KR100287608B1 - 중력 공급식 유체 분배 장치 - Google Patents

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제이. 다이어 존
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스프레이그 로버트 월터
미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
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Abstract

본 발명은 중력을 이용하여 용기(14)로 부터 유체를 분배하는 시스템에 관한 것이다. 유체 유동을 조절하는 밸브가 용기 캡(60)에 장착된다. 분배기 조립체(12)는 유체를 분배하는 동안 용기를 지지하는 지지수단을 구비한다.
분배기는 희석 챔버(chamber) (162)와와 수납 개구부(164) 및 분배 개구부(166)를 구비하는 본체(60)를 포함한다. 지지 수단은 용기의 오리피스가 아래목을 향한 상태로 용기를 본체에 결속하고 지지하기 위해 마련한다. 용기의 밸브를 폐쇄위치에서 유체가 분배되는 개방위치로 전환시키는 수단을 마련하며, 그 전환 수단은 용기가 지지 수단에 결속될때 작동한다. 희석 유체 공급원에 연결되어 희석 유체를 희석 챔버로 이송하는 이송수단(210)을 마련한다. 희석 챔버내로 유동하는 희석 유체의 유동을 조절하기 위해 희석 밸브를 마련한다. 용기가 분배기 본체의 지지 수단에 의해 결속되고 지지되는 것에 반응하여 희석 밸브를 개방위치로 전환시키는 전환 수단이 마련된다.

Description

[발명의 명칭]
중력 공급식 유체 분배 장치
[기술 분야]
본 발명은 유체 분배 장치에 관한 것으로, 특히 중력 공급식 유체 분배 장치에 관한 것이다.
[배경 기술]
유체를 제어 분배하는 장치는 공지되어 있다. 그러한 공지된 장치는 유체가 펌프등에 의해 용기로부터 유입되는 양변위(positive displacement) 장치를 포함 한다. 미네소타, 세인트 폴에 소재하는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링사가 "컴퓨브렌드(Compublend)" 라는 상품명으로 판매하는 청정제 처리 장치는 그러한 장치의 한 예가 될 것이다. 그러한 장치를 용도면에서 보면, 양변위 장치는 고가이고 복잡하며. 비교적 적은 용적의 경우에는 바람직하지 않다.
또 다른 해결 방법은 용기로 부터 유체를 빨아 들이는데 벤츄리(venturi)효과를 이용하는 것이다. 이러한 방법은 유체의 이용에 앞서서 그 유체를 하나 또는 그 이상의 다른 유체와 혼합하거나 다른 유체로 희석하는데 바람직하다는 장점을 가진다. 예를들어, 분배될 유체가 청정제, 살균제, 제초제 또는 살충제라면, 안전, 효율 또는 경제적인 이유로, 사용에 앞서 그 화학약품들을 물 또는 다른 유체와 혼합하는 것이 바람직하다. 그러한 경우에, 물은 유입되어 유체와 함께 유동할 수 있다. 공지된 바와 같이, 물의 속도에 의해 분류내에 저압이 발생하며, 그 저압에 의해 유체가 분류내로 빨아 올려지고, 동시에 유체가 희석된다. 그러한 벤츄리 효과를 이용한 유체 분배 장치으로는 미국 오하이오주 신시내티에 소재하는 하이드로 장치즈 컴패니(Hydro Systems Company)가 판매하는 하이드로 옴니-크린(Hydro Omni-Clean)이라는 상표명의 비례 분배 장치가 있다.
그러나, 벤츄리 효과를 이용한 분배 장치는 높은 수준의 정확성 및 항상성이 요구되는 많은 경우에 바람직하지 못하다. 통상적으로, 일반적인 벤츄리 효과 장치의 정확도는 원하는 정확도로 부터 크게 벗어난다. 즉, 전체 시간에 걸친 평균 정확도는 원하는 정확도에 접근할 수 있다할 지라도, 유동률은 원하는 값보다 훨씬 크거나 휠씬 작게되어 그 유동률의 변화폭이 클 것이다.
다른 형태의유체 분배 장치으로는 중력 공급식 유체 분배 장치가 있으며, 그 장치의 경우에는 일정량의 유체를 포함하는 병 등의 용기가 뒤집혀져 있어 유체가 중력에 의해 용기로부터 하향 유동하도록 되어 있다. 그러한 중력 공급식 유체 분배 장치의 예로는 미국 코네티컷주 트럼불에 소재하는 소다메이트 엔터프라이지즈 인코오포레이티드(Sodamate Enterprises Inc.)가 판매하는 상표명 "모델 100"의 탄산음료 분배기가 있다. 모델 100 분배기는 음료 농축액을 저장하는 뒤집혀진 용기와 가압된 탄산수 공급원을 포함한다. 농축액은 희석제인 가압 탄산수와 혼합되고 적당한 판매용 음료 용기내로 분배된다. 모델 100 분배기는 탄산음료를 분배하는 경우에 효과적으로 작동되지만, 비탄산 유체에 이용되도록 고안된 것은 아니다.
또한, 그 분배기는 압축된 이산화 탄소 가스와 같은 외부 동력 공급원을 필요로 한다. 이에 따라, 분배기가 복잡해지고 비용이 증대된다.
US-A-4624395 호에는 첨부한 특허청구의 범위 제1항의 전제부에 따른 중력 공급식 유체 분배 장치가 개시되어 있다.
[발명의 개시]
개시된 유체 분배 장치는 일정량의 유체를 수용하는 공동(空洞)을 형성하는 용기와, 용기의 외부와 공동을 연통시키는 오리피스(orifice)를 포함한다. 밸브가 오리피스 주위에서 용기에 장착되어 유체 유동을 조절한다. 밸브는 용기로 부터 유체가 유동하는것을 방지하는 패쇄된 제1 위치와, 용기로 부터 오리피스를 통해 유체가 소정 속도로 분배되도록 하는 개방된 제2 위치 사이에서 전환된다.
유체 분배중에 용기를 지지하는 지지체가 분배기 조립체에 포함된다. 분배기는 본체를 포함하며, 그 본체는 유체 챔버와, 수납 개구부 및 그 수납 개구부의 하부에 있는 배출 개구부를 구비하며, 이때 수납 개구부와 배출 개구부는 각각 유체 챔버와 연통한다. 용기의 오리피스가 수납 개구부를 통해 아래쪽을 향하도록 용기를 본체에 결속시키고 지지하는 지지 수단이 마련되어, 밸브가 개방위치에 있을때 유체가 용기로 부터 분배되고 분배 개구부를 통해 분배기 조립체로 부터 외측으로 분배된다. 용기상의 밸브를 폐쇄위치로 부터 유체가 분배되는 개방위치로 전환시키는 전환 수단이 마련되고, 그 전환 수단은 용기가 지지 수단과 결속되었을 때 작동된다.
희석 유체 공급원과 연결되어 희석 챔버로 희석 유체를 이송하는 희석 유체 이송 수단이 마련된다. 유체 챔버로 향하는 희석 유체 유동을 조절하는 희석 밸브가 마련된다. 희석 밸브는 희석 유체가 유체 챔버로 유동하는 개방위치와 희석 유체가 유체 챔버로 유동하는 것을 방지하는 폐쇄위치 사이에서 전환될 수 있으며, 그 희석 밸브는 폐쇄위치 쪽으로 부세된다. 희석 유체가 희석 챔버로 유동하게 하여 용기로 부터의 유체와 희석 유체가 희석 챔버내에서 서로 섞이고 분배 개구부를 통해 분배기 조립체의 외부로 유동할 수 있도록. 분배기 본체의 지지 수단과 결속되고 유체를 수용한 용기에 반응하여 희석 밸브를 개방위치로 전환시키는 전환 수단을 마련한다.
본 발명은, 분배될 일정량의 유체를 저장한 용기를 이용하며 그 용기로 부터의 유체 유동을 조절하는 밸브 캡(cap)을 구비한 분배기 조립체를 포함한다.
[도면의 간단한 설명]
이하에서, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명하며, 그 도면들에서 유사 부품들은 유사참조 부호를 사용하여 표시하였다.
제1(a)도는 밸브 캡이 분배기 조립체와 결속될 위치에 오게끔 용기가 뒤집혀진 상태에 있는 본 발명에 따른 중력 공급식 분배 장치의 등각도.
제1(b)도는 분배기 조립체에 삽입될 용기를 결속하지는 않은 상태로 도시한 제1(a)도의 중력 공급식 분배 장치의 도면.
제2도는 밸브 캡을 구비하고 상향 위치에 있는 제1도에 도시된 용기의 등각도.
제3도는 밸브 캡이 없으며 상향 위치에 있는 제2도의 용기의 정면도.
제4도는 제2도의 용기의 측면도.
제5도는 제2도의 용기의 평면도.
제6도는 제1(a)도 및 제2도의 밸브 캡의 등각도.
제7도는 제6도의 밸브 캡의 캡 부분의 등각도.
제7(a)도는 제7도의 캡 부분으로 부터 돌출한 탭의 확대도.
제8도는 제7도의 캡의 저면도.
제9도는 제6도의 밸브 캡의 삽입부의 등각도.
제9(a)도는 모서리가 깎인 연부를 도시한 제9도의 삽입부의 확대 단면도.
제9(b)도는 와이퍼 부재를 도시한 제9도의 삽입부의 확대 단면도.
제10도는 용기에 장착되고 폐쇄위치에 있는 제6도의 밸브의 부분 절취도.
제10(a)도는 제10도의 밸브 캡의 일부분의 확대 단면도.
제11도는 개방 위치에 있는 제10도의 밸브 캡의 부분 절취도.
제12도는 제1도의 분배기 조립체의 평면도.
제12(a)도는 용기가 삽입되어 분배기 조립체와 결속된 제12도의 분배기 조립체의 일부를 도시한 정면도.
제13도는 용기가 분배기 조립체로 삽입된, 그러나 회전되어 결속되지는 않은 상태에 있는 분배기 조립체를 도시한 도면으로서, 제1(b)도의 면 13-13 을 따라 취한 단면도.
제13(a)도는 제13도의 제1 희석 밸브의 일부의 부분 확대도.
제13(b)도는 제13도의 제1 유동 와셔의 확대도.
제14도는 용기가 회전되어 분배기 조립체와 결속된 제13도의 분배기 조립체의 단면도.
제15도는 희석제 공급원을 다른 분배기 조립체와 연결시키는 호스를 구비한 분배기 조립체의 변형 실시예의 단면도.
제16도는 제2도관이 제2 희석제 공급원과 연결되고 용기가 분배 조립체에 삽입된, 그러나 회전되어 결속되지는 않은 상태를 도시한 분배기 조립체의 또 다른 변형 실시예의 단면도.
제17도는 용기가 회전되어 분배기 조립체와 결속된 제16도의 분배기 조립체의 변형 실시예의 단면도.
제18도는 제1(a)도의 분배기 조립체를 면 18-18 을 따라 부분 절취한 단면도.
제19도는 제1(a)도 및 제1(b)도의 분배기 조립체의 유체 챔버의 평면도.
제20도는 분배기 조립체의 중심 축에 대한 분배기 조립체의 제1 및 제2 노즐의 수직 경사각의 개략도.
제21도는 분배기 조립체의 중심 축에 대한 분배기 조립체의 제1 및 제2 노즐의 수평 경사각의 개략도.
제22도는 제1(a)도 및 제1(b)도의 분배기 조립체의 배출관과 정렬된 제1 분배 호스의 정면도.
제23도는 제1(a)도 및 제1(b)도의 분배기 조립체의 배출관과 정렬된 제2 분배 호스의 정면도.
제24도는 면 24-24 을 따라 취한 제23도의 어댑터 부재의 평면도.
[발명의 상세한 설명]
제1(a)도에는 본 발명에 따른 유체 분배 장치(10)이 도시되어 있다. 분배 장치는 분배기 조립체(12)와, 분배될 일정량의 유체를 저장하는 용기(14)를 포함한다. 통상적으로, 유체는 농축된 형태("농축액")로 제공되며, 분배 및 사용에 앞서서 그 농축액은 하나 이상의 다른 희석 유체(희석제)로 희석될 것이다. 농축액은 세정액, 솔벤트, 살균제, 살충제, 제초제 등과 같은 다양한 물질일 것이다. 희석제는 물 이나 다른 적절한 유체가 될 것이다.
본 발명에 따른 분배 장치는 농축액용 용기로서 병 또는 다른 적절한 용기를 이용할 수도 있지만, 용기(14)는 본 발명의 양수인에게 양도되고 본 발명과 동일자로 출원되어 계류중인 "유체 저장 용기(Bottle for Containing a Fluid)" 라는 명칭의 미합중국 특허 출원 제08/049,844 호에 따라 구성된다.
특히, 본 발명에 다른 용기(14)가 제2 내지 5도에 도시되어 있다. 용기 (14)는 상부면(20)상의 네크부(neck) (18)에 있는 오리피스(16)를 포함하며, 그 오리피스는 용기의 내부와 연통하여 용기의 내부 공동(22)와 용기의 외부 사이에서 유체가 통과할 수 있게 한다. 용기는 원통형과 같은 적절한 형상으로 제작될 수도 있지만, 본 발명의 도시된 실시예에서, 용기는 제1 측면(24), 제2 측면(26), 단부벽(28,30) 및 바닥부(32)를 포함한 대체로 4 각형 형태이다.
본 발명의 용기의 일부로서 "패널링(paneling)" 현상 억제 수단을 마련할 수도 있다. 패널링 현상은 용기가 뒤굅혀진 상태에서 유체 높이가 감소함에 따라 발생한다. 용기내의 액체 높이 위쪽에 있는 "상부 공간"에 부분 진공이 발생한다. 그러한 부분 진공의 영향으로 용기의 벽은 내측으로 휘어진다. 이러한 휘어짐은 용기로 부터 유체가 유동하여 배출될 수 있도록 작용한다. 이러한 휘어짐은 용기로 부터 일정량의 유체가 완전히 분배되어 벽이 외측으로 신속히 펴질 때까지 계속 증가 되며, 벽이 외측으로 펴짐에 따라 상부 공간내의 압력은 대기압과 같아진다. 패널 링 현상에 의한 용기로 부터 배출되는 유체의 유동량의 변화는 유체의 분배 또는 유체의 희석에 대한 정확한 측량을 방해한다. "패널링 현상을 억제하는다는 것" 은 용기가 뒤집혀져 있고 유체가 분배될때 패널링 현상이 감소되거나 제거된다는 것을 의미한다.
도시된 본 발명의 실시예에서, 패널링 조절 수단은 제1, 제2 측면(24, 26)의 상부(24a, 26a)를 한 쌍의 평행하고 측면을 따라 이격된 파지면(36,38)과 분리 시키는 쇼울더(shoulder) (34)를 포함한다. 쇼울더(34) 또는 그와 유사한 용기의 급격한 형상 변화부는 용기의 측면을 강화하는 작용을하여 패널링 현상을 억제한다.
제1(a), 1(b)도 및 제2도로 부터 알 수 있는 바와 같이, 쇼울더는 완전히 선형일 필요는 없으며(예를들어, 중간부는 횡으로 배치되고 대향 단부는 상방으로 경사진다), 파지면(36,38)과 용기의 오리피스 사이에서 제1 측면 및 제2 측면을 대체로 가로 지르는 형태로 연장한다.
패널링 억제 정도는 용기의 구조(재료, 벽 두께, 용량 등을 포함한다)에 의해 결정된다. 따라서, 패널링 현상을 억제하기 위한 다른 경우보다, 본 발명의 용기의 벽두께, 중량 및 제작비용이 감소될 것이다. 종래의 분배 장치용 용기는 패널 링 현상을 피하기 위해 용기의 크기 및 용량을 줄이거나 벽 두께를 두껍게하여 용기의 중량 및 제조 비용을 증가시켰으며, 그럼에도 불구하고 패널링 현상을 효과적으로 억제하지는 못하였다.
파지면(36,38)은 용기를 손으로 잡고 조작할 수 있도록 한 것이다. 제1(a), 1(b)도 및 제2도에 자세히 도시된 바와 같이, 파지면(36,38)은 손으로 용기(14)를 잡고 조작하기 쉽게 한다. 통상적으로, 파지면(36,38)은 다수의 평행한 횡방향 립(rib)(40)을 포함한다. 용기를 뒤집고 분배 장치에 설치하기 위해 용기를 손으로 잡기 쉽도록, 리브(14)들의 크기, 구조 및 위치가 정해진다. 또한 파지면(36,38)을 도톨도톨하게 하거나 거칠게하여, 파지면을 잡기 쉽게 할 수도 있다.
쇼울더(34)를 도와 패널링 현상을 억제시키도록 리브(40)를 형성하여, 패널 링 억제 수단의 일부가 되게 할 수도 있다. 예를 들어, 리브들을 파지면의 내측면(즉, 공동(22)내의 면)에 형성하고, 전술한 바와 같이. 용기를 손으로 잡고 조작하기 쉽게 하기위해 파지면의 외측 면에 다른 수단들을 마련 한다면 패널링 억제 효과가 나타날 것이다. 바람직하게는 리브(40)를 포함하는 패널링 억제 수단은, 용기를 뒤집어 본 발명의분배 장치에 결속시키기 위해 용기를 손으로 잡는 동안 용기가 쥐어 짜져 발생하는 패널링 현상을 억제하는 역할을 한다.
본 발명의 용기(12)는 어떠한 적절한 형태와 재료로도 형성될 수 있지만, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌. 폴리비닐 크로라이드, 폴리스티렌등과 같은 중합 물질로 제작되는 것이 가장 바람직하다. 용기 제작용 재료는 반드시 용기에 수용되고 분배되는 유체와 양립할 수 있는 것이어야 한다는 것을 인식 하여야 한다. 바람직하게는, 당업계에 공지된 바와 같은, 블로우(blow) 성형, 사출 성형, 또는 사출/블로우 성형등의 적절한 방법에 의해, 용기는 단일 본체로 성형되는 것이 바람직하다.
용기로 부터의 유체 분해를 조절하기 위해 밸브 수단을 마련한다. 도시된 실시예에서, 밸브 수단은 밸브 캡(60)형태이다. 밸브 캡(60)은 어떠한 적절한 형태라도 가능하지만, "중력식 분배기(Gravity Dispenser)" 라는 명칭의 미합중국 특허 제4,570,830 호에 기재된 것이 바람직하다.
제6도에 도시된 바와 같이, 밸브 캡(60)은 협력 캡(62) 및 삽입부(64)를 포함한다. 통상적으로, 캡 및 삽입부는 고 밀도 폴리에틸렌 등과 같은 중합 재료를 이용하여 일체로 형성된다. 바람직하게는, 그 재료는 용기로 부터 밸브 캡을 통하여 분배되는 유체와 양립할 수 있도록 선택된다.
밸브 캡(60)이 용기에 장착(제10, 11도에 도시된 바와 같이) 되었을때, 삽입부(64)는 오리피스(20)를 통해 용기의 공동(22)내로 연장한다. 삽입부(64)는 실질적으로 용기(16)의 네크부의 연장부를 형성하는 원통형부(66)를 구비한다. 밸브 캡이 용기에 장착되었을때 네크부(16)의 내부를 밀봉하기 위해, 원통형부(66)의 외측에 있는 환형 플랜지(70)상에 O-자형 링(68)이 장착된다. 삽입부(및 밸브 캡)는 스냅(snap) 폐쇄부(72) (제10(a)도에 상세히 도시되어 있음)에 의해 용기에 고정되며, 그 스냅 폐쇄부는 용기 네크부상의 한 쌍의 돌출부(74)와 원통형부(66)상의 환형 립(76)을 포함하고, 환형 립은 돌출부들 사이에서 그 돌출부들에 의해 유지된다. 그 대신에, 삽입부는 용기의 네크부 및 삽입부에 형성된 나사에 의해 용기에 밀봉 고정될 수도 있고, 다른 적절한 방법으로 밀봉고정될 수도 있다.
제7 내지 9도에 관해 설명하면, 대체로 원통형인 측벽(82), 바닥부(84), 및 챔버(88)를 형성하고 들러싸는 챔버 상단부(86)를 포함하는 하우징(80)이 마련된다. 상단부(86)는 병의 회전에 의해 챔버(88)가 액체로 충전되어 작동을 방해하는 것을 방지한다. 미합중국 특허 제4,570,830 호에 개시된 바와 마찬가지로, 챔버(88)는 대기와 통기하는 공기 챔버로서, 유체 분배중에 상부 공간의 압력(예를들어, 대기압 보다 약간 낮은 압력)을 일정하게 유지한다. 포트(90)가 하우징(80)의 측벽(84)에 형성된다. 도시된 실시예에는 4개의 포트(90)가 형성되어 있다. 바람직하게는, 실제적으로 측벽이 4 개의 다리부(92)에 의해 지지되도록, 포트(90)는 측벽(82) 둘레의 대부분을 점유한다.
캡(62)은 삽입부의 원통형부(66)가 수납되는 환형 리세스(recess)(102)를 형성하는 환형 스커트(100)를 포함하며, 캡은 삽입부상에 회전 가능하게 장착된다.
캡(62)의 삽입부(64)에 대한 회전은 캡의 삽입부에 대한 상대적인 축방향 이동으로 전환되며, 그 축방향 이동은 서로 이격되고 개방된 제1 위치(제11도 참조)와 캡이 삽입부와 밀봉 접촉하는 폐쇄된 제2 위치(제10도 참조) 사이에서 일어난다.
이러한 상대적인 이동은 도시된 밸브 캡 캠작용(camming) 장치 또는 공지된 다른 적절한 장치에 의해 이루어진다. 도시된 실시예에서, 밸브 캡에 대한 캠역할을 하는 장치는 삽입부의 원통형부(66)의 외측면(106)으로 부터 반경방향으로 돌출한 하나 또는 그 이상의 핀(104)를 포함한다. 동일한 수의 정렬된 캠작용 슬롯(108)이 캡의 마주보는 스커트(100)에 형성된다. 각 캠작용 슬롯은 상술한 바와 같이 밸브 캡을 폐쇄하기 위해 캡(62)과 삽입부(64)가 서로 밀용하는 상부의 제 1 위치(제10도 참조)로 부터 캡과 삽입부가 서로 축방향으로 이격되어 이하에서 설명하는 바와 같이 유체가 유동할 수 있게끔 밸브 캡을 개방시키는 하부의 제2 위치(제11도 참조)까지 연장한다.
캡(62)의 삽입부(64)에 대해 방향(110)으로 회전함에 따라, 캠작용 슬롯(108)과 결속된 축방향 연장 핀(104)은 캡 및 삽입부가 방향(112)를 따라 폐쇄위치까지 축방향으로 이동하게 하며, 반대로, 방향(114)를 따라 캡이 회전하면 개방 위치 까지 방향(116)을 따라 캡과 삽입부가 축방향으로 상대적인 이동을 한다.
밸브 캡이 폐쇄위치로 부터 개방위치로 우연히 전환되는 것을 막기위한 수단이 마련되며, 그에따라, 용기로 부터 유체가 유출되는 것을 피할 수 있다. 도시된 실시예에서, 전환 방지 수단은 캡의 스커트(102)로 부터 돌출한 탭(tab) (117)을 포함한다. 탭(117)은 삽입부상의 탭(118)과 맞닿아 캡이 삽입부에 대해 방향(110)으로 회전하는 것을 방지한다. 탭(117)은 제1 면(119a), 경사진 제2 면(l19b) 및 경사진 제3 면(119c)을 포함한다. 전술한 바와 같이 캡을 삽입부에 대해 회전시키고자 한다면, 탭(118)이 탭(117)의 면(119a)과 떨어지도록 캡과 삽입부는 반드시 축방향으로 약각 부세되어야 한다. 삽입부에 대한 캡의 방향(110)에 따른 회전은 면(l19b, 119c)을 따라 완전 개방위치 까지 활주함에 의해 이루어진다. 방향(114)을 따른 캡과 삽입부의 상대적인 회전중에, 경사면(119c)은 탭(118)과 만나고, 활주 이동은 탭(118)을 면(119c)과 면(l19b)를 차례로 지나게끔 회전시키며 면(119a) 주위의 완전 폐쇄 위치로 되돌아 가게할 수 있다. 물론 다른 적절한 장치를 이용하여 밸브 캡이 완전한 폐쇄위치로 부터 우연히 전환되지 않도록 그 밸브캡을 고정할 수도 있다.
또한 삽입부(64)와 용기(14)의 상대적인 회전을 방지하기 위한 수단을 마련 할 수도 있다. 도시된 실시예에서, 이러한 회전 방지 수단은 탭(118)에 형성되어 캠작용 플랜지(234)로 부터 돌출한 적절한 핑거(finger) (235)와 맞물리는 구멍(118a)을 포함한다.
제10도에 도시된 바와 같이, 밸브가 폐쇄 위치로 전환되었을때 캡과 삽입부를 밀봉하는 밀봉 수단을 마련한다. 당업계에 공지된 어떠한 밸브 밀봉 수단이라도 이용할 수 있다. 본 발명의 도시된 실시예에서, 이중 밸브 밀용 기구가 캡 및 삽입부와 협력하며, 이는 제10(a)도에 보다 자세히 도시되어 있다. 제1 밸브 밀용 기구는 캡의 내측면(122)으로 부터 연장한 환형 링(120)을 포함한다. 환형 정착부(124)가 삽입부에 형성되어 삽입부와 캡이 결합될때 환형 링(120)과 밀봉 접촉한다.
도시된 실시예의 나머지 밸브 밀용 기구는 바람직하게는 캡의 면(132)에 일체형으로 형성된 탄성 환형 립(130)을 포함한다. 캡과 삽입부가 결합됨에 따라, 립(130)은 반경방향 외측으로 가압된 외측부와 맞닿는다. 따라서, 밸브 캡이 폐쇄 위치에 있을때 립은 탄성적으로 가압되어 삽입부와 밀봉접촉을 이룬다.
캡(62)은 중앙 개구부(140)를 포함한다. 관(142)이 캡의 개구부(106)로부터 챔버 상단부(86)내의 구멍(143)을 통해 연장하여, 밸브 캡이 개방 및 폐쇄위치에 있을때 관의 말단부는 챔버(88)내에 위치한다. 관(142)은 킵(62)과 일체로 형성될 수도 있고 캡에 밀봉된 관부재일 수도 있다. 용기가 어느 쪽을 향하던 간에, 용기가 직립 위치로 되돌아왔을때, 관(142)의 상단부가 유체에 잠기지 않도록 챔버(88)내에는 충분한 용적의 공기가 잔류한다.
도시된 바와 같이, 캡, 삽입부 및 밸브 캡의 중심축(146)으로 부터 반경 방향으로 부세되어 분출 개구부(144)가 캡에 형성된다. 분출 개구부(144)는 용기가 뒤집혀 졌을때 용기로 부터 유동하는 유체의 유동 통로의 말단부이다. 유동 통로는, 밸브캡이 개방된 경우, 포트(97)로 부터 캡과 삽입부 사이의 공간(148) (제11도 참조)을 통해 분출 개구부 까지 연장된다. 분출 개구부(144)는 분배될 특정 유체의 점도 및 대기 온도 조건에 따라 유동을 조절하게끔 크기가 정해진다.
사용해본 결과, 밸브 캡이 개방된 위치에 있는 상태에서 용기를 바로 세울때, 캡과 삽입부 사이에 유체가 잔류(면(148)에 잔류, 제11도 참조) 한다는 것을 발견했다. 몇몇 상황의 어떤 유체의 경우에 밸브 캡이 폐쇄위치로 전환되어 캡과 삽입부가 밀봉접촉할때, 잔류 유체가 분출 개구부(144)를 통해 강하게 분출될 수도 있다는 것을 발견했다. 이러한 강한 분출은 바람직하지 못하며, 유체의 특성에 따라 위험할 수도 있다. 따라서, 안전. 환경 및 비용과 관련하여 잔류 유체를 용기 내부로 되돌려 보내는 것이 바람직하다.
이러한 문제는, 밸브 캡이 폐쇄됨에 따라 야기되는 잔류 유체의 양을 최소화하기 위해 캡내의 환형 링(120)의 높이를 낮춘 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 감소될 수 있다.
따라서, 본 발명에서, 분출 개구부(144)를 통한 잔류 유체의 분출을 감소 또는 제거하고 잔류 유체를 용기의 공동(22)으로 되돌려 보내는 수단을 마련한다.
도시된 실시예에서. 유체 전환 수단은 삽입부(64)의 면(148)에서 돌출한 호형 와이퍼 부재(150)를 포함한다. 와이퍼 부재(150)의 내측 반경방향 연부(152)는 캡의 환형 릿지(ridge)의 외측 반경방향 연부(154)와 활주식으로 맞닿거나 반경방향으로 약간 이격되어 위치한다. 바람직하게는, 밸브 캡이 개방위치와 폐쇄위치 사이에서 전환될 때 와이퍼 부재(150)가 분출 개구부(144)의 하부에 위치하도록, 그 와이퍼 부재는 삽입부 둘레의 충분한 부분에 걸쳐서 연장된다.
와이퍼 부재(150)와 환형 링(120)은 협력하여 유체를 닦아내거나 내측으로 전환시켜서 포트(90)를 통해 용기의 공동으로 되돌려 보내, 유체가 분출 개구부(144)를 통해 분출되지 않게 한다. 이것은 반드시 환형 링의 하방 연부가 와이퍼 부재의 상방 연부를 지나기 전에 이루어지며, 그후에 용기의 공동(22)으로 되돌아 가는 유체유동 퉁로는 막히게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 삽입부의 외측 둘레 연부의 대부분은 약 45° 의 각도로 모따리 된다(제9(a)도의 (156) 참조).
그러나, 이러한 모따기 연부는 분출 개구부를 통한 잔류 유체의 강력한 분출을 더욱 악화 시킨다는 것을 알아냈다. 따라서, 와이퍼 부재 주위의 삽입부의 둘레 연부를 둥글게(제9(b)도의 (158)을 참조할 것) 형성하는 것이 바람직하며, 이에 의해 분출 문제를 감소시킬 수 있다. 와이퍼 부재(150)가 있음에도 불구하고, 밸브 캡이 폐쇄됨에 따라 소량의 잔류 유체가 분출 개구부(144)를 통해 유출되는 것을 발견할 수 있었지만, 그러한 유출 유체의 양 및 속도는 종래의 밸브 캡과 비교할때 여전히 개선된 것이다. 따라서, 본 발명의 밸브캡은 용기가 뒤집혀졌다가 다시 바로 세워지며 밸브 캡이 폐쇄위치로 회전되는 경우에도 유체 분출의 위험을 최소로하거나 제거한 상태에서 사용할 수 있다.
이상에서는 용기(14)와 밸브 캡(60)에 관해 설명하였고, 이제는 제1(a), 1(b), 12 및 12(a)도를 참조하여 분배기 조립체(12)에 관해 설명한다.
분배기 조립체(12)는 필요에 따라 단일체 또는 여러 부분들로 제작되는 본체(160)를 포함한다.
본체는 중합재료를 이용하여 단일체로 성형된 부재 또는 적절히 조립된 부재들을 포함하는 것이 바람직하며, 상기 중합 재료로는 폴리 페놀린 옥사이드 등이 있으며, 제네랄 일렉트릭 프리스틱스 등이 "노릴(Noryl) 731" 이라는 제품명으로 판매하는 물질이 특히 바람직하다. 본체(160)는 상부의 수납 개구부(164)와 그 수납 개구부의 아래쪽에 있는 하부의 분배 개구부(166) 사이에서 연장하는 유체 챔버(162)를 포함한다. 수납 개구부(164)와 분배 개구부(166)는 모두 유체 챔버(162)와 연통한다. 플랜지(168)는 상방으로 연장하며 나사(도시안됨) 또는 그와 유사한 기계적 체결기구 등을 이용하여 분배기 조립체를 수직면(도시안됨)에 장착하기 위한 구멍(170)을 포함한다. 분배기 조립체를 지지하기 위해 다른 적절한수단(도시안됨)을 이용할 수도 있다.
용기(14)는 뒤집혀 지고(제1(a)도 참조). 수납 개구부(164) 및 유체 챔버(162)쪽으로 방향(172)을 따라 분배기 조립체(12)내로 삽입된다(제1(b)도 참조).
용기의 오리피스(16)가 수납 개구부(164)를 통해 유체 챔버(162) 쪽으로 향하는 뒤집혀진 위치에서 용기(14)를 지지하고 고정하는 수단이 마련된다. 도시된 실시예에서, 지지 수단은 용기(14)의 상부 면(20)의 형상과 상응하는 안내면(176,178)을 포함한다. 시각 안내 부재(180)가 용기의 네크부로 부터 반경방향으로 돌출하여, 축(182)을 중심으로한 제1 회전 위치(제1(a)도 참조)에서 용기를 분배기 조립체에 용이하게 삽입할 수 있게 한다. 시각 안내 부재(180)는 또한 지지 수단의 일부를 형성하고, 용기와 시각 안내 부재가 방향(184)를 따라 제2 회전 위치까지 회전 될 것이며, 그에 따라 시각 안내 부재는 분배기 본체에 형성된 릿지(186) 아래에 위치한다(제12(a)도 참조). 안내면(176,178)과 관련하여, 시각 안내 부재(180)와 릿지(186)의 접촉은 용기를 지지하고 고정하여 그 용기가 분배기 조립체와 맞물리도록 한다. 용기를 방향(188)으로 회전시키고, 시각 안내 부재(180)을 릿지(186)와 분리시키고, 용기를 제1 회전 위치로 되돌아 가게하면, 용기가 분배기 조립체와 분리될 것이다. 그 후에, 용기는 방향(190)을 따라 분배기 조립체로 부터 회수된다.
유체 누출 방지를 위해 용기를 방향(172)을 따라 분배기 조립체에 삽입하는 중에는 폐쇄된 제1 위치에서 유지되는 밸브 캡(60)을, 용기가 뒤집혀져 분배기 조립체에 삽입될 때 유체가 밸브 캡을 통해 분배기 조립체(12)의 유체 챔버(162)로 유동할 수 있도록 개방된 제2 위치로 전환시키는 전환 수단을 마련한다. 뒤집혀진 용기(14)를 분배기 조립체에 삽입하고 제2 회전위치로 회전시키는 공정중에 밸브 캡(60)이 자동적으로 전환되는 것이 바람직하다.
도시된 실시예에서, 제12도 및 제12(a)도에 보다 상세히 나타낸 바와 같이, 전환 수단은 수납 개구부로 부터 외측으로 연장하는 반경방향 열쇠구멍(192)을 포함한다. 밸브 캡(60)의 캡(62)은 반경방향으로 돌출한 상응하는 열쇠부(194)를 포함한다. 용기(14)가 뒤집혀져 방향(172)을 따라 분배기 조립체 내로 수직 삽입될 때, 제1(b)도 및 제13도에 도시된 바와 같이, 캡(64)의 열쇠부(194)가 반경방향 열쇠구멍(192)내에 수납되는 제1 회전 위치가 될 것이다. 그리고나서, 용기는 방향(188)을 따라 제2 회전 위치까지 회전되며. 이때 용기는 전술한 바와 같이 지지 수단에 의해 고정된다. 용기의 회전에 의해 밸브의 삽입부(64)는 회전되는 반면, 캡(62)은 열쇠부(194)와 열쇠구멍(192)의 결속에 의해 정지 상태로 유지된다. 전술한 캠작용 장치와 관련하여, 삽입부에 대한 캡의 상대적인 회전에 의해 밸브(60)가 개방되어 용기내의 유체가 분배될 수 있게된다.
용기(14)가 분리될때, 용기는 방향(188)으로 회전하여 제1(b)도에 도시된 제1 위치로 되돌아가고, 그 위치에서 용기는 축방향(190)을 따라 분배기 조립체와 분리된다. 이와 유사하게, 캡(62)이 열쇠부(194)와 열쇠구멍(192)의 결속에 의해 정지되어 있는 동안, 삽입부(64)는 회전방향(188)을 따라 회전된다. 이에 따라, 밸브 캡은 폐쇄위치로 되돌아 가게되어, 유체의 유출업이 용기를 방향(190)으로 분배기 조립체와 분리할 수 있다.
전술한 바와 같이, 용기로 부터 분배될 농축액과 흔합하기 위해 제2 유체 또는 희석제를 유체 챔버로 이송하는 것이 바람직하다. 희석제를 분배기 조립체(12)의 챔버(162)로 이송하는 이송수단을 마련한다. 제13도에 상세히 도시된 실시예에서, 이송수단은, 일단부가 희석제 공급원(도시안됨)에 연결되고 타단부는 분배기 조립체에 장착된 매니폴드(manifold)(212)에 연결된 유입호스(210)를 포함한다.
매니폴드(212)는 제1도관(214)을 통해 챔버(162)와 유체 연통한다. 도시된 실시예에서, 제1도관(214)은 제1 노즐(216)까지 대체로 수평으로 연장하다가 하향으로 연장되며, 이것은 제18도에 보다 상세히 도시되어 있다. 제1 희석 밸브(218)는 개방위치에 있을때 희석제가 제1 도관(214)과 매니폴드(212)를 통해 유체 챔버(162)로 유동할 수 있게하며, 폐쇄위치에 있을 때는 그러한 유동을 방지한다.
제13(a)도에도 도시된 제1 희석 밸브(218)는, 본 발명의 바람직한 실시예의 경우에, 제1 도관에 형성된 밸브 정착부(222)를 밀봉하는 고무 등과 같은 탄성 재료로 만들어진 밸브 부재(220)를 포함하는 "밴조(banjo)" 형 밸브가 바람직하나, 그 외의 다른 적절한 형태의 밸브를 이용할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 밸브 부재(20)는 분배기 조립체에 피봇식으로 장착된 아암(arm) (224)의 일단부에 장착 되며, 그 아암은 스프링(226)과 제1 도관(214)내의 희석제의 압력에 의해 폐쇄된 제1 위치까지 방향(228)쪽으로 부세된다. 개방되었을 때, 제1 희석 밸브(218)는 희석제가 제1 도관(214)을 통해 유체 챔버(162)내로 유동할 수 있게 하여 농축액과 혼합되도록 한다.
희석제를 유체 챔버로 이송시키고자 할 때, 제1 희석 밸브(218)를 수동으로 개방시킬 수도 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 용기(14)가 분배기 조립체의 지지 수단과 결속되었을때 희석 밸브(214)를 자동적으로 개방시키는 개방 수단이 마련된다. 캠작용 수단은 용기(14)의 네크부(18)로 부터 반경방향으로 돌출한 캠 작용 플랜지(234)를 포함한다. 캠작용 플랜치(234)는 제1 캠작용 로브(lobe)(236)를 포함한다. 바람직하게는, 캠작용 플랜지와 캠작용 로브는 용기와 일체로 형성된다. 또한. 캠작용 플랜지는 용기의 네크부와 삽입되는 개구부를 구비한 별개의 평면 부재(도시안됨)일 수도 있으며, 이 경우 그 캠작용 플랜지는 용기에 고정될 때 밸브 캡(60)에 의해 유지된다.
시각 안내 부재(180)와 관련하여 전술한 바와 같이, 용기(14)가 뒤집혀져 분배기 조립체로 삽입되어 제1(a)도 및 제13도에 도시된 제1 회전 위치에 있을 때, 캠작용 플랜지(234)와 희석 밸브(218)가 서로 각을 이루도록, 그러나, 제13도에 도시된 바와 같이 축방향으로 서로 정렬되도록, 캠작용 플랜지(234)를 제작하고 위치시킨다. 그 후에 용기(14)를 제2 회전 위치까지 회전 방향(188)으로 회전시킨다. 제14도에 도시된 바와 같이, 용기가 회전함에 따라 캠작용 플랜지(234)도 회전하여 제1 캠작용 로브(236)는 제1 희석 밸브(218)와 접촉하여 방향(238)쪽으로 그 밸브를 선회시키며, 그에 따라, 밸브 부재(227)는 스프링(226)의 힘과 제1 회석제의 압력에 대향하여 밸브 정착부(222)로 부터 분리되어 개방위치에 도달한다. 따라서, 도시된 바와 같이 희석제가 유입 호스(210)로 부터 유체 챔버(162)내로 유동한다.
희석제는 용기가 제13도에 도시된 제1 회전 위치까지 회전방향(188)을 따라 회전되어 분배기 조립체로 부터 분리될 때까지 계속 유동할 수 있다. 분리될 때, 캠작용 플랜지(234)의 제1 캠작용 로브(236)는 제1 희석 밸브(218)와의 접촉 상태에서 벗어나게되어, 스프링(226)과 제1 희석제의 압력에 의해 제1 희석 밸브는 폐쇄될 것이며, 그에 따라 제1 도관을 통한 희석제의 유동은 중단된다.
제13도에 도시된 바와 같이, 희석 유체의 제2 분류(stream)를 분배 챔버(162)로 이송하는 제2 도관(244)을 분배기 조립체에 형성할 수도 있다. 제1 도관의 경우와 마찬가지로, 제2 도관은 대체로 수평으로 연장하다가 유체 챔버를 향해 제2 노즐(246)까지 아래쪽으로 연장한다(제18도 참조). 제2 도관(244)은 희석제 공급원과 유체 연통된다 제13도 및 제14도에서, 제2 도관(244)은 제1 도관(214)의 일부를 통해 동일한 희석제 공급원에 공통 연결된다.
제2 도관(244)을 통한 희석제 분배를 조절하기 위해 제2 희석 밸브(250)를 마련하며, 제1 희석 밸브와 마찬가지로 "밴조" 형 밸브가 바람직하다. 따라서, 이에 대해서는 더이상 자세히 설명하지 않는다. 제2 희석 밸브는 스프링(252)과 제2도 관내의 희석제 압력에 의해 폐쇄위치로 부세된다. 제2 희석 밸브(25))는 제1 희석 밸브(214)와 축방향으로 정렬되는 것이 바람직하다. 제2 희석 밸브를 작동시키기 위해, 제15도에 도시된 바와 같이, 캠작용 플랜지(234)는 제2 캠작용 로드(254)를 구비할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 용기(14)는 삽입되고, 회전되며, 분배기 조립체(12)상에서 지지된다. 이러한 작동은 유체가 자동적으로 두개의 도관(214, 244)을 통해 챔버(162)로 유동하게 할 수 있다.
비록 캠작용 로브(236)와 캠작용 로브(254)가 지름 반대 방향에 위치하는 것으로 도시하였지만, 제1 및 제2 희석 밸브는 어떠한 각도 또는 축방향 위치에서 라도 캠작용 칼라(collar) (234) 및 그에 상응하여 정렬된 재1 및 제2 캠작용 로브(236,254)에 장착될 수 있다. 예를들어, 제1 및 제2 캠작용 로브는 별개의 캠작용 플랜지(도시안됨)에 장착될 수 있고 축방향으로 이격되어 장착될 수도 있다.
제2 희석제 분류를 원치않는 경우에는, 제2 도관(244)이나 제2 희석 밸브(250) 없이 분배기 조립체를 제작할 수도 있으며, 이 경우 제13도 및 제14도에 관해 설명한 바와 같이 작동될 것이다
제13도 및 제14도에 관해 다시 설명하면, 제1 와셔(276) (제13(b)도에 보다 상세히 도시되어 있음)는 제1 유입 호스(210)와 희석 챔버(162)사이의 제1 도관내에 위치한다. 제1 와셔와 동일한 구조의 제2 와셔(258)는 제2 도관내의 상응하는 곳에 위치한다. 각 와셔(256, 258)는 분배기 조립체에 형성된 통로(260, 262)에 삽입되고, 쇼울더 또는 밸브 정착부(259)에 장착되며, 나사가 형성된 플러그와 O-자형 밀봉체(264) 또는 공지된 다른 적절한 장치에 의해 밀봉된다.
각각의 제1 및 제2 와셔(256,258)는 제1 및 제2 도관을 통한 유동 속도를 독자적으로 조정하기에 효과적인 형상을 가질 것이다. 도시된 본 발명의 실시예에서, 와셔는 대체로 원통형이고, 중심축을 중심으로 서로 각을 이루어 배치된 3 개의 구멍(266)과 등거리 이격된 3 개의 둘레 슬롯(268)을 포함한다. 바람직하게는, 탄성 재료로 와셔를 만들며, 가장 바람직하게는 경도가 70 듀로미터(durometer)인 에틸렌 프로필렌으로 만든다. 작동중에, 와셔와 부딪히는 희석제의 압력에 의해 슬롯(268)을 점차적으로 폐쇄하고 구멍(266)을 제한하는 방향으로 와셔가 변형되며, 그에 따라, 도관을 통한 희석제의 유동 속도가 제한된다.
예를들어, 분당 3.785 × 10-3m3(분당 1 갤론(gallons))의 유동 속도(스프레이 용기를 손으로 잡고 희석된 농축액을 충전하는 경우)를 원한다면, 전술한 바와 같은 70 듀로미터 경도의 와셔는 0.43cm(0.170 인치) 두께와 1.2446cm(0.490 인치) 외경을 가질 것이다. 3 개의 구멍(266)은 지름이 0.129cm(0.0508 인치)가 될 것이고 와셔의 중심에서 부터 약 0.228cm(0.090) 인치 만큼 이격될 것이다. 둘레 슬롯(268)의 깊이는 0.1778cm(0.70) 인치가 되고 길이는 0.635cm(0.250) 인치가 될 것이다. 분당 10.4 × 10-3m3(분당 2.75 갤론)의 유동 속도(상부가 개방된 18.927 × 10-3m3(5 갤론)통을 희석된 농축액으로 충전하는 경우)을 원한다면, 70 듀로 미터 경도의 와셔는 구멍의 지름이 0.179cm(0.0705 인치)가 되는것을 제외하고는 전술한 와셔(분당 1 갤론의 유동속도 경우)와 실질적으로 동일할 수 있다.
와셔의 하류에는, 유동 안내부(270)가 제1 및 제2 도관(214, 244)에 장착 된다. 유동 안내부(270)는 금속 재료로 만들어지고 대체로 S-자형 단면을 가지며, 유체가 도관을 통해 원찰하게 유동하게 하는 작용을 한다. 즉, 희석제 분류의 난류를 감소시키고 유동이 보다 층형태로 이루어 지게한다. 이에 따라, 희석제가 안정 되고 예측할 수 있는 속도로 희석 챔버내로 분배된다. 희석제 분류는 제1 및 제2노즐(216, 246)을 통해 배출된다. 제1 및 제2 노즐은 폴리페놀린 옥사이드와 같은 중합 재료 특히, 제네랄 일렉트릭 프라스틱스가 판매하는 상표명 "노릴 731"의 재료로 제작되며, 희석제가 희석 챔버(162)로 배출되기 위해 통과하는 내부 구멍 (272)은 0.47498cm(0.187 인치)의 지름을 가진다.
본 발명의 장점중의 하나는, 제1 와셔(256)에 의해 결정되는 제1 유동 속도를 제공하기 위해 제1 희석 밸브(218)만을 개방하는 제1 캠작용 로브(236)만을 캠작용 플랜지(234)가 구비할 수도 있고 ; 또는 제2 와셔(258)에 의해 결정되는 독립적인 제2 유동속도를 제공하기 위해 제2 희석 밸브(260) 만을 개방하는 제2 캠 작용 로브(254) (도시안됨) 만을 캠작용 플랜지(234)가 구비할 수도 있으며; 또한 조합된 제3 유동 속도를 제공하기 위해 희석 밸브(218, 250) 모두를 개방하는 2개의 로브(236,254) (제15도 참조)를 캠작용 플랜지(234)가 구비할 수 있다는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 캠작용 플랜지(234)는 사출/블로우 성형방법에 의해 용기(14)와 일체로 형성된다. 즉, 용기의 주요부는 블로우 성형되는 동시에, 네크부 및 캠작용 칼라부는 사출 성형된다. 또한, 용기의 례크부를 수납하는 개구부를 구비한 별도의 편평한 부재(도시안됨)로 캠작용 플랜지를 제작하여 밸브 캡으로 정위치에 고정시키는 것도 가능하다.
제15도에는 분배기 조립체의 대체 실시예(12a)가 도시되어 있으며, 그 실시예에서는 연결 호스(280)가 제2 도관(244)에 연결되어 하나 또는 2 이상의 본 발명의 분배 조립체 또는 다른 적절한 분배조립체(도시 안됨)로 희석제를 이송한다.
분배기 조립체(12a)의 작동에 관해 이하에서 설명한다. 제13, 14도에 도시된 본 발명의 실시예에서, 제2 도관으로의 접근은 플러그(281)에 의해 막혀 있으며, 연결 호스(280)를 연결할때 그 플러그를 제거한다. 이러한 장치는 다수의 분배기 조립체가 근접하여 위치하고 공통의 희석제를 이용하는 경우에 편리하며, 이 경우, 동일 희석제를 공급하는 다수의 희석제 공급원을 마련할 필요가 없고 동일 희석제 공급원에 각 분배기 조립체를 별도로 연결할 필요가 없다.
제16, 17도에 도시된 바와 같이, 분배기 조립체의 대체 실시예(12b)는 제2유체(제2 희석제) 공급원(도시안됨)에 연결된 제2 유입 호스(282)를 포함한다. 플러그(281)를 제거한 상태(제13, 14도 참조)에서 제2 유입 호스(282)는 제2 도관(244)을 통해 유체 챔버(162)에 연결된다. 유체 챔버(162)까지 제1 희석제와 제 2 희석제를 분리하기 위해, 제1 및 제2 도관(214, 244)은 벽(284)에 의해 나누어 진다. 따라서 본 발명은 각각 독립적인 유동 속도로 농축액과 혼합되는 2 개의 상이한 유체를 제공하는 경우에 바람직하다.
필요에 따라, 본 발명은 3 개 또는 그 이상의 도관, 유입 호스, 희석제 공급원, 희석 밸브 및 캠작용 플랜지를 포함할 수도 있다. 따라서, 캠작용 플랜지는 그에 사용하여 하나 또는 그 하나 이상이 조합된 희석제 분류를 선택적으로 작동하게끔 고안될 것이다.
제19도에 보다 상세히 도시한 바와 같이, 희석 챔버(162)는 중심 축(300)을 따라 아래쪽으로 향한 절두원추형인 것이 바람직하다. 이해를 돕기 위해 X-축과 Y-축을 가정한다. 희석 챔버는 공칭 지름이 11.43cm(4.50 인치)인 상부의 수납 개구부와 지름이 3.175cm(1.25 인치)인 하부의 분배 개구부를 구비한다. 희석 챔버의 길이는 7.3152cm(2.88 인치)이며, 그에 따라 중심라인(300)과 30° 만큼 경사진다.
제20, 21도에 개략적으로 도시한 바와 같이, 분당 3.78541 × 10-3m3(분당 1 갤론)의 유체 유동 속도의 경우에, 제1 노즐(216) (제19도의(312))은 유체 챔버의 중심 축(300)으로 부터 X-축으로는 5.1562cm(2.03 인치)만큼 그리고 Y-축으로는 3.81cm(1.50 인치) 만큼 이격되고 분배 개구부로 부터는 축방향으로 11.8872cm(4.68 인치)만큼 이격된다. 제1 희석제 분류를 유도하기 위해 제1 노즐(216)은 중심 축(300)에 대해 수평면과는 59.5°의 각 (α)을 이루고 수직면과는 11.5° 의 각(β)을 이루며, 제1 희석제는 중심축에 대하여 하향 경사져 유체 챔버로 유입되고 유체 챔버내의 나선형 경로를 따라 유동하며 농축액과 만나 혼합되고, 최종적으로, 분배 개구부(166)를 통해 유체 챔버로 부터 배출된다.
이와 유사하게, 분당 6.62 × 10-3m3(분당 1.75 갤론)의 유속의 경우에, 제2노즐은 제1 노즐의 반대쪽에서 X-축 방향으로 4.52cm(1.78 인치)만큼 이격되고, 제1 노즐과 같은 쪽에서 Y 축 방향으로 3.81cm(1.50 인치)만큼 이격되며, 분배 개구부로 부터는 제1 노즐과 같은 거리인 11.8872cm(4.68 인치)만큼 이격되어 제 2 희석제 분류를 수명면과는 73° 의 각(γ)이 되고 수직 면과는 17° 의 각(δ)이 되게 유도하여, 희석제는 유체 챔버내의 나선형 경로를 따르지 않고 중심축에 대하여 하향 경사져 유체 챔버로 유입되고 농축액과 만나 혼합되며, 최종적으로, 분배 개구부(166)를 통해 유체 챔버로 부터 배출된다.
그러나, 때때로 농축액과 희석제(들)가 흔합될때 거품이 발생하는 경우가 있다. 거품이 심한 경우에, 그 거품은 분배기 조립체를 통한 유체의 유동을 방해하고, 거품화된 흔합물이 분배기 조립체로 부터 흘러나오는 바람직하지 못한 현상이 일어날 것이다. 그러한 연유로, 유체가 유체 챔버내에 있는 "체류 시간"을 감소시켜 거품 발생 현상이 분배기 조립체의 외부에서 일어나게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 희석제가 유체 챔버내에 체류하는 시간을 줄이는 수단을 마련한다. 도시된 실시예에서, 체류 시간 감소수단은 절두원추형 유체 챔버내로 연장하는 제1 배플(baffle) (310)을 포함한다. 제1 희석제 분류는 유체 챔버내에서 나선형 경로를 따라 한 바퀴를 완전히 돌기전에 제1 배플과 만난다. 따라서, 제1 희석제 분류는 속도가 감소되어 분배 개구부(166)를 향해 좀더 수직인 경로를 따라 낙하한다. 이에 따라, 전술한 바와 같이 나선형 경로를 따라 분배 개구부로 향하는 것보다 체류 시간을 줄일 수 있다. 제2 희석제 분류는 비나선형인 직선 경로를 따라 분배 개구부로 유동하므로 체류시간이 극히 짧다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 절두원추형 유체 챔버내로 연장하는 제2 배풀(312)을 마련한다. 제2 배플(312)은 제1 희석제 분류가 뒤로 튀어서 유체 챔버로 부터 빠져나오는 것으로 방지하기 위해 마련된다. 따라서, 희석제가 뒤로 튀어 제2 배플과 부딪히면 분배 개구부(166)를 향해 유체 챔버로 다시 낙하한다.
제1(a), 1(b), 22 및 23도에 도시된 분출관(320)은 분배 개구부(166)와 연통 하며, 그 개구부에 매달려 있다. 분출관(327)은 희석된 농축액을 분배기 조립체 외부로 이송하여 사용할 수 있도록 분배 호스(322) 등과 연결시키기 위한 것이다.
분배 호스(322)는 그 분배 호스를 분출관에 착탈식으로 고정하고 밀봉하는 수탄을 포함한 어댑터(adapter) 부재(324)를 구비한다.
도시된 실시예에서, 고정 및 밀봉 수단은 분출관으로 부터 반경방향으로 돌출한 하나 또는 2 이상의 핀(326)을 포함한다 각 핀에 사용하는 "J" 자형 슬롯(328)을 어댑터 부재에 형성한다. 공지된 방법에 따라, 핀중의 하나를 "J" 자형 슬롯에 삽입하고. 분배 호스를 분출관에 대해 회전시켜, 분배 호스가 분출관에 결속되고 밀용되게 한다.
내경이 0.14224cm(0.056 인치)인 제1 분배 호스(322) 및 어댑터 부재(324)는 분당 3.78541 × 10-3m3(분당 1 갤론)의 유동 속도에 적합하다. 분당 분당 10.408 × 10-3m3(2.75 갤론)의 유동속도의 경우에는, 하나 또는 그 이상의 제2핀(330)을 보다 큰 직경의 분출관의 일부에 마련하여 3.48742cm(1.373 인치)의 보다 큰 내경의 제2 분배 호스(322a) 및 어댑터 부재(324a) (제23도 참조)에 형성된 상응하는 수의 "J" 자형 슬롯(328)에 결속한다. 따라서, 다양한 속도의 유체를 이송하기 위해, 분배기 조립체에 다수의 분배호스를 마련할 수 있다.
어댑터 부재(324, 324a) 및 분배 호스(322, 322a)는 혼합되고 분배될 유체와 양립할 수 있는 재료로 만들어 진다. 분배 호스 및 어댑터 부재는 고밀도 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 제작하는 것이 바람직하다. 어댑터 부재 주위의 분배 호스의 일부는 스프링과 같은 부재(332)에 의해 탄성적으로 보강된다. 바람직하게는, 분배 호스의 말단부(334)는 유체가 분배될 저장 용기(도시 안됨)의 바닥부와의 간섭을 방지하기 위해 경사지게(또는, 천공 등의 다른 형상으로)제작 된다.
제24도에 보다 상세히 도시한 바와 같이, 체류 시간 감소 수단은 어댑터 부재(324)내에서 내측 반경방향으로 연장하는 하나 또는 그 이상의 배플(336)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 상단부가 0.44 인치 거리(d)만큼 이격되어 지름 방향 으로 대향하는 배플(336)을 마련한다. 어댑터 부재 배플(336)은 희석된 농축액의 나선형 와류를 적어도 부분적으로라도 분쇄하는 역할을 하여 흔합물을 좀더 낙하하게 하며, 그에 따라, 흔합물이 좀더 신속하게 분배호스를 통과하고, 따라서 유체 챔버내의 체류시간이 좀더 짧아진다.
본 발명의 장점중의 하나는 종래의 액체 변위 장치보다 유체를 좀더 정확히 분배할 수 있다는 점이다 이러한 장점은 패널링 현상이 억제되는 용기는 이용과, 농축액을 정확하게 분배하는 밸브 캡과, 희석제(들)의 유동을 정확히 계량하는 분배기 조립체와, 유체가 유체 챔버에 체류하는 시간의 감소에 의해 달성된다. 본 발명은 하나 또는 그 이상의 희석제들이 독립적으로 또는 조합되어 분배될 수 있게 한다. 본 발명의 중력 공급식 유체 분배 장치는 전력 공급이 필요치 않고 단순하고, 신뢰할 수 있으며, 저렴한 장치이다.
이제까지, 다수의 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였다. 당업자라면 본 발명의 범주내에서도 많은 변형 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 예를들어, 농축액만을 정확하고 일정하게 분배하는 중력 공급식 유체 분배 장치도 본 발명의 사상 및 범주에 포함될 것이다. 이것은 본 명세서에서 설명한 장치중 하나 또는 그 이상의 희석제를 제공하는 부분을 제거하기만 하면 될것이다. 따라서, 본 발명은 이상의 설명에 의해 제한되는 것은 아니고, 첨부한 특허청구 범위에 의해 기술된 구조물 및 그와 균등한 구조물에 의해 이루어지는 것이다.

Claims (10)

  1. (a) 유체를 수용하게 되어 있는 공동(22) 및 상기 공동(22)과 외부를 연통 시키는 오리피스(16)를 포함하는 용기(14)와, (b) 유체의 유동을 조절하기 위한 상기 오리피스(16) 주위에서 상기 용기(14)에 장착되며, 상기 용기(14)로부터의 유체 유동을 방지하는 제1 폐쇄 위치와 상기 용기(14)로부터 상기 오리피스(16)를 통해 소정 속도로 유체를 분배하는 제2 개방 위치 사이에서 전환될 수 있는 밸브 캡(60)과, (c) 유체 분배 중에 용기(14)를 지지하는 분배기 조립체(12)로서, 챔버(162)와, 상기 챔버의 위쪽에서 이 챔버와 연통하는 수납 개구부(164)와, 상기 챔버의 아래쪽에서 상기 챔버와 연통하는 분배 개구부(166)를 구비한 본제 (160)와, 유체가 상기 용기(14)로부터 분배되고 상기 분배 개구부(166)를 통해 상기 분배기 조립체(12)로부터 바깥쪽으로 분배되도록 상기 밸브 캡(60)을 개방 위치로 전환시키며, 상기 용기(14)의 상기 오리피스(16)는 상기 수납 개구부(164)를 통해 챔버(162)쪽으로 하향으로 지향되도록 상기 용기를 지지하고 결속하는 지지 수단(168,176,178)을 포함하는 분배기 조립체(12)와, (d) 상기 용기(14)가 상기 지지 수단(168,176,178)과 결속되었을 때 작동 되어 상기 밸브 캡(60)을 폐쇄 위치에서 유체가 분배되도록 개방 위치로 전환시키는 전환 수단(192)과, (e) 제1 희석 유체 공급훤에 연결되어 상기 분배기 조립체(12)에 형성된 제1 도관(214)을 그 제1 단부에서 제2 단부 쪽으로 통과하여 상기 챔버(162)로 제1 희석 유체를 이송하도록 되어 있는 이송 수단(210)을 포함하는 중력공급식 유체 분배 장치에 있어서, (f) 제1 희석 유체가 상기 챔버(162)로 유동되도록 하는 개방 위치와 상기 제1 희석 유체의 상기 희석 챔버(162)로의 유동을 방지하는 폐쇄 위치 사이에서 전환 될 수 있고, 상기 폐쇄 위치로 부세되어 있으며, 상기 제1 도관 (214)을 통한 상기 챔버로의 제1 희석 유체의 유동을 제어하는 제1 희석 밸브(218)와, (g) 제1 희석 유체를 상기 챔버(162)내로 유동할 수 있게 함으로써, 상기 용기(14)로부터의 유체와 제1 희석 유체가 상기 챔버(162)내에서 서로 섞이고 상기 분배 개구부(166)를 통해 상기 분배기 조립체(12) 외부로 유동하게 되어 있고, 상기 용기(14)가 상기 분배기 본체(160)의 상기 지지 수단(168,176,178)에 수납되고 결속됨에 따라 상기 제1 희석 밸브(218)를 개방 위치로 전환하는 캠작용 수단(234,236)을 포함하는 것을 특징으로 하는 중력 공급식 유체 분배 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 캠작용 수단에는 상기 용기(14)로부터 돌출된 캠작용 플랜지(234)가 구비되며, 상기 캠작용 플랜지는, 상기 용기(14)가 상기 지지 수단(168,176,178)에 결속되었을 때, 상기 제1 희석 밸브(218)와 접촉하여 이 제1 희석 밸브를 개방 위치로 전환하는 제1 캠작용 로브(236)를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력 공급식 유체 분배 장치.
  3. 제1항에 있어서, 제2 희석 유체 공급원에 연결되어 제2 도관(244)을 통해 상기 챔버(162)로 제2 희석 유체를 이송하도록 되어 있는 이송 수단과, 제2 희석 유체를 상기 챔버(162)내로 유동시키는 개방 위치와 상기 제2 도관을 통한 상기 희석 챔버(162)로의 상기 제2 희석 유체의 유동을 방지하는 폐쇄 위치 사이에서 전환될 수 있고, 상기 폐쇄 위치로 부세되며, 상기 제2도관(244)을 통한 상기 챔버(162)로의 제2 희석 유체의 유동을 제어하는 제2 희석 밸브(250)와, 제2 희석 유체를 상기 제2 도관(244)을 통해 상기 챔버(162)로 유동할 수 있게 함으로써 상기 용기(14)로부터의 유체와 제2 희석 유체가 상기 챔버(162)내에서 서로 섞이고 상기 분배 개구부(166)를 통해 상기 분배기 조립체(12) 외부로 유동하도록, 상기 용기(14)가 상기 분배기 본체(160)의 지지 수단(168,176,178)에 수납되고 결속됨에 따라 상기 제2 희석 밸브(250)를 개방 위치로 전환하는 제2 캠작용 수단(254)을 포함하는 것을 특징으로 하는 중력 공급식 유체 분배 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 캠작용 수단은, 상기 용기(14)가 상기 지지 수단(168,176,178)에 결속되었을 때, 상기 제2 희석 밸브(250)와 접촉하여 상기 제2 희석 밸브를 개방 위치로 전환시키기 위한 상기 용기의 캠작용 플랜지(234) 상의 제2 캠작용 로브(254)를 포함하는 것을 특징으로 하는 중력 공급식 유체 분배 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기지지 수단(168,176,178)은 뒤집혀진 용기(14)가 제 1 회전 위치에서 상기 챔버(162)의 상기 수납 개구부(164) 내로 삽입되어 제 1 회전 방향에서 제2 회전 위치로 회전되게 하며, 상기 용기는 상기 지지 수단(168,176,178)에 의해 결속되고 지지되며, 상기 용기(14)는 반대의 제2회전 방향에서 제1 회전 위치로 회전되어, 상기 지지 수단(168, 176, 178)으로부터 분리되어 상기 분배기 조립체(12)로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 중력 공급식 유체 분배 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 챔버(162)는 내측 반경 방향으로 돌출된 배플(310)을 포함한 대체로 절두 원추형이며, 상기 배플은 상기 챔버 내의 상기 유체 및 제1 희석 유체가 만나게 됨으로써 상기 챔버 내에서 유체와 제1 희석 유체의 진로가 방해되고, 상기 제1 희석 유체가 상기 분배 개구부(166)를 통해 더욱 신속히 유동하도록 유도되는 것을 특징으로 하는 중력 공급식 유체 분배 장치.
  7. 제1항에 있어서, 어댑터 부재(324)와 그 어댑터 부재에 일단부가 장착된 분배 호스(322)를 더 포함하며, 상기 유체가 상기 챔버(162)로 부터 상기 분배기 조립체(12) 외부로 유동할 수 있도록 상기 어댑터 부재(324)는 상기 분배기 조림체(12)의 분출관(320)에 부착될 수 있고 상기 분배기 조립체(12)의 상기 분배 개구부(166)와 연통하는 것을 특징으로 하는 중력 공급식 유체 분배 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 어댑터 부재의 유체 체류 시간을 줄이는 체류 시간 감소 수단을 더 포함하고. 상기 체류 시간 감소 수단은 상기 어댑터 부재내에서 반경 방향 내측으로 연장되는 1개 이상의 배플(336)을 포함하며, 상기 어댑터 부재(324)를 통해 유동하는 유체는 상기 어탭터 부재의 배플(336)과 만나 상기 분배 호스(322)를 통해 보다 신속히 유동하도록 유도되는 것을 특징으로 하는 중력 공급식 유체 분배 장치.
  9. 제3항에 있어서, 상기 제1 도관(214) 및 상기 제2 도관(244)은, 상기 제1희석 유체는 상기 제1 도관(214)을 통해 상기 챔버(162)로 유동하고 상기 제2 도관(244)을 통해 상기 챔버로 유동하도록 서로 유체 연통되는 것을 특징으로 하는 중력 공급식 유체 분배 장치.
  10. 제3항에 있어서, 상기 제2 도관(244)은 제2 유입 호스(280)에 연결되고 상기 제2 유입 호스(280)는 제2 희석 유체 공급원에 연결되어, 제1 도관(214)과 제2 도관(244)이 서로 연통되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 중력 공급식 유체 분배 장치.
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