JP2016500793A - ガスボンベ密封のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

ガス出口の周りの頂面と、頂面から下向きに延在する側面と、を備えた首部を有するガスボンベとともに動作するように構成された、圧縮ガスボンベのためのキャップ及びガスケット。キャップは、ガスケットを収容するように内部空間を規定してもよく、ガスボンベ首部に取り付けられてもよい。キャップは、ガスケットの動きを抑制し、穿孔要素が内部空間に入ってガス出口と接触する際にシールを作る時の、ガスケットが変形し得る体積を規定してもよい。【選択図】図３

Description

本開示は、圧縮ガスのキャニスタ、ボンベ又は容器と使用するためのガスケット又は密封部材に関する。

圧縮ガスのボンベ、キャニスタ又は他の容器（本明細書ではボンベと呼ぶ）を、ボンベによって供給されるガスを使用するガス送出機構に連結するには、しばしばＯリング又は他のシール要素が必要である。そのようなシール要素は、ガス漏洩を防ぐのを助けるために使用され、例えば、米国特許第４，６９４，８５０号に記載されている。

多くの市販の圧縮ガスボンベは、必ず高圧であり、比較的容量が小さいため、ボンベをガス送出機構に連結する工程中の又はそのような連結後のいかなるガス損失も望ましくない。本明細書に説明する本発明の１以上の実施形態では、ボンベとガス送出機構との間の改良されたシールが提供される。本シールは、ボンベを開けている（例えば、穿孔要素によって）際のガスの初期損失を防ぐのを助けるように動作可能であり、及び／又は、ガス送出機構を収納している間の数日、数週間若しくは数か月などの長期間にわたるガス損失を抑える長期間持続するシールを提供し得る。また、ガスケットは、ガス送出機構ではなくボンベに取り付けられ、又は、他の方法で連結されてもよいため、新しいボンベが設置されるごとに新しいガスケットが設けられてもよく、従って、繰り返し使用による摩耗のいかなる可能性も排除される。

本発明の態様によれば、側面、頂面及びガス出口を含む首部を有するガスボンベとともに使用するためのガスボンベ密封装置が提供される。ガス出口を穿孔するように構成された穿孔要素が設けられてもよく、密封装置は、ガスボンベの首部に係合するように構成された下部と、内部空間と穿孔要素を受けるための上側開口部とを規定する上部と、を有するキャップを含み得る。従って、キャップは、上端部及び下端部に開口部を備えた逆カップ形状の要素を規定し得る。ガスケットは、キャップの上部によって規定された内部空間内に嵌まるような寸法を有しており、キャップの上側開口部内に受けられる穿孔要素とシールを形成するように構成された上面と、ボンベの頂面とシールを形成するように構成された下面と、を有し得る。結果として、キャップがボンベに係合し、ガスケットが内部空間内に位置する場合に、キャップはガスケットをボンベ上に保持するように機能し得る。このことは、適切なガスケットに適正なボンベを設け、ガスケットが損なわれないことを確実にする簡便な方法を提供し得る。また、ガスケット及びガス出口に向かって移動する穿孔要素とのシール形成に応じたガスケットの半径方向の膨張又は他の動きが抑制され、ガスケットの変形を引き起こすように、キャップは、ガスケットを半径方向に収容するように構成されてもよい。さらに以下に説明するように、ガスケットの半径方向の抑制、及びそれによって次に生じる他の方向の変形により、ガスケットが穿孔要素及び／又はボンベと形成する改良されたシールの利点が提供され得る。

一実施形態では、ガスケットが変形していない状態で内部空間内に位置する内部空間の上部並びに下部の半径方向外側（及び／又は内側）領域に、空隙が存在してもよい。またガスケットは、穿孔要素及びボンベの頂面とのシール形成に応じて上部及び下部の空隙領域を少なくとも部分的に充填するように構成されてもよい。すなわち、穿孔要素との係合により引き起こされるガスケットの変形と、キャップによるガスケットの半径方向の抑制とによって、キャップの内部空間内の空隙領域を少なくとも部分的に充填するようにガスケットが変形し得る。空隙領域を少なくとも部分的に充填することにより、さらにガスケットを抑制し、確実に適切なシールを作る助けとなる他の領域内でガスケットを変形させ得る。従って、空隙領域は、ガスケットの変形部分を受け、さらなるガスケットの変形を抑制し、さらなるガスケット変形を案内又は他の方法でそれに影響を及ぼして、形成するシールを向上させるように構成されてもよい。

一実施形態では、キャップの上部は、側壁と、側壁から半径方向内側に延在する環形状を有する上壁と、を含み得る。環形状の上壁は、座金のような形状を有し、上側開口部を規定する半径方向内側部分を含み得る。従って、キャップ側壁から内側に延在するキャップの上部は、例えばガスケットを適所に保持するのを助けるために、ガスケットの上面を少なくとも部分的に覆ってもよい。ガスケットは、上壁の半径方向内側部分の半径方向内側（すなわち、上壁によって形成された開口部の半径方向内側）に位置するガスケットの上面の最上部を有するように構成されてもよい。従って、例えばガスケットの上面の最上部は、例えば、上側開口部に入り込む穿孔要素と確実にガスケットが適切に接触するのを助けるために、上側開口部内に延在し得る。一実施形態では、キャップによって規定された内部空間は円筒形状を有してもよく、ガスケットはトーラス形状、例えばＯリングの形状を有してもよく、ガスケットは、キャップによって規定された円筒形状に、より近似するように変形させてもよい。

穿孔要素は、特定のガスケット構造と協働するように調整された表面を有することを含む種々異なる方法で構成されてもよい。例えば、穿孔要素は、ガスボンベのガス出口を穿孔するように構成されたランスと、ガスケットの上面に接触し、シールを形成するように構成されたガスケット接触面と、を含み得る。一実施形態では、ガスケット接触面は、円錐面又は円筒面の周りの水平環状面を含み、それらの面はともに、ガスケットの上面に接触し、かつボンベの頂面に向かってガスケットを押圧するように構成されてもよい。穿孔要素は、キャップの内部空間内に少なくとも部分的に延在し、ガスケットが閉じ込められている空間を規定するのを助けてもよい。例えば、穿孔要素がキャップの上側開口部に導入されると、穿孔要素及びキャップは、ガスケットの形状及び体積と異なる形状及び体積を有するように内部空間を規定し得る。結果として、穿孔要素がガスケットに接触することにより、ガスケットは形状を変化させ、キャップ及び穿孔要素によって規定された内部空間の形状に少なくとも部分的に沿い得る。例えば、確実にガスケットをキャップの内部空間に適切に閉じ込めるのを助けるために、穿孔要素は、キャップの上側開口部内にぴったり嵌まるような寸法を有しており、形作られている、ガスケット接触面に隣接する外表面を有してもよい。一実施形態では、キャップの上側開口部は、穿孔要素に係合し、穿孔要素に対するキャップ（及び関連するボンベ）の回転を防ぐように動作可能であってもよい。しかしながら、他の構成では、穿孔要素に対するボンベ及びキャップの回転が可能であってもよく又は引き起こされてもよい。

例えば、組み付けられたキャップ、ガスケット及びボンベが購入され、単一ユニットとして使用されるように、キャップ及びガスケットはガスボンベに取り付けられ、ボンベが設けられてもよい。キャップは、例えば、ガスケットによって形成されたシールが破損した場合に高圧ガスを逃すことができるように、キャップの側壁に１以上の通気穴を含んでもよい。キャップは、ボンベに対してキャップの下部を適切に位置決めする止具を含んでもよい。この止具は、キャップの上部及びボンベの頂面によって囲まれるような内部空間の体積を規定するのに役立ち、キャップとボンベとの組み付けをより簡単にし得る。すなわち、確実にガスケットを適切に抑制するのを助けるために内部空間の体積を厳密に制御すべき実施形態では、キャップをボンベ上に位置決めし、かつ内部空間を適切に規定するために使用される止具によって、オペレータは、止具がボンベに接触するまでボンベ上にキャップをねじ止めし、又は他の方法で配置することができ得る。

本発明の別の態様では、ガスボンベとシールを確立するための方法は、側面、及びガス出口を含む頂面を備えた首部を有するガスボンベと、ガスボンベの首部と係合する下部、及び内部空間を規定し、上側開口部を有する上部を有するキャップを含む密封装置と、を準備するステップを含む。キャップの上部によって規定された内部空間内にガスケットが位置してもよい。キャップは、ガス送出装置の受入開口部に導入してもよく、穿孔要素はキャップの上側開口部内を移動させてもよい。穿孔要素は、ガスボンベからガスを放出するためにガス出口を開けるように、ガス出口に対して移動させてもよく、ボンベ及び穿孔要素を互いに向かって移動させることによって、穿孔要素とガスケットとの間、及びボンベの頂面とガスケットとの間にシールを形成してもよい。

一実施形態では、シールを形成するステップは、キャップによって規定された内部空間内の空隙を少なくとも部分的に充填するようにガスケットを変形させることを含む。例えば、ガスケットは、穿孔要素に接触して変形する際にキャップによって半径方向において抑制され得る。穿孔要素がガス出口を開ける前に、ガスケットと穿孔要素との間、及びガスケットと頂面との間にシールを形成することは、ボンベから放出されるガスの漏洩を防ぎ、又は抑え得るため特に望ましいものであり得る。

本発明のこれら及び他の態様は、以下の説明及び特許請求の範囲から明らかになる。

本発明の態様は、次の図面を参照して以下に説明する。図面中の同じ参照符号は、同じ要素を示す。

例示的な実施形態におけるガスボンベ及びキャップ／ガスケット装置の分解図を示す。 組み付けられた状態の図１の実施形態における断面図を示す。 穿孔要素がキャップの上側開口部によって受けられている図２の断面図を示す。

本発明の様々な態様について、例えば穿孔要素とボンベ首部の頂面との間にシールを提供するためにガスボンベの首部の少なくとも一部と相互作用する、キャップ・ガスケット装置の実施形態を参照して説明する。実施形態によっては、圧縮ガスの望ましくない放出を防ぎ、又は抑えるために、なお気密シールを維持しながら、ガス送出装置の受入開口部に対するボンベ首部の軸運動及び／又は回転運動を可能にするシールを提供することができる。受入開口部に対するボンベ首部の軸方向移動を可能にしながらシールを維持することは、例えば、ガス漏洩を抑えながらボンベのガス出口を開けるために必要に応じてボンベ首部を穿孔要素に向かって進ませるのに、用途によっては重要であり得る。結果として、穿孔を行う場合には、ボンベ穿孔工程全体にわたってガス漏洩が抑えられ得る。ボンベが受入開口部に対して回転運動することによって、例えば、ガスケット、ボンベ及びボンベ受入開口部の表面が互いに擦り付け合う結果、改良されたシールを形成することができ得る。本発明の様々な態様は、単独で及び／又は互いに任意かつ適切に組み合わせて使用されてもよく、従って様々な実施形態は、特徴に関する任意の特定の組合せを１以上必要とするものとは解釈されるべきではないことを理解されたい。代わりに、説明する実施形態の１以上の特徴は、他の実施形態における任意の他の適切な特徴と組み合わされてもよい。

上述のように、本発明の態様は、ガスボンベとともに使用するためのキャップ及びガスケット、例えばボンベの首部に係合し、ボンベとボンベ受けとの間にシールを提供するように構成されているキャップ及びガスケットに関する。図１は、例示的な実施形態の圧縮ガスボンベ１００、キャップ２及びガスケット３の斜視図である。理解されるように、ガスボンベ首部とともに動作するように構成されたキャップ若しくはガスケットの寸法、形状、材料及び／又は他の特性は、ともに使用するガスボンベの形状、寸法、構造などに少なくとも部分的に依存する。本明細書に説明する実施形態では、ガスボンベ１００は、略円筒形状の首部１１０を有する。すなわち、首部１１０は、ガス出口１２０を囲む略平坦又は傾斜した頂面１１２と、頂面１１２から下向きに延在する円筒形状の側面１１１と、を有する。しかしながら、本発明の態様は、ねじ切りされた又は円錐台形状の側面１１１を有する首部、丸みを帯び又は先の尖った頂面１１２を有する首部などの他のガスボンベ首部構成とともに使用されてもよい。

また図示したボンベ１００は、比較的小さく、容易に持ち運び、処分することができるように設計されているが（例えば、全長が約３．５インチで、直径が約１インチ）、本発明の態様は、より大きい若しくはより小さい、及び／又は、異なる形状のガス貯蔵容器とともに使用されてもよい。従って、本明細書で使用するようなガスボンベという用語は、総称的に、圧力下でガスを貯蔵し放出するように構成された容器を指す。また本実施形態では、首部１１０の直径は約０．３７５インチであり、長さは約０．５インチであるが、他の寸法も可能である。さらに本実施形態では、首部１１０はねじ切りされていないのを示すが、首部はねじ切りすることができ、ねじ切りしないこともでき、又は、例えばガスボンベ受け若しくは他の連結部材と連結するための任意の他の表面形状若しくは特徴（バヨネットカップリングなど）を有することができる。本実施形態の首部１１０は、首部１１０の開口部内に嵌められたキャップ又はプラグを含むガス出口１２０を含み、ガス出口１２０は、それを通じてボンベ内のガスを放出するために、穿孔要素（鋭い又は尖っていないランスなど）で穿孔することによって開けることができる。言うまでもなく、開閉可能バルブ、ねじキャップ、又はねじプラグなどの、ガス出口１２０の他の構成も可能である。例えばガス出口１２０は、ボンベがガス送出システムに係合している間に又はその後にバルブ要素を押し下げるとガス放出を可能にする、シュレーダタイプバルブ又は他の適切な構成を含み得る。そのような場合、バルブを開けるようにバルブ構成部品を移動させるボンベ受けの一部を、本明細書では参照を単純かつ容易にするために穿孔要素と呼ぶ。また本明細書の実施形態は、ガス出口１２０に穴を形成する構成部品と、ガスケット３と係合するように密封面を規定する構成部品と、を含む単一の部分として形成された穿孔要素を含み、一方、穿孔要素は、ガス出口１２０に穴を形成するためのピンなどの１つの構成部品、及び、ガスケット３に係合するハブ若しくはスリーブであって、ガス出口を穿孔し、次いで、引っ込むようにハブ若しくはスリーブの穴内を移動可能なピンの周りにあるハブ若しくはスリーブなどの１つ若しくは複数の他の構成部品などの、複数の部品からなり、又は、それら複数の部品を含むことができるであろう。そのような場合には、ハブ又はスリーブのみがガスケット３とシールを形成し得るが、ハブ又はスリーブは、穿孔要素の一部と考えられる。言うまでもなく、穿孔要素は、ボンベ受けの他の部分とともに単一の一体部品として又は示すような分離可能な部品として作ることができるであろう。

キャップ・ガスケット装置及びガスボンベは、任意の適切な目的でボンベによって供給されるガスを使用するガス送出システムとともに使用し得る。例えば、米国特許第７，７１２，６３７号に記載されるようなワインを分配し貯蔵するためのワインボトルに不活性ガス又は最小反応性ガスを注入するシステムで、実施形態が有用であることが分かっている。しかしながら、タイヤの膨張、飲料の炭酸飽和などの他の用途にも可能である。ボンベ内に含まれる例示的な圧縮ガスには、空気、酸素、二酸化炭素、アルゴン、ネオン、ヘリウム、窒素及びそれらの混合物が含まれ得る。そのようなボンベの圧力領域は約１０００ｐｓｉ〜約３５００ｐｓｉの範囲であり得るが、図１に示す寸法及び形状の最も商業的なボンベは２６００ｐｓｉ又は３０００ｐｓｉである。

図１に示すキャップ２及びガスケット３は、首部１１０及びガス送出システム（図示せず）のボンベ受けと１以上のシールを提供するために、ボンベ１００の首部１１０に係合するように構成される。シールは、気密シール、例えば、首部１１０の表面若しくはボンベ受けの一部に沿ったガスの望ましくない漏洩又は他の流れを抑えるシールであり得る。従って、気密シールは、完全に漏洩しないものである必要はなく、むしろガスボンベによって供給されるガスを使用する際に、使用に適切と考えられるようにガス漏洩を適切に抑える必要がある。例えば、シールは、ガス送出装置がその意図された目的になお使用可能であるように、１ヶ月又は２ヶ月の間にわたってボンベ内の圧力の適度な損失を保持するのに適切であり得る。キャップ２は、キャップ２の内部空間２４からガスを通過させる通気穴２６（例えば、側壁２３を貫通して形成された穴）を含んでもよい。そのような通気穴２６は、ガスケット３によって形成されたシールが破損した場合に役立ち得、従って、ガスを内部空間２４から逃がし得る。通気穴２６は、複数の穴、スロット又は他の通路を含んでもよく、キャップ２上の任意の適切な場所に位置決めされてもよい。

この例示的な実施形態では、キャップ２は、ボンベ１００の首部１１０に係合し（例えば、ねじ、接着剤、それら２つの組合せ、又は他のものによって）、一般にボンベ１００、及び穿孔要素などのボンベ受けの一部とともにシールを形成する位置にガスケット３を保持するように構成される。本実施形態では、キャップ２は、上部２１及び下部２２によって規定された逆カップのような形状を有する。本例示的実施形態の下部２２は、カップ形状又は円筒形状の内部キャビティを規定する円筒状側壁部材２３と、ボンベの首部１１０を受けるための下側開口部２７と、を含む。内部キャビティは、ボンベ１００の首部１１０に適切に係合するように、先細りになり、隅肉を含み、雌ねじを含み、又は他の方法で構成され得る。キャップ２はまた、ガスケット３がキャップ２によって受けられ、保持されている内部空間２４を、ボンベ１００の頂面１１２とともに規定するように構成される。本実施形態では、内部空間は、キャップ２の側壁２３と、環形状を有し、かつ側壁２３から半径方向内側に延在する上壁２５とによって規定される。見てわかるように、上壁２５は、キャップの上側開口部２８を規定する半径方向内側部分を含むが、そのような上壁２５を必ずしも設ける必要はない。代わりに、側壁２３がそれ自体、上側開口部２８を規定してもよい。あるいは上壁２５は、例えば、内部空間２４内にガスケット３を保持するのを助けるために、内側に方向付けられた複数のスポーク、突出部又は他の特徴を含むように他の方法で構成されてもよい。別の例として、上壁２５は、例えばキャップ２が幾分先の尖った上面を有するように、円錐台形又は半球の壁要素として形成されてもよい。また、上壁２５によって形成された外表面は、上壁２５の内面の形状と必ずしも一致する必要はない。例えば、キャップが先の尖った外部形状を有する場合、キャップ２によって規定される内部空間は、キャップの外側形状と必ずしも一致若しくは対応しない円筒状又は別の形状であってもよい。

キャップ２及びガスケット３をボンベ１００上に組み付けるために、ガスケット３は首部１１０上に配置され、キャップ２は、ガスケット３及び首部１１０の上に配置され、スリーブのような役割を果たし、又は例えば、ねじ切り、接着剤、摩擦嵌合などによって首部１１０に係合するキャップ２の下部２２で覆ってもよい。あるいは、ガスケット３はキャップ２の内部空間２４内に配置され、次いでキャップ２が首部１１０に係合してもよい。別の実施形態では、キャップ２及びガスケット３が容易に分離しないように、ガスケット３は、キャップ２と共成形され、キャップ２の一部に接着され、又は他の方法でキャップ２に取り付けられてもよい。さらに別の実施形態では、キャップ２は、首部１１０に係合し、次いでガスケット３が、上側開口部２８又は側壁２３のスロット若しくは他の開口部を通して挿入されてもよい。それとは関係なく、ガスケット３は、キャップ２の上部によって規定された内部空間２４内に嵌まるように寸法を有し、かつ、構成されてもよい。

図２は、組み付けられた状態の図１の実施形態における断面図を示し、図３は、ボンベ受け１０の穿孔要素４がキャップ２の上側開口部２８内に受けられている図２の図を示す。本実施形態では、ボンベ受け１０は、キャップ２を受け、かつガスケット３に係合してシールを形成するように形作られ、寸法付けられている受入開口部１０１を含むが、他の構成も可能である。本実施形態のキャップ２は、キャップ２をボンベ１００に係合させるために、首部１１０のねじに係合する雌ねじを有するのを示すが、他の構成も可能である。また本実施形態では、ガスケット３はＯリング構造を有し、例えばガスケット３はトーラス形状を有し、キャップ２は、ガスケット３を収容するように円筒形状の内部空間２４を規定する。特に以下の説明を考慮して理解されるように、ガスケット３及び内部空間２４の形状は他の方法で構成されてもよく、例えば、内部空間２４は真っ直ぐではなく湾曲した側壁によって規定されてもよく、ガスケット３は平坦で環状の（座金のような）構造などを有してもよい。またキャップ２は、首部１１０がキャップの下部２２内に受けられる範囲を制限する役目をする、肩部、リブ、タブ又は他の特徴（例えば、側壁２３の内表面上）などの止具を含んでもよい。例えば、キャップ２が雌ねじを有する場合、雌ねじは、ある特定の点を越えてキャップを首部１１０に通さないようにするのに適した点で終了してもよい。あるいは、首部がある特定の点を越えてキャップ２内に受けられないように、肩部、隆起部、リブ、タブ又は他の特徴が側壁２３の内部上に形成されてもよい。この止具は、例えば、ボンベ及び／又は穿孔要素とシールを形成する際にガスケット３が変形又は移動するのに十分な体積を可能にするために、内部空間２４がガスケット３を収容する体積を規定するのに役立ち得る。

ガスケット３は、キャップ２の上側開口部２８内に受けられている穿孔要素４とともにシールを形成するように構成された上面３１、及び、ボンベの頂面１１２とともにシールを形成するように構成された下面３２を含む。図２から見てわかるように、ガスケット３の上面３１の少なくとも一部はキャップ２によって覆われてもよく、例えば、上壁２５はガスケット３の上面３１の一部を覆ってもよい。この特徴は、内部空間２４内にガスケット３を保持するのを助け、上側開口部２８に入る穿孔要素４に接触するために露出しているガスケット３の領域を規定し、及び／又は、１以上のシールを形成する際に、ガスケット３における内部空間２４内での移動の仕方に影響を及ぼすなど、様々な機能を提供し得る。一実施形態では、ガスケットは、上側開口部２８を規定する上壁２５の半径方向内側部分の半径方向内側に位置する上面３１の最上部（トーラスの上部など）を有してもよい。例えば、ガスケット３の上面３１の最上部は、図２に示すような上側開口部２８内に、場合によっては上側開口部２８を貫通して延在してもよい。そのような構成は、穿孔要素４がガスケット３に接触する前にキャップ２がガスケット３を変形させないように助け、その代わりに、キャップ２との接触ではなく穿孔要素４との接触でガスケット３の変形を開始してもよい。この特徴はまた、例えば、ボンベが穿孔される際にガス漏洩を抑えるのを助け、キャップ２がボンベ１００の頂面１１２に対してより低い形状又は高さを維持するのを助けるために、穿孔要素４と早期にシールを確立するに役立ち得る。また本構成では、キャップ２の最上面は、一般に受入開口部１０１、例えば穿孔要素４の周りの開口部１０１の領域から離間し、それとの接触を避ける。これにより、キャップ２に干渉することなく、ボンベ頂面１１２及びガスケット３を穿孔要素４に向かって適切に移動させることができる。

本発明の別の態様では、ガスケット及びボンベのガス出口に向かう穿孔要素の移動に応じたガスケットの半径方向の膨張又は他の動きを抑制してシールを形成するように、キャップは、ガスケットを半径方向に収容するように構成されてもよい。例えば穿孔要素４のランス部分４１がガス出口１２０に向かって移動するように、例えば穿孔要素４がキャップ２の上側開口部２８に導入されると、穿孔要素４のガスケット接触面４３は、ガスケット３の上面３１と接触し、ガスケット３を押圧してキャップ側壁２３に向かって半径方向外側に、かつボンベ１００の頂面１１２に向かって軸方向下向きに移動させてもよい。しかしながらキャップ２は、例えば、ガスケット３が特定の範囲を越えて半径方向に移動することができないように、ガスケットの動きを半径方向において抑制するように構成されてもよい。これにより、ガスケット３は、穿孔要素４のガスケット接触面４３との接触を維持し、例えばガス出口１２０の穿孔中に、適切なシールを形成し得る。ガスケット３の半径方向における制限によってまた、例えば、ガスケット３が形状をトーラスから、ガスケット接触面４３における穿孔要素４の形状を含む、内部空間２４の形状によりぴったり一致する形状に変化させるように、ガスケット３を変形させてもよい。そのような変形は、例えばガスケット３を密封面に沿わせることで、ガスケット３が穿孔要素４及びボンベ１００の頂面１１２と適切なシールを形成するのを助け得る。

本発明の別の態様では、キャップは、ガスケットが穿孔要素に接触して変形又は移動することができるようにガスケットが収容される内部空間を規定するが、ガスケットが変形又は移動することができる範囲を制限し得る。例えば、キャップは、ガスケットが変形していない状態で内部空間内に位置する内部空間の上部並びに下部の半径方向外側及び／又は内側領域に存在する空隙を有するように、内部空間を規定してもよい。図２には、これらの空隙を、ボンベの頂面１１２及び上壁２５におけるキャップ側壁２３の近くの領域に見ることができる。空隙はまた、著しいガスケット変形の前には穿孔要素４のガスケット接触面４３の近くの半径方向内側領域に存在してもよい。しかしながら、図３に見ることができるように、ガスケット及びキャップは、ガスケットが変形する際に、穿孔要素及びボンベの頂面とのシール形成に応じてガスケットが空隙領域を少なくとも部分的に充填するように構成されてもよい。ガスケットは、穿孔要素のガスケット接触面４３における空間を含む、内部空間２４内のいかなる適切な空隙も充填し得る。例えば、本実施形態では、穿孔要素のガスケット接触面は、ともにガスケットの上面３１に接触し、かつボンベの頂面１１２に向かってガスケット３を押圧するように構成されている、円錐面又は円筒面４３ａの周りの水平環状面４３ｂを含む。例えば、ガスケット３は、変形前には、この領域内の穿孔要素形状に一致する形状を有していないため、水平環状面４３ｂと円錐面又は円筒面４３ａとの接合部近くに空隙が最初に存在する。しかしながら、ガスケット３が変形すると、ガスケット３はガスケット接触面４３における空隙に沿い得る。本実施形態のガスケット接触面４３は水平成分及び垂直又は角度のある成分を含むが、接触面４３は水平成分のみ、又は垂直若しくは角度のある成分のみを含んでもよい。

本発明の別の態様では、キャップ及び穿孔要素（穿孔要素がキャップの上側開口部に導入されている）は、変形前のガスケットの形状及び体積と異なる形状及び体積を有するように内部空間を規定してもよい。例えば発明者は、ガスケットがまず著しい程度まで変形する直前のガスケットの体積より約５％〜２０％（例えば約１０％）大きい体積を有するように内部空間を規定することによって、密封能力が著しく向上することが分かっている。（実施形態によっては、体積差は、ガスケット３のデュロメータ又はガスケットの変形能力の他の大きさに依存する。デュロメータの大きさが大きければ、内部空間及びガスケットの体積をより近似させる必要があり得る。）穿孔要素がガスケットに軸方向の変形力をかけると（水平接触面４３ｂがガスケットの頂面３１を移動させる場合など）著しい変形が通常生じるが、それ以外の時も生じ得る。場合によっては、ガスケット（ガスケットがまず著しい変形を始める時に測定されるような）より約５％未満大きい体積を有するように内部空間を規定することにより、穿孔要素及び／又はボンベの頂面とシールを形成するガスケットの能力がひどく損なわれることが分かっている。同様に、内部空間の体積が大きすぎると、ガスケットがあまりに変形しすぎて、適切なシールを形成しない場合がある。また、内部空間の形状をガスケットの形状（少なくとも穿孔要素のガスケット接触面及び／又はボンベのガスケット接触面）とは異なるように規定することによって、ガスケット接触面でガスケットを変形させ、適切なシールを形成し得る。そのような変形は、作られるシールを向上させる傾向がある。結果として、穿孔要素がボンベのガス出口に向かって移動する際にガスケットと接触することによって、ガスケットが形状を変化させ、キャップ及び穿孔要素によって規定された内部空間の形状に少なくとも部分的に沿い得る。

穿孔要素は、ボンベに係合するように移動する際にガスケットを変形させ得るため、ガスケットを内部空間内に適切に維持するのを助けるように構成されてもよい。例えば実施形態によっては、穿孔要素４は、キャップ２の上側開口部２８内にぴったり嵌まるように寸法付けされ、形作られている、ガスケット接触面４３に隣接する外表面を有してもよい。図３の実施形態では、この外表面は、上側開口部２８内にぴったり嵌まるように寸法付けされ、形作られ得る、水平接触面４３ｂのすぐ上の円筒面を含んでもよい。これにより、上側開口部２８における上壁２５と穿孔要素４との間の隙間にガスケットが入り込まないように助け、又は内部空間２４内にガスケット３を適切に収容するのを助けてもよい。

実施形態によっては、キャップ及び穿孔要素又はボンベ受けの他の部分は、穿孔要素又はボンベ受けに対するキャップの回転を抑制するのを助けるように構成されてもよい。例えば、穿孔要素及び上側開口部２８におけるキャップは、穿孔要素に対するキャップの回転を防ぐために穿孔要素及びキャップが係合するように、スプラインが付けられ、溝が彫られ、歯状突起が付けられ、又は他の方法で相補的に構成されてもよい。別の構成では、キャップ２の側壁２３の外表面は、ボンベ受け１０の開口部１０１の対応する溝又は他の特徴に係合するように、スプラインが付けられ、歯状突起が付けられなどしてもよい。しかしながら、実施形態によっては、穿孔要素に対してキャップ及び／又はガスケットを比較的適度に回転（例えば、約５度〜９０度）させることが、形成されるシールを改良する助けとなり得る。この回転は、例えば、キャップの螺旋特徴を受入開口部１０１又は他の手段の対応する特徴と係合させることによって、ボンベを受入開口部１０１に導入する際にボンベを回転させることで行ってもよい。

本発明の態様によるガスケットは、ポリマー、エラストマー、ゴム、若しくはそれらの複合物などのエラストマー材料からなり、又はそれらを含み得る。例示的材料には、天然ゴム及び熱可塑性エラストマー、より具体的には、サントプレーン、ネオプレン、シリコーン、ウレタン及びブチルゴムが含まれる。材料のデュロメータは７０〜９５であってもよいが、ショアＡスケールで５０〜１００の値が様々な用途に適し得る。デュロメータの選択には、所望の密封強度、ボンベ首部／ガスケットを受入開口部などに係合させるための適切な挿入力を提供するために、より厚い又はより薄い構成部品を必要とするなど、構成部品の寸法、形状又は他の特徴を調整する必要があり得ることを当業者であれば理解する。キャップも同様に、金属、プラスチック、繊維強化プラスチック及び／又は他の複合物などの任意の適切な材料又は材料の組合せからなってもよい。ボンベの頂面１１２及び／又は穿孔要素のガスケット接触面４３は、例えば、適切な耐漏洩性シールを作るのを助けるために、適切に滑らかな仕上げを含んでもよい。一般に、表面が滑らかなほど、耐漏洩性の高いシールが提供され得る。キャップのガスケット接触面にはまた、例えば、穿孔要素導入中にガスケットを変形させ、又はキャップに対して移動させるのに役立つように、適切に滑らかな表面仕上げが設けられてもよい。

本明細書に開示するキャップ・ガスケット装置は、様々な容器のねじ付及び／又はねじ無首部とともに使用するためのものであり、その首部にキャップを係合及び／又は密封するために様々な方法が使用され得る。例えばキャップは、ボンベのねじ付首部に通され、又は、例えばボンベ首部とのキャップの係合を維持するように摩擦を利用して、ねじ付若しくはねじ無首部の上に掛け渡されてもよい。あるいは、キャップはボンベの首部に係合するように、焼嵌め、加熱、結合、溶接、架橋、接着剤で接着、化学変化、又は変形させてもよい。そのような係合により、キャップとボンベとの間にシールを形成し得る。

上述のように、本発明の態様は、ガスボンベに螺合するガスボンベ受け、並びに、受入開口部及び他のものへ軸方向に摺動するガスボンベを受けるガスボンベ受けを含む様々なタイプのガスボンベ受けとのガスボンベの係合に関する。例えば、米国特許第４，８６７，２０９号明細書、同第５，０２０，３９５号明細書、同第５，１６３，９０９号明細書は、異なるボンベ係合装置を記載しており、ガスボンベをボンベ受け及び／又は受入開口部と係合するための機構に関するそれらの教示について、参照によって本明細書に組み込まれる。キャップの外表面は、キャップをボンベ受けのねじ付開口部に螺合させるためにねじ切りされてもよいことに留意されたい。ボンベ受け１０は、そのうちの１つの一部を図３に示すが、ボンベによって供給されるガスを使用する装置内のガス送出機構又はシステムの一部であってもよく、かつ、供給されるガスの圧力を制御するためのレギュレータ、ボンベのガス出口を穿孔するための穿孔要素、ガスを制御し、ワインボトル、自転車タイヤ、飲料カーボネータなど所望の場所に送出するためのバルブ、注出口、ノズル又はホースなどの要素を含んでもよい。ボンベ受け１０は、付属キャップ２及びガスケット３を有するガスボンベ首部１１０の少なくとも一部に係合するように構成されている受入開口部１０１（図３に示すような）を含んでもよい。図３のこの例では、受入開口部１０１はボア又は穴であって、キャップ、及びその穴へ軸方向に摺動するガスケット付ボンベ首部を受けるように寸法付けされ、形作られているボア又は穴として構成されるが、受入開口部１０１について他の構成も可能である。例えば、受入開口部１０１は、首部１１０が抵抗なく開口部１０１内に受けられるように構成され、かつキャップ２を締め付けるクランプを含んでもよい。別の構成では、開口部１０１は、キャップ又はボンベ自体に係合するねじ付要素を含んでもよい。要するに、種々様々な受入開口部構成が可能である。

この例示的な実施形態では、ボンベ受け１０の穴は、一様な壁を備えた円筒形状の穴など、形状が一様であってもよいが、開口部１０１は、段付直径（１つ又は複数のより小さい直径が穴の内側部分に位置する）を有し、テーパ部を含み、面取部又は他の構成を有してもよい。受入開口部１０１はまた、シール不良の場合、ガスを逃がすために（例えば、ガスは通気穴２６を通して放出される）１つ又は複数の溝を含んでもよい。本実施形態の穿孔要素４は、密封要素４２（例えば、Ｏリング）がボア壁に密封係合するように、受け１０のボアに係合する。また、穿孔要素４をボア内の適所に保持するために、穿孔要素４上に返し部が設けられるが、螺合、接着剤、溶接など他の構成も可能であり、穿孔要素４及び受け１０の他の部分を単一の一体部品などとして形成する。言うまでもなく、構成によっては、ガスボンベがバルブを含む構成など、穿孔要素を全く必要としなくてもよい。

上で説明した実施形態は、ボンベ受けによって担持されている穿孔要素とともに動作するように構成されたキャップ／ガスケット及びボンベを有するが、ボンベ上に穿孔要素（必要であれば）が担持されてもよい。例えば穿孔要素４は、内部空間２４内に少なくとも部分的に位置決めされ、キャップ２によって適所に保持されてもよい。キャップ／穿孔要素／ガスケット／ボンベをボンベ受けに係合させることにより、穿孔要素をボンベのガス出口１２０に向かって移動させ、ガスケットと穿孔要素との間にシールを形成し、ボンベを開けてもよい。従って、穿孔要素は、ボンベ受けに必ずしも固定される必要はなく、キャップ／ガスケット装置に取り付けられ、又は別個の要素として設けられてもよい。

このように本発明の少なくとも１つの実施形態のいくつかの態様を説明してきたが、当業者であれば様々な変更、修正及び改良が容易に思い付くことが理解されるべきである。そのような変更、修正及び改良は、本開示の一部であることが意図され、本発明の精神及び範囲内にあることが意図される。従って、先の説明及び図面は単なる例である。

Claims (23)

1. 側面、及び、ガス出口を含む頂面を備えた首部を有するガスボンベと、前記ガス出口を穿孔するように構成された穿孔要素と、のためのガスボンベ密封装置であって、
   キャップであって、ガスボンベの首部に係合して前記ガスボンベ上に前記キャップを保持するように構成された下部と、内部空間を規定し、穿孔要素を受け入れるための上側開口部を有する上部と、を有するキャップと、
   前記キャップの前記上部によって規定された前記内部空間内に嵌まるような寸法を有するガスケットであって、前記キャップの前記上側開口部内に受け入れられる前記穿孔要素とともにシールを形成するように構成された上面と、前記ボンベの前記頂面とともにシールを形成するように構成された下面と、を有するガスケットと、を備え、
   前記ガスケット及び前記ガス出口に向かって移動する前記穿孔要素とのシールの形成に応じた前記ガスケットの半径方向の膨張又は他の動きが抑制され、前記ガスケットの変形を引き起こすように、前記キャップが前記ガスケットを半径方向に収容するように構成される、密封装置。
2. 前記ガスケットが変形していない状態で前記内部空間内に位置する前記内部空間の上部及び下部の半径方向外側領域に空隙が存在し、前記ガスケットが、前記穿孔要素及び前記ボンベの前記頂面とのシールの形成に応じて前記上部及び下部の半径方向外側空隙領域を少なくとも部分的に充填するように構成されている、請求項１に記載の密封装置。
3. 前記キャップの前記上部が、側壁と、前記側壁から半径方向内側に延在し、かつ前記上側開口部を規定する半径方向内側部分を含む環形状を有する上壁と、を含む、請求項１に記載の密封装置。
4. 前記ガスケットが、前記上壁の前記半径方向内側部分の半径方向内側に配置された前記上面の最上部を有する、請求項３に記載の密封装置。
5. 前記ガスケットの前記上面の前記最上部が前記上側開口部内に延在する、請求項４に記載の密封装置。
6. 前記内部空間が円筒形状を有し、前記ガスケットがトーラス形状を有する、請求項３に記載の密封装置。
7. 前記キャップの前記下部が、ボンベの首部上の雄ねじに係合するように構成された雌ねじを含む、請求項１に記載の密封装置。
8. 前記ガスケットがトーラス形状を有する、請求項１に記載の密封装置。
9. ガスボンベのガス出口を穿孔するように構成されたランスと、前記ガスケットの前記上面に接触し、前記上面とともにシールを形成するように構成されたガスケット接触面と、を含む前記穿孔要素をさらに備える、請求項１に記載の密封装置。
10. 前記ガスケット接触面が、ともに前記ガスケットの前記上面に接触し、かつ前記ボンベの前記頂面に向かって前記ガスケットを押圧するように構成された、円錐面又は円筒面の周りの水平環状面を含む、請求項９に記載の密封装置。
11. 前記キャップ、及び、前記上側開口部に導入される前記穿孔要素が、前記ガスケットの形状及び体積と異なる形状及び体積を有するように前記内部空間を規定する、請求項９に記載の密封装置。
12. 前記穿孔要素が前記ガスケットと接触することにより、前記ガスケットが、形状を変化させ、前記キャップ及び前記穿孔要素によって規定された前記内部空間の前記形状に少なくとも部分的に沿う、請求項１１に記載の密封装置。
13. 前記穿孔要素が、前記キャップの前記上側開口部内にぴったり嵌まるように寸法を有するとともに形作られている、前記ガスケット接触面に隣接する外表面を有する、請求項９に記載の密封装置。
14. 前記キャップが前記ボンベの前記首部に取り付けられている前記ガスボンベをさらに含む、請求項１に記載の密封装置。
15. 前記キャップが、前記キャップの側壁に１以上の通気穴を含む、請求項１に記載の密封装置。
16. 前記キャップが、前記ボンベに対して前記キャップの前記下部を位置決めするための止具を含む、請求項１に記載の密封装置。
17. 前記キャップが、前記ボンベの前記首部に接触し、前記キャップの前記上部及び前記ボンベの前記頂面によって囲まれるような前記内部空間の体積を規定するための止具を含む、請求項１に記載の密封装置。
18. 前記キャップの前記上部が前記ガスケットの前記上面を少なくとも部分的に覆う、請求項１に記載の密封装置。
19. 前記キャップの前記上側開口部が、前記穿孔要素に係合して前記穿孔要素に対する前記ボンベの回転を防ぐように動作可能である、請求項１に記載の密封装置。
20. ガスボンベとともにシールを確立する方法であって、
    側面、及び、ガス出口を含む頂面を備えた首部を有するガスボンベと、ガスボンベの前記首部に係合する下部、及び、内部空間を規定し、上側開口部を有する上部を有するキャップ、並びに前記キャップの前記上部によって規定された前記内部空間内に位置するガスケットを含む密封装置と、を準備するステップと、
    ガス送出装置の受入開口部に前記キャップを導入するステップと、
    前記キャップの前記上側開口部内で穿孔要素を移動させるステップと、
    前記ガスボンベからガスを放出するために前記穿孔要素が前記ガス出口を開けるように、前記穿孔要素を前記ガス出口に対して移動させるステップと、
    前記ボンベ及び前記穿孔要素を互いに向かって移動させることによって、前記穿孔要素と前記ガスケットとの間、及び、前記ボンベの前記頂面と前記ガスケットとの間にシールを形成するステップと、を含む方法。
21. シールを形成する前記ステップが、前記内部空間内の空隙を少なくとも部分的に充填するように前記ガスケットを変形させることを含む、請求項２０に記載の方法。
22. シールを形成する前記ステップが、前記ガスケットを半径方向において抑制することを含む、請求項２１に記載の方法。
23. シールを形成する前記ステップが、前記穿孔要素が前記ガス出口を開ける前に、前記ガスケットと前記穿孔要素との間、及び、前記ガスケットと前記頂面との間にシールを形成することを含む、請求項２０に記載の方法。

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