(57)【要約】噴霧型放出器用の噴霧用先端機構は、可撓外殻体（４０）と、下部および上部から構成される剛性キャップ部分（２０）と、可撓外殻体（４０）の吐出口部分内に受容されて常閉一方向バルブ（３５）を形成する剛性シャフト（２８）を有する剛性ノズル部分（２４）とを有する。剛性キャップ部分（２０）の下部および上部は外殻体（４０）の吐出口部分を受容し得るブーツ（３０３）を形成することから、該ブーツ（３０３）は、外殻体（４０）の吐出口部分の側方移動を制約すると共に、上記吐出口部分を上記ノズルの剛性シャフト（２８）の回りに対称的に中心合わせする。剛性ノズル部分（２４）は、剛性キャップ部分（２０）内に画成された渦流チャンバ（３２）へとリザーバから液体を供給する複数の液体チャネルを含み、これらの液体チャネルは、液体のエネルギ損失を最小化すべく且つ放出される噴霧における更に均一な流体粒子サイズを促進すべく構成される。【選択図】図１
2005503912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口部分を有する可撓外殻体と、
上記可撓外殻体の上記吐出口部分を受容し得る剛性キャップ部分であって上記外殻体の上記吐出口部分の側方移動を制約する剛性キャップ部分と、
上記可撓外殻体の上記吐出口部分内に受容された剛性シャフトを有すると共に、上記外殻体の上記吐出口部分と接合することで第１常閉バルブを形成する剛性ノズル部分とを備え、
上記剛性キャップ部分は、上記可撓外殻体の上記吐出口部分を上記ノズルの上記剛性シャフトの回りに対称的に中心合わせする、
液体内容物を放出する噴霧型放出器用の噴霧用先端機構。
【請求項２】
当該噴霧用先端機構は、前記剛性シャフトと前記キャップ部分の内部とにより側方が境界限定されると共に前記外殻体の前記吐出口部分により垂直方向が境界限定された渦流チャンバを更に備え、
上記渦流チャンバの液体内容物は該渦流チャンバから前記第１常閉バルブを介して放逐される、請求項１記載の噴霧用先端機構。
【請求項３】
当該噴霧用先端機構は液体リザーバと流体連通し、
前記剛性ノズル部分は複数の流体チャネルを含み、
上記複数の流体チャネルは漸進的に湾曲した複数の螺旋状供給チャネルに通じ、
各螺旋状供給チャネルは上記渦流チャンバ内へと螺旋経路にて液体を放逐し、
上記複数の螺旋状供給チャネルは漸進的に湾曲されることで、液体が該供給チャネルを通して流れるときの該液体のエネルギ損失を最小化する、
請求項２記載の噴霧用先端機構。
【請求項４】
前記キャップ部分は軸心方向に延在するラッチ部材を含み、且つ、
前記剛性ノズル部分は、上記キャップ部分の上記ラッチ部材を受容することで上記キャップ部分と該ノズル部分との間における相互係合嵌装を提供する、請求項１記載の噴霧用先端機構。
【請求項５】
前記キャップ部分は下部および上部を有し、
上記キャップ部分の上記下部の径方向内縁部と前記ノズル部分の前記剛性シャフトとは、前記渦流チャンバの側方範囲を規定する固定間隙距離により分離される、請求項２記載の噴霧用先端機構。
【請求項６】
前記常閉バルブの開成の間において前記可撓外殻体の前記吐出口部分は前記剛性シャフトから離間する方向に拡開することから、上記可撓外殻体の上記吐出口部分と上記剛性シャフトとの間における初期分離点は、上記吐出口部分と上記剛性シャフトとの間の最終分離点が開成されたときに実質的に閉成される、請求項３記載の噴霧用先端機構。
【請求項７】
吐出口部分を有する可撓外殻体と、
上記可撓外殻体の上記吐出口部分を受容し得るブーツ形状セグメントであって上記外殻体の上記吐出口部分の側方移動を制約するブーツ形状セグメントを有する剛性キャップ部分と、
上記可撓外殻体の上記吐出口部分内に受容された剛性シャフトを有すると共に、上記外殻体の上記吐出口部分と接合することで第１常閉バルブを形成する剛性ノズル部分と、
上記剛性シャフトと上記キャップ部分の内部とにより側方が境界限定されると共に上記外殻体の上記吐出口部分により垂直方向が境界限定された渦流チャンバとを備え、
上記キャップ部分の上記ブーツ形状セグメントは、上記可撓外殻体の上記吐出口部分を上記ノズルの上記剛性シャフトの回りに対称的に中心合わせし、且つ、
上記渦流チャンバの液体内容物は該渦流チャンバから上記第１常閉バルブを介して放逐される、
圧力の付与により液体内容物を放出する噴霧型放出器用の噴霧用先端機構。
【請求項８】
当該噴霧用先端機構は第２の一方向バルブを介して液体リザーバと流体連通し、
前記剛性ノズル部分は複数の流体チャネルを含み、
上記複数の流体チャネルは漸進的に湾曲した複数の螺旋状供給チャネルに通じ、
各螺旋状供給チャネルは上記渦流チャンバ内へと螺旋経路にて液体を放逐し、
上記複数の螺旋状供給チャネルは漸進的に湾曲されることで、液体が該供給チャネルを通して流れるときの該液体のエネルギ損失を最小化する、
請求項７記載の噴霧用先端機構。
【請求項９】
前記剛性シャフトの近傍の端部にて前記複数の螺旋状供給チャネルの各々は、チャネル移送された流体を前記渦流チャンバ内へと上方傾斜角度にて進路変更させる傾斜部要素を含む、請求項８記載の噴霧用先端。
【請求項１０】
前記複数の螺旋状供給チャネルの各々は流体を、所定軌道にて傾斜部要素を介して前記渦流チャンバ内へと解放し、
各軌道は、個々の軌道を進行する流体間に最小限の干渉が生ずる如く、他の供給チャネルからの液体の軌道から実質的に分離される、請求項９記載の噴霧用先端。
【請求項１１】
前記キャップ部分は軸心方向に延在するラッチ部材を含み、且つ、
前記剛性ノズル部分は、上記キャップ部分の上記ラッチ部材を受容することで上記剛性キャップ部分と該ノズル部分との間における相互係合嵌装を提供する、請求項８記載の噴霧用先端機構。
【請求項１２】
前記第１常閉一方向バルブの開成の間において前記可撓外殻体の前記吐出口部分は前記剛性シャフトから離間する方向に拡開することから、上記可撓外殻体の上記吐出口部分と上記剛性シャフトとの間における初期分離点は、上記吐出口部分と上記剛性シャフトとの間の最終分離点が開成されたときに実質的に閉成される、請求項８記載の噴霧用先端機構。
【請求項１３】
吐出口部分を備えた可撓外殻体と；剛性キャップ部分と；上記可撓外殻体の上記吐出口部分内に受容された剛性シャフトを有すると共に、上記外殻体の上記吐出口部分と接合することで第１常閉バルブを形成する剛性ノズル部分と；を有する噴霧用先端機構を形成する各構成要素の適切な接合を最適に制御する方法であって、
上記剛性キャップ部分を上記吐出口部分に対して接合させることで上記可撓外殻体の上記吐出口部分の側方移動を制約する段階と、
上記可撓外殻体の上記吐出口部分を上記剛性シャフトの回りに配置することで、上記剛性シャフトに対する上記可撓外殻体の上記吐出口部分の対称的配置は上記剛性キャップ部分と上記吐出口部分との接合により達成される段階と、を備えて成る方法。
【請求項１４】
当該噴霧用先端機構内に収納された渦流チャンバに対する流体管路の一部を形成する複数の流体チャネルを有する噴霧用先端機構から放出される流体粒子のサイズを最適に制御する方法であって、
上記複数の流体チャネルの長さを最小化する段階と、
上記複数の流体チャネルの幅の変化の割合を最小化する段階とを備え、
これにより、上記複数の流体チャネルの長さを調節する必要なしで水頭損失が最小化され、且つ、上記複数の流体チャネルにおける圧力差および進行速度は最大化される、方法。
【請求項１５】
前記複数の流体チャネルは複数の螺旋状供給チャネルに接続され、且つ、
当該方法は、上記各流体チャネルと上記各螺旋状供給チャネルとの間の遷移部における係数Ｋを最小化する段階を更に備えて成る、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の螺旋状供給チャネルの長さ対直径の比率を最小化することで各螺旋状供給チャネルにおけるエネルギ損失を減少する段階を更に備えて成る、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の螺旋状供給チャネルから流体を、複数の軌道にて傾斜部要素を介して前記渦流チャンバ内へと解放する段階を更に備え、
各軌道は、個々の軌道を進行する流体間に最小限の干渉が生ずる如く、実質的に分離される、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の軌道は螺旋である、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の軌道は垂直方向に分離される、請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概略的に噴射もしくは噴霧形式の放出物を生成するシステムおよび方法に関し、より詳細には、放出物における流体粒子のサイズを最適に制御する機械的な噴霧用先端機構により噴射もしくは噴霧放出物を生成するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
推進用気体を使用しない機械的な噴射もしくは噴霧形式の放出器の設計態様において遭遇する問題のひとつは、噴霧形式の噴射霧状物を達成すべく、かつ、粒子サイズの最適な均一性に繋がる粒子サイズ範囲を狭幅化すべく、如何にして流体粒子のサイズを制御し、好適には該サイズを減少するかである。当業界において、放出器の流体管路またはチャネルにおいて引き起こされる機械的なエネルギ損失であって”水頭損失（ｈｅａｄ  ｌｏｓｓ）”と称されるエネルギ損失は、発射される噴霧噴射物における大寸の流体粒子サイズを形成する主たる寄与因子である。斯かる水頭損失はたとえば、移動する流体と放出器の静止的な壁部との相互作用、管路の幾何学形状の変化、および、流体流パターンにおける他の大きな変化により引き起こされ得る。
【０００３】
古典流体力学からの基礎方程式を適用すると水頭損失は、流体管路の長さおよび内径ならびに流体経路における転向角（ｔｕｒｎｉｎｇ  ａｎｇｌｅ）の鋭さなどの、流体管路の特定の幾何学的パラメータに関連することが示され得る。ベルヌーイの式はエネルギ保存則に関して水頭損失ＨＬを表している。
【０００４】
【数１】
2005503912.tif 000003
【０００５】
式中、ｐは圧力、Ｖは速度、γは流体密度、ｇは重力定数およびｚは位置水頭である。またダルシー・ワイスバッハ式（Ｄａｒｃｙ−Ｗｅｉｓｂａｃｈ  ｅｑｕａｔｉｏｎ）は、層流を仮定した流体チャネルの物理的パラメータに関して主要水頭損失（ｍａｊｏｒ  ｈｅａｄ  ｌｏｓｓ）に対する式を導いている。
【０００６】
【数２】
2005503912.tif 000004
【０００７】
式中、ｆは摩擦係数、Ｖは流体速度、Ｌは管路長およびｄは管路直径である。更に、副次水頭損失（ｍｉｎｏｒ  ｈｅａｄ  ｌｏｓｓ）もまた物理的パラメータに関して表現され得る：
【０００８】
【数３】
2005503912.tif 000005
【０００９】
式中、Ｋは特定の幾何学形状の差異に関する副次損失係数である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
流体および管路チャネルの物理的パラメータに加え、たとえば米国特許第５，８５５，３２２号に記述された形式の一方向噴射用先端部において、発射された噴霧噴射物における流体粒子サイズに影響する別の要因は、付与された圧力に応じて拡開する可撓ノズル部分と、該可撓部分が通常的に着座する剛性シャフト部分との間の接合領域（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の対称性である。たとえば上記可撓部分が剛性シャフト上に適切に中心合わせされないなどの場合、上記可撓部分と剛性シャフトとの間の接合領域における非対称性により、可変的なバルブ間隔が引き起こされると共に、不均一な流体粒子サイズ分布、および、比較的に大寸の流体粒子の全体的増加の両者に帰着する。図８は、噴霧用先端機構において生じ得る非対称性の一例を示している。図８は、剛性シャフト４０５に関して対称的には中心合わせされていない左右の可撓的なバルブ部分４０１、４０２を示している。認識され得る如く、左側の可撓バルブ部分４０１は剛性シャフト４０５の中央軸心を越えて過剰延在する一方、右側の可撓バルブ部分４０２は過小延在している。剛性シャフトと、周囲のバルブ部分との間の非対称的な相互作用の他の例は容易に明らかである。
【００１１】
噴射／噴霧／放出器を製造する上での更なる問題は、噴射／噴霧／放出器を構成する構成要素の個数の最少化である。構成要素の個数が増加すると、大量生産の困難性およびコストも同様に増大する。
【００１２】
関連する更なる問題は、たとえばミリメートル以下の範囲における整列に必要な高精度に対して調節されるべき種々のサブアセンブリからの構成要素に必要とされる不経済な開発期間である。
【００１３】
本発明の目的は、ポンプ型放出器から噴霧もしくは噴射形態で液体を放出するノズルであって水頭損失を最小化することで流体流におけるエネルギの保存を最大化するノズルを含む噴射用先端機構などの簡素な噴霧型噴射用先端機構（”噴霧用先端機構”）を提供するにある。
【００１４】
本発明の別の目的は、吐出バルブの各構成要素がたとえば噴射用先端機構の中央長寸軸心に関するなどの様に該構成要素の相互に関して中心合わせされることで対称的な吐出バルブ接合領域を確実とする噴霧先端噴射用先端機構を提供するにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、噴霧型噴射用先端機構の吐出バルブの各構成要素がたとえば該噴射用先端機構の中央長寸軸心に関するなどの様に相互に関して確実に中心合わせされることで対称的な吐出バルブ接合領域を確実とする方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的に従い、本発明は、圧力の付与により液体内容物を放出する噴霧型放出器用の噴霧用先端機構であって該機構は対称的な吐出バルブを有し、すなわち、上記吐出バルブの各構成要素は上記噴霧用先端機構の中央長寸軸心に関して中心合わせされるという噴霧用先端機構を提供する。本発明に係る上記噴霧用先端機構は、たとえば、ポンプ機構による圧力の付与により液体リザーバから当該噴霧用先端機構を介して液体をチャネル移送する噴霧放出器などの種々の形式の液体放出装置と共に使用され得る。
【００１７】
本発明に係る噴霧用先端機構の一実施例において上記噴霧用先端機構は、可撓外殻体と、下部および上部から構成される剛性キャップ部分と、上記可撓外殻体の吐出口部分内に受容される剛性シャフトを有する剛性ノズル部分とを有する。上記剛性シャフトは上記外殻体の上記吐出口部分と接合することで、第１常閉バルブを形成する。上記キャップ部分の上記下部および上部は、上記可撓外殻体の上記吐出口部分を受容するブーツであって上記外殻体の上記吐出口部分の側方移動を制約するブーツを形成する。上記キャップの上記ブーツは、上記可撓外殻体の上記吐出口部分を上記ノズルの上記剛性シャフトの回りに対称的に中心合わせする。
【００１８】
上述の実施例において上記噴霧用先端機構は更に、中央箇所において上記ノズルの上記剛性シャフトと上記キャップ部分の上記下部とにより側方が境界限定された渦流チャンバであって上方にては上記外殻体の上記吐出口部分により且つ下方にては上記剛性シャフトに接続された基部により垂直方向が境界限定された渦流チャンバを含む。上記噴霧放出器は液体リザーバと流体連通し、該液体リザーバからの液体は上記剛性ノズル部分内の複数の流体チャネルを通してチャネル移送される。上記流体チャネルの各々は、液体が当該複数の螺旋状供給チャネルを通して流れるときに水頭損失を最小化すべく漸進的に湾曲された複数の螺旋状供給チャネルのひとつに通ずる。上記螺旋状供給チャネルを通してチャネル移送された液体は螺旋経路内で上記渦流チャンバへと連続し、該渦流チャンバ内で上記液体は、上記第１常閉バルブを介して噴霧として発射される前に旋回される。上記ノズル中央シャフトを囲繞する上記渦流チャンバの（図６および図８において４１０として示された）溝であって各供給チャネルからの流れを受容する溝の底部もまた、流体チャネルから到達した流体と上記溝内で既に軌道周回している流体との衝突により引き起こされる水頭損失を最小化すべく設計されている。各流体チャネルの端部における（図６で４１１と示された）傾斜部は上記溝の底部を上昇させることから、供給チャネルからの液体が上記溝に進入したときに該流体は少なとも部分的に、近傍の供給チャネルからの既に軌道周回している流体の下側に配置される。この配置により流体衝突は低減され、その結果として、液体が上記渦流チャンバの上側吐出口に到達したときにそれは最大の進行速度および圧力を有する。
【００１９】
本発明に係る流体放出器によれば、組立てられるべき構成部材の個数が更に減少され得ると共に、製造の間において各構成部材の優れた同心性も許容される。動作の間において上記噴霧用先端機構は、更に低い水頭損失および更に均一な粒子サイズを提供する。一方向吐出バルブと併せて使用されたときに上記噴霧用先端機構は、格納された流体の長期の無菌性も提供することから、化学物質なしで保存される調製物の無菌性の維持も許容する。放出される流体は、懸濁液および液体ゲルの形態とされ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１には、本発明に係る噴霧用先端機構２の第１好適実施例を含む噴霧型放出器システム１が示される。図１に示された如く本発明に係る噴霧用先端２の第１好適実施例は、実質的に管形状を有する本体部分１０３に対し、かつ、該本体部分１０３の内側にて該本体部分に沿い延在する実質的に管状の部分１１２を有するピストン１１０に対して連結される。本体部分１０３は、該本体部分１０３の下端部を越えて径方向に延在する下側基礎部分１０３１であって当該ポンプがその休止位置に在るときにピストン・ショルダ１１０１に接触するフランジ状構造とされた下側基礎部分１０３１を含む。噴霧用先端機構２および本体部分１０３の両者を、可撓外殻体４０がカバーする。上記ピストンの上記管状部分は、上記ポンプが負荷位置もしくは”開栓位置”に在るときに軸心方向の当該中空内側チャネル１０４１の各側の径方向チャネル１１４を介して本体部分１０３に向けて流体を連通する内側チャネル１０４１を含む。
【００２１】
図１に示された如く上記ピストンの内側チャネル１０４１は、液体リザーバ１１５と流体連通する。ピストン１１０と、本体部分１０３と、可撓外殻体４０とを含むポンプ機構１２０は、液体リザーバ１１５からの液体を、ピストン１１０における径方向開口１１４と、圧縮チャンバ１２５とを包含する流体連通経路に沿いチャネル移送する。この点に関し、本発明に係る上記噴霧用先端は多様な液体放出システムと組み合わせての使用が意図され、（図１に示された）その一例は（可撓外殻体４０の部分４０Ａにより画成される）スプリング機構と折畳み可能な空気袋１２４とを組み合わせている。上記折畳み可能な空気袋は、堅固な噴射用容器１１０２により囲繞される。ポンプ機構１２０は多様な放出システムの代表例にすぎないことを理解すべきである。示された形態において、ピストン１１０および堅固な噴射用容器１１０２は一体片から成る。
【００２２】
上記ポンプが開栓されてピストン１１０が本体部分１０３に対して下方に摺動されたとき、液体リザーバ１１５からの液体は、最初はピストン１１０内の径方向開口１１４を通してチャネル移送され、引き続き、圧縮チャンバ１２５内へとチャネル移送される。ピストン１１０が解放されたときに上記スプリング機構は、ピストン１１０を上方に付勢する一方、捕捉された液体を上記ノズルの流出チャネル孔２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃを通してかつ上記放出システムの噴霧用先端２に向けて上方に付勢する。図２は、各チャネル孔の内の１個すなわち孔２０８ａを示す断面図である。
【００２３】
図７は、本発明に係る噴霧用先端機構２の第１好適実施例を示している。先端機構２は、キャップ・フランジ２２の下方に載置された内側キャップ部分２１を有する剛性環状キャップ部分２０と、環状キャップ２０の内側部分２１の中央部内に受容されたシャフト２８を有する剛性ノズル部分２４とを含む。キャップ２０の内側部分２１と剛性中央シャフト２８とにより画成された空間内には、渦流チャンバ３２が位置する。ノズル部分２４およびキャップ・フランジ２２を囲繞してそれらを実質的に拘束する可撓外殻体４０は、内側キャップ部分２１および中央シャフト２８と接合することで、渦流チャンバ３２を囲繞する常閉の一方向吐出バルブ３５を形成する。一方向吐出バルブ３５の厚寸基部３５ａを膨張させるに十分なほど渦流チャンバ３２内の圧力が高いとき、上記バルブの薄寸の末端部分３５ｂは引き続き開成し（この時点で厚寸基部３５ａは折り畳まれて既にその常閉位置へと戻っており）、これにより、上記吐出バルブからの流体の一方向放出を提供する。
【００２４】
図３は、本発明に係る噴霧用先端２の剛性ノズル部分２４の一実施例の拡大図を示している。ノズル２４は上記放出システムの長寸軸心に沿い径方向に広がる円形基部区画２０１を含む共に、該基部区画２０１は円形縁部２０３に接続される。円形縁部２０３の頂部上で、ノズル２４は円錐状区画２０５内で長寸軸心に沿い狭幅化する。図２に示された如く、縁部２０３と円錐状区画２０５とを貫通延在する２０８ａなどの垂直流出チャネル孔は、上記渦流チャンバに進入する液体に対する流体連通チャネルを提供する。円錐状区画２０５は円筒状区画２４１へと狭幅化するが、該円筒状区画は、上記流出チャネル孔の流出経路の各々の間において、図４に示されたキャップ２０の対応キャップ・ラッチ２５５を受け入れて締着すべく設計されたアンダカットまたは凹所２１１を呈することで、噴霧用先端２のキャップ２０とノズル２４との間に緊密なシールを形成する。可撓殻体４０と円筒状部分２４１との間には、バルブ区画２０７が形成される。
【００２５】
図２および図５に戻ると、ノズル２４内のチャネル孔２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃを通り上方に付勢された液体は、垂直区画２０７に沿いノズル用螺旋状供給チャネル区画２１０へとチャネル移送される。各図においては３個のチャネル孔が在るが、この個数は単に例示的であることを銘記されたい。ノズル２４の平面図を示す図５を参照すると、チャネル孔２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃはバルブ区画２０７を介して液体を対応螺旋状供給チャネル２１８ａ、２１８ｂおよび２１８ｃの底部へと供給すると共に、ノズル２４とキャップ２０との間の接合領域は、上記螺旋状供給チャネルを画成し、且つ、上記チャネル孔と上記供給チャネルとの間の接続区画を画成することは明らかである。
【００２６】
此処では、螺旋状供給チャネル２１８ａ、ｂ、ｃおよび渦流チャンバ３２に関与する流体力学の簡単な説明が有用である。渦流チャンバ３２は放出される噴霧に対する噴射パターンを生成すべく用いられ、且つ、放出される噴射パターンの物理的特性に対しては幾つかの要因が影響する。第１に、吐出バルブ３５を画成する上記接合領域の丈は噴射パターンの円錐角を制御する主要パラメータであり、すなわち、吐出バルブ３５における上記接合領域の長さが短いほど噴射パターンは広幅である。第２に、吐出バルブ３５の外側と内側との間の圧力差が大きいほど、粒子の均一性は高くて粒子サイズは小寸である。第３に、分離された吐出バルブ３５により画成された開口の直径が小さいほど、噴射における粒子サイズは小さい。付加的に、上記接合領域における非対称性の故に吐出バルブ３５の対称性および緊密さは噴霧小滴のサイズに影響し、たとえば、もし吐出バルブ３５の一部から成る上記可撓外殻体の部分が中央シャフト２８上に中心合わせされなければ、上記バルブの緊密さは均一でなく且つバルブ３５は所望の噴霧噴射物を達成し得ない。
【００２７】
噴射粒子サイズの均一性を高めると共に粒子サイズを概略的に減少すべく、本発明に係る放出システムは、流体経路における抵抗源であって流体力学において”水頭損失”とも称される抵抗源を最小化することで吐出バルブ３５の外側と内側との間における相対圧力差を最大化する。この点に関し、以下のパラメータが最小化される：本発明に取入れられる流体チャネルの長さ；流体チャネルが渦流チャンバ３２に接近するときの流体チャネル幅の減少の割合；および、上記渦流チャンバに対する流体チャネル角度の変化の割合（すなわち、上記副次損失式（３）における係数Ｋ（Ｋ  ｆａｃｔｏｒ）を減少すべくチャネル孔２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃと対応螺旋状供給チャネル２１８ａ、２１８ｂおよび２１８ｃとの間の遷移角度はそれらの全体長を不当に延長せずに可及的に漸進的に傾斜される）。
【００２８】
図５および図６から理解され得る如く、各螺旋状供給チャネル２１８ａ、２１８ｂおよび２１８ｃは夫々の底部にて最も広幅であり且つ中央シャフト２８の回りで時計方向に上方へと漸進的に湾曲するにつれて狭幅化することから、水頭損失は：ａ）各供給チャネルの狭幅端部の更に短い長さ；および、ｂ）シャフト２８の垂直部分と各供給チャネルの水平端部との間における更に円滑な湾曲；という２つの効果に依り減少される。螺旋状チャネル２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃに沿い上方へとチャネル移送される液体は、（図６に示された経路２４０などの）漸進的で時計方向に湾曲する経路に沿い進行すると共に、経路に沿う鋭角的な縁部または旋回部が存在しないので比較的に僅かな水頭損失のみを受ける。螺旋状供給チャネル２１８ａ、ｂおよびｃの各々は中央シャフト２８を囲繞する棚部へと狭幅化し、該供給チャネルの各々は上方勾配で湾曲する傾斜部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃにて終端する。液体ストリームは、傾斜部２２０ａ、ｂ、ｃに沿い進行し、且つ、中央シャフト２８と、上記ノズルの傾斜部に対して相補的な内部輪郭を有するキャップ部分２０との間に載置された環状渦流チャンバ３２内で該シャフトの回りを上方へと螺旋運動する。傾斜部２２０ａ、ｂおよびｃは相互から１２０°だけ離間して角度付けられることから、傾斜部２２０ａからチャンバ３２へと軌道２３０ａ内で放逐される液体が、近傍の螺旋状供給チャネル２１８ｂから渦流チャンバ３２に進入する液体２３０ｂと合流する以前に、上記渦流チャンバの頂部の中間に到達する如く、各傾斜部から渦流チャンバ３２内へとチャネル移送される液体の螺旋状軌道は相互から離間される。対応する螺旋状供給チャネル２１８ａ、２１８ｂおよび２１８ｃから別体の軌道２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃを以て流れる（不図示の）液体が相互に干渉しないこともまた水頭損失の最小化を助力する、と言うのも、各液体ストリーム間の干渉もまた水頭損失および／または乱流を引き起こし得るからである。図６に示された螺旋状供給チャネル２１８ａ、２１８ｂおよび２１８ｃならびに上記渦流チャンバを取入れた噴霧用先端の実施例を用いると、放出される噴射パターンの平均粒子サイズは４０μｍ未満であると共に、Ｍｅｌｖｅｒｎｅ試験に従う粒子サイズの狭幅の偏差により判断される如く更に均一なパターンで噴射される。
【００２９】
図７を参照すると、中央シャフト２８上における可撓外殻体４０の中心合わせを確実にすることで可撓外殻体４０と中央シャフト２８との間における対称的で緊密な吐出バルブ接合領域３５を確実にするメカニズムが示される。外殻体４０の吐出口部分はキャップ２０の上側部分すなわちフランジ部分２２と脚部形状の下部２１との間に着座し、殻体４０の吐出口部分の”かかと”４０１および”つま先”４０２は剛性シャフトと協働して吐出バルブ３５を形成し、且つ、フランジ２２が剛性キャップ２０の下部２１に対して接続される箇所にて上記吐出口部分の”かかと”はブーツ（ｂｏｏｔｓ）３０３に移動不能に固定される。また、キャップ２１の下部とシャフト２８との間には環状間隙および一定距離３１０が在り、この間隙３１０は渦流チャンバ３２に対する空間を提供すると共にブーツ３０３と吐出バルブ３５との間の距離も固定することで組立ての間において各構成要素間に厳密な同心性を提供する如く、剛性キャップ２０もまた中央シャフト２８に関して移動不能に固定される。シャフト２８上へキャップ２１を中心合わせする堅固な案内部材を提供する目的で該両構成要素はポリアセタール、ポリカーボネートもしくはポリプロピレンなどの剛性材料で作成される一方、ＫＲＡＴＯＮ（登録商標）、ポリエチレン、ポリウレタンまたは他のプラスチック材料、熱可塑性弾性材もしくは他の弾性材料から成る吐出バルブ部分３５は剛性ブーツ３０３内で自由に同心的に調節かつ嵌合され得る。外殻体４０の側方移動を制約することで、組立ての間における不適切な整列を考慮するという付加的な制約なしで、吐出バルブ３５の長さは渦流チャンバ３２を緊密に囲繞すべく正確に寸法設定され得る。
【００３０】
本明細書中に記述された一方向バルブは、噴射用容器内の流体に対して外部汚染が接触するのを防止すると共に、上記流体が限りなく無菌であることを許容する。本発明に係る噴霧用先端の利点は、噴霧用先端機構を構成する部材の個数が習用の噴霧用先端およびノズル機構と比較して減少されることであり、すなわち、斯かる習用の機構は典型的にガスケットおよびデッド・ボリュームを伴うと共に、ポンプと外気との間の直接連通を許容することで、本明細書中に記述された形式の一方向バルブを非実用的としてしまう。図７から理解され得る如く本発明に係る上記噴霧用先端は、可撓外殻体４０と、剛性キャップ部分２０と、剛性シャフト部分を含む剛性ノズル部分２４とから成る３個の個別部材から構成され得る。３個のみの個別部材が必要とされることから、製造のコストおよび複雑さは低減される。
【００３１】
本発明に係る噴霧用先端の別の利点は、噴霧用先端の吐出バルブ部分３５の形態が維持されると共に、該形態が、流体チャネル内で加圧された流体により付与される力に応じて上記ノズル部分のシャフトに関して側方に過剰にまたは過少に延在するのが防止されることである。
【００３２】
本発明に係る噴霧用先端の更に別の利点は、放出される噴霧噴射物における平均流体粒子サイズが最適に制御されると共に、該平均流体粒子サイズが、水頭損失を制限すべく特に設計された流体チャネルの形態に依り概略的に減少されることである。平均流体粒子サイズはまた、対称的な上記吐出バルブの各構成要素の厳密な同心性を維持することでも最適に制御され、これにより、不都合な放出粒子特性のリスクが大きく低減されると共に、ポンプ毎の所望の放出粒子特性の更に良好な再現性が確実とされる。
【００３３】
上記においては特定実施例が記述されたが、当業者であれば、上記実施例に対しては本発明の教示から逸脱せずに一定の改変が為され得ることから上記実施例は本質的に例示的であり、且つ、上記好適実施例は添付の各請求項に示された発明の保護の有効範囲を制限すると解釈されるべきでないことは容易に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るノズル部分を含む噴霧用先端機構の一実施例を含む噴霧放出器の丈に沿う断面図である。
【図２】図１に示されたポンプと噴霧用先端機構との間における流体連通経路を通る液体の流路を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る噴霧用先端のノズル部分の例示的正面図である。
【図４】図３に示された実施例の噴霧用先端のキャップ要素の丈に沿う拡大断面図である。
【図５】図３に示された実施例の噴霧用先端のノズル部分の一実施例の平面図である。
【図６】図３に示された実施例のノズル部分の傾斜区画および中央シャフトの斜視図である。
【図７】本発明に係る噴霧用先端機構の吐出区画の断面図である。
【図８】噴霧用先端機構において生じ得る非対称性の例を示す噴霧用先端機構の断面図である。
【国際公開パンフレット】
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2005503912.tif 000007
2005503912.tif 000008
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005503912.tif 000030
2005503912.tif 000031
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月14日(2003.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口部分を有する可撓外殻体と、
上記吐出口部分の近傍にて上記可撓外殻体の内側に位置された剛性キャップ部分であって上記外殻体の上記吐出口部分の側方移動を制約する剛性キャップ部分と、
上記可撓外殻体の上記吐出口部分内に受容された剛性シャフトを有すると共に、上記外殻体の上記吐出口部分と接合することで第１常閉バルブを形成する剛性ノズル部分とを備え、
上記剛性キャップ部分は、上記可撓外殻体の上記吐出口部分を上記ノズルの上記剛性シャフトの回りに対称的に中心合わせする、
液体内容物を放出する噴霧型放出器用の噴霧用先端機構。
【請求項２】
当該噴霧用先端機構は、前記剛性シャフトと前記キャップ部分の内部とにより側方が境界限定されると共に前記外殻体の前記吐出口部分により垂直方向が境界限定された渦流チャンバを更に備え、
上記渦流チャンバの液体内容物は該渦流チャンバから前記第１常閉バルブを介して放逐される、請求項１記載の噴霧用先端機構。
【請求項３】
当該噴霧用先端機構は液体リザーバと流体連通し、
前記剛性ノズル部分は複数の流体チャネルを含み、
上記複数の流体チャネルは漸進的に湾曲した複数の螺旋状供給チャネルに通じ、
各螺旋状供給チャネルは上記渦流チャンバ内へと螺旋経路にて液体を放逐し、
上記複数の螺旋状供給チャネルは漸進的に湾曲されることで、液体が該供給チャネルを通して流れるときの該液体のエネルギ損失を最小化する、
請求項２記載の噴霧用先端機構。
【請求項４】
前記キャップ部分は軸心方向に延在するラッチ部材を含み、且つ、
前記剛性ノズル部分は、上記キャップ部分の上記ラッチ部材を受容することで上記キャップ部分と該ノズル部分との間における相互係合嵌装を提供する、請求項１記載の噴霧用先端機構。
【請求項５】
前記キャップ部分は下部および上部を有し、
上記キャップ部分の上記下部の径方向内縁部と前記ノズル部分の前記剛性シャフトとは、前記渦流チャンバの側方範囲を規定する固定間隙距離により分離される、請求項２記載の噴霧用先端機構。
【請求項６】
前記常閉バルブの開成の間において前記可撓外殻体の前記吐出口部分は前記剛性シャフトから離間する方向に拡開することから、上記可撓外殻体の上記吐出口部分と上記剛性シャフトとの間における初期分離点は、上記吐出口部分と上記剛性シャフトとの間の最終分離点が開成されたときに実質的に閉成される、請求項３記載の噴霧用先端機構。
【請求項７】
吐出口部分を有する可撓外殻体と、
上記吐出口部分の近傍にて上記可撓外殻体の内側に位置されたブーツ形状セグメントであって上記外殻体の上記吐出口部分の側方移動を制約するブーツ形状セグメントを有する剛性キャップ部分と、
上記可撓外殻体の上記吐出口部分内に受容された剛性シャフトを有すると共に、上記外殻体の上記吐出口部分と接合することで第１常閉バルブを形成する剛性ノズル部分と、
上記剛性シャフトと上記キャップ部分の内部とにより側方が境界限定されると共に上記外殻体の上記吐出口部分により垂直方向が境界限定された渦流チャンバとを備え、
上記キャップ部分の上記ブーツ形状セグメントは、上記可撓外殻体の上記吐出口部分を上記ノズルの上記剛性シャフトの回りに対称的に中心合わせし、且つ、
上記渦流チャンバの液体内容物は該渦流チャンバから上記第１常閉バルブを介して放逐される、
圧力の付与により液体内容物を放出する噴霧型放出器用の噴霧用先端機構。
【請求項８】
当該噴霧用先端機構は第２の一方向バルブを介して液体リザーバと流体連通し、
前記剛性ノズル部分は複数の流体チャネルを含み、
上記複数の流体チャネルは漸進的に湾曲した複数の螺旋状供給チャネルに通じ、
各螺旋状供給チャネルは上記渦流チャンバ内へと螺旋経路にて液体を放逐し、
上記複数の螺旋状供給チャネルは漸進的に湾曲されることで、液体が該供給チャネルを通して流れるときの該液体のエネルギ損失を最小化する、
請求項７記載の噴霧用先端機構。
【請求項９】
前記剛性シャフトの近傍の端部にて前記複数の螺旋状供給チャネルの各々は、チャネル移送された流体を前記渦流チャンバ内へと上方傾斜角度にて進路変更させる傾斜部要素を含む、請求項８記載の噴霧用先端。
【請求項１０】
前記複数の螺旋状供給チャネルの各々は流体を、所定軌道にて傾斜部要素を介して前記渦流チャンバ内へと解放し、
各軌道は、個々の軌道を進行する流体間に最小限の干渉が生ずる如く、他の供給チャネルからの液体の軌道から実質的に分離される、請求項９記載の噴霧用先端。
【請求項１１】
前記キャップ部分は軸心方向に延在するラッチ部材を含み、且つ、
前記剛性ノズル部分は、上記キャップ部分の上記ラッチ部材を受容することで上記剛性キャップ部分と該ノズル部分との間における相互係合嵌装を提供する、請求項８記載の噴霧用先端機構。
【請求項１２】
前記第１常閉一方向バルブの開成の間において前記可撓外殻体の前記吐出口部分は前記剛性シャフトから離間する方向に拡開することから、上記可撓外殻体の上記吐出口部分と上記剛性シャフトとの間における初期分離点は、上記吐出口部分と上記剛性シャフトとの間の最終分離点が開成されたときに実質的に閉成される、請求項８記載の噴霧用先端機構。
【請求項１３】
吐出口部分を備えた可撓外殻体と；該可撓外殻体の内側に位置された剛性キャップ部分と；上記可撓外殻体の上記吐出口部分内に受容された剛性シャフトを有すると共に、上記外殻体の上記吐出口部分と接合することで第１常閉バルブを形成する剛性ノズル部分と；を有する噴霧用先端機構を形成する各構成要素の適切な接合を最適に制御する方法であって、
上記剛性キャップ部分を上記吐出口部分の近傍にて上記可撓外殻体の内面に対して接合させることで上記可撓外殻体の上記吐出口部分の側方移動を制約する段階と、
上記可撓外殻体の上記吐出口部分を上記剛性シャフトの回りに配置することで、上記剛性シャフトに対する上記可撓外殻体の上記吐出口部分の対称的配置は上記剛性キャップ部分と上記吐出口部分との接合により達成される段階と、を備えて成る方法。
【請求項１４】
当該噴霧用先端機構内に収納された渦流チャンバに対する流体管路の一部を形成する複数の流体チャネルを有する噴霧用先端機構から放出される流体粒子のサイズを最適に制御する方法であって、
上記複数の流体チャネルの長さを最小化する段階と、
上記複数の流体チャネルの幅の変化の割合を最小化する段階とを備え、
これにより、上記複数の流体チャネルの長さを調節する必要なしで水頭損失が最小化され、且つ、上記複数の流体チャネルにおける圧力差および進行速度は最大化される、方法。
【請求項１５】
前記複数の流体チャネルは複数の螺旋状供給チャネルに接続され、且つ、
当該方法は、上記各流体チャネルと上記各螺旋状供給チャネルとの間の遷移部における係数Ｋを最小化する段階を更に備えて成る、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の螺旋状供給チャネルの長さ対直径の比率を最小化することで各螺旋状供給チャネルにおけるエネルギ損失を減少する段階を更に備えて成る、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の螺旋状供給チャネルから流体を、複数の軌道にて傾斜部要素を介して前記渦流チャンバ内へと解放する段階を更に備え、
各軌道は、個々の軌道を進行する流体間に最小限の干渉が生ずる如く、実質的に分離される、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の軌道は螺旋である、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の軌道は垂直方向に分離される、請求項１８記載の方法。
【国際調査報告】
2005503912.tif 000032