KR20210066794A - 백-온-밸브 기술 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 밸브 조립체(10)에 끼워진 디스펜스 캐리어 가스(140)로 채워진 디스펜서 용기(90)를 포함하는 디스펜서에 관한 것이다. 디스펜서 용기(90)는 활성탄(130) 또는 다른 흡착제로 채워지며, 배출될 성분(100)은 성분 보관 저장소(110/150; 110/160)에 보관되며, 성분 보관 저장소(110/150)는 제1 및 제2 튜브(82, 84)를 통하여 디스펜서 용기(90) 및 딥 튜브(80)와 작동되게 연결되어서, 밸브 조립체(10)의 작동 시, 성분(100) 및 캐리어 디스펜스 가스(140)는 제1 튜브(82) 및 제2 튜브(84)를 따라 각각 이동하고, 환경 또는 대상으로 액추에이터 분사 노즐(200)을 통하여 디스펜서 용기(90)를 나오기 전에 밸브 조립체(10)에서 혼합; 또는 캐리어 디스펜서 가스(140)는 성부 보관 저장소(110/160)으로 제2 튜브(84)를 따라 이동하고 제1 튜브(82)를 따라 성분(100)을 전달하고, 이들은 환경 또는 대상으로 액추에이터 분사 노즐(200)을 통하여 디스펜서 용기(90)를 나오기 전에 밸브 조립체(10)에서 혼합되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 업계에서 백-온-밸브/bag-on-valve(BOV) 기술로 지칭되는 전달 기술의 개선 및 새로운 밸브 어셈블리와 함께 사용하기 위한 디스펜서에 관한 것이다. 디스펜서 및 배출 방법은 일반적으로 활성탄에 흡착되는 디스펜스 캐리어 가스, 일반적으로 공중 가스를 사용한다.
밸브 시장의 전체 백은 2016년에 $356.5m의 가치가 있었으며, 소비자와 제조업체 사이에서 비용 효율성에 대한 인식이 높아지면서 성장하고 있다. 소비자들은 제품 낭비를 최소화하여 비용 대비 가치를 보장하기 때문에 포장 해결책으로 백-온-밸브(bag-on-valve) 기술에 대한 강한 기대을 보이고 있다. 따라서, 이 기술은 여러 고급 제품에 사용되고 있다. 또 다른 큰 이점은 에어리스 백과 제품과 추진제를 분리하는 포장 방법으로 인해 이 기술이 제공하는 환경적 이점이다.
제조업체의 경우, 백-온-밸브(bag-on-valve)에 대한 선호는 보존제를 적게 포함 또는 포함하지 않는 산소에 민감한 제품의 유통 기한을 연장한다. 또한, 다양한 유형의 점성 및 액체 제품은 물 또는 용매 기반일 수 있다는 사실에 관계없이 밸브-온-밸브 기술을 사용하여 포장할 수 있다. 제품에 추진제(propellant)가 없기 때문에 폭발이나 화재의 위험이 줄어들어, 점점 더 많은 제조업체가 이 기술에 투자하고 있다. 또한, 효율적인 충전 과정은 추가적인 이점이다.
하지만, 사용된 추진제와 작동 중 압력 강하로 인해 발생하는 한계와 문제점이 있다. 예들 들어, 백이 완전히 비워질 수 없다.
에어로졸(aerosol)에서 액화 가스 추진제의 높은 지구 온난화 지수(GWP)를 제거하기 위한 법률이 제정되었다.
바람직하게는, 본 발명의 디스펜서는 공중 가스(aerial gas), 특히 GWP가 없음을 의미하는 CO2를 사용한다. 이는 이산화탄소의 GWP가 1이지만, 대기에서 파생되어 이를 사용하는 순 효과가 0이기 때문이다.
이는 짧은 시간 내에 대기에서 분해되기 때문에 GWP가 낮은 새로운 액화 가스 추진제(예: HFO-1234ze)와 대조된다. 그러나, 분해 산물은 오염 물질이다.
탄화플루오르 기반의 추진제는 끊임없는 규제 변화의 영향을 받는다. 그러나, 공중 가스는 REACH 규정과 같은 법규에서 면제된다.
지난 12 년 동안 영국에서는 VOC 배출량이 30 % 감소했다. 그러나, 그 기간 동안 에어로졸의 배출량은 10% 증가했으며, 이는 이 기간 동안 인구 규모의 증가와 거의 일치한다. 그러나, 2005년 이후 에어로졸 배출량은 4.7%에서 7.9%(2017년)로 증가했다. 정부는 2030년까지 총 VOC배출량을 38%까지 줄이고 BAMA(British Aerosols Manufacturing Association)는 높은 수준의 제품 성능, 소비자 수용 및 안전을 유지하면서 에어로졸에서 VOC 배출량을 줄이기 위한 계획을 개발하고자 한다.
탄화플루오르 기반 추진제를 계속 사용하는 이유는 압축된 공중 가스가 밸브 에어로졸 캔의 백에서 성분을 완전히 배출할 수 있을 만큼 충분한 양으로 저장할 수 없기 때문이다.
출원인은 가스 저장량을 높이기 위해 활성탄을 사용하여 일반 크기의 파우치 내용물을 완전히 배출하는 것을 가능하게 했다.
또한, 용매 및 액화 가스 추진제의 사용을 피함으로써, 용매 남용을 완화한다.
물을 용매로 사용하고 압축 공기 추진제를 사용하는 에어로졸은 성능이 떨어지고 연기가 적은 습식 스프레이를 생성한다. 대조적으로, 본 명세서에 설명된 디스펜서는 좋은 힘과 연기를 가진 거의 건조한 스프레이를 생성한다.
추가적으로, 전통적인 에어로졸은 딥 튜브 인버전과 연관되어, 과도한 추진제의 방출을 유발하는 반면, 여기에 설명된 디스펜서는 인버전 문제를 방지한다.
또한, 일반적인 백-온-밸브 기술은 백의 활성 성분이 에어로졸화되는 것이 불가능한 반면, 본 명세서에 설명된 디스펜서는 에어로졸화(에어로졸 형태로 분산)를 가능하게 한다.
글로벌 시장에서, 사용 가능한 제품은 에어로졸 BOV, 표준 BOV 및 비-분무/저압 BOV이다. 이 중 에어로졸 BOV는 2024년 말까지 글로벌 시장의 60% 이상을 확보할 것으로 예상된다.
상위 4개 업체는 AptarGroup, Inc., Coster Tecnologie Speciali S.p.A, Toyo & Deutsche Aerosol Gmbh 및 Summit Packaging System, Inc.이며, 이들 기업은 2015년 글로벌 시장에서 약 39%의 점유율을 차지했다.
밸브 또는 밸브 조립체는 알루미늄, 주석 플레이트, 강철 또는 플라스틱으로 만들어진 디스펜서 용기 또는 캐니스터에 연결되거나 크림핑된(crimped) 수형 또는 암형 밸브로 구성된다. 일반적인 디스펜서 용기 용량은 30ml 미만, 30ml 내지 100ml, 100ml 내지 275ml, 275ml 내지 500ml 및 500ml 이상 크기 범주 중 하나에 속한다.
일반적인 어플리케이션에는 다음 제품 유형에 대한 어플리케이션이 포함된다: 화장품 및 개인 위생 용품 (예: 탈취제 및 발한 억제제), 제약 제품, 홈 케어 제품(예: 방향제), 세정제, 식음료 제품(예: 크림) 및 치즈, 자동차 및 산업 제품(예: 페인트).
에어로졸 디스펜서와 같은 전통적인 백-온-밸브 디스펜서는 일반적으로 다음의 두 가지 유형의 추진제 중 하나를 포함한다: i)탄화수소 기반(예: propane/n-byuane// so-butane blends); 또는 ii) 탄화수소 기반인 액화 가스 추진체(예: HFC-134a, -152a 또는 HFO-1234ze).
탄화수소 추진제를 둘러싼 부정적인 문제는 잘 알려져 있다. 이러한 화합물은 가연성이 높은 휘발성 유기 화합물(VOC's)이므로 흡입 남용의 대상이 되며, 실내 공기 질을 저하시킨다.
하이드로플루오로카본은 또한 에어로졸 응용 분야의 문제로 가득 차 있으며, 예를 들어, HFC-134a는 본질적으로 높은 GWP로 인해 많은 응용 분야에서 최근에 법적으로 단계적으로 사용이 중단되고 있다.
GWP < 150에 대한 새로운 EU F-gas 규정을 충족하는 두 가지 응축 가스 화합물을 다음과 같다: HFC-152a (1 ,1-difluoroethane); 및 HFO-1234ze(1 ,3,3,3-tetrafluoroprop-2-ene).
하지만, HFC-152a(GWP-120)는 고 인화성으로 지정되었으며, HFO-1234ze(GWP-6)는 28 °C 이상에서 인화성으로 인지된다. 또한, 종종 이들은 매우 비싸다.
물론, HFC 또는 HFO가 연소되는 곳에서는 매우 독성이 있고 부식성이 있는 불화 수소가 방출된다. 또한, 특히 HFC-152a에서 불화계 탄화수소(HFC) 남용에 대한보고가 증가하고 있으며, 젊은 성인들 사이에서도 사망을 초래할 수 있다. HFO-1234ze의 남용에 대해보고 하기에는 너무 이르지만, HFC와 유사한 행복감/질식 특성을 제공할 것이라고 가정할만한 모든 이유가 있다. 마지막으로, GWP 기여가 적지만, HFO-1234ze의 환경 파괴는 식물과 수생 생물에 독성이 있는 플루오르아세트산(fluoroacetic acids)을 생성한다. HFC-152a의 대기 분해 생성물 중 하나는 낮은 대기에서 가수분해되어 불화수소를 생성하는 카르보닐 디플로라이드(carbonyl difluoride)(COF2)이다.
이 때문에 이러한 가스의 사용을 피하고 가능하면 압축된 공중 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
백-온-밸브 및 프릿-온-밸브 조립체의 개발은 많은 장점을 가지며, 광범위한 응용 분야에서 다양한 성분을 배출하기 위한 예를 들어 중공 가스와 같은 비-유해 기체의 사용을 가능하게 한다.
예를 들어 공기, 질소, 산소, 아르곤 또는 이산화탄소와 같은 공중 가스의 이점은 저렴하고 쉽게 구할 수 있으며 독성이 낮고 단계적 폐지 위험이 없다. 이러한 가스는 또한 REACH 규정과 같은 규정을 따르지 않는다.
불행히도, 에어로졸 적용을 위해 충분한 양의 가스를 제공하기 위해 냉장 또는 극한 압력(각 임계 온도 이하)을 사용하지 않으면 공중 가스를 쉽게 응축할 수 없다. 이러한 가스를 디스펜서 용기로 압축하는 것은 쉽게 가능하지만, 최대 허용 압력이 제한되어 캐니스터와 그 내용물이 3분 동안 50 °C의 테스트 온도로 상승 할 때 내용물 압력이 15barg를 초과하지 않도록 제한된다. 이러한 제한은 캐니스터가 실온에서 12barg 이상으로 채워서는 안된다는 것을 의미한다. 이러한 조건에서, 작동 시, 캐니스터의 내용물이 배출됨에 따라 압력이 급격히 떨어지고 전체 가스 전달량이 적어 제공되는 애플리케이션 수가 적고 고객 인식이 떨어진다.
비-제한적인 예로서, 액화 가스를 사용하는 표준 방향제는 일반적으로 액화 추진제에 추가하여 성분 (제품 농축 물) 및 용매를 포함한다; 이미 설명한 모든 단점을 가진 탄화수소 또는 HFC. 또한, 딥-튜브 인버전으로 인해 추진제의 불균형한 손실을 초래하는 제품 오용 가능성이 있다. 따라서, 표준 압축 공기 기반의 방향제에는 용해된 향 농축액 외에 공기로 압축된 물에 5% 에탄올이 포함되어있을 수 있다. 이러한 장치는 짧은 습식 스프레이를 제공하는 경향이 있으며, 이 시스템에는 액화 가스 추진 제가 포함되어 있지 않지만, 여전히 용매가 포함되어 있으며 성능이 저하된다.
액화 가스-함유 에어로졸 및 압축 가스-함유 에어로졸 모두에 대해 상술된 단점을 고려하여, 액화 가스 추진제나 용매를 포함하지 않는 에어로졸 캐니스터가 유리할 것으로 보인다.
백-온-밸브 기술을 사용하면 활성 제품이 추진제(일반적으로, 압축 공기 또는 질소, 또는 응축된 액화 가스)에서 분리되어, 제품의 완전한 무결성을 유지하여 순수한 제품만 분배되도록 할 수 있으며, 이러한 표준 백-온-밸브는 추진제를 방축하지 않기 때문에 에어로졸화되지 않지만, 이들은 분무할 때 액체 제품을 분무할 수 있다.
결과적으로, 이들의 사용은 점성 액체, 용액, 로션, 크림, 제약 제제, 젤, 올리브 오일 및 가공 치즈와 같은 기타 식품을 포함한 액체의 분배로 제한된다. 백에 넣어진 결과, 활성 성분은 제품을 손상시킬 수 있는 산소 접촉으로부터 보호되며, 추진제가 백과 캔 사이에 있는 공간에 채워지기 때문에 추진제와의 접촉으로부터 보호된다.
종래의 백-온-밸브 디스펜서와는 별개의 선행 기술은 UK 특허출원 GB1703286.3 및 WO 2014/037086과 같은 흡착제 탄소 기술과 관련된 기술을 포함하며, 이는 공기 추진제 가스가 캐니스터(백과 캐니스터 사이의 공간)에 포함된 활성탄에 흡착되어 압축 가스 단독에 비해 백의 내용물을 더 고르게 분배할 수 있다. 전통적인 백-온-밸브(bag-on-valve) 구성과 마찬가지로 캐니스터에서 가스가 배출되지 않는다.
DE1817899는 액화 가스 추진제를 포함하는 디스펜서를 개시한다. 분무할 액체는 용기에 있는 백에 담겨 있으며, 이중 밸브는 액체가 벤츄리 관을 통해 흡입될 때, 분무되는 유체 흐름 회로를 가능하게 한다.
본 명세서에 포함되어 있음.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 밸브 조립체에 끼워진 디스펜스 캐리어 가스로 채워진 디스펜서 용기(90)를 포함하는 디스펜서로서, 상기 디스펜서는: i) 장착 컵; ii) 하나 이상의 개스킷; iii) 밸브 시트; iv) 스프링; v) 하우징; 및 vi) 딥 튜브;를 포함하며,
디스펜서 용기는 활성탄 또는 다른 흡착제로 채워지며, 배출될 성분은 성분 보관 저장소에 보관되며, 성분 보관 저장소는 제1 및 제2 튜브를 통하여 디스펜서 용기 및 딥 튜브와 작동되게 연결되어서, 밸브 조립체의 작동 시, 성분 및 캐리어 디스펜스 가스는 제1 튜브 및 제2 튜브를 따라 각각 이동하고, 환경 또는 대상으로 액추에이터 분사 노즐을 통하여 디스펜서 용기를 나오기 전에 밸브 조립체에서 혼합; 또는 캐리어 디스펜서 가스는 성부 보관 저장소로 제2 튜브를 따라 이동하고 제1 튜브를 따라 성분을 전달하고, 이들은 환경 또는 대상으로 액추에이터 분사 노즐을 통하여 디스펜서 용기를 나오기 전에 밸브 조립체에서 혼합되는 것을 특징으로 하는 디스펜서에 관한 것이다.
일 실시 예에 따르면, 밸브 조립체의 딥 튜브는 디스펜서 용기 내에 안착된 제1 튜브 및 제2 튜브(82, 84)로 분할된다. 디스펜서 내에 안착된, 제1 튜브는 성분 보관 저장소에 연결되어, 성분이 밸브의 작동 시 배출될 수 있으며, 제2 튜브는 활성탄이 가압된 디스펜스 캐리어 가스가 방출될 때 튜브를 통과하는 것을 방지하는 프릿 또는 필터를 포함한다.
바람직하게는, 성분 보관 저장소는 백 또는 파우치이다.
다른 실시 예에서, 밸브 조립체의 딥 튜브는 제1 커넥터와 제2 커넥터를 포함하는 리드를 통하여 성분 보관 저장소 또는 용기에 연결되며, 제1 커넥터는 성분 보관 저장소에 밸브 조립체를 연결하는 제1 튜브를 연결하고, 제2 커넥터는 활성탄이 성분 보관 저장소로 튜브를 통과하는 것을 방지하는 프릿 또는 필터를 포함하는 제2 튜브를 연결하여, 가압된 디스펜스 캐리어 가스가, 작동 시, 성분 보관 저장소의 밖으로 성분을 구동하는 것을 가능하게 한다.
일 실시 예에서, 성분 보관 저장소는 승화성 성분으로 채워진 개방 용기 또는 개방 용기가 리드에 의해서 폐쇄된 성분이 흡수된 성분 흡수 재료를 포함한다.
디스펜서는 3개 이상의 튜브, 및 다른 성분을 포함하는 적어도 두 개의 성분 보관 저장소를 포함할 수 있다.
디스펜서는 계량 장치를 더 포함할 수 있다.
디스펜서는 스페이서를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 디스펜스 캐리어 가스는: 아산화 질소; 또는 공기, 질소, 산소, 이산화탄소 또는 아르곤과 같은 공중 가스(aerial gas)이다.
보다 바람직하게는, 가장 바람직하게는 공중 가스는 활성탄에 의해 가장 효과적으로 흡수되는 가스이기 때문에 이산화탄소이다.
본 발명의 이점은 액화 추진제 및/또는 용매가 없다는 것일 수 있다.
활성 성분은 화장품 및 퍼스널 케어, 제약, 홈 케어, 식음료 및 자동차 및 산업 분야에 사용되는 모든 성분을 포함할 수 있으며, 향기, 향료, 페로몬, 살충제, 약용, 기능 식품 또는 약학적 성분을 포함할 수 있다.
의약품 및 의약의 경우, 일정한 용량을 전달하는 것이 필수적이며, 따라서, 디스펜서는 계량된 용량을 전달하도록 추가로 조정되고 스페이서를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 상술한 본 발명의 디스펜서로부터 성분을 전달하는 방법으로서, 성분은 디스펜스 캐리어 가스와 함께 압력하에 성분 보관 저장소로부터 방출되고, 디스펜스 캐리어 가스는 밸브 조립체의 작동시 해제되며, 성분 및 디스펜스 캐리어 가스는 제1 튜브 및 제2 튜브를 따라 각각 이동하고, 환경 또는 대상에 액추에이터 분사 노즐을 통하여 디스펜서 용기를 나가기 전에 밸브 조립체에서 혼합된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 상술한 본 발명의 디스펜서로부터 성분을 전달하는 방법으로서, 성분은 디스펜스 캐리어 가스와 함께 압력 하에 상분 보관 저장소로부터 방출되고, 디스펜스 캐리어 가스는 밸브 조립체의 작동시 해제되며, 디스펜스 캐리어 가스는 성분 보관 저장소으로 제2 튜브를 따라 이동하고, 제1 튜브를 따라 성분을 전달하며, 이들은 환경 또는 대상에 액추에이터 분사 노즐을 통하여 디스펜서 용기를 나가기 전에 밸브 조립체에서 혼합된다.
일 실시 예에서 혼합은 밸브 조립체에서 효과적으로 시작되는 반면, 다른 실시 예에서 혼합은 캐리어 가스가 성분 용기를 통과할 때 시작된다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 디스펜서를 위한 밸브 조립체로서, 상기 디스펜서는: i) 장착 컵; ii) 하나 이상의 개스킷; iii) 밸브 시트; iv) 스프링; v) 하우징; 및 vi) 딥 튜브;를 포함하며, 밸브 조립체의 딥 튜브는 디스펜서 용기 내에 안착된 제1 튜브 및 제2 튜브로 분할되며, 디스펜서 내에 안착된, 제1 튜브는 성분 보관 저장소에 연결되어, 성분이 밸브의 작동 시 배출될 수 있으며, 제2 튜브는 활성탄이 가압된 디스펜스 캐리어 가스가 방출될 때 튜브를 통과하는 것을 방지하는 프릿 또는 필터를 포함하는 밸브 조립체이다.
선호되는 실시 예에서, 성분 보관 저장소는 백 또는 파우치이다.
본 발명의 제5 양태에 따르면, 디스펜서를 위한 밸브 조립체로서, 상기 디스펜서는: i) 장착 컵; ii) 하나 이상의 개스킷; iii) 밸브 시트; iv) 스프링; v) 하우징; 및 vi) 딥 튜브;를 포함하며, 딥 튜브는 제1 커넥터와 제2 커넥터를 포함하는 리드를 통하여 성분 보관 저장소 또는 용기에 연결되며, 제1 커넥터는 성분 보관 저장소에 밸브 조립체를 연결하는 제1 튜브를 연결하고, 제2 커넥터는 활성탄이 성분 보관 저장소로 튜브를 통과하는 것을 방지하는 프릿 또는 필터를 포함하는 제2 튜브를 연결하여, 가압된 디스펜스 캐리어 가스가, 작동 시, 성분 보관 저장소의 밖으로 성분을 구동하는 것을 가능하게 하는 밸브 조립체이다.
이러한 대안의 실시 예에서, 성분 보관 저장소는 예를 들어 직물과 같은 심할 수 있는 물질과 같은 성분 흡수 물질을 함유할 수 있다. 성분 흡수재는 리드로 닫혀있는 성분 보관 저장소에 보관되며, 성분은 캐리어 액에 용해되어 흡수재에 흡수된다.
대안으로, 성부 보관 저장소는 승화성 고체로 채워질 수 있다.
바람직하게는, 필수적이지는 않지만, 제2 튜브의 프릿 또는 필터는 디스펜서 용기 내에 활성탄이 채워지는 레벨 위에 안착된다.
모든 실시 예에서, 밸브 조립체는 액추에이터를 더 포함한다.
또 다른 실시 예에서, 또 다른 실시 예에서, 밸브 조립체는 3개 이상의 튜브 및 상이한 성분을 포함하는 적어도 2개의 성부 보관 저장소를 포함한다.
바람직한 성분은 방향제이고 제품은 방향제이다. 기타 바람직한 성분으로는 탈취제 및 발한 억제제, 헤어 스프레이, 광택제 및 에멀젼이 있다.
유리한 실시 양태에서, 특히 제약 또는 의약 성분의 전달을 위해, 밸브 조립체는 계량 장치 및 선택적으로 스페이서를 더 포함한다.
본 발명의 제6 양태에 따르면, 활성탄으로 채워진 디스펜서 용기 및 본 발명의 제4 또는 제5 양태에 따른 밸브 조립체가 장착된 디스펜스 캐리어 가스를 포함하는 디스펜서가 제공된다.
활성탄은 백(들)을 포함하는 성분이 필러가 될 수 있는 양으로 첨가된다. 일반적으로, 양은 백(들)의 크기에 따라 디스펜서 용기의 부피 기준으로 15~65%, 보다 일반적으로 25~45%이다.
또한, 분사 성능을 제어하기 위해서는 4~10barg, 보다 바람직하게는 6~8barg의 압력이 바람직하다.
디스펜스 가스 및 성분의 흐름 또한 액추에이터에 감속기를 장착하거나 밸브 제한 오리피스를 신중하게 선택하여 제어할 수 있다. 사실, 다른 직경의 튜브/밸브 오리피스를 사용하여 성분 비율 : 분배 가스 흐름을 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 일반적으로 디스펜스 가스가 액체로 더 많이 흐르게 하면 더 건조한 유동한 생긴다.
명백하게, 배출 속도는 성분에 따라 다르지만 많은 소비재의 경우 0.2~0.5 g/s 범위의 배출 속도를 갖는 것이 바람직하다.
일부 경우에, 분배 가스와 함께 작은 비율의 연행제(entraining agent)를 포함하는 것이 또한 바람직할 수 있다.
본 명세서에 포함되어 있음.
본 발명의 실시 예들은 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명될 것이다.
도 1a는 밸브 조립체 상의 종래 기술의 수형(male) (단일) 백의 분해도이다.
도 1b는 도 1a의 조립된 밸브 조립체의 횡 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 밸브 조립체의 제1 실시 예의 분해도이다.
도 2b는 도 2a의 밸브 조립체를 포함하는 디스펜서의 제1 실시 예의 분해도이다.
도 2c는 도 2b의 조립된 디스펜서의 측면 입면도이다.
도 2d는 도 2b의 디스펜서의 횡 단면도이다.
도 2e는 도 2d의 원형 영역의 상세도이다.
도 3a는 대안의 밸브 조립체를 포함하는 디스펜서의 제2 실시 예의 분해도이다.
도 3b는 디스펜서의 제2 실시 예의 횡 단면도이다.
도 1a는 밸브 조립체 상의 종래 기술의 수형(male) (단일) 백의 분해도이다.
도 1b는 도 1a의 조립된 밸브 조립체의 횡 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 밸브 조립체의 제1 실시 예의 분해도이다.
도 2b는 도 2a의 밸브 조립체를 포함하는 디스펜서의 제1 실시 예의 분해도이다.
도 2c는 도 2b의 조립된 디스펜서의 측면 입면도이다.
도 2d는 도 2b의 디스펜서의 횡 단면도이다.
도 2e는 도 2d의 원형 영역의 상세도이다.
도 3a는 대안의 밸브 조립체를 포함하는 디스펜서의 제2 실시 예의 분해도이다.
도 3b는 디스펜서의 제2 실시 예의 횡 단면도이다.
도 1을 참조하면, 밸브 어셈블리(10)의 통상적인 백(bag)은 다음을 포함한다:
i) 장착 컵(30);
ii) 외부(42) 및 내부(44) 개스킷(40);
iii) 밸브 시트(50);
iv) 스프링(60);
v) 하우징 (70); 및
vi) 백(미도시)이 부착된 리브(rib)와 같은 부속품(fitment)이 있는 딥 튜브(dip tube)(80).
다양한 액츄에이터(200)가 수형(male) 밸브(도시) 또는 암형 밸브일 수 있는 밸브 조립체(10)에 연결될 수 있다.
단일 백 형태의 변형으로, Lindal 그룹(Bi 밸브) 및 Toyo Aerosol 산업(Dual 밸브)의 두 회사가 두 개의 백이 채워지는 디스펜스 시스템을 개발했으며, 이는 밸브 조립체에서 혼합이 발생하여 두 개의 서로 다른 제품이 별도의 제품으로 또는 더 일반적인 단일 제품으로 분배될 수 있다. 후자의 경우에서, 밸브 조립체는 딥 튜브(80)를 가지고 있으며, 이 튜브(80)는 두 개로 분할되며, 각각은 백을 연결하기 위한 부속품(fitments)가 있다. 백은 통상적으로 폴리아크릴레이트(polyacrylate)/알루미늄/폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌(PA/ALU/PP 또는 PE) 또는 폴리에틸렌 테라프탈레이트(polyethylene terephthalate/aluminium/배향 폴리아미드(orientated polyamide)/폴리 프로플렌 또는 폴리에틸렌(PET/ALU/OPA/PP 또는 PE)으로 각각 제조된 3층 또는 4층 파우치(pouch)이다.
종래 기술과 대조적으로, (도 2a 및 2b에 도시되었듯이) 본 발명의 제1 양태에 따른 밸브 조립체는 장착 컵(30), 한 쌍의 개스킷(42, 44), 밸브 시트(50), 스프링(60), 및 각 부속품(182; 184)에 두 개의 튜브(82; 84)를 수용하는, 하우징의 하부에서 분할되는, 두 개의 딥 튜브(80)가 있는 하우징(70)을 가진다. 저장소(110) 또는 백 또는 파우치(150)에 들어있는 성분(100)은 제1 튜브(82)에 연결되며, 프릿(frit) 또는 필터(120)가 제2 튜브(84)에 연결되며, 활성탄 미립자가 분사되는 것을 방지하는 역할을 한다. 두 개의 튜브는 디스펜서 용기(90)로 확장되며, 디스펜스 캐리어 가스(140), 통상적으로 이산화탄소로 채워지며, 이는 디스펜서 용기(90)를 부분적으로 또는 완전히 채우는 활성탄(130)에 의해 흡수된다. 작동시, 디스펜스 캐리어 가스(140)는 백(150)에 저장된 성분(100)과 함께 방출되고, 성분(100) 및 캐리어 가스(140)는 액추에이터 분사 노즐(200)을 통해 디스펜스 용기를 나가도록 밸브 조립체(10)를 통과하면서 혼합된다.
도 2d에 예시된 디스펜서(20)는 활성탄(130)으로 부분적으로 채워지거나 채워진 디스펜서 용기 또는 캐니스터(90)(도 2b)를 포함하며, 밸브 조립체(10)는 크림핑(crimping) 또는 밀봉되어, 디스펜서 캐니스터(90)의 개구(94)(도 2b)를 폐쇄한다. 디스펜서(20)는 예를 들어 참조된 영국 특허출원 GB1703286.3에 개시된 것처럼 크림핑 또는 밀봉 전에 또는 후에 디스펜스 캐리어 가스(140)로 충전될 수 있다. 유사하게 백 또는 파우치(150)는 크림핑 전에 또는 후에 성분들(100)로 채워질 수 있다.
채워진 디스펜서(20)는 실질적으로 도 2c 및 2d에 도시된 바와 같다.
예를 들어, 본 발명은 고속 가스 스트림과 접촉으로 인해 기화/분무화에 의해 핵심 오일/향로가 빠르게 혼합될 수 있게 한다.
활성 성분(100)은 일반적으로 액체 또는 오일의 형태이지만, 활성 성분을 운반하는 모든 이동 상일 수 있다.
백 또는 파우치(150)는 삽입의 용이성을 위해 일반적으로 제1 튜브(82) 주위의 중공 실린더(도 2b 참조)로 감겨 있으며, 인접한 제2 튜브(84) 및 프릿(120)은 과립 활성탄(130)이 미리 채워진 캐니스터에 삽입되며, 제1 튜브(82) 및 제2 튜브(84)는 각각 커넥터들(182, 184)를 통해 밸브 조립체에 연결된다. 활성탄 과립으로 둘러싸인 롤업 백(rolled-up bag)을 수용하기 위해 과립형 탄소를 쉽게 교체할 수 있다. 그 후 캐니스터(90)가 크림핑되며, 캐니스터의 백 쪽을 필요한 양의 활성 성분(100)으로 채운다. 밸브의 프릿 쪽이 가압 가스(일반적으로, 공기, 산소, 질소, 이산화탄소)로 채워진다. 밸브를 작동할 때, 조립체는, 예를 들어 공기 청정을 위한 향기, 약물 또는 살충제와 같은, 임의의 활성 숭분과 적어도 부분적으로 혼합되거나 물리적으로 포화된 디스펜스 캐리어 가스(140)를 가능하게 한다. 디스펜스 가스가 공기 또는 산소인 경우, 숨을 쉴 수 있을 정도로 온화한 향이 나는 공기 또는 산소를 제공할 수 있다. 백(150)을 의약 제제(preparation)(예: 식물 오일 또는 이로부터의 활성제)로 체우고 디스펜스 가스(140)를 사용하면, 선택적으로 투여량 조절기 및 스페이서가 장착된 의료용 흡입기로서 사용할 수 있다.
예시 1
내부 부피가 330ml인 알루미늄 캐니스터(90)(173 x 53mm)는 활성탄(130 (약 120g)과 드라이아이스(140)(57.5g)로 채워진다. 캐니스터를 한들어 혼합물을 분배했다. 본 발명의 제1 양태에 따른 백- 및 프릿-온-밸브 조립체(10)는 채워지고, 20ml의 순수한 향기 오일(100)이 백(150)에 첨가되었다. 백은 활성탄 과립을 통해 조작되어 캐니스터(90)에 삽입되며, 캐니스터는 디스펜서(20)를 형성하도록 밸브 조립체(10)에 크림핑된다.
디스펜서(20) 및 그 내용물은 실온으로 데웠다. 이산화탄소의 양은 12barg의 압력을 생성했다. 활성탄이 없으면, 이산화탄소 압력은 가스 31 리터에 해당하는 54barg에 해당하는 것을 계산되었다.
디스펜서(20)가 활성화될 때, 거의 건식 스프레이가 생성되어 강하고 지속적인 냄새가 난다. 용매가 필요하지 않기 때문에, 향이 농축된 형태로 있으며, 호환되는 용매를 식별할 필요가 없다. 액추에이터(200)는 필요한 양의 향(또는 다른 활성 성분)이 전달되도록 허용하는 임의의 디자인일 수 있다.
대안의 설계(3a 및 3b)에서, 백(150)은 용기(160), 선택적으로 흡수성 재료(170)로 대체 및 두 개의 커넥터(182, 184)를 포함하는 리드(180)로 폐쇄되며, 상기 커넥터 각각은 제1 튜브(82) 및 제2 튜브(84)에 연결된다.
용기(160)는 긴튜브(82)를 통해 밸브 어셈블리(20)에 연결되어, 용기(160)는 캐니스터(90)의 베이스(92)를 향해 배치된다. 탄소(130) 충전 라인(132) 위에 안착되는, 필수 요소는 아니지만, 이상적으로, 그 끝에 프릿(120)이 있는 제2 튜브(84)는 디스펜스 가스(140)가 튜브(84)를 따라 캐니스터(160)로 통과하여, 밸브 조립체(10)로 뷰트(82)를 따라 성분(110)을 운반하며, 디스펜스 가스는 액추에이터 분사 노즐(200)을 통하여 캐니스터(90)를 떠날 수 있다. 캐니스터(160)는 선택한 액체 성분(110)에 흡수된 흡수 패드(170)를 포함할 수 있다. 대안으로, 용기(160)는 멘톨 크리스탈(menthol crystals) 또는 캠퍼(camphor)와 같은 승화성 고체를 수용할 수 있다. 용기(160) 및 튜브(82, 84)는, 과립 활성탄(130)으로 미리 채워진, 밸브 조립체(10)에 연결된, 캐니스터(90)에 삽입된다. 캐니스터(90)는 공중 가스(140)(바람직하게는, 이산화탄소)와 함께 장착 컵(300 아래에서 가스가 공급된다. 장착 컵(30)은 캐니스터(90)에 크림핑된다. 밸브의 작동 시, 조립체는 향기 또는 기타 성분으로 가스의 포화를 가능하게 하며, 그런 다음 용매 또는 액화 추진제의 동반 없이 실내 또는 대상에게 분사된다.
본 발명의 조립체는 향기 또는 다른 성분의 증기가 확산되고 잠재적으로 활성탄과 접촉하도록 허용하지만, 다음 예는 리모넨의 확산이 매우 제한적임을 보여준다.
예시 2
리모넨(분자량=136.2 g/mole, 끓는점=176 °C)을 예로 사용하여, 25 °C에서 포화 증기압이 2mm Hg이다.
5 기압(5.07bar)의 평균 캔 압력에서, 리모넨 증기의 농도는 다음과 같다:
760x2/5 = 5.3E-4 => 5.3E-4 x 136.2 g/mol = 0.072g limonene/mol gas=0.072/24 = 3.0E-3g limonene/litre of gas = 3 g limoneve/m3 of gas.
Fick의 법칙 적용: F= D A △c/L
여기서, F=확산 유속, D=확산 계수, A=튜브 단면적(직경 = 4mm), c=증기 농도, L=튜브 길이(10cm).
따라서, F = 1 x 10-7m2s-1 x 12.6 x 10-6m2 x 3g/m3 x 1/0.1m = 3.6x10-11 g/s = 0.001g/year.
따라서, 이러한 조건에서 활성탄으로의 리모넨 확산 속도는 연간 0.001g에 불과하다.
Claims (21)
- 밸브 조립체(10)에 끼워진 디스펜스 캐리어 가스(140)로 채워진 디스펜서 용기(90)를 포함하는 디스펜서로서,
상기 디스펜서는:
i) 장착 컵(30);
ii) 하나 이상의 개스킷(42; 44);
iii) 밸브 시트(50);
iv) 스프링(60);
v) 하우징 (70); 및
vi) 딥 튜브(80);를 포함하며,
디스펜서 용기(90)는 활성탄(130) 또는 다른 흡착제로 채워지며, 배출될 성분(100)은 성분 보관 저장소(110/150; 110/160)에 보관되며, 성분 보관 저장소(110/150)는 제1 및 제2 튜브(82, 84)를 통하여 디스펜서 용기(90) 및 딥 튜브(80)와 작동되게 연결되어서,
밸브 조립체(10)의 작동 시, 성분(100) 및 캐리어 디스펜스 가스(140)는 제1 튜브(82) 및 제2 튜브(84)를 따라 각각 이동하고, 환경 또는 대상으로 액추에이터 분사 노즐(200)을 통하여 디스펜서 용기(90)를 나오기 전에 밸브 조립체(10)에서 혼합; 또는 캐리어 디스펜서 가스(140)는 성부 보관 저장소(110/160)으로 제2 튜브(84)를 따라 이동하고 제1 튜브(82)를 따라 성분(100)을 전달하고, 이들은 환경 또는 대상으로 액추에이터 분사 노즐(200)을 통하여 디스펜서 용기(90)를 나오기 전에 밸브 조립체(10)에서 혼합되는 것을 특징으로 하는 디스펜서. - 제 1 항에 있어서,
밸브 조립체의 딥 튜브(80)는 디스펜서 용기(90) 내에 안착된 제1 튜브 및 제2 튜브(82, 84)로 분할되며,
디스펜서 내에 안착된, 제1 튜브(82)는 성분(100) 보관 저장소(110/150)에 연결되어, 성분이 밸브의 작동 시 배출될 수 있으며,
제2 튜브(84)는 활성탄(130)이 가압된 디스펜스 캐리어 가스(140)가 방출될 때 튜브를 통과하는 것을 방지하는 프릿 또는 필터(120)를 포함하는 디스펜서. - 제 2 항에 있어서,
성분 보관 저장소(110)는 백 또는 파우치(150)인 디스펜서. - 제 1 항에 있어서,
밸브 조립체의 딥 튜브(80)는 제1 커넥터(182)와 제2 커넥터(184)를 포함하는 리드(180)를 통하여 성분 보관 저장소 또는 용기(110/160)에 연결되며,
제1 커넥터(182)는 성분 보관 저장소(110)에 밸브 조립체(10)를 연결하는 제1 튜브(82)를 연결하고, 제2 커넥터(184)는 활성탄(130)이 성분 보관 저장소로 튜브를 통과하는 것을 방지하는 프릿 또는 필터(120)를 포함하는 제2 튜브(84)를 연결하여, 가압된 디스펜스 캐리어 가스(140)가, 작동 시, 성분 보관 저장소(110/160)의 밖으로 성분(100)을 구동하는 것을 가능하게 하는 디스펜서. - 제 4 항에 있어서,
성분 보관 저장소(110)는 승화성 성분(100)으로 채워진 개방 용기(160) 또는 개방 용기(160)가 리드(180)에 의서 폐쇄된 성분(100)이 흡수된 성분 흡수 재료(170)를 포함하는 디스펜서. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
3개 이상의 튜브, 및 다른 성분을 포함하는 적어도 두 개의 성분 보관 저장소(110)를 포함하는 디스펜서. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
계량 장치를 더 포함하는 디스펜서. - 제 7 항에 있어서,
스페이서를 더 포함하는 디스펜서. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
디스펜스 캐리어 가스는: 아산화 질소; 또는 공기, 질소, 산소, 이산화탄소 또는 아르곤과 같은 공중 가스(aerial gas)인 디스펜서. - 제 9 항에 있어서,
공중 가스는 이산화탄소인 디스펜서. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
액화 추진제 및/또는 용매가 없는 디스펜서. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
활성 성분은 향료(fragrance), 향미(flavor), 페로몬, 살충제, 기능 식품 또는 의약품인 디스펜서. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 디스펜서(20)로부터 성분(100)을 전달하는 방법으로서,
성분(100)은 디스펜스 캐리어 가스(140)와 함께 압력 하에 성분 보관 저장소(110)로부터 방출되고, 디스펜스 캐리어 가스(140)는 밸브 조립체(10)의 작동시 해제되며,
성분(100) 및 디스펜스 캐리어 가스(140)는 제1 튜브(82) 및 제2 튜브(84)를 따라 각각 이동하고, 환경 또는 대상에 액추에이터 분사 노즐을 통하여 디스펜서 용기(90)를 나가기 전에 밸브 조립체(10)에서 혼합되는 방법. - 제 1 항 또는 제 4 항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 디스펜서(20)로부터 성분(100)을 전달하는 방법으로서,
성분(100)은 디스펜스 캐리어 가스(140)와 함께 압력 하에 상분 보관 저장소(110)로부터 방출되고, 디스펜스 캐리어 가스(140)는 밸브 조립체(10)의 작동시 해제되며,
디스펜스 캐리어 가스(140)는 성분 보관 저장소(110/160)으로 제2 튜브(84)를 따라 이동하고, 제1 튜브(82)를 따라 성분(100)을 전달하며, 이들은 환경 또는 대상에 액추에이터 분사 노즐을 통하여 디스펜서 용기(90)를 나가기 전에 밸브 조립체에서 혼합되는 방법. - 디스펜서(20)를 위한 밸브 조립체(10)로서,
상기 디스펜서(20)는:
i) 장착 컵(30);
ii) 하나 이상의 개스킷(42; 44);
iii) 밸브 시트(50);
iv) 스프링(60);
v) 하우징 (70); 및
vi) 딥 튜브(80);를 포함하며,
밸브 조립체의 딥 튜브(80)는 디스펜서 용기(90) 내에 안착된 제1 튜브 및 제2 튜브(82, 84)로 분할되며,
디스펜서 내에 안착된, 제1 튜브(82)는 성분(100) 보관 저장소(110/150)에 연결되어, 성분이 밸브의 작동 시 배출될 수 있으며, 제2 튜브(84)는 활성탄(130)이 가압된 디스펜스 캐리어 가스(140)가 방출될 때 튜브를 통과하는 것을 방지하는 프릿 또는 필터(120)를 포함하는 밸브 조립체(10). - 제 15 항에 있어서,
성분 보관 저장소(110)는 백 또는 파우치(150)인 밸브 조립체. - 디스펜서(20)를 위한 밸브 조립체로서,
상기 디스펜서(20)는:
i) 장착 컵(30);
ii) 하나 이상의 개스킷(42; 44);
iii) 밸브 시트(50);
iv) 스프링(60);
v) 하우징 (70); 및
vi) 딥 튜브(80);를 포함하며,
딥 튜브(80)는 제1 커넥터(182)와 제2 커넥터(184)를 포함하는 리드(180)를 통하여 성분 보관 저장소 또는 용기(110/160)에 연결되며,
제1 커넥터(182)는 성분 보관 저장소(110)에 밸브 조립체(10)를 연결하는 제1 튜브(82)를 연결하고, 제2 커넥터(184)는 활성탄(130)이 성분 보관 저장소로 튜브를 통과하는 것을 방지하는 프릿 또는 필터(120)를 포함하는 제2 튜브(84)를 연결하여, 가압된 디스펜스 캐리어 가스(140)가, 작동 시, 성분 보관 저장소(110/160)의 밖으로 성분(100)을 구동하는 것을 가능하게 하는 밸브 조립체. - 제 17 항에 있어서,
성분 보관 저장소(110)는 승화성 성분(100)으로 채워진 개방 용기(160) 또는 개방 용기(160)가 리드(180)에 의해서 폐쇄된 성분(100)이 흡수된 성분 흡수 재료(170)를 포함하는 밸브 조립체. - 제 18 항에 있어서,
액추에이터(200)를 더 포함하는 밸브 조립체. - 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
3개 이상의 튜브, 및 다른 성분을 포함하는 적어도 두 개의 성분 보관 저장소(110)를 포함하는 밸브 조립체. - 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
계량 장치를 더 포함하는 밸브 조립체.
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