JP3680177B2 - 低摩擦の弁プランジャ - Google Patents

Description

本発明は、改良した分与弁に関し、より詳細には、計量弁のプランジャに関する。
分与弁は、従来からよく知られている。それらの主たる適用は、推進剤（圧力下で溶解される）で充填されている液体物質を分与するエアゾール容器に対してである。計量弁用の弁は、一般に、２つの環状ガスケット、すなわち、弁ガスケットと室ガスケットとより軸方向に画成されている計量室を有する弁本体と、休止位置と作動位置との間を移動可能な弁プランジャとを包含する。弁プランジャはばねによりその休止位置に向って付勢されており、この休止位置では前記弁プランジャの肩部が前記弁ガスケットの底面に当接している。そして、計量弁を作動せしめるために、弁プランジャが押され、これにより弁プランジャはその作動位置にまで２つの環状ガスケットを通して弁本体内を滑動し、この作動位置では適当量の物質が放出される。それから、ばねが弁プランジャをその休止位置に戻す。
弁、特に計量弁のプランジャに関連して生じる問題は、特に弁ガスケットでの密封に関する。第１に、弁プランジャは、いかなる漏洩も生じるのを防止しながら、ばねからの駆動の下でその作動位置とその休止位置との間を滑動できる必要がある。第２に、弁プランジャがその休止位置であるときに、計量室及び容器内に圧力を得るにもかかわらず密封を完全にしなければならない。
これらの問題を解決するために、公知の弁は、弁ガスケットを通して滑動する弁プランジャの少なくとも前記肩部の部分における肩部からの延長物として、弁ガスケットの中央開口の径にほぼ等しい（一般には、前記径よりもわずかに大きい）一定の外形を有する円筒形のプランジャを包含する。休止位置における密封を保証するために、一般には、切頭円錐状部分が前記弁ガスケットの厚さの一部分上を軸方向に延びる前記肩部に隣接して設けられる。この方法において、弁プランジャは弁ガスケットを通して摩擦をともなって滑動し、ばねにより及ぼされる力は前記摩擦力よりも大きく、その休止位置において、前記肩部に隣接する切頭円錐状部分が弁ガスケットに密封を与えるのに寄与する。
しかしながら、この実施の欠点として、弁プランジャの滑動中に生じる摩擦がかなり大きく、前記弁プランジャがこう着することを生じさせることがある。
この現象は、特に生態学的理由により、例えばＣＦＣｓのような、環境に対して有害である推進ガスを、例えばＨＦＡガスのような、環境に対して有害でない又は有害が少ない推進ガスに代えることが望ましいときに、さらに増大される。あいにく、環境に対して悪影響を少し及ぼす又は及ぼさないこのようなガスの使用は、弁本体内の圧力を相当増大せしめることを必要とし、この増大は５０％ほどである。それ故、弁ガスケットでの密封をより一層大きく成し遂げる必要があり、これはプランジャと前記ガスケットとの間の摩擦が大きな値となることを意味する。
この欠点を除去するために可能なひとつの解決は、十分に大きな剛性のばねを用いることである。しかしながら、これは計量弁を作動せしめるために好ましくない大きな力を必要とする。
他の解決として、弁プランジャの摩擦特性を改良するために、弁プランジャをシリコーンの層で被覆することがある。この解決は、例えばＣＦＣｓのような推進ガスが用いられるときには全く満足するものであるが、しかし、ＨＦＡガスが用いられるときには満足しないものである。すなわち、このようなＨＦＡガスはシリコーンを徐々に取り除き、幾つかの使用回数の後には、弁プランジャのこう着の問題が再び生じる。
本発明の目的は、ばねからの駆動の下で弁プランジャがその作動位置からその休止位置に向って動かされたときにおける、弁ガスケットに対しての摩擦による弁プランジャの早すぎるこう着を除去し、それにもかかわらず前記移動中における弁ガスケットでの密封をも保証するように作られた弁プランジャを有する弁、特に計量弁を提供することにある。
本発明の他の目的は、小さな剛性のばねを用いても確実にかつ完全に作動することができ、これにより弁を作動せしめるのを容易とするように作られたプランジャを包含する弁、特に計量弁を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、環境に対して有害でない推進ガスを用いて作動し、かつばねからの駆動の下で作動位置と休止位置との間を、漏洩なしに及びこう着の危険なしに滑動することができるプランジャを包含する弁、特に計量弁を提供することにある。
したがって、本発明は、分与しようとする物質を収容している容器の首部開口に取付けられるように設計された弁装置であって、中央開口を包含する環状の弁ガスケットにより一端が軸方向に画成されている室を内部に有する弁本体と、前記弁ガスケットを通過すると共に半径方向穴を通して外面に開口する分与通路を有する弁プランジャとを包含し、前記弁プランジャが、前記半径方向穴が前記室の外側に開口する休止位置と、前記半径方向穴が前記室の内側に開口する作動位置との間を前記弁本体内で移動可能であり、かつ前記弁プランジャが弾性部材によりその休止位置に向って付勢されている弁装置において、前記弁プランジャがアセタール樹脂と、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）と、シリコーンとの混合物から成る材料によりモールド成形され、これにより前記弁プランジャが前記弁ガスケット上を低い摩擦で滑動することを特徴とする弁装置を提供するものである。
好適には、前記弁プランジャの材料はアセタール樹脂と、ＰＴＦＥと、シリコーンとから成る。
有益的には、前記アセタール樹脂はポリオキシメチレンである。
特に、前記弁プランジャの材料は約２５％までのＰＴＦＦと、約１０％までのシリコーンとを包含する。
有益的には、前記シリコーンはシリコーン油の形で弁プランジャの材料に含まれる。
本発明の特別の態様によれば、弁は計量弁であって、前記室は、前記弁プランジャが通過する中央開口を有する環状の室ガスケットにより、前記弁ガスケットから遠く離れているその端が軸方向に画成されている計量室であり、前記弁プランジャは前記室ガスケット上を低い摩擦で滑動する。
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を参照して非限定的な例によって与えられている本発明の下記の詳細な説明を読解することにより明らかになるであろう。
図１は、本発明の一実施例を構成する計量弁の断面図であり、弁プランジャがその休止位置である状態を示す。
図２は、図１と同様な図であるが、弁プランジャがその作動位置である状態を示す。
図１及び図２を参照するに、本発明の計量弁は弁本体１を包含し、この弁本体は計量室２を包含する。計量室２は、２つの環状ガスケット、すなわち、弁ガスケット３と室ガスケット４とにより軸方向に画成されている。これら２つのガスケットの各々は、弁プランジャ１０が通過する中央開口を有し、この弁プランジャは図１に示される休止位置と図２に示される作動位置との間を弁本体１内で移動可能である。弁プランジャ１０は、弁本体１の端と弁プランジャ１０の底端との両方に当接する弾性部材、例えばばね５によりその休止位置に向って付勢されている。
弁本体１はカプセル１００にクリンプ止めされ、このカプセルはその後例えばクリンピングにより任意の種類の容器又はフラスコ（図示せず）の首都に固定する働きをする。有益的には、首都ガスケット１０１が前記カプセル１００と前記容器の首部との間に設けられている。
弁プランジャ１０は、弁本体１の外側に延びる頂部要素１０ａと、前記ばね５が作用する底部要素１０ｂとを有する。
弁プランジャの頂部要素１０ａは、半径方向穴１３を通してその外面に開口する軸方向通路１２を有する。弁プランジャの休止位置において、前記半径方向穴１３は弁ガスケット３の外側に開口し、これに対して前記作動位置において、前記半径方向穴１３は計量室２の内側に開口する。
弁プランジャの頂部要素１０ａは、また、半径方向肩部１１を包含し、この半径方向肩部は、弁プランジャ１０がその休止位置であるときに弁ガスケット３の底面に当接し、したがってばね５からのスラストに対しての支承部材として作用することにより前記休止位置を定める。
また、弁プランジャの底部要素１０ｂは、軸方向ダクト１４、底部半径方向ダクト１５ａ及び頂部半径方向ダクト１５ｂを包含する。弁プランジャの休止位置において、これらのダクト１４、１５ａ及び１５ｂは物質のタンクを計量室２に接続して、この計量室を充填することを可能とし、弁プランジャの作動位置の間中は、２つの半径方向ダクト１５ａ及び１５ｂは計量室２内に開口しない。
この計量弁の作動は、従来と同じである。すなわち、使用者は弁プランジャ１０の頂部要素１０ａ上に圧力を及ぼし、その効力によりばね５の力に抗して、弁プランジャ１０をその休止位置から離れるように動かす。この動きが開始するや否や、頂部半径方向ダクト１５ｂはもはや計量室２内に開口しなくなり、計量室は室ガスケット４及び弁ガスケット３に係合する弁プランジャの前記頂部要素１０ａにより気密に閉じられる。そして、弁プランジャ１０がその作動位置に到達すると、弁プランジャの頂部要素１０ａの半径方向穴１３が計量室２内に開口し、これによりこの計量室内に収容されている一定量の物質が軸方向通路１２を通して分与される。それから、使用者は弁プランジャ１０上への圧力を解放し、これにより弁プランジャ１０がばね５によってその休止位置に戻され、頂部半径方向ダクト１５ｂが計量室２内に開口して、他の適当量の物質で充填することが可能となる。
しかして、計量弁の作動を確実にするために、特に弁プランジャがばねからの駆動の下でその作動位置からその休止位置に戻り、これにより“こう着”の問題、すなわち、弁ガスケット３により及ぼされる摩擦のために弁プランジャがこう着することの問題を除去するために、本発明は弁プランジャ１０を改良された摩擦特性を有する材料、すなわち、密封ガスケット上を良好に滑動する材料で作ることを提供するものである。この目的のため、本発明は、弁プランジャ１０をアセタール樹脂、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）及びシリコーンを包含する材料で作ることを提供するものである。特に、アセタール樹脂はポリオキシメチレンとすることができ、またシリコーンはシリコーン油の形で混合物中に存在するものがよい。典型的には、約８０％重量のポリオキシメチレン、約１５％重量のＰＴＦＥ及び約５％重量のシリコーン油で作られた材料が、本発明の弁プランジャを作るために適当である。このような材料は、商業的に入手できる。（エンジニアリング プラスチックス社から販売されている材料ＫＬ−４５４０−ＬＥがある）。
このような材料で作られた弁プランジャ１０は密封ガスケット上を良好に滑動するので、その外形寸法を、たとえ例えばＨＦＡのような非有害ガスを用いるときでも、完全な密封を成し遂げるようにガスケットで協同することができるような方法で設計することができ、したがって、前記ガスケットの中央開口を通しての、弁プランジャの良好な滑動を確実にするにもかかわらず、弁プランジャのこう着の問題を除去する。
ばね５の剛性は弁ガスケット３により及ぼされる摩擦力に直接比例するので、本発明は小さな剛性のばねを使用することを可能とする。これにより、本発明の計量弁を作動せしめることを容易とし、作動の目的のために要求される力を減少せしめることができる。
本発明の弁プランジャの他の利点は、弁プランジャ１０がその休止位置に戻るときに弁プランジャ１０上に弁ガスケット３により及ぼされる摩擦力が減少されるので、前記弁プランジャがより一層速く動き、これにより弁の信頼性を増大せしめることである。
したがって、本発明は、計量弁が確実に作動することを保証し、また弁ガスケットでの完全な密封を保証し、これにより、特に、計量室内の圧力が相当増大するにもかかわらず、例えばＨＦＡガスのような環境に対して有害でない推進ガスを使用することを可能とする。その上、低い剛性のばねを使用することを可能とし、これにより計量弁を作動せしめることを容易にする。
以上本発明を垂直姿勢で作動する計量弁を示す図面を参照して詳述したけれども、本発明はまた転倒した姿勢で作動する計量弁にも本質的に適用できるものである。

Claims (6)

1. 分与しようとする物質を収容している容器の首部開口に取付けられるように設計された弁装置であって、中央開口を包含する環状の弁ガスケット（３）により一端が軸方向に画成されている室（２）を内部に有する弁本体（１）と、前記弁ガスケット（３）を通過すると共に半径方向穴（１３）を通して外面に開口する分与通路（１２）を有する弁プランジャ（１０）とを包含し、前記弁プランジャ（１０）が、前記半径方向穴（１３）が前記室（２）の外側に開口する休止位置と、前記半径方向穴（１３）が前記室（２）の内側に開口する作動位置との間を前記弁本体（１）内で移動可能であり、かつ前記弁プランジャ（１０）が弾性部材（５）によりその休止位置に向って付勢されている弁装置において、前記弁プランジャ（１０）がアセタール樹脂と、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）と、シリコーンとの混合物から成る材料によりモールド成形され、これにより前記弁プランジャ（１０）が前記弁ガスケット（３）上を低い摩擦で滑動することを特徴とする弁装置。
2. 請求項１記載の弁装置において、前記弁プランジャ（１０）の材料がアセタール樹脂と、ＰＴＦＥと、シリコーンとから成る弁装置。
3. 請求項２記載の弁装置において、前記アセタール樹脂がポリオキシメチレンである弁装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の弁装置において、前記弁プランジャの（１０）の材料が約２５％までのＰＴＦＦと、約１０％までのシリコーンとを包含する弁装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の弁装置において、前記シリコーンがシコーン油の形で弁プランジャ（１０）の材料に含まれている弁装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の弁装置において、弁が計量弁であって、前記室（２）が、前記弁プランジャ（１０）が通過する中央開口を有する環状の室ガスケット（４）により、前記弁ガスケット（３）から遠く離れているその端が軸方向に画成されている計量室であり、前記弁プランジャ（１０）が前記室ガスケット（４）上を低い摩擦で滑動する弁装置。

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