JPS59502061A - 圧力調節器 - Google Patents

圧力調節器

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JPS59502061A
JPS59502061A JP83503451A JP50345183A JPS59502061A JP S59502061 A JPS59502061 A JP S59502061A JP 83503451 A JP83503451 A JP 83503451A JP 50345183 A JP50345183 A JP 50345183A JP S59502061 A JPS59502061 A JP S59502061A
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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】 本発明は、請求の範囲第1項のプレアンブルに記載の種類の圧力調節器に関する 。容器(例えば、エアーゾル罐)内の媒体を容器外に排出する際に、圧力降下に も拘らず、上記媒体の単位時間当り流出量を少なくともほぼ一定に保持するため に上記媒体の表面に加える抑圧力に帰因するこの種の圧力は、押圧力源が圧縮ガ ス(例えば、空気、窒素)から成る場合、上記媒体の排出量に比例する。
過度の紫外線に対して我々の環境を保護するオゾン層の保護のため、多くの国が 、エアーゾルの推進材としてフレオン・タイプのクロロフルオロ炭化水素を使用 することを禁止している。
それ以来、推進材としてプロパン/ブタン混合物またはジメチルエーテルの使用 がますます増えている。
フレオンは、環境に対して危険であるが、プロパン/ブタン混合物およびジメチ ルエーテルは、爆発性を有するが故、危険がおる。
圧縮せるCO2+ N2 + Na3または空気を推進材として使用すること、 が検討されている。しがしながら、上記ガスの使用には、容器からの製品の排出 量に応じて、容器中の残存(製品)容積の膨張にもとづき、この膨張に比例する 圧力降下が生じ、従って、単位時間当りの流出量が減少し、製品が噴霧された際 、同時に、液滴径が減少し、スプレーが過度に湿性に々す、従って、役に立たな くなると云う問題点がある。更に、C08およびN、Oの使用は避けなければな らない。何故ならば、上記ガス隘、部分的に、被噴霧製品に吸、、収され、従っ て、上記製品とともに排出され、その結果、升の閉鎖後、残存物が滴下すること になるからである。上記問題点は、本発明者の米国特許第4.260,110号 に記載の噴霧管全使用すれば、部分的に解決できる。即ち、この噴霧管は、単に 機械的な僅かな押圧力で製品を′8!、細に噴霧でき、従って、大気圧と接触し た際の膨張力によってノズルから出る液滴を噴霧せしめる公知の推進ガスを使用 する必要はなく、この噴霧管の場合、2bar未満の圧力においても、単なる1 機械的分散(mechanicalbreak −up) ″ によって良好な 噴霧が行なわれる。
しかしながら、推進材として圧縮ガスを使用するエアーゾル罐に上記噴霧管を使 用した場合、罐が満杯で高圧でおる際には、単位時間流量が大きく、微細な噴霧 が行なわれ、製品の排出に伴い圧力が低下すると、微細な噴霧は行なわnるが、 単位時間流量が少ないと云9ことが認められた。
罐の内圧に依存して流量が変化すると云う上記問題を解決するため、本発明者は 、EC特許出出願81902294.8″ガス圧を受ける容器内に使用する推力 調節器”において、高圧各自内の媒体に使用する圧力の降下にも拘らず容器から の上記媒体の単位時間当り排出量を少なくともほぼ一定に保持するための圧力調 節器を提案した。排出孔には、すべての排出時点において媒体の排出のため最小 流通断面積が保持されるよう、排出孔の寸法に対して選択した寸法kmする差動 ピストンが設けである。差動ピストンの端面の面積は異なり、大きい方の端面が 、媒体流に対向する。差動ピストンは、下記の如く設計したバネに支持しである 。即ち、所定値の容器圧力を受けた際、バネが圧縮されて、差動ピストンが、ス トロークの第1最終位置を取り、かくして、排出孔の流通断面積を最小値まで減 少し、容器からの媒体の排出に帰因する圧力降下に比例して、バネが、伸張され てピストンを移動し、その結果、容器の内圧が所定最小値となると直ちに、ピス トンがストロークの第2終点位置を取るまで、排出孔の流通断面積が漸次的に拡 大されるよう、設計されている。ピストンの形状は、ピストンの移動によって、 容器内圧と残存流通断面積との積が少なくともほぼ一定になるよう、排出孔の形 状に対して選択しである。
上記のEC出願に提案の各実施例には、多くの欠点(例えば、蒸気に対する膜の 透過性が大きすぎること、圧力栄件にもとづき合成物質射出成形部材のコストが 高すぎること、差動ピストンの往復運動にもとづき、平滑な調節が不可能であり 、従って、脈動が生ずること)がある。
本発明の目的は、圧縮ガス(例えば、窒素、空気)を推進材として含むエアーゾ ル容器内に容器内容物の排出に応じて生ずる圧力降下に拘らず、上記米国特許に 記載の如き噴霧管とともに、一定の単位時間流単を得ることができる調節器を提 案することにある。
上記の目的は、本発明にもとづき、請求の範囲第1項に開示の如き調節器によっ て達成される。
添付の図面に示した冥施例を参照して以下に本発明の詳細な説明する。
第1図は、噴霧管を備えた押しブタンに設けたエアーゾル罐開閉弁(開放状態で 示しである)に設置した、乱流に依拠せずに流量を調節する形式の、調節器の第 1実施例の断面図、 第2図は、噴霧管を備えた押しブタンに設けたエアーゾル罐開閉弁(閉鎖態で示 しである)に設置した、乱流を利用して流量を調節する形式の、調節器の第2実 施例の断面図、 第3図は、弁の開放状態における第2図の調節器の断面図曾 第4図は、第2図の調節器および噴霧管の部分切欠詳細斜視図、 第5図は、第1図および第2図の調節器に用いるピストンを示す断面図、 第6図は、噴霧管取付用円筒体に設けた調節器の第3実施例の分解斜視図、 第7図は、米国特許第4,260,110号に記載の噴霧管とともに本発明に係 る調節器を使用して得られる単位時間流僅の調節効果と調節器を使用しない場合 の調節効果とを対比して示す線図でおる。
第1図において、押しメタン6は、大口径部分39と、中口径部分40と、噴霧 管5に給液する孔部60に接続した小口径部分50とから成るボアを有するケー ジ1を備えている。ケー−)1には、チャンバ1Tを備え媒体18の液柱に対す る当接点を々す大径部分14を上流側に有し、一方、小径部分12と、乱流を減 少するための流線形端*12aとを下流側に有する差動ピストン2が設けである 。孔部60の上流側縁61とピストン2の端部12aとの間には、距離”A”が 存在する。この距離八″は、端部12&が孔部60の近傍にある場合に、流線形 であるにも拘らず上記端部のまわりに作られる乱流が、孔部60の上流側縁61 に達する前に、統合されて層流を構成できるのに十分なよう大きくなければなら ない。更に、ケージ1の小径部分50の孔部60の入口に向く側には、方向変更 に帰因する別の乱流の生成を減少し更には、噴霧管5への層流の流動を容易化す る彎曲した壁41が設けである。ピストン2には、バネ受け15と、バネ3が圧 縮されて密封壁を形成した際に媒体18を流出せしめ得るミゾ16 、16aと が設けてaる。受け15は、更に、最大の排出圧を受けた媒体18によってピス トン2が下流方向へ変位された際、上記ピストンのストロークを限定するストッ パとして役立つ。排出圧の低下に応じて、バネ34、伸張してピストン2を上流 へ押す。この場合、ピストンのストロークは、口金31の内部に設けたエアーゾ ル弁(図示していない)のピストン35に適合する給材ンケット20によって限 定される。口金31のまわりには、過度の揺動を防止するため押しブタン6を軸 線方向へ案内するガイド53が設けておる。この揺動は、技術的理由から案内し てないピストン35のみで長い押しブタンを支持したので、望ましくない態様で 揺動が誘起されるため、不可避である。更に、スリーブ20と一体のスカートを 口金31に被せれば、揺動を限定できる。
押しブタン6を作動し、最大の圧力で媒体18を排出すると、ピストン2は、媒 体1Bの圧力、媒体の放圧にもとづき孔部60の入口に生ずる吸引作用および媒 体18の動きによって、下流へ移動されるので、バネ3は、媒体18の圧力にの み依存し上記吸引力には依存しない負荷状態にあり、この負荷は、調節開始時に は小さく、上記2つの力の合力に打ち勝つことはできず、ピストン2に、上流方 向へ移動せず、停止する。媒体18がある程度排出されて、排出圧が低下すると 直ちに、バネは、残存圧に対応する正規位置へピストンを急激に押す。従って、 最初からピストンを連続的に移動するには、最初の伸張ストロークにおいて残余 のストロークにおけるよりも大きい力を作用する差動バネを使用する必要がある 。
第2図に、弁体26と、弁座2Tと、内側ノ4ツキン28と、外側パツキン29 と、バネ30と、口金31とから成る弁25の開閉要素として役立つ゛押しボタ ン6に設けた、本発明に係る装置の第2実施例を示した。浸漬パイプは図示して 々い。押しボタン6は、ロッド32の軸線に平行なダクト33と、ダクト33に 垂直なダクト34とを備えたロッド32を有する。ロッド32は、弁座2Gがダ クト33の入口を閉鎖するよう、弁座26内に挿入しである。
ダクト34は、その入口がパツキン28の上部に挿入されるよう、配置しである 。市販の任意のエアーゾル弁が、使用後、弁の閉鎖直後に密閉されるよう、ダク )33.34の上記配置が必要である。推進材が可溶ガス(例えば、フレオン+  etc、)である場合は、瞬間的気化が起り、弁25の閉鎖後に媒体の流出は 認められない。しかしながら、本発明に係る装置に好ましい圧縮ガス(例えば、 空気、窒素)を推進材として使用する場合は、大気圧と接触した際の膨張力によ って、弁の閉鎖後になお弁から流出する媒体を瞬間的に気化せしめる因子は、排 出された媒体に含まれておらず、噴霧管5のレベルに、弁の閉鎖後に最高20秒 間続く媒体の流出が認められる。
この流出は、押しメタン6のダク)33.34の構成によって排除される。即ち 、弁25が密閉されず、単に、ダクト34が、パツキン28内に置かれてこのパ ツキンによって閉鎖された場合、なお弁座26に流入する媒体は、ダクト34に 流入でき々い。
この構成は、過剰の媒体が噴霧管の出口で乾燥して上記出口を閉塞する恐れのあ る媒体を噴霧するため、本発明の対象を使用する場合に不可欠である。
第2図に、ピストン2がバネ3によって初期位置に押された休止状態の第2実施 例を示し、一方、第3図に、弁(図示してない)が開いて、容器(図示してない )の高圧によって媒体18が排出される状態の使用中のピストン2の位置を示し た。
第2図〜第4図を参照して以下に調節機能を説明する。弁25が開くと直ちに、 媒体18の一部は、ピストン2のチャンバ1Tに流入し、別の一部は、ピストン 2に沿って排出孔部8aに流入する。ピストン2は゛、媒体18の圧力を受けて 噴霧管5の方向へ押され、バネ3を圧縮する。ピストン2の前面は、コア4の中 心に密閉状態で当接し、従って、チャンバ23内にあシ、その容積を減する。コ ア4の突起22および噴霧管の縁19に、シリンダ1に密封状態で接触するので 、高圧媒体18は、ミゾ24のみを介して噴霧管5へ扼れる。上記ミゾはシリン ダ1の孔部8aに垂直であるので、流動方向が直角に変更され、その結果、ミゾ 24の出口には、永続的に乱流が生ずる。ミゾ24はチャンバ23に刈して接線 をなすので、媒体18の流れ(もちろん、乱流)は旋回され、この旋回運動は、 円形の縁19によって保持され、その結果、乱流がノー流に転換され、この層流 は、最終的に、通路21を介して噴赫管5へ送られる。乱流が層流に転換される ので、制動力が生ずる。この制動力は、媒体の圧力が大きければ大きい程、大き いが、流れを停止する程大きくカることはない。
乱流によって媒体18の流れに加えられる制動作用は、単位時間当り流量の調節 作用の一部をなす。
バネ3は、直接には作用せず、バネ3が伸張されてピストン2の軸受のすべての レベルにおいて流通断面を開放するようになる点まで媒体18の圧力が低下した 場合にのみ作用する。
弁25の開放の瞬間には、噴霧管5から出る製品18#i、まだ噴霧されず、径 の大きい液滴の形で排出されると云うことが、実験から判明した。即ち、弁25 は、即座には開かないので、媒体18は、利用可能な全圧力によって排出される 訳ではない。
この現象を排除するため、押しメタン6のロッド32には、/譬ツキン28に当 接する大径部分32&管設妙、大径部分32aの直下にダクト34を設ける。
ダクト34の断面は、円形ではなく長方形である。
従って、弁25を開けるため押しがタン6を押下げた場合、丸いダクト、即ち、 断面積同一の条件において、入口の一部がパツキン28から離れることになるよ うな径を有する円形ダクトに比して、弁25はノ9ツキン28によってより長く 閉鎖され、しかも、弁25は、媒体18の受ける全圧力を放圧するほど十分には 開放されず、一方、所定高さの長方形ダクト34の場合、その入口がノやツキン から離れるよう押しメタン6の移動路をより長くする必要があるが、入口断面積 の小さい丸いダクトとは異なり、ダクト34の全断面は、長方形ダクト34の入 口を解放するために行なわれる押しメタン6のより長い移動によって弁25が最 適に開放されることにより利用可能力全圧力で排出される媒体18の入口として 役立つO 第4図に詳細に示した本発明に係る調節器は、ケージ1と、差動ピストン2と、 圧縮/肴ネ3と、押しメタン9または取付用円筒体7(第7図)に設けた噴霧管 5と一体に構成できるコア4とから成る。ケージ1は、ダクト8.9,10.1 1を有する。これらのダクトは、全体として、排出孔部8aを形成する。ピスト ン2に、3つの部分、即ち、小径部分12゜中間径部分13および大径部分14 に分割されており、各部分は、独立の調節用水平部を有する。更に、ピストンに は、バネ3の受け15が設けである。バネ3が完全に圧縮された際、媒体18が ケージ1の各ダクトを通過できるよう、ピストン2はiゾ16゜16aを備えて いる。ピストン2め大径部分14には、媒体18に対する支持点として役立つチ ャンバ17が設けてあり、従って、ピストン2は、媒体18の媒体18の初期圧 力5 barにより完全に圧縮されて、ピストン2のストロークの限定部材とし て役立つコア4にピストン2を密封当接できるよう、選択しである。コア4は、 噴霧管5に挿入してあり、噴霧管の縁19とともに、噴霧管15の給液通路21 に続く凹み19aを形成する。コア4の上流側面には、中心部にチャンバ23を 形成する突起22が設けである。チャンバ23には、チャンノ々23の周面に対 して接線をなす複数のミゾ24が続いている。突起22の上流側面および噴霧管 5の縁19は、ケージ1と密封接触し、従って、ミゾ24は、噴霧管5の通路2 1に媒体18f、導入するための環状ダクトをなす凹み19aにチャンバ23を 接続するダクトとして役立つ。
本発明に係る調節器による流量調節結果を第7図に示した。線45に、市販のI !lit霧器を使用した場合の単位時間当り流1を示し、線36に、本発明者の 米国特許第4,260,110号に記載の噴霧管を使用した場合の単位時間当り 流1に示し、線3Tに、上記噴霧管とともに本発明に係る調節器を使用した場合 の単位時間流孟を示した。
国際調査報告 ANNEX To Th 、+ INTERNATIONAL 5EARCHR EPORT 0tQUS−A−3305134 CH−A−421009None

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 容器内の高圧媒体(18)の排出孔部(8a)の内部に設は圧縮バネ(3 )に支持した差動ピストン(2)から成る圧力調節器において、差動ピストン( 2)の寸法が、排出孔部(8a)の寸法に対して、すべての排出時点に2いて媒 体の排出のため最小流通断面積が保持されるよう、選択してあり、差動ピストン (2)の端面(12;14)の寸法が異なり、大きい方の端面(14)が、媒体 (18)の流れに対向し、バネ(3)が、所定値の容器圧力の作用により圧縮さ れて、差動ピストン(2)がストロークの第1終点位置を取り、かくして、排出 孔部(8a)の流通断面積が最小となるよう、設計しており、容器からの媒体( 18)の排出に帰因する圧力降下に比例して、バネ(3)が伸張してピストン( 2)を移動させ、その結果、容器の内圧が所定最小値となると直ちに、ピストン (2)がストロークの第2終点位置に達するまで、排出孔部(8a)の流通断面 積が漸次的に拡大されるよう、設計してあり、ピストン(2)の形状が、排出孔 部(8a)の形状に対して、ピストンの移動によって容器内圧と残存流通断面積 との積が少なくともほぼ一定になるよう、選択してあり、排出孔部(8a)が、 チャンバ(23)に接続してあり、チャンバ(23)には、それぞれチャンバ( 23)の局面に対して接線をなし、噴霧管(5)の給液通路(21)が続く円形 通路(19a)に接続した通路(24)が続いており、チャンバ(23)の接線 方向通路(24)が、排出孔部(8a)および噴霧管(5)の給液通路(21) に対して垂直で。 あり、ピストン(2)の下流側端面(12)が、より高い容器内圧の作用により 、コア(4)の上流側面に密封当接し、ピストン(2)と排出孔部(8a)の内 側との間の流通断面積が、下流方向へ漸減し、媒体(18)の表面に作用する所 定圧力によって圧縮されて、差動ピストン(2)をコア(4)の上流側面に密封 当接せしめ得るよう力を選択したバネ(3)が設けであることを特徴とする調節 器。 2、 全体が、容器外に、しかしながら、弁(25)の拡散要素(6,7)の内 部に設置しであることを特徴とする請求の範囲第1項記載の調節器。 3、 装置全体が、噴霧管(5)の上流に噴霧管と同軸に設置しであることを特 徴とする請求の範囲第1項および第2項記載の調節器。 4、 弁に挿入したロンドに、水平ダクトに接続する垂直ダクトを設けた押しが タンを有する形式のものにおいて、押しゲタン(6)が弁(25)の/4’ツキ ン(28)に当接するような寸法および長さを有する後部分(a2a)を備えた ロンド(32)を有し、垂直ダク) (33)が、断面長方形の水平ダク) ( 34)に接続し、水平ダク) (34)の上部壁が、ロンド(32)の大径部分 (32a)の上流測端部に当接することを特徴とする請求の範囲第1項記載の調 節器。 5. ピストン(2)の小径部分(12)の最大断面積魅排出孔部(8a)の最 小ダクト(8)の断面積の少なくとも94係であることを特徴とする請求の範囲 第1項記載の調節器。 6、′ピストン(2)の中間径部分(13)の最大断面積が、排出孔部(8a) の第1中間ダクト(9)の断面積の少なくとも95%であることを特徴とする請 求の範囲第1項記載の調節器。 7、 ピストン(2)の大径部分(14)の最大断面積が、排出孔部(8a)の 第2中間ダク) (10)の断面積の少なくとも97幅であることを特徴とする 請求の範囲第1項記載の調節器。 8、 ピストン(2)の大径部分(14)の最大断面積が、排出孔部(8a)の 最大ダク) (11)の断面積の少なくとも90係であることを特徴とする請求 の範囲第1項記載の調節器。 9、 ピストン(2)の大径部分(14)の長さが、排出孔部(8a)の最大ダ ク)(1,1)の長さに少なくとも等しいことを特徴とする請求の範囲M1項記 載の調節器。 10、ピストン(2)の大径部分(14)の長さが、最大ダクト(11)の長さ よりも少なくとも25%大きいことを特徴とする請求の範囲第1項記載の調節器 。 11、コア(4)のチャンバ(23)に挿入されたピストン(2)の容積が、チ ャンバ(23)の容積の16%以下であることを特徴とする請求の範囲第1項記 載の調節器。 12、円形通路(19a)の断面積が、接線方向通路(24)の合計断面積の5 0%であることを特徴とする請求の範囲第1項記載の調節器。 13、ピストン(2)が噴霧管(5)のコア(4)に当接した際、第1中間ダク ト(9)の容積から上記ダクト(9)に設けたピストン(2)の中間径部分(1 3)の容積を減算した数値の0.05%の容積を有する環状間隙がピストン(2 )の中間径部分(13)の下流側面と排出孔部(8a)のダクト(8)の入口と の間に保持されることを特徴とする請求の範囲第1項記載の調節器。 14、装置全体が、噴霧管(5)とともに、ピストン(2)の大径部分(14) よりも径の小さいがアを上流側面に設けた取付用円筒体の内部に設けであること を特徴とする請求の範囲第1項記載の調節器。 15、ケージ(1)が、径の異なる3つの部分、即ち、上流側の大径部分(39 )と、中央の中間径部分(40)と、下流側の小径部分(50)とを有し、ピス トン(2)の上流側が、下流側(12)よりも大きい径(14)を有し、ピスト ン(2)の上流側端部(12)と噴霧管(5)の給液通路(60)の上流側縁( 61)との間の距離が、ケージ(1)の小径部分(50)よりも少なくとも15 0%太き(、ピストン(2)の下流側端部(12)が、乱流を減少する流線形形 状を有し、バネ(3)が、ケージ(1)の中間径部分(40)よりも少なくとも 長いことを特徴とする請求の範囲第1項記載の調節器16、バネ(3)の受け( 15)が、媒体(18)に作用する最大圧力によってピストン(2)が下流方向 へ押された場合に上記ピストンのストロークを限定するストツノやとして役立つ ことを特徴とする請求の範囲第15項記載の調節器。 17、バネ(3)の長さが、ケージ(1)の中間径部分(40)の長さよりも長 いことを特徴とする請求の範囲第15項記載の調節器。 18、ピストン(2)の上流側面には、チャン、4(IDが設けであることを特 徴とする請求の範囲第15項記載の調節器。 19、ケー&(1)の最大径部分(39)の長さが、媒体(1B)に作用する最 大圧力の作用によりピストン(2)が移動する長さに等しいことを特徴とする請 求の範囲第15項記載の調節器。 20、1!Jt霧管(5)の給液通路(8a)に向く通路(60)の壁(41) が彎曲していることを特徴とする請求の範囲第15項記載の調節器。 21、バネ(3)が、差動バネであることを特徴とする請求の範囲第1項記載の 調節器。 22、バネ(3)が当接するピストン(2)の受け(15)の下流側面には、バ ネ(3)によって囲まれたピストン部分(15)に沿ってピストン(2)の軸線 に平行に延びる複数のミゾ(16;L6a)が設けであることを特徴とする請求 の範囲第1項記載の調節器。 23、バネ(3)は除き、注形用プラスチック材料から構成されていることを特 徴とする請求の範囲第1項記載の調節器。 24、容器内で利用するすべての圧力において、ピストン(2)の−)万メトリ が不変であり、バネ(3)の力のみが変化することを特徴とする請求の範囲第1 項記載の調節器。 25、Qも強いバネ(3)が、雰囲気温度20℃において最大圧力10.83  bar によって所定距離だけ圧縮されることを#!F徴とする請求の範囲第1 項記載の調節器。 26、ピストン(2)が完全に上流側ダクト(8)内にある場合、下流側ダクト (8)とピストン(2)の小径部分(12)との間の流通断面積が、10センチ ぜアズよりも大きい粘度を有する製品の流量調節を行なう場合は2.0−0.1 2+m” であり7.1〇七ンチゲアズよりも小さい粘度を有する製品の流量調 節を行なう場合は0.12〜0.06m2 であることを特徴とする請求の範囲 第1項記載の調節器。 27、弁(25)が閉じた際、ピストン(13)の大径部分(14)が、バネ( 3)の力によって弁(25)の方向へ押されることを特徴とする請求の範囲第1 項記戯の調節器。 28.エアーゾル罐またはエアーゾルびんに使用する場合は、弁(25)の押し ゲタン(26)の内部に設けることを特徴とする請求の範囲第1項記載の調節器 。
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