JP2012526021A - 容器内の加圧液体を均圧分注するための方法および装置（フレア飲料弁） - Google Patents

Abstract

本発明は、所定量の加圧された液体を分注する方法に関し、この分注方法は、容器内の液体を分注開口を介して分注空間に分注する際、容器と分注空間の間の圧力差が、中間投与室を用いて段階的に均一化される。まず、容器と投与室の間で圧力が均一化され、容器と投与室を圧力連通して圧力均衡を維持しつつ、容器から投与室へ所定量の液体を分注する。次いで、投与室を気体的かつ液体的に容器から遮断し、第２段階として、投与室と分注空間の間で圧力が均一化され、投与室と分注空間の圧力を等しく保って投与室内の所定量の液体を分注空間へ分注する。本発明の分注方法は、容器の第１内側容器に液体を供給し、第２内側容器に圧力均衡媒体を導入し、第１および第２内側容器は、変形可能または移動可能な側面で互いに隣接している。本発明の分注装置は、ユーザの冷蔵庫内に収容される内蔵型または自己冷却型の炭酸飲料分注機にできる。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、2009年5月7日にオランダでなされた出願第2002851号の優先権を主張するもので、この言及により上記出願の内容は本出願に合併される。

本発明は、分注技術に関し、より詳しくは、容器内の加圧液体を、液体に溶解したガスの損失を無くし,あるいは損失を最小化して均圧分注するための方法および装置に関する。

ガスなどの他の物質が溶解した液体を定量分注する場合、分注された液体から溶解物質が突然放出されるという問題が起きている。例えば、ビールやソフトドリンクなどの炭酸水の場合、容器から液体が流出したとき、圧力の減少の結果、液体に溶けていた二酸化炭素がガスになって放出されることが度々ある。例えば、標準大気圧が略100kPaであるのに対して、典型的な炭酸水の内圧は、(缶詰め4℃で)117kPa、(室温21℃で)245kPaであることに留意すべきである。この例のように、従来の缶詰炭酸水は、室温で特に顕著であるように大気圧に対して超過圧を有する。

従って、例えば瓶詰めの炭酸水では、気体の二酸化炭素は、水中に溶解した二酸化炭素と平衡状態にある。瓶が開けられると、水に溶解していた二酸化炭素は、泡だって急速に放出される。これは、高圧(大気圧以上)の二酸化炭素ガスを添加した後に炭酸水の瓶が密封されるからである。高圧のため、水には多量の炭酸ガスが溶解している。炭酸水の瓶が開けられると、瓶内の二酸化炭酸ガスの圧力は(大気圧まで)相当減少する。ガスの溶解度は、圧力に比例するから、溶解度が相当減少する。その結果、二酸化炭酸ガスは、炭酸水から泡を立てて急速に放出される。

二酸化炭素ガスが周囲環境に逃げ出すと、炭酸飲料の例えば「泡立ち」,「飲み感」,「甘み感」などの特有の特徴が悪化する。

当該技術分野で必要とされるのは、これらの問題を減じるか無くすようなこの種の液体を分注する方法および装置である。

投与された(定量の)加圧液体を分注する方法が提供される。本発明の一実施形態の方法は、中間投与室を用いて容器と分注空間の圧力差を段階的に均一化して、分注開口を経て容器内の液体を分注空間に分注する。第１に、容器と中間投与室を連通して両者間で圧力均衡を保ちつつ、両者間で圧力を均一化して、所定量の液体を容器から中間投与室に分注する。次に、中間投与室を容器から気体的にも液体的にも遮断する。第２段階において、中間投与室と分注空間の間で圧力を均一化して、両者の圧力を同じに保ちつつ、中間投与室内の所定量の液体を分注空間に分注する。本発明の方法は、容器の第１内側容器に液体を供給し、第２内側容器に圧力均衡媒体を導入するとともに、第１内側容器と第２内側容器を少なくとも変形しうる或いは移動しうる側面で隣接させる。また、本発明は、特に上記方法を実施するように構成された分注装置に関する。本発明の一実施形態の分注装置は、ユーザの冷蔵庫に内蔵できるか或いは例えば自己冷却式の炭酸飲料分注装置を含む。

本発明の一実施形態において、例えばガスなどの溶解物質を含む投与された液体の分注方法が行われる。この方法は、容器から分注開口を経て液体が分注されるべき空間(「分注空間」)に液体を、容器と分注空間の圧力差を段階的に均一化しつつ分注し、この分注は、(i) まず、容器と中間投与室の間で圧力を均一化して、容器から中間投与室に液体を分注し、(i) 次に、中間投与室を容器から遮断し、中間投与室と分注空間の圧力が等しくなった時点で、中間投与室から分注空間に液体を分注する。

本発明の一実施形態の方法は、分注すべき液体を第１内側容器に、圧力均衡媒体を第２内側容器に夫々供給し、第１,第２内側容器は、それらの間の変形または移動しうる側面によって互いに隣接している。第１内側容器は、例えば硬い容器内に設けられた柔軟な袋または膜(この袋または膜が第１内側容器を区画する)からなり、第２内側容器は、上記袋のまたは膜の外面と上記硬い容器の内面との間の空間からなって、第２内側容器に空気が導入されると、第１内側容器の体積が収縮する。この「袋内の袋」技術は、オランダ国ヘルモンドに在るディスペンシング・テクノロジーズ・ベスローテン・フェンノートシャップが有するフレア(登録商標)技術としても知られている。第１,第２内側容器の実施方法には種々あるが、それら総ての方法は、本発明の種々の実施形態に用いることができると理解される。

圧力均衡媒体と分注すべき液体の接触は、例えば圧力均衡媒体を第２内側容器に導入し、分注すべき液体を第１内側容器に供給することによって防がれる。液体から放出された溶解ガス(例えば二酸化炭素)は、第１内側容器に入って、第２内側容器内の圧力均衡媒体から遮断されたままだから、圧力均衡媒体とガスは混合し得ない。従って、液体とこの液体から放出されたガスが入った第１内側容器を冷却すれば、放出されたガスは総て液体に再溶解して、液体の特有の特徴は保持される。

本発明の一実施形態では、圧力均衡媒体は、例えば空気であって、液体から遮断されたままだから、液体が炭酸水である場合も非炭酸水(例えば果汁飲料)である場合も、長い貯蔵寿命と汚染の虞をなくするという利点がある。

本発明の一実施形態は、例えば炭酸水などの物質溶解した液体にとって特に利点があるが、例えばＮ₂Ｏ(笑気ガス)や二酸化窒素ガスやＮ₂を溶解した液体に対しても同様に適用できる。ここでは炭酸水を例とし挙げたが、本発明は、他の液体に対しても同様に適用できると理解されねばならない。さらに、貯蔵寿命を延ばし,汚染の虞をなくすることは、溶解物質を含まない液体についても言えるから、本発明はガス溶解液体に限られない。

本発明の一実施形態では、圧力均衡媒体は、例えば第２内側容器の体積を増加させ、 (分注すべき液体を蓄えた)第１内側容器の体積を減少させて、第１内側容器から分注すべき液体を押し出すうえ、第１内側容器内に空隙を生じさせず、第１内側容器内の液体からのガスの放出を防ぐ。

本発明の一実施形態は、(i) 分注すべき液体の圧力と (ii) 分注空間の圧力が段階的に均一化される。この均一化は、(i) 容器と投与室の間でまずガスのみを接続した後、液体を接続して、ガス接続によって容器内の圧力を投与室内の圧力と均一化して、分注すべき液体を液体接続によって投与室に流入させる第１段階と、これに続き (ii) 投与室と分注空間の間でまずガスを接続した後液体を接続して、ガス接続によって投与室内の圧力を分注空間内の圧力と均一化して、投与室内の(第１段階の後半で流入した)液体を液体接続によって分注空間に配達する第２段階によって行われる。このように、第１段階で容器から投与室へ両者の圧力を同じに維持しつつ液体を移動させ、第２段階で投与された定量の液体を投与室から分注空間へ両者の圧力を同じに維持しつつ配達する。こうして、投与された定量の液体のみが分注空間に接し、容器内に残る液体は、第２段階で投与室が遮断されるので分注空間から遮断される。

本発明の一実施形態では、空気が圧力均衡媒体の役割を果たす。この空気は第２内側容器に導入されて、第１内側容器内の液体から分離されているので、分注空間から取り出される空気は液体に混合せず、総ての上記フレア(登録商標)技術と同様、液体(例えばその特徴的な特性や貯蔵寿命など)に悪影響を及ぼすことがない。代替の実施形態では、気体,固体,液体またはこれらの任意の組み合わせを圧力均衡媒体として用いることができ、その場合の重要点は、液体が流れ合う２つの容器または室の間で等圧を維持することである。

本発明の一実施形態では、第２内側容器を加圧するために例えば追加圧力源を容器に接続することができる。第２内側容器内を所望の圧力にすることによって、容器内の液体が加熱されたり容器が振動されたりした場合に、例えば上述のように第１内側容器内の液体から二酸化炭素が放出されてガス気泡が発生することを防止することができる。

上記追加圧力源は、直接的または間接的なものにできる。間接的なものは、例えば主ポンプなどの主圧力源から分岐したホースと理解される。

本発明の一実施形態は、容器から投与された(定量の)加圧液体を分注する装置を提供する。この装置は、例えば分注開口と、第１内側容器および第２内側容器と、投与室を有する。容器と分注空間の圧力差は、段階的に均一化される。この均一化は、(i) 容器と投与室の間でまずガスのみを接続した後、液体を接続して、ガス接続によって容器内の圧力を投与室内の圧力と均一化して、分注すべき液体を液体接続によって投与室に流入させる第１段階と、これに続き (ii) 投与室と分注空間の間でまずガスを接続した後液体を接続して、ガス接続によって投与室内の圧力を分注空間内の圧力と均一化して、投与室内の(第１段階の後半で流入した)液体を液体接続によって分注空間に配達する第２段階によって行われる。このように、第１段階で容器から投与室へ両者の圧力を同じに維持しつつ液体を移動させ、第２段階で投与された定量の液体を投与室から分注空間へ両者の圧力を同じに維持しつつ配達する。第１段階が終わって第２段階が始まる前に、容器と投与室の間のガス接続および液体接続が遮断される。

第１段階と第２段階の両方で、液体と圧力均衡媒体は、互いに接触しない。液体が空気と初めて接触するのは、容器内に残る液体から投与室が遮断されて幾らか時間が経過して、第２段階で分注空間に分注されるときである。従って、投与された定量の液体のみが分注空間に接し、容器内に残る液体は、第２段階で投与室が遮断されるので分注空間から遮断される。

一実施形態の装置によれば、第２内側容器の体積は、この容器に圧力均衡媒体を導入することによって増加でき、第２内側容器が膨脹すると、第１内側容器が収縮する。これは、第１内側容器と投与室の液体接続が開かれたとき、第１内側容器から液体を押し出すのに役立ち、第１内側容器が次第に収縮するにつれ、次第に液体が押し出される。これは、第１内側容器内での空隙の発生を防止するのに役立ち、液体に溶解した如何なるガスも液体中に留まる。なぜなら、第１内側容器内には、ガスが充満しうる低圧空間がないからである。第１内側容器の体積は、第２内側容器の圧力によって連続的に減少するから、第１内側容器は、液体の収容量の大小に拘わらず常に液体で「充満」されている。

本発明の一実施形態の装置は、分注すべき液体の圧力と分注空間の圧力を均一化するように段階的に動作する圧力均一化手段を有する。この手段は、(i) 容器と投与室を接続するとともに第１閉鎖手段によって閉鎖可能な第１ガス管および第１液管と、(ii) 投与室と分注空間を接続するとともに第２閉鎖手段によって閉鎖可能な第２ガス管および第２液管と、(iii) 第１,第２閉鎖手段は、液管とガス管を所望の順序で相次いで開閉するようになっている。

本発明の一実施形態において、第１段階で液管,ガス管を開閉する上記所望の順序は、 (a) ガス管を開く一方、液管を閉じ、
(b) 容器から投与室へ液体が流出するように液管を開き、
(c) ガス管を開いたまま、液管を閉じ、
(d) ガス管を閉じ、
(e) 所望なら、過剰圧を周囲環境に逃がすためガス出口を開く。

ステップ(e)について、このステップでガス出口を開くことによって、投与室の袋と投与室の外壁の間に依然存在する過剰圧は、総て周囲環境に逃がすことができる。

以上の操作に続いて、第２段階では、投与室内に在る所定量の液体が、分注される(即ち、分注空間に配達、通常はユーザが保持する容器に流れ込む)。その際、投与室の圧力がまず周囲環境圧力(即ち、分注空間の圧力)に均一化され、過小圧を防ぐため均一化された圧力が維持される。本発明の一実施形態では、分注空間への液体の配達は、重力によるか、投与室に取り付けられた図２７に示すような外部圧力源によって行うことができる。

本発明の一実施形態では、上記第１,第２閉鎖手段は、可動部材に配置された凹部で構成でき、液管およびガス管を開閉する所望のステップの順序は、上記可動部材によってもたらされる。この可動部材は、例えば一体的に作ることができる。ガスと液体を供給する異なる流路は、可動部材の動作によってステップの順序の性能を向上させるため互いに関連して配置できる。この実施形態では、可動部材は一体的に作られているので、ステップの正確な順序が確保され、更に部材を頑丈かつ信頼性あるものにできる。

本発明の一実施形態の装置は、第２内側容器を加圧する図２のポンプ１２のような追加圧力源を有する。

本発明の一実施形態では、投与室は取り外し可能に分注装置に取り付けられ、内容積が異なる(異なった量の液体を分注できる)投与室に取り替えることができるようになっている。投与室を取り外せることは、液体を収容するため投与室内に設けられる(後述する)袋を取り替えることができるというオプションを提供できる。

本発明の一実施形態では、容器は、図１,２,１０,１１に示すように分注開口よりも高い位置に設けることができ、容器から分注開口への液体の押し出しを重力の働きで行わせることができる。

本発明の一実施形態では、投与室は、容器と分注開口の間の高さに位置させることができ、液体は容器から投与室へ重力の働きで流れた後、投与室内の計量された量の液体が重力の働きで分注開口に移動する。

代替として、一実施形態は、デザイン選択の理由から、投与室が、図１８〜３３に示すように、例えば容器および分注開口よりも低い高さに設けられる。この実施形態では、投与室から分注開口への液体の移動に、外部圧力源が用いられる。

上述の液体を分注する方法を実施する本発明の装置の実施形態は、次に提供される。

図１は、本発明の分注装置の第１実施形態を示す図であり、容器が水平に対して所定角度で傾いている。 図２は、本発明の分注装置の第２実施形態を示す図であり、容器の底部に追加ポンプが設けられている。 図３Ａは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、新たな容器が装着された状態を示す。 図３Ｂは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、新たな容器が装着された状態を示す。 図４Ａは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、ガス管が開き,液管が閉じている状態を示す。 図４Ｂは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、ガス管が開き,液管が閉じている状態を示す。 図５Ａは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、ガス管,液管が共に開いている状態を示す。 図５Ｂは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、ガス管,液管が共に開いている状態を示す。 図６Ａは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、液管が閉じ,ガス管が開いている状態を示す。 図６Ｂは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、液管が閉じ,ガス管が開いている状態を示す。 図７Ａは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、液管,ガス管が共に閉じている状態を示す。 図７Ｂは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、液管,ガス管が共に閉じている状態を示す。 図８Ａは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、空気出口管が開いた状態を示す。 図８Ｂは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、空気出口管が開いた状態を示す。 図９Ａは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、液体が分注装置から分注されている状態を示す。 図９Ｂは、図１または図２に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、液体が分注装置から分注されている状態を示す。 図１０は、本発明の分注装置の第３実施形態を示す図であり、容器は略倒置状態で配置されている。 図１１は、本発明の分注装置の第４実施形態を示す図であり、容器は略倒置状態で配置されている。 図１２Ａは、図１０または図１１に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、新たな容器が装着された状態を示す。 図１２Ｂは、図１０または図１１に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、新たな容器が装着された状態を示す。 図１３Ａは、図１０または図１１に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、ガス管が開き,液管が閉じている状態を示す。 図１３Ｂは、図１０または図１１に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、ガス管が開き,液管が閉じている状態を示す。 図１４Ａは、図１０または図１１に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、ガス管,液管が共に開いている状態を示す。 図１４Ｂは、図１０または図１１に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、ガス管,液管が共に開いている状態を示す。 図１５Ａは、図１０または図１１に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、液管が閉じ,ガス管が開いている状態を示す。 図１５Ｂは、図１０または図１１に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、液管が閉じ,ガス管が開いている状態を示す。 図１６Ａは、図１０または図１１に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、空気出口管が開いた状態を示す。 図１６Ｂは、図１０または図１１に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、空気出口管が開いた状態を示す。 図１７Ａは、図１０または図１１に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、液体が分注装置から分注されている状態を示す。 図１７Ｂは、図１０または図１１に示す分注装置のガス流と液流の流路を示す詳細斜視図であり、液体が分注装置から分注されている状態を示す。 図１８は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図１９は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図２０は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図２１は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図２２は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図２３は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図２４は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図２５は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図２６は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図２７は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図２８は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図２９は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図３０は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図３１は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図３２は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。 図３３は、本発明の分注装置の第５実施形態を示す図であり、ユーザの冷蔵庫に内蔵される炭酸飲料用分注装置を示す。

容器が所定角度で上に向いた分注装置
図１および図２は、本発明による分注装置の実施形態を示している。図を参照すると、分注装置は、容器４のための支持部を含むハウジング２を備え、容器４は、首部１６と流出開口１８(図３参照)を有する瓶として示されている。分注装置１は、容器４の首部１６がスナップ式,クランプ式またはねじ式に固定できる接続片２０を有する。分注装置１は、流出管１１が例えば配置できる分注開口１０を備えた弁ハウジング６を更に有する。分注装置１は、分注すべき所定量の液体が供給される投与室８を更に有する。投与室８は、上述のように種々の他の体積をもつ投与室に例えば取り替えることができる。

図２に示す実施形態の分注装置は、容器４の弁１４に接続できるポンプ１２を有する。このポンプ１２は、例えば第１内側容器２８内に在る液体Ｌを加圧すべく、容器４の第２内側容器２８内に圧力を加える。液体Ｌが炭酸水であり、容器２が例えば冷蔵庫外にあって幾分加熱されている場合、加熱によって炭酸水ＬからＣＯ₂ガスが発生する。ポンプ１２を用いて第２内側容器２８を介して対抗圧力を加えると、炭酸水から二酸化炭素が放出されるのを防ぎ、第１内側容器２６内にＣＯ₂ガスの泡が生じるのを防ぐことができる。この対抗圧力は、第１内側容器の温度が幾らであれ,容器内の圧力が均衡圧以下になるのを防止する。従って、例えば第１内側容器内の液体が代表的な炭酸水であれば、その内圧は(４℃で)117kPa、(２１℃で)248kPaである。４℃で117kPa以上、２１℃で248kPa以上の圧力を加えれば、溶解したＣＯ₂ガスは炭酸水から放出されない。

図３Ａ,Ｂは、液体Ｌを収容した新たな容器４が、その首部１６をスナップ式,クランプ式またはねじ式で分注装置１の接続片２に固定された状態を示している。分注装置の動作では、液体Ｌは、重力の働きで流出開口１８と管２４および接続片２０を通って流れ落ち、弁ハウジング６に在る閉鎖要素３０によって止められる。図３Ａ,Ｂの例では、液体Ｌは容器２の第１内側容器２６内にあり、システム圧Ｐsをもつガスは容器２の第２内側容器２８内にあって、システム圧Ｐsは、分注空間内の周囲環境圧Ｐeよりも大きい。図示の例では、第１内側容器２６は第２内側容器２８の「内」にあって、両容器は、既述の「袋内の袋」構造を呈することに留意されたい。第１,第２内側容器として、後述するように種々の代替構造を用いることができる。投与室８は、周囲環境圧Ｐeを呈する内部空間をもつ。図３Ａ,Ｂに示した状態では、ガスは弁ハウジング６を貫流できない。

図４Ａ,Ｂは、ガスが、容器２の第２内側容器２８から接続片２０を通りガス管４０(図４Ｂ)を介した後、閉鎖要素３０のガス管３６を介して投与室８内の空間に流れる状態を示している。これによって、投与室８内の圧力は、システム圧Ｐs、即ち第２内側容器２２に行き渡り,既述のように大気Ｓの周囲環境圧Ｐeよりも通常大きい圧力(既述のガスを液体に閉じ込めるために第２内側容器に加える必要のある対抗圧力)に均一化される。

投与室８の圧力が第２内側容器２８内のシステム圧Ｐsに均一化されると、閉鎖要素３０が弁ハウジング６に対して更に動かされて、閉鎖要素３０内の液管３２(図４Ａ)が容器２の流出開口１８と連通し、容器２の第１内側容器２６内の液体が、重力の働きで液管３２を介して袋３４に流れ込む。従って、上記容器と同様に、投与室８は液体のための第１内側容器とガスのための第２内側容器を有することに留意されたい。第１内側容器は、袋３４の内部であり、第２内側容器は、袋３４の外面と投与室８の内面の間の空間である。従って、本発明の実施形態では、第１段階で一方の第１袋内から他方の第１袋内へ液体が移動し、一方と他方の第２袋はガス連通していて等圧に維持される。一方の「袋内の袋」構造(容器)は、他方の「袋内の袋」構造(投与室)と連通可能に接続されるのである。

袋３４は、図５Ａ,Ｂに示すように、例えば液体Ｌで充填されると投与室８内で膨脹するように液管３２(図４Ａ,Ｂ)に配置されている。袋３４が膨脹すると、投与室８内でシステム圧Ｐsを呈するガスは、圧縮され、図５Ｂに示すように容器２の第２内側容器２８へ戻るガス流が生じる。従って、投与室内と第２内側容器内の圧力が等圧に維持される。袋３４は、衛生上の理由で例えば取り替えることができることに留意されたい。

袋３４が、少なくとも実質上投与室８の全空間を埋める程多くの液体Ｌを受け入れる(従って、圧力均衡媒体として用いられる総ての空気や他のガスが基本的に投与室から第２内側容器２８に戻る)と、図示の実施形態では分注装置１のハンドルとしても動作する投与室８(投与室を動かして、種々の管の開閉を制御する)を上方へ動かす。

こうして、図６Aに示すように、液管３２は、閉鎖要素３０の回転によって管２４から離れ、分注装置１の接続片２０を通る管２４と連通しなくなる。しかし、この投与室８の第１の「後部上方」位置でも、図６Ｂに示すように、ガス管が依然開いていて、投与室内のガスと容器２の第２内側容器２８内のガスの間で圧力の均一化が完了する。投与室と第２内側容器の間のガス管が依然開いているので、第１段階の圧力均一化が行われる。投与室８は、例えば更に上方へ動くことができ、それによって液管およびガス管が図７Ａ,Ｂに示すように閉じられる。

投与室８が(図７中間上方位置まで)更に上方へ動かされると、ガス通路が開かれる。すると、図８Ｂに示すように、如何なる過剰圧も周囲環境Ｓに逃げ、投与室８内のガス圧力が、周囲環境圧Ｐeに均一化される。投与室８が図９Ａ,Ｂに示すように最上位置まで動かされると、袋３４内の液体Ｌは、今や弁ハウジング６の分注開口１０に接続される液管３２および流出管１１(図１,図２)を介して、重力の働きによって分注域Ｓへ分注される。液体は、この分注域でユーザの例えばグラスに注がれる。

投与室８(即ち、袋３４と投与室８の内面の間の空間)の過小圧を防ぐため、液体Ｌが袋３４を流れ出るとき、ガスが開口３８とガス管３６を経て投与室８内の隙間に流入して、液体Ｌが重力の働きで分注開口１０へ流れ出るとき、投与室８内のガスの圧力は、周囲環境圧Ｐeに均一化される。これは、第２段階の圧力均一化である。

袋３４内の実質上総ての液体Ｌが分注されたなら、分注装置１は、図３Ａ,Ｂに示す状態に再び戻り、図４〜９を参照して既に述べた一連のステップが繰り返され、最終的に数位環境Ｓに更に分注すべく、投与室８が液体Ｌで再び満たされる。

容器が倒置された分注装置
図１０,１１は、本発明の夫々第３,第４実施形態を示しており、容器は実質上倒置されている。図１０を参照すると、分注装置101は、例えば瓶として示された容器104のための支持部を含むハウジング102を備える。容器104は、容器104の弁114が傷付くことなく直立状態で液体を蓄え得るよう脚部105を備えている。図２に示した実施形態と同様、所望なら追加ポンプ112を設けることができ、それが図１１に示す本発明の第４実施形態である。

図１０,１１への参照を続けると、分注装置101は、容器104が実質上倒置されるハウジング102を有する。容器104は、その首部116(図１２Ａ,Ｂ参照)を接続片120に取り付けて固定される。この取り付けは、例えばスナップ,クランプまたはねじによるものとすることができる。分注装置101は、例えば弁ハウジング106を介して容器104に接続できる投与室108を更に有する。弁ハウジング106は、流出管111が例えば配置できる分注開口110を有する。弁ハウジング106は、また内蔵する弁を操作するための制御ハンドル107を有する。投与室108は、例えば内蔵する袋134(図１３Ａ,Ｂ参照)が他の袋に、或いは、例えば投与室108自体が異なった容積の他の投与室108に容易に取り替えられるように、接続片121に取り外し可能に取り付けられる。これに関連して、「小さい」サイズの容積が望まれる場合や、例えば大学の友愛会館で飲料としてビールを提供したり、非常に暑い日に屋外で大きなグラスでソフトドリンクを提供したりするとき「大きな」または「超大な」サイズの容積が望まれる場合を容易に想像できるであろう。

図１２Ａ,Ｂは、分注装置101に新たな容器104が取り付けられた直後の状態を示している。容器104は、液体Ｌを化加えた第１内側容器126を有する。また、容器104は、システム圧Ｐsのガスが入った第２内側容器128を有する。システム圧Ｐsは、投与室108に行き渡っている周囲環境圧Ｐeよりも通常高い。

図１０〜１７に示す実施形態では、制御ハンドル107は、先に述べた実施形態の投与室108と異なる。制御ハンドル107(図１１参照)を押し下げて、弁ハウジング106内の閉鎖要素130を回転させると、第２内側容器128と投与室108内の空間が図１３Ｂに示すようにガス連通する。すると、圧力均一化の第１段階が始まり、第２内側容器128から接続片120を通りガス管140を介した後、閉鎖要素130内のガス管136およびガス管142と接続片121を経て、投与室108内の圧力がシステム圧Ｐsになる。この状態では、図１２Ａに示すように(液管132は閉じている)、投与室108への液体の流れは未だ不可能である。

制御ハンドル107を更に回すと、閉鎖要素130は、容器104と投与室108の間に図１４Ｂに示すガス接続と(図１４Ａに示す)液体接続を同時にもたらし、液体Ｌは、図１４Ａに示すように、重力の働きで閉鎖要素130を貫く液管132を経て袋134に流入する。袋134は、図１４Ａ,Ｂに示すように、膨脹して投与室108内で次第に大きい体積を占める。こうして、投与室108と第２内側容器128の間で第１段階の圧力の均一化が持続し、投与室108で生じるいかなる過剰圧も、図１４Ｂに示すように第２内側容器128に戻される。

図１５Ａ,Ｂに示すように、閉鎖要素130を更に回すと、図６Ａ,Ｂの状態と類似して、ガス流路が開いたまま,液流路が閉じる。これは、投与室108と第２内側容器128の間の更なる圧力均一化をもたらす。

投与室108と第２内側容器128の間の圧力均一化が終わると、投与室と第２内側容器の間のガス管は閉じられ、投与室は第２内側容器から遮断される。ここで、投与室で何らかの過剰圧が生じると、この過剰圧は、図１６Ｂに示すように開口138から周囲環境Ｓに放出される。

次に、閉鎖要素130は、図１７Ａに示すように、液管132が袋134内の液体Ｌを分注開口110に連通させるまで更に回される。袋134から液体Ｌが流出するので、投与室108内の袋134の体積が減少して、過小圧が生じうる。しかし、投与室108の内部空間は、周囲環境Ｓとガス連通しているので、図１７Ｂに示すように圧力均一化が生じ、周囲環境Ｓの空気が開口138からガス管144,142と接続片121を経て流入して、内部空間の過小圧は周囲環境圧Ｐeに均一化される。これが再度,つまり第２段階の圧力均一化である。

袋134内の総ての液体Ｌが分注されると、分注装置101は、図１２Ａに示す状態に再び戻り、図１３〜１７に示す上述のステップを再び行うことによって、新たな所定量の液体Ｌが、投与室108を介して周囲環境Ｓに分注されることになる。

水平容器をもつ内蔵型の分注装置
図１８〜３３は、本発明の実施形態によるユーザの冷蔵庫に内蔵できるユニットを示している。この実施形態は、例えばコーラなどの炭酸飲料や他の飲料で満たされる容器をもっている。記載の容易化のため、図示の実施形態は、飲料としてコーラを用いるものとする。この実施形態は、例えばユーザが家庭の「個人ソーダ泉」において新鮮な一杯の炭酸水を分注するために用いられる。

図１８〜３３に示す実施形態において、コーラは、本発明による上述の方法で分注することができ、この場合、圧力均衡媒体は空気と水の混合物であり、コーラは、分注装置に水平に載せられた容器から後述するように分注される。空気は、第２内側容器を加圧するために用いられるが、水圧は、投与室内の圧力を均一化し、投与室からコーラを分注するために用いられる。空気および水系統は、空気圧によって後方へ動き,そのとき投与室の下方に鉛直に設けられたピストンに水ラインを介して圧力を伝える水平に配置されたピストンを介して互いに接続されている。これに関連して、圧力均衡媒体は、ピストンを動かす空気または水または任意のガスや液体を含んで発生された圧力を伝達できるものであれば何でもよい。

図１８は、新たな容器が装着された分注装置を示している。図１８〜３３には、種々の位置が示されており、分注装置の外面には、例えば特定の飲料メーカの商標名が書かれていてもよい。上記容器は、「袋内の袋」またはこれと同等の装置であり、コーラが入った第１内側容器と、第１内側容器と容器の外殻の間の小さな空隙,つまり第２内側容器とを有する。

図１９は、弁を分注装置に取り付けることによって新たな容器を所定位置にロックした状態を示している。容器は、図示のように、弁ハウジングと弁と投与室用の袋を総て首部に搭載している。

図２０は、分注レバーと吐出口を有する分注装置の前面パネルを示している。図２１は、容器を収容して分注装置に取り付けられた前面パネルを示す。

図２２は、図１３Ｂに幾分類似した状態を示しており、液管が開く前に、投与室に加わる圧力が第１内側容器に加わる圧力に均一化される状態である。コーラは容器内,詳しくは容器瓶の第１内側容器内にあり、投与室への流路は未だ開いていない。既述の如く、分注装置の後部にあって前後に動く１つのピストンと、投与室の下方にあって上下に動くもう１つのピストンの２つのピストンがある。投与室の下方にあるピストンは、最上位置にあって、投与室が空である。投与室の下方にある前部ピストンは、(前部ピストンの上方を指す矢印の上の圧縮される白い袋として示された)袋に上記矢印で示すように圧力を加える。この圧力は、第２内側容器と後部ピストンの双方に空気回路管を介してエアを供給する(図３２の１２Ｖのエンジンとポンプ参照)空気圧縮機によって供給される。後部ピストンへの空気圧は、後部ピストンを後方へ押し、後部ピストン室の水を矢印で示すように押圧する。後部ピストン室の水は、水回路を介して前部ピストンのピストン室に接続されているから、前部ピストンを上方へ押し、投与室,特に投与室の袋に圧力を加える。

図２３,２４は、レバーの押し下げで分注装置が起動され、第１内側容器と投与室の袋が互いに液体接続される状態を示している。ここで、容器の後部の弁コネクタに接続された空気回路に接続されたポンプによって、第２内側容器(第１内側容器と容器の外殻の間の空隙)に供給される空気圧の最初の推進力を受けて、コーラが袋に入り、前部ピストンを押し下げる。この圧力は、袋134が投与室８を図５に示したように充填していく際に発揮する圧力に類似する。上記圧力は、前部ピストンのピストン室から水を吐出させ、この水を(矢印で示すように)水回路を経て後部ピストンのピストン室に送る。そして、水は、ピストンの矢印で示すように、後部ピストンを前方へ押す。後部ピストンの前方への運動は、空気回路管の矢印で示すように、空気回路管および弁コネクタを介してエアを第２内側容器内に送り込む。斯くて、第２内側容器と投与室は、後部ピストンの空気および水回路のインターフェイスを介して互いに連通し、第１段階の圧力均一化によって圧力が均一化される。こうして、コーラが第１内側容器から出て、投与室の袋を充填し、投与室の袋の重さが前部ピストンのピストン室の水を移動させ、それが後部ピストンのピストン室の空気を押圧して、この空気が第２内側容器内に戻る。先に述べた実施形態と類似して、投与室の袋は、加圧下(先の実施形態では投与室にシステム圧Ｐsで供給され、ここでは前部ピストンによって供給される)で充填されて、袋内にある体積の液体のみが取り上げるから、液体が第１内側容器から投与室へ移動しても、袋または第１内側容器内に空隙が生じず、液体からガスが放出されない。

投与室への充填は、図２５に示すように、袋が基本的に満杯になったとき終了し、今や充填された袋は、前部ピストンの室内の総ての水を後部ピストンの室内へ押し出して、後部ピストンをその最大前進位置へ押し出す(ここで、用語「前進」は、分注装置の前面に向かってを意味する)。袋は、今や満杯になったので、分注装置は、その内容物を図２６,２７に示すように分注する準備ができている。

図２６は、コーラの実際の分注を示し、図２７は、分注装置内でどのように分注が行われるかを示す。ユーザがハンドルを動かす、容器と投与室の間での液連通が閉鎖され、投与室と吐出口の間の液連通が開放される。今や、外部(即ち,分注空間)と接触できるのは、投与室内の所定量の液体だけである。

上述の如く、投与室が吐出口の高さよりも下方に位置するので、投与室からコーラを分注するために重力を用いることができない。従って、ピストンよって投与室の下方に加えられる圧力が、コーラを移動させる。(図３２の１２Ｖのエンジンとポンプ参照)空気圧縮機によってエアが後部ピストンに供給され、これが図２７に示すように後部ピストンを押し、その結果、水が水回路を経て前部ピストンの下部に供給され、投与室内の袋を押し上げて、コーラが分注される。

図２８は、ハンドルを押し上げて分注を停止した状態を示している。一旦この状態になると、分注装置は、吐出口と投与室の間の液接続を遮断し、容器の第１内側容器と投与室の袋の間の液接続を再び開放して、図２９に示されるように袋は再び充填され始める。図２９では、第２内側容器内の空気と(空気と水回路からなる後部ピストンインターフェイスを介して)圧力連通している前部ピストンによって、第２内側容器と投与室の間の圧力は均一化される点に留意されたい。

従って、図２９に示すように、分注システムは再び分注する準備ができており、図２４〜２７に示す過程が繰り返される。よって、図２９は図２４と同じで、図３０は図２５と同じである。

吐出口と投与室の間の液接続が閉鎖されたので、吐出口は、次の液分注を行う前の清掃のため、または例えば少なくとも容器が交換されるなど他の合理的な時間間隔で、図３１に示すように取り外すことができる。

図３２は、この実施形態の分注装置の主たる構成要素を示している。最後に、図３３は、この実施形態の側面図および正面図を図解的寸法で示している。図３２に示すように、代替実施形態は、前部ピストンの水体積の半分を保持する寸法にされた２つの後部ピストンを有する。これは、圧力負荷を均衡させるうえ、空間のより良い利用を可能にする。この例で２つのピストンは、水回路を介して前部ピストンに接続され、弁コネクタおよび空気回路を介して第２内側容器に接続される。

このように、本発明の実施形態では、液体が加圧された容器から同じ圧力に加圧された小さな投与室に分注される。これによって、両方の液体の圧力が同じである限り、液体中のガスは液体に溶解したままであり、均衡圧力は決して達せられない。液体が投与室を充填するほど、投与室の体積は増加するが、液体を収容するに十分なだけの増加なので、加わる圧力によって投与室の袋が拡大して内部に空隙や気泡が生じることはない。これによって、液体は溶解したガスを全く失うことなく分注される。この作用は、容器および投与室に加わる圧力の間に均一化があり、加わる圧力が液体に溶解したガスの溶解状態を維持するに十分である限り、如何なる温度でも存在する。

以上の記述および図は、本発明の一例であって、次の特許請求の範囲のように本発明を限定するものではない。当業者は、上述の種々の実施形態の技術態様を種々容易に組み合わせることができることに言及しておく。

Claims (25)

1. 容器から分注空間に所定量の液体を分注する方法において、上記容器と分注空間の圧力差は、上記容器から中間の投与室に圧力均衡媒体を導入することによって段階的な均一化でなくされ、上記液体が第１内側容器内に供給され、上記圧力均衡媒体が第２内側容器内に供給され、上記第１および第２内側容器は、それらの間の変形可能または移動可能な側面によって互いに隣接している液体の分注方法。
2. 請求項１に記載の分注方法において、上記液体は溶解物質を含んでいる分注方法。
3. 請求項１または２に記載の分注方法において、上記液体は、炭酸ガスを溶解している分注方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の分注方法において、上記液体は、少なくとも笑気ガスまたは窒素のいずれかを溶解している分注方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の分注方法において、上記圧力均衡媒体は、上記第２内側容器の体積を増加させ、それによって第１内側容器の体積を減少させて、第１内側容器内の液体を吐出させる分注方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の分注方法において、上記液体の圧力は、上記分注空間の圧力と
   第１の段階：つまり容器と投与室の間を(i) ガス接続した後、(ii) 液接続し、ガス接続によって容器内の圧力と投与室内の圧力を均一化し、液接続を介して液体を投与室に流し込む段階および
   第２の段階：つまり投与室と分注空間の間を(i) ガス接続した後、(ii) 液接続し、ガス接続によって投与室内の圧力を分注空間内の圧力を均一化し、液接続を介して投与室内の液体を分注空間に分注する段階を経て
   均一化される分注方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の分注方法において、上記圧力均衡媒体として空気が用いられる分注方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか１つに記載の分注方法において、上記第２内側容器を加圧するために追加の動力源を容器に接続した分注方法。
9. 容器に収容した液体を分注開口を介して所定量分注する分注装置において、上記容器と分注空間の圧力差は、上記容器から中間の投与室に圧力均衡媒体を導入することによって段階的な均一化でなくされ、上記容器は、分注すべき少なくとも１つの液体を収容できる第１内側容器と、圧力均衡媒体を導入できる第２内側容器からなり、上記第１および第２内側容器は、それらの間の変形可能または移動可能な少なくとも１つの表面によって互いに隣接している分注装置。
10. 請求項９に記載の分注装置において、上記液体は溶解物質を含んでいる分注装置。
11. 請求項９または１０に記載の分注装置において、上記液体は、炭酸ガスを溶解している分注装置。
12. 請求項９乃至１１のいずれか１つに記載の分注装置において、上記液体は、少なくとも笑気ガス,二酸化窒素ガスまたは窒素のいずれかを溶解している分注装置。
13. 請求項９乃至１２のいずれか１つに記載の分注装置において、上記第２内側容器の体積は、その中に圧力均衡媒体を導入することによって拡大でき、この拡大によって上記第１内側容器の体積が減少して、第１内側容器内の液体がこの容器内に空隙を生じることなく吐出される分注装置。
14. 請求項９乃至１３のいずれか１つに記載の分注装置において、
    上記液体の圧力を上記分注空間内の圧力と段階的に均一化する圧力均一化手段を更に備え、この圧力均一化手段は、
    上記容器と投与室の間に配置され、第１閉鎖手段によって夫々閉鎖できる第１ガス管および第１液管と、
    上記投与室と分注空間の間に配置され、第２閉鎖手段によって夫々閉鎖できる第２ガス管および第２液管とを備え、
    上記第１および第２閉鎖手段は、上記液管およびガス管を所望の順序で開閉するようになっている分注装置。
15. 請求項１４に記載の分注装置において、上記第１および第２閉鎖手段は、可動部分に設けられた凹部からなり、所望の順序での上記液管およびガス管の開閉は、上記可動部分を動かすことによって行われる分注装置。
16. 請求項１５に記載の分注装置において、上記可動部分が一体的に作られている分注装置。
17. 請求項９乃至１６のいずれか１つに記載の分注装置において、上記容器に接続され、上記第２内側容器を加圧するようになっている追加の圧力源を更に備える分注装置。
18. 請求項１４乃至１７のいずれか１つに記載の分注装置において、上記投与室は、取り外し可能に取り付けられている分注装置。
19. 請求項９乃至１８のいずれか１つに記載の分注装置において、上記容器は、分注開口よりも高い位置にある分注装置。
20. 請求項１４乃至１９のいずれか１つに記載の分注装置において、上記投与室は、上記容器の高さと上記分注開口の高さの間にある分注装置。
21. 請求項９乃至２０のいずれか１つに記載の分注装置において、請求項１乃至８のいずれか１つに記載の方法が適用される分注装置。
22. 請求項９に記載の分注装置において、上記液体は、炭酸飲料であり、上記圧力均衡媒体は、互いに圧力連通した空気と水の組み合わせであり、上記第１内側容器は、内側の袋であり、上記第２内側容器は、第１内側容器と容器の外殻の間の空間であり、上記容器は分注装置内に水平に配置されている分注装置。
23. 請求項２２に記載の分注装置において、分注装置全体は、家庭の冷蔵庫内の棚に適合できる分注装置。
24. 請求項２２に記載の分注装置において、分注装置の全高は１９１mm以下であり、全長は３８５mm以下である分注装置。
25. 請求項２２に記載の分注装置において、水ポートを有して、鉛直軸に沿って動く前部ピストンと、
    空気ポートと水ポートを夫々有して、水平軸に沿って動く２つの後部ピストンと、
    上記第２内側容器に接続された弁コネクタと、
    上記２つの後部ピストンの空気ポートを弁コネクタおよび圧力源に接続する空気回路と、
    前部ピストンの水ポートを２つの後部ピストンの水ポートに接続する水回路を更に備える分注装置。

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