JPH059127B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、大地又は大気圏外空間の微小重力条
件のいづれかにおいて使用される炭酸化のための
炭酸水器と方法に関する。さらに具体的には、本
発明は、特定質量の炭酸ガスを特定容量の水に押
しやり、特定レベルの炭酸化作用を達成すること
により、炭酸水を形成するための炭酸ガスと水の
混合に関する。この炭酸水器と方法は、さらに、
炭酸ガスが、微小重力条件下においても炭酸水器
において溶液に残されることを保証する。

背景技術の説明 多様な炭酸水器が、技術において公知である。
例えば、Schwertfeger他への米国特許第3323783
号は、ガス液体接触装置を開示する。前混合と主
要部分室が使用される実施態様が、
Schwertfeger他の特許において開示される。し
かし、下方室が上方室よりも小さな容積を有する
時、ヘツド空間がSchwertfeger他の装置の上方
室において形成され、そしてこのため相分離が最
終製品において生ずる。また、過剰ガスが、炭酸
水のほかに炭酸水器を退出し、そして炭酸化レベ
ルが、水温度と炭酸ガス圧力によつて決定され、
こうして複雑な監視配置を必要とする。さらに、
比較的複雑なピストン配置が、Schwertfeger他
の装置において必要とされる。

水を炭酸化するための他の公知な配置は、本発
明と同一譲受人に譲渡された、「大気圏外空間に
おける使用のために適する飲料分配システム」と
題する、Gupta他への米国特許第4629589号を含
む。この特許は、大気圏外空間の微小重力条件に
おいて水を炭酸化するための配置を取り扱う。

技術における必要性は、大地と共に大気圏外空
間の微小重力条件において水を炭酸化するための
付加的な炭酸水器と方法に対して存在する。その
ような配置は、炭酸ガスの爆発がなく、炭酸水の
みが重力の不在において分配されることを保証し
なければならない。こうして、ヘツド空間の発生
は避けられなければならず、そしてそのような装
置又は方法は、操作が比較的容易であるべきであ
る。

発明の要約 従つて、大地と共に、ゼロ重力条件において動
作する炭酸化のための炭酸水器と方法を提供する
ことが、本発明の主な目的である。

炭酸ガスの分配爆発を避ける炭酸化のための炭
酸水器と方法を提供することが、本発明の別の目
的である。

遊離ガスの残余のない炭酸水を形成するため
に、一定量の炭酸ガスを溶液に押しやる炭酸化の
ための炭酸水器と方法を提供することが、本発明
の一層の目的である。

炭酸化を実施するために正に駆動されたポンプ
を必要としない炭酸化のための炭酸水器と方法を
提供することが、本発明のさらに別の目的であ
る。

液体／ガス相分離が発生しない如く、炭酸水の
貯蔵中ヘツド空間を発生させない炭酸化のための
炭酸水器と方法を提供することが、本発明のさら
に別の目的である。

本発明の別の目的は、炭酸化のための炭酸水器
と方法を提供することであり、この場合一定量の
炭酸ガスが、一定量の水に押しやられ、水温度と
炭酸ガス圧力が監視される必要のない如く、一定
レベルの炭酸化に結果する。

高信頼性があり、かつ限定保守を必要とする炭
酸水器システムを提供することが、本発明の一層
の目的である。

本発明のさらに別の目的は、炭酸化のための炭
酸水器と方法を提供することであり、この場合過
剰の炭酸ガスは、炭酸水器から排出されない。

本発明のこれらと他の目的は、少なくとも炭酸
ガスと炭酸水を保持するためのタンク手段と、該
タンク手段を第１及び第２室に分離する可動ピス
トンであつて、該第１室が、所定圧力において炭
酸ガスを収容する可動ピストンと、該第１室と該
第２室の間の連絡を選択的に許容するための手段
であつて、該手段は、開及び閉位置を有する連絡
を許容し、該開位置は、該第１室における該炭酸
ガスを該第２室に移動させ、該閉位置は、該第１
及び第２室の間の連絡を防止する手段と、連絡を
許容するための該手段が開放される時、該第１室
の容積を縮小するために、該ピストンを移動する
ように駆り立てるための手段であつて、該ピスト
ンの移動は、該第１室から該第２室に該炭酸ガス
を押しやる手段と、選択された圧力における水を
該第２室に導入することを許容するための手段で
あつて、該手段は、該第２室が、所定圧力におけ
る炭酸ガスで充填された後、該水を該第２室に導
入し、該水と該炭酸ガスは、該水と該炭酸ガスの
該圧力により炭酸水を形成する手段と、該第２室
から該炭酸水を放出するための手段であつて、該
可動ピストンは、該炭酸ガスが溶液に残されるよ
うに、該第２室の容積を縮小するために該放出と
同時に移動し、該第１室は、可動ピストンが、該
第２室の容積を縮小するために移動される時、同
時に炭酸ガスを収容する手段とを具備する炭酸水
を生成するための炭酸水器を提供することにより
実現される。

本発明の目的はまた、該炭酸水器を第１及び第
２室に分離する可動ピストンを有する炭酸水器を
提供する段階と、炭酸ガスを第１室に供給する段
階と、各室内の圧力が一様にされる如く、該第１
及び第２室を連絡させる段階と、該第１室の容積
を縮小するために該ピストンを移動する段階と、
該ピストンの移動に応答して、該第１室から該第
２室に該炭酸ガスを押しやる段階と、該第２室
が、所定圧力にある炭酸ガスで充填された後、該
室の間の連絡を終了させる段階と、該終了の後に
選択された圧力にある水を該第２室に導入する段
階と、炭酸水を形成するために、該第２室におい
て該炭酸ガスと該水を混合し、該混合は、該水と
該炭酸ガスの該圧力により達成される段階と、該
第２室から該炭酸水を放出する段階と、第２室の
容積を縮小するために、該放出と同時に該ピスト
ンを移動させる段階と、該第２室の容積を縮小す
るための該ピストンの該移動により、該第２室に
おける非放出炭酸水を溶液において維持する段階
と、該第２室の容積を縮小するための該ピストン
の該移動と同時に、該第１室を炭酸ガスで補充す
る段階とを含む水を炭酸化するための方法を提供
することによつて実現される。

本発明の応用の一層の範囲は、以下に与えられ
た詳細な説明から明らかになるであろう。しか
し、発明の好ましい実施態様を示す詳細な説明と
特定の実施例は、発明の精神と範囲内の多様な変
更と修正が、詳細な説明から技術における熟練者
には明らかになるために、実例のみにより与えら
れることが理解される。

好ましい実施態様の詳細な説明 本発明は、以下に与えられた詳細な説明と、実
例のみにより与えられ、こうして本発明を制限し
ない添付の図面とからさらに十分に理解されるで
あろう。

図面を詳細に参照し、そして特に第１図を参照
すると、非ガス抜き微小重力炭酸水器２が示され
る。この炭酸水器は、第２図に示された如く、第
１室４と第２室６を含む。これらの２つの室は、
可動ピストン８によつて分離される。この可動ピ
ストン８は、単一ピストンが保持タンク９を２つ
の室４と６に分離する如く、単体構造である。

第１転動形ダイアフラム１０が、第１室４を有
するピストン８の側に提供される。第２転動形ダ
イアフラム１２が、可動ピストン８の他方の側に
提供される。これらの転動形ダイアフラムは、有
効な低摩擦シールが、２つの室４と６の間に維持
されることを保証する。

第１室４内に、バネ１４が位置する。バネ１４
は、ピストンから室４の壁に延びる。このバネ
は、ピストン８が、第２図の矢印１５によつて指
示された方向において駆り立てられる如く、通常
引つ張り状態におかれる。

炭酸ガス導管１６が、第１室４に対して提供さ
れる。入り口１８は、炭酸ガスが室４に導入され
る如く、提供される。この室はまた、炭酸ガス出
口２０を有し、炭酸ガス移送導管２２につなが
る。導管２２は、第１室４と第２室６の間の連絡
を許容するための弁２４を有する。逆止め弁２６
がまた、この導管において提供される。逆止め弁
２６は、示された唯一の逆止め弁であるが、炭酸
ガス導管１６又は導管３０と３８（以下に議論さ
れる）がまた、逆止め弁を含むことが理解され
る。さらに、炭酸ガス導管１６は、弁を示されな
いが、そのような弁がまた、この導管に組み込ま
れることが理解される。

炭酸ガス移送導管２２は、第２図に見られた如
く、第２室６において炭酸ガス入り口２８につな
がる。第２室６はまた、水導管３０を有し、水導
管３０は、導管弁３２と水入り口３４を有する。
第２室６はまた、弁４２を有する炭酸水導管３８
につながる炭酸水出口４０を有する。これらの要
素は、以下で議論される。また、第３図に示され
た如く、第２室６は攪拌器４４を有する。凹部４
６が、第２室６に面するピストンの側において、
可動ピストン８に提供される。凹部４６は、第１
図に見られた如く、ピストン８により、攪拌器４
４を完全に閉鎖させる。

装置の動作が、最初に第１図を参照して、議論
される。初期的に、第１室４は、炭酸ガス導管１
６を経て、炭酸ガスで充填される。この配置で
は、可動ピストン８は、第２室の容積が最小であ
る如く、最大左側位置に位置する。第１室４の容
積は、この点において最大である。その後、炭酸
ガス導管２２における弁２４が、開放される。炭
酸ガスは、第１室４を自由に退出し、そして第２
図に示された如く、導管２２を通つて第２室６に
移動する。室４と６における炭酸ガスは、22psig
の圧力にある。

バネ１４が、ピストンの摩擦に打ち勝つために
十分な小さなバネ力が、矢印１５によつて示され
た方向においてピストンを移動させる如く、提供
される。このバネは、両室４と６における圧力
が、弁２４が開放された後、等化されるために必
要とされる。そのようなバネ１４がないと、ピス
トン８の移動が達成されない。第３図に見られた
如く、可動ピストン８は、最大右側位置に移動す
る。この位置において、第１室４の容積は、最小
であり、そして第２室６の容積は、最大である。
第１室４から排除された炭酸ガスの容積は、第２
室６によつて収容された炭酸ガスの容積に等しい
ことが注目される。そのような配置は、炭酸化が
実施される時、固有量の炭酸ガスが第２室６に含
まれることを保証する。この炭酸化は、以下で議
論される。

ピストン８の第３図の位置が達せられた後、弁
２４が閉じられる。このため、第１室４は、もは
や第２室６と連絡しない。第２室６は、今、2.5
気圧において一定量の炭酸ガスを含む。

第４図に見られた如く、攪拌器４４が、作動さ
れる。同時に、弁３２が、水を室６に侵入させる
ために開放される。この水は、華氏32度、及び
30psigの圧力において室に侵入する。30psigは、
華氏32度における2.5容積の飽和圧力よりも上で
あるために、炭酸ガスは、第２室６において溶液
に押しやられる。

第５図に示された如く、第２室６は、炭酸水３
６で充填される。攪拌器４４は、第５図に示され
た如く、停止される。弁３２は、閉鎖され、そし
て水が、2.5容積まで十分に炭酸化される。上記
の如く、初期的に室４に侵入した炭酸ガスは、
22psigの圧力にあつた。炭酸ガスが炭酸水器の第
１室４に侵入する前に、異なるレベルの炭酸化
が、炭酸ガス圧力調整器設定を変化させることに
よつて達成されることが注目される。

第５図に見られた如く、弁４２が、炭酸水の分
配を許容するために開放される。炭酸水が分配さ
れる時、可動ピストンが、矢印４８の方向におい
て移動する。こうして、第２室６の容積は、包含
された炭酸水の容積と等しいように維持される。
そのような配置は、ヘツド空間の形成を回避し、
そして炭酸ガスが溶液に残されることを保証す
る。こうして、定常流の炭酸水が分配され、そし
て分配中の炭酸ガスの爆発の発生は避けられる。

ピストン８は、導管１６を通つて第１室４に侵
入する炭酸ガスの圧力により、第６図に見られた
如く、矢印４８の方向において移動される。この
炭酸ガスは、22psigの圧力にあり、そして弁４２
が開放される時のみ、矢印４８の方向においてピ
ストンを移動させる。弁４２は、炭酸水３６の全
放出を行うために連続して開放されるか、又は所
望に応じて炭酸水の放出を許容するために、逐次
的に開閉される。

第２室６が最小容積を有する如く、可動ピスト
ンが、左側位置に到達する時、第１の位置が再び
獲得される。その後、前述の段階が、炭酸水の逐
次的な形成と放出が達成される如く、繰り返され
る。

初期的に炭酸ガスで充填された第２室６は、そ
れから、等容積の水で完全に充填され、相分離に
よりヘツド空間が形成される付加的容積を残さな
い。こうして、この配置は、ヘツド空間が、第２
室６において形成されず、そして相分離が、炭酸
水の最終製品において発生しないことを保証す
る。この配置はまた、過剰ガスが炭酸水器を退出
せず、そしてさらに、過剰ガスが大気に排出され
ないことを保証する。一定量の炭酸ガスが、本発
明において一定容積の水に押しやられる時、一定
レベルの炭酸化が達成される。こうして、先行技
術の配置によつて必要とされた如く、複雑なセン
サーとモニターの使用は、必要とされない。ま
た、可動ピストン８は、単体構造である。従つ
て、このピストンは、製造が容易であり、かつ限
定保守を必要とする。

さらに、本発明の装置は、バネ１４の力と共
に、水及び炭酸ガス圧力によつて動力を与えられ
る。この配置は、外部モーター又はポンプの使用
を回避し、そしてこうして装置の動作を単純化す
る。

第１室４の最大容積は、第２室６に送られる炭
酸ガスの量を決定するために、第２室６に送られ
た炭酸ガスを測定するための分離した計量ポンプ
がまた、本発明において回避される。こうして、
炭酸ガスの計量は、正確かつ容易に実施される。

本発明の炭酸水器システムと方法は、大地と共
に、大気圏外空間の微小重力条件において使用さ
れることが理解される。また、複数の炭酸水器
が、所定の相において動作する如く、使用され、
これにより炭酸水の連続分配が可能であることが
考えられる。炭酸化のための炭酸水器と方法が、
炭酸水を分配するための使用において開示された
が、他の公知の溶液がこのシステムによつて取り
扱われる。さらに、本発明が、大気圏外空間にお
ける使用のために考えられる時、明細書内に含ま
れた上方又は下方、左側又は右側の用語は、単に
添付の図面を参照して行われたことに注意するべ
きである。

こうして発明が記載されたが、同一物は、多数
の方法において実現されることが明らかである。
そのような変形は、発明の精神と範囲からの逸脱
として見なされず、そして技術における熟練者に
明らかな如く、そのような修正は、特許請求の範
囲内に包含されることが意図される。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりで
ある。

１ 少なくとも炭酸ガスと炭酸水を保持するため
のタンク手段と、 該タンク手段を第１及び第２室に分離する可
動ピストンであつて、該第１室が、所定圧力に
おいて炭酸ガスを収容する可動ピストンと、 該第１室と該第２室の間の連絡を選択的に許
容するための手段であつて、該手段は、開及び
閉位置を有する連絡を許容し、該開位置は、該
第１室における該炭酸ガスを該第２室に移動さ
せ、該閉位置は、該第１及び第２室の間の連絡
を防止する手段と、 連絡を許容するための該手段が開放される
時、該第１室の容積を縮小するために、該ピス
トンを移動するように駆り立てるための手段で
あつて、該ピストンの移動は、該第１室から該
第２室に該炭酸ガスを押しやる手段と、 選択された圧力における水を該第２室に導入
することを許容するための導管手段であつて、
該導管手段は、該第２室が、所定圧力における
炭酸ガスで充填された後、該水を該第２室に導
入し、該水と該炭酸ガスが、該水と該炭酸ガス
の該圧力により炭酸水を形成する導管手段と、 該第２室から該炭酸水を放出するための第２
導管手段であつて、該可動ピストンは、該炭酸
ガスが溶液に残されるように、該第２室の容積
を縮小するために、該放出と同時に移動し、該
第１室は、該可動ピストンが、該第２室の容積
を縮小するために移動される時、炭酸ガスを同
時に収容する第２導管手段とを具備する炭酸水
を生成するための炭酸水器。

２ 該タンク手段を該第１及び第２室に分離する
ために該可動ピストンと作用する少なくとも１
つの転動形ダイアフラムをさらに具備し、そし
てこの場合連絡を選択的に許容するための該手
段が、開放及び閉鎖可能な弁を有する移送導管
を具備し、該移送導管が、該第１及び第２室の
間に延びる上記１に記載の炭酸水器。

３ 該炭酸水器が、大気圏外空間の微小重力条件
において使用される上記１に記載の炭酸水器。

４ 駆り立てのための該手段が、連絡を選択的に
許容するための該手段が開放された後、該第１
室の容積を縮小するために該可動ピストンを移
動させるために配置されたバネを具備する上記
１に記載の炭酸水器。

５ 該バネが、該第１室の端壁から該可動ピスト
ンに延び、該バネは、通常引つ張り状態にある
上記４に記載の炭酸水器。

６ 該第２室に位置する攪拌器をさらに具備し、
該攪拌器は、該炭酸水の形成を補助するために
作動される上記１に記載の炭酸水器。

７ 該炭酸ガスの該所定圧力が、約22psigであ
り、そして該水の該選択圧力が、約30psigであ
る上記１に記載の炭酸水器。

８ 該第１及び第２室が、各々、最大容積を有
し、該第１室は、炭酸ガスで充填された後、か
つ連絡を選択的に許容するための該手段が開放
される前に、最大容積を有し、該第２室は、炭
酸水で充填された後、かつ放出のための該手段
によつて放出される前に、最大容積を有し、該
第１室の該最大容積は、第１室から放出された
炭酸ガスの容積が、第２室によつて収容された
炭酸ガスの容積に等しい如く、該第２室の最大
容積に等しく、該第２室は、該第２室が炭酸水
で完全に充填される時、相分離によりヘツド空
間が形成される付加的容積を欠く上記１に記載
の炭酸水器。

９ 一定量の炭酸ガスが、該第２室に押しやら
れ、そして一定レベルの炭酸化が該炭酸水にお
いて達せられる如く、一定容積の水が、該第２
室に導入される上記１に記載の炭酸水器。

10 該可動ピストンが、単体構造であり、そして
該ピストンの移動が、第１室と第２室の間の圧
力差と、駆り立てのための該手段との結果であ
り、駆り立てのための該手段が、該室の一方の
端壁から該可動ピストンに延びるバネを具備す
る上記１に記載の炭酸水器。

11 該炭酸水器を第１及び第２室に分離する可動
ピストンを有する炭酸水器を提供する段階と、
炭酸ガスを第１室に供給する段階と、 各室内の圧力が一様にされる如く、該第１及
び第２室を連絡させる段階と、 該第１室の容積を縮小するために該ピストン
を移動する段階と、 該ピストンの移動に応答して、該第１室から
該第２室に該炭酸ガスを押しやる段階と、 該第１室が、所定圧力にある炭酸ガスで充填
された後、該室の間の連絡を終了させる段階
と、 該終了の後に選択された圧力にある水を該第
２室に導入する段階と、 炭酸水を形成するために、該第２室において
該炭酸ガスと該水を混合し、該混合は、該水と
該炭酸ガスの該圧力により達成される段階と、 該第２室から該炭酸水を放出する段階と、 第２室の容積を縮小するために、該放出と同
時に該ピストンを移動させる段階と、 該第２室の容積を縮小するための該ピストン
の該移動により、該第２室における非放出炭酸
水を溶液において維持する段階と、 該第２室の容積を縮小するための該ピストン
の該移動と同時に、該第１室を炭酸ガスで補充
する段階とを含む水を炭酸化するための方法。

12 炭酸水の逐次的放出を許容するために、段階
が繰り返して実行される上記11に記載の炭酸化
のための方法。

13 該第１室の容積を縮小するための該ピストン
の該移動が、さらに、該移動を容易にするため
にバネを使用する段階を含む上記11に記載の方
法。

14 該第１及び第２室を連絡させた後に、該ピス
トンの自動的移動を許容するために、該バネを
引つ張り状態におく段階と、 該ピストンが該第１室の容積を縮小するため
に移動される時、該バネの引つ張りを縮小する
段階とをさらに含む上記13に記載の炭酸化のた
めの方法。

15 該炭酸ガスと該水の該混合を補助するために
攪拌器を使用する段階をさらに含む上記11に記
載の方法。

16 大気圏外空間の微小重力条件において方法を
使用する段階をさらに含む上記11に記載の炭酸
化のための方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１室が炭酸ガスで充填された本発
明の炭酸水器の断面図。第２図は、炭酸ガスが第
１室から第２室に移動する本発明の炭酸水器の断
面図。第３図は、第２室が炭酸ガスで充填された
本発明の炭酸水器の断面図。第４図は、水が第２
室に導入された本発明の炭酸水器の断面図。第５
図は、炭酸水が第２室内に保持された本発明の炭
酸水器の断面図。第６図は、炭酸水が第２室から
放出され、一方第１室が炭酸ガスで補充される本
発明の炭酸水器の断面図。 ４…第１室、６…第２室、８…可動ピストン、
１０…第１転動ダイヤフラム、１２…第２転動ダ
イヤフラム、１４…バネ、１６…炭酸ガス導管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも炭酸ガスと炭酸水を保持するため
   のタンク手段と、 該タンク手段を第１及び第２室に分離する可動
   ピストンであつて、該第１室が、所定圧力におい
   て炭酸ガスを収容する可動ピストンと、 該第１室と該第２室の間の連絡を選択的に許容
   するための手段であつて、該手段は、開及び閉位
   置を有し、該開位置は、該第１室における該炭酸
   ガスを該第２室に移動させ、該閉位置は、該第１
   及び第２室の間の連絡を防止する手段と、 連絡を許容するための該手段が開放される時、
   該第１室の容積を縮小するために、該ピストンを
   移動するように強制するための手段であつて、該
   ピストンの移動は、該第１室から該第２室に該炭
   酸ガスを押しやる手段と、 選択された圧力における水を該第２室に導入す
   ることを許容するための導管手段であつて、該導
   管手段は、該第２室が、所定圧力における炭酸ガ
   スで充填された後、該水を該第２室に導入し、該
   水と該炭酸ガスが、該水と該炭酸ガスの該圧力に
   より炭酸水を形成する導管手段と、 該第２室から該炭酸水を放出するための第２導
   管手段であつて、該可動ピストンは、該炭酸ガス
   が溶液に残されるように、該第２室の容積を縮小
   するために、該放出と同時に移動し、該第１室
   は、該可動ピストンが、該第２室の容積を縮小す
   るために移動される時、炭酸ガスを同時に収容す
   る第２導管手段とを具備することを特徴とする、
   炭酸水を生成するための炭酸水器。 ２ 炭酸水器を第１及び第２室に分離する可動ピ
   ストンを有する炭酸水器を提供する段階と、炭酸
   ガスを第１室に供給する段階と、 各室内の圧力が一様にされる如く、該第１及び
   第２室を連絡させる段階と、 該第１室の容積を縮小するために該ピストンを
   移動する段階と、 該ピストンの移動に応答して、該第１室から該
   第２室に該炭酸ガスを押しやる段階と、 該第１室が、所定圧力にある炭酸ガスで充填さ
   れた後、該室の間の連絡を終了させる段階と、 該終了の後に選択された圧力にある水を該第２
   室に導入する段階と、 炭酸水を形成するために、該第２室において該
   炭酸ガスと該水を混合し、該混合は、該水と該炭
   酸ガスの該圧力により達成される段階と、 該第２室から該炭酸水を放出する段階と、 第２室の容積を縮小するために、該放出と同時
   に該ピストンを移動させる段階と、 該第２室の容積を縮小するための該ピストンの
   該移動により、該第２室における非放出炭酸水を
   溶液において維持する段階と、 該第２室の容積を縮小するための該ピストンの
   該移動と同時に、該第１室を炭酸ガスで補充する
   段階とを含むことを特徴とする、水を炭酸化する
   ための方法。