(57)【要約】  水炭酸化ユニット（１００）は、少なくとも1つの給水装置（１２８）と少なくとも1つの加圧二酸化炭素供給装置と；第１の閉鎖端部（１２０）と第２の端部（１２２）との間に延在する合流ダクト（１０６）と；を具え、少なくとも１つの給水装置（１２８）と少なくとも１つの炭酸ガス供給装置（１３０）とが前記ダクト（１０６）内に開口しており；第２端部は、炭酸水出口（１０８）に連結された混合室（１０２）に開口しており；炭酸水出口（１０８）は、炭酸水が炭酸水出口（１０８）から流出する間、チャンバからの炭酸水の流出を制限し、それによってチャンバ内の圧力を維持するように構成されている。【選択図】図１Ａ
2019531237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの給水装置および少なくとも１つの加圧二酸化炭素供給装置と；
第１の閉鎖端部と第２の端部との間に延在する合流ダクトであって、前記第１の端部において前記少なくとも１つの給水装置と少なくとも１つの二酸化炭素供給装置とが前記ダクト内に開口している合流ダクトと；を具え、
前記第２端部が、炭酸水排出口に連結された混合チャンバに開口しており；
前記炭酸水出口が、前記チャンバからの炭酸水の流出を制限するように構成され、それによって炭酸水が炭酸水出口から流出する間チャンバ内の圧力を維持する、ことを特徴とする水炭酸化ユニット。
【請求項２】
前記合流ダクトが略直線状であることを特徴とする、請求項１に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項３】
炭酸水出口が、（ｉ）前記チャンバ内のガス圧の上昇および維持、ならびに（ｉｉ）前記チャンバからの炭酸水の連続的排出を可能にする炭酸水導管を具えることを特徴とする、請求項１または２に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項４】
前記導管が炭酸水中の二酸化炭素の流出および気泡サイズを制御するように機能することを特徴とする、請求項３に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項５】
前記炭酸水出口には、そこを通る流れを調整する調整可能な弁が取り付けられていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項６】
前記調節可能な弁が、弁座内に配置され、軸に沿って軸方向に変位可能な弁部材を具え、それによって前記弁部材の外面と前記弁座の内壁との間に形成される隙間の幅を変えることを特徴とする、請求項５に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項７】
前記弁部材の外面が、前記弁座の内面に平行である部分を有することを特徴とする、請求項６に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項８】
前記チャンバ出口の上流端と下流端との間で第２の軸に沿って延在するボアを具え、
前記弁部材が、前記ボアの壁と前記バルブ部材の外面との間に炭酸水導管を画定するように前記ボアに取り付けられており、前記軸に沿って軸方向に変位可能である、
ことを特徴とする、請求項６または７に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項９】
前記ボアの壁が前記上流端から前記下流端に向かって広がっていることを特徴とする、請求項８に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項１０】
前記弁部材に、少なくとも一部がユニット出口と整列しており、前記導管から前記出口へ炭酸水を導く環状溝が形成されていることを特徴とする、請求項９に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項１１】
前記弁座が、前記チャンバの前記炭酸水出口近傍の部分によって画定されることを特徴とする、請求項６または７に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項１２】
前記弁座の前記壁が、前記 炭酸水出口に向かって収束する内面を有することを特徴とする、請求項１１に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項１３】
前記調節可能な弁の下流に配置された少なくとも１つの補助調節可能な弁をさらに具えることを特徴とする、請求項５乃至１２のいずれか１項に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの補助調整弁が前記調整弁近傍に配置されていることを特徴とする、請求項１３に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項１５】
前記チャンバが内面が丸みを帯びた壁を有することを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項１６】
前記チャンバが、全体的に球形の内部空間を有することを特徴とする、請求項１５に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項１７】
前記チャンバの内面の曲率が、前記チャンバ内で水とガスの乱流を引き起こすように構成されていることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項１８】
前記合流ダクトの第２の端部が、前記混合チャンバに向かって広がる壁を具えることを特徴とする、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項１９】
前記広がっている壁が丸みを帯び、前記チャンバの壁と継ぎ目なく合体していることを特徴とする、請求項１８に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの給水装置と少なくとも１つの加圧二酸化炭素供給装置が、前記合流ダクト内で合流した水と二酸化炭素の流れの方向に対して角度のついた方向に、前記水と二酸化炭素の給送を導くように構成されていることを特徴とする、請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項２１】
前記合流ダクトがほぼ直線で、第１の軸を画定しており；
前記給水装置および加圧二酸化炭素供給装置が、それぞれ、線形末端セグメントを具え；
前記線形末端セグメントが、それぞれ独立して第１の軸に対して角度をなしている；
ことを特徴とする請求項２０に記載の水炭酸化ユニット。
【請求項２２】
加圧二酸化炭素と水とを連続的に混合して炭酸水を得るステップと、当該炭酸水を連続的に分注するステップとを具える、連続水炭酸化方法において；
前記混合するステップが：
水および加圧二酸化炭素供給を併合ダクトの第１の閉鎖端部に同時に導入し、これらの２つの供給を合流させて、前記第１の端部から混合チャンバに開口している第２の端部に流れるようにするステップと；
前記合流させた流れを前記混合チャンバ内で乱流にするステップと；
前記分注するステップが、前記チャンバ内の圧力を維持しながら炭酸水が前記チャンバから流出できるようにするステップと；
を具えることを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記チャンバ内の圧力が前記炭酸水の流出を推進することを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記排出された炭酸水が狭い導管を通って流れることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記導管が前記炭酸水中の二酸化炭素の流出と気泡サイズの両方を制御するように機能することを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記導管の寸法を調整して、それによって前記二酸化炭素バブルのサイズを調整できることを特徴とする、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記加圧二酸化炭素が、前記ダクトに沿った第１の減圧段階と、前記炭酸水出口における第２の減圧段階とからなる二つの段階で主に減圧される、ことを特徴とする請求項２２乃至２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記ダクト内の合流した流れの流れる方向に対して角度をなす軸に沿って、前記加圧二酸化炭素および水が、前記第１の端部において、前記合流ダクト内へそれぞれ独立して導入されることを特徴とする、請求項２２乃至２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の炭酸化ユニットを具える給水器。
【請求項３０】
炭酸化ユニットの下流に配置された少なくとも１つの調整可能な補助弁を具えることを特徴とする、請求項２９に記載の給水器。
【請求項３１】
非炭酸温水および非炭酸冷水を前記給水器の分注出口に供給する供給ラインに連結された混合ユニットをさらに具えることを特徴とする、請求項２９または３０に記載の給水器。
【請求項３２】
前記混合ユニットが、冷水入口ポートと温水入口ポートを具え、冷水および温水の制御された供給と、混合ユニット内でのそれらの混合により、所望の温度での水の分注が可能であることを特徴とする、請求項３１に記載の給水器。
【請求項３３】
請求項２２乃至２７のいずれか１項に記載の方法を操作する炭酸化ユニットを具えることを特徴とする、給水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、家庭での使用に特に適している（しかしこれに限定されない）水を炭酸化するシステム、装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここに開示されている主題の背景として関連があると考えられる参考文献を以下に列挙する。
− ＷＯ２０１４／０４１５３９
− ＷＯ２０１５／１１８５２３
− ＵＳ９，２２７，１６１
− ＷＯ２０１５／１２４５９０
【０００３】
本明細書における上記の参考文献の承認は、これらが現在開示されている主題の特許性に何らかの形で関連することを意味すると解釈するべきではない。
【０００４】
［発明の背景］
種々の炭酸化システムが知られている。ほとんどの炭酸化システムは、通常有限容量の炭酸化チャンバによって決定されるバッチ式の水の炭酸化に基づいており、したがって、ほとんどの場合、炭酸化システムの特定の寸法に応じて、制限され、決められた量の水の炭酸化が炭酸化の各サイクルにおいて行われる。
【０００５】
炭酸水の連続製造が可能であるその他のシステムは、例えば、ＵＳ９，２２７，１６１およびＷＯ２０１５／１２４５９０に記載されている。
【発明の概要】
【０００６】
本開示は新規の水の炭酸化技術に関する。本開示の炭酸化技術は、炭酸化ユニット、炭酸化方法およびこのようなユニットを具える給水器または給水器システムに及び、連続的な炭酸水のオンデマンド調製および分注が可能になる（本明細書で使用される「技術」という用語は、上述のユニット、方法および装置を包含する）。したがって、本開示の技術によれば、水源から分注出口にかけて水が流れる間の少なくとも一部の間、連続的に炭酸化される。用語「連続的」または「連続的に」は、炭酸化がバッチ式ではなく、炭酸水の需要がある限り進行し、例えば、ＰＣＴ公報である、ＷＯ２０１４／０４１５３９およびＷＯ２０１５／１１８５２３に開示されている各活性化時に給水される炭酸水の量が、炭酸化チャンバの容量によって制限されるバッチ式ユニットおよびシステムの場合のようにユニットの炭酸化が行われる部分の体積によって制限されないという意味である。
【０００７】
本開示によれば、水源からの水が、加圧二酸化炭素源から供給される二酸化炭素と共にダクト（本明細書では「合流ダクト」という）に導入される。水と二酸化炭素は、それぞれ異なる給水装置およびガス供給装置から、合流ダクトを通る合流ストリームが流れる方向に対して通常鋭角をなして合流ダクトに導入される（それによって、この流れ方向を通る水と二酸化炭素の供給が、このダクトを通る合流ストリームの流れを推進する）。合流ダクトを通って流れている間に、これら２つのストリームは混合し、この混合物（すなわち合流ストリーム）は次に合流ダクトを通って炭酸水出口が形成されている混合チャンバに流れる。チャンバ内へのこの混合物の急速な流れがチャンバ内に乱流を生じさせ、それが水と二酸化炭素をさらに混合させる。このようにして生成された炭酸水は、次いで混合チャンバの底部に位置する炭酸水出口を通って連続的に出てゆく。この出口は、炭酸水が炭酸水出口から流れ出る間、チャンバ内の炭酸水の流出を制限し、それによってチャンバ内の圧力を維持するように構成されている。炭酸水をチャンバから押し出すのは混合チャンバ内に維持されている圧力である。
【０００８】
本開示の第１の態様によって提供されているのは、少なくとも１つの水供給装置、少なくとも１つの加圧二酸化炭素供給装置を具える水炭酸化ユニットである。これらの供給装置は、ダクトの第１の端部と第２の端部との間に細長い流路を画定する合流ダクトの第１の閉端部に開口している。このダクトは、概ね湾曲して曲がりくねった経路を画定していてもよく、または直線状でもよい（この場合、ダクトが第１の端部から第２の端部まで延在する第１の軸を画定する）。水と加圧炭素は、第１の端部と第２の端部との間のその流れの間に合流する。 合流ダクトの第２の端部は、チャンバからの炭酸水の流出を制限するように構成されたチャンバ出口を有する混合チャンバに通じており、炭酸水の連続的な流出を可能にしながら、チャンバ内の圧力を維持している。
【０００９】
したがって、本開示の炭酸化ユニットは、少なくとも１の給水装置と少なくとも１の加圧二酸化炭素供給装置との間で、合流ダクトに沿って、前記チャンバ内に入り、炭酸水出口を通って外に出る流路を画定している。この流路に沿って、水と加圧二酸化炭素とは、まず、合流ダクトに沿って流れながら合流し、次いで通常は強制的に混合チャンバ内に導入され、そこで結果としての混合物の乱流がさらにこれらの二つの成分を密接に混合させ、チャンバ出口を通って出てゆく炭酸水ができる。したがって、水の最終的な炭酸化は、（ｉ）合流ダクトに沿った（比較的高速の）水流と加圧二酸化炭素流の合流と、次いで（ｉｉ）チャンバ内での混合物が乱流する間の連続する混合の産物である。
【００１０】
一実施形態では、炭酸水の出口は、チャンバの出口から延在して、チャンバの出口と流れ連通している導管によって構成されている。この導管は、チャンバからの炭酸水の流出を制限し、それによってチャンバ内のガス圧を維持するように構成することができる。この導管を通る流れは、寸法、特にその断面積によって制限される；例えば、狭い導管は流れに対する抵抗を作り、チャンバのガス圧を確実に維持する。
【００１１】
導管は、様々な設計上の考慮事項に従って様々な一般的な向きを有している。比較的小型にするためには、導管を、通常、チャンバの壁部分（チャンバが１のまたは直線状の壁部分で形成されている場合）に対して平行に、またはチャンバの一般的な曲率に対して接線方向に（丸みを帯びたチャンバの場合）配置する。
【００１２】
上述の流路は、通常、２つの主ガス圧力減圧ステージ：（ｉ）合流ダクトに沿って発生する第１ステージ；及び（ｉｉ）炭酸水出口を横切る第２ステージ；を有しており、炭酸水出口が構成されている導管に沿っている。
【００１３】
狭い導管は、（ｉ）炭酸水がそこを通って流れるときの通路の寸法よりも大きい泡の分解と、（ｉｉ）チャンバ内の圧力に影響することの組み合わせによって、泡のサイズ、したがって炭酸水の「強度」に影響する。
【００１４】
一実施形態では、炭酸水出口に、流れ抵抗を調整するように構成された調整可能な弁が取り付けられている。通常、このような弁は導管の幅を変えることによって流れ抵抗を調整し、それによって炭酸水の「強度」を制御する。調節可能な弁は通常、弁座内に配置された弁部材を具え、弁部材は軸に沿って軸方向に変位可能であり、それによって弁部材の外面と弁座の内面との間に形成される隙間の幅を変える。弁部材の外面は通常、弁座の内面と平行な部分を有する（すなわち、弁部材の外面の輪郭は弁座の内面の輪郭と一致する）。
【００１５】
例示的な構成は、チャンバの出口近傍に上流端と下流端との間の第２の軸に沿って延在するボア内に配置された弁部材を具えている。導管は、弁部材の外面とこのボアの内壁との間に画定されている。ボア内での変位によって、弁部材が導管の幅を制御する。一実施形態では、弁部材は、第２の軸に沿ってボア内で軸方向に変位することができ、この変位を通じて、ダクトの寸法を変化させる。例えば、ボアの壁はボアの上流端から下流端に向かって広がっており、弁部材の外面はボアの壁とほぼ平行であり、その結果、この軸方向の変位によってボアの幅が導管の幅（外面と壁によって画定され、その間に形成される）の中で変化する。
【００１６】
一実施形態では、炭酸化ユニットは、ユニット出口（使用時にユニットとチャネルを連結し、炭酸水をそれが組み込まれている給水装置またはシステムの分注出口に導く）を具える。 ユニット出口は、導管の下流端部において炭酸水出口に連結され、これと流体連通している。 例示的な構成では、弁部材が、ボア内に開口しているユニット出口と少なくとも一部が整列した環状溝を有するように形成されている。したがって、この溝は、導管から出口へ流れる炭酸水を導くように機能する。
【００１７】
別の実施形態によると、弁座は、チャンバの炭酸水出口近傍部分によって画定され、通常は弁座の壁が炭酸水出口に向かって収束する内面を有する。
【００１８】
炭酸化ユニットは、上述したような調節可能な弁を具えていてもよいが、弁が固定されている、すなわち、炭酸水が通過する非可変クリアランスを有するように予め調節されている、または予め固定されていることも意図されている。
【００１９】
いくつかの実施形態では、水炭酸化ユニットは更に、調節可能弁の下流に配置された少なくとも１つの補助調節可能弁を具えていてもよい。この補助弁は、上述の調整弁と同様のまたは異なる構造を有していてもよい。いくつかの構成によれば、少なくとも１つの補助調整弁は調整弁近傍に配置できる。
【００２０】
チャンバは、球形または楕円形の断面を有する空間のような一般的な丸みを帯びた形状の内部容積を画定するように形成されているが、様々な異なる形状を有していてもよい。 チャンバはこの構造に限定されないが、比較的コンパクトな空間内で水と二酸化炭素を効果的に混合する効率的な乱流にするために最適な構造であると思われる。
【００２１】
合流ダクトは通常、上述のダクトの第２の端部で炭酸化室に向かって広くなっている壁 を有する。このような広がった壁は、通常丸みを帯びており、チャンバの壁と継ぎ目なく合体するように形成されている。
【００２２】
本開示の一実施形態によれば、少なくとも１つの給水および少なくとも１つの加圧二酸化炭素供給装置は、それぞれの水とガスの流れと角度を、合流ダクトによって画定される流れの一般的な方向に、互いに対して角度を成して導入するように構成されている。ダクトが直線状であり、第１の軸に沿って延在している場合、水およびガスの供給装置は、第１の軸に対して角度をなし、互いに対して角度をなして水およびガスの流れをそれぞれ導入するように独立して構成されている。このような方向付けられた流れは、給水装置およびガス供給装置の直線状で角度がついた末端部分によって誘発される。上述したように、各末端セグメントの間の角度と、合流ダクト内での合流した水とガスの流れの方向（例えば、末端セグメントと第１の軸との間の角度）はそれぞれ鋭角であり、いくつかの実施形態ではそれぞれ独立して２０乃至７０度、好ましくは２５乃至６５度、３０乃至６０度、３５乃至５５度、さらには４０乃至５０度である。従って、給水装置の末端部分と二酸化炭素供給装置の末端部分との間の角度は、４０乃至１４０度である。
【００２３】
本開示の連続炭酸化方法は、加圧した二酸化炭素と水とを連続的に混合して炭酸水を製造するステップ、および生成した炭酸水を分注するステップを具える。この混合は、（ ｉ ）合流ダクトの第１の端部から混合室に開口している第２の端部に供給された、同時に起こる水流と加圧二酸化炭素流とを合流させる第１の合流ステップと；（ｉｉ）チャンバ内のガスと水を乱流させる第２の混合ステップと；を具える。チャンバ内に維持されるガス圧力が、チャンバからの炭酸水の流出を推進し、チャンバから連続的に流出できるようにする。
【００２４】
別の態様では、本開示は、本明細書に記載の炭酸化ユニットを具える給水器を提供している。給水器は、炭酸化ユニットの下流に配置した少なくとも１つ（例えば１つ、２つ、またはそれ以上）の補助調整弁をさらに具えていてもよい。このような補助調整弁は、炭酸化ユニットと給水器の給水出口との間の任意の位置に配置することができ、炭酸化ユニットの調整弁と協働して炭酸化ユニット内の圧力を炭酸水給水ラインに沿って微調整することができる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、この少なくとも１つの補助弁は、給水器の給水出口近傍に配置されている。その他の実施形態では、給水器が２つ以上の補助弁を具える場合は、補助弁のうちのいずれか１つを炭酸化室から給水出口まで延在する炭酸水給水ラインに沿って配置することができる。
【００２６】
いくつかの実施形態によれば、補助弁の少なくとも１つは、給水器の休止出口近傍に配置されており、ユーザが操作できる。
【００２７】
いくつかの実施形態によれば、給水器は更に、非炭酸温水および非炭酸冷水を供給する供給ラインと、給水器の分注出口にリンクさせた混合ユニットをさらに具えていてもよい。この混合ユニットは、冷水入口ポートと温水入口ポートを具えており、制御された冷水と温水の供給と混合ユニットにおけるこれらの混合により、所望の温度で水を分注することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本明細書に開示されている主題をよりよく理解し、それが実際にどのように実行できるを例示するために、添付の図面を参照しながら、非限定的な例として実施形態を説明する。
【図１】図１Ａ及び１Ｂは、それぞれ本開示の実施形態による炭酸化ユニットの正面図および側面図である。
【図２】図２は、図１Ａ及び１ＢのＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図である。
【図３】図３Ａ及び３Ｂは、図１Ａ及び１ＢのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った縦断面図である。図３Ａは、弁部材がチャンバ出口に向かって完全に前進しており、狭い炭酸水導管を提供するユニットを示す。一方、図３Ｂでは、弁部材が引き込まれており、より広い導管を提供している。
【図４】図４は、本開示の炭酸化ユニットを具える給水器の概略図である。
【図５】図５Ａ及び５Ｂは、図３Ａ及び３Ｂのユニットを通る流路を示すスキームであり、本開示の例示的な炭酸化プロセスを示す。
【図６】図６Ａ及び６Ｂは、それぞれ本開示の別の実施形態による炭酸化ユニットのＩＶ−ＩＶ線に沿った側面図及び縦断面図である。
【図７】図７Ａ及び７Ｂは、それぞれ、本開示の第１及び第２の実施形態による炭酸化ユニットを具える給水器の分注ラインの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
添付の図面は、本開示の炭酸化ユニットの特定の例示的実施形態を示す。
【００３０】
炭酸化ユニット１００は、全体的に球形の内壁面１０４を有する混合チャンバ１０２を具え、このチャンバはその頂部から合流ダクト１０６によって供給され、底部にチャンバ出口１０８を有する。しかしながら、チャンバ出口１０８はチャンバの底部にある必要がある（それによってチャンバ内の圧力が、チャンバ出口から炭酸水を押し出すように確実に機能するように）が、合流ダクトは必ずしも上部からチャンバ１０２に連結されなくてもよく、いくつかの実施形態では、チャンバの側部にまたはその他の任意の角度で接続されてもよく、例えば全体的な機器／システムの設計を考慮して規定される。
【００３１】
チャンバ１０２は、円周方向のＯリング１１６によって液密シールを維持した状態で、整合ねじ切り装置１１４によってねじ止めされた２つの整合半球１１０、１１２から組み立てられている。
【００３２】
炭酸化ユニット１００には、給水装置またはシステムのフレームに炭酸化ユニットを固定するための２つの突起１１７、１１９が設けられている。
【００３３】
合流ダクト１０６は、第１の閉端部１２０と第２の反対端部１２２を有しており、チャンバ１０２の内壁１０４とシームレスに合流する分岐壁１２４が形成されている。この実施形態の合流ダクト１０６は、概ね直線状であり、第１の軸１２６に沿って延在している。また、上述したように、合流ダクトは、湾曲、螺旋、蛇行等の他の構成であってもよい。ダクト１０６の第１の端部１２０は、給水装置１２８およびガス供給装置１３０と流体連通しており、使用時には、それぞれの外部装備品１２８Ａおよび１３０Ａを介して、それぞれ水および加圧二酸化炭素源へ連結している。
【００３４】
水およびガス供給部１２８、１３０のそれぞれの末端セグメント１４０、１４２は、第１の軸１２６に対して約４５°の角度α、βで、それぞれの軸１３２、１３４を画定している。図から明らかなように、αとβは、各々独立して、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°であり、したがって、軸１３２と１３４との間の角度（α＋β）は、通常４０°乃至１４０°の範囲である。また、角度αおよびβは、この実施形態ではほぼ同じであるが、別の実施形態では異なっていてもよい。
【００３５】
さらに、この実施形態では、単一の給水装置と単一の加圧二酸化炭素供給装置であるが、他の実施形態では、独立して、一以上の給水口と一以上のガス供給口があってもよいことに留意されたい。例えば、一対の給水口と一対のガス供給口とが軸１２６を中心として半径方向にシフトしていてもよい。
【００３６】
末端セグメント１４０と１４２の直径は同じであっても異なっていてもよく、それぞれ水とガスを所望の流速および／または粘度に調整することができる。それぞれのセグメントの直径は、適切な炭酸化を確実にするために、これらの２つの成分の適切な相対的流入を提供するように構成される。
【００３７】
チャンバ出口１０８は、チャンバ１０２の壁に対してほぼ接線方向にある軸１５２に沿って配置された細長いボア１５０内に開口している。ボア１５０には、完全に前進した位置（図３Ａに示す）と後退した位置（図３Ｂに示す）の間で軸１５２に沿って変位可能な弁部材１５４を具える調整可能なバルブ１５５が取り付けられている。この変位は、弁部材の後端部の回転ねじ係合部１５６を介して行われる。弁部材は後部係合セグメントによって回転可能であり、このセグメントは弁部材を回転させるように構成されたアクチュエータ要素（図示せず）に連結されている。この要素は、ユーザが操作可能なレバー、ノブなどの機械的要素であり、電気機械式、圧縮空気式、その他であってもよい。このような回転を通じて、弁部材１５４はボア１５０内で前進または後退できる。
【００３８】
ボア１５０の内壁１６０は、ボアの上流端部１６２（チャンバ出口１０８に隣接する端部）から下流端部１６４に向かって広がっている。弁部材１５４の外面１６６は、弁座１６０を画定するボア１５０の内壁にほぼ平行な面（内面の輪郭に沿って）を有するほぼ円錐台形形状を有する。ボア１５０の下流端には、軸１５２に対してほぼ垂直なユニット出口１６８が形成されている。
【００３９】
弁部材１５４には環状溝１７０が形成されており、これは完全前進位置（図３Ａに示す）においてユニット出口１６８の接続セグメント１７２と整列する。したがって、以下に説明する方法で、炭酸水をユニット出口１６８に導くのに役立つ。
【００４０】
ボア１５０の弁座１６０の内壁と弁部材１５４の外面１６６との間の間隙は、チャンバ出口とユニット出口を連結する炭酸水導管１７４を画定しており、チャンバ１０２内から環状溝１７０へ、及びこの溝からセグメント１７２へ炭酸水が流れるようにしている。図３Ａに示す前進位置では、導管１７４は狭く、図３Ｂに見られるように弁部材が引き込まれると、導管１７４は広がる。排出される炭酸水と導管の境界との物理的相互作用と、導管１７４の幅、したがって導管１７４の流動抵抗によって影響を受ける混合チャンバ内の圧力との組み合わせによって、排出される炭酸水内の二酸化炭素の泡のサイズ（したがって炭酸水の「強度」）が調整され、制御される。
【００４１】
本開示によって提供される炭酸化技術は、調理台の給水器への組み込みに適した小型の炭酸化ユニットで具体化することができ、あるいは冷蔵庫または集中炭酸水給水システムなどに組み込むより大きなサイズのものとすることができる。家庭用、典型的には調理台の給水機器は、このようなユニットを使用する特定の実施形態である。 このような機器は、図４に概略的に示されている。この機器は、水リザーバまたは水道水であってもよい水源１８２に連結されたハウジング１８０を具え、加圧二酸化炭素源１８４、典型的にはこの基部に組み込まれた加圧二酸化炭素キャニスタを具える。この機器はまた、給水出口１８６に連結された上述の種類の炭酸化ユニット１００を具える。水源１８２と炭酸化ユニット１００との間の流路には、通常、冷却ユニットが配置され、冷却水をユニット内に供給する。この機器はまた、非炭酸水を給水出口１８６に供給する供給ラインを設けて、通常の水と炭酸水をユーザが選択できるようにしてもよい。いくつかの実施形態では、二酸化炭素を同時に導入せずにユニット１００を通して水を導くことによって、通常の（非炭酸）水を給水器出口１８６に供給することができる。この機器はまた、それ自体公知の様々な他の要素、ならびに機器を操作制御するユーザインターフェースを具えていてもよい。
【００４２】
本開示の実施形態による炭酸水の調製方法は、図５Ａおよび図５Ｂに示される流れパターンに例示されている。水流２０２および加圧二酸化炭素流２０４が混合ダクトに同時に供給されて混合流２０６が生成される。この混合流は次いで混合チャンバに入って、チャンバ内に乱流２０８を生じさせ、水と炭素とを完全に混合して炭酸水を作る。チャンバ内の圧力は、炭酸水２１０を流れ２１２へと推進させ、この流れがチャンバ出口を通って炭酸水導管へと流出する。前記導管を通って流れる間の剪断力と、チャンバ内に維持された圧力が組み合わさって、炭酸化強度を制御するように作用する。このプロセスは、水と加圧二酸化炭素の同時供給が続く限り連続的に行われる。
【００４３】
本開示による別の例示的な炭酸化ユニットを図６Ａ及び６Ｂに示す。炭酸化ユニット３００は、図１Ａ乃至３Ｂで説明した炭酸化ユニットと同様の構造である、全体的に球形の内壁面３０４を有する混合チャンバ３０２を有するが、以下に説明するように、調節可能な弁の形状が異なっている。ユニット１００と同様に、炭酸化ユニット３００は、その上部から混合ダクト３０６によって供給され、その底部にチャンバ出口３０８を有し、給水装置またはシステムのフレームに固定するための２つの脚部３１７、３１９を具えている。また、ユニット１００と同様に、混合ダクト３０６は、給水装置３２８とガス供給装置３３０と流体連通している。
【００４４】
炭酸化ユニット３００の底部セグメント３１５には、ユニット１００の弁部材１５４と同様に、前進位置と後退位置との間で軸３５２に沿って変位可能な弁部材３５４が取り付けられている。弁部材３５４はカップ形状部材３２１を有しており、弁座３１５を形成する炭酸化チャンバの底部セグメントの内面に一致するほぼ円錐形状を有する。軸３５２に沿って軸方向に変位することによって、弁座３１５の内面と、カップ形状部材３２１との間に隙間３７４が形成され、出口３０８へ炭酸水を導くように作用する。ユニット１００のように、排出される炭酸水と導管の境界との物理的相互作用と、導管３７４の幅によって影響を受ける混合チャンバ内の圧力との組み合わせによって、排出される炭酸水内の二酸化炭素の泡のサイズが調整され、制御される。
【００４５】
本開示の炭酸化ユニットを具えるシステムにおける給水ラインの一例を図７Ａに概略的に示す。全体として符号４０２で示される給水ラインは、配管４０４を介して給水出口４０６に連結された上述の種類の炭酸化ユニット４００を具える。この例示的なシステムでは、２つの補助調整弁４０８と４１０が設けられており、炭酸化ユニット出口と分注出口との間の圧力差、すなわち分注ライン４０２に沿った圧力差の調整により、二酸化炭素の泡のサイズをより細かく調整することができる。これらの補助調整弁は、弁４１２（上記バルブ１５５の種類のものである）と同様の構造および機能を有していてもよい。
【００４６】
この例では補助弁４０８と４１０は分注出口４０６近傍に示されているが、弁４０８と４１０の一方または両方は、給水ラインに沿った任意の場所に（すなわち配管４０４に沿った任意の場所に）配置することができる。補助弁は調整可能であるが、補助弁のうちの少なくとも１つが定流弁（すなわち、貫流が一定の値に予め調整されている弁）であってもよいことも、自明である。
【００４７】
このシステムはまた、分注出口に非炭酸温水（図示せず）と非炭酸冷水を供給する供給ラインに連結され、制御された温度でユーザが炭酸水と非炭酸水を選択できるようにする混合ユニット４１４を具えていてもよい。混合ユニット４１４は、冷水入口ポート４１６と温水入口ポート４１８を具えており、冷水と温水の制御された供給と、混合ユニット４１４におけるそれらの混合により、所望の温度での給水を可能にする。いくつかの実施形態では、炭酸ガスを同時に導入することなく、炭酸化ユニット４００を通して水を導くことによって、冷たい非炭酸水を混合ユニット４１４に供給することができる。
【００４８】
本開示の炭酸化ユニットを具えるシステムにおける分注ラインの別の例示的実施形態が図７Ｂに概略的に示されている。この実施形態は、配管４０４を除いて、図７Ａに示すものと同様である。すなわち、図７Ｂに示すシステムはより小型化した構成を提供しており、ここでは、炭酸化ユニット４００'は分注出口４０６'に連結されて、分注出口近傍にある。図から分かるように、補助調整弁４０８'および４１０'は分注出口近傍に位置しており、かつ混合ユニット４１４'近傍に配置されている。調整可能なバルブ４１０'は、ユーザ操作レバー４２０'を具えており、これによってユーザはハンドル４１０を操作してバルブ４１０'のクリアランスを変えることによって炭酸化の強度をさらに調整することができる（他の例では弁は、給水器の制御装置によって制御するようにしてもよい）。バルブ４０８'と４１０'が炭酸化ユニット４００'に近接しているため、コンパクトな炭酸化システムが得られる。 また、図７Ａの実施形態と同様に、図７Ｂの混合ユニット４１４'も冷水入口ポート４１６'と温水入口ポート４１８'を具えており、所望の温度で非炭酸水を制御および給水することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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