JP6567540B2 - 予圧出口弁を有する液体放出装置 - Google Patents

Description

本発明は、放出技術、特に、さまざまな種類の改良された噴霧器または泡放出器に関し、出力圧ひいては液滴サイズを精密に制御可能であり、ポンプシステムから空気を除去するように噴霧器を効率的にプライミング可能であり、出口弁が最小限のヒステリシスで最適に作用する。

特に、本発明は、ピストン室と、放出する液体を加圧するようにピストン室内で移動可能なピストンと、液体を放出する処理能力が規定されたノズルと、ピストン室とノズルとの間に配置され、最小開放圧が規定された出口弁と、装置のプライミングを行うプライミング弁とを備えた液体放出装置に関する。このような液体放出装置は、出願人の先の出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１３／０６８８２５に開示されており、これは後に、ＷＯ２０１４／０７４６５４（Ａ１）として公開されている。

噴霧ボトル等の液体放出装置が周知である。一部では、予圧を加えることにより、トリガが引かれた場合の強力な噴霧を確保するとともに漏れを防止している。噴霧器および泡発生器は、容易に製造および充填可能であり、たとえば、あらゆる種類の洗浄剤の放出に用いられることが多い。しかし、多くの状況においては、放出液を押し出すのに、放出装置を持続的に動作させる必要がないのが好ましい。それよりも、ユーザがトリガの引き込みあるいは他の方法で噴霧器ヘッドを作動した後、噴霧または泡が実質的に継続可能である方が、はるかに便利である。たとえば、噴霧器ヘッドの作動により、毎分一定の妥当な回数だけ継続的な噴霧が得られるのであれば、多くのユーザがこれを最適と捉えるであろう。

継続的な噴霧を与える一組の放出装置は、クッキングスプレー（たとえば、Ｐａｍ（登録商標））、虫よけスプレー（たとえば、Ｒａｉｄ（登録商標））、潤滑剤（たとえば、ＷＤ−４０（登録商標））、およびその他多くの用途に用いられているようなエアロゾル放出器である。エアロゾルは、ユーザが（たとえば、ボタンを押して）装置を作動させた場合に加圧内容物が外に出られるように、液体等の放出物に圧力を加える。しかし、エアロゾルは、エアロゾル噴射剤を用いる必要があること、さらに、加圧する必要があることから、大きな環境災害をもたらすとともに、パッケージング上の欠点がある。このため、圧力に耐え得る十分強いパッケージングによって、このような装置を加圧下で充填するとともに、缶または容器の寿命にわたって噴射剤が均一な圧力を確実に維持するような対策を講じる必要がある。このような条件には、環境に優しくない材料および成分の使用が必要となることが多い。

加えて、従来のエアロゾルは、ユーザが指をボタンに置いていなければ、噴霧を継続しない。一般的には、人々は利き手の人差し指でエアロゾル缶を押すため、噴霧または噴霧対象の表面／物体に対しては、利き手で何もできなくなり、洗浄等が困難となる。このため、ユーザは、たとえば洗浄剤を表面に噴霧した後、噴霧を停止してから、拭き取ったり擦ったり等を行わざるを得ない。

近年、床洗浄剤が現れ、モップに置き換わっている。多くは、ユーザが床または表面に沿って装置を押しつつ、１つまたは複数のノズルから洗浄液または床保護製品を噴霧しようとする。これら装置の一部では、電源コードまたはバッテリによって動作する電動ポンプを利用している。しかし、このような装置は、堅牢ではなく、長持ちしないことが多い。すなわち、たとえばバッテリ式の床洗浄機の場合は、大きな電流引き込みがあれば、大きなバッテリおよび頻繁な交換が必要になり、いずれも環境に悪く、面倒で費用が掛かる。

最後に、従来の予圧噴霧器は、最小出力圧を制御するものの、最大出力圧については制御を一切行わない。従来の噴霧器は、低圧で放出を開始する。トリガストロークにおいては、圧力がピーク圧まで上昇する。液体は、オリフィスを通って押し出されるが、その一部だけがノズルを通過可能であるため、噴霧器内で圧力が高まることになる。ストロークの終端に向けては、液圧がゼロまで落ちる。このように、ストロークの始めと終わりの低圧によって、従来の噴霧器の圧力−時間曲線の左右両側では、より大きく不均一な液滴が形成される。

予圧噴霧器は、液圧が所定の圧力である場合に噴霧を開始する。この所定の圧力は、出口弁の「クラッキング圧」として知られている。上述の通り、トリガストロークにおいては、圧力がピーク圧まで上昇する。圧力が所定の圧力（出口弁の閉鎖圧）まで落ちると、放出は即座に停止となる。予圧噴霧器における放出ストロークの始めと終わりの液滴サイズは、圧力が高いことから、より小さくなる。さらに小さな液滴が形成されるピーク圧についても、従来の噴霧器より高い。これは、より短時間で同じ量の液体が放出されるためである。したがって、圧力はさらに高まる。これにより、従来の噴霧器に対しては、圧力−時間曲線全体での圧力差が依然として存在し、ひいてはより大きくなる。これは、より高い圧力範囲へとシフトしているに過ぎない。このため、標準的な予圧噴霧器の問題としては、たとえば（１）液滴サイズがより広く分散し、（２）液滴サイズが小さ過ぎることが挙げられる。

加えて、ユーザがトリガリングを停止したら噴霧が直ちに停止となることが求められる「直接作用」型噴霧器においては、予圧出口弁が２元作用を行うのが望ましい。すなわち、実用上即座に閉鎖となるのが望ましい。これを実現には、出口弁の開放圧と閉鎖圧との圧力差が最適に小さくなる。しかし、従来はそうではない。

液滴の出口圧を制御するとともに、トリガストローク間の継続的な噴霧を可能とする（これにより、エアロゾル噴霧器の動作機能を模倣する）ため、予圧弁と組み合わせてバッファを使用するようにしてもよい。これによって、先述のＷＯ２０１４／０７４６５４（Ａ１）に詳しく記載されている通り、出口圧の領域が正確になり、圧力−時間曲線の上部がダウンストローク間の時間間隔へと移動する。しかし、このような組み合わせを実施した場合、最小出力圧を設定する予圧弁は、大きな開放圧が必要となる可能性がある。これにより、プライミングが問題となる。ポンプの空気を出口弁から抜くには、これを十分に圧縮して、出口弁の開放圧に達する必要があるためである。内部直列バッファ周りの液路を与えるチャネルならびに他のチャネル等、圧縮不可能ないくつかの内部チャネルが存在する場合は、予圧弁を開いて通常の噴霧出口チャネルから閉じ込められた空気を放出する必要のないプライミングシステムが望ましい。

本発明の一態様によれば、上述の種類の液体放出装置であって、プライミング弁が、機械的に動作可能であるとともに、ピストン上またはピストン中に配置された、液体放出装置が提供される。プライミング弁の機械的動作により、ポンプの空気を出口弁のクラッキング圧まで加圧できなくても、ポンプの効率的なプライミングが可能となる一方、ピストン上またはピストン中へのプライミング弁の配置により、ピストン室からの空気の容易な排出が可能となる。

一実施形態において、この液体放出装置は、可動ピストンがそのストロークの終端近くまたは終端にある場合に、プライミング弁を閉鎖位置から開放位置に移動させるように構成された動作部材をピストン室にさらに備える。このように、空気が十分に加圧されている場合は、ストロークの終端のみでプライミング弁が開放される。

この動作は、動作部材がピストン室の端壁から突出している場合、構造上単純に実現可能である。

ピストン室からの空気の迅速かつ効果的な排出を可能とするため、この液体放出装置は、複数の動作部材を備えていてもよい。

構造上単純なプライミング弁の一実施形態には、ピストンのオリフィスを閉鎖する封止部と、封止部に接続され、動作部材と協働するように構成された作動部とを含む。ピストンのオリフィスを通して空気を放出することにより、比較的短い流路が得られる。

封止部は、動作部材が作動部と係合した場合に、作動部と一体的に変形可能であってもよい。変形可能なプライミング弁は、ヒンジ状あるいは可動の弁よりも製造が容易であるとともに動作がより単純である。

実質的にすべての空気がプライミング時に装置から除去可能となるように、ピストン室の端壁および／またはピストンは、プライミング弁に至る空気流路を備えていてもよい。

本発明の液体放出装置の一実施形態において、プライミング弁は、ピストン室の圧力が所定値を超えた場合に、開放位置側に付勢されるように構成されていてもよい。このように、プライミング弁は、ピストン室内の圧力が非常に高い値に達した場合に開放となる過圧逃し弁としても機能するようになっていてもよい。

これは、封止部がピストン室の端壁から離れて配向している場合、比較的単純に実現可能である。

本発明に係る液体放出装置の別の実施形態において、プライミング弁は、ピストン室の圧力によって、閉鎖位置側に付勢されるように構成されている。このように、装置の通常動作時のプライミング弁からの液漏れが防止されるようになっていてもよい。

このような漏れ防止は、封止部をピストン室の端壁に向かって配向させることにより、実現されるようになっていてもよい。

一様な圧力分布ひいては均一な排出パターンを得るため、ピストン室は、円筒状であってもよく、ピストンは、円形の周囲を有していてもよく、プライミング弁は、環状であってもよく、プライミング弁の封止部は、その外周縁部によって形成されていてもよい。

このような液体放出装置において、作動部は、封止部と同心かつ封止部よりも小さな直径の環状リムを備えていてもよい。

この構成において、プライミング弁が過圧弁としても使用される場合、封止部および作動部は、実質的に平行な配向であってもよい。

あるいは、装置の通常動作時に加圧液の漏れを防止するようにプライミング弁が構成されている場合、封止部および作動部は、実質的に反対の配向であってもよい。

プライミング時のピストン室からの空気の迅速かつ容易な排出を可能とするため、この液体放出装置は、ピストン室の側壁に戻り開口をさらに備えていてもよく、一方、ピストンは、ピストンとピストン室端壁との間のピストン室の部分を封止する第１の円周シールと、第１の円周シールから離隔した第２の円周シールとを備え、ピストンがそのストロークの終端または終端近くにある場合に、戻り開口が、第１の円周シールと第２の円周シールとの間に位置付けられるようになっていてもよい。このように、第１のシールと第２のシールとの間の空間は、装置から除去する空気の収集および排出を行うように機能していてもよい。

容器がＦｌａｉｒ（登録商標）型の容器ではなく、従来の容器である場合、この液体放出装置は、ピストン室の側壁に通気開口をさらに備えていてもよく、ピストンがそのストロークの終端または終端近くにある場合に、第１の円周シールおよび第２の円周シールが、通気開口とピストン室端壁との間に位置付けられるようになっていてもよい。このように、容器の通気によって、（部分的な）真空の生成を防止するようにしてもよく、シールが通気開口を通過した場合に、ストロークの終端で通気開口が開放されるようになっていてもよい。

本発明の別の態様によれば、出口弁がその開放圧とその閉鎖圧との差を最小にするように構成可能な液体放出装置が提供されるようになっていてもよい。このようにして、ヒステリシスが最小限に抑えられる。

この目的のため、出口弁は、ドームを備えていてもよく、ドームは、半径方向に変化する剛性を有していてもよい。

この液体放出装置の一実施形態において、ドーム弁は、その中心および外側の高剛性部を囲む内側可撓部を有していてもよい。この特定の剛性分布は、有利な弁特性を与えるものと考えられる。

この剛性分布は、ドーム弁が内側可撓部で最も薄く、半径Ｒ_１を有し、半径がＲ_１より大きくなると厚くなる場合、単純な手段で実現可能である。

この液体放出装置は、エアロゾル放出器の特性を模倣できるように、ピストン室と出口弁との間に配置されたバッファをさらに備えていてもよい。

放出する液体用の容器であり、入口弁を介してピストン室と流体連通した、容器をさらに備えている場合には、完全ですぐに使える液体放出装置が得られる。本実施形態においては、容器に搭載可能な放出ヘッドに、上記さまざまな機能的要素が配置されていてもよいし、一体化されていてもよい。一変形においては、これら機能的要素のうちの１つまたは複数が容器に配置されていてもよいし、一体化されていてもよく、これにより、本出願人の放出ヘッドが競合他者の容器に組み込まれないようにする、いわゆる「ロックアウト」機構を提供する。

本発明は、添付の図面を参照して、いくつかの例示的な実施形態により説明するが、類似の要素は、「１００」ずつ大きくなる参照番号によって識別される。

さまざまな種類の噴霧器の放出特性であり、時間の関数として圧力を示した図である。 好ましい圧力範囲を含む放出器特性の同様の曲線を示した図である。 本発明の一実施形態に係る液体放出装置を表した液圧系統図である。 タンクまたは容器のない図３の液体放出装置の物理的な一実施形態の斜視図である。 図４の矢印Ｖ−Ｖの方向の長手断面図である。 図５の装置の下部および放出する液体を含む容器の長手断面図であり、装置がプライミング前の初期状態の図である。 図５に対応するが、装置がポンプストロークの終端にあり、そのトリガアクチュエータが押し下げられ、ピストンが最下位置にある状態を示す長手断面図である。 図６に対応するが、ピストンがプライミング時の最下位置にあり、空気の一部が出ずに残っている状態を示す図である。 図４〜図８の液体放出装置に用いられるようなプライミング弁の斜視図である。 プライミング時のプライミング弁の変形を示した拡大詳細図である。 ピストン室の底部および入口弁の拡大詳細断面斜視図である。 別の実施形態のプライミング弁を持つピストンおよび別の動作部材を有するピストン室の詳細断面図である。 図６および図８に対応し、放出時に通気が必要な従来の単壁容器と組み合わせた装置を示した詳細断面図である。 図１５の線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿う液体放出装置の代替えの実施形態の放出ヘッドを示した長手断面図である。 図１４の線ＸＶ−ＸＶに沿う代替えの実施形態の長手断面図である。 図１５の円ＸＶＩで示した部分の詳細図であり、ピストンがプライミングに先立って上昇位置にある状態の図である。 図１６に対応するが、ピストンがプライミング時の最下位置にある状態の図である。 図１７に対応し、容器の通気方法を示した図である。 図５および図７に示すような放出装置の頂部の詳細図であり、出口弁が閉じた状態の図である。 図１９に対応するが、出口弁が開いており、液体が放出される状態を示す図である。 閉鎖位置にある図１９の出口弁の代替えの実施形態の詳細図である。 図２１に対応するが、弁が開放位置にある状態を示す図である。 図２１に対応するが、出口弁のさらに別の実施形態を示した図である。 図２２に対応するが、出口弁のさらに別の実施形態を示した図である。

本発明の例示的な実施形態においては、種々新規な噴霧器および関連する放出装置を提示する。図示の噴霧器ヘッドは一般的に、標準的なボトルまたはタンクおよび本出願人が開発して提供する「バッグ内バッグ（ｂａｇ ｗｉｔｈｉｎ ａ ｂａｇ）」または「容器内容器（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ ｗｉｔｈｉｎ ａ ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）」Ｆｌａｉｒ（登録商標）技術と協働可能である。これにより、内側容器が製品周りに縮む「バッグ内バッグ」Ｆｌａｉｒ（登録商標）技術は、内側容器中の上部空間または気泡を取り除く。Ｆｌａｉｒ（登録商標）技術では、内側バッグに加わる圧力が加圧媒体に由来し、前記内側および外側容器間で通気される大気圧であることが多いため、液体容器の通気が不要である。当然のことながら、Ｆｌａｉｒ（登録商標）システムの内側バッグから製品が放出され、放出時の製品の残留体積までバッグが縮んだ場合はいつでも、外側容器と内側容器との間の間隙において、圧力を等しくする必要がある。これは、大気圧であれそれ以上であれ、たとえば空気等の置換媒体を用いて実行可能である。これは、たとえばＦｌａｉｒ（登録商標）容器の底部または外側容器のその他任意の便利な位置に通気口を設けることにより、内側容器と外側容器との間のどこかで間隙を周囲空気に通気させることによって、容易に実行可能である。いくつかの例示的な実施形態において、このような通気口は、噴霧器ヘッド自体まで移動されるようになっていてもよい。

さまざまな種類の噴霧器の出力圧と流出時間との間には、密接な関係が存在する。従来の噴霧器においては、出力圧が分布しており、本質的にはガウス曲線（図１Ａ）であって、圧力が大きくなるほど液滴サイズは小さくなっている。このため、従来の噴霧器の圧力曲線においては、不規則な点付きの領域で示すように、液滴サイズが分布している。従来の噴霧器は、閉鎖弁を有していない。ピストンが作動されると、噴霧器は即座に放出を開始する。このため、ユーザがポンプをゆっくり作動させると、液滴または滴が大きくなり、液圧は低くなる。一方、ピストンを高速で作動させることにより、圧力がより急速にピーク圧に向かって上昇するため、大きな液滴の量を減らすことができる。このため、従来の噴霧器においては、噴霧器を操作するユーザまたはその挙動に性能が大きく依存する。

予圧噴霧器は、縞模様の領域で示すように、圧力および液滴サイズの分布が異なる別の出力曲線を有する（図１Ｂ）。とりわけ、予圧噴霧器からの出力である圧力の範囲が大きくなっている。予圧噴霧器は、通常閉鎖弁を有する。したがって、出口弁は、所定の圧力でのみ開放となる。ポンプの入口弁と出口弁との間の変位量は、圧縮ストロークにおいてゼロになるはずである。そうでなければ、ポンプはプライミングを行えない。ユーザによってピストンが作動された場合、噴霧器は、液圧が出口弁のクラッキング圧を上回る場合にのみ放出を開始する。したがって、ポンプが高圧で放出を開始することから、ポンプをゆっくり作動させても滴は生成されない。予圧噴霧器において、ユーザの操作挙動に対する性能の依存度は、従来の噴霧器の場合よりも低い。

さらに、バッファを有する予圧噴霧器の圧力−時間曲線は、標準的な予圧噴霧器と異なる。バッファ方式の予圧噴霧器は、非バッファ方式の予圧噴霧器の場合と同様に、通常閉鎖弁を有する。したがって、出口弁は、所定の圧力でのみ開放となる。しかし、バッファも存在する。バッファは、液体のオーバーフローを溜めることにより、予圧弁を備えるがバッファを持たないシステムに見られるようなピーク圧を防止する。バッファ方式の予圧噴霧器の出力性能は、その同期された構成要素によって決まる。バッファリングによって圧力が等しくなっていることから、ユーザによる高速または低速のトリガリングは、出力にほとんど影響しない。このため、バッファ方式の予圧噴霧器の性能は、ユーザの操作挙動に対して最小限にしか依存していない。オーバーフローのバッファリングによってピーク圧が最高レベルに達しており、予圧噴霧器の圧力曲線の頂部の圧力が最大値で断ち切られていることから、出力圧の範囲は、はるかに狭くなっている（図１Ｃ）。これにより、オーバーフローのバッファリングによって、規則的な点で示すように、圧力範囲／液滴サイズの拡散が抑えられている。また、バッファ方式の予圧噴霧器の場合、出力圧は、予圧弁の圧力である最小圧と最大圧との間の狭い範囲となっており、これは、連続するストロークまたは（後述の）直接停止の実施形態の場合の単一ストロークにおいてバッファが生じる圧力の関数である。

図２は、バッファ方式の予圧噴霧器の要素間の相関をさらに詳しく示している。より大きな液滴サイズの原因となる出口の開放圧およびより小さな液滴サイズの原因となる最大放出圧は、圧力範囲／液滴サイズの拡散の限界の設定に利用可能な管理対象である。図２の右側は、仕様、ユーザ、または顧客により与え得る所望の圧力レベル／液滴サイズを示している。所望の圧力レベル／液滴サイズを所与として、所望の圧力サイズを中心にｐ−Δｐからｐ＋Δｐまでの広範な圧力または液滴サイズを出力するバッファ方式の予圧噴霧器を作成可能である。ｐ−Δｐは、出口弁の開放圧またはクラッキング圧ｐ_{ｃｒａｃｋ}であり、ｐ＋Δｐは、特定のストローク速度における最大放出圧ｐ_ｍａｘである。

図３は、本発明の例示的な一実施形態に係る液体放出装置１の模式的な液圧系統図である。この模式図においては、図の最下部を始点として、放出する液体Ｌが充填されたタンクまたは容器３が見られる。これは、上述のように、Ｆｌａｉｒ（登録商標）型のボトル内バッグ（ｂａｇ−ｉｎ−ａ−ｂｏｔｔｌｅ）またはボトル内容器（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ−ｉｎ−ａ−ｂｏｔｔｌｅ）タンクが可能である。また、一方向弁であり、ピストン室４のピストン５の移動によって加圧状態が形成された場合に容器３からピストン室４への液体Ｌの進入を可能とする入口弁１６が存在する。液体Ｌは、入口弁１６を介してピストン室４に入り、上方に押し上げられ、一方向弁３１を介してバッファ室に入る。液体Ｌは、バッファ１９を通って流れ、十分な圧力が生じている場合は、出口弁７を押し開けることで、出口チャネル４９をノズル６まで通過可能である。また、入口弁１６の左側には、以下に詳述するプライミング弁４０を示していることに留意するものとする。

図４および図５は、本発明の例示的な一実施形態に係る例示的な噴霧器エンジンおよびそのさまざまな補完部品を示している。なお、用語「噴霧器エンジン」および「放出ヘッド」は、本明細書の全体で区別なく使用することにより、液体の容器からの放出を可能とする機能的要素の組み合わせを規定可能であることに留意するものとする。

図３の液圧系統図の物理的な一実施形態である図４および図５に示すような液体放出装置１は、放出ヘッド２と、放出する液体Ｌが充填された容器３とを備える。上述の通り、容器としては、Ｆｌａｉｒ（登録商標）型の容器（図６、図８）または従来の単壁容器（図１３）が可能である。放出ヘッド３は、ピストン室４と、放出する液体Ｌを加圧するようにピストン室４内で往復移動可能なピストン５、液体Ｌを放出する処理能力が規定されたノズル６とを具備する。ピストン室４とノズル６との間には、最小開放圧ｐ_{ｃｒａｃｋ}が規定された出力弁７が配置されている。ピストン室４は、容器３に一部が延入したハウジング８の管状下端に形成されている。ハウジング８は、たとえばスナップ接続またはネジ接続によって放出ヘッド２を容器３のネック１０に接続する環状のカラー９をさらに具備する。ハウジング８の最下端には、容器３の底部に近い点からピストン室４に液体Ｌを送るように機能し得る浸漬管（図示せず）を受容する管状突起１１が存在する。管状突起１１は、ピストン室４の底壁１３に形成された入口開口１２に接続されている。この底壁１３は、弁座を規定するインサート１５および入口弁１６が収容された中心凹部１４を囲む上方に湾曲した輪郭を有する。

本明細書において使用される場合、用語「上（ｕｐ）」、「上側（ｕｐｐｅｒ）、最上（ｕｐｐｅｒｍｏｓｔ）」、および「頂部（ｔｏｐ）」、ならびに「下（ｄｏｗｎ）」、「下側（ｌｏｗｅｒ）、最下（ｌｏｗｅｒｍｏｓｔ）」、および「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」は、液体放出装置１の図示の配向を指しており、放出ヘッド２が容器３の頂部に搭載された状態を示し、ノズルは、放出ヘッド２における容器３の反対端に配置されていることに留意されたい。

カラー９から上方に延びたものとして、ハウジング８は、放出ヘッド２の可動部品を支持および案内する骨格として機能する支持フレーム１７を備える。これらの可動部品は、ピストン５を搬送する摺動子１８を下端に、出力弁７およびノズル６を上端に含む。図示の実施形態において、摺動子１８は、中空であり、以下に論じるバッファ１９を収容している。放出ヘッド２の可動部品は、アクチュエータ２０をさらに含み、図示の実施形態においては、支持フレーム１７によって旋回（枢動）可能に支持されたトリガである。

本実施形態において、トリガ２０は、摺動子１８の反対側に延びた２つの側壁２１であって、摺動子１８上の枢軸（ここには図示せず）と協働する輪郭部を含むとともに付勢部材２３を持つ延伸部２２をそれぞれ有する側壁２１を具備する。本実施形態において、各付勢部材２３は、湾曲した屈曲バネの形態を有し、一端２４が延伸部２２に取り付けられる一方、反対の自由端２５は、バネ２３を屈曲させるとともに予備負荷を加えるように、ハウジング８から突出したストッパ２６により抑制されている。トリガアクチュエータ２０の側壁２１間には、ノズル６または出口弁アセンブリ４７からの干渉なくトリガアクチュエータ２０の自由な旋回（枢動）を可能にする開口２７が形成されている。

上述の通り、摺動子１８は、中空であり、その底部に入口開口２８を有するとともに、頂部に出口開口２９を有する。入口開口２８は、一方向弁または逆止弁３１によって閉鎖されるピストン５の中心開口３０と連通している。出口開口２９は、出口弁７によって閉鎖される。図示の実施形態において、バッファ１９は、気体が充填された柔軟なバッグであり、その内部圧は、出口弁７のクラッキング圧よりも高い。液体は、摺動子１８の内側表面に形成された溝（ここには図示せず）を通って、入口２８から出口２９まで流れ得る。たとえばトリガの繰り返し作動によって、ノズル６が放出できるよりもピストン室４からの液体供給が大きくなり、放出装置１の液圧が上昇してクラッキング圧よりも実質的に高くなった場合はいつでも、バッファ１９の圧縮により、バッグと摺動子１８の壁との間に空間を設けて、過剰な液体を収容することになる。

ピストン室４を規定するハウジング８の最下部３２は、摺動子１８を受容するハウジング８の中心部３３の直径よりも小さな直径を有する。最下部３２および中心部３３は、テーパ部３４によって接続されている。ピストン５も同様の構成であり、最下部３５が摺動子１８から突出するとともに比較的小さな直径を有し、テーパ遷移部３６および最上部３７が摺動子１８を囲み、ハウジング８の中心部３３の直径と摺動子１８の外径との間の直径を有する。ピストン５には、外方に広がる上側および下側縁部３８、３９が設けられている。これら外方に広がる縁部３８、３９は、ハウジング８の対応する部品の内壁に沿って封止状に摺動可能であり、ピストン５の上側および下側シールを形成している。

本発明の重要な一態様によれば、液体放出装置１は、出口弁７から独立したプライミング弁４０を具備する。プライミング弁４０は、ピストン上に配置されており、本実施形態では、ピストン室４の底壁１３に対向するピストン５の側面上に配置されている。プライミング弁４０は、機械的に動作可能である。すなわち、その動作は、装置１中に存在する空気の圧力と無関係である。図示の実施形態において、プライミング弁４０は、ピストン室４に配置された動作部材４１によって動作可能である。動作部材４１は、ピストン室４の底壁１３上に配置された突起であってもよい。本実施形態において、プライミング弁４０は通常、閉鎖位置に付勢されるため、プライミング弁４０の閉鎖に動作部材４１からの作用は不要である。プライミング弁４０は、動作部材４１が係合した場合に開放となり、係合が終わったら直ちに自動で閉鎖となる。

図示の実施形態において、プライミング弁４０は、弾性的に変形可能であり、動作部材４１により変形された場合に開放となる。プライミング弁４０は、ピストン５の底部の環状溝４３にぴったり嵌入する中心部４２を有する環状部材によって形成されている。プライミング弁４０は、比較的柔軟であり、ピストン５の外周壁４８の内側表面４５に対する封止となる外周縁部４４を有する。この柔軟な封止部４４は、動作部材４１がプライミング弁４０と係合する場合、弾性的に変形可能である。封止部４４は、その弾力性により、動作部材４１との係合が終わったら直ちに、その元の位置に復帰する。動作部材４１は、漏れに至る可能性がある封止部４４の損傷を回避するため、この封止部４４と直接係合しないことに留意されたい。その代りに、動作部材４１は、プライミング弁４０の作動部４６と係合する（図１０）。この作動部４６は、外側の封止縁部４４から半径方向内方に配置された環状リムによって形成されている。

一実施形態において（図６〜図１０）、作動部４６および封止部４４は、実質的に反対の配向である。端壁１３から上方に突出した動作部材４１との滑らかな係合のため、作動部４６が上方に傾いているのに対して、封止部４４は、ピストン５の外方に広がる下側縁部３９とほぼ平行に、下方に傾いている。このように、封止部４４は常に、ピストン室５の圧力によって、閉鎖位置に付勢されている。この構成により、如何なる状況下においても、空気および液体の両者の漏れが防止される。

あるいは、封止部４４および作動部４６は、実質的に互いに平行あるいは一直線上にあってもよい（図１２）。ここで再び、作動部４６は上方に傾いており、封止部４４も同じである。このように、封止部４４は、ピストン室４の圧力が所定レベルを超えた場合に、ピストン５の内壁４５から離されるようになっていてもよい。これにより、プライミング弁４０は、過圧逃し弁としても機能する。封止部４４の柔軟性は明らかに、液体放出装置１の通常動作時にプライミング弁４０が閉鎖状態を維持して、装置１の動作に影響するプライミング弁４０からの液漏れを防止するように選択されるべきである。ピストン室４内で潜在的に危機的な圧力に達した場合のみ、プライミング弁４０の封止部４４が降伏して、液体の退出を可能にするものとする。本実施形態においては、入口開口１２の両側に配置された２つの動作部材４１が存在する。さらに、これらの動作部材は、他の実施形態の単一の動作部材４１とわずかに異なる幾何学的形状を有する。

プライミング弁４０は、ピストン５に形成されたオリフィス５０を閉鎖する。このオリフィス５０は、ピストン５の外周側壁４８上に開いて、ピストン室と、ピストン５と上側および下側シール３８、３９によって境界を定められたハウジング８との間の空間５１との間の空気の流路を形成する。ハウジング８には、開口５２が形成され、容器３の液体Ｌの上方の上部空間５３と直接連通している。

ピストン５がそのストロークの終端または終端近くにある場合、すべての残留空気がピストンのオリフィス５０に到達可能となるように、ピストン室４の底壁１３および／または弁座を規定するインサート１５には、溝または凹部５４、５５が形成されていてもよい（図１１）。これらの溝５４、５５を介して、動作部材４１に向かって空気が流れ、そこからプライミング弁４０の変形した封止部４４に沿って、ピストン５のオリフィス５０まで流れ得る。

プライミング弁の代替えの実施形態において、ピストン５のオリフィス５０は、プライミング弁４０の中心部４２およびピストン壁４８の内側表面４５により画定された環状空間５６に接続されている。この環状空間５６は、比較的大きな容積を有し、ピストン室４の圧力が所定の値を超え、プライミング弁４０が過圧逃し弁として機能する必要がある場合に、ピストン室４から比較的急速に流体を抜くことができる。さらに、ピストン室４の両側に２つの動作部材４１が存在する本実施形態においては、空気をピストン室４の底部全体に導く必要がないため、本実施形態は他の実施形態の特徴である溝５４、５５がインサート１５および底部１３に存在しないことに留意するものとする。

プライミング弁４０の作用を理解するため、図５および図６を参照するが、ここでは、ピストン室のアップストロークがまず、空気で充填されている。これは、たとえば製造時にピストン室４に入った空気も可能である。

装置１を動作させて液体を放出できるようにするには、この空気をまず除去する必要がある。このため、図７および図８を参照して、最初のダウンストロークではトリガ２０が引かれ、ピストン５が下方に移動してピストン室４の空気Ａを圧縮する。ここで、従来の噴霧器においては、予圧弁を利用するものであっても、出口弁のクラッキング圧は一般的に比較的低いことに留意するものとする。したがって、このような従来の噴霧器においては、空気のみで噴霧器エンジンの内側に圧力を生じることにより、噴霧器のプライミングが比較的容易である。この空気は、それほど高くない出口弁のクラッキング圧に打ち勝つように十分加圧された場合、ノズルを通って噴霧器から退出可能である。

これら従来の噴霧器は、予圧弁または出口弁において、クラッキング圧が約１．５ｂａｒ以下であるため、圧縮空気による弁の開放は、一般的に問題ではない。しかし、先述のＷＯ２０１４／０７４６５４（Ａ１）に記載の通り、液滴または泡粒子がバッファ方式の予圧噴霧器から退出する出力圧の範囲を細かく精密に制御するには、たとえば２．５〜４あるいは５ｂａｒ以上等、はるかに高い開放圧を有するドーム弁すなわち出口弁を使用するのが有利である。このような高い開放圧では、特に、単純に圧縮不可能な多くの内部チャネルおよび空間が存在する状況において、すべての空気を抜いて噴霧器のプライミングを行うのが困難である。この問題は、バッファの有無に関わらず生じるものであり、純粋に、予圧出口弁の高いクラッキング圧に起因することに留意すべきである。

当然のことながら、ピストン５を下方に押圧することにより、ピストン室の容積を圧縮することができる。しかし、バッファ方式または非バッファ方式の予圧噴霧器に存在し得るその他さまざまな内部チャネルおよび管を圧縮することは不可能である。このため、可能な限り多くの空気が噴霧器から確実に抜かれ得るように、別個のプライミング弁システムを有するのが望ましいまたは最適である。これを次に説明する。

図７を参照して、図示のように、トリガ２０が引かれてピストン５が下方に移動すると、ピストン室４の底部１３に空気が圧縮される。ピストン５が完全に下まで達すると、ピストン５の底部に設けられたプライミング弁４０の作動部４６は、ピストン室４の底部１３から突出した動作部材４１と係合する。これにより、図８および図１０に拡大して詳しく示すように、プライミング弁４０の底部において、動作部材４１によりハウジング８から環状リム４６の内側に押し付けがなされる。この作動部４６の押し付けまたは変位により、プライミング弁４０の封止部４４を形成する外側縁部領域が内方に移動するため、空気がその周りで、ピストン５のオリフィス５０から退出可能となる。そして、この空気は、ピストン５を囲むとともに上側および下側シール３８、３８によって境界を定められた空間を通って流れ、最終的にハウジング８の開口５２を通って流出し、容器３の液体Ｌの上方の上部空間５３に戻る。

図１２に示す代替えの実施形態において、プライミング弁４０を持つピストン５が完全に下まで押されて動作部材４１と係合した場合は、これにより、作動部４６および（さらに外方の）封止部４４の両者を形成するプライミング弁４０の外側縁部が（その中心点に向かって）内方へわずかに変位する。このように、空気は、封止部４４の周りでピストン５の環状空間５６へと退出可能である。そこから、退出した空気は、オリフィス５０、ピストン５を囲む空間５１、およびハウジング８の開口５２を通って流れるようになっていてもよい。このように、空気は、タンク３に再び進入して、タンクの上部空間５３の一部を形成するようになっていてもよい。

上述の通り、容器３がＦｌａｉｒ（登録商標）型の容器である場合は、液体放出時の容器３の内部の通気が不要である。しかし、本発明の放出ヘッドすなわち噴霧器エンジン２は、従来の単壁容器と組み合わせて使用することもできる。この場合、液体Ｌが容器３から放出された場合はいつでも、同様の体積の空気を容器に導入して、圧力のかかった状態の形成を防止する必要がある。このため、ハウジング８には、通気開口６６が形成されていてもよい（図１３）。この通気開口６６は、プライミング機能のため、ハウジングにおいて戻り開口５２よりも高く配置されるべきである。その理由は通気開口６６は、ピストン５がピストン室４の最下位置においてそのストロークの終端にある場合、露出の必要があるためである。ピストン５の上方移動または入口ストロークにおいて、ピストン５の上側シール３８が通気開口６６を通過すると、通気開口６６は、上側および下側シール３８、３９によって囲まれるため、環境大気から隔離される。ピストン５の下方または加圧ストロークにおいて、通気開口６６は、上側シール３８が通過すると直ちに再露出するため、空気が容器３に引き込まれ、引き抜かれた液体の補償が可能である。

上述の通り、出口弁７は、予圧弁である。図示の実施形態において、予圧出口弁７は、ドーム弁である。このドーム弁７は、実際のドーム５８を囲むスリーブ５７を備える。スリーブ５７は、ハウジング８の頂部の穴５９に収容されている。ドーム弁７は、当該弁７と実質的に同じ構成の支持部材６０によって支持されており、ドーム５８が復帰不可能な「逆」状態に強制されないように機能する。弁７のドーム５８と支持部材６０の類似ドーム状部６２との間には、小さな空間６１が保たれている。この空間６１に空気が閉じ込められてドーム５８の移動に影響を及ぼすことがないように、通気開口６３が設けられている。支持部材６０には、カバー６４がスナップ留めされており、装置１の内部と環境大気との接触を防止する。ドーム５８は、摺動子１８の頂部で出口開口２９を囲む環状の弁座６５に対する封止を行う。出口弁７、支持部材６０、およびキャップ６４は、出口弁アセンブリ４７を構成する。

上に示したように、従来のドームよりも２元的な挙動を行うドーム弁を設けるのが望ましい。これは、ドームの開放圧と閉鎖圧との差を可能な限り小さくし、ドームをより瞬時的に開放および閉鎖することによって実現される。図１９に示すように、ドーム出口弁７が閉鎖位置にある場合は、ドーム５８のボタンが弁座６５に対して封止される。したがって、バッファの如何なる液体も、その圧力が十分に高くないため（すなわち、ｐ_{ｌｉｑｕｉｄ}＜ｐ_{ｃｒａｃｋ}）、閉じた予圧弁を通過し得ない。図２０に示すように、より高い液圧では、出口弁７が開放となる。クラッキング圧または開放圧として知られている最小開放圧を超えると、図２０の矢印が示すように、ドーム５８の底面と弁座６５との間に生成された開口を通って液体が通過可能である。

弁座６５の直径Ｄ_ｓｅａｔ、ドーム弁の直径Ｄ_ｄｏｍｅ、およびこの文脈においてドーム弁の開放圧と閉鎖圧との差を意味するヒステリシスには、相関があることが分かっている。ドーム弁の直径Ｄ_ｄｏｍｅは明らかに、弁座の直径Ｄ_ｓｅａｔ以上として、適正な封止を確保する必要がある。直径の差によってヒステリシスが大きくなるため、ドーム弁の開放圧が閉鎖圧よりも高くなる。このことは、多くの背景において必ずしも望ましいわけではないため、直径の差を可能な限り小さくして、封止に影響しないようにするのが望ましい。

図１９に示すように、弁７のドーム５８は、弁座６５に載せると応力が掛かるため、その開放には、さらに大きな張力を印加する必要がある。その理由は図２０の開放状態では、ドーム５８がその自然な静止状態からさらに離れているためである。言い換えると、出口弁７のドーム５８は、図１９に示すような閉鎖位置において、既に予圧縮応力を受けてその自然な静止状態から離れているか、または完全に屈曲している。これは、弁座６５が存在するからである。

図１９を参照して引き続き、出口弁７全体の最も薄い部分である弁７のドーム５８の中心には、完全ではないが略平坦な円である一種の中心リングが存在することが容易に分かる。容易に分かる通り、中心から離れてドーム弁のスリーブ５７または垂直構造支持に向かうと、ドーム弁の厚さすなわち膜厚が大きくなる。これにより、中心円形部６７（実際には、球面の円形部）のみが上下に屈曲して、ドーム弁の開閉を行う一方、より厚い部分６８（本質的に、シールの上方ではない）は、仮に移動したとしても、それほどの移動ではない。実際、ドーム弁７が開放となった場合は、垂直スリーブ５７に最も近いドーム弁７の外側リングを含むこれらのより厚い部分６８に潜在的なエネルギーまたは張力が格納される。

本発明の例示的な実施形態においては、中心から半径に沿って、膜厚を変化させるさまざまな方法が存在する。その目的は、ヒステリシスを最小限に抑えるとともに、直接作用が可能な噴霧器について、ユーザが噴霧を停止させた場合のあらゆる種類の滴下を防止するように、ドーム弁をより２進法的に高速開閉させることである。このヒステリシスの最小化は一般的に、材料固有である。言い換えると、異なる各材料は、開放時に屈曲するドーム弁７の部分６７の最小厚さの最適範囲と、屈曲しない外側リング６８の最大厚さとを有することになる。

したがって、このような変形例を考慮することにより、図２１〜図２４は、ドーム弁中心６７およびドーム弁縁部６８の種々例示的な厚さプロファイルを示している。図２２および図２４は、開放状態のドーム弁７を示しており、図２１および図２３は、閉じて弁座６５上に完全の乗った状態のドーム弁７を示している。図２１および図２２は、図１９および図２０より薄いドームを示しており、このため、スリーブ５７に到達した際の変化は小さいが、いく分かは変化して厚くなる。一方、図２３および図２４は、図２１および図２２と反対のような考え方を示している。図２３および図２４において、ドーム弁７は、中心６７で非常に薄く、中心から離れると次第に厚くなる。中心から弁座６５の外側境界に近い半径に至るまで、厚さは著しく変化する。図２３および図２４からわかるように、膜は、この外側リング点からスリーブ５７まで、ますます厚くなり、スリーブ５７の近傍において非常に厚くなっている。

これら例示的な構成のいずれを使用するかは、ドーム弁を作りたい材料の種類によって決まる。厚さプロファイル、直径、およびドーム弁と弁座６５との直径の差（図１９に関して上述したようにＤ_ｄｏｍｅ−Ｄ_ｓｅａｔ）は一般的に、材料固有である。本発明の種々例示的な実施形態においては、たとえばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、およびＰＯＭ等、弁に使用したい材料に応じて、適当な厚さおよび直径の差が必要になる。このすべての目的は、上記するとともに図１９〜図２４に示したように、可能な限り小さな開放圧と閉鎖圧との差にて、より２進法的な挙動ひいてはより瞬時的な開閉が可能なドーム弁を作成することである。

図１４〜図１８は、本発明の液体放出装置１０１の代替えの実施形態を示している。この代替えの装置１０１においては、バッファ１１９が摺動子に配置されておらず、ハウジング１０８に固定されている。バッファ１１９は、ハウジング１０８の底部に取り付けられたフレーム部１１８に配置されている。フレーム部１１８は、浸漬管１６９を受容する管状部１１１を具備しており、この管状部１１１は、ピストン室１０４の下側の入口開口１１２に通じる入口チャネル１７０を画定している。入口開口１１２についても同様に、入口弁１１６によって閉鎖される。ピストン１０５は、トリガ１２０を含む作動機構により、ピストン室１０４において往復移動可能である。この作動機構は、本出願人の先の出願ＷＯ２０１１／１３９３８３（Ａ１）に詳しく記載されている。本実施形態において、バッファ１１９は、ピストン室１０４と出口弁１０７との間に一直線上に配置されてはいない。したがって、液体がピストン１０５を流れるように放出する必要はない。代りに、ピストン１０５は、バッファ１１９と連通するとともに逆止弁１３１により閉鎖される出口チャネル１３０に液体を通す。バッファ１１９からは、ピストン室１０４と並行して、出口弁１０７に向かってさらなる出口チャネル１７１が延びている。液体は、出口弁１０７を通過した後、チャネル１４９を通ってノズル１０６まで流れる。

この液体放出装置１０１の代替えの実施形態では、第１の実施形態と同じ種類の独立したプライミング弁１４０を使用するようにしてもよい（図１６）。この場合も、ピストン室の底部１１３から単一の動作部材１４１が突出して、作動部１４６と係合するとともに、封止部１４４を変形させる。空気は、プライミング弁１４０を通過した後、ピストンのオリフィス１５０、ハウジング１０８の壁の開口１５２を通って退出し、上部空間１５３に流れ込む（図１７）。

この装置１０１の代替えの実施形態を従来の単壁容器と組み合わせて使用する場合は、第１の実施形態と同じように、プライミング開口１５２よりも高いレベルで、ハウジングの壁に通気開口１６６が形成されていてもよい（図１８）。これにより、加圧ストロークの後、周囲空気が容器１０３に引き込まれ得る。

上に提示した説明および図面は、ほんの一例に過ぎず、以下の特許請求の範囲に記載されたものを除いて、本発明を何ら制限するものではない。特に、当業者であれば、上記種々例示的な実施形態のさまざまな技術的態様を容易に組み合わせ可能であることに留意されたい。

Claims (20)

1. ピストン室と、
   放出する液体を加圧するように前記ピストン室内で移動可能なピストンと、
   前記液体を放出する処理能力が規定されたノズルと、
   前記ピストン室と前記ノズルとの間に配置され、最小開放圧が規定された出口弁と、
   装置のプライミングを行うプライミング弁と、
   を備えている液体放出装置において、
   前記プライミング弁は、機械的に動作可能であり、前記ピストン上または前記ピストン中に配置され、
   前記液体放出装置は、前記ピストンがそのストロークの終端近くまたは終端にある場合に、前記プライミング弁を閉鎖位置から開放位置に移動させるように構成された動作部材を、前記ピストン室にさらに備えており、
   前記プライミング弁は、前記ピストンのオリフィスを閉鎖する封止部と、前記封止部に接続され、前記動作部材と協働するように構成された作動部とを備え、
   前記液体放出装置は、前記ピストン室の側壁に戻り開口をさらに備え、
   前記ピストンは、前記ピストンとピストン室端壁との間の前記ピストン室の部分を封止する第１の円周シールと、前記第１の円周シールから離隔した第２の円周シールと、を備え、
   前記ピストンがそのストロークの終端または終端近くにある場合に、前記戻り開口が、前記第１の円周シールと前記第２の円周シールとの間に位置付けられるように構成されていることを特徴とする、液体放出装置。
2. 前記封止部は、前記動作部材が前記作動部と係合した場合に、前記作動部と一緒に変形可能であることを特徴とする請求項１に記載の液体放出装置。
3. 前記動作部材は、前記ピストン室の端壁から突出していることを特徴とする請求項１または２に記載の液体放出装置。
4. 複数の動作部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液体放出装置。
5. 前記ピストン室の端壁および／または前記ピストンは、前記プライミング弁に至る空気流路を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の液体放出装置。
6. 前記プライミング弁は、前記ピストン室の圧力が所定値を超えた場合に、開放位置側に付勢されるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液体放出装置。
7. 前記封止部は、前記ピストン室の端壁から離れて配向していることを特徴とする請求項６に記載の液体放出装置。
8. 前記プライミング弁は、前記ピストン室の圧力によって、閉鎖位置側に付勢されるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液体放出装置。
9. 前記封止部は、前記ピストン室の端壁に向かって配向していることを特徴とする請求項８に記載の液体放出装置。
10. 前記ピストン室は、円筒状であり、前記ピストンは、円形の周囲を有し、前記プライミング弁は、環状であり、前記プライミング弁の前記封止部は、その外周縁部によって形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の液体放出装置。
11. 前記作動部は、前記封止部と同心かつ前記封止部よりも小さな直径の環状リムを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の液体放出装置。
12. 前記封止部および前記作動部は、実質的に平行な配向であることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の液体放出装置。
13. 前記封止部および前記作動部が、対向していることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の液体放出装置。
14. 前記ピストン室の前記側壁に通気開口をさらに備え、前記ピストンがそのストロークの終端または終端近くにある場合に、前記第１の円周シールおよび前記第２の円周シールが、前記通気開口と前記ピストン室端壁との間に位置付けられていることを特等とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の液体放出装置。
15. 前記出口弁は、その開放圧とその閉鎖圧との差を最小にするように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の液体放出装置。
16. 前記出口弁は、ドームを備えており、
    前記ドームは、半径方向に変化する剛性を有していることを特徴とする請求項１５に記載の液体放出装置。
17. 前記ドーム弁は、その中心および外側の高剛性部を囲む内側可撓部を有していることを特徴とする請求項１６に記載の液体放出装置。
18. 前記ドーム弁は、前記内側可撓部で最も薄く、半径Ｒ_１を有し、半径が前記Ｒ_１より大きくなると厚くなるように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の液体放出装置。
19. 前記ピストン室と前記出口弁との間に配置されているバッファをさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項１８のいずれか１項に記載の液体放出装置。
20. 放出する前記液体用の容器であり、入口弁を介して前記ピストン室と流体連通している容器を、さらに備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項１９のいずれか１項に記載の液体放出装置。

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