(57)【要約】【課題】【解決手段】加圧飲料を、過剰な泡を発生させること無く高流量で注ぎ出すことができるようにする、飲料注ぎ出し装置（３５）において、流線型の弁アッセンブリ（３７）と、一連の容器（５４）に底から充填できるようにする下向きに伸張するノズルアッセンブリ（３８）と、を備えているノズル。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧飲料を注ぎ出すための飲料注ぎ出し装置において、
前記加圧飲料が通過して、少なくとも最初は大気圧状態に出て行くノズルであって、内部経路と、加圧飲料注ぎ出しシステムの端部要素として取り付けることができるようになっている液体受け入れ端部と、前記加圧飲料を少なくとも最初は大気圧状態に注ぎ出す液体注ぎ出し端部と、を有しているノズルを備えており、
前記ノズルの前記内部経路の断面積は、前記液体受け入れ端部から前記液体注ぎ出し端部まで減少している、装置。
【請求項２】
前記内部経路の前記断面積の減少は連続的である、請求項１に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項３】
前記内部経路の断面積のプロフィルは、周囲圧力で自由落下する液体の流れの断面積のプロフィルに近似している、請求項２に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項４】
前記ノズルの長さは、少なくとも約３インチ（７．６２ｃｍ）はある、請求項２に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項５】
前記ノズルを通って流れている液体は、前記内部経路の表面と実質的に常に接触している、請求項４に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項６】
液体受け入れ端部と液体注ぎ出し端部とを有している液体分散部材を備えており、前記液体分散端部は、前記ノズルの前記液体注ぎ出し端部から伸張しており、前記ノズルの前記液体注ぎ出し端部を出る飲料を半径方向に分散している、請求項１に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項７】
前記液体分散部材は、前記ノズルの前記内部経路の前記液体注ぎ出し端部内に取り外し可能に支持されている、請求項６に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項８】
前記液体分散部材は、実質的に均一な外周の軸部と、実質的に逆円錐形の液体分散表面を更に備えている、請求項６に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項９】
前記液体分散部材の前記液体分散表面は、前記ノズルの前記液体注ぎ出し端部から、約０．２インチ（０．５１ｃｍ）から約１．５インチ（３．８１ｃｍ）伸張している、請求項８に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項１０】
前記液体分散部材の前記液体分散表面は、前記ノズルの前記液体注ぎ出し端部から、約０．３５インチ（０．８８９ｃｍ）から約０．６インチ（１．５２４ｃｍ）伸張している、請求項９に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項１１】
前記液体分散部材の前記液体分散表面は、前記ノズルの前記液体注ぎ出し端部から、約０．４インチ（１．０１６ｃｍ）から約０．５インチ（１．２７ｃｍ）伸張している、請求項１０に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項１２】
前記液体分散部材の前記液体分散表面が前記ノズルの前記液体注ぎ出し端部から伸張する距離は調整可能である、請求項６に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項１３】
前記液体分散表面は、徐々に小さくなる傾斜を有している、請求項８に記載の液体分散部材。
【請求項１４】
前記液体分散表面は、液体を、前記ノズルから、前記ノズルの長手方向軸に対して或る角度で分散させる、請求項１３に記載の液体分散部材。
【請求項１５】
前記分散表面は、液体を、前記ノズルから、前記液体分散部材の軸に対して実質的に垂直に分散させる、請求項１４に記載の液体分散部材。
【請求項１６】
前記内部経路の断面積のプロフィルは、式
【数１】
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に従って上部から底部まで徐々に減少している、請求項１に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項１７】
前記ノズルの前記内部経路は、少なくとも２つの垂直なチャネルを備えている、請求項１に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項１８】
前記ノズルの前記内部経路は、４つの垂直なチャネルを備えている、請求項１７に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項１９】
飲料注ぎ出しシステムにおいて：
炭酸飲料を保持している容器と；
前記容器内の前記炭酸飲料を加圧するエネルギー源と；
前記容器内の前記飲料と流体連通しており、開位置と閉位置とを有している弁と；
前記弁と連通している液体受け入れ端部と、前記弁が開位置にあるときには前記炭酸飲料が通って流れる断面積を有する内部経路と、前記炭酸飲料が通って少なくとも最初は大気圧状態に出て行く開口部を有する液体注ぎ出し端部と、を有しているノズルであって、前記ノズルの前記内部経路の断面積は、前記ノズルを通って流れる前記炭酸飲料が、前記液体受け入れ端部から前記液体注ぎ出し端部まで前記内部経路の表面と実質的に常に接触しているように、前記液体受け入れ端部から前記液体注ぎ出し端部まで減少している、ノズルと、
を備えているシステム。
【請求項２０】
前記ノズルの前記内部経路の前記断面積の減少は連続的である、請求項１９に記載の飲料注ぎ出しシステム。
【請求項２１】
前記内部経路の前記断面積のプロフィルは、周囲圧力で自由落下する液体の流れの断面積のプロフィルに近似している、請求項２０に記載の飲料注ぎ出しシステム。
【請求項２２】
液体受け入れ端部と液体注ぎ出し端部とを有する液体分散部材を備えている、請求項１９に記載のノズル。
【請求項２３】
前記液体分散部材は、前記ノズルの前記内部経路の液体注ぎ出し領域内に取り外し可能に支持されている、請求項２２に記載の飲料注ぎ出しシステム。
【請求項２４】
前記液体分散部材は実質的に動かない、請求項２３に記載の飲料注ぎ出しシステム。
【請求項２５】
前記液体分散部材は、実質的に逆円錐形の液体分散表面を更に備えている、請求項２２に記載の飲料注ぎ出しシステム。
【請求項２６】
前記液体分散部材の前記液体分散表面は、前記ノズルの前記液体注ぎ出し開口部から伸張している、請求項２５に記載の飲料注ぎ出しシステム。
【請求項２７】
前記液体分散部材の前記液体分散表面は、前記ノズルの前記液体注ぎ出し端部から約０．２インチ（０．５１ｃｍ）から約１．５インチ（３．８１ｃｍ）伸張している、請求項２６に記載の飲料注ぎ出しシステム。
【請求項２８】
前記液体分散部材は調整可能である、請求項２４に記載の飲料注ぎ出しシステム。
【請求項２９】
前記液体分散表面は、徐々に小さくなる傾斜を有している、請求項２５に記載の液体分散部材。
【請求項３０】
前記液体分散表面は、液体を、前記ノズルから、前記ノズルの長手方向軸に対して或る角度で分散させる、請求項２９に記載の液体分散部材。
【請求項３１】
前記分散表面は、液体を、前記ノズルから、前記ノズルの軸に対して実質的に垂直に分散させる、請求項３０に記載の液体分散部材。
【請求項３２】
前記分散表面は、液体を、前記液体分散部材から半径方向に分散させる、請求項３０に記載の液体分散部材。
【請求項３３】
前記ノズルは、少なくとも２つの垂直なチャネルを更に備えている、請求項１９に記載の飲料注ぎ出しシステム。
【請求項３４】
前記弁は、弁頭部、弁軸部、及び弁本体を備えている、請求項３３に記載の飲料注ぎ出しシステム。
【請求項３５】
前記弁本体は、前記弁軸部に対して斜めになっている弁肩部を更に備えている、請求項３４に記載の弁。
【請求項３６】
前記弁肩部の表面は、前記弁ハウジングの内部形状と一致している、請求項３５に記載の弁。
【請求項３７】
前記弁肩部の表面の一部は、前記弁軸部の中心軸に対して鋭角を成している、請求項３６に記載の弁。
【請求項３８】
前記弁肩部の表面は凹面状をしている、請求項３７に記載の弁。
【請求項３９】
飲料注ぎ出し装置において：
ノズルと；
弁アッセンブリと；
液体分散部材と；
前記弁アッセンブリの上流にある拡散器であって、第１端部、第２端部、及び前記第１端部と第２端部の間の内部経路を有している拡散器と；
を備えており、
前記拡散器の前記内部経路の断面積は、前記第１端部から前記第２端部まで増大している、装置。
【請求項４０】
前記拡散器の中心軸から前記内部経路の表面までの開散角は２５度未満である、請求項３９に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項４１】
前記開散角は１２度以下である、請求項４０に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項４２】
前記開散角は８度以下である、請求項４１に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項４３】
飲料注ぎ出し装置において：
注ぎ出すための飲料を前記飲料注ぎ出し装置に導入するための手段と；
前記装置を通る液体の流量を上げるための手段と；
前記液体の流れの中の乱流を少なくするための手段と；
前記装置から注ぎ出される液体の発泡を少なくするための手段と；
前記装置から液体を注ぎ出すことを制御するための手段と、
を備えている装置。
【請求項４４】
圧力を下げるための手段を更に備えている、請求項４３に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項４５】
前記飲料注ぎ出し装置内の液体を冷却するための手段を更に備えている、請求項４４に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項４６】
前記飲料注ぎ出し装置を通る流体の流量を選択的に制御するための手段を更に備えている、請求項４５に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項４７】
飲料注ぎ出し装置において：
炭酸飲料を保持している容器と；
前記容器内の前記炭酸飲料を加圧するエネルギー源と；
前記容器内の前記飲料と流体連通している弁であって、前記弁は開位置と閉位置とを有し、前記弁は、弁ハウジングと、弁座と、弁頭部とを有しており、前記弁ハウジングは、入口及び出口と、湾曲した流体チャンバを画定する湾曲した内側表面を有しており、前記弁は、更に、液体に面する表面を有する弁肩部を有しており、前記液体に面する表面は、前記弁ハウジングの内側表面の湾曲と一致する形状に作られている、弁と、
を備えている装置。
【請求項４８】
前記液体に面する表面は、概ね弧状の円筒の一部分の形状をしている、請求項４７に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項４９】
前記液体に面する表面は、概ね凹面状であり、２つの曲率半径を有している、請求項４８に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項５０】
前記弁頭部は、概ね楕円形である、請求項４７に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項５１】
前記弁頭部は、概ね球形である、請求項４７に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項５２】
前記弁頭部は、前記弁ハウジングの入口の方向に開いている、請求項４７に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項５３】
前記ノズルから上流の液体の圧力を選択的に下げるための手段を備えている、請求項１に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項５４】
前記ノズルから上流の液体の圧力を選択的に下げるための前記手段は、多方弁を備えている、請求項５３に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項５５】
前記ノズルから上流の液体の圧力を選択的に下げるための前記手段は、或る長さの飲料配管を備えている、請求項５４に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項５６】
前記ノズルから上流の液体の圧力を選択的に下げるための前記手段は、多方弁と、或る長さの飲料配管とを備えており、前記多方弁は、流体の流れを、前記或る長さの配管を通るように、又はその回りを通るように、選択的に経路指定することができる、請求項５３に記載の飲料注ぎ出し装置。
【請求項５７】
炭酸飲料内の泡の形成を少なくするための方法において：
開位置と閉位置とを有する液体の流れの制御弁と、液体受け入れ開口部と、液体注ぎ出し開口部と、断面が縮小して行く液体の流れ経路と、を有する液体注ぎ出しノズルに、液体の流れを向かわせる段階と；
液体受け入れ容器の内側の底部を、前記ノズルの開口部付近に配置する段階と；
前記弁を前記開位置に動かして、前記液体の流れが前記ノズルを通過できるようにする段階と；
前記ノズルを通る液体の流れを、前記ノズルにほぼ平行な経路で前記流体注ぎ出し開口部に向かわせる段階と；
前記液体の流れを、液体の流れの方向転換手段によって、前記ノズルの開口部で、前記液体受け入れ容器に対してほぼ接線方向に方向転換させる段階と、
から成る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭酸入りの、又は、加圧した飲料を注ぎ出すための装置に関し、より具体的には、炭酸入りの、又は、加圧した飲料を、発泡を最小に抑えて高い流量で注ぎ出すための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビールのような加圧飲料は、一定量の溶解ガス、典型的には二酸化炭素（ＣＯ２）、を飲料に封入して作られる。一定量の溶解したＣＯ２は、ビールの醸造及び発酵過程で自然に発生するが、殆どの大きなビール醸造所は、追加のＣＯ２をその製品に溶解している。ＣＯ２を追加するのは、商業的な醸造所にとって主要な目的が２つある。第１は、品質管理の観点から、製造される全てのビールに、同じ量のＣＯ２が含まれるようにすることである。第２には、ＣＯ２を追加するとビールの発泡性が上がり、消費者には、すっきりして風味がよいと受け取られるからである。
【０００３】
殆どの大手醸造所が生産するビールには、１０から１５ｐｓｉ（６８９５０から１０３４２５ニュートン毎平方メートル）の間の溶解ＣＯ２が入っている。大気中のＣＯ２の水準はずっと低いので、ビールは、大気圧に曝されると、その溶解したＣＯ２の一部を放出する傾向がある。ビールは化学的に複雑な組成を持っているため、この溶解したＣＯ２が溶液から出るときに、泡が形成される傾向がある。
【０００４】
ビールの中で発生する泡の量に寄与するこの他のパラメーターには、温度と攪乱が含まれる。液体の物理的特性によれば、液体の温度が高くなるほど、溶解ガスに対する容量が低くなる。従って、ビールの温度が高いほど、その溶解ガスが溶液を出る傾向が強まり、ビールが発泡する傾向が強まる。攪乱及び別の形態の撹拌は、ビールの中に、ＣＯ２を溶液から泡の形で出現させる急激で極端な圧力変動の領域を作り出す。
【０００５】
大手の商業的な醸造所で作られるビールの多くは、瓶と缶に詰め込まれることが多いが、大量のビールが、小樽（ｋｅｇ）として知られている大きな密閉容器にも詰め込まれる。小樽は、再利用可能で再充填可能なアルミニウムの容器であって、典型的には１５．５ガロン（５８．７リットル）の、ビールの、効率的で衛生的な取扱い、保管、及び、注ぎ出しに適している。小樽ビールと呼ばれる、小樽に詰め込まれたビールは、普通は、バー、居酒屋、ナイトクラブ、スタジアム、お祭り、及び、大きなパーティーで出される。
【０００６】
小樽ビールを、消費用の開放容器に注ぎ出すには、特殊な装置を必要とする。ビール注ぎ出し蛇口（通常はビール栓と呼ばれる）は、ビールの流れを制御し、開放容器に送るための弁と注ぎ口を備えている。ビールは、従来型の蛇口から注ぎ出されるときに、泡立つことが多い。そのような発泡の１つの原因は、単に、ビールに溶解しているＣＯ２と大気圧内に存在するＣＯ２の間の圧力差である；すなわち、ＣＯ２は、ビールが大気に曝されると、ビールから自然に放出される。そのような発泡のもう一つの原因は、従来型の蛇口からビールを注ぎ出す際の攪乱性である；すなわち、慎重に注ぎ出しても、ビールは、容器の壁と底部に飛び散り、泡ができる。
【０００７】
少量の泡は、望ましいことが多い。適切に保管されていないビールは、しばしばその溶解したＣＯ２を大気に逃がし、気が抜けてしまう。従って、少量の泡は、ビールが新鮮であることを消費者に示す。加えて、ビール販売業者は、完全なビールの容器が泡の密な泡の層を持っている、と表現することに成功している。一方で、泡が多すぎるのは、消費者と飲料販売者にとって望ましくない。泡は、液体のビールに代わって容器をＣＯ２で満たすので、過剰な量の泡は消費者に不満を残し、しばしば新しい容器を供するように要求されることにもなる。このことを理解すれば、販売者には２つの選択肢が残される。販売者は、部分的に容器を満たし、泡が消えるのを待ち、それからビールを追加することができるという、時間が掛かるプロセスである。代わりに、販売者は、容器を満たしているときに、過剰な泡を溢れ出させて注ぐこともできるが、このプロセスではビールが無駄になる。
【０００８】
過剰な発泡は、消費者と販売者の双方にとって問題なので、注ぎ出し過程で最適な量の泡を理想的に実現するように設置され、構成されるビール注ぎ出しシステムを設計する試みが行われてきている。従来型のビール注ぎ出しシステムは、注ぎ出し過程を通してビールを一定の冷温に維持するだけでなく、ビールが容器に衝突するときに発泡しない速度で蛇口を出ることができるほどにゆっくりした流量でビールを注ぐように作られている。
【０００９】
従来型のシステムは、毎分１米国ガロン（３．７８５リットル）の流量に最適化されている。このような流量は、殆どの少量注ぎ出し用途に適してはいるが、最適な量の泡を維持しながらビールがもっと速く注ぎ出されれば、販売者と消費者の双方にとって有益となる状況は沢山ある。忙しいバー、居酒屋、お祭り、大きなパーティーやスタジアムでは、消費者は、出されるまで長い列を成して待たなければならないことが多い。これらの状況の下では、販売者と消費者の双方にとって、もっと速くビールが注ぎ出されることが望ましい。
【００１０】
以前のビール注ぎ出しシステムは、ビールを、標準的な毎分１米国ガロンの流量よりも速く注ぎ出すよう設計されていた。これらのシステムの１つの欠点は、それらが普通は精巧な電子制御機構を使用しており、製造及び保守するのに費用が掛かることである。加えて、これらのシステムの中には、蛇口の近くにリザーバーを使用しているものもあり、装置が大きくなり、洗浄し難くなっている。更に、そのような装置を既存のバートップの上に後から取り付けるのは、難しく費用が掛かる可能性がある。  
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、加圧飲料を、過剰な泡を形成することなく、従来の機械栓装置より相当に高い流量で注ぎ出すための飲料注ぎ出し装置に関する。製造及び保守コストを低く抑えるために、純粋に機械的な装置として実施することもできる。更に、本発明は、注ぎ出す点又はその付近にリザーバーを使用することなく実施することができるので、洗浄が容易で、既存のバートップの上に容易に後から取り付けることができる。
【００１２】
好適な実施形態では、本発明は、加圧飲料を注ぎ出すための飲料注ぎ出し装置において、加圧飲料が、少なくとも最初は大気圧状態で通過して出て行くノズルであって、内部経路と、加圧飲料注ぎ出しシステムの端部要素として取り付けられるようになっている液体受け口と、加圧飲料を、少なくとも最初は大気圧状態に注ぎ出す液体注ぎ出し口とを備え、ノズルの内部経路の断面積が、液体受け口から液体注ぎ出し口まで減少しているノズルから成る飲料注ぎ出し装置で構成されている。
【００１３】
別の実施形態では、本発明は、上向きに伸張する頸部と、流線形の弁アッセンブリと、下向きに伸張するノズルアッセンブリと、を備えている。装置の全体的形状寸法によって、一連の容器を底部から満たせるようになっている。更に、ノズルアッセンブリは、液体の流れを概ね半径方向に拡散させるよう作用する流線形の流れ方向転換要素を含んでいる。従って、ビールが高速で注ぎ出されるときに発生する泡の量は、少なくされるのが好ましい。
【００１４】
１つの実施形態では、ノズルの水平方向断面積は、ノズルの上部から、ノズルの下部すなわち液体注ぎ出し端部まで徐々に減少している。好適にも、この減少している断面積のプロフィルは、そのようなノズルが無いときに重力を受けて落下する液体の流れのプロフィルと一致している。ノズルがこのような形状になっているので、ノズルを通って流れる液体は、確実に、ノズルの内壁と実質的に連続的に接触した状態を保つ。この様にして、空気がノズルの液体注ぎ出し端部から泡になってノズルに入るのを防いでいる。更に、ノズルの内壁とノズルを通って流れる液体の間に働く粘性力は、ノズル内の液体が受ける重力の加速度を抑制するように作用する。
【００１５】
本発明の別の実施形態では、ノズルに、ノズルを通る液体の流れに乱流を少なくする働きをする整流要素が追加されている。そのような要素は、更に、減速粘性力が働く表面積の量を増す。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、装置は、ビールを２つの異なる流量で選択的に注ぎ出すことができる。そのような実施形態では、減圧要素が、液体を選択的に減圧要素を通して送る多方弁と共に、装置内に組み込まれている。液体が高速飲料注ぎ出し装置に入る前に先ず減圧器を通って流れるように弁が位置決めされている場合は、液体は、低減速度、望ましくは従来型のビール注ぎ出し蛇口の最適速度で注ぎ出される。液体が減圧器を迂回するように弁が位置決めされている場合は、高速飲料注ぎ出し装置は、その速い方の流量で機能する。
【００１７】
高速飲料注ぎ出し装置は、ビールを、最適レベルの泡を実現させながら、従来型のビール注ぎ出しシステムの少なくとも２倍の流量で注ぎ出すことができるので、好奇心の対象として、飲料消費者からの注目を集めることにもなる。この魅力は、消費者が中を流れる飲料を見ることができるように装置の構成要素を透明な材料で形成することによって、高めることができる。
【００１８】
本発明の実施形態のこの他の利点及び特徴は、以下の本発明の詳細な説明と関連図面とから明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】高速飲料注ぎ出し装置の第１の実施形態の概略断面図と一体で、飲料注ぎ出しシステムの構成要素を示す側面図である。
【図２】図１の高速飲料注ぎ出し装置の拡大概略断面図である。
【図３】頸部アッセンブリを背高樽抜き注ぎ出しタワーに置き換えた、高速飲料注ぎ出し装置の第２の実施形態の概略斜視図である。
【図４】図２の弁アッセンブリの、弁が閉位置にある状態を示す拡大概略断面図である。
【図５】図２の弁アッセンブリで使用する、流線形弁部材の別の実施形態の側面図である。
【図６】図２の弁アッセンブリで使用するための流線形弁部材の更に別の実施形態の側面図である。
【図７】図４の弁アッセンブリの、弁が開位置にある状態を示す概略断面図である。
【図８】図４の流線形弁部材の、弁の肩部の液体接触面の曲率と全体形状を示す斜視図である。
【図９】弁頸部と弁の肩部の断面斜視図である。
【図１０】従来型のビール注ぎ出し蛇口の概略断面図である。
【図１１】従来型の蛇口から流れる液体に働く重力の影響の説明図である。
【図１２】図２のノズル断面積の放物線状のプロフィルが直線状のテーパーを備えたノズルで近似されている、ノズルアッセンブリの別の実施形態の概略断面図である。
【図１３】図２のノズル断面積の放物線状のプロフィルが円筒形のノズルで近似されている、ノズルアッセンブリの別の実施形態の概略断面図である。
【図１４】ノズルの中に４つの四分円整流チャネルが設けられている、ノズルアッセンブリの更に別の実施形態の断面斜視図である。
【図１５】中に２つの半円整流チャネルが設けられたノズルアッセンブリの断面図である。
【図１６】中に６つの六分円整流チャネルが設けられたノズルアッセンブリの断面図である。
【図１７】中に７つの円形整流チャネルが設けられたノズルアッセンブリの断面図である。
【図１８】図２のノズルアッセンブリの、容器が存在し、流れ方向転換器が液体の流れの方向を変えている様子を液体の流線が示している、拡大断面概略図である。
【図１９】図２の流れ方向転換器の斜視図である。
【図２０】図２のノズルアッセンブリで使用するための流れ方向転換器の別の実施形態の断面図である。
【図２１】図２のノズルアッセンブリで使用するための流れ方向転換器の又別の実施形態の断面図である。
【図２２】図２のノズルアッセンブリで使用するための流れ方向転換器の更に別の実施形態の断面図である。
【図２３】長手方向に位置を調整できる流れ方向転換器を備えたノズルアッセンブリの概略断面図である。
【図２４】流れ方向転換器が新しい位置へ動かされて示されている、図２３のノズルアッセンブリの概略断面図である。
【図２５】頸部アッセンブリ内に円錐形拡散器が備えられている高速飲料注ぎ出し装置の概略断面図である。
【図２６】多方弁と減圧要素と共に示す高速飲料注ぎ出し装置の概略断面図である。
【図２７】弁が、液体を、減圧要素を迂回するように送っている状態を示す、図２６の多方向弁の拡大概略断面図である。
【図２８】弁が、液体を、高速飲料注ぎ出し装置に送る前に減圧要素を通るように送っている状態を示す、図２６の多方弁の拡大概略断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１に示しているように、高速飲料注ぎ出し装置３５は、頸部アッセンブリ３６と、弁アッセンブリ３７と、下向きに伸張するノズルアッセンブリ３８とを備えている。好適な実施形態では、頸部アッセンブリ３６は実質的に垂直である。高速飲料注ぎ出し装置３５は、ビール小樽４０又は同様の飲料保管リザーバーと、飲料を容器又はビール小樽４０から高速飲料注ぎ出し装置３５へ送るための飲料配管４１とを含むビール注ぎ出しシステム３９の様な従来型の加圧飲料注ぎ出しシステムに取り付けるように設計されている。シャンク４２は、高速飲料注ぎ出し装置３５を飲料配管４１に接続している。小樽タッピング装置４３は、飲料配管４１をビール小樽４０に接続している。樽抜き注ぎ出しタワー（ｄｒａｆｔ  ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ  ｔｏｗｅｒ）４４は、シャンク４２を支えている。
【００２１】
米国の大部分の大手の製造業者によって作られるビールは、約華氏３８度（摂氏３．３度）で最適に保管され、提供されるように処方されている。ビールがこの最適温度より温かければ、注ぎ出すときに放出される二酸化炭素（ＣＯ２）が多すぎることになる。ビールがこの最適温度より冷たければ、注ぎ出すときに残る二酸化炭素が多すぎて香りが弱くなる。大部分のシステムが正確な温度を維持できないので、華氏３６度から４０度（摂氏２．２度から４．４度）の範囲であれば、一般的に容認できると考えられている。従って、１つの実施形態では、本発明のビール注ぎ出しシステム３９は、システムの様々な要素を冷却し、これらの要素をこの容認できる温度範囲内に維持する能力を有している。
【００２２】
図１に示すように、多くの注ぎ出しシステムでは、飲料配管４１内のビールは、飲料配管４１に束ねられた冷却材配管４５を通して冷却液を循環させることによって冷たく保持されている。そのようなシステムは、通常は、グリコール冷却装置４６及びグリコールポンプ４７の手段によってグリコールを冷却し循環する。代わりに、飲料配管４１を低温に保つ手段として、飲料配管４１の入った導管に冷たい空気を吹き込むシステムもある。
【００２３】
ビール小樽４０に入っているビールは、ビール小樽４０からビール注ぎ出しシステム３９全体を通して高速飲料注ぎ出し装置３５へ飲料を送るためのエネルギー源を必要とする。そのようなエネルギーは、普通は加圧されたガス、代表的には加圧されたＣＯ２を介して供給される。図１に示すように、このシステムでは、加圧されたＣＯ２が入っているタンク４８が、加圧ガスホース４９を介してビール小樽４０に接続されている。圧力調整装置５０は、ビール注ぎ出しシステム３９を通してビールを送るＣＯ２の圧力を調整する手段として作用する。ビール小樽４０と高速飲料注ぎ出し装置３５の間の距離が長いシステムでは、飲料配管４１を通してビールを動かすための追加の圧力を作り出すために第２のガスが使われてもよい。この第２のガスとして、窒素タンク５１内に入れられている加圧された窒素（Ｎ２）を用いてもよい。窒素タンク５１は、別の加圧ガスホース４９を介してビール小樽４０に接続されている。別の圧力調整装置５０が、圧縮窒素によって提供される追加の圧力を調整する手段として作用する。システムの中には、空気から窒素を抽出することができ、別の窒素タンクの必要性を排除するものもある。随意的に、別の実施形態では、システムは、加圧ガスの代わりに、又はそれに加えて、ビールをシステムを通して動かすのに必要なエネルギーを供給するため機械式ポンプ（図示せず）を使用することができる。
【００２４】
レイノルズ数は、流体流れ分析にしばしば用いられる無次元のパラメーターである。２１００未満のレイノルズ数を有する丸い配管又はチューブを通る流体は、層流を呈すると言われている。４０００を超えるレイノルズ数のシステムは、乱流を呈すると言われている。層流でも乱流でもないシステムは、遷移流の特性を呈すると言われている。レイノルズ数は、以下の式を使って計算することができ：
【数２】
2006513936.tif 000003
ここで、Ｒｅ＝レイノルズ数、
ρ＝液体の密度、
Ｖ＝液体の線速度、
Ｄ＝配管の直径、
μ＝液体の粘度、である。
【００２５】
高速飲料注ぎ出し装置３５を通って移動する液体が受ける圧力降下は、ビールがビール注ぎ出しシステム３９を通って移動する流量を決定する幾つかのパラメーターの１つである。流量は、飲料配管４１の長さ、直径及び粗さ、ビール小樽４０と高速飲料注ぎ出し装置３５の間の高さの差、加圧されたＣＯ２及び／又はＮ２によって供給されるエネルギーによっても影響を受ける。具体的には、十分に成長した層流について、流量は、以下の式に従って求めることができる：
【数３】
2006513936.tif 000004
ここで、Ｑ＝体積流量、
Ｄは飲料配管４１の直径、
Δｐ＝ビール小樽４０と高速飲料注ぎ出し装置３５の間の圧力差、
μ＝注ぎ出されるビール又は他の液体の粘度、
ｌ＝ビールが流れる飲料配管４１の長さ、である。
【００２６】
従来型のビール注ぎ出し蛇口の目標流量は毎分１米国ガロン（３．７８５リットル）であるが、高速飲料注ぎ出し装置３５は、少なくともその２倍の目標流量を有している。１インチ未満の内径を有する飲料配管４１では、ビールが毎分１ガロンで流れているか毎分３ガロンで流れているかに関係なく、飲料配管４１を通る流れが、完全に層流であることは滅多にない。これらの状況の下では、以下の式が当てはまる： 
【数４】
2006513936.tif 000005
ここで、
ｈＬ＝システムの区画１と２の間の水頭損失、
ｆ＝摩擦係数（飲料配管４１の粗さとレイノルズ数の関数）、
ｌ＝飲料配管４１の長さ、
Ｄ＝飲料配管４１の直径、
Ｖ＝流体の線速度、
ｇ＝重力定数、である。
【００２７】
従って、ビール小樽４０を高速飲料注ぎ出し装置３５に接続する飲料配管４１が長くなるほど、そして飲料配管４１の直径が小さくなるほど、追加の圧力水頭損失に打ち勝つため、加圧されたＣＯ２やＮ２からの、必要なエネルギーの量を増やさなければならない。更に、加圧されたＣＯ２からの、必要なエネルギーの量は、飲料配管４１を通って移動する液体の速度を上げるために、増やさなければならない。好適なことに、ビール注ぎ出しシステム３９は、ビールを、高めた流量でシャンク４２のところまで送り、高速飲料注ぎ出し装置３５が従来型のシステムと比べて高くなった注入能力を提供できるように構成されている。
【００２８】
高速飲料注ぎ出し装置３５の頸部アッセンブリ３６は、グラスからピッチャーまで及ぶ、広範な種類の容器寸法の、底部からの充填をすることができるように、高速飲料注ぎ出し装置３５を位置決めし、支持する。そのような容器を底部充填できるようにするため、ノズルアッセンブリ３８の遠位端５２とバーのカウンターの上面５３又はその真下の他の構造体の間の距離は、少なくとも充填対象の最大の容器の高さ程度はあるのが望ましい。ピッチャー５４をノズルアッセンブリ３８の真下に配置できる十分な間隙があるのが望ましい。
【００２９】
本発明の高速飲料注ぎ出し装置３５の１つの実施形態を図２にさらに詳しく示している。図２に示す実施形態では、頸部アッセンブリ３６の下端部５５は、標準的なシャンク連結ナット５７、圧縮リング５８及び圧縮座金５９を使って標準的なビール蛇口シャンク４２に取り付けるためのねじ部５６を有しているが、Ｏリング付フランジや急速着脱式接続金具を含め、それに限らず別の取付方法も考えられる。更に、頸部アッセンブリ３６は、溶接又は他の手段でシャンク４２に永久的に取り付けてもよい。通常のバーのカウンターの上に設置する際は、シャンク４２は、樽抜き注ぎ出しタワーの柱６０に取り付けられる。連結ガスケット６１は、確実に密封するため、シャンク４２と頸部アッセンブリ３６の間に配置される。頸部アッセンブリ３６の中には、液体をシャンク穴６３から弁アッセンブリ３７まで運ぶための１本の頸部配管６２がある。頸部配管６２の直径は、頸部アッセンブリ３６とシャンク４２の間の取り付け点におけるシャンク穴６３の直径と一致することが望ましい。好適なことに、頸部アッセンブリ３６の下端部５５の頸部配管６２は、最初はシャンク穴６３と軸線方向に整列している。この実施形態では、頸部配管６２は、頸部アッセンブリ３６内で垂直に伸びる前に約９０度の湾曲部を有している。頸部配管６２は、次に、頸部アッセンブリ３６の上端部６５付近で約９０度の弧６４で曲がっている。液体の流れの方向の変化に伴う乱流は、弧６４の半径が大きいほど小さくなる。大きい半径の弧６４は液体の流れの方向の変化に伴う乱流を小さくするが、同時に、高速飲料注ぎ出し装置３５の樽抜き注ぎ出しタワー４４とノズルアッセンブリ３８の間の水平方向距離を長くする。従って、弧６４の半径は、ノズルアッセンブリ３８をバートップのドレイン６６の直ぐ上に配置できる程に小さいのが望ましい。好適な実施形態では、弁アッセンブリ３７は、液体が、漏れることなく頸部配管６２を通って、弁アッセンブリ３７に移動できるように、頸部アッセンブリ３６の上端部６５に取り付けられている。更に、頸部アッセンブリ３６の上端部６５の中の頸部配管６２は、弁アッセンブリ３７に近づくにつれ、頸部アッセンブリ３６と弁アッセンブリ３７が接合する点で頸部配管６２の内径が弁ハウジング９４の内径と一致するように、内径が大きくなっていてもよい。
【００３０】
頸部アッセンブリ３６は周囲の環境に曝されているので、システムが活動していない期間に頸部配管６２内に残っているビールは、望ましくないことに温まる。頸部配管６２内のビールを適切な供給温度に維持するため、頸部アッセンブリ３６は断熱材６７で満たされている。断熱材６７の代わりに、又は断熱材に加えて、頸部アッセンブリ３６は、冷却材管４５を頸部アッセンブリ３６内に伸張させ、グリコールで冷却してもよい。
【００３１】
図３に示しているように、本発明の別の実施形態では、高速飲料注ぎ出し装置３５の頸部アッセンブリ３６は、背高樽抜き注ぎ出しタワーの柱６９、樽抜き注ぎ出しタワーカバー７０、樽抜き注ぎ出しタワー基部７１、取り付けスクリュー７２、シャンク４２、及び柱の断熱材７３から成る背高樽抜き注ぎ出しタワーアッセンブリ６８に置き換えられている。この実施形態では、弁アッセンブリ３７は、背高樽抜き注ぎ出しタワーの柱６９に固定されているシャンク４２に取り付けられている。弁アッセンブリ３７は、シャンク連結ナット５７、圧縮リング５８、圧縮座金５９及び連結ガスケット６１を使ってシャンク４２に取り付けられているが、Ｏリング付フランジ及び瞬間脱着金具を含む別の手段も考えられる。バートップ５３とシャンク４２の間の距離は、ノズルアッセンブリ３８の遠位端５２とバートップ５３の間の距離が標準的なピッチャー５４の高さより大きくなるようになっている。この実施形態では、頸部アッセンブリは周囲の大気に曝されておらず、弁アッセンブリ３７より上流の圧力の掛かった状態に維持されているビールは、背高樽抜き注ぎ出しタワーアッセンブリ６８の中で周囲の大気から断熱された状態にある。更に、この実施形態では、シャンク穴６３の直径は、その長さに沿って徐々に大きくなっており、一端では、シャンク穴６３の直径は飲料配管４１の直径と等しく、弁アッセンブリ３７がシャンク４２に取り付けられる点では、シャンク穴６３の直径は弁ハウジング９４の内径と一致している。
【００３２】
図４に示している１つの実施形態では、弁アッセンブリ３７は、弁部材７４、ハンドルレバー７５、摩擦リング７６、ボンネット座金７７、圧縮ボンネット７８、弁チャンバ７９、弁座８０、弁肩部ガイド８１、外部通気穴８２及び内部通気穴８３を備えている。弁部材７４は、弁頭部８４、弁頸部８５、弁肩部８６及び弁座座金８７を備えていてもよい。弁頸部８５は、どの様な既知の手段で弁頭部８４に固定してもよい。弁頸部８５は、２つの部品に分解できるように、ねじ手段によって弁頭部８４に固定されているのが望ましい。弁座座金８７は、弁頭部８４と弁頸部８５の間の所定の位置に保持されている。組み立てられた弁頭部８４、弁座座金８７及び弁頸部８５の全体的形状は、回りを流れる液体の乱れを最小限に抑えるように流線形になっている。従って、弁座座金８７の液体に面する外側表面８８は、弁頭部８４の外側表面８９と平滑に、望ましくは接線方向に、つながるように形作られている。更に、弁座座金８７の液体に面する外側表面８８は、弁頸部８５と平滑に、望ましくは接線方向につながるように形作られている。
【００３３】
弁部材７４の別の実施形態を図５と図６に示している。これらの実施形態では、弁頭部８４は、事実上、概ね球形又は楕円形であり、弁座座金８７の外側表面８８は、弁頭部８４の外側表面８９と概ね平滑につながるような形状になっている。同様に、弁座座金８７の外側表面８８は、弁頸部８５と概ね平滑につながるように形作られている。図４に示しているように、弁肩部８６は、弁部材７４全体を、弁チャンバ７９に対して軸方向に整列した状態に保持するように、精密な外周公差で弁肩部ガイド８１内を長手方向に滑動できる寸法になっている。ハンドルレバー７５の遠位端９０は、弁肩部スロット９１に嵌り込んでいる。ハンドルレバー７５に形成されているボールジョイント９２は、弁ハウジング９４の一部であるボール座９３に填っている。摩擦リング７６とボンネット座金７７は、ボールジョイント９２の上部の回りを取り巻くように装着されている。圧縮ボンネット７８も又、ハンドルレバー７５の回りを取り巻くように装着され、圧縮ボンネット７８内のねじと弁ハウジング９４に形成されたねじによって所定の位置に保持されてもよい。所定の位置までねじ込むと、圧縮ボンネット７８は、摩擦リング７６とボンネット座金７７を押し付け、ビールが、ボール座９３を通過して弁アッセンブリ３７から漏れるのを防ぐシールを形成する。
【００３４】
図４は、弁アッセンブリ３７の、弁部材７４が閉位置にある状態を示している。この位置では、ハンドルレバー７５のねじ付の近位端９５は、弁頭部８４に向かって傾斜していてもよい。ハンドルレバー７５は、そのボールジョイント９２の回りに旋回するので、この弁閉鎖位置では、ハンドルレバー７５の遠位端９０は、弁頭部８４から遠ざかる方向に傾斜しており、弁座座金８７が弁座８０と接触して、液体の流れを遮断するシールを形成するまで、弁部材７４を長手方向に引っ張っている。この位置では、弁チャンバ７９とシステムの中にある液体は、概ね周囲の大気圧を上回る圧力の下にあり、システムがビールを注いでいないときにＣＯ２が溶液から出るのを防いでいる。従って、弁チャンバ７９内の液体から受ける圧力を、弁肩部８６と弁肩部ガイド８１の間、及び、弁肩部スロット９１、摩擦リング７６、ボンネット座金７７、圧縮ボンネット７８、ハンドルレバー７５の間に作用する摩擦力と組み合わせると、弁部材７４をその閉位置に保持するに十分である。その結果、弁部材７４の上流側の液体の圧力にも関わらず、弁部材７４をその閉位置に維持するのに、弁部材７４に外から力を加えるばね、ロック、アクチュエータ又は他の構成要素は必要ない。更に、弁部材７４が閉位置にくると、弁肩部スロット９１が外部通気穴８２と内部通気穴８３の間の通路を完成するので、弁部材７４が閉位置に動かされた瞬間に、空気がノズル９９の上部に進入し、ノズルアッセンブリ３８内の液体をより迅速且つ完全に排出し易いようにしている。
【００３５】
弁部材７４を開くには、ハンドルレバー７５のねじ付端部９５を前方に、概ね弁座８０から遠ざかる方向に動かす。ハンドルレバー７５がこの様に動かされると、ボールジョイント９２の中心回りにボール座９３内で回転し、ハンドルレバー７５の遠位端９０が反対方向に回転する。ハンドルレバー７５の遠位端９０がこの様に動くことにより、弁部材７４が、弁座座金８７を弁座８０から離す方向に滑動し、弁部材７４は開位置とされる。弁頭部の回りに流れている液体から弁頭部８４に作用する力を、弁肩部８６と弁肩部ガイド８１の間、及び、弁肩部スロット９１や、摩擦リング７６、ボンネット座金７７、圧縮ボンネット７８、ハンドルレバー７５の間に作用する摩擦力と組み合わせると、ハンドルレバー７５又は弁部材７４に連続する外力を加えなくても、弁部材７４をその開位置に保持するのに十分である。
【００３６】
液体の流れへの外乱は、できる限り流線形にされた弁アッセンブリ３７によって最小に抑えられることが望ましい。図７に液体の流線９６で示しているように、弁アッセンブリ３７を通って流れる液体は、概ね下方向に向けられているノズルアッセンブリ３８の中へと弧状になって案内される。従って、弁アッセンブリ３７は、液体の流れの開始と停止をするのみならず、できるだけ液体の流れの乱れを発生させずに液体をノズル９９へと案内するように作用する。図８に示しているように、液体の流れを滑らかに方向転換させ易くするため、弁肩部８６の液体に面する表面９７は、弁部材７４がその開位置にあるときは、弁ハウジング９４の内側表面の曲率と一致するように形作られている。具体的には、ここに示している実施形態では、弁肩部８６付近の弁ハウジング９４の内側表面は、概ね、弧状の円筒の一部の形状になっている。即ち、弁肩部８６の液体と面する表面９７は、概ね凹形状であり、２つの曲率半径を有している。第１の半径は、液体をノズル９９に案内する弁ハウジング９４によって形成されている弧の大きい半径と一致している。第２の曲率半径は、第１の半径に垂直であり、弁アッセンブリ３７とノズル９９が接合されている点における弁ハウジング９４の内側半径と一致している。代わりに、弁肩部８６の液体と面する表面９７は、第１の曲率半径だけを有していてもよく、その場合も、弁肩部８６の液体に面する表面９７は、液体の流れを流線形であるようにノズル９９に送ることになる。更に、弁肩部８６の液体と面する表面９７は平面であってもよく、その場合、そのような面の縁部は、弁部材７４がその開位置にあるとにき、弁ハウジング９４の内側表面と同面になり、平面は、液体の流れをノズル９９の中に効率的に導くように傾斜していなければならない。対照的に、図１０に示しているように、従来型のビール注ぎ出し蛇口９８内に設けられている弁肩部８６の液体と面する表面９７は、何の細工もなく、概ね垂直方向に平坦な面になっている。更に、そのような設計では、液体は、その流線９６で示しているように、突然方向転換されることになる。液体のそのような突然の方向転換は、乱流を引き起こすことがある。
【００３７】
弁チャンバ７９を通って流れる液体の一部は、ノズルアッセンブリ３８への途中で弁頸部８５を通過しなければならないので、図９に示している弁頸部８５の断面は、この方向の液体の流れに対して流線形になっている。
【００３８】
弁部材７４を手動で動かすことを前提にしている上記実施形態の代わりに、弁部材７４をその開位置と閉位置の間で動かすのに要するエネルギーを、自動的な、又はモーター駆動手段で供給してもよい。例えば、１つの実施形態では、弁肩部８６に接続されているリニアアクチュエータが、弁部材７４をその閉位置から開位置へ、そして逆へと動かす際にハンドルレバー７５を押し引きする機能を置き換えてもよい。更に、弁部材７４は、家庭用品で水の流れを制御するのに用いられているソレノイドと同様のやり方で、電磁手段を使って動かしてもよい。同様に、ギア式又は他の回転式弁運動機構も又、弁部材７４を閉位置と開位置の間で動かすように機能することができる。そのようなギアを回転させるためのエネルギーは、電気機械式又は手動式手段で供給してもよい。
【００３９】
弁アッセンブリ３７を通って流れる液体は、図２に示しているように、ノズルアッセンブリ３８に直接送られることが望ましい。ノズルアッセンブリ３８は、下向きに伸張するノズル９９と、ノズル９９の下端部１０１付近に配置されている液体分散部材即ち流れ方向転換器１００を備えていることが望ましい。弁アッセンブリ３７を通過してノズルアッセンブリ３８に流れる液体は、重力の影響によって加速する傾向にある。ノズルアッセンブリ３８は、４つの主要な機能を果たす。第１に、ノズルの内側表面１０２と液体の間に作用する粘性力は、重力による液体の加速度を多少抑制し、液体が流れる速度を遅くする働きをする。第２に、ノズル内側表面１０２は、弁部材７４がその開位置にあるときに、空気がシステムの中へと昇る機会を最小に抑える形状になっている。密で空気を含んでいない液体の流れは、ノズルアッセンブリ３８内での液体の発泡を最小に抑える。第３に、流れ方向転換器１００は、ノズルアッセンブリ３８を出る液体の流れを、液体が充填される容器の内側表面に衝突するときに発生する乱流及び発泡が最小になるように、方向転換させる働きがある。ノズルアッセンブリ３８は、流れ方向転換器１００が、注ぎ出す対象となる最大の容器の底部に達し、底部で又は底部付近で容器を充填できるほど長いのが望ましい。好適な実施形態では、ノズルアッセンブリ３８の長さは、約３インチ（７．６２ｃｍ）から約１５インチ（３８．１ｃｍ）である。ノズルアッセンブリ３８の長さが、約４インチ（１０．１６ｃｍ）から約１２インチ（３０．４８ｃｍ）であれば更に望ましい。ノズルアッセンブリ３８の長さが、約８インチ（２０．３２ｃｍ）から約１０インチ（２５．４ｃｍ）であれば、なお望ましい。
【００４０】
従来型の蛇口９８から流れる液体の流れ１０３を、図１１に示している。ノズル９９が無ければ、蛇口９８を出た液体の速度は、重力のために液体が落ちるにつれて速くなる。この加速度によって、液体の流れ１０３の断面積は、液体が落下して蛇口９８からますます離れるほど小さくなる。このプロフィルの概略の形状は放物線状であり、その具体的なプロフィルは、液体の流量と蛇口の出口１０４の直径で変わる。基本的な幾何学と共にベルヌーイの式を使えば、蛇口の出口１０４から所与の距離にある液体の流れ１０３の断面積を計算することができる。ベルヌーイの式によれば：
【数５】
2006513936.tif 000006
であり、ここで、ｐ１、ｐ２は、それぞれ、蛇口の出口１０４と、蛇口の出口１０４から所与の距離における液体の圧力、
ρは液体の密度、
Ｖ１、Ｖ２は、それぞれ、蛇口の出口１０４と、蛇口の出口１０４から所与の距離における液体の流れ１０３の線速度、
ｇは重力による加速度、
ｚ１とｚ２は、それぞれ、蛇口の出口１０４と、蛇口の出口１０４から所与の距離の点である。
【００４１】
自由に流れる液体の流れ１０３は大気圧の下にあるので、ｐ１＝ｐ２＝０である。ｚ１＝０、ｚ２＝ｈとし、Ｖ２をＶ０に、Ｖ１をＶｈに改名すると、Ｖｈをｈの関数として表すことができ、ここに、Ｖｈは、液体の流れ１０３の、蛇口の出口１０４から垂直距離ｈだけ下における線速度である。
【数６】
2006513936.tif 000007
【数７】
2006513936.tif 000008
【数８】
2006513936.tif 000009
【数９】
2006513936.tif 000010
ここで、Ｖ０は蛇口の出口１０４における液体の流れ１０３の線速度である。
【００４２】
液体の流れ１０３の流量は、以下の式に従って、液体の流れ１０３の線速度と液体の流れ１０３の断面積に関係付けることができる：
Ｑ＝Ａ０Ｖ０
ここで、Ｑは液体の流量、
Ａ０は蛇口の出口１０４の断面積、
Ｖ０は、蛇口の出口１０４における液体の流れ１０３の線速度である。
Ｖ０を解いて、Ｖｈの式に代入すると：
【数１０】
2006513936.tif 000011
となる。
【００４３】
蛇口の出口１０４が円形の場合、Ａ０は蛇口の出口１０４の直径Ｄ０の関数として表すことができ：
【数１１】
2006513936.tif 000012
【数１２】
2006513936.tif 000013
となる。
更に代入して、ＶｈをＤ０の関数として解くと：
【数１３】
2006513936.tif 000014
【数１４】
2006513936.tif 000015
【数１５】
2006513936.tif 000016
となる。
更に、液体の流量は、非圧縮性システムの中では一定なので、
Ｑ＝ＡｈＶｈ
であり、ここで、Ｑは液体の体積流量、
Ａｈは、蛇口の出口１０４から距離ｈにおける液体の流れ１０３の断面積、
Ｖｈは、蛇口の出口１０４から距離ｈにおける液体の流れ１０３の線速度である。
【００４４】
上記の式をＡｈに関して解き、Ｖｈの先の定義に代入すると、液体の流れ１０３の断面積Ａｈを、その蛇口の出口１０４からの垂直距離ｈ、蛇口の出口１０４の直径、及び液体流量の関数として求めることができる：
Ｑ＝ＶｈＡｈ
【数１６】
2006513936.tif 000017
【数１７】
2006513936.tif 000018
【００４５】
ノズルアッセンブリ３８の断面積のプロフィルは、上記式を使って計算した、自由落下する液体の流れ１０３の断面積のプロフィルと一致するのが望ましい。この実施形態では、ノズル９９の断面積は、上部から底部に向かって徐々に減少している。流れ方向転換器を用いている好適な実施形態では、ノズル９９は、流れ方向転換１００を入れるためその遠位端付近で広がっているが、結果としての同心環状の断面積は、ノズルアッセンブリ出口１０５の点まで、この徐々に減少する断面積の連続を保っている。図示のように、同心環は、上部から下部に向かって断面積が徐々に大きくなる流れ方向転換器軸部１０６を有する流れ方向変換器を使用することによって、この徐々に減少する断面積を維持している。代わりに、ノズル９９の遠位端が徐々に減少する断面（図示せず）を有している場合は、流れ方向変換器１００は、直径が一定の流れ方向変換器軸１０６を有していてもよい。断面積のプロフィルが自由落下する液体の流れ１０３のプロフィルと一致するノズルアッセンブリ３８は、液体が、ノズル内側表面１０２と常に接触してノズルアッセンブリ３８を通って流れるように保つ働きをする。この様にして、液体とノズル内側表面１０２の間に作用する粘性力は、液体を減速するように作用する。更に、ノズルアッセンブリ３８が最適化された流量で液体が流れている限り、空気は、泡になってノズルアッセンブリ３８に入ることはできない。
【００４６】
図１２に示しているノズルアッセンブリ３８の代替実施形態では、線形のテーパを有するノズル１０７が、断面積プロフィルが自由に流れる液体の流れのそれと一致し、断面積が徐々に減少してゆくノズル９９を近似している。
【００４７】
図１３に示しているノズルアッセンブリ３８の別の実施形態では、円筒形のノズル１０８が使用されている。この実施形態では、円筒形ノズル１０８の断面積は、流れ方向変換器１００が導入されるまで一定であり、この場合、流れ方向変換器１００を配置したことによる断面積の減少が、液体が流れているときには空気が円筒形ノズル１０８に入らないほどに十分になっている。従って、内部経路の断面積は、ノズルの液体受け入れ端部からノズルの液体注ぎ出し端部に向かって減少している。
【００４８】
図１４に示している更に別の実施形態では、ノズルアッセンブリ３８は、２つ以上の整流チャネル１０９を含み、ノズルアッセンブリ３８内の液体の横方向の運動を少なくし、ノズルアッセンブリ３８を通って流れる液体の乱流を抑えている。ノズル９９は、少なくとも２つのチャネル１０９に再分割するのが望ましく、３つから１０個のチャネル１０９に再分割するのが望ましい。ノズル９９は、４つの等しい寸法のチャネル１０９に分割されるのが更に望ましい。図１５、図１６、図１７は、チャネルに分割されたノズルの様々な実施形態を断面で示している。
【００４９】
レイノルズ数は、液体の流れが層流であるか又は乱流であるかの特性についての標示となる。整流チャネル１０９を備えていない円形断面のノズル９９のレイノルズ数は、以下の式で与えられる：
【数１８】
2006513936.tif 000019
非円形導管のレイノルズ数は、以下の式で求めることができる：
【数１９】
2006513936.tif 000020
ここで、Ｒｅｈは、水力直径に基づくレイノルズ数である。水力直径は、Ｄｈ＝４Ａ／Ｐと定義され、ここで、Ａは導管の断面積、Ｐは導管の周長である。ノズルアッセンブリ３８内の、それぞれ同じ寸法の、分円、楔形のチャネル１０９について： 
【数２０】
2006513936.tif 000021
【数２１】
2006513936.tif 000022
【数２２】
2006513936.tif 000023
【数２３】
2006513936.tif 000024
【数２４】
2006513936.tif 000025
であり、ここで、Ｄはノズル９９の内径、ｎは、同じ寸法の、分割円で、楔形のチャネル１０９の数である。チャネル１０９を有するノズル９９のレイノルズ数を、整流チャネルが含まれていないノズル９９と比較すると、以下の比が得られる：
【数２５】
2006513936.tif 000026
【００５０】
この様に、整流チャネル１０９を有するノズルアッセンブリ３８を通って流れる液体のレイノルズ数は、整流チャネルが配置されていないノズルアッセンブリ３８と比べ、（π）／（π＋ｎ）倍だけ小さくなる。示されたように、チャネル１０９の数が増すと、ノズル９９を通って流れる液体のレイノルズ数が更に減少する。更に、各整流チャネル１０９の表面１１０は、液体と表面１１０の間に作用する粘性力が形成することのできる有効表面積を大きくするので、液体がノズル９９を通って移動する際に、液体を更に減速する。
【００５１】
ノズルアッセンブリ３８は、断熱されたり、液体又は当技術分野で既知の他の手段で冷却されたりしてもよく、発泡体、空気、循環グリコール、循環水、及び熱電手段などを含むがこれに限定されるものではない。ノズルアッセンブリ３８は、周囲の大気に曝されているので、このような断熱又は冷却機構が無ければ、大気温度まで温まることがある。グリコール冷却式注ぎ出しシステムのグリコール配管を伸張してノズルアッセンブリ３８内でコイル状にさせ（図示せず）、ノズルアッセンブリ３８を低温に維持することに利用してもよい。
【００５２】
ビールを注ぎ出すときに過剰な泡が発生する主な原因は、飲料を、高速で、又は他の乱流を作るやり方で容器の底部に当てることである。流れ方向転換器１００は、ノズルアッセンブリ３８を出る液体を、液体と容器の間の衝撃の力が低くなるように、穏やかに方向転換して注ぎ出すことによって、泡の発生を最小に抑える。図１８に液体の流線９６で模擬的に示しているように、ノズルアッセンブリ３８を通って移動する液体は、流れ方向変換器軸１０６の周りに均等に分散される。液体は、流れ方向変換器１００を通過して流れる際に、概ね下向きの流れから半径方向の流れに穏やかに方向転換される。ノズルアッセンブリ３８を出る液体は、下向きベクトルも有する均一な３６０度のパターンで、半径方向に分散されるのが望ましい。そのようなパターンは、多種多様な容器寸法に飲料を注ぎ出す際に飲料の発泡を最小限に抑えると決定されたものである。ノズル９９の下端部のリップ１１１もあってもよい。リップ１１１は、ノズルアッセンブリの出口１０５を出る液体の流れ特性を改良するために、別の形状も考えられるが、丸みを帯びているのが望ましい。
【００５３】
流れ方向転換器１００は、流線形の物体であるのが望ましい。好適な実施形態では、流れ方向転換器１００の近位端１１２は楕円ドーム形状である。この実施形態では、丸い流れ方向転換器軸１０６は、液体の流れを、最小量の乱流で方向転換できるように、流れ方向転換器基部１１３に向かって徐々に広がっている。流れ方向転換器１００の長手方向の全長に沿う水平方向断面は、その形状が液体の流れと実質的に干渉しない限り、別の形状も考えられるが、円形であるのが望ましい。流れ方向転換器基部１１３も、平坦な底の容器の底部が流れ方向転換器基部１１３と同一平面上に配置できるように、円形且つ平坦であるのが望ましい。しかしながら、流れ方向転換器基部１１３の底部は、流れ方向転換器基部１１３の底部の周辺縁部が、充填する容器の底部と実質的に接触する限り、幾らか窪んだ表面を有していてもよい。流れ方向転換器１００の外側表面は、平滑であるのが望ましい。
【００５４】
背高幅広の流れ方向転換器１００は、液体を方向変換させるときに発生する乱流を抑制する働きをするが、そのような流れ方向転換器１００は、ノズルアッセンブリ３８が長くて幅広になり、小さな容器に収まり難くなりかねない。このため、流れ方向転換器１００は、小型の方が望ましい。流れ方向転換器１００は、近位端１１２と基部１１３の間で測定して、０．５インチ（１．２７ｃｍ）と８インチ（２０．３２ｃｍ）の間にあるのが望ましい。流れ方向転換器１００は、この長さに沿って測定したとき、１インチ（２．５４ｃｍ）と４インチ（１０．１６ｃｍ）の間にあるのが更に望ましい。流れ方向転換器１００は、この長さに沿って測定したとき、２インチ（５．０８ｃｍ）であるのが更に望ましい。流れ方向転換器基部１１３は、その最も幅広の点で測って、０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）と５インチ（１２．７ｃｍ）の間にあるのが望ましい。流れ方向転換器基部１１３は、その最も幅広の点で測って、０．５インチ（１．２７ｃｍ）と２インチ（５．０８ｃｍ）の間にあるのが更に望ましい。流れ方向変換器１００の別の実施形態を図２０、図２１、図２２に示している。液体がノズルアッセンブリ３８を離れて容器に衝突するときに発生する泡の量を減らす役目を果たす流れ方向転換器１００の形状及び構造は、この他にも沢山考えられる。流れ方向転換器は逆円錐形であるのが望ましい。
【００５５】
流れ方向転換器１００は、一般的には取り外しできないが、取り外し可能であることが好ましい。流れ方向転換器１００は、１つ以上の支持構造体１１４によってノズル９９の内側に取り付けられている。支持構造体１１４は、液体の流れが在っても、流れ方向転換器１００をノズル９９の軸に沿って中心に保持できるだけの強度がある。液体の流れの乱れを最小限に抑えるため、支持構造体１１４は、流線形で、丸い近位端１１５から遠位端１１６の点に向かって徐々に細くなっているのが望ましい。図１９に示している翼形状は、支持構造体１１４によって生じる乱流を最小にすることが分かった。中に整流チャネル１０９が設けられているノズルアッセンブリ３８の場合、流れ方向転換器１００は、整流チャネル１０９を形成している表面１１０に直接取り付けられているので、所定の位置に保持するための支持構造体１１４を必要としない。
【００５６】
流れ方向転換器１００は、液体がノズルアッセンブリ３８を離れて容器に入ることを可能にするノズルアッセンブリの出口１０５が、ノズルアッセンブリ３８のリップ１１１と流れ方向転換器１００の間に形成されるように、ノズルアッセンブリ３８の中に長手方向に配置されている。ノズルアッセンブリの出口１０５の寸法は、液体がノズルアッセンブリ３８を迅速に出ることができるよう十分に大きく、液体を容器の中へ均等に半径方向に分散させることができるよう十分に小さくなければならない。ノズルアッセンブリの出口１０５の最適な寸法は、液体の流量、ノズル９９の直径及び流れ方向転換器１００の具体的な形状によって変わる。ノズルアッセンブリの出口１０５の高さは、ノズル９９のリップ１１１と流れ方向転換器１００の間の垂直の間隔として測定して、０．２インチ（０．５０８ｃｍ）と１．５インチ（３．８１ｃｍ）の間にあるのが望ましい。ノズルアッセンブリの出口１０５の高さは、０．３５インチ（０．８８９ｃｍ）と０．６インチ（１．５２４ｃｍ）の間にあるのが更に望ましい。ノズルアッセンブリの出口１０５の高さは、０．４インチ（１．０１６ｃｍ）と０．５インチ（１．２７ｃｍ）の間にあるとなお望ましい。
【００５７】
ノズルアッセンブリの出口１０５の高さは固定された間隔でもよいが、図２３と２４に示している本発明の別の実施形態では、ノズルアッセンブリ３８内の流れ方向変換器１００の具体的な長手方向の位置は、ノズル９９内のセットスクリュー１１７と座ぐり溝１１８によって微調整することができ、セットスクリュー１１７を緩めると、流れ方向変換器１００を長手方向に動かすことができる。流れ方向転換器１００をノズルアッセンブリ３８の軸に沿って長手方向に動かすと、ノズルアッセンブリの出口１０５の高さが変化する。洗浄又は保守のために、流れ方向転換器１００をノズルアッセンブリ３８から取り外すことができるように、セットスクリュー１１７も又、ノズルアッセンブリ３８から完全に取り外されてもよい。
【００５８】
本発明の別の実施形態では、弁アッセンブリ３７の上流にディフューザ１２１が配置されており、乱流の量を最小限に抑える方法で弁アッセンブリ３７に入る液体の断面積を増やしている。ディフューザ１２１は、そのスロート端部１１９からその出口端部１２０までテーパーになっているのが望ましい。図２５に示している１つの実施形態では、円錐状ディフューザ１２１が、高速飲料注ぎ出し装置３５の頸部アッセンブリ３６内に配置されている。この実施形態の円錐状ディフューザ１２１の軸は、高速飲料注ぎ出し装置３５の頸部アッセンブリ３６内に垂直に整列しているが、曲率半径を有していてもよい。円錐状ディフューザ１２１の広がり角は、円錐状ディフューザ１２１の長手方向軸と円錐状ディフューザ壁１２２の間の角度で測定して、比較的小さいのが望ましい。広がり角が大きいと、液体の断面積を短い距離で拡げるため、一般的に乱流が増大することになる。乱流を最小限に抑えながら拡散させ易くするには、円錐状ディフューザ１２１は、広がり角が２５度未満であるのが望ましい。広がり角は１２度未満であれば更に望ましく、８度未満であればなお望ましい。
【００５９】
或る条件の下では、高速飲料注ぎ出し装置３５を出る液体の流速を遅くすることが望ましいこともある。図２６に示している本発明の別の実施形態では、注ぎ出される液体の流速を随意的に遅くするため、このシステムには、減圧要素１２３が多方弁１２４と組み合わせて導入されている。減圧要素１２３はさまざまな形態を取ることができるが、減圧要素１２３は、或る長さの、直径が小さい配管であるのが望ましい。減圧要素１２３は、その空間要件を最小にするために、高速飲料注ぎ出し装置３５の頸部アッセンブリ３６内でコイル状とされている。
【００６０】
減圧要素１２３の入端部１２５と出端部１２６は、高速飲料注ぎ出し装置３５の頸部基部１２７に配置されている多方弁１２４に接続されている。図２７の１つの実施形態に示しているように、１つの位置では、多方向弁１２４は、高速飲料注ぎ出し装置３５とビール注ぎ出しシステム３９の残りの部分の間で、邪魔のない全開ポートとなっている。液体の流れの矢印１２８は、多方弁１２４を通る液体の流れの経路を示している。この位置では、液体の流れは減圧要素１２３を完全に迂回し、液体は、減圧要素１２３が無いかの様に、その通常の流量で高速飲料注ぎ出し装置３５から注ぎ出される。
【００６１】
図２８に示しているように、別の位置では、多方弁１２４は、液体を、高速飲料注ぎ出し装置３５を通る途中で減圧要素１２３を通るように方向付ける。この位置では、多方弁１２４に入る液体は、減圧要素１２３の入端部１２５に取り付けられている弁出口１２９に送られる。ビール注ぎ出しシステム３９からのエネルギーは、減圧要素１２３の出端部１２６から送り出された液体を方向付ける多方弁１２４に、弁入口１３０を通って再び入る前に減圧要素１２３の全長を通る液体を、高速飲料注ぎ出し装置３５を通るその全行程に亘って動かし続ける。多方弁１２４に再び入る液体は、圧力降下を経ているので、液体は、下がった流量で、望ましくは従来型のビール注ぎ出し蛇口の最適流量で、高速飲料注ぎ出し装置３５に再び入る。
【００６２】
以上の詳細な説明は、分かり易く示すことを意図したものであって、限定するものではなく、当然のことながら、本発明の精神及び範囲を規定することを意図しているものは、特許請求の範囲並びに全ての等価物である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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