JP2008014398A

JP2008014398A - 加圧流体ボンベ装置、加圧流体ボンベ装置の製造方法、加圧流体の充填方法、加圧流体の再充填方法、加圧流体充填装置、加圧流体充填システム

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Publication number: JP2008014398A
Application number: JP2006185905A
Authority: JP
Inventors: Ryohei Abe; 亮平阿部
Original assignee: MAJOR TSUSHIN KK
Current assignee: MAJOR TSUSHIN KK
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2026-07-05
Also published as: JP4547541B2

Abstract

【課題】短時間でロス無く、内部にガスが残存しているガスボンベに液化ガスを充填する。
【解決手段】上方に加圧流体が気化されて噴出される噴出部４が設けられ、下方に液状の加圧流体が供給される供給部８５が設けられているボンベ５を備える。
【選択図】図１５

Description

本発明は、ボンベ内に充填された加圧流体を噴出させる加圧流体ボンベ装置、加圧流体ボンベ装置の製造方法、加圧流体の充填方法、加圧流体の再充填方法、加圧流体充填装置、加圧流体充填システムに関する。

従来より精密機器や写真のネガ等に付着した塵埃を吹き飛ばすダストブロワーが広く用いられている。これらダストブロワー製品は一般に、スプレー缶内に噴射材として液化ガスが高圧下で充填されて形成されている。スプレー缶の頂部にはバルブを開閉操作する噴出釦を兼ねたノズルが形成され、ノズルの一端には細部にガスを噴出させるための吹き出し用チューブが接続されている。そして噴出釦を押すと、液化ガスが缶内で気化しその際の圧力でノズルに連接されたチューブより噴出される。

目的成分の噴射材として用いられる液化ガスとしては、代替フロンとしてＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）１３４ａやＨＦＣ１５２ａ等が広く用いられ、スプレー缶内において高圧下で液状に保存されている。

しかし、このＨＦＣは、大気中に放出されると温室効果を招くことから、気候変動枠組条約の目的を達成するために採択された京都議定書においても排出量が規制される温室効果ガスとして挙げられ、また産業界全体でも排出削減が推進されている。例えば、ＨＦＣ１３４ａの温室効果は二酸化炭素の１３００倍であり、ＨＦＣ１５２ａでも二酸化炭素の１３０倍の温室効果があることから、ＨＦＣ製品の使用から他の圧縮ガスを用いた製品へ切り換えていくことが望まれている。

特開２００３−１４６３９３号公報

ところで、スプレー缶内に液化ガスを充填させるエアゾール缶においては、簡便に圧縮ガスを噴霧することができるが、一般に使い捨てとされ、内容ガスが放出されると缶本体は廃棄されている。また家庭用のビールサーバ等に用いられている小型のガスボンベにおいても、ボンベ内の圧縮ガスが用い尽くされると、ボンベは廃棄されるか、製造者等によって回収され、再度圧縮ガスが充填され、再利用に供されている。

ここで、小型ガスボンベに圧縮ガスを再充填する場合、ボンベの上端に穿設されガスを噴出させるガス噴出口より、液化ガスを注入することにより行われる。このとき、注入される圧縮ガスは、冷却設備によって高圧下で冷却されることにより液状とされ、またポンプによって小型ガスボンベ内に押し込まれる。

しかし、小型ガスボンベ内には、以前に充填されていた圧縮ガスが噴出しきれず残存している。この残存ガスは、小型ガスボンベのガス噴出口が大きく開栓されている場合には、液化ガスと入れ替わりにガス噴出口より排気されるが、ガス噴出口が小さく液化ガスの注入によって排気ルートが塞がれる場合、液化ガスの注入を阻害してしまう。

例えば、上記特許文献１に記載のガスボンベ装置では、ガスボンベの開口部を閉塞する封板にニードルで穿孔を形成するとともに、ガス噴出を停止させる際にはニードルを穿孔に突き刺し、ガスを噴出させる際にはこのニードルを穿孔から引き抜くことで、簡易な構成でガスの噴出と噴出の停止を行っている。しかし、このガスボンベ装置においては、液化ガスを再充填する際には、残存ガスは、穿孔が注入される液化ガスによって塞がれることにより排気されないため、液化ガスがボンベ内に充填されるにつれて気圧が高まり、液化ガスの注入を阻害する。また高圧化された残存ガスに対抗して液化ガスを注入するためにはポンプの圧力を高めて押し込む必要がある。さらに、かかる残存ガスは、冷却された環境や高圧化されることで漸次液化されるが、気化されている残存ガスが液化されるまでには時間がかかる。

このことから、ボンベ内にガスが残った状態で液化ガスを注入しようとすると相当の時間を要し、また所定量まで注入している間液化ガスを供給する必要があることから小型ガスボンベ内への注入量に対して液化ガスのロスも多くなる。さらに小型ガスボンベの充填には冷却設備や高圧のポンプといった設備を備えたプラントでしか行うことができず、したがって、使用済みボンベの回収、配送等の手間といった再利用までの時間、コストもかかる。

一方、残存ガスを排気した後に液化ガスを注入する工程を経るには、小型ガスボンベ内の残存ガスを排気する排気設備や、真空状態で液化ガスを注入できる設備を要し、また開口部を閉塞する封板ごと除去し、液化ガスの充填後再度封板を取り付ける場合にも真空状態で封板を取り付ける設備を要し、いずれの場合も上述した場合と同様に、小型ガスボンベの再利用を容易に行うことは困難である。

そこで、本発明は簡易な構成で、かつ短時間でロス無く、内部にガスが残存している状態の小型ガスボンベに液化ガスを充填することができる加圧流体ボンベ装置、加圧流体ボンベ装置の製造方法、加圧流体の充填方法、加圧流体の再充填方法、加圧流体充填装置及び加圧流体充填システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明にかかる加圧流体ボンベ装置は、上方に加圧流体が気化されて噴出される噴出部が設けられ、下方に液状の加圧流体が供給される供給部が設けられているボンベを備えたものである。

また本発明にかかる加圧流体ボンベ装置の製造方法は、上方に加圧流体が気化されて噴出される噴出部が設けられ、下方に液状の上記加圧流体が供供給される供給部が設けられ、上記加圧流体が未充填のボンベを備えた加圧流体ボンベ装置の上記噴出部及び供給部を開放する工程と、上記噴出部より装置内に気化して残留する加圧流体を排気しながら上記供給部より液状の加圧流体を供給し上記ボンベ内に該液状の加圧流体を充填させる工程とを有するものである。

また本発明にかかる加圧流体の充填方法は、上方に加圧流体が気化されて噴出される噴出部が設けられ、下方に液状の加圧流体が供給される供給部が設けられ、上記加圧流体が未充填のボンベを備えた加圧流体ボンベ装置の上記噴出部及び供給部を開放する工程と、上記噴出部より装置内の気体を排気しながら上記供給部より液状の加圧流体を供給し上記ボンベ内に該液状の加圧流体を充填させる工程とを有するものである。

また本発明にかかる加圧流体の再充填方法は、上方に加圧流体が気化されて噴出される噴出部が設けられ、下方に液状の加圧流体が供給される供給部が設けられ、上記加圧流体をほぼ使い切った状態のボンベを備えた加圧流体ボンベ装置の上記噴出部及び供給部を開放する工程と、上記噴出部より装置内に気化して残留する加圧流体を排気しながら上記供給部より液状の加圧流体を供給し上記ボンベ内に該液状の加圧流体を充填させる工程とを有するものである。

また本発明にかかる加圧流体充填装置は、上方に加圧流体が気化されて噴出される噴出部が設けられ、下方に液状の加圧流体が供給される供給部が設けられているボンベを備えた加圧流体ボンベ装置の加圧流体充填装置において、上記加圧流体が充填され上記ボンベに加圧流体を供給する加圧流体供給ボンベと、上記加圧流体ボンベより延設された加圧流体ホースと、上記加圧流体ホースの先端に設けられ、加圧流体の流路が形成されるとともに、上記供給部と連結される連結部材と、上記連結部材が配設されるとともに上記加圧流体ボンベ装置が載置される載置部と、上記噴出部を操作する操作部とを備え、該操作部で上記噴出部を開放し上記ボンベ内に残存する気体を排気しながら、上記連結部材を介して上記供給部より上記ボンベ内に液状の加圧流体を充填するものである。

また本発明にかかる加圧流体充填システムは、上方に加圧流体が気化されて噴出される噴出部が設けられ、下方に液状の加圧流体が供給される供給部が設けられたボンベを有し、該ボンベ内には加圧流体が未充填又は若干残存している状態の加圧流体ボンベ装置と、上記加圧流体が充填され上記ボンベに加圧流体を供給する加圧流体供給ボンベと、上記加圧流体ボンベより延設された加圧流体ホースと、上記加圧流体ホースの先端に設けられ、加圧流体の流路が形成されるとともに、上記供給部と連結される連結部材と、上記連結部材が配設されるとともに上記加圧流体ボンベ装置が載置される載置部と、上記噴出部を操作する操作部とを備える加圧流体充填装置とを有し、上記加圧流体ボンベ装置が上記載置部に載置されることにより上記供給部と上記連結部材とが連結され、上記操作部によって上記噴出部が開放されることにより上記ボンベ内に残存する気化された加圧流体が放出されるとともに上記加圧流体供給ボンベより液状の加圧流体が上記供給部より上記ボンベ内に供給されるものである。

本発明によれば、ボンベ内に気体が残存した状態で新たに液状の加圧流体が充填されることがなく、供給部より液状の加圧流体が充填されるにつれて残存気体が噴出部を介して外部に放出されていく。したがって、ボンベ内の残存ガスが排気されることで液状の加圧流体の注入が阻害されることなく、短時間に、かつ液状の加圧流体のロスを最小限にしてボンベへの充填を行うことができる。

以下、本発明が適用された加圧流体ボンベ装置、加圧流体ボンベ装置の製造方法、加圧流体の充填方法、加圧流体の再充填方法、加圧流体充填装置、加圧流体充填システムについて、加圧流体として炭酸ガスを用いたガス噴出装置１に適用した場合を例に、図面を参照しながら詳細に説明する。このガス噴出装置１は、例えば、精密機器の製造、整備や、半導体や写真等のネガを取り扱う際に塵埃を除去するためのダストブロワーとして用いられるものであり、図１及び図２に示すように、圧縮ガスとして炭酸ガスが充填された炭酸ガスカートリッジボンベ５と、炭酸ガスカートリッジボンベ５の開閉を行う開栓装置４とを有し、これらがボンベ筐体３内に収納されて装置本体２を構成している。

炭酸ガスカートリッジボンベ５は、略筒状の金属筐体内に液化炭酸ガスが充填されている。また、炭酸ガスカートリッジボンベ５は、金属筐体の上端側に開口部６が形成されている。開口部６は後述する開栓装置４で封止されており、金属筐体内の炭酸ガスの噴出が防止されている。そして炭酸ガスカートリッジボンベ５は、開栓装置４の押圧部材１０の噴出口３０ａ及び弾性シート９の穿孔９ａに後述する保持部材１２に保持されているニードル１１が突き立てられることにより閉塞される。また炭酸ガスカートリッジボンベ５は、噴出口３０ａ及び穿孔９ａに突き立てられているニードル１１が引き上げられることにより、炭酸ガスを噴出する。

なお炭酸ガスカートリッジボンベ５は、開口部６の外周部に、後述するヘッドキャップ１６と螺合されるネジ溝７が形成されている。

また炭酸ガスカートリッジボンベ５は、開口部６が設けられた上端側と反対の下端側に後述するガス充填装置１２０に装着されることにより液化炭酸ガスが供給される供給部８５が設けられている。供給部８５の構成については後に詳述する。

この炭酸ガスカートリッジボンベ５を開閉操作する開栓装置４は、炭酸ガスカートリッジボンベ５内に充填されている炭酸ガスを噴出させる噴出部を構成するものであり、図２〜図４に示すように、炭酸ガスカートリッジボンベ５の開口部６に装着され開口部６を閉塞するハウジング８と、ハウジング８内に配設される弾性シート９と、弾性シート９を押圧する押圧部材１０と、ハウジング８内にスライド自在に配設されるとともに、押圧部材１０に穿設された噴出口３０ａ及び弾性シート９の穿孔９ａを開閉することにより上記炭酸ガスの噴出を制御するニードル１１と、ニードル１１を保持する保持部材１２と、保持部材１２を炭酸ガスカートリッジボンベ５の開口部側に付勢する捻りコイルバネ１３と、保持部材１２を炭酸ガスカートリッジボンベ５の開口部６と離間する方向に操作して炭酸ガスを放出させる操作部材１４と、炭酸ガスカートリッジボンベ５より噴出された炭酸ガスの流路を構成する流路板１５と、炭酸ガスカートリッジボンベ５に接続されるとともに、ハウジング８、弾性シート９、押圧部材１０、ニードル１１、保持部材１２、捻りコイルバネ１３及び流路板１５を収納するヘッドキャップ１６とを有する。

ハウジング８は、例えば真鍮などの金属を用いて形成され、長手方向の一端が開放され、他端が閉塞された円筒形状の胴体部２０を有し、開放端側の側縁にフランジ部２１が形成されている。ハウジング８は、このフランジ部２１をガスケット２２を介して炭酸ガスカートリッジボンベ５の開口部６に係止させることで、胴体部２０が開口部６より炭酸ガスカートリッジボンベ５内に挿入されている。

またハウジング８は、底部が閉塞されることにより弾性シート９が載置される載置部２４が設けられている。この載置部２４には、炭酸ガスの出口となるガス孔８ａが穿設されている。ガス孔８ａは、ドリルなどで穿設され、例えば直径が０．１ｍｍ〜０．２ｍｍに形成される。このガス孔８ａは、その大きさに応じて開栓装置４が開放された際のガス流量が規定され、直径を大きくすればガスが大量に噴出され、小さくすればガス流量を抑えることができ、用途に応じて使い分けられる。

またハウジング８は、載置部２４の胴体部２０の内側の面に弾性シート９が貼着され、また胴体部２０内にこの弾性シート９を押圧する押圧部材１０が配設される。

またハウジング８の胴体部２０は、内周に押圧部材１０が螺合されるネジ溝２３が切ってあり、押圧部材１０の外周に切ってあるネジ溝２８が螺合されることで一体化される。

弾性シート９は、炭酸ガスカートリッジボンベ５内に充填された炭酸ガスの漏洩を防止するものであり、押圧部材１０によって常時一定の圧力にてほぼ全面に亘って押圧されている。

また弾性シート９は、後述するニードル１１に突き通されることにより、押圧部材１０に設けられた噴出口３０ａと連続する穿孔９ａが穿設されている。そして弾性シート９は、押圧部材１０に押圧されることにより発生した応力Ｓが穿孔９ａに向かう方向に発生している。

かかる弾性シート９は、図５（ａ）に示すように、押圧部材１０による押圧下でニードル１１が穿孔９ａを挿通することで、応力Ｓによって穿孔９ａがニードル１１に密着する。これにより弾性シート９は、噴出口３０ａと連続して形成されている穿孔９ａを確実に塞ぐことで、ニードル１１に突き立てられている噴出口３０ａからのガス漏れを防止することができる。また弾性シート９は、図５（ｂ）に示すように、ニードル１１が穿孔９ａから引き抜かれることにより炭酸ガスカートリッジボンベ５内に圧縮状態で充填されている炭酸ガスが穿孔９ａを通るため、押圧部材１０による押圧下で穿孔９ａに発生している応力Ｓが炭酸ガスの圧力と対抗されることで穿孔９ａが塞がれることなくガス流路が確保され、炭酸ガスを外部へ噴出させる。

かかる弾性シート９は、図４に示すように、ハウジング８の載置部２４と略同一の径を有する円盤状に形成され、図５に示すように、外側面がハウジング８の胴体部２０の内周壁と当接、あるいはほぼ当接されて配設されている。したがって弾性シート９は、押圧部材１０に押圧されることにより発生する内部応力Ｓが穿孔９ａ側に向かう。

また弾性シート９は、押圧部材１０に押圧されることにより内部応力Ｓが発生する材料、例えばフッ素系のゴムシート等が用いられる。また弾性シート９の構成材料は、押圧部材１０に押圧されることにより穿孔９ａの内面方向に内部応力Ｓが発生する性質を有する弾性材料であればよく、例えば、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、オレフィン系、スチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、あるいは、それらの混合物等を用いることができる。また、弾性シート９は、複数層の積層体で構成されたものであってもよい。

また弾性シート９は、例えば厚さを約１ｍｍとし、押圧部材１０に押圧されることで厚さが約０．２ｍｍ程度とされる。

この弾性シート９を押圧する押圧部材１０は、例えば真鍮などの金属が用いられ、長手方向の一端が開放され、他端が閉塞された円筒形状の胴体部２６を有し、開放端側の側縁にフランジ部２７が形成されている。胴体部２６には、外周部にハウジング８の胴体部２０に形成されたネジ溝２３に螺合されるネジ溝２８が切ってある。また胴体部２６は、閉塞端側の先端にかけて段差部２６ａを介して縮径された押圧部２９が形成されている。押圧部２９は、平坦化された底面が弾性シート９と当接されることにより、弾性シート９をほぼ全面に亘って押圧する。

また押圧部材１０は、押圧部２９にニードル１１及び保持部材１２がスライド自在に保持される保持孔３０が形成されている。保持孔３０は、閉塞端側の底部に、ニードル１１の尖端部１１ａが突き立てられることにより開栓装置４を閉塞し、ニードル１１の尖端部１１ａが引き抜かれることにより開栓装置４を開放し、炭酸ガスを噴出させる噴出口３０ａがドリルなどで穿設されている。また保持孔３０は、胴体部２６の外周に設けられた段差部２６ａに対応して段差部３０ｂが設けられ、ニードル１１を保持する保持部材１２のスライド範囲を規制している。

このような押圧部材１０は、ネジ溝２８がハウジング８の内周に設けられたネジ溝２３と螺合することにより胴体部２６がハウジング８の胴体部２０内に挿入され、フランジ部２７がハウジング８のフランジ部２１と当接される。このとき押圧部材１０は、押圧部２９がハウジング８の胴体部２０内に配設された弾性シート９を所定の圧力で押圧する。

炭酸ガスカートリッジボンベ５を閉塞するニードル１１は、尖端部１１ａが押圧部材１０の押圧部２９に穿設された噴出口３０ａ及び弾性シート９の穿孔９ａに突き立てられている。これにより、ニードル１１は、弾性シート９に穿孔９ａを開けるとともに、これら噴出口３０ａ及び穿孔９ａに突き立てられることにより開栓装置４を閉塞し炭酸ガスカートリッジボンベ５内に充填された炭酸ガスの流出を停止する。なおニードル１１は、開栓装置４を閉塞しているとき、尖端部１１ａがハウジング８のガス孔８ａ内にも挿通されている。

なお、ニードル１１は、表面にニッケルコーティングが施されている。これによりニードル１１は、防錆効果、噴出口３０ａとの密着性の向上が図られている。

ニードル１１を保持し、炭酸ガスカートリッジボンベ５の開閉を行う保持部材１２は、円筒状に形成され円柱状の胴部を持つ先鋭体を保持する保持孔３１が設けられた基端部３２と、基端部３２の上部に延設された軸部３３とが形成されている。また保持部材１２は、軸部３３が基端部３２より小径に形成されることで段差が形成され、ニードル１１を炭酸ガスカートリッジボンベ５側に付勢する捻りコイルバネ１３の一端が係止されるバネ係止部３５が設けられている。

さらに保持部材１２は、軸部３３の上方に、周回り方向の溝を形成することにより、Ｏリング３６が取り付けられるリング溝３７が設けられている。Ｏリング３６は、リング溝３７に取り付けられることにより、ヘッドキャップ１６の開口５１の周縁に密着し、炭酸ガスがこれより上方へ漏れることを防止するとともに、ノズル部４２の管路４２ａへ導く。

また保持部材１２は、軸部３３がヘッドキャップ１６の上面１６ａに臨まされ、その先端に後述する操作レバー６０に係止される係止キャップ３４が装着される。係止キャップ３４は、円筒体からなり、軸部３３の外径とほぼ同一の内径を有する装着孔４０が形成されている。係止キャップ３４は、装着孔４０が設けられた底面の外側縁に、後述する操作部材１４の操作レバー６０の一端が係止され、操作レバー６０の回動に応じて保持部材１２と共に昇降操作される。

かかる保持部材１２は、押圧部材１０の保持孔３０に挿入されるとともに、軸部３３の先端部がヘッドキャップ１６の開口５１に支持されることにより、ニードル１１が押圧部材１０の噴出口３０ａ及び弾性シート９の穿孔９ａと対向され、ニードル１１がブレることなく昇降操作可能に支持される。したがって保持部材１２は、ニードル１１を常に噴出口３０ａ及び穿孔９ａに突き立てることができ、昇降操作によって次第に噴出口３０ａや穿孔９ａを広げることによるガス漏れを招くことを防止することができる。

保持部材１２のバネ係止部３５に係止される捻りコイルバネ１３は、保持部材１２の軸部３３の外周部を挿通されることにより、一端をバネ係止部３５に係止され、他端をヘッドキャップ１６内に配設されている流路板１５の内面に係止されている。これにより捻りコイルバネ１３は、保持部材１２を炭酸ガスカートリッジボンベ５の開口部６側に付勢している。

したがって保持部材１２は、捻りコイルバネ１３の付勢力によって常時ニードル１１が押圧部材１０の噴出口３０ａ及び弾性シート９の穿孔９ａに突き立てられ、炭酸ガスカートリッジボンベ５に充填されている炭酸ガスの噴出を停止する。また保持部材１２は、後述する操作部材１４の操作レバー６０が回動操作されることにより、捻りコイルバネ１３の付勢力に対抗してニードル１１が炭酸ガスカートリッジボンベ５の開口部６より離間する方向へ上昇されると、ニードル１１が噴出口３０ａ及び穿孔９ａより引き抜かれ、炭酸ガスを噴出させる。噴出された炭酸ガスは、ハウジング８のガス孔８ａ、穿孔９ａ及び噴出口３０ａを介して保持孔３０内に流れ、流路板１５のノズル部４２及びトップカバー７０のガス噴出口７３を経て外部に排出される。

また、保持部材１２は、操作レバー６０の操作が解かれると、捻りコイルバネ１３の付勢力により炭酸ガスカートリッジボンベ５側に付勢され、ニードル１１の尖端部１１ａが噴出口３０ａ及び穿孔９ａに突き立てられ、炭酸ガスの噴出を止める。

流路板１５は、炭酸ガスを押圧部材１０の保持孔３０からトップカバー７０のガス噴出口７３へ導くものであり、押圧部材１０のフランジ部２７上に配設されるとともにヘッドキャップ１６内に収納されている。この流路板１５は、円盤状の板本体４１を有し、板本体４１上に炭酸ガスの流路が形成されたノズル部４２が突設されている。

板本体４１は、略中央部に保持部材１２の軸部３３が挿通される円形開口部４１ａが形成されている。ノズル部４２は、一端が板本体４１の裏面に臨まされ他端がノズル部４２の先端に臨まされている管路４２ａが形成されている。またノズル部４２には、外周部にリング溝４３が設けられ、このリング溝４３にＯリング４４が装着される。

また板本体４１は、ノズル部４２が突設された面と反対側の面に、円形開口部４１ａの周囲に沿って捻りコイルバネ１３の他端が係止される係止突部４５が形成されている。

この流路板１５は、板本体４１が押圧部材１０のフランジ部２７上に配設されることで、円形開口部４１ａに保持部材１２の軸部３３が挿通され、またノズル部４２がヘッドキャップ１６の上面１６ａに形成された開口５４に挿通された状態でヘッドキャップ１６が炭酸ガスカートリッジボンベ５の開口部６に装着されることにより、ヘッドキャップ１６と押圧部材１０との間に挟持される。このとき流路板１５は、ノズル部４２が押圧部材１０の保持孔３０と連続される。

このヘッドキャップ１６は、一端が閉塞された中空の円筒形状をなし、内周部に上記炭酸ガスカートリッジボンベ５の開口部６に形成されたネジ溝７と螺合するネジ溝５０が形成されている。

またヘッドキャップ１６は、上面１６ａに保持部材１２の軸部３３を上方に臨ませる開口５１が穿設されている。開口５１は軸部３３をスライド自在に挿通保持することにより、保持部材１２をブレることなく昇降させることができる。またヘッドキャップ１６は、上面１６ａの主面に、操作レバー６０の支持片６４を回動自在に支持する支持孔５２が形成されている。支持孔５２は矩形状の凹部からなり、底部に長手方向の両端側を上昇させた湾曲面が形成され、操作レバー６０を回動可能に支持する。さらにヘッドキャップ１６は、上面１６ａの主面に流路板１５に突設されているノズル部４２が挿通される開口５４が穿設されている。

なおヘッドキャップ１６は、外周部に、後述するトップカバー７０が係止されるフランジ部５３が突設されている。

かかるヘッドキャップ１６は、炭酸ガスカートリッジボンベ５の開口部６にハウジング８が挿入され、かつこのハウジング８内に弾性シート９及び保持部材１２が挿通された押圧部材１０が装着され、さらに捻りコイルバネ１３が保持部材１２の先端に挿通され他端を流路板１５の裏面側に当接させると、開放端を開口部６側に向けてネジ溝５０をネジ溝７に螺合させる。これによりヘッドキャップ１６は、ハウジング８、押圧部材１０、流路板１５を内部に収納保持するとともに、これらを炭酸ガスカートリッジボンベ５の開口部６とで挟持し、ハウジング８によって開口部６を気密に閉塞する。

このときヘッドキャップ１６の開口５１から、保持部材１２の軸部３３が突出され、先端部に係止キャップ３４が取り付けられる。またヘッドキャップ１６の開口５４からは流路板１５のノズル部４２が上方に突出されている。またヘッドキャップ１６は、押圧部材１０をハウジング８の底部側に付勢することにより、ハウジング８に配設された弾性シート９を押圧部材１０の押圧部２９によって押圧した状態で保持させる。さらにヘッドキャップ１６は、捻りコイルバネ１３が圧縮されて保持部材１２を開口部６側に付勢した状態で保持する。

これによりガス噴出装置１は、保持部材１２に保持されているニードル１１が押圧部材１０の噴出口３０ａ及び弾性シート９の穿孔９ａに突き立てられて、炭酸ガスの噴出が防止される。またガス噴出装置１は、押圧部材１０によって所定の圧力で押下された弾性シート９にニードル１１が突き立てることで、ニードル１１と弾性シート９の穿孔９ａとが強固に密着され、炭酸ガスの漏洩が確実に防止されている。

次いで、開口部６側に付勢されている保持部材１２を操作することにより炭酸ガスカートリッジボンベ５内の炭酸ガスを噴出させる操作部材１４について説明する。操作部材１４は、ノズル３８の底部と連結されヘッドキャップ１６の上面１６ａに回動可能に支持される操作レバー６０と、操作レバー６０の一端６０ａを押圧操作する操作釦６１とを有する。

操作レバー６０は、略矩形の板状体からなり、長手方向の一端６０ａが上側に湾曲して形成され、他端６０ｂには、保持部材１２の軸部３３の先端部が挿通される挿通孔６２と、保持部材１２に装着された係止キャップ３４と係合される一対の係合片６３，６３とを有する。挿通孔６２は、操作レバー６０の他端６０ｂの短辺略中央から長手方向に亘って略Ｕ字状に切り欠くことにより形成される。また係合片６３は、操作レバー６０の他端６０ｂに挿通孔６２が形成されることにより、この挿通孔６２の両側に形成される。

また操作レバー６０は、長手方向の略中間に、上述したヘッドキャップ１６の上面１６ａに形成された支持孔５２に支持される一対の支持片６４が両側縁より下方に突出形成されている。支持片６４は、先端部が円弧状の矩形板状に形成され、底部に湾曲面が形成されている支持孔５２に支持されることにより、操作レバー６０の一端６０ａ及び他端６０ｂをシーソー状に交互に昇降操作可能とする。

操作レバー６０の一端６０ａ側を押下する操作釦６１は、円柱状の本体６１ａと、本体先端に操作レバー６０の一端６０ａを押下する押下片６１ｂとを有する。本体６１ａは、先端がトップカバー７０に押下可能に支持され、ユーザによって押圧操作可能とされている。また押下片６１ｂは、操作レバー６０の一端６０ａと対向され、この一端６０ａの幅方向と略同一の長さを有し先端の断面が円弧状に形成されている。

かかる操作部材１４は、操作レバー６０が、支持片６４を支持孔５２に支持されると共に、挿通孔６２に保持部材１２の先端が挿通されることにより、係合片６３の上面と保持部材１２に装着された係止キャップ３４の底面とが対向される。そしてヘッドキャップ１６が炭酸ガスカートリッジボンベ５の開口部６に螺着されることにより、操作レバー６０は、捻りコイルバネ１３の付勢力を受けて保持部材１２と共に開口部６側にスライドされた係止キャップ３４によって、係合片６３が開口部６側に押下される。したがって操作レバー６０は、支持片６４を支点に一端６０ａが上方に回動され、この一端６０ａと対向されている操作釦６１が上方に押し上げられる。

そして操作部材１４は、ユーザによってトップカバー７０押圧釦７７を介して操作釦６１の本体６１ａが押下されると、操作釦６１の押下片６１ｂに押圧された操作レバー６０の一端６０ａが、支持片６４を支点に下方に回動され、他端６０ｂが上方に回動される。したがって操作部材１４は、操作レバー６０の他端６０ｂに形成された係合片６３が、捻りコイルバネ１３の付勢力に対抗して係止キャップ３４の底面を上方に引き上げる。これにより操作部材１４は、係止キャップ３４と共に保持部材１２を上方に引き上げて、保持部材１２に保持されているニードル１１の尖端部１１ａを押圧部材１０の噴出口３０ａ及び弾性シート９の穿孔９ａより引き上げ、炭酸ガスを噴出させることができる。

次いで、かかる炭酸ガスカートリッジボンベ５及び開栓装置４を収納するボンベ筐体３について説明する。ボンベ筐体３は、ヘッドキャップ１６上に取り付けられるトップカバー７０と、炭酸ガスカートリッジボンベ５を収納するボディー７１とを備える。ボンベ筐体３は、トップカバー７０及びボディー７１が、例えばＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂により形成されている。

トップカバー７０は、略ドーム状に設けられ天頂部分に設けられた円筒体に、炭酸ガスを噴出するガス噴出口７３及びユーザに押圧操作される操作部７４が設けられている。ガス噴出口７３は、トップカバー７０の内側に臨む一端にヘッドキャップ１６の上面１６ａ上に突出されたノズル部４２の先端部が挿入され、外方臨む他端に噴出ノズル７５が装着される。また操作部７４は、トップカバー７０の上面７０ａに凹部７６が設けられ、この凹部７６に押圧釦７７が配設されている。凹部７６には操作釦６１の本体６１ａが突出される開口７８が穿設されている。この押圧釦７７は、開口７８を介して凹部７６上に突出された本体６１ａと接続され、操作釦６１を押圧操作可能とされる。なおトップカバー７０は、内壁の一部に、ヘッドキャップ１６のフランジ部５３に係止される係止突部７９が形成されている。係止突部７９は、ヘッドキャップ１６側にテーパ部を有すると共に上面７０ａ側に向かって鉤状に突出形成され、ヘッドキャップ１６のフランジ部５３と係合しやすく、抜けにくい構造となっている。

ボディー７１は、名が手方向の両端が開放された円筒体からなり、上端にトップカバー７０が取り付けられ、下端に底蓋８０が取り付けられている。

かかるボンベ筐体３は、底蓋８０が取り付けられたボディー７１に炭酸ガスカートリッジボンベ５が収納されるとともに、トップカバー７０が装着される。これによりボンベ筐体３は、トップカバー７０の係止突部７９がヘッドキャップ１６のフランジ部５３に係止され、またヘッドキャップ１６の上面１６ａ上に突出しているノズル部４２の先端とガス噴出口７３とが接続され、さらにヘッドキャップ１６の上面１６ａ上に突出している操作釦６１の本体６１ａの先端と押圧釦７７とが接続される。

以上のような構成を有するガス噴出装置１は、出荷時において予めハウジング８のガス孔８ａ及び押圧部材１０の噴出口３０ａがドリルなどで穿設されるとともに、ニードル１１によって弾性シート９に穿孔９ａが穿設され、ニードル１１の尖端部１１ａが噴出口３０ａ及び穿孔９ａに突き立てられている。またガス噴出装置１の開栓装置４は、図６に示すように、保持部材１２が捻りコイルバネ１３によって下方に付勢されている。これにより開栓装置４は、保持部材１２に保持されているニードル１１の尖端部１１ａに噴出口３０ａが突き立てられることによって閉塞し炭酸ガスの噴出を停止しているとともに、ニードル１１の尖端部１１ａに押圧部材１０による押圧下で弾性シート９の穿孔９ａが突き通されることによってニードル１１と穿孔９ａとが密着して炭酸ガスの漏洩を防止している。

また、このとき操作部材１４は、操作レバー６０が、捻りコイルバネ１３によって保持部材１２とともに常時炭酸ガスカートリッジボンベ５側に付勢されている係止キャップ３４の底面に係合片６３が押下されることにより、図６に示すように、支持片６４を支点に他端６０ｂが下方に回動され、また、一端６０ａ側が上方に回動されている。したがって、操作レバー６０の一端６０ａ側と当接している操作釦６１は、常時、本体６１ａが上方に押し上げられている。

次に、ガス噴出装置１の実使用時における動作を説明する。使用時においてガス噴出装置１は、トップカバー７０のガス噴出口７３に噴出ノズル７５が結合され、ノズル部４２と噴出ノズル７５とが連続される。次いで、ユーザによって噴出ノズル７５を噴出対象に向けてガス噴出装置１のボディー７１が把持される。そして、ユーザによって押圧釦７７が押圧されると、図７に示すように、操作釦６１の押下片６１ｂが下方に移動し、この押下片６１ｂと係合する操作レバー６０の一端６０ａが支持片６４を支点に下方に回動され、また、他端６０ｂが上方に回動される。したがって、保持部材１２は、操作レバー６０の他端６０ｂの係合片６３が係止キャップ３４の底面を上方に押し上げるため、この係止キャップ３４が装着されている保持部材１２も捻りコイルバネ１３の付勢力に対抗して上昇され、炭酸ガスカートリッジボンベ５の開口部６より離間される。これにより、ガス噴出装置１は、保持部材１２に支持されているニードル１１の尖端部１１ａが噴出口３０ａ及び穿孔９ａより引き上げられるため、炭酸ガスカートリッジボンベ５内に圧縮されている炭酸ガスが噴出される。

噴出された炭酸ガスは、弾性シート９の穿孔９ａ、押圧部材１０の噴出口３０ａを経て押圧部材１０の保持孔３０内に流れ、保持孔３０内に一端が臨まされている流路板１５のノズル部４２に流入し、ノズル部４２の管路４２ａと連続されたガス噴出口７３を経て噴出ノズル７５より噴出される。

ここで、ガス噴出装置１は、弾性シート９が押圧部材１０によって押圧された状態で保持されている。これにより弾性シート９は、常時、穿孔９ａの内周面方向に応力Ｓが発生している。この応力Ｓにより、開栓装置４は、炭酸ガスカートリッジボンベ５を閉塞するときにはニードル１１と穿孔９ａとが完全に密着しガス漏れを防止することができ、また炭酸ガスカートリッジボンベ５を開放するときには、炭酸ガスカートリッジボンベ５内の内圧が弾性シート９の応力Ｓと対抗することで、応力Ｓによって穿孔９ａが塞がれることなくガス流路を確保することができ、炭酸ガスを外部に噴出することができる。

なお、開栓装置４は、ハウジング８のガス孔８ａの径を調節することにより炭酸ガスカートリッジボンベ５の開放時における炭酸ガスの噴出量を無段階に調整することができる。すなわち図８に示すように、ハウジング８のガス孔８ａを大径に形成するほど炭酸ガスの噴出量は多くなる。一方、ハウジング８のガス孔８ａを小径に形成するほど炭酸ガスの噴出量は少なくなる。したがってガス噴出装置１は、用途に応じて予めガス孔８ａの径が異なるハウジング８を用いることで、炭酸ガスの噴出量が異なる複数のタイプを形成することができる。

また開栓装置４は、図９及び図１０に示すように、ハウジング８のさらに外側に、ガス孔８ａと連続されるガス孔８ａよりも小径のガス孔が穿設された円筒状のキャップ部材１８を装着することで、実質的にガス孔８ａを狭め、ガス流量を調整することもできる。

ユーザによる操作部材１４の押圧釦７７の押圧が解除されると、保持部材１２は、捻りコイルバネ１３の付勢力により炭酸ガスカートリッジボンベ５側に付勢される。したがって、保持部材１２に保持されているニードル１１は尖端部１１ａが噴出口３０ａに突き立てられ、炭酸ガスカートリッジボンベ５を閉塞する。これにより、噴出ノズル７５からの炭酸ガスの噴出が停止される。このときニードル１１が噴出口３０ａに突き通されるにしたがってガス流量が減少していくため、弾性シート９は応力Ｓが炭酸ガスの圧力に勝り、穿孔９ａを閉塞していく。したがってニードル１１は、尖端部１１ａが弾性シート９の穿孔９ａに突き通されると、弾性シート９の応力Ｓによって穿孔９ａと密着されるため、炭酸ガスの漏洩を防止することができる。

また、操作レバー６０は、他端６０ｂの係合片６３が、保持部材１２とともに炭酸ガスカートリッジボンベ５側に付勢された係止キャップ３４の底部に押圧され、係合片６３を支点に一端６０ａ側が上方に回動される。したがって、操作レバー６０の一端６０ａと係合している操作釦６１は、本体６１ａが上方に移動し、トップカバー７０の上面７０ａ上で係合された押圧釦７７を上方に押し上げる。

このように、ガス噴出装置１は、炭酸ガスが金属筐体からなる炭酸ガスカートリッジボンベ５内に充填されると共に炭酸ガスの噴出が停止されている状態においては、保持部材１２が炭酸ガスカートリッジボンベ５側に付勢されてニードル１１の尖端部１１ａが押圧部材１０の噴出口３０ａ及び弾性シート９の穿孔９ａに突き立てられる。このとき、弾性シート９は、押圧部材１０に押圧されることによって常時穿孔９ａを塞ぐ方向へ応力Ｓが発生しているため、ニードル１１と穿孔９ａとが強固に密着し、炭酸ガスの漏洩を確実に防止することができる。

また、この弾性シート９は、穿孔９ａを除き、ハウジング８の載置部２４と押圧部材１０の押圧部２９に挟持されることにより、炭酸ガスとの接触部分が穿孔９ａ内のみとされている。したがって弾性シート９は、炭酸ガスと接触することによる劣化や変形、あるいは応力Ｓの変化などがまったく起こらず、ガス噴出装置１の繰り返し使用によってもガス漏れが発生することはない。

さらに弾性シート９は、ニードル１１を引き抜いたときにも、炭酸ガスカートリッジボンベ５内の圧力が応力Ｓと対抗することにより、穿孔９ａが塞がれることなくガス流路が確保され、炭酸ガスを噴出させることができる。すなわち、ガス噴出装置１において、炭酸ガスカートリッジボンベ５に充填された炭酸ガスは、塵埃を除去するダストブロワーの目的成分として機能するのみならず、開栓装置４の弾性シート９に設けられ閉塞方向に応力Ｓが発生している穿孔９ａを開放させガス流路を確保しておくための対抗力を与える必須の要素となる。これによりガス噴出装置１は、噴出口３０ａと連続する穿孔９ａがニードル１１と密着することにより炭酸ガスの漏洩を防止できる弾性シート９を用いることができるとともに、この弾性シート９によっても炭酸ガスの流路が塞がれることなく炭酸ガスの噴出を行うことができる。

なお、ガス噴出装置１を液体の噴霧装置として使用する場合、例えばボンベ内に炭酸ガスとともに塗装用の塗料や化粧水、液状ファンデーション、殺虫剤あるいは醤油やドレッシング等の食品といった炭酸ガスとの相性が良好な液体を充填し、炭酸ガスと共に噴霧させる装置に適用した場合には、炭酸ガスはこれらの有効成分を外部に噴霧する媒体として機能する他、噴霧時において穿孔９ａを開放させておく対抗力を与える要素として機能する。

以上のようにガス噴出装置１は、ニードル１１を噴出口３０ａ及び穿孔９ａより抜き差しする簡易な構成で確実に炭酸ガスの噴出制御を行うことができる。

このガス噴出装置１は、炭酸ガスカートリッジボンベ５内に充填された炭酸ガスが殆ど噴出されきると、炭酸ガスカートリッジボンベ５内の圧力が大気圧とほぼ同じになり、気化された残存ガスが残る。そしてガス噴出装置１は、炭酸ガスカートリッジボンベ５の下部に設けられた供給部８５より、液化炭酸ガスが供給されることにより再使用に供される。

以下、炭酸ガスカートリッジボンベ５の下部に設けられた供給部８５について説明する。供給部８５は、図１１及び図１２に示すように、炭酸ガスカートリッジボンベ５の底部に開口されている供給口８６に取り付けられるホルダ８７と、ホルダ８７内に挿通されたスリーブ８８と、スリーブ８８内に昇降自在に配設され供給口８６を開閉する弁棒８９と、スリーブ８８の弁座部８８ｃに付勢するコイルバネ９０とを備える。そして供給部８５は、弁棒８９がスリーブ８８に密着することで炭酸ガスカートリッジボンベ５内を気密に保ち、またボンベ筐体３のボディー７１に取り付けられた底蓋８０に封止板８１が装着されることで外部に露出されない。

供給口８６は、炭酸ガスカートリッジボンベ５の底面が上方に盛り上がり、底面中央部分が円形に開口されている。この供給口８６にはホルダ８７が装着されている。ホルダ８７は、弁棒８９が挿入されるスリーブ８８を保持するものであり、略中空円筒形状をなし、長手方向の一端が開放され、他端に天板９１が設けられている。天板９１には、中央に円形の開口部９２が形成され、この開口部９２にスリーブ８８が挿通される。またホルダ８７は、内周壁に周回り方向に沿ってスリーブ８８が螺合されるネジ溝９３が切ってある。またホルダ８７は、外周部に、供給口８６に係止される係止段部９４が周回り方向に沿って形成されている。そしてホルダ８７は、下側を供給口８６に挿入し供給口８６の外側縁に係止段部９４を係止させることにより供給口８６に装着される。

このホルダ８７内に挿入されるスリーブ８８は、弁棒８９を離接することにより供給部８５を開閉するものであり、断面略凸字状の円筒形状をなす。スリーブ８８は、大径の基端部８８ａと、この基端部８８ａより上方に突設されホルダ８７の開口部９２より上方に突出する挿通部８８ｂとを有する。

基端部８８ａは、外周部にホルダ８７に設けられたネジ溝９３と螺合するネジ溝９６が切ってある。また基端部８８ａは、内部に弁棒８９の軸部１０３が挿通されるガイド孔９７が形成されている。挿通部８８ｂは基端部８８ａよりも小径でホルダ８７の開口部９２と略同一の径を有する。この挿通部８８ｂには、内部に弁棒８９と、弁棒８９を付勢するコイルバネ９０及びコイルバネ９０を押さえる封板１００が配設される中空部９８が形成されている。スリーブ８８は、ガイド孔９７と中空部９８とが連続されるとともに、中空部９８がガイド孔９７よりも大径とされることによりその境界部分に段差が形成され、弁棒８９が係止される弁座８８ｃが設けられている。なおスリーブ８８は、中空部９８の内壁に周回り方向に沿って封板１００が係止される係止溝９９が形成されている。

かかるスリーブ８８は、ホルダ８７の開口部９２に挿通部８８ｂを挿通させるとともに、天板９１と基端部８８ａの上面との間にガスケット１０１を介在させて、ネジ溝９６がネジ溝９３に螺合される。これによりスリーブ８８は、ガイド孔９７が炭酸ガスカートリッジボンベ５の底面より外方に臨まされるとともに、後述するガス充填装置１２０との連結部となり、ガイド孔９７及び中空部９８を介して液化炭酸ガスを炭酸ガスカートリッジボンベ５内に供給する。

またスリーブ８８は、中空部９８及びガイド孔９７に弁棒８９が挿通されると、弁棒８９のヘッド部１０４が弁座部８８ｃに密着されガイド孔９７を閉塞するとともに、弁棒８９の軸部１０３先端がガイド孔９７より下方に突出し、基端部８８ａの下面より外部に臨まされる。

次いで、このスリーブ８８内を挿通し、供給部８５の開閉を行う弁棒８９について説明する。弁棒８９は、断面略Ｔ字状に形成された中空円筒体からなり、スリーブ８８のガイド孔９７内を挿通する軸部１０３と、軸部１０３の上端に形成されたヘッド部１０４とを有する。この弁棒８９は、軸部１０３及びヘッド部１０４を通じて長手方向に亘って連通された中空部が形成されるとともに、両端が開放されて形成されている。また弁棒８９は、軸部１０３がヘッド部１０４よりも小径に形成され、軸部１０３とヘッド部１０４との間に段部が形成されている。ヘッド部１０４は、外周部にネジ溝１０５が形成され、このネジ溝１０５にキャップ部材１０６が螺合される。

キャップ部材１０６は、ヘッド部１０４に螺合されることにより弁棒８９と一体に昇降操作される。このキャップ部材１０６は、中空円筒体からなり、内周部にヘッド部１０４のネジ溝１０５と螺合されるネジ溝１０７が形成されている。そしてキャップ部材１０６はヘッド部１０４と螺合されることにより、ヘッド部１０４との間で安全弁１０８及びＯリング１０９を挟持する。

安全弁１０８は、バーストディスク（ラプチャーディスク）が用いられ、液化炭酸ガスの供給中や、供給後のガス噴出装置１の環境変化などにより、炭酸ガスカートリッジボンベ５内の内圧が異常に高まったときに破裂して、炭酸ガスカートリッジボンベ５内の炭酸ガスを弁棒８９の内部を通じて外部に放出させ、炭酸ガスカートリッジボンベ５や開栓装置４等の破損といった事故を防止する。

Ｏリング１０９は、弁棒８９のヘッド部１０４をスリーブ８８の弁座部８８ｃに密着させることによりスリーブ８８のガイド孔９７と中空部９８との間の気密性を確保するものである。

キャップ部材１０６が螺合されることにより安全弁１０８及びＯリング１０９が装着された弁棒８９は、スリーブ８８のガイド孔９７及び中空部９８内に挿通されると、キャップ部材１０６の上面にコイルバネ９０の一端が当接される。このコイルバネ９０は、弁棒８９のヘッド部１０４を弁座部８８ｃに押圧させて、ガイド孔９７と中空部９８との間の気密にするものであり、他端が封板１００に当接されることにより圧縮され、常時弁棒８９を下方に押圧している。

コイルバネ９０の他端が当接される封板１００は、スリーブ８８の挿通部８８ｂと略同径の円板からなる主面部１１１と、この主面部１１１より立設され挿通部８８ｂ内に挿入される外周壁１１２とを有する。主面部１１１は、ほぼ中央に挿通部８８ｂ内と炭酸ガスカートリッジボンベ５内とを連続させる連通口１１３が穿設されている。また外周壁１１２には挿通部８８ｂの内周に設けられた係止溝９９に係止される係止突部１１４が周回り方向に沿って形成されている。かかる封板１００は、外周壁１１２をスリーブ８８内に挿入し係止突部１１４を係止溝９９に係止させることによりスリーブ８８に接続される。これにより封板１００は、外周壁１１２の内側に他端が当接されているコイルバネ９０を押圧する。

以上のような供給部８５は、コイルバネ９０によって弁棒８９が下方に押圧されることで、弁棒８９のヘッド部１０４がスリーブ８８の弁座部８８ｃに密着され、ガイド孔９７と中空部９８との連通が弁棒８９によって遮断される。これにより供給部８５は、液化炭酸ガスの供給路が閉塞され、炭酸ガスカートリッジボンベ５内に充填されている炭酸ガスがスリーブ８８の中空部９８よりガイド孔９７を介して外部に漏洩することが防止されている。このとき弁棒８９は、コイルバネ９０によって下方に押圧されることにより軸部１０３がスリーブ８８のガイド孔９７より下方に突出されている。

また供給部８５は、図１３に示すように、弁棒８９の軸部１０３がガス充填装置１２０によってコイルバネ９０の付勢力に対抗して上方に押圧されると、ヘッド部１０４が弁座部８８ｃより離間し、中空部９８とガイド孔９７とが連続されることにより液化炭酸ガスの供給路が開放される。したがって供給部８５は、ガイド孔９７より供給された液化炭酸ガスが中空部９８及び封板１００の連通口１１３を介して炭酸ガスカートリッジボンベ５内に供給される。

次いで供給部８５より炭酸ガスカートリッジボンベ５内に液化炭酸ガスを供給するガス充填装置１２０について説明する。ガス充填装置１２０は、図１４及び図１５に示すように、液化炭酸ガスが充填されたガスボンベ１２１と、ガス噴出装置１が載置される基台１２２と、基台１２２上に立設されるソケット１２３と、ガス噴出装置１が収納される収納ケース１２４と、ソケット１２３と接続され収納ケース１２４内に収納されたガス噴出装置１の供給部８５と連結されるジョイント１２５と、収納ケース１２４内に収納されたガス噴出装置１の押圧釦７７を押圧する上蓋１２６とを備える。そしてガス充填装置１２０は、収納ケース１２４にガス噴出装置１を収納することにより炭酸ガスカートリッジボンベ５の供給部８５とジョイント１２５とが連結され、基台１２２に設けられたロードセルなどのデジタル秤を用いて所定の重量に達するまで、ガスボンベ１２１より炭酸ガスカートリッジボンベ５内に液化炭酸ガスを供給する。

ガスボンベ１２１は、液化炭酸ガスが充填され、上部にメインバルブ１３０が設けられ、メインバルブ１３０にガスホース１３１が延設されている。ガスホース１３１は、耐圧性を有するホースで、先端にホースバルブ１３２と、ホースバルブ１３２によって開閉されるノズル部１３３が形成されている。ノズル部１３３は、基台１２２の挿通孔１２２ａに挿通され、基台１２２の上面に突出されるとともに、外周にネジ溝１３３ａが形成され、ソケット１２３に螺合される。またノズル部１３３は、ソケット１２３を介して基台１２２の裏面側に固定されている。

このノズル部１３３と螺合されるソケット１２３は、収納ケース１２４を基台１２２の上面に支持するとともに、メインバルブ１３０より延設されるノズル部１３３とジョイント１２５とが接続され、これらノズル部１３３とジョイント１２５とを連続させる。ソケット１２３は、長手方向の両端が開放された円筒部材からなり、長手方向の略中央にはフランジ部１３５が形成されている。そしてソケット１２３は、基台１２２の挿通孔１２２ａに挿通されることによりフランジ部１３５が挿通孔１２２ａに係止され、挿通孔１２２ａより下面側に臨まされる下側には、内周側にノズル部１３３のネジ溝１３３ａと螺合するネジ溝１３６が形成されるとともに、外周側にナット１３４が螺合されるネジ溝１３７が形成されている。またソケット１２３は、基台１２２の上面に臨まされる上側には、内周側にジョイント１２５が螺合するネジ溝１３８が形成されている。さらにソケット１２３は、フランジ部１３５の外周にも、収納ケース１２４が螺合するネジ溝１３９が形成されている。

ソケット１２３と螺合するジョイント１２５は、炭酸ガスカートリッジボンベ５の下端に設けられたホルダ８７内に挿入されて弁棒８９を上方に押し上げ、液化炭酸ガスを炭酸ガスカートリッジボンベ５内に供給するための供給路を開放するものである。ジョイント１２５は、長手方向の両端が開放された円筒部材からなり、長手方向の略中央にはソケット１２３の上面に係止されるフランジ部１４１が設けられている。このジョイント１２５は、フランジ部１４１より下側を、ソケット１２３に支持される軸支部１２５ａとされ、外周にソケット１２３のネジ溝１３８と螺合するネジ溝１４２が形成されている。またジョイント１２５は、フランジ部１４１より上側を、炭酸ガスカートリッジボンベ５の供給部８５に連結される連結部１２５ｂとされる。連結部１２５ｂは、液化炭酸ガスの流路となる円筒内部の先端が４分割され、４つの吐出孔が形成されている。また連結部１２５ｂは、円筒先端に例えばテフロン（商標名）からなるパッキン１４５が装着されている。

かかるジョイント１２５は、軸支部１２５ａがソケット１２３に支持され、ガス噴出装置１が収納ケース１２４に収納されると、連結部１２５ｂが底蓋８０及び供給口８６を挿通し、弁棒８９の軸部１０３とパッキン１４５を介して連続される。これによりガス充填装置１２０は、ガスホース１３１のノズル部１３３と炭酸ガスカートリッジボンベ５の弁棒８９とが連続され、炭酸ガスカートリッジボンベ５がガスボンベ１２１より延設されているガスホース１３１と一体となる。なお連結部１２５ｂは、パッキン１４５を介して弁棒８９の軸部１０３と当接されるため、後述する上蓋１２６によってボンベ筐体３が押下された場合にも損傷することがない。

ソケット１２３によって基台１２２の上面に支持される収納ケース１２４は、ガス噴出装置１を収納し、液化炭酸ガスを充填させるものであり、長手方向の両端が開放された円筒部材からなる。収納ケース１２４は、ガス噴出装置１が収納された後、上蓋１２６によって閉塞される。そして収納ケース１２４の上端には、この上蓋１２６が螺合されるネジ溝１４６が形成されている。また収納ケース１２４は、下端側の内周にはソケット１２３のフランジ部１３５に形成されたネジ溝１３９と螺合するネジ溝１４７が形成されている。

この収納ケース１２４の内部には、ガス噴出装置１の下端部を支持する支持台１４９と、支持台１４９を弾性支持するコイルバネ１５０が配設されている。支持台１４９は、収納ケース１２４の内部と略同一の径を有する中空状の円筒部材をなし、下面側が開放されている。また支持台１４９は、収納ケース１２４の下側に配設され、ガス噴出装置１の底面が載置される。また支持台１４９は、上面中央に開口部１４９ａが開口されジョイント１２５の連結部１２５ｂが挿通されて上方に突出されている。これにより支持台１４９は、ガス噴出装置１が載置されると、供給部８５を除く周辺を支持するとともに、この支持台１４９を介して供給部８５とジョイント１２５とが連結される。

かかる支持台１４９を弾性支持するコイルバネ１５０は、一端を支持台１４９の上面裏側に当接され、他端をソケット１２３のフランジ部１３５に当接されている。これによりコイルバネ１５０は、ガス噴出装置１が収納ケース１２４内に収納されると、支持台１４９を弾性支持してジョイント１２５の連結部１２５ｂと弁棒８９の軸部１０３との当たりを和らげる。またコイルバネ１５０は、収納ケース１２４よりガス噴出装置１が抜き出されると、支持台１４９を上方に付勢し、再度ガス噴出装置１の収納を待機する。このとき支持台１４９は、ジョイント１２５の連結部１２５ｂが開口部１４９ａより上方に突出されたままの状態で待機している。

ガス噴出装置１が収納された収納ケース１２４を閉塞する上蓋１２６は、液化炭酸ガスの充填の際にボンベ筐体３を下方に押圧してジョイント１２５と弁棒８９とを当接させるとともに、ガス噴出装置１の押圧釦７７を押圧して開栓装置４を開放するものである。この上蓋１２６は、下端が開放された中空の円筒体からなり、内周部に収納ケース１２４のネジ溝１４６と螺合されるネジ溝１５１が形成されている。また上蓋１２６は、上面にガス噴出装置１の押圧釦７７を押圧して開栓装置４を開放する開栓釦１５２が設けられている。開栓釦１５２は、押圧釦７７を押圧する押圧軸１５３と、押圧軸１５３を回転する操作ツマミ１５４とを有する。

押圧軸１５３は、上蓋１２６の上面に穿設された軸孔１５５に挿通される軸部１５３ａと、軸部の先端に設けられ、押圧釦７７と当接する当接部１５３ｂとを有する。軸部１５３ａは、外周にネジ溝が形成され、操作ツマミ１５４の操作に応じて、上蓋１２６の軸孔１５５の内周部に形成されたネジ溝１５６と螺合されながら昇降される。当接部１５３ｂは、ガス噴出装置１の押圧釦７７と対向され、軸部１５３ａが降下されると押圧釦７７を押下して開栓装置４を開放し、軸部１５３ａが上昇されると押圧釦７７の押圧を解除して開栓装置４を閉塞する。操作ツマミ１５４は、押圧軸１５３の軸部１５３ａ先端に取り付けられ、ユーザによって回転操作されると、押圧軸１５３を昇降させる。

なお上蓋１２６は、上面の裏側にパッキン１５７が配設されている。パッキン１５７は、上蓋１２６が収納ケース１２４に取り付けられると、上蓋１２６の上面とガス噴出装置１のトップカバー７０とが当接するため、トップカバー７０の上面７０ａを保護するものである。

かかる上蓋１２６は、ガス噴出装置１が収納された収納ケース１２４のネジ溝１４６と、内周部に形成されたネジ溝１５６とが螺合されることにより収納ケース１２４を閉塞する。このときガス噴出装置１は、コイルバネ１５０に弾性支持されている支持台１４９によって収納ケース１２４の上方に位置され、また支持台１４９の開口部１４９ａから上方に突出されているジョイント１２５の連結部１２５ｂの突出量も短い。したがって、弁棒８９は、コイルバネ９０に押下されているヘッド部１０４と、スリーブ８８の弁座部８８ｃとが密着された状態が保持される。

その後、上蓋１２６が収納ケース１２４に装着されると、ガス噴出装置１は、上蓋１２６の上面に押圧されるため、コイルバネ１５０に弾性支持された支持台１４９を押下して収納ケース１２４を下降される。したがってガス噴出装置１は、支持台１４９の上方に突出されたジョイント１２５の連結部１２５ｂが、コイルバネ９０の付勢力に対抗して弁棒８９の軸部１０３を上方に押し上げ、弁棒８９のヘッド部１０４とスリーブ８８の弁座部８８ｃとが離間される。これによりガス噴出装置１は、炭酸ガスカートリッジボンベ５と、ガス充填装置１２０とが連結され、液化炭酸ガスの供給路ができる。その後、液化炭酸ガスの充填が始まると、ガス噴出装置１は、操作ツマミ１５４が回転操作され、押圧軸１５３が下降されると、開栓装置４が開放される。

次いで、ガス充填装置１２０を用いた液化炭酸ガスの充填動作について説明する。ガス噴出装置１は、液化炭酸ガスが用い尽くされると、ガス充填装置１２０によって液化炭酸ガスが再充填されることにより再利用に供される。この再充填工程では、ガス噴出装置１は、炭酸ガスカートリッジボンベ５の下端に設けられた供給部８５よりガス充填装置１２０によって液化炭酸ガスが充填されるともに、炭酸ガスカートリッジボンベ５の上端に設けられた開栓装置４が開放されて、炭酸ガスカートリッジボンベ５内に残存する気体を排出していく。

具体的にガス充填装置１２０は、上蓋１２６が収納ケース１２４より取り外されて、収納ケース１２４内にガス噴出装置１が収納される。このときボンベ筐体３は、予め封止板８１が取り除かれ、供給部８５が外方に臨まされている。次いで上蓋１２６が収納ケース１２４に装着され、ガス噴出装置１のトップカバー７０の上面７０ａと当接するまで閉められる。そしてガス充填装置１２０は、ガスボンベ１２１のメインバルブ１３０が開放される。この状態で基台１２２に取り付けられているデジタル秤のゼロ設定を行う。

このときボンベ筐体３は、収納ケース１２４の下側に弾性支持されている支持台１４９に支持されており、弁棒８９の軸部１０３がジョイント１２５の連結部１２５ｂに押圧されることなく、スリーブ８８の弁座部８８ｃとヘッド部１０４とはコイルバネ９０によって密着されて液化炭酸ガスの供給路は閉じられている。

次いで上蓋１２６を、ガス噴出装置１のトップカバー７０の上面７０ａと当接した状態から更に数ミリ程度閉め込み、コイルバネ１５０の付勢力に対抗してボンベ筐体３を収納ケース１２４の下方に押圧する。これによりガス噴出装置１は、弁棒８９の軸部１０３がジョイント１２５の連結部１２５ｂに下方から押し上げられるため、ヘッド部１０４とスリーブ８８の弁座部８８ｃとが離間して、炭酸ガスカートリッジボンベ５内への液化炭酸ガスの供給路ができる。

次いでガスボンベ１２１のホースバルブ１３２を開き、炭酸ガスカートリッジボンベ５内に液化炭酸ガスを充填していく。次いで操作ツマミ１５４を回転操作して押圧軸１５３の軸部１５３ａを降下させてガス噴出装置１の押圧釦７７を押下し、操作部材１４を操作することによって、弾性シート９の穿孔９ａ及び押圧部材１０の噴出口３０ａに突き立てられているニードル１１を引き抜いて開栓装置４を開放する。これによりガス噴出装置１は、液化炭酸ガスが充填されるにつれて炭酸ガスカートリッジボンベ５内に残存する気化ガスが開栓装置４を通じて抜かれていく。

そしてデジタル秤によって設定重量まで液化炭酸ガスが充填されたことが検出されると、ホースバルブ１３２及びメインバルブ１３０を閉じるとともに、操作ツマミ１５４を回転して押圧軸１５３を上昇させてニードル１１を噴出口３０ａ及び穿孔９ａに突き立てさせ開栓装置４を閉じる。これによりガス噴出装置１は、炭酸ガスカートリッジボンベ５内に液化炭酸ガスが所定量充填される。またガス噴出装置１は、炭酸ガスカートリッジボンベ５内に高圧下で液化炭酸ガスが充填されるため、開栓装置４の弾性シート９が押圧部材１０に押圧されることにより穿孔９ａに発生している応力と対抗する圧力が発生し、ニードル１１を噴出口３０ａ及び穿孔９ａより引き抜いた際にも、応力によって穿孔９ａが閉塞されることなく炭酸ガスを噴出させることができる。その後、上蓋１２６を外し、ボンベ筐体３が収納ケース１２４より取り出される。

以上のようなガス充填装置１２０によれば、ガス噴出装置１は、炭酸ガスカートリッジボンベ５内部に使い残った炭酸ガスが残存した状態で新たに液化炭酸ガスが充填されることがなく、供給部８５より液化炭酸ガスが充填されるにつれて残存ガスが開栓装置４を介して外部に放出されていく。したがって、この再充填工程によれば、炭酸ガスカートリッジボンベ５内の残存ガスが排気されることで液化炭酸ガスの注入が阻害されることなく、短時間に、かつ液化炭酸ガスのロスを最小限にして炭酸ガスカートリッジボンベ５への再充填を行うことができる。

また、ガス充填装置１２０は、ソケット１２３及びジョイント１２５を介してガスホース１３１のノズル部１３３と炭酸ガスカートリッジボンベ５とが連結され、いわばガスボンベ１２１と炭酸ガスカートリッジボンベ５とがガスホース１３１を介して一体化される。したがってガス充填装置１２０は、メインバルブ１３０及びホースバルブ１３２を開くのみで液化炭酸ガスが炭酸ガスカートリッジボンベ５内に再充填されていき、炭酸ガスを冷却する設備を要することなく、常温下で炭酸ガスカートリッジボンベ５内に液化炭酸ガスを再充填することができる。このため、このガス充填装置１２０を用いたガス噴出装置１へのガス充填工程は、炭酸ガスを高圧雰囲気で冷却する設備を要しないため、ガス充填装置１２０を備え、ガスボンベ１２１をガス会社などから随時供給される体制の整った店舗などでも容易に液化炭酸ガスの再充填を行うことができる。

また、上述したガス充填装置１２０を用いた炭酸ガスカートリッジボンベ５への液化炭酸ガスの充填工程は、使用済みのガス噴出装置１に対して液化炭酸ガスを再充填する場合のみならず、ガス噴出装置１の製造工程においても用いることができる。この場合も液化炭酸ガスの充填工程は、上記と同様に行われ、開栓装置４を開放することで、炭酸ガスカートリッジボンベ５内に残存する空気を排気しつつ液化炭酸ガスを充填することで、短時間に、また液化炭酸ガスのロスを抑えつつ、常温下で充填を行うことができる。

本発明が適用されたガス噴出装置を示す外観斜視図である。本発明が適用された開栓装置を示す分解斜視図である。本発明が適用されたガス噴出装置を示す分解斜視図である。本発明が適用されたガス噴出装置を示す断面図である。本発明が適用されたガス噴出装置の開閉メカニズムを説明するための図であり、（ａ）はニードルが弾性シートの穿孔に突き刺されガス噴出を停止している状態を示し、（ｂ）はニードルが弾性シートの穿孔から引き抜かれガスが噴出されている状態を示す。本発明が適用された開栓装置を示す断面図であり、ガス噴出が停止されている状態を示す。本発明が適用された開栓装置を示す断面図であり、ガスが噴出されている状態を示す。ガス孔の径に応じてガス噴出量が異なる構成を説明するための図である。ガス流量を調整するキャップ部材を取り付けたガス噴出装置を示す分解斜視図である。ガス流量を調整するキャップ部材を取り付けたガス噴出装置を示す断面図である。供給部を示す分解斜視図である。液化炭酸ガスの供給路が閉塞された供給部を示す断面図である。液化炭酸ガスの供給路が開放された供給部を示す断面図である。ガス充填装置を示す分解斜視図である。ガス噴出装置が収納されたガス充填装置を示す斜視図である。

符号の説明

１ガス噴出装置、２装置本体、３ボンベ筐体、４開栓装置、５炭酸ガスカートリッジボンベ、６開口部、８ハウジング、８ａガス孔、９弾性シート、９ａ穿孔、１０押圧部材、１１ニードル、１２保持部材、１３捻りコイルバネ、１４操作部材、１５流路板、１６ヘッドキャップ、３０ａ噴出口、８５供給部、８６供給口、８７ホルダ、８８スリーブ、８９弁棒、９０コイルバネ、１２０ガス充填装置、１２１ガスボンベ、１２２基台、１２３ソケット、１２４収納ケース、１２５ジョイント、１２６上蓋

Claims

上方に加圧流体が気化されて噴出される噴出部が設けられ、下方に液状の加圧流体が供給される供給部が設けられているボンベを備えた加圧流体ボンベ装置。
上記噴出部は、上記加圧流体の噴出口が穿設された封止部材と、尖端部が上記噴出口に突き立てられることにより上記加圧流体の噴出を停止し、上記尖端部が上記噴出口より引き抜かれることにより上記加圧流体を噴出させる先鋭体と、上記先鋭体を上記噴出口に対して昇降操作する操作部材と、上記先鋭体の移動軌跡上に押圧保持されるとともに上記尖端部に挿通される穿孔が設けられた弾性シートとを備え、
上記先鋭体は、上記弾性シートに突き立てられることにより上記尖端部と上記穿孔とが密着されることを特徴とする請求項１記載の加圧流体ボンベ装置。
上記供給部は、上記加圧流体が供給される供給口と、該供給口に装着されるスリーブ部材と、このスリーブ部材内を移動自在に設けられ該供給口を閉塞する開閉弁部材と、該開閉弁部材を上記供給口を閉塞する方向へ押圧する押圧部材とを備え、
加圧流体充填装置に装着されると、上記スリーブ部材が上記加圧流体充填装置と連続されるとともに、上記開閉弁部材が押圧され該供給口が開口されることを特徴とする請求項１記載の加圧流体ボンベ装置。
上記加圧流体装置に装着されると、上記操作部材が操作され、上記先鋭体が上記噴出口より引き抜かれることを特徴とする請求項３記載の加圧流体ボンベ装置。
上方に加圧流体が気化されて噴出される噴出部が設けられ、下方に液状の上記加圧流体が供給される供給部が設けられ、上記加圧流体が未充填のボンベを備えた加圧流体ボンベ装置の上記噴出部及び供給部を開放する工程と、
上記噴出部より装置内に気化して残留する加圧流体を排気しながら上記供給部より液状の加圧流体を供給し上記ボンベ内に該液状の加圧流体を充填させる工程とを有する加圧流体ボンベ装置の製造方法。
上記噴出部は、上記加圧流体の噴出口が穿設された封止部材と、尖端部が上記噴出口に突き立てられることにより上記加圧流体の噴出を停止し、上記尖端部が上記噴出口より引き抜かれることにより上記加圧流体を噴出させる先鋭体と、上記先鋭体を上記噴出口より昇降操作する操作部材と、上記先鋭体の移動軌跡上に押圧保持されるとともに上記尖端部に挿通される穿孔が設けられた弾性シートとを備え、
上記ボンベ内に上記液状の加圧流体が充填されることにより、上記穿孔に生じている応力と対抗する圧力を発生させることを特徴とする請求項５記載の加圧流体ボンベ装置の製造方法。
上方に加圧流体が気化されて噴出される噴出部が設けられ、下方に液状の加圧流体が供給される供給部が設けられ、上記加圧流体が未充填のボンベを備えた加圧流体ボンベ装置の上記噴出部及び供給部を開放する工程と、
上記噴出部より装置内の気体を排気しながら上記供給部より液状の加圧流体を供給し上記ボンベ内に該液状の加圧流体を充填させる工程とを有する加圧流体の充填方法。
上方に加圧流体が気化されて噴出される噴出部が設けられ、下方に液状の加圧流体が供給される供給部が設けられ、上記加圧流体をほぼ使い切った状態のボンベを備えた加圧流体ボンベ装置の上記噴出部及び供給部を開放する工程と、
上記噴出部より装置内に気化して残留する加圧流体を排気しながら上記供給部より液状の加圧流体を供給し上記ボンベ内に該液状の加圧流体を充填させる工程とを有する加圧流体の再充填方法。
上方に加圧流体が気化されて噴出される噴出部が設けられ、下方に液状の加圧流体が供給される供給部が設けられているボンベを備えた加圧流体ボンベ装置の加圧流体充填装置において、
上記加圧流体が充填され上記ボンベに加圧流体を供給する加圧流体供給ボンベと、
上記加圧流体ボンベより延設された加圧流体ホースと、
上記加圧流体ホースの先端に設けられ、加圧流体の流路が形成されるとともに、上記供給部と連結される連結部材と、
上記連結部材が配設されるとともに上記加圧流体ボンベ装置が載置される載置部と、
上記噴出部を操作する操作部とを備え、
該操作部で上記噴出部を開放し上記ボンベ内に残存する気体を排気しながら、上記連結部材を介して上記供給部より上記ボンベ内に液状の加圧流体を充填する加圧流体充填装置。
上方に加圧流体が気化されて噴出される噴出部が設けられ、下方に液状の加圧流体が供給される供給部が設けられたボンベを有し、該ボンベ内には加圧流体が未充填又は若干残存している状態の加圧流体ボンベ装置と、
上記加圧流体が充填され上記ボンベに加圧流体を供給する加圧流体供給ボンベと、上記加圧流体ボンベより延設された加圧流体ホースと、上記加圧流体ホースの先端に設けられ、加圧流体の流路が形成されるとともに、上記供給部と連結される連結部材と、上記連結部材が配設されるとともに上記加圧流体ボンベ装置が載置される載置部と、上記噴出部を操作する操作部とを備える加圧流体充填装置とを有し、
上記加圧流体ボンベ装置が上記載置部に載置されることにより上記供給部と上記連結部材とが連結され、上記操作部によって上記噴出部が開放されることにより上記ボンベ内に残存する気化された加圧流体が放出されるとともに上記加圧流体供給ボンベより液状の加圧流体が上記供給部より上記ボンベ内に供給される加圧流体充填システム。