JP6293745B2 - 可溶性の圧縮気体のためのエアロゾル弁 - Google Patents

Description

本開示はエアロゾル弁に関する。本開示は、特に、可溶性の圧縮された気体噴射剤で充填された圧力で使用するための弁及び弁ハウジングに関する。

エアロゾル弁は液状噴射剤と組み合わされてしばしば使用され、それらは加圧化では液体として存在する気体である。製品が容器から吐出され、その結果として、エアロゾル弁が開けられるとき、開けられた弁を通って容器から製品を押し出すように液状噴射剤が気体に変わる。

液状の噴射剤を使用することには、噴射剤が製品の組成の本質的な要素となったり、液状噴射剤がいったん吐出されると環境に悪影響を及ぼすことを含むいくつかの欠点がある。

近年、液状の噴射剤に代わって圧縮気体噴射剤が使用されてきた。使用に際し、エアロゾル弁が開けられると、圧縮気体は製品を容器から押し出す。いくつかの事例では、圧縮気体は、例えば、これに限定するものではないが、圧縮空気や圧縮窒素のような不溶性気体である。その他の事例では、圧縮気体は、例えば、これに限定するものではないが、二酸化炭素のような可溶性気体である。

容器を液状や圧縮空気噴射剤で充填するとき、エアロゾル弁を通して容器を充填することは、しばしば加圧充填として参照されるように普通なことである。ここで、プロセスラインが容器を充填できる速さは選択された充填圧力に依存する。

いくつかの充填作業の間、噴射剤は弁ハウジングを通して、弁軸を過ぎ、浸漬管を通して容器内へ通される。残念なことに、充填圧力があまりに高いと、浸漬管を通して流れる気体の流れが弁ハウジングから浸漬管を取り外すのに十分となり得て、装置を作動不能に引き裂いてしまうことが本開示によって判明した。

他の加圧充填動作において、噴射剤は発明者ＢｒｉｅｃｈｌｅのＵＳ特許第３１５８２９８号に開示されたハウジング上の最頂部の溝が付けられたスロットを通して弁ハウジングを越えて容器内に通される。弁ハウジングを越える充填通路を備えることにより、弁ハウジングから浸漬管を取り外すことなく充填のライン速さは増大し得る。

残念なことに、弁ハウジングを越える可溶性の圧縮気体の充填圧力は、結果として製品中に可溶化するようになる噴射剤の量として不十分となり、使用者が容器から製品を吐出するのを妨げ、装置を動作不能に引き裂いてしまうことが本開示によって判明した。
このように、従来技術のエアロゾル弁やそのハウジングの前述の、そして他の有害な作用の１つ以上を克服し、緩和し、及び／又は軽減するような可溶性の圧縮気体噴射剤を有するエアロゾル弁及び弁ハウジングの使用が必要とされることが本開示によって判明した。

ここでは、エアロゾル弁に使用される弁ハウジングが提供される。弁ハウジングは尾部とそこに規定された少なくとも１つの充填（ｆｉｌｌｉｎｇ）スロットを有する上端部又はクラウンを備える。尾部はそこを通る第１の最小充填領域を定義し、少なくとも１つの充填スロットは第２の最小充填領域を定義する。ハウジングは、第１最小充填領域と第２最小充填領域とが１：０．５ないし１：４の間の比を有する。

ここでは、エアロゾル弁も提供される。エアロゾル弁は、尾部と上端部又はクラウンを備える弁ハウジング、弁ハウジング中の弁ステム、及び尾部上に配置された浸漬管を含む。第１の最小充填領域は弁ステム、尾部、及び浸漬管を通して定義され、第２の最小充填領域は弁ハウジングを超えて定義される。第１最小充填領域と第２最小充填領域との比は１：０．５ないし１：４である。

本開示の上記した及び他の特徴や有利な点については、次に記載した詳細な説明、図面及び特許請求の範囲に記載の技術事項から、当業者によって評価され、理解されるであろう。

本開示に係るエアロゾル弁についての分解斜視図。 本開示に係る弁ハウジングの代表的実施例についての斜視図。 図２に記載の弁ハウジングの側面図。 さまざまな寸法が提供された図２に記載の弁ハウジングについての上面図。 さまざまな寸法が提供された図４を４−４線で切った図２に記載の弁ハウジングについての断面図。 弁ステムを取り除いた図１に記載のエアロゾル弁についての第２の図。 図に記載の弁ハウジングについての第２の上面図。 図１に記載のエアロゾル弁とともに使用するための弁ステムの代表的実施例についての斜視図。 本開示に係る弁ハウジングの他の代表的実施例についての斜視図。 図９に記載の弁ハウジングについての側面図。 さまざまな寸法が提供された図９に記載の弁ハウジングについての上面図。 さまざまな寸法が提供された図１１を１１−１１線で切った図９に記載の弁ハウジングについての断面図。 図９に記載の弁ハウジングについての第２の上面図

図面、特に図１を参照し、本開示に係るエアロゾル弁の代表的実施例が示されており、参照番号１０によって一般に参照される。有利には、エアロゾル弁１０は、可溶性の圧縮気体噴射剤で圧力が満たされるとき充填速度を最大にするよう構成される。

エアロゾル弁１０は、従来知られたように組み立てられた弁ハウジング１２、浸漬管１４、戻りバネ１６、弁ガスケット１８、弁ステム２０、マウンティングキャップ２２、及び吐出ボタン２４を含む。エアロゾル弁１０はマウンティングキャップ２２を容器（図示していない。）の上に従来知られたように固定することによって、容器と組み合わせて使用される。

弁ハウジング１２は、その上に配置された、かかり２８を有する尾部２６を備える。浸漬管１４は、該浸漬管の内径が尾部２６及びかかり２８を超えて摩擦して適合することによって、弁ハウジング１２に固定される。

弁ハウジング１２は、同時に図２ないし６を参照して、さらに詳細に説明される。

弁ハウジング１２は、少なくとも１つの、そこで特徴付けられる充填スロット３２を有する上端部又はクラウン３０を備える。有利には、可溶性の圧縮気体とともに圧力充填の操作をする間、製品への圧縮気体の飽和すなわち溶解性を保証しつつ、浸漬管１４を通り弁ハウジング１２を超える流れのバランスを提供するように、充填スロット３２が構成される。

このように、弁ハウジング１２を備えるエアロゾル弁１０は、可溶性の圧縮気体により、これまで可能であった以上の高い圧力で充填され、このことにより、これまで以上に充填ラインのラインスピードを上げることができる。

特に、弁ハウジング１２は、例えば、底とドームが反転し、又は破裂するといった、容器（図示していない。）が働かなくなる要因となる頭部空間の潜在的に破壊的な高圧を引き起こすことなく、充填スロット３２を介して、製品への圧縮気体の最適な飽和すなわち溶解性を最速で達成するように構成される。換言すれば、弁ハウジング１２は、充填スロット３２を通して容器の頭部空間に注入される圧縮気体の割合で、浸漬管１４を通して液剤に圧縮気体が注入される割合を、充填スロット３２を介してバランスさせるように構成される。

どの特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、弁ハウジング１２は、弁ハウジングと浸漬管１４を通る主流路３６と、充填スロット３２を通してクラウン３０で弁ハウジングを超える副流路３８との間で相対的な気体流のバランスをとるものであると考えられている。主流路３６と副流路３８とのバランスは、これらに限定されるものではないが、各流路のサイズ、各流路の抗力、流体の粘度、及び充填圧力を含むいくつかの異なる変数によって影響を受ける。

製品中の気体の溶解性は、他の要因の中で、製品にさらされる気体の表面領域に依存するものであるとも考えられている。弁ハウジングを超えて充填するとき（すなわち、第２の最小充填領域３８）、気体と製品の間の境界面は、容器中の製品の表面領域に限定される。対照的に、浸漬管を通して充填するとき（すなわち、第１の最小充填領域３６）、浸漬管１４から出る気体は製品中で泡を形成し、より大きな表面の境界面を提供し、このように、製品中で気体のより大きな溶解性を提供する。

驚くべきことに、主流路及び副流路のバランスに必要な流体力学及び溶解性変数の複合セットは、各流路を通る最小領域を比較することにより単純化し得ることが判明した。

図５を参照し、第1の流路３６の最小領域は弁ステム２０、浸漬管１４、尾部２６、及びかかり２８を通る最小寸法によって定義される。反対に、図６を参照し、第２の流路３８の最小領域は各充填スロット３２を通る個々の領域を合計することによって定義される。

この実施例において、第1の最小流路３６は、弁ステム２０、尾部２６及び浸漬管１４の最小領域を見出すことによって定義される。図８に示された実施例において、弁ステム２０は４つの弁ステム吐出口を有しており（２つのみ示されている）、該吐出口の直径は０．０２４インチ（ｉｎ）（０．６１ｍｍ）である。このように、各弁ステム吐出口を通る最小流路はπ＊（０．０２４／２）^２、すなわち、０．０００４５ｉｎ^２（０．２９ｍｍ^２）に等しく、４つの吐出口は、０．００１８１ｉｎ^２（１．１６ｍｍ^２）の第１の最小流路３６を供する。

第２の最小流路３８は、各充填スロット３２を通る個々の領域を合計することによって定義される。充填スロット３２の領域は、図６，７に示されるように、ガスケット１８によって覆われていないスロットの半径方向セグメントによって定義される。このように、各充填スロット３２の最小流路は０．００１２ｉｎ^２（０．７２ｍｍ^２）に等しく、３つの充填スロットは、０．００３６ｉｎ^２（２．１６ｍｍ^２）の第２の最小流路３８を供する。

第１の最小流路３６と第２の最小流路３８とを比較すると、０．００１８１ｉｎ^２（１．１６ｍｍ^２）対０．００３６ｉｎ^２（２．１６ｍｍ^２）であり、弁ハウジング１２を通る流れ領域は、クラウン３０で弁ハウジングを越える流れ領域よりも小さい。換言すれば、弁ハウジング１２についてのこの実施例は、第１の最小流路３６と第２の最小流路３８の比を、１対１．９８９で与える。

弁ハウジング１２は少なくとも１つ、多くとも５つの充填スロット３２を有する。１つより多い充填スロット３２があるとき、第２の流路３８の領域は、これら充填スロット間を均等に又は非均等に分けられる。

図１ないし８に示された弁ハウジング１２についての実施例では、等間隔で等しいサイズの３つの充填スロット３２を備えたものが示されている。もちろん、本開示によって、弁ハウジング１２が、互いに間隔の異なるスロット、互いにサイズの異なるスロット及びこれらの組み合わせたものを備えることも考慮される。

例えば、図９ないし１３を参照すると、互いに等距離でないが互いのサイズは等しい２つの充填スロット３２を有する弁ハウジング１２が示されている。

この実施例において、第1の最小流路３６は、再び弁ステム２０を通る４つの環状の吐出口に等しく、開口の直径は再び０．０２４インチ（０．６１ｍｍ）である。このように、各弁ステム吐出口を通る流路は、π＊（０．０２４／２）^２、すなわち、０．０００４５ｉｎ^２（０．２９ｍｍ^２）に等しく、４つの吐出口は、０．００１８１ｉｎ^２（１．１６ｍｍ^２）の第１の最小流路３６を供する。

第２の最小流路３８は、再び各充填スロット３２を通る個々の領域を合計することによって定義される。このように、各充填スロット３２の最小流路は、再び０．００１２ｉｎ^２（０．７２ｍｍ^２）に等しく、２つの充填スロットは、０．００２４ｉｎ^２（１．４２ｍｍ^２）の第２の最小流路３８を供する。

第１の最小流路３６と第２の最小流路３８とを比較すると、０．００１８１ｉｎ^２（１．１６ｍｍ^２）対０．００２４ｉｎ^２（１．４２ｍｍ^２）であり、弁ハウジング１２を通る流れ領域は、クラウン３０で弁ハウジングを越える流れ領域よりも小さい。換言すれば、弁ハウジング１２についてのこの実施例は、第１の最小流路３６と第２の最小流路３８の比を、１対１．３２６で与える。

このように、充填スロット３２と環状ガスケット１８を有する弁ハウジング１２を備えるエアロゾル弁１０は、特に可溶性気体が装填されたディスペンサーに有用である。ハウジングの内側と外側の流れを按分することによって、より高圧で大きい流速が利用され得る。

上記２つの実施例において、第１の最小流れ領域３６が弁ステム２０の吐出口によって定義され、第２の最小流れ領域３８が充填スロット３２によって定義されたことが認識されるべきである。しかしながら、本開示によって、第１及び第２の最小流れ領域３６，３８は、弁を通って又は弁を越えて流れる流路の任意の部分によって定義されることも考慮される。

例えば、本開示により、第２の最小流れ領域３８は、１つ以上の充填スロット３２によって、弁ハウジング１２の外径とマウンティングキャップ２２の内径の差によって、又は弁ハウジング１２を越える流れの制約となるものによって定義されることも考慮される。

さらに、本開示により、第１の最小流れ領域３６は、弁ステムの1つ以上の注入口、弁ステムの吐出口、尾部２６、浸漬管１４、又は弁ハウジング１２を通る流れの制約になるものによって定義されることも考慮される。

したがって、弁ハウジングを通る流れに対し弁ハウジングを越える流れのバランスを決定する複雑な変数は、驚くべきことに、各流路を通る最小流れ領域を比較することによって簡単化され得ることが本開示によって明らかとなった。この驚異的に簡単化されたシステムを用いて、第１の最小流れ領域３６と第２の最小流れ領域３８との比が１対０．５ないし１対４、好ましくは１対１ないし1対２．５が、他の可溶性圧縮気体と同様、ＣＯ_２の広範囲な溶解割合に効果的であることが決定された。

用語「第１」、「第２」、「第３」、「上部」、「下部」及びそのような用語は、ここでは、種々の要素を修飾するために用いられている。これら修飾語は、特に明言されない限り、修飾された要素に対し、空間的、連続的、又は階層的順序を意味するものではない。

本開示では1つ以上の代表的実施例を参照して記述したが、当業者ならば本開示を超えない範囲で、種々の変更が可能であり、均等な要素は交換し得ることが理解されるであろう。加えて、超えない範囲で、本開示の教示に対し、特別の状況や材料に適合させるために、種々の変更がなされ得る。それゆえ、本開示は、考察された最良の形態として開示された特定の実施例に限定されるものではなく、本開示は、別添の特許請求の範囲に記載の範囲内の全ての実施例を含むものであることが意図される。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ エアロゾル弁に用いる弁ハウジングであって、
該尾部を通る第１の最小充填領域を定義する尾部と、
該弁ハウジングに規定される少なくとも１つの充填スロットを有する上端部又はクラウンと、ここで、該少なくとも１つの充填スロットは第２の最小充填領域を定義するものであり、
前記第１の最小充填領域と前記第２の最小充填領域との比が１対０．５ないし１対４である、弁ハウジング。
［２］ 前記少なくとも１つの充填スロットは複数の充填スロットからなる、［１］に記載の弁ハウジング。
［３］ 前記第２の最小充填領域は、前記複数の充填スロットの各領域の合計からなる、［２］に記載の弁ハウジング。
［４］ 前記複数の充填スロットの前記各領域は互いに等しい、［３］に記載の弁ハウジング。
［５］ 前記複数の充填スロットの前記各領域は互いに等しくない、［３］に記載の弁ハウジング。
［６］ 前記複数の充填スロットは、多くとも５つの充填スロットである、［２］に記載の弁ハウジング。
［７］ 前記複数の充填スロットは互いに等間隔である、［２］に記載の弁ハウジング。
［８］ 前記複数の充填スロットは互いに等間隔でない、［２］に記載の弁ハウジング。
［９］ 前記尾部はそこの外径寸法上に配置されるかかりを備える、［１］に記載の弁ハウジング。
［１０］ 尾部及び上端部又はクラウンを備える弁ハウジングと、
前記弁ハウジング中の弁ステムと、
前記尾部上に配置される浸漬管と、
前記弁ステム、前記尾部及び前記浸漬管を通って定義される第１の最小充填領域と、
前記弁ハウジングを超えて定義される第２の最小充填領域とを備えるエアロゾル弁であって、
前記第１の最小充填領域と前記第２の最小充填領域との比が、１対０．５ないし１対４である、エアロゾル弁。
［１１］ 前記弁ハウジング上にさらに環状ガスケットを備える、［１０］に記載のエアロゾル弁。
［１２］ 前記尾部上に、前記浸漬管と摩擦によりかみ合うかかりをさらに備える、［１０］に記載のエアロゾル弁。
［１３］ 前記上端部又はクラウンに規定される１つ以上の充填スロットをさらに備え、前記第２の最小充填領域は前記１つ以上の充填スロットの各領域の合計からなる、［１０］に記載のエアロゾル弁。
［１４］ 前記１つ以上の充填スロットは複数の充填スロットからなり、該複数の充填スロットの各領域は互いに等しいか、又は互いに等しくない、［１３］に記載のエアロゾル弁。
［１５］ 前記１つ以上の充填スロットは複数の充填スロットからなり、該複数の充填スロットの各領域は互いに等しくない、［１３］に記載のエアロゾル弁。
［１６］ 前記１つ以上の充填スロットは、多くとも５つの充填スロットである、［１３］に記載のエアロゾル弁。
［１７］ 前記１つ以上の充填スロットは複数の充填スロットからなり、該複数の充填スロットは互いに等間隔である、［１３］に記載のエアロゾル弁。
［１８］ 前記１つ以上の充填スロットは複数の充填スロットからなり、該複数の充填スロットは互いに等間隔でない、［１３］に記載のエアロゾル弁。
［１９］ 前記弁ハウジングが配置されるマウンティングキャップをさらに備える、［１０］に記載のエアロゾル弁。
［２０］ 前記弁ステム上に吐出ボタンをさらに備える、［１９］に記載のエアロゾル弁。

Claims (20)

1. エアロゾル弁に用いる弁ハウジングであって、
   頂部と底部を有し、内部容積を取り囲むハウジングと、
   前記ハウジングの前記底部に位置する尾部であって、該尾部を通る第１の最小充填領域を定義する尾部と、
   前記ハウジングの前記頂部に位置するクラウンであって、前記内部容積の中にある内表面と前記内部容積の外側にある外表面を有するクラウンと、
   前記クラウンの前記内表面及び前記外表面を通る径方向のスロットであって、前記クラウンの外表面を通して定義される少なくとも１つの充填スロットに接続する径方向のスロットと、を備え、ここで、該少なくとも１つの充填スロットは第２の最小充填領域を定義するものであり、
   前記第１の最小充填領域と前記第２の最小充填領域との面積比が１対０．５ないし１対４である、弁ハウジング。
2. 前記少なくとも１つの充填スロットは複数の充填スロットからなる、請求項１に記載の弁ハウジング。
3. 前記第２の最小充填領域は、前記複数の充填スロットの各領域の合計からなる、請求項２に記載の弁ハウジング。
4. 前記複数の充填スロットの前記各領域の面積は互いに等しい、請求項３に記載の弁ハウジング。
5. 前記複数の充填スロットの前記各領域の面積は互いに等しくない、請求項３に記載の弁ハウジング。
6. 前記複数の充填スロットは、多くとも５つの充填スロットである、請求項２に記載の弁ハウジング。
7. 前記複数の充填スロットは互いに等間隔である、請求項２に記載の弁ハウジング。
8. 前記複数の充填スロットは互いに等間隔でない、請求項２に記載の弁ハウジング。
9. 前記尾部はそこの外径寸法上に配置されるかかりを備える、請求項１に記載の弁ハウジング。
10. 底端部の尾部及び上端部のクラウンを備える弁ハウジングであって、前記クラウンが内表面、外表面、及び前記クラウンの前記内表面と外表面を通って延びるクラウンスロットを有する弁ハウジングと、
    前記弁ハウジング中の弁ステムと、
    前記尾部上に配置される浸漬管と、
    前記弁ステム、前記尾部及び前記浸漬管を通って定義され、前記弁ハウジングを通る第１の最小充填領域と、
    前記弁ハウジングを通り、前記弁ハウジングを超えて定義される第２の最小充填領域であって、前記クラウンスロットに接続される第２の最小充填領域とを備えるエアロゾル弁であって、
    前記第１の最小充填領域と前記第２の最小充填領域との面積比が、１対０．５ないし１対４である、エアロゾル弁。
11. 前記弁ハウジング上にさらに環状ガスケットを備える、請求項１０に記載のエアロゾル弁。
12. 前記尾部上に、前記浸漬管と摩擦によりかみ合うかかりをさらに備える、請求項１０に記載のエアロゾル弁。
13. 前記クラウンの外表面を通して定義され、前記クラウンスロットに接続される１つ以上の充填スロットをさらに備え、前記第２の最小充填領域は前記１つ以上の充填スロットの各領域の合計からなる、請求項１０に記載のエアロゾル弁。
14. 前記１つ以上の充填スロットは複数の充填スロットからなり、該複数の充填スロットの各領域の面積は互いに等しいか、又は互いに等しくない、請求項１３に記載のエアロゾル弁。
15. 前記１つ以上の充填スロットは複数の充填スロットからなり、該複数の充填スロットの各領域の面積は互いに等しくない、請求項１３に記載のエアロゾル弁。
16. 前記１つ以上の充填スロットは、多くとも５つの充填スロットである、請求項１３に記載のエアロゾル弁。
17. 前記１つ以上の充填スロットは複数の充填スロットからなり、該複数の充填スロットは互いに等間隔である、請求項１３に記載のエアロゾル弁。
18. 前記１つ以上の充填スロットは複数の充填スロットからなり、該複数の充填スロットは互いに等間隔でない、請求項１３に記載のエアロゾル弁。
19. 前記弁ハウジングが配置されるマウンティングキャップをさらに備える、請求項１０に記載のエアロゾル弁。
20. 前記弁ステム上に吐出ボタンをさらに備える、請求項１９に記載のエアロゾル弁。

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