JP2019507071A

JP2019507071A - 真空補助ノズル装置及び同装置を用いる方法

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Publication number: JP2019507071A
Application number: JP2018546436A
Authority: JP
Inventors: コロミナス、フランセス
Original assignee: Procter and Gamble Co
Current assignee: Procter and Gamble Co
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2019-03-14
Anticipated expiration: 2037-03-06
Also published as: CA3014330A1; EP3426562B1; US20170253355A1; US10023333B2; JP6858788B2; WO2017155851A1; EP3426562A1; CA3014330C

Abstract

ノズル（１０）と、流体流導管（３０）と、流体流排出口と、流体流排出口面積と、流体流弁（３５）と、真空源（５５）と、真空導管（５０）と、真空開口部と、真空弁（７０）と、真空開口部面積と、を有する装置であって、真空開口部は流体流排出口と空間的に隣接し、真空開口部面積と流体流排出口面積との比は１以下であり、流体流弁と真空弁とが連結されている、装置。

Description

流体を分配するための装置及びその使用方法。

組成物、特に洗濯洗剤などの家庭用ケア組成物が充填された単位用量物品に対する消費者の人気はますます高まっている。一般に、こうした物品は、部分的には、例えば水溶性フィルムのウェブなどのウェブ内にコンパートメントを形成して、コンパートメントに組成物を充填し、続いて密封し、その後物品を分離することによって製造される。ウェブは回転式ドラム又は水平コンベヤベルトなどの移動面上に配置され、ウェブが充填ノズルを通過する時にコンパートメントが充填されることが多い。大規模な製造ラインでは、典型的には、機械方向ＭＤのレーン内に複数の充填ノズルがあり、複数のレーンが横断方向ＣＤで互いに並列している。例えば、製造者は、１２個のレーンを有して、各レーンが４個のノズルを有して、合計でノズルが４８個となってもよい。ノズルは、より多くのノズルがコンパクトな空間内に収まるように、典型的には密集している。レーンは、より多くのレーンがコンパクトな空間内に収まるように、典型的には密集している。より多くのノズルを有することで、同時に充填可能なコンパートメントの数を増やすことができる。製造業者は、流体組成物をコンパートメントに充填する方法の速度及び効率を高めるやり方を常に求めている。

分配される組成物の種類により、充填に関する問題がもたらされる場合がある。製造中、流体をコンパートメントに充填するのに要する時間は、流体のレオロジー特性によって大きく左右される。高粘度の化合物は、充填イベントの最後に形成して充填ノズルから垂れ下がるフィラメント又は糸をもたらす場合があり、このフィラメント又は糸は破断するのにいくらかの時間を要する。破断に要する時間は、典型的には所望されるより長く、連続的な充填イベントが起きることのできる速度に制限を加える。フィラメント又は糸が破断する前に充填操作の速度を上げると、流体がウェブのコンパートメント間に落下してしまうため、破断に要する時間は、場合によっては充填操作を実行することのできる最高速度を選択するための制御因子となり得る。低粘度の化合物は、急速に分配されると空洞の外に飛散する場合があり、これもまた流体がウェブのコンパートメント間に落下する原因となる。ウェブ上のコンパートメント間に位置する流体によって、物品の密封及び分離が困難になる。

糸引きに伴う問題を補うため、充填が必要な時だけ開いて充填イベントの終了時に速やかに閉じる弁を充填ノズルの先端に接合することができる。コンパクトな充填装置には、全てのノズルに隣接して弁を設置するための空間はほとんど存在しない。更に、弁を追加することで、連続的なウェブの移動を可能にするために使用されることが多い往復シャトルに余分な重量が追加される。高重量のシャトルを始動及び停止することで、駆動モータ及び可動部品に過度なストレス及び疲労が生じる場合がある。更に、流体で濡れる場合があり、更なる糸引き及び液だれを生じさせる場合のある物理的部品が弁の出口側に存在するため、バルブを備えることで問題が常に解決するわけではない。

上記を考慮すると、流体の糸引き及び液だれを最小限にして連続するコンパートメントを迅速に充填することができ、また流体の流れをしっかりと遮断してコンパートメント外での流体の糸引きや液だれを防ぐことのできる軽量な装置及び方法に対する未対処のニーズが依然として存在する。

充填サイクルを提供する装置は、ノズル入口と、ノズル入口と流体連通する流体流排出口と、を含むノズルであって、流体流排出口は流体流排出口面積を有する、ノズルと、ノズル入口と流体連通する流体流導管であって、流体流導管は流体源と流体連通している、流体流導管と、流体流導管に沿う流体流弁であって、流体流弁は流体流弁の開放位置及び流体流弁の閉鎖位置を有する、流体流弁と、真空源と流体連通する真空導管であって、真空導管は真空開口部を含み、真空開口部は流体流排出口と空間的に隣接し、真空開口部は真空開口部面積を有し、真空開口部面積と流体流排出口面積との比は１以下である、真空導管と、真空導管に沿う真空弁であって、真空弁は真空弁の開放位置及び真空弁の閉鎖位置を有する、真空弁と、を含む。

流体充填アセンブリの図である。流体充填アセンブリの一部分が流体充填アセンブリを使用する方法を示す、回転式ドラムの側面図である。真空補助ノズル装置の部分断面側面図である。離間配置された複数の通路を有するノズルの流体流排出口の表面の平面図である。夾角を示す真空補助ノズル装置の側面図である。真空補助ノズル装置の一実施形態の部分断面側面図である。真空補助ノズル装置の一実施形態の部分断面側面図である。真空なしノズルと本開示の真空補助ノズル装置とを比較した、流体１．６ｍＬでのコンパートメント充填で０ｍｍの投与幅（dosing amplitude）に達するまで流体を分配するのに要する時間のグラフである。

本明細書で使用する時、用語「コンパートメント」とは、最も広義には、寸法の幅を含む熱成形された水溶性フィルム、水溶性フィルム、プラスチック瓶、ガラス瓶、可溶性単位用量パウチなどの任意の瓶、チャンバ、容器、箱、パウチを含むものとして用いられる。分配プロセス中に搬送される際にコンパートメントは空、すなわち流体を含まなくてもよく（しかし、そうである必要はない）、あるいは部分的に充填されたコンパートメントは任意の個別の寸法からなってもよい。

本明細書で使用する時、用語「横断方向」（ＣＤ）は、機械方向（ＭＤ）に対して垂直な方向を指す。

本明細書で使用する時、用語「投与幅」とは、流体流排出口からの所定の距離におけるノズルを除いた流体流幅の最も広い部分の測定値を指す。

本明細書で使用する時、用語「接合された」は、一方の要素を別の要素に直接取り付けることによって、その要素が他方の要素に直接固定されている構成と、その要素を中間部材（１つ又は複数）に取り付け、次にその中間部材を他方の要素に取り付けることによってその要素が他方の要素に間接的に固定されている構成と、一方の要素がもう一方の要素と一体である、すなわち一方の要素が本質的に他方の要素の一部である構成と、を包含する。用語「接合した」は、ある要素が別の要素の選択された位置に固定されている構成、並びに要素のうちの一方の全面にわたって、一方の要素がもう一方の要素に完全に固定されている構成を包含する。

本明細書で使用する時、用語「機械方向」（ＭＤ）は、プロセス中に材料が流れる方向を指す。更に、材料の相対的な配置及び移動は、１つのプロセス全体を通して、そのプロセスの上流からそのプロセスの下流に向かう機械方向に流れているものとして説明することができる。

図１は、図中に横断方向（ＣＤ）が示される、真空補助ノズル装置１３５を包含する流体充填アセンブリ１８０の図である。真空補助ノズル装置１３５は、シャトル１５５に取り付けることができる。真空補助ノズル装置１３５は、流体流マニホールド９０と真空マニホールド１００とを含むことができる。流体流マニホールド９０は、流体流弁３５と複数のノズル１０との間で複数の流体流導管３０に沿うことができる。真空マニホールド１００は、真空弁７０と真空開口部６０との間で複数の真空導管５０に沿うことができる。複数の流体流導管３０は、流体源１７５と流体連通することができる。流体流弁３５は、複数の流体流導管３０と流体源１７５との間に存在することができる。複数の真空導管５０は、真空源５５と流体連通することができる。真空弁７０は、複数の真空導管５０と真空源５５との間に存在することができる。流体流弁３５と真空弁７５とは、連結要素１９０により連結されてもよい。連結要素１９０は、流体流弁３５と真空弁７５との両方に動作可能に接続されてよい。連結要素１９０は、連結要素１９０及び流体流弁３５に接続され、かつ連結要素１９０及び真空弁７０に更に接続された連結コネクタによって、流体流弁３５及び真空弁７５に接続されてもよい。流体充填アセンブリ１８０は、回転式ドラム１６５上の金型１６０内に流体を分配するために使用することができ、回転式ドラム１６５の一部は図１に示されている。流体充填アセンブリ１８０は、水平コンベヤベルト上を移動する金型１６０内に流体を分配するために使用することができる。流体流導管３０、ノズル１０、及び流体源１７５の場合、これらを通して輸送される流体は、液体、流動固体、半液体、半固体、顆粒、半顆粒、ゲル、ペースト、スラリー、粒子の懸濁液を有する液体、気泡の懸濁液を有する液体、及びこれらの混合物からなる群から選択することができる。流体流導管３０、ノズル１０、及び流体源１７５の場合、これらを通して輸送される流体は、液体、半液体、ゲル、及びこれらの混合物からなる群から選択することができる。

動作中、流体は流体源１７５から単一の流体流導管３０を通って流れることができる。流体が流体流マニホールド９０に到達した時点で、流体は、２つ以上の流体流導管３０に分岐することができる。各流体流導管３０内の流体は、各流体流導管３０から各ノズル１０に流れてもよく、続いて分配される。真空は真空源５５から単一の真空導管５０を通って流れることができる。真空が真空マニホールド１００に到達した時点で、真空は２つ以上の真空導管５０に分岐することができる。各真空導管５０内の真空は、真空導管５０から真空開口部６０を通って流れ、さもなければ糸引き、液だれを形成するか、あるいは他の方法でノズル１０内又はその周囲に残渣を残す場合のある残留流体を吸引することができる。この残留流体は、真空導管５０を通ってリザーバ内に流れることができ、続いて再ブレンドのために更に使用されてもよく、別の精製プロセスによってリサイクルされてもよく、あるいは廃棄されてもよい。流体流弁３５は、いつ流体が最初に流体源１７５から流体流導管３０内に流入を開始するかを制御する。真空弁７０は、いつ真空が真空源５５から真空導管５０内に流入を開始するかを制御する。

図２は、真空補助ノズル装置１３５を包含する流体充填アセンブリ１８０を使用するプロセスを示した、流体充填アセンブリ１８０の一部分を有する回転式ドラム１６５の側面図である。

回転式ドラム１６５は、回転軸ＲＡを中心として機械方向ＭＤに回転可能である。回転式ドラム１６５は、回転軸ＲＡから半径方向外方に位置決めされた表面１７０を有することができる。回転式ドラムについては米国特許３，０５７，１２７号に説明されている。回転式ドラム１６５の表面１７０に複数の金型１６０を配置することができる。ウェブ１４０は、ロール１４５から回転式ドラム１６５の表面１７０上に供給され、金型１６０の表面に加えられた真空によって金型１６０内に引き込まれて、複数のコンパートメント１５０を形成することができる。示される非限定的な図解では、コンパートメント１５０は、円周方向に離間配置及び整列されて、機械方向ＭＤにレーンを形成する空洞である。

流体充填アセンブリ１８０は、シャトル１５５に取り付けられた１つ以上の真空補助ノズル装置１３５を包含してもよい。各真空補助ノズル装置１３５は、１つ以上のコンパートメント１５０の上方にそれぞれ位置決めされ、コンパートメント１５０内に組成物をいつでも分配できる状態にある複数のノズル１０を含んでもよい。シャトル１５５は、第１の位置で開始することができる。単一の充填サイクル中に流体をコンパートメント１５０内に分配するために、シャトル１５５は、回転式ドラム１６５又は水平コンベヤベルトに合わせて系統的に移動して、各ノズル１０と対応するコンパートメント１５０とを整列させることができる。回転式ドラム１６５が用いられる場合、単一の充填サイクルで流体を分配した後で、シャトル１５５は、次の充填サイクルの準備をするために機械方向ＭＤと反対の方向に移動して、往復式に第１の位置へと戻ることができる。流体は、典型的には、例えば、コンパートメント１５０が回転式ドラム１６５の頂部又は頂部付近にある時に、回転式ドラム１６５の実質的に水平な部分上にあるコンパートメント１５０内に分配される。充填されたコンパートメント１５０は、機械方向ＭＤに沿って移動を続けて、その後第２のウェブで被覆されてもよい。

図３は、真空補助ノズル装置１３５の非限定的な実施例の部分断面側面図である。真空補助ノズル装置１３５は、ノズル１０と、流体流導管３０と、流体流弁３５と、真空導管５０と、真空弁７０と、を含むことができる。ノズル１０は、ノズル入口１５と、流体流排出口２０と、を含むことができる。流体流排出口２０は、ノズル入口１５と流体連通することができる。流体流排出口２０は、流体流排出口面積を有することができる。流体流導管３０は、ノズル入口１５及び流体源１７５と流体連通することができる。流体流弁３５は、流体流導管３０に沿っていてもよい。流体流弁３５は、流体流弁の開放位置と、流体流弁の閉鎖位置と、を有することができる。真空導管５０は、真空源５５と流体連通することができる。真空導管５０は、真空開口部６０を含むことができる。真空開口部６０は、流体流排出口２０と空間的に隣接することができる。真空開口部６０は、真空開口部面積を有することができる。真空開口部面積と流体流排出口面積との比は１以下であってもよい。真空弁７０は、真空導管５０に沿っていてもよい。真空弁７０は、真空弁の開放位置と、真空弁の閉鎖位置と、を有することができる。装置の構成要素について以下でより詳細に説明する。

単純な形態では、真空補助ノズル装置１３５は、流体流排出口面積を有する流体流排出口２０を有するノズル１０と、真空開口部面積を有する真空開口部６０と、を含むことができ、真空開口部面積と流体流排出口面積との比は１以下であってもよい。真空開口部６０はノズル１０と動作可能に連結して吸引を提供することができる。

換言すると、真空補助ノズル装置１３５は流体流システム及び真空システムを提供することができ、単一の充填サイクルを有するために、流体流システム及び真空システムはそれぞれ二者択一的にオンとオフとの間を往復して推移する。

ノズル
真空補助ノズル装置１３５は、ノズル１０を含むことができる。用途に応じてノズル１０の様々な構成が好適となり得る。単純な形態では、ノズル１０は、ノズル入口１５と流体流排出口２０とを含むことができる。流体流排出口２０は、ノズル入口１５と流体連通していてもよい。流体流排出口２０は、流体流排出口面積を有することができる。

ノズル１０は、ノズル１０の出口における流体の速度、方向、質量、形状、及び圧力などの流れを配向又は変更するように設計された、様々な断面積を有する、多くの場合はパイプ又はチューブである任意の器具であってよい。

ノズル入口１５は、流体がノズル１０内に流入することができる任意の開口部であってよい。ノズル入口１５は、流体を伝導させる任意の好適な形状であってよく、示される実施形態に限定されるものではない。ノズル入口１５は断面積を有する。ノズル入口１５の断面積は、分配される流体のレオロジー特性に依存し得る。

流体流排出口２０は、ノズル１０から流体が流出する任意の開口であってよい。流体流排出口２０は、流体を伝導させる任意の好適な形状であってよく、示される実施形態に限定されるものではない。流体流排出口２０は、外向き面と、内向き面と、を有することができる。流体流排出口２０は表面を全く含まなくてもよい。

ノズル入口１５は流体流排出口２０と流体連通していてもよい。いくつかの実施形態では、ノズル入口１５及び流体流排出口２０は、実質的に平行な関係にあってよい。その他の実施形態では、ノズル入口１５は流体流排出開口２０に対し傾斜して位置決めされてもよい。流体流排出口２０に対するノズル入口１５の位置は、示される実施形態に限定されず、流体流を伝導するための任意の好適な構成であってよい。

ノズル入口１５は、流体流排出口２０からある距離をおいて位置決めされる。この距離は、流体を伝導するための任意の好適な距離であってもよい。この距離は、０ｍｍ〜約３００ｍｍであってもよい。この距離は、例えば、具体的には指定される範囲、及び指定される範囲内に又は指定される範囲によって形成される全ての範囲内の０．１ｍｍ刻みの全てが列挙される約５ｍｍ〜約１００ｍｍであってもよい。

流体流排出口２０は、流体流排出口面積を有することができる。流体流排出口面積は、流体流排出口２０の位置で測定された流体流排出口２０の断面積の測定値である。流体流排出口面積は、図３に示すように円形の断面積を有してもよいが、当業者であれは断面積の形状がそのように限定されないことを理解するであろう。他の好適な断面形状としては、楕円形、矩形、三角形、及び馬蹄形が挙げられ得るが、これらに限定されない。流体流排出口面積は、例えば、具体的には指定される範囲、及び指定される範囲内に又は指定される範囲によって形成される全ての範囲内の０．１ｍｍ^２刻みの全てが列挙される約３ｍｍ^２〜約３５０ｍｍ^２であってよい。

ノズル１０は、流体を伝導するための当該技術分野で既知の任意の形状であってよい。一実施形態では、ノズル１０は円筒形状を有してもよい。ノズル１０は、ノズル１０の壁部を形成するためにノズル外面１４及びノズル内面１２を有することができる。ノズル外面１４とノズル内面１２とは、厚さとして知られ得る距離だけ離れていてもよい。厚さはノズル１０の長さの周囲で変化してもよい。一実施形態では、厚さがノズルの長さ全体にわたって同じであれば、ノズル外面１４とノズル内面１２とは実質的に平行な関係にあると言うことができる。ノズル入口１５におけるノズル内面１２の直径は、流体流排出口２０におけるノズル内面１２と同じ直径であってもよい。ノズル入口１５におけるノズル内面１２の直径は、流体流排出口２０におけるノズル内面１２とは異なる直径であってもよい。一実施形態では、ノズル入口１５におけるノズル内面１２の直径は約４ｍｍであってもよく、流体流排出口におけるノズル内面１２の直径は約４ｍｍであってもよい。別の実施形態では、例えば、ノズル入口１５におけるノズル内面１２の直径は約５ｍｍであってもよく、流体流排出口におけるノズル内面１２の直径は約４ｍｍであってもよく、具体的には指定される範囲、及び指定される範囲内に又は指定される範囲によって形成される全ての範囲内の０．１ｍｍ刻みの全てが列挙される。

図４に示すように、ノズル１０は、ノズル１０の流体流排出口２０の任意の内向き面及び任意の外向き面を通って延在する複数の離間配置された通路１８５を有することができる。通路１８５は複数の開口部を形成してもよい。ノズル１０が通路１８５を含む場合、ノズル１０は、ノズル１０に関して本明細書に記載されたものに対応する特徴をなお有するということを理解されたい。このような状況では、真空開口部６０の直径は、ノズル内面１２の位置で測定したノズル１０の直径よりも小さくなる場合がある。

ノズル１０は、当該技術分野において既知の任意の好適な材料から製造されてもよい。このような材料としては、ステンレス鋼、チタン、金属合金、アルミニウム、プラスチック、ポリマー、硬化樹脂、又はポリテトラフルオロエチレン（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））材料が挙げられ得るが、これらに限定されない。

流体流導管
真空補助ノズル装置１３５は、流体流導管３０を更に含むことができる。流体流導管３０は、ノズル入口１５と流体連通することができる。流体流導管３０は、流体源１７５と流体連通することができる。一実施形態では、流体流導管３０は、第１の端部で流体源１７５と流体連通していてもよく、第２の端部でノズル入口１５と流体連通していてもよい。このような実施形態では、流体は、流体源１７５から流体流導管３０の第１の端部へ流れ、流体流導管３０を流れ、流体流導管３０の第２の端部を通って出ることにより流体流導管３０から流出して、続いてノズル入口１５に流入することができる。動作中、流体流導管３０は、流体源１７５からノズル１０内に流体を流すための経路を提供する。

流体流導管３０は、流体を伝導させる任意の好適な形状であってよく、示される実施形態に限定されるものではない。一実施形態では、流体流導管３０は円筒形であってもよい。流体流導管３０の形状は、分配される流体のレオロジー特性、周囲の機械の空間的制約、及び／又は他の事項に依存してもよい。

流体流導管３０は、ある一定の長さであってもよい。流体流導管３０の長さは、分配される流体のレオロジー特性、周囲の機械の空間的制約、及び／又は他の事項に依存してもよい。

流体流導管３０は、ある一定の断面積を有することができる。断面積は、その長さに沿って変化してもよい。流体流導管３０の断面積は、分配される流体のレオロジー特性、周囲の機械の空間的制約、及び／又は他の事項に依存してもよい。

流体流導管３０は、当該技術分野において既知の任意の好適な材料で製造されてよい。このような材料としては、ステンレス鋼、チタン、金属合金、アルミニウム、プラスチック、ポリマー、硬化樹脂、又はポリテトラフルオロエチレン（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））材料が挙げられ得るが、これらに限定されない。

流体流導管３０は、ＴｈｅＰｒｏｃｔｅｒ＆ＧａｍｂｌｅＣｏｍｐａｎｙ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ，ＵＳＡ）が製造し、商品名ＴＩＤＥ、ＧＡＩＮ、ＡＲＩＥＬ、ＴＩＤＥＰＯＤＳ、ＧＡＩＮＦＬＩＮＧＳ、ＦＡＩＲＹ、及びＣＡＳＣＡＤＥで販売されるものなどの洗剤組成物が挙げられるがこれらに限定されない流体を伝導するのに好適な任意の好適な形状、長さ、断面積、及び材料からなってよい。

流体流弁
真空補助ノズル装置１３５は流体流弁３５を更に含むことができる。流体流弁３５は、流体流導管３０に沿っていてもよい。流体流弁３５は、流体流弁の開放位置と、流体流弁の閉鎖位置と、を有することができる。流体流弁３５は、流体の流れを変更することが可能な当業者に既知の任意の好適な器具であってよい。動作中、流体流弁３５は、流体流弁３５が流体流弁の開放位置にある時は流体流導管３０に流体を流入させ、流体流弁３５が流体流弁３５の閉鎖位置にある時は流体流導管３０に流体が流入するのを停止又は制限することにより、流体の流体流導管３０内への流れを調節する。流体流弁３５は、非限定的な例として、ボール弁、バタフライ弁、ピストン弁、膜弁、プランジャ弁、スプール弁、ピンチ弁、電磁弁、及び仕切り弁からなる群から選択される弁であってよい。

流体流弁３５は、流体流弁の開放位置を有することができる。流体流弁の開放位置は、流体が流体流導管３０を通って流れることを流体流弁３５が可能にする位置であってよい。流体流弁３５は、流体流弁の閉鎖位置を更に有することができる。流体流弁の閉鎖位置は、流体が流体流導管３０を通って流れることを流体流弁３５が制限又は停止する場所であってよい。

真空導管
真空補助ノズル装置１３５は、真空源５５と流体連通する真空導管５０を更に含むことができる。真空導管５０は、真空開口部６０を含むことができる。真空開口部６０は、流体流排出口２０と空間的に隣接していてもよい。真空開口部６０は、真空開口部面積を有することができる。真空開口部面積と流体流排出口面積との比は１以下であってもよい。

真空導管５０は、真空源５５と流体連通して真空を真空導管５０内に引き込むことができる。動作中、真空導管５０は真空を提供して、流体流排出口２０から分配された残留流体を真空導管５０内に吸引して、流体流排出口２０上の糸引き及び液だれを防止する。

流体流排出口２０に対する真空開口部６０の位置について以下で更に説明する。１つのノズル１０に２つ以上の真空導管５０を接合することができる。真空開口部６０は、真空開口部面積を有することができる。真空開口部面積は、真空開口部６０の内向き面で測定された真空開口部６０の断面積の測定値である。真空開口部面積は、図３に示すように円形の断面積を有してもよいが、当業者であれは断面積の形状がそのように限定されないことを理解するであろう。他の好適な断面形状としては、楕円形、矩形、三角形、及び馬蹄形が挙げられ得るが、これらに限定されない。真空開口部面積は、例えば、具体的には指定される範囲、及び指定される範囲内に又は指定される範囲によって形成される全ての範囲内の０．１ｍｍ^２刻みの全てが列挙される約１ｍｍ^２〜約３００ｍｍ^２であってよい。動作中、真空開口部６０は、流体流排出口２０から分配された残留流体の糸引き又は液だれを真空導管５０内に吸引して、こうした材料が化合物の充填プロセスを失敗させることを防ぐことができる。真空導管５０は、当業者に既知の任意の好適な形状であってよく、示される実施形態に限定されない。一実施形態では、真空導管５０は、円形断面を有することができる。真空導管５０の形状は、流体流排出口２０を通して分配された後に真空導管５０を通して吸引される残留流体のレオロジー特性、周囲の機械の空間的制約、及び／又は他の事項に依存してもよい。

真空導管５０はある一定の長さであってもよい。真空導管５０の長さは、流体流排出口２０を通して分配された後に真空導管５０を通して吸引される残留流体のレオロジー特性、周囲の機械の空間的制約、及び／又は他の事項に依存してもよい。

真空導管５０は、ある一定の断面積を有することができる。断面積は、その長さに沿って変化してもよい。真空導管５０の断面積は、周囲の機械の空間的制約及び／又は他の事項に依存してもよい。

真空開口部面積と流体流排出口面積との比は１以下であってもよい。真空開口部面積と流体流排出口面積との比は、真空開口部面積の測定値を流体流排出口面積の測定値で割ることによって算出することができる。真空開口部面積と流体流排出口面積との比は約０．１〜１であってもよい。真空開口部面積と流体流排出口面積との比は約０．２〜約０．９であってもよい。真空開口部面積と流体流排出口面積との比は、例えば具体的には指定される範囲、及び指定される範囲内に又は指定される範囲によって形成される全ての範囲内の０．１刻みの全てが列挙される約０．４〜約０．７であってもよい。真空開口部面積は流体流排出口面積以下であってもよい。理論に束縛されるものではないが、パイプの直径が増大するとパイプを流れる流体の速度は低下するため、真空開口部面積と流体流排出口面積との比が１以下であれば、流体流排出口２０から流体を吸引するためのより大きな真空効率が提供される。本明細書では、真空開口部面積が増大すると、真空内の空気の速度が低下して吸引力が低下するが、これは好ましくなく、非効率的である。逆に、真空開口部面積が減少すると、真空中の空気の速度が上昇して吸引力が向上するが、これは流体流排出口２０から流体を吸引するのにより高い効率性を提供する。真空開口部面積と流体流排出口面積との比が１以下である場合、又は、換言すると、真空開口部面積が流体流排出口面積以下である場合は、既にコンパクトかつ密集した空間内でより小さな空間を占める更なる利点が提供される。

真空弁
真空補助ノズル装置１３５は、真空弁７０を更に含むことができる。真空弁７０は、真空導管５０に沿っていてもよい。真空弁７０は、真空弁の開放位置と、真空弁の閉鎖位置と、を有することができる。動作中、真空弁７０は、真空弁７０が真空弁の開放位置にある時は真空開口部６０で真空を適用させ、真空弁７０が真空弁の閉鎖位置にある時は真空開口部６０での真空の適用を停止又は制限することによって、真空導管５０を通る真空の流れを調節する。

真空弁７０は、真空導管５０に沿っていてもよい。真空弁７０は、非限定的な例として、ボール弁、バタフライ弁、ピストン弁、膜弁、プランジャ弁、スプール弁、ピンチ弁、電磁弁、及び仕切り弁からなる群から選択される弁であってよい。

真空弁７０は、真空弁の開放位置を有することができる。真空弁の開放位置では、真空を真空開口部６０に適用することができる。真空弁６０が真空弁の開放位置にある時は、真空弁開口部６０に適用された真空によって、残留流体を真空開口部６０内に吸い込むことができる。真空弁７０は、真空開口部６０に真空が適用されない真空弁の閉鎖位置を有してもよい。真空弁７０が真空弁の閉鎖位置にある時は、流体の真空開口部６０への吸引は発生させないでおくことができる。

単一の充填サイクルでは、流体流弁３５が流体流弁の開放位置から流体流弁の閉鎖位置に移行できる前に、真空弁７０が真空弁の閉鎖位置から真空弁の開放位置に移行することができる。換言すれば、単一の充填サイクルでは、真空弁７０が真空弁の開放位置にあり得る後で流体流弁３５が流体流弁の閉鎖位置にあり得るように、流体流弁３５と真空弁７０とは連結されていてもよい。連結について本明細書でより詳細に説明する。

流体流排出口に対する真空開口部の隣接
真空開口部６０は、流体流排出口２０と空間的に隣接していてもよい。流体流排出口２０は、ノズル１０から流体が流出する任意の開口であってよい。流体流排出口２０は、流体を伝導させる任意の好適な形状であってよく、示される実施形態に限定されるものではない。

真空開口部６０と流体流排出口２０とは０ｍｍ〜約１００ｍｍだけ分離されてもよい。真空開口部６０と流体流排出口２０とは０ｍｍ〜約６０ｍｍだけ分離されてもよい。真空開口部６０と流体流排出口２０とは、例えば具体的には指定される範囲、及び指定される範囲内に又は指定される範囲によって形成される全ての範囲内の０．１ｍｍ刻みの全てが列挙される０ｍｍ〜約４０ｍｍだけ分離されてもよい。真空開口部６０と流体流排出口２０とは、真空補助ノズル装置１３５がその意図される利益を提供することを可能にする任意の好適な距離だけ分離されてもよい。真空開口部６０は、ノズル入口１５よりも流体流排出口２０に近い位置にあってよい。真空開口部６０は、流体流排出口２０よりもノズル入口１５に近い位置にあってよい。この分離距離は、真空開口部６０の近位側縁部から流体流排出口２０の近位側縁部までを測定される。

図５〜７は、真空補助ノズル装置１３５の非限定的実施形態の断面側面図である。図５に示すように、流体流導管３０は、流体流の方向に沿った流体流導管軸１２０を有する。図５に更に示すように、真空導管５０は、真空流の方向に沿った真空導管軸１２５を有する。図５に更に示すように、流体流導管軸１２０と真空導管軸１２５との間には夾角が画定されてもよい。一実施形態では、夾角は９０度未満であってよい。代替的な一実施形態では、夾角は９０度を超えていてもよい。代替的な一実施形態では、夾角は約２０度から約９０度未満まででもよい。代替的な一実施形態では、夾角は約３０度であってもよい。

ノズル１０は、ノズル外面１４とノズル内面１２とを含んでいてもよい。図６の非限定的な一実施形態で示すように、真空開口部６０はノズル内面１２と一致していてもよい。図６の非限定的な一実施形態で更に示すように、真空開口部６０は流体流排出口２０に対して略直交であってもよい。図７の非限定的な一実施形態で示すように、真空開口部６０は流体流導管３０内に位置決めされてもよい。図７の非限定的な一実施形態で更に示すように、真空導管５０は流体流導管３０内に部分的に位置決めされてもよい。図７の非限定的な一実施形態で更に示すように、真空開口部６０は流体流排出口２０に対して略平行であってもよい。

１つの流体流排出口２０と空間的に隣接する２つ以上の真空開口部６０が存在してもよい。

マニホールド
代替的な一実施形態では、真空補助ノズル装置１３５は、複数のノズル１０と、複数の流体導管３０と、複数の真空導管５０と、を含むことができる。図１に示す実施形態では、真空補助ノズル装置１３５は、流体流マニホールド９０と、真空マニホールド１００と、を更に含むことができる。流体流マニホールド９０は、流体流弁３５と複数のノズル１０との間で複数の流体流導管３０に沿っていてもよい。複数の流体流導管３０は、流体源１７５と流体連通していてもよい。流体流弁３５は、複数の流体流導管３０と流体源１７５との間に存在していてもよい。流体流導管９０は、複数のノズル入口１０と流体連通することができる。動作中、流体流マニホールド９０は、流体が流体源１７５から複数の流体流導管３０を通って流れることを可能にするいくつかの開放部に分岐するパイプ又はチャンバであってもよい。真空マニホールド１００は、真空弁７０と真空開口部６０との間で複数の真空導管５０に沿っていてもよい。複数の真空導管５０は、真空源５５と流体連通していてもよい。真空弁７０は、複数の真空導管５０と真空源５５との間に存在していてもよい。真空マニホールド１００は、複数の真空導管５０と流体連通していてもよい。動作中、真空マニホールド１００は、真空が真空源５５から複数の真空導管５０を通って流れるのを可能にするいくつかの開口部へと分岐するパイプ又はチャンバであってもよい。複数のノズル装置では、複数のノズル１０は本発明に従うものである。

動作中、流体は流体源１７５から単一の流体流導管３０を通って流れることができる。流体が流体流マニホールド９０に到達した時点で、流体は、２つ以上の流体流導管３０に分岐することができる。各流体流導管３０内の流体は、各流体流導管３０から各ノズル１０に流れてもよく、続いてこれは分配される。真空は、真空源５５から単一の真空導管５０を通って流れることができる。真空が真空マニホールド１００に到達した時点で、真空は２つ以上の真空導管５０に分岐することができる。各真空導管５０内の真空は、真空導管５０から真空開口部６０を通って流れ、さもなければ糸引き、液だれを形成するか、あるいは他の方法でノズル１０内又はその周囲に残渣を残す場合のある残留流体を吸引することができる。

流体流マニホールド９０は、複数の流体流導管３０への流体の分岐を容易にする当業者に既知の任意の器具であってよい。流体流マニホールド９０は、必要に応じた数の開口部を有することができる。真空マニホールド１００は、複数の真空導管５０への真空の分岐を容易にする当業者に既知の任意の器具であってよい。真空マニホールド１００は、必要に応じた数の開口部を有することができる。

このような実施形態では、真空補助ノズル装置１３５は、真空吸引をより容易にするために、個々のノズル１０につき２つ以上の真空導管５０を含むことができる。真空補助ノズル装置１３５は、ノズル１０内の流体の糸引き、液だれ、又は残留流体の吸引をより容易にするために、１つの流体流排出口２０と空間的に隣接する２つ以上の真空開口部６０を有してもよい。

流体流マニホールド９０及び真空マニホールド１００を有することは、水平コンベヤベルト上又は回転式ドラム１６５上のような複数の充填レーンが存在する場合の動作で有益であり得る。例えば、図２に示すように、充填する必要のある複数のコンパートメント１５０を有する回転式ドラム１６５が存在していてもよい。図２に示す非限定的な例では、単一のシャトル１５５上に配置された１つ以上の個別の真空補助ノズル装置１３５が存在してもよい。個別の真空補助ノズル装置１３５はそれぞれ別個のコンパートメント１５０を同時に充填して、所定の時間に充填可能なコンパートメント１５０の数を増加させることができる。流体流マニホールド９０は、流体を１つの流体源１７５から流して、流体流導管３０を介して３つの真空補助ノズル装置１３５への分岐を可能にすることができる。真空マニホールド１００は、真空を１つの真空源５５から流して、真空導管５０を介して３つの真空補助ノズル装置１３５への分岐を可能にすることができる。より多くのコンパートメント１５０を同時に充填することを可能にする、時間節約的な生産性上の利点に加えて、流体流マニホールド９０及び真空マニホールド１００は、複数の真空補助ノズル装置１３５に対して１つの流体源１７５及び１つの真空源５５のみが存在すればよい、空間節約的な利点を実現する。

方法
本発明は、本発明の装置を用いて流体を分配する方法を包含する。本明細書で説明するとおり、真空補助ノズル装置１３５は流体を分配するために用いることができる。いくつかの態様では、方法は、真空補助ノズル装置１３５を提供するステップであって、真空補助ノズル装置１３５はノズル１０を含み、ノズルは流体流排出口２０を含む、ステップと、流体を流体流排出口２０から分配するステップと、流体を分配する間に真空を適用するステップと、を含むことができる。ノズル１０は、流体流排出口２０と流体連通するノズル入口１５を更に含むことができる。真空補助ノズル装置１３５は、ノズル入口１５と流体連通する流体流導管３０と、流体流導管３０に沿った流体流弁３５と、を更に含むことができ、流体流弁３５は、流体流弁の開放位置と、流体流弁の閉鎖位置と、を有することができる。真空補助ノズル装置は、真空源５５と流体連通する真空導管５０を更に含むことができ、真空導管５０は、真空開口部６０を有することができ、真空開口部６０は流体流排出口２０と空間的に隣接している。真空補助ノズル装置１３５は、真空導管５０に沿った真空弁７０を更に含むことができ、真空弁７０は、真空弁の開放位置と、真空弁の閉鎖位置と、を有することができる。流体流弁３５と真空弁７０とは連結されていてもよい。

単一の充填サイクルでは、方法は、流体を流体流排出口２０から分配するステップの前に、流体流弁３５を流体流弁の開放位置にするステップを更に含んでもよい。流体はポンプによって分配されてもよい。流体は重力によって分配されてもよい。流体は、流体を流体流排出口２０からコンパートメント１５０内に分配するのを容易にするための、当業者に既知の任意の手段によって分配されてもよい。流体流弁３５が流体流弁の開放位置にあると、流体は流体源１７５から流体流導管３０内に流入することができる。流体流弁３５を流体流弁の開放位置にすることで、流体を流体流導管３０内に流し、流体流導管３０を通ってノズル１０内に流入させ、真空補助ノズル装置１３５の下方にあるコンパートメント１５０内に分配することができる。

単一の充填サイクルは、以下のように考えることができる。第１に、流体流弁３５を開放する。流体が、流体流導管３０を通ってノズル１０内に流入する。そのうちにノズル１０を通る流体流が発生する。所望の時間刻みで流体をノズル１０から分配する。流体流弁３５と流体流排出口２０との間の残量（trailing quantity）の流体を分配する。所望の時点で真空弁７０を開放する。真空導管５０内に真空が発生する。真空弁７０を開放するのと近い時点で流体流弁３５を閉じる。続いて、真空が流体流排出口２０から残留流体を吸引して、全ての糸引きフィラメント、液だれ、又は残渣を除去する。続いて真空弁７０を閉じる。あるいは、単一の充填サイクルは、真空弁の閉鎖位置から真空弁の開放位置までの真空弁７０の単一の移行、及び流体流弁の開放位置から流体流弁の閉鎖位置までの流体流弁３５の単一の移行によって説明することもできる。

方法は、流体を流体流排出口２０から分配する間に、真空弁７０を真空弁の開放位置にするステップを含んでもよい。流体を流体流排出口２０から分配する間に真空弁７０を真空弁の開放位置に維持することにより、ノズル１０が移動する前に全ての糸引きを除去することができる。真空弁７０が真空弁の開放位置にない場合、ノズル１０上で残留流体が一体となって糸引きを起こし、液だれし、かつ／又は残渣となる場合がある。

方法は、流体流弁３５を流体流弁の閉鎖位置にする前に、真空弁７０を真空弁の開放位置にするステップを更に含んでもよい。流体流弁３５を流体流弁の閉鎖位置にするステップの前に真空弁７０を真空弁の開放位置にすることの利点は、この順序が、より正確な投与を実現して、流体流弁３５が流体流弁の閉鎖位置に来た後も流体流導管３０を流れ続けている流体源１７５からの残留流体のために、真空弁７０が真空弁の開放位置にある時と、流体流弁が流体流弁の閉鎖位置にある時と、の間で要する時間を明らかにできることである。

単一の充填サイクルでは、真空弁７０は、流体流弁３５が流体流弁の開放位置から流体流弁の閉鎖位置に移行し得る前に、真空弁の閉鎖位置から真空弁の開放位置に移行することができる。換言すれば、単一の充填サイクルでは、流体流弁３５が流体流弁の閉鎖位置に来る前に真空弁７０が真空弁の開放位置に来るように、流体流弁３５と真空弁７０とが連結されてもよい。動作中、流体流弁３５と真空弁７０とは、各弁の機能が他方と関連して、その結果、一方の弁の位置変化が他方の弁の位置変化と連動するように、連結されてもよい。流体流弁３５と真空弁７０とは、当業者に既知の任意の手段によって連結されてよい。流体流弁３５と真空弁７０とは機械的に連結されてもよい。流体流弁３５と真空弁７０とは電子的に連結されてもよい。流体流弁３５と真空弁７０とは手動で連結されてもよい。流体流弁３５と真空弁７０とはプログラム制御式のロジックコントローラによって連結されてもよい。流体流弁３５と真空弁７０とは連結要素１９０により連結されてもよい。連結要素１９０は電気機械式であってもよい。連結要素１９０は機械式であってもよい。連結要素１９０は電気式であってもよい。連結要素１９０は、プロセスの自動化のために用いられる当業者に既知の任意の器具であってよく、記載の実施例に限定されない。連結要素１９０は、流体流弁３５と真空弁７５との両方に動作可能に接続されてよい。連結要素１９０は、連結要素１９０及び流体流弁３５に接続され、かつ連結要素１９０及び真空弁７０に更に接続された連結コネクタによって流体流弁３５及び真空弁７５に接続されてもよい。非限定的な例として、連結コネクタは、信号ケーブル、ワイヤ、電子信号、ケーブル、光ファイバケーブル、通信ケーブル、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される連結コネクタであってよい。真空弁７０が真空弁の開放位置にある時と、流体流弁３５が流体流弁の閉鎖位置にある時と、の間で選択される設定時間は、これらに限定されないが、流体のレオロジー特性、真空補助ノズル装置１３５の形状、並びにノズル１０内の流体及び真空の適用の両方の機械的慣性及び流体慣性が挙げられるがこれらに限定されない任意の慣性による時間応答に依存してもよい。動作中、真空弁７０が真空弁の閉鎖位置から真空弁の開放位置に変化すると、その後の設定時間で、連結機構が流体流弁３５を流体流弁の開放位置から流体流弁の閉鎖位置に変化させる。例えば、数ミリリットルなどの少量の流体を分配する場合、流体流弁３５は、真空弁７０が真空弁の開放位置に移動してからわずか数ミリ秒後に流体流弁の閉鎖位置へと移動する。

方法は、流体が０ｍｍの投与幅に達すると真空弁７０を真空弁の閉鎖位置にするステップを更に含んでもよい。０ｍｍの投与幅では、流体は糸引きせず、単一の充填サイクルの投与は完了する。流体流弁３５が流体流弁の閉鎖位置にある時は、流体源１７５からの更なる流体流は遮断されるが、残留流体が流体流導管３０及びノズル１０を通って流れて、その後流体流排出口２０から分配される場合がある。残留流体が流体流導管３０及びノズル１０を通って移動すると、残留流体の量が減少するにしたがって投与幅が減少して、最終的に投与幅が０ｍｍに達する場合がある。この残留流体は、糸引きするか、液だれするか、又は流体流導管３０及び／若しくはノズル１０内に残渣を残す場合がある。残留流体は、糸引きするか、液だれするか、又は流体流排出口２０の周囲に残渣を残す場合がある。残留流体は、形成されてノズル１０から垂れ下がるフィラメント又は糸を形成する場合がある。この残留フィラメントは、流体流排出口２０から解放されるのにいくらかの時間を要する場合がある。液だれ及び残渣の糸引きを低減するため、残留流体が流体流排出口２０から分配されて、０ｍｍの投与幅に達する間に、真空が真空開口部６０を介して糸状フィラメントを形成した残留流体を吸引できるように、真空弁７０を真空弁の開放位置にする。

いくつかの態様では、真空補助ノズル装置１３５は、真空補助ノズル装置１３５の下方に位置するコンパートメント１５０内に流体を分配することができる。好適なコンパートメント１５０は、ＴｈｅＰｒｏｃｔｅｒ＆ＧａｍｂｌｅＣｏｍｐａｎｙ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ，ＵＳＡ）が製造し、ＴＩＤＥ、ＧＡＩＮ、ＡＲＩＥＬ、ＴＩＤＥＰＯＤＳ、ＧＡＩＮＦＬＩＮＧＳ、ＦＡＩＲＹ、及びＣＡＳＣＡＤＥの商品名で市販されるものなどの可溶性単位用量パウチであってよい。いくつかの態様では、真空補助ノズル装置１３５は、真空補助ノズル装置１３５の下方に位置する可溶性単位用量パウチ内に流体を分配することができる。コンパートメント１５０は、熱成形水溶性フィルム、水溶性フィルム、プラスチック瓶、ガラス瓶、及び可溶性単位用量パウチからなる群から選択されてもよい。真空補助ノズル装置１３５は、回転式ドラム１６５上のコンパートメント１５０内に流体を分配することができる。真空補助ノズル装置１３５は、水平コンベヤベルト上のコンパートメント１５０内に流体を分配することができる。コンパートメント１５０内に分配される流体の量は、約０．１ｍＬ〜約１００ｍＬであってもよい。コンパートメント１５０内に分配される流体の量は、例えば具体的には指定される範囲、及び指定される範囲内に又は指定される範囲によって形成される全ての範囲内の０．１ｍＬ刻みの全てが列挙される約１ｍＬ〜約３０ｍＬであってもよい。コンパートメント１５０内に分配される流体の量は、使用時にコンパートメント１５０を充填する当業者に既知の任意の好適な量であってもよい。

分配される流体は、２０℃及び剪断速度１０００ｓ^−１で測定して、約１０ｍＰａ・ｓ〜約２０００ｍＰａ・ｓの粘度を有してもよい。分配される流体は、２０℃及び剪断速度１０００ｓ^−１で測定して、約５０ｍＰａ・ｓ〜約１０００ｍＰａ・ｓの粘度を有してもよい。より好ましくは、分配される流体の粘度は、２０℃及び剪断速度１０００ｓ^−１で測定して、約１００ｍＰａ・ｓ〜約９００ｍＰａ・ｓであってもよい。流体は、ニュートン流体であっても、非ニュートン（ずり減粘性）流体であってよい。分配される流体は、流体を特定の温度で測定した時に、使用時にコンパートメント１５０を充填する当業者に既知の任意の好適な粘度であってよい。粘度は回転式レオメータを用いて測定してもよい。粘度は周囲条件で測定してもよい。好適な流体としては、ＴｈｅＰｒｏｃｔｅｒ＆ＧａｍｂｌｅＣｏｍｐａｎｙ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ，ＵＳＡ）が製造し、ＴＩＤＥ、ＧＡＩＮ、ＡＲＩＥＬ、ＴＩＤＥＰＯＤＳ、ＧＡＩＮＦＬＩＮＧＳ、ＦＡＩＲＹ、及びＣＡＳＣＡＤＥの商品名で市販されるものなどの洗剤組成物が挙げられるが、これらに限定されない。

いくつかの態様では、真空開口部６０から上流の絶対圧力は、約１０ｋＰａ〜約９０ｋＰａであってもよい。真空開口部６０から上流の絶対圧力は、約２０ｋＰａ〜約８０ｋＰａであってもよい。真空開口部６０の圧力は、ノズル１０から分配される流体のレオロジー特性、ノズル１０から分配される流体の量、流体流排出口面積の寸法、及び／又は他の事項に依存してもよい。

図８は、コンパートメント１５０に１．６ｍＬの流体を充填する際に、分配される流体が０ｍｍの投与幅に達するまでに要する時間のグラフ図である。図８の点線は、ノズル１０と共に真空が使用されない場合の（以下、真空なしノズル）時間の関数としての投与幅を示す。図８の実線は、真空補助ノズル装置１３５が使用される場合の時間の関数としての投与幅を示している。

本試験では、１．６ｍＬの流体の単一の充填サイクルからのデータを真空なしノズルを用いて採取し、また真空補助ノズル装置１３５を用いて１．６ｍＬの同一流体の単一充填サイクルからのデータを収集して、流体が最初に正の投与幅を有した時から流体が０ｍｍの投与幅に到達して流体の糸が破断する時までに要する時間を求めた。真空なしノズル及び真空補助ノズル装置１３５は、どちらも長さが３０ｍｍであり、流体流排出口面積が６．１６ｍｍ^２であった。真空補助ノズル装置１３５に取り付けられた真空導管５０は長さが２０ｍｍであり、真空開口部面積が３．１４ｍｍ^２であった。真空補助ノズル装置１３５に取り付けられた真空源５５は、真空開口部６０よりも上流に５０ｋＰａの絶対圧力を加えた。流体流導管軸と真空導管軸とによって画定される夾角は９０度であった。分配された流体は、２０℃及び剪断速度１０００ｓ^−１で測定して粘度が５００ｍＰａ・ｓであった。分配された流体の粘度は、周囲条件で回転式レオメータを用いて測定した。使用した流体は、液体洗剤、より具体的には、ＴｈｅＰｒｏｃｔｅｒ＆ＧａｍｂｌｅＣｏｍｐａｎｙ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ，ＵＳＡ）が製造する市販のＴＩＤＥＰＯＤＳに含有される液体洗剤であった。

真空なしノズルの分配サイクル及び真空補助ノズル装置１３５の分配サイクルのいずれにおいても、流体流弁３５を流体流弁の開放位置にして、流体を流体源１７５から分配させた。流体はポンプを用いて分配した。真空なしノズルの場合、１．６ｍＬの流体を真空なしノズルの下方にあるコンパートメント１５０内に分配した後で、流体流弁３５を流体流弁の閉鎖位置にした。真空補助ノズル装置１３５の場合、真空弁７０を真空弁の開放位置にし、続いて流体流弁３５を流体流弁の閉鎖位置にした。真空補助ノズル装置１３５の場合、真空が流体流排出口２０に現れる正確な時間に真空弁７０が真空弁の開放位置にされて、１．６ｍＬが真空補助ノズル装置１３５の下方にあるコンパートメント１５０内に分配された時に吸引することを可能にするように、プログラム制御式のロジックコントローラ（ＰＬＣ）を用いる従来の電子的手段を用いて真空弁７０と流体流弁３５とを電子的に連結した。

真空なしノズルの分配サイクル及び真空補助ノズル装置１３５の分配サイクルのいずれにおいても、投与幅が０ｍｍになるまでの時間の関数としての投与幅のデータを記録した。流体流弁３５が流体流弁の開放位置にされて流体が流れ出すと、即座にタイマーを起動し、ＧｒａｆｔｅｋＩｍａｇｉｎｇ（Ａｕｓｔｉｎ，ＴＸ，ＵＳＡ）製ＭａｋｏＵ−０２９Ｂ高速度カメラを使用して毎秒３５０フレームのフレームレートで流体流排出口２０から出る流体を記録した。ＧｒａｆｔｅｋＩｍａｇｉｎｇ（Ａｕｓｔｉｎ，ＴＸ，ＵＳＡ）製ＧｒａｆｔｅｋＩｍａｇｅソフトウェアを使用し、２５６ビットのグレースケールを用いてデータを計算した。ソフトウェアはビデオをスローモーションで再生し、流体の直径ストリームに合わせて較正された画像内の画素数の知識から投与幅を測定した。記録された点を、図で示されるようにグラフ上に描画した。投与幅は２．８５ｍｓ毎に記録した。

図８に示すように、真空なしノズルは、コンパートメント１５０を１．６ｍＬの流体で充填するのに本開示の真空補助ノズル装置１３５の約２．５倍の時間を要した。真空なしノズルの場合、投与幅が０ｍｍに達するまでの時間は約２５０ｍｓであった。一方で、真空補助ノズル装置１３５の場合、投与幅が０ｍｍに達するまでの時間は約１００ｍｓであった。真空なしノズルの場合、投与幅を示す曲線の最終ピークから０ｍｍの投与幅に達するまでに要する時間は約１５０ｍｓであったが、真空補助ノズル装置１３５の場合、投与幅を示す曲線の最終ピークから０ｍｍの投与幅に達するまでに要する時間は約２０ｍｓであった。この試験の結果は、本開示の真空補助ノズル１３５は、真空補助ノズル装置１３５が糸引きに起因するタイミングの制約を大幅に低下させるため、コンパートメントを充填する時間を大幅に短縮して、同じ時間内で真空なしノズルよりも多くのコンパートメント１５０を充填することを可能にするため、ラインの充填などのプロセスに大きな利点を提供することを示す。

こうして０ｍｍの投与幅に達するまでに要する時間が短縮されることにより、コンパートメント１５０を充填する時間を短縮することが可能となる。これは、所定の時間単位で充填可能なコンパートメント１５０の数の増加に対応する。

例として、真空なしノズルを用いて一度に１．６ｍＬの流体で１つのコンパートメント１５０を充填する単一の水平コンベヤベルトラインは、２４時間周期で連続稼働させた場合、各充填サイクルで２５０ミリ秒（ｍｓ）にて測定して、１日に約３４５，６００個のコンパートメント１５０を充填することができる。真空補助ノズル装置１３５を用いて一度に１．６ｍＬの流体で１つのコンパートメント１５０を充填する単一の水平コンベヤベルトラインは、２４時間周期で連続稼働させた場合、各充填サイクルで１００ｍｓにて測定して、１日に約８６４，０００個のコンパートメントを充填することができる。真空補助ノズル装置１３５は、真空なしノズルと比較して単一レーンあたりの生産性を２５０％向上させることができる。このような１充填サイクルあたりで費やされる時間の低減は、製造充填ラインの時間及び効率性が最も重要視される、ＴｈｅＰｒｏｃｔｅｒ＆ＧａｍｂｌｅＣｏｍｐａｎｙ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ，ＵＳＡ）が製造するＴＩＤＥ、ＧＡＩＮ、ＡＲＩＥＬ、ＴＩＤＥＰＯＤＳ、ＧＡＩＮＦＬＩＮＧＳ、ＦＡＩＲＹ、及びＣＡＳＣＡＤＥの商品名で市販される可溶性単位用量コンパートメントなどの流体充填コンパートメントを数百万個も生産するＴｈｅＰｒｏｃｔｅｒ＆ＧａｍｂｌｅＣｏｍｐａｎｙ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ，ＵＳＡ）などの企業にとって非常に有益である。

実施例／組み合わせ
Ａ．充填サイクルを提供する装置であって、
ノズル入口１５と、当該ノズル入口と流体連通する流体流排出口２０と、を含むノズル１０であって、当該流体流排出口は、流体流排出口面積を有する、ノズル１０と、
当該ノズル入口と流体連通する流体流導管３０であって、当該流体流導管は流体源１７５と流体連通している、流体流導管３０と、
当該流体流導管に沿う流体流弁３５であって、当該流体流弁は流体流弁の開放位置及び流体流弁の閉鎖位置を有する、流体流弁３５と、
真空源５５と流体連通する真空導管５０であって、当該真空導管は真空開口部６０を含み、当該真空開口部は当該流体流排出口と空間的に隣接し、当該真空開口部は真空開口部面積を有し、当該真空開口部面積と当該流体流排出口面積との比は、１以下であって、好ましくは０．１〜１、より好ましくは０．２〜０．９、最も好ましくは０．４〜０．７である、真空導管５０と、
当該真空導管に沿う真空弁７０であって、当該真空弁は真空弁の開放位置及び真空弁の閉鎖位置を有する、真空弁と、を含む、装置。
Ｂ．単一の充填サイクルでは、当該真空弁は、当該流体流弁が当該流体流弁の開放位置から当該流体流弁の閉鎖位置に移行する前に、当該真空弁の閉鎖位置から当該真空弁の開放位置に移行する、パラグラフＡに記載の装置。
Ｃ．当該真空開口部は当該流体流排出口と略直交する、パラグラフＡ又はＢのいずれか１つに記載の装置。
Ｄ．当該真空開口部は当該流体流排出口と略平行である、パラグラフＡ又はＢのいずれか１つに記載の装置。
Ｅ．当該流体流導管は流体流の方向に沿った流体流導管軸を有し、当該真空導管は真空流の方向に沿った真空導管軸を有し、当該流体流導管軸及び当該真空導管軸は、その間に夾角を画定し、当該夾角は９０度未満であって、好ましくは３０度である、パラグラフＡ又はＢのいずれか１つに記載の装置。
Ｆ．当該真空開口部と当該流体流排出口とは、０ｍｍ〜１００ｍｍ分離され、より好ましくは０ｍｍ〜６０ｍｍ、最も好ましくは０ｍｍ〜４０ｍｍ分離されている、パラグラフＡ〜Ｅのいずれか１つに記載の装置。
Ｇ．当該ノズルはノズル内面１２を含み、当該真空開口部は当該ノズル内面と一致する、パラグラフＡ〜Ｅのいずれか１つに記載の装置。
Ｈ．当該真空開口部は、当該ノズル入口よりも当該流体流排出口に近い位置にある、パラグラフＡ〜Ｅのいずれか１つに記載の装置。
Ｉ．当該真空開口部は、当該流体流排出口よりも当該ノズル入口に近い位置にある、パラグラフＡ〜Ｅのいずれか１つに記載の装置。
Ｊ．当該流体流弁と当該ノズルとの間で当該流体流導管に沿い、当該ノズルと流体連通する流体流マニホールド９０と、
当該真空弁と当該真空開口部との間で当該真空導管に沿う真空マニホールド１００と、を更に含む、パラグラフＡ〜Ｅのいずれか１つに記載の装置。
Ｋ．２つ以上の当該真空開口部は１つの当該流体流排出口と空間的に隣接する、パラグラフＡ又はＪのいずれか１つに記載の装置。
Ｌ．パラグラフＡ〜Ｋのいずれか１つに記載の装置を用いて流体を分配する方法であって、
パラグラフＡに記載の装置を準備するステップと、
当該流体流排出口から流体を分配するステップと、
当該流体を分配する間に真空を適用するステップと、
当該流体が０ｍｍの投与幅に達したら当該真空を終了するステップと、を含む、方法。
Ｍ．当該流体流弁を当該流体流弁の開放位置にするステップと、当該流体流排出口から流体を分配するステップと、当該流体流弁を当該流体流弁の閉鎖位置にする前に当該真空弁を当該真空弁の開放位置にするステップと、を含む、パラグラフＬに記載の方法。
Ｎ．当該装置は当該流体を、熱成形水溶性フィルム、水溶性フィルム、プラスチック瓶、ガラス瓶、及び可溶性単位用量パウチからなる群から選択されるコンパートメント１５０に分配する、パラグラフＬに記載の方法。
Ｏ．当該装置は当該流体を回転式ドラム１６５上の当該コンパートメント内に分配する、パラグラフＬに記載の方法。

本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に指示がない限り、そのような各寸法は、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味するものとする。

本明細書の全体を通して記載される全ての最大数値限定は、それよりも小さい全ての数値限定を、かかるより小さい数値限定があたかも本明細書に明確に記載されているかのように包含するものと理解すべきである。本明細書全体を通して与えられる全ての最小数値限定は、それよりも高い全ての数値限定を、かかるより高い数値限定があたかも本明細書に明示的に記載されているかのように含むことになる。本明細書全体を通して与えられる全ての数値範囲は、かかるより広い数値範囲内に含まれるより狭い全ての数値範囲を、かかるより狭い数値範囲があたかも全て本明細書に明示的に記載されているかのように含むことになる。

相互参照されるか又は関連する全ての特許又は特許出願、及び本願が優先権又はその利益を主張する任意の特許出願又は特許を含む、本願に引用される全ての文書は、特に除外又は限定することを明言しない限り、その内容全体が本願に組み込まれる。いかなる文献の引用も、本明細書中で開示又は特許請求される任意の発明に対する先行技術であるとはみなされず、あるいはそれを単独で又は他の任意の参考文献（単数又は複数）と組み合わせた時に、そのような任意の発明を教示、示唆、又は開示するとはみなされない。更に、本文書における用語の任意の意味又は定義が、参照することにより本明細書に援用された文書内の同じ用語の意味又は定義と矛盾する場合、本文書におけるその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。

本発明の特定の実施形態を例示及び説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく他の様々な変更及び修正を行うことができる点は当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内に含まれるそのような全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲にて網羅することを意図したものである。

Claims

充填サイクルを提供する装置であって、
ノズル入口１５と、前記ノズル入口と流体連通する流体流排出口２０と、を含むノズル１０であって、前記流体流排出口は、流体流排出口面積を有する、ノズル１０と、
前記ノズル入口と流体連通する流体流導管３０であって、前記流体流導管は流体源１７５と流体連通している、流体流導管３０と、
前記流体流導管に沿う流体流弁３５であって、前記流体流弁は流体流弁の開放位置及び流体流弁の閉鎖位置を有する、流体流弁３５と、
真空源５５と流体連通する真空導管５０であって、前記真空導管は真空開口部６０を含み、前記真空開口部は前記流体流排出口と空間的に隣接し、前記真空開口部は真空開口部面積を有し、前記真空開口部面積と前記流体流排出口面積との比は、１以下であって、好ましくは０．１〜１、より好ましくは０．２〜０．９、最も好ましくは０．４〜０．７である、真空導管５０と、
前記真空導管に沿う真空弁７０であって、前記真空弁は真空弁の開放位置及び真空弁の閉鎖位置を有する、真空弁と、を含む、装置。
単一の充填サイクルでは、前記真空弁は、前記流体流弁が前記流体流弁の開放位置から前記流体流弁の閉鎖位置に移行する前に、前記真空弁の閉鎖位置から前記真空弁の開放位置に移行する、パラグラフＡに記載の装置。
前記真空開口部は前記流体流排出口と略直交する、パラグラフＡ又はＢのいずれか１つに記載の装置。
前記真空開口部は前記流体流排出口と略平行である、パラグラフＡ又はＢのいずれか１つに記載の装置。
前記流体流導管は流体流の方向に沿った流体流導管軸を有し、前記真空導管は真空流の方向に沿った真空導管軸を有し、前記流体流導管軸及び前記真空導管軸は、その間に夾角を画定し、前記夾角は９０度未満であって、好ましくは３０度である、パラグラフＡ又はＢのいずれか１つに記載の装置。
前記真空開口部と前記流体流排出口とは、０ｍｍ〜１００ｍｍ分離され、より好ましくは０ｍｍ〜６０ｍｍ、最も好ましくは０ｍｍ〜４０ｍｍ分離されている、パラグラフＡ〜Ｅのいずれか１つに記載の装置。
前記ノズルはノズル内面１２を含み、前記真空開口部は前記ノズル内面と一致する、パラグラフＡ〜Ｅのいずれか１つに記載の装置。
前記真空開口部は、前記ノズル入口よりも前記流体流排出口に近い位置にある、パラグラフＡ〜Ｅのいずれか１つに記載の装置。
前記真空開口部は、前記流体流排出口よりも前記ノズル入口に近い位置にある、パラグラフＡ〜Ｅのいずれか１つに記載の装置。
前記流体流弁と前記ノズルとの間で前記流体流導管に沿い、前記ノズルと流体連通する流体流マニホールド９０と、
前記真空弁と前記真空開口部との間で前記真空導管に沿う真空マニホールド１００と、を更に含む、パラグラフＡ〜Ｅのいずれか１つに記載の装置。
２つ以上の前記真空開口部は１つの前記流体流排出口と空間的に隣接する、パラグラフＡ又はＪのいずれか１つに記載の装置。
パラグラフＡ〜Ｋのいずれか１つに記載の装置を用いて流体を分配する方法であって、
パラグラフＡに記載の装置を準備するステップと、
前記流体流排出口から流体を分配するステップと、
前記流体を分配する間に真空を適用するステップと、
前記流体が０ｍｍの投与幅に達したら前記真空を終了するステップと、を含む、方法。
前記流体流弁を前記流体流弁の開放位置にするステップと、前記流体流排出口から流体を分配するステップと、前記流体流弁を前記流体流弁の閉鎖位置にする前に前記真空弁を前記真空弁の開放位置にするステップと、を含む、パラグラフＬに記載の方法。
前記装置は前記流体を、熱成形水溶性フィルム、水溶性フィルム、プラスチック瓶、ガラス瓶、及び可溶性単位用量パウチからなる群から選択されるコンパートメント１５０に分配する、パラグラフＬに記載の方法。
前記装置は前記流体を回転式ドラム１６５上の前記コンパートメント内に分配する、パラグラフＬに記載の方法。