JPH04504992A - 気体混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 気体混合装置 〔発明の背景〕 本願は１９８８年９月１４日付出願の並行比１１１Ｎｏ、　ＰＣＴ／ＵＳ８８１ ０３１７７の一部継続出願である。

〔発明の分野〕　゛ 本願は一般に気体を制御自在に混合するための装置に関する。

特に、大容量の容器に収容された飲料をその容器に加圧下で混合ガスを加えるこ とにより飲料を制御しながら調合する飲料調合装置に関して使用する窒素、二酸 化炭素の気体を混合するための装置に関する。

〔先行技術の説明〕 ビール、エールあるいはスタウト等の飲料の調合に二酸化炭素を使用することは 良く知られている。しかし、炭酸ガスに窒素等の第２のガスを混合することによ り特定の利点が得られることも知られてきた。例えば、そのような混合ガスを使 用することにより、調合する飲料の過度の炭化を緩和することができ、またこれ をビールの調合に使用することにより、ビールの安定したクリーミーな泡が得ら れるという利点が得られる。

ビールの調合に窒素及び二酸化炭素の混合ガスを使用することによる利点は知ら れていたが、窒素と二酸化炭素を正確な割合で混合するための信頼性がありかつ 安価な装置を設計することにがなりの困難があった。この混合を達成するために 提案された１つの装置はレインズ等による米国特許Ｎｏ、４．３６４，４９３に 開示されている。しかし、以下の記載から明らかとなるように、レインズ等によ る特許は本発明とは異なる方法で問題を解決しようとするもので、本発明とは全 く違う方法で作動する異なる構成要素を有する装置を開示している。

本発明における新規な気体混合装置により、種々の気体を所望の割合で正確に混 合することができる。レインズ等の特許の装置とは異なり本発明の気体混合装置 は調節自在であり、混合する気体の割合を簡単な操作により広い範囲で早くしか も正確に変えることができる。

〔発明の要約〕

本発明の装置は第１及び第２ガスを調節可能な割合で正確に混合するために設計 されたものである。生産された混合ガスは要求に応じて飲料調合システム等の外 部システムに自動的に提供され、飲料調合装置では、飲料は混合ガスの圧力によ り閉鎖された容器から調合される。

かかる装置は加圧された第１及び第２ガス源、及び３つの主要な作動システム、 あるいは、サブシステム、即ち、ガス流ｗｉ御手段（圧力制御手段）、一対一〇 力平衡形気体リレ一手段（ｏｎｅ　ｔ。

ｏｎｅ　ｆｏｒｃｅ　ｂａｌａｎｃｅ　ｐｅｎｅｕｍａｔｆｃ　ｒｅｌａｙ）　 、及び気体混合手段、あるいはガス流分配手段よりなる。

所定の圧力で二酸化炭素等の第１ガスにより作動する圧力制御ａｍは、窒素等の 第２ガスが気体リレ一手段（ｐｅｎｅｕｍａｔｉｃ　ｒｅｌａｙ）に向かう流れ を制御する。また圧力制御機構は第２ガスのガス調合装置に向かう流れを制御す る。第１ガスは、飲料を調合するのに最適な圧力よりも１０ｐ、ｓ、ｉ　（ｐｏ ｕｎｄ　ｐｅｒ　５ｑｕａｒｅ　１ｎｃｈ）高い圧力で、ガス源から圧力ｍｍ手 段の入口に入る。

気体リレ一手段は圧力Ｍａ１手段の出口から流入する第２ガスにより作動し、第 ２ガスは、第１ガスの気体混合手段への流れを、ここに記載する方法によって調 整する９本発明の重要な１面ば、気体リレ一手段の新規性のある設計により、第 １及び第２ガスが気体混合手段に送られると、その圧力は常にほぼ等しい値に維 持されることにある。これにより、ガス源から装置に送られるガスを調合する送 圧レギュレータのガス流調合特性を一致させる必要がなくなる。

本発明の別の重要な面は、気体混合装置、あるいはガス流スプリンタ装置の独特 な設計にある。気体混合手段は中空の筒状本体よりなり、その中に内部を内側及 び外側の細長い室に区画するステンレススチール製の焼結スリーブがシール状態 で取り付けられている。焼結スリーブは十分に微細であり、画室間に糸状のガス の流路を形成している。この独特な特徴により、装置は高精度で、特に比較的低 いガス流量で作動することができる０作動時には、第２ガスは所定の圧力で、内 側室の一方の室内に入り、気体リレ一手段から流れる第２ガスは同じ圧力で内側 室の他方の室内、即ち他方の端部に入る。内側室の画室の中間には、焼結スリー ブの内壁とシール状態で係合するＯリングを周囲に有するピストン状の部材が往 復動自在に設けられる。この構成によれば、気体混合手段の内側室の両端室へ流 れる第１及び第２ガスの圧力は等しいため、焼結スリーブを介して装置の外側室 へ流れる第１ガスの量は、内側室のピストンの位置に依存することになる。同様 に、第１ガスと混合するために外側室へ流れる第２ガスの量も、内側室内のピス トンを軸方向に調節することにより、第１及び第２ガスが通過する焼結スリーブ の壁の面積をｍｍ自在に変化させて、外側室内で希望するガスの混合を行うこと ができる。その後、混合ガス前記他方の室から外部システムへ送られる。

内側室への第１及び第２ガスの供給圧は同じであるため、外部システムによりガ ス流が要求されると、焼結スリーブの壁を介して誘導される同じ圧力により、各 ガスのガス流は、ガス通過に使用されるスリーブの壁の面積に直接比例すること になる。気体混合装置の新規性のある構成、及び焼結スリーブにより達成される 薄層状のガス流により、第１ガス流の面積をピストンの軸方向の作動により増加 すると、それに対応して第２ガス流の面積は減少する。この構成によれば、混合 ガスにおける構成ガスの容量のパーセントを内側室内のピストンのそれぞれの位 置で直接読み取れるように、選択的に往復動自在なピストンに目盛りを付すこと は簡単な問題である。

自動閉鎖及びフィードバック制御等の装置における幾っがの安全面での特徴は、 図面に示される設計において固有のものである。

これらの特徴については後述する。

以上、本発明を簡単に説明したが、本発明は、第１及び第２ガスを混合ガスと調 節自在に正確な割合で確実に混合でき、そのように製造されたガスを外部システ ムの要求により該外部システムに自動的に供給できる気体の混合装置を提供する ことを目的とする。

また、本発明の別の目的は、２つのガスをガス源から装置に向けて調整する供給 圧レギュレータのガス流調整特性を一致させる必要なしにガスを正確に混合でき る上記気体リレー手段を提供することである。

また、本発明の別の目的は、気体混合手段に連通ずると共に、外部システムの作 動に最適な所定の圧力の第１ガスにより作動する新規性のある一対一〇力平衡形 気体リレ一手段を有する上記気体混合手段を提供することである。気体リレ一手 段の力のバランスの特徴により、装置は第１ガスの作動圧と常にほぼ等しい圧力 で混合手段へ流れる第２ガスを計量できる。

また、本発明の更に別の目的は、装置の気体混合手段が供給装置の最適な作動圧 でガス源の１つからガスを受け、同じ圧力で気体リレ一手段内にシール状態で支 持された機械的に調節自在の装置に設けられたピストンの位置により決定される 割合で上記２つのガスを正確に混合することのできる上記気体混合手段を提供す ることである。

更に、本発明の別の目的は、焼結スリーブを介してガス混合室へ流れる薄層状の ガス流を形成する構造のスリーブを有する上記気体混合手段を提供することであ る。また、本発明の更に別の目的は、第１または第２ガスの一方の流れ、あるい は２つのガスの外部システムへの不当な又は、制御されない混合を積極的に防止 する「連動安全手段」を内部に設けてなる気体混合手段を提供することである。

小樽の外部システムへ一方だけのガスが一時的に入ったり、また正しく混合され ていない２つのガスが入ったりしても、製品の全て、従って装置内の全ての製品 の質に重大な損傷を与えることは理解できよう、更に、一方の加圧ガスの容器が 正常に減少しても、上記製品が損傷することになることも理解できよう、また、 装置が完全に静止してはいない条件で一方のガス源がなくなったり、あるいは交 換されることは通常起こることであり、 （１）例えば、一方のガス圧が、一方の供給源が枯渇することにより低下したり 、「気流」または外の圧力源調整の故障により増加する。

（２）また、製品を損傷する環境としては、一方のガス源制御手段あるいは閉鎖 弁と同時にではなく、意図的にか、又は不注意により、他方のガス源制御手段あ るいは閉鎖弁を閉弁（あるいは開弁）すること、例えば閉弁時や開弁時にボトル 交換の準備のために装置を閉鎖したり、ボトル交換後の装置を再始動する時等で ある。

ガス源のいかなるバランスの崩れによっても不正確に混合されたガスが装置に入 り、不良品の発生等の結果を引き起こすため、全ての環境においても、製品の質 を維持するため、装置の連結、連結解除、ボトル交換、圧力調整、装置の始動、 終了は高度な鍛練を受けた人間が行うべきである。しかし、そのような人間の長 く正確な訓練は実務上、実際的ではない、気圧源のアンバランスを感知し、自動 的に閉鎖するために装置に自動連動装置を用いることが重要である。勿論、外部 的な器具を加えることによりこれらの連動を提供する様々な方法及び機構がある 。それらの機構の全ては不調となった場合に取り外すことができるが、長期間又 は、短期間のアンバランスの間、「混合装置」はバランスの崩れた不正確に調合 されたガスを提供することになり、製品の質を永久的に落とすことになる。信較 性があり、かつ予測できる安全な製品の製造作動のためには、連動機構を自動に し、混合装置を固有のものとして取り外しをできなくし、高い信幀性のある、あ るいはフェイルセーフ（無過失）のものとすることが絶対に必要である。

本発明の装置はこのような連動機構を提供するものである。

また、本発明の更に別の目的は特に装置を通過するガス流量が低い時に優れた混 合の正確度を達成し、最高のガス流量でも高圧が過度に低下することがない上記 気体混合手段を提供することである。

この目的は、装置へ流れるガスを制御自在に混合する気体混合手段の中に第１及 び第２ステージを設けることにより達成される。

詳細には、本発明の装置の１つの形態において、全体のガス流を２つのステージ に、即ち、低流量ステージ及び高流量ステージの２つに分割する。

本発明の上記及びその他の目的は本発明により達成され、以下に１つの実施例に ついて図示され詳述される。

〔図面の簡単な説明〕

第１図は本発明の気体混合装置の概はぼ図である。

第２図は本発明の気体混合装置の別の形態の概はぼ図である。

〔本発明の詳細な説明〕

第１図を参照し、要求に応じて混合ガスを外部システムへ供給するための本発明 の１実施例について説明する。図面では本装置は小樽からビールを調合するため の飲料調合システムの一部を形成するものとして示されている０本装置は二酸化 炭素等の加圧された第１ガス１２の源、窒素等の加圧された第２ガス１４の源、 及び３つの主要な作動サブシステムよりなる。これら作動サブシステムは実際に は適切なハウジングに配設され、圧力制御機構１６、一対一の力平衡形気体リレ 一手段（ｏｎｅ　ｔｏ　ｏｎｅ　ｆｏｒｃｅ　ｂａｌａｎｃｅｐｅｎｅｕ曽ａｔ ｉｃ　ｒｅｌａｙ）　１８、及び気体混合手段あるいはガス流スプリット手段２ ０よりなる。気体混合手段２０は、第１及び第２ガスを制御自在に混合すると共 に、小樽あるいは密閉された容器２２と連通しており、この容器２２が混合ガス の圧力により調合される。各容器２２は、当業者に公知となっている方法により 、順次、調合弁装置、あるいはビール調合蛇口に相互連通ずる。この構成によれ ば、混合ガスは外部システムの要求に応じ、気体混合手段２０から導管２４を介 して小樽２２へ流れ、これによりビールは調合蛇口Ｆ１から流出される。

第１図下部を参照し、気体混合手段あるいは機構２０は、第１あるいは内側室２ ８、及び第２または外側室３０を有するハウジング２６よりなる。これら両室は 多孔部材、ここではステンレススチール製の焼結スリーブ３２により分割されて いる。該スリーブ３２は管状を成しており、その両端部は弾性Ｏリングまたは他 の適切なシール部材を用いてハウジング２６の内壁とシール状態で係合している 。スリーブ３２はほぼ完全な薄層状のガス流を通す多数の非常に微小の孔を有す る材料より構成される。この構成により外側室３０は焼結スリーブ３２に設けら れた微小の孔のみを介して内側室２８にのみ連通できる、細長い環状の密閉室の 形状を成している。

内側室２８内には第１位置から第２位置へ軸方向へ移動自在の往復手段、たとえ ばピストン組立体３４が収容され、これにより、内側室は比例的に容積が変わる 第１室２８ａ及び第２室２８ｂに分割される０本発明のこの形態では、ピストン 組立体３４はピストン状の部材３日が一体に設けられた細長い軸３６を存してお り、該ピストン３８は、その周縁に摺動抵抗に対して変形自在の弾性Ｏリング４ ０がスリーブ３２の内壁に係合して設けられており、内壁に沿って摺動自在にな っている。軸３６は正確なピッチで軸方向に移動可能であり、これによりピスト ン３８を正確なピッチで制御して内側室２８内を軸方向に移動させる。

本発明の装置の重要な一面は、一対一の力平衡形気体リレ一手段１８があること である。この気体リレ一手段１８の人口は導管４４により第１ガス１２源に連通 している。また、気体リレ一手段１８は導管４６により第２ガス１４ｆｉにも連 通しており、この導管４６は導管４８を介して制御手段１６に連通している。以 下に述べるように、第２ガス１４源は、気体リレ一手段１８に作動して第１ガス １２ｆｌのガスを気体混合手段に流す作動ガスとして機能する。

気体リレ一手段１８の基本的な機能は、容器２２で調合された飲料からの要求に 応じ、第１ガス１２を気体混合手段２０へ供給することである。詳細には、気体 リレ一手段１８の機能は、制御手段１６を介して導管５１を通り気体混合手段の 第１室２８ａに流れる第２ガス１４の供給圧と正確に均等な圧力で第１ガス１２ を導管５０を介して気体混合手段の内側室２Ｂの第２室２８ｂに供給することに ある。

気体リレ一手段１８の弁手段は独特な構造のものであり、ダイヤフラム５４と連 動する第１圧力ボート手段６０を有し、室５８への第１ガス１２への流れを制御 すべく機能する。導管４６内を流れる第２ガス１４によりダイヤフラム５４が押 圧されることに応答して該ダイヤフラム５４が無負荷時の第１位置から変位した 第２位置へ移動することにより、第１圧力ボート手段６０は閉鎖位置から開口位 置へ移動する。第２位置へ向かうダイヤフラム５４の変形運動のために、ダイヤ フラム５４及び中空本体５２内に形成されたばね受部６４の間に配設されたコイ ルばね６２の形態で示される付勢手段が設けられる。

第１圧力ボート手段６０の新規な点は、ダイヤフラムに作動連結すると共に、弾 性シート７０と協働して装置を介する第１ガス１２の流れを積極的に制御する中 空管６８の構造にある。中空管６８の内部は弁手段が閉弁位置にある時に漏れを 防ぐべく閉弁するために圧力下でシート７０に係合する非常に鋭角の周縁部６９ を有するように形成されている。鋭角の周縁部６９は漏れ防止のために非常に高 いシール効果を有しているが、シート７０への衝撃が緩衝されなければシート７ ０を大きく損傷してしまうごとにもなる。従って、必要な緩衝効果を得るために 、弾性シート７０は荷重ばねであり、管６８の鋭角な縁部が、感知できる力でシ ート７０に係合しても、シート７０は機構の本体５２０部分５２ａ内に支持され たコイルばね７２の形態の第２付勢手段の抵抗に抗して移動できる。この構造に より、弁手段が閉弁し、筒状部分の鋭角な縁部が弾性シート７０とシール状態で 係合しても、ばね７２は緩衝器として作用してシー）７０のある程度の移動を許 容し、積極的な液密のシール効果を発運してシート７０の損傷を防止する。この 重要な安全性の特徴により、気体リレ一手段１８の積極的且つ高信顧性のある漏 れ防止の閉鎖が保証される。

本発明の形態の圧力制御機構１６は、中に第２ダイヤフラム７８が取り付けられ る中空の制御弁ハウジング７６を有している。

ダイヤフラム７８はハウジング７６を第１室８０及び第２室８２に分割する。第 １室８０は導管７４により第１ガス１２源と連通した入口を有し、導管７４は導 管４４と連通している。同様に、第２室８２は導管８６により加圧下で第２ガス ｉ４源と連通した入口を有している。第２室８２は弁手段を介して室８３に連通 している。酸室８３は導管５１を介して気体混合手段２０に、また導管４６及び ４日を介して気体リレ一手段１８に連通している。

圧力制御手段１６の作動部は、ダイヤフラム７８と作動連結した第２圧力ボート 手段９０から構成される。この第２圧力ボート手段９０は、ダイヤプラム７８に 対する第１ガスエ２源の圧力に応答して第２ダイヤフラム７８が第１閉鎖位置か ら第２開口位置へ移動するのに応じ、室８２から室８３、そして気体リレ一手段 １８へと流れる第１ガス１２の流れを制御すべく機能する。この第２圧力ボート 手段９０は、連結部材９４によりダイヤフラム７８と相互に連結した弁体９２を 有する。該弁体９２の閉弁時には、その弾性Ｏリング９３は弁ハウジング７６内 に形成された弁座９６とシール状態で係合する。ダイヤフラム７８の開弁位ｌへ の変形運動のために、弁体９２及び制御弁ハウジング７６の内壁の間にコイルば ね９８の形状の付勢手段が設けられる。このばね９８の寸法は室８３内の圧力が 室８０に充当される第１ガス１２よりも常にｌ　Ｏｐ、ｓ、ｉ低くなるように設 定されている。従って、第１及び第２ガスが例えば、２５ｐ、ｓ、ｉの圧力で制 御手段及び気体リレ一手段１日に供給されると、気体リレ一手段１８の出力（Ｃ ０工）は気体混合手段の室２８ｂに対してｌ　５ｐ、ｓ、ｉ　となる、この構成 により、完全なシステムのために第１ガス（Ｃｏ、）を主圧力信号源として使用 することが可能になる。ＣＯｔが２つのガス源の内で邊かに安定しているため、 これは重要な利点である。

作業においては、圧力Ｍ御手段１６に向けての第２ガス１４の流れを調整するレ ギュレータ１００は、容器２２からの飲料の調合に必要な最適な作動圧力よりも 高い圧力に設定される。同時に、圧力制御手段１６及び気体リレ一手段１８に向 けての第１ガス１２の流れを調整するレギュレータ１０２は、容器２２からの飲 料の調合に必要な最適の圧力よりも１０ρ、ｓ、ｉ高く設定される。第１ガス１ ２の圧力が高いことにより２つのことを達成することができる。第１に、より高 い第１ガス１２が導管４７を介して圧力ｙｉｉｉｍ手段の室８０へ流し、これに よってダイヤフラム７８が変形して弁体９２を弁座９６から離反させ、第１ガス １２が室８０から室８３、そして出口導管４８へ流れることを許容する。第２に 、同様にして高圧の第１ガス１２は導管４４を介して気体リレ一手段１８の入口 に流れる。

導管４８を介して’ａｒｍ手段１６から流出する第２ガスｊ４は規定の飲料調合 作動圧力にて導管５１を介して気体混合副組立体の室２８ａへ流入する。また第 ２ガス１４は導管４Ｇを介して気体リレ一手段Ｉ８の室５６へも流入する。室５ ６へ流れる第２ガス１４はダイヤフラム５４を変形させてシリンダ６８をシート ６９から離反させ、これにより導管４４を介して気体リレ一手段１８に流入した 第１ガス１２がシート７０を通過して通路シリンダ６８に流れ、その後気体リレ 一手段１８の室５８へ流入する。その後、第１ガス１２は室５８から導管５０を 介して気体混合機構、あるいはスプリント機構の室２８ｂへ流入する。ここで、 室５８内のガス圧が室５６へ流れる第２ガス１４の圧力を越えると、ダイヤフラ ム５４が圧力ボート手段６０を閉鎖するように変形することは重要である。気体 リレ一手段Ｉ８の独特な構造により、該気体リレ一手段１８から気体混合機構へ 流れる第１ガス１２の圧力は常に第２ガス１４の圧力と等しく、これにより第１ ガス１２は室５６に流入してダイヤフラム５４を開弁位置へ変形させる作動ガス として機能する。気体リレ一手段１８のこの独特な特徴により、気体混合機構の 室２８ｂに流入する第１ガス１２の圧力が気体混合機構の室２８ａに流入する第 ２ガス１４の圧力と等しくなることが保証される。

上述のように、本システムは要求に応じるシステム（ｄｅｍａｎｄｓｙｓ　ｔｅ ＠）である。外部システム、ここではビール調合システム、が開いてビールが小 樽に連結される調合蛇口から流出しない限り、ガス流は生じない、ガス流が生じ ると、第１及び第２ガスが導管２４を介して小樽即ち容器２２に流入して流出し たビールと入れ代わる。第Ｉ及び第２ガスの圧力が同じであるため、システムを 介して流れる第１ガス１２の量は気体混合機構の内側室２８内のピストン３８の 位置に依存する。同様にシステムを介して流れる第２ガス１４の量も内側室２８ 内のピストン３８の位置に依存する。従って、内側室２８内でピストン３８の位 置を軸方向に調節することにより、焼結スリーブの第１ガスＩ２流に使用できる 面積を第２ガス１４に使用できる面積との比率を、所望の混合ガスが得られるよ うに正確に澗整することができる。室２８内の第１及び第２ガスの圧力が正確に 同じであるため、下流の条件によりガス流が要求されると、焼結スリーブ３２の 壁を介して導かれる同じ圧力により、各構成ガスのガス流は気体混合手段装置の 第１あるいは内側室２８及び第２あるいは外側室３０間のガス流に使用できる壁 の面積と直接比例する。上述のように、焼結スリーブ３２のミクロの孔は、充分 に微小であるため圧力の低下関係に対して直線状の流れをもたらす、従って、導 管２４を介して外部システムへ向かう混合ガスを非常に正確且つ精密に制御する とかできる。気体混合手段のこの独特な構造に固有の特徴は室２８及び３０間の 第２ガス１４の流れる面積が増加するにつれて、第２ガス１４の流れる面積が減 少することである。これにより、第１及び第２ガスの比率を直接読み取れるよう にピストン組立体の軸３６に目盛りを付すことができ、これにより、内側室２８ 内のピストンのどの位置でも混合ガスを作ることができる。

実際の作業では、ビールの調合に使用される装置の調節範囲は、第１ガス１２ま たは二酸化炭素の容量が混合ガスの全容量の２０〜８５％の範囲である。

例えば、２つのガスをＣＯｚ及びＮ２とすると：％ＣＯｔ　＝　ＣＯｔの容積／ Ｃｏ、の容積　十　Ｎ２の容積となる。しかし、本発明装置を他の応用に用いる 場合、混合ガスを作る第１及び第２ガスの比率の比較を特定の応用のために広い 範囲で変えることができる。

本発明装置の重要な別の安全面は、圧力制御手段の自動閉鎖能力である。上述の ようにこの手段は、室８０に流入した第１ガス１２の圧力が室８２に流入した第 ２ガスＩ４よりもｌ　Ｏｐ、ｓ、ｉ以上大きく成らない限り、弁はばね９８によ り自動的に閉弁される。

圧力制御手段が閉弁すると、第２ガスＩ４は気体リレ一手段Ｉ８の信号側５６へ は流れることができない、これらの条件により、システムは自身を自動的に閉鎖 する。

第１ガス１２が減圧すると、圧力制御手段は自動的に閉弁位置に移動し、従って 、第２ガス１４は気体リレ一手段１８側に流れることが防止される。同様にして 、第２ガス１４が減圧すると、導管４６を介して気体リレ一手段１８の室５６側 に流れる第２ガス１４が気体リレ一手段１８を介して気体混合機構側へ向かう第 １ガス１２の流れを制限するため、システムは自動的に閉鎖する。

主要な作動サブシステム間のこの独特な相互関係により、システムの作動を完全 に安全なものとなる。

本発明装置の更に別の重要な安全面の特徴は、本実施例で逆止弁１０４として記 載される第３弁手段を設けたことにある。気体リレ一手段１８の構成が不正確で あった場合、第１ガスＩ２の出力圧が第２ガス１４の入力圧よりもわずかに高く なる可能性がある。このような場合、このわずかに高い出力圧が装置の入力側に フィードバンクして、第２ガス１４の出力圧を増加させ、当初のアンバランスの 量によって、時間の経過に伴い第２ガス１４の出力圧が第２ガス１４の供給圧と 同じ値まで上昇してしまう。逆止弁１０４はこれが生じるのを独特な方法で効果 的に防止する。

気体リレ一手段１８の上述した弁手段の構造には装置の更に別の重要な安全性を 有している０例えば、第２ガス１４を圧力下で装置に供給する導管が破れて連通 が不通になり、これにより室５６へのガス流が止まってしまった場合、これによ り生じたアンバランスにより管６８及びその鋭角の周縁部６９が弾性シート７０ に移動して該シートの効果を破壊する可能性がある。しかし、上述のように、付 勢手段即ちばね７２が装置に組み込まれているため緩衝器として作用し、弾性シ ート７０の破壊は効果的に防止される。

このような独特なシステムによれば、本発明装置はその最大流量における高圧の 低下によっても確実に使用可能である。

これは全体の最大流量を第１あるいは低流量ステージと、第２あるいは高流量ス テージの２つのステージに分割することにより達成される。これらの２つのステ ージの作動方法、及びそれらと本発明の第２の形態の外のサブシステムとの相互 関係について以下に詳述する。

本発明の第２実施例の装置は、二酸化炭素でどの第１加圧ガス１２、窒素等の第 ２加圧ガス１４、及び５つの主要な作動サブシステムよりなる。これらの主要な 作動サブシステムは実際には適切な小型のハウジング内に配設され、圧力制御機 構１６、一対一〇力平衡形気体リレ一手段１８、高流量及び低流量ステージ１１ ０及び１１２を有する気体混合あるいはガススプリント手段、及び以下では差圧 コントローラ１１４として記載される差圧制御手段よりなる。

気体混合手段は第１及び第２ガスを制御自在に混合すべく機能すると共に、小樽 あるいは他の密閉された容器に連通しており、該小樽から混合ガスの圧力により 飲料が調合される。小樽は当業者に公知となっている方法で調合弁構成あるいは ビール調合蛇口（図示せず）に相互連結している。この構成により、混合ガスは 外部システムの要求に応じて気体混合手段から導管１１６を介して小樽に流れ、 これによりビールは調合蛇口から押し出される。

第２図の右下の部分を参照し、気体混合手段の高流量ステージ１１０は、第１あ るいは内側室１２０及び第２あるいは外側室１２２を備えたハウジング１１８を 有している。これらの室は本実施例ではステンレススチール製の焼結スリーブ１ ２４の形態の多孔部材により分割されている。スリーブ１２４は管状を成し、そ の両端は弾性０リングあるいは外の適切なシール手段によりハウジング１１８の 内壁とシール状態で係合している。スリーブ１２４はほぼ完全な薄層状で、ガス を通す非常に微小の多数の孔を有する材料で形成される。この構成により、外側 室１２２は焼結スリーブ１２４の小さな孔のみを介して内側室１２０とのみ連通 できる細長い環状の密閉された室の形態に形成される。

内側室１２０内には第１位置から第２位置へ軸方向に移動自在な往復手段、ある いはピストン組立体１２４が配設され、これにより内側室１２０は比例的に容量 が変わる第１及び第２室１２０ａ及び１２０ｂに分割される。

気体混合手段の低流量ステージ１１２は第１あるいは内側室１２８及び第２ある いは外側室１３０を備えるハウジング１２６よりなる。これらの室はここではス テンレススチール製の焼結スリーブ１３２の形態の多孔部材により分割される。

スリーブ１３２は管状を成し、その両端は弾性○リングあるいは外の適切なシー ル手段を用いてハウジング１２６の内壁とシール状態で係合している。スリーブ １３２はスリーブ１２４と同じく、非常に微小の多数の孔を有する材料で形成さ れるが、その孔のインピーダンス（比率）はスリーブ１２４のものとは異なる。

この構成により、外側室１３０は焼結スリーブ１３２の微小孔のみを介して内側 室１２８とのみ連通できる細長い環状の密閉された室の形態に形成される。

内側室１２８内には第１位置から第２位置へ軸方向に移動自在な往復手段あるい はピストン組立体１３４が配設され、これにより内側室は比例的に容積の変わる 第１及び第２室１２８ａ及び１２８ｂに分割される。

本発明のこの第２の形態では、両ピストン組立体はそれぞれスリーブ１２４及び １３２の内壁に沿って摺動自在に係合する変形自在の弾性Ｏリング１４０を周囲 に有するピストン状部材１３８が一端に設けられた細長い軸１３６を有する。こ れらの軸１３６はそれぞれの室で非常に小さく正確に制御されたステップでピス トン１３８を軸方向に移動させるべく、正確なステップで軸方向に移動自在であ る。

本発明の前述の装置と同じく、この第２の形態も一対一の力平衡形見体リレ一手 段１８を有している。気体リレ一手段１８の入口は導管４４により第１ガス１２ 源に連通している。気体リレ一手段１８は導管４６により第２ガス１４源とも連 通し、導管４６は導管４８を介して制御手段１６に連通している。ここでも、第 ２ガス１４は気体リレ一手段１８に作動して第２ガス１４を気体混合手段へ流す 作動ガスとして機能する。気体リレ一手段１８の気泡的な機能は容器２２から調 合された飲料により要求に応じて第１ガス１２を気体混合手段に供給することで ある。

本発明装置の第２の形態の５番目のサブシステム、即ち差圧コントローラ１１４ は気体混合手段の２つのステージの作動を切り離すべく機能する。コントローラ １１４は相互連結された第１及び第２本体部分１４２ａ及び１４２ｂを有する中 空本体１４２、及びこれらの中間に配設されたダイヤフラム１４４を有する。ダ イヤフラム１４４は中空本体１４４を２つの室１４６及び１４８に分割している 。室１４６は導管１５０を介して気体混合手段の第１段と連通しており、室１４ ８は導管１５２を介して小樽と連通している。

部分１４２ａには弁体１５６により支持された０リング１５４により互いに係合 した内部弁座１５３が設けられる。弁体１５６はダイヤフラム１４４と作動連結 しており、室１４６から中央通路１６０を介してサブ室１５８へ流れるガス流を 制御すべく機能し、該通路１６０は室１４８と連通している。ばね１６１として 示される制御付勢手段は室１４８内に設けられ通常は０リング１５４を付勢して シート１５２にシール状態で係合させるべく機能する。室１４６内のガス圧が室 １４８内のガス圧より低い限り、ダイヤフラム１４４にばね１６１による圧力が 加わり弁部材１５６ガシート１５２と係合したままであり、小樽へ向けてのガス 流は止められる。しかし、小樽内の圧力が所定値の圧力に低下すると、弁部材は シート１５２から離反してステージ１１０から小樽へ向けてのガス流を許容する 。

本発明の本第２実施例の気体リレ一手段１８は第１及び第２部材１６２ａ及び１ ６２ｂを有する中空本体１６２、及びその第２部材１６２ｂ内に設けられそこを 第１及び第２室１６６及び１６８に分割する第１ダイヤフラム１６４よりなる。

室１６８は導管４６を介してサブシステム１６に連通し、室１６６は導管１６９ を介して気体混合手段に連通ずる。

気体リレ一手段１８の弁手段は独特な構造を有し、ダイヤフラム１６４と連動す る第１圧力ボート手段あるいは弁部材１７０よりなり、室１６６への第１ガス１ ２の流れをｖｔｍすべく機能する。

導管４６を介する第２ガス１４の圧力がダイヤフラム１６４に適用られることに 応答して、該ダイヤフラム１６４が第１の休止位置から第２の変形位１に移動す ると、弁部材１７０はその閉弁位置から開弁位置に移動する。ダイヤフラムが第 ２位置に向けて変形自在に運動するために、ねじ式の調節部材１７８の下面によ り形成されるばね座１７６及び弁部材１７０の中間に設けられた、ここではコイ ルばね１７２の形態の付勢手段が設けられる。調節部材１７８はばね１７２によ り圧縮力を正確に調整できるように、中空本体１６２の部分１６２ａ内に螺合さ れる。

弁部材１７０は部分１６２ａの内部に形成された弁座１８２にシール状態で係合 するよう構成される０作動時には、ダイヤフラム１６４に作用するガス１４の力 がばね１７２の押圧力よりも上回ると、ガス１２は弁座１８２を通り室１６６に 流入してダイヤフラム１６４に対して作用し、ダイヤフラム１６４の反対側に作 用するガス１４の力とバランスをとろうとする。

本発明の第２実施例の形態の圧力制御機構１６は第１の形態のものと同じであり 、中に第２ダイヤフラム７８が設けられた中空ｌ＃ＩＩｌ弁ハウジング７６を有 する。ダイヤフラム７８はハウジング７６を第１及び第２室８０及び８２に分割 する。第１室８０は導管７４により第１ガス１２源に連通した入口を有し、導管 ７４は導管４４に相互連結される。同様に、第２室８２は導管８６により圧力下 で第２ガス１４源に連通した入口を有する。第２室８２は弁手段を介して室８３ に連通ずる。室８３には導管５１を介して気体混合手段に、また導管４６及び４ ８を介して気体リレ一手段１８に連通した出口８７が設けられる。

圧力制御手段１６の作動部は、ダイヤフラム７８に作動連結した第２弁部材９２ を有する第２圧力ポート手段９０により形成される。該手段９０は、第２ダイヤ フラム７８に第１ガス１２の圧力が通用されることに応答し、該第２ダイヤフラ ム７８が第１の閉鎖位置から第２の開口位置に移動すると室８２から室８３．． そして気体リレ一手段１８への第２ガス１４の流れを制御すべく機能する。第２ 弁部材９２はコネクタステム９４によりダイヤフラム７８と相互連結している。

弁９２が閉弁位置になる時、その弾性Ｏリング９３は弁ハウジング７６内に形成 された弁座９Ｇとシール状態で係合する。

ダイヤフラム７８が開口位置へ変形自在に運動するために、制御弁ハウジング７ ６の内壁と弁部材９２間に設けられたコイルばね９８の形態の付勢手段が設けら れる。ばね９８の寸法は室８３内の圧力が室８０に通用される第１ガス１２の圧 力より１平方インチ当たり常に１０ボンド少ない値で上方に向けての付勢力を提 供するよう設定される。従って、第１及び第２ガスが例えば１平方インチ当たり ２５ボンドの圧力で制御手段及び気体リレ一手段１８に供給されると、制御手段 の出力は１平方インチ当たり１５ポンドとなる。この圧力（Ｎ：）は気体混合手 段の第１及び第２ステージの両室１２０ａ及び１２８ａ、及び気体リレ一手段１ ８の入力室１６８に提供される。気体リレ一手段１日の出力（Ｃ０、）も気体混 合手段の第１及び第２ステージの両室１２０ｂ及び１２８ｂに対して１平方イン チ当たり正確に１５ボンドである。

この構成により、第１ガス（Ｃｏりを完全なシステムのための第１圧力信号源と して使用することができる。

作動において、圧力制御手段に向けての第２ガス１４の流れを調整するレギュレ ータは小樽からの飲料の調合に必要とされる最適な作動圧よりも１０ｐ、ｓ、ｉ 高く、例えば２５ｐ、ｓ、ｉに設定される。同時に、圧力制御手段及び気体リレ 一手段１８に向けての第１ガス１２の流れを調整するレギュレータ、は小樽から の飲料の調合に必要とされり最適な圧力よりも１０ｐ、ｓ、ｉ高く、例えば２５ ｐ、ｓ、ｉに設定される。第１ガス１２の高い圧力により２つの事がなされる。

第１に、高いガス１２は導管７４を介して圧力制御手段の室８０に流れ込む、こ れにより弁体９２を弁座９６から離反させるようにダイヤフラム７８が変形し、 これによりガスは室８２から室８３、そして出口導管４８へ流出する。第２に、 同時に、高圧のガス１２は導管４４を介して気体リレ一手段１８の入口に流れる 。

制御手段１６から導管４８を介して流出した第２ガス１４は規定の調合作動圧で 導管５１を介して気体混合手段の高流量及び低流量ステージの室１２０ａ及び１ ２８ａへ流れる。また、第２ガス１４は導管４６を介して気体リレ一手段１８の 室１６８にも流れる。第２ガス１４が室１６８に流れることによりダイヤフラム １６４が変形してＯリング１８０がシート１８２から離反し、これにより導管４ ４を介して気体リレ一手段１８に流れる第１ガス１２は便座１８２を道って気体 リレ一手段１８の室１６６へ流れる。そして第１ガス１２は室１６６から導管１ ６９を介して気体混合手段即ちガス流スプリント機構の高流量及び低流量ステー ジの室１２０ｂ及び１２８ｂに流れる。室１６６内のガス圧が室１６８へ流れる 第２ガスの圧力を越えると、弁部材１７０が閉弁位置に、移動するようにダイヤ フラムが変形することに留意されたい。

従って、気体リレ一手段１８の独特な構造により、気体リレ一手段１８から気体 混合手段へ流れる第１ガス１２は第２ガス１４の圧力と常に等しく、これにより 第１ガス１２はダイヤフラム１６４を閉弁位置へ変形すべく室１６８へ流れる作 動ガスとして機能する。

第２図に示される本発明の第２実施例の動作において、低流量は最大率の２０％ であると仮定する。また、全体のガス流量は毎分ｌＯリットルであり、対応する 圧力低下は２ｐ、ｓ、　ｉであると仮定する。そして、第１ステージ圧／流れ特 性は約２ｐ、ｓ、ｉ／２リットル／分であり、第２ステージ圧／流れ特性は２ｐ 、ｓ、ｉ　／１０リットル／分である。

２つのステージ１１０及び１１２の作動を分けるために、第２図に示されるよう に差圧コントローラ１１４を装置に組み込まなければならない、上記想定に従い 、コントローラ１１４の初期設定により、これは２ｐ、ｓ、ｉ以下の差圧では閉 じたままとなっている。この結果、ガス流量が２リットル／分未満であれば、低 流量ステージ１１２のみから供給され、コントローラ１１４によりステージ１１ ０は遮断される。低流量時では、低流量ステージの内部圧力（ｓｔｅｅｐ　ｐｒ ｅｓｓｕｒｅ）　／流れ特性のため気体リレ一手段１８の追従ミス（ｔｒａｃｋ ｉｎｇ　ｅｒｒｏｒ）は明らかに減るであろう、ここで毎分０．５リツトルの流 量を想定する。また、気体リレ一手段１８により送られるＣＯ２の圧力はＮ２の 圧力と水柱で０．５インチ相違すると仮定する。この流量では、低流量スプリッ タを越える圧力低下は０．５ｐ、ｓ、ｉ　（水柱で１４インチ）であり、混合の 誤差は０゜５／１４あるいは３．５７％となる。混合物が３０％となった場合、 これにより生じる誤差は３０プラスマイナス１．０７％の混合物ができよう、こ の流量で高流量ステージを使用すると、誤差は０．５／　２．３　ｉｎ　Ｈｔ○ あるいは１７．８６％となろう、３０％の混合物では、その結果は３０＋５．３ ６％あるいは最初のケースで生じた誤差の５倍となろう。

ここで、全流量において高流量ステージ１１０が作動状態に入ったが、全流量の ご（一部だけしか通過しないという状況を考える０例として、毎分２．５リンド ルの全流量を想定する。毎分２リツトルが低流量ステージ１１２を通過し、毎分 ０．５す７トルが高流量ステージを通過すると、出口通路の合計は毎分２．５リ ツトルとなる。前記のように、高流量ステージを通過する毎分０．５リツトルの 場合の仮定された誤差は水柱の０．５　／　２８　ｉｎ、あるいは調整された混 合物の１７．８６％となる。この数式は以下のようになる： ３０χＸ０．１７８６　＝　＋５．３６％絶対誤差最終的な混合物＝２Ｘ３０＋ ０．５Ｘ（３０＋　５．３６）／２．５＝３０＋　１．０７％毎分２．５リット ルの合計流量が高流量ステージのみを通過すると、最終的な混合物は３０＋１． ０７％となることが分かる。

前述の記載により、この２つのステージを使用することにより高流量の正確度を 何ら落とすことなく低流量の混合物を著しく改良することができる。更に、これ により、許容限度を越える高い圧力低下を防ぐことができる。

以上、本発明を特許法の要件に従って詳細に記載したが、当業者であれば特定の 要求あるいは条件に合致するよう個々の部品あるいは関連する組立体において変 更及び修正を行うことに何ら困難はないである。そのような変更及び修正は以下 の請求の範囲に述べるように、本発明の範囲及び精神から離れることなく行うこ とができる。

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Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）加圧された第１ガスの源と、（ｂ）加圧された第２ガスの源と、 （ｃ）外部システムに連通すると共に前記第１及び第２ガスの源に連通し、前記 両ガスを所定の割合で調整自在に混合ガスに混合し、該混合ガスを要求に応じて 前記外部システムに供給するための高流量ステージと低流量ステージとからなる 気体混合手段と （ｄ）前記気体混合手段の前記高流量及び低流量ステージに連通すると共に前記 第１及び第２ガスの源に連通して前記第２ガスを前記外部システムの要求に応じ て前記気体混合手段へ供給し、前記外部システムの要求に応じて前記第２ガスの 前記気体混合手段への流れを制御すべく前記第１ガスにより圧力下で作動可能な 第１弁を有する気体リレー手段と、（ｅ）前記気体混合手段の前記高流量ステー ジ及び前記外部システムに連通する差圧制御手段と、 （ｆ）前記第１及び第２の源に連通して前記第１ガスの前記気体リレー手段１８ への流れを制御する制御手段と、からなり、該制御手段は前記第１ガスの前記気 体リレー手段への流れを制御すべく前記第２ガスにより所定の上昇した圧力下で 作動可能な第２弁手段を有し、要求に応じて混合ガスを外部システムに供給する ことを特徴とする気体混合装置。
2. ２．前記差圧制御手段は前記低流量ステージを通過するガス流量が所定量を越え た時にのみ前記外部システムヘのガス液を許容することを特徴とする請求項１記 載の気体混合装置。
3. ３．前記差圧制御手段は前記高流量ステージに連結されたガス入口を有する第１ 室と、前記外部システムに連結されたガス出口を有する第２室と、加圧ガスが前 記ガス入口を介して前記ガス出口に向かって流れることを防止すべく前記第１及 び第２室に配設された弁手段と、よりなることを特徴とする請求項１記載の気体 混合装置。
4. ４．前記差圧制御手段は更に、前記第１室内のガス圧が前記第２室内のガス圧よ りも所定値分上回るまで前記弁手段を閉弁位置に変形自在に維持する付勢手段を 有することを特徴とする請求項１記載の気体混合装置。
5. ５．前記気体混合手段の高流量ステージは、（ａ）中空ハウジングと、 （ｂ）該中空ハウジング内に配設されて該ハウジングを近隣する第１及び第２室 に区画する多孔部材と、（ｃ）前記第２ガスの源に連通した前記第１室への第１ 入口と、（ｄ）前記第２ガスの源に連通した前記第１室への第２入口と、（ｅ） 前記第１及び第２入口間に配設され、前記多孔部材とシール状態で係合して前記 第１室内を往復動ずる往復手段と、（ｆ）前記制御手段の前記入口に連通した前 記第２室からの出口と、 を有することを特徴とする請求項３記載の気体混合装置。
6. ６．前記気体混合手段の前記低流量ステージは、（ａ）中空ハウジングと、 （ｂ）該中空ハウジング内に配設されて該ハウジングを近隣する第１及び第２室 に区画する多孔部材と、（ｃ）前記第１ガスの源及び前記高流量ステージの前記 第１入口に連通する前記第１室への第１入口と、（ｄ）前記第２ガスの源に連通 する前記第１室への第２入口と、（ｅ）前記第１及び第２入口間に配設され、前 記多孔部材とシール状態で係合して前記第１室内を往復動ずる往復手段と、（ｆ ）前記外部システムに連通した前記第２室からの出口と、を有することを特徴と する請求項５記載の気体混合装置。
7. ７．前記制御手段と前記気体混合手段の前記高流量ステージとの間に配設され、 前記高流量ステージから前記制御手段への方向のガス流を防止する逆止弁を有す ることを特徴とする請求項６記載の気体混合装置。