TW200419098A - Improvements in and relating to gas capsules - Google Patents

Description

200419098 玖、發明說明： (一） 發明所屬之技術領域 本發明係關於一種氣體膠囊中之改進或關於氣體膠囊之 改進。更特別地、但非唯一，本發明係關於一種以相當高 壓充塡、然後將氣體膠囊之充塡孔口以熔接密封之種類的 很小氣體膠囊之充塡。 (二） 先前技術 例如EP-A-07 5 7202及EP-A-0 8 2 1 1 95之中揭示有，含有 相當高壓、例如氦氣之氣體、並且破壞膠囊之密封而將小 體積氣體以一次劑量排放的很小氣體膠囊。充塡且密封此 種膠囊的方法，例如揭示於EP-A-094 7 7 60中。 在相當小尺寸的氣體膠囊充塡及密封例如氦氣之氣體中 ，其充塡溫度時的蒸氣壓力係高於待充塡膠囊之壓力，因 而在確保已密封膠囊內的氣體壓力於所需之壓力誤差範圍 內有特別的難度。這是因爲包含於膠囊內的氣體不像其它 如包含液態二氧化碳之小氣體膠囊，其並非液態形式，並 且因而充塡壓力係直接與膠囊內之氣體體積有關。 尤其氨氣係一種很難限制於密封容器內之氣體，這是由 於其可穿透小體積氣體膠囊的最小的洩露路徑，不僅容器 必須以熔接密封，而且在熔接時膠囊之材料熔融必須充分 ，以確保熔接之一體性，並且確保必須排除由於如熔接之 氣孔之不完整而造成可能的潛在洩露。 在上述之EP-A-0947760中，揭示有一個熔接此種膠囊之 方法，其包括在膠囊於壓力下充塡流體之時將膠囊的頸部 一 5 - 200419098 夾緊，然後釋放膠囊的一個自由端，以使熔接可在一個無 充塡到膠囊的氣體之環境下進行。 但是，在熔接時將膠囊頸部保持在氣密夾緊之必要性， 不僅造成製造時之不方便，而且在包含有對複數個膠囊進 行快速充塡之生產線上難以進行。 (三）發明內容 因而，本發明之一個目的在提供一種對上述種類的膠囊 進行充塡及密封之改進方法。 依照本發明之一個實施形態，對具有：中空本體部、及 裝配到其上之蓋部、及包括具有充塡孔口之桿部的種類之 氣體膠囊充塡氣體之方法，其包括的步驟有：在本體部及 蓋部組合之前，在膠囊內設置一個可在膠囊內爲鬆動之止 件；在壓力下將氣體充塡到膠囊；使止件在膠囊本體與充 塡口之間選定一個位置，以阻礙來自膠囊的氣體之路徑， 並且釋放在膠囊之充塡孔口的氣體壓力，以使止件在氣體 壓力下在膠囊中被迫而與在蓋件上形成通到膠囊充塡孔口 的通道部分做氣密式啣接。 本發明之方法之優點爲，在具有止件的構造及材料之適 當選擇、及容納止件的氣體通道的適當構造之時，可獲得 一個氣密式密封，其至少可在爲確保膠囊有效密封所需的 隨後熔接步驟中，可充分地保持膠囊內的氣壓。 EP-A-0947760之方法，例如可被應用到容器之熔接密封 之形成，但是有一個例外，即在容器頸部中所做的第1個 夾緊可在容器之桿部之一個部分上達成，其相對於容器之 -6 - 200419098 本體係在止件之下游側，以使夾緊可在夾緊點不存在有充 塡氣體之下達成。因而在熔接過程中，充塡氣體滲透到熔 接環境之可能性可減少，因此可改善熔接之品質。 本發明之其它特徵及優點可從下列說明及依附項申請專 利範圍而獲得了解。 (四）實施方式 參照第1圖，其顯示有以本發明一個實施例而進行充塡 及密封之氣體膠囊。如習知方式，膠囊包括一個由蓋部2 所關閉之本體部1，二者一般爲圓柱形。膠囊之本體在端部 1 a關閉，並且在1 b處逐漸變小而形成頸部，其上與蓋部2 之輪緣2a啣接，輪緣2a之自由邊緣由圖中未顯示之塡角 熔接而被熔接到本體1 a之頸部。蓋部2具有一體的桿部3 ，其前端3 a有減小的直徑，並且熔接而密封。 如第1圖所示，桿部3包含有止件，其係由例如矽橡膠 材料所製成的彈性球4之型式，其可由壓縮抵住於在桿尖 端3a之上游的桿部3之收縮部3b而形成氣密密封。在第1 圖所示之位置中，球4在包含於膠囊之本體1內的壓力下 ，以下面將更詳細地說明的方法而被強迫與與桿部3啣接 。然而在此階段需提到者，雖然爲了方便起見，球4在第1 圖中係以球狀顯示，實際上球可彈性地變形而符合於桿部3 之內表面。球4之直徑可稍比桿部3之內徑更小。在蓋部2 之較寬部分與桿部3的穿孔之間的交點處，形成有一個錐 狀表面5，其可協助引導球4進入桿部3中。 充塡第1圖顯示之膠囊的方法將參照第2至6圖而更詳 一 7 - 200419098 細地說明。 球4起初在本體1與蓋部2之組合之前被導入膠囊之本 體1中，使球4寬鬆地被容納於本體1內，並且被蓋部2 包於本體1內。如第2圖所示，本體1與蓋部2以雷射熔 接而聯結。當本體與蓋部被保持在包括有上部6及下部7 之夾具以緊密地將本體與蓋部扣住而啣接之時，夾具如箭 頭8所指示繞膠囊之縱軸心旋轉，而雷射光束9指向本體1 與蓋部2之間的交點，以形成上述之塡角熔接。在熔接時 ，球4係位於蓋部2的上端。 j 從夾具6,7移除之後，膠囊被翻轉到第3圖所示的位置 ，並且氣壓經由尖端3 a而被施加到蓋部2之孔口，以確保 球4從蓋部2移離，並且鬆弛地停靠於本體1內。在第4 圖所顯示之第2步驟中，膠囊經由桿部3抽真空，然後如 第5圖所示被充塡升高壓力的氦氣。 膠囊的充塡壓力可依照膠囊的所需用途而選擇，並且通 常在1 0到8 0巴之間。 當氣壓被維持在所需之程度時，膠囊如第6圖所示被翻 # 轉，以使球4掉落到蓋部2，因此視球之直徑而定，其可落 入桿部3或停靠於表面5之周圍而被支持。然後施加在尖 端3 a之孔口的氣壓被釋放，使球4被膠囊內的氣壓所驅動 ，因而被抓住而在桿之收縮部分處形成一個密封。然後膠 囊在第1圖所顯示的情況。 在第1圖所顯示的情況中，膠囊係一個包含在高壓下的 氣體之有效密封容器。視氣體充塡之特性而定’由球4所 一 8 - 200419098 形成的密封被證明對膠囊之所需用途有效。當膠囊充塡氦 氣時’由於氦氣的穿透特性，由矽橡膠球4形成的密封不 足以形成永久的密封，因此桿部3之尖端3 a必須由熔接而 密封。 如第7圖中槪略地顯示，膠囊位於第1圖中所示的直立 位置，並且桿部3之尖端3a被和恰好位於收縮部3b上方 之尖端3 a啣接之下方一對夾緊額1 〇所形成的第1夾緊部 所關閉，並且尖端3之自由端被上方方一對夾緊額11所夾 緊。在夾緊額1 1釋放之後，尖端3a之末端以雷射依照上 _ 述方式而密封。除此之外，依照本發明方法之較佳特徵， 第3對夾緊額1 2可作用使桿部3在球4下方之點收縮，以 防止球在密封之後移出桿部3之外。須了解者，一旦尖端3 a 之末端永久地被熔接所密封時，如氦氣之氣體的穿透會使 氣壓在球4之上方及下方之點變成平衡，並且因而有可能 球4在桿部3不會變形之下會釋放而回到膠囊之本體丨，以 將球4抓住在適當位置上。 須了解，在不違離隨附申請專利範圍之下，本發明上述 t 方法可做許多變更。因而，雖然在所述方法中，球4係在 重力之影響下移動到第6圖所顯示之位置，但是該移動亦 可在其它方式下達成，因此可避免翻轉膠囊的需要。如第8 圖所示，此方法可應用到膠囊之一種修改形式，其中桿部3 之收縮部3b爲逐漸變細之錐形楔狀，而非階狀肩部。錐形 楔狀收縮部3b更適合於在較低氣壓下充塡膠囊，因爲在氣 壓施加之下收縮球4之桿部3的部分3 b之力學優點相對的 -9 一 200419098 增加。第8圖所不之膠囊可以參照第7圖敘述之類似方式 而設置熔接密封。 實際上，本發明方法已被證明，在形成一個暫時性密封 ，其在膠囊的充塡與隨後爲了形成永久密封之尖端3a的熔 接之間的很短時間內，足以將如氦氣之充塡氣體拘束於膠 囊內。 須了解’本發明所述實施例所完成的氣體密封之效果係 視適當地選擇恰當的膠囊及止件材料、及各元件之相對尺 寸、表面加工度及桿部3的收縮部分3b之推拔角度而定。 雖然此參數可立即由嘗試及試驗而決定，實際上令人滿意 的結果係，其中膠囊的本體部及蓋部由鋁之深抽所製成， 在收縮部分3b之上游的桿部3內徑爲2.15與2.25毫米之 間時可獲得。收縮部分3b相對於桿部3之縱軸心的推拔角 度，對第8圖所示的推拔桿而言可在7 ° 之範圍內，對第 1圖所示之桿的實施例可在6 0 ° 。以此尺寸之桿，球4可 形成一個具有直徑爲2 · 0毫米到2.3毫米之範圍的矽彈性體 、且其蕭氏硬度在45到65IRHD之範圍內之球。爲了防止 這個尺寸之彈性球在充塡過程中由於靜電而黏著到鋁膠囊 之內壁’矽彈性體最好係將適當比例之如碳黑的電導材料 加入其內、或者以如石墨粉之電導材料處理其表面而賦予 電導性。 上述參數之選定實際上可使具有3-5毫升之內體積、且 在10到80巴之壓力下充塡氦氣之鋁製膠囊達成令人滿意 的密封。 -10- 200419098 (五）圖式簡單說明 第1圖係以本發明一個實施例之方法進行充塡及密封之 後的氣體膠囊的剖面視圖； 第2到6圖係以本發明充塡及密封一個顯示於第1圖之 種類的氣體膠囊之過程中的步驟的槪圖； 第7圖係顯示在第1圖所示之膠囊的充塡口處形成一個 熔接密封之方法的槪圖； 第8圖係類似於第1圖之剖面視圖，其係顯示膠囊之修改 形式之圖。 _ 元件符號說明 2 蓋部 1 本體部 1 a5 lb 端部 2a 輪緣 3 桿部 3a 、士 山 刖觸 4 球 3 a 尖端 3b 收縮部 5 錐狀表面 10,11,12 夾緊額

Claims (1)

1. 200419098 拾、申請專利範圍： l一種氣體膠囊充塡氣體之方法，對具有：中空本體部、 及裝配到其上之蓋部、及包含設置有充塡孔孔口之桿部 其包括的步驟有：在本體部及蓋部組合之前，在膠囊內 設置一個可在膠囊內爲鬆動之止件；在壓力下將氣體充 塡到膠囊；使止件在膠囊本體與充塡孔口之間選擇一個 位置，以阻礙來自膠囊的氣體之路徑；以及釋放在膠囊 之充塡孔口的氣體壓力，以使止件在氣體壓力下在膠囊 中被迫而與在蓋件上形成通到膠囊充塡孔口的通道之部 分做氣密式啣接。 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該通道被形成爲， 其在該桿中形成一個具有縮小直徑之收縮部分的穿孔， 並且該止件被形成爲一個彈性材料之球，其尺寸在該氣 體壓力之下可被強迫進入該穿孔中且與該收縮部分做流 體密封式的啣接。 3 ·如申請專利範圍第2項之方法，其中該穿孔在靠近該膠 囊之該本體部形成有一個較寬之直徑的第一部分，並且 在靠近該充塡孔孔口附近有較窄直徑之第二部分，並且 其中該收縮部分包括有結合該較寬及較窄部分、且形成 在該氣體壓力下可與該球啣接之承座的肩部。 4·如申請專利範圍第2項之方法，其中該穿孔在靠近該膠 囊之該本體部形成有一個較寬之直徑的第一部分，並且 在靠近該充塡孔口附近有較窄直徑之第二部分，並且其 中該收縮部分包括有延伸於該較寬與較窄部分之間的該 -12- 200419098 孔之推拔部分，因而在該氣體之壓力下，該彈性球可沿 著推拔部分被強迫且壓縮到一個點，使其被補捉到穿孔 內。 5 ·如申請專利範圍第1至5項中任一項之方法，其中該本 體部及該蓋部係由鋁或鋁合金所製成。 6 ·如申請專利範圍第2項或依附於該項之第3至5項中任 一項之方法，其中該球係以矽橡膠製成。 7 ·如申請專利範圍第2項或依附於該項之第3至6項中任 一項之方法，其中在該球進入該穿孔內之後，該桿係永 久地向內變形，而將穿孔收縮於膠囊本體與球之間，以 將球補捉於該蓋部之桿內。 8 ·如申請專利範圍第1至7項中任一項之方法，其中在該 桿之充塡孔口處之氣體壓力被釋放之後，該桿之尖端被 熔接而關閉該孔口。 9 ·如申請專利範圍第8項之方法，其中熔接步驟包括有： 夾緊該桿於鄰近孔口的第1對夾緊額之間、以使後者平 坦化且關閉；將桿上與該孔口隔開之點夾緊於第2對夾 緊額之間；當桿位於該第2對夾緊額之間且將一個雷射 光束指向沿著由平坦化孔口所形成的線而熔接該孔口之 時、將第1對夾緊額釋放的步驟。 1 〇 ·如申請專利範圍第1至9項中任一項之方法，其中在壓 力下以氣體充塡膠囊之該步驟之前，膠囊首先以氣體沖 洗’然後抽真空，該膠囊之方向被定爲使該充塡孔口在 沖洗及抽真空時爲朝向上方位置，因而該止件可在抽真 200419098 空步驟中鬆弛地停靠在膠囊之底部。 1 1.如申請專利範圍第1至1 〇項中任一項之方法，其中止件 係由於該膠囊的充塡孔口被朝向下方位置而在重力之影 響下選擇該位置，以阻礙氣體之路徑。 1 2 . —種包含有充塡氣體之膠囊，其係以申請專利範圍第1 至9項中任一項之方法所製造者。