JP2013519502A - 炭酸化器、関連する吐出アセンブリ、関連するキャップアセンブリ、および容器内を炭酸化する方法 - Google Patents

Abstract

炭酸化装置はガス源および炭酸化器を備える。炭酸化器は、吐出アセンブリおよびキャップアセンブリから形成される。ガス源はバルブを介して吐出アセンブリにガスを供給する。吐出アセンブリは、バルブを開放させてガスを放出するためのトリガーを含む。吐出アセンブリは、第２のバルブで制御される吐出ポートを含む。キャップは炭酸化される容器を密封する。入口ポートは吐出アセンブリの吐出ポートからガスを受け入れる。出口ポートは容器の内側と連通しており、第３のバルブで制御される。使用時、吐出アセンブリはキャップアセンブリに結合され、キャップアセンブリは第２のバルブを自動的に開放する。それゆえ、ガスは炭酸化器を介して容器に吐出される。容器、キャップアセンブリ、および炭酸化アセンブリの過圧を防止するために、炭酸化器は炭酸化圧力調整器、吐出ポート圧力調整器、およびトリガー圧力調整器を含む。
【選択図】図１０

Description

本発明は、飲料容器内を再炭酸化する炭酸化装置に関するが、内部に残る飲料を復元したり維持したりするために、開放された炭酸飲料容器内を再炭酸化することに特に限られるものではない。また、本発明は、開放された飲料容器の内部の飲料の残りを復元したり維持したりするために炭酸化装置を使用する方法に関する。

再炭酸化装置は周知である。このような再炭化装置は、いったん開放された従来の炭酸飲料ボトルの炭酸飲料を爽やかに保つのに特に有用である。炭酸飲料は、飲料の内容物の一部が摂取されると残る液体がそのＣＯ_２成分を次第に失うので爽やかさがなくなることが知られている。飲料の摂取が増えるにつれてより多くのＣＯ_２が失われる。一般に、ＣＯ_２の減少は、内容物の１／２〜２／３がなくなった後に最も顕著である。このとき、飲料はまだかなり残っているがこれは飲むのに適さない。また、飲料中のＣＯ_２の残量は、ボトルの上部空間が二酸化炭素で加圧されることなくボトルが立っている時間の長さにも依存する。

特に有用な再炭酸化装置が、特許文献１に開示されている。特許文献１では、再炭酸化装置は、再炭酸化器とＣＯ_２の加圧源とを備える。再炭酸化器はキャップを備えている。このキャップは、開放された飲料容器の供給時の栓と取り換えるために提供される。キャップは、飲料容器を閉じて密封するように構成され、密封された容器にＣＯ_２を供給する手段を提供する。ここで、キャップは、再炭酸化器への加圧ＣＯ_２源としての標準的な自転車タイヤ空気入れポンプに結合するように構成されている。再炭酸化器は、ドリンクを約２ｂａｒ（０．２ＭＰａ）で爽やかに保つために、あるいはドリンクを約８ｂａｒ（０．８ＭＰａ）で再炭酸化するために必要とされるレベルに飲料容器内の圧力が達した時点で再炭酸化器を大気に通じさせるために、所定値に設定される圧力解放バルブを含む。それゆえ、圧力解放バルブは、容器が過度に加圧されるのを阻止するための安全装置として作用する。その結果、周知の空気入れポンプを用いてＣＯ_２を容器に供給する方法が提供される。

欧州特許出願公開第２１１４１７５号明細書

周知の再炭酸化器は飲料容器内を十分に再炭酸化することができるが、たとえば、保管中に誤って吐出させないように加圧源を供給することは有利となり得る。また、浪費を防止するためにＣＯ_２が不必要に分注されないようにすることが望ましい。さらには、飲料容器内が所定圧力に達したときにＣＯ_２を大気に放出することは望ましくない。これは、ＣＯ_２の物理的性質に起因して、孔の開いたＣＯ_２カートリッジの吐出点における圧力が６０ｂａｒ（６．０ＭＰａ）を超えるからである。それゆえ、ＣＯ_２は高い流速でカートリッジから放出される。大量のＣＯ_２がカートリッジから一気に放出されると、ＣＯ_２の吐出によってカートリッジが過度に冷却される場合がある。それゆえ、カートリッジに接触すると冷凍焼けすることがある。さらに、皮膚がＣＯ_２に直接接触すると、火傷することがある。さらに、高い流速が持続すると、吐出点における着氷によって缶容器からのＣＯ_２の流出を制御するバルブに支障をきたす危険性がある。また、高い流速で放出されるＣＯ_２ガスを制御することは難しい。このため、ガスは圧力解放バルブから真っ直ぐ放出されてＣＯ_２が過度に浪費されることになる。これは費用効率が良くない。さらに、大気に通じる周知の過圧バルブは缶容器からの流速を特に抑制することはなく、それゆえ、非力な人は過圧バルブからの吐出を目や顔などに受けてしまう可能性がある。さらに、過圧バルブからの吐出によって使用者や近くにいる人が影響を受けることも考えられる。

本発明の目的は、前述またはその他の欠点の少なくとも１つを克服しようとするものである。さらなる目的は、使用者などが缶容器から流出する高圧および高流量のガスに接触することを防止する炭酸化装置を提供することである。さらなる目的は、ガスの過度な浪費を防止する炭酸化装置を提供することである。さらなる目的は、ＣＯ_２缶容器からの流速を制御し抑制する炭酸化装置を提供することである。

第１の態様によれば、炭酸化装置が提供される。炭酸化装置はガス源から加圧ガスを受け入れる入口を有する。入口バルブは入口を開閉する。入口バルブはトリガー構造によって操作可能である。バルブが開くと、ガスは入口から外に出ることができる。炭酸化装置は出口を含む。炭酸化装置内のガスは、容器を炭酸化するために出口から放出される。出口バルブは出口を開閉する。炭酸化装置は過剰なガスを大気に放出するというよりもガスの過剰な放出を自動的に防止する装置を含むので、炭酸化装置は改善される。これは、炭酸化装置内部が所定圧力に達すると入口を自動的に閉じるように入口バルブを制御するためにトリガー圧力調整器が配置されるからである。さらに、炭酸化装置内部が所定圧力を超えると出口バルブを自動的に閉じるように出口バルブを制御するために炭酸化圧力調整器が配置される。トリガー圧力調整器は、入力ガスの圧力よりも低い圧力でトリップする。炭酸化圧力調整器はトリガー圧力調整器の圧力よりも低い圧力でトリップする。

有利には、炭酸化装置は２つの別のアセンブリから形成されてもよい。すなわち、第２の態様に従って吐出アセンブリが提供され、第３の態様に従ってキャップアセンブリが提供される。吐出アセンブリとキャップアセンブリは、炭酸化アセンブリを提供するために互いに結合可能かつ分離可能である。これは、複数の容器を炭酸化するために、１つの吐出アセンブリをさらに複数のキャップアセンブリと連携させることができるので有利である。ここで、吐出アセンブリは出口ポートを含む。出口ポートは吐出バルブによって開閉される。吐出圧力調整器は、吐出アセンブリ内部が所定圧力値を超えると吐出バルブを自動的に閉じるように吐出バルブを制御するために配置される。所定の圧力値は、トリガー圧力調整器と炭酸化圧力調整器の２つの圧力値の間にある。これは、分離するとき中間圧力調整器が予期せぬ吐出を防止するので有利である。

あるいは、単一の装置で形成されるとき、出口バルブが炭酸化ピストンを備え、この炭酸化ピストンが、炭酸化アセンブリ内のガス圧力がまず炭酸化ピストンを開放位置に向けて第１の方向に移動させるように構成されると有利である。炭酸化アセンブリ内の圧力が所定値を越えるとき、炭酸化ピストンは閉鎖位置に向けて第１の方向にさらに移動する。こうして、炭酸圧力調整器はピストンの移動を制御する。

さらなる態様に従って、前述の態様の炭酸化アセンブリ、キャップアセンブリ、または吐出アセンブリの使用を備える容器を炭酸化する方法が提供される。
本発明によると、添付の特許請求の範囲に記載するような炭酸化アセンブリ、炭酸化装置、吐出アセンブリ、キャップアセンブリ、および炭酸化方法が提供される。本発明の他の特徴は以下の説明から明らかになる。

キャップアセンブリに接続された吐出アセンブリを備える炭酸化器に接続された圧縮ガスカートリッジを備える炭酸化装置の透視図である。 図１に示すキャップアセンブリの透視図である。 保護カバー付きで示す図１および２のキャップアセンブリの透視図である。 図１に示す圧縮ガス缶容器と吐出アセンブリの透視図である。 図１に示す吐出アセンブリの断面図である。 開位置で示す図５の一部の拡大図である。 図１〜３に示すキャップアセンブリの断面図である。 炭酸化位置で示す図７の一部の拡大図である。 遮断位置で示す図７の一部の拡大図である。 図１に示す炭酸化器を示す断面図である。

本発明をより良く理解するために、また本発明の実施形態をどのように実施するかを示すために、添付の図を例としてここで参照する。
図１は、圧縮ガス源２００と炭酸化器３００とを備える炭酸化装置１００を示す。炭酸化器３００は、２つの部分、すなわち、吐出アセンブリ４００およびキャップアセンブリ５００から形成されている。

圧縮ガス源２００は、吐出アセンブリ４００に接続される。この吐出アセンブリは、バルブ４０４によって開閉される入口４０２を含む。バルブ４０４は付勢されて閉じられている。バルブ４０４が開かれると、ガスがガス源２００から吐出アセンブリ４００の中に放出される。

吐出アセンブリ４００はトリガー４１０を含む。トリガー４１０の起動によって、バルブ４０４が開かれて、圧縮ガス源２００から吐出アセンブリ４００の中にガスが放出される。吐出アセンブリ４００は、吐出アセンブリ４００の内部からガスを吐出する吐出ポート４２０を含む。吐出ポート４２０を開閉するためにバルブ４３０が配置される。バルブ４３０は吐出ポート４２０を閉じるように付勢されている。

キャップは、密封部５１０、入口部５２０、および出口部５３０を含む。使用中、密封部５１０は、炭酸化される容器（図示せず）内を密封する。入口部５２０は、容器の外側と連通しており、吐出アセンブリ４００の吐出ポート４２０からガスを受け入れる。出口部５３０は、容器の内側と連通している。バルブ５４０は、出口部５３０を開閉するために配置される。バルブ５４０は出口部５３０を閉じるように付勢されている。

使用中、吐出アセンブリがキャップアセンブリに結合されて炭酸化器３００が形成される。バルブ４３０は、吐出アセンブリ４００とキャップアセンブリ５００が結合されると吐出ポート４２０を自動的に開くように配置されている。バルブ４３０が開くと、吐出ポート４２０と入口部５２０とが流体連通する。それゆえ、ガス源２００からのガスはキャップアセンブリ５００の中に吐出される。キャップアセンブリ内に吐出されたガスの圧力によって、バルブ５４０が出口部５３０を開く。それゆえ、容器内へのガスの放出によって容器内が炭酸化される。

容器、キャップアセンブリ、および炭酸化アセンブリの過圧を防止するために、炭酸化器は、炭酸化圧力調整器、吐出ポート圧力調整器、およびトリガー圧力調整器を含む。炭酸化圧力調整器によって、容器内が所定の圧力に達するとバルブ５４０は出口部５３０を閉じる。バルブ５４０が出口部を閉じると、ガス源２００から放出されたガスは炭酸化器３００から外に出ることができない。それゆえ、ガスのさらなる放出によって、炭酸化器内の圧力が上昇する。ここで、炭酸化器３００内が所定の圧力に達すると吐出ポート４２０内のバルブ４３０が吐出ポートを閉じるように吐出ポート圧力調整器が配置されている。ガス源２００からのさらなるガス放出によって、ガス源２００から放出されたガスは吐出アセンブリ４００から外に出ることができないので吐出アセンブリ４００内の圧力がさらに上昇する。ここで、トリガー圧力調整器は、トリガー４１０の起動によってバルブ４０４が開くのを阻止する。

その結果、高圧圧縮ガスを大気に放出させることなく、圧縮ガス源に接続されるとともに、容器すなわち炭酸化器の過圧を防止する手段を提供する炭酸化器が提供される。こうして、炭酸化器の安全面が改善される。さらに、トリガー圧力調整器は、ガス源への流速低減装置としての機能を果たす。それゆえ、着氷のリスクが抑制される。さらに、１つの容器内を炭酸化するために炭酸化器が採用されると、吐出アセンブリをキャップアセンブリから取り外して第２のキャップアセンブリとともに使用することで、さらなる容器内を炭酸化することができる。さらに、吐出アセンブリがキャップアセンブリに接続されない限りガスの放出が防止されるので吐出アセンブリはさらに改善される。それゆえ、偶発的な放出の可能性は低減される。

ガス源２００は、図１および図４において実質的に葉巻たばこの形状で示されている。ガス源２００は公知の方法を用いて炭酸化器３００に接続されてもよいが、好ましくは、ねじ接続が採用される。さらに好ましくは、二条雄ねじを受け入れる二条雌ねじを有する管状部が提供される。これは、カートリッジはそのシールに対して通常の一条ねじの２倍の速さで位置が定まるが、密封されたカートリッジを保持するためのねじの総回転数が減少しないのでカートリッジに孔が開けられるときにＣＯ_２の損失が少ないという利点を有する。有利には、ねじ接続では、ガス源２００を開くためにガス源を吐出アセンブリ４００に積極的に押し込むことができる。たとえば、図１０に示すように、炭酸化器３００はガス源２００のシールの中を通るようなガス源２００の開口に適合するノズル３１０を含む。シールは、ノズルの周りにぴったり適合するような確実な接続力であることが有利である。適切には、ガス源２００は圧縮されたＣＯ_２のカートリッジである。ＣＯ_２カートリッジは、典型的に、約４．８３ＭＰａ（約７００ｐｓｉ）まで加圧される。４７ｇ±１ｇ缶容器が特に好ましく、補給または交換が必要になる前におよそ１０本の１リットルボトルを充填することができる。有利には、周知のガス源を受け入れるのではなく、接続をメーカ固有のガス源２００に合せてカスタマイズすることができるのがよい。それにより、品質のレベルがメーカによって維持できるので安全性を向上させることができる。さらに、ブランド設定がガス源２００に適用され、ガス源２００は他の用途用として取り除かれてなくなる可能性が低くなる。

図４を参照すると、ここでは、ガス源２００が吐出アセンブリ４００に接続されている。適切には、吐出アセンブリ４００は吐出ボディ４４０を含む。吐出ボディ４４０は、ここに接続するガス源２００に対する接続領域４４２を規定する。適切には、接続領域は、ガス源２００の雄ねじを受け入れる雌ねじを有する管状部である。吐出ボディ４４０は、入口４０２および吐出ポート４２０を規定する。吐出ポート４２０は、ガス源２００の軸に対して直角に延びる管状部として示される。カートリッジと吐出アセンブリ４００との間のシールの直前に孔が設けられることが好ましい。これは、満杯のカートリッジを誤って取り外すことを防止するのに役立つもう１つの安全装置である。これは、カートリッジが緩められると同時にガスがまだ存在することを吐出ガスの音によって消費者に警告するからである。吐出ボディ４４０は、バルブ４０４、バルブ４３０、吐出ポート圧力調整器、およびトリガー圧力調整器のハウジングを備える。

好ましくは、吐出ポート４２０は、入口部５２０に接続される。周知の接続手法を採用することができるが、接続は差込み口金を備えるものとして示される。適切には、吐出ポート４２０は突起部４２２を含み、入口部は対応するアパーチャ５２２を含む。これら２つの部分は、したがって、吐出ポート４２０を入口部５２０に挿入してから吐出アセンブリをキャップアセンブリに対して捩ることによって結合することができ、それによって、突起部とアパーチャが係合される。好ましくは、突起部とアパーチャはこれら２つの部分を一緒に固定するようにカム装置で係合する。ここで、バルブ４３０は、予期せぬ分離を防止するためにカム運動が開始するまで開けられない。入口部５２０で密封するために環状シール４２４が吐出ポート４２０の周りに備えられる。

図２に示すように、入口部５２０、密封部分５１０、および出口部５３０は、キャップボディ５５０から形成される。それゆえ、キャップボディ５５０は、バルブ５４０および炭酸化圧力調整器のハウジングを備える。入口部５２０は、密封部分の一方の側から離れて延びる管状部分として示される。密封部分５２０は容器で密封される。たとえば、密封部分は、容器の雄ねじに密着する雌ねじを含む。出口部５３０は、密封部分の他方の側から延びるものとして示される。それゆえ、出口部は容器に入る。図３に示すように、必須というわけではないが、吐出アセンブリ４００がキャップアセンブリに取り付けられていないとき、入口部５２０を保護するためにカバー５０２を使用することができる。

図５を参照すると、バルブ４０４、バルブ４３０、吐出ポート圧力調整器、およびトリガー圧力調整器が、さらに詳しく説明されている。ガス源２００が接続されると、ガスがガス源２００からノズル３１０を通じて入口４０２に漏れるようにノズル３１０は管容器のシールに侵入するかまたは孔を開ける。入口４０２は、ガス源２００およびノズル３１０の軸と同軸方向に延びる実質的に管状孔として示される。バルブ４０４は管状孔内にある。適切には、バルブ４０４は、密封アパーチャ４０５、閉鎖部材４０６、および付勢手段４０７を備えるものとして示される。密封アパーチャは、管状孔内に密封するために着座された環状シールを適切に備えるものとして示される。閉鎖部材４０６は、密封アパーチャ４０５を閉鎖するのに適しているが、ガスが管状孔と閉鎖部材の間を通過するような大きさに作られる。ここで、閉鎖部材は、管状孔内に自由に取り付けられるボールベアリング４０６を備える。付勢手段４０７は、圧縮ばねなどの弾性部材を適切に備えるものとして示される。付勢手段４０７は、ノズル３１０からガスを受け入れる管状孔の末端で止め具に当接する。たとえば、止め具は管状孔とノズルとの間の接続部で環状突起によって形成される。それゆえ、付勢手段は、ボールベアリング４０６を環状シール４０５に押し付けるように作用する。ボールベアリングが環状シールを押圧すると、入口４０２が閉じられる。ガス源内のガス圧はボールベアリングによる環状シールの付勢を助けることが理解される。

トリガー４１０は、閉鎖部材を密封アパーチャから脱座させることによって入口４０２を開く。図５を参照すると、適切には、当接部材４１２は、付勢手段の付勢作用に抗して閉鎖部材を押圧することによって閉鎖部材を脱座させる。当接部材４１２は、密封アパーチャに対して密封しないような大きさに作られる。たとえば、当接部材は溝が付けられてもよい。これは、当接部材が密封アパーチャによって支持されることを意味するので有利である。それゆえ、閉鎖部材が脱座されると、ガスが入口アパーチャから密封アパーチャを通じて当接部材４１２の側部または溝に沿って密封された第１のチャンバー４４４の中に放出される。入口４０２からの流速はボールベアリングが脱座される距離によって決定されることが理解される。適切には、図に示すように、当接部材４１２はトリガーピストン４１４に接続される。トリガーピストン４１４は、第１のチャンバー４４４から離れる方向に延びる吐出ボディ４４０の孔内で密封可能な配置で摺動することができる。ここでは、環状密封リング４１５が提供される。環状密封リング４１５は、第１のチャンバー４４４からガスが漏れるのを防止する。ピストンが内部を密封し第１のチャンバー４４４と流体連通する末端に対向する孔の末端は周囲環境に通じる。

したがって、トリガー４１０は当接部材４１２を閉鎖部材から脱座させるのに適していることが理解される。ここで、トリガーは、トリガーピストンを孔に対して摺動させるのに適しているものとして示される。適切なトリガー構造を図４および図５に示す。ここで、好ましくは、トリガー４１０は、旋回軸４１１で吐出ボディ４４０に枢動可能に接続される。その結果、トリガー４１０を旋回軸４１１を中心としてロックすると、トリガーの部分４１６が枢動される。それゆえ、部分４１６はトリガーピストン４１６の遠位端４１８に向かって進む。本明細書で説明するように、第１のチャンバー４４４内の圧力が所定の最大値以下であるとき、部分４１６が移動すると、トリガーピストンが閉鎖部材４０６に向かって摺動する。その結果、当接部材４１２は閉鎖部材から脱座してガス源２００からガスを放出する。トリガー４１０が解放されると、付勢手段４０７がトリガーピストンを付勢して後方に摺動させ、トリガー４１０を付勢して再び後ろに動かして入口４０２を閉じる。

トリガー４１０と閉鎖部材は、トリガー圧力調整器を介して接続される。適切には、トリガー圧力調整器は弾性部材４５０を備える。ここで、弾性部材はトリガーの部分４１６をトリガーピストンの遠位端４１８に接続するものとして示される。弾性部材４５０は、所定の圧縮力（本明細書では高い圧力値）で圧縮するように配置される。それゆえ、第１のチャンバー４４４内の圧力が所定の高い圧力値以下であるとき、弾性部材４５０は部分４１６の運動をトリガーピストンに伝達して入口を開く。しかしながら、第１のチャンバー４４４内の圧力が高い圧力値以上に上昇すると、トリガーピストンが移動するのではなく弾性部材４５０が圧縮する。それゆえ、自動遮断が行なわれて、ガスによる第１のチャンバー４４４の過圧を防止する。適切には、弾性部材４５０は圧縮ばねである。ここで、圧縮ばねは部分４１６とトリガーピストンの遠位端４１８とに当接する。

吐出ポート４２０は、吐出アパーチャ４２６を含む。吐出アパーチャは、第１のチャンバー４４４と流体連通している。ここで、吐出アパーチャは、孔を介してチャンバー４４４に接続される。適切には、孔は、吐出ポートと一致しており、トリガーピストンに対して直角に延びる。孔は、チャンバーボディ４４０に形成されたシェルフ（shelf）まで延びる。アパーチャ４４６は孔から周囲環境に通じる。孔はチャンバーと流体連通しており、バルブ４３０が孔とチャンバーとの間の流体連通するいずれかの側の孔を密封するために孔内に配置される。適切には、図５に示すように、吐出ピストン４３２が孔内に配置される。ここで、環状シール４３３がピストンに着座されてチャンバー４４４と流体連通する一方の側でピストン４３２を孔に対して密封するために備えられる。したがって、環状シール４３３が密封チャンバー４４４を維持することが理解される。第２の環状シール４３５が、ピストンに着座され、チャンバー４４４と流体連通する他方の側から延びる孔の中に選択的に密封するように配置される。シール４３５は、バルブが閉位置にあるときはチャンバー４４４を密封するが、バルブが開かれると流体が吐出アパーチャの外に出ることが可能になる。バルブは孔内のピストンの移動によって開かれることが理解される。同じ方向にさらに移動するとバルブは再び閉じる。適切には、孔には孔に沿う経路に形成された凹所４３６（図６）が設けられる。それゆえ、孔は、直径が減少する環状領域で囲まれた直径が増加する領域を有する。凹所の１つの形成方法は、吐出アパーチャから延びるステップ状の孔を形成した後に、スリーブの末端が孔の中のステップから相殺されるようにスリーブを挿入するものである。それゆえ、環状凹所が形成される。こうして、シールが摺動するときにシールに加わる摩擦を増加させる可能性のあるステップが孔の中に形成される。それゆえ、１つまたは複数の溝を介して凹所を形成することが好ましい。ここで、溝は孔の周面に沿って軸方向に延びる細長い空洞を形成する。それゆえ、シール４３５は溝に隣接した状態で支持されるが、流体は通過される。バルブは、直径が減少する領域のいずれかに対して密封するようにシール４３５を配置することによって閉じられる。これに反して、直径が増加する領域に隣接してシール４３５が配置されるとき、ガスがシール４３５と孔との間を通過する場合にバルブが開く（図６において矢印４３６で示す）。

バルブ４３０は、吐出アパーチャを閉じるように付勢され、したがって、吐出ポート圧力調整器によって第１のチャンバー４４４を密封する。適切には、吐出ポート圧力調整器は、弾性部材４６０として示される。弾性部材４６０は、吐出ピストン４３２の遠位端と吐出ボディとの間で作動する。図に示すように、弾性部材４６０は、シール４３５を吐出アパーチャ４２６の方向に付勢し、吐出アパーチャ４２６に最も近い直径が減少する領域に対して密封するように配置される。当接によってさらなる下方の移動が防止される。図に示すように、当接はトリガー位置によって提供されることが好ましい。

それゆえ、バルブ４３０を開くために、直径が増加する領域にシール４３５が隣接するように吐出ピストン４３２は弾性部材４６０の付勢に抗して移動されなければならない。以下でさらに説明するように、チャンバー４４４内の圧力が上昇すると、吐出調整器がバルブ４３０を閉じるように構成される。ここで、弾性部材は所定の圧縮力（本明細書では中間の圧力値）で圧縮するように配置される。それゆえ、チャンバー４４４内の圧力が中間圧力値（弾性部材４５０の最高圧力値よりも低い）以上に上昇すると、弾性部材４６０はシール４３３に作用する圧力によって加わる力に起因して圧縮する。その結果、シール４３５は直径が減少する領域で密封し、バルブ４３０を閉じ、チャンバー４４４を再密封するまで、吐出ピストン４３２は吐出アパーチャ４２６から最も離れた直径が減少する領域に向かって移動される。有利には、チャンバー４４４内が所定圧力に達すると、バルブ４３０は自動的に閉じられる。

小型化するために、吐出ピストンとトリガーピストンの軸を交差させることが好ましい。たとえば、図５に示すように、ここでは、ピストンの一方は交差領域において他方よりも小さい直径を有する。他のピストンは小さい領域が通過する細長いスロットを含む。

図７を参照して、バルブ５４０および炭酸化圧力調整器がさらに詳しく説明する。入口部は、吐出アセンブリ４００の吐出ポートを受け入れるソケット５２２を含む。ソケット５２２の遠位端は、ソケットの軸を中心として上方に延びる突起部５２４を含む。使用中、吐出ポート４２０がソケット５２２に挿入されると、突起５２４は吐出ピストン４３２の遠位端に当接する。この当接によって吐出ピストンが前述のように開位置に移動することが理解される。通路５５２はソケット５２２の遠位端を第２のチャンバー５３２と接続する。第２のチャンバーは出口部に形成される。出口５３４は、第２のチャンバー５３２を容器の内側に通じさせる。出口５３４は、流体が容器から第２のチャンバー５３２に中に戻るのを防止するための逆止バルブを含む。逆止バルブはバンド５３６として示される。バルブ５４０は出口を開閉するために第２のチャンバー内に配置される。

バルブ５４０は適切には遮断ピストン５４２を備える。その結果、チャンバー５３２は実質的に円筒形である。ここで、出口５３４はチャンバー５３２の円筒面に形成される。遮断ピストン５４２は、チャンバー５３２の一方の端面５３５と遮断ピストン５４２の遠位端との間に作用する炭酸化圧力調整器によってチャンバー５３２の他方の端面５３３に押し付けられる。炭酸化圧力調整器を収納するチャンバーの端部は通路５５４を介して大気に通じる。

炭酸化圧力調整器は、適切には、圧縮ばねなどの弾性部材５６０として示される。遮断ピストン５４２が弾性部材５６０の付勢力の下で面５３５に押し付けられるとき、ピストンに着座される環状密封リング５４３、５４４は出口５３４のいずれかの側に配置される。各環状密封リング５４３、５４４は、チャンバー５３２に対してピストンを密封する。それゆえ、出口５３４が閉じられる。通路５５２は、出口５３４と面５３３との間にある環状密封リング５４４の上方でチャンバー５４２に入る。その結果、ガスは通路５５２から入りチャンバー５３２を加圧する。この圧力は密封リング５４４に作用し弾性部材５６０の付勢力に抗して遮断ピストン５４２を押し付ける。圧力が上昇するにつれて環状シール５４４が出口を通過するように弾性部材は十分に圧縮される。それゆえ、容器の空間を炭酸化するためにガスが容器の中に吐出される（図８に示すように）。空間がガスで満たされると、圧力が上昇してチャンバー５３２内の圧力を上昇させる。弾性部材は、チャンバー５３２内の圧力が所定の圧縮力（本明細書では低い圧力値）を超えると出口５３４が第３のシールによって閉じられるように圧縮する。第３のシールは、遮断ピストンのピストンヘッドの下に着座された環状密封リング５４６として示される。ピストンヘッドは、ガスがヘッドの周りとチャンバーのヘッドおよび壁との間とを流れるように直径が増加する領域に配置される。ピストンヘッドに作用するガスの圧力は、図９に示すように密封リング５４６をチャンバー５３２内の突起に押し付けて着座させ、出口５３４を遮断する。

製造性を改善するために、ソケット、通路５５２、および遮断ピストン５４２はすべて同軸である。ここで、通路５５２は、押し込み型部品５５６の一方の側の孔がソケットを形成し、押し込み型部品の他方の側の孔がチャンバー５３２を形成するように、孔に素早く固定されて入る押し込み型部品５５６に形成されうる。

図１０を参照すると、炭酸化される容器内が密封部分５１０を用いてキャップで密封される。この後、吐出アセンブリ（ガス源２００を含む）が取り付けられる。キャップアセンブリに吐出アセンブリを取り付けることによって、突起部５２４が吐出ピストン４３２に当接し、バルブ４３０が開位置に移動する。トリガー４１０を押すと、ガス源からガスが第１のチャンバーの中に放出される。チャンバーの中への流速が第１のチャンバー内の圧力を中間圧力値以下に保つと、入口４０２は開いたままとなり、ガスは吐出アパーチャ４２６を通って第２のチャンバーの中に放出される。十分な圧力まで上昇すると、環状シール５４４が出口５３４を通過する。圧力が低圧力値よりも低くなると、遮断バルブは第２の閉位置に移動せず、したがって、出口は開いたままとなる。したがって、容器内はトリガーを押し続けることによって炭酸化される。容器内が所定圧力に達すると、遮断ピストンは圧力によって押し付けられて第３のシール５４６が出口５３４を閉じるように炭酸化圧力調整器を十分に圧縮する。トリガーが解放されないと、炭酸化器３００内の圧力は上昇を続ける。圧力が中間圧力値を超えると、吐出圧力調整器が圧縮してガスがキャップアセンブリの中に吐出されないようにバルブ４３０を遮断する。トリガーをさらに押し続けると、第１のチャンバー内の圧力が上昇し、最大圧力値を超える前にガス源２００が再密封されるように入口４０２を閉じる。

吐出アセンブリがキャップアセンブリから分離されると、圧力は遮断ピストンのヘッドに作用しなくなる。その結果、弾性部材５６０は遮断ピストンを端面の方向に戻し、シール５３４および５４４は出口を閉じて容器内のガスを密封する。キャップは容器へのアクセスが再び必要になるまで所定位置に留まる。また、キャップアセンブリと吐出アセンブリを分離すると、圧力がシール４３５に作用しなくなる。それゆえ、吐出圧力調整器は、吐出ピストン４３２を吐出アパーチャ４２６に向けて押し付け、吐出アパーチャを閉じてガスの偶発的な吐出を防止する。

その結果、各段階で所定圧力に達した後、ガスの源が遮断される３段階の減圧システムが提供される。第１段階では、所定圧力以上のガスの流れを遮断する。それゆえ、第１段階では吐出ガスの最大圧力を制限して流速を制限する。最大圧力の制限は、次の２つの減圧バルブとともにけがの可能性を実質的に排除する安全システム全体の一部を形成する安全装置である。また、流速を下げると、着氷の可能性が低くなりガスの自由な流れが可能になる。また、次の段階では２つの機能が実施される。まず、吐出アセンブリがキャップアセンブリに取り付けられていない場合、次の段階ではガスが吐出されない。第二に、次の段階では実現される最大圧力および流速が制限される。同様に、第３の段階では、容器の過圧が防止されて出口から放出されるガスの圧力および流速が制限される。

低い圧力値、中間の圧力値、および高い圧力値は、用途に応じて設定することができる。約０．２０７ＭＰａ（約３０ｐｓｉ）の低い圧力値は、飲料の一部が取り出されているときの炭酸飲料の容器を爽やかに保つのに十分であることが分かっている。炭酸飲料の炭酸がぬけてしまったら、約０．３４５ＭＰａ（約５０ｐｓｉ）の低い圧力値が飲料を再充填または再炭酸化するのに十分であることが分かっている。中間の圧力値および高い圧力値は相応に設定される。圧力調整器が順々にトリップするように各値の間に十分なステップを残しておくべきである。それゆえ、吐出アセンブリが２つの用途に採用できるように、約０．５５２ＭＰａ（約８０ｐｓｉ）の中間の圧力値と約０．６９０ＭＰａ（約１００ｐｓｉ）の高い圧力値が特に適していることが分かっている。試験では、これらの値を採用することで、装置がガス源（約４．８３ＭＰａ（約７００ｐｓｉ）に加圧された）から吐出される最大圧力および流速をそれぞれ約０．７５ＭＰａ±０．０３５ＭＰａ（約７．５ｂａｒ±０．３５）および１５リットル／ｍｉｎに制限することを示している。

炭酸化装置を２つの部分から形成された炭酸化器との関連で説明してきたが、２つの部分を一体的に形成することが可能である。ここで、吐出圧力調整器、バルブ４３０、および吐出ピストンは有利ではあるが必須でないことは理解される。

いくつかの好ましい実施形態を示して説明してきたが、添付の特許請求の範囲で規定されるような本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更および変形がなされてもよいことが当業者に理解され得る。

Claims (14)

1. 開放された容器内を炭酸化する炭酸化器であって、該炭酸化器は、
   操作可能な入口バルブによって開閉され、加圧されたガスを受け入れる入口と、
   出口バルブによって開閉され、炭酸化させるためのガスを前記炭酸化器から容器の中に放出する出口と、
   前記入口を介してガス放出させるために前記操作可能な入口バルブを開くトリガー構造と、を備えており、
   前記炭酸化器内が所定の第１の圧力値を超えると前記操作可能な入口バルブを自動的に閉じるためのトリガー圧力調整器が配置されるとともに、前記炭酸化器内が所定の第２の圧力値を超えると前記出口バルブを自動的に閉じるための炭酸化圧力調整器が配置されており、前記第１の圧力バルブは前記第２の圧力値よりも高く、
   前記炭酸化器は吐出アセンブリおよびキャップアセンブリを備えており、前記吐出アセンブリは前記キャップアセンブリに結合可能であるとともに前記キャップアセンブリから分離可能であり、前記吐出アセンブリは前記入口、前記入口バルブ、前記トリガー、および前記トリガー圧力調整器を含み、前記キャップアセンブリは炭酸化される容器の密封に適しており前記出口を含み、前記吐出アセンブリは前記キャップアセンブリにガスを吐出する吐出ポートをさらに含み、前記吐出ポートは吐出バルブによって開閉され、前記吐出アセンブリ内が所定の第３の圧力値に達すると前記吐出バルブを自動的に閉じるための吐出圧力調整器が配置されており、前記第３の圧力バルブは前記第１の圧力バルブと前記第２の圧力バルブとの間にあることを特徴とする炭酸化器。
2. 前記出口バルブは炭酸化ピストンを備え、該炭酸化ピストンは、前記炭酸化アセンブリ内のガス圧力により押圧されて第１の方向にまず開位置まで移動するように特に構成されており、前記炭酸化アセンブリ内の圧力が前記所定の第３の圧力値を超えると前記炭酸化ピストンが前記第１の方向にさらに移動して閉位置に達する、請求項１に記載の炭酸化器。
3. 前記操作可能な入口バルブは閉鎖部材を備えており、前記入口は前記閉鎖部材を前記入口から遠ざけることによって開かれ、前記トリガー構造は前記閉鎖部材を移動させることが可能であり、前記トリガー圧力調整器は前記トリガー構造を前記閉鎖部材に結合する、請求項１または２に記載の炭酸化器。
4. 前記閉鎖部材は前記閉位置に向かって移動するように付勢される、請求項３に記載の炭酸化器。
5. 前記トリガー構造は前記トリガー圧力調整器を介してトリガーピストンに結合されており、前記入口バルブは前記トリガーピストンの位置に応じて開閉され、前記炭酸化器内のガス圧力は前記トリガーピストンに作用して該トリガーピストンを前記入口バルブが閉じられる位置に向かって移動させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の炭酸化器。
6. 前記出口バルブは炭酸化ピストンを備え、前記炭酸化アセンブリ内のガス圧力は前記出口を閉じるように前記炭酸化ピストンを押圧し、前記炭酸化圧力調整器は前記炭酸化ピストンの移動を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の炭酸化器。
7. 前記吐出バルブは吐出ピストンを備え、前記吐出ピストンは前記吐出ポートが閉じられる位置に付勢されており、前記吐出アセンブリと前記キャップアセンブリの結合によって前記吐出ピストンは前記吐出バルブが開く位置に移動され、前記吐出ピストンは前記吐出アセンブリ内のガス圧力が前記吐出ピストンに作用して前記吐出バルブが閉じられる位置に前記吐出ピストンを移動させるように配置されており、前記吐出圧力調整器は前記吐出ピストンの移動を制御する、請求項２〜６のいずれか一項に記載の炭酸化器。
8. 前記トリガー圧力調整器、前記吐出圧力調整器、および前記炭酸化圧力調整器のうちの１つまたは複数は弾性部材を備え、前記それぞれの所定の圧力値は前記弾性部材を圧縮するために必要な力に依存する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の炭酸化器。
9. ガス源と炭酸化器とを備える炭酸化装置であって、前記ガス源は前記炭酸化器に結合されており、前記炭酸化器は請求項１〜９のいずれか一項に記載されたものである、炭酸化装置。
10. 前記ガス源は使用済みガス源を交換するために前記炭酸化アセンブリから分離することができる、請求項９に記載の炭酸化装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の炭酸化器を形成するためにキャップアセンブリと結合して使用される吐出アセンブリであって、
    操作可能な入口バルブによって開閉され、加圧ガスを受け入れる入口と、
    前記入口を介してガス放出させるために前記操作可能な入口バルブを開くトリガー構造と、
    前記吐出アセンブリ内が所定の高い圧力値を超えると前記操作可能な入口バルブを自動的に閉じるように配置されたトリガー圧力調整器と、
    出口バルブによって開閉される出口からガスを放出するキャップアセンブリにガスを吐出する吐出ポートと、を備え、該吐出ポートは吐出バルブによって開閉され、前記吐出アセンブリ内が所定の中間の圧力値に達すると前記吐出バルブを自動的に閉じるように吐出圧力調整器が配置される、吐出アセンブリ。
12. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の炭酸化器を形成するために吐出アセンブリと結合して使用されるキャップアセンブリであって、
    吐出アセンブリの吐出ポートからのガスを受け入れる入口部と、
    出口バルブによって開閉され、炭酸化させるためのガスを前記キャップアセンブリから容器の中に放出する出口と、
    前記キャップアセンブリ内が所定の低い圧力値を超えると前記出口バルブを自動的に閉じるように配置される炭酸化圧力調整器とを備えるキャップアセンブリ。
13. 容器内を炭酸化する方法であって、該方法は炭酸化器を前記容器に対して密封することを備え、前記炭酸化器は請求項１〜１０のいずれか一項に記載され、該方法は、
    前記炭酸化アセンブリ内が前記所定の第２の圧力値を超えると前記炭酸化アセンブリからの前記出口を前記炭酸化圧力調整器によって自動的に閉じること、
    前記所定の第１の圧力値を超えると前記炭酸化アセンブリへの前記入口を前記トリガー圧力調整器によって自動的に閉じること、
    前記吐出アセンブリ内が前記所定の第３の圧力値を超えると前記吐出アセンブリからの前記吐出ポートを前記吐出圧力調整器によって自動的に閉じることを備える、方法。
14. 前記キャップアセンブリを前記開放された容器に接続すること、およびガスを吐出する前に前記キャップアセンブリを前記吐出アセンブリに取り付けることを備え、前記キャップアセンブリを前記吐出アセンブリに接続することによって前記吐出バルブが開かれる、請求項１３に記載の方法。

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