JP4981447B2 - 家庭用噴霧装置 - Google Patents

Description

本発明は、家庭用噴霧装置、特に、化粧品の噴霧装置の分野に関する。本発明は、発泡性の微粒化により噴霧の発生を可能にするために気体ポンプを利用する手持ち式の家庭用噴霧装置に関する。

現在市販されている家庭用噴霧装置は、主に、少なくとも部分的に噴霧の発生を可能にするための加圧された推進剤を使用する。広く使用されている選択肢として、液体組成物を加圧するために、液化炭化水素またはフロンガスのような揮発性有機化合物が使用されて来た。しかしながら、大気に揮発性有機化合物／温室効果の気体を加えることは、有害な環境の結果をもたらすことが段々と認識されるようになって来た。

市販の他の家庭用噴霧装置は、噴霧の発生を可能とするために握ることによる（ｓｑｕｅｅｚｅ）噴霧やトリガ噴霧装置のような手動の機械的機構を使用する。あいにく、そのような機構は、消費者の一部に身体的努力を要求する固有の問題を有する。加えて、この機構またはその簡単な変形例を利用する装置は、良好な品質の噴霧を生成する傾向にない。

上記噴霧装置に直面した問題に対する解決策が示唆された。そのあるものは、代替の微粒化技術を使用することにある。従って、数々の特許が静電噴霧の使用可能性に言及している。そこでは、噴霧の発生は、噴霧すべき液体に高電位を付与することによりもたらされる。いくつかの他の特許は、液体を個々の液滴に細分化するために高周波振動エネルギーを利用する超音波微粒化の可能性に言及している。

さらなる「代替の」微粒化技術は、発泡性の微粒化のものである。そこでは、気体が液体膜の中に泡立てられ、これにより、液体が個々の液滴に細分化する。この領域での研究のほとんどは、特に自動車工業における燃料の微粒化に関していた（例えば、米国特許第５，７３０，３６７号明細書（パセおよびワーナー））。しかしながら、米国特許第５，３２３，９３５号明細書（ゴッセリンら）は、発明の実施形態の少なくとも一つにおいて、発泡性の微粒化によって作動することができる家庭用噴霧装置を記載しているようである。この微粒化技術を使用することにより、上述した従来の家庭用噴霧装置の問題の多くものを解消することができる。米国特許第５，３２３，９３５号明細書によって説明された装置は、空気圧力室を手動で加圧することにより必要な空気の流れを生成する。実際に、これは、空気圧が再充填される前では、空気が個々の量でのみ使用されることを示している。加えて、達成され得る液体に対する空気の質量比は、そのような個々の供給ポンプ手段によって制限される。米国特許第５，３２３，９３５号明細書は、０．０１：１と０．０６：１の間のみ特許請求の範囲で請求している。

本発明は、気体連続供給ポンプ、典型的には、電動ポンプの使用を含んでいる。噴霧装置におけるそのようなポンプの使用は、米国特許第５，１９２，００９号明細書（ヒルデブラントら）および米国特許第５，０４６，６６７号明細書（ファーリグ）に記載されている。しかしながら、これらの特許に記載された噴霧装置は、発泡性の微粒化を利用していない。ヒルデブラントは、流体（液体）が接線ダクトを介して導入されると共に、空気入口開口からの空気によって細分化される既知のノズルを開示している。ファーリグは、空気が二つの構成部品渦巻きシステムを介して供給され且つ中央液体の流れの縁に垂直に供給されるノズルを開示している。これらの刊行物のどちらも、発泡性の微粒化噴霧装置をもつ気体連続供給ポンプの使用によって達成される利益を示唆していない。

我々は、発泡性の微粒化によって作動する家庭用噴霧装置が有利に気体連続供給ポンプを備えることを見いだした。そのような噴霧装置は、発泡性の微粒化から引き出される前述の利益を有するばかりでなく、ノズルユニット内の液体膜に噴射され得る気体の量に関して制限されない利益を有する。これにより、我々が見いだした噴霧時間の増大と適度の高い気体：液体比をもつ選択肢とをもたらして、高品質噴霧を生成することができる。

従って、本発明の第１の態様では、液体容器と、気体連続供給ポンプと、液体貯蔵容器からノズルユニットに液体を移送する手段とを備え、気体連続供給ポンプは当該ポンプの作動のための制御手段をもち、ノズルユニットは、液体の膜を形成する手段と、気体連続供給ポンプによってノズルユニットに押しやられた気体のバブルを上記液体の膜に射出する手段と、発生した噴霧のための出口オリフィスを画定するハードウェア部とを備える家庭用噴霧装置が提供される。

本発明の第２の態様では、本発明の第１の態様に記載された装置の使用方法を備える、液体組成物の噴霧方法が提供される。

本発明の第３の態様では、本発明の第１の態様に記載された装置と、そこから噴霧される液体組成物とを備える製品が提供される。

本発明で使用される気体連続供給ポンプは、連続、即ち、中断のない気体の流れを供給することができるものの一つである。この点において、それは、気体の不連続な量を供給するだけしかできず、噴霧の発生が中断されると同時にトリガまたは同等手段がその開始位置に戻る必要がある手動動作トリガ噴霧ポンプ等と対照をなす。本発明で使用される気体連続供給ポンプは、制御手段（下記参照）によって作動されると共に、それが、作動しなくなるまで連続動作が可能である。使用中は、気体連続供給ポンプは、典型的には、３、４、またはそれ以上の秒数の間作動し、その時間連続作動が可能である。

気体連続供給ポンプは、好ましくは、作動時にノズルユニットの中に気体を直接押しやることができる形態である。気体圧縮機のようなポンプの使用とは対照的に、気体連続供給ポンプをこのように使用することは、本発明による好ましい噴霧方法である。好ましくは、気体連続供給ポンプは電動ポンプである。

気体連続供給ポンプは容積式に作動してもよく、その種々の原理は、ピストン、歯車、ローブ、モーノ（ｍｏｈｎｏ）、ダイヤフラム、遠心、ウォブルプレート、ホースを含む。弁手段を有するポンプ、特に、蠕動ポンプおよびスクロールポンプが好ましい。連続圧縮式や自己弁作動式のスクロールポンプが特に好ましい。

本発明で使用される気体連続供給ポンプは、高気体流量、典型的には３０Ｌ／ｈｒから５００Ｌ／ｈｒ、特に４５Ｌ／ｈｒから１８０Ｌ／ｈｒを達成することができる。このポンプは、５ｐｓｉｇ（１．３８バール）の気体圧を発生することができるのが好ましい。典型的には、このポンプは、５ｐｓｉｇから５０ｐｓｉｇ（１．３８バールから４．４６バール）、特に１０ｐｓｉｇから３０ｐｓｉｇ（１．７０バールから３．７７バール）、特に１０ｐｓｉｇから２０ｐｓｉｇ（１．７０バールから２．３９バール）を発生する。意外にも、良好な噴霧微粒化は、本発明による装置を使用してこれらの圧力で達成することができる。気体連続供給ポンプを作動させる制御手段は、任意の適宜な形態であってもよい。典型的な例は、プッシュボタン、トグルスイッチ、またはスライド作動スイッチを含む。作動は、典型的には、ポンプに対する電力の供給を含む。気体連続供給ポンプを作動させる制御手段は、典型的には、プッシュボタンを解放することにより、またはトグルスイッチ若しくはスライド作動スイッチを逆動作することにより、ポンプを動作停止にするのに使用される。代案として、動作停止は、典型的には、２秒から５秒の範囲の設定時間後に、自動遮断によりなされる。

気体連続供給ポンプが電動であるとき、電力源は、外部電気供給が使用されてもよいが、好ましくは、装置自体に設けられる。装置は、電力源として、キャパシタ、電池（ＮｉＭＨまたはＮｉＣｄのような充電式、アルカリのような非充電式）、または光電池を備えてもよい。

一般的に、供給パイプは、気体を気体連続供給ポンプからノズルユニットにもたらす。存在するとき、供給パイプは、一つ以上の弁を備えてもよい。弁のポンプ側の高圧はそのような弁を開き、代案として、そのような弁は電気的に制御されてもよい。

ノズルユニットは、液体膜を形成する手段と、気体の泡を上記液体膜の中に射出する手段とを備える。液体膜は、本質的に平面であるのがよく、膜の面の二つの直交寸法の双方は、膜の厚さより大きく、特に膜の厚さの少なくとも２倍である。典型的には、気体は、膜の面に対して直角の方向から液体膜の中に導入される。

液体膜は、気体の泡が一つ以上の気体射出ポートを介して導入される混合室の壁の間に含まれてもよい。混合室の寸法は、本質的に平面である液体膜を形成するようなものであってもよく、膜の面の二つの直交寸法の双方は、膜の厚さより大きく、特に膜の厚さの少なくとも２倍である。

いくつかの好ましい実施形態において、ノズルユニットは、内側管状通路から気体が、内側管状通路を囲繞する環状通路から液体が供給される気体−液体混合室を備える。そのような実施形態において、混合室により、液体が膜を形成する。この膜の中には、気体が内側管状通路から一つ以上の気体射出ポートを介して射出される。しばしば、混合室は、その中に供給される液体の環状通路に連続している。

ノズルユニットは、さらに、気体と液体の混合によって開始した噴霧用の出口オリフィスを備える。出口オリフィスは、内側管状通路から混合室への入口供給からオフセットしているのが好ましい。内側管状通路から混合室への一つより多い入口供給があるとき、出口オリフィスがこれらのすべてからオフセットしているのが好ましい。用語「オフセット」は、出口オリフィスが混合室への液体の入射方向に関して所定の射出ポートと整列していないことを意味するものと理解されるべきである。

噴霧装置はまた、さらに液滴細分化を増大する手段を備えてもよく、例えば、ノズルユニットの一部として、またはそれと連続して旋回室があってもよい。旋回室は、存在するとき、その中に入って来る液体−気体混合体の中に乱流を発生させることによって液滴細分化を増大する。

本発明による噴霧方法は、好ましくは、気体と液体の混合時に、０．０６：１より大きい、特に０．１：１より大きい、さらに特に０．２：１より大きい液体に対する気体の質量比（ＧＬＭＲ）を与える気体および液体流量の使用を含む。そのようなＧＬＭＲは、良好な品質の噴霧の発生をもたらすことができる。本発明による好ましい方法は、そのようなＧＭＬＲを達成するように設計されている。本発明による噴霧方法は、好ましくは、噴霧の品質および効率の理由で、気体と液体の混合時に、１：１より小さい、特に０．８：１より小さい、さらに特に０．５：１より小さいＧＬＭＲを与える気体および液体流量の使用を含む。本発明による好ましい方法は、そのようなＧＭＬＲを達成するように設計されている。

本発明の目的のために、噴霧の品質は、達成された液滴の細かさによって且つ／または液滴サイズの分散の狭さによって定められてもよい。それは、１：ｍから１００：ｍ、特に５：ｍから６０：ｍ、さらに特に５：ｍから４０：ｍのソーター（Ｓａｕｔｅｒ）平均液滴サイズ（Ｄ［３，２］）を達成するのが望ましい。液滴サイズ分散の狭さは、「ＳＰＡＮ」によって表現されることができる。ここでＳＰＡＮは［Ｄ（９０）−Ｄ（１０）］／Ｄ（５０）である。本発明は、好ましくは、３未満、特に２．５未満のＳＰＡＮを与えるように作動する。液滴サイズの分散は、典型的には、マルヴァーン・マスターサイザ（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ）のような機器による光散乱技術を使用して出口オリフィスから１５ｃｍと測定される。

液体貯蔵容器は、分配すべき液体を保持する。それは空になると、交換されるか、または再充填される場合がある。しかし、広く一般的には、そのような操作を必要とすることなく装置に経済的に受け入れられ得る可使時間を与えるように十分な液体を保持している。容器の容量は、典型的には、１ｍｌから５００ｍｌ、特に、５ｍｌから１００ｍｌ、さらに特に、２０ｍｌから４０ｍｌである。それは、分配すべき液体を通さない材料、典型的には、プラスチック、例えばポリプロピレン若しくはポリエチレンのようなポリオレフィン、または付加ポリマー、例えばナイロン若しくはＰＥＴ／ＰＯＥＴである材料で作られている。好ましい実施形態では、液体容器は折り畳める材料で作られ、その結果、使用中に、折り畳める材料でなければその内容物を使い尽くすことによって発生するであろう真空によって生じるすべての問題を回避することができる。この小袋式のアプローチはまた、すべての方向に装置を操作することができる。

液体を液体貯蔵容器からノズルユニットに移送する手段は、移送導管を備えることができる。存在するときは、移送導管は、好ましくは一つ以上の弁を備える。そのような弁は、ポンプが作動していないときに容器から液体組成物が漏洩することを防止する機能をもつことができる。容器側における弁の高圧、またはノズル側における弁の低圧は、そのような弁を開けることができる。代案として、そのような弁は、電気的に制御されることができる。

液体容器からノズルユニットに液体を移送する手段は、分配すべき液体上に直接作用するポンプを備えることができる。代案として、ポンプは、気体圧縮機として、貯蔵容器内の液体上に高圧を生起するのに使用することができる。場合によっては、加圧された液体がノズルユニットに向かって移動するのに浸漬管が使用される。そのような実施形態において、圧縮機ポンプが、「圧縮」用のいくらかの気体容積をもつために、気体の上部空間が貯蔵容器内の液体の上方に残っているのが好ましい。好ましい実施形態において、単一の気体連続供給ポンプは、ノズルユニットの中に気体を押しやると共に、貯蔵容器内の液体の上方に高圧を生起する機能を果たす。

特に好ましい実施形態において、液体に先立って、気体がノズルユニットの中に供給される。これにより、噴霧装置を使用するときに、消費者に乾燥を知覚させる効果を呈する。この実施形態かまたは他の実施形態において、液体の流れの停止に続いて、気体がノズルユニットを介して供給される。これにより、ノズル、特に、気体射出ポート、混合室、および出口オリフィスから液体を除去する効果があり、その結果、いくらかの液体で生じ得る閉塞問題を最小にすることができる（下記参照）。気体および液体の流れのタイミングの制御は、弁、例えば電気制御弁または機械式流れ制御弁を用いることによって達成されることができる。

噴霧装置は、一般的に、ポンプを作動させる制御手段を支持すると共に他の構成部品を取り囲む外部ハウジングを備える。噴霧装置は、典型的には、片手で保持し得るサイズである。装置は、片手だけを使用して保持または作動され得るのが好ましい。

すべての適切な気体が、本発明の噴霧装置で使用することができる。窒素、二酸化炭素、または空気が使用されてもよい。空気は、最も典型的に使用される。

本発明の噴霧装置は、液体組成物を含む数々の液体を使用することができる。それらは、典型的には、人体に直接塗布される液体化粧品組成物の塗布に適している。そのような液体化粧品組成物は、例としては、ヘアスプレー、香水スプレー、デオドラントボディスプレー、および脇の下スプレー、特に発汗抑制剤組成物を含む。本発明のノズルは、生じた優れた知覚特性の故に液体化粧品組成物を人体に塗布するのに特に適している。特に注目すべきことは、噴霧装置が人体に近接して使用されて、人体への噴霧の堆積を最大にするときに得られる良好な知覚特性である。

本発明の噴霧装置を使用するのに適したいくつかの液体組成物は、溶解または懸濁固体を含んでもよく、閉塞問題の回避は、そのような組成物にとって特に重要であり得る（下記参照）。

適宜な液体組成物は、しばしば、液体分散媒、例えば、水、および／または、エタノールのようなＣ２からＣ４アルコールを含む。そのような液体組成物が人体塗布用の化粧品組成物であるとき、達成された良好な噴霧品質は、ユーザに優れた知覚特性の利益をもたらす。適切な液体組成物は、典型的には、水、および／または、Ｃ２からＣ４アルコールを、組成物重量比で５％から９５％、特に２５％から９５％、とりわけ４０％から９５％のレベルで含む。水および／またはエタノールを含む液体組成物は、本発明の装置での使用に特に適している。

液化推進剤、特にジメチルエチル（ＤＭＥ）またはハイドロフルオロカーボンや、極性のある推進剤は、本発明により噴霧される組成物の一部として使用され得る。しかしながら、液化推進剤は、全組成物重量比で、好ましくは、５０％以下、さらに好ましくは、４０％以下、最も好ましくは０．１％以下存在する。

本発明の第２の態様として参照される液体組成物を噴霧する方法は、本明細書に記載された装置の任意の特徴のすべてから利益を受けることができる。同様に、本発明の第３の態様として参照される製品は、本明細書に記載された装置の任意の特徴のいずれか、および／または本明細書に記載された液体組成物の任意の特徴のいずれかから利益を受けることができる。

以下、本発明の主題を、図１に概略的に示す特定の実施形態に用いてさらに説明する。

図１を参照すると。図示された特定の実施形態は、液体組成物（２）を保持する液体貯蔵容器（１）を備える。空気連続供給ポンプ（３）が、ポンプの作動の制御手段として作動するスイッチ（５）と、ポンプに電力を提供するバッテリパック（６）とに電気回路（４）を介して接続されている。作動したとき、空気連続供給ポンプ（３）は、入口ポート（７）を介して空気を吸い込み、それを、供給パイプ（８）を介して容器（９）に押しやる。容器（９）から、空気の一部が、他の供給パイプ（１１）を介して液体貯蔵容器（１）内の液体組成物（２）上の空間（１０）に移行する。容器（９）から、空気の一部はまた、直接ノズルユニット（１２）に移行して内側管状通路（１３）に入る。

空間（１０）に入った空気は、貯蔵容器（１）内の液体組成物（２）上に正圧をもたらす。臨界圧力が達成されたとき、液体組成物（２）は、移送導管（１５）上の弁（１４）を介して、ノズルユニット（１２）内の内側管状通路（１３）を囲繞する環状通路（１６）内に押しやられる。環状通路内の液体は、空気が空気射出ポート（１８）を介して射出される混合室（１７）内に流れ、その結果、噴霧形成を開始することができる。生成された噴霧は、空気射出ポート（１８）から垂直にオフセットしている出口オリフィス（１９）を介して装置を離れる。

外側ハウジング（２０）は、スイッチ（５）を支持し、装置の他の構成部品を取り囲んでいる。

本発明の特定の実施形態を概略的に示す図である。

Claims (19)

1. 液体貯蔵容器（１）と、気体連続供給ポンプ（３）と、液体貯蔵容器（１）からノズルユニット（１２）に液体（２）を移送する手段とを備え、気体連続供給ポンプ（３）は当該ポンプの作動のための制御手段（５）をもち、ノズルユニット（１２）は、液体の膜を形成する手段と、気体連続供給ポンプ（３）によってノズルユニット（１２）に押しやられた気体の泡を前記液体の膜に射出する手段と、発生した噴霧のための出口オリフィス（１９）を画定するハードウェア部とを備え、
   液体の膜は、混合室の壁の間に含まれ、混合室の寸法は、本質的に平面である液体の膜を形成するようなものであり、平面の二つの直交寸法の双方は、膜の厚さの少なくとも２倍であり、混合室には、内側管状通路（１３）からのガスと、内側管状通路（１３）を囲繞する環状通路（１６）からの液体とが供給される、家庭用噴霧装置。
2. 片手だけを使用して保持および作動の双方が行われ得る、請求項１に記載の装置。
3. 作動時に、気体がノズルユニット（３）内に直接押しやられる、請求項１または２に記載の装置。
4. 気体連続供給ポンプ（３）が弁手段を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 気体連続供給ポンプ（３）が蠕動ポンプまたはスクロールポンプである、請求項４に記載の装置。
6. 気体連続供給ポンプ（３）はスクロールポンプである、請求項５に記載の装置。
7. ポンプ（３）は、１０ｐｓｉｇから３０ｐｓｉｇ（１．７０気圧から３．７７気圧）を発生する、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 混合時に０．０６：１を超え、１：１未満である気体対液体の比を達成するように設計された、請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 液滴の破砕をさらに増加させる手段を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 液体を液体貯蔵容器からノズルユニットに移送する手段は、一つ以上の弁を備える移送導管を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 単一の気体連続供給ポンプは、気体をノズルユニットに押しやると共に、気体圧縮機として、貯蔵容器内の液体の上方に高圧を生成する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 空気を気体として用いる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置を使用する、液体組成物を噴霧する方法。
14. 気体が、液体に先立ってノズルユニットに供給される、請求項１３に記載の方法。
15. 気体が、液体の流れの停止に続いてノズルユニットを介して供給される、請求項１３または１４に記載の方法。
16. 溶解または懸濁固形物を含む液体組成物の噴霧のための、請求項１５に記載の方法。
17. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置と、そこから噴霧される液体組成物とを備える、製品。
18. 液体組成物が、液体分散媒を備える化粧品組成物である、請求項１７に記載の製品。
19. 液体分散媒は、水および／またはＣ２からｃ４のアルコールである、請求項１８に記載の製品。

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