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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-20
(54)【発明の名称】一体型吐出ノズルを備える液体吐出システム
(51)【国際特許分類】
B05B 1/14 20060101AFI20230113BHJP
B05C 11/10 20060101ALI20230113BHJP
B05C 11/00 20060101ALI20230113BHJP
B01F 35/71 20220101ALI20230113BHJP
B01F 23/40 20220101ALI20230113BHJP
B01F 35/21 20220101ALI20230113BHJP
B01F 35/22 20220101ALI20230113BHJP
【ＦＩ】
B05B1/14 Z
B05C11/10
B05C11/00
B01F35/71
B01F23/40
B01F35/21
B01F35/22
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022528236
(86)(22)【出願日】2019-12-16
(85)【翻訳文提出日】2022-05-16
(86)【国際出願番号】 CN2019125654
(87)【国際公開番号】W WO2021119921
(87)【国際公開日】2021-06-24
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】590005058
【氏名又は名称】ザ プロクター アンド ギャンブル カンパニー
【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥ ＰＲＯＣＴＥＲ ＆ ＧＡＭＢＬＥ ＣＯＭＰＡＮＹ
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ Ｐｒｏｃｔｅｒ ＆ Ｇａｍｂｌｅ Ｐｌａｚａ， Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ， ＯＨ ４５２０２，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ
(74)【代理人】
【識別番号】100110423
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道治
(74)【代理人】
【識別番号】100111648
【弁理士】
【氏名又は名称】梶並 順
(74)【代理人】
【識別番号】100221729
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 圭介
(72)【発明者】
【氏名】カッチァトーレ、ジャスティン・トーマス
(72)【発明者】
【氏名】グ、チョン
(72)【発明者】
【氏名】カペシ、スコット・ウィリアム
(72)【発明者】
【氏名】デーゼレア、イルゼ・マリア・シリヤ
(72)【発明者】
【氏名】グイダ、ヴィンセンツォ
(72)【発明者】
【氏名】ング、ブーン・ホ
(72)【発明者】
【氏名】ツァン、キ
【テーマコード（参考）】
4F033
4F042
4G035
4G037
【Ｆターム（参考）】
4F033BA03
4F033DA05
4F033EA01
4F033GA01
4F033LA09
4F033NA01
4F042BA06
4F042BA08
4F042BA11
4F042CA03
4F042CB02
4F042CB08
4F042CB19
4F042CB27
4F042DH09
4G035AB37
4G035AC41
4G035AE13
4G037AA02
4G037BA01
(57)【要約】
組成、粘度、溶解度、及び／又は混和性の異なる２つ以上の液体を高充填速度で一体型吐出ノズル（１０）を通して容器に吐出して、そのような液体の均一混合を改善するための液体吐出システム。さらに、当該ノズル（１０）は、いかなる可動部品も含まない一体物である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２つ以上の液体を容器に吐出するための液体吐出システムであって、（Ａ）第１の液体を供給するための第１の液体源と、
（Ｂ）組成、粘度、溶解度、及び／又は混和性において前記第１の液体とは異なる第２の液体を供給するための、第２の液体源と、
（Ｃ）前記第１の液体源及び前記第２の液体源と流体連通している一体型吐出ノズルであって、前記一体型吐出ノズルが、いかなる可動部品も含まない一体物であり、
（ａ）第１の端部と、
（ｂ）反対側の第２の端部と、
（ｃ）前記第１の端部と前記第２の端部との間の１つ以上の側壁と、
（ｄ）前記ノズルを通して前記第１の液体を流すための１つ以上の第１の流路であって、前記第１の流路の各々が、第１の入口及び第１の出口によって画定され、前記第１の入口が、前記ノズルの前記第１の端部に位置し、前記第１の出口が、前記ノズルの前記第２の端部に配置されている、１つ以上の第１の流路と、
（ｅ）前記ノズルを通して前記第２の液体を流すための１つ以上の第２の流路であって、前記第２の流路の各々が、第２の入口及び第２の出口によって画定され、前記第２の入口が、前記側壁のうちの少なくとも１つの上に又はその近傍に位置し、前記第２の出口は、前記１つ以上の第２の流路が前記側壁のうちの前記少なくとも１つと前記ノズルの前記第２の端部とを通って延在するように、前記ノズルの前記第２の端部に位置し、前記第２の出口が、前記第１の出口によって実質的に囲まれている、１つ以上の第２の流路と、を含む、一体型吐出ノズルと、
（Ｄ）前記一体型吐出ノズルの前記第１の端部に又はその近傍に位置した、前記１つ以上の第１の流路を開閉するための、第１のバルブアセンブリと、
（Ｅ）前記側壁のうちの少なくとも１つに又はその近傍に位置した、前記１つ以上の第２の流路を開閉するための、第２のバルブアセンブリと、を含む、液体吐出システム。
【請求項2】
前記第１の液体源が、サーボ駆動ポンプ、好ましくはサーボ駆動容積式ポンプ、より好ましくはサーボ駆動回転容積式ポンプによって制御される、請求項１に記載の液体吐出システム。
【請求項3】
前記第１の液体源が、大気圧下で前記第１の液体を貯蔵するための貯蔵タンクを含む、請求項１に記載の液体吐出システム。
【請求項4】
前記第１の液体源によって前記一体型吐出ノズルに供給される前記第１の液体の質量又は体積流量を測定するための流量計を更に含む、請求項１に記載の液体吐出システム。
【請求項5】
前記第１のバルブアセンブリが、（ｉ）空気シリンダであって、前記空気シリンダを上チャンバ及び下チャンバに分割する内部ピストンを有し、加圧空気が前記空気シリンダの前記下チャンバ又は前記上チャンバ内に送られるときに、前記ピストンが前記空気シリンダに沿って上下に移動可能である、空気シリンダと、（ｉｉ）ばねと、（ｉｉ）前記ばね及び前記空気シリンダの前記内部ピストンに接続され、かつそれらによって作動させられて、第１の位置と第２の異なる位置との間を移動して、前記一体型吐出ノズルの前記１つ以上の第１の流路を開閉する液体プランジャと、を含む、請求項１に記載の液体吐出システム。
【請求項6】
前記第１のバルブアセンブリは、前記内部ピストンの動きをもたらすように、前記空気シリンダの前記下チャンバ又は前記上チャンバ内に加圧空気を送るための加圧空気供給部と流体連通している第１の離して設置された空気圧ソレノイドによって作動させられる、請求項５に記載の液体吐出システム。
【請求項7】
前記第２の液体源が、前記第２の液体を高圧で供給するための加圧ヘッダを含む、請求項１に記載の液体吐出システム。
【請求項8】
前記第２の液体源が、サーボ駆動ポンプ、好ましくはサーボ駆動ピストンポンプ、より好ましくは回転バルブを備えるサーボ駆動ピストンポンプによって制御される、請求項１に記載の液体吐出システム。
【請求項9】
前記サーボ駆動ピストンポンプの前記回転バルブが、投入モードと吐出モードとの間で交互になるように、第２の離して設置された空気圧ソレノイドによって作動させられ、前記投入モードにおいて、所定量の前記第２の液体が、前記第２の液体源によって前記サーボ駆動ピストンポンプ内に投入され、前記吐出モードにおいて、前記所定量の前記第２の液体が、前記サーボ駆動ピストンポンプによって前記一体型吐出ノズルに吐出される、請求項８に記載の液体吐出システム。
【請求項10】
前記第２のバルブアセンブリが、前記一体型吐出ノズルの前記１つ以上の第２の流路を開閉するための空気式バルブを含む、請求項１に記載の液体吐出システム。
【請求項11】
前記一体型吐出ノズルが、デッドスペースを実質的に含まない、請求項１に記載の液体吐出システム。
【請求項12】
前記一体型吐出ノズルが、複数の前記第１の入口及び複数の前記第１の出口を備える複数の前記第１の流路を含み、前記第１の出口の各々が、円形の形状を特徴とし、前記複数の第１の流路が、互いに実質的に平行であり、かつ前記１つ以上の第２の流路によって形成された第２の液体流を実質的に囲む複数の第１の液体流を形成するように構成されている、請求項１に記載の液体吐出システム。
【請求項13】
前記一体型吐出ノズルが、複数の前記第１の入口及び複数の前記第１の出口を備える複数の前記第１の流路を含み、前記第１の出口の各々が、三日月形を特徴とし、第２の出口が、前記第１の出口によって形成された前記三日月の半径中心に又はその近傍に位置している、請求項１に記載の液体吐出システム。
【請求項14】
好ましくは、前記第２の出口の総断面積に対する前記第１の出口の総断面積の比が、５：１～５０：１、好ましくは１０：１～４０：１、より好ましくは１５：１～３５：１である、請求項１に記載の液体吐出システム。
【請求項15】
組成、粘度、溶解度、及び／又は混和性において前記第１の液体及び前記第２の液体とは異なる第３の液体を供給するための第３の液体源を更に含み、前記一体型吐出ノズルが、前記第３の液体源と流体連通し、前記一体型吐出ノズルが、前記ノズルを通して前記第３の液体を流すための１つ以上の第３の流路を更に含み、前記第３の流路の各々が、第３の入口及び第３の出口によって画定され、前記第３の入口が、前記側壁のうちの少なくとも１つの上に又はその近傍に位置し、かつ前記第２の入口から離間されており、前記第３の出口は、前記１つ以上の第３の流路が前記側壁のうちの前記少なくとも１つと前記ノズルの前記第２の端部とを通って延在するように、前記ノズルの前記第２の端部に位置し、前記第３の出口が、前記第１の出口によって実質的に囲まれている、請求項１に記載の液体吐出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、２つ以上の液体を容器に高充填速度で吐出して、そのような液体の均一混合を改善するための液体吐出システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
２つ以上の液体（例えば、濃縮液と希釈液）を同時に容器に吐出するための液体吐出システムは周知である。このような液体吐出システムは、一般的に、２つ以上の液体を同時に、しかし別々に高充填速度で吐出するためのいわゆる共射出ノズルを含む。
【0003】
吐出される液体の組成、粘度、溶解度、及び／又は混和性が大きく異なる場合、容器内でそのような液体の均一混合を確実にすることは困難である。更に、比較的高い充填速度で容器に吐出されると、液体が飛散する傾向があることは避けられず、液体のうちの１つ以上が容器壁面上に除去しにくい残留物を形成し、これが非均一混合の問題を更に悪化させることがある。また更には、現在市販されている共射出ノズルのほとんどは、高圧下で緩み得、液体が溜まり得るデッドスペースが生じる場合があり、これにより、洗浄における課題がもたらされ、不十分な衛生化へとつながる場合がある様々な可動部品（例えば、Ｏリング、シールガスケット、ボルト、ねじなど）を包含するため、高速液体充填には好適でない。更に、液体が高充填速度で吐出される場合、このような液体を精密に投入することと、投入完了時に液体流を１００％遮断することとを確実にするのは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
したがって、高速液体充填に対応可能で、混合結果の均一性を向上させ、容器壁面への残留物の発生を低減した共射出ノズルを備える液体吐出システムへのニーズが存在する。また、精密投入及び完全な遮断が改善された液体吐出システムへのニーズも存在する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、２つ以上の液体を容器に吐出するための液体吐出システムを提供することにより、上記のニーズに応えるものであり、液体吐出システムは、
（Ａ）第１の液体を供給するための第１の液体源と、
（Ｂ）組成、粘度、溶解度、及び／又は混和性において当該第１の液体とは異なる第２の液体を供給するための、第２の液体源と、
（Ｃ）当該第１の液体源及び当該第２の液体源と流体連通している一体型吐出ノズルであって、当該一体型吐出ノズルが、いかなる可動部品も含まない一体物であり、
（ａ）第１の端部と、
（ｂ）反対側の第２の端部と、
（ｃ）当該第１の端部と当該第２の端部との間の１つ以上の側壁と、
（ｄ）当該ノズルを通して第１の液体を流すための１つ以上の第１の流路であって、当該第１の流路の各々が、第１の入口及び第１の出口によって画定され、当該第１の入口が、当該ノズルの第１の端部に位置し、当該第１の出口が、当該ノズルの第２の端部に位置している、１つ以上の第１の流路と、
（ｅ）当該ノズルを通して第２の液体を流すための１つ以上の第２の流路であって、当該第２の流路の各々が、第２の入口及び第２の出口によって画定され、当該第２の入口が、当該側壁のうちの少なくとも１つの上に又はその近傍に位置し、当該第２の出口は、当該１つ以上の第２の流路が側壁のうちの当該少なくとも１つと当該ノズルの第２の端部とを通って延在するように当該ノズルの第２の端部に位置し、当該第２の出口が、当該第１の出口によって実質的に囲まれている、１つ以上の第２の流路と、を含む、一体型吐出ノズルと、
（Ｄ）当該一体型吐出ノズルの第１の端部に又はその近傍に位置した、当該１つ以上の第１の流路を開閉するための、第１のバルブアセンブリと、
（Ｅ）当該側壁のうちの少なくとも１つに又はその近傍に位置した、当該１つ以上の第２の流路を開閉するための、第２のバルブアセンブリと、を含む。
（Ａ）第１の液体を供給するための第１の液体源と、
（Ｂ）組成、粘度、溶解度、及び／又は混和性において当該第１の液体とは異なる第２の液体を供給するための、第２の液体源と、
（Ｃ）当該第１の液体源及び当該第２の液体源と流体連通している一体型吐出ノズルであって、当該一体型吐出ノズルが、いかなる可動部品も含まない一体物であり、
（ａ）第１の端部と、
（ｂ）反対側の第２の端部と、
（ｃ）当該第１の端部と当該第２の端部との間の１つ以上の側壁と、
（ｄ）当該ノズルを通して第１の液体を流すための１つ以上の第１の流路であって、当該第１の流路の各々が、第１の入口及び第１の出口によって画定され、当該第１の入口が、当該ノズルの第１の端部に位置し、当該第１の出口が、当該ノズルの第２の端部に位置している、１つ以上の第１の流路と、
（ｅ）当該ノズルを通して第２の液体を流すための１つ以上の第２の流路であって、当該第２の流路の各々が、第２の入口及び第２の出口によって画定され、当該第２の入口が、当該側壁のうちの少なくとも１つの上に又はその近傍に位置し、当該第２の出口は、当該１つ以上の第２の流路が側壁のうちの当該少なくとも１つと当該ノズルの第２の端部とを通って延在するように当該ノズルの第２の端部に位置し、当該第２の出口が、当該第１の出口によって実質的に囲まれている、１つ以上の第２の流路と、を含む、一体型吐出ノズルと、
（Ｄ）当該一体型吐出ノズルの第１の端部に又はその近傍に位置した、当該１つ以上の第１の流路を開閉するための、第１のバルブアセンブリと、
（Ｅ）当該側壁のうちの少なくとも１つに又はその近傍に位置した、当該１つ以上の第２の流路を開閉するための、第２のバルブアセンブリと、を含む。
【0006】
好ましくは、第１の液体源は、サーボ駆動ポンプ、より好ましくはサーボ駆動容積式ポンプ、最も好ましくはサーボ駆動回転容積式ポンプによって制御される。
【0007】
好ましくは、第２の液体源は、サーボ駆動ポンプ、より好ましくはサーボ駆動ピストンポンプ、最も好ましくは回転バルブを備えるサーボ駆動ピストンポンプによって制御される。
【0008】
本発明のこれらの及びその他の態様は、以下の発明を実施するための形態を読むことにより、更に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1A】本発明の一実施形態による一体型吐出ノズルの斜視図である。
【図2A】本発明の別の実施形態による一体型吐出ノズルの斜視図である。
【図3A】本発明の更に別の実施形態による一体型吐出ノズルの斜視図である。
【図4】本発明の一実施形態による液体吐出システムの概略図である。
【図5】本発明の一実施形態による液体吐出システムの部品の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の様々な実施形態の特徴及び利点は、本発明の幅広い表現を与えるように意図される特定の実施形態の例を含む、以下の明細書から明らかになるであろう。様々な修正が本明細書及び本発明の実施から当業者には明白となるであろう。本発明の範囲は、開示される特定の形態に限定されることを意図せず、また本発明は、「特許請求の範囲」により定義されるような本発明の趣旨及び範囲に当てはまる全ての変形形態、等価物、及び代替物を網羅する。
【0011】
本明細書で使用するとき、特許請求の範囲において使用される「ａ」及び「ａｎ」などの冠詞は、特許請求又は記述されるもののうちの１つ以上を意味すると理解される。用語「含む（comprise）」、「含む（comprises）」、「含んでいる（comprising）」、「含有する（contain）」、「含有する（contains）」、「含有している（containing）」、「含む（include）」、「含む（includes）」、「含んでいる（including）」は全て、非限定的であることを意味する。
【0012】
本明細書で使用される場合、「～を実質的に含まない（substantially free of）」又は「～を実質的に含まない（substantially free from）」という用語は、一体型吐出ノズルの総体積に対して、その示された空間が０％～約１％、好ましくは０％～約０．５％、より好ましくは０％～約０．１％の体積で存在することを意味する。
【0013】
本発明で使用される一体型吐出ノズルは、可動部品（例えば、Ｏリング、封止ガスケット、ボルト、又はねじ）を有しない一体物として作製されたものである。このような一体構造は、本発明のノズルを、典型的には高い充填圧力を必要とする粘性液体の高速充填に特に好適なものにする。このような一体型吐出ノズルは、ステンレス鋼、セラミック、ポリマーなどの十分な引張強度を有する任意の好適な材料で作製され得る。好ましくは、本発明の一体型吐出ノズルは、ステンレス鋼製である。
【0014】
本発明の一体型吐出ノズルは、約３ｍｍ～約２００ｍｍ、好ましくは約１０～約１００ｍｍ、より好ましくは約１５ｍｍ～約５０ｍｍの範囲の平均高さを有してもよい。本発明の一体型ノズルは、約５ｍｍ～約１００ｍｍ、好ましくは約１０ｍｍ～約５０ｍｍ、より好ましくは約１５ｍｍ～約２５ｍｍの範囲の平均断面直径を有してもよい。
【0015】
このような吐出ノズルは、組成、粘度、溶解度、及び／又は混和性が異なる２つ以上の流体を同時に又は実質的に同時に容器に吐出するための２つ以上の流路を提供する。例えば、液体のうちの１つは、副液体供給組成物であり得、他方は、主液体供給組成物（すなわち、最終的な液体混合物の大部分の重量を構成する液体）であり得る。容器は、２つ以上の液体が吐出される開口部を有し、一方、容器の総体積は、約１０ｍＬ～約１０Ｌ、好ましくは約２０ｍＬ～約５Ｌ、より好ましくは約５０ｍＬ～約４Ｌの範囲であり得る。
【0016】
図１Ａ～図１Ｆは、本発明の一実施形態による、一体型吐出ノズルを示す。具体的には、ノズル１０は、第１の端部１２及び反対側の第２の端部１４を有する。好ましくは、第１の端部１２は上部にあり、反対側の第２の端部１４は底部にあるが、必ずしもそうであるとは限らない。より好ましくは、第１の端部１２及び第２の端部１４は、比較的平坦な表面を有する。１つ以上の側壁１６は、第１の端部１２と第２の端部１４との間に位置している。このような側壁は、平面状又は円筒状のいずれかであり得る。
【0017】
ノズル１０は、内部を通して第１の流体（例えば、主液体供給組成物）を流すための複数の第１の流路１１を収容する。第１の流路１１の各々は、図１Ｅに示されるように、第１の端部１２に位置した第１の入口１１Ａ及び第２の端部１４に位置した第１の出口１１Ｂによって画定されている。更に、ノズル１０は、内部を通して第２の流体（例えば、副液体供給組成物）を流すための第２の流路１３を収容する。第２の流路１３は、図１Ｅに示されるように、第２の流路１３が側壁１６及び第２の端部１４を通って延在するように、側壁１６の近傍に位置した第２の入口１３Ａ及び第２の端部１４に位置した第２の出口１３Ｂによって画定されている。
【0018】
第１の出口１１Ｂ及び第２の出口１３Ｂは、任意の好適な形状、例えば、円形、半円形、楕円形、正方形、長方形、三日月形、及びそれらの組み合わせを有することができる。好ましくは、図１Ｃに示すように、第１の出口１１Ｂも第２の出口１３Ｂも円形であるが、必ずしもそうであるとは限らない。
【0019】
更に、第２の出口１３Ｂは、図１Ｃに示されるように、複数の第１の出口１１Ｂによって実質的に囲まれている。副液体供給組成物が容器壁面上に堆積すると除去困難な残留物を形成しやすい場合には、このような配置は、第２の出口１３Ｂに存在する副供給流が第１の出口１１Ｂに存在する複数の主供給流によって実質的に囲まれ、これにより、副供給流の周りに「液体シュラウド」が形成されることによって、容器壁面上に副供給物による除去困難な残留物の形成を減少させるため、容器壁面上への副液体供給組成物の堆積を防止するのに特に有効である。
【0020】
複数の主供給流は、副供給流の周りに広がる「液体シュラウド」を形成するように構成され得る。代替的に、複数の主供給流は、互いに実質的に平行であり得、それによって、副供給流の周りに平行な「液体シュラウド」を形成する。主供給流のこのような平行配置は、容器内の副供給流の周りにより大きな局所乱流を提供し、より良好でより均一な混合結果を可能にするため、本発明において特に好ましい。
【0021】
更に、ノズル１０は、いかなるデッドスペース（すなわち、直接流路内にないため、液体残留物が溜まる可能性のある空間）も実質的に含まない。したがって、ノズル１０は、洗浄が容易であり、異なる液体供給部を切り替えるときに交差汚染を引き起こす可能性が低い。
【0022】
好ましくは、第２の出口１３Ｂの総断面積に対する第１の出口１１Ｂの総断面積の比は、約５：１～約５０：１、好ましくは約１０：１～約４０：１、より好ましくは約１５：１～約３５：１の範囲であり得るが、必ずしもそうであるとは限らない。このような比率は、主流量対副流量との著しく大きな比を確実にし、その結果、容器における副成分のより効率的な希釈が可能となり、容器内に副成分が局所的に高濃度になる「ホットスポット」が存在しないことを確実にする。
【0023】
図２Ａ～図２Ｅは、本発明の別の実施形態による、一体型吐出ノズルを示す。具体的には、ノズル２０は、第１の端部２２及び反対側の第２の端部２４を有する。第１の端部２２も第２の端部２４も、比較的平坦な表面を有する。円筒形側壁２６は、第１の端部２２と第２の端部２４との間に位置している。
【0024】
ノズル２０は、内部を通して第１の流体（例えば、主液体供給組成物）を流すための複数の第１の流路２１を包含する。第１の流路２１の各々は、図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｅに示されるように、第１の端部２２に位置した第１の入口２１Ａ及び第２の端部２４に位置した第１の出口２１Ｂによって画定される。更に、ノズル２０は、内部を通して第２の流体（例えば、副液体供給組成物）を流すための第２の流路２３を包含する。図２Ｃ及び図２Ｄに示されるように第２の流路２３は、第２の流路２３が円筒形側壁２６及び第２の端部２４を通って延在するように、円筒形側壁２６の近傍に位置した第２の入口２３Ａ及び第２の端部２４に位置した第２の出口２３Ｂによって画定されている。
【0025】
第１の出口２１Ｂは、いずれも三日月形状を有しているが、かかる三日月は、実質的に同じ半径中心を共有して同心円状に配置されている。対照的に、第２の出口２３Ｂは、形状が円形である。更に、第２の出口２３Ｂは、第１の出口２１Ｂの半径中心に位置し、図２Ｃに示されるように、複数の第１の出口２１Ｂによって実質的に囲まれている。副液体供給組成物が容器壁面上に堆積すると除去困難な残留物を形成しやすい場合には、このような配置は、第２の出口２３Ｂに存在する副供給流が第１の出口２１Ｂに存在する複数の主供給流によって実質的に囲まれ、副供給流の周りに「液体シュラウド」を形成して容器壁面上に副供給による除去困難な残留物の形成を減少させるため、容器壁面上への副液体供給組成物の堆積を防止するのに特に有効である。
【0026】
また、ノズル２０は、デッドスペースを実質的に含まないため、液体供給部を変更する際の交差汚染のリスクが低減され、洗浄が容易である。
【0027】
好ましくは、第２の出口２３Ｂの総断面積に対する第１の出口２１Ｂの総断面積の比は、約５：１～約５０：１、好ましくは約１０：１～約４０：１、より好ましくは約１５：１～約３５：１の範囲であり得るが、必ずしもそうであるとは限らない。
【0028】
図３Ａ～図３Ｄは、本発明の更に別の実施形態による、一体型吐出ノズルを示す。具体的には、ノズル３０は、第１の端部３２及び第２の端部３４を有する。第１の端部３２も第２の端部３４も、比較的平坦な表面を有する。円筒形側壁３６は、第１の端部３２と第２の端部３４との間に位置している。
【0029】
ノズル３０は、内部を通して第１の流体（例えば、主液体供給組成物）を流すための複数の第１の流路３１を含有する。第１の流路３１の各々は、図３Ｂ、図３Ｃ、及び図３Ｅに示されるように、第１の端部３２に位置した第１の入口３１Ａ及び第２の端部３４に位置した第１の出口３１Ｂによって画定される。更に、ノズル３０は、内部を通して第２の流体（例えば、副液体供給組成物）を流すための第２の流路３３を含有する。図３Ｃ及び図３Ｄに示されるように、第２の流路３３は、第２の流路３３が円筒形側壁３６及び第２の端部３４を通って延在するように、円筒形側壁３６の一方側近傍に位置した第２の入口３３Ａ及び第２の端部３４に位置した第２の出口３３Ｂによって画定されている。また更には、ノズル３０は、内部を通して第３の流体（例えば、追加の副液体供給組成物）を流すための第３の流路３５を含有する。図３Ａ、図３Ｃ、及び図３Ｄに示されるように、第３の流路３５は、第３の流路３５が（第２の流路３３とは反対側の）円筒形側壁３６及び第２の端部３４を通って延在するように、円筒形壁３６の他方側近傍に位置した第３の入口３５Ａと第２の端部３４とに位置した第３の出口３５Ｂによって画定されている。
【0030】
第１の出口３１Ｂの全てが、いずれも三日月形状を有しているが、かかる三日月は、実質的に同じ半径中心を共有して同心円状に配置されている。対照的に、第２の出口３３Ｂ及び第３の出口３５Ｂは、形状が円形である。更に、第２の出口３３Ｂは、第１の出口３１Ｂの半径中心に位置し、第３の出口３５Ｂは、第１の出口３１Ｂの半径中心に隣接して位置している。このようにして、第２の出口３３Ｂも第３の出口３５Ｂも、図３Ｃに示されるように、複数の第１の出口３１Ｂによって実質的に囲まれている。副液体供給組成物のいずれか又は両方が容器壁面上に堆積すると除去困難な残留物を形成しやすい場合には、このような配置は、第２の出口３３Ｂ及び第３の出口３５Ｂに存在する副供給流が、第１の出口３１Ｂに存在する複数の主供給流によって実質的に囲まれ、副供給流の周りに「液体シュラウド」を形成して容器壁面上に副供給による除去困難な残留物の形成を減少させるため、容器壁面上への副液体供給組成物の堆積を最小限に抑えるものとして機能する。
【0031】
また、ノズル３０は、デッドスペースを実質的に含まないおため、液体供給部を変更する際の交差汚染のリスクが低減され、洗浄が容易である。
【0032】
好ましくは、第２の出口３３Ｂの総断面積に対する第１の出口３１Ｂの総断面積の比は、約５：１～約５０：１、好ましくは約１０：１～約４０：１、より好ましくは約１５：１～約３５：１の範囲であり得るが、必ずしもそうであるとは限らない。同様に、第３の出口３５Ｂの総断面積に対する第１の出口３１Ｂの総断面積の比が、約５：１～約５０：１、好ましくは約１０：１～約４０：１、より好ましくは約１５：１～約３５：１の範囲であり得る。
【0033】
図４は本発明の一実施形態による液体吐出システム４０の概略図である。具体的には、そのような液体吐出システム４０は、（Ａ）第１の液体（図示せず）を供給するための第１の液体源４１と、（Ｂ）第２の液体（図示せず）を供給するための第２の液体源４３と、（Ｃ）第１の液体源４１及び第２の液体源４３と流体連通している、上記のような一体型吐出ノズル４５と、（Ｄ）第１の液体の１つ以上の第１の流路４５２を開閉するための、一体型吐出ノズル４５の第１の端部に又はその近傍に位置した第１のバルブアセンブリ４７と、（Ｅ）第２の液体の１つ以上の第２の流路４５４を開閉するための、一体型吐出ノズル４５の側壁の少なくとも１つに又はその近傍に位置した第２のバルブアセンブリ４９と、を含む。
【0034】
第１の液体は、好ましくは、大気圧下で貯蔵タンクに貯蔵される。容器内の液体の十分な混合を確実にするために、容器内で十分に強い流入及び乱流が発生するように、第１の液体、すなわち主供給液体組成物を、著しく速い速度で一体型吐出ノズル４５によって充填することが必要である。好ましくは、主供給液体組成物は、約５０ｍＬ／秒～約１０Ｌ／秒、好ましくは約１００ｍＬ／秒～約５Ｌ／秒、より好ましくは約５００ｍＬ／秒～約１．５Ｌ／秒の範囲の平均流速で充填される。投入精度を維持しながら、主供給液体組成物のこのような高充填速度を達成するために、第１の液体源４１がサーボ駆動ポンプ４１０によって制御されることが好ましい。サーボ駆動ポンプ４１０は、好ましくは、サーボ駆動容積式ポンプ、より好ましくはＷａｕｋｅｓｈａ Ｃｈｅｒｒｙ－Ｂｕｒｒｅｌｌ製（ウィスコンシン州、米国）で、市販されているＵｎｉｖｅｒｓａｌ ＩＩシリーズモデル０１８回転ＰＤポンプなどのサーボ駆動回転容積式ポンプである。第１の液体源４１によって供給される第１の流体は、その精密な投入を更に確実にするために、第１の流体の質量又は体積流量を測定する流量計４１２を通って流れてもよい。
【0035】
一体型吐出ノズル４５の第１の端部に又はその近傍に位置した第１のバルブアセンブリ４７は、好ましくは、第１の離して設置された空気圧ソレノイド４２０によって作動させられ、これは同様に加圧空気供給部４２と流体連通している。加圧空気が、空気供給部４２から空気圧ソレノイド４２０を通して当該第１のバルブアセンブリ４７に送られ、１つ以上の第１の流路４５２を開閉し、それによって一体型吐出ノズル４５を通る第１の液体の流れを制御する。
【0036】
第２の流体源４３によって一体型吐出ノズル４５に供給される第２の流体は、好ましくは、副液体供給組成物、より好ましくは主液体供給組成物よりも著しく高い粘度を有する液体であり、０．１ｍＬ／秒～約１０００ｍＬ／秒、好ましくは約０．５ｍＬ／秒～約８００ｍＬ／秒、より好ましくは約１ｍＬ／秒～約５００ｍＬ／秒の範囲の平均流量で充填され得る。
【0037】
第２の液体源４３は、好ましくは、第２の液体を高圧（すなわち、大気圧よりも高い）で供給するための加圧ヘッダ（図示せず）を含む。第２の液体供給部４３は、好ましくは、サーボ駆動ポンプ４３０によって制御され、これは好ましくは、サーボ駆動ピストンポンプ、より好ましくは回転バルブを備えるサーボ駆動ピストンポンプである。第２の液体供給部４３を制御するための最も好ましいサーボ駆動ポンプは、Ｈｉｂａｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ製の（オンタリオ州、カナダ）市販されているＨｉｂａｒ ４Ｓシリーズ精密回転式吐出ポンプであり、これは、特に高粘度液体を取り扱うのに好適なセラミック製三方向回転バルブを含む。サーボ駆動ピストンポンプ４３０は、好ましくは、第２の離して設置された空気圧ソレノイド４４０によって作動させられ、これは、空気源４４からポンプ４３０の回転バルブに加圧空気を送って、投入モードと吐出モードとの間で当該バルブを回転させる。当該投入モードにおいて、所定量の当該第２の液体が、当該第２の液体源４３によって当該サーボ駆動ピストンポンプ４３０に投入され、かつ当該吐出モードにおいて、当該所定量の第２の液体が、当該サーボ駆動ピストンポンプ４３０によって当該一体型吐出ノズル４５に吐出される。
【0038】
一体型吐出ノズル４５の側壁に又はそのうちの少なくとも一方の近傍に位置した第２のバルブアセンブリ４９は、好ましくは、一体型吐出ノズル４５の当該１つ以上の第２の流路４５４を開閉するための空気式バルブを含む。空気式バルブは、好ましくは、内部膜（図示せず）を撓ませて流体がそこを流れるように開口するピンチバルブであり、それは、特に、内部のバルブ部品から流体を隔離し、１００％の遮断を確保するために好適である。好ましくは、空気式バルブは、離して設置された空気圧ソレノイドによって作動させられる。より好ましくは、空気式バルブは、第２の離して設置された空気圧ソレノイド４４０によっても作動する。
【0039】
図５は、本発明の一実施形態による液体吐出システム５０の部品の斜視図である。具体的には、好ましくは、Ｗａｕｋｅｓｈａ Ｃｈｅｒｒｙ－Ｂｕｒｒｅｌｌ製（ウィスコンシン州、米国）の市販されているＵｎｉｖｅｒｓａｌ ＩＩシリーズモデル０１８回転ＰＤポンプであるサーボ駆動回転容積式ポンプ５１０によって制御される第１の液体源（図示せず）が、第１のバルブアセンブリ５７を通して低粘度の主供給液体（図示せず）を一体型吐出ノズル５５に供給している。サーボ駆動ピストンポンプ５３０、好ましくは、セラミック製三方向回転バルブを備える、Ｈｉｂａｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ製の（オンタリオ州、カナダ）市販されているＨｉｂａｒ ４Ｓシリーズ精密回転式吐出ポンプによって制御される第２の液体源（図示せず）は、第２のバルブアセンブリ５９を通して一体型ノズル５５に高粘度の副供給液体（図示せず）を供給する。
【0040】
図６は、図５の一体型吐出ノズル５５、第１のバルブアセンブリ５７、及び第２のバルブアセンブリ５９の断面図である。一体型吐出ノズル５５は、１つ以上の第１の流路５５２を含み、これらは、当該一体型吐出ノズル５５の第１の端部から第２の端部まで延在して、低粘度の主供給液体（図示せず）が１つ以上の第１の流路５５２を通って流れることを可能にする。一体型吐出ノズル５５は、１つ以上の第２の流路５５４を更に含み、これらは、ノズル５５の側壁からその第２の端部まで延在して、高粘度の副供給液体（図示せず）が第２の流路５５４を通って流れることを可能にする。
【0041】
一体型吐出ノズル５５の第１の端部に又はその近傍に位置した第１のバルブアセンブリ５７は、好ましくは、かかる空気シリンダ５７１を上チャンバ５７１Ａと下チャンバ５７１Ｂとに分割する内部ピストン５７２を備える空気シリンダ５７１、ばね５７３及び流体プランジャ５７５を含む。内部ピストン５７２は、加圧空気が空気シリンダ５７１の下チャンバ５７１Ａ又は上チャンバ５７１Ｂ内に送られるときに、当該空気シリンダ５７１に沿って上下に移動することができる。流体プランジャ５７５は、当該内部ピストン５７２及び当該ばね５７３に接続され、それらによって作動させられる。
【0042】
典型的には、流体プランジャ５７５は、ばねによって押し下げられて、１つ以上の第１の流路５５２の直上に着座する。流体プランジャ５７５がこの位置にあるときに、１つ以上の第１の流路５５２を塞ぎ、それによって、低粘度の主供給液体が当該１つ以上の第１の流路５５２を通って流れるのを防止することができる。
【0043】
１つ以上の第１の流路５５２を開放するために、第１の離して設置された空気圧ソレノイド（図示せず）がトリガされて、空気供給部（図示せず）から空気シリンダ５７１の底部チャンバ５７１Ｂに加圧空気を送って、当該底部チャンバ５７１Ｂを加圧する。これが発生すると、内部ピストン５７２は、空気シリンダ５７１に沿って上昇する。内部ピストン５７２は、流体プランジャ５７５に直接結合されているため、内部ピストン５７２の上昇動作により、流体プランジャ５７５が、ばね５７３の閉鎖力に抗して移動する。流体プランジャ５７５が、１つ以上の第１の流路５５２から上方に、かつそこから離れるように（図６に示すように）移動すると、低粘度の主供給流体は、一体型吐出ノズル５５の当該１つ以上の第１の流路５５２を通って流れることが可能になる。
【0044】
１つ以上の第１の流路５５２を再び閉じるために、第１の離して設置された空気圧ソレノイド（図示せず）は、空気供給部（図示せず）から空気シリンダ５７１の上チャンバ５７１Ａに加圧空気を送りながら、空気シリンダ５７１の底部チャンバ５７１Ｂから空気を抜くようにトリガされる。これが発生すると、内部ピストン５７２は、加圧された上チャンバ５７１Ａとばね５７３との複合力で空気シリンダ５７１に沿って下降し、これによって流体プランジャ５７５が押し下げられ、１つ以上の第１の流路５５２の上に着座することになる。これに対応して、１つ以上の第１の流路５５２は封鎖され、そこを通る主供給流体の流れが停止される。
【0045】
一体型吐出ノズル５５の側壁に又はその近傍に位置した第２のバルブアセンブリ５９は、好ましくは、内部膜５９２を有する空気式ピンチバルブ５９１を含む。ピンチバルブ５９１が加圧空気で充填されると、内部膜５９２が閉鎖され、１つ以上の第２の流路５５４への高粘度の副供給液体の流れが切断される。加圧空気がピンチバルブ５９１から出ると、内部部材５９２が液体流の力の下で撓んで開き、それによって、高粘度の副供給液体がそこを通って１つ以上の第２の流路５５４内に流れ込むことを可能にする。好ましくは、ピンチバルブ５９１への加圧空気の流入及び流出は、離して設置された空気圧ソレノイドによって制御される。
【0046】
図７は、図５のサーボ駆動ピストンポンプ５３０の断面図である。好ましくは、サーボ駆動ピストンポンプ５３０は、流体入口５３１、内側ピストン５３２、流体投入チャンバ５３３、三方向セラミック製回転バルブ５３４、及び流体出口５３５を含む。高粘度の副供給液体（図示せず）は、第２の液体供給部（図示せず）の加圧ヘッダ（図示せず）から、サーボ駆動ピストンポンプ５３０の流体入口５３１内に流される。投入モード中、副供給液体（図示せず）は、内側ピストン５３２が後退して副供給液体を吸引するにつれ、流体入口５３１から三方向セラミック製回転バルブ５３４を通して流体投入チャンバ５３３内に送られる。所定量の副供給液体が流体投入チャンバ５３３内に引き込まれると、サーボ駆動ピストンポンプ５３０は、吐出モードに移行する準備が整う。副供給液体の吐出を開始するために、離して設置された空気圧ソレノイドがトリガされて、三方向セラミック製バルブを９０度回転させる。三方向セラミック製バルブがこのように回転すると、流体入口５３１と流体投入チャンバ５３３との間の流体連通が切断されるが、流体投入チャンバ５３３と流体出口５３５との間の流体連通は開いており、それによって、所定量の副供給液体が流体投入チャンバ５３３から流体出口５３５を出て下流の吐出ノズル（図示せず）に流れ込むことを可能にする。好ましくは、本明細書に記載された離して設置された空気圧ソレノイド（図示せず）はまた、一体型吐出ノズルのすぐ上流に位置しているピンチバルブ（図示せず）を作動させることができ、その結果、ピンチバルブが開かれて、下流の一体型吐出ノズルを通って副供給液体が流れることを可能にする。副供給液体の吐出が完了すると、離して設置された空気圧ソレノイドは、ピンチバルブを閉じるようにトリガされ、三方向セラミック製バルブが９０度回転して元の開始位置まで戻る。これに応じて、流体投入チャンバ５３３と流体出口５３５との間の流体連通は切断され、副供給液体の流れが完全に切断される。
【0047】
本明細書に開示される寸法及び値は、列挙された正確な数値に厳密に限定されるものとして理解されるべきではない。その代わりに、特に指示がない限り、そのような寸法は各々、列挙された値とその値を囲む機能的に同等な範囲との両方を意味することが意図される。例えば、「４０ｍｍ」と開示された寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することが意図される。
【0048】
相互参照される又は関連するあらゆる特許又は特許出願、及び本願が優先権又はその利益を主張する任意の特許出願又は特許を含む、本明細書に引用される全ての文書は、除外又は限定することを明言しない限りにおいて、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。いかなる文献の引用も、本明細書中で開示又は特許請求されるいかなる発明に対する先行技術であるとはみなされず、あるいはそれを単独で又は他の任意の参考文献（単数又は複数）と組み合わせたときに、そのようないかなる発明も教示、示唆又は開示するとはみなされない。更に、本文書における用語の任意の意味又は定義が、参照により組み込まれた文書内の同じ用語の任意の意味又は定義と矛盾する場合、本文書においてその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。
【0049】
本発明の特定の実施形態を例示及び説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な他の変更及び修正を行うことができる点は当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内にある全てのそのような変更及び修正を添付の特許請求の範囲に網羅することが意図される。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2E】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】