JP2004506501A - 膨張装置及び使用方法 - Google Patents

Abstract

膨張可能な物品を膨張させるための新規の膨張装置及び方法が記載される。膨張装置は２つのコンパートメントを含み、１つはガス発生剤を含有し、もうひとつは活性化剤を含有する。混合されたときに、ガス発生剤及び活性化剤はその場でガスを生じる。装置は両方のコンパートメントに結合されたアクチベータをさらに含み、そして活性化時に２つの薬剤の間の混合をもたらすことができる。膨張装置のホースアセンブリーは、発生されたガスを、フラットタイヤなどの膨張可能な物品に輸送する。

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、膨張可能な物品を膨張させるための装置及び方法に関する。より詳細には、本発明はフラットタイヤを膨張させるためのガスを発生するための装置及び方法に関する。
【０００２】
発明の背景
便利な携帯型の圧縮空気供給源が必要である状況が数多く存在する。例えば、乗物のタイヤ圧が低くなるすぎると、乗物のドライバーはタイヤにさらなる空気を供給することによりタイヤ圧を上げる必要があるであろう。ドライバーは近くのガソリンスタンドまで運転して、ガソリンスタンドにおいてエアポンプでタイヤを膨張させることでそれを行うことができる。しかし、乗物のドライバーが近くのガソリンスタンドまで運転するのを妨げる状況の場合には、別の空気源が要求される。これらの状況において、携帯型圧縮空気源がこのような要求を満たすであろう。同様に、スイミングプールフローテイションエイド及び折畳式ボートなどの膨張型娯楽装置は使用される前に膨張される必要がある。膨張型娯楽装置を適切な膨張のためにガソリンスタンドに持っていくことは常に実用的ではない。これらの状況下に、携帯型圧縮空気源は、また、別の空気供給源として望ましい。
【０００３】
膨張可能な物品に圧縮空気を提供する幾つかの膨張装置が存在する。例えば、メカニカルエアコンプレッサー又は高圧空気の貯蔵タンクはこの目的で使用できる。しかし、メカニカルエアコンプレッサーは比較的に高価でありそして出力源を要求する。それは、通常、重い。このため、メカニカルエアコンプレッサーは立ち往生したモータリストにとって使用可能でないことがある。他方、圧縮空気貯蔵タンクは携帯型でかつ比較的に安価にすることができるが、携帯型で安価とするためにその能力は限定される。さらに、その内容物が消費されたら、再充填が必要になり、このような再充填はエアコンプレッサーを必要とする。ハンドポンプ又はフットポンプは膨張可能な物品に空気を供給するための比較的に安価な代用品であるが、必要とされる空気を発生するために肉体的労力を必要とする。比較的に大きな物品を膨張させるためには、平均的な身体的能力を有する人では長時間を要することがある。
【０００４】
それ故、最小限の人間の介在が必要でありそして操作するのに出力源を要しない膨張装置の必要性がある。さらに、このような装置の能力が限定されていないことが望ましい。
【０００５】
発明の要旨
本発明は、ここに、膨張可能な物品を膨張させるための膨張装置及び方法を提供することにより上記の要求を満たす。１つの態様において、本発明は膨張装置に関する。かかる膨張装置は（１）気体状態でないガス発生剤を含有する第一コンパートメント、（２）前記ガス発生剤から分離されている活性化剤を含有する第二コンパートメント、（３）第一コンパートメント及び第二コンパートメントに結合されたアクチベータ、及び、（４）１つの末端が膨張可能な物品に結合されるようになっており、もう一方の末端が、ガスが発生されるコンパートメントに結合されているホースアセンブリーを含む。この装置において、活性化剤はガス発生剤との接触時にその場でガスを生じさせることができる。アクチベータは活性化時に活性化剤とガス発生剤との接触をもたらすことができる。幾つかの態様において、その場で発生されるガスは二酸化炭素である。二酸化炭素のためのガス発生剤は以下の化合物の１種以上から選択されることができる：炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸アンモニウム及び炭酸カルシウム。二酸化炭素のためのガス発生剤のための活性化剤は、酢酸、クエン酸、マレイン酸、ポリアクリル酸、リン酸、酸性硫酸ナトリウム及び酒石酸などの酸であることができる。二酸化炭素に加えて、窒素、酸素、水素などのいかなる他のガスも、適切なガス発生剤及び活性化剤を用いて発生させることができる。
【０００６】
別の態様において、本発明は膨張装置に関する。この装置は（１）気体状態でないガス発生剤を含有する第一コンパートメント、（２）前記ガス発生剤と分離されている活性化剤を含有する第二コンパートメント、（３）活性化時に活性化剤とガス発生剤との接触をもたらすための手段、及び（４）膨張可能な物品にガスを輸送するための手段を含む。活性化剤はガス発生剤との接触時にその場でガスを生じさせることができる。
【０００７】
さらに別の態様において、本発明は膨張可能な物品を膨張させるための方法に関する。この方法は（１）気体状態でないガス発生剤を提供すること、（２）ガス発生剤から分離されており、ガス発生剤との接触時にその場でガスを生じさせることができる活性化剤を提供すること、（３）ガス発生剤と活性化剤とを接触させてその場でガスを発生させること、及び（４）ガスを膨張可能な物品に輸送することを含む。
【０００８】
本発明の態様は幾つかの利点を提供し、このような利点は以下の説明で明らかになる。
【０００９】
発明の態様の説明
本発明の態様は、部分的には、種々の膨張可能な物品のためのガス供給源として２種以上の化合物の間の化学反応により生じるガスを用いることができることを認識することを基礎とする。本発明の態様によると、膨張装置は提供される。膨張装置は２つのコンパートメントを含んでよく、その１つはそれ自体が気体ではないガス発生剤を含み、もうひとつのコンパートメントはガス発生剤から分離された活性化剤を含む。活性化剤はガス発生剤との接触時にその場でガスを生じさせることができる。膨張装置は第一及び第二コンポーネントに結合されたアクチベータ（膨張装置の１つの構成部品であり、活性化剤とは関係がない）をさらに含んでよい。アクチベータは活性化時に活性化剤とガス発生剤との接触又は混合をもたらし、その場でガスを発生させることができる。さらに、膨張装置は、１つの末端が膨張可能な物品に結合されるようになっており、もう一方の末端が、ガスが発生されるコンパートメントに結合されている、ホースアセンブリーを含んでよい。
【００１０】
ガスは、第一コンパートメント中において活性化剤とガス発生剤とを混合させることにより第一コンパートメント中において発生されても、又は、第二コンパートメント中において活性化剤とガス発生剤とを混合させることにより第二コンパートメント中において発生されてもよい。または、ガスはガス発生剤と活性化剤との混合が行われる第三コンパートメント中で発生されることもできる。
【００１１】
用語「膨張可能な物品」とは、適切な膨張のために空気又はそれと等価物を必要とする中空物品をさす。例えば、膨張可能な物品は、限定するわけではないが、タイヤ、浮遊可能な娯楽玩具、ライフセーバー、フローテーションデバイス、浮遊可能なボート及びエアマットレス、バルーンなどを含む。
【００１２】
２種以上の化合物の化学反応により生じることができるどのガスも本発明の態様において使用されうることが認識されるべきである。実際、種々の化学反応は望ましいガス、例えば、窒素、二酸化炭素、酸素、水素、亜酸化窒素、希ガスなどを発生するために使用されうる。好ましくは、発生されるガスは非引火性であり、無毒性でありそして環境に優しいものであるべきである。
【００１３】
適切なガス発生剤及び対応する活性化剤は膨張可能な物品を膨張させるために使用されるガスのタイプによって様々である。例えば、もし窒素ガスが望まれるならば、適切なガス発生剤は、限定するわけではないが、ヒドラジン、アゾジカルボンアミド及びアジ化ナトリウムを含む。適切な活性化剤は、限定するわけではないが、ヨウ素、過酸化水素、酸化鉄、クロラミン及び熱を含む。酸素を発生させるために、過酸化水素は過マンガン酸カリウム又は他の化合物と反応されてよい。化学反応により水素を製造するためには、水は反応性金属（例えば、元素の周期律表の第ＩＡ族又は第ＩＩＡ族金属）又は金属水素化物と反応されてもよい。ガスを発生する他の化学反応も用いられてよい。
【００１４】
幾つかの態様において、二酸化炭素は膨張可能な物品を膨張させるために使用される。二酸化炭素は以下の利点を提供する。第一に、種々のガス発生剤及び活性化剤から二酸化炭素を発生させることが比較的に容易である。第二に、これらの化合物を用いた二酸化炭素の発生のコストが比較的に低い。第三に、これらの二酸化炭素発生化合物は安全である。実際、その多くは食品として使用されている。最後に、二酸化炭素は毒性がなく、非引火性でありそしてオゾン層に有害でない。多くのカーボネート化合物は酸の存在下に二酸化炭素を発生させるために用いられることができる。実際、金属炭酸塩又は炭酸アンモニウムは二酸化炭素のためのガス発生剤として適切である。例えば、重炭酸カリウム、又は、重炭酸カリウムと炭酸アンモニウムなどの炭酸塩の混合物は用いられてよい。適切なガス発生剤は固体、溶液又はスラリーで使用されてよいことに注意されるべきである。好ましくは、炭酸塩又はその混合物は水などの溶剤系中に溶解され又は分散される。
【００１５】
表Ｉは、幾つかの適切な活性化剤を示しており、表ＩＩは二酸化炭素を発生させるための例示のガス発生剤を示している。表中の組成範囲は単なる例示でありそして限定するものと解釈されるべきでないことが理解されるべきである。二酸化炭素を発生させるための適切な活性化剤は、限定するわけではないが、溶剤系（例えば、水）中に溶解され又は分散された、炭酸カリウム、重炭酸カリウム、又は、重炭酸カリウムと炭酸アンモニウムとの混合物などのガス発生剤から二酸化炭素を開放するために十分な強さを有する、あらゆる有機酸、無機酸及びポリマー酸を含む。好ましくは、酸は周囲温度で１０^−１０よりも高い解離定数Ｋを有するべきである。より好ましくは、１０^−８よりも高い解離定数を有する酸を使用すべきである。
【００１６】
幾つかの態様において、亜硝酸ナトリウム、アンモニア及びクロム酸ナトリウムなどの腐食防止剤は活性化剤を含有する溶液に加えられて、コンパートメントの内部表面の酸による腐蝕を防止する。さらに、消泡剤又は脱泡剤、例えば、シリコーンをベースとする化合物、Ｄｅｆｏａｍｅｒ（商標）、及びＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ａｎｔｉｆｏａｍ（商標）は所望ならば、泡の形成を防止し又は泡を急速に崩壊させるために使用されてよい。他方、幾つかの用途は泡が望ましい場合がある。これらの場合には、気泡形成剤、例えば、Ｆｏａｍｔａｉｎｅ（商標）は添加されてよい。他の態様において、分散剤はガス発生剤とともに使用される。典型的な分散剤はＤｉｓｐｅｘ（商標）などのポリアクリル酸をベースとする化合物である。湿潤剤、例えば、Ａｅｒｏｓｏｌ ＯＴ（すなわち、ナトリウムジス（２−エチルヘキシル）スルホスクシネート）は所望ならば添加されてよい。
【００１７】
膨張装置に加えて、本発明の態様は膨張可能な物品を膨張させるための方法も提供する。この方法は（１）気体状態でないガス発生剤を提供すること、（２）ガス発生剤から分離されており、ガス発生剤との接触時にその場でガスを生じさせることができる活性化剤を提供すること、（３）ガス発生剤を活性化剤と接触させてその場でガスを発生させること及び（４）ガスを膨張可能な物品に輸送することを含む。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【表２】

【００２０】
図１は本発明の１つの態様を例示している。図１を参照すると、膨張装置１０は第一コンパートメント１１及び第二コンパートメント１２を含む。第一コンパートメント１１はガス発生剤のためのリザーバーとして機能し、一方、第二コンパートメント１２は活性化剤のためのリザーバーとして機能する。もちろん、活性化剤が第一コンパートメントに配置され、そしてガス発生剤が第二コンパートメント１２に配置されてもよい。この特定の態様において、第二コンパートメントは第一コンパートメント１１よりも上方に配置されている。この設定は、第二コンパートメント１２の内容物を第一コンパートメント１１に添加するために重力を使用しようとするものである。第二コンパートメント１２の内容物を第一コンパートメント１１に添加することが望まれるときに、第一コンパートメント１１と第二コンパートメント１２との間にある添加バルブ１３は手動又は自動のいずれかで調整される。添加バルブ１３は第一コンパートメント１１と第二コンパートメント１２の内容物の混合又は接触を行うアクチベータである。２つの成分の混合又は接触を行うことができる他の装置が使用されてもよい。
【００２１】
この特定の態様において、ガス発生剤と活性化剤との接触を行うために重力を用いる。しかし、他の態様においては、重力を用いる必要がない。つまり、２つの成分は同一のレベルに配置されてよい。そのような態様において、混合はハンドポンプ又はプロペラントによって促進されることができる。他の適切な分配機構は、限定するわけではないが、ピストン操作装置などの正変位、バッグインカンなどの少量の不活性ガスによる予備圧縮、又は、予備充填されたゴムチューブの収縮弾性力などの他の機械手段を含む。全てのこれらのシステムは、好ましくはガス発生剤及び活性化剤を一定比率で分配し、そして混合物が膨張可能な物品中に入る前に良好な混合が行われることができる。
【００２２】
なおも図１を参照すると、膨張装置１０は第一コンパートメント１１と第二コンパートメント１２とを結合する圧力平衡器１５をさらに含む。圧力平衡器１５は第一コンパートメント及び第二コンパートメントの内部の圧力を平衡にし、第二コンパートメント１２中の内容物を第一コンパートメント１１に添加バルブ１３を介して重力により容易に添加することができるように機能するサイドアームである。２つのコンパートメントの圧力を平衡にする他の装置も用いられてよい。この態様において、第一コンパートメント１１は圧力タンクとしても機能する。このことはこのコンパートメント中でガスが発生されることを意味する。第二コンパートメントも圧力タンクとして使用されてもよいことから、このことは任意である。
【００２３】
図１によると、膨張装置１０は２つのそれぞれのリフィルポート１６及び１７を両方のコンパートメントについて含む。それは圧力ゲージ１８をさらに含み、第二コンパートメント１１の内部の圧力をモニターすることが可能である。第一コンパートメント１１にガスアウトプットポート１４が取り付けられており、そのため、発生されたガスは、アダプター及びバルブを有する可撓性ホースによって膨張可能な物品に輸送されることができる。ホースアセンブリーに加えて、他のガス輸送装置がここで使用されてもよい。例えば、膨張可能な物品へガスを輸送するための他の手段は金属チューブ又は同様の装置を含む。さらに、ガス発生剤と活性化剤との接触を行うための他の手段は炭酸塩を酸中に落すことを含む。膨張装置１０は複数の支持体要素２０を含むこともできる。
【００２４】
ガス発生剤と活性化剤は膨張可能な物品に輸送されるガスを生じるために予備混合されることが好ましいが、このことは他の選択肢を排除するものではない。例えば、ガスは、膨張可能な物品へ輸送される前に発生されなくてもよい。代わりに、ガス発生剤及び活性化剤は同時に又は順次に膨張可能な物品に輸送されてよい。これらの状況では、ガス発生剤と活性化剤との混合は膨張可能な物品の内部で起こる。内部で発生したガスが膨張可能な物品を膨張させる。圧力は、膨張可能な物品に輸送されるガス発生剤及び活性化剤の量によって制御されうる。または、ガス発生剤と活性化剤との混合を可能にする第三コンパートメントが存在することもできる。第三コンパートメント中で発生したガスは次いで膨張可能な物品へ輸送されることができる。
【００２５】
以下の実施例は本発明の態様を例示する。これらの例は単なる例示であり、そしてここに記載されるように本発明の範囲を限定することは意図されない。
【００２６】
例１
配合１０の約５ポンド（ｌｂ）のガス発生剤を約１．０立方フィートのタンクに貯蔵した。配合２による種々の量の活性化剤を図１に例示しているような添加バルブをとおしてタンクに添加した。タンクの圧力を添加される活性化剤の量の関数としてモニターした。データを下記の表３に示す。
【００２７】
【表３】

【００２８】
この例は本発明の態様において有意なガス圧が発生されうることを示す。さらに、添加される活性化剤の量を調節することで、所望のガス圧を制御することが可能である。
【００２９】
例２
配合７による約１２オンス（ｏｚ）のガス発生剤を約０．５立方フィートのタンクに貯蔵した。配合３による約７オンスの活性化剤を図１に例示しているような添加バルブをとおしてタンクに連続的に添加した。タンクのガスアウトプットポートを小さい膨張可能なボートに結合した。この膨張可能なボートの内部空間は約４立方フィートであった。ボートの膨張された圧力は、膨張前にボートをどの程度広げたかによって、約１〜５ｐｓｉであった。
【００３０】
例３
この例はフラットタイヤを膨張させるために膨張装置が使用されうることを示す。配合９の約１５オンスのガス発生剤を約１リットルのタンクに貯蔵した。その後、配合１の約９．２オンスの活性化剤を添加バルブをとおしてタンクに連続的に添加した。装置は図１に示すものと実質的に同様の配置であった。タンクのガスアウトレットポートをサイズＰ１９５／７５Ｒ１４のフラットタイヤのバルブに結合した。タイヤがフラットからフルに膨らんだことから示されるように比較的に急速にタイヤ圧が上昇した。最終的なタイヤ圧は約２８ｐｓｉｇであった。
【００３１】
上記のとおり、本発明の態様は種々の膨張可能な物品を膨張させることができる膨張装置を提供する。本発明の態様は、以下の１つ以上の利点を提供することができる。第一に、膨張装置は、いつでもどこでも経済的に膨張可能な物品を膨張させるためのガスを発生されるために使用できる。物品を膨張させるために膨張装置を操作するために手作業による労力を実質的に必要としない。装置は、活性化剤及びガス発生剤をリフィルポートをとおして供給する限り、能力に制限がない。このような膨張装置は操作するのに出力源を必要としないので、比較的に万能でありかつどのような状況でも使用できる。さらに、膨張装置の性能は周囲温度によらない。それ故、膨張装置は極端に寒い気候又は暑い気候のいずれでも、厳しい気候において容易に使用されうる。膨張装置が単純であるから、装置を製造するのに比較的にコスト効率的である。他の利点は当業者に明らかである。
【００３２】
本発明は限られた数の態様について記載されてきたが、他の変更が存在する。例えば、非引火性で、無毒性で、環境に優しいガスが好ましいが、全ての３つの要件を満たすわけではない他のガスも、本発明の幾つかの態様において、なおも使用されうる。本発明の態様において、いかなるガス発生化学反応も使用されうることが認識されるべきである。これらの反応は１つのガス発生剤と１つの活性化剤を使用するものに限定されない。複数種のガス発生剤及び／又は複数種の活性化剤も使用されうる。二酸化炭素の発生に関して、活性化剤は酸として記載されているが、決して酸に限定されるものでない。他のガス発生反応では、活性化剤は塩基性であることも又は中性であることもできる。タイヤシーリング及び膨張装置の構造については、装置の結果を達成するかぎり、１つ以上の部品を別の１つの部品として一体化してもよい。物品を膨張させるための方法については、どの工程の順序も使用できる。添付の特許請求の範囲は全てのこのような変更が本発明の範囲に入るように網羅することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の態様による、ガス発生剤及び活性化剤のための別々のコンパートメントを有する膨張装置を例示している。

Claims (18)

1. 気体状態でないガス発生剤を含有する第一コンパートメント、
   前記ガス発生剤から分離されており、前記ガス発生剤との接触時にその場でガスを生じさせることができる活性化剤を含有する第二コンパートメント、
   活性化時に前記活性化剤と前記ガス発生剤との接触をもたらすことができる、第一コンパートメント及び第二コンパートメントに結合されたアクチベータ、及び、
   １つの末端が膨張可能な物品に結合されるようになっており、もう一方の末端が、ガスが発生されるコンパートメントに結合されているホースアセンブリー、を含む、膨張装置。
2. 気体状態でないガス発生剤を含有する第一コンパートメント、
   前記ガス発生剤から分離されており、前記ガス発生剤との接触時にその場でガスを生じさせることができる活性化剤を含有する第二コンパートメント、
   活性化時に前記活性化剤と前記ガス発生剤との接触をもたらすための手段、及び、
   膨張可能な物品に前記ガスを輸送するための手段、
   を含む、膨張装置。
3. カーボネート化合物を含有しかつリフィルポートを有する第一コンパートメント、
   前記カーボネート化合物から分離された酸を含有し、リフィルポートを有しかつ前記第一コンパートメントよりも下方にある第二コンパートメント、
   前記第一コンパートメント及び前記第二コンパートメントに結合された添加バルブ、
   前記第一コンパートメント及び前記第二コンパートメントを結合している圧力平衡器、
   前記第二コンパートメントにある圧力ゲージ、及び、
   前記第二コンパートメントにあるガスアウトプットポート、
   を含む、膨張装置。
4. 気体状態でないガス発生剤を提供すること、
   前記ガス発生剤から分離されており、前記ガス発生剤との接触時にその場でガスを生じさせることができる活性化剤を提供すること、
   前記ガス発生剤と前記活性化剤とを接触させてその場でガスを発生させること、及び、
   前記ガスを膨張可能な物品に輸送すること、
   を含む、膨張可能な物品を膨張させるための方法。
5. 前記ガス発生剤は二酸化炭素を発生することができる、請求項１、２、３又は４に係る発明。
6. 前記ガス発生剤はカーボネート化合物である、請求項５記載の発明。
7. 前記ガス発生剤は炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、炭酸カリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム及び炭酸カルシウムからなる群より選ばれる、請求項６記載の発明。
8. 前記活性化剤は酸である、請求項６記載の発明。
9. 前記活性化剤は、酢酸、クエン酸、マレイン酸、ポリアクリル酸、リン酸、酸性硫酸ナトリウム及び酒石酸からなる群より選ばれる、請求項８記載の発明。
10. 前記ガス発生剤は窒素を発生することができる、請求項１、２、３又は４記載の発明。
11. 前記ガス発生剤はヒドラジン、アゾジカルボンアミド及びアジ化ナトリウムからなる群より選ばれる、請求項１０記載の発明。
12. 前記活性化剤はヨウ素、過酸化水素、酸化鉄及びクロラミンからなる群より選ばれる、請求項１１記載の発明。
13. 前記第一コンパートメントと前記第二コンパートメントとの間に圧力平衡器をさらに含む、請求項１又は２記載の膨張装置。
14. ガスアウトプットポートをさらに含む、請求項１又は２記載の膨張装置。
15. 圧力ゲージをさらに含む、請求項１、２又は３記載の膨張装置。
16. リフィルポートをさらに含む、請求項１、２又は３記載の膨張装置。
17. 前記第一コンパートメントは前記第二コンパートメントよりも下方にある、請求項１、２又は３記載の膨張装置。
18. 前記アクチベータは前記第一コンパートメント及び前記第二コンパートメントにチューブで結合されたバルブである、請求項１７記載の膨張装置。