JPH07508248A - 大径の気泡を使用するスプレー装置を備えた消費者製品パッケージ - 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】 大径の気泡を使用するスプレー装置を備えた消費者製品パッケージ 発明の背景 １、発明の分野 本発明は、スプレー装置を備えた消費者製品パッケージに関し、更に詳細には、 空気を使用して粒径の小さいスプレーを形成するスプレー装置を備えた消費者製 品パッケージに関する。

２、従来技術の説明 優れたスプレー品質を提供するスプレー装置を備えた消費者製品パッケージを提 供することが長いこと望まれてきた。スプレー品質には、液滴の平均的な大きさ く例えば、ソーター平均直径によって計測した）、液滴の大きさの分布幅、スプ レー速度、開始及び停止をきれいに行うことができること（即ち、飛び散ったり 滴ったりしないこと）といった性質が含まれる。これまで、エアゾール式スプレ ーパッケージは、部分的に溶解させた推進剤を使用してパッケージを加圧してい た。噴霧は、主に、製品中に溶解させた推進剤がスプレー装置を出る際に「沸騰 」することによって行われる。残念なことに、従来の溶解させた推進剤は、今日 まで多年に亘り環境上の問題点であった。

更に、スプレー装置は、推進剤蒸気と液体とを混合する蒸気タップ弁を使用して いた。これは、噴霧品質を改善した。蒸気は、溶解させた推進剤についての核形 成場所として機能する気泡を提供するものと考えられている。

例示の蒸気タップ弁がセントφガーメインに賦与された米国特許第２，７４６， ７９６号、１９８０年１０月１４日にシュナイダーに賦与された米国特許第４， ２２７゜６３　号、及び１９８３年１１月２９日にジューフレディに賦与された 米国特許第４，４１７，６７４号に開示されている。蒸気タップの一つの欠点は 、これらのタップが環境上問題のある推進剤を使用し、従ってこうした推進剤の 多くを放出することである。

更に、スプレー装置は、液体が放出オリフィスを出る直前に液体を渦チャンバに 通す通路を有する。液体は、渦チャンバにより、薄い壁をなした膨張する円錐形 形体をなして放出オリフィスを出、これか噴霧を助ける。渦チャンバは、多くの 標準的なエアゾール式パッケージに設けられており、機械式ポンプにも設けられ ている。渦チャンバの欠点は、製造が複雑であるということ、渦チャンバのチャ ンネルが小さいことによるエネルギ損失のため比較的高い圧力が必要とされると いうこと、及び比較的粘度の高い流体を噴霧するのが困難であることである。

幾つかのスプレー装置の設計は、一つ以上の噴霧機構を組み合わせる。例えば、 多くのスプレー装置は、蒸気タップを用いる方法と渦チャンバを用いる方法を組 み合わせる。例示の組み合わせ設計には、１９８１年１月２７日にガイリティス に賦与された米国特許第４，２４７゜０２５号、１９８１年４月７日にヴエルデ イングに賦与された米国特許第４，２６０，１１０号、及び１９８３年４月２日 にアブブラナルプに賦与された米国特許第４゜３９６．１５２号が含まれる。勿 論、これらの組み合わせ設計は、これらの設計の持つ特徴の各々の欠点がある。

消費者製品パッケージで試みられた一つの別の方法は、チョークドフローが起こ る速度を下げるように空気を液体と混合することが含まれる。この場合、二相（ 即ち空気及び液体）混合物がチョークドフローが起こるように一つ又はそれ以上 の制限部を通過し、これによって液体の噴霧を助ける衝撃波を形成する。このよ うな方法の一つの例が、１９９０年５月３１日に第ＷＯ９０１０５５８０号とし て出されたＰＣＴ特許出願に例示されている。チョークドフロー現象を使用する ことの一つの欠点は、大量のエネルギが必要とされるということである。

これは、消費者製品パッケージに適用できる流量について、パッケージの作動圧 力が比較的高くなければならないということを意味する。

消費者製品パッケージの分野の外では、液体に運動工ネルギを与えて噴霧を助け るため、高速の及び／又は大量の空気が（場合によっては渦生成形状又は乱流生 成形状と関連して）使用された。こうした装置の例には、１９６４年４月２８日 にカルキン等に賦与された米国特許第３，１３０．９１４号、１９７３年１０月 ９日にランスタラドラ−・ジュニアに賦与された米国特許第３，７６４．０６９ 号、１９８１年８月１８日にイケウチに賦与された米国特許第４，２８４，２３ ９号、及び１９８６年１２月３０日にスミス等に賦与された米国特許第４゜６３ ２．３１４号に開示された装置が含まれる。しかしながら、高速空気及び／又は 比較的大量の必要な空気を提供するのに必要な比較的高い圧力のため、これらの 技術は、特に容器圧力が低く及び／又は低い空気−液体比が所望である場合には 、消費者製品パッケージでは使用できない。

スプレー装置を備えた消費者製品パッケージの分野の外で、最終出口オリフィス の前に空気及び液体を混合する別の研究が行われた。この研究の多くは、例えば 、バーデユー大学の教員及び生徒によって行われた。この研究は、代表的には、 消費者製品の用途で所望であるよりも　かに高い圧力、流量、及び空気−液体比 で行われた。

事実、この研究の多くは、生じたチョークドフローが衝撃波を発生させるように このような高い流量及び空気−液体比の組み合わせで行われた。この研究の幾つ かは低圧又は低空気−液体比のいずれかで行われたが、圧力及び空気−液体比の 両方が低く且つ低い消費者製品流量を使用して行われたことはなかった。

上文中で論じたスプレー装置には、本発明の全ての利点を提供するものは一つと してなかった。例えば、本発明の消費者製品スプレーパッケージは、渦チャンバ やチョークドフローのような機構によらない。従って、比較的低い空気−液体比 及び比較的低い圧力を維持しながら消費者製品流量で優れたスプレー品質が提供 される。

上文中で論じた利点に関し、本発明のスプレー装置は環境上大きな利点を提供す る。本発明のスプレー装置でスプレーされる製品には推進剤が溶解させてない。

従って、推進剤を含まない液体の粘度は、代表的には、高く、本発明のスプレー 装置は粘度が比較的高い（例えば約１０ｅＰ以上）液体について優れたスプレー 品質をつくりだす。更に、製品は、代表的には、製品の粘度を下げるため揮発性 溶剤を含むように調合しである。上文中で論じた推進剤と同様に、これらの揮発 性溶剤もまた環境上及び安全の立場から問題である。本発明ではこれらの揮発性 溶剤を少なくとも部分的に水に代えて粘度を下げることができる。従来、粘度を 下げるために水が専ら使用されなかった一つの理由は、水が、代表的には、製品 の表面張力を高め、これがスプレー品質を落とすものと一般に考えられていたた めである。しかしながら、本発明のスプレー装置は、実際に、表面張力の堅い液 体で良好なスプレー品質を提供する。

発明の概要 本発明の一つの特徴によれば、空気と液体とを混合するための混合チャンバを備 えた、消費者製品スプレーパッケージが提供される。このパッケージは、液体通 路及び空気通路を介して混合チャンバと夫々連通した液体圧力チャンバ及び空気 圧力チャンバを含む。液体圧力チャンバ及び空気圧力チャンバの小分は直前の圧 力は、約３゜５１５　ｋｇ／ｃｏ２　（約５０ｐｓｉ）以下である。液体通路及 び空気通路は、混合チャンバの空気−液体比が、質量を基にして約０．０６：１ 乃至約０．０１＋１になるような大きさを有する。

更に、液体圧力チャンバ及び空気圧力チャンバと混合チャンバとの中間で液体通 路及び空気通路に沿って弁手段が配置されている。弁手段は、液体通路及び空気 通路の夫々を選択的に開閉する。

本パッケージは、更に、大きなキャビティを内部に備えた外ハウジングを持つア クチュエータを有する。この外ハウジングは、液体通路の一部、空気通路の一部 、及び最終出口オリフィスを更に有する。これらの各々は、外ハウジングを通し て大きなキャビティと別々に連通している。更に、最終出口オリフィスは、液体 の流量を約１、　０　ｃｍ３／秒以下にするような大きさにになっている。

アクチュエータは、更に、外／Ｘウジングの大きなキャビティ内に配置された内 ハウジングを有する。内ハウジングは、内ハウジングと外ハウジングとの間の隙 間に液体通路又は空気通路のいずれかの一部を構成するようになった外部寸法を をする。混合チャンバは、最終出口オリフィスに最も近い隙間の部分に配置され ている。内ハウジングは、液体通路又は空気通路のうちの他方の一部を構成する キャビティを内部に有する。更に、内／Ｘウジングは、内ハウジングの小さなキ ャビティと混合チャンバとの間に空気通路の一部を構成する噴射手段を有する。

この噴射手段は、はぼ全ての気泡の直径が出口オリフィスの直径よりも大きいよ うに気泡を形成するようになっている。

本発明の別の特徴によれば、空気と液体とを混合するための混合チャンバを備え た、消費者製品をスプレーするためのパッケージが提供される。このパッケージ は、液体通路を介して混合チャンバと連通した液体チャンバを有する。更に、液 体通路を選択的に開閉するため、液体チャンバと混合チャンバとの中間で液体通 路に沿って配置された弁手段が設けられている。更に、内部に混合チャンバを備 えた外ハウジングを持つアクチュエータが含まれる。外ハウジングは、混合チャ ンバと各々別々に連通した液体通路の一部、空気通路の一部、及び最終出口オリ フィスを更に存する。混合チャンバは、液体を長平方向に通すため液体通路が連 通したベンチュリ通路の形状である。空気通路は、液体の圧力が大気圧以下に減 じられ且つ空気が大気から液体の流れに直接進入するように、ベンチュリのほぼ 中間点の空気噴射手段を通して混合チャンバと連通している。

本発明の別の特徴によれば、空気と液体とを混合するための混合チャンバを備え た、消費者製品をスプレーするためのパッケージが提供される。このパッケージ は、液体を混合チャンバに送出するための手段を有する。空気を空気噴射手段を 通して混合チャンバに別に送出するための手段が更に設けられている。更に、こ のパッケージは、混合チャンバ内の空気及び液体をパッケージから出す出口オリ フィスを有する。噴射手段から出口オリフィスまでの距離は、平均流路に関し、 気泡が合体して大きくなる機会を持つ距離以下であると表示される。出口オリフ ィス、液体送出手段、及び空気送出手段は、出口オリフィス、液体送出手段、及 び空気送出手段は、混合チャンバの断面積、液体の表面張力、液体の粘度、液体 の密度及び空気の密度とともに第６図のグラフ上の（ＧＡ／λ、（Ｇ　Ｌ・λ・ ｖ）／ＧＡ　）のプロットが気泡を含んだフローレジム及びピストン流れフロー レジムの外側になるように、約１．　０　ｃｍ３／秒以下の全質量流量、液体の 質量流量、及び空気の質量流量を提供するように協働する。

図面の簡単な説明 本明細書は、本発明を特定的に指摘し且つ明瞭に特許請求する請求の範囲で終わ るけれども、本発明は、以下の好ましい実施例の詳細な説明を同じ要素に同じ参 照番号を附した添付図面と関連して読むことによって更によく理解されよう。

第１図は、本発明のポンブースブレ一式消費者製品パッケージの分解斜視図であ り、 第２図は、第１図の２−２線での分解断面図であり、第３図は、第１図の２−２ に沿った第２図のアクチュエータ及び弁組立体の拡大部分断面図であり、第４図 は、空気出口通路及び液体出口通路がスプレー中の開放状態にあるアクチュエー タ及び弁組立体を示す第３図と同様の拡大部分断面図であり、第５図は、空気入 口通路が容器の加圧中の開放状態にある弁組立体を示す第３図と同様の拡大部分 断面図であり、 第６図は、予測されたフローレジムを決定する上で使用される空気−液体混合物 のフローマツプであり、第７図は、本発明のポンプ−スプレー式消費者製品パッ ケージの別の実施例を示す第２図と同様の断面図であり、 第８図は、第７図のアクチュエータ及び弁組立体の第３図と同様の拡大部分断面 図であり、 第９図は、本発明のエアゾール式消費者製品パッケージの好ましい実施例の第３ 図と同様の拡大断面図であり、第１０図は、第９図の１０−１．０線に沿った、 アクチュエータの断面図であり、 第１１図は、第９図の１１−１１線に沿った、アクチュエータの断面図であり、 第１２図は、本発明のスプレー装置を組み込んだフィンガポンプ式消費者製品パ ッケージの好ましい実施例の第３図と同様の拡大断面図であり、 第１３図は、ベンチュリ形状混合チャンバを持つ本発明のスプレー装置を組み込 んだフィンガポンプ式消費者製品パッケージの好ましい実施例の第３図と同様の 拡大断面図であり、 第１４図は、液体出口通路がスプレー中の開放状態にあるアクチュエータ及び弁 組立体を示す第３図と同様の拡大断面図であり、 第１５図は、本発明のスプレー装置用のアクチュエータの好ましい実施例の第３ 図と同様の拡大断面図であり、第１６図は、第１５図の１６−１６線に沿ったア クチュエータの部分断面図であり、 第１７図は、本発明のスプレー装置用の別の好ましいアクチュエータを示す第１ ５図と同様の拡大部分断面図であり、 第１８図は、第１７図の１８−１８線に沿ったアクチュエータの拡大部分断面図 である。

実施例 全体に参照番号２０を附した本発明の好ましい消費者製品スプレーパッケージを 第１図及び第２図に示す。この実施例のパッケージ２０は、蓋キャップ２２と、 液体圧力チャンバ２６及び空気圧力チャンバ２８を収容した容器２４とを含む。

本明細書中で使用した「空気」という用語は、アクチュエータ３０での混合時に 液中に溶解しない、推進剤として使用できる任意の物質を含む。本明細書中で使 用した「圧力チャンバ」という用語は、対応する弁の開放前に物質（即ち空気又 は液体）が比較的低い予め決定された圧力で収容された単なるチャンバである。

空気圧力チャンバ及び液体圧力チャンバ内の比較的低い予め決定された圧力は、 約３．　５１５ｋｇ／ｃｓ２　（５０ｐｓｉ）以下であり、更に好ましくは、約 ２．１０９ｋｇ／Ｃ１１２乃至約０．７０３　ｋｇ／ｃｉ２　（約３０ｐｓｉ乃 至約１０ｐｓｉ）である。本明細書中に開示した一実施例では、大気が空気圧力 チャンバとして機能する。

この実施例の空気圧力チャンバ２８及び液体圧力チャンバ２６は、同じ区画室内 に収容されており、空気チャンバ２８が液体チャンバ２６の頭上空間内にある。

このような容器の他の例には、例えば、１９７９年８月２１日にマスシアに賦与 された米国特許第４，１６５，０２５号、１９８５年１月８日にタダに賦与され た米国特許第４，４９２，３２０号、及び１９７８年３月７日にオロフソンに賦 与された米国特許第４，０７７．４４２号に開示された従来のエアゾール式容器 、ポンプ−スプレー式容器が含まれる。別の例では、オロフソンの特許の第５図 及びこの図と関連した議論に開示されているように、空気圧力チャンバ及び液体 圧力チャンバが別々の区画室に収容されているのがよい。別々のチャンバは、空 気が液体製品と相互作用する場合、又は製品が液体成分及び空気成分の両方を含 み、製品の利点が空気成分と液体成分との間の混合時の相互作用によってもたら される場合に必要である。

第２図を参照すると、図示のスプレーパッケージ２０は、外側にねじ山３４を持 つ広口ネック３６を備えたボトル３２を含む。内コア３８は水平な環状壁４０を 有し、この壁はボトル３２の広口ネック３６の頂部に載止する。

この水平な壁４０から一連の垂直壁及び水平壁が垂下しており、これらの壁か連 結して、下水平壁４６で連結された二つの同心の円筒形の壁４２及び４４を形成 する。

内円筒壁４２は、一連の穴５０が設けられた頂壁４８で閉鎖されている。取り付 はリング５２は、ボトル３２のねじ山３４と協働するねじ山５４で内コア３８を ボトル３２に取り付けるための手段を提供する。密封をよくするため、水平壁４ ０と広口ネック３６との間にＯ−リング３３を配置するのがよい。

内コア３８は、弁組立体５４全体を同心の内円筒壁４２内に収容するようになっ ている。この実施例の弁組立体５４は、三動弁組立体である。換言すると、弁組 立体５４は、三つの異なる通路（第４図でわかるように、スプレーを行うための 空気通路５６及び液体通路５８、及び（第５図でわかるように）空気チャンバ２ ８及び液体チャンバ２６の夫々を加圧するための空気入口通路６０）について断 続機構を構成するように作動する。

第３図を参照すると、弁組立体５４は、製品をパッケージ２０からスプレーする ため、液体通路５８及び空気通路５６をほぼ同時に（即ちこうした弁の通常の精 度内で）開閉するように作動する。両通路をほぼ同時に開閉しない他の弁組立体 を使用してもよいけれども、はぼ同時に作動するのが好ましい。はぼ同時に作動 することの利点には、設計及び製造が容易であること、始動及び停止がきれいで あり、そのため以下に説明する毛管作用が働くことが含まれる。

おそらく、更に重要なことには、弁組立体５４は、液体の流れ及び空気の流れを 弁組立体５４に亘って別々の通路５６及び５８の夫々に維持する。（以下に論じ るように、この別々の通路５６及び５８により、流れを、アクチュエータ３０に おいて、最終オリフィス９５の直前まで離した状態に維持できる。）液体通路及 び空気通路を同時に開閉し且つ流れを弁組立体全体に亘って分離した状態に維持 する例示の弁は、１９８０年１０月１４日にシュナイダーに賦与された米国特許 第４，２２７．６３１号、及び１９８３年８月２日にアブブラナルブに賦与され た米国特許第４，３９６．１５２号に開示されている。これらの特許について触 れたことにより、これらの特許に開示されている内容は本明細書中に組み入れた ものとする。

例示の弁組立体５４は、互いに摩擦嵌めした下注復動要素６２及び上柱復動要素 ６４を含む。環状弾性部材６６が下注復動要素６２の周りの凹所内に配置され、 環状弾性部材６６は、その内周が液体通路５８を選択的に密封し又は開放するよ うに作動する。この環状弾性部材６６の外周は、摩擦嵌め保持部材６８によって 所定位置に保持される。同様に、環状弾性部材７０が上柱復動要素６４の周りの 凹所内に配置され、環状弾性部材７０は、その内周が空気通路５６を選択的に密 封し又は開放するように作動する。この環状弾性部材７０の半径方向中央部分は 、外ハウジング７２によって内コア３８の頂壁４８に対して所定位置に保持され る（環状部材７０の半径方向外部分が空気入口通路６０を以下に論じるように選 択的に密封し又は開放できるようにする）。外ハウジング７２は、内コア３８の 内円筒壁４２の内面の溝にスナップ嵌めされている。

第４図でわかるように、アクチュエータ３０を下に押すと、環状弾性部材７０に より、空気圧力チャンバ２８、即ち頭上空間内の空気が弁組立体５４の上柱復動 要素６４の空気通路５６に流入できる。これとほぼ同時に、容器２４の液体圧力 チャンバ２６内の液体が浸漬チューブ７４（第２図参照）を上方に流れ、環状弾 性部材６６により、上柱復動要素６４の液体通路５８に流入できる。

かくして、空気及び液体の両方を、弁組立体５４全体に亘って別々に通すことが できる。弁組立体５４を離すと、別々の通路５６及び５８は、以下に論じるよう に、出る直前までアクチュエータ３０を通り続ける。

上述のように、弁組立体５４は、更に、空気入口通路６０を開閉するように作動 する。空気入口通路６０は、空気を容器２４に入れるように作動し、これによっ て空気チャンバ２８及び液体チャンバ２６の夫々を加圧する。

この加圧プロセスでは蓋キャップ２２を使用する。第２図でわかるように、図示 の蓋キャップ２２は、外円筒壁７５、及び類キャップ７８を介してこの外円筒壁 に連結された外円筒壁７５と同心の内円筒壁７６を含む外部品を有する。内部品 は、頂端が閉鎖した円筒形チューブ８０である。この円筒形チューブ８０は、そ の項端近くに凹部有し、この凹部は、内円筒壁７６と協働して外部品と内部品と を互いにスナップ嵌めする。内チューブ８０の下端には、カップ状密封壁８４の 真上を円筒壁の約半分に亘って延びるスリット８２が設けられている。

第２図を参照すると、蓋キャップ２２を容器２４に関して往復動させることによ って液体圧力チャンバ２６及び空気圧力チャンバ２８の夫々を加圧する。蓋キャ ップ２２のカップ状密封壁８４の外径は、内コア３８の外円筒壁４４の内径とほ ぼ同じである。蓋キャップ２２を内コア３８上で下に押すと、内コア３８と蓋キ ャップ２２のチューブ８０との間の空間を占める空気が圧縮される。

第５図を参照すると、穴５０及び環状弾性部材７０の外周の周りを通して圧縮空 気が圧力チャンバに押し込まれ、空気圧力チャンバ及び液体圧力チャンバ内に押 し込まれる。第２図に戻ると、蓋キャップ２２を上に引き上げると、蓋キャップ ２２のカップ状密封壁８４と内コア３８の円筒壁４４との間の摩擦によりスリッ ト８２が上方に開かれ、チューブ８０と内コア３８との間の膨張空間に空気が流 入する。かくして、蓋キャップ２２を容器２４上で往復動させることによって空 気圧力チャンバ２８及び液体圧力チャンバ２６の夫々を加圧する。

第４図に戻ると、空気流及び液体流は、弁組立体５４を出るとき、アクチュエー タ３０の空気通路５６及び液体通路５８の夫々に別々に流入する。アクチュエー タ３０は、弁組立体５４の上柱復動要素６４に摩擦嵌めした外ハウジング８６を 含む。外ハウジング８６は、配向を行う必要なしに弁組立体５４の通路５６及び ５８の夫々と噛み合う空気通路部分及び液体通路部分を含む。内ハウジング８８ は、空気通路５６が内ハウジング８８の中央を連続的に下方に延び、液体通路５ ８が内ハウジング８８と外ハウジング８６との間の環状隙間９２で連続している ように、外ハウジング８６のキャビティの小径部分に摩擦嵌めしている（この場 合も配向を行う必要はない）。オリフィスハウジング９４は、内ハウジング８８ から所定距離のところでキャビティの大径区分に摩擦嵌めしており、この大径区 分は、環状隙間９２よりも僅かに大径であり、これによって、隙間９２の混合チ ャンバ部分９６を形成する（このチャンバ部分の静圧は、環状隙間９２よりも僅 かに高い）。

内ハウジング８８と外ハウジング８６との間の環状隙間９２は、この隙間を通る 液体の速度が、気泡が上流に流れないようにするのに必要な速度よりも大きいよ うに、十分少さい。好ましくは、この環状隙間９２は、弁組立体５４の閉鎖時に 環状隙間９２内の液体が混合チャンバ９６内に毛管作用で進むことがない程度小 さい。毛管作用の停止点は、好まくは、空気噴射オリフィス９０の位置にあり、 更に好ましくは、空気噴射オリフィス９０から所定距離上流にある。毛管作用は 、弁組立体５４の閉鎖時に液体流れを素早く終わらせ、これによってきれいな遮 断を可能にする（即ち滴ったり飛び散ったりすることがない）。

空気は、内ハウジング８８のテーバした先端に配置された二つの噴射オリフィス ９０を通してこの実施例の混合チャンバ９６に流入する。空気噴射オリフィス９ ０（及び従って気泡噴射オリフィス）を最終出口オリフィス９５に対して液体内 で空間的に均等に分布することによって、空間的に均等なスプレーパターンを提 供する。

かくして、できるだけ多数の噴射オリフィス９０を最終出口オリフィス９５に対 して対称に且つ最終出口オリフィス９５から等距離に配置するのが好ましい。噴 射オリフィス９０の数は、以下に論じるように、噴射オリフィス９０を通過する 際に空気流中に必要な乱流によって限定される。更に、空気噴射オリフィス９０ が最終出口オリフィス９５の真裏の位置から離れており且つ内ハウジング８８の 外縁部から離れている場合に良好な噴霧が起こるものと考えられているというこ とに着目されたい。

上文中で説明した形体、即ち液体通路が外側で空気通路が内側の形体が非常に好 ましいということに着目されたい。噴射オリフィス９０を離れる空気の圧力は混 合チャンバ９６内の液体の圧力よりも僅かに（例えば約０゜０７０３　ｋｇ／ｃ ｍ２乃至０．　１４０６ｋｇ／ｃｍ２　（１ｐＳｉｇ乃至２ｐｓｉｇ）　）大き くなければならない。好ましくは、空気通路５６（液体通路でない）に設けられ た制限部、例えば内ハウジング８８の入口オリフィス９８に設けられた制限部、 を使用して相対的圧力調節を行う。

噴射オリフィス９０を通して混合チャンバ９６に提供された空気は、気泡を形成 しなければならない。噴射オリフィス９０を出る空気中に乱流が存在するため、 気泡の形成がかなり助けられる。理論によって括られるのを望むものではないが 、空気中の乱流により噴流が不安定になり、これによって空気噴流が壊れて気泡 になるということが理論化されている。従って噴射オリフィス９０を通過する空 気は、好ましくは乱流であり、（表面粗さ及び流れ干渉により変化することがあ るけれども）噴射オリフィス９０を通過する空気のレイノルズ数は、少なくとも 約１６００であり、最も好ましくは少なくとも約２０００のレイノルズ数を有す る。レイノルズ数は、円形の噴射オリフィスについて以下の等式によって定義さ れる。

Ｒｅ−（４ｍ）／　（πμＤｎ） ここで、Ｒｅは、レイノルズ数であり（無次元量）、ｍは、空気の質量流量であ り（ｋｇ／ｓ）、μは、空気の粘度であり（Ｎ−５ｅｃ／ｓ２）、Ｄは、オリフ ィスの直径であり（ｍ）、ｎは、噴射オリフィスの数である。

かくして、空気の特定の質量流ｆｆｉ（ｍ）について、噴射オリフィス９０の面 積（Ｄ　２／４　）及び噴射オリフィス９０の数（ｎ）を調節して好ましいレイ ノルズ数を得るのがよい。

更に、噴射オリフィス９０を通して混合チャンバ９６に提供された空気は、最終 出口オリフィス９５を出るほぼ全ての気泡の直径が最終出口オリフィス９５の直 径よりも大きいように気泡を形成しなければならない。理論によって括られるの を望むものではないが、はぼ全ての気泡の直径が最終出口オリフィス９５の直径 よりも太き（なければならない理由は、これらの大きな気泡が最終出口オリフィ ス９５を通して絞られ、薄い環状膜を形成するためであると考えられている。最 終オリフィス９５を出る気泡が破裂する際、これらの気泡は、環状液体膜の厚さ とほぼ同じ大きさの帯体を形成し、これらの帯体は、次いで、従来のウェーバ− 破壊により破壊される。

最終出口オリフィス９５の直径よりもがなり大きい直径を持つ気泡をつくりだす と、直観に反した興味深い現象が起こる。表面張力の大きい液体程、ソーター平 均直径で計測して小さな粒子をつくりだす。この場合、理論によって括られるの を望むものではないが、表面張力の高い液体からなる帯体の方が短いと考えられ ている。これは、破壊に最適の波長が短く、この波現象がこのノズルについて、 −次破壊機構を提供するためである。本発明は、更に、高粘度液体、即ち約１０ ｃＰ以上の液体について、比較的低い空気／液体比及び本明細書中で論じる比較 的低いチャンバ圧力で良好に作動する。実際に、少なくとも約８０ｃＰの粘度の 液体が、上述のパラメータ内で作動するスプレー装置を通過する場合に、優れた スプレー品質が得られる。

気泡の大きさに影響する要因には、混合チャンバ９６の大きさ、液体の粘度、液 体の表面張力、噴射オリフィス９０の大きさ、空気の流量及び液体の流量が含ま れる。

例えば、混合チャンバ９６は、この大きさの気泡を内部で形成できるのに十分大 きくなければならない。他方、気泡が空気噴射箇所（即ちオリフィス９０）から 最終出口オリフィス９５まで移動するのに要する時間もまた最終出口オリフィス ９５での気泡の大きさにとって重要である。この時間は、分離された流れが生じ ないように、即ち空気が液体を通して一つの壊れていない流れをなして流れるこ とのないように、又は液体が空気を通して一つの壊れていない流れをなして流れ ることのないように、気泡が合体しないのに十分短（なければならない。気泡を 含んだフローレジム又はピストン流れフローレジムが、アクチュエータ３０の形 状及び使用される空気及び液体の流量及び物理的性質によって、下文で与えられ た計算値を使用して予測される場合には、当業者は、気泡の合体が問題とならな いものと考える。他方、気泡を含んだフローレジム又はピストン流れフローレジ ム以外のフローレジムが予測される場合には、当業者は、空気が液中を一つの壊 れていない流れをなして流れるか或いは液体が空気中を一つの壊れていない流れ をなして流れるかのいずれかであると考える。この場合には気泡が存在しないた め、噴霧をうまく行うことができない。しかしながら、全く予期せぬことである が、顕著に合体して大きくなる機会を気泡に与えない場合（即ち空気が液中を一 つの壊れていない流れをなして流れるか或いは液体が空気中を一つの壊れていな い流れをなして流れる場合）、気泡を含んだフローレジム又はピストン流れフロ ーレジム以外のフローレジムが予測される場合に噴霧を良好に行うことのできる 場合がある。消費者製品の流量は、気泡を含んだフローレジム又はピストン流れ フローレジムを予測するアクチュエータ３０の形状の役に立たず、所望の気泡を 形成できるようにするということに着目するのが重要である。これは、通路が、 こうした小さな流量では気泡を内部に形成できない程小さいことが多いためであ る。

かくして、どのような場合に、気泡を含んだフローレジム又はピストン流れフロ ーレジムが、気泡が合体して大きくなる機会を持つ前に、空気−液体混合物を混 合チャンバ９６から出口オリフィス９５を通して噴射することが予測されないの かが重要である。混合チャンバ９６内での空気−液体混合物の速度を増大させる と、時間が短くて気泡が合体しない。しかしながら、液体の速度は、必要とされ る大きな気泡の形成を実質的に妨げる速度以下でなければならない。更に、混合 チャンバ９６の形状及び大きさは気泡の合体する性能に影響を与える。更に、出 口オリフィス９５を出る前の気泡の移動距離が重要である。

この距離を表示するための一つの方法は、気泡噴射オリフィス９０の下流側の中 央点と最終出口オリフィス９５の上流側の中央点との間の最小距離と定義される 平均流路に関する。噴射オリフィス９０が一つ以上ある場合又は多孔質材料を使 用した場合には、全ての距離の平均値は平均流路に等しい。空気−液体混合物が 気泡を含んだフローレジム又はピストン流れフローレジムの形体で流れない限り 、気泡は平均流路に沿って移動するときに合体しがちであるため、平均流路を最 小に保つことが重要である。他方、この距離は、気泡を混合チャンバ９６内で形 成するのに十分大きくなければならない。かくして、平均流路は、好ましくは、 気泡が合体して大きくなるのに要する時間を提供する距離以下であり、更に好ま しくは、平均流路は、約６．０９６■乃至約０．２５４１（約０．２４インチ乃 至０．０１インチ）であり、これよりもっと好ましくは、平均流路は、約０−５ ０８ｍｍ乃至約３．１７５１（約０．０２インチ乃至約０．１２５インチ）であ り、最も好ましくは、平均流路は約１゜９０５ｍａ（約０．０７５インチ）であ る。

以下の計算工程は、アクチュエータ３ｏの形状及び関連した空気及び液体の流量 及び物理的性質によってどのフローレジムが予測されるのかをどのようにして決 定するのかを第６図のフローマツプを使用して例示する。混合チャンバの平均断 面積は、計測値によって決定できる。

更に、液体の平均質量流量は、消費者製品の代表的な一回分の量をスプレーし、 放出された液体の質量を、−回分の量を放出するのに要した時間で除することに よって決定できる。同様に、空気の質量流量は、空気流量計及び圧力調整器を総 合した装置を使用して、パッケージをその元の内圧に戻すのに必要な空気の容積 を決定し、放出された液体の一回分の二に代わるのに必要な空気の容積をこれか ら減じ、空気容積を空気質量に変換し、時間で除することによって決定できる。

１）空気及び液体の平均質量流束を等式（１）及び（２）の夫々を使用して計算 する。

２）空気及び液体の正規量を等式（３）及び（４）の夫々を使用して計算する。

３）ｙ軸についてＧＡ／λの量、及びＸ軸について（Ｇｌ、・λ・ｖ）／の回を 計算する８ここで、ρ゛Ａは、標準状態での空気の密度に対する空気の密度の比 であり、 ρ゛Ｌは、標準状態での水の密度に対する液体の密度の比であり、 σ°Ｌは、標準状態での水の表面張力に対する液体の表面張力の比であり、 μ°Ｌは、標準状態での水の粘度に対する液体の粘度の比である。

４）第６図のグラフ上に座標をプロットし、フローマツプを読み取っていずれの フローレジムが予測されるかを決定する。

かくして、空気−液体混合物について、この混合物が混合チャンバを通って流れ るときの均衡したフローレジムを予Ｄ］できる。

空気通路全体及び液体通路全体の大きさは、所望の比較的低い空気−液体比を提 供するため、空気圧力チャンバ及び液体圧力チャンバ内の予め決定された圧力に 基づいて大まかに定められなければならない。かくして、最終出口オリフィス９ ５を出る混合物の空気−液体比は、質量を基にし−Ｃ約０．０６：１乃至約０． ０１：１でなければならず、好ましくは、質量を基にして約０．０４：１乃至約 ０．０１：１でなければならない。

最終出口オリフィス９５は、所望の低い作動圧力で消費者製品に代表的な流量を 提供する大きさである。出口オリフィス９５に亘るエネルギ損失を減少させるた め、出口オリフィス９５の長さを最終出口オリフィス９５の直径で除した商は、 約１であるのがよい。消費者製品の所望の流量は、約１．　０　ｃｍ３／秒以下 であり、更に好ましくは、約０．　１　ｃｒ３／秒乃至０．　８　ｃｉ３／秒で ある。

更に、出口オリフィス９５を通る二相流の速度と空気−液体比との組み合わせは 、好ましくは、チョークドフローを提供するのに必要とされるよりも小さい。

本発明を組み込んだ消費者製品スプレーパッケージは、出口オリフィス９５を通 して優れたスプレー品質をつくりだす。従って、ソーター平均直径は、好ましく は、約１００μｍ以下であり、更に好ましくは、約７０μｍ乃至２０μｍである 。更に、ロージンーラムラー分布パラメータｒｑＪに関して表示した粒径分布幅 は、好ましくは、約１，７以上であり、更に好ましくは、約２．０以上である。

「ｑ」の値が大きいということは、スプレーが更に単分散されていることを表す 。ソーター平均直径及びｒｑＪの値は、焦点距離が３００ｍｌ１１のレンズを備 えたフルバーン２６００型粒径分析器を使用して計ｉ９１される。最終噴射オリ フィスから１５ｃｍ下流のところでスプレーの中央にレーザービームを通すこと によって全ての計測値を得る場合には、フルバーン２６００型粒径分析器は、散 乱光の輪郭をロージンーラムラー液滴分布に合わせることによってデータを少な くすることができ、ソーター平均直径及びｒｑＪの値についての情報を報告する 。

全体に参照番号１２０を附した本発明の別のポンブースプレー式パッケージを第 ７図及び第８図に示す。このポンブースプレー式パッケージ１２０は、容器１３ ２の底壁に配置されたポンプ手段を使用して加圧される。このような底ポンプ手 段の例は、１９７６年５月１１日にマローンに賦与された米国特許第３，９５５ ，７２０号、１９７９年８月２１日にマツシアに賦与された米国特許第４，１６ ５，０２５号、及び１９８５年１月８日にタダに賦与された米国特許第４，４９ ２，３２０号に開示されており、これらの特許について触れたことにより、これ らの特許に開示されている内容は本明細書中に組み入れたものとする。

基本的には、例示の底ポンプ手段は、一方向重囲１７０で密封された開口部１５ ０を含む頂壁１４８で上端が閉鎖された内円筒壁１４４を有する。往復動要素１ ８０は、その頂端がカップ状密封壁１８４によって円筒壁１４４の内面に対して 密封されている。往復動要素１８０を下方に動かすと、空気がカップ状密封壁１ ８４の周りを通って円筒壁１４４と往復動要素１８０との間の空気圧縮チャンバ に進入する。往復動要素１８０を上方に動かすと、圧縮チャンバ内の空気が圧縮 され、この空気が開口部１５０及び一方向重囲１７０を通してパッケージに圧送 される。

更に、空気圧力チャンバ及び液体圧力チャンバ（参照番号１２８及び１２６が夫 々に附しである）を完全に加圧した後、圧縮チャンバ１６９内に残る圧力を手動 で解放するための圧力逃がし手段が設けられている。圧力逃がし手段は、細長い 部材１７５の先端に設けられた開口部１７３を密封する弾性部材１７１を含む。

細長い部材１７５の先端は、通常は、第２弾性部材１７７で弾性部材１７１から 離した状態に保持されている。手動で作動させると（即ち第２弾性部材１７７を 押すと）、細長い部材１７５の先端が密封弾性部材１７１を押して開口部１７３ から遠ざける。これによって、圧縮の完了後、残留した過剰の空気圧が圧縮チャ ンバ１６９からオリフィス１７９を通して大気へ逃がされる。

第８図を参照すると、加圧手段が容器１３２の底に設けられている場合には、弁 組立体１５４は、二つの通路、即ち空気通路１５６及び液体通路１５８用の断続 機構を構成する。従って、この弁組立体１５４は、第３図に示すような頂壁４８ の空気入口穴５０も外ハウジング７２の穴６１も備えていない。その他の点につ いては、この弁組立体１５４は主文中に論じたのと実際上同じである。

同様に、アクチュエータ１３０は主文中に論じたアクチュエータ３０と同じであ る。

上述の実施例について使用できる例示の寸法を以下に列挙する。内ハウジング１ ８８の自由端の外径は、２゜６５６７ｍｍ（０，１０５インチ）であり、内径は １．１４３　（０，０４５インチ）である。外ハウジング１８６の内径は３．１ ７５＋ｍ＊（０，１２５インチ）である。これによって、液体を通すための０． ２５４ｍｍ（０，０１０インチ）の隙間が内ハウジング１８８と外ハウジング１ ８６との間に形成される。内ノ）ウジング１８８は、気泡の平均流路が約０．２ ５４ａ＋ｉ（約０．０１０インチ）乃至約６．０９６■（約０．２４０インチ） であるように外ハウジング１８６に摩擦嵌めしている。二つの噴射オリフィス１ ９０の直径は０．１７７８ｍｍ（０，００フインチ）であり、長さは約０．２５ ４Ｉ１ｍ（約０．０１０インチ）である。最終出口オリフィス１９５の直径は約 ０．３３０２ｉｍ（約０．０１３インチ）であり、長さは約０．３３０２１（約 ０．０１３インチ）である。アクチュエータの全体の外側寸法は、長さが約１２ ．７ｍｍ（約０．５インチ）であり、直径が約１５．２４ｓ＋ｍ（約０．６イン チ）である。

第９図を参照すると、本発明の好ましいエアゾール式パッケージの弁組立体２５ ４及びアクチュエータ２３０が示しである。このパッケージは、本質的には、標 準的な予装入したエアゾール式パッケージである。このパッケージの弁組立体２ ５４は、実際には、第８図の弁組立体１５４と同じである。この実施例のアクチ ュエータ２３０の形体は、主文中に論じた形体から僅かに変更しである。

アクチュエータ２３０は、互いに螺合された部品２８６ａ及び２８６ｂの組み合 わせである外／Ｘウジング・を有する（本明細書中、下文において外ｌ＼ウジン グ２８６という）。外ハウジング２８６は、本質的には４５°の座ぐりを施した 二段ボアであるキャビティを有する。最終出口オリフィス２９５は、キャビティ の座ぐり部分と同心である。最終出口オリフィス２９５は、消費者製品液体の流 量を主文中で論じた流量にするような大きさになっている。この外ハウジング２ ８６は、実質的に無孔性の任意の材料でつくられているのがよく、従って、真鍮 のような金属、ポリエチレン、ポリアセタール、及びポリプロピレンのようなプ ラスチックで形成できる。

内ハウジング２８８は、実質的に無孔性の任意の材料でつくられているのがよい （しかしながら、噴射オリフィス２９０は内ハウジング２８８の有孔部分である ということに着目されたい）。外ハウジング２８６に関して主文中に挙げた例示 の材料は、内／＼ウジング２８８にも適用できる。内ハウジング２８８は、大径 部分及び小径部分を有する。第１０図を参照すると、内ハウジング２８８の大径 部分は、外ノλウジング２８６のキャビティの大径ボア部分とほぼ同じ直径を持 ち、これら二つの周囲の間に液密ンールが構成される。しかしながら、三つの液 体流れチャンネル２８７が内１１ウジング２８８の周囲に亘って等間隔に間隔を 隔てられて設けられており、これらのチャンネルは、内ハウジング２８８の大径 部分に亘って延び、部分的には内ｌ＼ウジング２８８の小径部分に沿っても延び ている。第１１図を参照すると、内／＼ウジング２８８の小径部分の外径は、主 文中に論じたように、それ自体と外ハウジング２８６との間に液体流れ隙間２９ ２を構成するような大きさになっている。内ハウジング２８８の先端は尖端まで ４５″の面取りをなしてテーバしている（第９図で最もよくわかる）。製造上の 理由のため、このテーバした形体が好ましいが、内ハウジングの先端及び出口オ リフィス２９５に近い外／％ウジング２８６のキャビティは正方形になっていて もよい。

第９図でわかるように、本質的には同心の座ぐりボアであるキャビティの内部に は内Ｉ＼ウジング２８８が配置され、空気流通路２５６を構成する。好ましくは 、混合チャンバ２つ６に続く同径間長の二つの噴射オリフィス２９０が内ハウジ ング２８８の先端に設けられている。

これらの噴射オリフィス２９０は１、尖端と面取り部の始部との中央にある。更 に、これらの噴射オリフィス２９０は、最終出口オリフィス２９５に対し、主文 中に論じたように配置されている。

上述の実施例に関して使用できる例示の寸法を以下に列挙する。外ハウジング２ ８６の大径段ボア部分の直径は約２．２８６ｍｍ（約０．０９インチ）であり、 小径段ボア部分の直径は約２．０３２ｍ＋＊（約０．０８インチ）である。最終 出口オリフィス２９５の直径は、約０．３８１ｆｆｉ１１（約０．０１５インチ ）であり、長さは約０．７６２１１！！（約０．０３インチ）である。

内ハウジング２８８は、平均流路が約６．０９６ｍ５乃至約０．２５４ａｍ（約 ０．２４インチ乃至約０．０１インチ）であるように、外ハウジング２８６に摩 擦嵌めしている。内ハウジング２８８の座ぐリボアの内部の直径は約２．２８６ ｎ１１１（約０，０９インチ）であり、二つの噴射オリフィス２９０の各々は直 径が約０．１７７８ａｖ（約０．００フインチ）であり且つ長さが約０．２５４ １（約０．０１インチ）である。内ハウジング２８８の大径部分の外側は、長さ が約１６．５１ｏｕａ（０，６５インチ）であり、外径が約２．２８６ｍｍ（０ ，０９インチである（即ち、内ハウジングの大径部分と等しい）。内ハウジング ２８８の小径部分の長さは約４．９２７６０１１（約０．１９４インチ）（面取 り部分を含む）であり、外径は約１．５２４ｍ１Ｍ（約０．０６インチ）である 。こうした寸法では、内ハウジング２８８と外ハウジング２８６との間に約０． ２５４＋ｎｍ（約０．０１インチ）の環状液体流れ隙間が形成される。三つの液 体流れチャンネル２８７が約１７．７８＋ｎｍ（０，フインチ）の長さに亘って 延び、これらのチャンネルの半径は約０．４３１８■（約０．０１　フインチ） であり、半径方向に約０．６８５８ｗｍ（約０．０２フインチ）の深さに延びて いる。

第１２図は、全体に参照番号３２０を附した本発明のフィンガポンプ式消費者製 品パッケージの好ましい実施例を示す。容器３３２は、雄ねじ３３４を備えたネ ック部分３３６を有する。フィンガポンプ及び弁組立体３５４は、Ｏ−リング３ ３３及び環状カラー３５２を用いてパッケージ上に密封された内コア３３８を含 む。これらの部品（即ち、０−リング３３３、内コア３３８、及び環状カラー３ ５２）及びカップ状密封部材３３９は、作動中、容器３３２に対して動かない。

外ハウジング３８６、内ハウジング３８８、及び第４図に関して上文中に論じた 部品とほぼ一致するオリフィスハウジング３９４を含むアクチュエータ３３０が 設けられている。

先ず最初に液体流れ通路３５８について言及すると、この通路３５８は、ひとた び呼び水が行われると、上文中に論じたように、毛管停止点まで液体で満たされ る。

外アクチュエータハウジング３８６を下に押すと往復動部材３８７もまた下方に 押され、液体圧縮チャンバ３２６（即ち、液体圧力チャンバ）内の液体を往復動 部材３８７とボール型逆止弁３８９との間で圧縮する。プランジャ３９１は、最 初、往復動部材３８７の下端で液体流れ通路３５８を密封する。このプランジャ ３９１は、液体圧縮チャンバ３２６内の圧力が増大すると、この圧力によりばね ３９３に抗して下方に押されるように形成されている。ばね３９３は、液体圧縮 チャンバ３２６内の圧力が予め決定された圧力に到るまで、プランジャ３９１を 往復動部材３８７に対して密封関係に維持するように設計されている。ひとたび 予め決定された圧力に到ると、プランジャ３９１は往復動部材３８７から遠ざか るように移動し、液体が液体通路３５８を通る。

次に、空気流通路３５６について言及する。外アクチュエータハウジング３８６ を下方に作動させると、これと同時に、空気圧縮チャンバ３２８（即ち、空気圧 力チャンバ）内で空気が圧縮される。空気は、圧縮されたために二つのカップ状 密封プランジャ３２９を押し上げ、これらのプランジャかばね３３１を押す。プ ランジャ３２９は、ばね３３１に抗して上方に移動するため、ハウジング３８６ の壁の溝３３５に到り、これによって、空気を、上文中に論じたように、穴を通 して内ハウジング３８８のキャビティ内に通す。ばね３３１及び３３３、溝３３ ５及び圧縮チャンバ３２６及び３２８等の要素は、液体が液体圧縮チャンバ３２ ６から解放されるのとほぼ同時に空気が空気圧縮チャンバ３２８がら解放され、 且つ所望の空気−液体比が得られるような大きさ及び形体になっている。

外アクチュエータハウジング３８６を離すと、一対の下溝３７１及び一対の上溝 ３７３を通って空気が戻り、カップ状密封部材３３９の周囲の空気圧縮チャンバ ３２８内に引き込まれる。同様に、外アクチュエータハウジング３８６を離すと 、往復動部材３８７がばね３９３によりその元の位置に向かって戻され、液体が 浸漬チューブ３７４及びボール型逆止弁３８９の周りを通って液体圧縮チャンバ ３２６に引き込まれる。

第１３図は、全体に参照番号４２０を附した、フィンガポンプ式パッケージで使 用された本発明の第２の好ましい実施例を示す。この実施例のアクチュエータ４ ３０は、ベンチュリ形状混合チャンバ４９６を有し、このチャンバは、二つの噴 射オリフィス４９０を通して混合チャンバ４９６に空気を大気から吸い込む。か くして、この実施例の空気圧力チャンバ４２８は大気である。フィンガポンプ式 パッケージ４２０は、１９９１年６月４日にカーターに賦与された米国特許第５ ，０２０，６９６号に開示されたのと同じポンプ機構４５４を含む。同特許につ いて触れたことにより、その特許に開示されている内容は本明細書中に組み入れ たものとする。必要でないけれども、このような予圧縮ポンプ機構４５４が好ま しい。

手短に述べると、ポンプ機構４５４は、蓋４５２、ステム４６４、弾性部材４３ ３、弁部材４９１、ばね４９３、及びポンプ本体４３８、及び浸漬チューブ４７ ４を含む。ポンプ本体４３８は、円筒形上部分及び円筒形下部分を有する。ポン プ本体４３８の円筒形下部分は、浸漬チューブ４７４を摩擦で保持する内円筒体 ４７２を有する。内円筒体４７２の上端には浸漬チューブ４７４とポンプ本体４ ３８との間を流体連通ずる穴４７３が設けられている。ポンプ本体４３８の円筒 形下部分の内部には環状溝４７５及び環状密封部材４７７が設けられている。弁 部材４９１は、ポンプ本体４３８の円筒形下部分の環状密封部材４７７と噛み合 う環状密封部材４８９をその下端に有する。弁部材４９１は、ばね４９３によっ て上方に押圧されており、弁部材は、ステム４６４を上方に押圧する。ステム４ ６４は、更に、ポンプ機構４５４のピストンとしても機能する。

ポンプ機構４５４のステム４６４上にはアクチュエータ４３０が入れ子に設けら れている。アクチュエータ４３０は、外ハウジング４８６内の段状ボアに摩擦嵌 めした内ハウジング４８８を有する。内ハウジング４８８は。

内ハウジング４８８の全周に亘って半径方向に延びる凹所をなしたチャンネル４ ５６を有する。内ハウジング４８８の中央を通る、一部が混合チャンバ４９６と して作用する、内ベンチュリ通路のほぼ中間点に二つの空気噴射オリフィス４９ ０が配置されている。外ハウジング４８６は空気通路４５６を有し、この通路は 凹所をなしたチャンネル４５６と整合し、大気と混合チャンバ４９６との間を流 体連通ずる。外ハウジング４８６の段状ボアの開放端には最終出口オリフィス４ ９５が貫通したハウジング４９４が摩擦嵌めしている。

このパッケージ４２０のボトル４３２内に収容された液体は、浸漬チューブ４７ ４を通してポンプ機構４５４に引き込まれる。アクチュエータ４３０を下方に押 すと、ステム４６４及び弁部材４９１がばね４９３に抗して下方に移動し始める 。かくして、ポンプ本体４３８の上部分、弁部材４９１、及びステム４６４が構 成する液体圧力チャンバ４２６の容積が収縮し始める。これによって、この液体 圧力チャンバ４２６内の圧力は、この圧力により弁部材４９１に作用する下方へ の力かばね４９３によって弁部材４９１に作用する上方への力を越えるまで上昇 する。

第１４図を参照すると、弁部材４９１は、これによって、ステム４６４から遠ざ かるように移動し、液体通路４５８をこれらの二つの部品間に形成し、この通路 を通して液体をステム４６４内に流出させる。液体は、次いで、アクチュエータ ４３０に入り、ベンチュリ形状混合チャンバ４９６を通過する。ベンチュリ形状 混合チャンバ４９６は、液体の速度を高めて液体の圧力を大気圧以下に下げ、こ れによって、噴射オリフィス４９０を通して空気を液体流路に吸い込む。

この目的を達成するため、ベンチュリ形状混合チャンバ４９６の壁近くの液体の 速度を比較的高くしなければならない。更に、エネルギ損失を少なくし且つ閉塞 を回避するため、ベンチュリ形状混合チャンバ４９６の大きさをその中間点でで きるだけ大きくするのが望ましい。

かくして、液体の速度分布は比較的平坦であるのが好ましい。速度分布が比較的 平坦であると、中心線での圧力並びに壁近くでの圧力が必要な低圧になる。液体 が乱流である（層流でなく）場合に速度分布が更に平坦になることがわかってお り、ベンチュリ形状混合チャンバ４９６を通る液体は乱流であるのが好ましい。

更に、テーバ区分の角度は、速度分布を乱す境界層剥がれを回避するため並びに 流れ損失を最小にするため、４０″程度でなければならない。更に、又は変形例 では、ベンチュリ形状混合チャンバ４９６をテフロンのような低表面摩擦ポリマ ーでコーティングすることによって速度分布を平坦にすることができる。

空気が噴射オリフィス４９０を通って混合チャンバ４つ６に入るため、混合チャ ンバ４９６の末広がりの区分を気泡が流れ、気泡の圧力を高め、これらの気泡を 分散させる。次いで、二相流が主文中に特定した最適の距離を流れ、出口オリフ ィス４９５に到る。

アクチュエータ４３０を離すと、ステム４６４がばね４９３の力に応じて垂直方 向上方に移動する。その際、膨張する液体圧力チャンバ４２６内にばね４９３の 力に逆らう負圧がつくりだされる。ばね４９３の力は、ばね４９３の力が負圧に よってステム４６４に及ぼされる力によって抗われる限り、弁部月４９１及びス テム４６４をこれらの最も上の位置に完全に戻すには不十分であるように選択さ れる。液体圧力チャンバ４２６内の負圧は、環状密封部材４８９が環状溝４７５ を通過するときに解放される。このとき、液体が液体圧力チャンバ４２６に吸い 込まれ、負圧がステム４６４に及ぼしていた下方への力が除かれ、ばね４９３の 力がステム４６４及び弁部材４９１をこれらの最も上の位置まで戻すのに十分と なる。

第１５図及び第１６図を参照すると、本発明とともに使用するための、全体に参 照番号５３０を附した変形例の好ましいアクチュエータが示しである。このアク チュエータ５３０は、容器（図示せず）のステム５６４に上述のように摩擦嵌め した外ハウジング５８６を有する。

外ハウジング５８６は、空気通路５５６及び液体通路５５８の部分を含む。内ハ ウジング５８８は、空気通路５５６が内ハウジング５８８の中央を下方に延びて 噴射手段を通って出るように、外ハウジング５８６のキャビティ内に（配向を行 う必要なしに）摩擦嵌めしである。空気は、内ハウジング５８８の端部に設けら れた比較的簡単に成形できる切欠き５８９を通って内ハウジング５８８の中央に 通る。空気噴射手段は、この実施例では、二つの噴射オリフィス５９０であり、 これらのオリフイスは成形、穿孔、又は他の方法で内ハウジング５８８の先端に 形成される。液体通路５５８は内ハウジング５８８ど外ハウジング５８６との間 の環状隙間５９２で連続している。オリフィスハウジング５９４が外ハウジング ５８６のキャビティの大径区分に摩擦嵌めしている。オリフィスハウジング５９ ４には、半径方向に間隔を隔てられた三つのフィン５９１が設けられ、これらの フィンは、内ハウジング５８８をその適当な軸線方向配向に維持するため、内ハ ウジング５８８の先端と接触する。混合チャンバ５９６が内ハウジング５８８の 先端と最終出口オリフィス５９５を持つオリフィスハウジング５９４との間に形 成される。上述の実施例に関して上文中に開示したパラメータ及び好ましい値は この実施例にも適用できる。

第１７図及び第１８図を参照すると、本発明とともに使用するための、全体に参 照番号６３０を附した別の変形例の好ましいアクチュエータが示しである。この アクチュエータ６３０は、容器（図示せず）のステム６６４に上述のように摩擦 嵌めした外ハウジング６８６を有する。外ハウジング６８６は、空気通路６５６ 及び液体通路６５８の部分を含む。内ハウジング６８８は、空気通路６５６が内 ハウジング６８８の中央を通って噴射手段を通って出るように、外ハウジング６ ８６のキャビティ内に（配向を行う必要なしに）摩擦嵌めしである。内ハウジン グ６８８は、コア要素６８８ａを有し、このコア要素の一端には半径方向リブ６ ８９が設けられ、他端には噴射オリフィス６９０を形成する二つの切欠きが設け られている。空気は、内ハウジングの端部に設けられた比較的簡単に成形できる 切欠き６８９を通って内ハウジング６８８の中央に通り、内ハウジング６８８の 長さに沿って下流に流れ、リブ６８７を通過する。空気噴射手段は、この実施例 では、二つの噴射オリフィス６９０であり、これらのオリフィスは、内ｌ＼ウジ ング６８８とコア要素６８８ａとの間に切欠きのところに形成されている。液体 通路６５８は内ハウジング６８８と外ハウジング６８６との間の環状隙間６９２ で連続している。オリフィスハウジング６９４が外ハウジング６８６のキャビテ ィの大径区分に摩擦嵌めしている。オリフィスハウジング６９４には、半径方向 に間隔を隔てられた三つのフィン６９１が設けられ、これらのフィンは、内ハウ ジング６８８をその適当な軸線方向配向に維持するため、内ハウジング６８８の 先端と接触する。混合チャンバ６９６が内ハウジング６８８の先端と最終出口オ リフィスを持つオリフィスハウジング６９４との間に形成される。

上述の実施例に関して上文中に開示したパラメータ及び好ましい値はこの実施例 にも適用できる。

本発明の特定の実施例を示し且つ説明したが、本発明の教示から逸脱することな くスプレー装置及びパラメータに変更を加えることができる。例えば、トリガー 式スプレーポンプ機構をこのようなスプレー装置に使用してもよい。従って本発 明は、添付の請求の範囲の範鴫の全ての実施例を包含する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．空気と液体とを混合するための混合チャンバを備え、液体圧力チャンバ及び 空気圧力チャンバが液体通路及び空気通路の夫々を介して混合チャンバと連通し 、液体通路及び空気通路を選択的に開閉するため、弁手段が液体通路及び空気通 路に沿って液体圧力チャンバ及び空気圧力チャンバと混合チャンバとの間に配置 された、消費者製品をスプレーするためのパッケージにおいて、液体圧力チャン バ及び空気圧力チャンバの小分け直前の圧力が約３．５１５ｋｇ／ｃｍ２（約５ ０ｐｓｉ）以下であり、液体通路及び空気通路は、混合チャンバの空気−液体比 が、賞量を基にして約０．０６：１乃至約０．０１：１になるような大きさを有 し、更に、前記パッケージは、アクチュエータを有し、このアクチュエータは、 （）内部にキャビティを備えた外ハウジングであって、外ハウジングを通してキ ャビティと各々別々に連通した液体通路の一部、空気通路の一部、及び液体の流 量を約１．０ｃｍ３／秒以下にするような大きさの最終出口オリフィスを更に備 えた外ハウジングと、 （）外ハウジングのキャビティ内に配置され、外ハウジングとの間の隙間に液体 通路又は空気通路のいずれかの一部を構成するようになった外部寸法を有し、最 終出口オリフィスに最も近い隙間の部分に混合チャンバが配置され、液体通路又 は空気通路のうちの他方の一部を構成するキャビティを内部に有し、この小さな キャビティと混合チャンバとの間に空気通路の一部を構成する気泡噴射手段を有 し、該噴射手段は、ほぼ全ての気泡の直径が出口オリフィスの直径よりも大きい ように気泡を形成するための手段である、内ハウジングとを有する、消費者製品 をスプレーするためのパッケージ。 ２．空気と液体とを混合するための混合チャンバを備え、液体圧力チャンバ及び 空気圧力チャンバが液体通路及び空気通路の夫々を介して混合チャンバと連通し 、液体通路及び空気通路を選択的に開閉するため、弁手段が液体通路及び空気通 路に沿って液体圧力チャンバ及び空気圧力チャンバと混合チャンバとの間に配置 された、消費者製品をスプレーするためのパッケージにおいて、液体圧力チャン バ及び空気圧力チャンバの小分け直前の圧力が約３．５１５ｋｇ／ｃｍ２（約５ ０ｐｓｉ）以下であり、液体通路及び空気通路は、混合チャンバの空気−液体比 が、質量を基にして約０．０６：１乃至約０．０１：１になるような大きさを有 し、更に、前記パッケージは、アクチュエータを有し、このアクチュエータは、 （）内部にキャビティを備えた外ハウジングであって、外ハウジングを通してキ ャビティと各々別々に連通した液体通路の一部、空気通路の一部、及び液体の流 量を約１．０ｃｍ３／秒以下にするような大きさの最終出口オリフィスを更に備 えた外ハウジングと、 （）外ハウジングのキャビティ内に配置され、外ハウジングとの間の隙間に液体 通路の一部を構成するようになった外部寸法を有し、最終出口オリフィスに最も 近い隙間の部分に混合チャンバが配置され、空気通路の一部を構成するキャビテ ィを内部に有し、この小さなキャビティと混合チャンバとの間に空気通路の一部 を構成する気泡噴射手段を有し、該噴射手段は、ほぼ全ての気泡の直径が出口オ リフィスの直径よりも大きいように気泡を形成するための手段である、内ハウジ ングとを有する、消費者製品をスプレーするためのパッケージ。 ３．空気と液体とを混合するための混合チャンバと、液体通路を介して混合チャ ンバと連通した状態に置かれた液体チャンバと、液体チャンバと混合チャンバと の間で液体通路に沿って配置された、液体通路を選択的に開閉するための弁手段 とを有する、消費者製品をスプレーするためのパッケージにおいて、混合チャン バを内部に備えた外ハウジングを有し、該外ハウジングは、液体通路の一部、空 気通路の一部、及び最終出口オリフィスを更に有し、これらは混合チャンバと各 々別々に流体連通しており、混合チャンバは、液体を長手方向に通すように液体 通路と連通したベンチュリ通路の形状であり、空気通路は、液体の圧力が大気圧 以下に下がり、空気が大気から液体の流れに直接進入するようにベンチュリのほ ぼ中間点にある空気噴射手段を通して混合チャンバと連通した、アクチュエータ を有する、消費者製品をスプレーするためのパッケージ。 ４．空気と液体とを混合するための混合チャンバと、液体を混合チャンバに送出 するための手段と、空気を空気噴射手段を通して混合チャンバに別に送出するた めの手段とを有する、消費者製品をスプレーするためのパッケージにおいて、混 合チャンバからの空気及び液体がパッケージから出る出口オリフィスを有し、噴 射手段から出口オリフィスまでの距離は、平均流路に関し、気泡が合体して大き くなる機会を持つ距離以下であると表示され、出口オリフィス、液体送出手段、 及び空気送出手段は、混合チャンバの平均横断面積、液体の表面張力、液体の粘 度、液体の密度及び空気の密度とともに第６図のグラフ上の（ＧＡ／λ、（ＧＬ ・λ・Ψ）／ＧＡ）のプロットが気泡を含んだフローレジム及びピストン流れフ ローレジムの外側になるように、約１．０ｃｍ３／秒以下の全質量流量、液体の 質量流量、及び空気の質量流量を提供するように協働する、消費者製品をスプレ ーするためのパッケージ。 ５．噴射オリフィスと最終出口オリフィスとの間の距離は、平均流路に関し、気 泡が合体して大きくなる距離以下であると教示される、ことを特徴とする請求項 １、２、又は３に記載の消費者製品をスプレーするためのパッケージ。 ６．液体流路の環状隙間部分は、毛管作用の停止箇所がほぼ空気噴射手段の位置 に配置されるように、毛管作用が起こるのに十分小さい、ことを特徴とする請求 項１又は２に記載の消費者製品をスプレーするためのパッケージ。 ７．混合チャンバは低表面摩擦ポリマーでコーティングされている、ことを特徴 とする請求項３に記載の消費者製品をスプレーするためのパッケージ。 ８．噴射オリフィスと最終出口オリフィスとの間の距離が、平均流路に関し、約 ６．０９６ｍｍ乃至約０．２５４ｍｍ（約０．２４インチ乃至約０．０１インチ ）と表示される、ことを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載 の消費者製品をスプレーするためのパッケージ。 ９．空気噴射手段は、最終出口オリフィスに対して対称に且つ最終出口オリフィ スから等距離に配置されたオリフィスである、ことを特徴とする請求項１乃至７ のうちのいずれか一項に記載の消費者製品をスプレーするためのパッケージ。