JP4194242B2 - エーロゾル粉末弁 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、加圧容器から製品を小出しするための弁に関し、より具体的には、そのような容器の中で液化推進剤中に懸濁状態で保持された粉末を小出しするためのエーロゾル弁に関する。
【０００２】
発明の背景
従来形態のエーロゾル弁アセンブリでは、エーロゾル弁の直立した軸部の頂部に取り付けられたボタンまたはキャップを下に押すことにより、垂直方向に作動するエーロゾル弁を開いて製品を放出する。ボタンを放すと、弁は、弁に作用するばねによって閉じられる。弁軸の下寄り部分に設けられた弁体は、弁軸を周囲から包囲する水平な連続封止面を上側に有している。この上側の水平面は、エーロゾル弁が閉じると、弁体に作用するばねによって上に付勢されて、弁封止ガスケットに対して封止する関係に位置する。弁が閉位置にあるとき、弁軸中の一つ以上のオリフィスが弁ガスケットの下面よりも上に位置する。弁軸はガスケット中央の穴を通過し、弁が閉じると、中央の穴の周面が、弁軸の、半径方向に作用する二次的封止を提供することができる。ボタンを押すことによって弁を開くと、弁軸は下に移動し、その一つ以上のオリフィスがガスケットよりも下の位置まで移動する。すると、エーロゾル容器中の製品は、推進剤の影響の下、従来のディップチューブの中を上に通過して、弁軸および弁体を包囲する弁ハウジングに入ったのち、上に流れて、弁軸を周囲から包囲する弁体の上側水平面を越え、一つ以上のオリフィスを通って弁軸に入り、弁軸の中を上に通過し、弁軸の頂部に取り付けられたボタンまたはキャップの出口ノズルから外に出る。
【０００３】
上記従来のエーロゾル弁は、本発明に特に該当する態様では、液化推進剤中に懸濁した粉末を有する製品をはじめとする多くの製品を小出しするために使用される。このような製品は、制汗剤、脱臭剤、フットスプレーなどを含む。残念ながら、従来のエーロゾル弁の動作は、粉末製品がエーロゾル容器から放出されるとき、弁体の前記上側水平封止面上の粉末堆積によって損なわれる。この粉末堆積は、ボタンが放された後でも弁を部分的に開いた状態に保持することにより、弁の完全な再封止動作を妨害する。その結果、エーロゾル溶液は、使用中ではなくても圧を損失し、弁を数回作動させたのち、推進剤の漏出が加圧容器の有用性を減損しかねない。問題は、小出しされる製品中に高い粉末添加量が望まれる今日の状況、たとえば、固形分が配合中に粉末および他の固体を含む特定の粉末制汗剤の場合で固形分５０〜６０重量％が望まれる状況でさらに悪化する。
【０００４】
粉末弁の上記問題を解決する試みがなされており、そのような例の一つが英国特許明細書１２１６６５５に開示されている。この中では、鋭い上縁を有する複数の同心リブを弁体の前記上側水平封止面（または下側のガスケット封止面）に配設して弁軸を包囲させている。鋭い上縁がガスケットと係合して弁封止面を形成し、弁を作動させることによって粉末製品を放出するとき、粉末の堆積は、同心リブの頂部ではなく、リブの内側、リブの外側およびリブとリブとの谷間で起こる。しかし、それでも、粉末は、最終的には弁封止動作を妨害するのに十分なほど谷間に堆積するおそれがある。
【０００５】
粉末弁の上記問題を解決するためのさらなる試みが、米国特許第３，７７３，０６４号に開示されている。この中では、周方向の溝が弁軸を包囲し、溝の頂部で外方にテーパする円錐形部分にオリフィスが位置し、封止ガスケットが溝の中および円錐形部分の周囲に嵌まる。溝の中の突出する円筒形の隆起がガスケットに圧入して封止を増強する。しかし、それでも、特に、高い固形分添加量を有する粉末製品に関する今日の要件の下では、溝の底を含む複合面が、設計における粉末堆積の危険性を示す。
【０００６】
発明の概要
本発明は、弁封止動作を妨害する粉末堆積の問題を解決するエーロゾル粉末弁（aerosol powder valve）を提供しようとする。本発明では、前記弁体の、弁軸の周囲の上側水平封止面が除かれる。代わりに、弁の封止は、弁軸を包囲する締まり嵌めガスケットにより、弁軸に向かう半径方向でのみ得られる。弁軸の外面は、たとえば二つの横方向入口オリフィスを有するまっすぐな垂直の円筒形面であり、このまっすぐな軸面は、一般的な従来技術のガスケット溝を含まない。したがって、この設計では、他の設計ならば粉末が堆積して弁封止機能に影響したり、オリフィスを詰まらせたりするおそれのある水平方向封止面および溝面は存在しない。
【０００７】
本発明では、円筒形の垂直弁軸面は、下向きにオリフィスよりも下まで連続し、その結果、弁体の下寄り部分は、実質的に、弁体の周囲で離間し、隣接する各対の間に大きな周空間を有する、垂直方向に延びる複数の細いスプラインを除き、まっすぐな弁軸の連続部になる。複数のスプラインそれぞれは、その上限に近づくにつれ、周方向内側に先細りし、各スプラインの頂部が極小の水平面積を形成する。粉末弁が閉じると、各スプラインの頂部がばねの影響の下で封止ガスケットに当接して、弁軸の上向き戻り動程を制限する。しかし、各スプライン頂部の極小の水平面積が、スプラインの頂部で個々の水平面および全体の水平面を極小にし、それにより、弁の封止に悪影響を及ぼす水平面上の粉末堆積を防止する。
【０００８】
スプラインの数および個々のスプラインの上面水平面積は、スプラインが（ａ）封止ガスケットを突き刺して、ガスケットによって包囲されるオリフィスの前記半径方向封止を破損することのないよう、また、（ｂ）極小の上面水平面積を有してスプラインの頂部の粉末堆積を防止するよう、選択される。ばね力およびガスケット材料が一定であるならば、スプラインの数が、増えるのではなく、少なくなるほど、ガスケットの突き刺しを防止するために、より大きな上面面積が各スプラインに必要になる。以下に記載する実施態様では、８個の等間隔のスプラインが弁軸を包囲し、各スプラインは、垂直軸面に直接当接する約．０００２３５平方インチの上面表面積を有し、軸は、約．１５８インチの外径を有している。このように、本発明ではスプライン上面の表面積が非常に小さく維持されることが理解されよう。
【０００９】
本発明におけるスプラインとスプラインとの間の大きな周間隔は、弁が閉じたとき、粉末をスプラインとスプラインとの間に落として戻し、ガスケットから離れさせることができ、それにより、封止を妨害したり、軸オリフィスを詰まらせたりするガスケットおよびオリフィス上の粉末堆積を防止するのに役立つ。また、オリフィスは、個々のスプラインの上方ではなく、スプラインの対の間の周面に設けて、スプライン頂部の極小面積からもオリフィスを除くことが有利である。
【００１０】
スプラインの上面の下で、各スプラインの側面は、前記のとおり、小さな垂直距離で互いに離れるように外方にテーパしたのち、弁体の底に向かって垂直に延びる。したがって、各スプラインは、製造および弁組み立て時に弁体および軸を破損させることなく扱うのに十分な断面積をその垂直方向範囲の大部分にわたって有する。それにもかかわらず、先細りのおかげで、各スプライン頂部の極小水平面積が提供される。
【００１１】
弁の封止ガスケットは、前記のように軸オリフィスを半径方向に封止するため、まっすぐな弁軸円筒形面の周囲に締まり嵌めする穴を中央に有している。弁軸が押された場合でも、ガスケットは、下に大きくたわむ（軸を包囲する溝の中に嵌められている場合に起こるであろう）ことなく、平坦なままであり、弁軸が放されると、ガスケットは、堆積した粉末を弁軸から払拭する。そのような堆積した粉末は、スプラインとスプラインとの間の空間に落ちて戻る。ガスケットの穴がその封止作用のために軸の周囲に締まり嵌めした状態でとどまり、それにもかかわらず、多くの漸進的弁動作の際に軸をガスケットの中で滑動させるために、ガスケットの円筒形穴の表面は、連続的な滑動性を得るために、その上に焼き付けられた潤滑材、たとえばシリコーンを有することができる。
【００１２】
したがって、本発明は、弁封止を妨害する粉末を水平面上に堆積させることなく、すべての連続作動サイクルを通じて作動し、それにより、エーロゾル容器中の推進剤および製品の取るに足らない漏出および最適な使用をもたらす粉末弁を提供する。
【００１３】
本発明の他の特徴および利点は、以下の説明、図面および請求の範囲から明らかになるであろう。
【００１４】
実施態様の詳細な説明
図１〜３を参照すると、符号１０で示すエーロゾル弁アセンブリが、加圧容器１３の取り付けキャップ栓１２の台座部１１に嵌め込まれ、かしめられている。容器１３は、粉末製品１５を中に懸濁させて有する液化推進剤１４を保持し、気性推進剤相１６が液化推進剤の上に位置している。
【００１５】
弁アセンブリ１０は、一般に、ディップチューブ１７、弁ハウジング１８、弁ハウジング１８の底にあるディップチューブ受けニップル１９、弁閉止コイルばね２０および弁体２１を含む。弁体２１は、上に延び、軸の外側から軸２２の内部に入る二つの横方向オリフィス２３を含む中空の弁軸２２を含む。突起２４が弁体２１から下に延び、コイルばね２０の頂部を捕らえ、心合わせする。
【００１６】
弾性の環状ガスケット２５が弁軸２２を包囲し、エーロゾル弁が閉じているとき（図１および２）、両方の軸オリフィス２３を封止する。環状ガスケット２５は、取り付けカップ１２の台座部１１の下面１１ａと弁ハウジング１８の上部１８ａとの間に締め付けられている。弁ハウジング１８は、容器の加圧充填のために弁ハウジングの周囲に離間したスペーサ２６を含み、すべては、本発明の一部を形成しない米国特許第４，０１５，７５７号（引用例として本明細書に含める）にさらに詳細に記載されている。取り付けカップが２７でスペーサ２６の周囲にかしめられて、エーロゾル弁アセンブリ１０を保持している。
【００１７】
弁軸２２の頂部には、中空の弁軸２２と流通した内部製品通路２９を有し、製品の放出のための出口ノズル３０を有する従来の作動ボタン２８が環状の溝によって取り付けられている。ボタン２８がばね２０の力に抗して下に押されると、軸オリフィス２３が環状ガスケット２５よりも下に抜け（図３を参照）、すると、エーロゾル容器内の製品がディップチューブ１７まで通過し、弁体２１の周囲を上に通過し、軸オリフィス２３を通って弁軸２２に入り、中空の軸の中を上に通過して作動ボタン２８に入り、ノズル３０を通って外に出ることができる。ボタン２８を放すと、ばね２０が弁軸２２を上に付勢して、軸オリフィス２３がガスケット２５によって閉塞される図２の位置に至らせる。すると、弁は閉じられ、製品流は弁軸に入ることを阻止される。
【００１８】
上記説明は、一般に、弁体が、軸オリフィスよりも下で、弁軸よりも大きな直径を有する実質的に円筒形の部材であり、したがって、弁軸の周囲に延びる連続水平面を上側に有することが普通である、従来のエーロゾル弁に当てはまる。このような従来形状は、図４に示され、弁軸３５、オリフィス３６および円筒形本体部材３７によって表されている。本体部材３７は、弁軸３５の周囲に延びる連続水平面３８を上側に有し、この面３８は、従来、弁が閉じたとき封止ガスケット（たとえば図１のガスケット２５）の下面に当接して、連続水平弁封止面を軸の周囲に提供する。この水平面３８（および／または前記軸溝の対応する水平面）こそが、連続的な弁の動作で粉末製品が堆積する面を提供して、最終的には弁封止を損傷し、望ましくない推進剤の漏出を生じさせるものである。
【００１９】
次に、本発明の特徴に目を転じると、図４の弁軸および同弁軸の下の弁体は、図５（および図２、３、６〜９）と対照的である。図４の連続上側水平封止面３８は除かれており、弁軸２２よりも下の弁体２１は、弁体の周囲で等間隔に離間した８個の細いスプライン４０を除き、弁軸２２の垂直方向連続部である。各スプライン４０は、水平面積が極小の上面４１を有している。先細りしたスプライン側面４２が下方向への一定距離にわたって上面４１から周方向に広がり、それからスプライン側面４３が垂直に下に延びている。したがって、各スプライン４０は、弁製造および組み立て作業時の取り扱いにおける損傷を防止するのに十分な構造完全性をその垂直方向範囲の大部分にわたって有し、同時に、各スプラインは、その頂部が先細りして、望ましい極小面積の上面４１を提供する。スプライン４０の隣接する各対の間には、大きな周空間４４が残る。軸オリフィス２３は、隣接するスプラインの対の間に位置するよう、隣接するスプラインの頂部から周方向にずれている。
【００２０】
図２を参照すると、弁が閉じたとき、各スプライン４０の極小上面面積４１だけしか封止ガスケット２５と接触せず、そのため、弁が閉じたとき、ガスケット封止作用が提供されず、弁軸２２の上向き動程を制限する作用のみが提供されることが見てとれる。図２の矢印は、上向きの圧を加えられているが、弁が閉じているため軸オリフィス２３を通って逃げ出すことはできない粉末製品を表す。
図３は、軸２２がボタンによって押し込まれ、軸オリフィス２３がガスケット２５よりも下に位置した弁開放状態を示す。すると、粉末製品は、図３に示す矢印によって示すように、容器から逃げ出すことができる。粉末製品は、弁ハウジング１８の中で、スプライン４０の半径方向外側面４５に沿って、スプライン４０とスプライン４０との間の周空間４４を上に流れる。粉末製品流は、軸オリフィス２３の中まで続き、中空の弁軸２２の中を上昇し、ボタン２８に入り、ノズル３０から出る。
【００２１】
図２、３、５、８および９から、スプライン４０の上面４１が極小面積であり、その結果、水平面上の有意な粉末堆積が弁の封止を妨害する危険性はないことが理解される。各スプライン４０の頂部４１は、弁が閉じたとき封止ガスケット２５を突き刺すことのない十分な面積を有するだけでよい。同様に、軸オリフィス２３は弁軸２２の側壁をまっすぐ貫通し、この側壁は同心の内壁４６および外壁４７で形成されており、従来技術のエーロゾル弁（たとえば前記米国特許第３，７７３，０６４号）に一般的であるように、ガスケットを含む周方向軸溝がオリフィスの近く設けられることはない。したがって、本発明は、弁封止面の近くで粉末堆積に使われかねない有意な非垂直面をもたない。さらには、弁が図２の位置に閉じたとき、スプライン４０とスプライン４０との間の大きな周空間４４が、粉末を空間４４に通して落下させて戻すことができる。
【００２２】
弁軸、弁体および弁ハウジングは、プラスチック、たとえばナイロンで成形されている。ガスケットは、種々の配合のゴムまたはネオプレンで形成することができる。
【００２３】
図１０を参照すると、中央に穴４８を有する弁封止ガスケット２５が示されている。このガスケットは、弁オリフィス２３の唯一の封止を形成し、弁軸２２の周囲に締まり嵌めする関係にある。望まれる連続的な弁の開閉すべてにわたって弁軸がガスケット２５の中で滑動することができ、それでもなお、弁が図２の位置に閉じたとき、環状のガスケット２５による弁オリフィス２３の唯一の締まり嵌め封止が維持されることが重要である。本発明では、これは、ガスケット中央の穴４８を包囲するガスケット円周面５０に焼き付けられた薄いシリコーン皮膜４９を有する市販のガスケット（すなわち、American Gasket and Rubber社製）を使用することによって容易に実施される。シリコーン皮膜は、所望の回数の弁サイクルにわたって長持ちする滑動面を提供し、ガスケット２５は、弁が開くとき大きく下にたわんで最終的に締まり嵌めガスケットの中央の穴の半径方向寸法を変形させることはない。ガスケット２５はまた、弁開閉ののち存在するかもしれない粉末を弁軸から払拭するように働く。そして、払拭された粉末は、スプライン４０とスプライン４０との間の空間４４に落ち込む。
【００２４】
本発明の実施例では、８スプライン型構造で、スプライン４０、ガスケット２５および弁軸２２に関して以下の公称寸法を使用して、十分に適切な封止および極小量の漏出ならびに多数の連続弁サイクルの後で封止およびオリフィス流を妨害することに関して無視しうる程度の粉末堆積を提供する粉末弁を得た。
【００２５】
弁軸（２２）の外径―．１５８インチ
弁軸（２２）の内径―．１１０インチ
軸オリフィス（２３）の直径―．０１８インチ
スプライン上面（４１）の半径方向寸法―．０２３５インチ
スプライン上面（４１）の幅寸法―．０１０インチ
スプライン上面（４１）の面積―．０００２３５平方インチ
スプライン先細り側面（４２）の頂角―１０°
スプライン先細り側面（４２）の軸方向長―．０４２インチ
スプライン垂直側面（４３）の軸方向長―．１２７インチ
スプライン垂直側面（４３）間の周方向スプライン（４０）の寸法―．０２５インチ
軸オリフィス（２３）中心からスプライン上面（４１）までの軸方向距離―．０２６インチ
ガスケット軸方向長―．０４５インチ
シリコーン皮膜付きガスケット中央の穴の直径―．１２０インチ
【００２６】
当業者であれば、本発明の本質および範囲を逸することなく、本発明に変更および／または変形を加えうることを理解するであろう。したがって、本実施態様は、例示的であるとみなさなければならず、限定的であるとみなしてはならない。また、本明細書で使用する「上」、「下」、「内」、「外」、「水平」、「垂直」、「頂」、「底」、「上方」、「下方」などの語および対応する同様な位置を表す語は、図面で示す位置づけに関して使用され、他の見方で限定的であることを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 エーロゾル容器の中に取り付けた、組み立てられた本発明の粉末弁の部分断面側面図である。
【図２】 閉位置にある、組み立てられた本発明の粉末弁の部分断面拡大側面図である。
【図３】 開位置にある、組み立てられた本発明の粉末弁の部分断面拡大側面図である。
【図４】 従来技術の弁の弁軸および弁体の側面図である。
【図５】 本発明の弁軸および弁体の側面図である。
【図６】 図５の６−６線から見た本発明の弁軸および弁体の部分断面図である。
【図７】 図５の弁軸および弁体の底面図である。
【図８】 図５の弁軸および弁体の上面図である。
【図９】 図５から取り出した部分図である。
【図１０】 本発明の弁封止ガスケットの平面図である。

Claims (5)

1. 粉末および／または他の固体を含有する製品をエーロゾル容器から小出しするためのエーロゾル弁において、
   弁ハウジングと、
   直立する弁軸を有し、その弁軸において、中央の吐き出し通路と、軸壁を貫通して半径方向に延びて中央の吐き出し通路と連絡する少なくとも一つの弁オリフィスとを有する弁体と、
   を備え、
   該弁体および軸が、弁ハウジングに対して軸方向に、閉位置と開位置との間で可動であり、
   さらに弁体を閉位置に向けて偏らせるための手段と、
   弁軸を締まり嵌め関係で包囲する封止面によって画定される中央の穴を有し、弁体が閉位置にあるとき少なくとも一つの軸弁オリフィスの唯一の封止を提供する環状の封止ガスケットと、
   を備え、
   該弁軸が、少なくとも一つの軸弁オリフィスのすぐ上下でまっすぐな側面を有し、弁軸を包囲するガスケット受け溝をもたないことを特徴とし、
   弁体が、弁軸よりも下で、弁体の周囲に離間した複数の垂直方向のスプラインを有し、
   複数のスプラインが、弁が閉位置にあるときガスケットの下面に当接し、それに対して偏らせられている上面を有し、
   さらに該スプラインとの間で、該スプラインの頂部から実質的な距離だけ下に延びる複数の周空間を備え、
   スプラインの上面が、スプライン頂部間の周空間の面積に対して極小の面積を有し、
   スプライン上面の極小の面積が、弁が閉じたとき、スプラインがガスケットを突き刺すことを防止するのに十分であり、かつ、弁が閉じたとき、少なくとも一つの軸弁オリフィスのガスケット封止を妨害する製品固体がその上に堆積するには不十分であり、
   スプラインの隣接する対の間の弁体の直径が、該スプラインの頂部のレベルおよびそのレベルよりも下の実質的距離にわたって、該スプラインの頂部と少なくとも一つの軸弁オリフィスとの間の弁軸の直径以下であり、該ガスケット封止を妨害する製品固体が堆積するための横方向面を存在させないようにして成る、
   エーロゾル弁。
2. 該スプラインが、その上面に隣接して、該スプラインの上面から外方かつ下方に広がる対向側面を有する、請求項１記載のエーロゾル弁。
3. 弁軸を包囲する該ガスケット封止面が、その上に焼き付けられた潤滑材を有する、請求項１記載のエーロゾル弁。
4. 潤滑材がシリコーンである、請求項３記載のエーロゾル弁。
5. 少なくとも一つの軸弁オリフィスが、隣接するスプラインの対の間の周空間に垂直に設けられている、請求項１記載のエーロゾル弁。

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