JPH08185B2 - 液体比例配分装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はパックされた飲料を製造する装置、特に二つ
またはそれ以上の成分液体を所望の比率で混合する装置
と方法とに関する。

従来の技術 ここに説明する型の比例配分装置はたとえば米国特許
第3,237,808号および第3,743,141号に示されている。

発明の概要 本発明の液体比例配分装置は、混合した成分液体の流
量が一定で、したがって装置を構成する要素間の圧力差
が安定すること等種々の利点を有している。混合液体の
流量が一定に確保されると、混合比率の正確性が保た
れ、以下の工程の冷却システムの定常的運転を促進し、
十分な量の混合製品が確保される。

さらに本発明の比例分配装置は、所望の配分比率を維
持しながら、混合液体の流量の変化に応答する圧力差に
より成分液体の流量を変化させることができる。

本発明によれば、少なくとも二つの液体を所望の比率
で混合する比例配分装置にして、各液体用の容器と、前
記容器に接続された混合室と、前記混合室と前記各容器
との間に接続されたオリフィスと、前記混合室に接続さ
れた炭酸ガス吸収・冷却タンクと、加圧ガスを前記炭酸
ガス吸収・冷却タンクに送給するための供給ラインと、
前記供給ラインと前記容器との間に接続され加圧ガスを
前記容器に導入して前記容器中の圧力を同じにするため
の減圧・制御弁と、前記減圧・制御弁と前記炭酸ガス吸
収・冷却タンクとの間に接続され前記炭酸ガス吸収・冷
却タンク内の圧力変化に応じて前記前記容器内の圧力を
変え、炭酸ガス吸収・冷却タンクと前記容器との間の圧
力差を一定に保持するためのバイアス調節弁と、から成
ることを特徴とする前記比例配分装置が得られる。

本発明のもう一つの面によれば、少なくとも二つの液
体を選択した比率で混合しガス圧源と共に使用される飲
料比例配分装置にして、各成分液体用の容器と、前記容
器に接続された混合室と、前記混合室と前記各容器との
間に接続されたオリフィスと、前記混合室に接続された
炭酸ガス吸収・冷却タンクと、前記ガス圧源と前記容器
間に接続され前記ガス圧源からの圧力を選択した値に低
下させ該選択した圧力を前記容器に平等に加え、前記容
器と前記炭酸ガス吸収・冷却タンクとの間の圧力差を一
定に保持するためのバイアス調節弁と、から成ることを
特徴とする前記飲料比例配分装置が得られる。

実施例 本発明の原理によって構成される飲料混合装置すなわ
ち比例配分装置を参照番号（10）で示す。２種類より多
くの液体を所望の配合比率で混合することができるが、
本明細書では説明の都合上、水と飲料シロップすなわ
ち、水と飲料濃縮液の２種類を混合すべき成分液体とす
る。

第１図を参照して、飲料として用いるのに適するよう
調整した水をパイプ（16）に接続したパイプ（14）によ
って予備冷却又は脱気タンク（12）に入れる。フロート
（22）を含む通常のレベルセンサ（20）によって作動さ
れるダイヤフラム弁（18）がタンク（12）の中の水のレ
ベルを制御する。タンク（12）からの水はポンプ（26）
によってパイプ（30）に接続されたパイプ（28）を経て
容器すなわちチャンバ（24）にポンプアップされる。チ
ャンバ（24）内の水の量はフロート（74）を含むレベル
センサ（34）によって動作されるダイヤフラム弁（32）
によって実質的に一定に保たれる。

同様にして適当な源からの飲料濃縮液をパイプ（38,4
0）を経て容器すなわちチャンバ（36）に入れ、飲料濃
縮液のレベルをフロート（76）を含むレベルセンサ（4
4）によって作動するダイヤフラム弁（42）によって実
質的に一定に保つ。

炭酸ガスのような不活性ガス源が、ライン（46）（第
２図）を通して減圧・制御弁（48）に接続されており、
約21kg/cm²（約300ポンド／平方インチ）の圧力の選択
されたガスが供給される。減圧・制御弁（48）の低圧側
はライン（52）によって多岐管すなわちバランスライン
（50）に接続されている。バランスライン（50）からの
加圧不活性ガスは各チャンバ（24,36）にはいり、容積
は変るが圧力は一定の液体を含まないヘッドスペース
（54,56）（第２図参照）をつくる。後に詳述するよう
に、各ヘッドスペース中の一定圧力の加圧ガスは、水と
飲料濃縮液とを混合室（58）へ、混合した液体が充填機
（図示しない）で取り出される速度で送る。第１図に示
すように、混合成分液体は混合室（58）からライン（6
0,62）を経て炭酸ガス吸収・冷却タンク（64）へ移され
る。タンク（64）にはフロート（68）を含むレベルセン
サ（66）があり、これがダイヤフラム弁（70）を作動さ
せて混合液体がタンク（64）に導入される速度を制御す
る。混合され、冷却され、炭酸ガスを吸収した混合液体
はライン（72）で充填装置（図示せず）に導かれる。

本発明の比例配分装置は、流量の変化に応答して圧力
差が自動的に変化するという事実を前提としている。す
なわち本発明の比例配分装置は混合液体の流量の変化に
応答する。そして混合液体の流量の変化に基づく圧力差
の変化により、直ちに成分液体の流量が変化し調節され
る。したがって成分液体の混合比を一定に維持しつつ、
結果的には比例配分装置全体の流量が実質的に一定のレ
ベルになり、比例配分装置の容量と充填装置の容量との
不一致による冷却装置のサイクリングを減少または除去
することができる。

比例配分装置（10）の拡大図である第２図において、
各チャンバ（24,36）にはそれぞれフロート（74,76）に
接続された液体レベルセンサ（34,44）によって液体レ
ベルL,Lが設定される。センサ（34,44）は液体レベルに
応答して機械的弁（78,80）を動作せる。液体がレベル
L,L以下になり、一つまたは両方のフロートが低下する
と、接続する弁（78）および（80）が作動して空気源ラ
イン（82）からの圧力をダイヤフラム弁（32）および
（42）に供給して液体レベルL,Lまで満たされるまでチ
ャンバ（24）への水およびチャンバ（36）への飲料濃縮
液の流量を増大させる。混合室（58）は導管（84）によ
って水チャンバ（24）と、導管（86）によってシロップ
チャンバ（36）と連通する。各導管（84,86）は各チャ
ンバの液体の水面下まで延び、L,Lのかなり下で終って
いる。各チャンバ（24,36）の作動レベルは通常運転の
間つねに一定に保たれる。

チャンバ（24,36）はそれぞれ両端が上下凸面壁（88,
90）で閉じられた縦長の円筒形であるのが好ましい。上
壁（88）は穴があいていて、導管（84,86）の外径より
大きい内径の上方に延びるニップル（92）と一体につな
がってヘッドスペース（54,56）の延長部を構成するリ
ング状通路（94）（一方だけを示す）をつくっている。
炭酸ガスが供給されるライン（50）の両端はニップル
（92）に接続されていて、炭酸ガスをヘッドスペース
（54,56）に導入することができる。各ニップルの両端
には適当なグラドパッキン（96）があって、ヘッドスペ
ース（54,56）から炭酸ガスが逃げないようにシールさ
れている。

上記の構成によって、チャンバ（24,36）から混合室
（58）への成分液体、すなわち水と飲料濃縮液とのポン
プアップはヘッドスペース（54,56）のガス圧を混合室
（58）のそれより大きくすることにより行われる。これ
と同時に成分液体が混合室（58）からの排出速度と実質
的に同じ速度で補給される。

成分液体を所望の混合比率で混合室（58）内に送るた
めに、パイプ（84,86）の上部途中のオリフィス（98,10
0）をそれぞれ設ける。オリフィス（100）は製造量の条
件を満たすよう選択した断面積の口径を有するが、オリ
フィス（98）には２つの成分液体に所望の比を与えるた
めにマイクロメータ調節ねじ（102）が設けられてい
る。調節できるオリフィス（102）は流量の大きい成分
液体の導管の方に設けるのが好ましい。混合室（58）に
導入される成分液体の比率はオリフィス（100）の断面
積に対するマイクロメータねじ（102）によって調節さ
れたオリフィス（98）の断面積によって決められる。
又、各チャンバ（24,36）からの各成分液体の混合室（5
8）への流量は各チャンバ（24,36）と混合室（58）との
間の各圧力差によって決まる。しかし混合室（58）から
タンク（64）への流量はダイヤフラム弁（70）によって
制御される。

炭酸ガスは供給ライン（46）によって比例配分装置
（10）および炭酸ガス吸収・冷却タンク（64）に供給さ
れる。供給ライン（46）からの分岐ライン（47）はバイ
アス調節弁（106）に接続され、このバイアス調節弁（1
06）が所望の圧力の炭酸ガスを減圧・制御弁（48）の信
号口に供給する。供給ライン（46）からのもう一つの分
岐ライン（49）はもう一つの減圧・制御弁（図示せず）
に接続され、この減圧・制御弁が例えば約3.5kg/cm
²（約50ポンド／平方インチ）の圧力に調節した炭酸ガ
スをタンク（64）に供給する。

混合タンク（58）から混合液体を炭酸ガス吸収・冷却
タンク（64）へ所望の流量を送るために、バイアス調整
弁（106）の手動ねじ（107）を操作して、圧力差計（10
9）のバイアス圧力の読みがタンク（64）内の圧力、す
なわち3.5kg/cm²（50psig）と同じ圧力を示すライン（1
08）よりも大きい圧力を示すまで調節する。バイアス調
整弁（106）を減圧・制御弁（48）と接続するライン（1
14）内の圧力はライン（108）の圧力と圧力差計（109）
に表示されたバイアス圧力との和に等しい。たとえばラ
イン（108）の圧力が約3.5kg/cm²（50psig）で、バイア
ス圧力が約0.35kg/cm²（5psig）である場合は、ライン
（14）内の圧力は約3.85kg/cm²（55psig）となる。約0.
35kg/cm²（5psig）の圧力差はバイアス調整弁（106）に
かかる圧力であり、ライン（108）の圧力の増減に無関
係に維持される。この圧力差はヘッドスペース（54,5
6）とタンク（64）との間の差圧を構成し、かかる圧力
差は成分液体の比率、粘性、或いはオリフィス（98,10
0）を通る成分液体の流量とを考慮して計算する。した
がって上記の例示的な圧力によると、ヘッドスペース
（54,56）中の炭酸ガスの圧力はすべての作動条件にお
いて炭酸ガス吸収・冷却タンク（64）内の圧力より約0.
35kg/cm²（5psig）だけ大きい。

各チャンバ（24,36）にはそれぞれ高レベルＨと低レ
ベルＬを監視する高・低レベルセンサー（16）がある。
成分液体がフロート（74,76）が規制する水面を越える
場合、この高・低レベルセンサー（116）が作動する。
たとえば飲料濃縮液の流量が所定の値より大きい場合、
高レベルセンサーＨが、チャンバ（24,36）の一方また
は両方の成分液体が過剰の場合、成分液体の水面を検出
してチャンバ（36）の弁（42）を閉じる。成分液体の水
面が低レベルセンサーＬの下端より下がると、弁（70）
が迅速に閉じてすべての供給流を停止させる。

炭酸ガス吸収・冷却タンク（64）にはフロートレベル
制御装置（66）または高／低レベルセンサー（104）の
いずれを用いてもよい。これはいずれの制御装置もダイ
ヤフラム弁（70）を作動させて、混合室（58）からタン
ク（64）への混合液体の流量を調整し変化させることが
できるからである。タンク（64）への混合液体の流量は
一定であるが、この流量はバイアス調節弁（106）の手
動ねじ（107）により、減定・制御弁（48）からヘッド
スペース（54,56）に加わる圧力を調節することにより
手動で調節することができる。タンク（64）内の混合液
体の水面が高レベルＨに達すると、弁（70）が閉じて混
合室（58）からの混合液体の流れを停止させる。ライン
（60）と混合室（58）との圧力は増大してヘッドスペー
ス（54,56）の圧力と等しくなり、オリフィス（98,10
0）の圧力降下をゼロになる。さらにタンク（64）の混
合液体の水面が上昇すると、フロート（68）（第１図）
によりレベルセンサー（66）が水面を検出し、弁（70）
を作動させて導管（62）を通る流量を低下させる。流量
が低下するとライン（60）の圧力が上昇し、混合室（5
8）はオリフィス（98,100）の両端にかけて生じていた
圧力差を減少させ、この圧力差の減少に比例して成分液
体の流量が低下する。

約21kg/cm²（約300ポンド／平方インチ）の圧力の炭
酸ガスはライン（46）（第２図）を通って減圧・制御弁
（48）に供給されるが、ここでバイアス調節弁（106）
によって減圧され、この調節された圧力がライン（52,5
0）を経てヘッドスペース（54,56）に供給される。バラ
ンスライン（50）はヘッドスペース（54,56）間に同じ
圧力を維持するのに十分な大きさである。ヘッドスペー
ス（54,56）の圧力はチャンバ（24,36）からそれぞれ導
管（84,86）を経て混合室（58）へ液体を移動させる。
水と飲料濃縮液の流量はヘッドスペース（54,56）と混
合室（58）との圧力差、及びオリフィス（98,100）の大
きさによって決まる。水と飲料濃縮液は成分液体として
一定の比率を持つ混合液体をつくる。前述のように炭酸
ガス吸収・冷却タンク（64）はライン（49）に接続され
た減圧・制御弁（図示せず）を通して、炭酸ガスを混合
液体に吸収させるに十分な圧力の炭酸ガス源に接続され
る。なお炭酸ガスは各液体用の容器（24,36）にて二つ
の液体に若干吸収されるかも知れないが、容器（24,3
6）には炭酸ガスの圧力によって二つの液体を混合室（5
8）へ送給するためにかけられる。フロート（68）とそ
れに協働する弁（70）とは混合液体がタンク（64）に供
給される速度を制御し、この速度は炭酸ガスを吸収し、
冷却された混合液体がライン（72）を通って容器充填装
置（図示せず）に送られる速度に直接応答する。

本比例配分装置はこれを組合わせたシステムにおいて
実質的に液体の流量を一定にするので、冷却装置が定常
的に作動し、又成分液体が正確に比例配分されるので容
器充填装置の要求する条件と炭酸ガスの吸収条件とを共
に満たすことができる。

本比例配分装置の作動を更に例示するために流量、温
度、および圧力の例を選択したラインと導管について以
下に示す。ここでＡは導管（14）を、Ｂは導管（28）
を、Ｃは導管（38）を、Ｄはライン（60）を、およびＥ
は導管（72）をそれぞれ示す。

記号Ｑ、Ｐ、及びＴはそれぞれ流量（リットル／
時）、圧力（kg/cm₂）及び温度（摂氏）を表わす。

例 １ A. Ｑ＝22710 Ｐ＝3.5 Ｔ＝20.9 D. Ｑ＝22710 Ｐ＝4.9 Ｔ＝ 7.2 B. Ｑ＝5678 Ｐ＝4.9 Ｔ＝20.9 C. Ｑ＝28388 Ｐ＝3.2 Ｔ＝11.0 E. Ｑ＝28388 Ｐ＝2.8 Ｔ＝22 例 ２ A. Ｑ＝15768 Ｐ＝3.5 Ｔ＝20.9 B. Ｑ＝15768 Ｐ＝4.9 Ｔ＝ 7.2 C. Ｑ＝3157 Ｐ＝4.9 Ｔ＝20.9 D. Ｑ＝18925 Ｐ＝3.2 Ｔ＝11.0 E. Ｑ＝18925 Ｐ＝2.8 Ｔ＝22 上記の液体比例配分および混合装置とその作動条件
は、定常運転において成分液体を連続的に正確に比例配
分するという目的を達成するが、容器充填装置の製造条
件の変更時のように操業が一時的に停止される場合、個
々の液体の一方または双方、或いは混合液体が圧力平衡
化の一時的な期間中に混合する方向に流れる条件を確立
することができる。比重の異なる液体の混合中は混合の
可能性を検出できる。本発明によれば第３、４、および
５図に示されるような、液体の正常な流れが中断された
ときに起きる一時的な状態において、液体の分離を維持
する装置が提供されれる。そして正常な流れから流れの
ない状態に変化する間、約0.35kg/cm²（約5psig）の発
生した差圧がゼロになって平衡が達成される。

第３図はシロップを含むチャンバ（36）の上部の一部
を示す。パイプ（86）はパイプ（103）の直線部分と連
結されたエルボ（101）と混合タンク（58）中に口を開
く短いニップル（110）とによって混合タンク（58）と
連通している。チャンバ（36）に対して混合タンク（5
6）を第３図のように配置することによりトラップ（11
2）がつくられて流れの抵抗を増大させ、比重の大きい
液体と比重の小さい液体との自由な混合の傾向を緩和す
る。トラップ（112）以外にタンクにはワイヤ（118）で
制限された浮き球（116）で実質的にできた液体の流れ
の方向に応答する逆止め弁（114）があって流れがタン
ク（58）からチャンバ（36）の方向になるとニップル
（110）の口を閉じる。このように弁（114）は混合液体
がチャンバ（36）に逆流して比重の重い液体を稀めるの
を迅速に防止する。

動力で駆動される弁を用いる場合の一例を第５図に示
す。ライン（122,124）で加圧流体源に接続された線形
駆動装置（120）の出力ロッド（126）が適当にシールさ
れてバルクヘッド取付具（128）を貫通している。ロッ
ド（126）の端には浅い円錐形プラグ（130）が付いてい
て、ニップル（110）の口に当ったときには混合タンク
（58）をニップル（110）とそれと連通しているチャン
バ（36）から分離する。

弁作用素子（116,130）がないときは比重の大きい液
体は混合タンク（58）からチャンバ（36）へとその流れ
の方向を逆転させ、システムが前向きの流れではないと
きは、混合した液体の流れをチャンバ（36）に誘導す
る。一時的な都合の悪い液体の流れは平衡が達成される
まで続く。液体の流れの中断が少ない場合、通常の監視
装置による炭酸ガス・冷却タンク内での不適正な混合を
検出できるかどうかは疑わしいが、液体の流れが頻繁に
中断すれば検出は可能であり消費者も確認することがで
きる。

以上本発明の実施の最良の態様を図示説明したが、本
発明の本質を逸脱することなく種々の変形した態様で実
施できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は炭酸化・冷却容器に連結された本発明の比例配
分装置の図である。 第２図は比例配分装置の拡大図である。 第３図は成分液体を含む容器の一部の図で、第４図の線
３−３に沿った断面図である。 第４図は成分液体を収容する容器と、容器に液体を供給
する一つの導管中の圧力応答弁を示す図である。 第５図は弁作用素子が線形駆動装置で作動される場合
の、第４図に類似した図である。 10……比例配分装置 24,36……容器（チャンバ） 54,56……ヘッドスペース 58……混合室 84,86……導管 98,100……計量装置（オリフィス）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも二つの液体を所望の比率で混合
   する比例配分装置にして、 各液体用の容器（24,36）と、 前記容器に接続された混合室（58）と、 前記混合室と前記各容器（24,36）との間に接続された
   オリフィス（98,100）と、 前記混合室に接続された炭酸ガス吸収・冷却タンク（6
   4）と、 加圧ガスを前記炭酸ガス吸収・冷却タンクに送給するた
   めの供給ライン（46）と、 前記供給ライン（46）と前記容器（24,36）との間に接
   続され加圧ガスを前記容器に導入して前記容器（24,3
   6）中の圧力を同じにするための減圧・制御弁（48）
   と、 前記減圧・制御弁（48）と前記炭酸ガス吸収・冷却タン
   ク（64）との間に接続され前記炭酸ガス吸収・冷却タン
   ク（64）内の圧力変化に応じて前記容器（24,36）内の
   圧力を変え、炭酸ガス吸収・冷却タンクと前記容器（2
   4,36）との間の圧力差を一定に保持するためのバイアス
   調節弁（106）と、から成ることを特徴とする前記比例
   配分装置。
2. 【請求項２】少なくとも二つの液体を選択した比率で混
   合しガス圧源と共に使用される飲料比例配分装置にし
   て、 各成分液体用の容器（24,36）と、 前記容器（24,36）に接続された混合室（58）と、 前記混合室と前記各容器（24,36）との間に接続された
   オリフィス（98,100）と、 前記混合室に接続された炭酸ガス吸収・冷却タンク（6
   4）と、 前記ガス圧源と前記容器間に接続され前記ガス圧源から
   の圧力を選択した値に低下させ該選択した圧力を前記容
   器（24,36）に平等に加え、前記容器（24,36）と前記炭
   酸ガス吸収・冷却タンクとの間の圧力差を一定に保持す
   るためのバイアス調節弁（106）と、から成ることを特
   徴とする前記飲料比例配分装置。