JP7448565B2 - 飲料容器のための圧力制御デバイス - Google Patents
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Description
本発明は、飲料容器内の圧力を制御するための圧力制御デバイスに関する。詳細には、本発明は、飲料容器内の圧力を制御するための圧力制御デバイスに関し、圧力制御デバイスは、圧力制御デバイスの壁によって囲まれた、ガスで充填された圧力制御チャンバと、使用中に、圧力制御チャンバの中に入るガスを捕捉するために、圧力制御デバイス内に提供される捕捉材料とを備える。本発明はさらに飲料容器に関する。
飲料容器において、圧力制御デバイスは、飲料容器内に加圧状態で含まれる飲料を、容器から供給できるように設けられている。このために、圧力制御デバイスは、通常、飲料容器内の、もしくはその上のコンパートメントから、ガスなどの圧力媒体を、飲料容器の飲料が保持されている空間の中に放出することができる。例えば、国際特許出願特許文献１は、圧力制御デバイスが、少なくとも1つの可動の壁部分を備える圧力制御チャンバを含む、飲料容器における圧力制御デバイスについて述べている。圧力制御チャンバは、空気などの圧力制御ガスで満たされる。可動の壁部分は、弁機構を動作させて、飲料容器の飲料が位置する空間において、圧力制御チャンバ内の制御圧力に対して圧力変化が生じた場合、特に、飲料が供給されたことによる圧力の減少が生じた場合、可動の壁部分は位置を変更し、弁機構が一時的に開くようにする。その結果、飲料容器のコンパートメントに蓄えられた加圧ガスが、コンパートメントから飲料を保持する空間の中へと流入する。この空間における圧力が、制御圧力にほぼ等しい望ましい値を再度有する場合、可動の壁部分は、初期位置へと押し戻され、弁機構が閉鎖される。周囲から、特に、加圧ガスを有するコンパートメントから、圧力制御チャンバの中に移動するガスに起因して、時間経過に伴う制御圧力の望ましくない増加を低減するために、捕捉剤が、このようなガスを捕捉するために、圧力制御チャンバに含まれる。知られた圧力制御デバイスに捕捉剤を備えることは、圧力制御チャンバ内の圧力の望ましくない増加を阻止するのに有効であることが示されている。しかし、チャンバ内に備えられた捕捉剤は、圧力制御チャンバの中に移動するガスを捕捉するには有効であるが、例えば、空気などの圧力制御ガスもまた、制御チャンバから漏れることもあるので、チャンバ内の制御圧力は、実際には時間経過と共に減少する可能性のあることが観察されている。
したがって、本発明の目的は、より長い時間期間にわたって、ほぼ等しい制御圧力を維持する圧力制御デバイスを提供することである。
本発明の目的は特に、圧力制御デバイスにおける制御圧力の望ましくない減少を阻止する圧力制御デバイスを提供することである。
本発明のさらなる目的は、しばらくの間、大気条件の下で保管することができ、その後で使用されたとき、使用することにより、圧力制御チャンバ内に事前に選択した制御圧力を有する、またはその都度有することになる圧力制御デバイスを提供することである。
少なくともいくつかのこれらの、および他の目的は、飲料容器内の圧力を制御するための圧力制御デバイスを提供することにより達成され、圧力制御デバイスは、圧力制御デバイスの壁によって囲まれた、ガスで充填された圧力制御チャンバと、使用中に、圧力制御チャンバの中に入るガスを捕捉するための、圧力制御デバイス内に提供される捕捉材料とを備え、壁は、チャンバに面する内側面と、チャンバから離れる方に面する外側面とを有し、内側面および外側面は、壁の厚さを画定し、捕捉材料は、捕捉材料によるガス捕捉率が、時間経過と共に変化するように、壁の内側面から外側面に向けて所定の濃度で壁厚にわたって配分される。
捕捉剤が圧力制御チャンバ内に設けられる知られた圧力制御デバイスと比較して、所定の濃度で、壁厚にわたって配分される圧力制御デバイスの壁において捕捉材料を備えることは、時間経過と共に捕捉材料によるガス捕捉率に対して良好な制御を提供し、したがって、時間経過と共にチャンバ内の制御圧力に対する良好な制御を提供することが分かった。
特に、壁の厚さにわたって配分される捕捉材料の所定の濃度は、捕捉材料によるガス捕捉率が、時間経過と共に減少するように選ぶことができる。例えば、圧力制御チャンバにおいてガスを捕捉するために直接利用可能な捕捉材料、すなわち、壁の内側面の近く、または内側面において、壁に存在する捕捉材料は、時間経過と共に制限することができ、ガス捕捉率の減少を生ずる。捕捉材料の所定の濃度は、時間経過によるガス捕捉率の減少が、圧力制御チャンバの中に移動するガスの正味の量になるように選ぶことができる、すなわち、圧力制御チャンバの中に移動したガスの全体量から、捕捉材料により捕捉された量を減算したものであり、それは、時間経過と共に、前記時間に圧力制御チャンバから漏れた、または出た、例えば、空気などの圧力制御ガスの量にほぼ等しく、それにより、圧力制御をほぼ等しく維持するようになる。
特定の態様において、圧力制御デバイスは、変化する濃度で、壁の厚さにわたって捕捉材料を配分する。したがって、壁において、その内側面もしくはその近くにおける捕捉材料の濃度は、壁の外側面の近くにおける壁の捕捉材料の濃度よりも高く、または低くすることができる。例えば、壁における捕捉材料の濃度は、内側面から外側面に向けて増加することができる。捕捉材料の濃度のこのような増加は、壁の材料を通る拡散において、圧力制御チャンバの中に移動するガスの潜在的に低い拡散率を補償することができる。
捕捉材料は、圧力制御デバイスの別の態様では、一定の濃度で壁厚にわたって配分することができる。したがって、壁厚の全体を通して捕捉材料の濃度は、ほぼ同じにすることができる。このように一定な濃度は、時間経過と共に、壁の厚さにわたって配分された捕捉材料の得られるガス捕捉率の良好な予測可能性を与える。さらに壁は、適切な量の捕捉材料を、基材と混合することにより容易に作ることができ、所定の一定な濃度を有する壁を形成する。
例えば、圧力制御デバイスの態様において、壁は、捕捉材料と混合された射出成形可能な材料の射出成形により作られる。
捕捉材料は、飲料容器の通常の寿命中に、圧力制御チャンバの中に移動するガスの望ましいガスの捕捉を維持する量で、圧力制御デバイス内に提供されることが好ましい。飲料容器の通常の寿命は、飲料容器に保持される実際の飲料に依存する可能性があり、容器内の様々な飲料は、異なる保管期間を有する。例えば、圧力制御チャンバの中に移動するガスの望ましいガス捕捉を少なくとも9か月維持することが望ましいはずであり、それは、ビールなど、容器内の典型的な飲料に対して高い頻度で使用される保存期間である。したがって、壁に備えられ、かつ壁厚にわたって配分される捕捉材料の量は、圧力制御チャンバの中に移動するガスの望ましいガス捕捉を少なくとも9か月維持するのに十分であることが好ましい。捕捉材料の量は、飲料容器内に提供される加圧ガスの合計量に基づくことができる。
好ましくは、捕捉材料は、飲料における捕捉材料の汚染の可能性を排除するために、供給される飲料から離れた、ガスで充填された圧力制御チャンバを囲む圧力制御デバイスの壁に含まれる。例えば、捕捉材料を含む圧力制御デバイスの壁は、供給される飲料を保持する空間を囲む飲料容器の壁とは離れた壁とすることができる。捕捉材料を含む圧力制御デバイスの壁は、飲料容器内に保持される飲料と直接接触しないことが好ましい。圧力制御デバイスの態様において、捕捉材料は、壁の内側面から外側面に向けて所定の濃度で、壁厚にわたって配分される、ここで、外側面を含む側部における壁は、少なくとも実質的に捕捉材料を含まない。
圧力制御デバイスの態様において、捕捉材料は、様々な構成を有する固体の捕捉剤で提供され得る。例えば、固体の捕捉剤は、二酸化炭素に対する高い透過率を有するポリマー材料にカプセル化された水酸化カルシウムからなる組成から射出成形することができる。固体の捕捉剤は、例えば、リングタイプの構成、またはフィンタイプの構成を有することができる。固体の成形された捕捉剤を作製するために利用される化合物は、射出成形に適した合成材料を作製するために、40%の水酸化カルシウムと混合された低密度のポリエチレンである。直鎖状低密度ポリエチレンもまた使用することができる。本発明による圧力制御デバイスを用いる場合、化学的に結合する、吸収する、および/または吸収捕捉剤など、任意の適切なタイプの捕捉剤を使用することができる。
捕捉材料として、飲料供給デバイスにおける圧力ガスとして使用される結合ガス(binding gas)に適した捕捉材料が使用されることが好ましい。例えば、炭酸ガスが含まれた飲料の場合、原則として、二酸化炭素を捕捉するのに適した捕捉剤が使用されることになる。
本発明による圧力制御デバイスで使用される捕捉剤は、CO2吸収および/または吸収作用物質の集合体、例えば、炭素、特に活性炭、珪藻土(kieselguhr(珪藻土))、アルミノケイ酸塩、ゼオライト、またはケイ酸から選択されることが好ましいが、Ca(OH)2であることが好ましい。
圧力制御デバイスの特定の態様では、壁は、使用中に、圧力制御チャンバの中に入るガスに対する限定されたガス透過性を有する射出成形可能な材料から作られる。壁は、圧力制御チャンバの中に移動するガスが、壁厚を通り拡散されて、その厚さ全体を通して壁に備えられた捕捉材料により捕捉され得るようにする。このような材料から作られた壁に対して限定されたガス透過性を提供する材料は、壁の内側面から壁のより深い部分へとガスが透過するのに必要な時間を増加する。したがって、壁のガス透過性は、壁における捕捉材料のガス捕捉率に影響を与え、より限定された透過性は、時間経過と共にガス捕捉率の減少を生ずる。壁に対する適切な射出成形可能な材料は、熱可塑性材料であり、好ましくは、低密度ポリエチレン(LDPE)、または直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)である。
壁は、LDPEとCa(OH)2の混合物、またはLLDPEとCa(OH)2の混合物を射出成形することにより作られることが好ましい。射出成形可能な材料に対する捕捉材料の比は、捕捉材料によるガス捕捉率が時間経過と共に減少するような濃度を壁の内側面から外側面に向けて用いて、壁厚にわたって配分された捕捉材料を壁が備えるようにする。射出成形可能な材料に対する捕捉材料の比は、壁における捕捉材料の合計量が、飲料容器の保存寿命にわたって、圧力制御チャンバの中に移動するガスの望ましいガス捕捉を維持するのに十分であるように、かつ/または飲料容器内に提供される加圧ガスの合計量を捕捉するのに十分であるようにすることが好ましい。例えば、約30:70と約50:50の間の重量比で、Ca(OH)2とLDPEの混合物を用いた圧力制御デバイスの壁を射出成形することにより、飲料容器の通常の保存寿命を超える持続期間にわたって、圧力ガスとしてCO2で充填されたコンパートメントを備える飲料容器で使用された場合、圧力制御デバイスは、大部分において、望ましい、ほぼ等しい制御圧力を提供する結果が得られている。
圧力制御デバイスの態様では、壁は、ガスホルダのガス供給開口部を開くかつ/または閉じるための機構を動作させる少なくとも1つの可動の壁部分を有する。
圧力制御デバイスのさらなる態様は、使用中に、第1の時間期間にわたって圧力制御チャンバの中に入るガスの第1の量を捕捉するために、壁の内側面における層に提供された第1の量の捕捉材料と、使用中に、第1の時間期間に続くさらなる時間期間にわたって圧力制御チャンバの中に入るガスのさらなる量を捕捉するために、壁の前記層の後に提供された捕捉材料の少なくともさらなる量とを有する。内側面における層の第1の量の捕捉材料は、壁の前記層の後に提供される第2の量の捕捉材料よりも少ない、等しい、または多くすることができる。例えば、層における捕捉材料の量は、例えば、圧力制御チャンバの外への圧力制御ガスの漏れの量が比較的低いときなど、第1の使用期間において、第2の量よりも多くして、比較的高いガス捕捉率を備える圧力制御デバイスを提供することができ、例えば、圧力制御チャンバからの圧力制御ガスの漏れの量が増加しているときなど、後の使用期間においては、ガス捕捉率は最も顕著に減少する。
圧力制御デバイスのさらなる態様では、壁の内側面は、圧力制御チャンバ内のガスに対して直接露出されないようにシールドされる。例えば、壁は、捕捉剤のないガス透過性材料の層を備えることができる。したがって、圧力制御チャンバの中へ移動するガスはまず、捕捉材料によるガスの何らかの捕捉が行われる前に、このような層を透過する、またはそれを通って拡散する必要がある。層に対して使用されるガス透過性材料は、壁に対して使用されるガス透過性材料とは異なることができる、または同じとすることができる。
圧力制御デバイスの別の態様では、壁に提供される捕捉材料の所定の濃度は、圧力制御チャンバの容積に対する表面積の比に基づく。
さらなる態様では、飲料容器は、本発明による圧力制御デバイスを備える。
特定の態様では、飲料容器は、例えば、ビールなどのモルトベースの飲料、または例えば、サイダーなどのリンゴベースの飲料など、発泡性の飲料を含む。
本明細書の以降において、本発明の圧力制御デバイスおよび飲料容器のこれらの、および他の態様は、本明細書で述べられる少なくともいくつかのこれらの、および他の目的を達成する圧力制御デバイスの特定の実施形態の説明を以下でさらに明らかにする。
本発明による圧力制御デバイスの特定の実施形態において、ガスで充填された圧力制御チャンバが、射出成形された壁によって囲まれて提供される。壁は、特許文献１で述べられているように、ガスホルダのガス供給開口部を開くかつ/または閉じるための機構を動作させる少なくとも1つの可動の壁部分、すなわち、ピストンを備える。比較のためであるが、特許文献１で述べられている圧力制御デバイス、ならびに捕捉材料を有しない圧力制御デバイスもまた提供される。圧力制御デバイスの実施形態は、知られた圧力制御デバイスでは、何らかの量のCa(OH)2も提供されず、したがって、ガスの捕捉反応は行われない、またはある量のCa(OH)2が圧力制御チャンバに設けられて、チャンバの中へと移動するCO2ガスに直接露出され、したがって、ガスと捕捉剤Ca(OH)2の間の反応が妨げられないが、一方、本発明による圧力制御デバイスの特定の実施形態では、射出成形された壁が、約40:60の重量比で、Ca(OH)2とLDPEの混合物から作られ、したがって、Ca(OH)2は、ほぼ一定の所定の濃度で壁厚にわたって配分される点で互いに異なっている。
これらの圧力制御デバイスは、長い時間期間にわたって、ほぼ等しい制御圧力を維持するその能力を比較するためにテストされた。圧力制御デバイスの組立から、30週の期間にわたって、圧力制御チャンバにおける実際の制御圧力を表すものとして、ピストンの位置が毎週確認された。所定の制御圧力におけるピストンの基準位置(0mm)と比較したピストン位置の偏差が、mmで測定され、正の値は、圧力制御チャンバにおける圧力増加を反映するピストンの延ばされた位置を表し、負の値は、圧力制御チャンバにおける圧力減少を表す。圧力制御デバイスのそれぞれに対する結果は、以下のグラフで示される。
グラフの上側の線は、Ca(OH)2を含まない圧力制御デバイスの結果である。グラフは、30週にわたってほとんど直線的な圧力増加を示しており、それは、圧力制御チャンバの中へ移動するCO2ガスのためである。グラフの下側の線は、圧力制御チャンバに提供されたCa(OH)2粉末を備えた圧力制御デバイスの結果である。グラフは、30週にわたってほとんど直線的な圧力減少を示しており、それは、圧力制御チャンバの中に移動する実質的にすべてのCO2ガスがCa(OH)2粉末に直接露出され、かつそれと反応するためであり、その間、圧力制御チャンバ内の制御圧力ガスは、チャンバから漏れている。グラフにおける中間の線は、壁厚にわたって配分されるCa(OH)2を備えた、本発明による圧力制御デバイスの結果である。それは、ほとんど一定なピストン位置を、したがって、30週にわたる圧力制御チャンバ内の制御圧力を示している。これは、圧力制御チャンバからの圧力ガスの漏れは、壁厚にわたって配分されるCa(OH)2が、減少したCO2捕捉率を提供するので、チャンバ内でCO2が増加することにより補償されるためである。20週において、圧力制御チャンバ内のガスが解析され、約10vol.%のCO2を含むことが示されたことに留意されたい。
本発明による圧力制御デバイスにおいて使用される捕捉剤の実施形態が、図1において、斜視図で示される。捕捉剤は、ポリプロピレンを用いて成形された担持体と、担持体内に含まれる水酸化カルシウムの固体リングとを含む固体の捕捉剤である。捕捉剤を製作するプロセスは、実用的なものではなく、ダストが生じて、製品を作製する人員は、保護用のマスクおよび衣類を有する必要がある。図2において横断面斜視図で示されるように、本発明による圧力制御デバイスで使用される捕捉剤の別の実施形態は、オーバモールド成形を用いて作られ、ポリプロピレンは、その中に開口部を有し、したがって、二酸化炭素が、図3で示されるように圧縮された水酸化カルシウムに露出されるようにする。
好ましくは、水酸化カルシウムを用いるこれらの捕捉剤の作製は、二酸化炭素に対する高い透過率を備えるポリマー材を提供し、次いで、水酸化カルシウム材をポリマーにカプセル化することを含む。その場合、この化合物は、射出成形されて固体の捕捉剤を作製することができる材料を提供する。
図3A、図3B、図3Cにおいて、斜視図で示されるように、固体の捕捉剤は、様々な構成を有することができる。例えば、図3Aで示されるように、リングタイプの構成を利用することができる、または図3Bで示されるように、フィンタイプの構成を利用することができる。
図4Aを参照すると、水酸化カルシウムのポリマー材料の成形された化合物を用いた好ましい実施形態が示される。そこで示されるように、二酸化炭素により接触され得る大きな表面積を提供する6個のリング材料があり、その厚さの結果、二酸化炭素は透過し、吸収される。さらに図5Aで示されるように、成形された材料の円形リングを相互に接続するリブを有する同様の構造が存在する。リングの壁の理想的な厚さは、約0.5ミリメートルであり、また二酸化炭素の良好な透過を得るためには、0.2と0.8ミリメートルの間とすることができる。
明確化および簡潔な説明のために、特徴は、同じまたは別々の態様、およびその好ましい実施形態の一部として本明細書で述べられているが、本発明の範囲は、述べられた特徴のすべてまたはいくつかの組合せを有する実施形態を含み得ることが理解されよう。
Claims (11)
- 飲料容器内の圧力を制御するための圧力制御デバイスであって、前記圧力制御デバイスの壁によって囲まれた、ガスで充填された圧力制御チャンバと、使用中に、前記圧力制御チャンバの中に入るガスを捕捉するための、前記圧力制御デバイス内に提供される捕捉材料とを備え、前記壁は、前記圧力制御チャンバに面する内側面と、前記圧力制御チャンバから離れる方向に面する外側面とを有し、前記内側面および前記外側面は、前記壁の厚さを画定し、前記捕捉材料は、前記捕捉材料によるガス捕捉率が、時間経過と共に変化するように、前記壁の前記内側面から前記外側面に向けて所定の濃度で前記壁の厚さにわたって配分される、圧力制御デバイス。
- 前記捕捉材料は、変化する濃度で、前記壁の厚さにわたって配分される、請求項1に記載の圧力制御デバイス。
- 前記捕捉材料は、一定の濃度で前記壁の厚さにわたって配分される、請求項1に記載の圧力制御デバイス。
- 前記壁は、前記捕捉材料と混合された射出成形可能な材料の射出成形により作られる、請求項1から3のいずれか一項に記載の圧力制御デバイス。
- 前記射出成形可能な材料は、使用中に、圧力制御チャンバの中に入る前記ガスに対して限定されたガス透過性を有する材料である、請求項4に記載の圧力制御デバイス。
- 前記射出成形可能な材料は、熱可塑性材料、好ましくは、低密度ポリエチレン(LDPE)、または直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)である、請求項4または5に記載の圧力制御デバイス。
- 前記壁は、ガスホルダのガス供給開口部を開くかつ/または閉じるための機構を動作させる少なくとも1つの可動の壁部分を有する、請求項1から6のいずれか一項に記載の圧力制御デバイス。
- 第1の量の前記捕捉材料が、使用中に、第1の時間期間にわたって前記圧力制御チャンバの中に入る前記ガスの第1の量を捕捉するために、前記壁の前記内側面における層に提供され、また少なくともさらなる量の前記捕捉材料が、使用中に、前記第1の時間期間に続くさらなる時間期間にわたって前記圧力制御チャンバの中に入る前記ガスのさらなる量を捕捉するために、前記壁の前記層の後に提供される、請求項1から7のいずれか一項に記載の圧力制御デバイス。
- 前記壁に提供される前記捕捉材料の前記所定の濃度は、前記圧力制御チャンバの容積に対する表面積の比に適合された濃度である、請求項1から8のいずれか一項に記載の圧力制御デバイス。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の圧力制御デバイスを備える飲料容器。
- 前記飲料容器は、例えば、ビールなどのモルトベースの飲料、または例えば、サイダーなどのリンゴベースの飲料などの発泡飲料を含む、請求項10に記載の飲料容器。
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