JP2019147148A - サーマルバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】液体と、それと接触する固体製品とで溶液を作製するための方法及び装置を提供する。【解決手段】固体製品は、ディスペンサ１０の中に収容されており、液体を投入して固体製品と接触させる。固体製品と液体とで形成された溶液を回収し、その溶液に補給液体を加えて、形成済み溶液の濃度を更に希釈又は制御できる。この溶液に加える補給液体の量を、液体の温度に基づき制御して、溶液に加える液体の量を自動的に連続的に変化可能にできる。圧力と無関係に、補給液体を制御することができる。【選択図】図１

Description

本願は、２０１３年２月２０日に出願の米国仮特許出願第６１／７６６７６９号（その内容は参照により全て本明細書に組み込まれる）に対して米国特許法第１１９条に基づいて優先権を主張するものである。

本発明は概して、固体化学製品と、その化学製品と接触する流体とで溶液を形成することに関する。さらに詳細には（ただし排他的ではない）、本発明は、回収した量の溶液に加える補給流体の量を、固体化学製品と接触する流体の温度に基づき調節する方法及び装置に関する。

洗浄及び浄化のために用いる液体洗剤のように、固体製品の液体溶液への溶解パラメーターは、溶解プロセスの運転パラメーター及び溶解プロセスへのインプットに基づき変化する。１つの技法は、液体を固体製品の上にスプレーして、固体製品を液体溶液に溶解させることである。この技法では、運転パラメーターは、部分的には、固体製品とスプレーノズルとの距離、固体製品にスプレーする液体の圧力と温度の変化など、ディスペンサ内の特徴に基づき変化する。ノズルの流速、スプレーパターン、スプレー角度、ノズル流の変化も、運転パラメーターに影響を及すことがあり、それによって、得られる液体溶液の濃度の化学的性質、効果、及び効率に影響を及ぼす。加えて、スプレーによって固体製品を溶解させるには、概して、ノズルスプレーパターンの形成用、及び溶解した製品を回収するためのボウル用に、ディスペンサ内に追加のスペースが必要となり、その結果、ディスペンサが大型化する。

さらに、温度及び圧力のように、液体の変動的特徴は、回収区域内の形成済み溶液の濃度に影響を及ぼすことがある。液体の温度が上昇する場合、液体の温度が高いほど、削剥される固体化学製品の量が多くなり、その結果、溶液の濃度レベルが上昇することが示されている。これは、回収区域内の形成済み溶液に追加の液体量又は補給液体を加えることによって是正できる。しかしながら、高温の液体を適切な量の液体で適格に相殺するのが難しいことがある。

液体の圧力によっても、分注システムが許容範囲の濃度の溶液を得て、それを保とうとするには、問題が生じることがある。補給液体の圧力により、回収区域内の溶液に投入される液体の量が、必要な量よりも多くなることがあり、これにより、濃度が低下し得る。濃度の低下は、液体と固体化学製品とで形成された溶液の浄化及びその他の洗浄特性に影響を及ぼすことがある。

したがって、当該技術分野では、液体の温度と固体化学製品の削剥速度との既知の関係を取り上げるとともに、回収区域内の溶液に加える補給液体の量を、この既知の関係に基づき連続的且つ変化可能に調節する方法及び装置を提供することによって、回収区域内の形成済み溶液に加える補給液体の量を連続的に調節する方法及び装置に対するニーズが存在する。当該技術分野では、溶液に投入する液体の圧力と無関係に、溶液の濃度を制御する方法に対するニーズも存在する。

（原文に記載なし）

したがって、本発明の主な目的、特徴、及び／又は利点は、当該技術分野における問題点を克服する装置を提供することである。

本発明の別の目的、特徴、及び／又は利点は、固体化学製品と接触している液体によって作製される、ある濃度の溶液を得るとともに、それを保持する方法及び装置を提供することである。

本発明の更に別の目的、特徴、及び／又は利点は、液体の温度に基づき、自動的且つ連続的に調節可能な量の希釈液体を溶液に加えることができる方法及び装置を提供することである。

本発明の更に別の目的、特徴、及び／又は利点は、溶液に加える希釈液体の量を、その液体の圧力と無関係に調節する方法及び装置を提供することである。

本発明の更なる目的、特徴、及び／又は利点は、安定した濃度の溶液を一貫して製造するディスペンサを提供することである。

本発明の更なる目的、特徴、及び／又は利点は、温度及び圧力が分注システムに及ぼす作用を軽減するように、ディスペンサ用のサーマルバルブアセンブリを提供することである。

本発明の更なる目的、特徴、及び／又は利点は、無制限且つ変化可能な量の液体を溶液に投入させるサーマルバルブアセンブリを提供する。

本発明の上記及び／又はその他の目的、特徴、及び利点は、当業者には明白であろう。本発明は、これらの目的、特徴、及び利点に限定されないとともに、これらの目的、特徴、及び利点によって限定されない。単一の実施形態が、すべての目的、特徴、又は利点を提供する必要はない。

本発明の一態様によれば、濃縮化学製品と液体とから形成される、ある濃度の溶液を形成する方法を提供する。この方法は、液体を投入して、濃縮化学製品と接触させて、溶液を形成することと、溶液を回収することと、液体の温度に基づき、サーマルバルブアセンブリを通じて、希釈液体を回収済み溶液に投入して、上記濃度の溶液を得て、それを保持することと、回収済み溶液に投入する希釈液体の量を、上記液体の温度の変化に基づき調節することとを含む。

投入する希釈液体の量は、上記液体の温度に基づき調節できる。サーマルバルブアセンブリを組み込むことができ、それにより、液体の温度変化に対応するように、自動的に調節される連続的に変化可能な量の液体をもたらす。すなわち、多かれ少なかれ、希釈液体を、液体の温度変化に基づき加えることができる。

本発明の別の態様によれば、濃縮化学製品と液体とから溶液を得るためのディスペンサを提供する。このディスペンサは、ハウジングと、濃縮化学製品を保持するために、少なくとも部分的にハウジング内にあるキャビティと、液体を供給して濃縮化学製品と接触させて、溶液を形成するための液体源と、形成済み溶液を回収するために、ハウジングに機能的に連結している回収区域と、希釈液体を回収区域内の溶液に供給するための希釈液体源とを備える。サーマルバルブアセンブリは、上記液体の温度に基づき、変動量の希釈液体を回収区域に自動的に投入して、液体の流速を調節して、溶液の濃度を制御するために、補給液体源に機能的に連結できる。

本発明の更に別の態様によれば、濃縮化学製品と接触する液体によって形成される溶液であって、回収区域で回収される溶液の濃度を連続的に調節するアセンブリを提供する。このアセンブリは、回収区域に隣接する希釈液体源を備える。液体の温度に基づき、連続的に変動可能な量の希釈液体を回収区域に自動的に投入して、液体の流速を調節して、溶液の濃度を制御するように、希釈液体源にサーマルバルブアセンブリが機能的に連結している。

ディスペンサの一実施形態の斜視図である。 図１のディスペンサの上面断面図である。 図１のディスペンサの正面断面図である。 本発明の一実施形態によるサーマルバルブアセンブリの正面断面図である。 ディスペンサの別の実施形態の正面断面図である。 図５のディスペンサとともに用いるサーマルバルブアセンブリの一実施形態の正面断面図である。 本発明によるディスペンサとともに用いる別のサーマルバルブアセンブリの正面断面図である。 図７のサーマルバルブアセンブリが中に配置されているディスペンサの正面断面図である。 図８のディスペンサの側面断面図である。 ディスペンサの一部に取り付けられている図７のサーマルバルブアセンブリの図である。

図１は、本発明とともに用いるディスペンサ１０の好ましい実施形態を示している。しかしながら、他のタイプ及び構成のディスペンサを本発明とともに用いてよいこと、並びに、ディスペンサ１０の説明及び図が限定的ではないことに留意されたい。ディスペンサ１０は、溶液を作製する目的で水などの液体と組み合わせる濃縮化学製品（化学製品としても知られることがある）を保持するように構成されている。本発明の目的上、これらの用語は、同義的とみなすべきである。濃縮化学製品は、液体、例えば水と混合して溶液を形成できる固体、ゲル、粉末、又はその他の組成物であってよい。例えば、固体化学製品は、液体と混合して、洗浄剤を作製してよい。しかしながら、化学製品を削剥する蒸気、空気、又はその他の気体のようないずれかの流体と化学製品を混合して、有用な化学製品を作製できることも言うまでもない。例えば、固体製品を気体又はその他の流体によって削剥して、ディスペンサ１０から家電製品のような最終用途に分注させる粉末を作製することができる。このような状況においては、製品は、固体洗濯洗剤であることができ、固体洗濯洗剤は、洗濯機に入れるためには、粉末のような形状まで削剥する必要がある。固体洗濯洗剤は、空気又は別の気体のような流体によって削剥でき、続いて、得られた粉末を洗濯機の中に分注でき、既知なように、洗濯機の中で、水又はその他の液体と混合させて、品物を洗濯するための液体洗剤を作製する。

いくつかの実施形態によれば、ディスペンサ１０は、液体を固体製品と相互作用させて、その最終用途に望ましい濃度の化学製品を形成させることによって機能する。この液体は、下で論じるように、固体製品の底部又はその他の面に投入してよい。しかしながら、上述のように、所望の濃度の化学製品を得たり、及び／又は保持したりするには、問題が存在し得る。

したがって、本発明のディスペンサ１０は、固体化学製品と接触する流体の温度などの不制御条件に基づき、自動的に調節可能である新規な流動制御部を備える。流体温度の変化に対応するように、補給流体、希釈流体、又は類似の流体の流動を自動的に調節できる。例えば、追加する流体（希釈流体としても知られる）が、水などの圧縮性流体であることが想定されている一方で、第１の化学製品を削剥するか、又は別段の方法で第１の化学製品と混合する目的で用いる最初の流体の温度に基づき、概ねあらゆる圧縮性流体（圧縮気体など）を用いて、溶液又は化学製品と混合できることも言うまでもない。

流速／流動スキームは、液体の温度と固体化学製品の分注速度との既知の関係に基づき調節できる。例えば、液体温度の変化度の変化に対する分注製品の速度変化を把握することによって、液体の流速を調節して、温度変化を打ち消すことができる。換言すると、濃度は、削剥又は分注速度と、固体化学製品と接触する液体の温度との既知の関係に従って調節できる。

好ましい実施形態によれば、図１のディスペンサ１０は、ハンドル１６を上に有するフロントドア１４を備えるハウジング１２を備える。フロントドア１４は、フロントフェイシャー２２に、それらの間のヒンジ２０によって回転可能な状態で連結されている。これにより、フロントドア１４は、ヒンジ２０を中心に回転可能となり、ディスペンサ１０のハウジング１２へのアクセスが可能になる。例えば、フロントドア１４は、ハウジング１２の中に収容されている固体製品を作業者が見えるようにするウィンドウ１８を備える。収容されている製品が、ある程度まで削剥されているのが見えたら、フロントドア１４をハンドルで開けて、固体製品を、削剥されていない新しい製品に作業者が交換できるようになる。

フロントフェイシャー２２は、製品ＩＤを上に配置するための製品ＩＤウィンドウ２４を備えてよい。製品ＩＤ２４により、作業者は、ハウジング１２の中に収容されている製品のタイプを迅速に判断可能になり、製品の交換が迅速且つ効率的になる。ＩＤ２４は、健康上のリスク、製造情報、最後に交換した日付、又は同種のものといった他の情報も含んでよい。フロントフェイシャー２２には、ディスペンサ１０を始動させるためのボタン２６も取り付けられている。ボタン２６はバネ式のボタンであり、ボタンを押すか又は引くことによりディスペンサ１０を始動させて、固体製品と液体によって作製された溶液をある量、放出するようになっていてよい。すなわち、ボタン２６は、ボタンを押すごとに所望の量を分注するように事前に設定しても、ボタンを引いている間は、ある量の溶液を放出し続けてもよい。

フロントフェイシャー２２に連結しているのは後部筺体２８であり、この後部筺体２８は、ディスペンサ１０の頂部、側部、及び後部を概ね覆っている。後部筺体２８も、取り外して、ディスペンサ１０の内部にアクセスできる。ディスペンサ１０の後部に取り付けプレート３０が配置されており、このプレートは、ディスペンサを壁又はその他の構造体に取り付ける手段を備える。例えば、ディスペンサ１０は、取り付けプレート３０に取り付けられているねじ、フック、又はその他の吊り下げ手段によって、壁に取り付けてよい。

ディスペンサ１０のハウジング１２の部品は、成形プラスチック又はその他の材料であってよく、ウィンドウ１８は、透明ポリプロピレンのような透明なプラスチック又は同種のものであってよい。ハンドル１６は、フロントドア１４に連結させたり、フロントドア１４から外したりできる。加えて、溶液の逆流を防止するために、逆流防止装置６２を後部筺体２８に、又は後部筺体２８の中に配置してもよい。

図２は、本発明の一実施形態によるディスペンサ１０の上面断面図、図３は正面断面図である。固体製品（図示なし）がキャビティ３８内に配置され、このキャビティ３８は、壁４０に囲まれている。固体化学製品は、支持部材５０の上に配置され、支持部材５０は、連動ワイヤを備える格子部品であるように示されている。水のような液体は、ディスペンサ１０の底部側にある液体注入口３２（図２に示されている）を介して、ディスペンサ１０につながっている。液体は、ボタン２６につながっており、ボタンを押すと、液体がディスペンサ１０の中を通って、固体製品と接触するようになっている。液体は、固定スプリッター３６を介して、液体源３４を通る。図示されているように、液体源３４は、それぞれ異なる流路用に２本の導管に分かれている液体源である。各流路は、液体を意図した量で適切に分配させるように、流動制御部（図示なし）を備える。この流動制御部を変更して、固体製品と接触する液体の乱流を変えて、特徴に基づき、乱流を調節して、形成される溶液を許容範囲内の濃度に保つことができる。液体は、液体源３４、逆流防止装置６２を通り、液体源４４に到達する。液体源４４は、パック部材４６に隣接して配置されており、このパック部材４６は、多岐管拡散部として知られることもあり、液体源４４を通った液体が、パック部材４６のパックポート４８を通るようになっている。

液体は、格子部品５０によって支えられている固体製品の一部分又は複数部分と概ね上向きで接触し続けることになる。液体と、固体製品のような濃縮製品との混合により、固体製品は削剥されることになり、固体製品の一部を液体に溶解させて、溶液を形成させることになる。この溶液は、溶液回収部５６で回収し、この回収部５６は、起立壁と、パック部材４６を備える底床部とを有する概ねカップ状の部材である。溶液は、オーバーフローポート５２の高さに達するまで、溶液回収部５６内を上昇し続けることになり、この高さは、溶液回収部５６を構成する壁の高さによって定められる。ある１つの態様によれば、溶液回収部５６は、パック部材４６と、パック部材４６から上方に延びる壁とによって形成されている。壁の高さによって、オーバーフローポート５２の位置が決まる。溶液は、オーバーフローポート５２から出るか、オーバーフローポート５２を越えるか、又はオーバーフローポート５２を通るかして、回収区域４２、この場合においては漏斗に入る。液体源３４は第２の流路を備え、この流路は、補給又は希釈液体源６０につながっている。したがって、希釈液体（補給液体としても知られる）を回収区域４２内の溶液に加えて、溶液を希釈して、濃度が許容範囲内である溶液を得てもよい。

ディスペンサ１０の他の部品には、回収区域４２の頂部の周囲に概ね配置されたスプラッシュガード５４が含まれる。スプラッシュガード５４は、回収区域４２内の溶液が回収区域４２の外にこぼれるのを防ぐ。

排出口５８を介して溶液を放出する前に、溶液の濃度を制御する１つの方法は、補給源６０を通じて、補給液体及び／又は希釈液体の形状で追加の液体を加えることである。希釈液体の流速は、液体源３４及び／又は固定スプリッター３６内の流動制御部を介して制御できる。さらに、補給又は希釈源６０に隣接させてサーマルバルブアセンブリ７０を加えて、固体製品と接触する液体の温度に基づき、希釈液体を加えるための更なる制御を行うことができる。

既知なように、固体製品と接触する液体の温度は、固体製品の削剥速度と直接関係がある。すなわち、温度が高いほど、固体製品の削剥速度が速くなる。これにより、所望の濃度よりも濃度が高い溶液の形成という問題が生じ得る。回収区域４２で回収される溶液の濃度が許容範囲外となり得る。放出の前に、希釈源６０から分注される希釈液体は、サーマルバルブアセンブリ７０を介して希釈液体の流量を変更することによって、この溶液を希釈することができる。

サーマルバルブアセンブリ７０の実施形態が図３及び４に示されている。アセンブリ７０は、温度依存性装置、このケースではサーマルアクチュエータ７２（サーマルモーターとしても知られる）を備える。サーマルアクチュエータ７２は、パーツナンバー０４５００５０としてＷａｔｔｓ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ（０１８４５、マサチューセッツ州ノースアンドーバー、チェスナットストリート８１５）から購入してよいことを本願は想定している。しかしながら、本発明の工程を行えるサーマルアクチュエータを、他のパーツナンバー及び他のメーカーによってもたらすことができることは言うまでもない。サーマルアクチュエータは、蝋のような相変化媒体を含む。温度が上昇すると、サーマルアクチュエータ内の相変化媒体が溶解するか、又は別段の形で相を変化させ、それにより、アクチュエータからサーマルシャフト７３を延ばすことができる。所定又は所望の温度範囲内で、サーマルシャフト７３がアクチュエータ７２から延びることができるように、サーマルアクチュエータ７２内の相変化媒体を構成できる。さらに、サーマルアクチュエータ７２内の相変化媒体の温度が低下すると、シャフトは、アクチュエータ本体の中まで後退する。

図３及び４に示されているサーマルアクチュエータ７２は、複数の孔７５を有する加圧体７４に連結している。加圧体７４は、サーマルシャフト７３を含め、サーマルアクチュエータ７２を少なくとも部分的に取り囲んでいる。シャフト７３に連結しているのは、ばね８０に隣接して配置されているばねピストン７６である。別の実施形態では、ばねピストン７６は、シャフト７３の一部を備える。ばね８０は、ピストンスリーブ７８によって少なくとも部分的に囲まれている。ピストンスリーブ７８は、複数のスリーブ孔７９を備える。ばねピストン７６の向かい合わせには、ばね８０に隣接するとともに、ばね８０を少なくとも部分的に取り囲む加圧ピストン８２も備わっている。追加の部品は、ピストンスリーブ７８の周囲に配置されているＯリング８６と、バルブアセンブリ７０の他の部品を少なくとも部分的に取り囲むスプラッシュシールド８４であってもよい。

図３及び４に示されているサーマルバルブアセンブリ７０は、希釈源６０を通る補給水又は希釈水の流速を連続的に変化可能に自動調節する。サーマルバルブアセンブリ７０は、形成される溶液の濃度を制御するのを補助するように、サーマルバルブアセンブリ７０を通って回収区域４２内の溶液の中に入る液体の量を常に変化させる。補給液体又は希釈液体は、図４で矢印８８によって示されている方向に流動することになる。この液体は、サーマルバルブアセンブリ７０の部品の孔を通って、ある量の水が、スプラッシュシールド８４の底部を通って、ディスペンサ１０の回収区域４２に入るようにできる。しかしながら、サーマルバルブアセンブリ７０を通る液体の温度が上昇し始めたら、サーマルアクチュエータ７２内の相変化媒体が溶解し始める。相変化媒体が溶解すると、温度の変化量に基づき、サーマルシャフト７３が延び始める。シャフトの延長は、液体温度の上昇に対して線形関係を有しており、温度の上昇が軽微な場合には、サーマルシャフト７３がほんのわずかに延びる一方で、温度が大幅に上昇した場合には、サーマルシャフト７３が、サーマルアクチュエータ７２から更に遠くに延びることができるようになっていることに留意されたい。

しかしながら、これにより、延長シャフト７３が、温度に対する線形応答であり、段階的応答ではないという本発明の利点の１つがもたらされる。したがって、連続的に変化可能に延びることとなる。シャフト７３が連続的に変化可能に延びることにより、サーマルバルブアセンブリ７０を通る流速が連続的に変化可能になり、回収区域４２内で形成される溶液の濃度を調節する目的で、回収区域４２の中に分注する希釈液体の流速を連続的に変化させる。

図４に示されているサーマルバルブアセンブリ７０は、図４に示されている矢印８８の方向に流れる液体の圧力と無関係でもある。液体の温度に基づき、サーマルバルブアセンブリ７０を自動的に調節する一方で、液体の圧力が、サーマルバルブアセンブリ７０を通る液体の量に影響を及ぼすことはない。例えば、液体が、図４で矢印８８によって示されている方向に流れると、通常、液体の圧力により、部品が変位し得る。しかしながら、サーマルバルブアセンブリ７０は、ばね８０の上端に隣接するピストン８２を備えるので、これにより、液体の加圧力に対応して、圧力の上昇により、追加の液体がアセンブリを通ることがないようにする。すなわち、液体の圧力が上昇すると、その圧力が、ピストン８２を下方に変位させる。これにより、ばね８０が縮む。しかしながら、ピストン８２が押し込まれることにより、径方向スリーブ孔７９が閉じて、圧力変化の作用を打ち消す。様々な温度によって、サーマルアクチュエータ７２は、サーマルシャフトの長さを長くしたり短くしたりして、ピストン８２を動かす。ばねピストン７６の位置の変化により、ばね８０に設定されている予荷重が変化する。水圧力８８とばね８０の力とのバランスにより、スリーブの径方向孔に対するピストンの位置が決まる。これにより、圧力が変化しても、同量の液体が通るようになる。

すなわち、図３及び４に示されているサーマルバルブアセンブリ７０は、希釈液体源６０から、回収区域４２内の形成済み溶液に入る希釈液体の流速を、圧力と無関係に連続的に変化可能に自動的に調節する。上述のように、液体の温度が上昇すると、サーマルアクチュエータ７２がシャフト７３を延ばす。その結果、シャフト７３が延びた量と同じ量だけ、ばねピストン７６が変位する。ばねピストン７６の変位により、ばねが縮み、これにより、サーマルバルブアセンブリ７０を通って回収区域４２の中に入る液体の量が増大し、その結果、回収区域４２に保管されている液体の濃度が低下する。温度が低下し始めたら、シャフト７３がサーマルアクチュエータ７２の中に後退して、ばねピストン７６及びばね８０が変位して、アセンブリ７０を通る液体の量又は流速を低下させる。さらに、上述のように、サーマルバルブアセンブリ７０を通る液体の量又は液体の流速は、図４の矢印８８の方向の液体の圧力変化には左右されない。

図５及び６は、本発明のディスペンサ１０の別の実施形態を示しており、このディスペンサは、補給源６０に機能的に連結しているとともに、希釈液体又は補給液体を回収区域４２の中に通すように配置されているスペースニードルタイプのサーマルバルブアセンブリ９０を備える。図５及び６に示されているサーマルバルブアセンブリ９０も、そのアセンブリを通る液体の温度に依存する。アセンブリ９０は、サーマルアクチュエータ９２を備え、このアクチュエータ９２は、図３及び４に関して上述したものと同じ又は類似のサーマルアクチュエータであってよい。アセンブリ９０は、サーマルアクチュエータに機能的に連結しているとともに、アクチュエータのシャフトとともに移動可能なニードル９４を更に備える。このニードルは、バルブアセンブリ９０のサーマルアクチュエータ９２のシャフトを少なくとも部分的に取り囲んでいる。

サーマルバルブアセンブリ９０には、ばね９６とニードル本体９８も備わっている。ニードル本体９８は、アセンブリ９０の部品を少なくとも部分的に取り囲んでいるとともに、その本体９８の下端に孔１００を備える。図６に示されているように、補給液体は、概ね矢印１０２によって示されている方向で流れる。この流動は、ニードル本体９８を通って、その本体の孔１００から出ることができる。しかしながら、液体の温度が変化したら、回収区域４２内の溶液の濃度の上昇又は低下に対応するために、アセンブリ９０を通る液体の流速又は量を変える必要があり得る。したがって、アセンブリ９０は、アセンブリ９０を通って回収区域４２に入る液体の量を連続的に変化可能にする。

上記のアセンブリ７０と同様に、アセンブリ９０のアクチュエータ９２は、アクチュエータと接触する液体の温度変化によって、延びたり後退したりする。しかしながら、この実施形態では、アクチュエータ９２のシャフトの端部は概ね、１つ以上の孔１００を有するニードル本体９８の端部に配置されている。すなわち、アクチュエータのシャフトが延びると、孔本体は、上方向に実際に移動して、ばね９６を圧縮させる。アクチュエータのこの上方移動により、ニードル９４も上方に移動し、本体９８の下端のスペースが開放されたり、又はスペースの大きさが広くなったりして、本体９８を通って回収区域４２に入る液体の量が増える。液体の温度が低下すると、シャフトはサーマルアクチュエータ９２の中に後退して、アクチュエータを下方に移動させ、その結果、ばねが解放され、ニードル９４がアセンブリ９０の本体９８に押し込まれる面積が増大する。

上述のように、図５及び６に示されているアクチュエータ９２は、温度変化に線形応答する。したがって、軽度な温度変化により、シャフトが短い距離だけ延び、アセンブリ９０を流れる液体の量が若干増える。温度が上昇すると、シャフトが更に延び、その結果、アセンブリ９０を流れる液体が更に増える。したがって、アセンブリ９０は、回収区域４２内の溶液に加わる液体の量を自動的に連続的に変化可能にして、その液体の濃度を制御できるようにする。

図３〜６に示されているサーマルバルブアセンブリには、数多くの利点がある。例えば、同じアセンブリに組み込まれるパーツの数が減少し、それにより、サーマルバルブアセンブリのコストが軽減される。さらに、流動が、段階的応答とは対照的に、温度に対して線形応答を有する。したがって、アセンブリを通る液体の量が、線形的に、連続的に変化可能となって、液体の温度変化に対応する。さらに、上記のように、流速を圧力と無関係にできる。また、上記のサーマルバルブアセンブリは、希釈液体を回収区域４２に供給するこれまでの方法よりも小さく、回収区域４２の中央にアセンブリを空きスペースに組み込めるようになっている。

液体の温度変化は、液体と接触する固体化学製品の削剥速度の線形変化と常に一致するわけではないので、それに従って、本発明のサーマルバルブアセンブリを操作できることは言うまでもない。例えば、一部の化学物質では、液体の温度と、製品の削剥速度、すなわち濃度が指数関数的な関係を有することになる。したがって、第１の液体と製品とを組み合わせものと混合する希釈液体の量を指数関数的に増やして、温度上昇に対応できるように、本発明のサーマルバルブアセンブリを設定できる。さらに、一部の化学物質は、温度が低い方が削剥されることがあるので、温度の上昇ではなく、温度の低下がみられる場合に、通過する水を増やせるように、本発明のサーマルバルブを設定できることは言うまでもない。

図７〜１０は、本発明の態様によるディスペンサ１０とともに用いるサーマルバルブアセンブリ１１０の更に別の実施形態を示している。図７〜１０に示されているサーマルバルブアセンブリ１１０は、図４及び６に示されているアセンブリと似ている。アセンブリ１１０は本体１１２を備え、この本体は、ディスペンサ１０（図１０に示されているパック筺体６４など）に連結できる。サーマルバルブアセンブリ１１０は、ボルト、ねじ、ピン、接着剤、又は同種のものといったいずれかの取り付け手段によって、筺体６４に取り付けることができる。

希釈液体源６０に概ね隣接して配置されているのは、サーマルバルブ本体１１２の一端であり、この一端は、ピストン保持クリップ及びワッシャー１１４を備えることができる。ワッシャー１１４に隣接して、スリーブ１１６が配置されており、スリーブ１１６の中に、ピストン１１８とばね１２０を備える。ばね１２０は、予荷重されていてよいが、圧縮して、ピストン１１８をスリーブ１１６内で動かすようにできる。スリーブは複数の孔１１７を備え、それらの孔は、概ねあらゆるサイズ、構成、パターンなどを有してよいことに留意されたい。

さらに、サーマルアクチュエータ１２２とサーマルピストン１２４が、本体１１２に、概ね希釈液体源の向かい合わせで機能的に連結している。サーマルアクチュエータ１２２は、アクチュエータ１２２に対する所定の閾値の温度に組み込まれたら、サーマルピストン１２４を概ね上方に延ばすように構成されている。この延長により、ピストン１１８が上方に移動し、露出されるスリーブ孔１１７が増え、その結果、アセンブリ１１０を通る液体が増大する。図７に示されているサーマルバルブは、開いた位置で示されており、ピストン１１８によって覆われていない孔１１７が多い。概して、これは、高温の液体を用いて、ディスペンサの固体製品を削剥するときの構成であり、この構成は、削剥を速くすることができる。このようなケースでは、サーマルバルブアセンブリ１１０を通る液体を増大させると、考えうる高濃縮溶液と混合する液体が増大して、ディスペンサ１０から分注する前に、所望の濃度の化学製品が得られるとともに、それが保持される。

さらに、図７〜１０に示されているサーマルバルブアセンブリ１１０は、圧力と無関係である。例えば、希釈液体源６０からアセンブリ１１０に入る液体の圧力は、アセンブリ１１０を通る液体の量に影響を及ぼさない。上述のように、ばね１２０は、ピストン１１８に力を及ぼすように、予荷重されている。サーマルピストン１２４がピストン１１８に作用していないときに、希釈液体源６０からの液体の圧力変化によって、ばねが圧縮しないように、ばね１２０（圧縮ばねであってもよい）を選択できる。これにより、ピストン１１８が適所に保持され、ピストン１１８が、サーマルアクチュエータ１２２のサーマルピストン１２４によって設定した数よりも多くのスリーブ孔１１７を遮断したり又は開いたりしなくなる。これらの孔は、アセンブリ１１０を通る液体の温度のみに依存するので、製品と接触する流体の温度の削剥速度に対応する量の液体がスリーブ孔１１７を通るように、設定及び／又は選択できる。

液体源６０から、低温の液体をサーマルアセンブリ１１０に投入すると、サーマルピストン１２４はサーマルアクチュエータ１２２の中に後退でき、それにより、ピストン１１８が移動して、遮断されるスリーブ孔１１７が増え、アセンブリ１１０を通る液体が減少する。

本発明の利点の１つは、固体化学製品と接触する液体で形成される溶液の濃度の更なる制御を行える点であることが知られている。濃度は、その溶液の用途の許容範囲内に抑えられるはずであるので、濃度の制御により、ディスペンサ作業者の安全性が高まる。さらに、溶液の濃度を許容範囲に保持できるとともに、用いる固体化学製品の量も制御できるので、濃度の制御は、経済的利益ももたらすはずである。これにより、ディスペンサ内において、新たな固体化学製品を交換しなければならない時点、又は大まかな時点を把握できるなどの利点が得られ、企業が、前もって計画をして、ある期間（事業年度など）において、適切な数の固体化学製品を購入できるようになる。回収区域に入る補給液体又は希釈液体の量を制御して、回収区域内の溶液の濃度を制御することにより、溶液を安全に取り扱うという特徴ももたらす。

図示及び説明したように、ディスペンサとともにサーマルバルブを用いるのは、分注システムを監視する点でも有用であり得る。例えば、サーマルバルブ、又はその部品は、視覚的アラーム、音声アラーム、又はこれらの組み合わせのアラームのような警告システムに、（有線又は無線のいずれかで）機能的に連結できるサーモスタット、センサー、又はその他の機構に連結できる。監視システムは、長期的な変化、急な変化などが見られた場合に警告して、アラームが通知を行うようにできる。技術者は、アラームを見たり、聞いたり、又は触覚的な警告になどによる別段の形で伝達を受けたりして、分注システムをチェックすべきであるのを知ることができる。

上記の説明は、例示及び説明目的で示されており、完全なリストであること、又は開示されているとおりの厳密な形状に本発明を限定することは意図していない。当業者には明白である他の代替的なプロセスは、本発明の一部としてみなされるように想定されている。例えば、温度変化が、回収区域に加わる希釈液体の量に反比例し得ることも本発明は想定している。濃縮製品の組成に応じて、液体温度が低下したら、温度が高い時よりも、回収区域に加える希釈液体を増やさなければならないこともある。このようなケースでは、本発明のアセンブリを調節して、液体の温度が低下したら、加わる希釈液体が増大するようにできる。

本発明は、溶液の濃度又は液体と固体化学製品との間の濃度を自動的且つ連続的に変化可能に制御して、許容範囲内の濃度の溶液を保持できるようにするという利点をもたらすことを理解されたい。

Claims (20)

1. 濃縮化学製品と、ある濃度の液体とから溶液を形成する方法において、
   第１の液体を投入して、濃縮化学製品と接触させて、前記溶液を形成する段階と、
   前記溶液を回収する段階と、
   前記第１の液体の温度に基づき、サーマルバルブアセンブリを通じて、第２の液体を回収済み溶液に投入して、前記溶液の前記濃度を得るとともに、保持する段階と、
   前記第１の液体の温度の変化に基づき、前記回収済み溶液に投入する前記第２の液体の量を調節する段階とを含む方法。
2. 前記溶液を分注する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の液体の温度に基づき、前記第２の液体の量を調節する段階が、前記第１の液体の温度が上昇したら、前記第２の液体の流速を向上させる段階を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の液体の温度変化に基づき、前記第２の液体の量を自動的に調節する、請求項１に記載の方法。
5. 前記第１の液体と前記第２の液体が同じ液体である、請求項１に記載の方法。
6. 圧力の変化にかかわらず、前記第２の液体の流速を実質的に安定させる、請求項１に記載の方法。
7. 前記回収済み溶液に投入する前記第２の液体の量を調節する段階が、前記溶液に加える第２の液体の量を連続的に変化させる段階を含む、請求項１に記載の方法。
8. 希釈化学製品と液体とから溶液を得るためのディスペンサにおいて、
   ハウジングと、
   前記希釈化学製品を保持するために、少なくとも部分的に前記ハウジング内にあるキャビティと、
   前記液体を供給して、前記希釈化学製品と接触させて、前記溶液を形成させるための液体源と、
   形成済み溶液を回収するために、前記ハウジングに機能的に連結している回収区域と、
   希釈液体を前記回収区域内の前記溶液に供給するための希釈液体源と、
   前記液体の温度に基づき、変動する量の希釈液体を前記回収区域に自動的に投入して、前記液体の流速を調節して、前記溶液の濃度を制御するために、前記希釈液体源に機能的に連結しているサーマルバルブアセンブリと、
   を備えるディスペンサ。
9. 前記溶液を前記ディスペンサから分注するために、前記キャビティに機能的に連結している排出口を更に備える、請求項８に記載のディスペンサ。
10. 前記サーマルバルブアセンブリが、連続的に変化可能な量の希釈液体を前記回収区域に供給する、請求項８に記載のディスペンサ。
11. 前記サーマルバルブアセンブリが、
    そのサーマルアクチュエータから延びることができるサーマルシャフトを有するサーマルアクチュエータと、
    前記サーマルシャフトに機能的に連結しているばねと、
    前記ばねに機能的に連結しているスリーブと、を備える、請求項８に記載のディスペンサ。
12. 前記サーマルシャフトを延ばすことによってピストンを調節して、前記サーマルバルブアセンブリを通る希釈液体の量を連続的に変化可能にする、請求項１１に記載のディスペンサ。
13. 前記液体の温度が上昇すると、前記サーマルシャフトが延び、前記温度が低下すると、前記サーマルシャフトが後退する、請求項１２に記載のディスペンサ。
14. 前記サーマルバルブアセンブリが、前記サーマルアクチュエータを少なくとも部分的に取り囲むサーマルバルブ本体と、ばねと、ピストンと、スリーブとを更に備える、請求項１３に記載のディスペンサ。
15. 前記サーマルバルブアセンブリが、前記サーマルバルブ本体を少なくとも部分的に取り囲むスプラッシュシールドを更に備える、請求項１４に記載のディスペンサ。
16. 濃縮化学製品と接触する液体によって形成される溶液で、回収区域で回収される溶液の濃度を連続的に調節するためのアセンブリにおいて、
    前記回収区域に隣接する希釈液体源と、
    前記液体の温度に基づき、連続的に変化可能な量の希釈液体を前記回収区域に自動的に投入して、前記液体の流速を調節して、前記溶液の濃度を制御するように、前記希釈液体源に機能的に連結しているサーマルバルブアセンブリと、を備えるアセンブリ。
17. 前記サーマルバルブアセンブリが、
    そのサーマルアクチュエータから延びることができるサーマルシャフトを有するサーマルアクチュエータと、
    前記サーマルシャフトに機能的に連結しているばねと、
    前記ばねに機能的に連結しているピストンと、を備える、請求項１６に記載のアセンブリ。
18. 前記サーマルシャフトを延ばすことによって前記ピストンを調節して、前記サーマルバルブアセンブリを通る希釈液体の量を連続的に変化可能にする、請求項１７に記載のアセンブリ。
19. 前記サーマルバルブアセンブリが、前記サーマルアクチュエータを少なくとも部分的に取り囲むサーマルバルブ本体と、ばねと、ピストンと、スリーブとを更に備える、請求項１７に記載のアセンブリ。
20. 液体と濃縮化学製品とから形成される溶液の濃度を制御するために、希釈液体の流速を自動調節するためのサーマルバルブアセンブリにおいて、
    そのサーマルアクチュエータから延びることができるサーマルシャフトを有するサーマルアクチュエータで、前記サーマルシャフトの長さが、前記サーマルアクチュエータと接触する前記液体の温度に基づき、連続的に変化可能であるサーマルアクチュエータと、
    前記サーマルシャフトに機能的に連結しているばねと、
    前記ばねに機能的に連結しているスリーブと、を備え、
    前記温度の変化により、前記サーマルシャフトが前記ばねに作用し、それにより、前記サーマルシャフトが、前記温度の変化と実質的に相対的な関係で、連続的に変化可能に移動するアセンブリ。

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