JP2017510872A - 流体供給システム - Google Patents

Abstract

本発明によれば、定流量弁が３方向制御弁と共に、向上した閉止機能を提供するように配置される。定流量弁の閉状態中に、供給流体の圧力が弁のばね閉止力を増強するような方法で利用され、それによって、流体供給圧力が弁の閾値開放レベルを超えて急上昇したことに応答して弁が開こうとするあらゆる傾向に抵抗する。

Description

本発明は、通常は閉じており、流体供給圧力が選択された閾値レベルを超えると開き、開いているときは、実質的に一定の圧力および流量で流体を送出する役割を果たす定流量弁を利用する流体システムに関する。

上述の種類の定流量弁は既知であり、これは例えば米国特許第６，０２６，８５０号、第６，２０９，５７８号、第７，４４５，０２１号、および第７，６１７，８３９号により証明されており、その開示を参照によって本願に援用する。

図３を参照すると、本発明の流体システムに組み込まれる種類の定流量弁ＣＦＶは筐体１０を含み、これは入口１４から、典型的にはノズル１８を備える出口１６につながる内部流路１２を有する。調整アセンブリ２０は中央ハブ２２を含み、これは柔軟なダイアフラム２４により支持され、典型的にはばね２８を含んでいてもよい付勢手段が収容されているチャンバ２６から流路１２を隔絶する。ピン３０が中央ハブ２２から内部筐体壁３４のポート３２を通って突出する。ばね２８は、調整アセンブリ２０を通常閉位置に弾性的に付勢する役割を果たし、この位置では、ダイアフラム２４が筐体壁３４の円形肩部３５に押し付けられて、流体が流路１２に沿って入口１４から出口１６へと流れるのを防止する。入口流体圧力が閾値レベルを超えると、スプリング２８は降伏して、調整アセンブリとそのダイアフラムが円形肩部３５から離れて開位置（図３に示される）へと移動できるように設計されており、この位置では、ピン３０とその大径ヘッドがポート３２と接触し、流路１２に沿って入口１４から出口１６のノズル１８を通って出る流体の圧力と流量を制御して、実質的に一定に保持する。ポート３６が、後述の目的のために筐体の底部に設置されている。

一例が図４Ａおよび４Ｂに示されている従来の流体システムにおいて、供給導管３８を介した下流の定流量弁ＣＦＶへの流体供給のオンオフを制御するために閉止弁Ｖ_１が使用されることがある。上述のように、定流量弁は、ばね２８によって通常閉状態にあり、これは閾値レベルより高い流体供給圧力に降伏するように設計されている。閾値レベルを超える流体供給圧力では、図４Ｂに示されるように、弁の調整アセンブリ２０はその所期の制御モードで動作して、実質的に一定の圧力と流量で流体を排出導管４０へと供給する。

しかしながら、経験からわかるように、閉止弁Ｖ_１が閉じていても、何らかの理由により供給導管３８内の流体圧力が定流量弁の閾値開放レベルより高いレベルまで急上昇すると、定流量弁ＣＦＶからの漏出が発生するかもしれない。このような急上昇は、システムが炭酸液体飲料の成分を吐出するために使用されている場合に発生しうる。吐出サイクルと吐出サイクルの合間に、閉止弁Ｖ_１と定流量弁ＣＦＶとの間の供給導管３８内に捕捉された液体中に溶解している炭化ガスが出て、圧力を大きく上昇させ、ばね２８の閉止力を克服してしまい、これが一時的な漏出の原因となる。

本発明によれば、定流量弁はさらに閉止機能も提供する。弁が閉じている間、流体供給圧力が、弁のばねの閉止力を増強して、流体供給圧力が弁の開放閾値より高いレベルまで急上昇したことに応答して弁が開こうとするあらゆる傾向に抵抗するような方法で利用される。

ここで、本発明のこれらおよびその他の特徴とそれに付随する利益を、添付の図面を参照しながらさらに詳しく説明する。

本発明の１つの例示的な実施形態による流体システムの、その動作の連続する段階を示す概略図である。 本発明の１つの例示的な実施形態による流体システムの、その動作の連続する段階を示す概略図である。 本発明の１つの例示的な実施形態による流体システムの、その動作の連続する段階を示す概略図である。 本発明の第二の例示的な実施形態による流体システムの、その動作の連続する段階を示す概略図である。 本発明の第二の例示的な実施形態による流体システムの、その動作の連続する段階を示す概略図である。 本発明の第二の例示的な実施形態による流体システムの、その動作の連続する段階を示す概略図である。 既知の定流量弁ＣＦＶの図である。 起こりうる漏出の問題の影響を受けやすい従来の流体システムの概略図である。 起こりうる漏出の問題の影響を受けやすい従来の流体システムの概略図である。

図１Ａ〜１Ｃを参照すると、本発明の１つの例示的な実施形態による流体システムが概して４２で示されている。システムは、供給導管４４を介して流体を可変的な圧力で受け取り、この流体を排出導管４６を介して大気中に実質的に一定の圧力と流量で送出するように設計されている。システム４２は、炭酸液体飲料成分の送出に特に適しているが、用途はこれに限定されない。

システム４２は、図３に示される種類の定流量弁ＣＦＶを含む。

図１Ａに示されるように、定流量弁ＣＦＶのばね２８は、調整アセンブリ２０をその通常閉状態へと付勢し、流体が供給導管４４から排出導管４６へと弁を通じて流れるのを防止する。

例えば、既知の設計の３方向トグル弁を含んでいてもよい第二の弁Ｖ_２は第一、第二、および第三のポートＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３を含み、これらはそれぞれ定流量弁ＣＦＶのチャンバ２６、供給導管４４、および排出導管４６に接続される。弁Ｖ_２は、手動で動作されても、遠隔的に励磁可能なソレノイドにより動作されてもよい。

図１Ａに示される状態では、弁Ｖ_２のポートＰ_１およびＰ_２が開いて、ポートＰ_３は閉じている。バイパス導管４８は、加圧された流体を供給導管４４からポートＰ_２およびＰ_１と接続導管５０を通って、ポート３６から弁チャンバ２６へと誘導する役割を果たす。チャンバ２６に入る加圧された流体は、ばね２８の閉止力を増強する役割を果たす。それゆえ、供給導管４４内で圧力が急上昇した場合、同じ圧力急上昇が調整アセンブリ２０にさらに閉止力を追加し、実際に、調整アセンブリがその閉位置から変位しようとする傾向と釣り合い、定流量弁ＣＦＶが閉じたままの状態となる。

定流量弁ＣＦＶを開くためには、図１Ｂに示されるように、弁Ｖ_２が調整されて、ポートＰ_２が閉じてポートＰ_３が開き、ポートＰ_１は開いたままとなる。チャンバ２６内の流体圧力はそれゆえ、接続導管５０、弁ポートＰ_１、Ｐ_３および、排出導管４６へとつながる第二のバイパス導管５２を通って流体を流すことによって解放される。その後、図１Ｃに示されるように、調整アセンブリ２０の移動にばね２８が弾性的に適応し、排出導管４６を介して大気中へと吐出される流体の流れと圧力を制御する。

本発明の第二の例示的な実施形態による流体システムが図２Ａ〜２Ｃに示されている。ここでは、第二の定流量弁ＣＦＶ_２が図１Ａ〜１Ｃの流体システムの中に組み込まれており、第二の流体の制御された流れを供給する役割を果たし、第二の流体は例えば、定流量弁ＣＦＶを介して供給される炭酸液体と合わされることになる液体フレーバ濃縮物を含む。

第二の流体は、第二の供給導管５４を介して、遠隔供給源からポンプまたはその他（図示せず）により生成される可変的な圧力で定流量弁ＣＦＶ_２に供給される。定流量弁ＣＦＶ_２の出口１６は、分岐導管５６によって排出導管４６へと接続され、他の分岐導管５８は定流量弁ＣＦＶ_２のチャンバ２６を導管５０に接続する。

図２Ａにおいて、定流量弁ＣＦＶおよびＣＦＶ_２はどちらも閉じており、この閉止は、供給導管４４から定流量弁ＣＦＶのチャンバ２６へとバイパス導管４８、制御弁Ｖ_２のポートＰ_２およびＰ_１、および接続導管５０を介して、また定流量弁ＣＦＶ_２のチャンバ２６へと分岐導管５８を介して流体圧力をかけることによって確実にされる。

図２Ｂに示されるように、定流量弁ＣＦＶおよびＣＦＶ_２の両方のチャンバ２６の中の流体圧力は、制御弁Ｖ_２のポートＰ_２を閉じ、ポートＰ_３を開く一方で、ポートＰ_１を開いたままにすることによって解放される。これによって、流体は定流量弁ＣＦＶのチャンバ２６から導管５０および５２を介して排出導管４６へと、また定流量弁ＣＦＶ_２のチャンバ２６から導管５８，５０および５２を介して排出導管４６へと供給される。

流体圧力が両方の定流量弁のチャンバ２６内で解放されると、図２Ｃに示されるように、定流量弁はその所期の制御モードで動作して、第一および第二の流体を排出導管４６を介して実質的に一定の圧力と流量で供給する。

したがって、本発明の上述のシステムの実施形態の各々において、定流量弁は流量および圧力制御機能に加えて閉止機能を提供し、弁の閉鎖は、弁に供給される流体内の圧力急上昇による擾乱を受けない。

単純で比較的安価な制御弁、例えば３方向トグル弁またはその他を使って流体供給圧力を選択的に加えて定流量弁を開閉することによって、より高額な上流の閉止弁が不要となり、全体的なシステムのコストを削減できる。

Claims (3)

1. 流体を供給導管を介して可変的な圧力で受け取り、前記流体を排出導管を介して実質的に一定の圧力と流速で大気中に送出するシステムにおいて、
   前記システムは、
   入口から出口につながり、前記入口が前記供給導管に接続され、前記出口が前記排出導管に接続される内部流路と、前記流路をチャンバから隔絶する調整アセンブリと、前記チャンバ内にあり、前記調整アセンブリを閉位置へと弾性的に付勢して、前記供給導管内の圧力が閾値レベルより低いときに前記流路に沿って流体が流れるのを防止する付勢手段と、を含み、前記付勢手段が、前記供給導管内の流体圧力が前記閾値レベルより高いときに前記調整アセンブリの調整のための移動に弾性的に適応する役割を果たすような定流量弁と、
   前記チャンバに接続された第一のポートと、前記供給導管に接続された第二のポートと、前記排出導管に接続された第三のポートと、を含む制御弁であって、前記第一および第二のポートが開いて加圧された流体が前記供給導管から前記チャンバに流入できるようにし、前記第三のポートが閉じて、前記チャンバを前記排出導管から隔絶し、それゆえ前記チャンバ内の流体圧力が前記供給導管内の流体圧力と等しくなり、それによって前記供給導管内の流体圧力が前記閾値レベルより高いときに調整アセンブリが確実に閉じたままであるような第一の状態と、前記第二のポートが閉じて前記チャンバを前記供給導管から隔絶し、前記第一および第三のポートが開いて、前記チャンバを前記排出導管へと接続し、それによって前記チャンバ内の流体圧力を解放して、前記調整アセンブリの移動が前記付勢手段の閉止力のみに抵抗できるようにする第二の状態との間で調整可能である制御弁と、
   を含むことを特徴とするシステム。
2. 第一および第二の流体を第一および第二の供給導管を介して可変的な圧力で受け取り、前記流体を排出導管を介して実質的に一定の圧力と流速で大気中に送出するシステムにおいて、
   前記システムは、
   第一の入口から第一の出口につながり、前記第一の入口が前記第一の供給導管に接続され、前記出口が前記排出導管に接続される第一の内部流路と、前記第一の内部流路を第一のチャンバから隔絶する第一の調整アセンブリと、前記第一のチャンバ内にあり、前記第一の調整アセンブリを閉位置へと弾性的に付勢して、前記第一の供給導管内の圧力が閾値レベルより低いときに前記第一の流路に沿って前記第一の流体が流れるのを防止する付勢手段と、を含み、前記付勢手段が、前記第一の供給導管内の流体圧力が前記閾値レベルより高いときに前記調整アセンブリの調整のための移動に弾性的に適応する役割を果たすような第一の定流量弁と、
   第二の入口から第二の出口につながり、前記第二の入口が前記第二の供給導管に接続され、前記第二の出口が前記排出導管に接続される第二の内部流路と、前記第二の流路を第二のチャンバから隔絶する第二の調整アセンブリと、前記第二のチャンバ内にあり、前記第二の調整アセンブリを閉位置へと弾性的に付勢して、前記第二の供給導管内の圧力が閾値レベルより低いときに前記第二の流路に沿って流体が流れるのを防止する付勢手段と、を含み、前記付勢手段が、前記第二の供給導管内の流体圧力が前記閾値レベルより高いときに前記第二の調整アセンブリの調整のための移動に弾性的に適応する役割を果たすような第二の定流量弁と、
   前記第一および第二のチャンバに接続された第一のポートと、前記第一の供給導管に接続された第二のポートと、前記排出導管に接続された第三のポートと、を含む制御弁であって、前記第一および第二のポートが開いて加圧された流体が前記第一の供給導管から前記第一および第二のチャンバに流入できるようにし、前記第三のポートが閉じて、前記チャンバを前記排出導管から隔絶し、それゆえ前記第一および第二のチャンバ内の流体圧力が前記第一の供給導管内の流体圧力と等しくなり、それによって前記第一の供給導管内の流体圧力が前記第一および第二の制御弁の閾値レベルより高いときに第一および第二の調整アセンブリが確実に閉じたままであるような第一の状態と、前記第二のポートが閉じて前記第一および第二のチャンバを前記第一の供給導管から隔絶し、前記第一および第三のポートが開いて、前記第一および第二のチャンバを前記排出導管へと接続し、それによって前記第一および第二のチャンバ内の流体圧力を解放して、前記第一および第二の調整アセンブリが前記付勢手段の閉止力のみに反応できるようにする第二の状態との間で調整可能である制御弁と、
   を含むことを特徴とするシステム。
3. 請求項２に記載のシステムにおいて、
   前記第一の流体は炭酸液体であり、前記第二の流体は液体添加物であることを特徴とするシステム。
   

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