JP7653219B2 - ボンベキャップ及びガス置換方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボンベキャップ及びガス置換方法に関する。

ガスボンベ（例えば高圧ガスボンベ）を保管する際には、ガスボンベ内に錆が生じないようにする必要がある。錆を防止するために、特許文献１の錆発生抑制方法をガスボンベに適用することが考えられる。すなわち、ガスボンベ内を、水分を含む大気から水分を含まない窒素ガス等の不活性ガスに置換し、錆の発生を抑えればよい。

特開２０１１－１２２２３１号公報

ガスボンベ内を不活性ガスに置換して、ガスボンベの口部（ガス出入口）をボンベキャップで閉じて保管しても、外気温の変化などにより水分を含んだ外気がガスボンベ内に浸入し、ガスボンベ内に錆が生じるおそれがある。特許文献１に記載の技術では、ガスボンベに相当する容器内に不活性ガスを加圧状態に充填した後、容器内の圧力を監視して、容器内の圧力が所定の圧力より低下したら不活性ガスを容器内に再度注入している。しかしながら、そのような方法をガスボンベの長期間保管に適用すると、長期的な監視システムが必要であり、ガスボンベの長期間保管が煩雑になる。

そこで、本発明は、錆を防止しながら簡易にガスボンベ長期間保管を可能とするボンベキャップ及びガス置換方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るボンベキャップは、ガスボンベのガス出入口におけるガスの出入方向に沿って孔が形成されており、上記ガス出入口を閉じるキャップ本体と、上記キャップ本体の上記孔に配置されており、上記孔の上記ガスボンベ側の開口を塞ぐタイヤバルブと、を備える。

上記ボンベキャップでは、キャップ本体でガスボンベのガス出入口を塞ぐことができる。キャップ本体に形成された孔にはタイヤバルブが配置されている。そのため、タイヤバルブを介してガスボンベ内のガスを排気した後、タイヤバルブを介してガスボンベ内に不活性ガスをガスボンベに注入可能である。更に、ガスボンベ内に不活性ガスを注入した後は、タイヤバルブによって、ガスボンベの内圧を維持可能である。そのため、ガスボンベ内の内圧が加圧状態となるようにタイヤバルブを介して不活性ガスをガスボンベ内に注入しておけば、ガスボンベを長期保存しても外気のガスボンベ内への侵入を防止できる。その結果、錆を防止しながら簡易にガスボンベを長期間保管できる。

上記タイヤバルブは、第１端部と上記第１端部と反対側の２端部を有するバルブステムと、上記バルブステムの上記第１端部側に内蔵されたバルブコアと、上記第１端部を露出した状態で、上記バルブステムの外面を覆う胴体部と、を有してもよい。上記胴体部によって上記開口が塞がれていてもよい。この場合、胴体部から露出している第１端部に配管を接続し且つバルブステムに内蔵されたバルブコアを開状態にすることによってガスボンベ内のガスを排気するとともに、ガスボンベ内に不活性ガスを充填可能である。更に、胴体部で上記開口が塞がれているので、上記配管を外してバルブコアを閉状態とすることで、ガスボンベ内に不活性ガスを密封できる。

上記胴体部の材料は弾性部材であってもよい。上記胴体部において上記バルブステムの第２端部側の部分には、全周に亘って凹部が形成されてもよい。上記胴体部の軸線から上記凹部の底面までの長さは上記孔の半径に実質的に等しくてもよい。これにより、タイヤバルブを、キャップ本体の上記孔に配置することによって、容易に孔の上記開口を塞ぐことが可能である。

本発明の他の側面に係るガス置換方法は、ボンベキャップが有するキャップ本体がガス出入口に取り付けられたガスボンベ内のガスを、上記キャップ本体に取り付けられたタイヤバルブを介して排気する工程と、上記ガスボンベ内に上記タイヤバルブを介して不活性ガスを充填加圧する工程と、を備える。

上記ガス置換方法では、ボンベキャップが有するキャップ本体でガスボンベのガス出入口を塞いだ状態で、タイヤバルブを介してガスボンベ内のガスを排気する。その後、タイヤバルブを介して不活性ガスをガスボンベ内に充填する。タイヤバルブは、ガスボンベからガスを排気したり、充填したりする場合以外は、ガスの流れを阻止する機能を有する。よって、不活性ガスを充填加圧する際に、不活性ガスを内圧が加圧状態になるようにガスボンベに不活性ガスを充填加圧すれば、加圧状態が維持される。そのため、ガスボンベを長期保存しても外気のガスボンベ内への侵入を防止できる。その結果、錆を防止しながら簡易にガスボンベを長期間保管できる。

本発明の他の側面に係るガス置換方法の他の例は、ガスボンベのガス出入口から上記ガスボンベ内に不活性ガスを吹き込み、上記ガスボンベ内のガスを上記不活性ガスに置換する工程と、上記ガス出入口を閉じるキャップ本体と、上記キャップ本体に取り付けられたタイヤバルブと、を有するボンベキャップを、上記不活性ガスに置換する工程を経た上記ガスボンベに取り付ける工程と、上記ガスボンベ内に上記タイヤバルブを介して不活性ガスを充填加圧する工程と、を備える。

上記ガス置換方法の他の例では、ガスボンベのガス出入口から上記ガスボンベ内に不活性ガスを吹き込み、上記ガスボンベ内のガスを上記不活性ガスに置換する。その後、ガスボンベのガス出入口を、タイヤバルブが取り付けられたキャップ本体で閉じる。続いて、上記ガスボンベ内に上記タイヤバルブを介して不活性ガスを充填加圧する。タイヤバルブは、ガスボンベからガスを排気したり、充填したりする場合以外は、ガスの流れを阻止する機能を有する。よって、不活性ガスを充填加圧する際に、不活性ガスを内圧が加圧状態になるようにガスボンベに不活性ガスを充填すれば、加圧状態が維持される。そのため、ガスボンベを長期保存しても外気のガスボンベ内への侵入を防止できる。その結果、錆を防止しながら簡易にガスボンベを長期間保管できる。

本発明によれば、錆を防止しながら簡易にガスボンベを長期間保管することを可能とするボンベキャップ及びガス置換方法を提供できる。

図１は、本発明の一実施形態に係るボンベキャップをガスボンベに適用した状態を示す図面である。 図２は、本発明の一実施形態に係るボンベキャップの一例の側面図である。 図３は、図２に示したボンベキャップの一例の底面図である。 図４は、図２に示したボンベキャップが有するタイヤバルブの分解側面図である。 図５は、図２に示したボンベキャップの製造方法を説明する図面である。 図６は、図２に示したボンベキャップを利用したガス置換方法が有する一工程を説明する図面である。 図７は、図２に示したボンベキャップを利用したガス置換方法において図６に示した工程の後工程を説明する図面である。 図８は、図２に示したボンベキャップを利用したガス置換方法の他の例を説明するための図面である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

図１に示したように、本実施形態に係るボンベキャップ１０は、ガスボンベ１００を使用しない状態でガスボンベ１００を保管する際に、ガスボンベ１００の口部（ガス出入口）１００ａを塞ぐためのキャップである。ボンベキャップ１０が取り付けられるガスボンベ１００は、例えば高圧ガスボンベ（高圧ガス容器）である。ガスボンベ１００は、例えば、図１に示したように有底筒状を有し、口部１００ａ側の直径は、ガスボンベ１００の胴部（或いは底部）の直径より小さい。

図２～図３を主に利用してボンベキャップ１０の一例を説明する。ボンベキャップ１０は、図２に示したように、キャップ本体１２と、タイヤバルブ１４とを備える。

キャップ本体１２は、ガスボンベ１００の口部（ガス出入口）１００ａに取り付けられ、口部１００ａを塞ぐ部材である。ボンベキャップ１０の材料は限定されないが、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂である。

ボンベキャップ１０は、天板１６と柱状部１８とを有する。通常、柱状部１８と天板１６とは同軸で配置されている。

天板１６は、ボンベキャップ１０をガスボンベ１００に取り付ける際にユーザーが握る部分である。天板１６の平面視形状（板厚方向からみた形状）は限定されないが、例えば、多角形状（図３に示した形態では六角形状）、円形状などである。

柱状部１８は、天板１６の底面１６ａに設けられている。柱状部１８は、ガスボンベ１００内に挿入され、ガスボンベ１００の口部１００ａを封止する部分である。換言すれば、柱状部１８は、ガスボンベ１００の口部１００ａの栓である。柱状部１８の外面には、図２に示したようにネジ山が形成されている。このネジ山は、ガスボンベ１００の口部１００ａの内側に形成されたネジ溝と嵌まり合うように形成されている。よって、柱状部１８はネジ部でもある。柱状部１８の材料は、天板１６と同じ材料でもよいし、異なっていてもよい。柱状部１８の材料と天板１６との材料が同じ（例えば同じ樹脂）である場合、キャップ本体１２は一体成形され得る。柱状部１８と天板１６との接続部分の外周には、ガスボンベ１００の口部１００ａをより確実に封止するために、Ｏリングといった封止部材２０が配置されてもよい。

キャップ本体１２には、キャップ本体１２を貫通する孔２２（図１、図３、図５参照）が形成されている。孔２２は、ガスボンベ１００の口部１００ａにおけるガスの出入方向（例えば口部１００ａ又はガスボンベ１００の軸線方向）に沿って形成されている。孔２２の軸線方向からみた場合、本実施形態における孔２２の形状は円形状である。

タイヤバルブ１４は、自動車、自転車などのタイヤに取り付けられるタイヤバルブである。タイヤバルブ１４の例は、太平洋工業株式会社製のＴＲ４１３、ＴＲ４１４、ＴＲ４１８、ＴＲ４１５等である。タイヤバルブ１４は、図２に示したように、キャップ本体１２の孔２２に配置されており、孔２２のガスボンベ１００側（ガスボンベ１００のガス収容空間側）の開口２２ａを塞ぐ。

図４に示したように、タイヤバルブ１４は、バルブステム２４と、バルブコア２６と、胴体部２８とを有する。タイヤバルブ１４は、バルブキャップ３０を有してもよい。バルブキャップ３０は、バルブステム２４の第１端部２４ａ側を閉じるキャップである。バルブキャップ３０は、例えばゴム製である。

バルブステム２４は筒状体である。バルブステム２４の材料の例は金属である。本実施形態において、バルブステム２４の形状は円筒状であり、バルブステム２４の直径は、孔２２の直径Ｄ（図３参照）より小さい。バルブステム２４の第１端部２４ａ側にはネジ山が形成されている。このネジ山は、バルブキャップ３０の内面に形成されたネジ溝と嵌め合うように形成されている。以下、説明の便宜のため、バルブステム２４の延在方向において、第１端部２４ａ側を上側と称し、第２端部２４ｂ側（第１端部２４ａと反対側）を下側と称する場合もある。

バルブコア２６は、バルブステム２４の第１端部２４ａ側に内蔵されている。バルブコア２６は弁を有し、その弁が開かれることでガスボンベ１００内のガス排出及びガスボンベ１００内へのガス充填を可能にする一方、弁が閉じられることで、ガスボンベ１００内のガスを外に漏らさない機能を有する。

胴体部２８は、バルブステム２４の外面に装着されている。具体的には、胴体部２８を上下方向に貫通する孔内にバルブステム２４が配置されている。本実施形態において胴体部２８はバルブステム２４と同軸でバルブステム２４に装着されている。胴体部２８は、バルブステム２４の外面のうち第１端部２４ａより第２端部２４ｂ側の部分を覆っている。よって、バルブステム２４の第１端部２４ａは、胴体部２８から露出している。本実施形態において胴体部２８の材料は、ゴムといった弾性部材である。

胴体部２８の下側の部分には、胴体部２８の全周に亘って凹部３２が形成されている。胴体部２８の軸線Ｃ（バルブステム２４の軸線に相当）から凹部３２の底面３２ａまでの長さｒは、孔２２の半径であるＤ／２に実質的に等しい。換言すれば、軸線Ｃの方向における底面３２ａの位置での胴体部２８の直径（２ｒ）は、孔２２の直径Ｄに実質的に等しい。例えば、孔２２の直径が１５ｍｍであれば、長さｒは７．５ｍｍである。そのため、バルブステム２４の軸線方向（延在方向）において、凹部３２の両側の胴体部２８の直径は、孔２２の直径Ｄより大きい。よって、タイヤバルブ１４を孔２２に嵌め込むと、孔２２の開口２２ａは、凹部３２の側面(特に下側の側面３２ｂ)で封止される。タイヤバルブ１４を孔２２に取付け易いように、胴体部２８の上端部側（バルブステム２４の第１端部２４ａ側）の直径は、孔２２の直径Ｄより小さいことが好ましい。

ボンベキャップ１０は、図５に示したように、キャップ本体１２の孔２２にタイヤバルブ１４を挿入することによって製造され得る。例えば、孔２２が形成されておらず且つタイヤバルブ１４を有しない従来のボンベキャップを使用してボンベキャップ１０を製造する場合、まず、上記従来のボンベキャップにドリルなどで、タイヤバルブ１４の大きさに応じた孔２２を形成してキャップ本体１２を製造する。その後、タイヤバルブ１４を、上記キャップ本体１２の孔２２に挿入することによってボンベキャップ１０が製造され得る。

上記従来のボンベキャップは、例えば、容器メーカーからガスボンベ１００を購入した際に、通常、ガスボンベ１００に取り付けられているキャップであり得る。

次に、ボンベキャップ１０が取り付けられたガスボンベ１００内のガス置換方法の一例を説明する。一例として、ガスボンベ１００内のガスは空気である場合を説明する。

まず、ガスボンベ１００に取り付けられたボンベキャップ１０が有するタイヤバルブ１４からバルブキャップ３０を外す。続いて、図６に示したように、不活性ガスボンベ１０６及び真空ポンプ１０２に接続された配管１０４をタイヤバルブ１４に接続する。これにより、自動車、自転車などのタイヤに空気を注入する場合と同様に、タイヤバルブ１４が有するバルブコア２６が操作され（例えば、バルブコア２６が有する突起が押し下げられて）バルブコア２６が開状態になる。次に、配管１０４に設けられ不活性ガスボンベ１０６からガスボンベ１００への不活性ガスの注入量を調整するバルブＢ１を閉じる一方、配管１０４において真空ポンプ１０２とガスボンベ１００の間に設けられたバルブＢ２を開く。この状態で、真空ポンプ１０２を作動させて、ガスボンベ１００内の空気（ガス）を排気する（ガスを排気する工程）。ガスボンベ１００内の空気はガスボンベ１００内が真空状態（例えば圧力が１３５Ｐａ以下）になるまで排気する。

ガスボンベ１００内の空気を排気した後（ガスボンベ１００内を真空状態にした後）、バルブＢ２を閉じる一方、バルブＢ１を開くことによって、図７に示したように、不活性ガスボンベ１０６から不活性ガスをガスボンベ１００に充填加圧する（不活性ガスを充填加圧する工程）。不活性ガスの例は、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等である。

ガスボンベ１００の内圧が加圧状態になるように不活性ガスをガスボンベ１００内に充填加圧した後、配管１０４をタイヤバルブ１４から取り外す。これにより、バルブコア２６は閉状態になるので、不活性ガスがガスボンベ１００内に密封される。

ボンベキャップ１０は、タイヤバルブ１４を有することから、キャップ本体１２をガスボンベ１００に取り付けた状態で、ガスボンベ１００内のガスを排気可能であるとともに、不活性ガスを充填加圧可能である。更に、タイヤバルブ１４は、バルブコア２６が操作されない状態では、バルブコア２６の弁が閉じられているため、ガスボンベ１００を保管する際に、ガスボンベ１００内の加圧状態を維持できる。その結果、ガスボンベ１００内への外気侵入を防止でき、ガスボンベ１００を長期間保管（例えば、１ヶ月）しても、ガスボンベ１００内に錆が生じない。すなわち、ボンベキャップ１０によって、ガスボンベ１００内の錆を防止しながら簡易にガスボンベ１００を長期間保管可能である。

ボンベキャップ１０は、タイヤバルブ１４を使用していることから、例えば、前述したように、従来のボンベキャップ（例えばガスボンベ１００の購入時に取り付けられているキャップ）に孔２２を形成した後、その孔２２にタイヤバルブ１４を挿入することで容易に製造可能である。したがって、製造容易で且つ簡易な構成であるボンベキャップ１０を利用して上述したように錆を防止しながらガスボンベ１００の長期間保管が可能である。

以上、本発明の種々の実施形態及び実施例を説明した。しかしながら、本発明は、例示した種々の実施形態及び実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示される範囲とともに、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

ガスボンベ内のガスを置換する際、ガスボンベ内を減圧させなくてもよい。ガスボンベ内を減圧しない場合のガスの置換方法の一例を説明する。以下の説明では、上記実施形態で説明した要素と同様の要素には、上記実施形態の場合と同様の符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、図８に示したように、不活性ガスを流すための配管（例えばホース）１１０が接続されたエアガン（ガス噴射器）１０８を準備する。次に、エアガン１０８が有する金属製のノズル１０８ａをガスボンベ１００内に挿入する。その後、エアガン１０８の引き金１０８ｂを引いて、ガスボンベ１００内が不活性ガスで満たされるように、ノズル１０８ａからガスボンベ１００内に不活性ガスを吹き込む。例えば、０．５ＭＰａの不活性ガスを３秒間、ガスボンベ１００内にノズル１０８ａから噴射する。これにより、ガスボンベ１００内の空気（ガス）を不活性ガスに置換する（ガスボンベ内のガスを置換する工程）。配管１１０は、例えばバルブＢ１を介して図６及び図７に示した不活性ガスボンベ１０６に接続されていればよい。

ガスボンベ１００内の空気（ガス）を不活性ガスに置換した後、エアガン１０８からの不活性ガスの噴射を止め、エアガン１０８のノズル１０８ａをガスボンベ１００から素早く引き抜くとともに、ボンベキャップ１０で口部（ガス出入口）１００ａを素早く閉じる（ガスボンベにボンベキャップを取り付ける工程）。

続いて、タイヤバルブ１４からバルブキャップ３０を外し、図７の場合と同様に、バルブＢ１を介して不活性ガスボンベ１０６（図７参照）に接続された配管１１０をタイヤバルブ１４に取り付ける。これにより、タイヤバルブ１４のバルブコア２６の弁が開状態になる。次いで、バルブＢ１を開くことによって、不活性ガスボンベ１０６から不活性ガスをガスボンベ１００に充填加圧する（不活性ガスを充填加圧する工程）。その後、配管１１０をタイヤバルブ１４から取り外す。これにより、図７の場合と同様に、不活性ガスがガスボンベ１００内に密封される。

図８を利用して説明したガス置換方法における不活性ガスの例も、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等である。エアガン１０８からガスボンベ１００に噴射する不活性ガスと、タイヤバルブ１４を介してガスボンベ１００内に充填加圧する不活性ガスは同じでもよいし、異なってもよい。図８を用いて説明したガス置換方法で使用するガス噴射器は、エアガンに限定されない。更に、ガス噴射器を使用せずに、配管１１０を直接ガスボンベ１００内に挿入してもよい。

タイヤバルブ１４は、バルブコア２６が操作されない状態では、バルブコア２６の弁が閉じられているため、ガスボンベ１００を保管する際に、ガスボンベ１００内の加圧状態を維持できる。その結果、図８を利用して説明したガス置換方法でガスボンベ１００内に不活性ガスを充填加圧すれば、ガスボンベ１００内への外気侵入を防止できるので、ガスボンベ１００を長期間保管（例えば、１ヶ月）しても、ガスボンベ１００内に錆が生じない。すなわち、ボンベキャップ１０によって、ガスボンベ１００内の錆を防止しながら簡易にガスボンベ１００を長期間保管可能である。更に、図８を利用して説明したガス置換方法では、真空ポンプが不要であることから、ガス置換のためのコストを低減可能である。

キャップ本体の構成及びガスボンベへの取付け方は、例示した形態に限定されない。タイヤバルブの構成も例示したものに限定されず、自動車、自転車などのタイヤに使用されるものであればよい。

１０…ボンベキャップ、１２…キャップ本体、１４…タイヤバルブ、２２…孔、２２ａ…開口、２４…バルブステム、２６…バルブコア、２８…胴体部、３０…バルブキャップ、３２…凹部、３２ａ…底面、１００…ガスボンベ、Ｃ…軸線。

Claims (7)

1. ガスボンベのガス出入口におけるガスの出入方向に沿って孔が形成されており、前記ガス出入口を閉じるキャップ本体と、
   前記キャップ本体の前記孔に配置されており、前記孔の前記ガスボンベ側の開口を塞ぐタイヤバルブと、
   を備え、
   前記タイヤバルブは、バルブステムを有し、
   前記バルブステムが、前記出入方向に沿って、第１端部と、前記第１端部に対向してガスボンベ側に第２端部を有し、
   前記第１端部が、前記キャップ本体から、前記出入方向に沿って突出している、
   ボンベキャップ。
2. 前記タイヤバルブは、
   前記バルブステムの前記第１端部側に内蔵されたバルブコアと、
   前記第１端部を露出した状態で、前記バルブステムの外面を覆う胴体部と、
   を更に有し、
   前記胴体部によって前記開口が塞がれている、
   請求項１に記載のボンベキャップ。
3. 前記胴体部の材料は弾性部材であり、
   前記胴体部において前記バルブステムの第２端部側の部分には、全周に亘って凹部が形成されており、
   前記胴体部の軸線から前記凹部の底面までの長さは前記孔の半径に実質的に等しい、
   請求項２に記載のボンベキャップ。
4. 前記バルブステムの前記第１端部側を閉じるバルブキャップを備える、
   請求項１～３の何れか一項に記載のボンベキャップ。
5. ボンベキャップが有するキャップ本体がガス出入口に取り付けられたガスボンベ内のガスを、前記キャップ本体に取り付けられたタイヤバルブを介して排気する工程と、
   前記ガスボンベ内に前記タイヤバルブを介して不活性ガスを充填加圧する工程と、
   を備える、
   ガス置換方法。
6. ガスボンベのガス出入口から前記ガスボンベ内に不活性ガスを吹き込み、前記ガスボンベ内のガスを前記不活性ガスに置換する工程と、
   前記ガス出入口を閉じるキャップ本体と、前記キャップ本体に取り付けられたタイヤバルブと、を有するボンベキャップを、前記不活性ガスに置換する工程を経た前記ガスボンベに取り付ける工程と、
   前記ガスボンベ内に前記タイヤバルブを介して不活性ガスを充填加圧する工程と、
   を備える、
   ガス置換方法。
7. 請求項５又は請求項６に記載のガス置換方法により不活性ガスが加圧状態で充填されたガスボンベを製造する方法。
   

Images