JP3799103B2

JP3799103B2 - 耐圧容器の噴出用バルブ

Info

Publication number: JP3799103B2
Application number: JP21187696A
Authority: JP
Inventors: 聡目加多; 多真郎岡林; 薫野上
Original assignee: Daizo Corp
Current assignee: Daizo Corp
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2016-07-22
Also published as: JPH1035753A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐圧容器の噴出用バルブに関する。さらに詳しくは、エヤゾール容器などの密閉耐圧容器の内圧が異常に上昇したとき、バルブ全体が抜け飛んだり容器本体が破裂するのを防止しうる、噴出用バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なエヤゾール容器は、胴部の上端に取りつけたドーム部の上端、あるいは胴部と一体の肩部の上端に開口部を設け、その開口部の周囲に外向きにカールするビード部を形成し、そのビード部にガスケットを介してバルブのマウンティングキャップを被せ、マウンティングキャップの側壁をカーリング部の下側にクリンプ（クリンチ）することにより、容器本体にバルブを取りつけている。このようなエヤゾール容器を夏期の自動車内、あるいはストーブの近くなどの高温下に放置しておくと、内圧が異常に上昇し、ついには容器本体が継ぎ目などで破裂するか、あるいはマウンティングキャップが容器本体から抜け飛ぶといった事故が起こることがある。また内部のガスを抜かずに焼却炉で焼却する場合にも同様な事故が起こる。
【０００３】
従来はそのような事故を防止するため、内部のガスの漏出は防げないが、バルブ全体の抜け飛びや破裂などよりはるかに被害が少ないという観点から、たとえば容器本体の底部に貫通孔を形成し、その貫通孔を融点が低い金属の栓で充填し、高温下では栓が溶けて内部のガスを逃がすようにすることが提案されている（特公昭５１−２５６１０号公報参照）。また内圧が所定以上に上昇したときにガスを逃がすリリーフバルブを容器本体の底面などに設けることも考えられる。しかし前者は焼却する場合には有効であっても、自動車の車内の温度（たとえば７０〜８０°程度）では栓が溶融しないため、バルブの抜け飛びを防止することはできない。また後者の場合はリリーフ圧を自由に設定でき、また再使用することもできる反面、製造コストがきわめて高くなるので実用的でない。
【０００４】
さらに合成樹脂、金属またはガラス製の容器本体の口部にキャップ型のマウンティングキャップを被せ、その口部の周囲に形成したフランジ部を利用してキャップの下端を係合固定するタイプのエヤゾール装置については、マウンティングキャップの強度およびガス放出孔を工夫して破裂を防止するようにしたものが提案されている（特公平５−８５４３１号公報参照）。しかしこのものは特殊なマウンティングキャップを用いるものにしか適用できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は高温下におけるバルブ全体の抜け飛びや、容器本体の破裂を防止することができ、しかも種々の形態のマウンティングキャップに対応することができ、安価に製造し得る耐圧容器の噴出用バルブを提供することを技術課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の噴射用バルブは、容器本体の開口部に気密に被せられるマウンティングキャップと、そのマウンティングキャップの内面側に円環状のバルブラバーを介して気密に取りつけられる有底筒状のハウジングと、そのハウジング内に摺動自在または傾動自在に収容され、外周面に前記バルブラバーの内縁と嵌合する環状溝を有すると共に、その環状溝の内底部に形成された小孔により環状溝と内部通路とが連通する筒状のステムと、そのステムを基準状態に復帰させる復帰バネとを備えており、かつ、前記ステムの環状溝の下側の段部が、所定の剪断力を受けたときに他の部分から分離するように構成されていることを特徴としている。
【０００７】
所定の剪断力を受けたときに下側の段部が分離する構成としては、前記ステムの下端から環状溝の近辺まで復帰バネの上端と嵌合する環状深溝を形成し、前記環状溝と環状深溝との間に分離予定面を設けるのが好ましい。そのようなステムは、分離予定面を境界とする２部品で構成し、かつその分離予定面で所定の強度で嵌合することにより得ることができる。さらにステムの分離予定面の上下いずれかの端部に、分離開始を促進する断面楔状の切り込み部を形成することによっても得ることができる。
【０００８】
【作用】
本発明のバルブはステムを除けば従来のバルブと基本的に構成が同じであり、そのバルブの開閉作用も実質的に同じである。すなわち、ステムを押し込むか、あるいは傾倒すると、ステムの環状溝の上側の段部がバルブラバーの内周縁を下向きに弾性変形させる。それにより環状溝の下側の段部とバルブラバーの下面との密接状態が解除され、また環状溝の内底面とバルブラバーの内周面との密接状態が解除され、開弁する。そのためハウジング内とステムの内部通路とが小孔を通じて連通し、内容物が小孔および内部通路を通って外部に噴出する。
【０００９】
ステムを離せば復帰バネでステムが元の状態に戻り、バルブラバーとステムの環状溝とが密接し、閉弁状態に戻る。閉弁状態ではステムには内圧およびバネの力が常時上向きに加わっており、その力に対抗するように環状溝の下側の段部がバルブラバーの下面によって支えられている。さらにバルブラバーの上面はマウンティングカップの下面に係合しているので、バルブラバーの上向きの弾性変形は阻止され、ステムの外周とバルブラバーの内周面との間のシールが維持される。この状態で内圧がいくらか上昇しても、ステムの環状溝の下側の段部がバルブラバーを一層強く上向きに付勢するので、シールは充分に確保される。
【００１０】
ところでステムに上向きに加わる内圧（総圧）はステムの断面積、正確にはシールされている範囲の面積に応じた大きさであり、ガスケットで囲まれる面積に生ずるバルブの全体に加わる上向きの圧力（総圧）に比してかなり小さい。またステムの環状溝とバルブラバーとは、環状溝の下側の段部でしっかりと係合している。そのため従来のバルブでは、内圧が異常に上昇し、ステムに加わる上向きの力が増大しても、ステムが抜け飛ぶことはなく、むしろバルブ全体が容器本体から抜け飛ぶか、あるいは容器が破裂することになる。
【００１１】
本発明のバルブでは、容器の内圧が異常に上昇したとき、バルブが抜け飛んだり、容器本体が破裂する前に、ステムの環状溝の下側の段部が他の部分より分離する。すなわち通常の内圧の範囲では、ステムの下面に加わる内圧による上向きの力と、バルブラバーの下面により環状溝の下側の段部に加わる力が分離予定面に剪断力を生じているが、その剪断応力は許容範囲内にある。しかし内圧が異常に上昇すると、剪断力が許容範囲を超え、その分離予定面で分離することになる。そして下側の段部を残してステムの他の部分がバルブから抜け飛び、開いた穴からガスが抜けて内圧が下がる。したがってバルブの全体が抜け飛んだり、容器が破裂する事態を回避することができる。なおステムに加わる内圧は前述のように小さく、抜け飛ぶ部分は軽いので、その運動エネルギは少ない。そのためステムが抜け飛んだとしても、バルブ全体が抜け飛んだり容器本体が破裂する場合に比して被害ははるかに少ない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
つぎに図面を参照しながら本発明のバルブの好ましい実施の形態を説明する。図１は本発明のバルブを用いたエヤゾール装置の一実施形態の作用状態を示す要部縦断面図、図２は本発明のバルブの一実施形態の取りつけ前の状態を示す縦断面図、図３は図２のバルブに用いられているステムの組立前の状態を示す断面図、図４、図５および図６はそれぞれ本発明のバルブに関わるステムの他の実施形態を示す断面図、図７は本発明のバルブの他の実施形態を示す一部切り欠き縦断面図である。
【００１３】
まず図２を参照して好ましいバルブの実施形態を説明する。図２のバルブＡはエヤゾール容器の容器本体１の上端開口部２のビード部３に取りつけられるマウンティングキャップ４と、そのマウンティングキャップ４にバルブラバー（ステムラバー）５を介して取りつけられるハウジング６と、下半分がハウジング６内に上下に摺動自在に収容されるステム７と、ステムを常時上向きに付勢するバネ８とから構成されている。
【００１４】
前記マウンティングキャップ４、バルブラバー５、バネ８は、いずれも従来公知のものと実質的に同じものを使用することができる。たとえばこの実施形態では、マウンティングキャップ４はビード部３に被せられる断面逆Ｕ字状で全体を環状に形成した被せ部（フランジ部）９と、その下端から下側に延びる側壁部１０と、その下端から半径方向内側に延びる底部１１と、底部の中央から立ち上がる有底筒状のハウジング固定部１２とからなる。このマウンティングキャップ４はアルミニウムなどの金属製の円板などから、バルブ固定部１２を絞り成形し、さらに側壁部１０を逆向きに絞り成形し、その側壁部１０の上端をトリミングした後、フランジング成形を施して被せ部９を形成することにより製造することができる。被せ部９の内面には、ビード部３との間でシール作用をするガスケット１３が設けられている。
【００１５】
バルブラバー５は薄い円盤状のゴムないし軟質樹脂からなり、中央にステム７を通す内孔１４が形成されており、全体として円環状を呈している。ハウジング６は本実施形態では合成樹脂の成形品であり、全体として有底筒状を呈している。そして上端部の周囲には、マウンティングキャップ４のハウジング固定部１２と係合する係合突起１５が設けられており、その上端にはバルブラバー５の下面に噛み込んでシール作用をしっかりとする環状の噛み込み突起１６が設けられている。ハウジング６の底部には連通孔１７が形成され、その連通孔１７を取り囲むようにディップチューブ１８を固定する筒状部１９が設けられている。なお上下逆にして使用するエヤゾール装置などでは、ハウジング６の側壁部に複数個の開口部を放射状に形成するようにしてもよい（図示省略）。
【００１６】
このバルブＡの特徴はステム７にある。すなわちステム７の外形は従来のステムと同じであり、上端に押しボタン２０が嵌合される筒状部２１を有し、下部にはハウジング６内を上下に摺動するガイド部２２を備えている。ガイド部２２の外径は筒状部２１よりも大きく、筒状部２１とガイド部２２の間には、両者を区切るようにバルブラバー５の内孔１４と係合する環状溝２３が設けられている。環状溝２３の内底面（図１の符号２３ａ）には小孔２４が形成され、それにより筒状部２１の内部通路２５と環状溝２３の内部とが連通している。
【００１７】
さらにガイド部２２の下面側には、バネ８の上端部を収容する従来公知の環状深溝２６が設けられている。そしてこの実施形態におけるステム７は、環状溝２３と環状深溝２６とを結ぶ円筒面２７により分離された２部品として製造され、その円筒面２７で固く嵌合されている。すなわちステム７は図３に示すように、円筒面２７で区切られる中心部７ａと、環状溝２３の下側の段部２３ｂを含む周辺部（スカート部）７ｂの２部品で構成されており、たとえば固く嵌め合うなどにより、その円筒面２７で分離可能に結合されている。その結合の強さは、通常の内圧、たとえば５〜１０kg/cm²程度では分離せず、マウンティングキャップ４が容器本体１から外れる程度の異常な内圧に対し、約７〜８割程度の内圧で分離するように設定している。なお図３の符号２８は嵌合した円筒面２７のシールを行なうためのＯリングであるが、必ずしも必須のものではない。
【００１８】
上記のごとく構成される図２のバルブＡは、容器本体１の上方に配置し、マウンティングキャップ４の側壁部１０をビード部３の内周に仮に嵌合させる。そして容器本体１に内容物を充填した後、しっかりと巻き締め、図１に示すように側壁部１０の下部を４〜６個のクリンプ爪で押し広げてクリンプ部２９を形成し、ビード部３の傾斜している下面に固定して、容器本体１に組みつける。ステム１７の上端には、押しボタン２０を設ける。
【００１９】
このようなエヤゾール装置３０は、通常は従来のものと同様に、押しボタン２０を押し下げて内容物を噴出させることができる。すなわちステム７を押し下げると、ステム７の環状溝２３の上側の段部２３ｃがバルブラバー５の内周部を下方に押し曲げ、環状溝３の下側の段部２３ｂとバルブラバー５とのシールが解除され、小孔２３を介してステムの内部通路２５とハウジング６の内部とが連通する。それにより原液がプロペラントの圧力で外部に放出される。ステム７を押し下げる力を緩めれば、バネ８の付勢力でステム７が上昇し、再びバルブラバー５とステム７の環状溝２３の下側の段部２３ｂとが密接し、シール作用が戻る。
【００２０】
そのときステム７には、環状溝２３より下方の部分に加わる内圧による力が上向きに働き、ステム７の上部に加わる外気圧による力が下向きに加わる。そして両者の差がステム７を上向きに付勢する。なおバネ８の付勢力がいくらか上向きに付勢する。そしてそれらの上向きの力は、環状溝２３の下側の段部２３ｂがバルブラバー５の内周部で支持される力と釣り合っており、両者の力に基づく剪断力が分離予定面（円筒面）２７に加わっている。
【００２１】
このようなエヤゾール装置３０において、通常の内圧の範囲であれば、分離予定面に加わる剪断応力は許容範囲にあるが、環境温度が異常に高くなるなどにより内圧が異常に上昇した場合は、ステム７の環状溝２３より下方の部分に加わる内圧による上向きの力が大きくなり、ついに剪断応力が許容範囲を超え、分離予定面２７でステムの中心部７ａと周辺部７ｂとに分離する。この状態では中心部７ａはもはやバルブラバー５と係合しないので、図１の矢印Ｓに示すように、バルブＡから抜け飛ぶことになる。そのため容器本体１内のガスが矢印Ｐのように噴出し、内圧が下がる。そのためバルブＡ全体の抜け飛びや容器本体１の破裂は回避される。
【００２２】
なおこのようにステムの中心部７ａが抜け飛び、ガスが放出されると、エヤゾール装置３０は使用できなくなり、またステム７および押しボタン２０が抜け飛ぶときに他のものにぶつかる可能性がある。しかしステム７に加わる上向きの力はバルブＡ全体に加わる力に比してはるかに小さく、またステム７や押しボタン２０の重量はバルブＡ全体に比してきわめて小さい。そのため飛び出す部分の運動エネルギはきわめて小さい。さらにステム７や押しボタン２０は通常は合成樹脂製であるので、金属製のマウンティングキャップ４を備えたバルブＡ全体が抜け飛ぶ場合に比して安全性が高い。
【００２３】
つぎに図４を参照してステムの他の実施形態を説明する。前述の図２などのステム７は中心部７ａと周辺部７ｂの２部品を一体に嵌着して構成しているが、図４のステム３２はバネ８を収容する環状深溝２６の上面に、断面楔状でステム３２の中心部３２ａを環状に取り囲む切り込み部３３を形成している。この切り込み部３３は、中心部３２ａと周辺部３２ｂの間に所定以上の剪断力が加わったとき、応力集中をもたらし、分離予定面Ｎにおける破断のきっかけとなる。そしてこの切り込み部３３から環状溝２３まで破断面が達すると、両者が分離し、ほぼ図１と同じ状態になり、バルブ全体の抜け飛びや容器の破裂が防止される。
【００２４】
このものは破断強度の設定が難しく、ステム３２に高い成型精度が要求されるが、ステム３２を一体成型することができるのでコストが安価である。また分離予定面Ｎにシールがまったく不要であるという利点がある。
【００２５】
図５に示すステム３４は図４のステム３２とは逆に、環状溝２３の下側の段部２３ｂ側に断面楔状で環状の切り込み部３３を形成している。このものも図４のステム３２と同様に、異常な内圧が加わったとき、分離予定面Ｎで破断し、中心部３４ａと周辺部３４ｂとに分離する。なお楔状の切り込み部３３は環状深溝２６側と環状溝２３側の両方に形成してもよく、その場合は破断面の位置を一層正確に制御することができる。
【００２６】
図６のステム３６は、分離予定面Ｎを環状溝２３の下部のコーナ部から環状深溝２６の上部の内側のコーナ部に至る円錐面に設定しており、その分離予定面Ｎで中心部３６ａと周辺部３６ｂの２部品に分けている。また中心部３６ａの外周面には、周辺部３６ｂの内周部と係合する環状小突起３７が設けられており、それにより周辺部３６ａと中心部３６ｂとを確実に係合している。それらの中心部３６ａと周辺部３６ｂとを嵌合させる場合は、環状小突起３７を乗り越えるように強く噛み込ませる。さらに図６のステム３６では、中心部３６ａの下端部３８が周辺部３６ｂの下端より下方に延ばされており、その下端部３８近辺にスナップリング（止め輪）３９を嵌合させている。
【００２７】
このステム３６は中心部３６ａが抜け飛ぶとき、スナップリング３９が周辺部３６ｂの内周縁と係合するので、中心部３６ａは完全には抜け飛ばず、途中で引っ掛かった状態になる。そのため容器本体からガスが抜けてバルブ全体の抜け飛びを防止することができ、しかも中心部３６ａが他の物にぶつかったりする二次的被害を最小に抑えることができる。なおスナップリング３９が周辺部３６ｂとぶつかって中心部３６ａの下端部３８から抜け、中心部３６ａがバルブから飛び出すことも考えられるが、その場合でもスナップリング３９が抜けるときに中心部３６ａの運動エネルギが減少するので、中心部３６ａが抜け飛ぶ速さやぶつかったときの衝撃は大きく減少する。
【００２８】
なおスナップリング３９を設けるのに代えて、ステムの中心部３６ａと周辺部３６ｂとを一体に結合した後、中心部３６ａの下端部３８にスナップリング３９と同様の作用をする環状または放射状の突起を形成してもよい。また図４や図５の一体型のステム３２、３４の場合は、中心部の下端部近辺にあらかじめ環状ないし放射状の突起を形成しておくこともできる。
【００２９】
上記バルブの実施形態では、いずれも容器本体１のビード部３に被せる被せ部９を有するマウンティングキャップ４を備えている。しかし図７に示すように、キャップタイプのマウンティングキャップ４０を備えたバルブＢにも本発明を適用することができる。このものは容器本体１の上端のフランジ部４１にガスケット４２を介してハウジング４３のフランジ部４４を重ね、さらにハウジング４３の上にバルブラバー４５を乗せ、それらの上に有底筒状のマウンティングキャップ４０を被せ、さらにマウンティングキャップ４０の下端４０ａを容器本体１のフランジ部４１の下側に折り曲げて止めることにより、バルブＢ全体を容器本体１の上端に固定している。
【００３０】
またこのバルブＢのステム４６は、スペースを節約するために、バルブラバー４５の内孔と係合する環状溝４７の下側の段部４７ｂの近辺を、ハウジング４３の内面と摺動するガイド部としている。そしてバネ８はステム４６の下部近辺の段部４８に係合させ、前述の環状深溝（図２の符号２６）は採用していない。
【００３１】
このように構成されるバルブＢは、内圧が異常に上昇するとマウンティングキャップ４０の下端が容器本体１のフランジ部４１から外れてバルブＢが抜け飛ぶ場合がある。そこで本実施形態では、ステム４６を、環状溝４７の下側のコーナ部とバネ８と係合する段部４８のコーナ部とを結ぶ円筒面状の分離予定面Ｎで分離し、環状溝４７の下側の段部４７ｂを含む周辺部４６ｂとそれ以外の中心部４６ａとの２部品とし、さらに両部品を分離可能に結合している。
【００３２】
このバルブＢを備えたエヤゾール装置５０では、容器本体１の内圧が異常に上昇したとき、ステム４６が分離予定面Ｎで分離し、内側の中心部４６ａのみがバルブＢから抜け飛ぶ。そして開いた穴からガスが抜けるので、バルブＢ全体が抜け飛ぶことが防止され、安全である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のバルブにおいては、内圧が異常に上昇したとき、ステムが分離予定面で中心部と周辺部とに分離し、周辺部を残して中心部のみがバルブから抜ける。そのため抜けた後の穴から容器本体のガスが抜け出して内圧が下がる。そのためバルブ全体が抜け飛んだり容器本体が破裂することが防止される。また本発明のバルブは、ビード部に固定するタイプのバルブにも、キャップタイプのバルブにも適用することができ、しかもステムを除いて従来のバルブの形態を変える必要がなく、従来の部品をほぼそのまま使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバルブを用いたエヤゾール装置の一実施形態の作用状態を示す要部縦断面図である。
【図２】本発明のバルブの一実施形態における、容器本体への取りつけ前の状態を示す縦断面図である。
【図３】図２のバルブに用いられているステムの組立前の状態を示す断面図である。
【図４】本発明のバルブに関わるステムの他の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明のバルブに関わるステムのさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明のバルブに関わるステムのさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明のバルブの他の実施形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
Ａバルブ
１容器本体
４マウンティングキャップ
５バルブラバー
６ハウジング
７ステム
７ａ中心部
７ｂ周辺部
８バネ
２３環状溝
２３ｂ下側の段部
２４小孔
２５内部通路
２６環状深溝
２７円筒面（分離予定面）
３２ステム
３２ａ中心部
３２ｂ周辺部
Ｎ分離予定面
３３切り込み部
３４ステム
３４ａ中心部
３４ｂ周辺部
３６ステム
３６ａ中心部
３６ｂ周辺部
Ｂバルブ
４０マウンティングキャップ
４５バルブラバー
４６ステム
４６ａ中心部
４６ｂ周辺部

Claims

容器本体の開口部に気密に被せられるマウンティングキャップと、
そのマウンティングキャップの内面側に円環状のバルブラバーを介して気密に取りつけられる有底筒状のハウジングと、
そのハウジング内に摺動自在または傾動自在に収容され、外周面に前記バルブラバーの内縁と嵌合する環状溝を有すると共に、その環状溝の内底部に形成された小孔により環状溝と内部通路とが連通する筒状のステムと、
そのステムを基準状態に復帰させる復帰バネとを備えており、
かつ、前記ステムの環状溝の下側の段部が、所定の剪断力を受けたときに他の部分から分離するように構成されている、
耐圧容器の噴出用バルブ。
前記ステムの下端から環状溝の近辺まで、復帰バネの上端と嵌合する環状深溝が形成されており、前記環状溝と環状深溝との間に分離予定面が設けられている請求項１記載のバルブ。
前記ステムが、分離予定面を境界とする２部品で構成されており、かつその２部品が分離予定面で所定の強度で嵌合されている請求項２記載のバルブ。
前記ステムの分離予定面の上下いずれかの端部に、破断の開始を促進する断面楔状の切り込み部が形成されている請求項２記載のバルブ。