JP7373280B2 - 定量バルブ及び定量バルブを備えた流体製品吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、定量バルブ及び定量バルブを備えた流体製品吐出装置に関する。

作動する度に１回分の流体を正確に吐出する定量バルブは、従来から公知である。こうした定量バルブは一般的には、流体及びその吐出に用いる高圧ガスを収容した容器上に組み付けられる。

定量バルブにおいて、特に知られているものは２種類ある。

保持型バルブは、静止位置において計量室を部分的に閉鎖するバルブ部材を有する。より正確には、バルブ部材の外側が密閉状態を保ちつつ計量室の計量室ガスケットと協働することによって、静止位置において計量室がバルブ部材の内部経路を経由することのみによって容器に連通する。

初期無充填型バルブ（ｐｒｉｍｅｌｅｓｓ ｖａｌｖｅ）あるいはＡＣＴバルブは、作動の直前のみに充填される。

保持型バルブにおいては、特にバルブを容器の上方に位置する直立姿勢で一定期間保管した後に作動させると、吐出が不完全になるという問題が起こることがある。そうした場合、バルブ部材の内部経路がある程度複雑な形状であるにもかかわらず、流体の一部が内部経路を経由して容器内へと戻ってしまうことがありうる。

特許文献１～５には、従来の保持型バルブが記載されている。

欧州特許第０，５５１，７８２号明細書 米国特許第３，７３８，５４２号明細書 仏国特許発明第２，８６０，５０３号明細書 米国特許第５，６３２，４２１号明細書 欧州特許第０，９１６，５９６号明細書

本発明の目的の１つは、保持型の定量バルブを改良することである。

本発明の具体的な目的は、製造及び組立を容易かつ安価に行うことができる、使用上の信頼性が高い定量バルブを提供することである。

本発明の別の目的は、使用上の良好な信頼性が保証された定量バルブを提供することである。

したがって、本発明は、流体を吐出するための定量バルブであって、計量室を収容するバルブ本体と、前記計量室の内容物を選択的に吐出するために、前記バルブ本体内を軸方向に、静止位置と吐出位置との間で摺動するバルブ部材とを備え、前記バルブ部材は、カラー部を有し、第１に前記バルブ本体と、第２に前記バルブ部材と協働するバネによって前記静止位置へと付勢され、前記バルブ本体は、バルブ本体筒状部分を有し、前記バルブ本体筒状部分内で、前記バルブ部材の前記カラー部が静止位置と吐出位置との間を摺動し、前記バルブ本体筒状部分は、前記バルブ本体筒状部分の長さの少なくとも一部にわたって延伸する複数の長手方向リブを有し、前記長手方向リブは、径方向内側に突出し、前記バルブ部材の前記カラー部に作用して、前記カラー部を前記バルブ本体筒状部分内の実質的に中央に配する定量バルブを提供する。

望ましい構成としては、前記バルブ本体筒状部分が有する前記長手方向リブは、少なくとも３つ、望ましくは６つである。

望ましい構成としては、前記各長手方向リブは、丸みを帯びた形状を有し、前記カラー部との接触面積が最小限である。

望ましい構成としては、前記バルブ部材は、前記定量バルブの作動終了の度に前記計量室を充填する内部経路を有し、前記バルブ本体筒状部分は、前記カラー部と前記計量室との間で規定される第２室を収容し、前記第２室は、前記静止位置においては、前記内部経路を経由して前記計量室に連通している。

望ましい構成としては、前記バルブ本体筒状部分の内径と前記カラー部の外径との差は、０．２ｍｍより小さく、望ましくは０．１５ｍｍより小さく、前記定量バルブの前記静止位置において、前記第２室に収容された流体が前記第２室内に概ね保持され、前記長手方向リブは、０．１ｍｍより小さい、望ましくは０．０９ｍｍより小さい、さらに望ましくは約０．０７ｍｍの径方向寸法ｄ２を有し、前記カラー部と前記長手方向リブとの間の径方向周縁間隔が、０．０６ｍｍより小さく、望ましくは０．０２ｍｍより小さい。

望ましい構成としては、前記径の差は、０．０１ｍｍより大きく、具体的には小さくとも０．０４ｍｍである。

望ましい構成としては、前記長手方向リブの径方向寸法ｄ２は、前記カラー部の前記静止位置において最大となり、前記カラー部の前記吐出位置において最小となるように減少する。

本発明はまた、流体吐出装置であって、上記のように定義された定量バルブが、容器に固定されている流体吐出装置を提供する。

本発明の特徴、利点、及びその他の事項は、非限定的な例として以下に示す詳細な説明及び添付図面を参照することにより、さらに明確となる。
吐出バルブが直立保管姿勢にあり、バルブ部材が静止位置にあるときの模式断面図である。 本発明の望ましい実施形態におけるバルブ本体の詳細図である。 図２の実施形態のバルブ本体の、図１の直線Ａ－Ａに沿った詳細断面図である。

以下の説明において、「上」、「下」、「頂」、及び「底」という用語は、図１に示すバルブの直立保管姿勢に対するものであり、「軸方向」及び「径方向」という用語は、図１に示すバルブの長手軸Ｂに対するものである。

図１に示す保持型定量バルブは、長手軸Ｂに沿って延伸するバルブ本体１０を有する。バルブ本体１０内において、バルブ部材３０は、静止位置と吐出位置との間を摺動する。静止位置とは、図１に示す位置であり、吐出位置とは、バルブ部材３０がバルブ本体１０に押し込まれた位置である。

バルブは、容器１上に、望ましくは留め具５によって組み付けられる。留め具５は、圧着、ねじ止め、又はスナップ留めが可能なキャップであってもよい。望ましくは、留め具と容器との間に、首部ガスケット６を挿入させる。任意にリング４を、バルブ本体の周囲に組み付けてもよい。これは、特に倒立作動姿勢におけるデッドボリュームを減少させるため、また流体と首部ガスケットとの接触を制限するためのものである。リングはどのような形状でもよく、図１の例は限定的なものではない。

バルブ部材３０は、バネ８によって静止位置に向かって付勢される。バネ８は、バルブ本体１０内に配され、第１にバルブ本体１０と、第２にバルブ部材３０、望ましくはバルブ部材３０の径方向カラー部３２０と協働する。バルブ本体１０内には計量室２０が存在し、計量室２０はバルブ本体内で規定される。バルブ部材３０は、計量室内を摺動して、バルブの作動時に計量室内の流体の吐出を可能とする。

従来技術と同様に、計量室は２つの環状のガスケット、具体的にはバルブ部材ガスケット２１と計量室ガスケット２２との間で規定される。

図１は、直立保管姿勢、即ち計量室２０が容器１の上方に配された姿勢にあるバルブを示す。

バルブ部材３０は、吐出開口部３０１を有する。吐出開口部３０１は、吸入開口部３０２に連通し、吸入開口部３０２は、バルブ部材３０が吐出位置にあるときには、計量室２０内に位置する。バルブ部材３０は２つの部分、具体的には上側部分３１（バルブ部材頂部ともいう）と、下側部分３２（バルブ部材底部ともいう）からなる。本実施形態においては、下側部分３２は上側部分３１内に組み付けられる。バルブ部材３０内には、内部経路３３が設けられている。この内部経路３３によって、計量室２０が容器１に連通するので、バルブの作動が終了してバルブ部材３０がバネ８の作用により静止位置へと戻る度に、計量室２０を充填することができる。充填は、バルブが倒立作動姿勢にあるうちに行われる。倒立作動姿勢は、バルブが容器の下方に配された位置である。

図１に示すように、バルブ部材３０が静止位置にあるときには、バルブ部材３０の外側において、バルブ部材３０の下側部分３２と計量室ガスケット２２との協働により、計量室２０は容器から実質的に隔離されている。静止位置においては、計量室２０はこのように、内部経路３３を経由してのみ容器１に連通した状態を保つ。

バルブ本体１０は、筒状部分１５を備える。筒状部分１５内では、バネ８が配され、カラー部３２０が静止位置と吐出位置との間を摺動する。図１の位置においては、筒状部分１５はバルブ本体の底部を構成する。筒状部分１５は、１つ以上の長尺開口１１を有する。長尺開口１１は、例えば細穴であり、バルブ本体の筒状部分１５の側面を、長手軸Ｂの方向に沿って、バルブ本体の軸方向長さの一部にわたって延伸する。これらの開口によって、倒立作動姿勢（バルブが容器の下方に位置する状態）での作動が終了してバルブ部材３０が吐出位置から静止位置へと戻る度に、計量室を充填することが可能となる。

静止位置においては、バルブ部材のカラー部３２０は、計量室２０との間で第２室２９を規定する。より正確には、図１を参照すると、第２室２９は、計量室ガスケット２２の下方かつバルブ部材３０のカラー部３２０の上方に配されている。第２室２９は、直立保管姿勢にあるときには、カラー部３２０の外側とバルブ本体の筒状部分１５の内面との間の機能的な間隙を通じて、重力によって自動的に空洞化する。

定量バルブに関して、吐出流体の喪失現象、即ち「ドレンバック」が問題として知られている。吐出流体の喪失は、初期量喪失（Ｌｏｓｓ ｏｆ Ｐｒｉｍｅ）試験によって評価される。具体的には、この試験においては、保管期間が３日～７日間、一般的には５日間経過した時点で、吐出後の流体の重さを量る。分析によって、直立保管姿勢（図１）において、バルブの第２室２９が空洞化すると、バルブの計量室２０は、バルブ部材３０の内部経路３３を経由して、少なくとも部分的に空洞化することがあることがわかった。

研究によって、第２室２９の空洞化は、カラー部３２０とバルブ本体の筒状部分１５の内面との間の機能的な間隙の大きさ、または流体の通過領域の大きさに応じて緩和されるか、解消されることがわかった。具体的には、バルブ部材をバルブ本体の中央に配するのが望ましい。

図２及び図３に示す本発明の実施形態では、バルブ部材３０のカラー部３２０が、バルブ本体の筒状部分１５の実質的に中央に配されている。このように中央に配することによって、カラー部３２０とバルブ本体との間の間隙が、バルブ本体１０の周縁部全体に分布することになる。流体の通過箇所の面積が増加するので、計量室２０の充填も改善される。

バルブ部材３０をバルブ本体の筒状部分１５の中央に配するために、筒状部分は長手方向リブ１００を有する。望ましくは、リブは少なくとも３つ、具体的には図４に示されるように６つ設けられる。長手方向リブ１００は、バルブ本体筒状部分１５の軸方向長さの少なくとも一部にわたって延伸し、径方向内側に突出する。こうしてリブ１００が、バルブ部材３０のカラー部３２０に作用するので、カラー部３２０をバルブ本体筒状部分１５の実質的に中央に配することができる。望ましくは、各長手方向リブ１００は、丸みを帯びた形状を有し、カラー部３２０との接触面積が最小限である。

バルブ本体筒状部分１５の内径とカラー部３２０の外径との差は、望ましくは０．２ｍｍより小さく、さらに望ましくは０．１５ｍｍより小さい。長手方向リブ１００の径方向寸法ｄ２を、０．１ｍｍより小さく、望ましくは０．０９ｍｍより小さく、さらに望ましくは約０．０７ｍｍとすることにより、カラー部３２０と長手方向リブ１００との間の径方向周縁間隔が、０．０６ｍｍより小さく、望ましくは０．０２ｍｍより小さくなる。

この径の差は、望ましくは０．０１ｍｍより大きく、具体的には小さくとも０．０４ｍｍである。これにより、製造上の耐久性とは無関係に、バルブ部材の閉塞のリスクを回避することができる。

このように径方向周縁間隔が狭いと、第２室２９の空洞化は妨げられるか、少なくとも大きく緩和されるので、計量室２０がバルブ部材の内部経路を通じて空洞化することもなくなる。

変形例においては、長手方向リブ１００の径方向寸法ｄ２は、カラー部３２０の静止位置において最大となり、カラー部３２０の吐出位置において最小となるように減少してもよい。この変形例においては、リブ１００は、バルブ本体の筒状部分１５の頂部から、各リブの内接する円の内径が筒状部分１５の内径と等しくなる位置まで延伸する。リブ１００は、筒状部分１５の内径よりも傾斜が少ないため、２つの直径は、筒状部分１５内の一定の高さにおいて一致する。

以上、本発明を具体的な実施形態を参照しながら説明したが、当然のことながら本発明はここに示された実施形態に限られない。添付の請求項によって規定された本発明の範囲を超えない限り、当業者による他の有用な変形も可能である。

Claims (8)

1. 流体を収容した容器（１）に組み付けられる定量バルブであって、
   計量室（２０）を収容するバルブ本体（１０）と、
   前記計量室（２０）から流体を選択的に吐出するために、前記バルブ本体（１０）内を軸方向に、静止位置と吐出位置との間で摺動するバルブ部材（３０）とを備え、
   前記バルブ部材（３０）は、カラー部（３２０）を有し、第１に前記バルブ本体（１０）と、第２に前記カラー部（３２０）と協働するバネ（８）によって前記静止位置へと付勢され、
   前記バルブ本体（１０）は、バルブ本体筒状部分（１５）を有し、前記バルブ本体筒状部分（１５）内で、前記バルブ部材（３０）の前記カラー部（３２０）が静止位置と吐出位置との間を摺動し、
   前記バルブ部材（３０）は、
   吐出位置から静止位置へと戻るたびに、前記容器（１）を前記計量室（２０）に連通させて、当該定量バルブが前記容器（１）の下方に配された倒立姿勢にあるうちに、前記流体を前記容器（１）から内部経路（３３）を経由して前記計量室（２０）に充填し、
   静止位置においては、計量室ガスケット（２２）と協働することによって、前記計量室（２０）が前記容器（１）から実質的に隔離され、前記計量室（２０）から前記内部経路（３３）を経由してのみ前記容器（１）に連通した状態を保ち、
   前記カラー部（３２０）は、静止位置において、前記内部経路（３３）から前記容器（１）に至る連通経路上に配され、
   前記バルブ本体筒状部分（１５）は、前記バルブ本体筒状部分（１５）の長さの少なくとも一部にわたって延伸する複数の長手方向リブ（１００）を有し、
   前記長手方向リブ（１００）は、径方向内側に突出し、前記バルブ部材（３０）の前記カラー部（３２０）に作用して、前記カラー部（３２０）を前記バルブ本体筒状部分（１５）内の実質的に中央に配して、前記カラー部（３２０）が静止位置にあるときの、前記カラー部（３２０）の外側と前記バルブ本体筒状部分（１５）の内面との間の機能的な間隙を通じた、前記計量室（２０）に充填された流体の喪失を解消または緩和する
   ことを特徴とする定量バルブ。
2. 前記バルブ本体筒状部分（１５）が有する前記長手方向リブ（１００）は、少なくとも３つ、望ましくは６つである
   請求項１に記載の定量バルブ。
3. 前記各長手方向リブ（１００）は、丸みを帯びた形状を有し、前記カラー部（３２０）との接触面積が最小限であり、
   前記バルブ本体筒状部分（１５）は前記軸方向に長尺な長尺開口（１１）を１つ以上有し、
   前記長手方向リブ（１００）は、前記軸方向に対する周方向において、前記長尺開口（１１）とは異なる位置であって、かつ、
   前記軸方向において、前記カラー部（３２０）の前記静止位置から前記吐出位置に向かって、前記長尺開口（１１）の少なくとも一部と重複する範囲まで延設されており、当該長手方向リブ（１００）の延設方向端部の、前記周方向における幅が、前記延設方向に向かうに伴って狭くなっている
   請求項１又は請求項２に記載の定量バルブ。
4. 前記バルブ部材（３０）は、前記定量バルブの作動終了の度に前記計量室（２０）を充填する内部経路（３３）を有し、
   前記バルブ本体筒状部分（１５）は、前記カラー部（３２０）と前記計量室（２０）との間で規定される第２室（２９）を収容し、
   前記第２室（２９）は、前記静止位置においては、前記内部経路（３３）を経由して前記計量室（２０）に連通している
   請求項１から請求項３までの何れかに記載の定量バルブ。
5. 前記バルブ本体筒状部分（１５）の内径と前記カラー部（３２０）の外径との差は、０．２ｍｍより小さく、望ましくは０．１５ｍｍより小さく、前記定量バルブの前記静止位置において、前記第２室（２９）に収容された流体が前記第２室（２９）内に概ね保持され、
   前記長手方向リブ（１００）は、０．１ｍｍより小さい、望ましくは０．０９ｍｍより小さい、さらに望ましくは約０．０７ｍｍの径方向寸法ｄ２を有し、前記カラー部（３２０）と前記長手方向リブ（１００）との間の径方向周縁間隔が、０．０６ｍｍより小さく、望ましくは０．０２ｍｍより小さい
   請求項４に記載の定量バルブ。
6. 前記径の差は、０．０１ｍｍより大きく、具体的には小さくとも０．０４ｍｍである
   請求項５に記載の定量バルブ。
7. 前記長手方向リブ（１００）の径方向寸法ｄ２は、前記カラー部（３２０）の前記静止位置において最大となり、前記カラー部（３２０）の前記吐出位置において最小となるように減少する
   請求項１から請求項６までの何れかに記載の定量バルブ。
8. 流体吐出装置であって、請求項１から請求項７までの何れかに記載の定量バルブが、容器（１）に固定されている
   ことを特徴とする流体吐出装置。

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