JP7178784B2 - 定量式エアゾールバルブおよびエアゾール製品 - Google Patents

Description

本発明は定量式エアゾールバルブおよびエアゾール製品に関する。

特許文献１には、上ハウジングと下ハウジングとから構成される定量室を有する定量噴射機構が開示されている。この特許文献１は、定量室の容積を大きくしたことにより定量噴射の途中で噴射状態が不安定になる、という問題を解決するため、下ハウジングの定量室の形状を袋小路状にし、上ハウジングの定量室とは狭い通路（小断面空間域）で連通させる構造を提案している。

特許文献２には、ハウジングの側面に容量が大きい拡張ユニットの上部を取り付け、拡張ユニットの拡張室内に底部に向かって延びる細管を設けた定量噴射式のエアゾール製品が開示されている。

特開２０１１－２３５９１４号公報 特開２０１６－１５０７６０号公報

特許文献１のエアゾール製品は、上ハウジングの内部の噴射剤の冷却作用が下ハウジングの内部の噴射剤の気化作用に影響しないよう、いわば熱的に遮断しており、それにより安定した噴射状態を維持することができるとされている。しかし上ハウジングから噴出する気化ガスと下ハウジングから噴出する気化ガスが合流する地点では、流れが乱れ、ハウジング内の環状通路内で液化ガスの過剰な気化が起こるおそれがある。

特許文献２のエアゾール製品は、拡張室（定量室）の容量が大きく、細管がディップチューブの作用を奏するので、バルブハウジングには液体状態の液化ガスが送られる。そして液化ガスはバルブハウジング内で気化するので、流れている途中で不安定になることがない。また、拡張室は容器本体の内部と連通しているので、流れがスムーズである。しかし細管や逆止弁を設けるので、構造が複雑になりがちである。

本発明は定量室の内部で液化ガスを安定して気化させることができ、それにより、大きい定量室を用いても冷却作用による噴射状態が不安定になりにくく、構成がシンプルな定量式エアゾールバルブおよびエアゾール製品を提供することを技術課題としている。

本発明の定量式エアゾールバルブ１２は、バルブ部２１と、そのバルブ部が操作されていないときに容器１１内と連通され、原液Ｃと液化ガスＬＱを含むエアゾール組成物１６を一定量貯蔵する定量室２２とを有し、前記バルブ部２１の操作により外部と連通して定量室２２内の一定量のエアゾール組成物１６ａを外部に噴射する定量式エアゾールバルブ１２であって、前記定量室２２の内面の少なくとも一部に粗面Ｚが形成されていることを特徴としている。このような定量噴射用のエアゾールバルブ１２においては、前記粗面Ｚの平均粗さＲａが０．３～１０μｍであるものが好ましい。

前記バルブ部２１が、ステム収容部２３と、そのステム収容部内に静止位置と操作位置との間で移動可能に保持されるステム１３とを有し、前記定量室２２が、前記ステム収容部２３の下部に設けられる下向きに配置されるカップ状の上ケース３１と、上向きに配置され、前記上ケースと嵌合するカップ状の下ケース３２と、それらの中心部を上下に貫通する通路筒３３とを備え、上ケース、下ケースおよび通路筒で囲まれる環状の貯蔵空間Ｓが形成されているものが好ましい。その場合、前記上ケース３１がステム収容部２３と一体に形成されているものがさらに好ましい。

本発明のエアゾール製品１０は、容器１１と、その容器の上端の開口に取り付けられる前記いずれかの定量式エアゾールバルブ１２とからなり、容器１１内に原液Ｃと液化ガスＬＱを含むエアゾール組成物１６が充填されていることを特徴としている。

定量室に収容された液化ガスは、バルブ部の操作により外部と連通すると大気圧との差圧により外部に向かって流れる。このとき液化ガスの一部が気化し、その気化熱により定量室内のエアゾール組成物が冷却されるが、粗面と触れている部位で液化ガスの気化が促進される。そのため、噴射が途中で弱まることなく安定した状態で噴射することができる。

このように本発明の定量式エアゾールバルブでは、定量室内の気化は粗面の全体で始まるので、穏やかで安定している。そのため、容量が大きい定量室であっても気化を促進する効果が得られやすく、定量室内のエアゾール組成物は噴射途中で弱まることなく安定した状態で噴射される。また、細管や逆止弁を必要としないので、構成がシンプルである。

このような定量式エアゾールバルブにおいて、前記粗面の平均粗さが０．３～１０μｍである場合は、液化ガスの気化を促進する効果が特に得られやすく、噴射がスムーズであり、広い領域での気化と相まって噴射状態が一層安定する。

前記バルブ部が、ステム収容部と、そのステム収容部内に静止位置と操作位置との間で移動可能に保持されるステムとを有し、前記定量室が、前記ステム収容部の下部に設けられる下向きに配置されるカップ状の上ケースと、上向きに配置され、前記下ケースと嵌合するカップ状の上ケースと、それらの中心部を上下に貫通する通路筒とを備え、上ケース、下ケースおよび通路筒で囲まれる環状の貯蔵空間が形成されている場合は、粗面を広範囲に設けやすく、バルブ部内のエアゾール組成物の噴射に続き定量室内のエアゾール組成物が噴射される。とくに、前記上ケースがステム収容部と一体に形成されている場合は、部品数が少なくなるので、部品管理や組み立て作業が容易になる。

本発明のエアゾール製品は、前述の定量式エアゾールバルブを備えているので、容量が大きい定量室であっても、液化ガスの冷却作用による噴射の不安定化を避けることができ、構成がシンプルである。

本発明の定量式エアゾールバルブを備えたエアゾール製品の一実施形態を示す断面図である。 図１の定量式エアゾールバルブの拡大断面図である。 図１の定量式エアゾールバルブの噴射状態を示す拡大断面図である。 本発明の定量式エアゾールバルブの他の実施形態を示す断面図である。 本発明の定量式エアゾールバルブのさらに他の実施形態を示す断面図である。 本発明の定量式エアゾールバルブのさらに他の実施形態を示す断面図である。 本発明の定量式エアゾールバルブのさらに他の実施形態を示す断面図である。

図１に示すエアゾール製品１０は、容器１１と、その容器の上端に固着された定量式エアゾールバルブ（以下、単にエアゾールバルブという）１２と、エアゾールバルブのステム１３に取り付けられる押しボタン１４と、エアゾールバルブ１２の下端に取り付けられるディップチューブ１５と、容器１１内に収容されているエアゾール組成物１６とからなる。エアゾール組成物１６は、原液Ｃと、液化ガスＬＱおよびその気相（気化ガス）Ｇからなる噴射剤（加圧剤）Ｐとから構成されている。加圧状態の容器１１内では液化ガスＬＱは一部が気化して気相Ｇとになっており、液化ガス（液相）ＬＱは原液Ｃと混合されている。

容器１１はこの実施形態では金属製であり、有底円筒状の胴部１７、肩部１８およびビード部１９からなる従来公知のものである。この容器１１は、金属板からプレス成形などで一体に成形することができる。容器１１は、合成樹脂製であってもよい。

図２に示すように、エアゾールバルブ１２は、容器１１の上端開口にクリンプされるマウンティングカップ２０と、そのマウンティングカップ２０に固定され、保持されるバルブ部２１と、そのバルブ部の下部に設けられる定量室２２とからなる。バルブ部２１は、有底筒状のステム収容部２３と、そのステム収容部２３内に上下動自在に収容される前述のステム１３と、ステム１３を常時上向きに付勢するバネ２４と、ステム１３の周囲に配置されるステムラバー２５とを備えている。

この実施形態では、ステム１３が操作されていない状態（図２参照）では、ステム１３に形成されるステム孔１３ａがステムラバー２５の上方に出ている。そしてステム１３の段部１３ｂの上面とステムラバー２５の下面との圧接や、ステムラバー２５の内周面とステム１３の外周面との間の圧接によりシール作用が奏される。そのため図３に示すように、ステム１３が押し込まれたとき、ステムラバー２５はほとんど変形せず、ステム１３がステムラバー２５の内周面を摺動し、ステム孔１３ａがステムラバー２５の下方に位置し、ステム収容部２３の内部と外部とが連通する。ただしステムラバー２５の変形によりステム孔１３ａがステムラバー２５の内周面によって直接シールされる通常の形式のバルブ機構を採用することもできる。

前記ステムラバー２５は、マウンティングカップ２０とステム収容部２３との間をシールする機能をも有する。容器１１のビード部１９とマウンティングカップ２０の間は、ガスケット２６によってシールされている。

ステム収容部２３の上端外周にマウンティングカップ２０と係合する係合段部２７が形成され、上端内周に前述のステムラバー２５が載置される支持段部２８が設けられ、底壁２９に容器１１内と連通する孔３０が形成されているなど、ステム収容部２３は従来のバルブハウジングに相当するものである。そしてその内部に収容されるステム１３、そのステム１３を上向きに付勢するバネ２４などと共に、前述のバルブ部２１を構成している。

定量室２２は、前記ステム収容部２３と一体に形成される上ケース３１と、上ケースと嵌合する下ケース３２と、それらの中央部を上下に貫通する通路筒３３とからなる。上ケース３１は、ステム収容部２３の上下方向の中間位置から半径方向外側に向かって延びる天面３１ａと、天面３１ａの外周から下に向かって延びる上周壁３１ｂとからなり、全体として下を向いたカップ状の形状を有する。

ステム収容部２３の中間部から下方は内向きの段部２３ａを介して下方に延びるシール筒３４が設けられている。シール筒３４の内面は、ステム操作時にステム１３の下端の外周と嵌合してシールするシール面３４ａとされている（図３参照）。このシール筒３４の上端の段部２３ａにはバネ２４の下端を支持するバネ支持部３５が設けられている。バネ２４は例えば圧縮コイルバネであり、バネ支持部３５とステム１３の間に介在されている。他方、シール筒３４の底壁２９の下面から下に向かって円筒状の嵌合内筒３７が突出している。この嵌合内筒３７は、後述する下ケース３２の嵌合外筒３８と共に通路筒３３を構成する。前記ステム収容部２３の中間部の段部２３ａには、シール筒３４を囲むように、定量室２２内とステム収容部２３内とを連通する連通孔４０が形成されている。連通孔４０は、複数設けるのが好ましい。

下ケース３２は、前記上ケース３１の天面３１ａと対向する底面３２ａと、その底面３２ａの外周から上向きに延び、上ケース３１の上周壁３１ｂの内周面と嵌合する下周壁３２ｂとを備えている。さらに底面３２ａの中央上面から上向きに、前述の嵌合内筒３７の外周面と嵌合する嵌合外筒３８が突出している。底面３２ａの下面中央から下向きに、ディップチューブ取付筒４１が突出しており、底面３２ａの中心部には、容器１１の内部と通路筒３３の内部を連通する貫通孔４２が形成されている。

前記ステム収容部２３、上ケース３１および下ケース３２は、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）など、従来のバルブハウジングに採用されている合成樹脂から成形することができる。ただし、ステンレス、アルミニウムなど、金属を採用することもできる。ステム１３についても同様の合成樹脂成形品を採用することができる。

上ケース３１と下ケース３２を組み合わせると、上ケースの天面３１ａと嵌合内筒３７の一部、下ケース３２の底面３２ａ、下周壁３２ｂおよび嵌合外筒３８の一部により、環状の貯蔵空間Ｓが形成される。この貯蔵空間Ｓを囲む壁面のうち、下ケース３２の底面３２ａの上面と下周壁３２ｂの内周面と嵌合外筒の外周面（２点鎖線で示す範囲）は粗面Ｚにされている。このような粗面Ｚは、たとえば下ケース３２の内面を形成する金型の表面にエッチング、切削、レーザー加工などを施して細かな凹凸を設けることにより、型による成形のときに同時に形成することができる。上ケース３１の天面３１ａの下面や嵌合内筒３７の外周面に粗面を設けることもできる。また、成形後にレーザー加工により表面に細かな溝を形成してもよい。

粗面Ｚの平均粗さＲａは１０μｍ以下にするのが好ましく、とくに８μｍ以下がさらに好ましい。粗面Ｚの凹凸が粗過ぎる場合は気化が安定しにくくなる。また、平均粗さＲａは０．３μｍ以上、とくに０．５μｍ以上にするのが好ましい。粗面Ｚの平均粗さ（凹凸）が小さすぎる場合は液化ガスＬＱの気化を促進する作用が低くなる。金型から成形品を抜き取るとき、成形品の撓みや抜き勾配があるので、この程度の平均粗さはとくに問題にならない。

前述の容器１１に所定量の原液Ｃを充填し、エアゾールバルブ１２を被せ、液化ガスＬＱをアンダーカップ充填で充填した後、クリンプし、押しボタン１４をステム１３に取り付けることにより、図１のエアゾール製品１０が製造される。

エアゾール製品１０に充填される原液Ｃとしては、有効成分をエタノールなどのアルコールや灯油などの油性溶剤に配合した原液、有効成分を精製水などの水やアルコール水溶液などの水性溶剤に配合した原液等が挙げられる。液化ガスＬＱは、原液Ｃを微細な霧にする、霧を広範囲に拡散させる、冷却効果を付与するなどの優れた効果が得られ、液化ガスＬＱとしては、液化石油ガス、ジメチルエーテル、ハイドロフルオロオレフィンおよびこれらの混合ガスなどが挙げられる。

このエアゾール製品１０は、定量室２２内のエアゾール組成物１６ａを安定的に噴射するために、液化ガスＬＱをエアゾール組成物１６中に５０～９９．５質量％、さらには６０～９９質量％と多く含有することが好ましく、たとえば、殺虫剤、芳香剤、消臭剤、花粉除去剤などの空間用品、制汗剤、冷却剤、日焼け止め、ほてり止め、ボディスプレー、消炎鎮痛剤、害虫忌避剤、ヘアスプレーなどの人体用品などに用いられる。

上記のように構成されるエアゾール製品１０は、エアゾールバルブ１２を操作していない状態では、図２のように、ステム孔１３ａがステムラバー２５よりも上部にあり、ステム１３の段部１３ｂがステムラバー２５に密接しているので、ステム収容部２３の内部は外気と連通せず、噴射は生じない。このとき、ステム１３の下部はシール筒３４の内面（シール面３４ａ）に嵌合していないので、容器１１の内部がステム収容部２３の内部と連通している。そして定量室２２とステム収容部２３の内部には噴射剤Ｐの圧力により、ディップチューブ１５を介して原液Ｃと液化ガスＬＱが入り込んでいる。この状態では、定量室２２と容器１１内とは圧力がバランスしている。したがって定量室２２内でも液化ガスＬＱはほとんど気化しない。

この状態から、図３に示すようにステム１３を押し下げると、ステム１３の下部がシール筒３４の内部に嵌入し、容器１１の内部とステム収容部２３の内部との連通を遮断する。同時にステム１３のステム孔１３ａがステムラバー２５の下面より下に下がり、ステム収容部２３はステム１３の内部、ひいては外部と連通する。そのため、ステム収容部２３の内周とステム１３の外周とシール筒３４の上部とで囲まれる空間Ｓ１および定量室２２の内部の貯蔵空間Ｓが外気と連通し、定量室２２内も外気と連通する。それによりステム収容部２３内の空間Ｓ１内のエアゾール組成物が噴出し、それに連続して定量室２２内のエアゾール組成物１６ａが外部に噴出する。その後はステム１３がシール筒３４を塞いでいるため、容器１１の内部からエアゾール組成物１６は供給されない。それにより、ほぼステム収容部２３内の空間Ｓ１内のエアゾール組成物と定量室２２内の一定量のエアゾール組成物１６ａだけが噴射される定量噴射が達成される。

定量室２２内のエアゾール組成物１６ａが噴出するとき、先にステム収容部２３内の空間Ｓ１内のエアゾール組成物が噴射されて定量室２２内の圧力が減少するが、定量室２２内の液化ガスＬＱは内部や途中の通路でも気化が始まる。そしてこのエアゾール製品１０では、定量室２２の内面に粗面Ｚが形成されているので、その粗面Ｚの全体で液化ガスＬＱの気化が促進される。粗面Ｚの近辺では、液化ガスＬＱの気化熱によりエアゾール組成物１６ａ自体の温度が低下するが、液化ガスＬＱの気化は粗面Ｚ全体の広い範囲で生ずるため、温度低下による気化作用の抑制や噴射の不安定化は生じない。また、気化ガス（気相Ｇ）や原液Ｃの流れは下から上へと一方向であるので流れがスムーズであり、乱流による過剰な気化が抑制される。それにより定量室２２内のエアゾール組成物１６ａの噴射は安定し、ステム収容部内の空間Ｓ１内のエアゾール組成物の噴射に連続して行われる。

ステム１３の押し下げを解除すると、ステム１３はバネ２４の付勢作用で押し上げられ、ステム１３とステムラバー２５の間がシールされ、ステム１３とシール筒３４の間のシールが解除される（図２参照）。それにより次のエアゾール組成物１６がステム収容部２３内と定量室２２に供給される。

以上に本発明の一実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載されている範囲で種々の変形を行うことができる。たとえば図４に示すように、定量室２２の天面３１ａと底面３２ａのみに粗面Ｚを形成してもよい。その場合は定量室２２を構成する部品の金型からの抜き出しが楽になる。また、図５に示すように、定量室２２をステム収容部２３から分離して形成し、嵌合、溶着、接着などによって接合するようにしてもよい。

さらに図６に示すように、下ケース３２に通路筒３３を設け、通路筒の上部内周部をシール筒３４とし、上部外周部に縦溝４０ａを複数本設けて連通孔４０としている。また、ステム収容部２３には底部や嵌合内筒を設けず、下ケース３２に設けた通路筒３３の上端でステム収容部２３の下端開口を塞ぐようにしてもよい。なお、前記実施形態では定量室２２をステム収容部２３と同心状に配置している。しかし図７に示すように、左右いずれかにずらせてもよい。

１０ エアゾール製品
１１ 容器
１２ （定量式）エアゾールバルブ
１３ ステム
１３ａ ステム孔
１３ｂ 段部
１４ 押しボタン
１５ ディップチューブ
１６ エアゾール組成物
１６ａ 定量室内のエアゾール組成物
Ｃ 原液
Ｐ 噴射剤
ＬＱ 液化ガス（液相）
Ｇ 気相
Ｓ 定量室の内部の貯蔵空間
Ｓ１ ステム収容部、ステム外周、シール筒の上部によって囲まれる空間
１７ 胴部
１８ 肩部
１９ ビード部
２０ マウンティングカップ
２１ バルブ部
２２ 定量室
２３ ステム収容部
２４ バネ
２５ ステムラバー
２６ ガスケット
２７ 係合段部
２８ 支持段部
２９ 底壁
３０ 孔
３１ 上ケース
３１ａ 天面
３１ｂ 上周壁
３２ 下ケース
３２ａ 底面
３２ｂ 下周壁
３３ 通路筒
３４ シール筒
３５ バネ支持部
３７ 嵌合内筒
３８ 嵌合外筒
４０ 連通孔
４０ａ 縦溝
４１ ディップチューブ取付筒
４２ 貫通孔
Ｚ 粗面

Claims (6)

1. バルブ部と、そのバルブ部が操作されていないときに容器内と連通され、原液と液化ガスを含むエアゾール組成物を一定量貯蔵する定量室とを有し、
   前記バルブ部の操作により外部と連通して定量室内の一定量のエアゾール組成物を外部に噴射する定量式エアゾールバルブであって、
   前記バルブ部が、ステム収容部と、そのステム収容部内に静止位置と操作位置との間で移動可能に保持されるステムとを有し、
   前記定量室が、前記ステム収容部の下部に設けられる環状の貯蔵空間を備え、
   前記貯蔵空間を囲む定量室の内面の少なくとも一部に粗面が形成されている、
   定量式エアゾールバルブ。
2. 前記粗面の平均粗さが０．３～１０μｍである請求項１記載の定量式エアゾールバルブ。
3. 前記定量室が、前記ステム収容部の下部に設けられる下向きに配置されるカップ状の上ケースと、
   上向きに配置され、前記上ケースと嵌合するカップ状の下ケースと、
   それらの中心部を上下に貫通する通路筒とを備え、
   上ケース、下ケースおよび通路筒によって前記環状の貯蔵空間が形成されている請求項１または２記載の定量式エアゾールバルブ。
4. 前記上ケースがステム収容部と一体に形成されている請求項３記載の定量式エアゾールバルブ。
5. 容器と、その容器の上端の開口に取り付けられる請求項１～４のいずれかに記載の定量式エアゾールバルブとからなり、容器内に原液と液化ガスを含むエアゾール組成物が充填されているエアゾール製品。
6. 前記液化ガスの含有量がエアゾール組成物中５０～９９．５質量％である請求項５記載のエアゾール製品。

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