JPH09504735A

JPH09504735A - 静電帯電エアゾール噴霧システム用アクチュエータ

Info

Publication number: JPH09504735A
Application number: JP7513441A
Authority: JP
Inventors: インキュレット，イオン，アイ．; トムキンス，ディヴィッド，エー．; ウエフラー，マーク，イー．
Original assignee: エス．シー．ジョンソンアンドサン，インコーポレーテッド
Priority date: 1993-11-04
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 1997-05-13
Also published as: AU1089395A; WO1995012455A1; CA2175575C; EP0726810A4; BR9407991A; KR100386386B1; EP0726810A1; CA2175575A1; US5400975A; NZ276587A; KR960705634A; AU675375B2

Abstract

(57)【要約】エアゾール噴霧を電気的に帯電するためのアクチュエーター（２０）は、霧化した流体に電荷を誘導するため、噴霧ノズル（１８）に隣接した位置にインダクタ（３４）を有する。インダクタ（３４）への電荷は、作動部材（２６）の動きによって応力が与えられる圧電結晶（４６）によって供給される。インダクタの帯電は無視できるほどの電力を使用するので、他の電源は必要としない。結晶には圧迫などのように連続して、または、打撃などのように断続して、応力を与えることができる。断続した応力を与える場合、電気回路は結晶とインダクタの間にスイッチを含み、これはバルブが開いている時にあき、噴霧の間インダクタを電気的に分離する。

Description

【発明の詳細な説明】静電帯電エアゾール噴霧システム用アクチュエータ技術分野本発明は、エアゾール噴霧装置、特にエアゾールからの材料の噴霧を制御するアクチュエータに関する。背景技術加圧容器からの材料、通常は流体の投与に関してはよく知られている。容器からの材料の放出は、通常は閉位置または密閉位置にバイアスがかかった弁によって制御される。材料は通常、材料を霧化して目標領域全体に均一に分散させるノズルを介して投与される。アクチュエータは、弁の開閉に使用され、通常は内蔵パッケージが設けられるよう、容器付きで形成される。ある種の材料、例えば空気清浄剤の場合、内容物を可能な限り広く散布することが望ましい。しかし、処理すべき特定の領域に確実に塗布されるように、または目標以外には噴霧量を最小限にして活性成分の分配効率が向上するように、あるいはその両方のために、制御された方法で材料を分配することが望ましい材料もある。エアゾール噴霧器の適用は、噴霧がノズルから分配される時点で静電帯電されることにより向上することが知られている。噴霧は静電荷を獲得し、次に電気的に接地された物体または反対の電荷を有する物体に引き付けられる。霧化した噴霧に電荷を付与するため、幾つかの帯電機構が提案されており、その中でコロナ放電電荷移動、誘導帯電が最も一般的である。コロナ放電の場合は、電極を噴霧内に配置し、電子が電極から周囲の流体へ移動する。電極は、電極に接続した電源によって高い電位に維持される。このようなシステムの例が、デビトリア（De Vittoria）の米国特許第4,341,347号に示され、この特許では、電極は、比較的低速で粒子サイズが小さい噴霧への電荷移動を改善させるため、流体流の中に配置される。しかし、マーチャント（Marchant）の米国特許第４,489,894に記載されているように、コロナ放電電荷移動は、放電電流がほとんど有用に供給されないので、比較的効率が悪い。誘導帯電は、よく制御された状態下では、無視できる程度の電力しか必要としない方法である。誘導帯電については、文献で詳しく記録され、農業用噴霧器で広範囲に使用されている。誘導帯電の場合は、ある電位が電極に与えられ、これが局所的な電界を生成する。流体が霧化されるにつれ、これは電極により生成した電界に曝され、反対の極性の電荷が流体上に誘発される。霧化された滴は、いったん空気中に出ると、誘発された電界の影響下にある間、液体フィラメントの先端で誘発された電荷を保持する。流体を介して「地面」から、あるいは「地面」への電子の流れが確立され、除去された電荷を噴霧に補充する。このように、誘導帯電は、広い意味では「電力」ではなく「電位」を使用する方法と分類することができる。このようなシステムは、オイアーバッチ（Auerbach）の米国特許第2,019,333号に記載されている。誘導帯電で遭遇する一つの困難は、電極が霧化した流体を引き寄せ、特定の空力学的状況では、これによって濡れる可能性があることである。その結果電極からの電力が失われることがある。この問題は、慎重に制御した環境で噴霧を実行すると、深刻にはならないかもしれないが、ロー（Law）が米国特許第4,004,733 号で述べたように、変動の大きい環境では大きな問題となる。ロー（Law）は、インダクタの電位を小さくするよう示唆しているが、そうすると、ノズルとインダクタとの間の物理的間隔も小さくする必要がある。これは、インダクタが濡れる可能性を高くする。ロー（Law）は、管状の電極の内面と滴を形成する領域との間に空気流を挿入することによって、インダクタを乾燥した状態に維持するよう提案している。しかし、この効果を得るには、大量の空気を流す必要があり、狭い噴霧パターンが生成される。これは、ロー（Law）が想定したタイプの用途、すなわち農業用の噴霧には有効であろうが、携帯用の内蔵式噴霧装置には実用的ではない。パーメンター（Parmentor）の米国特許第4,664,315号は、空気流に渦巻を導入することによって、ロー（Law）の示唆した噴霧パターンを広げ、ノズルと接地箇所との間の電気路の長さを長くすることによって電荷の漏洩を小さくしようとしている。しかし、なお大量の空気を流す必要があり、渦巻を生成するノズル構成は、ノズルのデザインを複雑にし、流体が付着する可能性が高くなることがある。これまでに、流体キャニスターを有するタイプのエアゾール・ディスペンサーによって加圧下で投与される噴霧が静電帯電するような幾つかの提案がある。このようなディスペンサーは、携帯可能かつ独立型で、さらに経済的に生産できるよう設計されている。このような以前の提案の一つが、バーゲ（Birge）の米国特許第4,971,257号で示されている。この配置構成では、エアゾールの容器がフレーム内に支持され、これは回転可能な方法で取りつけられエアゾールの弁を作動するトリガを有する。電極は、エアゾール噴霧中に配置され、コロナ放電によって噴霧に電荷を移動させる。フレーム内に再充電可能な電池が設けられ、トリガが作動するにつれ、高圧変圧器を介して電極に電力を供給する。帯電機構が電力を要求するので、再充電可能な電源が必要であるが、これによって、使い捨ての独立型エアゾール容器としては装置が不経済になる。荷電流体噴霧を獲得する３番目の方法は、コッフィー（Coffee）の米国特許第 4,476,515号に開示され、電気力学的噴霧と呼ばれる。コッフィー（Coffee）は、加圧したエアゾール容器を使用するのではなく、静電力を利用して、多数の毛細管を通る流体を霧化し、それに電荷を与えるよう提案している。電界は、電源から管に高い電圧を印加することによって、管の出口に生成される。接地された電極が管を囲み、管との間隔をあけ、その出口での電界を強化する。電界は、流体内の表面張力の効果に反作用し、高度に霧化された流体流を生成する。電力は、幾つかの交換可能な蓄電池から形成されたバッテリ・パックによって電極に供給されることが好ましい。これは、装置を独立型のエアゾール容器に適用するには不適切になる。さらに、コッフィー（Coffee）の意図した充電機構は放電電流に依存する。なぜならば霧化に先だって流体に電荷が与えられるからである。したがって、コッフィー（Coffee）は圧電性結晶を使用して電力を供給し、電池を不要にすることを意図しているが、流量は利用できる電気エネルギーによる制約を受ける。さらに、コッフィー（Coffee）の提案した充電機構は、満足できる結果を得るためには、有機流体の希釈物を使用する特定な製剤の流体を必要とする。コッフィー（Coffee）によると、従来使用されているような水性製剤は、この機構では満足できる結果をもたらさない。同様なアプローチが、グリーンスパン（Greenspan）の米国特許第5,115,971号で意図され、ここではネブライザーがリザーバから供給された生成物を霧化する。この配置構成でも、電位は圧電性結晶から得られるが、制御回路を使用して、結晶が生成する電力を均一にし、電位が電極に与えられる期間を延長させる。このような技術は、ネブライザーから受け取る流体の量が限られている場合は実用的かもしれないが、長期的な噴霧が必要な場合には実用的ではない。グリーンスパン（Greenspan）もコッフィー（Coffee）も、霧化した噴霧を供給する容器と一緒に使用して、霧化した噴霧に電荷を与える装置については意図せず、霧化した噴霧を得る代替方法を示唆している。したがって、帯電した噴霧を投与する独立型のエアゾール・ディスペンサに対する要求があり、上記の欠点を除去するか、軽減するような噴霧装置を提供することが、本発明の目的である。本発明の開示したがって、概略すると、本発明は誘電帯電によってエアゾール噴霧に電荷を与え、誘導電位をディスペンサのアクチュエータに組み込まれた圧電結晶から得るディスペンサを提供する。特に、本発明は、加圧容器とノズルを含む弁とを有して、容器の内容物を霧化した噴霧として施与するエアゾール噴霧装置と一緒に使用するためのアクチュエータを提供する。アクチュエータは、ノズルに隣接して配置されたインダクタに電気的に接続された圧電結晶アセンブリを含む。作動部材は、弁が閉じる第１位置から、連結して弁を開く第２位置へと移動できる。第１位置から作動部材が移動すると、結晶アセンブリに応力が誘発され、インダクタに電位を与える。こうして、ノズルから施与された流体が誘導によって帯電する。好ましい実施態様においては、作動子の移動によって、過渡力又は衝撃が与えられ、結晶アセンブリに短時間断続的応力を生じ、またインダクタと結晶アセンブリとの間の電気的接続には、インダクタ内の電荷を維持する回路素子が含まれる。作動子が第２位置へ移動し続けることで、インダクタと結晶アセンブリとを電気的に接続を断つことも好ましい。さらに別の好ましい実施態様では、作動部材が第１位置にある間は、インダクタと結晶アセンブリとが接地ストラップに電気的に接続している。流体が施与されると流体に電荷が誘導されるアクチュエータを提供することにより、外部電源を必要とせずに、圧電結晶アセンブリで電位要件を満たすことができる。さらに、水性エマルジョンなどの標準的な製剤で誘導電荷移動が有効なので、これ以上政府機関の許可または登録を必要としない。図面の簡単な説明ここで、添付図面を参照することのみによって、本発明の実施態様について述べる。図１は、部分的に円形なクリップの一部を除いたディスペンサおよびアクチュエータの全体的な概略図である。図２は、図１に示したアクチュエータの一部の拡大図である。図３は、図１に示したアクチュエータの端面図である。図４は、図１に示したアクチュエータに使用する電気コンポーネントの回路図である。図５は、ディスペンサおよびアクチュエータの第２の実施態様の分解透視図である。図６は、図５に示した実施態様の前面図で、一部は断面図である。図７は、図５に示した実施態様の背面図である。図８は、アクチュエータの第２の実施態様の側面図で、一部は断面図である。図９は、図５ないし８の実施態様の電気回路に使用するコンポーネントの透視線図である。図１０Ａ、Ｂ、およびＣは、図９に示したスイッチの配置および動作の一連の図である。図１１は、図９に示した電気回路の回路図である。図１２は、図１１に示した回路の代替回路である。図１３は、図１１に示した回路のさらに別の代替回路である。図１４は、図１１に示した回路において、インダクタの電荷電位の経時変化を示す曲線である（２回の試験の結果を示す）。図１５は、図１４に類似しているが、図１２の回路で得た曲線である（２回の試験の結果を示す）。図１６は、図１５に類似しているが、図１３の回路で得た曲線である（２回の試験の結果を示す）。図１７は、ディスペンサおよびアクチュエータの第３の好ましい実施態様の側面図で、一部は断面図である。図１８は、図１７に示した実施態様の下面図である。図１９は、図１７に示した実施態様の一部を線１９−１９で切り取った図である。図２０は、図１７の実施態様のさらに細部を示す側面図である。図２１Ａ、Ｂ、およびＣは、図１７の実施態様に使用した様々な作動段階における電気回路の配置構成の概略図である。図２２Ａ、Ｂ、およびＣは、スイッチの代替配置構成を示す、図２０Ａ、Ｂ、およびＣに類似した概略図である。図２３は、図１７に使用した電気回路の回路図である。本発明の最適な実施形態したがって、図面、特に図１を参照すると、ディスペンサ１０は加圧された流体１４を貯蔵する容器１２を含む。流体は、弁１６によって容器１２から放出され、霧化噴霧としてノズル１８から施与される。流体１４は、エアゾールから従来の方法で施与される担体と活性成分の適切な混合物であることができ、該流体は少なくとも霧化の時点で導電性でなければならない。さらに、霧化した流体からキャパシタンスの比較的大きい物体に亘って導電路を設けなければならない。典型的には、流体は導電性であり、また容器中の流体の本体が必要なキャパシタンスを提供する。流体が導電性でない場合は、流体から接地箇所へ、またはオペレータへ接続しなければならない。流体が導電性である場合は、ノズル１８は非導電性として、容器とインダクタとの間の電気的経路の長さを長くすることが好ましい。ノズル以前の流体が誘電性の場合は、ノズル１８および容器１２は導電材料で作製し、オペレータが霧化した流体に電気的に接続して比較的大きいキャパシタンス体を提供するように、これを互いに接続することができる。容器１２は、0.1gm/sないし3.0gm/sの噴霧量を分配できる従来のエアゾール容器の形をとると便利である。したがって、容器についてはこれ以上詳細には述べないが、ただし弁１６は閉位置に対してバイアスがかかり、容器の縦軸方向の動きによって、バイアスに抗して開く。アクチュエータ２０は、容器１２の上に取りつけられ、容器１２の周囲に広がる部分円形のクリップ２３によって容器１２に固定された筐体２２を含む。筐体２２は、容器１２から後方に延びてレバー・アセンブリ２６を支持するアーム２４を含み、レバー・アセンブリはピン２８によって回転可能な方法でアーム２４に接続される。レバー・アセンブリは、ピン２８からヘッド３０へと前方に延び、ヘッドは突起３２を介して弁１６と係合することができる。ヘッド３０を下方に移動させると、弁１６はバイアスに抗して開位置へと移動し、容器から流体１４を放出する。ヘッド３０は、ノズル１８よりわずかに前方に配置されたインダクタ３４を支持している。ヘッド３０、および好ましくはレバー・アセンブリ２６は絶縁材料で形成され、インダクタ３４を容器１２から電気的に絶縁する。図３から最もよく分かるように、インダクタ３４は、ノズル１８を部分的に囲む輪３６の切片の形をしている。インダクタ３４は、ノズル１８に対して、ノズルの出口に電界を発生するように配置される。流体は、施与されると、霧化する直前に電界に曝されるので、流体１４との導通が維持される。また、シールド３８が、インダクタ３４の前方でヘッド３０に取りつけられており、輪３６より直径が大きい絶縁材料の環帯から構成されている。アーム２４は、圧電結晶アセンブリ４０をも支持しており、その一端はピン４２によってアーム２４に接続され、他端はレバー・アセンブリ２６上に形成されたカム表面４４に当接している。図２から最もよく分かるように、カム表面４４は第１部分が徐々に半径を増大させ、ピン２８の軸を中心とする第２部分に滑らかに統合する。圧電結晶アセンブリ４０は、１対のアンビル４８、５０間に配置された結晶４６を含む。アンビル４８、５０はスリーブ５２内で摺動可能で、アンビル４８はピン４２に接続され、アンビル５０はカム表面４４に当接している。結晶４６の一方側は、接地ストラップ５４によって容器１２の本体に電気的に接続し、他方側は導体５８によって電気回路５６を介してインダクタ３４に接続される。筐体２２は、接地電極６０も支持しており、この電極は下端が容器１２に接触し、上端６２は弁１６が閉じた時に輪３６と係合する位置にある。図４から分かるように、回路５６は電荷を維持する分岐６６を含み、これは導体５８に接続し、コンデンサ６８を介して容器１２の本体にも接続する。動作時には、弁１６は通常、バネのバイアスによって閉じており、レバー・アセンブリ２６のヘッド３０は弁１６上に載る第１位置にある。流体１４を噴霧するには、ヘッド３０を押すと、レバー・アセンブリ２６がピン２８を中心に回転する。レバー・アセンブリ２６が回転すると、インダクタ３４と接地電極６０との間の接触が解かれ、インダクタ３４を電気的に隔離する。カム表面４４は、アンビル５０をアンビル４８に向かって押し、それによって結晶４６に応力をかける。したがって、結晶４６によって電位が発生し、一定半径のカム表面がアンビル５０に当接している間その電位が維持される。結晶４６によって発生する電位は、導体５８を通じてインダクタ３４に印加される。ヘッド３０をさらに押すと、第２位置に移動して弁１６を開き、これによって流体１４がノズル１８を通って噴霧される。液体は輪３６を通過し、ここでインダクタによって生成された電界が、霧化液体に対して、輪３６上の極性とは反対の極性の電荷を誘発する。このように、ノズルからの噴霧はノズルから施与される際に電荷を獲得し、目的の表面への付着性が高められる。インダクタ３４はヘッド３０と共に移動し、噴霧中にノズル１８が輪３６の中心にあるようにすることで、ノズルにおいて電界を最大にし、インダクタ３４の濡れを最小に抑える。誘導帯電の作用は、噴霧中にはインダクタ３４からの正味電流がないような作用である。電流は流体１６の本体を通ってノズル１８に流れ、そこで滴がノズルから出る時に反対の極性の電荷が滴に誘発される。しかし、輪３４から少量の表面リークは避けられないので、輪３４の電位は徐々に下がる。ヘッド３０を解放すると、弁１６が閉じて、レバー・アセンブリ２６が結晶４６に応力がかからない位置に戻り、電極６０が輪３６に接触する。インダクタ３４から少量でもリークがあると、インダクタ３４からのリークに比例して、反対の電位のバイアスが結晶にかかる。これは、導体５８および電極６０を通る接地電流によって中和されるので、次に弁１６を作動した時に、インダクタに十分な電位が生成される。誘導帯電を利用すると、圧電結晶アセンブリを使用してインダクタに電荷を生成させることができるので、外部電池または他の電源を使用せずに済む。したがって、この装置は経済的に生産でき、標準的なエアゾール装置との使用に適している。誘導帯電を利用して、霧化した液体に電荷を誘発するので、要求される電力は小さい。インダクタを適切に絶縁すれば、インダクタの電位を長期にわたって維持することができる。代替実施態様が図５ないし１１に図示されており、これはエアゾール・ディスペンサの標準的なオーバーキャップに組み込むことができるアクチュエータを示す。図１ないし４の実施態様で図示したのと同様の部材を指示するには、同様の参照番号を使用しており、明確化にするために参照記号「ａ」を加えている。即ち、図５〜８を参照すると、ディスペンサ１０ａは、容器１２ａから流体１４ａを施与する弁１６ａを有する容器１２ａを含む。ノズル１８ａが弁１６ａの出口に接続しており、内容物１４ａの霧化した噴霧を施与する。ノズル１８ａはアクチュエータ２０ａと一体成形され、回り蝶番８４によってキャップ８２の内方周壁８０と接続している。キャップ８２はスナップ嵌めによって容器１２ａに固定されている。キャップ８２の内方周壁８０および外方周壁８６は、容器１２ａのドーム９１上に形成された個々のリブ８８、９０と係合し、締り嵌めによってキャップ８２がドーム９１上に保持されている。内方壁８０はノズル１８ａの近傍で終了し、これによって流体がノズル１８ａから流れ出して、比較的妨害の少ない状態でノズルを去ることができる。十字形の支持体９２がノズル１８ａに取りつけられ、前方に突き出してインダクタ３４ａを遠位端で支持する突出部９４を有する。インダクタ３４ａは、ノズル１８ａを部分的に囲むように近輪状、つまり部分的な輪の形である。支持体９２は、以下でさらに詳細に述べるように電気回路５６ａの回路素子を支持する１対の横アーム９６、９８をも有している。支持体９２のアーム９６、９８の後方に突き合わせ面１００が形成され、これは操作ボタン１０２と係合している。支持体９２、および好ましくはキャップ８２は、インダクタ３４ａを隔離する電気的絶縁材料で作製される。図８からさらに明白に分かるように、ボタン１０２は突き合わせ面１００と圧電結晶アセンブリ４０ａとの間に延び、圧電結晶アセンブリは内方周壁８０の内部に形成されたスロット１０４内に支持される。結晶アセンブリ４０ａは、１対の伸縮式本体部分１０６、１０８を含み、この本体部分は、該伸縮式本体内に配置された圧電結晶に過渡力を付与するよう設計されたストライカ・アセンブリを収容している。結晶アセンブリ４０ａは、部品番号ＭＩ２５で松下から入手できるような市販のユニットである。したがって、アセンブリ４０ａの詳細をこれ以上詳細に述べる必要はないが、本体部分１０６、１０８は弾性バネによって互いに離れるようにバイアスがかかり、本体部分１０６、１０８が伸張位置に移動するにつれ、ストライカ・アセンブリは再度準備ができるようにしてある。結晶アセンブリ４０ａは、適切な市販品でよく、200から5,000ボルト程度の電荷をインダクタ３４ａに与えるよう選択することが好ましい。エアゾールと共に使用する場合、施与される流体１グラム当たり0.1から15μクーロンの範囲の電荷が霧化した流体に誘発されることが好ましい。結晶アセンブリの端子５４ａが、その下端に形成され、ワイヤ５８ａが回路５６ａに延びている。ボタン１０２は、カバー・アセンブリ１１０内で摺動するよう制限されている。カバー・アセンブリ１１０は、外方壁８６の周囲に延びる周囲のスカート１１２と、支持体９２上を横切って広がり、これと間隔をあけた端壁１１４とを含む。スカート１１２には、インダクタ３４とほぼ整合して開口１１６が形成され、ノズル１８ａからの噴霧を放出することができる。スカート１１２の開口１１６の反対側に１対の通気口１１８が形成され、これによって空気がカバー・アセンブリ１１０を通ってノズル１８ａの領域に流れることができる。対応する口が、キャップ８２の外方壁８６に形成されているので、空気は内方周壁８０およびノズル１８ａに沿って流れる。ボタン１０２は、端壁１１４に形成されたスロット１２０内に配置され、１対の垂直側面によって容器１２ａの前後軸方向に移動しないよう制限される。ボタン１０２がカバー・アセンブリ１１０から出る動きは、ボタン１０２の後縁に形成され後方に延びてスカート１１２上に形成され内側に向く肩１２６と係合するレッジ１２４と、端壁１１４の下側１３０と係合して前方に突き出すフランジ１２８とによって規制される。したがって、ボタン１０２は長軸方向に自由に摺動して、結晶アセンブリ４０ａを伸縮させ、弁１６ａを作動する。上述したように、結晶アセンブリ４０ａの下端は容器１２ａのドーム９０と接触している。容器１２ａが導電性材料で形成されている場合は、この接触が、結晶４６ａの一端を容器１２ａおよび内容物１４ａと電気的に接続させる役割をも果たす。容器が非導電性の場合は、接地ストラップを設けて、内容１４ａと接触するよう延長しなければならない。結晶４６ａの反対側の端は、ワイヤ５８ａによって、キャップ８２の上面に支持されている端子１３４に電気的に接続している。端子１３４はスイッチ１３３の一部であり、弾性を有する板バネとして形成され、アーム９６の一方端で支持された端子１３６と接触し、電気回路５６ａに電気的に接触するようバイアスがかかっている。端子１３４は、カバー１１０の下側１３０に支持された接地電極６０ａとも連結することができるが、ボディが自由な状態では、電極６０ａから間隔があいている。図９では、端子６０ａを通してインダクタと結晶アセンブリとの両方が接地されているが、インダクタの電荷損失から生じた圧電結晶上の残留バイアスを消去するのに適しているのは、ダイオード１３９だけであろう。電気回路５６ａは、図９に示すように、十字形の支持体９２内に物理的に配置され、これを図１１に概略的に示す。回路５６ａは、ワイヤ１４０によって端子１３６とインダクタ３４ａとの間に接続された電荷維持ダイオード１３８を含む。コンデンサ６８ａがアーム９８の遠位端に支持され、接地ストラップ５４ａを通して容器と接続されている。端子１３４は、整流ダイオード１３９および第２接地ストラップ５４ａを通して容器１２ａにも接続されている。図１０に示すように、スイッチ１３３を操作して、結晶アセンブリ４０ａとインダクタ３４ａとの接続を制御することができる。図１０ａで示す位置では、弁が閉じ、ボタン１０２は解放されている。端子１３４は接地ダイオード６０ａにも回路端子１３６にも接続している。これによって確実に、結晶４６ａが中性電位になり、インダクタ３４ａからの電荷のリークによる電気的バイアスが除去される。最初にボタン１０２を押下すると、支持体９２が下方に動き、そして図１０ｂで示すように端子１３４はその弾性のために接地電極６０ａから離れ、回路端子１３６との接触を維持する。ボタン１０２を引き続き動かすと、圧電結晶アセンブリ４０ａが起動し、これによって過渡力が結晶４６ａにかかり、高電位の電荷が発生する。この電荷は回路端子１３６を通じてインダクタ３４ａに伝達され、ダイオード１３８によって維持される。ボタン１０２ａを引き続き動かすと、弁１６ａが開き、ノズル１８ａを通して流体を施与する。弁が開く直前に、回路端子１３６は移動して端子１３４から離れるので（図１０Ｃ）、結晶アセンブリ４０ａとインダクタ３４ａとの間の接続部に空隙が確立される。この空隙は、インダクタ３４ａを隔離し、長期間にわたりダイオード１３８を介してのリーク電流を抑制するのに効果的である。噴霧中は、電荷はインダクタ３４ａ上に維持され、通気口１１８によって空気がカバー１１０およびキャップ８２を通って流れ、インダクタ３４ａ上に一定の空気流を維持する。この空気流は、インダクタ３４ａの濡れを防止し、インダクタからの電荷のリークを減少させる。インダクタ３４ａは、支持体９２と共に下方に動くので、噴霧中はノズル１８との整列状態が維持される。噴霧が完了すると、ボタン１０２が解放され、弁１６ａが閉じる。結晶アセンブリ４０ａも解放され、伸縮式の本体を延ばしてストライカ機構を再度準備状態にする。端子１３６は端子１３４と再度係合し、それを接地電極６０ａと係合させて、圧電結晶から電気的バイアスを除去する。図１４から分かるように、図１１の回路で上述したような配置構成では、電荷はインダクタ３４ａ上に長期間にわたって維持され、減衰は比較的少ない。インダクタ上で、2,500ボルトを上回る電圧が６０秒以上維持され、これは容器から流体を普通に放出施与するのに適切な時間である。この時間の電圧減衰は、容器へと続く表面を通りインダクタから容器１２へと漏洩したためである。比較のため、図１５は図１２の電気回路を使用して得た減衰率を示す。この回路では、スイッチ１３３は噴霧中に結晶アセンブリがインダクタとの電気的接続を維持するという点で、図４に示したスイッチと似ている。電荷維持ダイオード１３８は、インダクタの電荷を維持するが、ダイオードを介した逆電流が漏洩した結果、減衰速度が上がるが、有意の噴霧期間にわたり受容できる高い電位が維持される。しかし、インダクタと圧電結晶との間に空隙を導入すると、放電率が下がることは注目すべきである。この場合も、圧電結晶アセンブリ４０ａは独立型で、外部電池を使用する必要がない。これによって、製品に組み込むことができる経済的なアクチュエータを組み立てることができ、容器の内容物の施与効率が改善される。図１および５の両方で示した実施態様には、様々な変更を加えることができ、特に図１３に図示したように全ブリッジ整流回路を使用することができる。全ブリッジ回路では、圧電結晶アセンブリに応力をかける間およびその応力を解放する間、電荷が整流ダイオード１３９を通してインダクタに送られる。その結果、図１６に示すように、インダクタ３４には、より高い電位が得られるが、言うまでもなく追加の回路素子が使用される。この場合も、図１６から、インダクタ３４ａには長期間にわたり電荷が維持され、減衰が比較的少ないことが認められる。様々な容器間で移動できるよう、結晶アセンブリ４０ａおよびボタン１０２をキャップ８２から取り外し可能に作製することも考えられる。この配置構成では、結晶アセンブリ４０ａを使用しなければ容器１２ａを作動させることができず、したがって流体内容物の最適の付着が得られることも保証される。このような実施態様を図１７ないし２１に示し、前述した２つの実施態様で開示したコンポーネントと類似のコンポーネントは、同様の参考番号で特定し、記述を明確にするために接尾辞ｂを追加した。この実施態様では、ボタン、回路および結晶アセンブリは、カバーに挿入したり、カバーから外せる取外し可能な一体モジュールとして形成される。したがって、図１７、１８および１９を参照すると、アクチュエータ２０ｂが、容器１２ｂの縁とキャップ８２ｂの下縁に設けられた成形留め金との間のスナップ嵌めによって、容器１２ｂに取りつけられる。カバー・アセンブリ１１０ｂはおおむねドーム形で、スロット１２０ｂおよび開口部１１６ｂがカバー１１０ｂと一体成形されている。等間隔の４つの開口部１１８ｂがキャップ８２ｂの下縁に形成され、対応する４つの留め金がカバー・アセンブリ１１０ｂに形成される。その他の形状の容器またはオーバーキャップを、適宜、使用することができる。当技術分野で便利に従来から使用されているように、その他の手段の接続キャップ８２ｂおよびカバー・アセンブリ１１０ｂを使用することができる。スロット１２０ｂは、垂直に延びるくぼみ形溝１５０を有する側面１１２ｂを含む。溝１５０は、ボタン１０２ｂの外周に形成されたＴ字形突起１５２を受ける。溝１５０と突起１５２は共同して、容器１２ｂの軸方向にカバー１２０ｂに対してボタン１０２を摺動させる。管状筐体１５４がボタン１０２ｂ内に形成され、圧電結晶アセンブリ４０ｂを受ける。結晶アセンブリ４０ｂの下端が下方に突き出し、容器１２ｂのドーム９０ｂと連結するので、ボタン１０２ｂが垂直方向で下向きに移動し、圧電結晶アセンブリ４０ｂの２つの部分１０６ｂ、１０８ｂを伸縮させる。図１９で最もよく分かるように、ボタン１０２ｂの前壁１５６は下縁１６０から延びる細長いスロット１５８を有する。スロット１５８の下端は、内縁１６３を有するより広いスロート１６２で終了し、内縁が、台１６６（図１７）と一体設計され後方に延びる凸縁１６４を受ける。台１６６はその前方縁が、リビングヒンジ８４ｂを介してキャップ８２ｂと接続している。台１６６は、弁１６ｂ上に配置されたノズル・アセンブリ１８ｂを支持している。台１６６は、ノズル１８ｂの両側に配置された１対の直立側面１６８を有する。側面１６８の上端は、前方に傾斜したプロング１７０を付けて成形され、プロングは、インダクタ３４ｂの全く対向する両側面に形成されたループ１７２内で受ける。したがって、インダクタ３４ｂは台１６６に支持され、これと一緒に移動して、ノズル１８ｂとインダクタ３４ｂとの間の整列を維持している。台１６６、ノズル１８ｂ、および側面１６８は、非導電プラスチック材料から一体成形され、インダクタ３４ｂと容器１２ｂとの電気的絶縁を維持することが好ましい。インダクタ３４ｂは、後方に突き出すフィンガ１７４を含んでおり、これはボタン１０２ｂ内に形成されたスロット１５８内に延びている。フィンガ１７４は導電性で、インダクタ３４ｂと同じ材料で便利に作製される。ボタン１０２ｂは、図２１でさらに詳細に図示するように、電気回路コンポーネント５６ｃを収容する空洞を提供する。したがって、図２１を参照すると、スイッチ１３３ｂは１対の接触帯１７６、１７８間に形成され、接触帯は互いに向かって閉位置方向にバイアスがかかっている。接触帯１７６は電荷維持ダイオード１３８ｂを介して結晶アセンブリ４０ｂの一方の端子に接続されている。接触帯１７８は、コンデンサ６８ｂを介して圧電結晶アセンブリ４０ｂの他方の端子に接続される。整流ダイオード１３９ｂもコンデンサ６８ｂに接続され、結晶アセンブリ４０ｂを介して容器に接続される。ボタン１０２ｂは、回路５６ｂおよび結晶アセンブリ４０ｂと単体モジュールとして形成できることが分かるであろう。突起１５２を溝１５０に滑り込ませることによって、モジュールをカバー・アセンブリ１１０ｂに挿入することができる。モジュールが挿入されるにつれ、フィンガ１７４がスロット１５８に入り、結晶アセンブリ４０ｂの下部１０８ｂがドーム９０ｂと連結する。この位置で、尾１６６はスロート１６２内に配置されるが、垂直方向でその上縁１６３とは間隔があいている。アクチュエータ２０ｂを作動するには、ボタン１０２ｂを図２１（ａ）に示した位置から図２１（ｂ）に示す位置まで垂直に押下すると、圧電結晶アセンブリ４０ｂが点火され、接触帯１７６、１７８を介してコンデンサ６８ｂに電荷を伝達する。インダクタの輪は接点１７８から間隔があいているので、それに電荷は伝達されない。この時点で、スロート１６２の上縁が尾１６６に突き当たるので、ボタン１０２ｂを引き続き図２１（ｃ）に示す位置まで下方に移動させると、台１６６がリビングヒンジ８４ｂを中心に回転する。回転運動により、弁１６ｂが開き、ノズル１８ｂを介して容器１２ｂの内容が放出される。弁１６ｂが開くのと同時に、リビングヒンジ８４ｂを中心とする回転運動により、フィンガ１７４が下後方に傾斜する。これによって、フィンガ１７４の後方が接触帯１７８と連結し、電荷がインダクタ３４ｂに伝達される。図２０Ｃで示すように、接触帯１７８も帯１７６から離れる。スイッチ１１３ｂがこのように開くので、インダクタ３４ｂは結晶アセンブリ４０ｂから電気的に絶縁される。したがって、電荷維持ダイオード１３８ｂを介した逆漏電が回避される。ボタン１０２ｂを解放すると、弁１６ｂのバイアスによって台１６６が水平位置にもどり、結晶アセンブリ４０ｂのバイアスによってボタン１０２ｂがスイッチ１３３ｂの閉位置に復帰し、結晶アセンブリ４０ｂが次の点火のためにリセットされる。ディスペンサを使用不能にし、これが単体帯電モジュールと一緒でしか作動しないことを保証するため、ボタン１０２ｂを垂直に抜き出して、溝１５０と突起１５２との連結を解除することができる。ボタン１０２ｂを取り外すと、弁１６ｂを便利に操作することができないので、内容物を容易に放電することができない。図１７の実施態様で導入された電気回路を、図２３に示す。圧電結晶は、帯電中は、整流ダイオード１３９ｂによって接地箇所から電気的に絶縁されていることが分かる。しかし、スイッチ１３３ｂが開いた後は、ダイオード１３９ｂによって圧電結晶４６ｂの電荷が中性になり、結晶にバイアスがかかることを防ぐ。好ましくは、図５に類似の方法で接地箇所と結晶とを直接接続し、作動部材１０２ｂが解放されたら結晶を中性にして、インダクタを放電することができる。図２１に示したスイッチ起動機構の代替実施態様を、図２２に示し、明確にするため接尾辞ｃを追加した。図２２に示した配置構成では、スイッチ１３３ｃは、後方に延びるフィンガ１７４ｃの導電表面によって橋絡される。ボタン１０２ｃを最初に下方に移動させると、間隔をあけた接触帯１７６ｃ−１７８ｃに沿って接触表面がスライドするだけである。台１６６ｃを傾けると、フィンガ１７４ｃが揺動し、接触帯１７６ｃとの接触がなくなる。これによって、電荷維持ダイオード１３８ｃが効果的に絶縁され、逆漏電を抑制する。両方の実施態様において、ボタン１０２ｂを操作して弁１６ｂを開くことにより、電気回路内に空隙が生成された。誘電材料をスイッチの接点間に挿入してダイオード１３８ｂを絶縁するようにボタン１０２ｂの動きを変更することにより、同様の効果が得られることも理解されるが、話を簡単にするため、製造が容易で表面の汚染がないことから、空隙が好ましいと考えられる。上述のように回路および結晶アセンブリ用の独立型の単体モジュールを設けることにより、内容物の不測の電流放電が抑制され、容器間でモジュールを移すこともできるので、結晶アセンブリおよびボタンを付けなくても各容器を供給することができる。産業上の利用の可能性上述したように、好ましい実施態様で述べたディスペンサは、施与される材料の分配効率を改善するために、単純であるが効果的な装置を提供する。帯電した噴霧の提供は、目標への分配が増大されることにより、活性成分の効率を向上させることができる。あるいは、ディスペンサを使用して、活性成分を少なくした非帯電噴霧と同等の結果を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ウエフラー，マーク，イー. アメリカ合衆国．53406 ウイスコンシン, ラシン，ハイメドウズテラス 4937

Claims

【特許請求の範囲】１．容器とノズルを含む弁とを有し、前記容器の内容物を霧化した噴霧として施与する噴霧装置と共に使用するアクチュエータであって、該アクチュエータは、圧電結晶と、該結晶と連結し、その中に応力を誘発する力伝達部材とを有する圧電結晶アセンブリ；電気回路によって前記圧電結晶アセンブリと電気的に接続可能で、前記内容物が出る間は前記ノズルの近傍に配置されるよう適合したインダクタ；および前記弁が閉じる第１位置から前記弁と連結してこれを開く第２位置へと移動できる作動部材を含み、該作動部材は、前記圧電結晶アセンブリに接続され、前記作動部材が前記第１位置から前記第２位置へ移動すると前記結晶に応力を誘発し、それによって前記回路を介して前記インダクタに電荷を伝達し、これにより、前記ノズルによって施与された流体が、前記インダクタによって生成された電界を通過し、誘導された電荷を有することを特徴とするアクチュエータ。２．前記インダクタが、前記ノズルの下流に配置され、ノズルに対して間隔をあけた関係で前記ノズルの周囲に延びる請求項１記載のアクチュエータ。３．前記インダクタが、前記第１位置と前記第２位置のと間で共に移動する、前記作動部材と接続されている請求項２記載のアクチュエータ。４．前記作動部材が、電気的絶縁材料の支持体を含み、前記インダクタが該支持体に接続されて、インダクタが容器から電気的に絶縁される請求項３記載のアクチュエータ。５．スイッチが前記電気回路内で前記圧電結晶アセンブリと前記インダクタとの間に接続され、前記作動部材が前記第２位置にある時には、該スイッチが作動して前記インダクタと前記圧電結晶アセンブリとを電気的に接続を断つことができる請求項１記載のアクチュエータ。６．前記作動部材の前記第１位置から前記第２位置への移動が前記スイッチを開く請求項５記載のアクチュエータ。７．前記作動部材が前記第１位置から前記第２位置に移動すると、前記圧電結晶に断続的に応力がかかって、前記回路を介して伝達される過渡電荷を生成し、前記回路が前記圧電結晶と前記インダクタとの間に挿入された回路素子を含み、前記インダクタの電荷が前記圧電結晶に伝達されることを阻止する請求項６記載のアクチュエータ。８．前記作動部材が前記第１位置にある時には、前記スイッチが作動して前記インダクタと前記容器とを接続することができる請求項７記載のアクチュエータ。９．前記作動部材が前記弁と連結してこれを開く前に、前記圧電結晶に応力がかかる請求項７記載のアクチュエータ。 10．前記作動部材が前記弁と連結してこれを開くにつれ、前記スイッチが開く請求項９記載のアクチュエータ。 11．前記作動部材が前記第２位置に移動するにつれ前記インダクタがスイッチ素子と連結することによりスイッチが開き、このような連結の間に電荷が前記スイッチ素子を介して前記インダクタに伝達される請求項１０記載のアクチュエータ。 12．前記作動子が前記第２位置にある間、前記作動部材が前記圧電結晶アセンブリに応力をかけ続ける請求項２記載のアクチュエータ。 13．前記作動部材が前記第１位置から移動することによって、前記結晶アセンブリ中の前記結晶に断続的に応力を生じ、前記結晶と前記インダクタとの間に回路素子が挿入され、前記インダクタから前記結晶への電荷の移動を阻止する請求項５記載のアクチュエータ。 14．容器とノズルを含む弁とを有し、前記容器の内容物を霧化した噴霧として施与する噴霧装置と共に使用するアクチュエータであって、該アクチュエータは、圧電結晶と、該結晶と連結し、その中に応力を誘発する力伝達部材とを有する圧電結晶アセンブリ；電気回路によって前記圧電結晶アセンブリと電気的に接続可能で、前記内容物が出る間は前記ノズルの近傍に配置されるよう適合したインダクタ；および前記弁が閉じる第１位置から前記弁と連結してこれを開く第２位置へと移動できる作動部材を含み、該作動部材は、前記圧電結晶アセンブリに接続され、前記作動部材が前記第１位置から前記第２位置へ移動すると前記結晶に断続的な応力を生じ、それによって前記回路を介して前記インダクタに電荷を伝達し、前記電気回路は前記結晶と前記インダクタとの間に挿入された回路素子を含み、前記インダクタから前記結晶アセンブリへの電荷の移動を阻止し、これにより、前記ノズルによって施与された流体が、前記インダクタによって生成された電界を通過し、誘導された電荷を有することを特徴とするアクチュエータ。 15．前記回路素子がダイオードである請求項１４記載のアクチュエータ。 16．スイッチが前記結晶と前記インダクタとの間に配置されて、前記インダクタを前記圧電素子から絶縁し、前記結晶に断続的に応力がかかる間、前記スイッチが閉じて前記結晶とインダクタとを電気的に接続し、その後開く請求項１４記載のアクチュエータ。 17．前記作動部材が前記第１位置から移動すると、前記スイッチが最初は前記圧電アセンブリを前記インダクタに接続させ、さらに前記第２位置の方に移動すると、前記スイッチが開いて前記インダクタを絶縁して前記弁を開き、前記容器の内容物を放出できる請求項１６記載のアクチュエータ。 18．前記作動部材が前記第１位置にある間は、前記スイッチが前記結晶を前記容器に接続させて、前記結晶からの電位を放電する請求項１７記載のアクチュエータ。 19．前記作動部材が前記第１位置にある間には、前記スイッチが前記インダクタを前記容器に接続する請求項１８記載のアクチュエータ。 20．前記結晶アセンブリへの前記断続的応力が、前記アセンブリ内の結晶に衝撃を与えることによって得られる請求項１８記載のアクチュエータ。 21．空気がノズルを通過するよう方向づけ、前記インダクタと交差するよう空気の通路が設けられる請求項１４記載のアクチュエータ。 22．前記電気回路が、前記回路素子を介して前記結晶から伝達された電荷を受け取る電荷蓄積装置を含む請求項１４記載のアクチュエータ。 23．スイッチが、前記電気回路内で前記圧電結晶と前記電荷蓄積装置との間に配置され、前記結晶に断続的に応力がかかる間、前記スイッチが閉じて前記結晶から前記電荷蓄積装置に電荷を伝達する請求項２２記載のアクチュエータ。 24．前記作動部材が前記第２位置に移動すると前記スイッチが開き、前記結晶と前記電荷蓄積装置との接続を断つ請求項２３記載のアクチュエータ。 25．前記スイッチが開いている間、前記インダクタが前記電荷蓄積装置に接続されている請求項２４記載のアクチュエータ。 26．前記作動部材が前記第２位置に移動すると、前記インダクタが前記スイッチを開く請求項２５記載のアクチュエータ。 27．前記インダクタが移動してスイッチ素子と連結し、前記スイッチを開く請求項２６記載のアクチュエータ。 28．前記インダクタが前記スイッチ素子と連結すると、前記電荷蓄積装置から前記インダクタに電荷が伝達される請求項２７記載のアクチュエータ。 29．容器とノズルを含む弁とを有し、前記容器の内容物を霧化した噴霧として施与する噴霧装置と共に使用するアクチュエータであって、該アクチュエータは、圧電結晶と、該結晶と連結し、その中に応力を誘発する力伝達部材とを有する圧電結晶アセンブリ；電気回路によって前記圧電結晶アセンブリと電気的に接続可能で、前記内容物が出る間は前記ノズルの近傍に配置されるよう適合したインダクタ；および前記弁が閉じる第１位置から前記弁と連結してこれを開く第２位置へと移動できる作動部材を含み、該作動部材は、前記圧電結晶アセンブリに接続され、前記作動部材が前記第１位置から前記第２位置へ移動すると前記結晶に応力を誘発し、それによって前記回路を介して前記インダクタに電荷を伝達し、これにより、前記ノズルによって施与された流体が、前記インダクタによって生成された電界を通過し、誘導された電荷を有し、作動部材が前記アクチュエータおよび前記圧電結晶アセンブリ内に取り外し可能なように取りつけられた手動ボタンを含み、前記電気回路が前記ボタン上に配置されて、それと一緒に取り外されるアクチュエータ。 30．作動部材が、電気的絶縁材料の支持体を含み、前記インダクタが前記支持体に接続される請求項２９記載のアクチュエータ。 31．前記支持体が前記弁上で作動可能で、それを開閉位置間で移動させる請求項３０記載のアクチュエータ。 32．前記ボタンが前記支持体と連結して、前記開閉位置間で弁を動かすことができる請求項３０のアクチュエータ。 33．前記支持体が前記ノズルを支持して、前記作動部材が前記第２位置へと移動する間、前記ノズルとインダクタとの配列を維持する請求項３２記載のアクチュエータ。 34．前記回路が、前記ボタン内に配置された１対のスイッチ素子を含み、前記支持体が動くと、前記インダクタが前記スイッチ素子と協同して前記弁を開いて前記スイッチを開き、前記インダクタおよび前記圧電結晶の接続を断つ請求項３２記載のアクチュエータ。 35．前記作動部材が前記第２位置に移動すると、前記インダクタが前記スイッチ素子の一つと連結し、前記スイッチ素子の他方との連結を解除させる請求項３４記載のアクチュエータ。 36．前記インダクタが前記スイッチ素子と連結して、前記圧電結晶から前記インダクタへ電荷を伝達する請求項３５記載のアクチュエータ。