JPWO2003097249A1

JPWO2003097249A1 - ガス噴射弁

Info

Publication number: JPWO2003097249A1
Application number: JP2004504636A
Authority: JP
Inventors: 筒井　達雄; 達雄筒井
Original assignee: 株式会社バイオアクティス
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2005-09-15
Also published as: US20050173451A1; EP1504822A1; WO2003097249A1; EP1504822A4

Abstract

ガス噴射弁において、液化炭酸ガスを長期保管、長期使用してもシールリングからの炭酸ガス透過を僅少にして、内容物の噴射濃度の増大や噴霧回数の減少等の問題を解消するものであり、具体的には、シールリング（１７）を保持するシールリング保持溝（１８）の三面とバルブピンの外周面のいずれにもシールリング（１７）が密着することにより、シールリング（１７）のガス透過面積を従来比半分以下にして、さらにシールリング（１７）を炭酸ガス透過性の低い弾性材料とすることで、シールリング（１７）のガス透過量を大幅に減らしたものである。

Description

技術分野
本発明は、液化炭酸ガスをプロペラントとして、ガス容器内に充填した内容物を噴射するガス噴射弁に関し、保管や経時使用に伴うシール部での炭酸ガスの漏れ透過に対する改良を施したガス噴射弁に関する。
背景技術
薬剤等の内容物をガスと共にガス容器内に充填し、ガス容器の口部に固定設置したガス噴射弁から内容物をガス圧によって噴射する装置が従来から用いられている。この種の噴射装置は、従来は、特定フロンをプロペラントとして用いていたが、オゾン層への影響から、現在では代替フロンを使用するものが出てきている。
しかしながら、この代替フロンは、オゾン層への影響は見られないものの、地球温暖化への影響が大変大きく、今後は特定フロンと同様な諸対策が実施されるものと予測されている。そこで、今日では地球環境への影響がより少なく、人体にも安全な炭酸ガスや窒素ガス、ヘリウム、ネオン、クリプトン等の不活性ガスを噴射装置のプロペラントとして使用することが考えられている。
ところで、このようなガスを噴射装置のプロペラントとして用いる場合、現行のフロンのように液化して薬剤との適合やガス容器の小型化が望まれているが、例えば液化炭酸ガスであれば、その蒸気圧は２０℃で５８．４ｋｇｆ／ｃｍ^２あり、また他のガスについても容積効率を上げるには、高圧縮したものや液化したものが良く、やはり５０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の圧力での使用が望まれる。
このような高圧ガスをプロペラントとした噴射弁としては、例えば特開平１１−２６７５５７号公報に示されるようなものが従来から案出されている。
このガス噴射弁は、第６図および第８図に示すように、ガス容器１１０の口部に固定されたバルブケース１２０に、ガス容器１１０の外部からの押し込み操作によって通路口１９０を開閉するバルブピン１３が進退自在に保持されている。バルブピン１３０は、バルブケース１２０に設けられた第２シールリング１７０に密接する一般部１３０ａと、この一般部１３０ａから下方にはピストン部１３０ｂとを備えており、前記通路口１９０はバルブピン１３０の押し込まれていない定常状態においては、ピストン部１３ｂの第１シールリング２３０と第３シールリング２４０がそれぞれバルブケース１２０のシリンダ穴１５０の面に密接することによって閉塞状態を維持している。
このガス噴射弁は、以上のような構成であるため、バルブピン１３０の先端部がガス容器１１０の外部から押し込み操作されると、第３シールリング２４０はバルブケース１２０のシリンダ穴１５０の面に密接しているが、第１シールリング２３はシリンダ穴１５０の下部にあるテーパ面２７０に移動し、ガス容器１１０内部と連絡口１９０が連通されて、ガス容器１１０の内容物は、このときガスと共に外部に噴射される。
しかしながら、上記従来のガス噴射弁では、ガス容器１１０の内部のガスを外部に漏らさないための第２シールリング１７０において、第７図に示したように、高圧ガスが第２シールリング１７０を透過して外部に比較的多く散逸してしまう現象が発生する。
とりわけ、窒素ガスの１５倍以上のガス透過性を有する液化炭酸ガスをプロペラントとして用いる場合には、長期保管や長期の使用に伴う第２シールリング１７０からのガス透過量が多くなる。例えば、シールリング１７０が一般的なシール材料であるゴム硬度６０度のＮＢＲ（ニトリルゴム）製であれば、容量１０ｃｃのガス容器に液化炭酸ガスを２０℃で６０％充填した場合では、一年間の室温保管中に４０％以上の炭酸ガスが外部に散逸してしまい、その結果、ガス容器から噴射される内容物の濃度が必要以上に増大したり、所定の噴射回数が保てなくなる等の実用に耐えない不具合が発生する。
一般的にガスの透過量は、被透過物のガス圧力が負荷されている面積に比例するものであり、上記の現象は第２シールリング１７０のガス容器１１０の内側方向の面の全面にガス圧力が負荷されるので、第２シールリング１７０を透過するガスの量も多くなることがわかる。
そこで、本発明はシールリングが収容される環状溝の設計およびシールリングの材料に着目し、シールリングからの炭酸ガス透過量を僅少にして、内容物の噴射濃度を安定させ、かつ所定の噴射回数が保てるように、実用性の充分にあるガス噴射弁を提供するものである。
発明の開示
上記の課題を解決するための手段として、請求の範囲第１項に記載の本発明のガス噴射弁は、液化炭酸ガス容器の口部に固定されるバルブケースにバルブピンが進退自在に保持され、このバルブケースの内周面に、バルブケースとバルブピンの間を封止するシールリングが取り付けられ、前記バルブピンに同ピンが外部から押し込み操作されたときにガス容器の外部とバルブケース内のシールリングよりもガス容器内側部分とを連通させるガス通路が設けられたガス噴射弁において、バルブケースの前記シールリングを保持する保持溝底面と両側面の三面とバルブピンの外周面のいずれの面にも密接するように、シールリングを収容する環状空間を設けて、かつシールリングをゴム硬度６５度以上の弾性材料とするようにしたものである。
この発明の場合、シールリングを保持する保持溝の底面と両側面とバルブピンの外周面のいずれの面にもシールリングが密接するので、液化炭酸ガスの高圧力のガス圧力の負荷はシールリングのガス容器の内側方向の面の半分以下になり、ガス透過量はその分減少する。
また、シールリングのガス透過性は材料により相当の差があり、ゴム硬度によっても異なるものであり、極力ガス透過性の低い材料からなるシールリングを使用するのが望ましいが、液化炭酸ガスに適した材料やゴム硬度の設定は世の中に特に見られず、炭酸ガス透過実験によってこれを求めた。その結果として、ゴム硬度６５度以上の弾性材料、特にＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）やＩＩＲ（ブチルゴム）、ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレン）、ＣＯ（エピクロルヒドリンゴム）、Ｕ（ウレタンゴム）、Ｔ（多硫化ゴム）が、炭酸ガスの透過性が低いことがわかった。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明が提供するガス噴射弁について、図面を参照にしながら、具体的実施例に基づいて説明する。
まず、本発明のガス噴射弁の第１実施例を、第１図ないし第３図によって説明する。
第１図は、本発明によるガス噴射弁１０を用いた噴射装置を示し、この噴射装置は、液化炭酸ガスと薬剤等の内容物を充填したガス容器３０に、ガス噴射弁が密閉状態で取り付けられている。
ガス噴射弁１０は、ガス容器３０のガス容器口部３１にカシメ加工により気密に固定されるバルブケース１１と、このバルブケース１１に進退自在に保持されるバルブピン１２とを備え、バルブケース１１から上方に突出したバルブピン１２の先端部にノズル機能と押しボタン機能を併せ持ったノズルボタン４０が嵌着固定されている。
バルブケース１１は、その軸心部にバルブピン１２が嵌入されるガイド孔１６が軸方向に沿って形成されており、このガイド孔１６の軸方向略中央位置には軸心方向に向かって開口するコ字状断面のシールリング保持溝１８が形成され、そのシールリング保持溝１８内に弾性材料からなるシールリング１７が保持されている。
そして、このシールリング保持溝１８は、底面１８ｃおよび上側面１８ａ、下側面１８ｂの三面とバルブピン１２の外周面のいずれにもシールリング１７が密接するように設定されている。
一方、このバルブピン１２は、バルブケース１１から上方に突出する先端部側に、先端面とその先端面から軸方向に所定距離離間したバルブピン１２の外周面とを連通するガス通路孔１３が形成されている。このガス通路孔１３は、具体的にはバルブピン１２の先端面から軸方向に沿って形成された軸穴１３ａと、この軸穴１３ａの底部とバルブピン１２の外周面を連通するように径方向に沿って形成されたオリフィス孔１３ｂとによって構成されている。そして、このオリフィス孔１３ｂは、バルブピン１２が上昇位置にあるときにシールリング１７よりもガス容器３０の外側寄りに開口し、外部からのバルブピン１２の押し込み操作時にはシールリング１７よりもガス容器３０の内側寄りに開口するように設置されている。
また、ガス容器３０内に位置されるバルブピン１２の下側にはストッパフランジ１４が一体に設けられ、このストッパフランジ１４がバルブケース１１の下面に当接することによってバルブピン１２の上昇変位が規制されるようになっている。
このガス噴射弁１０は以上のような構成であるため、ノズルボタン４０が押し込み操作されていない間は、バルブピン１２がガス容器３０内のガス圧に付勢されて最上昇位置にあり、オリフィス孔１３ｂがシールリング１７よりも上方に位置している。このため、ガス通路口１３はこのときガス容器３０内に対して非連通となっている。
そして、この状態からノズルボタン４０が押し込み操作されると、バルブピン１２が下降してオリフィス孔１３ｂがシールリング１７よりもガス容器３０の内側寄りに位置され、ガス容器３０内のガスが内容物と共にガス通路口１３とノズルボタン４０の孔を通して外部に噴射される。
このガス噴射弁１０の場合には、保管時等の不使用時におけるガイド孔２１からのガス散逸は、シールリング１７を保持するシールリング保持溝１８の底面１８ｃ、上側面１８ａ、下側面１８ｂの三面とバルブピン１２の外周面のいずれにもシールリング１７が密接していることにより、従来技術のようにガス透過性の大きい高圧力の炭酸ガスがシールリング１７のガス容器３０の内側方向の面の全面に負荷されることなく、その負荷面は半分以下になり、ガス透過量は被透過物のガス圧力が負荷される面積に比例するので、その分ガス透過量を確実に低減することができる。
さらに、このシールリング１７の材料について、炭酸ガス透過実験によってガス透過性の低い弾性材料を求めたが、結果として、炭酸ガス透過性の低かった弾性材料であるゴム硬度６５度以上のＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）やＩＩＲ（ブチルゴム）、ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレン）、ＣＯ（エピクロルヒドリンゴム）、Ｕ（ウレタンゴム）、Ｔ（多硫化ゴム）を使用することにより、シールリング１７のガス透過量を確実に低減することができている。
続いて、第４図に示す本発明のガス噴射弁の第２実施例について説明する。なお、この実施例のガス噴射弁１０はバルブケース１１を除く基本的な構成は第１図に示した第１実施例と同様であるため、第１実施例と同一部分に同一符号を付し、重複する説明は省略するものとする。
このガス噴射弁１０のバルブケース１１は、バルブケース１１のシールリング保持溝１８の下側面１８ｂからガス容器３０の内側寄りの部分を別体の下ブロック５０としたものであり、この下ブロック５０をバルブケース１１の下面の底部１１ｂをカシメ加工により気密に固定しているため、第１実施例と同様に高圧力の炭酸ガスがシールリング１７のガス容器３０の内側方向の面の全面に負荷されることなく、その負荷面は第１実施例と同様に半分以下であり、その分炭酸ガス透過量を確実に低減することができる。
なお、以上で説明した第２実施例においては、シールリング保持溝１８を形成するためにバルブケース１１のシールリング保持溝１８の下側面１８ｂからガス容器３０の内側寄りの部分を別体の下ブロック５０として、この下ブロック５０をバルブケース１１の下面の底部１１ｂをカシメ加工により気密に固定したが、逆に、第５図に示した第３実施例のように、バルブケース１１のシールリング保持溝１８の上側面１８ａからガス容器３０の外側寄りの部分を別体の上ブロック５１とし、この上ブロック５１をバルブケース１１の上面の上部１１ａをカシメ加工により気密に固定しても、第１、第２実施例と同様に、ガス透過量を確実に低減することができる。
産業上の利用可能性
以上記載したように、請求の範囲第１項ないし第７項により提供される本発明のガス噴射弁は、シールリングを保持するシールリング溝の底面、上側面、下側面の三面とバルブピンの外周面のいずれにもシールリングを密接させたものである。したがって、従来技術のようにガス透過性の大きい高圧力の炭酸ガスの場合であっても、シールリングのガス容器内側方向の全面に渡ってガス圧が負荷されることがなく、その負荷面は半分以下となり、ガス透過量を確実に半減することができ、従来技術と変わらない低いコストで大幅な改良ができる。
そして、このシールリングの材料においても、炭酸ガス透過実験によってガス透過性の低い弾性材料を求めた結果、ゴム硬度６５度以上のＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）やＩＩＲ（ブチルゴム）、ＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレン）、ＣＯ（エピクロルヒドリンゴム）、Ｕ（ウレタンゴム）、Ｔ（多硫化ゴム）を使用したことにより、シールリングの炭酸ガス透過量をさらに低減することができるものであり、これも従来技術と変わらない低コストで改良することができる。
したがって、本発明によって、液化炭酸ガス容器を長期間保管、長期使用しても炭酸ガス透過を僅少にすることができ、内容物の噴射濃度が必要以上に増大することもなく、また所定の噴霧回数が保てなくなる等の実用に耐えない不具合の発生の問題を解消することができる利点を有している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明のガス噴射弁の第１実施例を示す断面図である。
第２図は、同実施例の部分詳細図である。
第３図は、同実施例を示す断面図である。
第４図は、本発明のガス噴射弁の第２実施例を示す断面図である。
第５図は、本発明のガス噴射弁の第３実施例を示す断面図である。
第６図は、従来技術のガス噴射弁を示す断面図である。
第７図は、同部分詳細図である。
第８図は、従来技術のガス噴射弁を示す断面図である。
各符号は、以下の意味を有する。
１０・・・ガス噴射弁
１１・・・バルブケース
１１ａ・・・上部
１１ｂ・・・下部
１２・・・バルブピン
１３・・・ガス通路孔
１３ａ・・・軸穴
１３ｂ・・・オリフィス孔
１４・・・ストッパフランジ
１６・・・ガイド孔
１７・・・シールリング
１８・・・シールリング保持溝
１８ａ・・・上側面
１８ｂ・・・下側面
１８ｃ・・・底面
３０・・・ガス容器
３１・・・ガス容器口部
４０・・・ノズルボタン
５０・・・下ブロック
５１・・・上ブロック

Claims

液化炭酸ガス用ガス容器の口部に固定されるバルブケースにバルブピンが進退自在に保持され、このバブルケースの内周面に、バルブケースとバルブピンの間を封止するシールリングが取り付けられ、前記バルブピンに同ピンが外部から押し込み操作されたときにガス容器の外部とバルブケース内の前記シールリングよりもガス容器内側部分とを連通させるガス通路が設けられたガス噴射弁において、バルブケースの前記シールリングを保持する保持溝の底面と両側面の三面とバルブピンの外周面のいずれの面にも密接するように、シールリングを収容する環状空間を設けて、かつシールリングがゴム硬度６５度以上を有する弾性材料であるガス噴射弁。
前記シールリングが、ゴム硬度６５度以上のＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）製である請求の範囲第１項に記載のガス噴射弁。
前記シールリングが、ゴム硬度６５度以上のＩＩＲ（ブチルゴム）製である請求の範囲第１項に記載のガス噴射弁。
前記シールリングが、ゴム硬度６５度以上のＣＳＭ（クロロスルホン化ポリエチレンゴム）製である請求の範囲第１項に記載のガス噴射弁。
前記シールリングが、ゴム硬度６５以上のＣＯ（エピクロロヒドリンゴム）製である請求の範囲第１項に記載のガス噴射弁。
前記シールリングが、ゴム硬度６５以上のＵ（ウレタンゴム）製である請求の範囲第１項に記載のガス噴射弁。
前記シールリングが、ゴム硬度６５以上のＴ（多硫化ゴム）製である請求の範囲第１項に記載のガス噴射弁。