KR20080110808A - 가압된 내용물을 구비한 저장조용 액츄에이터 및 이 가압된내용물을 분무하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저장조의 가압된 내용물을 수용하도록 액츄에이터의 한쪽 측면에 저장조 배출구에 연결할 수 있는 채널을 구비하고, 상기 채널은 액츄에이터의 다른쪽 측면 상에 내용물을 분무하는 오리피스를 갖추며, 이 채널은 용적 챔버를 구비하고, 상기 오리피스가 상기 용적 챔버의 배출구를 형성하고, 상기 오리피스는 오리피스를 개방 및 폐쇄하는 밸브를 갖추며, 상기 밸브는 폐쇄위치에서 적어도 편향수단으로 편향되며, 상기 저장조로부터 상기 채널과 용적 챔버로 내용물의 흐름을 허용하도록 배열된 작동 수단을 추가로 구비하는, 가압된 저장조 또는 펌프를 갖춘 저장조의 내용물을 분무하는 투여장치용 액츄에이터에 관한 것이다. 본 발명은 상기 작동 수단이 작동되면, 상기 작동 수단은 폐쇄위치에서 밸브를 편향하는 밸브의 바이어스를 줄이는 편향수단에 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

가압된 내용물을 구비한 저장조용 액츄에이터 및 이 가압된 내용물을 분무하는 방법 {ACTUATOR FOR A RECEPTACLE HAVING A PRESSURIZED CONTENT AND METHOD FOR SPRAYING A PRESSURIZED CONTENT}

본 발명은 가압된 저장조 또는 펌프를 구비한 저장조의 내용물을 분무하는 투여장치용 액츄에이터에 관한 것으로, 저장조의 가압된 내용물을 수용하기 위해 액츄에이터의 한쪽 측면 상에 저장조 배출구에 연결할 수 있는 채널로 이루어지되, 상기 액츄에이터는 채널과 연결할 수 있게 액츄에이터의 다른쪽 측면 상에 내용물을 분무하도록 오리피스(orifice)를 구비한다. 본 발명은 또한 액츄에이터와 저장조의 조립체 뿐만 아니라 저장조의 가압물을 분무하는 방법에 관한 것이다.

에어로졸 캔, 용기 또는 수납함(box-in-box)에 유체가 채워져 분무된다. 이 유체는 가스 뿐만 아니라 액체일 수 있다. 유체가 액체일 경우, 이 액체는 점성 액체일 수도 있다. 본 발명에서, '유체'는 크림(cream), 페이스트(paste), 겔(gel), 가루(powdery substance), 및 이들의 조합물을 의미한다. 공지된 실례는 분무액, 헤어 제품, 소비에 적합한 제품 등을 분무하는 에어로졸 캔이다. 저장조는 가압, 압축가능한 가스, 바람직하기로는 공기 또는 질소와 같은 불활성 추진제와 혼합되어 분무되는 유체를 수용한다. 혼합물은 하나의 용기공간 내에 적어도 2개의 물질 이 수용되어 있는 것으로 이해하면 된다.

본 발명은 특히 분무될 유체와 혼합되어 채우는 공기 또는 불활성 가스, 뿐만 아니라 이산화탄소(CO₂), 질소산화물(N_XO) 등의 추진제를 구비한 저장조에 사용되는 액츄에이터에 관한 것이다.

액츄에이터의 오리피스는 추진제와 유체의 혼합물을 분무하기 위해 사용된다. 액츄에이터에 채널은 오리피스에 연결되어 저장조의 배출구로부터 오리피스까지 내용물의 흐름을 야기한다.

미국 특허 제5,624,055호에서, 장치는 가압되거나 펌프를 구비한 저장조의 내용물을 분무 및 투여하기 위해 기재되어 있다. 액츄에이터는 저장조의 배출구에 투여용 헤드부로 연결된다. 액츄에이터는 액츄에이터에서 미끄러지게 장착된 셔터에 연결된 스위치를 구비한다. 셔터가 오리피스를 폐쇄한다. 액츄에이터는 오리피스를 개방하는 셔터와 직접 결합되어, 결과적으로 액츄에이터를 관통하여 흐르는 내용물을 분무한다.

공지된 장치의 문제점은, 특히 공기 또는 불활성 추진체의 혼합물을 구비한 저장조를 사용하는 공지된 액츄에이터는 액츄에이터에서, 특히 오리피스에 인접하게 헤어스프레이 또는 헤어 락커(lacquer)와 같은 '점착성있는' 제품/유체으로 막힌다. 종래기술의 시스템에서는, 이러한 문제점이 다른 환경 유해성 추진제를 사용하여 예방된다.

미국 특허 제5,158,215호는 오리피스에 직접 연결된 용적 챔버(volume chamber)를 구비한 액츄에이터를 기재한다. 이 액츄에이터는 저장조에 장착되어 있다. 채널은 저장조 배출구에 연결된다. 크림물질은, 액츄에이터가 가압되어 저장조를 향해 이동될 때, 저장조에서 채널로 방출된다. 채널은 오리피스를 폐쇄하도록 편향되는 이동 본체를 수용한 용적 챔버에 연결된다. 방출물질은 압력이 형성되어 챔버 내로 흐르게 될 것이다. 압력은 느리게 상승되고 오리피스를 폐쇄하는 고정 바이어스를 극복하게 될 것이다. 추가로, 이러한 액츄에이터는 분무가 아닌 물질의 투여에 적합하다.

제1양상에 따른 본 발명의 목적은 분무될 물질의 막힘 현상을 해결하기 위해 제안된다. 또한, 제2양상에 따른 본 발명은 향상된 분무패턴, 특히 저장조의 충전 또는 상태에 상관없는 분무패턴을 갖는 액츄에이터를 구비한다. 이는 스피팅(spitting)과 같은 공지된 문제점을 갖는다. 제3양상에 따른 액츄에이터는 예컨대 공기 또는 질소와 추진제인 비오염물을 사용한다.

적어도 하나의 목적 및/또는 다른 목적이 청구범위 제1항에 따른 액츄에이터로 성취된다. 정지상태에서, 오리피스는 폐쇄된다. 편향수단이 밸브를 폐쇄한다. 그러나 액츄에이터가 바이어스를 줄인다. 이는 밸브의 개방을 더욱 용이하게 한다. 바람직하기로, 밸브/오리피스에 직접 연결된 용적 챔버에 압력 형성이 밸브/오리피스를 폭발 또는 파열적으로 개방하게 될 것이다. 본 발명에 따라, 밸브/오리피스는 작동로 적접 개방되지 않고, 폐쇄를 위해 바이어스의 약화 또는 감소와 결합하여 간접적으로 개방된다. 작동은 저장조에서 도포기(applicator)로 내용물을 방출한다.

바이어스의 약화 또는 해제가 폐쇄하여, 오리피스는 비교적 작은 힘으로 밸브/오리피스를 개방할 수 있게 할 것이다. 심지어 저장조의 압력이 낮을지라도, 밸브/오리피스를 개방하는 힘은 내용물의 유동으로부터 획득될 수 있다. 미국 특허 제5,158,215호와는 달리, 낮은 바이어스는 비활성상태에 바이어스의 영향 하에서 밸브를 폐쇄할 수 있게 할 것이다. 바이어스는 비교적 높을 수 있다. 작동이 바이어스를 해제/약화하여, 저장조의 압력이 강하될 때 도포기의 사용을 허여한다. 미국 특허 제5,158,215호는 만약 저장조의 압력이 낮으면 작동되지 않을 것이다.

미국 특허 제5,158,215호와는 달리, 용적 챔버에 압력이 오리피스를 개방하기 위해서 매우 제한적으로 상승되어야만 한다. 오리피스가 개방할 것이다.

도포기 내에 내용물의 방출은 바람직하기로 거의 즉각적으로 작동한다. 오리피스의 밸브가 직접적으로 개방되지 않아, 내용물의 흐름이 용적 챔버에 적어도 유한적인 모멘트에서 바람직하게 정지되되, 챔버에서 압력을 형성한다. 만약 밸브가 결국 예컨대 용적 챔버에 압력, 예컨대 외부에 비해서 과압,을 한계 밸브에 도달한 후에 개방되면, 밸브의 개구부 밖으로 내용물이 방출될 것이다. 한계 압력은 용적 챔버와 외부 사이의 미세한 압력차일 수 있다.

오리피스 밖으로 내용물의 방출은 스피팅효과를 줄이거나 미리 가압되는 것을 방지한다. 오리피스가 용적 챔버에 직접 연결되기 때문에 내용물이 작동 후에 직접 모여지고, 밸브가 적접적으로 개방되지 않기 때문에 작동은 바이어스 약화 또는 해제하여, 연속적인 밸브의 개방이 압력 증가 후에 발생될 것이다.

본 발명에 따른 디스펜서(dispenser)용 액츄에이터는 용적 챔버를 구비한다. 용적 챔버는 액츄에이터에서 채널의 일부로 이루어질 수 있다. 용적 챔버에서, 저장조의 내용물이 집결될 수 있다. 바람직하기로, 오리피스는 용적 챔버의 배출구를 형성한다. 채널 내의 용적 챔버는 오리피스로부터 직접 상류에 위치된다. 만약 용적 챔버에 내용물이 외부로 흐르게 허여된다면, 오리피스로부터 분무/투여될 것이다. 오리피스는 액츄에이터의 교체가능한 부품일 수 있다. 바람직하기로, 오리피스는 오리피스를 관통하여 지나가고 떠날 때 분무될 물을 와류되도록 스월(swirl)을 구비한다.

바람직한 실시예에 따르면, 오리피스는 오리피스 또는 용적 챔버의 배출구를 개폐하는 밸브를 구비한다. 이는 용적 챔버의 압력을 형성한다. 바람직한 실시예에서, 밸브는 밸브의 폐쇄위치에서 편향수단으로 기울어지는데, 액츄에이터의 정지위치에서 채널을 통해 물질이 흐르는 것을 방지한다. 편향수단은 또한 작동이 종료된 후에 밸브를 폐쇄한다.

밸브는 바람직하게 용적 챔버에 한계 압력에 도달하면 밸브를 개방하는 압력 센서 부재와 결합된다. 이로 인해 오리피스에서 직접적으로 상류로 흐르도록 챔버에서 압력을 형성한다. 한계치에 도달한 후에는, 오리피스가 개방되어 내용물을 분무한다. 사용자가 분무시작을 원할 때, 이러한 감속이 내용물의 분무의 느린 시작을 방지한다. 오리피스에서 압력이 챔버의 과압과 대응하는 바람직한 과압으로 직접 상승한다.

오리피스 밸브에 관련된 종래기술의 시스템은 분무 시작부터 직접적으로 작동된다. 액츄에이터 자체는 오리피스의 개구부에 직접 결합된다. 본 발명에서는 이러한 직접 연결이 존재하지 않는다. 이는 오리피스가 개방되기 전에 용적 챔버에서 압력 형성을 허용한다.

액츄에이터의 오리피스에 인접하게 압력의 형성은 액츄에이터에서 점착성있는 물질의 스피팅을 방지하여, 연속적인 사용을 줄인다. 오리피스 자체가 밸브로 폐쇄되기 때문에, 막힘 현상이 방지되고 작동 후에 공기흡입을 방지한다.

실시예에서, 오리피스를 폐쇄하는 편향수단은 미리 결정된 힘 또는 대응하는 한계 압력을 설정한다. 한계 압력은 예컨대 0.5 - 20 Ato, 바람직하게는 1 - 12 Ato에 상응한다. 만약 이 압력이 챔버 내에서 형성하면, 밸브는 개방될 것이다.

한 실시예에서, 밸브가 폐쇄하기 위해 편향되기 때문에, 압력이 낮아져 예컨대 분무과정을 중단, 다시 말하자면 작동의 종결을 가져오며, 채널을 관통하는 물질의 흐름이 중단되어, 분무작용을 직접 중단한다. 실시예에서, 오리피스가 폐쇄되자마자 오리피스에 인접한 용적 챔버에 압력이 한계 압력 아래로 강하한다. 이는 직접 사용자가 분무를 중단한 후에 오리피스로부터 낮은 압력에서의 최종 분무를 방지한다. 오리피스/액츄에이터는 폐쇄단계와 개방단계를 갖는다.

분무 또는 투여는 사용자가 액츄에이터를 밀어내어서 개시될 수 있는바, 저장조의 배출구의 개구부에서 종결된다. 액츄에이터 자체는 저장조로부터 물질의 흐름을 개시하거나 멈추기 위한 수단을 구비할 필요는 없다. 저장조의 내용물이 채널을 통과하여 액츄에이터의 주입구로 흐르고 챔버에 집결된다. 압력이 형성된다. 압력 형성이 감지되고 한계치에 도달하면, 밸브는 폐쇄되고 오리피스가 개방되되, 오리피스는 또한 챔버의 배출구로 되어 있다.

압력 센서 부재는 밸브를 개방하는 제어부와 결합된 전기설비일 수 있다. 압력부재는 또한 밸브를 폐쇄하는 편향수단과 결합될 수 있으며, 만약 한계 압력에 도달하면 바이어스를 해제한다.

바람직한 실시예에서, 액츄에이터가 작동되면 편향수단을 폐쇄하여 오리피스가 가늘어진다. 액츄에이터 수단은 편향수단과 결합된다. 작동은 바이어스를 약화 혹은 해제할 것이다. 바람직하기로, 작동이 저장조에서 채널을 통과하고 용적 챔버로 내용물을 유동시킨다. 이는 용적 챔버에서 직접 압력 형성을 초래한다. 초기에는, 오리피스가 여전히 밸브로 폐쇄되어져 있다. 정지상태, 비작동상태에서, 편향수단이 밸브/오리피스를 폐쇄한다. 작동이 밸브에 바이어스를 적어도 낮추거나 해제한다. 예컨대 한계 압력이 용적 챔버에서 획득되면, 밸브가 갑자기 개방된다. 밸브에 바이어스의 약화 또는 해제로 인해서, 이러한 한계 압력이 예컨대 미국 특허 제5,158,215호에 따른 오리피스를 개방하기 위해 필요한 압력보다 상당히 낮다. 용적 챔버의 압력이 외부 압력보다 높기 때문에, 스피팅이 거의 발생하지 않는다.

바람직한 실시예에서, 용적 챔버는 팽창가능한 용적 챔버로 되어 있다. 용적이 팽창될 수 있는데, 용적 챔버의 하나 이상의 벽면이 액츄에이터에서 이동가능하게 장착된다. 다른 실시예에서, 용적 챔버는 하나 이상의 유연한 벽면을 갖춰, 탄성적으로 변형될 수 있다. 이는 또한 비팽창상태에서 작은 용적을 갖는 용적 챔버가 허용된다. 비교적 작은 용적이 작동 후에 압력을 형성하여 채워진다. 주입구로부터 배출구까지 챔버의 용적은 바람직하기로 20㎟ 이하, 더욱 바람직하기로 10㎟ 이하, 또는 5㎟ 이하, 가장 바람직하기로 3㎟ 이하 이다.

압력 센서 부재가 팽창가능한 용적 챔버와 결합되어 있는 것이 바람직하다. 이는 압력 센서 부재가 팽창을 감지하게 한다. 팽창은 용적 챔버에서 압력 형성에 상응하고, 그럼으로써 팽창 정도가 밸브를 개폐하는 한계 압력에 상응하게 도달한다. 아암(arm)은 밸브의 개방을 시작하는 미리 결정된 팽창 정도를 감지하는 압력 센서와 결합될 수 있다.

바람직하기로 압력 센서 부재는 면을 갖고, 이 면은 팽창가능한 용적 챔버의 이동가능한 벽면을 형성한다. 만약 벽면이 상기 벽면/면에 소정의 편향력을 압도하는 소정의 양 이상으로 이동되면, 이는 용적 챔버에 한계 압력에 도달했음을 지시한다.

바람직한 실시예에서, 밸브는 완전하게 오리피스를 직접적으로 개방하도록 사용된다. 이는 셔터를 빠르게 할 수 있다. 이는 챔버에 압력 형성을 허용하여 개방되면 오리피스를 통해 즉시 방출된다.

바람직하게, 밸브를 폐쇄하는 편향수단은 팽창가능한 용적 챔버를 비팽창상태로 유지하는 동일한 편향수단이다. 바람직하기로, 편향수단은 팽창가능한 용적 챔버의 벽면과 결합된다.

편향수단은 또한 챔버의 비팽창위치에서 상기 벽면을 기울이게 하는 팽창가능한 챔버의 이동가능한 벽면과 결합된다. 그런 다음에, 용적 챔버가 비팽창위치로 기울어진다.

바람직한 실시예에서, 밸브는 액츄에이터에서 이동가능하게 장착된 피스톤 본체를 갖춘 피스톤으로 이루어지데, 여기서 피스톤은 액츄에이터에 수용되며 결합된다. 피스톤은 오리피스로 뻗고 폐쇄/경사 위치에서 오리피스를 차단한다. 공전 또는 정지 위치/상태에서, 비팽창 챔버는 종래기술보다 비교적 작은 용적을 갖는다.

추가 실시예에 편향수단은 오리피스를 차단하는 우치에서 피스톤을 편향하기 위해 사용된다. 편향수단은 스프링 수단, 예컨대 립 스프링(leaf spring)으로 이루어질 수 있으며, 액츄에이터에 수용된다. 다른 실시예에서, 편향수단은 소정의 압력을 갖는 가스 챔버일 수 있다.

만약 액츄에이터가 사용자로 인해 작동되면, 바람직하기로 적어도 밸브 및 바람직하게는 팽창가능한 용적 챔버의 벽면 상에 편향수단이 낮춰지거나 해제된다. 작동 후에, 밸브를 폐쇄하는 바이어스는 낮춰지거나 약화 또는 심지어 0으로 줄어든다. 이로 인해 밸브가 예컨대 한계 압력에 도달한 후에 갑작스럽게 개방된다.

바람직하게, 상황이 안출되는데, 여기서 피스톤은 비팽창 용적 챔버의 위치에 놓이고 밸브를 폐쇄하지만, 폐쇄를 위해 바이어스를 해제한다. 작동 후에, 용적 챔버 내의 압력이 증가한다. 피스톤은 바람직하기로 일반적인 마찰 없이 액츄에이터에 수용된다. 편향수단에서 해제된 후에, 피스톤이 위치되어 관성 모멘트를 유지한다. 압력 형성이 관성 모멘트를 극복할 수 있으며, 동시에 용적 챔버를 팽창하고 밸브를 개방한다. 추가로 바람직한 실시예에서, 주입구의 크기는 동시에 줄어든다.

피스톤에 적용되는 것이 바람직한데, 또한 압력 센서 부재를 형성한다. 피스톤은 예컨대 팽창 챔버의 이동가능한 벽면을 형성한다. 만약 챔버 내의 압력 형성이 한계치에 도달하면, 피스톤 본체가 움직인다. 실시예에서, 편향수단은 여전히 피스톤과 결합되고 이 한계치는 편향수단의 영향을 갖는다.

피스톤은 오리피스를 폐쇄하는 밸브를 형성한 피스톤 본체로부터 뻗은 핀을 갖는데, 한계 압력 값이 도달되면 피스톤 팁의 직접 이동과 오리피스를 개방한다.

피스톤 본체는 용적 챔버에 수용된다. 피스톤 본체는 용적 챔버가 팽창되면 피스톤과 연결되어 움직인다. 유연한 부재, 바람직하기로 O-링이 피스톤 본체에 장착된다. 피스톤 본체가 주입구를 지나 이동한다. 유연한 부재는 부품적으로 주입구로 이동하고 주입구의 일부를 차단하여, 주입구의 크기를 줄인다.

적어도 하나의 목적 및/또는 다른 목적이 액츄에이터로 성취되되, 주입구는 용적 챔버와 채널에 연결되며, 오리피스는 오리피스를 개폐하느 밸브를 구비하고, 밸브는 폐쇄위치에서 편향수단으로 편향되며, 주입구는 용적 챔버에 주입구의 크기를 줄이는 주입구 축소수단을 구비하는데, 주입구 축소수단은 유연한 부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 유연한 부재, 바람직하게는 주입구의 벽면을 형성하는 O-링은 미국 특허 제5,158,215호에 따른 본체의 링보다 더 유연한 벽면부재로 되어 있다. 부재 또는 O-링의 유연성은 주입구의 크기를 신속하게 변경하여, 용적 챔버에서 더욱 안정적인 압력을 성취하도록 허용한다. 주입구의 크기는 빠르게 적용할 수 있다. 이는 교대로 용적 챔버에 압력을 안정화를 줄이고 오리피스로부터 스피팅 효과를 감소한다.

한 실시예에서, 피스톤 본체는 용적 챔버 벽면을 형성하는 면을 구비하는바, 상기 면은 폐쇄상태에서 용적 챔버로 자유롭게 뻗고 피스톤은 상기 면과 바람직하게 예각으로 이동할 수 있다. 면의 크기와 편향수단으로 가해지는 힘은 오리피스를 개방하는 한계치와 일치한다.

덧붙여서, 액츄에이터는 오리피스 상으로/내로 핀을 안내하는 안내수단으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는, 만약 챔버 내의 압력이 한계치 아래로 강하되면, 폐쇄상태까지 핀의 이동이 후퇴하는 것을 확인한다.

오리피스의 폐쇄/개방의 조합 또는 분리되어, 바람직하기로는 액츄에이터는 채널에, 바람직하게는 용적 챔버에 주입구의 크기를 줄이는 주입구 축소수단으로 이루어진다. 주입구 차폐수단은 바람직하기로 오리피스의 개방상태에서 채널/챔버에 주입구를 줄인다. 주입구의 감소는 용적 챔버에 압력 감소를 안내할 것이다. 이는 저장조의 압력보다 낮게 용적 챔버의 압력을 줄인다. 이러한 압력 감소와 액츄에이터에서의 압력 제어는 더욱 향상된 분무패턴을 야기한다. 또한, 주입구의 감소는 유럽 특허 제1 200 322호와 같이 액츄에이터와 저장조의 전체 조립체의 압력을 안정화한다.

바람직하기로, 압력 센서 부재는 주입구를 줄이는 주입구 축소수단과 결합된다. 바람직하기로, 주입구의 크기가 줄어든다. 감소는 용적 챔버에 동일 또는 다른 한계 압력과 연관될 수 있다.

다른 실시예에서, 액츄에이터는 오리피스의 폐쇄상태에서, 바람직하게는 개방상태에서 폐쇄상태로 전이과정중 용적 챔버까지 주입구의 크기를 확장하는 주입구로 이루어진다. 이러한 확장수단은 편향수단 또는 제2 편향수단과 결합될 수 있다.

실시예에서, 압력 센서 부재는 용적 챔버에 한계 압력에 도달하면 주입구 크기를 확장하는 주입구 확장수단에 결합된다.

바람직하기로, 본 발명에 따른 액츄에이터는 밸브를 적어도 폐쇄하고 바람직하게 용적 챔버를 비팽창/줄이기 위한 제1 편향수단을 구비한다. 바람직하기로, 제1 편향수단은 작동 후에 비활동적이거나 축소된 상태를 야기한다. 이러한 제1 편향수단은 피스톤을 정지 위치로 이동하게 작동한다. 액츄에이터는 주입구 축소의 제어를 위해 피스톤에서 작동할 수 있는 제2 편향수단을 구비한다. 바람직하기로, 제2 편향수단은 피스톤을 바이어스-자유 상태를 갖게 한 후에 피스톤만을 작동한다. 이는 용적 챔버에서 압력 형성된 후에 갑작스럽게 개방하도록 허용한다. 이러한 방식에서, 2단계의 편향이 성취된다.

제2 편향수단은 용적 챔버의 주입구 폐쇄에 대해서 바이어스에 배열된다. 바람직하기로, 제2 편향수단은 비선형 탄성 수단으로 되어 있다. 바람직하기로, 디스크형상의 탄성재로 된 편향수단이 사용된다. 이러한 편향수단은 비선형적 특성을 갖는다.

바람직하기로, 피스톤은 디스크의 구멍에 수용된다. 이러한 편향수단은 또한 밀봉수단으로 되어 있다. 피스톤에 디스크의 맞물림은 빈틈이 없고 예컨대 내용물의 누출을 방지한다.

바람직하기로, 디스크는 액츄에이터의 하우징에 수용 및 고정된다. 바람직하기로, 디스크는 하우징에 수용되고 원뿔형상으로 위치되되, 원뿔형상의 끝이 편향방향을 향해 설정된다. 이는 제2 편향수단이 가파른, 바람직하게는 지수탄성세기(exponential resilient strength)를 갖는 특성을 얻게 한다.

피스톤 본체와 내부, 바람직하게는 액츄에이터의 벽면, 원형 내부 사이에서 채널로 용적 챔버까지 주입구를 형성하는 것이 바람직하다. 피스톤 본체의 사용이 폐쇄상태에서 개방상태로 전이하는 동안 또는 이와 반대로 전이하는 동안 사용중 주입구 면적을 확장하거나 줄이게 한다.

바람직하기로, 씰(seal), 예컨대 플랫 씰 또는 O-링,은 피스톤과 씰 상에 장착되며, 바람직하게는 O-링은 개방상태에서 용적 챔버의 주입구의 크기를 줄이기 위해 적용된다. 주입구의 벽면을 형성하는 O-링은 미국 특허 제5,158,215호에 따른 견고한 링 본체보다 더욱 유연한 벽면부로 되어 있다. O-링의 유연성은 주입구의 크기를 빠르게 변경하여, 용적 챔버에서 더욱 안정한 압력을 성취할 수 있게 한다. O-링의 유연성이 용적 챔버에서 일어나는 급격한 압력 변화를 보완하다.

O-링은 피스톤 본체에 장착된다. O-링을 갖춘 피스톤 본체는 용적 챔버로 뻗는다. 만약 압력이 피스톤에 가해지면, 피스톤은 용적 챔버 밖으로 이동하고 O-링은 주입구의 크기를 줄인다. 바람직하기로, 피스톤과 O-링의 이동은 제한되어 O-링이 주입구를 완전하게 차단하지는 않는다.

O-링은 하우징부 및/또는 피스톤에 사용된 경화 플라스틱보다 더욱 유연한 소재로 만들어진다. O-링의 유연성은 O-링이 급격한 압력 변화, 특히 국부압력 변화에 신속하게 적용하게 한다. 재료의 유연성이 비록 기본적으로 원형상일지라도 주입구를 국부적으로 다른 형상을 갖게 한다. 이는 추가로 스퍼터링(sputtering)을 방지한다.

O-링과 액츄에이터의 벽면은 주입구 축소수단을 형성한다. O-링이 도포기에서 이동가능하게 장착되어 있기 때문에, 제1 적용수단이 주입구를 축소/확장한다. O-링을 갖춘 피스톤의 이동은 주입구의 표면적/크기에 영향을 미칠 것이다. O-링의 유연성은 전반적인 크기 축소/확장의 상부에 O-링의 굽힘을 허용하여서 국부적인 적용을 허용한다. 몇몇 이유로 해서, 작동 후에 저장조에서 채널 및 용적 챔버로 흐르는 내용물의 압력이 증가하면, 유연한 O-링이 새로운 압력에 신속하게 적용될 수 있다. 국부 압력 밀도차도 적용될 수 있다.

도포기의 정지상태에서 O-링의 위치와 압력 제어위치 사이 거리는 도포기로의 유량으로 측정한다. 이는 O-링을 지나 용적 챔버로 뻗은 피스톤의 길이와 일치한다. 용적 챔버로 더욱 뻗은 피스톤은 O-링이 정지상태와 작동상태 사이에서 이동하는 거리를 더 작게 할 것이며, 여기서 주입구는 축소되고, 내용물의 유속이 줄어들 것이다. 다른 실시예에서, 주입구를 확장하도록 편향된 제2 편향수단이 가변화될 수 있다. 커다란 바이어스가 사용될 때, 주입구는 더욱 개방될 것이며, 더욱 빠른 유속을 허용한다. 본 발명은 어떠한 유속에서도 적용될 수 있다. O-링과 제2 편향수단은 약간의 일정한 유속을 허용한다.

바람직한 실시예에서, 오리피스 단면적은 용적 챔버 주입구 단면적보다 5배 작게 되어 있다. 액츄에이터가 저장조로부터 제한된 압력 방출을 제어한다. 이 단계에서, 저장조에 압력이 줄어든다. 제1단계에서, 압력은 용적 챔버에 한계 압력에 근접한 압력까지 줄어든다. 작은 오리피스는 용적 챔버 압력에서 외부 압력까지 다른 압력 강하를 허용한다. 이러한 압력 단계는 저장조에 압력양과는 무관하게 더욱 훌륭한 일정한 분무패턴을 허용한다.

다른 양상에 따라, 액츄에이터는 적어도 액츄에이터 후드, 오리피스와 채널의 주입구를 구비한 액츄에이터 후드에 수용되는 제1부품, 주입구에서 오리피스까지 채널을 형성하는 제1부품에 수용가능한 제2부품, 및 제2부품에 수용되는 피스톤으로 이루어진다. 이러한 부품들은 사출성형을 사용하여 생산될 수 있다. 다음 부품들은 각각의 커버의 내부에 수용된다.

다른 실시예에서, 액츄에이터 후드는 오리피스와 채널 주입구로 이루어진다.

추가로, 액츄에이터는 오리피스를 폐쇄하는 피스톤을 편향하는 피스톤 본체에 맞물린 스프링을 체결하는 제2부품에 수용된 제3부품을 구비한다. 스프링은 피스톤 본체의 플랜지, 바람직하게는 피스톤 본체에서 외부를 향해 뻗은 원형 주변 플랜지에 맞물리 수 있는 반면에, 스프링은 피스톤 본체를 둘러싼 나선형 스프링으로 형성된다.

본 발명은 또한 가압 저장조의 조립체와 저장조의 배출구에 연결된 액츄에이터로 이루어진 액츄에이터에 관한 것이다. 저장조는 가압된 내용물을 수용할 수 있거나 압력을 만드는 펌프를 구비한다. 저장조 배출구는 개방될 수 있다. 가압된 내용물의 흐름이 공기 또는 질소와 같은 유체 또는 다른 적당한 비독성 추진제와 혼합된다. 저장조 배출구는 액츄에이터를 지나 채널까지 액츄에이터 주입구와 결합된다. 채널은 내용물 혼합물을 분무하는 오리피스와 액츄에이터 주입구를 연결한다.

본 발명은 또한 저장조의 내용물을 분무하는 방법을 포함하는데, 가압된 내용물을 구비한 저장조 또는 펌프를 구비한 저장조를 제공하는 단계와, 용적 챔버 내로 가압된 내용물을 흘리는 단계, 용적 챔버에서 압력을 형성하는 단계, 및 용적 챔버에서 한계 압력에 도달한 후에 내용물을 분사하도록 오리피스로 형성된 용적 챔버의 배출구를 개방하는 단계를 포함한다. 분무가 한계 압력에서 또는 근방에서 방출되어, 더욱 좋은 분무패턴을 보장하고 분무를 위해 액츄에이터에 내용물의 막힘 현상을 줄이게 한다.

바람직하기로, 밸브에 바이어스가 작동 후에 해제되거나 약해진다. 한편, 밸브는 작동로 개방되지 않는다. 폐쇄위치를 향해 바이어스가 없거나 최소한의 바이어스를 갖춘 밸브가 용적 챔버에 유동하는 내용물의 특성으로 개방되되, 바람직하기로 용적 챔버에서 압력을 형성한다. 한계 압력에 도달한 후에, 밸브가 갑자기 개방될 수 있어 스퍼터링을 줄인다. 미국 특허 제5,158,215호는 대조적으로, 밸브를 폐쇄하는 바이어스를 낮춰 밸브/피스톤의 갑작스런 개방을 허용한다.

바람직하게는, 용적 챔버는 용적 챔버 내로 내용물의 흐름으로 팽창된다. 바람직하기로, 용적 챔버의 벽면이 용적 챔버를 팽창하도록 이동한다. 바람직하기로, 벽면 및/또는 용적 챔버는 비팽창상태로 편향된다. 바람직하기로, 용적 챔버의 이동벽면이 오리피스의 개구부에 팽창과 연관된다.

바람직한 실시예에서, 오리피스의 개방과 용적 챔버의 팽창은 동시에 수행된다. 바람직하기로, 이를 위해 일체형 본체가 사용된다.

바람직하기로, 방법은 용적 챔버까지 주입구의 크기를 줄이는 단계를 포함한다.

바람직하기로, 챔버의 팽창이 주입구, 바람직하기로 용적 챔버까지 주입구의 크기를 줄이는데 연관된다. 이는 용적 챔버에 압력 저감을 유도하는 용적 챔버로의 흐름을 제한한다. 바람직하기로, 이를 위해 일체형 본체가 사용된다.

본 발명은 또한 유체 분무를 위한 도포기에 사용되는 개스킷(gasket)에 관한 것이다. 개스킷은 탄성재로 만들어진다. 개스킷은 저장조에 일부 또는 액츄에이터의 이동부를 둘러 싼다. 개스킷은 개구부를 구비한다. 개스킷은 바람직하기로 중심구멍을 갖춘 재료로 디스크형상으로 되어 있다. 개스킷은 부품, 특히 피스톤의 이동방향과 예각 또는 경사지게 위치된다. 개스킷은 부품, 특히 피스톤에 힘을 가하는 편향수단으로 되어 있다. 개스킷은 O-링 및 예컨대 스프링의 조합물로 교체한다. 개스킷은 편향 및 밀봉을 위한 수단으로 되어 있다. 이러한 개스킷은 다양한 적용예로 사용될 수 있다. 편향용 개스킷의 사용은 개별적인 O-링 및 스프링의 사용을 절약할 것이다.

추가로, 본 발명은 작동면을 구비하고 한쪽 측면에는 주입구를 다른쪽 측면에는 배출구를 구비한 제2부품을 수용하는 제1부품으로 이루어지는데, 여기서 배출구는 오리피스로 이루어질 수 있다. 제2부품은 제3부품을 위한 수용 공간을 구비한다. 제2 및 제3부품 사이에서, 용적 챔버가 형성되는바, 오리피스가 용적 챔버의 배출구로 되어 있다.

추가로, 피스톤은 제3 및/또는 제2부품에 이동가능하게 수용할 수 있다. 또한, 이 피스톤은 용적 챔버의 이동가능한 벽면을 형성하며, 용적 챔버가 팽창할 수 있다. 편향수단은 비팽창된 용적 챔버의 위치에서 피스톤을 편향하도록 임의의 하우징 부품에 연결할 수 있다. 바람직하기로, 제3 하우징 부품은 용적 챔버와 제2 부품의 주입구를 연결하는 채널을 구비한다. 바람직하기로, 피스톤은 오리피스의 밸브를 형성하는 팁을 구비한다.

제2 편향수단은 제3 하우징 부품과 피스톤 사이에 구비될 수 있다. 제4 하우징 부품은 제2 편향수단을 형성하도록 사용될 수 있다. 제4 하우징 부품은 제3 및/또는 제2 하우징 부품의 수용 공간을 폐쇄하도록 장착될 수 있다.

본 발명에 따른 액츄에이터는 서로 다른 하우징 부품에 고정하도록 고정수단을 구비한다. 이는 액츄에이터의 신속하면서 쉽게 조립할 수 있게 한다. 다른 하우징 부품이 서로 수용되기 때문에, 액츄에이터는 쉽게 조립된다. 바람직하기로, 클릭시스템이 연결부품을 고정하기 위해 사용된다. 부품들은 사출성형을 사용하여 제작될 수 있다. 이는 작은 오차를 갖는 하우징 부품을 생산할 수 있게 한다.

본 발명은 바람직한 실시예를 사용하여 기술된다. 당해 분야의 숙련자들은 첨부된 청구범위로 한정된 보호범위 내에서 여러 변형 및 실시가능함을 이해할 것이다. 예컨대, 분할출원은 주입구의 감소에 관련해서 가능하며, 특히 팽창하는 용적 챔버 또는 이동하는 피스톤과 조합되어 가능할 것이다.

본 발명은 첨부도면을 참조로 하여 더욱 상세히 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 액츄에이터의 제1실시예를 도시한 도면이다.

도 2는 폐쇄상태에서 본 발명에 따른 조립체의 제1실시예를 도시한 도면이다.

도 3은 개방상태에서 본 발명에 따른 조립체의 제1실시예를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 조립체의 제2실시예를 도시한 도면이다.

도 5는 실험값을 나타낸 표이다.

도 1은 제1실시예에 따른 액츄에이터의 부재를 도시한 도면이다. 액츄에이터는 물질을 분무하도록 저장조의 상부에 장착되어 사용된 액츄에이터 후드(1)를 구비한다. 액츄에이터 후드(1)는 물질을 분무 또는 분사하기 위해 액츄에이터와 저장조의 조립체를 작동하도록 사용자가 가압할 수 있는 가압면(2)을 구비한다.

액츄에이터 후드(1)는 사출성형기법을 사용하여 제작된다. 후드(1)는 개구부(3)를 구비하는바, 여기에 물질을 분무하는 오리피스가 수용될 수 있다. 후드 혹은 캡(1)이 저장조의 상부에 장착될 수 있고 유사한 원형 저장조의 상부 일부 상에서 체결하기 위해 스냅 온(snap-on) 또는 클램핑 원형 영역(4)을 구비한다. 클램핑 플랜지(5)는 영역(4)의 내측면에 형성된다. 후드(1)와 저장조를 위해서 다른 단면형상이 가능하다. 숙련자들은 대응하는 저장조에 액츄에이터를 적용할 수 있을 것이다.

액츄에이터 후드(1)는 유연한 플라스틱재로 만들어진다. 다른 재료가 사용될수 있다. 후드(1)는 액츄에이터의 다른 부분을 수용하도록 주로 속이 비어 있다.

제1부분(10)은 후드(1)의 내부에 수용되도록 후드(1)의 내벽에 대응하는 외벽을 갖는다. 제1부분(10)은 부분(13)에 작은 개구부로 형성된 오리피스(11)를 구 비한다. 부분(13)은 제조하는 동안에 오리피스의 단면을 특화시키기 위해 교체가능한 부분일 수 있다. 분리가능한 부분(13)을 사용하여, 제1부분(10)을 대량생산하고 여전히 다른 오리피스(11)를 획득할 수 있다. 부분(13)은 제1부분(10)의 개구부(14) 내에서 체결된다. 부분(13)은 일반적으로 원형 단면을 갖는다.

다른 실시예에서, 부분(13)은 부분(10)과 일체로 되어 있다.

오리피스 근방에, 도포기의 내부에서, 다수의 방사상 채널(도시되지 않음)이 오리피스 둘레에 형성된다. 이러한 채널들은 분배될 유체의 소용돌이 효과를 제공하여, 더욱 좋은 분사 또는 분무를 야기한다. 오리피스(11)가 오리피스 내로 뻗은 핀(41)으로 형성된 밸브로서 직접 폐쇄되기 때문에, 이러한 채널들은 오리피스를 차단하여 이러한 채널들에 공기를 공급하지 못하므로 막히지 않을 것이다.

제1부분(10)은 도 1에 도시된 다른 부재들과 같이 단면으로 도시된다. 이러한 단면에서, 개구부(16)는 주입구 공간(18)과 제1부분(10)의 내부공간(17)을 연결한다. 주입구 공간(18)은 공간으로 이뤄지는데, 여기에 저장조의 배출구(19)가 수용될 수 있다. 공간(18)의 단면은 배출구(19)의 단면과 일치한다. 배출구(19)는 공지되어 있는 에어로졸 캔의 상부에 위치되되, 누름단추로 이루어진다. 배출구(19)는 배출구를 개폐하는 차단밸브(shut-off valve)를 구비한다. 차단밸브는 조립상태에서 사용자가 액츄에이터 후드(1)의 가압면(2)을 아래 또는 측면쪽으로 액츄에이터를 가압할 때 개방된다.

도 1에 도시되지 않은 저장조 또는 패키지는 부분적으로 유체, 액체로 충전된다. 유체는 분배될 제품이다. 저장조의 내부공간은 예컨대 액체로 85%를 충전될 수 있다. 내부공간(10)의 나머지 공간에서, 불활성 가스가 예컨대 질소 등으로 존재한다. 불활성 가스 또는 다른 추진제를 수단으로 하여, 누름단추/액츄에이터가 작동될 때 저장조의 내부공간에서 배출구(19)를 지나 액체를 분배할 수 있는 고압을 만들어낸다.

배출구(19)는 화살표(20)를 따라 상부로부터 액체/가스 혼합물을 분배한다. 혼합물은 공간(18)의 상부에 형성된 도관(21)에 제1부분(10)으로 수용될 것이다. 이로부터 혼합물이 주입구 개구부(16)로 흐르게 될 것이다.

추가로 제1부분(10)은 제1부분의 상단부와 하단부에 형성된 2개의 수용공간(25,26)을 구비한다. 수용공간은 아래에서 더욱 상세하게 설명될 립 스프링(27)을 고정하기 위해 적용된다.

제2부분(30)이 내부공간(17)에 수용될 수 있다. 제2부분(30)은 사출성형을 사용하여 제작될 수 있으나, 다른 기법이 사용될 수도 있다.

제2부분(30)은 피스톤(40)을 위한 안내수단으로 되어 있다. 제2부분은 제1부분과 같이 본 발명의 용적 챔버를 형성한다.

제2부분(30)은 외부쪽에서 내부공간(33)으로 안내하는 도관(32)을 갖는다. 제2부분(30)은 외부 릿지(31;ridge)를 갖춰 제1부분(10)의 내부벽과 맞물려 밀봉한다.

제2부분(30)은 피스톤 팁(34)을 안내하는 수단을 갖춘다. 이 수단은 개구부(35)를 구비하는바, 여기에 피스톤 팁(41)이 수용될 수 있다. 개구부(35)는 조립상태에서 오리피스(11)로 안내되는 터널을 구비한다.

피스톤(40)은 제2부분(30)의 내부공간(37)과 공간(33)에 수용된다. 피스톤 팁(41)이 공간(33)과 개구부(35)로 뻗는다. 피스톤은 바람직하게는 원형 단면을 갖는 2개의 O-링(42,43)을 구비한다.

씰, 여기서 O-링(42)은 피스톤 본체의 원형홈(44)에 수용된다. 피스톤 핀(41)은 홈(44)을 지나 뻗는다.

O-링(43)은 측면(47) 상에서 피스톤(40) 둘레에 안착되어 고정된다. O-링(43)은 만약 피스톤(40)이 제2부분(30)에 수용되면 공간(37)에서 공간(33)을 밀봉하는 씰로서 작용할 것이다. O-링(43)은 제2부분(30)에 영역(36)으로 수용된다.

나선형 스프링(50)과 마감본체(51)가 부분(30)의 내부공간에 피스톤(40)을 둘러싸는 공간(37)에 수용될 수 있다. 마감본체(51)는 제2부분(30)의 내부에 마감본체(51)를 스냅연결로 체결하도록 부분(30)의 홈(38)에 수용될 수 있는 릿지(52)를 구비한다.

스프링(50)은 오리피스(11)를 향하는 화살표(55) 방향으로 피스톤을 편향하는 피스톤(40)의 본체를 에워싼다. 스프링(50)은 피스톤의 모서리(48)에 맞물린다.

다른 실시예에서 스프링(50)이 더 짧다. 피스톤(40)은 폐쇄위치/정지위치에서 제1편향부재, 립 스프링(27)로서만 편향된다. 작동 후에, 립 스프링(27)이 굽어져 바이어스가 해제될 것이다. 그런 다음에, 피스톤은 화살표(55)를 따라 약간 자유롭게 움직일 수 있다.

피스톤 단부(49)는 마감본체(51)의 개구부(54)를 관통하여 뻗는다. 립 스프링(27)이 이 단부와 맞물리게 될 것이고, 바람직한 실시예로 화살표(55) 방향으로 피스톤에 힘을 가하는 단일 편향수단을 형성할 것이다. 스프링(50)은 밸브를 폐쇄하는 편향수단이다. 바람직한 실시예에서, 스프링(50)은 오리피스르 폐쇄하는 편향수단이 아니고 아래에 기술하였듯이 용적 챔버의 주입구(64)의 폐쇄를 방지하는 편향수단이다.

립 스프링(27)은 폐쇄위치로 밸브를 편향한다. 스프링(50)은 또한 비팽창상태로 용적 챔버를 편향할 수 있다. 사용자가 면(2)을 가압하면, 립 스프링(27)이 굽어져 화살표(55)를 따라 피스톤을 움직이게 한다. 사용자에 위한 작동은 편향수단(27)으로 가해진 피스톤에 바이어스를 해제하도록 직접 연관되어 있다.

사용자가 액츄에이터(1)에 누름을 멈추면, 립 스프링은 오리피스에 피스톤을 밀어부쳐 밸브를 즉각 폐쇄한다. 스프링(50)은 직접적으로 폐쇄상태를 유지하나, 작동 후에는 일시적으로 유지한다. 립 스프링으로 가해진 힘은 오리피스를 폐쇄하거나 용적 챔버(71)의 비팽창상태로 피스톤을 이동하는데 필요한 힘의 몇 배에 상응하다.

도 2는 저장조의 배출구(19)를 안착시킨, 조립상태에 액츄에이터 후드를 도시한다. 액츄에이터에 형성된 채널 또는 도관이 기술될 것이다.

저장조의 내용물은 배출구(19)에서 오리피스(11)로 안내된다. 우선적으로, 공간(21)에 수용되고 주입구(16)로 안내될 것이다.

릿지(31)가 도 2에 도시된 바와 같이 주입구(16)로부터 우측으로 흐르는 것을 차단한다. 대량생산에서 오차가 제1부분(10)과 제2부분(30)과 같은 2개의 주조물을 사용하여 밀봉할 수 있게 허용한다.

내용물은 이 실시예에서 제2부분(30)을 둘러싸고 제1부분(10)의 내벽으로 둘러싸여진 개구부(60)를 통해서만 흐를 수 있다.

개구부(60)는 제2부분(30)에 개구부(32)에 연결된다. 흐름은 개구부(32)로부터 피스톤(40)과 제2부분(30) 사이의 주입구(64)를 관통하여 지속된다. 주입구(64)는 피스톤의 측면(63)과 제2부분(30)에서 내부를 향해 뻗은 릿지(65)로 형성된다.

주입구(64)는 피스톤 본체(40)의 원주 둘레와 릿지(65) 사이로 뻗는다. 피스톤이 화살표(70)를 따라 측방향으로 이동하여도, 주입구(64)는 그 원래 크기를 유지한다.

피스톤(40)이 액츄에이터의 중심부를 밀폐한다. 유체가 공간(37)을 관통할 수 있는한, O-링(43)은 피스톤(40)과 맞물려져 유체 통로를 차단한다.

유체가 주입구(64)로부터 피스톤(40)과 O-링(42)을 둘러싸고 제2부분(30)과 제1부분(10)으로 수용된 용적 챔버(71)로 흐른다. 오리피스(11)를 둘러싼 벽면은 좌측 벽면을 형성한다. 제2부분(30)의 다른 릿지(31)는 부분(10)과 맞물려 2개의 부분 사이로의 유체 통로를 차단한다.

작동중, 도 3에 도시된 바와 같이, 용적 챔버가 채워진다. 압력 형성이 발생한다.

피스톤(40)이 용적 챔버로 뻗는다. 피스톤 핀(41)은 안내수단(35)와 오리피스(11) 내로 뻗는다. 오리피스(11)가 팁으로 폐쇄된다. 팁은 오리피스에 수용된다.

피스톤(40)이 피스톤 팁(41)을 둘러싸는 원형면(72)을 구비하고, 피스톤(40)이 화살표(70)를 따라 액츄에이터에 이동가능하게 장착되어 있기 때문에 용접 챔 버(71)에 압력 형성이 스프링(50)과 립 스프링(27)으로 형성되거나 립 스프링(27)으로만 형성된 편향수단에 대해서 상기 원형면(72)에 압력을 가할 것이다. 스프링이 오리피스의 방향으로 피스톤을 편향하여, 오리피스를 폐쇄한다.

스프링이 피스톤에 힘을 가한다. 면(72)의 면적에 가해진 이 힘은 스프링에 의한 편향을 극복할 수 있는 한계 압력과 상응하다. 챔버(71) 내의 압력이 한계 압력에 도달할 때, 피스톤(70)이 화살표(70)를 따라 이동할 것이며, 피스톤 핀(41)을 오리피스에서 빼내어 오리피스(11)가 개방될 것이다. 피스톤 핀(41)은 오리피스를 개폐하는 밸브로서 기능을 수행한다.

다른 실시예에서, 전기설비와 같은 압력 센서 부재가 사용될 수 있다. 다른 편향수단이 압력 챔버 또는 다른 유연한 재료로 사용될 수 있다. 스프링이 신속한 반응에 적합하기 때문에, 스프링이 바람직하다. 분무패턴 및 본 발명에 따른 장점은 오리피스가 챔버(71)에 집결된 유체의 유출을 허용하도록 신속하게 개방될 때 바람직하게 성취된다. 도시된 실시예에 따른 밸브는 폭발적으로 개방되는 유형이다. 밸브는 패스트 셔터로 교체될 수 있다.

오리피스를 개폐하는 밸브, 특히 용적 챔버의 배출구를 개방하는 밸브의 폭발성이 종래기술에 따른 액츄에이터의 분무과정의 시작과 끝에서 유체의 '스프팅'을 방지한다.

종래기술과 달리, 압력 센서 부재는, 여기서는 편향수단 및 피스톤으로 구현됨, 외부 작동에 작용하지 않고 용적 챔버에 어떤 한계 압력에 도달하면 작용한다. 본 발명에 따른 밸브/오리피스는 작동로 직접 개방되지 않는다.

한계 압력은 외부에 대해서 매우 작은 과압일 수 있다. 만약 피스톤 상의 바이어스가 약화되거나 해제되면, 피스톤은 액츄에이터에서 약간 자유롭게 이동할 수 있다. 작동 후에, 유체 흐름으로부터 용적 챔버로 작은 압력 형성이 피스톤을 이동시켜 챔버를 팽창하게 할 것이다. 피스톤의 이동과 챔버의 팽창을 위해 필요한 작은 관성 모멘트 때문에 압력 형성이 발생할 것이다. 용적 챔버 팽창에 연관된 압력 형성은 밸브/오리피스를 위한 개구수단을 형성한다.

제2편향수단, 여기서는 원통형의 스프링(50)은 용적 챔버(71)의 주입구(64)가 팽창될 때 작용하기 위해 필요하다. 바람직하기로, 액츄에이터(1)는 2단계 작동을 갖는데, 여기서 작동 후에 사용자로 인해 작동 면(2)에 힘을 가하여, 주입구(64)를 통해 채널(16)로 들어온 유체의 압력 형성이 오리피스(11)와 직접적으로 연결된 용적 챔버(71)를 팽창하며, 여기서 팽창은 오리피스를 폐쇄하는 밸브를 개방한다. 밸브의 팽창 및/또는 개방은 밸브를 폐쇄 또는 용적 챔버를 비팽창상태까지 가져오기 위한 바이어스가 작동 후에 약화되거나 해제되므로 가능하다. 작동을 종결한 후에, 용접 챔버 및/또는 밸브에 바이어스가 증가되고 액츄에이터는 도 2에 도시된 바와 같이 정지위치에 놓여질 것이다.

실시예에서, 원통형 스프링은 오리피스를 폐쇄하게 작동 후에 직접적으로 피스톤(40)에 편향력을 가한다.

용적 챔버(71)는 제2편향수단(50)과는 달리 팽창된다. 도시된 실시예에서, 용적 챔버의 한 벽면, 여기서는 표면(72)은 이동가능한 피스톤으로 형성된다. 챔버의 부피 팽창은 벽면을 이동하게 한다.

비록 실시예로 도시되어 있어도, 용적 챔버의 팽창은 밸브를 개방하는 피스톤과 피스톤 핀을 수단으로 하여 직접 결합되되, 바람직하지 못한 실시예에서는, 이러한 결합이 간접적으로 형성될 수도 있다. 팽창가능한 챔버는 '이동하는' 벽면을 구비한다. 벽면이 이동할 때, 센서는 이러한 움직임을 감지하고 예컨대 편향수단을 제거하거나 편향수단을 방해하여 오리피스를 폐쇄하는 밸브에 장력을 해제시켜 밸브를 개방하라는 신호를 보낸다.

유체의 흐름은 도 3에 도해된다. 유체는 오리피스(11)에서 분사된다. 용적 챔버는 오리피스로부터 상류에 위치된다. 오리피스는 용적 챔버의 배출구이다.

도 3은 액츄에이터의 한쪽 측면(90)에 주입구를 구비하고 액츄에이터의 다른쪽 측면(91)에 오리피스(11)를 구비한 액츄에이터(1)를 도시한다. 액츄에이터에서, 채널은 액츄에이터의 다른 부분을 관통하면서 그 내부에 형성된다. 채널은 팽창가능한 용적 챔버(71)을 구비한다. 또한, 채널은 용적 챔버에 주입구를 구비하는데, 그 크기는 아래에 기술된 바와 같이 오리피스의 개방상태와 폐쇄상태에 종속되어 가변적이다. 채널의 한쪽 벽면은 이동가능한 피스톤으로 형성된다. 이 벽면은 편형수단에 대해서 이동할 수 있다.

종래기술과는 달리, 오리피스(11)는 가압면(2)과 오리피스를 폐쇄하는 밸브의 결합으로 직접적으로 개방하지 않지만, 오리피스는 오리피스 상류에서 직접적으로 액츄에이터에서 용적 챔버에 압력 형성 후에만 개방된다.

사용자의 작동로 저장조의 배출구가 개방되면서 유체가 저장조로부터 액츄에이터로 방출된다.

유체는 우선 제2부분(30)에 형성된 제1챔버(32)에 집결된다. 유체는 여기서부터 주입구(64)를 관통하여 팽창가능한 용적 챔버(71)로 흐르게 된다. 압력은 저장조에 최초 압력에서 외부압력으로까지 3단계로 낮춰진다. 챔버(32) 내의 압력은 저장조 내의 압력보다 낮다. 챔버(71)에 압력은 챔버(32) 내의 압력 보다 낮으나, 외부보다는 높다.

도시된 실시예에 따른 액츄에이터는 유체의 분무를 향상하는 다른 양상을 구비한다. 피스톤이 용적 챔버(71)를 팽창하도록 이동하면, O-링(42)이 릿지(65)를 향해 이동할 것이다. 피스톤 벽면(63)과 릿지(65) 사이에 주입구(64)는 O-링(42)이 도 3에 도시된 위치로 이동하면 크기가 결국에 줄어들 것이다. O-링이 주입구의 크기를 줄여, 한쪽 측면에 용접 챔버(71)와 다른쪽 측면에 챔버(32)와 저장조 사이에 압력차를 허용한다. 이는 분무패턴의 추가적인 향상을 가져온다. 유체에 압력을 제어하여 낮추기 위해 흐름을 제어한다.

외부 공기와 용적 챔버(71)에서 압력차는 오리피스의 특성에 종속된다. 바람직한 오리피스는 0.2 - 10 바아(bar), 바람직하게는 0.4-5 바아, 더욱 바람직하게는 0.5-2.5 바이에서 작동한다. 압력차를 낮추는 것이 훌륭한 분무패턴을 허용한다. 피스톤/편향수단 구조가 저장조의 충전수위와 무관하게 낮은 압력을 획득하게 한다. 편향수단은 한계 압력값이 도달되면 오리피스에서 유체의 유출만을 허용할 것이다. 제2한계 압력은 작동 후에 비팽창상태에서 용적 챔버를 유지하고 밸브를 폐쇄하도록 바이어스에 종속될 것이다.

작동 후에 제1편향수단(27)에서 바이어스를 완전하게 또는 거의 완전하게 해 제하여 매우 작은 과압으로 용적 챔버의 팽창을 허용한다. 이는 저장조에 압력이 매우 낮을지라도, 종래기술과는 달리 유체의 분무/투여를 허용한다.

실험에서, O-링(42)과 릿지(65) 사이에 주입구가 측정되되, 액체용으로 0.1mm 이하, 바람직하기로 기체용으로 0.05mm 이하이다. 용적 챔버까지 주입구는 바람직하기로 액체용으로 0.03-0.07mm의 폭, 기체용으로 0.01-0.03mm의 폭을 갖는다.

도 3은 작동 도중에 액츄에이터(1)의 작동위치를 도시한 것이다. 작동 후에, 직접적으로 유체의 흐름이 액츄에이터로 유입한다. 립 스프링(27), 제1편향수단,이 화살표(70)를 따라 굽어져, 화살표(70)를 따라 피스톤을 자유롭게 이동하게 한다. 우선, 피스톤(40)이 오리피스를 폐쇄위치로 유지한다. 바람직하기로, 립 스프링은 작동 도중에 피스톤과의 모든 접촉에서 해제될 것이다. 작동 후에, 제1편향부재는 도 2에 따른 정지위치로 피스톤을 후퇴시킬 것이다.

도 3은 화살표(70)를 따라 거리(80)로 이동된 피스톤을 도시한다. 오리피스가 개방된다. 주입구(81)의 면적은 정지위치에서 주입구(64)의 면적보다 작다.

도 3은 또한 제2편향수단(50)이 개구부와 반대되게 힘을 가해, 거리(80)로 압착되는 것을 도시한다. 이 바이어스는 주입구(81)의 크기를 확장하게 방위설정된다. 용적 챔버(71)에 압력이 감소되면, 주입구가 확장한다. 용적 챔버(71)에 압력이 증가하면, 주입구가 축소된다. 이는 저장조로부터 유체의 흐름을 더욱 일정하게 한다.

O-링(42)은 벽면(65)과 더욱 근접하게 놓인다. O-링은 유연하고 유체의 흐름 에 국부적으로 혹은 신속하게 압력변화에 적응하여 국부적으로 굽어질 수 있다.

나선형 스프링(50)의 탄발성이 유속을 결정할 것이다. 더욱 강력한 제2편향수단이 사용되면, 주입구가 더욱 커질 것이며, 유속을 높게 할 것이다. 유속은 다른 탄발성을 갖는 다른 제2편향수단을 사용하여 조정할 수 있다.

도 4는 제2실시예를 도시한다. 유사한 부분은 동일한 참조부호를 부여한다. 작동중에, 사용자가 가압면(2)을 눌러, 립 스프링(27)이 화살표(101)를 따라 이동할 것이다. 화살표(101)과 반대방향으로 피스톤(102)를 편향하는, 립 스프링은 피스톤(102)에 편향력을 더 이상 가하지 않을 것이다. 작동 중에, 편향은 해제되거나 적어도 약화될 것이다. 립 스프링의 이동은 도 3에 도해되었다.

제2편향수단(110)이 액츄에이터(104)의 하우징부(103)에 수용된다. 제2편향수단은 유연한 소재의 디스크형 시트로 되어 있다. 피스톤의 일부가 디스크의 구멍(111)에 수용된다.

개스킷(110)은 편향수단과, 제1실시예의 스프링(50)과 O-링(43)을 교체하는 씰로 되어 있다. 추가로, 디스크(110)는 피스톤이 화살표(70)를 따라 이동할 때 비선형적 특성을 갖는다. 도 4에 도시된 정지위치에서, 피스톤(70)을 이동시키기 위해 필요한 힘이 거의 없거나 필요 없게 된다. 이는 작동 후에 직접적으로 오리피스를 갑작스럽게 개방하게 한다. 제2편향수단은 피스톤에 화살표(101)와 반대되게 바이어스를 가하여 주입구(120)의 폐쇄를 방지한다.

주입구(120)는 일반적으로 원형상으로 되어 있다. 팽창가능한 용적 챔버까지 주입구(120)의 벽면이 하우징부와 피스톤, 특히 O-링(42)으로 형성된다. O-링(42) 은 하우징부보다는 유연한 소재로 만들어진다. 이는 O-링이 용적 챔버로 내용물의 흐름이 요동칠 때 발생하는 압력변화에 신속하게 적용되게 한다.

제1실시예와 같이, 제2실시예의 작동은 2개의 연속적인 단계를 갖는다. 작동될 때, 제1단계에서 저장조를 차단하는 밸브의 스템(stem)을 개방할 것이다. 이는 채널과 챔버가 캔에 동일한 압력 하에서 기본적으로 제품으로 채워지게 될 것이다. 특히, 제1편향수단(립 스프링)은 오리피스를 폐쇄상태로 유지할 것이다.

액츄에이터는 오리피스로부터 화살표(101)방향으로 립 스프링(27)을 밀어부쳐 제2위치에 놓이게 한다. 챔버에 압력은 화살표(70)를 따라 피스톤(40,102)을 이동시키고, 오리피스(11)가 개방될 것이며, 용적 챔버(71)가 팽창할 것이다. 이는 질질 흐르지 않고 제트분사를 만든다.

당해 분야의 숙련자들은 저장조의 스템을 개방하는 힘이 립 스프링을 구부리는 것보다 적은 힘이 필요하다는 것을 알고 있을 것이다. 이러한 결과는 재현할 수 있다. 본 발명에 따른 장치의 작동은 밸브의 폐쇄위치로 바이어스의 해제 또는 약화와 직접 결합된다.

O-링(42)을 갖춘 피스톤(40,120)은 벽면(65)을 향해 이동된다. 주입구(64,120)는 스프링(50) 또는 개스킷(110)의 편향 때문에 개방되어 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 제1실시예와 비교하면, 채널, 주입구, 및 팽창가능한 용적 챔버의 부피가 특히 채널에 대해서 더 감소된다. 2개의 본체부분(122,123) 사이의 자유공간이 특히 주입구(120) 앞 영역에서 감소된다.

본체 부분(123)에서, 방사상의 채널(124)의 갯수는 주입구(120)와 주입 구(125)를 연결하게 2개 또는 3개를 형성한다.

도 4는 또한 본체 부분(123)의 일체 부분과 같이 오리피스(126)를 도시한다.

피스톤(102)은 O-링(42)을 지나 거리(130)만큼 뻗는다. 거리(130)는 가변화될 수 있다. 거리는 도 5a를 참조로 도해 되었듯이 유체의 유속에 상응한다.

도 5a 및 도 5b는 실험값을 보여준다. 도 5a는 저장조의 나머지 내용물[ml]과 오리피스로부터 유체의 분무[g/sec]를 보여준다. 저장조의 시작 압력은 11 바아이다. 거리(x)는 도 4의 거리(130)와 상응한다. 거리는 변형되어 유속을 변화시킬 수 있다. 표는 선형적인 시간 척도를 측정한 것을 보여준다. 유속이 약간 일정하다. 거리(x)가 커질수록, 유속이 낮아진다. 'x'가 커질수록 용적 챔버는 더욱 작아질 것이다. 용적 챔버에 압력은 더 낮은 채로 남아 있을 것이다. 유속은 더 낮춰질 것이다. 실험은 도 4에 따른 실시예로 실행되었다.

도 5b는 저장조에 잔존하는 내용물[ml]과 오리피스로부터 유체의 분무[g/sec]를 도시한 것으로, 260ml의 저장조에 130ml의 물을 충전하고 시작 압력은 11 바아이다. 표는 다른 2개의 제2편향수단, 예컨대 2개의 다른 개스킷(110)에 관한 것이다. 제1행은 제1스프링, 예컨대 제1재료의 개스킷(110)에 관한 것이지만, 제2행은 다른 편향수단, 예컨대 스프링 또는 다른 개스킷(110)을 갖춘 실시예에 관한 것이다. 제2스프링이 더 강하다. 제2스프링은 주입구의 크기를 더 확장할 것이다. 주입구의 축소는 제2편향수단으로 방지된다. 도포기를 관통하는 유체가 증가할 것이다. 행은 선형적인 시간 척도에서 측정한 것이다.

행에 소정의 지점을 나타내는 압력은 저장조의 모멘트에 압력을 나타낸다. 저장조에 압력이 11 바아에서 4.5 및 5 바이로 강하된다.

비록 본 발명이 바람직한 실시예와 결합되어 기술되었을지라도, 당해분야의 숙련자들에게 이해될 것이며, 추가, 변경, 대체 및 삭제가 본 명세서에서는 기술되지 않았어도 청구범위로 제한된 본 발명의 범주와 범위에서 벗어나지 않게 이루어진다.

Claims (29)

1. 저장조의 가압된 내용물을 수용하도록 액츄에이터의 한쪽 측면에 저장조 배출구에 연결할 수 있는 채널을 구비하고, 상기 채널은 액츄에이터의 다른쪽 측면 상에 내용물을 분무하는 오리피스를 갖추며, 이 채널은 용적 챔버를 구비하고, 상기 오리피스가 상기 용적 챔버의 배출구를 형성하고, 상기 오리피스는 오리피스를 개방 및 폐쇄하는 밸브를 갖추며, 상기 밸브는 폐쇄위치에서 적어도 편향수단으로 편향되며, 상기 저장조로부터 상기 채널과 용적 챔버로 내용물의 흐름을 허용하도록 배열된 작동 수단을 추가로 구비하는, 가압된 저장조 또는 펌프를 갖춘 저장조의 내용물을 분무하는 투여장치용 액츄에이터에 있어서,

   상기 작동 수단이 작동되면, 상기 작동 수단은 폐쇄위치에서 밸브를 편향하는 밸브의 바이어스를 줄이는 편향수단에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
2. 제1항에 있어서, 상기 작동 수단은 상기 밸브의 바이어스를 해제하도록 상기 편향수단과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편향수단은 스프링, 바람직하기로 립 스프링(leaf spring)을 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 용적 챔버에 압력에 종속되어 상기 밸브를 개방하는 개방수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
5. 제4항에 있어서, 상기 개방수단은 상기 용적 챔버의 한계 압력에 도달하면 상기 밸브를 개방하도록 상기 밸브에 연결된 압력 센서 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
6. 제5항에 있어서, 상기 압력 센서 부재는 표면을 갖고, 상기 표면은 상기 팽창가능한 용적 챔버의 이동가능한 벽면으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 한계 압력은 상기 개방수단의 부분의 이동을 시작하는 힘과 일치한 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용적 챔버는 팽창가능한 용적 챔버이며, 상기 밸브를 폐쇄하는 편향수단은 상기 팽창가능한 용적 챔버의 이동가능한 벽면에 연결되어 상기 챔버의 비팽창위치로 상기 벽면을 편향하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 액츄에이터에서 이동가능하게 장착된 피스톤 본체를 갖춘 피스톤을 구비하고, 상기 피스톤은 상기 액츄에이터에 수용되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 이동가능한 피스톤은 상기 용적 챔버의 벽을 형성하고, 상기 밸브는 상기 피스톤과 일체로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 피스톤이 상기 압력 센서 부재를 형성하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤은 상기 오리피스를 폐쇄하는 상기 밸브를 형성한 상기 피스톤 본체로부터 뻗은 핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
13. 제12항에 있어서, 상기 액츄에이터가 상기 오리피스 상으로 핀을 안내하는 안내부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 내용물의 흐름을 상기 채널로 유입하게 하는 상기 작동 수단이 상기 밸브의 바이어스를 감축하는 상기 편향수단, 바람직하게는 상기 팽창가능한 용적 챔버에 결합되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 오리피스의 개방상태에서 상기 용적 챔버까지 주입구의 크기를 줄이는 주입구 감축수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
16. 제15항에 있어서, 상기 압력 센서 부재는 상기 용적 챔버에 한계 압력에 도달하면 상기 주입구 크기를 줄이는 상기 주입구 감축수단에 연결되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 주입구 폐쇄에 대하여 상기 주입구 감축수단을 편향하는 제2편향수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
18. 제17항에 있어서, 상기 제2편향수단은 상기 액츄에이터의 정지상태에서 비활성상태를 갖는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 제2편향수단은 상기 피스톤이 수용되는 개구부를 갖춘 유연한 시트재로 이루어지며, 상기 유연한 시트의 외부 원주가 상기 액츄에이터에 고정되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용적 챔버의 주입구는 피스톤 본체와 상기 액츄에이터의 하우징부의 원주 내벽으로 형성되며, O-링이 상기 피스톤 상에 장착되고 상기 O-링은 개방상태에서 용적 챔버의 주입구의 크기를 줄이는 상기 주입 축소 수단을 형성하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오리피스 단면적은 감소된 주입구를 구비한 상기 액츄에이터의 작동상태에서 상기 용적 챔버 주입구 단면적보다 5배 이상 작은 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
22. 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용적 챔버의 감소된 주입구는 0.1mm 이하의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
23. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액츄에이터는 액츄에이터 후드와, 상기 오리피스와 채널의 주입구를 갖춘 상기 액츄에이터 후드에 수용할 수 있는 제1부분, 상기 주입구에서 오리피스까지 상기 채널을 형성하도록 상기 제1부분에 수용할 수 있는 제2부분, 및 상기 제2부분에 수용할 수 있는 피스톤을 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
24. 제23항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 오리피스를 폐쇄하게 상기 피스톤을 편향하는 상기 피스톤 본체와 맞물리는 스프링을 고정하도록 상기 제2부분에 수용되는 제3부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 액츄에이터.
25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 액츄에이터를 구비한 가압 저장조와 액츄에이터 조립체.
26. 가압된 내용물을 구비한 저장조 또는 펌프를 구비한 저장조를 제공하는 단계와;

    오리피스를 폐쇄하는 위치에서 상기 내용물을 분무하도록 상기 오리피스를 개방 및 폐쇄하는 밸브를 편향하는 단계; 및

    작동 중에, 상기 오리피스 외부로 상기 내용물을 분무하는 단계;를 포함하며, 상기 오리피스는 주입구를 경유하여 저장조로 연결되는 팽창가능한 용적 챔버의 배출구를 형성하고, 상기 내용물이 상기 주입구와 용적 챔버 및 오리피스를 관통하여 흐르게 하는 방법에 있어서,

    상기 방법은 작동 중에 상기 오리피스를 폐쇄하는 밸브의 바이어스를 감축하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 저장조의 내용물을 분무하는 방법.
27. 제26항에 있어서, 상기 방법은 작동 중에 상기 용접 챔버 내에 내용물의 흐름으로 압력을 형성하고 연속적으로 피스톤을 이동하여 상기 용적 챔버를 팽창하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 저장조의 내용물을 분무하는 방법.
28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 용적 챔버의 팽창과 오리피스의 개방은 직접 연관되어 있는 것을 특징으로 하는 저장조의 내용물을 분무하는 방법.
29. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버의 팽창은 상기 주입구 크기의 감소와 연관되어 있는 것을 특징으로 하는 저장조의 내용물을 분무하는 방법.

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