JPH04505903A - ディスペンサの改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 デエ玉ペン丈例改良 技術分野 本発明はディスペンス装置に関し、より具体的には、ガス加圧型容器からの、流 動性物質のディスペンス装置に関する。

背景技術 容器に流動性物質および加圧性ガスを充填し、流動性物質液体の上部スペースを ガスを充たすことにより、弁制御型出口を有する容器から流動性物質をディスペ ンスすることは、関係業界においては周知である。流動性物質をディスペンスす るため、容器は、弁孔に至る入口を、材料／ガスの境界面の下に設け、弁を開い たとき、加圧されたガスは、放出用弁を介して、流動性物質を推進する。

容器を立てて使用しなければならない場合、弁を容器の上部に設け、容器内のデ ィップ・チューブを弁から容器の下部に延伸させ、容器が立っている間、容器の 材料内容物の事実上全部がディスペンスされ終わるまで、ディツブ・チューブ入 口が、材料／ガスの境界線の下になるようにすることが好都合である。

周知であって広く使用されている一つのディスペンス装置においては、弁はアク チュエータを押すことによって開放され、弁孔は、アクチュエータ中の放出口を 介して材料がディスペンスされるアクチュエータ内部のチャンバに対して開口さ れる。

前記の材料ディスペンス装置を、以下、『規定された型のディスペンス装置』と いう。

規定された型のディスペンス装置においては、ディップ・チューブを介して流れ る材料が、弁孔によって限定される第１制限部を貫通し、次に、アクチュエータ 放出口によって限定される第２制限部を貫通することに注目しなければならない 。

弁ハウジング、テイル・ピースおよびディツブ・チューブによって、別の制限部 が課せられることがある。

規定された型のディスペンス装置の一部の構造物においては、複数の弁孔を弁に 含ませることができ、また、複数の放出口をアクチュエータに設けることがあ本 明細書全体を通して、「弁ボートの断面積Ｊという用語は、１個の弁孔を有する 装置中の弁孔の断面積、および、複数の弁孔を有する装置中のすべての弁孔の断 面積の和を意味するものとする。「アクチュエータ出口の断面積」という用語は 、１個のアクチュエータ出口を有する装置中のアクチュエータ出口の断面積、お よび、複数のアクチュエータ出口を有する装置中のすべてのアクチュエータ出口 の断面積の和を意味するものとする。

規定された型のディスペンス装置の一つの固有の問題は、少なくとも材料容量の 大部分を容器から推進するために、十分な圧力を容器の傘寿命中維持することが できる加圧用ガスを提供することである。

前記問題は、いわゆる「液化ガス」、すなわち、常温、常圧においてはガスであ り、大気圧上の比較的低圧において、一般には、気圧計の１と１２の間の圧力に おいては凝縮するガスの使用によって克服されたかのように思える。

規定された型のディスペンス装置において、そのような液化ガスを使用すると、 液化ガスは、内容物を容器の外に推進するために十分な圧力のガス空間を確立し 、内容物が放出され、ガス空間の容積が増大すると、液化ガスは容器中で蒸発し 、事実上全部の内容物が放出され終わるまで、ヘッド空間内の材料推進ガスの圧 力を、事実上均一に維持する。

広範囲の製品とともに容易に使用することができ、多くの場合、容器容積の７０ ％を越える内容物を容器に充填することができるようにし、広範囲の材料につい て、比較的安価な低圧容器を使用することができるようにする液化ガスが、過去 ４０年間、ディスペンス業界を事実上支配して来た。

商業的使用において、そのようなガスの安全な輸送、貯蔵および取扱いのために 必要な特殊プラント、設備と装置から、および、そのようなガスの安全な輸送、 貯蔵および取扱いに適用することができる特殊な安全措置と規制の実行と監督に 際して、深刻な欠点が発生している。

さらに、液化ガス、特にクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）は、現在、環境に対 して有害であるか、その他の好ましくない特長を有すると認識されている。

ディスペンス装置業界は、本質的に、ディスペンス装置のすべての動作パラメー タについて、事実上全部がガス相に留まる圧縮型ガスを使用する代替システムを めることを余儀なくされている。以後、前記圧縮型ガスを「非液化型ガス」とい う。　ガスは、ガスの法則に従う。すなわち、温度が安定している場合、圧力は 容積の増大に比例して減少し、非液化型ガスの場合、当初のガス内容量は、許容 される容積のディスペンス装置の内容物を、ディップ・チューブまで、および、 弁装置を介して推進するために、適切な圧力を維持するために十分でなければな らない。

ガスの圧力は、ディスペンス装置内の内容物の容積によって左右されるから、デ ィスペンス装置は、その弁およびアクチュエータ装置とともに、ディスペンス装 置が所定の内容物で充填されたときに存在することになる高い初期ガス圧に、安 全に耐えるようになっていなければならない。

ただし、ディスペンス装置の設計を入念にすること、および、内容物の所定の充 填量を、ディスペンス装置の容積の７０％以下に、さらに好ましくは６５％未満 に減少させることにより、前記の推進剤要件を満たし、初期ガス圧が０．７０３ 　ｋｇ／ｃｍ”（１００ｐ、ｓ、ｉ、）より僅かしか高くないディスペンス装置 を設計することができ　る。

ただし、特定の内容物、内容物のための溶剤または添加物とともに使用される液 化ガスは、別の利点を発揮する。

すなわち、液化ガスをディスペンス装置内の内容物全体に拡散させることができ る。内容物がアクチュエータ出口を通過すると、捕われていた液化ガスは蒸発し 、放出材料を分離した粒子に分解し、その粒子を吹飛ばして離し、比較的一定な スプレー・パターンを形成する。

内容物が液体である場合、この利点は特に有用である。すなわち、アクチュエー タ出口を出て行く液化ガスが蒸発すると、液体内容物は微細な小滴に分解される 。このことは、ヘア・スプレー、エア・フレラシャと液状殺虫剤のような多くの 用途のために特に有利である。

蒸気相から推進剤ガスを抜取って液体の流れにすることによって、分解をさらに 進めることができる。

上述のとおり、放出すべき内容物の中の許される部分を推進することができるよ うにするため、規定された型のディスペンス装置を設計することは可能であるが 、現在の技術水準では、アクチュエータ出口を介して推進される内容物の放出パ ターンを所要のものとすることができない。

その理由は、前記の説明から明らかなとおり、内容物がディスペンス装置から放 出されると、非液化ガス推進剤の圧力が連続的に減少すること、および、ディス ペンスされる材料中に液化ガスがない場合、ディスペンスされる材料の「吹飛ば し分離」が行われないことがあるためである。使用に従ってディスペンス装置中 の圧力が低下すると、ディスペンスされる材料の流量も低下する。

本発明は、ディスペンス装置の寿命の大部分の間、ディスペンスされる材料の放 出特性を事実上一定にすることができる、規定された型のディスペンス装置を提 供することを目的とする。

発明の概要 本発明によると、弁孔の断面積が、アクチュエタ出口の断面積より大きいことを 特徴とする、非液化ガスとともに使用するための規定された型のディスペンス装 置が提供される。

好ましくは、弁孔の断面積は、アクチュエータ出口の断面積の２倍以上であり、 さらに好ましくは、弁孔の断面積は、アクチュエータ出口の断面積の５倍以上で あり、最も望ましくは、弁孔の断面積は、アクチュエータ出口の断面積の１０倍 以上である。

好ましくは、アクチュエータ出口の断面積は、０．０２　ｒｍ”から０．１２６ 　ｍｍ”までであり、さらに好ましくは、０．０４　ｒｒｘｎ”から０．０７１ 　ｍｍ”までである。

好適実施例において、アクチュエータは、直径が０．２５　ｍｍの１個の出口を 備えている。

好ましくは、弁孔の断面積は、０．１９６ａｎ”から１．５７ｍｍ”までであり 、さらに好ましくは、０．２　ｍｍ”から０．８ｍｍ２までである。

好適実施例において、弁は複数の弁孔を備え、さらに好適な実施例において、前 記弁は４個の弁孔を備えている。

弁が複数の弁孔を有する場合、好ましくは、前記弁孔は同じ直径とし、弁孔の直 径は０．５　ｍｍ程度とする。

本発明は、また、非液化ガスが充填され、本発明に従ったアクチュエータ出口／ 弁孔関係を有する規定された型のディスペンス装置を提供する。

前記非液化ガスは、圧縮空気、窒素または二酸化炭素とするのがよい。

以下、添付図面を参照し、実施例をあげて、本発明をさらに詳しく説明する。

図面の簡単な説明 図１は、本発明によるディスペンス装置の縦断面図である。

図２は、弁孔を開放した、図１に示す装置の一部拡大図である。

図３は、非液化ガスとして窒素を使用した場合、５１０　ｃ、ｐ、ｓ、　（ｍＰ ａ　ｓ）の粘度を有する液体材料について、固定弁孔を通す放出流量、および異 なったアクチュエータ出口を通る放出流量の相違を示すグラフである。

図４は、図３に示したものと同じであるが、非液化型ガスとして空気を使用した 場合の実験の結果を示すグラフである。

図５は、図４に示されたものと同じであるが、液体材料の粘度が２０　ｃ、ｐ、 ｓ（ｍＰａ　ｓ）である場合の実験の結果を示すグラフである。

好適な実施例の詳細な説明 図１および図２を参照すると、このディスペンス装置は、容器Ｃ中の開口を閉鎖 することを目的とした在来型キャップ１１によって支持される弁ステム、および 、容器Ｃ中において、キャップ１１内に強固に締付けられたボディＩ２から構成 され、アクチュエータ／弁アッセンブリはボディ１２によって支持され、ボディ １２に対して軸方向に変位可能である。

ボディ１２は、軸方向の径孔１４の上に大径孔１３を連通した円筒状のものであ る。

ディップ・チューブが小径孔１４を形成する筒部の外面に取付けられ、容器Ｃ内 に延び、かつ容器Ｃの下部で開口している。

ボディ１２の上端である大径孔１３の外周には、径方向の環状フランジ１５が設 けら枳このフランジ１５とキャップ１１との間には、可撓性がある環状弾性ガス ケット１６の半径方向外側部分が締付けられている。

弁ステム１７は、盲孔１７ａを有し、キャップ１１及びガスケット１６における 孔を経て上方へ延び、かつ下端には、ガスケット１６の孔より大きな直径を有す る大径孔１３内に位置する大径ブロック１７！２となっている。

コイルばね１８が大径ブロック１７！２に作用し、大径ブロック１７！２を常時 ガスケット１６に押付けている。

弁ステム１７の上端には、アクチュエータ・ボタン１９が固定されている。

弁ステム１７は、ガスケット１６の孔の中に摩擦係合状態で嵌合し、盲孔１７旦 と関連するように弁ステム１７の壁にあけた半径方向の弁孔１７９にを備えてい る。

大径ブロック１７！！からの弁孔１７９の位置は、図１に示すとおり、通常はガ スケット１６によって閉鎖され、アクチュエータ・ボタン１９を押したとき、大 径孔１３に対して開放するとともに、図２に示すように、弁ステム１７をボディ １２内に押し、ガスケット１６を容器の内方にたわませるような位置としである 。

盲孔１７旦の上端がアクチュエタ・ボタン１９に入ると、盲孔１亀は、在来型渦 流ブロック２１を含むチャンバ２０に対して開放する。チャンバ２０からの出口 通路１９旦には、プレート２２が設けられ、プレート２２には、アクチュエータ の放出口を定める出口孔２２≦があけられている。

上記で説明した弁構成は、在来のものであり、アクチュエータ・ボタン１９を解 除すると、コイルばね１８は、大径ブロック１７！２および弁ステム１７を上方 に押し、ガスケット１６により弁孔１７９を密閉させる（図１）。

アクチュエータ・ボタン１９を押込むと、大径ブロック１７！２は、ガスケット １６から離れて下方に移動し、ガスケット１６は、大径孔１３の中に屈折して、 弁孔１７９を露出させる。これにより、容器Ｃ内の圧力ガスの力で、容器の内容 物は推され、ディップ・チューブＴを介して大径孔１３内に、さらに、大径孔１ ３から弁孔１７ｃを介して、盲孔１７旦およびチャンバ２０まで、さらに、チャ ンバ２０から出口通路１９ａに沿って、および、出口孔２２ａを介して放出され る。

非液化ガスのための従来の構成においては、弁孔１７ｃの断面積は、アクチュエ ータの出口孔２２旦の断面積より小さいが、本発明の規定された型の材料ディス ペンス装置の場合には、この関係は無視され、アクチュエータの出口孔の断面積 は、弁孔の断面積よりはるかに小さい。

したがって、窒素のような非液化ガスを使用し、液体である内容物を、容器の容 積の５０％から６０％まで充填し、初期圧７０．３　ｋｇ／ｃｍ”（１００ｐ、 ｓ、ｉ、　）までガス・スペースを充填した図示の例の場合、アクチュエータの 出口孔２２ａは、直径０．２５−断面積０．０４９０８７　ａｎ’　（０，０４ ９ｕｎ’）であれば好都合である。また、４個の弁孔１７ｑは、弁ステム１７の 軸に対して直角な共通平面上にあり、各弁孔１７ｃの直径は０．５ｎｏ、断面積 は０．７８５４　ｍｍ”　（０，７９ｍｍ’）にするのが好都合である。

以下において明白になるとおり、前記の割合とすると、容器の寿命のほぼ全体を 通して、事実上均等な放出速度を可能にし、かつ、液化ガス・ディスペンス装置 によって得ることができるものに匹敵する比較的微細な小滴が、広く広がる配布 スプレー・パターンとして得られる。

実シＵ２ 各試験について、ディスペンス装置６個を使用した。各容器を、５１０　ｃ、ｐ 、ｓ。

（ｍＰａ　ｓ）の粘度を有する家具磨き液で、容積の５５％まで充填し、各容器 中の残る容積を、７．０３　ｋｇ／ｃｍ”　（１００ｐ、ｓ、ｉ、）の圧力の窒 素で充填した。６個のディスペンス装置はすべて、直径が０．５ｍの弁孔４個を 有し、その合計断面積は０．７９ｍｍ”であった。

ディスペンス装置の相違点は、アクチュエータの出口孔の断面積だけであった。

表２は、ディスペンス装置６個の様々なアクチュエータ出口孔サイズを示す。

表よ ディスペンス　出口孔　出口孔の　出口孔の　弁孔面積に対する装−ｍ−装置　 の−敗　直−一径　断面積−聞旦孔Ω面積Ω比Ａ　１　０．６ｍｍ　０．２８３ ｍｍ”　０．３６Ｂ　１　０．５　０．１９６　０．２５ＣＩ　０．４５　０． １５９　０．２０２５Ｄ　Ｉ　０．４　０．１２６　０．１６Ｅ　１　０．３　 ０．０？１　０．０９Ｆ　１　０．２５　０．０４９　０．０６２５１０秒スプ レーで各ディスペンス装置を放出させ、各スプレーで放出された材料を測定し、 記録した。

平均すると、容器は、家具磨き液充填量のほぼ９４％を放出した。

試験を反復した。図３は、試験において、様々なアクチュエータ出口孔について 得られた平均値のグラフを示し、縦軸には放出量がダラム単位で、横軸には１０ 秒スプレーの回数が、それぞれ示されている。

図３は、アクチュエータ出口孔の断面積が減少するにつれて配布の割合が一層均 一になること、および、期待とは反対に、推進剤ガス圧が連続的に低下すると、 ディスペンス装置Ｅ、ｌ！：Ｆが、内容量の９０％以上について事実上均等な配 布割合を示したことを明示している。

実験ス 推進剤ガスとして、窒素の代わりに空気を使用するだけの変更を加えて、上述の 実験１を反復した。図４は、空気を使用した試験の結果のグラフを示す。図４の 場合の様々なアクチュエータ出口孔の断面積が表２に示されている。

表λ アクチュエータ　グラフ 門旦孔Ω斯面積 ０．２８３閣２ａ 図３および図４に示された結果を比較すると、窒素を空気に置換えることにより 、得られる結果に及ぼす差は、もしあったとしても、僅かに過ぎないこと、およ び、現実に発生した小規模な変動の原因は、上記で説明した弁ハウジング、テイ ル・ピースにおよびディップ・チューブに起因する様々なディスペンス装置の放 出特性中の小規模な相違によるものであることが明らかに示された。

また、アクチュエータ出口孔の断面積に対する弁孔の断面積の比が増大するにつ れ、ディスペンス装置の寿命全体を通して、スプレー・パターンによって覆われ る面積が、さらに均一なものになることが観察された。

大験且 それぞれが断面積０．０４９　ｍｍ２のアクチュエータ出口孔を有する事実上同 一である６個のディスペンス装置に、ディスペンス装置の容積の５５％まで、家 具磨き画表３に示すとおり、容器が相違していたのは、それぞれの弁孔の断面積 だけであった。

表呈 その後、ディスペンス装置について標準試験を行った。すなわち、試験の対象で あるディスペンス装置を、ディスペンス装置の軸が、水平に対して４０°の角度 になり（アクチュエータが最も上になる）、ディスペンス装置の中心が、ターゲ ット平面の２００Ｍ上になるように、水平なターゲット方面上に支持した。

その後、ディスペンス装置を４秒間放出させ、放射された材料によって覆われた ターゲット平面の面積を測定して記録した。

その後、各ディスペンス装置を全量の４分の１まで放出させた後、上記の試験を 行い、ディスペンスされた材料によって覆われた面積を再び測定して記録した。

表Ａ− 弁　孔　満杯のコンテ　満杯の４分の１　満杯の容器によって覆われたすによっ て覆　の容器によって　スプレー面積に対する満杯のわれたスプレ　覆われたス プレ　４分の１の容器によって覆わの断面積　二面債−一一　二面積−れム丞プ レニ面積の比０．０７１　ｍｍ”　４２２　ｍｍ２１１０　ｎｕｎ”　２６％０ ．１５９　６３８　２２０　３４ ０．１９６　５４０　３００　５６ ０．２８３　６５１　４６０　７２ ０．３９２　５９６　４１０　７０ ０．７８３　７９８　５８０　７３ 弁孔の断面積とアクチュエータ出口孔の断面積との間の相違が増大するとともに 、満杯の容器によって覆われたスプレー面積に対する満杯の４分の１の容器によ って覆われたスプレー面積の比が増大することが、表４から認められる。

覆われる面積は、スプレー配布の指標として取ることができるので、アクチュエ ータ出口孔の面積の数倍大きい大きな断面積を有する弁孔の利用によって得るこ とができる結果は、液化型ガス・ディスペンサによって得ることができる結果に 十分に匹敵する。

上記の実験の全部において、ディスペンス装置の内容物は、粘度が５１０　ｃ、 ｐ、ｓ（ｍＰａ　ｓ）である家具磨き液であった。

実験４は、本発明によって提供されるディスペンス装置に及ぼす粘度の影響があ る場合、その影響を確認するために行った。

大狭戟 各試験について、ディスペンス装置６個を使用した。各容器に、２０　ｃ、ｐ、 ｓ。

（ｍＰａ　ｓ）の領域の粘度を有する選択用スプレー材料を各容器の容積の５５ ％まで充填し、各容器内の残りスペースに、７．０３　ｋｇ／ｃｍ２（１００ｐ 、ｓ、ｉ、）まで空気を充填した。

６個のディスペンス装置全部は、直径が０．５　ｍｍであるポート４個からなっ ていて、断面積が０．７９　ｍｍ’である弁オート装置を備えていた。

ディスペンス装置で相違していたのは、それぞれのアクチュエータ出口孔の断面 積だけであった。表５は、６個のディスペンス装置についての様々なアクチュエ ータ出口孔の寸法を示す。

表呈 ディスペンス　出口孔　出口孔の　出口孔の　弁孔面積に対す装−ｍ−−１の− 敗　直−一径　断面積−ゑ出口面積９比Ａ’　１　０．６ｎｎ　０．２８３ｍｍ ”　０．３６Ｂ’　１　０．５　０．１９６　０．２５Ｃ’　１　０，４５　０ ．１５９　０．２０２５Ｄ’　１　０．４　０．１２６　０．１６Ｅ’　１　０ ．３　０．０７１　０．０９Ｆ’　１　０，２５　０．０４９　０．０６２５１ ０秒スプレーで各ディスペンス装置を放出させ、各スプレーにおいて放出された 材料を測定し、記録した。

各実験結果のグラフを図５に示す。縦軸には放出された材料がダラム単位で、横 軸には１０秒スプレーの回数が、それぞれ示されている。

図４と図５との間の相違は、製品のタイプ、および、上述したようなディスペン ス装置の流れ特性中の小規模な変動だけである。

図４および図５に示すように、得られた結果を比較すると、製品タイプおよび粘 度の相違は、本発明によるディスペンス装置のディスペンス特性に僅かな効果し か及ぼさなかったことを明示している。

したがって、本発明によって提供されるディスペンス装置は、液化ガス・ディス ペンス装置によってディスペンスすることができる材料の事実上全部をディスペ ンスすることができると思われる。

補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） 平成３年１２月２４日

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．弁孔の断面積が、アクチュエータ出口孔の断面積より大きいことを特徴とす る、非液化ガスとともに使用するための規定された型のディスペンス装置。
2. ２．弁孔の断面積が、アクチュエータ出口の断面積の２倍より大きいことを特徴 とする請求項１に記載のディスペンス装置。
3. ３．弁孔の断面積が、アクチュエータ出口孔の断面積の少なくとも５倍より大き いことを特徴とする請求項１または２に記載のディスペンス装置。
4. ４．弁孔の断面積が、アクチュエータ出口孔の断面積の少なくとも１０倍より大 きいことを特徴とする請求項１、２または３に記載のディスペンス装置。
5. ５．アクチュエータ出口孔の断面積が、０．０２ｍｍ２から０．１２６ｍｍ２ま でであることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のディスペンス装置。
6. ６．アクチュエータが、直径０．２５ｍｍの出口孔１個を有することを特徴とす る前記請求項のいずれかに記載のディスペンス装置。
7. ７．弁孔の断面積が、０．１９６ｍｍ２から１．５７ｍｍ２までであることを特 徴とする前記請求項のいずれかに記載のディスペンス装置。
8. ８．ディスペンス装置に、それぞれの直径が０．５ｍｍである弁孔４個を有する ことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載のディスペンス装置。
9. ９．非液化ガスが充填された、前記請求項のいずれかに記載の規定された型のデ ィスペンス装置。
10. １０．非液化ガスが、窒素であることを特徴とする請求項９に記載のディスペン ス装置。
11. １１．非液化ガスが二酸化炭素であることを特徴とする請求項９に記載のディス ペンス装置。
12. １２．非液化ガスが、空気であることを特徴とする請求項９に記載のディスペン ス装置。