(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧されている容器内部と外部とをバルブで仕切り、バルブ操作により内容物を噴出させるディスペンサ製品における、内容物が通過する通路に設けられる噴出量調整機構であって、
カップ状の本体と、その本体の開口部を塞ぐ蓋体と、蓋体の内面に固定されるコアとを備え、
前記本体の底部に流入孔が形成され、
前記コアの下面と本体の底部との間に形成した隙間により流出路を設け、
コアの側面と本体の内側面との間に隙間が形成され、蓋体にその隙間と外部とを連通する開口が形成されており、
衝突直後の流出路の流路断面積が衝突前の流入孔の流路断面積よりも大きく、
流入孔から流入する内容物流がコアの下面と衝突し、衝突による反作用に基づき、流速が速いときほど噴出量を大きく減少させる、ディスペンサ製品の噴出量調整機構。
【請求項２】
衝突直後の流出路の流路断面積が衝突前の流入孔の流路断面積の４倍より小さい請求項１記載のディスペンサ製品の噴出量調整機構。
【請求項３】
加圧されている容器内部と外部とをバルブで仕切り、バルブ操作により内容物を噴出させるディスペンサ製品における、内容物が通過する通路に設けられる噴出量調整機構であって、
互いに向き合う２本の通路を有する流入路と、それらの２本の通路の合流点より半径方向外向きの流出路とを備えており、
前記流出路の流路断面積が衝突前の２本の流入路の合計の流路断面積より大きく、
互いに向き合う流入路から流入する内容物流同士が衝突して合流し、衝突による反作用に基づき、流速が速いときほど噴出量を大きく減少させる、ディスペンサ製品の噴出量調整機構。
【請求項４】
請求項１、２または３のいずれかに記載の噴出量調整機構を噴出通路の途中に設け、容器本体に原液と圧縮ガスとを充填したディスペンサ製品。
【請求項５】
容器内部の圧力が０．１〜２MPa である請求項４記載のディスペンサ製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディスペンサ製品の噴出量調整機構およびその機構を備えたディスペンサ製品に関する。さらに詳しくは、加圧されている容器内部と外部とをバルブで仕切り、バルブ操作により内容物を噴出させるエアゾール製品などのディスペンサ製品における、内容物の噴出量の変動を少なくするための噴出量調整機構、およびその機構を備えたディスペンサ製品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の加圧式のディスペンサ製品、とくに圧縮ガスをプロペラントとしているものでは、使用に伴い、製品圧力（内部圧力）が大きく低下する。そのため、製品圧力が高い初期の状態では噴出量が多く、使用に伴って噴出量が著しく低下するなど、噴出量の変動が大きいという問題がある。そこで従来より、初期の噴出量を抑制し、できるだけ均一な噴射量を得るために、以下の方法が採用されている。
【０００３】
（１）バルブに、スプリングで付勢した圧力応動部材を設け、製品圧力が高いときは内容物導出孔の流路断面を小さくして噴出量を抑制するようにその圧力応動部材を移動させ、製品圧力が低くなってくると流路断面を大きくするように移動させる方法（特開平８−１０８１１１号公報、特開平８−１０８１１２号公報参照）。
（２）噴出ノズルを備えた押しボタンに、中央に内容物導出孔を形成したゴム状弾性体を収容し、製品圧力が高いときは弾性体が圧縮されて孔径が小さくなり、製品圧力が低くなると孔径が広がることにより、噴射量を調整する方法（特開平８−１６２２７７９号参照）。
（３）噴出ノズルを備えた押しボタンに、前述の（１）の圧力応動部材と同様の摺動部材およびバネを収容した定圧機構を設け、ノズルと連通する空間部の内圧を一定にすることにより、ノズルからの噴出量を一定に維持する方法（実開平５−６１０８３号公報、）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の方法はいずれも流路の途中に内圧に応じて流路断面が変動するいわばレギュレータバルブを収容したものである。そのため、とくに前述の（１）、（３）の方法は摺動部品が必要で、機構が複雑で、部品数が多くなり、製造コストが高くなる。また前記（２）の方法は、摺動部品がないが、ゴム状弾性体が充填する内容物によって侵食されて劣化する場合がある。それによりゴム状弾性体の圧縮変形が不充分となってうまく作動しなくなることがある。本発明は摺動部材や弾性変形部材を用いず、それにより構造が簡単で、内容物によって劣化しにくいディスペンサ製品の噴出量調整機構を提供することを技術課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１のディスペンサ製品の噴出量調整機構は、加圧されている容器内部と外部とをバルブで仕切り、バルブ操作により内容物を噴出させるディスペンサ製品における、内容物が通過する通路に設けられる噴出量調整機構であって、カップ状の本体と、その本体の開口部を塞ぐ蓋体と、蓋体の内面に固定されるコアとを備え、前記本体の底部に流入孔が形成され、前記コアの下面と本体の底部との間に形成した隙間により流出路を設け、コアの側面と本体の内側面との間に隙間が形成され、蓋体にその隙間と外部とを連通する開口が形成されており、衝突直後の流出路の流路断面積が衝突前の流入孔の流路断面積よりも大きく、流入孔から流入する内容物流がコアの下面と衝突し、衝突による反作用に基づき、流速が速いときほど噴出量を大きく減少させることを特徴としている。その場合、衝突直後の流出路の流路断面積は衝突前の流入孔の流路断面積の４倍よりも小さくするのが好ましい（請求項２）。
【０００６】
請求項３の噴出量調整機構は、加圧されている容器内部と外部とをバルブで仕切り、バルブ操作により内容物を噴出させるディスペンサ製品における、内容物が通過する通路に設けられる噴出量調整機構であって、互いに向き合う２本の通路を有する流入路と、それらの２本の通路の合流点より流入路半径方向外向きの流出路とを備えており、前記流出路の流路断面積が衝突前の２本の流入路の合計の流路断面積より大きく、互いに向き合う流入路から流入する内容物流同士が衝突して合流し、衝突による反作用に基づき、流速が速いときほど噴出量を大きく減少させることを特徴としている。
本発明のディスペンサ製品（請求項４）は、前述のいずれかの噴出量調整機構を噴出通路の途中に設け、容器本体に原液と圧縮ガスとを充填したことを特徴としている。請求項５のディスペンサ製品は、容器内部の圧力が０．１〜２MPa であることを特徴としている。
【０００７】
【作用および発明の効果】
請求項１の機構は、上流から流れてくる内容物流がコアの下面に衝突し、周囲に放射状に拡がっていく。そしてその内容物流には、衝突および流れの方向が大きく変わることによる反作用力が発生し、これが抵抗となって運動エネルギを失い、流速が低下する。流速は製品圧力に比例し、さらに反作用力が比例する。そのため流速が大きいとき、すなわち製品圧力が高い初期の段階では大きく運動エネルギを失い、噴出流量が大きく抑制される。他方、内容物の残量が少なくなって製品圧力が低下すると、それほど抑制されない。したがって使用の初期から終了時にいたるまで、噴出量の変動が少なく、均一な噴出量が得られる。また従来の機構と異なり、作動や弾性変形する部位がないので、構造が簡単で、製造コストが低く、しかも内容物に侵されて劣化することもほとんどない。さらに衝突直後の流路断面積が衝突前の流路断面積よりも大きいので、衝突後の流路の絞りによる抵抗が少なく、衝突による圧力降下が顕著に現れる。請求項２の機構では、衝突直後の流路断面積が衝突前の流路断面積の４倍よりも小さい。そのため流入孔から流入してくる内容物がコアの下面に衝突する前に側方に逃げにくい。
【０００８】
請求項３の機構では、互いに向き合う流入路から流入する噴流体同士がぶつかり、合流した流れの方向が横向きに変わり、放射状に拡がりながら下流側に流れていく。そのため流れ方向の変更と、ぶつかって混ざることによる速度エネルギの損失に基づき、圧力損失が生じ、噴出量が抑制される。その場合も速度が大きいほど損失が大きい。したがってディスペンサ製品の使用の最初から終わりまで、ほぼ一定の噴出量が得られる。さらに衝突直後の流路断面積が衝突前の流路断面積よりも大きいので、衝突後の流路の絞りによる抵抗が少なく、衝突による圧力降下が顕著に現れる。
【０００９】
本発明のディスペンサ製品（請求項４）は、前述の噴出量調整機構を備えているので、使用の初期の噴出量が抑制される。そのため使用の初期から末期に至るまでの噴出量の変動が少ない。請求項５のディスペンサ製品は、製品圧力が０．１〜２MPa である。このようなディスペンサ製品の場合、通常は噴射の初期と終期の噴出量の差が大きい。しかし本願発明の噴出量調整機構を用いることにより、その差を少なくすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の噴出量調整機構の一実施形態を示す断面図、図２はその機構の概念図、図３はその機構の組立前の一部切り欠き斜視図、図４は図１の噴出量調整機構をディップチューブに設けたエアゾール製品の一実施形態を示す断面図、図５は本発明の噴出量調整機構を備えたバルブの実施形態を示す断面図、図６は本発明の噴出量調整機構を備えた押しボタンの一実施形態を示す断面図、図７は本発明の噴出量調整機構を備えた押しボタンの他の実施形態を示す部分拡大断面図、図８は本発明の範囲外の噴出量調整機構の参考例を示す断面図、図９は本発明の噴出量調整機構のさらに他の実施形態を示す概念図、図１０は比較例２として用いた従来のレギュレータ機能を備えたエアゾール装置の要部断面図、図１１は実施例および比較例のエアゾール製品の製品圧力と噴射量の関係を示すグラフである。
【００１１】
図１に示す噴出量調整機構Ａは、カップ状の本体１と、その上端開口部に嵌合される蓋体２と、本体１内に収容されるコア３とから構成されている。コア３は蓋体２と別体として接着・嵌合などで結合している。しかしコア３を蓋体２と一体に成形してもよい。本体１の底部４には、直径ｄの流入孔５が形成されている。また組み立てた状態では、コア３の周囲と本体１の内周面との間に、通路６となる隙間が形成される。さらにコア３の下面３ａと本体１の内底面７との間には、寸法ｔの隙間が流出路８として形成される。そしてこの実施形態では、円筒面である流出路８の面積（πｄｔ）を流入孔５の断面積（πｄ2/４）よりも大きくしている。すなわちこの実施形態ではｔ＞ｄ／４である。ただし大きくし過ぎるとコアの下面３ａに衝突する前に側方に逃げるので、流出路８の面積（πｄｔ）を流入孔５の断面積（πｄ2/４）の４倍よりも小さくするのが好ましい。したがってｄ＞ｔ＞ｄ／４の範囲にｔを設定するのが好ましい。なお図１の場合、流出路８の面積は外側にいくのにしたがって次第に大きくなるが、もっとも内側の部分、すなわち図２に示すように、流体がコア３の下面３ａにぶつかった直後の円柱面の面積Ｓ２（πｄｔ）で比較する。Ｓ１はぶつかる前の流路の断面積（πｄ2/４）である。
【００１２】
図１に示すように、本体１の内面上部には環状溝１０が形成されている。蓋体２は本体１に嵌合される筒状部１１と、その上端外周に設けられるフランジ部１２とを備えている。筒状部１１の外周には、本体１の環状溝１０と嵌合する環状突起１３が設けられている。そして環状突起１３を環状溝１０に係合させることにより、本体１と蓋体２とを結合することができる。なお環状溝１０の位置は、蓋体２を本体１に結合させたとき、フランジ部１２の下面と本体１の上端面との間に、いくらか隙間１５が形成される位置にしている。
【００１３】
図３に示すように、蓋体２の内部には、放射状の連結片１６を介して円板部１７が設けられている。円板部１７はコア３の上端を固定するためのものである。筒状部１１の内面と円板部１７の間には、本体１の内部と連通する開口１８が形成される。コア３は蓋体２の筒状部１１の内面との間に前記開口１８と連通する隙間１９をあけて配置される円柱状の上部２０と、本体１の内面との間に前述の通路６となる隙間をあけて配置される円柱状の下部２１とからなる。上部２０と下部２１の途中には、筒状部１１の下端との間に隙間があくように段部２２が設けられる。なお下部２１の下面に、前記流出路８の高さの寸法ｔを正確にするため、想像線で示すような脚片２４を放射状に設けてもよい。脚片２４は外側に延ばして本体１の内面と嵌合させるようにしてもよい。
【００１４】
上記のごとく構成される噴出量調整機構Ａは、たとえば図４に示すように、エアゾール製品２５のディップチューブ２６の下端に嵌合して使用する。なおエアゾール製品２５は、容器本体２７と、その容器本体の上部に取り付けられるバルブ２８と、そのバルブ２８のステム２９に取り付けられる押しボタン３０と、容器本体２７内に充填されている原液および加圧ガス、たとえば窒素、炭酸ガス、亜酸化窒素、酸素、空気あるいはそれらの混合ガスとを備えている。加圧ガスの圧力はゲージ圧で、０．１〜２MPa 程度である。
【００１５】
このものは押しボタン３０を押すと、バルブ２８が開き、ディップチューブ２６、バルブ２８および押しボタン３０を通じて原液（および加圧ガス）が外部に噴出される。そのとき、図１の白抜きの矢印で示すように、原液が噴出量調整機構Ａの本体１の底部の流入孔５から入り、コア３の下面３ａに衝突する。そしてその衝突した部位で９０°角度を変えて、半径方向外向きに広がる流出路８を通る。そのとき、流体は衝突と方向を変えるときの反作用で圧力損失を受け、流出圧力が低くなる。
【００１６】
ついで流体は外側に向かって次第に拡がる流出路８を通る。またこの実施形態のように衝突後に放射状に流出する場合は、とくに通路面と流体との接触面積が大きいので、圧力損失が大きくなる。流体はその後、流出路８の外側の端部で本体１の内面にぶつかり、上向きに方向を変え、コア３と本体１の間の通路６を通って上向きに流れていく。そのとき、流体は本体１の内面にぶつかる。そしてこの部位でも反作用が生じ、圧力が損失する。流体はさらにコア３の段部と蓋体２の筒状部の下端の隙間、およびコア３と筒状部の内面の間を通り、蓋体２の開口から図４のディップチューブ２６の内部に流出する。
【００１７】
その後は通常のエアゾール製品と同じであり、図４のバルブ２８および押しボタン３０の内部を通って押しボタンのノズル３１から外部に噴出される。このエアゾール製品２５の使用初期では、内部圧力が高いにもか関わらず、噴出量調整機構Ａの作用により噴出量が抑制され、比較的穏やかな噴出状態となる。とくに本実施形態では、容器本体の内部の圧力を０．１〜２ MPa程度としていることもあって、噴出状態は、フワーとした細かい霧状の噴出となる。そのため、顔などに直接噴霧する場合の感触がよい。さらにエアゾール製品２５の使用末期では、内圧が大きく減っているが、噴出量調整機構Ａの前後の圧力差も小さくなり、流速が低い。そのため噴出量抑制作用がそれほど働かない。したがって使用の初期と比較しても、それほど噴出量が大きく減らない。
【００１８】
図４の実施形態ではエアゾール製品２５のディップチューブ２６の下端に噴出量調整機構Ａを嵌入させているが、ディップチューブ２６の途中、あるいは上部に嵌入させてもほぼ同じ作用効果を奏する。しかしディップチューブ２６に設ける場合はその下端に嵌入するほうが組み立てやすい。さらに噴出量調整機構Ａはディップチューブのほか、図５に示すように、バルブハウジング３４の下部（符号３５で示す部位）、ステム２９の途中（符号３６で示す部位）など、原液の噴出経路のいずれかの部位に介在させればよい。なお図５における符号４０はバルブ２８を容器本体に取り付けるためのマウンティングカップであり、符号４１はバルブハウジング３４の上端とマウンティングカップ４０の間に介在されるバルブラバーであり、符号４２はステム２９を上方に付勢するバネである。
【００１９】
さらに図６に示す押しボタン３０のように、ステムの上端を嵌合させる孔４４の上部の符号４５で示す部位、あるいはノズル３１の途中（符号４６で示す部位）に噴出量調整機構を介在させることもできる。
【００２０】
図７は押しボタン３０およびノズル３１で噴出量調整機構を構成する実施形態を示している。この押しボタン３０では、ステムと連通する縦向きの孔４８と、ノズル３１を嵌入する穴４９の間に噴出量調整機構の本体となる空所５０が形成されており、その空所５０と縦向きの孔４８を区切る壁５１に流入孔５２が形成されている。そしてノズル３１の後端部５３が空所５０に嵌合される蓋体となっている。またノズルの中心部にはコア３が設けられ、そのコア３の流入孔５２に対向する端部５４が流入孔５２を遮るように配置されている。そのコア３の端部は、壁５１との間に流入路５４を形成するべく寸法ｔの隙間をあけている。流出路５４の面積「πｄｔ」は注入孔５２の面積「πｄ2 / ４」より大きくしている。なおコア３は放射状の連結片などを介してノズルに固定してもよく、ノズルと一体に構成してもよい。また連結片を空所５０内に嵌合させることにより固定することもできる。この噴出量調整機構も図１のものと実質的に同じであり、同じ作用効果を奏する。
【００２１】
図８は本発明の範囲外の噴出量調整機構の参考例を示している。前述の実施形態では、噴出させる流体をコアの下面など、壁面に衝突させているが、この噴出量調整機構Ｂでは、流入路５６は、本体１とコア３との間で、周囲から中心に向かって流体を流すように形成される、放射状ないし円盤状の形態を有する。そしてその中心部から９０°方向を変えるように、流出孔５７が上方に延びている。なお流入路５６は円盤状の形態のほか、たとえば円錐状にすることもできる。その場合は方向を変える角度が９０°より大きくなる。
【００２２】
前記流入路５６の最も内側の部分の流路面積は「πｄｔ」であり、流出孔５７の流路面積は「πｄ2 ／４」となる。そして後者が前者より大きくなるようにｔとｄの寸法を定めている。このものは半径方向中心向きに流れてくる流体が壁などに衝突せず、流体同士がぶつかることにより、前述と同様の反作用力が発生する。そのため、エアゾール製品の使用初期の噴出量の抑制作用をもたらし、噴出量の変動を少なくする作用効果を奏する。図８の噴出量調整機構も、ディップチューブの先端や途中、バルブハウジング、ステム、押しボタンなど、容器内部から外部に至る噴出流路の途中のいずれかの部位に介在させればよい。
【００２３】
図８の参考例では、流入路５６を半径方向中心向きに流れるいわば２次元的な流れとし、流出孔５７を１次元的な管路としているが、図９に示す実施形態のように、流入路を互いに向かい合う１次元的な２本の通路５６ａ、５６ａとし、流出路５７ａを半径方向外向きの２次元的な流れとすることもできる。その場合は、たとえば２液混合タイプのエアゾール製品にも採用しうる。さらに３〜６本の放射状に配列した流入路とすることもできる。他方、図１、図２の流出路８に関しても、２次元的に拡がる形態に代えて、放射状に拡がる２〜数本の流出路を採用することができる。さらにこの場合は１本の流出路とすることもできる。なお、図９の場合のように複数本の通路５６ａ、５６ａを有する場合は、流入側の流路断面積は、各通路５６ａ、５６ａの断面の和とする。流出側を複数の管路とする場合も同じである。
【００２４】
前述のように、本発明では衝突直後の流路断面積を衝突前の流路断面積より大きくしている。本発明の範囲外であるが、衝突直後の流路断面積を衝突前の流路断面積と等しくしてもよく、また逆に小さくしてもよい。小さくする場合は反作用による圧力損失に、流れの絞りに基づく圧力損失が加えられ、一層使用初期の流速を抑制することができる。ただし小さくし過ぎると流れの絞りによる効果が強くなり、衝突による反作用の効果がほとんどなくなる。そのため、衝突直後の流路断面積は衝突前の流路断面積の１／４より大きくしておくのが好ましい。
【００２５】
【実施例】
つぎに実施例および比較例をあげて、本発明の噴出量調整機構の効果を説明する。
［実施例１］
満注量１８０mm3 の図１に示す形態のエアゾール容器に化粧水１００ｇを充填した後、図５に示す形態のバルブを取り付けた。バルブステムの孔の径は０．４mm、ハウジングの下孔の径は２mmであった。バルブのハウジングには、内径３．２mm、外径４．５mmのディップチューブを取り付けると共に、そのディップチューブの下端に図１に示すタイプの噴出量調整機構Ａを嵌入した。流出路８の高さの寸法ｔは１mmであり、流入孔５の内径ｄは２mmとした。さらに定法に従い、バルブのステムからＮ2 を内圧０．７MPa で充填し、ノズル孔径０．３６mmの押しボタンを取り付けて実施例１のエアゾール製品とした。
【００２６】
［比較例１〜２］
噴出量調整機構を取り付けない以外は実施例１と同じものを比較例１とした。また前述のバルブに代えて、図１０に示すレギュレータ付きバルブを用いたものを比較例２とした。このものはハウジング６０内にスプリング６１で下向きに付勢した摺動弁６２を収容したものであり、製品圧力が高いときは、摺動弁６２を下方に移動させてその下方のスリット６３の流路断面を小さくし、噴出量を抑制する。製品圧力が低くなってくると、摺動弁６２が上昇し、スリット６３の流路断面を大きくする。
【００２７】
上記の実施例１および比較例１〜２のエアゾール製品の押しボタンを押して内容物を噴出させたときの製品圧力と噴出量の関係を図１１のグラフに示す。このグラフから分かるように、実施例１のエアゾール製品では、噴出初期の噴射量が６．６ｇ／１０ｓと抑制されており、噴出末期の噴射量４．７ｇ／１０ｓの１．４倍程度である。他方、比較例１のエアゾール製品では、使用初期の噴射量が７．２ｇ／１０ｓと、噴出末期の噴射量３．６ｇ／１０ｓの２倍であり、圧力の降下と共に大きく減少している。したがって本発明の噴出量調整機構を用いたエアゾール製品では、使用の初期から末期に至るまで、比較例１に比して大幅に均一化されていることが分かる。
【００２８】
また比較例２のレギュレータ機能を有するバルブを用いたものと比較すれば、実施例１のエアゾール製品では初期の噴射量はいくらか多いが、終期ではほぼ同等の噴射量が得られている。したがって、実施例１のものは、構成が簡単であるにも関わらず、レギュレータ機能を有する比較例２のエアゾール製品に準ずる程度の性能を備えている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の噴出量調整機構の一実施形態を示す断面図である。
【図２】  その機構の概念図である。
【図３】  その機構の組立前の斜視図である。
【図４】  図１の噴出量調整機構をディップチューブに設けたエアゾール製品の一実施形態を示す断面図である。
【図５】  本発明の噴出量調整機構を備えたバルブの実施形態を示す断面図である。
【図６】  本発明の噴出量調整機構を備えた押しボタンの一実施形態を示す断面図である。
【図７】  本発明の噴出量調整機構を備えた押しボタンの他の実施形態を示す部分拡大断面図である。
【図８】 本発明の範囲外の噴出量調整機構の参考例を示す断面図である。
【図９】  本発明の噴出量調整機構のさらに他の実施形態を示す概念図である。
【図１０】  比較例２として用いた従来のレギュレータ機能を備えたエアゾール製品の要部断面図である。
【図１１】  実施例および比較例のエアゾール製品の製品圧力と噴射量の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ  噴出量調整機構
１  本体
２  蓋体
３  コア
５  流入孔
８  流出路
２５  エアゾール製品
２６  ディップチューブ
２７  容器本体
２８  バルブ
２９  ステム
３０  押しボタン
５０  空所
５２  流入孔
Ｂ  噴出量調整機構
５７  流入路
５８  流出孔
【図１】
0003999872.tif 000002
【図２】
0003999872.tif 000003
【図３】
0003999872.tif 000004
【図４】
0003999872.tif 000005
【図５】
0003999872.tif 000006
【図６】
0003999872.tif 000007
【図７】
0003999872.tif 000008
【図８】
0003999872.tif 000009
【図９】
0003999872.tif 000010
【図１０】
0003999872.tif 000011
【図１１】
0003999872.tif 000012