのパッケージが提供される。このパッケージは、
液体通路を介して混合チャンバと連通した液体チャンバ
を有する。更に、液体通路を選択的に開閉するため、液
体チャンバと混合チャンバとの中間で液体通路に沿って
配置された弁手段が設けられている。更に、内部に混合
チャンバを備えた外ハウジングを持つアクチュエータが
含まれる。外ハウジングは、混合チャンバと各々別々に
連通した液体通路の一部、空気通路の一部、及び最終出
口オリフィスを更に有する。混合チャンバは、液体を長
手方向に通すため液体通路が連通したベンチュリ通路の
形状である。空気通路は、液体の圧力が大気圧以下に減
じられ且つ空気が大気から液体の流れに直接進入するよ
うに、ベンチュリのほぼ中間点の空気噴射手段を通して
混合チャンバと連通している。
本発明の別の特徴によれば、空気と液体とを混合する
ための混合チャンバを備えた、消費者製品をスプレーす
るためのパッケージが提供される。このパッケージは、
液体を混合チャンバに送出するための手段を有する。空
気を空気噴射手段を通して混合チャンバに別に送出する
ための手段が更に設けられている。更に、このパッケー
ジは、混合チャンバ内の空気及び液体をパッケージから
出す出口オリフィスを有する。噴射手段から出口オリフ
ィスまでの距離は、平均流路に関し、気泡が合体して大
きくなる機会を持つ距離以下であると表示される。出口
オリフィス、液体送出手段、及び空気送出手段は、出口
オリフィス、液体送出手段、及び空気送出手段は、混合
チャンバの断面積、液体の表面張力、液体の粘度、液体
の密度及び空気の密度とともに第６図のグラフ上の（Ｇ
A／λ、（ＧL・λ・Ψ）/GA）のプロットが気泡を含ん
だフローレジム及びピストン流れフローレジムの外側に
なるように、約1.0cm3/秒以下の全質量流量、液体の質
量流量、及び空気の質量流量を提供するように協働す
る。
図面の簡単な説明 本明細書は、本発明を特定的に指摘し且つ明瞭に特許
請求する請求の範囲で終わるけれども、本発明は、以下
の好ましい実施例の詳細な説明を同じ要素に同じ参照番
号を附した添付図面と関連して読むことによって更によ
く理解されよう。
第１図は、本発明のポンプ−スプレー式消費者製品パ
ッケージの分解斜視図であり、 第２図は、第１図の２−２線での分解断面図であり、 第３図は、第１図の２−２に沿った第２図のアクチュ
エータ及び弁組立体の拡大部分断面図であり、 第４図は、空気出口通路及び液体出口通路がスプレー
中の開放状態にあるアクチュエータ及び弁組立体を示す
第３図と同様の拡大部分断面図であり、 第５図は、空気入口通路が容器の加圧中の開放状態に
ある弁組立体を示す第３図と同様の拡大部分断面図であ
り、 第６図は、予測されたフローレジムを決定する上で使
用される空気−液体混合物のフローマップであり、 第７図は、本発明のポンプ−スプレー式消費者製品パ
ッケージの別の実施例を示す第２図と同様の断面図であ
り、 第８図は、第７図のアクチュエータ及び弁組立体の第
３図と同様の拡大部分断面図であり、 第９図は、本発明のエアゾール式消費者製品パッケー
ジの好ましい実施例の第３図と同様の拡大断面図であ
り、 第10図は、第９図の10−10線に沿った、アクチュエー
タの断面図であり、 第11図は、第９図の11−11線に沿った、アクチュエー
タの断面図であり、 第12図は、本発明のスプレー装置を組み込んだフィン
ガポンプ式消費者製品パッケージの好ましい実施例の第
３図と同様の拡大断面図であり、 第13図は、ベンチュリ形状混合チャンバを持つ本発明
のスプレー装置を組み込んだフィンガポンプ式消費者製
品パッケージの好ましい実施例の第３図と同様の拡大断
面図であり、 第14図は、液体出口通路がスプレー中の開放状態にあ
るアクチュエータ及び弁組立体を示す第３図と同様の拡
大断面図であり、 第15図は、本発明のスプレー装置用のアクチュエータ
の好ましい実施例の第３図と同様の拡大断面図であり、 第16図は、第15図の16−16線に沿ったアクチュエータ
の部分断面図であり、 第17図は、本発明のスプレー装置用の別の好ましいア
クチュエータを示す第15図と同様の拡大部分断面図であ
り、 第18図は、第17図の18−18線に沿ったアクチュエータ
の拡大部分断面図である。
実施例 全体に参照番号20を附した本発明の好ましい消費者製
品スプレーパッケージを第１図及び第２図に示す。この
実施例のパッケージ20は、蓋キャップ22と、液体圧力チ
ャンバ26及び空気圧力チャンバ28を収容した容器24とを
含む。本明細書中で使用した「空気」という用語は、ア
クチュエータ30での混合時に液中に溶解しない、推進剤
として使用できる任意の物質を含む。本明細書中で使用
した「圧力チャンバ」という用語は、対応する弁の開放
前に物質（即ち空気又は液体）が比較的低い予め結定さ
れた圧力で収容された単なるチャンバである。空気圧力
チャンバ及び液体圧力チャンバ内の比較的低い予め決定
された圧力は、約3.515kg/cm2（50psi）以下であり、更
に好ましくは、約2.109kg/cm2乃至約0.703kg/cm2（約30
psi乃至約10psi）である。本明細書中に開示した一実施
例では、大気が空気圧力チャンバとして機能する。
この実施例の空気圧力チャンバ28及び液体圧力チャン
バ26は、同じ区画室内に収容されており、空気チャンバ
28が液体チャンバ26の頭上空間内にある。このような容
器の他の例には、例えば、1979年８月21日にマスシアに
賦与された米国特許第4,165,025号、1985年１月８日に
タダに賦与された米国特許第4,492,320号、及び1978年
３月７日にオロフソンに賦与された米国特許第4,077,44
2号に開示された従来のエアゾール式容器、ポンプ−ス
プレー式容器が含まれる。別の例では、オロフソンの特
許の第５図及びこの図と関連した議論に開示されている
ように、空気圧力チャンバ及び液体圧力チャンバが別々
の区画室に収容されているのがよい。別々のチャンバ
は、空気が液体製品と相互作用する場合、又は製品が液
体成分及び空気成分の両方を含み、製品の利点が空気成
分と液体成分との間の混合時の相互作用によってもたら
される場合に必要である。
第２図を参照すると、図示のスプレーパッケージ20
は、外側にねじ山34を持つ広口ネック36を備えたボトル
32を含む。内コア38は水平な環状壁40を有し、この壁は
ボトル32の広口ネック36の頂部に載止する。この水平な
壁40から一連の垂直壁及び水平壁が垂下しており、これ
らの壁が連結して、下水平壁46で連結された二つの同心
の円筒形の壁42及び44を形成する。内円筒壁42は、一連
の穴50が設けられた頂壁48で閉鎖されている。取り付け
リング52は、ボトル32のねじ山34と協働するねじ山54で
内コア38をボトル32に取り付けるための手段を提供す
る。密封をよくするため、水平壁40と広口ネック36との
間にＯ−リング33を配置するのがよい。
内コア38は、弁組立体54全体を同心の内円筒壁42内に
収容するようになっている。この実施例の弁組立体54
は、三動弁組立体である。換言すると、弁組立体54は、
三つの異なる通路（第４図でわかるように、スプレーを
行うための空気通路56及び液体通路58、及び（第５図で
わかるように）空気チャンバ28及び液体チャンバ26の夫
々を加圧するための空気入口通路60）について断続機構
を構成するように作動する。
第３図を参照すると、弁組立体54は、製品をパッケー
ジ20からスプレーするため、液体通路58及び空気通路56
をほぼ同時に（即ちこうした弁の通常の精度内で）開閉
するように作動する。両通路をほぼ同時に開閉しない他
の弁組立体を使用してもよいけれども、ほぼ同時に作動
するのが好ましい。ほぼ同時に作動することの利点に
は、設計及び製造が容易であること、始動及び停止がき
れいであり、そのため以下に説明する毛管作用が働くこ
とが含まれる。
おそらく、更に重要なことには、弁組立体54は、液体
の流れ及び空気の流れを弁組立体54に亘って別々の通路
56及び58の夫々に維持する。（以下に論じるように、こ
の別々の通路56及び58により、流れを、アクチュエータ
30において、最終オリフィス95の直前まで離した状態に
維持できる。）液体通路及び空気通路を同時に開閉し且
つ流れを弁組立体全体に亘って分離した状態に維持する
例示の弁は、1980年10月14日にシュナイダーに賦与され
た米国特許第4,227,631号、及び1983年８月２日にアブ
プラナルプに賦与された米国特許第4,396,152号に開示
されている。これらの特許について触れたことにより、
これらの特許に開示されている内容は本明細書中に組み
入れたものとする。
例示の弁組立体54は、互いに摩擦嵌めした下往復動要
素62及び上往復動要素64を含む。環状弾性部材66が下往
復動要素62の周りの凹所内に配置され、環状弾性部材66
は、その内周が液体通路58を選択的に密封し又は開放す
るように作動する。この環状弾性部材66の外周は、摩擦
嵌め保持部材68によって所定位置に保持される。同様
に、環状弾性部材70が上往復動要素64の周りの凹所内に
配置され、環状弾性部材70は、その内周が空気通路56を
選択的に密封し又は開放するように作動する。この環状
弾性部材70の半径方向中央部分は、外ハウジング72によ
って内コア38の頂壁48に対して所定位置に保持される
（環状部材70の半径方向外部分が空気入口通路60を以下
に論じるように選択的に密封し又は開放できるようにす
る）。外ハウジング72は、内コア38の内円筒壁42の内面
の溝にスナップ嵌めされている。
第４図でわかるように、アクチュエータ30を下に押す
と、環状弾性部材70により、空気圧力チャンバ28、即ち
頭上空間内の空気が弁組立体54の上往復動要素64の空気
通路56に流入できる。これとほぼ同時に、容器24の液体
圧力チャンバ26内の液体が浸漬チューブ74（第２図参
照）を上方に流れ、環状弾性部材66により、上往復動要
素64の液体通路58に流入できる。かくして、空気及び液
体の両方を、弁組立体54全体に亘って別々に通すことが
できる。弁組立体54を離すと、別々の通路56及び58は、
以下に論じるように、出る直前までアクチュエータ30を
通り続ける。
上述のように、弁組立体54は、更に、空気入口通路60
を開閉するように作動する。空気入口通路60は、空気を
容器24に入れるように作動し、これによって空気チャン
バ28及び液体チャンバ26の夫々を加圧する。この加圧プ
ロセスでは蓋キャップ22を使用する。第２図でわかるよ
うに、図示の蓋キャップ22は、外円筒壁75、及び頂キャ
ップ78を介してこの外円筒壁に連結された外円筒壁75と
同心の内円筒壁76を含む外部品を有する。内部品は、頂
端が閉鎖した円筒形チューブ80である。この円筒形チュ
ーブ80は、その頂端近くに凹部有し、この凹部は、内円
筒壁76と協働して外部品と内部品とを互いにスナップ嵌
めする。内チューブ80の下端には、カップ状密封壁84の
真上を円筒壁の約半分に亘って延びるスリット82が設け
られている。
第２図を参照すると、蓋キャップ22を容器24に関して
往復動させることによって液体圧力チャンバ26及び空気
圧力チャンバ28の夫々を加圧する。蓋キャップ22のカッ
プ状密封壁84の外径は、内コア38の外円筒壁44の内径と
ほぼ同じである。蓋キャップ22を内コア38上で下に押す
と、内コア38と蓋キャップ22のチューブ80との間の空間
を占める空気が圧縮される。
第５図を参照すると、穴50及び環状弾性部材70の外周
の周りを通して圧縮空気が圧力チャンバに押し込まれ、
空気圧力チャンバ及び液体圧力チャンバ内に押し込まれ
る。第２図に戻ると、蓋キャップ22を上に引き上げる
と、蓋キャップ22のカップ状密封壁84と内コア38の円筒
壁44との間の摩擦によりスリット82が上方に開かれ、チ
ューブ80と内コア38との間の膨張空間に空気が流入す
る。かくして、蓋キャップ22を容器24上で往復動させる
ことによって空気圧力チャンバ28及び液体圧力チャンバ
26の夫々を加圧する。
第４図に戻ると、空気流及び液体流は、弁組立体54を
出るとき、アクチュエータ30の空気通路56及び液体通路
58の夫々に別々に流入する。アクチュエータ30は、弁組
立体54の上往復動要素64に摩擦嵌めした外ハウジング86
を含む。外ハウジング86は、配向を行う必要なしに弁組
立体54の通路56及び58の夫々と噛み合う空気通路部分及
び液体通路部分を含む。内ハウジング88は、空気通路56
が内ハウジング88の中央を連続的に下方に延び、液体通
路58が内ハウジング88と外ハウジング86との間の環状隙
間92で連続しているように、外ハウジング86のキャビテ
ィの小径部分に摩擦嵌めしている（この場合も配向を行
う必要はない）。オリフィスハウジング94は、内ハウジ
ング88から所定距離のところでキャビティの大径区分に
摩擦嵌めしており、この大径区分は、環状隙間92よりも
僅かに大径であり、これによって、隙間92の混合チャン
バ部分96を形成する（このチャンバ部分の静圧は、環状
隙間92よりも僅かに高い）。
内ハウジング88と外ハウジング86との間の環状隙間92
は、この隙間を通る液体の速度が、気泡が上流に流れな
いようにするのに必要な速度よりも大きいように、十分
小さい。好ましくは、この環状隙間92は、弁組立体54の
閉鎖時に環状隙間92内の液体が混合チャンバ96内に毛管
作用で進むことがない程度小さい。毛管作用の停止点
は、好ましくは、空気噴射オリフィス90の位置にあり、
更に好ましくは、空気噴射オリフィス90から所定距離上
流にある。毛管作用は、弁組立体54の閉鎖時に液体流れ
を素早く終わらせ、これによってきれいな遮断を可能に
する（即ち滴ったり飛び散ったりすることがない）。
空気は、内ハウジング88のテーパした先端に配置され
た二つの噴射オリフィス90を通してこの実施例の混合チ
ャンバ96に流入する。空気噴射オリフィス90（及び従っ
て気泡噴射オリフィス）を最終出口オリフィス95に対し
て液体内で空間的に均等に分布することによって、空間
的に均等なスプレーパターンを提供する。かくして、で
きるだけ多数の噴射オリフィス90を最終出口オリフィス
95に対して対称に且つ最終出口オリフィス95から等距離
に配置するのが好ましい。噴射オリフィス90の数は、以
下に論じるように、噴射オリフィス90を通過する際に空
気流中に必要な乱流によって限定される。更に、空気噴
射オリフィス90が最終出口オリフィス95の真裏の位置か
ら離れており且つ内ハウジング88の外縁部から離れてい
る場合に良好な噴霧が起こるものと考えられているとい
うことに着目されたい。
上文中で説明した形体、即ち液体通路が外側で空気通
路が内側の形体が非常に好ましいということに着目され
たい。噴射オリフィス90を離れる空気の圧力は混合チャ
ンバ96内の液体の圧力よりも僅かに（例えば約0.0703kg
/cm2乃至0.1406kg/cm2（1psig乃至2psig））大きくなけ
ればならない。好ましくは、空気通路56（液体通路でな
い）に設けられた制限部、例えば内ハウジング88の入口
オリフィス98に設けられた制限部、を使用して相対的圧
力調節を行う。
噴射オリフィス90を通して混合チャンバ96に提供され
た空気は、気泡を形成しなければならない。噴射オリフ
ィス90を出る空気中に乱流が存在するため、気泡の形成
がかなり助けられる。理論によって括られるのを望むも
のではないが、空気中の乱流により噴流が不安定にな
り、これによって空気噴流が壊れて気泡になるというこ
とが理論化されている。従って噴射オリフィス90を通過
する空気は、好ましくは乱流であり、（表面粗さ及び流
れ干渉により変化することがあるけれども）噴射オリフ
ィス90を通過する空気のレイノルズ数は、少なくとも約
1600であり、最も好ましくは少なくとも約2000のレイノ
ルズ数を有する。レイノルズ数は、円形の噴射オリフィ
スについて以下の等式によって定義される。
・ Re＝（4m）／（πμDn） ここで、Reは、レイノルズ数であり（無次元量）、 ・ ｍは、空気の質量流量であり（kg/s）、 μは、空気の粘度であり（Ｎ・sec/m2）、 Ｄは、オリフィスの直径であり（ｍ）、 ｎは、噴射オリフィスの数である。
かくして、空気の特定の質量流量（ｍ）について、噴
射オリフィス90の面積（D2/4）及び噴射オリフィス90の
数（ｎ）を調節して好ましいレイノルズ数を得るのがよ
い。
更に、噴射オリフィス90を通して混合チャンバ96に提
供された空気は、最終出口オリフィス95を出るほぼ全て
の気泡の直径が最終出口オリフィス95の直径よりも大き
いように気泡を形成しなければならない。理論によって
括られるのを望むものではないが、ほぼ全ての気泡の直
径が最終出口オリフィス95の直径よりも大きくなければ
ならない理由は、これらの大きな気泡が最終出口オリフ
ィス95を通して絞られ、薄い環状膜を形成するためであ
ると考えられている。最終オリフィス95を出る気泡が破
裂する際、これらの気泡は、環状液体膜の厚さとほぼ同
じ大きさの帯体を形成し、これらの帯体は、次いで、従
来のウェーバー破壊により破壊される。
最終出口オリフィス95の直径よりもかなり大きい直径
を持つ気泡をつくりだすと、直観に反した興味深い現象
が起こる。表面張力の大きい液体程、ソーター平均直径
で計測して小さな粒子をつくりだす。この場合、理論に
よって括られるのを望むものではないが、表面張力の高
い液体からなる帯体の方が短いと考えられている。これ
は、破壊に最適の波長が短く、この波現象がこのノズル
について、一次破壊機構を提供するためである。本発明
は、更に、高粘度液体、即ち約10cP以上の液体につい
て、比較的低い空気／液体比及び本明細書中で論じる比
較的低いチャンバ圧力で良好に作動する。実際に、少な
くとも約80cPの粘度の液体が、上述のパラメータ内で作
動するスプレー装置を通過する場合に、優れたスプレー
品質が得られる。
気泡の大きさに影響する要因には、混合チャンバ96の
大きさ、液体の粘度、液体の表面張力、噴射オリフィス
90の大きさ、空気の流量及び液体の流量が含まれる。例
えば、混合チャンバ96は、この大きさの気泡を内部で形
成できるのに十分大きくなければならない。他方、気泡
が空気噴射箇所（即ちオリフィス90）から最終出口オリ
フィス95まで移動するのに要する時間もまた最終出口オ
リフィス95での気泡の大きさにとって重要である。この
時間は、分離された流れが生じないように、即ち空気が
液体を通して一つの壊れていない流れをなして流れるこ
とのないように、又は液体が空気を通して一つの壊れて
いない流れをなして流れることのないように、気泡が合
体しないのに十分短くなければならない。気泡を含んだ
フローレジム又はピストン流れフローレジムが、アクチ
ュエータ30の形状及び使用される空気及び液体の流量及
び物理的性質によって、下文で与えられた計算値を使用
して予測される場合には、当業者は、気泡の合体が問題
とならないものと考える。他方、気泡を含んだフローレ
ジム又はピストン流れフローレジム以外のフローレジム
が予測される場合には、当業者は、空気が液中を一つの
壊れていない流れをなして流れるか或いは液体が空気中
を一つの壊れていない流れをなして流れるかのいずれか
であると考える。この場合には気泡が存在しないため、
噴霧をうまく行うことができない。しかしながら、全く
予期せぬことであるが、顕著に合体して大きくなる機会
を気泡に与えない場合（即ち空気が液中を一つの壊れて
いない流れをなして流れるか或いは液体が空気中を一つ
の壊れていない流れをなして流れる場合）、気泡を含ん
だフローレジム又はピストン流れフローレジム以外のフ
ローレジムが予測される場合に噴霧を良好に行うことの
できる場合がある。消費者製品の流量は、気泡を含んだ
フローレジム又はピストン流れフローレジムを予測する
アクチュエータ30の形状の役に立たず、所望の気泡を形
成できるようにするということに着目するのが重要であ
る。これは、通路が、こうした小さな流量では気泡を内
部に形成できない程小さいことが多いためである。
かくして、どのような場合に、気泡を含んだフローレ
ジム又はピストン流れフローレジムが、気泡が合体して
大きくなる機会を持つ前に、空気−液体混合物を混合チ
ャンバ96から出口オリフィス95を通して噴射することが
予測されないのかが重要である。混合チャンバ96内での
空気−液体混合物の速度を増大させると、時間が短くて
気泡が合体しない。しかしながら、液体の速度は、必要
とされる大きな気泡の形成を実質的に妨げる速度以下で
なければならない。更に、混合チャンバ96の形状及び大
きさは気泡の合体する性能に影響を与える。更に、出口
オリフィス95を出る前の気泡の移動距離が重要である。
この距離を表示するための一つの方法は、気泡噴射オ
リフィス90の下流側の中央点と最終出口オリフィス95の
上流側の中央点との間の最小距離と定義される平均流路
に関する。噴射オリフィス90が一つ以上ある場合又は多
孔質材料を使用した場合には、全ての距離の平均値は平
均流路に等しい。空気−液体混合物が気泡を含んだフロ
ーレジム又はピストン流れフローレジムの形体で流れな
い限り、気泡は平均流路に沿って移動するときに合体し
がちであるため、平均流路を最小に保つことが重要であ
る。他方、この距離は、気泡を混合チャンバ96内で形成
するのに十分大きくなければならない。かくして、平均
流路は、好ましくは、気泡が合体して大きくなるのに要
する時間を提供する距離以下であり、更に好ましくは、
平均流路は、約6.096mm乃至約0.254mm（約0.24インチ乃
至0.01インチ）であり、これよりもっと好ましくは、平
均流路は、約0.508mm乃至約3.175mm（約0.02インチ乃至
約0.125インチ）であり、最も好ましくは、平均流路は
約1.905mm（約0.075インチ）である。
以下の計算工程は、アクチュエータ30の形状及び関連
した空気及び液体の流量及び物理的性質によってどのフ
ローレジムが予測されるのかをどのようにして決定する
のかを第６図のフローマップを使用して例示する。混合
チャンバの平均断面積は、計測値によって決定できる。
更に、液体の平均質量流量は、消費者製品の代表的な一
回分の量をスプレーし、放出された液体の質量を、一回
分の量を放出するのに要した時間で除することによって
決定できる。同様に、空気の質量流量は、空気流量計及
び圧力調整器を総合した装置を使用して、パッケージを
その元の内圧に戻すのに必要な空気の容積を決定し、放
出された液体の一回分の量に代わるのに必要な空気の容
積をこれから減じ、空気容積を空気質量に変換し、時間
で除することによって決定できる。
１）空気及び液体の平均質量流束を等式（１）及び
（２）の夫々を使用して計算する。
２）空気及び液体の正規量を等式（３）及び（４）の夫
々を使用して計算する。
３）ｙ軸についてＧA／λの量、及びｘ軸について（ＧL
・λ・Ψ）／の量を計算する。
・ ＧA＝mA/A （１） ・ ＧL＝mL/A （２） λ＝（ρ'A・ρ'L）1/2 （３） ここで、ρ'Aは、標準状態での空気の密度に対する空気
の密度の比であり、 ρ'Lは、標準状態での水の密度に対する液体の密度の比
であり、 σ'Lは、標準状態での水の表面張力に対する液体の表面
張力の比であり、 μ'Lは、標準状態での水の粘度に対する液体の粘度の比
である。
４）第６図のグラフ上に座標をプロットし、フローマッ
プを読み取っていずれのフローレジムが予測されるかを
決定する。
かくして、空気−液体混合物について、この混合物が
混合チャンバを通って流れるときの均衡したフローレジ
ムを予測できる。
空気通路全体及び液体通路全体の大きさは、所望の比
較的低い空気−液体比を提供するため、空気圧力チャン
バ及び液体圧力チャンバ内の予め決定された圧力に基づ
いて大まかに定められなければならない。かくして、最
終出口オリフィス95を出る混合物の空気−液体比は、質
量を基にして約0.06:1乃至約0.01:1でなければならず、
好ましくは、質量を基にして約0.04:1乃至約0.01:1でな
ければならない。
最終出口オリフィス95は、所望の低い作動圧力で消費
者製品に代表的な流量を提供する大きさである。出口オ
リフィス95に亘るエネルギ損失を減少させるため、出口
オリフィス95の長さを最終出口オリフィス95の直径で除
した商は、約１であるのがよい。消費者製品の所望の流
量は、約1.0cm3/秒以下であり、更に好ましくは、約0.1
cm3/秒乃至0.8cm3/秒である。更に、出口オリフィス95
を通る二相流の速度と空気−液体比との組み合わせは、
好ましくは、チョークドフローを提供するのに必要とさ
れるよりも小さい。
本発明を組み込んだ消費者製品スプレーパッケージ
は、出口オリフィス95を通して優れたスプレー品質をつ
くりだす。従って、ソーター平均直径は、好ましくは、
約100μｍ以下であり、更に好ましくは、約70μｍ乃至2
0μｍである。更に、ロージン−ラムラー分布パラメー
タ「ｑ」に関して表示した粒径分布幅は、好ましくは、
約1.7以上であり、更に好ましくは、約2.0以上である。
「ｑ」の値が大きいということは、スプレーが更に単分
散されていることを表す。ソーター平均直径及び「ｑ」
の値は、焦点距離が300mmのレンズを備えたマルバーン2
600型粒径分析器を使用して計測される。最終噴射オリ
フィスから15cm下流のところでスプレーの中央にレーザ
ービームを通すことによって全ての計測値を得る場合に
は、マルバーン2600型粒径分析器は、散乱光の輪郭をロ
ージン−ラムラー液滴分布に合わせることによってデー
タを少なくすることができ、ソーター平均直径及び
「ｑ」の値についての情報を報告する。
全体に参照番号120を附した本発明の別のポンプ−ス
プレー式パッケージを第７図及び第８図に示す。このポ
ンプ−スプレー式パッケージ120は、容器132の底壁に配
置されたポンプ手段を使用して加圧される。このような
底ポンプ手段の例は、1976年５月11日にマローンに賦与
された米国特許第3,955,720号、1979年８月21日にマッ
シアに賦与された米国特許第4,165,025号、及び1985年
１月８日にタダに賦与された米国特許第4,492,320号に
開示されており、これらの特許について触れたことによ
り、これらの特許に開示されている内容は本明細書中に
組み入れたものとする。
基本的には、例示の底ポンプ手段は、一方向傘弁170
で密封された開口部150を含む頂壁148で上端が閉鎖され
た内円筒壁144を有する。往復動要素180は、その頂端が
カップ状密封壁184によって円筒壁144の内面に対して密
封されている。往復動要素180を下方に動かすと、空気
がカップ状密封壁184の周りを通って円筒壁144と往復動
要素180との間の空気圧縮チャンバに進入する。往復動
要素180を上方に動かすと、圧縮チャンバ内の空気が圧
縮され、この空気が開口部150及び一方向傘弁170を通し
てパッケージに圧送される。
更に、空気圧力チャンバ及び液体圧力チャンバ（参照
番号128及び126が夫々に附してある）を完全に加圧した
後、圧縮チャンバ169内に残る圧力を手動で解放するた
めの圧力逃がし手段が設けられている。圧力逃がし手段
は、細長い部材175の先端に設けられた開口部173を密封
する弾性部材171を含む。細長い部材175の先端は、通常
は、第２弾性部材177で弾性部材171から離した状態に保
持されている。手動で作動させると（即ち第２弾性部材
177を押すと）、細長い部材175の先端が密封弾性部材17
1を押して開口部173から遠ざける。これによって、圧縮
の完了後、残留した過剰の空気圧が圧縮チャンバ169か
らオリフィス179を通して大気へ逃がされる。
第８図を参照すると、加圧手段が容器132の底に設け
られている場合には、弁組立体154は、二つの通路、即
ち空気通路156及び液体通路158用の断続機構を構成す
る。従って、この弁組立体154は、第３図に示すような
頂壁48の空気入口穴50も外ハウジング72の穴61も備えて
いない。その他の点については、この弁組立体154は上
文中に論じたのと実際上同じである。同様に、アクチュ
エータ130は上文中に論じたアクチュエータ30と同じで
ある。
上述の実施例について使用できる例示の寸法を以下に
列挙する。内ハウジング188の自由端の外径は、2.6567m
m（0.105インチ）であり、内径は1.143（0.045インチ）
である。外ハウジング186の内径は3.175mm（0.125イン
チ）である。これによって、液体を通すための0.254mm
（約0.010インチ）の隙間が内ハウジング188と外ハウジ
ング186との間に形成される。内ハウジング188は、気泡
の平均流路が約0.254mm（0.010インチ）乃至約6.096mm
（約0.240インチ）であるように外ハウジング186に摩擦
嵌めしている。二つの噴射オリフィス190の直径は0.177
8mm（0.007インチ）であり、長さは約0.254mm（約0.010
インチ）である。最終出口オリフィス195の直径は約0.3
302mm（約0.013インチ）であり、長さは約0.3302mm（約
0.013インチ）である。アクチュエータの全体の外側寸
法は、長さが約12.7mm（約0.5インチ）であり、直径が
約15.24mm（約0.6インチ）である。
第９図を参照すると、本発明の好ましいエアゾール式
パッケージの弁組立体254及びアクチュエータ230が示し
てある。このパッケージは、本質的には、標準的な予装
入したエアゾール式パッケージである。このパッケージ
の弁組立体254は、実際には、第８図の弁組立体154と同
じである。この実施例のアクチュエータ230の形体は、
上文中に論じた形体から僅かに変更してある。
アクチュエータ230は、互いに螺合された部品286a及
び286bの組み合わせである外ハウジングを有する（本明
細書中、下文において外ハウジング286という）。外ハ
ウジング286は、本質的には45゜の座ぐりを施した二段
ボアであるキャビティを有する。最終出口オリフィス29
5は、キャビティの座ぐり部分と同心である。最終出口
オリフィス295は、消費者製品液体の流量を上文中で論
じた流量にするような大きさになっている。この外ハウ
ジング286は、実質的に無孔性の任意の材料でつくられ
ているのがよく、従って、真鍮のような金属、ポリエチ
レン、ポリアセタール、及びポリプロピレンのようなプ
ラスチックで形成できる。
内ハウジング288は、実質的に無孔性の任意の材料で
つくられているのがよい（しかしながら、噴射オリフィ
ス290は内ハウジング288の有孔部分であるということに
着目されたい）。外ハウジング286に関して上文中に挙
げた例示の材料は、内ハウジング288にも適用できる。
内ハウジング288は、大径部分及び小径部分を有する。
第10図を参照すると、内ハウジング288の大径部分は、
外ハウジング286のキャビティの大径ボア部分とほぼ同
じ直径を持ち、これら二つの周囲の間に液密シールが構
成される。しかしながら、三つの液体流れチャンネル28
7が内ハウジング288の周囲に亘って等間隔に間隔を隔て
られて設けられており、これらのチャンネルは、内ハウ
ジング288の大径部分に亘って延び、部分的には内ハウ
ジング288の小径部分に沿っても延びている。第11図を
参照すると、内ハウジング288の小径部分の外径は、上
文中に論じたように、それ自体と外ハウジング286との
間に液体流れ隙間292を構成するような大きさになって
いる。内ハウジング288の先端は尖端まで45゜の面取り
をなしてテーパしている（第９図で最もよくわかる）。
製造上の理由のため、このテーパした形体が好ましい
が、内ハウジングの先端及び出口オリフィス295に近い
外ハウジング286のキャビティは正方形になっていても
よい。
第９図でわかるように、本質的には同心の座ぐりボア
であるキャビティの内部には内ハウジング288が配置さ
れ、空気流通路256を構成する。好ましくは、混合チャ
ンバ296に続く同径同長の二つの噴射オリフィス290が内
ハウジング288の先端に設けられている。これらの噴射
オリフィス290は、尖端と面取り部の始部との中央にあ
る。更に、これらの噴射オリフィス290は、最終出口オ
リフィス295に対し、上文中に論じたように配置されて
いる。
上述の実施例に関して使用できる例示の寸法を以下に
列挙する。外ハウジング286の大径段ボア部分の直径は
約2.286mm（約0.09インチ）であり、小径段ボア部分の
直径は約2.032mm（約0.08インチ）である。最終出口オ
リフィス295の直径は、約0.381mm（約0.015インチ）で
あり、長さは約0.762mm（約0.03インチ）である。
内ハウジング288は、平均流路が約6.096mm乃至約0.25
4mm（約0.24インチ乃至約0.01インチ）であるように、
外ハウジング286に摩擦嵌めしている。内ハウジング288
の座ぐりボアの内部の直径は約2.286mm（約0.09イン
チ）であり、二つの噴射オリフィス290の各々は直径が
約0.1778mm（約0.007インチ）であり且つ長さが約0.254
mm（約0.01インチ）である。内ハウジング288の大径部
分の外側は、長さが約16.51mm（0.65インチ）であり、
外径が約2.286mm（0.09インチ）である（即ち、内ハウ
ジングの大径部分と等しい）。内ハウジング288の小径
部分の長さは約4.9276mm（約0.194インチ）（面取り部
分を含む）であり、外径は約1.524mm（約0.06インチ）
である。こうした寸法では、内ハウジング288と外ハウ
ジング286との間に約0.254mm（約0.01インチ）の環状液
体流れ隙間が形成される。三つの液体流れチャンネル28
7が約17.78mm（0.7インチ）の長さに亘って延び、これ
らのチャンネルの半径は約0.4318mm（約0.017インチ）
であり、半径方向に約0.6858mm（約0.027インチ）の深
さに延びている。
第12図は、全体に参照番号320に附した本発明のフィ
ンガポンプ式消費者製品パッケージの好ましい実施例を
示す。容器332は、雄ねじ334を備えたネック部分336を
有する。フィンガポンプ及び弁組立体354は、Ｏ−リン
グ333及び環状カラー352を用いてパッケージ上に密封さ
れた内コア338を含む。これらの部品（即ち、Ｏ−リン
グ333、内コア338、及び環状カラー352）及びカップ状
密封部材339は、作動中、容器332に対して動かない。外
ハウジング386、内ハウジング388、及び第４図に関して
上文中に論じた部品とほぼ一致するオリフィスハウジン
グ394を含むアクチュエータ330が設けられている。
先ず最初に液体流れ通路358について言及すると、こ
の通路358は、ひとたび呼び水が行われると、上文中に
論じたように、毛管停止点まで液体で満たされる。外ア
クチュエータハウジング386を下に押すと往復動部材387
もまた下方に押され、液体圧縮チャンバ326（即ち、液
体圧力チャンバ）内の液体を往復動部材387とボール型
逆止弁389との間で圧縮する。プランジャ391は、最初、
往復動部材387の下端で液体流れ通路358を密封する。こ
のプランジャ391は、液体圧縮チャンバ326内の圧力が増
大すると、この圧力によりばね393に抗して下方に押さ
れるように形成されている。ばね393は、液体圧縮チャ
ンバ326内の圧力が予め決定された圧力に到るまで、プ
ランジャ391を往復動部材387に対して密封関係に維持す
るように設計されている。ひとたび予め決定された圧力
に到ると、プランジャ391は往復動部材387から遠ざかる
ように移動し、液体が液体通路358を通る。
次に、空気流通路356について言及する。外アクチュ
エータハウジング386を下方に作動させると、これと同
時に、空気圧縮チャンバ328（即ち、空気圧力チャン
バ）内で空気が圧縮される。空気は、圧縮されたために
二つのカップ状密封プランジャ329を押し上げ、これら
のプランジャがばね331を押す。プランジャ329は、ばね
331に抗して上方に移動するため、ハウジング386の壁の
溝335に到り、これによって、空気を、上文中に論じた
ように、穴を通して内ハウジング388のキャビティ内に
通す。ばね331及び333、溝335及び圧縮チャンバ326及び
328等の要素は、液体が液体圧縮チャンバ326から解放さ
れるのとほぼ同時に空気が空気圧縮チャンバ328から解
放され、且つ所望の空気−液体比が得られるような大き
さ及び形体になっている。
外アクチュエータハウジング386を離すと、一対の下
溝371及び一対の上溝373を通って空気が戻り、カップ状
密封部材339の周囲の空気圧縮チャンバ328内に引き込ま
れる。同様に、外アクチュエータハウジング386を離す
と、往復動部材387がばね393によりその元の位置に向か
って戻され、液体が浸漬チューブ374及びボール型逆止
弁389の周りを通って液体圧縮チャンバ326に引き込まれ
る。
第13図は、全体に参照番号420を附した、フィンガポ
ンプ式パッケージで使用された本発明の第２の好ましい
実施例を示す。この実施例のアクチュエータ430は、ベ
ンチュリ形状混合チャンバ496を有し、このチャンバ
は、二つの噴射オリフィス490を通して混合チャンバ496
に空気を大気から吸い込む。かくして、この実施例の空
気圧力チャンバ428は大気である。フィンガポンプ式パ
ッケージ420は、1991年６月４日にカーターに賦与され
た米国特許第5,020,696号に開示されたのと同じポンプ
機構454を含む。同特許について触れたことにより、そ
の特許に開示されている内容は本明細書中に組み入れた
ものとする。必要でないけれども、このような予圧縮ポ
ンプ機構454が好ましい。
手短に述べると、ポンプ機構454は、蓋452、ステム46
4、弾性部材433、弁部材491、ばね493、及びポンプ本体
438、及び浸漬チューブ474を含む。ポンプ本体438は、
円筒形上部分及び円筒形下部分を有する。ポンプ本体43
8の円筒形下部分は、浸漬チューブ474を摩擦で保持する
内円筒体472を有する。内円筒体472の上端には浸漬チュ
ーブ474とポンプ本体438との間を流体連通する穴473が
設けられている。ポンプ本体438の円筒形下部分の内部
には環状溝475及び環状密封部材477が設けられている。
弁部材491は、ポンプ本体438の円筒形下部分の環状密封
部材477と噛み合う環状密封部材489をその下端に有す
る。弁部材491は、ばね493によって上方に押圧されてお
り、弁部材は、ステム464を上方に押圧する。ステム464
は、更に、ポンプ機構454のピストンとしても機能す
る。
ポンプ機構454のステム464上にはアクチュエータ430
が入れ子に設けられている。アクチュエータ430は、外
ハウジング486内の段状ボアに摩擦嵌めした内ハウジン
グ488を有する。内ハウジング488は、内ハウジング488
の全周に亘って半径方向に延びる凹所をなしたチャンネ
ル456を有する。内ハウジング488の中央を通る、一部が
混合チャンバ496として作用する、内ベンチュリ通路の
ほぼ中間点に二つの空気噴射オリフィス490が配置され
ている。外ハウジング486は空気通路456を有し、この通
路は凹所をなしたチャンネル456と整合し、大気と混合
チャンバ496との間を流体連通する。外ハウジング486の
段状ボアの開放端には最終出口オリフィス495が貫通し
たハウジング494が摩擦嵌めしている。
このパッケージ420のボトル432内に収容された液体
は、浸漬チューブ474を通してポンプ機構454に引き込ま
れる。アクチュエータ430を下方に押すと、ステム464及
び弁部材491がばね493に抗して下方に移動し始める。か
くして、ポンプ本体438の上部分、弁部材491、及びステ
ム464が構成する液体圧力チャンバ426の容積が収縮し始
める。これによって、この液体圧力チャンバ426内の圧
力は、この圧力により弁部材491に作用する下方への力
がばね493によって弁部材491に作用する上方への力を越
えるまで上昇する。
第14図を参照すると、弁部材491は、これによって、
ステム464から遠ざかるように移動し、液体通路458をこ
れらの二つの部品間に形成し、この通路を通して液体を
ステム464内に流出させる。液体は、次いで、アクチュ
エータ430に入り、ベンチュリ形状混合チャンバ496を通
過する。ベンチュリ形状混合チャンバ496は、液体の速
度を高めて液体の圧力を大気圧以下に下げ、これによっ
て、噴射オリフィス490を通して空気を液体流路に吸い
込む。
この目的を達成するため、ベンチュリ形状混合チャン
バ496の壁近くの液体の速度を比較的高くしなければな
らない。更に、エネルギ損失を少なくし且つ閉塞を回避
するため、ベンチュリ形状混合チャンバ496の大きさを
その中間点でできるだけ大きくするのが望ましい。かく
して、液体の速度分布は比較的平坦であるのが好まし
い。速度分布が比較的平坦であると、中心線での圧力並
びに壁近くでの圧力が必要な低圧になる。液体が乱流で
ある（層流でなく）場合に速度分布が更に平坦になるこ
とがわかっており、ベンチュリ形状混合チャンバ496を
通る液体は乱流であるのが好ましい。更に、テーパ区分
の角度は、速度分布を乱す境界層剥がれを回避するため
並びに流れ損失を最小にするため、40゜程度でなければ
ならない。更に、又は変形例では、ベンチュリ形状混合
チャンバ496をテフロンのような低表面摩擦ポリマーで
コーティングすることによって速度分布を平坦にするこ
とができる。
空気が噴射オリフィス490を通って混合チャンバ496に
入るため、混合チャンバ496の末広がりの区分を気泡が
流れ、気泡の圧力を高め、これらの気泡を分散させる。
次いで、二相流が上文中に特定した最適の距離を流れ、
出口オリフィス495に到る。
アクチュエータ430を離すと、ステム464がばね493の
力に応じて垂直方向上方に移動する。その際、膨張する
液体圧力チャンバ426内にばね493の力に逆らう負圧がつ
くりだされる。ばね493の力は、ばね493の力が負圧によ
ってステム464に及ぼされる力によって抗われる限り、
弁部材491及びステム464をこれらの最も上の位置に完全
に戻すには不十分であるように選択される。液体圧力チ
ャンバ426内の負圧は、環状密封部材489が環状溝475を
通過するときに解放される。このとき、液体が液体圧力
チャンバ426に吸い込まれ、負圧がステム464に及ぼして
いた下方への力が除かれ、ばね493の力がステム464及び
弁部材491をこれらの最も上の位置まで戻すのに十分と
なる。
第15図及び第16図を参照すると、本発明とともに使用
するための、全体に参照番号530を附した変形例の好ま
しいアクチュエータが示してある。このアクチュエータ
530は、容器（図示せず）のステム564に上述のように摩
擦嵌めした外ハウジング586を有する。外ハウジング586
は、空気通路556及び液体通路558の部分を含む。内ハウ
ジング588は、空気通路556が内ハウジング588の中央を
下方に延びて噴射手段を通って出るように、外ハウジン
グ586のキャビティ内に（配向を行う必要なしに）摩擦
嵌めしてある。空気は、内ハウジング588の端部に設け
られた比較的簡単に成形できる切欠き589を通って内ハ
ウジング588の中央に通る。空気噴射手段は、この実施
例では、二つの噴射オリフィス590であり、これらのオ
リフィスは成形、穿孔、又は他の方法で内ハウジング58
8の先端に形成される。液体通路558は内ハウジング588
と外ハウジング586との間の環状隙間592で連続してい
る。オリフィスハウジング594が外ハウジング586のキャ
ビティの大径区分に摩擦嵌めしている。オリフィスハウ
ジング594には、半径方向に間隔を隔てられた三つのフ
ィン591が設けられ、これらのフィンは、内ハウジング5
88をその適当な軸線方向配向に維持するため、内ハウジ
ング588の先端と接触する。混合チャンバ596が内ハウジ
ング588の先端と最終出口オリフィス595を持つオリフィ
スハウジング594との間に形成される。上述の実施例に
関して上文中に開示したパラメータ及び好ましい値はこ
の実施例にも適用できる。
第17図及び第18図を参照すると、本発明とともに使用
するための、全体に参照番号630を附した別の変形例の
好ましいアクチュエータが示してある。このアクチュエ
ータ630は、容器（図示せず）のステム664に上述のよう
に摩擦嵌めした外ハウジング686を有する。外ハウジン
グ686は、空気通路656及び液体通路658の部分を含む。
内ハウジング688は、空気通路656が内ハウジング688の
中央を通って噴射手段を通って出るように、外ハウジン
グ686のキャビティ内に（配向を行う必要なしに）摩擦
嵌めしてある。内ハウジング688は、コア要素688aを有
し、このコア要素の一端には半径方向リブ689が設けら
れ、他端には噴射オリフィス690を形成する二つの切欠
きが設けられている。空気は、内ハウジングの端部に設
けられた比較的簡単に成形できる切欠き689を通って内
ハウジング688の中央に通り、内ハウジング688の長さに
沿って下流に流れ、リブ687を通過する。空気噴射手段
は、この実施例では、二つの噴射オリフィス690であ
り、こえらのオリフィスは、内ハウジング688とコア要
素688aとの間に切欠きのところに形成されている。液体
通路658は内ハウジング688と外ハウジング686との間の
環状隙間692で連続している。オリフィスハウジング694
が外ハウジング686のキャビティの大径区分に摩擦嵌め
している。オリフィスハウジング694には、半径方向に
間隔を隔てられた三つのフィン691が設けられ、これら
のフィンは、内ハウジング688をその適当な軸線方向配
向に維持するため、内ハウジング688の先端と接触す
る。混合チャンバ696が内ハウジング688の先端と最終出
口オリフィスを持つオリフィスハウジング694との間に
形成される。上述の実施例に関して上文中に開示したパ
ラメータ及び好ましい値はこの実施例にも適用できる。
本発明の特定の実施例を示し且つ説明したが、本発明
の教示から逸脱することなくスプレー装置及びパラメー
タに変更を加えることができる。例えば、トリガー式ス
プレーポンプ機構をこのようなスプレー装置に使用して
もよい。従って本発明は、添付の請求の範囲の範疇の全
ての実施例を包含する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ６５Ｄ 83/42 83/58 (73)特許権者 999999999 パーデュー、リサーチ、ファウンデイシ ョン アメリカ合衆国インディアナ州、ウエス ト、ラファイエット、ルーム、328、エ ンジニアリング、アドミニストレーショ ン、ビルディング、1650、オフィス、オ ブ、テクノロジー、トランスファー (72)発明者 ゴセリン，ピーター ジョージ アメリカ合衆国オハイオ州、シンシナ チ、オハイオ、アベニュ、2009 (72)発明者 ランド，マーク トーマス アメリカ合衆国オハイオ州、ウエスト、 チェスター、ボドフォード、ロード、 9361 (72)発明者 ソユカ，ポール アーネスト アメリカ合衆国インディアナ州、ウエス ト、ラファイエット、エヌ、400、ダブ リュ、704 (72)発明者 ルフェーブル，アーサー ヘンリー アメリカ合衆国インディアナ州、ラファ イエット、レッドウッド、レイン、1741 (56)参考文献 特開 昭53−109214（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−110364（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B65D 83/16

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】空気と液体とを混合するための混合チャン
    バを備え、液体圧力チャンバ及び空気圧力チャンバが液
    体通路及び空気通路の夫々を介して混合チャンバと連通
    し、液体通路及び空気通路を選択的に開閉するため、弁
    手段が液体通路及び空気通路に沿って液体圧力チャンバ
    及び空気圧力チャンバと混合チャンバとの間に配置され
    た、消費者製品をスプレーするためのパッケージにおい
    て、液体圧力チャンバ及び空気圧力チャンバの小分け直
    前の圧力が約3.515kg/cm2（約50psi）以下であり、液体
    通路及び空気通路は、混合チャンバの空気−液体比が、
    質量を基にして約0.06:1乃至約0.01:1になるような大き
    さを有し、更に、前記パッケージは、アクチュエータを
    有し、このアクチュエータは、 （ｉ）内部にキャビティを備えた外ハウジングであっ
    て、外ハウジングを通してキャビティと各々別々に連通
    した液体通路の一部、空気通路の一部、及び液体の流量
    を約1.0cm3/秒以下にするような大きさの最終出口オリ
    フィスを更に備えた外ハウジングと、 （ii）外ハウジングのキャビティ内に配置され、外ハウ
    ジングとの間の隙間に液体通路又は空気通路のいずれか
    の一部を構成するようになった外部寸法を有し、最終出
    口オリフィスに最も近い隙間の部分に混合チャンバが配
    置され、液体通路又は空気通路のうちの他方の一部を構
    成するキャビティを内部に有し、この小さなキャビティ
    と混合チャンバとの間に空気通路の一部を構成する気泡
    噴射手段を有し、該噴射手段は、ほぼ全ての気泡の直径
    が出口オリフィスの直径よりも大きいように気泡を形成
    するための手段である、内ハウジングとを有する、 消費者製品をスプレーするためのパッケージ。
  2. 【請求項２】空気と液体とを混合するための混合チャン
    バを備え、液体圧力チャンバ及び空気圧力チャンバが液
    体通路及び空気通路の夫々を介して混合チャンバと連通
    し、液体通路及び空気通路を選択的に開閉するため、弁
    手段が液体通路及び空気通路に沿って液体圧力チャンバ
    及び空気圧力チャンバと混合チャンバとの間に配置され
    た、消費者製品をスプレーするためのパッケージにおい
    て、液体圧力チャンバ及び空気圧力チャンバの小分け直
    前の圧力が約3.515kg/cm2（約50psi）以下であり、液体
    通路及び空気通路は、混合チャンバの空気−液体比が、
    質量を基にして約0.06:1乃至約0.01:1になるような大き
    さを有し、更に、前記パッケージは、アクチュエータを
    有し、このアクチュエータは、 （ｉ）内部にキャビティを備えた外ハウジングであっ
    て、外ハウジングを通してキャビティと各々別々に連通
    した液体通路の一部、空気通路の一部、及び液体の流量
    を約1.0cm3/秒以下にするような大きさの最終出口オリ
    フィスを更に備えた外ハウジングと、 （ii）外ハウジングのキャビティ内に配置され、外ハウ
    ジングとの間の隙間に液体通路の一部を構成するように
    なった外部寸法を有し、最終出口オリフィスに最も近い
    隙間の部分に混合チャンバが配置され、空気通路の一部
    を構成するキャビティを内部に有し、この小さなキャビ
    ティと混合チャンバとの間に空気通路の一部を構成する
    気泡噴射手段を有し、該噴射手段は、ほぼ全ての気泡の
    直径が出口オリフィスの直径よりも大きいように気泡を
    形成するための手段である、内ハウジングとを有する、
    消費者製品をスプレーするためのパッケージ。
  3. 【請求項３】空気と液体とを混合するための混合チャン
    バと、液体を混合チャンバに送出するための手段と、空
    気を空気噴射手段を通して混合チャンバに別に送出する
    ための手段とを有する、消費者製品をスプレーするため
    のパッケージにおいて、混合チャンバからの空気及び液
    体がパッケージから出る出口オリフィスを有し、噴射手
    段から出口オリフィスまでの距離は、平均流路に関し、
    気泡が合体して大きくなる機会を持つ距離以下であると
    表示され、出口オリフィス、液体送出手段、及び空気送
    出手段は、混合チャンバの平均横断面積、液体の表面張
    力、液体の粘度、液体の密度及び空気の密度とともに第
    ６図のグラフ上の（ＧA／λ、（ＧL・λ・Ψ）/GA）の
    プロットが気泡を含んだフローレジム及びピストン流れ
    フローレジムの外側になるように、約1.0cm3/秒以下の
    全質量流量、液体の質量流量、及び空気の質量流量を提
    供するように協働する、消費者製品をスプレーするため
    のパッケージ。
  4. 【請求項４】噴射オリフィスと最終出口オリフィスとの
    間の距離は、平均流路に関し、気泡が合体して大きくな
    る距離以下であると教示される、ことを特徴とする請求
    項１又は２に記載の消費者製品をスプレーするためのパ
    ッケージ。
  5. 【請求項５】液体流路の環状隙間部分は、毛管作用の停
    止箇所がほぼ空気噴射手段の位置に配置されるように、
    毛管作用が起こるのに十分小さい、ことを特徴とする請
    求項１又は２に記載の消費者製品をスプレーするための
    パッケージ。
  6. 【請求項６】混合チャンバは低表面摩擦ポリマーでコー
    ティングされている、ことを特徴とする請求項1,2,4の
    いずれかに記載の消費者製品をスプレーするためのパッ
    ケージ。
  7. 【請求項７】噴射オリフィスと最終出口オリフィスとの
    間の距離が、平均流路に関し、約6.096mm乃至約0.254mm
    （約0.24インチ乃至約0.01インチ）と表示される、こと
    を特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記
    載の消費者製品をスプレーするためのパッケージ。
  8. 【請求項８】空気噴射手段は、最終出口オリフィスに対
    して対称に且つ最終出口オリフィスから等距離に配置さ
    れたオリフィスである、ことを特徴とする請求項１乃至
    ７のうちのいずれか一項に記載の消費者製品をスプレー
    するためのパッケージ。
  9. 【請求項９】空気がレーノルズ数が約1600以上で前記空
    気噴射手段を通過するときに乱流を有していることを特
    徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の消費
    者製品をスプレーするためのパッケージ。
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