JP2014231853A - ガスボンベの開封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型、安価でありながら開封信頼性が高いガスボンベ開封装置を提供する。
【解決手段】 ガスボンベが取付けられると共に、揺動ピンが圧入されるハウジングと、一端が抑端をなし、該抑端に対向する他端が保持端をなして、抑端と保持端との間の位置に揺動ピンが挿通して該揺動ピンを軸にシーソ運動すると共に、保持端側の位置で、かつ、揺動ピンに近接した位置に突設されて開封時には開封針をガスボンベ側に押圧して当該ガスボンベを開封する加圧爪を具備したレバーと、レバーにおける加圧爪と保持端との間の位置に一端が係合して、当該レバーをガスボンベ側に付勢するバネと、保持端に係合可能に設けられて、ガスボンベを開封する際には当該係合を解除させる開封規制部と、封止板の直上に配置されて開封針を摩擦力で保持し、非開封時には抑端により封止板に対する位置が規制されると共に、開封時には抑端の回動に応動して弾性変形する弾性部材からなるストッパと、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガスボンベ開封装置に関する。

ガスボンベを開封するガスボンベ開封装置の開封機構には種々の提案がなされている。例えば、実開平７−１１５９７号公報には、図９に示すような、カッタを使用したガスボンベ開封装置１００が開示されている。

このガスボンベ開封装置１００は、レバー１０９がばね１１２により下方に付勢されている。一方、このレバー１０９の一端は、保持材１１３により、略水平に保持されている。この水平状態がガスボンベ非開封状態である。

そして、ガスボンベ１０１を開封する際には、発熱体１４９に通電を行って保持材１１３を溶断させる。これによりレバー１０９は矢印ａ方向に傾動して、当該レバー１０９に設けられているカム１１０がピストン１０４を押す。

カム１１０により押されたピストン１０４は、スペーサ１０８の弾性力に抗ながらガイド１０３に案内されて、ボンベ１０１側に移動する。そして、ピストン１０４に固定された中空の針１０５により、ボンベ１０１のガス口を封止している封止板を突破る。これによりガスボンベ１０１が開封される。

実開平７−１１５９７号公報

しかしながら、上述した実開平７−１１５９７号公報に係るガスボンベ開封装置では、ピストンの加工精度が高いことが要求されるため、製品価格を上昇させると共に、開封の信頼性が低い問題があった。

即ち、カム１１０はピストン１０４と当接して摺動する。この摺動により、ピストン１０４はカム１１０の回転方向に傾動する。このとき、ピストン１０４とガイド１０３とのクリアランスが大きい場合には、ピストン１０４も大きく傾き、ピストン１０４がガイド１０３にかじり付いて動きが悪くなったりロックしてしまったりする不都合が生じる。従って、クリアランスは小さくしなければならず、製造コストの上昇を招いてしまう。

一方、上記構成の場合に、カム１１０とピストン１０４との相対位置が規制されていないため、カム１１０とピストン１０４とのクリアランスが大きい場合、例えばカム１１０からの力に対してピストン１０４が、図９において紙面垂直方向に逃げてしまうことがある。このような場合には、ガスボンベの開封が行えなくなってしまう。

そこで、本発明の主目的は、小型、安価でありながら開封信頼性が高いガスボンベ開封装置を提供することである。

上記課題を解決するため、ガスボンベのガス口に固着された封止板に円筒状の開封針を突立てて、当該ガスボンベを開封するガスボンベ開封装置に係る発明は、ガスボンベが取付けられると共に、揺動ピンが圧入されるハウジングと、一端が抑端をなし、該抑端に対向する他端が保持端をなして、抑端と保持端との間の位置に揺動ピンが挿通して該揺動ピンを軸にシーソ運動すると共に、保持端側の位置で、かつ、揺動ピンに近接した位置に突設されて開封時には開封針をガスボンベ側に押圧して当該ガスボンベを開封する加圧爪を具備したレバーと、レバーにおける加圧爪と保持端との間の位置に一端が係合して、当該レバーをガスボンベ側に付勢するバネと、保持端に係合可能に設けられて、ガスボンベを開封する際には当該係合を解除させる開封規制部と、封止板の直上に配置されて開封針を摩擦力で保持し、非開封時には抑端により封止板に対する位置が規制されると共に、開封時には抑端の回動に応動して弾性変形する弾性部材からなるストッパと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、加圧爪が開封針の開口部に挿入することにより、加圧爪と開封針との相対位置が規制され、かつ、この開封針を弾性部材で支持して、開封時の力で開封針が損傷を受けないようにしたので、小型、安価でありながら開封信頼性の高いガスボンベ開封装置が提供できるようになる。

実施形態にかかるガスボンベ開封装置の側面図である。 開封部の拡大図である。 開封部の分解斜視図である。 ガスボンベの非開封時におけるガスボンベ開封装置の様子を示した図である。 ガスボンベの開封時におけるガスボンベ開封装置の様子を示した図である。 レバーの傾動による開封針やストッパの変位、変形を示した図である。 開封されたガスボンベからガスが吐出される状態を示す図である。 開封針の他の構成を示す図である。 関連技術の説明に適用されるガスボンベ開封装置の側面図である。

本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかるガスボンベ開封装置２の側面図である。なお、図１においては、内部構造が理解できるように、筐体７等の一部の構成要素を断面で示している。

このガスボンベ開封装置２は、開封部１０、開封力発生部２０、開封規制部３０を備え、これらが筐体７内に収納されている。ガスボンベ３には高圧のガスが封入されて、その口（ボンベ口）は、封止板で封止されている。また、ボンベ口の外周には雄ネジ部３ａが形成されている。

開封部１０は、ハウジング１１、開封針１２、ストッパ１３、封止板１４を備える。図２は、開封部１０の拡大図であり、図３は当該開封部１０の分解斜視図である。

ハウジング１１は、ガスボンベ３に形成された雄ネジ部３ａと螺合する雌ネジ部１１ａ、この雌ネジ部１１ａと同軸に形成されたストッパ挿入孔１１ｂ、ピン支持部１１ｃを備える。

封止板１４は、金属板等から形成されて、上述したようにガスボンベ３のボンベ口に固着されている。

開封針１２は、注射針に類似した構造の中空筒体で、先端がテーパ状にカットされてなる鋭利な針先端部１２ａ、後端に形成されて後述する開封力発生部２０の加圧爪２０ｃが係合する開口部１２ｂ、針先端部１２ａと開口部１２ｂとの間に形成されて、ガスボンベ３からのガスが吐出する吐出口１２ｃを備える。そして、針先端部１２ａが封止板１４を突破ることによりガスボンベ３が開封される。

ストッパ１３は、長手方向の中心軸と同軸に針保持孔１３ａが形成されて、ハウジング１１のストッパ挿入孔１１ｂに挿着される。このときストッパ１３の外径は、ガスボンベ３の雄ネジ部３ａの谷径と同じ寸法に設定されている。但し、高精度な寸法精度は必要とされない。この理由については、後述する。

そして、針保持孔１３ａには開封針１２が挿入されて、開封針１２との間で働く摩擦力により当該開封針１２が保持されている。摩擦力を発生させるために、ストッパ１３は、ゴム、コルク、樹脂等の摩擦力が大きく、かつ、柔軟な弾性部材により形成されている。また、針保持孔１３ａの直径は開封針１２の外径と同等あるいは１割程度小さい寸法に設定されている。

開封力発生部２０は、レバー２０ａ、バネ２０ｂ、加圧爪２０ｃ、揺動ピン２０ｄ、ストッパ抑部２０ｅ、切欠部２０ｆを備えている。レバー２０ａ、ストッパ抑部２０ｅ及び加圧爪２０ｃにより開封力発生部２０の概略的側面形状が形成されて、これらは板金等により一体に形成されている。

レバー２０ａとストッパ抑部２０ｅとは、概ね直交して配置され、その直交領域に揺動ピン２０ｄが挿通されている。なお、揺動ピン２０ｄはピン支持部１１ｃに圧入されている。レバー２０ａは、筐体７内を横断するように配置されて、その一端がストッパ抑部２０ｅをなし、他端が開封規制部３０と係合する保持端２０ｇをなしている。ストッパ抑部２０ｅの先端は、ストッパ１３に当接するように形成されて、抑端２０ｈをなしている。

また、揺動ピン２０ｄと保持端２０ｇとの間の位置にはバネ２０ｂの一端が係合している。なお、バネ２０ｂの他端は筐体７の底板７ｂに配置されたベース７ａに係合して、非開封時において、バネ２０ｂは伸張状態となっている。

加圧爪２０ｃは、側面視が楔状に形成されて、開封針１２の開口部１２ｂに先端が挿入される。切欠部２０ｆは、加圧爪２０ｃの付け根部分を半円状等に切欠いて形成されて、開口部１２ｂに当接する。このように加圧爪２０ｃが開口部１２ｂに挿入されるため、加圧爪２０ｃと開封針１２（特に開口部１２ｂ）との相対位置がずれたりすることがない。

開封規制部３０は、保持部材３０ａ、切断器３０ｂを備える。保持部材３０ａは、レバー２０ａの保持端２０ｇが挿入できるようにリング状に形成されて、筐体７の天板７ｃにフック形状に釣下げられている。切断器３０ｂは、ガスボンベ３を開封する際に、保持部材３０ａに電力を供給して、当該保持部材３０ａを溶断させる。なお、保持部材３０ａにナイロン紐等を用いることがある。このような場合には、切断器３０ｂを電熱線等の発熱体で構成することで、当該切断器３０ｂの熱で保持部材３０ａを溶断してもよい。

次に、このようなガスボンベ開封装置２の詳細な構成を、動作説明と共に説明する。図４は、ガスボンベ３の非開封時におけるガスボンベ開封装置２の様子を示した図であり、図５は開封時のガスボンベ開封装置２の様子を示した図である。

非開封時には、図４に示すように、レバー２０ａの保持端２０ｇが保持部材３０ａに係合されて、略水平状態となっている。この状態では、開封針１２が挿着されたストッパ１３は、ガスボンベ３に固着された封止板１４に密着している。そして、この密着状態が維持されるように、抑端２０ｈがストッパ１３をガスボンベ３側に押圧している。従って、図４に示す状態で外部から振動が加わっても、封止板１４に対する開封針１２の位置ずれが防止される。

また、ストッパ１３に挿着された開封針１２の軸は、封止板１４に直交し、かつ、封止板１４の中心位置に対向している。

このような状態で、ガスボンベ３を開封するときは、切断器３０ｂから保持部材３０ａに電力供給する。この電力により保持部材３０ａはオーミックな発熱を起して溶断する。

バネ２０ｂは、非開封時において伸張状態となっている。従って、保持部材３０ａが溶断すると、バネ２０ｂの復元力によって、レバー２０ａは、揺動ピン２０ｄを回動軸として反時計回りの方向Ｄ１に回動する。このとき開封針１２を押圧する加圧爪２０ｃと揺動ピン２０ｄとの距離に対して、バネ２０ｂの作用点と揺動ピン２０ｄとの距離が大きいため、この距離の比率に応じて、バネ２０ｂの復元力が増幅されて開封針１２に加えられることになる。従って、バネの力を余り大きくすることなく確実な開封力を発生することができる。

なお、非開封時に保持端２０ｇを支持する保持部材３０ａは、バネ２０ｂの作用点と揺動ピン２０ｄとの距離に対する保持端２０ｇと揺動ピン２０ｄとの距離の比率に応じて増幅（縮小を含む）されたバネ２０ｂの力を保持しなければならない。従って、バネ２０ｂの力が大きいと保持部材３０ａも太くしなければならず、この結果太い保持部材３０ａが確実に溶断できるように当該保持部材３０ａに供給する電力を大きくしなければならない。このため装置の大型化や重量化が避けられなくなる。

しかし、上述したように、開封針１２に加わる力をテコの原理で増幅する構成を採用することにより、バネ２０ｂの力を小さくすることができるため、保持部材３０ａや切断器３０ｂは小型軽量化することが可能になる。

レバー２０ａが回動すると、加圧爪２０ｃが揺動ピン２０ｄを軸として回転する（回転軌跡を描く）ため、開封針１２を押す力の方向が変化する。このとき、ストッパ１３が金属等の剛性の高い材料で形成されている場合には、開封針１２を押す力の方向の変化に従い、針保持孔１３ａの内側端縁に大きな応力が働くようになる。この応力は開封針１２を曲げるように働くため、開封針１２が折れてしまう恐れがある。

しかし、本実施形態にかかるストッパ１３はゴムやコルク等の弾性の高い材料により形成されているので、応力によりストッパ１３が変形する。即ち、開封針１２に加わる曲げ応力の集中が抑制されて、開封針１２が折れ難くなっている。なお、変形を前提としたストッパ１３であるため、ストッパ１３の外径は、ガスボンベ３の雄ネジ部３ａの谷径と同じ寸法に設定されているが、高精度な寸法精度は必要とされない。

このことを、図６を参照して説明する。図６は、レバー２０ａの傾動による開封針１２やストッパ１３の変位、変形を示した図である。なお、図中実線は開封前のレバー２０ａ等を示し、点線は開封時のレバー２０ａ等を示している。

レバー２０ａが矢印Ｄ１の方向に回動すると、加圧爪２０ｃも揺動ピン２０ｄを軸として矢印Ｄ１の方向に傾きながら下降する。この結果、開封針１２を押す力は、Ｆ１からＦ２のように向を変える。従って、針保持孔１３ａの内側端縁Ｐ１に曲げ応力が発生するようになる。もし、ストッパ１３が金属のような場合には、この曲げ力により開封針１２が折れることがある。

しかし、本実施形態のストッパ１３は弾性部材で形成され、かつ、開封時には回動するストッパ抑部２０ｅの抑端２０ｈがストッパ１３の一端Ｐ２を強く押込むため、ストッパ１３はこの押込み方向Ｄ３に変形する。この変形は、針保持孔１３ａを広げるような変形である。この結果、針保持孔１３ａの内側端縁Ｐ１における応力が緩和されて、開封針１２が折れ難くなる。

また、開封針１２の針先端部１２ａは、抑端２０ａ側から保持端２０ｇ側に向う方向に切上げられたテーパ状に形成されている（図６参照）。この結果、開封針１２が傾むこうとした際に、針先端部１２ａが当該傾きを規制することがない。

このとき、針先端部１２ａが逆方向に鋭利に切上げられている場合（保持端側から抑端側に切上げられるような場合）には、開封針１２の傾きにより針先端部１２ａが針保持孔１３ａに突刺さったり、針先端部１２ａが曲ったりする事態が生じことが想定される。しかし、上述したように、針先端部１２ａは、抑端２０ａ側から保持端２０ｇ側に向う方向に切上げられているので、かかる不都合は生じない。無論、針先端部１２ａが針保持孔１３ａに突刺さる等の事態は、開封針１２の傾きの度合による。開封針１２の傾きが小さい場合には、このような限定を行う必要がない。この意味から、針保持孔１３ａに突刺さる等の事態が発生する場合には、切上げ方向を限定することが好ましい。

封止板１４が突破られると、ガスボンベ３内のガスは開封針１２の中を通り、吐出口１２ｃから吐出する。図７は、このようにして開封されたガスボンベ３からガスが、矢印Ｄ４のように吐出される状態を示している。

ところで、上述した吐出口１２ｃは、開封針１２の側筒を切欠して形成する場合について説明したが、本実施形態はかかる構成に限定するものではない。例えば、図８に示すように開封針１２の針先端部１２ａから開口部１２ｂに向けて筒側壁にスリットを形成したスリ割り構造としても良い。

以上説明したように、楔状の加圧爪２０ｃの先端が、開封針１２の開口部１２ｂに挿入され、切欠部２０ｆに当接するため、加圧爪２０ｃに対する開封針１２の相対位置は変化しない。即ち、開封針１２は加圧爪２０ｃから逃げることがないため、確実に開封が行えるようになり、信頼性が向上する。

２ ガスボンベ開封装置
３ ガスボンベ
３ａ 雄ネジ部
７ 筐体
７ａ ベース
７ｂ 底板
７ｃ 天板
１０ 開封部
１１ ハウジング
１１ａ 雌ネジ部
１１ｂ ストッパ挿入孔
１１ｃ ピン支持部
１２ 開封針
１２ａ 針先端部
１２ｂ 開口部
１２ｃ 吐出口
１３ ストッパ
１３ａ 針保持孔
１４ 封止板
２０ 開封力発生部
２０ａ レバー
２０ｂ バネ
２０ｃ 加圧爪
２０ｄ 揺動ピン
２０ｅ ストッパ抑部
２０ｆ 切欠部
２０ｇ 保持端
２０ｈ 抑端
３０ 開封規制部
３０ａ 保持部材
３０ｂ 切断器

Claims (6)

1. ガスボンベのガス口に固着された封止板に円筒状の開封針を突立てて、当該ガスボンベを開封するガスボンベ開封装置であって、
   前記ガスボンベが取付けられると共に、揺動ピンが圧入されるハウジングと、
   一端が抑端をなし、該抑端に対向する他端が保持端をなして、前記抑端と保持端との間の位置に前記揺動ピンが挿通して該揺動ピンを軸にシーソ運動すると共に、前記保持端側の位置で、かつ、前記揺動ピンに近接した位置に突設されて開封時には前記開封針を前記ガスボンベ側に押圧して当該ガスボンベを開封する加圧爪を具備したレバーと、
   前記レバーにおける前記加圧爪と前記保持端との間の位置に一端が係合して、当該レバーを前記ガスボンベ側に付勢するバネと、
   前記保持端に係合可能に設けられて、前記ガスボンベを開封する際には当該係合を解除させる開封規制部と、
   前記封止板の直上に配置されて前記開封針を摩擦力で保持し、非開封時には前記抑端により前記封止板に対する位置が規制されると共に、開封時には前記抑端の回動に応動して弾性変形する弾性部材からなるストッパと、
   を備えることを特徴とするガスボンベ開封装置。
2. 請求項１に記載のガスボンベ開封装置であって、
   前記開封針は、前記封止板側の端部がテーパ状に形成された針先端部をなし、該針先端部に対向する後端部が前記加圧爪の挿入される開口部をなし、前記針先端部と前記開口部との間に設けられて前記ガスボンベからのガスが吐出する吐出口をなすことを特徴とするガスボンベ開封装置。
3. 請求項２に記載のガスボンベ開封装置であって、
   前記吐出口は、前記針先端部と前記開口部との間の筒壁を開口して形成されていることを特徴とするガスボンベ開封装置。
4. 請求項２に記載のガスボンベ開封装置であって、
   前記吐出口は、前記針先端部から前記開口部に連通するスリットにより形成されていることを特徴とするガスボンベ開封装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスボンベ開封装置であって、
   前記ガスボンベを開封する際に前記加圧爪の傾動を許容するように、前記レバーのストッパ抑部が前記ストッパを弾性変形させることを特徴とするガスボンベ開封装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガスボンベ開封装置であって、
   前記開封針の前記針先端部は、前記抑端側から前記保持端側に向って切上げられて形成されていることを特徴とするガスボンベ開封装置。

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