KR20200110149A - 유체 제품용 스프레이 헤드 및 그 용도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체 스프레이 헤드에 관한 것으로,
- 코어(16)가 연장되는 하우징(14)을 형성하는 본체(1);
- 코어(16)의 둘레에서 하우징(14)에 결합되고 챔버 출구 직경(D3) 및 챔버 출구 단면(S3)을 나타내는 스프레이 개구(O)를 형성하는 노즐(2)을 포함하고,
- 상기 코어(16) 및 노즐(2; 2') 사이에는 상류에서 하류방향으로:
· 채널 길이(L1)를 나타내는 복수의 스월 채널들(T); 및
· 챔버 입구 직경(D2) 및 챔버 입구 단면(S2)을 나타내는 스월 챔버(C)로서, 디스펜서 오리피스가 스월 챔버(C)를 위한 출구를 형성하는 스월 챔버(C)가 한정되어 있고,
상기 스프레이 헤드는, S3가, S2의 30% ≤ S3 ≤ S2의 55%, 바람직하게는 S2의 약 42%와 동일한 것을 특징으로 한다.

Description

유체 제품용 스프레이 헤드 및 그 용도

본 발명은 코어가 연장되는 하우징을 형성하는 본체를 포함하는 유체 스프레이 헤드에 관한 것이다. 헤드는 또한 코어 둘레에서 하우징에 결합되어 그들 사이에 다수의 스월 채널(swirl channel)들을 형성하는 노즐, 및 스월 채널들이 개방되어 나가는 스월 챔버(swirl chamber)를 포함한다. 노즐은 또한 스월 챔버의 출구를 형성하는 디스펜서 오리피스를 포함한다. 이러한 스프레이 헤드 설계는 화장품, 향수 및 의약 분야에서 전적으로 일반적인 것이다. 스프레이 헤드는 일반적으로 펌프 또는 밸브의 밸브 로드의 자유 단부에 장착되어 있다. 일반적으로, 스프레이 헤드는 손가락, 통상적으로는 검지를 사용하여 사용자가 축 방향으로 가압할 수 있는 푸시 버튼을 형성하고 있다.

종래 기술에서는, 특히 스월 채널들, 스월 챔버 및 디스펜서 오리피스의 구성, 배향, 형태 및 비율과 관련된, 다양한 특성들을 갖는 많은 종류의 유체 스프레이 헤드가 존재하며, 이에 따라 용이한 장착, 용이한 성형, 특정 타입의 스프레이, 길거나 짧은 스프레이 등과 같은 다양한 목적을 달성할 수 있다. 본 발명의 목적은 특정 타입의 유체, 즉 전단 희석(shear thinning) 유체에 대한 양질의 스프레이를 얻는 역할을 하는 스월 채널들, 스월 챔버 및 스프레이 오리피스를 제조하는 것이다. 그러나, 본 발명의 스프레이 헤드는 또한, 받아들일 수 있는 또는 그럭저럭 좋은 품질의 스프레이를 계속 달성하면서, 다른 타입의 유체와 함께 사용될 수 있다.

유체의 경우, "전단 희석(shear thinning)"은 유동 속도가 증가할 때 "더 많은 유체가 됨"을 의미한다. 보다 정확하게는, 전단 속도가 증가하면 동적 점성이 감소함을 의미한다. 사용되는 다른 용어는 "위소성(pseudoplasticity)"이다. 전단 희석을 전단 응력의 영향 하에서 점성의 감소를 말하는 요변성(thixotropy)과 혼동하지 말아야 한다.

유체의 거동은 제 1 뉴터니언 평탄역(Newtonian plateau) 이후에 위치되는, 전단 희석 범위에서의 전단 희석 또는 위소성(경우에 따라 사용되는 오래된 용어)이다. 유체의 점성은 속도 구배의 증가에 따라 감소한다(전단 희석). 물질의 구조는 전단(shear)에 의해 배향/변형된다(예를 들면, 중합체 사슬이 압박 방향을 따라 정렬됨). 높은 전단 속도(제 2 뉴터니언 평탄역에 해당함)에서, 물질은 파괴된다. 유동하지 않는 구조는 파괴되기 위해선 더 많은 힘을 필요로 한다. 원자 스케일과 비교하여 큰 물품을 포함하고 있는 대부분의 샘플은 전단 희석성이다. 대다수(약 90%)의 물질은 전단 희석성이다: 중합체, 약하게 채워진(묽은) 유제, 현탁액, 샴푸 등.

화장품 시장의 요구는 안정성을 보장하기 위해 더욱 점성이 강한 제제의 사용을 필요로 한다. 이러한 점성은 종래의 수동 펌프로 흡입할 수 있는 임계점에 도달해 있다. 잔탄(xanthan) 검(gum) 또는 겔(gel)은 이 문제를 해결하기 위한 새로운 기본 재료(base)로 확인되었다. 이 액체는 탁월한 안정제이고, 점도가 낮으며, 전단 희석 특성을 나타낸다.

스프레이를 얻기 위해서는, 노즐 출구에서 미세한 방울들을 생성할 수 있도록 하기 위해, 유체의 속도가 가능한 한 높아지도록 노즐의 유동 단면들을 최적화할 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 3차원 공간 및 액적 크기 관점 모두에서 균일하고 균형잡힌 스프레이를 얻기 위해, 스월 채널들, 스월 챔버 및/또는 디스펜서 오리피스의 특성을 최적화하는 것이다. 스프레이 형상과 관련하여, 스프레이의 최소 각도는 30°보다 커야 한다. 20 센티미터(cm)의 거리에서, 액적들은 러닝(running)되거나 스트리킹(streaking)되는 것을 방지하기 위해, 충분히 퍼져야(spread out) 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음을 포함하는 유체 스프레이 헤드를 제안한다:

- 펌프 또는 밸브와 같은 디스펜서 부재의 밸브 로드를 수용하도록 구성되는 연결 슬리브를 형성하는 본체로서, 연결 슬리브는 공급 덕트를 통해, 코어 측벽 및 코어 전면 벽을 한정하는 코어가 연장되는 하우징에 연결되는 상기 본체;

- 코어 둘레에서 하우징에 결합되는 노즐로서, 상기 노즐은 유체가 스프레이의 형태로 스프레이 헤드를 빠져 나가는 스프레이 오리피스를 형성하고, 상기 스프레이 오리피스는 챔버 출구 직경(D3) 및 챔버 출구 단면(S3)을 나타내는, 상기 노즐을 포함하며,

- 상기 코어 및 노즐 사이에는 상류로부터 하류방향으로:

· 공급 덕트와 유체 연통하는 복수의 연결 통로들;

· 연결 통로에 각각 연결되는 복수의 스월 채널(swirl channel)들로서, 각각의 스월 채널은 채널 길이(L1), 채널 입구 단면(S0)을 갖는 채널 입구 및 채널 출구 단면(S1)을 갖는 채널 출구를 나타내는, 상기 복수의 스월 채널들;

· 스월 채널들에서 개방되어 나가는 스월 챔버로서, 상기 스월 챔버는 종 방향 회전 축(X)을 한정하고 축 방향 길이(L2), 챔버 입구 직경(D2) 및 스월 채널들이 개방되는 챔버 입구 단면(S2)을 제공하며, 디스펜서 오리피스가 스월 챔버를 위한 출구를 형성하는 상기 스월 챔버가 한정되어 있으며,

상기 스프레이 헤드는 S3가, S2의 30% ≤ S3 ≤ S2의 55%이고, 바람직하게는 S3가 S2의 약 42%와 동일한 것으로서, D3는 D2의 54% ≤ D3 ≤ D2의 74%이고, 바람직하게는 D3는 D2의 약 65%와 동일하게 되고, 또한 L1은, L1 ≥ D2의 110%이고, 바람직하게는 L1은 D2의 약 150%와 동일한 것을 특징으로 한다.

알코올 용액을 스프레잉하도록 구성되는 종래의 노즐과 비교하여, 디스펜서 오리피스의 출구 단면(S3)은 상당히 크다. 이것은 잔탄 겔이 탄성 특성을 가지고 있다는 사실에 의해 설명된다: 이것은 응력을 받을 경우 에너지를 흡수하고, 그것이 해제될 경우 "팽창"한다. 이것은 종래의 노즐(= 0.3mm 직경)의 디스펜서 오리피스를 통과하는 동안 발생한다. 이 "팽창" 동안, 형성되어 있는 액적들이 함께 합쳐져서 제트(jet)를 형성한다. 게다가, 스월 채널들의 길이(L1)는, 자신이 디스펜서 오리피스의 직경과도 상관되는 스월 챔버의 직경과 상관되어야 한다는 것을 또한 주목해야 한다.

유리하게는: S3는 0.2 제곱 밀리미터(mm²) ≤ S3 ≤ 0.38 mm²이고, 바람직하게는 S3는 약 0.33 mm²와 동일한 것으로서, D3는 0.5 mm ≤ D3 ≤ 0.7 mm이고, 바람직하게는 D3는 약 0.65 mm이다. 또한, S2는 0.5 mm² ≤ S2 ≤ 1.13 mm²이고, 바람직하게는 S2는 약 0.785 mm²와 동일한 것으로서, D2는 0.8 mm ≤ D2 ≤ 1.2mm이고, 바람직하게는 D2는 약 1 mm와 동일하게 된다. 마지막으로, L1은 L1 ≥ 1.1 mm이며, 바람직하게는 L1은 약 1.5 mm와 동일하다.

본 발명의 다른 유리한 특징에 따르면, 디스펜서 오리피스는 원통형일 수 있으며, D3의 약 30% 미만인 축 방향 길이(L3)를 나타낸다. 따라서, L3가 0으로서, 디스펜서 오리피스는 환형 가장자리에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 유리한 특징에 따르면: L2는 L2 ≥ D2의 80%이며, 바람직하게는 L2는 약 0.88 mm와 동일하다.

바람직한 실시형태에서, 스월 챔버는 D2와 동일한 최대 직경을 가지며, D2의 30% 내지 60%의 범위에 있는, 바람직하게는 D2의 약 절반인 축 방향 길이(L23)를 나타내는 절두 원추형(frustoconical)의 부분을 포함한다. 바람직하게는, 스월 챔버는 또한 스월 채널들이 개방되는 원통형 부분을 포함하며, 이 원통형 부분은 D2의 약 40%와 동일한 축 방향 길이(L22)를 나타낸다. 따라서, 상류에서 하류로, 스월 챔버는 먼저 직경 D2의 원통형 부분을 한정한 다음, 직경이 D2에서 D3으로 되는 절두 원추형의 부분을 형성한다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 절두 원추형의 부분을 포함하지 않는 스월 챔버를 제조하는 것도 가능하다. 그러면 스월 챔버는 숄더(shoulder)를 통해 디스펜서 오리피스에 연결되는 원통형 부분에 의해서만 구성된다.

스월 채널들과 관련하여, S1은 S1 ≤ S0의 50%이며, 바람직하게는 S1 = SO의 33%이다. 유리하게는, S1은 약 0.07 mm²이고 S0는 약 0.21 mm²과 동일하다. 이것은 채널들이 큰 입구 및 작은 출구를 가진, 더 크거나 작은 정도의 삼각형인 전반적인 형상을 가짐을 의미한다.

스월 채널들의 출구들을 스월 챔버와 비교하면, 다음과 같은 관계식이 얻어진다: S1 ≤ S2의 10%.

본 발명의 다른 유리한 양태에서, 채널 입구는 둥근 벽을 형성한다. 이것은, 방해를 줄이고 층류인 유동을 가능한 많이 보존하는 방식으로 둥근 벽을 따라 슬라이딩함으로써 연결 통로를 통해 유동하는 유체가 스월 채널들 내로 편향될 수 있게 한다. 둥근 벽은 큰 수두 손실(head loss) 및 방해에 민감한 전단 희석 유체들로 매우 특별한 이점을 발견한다. 둥근 벽에 의해, 유체는 실질적으로 어떠한 방해도 없이 그리고 방향 변화로 인한 수두 손실 없이 스월 채널들 내로 침투할 수 있다. 그런 다음, 단면(S1)이 단면(S0)보다 작은 결과로서, 스월 채널들 내의 유체가 가속된다.

본 발명의 다른 유리한 양태에서, 코어 측벽은 원통형이며, 코어 전면 벽은 평면이다. 따라서, 코어는 임의의 특정 배향을 갖지 않으며, 노즐은 배향을 결정함 없이 코어 둘레에 결합될 수 있다. 따라서 보다 용이한 장착이 달성된다.

따라서, 본 발명은 매우 특이하고 예를 들면, 약 1% 이하의 함량의 잔탄 검을 함유하는 전단 희석 유체의 유리한 사용을 발견하는 구성을 갖는 스프레이 헤드를 한정한다.

본 발명의 사상은 노즐을 통해 유동하는 유체가 수두 손실 형태의 변동을 가능한 한 작게 받아서, 액적이 함께 합쳐져 제트를 형성하는 경향을 야기하여 액적의 형성을 방해하는 너무 큰 팽창을 일으키는 너무 많은 에너지를 흡수하지 않도록 한다는 사실에 있다. 이것은 특히 전단 희석 유체뿐만 아니라 다른 타입의 유체들에도 적용된다. 스월 챔버의 직경에 대한 디스펜서 오리피스와 스월 챔버의 단면들(또는 직경들) 및/또는 스월 채널들의 길이의 비율은 양질의 스프레이를 형성하는데 직접적인 영향을 미치는 것으로 간주될 수 있는 특성들을 구성한다. 당연히, 노즐의 다른 특성들이 스프레이의 품질을 더욱 향상시키는 것도 가능하다.

이하, 비한정적인 예들로서 본 발명의 두가지 실시예를 도시하는, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명한다.
도면들에서:
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 구성하는 디스펜서 헤드를 통한 수직 단면도이다.
도 2는 도 1의 일부에 대한 대축척 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 노즐들에 대한 대축척 도면이다.
도 4는 도 3의 노즐의 내부를 나타내는 사시도의 배면도이다.
도 5는 노즐 내부의 유체 유동 통로를 도시한 것이다.
도 6a 및 도 6b는 두 가지 다른 각도에서 볼 때의, 도 5의 유체 유동 통로의 투시도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 대한 도 3의 도면과 유사한 도면이다.

먼저, 본 발명의 제 1 실시예를 구성하는 유체 스프레이 헤드의 일반적인 구조를 설명하기 위해 도 1 및 도 2를 참조한다. 도 1에서, 디스펜서 헤드는 헤드 본체(1)를 포함하며, 이 헤드 본체(1)는 펌프 또는 밸브일 수 있는 디스펜서 유닛(P)의 밸브 로드(P1)의 자유 단부와 결합되는 연결 슬리브(11)를 형성하는 것을 알 수 있다. 바람직하게는, 이것은 약 3 bar 내지 6 bar 범위의 압력으로 유체를 그것의 밸브 로드(P1)를 통해 전달하는 표준 펌프이다. 연결 슬리브(11) 위에, 본체(1)는 밸브 로드(P1)와 실질적으로 일렬로 연장되는 축 방향 공간(12)을 형성한다. 그리고, 본체(1)는 수평으로, 즉 연결 슬리브(11)에 수직으로 연장되는 공급 덕트(13)를 형성한다. 공급 덕트(13)는 환형 하우징(14)으로 개방되어 나가며, 이 환형 하우징(14)에서 코어 측벽(16a) 및 코어 전면 벽(16b)을 한정하는 코어(16)가 연장되어 있다. 하우징(14)은 본체(1)를 향해 측 방향으로 개방된다. 이러한 설계는 화장품, 향수 및 의약 분야의 헤드 본체의 경우 전적으로 일반적이다.

헤드는 또한 코어(16) 둘레에서 하우징(14)에 강제로 끼워 맞춤되는 노즐(2)을 포함한다. 노즐(2)은 스프레이 오리피스(O)에서 개방되어 나가는 디스펜서 벽(21)을 갖는 일반적인 형상의 컵을 나타낸다. 디스펜서 벽(21)은 코어 전면 벽(16b)과 맞닿음 접촉하게 된다. 노즐(2)은 또한 코어(16) 둘레에 결합되는 측면 체결 벽(side fastener wall)(22)을 포함한다. 따라서, 하우징(14)에는 공급 채널(13)의 출구와 측면 체결 벽(22)의 자유 단부 가장자리 사이에 위치하는 환형 공간(15)이 존재한다. 측면 체결 벽(22)은 노즐을 하우징(14)에 고정시키기 위한 하나 이상의 갈고리(barb)들(23)을 형성할 수 있다.

디스펜서 오리피스(O)로부터 상류에 있는, 디스펜서 벽(21)은 코어(16)와 노즐(2) 사이에 모두 형성되는, 복수의 연결 통로들(P)에 의해 공급되는 복수의 스월 채널들(T)에 의해 공급되는 스월 챔버(C)를 형성한다. 연결 통로들(P)은 환형 공간(15)에 의해 공급된다. 이러한 설계는 향수, 화장품 및 의약 분야의 노즐에 대해 전적으로 일반적이다.

스프레이 헤드는 또한 코어(1)가 결합되는 캡의 형태인 커버 후프(covering hoop)(3)를 포함한다. 커버 후프(3)는 노즐(2)의 디스펜서 벽(21)을 향하는 창(32)으로 천공되는 측면 스커트(side skirt)(31)를 포함한다. 커버 후프(3)의 상부 벽(30)은 사용자의 손가락에 대한 베어링 표면을 형성한다. 다시 한번, 이러한 설계는 향수, 화장품 및 의약 분야의 커버 후프용으로 전적으로 일반적이다.

이하 도 3 및 도 4을 참조하여 노즐(2)의 작은 특징들에 대해 상세히 설명한다. 디스펜서 오리피스(O)는 도 3에서 축(X)을 따라 측정되는 축 방향 길이 또는 깊이(L3) 및 챔버 출구 단면(S3)을 규정하는 챔버 출구 직경(D3)을 나타낸다.

스월 챔버(C)는 길이 방향 회전 축(X)을 따라 디스펜서 오리피스(O) 상에 중심 맞춤된다. 스월 챔버(C)는 최대 챔버 입구 단면(S2)을 규정하는 최대 챔버 입구 직경(D2)을 나타낸다. 챔버의 출구는 디스펜서 오리피스(O)에 의해 형성되며, 이에 따라 최소 챔버 출구 직경이 D3과 동일하게 된다. 보다 상세하게는, 스월 챔버(C)는 직경이 D2인 원통형 부분(C2)을 포함하고, 또한 원통형 부분(C2)과 디스펜서 오리피스(O) 사이에 배치된 절두 원추형 부분(C3)을 포함하며, 이에 따라 절두 원통형 부분(C3)의 최대 직경은 D2와 동일하고 그 최소 직경은 D3과 동일함을 알 수 있다. 원통형 부분(C2)의 축 방향 길이 또는 깊이는 L22이고, 절두 원추형 부분(C3)의 축 방향 길이 또는 깊이는 L23이다. 따라서, L2 = L22 + L23이라고 할 수 있다.

또한, 도 4에서, 노즐(2)은 일반적으로 삼각형인 구성을 나타내는 3개의 스월 채널들(T)을 포함하는 것을 알 수 있다. 3개의 스월 채널들(T)은 스월 챔버(C)의 주위에 균일하게 배치된다. 각 스월 채널(T)은 채널 입구 단면(S0)을 규정하는 채널 입구(T0) 및 채널 출구 단면(S1)을 규정하는 채널 출구(T1)를 포함한다. 각 스월 채널(T)은 또한 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 길이(L1)를 규정한다. 각 스월 채널(T)은 스월 챔버(C)에 실질적으로 접선 방향으로 연장되는 2개의 벽(T2 및 T3)을 포함한다. 그 결과, 2개의 벽(T2 및 T3)은 평행하지는 않지만 반대로, 스월 챔버를 향해 수렴하여 그들 사이에서 단면(S1)의 채널 출구(T1)를 형성한다. 결론적으로, S0은 S1보다 크다. 스월 채널(T)의 다른 2개의 벽(참조되지 않음)은 동일하고, 평행하며, 코어(16)의 전면 벽(16b)에 의해 그리고 디스펜서 벽(21)에 의해 각각 형성된다.

또한 측면 체결 벽(22)의 내부는 3개의 채널 입구(T0) 사이에 배치되는 3개의 보강재(24)를 형성한다는 점을 주목해야 한다. 3개의 보강재(24)의 기능은 코어(16)의 측벽(16a)과 접촉하게 된다. 보강재들(24) 사이에서, 노즐(2)은 코어(16)와 협력하여 3개의 연결 통로들(P)을 형성한다. 연결 통로들(P)은 채널 입구(T0)와 유체 흐름 연통한다. 이를 위해, 채널 입구들(T0)은 둥근 벽(Ta)을 포함하며, 이에 따라 연결 통로들(P)을 통과하는 유체가 둥근 벽들(Ta)을 따라 각각의 스월 채널들(T)로 점진적으로 편향된다는 점을 주목할 수 있다. 따라서 둥근 벽들(Ta)은 각 연결 통로(P)를 각각의 스월 채널(T)로 연결시키는 완만한 경사부를 형성한다. 이들은 축 방향(연결 통로(P)의 방향)으로부터 반경 방향(스월 채널들의 방향)으로 원할하게 통과하는 것을 가능케 한다.

단면들(S0, S1, S2 및 S3)은 유체 유동 통로들, 즉 유체가 코어(16)와 노즐(2) 사이에 차지하는 체적을 보여주는 도 5, 도 6a 및 도 6b에서 보다 명확하게 볼 수 있다. 다시 말하면, 유체 유동 통로는 스월 챔버들, 스월 챔버 및 디스펜서 오리피스(O)의 체적들에 대응한다.

단면들(S2 및 S3)은 축(X)에 수직으로 연장되며, 스월 챔버(C)의 각 축 방향 단부에 평행하게 배치된다. 채널들의 출구 단면들(S1)은 스월 챔버(C)에 실질적으로 접선 방향으로 축(X)에 대하여 평행하게 연장된다. 마지막으로, 입구 단면들(S0)은 단면들(S2 및 S3)에 평행하게 연장되지만, 스월 챔버(C)에 대해 중심이 벗어나 있다. 단면(S0)과 단면(S2)은 코어(16)의 전면 벽(16b)에 형성됨을 고려할 때, 단면(S0)은 단면(S2)과 동일한 평면에서 연장된다고 말할 수 있다. 또한 단면들(S0 및 S1)은 서로에 대해 수직하게 배치되는 각각의 평면들에서 연장된다고 말할 수 있다.

다양한 길이들, 단면들 및 직경들이 아래에 규정된다:

- S0: 스월 채널(T)의 입구(T0)의 단면;

- S1: 스월 채널(T)의 출구(T1)의 단면;

- S2: 스월 챔버(C)의 입구 단면;

- S3: 스월 챔버(C)의 출구 단면에 대응하는 디스펜서 오리피스(O)의 단면;

- D2: 스월 챔버(C)의 입구 직경;

- D3: 스월 챔버(C)의 출구 직경에 대응하는 디스펜서 오리피스(O)의 직경;

- L1: 스월 채널(T)의 길이;

- L2: 스월 챔버(C)의 길이;

- L22: 스월 챔버(C)의 원통형 부분(C2)의 길이;

- L23: 스월 챔버(C)의 절두 원추형 부분(C3)의 길이; 및

- L3: 디스펜서 오리피스(O)의 길이.

용어 "단면"은 최대 단면으로 이해되어야 하고, 용어 "직경"은 최대 직경으로 이해되어야 하며, 용어 "길이"는 최대 길이로 이해되어야 한다. "약"이란 용어는 백분율을 나타낼 때 ±5%를 의미하며, 크기를 나타낼 때는 ±10%를 의미한다.

본 발명에서는, 다양한 길이들, 단면들 및 직경들이 다음의 관계 R1 내지 R8을 만족한다:

R1: S2의 30% ≤ S3 ≤ S2의 55%이고, 바람직하게는 S3은 S2의 약 42%와 동일하며, 직경의 관점에서 이것은 다음에 대응함: D2의 54% ≤ D3 ≤ D2의 74%이고, 바람직하게는 D3은 D2의 약 65%와 동일함;

R2: L1 ≥ D2의 110%이고, 바람직하게는 L1은 D2의 약 150%와 동일함;

R3: S1 ≤ S0의 50%이고, 바람직하게는 S1 = S0의 33%임;

R4: L2 ≥ D2의 80%임;

R5: D2의 30% ≤ L23 ≤ D2의 60%이고, 바람직하게는 L23은 D2의 약 절반과 동일함;

R6: D2의 30% ≤ L22 ≤ D2의 50%이고, 바람직하게는 L22는 D2의 약 40%와 동일함.

R7: L3 < D3의 30%임; 및

R8: S1 ≤ S2의 10%임.

양질의 스프레이를 얻으려면, 단독 또는 조합으로 고려되는 R1과 R2의 관계가 일반적으로 가장 중요하지만, 스프레이의 품질에 또한 영향을 미치는 다른 관계들도 무시할 수 없다는 것이 밝혀졌다. 일부 환경들에서, R1은 R2보다 영향력이 더 크며, 다른 환경들에서는, 반대의 경우가 적용되며, 특정 구성들에서는 R1과 R2가 동등한 영향을 미친다.

R3의 관계는 대부분의 환경에서 세번째로 가장 영향력 있는 것으로 밝혀졌다. R1 + R3 또는 R2 + R3의 관계 조합이 스프레이의 품질에 특히 영향을 미치는 것으로 간주될 수도 있다.

특정 구성들에서는, 그와 같은 것이 R4에 대해 적용되며, 그래서 R1 + R4 또는 R2 + R4의 관계 조합이 스프레이의 품질에 특히 영향을 미치는 것으로 간주될 수도 있다.

R5와 R6의 관계는 스프레이의 품질면에서 최상의 결과를 제공하는 바람직한 실시예에 해당한다. 그러나, 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 임의의 절두 원추형 부분없이 스월 챔버(C')를 만드는 것이 가능하다. 그러면, 스월 챔버(C')는 숄더(shoulder)(C4)를 통해 디스펜서 오리피스에 연결된다.

R7의 관계는 L3가 0일 수 있으며, 이에 따라 디스펜서 오리피스(O)가 환형 가장자리에 의해 형성될 수 있음을 암시한다.

특정 구성들에서는, R1 내지 R9의 관계 중 하나 또는 그 이상이 가장 영향력이 있거나 중요한 것으로 밝혀졌으며, 이에 따라 개별적으로 취한 9개의 관계 각각에 대한 보호가 모색될 수 있음을 배제할 수 없다.

약 0.5%의 잔탄 검 또는 겔을 함유하는 유체를 스프레잉하는데 특히 적합한 노즐은 다음 치수(허용 오차 10%)로 제조되었다:

- S0 = 0.21 mm²;

- S1 = 0.07 mm²;

- S2 = 0.785 mm², 즉, D2 = 1 mm;

- S3 = 0.33 mm², 즉, D3 = 0.65 mm;

- L1 = 1.46 mm;

- L2 = 0.88 mm;

- L22 = 0.38 mm;

- L23 = 0.5 mm; 및

- L3 = 0.025 mm.

이 값들은 또한 그 치수가 일반적으로 하우징의 직경이 약 4.5 mm이고 코어의 직경이 약 2.8 mm인 향수 및 화장품의 통상적인 헤드의 하우징(14) 및 코어(16)에 대한 표준 치수를 고려한 것이다.

받아들일 수 있는 품질의 스프레이를 얻을 수 있게 하는 S0, S1, S2, S3, L1, L2, L22, L23 및 L3에 대한 값들의 범위를 결정하기 위해 여러 버전의 노즐을 테스트하였다. 그 결과는 다음과 같았다:

- 0.15 mm² ≤ S0 ≤ 0.28 mm²;

- 0.05 mm² ≤ S1 ≤ 0.1 mm²;

- 0.5 mm² ≤ S2 ≤ 1.13 mm², 즉 0.8 mm ≤ D2 ≤ 1.2 mm;

- 0.2 mm² ≤ S3 ≤ 0.38 mm², 즉 0.5 mm ≤ D3 ≤ 0.7 mm;

- 1.1 mm ≤ L1 ≤ 2.2 mm;

- 0.7 mm ≤ L2 ≤ 1.1 mm;

- 0.3 mm ≤ L22 ≤ 0.5 mm;

- 0.3 mm ≤ L23 ≤ 0.6 mm; 및

- 0 mm ≤ L3 ≤ 0.3 mm.

특히 D2 및 D3에 관해서는, 다음의 D2/D3 비율을 테스트하였다: 1/0.4 - 1/0.5 - 1/0.6 - 1/0.65 - 1/0.7. 최적의 스프레이는 D2/D3 = 1/0.65로 얻어졌다. 1/0.4의 비율은 불충분하였으며, 1/0.5, 1/0.6 및 1/0.7의 비율은 만족스러운 것으로 나타났다.

또한, 0.4 mm 내지 1 mm의 범위에 있는 몇 가지 길이 L2가 D2 = 1 mm에 대하여 테스트되었다: L2 < 0.8 mm일 경우, 스프레이의 품질이 저하되었다. 최적 값은 0.88 mm이었다.

S1, S2, D2(D2), S3(D3), L1, L2, L22, L23 및 L3 중 어느 특성 및/또는 R1 내지 R8 중 어느 관계가 어떤 상황, 환경 또는 구성에서도, 그리고 유체의 종류에 관계없이 다른 것들에 비해 필수적인지를 일반적으로 및 보편적인 방식으로 결정하는 것이 불가능함은 명백하다. 그럼에도 불구하고, 예를 들어 1% 미만, 바람직하게는 0.5% 미만의 함량으로 잔탄 검을 함유하는 전단 희석 유체에서는, S2/S3 및/또는 L1/S2의 영향이 종종 결정적인 것으로 판명되었다.

Claims (14)

1. 유체 스프레이 헤드(fluid spray head)로서,
   - 펌프 또는 밸브와 같은 디스펜서 부재의 밸브 로드를 수용하도록 구성되는 연결 슬리브(11)를 형성하는 본체(1)로서, 상기 연결 슬리브(11)는 공급 덕트(13)를 통해, 코어 측벽(16a) 및 코어 전면 벽(16b)을 한정하는 코어(16)가 연장되는 하우징(14)에 연결되는, 상기 본체(1);
   - 상기 코어(16) 둘레에서 상기 하우징(14)에 결합되는 노즐(2; 2')로서, 상기 노즐(2; 2')은 유체가 스프레이의 형태로 상기 스프레이 헤드를 빠져 나가는 스프레이 오리피스(O)를 형성하고, 상기 스프레이 오리피스(O)는 챔버 출구 직경(D3) 및 챔버 출구 단면(S3)을 나타내는, 상기 노즐(2; 2');을 포함하며,
   - 상기 코어(16) 및 노즐(2; 2') 사이에는 상류에서 하류방향으로:
   · 상기 공급 덕트(13)와 유체 연통하는 복수의 연결 통로들(P);
   · 상기 연결 통로들(P)에 각각 연결되는 복수의 스월 채널(swirl channel)들(T)로서, 각각의 스월 채널(T)은 채널 길이(L1), 채널 입구 단면(S0)을 갖는 채널 입구(T0), 및 채널 출구 단면(S1)을 갖는 채널 출구(T1)를 나타내는, 상기 복수의 스월 채널들(T);
   · 상기 스월 채널들(T)이 개방되는 스월 챔버(C)로서, 상기 스월 챔버(C)는 종 방향 회전 축(X)을 한정하고, 축 방향 길이(L2), 챔버 입구 직경(D2), 및 상기 스월 채널들(T)이 개방되는 챔버 입구 단면(S2)을 제공하며, 상기 디스펜서 오리피스(O)가 상기 스월 챔버(C)를 위한 출구를 형성하는, 상기 스월 챔버(C);가 한정되는, 상기 스프레이 헤드에 있어서,
   - S3는, S2의 30% ≤ S3 ≤ S2의 55%, 바람직하게는 S2의 약 42%와 동일하여, D3가, D2의 54% ≤ D3 ≤ D2의 74%, 바람직하게는 D2의 약 65%와 동일하고;
   - L1는, L1 ≥ D2의 110%, 바람직하게는 D2의 약 150%와 동일한 것을 특징으로 하는, 스프레이 헤드.
2. 제 1 항에 있어서,
   S2는, 0.5 mm² ≤ S2 ≤ 1.13 mm², 바람직하게는 약 0.785 mm²와 동일하여, D2가, 0.8 mm ≤ D2 ≤ 1.2mm, 바람직하게는 약 1 mm와 동일한, 스프레이 헤드.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   S3는, 0.2 mm² ≤ S3 ≤ 0.38 mm², 바람직하게는 약 0.33 mm²와 동일하여, D3가, 0.5 mm ≤ D3 ≤ 0.7 mm, 바람직하게는 약 0.65 mm와 동일한, 스프레이 헤드.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   L1은, L1 ≥ 1.1 mm, 바람직하게는 약 1.5 mm와 동일한, 스프레이 헤드.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 디스펜서 오리피스(O)는 원통형이며, D3의 약 30% 미만인 축 방향 길이(L3)를 나타내는, 스프레이 헤드.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   L2는, L2 ≥ D2의 80%, 바람직하게는 약 0.88 mm와 동일한, 스프레이 헤드.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스월 챔버(C)는 D2와 동일한 최대 직경을 가지며 D2의 30% 내지 60%의 범위, 바람직하게는 D2의 약 절반인 축 방향 길이(L23)를 제공하는 절두 원추형(frustoconical) 부분(C3)을 포함하는, 스프레이 헤드.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 스월 챔버(C)는 상기 스월 채널들(T)이 개방되는 원통형 부분(C2)을 포함하고, 상기 원통형 부분(C2)은 D2의 약 40%와 동일한 축 방향 길이(L22)를 나타내는, 스프레이 헤드.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   S1은, S1 ≤ S0의 50%, 바람직하게는 S1 = SO의 33%인, 스프레이 헤드.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    S1은 약 0.07 mm²이고, S0는 약 0.21 mm²과 동일한, 스프레이 헤드.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    S1 ≤ S2의 10% 인, 스프레이 헤드.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 입구(T0)는 둥근 벽(Ta)을 형성하며, 이에 따라 상기 연결 통로들(P)을 통과하는 유체가 상기 둥근 벽들(Ta)을 따라 점진적으로 각각의 스월 채널들(T)로 편향되는, 스프레이 헤드.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어 측벽(16a)은 원통형이고 상기 코어 전면 벽(16b)은 평면인, 스프레이 헤드.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 스프레이 헤드를, 예를 들어 잔탄 검(xanthan gum)을 함유하는 전단 희석 유체(shear thinning fluid)를 스프레이하는데 사용하는 방법.

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