KR20010040489A - 액체를 분무하기 위한 모듈 시스템과 액체를 분무하는 방법 - Google Patents

액체를 분무하기 위한 모듈 시스템과 액체를 분무하는 방법 Download PDF

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KR20010040489A
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루타콘스탄틴아이.
블레트러셀이.
레이넨로저더블류.
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스프레이그 로버트 월터
미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
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Abstract

본 발명은 기판에 액체를 분무하고 방출하기 위한 모듈 시스템과 방법에 관한 것이다. 모듈 시스템은 액체 모듈(250)과, 분무 작용제를 제공하기 위한 수단(280)과, 노즐 조립체와, 그리고 제1 폐쇄 위치와 제2 개방 위치 사이에서 변화 가능하여 분무 작용제가 분무 작용제를 제공하기 위한 수단으로부터 분무 작용제 채널로 유동하는 것을 선택적으로 허용하고 액체 모듈로부터 노즐 조립체로 유동하는 것을 선택적으로 허용하기 위한 작동기를 포함한다. 모듈 시스템은 액체를 추진제 또는 용매를 필요로 하지 않는 입자 크기의 좁은 분포로 분무한다. 모듈 시스템은 교체 가능한 액체 및 분무 작용제 모듈을 갖는다.

Description

액체를 분무하기 위한 모듈 시스템과 액체를 분무하는 방법 {MODULAR SYSTEM FOR ATOMIZING A LIQUID AND METHOD OF ATOMIZING A LIQUID}
많은 에어로졸 스프레이의 적용례에서, 균일한 직경(1 내지 200 미크론의 직경)을 갖는 작은 입자의 스프레이를 방출하는 것이 바람직하다. 표면에 인가될 때, 액적이라는 균일한 작은 입자는 균일한 두께를 갖는 얇은 표면 코팅으로 합체될 수 있다. 이러한 일관되고 예측 가능하게 얇은 코팅은 다양한 크기의 액적을 가하게 하는 에어로졸 시스템으로부터 형성된 코팅보다 빠르고 균일하게 건조된다. 또한, 이러한 두께의 변동을 갖는 스프레이 코팅은 그와 관련된 불균일한 건조 시간으로 인해 균일하게 얇은 액적으로부터 형성된 코팅만큼 강하게 표면에 접착할 수 없는 것을 알 수 있다. 이는 스프레이 페인트 및 접착제와 같이 영구적인 균일 코팅/표면 접착이 필수적인 적용례에는 특히 바람직하지 않다. 그러므로, 입자의 크기를 감소시키는 데 사용되는 몇몇 기술들이 있다.
종래의 에어로졸 스프레이 시스템에서, 추진제는 에어로졸 입자의 크기를 감소시키기 위해 사용되었다. 작동기가 가압될 때 에어로졸을 용기 외부로 가하는 데 요구되는 압력을 제공하는 것에 더하여, 추진제는 유체 입자 형성과 에어로졸의 전체적인 스프레이 특성에 필수적인 역할을 한다. 추진제/유체 혼합물이 이러한 에어로졸 방출 시스템으로부터 배출될 때, 유체 입자는 추진제의 증발과 추진제에 의해 액체로 전달된 역학 에너지의 결과로서 초기에 형성된다. 입자 크기는 추가의 추진제의 증발과 역학 에너지 방출의 결과로서 입자가 방출 오리피스로부터 멀리 이동하는 동안 계속 감소된다.
따라서, 추진제의 선택은 에어로졸 액적의 형성에 있어서 중요한 고려 대상이 된다. 일반적으로, 추진제의 증기압 및 농도는 에어로졸 액적에 가장 직접적인 영향을 미치는 변수이다. 추진제의 증기압 및 농도가 증가할수록, 액적의 크기는 일반적으로 감소한다.
또한, 액적의 크기는 유체의 점도에 의존한다. 접착제 및 페인트에 사용되는 것들과 같은 매우 높은 점도의 중합체는, 비록 높은 증기압 및/또는 농도를 갖는 추진제가 사용되더라도, 종래의 에어로졸 방출 시스템을 사용한 작은 액적만큼 분무될 수 없다. 이러한 높은 점도의 재료가 분무되도록, 유체 및 에어로졸 혼합물의 추진제 모두가 양립할 수 있는 용매가 추가되어야 한다. 이러한 높은 점도를 갖는 재료의 분무 가능한 혼합물을 얻기 위하여, 고체 함유량이 무게에 있어서 20% 미만인 용매 용액이 종종 요구된다.
또한, 작동기 또는 노즐 설계는 에어로졸 액적 크기에 영향을 미친다. 오리피스 크기 및 테이퍼는 액적의 크기뿐만 아니라 에어로졸 스프레이 패턴도 맞추어 만들도록 제조될 수 있다. 작동기 (소위, "기계식 분산 작동기") 내의 추진제를 전환함으로써 유체 흐름을 분무하는 설계들이 개발되어 왔다. 이러한 설계들은 작동기 내의 유체의 소용돌이 운동을 먼저 유도함으로써 더 작은 액적을 형성한다. 소용돌이 액체가 작동기 오리피스를 나올 때, 에어로졸의 분무는 소용돌이 에어로졸 제제형(formulation)의 접선 운동으로 인해 종래 시스템 이상으로 향상된다.
그러나, 에어로졸 액적 크기를 감소시키는 이들 모든 방법은 균일하게 작은 액적을 생성시키는 것과 관련된 결점을 갖는다. 종래의 제한된 에어로졸 스프레이 시스템에서, 방출 시스템을 떠날 때 에어로졸의 실제적인 추진제 농도는 비록 총괄적인 추진제/유체의 평균 비율이 존재하더라도 연속적으로 변화한다. 이러한 변화는 몇몇 인자의 결과이다. 특히, 이러한 제한된 시스템에서 에어로졸 성분들의 피할 수 없는 불균일한 혼합은 추진제의 일정한 농도를 결여시켜서, 그 결과 에어로졸 액적의 크기의 변동을 가져온다.
또한, 증기압의 변동은 이러한 시스템에서 필연적으로 존재한다. 방출 시스템으로부터 에어로졸을 추진시키는 데 사용되는 난류 유체 유동은 당연히 변동하여, 캐니스터로부터 에어로졸을 구동하는 진동력을 연속적으로 변화시키는 데 의존한다. 이러한 시스템에서의 압력이 용기가 빈 때에 감소하는 것은 잘 알려져 있다. 이들 두 요소는 이 방출 시스템을 사용하여 액적 크기의 변동에 기여한다.
비록 중합체 재료를 분무 가능한 혼합물로 변환시키는 데 효과적이라도, 많은 상황 및 위치에서, 용매의 사용은 바람직하지 않고 그리고/또는 허용되지 않는다. 코팅 산업 분야, 특히 접착 생산품의 개발에서, 제제형으로부터 용매를 제거하는 노력이 진행되어 왔다.
분무 가능한 수계(water-based) 중합체 재료는 용매 함유 에어로졸 제제형에 대한 대안으로서 개발되어 왔으나, 종래 에어로졸 시스템을 사용하여 효율적으로 분무되도록 낮은 고체 레벨 및 점도에서 종종 제제되어야 한다. 몇몇 단점은 고체 함유량 및 점도의 감소와 관련된다. 낮은 고체 함유량은 주어진 캐니스터 또는 저장소 체적 내에 적은 방출성 재료를 가져와, 이러한 재료의 사용에 있어서 큰 불편함과 높은 비용을 야기시킨다. 또한, 점도가 낮은 중합체는 용매계(solvent-based)의 높은 점도를 갖는 중합체와 비교할 때 당연히 열등한 물리적인 그리고 기계적인 특성을 갖는다. 따라서, 용매 제거는 분무 가능한 중합체의 제제형에서 절충 및 양보를 수행하도록 이끌 수 있다.
더욱이, 수계 제제형으로의 변환은 응고된 중합체 및 다른 재료가 종래 에어로졸 시스템 작동기 및 오리피스 내에 축적되도록 하는 경향을 갖게 된다. 고체 축적 및 막힘(clogging)은 용매계 에어로졸 시스템에서 중요한 문제가 아닌 데, 이는 고체 축적이 시스템 내의 고체의 존재에 의해 방해되고 그리고/또는 신속히 분해되기 때문이다. 그러나, 수계 제제형의 사용과 관련된 작동기 내에 이러한 고체의 축적은 향상된 액적 형성을 제공하는 내부 작동기 채널을 막거나 변경시킴으로써 분무 에어로졸에서 기계적 분산 시스템의 유효성을 감소시킨다.
원하는 것은 시스템이 추진제 또는 용매를 사용하지 않고 좁은 분포의 입자 크기로 액체를 분무하는 것이다. 더욱이, 높은 점도의 액체 또는 17% 이상의 고체를 갖는 액체를 분무하는 시스템을 갖는 것은 바람직하다. 또한, 교체 가능한 액체 및 분무 작용제 모듈을 갖는 시스템을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명은 액체를 분무하기 위한 모듈 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 분무하기 어려운 액체가 사용될 수 있는 모듈 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 첨부 도면을 참고로 설명될 것이고, 동일한 구성은 몇몇 도면을 통하여 동일한 부호로 인용된다.
도1은 하우징의 우측부가 제거된 본 발명의 모듈 시스템의 양호한 실시예의 측면도이다.
도2는 도1의 모듈 시스템을 도시한 도면으로서, 트리거가 가압된 것을 도시하는 도면이다.
도3은 노즐 조립체의 분해 사시도이다.
도4는 액체 모듈, 칼라, 트리거 연동 장치 및 전개 캠의 전방 사시도로서, 액체 모듈의 부분 단면을 도시한 도면이다.
도5는 도4에 도시된 액체 모듈, 칼라 및 트리거 연동 장치의 후방 사시도이다.
도6은 도1의 모듈 시스템의 부분 평면도로서, 하우징의 일부가 절개되고 전개 캠이 부분적으로 절개된 도면이다.
도6a는 도6과 같은 도면으로서, 전개 캠이 90도 회전된 것을 도시하는 도면이다.
도7은 액체 모듈의 부분 단면도로서, 수축된 블래더를 도시하는 도면이다.
도8은 노즐 조립체의 정면도이다.
도9는 도8의 선 9-9를 따라 취해진 노즐 조립체의 단면도이다.
도10은 액체 방출 노즐용 잠금 기구의 정면도이다.
도11은 도1의 선 11-11을 따라서 취해진, 액체 모듈, 액체 모듈 칼라, 트리거 연동 장치, 그리고 액체 방출 노즐 및 노즐 조립체용 잠금 기구의 단면도이다.
도12는 도1의 선 12-12를 따라서 취해진, 액체 모듈, 액체 모듈 칼라, 트리거 연동 장치, 그리고 액체 방출 노즐 및 노즐 조립체용 잠금 기구의 단면도이다.
도13은 노즐 조립체의 부분 사시도로서, 액체와 분무 작용제 사이의 분무 상호 작용을 도시한 도면이다.
도14는 가스 호스를 갖는 모듈 시스템의 다른 실시예의 사시도이다.
본 발명의 일 태양은 액체를 분무하고 방출하기 위한 모듈 시스템을 제공하는 것이다. 모듈 시스템은 액체 모듈과, 분무 작용제를 제공하기 위한 수단과, 노즐 조립체와, 그리고 제1 폐쇄 위치와 제2 개방 위치 사이에서 변화 가능하여 분무 작용제가 분무 작용제를 제공하기 위한 수단으로부터 분무 작용제 채널로 유동하는 것을 선택적으로 허용하고 공동으로부터 액체 방출 노즐로 유동하는 것을 선택적으로 허용하기 위한 작동기를 포함한다. 액체 모듈은 액체와, 액체를 저장하기 위한 공동을 포함하는 저장소 몸체와, 액체가 상기 공동을 나가는 것을 허용하는 저장소 개구를 포함한다. 저장소 몸체는 액체를 가압하도록 힘을 받는다. 노즐 조립체는 상기 저장소 개구와 유체 연통하는 액체 방출 노즐을 포함한다. 액체 방출 노즐은 노즐의 제1 단부에서의 액체 노즐 출구와 분무 작용제를 제공하기 위한 수단과 유체 연통하는 분무 작용제 채널을 포함한다. 분무 작용제 채널은 분무 작용제가 액체 노즐 출구 외부의 액체를 충돌시켜 액체를 분무하도록 구성된다.
상기 시스템에서, 분무 작용제를 제공하기 위한 수단은 분무 작용제 모듈일 수 있다. 시스템은 하우징을 더 포함할 수 있고, 노즐 조립체, 작동기, 액체 모듈 및 분무 작용제 모듈은 하우징에 부착된다. 액체 방출 노즐은 노즐 조립체에 해제 가능하게 부착될 수 있고, 액체 방출 노즐은 액체 모듈에 부착된다. 액체 방출 노즐 및 액체 모듈은 하우징에 해제 가능하게 부착된 유닛을 포함한다. 분무 작용제 모듈은 하우징에 해제 가능하게 부착될 수 있다. 하우징은 사용자에 의해 파지되는 크기 및 형상일 수 있다. 분무 작용제는 압축 가스를 포함할 수 있다. 분무 작용제는 액화 가스를 포함할 수 있다.
상기 시스템에서, 액체 모듈은 캐니스터를 더 포함하고, 저장소 몸체는 캐니스터 내에 수납된다.
상기 시스템에서, 액체 모듈 및 액체 방출 노즐은 서로 부착되어 유닛으로서 시스템으로부터 제거 가능하다. 저장소 몸체는 액체를 저장하기 위한 블래더를 포함하고, 이 블래더는 공동을 한정하는 내부면과 외부면을 포함한다 액체 모듈은 액체를 가압하기 위하여 저장소 몸체 외부의 캐니스터 내에 압축 가스를 포함할 수 있다.
상기 시스템에서, 저장소 몸체는 액체를 저장하기 위한 블래더를 포함하고, 블래더는 공동을 한정하는 내부면과 외부면을 포함하고, 액체를 가압하기 위하여 외부면과 접촉하는 탄성 부재를 더 포함한다. 탄성 부재는 블래더 상에 배치된 슬리브일 수 있다.
상기 시스템은 분무 작용제를 분무 채널에서 일정 압력으로 유지시키는 조절기를 포함한다.
상기 시스템에서, 액체 모듈은 액체가 저장소 개구를 통하여 공동을 나가는 것을 선택적으로 허용하기 위해 밸브를 더 포함할 수 있다. 액체 방출 노즐은 출구에 대향하는 제2 단부를 포함할 수 있고, 제2 단부는 액체 모듈 밸브에 작동식으로 접속되고, 작동기는 액체 모듈을 액체 방출 노즐에 대해 상대적으로 변위시켜서 노즐이 밸브를 개방한다.
상기 시스템의 양호한 실시예에서, 작동기를 폐쇄로부터 개방으로 변화시키는 것은 분무 작용제가 분무 작용제를 제공하기 위한 수단으로부터 분무 작용제 채널로 유동하는 것을 초기에 허용하고, 이어서 분무 작용제가 여전히 유동하는 동안 액체가 액체 모듈로부터 액체 방출 노즐로 유동하는 것을 허용한다.
상기 시스템에서, 분무 작용제 채널은 액체 방출 노즐의 종축에 대해 25도 내지 50도의 각으로 있을 수 있다. 분무 작용제 채널은 액체 방출 노즐과 동심일 수 있다. 바람직하게, 분무 작용제 채널은 액체 방출 노즐의 종축에 대해 33도 내지 46도의 각으로 있을 수 있다. 더 바람직하게는, 분무 작용제 채널은 액체 방출 노즐의 종축에 대해 33도의 각으로 있을 수 있다.
상기 시스템에서, 분무 작용제 채널은 액체 방출 노즐과 동심일 수 있다.
상기 시스템에서, 액체 방출 노즐은 저장소 개구로부터 액체 방출 노즐 출구로의 SPI#A1의 표면 마무리를 갖는 매끄럽고 연속적인 통로를 포함할 수 있어 그에 의해 유체는 층류로 액체 모듈로부터 액체 방출 노즐로 유동하고, 노즐 조립체를 나간다.
상기 시스템에서, 액체는 5000 센티포이즈(centipoise)보다 크지 않은 점도를 가질 수 있다.
상기 시스템에서, 액체는 중합체를 포함할 수 있다. 상기 시스템에서, 액체는 접착제를 포함할 수 있다. 접착제는 수계 접착제를 포함할 수 있다. 접착제는 수계 압력 감지 접착제를 포함할 수 있다. 수계 접착제는 무게에 있어 17% 이상의 고체를 가질 수 있다. 바람직하게는, 수계 접착제는 무게에 있어 17% 내지 70%의 고체를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 일 태양은 액체를 분무하고 방출하기 위한 시스템을 제공하는 데, 이 시스템은 액체 모듈과, 분무 작용제를 제공하기 위한 수단과, 노즐 조립체와, 그리고 분무 작용제가 분무 작용제를 제공하기 위한 수단으로부터 분무 작용제 채널로 유동하는 것을 선택적으로 허용하고 공동으로부터 액체 방출 노즐로 유동하는 것을 선택적으로 허용하기 위한 작동기를 포함한다. 액체 모듈은 액체와, 액체를 저장하기 위한 공동과 액체가 상기 공동을 나가는 것을 허용하는 저장소 개구를 포함하는 저장소 몸체를 포함하는 데, 저장소 몸체는 액체를 가압하도록 힘을 받는다. 노즐 조립체는 저장소 개구와 유체 연통하는 액체 방출 노즐을 포함하고, 액체 방출 노즐은 노즐의 제1 단부에서의 액체 노즐 출구와, 분무 작용제를 제공하기 위한 수단과 유체 연통하는 분무 작용제 채널을 포함하는 데, 분무 작용제 채널은 분무 작용제가 액체 노즐 출구 외부의 액체를 충돌시켜여 액체를 분무하도록 구성된다. 액체 방출 노즐은 노즐 조립체에 해제 가능하게 부착되고, 액체 방출 노즐은 액체 모듈에 부착된다. 액체 방출 노즐 및 액체 모듈은 시스템으로부터 해제 가능한 유닛을 포함한다. 전술된 시스템의 많은 특징이 여기에서 적용될 수 있다.
본 발명의 추가 태양은 액체를 분무하는 방법을 제공하는 것으로서, 이 방법은 a) 노즐을 통하여 분무축을 따라서 층류 상태로 액체를 유동시키는 단계와, b) 액체가 층류로 노즐을 나오도록 방출시키는 단계와, c) 분무 작용제의 환형 유동을 노즐의 출구로부터 0.020 인치(0.5 ㎜)와 0.080 인치(2.0 ㎜) 사이의 하류에서 분무축에 대해 25도 내지 50도의 각으로 액체 상에 충돌하게 하는 단계와, d) 액체의 전체 유동을 직경이 5 내지 500 미크론인 평균 입자 크기를 갖는 분포로 분무하는 단계를 포함한다.
양호한 일 실시예에서, 단계 a)는 일정 유속으로 액체를 유동시키는 단계를 더 포함한다.
상기 방법에서, 바람직하게도 액체는 5000 센티포이즈보다 크지 않은 점도를 가질 수 있다. 액체는 중합체를 포함할 수 있다. 액체는 접착제를 포함할 수 있다. 접착제는 수계 접착제를 포함할 수 있다. 수계 접착제는 무게에 있어 17% 이상의 고체를 가질 수 있다.
상기 방법에서, 액체의 유동은 충돌 지점에 이르기까지 층류를 유지할 수 있다. 상기 방법에서, 충돌 각은 33도 내지 46도 일 수 있다. 상기 방법에서, 분무 작용제는 압축 가스일 수 있다. 상기 방법에서, 분무 작용제는 액화 가스일 수 있다.
본 발명은 액체를 분무하기 위한 모듈 시스템(10)이다. 도1에 도시된 바와 같이, 모듈 시스템은 액체 모듈(250)과, 분무 작용제를 제공하기 위한 수단, 바람직하게는 분무 작용제 모듈(280)과, 노즐 조립체(15)와, 그리고 바람직하게는 트리거 연동 장치(140) 및 밸브 조립체(289)를 포함하는 작동기를 포함한다. 모듈 시스템은 분무 작용제의 환형 흐름을 액체의 층류 상에 충돌시킴으로써 분무하기에 전형적으로 어려운 액체를 분무한다. 분무는 노즐 조립체(15)의 외부에서 일어나고, 액체의 전체 유동은 작고 통상 균일하고 미세한 입자의 크기로 분무된다.
도1 및 도2는 본 발명의 모듈 시스템(10)의 양호한 일 실시예를 도시한다. 도1은 하우징(12)의 우측 반부가 제거된 본 발명의 모듈 시스템(10)의 측면도이다. 하우징(12)은 액체 모듈(250) 및 분무 작용제 모듈(280)이 편리하게 제거 및 교체되는 것을 허용하도록 구성된다. 하우징(12)은 액체 모듈(250)을 해제 가능하게 수용하기 위한 액체 모듈부(360)와, 분무 작용제 모듈(280)을 해제 가능하게 수용하기 위한 분무 작용제 모듈부(364)와, 밸브 조립체(289) 및 트리거 연동 장치(140)를 수납하기 위한 핸들부(362)와, 그리고 노즐 조립체(15)를 수납하기 위한 노즐부(366)를 포함한다.
도시된 실시예에서, 분무 작용제 모듈(280)은 분무 작용제를 포함하는 자급식 캐니스터(282)이다. 적절한 캐니스터는 펜실베니아주 필라델피아 소재의 크라운 코크 앤 실 코.(Crown Cork and Seal Co.) 및 일리노이주 오크 브룩 소재의 유나이티드 스테이츠 캔, 인크.(United States Can, Inc.)로부터 상업적으로 입수 가능한 것들을 포함한다. 바람직하게는, 분무 작용제는 공기 또는 이산화탄소와 같은 압축 가스 또는 액화 가스이다. 적절한 액화 가스의 예는 프로판, 이소부탄, 디메틸 에테르, 디플루오로에탄 및 테트라플루오로에탄, 또는 에어로졸 산업에서 일반적으로 입수할 수 있는 이들의 혼합물을 포함한다. 본 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이 제1 도관(285)을 결합하는 커넥터(284)는 캐니스터(282)의 상부에 위치된다. 제1 도관(285)은 제1 단부(286) 및 제1 단부(286)에 대향하는 제2 단부(287)를 갖는다. 제2 단부(287)는 캐니스터(282) 상에서 커넥터(284)에 접속된다. 제1 단부(286)는 밸브 조립체(289)에 접속된다.
밸브 조립체(289)는 제1 도관(285)으로부터 제2 도관(288)까지 분무 작용제의 유동을 제어한다. 제2 도관(288)은 제1 단부(292) 및 제1 단부(292)에 대향하는 제2 단부(293)를 갖는다. 제2 도관(288)의 제2 단부(293)는 밸브 조립체(289)에 접속된다. 밸브 조립체(289)는 밸브(290) 및 밸브 스템(291)을 포함한다. 밸브 조립체(289)는 제1 폐쇄 위치와 제2 개방 위치 사이에서 변화 가능하다. 밸브(290)는 제1 도관(285)으로부터 제2 도관(288)까지 분무 작용제의 유동 및 압력을 조절하기 위한 조절기를 포함한다. 본 발명에 사용 가능한 대부분의 액체와 원하는 입자 크기에 관하여, 조절기 다음에 유지될 최적 압력은 32 내지 38 psi(1.5 내지 1.8 ㎪)이다.
도시된 실시예에서, 트리거 연동 장치(140)는 긴 피봇 몸체(142), 트리거(158), 연장부(160) 및 아암(164, 166)을 포함한다. 트리거 연동 장치의 피봇 구멍(156)은 하우징(12)의 측부로부터 연장하는 피봇축(157)에 대해 회전 가능한 결합 상태에 있다. 도1은 비작동 상태의 트리거 연동 장치(140)를 도시한다. 도2는 가압된 상태를 도시한다.
도2에 도시된 바와 같이, 트리거(158)가 가압된 때, 트리거 연동 장치(140)는 피봇축(157)에 대해 회전한다. 이 회전은 연장부(160)가 밸브 스템(291)을 가압하도록 한다. 밸브 스템(291)이 가압된 때, 밸브(290)는 제1 폐쇄 위치로부터 제2 개방 위치로 바뀐다. 밸브(290)가 개방 위치에 있을 때, 분무 작용제는 캐니스터(282)로부터 제1 도관(285)을 거치고 밸브(290)를 통하여 유동하고, 제2 도관(288)을 통하여 노즐 조립체(15) 내로 계속 유동한다. 더욱이, 트리거 연동 장치(140)의 회전은, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 액체 모듈(250)을 노즐 조립체(15) 쪽으로 이동시킨다.
도3은 노즐 조립체(15)의 양호한 일 실시예를 도시한다. 노즐 조립체(15)는 4개의 부품, 즉 액체 방출 노즐(110), 판(80), 채널 몸체(50) 및 채널 캡(20)을 포함한다. 액체 방출 노즐(110)은 외부 표면(120)을 갖는 원통형 몸체(116), 제1 단부(114) 및 제1 단부(114)에 대향하는 제2 단부(115)를 갖는다. 액체 방출 노즐(110)은 도9에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 내부 액체 채널(118)을 포함한다. 제1 단부(114)에는 액체 노즐 출구(112)에서 종단하는 테이퍼(126)가 있다. 액체 노즐 입구(111)는 제2 단부(115)에 위치된다. 전방 플랜지(122)는 액체 방출 노즐(110)의 제1 및 제2 단부(114, 115) 사이에서 몸체(116)의 외주 둘레에 위치된다. 전방 플랜지(122)는 전방면(124)과 전방면(124)에 대향하는 후방면(128)을 포함한다. 후방 플랜지(130)는 전방 플랜지(122)와 제2 단부(115) 사이에 위치된다. 후방 플랜지(130)는 전방부(132)와 후방부(134)를 포함한다. 전방부(132)는 전방면(136)을 갖는다. 후방 플랜지(130)의 후방부(134)는 전방 플랜지(122)와 후방 플랜지(130)의 전방부(132)보다 더 큰 직경을 갖는다. 후방부(134)는 전방면(137)과 전방면(137)에 대향하는 후방면(138)을 포함한다.
판(80)은 전방면(86)과 전방면(86)에 대향하는 후방면(88)을 갖는다. 판(80)은 그를 관통하는 구멍(82)과, 판(80)의 전방면(86)에 개방된 구멍(82) 둘레에 환형 채널(84)을 포함한다. 구멍(82)은 판의 대체적인 중심에 위치된다. 환형 채널(84)은 내벽(92) 및 외벽(94)을 갖는다. 판(80)은 또한 판(80)의 기부로부터 연장하는 직립부(102)를 포함한다. 피드 채널(96)은 직립부(102)의 중앙을 통하여 연장하고 환형 채널(84)과 유체 연통한다. 피드 채널(96)은 분무 작용제가 직립부(102)로부터 환형 채널(84) 내로 유동하는 통로로서의 역할을 한다. 스냅 끼워 맞춤 구멍(90)은 환형 채널(84) 둘레에 등간격으로 위치된다. 바람직하게는, 스냅 끼워 맞춤 구멍(90)의 개수는 채널 몸체(50)의 레그(40)의 개수와 동일하다. 도시된 실시예에서, 판(80)은 3개의 스냅 끼워 맞춤 구멍(90)을 갖는다.
채널 몸체(50)는 제1 단부(49) 및 제1 단부(49)에 대향하는 제2 단부(51)를 갖는 원통형 몸체(52)를 포함한다. 견부(64)와 전방면(68)에서 종단하는 테이퍼 표면(66)은 제1 단부(49)로부터 연장한다. 액체 노즐 오리피스(42)는 전방면(68)의 대체적인 중심에 위치된다. 분무 작용제 오리피스(45)는 견부(64) 둘레에 등간격으로 제1 단부(49) 상에 위치된다. 도시된 실시예에서, 몸체(50)는 3개의 분무 작용제 오리피스(45)를 갖는다. 또한, 채널 몸체(50)는 원통형 몸체(52) 둘레에 등간격으로 위치된 후방 플랜지(60)를 제2 단부(51) 근처에 포함한다. 도시된 실시예에서, 채널 몸체(50)는 3개의 플랜지(60)를 갖는다. 후방 플랜지(60)는 각각 후방면(58)을 갖는다. 플랜지(60)들 사이의 간격은 아래에서 상세히 설명되는 채널 캡(20)의 레그(38)를 수용하도록 크기 및 위치를 갖는다. 벽(28)은 몸체(34)의 전방으로부터 연장한다. 벽(28)은 면(30)으로 감소하고 오리피스(22)를 형성하는 테이퍼(29)를 갖는다. 오리피스(22)는 면(30)의 대체적인 중심에 위치한다. 각각이 푸트(40)를 갖는 다수의 레그(38)는 원통형 몸체(34)로부터 후방으로 연장하고 등간격으로 이격된다. 도시된 실시예에서, 채널 캡(20)은 3개의 레그를 갖는다.
노즐 조립체(15)는 판(80)의 스냅 끼워 맞춤 구멍(90)이 채널 몸체(50)의 인접한 플랜지(60)들 사이에 있도록 채널 몸체(50) 및 판(80)을 함께 먼저 위치시킴으로써 조립될 수 있다. 그 다음, 채널 캡(20)은 채널 캡(20)의 푸트(40)들이 판(80)의 스냅 끼워 맞춤 구멍(90)과 결합하는 것을 허용하도록 인접한 플랜지(60)들 사이에 채널 캡(20)의 레그(38)들을 위치시킴으로써 채널 몸체(50) 및 판(80) 위에 놓여진다. 채널 캡(20), 채널 몸체(50) 및 판(80)이 유닛으로 조립된 후에, 그 다음 액체 방출 노즐(110)은 판(80)의 구멍(82)을 통하여 이 유닛과 결합 및 결합 해제 상태로 활주될 수 있다.
도4는 전개 캠(190), 액체 모듈(250), 칼라(210) 및 트리거 연동 장치(140)의 양호한 일 실시예를 도시한다.
액체 모듈(250)의 양호한 일 실시예에서, 액체 모듈(250)은 캐니스터(252), 캡(258) 및 캐니스터(252) 내에 위치된 저장소 몸체를 포함한다. 도시된 실시예에서, 저장소 몸체는 블래더(bladder; 270)이다. 블래더(270)는 내부면(272) 및 외부면(274)을 갖는다. 분무될 액체는 블래더(270) 내부에 저장된다. 탄성 슬리브(276)는 블래더(270)의 외부면(274)을 완전히 둘러싸는 내부면(278)을 갖는다. 탄성 슬리브(276)는 바람직하게 천연 고무로 만들어진다. 탄성 슬리브(276)는 액체가 층류로 모듈(250)을 나가는 것을 허용하도록 블래더(270) 내에 저장된 액체에 비교적 일정한 압력을 인가한다. 액체의 대부분이 블래더(270)로부터 배출된 후에, 슬리브(276)에 의해 인가된 압력은 감소하기 시작할 것이다. 액체 모듈 캡(258)은 원통형 외부면(260)과 전방면(268)을 갖는다. 오리피스(262)는 전방면(268)의 중앙에 위치되고 후방 칼라(266)는 외부면(260)의 원주 둘레에 위치된다.
액체 모듈(250)의 상업적으로 입수 가능한 적절한 실시예는 뉴저지주 노머셋에 위치한 엑셀/앳모스, 인크.(Exxel/Atmos, Inc.)로부터 입수 가능한 (등록 상표) 앳모스 시스템(AtmosTMSystem)과 이스트 하노버에 위치한 이피 시스템스(EP Systems)로부터 입수 가능한 모듈을 포함한다.
칼라(210)는 도4 및 도5 모두에 도시된다. 칼라(210)의 기능은 액체 모듈(250) 및 트리거 연동 장치(140) 모두와 결합되어서, 액체 모듈(250)을 트리거 연동 장치(140)에 해제 가능하게 부착한다. 또한, 칼라(210)는 액체 방출 노즐(110)을 액체 모듈(250) 상에 유지시킨다. 칼라(210)는 내부면(214) 및 외부면(216)을 갖는 일반적인 원통형 몸체(212)를 포함한다. 액체 모듈(250) 상에서 후방 칼라(266)와 결합하는 내부 립(215)은 내부면(214)의 원주 둘레에 있다. 칼라(210)는 몸체(212)로부터 연장하는 원뿔(218)을 포함한다. 원뿔(218)은 오리피스(220)를 둘러싸는 전방면(226)과 외부면(224)을 갖는다. 립(230)은 트리거 연동 장치(140)와 결합하기 위한 원뿔(218)에 인접한 원통형 몸체(212)의 외부면 둘레에 위치된다.
트리거 연동 장치(140)는 도4 및 도5 모두에 도시된다. 도시된 실시예에서, 트리거 연동 장치(140)는 긴 피봇 몸체(142), 트리거(158), 연장부(160) 및 아암(164, 166)을 포함한다. 트리거 몸체(142)는 제1 단부(144) 및 제1 단부(144)에 대향하는 제2 단부(146)를 갖는다. 몸체(142)는 전방면(148) 및 전방면(148)에 대향하는 후방면(150)을 갖는다. 몸체(142)는 제1 측부(152) 및 제1 측부(152)에 대향하는 제2 측부(154)를 갖는다. 연장부(160)는 제2 단부(146)로부터 연장한다. 트리거(158)는 전방면(148)에 위치된다. 피봇 구멍(156)은 트리거 연동 장치(140)를 하우징(12)의 피봇 장착부(157)에 부착하기 위하여 제1 단부(144) 근처에 위치된다. 제1 아암(164) 및 제2 아암(166)은 피봇 몸체(142)의 제1 단부(144)로부터 연장한다. 아암(164, 166)의 각각은 내부면(168) 및 내부면(168)에 대향하는 외부면(169)을 갖는다. 아암(164, 166)의 각각은 전방면(170) 및 전방면(170)에 대향하는 후방면(171)을 갖는다. 정지부(172)는 전방면(170) 근처 내부면(168)의 원주 둘레에 위치된다. 정지부는 조립 중에 칼라(210)가 아암(164, 166)의 전방으로 활주하는 것을 방지한다. 경사부(173)는 후방면(171) 근처 내부면(168)의 원주 둘레에 위치된다. 경사부(173)의 각각은 에지(174) 및 전방면(175)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 아암(164, 166)의 각각은 하나의 정지부(172) 및 하나의 경사부(173)를 갖는다. 개별 캠 종동기(182)는 아암(164, 166)으로부터 연장한다. 각각의 캠 종동기(182)는 내부면(184) 및 내부면(184)에 대향하는 외부면(185)을 갖는다. 인접부(186)는 각 캠 종동기(182)의 외부면(184) 상에 위치된다. 트리거 연동 장치(140)의 아암(164, 166)은 이미 액체 모듈(250)에 부착된 칼라(210)와 결합하도록 설계된다.
전개 캠(190)은 액체 모듈(250)의 칼라(210)를 수용하기 위하여 제1 아암(164) 및 제2 아암(166)의 내부면(184)을 멀어지게 전개시키는 데 사용된다. 전개 캠(190)은 원통형 몸체(192)를 갖는다. 캠 표면(194)은 몸체(192)의 바닥 상에 위치되고, 핸들(200)은 캠 표면(194)에 대향하는 몸체(192)의 상부에 위치된다. 캠 표면(194)은 대향하는 평면부(196)와 곡면부(198)를 갖는다.
도6 및 도6a는 절개된 하우징(12)의 부분과 절개된 전개 캠(190)의 부분을 갖는 모듈 시스템(10)의 부분 평면도이다. 전개 캠(190)은 액체 모듈(250)의 캡(258)에 이미 스냅식 끼워 맞춤된 칼라(210)를 수용하도록 아암(164, 166)을 멀어지게 전개시킨다. 도6은 칼라(210) 및 액체 모듈(250)이 제 위치에 잠기는 제1 위치에 있는 전개 캠(190)을 도시한다. 도6a는 칼라(210) 및 액체 모듈(250)이 제 위치에 잠겨있지 않은 제2 위치에 있는 전개 캠(190)을 도시한다.
도6 및 도6a에 도시된 바와 같이, 전개 캠(190)은 제1 아암(164) 및 제2 아암(166)의 캠 종동기(182)와 결합한다. 제1 위치에서, 전개 캠(190)의 평면부(196)는 캠 종동기(182)의 내부면(184)과 접촉한다. 제1 위치에서, 아암(164, 166)은 정지부(172)와 경사부(173) 사이의 위치로 칼라(21)를 잠근다. 모든 액체가 액체 모듈(250)로부터 배출된 후에, 도6a에 도시된 바와 같이, 전개 캠(190)은 핸들(200)을 회전시킴으로써 제2 위치로 90도 회전될 수 있다. 이 회전은 곡면부가 캠 종동기(182)의 내부면(184)과 접촉하게 되고 아암(164, 166)을 멀어지게 전개시키게 한다. 아암(164, 166)이 멀어지게 전개된 때, 칼라(210) 및 액체 모듈(250)은 정지부(172)와 경사부(173)에 의해 더 이상 제 위치에 잠기지 않는다. 하나의 유닛으로서 액체 모듈(250), 칼라(210) 및 액체 방출 노즐(110)은 하우징(12)의 액체 모듈부(360)의 외부로 당겨질 수 있다. 칼라(210) 및 액체 모듈(250)이 일단 모듈 시스템(10)의 외부로 당겨지면, 그 다음 이들은 교체 칼라(210) 및 액체로 가득찬 블래더(270)를 포함하는 액체 모듈(250)과 액체 방출 노즐(110)로 교체될 수 있다. 더욱이, 전개 캠(190)이 제2 위치에 있을 때, 인접부(186)는 하우징(12)의 노즐부(366) 내부에 위치된 보유벽(318)과 결합한다. 인접부(186)의 잠금 표면(188)이 보유벽(318)과 결합할 때, 트리거 연동 장치(140)는 노즐쪽 전방으로 선회할 수 없다. 사용자가 새로운 액체 모듈(250)을 액체 방출 노즐(110)이 액체 모듈(250)의 캡(258) 상에 장착된 상태로 모듈 시스템(10) 내에 놓을 때, 잠금 구성은 사용자가 액체 방출 노즐(110)을 액체 모듈(250) 내로 가압함으로써 사고로 액체를 방출하고, 트리거 연동 장치(140)의 연장부(160)에 의해 밸브 스템(291)을 가압함으로써 분무 작용제는 사고로 방출되지 않는 것을 보장한다.
도7은 액체가 팽창된 후에 수축된 블래더(270)를 도시하는 도4의 액체 모듈을 도시한 도면이다. 블래더(270)는 탄성 슬리브(26)에 의해 압축된다. 모든 액체가 팽창된 후에, 액체 모듈(250)은 새로운 액체 모듈(250)과 교체될 수 있다.
도8은 삽입된 액체 방출 노즐(110)을 갖는 조립된 노즐 조립체(15)의 정면도이다. 액체 방출 노즐(110)은 채널 몸체(50)의 오리피스(42)를 통하여 연장한다. 액체 방출 노즐(110)의 액체 노즐 출구(112)는 대체적인 중심 오리피스(42) 내에 위치된다. 액체는 액체 노즐 출구(112)를 통하여 방출된다. 채널 몸체(50)의 전방면(68)과 채널 캡(20)의 면(30)은 오리피스(42)와 동심인 환형 오리피스(22)를 형성한다. 분무 작용제는 오리피스(22)를 통하여 방출된다.
도9는 선 9-9를 따라서 취해진 도8에 도시된 노즐 조립체(15)의 단면도이다. 도9는 채널 캡(20), 채널 몸체(50), 판(80) 및 액체 방출 노즐(110)의 내부면들을 설명하기에 편리하다. 설명을 명확하게 하기 위하여, 액체 방출 노즐(110)은 액체 모듈(250)과 분리하여 도시된다. 그러나, 액체 노즐(110)이 바람직하게는 칼라(210)에 의해 액체 모듈(250) 상에 장착된다. 채널 캡(20)의 벽(28)은 면(30)에 대향하는 후방면(24)을 갖는다. 또한, 벽(28)은 오리피스(22)와 접하는 테이퍼 표면(26)을 갖는다. 원통형 몸체(52)의 내부면(54)은 채널 몸체(50)를 통하여 연장하는 통로를 형성한다. 이 통로는 오리피스(42)를 형성하는 전방면(68)의 대체적인 중심에서 채널 몸체(50)의 제1 단부(49)를 나간다. 채널 몸체(50)는 원통형 몸체(52)의 제2 단부(51)에 위치된 환형 챔버(53)를 포함한다. 채널(44)은 원통형 몸체(52)를 따라서 연장한다. 채널(44)은 챔버(53)와 유체 연통한다. 채널(44)은 오리피스(45)에서 원통형 몸체(52)의 제1 단부(49)에서 나간다. 판(80)은 환형 채널(84)에 의해 둘러싸인 대체적인 중심에 위치된 구멍(82)을 갖는다. 환형 채널(84)은 내부벽(92) 및 외부벽(94)에 의해 한정되고, 챔버(53)와 유체 연통하도록 정렬된다. 판(80)의 피드 채널(96)은 직립부(102)를 통하여 환형 채널(84)의 바닥부 내로 연장한다. 판(80)은 채널 캡(20)의 레그(38)를 수용하기 위하여 스냅 끼워 맞춤 구멍(90)을 갖는다. 액체 방출 노즐(110)은 채널 몸체(50)의 내부면(54)에 의해 형성된 통로를 통하여 연장한다. 액체 방출 노즐(110)의 제1 단부(144)는 분무되기 전에 액체가 노즐 조립체(15) 외부에 있는 것을 보장하도록 오리피스(42)를 바로 지나서 연장한다. 바람직하게는, 액체 방출 노즐(110)은 오리피스(42)를 지나 0.2 내지 1.0 인치(5 내지 25 ㎜) 정도 연장한다. 전방 플랜지(122)의 전방면(124)은 판(80)의 후방면(88)과 결합한다.
분무 작용제는 제2 도관(288)을 통하여 유동하여 판(80)의 피드 채널(96)로 들어간다. 그 다음, 분무 작용제는 판(80)의 환형 채널(84) 내로 유동하여 채널 몸체(50)의 환형 챔버(53) 내로 계속한다. 분무 작용제는 환형 챔버(53)로부터 채널 몸체(50)의 몇몇 채널(42) 중의 하나 내로 유동한다. 분무 작용제는 채널(42)을 나와서, 채널 몸체(50)와 채널 캡(20) 사이에 형성된 환형 채널(27)로 들어간다. 환형 채널(27)은 벽(28)의 테이퍼 표면(26)과 후방면(24)에 의해 일 측부 상에 한정된다. 환형 채널(27)은 채널 몸체(50)의 원통형 견부(64)와 표면(66)에 의해 타 측부 상에 한정된다. 채널 몸체(50)의 채널(44)은 오리피스(22)로 유도하는 환형 채널(27)과 유체 연통한다. 채널(27)은 액체 방출 노즐(110)의 종축에 대해 약 25도 내지 50도의 각으로 있다. 바람직하게, 채널(27)은 약 33도 내지 46도의 각으로 있다. 더욱 바람직하게, 채널(27)은 약 33도의 각으로 있다. 분무 작용제는 오리피스(22)를 통하여 노즐 조립체(15)를 나온다. 액체는 노즐 조립체(15)의 외부로 방출되도록 액체 노즐 입구(111)로부터 액체 채널(118)을 통하여 액체 노즐 출구(112)로 유동한다.
도10은 아래에서 설명되는 액체 노즐(110)을 해제 가능하게 보유하는 노즐 보유부(300)의 양호한 실시예를 도시한다. 노즐 보유부(300)는 일 단부에서의 파지부(304)와 파지부(304)에 대향하는 탭부(306)를 갖는 주몸체(316)를 갖는다. 개구(308)는 주몸체(316)의 대체적인 중심에 위치된다. 개구(308)는 큰 해제부(310)와 작은 잠금부(312)를 포함한다. 상부 레일(302)은 개구(308) 위에 있고, 하부 레일(303)은 개구(308) 아래에 있다. 상부 레일(302) 및 하부 레일(303)은 주몸체(316)로부터 외부로 연장하고 파지부(304)에 대향하는 탭부(306)를 형성하도록 함께 결합한다.
도11은 도1의 선11-11을 따라 취해진 모듈 시스템(10)의 단면도이다. 도11은 액체 모듈(250)과, 액체 모듈 밸브(253)와, 액체 모듈 칼라(210)와, 트리거 연동 장치(140)와, 액체 방출 노즐(110)용 노즐 보유부(300)와 노즐 조립체(15) 사이의 결합을 설명하기에 편리하다.
노즐 보유부(300)는 하우징(12)의 좌측부 상에 노즐부(366)의 노즐 파지 개구(365) 내에 삽입된다. 노즐 보유부(300)의 탭(306)은 하우징(12)의 우측부와 일체인 스프링 아암(320)과 결합한다. 노즐 보유부(300)가 내측으로 밀릴 때, 이는 스프링 아암(320)에 대항하여 편의되고 해제부(310)를 판(80)의 구멍(82) 위에서 중심을 맞춘다. 노즐 보유부(300)가 해제될 때, 도시된 바와 같이, 구멍(308)의 잠금부(312)는 판(80)의 구멍(82)에서 중심을 맞춘다.
도11에서, 액체 방출 노즐(110)은 액체 모듈 밸브(253)의 내부에서 액체 모듈(250) 상에 장착된다. 액체 모듈 밸브(253)는 스프링 하우징(256), 스프링(263), 플런저(255) 및 개스킷(254)을 포함한다. 스프링(263)은 스프링 하우징(256) 내부에 장착된다. 플런저(255)는 스프링(263)과 결합한다. 개스킷(254)은 캡(258) 내부에 장착된다. 액체 방출 노즐(110)의 제2 단부(115)가 액체 모듈(250)의 오리피스(262) 내에 장착될 때, 제2 단부(115)는 개스킷(254) 및 플런저(255)와 결합한다. 스프링(263)은 액체 방출 노즐(110) 및 플런저(255)를 제 위치로 편의시킨다. 이러한 제1 위치에서, 플런저(255)는 개스킷(254)과 접촉하여 블래더(270) 내에 포함되어 있는 액체를 유지시킨다. 스프링(263)은 액체 방출 노즐(110)의 제2 단부(115)와 결합한다.
칼라(210)는 액체 방출 노즐(110) 위에서 액체 모듈(250) 및 액체 방출 노즐(110) 상에 위치된다. 액체 방출 노즐(110)은 액체 방출 노즐(110)의 후방부(134)의 전방면(137)이 원뿔(218)의 내부면과 결합할 때까지 칼라(210)의 오리피스(220)를 통하여 활주한다. 캡(260)의 후방 칼라(266)는 칼라(210)의 내부 립(215)과 스냅 끼워 맞춤되어 액체 모듈(250) 및 액체 방출 노즐(110) 모두를 제 위치에 잠근다.
다음 단계는 액체 모듈(250), 액체 방출 노즐(110) 및 칼라(210)의 조립체를 모듈 시스템(10) 내에 삽입시키는 방법을 설명한다. 먼저, 노즐 보유부(300)는 개구(300)의 큰 해제부(310)를 판(80)의 구멍(82) 위에서 중심을 맞추도록 사용자에 의해 밀린다. 두 번째로, 도6a에 도시된 바와 같이, 전개 캠(190)은 트리거 연동 장치(140)의 아암(164, 166)이 멀어지게 전개되도록 핸들(200)을 회전시킴으로써 제2 위치로 90도 회전되어 액체 모듈(250), 액체 방출 노즐(110) 및 칼라(210)의 조립체를 수용한다. 세 번째로, 액체 모듈(250), 액체 방출 노즐(110) 및 칼라(210)의 조립체는 트리거 연동 장치(140)와 결합하도록 하우징(12)의 액체 모듈부(260) 내에 삽입된다. 액체 방출 노즐(110)은 채널 몸체(50)의 내부면(54)과 활주 결합 상태에 있다. 액체 방출 노즐의 전방 플랜지(122)의 전방면(124)은 판(80)의 후방면(88)과 결합하여, 그에 의해 액체 노즐 출구(112)가 채널 캡(20)의 면(30)을 바로 지나서 연장되는 것을 허용한다. 칼라(210)의 립(230)은 경사부(173)를 상향 활주하고 트리거 연동 장치(140)의 아암(164, 166)의 에지(175)와 결합한다. 네 번째로, 도6에 도시된 바와 같이, 전개 캠(190)은 핸들(200)을 회전시킴으로써 액체 모듈(250), 액체 방출 노즐(110) 및 칼라(210)의 조립체를 제 위치에 잠그는 그들의 정상적인 위치로 제1 위치 쪽으로 다시 90도 회전되어서 트리거 연동 장치(140)의 아암(164, 166)을 복귀시킨다. 최종적으로, 스프링 편의된 노즐 보유부(300)는 작은 잠금부(314)를 액체 방출 노즐의 전방 플랜지(122)의 후방면(128)과 결합하도록 사용자에 의해 해제된다. 결과적으로, 액체 방출 노즐(110)은 제 위치 내에 잠긴다.
다음 단계는 액체 모듈(250), 액체 방출 노즐(110) 및 칼라(210)의 조립체를 모듈 시스템(10) 내에서 해제시키는 방법을 설명한다. 첫 번째로, 스프링 편의된 노즐 보유부(300)는 개구(308)의 해제부(310)를 판(80)의 구멍(82) 위에서 중심을 맞추도록 사용자에 의해 밀리고, 그에 의해 액체 방출 노즐(110)을 잠금 해제한다. 두 번째로, 도6a에 도시된 바와 같이, 전개 캠(190)은 트리거 연동 장치(140)의 아암(164, 166)이 멀어지게 전개되도록 핸들(200)을 회전시킴으로써 제2 위치로 90도 회전되어 액체 모듈(250), 액체 방출 노즐(110) 및 칼라(210)의 조립체를 수용한다. 마지막으로, 액체 모듈(250), 액체 방출 노즐(110) 및 칼라(210)의 조립체는 하우징(12)의 액체 모듈부(260)의 외부로 당겨진다.
도12는 도2의 선 12-12를 따라서 취해진 모듈 시스템(10)의 단면도이다. 도2에 관하여 앞에서 설명된 바와 같이, 트리거 연동 장치(140)가 피봇축(157)에 대해 회전될 때, 분무 작용제 밸브(290)는 개방 위치로 절환되어 분무 작용제가 제2 도관(288) 내로 유동하는 것을 허용하고 액체 모듈(250)은 액체 노즐(15) 쪽으로 전방 이동된다. 제2 위치에서, 액체 방출 노즐(110)은 액체 모듈(250) 내로 가압되고 액체 방출 노즐(110)의 제2 단부(115)는 플런저(255)를 가압하여 스프링(263)을 압축시킨다. 플런저(255)를 가압함으로써, 개스킷(254)은 플런저(255)의 상부 에지와 더 이상 접촉하지 않고, 유체가 액체 방출 노즐(110) 내로 유동하는 것을 허용한다. 유체는 블래더(270)로부터 스프링 하우징(256)을 통하여 플런저(255)의 에지를 걸쳐서 액체 방출 노즐(110)의 제2 단부(115)에 위치된 액체 방출 노즐 입구(111) 내로 유동한다.
이 구성은 분무 작용제가 분무 작용제 모듈(280)로부터 노즐 조립체(15)로 유동하는 것을 선택적으로 허용하고, 그 다음 분무 작용제가 계속 유동하는 동안 액체가 액체 모듈(250)로부터 노즐 조립체(15)로 유동하는 것을 허용한다.
액체 방출 노즐(110)의 액체 채널(118)은 바람직하게는 [워싱톤 디씨의 소사이어티 오브 플라스틱스 인더스트리, 인크.(Society of Plastics Industry, Inc.)의] SPI#A1의 표면 마무리를 포함한다. 액체 채널(118)은 매끄럽고 연속적인 통로를 가져서, 그에 의해 유체는 층류로 액체 모듈(250)로부터 액체 방출 노즐(110)로 유동하고, 층류로 노즐 조립체(15)를 나가는 것은 바람직하다.
트리거(158)가 가압될 때 액체 모듈(250)이 액체 방출 노즐(110)에 대해 상대 이동하게 하는 구조체 모두와 함께, 트리거 연동 장치(140), 밸브 조립체(289) 및 액체 모듈 밸브(253)는 작동기로서 집합적으로 기능을 한다. 이 작동기의 기능은 1) 분무 작용제가 제1 도관(285)으로부터 노즐 조립체(15)와 유체 연통하는 제2 도관(288)으로 유동하는 것을 허용하도록 밸브 조립체(289)를 제1 폐쇄 위치로부터 제2 개방 위치로 변화시키는 단계와, 2) 액체가 액체 모듈(250)로부터 노즐 조립체(15) 내로 유동하는 것을 허용하도록 액체 모듈(250)을 노즐 조립체(15) 쪽으로 이동시키는 단계를 포함한다. 바람직하게, 분무 작용제는 액체가 유동을 시작하기 전에 노즐 조립체(15)를 통하여 유동하기 시작한다. 트리거가 해제될 때, 액체 유동은 분무 작용제의 유동이 멈추기 전에 멈춘다. 일 장점은 비분무 작용제의 분무를 방지한다. 다른 장점은 적하(dripping), 런-온(run-on), 또는 막힘을 방지하도록 분무 작용제으로 인한 진공이 잔여 액체를 노즐 외부로 끌어당길 것이다.
도13은 액체와 약품 사이의 분무 상호 작용을 도시하는 도8의 노즐 조립체의 부분 사시도이다. 액체(350)는 층류로 액체 방출 노즐 출구(112)로부터 나온다. 분무 작용제(352)는 오리피스(22)로부터 나온다. 분무 작용제(352)의 환형 유동은 절두 원추형 흐름(354)을 형성한다. 분무 작용제(352)의 환형 유동은 절두 원추형 흐름(354)은 분무축에 대해서 25도 내지 50도의 각(β)으로 충돌한다. 바람직하게, 각(β)은 33도 내지 46도이다. 보다 바람직하게, 각(β)은 33도이다. 양호하게도, 액체의 전체 유동의 분무는 노즐 조립체(15)의 전방면(30)으로부터 0.020 인치(0.5 ㎜)와 0.080 인치(2.0 ㎜) 사이에 위치된 단면(356)에서 일어난다. 바람직하게는, 액체의 전체 유동은 5 내지 500 미크론 범위의 평균 직경을 갖는 작은 입자 크기의 좁은 분포로 분무된다. 보다 바람직하게는, 평균 직경이 5 내지 100 미크론의 범위이다. 바람직하게도, 액체(350)는 일정 유속과 층류로 액체 방출 노즐(110)을 나오고 충돌 지점에 이르기까지 층류 상태로 남아 있다. 이러한 방식으로, 분무는 보다 균일한 입자 크기의 분포를 제공할 것이다. 도13에 도시된 분무 형태는 액체를 원하는 크기 및 크기의 분포로 분무한다. 더욱이, 분무 형태는 의도된 표적과 접촉하거나 또는 충돌하지 않는 모든 분무된 액체로 정의되는 과분무를 감소시키는 장점을 갖는다. 이러한 과분무의 감소는 분무 작용제가 액체의 층류 흐름 상에서 외향이 아닌 내향으로 충돌하기 때문이다.
몇몇 산업체에서 유용한 액체는 모듈 시스템(10)에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 다음과 같은 것들 즉, 개인 용품(예를 들어, 면도 거품기, 모발 관리 제품, 의약품, 오드콜로뉴, 향수, 방취제, 제한제 등), 가정 용품[예를 들어, 방취제 및 소독제, 세제, 왁스 및 광택제, 섬유 유연제 및 예비 스포터(pre-spoter)], 코팅, 수의사 및 애완 동물 용품, 살충제, 자동차 용품, 산업 용품, 오일, 그리고 중합체에 사용되는 액체가 분무된다.
모듈 시스템(10)에 의해 분무될 양호한 하나의 액체는 접착제이다. 바람직한 다른 액체는 (등록 상표) 브룩필드 알브이티 비스코 미터(BrookfieldTMRVT Viscometer)에 의해 측정된 5000 센티포이즈보다 작거나 또는 정상적인 압력 및 조건하에서 5,000 센티포이즈보다 큰 점도를 갖는 것들을 포함한다. 특히, 시스템(10)은 다양한 타입의 중합체, 예를 들어 스티렌 부타디엔, 네오프렌, 아크릴레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 아세테이트 및 에틸렌 비닐 아세테이트 폴리머를 함유하는 수계 접착제를 분무하는 데 매우 적합하다. 특히, 시스템(10)은 무게에 있어 17% 내지 70% 범위의 고체를 갖는 수계 접착제를 분무하는 데 매우 적합하다. 다른 양호한 접착제는 미네소타주 세인트 폴 소재의 미네소타 마이닝 매뉴팩쳐링 코.(Minnesota Mining Manufacturing Co.)로부터 입수 가능한 (등록 상표) 쓰리엠 스카치-그립 4224-엔에프 클리어 프레셔 센시티브 어드헤시브(3M Scotch-GripTM4224-NF Clear Pressure Sensitive Adhesive) 및 펜실베이니아주 필라델피아 소재의 로움 앤드 해스(Rohm and Haas)로부터 입수 가능한 로움 앤드 해스 (등록 상표) 로본드 9631 에멀션(Rohm and Haas ROBONDTM9631 Emulsion)으로서 상업적으로 입수 가능한 수계 압력 감지 접착제를 포함한다. 특히, 시스템(10)에 매우 적합한 다른 액체는 수계 네오프렌계 접착제, 예를 들어 미네소타주 세인트 폴 소재의 미네소타 마이닝 매뉴팩쳐링 코.로부터 입수 가능한 (등록 상표) 쓰리엠 패스트본드 30-엔에프 그린 콘택트 어드헤시브(3M FastbondTM30-NF Green Contact Adhesive) 및 델라웨어주 윌밍톤 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 코.(E. I. DU PONT DE NEMOURS ＆ CO.)로부터 입수 가능한 듀폰 네오프렌 라텍스 115(DuPont Neoprene Latex 115)를 포함한다.
도14는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 분무 작용제 모듈(280)을 이용하는 대신, 사용자는 가스 호스(372) 및 커플러(370)를 사용하여 분무 작용제를 제공하는 수단을 구비한다.
본 발명은 그의 몇몇 실시예를 참고로 설명되었다. 전술한 상세한 설명 및 예들은 단지 이해를 명백히 하도록 주어졌다. 어떠한 불필요한 한정도 그로부터 이해되지 않는다. 많은 변경이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시예로부터 만들어지는 것은 본 기술 분야의 숙련자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 여기에서 설명된 정확한 상세 설명 및 구성으로 한정되어서는 안되고, 오히려 청구범위의 글로써 설명되는 구성과 이들 구성의 등가물로써 한정되어야 한다.

Claims (41)

  1. 액체를 분무 및 방출하기 위한 모듈 시스템에 있어서,
    a) 액체 모듈과,
    b) 분무 작용제를 제공하기 위한 수단과,
    c) 노즐 조립체와, 그리고
    d) 제1 폐쇄 위치와 제2 개방 위치 사이에서 변화 가능한 작동기를 포함하고,
    상기 액체 모듈은 ⅰ) 액체와, ⅱ) 액체를 저장하기 위한 공동을 갖고 액체가 상기 공동을 나가는 것을 허용하는 저장소 개구를 갖는 저장소 몸체로서 액체를 가압하도록 힘을 받는 저장소 몸체를 포함하고,
    상기 노즐 조립체는 ⅰ) 상기 저장소 개구와 유체 연통하는 액체 방출 노즐로서 상기 노즐의 제1 단부에서 액체 노즐 출구를 포함하는 액체 방출 노즐과, ⅱ)분무 작용제를 제공하기 위한 수단과 유체 연통하는 분무 작용제 채널로서 분무 작용제가 상기 액체 노즐 출구 외부의 액체를 충돌시켜 액체를 분무하도록 구성된 분무 작용제 채널을 포함하고,
    상기 작동기는 분무 작용제가 분무 작용제를 제공하기 위한 수단으로부터 분무 작용제 채널로 유동하는 것을 선택적으로 허용하고 상기 공동으로부터 액체 방출 노즐로 유동하는 것을 선택적으로 허용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 분무 작용제를 제공하기 위한 수단은 분무 작용제 모듈인 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 하우징을 더 포함하고, 상기 노즐 조립체, 작동기, 액체 모듈 및 분무 작용제 모듈은 하우징에 부착된 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액체 모듈은 캐니스터를 더 포함하고, 상기 저장소 몸체는 상기 캐니스터 내에 수납되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 액체 모듈 및 액체 방출 노즐은 서로 부착되어 유닛으로서 시스템으로부터 제거 가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 저장소 몸체는 액체를 저장하기 위한 블래더를 포함하고, 상기 블래더는 상기 공동을 한정하는 내부면과 외부면을 포함하고, 상기 액체 모듈은 액체를 가압하기 위하여 상기 외부면과 접촉하는 탄성 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 탄성 부재는 블래더 상에 배치된 슬리브인 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제4항에 있어서, 상기 저장소 몸체는 액체를 저장하기 위한 블래더를 포함하는 데, 상기 블래더는 상기 공동을 한정하는 내부면과 외부면을 포함하고, 상기 액체 모듈은 액체를 가압하기 위하여 저장소 몸체 외부의 캐니스터 내에 압축 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제3항에 있어서, 상기 액체 방출 노즐은 노즐 조립체에 해제 가능하게 부착되고, 상기 액체 방출 노즐은 액체 모듈에 부착되고, 상기 액체 방출 노즐 및 액체 모듈은 상기 하우징에 해제 가능하게 부착된 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 분무 작용제를 분무 채널에서 일정 압력으로 유지시키는 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제3항에 있어서, 상기 분무 작용제 모듈은 하우징에 해제 가능하게 부착된 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 액체 모듈은 액체가 저장소 개구를 통하여 공동을 나가는 것을 선택적으로 허용하기 위해 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 작동기를 폐쇄로부터 개방으로 변화시키는 것은 상기 분무 작용제가 분무 작용제를 제공하기 위한 수단으로부터 분무 작용제 채널로 유동하는 것을 초기에 허용하고, 이어서 분무 작용제가 여전히 유동하는 동안 액체가 액체 모듈로부터 액체 방출 노즐로 유동하는 것을 허용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 액체 방출 노즐은 상기 출구에 대향하는 제2 단부를 포함하고, 상기 제2 단부는 액체 모듈 밸브에 작동식으로 접속되고, 상기 작동기는 액체 모듈을 액체 방출 노즐에 대해 상대적으로 변위시켜서 상기 노즐이 상기 밸브를 개방하도록 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 분무 작용제 채널은 액체 방출 노즐의 종축에 대해 25도 내지 50도의 각으로 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 분무 작용제 채널은 액체 방출 노즐과 동심인 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 분무 작용제 채널은 액체 방출 노즐의 종축에 대해 33도 내지 46도의 각으로 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 분무 작용제 채널은 액체 방출 노즐의 종축에 대해 33도의 각으로 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제1항에 있어서, 상기 분무 작용제 채널은 액체 방출 노즐과 동심인 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제3항에 있어서, 상기 하우징은 사용자에 의해 파지되는 크기 및 형상인 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제1항에 있어서, 상기 액체 방출 노즐은 상기 저장소 개구로부터 액체 방출 노즐 출구로의 SPI#A1의 표면 마무리를 갖는 매끄럽고 연속적인 통로를 포함하여 그에 의해 유체는 층류로 액체 모듈로부터 액체 방출 노즐로 유동하고, 노즐 조립체를 나가는 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제2항에 있어서, 상기 분무 작용제는 압축 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  23. 제2항에 있어서, 상기 분무 작용제는 액화 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  24. 제1항에 있어서, 상기 액체는 5000 센티포이즈보다 크지 않은 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제1항에 있어서, 상기 액체는 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제1항에 있어서, 상기 액체는 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 접착제는 수계 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 상기 접착제는 수계 압력 감지 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  29. 제27항에 있어서, 상기 수계 접착제는 무게에 있어 17% 이상의 고체를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 상기 수계 접착제는 무게에 있어 17% 내지 70%의 고체를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  31. 액체를 분무하는 방법에 있어서,
    a) 노즐을 통하여 분무축을 따라서 층류 상태로 액체를 유동시키는 단계와,
    b) 액체가 층류로 노즐을 나오도록 방출시키는 단계와,
    c) 분무 작용제의 환형 유동을 노즐의 출구로부터 0.020 인치(0.5 ㎜)와 0.080 인치(2.0 ㎜) 사이의 하류에서 분무축에 대해 25도 내지 50도의 각으로 액체 상에 충돌하게 하는 단계와,
    d) 액체의 전체 유동을 직경이 5 내지 500 미크론인 평균 입자 크기를 갖는 분포로 분무하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 단계 a)는 일정 유속으로 액체를 유동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제31항에 있어서, 상기 액체는 5000 센티포이즈보다 크지 않은 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제31항에 있어서, 상기 액체는 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제31항에 있어서, 상기 액체는 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 접착제는 수계 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 수계 접착제는 무게에 있어 17% 이상의 고체를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제31항에 있어서, 액체의 유동은 충돌 지점에 이르기까지 층류를 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제31항에 있어서, 충돌 각은 33도 내지 46도인 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제31항에 있어서, 상기 분무 작용제는 압축 가스인 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제31항에 있어서, 상기 분무 작용제는 액화 가스인 것을 특징으로 하는 방법.
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