JP5635405B2

JP5635405B2 - 圧縮ガスの充填装置

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Publication number: JP5635405B2
Application number: JP2010529636A
Authority: JP
Inventors: 亮平阿部
Original assignee: 阿部公平
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2029-09-16
Also published as: JPWO2010032454A1; WO2010032454A1

Description

本発明は、圧縮された炭酸ガス等の圧縮ガスを充填用の容器に充填する圧縮ガスの充填装置に関する。

従来、容易に持ち運び可能とされた小型の容器に圧縮された炭酸ガス等の圧縮ガスを充填したガス充填容器が提供されている。この種のガス充填容器は、圧縮されたガスを噴霧して半導体ウエハ等の表面に付着した塵埃を除去するガス噴射装置のガス供給源として用いられている。また、ビール等の飲料水を噴射する飲料水噴射装置のガス供給源としても用いられている。

ところで、従来広く用いられている圧縮ガスの充填容器は、圧縮ガスが充填された容器の充填口を封板により密閉することにより、圧縮ガスを容器内に封入するようにしている。

この種のガス充填容器への圧縮ガスの充填は、充填容器を気密室内に配置し、この気密室に圧縮ガスを充満することにより行っている。そして、圧縮ガスの充填容器への充填を行った後、充填容器の充填口を封板により密閉することにより、圧縮ガスを充填容器に封入するようにしている。

このような充填容器に対し圧縮ガスを充填して封入するためには、充填口を封印する封板を充填容器に溶接するための溶接装置が必要であり、ガス充填装置が複雑になるばかりか大型化してしまう。

そこで、本願出願人は、圧縮ガスを充填後、封板の溶接を行うような複雑な工程を経ることなく充填容器に圧縮ガスを充填可能とする圧縮ガスの充填装置及び充填方法を提案している（ＷＯ２００６／１１８１２１）。

同様に、充填容器に弁機構を設け、この弁機構を開閉操作することにより圧縮ガスの充填を行うようにしたガス充填容器及び充填装置が提案されている（ＷＯ２００４／０１００４６）。
ＷＯ２００６／１１８１２１ＷＯ２００４／０１００４６

特許文献１に記載された装置を用いることにより、封板の溶接等の工程を経ることなく充填容器への圧縮ガスの充填を行うことができ、圧縮ガスの充填工程を簡素化でき、充填作業が容易となる。

本発明は、さらに容易に圧縮ガスの充填容器への充填を可能とする充填装置を提供することを技術課題とする。

また、本発明は、充填容器の接続に関連して弁体を開閉操作することにより、簡単な操作で圧縮ガスの充填を可能とする充填装置を提供することを技術課題とする。

上述したような技術課題を解決するために提案される本発明は、圧縮ガスが充填される充填容器であって、当該充填容器に充填された圧縮ガスを噴出するためのガス噴出孔が設けられるとともに、上記充填容器内に進退可能に配設され、先端部側を上記ガス噴出孔から上記充填容器の外方に向けて突出させて上記ガス噴出孔に嵌合し付勢手段により付勢されて上記ガス噴出孔を閉塞するガス噴出孔開閉用の弁体と、上記ガス噴出孔から突出した上記ガス噴出孔開閉用の弁体の先端側が挿通する筒状の弁体挿通部とを備えてなる充填容器と、上記充填容器に充填される圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給源と、上記圧縮ガス供給源と上記充填容器との間に介在される圧縮ガス充填中継機構とを備えてなる圧縮ガス充填装置であって、上記圧縮ガス充填中継機構は、上記圧縮ガス供給源から供給される圧縮ガスが入力される圧縮ガス入力部と、上記圧縮ガス供給源から供給された圧縮ガスが出力される圧縮ガス出力部とが設けられたハウジングと、上記圧縮ガス入力部と上記圧縮ガス出力部との間に位置して上記ハウジング内に進退可能に配設され、先端部側を上記圧縮ガス出力部に設けたガス流出孔から上記ハウジングの外方に向けて突出させて上記ガス流出孔に嵌合し、付勢手段により付勢されて上記ガス流出孔を閉塞するガス流出孔開閉用の弁体と、上記ハウジングの圧縮ガス出力部に上記充填容器が接続されたとき、上記充填容器に設けた弁体挿通部によって押圧操作され、上記ガス流出孔開閉用の弁体を上記付勢部材の付勢力に抗して移動し、上記ガス流出孔を開放するとともに、上記ガス流出孔開閉用の弁体を付勢する上記付勢部材の付勢力を受けて上記弁体挿通部内に先端部側を突出させた上記ガス噴出孔開閉用の弁体の先端部側を上記付勢手段の付勢力に抗して押圧操作して上記ガス噴出孔を開放する移動操作部材とを備えていることを特徴とする。

この充填装置に用いられる弁体は、圧縮ガス流出孔を閉塞する位置にあるとき、先端部側が圧縮ガス流出孔から圧縮ガス出力部側に突出され、この突出された部分が移動操作部材により押圧操作される。

そして、ガス流出孔開閉用の弁体には、上記ハウジング内に設けられた移動ガイド部にガイドされ、上記弁体と一体に移動する移動体が設けられるとともに、上記移動体と上記移動ガイド部との間にガス流通路が形成され、上記弁体によって開閉されるガス流出孔と上記移動体との間に、上記圧縮ガス供給源から供給される圧縮ガスが流入する圧縮ガス充填用の空間が構成されている。

さらに、ガス流出孔開閉用の弁体は、基端部側から先端部側に向かって縮径するように形成された封止部が先端側に形成された先鋭体であり、封止部がガス流出孔に嵌合してこのガス流出孔を閉塞する。

さらにまた、ハウジング内には、圧縮ガス出力部に接続される充填容器により押圧操作される移動操作部材の一部が係合し、移動操作部材の移動を規制する移動規制部が設けられている。ここで、移動操作部材は、充填容器により押圧操作され移動規制部に係合する位置に移動された状態にあるとき、ガス流出孔開閉用の弁体を付勢手段の付勢力に抗して移動しガス流出孔を開放した状態に保持する。
さらにまた、移動操作部材は、圧縮ガス出力部に接続される充填容器により押圧操作され、ハウジング内の移動規制部に係合した位置に移動された状態にあるとき、ガス噴出孔開閉用の弁体を付勢手段の付勢力に抗して移動しガス流出孔を開放するともに、充填容器側に設けたガス噴出孔開閉用の弁体を付勢する付勢手段の付勢力に抗して移動操作してガス噴出孔を開放するように構成される。
そして、移動操作部材は、中途部にガス充填容器の弁体挿通部がの先端部が当接する段差部が設けられ、圧縮ガス出力部にガス充填容器が接続されるとき、段差部に先端部を当接させた弁体挿通部により押圧操作されるように構成される。

本発明に係る圧縮ガスの充填装置は、圧縮ガス供給源から供給される圧縮ガスが出力される圧縮ガス出力部に、圧縮ガスが充填される容器を接続することにより圧縮ガス流出孔が開放され、容器への圧縮ガスの充填が行われるので、充填操作が容易となり、さらには、充填機構も簡素化される。

また、圧縮ガス流出孔を開閉する弁体は、この装置に接続される容器により操作される移動操作部材により移動操作されるので、容器の装置への接続に関連して圧縮ガスの充填を行うことができ、確実に圧縮ガスの容器への充填を行うことができる。

さらに、ガス流出孔を開閉する弁体は、この弁体と一体に移動する移動体と圧縮ガス出力孔との間に、圧縮ガス供給源から供給される圧縮ガスが流入する空間が設けられることにより、弁体の移動操作を小さい力で行うことができ、容易にしかも安定してガス流出孔の開閉操作を行うことができる。

さらにまた、弁体は、基端部側から先端部側に向かって縮径するように形成された封止部が先端部側に形成された先鋭体として形成されているので、ガス流出孔を確実に閉塞することができる。

また、ガス流出孔開閉用の弁体を移動操作する移動操作部材は、ハウジング内に設けた移動規制部により移動位置が制限されているので、ガス流出孔開閉用の弁体を過剰に押圧操作することもなく、ガス流出孔の開放量を一定に制御し安定した圧縮ガスの噴出を行うことができる。

なお、本発明のさらなる具体的な構成、本発明により実現される利点は、以下において、図面を参照して説明する本発明を実施するための最良の形態において一層明らかにされる。

本発明に係る充填装置に接続されて圧縮炭酸ガスＣの充填が行われる容器を示す断面図である。本発明に係る充填装置の一実施の形態を示す側断面図であり、圧縮炭酸ガスが充填される容器を装着する状態を示す側面図である。本発明に係る充填装置を構成する充填中継機構を示す分解斜視図である。本発明に係る充填装置を構成する充填中継機構を示す側断面図である。容器に圧縮炭酸ガスが充填される状態を示す充填装置の側断面図である。充填装置に容器を接続し、圧縮炭酸ガスを充填する状態を示す充填装置の拡大断面図である。

以下、本発明が適用された圧縮ガスの充填装置の実施の形態を図面を参照して説明する。

本発明の説明に先立って、本発明に係る充填装置により圧縮ガスが充填される充填容器を説明する。

この充填容器１は、圧縮ガスとして液化された炭酸ガスＣが充填されるものであって、鉄等の金属を用いて有底の筒状に形成され、図１に示すように、上端側に筒状の縮径部２が形成されている。この縮径部２には、充填容器１に充填された炭酸ガスＣの噴出を制御する弁機構３が設けられている。なお、充填容器１は、合成樹脂製の上下一対のハーフ２１，２２を組み合わせて構成された容器収納体２３に収納されている。

そして、充填容器１に充填された炭酸ガスＣの噴出を制御する弁機構３は、図１に示すように、充填容器1の縮径部２内に嵌合されるように取り付けられる弁箱４を備える。この弁箱４は、縮径部２に嵌合される筒状の弁箱本体５と、この弁箱本体５の上端部側に一体に設けられ、縮径部２の端部の開口部６を閉塞する封板部７とを備える。

弁箱４は、図１に示すように、弁箱本体５に設けたネジ部８を縮径部２側のネジ部９にねじ込みながら嵌合することによって縮径部２に取り付けられる。

そして、封板部７は、図１に示すように、筒状の弁箱本体５の上端部側の開口部を閉塞するように、弁箱本体５と一体に形成されている。この封板部７は、円盤状に形成され、その外周側に弁箱本体５の外周径より大きな径を有するフランジ部１０が形成されている。このフランジ部１０は、弁箱４が充填容器１に嵌合されたとき、縮径部２の上端面に当接し、弁箱４の充填容器１に対する取り付け位置を規制している。

そして、封板部７の中心部には、充填容器１に充填された炭酸ガスＣを外部に噴出させるための開口部であるガス噴出孔１１が形成されている。このガス噴出孔１１は、充填容器1に取り付けられた弁箱４内を進退する弁体１２により開閉制御される。この弁体１２は、細い線状の部材として形成され、基端部側の軸部１２ａの先端側に封止部１３が形成されている。この封止部１３は、図1に示すように、ガス噴出孔１１に嵌合し、このガス噴出孔１１を密閉する部分であって、軸部１２ａ側から先端側に向かって縮径するようにテーパ部として形成されている。すなわち、封止部１３は、外周面を傾斜面とした先細り状に形成されている。

ガス噴出孔１１を閉塞する封止部１３は、図１に示すように、ガス噴出孔１１を閉塞したとき、弁箱４から所定量外部に突出し得るようなテーパ部として形成されている。すなわち、封止部１３は、ガス噴出孔１１に挿入され、先端側から基端側に向かって徐々に径が太くなる傾斜面の中途部がガス噴出孔１１に嵌合して係止されたとき、封止部１３の先端部が封板部７から所定量突出するような長さを有するテーパ状に形成されている。

そして、封止部１３の封板部７から突出した部分は、後述するように、充填装置を構成する充填中継機構の移動操作部材により押圧操作される押圧操作部１４として用いられる。

また、弁体１２は、移動ガイド部として機能する弁箱本体５内に収納され、この弁箱本体５によって移動方向がガイドされる移動体１５に支持され、この移動体１５と一体に、ガス噴出孔１１に対し進退する方向の図１中矢印Ｙ₁方向及び矢印Ｙ₂方向に移動可能に弁箱本体５内に配設される。

ところで、弁体１２は、基端部側の軸部１２ａを円筒状の移動体１５に挿入して支持し、先端側の封止部１３を移動体１５から突出させて、この移動体１５に取り付けられている。そして、弁体１２を支持した移動体１５は、図１に示すように、封止部１３をガス噴出孔１１に挿通させて弁箱４内に収納するように配設されている。この弁箱４内に配設された移動体１５は、この移動体１５と弁箱４との間に配設されたコイルバネ１６により、図１中矢印Ｙ₁方向に移動付勢されている。すなわち、移動体１５は、この移動体１５に支持された弁体１２の先端側の封止部１３がガス噴出孔１１に進入し突出する方向に付勢されている。

なお、コイルバネ１６は、図１に示すように、移動体１５の中途部に形成した係止段部１５ａと、弁箱本体５の基端部側に嵌合されたバネ支持部材１７との間に配設されることにより、封止部１３がガス噴出孔１１から突出する方向に弁体１２を付勢している。

ところで、ここで用いられる充填容器１に用いられる弁機構３は、弁箱4の封板部７に形成したガス噴出孔１１を、充填容器１内に配設された弁体１２の封止部１３のみによって閉塞するようにしている。すなわち、この弁機構３は、弁体１２がガス噴出孔１１に嵌合し、このガス噴出孔１１を閉塞した状態にあるとき、移動体１５は、図１に示すに、弁箱４の中途部に位置し、弁箱４内で浮いた状態におかれている。

そして、移動体１５の外周面には、図１に示すように、弁箱本体５の内周面との間に圧縮ガス流通路を構成する複数の溝部１８が形成されている。この溝部１８は、移動体１５の基端部側から先端部側に亘って連続して形成されている。このような溝部１８が形成されることにより、充填容器１に充填された炭酸ガスＣは、溝部１８を介して移動体１５の先端面と封板部７との間の空間１９にも充填され、充填容器１内と空間１９とが均等な圧力になる。その結果、弁体１２をガス噴出孔１１に挿入し圧接させる方向の図１中矢印Ｙ₁方向に作用する力は、コイルバネ１６の付勢力と、圧縮ガスとしての炭酸ガスが弁体１２に作用する力のみとなる。すなわち、圧縮ガスが弁体１２に作用する力は、弁体１２の断面積に相当する面に作用する力となり、充填容器１に充填される圧縮ガスの圧力に比し十分に小さなものとすることができる。そのため、充填容器１のガス噴出孔１１を開閉する弁体１２を移動操作するための力は、弁体１２を付勢するコイルバネ１６の大きさを選択することにより制御でき、選択するコイルバネ１６の強さにより、弁体１２を移動操作する力を所望の大きさに調整することができる。

なお、ここで用いられる充填容器１には、ガス噴出孔１１を囲むように筒状の弁体挿通部２０が弁箱４と一体に形成されている。この弁体挿通部２０には、ガス噴出孔１１から突出される弁体１２に形成した封止部１３の先端側が臨まされる。また、弁体挿通部２０は、ガス噴出孔１１から突出した封止部１３の保護を図るとともに、弁体１２をコイルバネ１６の付勢力に抗して移動操作する充填装置側に設けられる充填中継機構が進入する部分となる。

本発明に係る圧縮ガスの充填装置３０は、図２に示すように、圧縮ガスである液化炭酸ガスＣが充填されたガス供給源から供給される液化炭酸ガスＣを上述したように構成された充填容器１に充填する装置である。

本実施の形態において、ガス供給源として、液化炭酸ガスＣが充填されたガスボンベ３１が用いられる。このガスボンベ３１には、１０ｋｇ〜２０ｋｇ程度の液化炭酸ガスが充填される。そして、このガス充填装置３０に接続されて炭酸ガスＣが充填される充填容器１は、５０ｇ〜１００ｇ程度の炭酸ガスＣが充填可能な大きさに形成されている。

そして、本発明に係る充填装置３０は、図２に示すように、ガスボンベ３１から供給される液化炭酸ガスＣを充填容器１に充填を行う充填中継機構３２を備える。

この充填中継機構３２は、図２、図３に示すように、ガスボンベ３１に連結された導管３３の先端部に取り付けられソケット３４と、このソケット３４に連結された連結体としてのハウジング３５を備える。

なお、導管３３は、バルブ機構３６を介してガスボンベ３１の開口部３７に連結され、バルブ機構３６が開放されることにより、ガスボンベ３１から炭酸ガスＣが供給される。

そして、充填中継機構３２を構成するソケット３４には、このソケット３４が取り付けられる導管３３に連通するガス通路３８が設けられ、ガスボンベ３１から供給される炭酸ガスＣが流通する。また、ソケット３４の導管３３が接続される側とは反対側の面には、ハウジング３５が嵌合する嵌合凹部３９が設けられている。

そして、ハウジング３５は、図２、図４に示すように、基端部側が嵌合凹部３９に嵌合されることによりソケット３４に取り付けられる。なお、ハウジング３５の基端部側の外周面及び嵌合凹部３９の内周面にはネジ部が形成されている。したがって、ハウジング３５は、ソケット３４にネジ止めされて固定される。

また、ハウジング３５の中途部には、フランジ部４０が設けられている。このフランジ部４０は、図２、図４に示すように、ハウジング３５をソケット３４に取り付けたとき、ソケット３４の先端に当接して、ハウジング３５のソケット３４に対する取付位置を規制する。

なお、ハウジング３５が取り付けられるソケット３４は、図２に示すように、炭酸ガスＣが充填される充填容器１が設置される支持基台４１の一端側に設けられたソケット取付台４２上に固定されている。

また、ソケット３４とともに充填中継機構３２を構成するハウジング３５の基端部側には、弁機構４３を取り付けるための空間が内部に形成された弁機構収納部４４が設けられている。この弁機構収納部４４は、導管３３及びガス通路３８を介してガスボンベ３１から炭酸ガスＣが供給される圧縮ガス入力部を構成している。

そして、弁機構収納部４４に収納するように取り付けられる弁機構４３は、導管３３及びガス通路３８を介してガスボンベ３１からハウジング３５内に供給される炭酸ガスＣの外部への供給を制御するものであって、前述した充填容器１に設けられた弁機構３と基本的な構成を共通にするものであって、図２、図４に示すように、弁機構収納部４４に嵌合するように取り付けられる弁箱４５を備える。この弁箱４５は、有底の筒状に形成され、その底部には、ガス流入孔４７が設けられている。このガス流入孔４７は、弁箱４５がハウジング３５に取り付けられたとき、このハウジング３５が嵌合されるソケット３４に設けたガス通路３８に連通される。

また、弁箱４５の先端側には、封板４８が設けられている。この封板４８には、図３、図４に示すように、弁箱４５内に進退可能に配設される弁体５１によって開閉されるガス流出孔４９が設けられている。

そして、弁箱４５は、封板４８が設けられた先端側から弁機構収納部４４に挿入され、基端部側の外周面に形成したネジ部を弁機構収納部４４の内周面に形成したネジ部にねじ込むことによって弁機構収納部４４に取り付けられる。このとき、弁箱４５の先端側に設けた封板４８が弁機構収納部４４の上面に圧接され、弁箱４５の先端側の開口部４５ａを密閉する。

弁箱４５内には、封板４８に設けたガス流出孔４９を開閉する弁体５１が配設されている。この弁体５１は、弁箱４５内に進退可能に配設されてガス流出孔４９を開閉するものであって、図３に示すように、細い線状の部材を用いて形成され、基端部側の軸部５２の先端側に封止部５３を形成している。この封止部５３は、図２に示すように、ガス流出孔４９に嵌合し、このガス流出孔４９を密閉する部分であって、軸部５２側から先端側に向かって縮径するようにテーパ部として形成されている。すなわち、封止部５３は、外周面を傾斜面とした先細り状に形成されている。

弁体５１に設けられた封止部５３は、図２に示すように、ガス流出孔４９を閉塞したとき、弁箱４５から所定量外部に突出し得るようなテーパ部として形成されている。すなわち、封止部５３は、ガス流出孔４９に挿入され、先端側から基端側に向かって徐々に径が太くなる傾斜面の中途部がガス流出孔４９に嵌合して係止されたとき、封止部５３の先端部が封板４８から所定量突出するような長さを有するテーパ状に形成されている。

そして、封止部５３の封板４８から突出した部分は、後述するように、この充填中継機構３２を構成する押圧操作部材により押圧操作される押圧操作部５５として用いられる。

また、弁体５１は、移動ガイド部として機能する弁箱４５内に収納され、この弁箱４５によって移動方向がガイドされる移動体５６に支持され、この移動体５６と一体に、ガス流出孔４９に対し進退する方向の図４中矢印Ｙ₃方向及び矢印Ｙ₄方向に移動可能に弁箱４５内に配設される。

ところで、ここで用いられる弁体５１も、基端部側の軸部５２を円筒状の移動体５６に挿入して支持し、先端側の封止部５３を移動体５６から突出させて、この移動体５６に取り付けられている。そして、弁体５１を支持した移動体５６は、図２に示すように、封止部５３をガス流出孔４９に嵌合させて弁箱４５内に収納するように配設されている。この弁箱４５内に配設された移動体５６は、この移動体５６と弁箱４５との間に配設されたコイルバネ５７により、図４中矢印Ｙ₃方向に移動付勢されている。すなわち、移動体５６は、この移動体５６に支持された弁体５１の先端側に形成した封止部５３がガス流出孔４９に進入し突出する方向に付勢されている。

なお、コイルバネ５７は、図４に示すように、移動体５６の中途部に形成した係止段部５６ａと弁箱４５の底面との間に配設されることにより、封止部５３がガス流出孔４９から突出する方向に弁体５１を付勢している。

ところで、ここで用いられる弁機構４３は、弁箱４５の封板４８に形成したガス流出孔４９を、弁体５１の先端側に形成したテーパ状の封止部５３のみによって閉塞するようにしている。すなわち、この弁機構４３は、弁体５１がガス流出孔４９に嵌合し、このガス流出孔４９を閉塞した状態にあるとき、移動体５６は、図２に示すように、弁箱４５の中途部に位置し、弁箱４５内で浮いた状態におかれている。

そして、移動体５６の外周面には、図３に示すように、弁箱４５の内周面との間に圧縮ガス流通路を構成する複数の溝部５８が形成されている。この溝部５８は、移動体５６の基端部側から先端部側に亘って連続して形成されている。このような溝部５８が形成されることにより、弁箱４５に充填された炭酸ガスＣは、溝部５８を介して移動体５６の先端面と封板４８との間の空間５９にも充填され、弁箱４５内と空間５９とが均等な圧力になる。その結果、弁体５１をガス流出孔４９に挿入し圧接する方向の図４中矢印Ｙ₃方向に作用する力は、コイルバネ５７の付勢力と、圧縮ガスとしての炭酸ガスが弁体５１に作用する力のみとなる。すなわち、圧縮ガスが弁体５１に作用する力は、弁体５１の断面積に相当する面に作用する力となり、弁箱４５に充填される圧縮ガスの圧力に比し十分に小さなものとすることができる。そのため、弁箱４５のガス流出孔４９を開閉する弁体５１を移動操作するための力は、弁体５１を付勢するコイルバネ５７の大きさを選択することにより制御でき、選択するコイルバネ５７の大きさにより、弁体５１を移動操作する力を所望の大きさに調整することができる。

上述したような弁機構４３を収納した弁機構収納部４４を基端部側に設けたハウジング３５の先端部側には、筒状の移動操作部材収納部６１が一体に形成されている。この移動操作部材収納部６１は、図２、図４に示すように、弁機構収納部４４に収納するように配設された弁機構４３を構成する弁箱４５に設けたガス噴出孔４９を囲むように、ハウジング３５の先端側に設けられている。そして、移動操作部材収納部６１内には、弁箱４５に設けたガス流出孔４９を閉塞したとき、このガス流出孔４９から弁箱４５の外部に突出した弁体５１の先端側が突出され、さらに、この弁体５１をコイルバネ５７の付勢力に抗して押圧操作する軸状の移動操作部材６２が収納するように配設されている。

この移動操作部材６２は、図３に示すように、太径部６３と細径部６４を同軸に形成し、中途部に段差部６５を形成した軸状の部材として形成され、太径部６３側が弁機構４３側に位置するようにして移動操作部材収納部６１内に配設されている。そして、太径部６３の先端面は、弁機構４３の弁体５１を押圧操作する第１の押圧操作部６３ａとなる。

また、太径部６３の先端側に形成された細径部６４の先端面は、本発明に係る充填装置３０に接続される充填容器１に設けられた弁機構３を構成する弁体１２をコイルバネ１６の付勢力に抗して押圧操作する第２の押圧操作部６４ａとされる。

そして、移動操作部材収納部６１は、移動操作部材６２の太径部６３が移動し得る太さに形成されているので、図４に示すように、移動操作部材６２の細径部６４の外周面との間に空隙が構成されている。この細径部６４の外周面と移動操作部材６１の内周面との間に構成される空隙は、この充填装置３０に接続される充填容器１の一部である弁体挿通部２０が進入する容器進入部６６とされる。

また、移動操作部材６２の中途部に形成された段差部６５は、この充填装置３０に充填容器１を接続したとき容器進入部６６に進入する弁体挿通部２０の先端面により押圧操作される押圧操作部とされている。

ところで、本実施の形態において、炭酸ガスＣが充填される充填容器１が本発明に係る充填装置３０に接続されるとき、最初に弁体挿通部２０が容器進入部６６に進入し、弁体挿通部２０の先端部が移動操作部材６２の段差部６５に当接するように構成されている。

そして、移動操作部材６２は、容器進入部６６に進入する弁体挿通部２０の先端部より押圧され、充填装置３０側に設けられた弁機構４３を構成する弁体５１の先端部側の押圧操作部５５に当接するまで移動される。この移動操作部材６２は、弁体挿通部２０がさらに容器進入部６６に進入していくと、弁体５１をコイルバネ５７の付勢力に抗して図４中矢印Ｙ₄方向に移動しガス流出孔４９を開放する。

また、移動操作部材６２は、第１の押圧操作部６３ａが弁体５１の先端部が当接するように弁体挿通部２０により押圧されるとき、細径部６４が弁体挿通部２０に進入し、第２の押圧操作部６４ａが充填容器１側に設けた弁機構３を構成する弁体１２の先端側の押圧操作部１４に当接する。そして、移動操作部材６２は、弁体挿通部２０により押圧され、第１の押圧操作部６３ａが封板４８に当接するまで移動されると、図４中矢印Ｙ₄方向へのさらなる移動が規制される。このとき、移動操作部材６２は、弁体挿通部２０に進入した細径部６４の先端側の第２の押圧操作部６４ａが充填容器１側に設けた弁機構３の弁体１２を図６中矢印Ｙ₂方向に移動させ、ガス噴出孔１１を開放する。

ところで、本実施の形態において、移動操作部材６２は、太径部６３が弁体５１の封止部５３により閉塞されるガス流出孔４９の孔径より大きな径で形成されているので、弁体５１をコイルバネ５７の付勢力に抗して弁箱４５の内方に移動させるように移動操作されたとき、第１の押圧操作部６３ａが封板４８に当接して移動位置が規制され、弁体５１の押圧が規制される。

したがって、本実施の形態においては、ハウジング３５内に配設された弁機構４３を構成する弁箱４５に設けた封板４８が、移動操作部材６２の移動位置を規制する移動規制部として機能し、弁体５１の過剰な押圧が規制される。

そして、本実施の形態の移動操作部材６２は、充填容器１側に設けた弁体挿通部２０により押圧され、ハウジング３５内に設けた弁機構４３の一部に当接して移動が規制されるまで移動されたとき、充填装置３０側の弁機構４３の弁体５１及び充填容器１側に設けた弁機構３の弁体１２をそれぞれコイルバネ５７、１６の付勢力に抗して同時に移動させ、充填装置３０側のガス流出孔４９と充填容器１側のガス噴出孔１１を開放するような長さに形成されている。

このように、弁体挿通部２０が移動操作部材収納部６１に挿入され、移動操作部材６２が移動操作され、充填装置３０側のガス流出孔４９と充填容器１側のガス噴出孔１１が開放されると、ガスボンベ３１から導管３３及びソケット３４のガス通路３８を介してハウジング３５内の弁箱４５内に供給された圧縮された炭酸ガスＣは、この弁箱４５に設けたガス流出孔４９から移動操作部材収納部６１に挿入された弁体挿通部２０を介して充填容器１側に流出され、開放されたガス噴出孔１１を介して充填容器１内に充填される。すなわち、充填容器１には、この充填容器１に供給される炭酸ガスＣのガス圧と同圧になるまで炭酸ガスＣの充填が行われる。

なお、移動操作部材収納部６１は、上述するように、ガスボンベ３１から供給される炭酸ガスＣを充填容器１に供給する部分となるものであって、圧縮ガス出力部として機能する。したがって、弁機構４３のガス流出孔４９は、圧縮ガス入力部と圧縮ガス出力部との間に設けられた圧縮ガス流出孔である。

ところで、移動操作部材収納部６１の先端側の内周部には、図２、図４に示すように、ゴム等の弾性体により形成されたＯリング６８が設けられている。このＯリング６８は、移動操作部材収納部６１に充填容器１側の弁体挿通部２０が挿入されたとき、弁体挿通部２０の外周側に密接に嵌合し、移動操作部材収納部６１を密閉し、この移動操作部材収納部６１に供給される炭酸ガスＣのガス漏れを防止する。

なお、移動操作部材収納部６１内に配設される移動操作部材６２は、移動操作部材収納部６１内を自由に移動可能な太さに形成されているが、太径部６３はＯリング６８の内径と同一若しくはやや大きく形成されることにより、移動操作部材収納部６１からの脱落が防止される。

上述の実施の形態では、移動操作部材６２が弁箱４５の封板４８に当接して移動が規制されるようにされているが、充填容器１側に上ハーフ２１の上端面が移動操作部材収納部６１の先端面に当接することにより、弁体挿通部２０の移動操作部材収納部６１へのさらなる進入を規制し、弁体５１の過剰な押圧を規制するようにしてもよい。

また、本実施の形態において、支持基台４１上には、図２に示すように、充填装置３０に接続され、炭酸ガスＣの充填が行われる充填容器１を押圧支持する押圧支持機構７０が設けられている。この押圧支持機構７０は、弁体挿通部２０を移動操作部材収納部６１に挿入して支持基台４１に載置された充填容器１の底部側を押圧支持する押圧支持部材７１と、この押圧支持部材７１を進退操作する回動操作レバー７２とを備える。押圧操作部材７１は、支持基台４１上に取り付けられた支持フレーム７３の一方の立ち上がり片７３ａに支持されたシリンダ７４を介して、支持基台４１上に載置された充填容器１の底部に対する近接離間する方向に進退可能に取り付けられている。

回動操作レバー７２は、支持フレーム７３の一方の立ち上がり片７３ａに対向するように立ち上がり形成された他方の立ち上がり片７３ｂに回動軸７５を介して回動可能に取り付けられている。この回動操作レバー７２と押圧支持部材７１とは、リンクレバー７６を介して連結されている。このリンクレバー７６は、一端側を回動操作レバー７２の中途部に回動軸７７を介して連結し、他端側を押圧操作部材７１の端部に回動軸７８を介して連結し、回動操作レバー７２と押圧支持部材７１との間を連結している。

このように、リンクレバー７６を介して回動操作レバー７２に連結された押圧支持部材７１は、回動操作レバー７２が回動軸７５を中心にして、図２中矢印Ｒ₁方向又はＲ₂方向に回転されることにより、図２中矢印Ｓ₁方向又は矢印Ｓ₂方向に移動操作される。

上述した押圧支持機構７０は、回動操作レバー７２が図２中矢印Ｒ₁方向に回転されると、リンクレバー７６を介して押圧支持部材７１が図２中矢印Ｓ₁方向に移動し、支持基台４１上に載置された充填容器１を押圧し、充填中継機構３２に圧着させる。

上述したように構成された充填装置３０を用いて充填容器１に炭酸ガスＣを充填する手順を以下に説明する。

なお、本実施の形態においては、ガスボンベ３１には約１０ｋｇの液化炭酸ガスを充填可能とされたものが用いられ、充填容器１には６０ｇ〜１００ｇの炭酸ガスが充填可能とされたものが用いられる。

そして、充填容器１に炭酸ガスＣの充填を行うには、ガスボンベ３１に設けたバルブ機構３６を開放し、ガスボンベ３１に充填された炭酸ガスＣが導管３３を介してソケット３４に接続されたハウジング３５内に供給される状態とする。

次いで、炭酸ガスＣが充填される充填容器１を、図２に示すように、弁機構３が設けられた先端側を充填中継機構３２のハウジング３５に対向するようにして支持基台４１上に載置する。このとき、充填容器１側の弁体挿通部２０が移動操作部材収納部６１の先端側に臨まされた状態におかれる。ここで、図２に示すように、回動軸７５を中心に矢印Ｒ₂方向に回転され、押圧支持部材７１を支持基台４１上の充填容器１から離間する方向の矢印Ｓ₂方向に移動させた回動操作レバー７２を、回動軸７５を中心に図２中矢印Ｒ₁方向に回転する。回動操作レバー７４が図２中矢印Ｒ₁方向に回転されると、押圧支持部材７１が図２中矢印Ｓ₁方向に移動され、充填容器１を充填中継機構３２側に押圧する。充填容器１が充填中継機構３２側に押圧されると、弁体挿通部２０がハウジング３５に設けた移動操作部材収納部６１内に進入していく。このとき、移動操作部材収納部６１内に進退可能に配設された移動操作部材６２の細径部６４が、弁体挿通部２０内に進入する。

したがって、本実施の形態においては、移動操作部材収納部６１は、弁体挿通部２０の外周径より大きな内径を有する筒状に形成され、移動操作部材６２に設けた細径部６４は、弁体挿通部２０の内径より小径の軸状に形成されている。また、移動操作部材６２は、移動操作部材収納部６１に配設したとき、細径部６４の先端部側が移動操作部材収納部６１の先端から僅かに突出する長さに形成されている。

弁体挿通部２０が移動操作部材収納部６１に対向し、あるいは僅かに進入した状態からさらに回動操作レバー７２を図２中矢印Ｒ₁方向に回転し、押圧支持部材７１を介して充填容器１が充填中継機構３２側に移動していくと、弁体挿通部２０が段差部６５に当接し、移動操作部材６２を押圧する状態となる。

なお、弁体挿通部２０は、移動操作部材収納部６１に進入したとき、移動操作部材収納部６１の内周側に設けたＯリング６８に密接するように嵌合し、ハウジング３５内に供給された炭酸ガスＣが漏洩しないように移動操作部材収納部６１を密閉する。

そして、回動操作レバー７２を図２中矢印Ｒ₁方向に回転され、充填容器１が充填中継機構３２側に移動し、先端側を段差部６５に当接させた弁体挿通部２０が移動操作部材６２を押圧し、太径部６３の先端側の第１の押圧操作部６３ａを弁体５１の先端部に当接させる。このとき、移動操作部材６２の細径部６４の先端側の第２の押圧操作部６４ａは、充填容器１側に設けた弁機構３を構成する弁体１２の先端部に当接する。

移動操作部材６２の第１の押圧操作部６３ａを充填装置３０側の弁体５１に当接させ、第２の押圧操作部６４ａを充填容器１側の弁体５１に当接させた状態から、さらに充填容器１をハウジング３５に圧着するように移動させると、弁体挿通部２０は、図５に示すように、移動操作部材６２を押圧し移動操作部材収納部６１の内方に移動する。移動操作部材６２が移動操作部材収納部６１内方の図５中矢印Ｓ₁方向に移動すると、図６に示すように、弁体５１がコイルバネ５７の付勢力に抗して弁箱４５の内方に移動され、封止部５３によるガス流出孔４９の封止が解除され、ガス流出孔４９が開放される。

そして、弁体挿通部２０に押圧された移動操作部材６２が第１の押圧操作部６３ａを封板４８に当接させて移動が規制された状態になるまで移動されるとき、第２の押圧操作部６４ａにより充填容器１側に設けた弁体１２がコイルバネ１６の付勢力に抗して図６中矢印Ｙ₂方向の充填容器１の内方に移動される。弁体１２が充填容器１の内方に移動されることにより、封止部１３によるガス噴出孔１１の封止が解除され、ガス噴出孔１１が開放される。

上述したように、充填中継機構３２に接続される充填容器１の一部である弁体挿通部２０により移動操作部材６２が移動操作され、図６に示すように、移動操作部材６２により充填装置３０の弁機構４３を構成する弁体５１及び充填容器１側に設けられた弁機構３を構成する弁体１２が同時に移動され、充填装置３０のガス流出孔４９及び充填容器１のガス噴出孔１１が開放されると、ガスボンベ３１から供給される圧縮炭酸ガスＣが充填中継機構３２を介して充填容器１内に充填される。すなわち、ガスボンベ３１に充填された圧縮炭酸ガスＣは、ガスボンベ３１に設けられたバルブ機構３６から導管３３を介して充填中継機構３２を構成するハウジング３５内に供給され、圧縮ガス出力部となる移動操作部材収納部６１を介して充填容器１内に供給され、この充填容器１への充填が行われる。

なお、ガスボンベ３１には、加圧された状態で炭酸ガスＣが充填されているので、バルブ機構３６が開放され、充填装置３０のガス流出孔４９及び充填容器１のガス噴出孔１１が開放されことにより、自ずと充填容器１内に圧縮炭酸ガスＣの充填が行われる。

そして、充填容器１を充填装置３０に所定時間接続し、圧縮炭酸ガスＣの充填を行った後、回動操作レバー７２を図５中矢印Ｒ₂方向に回動操作し、押圧支持部材による押圧支持を解除し、充填容器１を充填中継機構３２から外すことにより炭酸ガスＣの充填操作が完了する。

充填容器１を充填中継機構３２から外していくと、弁体挿通部２０による移動操作部材６２の押圧が解除される。移動操作部材６２の押圧が解除されると、弁機構４３の弁体５１及び充填容器１側に設けられた弁機構３を構成する弁体１２は、それぞれコイルバネ５７，１６の付勢力を受けて、ガス流出孔４９及び充填容器１のガス噴出孔１１をそれぞれ閉塞する方向の、図２及び図５中の矢印Ｙ₃方向、矢印Ｙ₁方向に移動され、封止部５３、封止部１３をそれぞれガス流出孔４９、ガス噴出孔１１に嵌合させて封止し、充填容器１への圧縮炭酸ガスＣの充填が完了する。

ところで、本実施の形態の充填装置３０は、充填中継機構３２に接続される充填容器１の一部より移動操作される１つの移動操作部材６２を用いて、ガスボンベ３１から圧縮炭酸ガスＣを供給する充填装置３０のガス流出孔４９を開閉する弁体５１及び充填容器１のガス充填孔として機能するガス噴出孔１１を開閉する弁体１２を移動操作するようにしているので、ガス流出孔４９及びガス噴出孔１１を確実に開閉することができる。

また、弁体５１を付勢するコイルバネ５７、弁体１２を付勢するコイルバネ１６の大きさを選択することにより、弁体５１と弁体１２の移動の順序を制御でき、ガス流出孔４９とガス噴出孔１１の開放の順を制御することもできる。充填装置３０側の弁体５１を付勢するコイルバネ５７の付勢力を充填容器１側の弁体１２を付勢するコイルバネ１６の付勢力より大きくすることにより、充填容器１側のガス噴出孔１１の開閉を充填装置３０側のガス流出孔４９の開閉より先行させることができる。その結果、充填容器１に充填されるガス漏れを抑えて圧縮炭酸ガスＣの充填を行うことができる。

上述の実施の形態では、圧縮炭酸ガスを容器に充填する例を挙げて説明したが、本発明に係る充填装置は、圧縮炭酸ガスに特定されるものではなく、窒素ガス等の他の圧縮ガスの充填装置に適用できることはいうまでもない。

また、本発明は、上述の実施の形態に特定されるものではない、特許請求の範囲に記載した事項について、その容易を変更しない範囲で適宜変更し得るものである。

１充填容器、３弁機構、１２弁体、２０弁体挿通部、３１ガスボンベ、３２充填中継機構、３４ソケット、３５ハウジング、３８ガス通路、４３弁機構、４４弁機構収納部、４５弁箱、４８封板、４９ガス流出孔、５１弁体、５７コイルバネ、６１移動操作部材収納部、６２移動操作部材、６６容器進入部、Ｃ圧縮炭酸ガス

Claims

圧縮ガスが充填される充填容器であって、当該充填容器に充填された圧縮ガスを噴出するためのガス噴出孔が設けられるとともに、上記充填容器内に進退可能に配設され、先端部側を上記ガス噴出孔から上記充填容器の外方に向けて突出させて上記ガス噴出孔に嵌合し付勢手段により付勢されて上記ガス噴出孔を閉塞するガス噴出孔開閉用の弁体と、上記ガス噴出孔から突出した上記ガス噴出孔開閉用の弁体の先端側が挿通する筒状の弁体挿通部とを備えてなる充填容器と、
上記充填容器に充填される圧縮ガスを供給する圧縮ガス供給源と、
上記圧縮ガス供給源と上記充填容器との間に介在される圧縮ガス充填中継機構とを備えてなる圧縮ガス充填装置であって、
上記圧縮ガス充填中継機構は、
上記圧縮ガス供給源から供給される圧縮ガスが入力される圧縮ガス入力部と、上記圧縮ガス供給源から供給された圧縮ガスが出力される圧縮ガス出力部とが設けられたハウジングと、
上記圧縮ガス入力部と上記圧縮ガス出力部との間に位置して上記ハウジング内に進退可能に配設され、先端部側を上記圧縮ガス出力部に設けたガス流出孔から上記ハウジングの外方に向けて突出させて上記ガス流出孔に嵌合し、付勢手段により付勢されて上記ガス流出孔を閉塞するガス流出孔開閉用の弁体と、
上記ハウジングの圧縮ガス出力部に上記充填容器が接続されたとき、上記充填容器に設けた弁体挿通部によって押圧操作され、上記ガス流出孔開閉用の弁体を上記付勢部材の付勢力に抗して移動し、上記ガス流出孔を開放するとともに、上記ガス流出孔開閉用の弁体を付勢する上記付勢部材の付勢力を受けて上記弁体挿通部内に先端部側を突出させた上記ガス噴出孔開閉用の弁体の先端部側を上記付勢手段の付勢力に抗して押圧操作して上記ガス噴出孔を開放する移動操作部材とを備えていることを特徴とする圧縮ガス充填装置。
上記ガス流出孔開閉用の弁体には、上記ハウジング内に設けられた移動ガイド部にガイドされ、上記弁体と一体に移動する移動体が設けられるとともに、上記移動体と上記移動ガイド部との間にガス流通路が形成され、上記弁体によって開閉されるガス流出孔と上記移動体との間に、上記圧縮ガス供給源から供給される圧縮ガスが流入する圧縮ガス充填用の空間が構成されていることを特徴とする請求項１記載の圧縮ガスの充填装置。
上記ガス流出孔開閉用の弁体は、基端部側から先端部側に向かって縮径するように形成された封止部が先端側に形成された先鋭体であり、上記封止部が上記ガス流出孔に嵌合して当該ガス流出孔を閉塞することを特徴とする請求項１又は２記載の圧縮ガスの充填装置。
上記ハウジング内には、上記圧縮ガス出力部に接続される上記充填容器により押圧操作される移動操作部材の一部が係合し、上記移動操作部材の移動を規制する移動規制部が設けられてなり、
上記移動操作部材は、上記充填容器により押圧操作され上記移動規制部に係合する位置まで移動された状態にあるとき、上記ガス流出孔開閉用の弁体を上記付勢手段の付勢力に抗して移動し上記ガス流出孔を開放した状態に保持することを特徴とする請求項１記載の圧縮ガスの充填装置。
上記移動操作部材は、上記圧縮ガス出力部に接続される上記充填容器により押圧操作され、上記ハウジング内の上記移動規制部に係合した位置に移動された状態にあるとき、上記ガス噴出孔開閉用の弁体を上記付勢手段の付勢力に抗して移動し上記ガス流出孔を開放するとともに、上記充填容器側に設けた上記ガス噴出孔開閉用の弁体を付勢する付勢手段の付勢力に抗して移動操作して上記ガス噴出孔を開放することを特徴とする請求項４記載の圧縮ガスの充填装置。
上記移動操作部材は、中途部に上記ガス充填容器の上記弁体挿通部の先端部が当接する段差部が設けられ、上記圧縮ガス出力部に上記ガス充填容器が接続されるとき、上記段差部に先端部を当接させた上記弁体挿通部により押圧操作されることを特徴とする請求項4又は５記載の圧縮ガスの充填装置。