JP3662934B2 - 流体構成要素の保持装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体構成要素、特に、ノズル又はジェットを特に高圧で保持するための装置に関する。微細構造の構成要素、特に微細構造のノズルのホルダーは特に関心のあるものである。
本発明は特に、吸入用の噴射剤のない薬用エアゾールをしょうじさせるための噴霧器に使用されるような微細構造のノズルを保持する装置に関する。この種のノズルは例えばWO94/07607に開示されている。それらのノズルの特徴は、ノズルがサイズが５μｍ程の吸入可能な滴を発生させことであり、噴霧される液体は10μｍよりも小さい開口部を有するノズルから高圧（50バール乃至400バール又はそれ以上、選択的には、600バールまで）で噴霧される。この種のノズルは、例えば、薄いシリコーンプレート及びガラスプレートで作られ、そしてミリメートル範囲の外部寸法を有する。典型的なノズルは、例えば、縁で計って長さが1.1×1.5×2.0mmの２枚のプレートで作られたボックス形状からなる。本発明によるノズルを取り付けることができる、噴射剤のないエアゾールを生じさせる噴霧器は例えば、WO91/14468から知られている。
本発明の目的は耐摩耗性で硬質、その結果通常は脆弱な材料の流体構成要素に特に適したこの種の装置を提供することにある。
流体構成要素と言う用語は加圧流体に曝される構成要素を指し、圧力は構成要素の内側、例えばノズル穴内にも作用する。この種の構成要素は、例えば、構成ようその材料が壊れることなく、或いは受け入れがたい程度まで変形されることなく、機械的な力に耐える事が出来るならば、硬質材料のホルダーに構成要素を圧入することによって圧密方法で取り付けられる。高圧での使用のために、変形可能な材料、例えば、銅、又は硬質材料のシールが使用され、そして相当な力で圧縮させることができる。脆弱材料で作られた構成要素の場合には、構成要素を圧密方法で取り付ける周知の方法は相当な経費を生じさせ、大きな注意を要する。この方法で取り付けられた流体構成要素の使用寿命についてほんの限られたデータが信頼性をもって提供されているにすぎない。
従って、本発明の目的は、耐摩耗性で硬質の、その結果通常は脆弱な材料で作られた構成要素に適し、かつ構成要素の材料に受け入れられない高圧箇所を示さない流体構成要素の保持装置を提供することにある。
この目的は、本発明によれば、流体構成要素を取り付ける、そして低圧端で流体構成要素と接触するホルダーと、
外輪郭がホルダーの内輪郭に相当し、内輪郭が流体構成要素の外輪郭に相当する有形のエラストマー構成要素と、を有し、
有形のエラストマー構成要素が加圧流体に曝される少なくとも１つの自由面を有する、ことを特徴とする流体圧力を受ける流体構成要素の保持装置によって達成される。
有形エラストマー構成要素は好ましくは、射出形成によって作られ、プレエラストマーはホルダー及び流体構成要素の輪郭に相当する金型へ気泡なく移される。プレエラストマーは好ましくは圧力の下に金型の中で硬化する。
エラストマー構成要素はまた、それが流体構成要素を保持しようとする場所に作られても良い。
この種の有形エラストマー構成要素は幾分圧縮できない流体に似た振る舞いをする。有形エラストマー構成要素は好ましくはホルダー及び流体構成要素とぴったり合う。
有形エラストマー構成要素は流体構成要素の周囲全体を取り囲む。有形エラストマー構成要素はエラストマー構成要素がホルダー及び流体構成要素に合う側ではなく、圧力端でだけ流体圧力に曝される。エラストマー構成要素により、流体構成要素に加わる圧力を等しくさせることができる。エラストマー構成要素は低圧端にいかなる自由面をも有していない。エラストマー構成要素は例えば、天然ゴム又はシリコーンゴム又はポリウレタンのような合成ゴムからなる。
流体構成要素は耐摩耗性での硬質の、それ故に、一般的には脆弱な材料（例えば、シリコーン、ガラス、セラミック、貴石、例えば、サファイア、ルビー、ダイアモンド、又は耐摩耗性の硬質面を有する延性材料（例えば、プラスチック、銅、硬質クロムメッキ銅、真鍮、アルミニウム、スチール、硬化面をもったスチール）からなる。流体構成要素はワンピースに作られても良いし、或いは多数のピースから組み立てられても良いし、それらのピースは異なる材料からなっていても良い。流体構成要素はキャビティ、凹部、又はチャンネル構造、例えばノズル構造を有することができる。
ホルダーは実質的にどんな所望の材料からなっていてもよいが、好ましくは、金属又はプラスチックからなり、回転体又は任意所望な形状の本体であってもよい。ホルダーは成形、キャスティングによって、或いは機械加工によって作られるのが良い。
例えば、円筒形のエラストマー構成要素の場合には、有形エラストマー構成要素が一定な機械的な力を受けることが望ましく、その一定な機械的な力により有形エラストマー構成要素は予備応力を受ける。これは、圧嵌めによって、或いは有形エラストマー構成要素に圧力を及ぼす１つ（又はそれ以上）の変位部材によって達成しうる。
本発明による装置は次のような利点を有する。
「浮動取り付け」が、流体構成要素の内側の圧力と外側の流体圧力が実質的に同じレベルであるようにするから、流体構成要素には受け入れられない局部的な圧力ピークを生じさせない。
嵌められた有形エラストマー構成要素を介してホルダー及び流体圧力によって、流体構成要素に及ぼされた力は流体構成要素の変形を生じさせない。
ある程度まで延性である材料からなる流体構成要素は脆弱な材料で作られた流体構成要素と丁度同じ方法でクランプすることができる。
流体構成要素の取り付けは、流体圧力が減ずるとしても、或いは（僅かな）アンダー圧力が形成されるとしてもシールされたままである。
取り付けは、例えば、圧力サージによって引き起こされる動的な高い圧力負荷に敏感ではない。
流体構成要素及び有形エラストマー構成要素は力なしにそして調整の必要なしにホルダーに容易に取り付けることができる。流体構成要素については、脆弱割れの危険がなく、又エラストマー構成要素については、それがホルダーから滑り出す危険がない。
それは小型寸法の流体構成要素に特に適している。
本発明による装置を図面を参照して詳細に説明する。
図１は金属で作られた円筒形ホルダー１を斜視図で示す。円筒形ホルダーは裁頭円錐形凹部２を有し、その直径は高圧端では低圧端におけるよりも幾分大きい。ホルダーはそのベース３に開口部４を有する。ホルダーの外部は裁頭円錐形であるってもよく、また凹部は円筒形であってもよい。
図２は有形のエラストマー構成要素５を示し、その形状は図１によるホルダーの形状に、又図３による流体構成要素の形状に対応する。
図３は接触面で互いに接合された２つの長方形のプレートからなる流体構成要素６を示す。プレートの少なくとも１つは低圧側にノズル出口を収容するチャンネル構造７を備える。
図4a及び4bは各々、装置の軸線に沿って且つ各場合に流体構成要素の一方の側と平行に位置する平面における、装置の他の実施形態の断面を示す。ホルダー８はリング９を備え、該リングはエラストマー構成要素の縁を超えて突出している。
図５はベースプレート11とカバープレート12とを有するノズル装置10の形態の微細構造の流体構成要素を示す。図面をより明瞭にするために、２つのプレートを分離して示す。仕上がり状態では、２つのプレートは互いに固定され、従って、噴霧すべき流体は入口側16のフィルター装置13を通してノズル装置10の中へ侵入し、狭いチャンネル17及び２つの幅広いチャンネル15を通してノズル出口14（低圧側）に侵入する。プレート11と12はシリコーン又はガラスで作られるのがよい。ノズルの他の詳細はWO94/07607に開示されており、ここにこれを引用する。
例：ミニチュア構造の噴霧ノズルの取り付け。
この装置はスチールで作られ、外径3.2mm、高さ2.6mmの円筒形ホルダーからなる。円筒形ホルダーは高圧端に内径2.3mm、低圧端に内径2.1mmの凹部を有する。ホルダーのベースは厚さ0.4mmであり、そして直径が0.8mmの穴を有する。
シリコーンゴムで作られた有形のエラストマー構成要素は円錐台形である。エラストマー構成要素は、ホルダーに挿入されるまえは、高圧側で2.3mmの直径を、または低圧側で2.2mmの直径を有し、そして高さ1.8mmである。エラストマー構成要素は、その高さ全体に沿って延び、その軸線と対称な凹部を有し、該凹部は1.0mmの幅及び1.4mmの長さを有する。
流体構成要素は、幅1.1mm、長さ1.5mm、高さ2.0mmである２つのシリコーンプレートで作られたボックス形状である。プレート間の接触面には、厚さ400μｍの平らな長方形の凹部が設けられ、この凹部は幅50μｍ、厚さ50μｍ、長さ200μｍのチャンネルで終わっている。
装置は噴霧すべき流体を収容する容器に固定される。流体構成要素内の流体の圧力は32MPa（320バール）である。

Claims (7)

1. 使用中流体圧力に曝される流体構成要素を有する装置であって、流体構成要素を取り付ける凹部を有し、且つ流体構成要素とその低圧側で接触するホルダーと、流体構成要素の全周を取り囲み、装置が使用中であるとき、加圧流体に曝される少なくとも１つの自由面を有するエラストマー構成要素と、からなる、前記装置において、
   前記凹部（２）は、高圧側では、低圧側におけるよりも大きい直径の裁頭円錐形をなし、エラストマー構成要素（５）は、外輪郭が前記ホルダー（１）の前記凹部の内輪郭に合致した裁頭円錐形をなし、エラストマー構成要素（５）の内輪郭が流体構成要素（６）の外輪郭に合致している、前記装置。
2. 流体構成要素（６）は、耐摩耗性で硬質の、通常は脆弱な材料又は延性材料若しくはそれらの材料の組み合わせで作られている、請求の範囲１に記載の装置。
3. 流体構成要素（６）は、複数の構成要素で作られ、或いはワンピースの流体構成要素からなる、請求の範囲１又は２に記載の装置。
4. 流体構成要素（６）は、シリコーン又はガラスからなり、且つチャンネル構造を有する、請求の範囲１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
5. 流体構成要素（６）は微細構造をなし、且つシリコーン及びガラスからなり、そしてチャンネルを有する、請求の範囲１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
6. エラストマー構成要素（５）は、天然ゴム又は合成ゴムからなる、請求の範囲１に記載の装置。
7. エラストマー構成要素（５）は、ポリウレタンからなる、請求の範囲１ないし６の何れか１項に記載の装置。

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