(57)【要約】第１の流体（つまり水などの希釈剤）と第２の流体（つまり濃縮物）との混合をシステム内の混合ポイントで正確に制御する流体適量供給システムを開示する。バルブ（１０）が、混合ポイント（７０１）の上流の第２の流体の供給ライン（５０１）に沿ってシステムに配置される。バルブ（１０）は、正圧および／または負圧の印加によって同時に第２の流体がバルブ（１０）を通って流れるよう作動する。圧力は、システムによって、第１の流体から生成され、第１の流体は適量供給されて第２の流体と混合される。最終溶液において２つの流体の適切な混合を確実にするよう、第１の流体のフローの末端は、そのまま、第２の流体のフローの末端をなしている。これによって、第２の流体の意図しないリーク、およびフローシステム内の劣化や汚染を被る可能性のある第２の流体の意図しない回収を防止する。
2005524587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１および第２の流体を混合する流体適量供給システムであって、
前記第１の流体を移送する第１の流路と、
前記第２の流体を移送する第２の流路と、
前記第２の流路内において前記第２の流体の供給源から下流に配置され、前記第２の流体を移送する適量供給流体流路をさらに有するバルブと、
前記バルブの下流において前記第１および第２流体を混合する混合器と、
を備え、
流体が前記第１の流路を移送されるとき、前記第１の流路は、前記適量供給流体流路を開くよう、流動的に前記バルブと係合される、
流体適量供給システム。
【請求項２】
前記第１の流路は、前記バルブ内の剛性バルブプランジャに流動圧を印加して、前記第２の流路を通るフローが塞がれる閉弁位置からが前記第２の流路を通るフローが流れることが可能な開弁位置に前記プランジャを移動するように構成される、請求項１に記載の流体適量供給システム。
【請求項３】
前記第１の流路は、前記バルブ内の剛性バルブプランジャに前記第１の流体を導入し、前記第２の流路を通るフローが塞がれる閉弁位置からが前記第２の流路を通るフローが流れることが可能な開弁位置に前記プランジャを移動するように構成される、請求項１に記載の流体適量供給システム。
【請求項４】
前記第１の流路は、前記剛性バルブプランジャに減圧力をさらに印加して、前記第２の流路を通るフローが塞がれる閉弁位置からが前記第２の流路を通るフローが流れることが可能な開弁位置に前記プランジャを移動するように構成される、請求項３に記載の流体適量供給システム。
【請求項５】
前記第１の流路は、バルブ内の剛性バルブプランジャに減圧力を印加して、前記第２の流路を通るフローが塞がれる閉弁位置からが前記第２の流路を通るフローが流れることが可能な開弁位置に前記プランジャを移動するように構成される、請求項１に記載の流体適量供給システム。
【請求項６】
前記バルブは、前記適量供給流体流路との流動的連通から分離され、前記第１の流路と流動的連通にある作動流体流路をさらに備える、請求項１に記載の流体適量供給システム。
【請求項７】
前記バルブは、
バルブ体と、
前記バルブ体内にあって、前記バルブ体内部におけるフローチャンバおよび作動チャンバを互いとの流動的連通から分離するよう形成する中間壁と、
それぞれが前記第２の流路と前記フローチャンバとの間で流動的連通を可能にする適量供給流体インレットポートおよび適量供給流体アウトレットポートと、
前記中間壁内にスライド可能に取付けられ、前記バルブプランジャは、前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が不可能である閉弁位置から前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が可能である開弁位置へ移動可能なバルブプランジャとをさらに備える、
請求項１に記載の流体適量供給システム。
【請求項８】
前記バルブプランジャは、さらに、前記第１の流体によって生成された流動圧の印加に応じて移動可能である、請求項７に記載の流体適量供給システム。
【請求項９】
前記作動チャンバ内に配置され、互いに流動的連通から分離された減圧作動ゾーンおよび正圧作動ゾーンを形成する可撓性ダイヤフラムをさらに備える、請求項８に記載の流体適量供給システム。
【請求項１０】
前記バルブは、
それぞれが前記第１の流路と前記正圧作動ゾーンとの間で流動的連通を可能にする作動流体インレットポートおよび作動流体アウトレットポートと、
前記第１の流路と前記減圧作動ゾーンとの間で流動的連通を可能にする作動流体減圧ポートとをさらに備える、
請求項９に記載の流体適量供給システム。
【請求項１１】
前記バルブは、
バルブ体と、
前記第２の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の適量供給流体インレットポートと、
前記第２の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の適量供給流体アウトレットポートと、
前記第１の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の作動流体インレットポートと、
前記第１の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の作動流体アウトレットポートと、
前記第１の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の作動流体減圧ポートとをさらに備える、
請求項１に記載の流体適量供給システム。
【請求項１２】
前記バルブは、
前記バルブ体内にあって、前記バルブ体内部におけるフローチャンバおよび作動チャンバを互いとの流動的連通から分離するよう形成する中間壁と、
前記中間壁内にスライド可能に取付けられ、前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が不可能である閉弁位置から前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が可能である開弁位置へ移動可能なバルブプランジャとをさらに備える、
請求項１１に記載の流体適量供給システム。
【請求項１３】
前記バルブプランジャは、
バルブヘッドを有する第１の端部と、
第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間で前記中間壁を通って延設されるシャフトとをさらに備える、
請求項１２に記載の流体適量供給システム。
【請求項１４】
前記バルブは、前記フローチャンバを通る前記第２の流体のフローを塞ぐよう前記バルブヘッドと当接するように構成されたバルブシートを前記フローチャンバ内にさらに備える、請求項１３に記載の流体適量供給システム。
【請求項１５】
前記バルブは、前記バルブヘッドを前記バルブシートへ付勢するバネ部材をさらに備える、請求項１４に記載の流体適量供給システム。
【請求項１６】
前記バルブプランジャは、前記第２の端部に取付けられたピストンヘッドを備えており、前記バネ部材は、前記中間壁と前記ピストンヘッドとの間にさらに配置される、請求項１５に記載の流体適量供給システム。
【請求項１７】
前記バルブは、前記作動チャンバ内に配置され、互いに流動的連通から分離された減圧作動ゾーンおよび正圧作動ゾーンを形成する可撓性ダイヤフラムをさらに備える、請求項１６に記載の流体適量供給システム。
【請求項１８】
前記作動流体インレットポートおよび前記作動流体アウトレットポートは前記正圧作動ゾーンと流動的連通にあり、前記作動流体減圧ポートは前記減圧作動ゾーンと流動的連通にある、請求項１７に記載の流体適量供給システム。
【請求項１９】
第１の流体を移送する第１の流路と、
第２の流体を移送する第２の流路と、
前記第１および第２の流路と流動的連通にあるバルブと、
を備え、
前記バルブは、
バルブ体と、
前記バルブ体内にあって、前記バルブ体内部におけるフローチャンバおよび作動チャンバを互いとの流動的連通から分離するよう形成する中間壁であって、前記フローチャンバが、前記第２の流体を通して移送する適量供給流体流路を、形成するとともに、前記作動チャンバが前記第１の流路と流動的連通にある中間壁と、
それぞれが前記第２の流路と前記フローチャンバとの間で流動的連通を可能にする適量供給流体インレットポートおよび適量供給流体アウトレットポートと、
前記中間壁内にスライド可能に取付けられ、前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が不可能である閉弁位置から前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が可能である開弁位置へ移動可能なバルブプランジャとを備える、
流体適量供給システム。
【請求項２０】
前記バルブプランジャは、前記第１の流体によって生成された流動圧の印加に応じてさらに移動可能である、請求項１９に記載の流体適量供給システム。
【請求項２１】
前記作動チャンバ内に配置され、互いに流動的連通から分離された減圧作動ゾーンおよび正圧作動ゾーンを形成する可撓性ダイヤフラムをさらに備える、請求項２０に記載の流体適量供給システム。
【請求項２２】
前記バルブは、
それぞれが前記第１の流路と前記正圧作動ゾーンとの間で流動的連通を可能にする作動流体インレットポートおよび作動流体アウトレットポートと、
前記第１の流路と前記減圧作動ゾーンとの間で流動的連通を可能にする作動流体減圧ポートと、
をさらに備える、請求項２１に記載の流体適量供給システム。
【請求項２３】
第１の流体を移送する第１の流路と、
第２の流体を移送する第２の流路と、
前記第１および第２の流路と流動的連通にあるバルブと、
を備え、
前記バルブは、
バルブ体と、
前記第２の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の適量供給流体インレットポートと、
前記第２の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の適量供給流体アウトレットポートと、
前記第１の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の作動流体インレットポートと、
前記第１の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の作動流体アウトレットポートと、
前記第１の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の作動流体減圧ポートとを備える、
流体適量供給システム。
【請求項２４】
前記バルブは、
前記バルブ体内にあって、前記バルブ体内部におけるフローチャンバおよび作動チャンバを他方との流動的連通から分離するよう形成する中間壁と、
前記中間壁内にスライド可能に取付けられ、前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が不可能である閉弁位置から前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が可能である開弁位置へ移動可能なバルブプランジャとを備える、
請求項２３に記載の流体適量供給システム。
【請求項２５】
前記バルブプランジャは、
バルブヘッドを有する第１の端部と、
第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間で前記中間壁を通って延設されるシャフトとをさらに備える、
請求項２４に記載の流体適量供給システム。
【請求項２６】
前記バルブは、前記フローチャンバを通る前記第２の流体のフローを塞ぐよう前記バルブヘッドと当接するように構成されたバルブシートを前記フローチャンバ内にさらに備える、請求項２５に記載の流体適量供給システム。
【請求項２７】
前記バルブは、前記バルブヘッドを前記バルブシートへ付勢するバネ部材をさらに備える、請求項２６に記載の流体適量供給システム。
【請求項２８】
前記バルブプランジャは、前記第２の端部に取付けられたピストンヘッドを備えており、前記バネ部材は、前記中間壁と前記ピストンヘッドとの間にさらに配置される、請求項２７に記載の流体適量供給システム。
【請求項２９】
前記バルブは、前記作動チャンバ内に配置され、互いに流動的連通から分離された減圧作動ゾーンおよび正圧作動ゾーンを形成する可撓性ダイヤフラムをさらに備える、請求項２８に記載の流体適量供給システム。
【請求項３０】
前記作動流体インレットポートおよび前記作動流体アウトレットポートは前記正圧作動ゾーンと流動的連通にあり、前記作動流体減圧ポートは前記減圧作動ゾーンと流動的連通にある、請求項２９に記載の流体適量供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された本発明は、概して流体適量供給システムに関し、より詳細には、適量供給システム内の混合ポイントにおける第１の流体（つまり、水などの希釈剤）と、食品濃縮物（例えばソース）、非炭酸飲料濃縮物（例えば、ジュースあるいはアイソトニック飲料濃縮物）、または食品以外の濃縮物（例えばフロントガラスワイパー液あるいは洗浄液など溶媒）等からなる第２の流体との混合を制御する流体適量供給システムに関する。システムは、混合ポイントの上流の第２の流体の供給ラインに沿って適量供給システムに配置された、正圧および／または負圧の印加によって同時に第２の流体がバルブを通って流れるよう作動するバルブを備える。そのような正圧および／または負圧は、システムによって、第１の流体から生成され、第１の流体は適量供給されて第２の流体と混合される。これによって、最終溶液において２つの流体の正確な混合を確実にし、かつ第２の流体の意図しないリークを防ぐよう、第１の流体のフローの末端は、そのまま、第２の流体のフローの末端をなす。
【背景技術】
【０００２】
流体ディスペンサは、小売りの、レストラン、ジュースバー、病院、ナーシングホーム、学校などを含む多数のフードサービスの現場において以前から用いられている。そのような流体ディスペンサは、多くの場合、消費者に最終製品の所望の味を提供するよう、正確な濃縮物比率の水を含んだ最終製品とするように、水などの希釈剤とフレーバ剤（ソフトドリンク・フレーバシロップつまりジュース、乳製品あるいはアイソトニック濃縮物など）とを混合することが求められる。消費者への製品のアピールを最大限にし、それによって継続的な顧客および販売を得ることためには、濃縮物に対する水の比率を正確なレベルで保持され十分に混合されること、およびシステムがＦＤＡ規定された無菌のレベル保持することが重要である。
【０００３】
従来の適量供給システムの場合、ソフトドリンクを適量供給するとき、一般に、フレーバ剤は比較的低粘度の通常べとべとしたシロップからなる。しかしながら、ジュース、乳製品飲料およびアイソトニック飲料など非炭酸飲料を適量供給するとき、フレーバ剤は、一般に、従来のフレーバシロップより流量調節がより困難な高粘度の流体からなる濃縮物からなる。蠕動ポンプなど容量型ポンプが、そのような飲料濃縮物適量供給システムのフローを調整するために、多くの場合用いられる。しかしながら、ポンプを用いるシステムは、ポンプ装置の収容に大きな物理的空間を当てることが必要である。また、そのようなシステムでは、日々の繰り返し使用によって、リークや詰まりが起こる傾向にある。また、適量供給蠕動ポンプに用いられる、商用グレードの高価ではないポンプも、例えば１２オンスのジュース飲料が適量供給されるべき場合といった少量の液体の適量供給では不正確であることがわかっている。また、そのような固定比率ポンプは、ポンプの半周期毎の反転で水の「スラグ」すなわち他の駆動流体を通過させる傾向があり、供給された飲料の層形成や不均一さをもたらす。そのようなポンプも、適量供給サイクルの終わりにおける動作終了時に、濃縮物の少量のアフターフローを供給する傾向がある。そのため、適量供給サイクルの終わりにおいて混じり気のない濃縮物のスラグを意図せずに供給してしまうか、あるいは次の適量供給サイクルの開始時における水／濃縮物混合に先立って、混じり気のない、混合されていない濃縮物のスラグがカップに送り出されるよう配置されてしまう。したがって、品質が大きく異なる飲料が供給されてしまう。蠕動ポンプを用いる既存のジュース・ディスペンサーは自己洗浄システムでなく、洗浄のため分解が必要である。
【０００４】
飲料適量供給システム以外の分野でも、上述の問題は、清掃用あるいは他の産業用流体などの粘性濃縮物および希釈剤からなるあらゆる流体を適量の分量で供給するような適量供給システムにおいても問題となる。
【０００５】
したがって、当技術分野において、適量供給される流体が少量であっても均一な比率であるよう、濃縮物と希釈剤から形成された流体を十分正確に混合し適量供給することができる流体適量供給システムのニーズがある。そのようなシステムは、容量型ポンプを用いる従来の流体適量供給システムに関連する問題を回避する。また、そのようなシステムは従来の流体適量供給システムよりもコンパクトである。また、そのようなシステムは、粘性濃縮物の固有の特性および例外性に関わらず動作が効率的である。また、流体が商業上無菌に保たれること確実にするよう、それぞれの使用の後のセルフクリーニングリンス機構を提供するシステムのニーズがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、先行技術の欠点を回避する流体適量供給システムを提供することを目的とする。
本発明は、それぞれの適量供給された分量の濃縮物に対して均一な比率の希釈剤を提供することができ、セルフクリーニング方法によって商用無菌レベルを保持することができる流体適量供給システムを提供することを他の目的とする。湯および／またはＦＤＡ承認の過酸化水素水と組み合わせた湯を、自動的に、システムのラインを洗い流すために、取付けることができる。
【０００７】
本発明は、適量供給された第２の流体によって印加された圧力を介して第１の流体を適量供給するよう作動する流体適量供給システムを提供することを、さらに他の目的とする。
【０００８】
本発明は、正圧力および負圧力の両方の印加によって同時にかつ選択的に、補完的方法で作動するデュアルモード・システム流体作動フローバルブを備える流体適量供給システムを提供することを、さらに他の目的とする。
【０００９】
本発明は、適量供給サイクルの終わりにおける濃縮物のアフターフロー・スラグの供給、またはフレーバ濃縮物の適量供給フローラインへのリーク、あるいはバクテリアが濃縮物パッケージに戻って移動することを防ぐよう、濃縮物のフローを希釈剤のフローの末端で終端させる流体適量供給システムを提供することを、さらに他の目的とする。
【００１０】
本発明は、小さいバッチにおいても十分正確に混合されブレンドされた、適量供給された流体を提供する流体適量供給システムを提供することを、さらに他の目的とする。
本発明は、すべての濃縮物非供給部分に対して無菌の環境の維持を確実にする流体適量供給システムを提供することを、さらに他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的にかかる、供給される流体が少量であっても、希釈剤に対する濃縮物を一貫して均一な所望の比率で適量供給および混合を可能にする流体適量供給システムが開示される。本発明のシステムは、第１のチャンバおよび第２のチャンバを有するバルブ体を備えるバルブと、プランジャと、を備える。第１のチャンバは、以下、「フローチャンバ」という。第２のチャンバは、以下、「作動チャンバ」という。バルブは、濃縮物の供給源と、濃縮物が希釈剤に導入されるポイントとの間に配置される。フローチャンバおよび作動チャンバは、バルブ体内の中間壁によって分離される。プランジャは、フローチャンバおよび作動チャンバ内の相互移動のため構成される。プランジャの第１の端部は、フローチャンバにおいてバルブシート壁面に着座するよう構成されたバルブヘッドを備える。バルブシート壁面に対して着座したとき、バルブヘッドは、バルブヘッドの第１の側面に配置された流体インレットからバルブヘッドの反対側に配置された流体アウトレットへのフローチャンバを通る流体のフローを塞ぐ。プランジャの第２の端部は、弾性部材によって作動チャンバの端部壁面へ弾性的に付勢するピストンヘッドを備えており、それによって、フローチャンバにおいてバルブヘッドをバルブシートに弾性的に付勢する。可撓性ダイヤフラムは、ピストンヘッドと作動チャンバの端部壁面との間に配置され、正圧作動ゾーン（ダイヤフラムと作動チャンバの端部壁面との間の空間）と負圧作動ゾーン（ダイヤフラムとバルブ体の中間壁との間の空間）に作動チャンバを分離する。作動チャンバの端部壁面には、２つのポート、すなわち、流体を正圧作動ゾーンへ供給する流体インレットポートおよび流体を正圧作動ゾーンから排出する流体アウトレットポートとが、配置される。同様に、作動チャンバの側壁面には、１つのポート、すなわち、負圧作動ゾーンを減圧にする減圧ポートが、配置される。
【００１２】
動作において、正圧作動ゾーンのインレットポートに導入される流体、同様に、負圧作動ゾーンの減圧ポートに与えられる減圧は、それぞれ、弾性部材に抗してピストンヘッドを圧縮しようとし、それによって、フローチャンバを通るフローが流れるようフローチャンバ内のバルブヘッドをバルブシートから離間する方向に移動させる。
【００１３】
弾性部材は、希釈剤が流れていないとき、バルブを閉じるようしっかりと保持するように構成され、それによって、バルブの下流における濃縮物のフローシステムへの意図しないリークを防止する。希釈剤の流体フローが止まるとすぐにバルブを閉じることによって、濃縮物は、フローシステムのバルブの下流にリークすること、フローシステムのバルブの下流内に静止することがない。そのため、供給されていない流体の全量は適量供給システム外部の潜在的汚染物質（例えばバクテリア）から分離された状態に保たれる。
【００１４】
本発明の好ましい実施例においては、バルブは、第２の流体と混合される第１の流体を適量供給する流体制御システムに使用される。このような実施例において、バルブが作動されたとき適量供給される第２の流体がフローチャンバを通って流れる間、適量供給される（そして、第２の流体と混合される）第１の流体は、（１）正圧作動ゾーンに導入される流体、および（２）フローが負圧作動ゾーンに与えられる減圧を生じさせる流体の両方として機能する。バルブの負圧作動ゾーンに与えられる減圧を生じさせるために、同様に、第２の流体（例えば濃縮物）を貯蔵容器から取出し第１の流体（例えば希釈剤）の流れに引き込む減圧を生じさせるために、本発明の流体適量供給システムは、必要な減圧を生じさせるベンチュリ、イジェクター「ポンプ」を用いる。本発明の流体適量供給システムの好ましい実施例においては、希釈剤供給源は、希釈剤（例えば水）をバルブの正圧作動ゾーンの流体インレットポートへ、およびバルブの下流に配置されたベンチュリの中へ、同時にかつ選択的に導入するように、構成される。（ｉ）バルブが開いているとき容器から濃縮物を取出す、（ｉｉ）バルブの負圧作動ゾーンに減圧を与える、そして、（ｉｉｉ）バルブの正圧作動ゾーンに供給された希釈剤を引っ込める減圧力を、ベンチュリを通る希釈剤のフローが生じさせる。
【００１５】
本発明の他の目的、特徴および利点は、添付の図面を参照して、以下の好ましい実施例およびその変形例の詳細な説明からより明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１および図２の斜視図および側面断面図に示す通り、本発明の流体適量供給システムに用いるデュアルモード・システム流体作動バルブはフロー制御バルブを備える。フロー制御バルブは、第１の流体と混合される、供給される第２の流体を適量供給するよう、供給された流体のフローによって生じる減圧力の印加、または供給された流体によって生じる正圧力の印加によって、あるいは供給された流体からの減圧力および正圧力の同時印加によって、作動させることができる。バルブは、バルブ体の端部壁面に配置された流体インレットポート１５と、バルブ体の側壁面に配置された流体アウトレットポート２０と、およびバルブ体の側壁面に配置された減圧ポート２５と、を有する略長手バルブ体１０を備える。中間壁３０は、バルブ体を２つのチャンバ、すなわち、フローチャンバ（概ね３１で示す）および作動チャンバ（概ね３２で示される）に分離するようなバルブ体１０内の位置に配置されており、それによって、インレットポート１５およびアウトレットポート２０はバルブ体の外部とフローチャンバとの間で流動的連通をなし、また、減圧ポート２５はバルブ体の外部と作動チャンバとの間で流動的連通をなす。
【００１７】
中間壁３０と反対側の作動チャンバ３２の端部は、好ましくは複数のネジ部材１１０を介してバルブ体１０に取付けられる端部プレート１００でキャップされる。端部プレート１００は、２つの開口部、すなわち、インレットポート１０５およびアウトレットポート１０６を有するよう構成されており、それによって、端部プレート１００がバルブ体１０に取付けられたとき、インレットポート１０５およびアウトレットポート１０６は同様に作動チャンバの内部とバルブ体の外部との間の流動的連通をなす。
【００１８】
バルブプランジャ２００は、バルブ体１０内に配置されており、中間壁３０を貫通して延設されている。バルブヘッド２０５が、バルブプランジャ２００の第１の端部で取り付けられており、角度がつけられたフローチャンバ３１の側壁面によって形成されたバルブシート１６に着座するよう構成される。好ましくは、Ｏリング、ガスケットあるいは他の可撓性シール手段２０６は、バルブヘッド２０５とバルブシート１６との間に配置されており、それによって、バルブが閉弁位置にあるとき、しっかりとしたシール、およびバルブ構造を通る流体の意図しないリークがないことを確実にする。ピストンヘッド２１０は、バルブプランジャ２００の第２の端部に取付けられている。コイルばねなど弾性部材２１５が、常に端部プレート１００へピストンヘッド２１０を付勢するよう、中間壁３０とピストンヘッド２１０との間に並置される。プランジャ２００、バルブヘッド２０５およびピストンヘッド２１０は一体構造であるので、端部プレート１００へのピストンヘッド２１０の付勢は同様にフローチャンバ３１においてバルブヘッド２０５をバルブシート１６へ付勢しており、作動力（減圧も正圧も）が印加されないときバルブが閉弁位置に着座し、フローチャンバ３１を通る流体のフローを塞ぐ。
【００１９】
可撓性ダイヤフラム３００は、ピストンヘッド２１０と端部プレート１００との間に配置され、作動チャンバ３２の全幅にわたっており、それにより、２つのゾーン、すなわち、減圧すなわち負圧作動ゾーン４０と、正圧作動ゾーン５０と、に作動チャンバ３２を分割する。負圧作動ゾーン４０は、中間壁３０からダイヤフラム３００の下側へ延びている。正圧作動ゾーン５０は、ダイヤフラム３００の上側から端部プレート１００へ延びている。負圧作動ゾーン４０が正圧作動ゾーン５０から完全に分離され、かつ、それら２つのゾーン間に流動的連通がないよう、端部プレート１００とバルブ体１０との間で、ダイヤフラム３００はその端部においてしっかりと留められている。
【００２０】
使用に際し、流体濃縮物はインレットポート１５に供給される。圧力が正圧作動ゾン５０に印加されておらず、減圧が負圧作動ゾーン４０に印加されていない状態では、弾性部材２１５は、端部プレート１００の方向へピストンヘッド２１０を付勢することによって、フローチャンバ３１においてバルブヘッド２０５をバルブシート１６に付勢し、それにより、可撓性シール手段２０６を圧縮し、バルブヘッド２０５の周りの流体のフローおよびアウトレットポート２０を通る流体のフローを塞ぐ。
【００２１】
流体がゾーン５０内の正圧力を供給するようポート１０５を通って正圧作動ゾーン５０に供給されるとき、正圧作動ゾーン５０は拡張し、それによって、ピストンヘッド２１０を端部プレート１００から離間するよう駆動して、弾性部材２１５を圧縮し、そして、フローチャンバ３１においてバルブヘッド２０５をバルブシート１６から離間するよう持ち上げる。バルブヘッド２０５がバルブシート１６から離間して持ち上げられると、インレットポート１５を通って導入された流体は、ピストンヘッド２０５の周りおよびアウトレットポート２０から外部へ自由に流れることができる。正圧作動ゾーン５０への流体の供給が終了したとき、弾性部材２１５は直ちに、ピストンヘッド２１０を反対方向に（今度は端部プレート１００方向に）駆動し、それによって、バルブヘッド２０５が流体のフローが再び密着して止まるポイントであるバルブシート１６に静止するまで、バルブヘッド２０５をフローチャンバ３１内のバルブシート１６へ戻るよう駆動する。
【００２２】
同様に、負圧作動ゾーン４０内に減圧すなわち負圧力を与えるよう、減圧が減圧ポート２５に与えられたとき、ゾーン４０は収縮し、それによって、ピストンヘッド２１０を端部プレート１００から離間するよう引っ張り、弾性部材２１５を圧縮し、そして、フローチャンバ３１においてバルブヘッド２０５をバルブシート１６から離間するよう持ち上げる。バルブヘッド２０５がバルブシート１６から離間して持ち上げられると、インレットポート１５を通って導入された流体は、ピストンヘッド２０５の周りおよびアウトレットポート２０から外部へ自由に流れることができる。負圧作動ゾーン４０へ減圧を与えることが終了したとき、弾性部材２１５は直ちに、ピストンヘッド２１０を反対方向に（今度は端部プレート１００方向に）駆動し、それによって、バルブヘッド２０５が流体のフローが再び密着して止まるポイントであるバルブシート１６に静止するまで、バルブヘッド２０５をフローチャンバ３１内のバルブシート１６へ戻るよう駆動する。
【００２３】
正圧作動ゾーン５０への正圧力の印加および、負圧作動ゾーン４０へ減圧すなわち負圧を与えることはともにフローチャンバ３１においてバルブシート１６からバルブヘッド２０５の着座を解除することになる。このことから、ゾーン５０への正圧およびゾーン４０への減圧の両方の同時印加はフローチャンバ３１を通る流体の開始フローに対するさらに速いレスポンスを可能にし、流体の所望比率の精度を向上する。
【００２４】
ラインを通る希釈剤フローが終了するときに、流体補給ライン内への濃縮物の意図しないフローを防止するよう、バルブ１は、流体濃縮物の供給源と、濃縮物が希釈剤に導入されるポイントとの間に配置される。図３の概略図により詳細に示す通り、本発明の流体適量供給システムは、コンジット５０１を通ってバルブ１のインレットポート１５に濃縮物を供給する濃縮物（例えばフレーバシロップ）５００の容器を備える。同様に、希釈剤（例えば水）供給源５１０が、適量供給された濃縮物と混合される希釈剤の適量供給のために配置される。希釈剤の供給は、当技術分野によく知られている通り、圧力調整器６０１および電磁弁６０２によって、好ましくは調整される。電磁弁６０２から、希釈剤供給は、第１のブランチ５１２および第２のブランチ５１３に分かれる。第１のブランチ５１２は、電磁弁６０２からの希釈剤をバルブ１のインレットポート１０５に導くコンジットを備える。インレットポート１０５を通る希釈剤のフローは、バルブ１の正圧作動ゾーン５０に正圧作動力を印加し、それによって、濃縮物が供給源５００から流れることを可能にするようバルブ１を開く。同様に、第２のブランチ５１３は、電磁弁６０２からの希釈剤をベンチュリすなわちジェットポンプ７００のインレットに導くコンジットを備える。
【００２５】
より詳細には、ベンチュリ７００は、インジェクタインレットからインジェクションチャンバへ絞られる内径を有する圧力差インジェクタを備える。インジェクションチャンバは、インジェクタインレットと、インジェクタアウトレットと、吸収ポート７０１と、の交差部に配置される。水がインジェクタインレットへ導入されると、インジェクションチャンバへと絞り込まれ、高速度ジェット流へと変化する。インジェクションチャンバによる速度の増加は、インジェクタのインレット側とアウトレット側との間の圧力差の結果、インジェクションチャンバにおける圧力の減少をもたらす。この圧力低下が、本発明の流体適量供給システムに用いられる濃縮物など混合材料を吸収ポートを通して引き込み、原動力である希釈剤流と混合することを可能にする。ジェット流がインジェクタアウトレット方向へ拡散されると、その速度は減少し、そして、圧力エネルギーに再変換される。
【００２６】
したがって、希釈剤がベンチュリ７００のインレットに供給されると、バルブ１が濃縮物が流れることを可能にするよう作動される限り、ベンチュリ７００を通るフローが、濃縮物を、バルブ１のアウトレットポート２０からコンジット２１を通って、濃縮物が導入されるとともに希釈剤流と混合される吸引ポート７０１へと引き込む。
【００２７】
上述の通り、バルブを開き、濃縮物がバルブを通って流れるよう、希釈剤を、バルブ１の正圧作動ゾーン５０に導入することができる。正圧作動ゾーン５０に供給された希釈剤を引き戻すために、希釈剤リターンライン５１４は配置される。それにより、希釈剤を正圧作動ゾーン５０においてアウトレットポート１０６からベンチュリ７００のインジェクタアウトレットに隣接する他の吸収ポート７０２へ向け、そして、希釈剤リターンライン５１４を通って送り返された希釈剤は、フローが大気圧に近いフロー流に再び入る。
【００２８】
また、上述の通り、バルブ１を開き濃縮物がバルブ１を通って流れることを可能にするために、減圧を負圧作動ゾーン４０に与えることができる。負圧作動ゾーン４０にそのような減圧を与えるために、さらに他の吸収ポート７０３はベンチュリ７００に配置される。吸収ポート７０３は吸引ポート７０１に隣接して配置される。希釈剤がベンチュリ７００を通って流れて、インジェクションチャンバにおいて圧力の減少を引き起こすとき、そのような圧力の減少は、コンジット２６を通してバルブ１の負圧作動ゾーン４０に減圧を与える（詳細には上述の通り）、それによって、バルブシート１６からバルブヘッド２０５の着座を解除し、濃縮物がアウトレットポート２０を通って流れることを可能にする。あるいは、それぞれのブランチがコンジット２１および２６の一方を収容するＴ−ジョイント流体カップリングを吸収ポート７０１に配置してもよい。そのような流体カップリングでは、一つの吸込ポート７０１が、希釈剤流に濃縮物を引き込むために用いられる減圧と、バルブ１を開くよう負圧作動ゾーン４０に与えられる減圧と、の両方を与える。
【００２９】
上述のシステムでは、両方の力がバルブシート１６からバルブヘッド２０５の着座を解除して濃縮物がバルブ１を通って流れることを可能にするよう互いに補完する正圧作動ゾーン５０への流体正圧と負圧作動ゾーン４０への負圧との両方の同時印加によって、バルブ１を作動する場合を詳細に説明した。しかしながら、本発明の流体適量供給システムの他の実施例では、上述のバルブ１を作動するよう正圧あるいは負圧の一方を与えることにより、システムの機能性およびコンパクトな構成を維持しながら、他の圧力印加手段に関する流体移送システムを本発明のシステムから取外すこともできる。例えば、図４に示される本発明の他の実施例は、バルブ１への唯一の作動力がコンジット５１２を通って正圧作動ゾーン５０のインレットポート１０５に印加された流体正圧である、減圧コンジット２６およびバルブ１の減圧ポート２５のない図３の流体取り扱いシステムを示す。同様に、図５は、バルブ１への唯一の作動力がコンジット２６を通って負圧作動ゾーン５０の減圧ポート２５に与えられた減圧である、流体コンジット５１２と、希釈剤リターンライン５１４と、バルブ１の正圧作動ゾーン５０のインレットポート１０５およびアウトレットポート１０６と、が省略された、本発明のさらに他の実施例を示す。
【００３０】
あるいは、システムが、正圧作動ゾーン５０に印加された正圧力および負圧作動ゾーン４０に与えられた負圧の一方、あるいは補完的な方法で正圧および負圧の両方の同時印加によって、選択的にバルブ１を作動するよう、追加のバルブを流体コンジット５１２および２６に配置してもよい。これにより、様々な流体のフローの制御を最大限柔軟に行うことができる。
【００３１】
ここに説明されたシステムは、高粘度流体（例えばジュース、乳製品あるいはアイソトニックの濃縮物）のフローの制御において示した問題を克服するよう設計されたものであるが、本システムは、低粘度成分（例えばソフトドリンクのフレーバシロップ）のフローの調整にも同様に効果的であり、複数の異なる流体の混合が必要なあらゆる用途に本システムを用いることができる。
【００３２】
以上、本発明の基礎的な概念にかかる好ましい実施例および変形例、さらには、ここに示したとともに、前記基礎的な概念に精通するような当業者には明らかであろう、実施例の変更および変形と同様な他の種々の変形例について詳細に説明した。したがって、本発明を、ここに詳細に説明したものとは別の方法でも、実現し得ることは理解されよう。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
複数の流体の流体適量供給システムの産業上利用に関し、流体間の正確な混合割合を確実にし、システムから流体の意図しないリークを防ぐ適量供給装置の提供が望まれている。ここでは、適量供給システム内の混合ポイントにおける第１の流体（つまり、水などの希釈剤）と、食品濃縮物（例えばソース）、非炭酸飲料濃縮物（例えば、ジュースあるいはアイソトニック飲料濃縮物）、または食品以外の濃縮物（例えばフロントガラスワイパー液あるいは洗浄液など溶媒）等からなる第２の流体との混合を制御する流体適量供給システムを開示する。システムは、混合ポイントの上流の第２の流体の供給ラインに沿って適量供給システムに配置された、正圧および／または負圧の印加によって同時に第２の流体がバルブを通って流れるよう作動するバルブを備える。そのような正圧および／または負圧は、システムによって、第１の流体から生成され、第１の流体は適量供給されて第２の流体と混合される。これによって、最終溶液において２つの流体の正確な混合を確実にし、かつ第２の流体の不用意なリークを防ぐよう、第１の流体のフローの末端は、そのまま、第２の流体のフローの末端をなす。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の流体適量供給システムで使用されるデュアルモード作動バルブの斜視図である。
【図２】図２は図１のバルブの側面断面図である。
【図３】図３は、本発明にかかる、図１および図２のバルブが組込まれた流体適量供給システムの概略図である。
【図４】図４は、本発明にかかる流体適量供給システムの第１の変形例の概略図である。
【図５】図５は、本発明にかかる流体適量供給システムの第２の変形例の概略図である。
【図１】
2005524587.tif 000003
【図２】
2005524587.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005524587.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月6日(2005.5.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１および第２の流体を混合する流体適量供給システムであって、
前記第１の流体を移送する第１の流路と、
前記第２の流体を移送する第２の流路と、
前記第２の流路内において前記第２の流体の供給源から下流に配置され、バルブプランジャと前記第２の流体を移送する適量供給流体流路とを有するバルブと、
前記バルブの下流において前記第１および第２流体を混合する混合器と、
を備え、
前記第１の流路は、流体が前記第１の流路を移送されるとき、前記適量供給流体流路を開くよう、流動的に前記バルブと係合されるとともに、前記バルブ内において前記バルブプランジャに対し真空力を印加して、前記第２の流路を流れるフローが塞がれる閉弁位置から前記第２の流路を流れるフローが流れることが可能な開弁位置に前記バルブプランジャを移動する、
流体適量供給システム。
【請求項２】
前記第１の流路は、前記バルブ内の前記バルブプランジャに流動圧を印加して、前記第２の流路を通るフローが塞がれる閉弁位置から前記第２の流路を通るフローが流れることが可能な開弁位置に前記プランジャを移動するようにさらに構成される、請求項１に記載の流体適量供給システム。
【請求項３】
前記第１の流路は、前記バルブ内の前記バルブプランジャに前記第１の流体をさらに導入し、前記第２の流路を通るフローが塞がれる閉弁位置からが前記第２の流路を通るフローが流れることが可能な開弁位置に前記プランジャを移動するように構成される、請求項１に記載の流体適量供給システム。
【請求項４】
前記バルブは、前記適量供給流体流路との流動的連通から分離され、前記第１の流路と流動的連通にある作動流体流路をさらに備える、請求項１に記載の流体適量供給システム。
【請求項５】
前記バルブは、
バルブ体と、
前記バルブ体内にあって、前記バルブ体内部におけるフローチャンバおよび作動チャンバを互いとの流動的連通から分離するよう形成する中間壁と、
それぞれが前記第２の流路と前記フローチャンバとの間で流動的連通を可能にする適量供給流体インレットポートおよび適量供給流体アウトレットポートと、
を備え、
前記バルブプランジャは、前記中間壁内にスライド可能に取付けられ、前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が不可能である閉弁位置から前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が可能である開弁位置へ移動可能である、
請求項１に記載の流体適量供給システム。
【請求項６】
前記バルブプランジャは、さらに、前記第１の流体によって生成された流動圧の印加に応じて移動可能である、請求項５に記載の流体適量供給システム。
【請求項７】
前記作動チャンバ内に配置され、互いに流動的連通から分離された減圧作動ゾーンおよび正圧作動ゾーンを形成する可撓性ダイヤフラムをさらに備える、請求項５に記載の流体適量供給システム。
【請求項８】
前記バルブは、
それぞれが前記第１の流路と前記正圧作動ゾーンとの間で流動的連通を可能にする作動流体インレットポートおよび作動流体アウトレットポートと、
前記第１の流路と前記減圧作動ゾーンとの間で流動的連通を可能にする作動流体減圧ポートとをさらに備える、
請求項７に記載の流体適量供給システム。
【請求項９】
前記バルブは、
バルブ体と、
前記第２の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の適量供給流体インレットポートと、
前記第２の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の適量供給流体アウトレットポートと、
前記第１の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の作動流体インレットポートと、
前記第１の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の作動流体アウトレットポートと、
前記第１の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の作動流体減圧ポートとをさらに備える、
請求項１に記載の流体適量供給システム。
【請求項１０】
前記バルブは、
前記バルブ体内にあって、前記バルブ体内部におけるフローチャンバおよび作動チャンバを互いとの流動的連通から分離するよう形成する中間壁をさらに備え、
前記バルブプランジャは、前記中間壁内にスライド可能に取付けられ、前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が不可能である閉弁位置から前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が可能である開弁位置へ移動可能である、
請求項９に記載の流体適量供給システム。
【請求項１１】
前記バルブプランジャは、
バルブヘッドを有する第１の端部と、
第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間で前記中間壁を通って延設されるシャフトとをさらに備える、
請求項１０に記載の流体適量供給システム。
【請求項１２】
前記バルブは、前記フローチャンバを通る前記第２の流体のフローを塞ぐよう前記バルブヘッドと当接するように構成されたバルブシートを前記フローチャンバ内にさらに備える、請求項１１に記載の流体適量供給システム。
【請求項１３】
前記バルブは、前記バルブヘッドを前記バルブシートへ付勢するバネ部材をさらに備える、請求項１２に記載の流体適量供給システム。
【請求項１４】
前記バルブプランジャは、前記第２の端部に取付けられたピストンヘッドを備えており、前記バネ部材は、前記中間壁と前記ピストンヘッドとの間にさらに配置される、請求項１３に記載の流体適量供給システム。
【請求項１５】
前記バルブは、前記作動チャンバ内に配置され、互いに流動的連通から分離された減圧作動ゾーンおよび正圧作動ゾーンを形成する可撓性ダイヤフラムをさらに備える、請求項１０に記載の流体適量供給システム。
【請求項１６】
前記作動流体インレットポートおよび前記作動流体アウトレットポートは前記正圧作動ゾーンと流動的連通にあり、前記作動流体減圧ポートは前記減圧作動ゾーンと流動的連通にある、請求項１５に記載の流体適量供給システム。
【請求項１７】
第１の流体を移送する第１の流路と、
第２の流体を移送する第２の流路と、
前記第１および第２の流路と流動的連通にあるバルブと、
を備え、
前記バルブは、
バルブ体と、
前記バルブ体内にあって、前記バルブ体内部におけるフローチャンバおよび作動チャンバを互いとの流動的連通から分離するよう形成する中間壁であって、前記フローチャンバが、前記第２の流体を通して移送する適量供給流体流路を、形成するとともに、前記作動チャンバが前記第１の流路と流動的連通にある中間壁と、
それぞれが前記第２の流路と前記フローチャンバとの間で流動的連通を可能にする適量供給流体インレットポートおよび適量供給流体アウトレットポートと、
前記中間壁内にスライド可能に取付けられ、前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が不可能である閉弁位置から前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が可能である開弁位置へ移動可能なバルブプランジャとを備える、
流体適量供給システム。
【請求項１８】
前記バルブプランジャは、前記第１の流体によって生成された流動圧の印加に応じてさらに移動可能である、請求項１７に記載の流体適量供給システム。
【請求項１９】
前記バルブは、
それぞれが前記第１の流路と前記正圧作動ゾーンとの間で流動的連通を可能にする作動流体インレットポートおよび作動流体アウトレットポートと、
前記第１の流路と前記減圧作動ゾーンとの間で流動的連通を可能にする作動流体減圧ポートと、
をさらに備える、請求項１７に記載の流体適量供給システム。
【請求項２０】
第１の流体を移送する第１の流路と、
第２の流体を移送する第２の流路と、
前記第１および第２の流路と流動的連通にあるバルブと、
を備え、
前記バルブは、
バルブ体と、
前記第２の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の適量供給流体インレットポートと、
前記第２の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の適量供給流体アウトレットポートと、
前記第１の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の作動流体インレットポートと、
前記第１の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の作動流体アウトレットポートと、
前記第１の流路と流動的連通にある、前記バルブ体内の作動流体減圧ポートとを備える、
流体適量供給システム。
【請求項２１】
前記バルブは、
前記バルブ体内にあって、前記バルブ体内部におけるフローチャンバおよび作動チャンバを他方との流動的連通から分離するよう形成する中間壁と、
前記中間壁内にスライド可能に取付けられ、前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が不可能である閉弁位置から前記適量供給流体インレットポートと前記適量供給流体アウトレットポートとの間で流動的連通が可能である開弁位置へ移動可能なバルブプランジャとを備える、
請求項２０に記載の流体適量供給システム。
【請求項２２】
前記バルブプランジャは、
バルブヘッドを有する第１の端部と、
第２の端部と、
前記第１の端部と前記第２の端部との間で前記中間壁を通って延設されるシャフトとをさらに備える、
請求項２１に記載の流体適量供給システム。
【請求項２３】
前記バルブは、前記フローチャンバを通る前記第２の流体のフローを塞ぐよう前記バルブヘッドと当接するように構成されたバルブシートを前記フローチャンバ内にさらに備える、請求項２２に記載の流体適量供給システム。
【請求項２４】
前記バルブは、前記バルブヘッドを前記バルブシートへ付勢するバネ部材をさらに備える、請求項２３に記載の流体適量供給システム。
【請求項２５】
前記バルブプランジャは、前記第２の端部に取付けられたピストンヘッドを備えており、前記バネ部材は、前記中間壁と前記ピストンヘッドとの間にさらに配置される、請求項２４に記載の流体適量供給システム。
【請求項２６】
前記バルブは、前記作動チャンバ内に配置され、互いに流動的連通から分離された減圧作動ゾーンおよび正圧作動ゾーンを形成する可撓性ダイヤフラムをさらに備える、請求項２１に記載の流体適量供給システム。
【請求項２７】
前記作動流体インレットポートおよび前記作動流体アウトレットポートは前記正圧作動ゾーンと流動的連通にあり、前記作動流体減圧ポートは前記減圧作動ゾーンと流動的連通にある、請求項２６に記載の流体適量供給システム。
【国際調査報告】
2005524587.tif 000008