特開 2024-7473 湿潤流体アプリケータ及び圧力開放弁への湿潤流体供給方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024007473

(43)【公開日】2024-01-18

(54)【発明の名称】湿潤流体アプリケータ及び圧力開放弁への湿潤流体供給方法

(51)【国際特許分類】

   B05B 9/03 20060101AFI20240110BHJP

   B05B 12/00 20180101ALI20240110BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

B05B9/03

B05B12/00 Z

B05C11/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023107134

(22)【出願日】2023-06-29

(31)【優先権主張番号】63/357,599

(32)【優先日】2022-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】18/208,700

(32)【優先日】2023-06-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】513254899

【氏名又は名称】プリテック，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100094112

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 讓

(74)【代理人】

【識別番号】100101498

【弁理士】

【氏名又は名称】越智 隆夫

(74)【代理人】

【識別番号】100107401

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 誠一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100120064

【弁理士】

【氏名又は名称】松井 孝夫

(74)【代理人】

【識別番号】100182257

【弁理士】

【氏名又は名称】川内 英主

(74)【代理人】

【識別番号】100202119

【弁理士】

【氏名又は名称】岩附 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】カール ケー．ホフマン

(72)【発明者】

【氏名】グレゴリー シー．ニコルズ

【テーマコード（参考）】

4F033

4F035

4F042

【Ｆターム（参考）】

4F033AA01

4F033BA03

4F033DA01

4F033EA01

4F033RA12

4F033RA14

4F033RD05

4F033RD08

4F033RD09

4F033RD10

4F033RE02

4F033RE03

4F033RE04

4F033RE10

4F033RE11

4F033RE17

4F035AA04

4F035BA05

4F035BA22

4F035BC06

4F042AA02

4F042AB00

4F042BA06

4F042BA12

4F042CA01

4F042CB02

4F042CB03

4F042CB08

4F042CB19

4F042DF23

(57)【要約】

【課題】弁のより効果的な閉鎖を確実にするために、一方向圧力開放弁に湿潤流体を適用する改良された装置及び方法を提供する。
【解決手段】湿潤流体アプリケータユニットは、包装システムで焙煎コーヒーのような製品の包装中に、湿潤流体を圧力開放弁に適用する。湿潤流体アプリケータユニットは、複数の流体供給回路に湿潤流体を供給する非加圧湿潤流体リザーバを含む。一方の流体供給回路はスプレーヘッドに湿潤流体を充電し、他方の流体供給回路は非加圧リザーバから湿潤流体を補充する。湿潤流体アプリケータユニットは、包装システムの連続運転中にリザーバの補充を可能にしながら、スプレーヘッドへの湿潤流体の連続的な流れを確保する。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

通気口をパッケージに適用する前に、略平面の圧力開放弁内に湿潤流体を供給するための湿潤流体アプリケータであって、
コントローラと、
湿潤液体を各弁に移送するために前記コントローラによって制御されるスプレーヘッドと、
第１の流体供給回路及び代替としての第２の流体供給回路を介して前記スプレーヘッドと流体連絡している非加圧の湿潤流体リザーバと、
加圧された空気を前記第１の流体供給回路及び代替としての前記第２の流体供給回路に供給し、加圧されていない回路から空気を排出するために、前記コントローラによって制御される空気供給弁と、を備え、
前記第１の及び前記第２の流体供給回路のそれぞれは、
空気弁に作動可能に接続されたシリンダと、
スプレーヘッドに湿潤流体を充填する流体圧を供給するために前進し、前記シリンダに湿潤流体を補充する負の流体圧を生成するために後退する、シリンダ内の空気駆動ピストンと、
前記リザーバから各流体供給回路及び前記シリンダへの一方向流体流接続における流体供給ラインと、
前記シリンダから前記スプレーヘッドへの一方向流体流接続における流体送達ラインと、を含み、
これにより、一方の流体供給回路の空気圧の増加により前記スプレーヘッドが充填され、他方の流体供給回路の空気圧の同時解放により前記リザーバからの湿潤流体が該回路に補充される、湿潤流体アプリケータ。

【請求項2】

前記スプレーヘッドは、前記コントローラからの信号に応答して、加圧された湿潤流体の特定量を供給する、請求項１に記載の湿潤流体アプリケータ。

【請求項3】

前記ピストンの各々は、前記空気供給弁からの空気圧によって前進され、前記空気圧が失われると、後退位置に戻るように付勢される、請求項１に記載の湿潤流体アプリケータ。

【請求項4】

前記ピストンを前記後退位置に付勢するばねをさらに含む、請求項３に記載の湿潤流体アプリケータ。

【請求項5】

各流体供給回路は、前記リザーバと前記流体供給ラインとの間の第１の一方向弁と、前記シリンダと前記スプレーヘッドとの間の第２の一方向弁であって、前記第１の及び前記第２の一方向弁は、反対方向の流体の流れを制限する、第１の一方向弁及び第２の一方向弁と、を有し、
一方の回路でのピストン駆動による流体圧力の上昇は、前記第１の弁を閉じた状態で前記第２の弁を開放して湿潤流体を前記スプレーヘッドに供給し、他方の回路での同時のピストン駆動による負圧は、前記第２の弁を閉じた状態で前記第１の弁を開き、湿潤流体を前記シリンダ内に誘導する、請求項１に記載の湿潤流体アプリケータ。

【請求項6】

前記一方向弁の各々は、逆止弁である、請求項５に記載の湿潤流体アプリケータ。

【請求項7】

前記逆止弁の各々は、入口及び出口、及び前記入口に対して付勢されたゲートを含む、請求項６に記載の湿潤流体アプリケータ。

【請求項8】

前記空気供給弁は、加圧空気を一方の流体供給回路に供給するために前記弁を作動させるコントローラに作動可能に接続された第１のソレノイドと、他方の回路から空気を排出するために前記弁を作動させるコントローラに作動可能に接続された第２のソレノイドとをさらに含む、請求項１に記載の湿潤流体アプリケータ。

【請求項9】

前記非加圧の湿潤流体リザーバは、前記湿潤流体アプリケータの作動中に湿潤流体で補充される、請求項１に記載の湿潤流体アプリケータ。

【請求項10】

前記非加圧の湿潤流体リザーバは、前記湿潤流体アプリケータの作動中に前記リザーバ内の湿潤流体の量を視覚的に確認するために取り外すことができる蓋を含む、請求項９に記載の湿潤流体アプリケータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に、焙煎コーヒーのような製品の包装に取り付けられた一方向圧力開放弁に関するものであり、より詳細には、このような圧力開放弁に湿潤流体を適用して、弁のより効果的な閉鎖を確実にするための改良された装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

イリノイ州デス・プレーンズのＰｌｉｔｅｋ（登録商標）Ｌ.Ｌ.Ｃ.から入手可能なＰＬＩ－ＶＡＬＶ（登録商標）ブランド圧力開放弁のような一方向圧力開放弁は、コーヒーやガスを排出する他の製品のような製品の包装に適用される。そのような弁は、本明細書では一方向圧力開放弁として、又は単に弁という用語によって、同じ意味で参照される。各弁が取り付けられる製品パッケージは、キャニスターの蓋の例のように、より剛性であってもよく、又はピローバッグパッケージの例のように、より柔軟であってもよい。通常、１つの圧力開放弁が各パッケージに適用される。

【0003】

弁の背景
本明細書に記載するタイプの一方向圧力開放弁は、薄いプラスチック及び／又は箔材料の積層体を含むことができる。間にドライストラップ層を有するベース層及びカバー層を提供することができる。ベース層は、その中に１つ以上の通気孔を含むことができる。パッケージ内からのガスは、通気孔を通って、ドライストラップとベースの間を通って、弁の端に移動し、大気中に出ることができる。ベース層の第１側面の接着剤は、弁を製品パッケージに接着する。一方向圧力開放弁は、通常、ポリエステルのような材料であってもよい引き裂けない剥離ライナーウェブ上の製品パッケージに供給される。ベース層の第１側面の接着剤は、製品パッケージへの適用の直前に弁が取り外されるまで、各弁をライナーに取り外し可能に接着する。その後、接着剤は、製品パッケージへの各弁の永久的な固定を提供する。このような一方向圧力開放弁は、不要なガスをパッケージから排出し、また、そのようなガスが酸化又はその他の製品を損傷する可能性があるパッケージへの大気ガスの戻りを防ぐ。このような弁利点の１つは、新鮮さを保持するために、焙煎後すぐにコーヒーを包装することができることである。新鮮なコーヒーから発生したガスは、一方向圧力開放弁を介してパッケージから排出される。パッケージの１２～２４時間前にコーヒーから「ガス抜き」をする必要をなくすことは、顧客が最高品質のコーヒーを受け取ることを確実にしつつ、時間とコストを節約する。

【0004】

典型的には、必ずしもそうではないが、本明細書に記載されたタイプの一方向圧力開放弁は、包装機械を用いて製品包装プロセスと共に適用される。例えば、弁は、パッケージが焙煎コーヒー製品で充填される直前又は直後に、可撓性ピローバッグパッケージに適用され得る。包装プロセスは、パッケージへの弁の断続的な適用を許容し得るか、または弁を連続的な動作で適用することを要求し得る。

【0005】

アプリケータの背景
弁アプリケータシステムは、上記のタイプの弁を製品パッケージに適用するプロセスを自動化するために使用されることがある。一例としてのみ、弁アプリケータユニットは、フォーム／充填／シール包装システムのコンポーネントであることがあり得る。周知のように、フォーム／充填／シール包装システムは、パッケージを形成し、パッケージに製品をロードし、ロード後にパッケージを閉じるために使用される。弁アプリケータシステムは、断続的又は連続的なプロセスで包装材料に圧力開放弁を適用することを目的とすることができる。

【0006】

弁アプリケータシステムは、一般的に、ベースユニット、ガイドローラーのセット、電子及び空気圧コンポーネント、湿潤流体アプリケータユニット、及び弁アプリケータユニットを含み得る。

【0007】

ベースユニットは、圧力開放弁を運ぶ剥離ライナーウェブを前進させ、インデックスを作成するために提供される。ベースユニットは、弁が固定されて巻かれている剥離ライナーウェブを巻き戻す巻き戻し機と、弁がパッケージに適用された後に剥離ライナーウェブを取り込む巻き取り機とを含むことができる。ベースユニットは、さらに、電気部品、空気圧部品、制御部品、及び駆動モータを含むことができる。ガイドローラーは、圧力開放弁適用システムが使用されている包装機械を収容するために必要に応じて、剥離ライナーの走行方向（一般に垂直又は水平）を方向付けるために使用することができる。電子部品は、センサー及びステッパーモーターを含むことができ、空気圧部品は、一般に、真空及び空気圧システムを供給するための真空発生器、レギュレータ及びフィルタ、並びに空気圧シリンダを操作するための弁を含む。

【0008】

湿潤流体アプリケータユニットは、弁アプリケータユニットと協調して機能する部品であってもよい。湿潤流体アプリケータユニットは、弁のシール効果を改善するために、弁内部のベース層と対向するドライストラップ層との界面を湿潤させるために、食品グレードのシリコーンオイルのような湿潤流体を提供する。湿潤流体アプリケータは、弁に湿潤流体を送達するためのスプレーヘッドを含むことができる。湿潤流体は、例えば、電気／機械的ギア駆動ポンプ又は空気駆動Ｎｏｒｄｓｏｎタンクシステムによって、圧力下でスプレーヘッドに供給され得る。湿潤流体は、高圧下でスプレーヘッドに流れ、その後、弁内に少量の体積の湿潤流体を居急する。一例としてのみ、約０．２μｇの湿潤流体をスプレーヘッドから各弁に送達することができる。

【0009】

弁アプリケータユニットはまた、パンチ、貫通針、又はパッケージ内に開口部を作るための他の装置、剥離ライナーから圧力開放弁の取り外しを補助するピーラーバーアセンブリ、及びパンチ、針又は他の装置によって作られた開口部で作動レジスタ内のパッケージに圧力開放弁を取り付けるための弁アプリケータヘッドを含むことができる。優れた弁アプリケータユニットの例は、本出願人が所有する米国特許第８，５２２，９２６号に開示されている。

【0010】

弁アプリケータシステム及び該システムの弁アプリケータユニットは、パッケージに毎分１８０個の弁を適用することを要求される得る。毎分１８０個の弁は、高いスループットを表すと考えられる。特定のアプリケーションでは、弁アプリケータシステムがさらに大きなスループットを持つことが望ましい場合がある。弁アプリケータユニットの動作は、噴霧ヘッドに湿潤流体を供給するために使用されるポンプ、供給ライン、継手、及びその他のコンポーネントに要求される。

【0011】

未解決の問題
ギア駆動ポンプシステムの問題は、より高い粘度の湿潤流体がこれらのタイプのシステムの誤動作を引き起こす可能性があることある。より高い粘度の湿潤流体は、約１００センチポアズ（ｃＰ）から約４００センチポアズ（ｃＰ）の範囲であってもよい。本明細書に記載されているタイプの弁アプリケータを使用しようとする製品包装者は、より高い粘度の湿潤流体を使用することを好むが、これは、そのような流体が、弁を通過してパッケージに入る周囲空気の逆流を防止する点で、弁の性能を向上させるためである。そのようなより高い粘度の湿潤流体の１つは、微細なグラファイト粒子と混合された食品グレードのシリコーンオイルである。グラファイト粒子は、混合された湿潤流体の粘度を３００ｃＰ以上に大幅に増加させることができる。

【0012】

Ｎｏｒｄｓｏｎシステムの問題は、Ｎｏｒｄｓｏｎリザーバ内の湿潤流体の量を検査するため、又はリザーバに湿潤流体を補充するために、弁アプリケーションプロセス全体を停止しなければならないことである。

【0013】

ギア駆動ポンプ流体アプリケータシステム１０及びＮｏｒｄｓｏｎ流体アプリケータシステム１１０を使用する湿潤流体アプリケータシステムの前述の及びその他の問題は、以下に説明する図１から図３の簡略化された概略図に関して理解することができる。湿潤流体アプリケータシステム１０及び１１０は、図６及び図７に示すタイプの圧力開放弁１１と共に使用することを意図しており、このような弁１１に湿潤流体１３を適用することを意図している。

【0014】

ギア駆動湿潤流体アプリケータ
最初に図１を参照すると、図示されているギア駆動湿潤流体アプリケータシステム１０は、取り外し可能な蓋１７を有する非加圧湿潤流体リザーバ１５を含む。リザーバ１５は、湿潤流体１３を保持するために設けられている。蓋１３は、湿潤流体１３を追加するために、又は人間のオペレータがリザーバ１５内の湿潤流体１３のレベルをチェックするために取り外すことができる。リザーバ１５は非加圧であるため、蓋１７は、湿潤流体１３の補充のためのシステム１０の動作中に、又はリザーバ１５を検査して内部の湿潤流体１３の量を決定するために取り外すことができる。

【0015】

供給ライン１９は、リザーバ１５から湿潤流体１３を受け取る。供給ライン１９からの湿潤流体１３は、電気機械ポンプ２３の入口２１に供給される。ポンプ２３は、電気動力ＤＣモータ（図示せず）によって駆動される羽根車２５，２７を含み、湿潤流体１３をポンプ出口２９から供給ライン３３を通って矢印３１の方向に移動させ、マニホールド３５内に移動させる、圧力を発生させる。圧力計３７は、マニホールド３５内の湿潤流体１３の圧力を示すことができる。ポンプ２３によって生成される流体圧力は、約３０ｐｓｉから約５０ｐｓｉの範囲であり得る。圧力駆動湿潤流体１３は、供給ライン３９を通ってマニホールド３５からスプレーヘッド４１に向けられる。スプレーヘッド４１は、各弁１１に湿潤流体のミスト又はスプレーを適用するために設けられる。実施可能なスプレーヘッド４１の一例は、ロードアイランド州イーストプロビデンスのＮｏｒｄｓｏｎ ＥＦＤから入手可能なソレノイド制御ＥＦＤ７８１Ｓシリーズモデル７８１Ｓ－ＳＳ－１４スプレー又は噴霧弁である。過剰な湿潤流体１３は、供給ライン４３を介してマニホールド３５から湿潤流体リザーバ１５に再循環され得る。

【0016】

上述のタイプのギア駆動システム１０の特有の課題点は、ポンプ２３である。高粘度の湿潤流体１３は、変位がより困難であり、これはポンプ２３に負荷を増加させ、ポンプ２３の早期故障を引き起こす。ギア駆動システム１０のより高い負荷はまた、供給ライン１９及び３３、そのような供給ライン１９，３３を他の構成要素に接合する継手、及びマニホールド３５及びスプレーヘッド４１のような他の構成要素に対するより大きな要求をもたらす。

【0017】

ノードソン（Ｎｏｒｄｓｏｎ）型湿潤流体アプリケータ
図２～図３を参照すると、図示されているＮｏｒｄｓｏｎポンプ流体アプリケータシステム１１０は、取り外し可能な蓋１１３を有する加圧湿潤流体リザーバ１１１を含む。加圧リザーバ１１１は、ギア駆動ポンプ流体アプリケータシステム１０で使用されるタイプの湿潤流体１３を保持するために提供される。蓋１１３は、利便性のためにそれぞれ参照番号１１５で示される圧縮金具によってリザーバ１１１上の所定の位置に保持され得る。圧縮金具１１５は、リザーバ１１１内の上昇圧力に応答してリザーバ１１１上の蓋１１３を保持する。リザーバ１１１の減圧後、蓋１１３は、圧縮金具１１５を緩めることによって除去することができる。蓋１１３は、湿潤流体１３を加え、リザーバ１１１内の湿潤流体のレベルをチェックするために除去されなければならない。通気口１１７は、リザーバ１１１内から高圧空気を放出するために設けられてもよい。リザーバ１１１の側壁１１９及び蓋１１３は、蓋１１３及び側壁１１９を介してオペレータがリザーバ１１１内の湿潤流体１３の量を見ることを防止する不透明材料である。

【0018】

標準的な工場用空気圧縮機ポンプによって提供され得る高圧空気１２１の源は、空気供給ライン１２３を介してリザーバ１１１に加圧空気を供給する。供給される空気圧力は、約３０ｐｓｉから約１００ｐｓｉの範囲であり得る。空気圧力は、湿潤流体１３をリザーバ１１１から流体供給ライン１２７を介してマニホールド１２５内に移動させる。圧力計１２９は、マニホールド１２５内の湿潤流体１３の圧力を示す。圧力駆動湿潤流体１３は、流体供給ライン１２７を通ってマニホールド１２５からスプレーヘッド１３１に導かれる。スプレーヘッド１３１は、ロードアイランド州イーストプロビデンスのＮｏｒｄｓｏｎ ＥＦＤから入手可能なソレノイド制御ＥＦＤ７８１Ｓシリーズモデル７８１Ｓ－ＳＳ－１４スプレー又は噴霧弁であってもよい。スプレーヘッド１３１は、各圧力開放弁１１上に湿潤流体１３のミスト又は液滴を加える。Ｎｏｒｄｓｏｎシステム１１０は、ギア駆動システム１０のように湿潤流体を再循環させない直接供給システムである。

【0019】

Ｎｏｒｄｓｏｎシステム１１０の重要な課題は、人間のオペレータが圧縮金具１１５を緩め、蓋１１３を取り外して加圧リザーバ１１１を補充するか、又はリザーバ１１１内の湿潤流体１３のレベルをチェックするために、このようなシステムを停止しなければならないことである。停止は、蓋１１３を取り外す前に、通気口１１７を介して、リザーバ１１１内の圧力を最初に開放し、リザーバ１１１内の圧力を周囲の空気圧と等しくしなければならないため、必要となる。Ｎｏｒｄｓｏｎシステム１１０の不必要な停止は、包装ライン全体を停止しなければならないことを意味し、それは非効率と包装機械のコストを増加させる可能性がある。さらなる課題は、リザーバ１１１の不透明な蓋１１３と側壁１１９が、リザーバ１１１の内部を見るために最初に蓋１１３を取り外すことなく、人間のオペレータがリザーバ１１１内の湿潤流体１３のレベルを見ることを妨げることである。繰り返しになるが、蓋１１３を取り外す必要がある場合には、通気口１１７を介してリザーバ１１１から空気圧を低下させる目的で、Ｎｏｒｄｓｏｎシステム１１０を最初に停止させる必要があり、このプロセスは包装ラインの停止を必要とする。

【0020】

高粘度湿潤流体での使用を可能にし、高粘度湿潤流体の使用に起因する湿潤流体アプリケータの誤動作を最小化又は回避し、より容易な湿潤流体補充及びリザーバ内の湿潤流体量の可視化を可能にする非加圧湿潤流体リザーバの使用を可能にし、圧力開放弁への湿潤流体の適用を一般的に改善し、湿潤圧力開放弁を使用する任意の包装プロセスを改善する、湿潤流体アプリケータ及び圧力開放弁への湿潤流体の適用方法を提供することは、当技術における改良である。

【発明の概要】

【0021】

本発明は、改良された湿潤流体アプリケータ及び圧力開放弁に湿潤流体を供給する方法に関する。改良された湿潤流体アプリケータ及び供給方法は、アプリケータの信頼性を改善し、アプリケータ及び該アプリケータを実装する任意の包装プロセスの動作を改善することに寄与する。

【0022】

実施形態では、湿潤流体アプリケータは、弁が包装機械によって包装物に供給される前に、一方向圧力開放弁に湿潤流体を供給することを目的とする。特定の実施形態では、この結果を達成することができる湿潤流体アプリケータは、コントローラ、スプレーヘッド、非加圧リザーバ、空気供給弁、及び少なくとも第１及び第２の流体供給回路を含むことができ、これらの回路は、代替的に、スプレーヘッドに湿潤流体を充填し、非充填流体供給回路に湿潤流体を補充して、それによって、圧力開放弁に供給するために連続的に利用可能な湿潤流体を有する。

【0023】

湿潤流体アプリケータを制御するためのコントローラは、プログラム可能な論理制御装置、又は任意の他の適切なタイプの単一のコントローラ又は複数のコントローラを含むことができる。非加圧湿潤流体リザーバは、第１の流体供給回路を介して、又は代替的に第２の流体供給回路を介して、スプレーヘッドと流体連通することができる。コントローラは、空気供給弁を操作して、加圧された空気を第１の流体供給回路に、又は第２の流体供給回路に供給し、加圧された空気を受け取っていない回路（すなわち、非加圧回路）から、空気を排出する。

【0024】

流体供給回路の各々は、空気弁に動作可能に接続されたシリンダと、該シリンダ内の空気駆動ピストンとを含むことができる。ピストンの空気駆動前進は、スプレーヘッドに湿潤流体を充填する流体圧力を提供する。他方の流体供給回路内のピストンの後退は、他方のピストンの前進と同時に発生する可能性があり、スプレーヘッドのその後の充填のためにシリンダに湿潤流体を補充するその回路内に負の流体圧力を生じる。各ピストンはばねによって後退する可能性があり、シリンダへの空気圧が空気供給弁で解放されるときに後退が発生することができる。

【0025】

湿潤流体は、リザーバから各シリンダへの一方向流体流接続の流体供給ラインによって各回路に供給されることができる。湿潤流体は、シリンダからスプレーヘッドへの一方向流体流接続における流体供給ラインによって各回路からスプレーヘッドに供給されることができる。逆止弁は、湿潤流体の流れの方向を制御するために各流体供給ラインに実装されることができる。

【0026】

実施形態では、コントローラは、スプレーヘッドを充填するために１つの流体供給回路内の空気圧を増加させるように湿潤流体アプリケータを操作する。コントローラは、同時に、他の流体供給回路内の空気圧の開放を引き起こして、そのピストンが後退して負圧を発生させるときに、その回路に湿潤流体を補充し、それによって、スプレーヘッドを湿潤流体で充填するために、リザーバからそのような回路に湿潤流体を誘導することができる。そのような実施形態では、他の回路が湿潤流体を使い果たしたときに、一方の回路は常にスプレーヘッドを充填する準備ができている。

【0027】

他の特徴及び実施形態は、以下の図面及び詳細な説明に記載されている。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】湿潤流体を動かすために設けられたギア駆動ポンプを有する従来技術の湿潤流体アプリケータユニットの概略図である。

【図2】湿潤流体を動かすために空気駆動ポンプを有する従来技術のＮｏｒｄｓｏｎ型湿潤流体アプリケータの概略図である。

【図3】図２に示されるタイプの代表的なＮｏｒｄｓｏｎ型湿潤流体アプリケータの２つの斜視図である。

【図4】ベースユニット、本発明の湿潤流体アプリケータユニット、及び弁アプリケータユニットを含む圧力開放弁アプリケータシステムの上面図である。

【図5】本発明の湿潤流体アプリケータユニットで実現可能な代表的なＥＦＤスプレーヘッドである。

【図6】一連の例示的な３つの圧力開放弁を有する剥離ライナーの断片の平面図である。

【図7】図６の断面線７－７に概ね沿って得られた、剥離ライナー上の圧力開放弁の垂直断面図である。

【図8】一方向圧力開放弁が取り付けられたピローバッグパッケージである。

【図9】第１の回路から湿潤流体を供給し、同時に第２の回路に湿潤流体を補充する本発明による湿潤流体アプリケータユニットの実施形態の概略図である。

【図10】第１の回路に湿潤流体を補充し、同時に第２の回路から湿潤流体を供給する本発明による湿潤流体アプリケータユニットの実施形態のさらなる概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

湿潤流体アプリケータユニットの例は、添付の図面と共になされる以下の説明を参照することによって理解することができ、その中で、類似の参照番号は、異なるビュー全体にわたって類似の要素を識別する。便宜と簡潔さのために、類似の参照番号は、実施形態の中で類似の部分に使用される。図面は必ずしも拡大縮小するものではなく、代わりに本発明の原理を説明することに重点が置かれる。

【0030】

本発明は、製品パッケージに圧力開放弁を適用するためのシステムの分野に関する。一方向圧力開放弁１１に湿潤流体１３を適用するための湿潤流体アプリケータシステム２１０は、図４～図１０に概ね示されている。アプリケータシステム２１０は、圧力開放弁を製品パッケージ２１３に取り付けるために使用されるパッケージラインの構成要素であってもよい。

【0031】

導入と概要
まず、図４～５及び図９～１０を参照すると、図示された湿潤流体アプリケータシステム２１０は、図４に部分的に示された包装機械２１１の構成要素とすることができる。包装機械２１１は、垂直形成／充填／シール包装機械２１１とすることができる。垂直形成／充填／シール包装機械は、焙煎コーヒーなどの製品をパッケージ２１３に包装するために頻繁に使用される。包装機械２１１によって装填されるパッケージ２１３は、図８に示されるタイプのピローバッグパッケージであってもよい。湿潤流体アプリケータシステム２１０は、任意の適切なタイプの包装機械と共に使用することができることを理解されたい。例えば、湿潤流体アプリケータシステム２１０は、キャニスター型包装システムのための蓋ストックに圧力開放弁を取り付ける包装システムと共に使用することができる。湿潤流体アプリケータシステム２１０は、弁１１への湿潤流体の適用を必要とする任意の弁適用システムと共に使用することもできる。

【0032】

圧力リリーフ弁
包装システム２１１及び／又は湿潤流体アプリケータシステム２１０と共に使用され得る例示的な圧力開放弁１１の詳細を、図６及び図７の断片図及び断面図に示す。図示されるように、弁１１は、図7に図示されるような側面図において、概ね平坦又は概ね平面であり得る。弁１１は、本明細書に記載されるような層の積層体を含み得る。

【0033】

図４及び図６～７の例に示されるように、弁１１は、剥離ライナー２１５上に設けられ得る。剥離ライナー２１５は、一連の同一の圧力開放弁を有することができ、それらの各々は、便宜上、参照番号１１で示される。圧力開放弁１１は、パッケージ２１３に適用するために、包装システム２１１によって剥離ライナー215から取り外される。弁１１は、例えば、中心間が１インチ間隔で、ライナー２１５に沿って一定間隔で都合よく離間されてもよい。

【0034】

実施形態では、圧力開放弁１１は、それぞれ、ベース層２１７を完全に貫通して、概ね円形であり得る通気口２１９を有するベース層２１７を含むことができる。通気口２１９は、ライナー２１５内の開口２２１と位置合わせされることが好ましい。実際、通気口２１７及び剥離ライナー２１５内の開口２２１は、圧力開放弁１１の製造中に、都合よく同じ動作で形成され得る。ベース層２１７内の一つの通気口２１９が図示されているが、複数の通気口が設けられ得ることを理解されたい。

【0035】

接着剤２２３がベース層２１７の第１の側面に設けられ、弁１１を剥離ライナー２１５に固定し、剥離ライナー２１５から一旦取り外されたパッケージ２１３に固定することができる。

【0036】

ドライストラップ２２５は、通気口２１９を完全に横切ってベース層２１７の一部を覆うことができる。実施形態において、ドライストラップ２２５は、ベース層２１７よりも薄く、より柔軟であり得る。ドライストラップ２２５は、いかなる開口部も有しておらず、完全に通気口２１９を覆う。ドライストラップ２２５は、通気口２１９のための可動閉鎖を提供する。

【0037】

実施例では、カバー層２２７は、ドライストラップ２２５の上にあり、接着剤２２３と同一であり得る接着剤（図示せず）によって外側端部でベース層２１７に固定され得る。そのような接着剤２２３は、℃ライストラップをカバー層２２７に結合し得る。実施例において、ドライストラップ２２５は、ベース層２１７とカバー層２２７との間に中間層膜のようなものを提供する。

【0038】

必要に応じて、一対のスペーサ２３５，２３７又はバンパーを、接着剤２２３によってカバー層２２７に接着することができ、これは、ベース層２１７の第１の側面に塗布された接着剤と同一であり、又、実施例において、カバー層２２７をベース層２１７及びドライストラップ２２５に接着する。スペーサ２３５，２３７は、弁１１が適用されるパッケージ（例えば、パッケージ２１３）に隣接する物体からカバー層２２７及びドライストラップ２２５を遠ざけるのに有用であり、それによって、隣接する物体との接触による弁１１の動作に対する干渉を軽減する。

【0039】

圧力開放弁１１の各々は、前述のように接着剤２２３によってライナー２１５に解放可能に接着される。接着剤２２３は、弁１１を剥離ライナー２１５から容易に分離することができるが、パッケージ２１３に確実に固定することができるような、剥離性と強度とを有するべきである。図６及び図７に示される例示的な弁１１は、長方形の形状を有し、例示の目的のためにプラスチック材料で作られてもよい。本発明は、図示されるような圧力開放弁１１、又は他の特定の構成又は材料での使用に限定されない。例えば、湿潤流体アプリケータ２１０は、円形又は円、五角形及び多角形のような任意の他の形状の圧力開放弁で実施することができる。スペーサ２３５，２３７はオプションである。湿潤流体アプリケータ２１０と共に使用され得る弁１１は、プラスチック材料の代わりに金属箔の部分を有することができる。

【0040】

パッケージ２１３に適用されると、圧力開放弁１１は、パッケージ２１３からのガスの一方向の移動及び周囲の空気への移動を可能にする。ドライストラップ２２５の非常に微細な起伏のある動きは、気泡がパッケージ２１３内から、通気口２１９を通り、ドライストラップ２２５とベース層２１７との対向面の間を通過して弁１１の外縁部に至り、周囲の空気に出ることを可能にする。

【0041】

特定のタイプの圧力開放弁１１の場合、湿潤流体アプリケータユニット２１０による湿潤流体１３の弁１１への適用は、弁１１のシール及び再シールを改善する。具体的には、ライナー及び通気口２２１，２１９を介して弁１１に適用される湿潤流体１３は、それらの表面を湿潤させる通気口２１９の周囲全体のドライストラップ２２５とベース層２１７との対向面の間にプレートアウトする。ドライストラップ２２５及びベース層２１７と湿潤流体１３との作用は、ドライストラップ２２５と、通気口２１９の周囲全体のベース層２１７との間のより完全なシールを形成し、弁１１を介したパッケージ２１３内への周囲気流を遮断する。さらに、湿潤流体１３は、ドライストラップ２２５の微細な起伏運動の後、ドライストラップ２２５とベース層２１７との間のシールの再形成を容易にし、ドライストラップ２２５をベース層２１７から瞬間的に分離し、気泡がそれらの間を通過してパッケージ２１３からガスを放出することを可能にする。

【0042】

湿潤流体１３を含み、形成／充填／シール包装機械２１１によってパッケージ２１３に適用され得る圧力開放弁１１の一例は、Ｐｌｉｔｅｋ（登録商標）から入手可能なＰＬＩ－ＶＡＬＶ（登録商標）ブランドのＰＶ－２８ＴＭ圧力逃がし弁である。ＰＶ－２８弁は、その優れた一方向圧力逃がし特性のため、市場リーダーである。

【0043】

弁アプリケータユニット
図４は、包装機械２１１のベースユニット２３９を示しており、その上には、複数の圧力開放弁１１を搬送する剥離ライナー２１５のロールを含む巻き戻し機２４１（その断片的な部分のみを図４に示す。）がある。機械駆動ローラ２４３，２４５，２４７は、巻き戻し機２４１から湿潤流体アプリケータ２１０を介して弁アプリケータユニット２１０へ圧力開放弁１１を搬送するライナー２１５を移動させる。弁１１を搬送するライナー２１５が巻き戻し機２４１によって巻き戻されるときに、張力を制御し、衝撃を吸収するバイアス付きダンサーアーム２５３によって、剥離ライナー２１５のウェブ上の張力が維持される。圧力開放弁１１は、実際には、巻き戻し機２４１からライナー２１５の全長に沿って、湿潤流体アプリケータユニット２１０を通って、弁アプリケータユニット２５１に運ばれることが、当業者には理解されるであろう。しかしながら、図示の便宜のために、圧力開放弁１１のいくつかは、ライナー２１５の全長に沿って図４の弁アプリケータユニット２５１に示されていない。

【0044】

実施例では、弁アプリケータユニット２５１は、湿潤流体アプリケータ２１０によって湿潤流体１３（例えば、グラファイト粒子を含むシリコーンオイル)が供給された後、圧力開放弁１１を受ける。弁アプリケータユニット２５１は、ライナー２１５から弁１１を順次除去し、各圧力開放弁１１をパッケージ２１３上に配置する。このような弁アプリケータユニット２５１は、本出願人が所有する米国特許第７，３２８，５４３号に詳細に記載されており、該５４３特許の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。簡単に言えば、弁アプリケータユニット２５１は、湿潤流体アプリケータユニット２１０の下流に隣接する一対のローラ２５５，２５７を含むことができる。ローラ２５５，２５７は、湿潤流体１３を各連続する弁１１に塗布した後、圧力開放弁１１を搬送する剥離ライナー２１５のウェブを導く。湿潤流体アプリケータユニット２１０のさらに下流には、ピーラーバーアセンブリ２５９がある。現在濡れている圧力開放弁１１を有する剥離ライナー２１５は、ピーラーバーアセンブリ２５９を横断し、エッジ２６１を越えて、剥離ライナー２１５から各圧力開放弁１１を除去する結果となる。

【0045】

弁アプリケータシャフト２６３は、一端に弁アプリケータ真空ヘッド２６５を有することができる。真空ヘッド２６５は、真空の作動中に、エッジ２６１を通過し、剥離ライナー２１５から剥離された圧力開放弁１１を解放可能に搬送する。システムの真空発生器（図示せず）によって提供される真空は、圧力開放弁１１を搬送し、解放可能に保持するために、真空ライン（図示せず）を介してヘッド２６５に選択的に供給される。シャフト２６３は、軸方向移動のために弁アプリケータユニット２５１によって搬送される。弁アプリケータユニット２５１はまた、一端にパンチ２６９を有するパンチシャフト２６７を有する。パンチ２６９は、弁１１が適用されるパッケージ２１３に穴を形成することができる貫通針の形態であってもよい。パンチシャフト２６７は、軸方向移動のためにも支持される。弁１１の適用及びパンチ２６９で穴を開けるプロセスは、パッケージ材料が平坦なウェブ形状又は垂直形成／充填／シール機械２１１内のダウンチューブ上にある間に達成され得る。弁１１は、図８に示すピロータイプのパッケージ２１３又はキャニスタータイプの包装システムのための蓋ストックを例として、任意の適切な包装に適用され得る。

【0046】

アプリケータシャフト２６３及びパンチシャフト２６７は、図４に示すように、真空ヘッド２６５及びパンチシャフト２６７がシャフトのそれぞれの対向する端部よりも離れているように、それぞれの軸が互いに斜めになるように、弁アプリケータユニット２５１によって搬送される。ヨーク２７１は、アプリケータシャフト２６３のアプリケータ端部及びパンチシャフト２６７のパンチ端部に近接して、アプリケータシャフト２６３及びパンチシャフト２６７を一定距離離してて固定する。アプリケータシャフト２６３及びパンチシャフト２６７の固定サブアセンブリは、回転運動のために、図４の矢印２６８に示すように、時計回り及び反時計回りの両方の回転の制限された角度を通って、弁アプリケータユニット２５１上に搬送され、移動の設定された中心アークを定義する。したがって、アプリケータシャフト２６３及びパンチシャフト２６７は、図４に関して反時計回りの矢印２６８によって示される定義されたアークを通って選択的に回転又は一緒にピボットされ、パンチ２６９は、パッケージ（例えば、パッケージ２１３）と整列された第１の位置でレジスタから別の位置にピボットされる。

【0047】

同時に、図４に示されるように、アプリケータ真空ヘッド２６５は、その開始位置（湿潤された圧力開放弁１１をピックアップしている）からピボットされ、パンチ２６９の空になった第１の位置でレジスタに入り、パンチ２６９によって作られたばかりの開口で作動レジスタ内のパッケージ２１３に湿潤された圧力開放弁１１を適用する。逆回転又は時計回り回転は、その後、パンチ２６９を他の位置からその第１の位置でレジスタに戻し、アプリケータ真空ヘッド２６５は、同時にパンチ２６９の第１の位置でレジスタからピボットされ、次の連続した湿潤された圧力開放弁１１をピックアップするために真空ヘッド２６５の開始位置に戻る。

【0048】

空気圧シリンダ２７３は、パンチシャフト２６７の対向端部との直接的又は間接的な選択的係合のための単一のドライバを提供し、パンチシャフト２６７を図４に示すパンチ延長位置まで駆動して、パンチ２６９がパッケージ２１３を貫通して開口部を形成できるようにする。空気圧シリンダ２７３はまた、アプリケータシャフト２６３を駆動して、アプリケータシャフト２６３をアプリケータ真空ヘッド２６５を延長する位置まで駆動し、作動レジスタ内のパッケージ２１３に湿潤された圧力開放弁１１を取り付けて、ベース層２１７内の通気口２１９がパンチ２６９によってパッケージ２１３内にパンチされた開口部の上にあるようにして、ガスがパッケージ２１３から、パンチ２６９によって形成されたパッケージ開口部を介し、弁１１を通って大気に流出できるようにすることができる。パンチシャフト２６７及びアプリケータシャフト２６３の各々は、それぞれ戻りばね２７５及び２７７を備えることができる。空気圧シリンダ２７３がパンチシャフト２６７に係合し、それをその延長位置まで軸方向に移動させると、図４に示すように、ばね２７７は圧縮される。空気圧シリンダ２７３が後退され、パンチシャフト弐百六拾七がその最初の位置でレジスタからピボットされると、ばね２７７はパンチシャフト２６７を後退位置に戻す。図４に非圧縮で示されているアプリケータシャフト２６３とそのばね２７５は、アプリケータシャフトがパンチシャフト２６７の最初の位置でレジスタにピボットされると、空気圧シリンダ２７３に関して同様に動作する。

【0049】

弁アプリケータユニット２５１をセットアップする際に、パンチ２６９は包装要件に従って調整される必要がある。

【0050】

形成／充填／シール包装システム２１１の例では、センサー（図示せず）は、例えば充填されたコーヒーのパッケージ２１３の存在を検出し、パッケージ２１３への弁１１の適用のサイクルを開始する信号を発するように提供され得る。パンチ２６９は、パッケージ２１３に必要な開口を作るために動作を開始し、アプリケータ真空ヘッド２６５は、剥離されライナー２１５から取り外されたばかりの湿潤された圧力開放弁１１を拾い上げる。アプリケータシャフト２６３とパンチシャフト２６７は、その後、ユニットとしてピボットされ、パンチ２６９をパッケージ２１３と空気圧シリンダ２７３と一緒にレジスタから移動させ、アプリケータ真空ヘッド２６５をパンチ２６９が取り外されたのと全く同じ位置にピボットさせて、圧力開放弁１１がライナー２１５に解放可能に接着されたのと同じ接着剤２２３を利用して、圧力開放弁１１をパッケージ２１３に適用する。その時、空気圧シリンダ２７３は、アプリケータシャフト２６３と係合し、真空がヘッド２６５から取り外されて、湿潤された圧力開放弁１１を、パンチ２６９によって形成されたばかりのパッケージ２１３の開口部と共に作動レジスタ内のパッケージ２１３に接着する。その後、アプリケータシャフト２６３とパンチシャフト２６７は、ユニットとして元の位置に戻され、サイクルが繰り返される。図４に示すように、湿潤された圧力開放弁１１がピーラーバーアセンブリ２５９上の剥離ライナー２１５から取り外された後、空の剥離ライナー２１５がベースユニット２３９上の巻き取り機２７９上に取り込まれる。

【0051】

湿潤流体アプリケータユニット
図４～１０を参照すると、パッケージ２１３に弁を適用する前に、一方向圧力開放弁１１に制御された量の湿潤流体１３を供給するための本発明による湿潤流体アプリケータユニット２１０の実施形態が示されている。湿潤流体アプリケータユニット２１０は、図９～１０に概略的に示されている。湿潤流体アプリケータユニット２１０は、湿潤流体１３を包装システム２１１に供給する目的のために必要に応じて構成されることが理解される。

【0052】

図４を参照すると、包装システム２１１の動作は、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）２８１によって制御され得る。ＰＬＣ２８１は、図４に概略的に示されている。ＰＬＣ２８１は、湿潤流体アプリケータシステム２１０及び弁アプリケータユニット２５１を含む包装機械２１１の全ての構成要素を作動させることができる。

【0053】

図９～１０を参照すると、本発明が使用されるラインなどの包装プラントラインは、圧縮空気２８３の供給源２８３（図９～１０）を都合よく有する。湿潤流体アプリケータユニット２１０は、プラントの空気供給源２８３から約７０ｐｓｉ～約９０ｐｓｉの範囲の乾燥した清浄な圧縮空気を供給することができる。図９～１０に示すように、ＰＬＣ２８１によって制御される一対のソレノイド２８５，２８７は、空気入口ポート２９０（Ｐ）でプラント空気供給源２８３に接続された空気供給弁２８９を制御して、空気供給源２８３からの空気流を、本明細書で説明するように、圧力出口ポート２９２（Ａ）から第１の回路２９１への経路と、出口ポート２９４（Ｂ）から第２の回路２９３への経路とを介して湿潤流体アプリケータユニット２１０の第１の及び第２の回路２９１，２９３のいずれかに導くことができる。ソレノイド２８５，２８７はまた、本明細書で説明するように、空気供給弁２８９を制御して、空気供給弁２８９に関連する第１の回路２９１のための通気口２９５（ＥＡ）及び第２の回路２９３のための通気口２９６（ＥＢ）を介して、空気を大気に逃がすことができる。図９～１０は、５つのポートと２つの可能な状態、すなわち第１の回路２９１が加圧され、第２の回路２９３が排気された一方の状態（図９）と、第１の回路２９１が排気され、第２の回路２９３が加圧される他方の状態（図１０）と、を有する５／２空気圧空気供給弁２８９を示す。

【0054】

実施例では、第１の及び第２の回路２９１，２９３の各々は、一対の逆止弁２９７，２９９又は３０１，３０３を含むことができる。逆止弁２９７，２９９，３０１，３０３は、本明細書に記載されているように、第１の及び第２の回路２９１，２９３内の湿潤流体１３の圧力の変化に応答して湿潤流体１３の流れを可能にするかまたは阻止する際に、流体圧力の上昇によってそれぞれ開放され、又は流体圧力の低下によって閉鎖され得る。「逆止弁」とは、湿潤流体１３が一方向に流れることを許容するが、湿潤流体１３の逆流を防止する弁を意味するか又は参照する。各逆止弁２９７，２９９，３０１，３０３は、入口３０５、出口３０７、シート３０９、ボール３１１、及び逆止弁２９７，２９９，３０１，３０３を閉じるようにボール３１１をシート３０９に押し付けるばね３１３を含むことができる（便宜上及び簡略化のために、参照番号３０５～３１３を異なる逆止弁２９７，２９９，３０１，３０３のそれぞれに使用する。)。

【0055】

流体圧力が増加した条件下では、湿潤流体１３は、ばね３１３を乗り越えてボール３１１をシート３０９から遠ざけるのに十分な力で入口３０５の逆止弁２９７，２９９，３０１，３０３に入り、その結果、湿潤流体１３は逆止弁２９７，２９９，３０１，３０３を通って流れ、出口３０７を通って出ることができる。特定の例では、湿潤流体は、約７０ｐｓｉから約９０ｐｓｉの間で駆動することができる。湿潤流体１３の圧力が低下すると、ばね３１３によってボール３１１に加えられた力は、すべての流体１３の流れに逆止弁２９７，２９９，３０１，３０３を閉じるシート３０９に対してボール３１１を押し当てる。各ボール３１１は、弁２９７，２９９，３０１,３０３を通る流体の流れを開閉するゲートのタイプを提供する。示されるボールタイプの逆止弁２９７，２９９，３０１，３０３は、単に例示的なものであり、他のタイプの弁は、本明細書に記載される流体送達の目的を達成するために実施され得ることを理解されたい。

【0056】

湿潤流体アプリケータユニット２１０の他の構成要素は、蓋３１６を有する非加圧湿潤流体リザーバ３１５、第１の回路２９１のための給排気ライン３１７及び第２の回路２９３のための給排気ライン３１９を含むことができる。各給気ライン３１７，３１９は、一端における供給弁２８９と、他端におけるピストン３２５，３２７を有するシリンダ３２１，３２３とに、エアフロー接続されている。各給気／排気ライン３１７，３１９を通る高圧空気流は、各シリンダ３２１，３２３内のピストン３２５，３２７（すなわち、実施例ではピストン３２５，３２７は空気駆動である。）を前進させ、通気口２９５又は２９６を介して空気を排出することにより、各ばね３２９，３３１が各ピストン３２５，３２７を後退させる。ピストン３２５又は３２７の交互前進は、流体圧力（すなわち、正の流体圧）を増加させ、第１の又は第２の回路２９１，２９３の一つからスプレーヘッド３４５に湿潤流体１３を送達する一方で、ピストン３２５，３２７の交互後退を動力とするばね３２９，３３１は、本明細書に記載されるように、シリンダ３２１，３２３内の湿潤流体１３を補充するために使用される真空（すなわち、負圧）を作り出す。ピストン３２５，３２７を前進させるための空気圧の使用は、湿潤流体アプリケータユニット２１０内の湿潤流体１３を移動させるための故障しやすいギア駆動ポンプ（例えば、ポンプ２３）の使用を回避する機会をオペレータに提供する。

【0057】

特定の例では、湿潤流体は、各ピストン３２５，３２７の動作によって約７０ｐｓｉから約９０ｐｓｉの間で駆動され得る。流体圧力の変化は、本明細書に記載されるように、さらに逆止弁２９７，２９９，３０１及び３０３を作動させる。

【0058】

湿潤流体アプリケータユニット２１０は、湿潤流体１３を第１の回路２９１に、或いは第２の回路２９３に供給する流体ライン３３３をさらに含むことができる。流体ライン３３３は、逆止弁２９７を含む流体供給ライン３３５、及び逆止弁２９９を含む流体供給ライン３３７を介して、第１の回路２９１と流体流関係にあることができる。

【0059】

流体ライン３３３は、逆止弁３０１を含む流体供給ライン３３９、及び逆止弁３０３を含む流体供給ライン３４１を介して、第２の回路２９３と流体流関係にあることができる。流体供給ライン３３７又は３４１からの湿潤流体１３は、ＰＬＣ２８１によって制御されるスプレーヘッド３４５（図５）と流体流関係にあるマニホールド３４３に供給されることができる。スプレーヘッド３４５は、ロードアイランド州イーストプロビデンスのＮｏｒｄｓｏｎ ＥＦＤから入手可能なソレノイド制御ＥＦＤ７８１Ｓシリーズモデル７８１Ｓ－ＳＳ－１４スプレー又は噴霧弁であることができる。ＥＦＤヘッドが図示されているが、他のタイプの流体送達技術が実施され得ることを理解されたい。例は、スプレー、スポイト及びピエゾ電気送達ヘッドである。これらは全て、圧力開放弁１１上に湿潤流体13を堆積することができるエミッタ、弁又はポンプのタイプの例である。圧力ゲージ３４７は、マニホールド３４３内の湿潤流体圧力を示すために設けられてもよい。

【0060】

リザーバ３１５は、本明細書に記載されるように、回路２９１，２９３の各々に供給するために使用される湿潤流体１３を保持する。有利には、リザーバ３１５は、加圧されておらず、常圧であってもよい。実施例では、リザーバ３１５は、側壁３４９、底壁３５１、及び取り外し可能な蓋３１６を含む円筒形であってもよい。湿潤流体１３は、蓋３１６を取り外すだけでリザーバ３１５に注ぐことができ、リザーバ３１５から高圧空気を排出する必要はない。リザーバ３１５内の湿潤流体１３のレベルは、蓋３１６を取り外してリザーバ３１５の内部を目視するだけで、人間のオペレータによって決定することができる。充填ライン（図示せず）は、目視基準として提供することができる。リザーバ３１５は加圧されていないので、湿潤流体１３の追加又はリザーバ３１５内の湿潤流体１３の検査は、湿潤流体アプリケータシステム２１０を停止することなく、また、Ｎｏｒｄｓｏｎシステム１１０で要求されるような形成／充填／シール包装機械２１１を停止することなく達成することができる。リザーバ３１５は、湿潤流体１３が予め選択されたレベル以下に枯渇した場合に、弁アプリケータユニット２５１及び包装機械２１１の動作を停止するための情報をＰＬＣ２８１に伝達するためのフロートスイッチ（図示せず）又は他の湿潤流体１３のレベルセンサーを含む。

【0061】

流体ライン３３３は、リザーバ３１５から重力供給される湿潤流体１３を受け取るために、一端でリザーバ３１５に接続され、さらに一端で流体供給ライン３３５，３３９の両方に接続され得る。各流体供給ライン３３５，３３９に対して、それぞれの逆止弁２９７，３０１は、本明細書に記載された目的のために、それぞれのシリンダ３２１又は３２３に向かって一方向へ流体を交互に流すことを可能とする。

【0062】

実施例では、流体供給ライン３３７，３４１は、それぞれの流体供給ライン３３５，３３９と流体流関係にある。逆止弁２９９，３０３は、スプレーヘッド３４５に向かう一方向の流体流を可能にする。流体供給ライン３３７は、一端において流体流関係で、第１の回路２９１のために、シリンダ３２１のポート３５５と、間に逆止弁２９９を有するスプレーヘッド３４５と（マニホールド３４３を介して）接続される。流体供給ライン３４１は、一端において流体流関係で、第２の回路２９３のために、シリンダ３２３のポート３５７と、間に逆止弁３０３を有するスプレーヘッド３４５と（マニホールド３４３を介して）接続される。流体ライン３１７，３１９，３３５，３３７，３３９，３４１は、ステンレス鋼のような任意の適切な材料であってもよい。

【0063】

動作
図４、９、及び１０を参照すると、湿潤流体アプリケータユニット２１０は、次のように機能して、一方の回路２９１又は回路２９３でスプレーヘッド３４５に充填し、他方の回路（例えば、回路２９１又は回路２９３）に湿潤流体１３を同時に補充する。以下の説明は、装置の例と、このような装置を用いて圧力開放弁に湿潤流体を塗布する方法の両方を含むことが理解されよう。

【0064】

最初に、人間のオペレータが蓋３１６を取り外し、所望の体積量の湿潤流体１３をリザーバ３１５に注ぐ。約１００ｃＰから約４００ｃＰの範囲の粘度を有する湿潤流体１３を含む任意の適切な湿潤流体１３を使用することができる。湿潤流体１３の例は、食品グレードのシリコーンオイル、黒鉛含浸オイル、食品グレードのオイル、又は食品グレードのシリコーングリースを含むことができる。湿潤流体１３は、重力によってリザーバ３１５から流体ライン３３３に流れ、それぞれの第１の又は第２の回路２９１，２９３の流体供給ライン３３５，３３９の各々に流れる。

【0065】

湿潤流体１３が与えられたリザーバ３１５により、形成／充填／シール包装機械２１１、湿潤流体アプリケータユニット２１０、及び弁アプリケータユニット２５１の動作を開始することができる。図９によれば、充填及び補充プロセスは、まずＰＬＣ２８１は、ソレノイド２８５又は２８７を制御して空気供給弁２８９を開放し、第１の回路２９１又は第２の回路２９３のシリンダ３２１又は３２３のいずれを湿潤流体１３で満たしてスプレーヘッド３４５に供給するかに依存して、空気源２８３から充填ポート２９２（Ａ）を介した空気供給／排出ライン３１７、又はチャージポート２９４（Ｂ）を介した空気供給／排出ライン３１９の一方に、約７０ｐｓｉから約９０ｐｓｉの加圧空気を供給する。シリンダ３２１，３２３の充填状態は、ピストン３２５，３２７の位置を検出し、その情報をＰＬＣ２８１に中継する位置センサー（図示せず）によって決定することができる。空気供給／排出ライン３１７又は３１９の一方に加圧空気を供給するための空気供給弁２８９を開放することで、他の供給／排出ライン３１７又は３１９への加圧空気の供給を閉じ、第１の回路２９１のための通気口２９５（ＥＡ）又は第２の回路２９３のための通気口２９６（ＥＢにその閉じたラインを開き、その中の圧力を周囲の空気圧と等化とする。

【0066】

最初に図９を参照すると、ＰＬＣ２８１は、第１の回路２９１を介してスプレーヘッド３４５に重点するために湿潤流体アプリケータユニット２１０を制御することが示されている。この構成では、ＰＬＣ２８１は、ソレノイド２８５を制御して空気供給弁２８９を作動させ、充填ポート２９２を介して、空気源２８３からの加圧空気を第１の回路２９１の空気供給／排出ライン３１７に導く。第１の回路２９１の空気供給／排出ライン３１７を介して供給された加圧空気は、ばね３２９に対して前進矢印３５９の方向にピストン３２５を前進させるのに十分な力を加える。ピストン３２５の前進は、逆止弁２９７がばね３１３によって促されたボール３１１がシート３０９に着座することによって閉じられるため、流体供給ライン３３７を介して湿潤流体１３をスプレーヘッド３４５に向けて移動させる。同時に、ピストン３２５の前進による流体供給ライン３３７内の流体圧力の上昇は、ボール３１１がシート３０９からスプリング３１３に向けて変位することによって逆止弁２９９を開き、そこを通って流体がマニホールド３４３及びスプレーヘッド３４５に流れるようにする。流体圧力は、ゲージ３４７に示すことができる。

【0067】

さらに図９を参照すると、ＰＬＣ２８１は、ソレノイド２８７を制御して空気供給弁２８９を開き、第２の回路２９３のための空気供給および排気ライン３１９が通気口２９６に対して開いて、空気供給／排出ライン３１９内の空気圧力が周囲の空気圧力と等しくなるようにする。空気供給／排出ライン３１９内の空気圧力が等化されると、ピストン３２７に対する空気圧力によって供給される力が除去され、それによってスプリング３３１が図９に示される後退位置まで後退矢印３６１の方向にピストン３２７を後退させる。ピストン３２７の後退により真空（すなわち、負圧）が形成され、この真空により、リザーバ３１５から逆止弁３０１を通って流体供給ライン３３７に、そして流体送達ライン３４１に湿潤流体１３が引き込まれ、誘導されて、シリンダ３２３が湿潤流体１３で満たされる。流体圧が、ボール３１１をばね３１３に対してシート３０９から移動させることにより逆止弁３０１を開くので、リザーバ３１５からの湿潤流体１３がシリンダ３２３に流れることが可能である。同時に、ピストン３２７の後退によって生成された真空は、逆止弁３０３に作用する圧力を減少させ、スプリング３１３がボール３１１をシート３０９に対して付勢し、その中を通る湿潤流体の流れをブロックする弁３０３を閉じる。

【0068】

図９に示すプロセスは、第１の回路２９１のピストン３２５が矢印３５９の方向に完全又はほぼ完全に前進し、第２の回路２９３のピストン３２７が矢印３６１の方向に完全又はほぼ完全に後退するまで続く。一方又は両方のピストン３２５，３２７の位置は、その位置情報をＰＬＣ２８１に伝達する一つ以上の位置センサー（図示せず）によって検出され得る。ピストン３２５の完全な前進及びピストン３２７の完全な後退は、第１の回路２９１が湿潤流体１３を使い果たし、第２の回路２９３が湿潤流体１３で補充されたことをＰＬＣ２８１に伝える。

【0069】

ここで図１０を参照すると、充填及び補充プロセスは、図９と比較して逆である。ＰＬＣ２８１は、前述したように、第１の回路２９１のピストン３２５の前進位置及び第２の回路２９３のピストン３２７の後退位置を検出する。ＰＬＣ２８１は、ソレノイド２８７を制御して空気供給弁２８９を開放し、空気供給源２８３から第２の回路２９３の空気供給／排出ライン３１９に約７０ｐｓｉから約９０ｐｓｉの加圧空気を供給し、ソレノイド２８５を制御して第１の回路２９１の空気供給／排出ライン３１７を開放して通気口２９５に至らせる。第２の回路２９３の空気供給／排出ライン３１９を介して供給された加圧空気は、ピストン３２７を前進矢印３５９の方向にばね３３１に対して前進させるのに十分な力を加える。ピストン３２７の前進は、逆止弁３０１が閉じられ、逆止弁３０３が流体供給ライン３４１内の流体圧力の上昇に応答して開いているので、流体供給ライン３４１を介してスプレーヘッド３４５に向かって湿潤流体１３を移動させる。湿潤流体１３は、スプレーヘッド３４５を充填する。

【0070】

第２の回路２９３からの湿潤流体１３がマニホールド３４３に供給されてスプレーヘッド３４５を充填する間、ＰＬＣ２８１は、同時に第１の回路２９１の湿潤流体１３の補充を以下のように制御する。ＰＬＣ２８１はソレノイド２８５を制御して空気供給弁２８９を開放し、第１の回路２９１の空気供給／排出ライン３１７が通気口２９５に対して開放されるようにして、空気供給／排出ライン３１７内の空気圧を周囲の空気圧と等しくし、ピストン３２５に対する力を除去して、図１０に示す位置まで後退矢印３６１の方向に、ばね３２９にピストン３２５を後退させる。ピストン３２５の後退により、第１の回路２９１のシリンダ３２１内に真空（すなわち、負圧）が形成され、シリンダ３２１内に湿潤流体１３を吸引及び誘導して、シリンダ３２１を湿潤流体１３で満たす。逆止弁２９７が開いている一方で、ピストン３２５の後退に伴う流体供給ライン３３７内の流体圧力の低下により逆止弁２９９が閉じているため、湿潤流体１３がリザーバ３１５から第１の回路２９１のシリンダ３２１に流れることが可能となる。

【0071】

図９及び１０に関連して説明した第１の及び第２の回路２９１，２９３間で交互に行われる充填及び補充プロセスは、包装機械２１１が意図的に停止されるまで、又はリザーバ３１５内の湿潤流体１３が枯渇してＰＬＣ２８１に信号を送って包装機械２１１の動作を停止させるまで繰り返される。

【0072】

実施例では、第１の又は第２の回路２９１，２９３のいずれかから供給される湿潤流体１３は、スプレーヘッド３４５のノズル３６３を介して調節可能な体積量の湿潤流体１３を分配するためにスプレーヘッド３４５を充填する。ＥＦＤタイプのスプレーヘッド３４５は、コントローラ２８１からの信号に応答して開閉し、弁１１に一定量の湿潤流体１３を噴霧するバルブ（図示せず）を含むことができる。特定の用途では、湿潤流体アプリケータ２１０は、スプレーヘッド３４５を介して、規定された湿潤流体１３用量を毎分４００ショットまで実行することができる。実施例では、湿潤流体アプリケータ２１０は、剥離ライナー２１５のウェブが巻き戻し機２４１から巻き戻された後であって、弁１１の各々がピーラーバーアセンブリ２５９に到着する前に、ライナー２１５の開口２２１及び弁通気口２１９を介して、剥離ライナー２１５上の圧力開放弁１１に湿潤流体１３を適用する。ローラ２５５，２５７の断続的な動作は、弁１１内に湿潤流体１３を適用するために、ノズル３６３に位置合わせされた剥離ライナー２１５内の圧力開放弁１１の通気口２１９及び開口２２１と、圧力開放弁各々とを交互に配置する。一例としてのみ、ＰＬＣ２８１は、ノズル３６３を介して各圧力開放弁１１に分配される湿潤流体１３の量を、約０．１μｇ～約５μｇの範囲で制御する。湿潤流体の量は、包装機械の必要性に基づいて増減することができる。

【0073】

一対の光学的な光電式アイセンサー３６５，３６７を、ノズル３６３の前後の剥離ライナー２１５のウェブに沿って等距離に配置することもできる。上流側のセンサー３６７は、圧力開放弁１１の前縁を検出することができ、下流側センサー３６５は、圧力開放弁１１の後縁を検出して、弁１１内に湿潤流体１３を適用するために、圧力開放弁１１の通気口２１９及びノズル３６３と整列した剥離ライナー２１５内の開口２２１とを位置決めすることができる。このような上流側センサー３６７及び下流側センサー３６５は、適切なソフトウェアを介してＰＬＣ２８１及びローラ２５５，２５７にフィードバックを提供して、各弁１１に湿潤流体１３を適用するためにノズル３６３と交差する圧力開放弁１１の適切な配置を支援する。

【0074】

ここに記載されたタイプの湿潤流体アプリケータ２１０は、先行する湿潤流体アプリケータユニットよりも重要な利点を提供することは、読者に明らかであろう。ここに記載されたタイプの湿潤流体アプリケータ２１０は、包装機械２１１の連続動作中に、包装機械２１１の動作を最初に停止することなく、湿潤流体の補充及び補填をすることができる。その結果、本発明の湿潤流体アプリケータ２１０は、包装機械２１１によって実行される包装プロセスの高価で時間のかかる中断を回避する。

【0075】

これは、包装機械２１１を停止して湿潤流体１３のレベルを検査するか、又は加圧リザーバ１１１内に湿潤流体を補充することを必要とするＮｏｒｄｓｏｎ型システム１１０とは対照的である。蓋１１３を取り外す前にＮｏｒｄｓｏｎリザーバを減圧しなければならず、このプロセスが包装機械２１１への湿潤流体の流れを中断するため、包装機械２１１の停止が必要である。そして、Ｎｏｒｄｓｏｎ型システム１１０は、不透明な蓋１１３及び側壁１１９を与えられたリザーバ１１１内の湿潤流体１３のレベルをオペレータが見ることを許可しないため、単にリザーバ１１１内の湿潤流体の体積量を検査するために包装機械２１１を停止することを必要として、包装機械２１１の停止はより頻繁に起こり得る。

【0076】

本明細書に記載されたタイプの湿潤流体アプリケータ２１０は、コーヒーパッケージに適用するための一方向圧力開放弁と共に優先的に使用される、より高粘度の湿潤流体を置換するのに堅牢で効果的である。湿潤流体アプリケータ２１０は、規定された湿潤流体１３用量を毎分４００ショットまで実行することができる。当然の結果として、本明細書に記載されたタイプの湿潤流体アプリケータ２１０は、多くのバルブ適用サイクルにわたって確実に機能し、それによって、高粘度湿潤流体を移動させるために電気機械ギア駆動ポンプシステムが使用されるときに発生することが実証されている高価な機械的故障を回避する。この信頼性は、少なくとも部分的には、ピストン３２５，３２７を前進させるためのエアパワーの使用が、ギア駆動ポンプ（例えば、ポンプ２３）よりも流体圧力を生成するためのより効果的で信頼できる手段であるという認識に起因する。

【0077】

本明細書に記載されるタイプの湿潤流体アプリケータ２１０は、現場の任意の流体移送システムに後付けすることができる。本明細書に記載されるタイプの湿潤流体アプリケータ２１０に必要な多くのタイプの修理は、ホース、ガスケット、及びシールのようなコンポーネントの簡単な交換によって達成することができる。

【0078】

湿潤流体アプリケータ２１０は、図４～１０に示されているようなシステム、又はベースユニット、巻き戻し装置、巻き取り装置、ローラ、電子部品、空気圧部品、及び弁アプリケータユニットの基本的な構成要素のバージョン又は変更を含む他のシステムにおいて、示されて説明されているもの以外で使用することができる。本発明は、他の食品および非食用製品の包装に容易に使用することができるが、単に一例として、コーヒー包装の文脈で議論されてきた。

【0079】

上記の説明は説明のために提供されており、本発明を制限するものと解釈されるものではない。本発明は、好ましい実施形態又は好ましい方法を参照して説明されているが、ここで使用されている用語は、制限用語ではなく、説明及び例示の用語であることを理解されたい。セクション見出しは制限されず、読者の便宜のためにのみ提供される。さらに、本発明は、特定の構造、方法及び実施形態に関して本明細書に記載されているが、本発明は、添付の特許請求の範囲内のすべての構造、方法及び使用に及ぶため、本明細書に開示された詳細に限定されることを意図していない。開示された湿潤流体アプリケータ及び圧力開放弁への湿潤流体の適用方法は、前述した問題の一部又は全部に対処することができる。特定の実施形態は、上述した問題のすべてに対処する必要はない。開示された湿潤流体アプリケータ及び湿潤流体を圧力開放弁に適用する方法は、これらの問題のすべてに対する解決策を含む実施形態に限定されるべきではない。さらに、構造及び方法からの流れのいくつかの利点が記載されている。本発明は、これらの利点のいずれか又はすべてを包含する構造および方法に限定されるものではない。関連技術の当業者は、本明細書の教示の恩恵を受けて、本明細書に記載されるように本発明に多数の修正を加えることができ、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲及び精神から逸脱することなく変更を加えることができる。さらに、記載された１つの実施形態のいかなる特徴も、本明細書に記載される他の実施形態に適用することができる。

【0080】

本出願は、２０２２年６月３０日に出願された米国仮出願第６３／３５７，５９９号の利益を主張しており、その開示は参照によりその全体に組み込まれている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【外国語明細書】