KR101533855B1 - 유체 분사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연성 백으로부터 유체를 분사하기 위한 유체 분사 장치에 관한 것이다. 본 장치는 사용 중에 연성 백을 지지하기 위한 지지대와, 연성 백의 인접한 부분에에 위치한 배출구를 향하여 상기 지지대에 대하여 점진적인 이동을 하기 위하여 연성백의 인접한 부분을 수용하도록 구성되는 마운팅을 가진다. 연성백이 점진적으로 감겨짐에 따라, 유체는 인접한 부분으로부터 단부를 향해 쥐어 짜져서 사용 중에 조절되는 방식으로 배출구로부터 유체를 분사한다. 이는 다른 장점들 중에서도 유체의 기대되고 정확한 적하 부분이 백으로부터 쥐어 짜지게 하고 연성 백으로부터 적하를 지시하는 것을 허용한다.

유체, 분사, 장치, 지지대, 마운팅, 노즐

Description

유체 분사 장치{LIQUID DISPENSING APPARATUS}

본 발명은 연성 백(bag)으로부터 유체를 분사하기 위한 유체 분사 장치에 관한 것이다.

이후에 본 발명은 음식 제품이나 성분을 분사함에 이용하는 것을 예로 들어 기술될 것이나, 본 발명은 이러한 이용 분야에 반드시 제한되는 것은 아니며 다른 분야, 예를 들어 음료, 산업 화학물, 및 의료, 약제 및 개인 처치에 사용하기 위한 유체 준비물의 원하는 적하량(dosage amount)의 분사와 같은 용도를 가질 수 있다.

종래 기술에 대하여 아래에서 소개되는 것이 이 분야에서 주지 관용 기술임을 인정하는 것으로 간주 되지는 않는다.

플라스틱 필름 백은 음식이나 유체 음식 제품을 포함하는 다른 제품들에 대한 일반적인 포장 방법이 되고 있다. 그러한 백은 종래의 강인한 용기들, 예를 들어 병, 캔, 들통, 드럼 또는 탱크를 뛰어 넘는 실질적인 이익을 제공한다. 상기 백은 통상 주둥이와 마개를 갖춘다. 제품을 백 안에 채우거나 제품을 백의 밖으로 빼내는 것, 또는 둘 다를 위하여 부속품들이 사용될 수 있다.

그러한 백에 대한 분사 시스템은 공통적으로 두 가지 타입이다. 제1 타입은 밸브 장치를 채용하고 중력에 의해 작동되나(예를 들어, 와인 통), 제2 타입은 밸 브 장치를 갖고 있거나 그렇지 않은 펌프 시스템 (예를 들어, 연동 펌프)를 사용한다. 종래 분사 시스템과 관련한 많은 단점들은 아래와 같다:

1. 상대적으로 빠른 속도에서 유체의 정확한 적하 분사는 어렵다. 이는 특히 유체가 점성을 가져서 "흐르는 경향이 있지(runny)" 않는 경우에 그렇다. 연동 펌프의 속도는 연성 튜브가 펌프들 사이에서 원래 형태로 복귀할 필요가 있기 때문에 제한된다(예를 들어, 펌프들은 때맞게 이를 허용하기 위하여 이격 될 필요가 있다). 연동 펌프는 상대적으로 전력 효율이 낮아서 상대적으로 운용비가 비싸다. 나아가, 연동 펌프 튜브는 정기적으로 마모되어서 교체될 필요가 있다. 연동 펌프의 정확성은 또한 체적 처리량은 수압의 기능(인자들의 범위에 따라 달라질 수 있는)이므로 또한 제한된다. 정확성을 개선하기 위하여 저속으로 유체를 분사하는 것이 가능하나 이는 그러한 시스템의 상업적인 실행 가능성에 큰 충격을 준다. 이와 달리, 고속에서 점성 유체를 분사할 수 있는 장치들은 복잡하고 고가이다.

2. 펌프를 채용하는 시스템의 경우에 있어서, 유체는 펌프 내에 남을 수 있고/있거나 펌프는 백의 밖으로 유체의 마지막 부분을 빨아내기에 충분히 강력하지 않을 수 있다. 백을 실질적으로 완전하게 비울 수 없기에 유체의 낭비가 발생하며, 백이 재사용된다면 위생의 문제는 아래에서 논의된다.

3. 종래 분사 시스템들은 유체의 일 부분을 분사 시스템의 요소들 내에 또는 상에 남길 수 있다. 이 때문에 시스템은 위생을 유지하기 위하여 또한 시스템에 의해 분사된 유체의 오염 가능성을 낮추기 위해 정기적으로 세척될 필요가 있다.유체 용기가 통상적인 폐쇄 또는 밀봉 형태를 가진다고 하더라도, 용기가 다시 채워질 때 오염물질이 들어가는 것을 피하기는 어려울 것이다. 정변위 피스톤형 펌프는 대체로 청소하기 어려운 펌프의 일 형태에 대한 좋은 예이다.

4. 종래 분사 시스템들은 구성에 있어서 상대적으로 복잡하다.

본 발명은 종래 기술의 결점들 중 적어도 하나를 극복하거나 실질적으로 개선하거나, 또는 적어도 대안을 제안할 유체 분사 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 연성 백으로부터 유체를 분사하기 위한 유체 분사 장치가 제공되며, 이 장치는:

- 사용 중에 상기 연성 백을 지지하기 위한 지지대와,

- 상기 연성 백의 단부에 위치한 배출구를 향하여 상기 지지대에 대하여 점진적으로 이동하기 위하여, 상기 연성 백의 인접한 부분을 수용하도록 구성되는 마운팅을 포함하고,

상기 연성 백은 점진적으로 감겨져서 상기 유체는 상기 인접한 부분으로부터 상기 단부로 쥐어 짜져서 상기 유체가 상기 배출구로부터 사용 중에 제어된 채로 분사될 수 있다.

유체 분사 장치의 실시예들의 유용한 점은 유체가 제어되면서 점차적으로 쥐어 짜지기 때문에 원하는 바와 같이 정확한 적하량의 유체를 분사할 수 있다는 것이다. 이는, 예를 들어, 중력 하에서 또는 유량이 수압에 따라 달라질 수 있는 펌프의 작동 하에서 분사되는 유체에 반하여 인정된다.

백의 단부에서 인접부로 제어된 쥐어 짜기는 요구에 따라서 다양한 속도로 수행될 수 있고, 적하의 정확성은 유지될 수 있다. 그래서, 본 발명의 실시예들은 상대적으로 빠른 비율로서 유체의 정확한 적하 분사를 가능하게 하며, 실질적으로 유체의 점성과 무관하다(점성의 특정한 범위 내에서). 그래서, 본 발명의 실시예들은 생산 라인 및 생산 공정에 대하여 꽤 적합하다. 그러한 생산 공정의 일 예는 음식 아이템(예를 들어, 팬케이크)를 준비하는 공정이다. 빠른 공정은 음식 아이템의 보다 빠른 생산율과 더 큰 고객 만족으로 이어진다.

유체 분사 장치의 실시예들의 다른 장점은 백이 꼬리로부터 노즐까지 감겨짐에 따라 백의 장력이 유지되기 때문에 연성 백을 실질적으로 완전하게 비울 수 있다는 것이다. 이는 유체를 덜 버려도 되게 하며 그 결과로 유체의 구비와 관련한 비용을 줄일 수 있게 한다.

유체 분사 장치의 실시예들의 다른 이점은 연성 백으로부터 직접 적하가 가능하다는 것이다. 다시 말해서, 보통 동작 중에 유체는 분사장치의 어떠한 불필요한 표면과도 접촉하지 않는다. 예를 들어, 분사 장치가 조리될 음식의 일부를 분사하기 위해 구성되는 경우에 있어서, 음식은 조리 가능한 표면 또는 표면들에 직접 분사된다. 그래서, 백이 한번 비워져서 버려지는 경우에, 유체가 상기 장치의 어떠한 다른 구성과도 접촉하지 않아서 또한 매우 위생적이므로 상기 장치는 정기적으로 세척될 필요가 없다. 상기 장치는 연성 백으로부터 직접 적하를 제공하도록 구성된다는 사실은 연성 튜브(연동 펌프들에서와 같은) 또는 다른 외피 부분이 요구되지 않아서 교체될 필요가 없다는 것을 의미한다.

상기 장치는 백으로부터 분사될 때까지 백의 내용물이 백 내에 밀봉된 채로 유지되는 실시예들에 있어서 매우 위생적이기도 하다. 그래서, 음식 제품을 준비함에 있어서, 상기 장치는 건강, 안전 및 오염에 대한 고려의 관점에서 일부 종래 기술 보다 우월한 입장이다. 백의 내용물(고체이건 액체이건)을 공기를 이용하여 타이트하게 밀봉하는 실시예들에 있어서, 음식 제품은 보다 잘 보관되고 저장 수명은 증가된다. 이는 상대적으로 짧은 저장 수명의 음식 제품들 때문에 음식 제품을 분사하기 위하여 상기 장치가 사용되는 경우에 특히 유용하다.

유체 분사 장치의 실시예들의 다른 이점은 구성에 있어서 기구적으로 간단하다는 것이다. 이는 분사 용기 및 관련 요소들(예를 들어, 부착물, 커버 및/또는 교반기)이 상기 장치에 병합될 필요가 없기 때문이다. 이는 비용을 줄이고 또한 유체 분사 장치가 보다 콤팩트한 형태로 제조될 수 있어서 포장, 포장 시간, 및 배송 요구조건들(관련된)을 줄일 수 있음을 의미한다. 기구적으로 단순한 구성은 또한 이 시스템이 기구적으로 효율적임을 의미한다. 이는, 차례로, 전력 요구량을 줄여서 비용을 줄인다. 기구적으로 단순한 구성은 또한 더 큰 신뢰성을 제공하는데, 이는 더 적은 부품들이 사용되기 때문이다.

유체 분사 장치의 실시예들의 다른 이점은 상대적으로 작은 반경 마운팅( 및 그에 감기는 백)만이 감겨져서 전기 모터가 강한 기구적인 이점 또는 레버리지를 가지므로 전력 요구량이 상대적으로 낮다는 것이다. 줄어든 전력 요구량은 상기 장치가 사용자에 대해 부상을 유발하는 경향이 낮아지고 더 작고/값싼 모터를 이용할 수 있다는 것을 의미한다. 나아가, 상기 장치는 많은 전력을 사용하지 않을 것이어서, 전력비를 줄일 것이다.

한번 비워진 백을 사용하는 유체 분사 장치의 실시예들의 또 다른 이점은 재 충전 및 세척 단계들이 필요하지 않기 때문에 사용이 간편하다는 것이다. 이는 높은 수준의 사용 편의성으로 이어진다. 상기 장치의 소유자에 대한 편의성은 유체 또는 파우더(예를 들어, 유체를 만들기 위해 물과 섞이기 위한)의 백이 바로 또는 거의 바로 사용할 수 있도록 사용자에게 배송될 수 있기에 보다 강화된다. 예를 들어, 백은 한 번 또는 두 번의 간단한 단계들을 통해 분사 장치에 연결될 수 있고, 물은 필요하다면 미리 백의 내용물에 첨가될 수 있다.

물이 백에 추가되면 백은 노즐을 덮는 뚜껑과 함께 흔들어져서 내용물이 적절하게 섞여진 후에 상기 장치에 연결되기 때문에 상기 구성은 또한 물과의 용이한 혼합을 허용한다. 나아가, 연성 백이 투명한 물질로 만들어진다면, 사용자는 내용물이 적절하게 섞였는지 볼 수 있고, 연성 백은 연성이므로 사용자는 내용물이 적절하게 섞였는지 만져서 느낄 수 있다. 내용물이 적절하게 섞이지 않았다면 사용자는 백의 내용물을 섞기 위하여 추가로 흔들기를 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 배출구는 노즐을 포함하고, 상기 지지대는 사용 중에 상기 노즐을 수용하기 위한 홈을 포함한다. 유용하게도, 상기 노즐은 사용 중에 상기 연성 백의 밖으로 유체의 유동을 제어하거나 지향시키는 것을 돕니다. 다른 실시예들에 있어서, 상기 노즐은 상기 백에서 상이한 위치들에 제공될 수 있으나 바람직하게는 초기에 감겨진 단부에 반대되는 단부에 또는 그에 인접한 곳에 제공될 수 있다. 저장, 운송 및 배송을 위하여 보호 캡이 상기 노즐에 체결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 노즐은 상기 홈을 통하여 연장한다. 이 형태에 있어서, 상기 노즐은 연성 백의 본체부로부터 외향 연장하는 돌출부의 형태를 가진다. 유용하게도, 상기 노즐은, 상기 지지대 내에서 상기 홈 내에 체결되면 상기 연성 백이 상기 지지대에 정확하게 위치되어 상기 마운팅에 연결되게 되는 한, 체결 표시기를 제공한다. 일 실시예에 있어서, 상기 노즐은 공기 또는 다른 오염물이 연성 백에 들어가지 못하기 때문에 사용들 사이에 위생을 증가시키는 일방향 밸브의 형태를 가진다.

바람직하게는, 상기 홈은 상기 홈 내에 상기 노즐을 해제 가능하게 유지하기 위한 유지물을 포함한다. 유용하게도, 이 실시예에 있어서 상기 노즐은 상기 홈 내에서 유지되어서 점차로 감겨짐에 따라 연성 백의 당겨짐에 대항하여 반작용력을 더 잘 제공할 수 있다. 이는 백의 감김을 돕는 연성 백을 팽팽하게 하고 연성 백으로부터의 훨씬 좋은 추출을 가능하게 한다.

바람직하게는, 상기 유체 분사 장치는 상기 연성 백의 단부를 향하여 상기 마운팅을 이동시키고 상기 인접한 부분으로부터 상기 단부로 상기 연성 백을 점진적으로 감기 위한 구동 시스템을 더 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 구동 시스템은 사용자 선택에 의지하여 전부로서 또는 단계적으로 연성 백의 자동적인 쥐어 짜기를 가능하게 한다. 적하의 정확성 및 유체 분사 장치의 이용의 전반적인 편의성 등의 측면에서 구동 시스템에 의해 연성 백을 쥐어짜게 하는 것(연성 백을 수동으로 감아 올리는 것에 반대되는)은 분명한 이점이 있다.

바람직하게는, 상기 지지대는 아래로부터 상기 연성 백을 지지하기 위한 하부와 사용 중에 상기 백의 팽창을 제한하기 위한 적어도 하나의 팽창 제한부를 포함한다.

상기 하부는 백의 중량을 지지하는 점에서 유용하다. 백의 중량이 지지되지 않는다면 백은 마운팅에 의해 인접한 부분에서 그리고 '배출구 지지대'에 의해 배출구에서 지지 될 필요가 있을 것이다. 백이 팽팽하고 처지지 않은 형태(정확한 적하의 이점이 있는)로 유지되게 하기 위하여, 마운팅과 배출구 지지대는, 차례로, 상기 장치에 과도한 응력을 인가하는 높은 반대되는 힘들을 제공할 필요가 있을 것이다.

백의 팽창을 제한하기 위하여 하부 및 적어도 하나의 팽창부 둘 다를 제공하는 것은 적하가 백의 팽창이 줄어들 때 보다 정확하게 조절될 수 있다는 점에서 유익하다. 사용 중에 백의 팽창을 제한하는 것은 마운팅의 동일한 회전 속도에서 유동 속도의 변동을 줄이게 된다.

바람직하게는, 상기 하부는 하측 표면이고 상기 적어도 하나의 팽창 제한부는 상기 하측 표면 위에 위치하며 사용 중에 상기 연성 백의 팽창에 저항하도록 구성된다. 이 실시예는 사용 중에 백의 가장 넓은 평면들이 샌드위치 식으로 끼워지게 함으로써 백의 팽창을 제한하는 간단한 방식을 제공한다.

바람직하게는, 상기 상측 표면은 상기 지지대에 대하여 일 단부에서 힌지 연결된다. 이는 마운팅과 하부가 사용 중에 바로 접근되게 허용하여서 백이 상기 홈에 바로 체결되거나 그로부터 제거될 수 있게 한다.

바람직하게는, 상기 상측 표면은 상기 노즐을 상기 홈에 유지하도록 하방 연장하는 돌출부를 포함한다. 이는 특히 마운팅이 점진적으로 백을 감음에 따라 연성 백이 인장될 때 상기 홈 내에 노즐을 유지하는 것을 돕니다.

바람직하게는, 상기 마운팅은 상기 단부를 향한 이동과 상기 연성 백의 감김을 동시에 이루도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 지지대는 적어도 하나의 레일을 포함하고 상기 마운팅은 상기 적어도 하나의 레일을 따라 구르도록 구성되는 적어도 하나의 롤러와 가변적인 유효 직경의 릴을 포함한다. 유용하게도, 가변 유효 직경의 릴은 상기 릴이 백에서의 장력이 증가함에 따라 직경이 될 수 있게 한다. 이는 릴의 전방(즉, 백의 출구를 향한) 이동을 과도하게 방해하지 않는 수준으로 장력이 증가하지 않을 것임을 의미한다.

바람직하게는, 상기 릴은 사용 중에 상기 연성 백의 단부를 수용하기 위하여 그들 사이에 슬롯을 한정하는 적어도 두 개의 서로 이격되며 길이방향으로 연장하는 마운팅 부재들을 포함한다. 유용하게도, 연성 백의 인접한 부분이 상기 적어도 두 개의 이격된 마운팅 부재들 사이에 엮이면, 연성 백은 마운팅 부재들에 의해 회전될 수 있고 마찰은 상기 백의 인접한 부분이 상기 슬롯의 밖으로 슬라이딩하는 것을 멈추게 할 것이다.

바람직하게는, 상기 마운팅 부재들의 적어도 하나의 적어도 일 부분은 탄성 복원 물질로 만들어져서, 상기 연성 백이 상기 마운팅 부재들에 점진적으로 감겨짐에 따라, 상기 마운팅 부재들 중 적어도 하나는 수축되고 상기 마운팅 부재들 사이의 거리는 줄어들어서 상기 릴의 유효 직경을 줄이도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 마운팅은 두 개의 롤러들을 포함하고 상기 릴은 두 개의 마운팅 부재들을 포함하고 각 롤러는 상기 마운팅 부재들의 인접한 단부들에 직접 또는 간접적으로 연결된다.

바람직하게는, 상기 마운팅 부재들의 중간 영역은 편향 구성에 의해 연결된다.

바람직하게는, 상기 편향 구성은 적어도 하나의 압축 스프링이다.

바람직하게는, 상기 편향 구성은 적어도 하나의 인장 스프링이다.

바람직하게는, 상기 릴은 적어도 하나의 축과, 상기 적어도 하나의 축과 상기 연성 백의 단부를 서로 연결하는 적어도 하나의 스프링을 포함하여, 상기 연성 백이 점차적으로 감겨짐에 따라 상기 적어도 하나의 스프링은 상기 릴의 유효 직경이 줄도록 가압한다.

바람직하게는, 상기 스프링은 상기 축의 적어도 일 부분을 감싸고 상기 축에 장착되는 내측 가장자리를 가지고 상기 연성 백의 인접한 부분에 부착되도록 구성되는 외측 가장자리를 가지는 나선형 스프링이어서, 연성 백이 상기 나선형 스프링에 점진적으로 감겨 짐에 따라, 상기 나선형 스프링은 그의 유효 직경을 줄이도록 압축되어 상기 릴의 유효 직경을 줄인다.

바람직하게는, 상기 구동 시스템은 전기 스텝 모터 및 제어 유닛을 포함한다.

바람직하게는, 상기 지지대는 두 개의 레일들을 포함하고 상기 마운팅은 두 개의 롤러들을 포함하며 상기 릴은 상기 롤러들 사이에 장착되고 양단부는 각 롤러에 연결된다.

바람직하게는, 상기 롤러들 및 레일들은 서로 치합하도록 구성되어 상기 마운팅의 회전과 함께 이루어지는 상기 마운팅의 전진 이동을 보장한다. 다시 말해서, 상기 롤러들 및 레일들의 기어이를 포함하는 것은 상기 롤러들이 상기 레일들을 따라 이동할 때 미끄러지지 않도록 보장한다.

바람직하게는, 상기 백은 음식용 플라스틱, 엘라스토머 물질, 밀봉된 종이, 밀봉된 섬유, 고무 또는 테프론으로 만들어진다.

바람직하게는, 상기 연성 백은 가변 단면적을 가져서 상기 배출구로부터 상기 유체의 분사는 실질적으로 사용 중에 상기 연성 백의 점진적인 감김에 비례한다.

바람직하게는, 상기 마운팅의 이동을 제어하는 제어 유닛과, 분사된 유체를 수용하기 위한 수용 표면과, 상기 제어 유닛에 작동 가능하게 연결되는 하나 이상의 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 센서는 유체의 분사된 부분과 실질적으로 정렬되게 배치되고 유체의 분사된 부분의 사이즈를 측정하여 상응하는 데이터를 상기 제어 유닛에 전송하도록 구성되어 상기 마운팅의 점진적이 이동을 멈추거나, 정지시키거나 반대로 이동하게 하여 상기 유체의 추가적인 분사를 멈추거나 정지시킨다.

마운팅의 점진적인 이동을 반대로 하는 것은 유용하게도 백에서의 압력을 줄여서 노즐로부터의 유체의 유동이 정지되도록 보장한다. 바람직하게는, 하나 이상의 센서들은 유체의 분사된 부분의 단면적을 기록하도록 구성되고 상기 제어 유닛은 상기 단면적 측정으로부터 유체의 분사 부분의 체적을 도출하도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 하나 이상의 센서들 중 적어도 하나는 상기 분사 유체의 높이 및 반경을 측정하도록 구성된다.

바람직하게는, 상기 하나 이상의 센서들은 근접 또는 위치 센서를 포함한다.

바람직하게는, 상기 근접 또는 위치 센서는 광센서이다.

바람직하게는, 상기 하나 이상의 센서들은 중량 센서를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 유체 분사 시스템이 제공되는데, 기대되며 정확한 유체의 적하량은 분사하는 단부에서 백에 부착된 노즐을 통하여 플라스틱 필름 백의 밖으로 유체를 쥐어짜기 함에 의해 달성될 수 있다. 특히, 쥐어 짜기는 노즐의 방향에서 노즐에 반대되는 백의 단부 또는 꼬리를 굴리거나 감아서 달성된다. 정확한 적하를 위해 요구된 노즐의 고정적인 위치를 보존하고 백의 회전 또는 감김을 가능하게 하기 위하여, 백의 꼬리는 감기 메커니즘의 이동성 릴에 장착되고 상기 릴의 동시적인 회전 및 전진은 꼬리로부터 노즐까지 점진적으로 백이 쥐어짜지게 하여서 백은 내용물의 기대되는 양만큼 비워질 수 있다.

본 발명의 여전히 다른 측면에 따르면, 시퀴즈 백으로부터 유체를 분사하기 위한 시스템이 제공되는데, 상기 시스템은 시퀴즈 백의 꼬리에 장착하기 위한 회전성 릴과, 백을 쥐어짜서 백의 노즐로부터 유체를 분사하기 위하여 전진 방향에서 릴을 동시에 회전시키고 이동시키기 위한 수단을 포함하여서, 백의 쥐어짜기가 백으로부터 유체의 정확한 적하량을 분사할 수 있도록 조절된다.

본 발명의 범위 내에 속할 다른 어떠한 형태들에도 불구하고, 본 발명의 바 람직한 실시예들은, 오직 예로서, 첨부된 도면들을 참조하여 기술될 것이다:

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분사 장치에서 사용되는 바람직한 백의 사시도.

도 2는 쥐어 짜기 건에 제1 위치에서 도 1의 백을 유지한 것을 보이며 본 발명의 일 실시예의 유체 분사 장치의 개략적인 측면도.

도 3은 쥐어 짜기 전에 제2 위치에서 유지되는 백을 보이는 도 2의 유체 분사 장치의 개략적인 측면도.,

도 4는 유체 분사 장치의 릴 또는 이동성 코어에 장착되며 백의 노즐의 방향에서 감기는 백의 꼬리를 보이는 도 2의 유체 분사 장치의 개략적인 측면도이며,

도 5는 도 4의 유체 분사 장치의 구역(A)의 확대도.

도 6은 도 5에 비하여 백이 더 크게 감겨진 상태(백의 노즐의 방향에서)인 도 4의 유체 분사 장치의 중앙 구역(B)의 확대된 사시도.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 바람직한 유체 분사 장치의 사시도.

도 8은 도 7의 유체 분사 장치의 일 부분의 좌측면도.

도 9는 도 7의 유체 분사 장치의 부분적으로 파쇄된 우측 단부의 도면.

도 10은 쥐어 짜기 전에 도 1의 백을 유지하는 도 7 내지 도 9의 유체 분사 장치의 일 부분의 사시도.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분사 장치의 일 부분을 통한 개략적인 단면도.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분사 장치의 릴 또는 코어의 이동에 관한 물리적인 이론을 예시하는 개략적인 다이어그램.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분사 장치의 릴 또는 코어의 이동에 관한 물리적인 이론을 예시하는 개략적인 다이어그램.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분사 장치의 코어의 이동에 관한 물리적인 이론을 예시하는 두 개의 단면 다이어그램.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분사 장치의 릴 또는 코어의 이동에 관한 물리적인 이론을 예시하는 개략적인 다이어그램.

도 16은 통상 형태로서 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분사 장치의 릴 또는 코어를 통한 단면도.

도 17은 줄어든 직경을 가지는 형태로서 도 16의 코어를 통한 단면도.

도 18은 통상 형태로서 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분사 장치의 스프링 장착형 릴 또는 코어를 통한 단면도.

도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 나선형 스프링 장착형 릴 또는 코어를 포함하는 유체 분사 장치를 통한 단면도.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분사 장치에 사용하기 위한 바람직한 급접 센서 장치의 개략적인 평면도.

도 21은 도 20에 도시된 장치의 개략적인 측면도.

도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 분사 장치에 사용하기 위한 바람직한 카메라 센서 장치의 개략적인 평면도.

도 23은 도 22에 도시된 장치의 개략적인 측면도.

도 24는 도 1의 백으로부터 분사된 제품의 도 22 및 23에 도시된 카메라 센서로부터 취한 도면.

도 25는 도 24에 도시된 제품의 단면도.

이하의 설명에 있어서, 공통적인 또는 유사한 부분 또는 특징을 가지는 실시예들에서 상기 부분 또는 특징은 유사한 참조 번호로서 표시된다(예, 도 10A, 10B에서 참조 번호 10등).

도면들을 참조하면, 유체 분사 장치는 지지대(11)에 의해 지지되는 스퀴즈 백(squeeze bag, 10)을 짜기 위한 이동성 회전 코어(18)를 포함하여 제공된다.

도 1에 도시된 스퀴즈 백(10)(또는 플라스틱 필름 백)은 짤 수 있는 백 부분(squeezable bag poriton, 12)과, 일 단부에 배치되는 노즐(14)(또는 대롱)을 포함하는데, 노즐(14)은 캡(16)에 의해 보호된다. 노즐(14)은 체크 밸브 또는 일 방향 밸브(미도시), 예를 들어 오리주둥이(duck-bill) 밸브를 가진다. 노즐(14)을 가지는 단부에 반대되는 백(10)의 단부 또는 꼬리(17)는 유체 분사 장치의 이동성 회전 코어(18)를 설치하기에 적합한 영역을 가진다.

노즐(14)은 사용 시에 연성 백(10)의 밖으로 유체의 유동이 제어되고 지향되게 한다. 다른 실시예들에 있어서, 노즐(14)은 백(10)의 다른 위치들에 제공될 수 있다. 보호 캡(16)은 백(10)의 저장, 이송 및 운반 중에 노즐(14)에 결합 될 수 있 다.

도 2에 도시된 유체 분사 장치의 이동성 회전 코어(18)는 백(10)의 꼬리(17)를 양 측면에서 감싸는(sandwich)는 2개의 핑거(20, 22)를 갖는다.

백(10)의 노즐(14)은 지지대(11) 내, 이 경우에는 백(10)이 사용 시 놓여지는 평탄 테이블(24) 내에 개구(23)를 통해 돌출한다. 노즐(14)은 또한 평탄 테이블(24) 내의 개구(23) 내에 고정되는 한 고정 표시기를 제공하고, 연성 백(10)은, 코어(18)에 연결될 수 있는 채로, 평탄 테이블(24)에 정확하게 위치될 수 있다. 평탄 테이블(24)은 백(10)의 무게를 지지하는 점에서 유용하다. 백(10)의 무게가 지지되지 않는다면 꼬리(17)에서 코어(18)에 의해 지지되고 개구(23)에 의해 노즐(14)에서 개구될 필요가 있을 것이다. 이러한 구성에 있어서, 백(10)이 탄탄하게 유지되도록 하기 위하여{이는 정확한 적하(dosing)의 이점이 있음}, 코어(18) 및 노즐(14)은 차례로 상기 장치에 대해 과도한 응력을 인가할 수 있을 서로 반대되며 높은 수준의 힘을 제공할 필요가 있을 것이다.

코어(18)가 점차로 백(10)을 감음에 따라 특히 연성 백(10)이 인장 될 때, 개구(23)를 통하여 노즐(14)을 유지하는 노즐 유지부(28)형태의 돌출부를 가지는 힌지형 뚜껑(26)이 제공된다. 다시 말해서, 노즐 유지부(28)는 유지물로서 작용하여 백(10)이 점차로 감겨짐에 따라 노즐(14)이 연성 백(10)의 당겨짐에 대항하는 더 높은 반응력을 지지하는 것을 돕는다. 연성 백(10)에서의 더 높은 장력은 연성 백(10)으로부터 유체가 보다 잘 배출될 수 있게 한다. 그러나, 지나친 장력은 구동 메커니즘(이하 기술될 것), 모터(이하 기술될 것), 그리고 연성 백(10) 또는 노즐(14)을 정지시키거나 잠재적으로 그에 손상을 입힐 수 있다.

다른 실시예에서 노즐(14)은 개구(23)를 통해 돌출하지 않고, 이 실시예에서 개구(23)는 노즐(14)의 연장일 수 있다.

사용 중에, 백(10)은 평탄 테이블(24)의 표면상에 놓여지고, 노즐(14)은 평탄 테이블(24) 내의 개구(23)를 통해 위치되어서 분사 출구로서 기능할 것이다. 백(10)의 꼬리(17)는 2개의 핑거(20,22) 사이에 꼬리(17)를 지나서 코어(18)에 장착된다. 힌지형 뚜껑(26)은 그에 따라 백(10; 도 3 참조) 위에 평평하게 놓여지고 뚜껑(26) 및 평탄 테이블(24) 각각의 상부 및 하부의 강성 표면들 사이에서 백(10)을 구속시키는 팽창 제한부로서 작용한다. 이는 사용 중에 백(10)의 가장 큰 면들을 감싸서 백(10)의 팽창을 제한하는 간편한 방법을 제공한다.

그래서, 이동성 회전 코어(18)에 의한 쥐어 짜기로부터의 압력 하에서 백(10)의 과도한 팽창이 회피되거나 적어도 줄어든다. 이는 적하(dosing)가 보다 정확하게 제어될 수 있게 한다.

힌지형 뚜껑(26)은 코어(18)와 평탄 테이블(24)이 사용 중에(또는 사용 사이에) 바로 접근될 수 있게 하여 백(10)이 상기 장치에 바로 장착되거나 제거될 수 있게 한다.

코어(18)는, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 노즐(14)을 향하여 전진 방향으로 동시에 회전 및 이동하도록 유인되고, 백(10)의 꼬리(17)는 그에 따라 코어(18)의 핑거(20,22) 둘 다를 감거나 감싸기 시작한다. 코어(18)가 더 회전할 수록, 유체는 노즐(14)을 통하여 보다 쥐어 짜져서 백 내부에서 증가된 압력에 의해 백(10)의 밖으로 나오게 된다(도 6 참조).

도 7 내지 9를 참조하면, 코어(18)는 가역 전기 스테퍼(stepper) 모터(30)에 의해 구동된다. 일부 실시예들에 있어서, 노즐(14)의 일 방향 밸브 구성을 적절하게 닫기 위하여, 전기 모터(30)는 짧은 시간 동안에 반드시 역회전 되어야 한다. 전기 모터(30)를 역회전시키는 것은 연성 백(10) 내에서 압력을 완화시켜서 유체가 백(10)의 밖으로 가압되는 것을 정지시킨다.

이동성 회전 코어(18)는 두 개의 핑거(20,22)를 포함한다. 핑거(20,22)는 일 단부에서 크래들 축(40)에 연결되고 다른 단부에서는 단부 축(42)에 각 스프링 핀(44)에 의해 연결된다.

단부 축(42)은 래크(38)를 따라 이동하도록 구성된 제1 래크 이동 기어(34)에 연결된다. 래크(38)는 백 슬라이드 채널(46, bag slide channel) 내에서 지지된다. 크래들 축(40)은 래크(52)를 따라 이동하도록 구성된 제2 래크 이동 기어(50)에 연결된다. 그래서, 코어(18)의 양 단부에는 기어들(34,50)이 있다.

크래들 축(40)에 대하여 회전 가능하게 고정된 기어(32)는 스테퍼 모터(30)의 출력축과 회전하는 제2 소 직경 기어(48)와 치합된다. 기어(32)는 스테퍼 모터(30) 속도를 낮춤으로써 크래들 축(40)의 회전 속도를 줄이기 위해 사용된다. 요구되는 기어비에 따라서는 스테퍼 모터(30)와 크래들 축(40) 사이에 다른 기어 장치가 사용될 수 있음을 이해해야 할 것이다.

제1 및 제2 래크 이동 기어(34,50)은 앞서 기술된 감기 메커니즘에 의해 쥐어 짜지는 백(10)의 노즐(14)을 향한 전진 방향으로 동시에 회전하고 이동하도록 하기 위하여 기어 래크(38,52) 위에 영구적으로 접촉하고 이동한다. 제1 및 제2 래크 이동 기어(34,50) 및 기어 래크(38,52)의 포함은 미끄럼이 일어나지 않도록 보장한다.

래크(52)는 모터(30) 아래에 위치하여 크래들(56)에 수용되는 플라스틱 슬라이드(54) 상에 지지 된다. 제1 래크 이동 기어(34)가 기어 래크(38)에서 분리되는 것을 정지시키는 베어링 면(57)이 또한 제공된다. 제2 래크 이동 기어(50)는 크래들(56)에 의해 래크(52)에 대항하여 유지된다.

모터(30)를 가동하는 것은 소 직경 기어(48)가 회전하게 하고, 이는 차례로 대 직경 기어(32)가 회전하게 한다. 대 직경 기어(32)가 회전함에 따라, 코어(18)도 회전하고, 코어(18)는 기어(34,50)의 연속적인 회전에 의해 래크(38,52)를 따라 전진 이동한다. 일 실시예에 있어서, 이러한 구동 시스템은 사용자의 선택에 따라 전체로서든 단계별로서든 연성 백(10)의 자동적인 쥐어짜기가 이루어지게 한다. 이는 적하량의 정확성 및 유체 분사 장치의 통상적인 용이한 이용의 관점에서 구동 시스템에 의해 쥐어짜지는(수동으로 말려지는 것에 반대되게) 연성 백(10)을 가지는 점에서 확실한 이점이 된다.

백(10)의 꼬리(17)가 코어(18)의 핑거(20,22) 사이에 장착될 때(도 10에 도시된 바와 같이), 코어(18)의 회전 및 전진은 꼬리(17)가 코어(18)를 감싸게 하여, 백(10)이 보다 감겨져서 백(10)의 내용물이 노즐(14)을 통하여 쥐어 짜지게 한다.

도시된 실시예에서, 코어(18)가 노즐(14)을 향하여 이동함에 따라, 코어(18)는 백(10)의 단부로부터 느슨한 부분을 당겨서 백(10)이 약간의 장력을 갖도록 유 지한다. 이러한 공정의 단순화된 예가 도 11에 도시된다.

이러한 공정을 실증하는 물리적 이론은 도 12에 도시된다. 코어(18)는고정점(B)를 향하여 표면(S)를 따라 각속도(ω)를 가지고 구른다. 코어(18)는 백(10)의 느슨한 부분을 잡아 당긴다. 이론적으로, 코어(18)의 직경(D)는 일정해서(즉, 백 1OA의 두께는 0) 중심(A)을 가지는 코어(18)는 회전당 원주 길이(πD)를 이동한다.

실제에 있어서, 코어(18)를 감싸는 백(10)의 물질은 코어(18)의 직경(D)이 도 13에 도시된 바와 같이 계속 증가하게 하며, 코어(18A)의 선형 전진은 회전 당 일정한 기어 래크 비율에 의해 지배된다.

효과상으로, 코어(18)의 개별 회전에 대하여, 코어(18)는 앞의 회전 보다 더 전진한다. 코어의 각속도(ω)가 일정하다면, 코어 중심(A)의 선속(V)은 증가한다.

코어 중심(A)의 회전당 이동 거리는 원주 길이(πD)로 정의된다.

도 14를 참조하면, 변위 불일치값(x)는 감겨진 백(10)의 두께(또는 전체 직경의 증가)로부터 유래한다.

실제에 있어서, 코어(18)의 개별 회전에 대하여, 상기 장치는 코어가 가속된 중심(A) 속도(V1)로 πD+x를 이동하도록 요구한다. 그러나 코어(18)는 랙크에 대한 기어의 비가 πD와 동일함에 의해 허용되는 거리 만을 이동할 수 있다(즉, 기어의 피치 원경이 D라면). 도 15를 이제 참조하면, 이러한 불일치는 래크 상에서 발휘되는 기어의 힘(FG)DP 반대되는 백의 당김력(FB)을 만들어내고, 백(10)이 인장되게 한다. 코어(18)가 계속해서 회전하고 노즐(14)을 향해 이동함에 따라, 이러한 불일 치, 및 그에 따른 하중은 증가한다. 이는 상기 하중이 커지게 되면 코어(18)의 전진을 막을 수 있다.

이러한 불일치에 대한 한 가지 해결책은 직경의 증가를 예상하여 D 보다 작은 초기 직경을 가지는 코어(18A)를 제공하는 것이다. 이러한 해결책과 관련한 한 가지 문제는 초기에 백(10A)이 지나치게 느슨할 수 있고 백(10A)이 비는 것이 효과적이지 않을 수 있고, 또는 적어도 제어하기 어려울 수 있다는 것이다.

이제 도 16 내지 19를 참조하면, 많은 효과적인 해결책들이 상기 메커니즘 또는 백(10A)에 손상을 가하는 반대되는 힘들을 방지하기 위하여 제안된다.

본 발명에 의해 제안되는 첫 번째 해결책은 하중에 대하여 코어(18)의 직경을 변화시키기 위한 수단이다. 코어(18)의 직경은 백(10)에서 느슨함을 제거하기에 충분할 정도로 초기에 크나 인장/하중에 대하여 무너지고, 감겨지는 백(10)의 증가하는 두께를 보상하기 위하여 그 직경을 줄이게 된다. 이는 다양한 직경/무너질 수 있고/ 수축할 수 있는 코어(18)를 사용함에 의해 달성될 수 있다. 유용하게도, 가변 가능한 직경의 코어(18)는 백(10)에서 장력이 증가함에 따라 직겨이 줄어들 수 있다. 이는 장력이 코어(18)의 전진 이동{즉, 백(10)의 출구를 향한}을 과도하게 방해하는 수준까지 증가하지 않을 것임을 의미한다.

가변 직경 코어(18)의 다른 실시예들은 이제 설명될 것이다.

도 16 및 17을 참조하면, 코어(18B)는 예시되고 사용 중에 연성 백(10B)의 꼬리(17B)를 수용하기 위하여 슬롯(23)을 한정하는 2개의 연성 로드 또는 핑거(20B,22B)를 포함한다. 유용하게도, 연성 백(10B)의 꼬리(17B)가 핑거(20B,22B) 사이에 엮여지면, 연성 백(10B)은 핑거(20B,22B)에 의해 회전될 수 있고 꼬리(17B)는 마찰에 의해 상기 슬롯 밖으로 슬라이딩되어 나오지 않을 것이다.

로드들(20B,22B)은 하중, 그리고 그에 따른 백(10B)의 당김력 하에서 상기 로드들 사이의 간격(즉, 상기 슬롯(23)의 폭)이 줄어들도록 탄성 변형 가능한 물질로 만들어진다. 충분한 백(10B) 장력 하에서, 로드들(20B,22B)은 로드들(20B,22B)의 중앙 부분이 서로 근접하게 위치하도록 무너질 수(collapse) 있을 것이다. 이러한 실시예에 있어서, 로드들(20B,22B)은 알루미늄으로 만들어지나 다른 실시예들에 있어서 로드들(20B,22B)은 다른 적합한 엔지니어링 재질(예를 들어, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 구리, 나무)로 만들어질 수 있다.

그래서, 등가(equivalent) 직경은 하중력의 작용에 따라 감소한다. 상기 변형은 로드들(20B,22B)이 상기 힘이 제거된 이후에 그들의 초기 직선 형태로 복귀하기에 충분히 작다.

유용하게도, 이는 사용 중에 다양한 직경 코어(18B)를 제공하는 간단하고 비용면에서도 효율적인 방식을 대표한다.

등가 직경의 감소는 도 16 및 17에 등가 직경의 감소의 결과인 등가 외주의 감소의 관점에서 예시되어 있다. 도 16에 있어서, 등가 외주는 πD+2l이고 도 17에서 등가 외주는 πD+2l1이다.

일 예로서:

기어 모듈(Module)이 1이면, 상기 기어는 12개의 이를 가지고 기어의 피씨디(PCD, Pitch Circle Diameter)는 12mm이고, 등가 외주는 πD가 되어야 한다. 그에 따라, π*12mm는 37.68mm가 된다.

알루미늄 로드들이 6mm 직경이고 등가 외주의 공식이 C=πD+2l이면, l=(C-πD)/2이고 로드들의 중심들 사이의 간격은 9.4mm가 되어야 한다.

그에 따라, 로드들 사이의 이론적인 간격은 9.4mm-6mm=3.4mm이다.

이러한 특정한 배열/기하 구조는 오직 제한된 범위의 백 길이에 대해 적용될 수 있다. 로드들(20B,22B) 사이의 간격 및 로드들의 직경은 주어진 백 길이에 대해 고정된다. 일반적으로, 백(10B)이 더 길수록, 상기 갭은 더 커질 필요가 있을 것이고/또는 상기 로드 직경은 더 작아질 필요가 있을 것이다(두 경우 다에서 로드들이 서로를 향한 더 큰 변위를 허용하기 위하여).

도 18을 참조하면, 적어도 하나의 편향(biasing) 수단, 이 경우에는 단일 스프링(61), 로드들(20C,22C) 사이에 제공되는 점을 제외하면 실시예 A와 유사한 일 실시예가 제공된다. 그래서, 유효 직경의 감소{또는 무너짐(collapse)}는, 스프링(61)에 의해 조정된 장력과 함께, 로드들(20C,22C)의 이동에 의해 달성된다. 스프링(61)은 특정한 구성에 따라서 압축 또는 인장 스프링 어느 것이든 가능함을 알 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 스프링(61)은 탄성, 압축 가능한 특성들{예를 들어, 점-탄성 폼(foam)}을 가진 물질로 대체될 수 있을 것이다. 이 실시예는 다양한 백 길이에 대하여 구현될 수 있다.

다른 실시예는 도 19에 도시되며 단일 로드(80) 또는 핑거를 가지는 코어(18D)를 제공한다. 코어(18D)의 유효 직경의 감소(또는 무너짐)은 로드(80)를 따라 연장하는 나선 스프링(82)의 압축에 의해 달성된다. 백의 꼬리(17D)는 나선 스프링(82)의 가장자리(84)에 고정/잠겨진다. 백(10D)의 장력은 나선 스프링(82)에 의해 조정된다. 이 실시예는 다양한 백 길이에 대하여 구현될 수 있다.

앞서 언급된 반대되는 힘들에 의해 상기 메커니즘 또는 백에 손상이 가해지는 것을 방지하기 위한 두 번째 가능한 방법은 하중을 보상하기 위하여 래크 이동을 허용하는 수단을 제공하는 것이다. 예를 들어, 각 래크(38E,52E)는 레일(도시되지 않음) 상에 슬라이딩 가능하게 장착될 수 있고 편향 수단은 래크(38E,52E)과 그들의 각 레일 또는 상기 장치의 다른 어떤 적합한 장착대 구조를 연결하기 위하여 제공되어서 래크(38E,52E)는 편향 수단의 편향에 대항하여 레일들에 대해서만 이동할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 편향 수단은 인장 스프링이다. 그래서, 이 실시예에 있어서 코어 이동의 불일치로부터 유래한 장력은 래크(38E,52E)의 이동에 의해 보상된다.

앞서 언급된 반대되는 힘들에 의해 상기 메커니즘 또는 백에 손상이 가해지는 것을 방지하기 위한 세 번째 방법은 노즐(14F) 및/또는 구멍(23)이 조금 이동하도록 하기 위한 수단을 제공하는 것이다. 예를 들어, 구멍(23F)은 라운드형 단면을 가질 수 있고 노즐(14F)을 이동 코어(18F)로부터 이격되게 편향시키기 위한 편향 수단(예를 들어, 스프링)을 포함할 수 있다. 편향 수단이 압축 스프링을 포함하는 경우에 있어서, 상기 스프링은 백(10F)에서의 장력이 증가하여 백(14F)에서의 장력을 제한한 채로 압축된다. 장력 스프링은 노즐(14F)의 다른 측에 장착되어 유사한 목적을 달성할 수 있다.

이제 도 20 내지 도 25를 참조하면, 유체 분사 장치는 코어(18)의 이동을 제 어하기 위한 제어 유닛과, 분사된 유체를 수용하기 위한 수용 표면(59)과, 제어 유닛에 작동 가능하게 연결되는 하나 이상의 센서들을 포함한다. 수용 표면(59)은 도시된 바와 같이 컨베이어로 제공된다.

유체 분사 장치의 일 측면은 아래 실시예들 중 하나에 의해 기술되는 바와 같이 백(10)으로부터 유체의 정밀한 적하를 위한 센서 시스템에 관한 것이다.

백(10)으로부터 유체를 쥐어 짜는 것은 통상 코어(18)의 전진에 비례하지 않는다. 이는 백(10)의 팽창과 코어(18)를 반대로 한 후에 백(10)에서의 잔류 응력에 기인한다.

이러한 문제에 대한 해결책은 적하 사이즈를 제어하기 위한 하나 이상의 센서를 구성하는 것이다. 하나 이상의 센서는 위치, 중량, 체적, 초음속, 적외선 또는 온도 센서이거나, 다른 적합한 형태의 센서일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 하나 이상의 센서는 유체가 적하되는 부분과 실질적으로 정렬되고 유체의 적하된 부분을 측정하고 제어 유닛에 대응하는 데이터를 전송하여 코어(18)의 점진적인 이동을 정지시키거나 멈추거나 반대로 하여 유체의 추가적인 분사를 정지 또는 멈추게 한다. 하나 이상의 센서는 분사된 유체의 높이 및/또는 반경을 측정하도록 구성될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 하나 이상의 센서는 근접 센서, 카메라 센서 및/또는 광 센서이다. 카메라 센서는 상대적으로 높은 점성 유동이 분사되는 경우{예를 들어, 팬케이크(pancake) 혼합물}에 특히 적합하다. 일 실시예에 있어서, 하나 이상의 센서는 변조된 적외선을 사용하는 광센서이다. 일 실시예에 있어서, 하나 이상 의 센서는 적외선 광 및 수신기를 포함하는 단일 센서이다.

근접 센서와 관련하여 도 11 및 12에 도시된 바와 같이, 백(10)으로부터 분사된 유체는 수용 표면(59) 상으로 낙하한다. 중심에서 벗어나사 위치한 근접 센서(58)(반사형의 또는 빔을 이용하는)는 쥐어 짜진 유체(60)의 가장자리(또는 직경)을 탐지한다. 그러한 감지 시 센서의 작동은 백(10)에서의 압력을 완화하고 노즐(14)을 통한 유동을 멈추기 위하여 코어(18)를 신속하게 뒤로 물리거나/반대로 회전하게 한다.

적하의 정밀성은 더 낮은 유동 속도와 함께 개선될 수 있다. 유동의 더 낮은 속도를 얻기 위하여, 코어(18)의 속도는 더 낮아질 수 있다. 추가적인 센서(들)은 백(10)으로부터 쥐어 짜진 유체의 유동을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 유동의 존재는 근접 센서(들)에 의해 감지될 수 있고, (전자 제어를 통하여) 코어(18)의 속도가 감소하게 한다. 다시 말해서, 적어도 일 실시예에서 유체는 다양한 비율로 분사될 수 있다. 이는 유체의 대부분이 노즐을 통하여 단일 식품 아이템을 만들기 위하여 쌓여진 후에 상기 비율이 감소되어 정지되고 또는 정지되도록 점진적으로 줄어들 수 있기에 보다 정확한 적하를 제공하는 것을 도울 수 있다.

높은 밀도, 그리고 특히 다양한 밀도(일단들 사이의)의 유체들의 경우에 있어서, 쌓여진 유체의 직경을 측정하는 것은 정밀한 적하량 분사를 얻기 위하여 불충분할 수 있다.

도 13 내지 16을 참조하면, 카메라 센서(62)가 제공되고 쌓여진 유체의 부피를 계산하기 위하여 사용될 수 있다. 카메라(62)는 쌓여진 것(도시된 바와 같이)에 근접하게 위치하여 쥐어짜진 유체의 실루엣/윤곽을 (실시간으로) 스캔한다.

대략적인 단면의 이미지는 실제 체적을 구하기 위해 사용될 수 있다. 고속 프로세서는 카메라로부터의 이미지를 실시간으로 해석하고 체적(회전된 솔리드물의 체적)을 계산한다. 사전 설정된 체적에 도달함에 있어서, 프로세서는 코어(18)를 반대로 회전시키고 쥐어 짜기 공정을 멈추기 위한 신호를 전송한다. 카메라 센서(62)는 근접 센서(58)와 함께 또는 그와 독립적으로 사용될 수 있다.

이러한 실시예에 있어서, 연성 백(10)은 다층 필름으로 만들어진다. 상기 필름의 외층은 나일론 적층물로 만들어지는데, 제품 접촉 층은 LLD 폴리에틸렌으로 만들어진다. 다른 실시예들에 있어서, 백은 다른 음식용 플라스틱 또는 엘라스토머 물질, 실링된 종이, 실링된 섬유 또는 테프론으로 만들어진다.

이러한 실시예에 있어서, 연성 백은 325mm 길이와 220mm 폭을 가진다. 다른 실시예들에 있어서, 연성 백은 150mm에서 650mm의 길이와 100 내지 450mm의 폭을 가질 수 있다. 연성 백은 이러한 사이즈 범위에 제한되지 않고 사용 상태에 따라 다른 적합한 사이즈를 가질 수 있다.

이러한 실시예에 있어서, 노즐(14)은 백(10)의 전방에서 50mm 떨어져 위치하고 폭 방향으로 중앙에 위치한다. 다른 실시예들에 있어서, 노즐은 백의 전방에서 10mm 내지100mm 사이에 위치하고/하거나 중심에서 벗어나 위치한다.

일 실시예에 있어서, 연성 백은 다양한 단면적을 가져서 출구로부터의 유체의 적하가 사용 중에 연성 백의 점진적인 감김에 실질적으로 비례한다. 유용하게도, 이러한 실시예는 어떤 센서를 요구하지 않고 제어 유닛은 단순히 장착 이 얼마나 진행되었는지에 관한 정보를 얻을 수 있으면 될 뿐이다. 이러한 실시예에 있어서, 백은 팽창을 억제하고 유체 적하의 정확성를 향상시키기 위하여 주름이 잡혀질 수 있다. 나아가, 연성 백은 위에서 볼 때 절두권취 형태를 가져서 그의 짧고 평행한 단부가 노즐에 인접하게 될 수 있다. 다른 실시예들에서, 연성 백은 대략 직사각형과 다른 형태를 가질 수 있다.

또 다른 실시예에 있어서, 노즐이나 홈은 백의 벽을 찔러서 설정된 영역에서 백에 형성된다. 사용 전에 벗겨질 수 있는 접착 커버는 노즐 또는 홈 위에 제공될 수 있다.

다른 실시예에 있어서, 회전성 코어는 가변 직경이거나 아닐 수 있고 노즐은 연성 배출 튜브로 끼워질 수 있으며, 튜브의 자유단은 홈(23)에 고정된다. 그래서, 백이 감겨짐에 따라 회전성 코어의 유효 직경에서의 증가는 연성 배출 튜브를 늘림에 의해 보상된다.

또 다른 실시예에 있어서, 노즐은 일방향 밸브에 끼워지지 않고 노즐로부터 일단 상방으로 연장하고나서 역 U자형 절곡부를 지나고서 하방으로 연장하는 연성 튜브에 부착된다. 이는 백의 쥐어 짜기가 멈추고 나서 유체가 백의 밖으로 흐르는 것을 멈추게 한다. 일 변형예에서, 역 U자 절곡부는 연성 튜브를 따라서 어떤 위치에도 제공되나 동일한 기능을 수행하도록 위치되고 맞추어진다.

본 발명에 대한 일 변형예에서, 로드(20,22)는 연성 백의 반대되는 측면들을 꽉 잡는 개별 쌍의 부착물들로 대체된다.

다른 실시예에 있어서, 마운팅은 구름 핀의 형태를 가져서 백을 감싸며 회전 할 때 유체는 연성 백의 밖으로 쥐어 짜진다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 장치는 수평 대신에 수직하게 구성된다. 이러한 실시예에 있어서, 회전성 코어는 상기 구조에 의해 고정적으로 유지되고 연성 백은 코어가 회전함에 따라 상방으로 당겨진다. 연성 백은 일 측에서 하향 배출구를 가지고 상기 배출구 바로 아래에는 요리 가능한 표면이 위치하다. 이러한 구성은 분사되는 유체가 항상 노즐의 높이와 무관하게 요리 가능한 표면 상에서 실질적으로 동일한 위치에 놓이게 한다. 연성 백의 정확한 자리 잡기를 보장하고 백의 쥐어 짜기를 돕기 위하여, 백의 바닥은 중량, 스프링 힘 또는 다른 적합한 수단에 의해 하방으로 당겨진다.

가변 직경의 코어는 노즐이 실질적으로 고정적으로 유지되는 곳에서만 필요하다. 상기 장치가 수직 이외의 각도로 배열될 때 그리고 센서가 분사되는 유체의 체적을 효과적으로 측정하기 위하여 사용되는 경우에 이는 노즐을 고정적으로 유지하기 위하여 중요하다.

유체 분사 장치의 실시예들의 유용한 점은 유체가 제어되면서 점차적으로 쥐어 짜지기 때문에 원하고 정확한 적하량의 유체를 분사할 수 있다는 것이다. 이는, 예를 들어, 중력 하에서 또는 유량이 수압에 따라 달라질 수 있는 펌프의 작동 하에서 분사되는 유체에 반하여 인정된다.

백의 단부에서 인접부로 제어된 쥐어 짜기는 요구에 따라서 다양한 속도로 수행될 수 있고, 적하의 정확성은 유지될 수 있다. 그래서, 본 발명의 실시예들은 상대적으로 빠른 비율로서 유체의 정확한 적하 분사를 가능하게 하며, 실질적으로 유체의 점성과 무관하다(점성의 특정한 범위 내에서). 그래서, 본 발명의 실시예들은 생산 라인 및 생산 공정에 대하여 꽤 적합하다. 그러한 생산 공정의 일 예는 음식 아이템(예를 들어, 팬케이크)를 준비하는 공정이다. 빠른 공정은 음식 아이템의 보다 빠른 생산율과 더 큰 고객 만족으로 이어진다.

유체 분사 장치의 실시예들의 다른 장점은 백이 꼬리로부터 노즐까지 감겨짐에 따라 백의 장력이 유지되기 때문에 연성 백을 실질적으로 완전하게 비울 수 있다는 것이다. 이는 유체를 덜 버려도 되게 하며 그 결과로 유체의 구비와 관련한 비용을 줄일 수 있게 한다.

유체 분사 장치의 실시예들의 다른 이점은 연성 백으로부터 직접 적하가 가능하다는 것이다. 다시 말해서, 보통 동작 중에 유체는 분사장치의 어떠한 불필요한 표면과도 접촉하지 않는다. 예를 들어, 분사 장치가 조리될 음식의 일부를 분사하기 위해 구성되는 경우에 있어서, 음식은 조리 가능한 표면 또는 표면들에 직접 분사된다. 그래서, 백이 한번 비워져서 버려지는 경우에, 유체가 상기 장치의 어떠한 다른 구성과도 접촉하지 않아서 또한 매우 위생적이므로 상기 장치는 정기적으로 세척될 필요가 없다. 상기 장치는 연성 백으로부터 직접 적하를 제공하도록 구성된다는 사실은 연성 튜브(연동 펌프들에서와 같은) 또는 다른 외피 부분이 요구되지 않아서 교체될 필요가 없다는 것을 의미한다.

상기 장치는 백으로부터 분사될 때까지 백의 내용물이 백 내에 밀봉된 채로 유지되는 실시예들에 있어서 매우 위생적이기도 하다. 그래서, 음식 제품을 준비함에 있어서, 상기 장치는 건강, 안전 및 오염에 대한 고려의 관점에서 일부 종래 기 술 보다 우월한 입장이다. 백의 내용물(고체이건 액체이건)을 공기를 이용하여 타이트하게 밀봉하는 실시예들에 있어서, 음식 제품은 보다 잘 보관되고 저장 수명은 증가된다. 이는 상대적으로 짧은 저장 수명의 음식 제품들 때문에 음식 제품을 분사하기 위하여 상기 장치가 사용되는 경우에 특히 유용하다.

유체 분사 장치의 실시예들의 다른 이점은 구성에 있어서 기구적으로 간단하다는 것이다. 이는 분사 용기 및 관련 요소들(예를 들어, 부착물, 커버 및/또는 교반기)이 상기 장치에 병합될 필요가 없기 때문이다. 이는 비용을 줄이고 또한 유체 분사 장치가 보다 콤팩트한 형태로 제조될 수 있어서 포장, 포장 시간, 및 배송 요구조건들(관련된)을 줄일 수 있음을 의미한다. 기구적으로 단순한 구성은 또한 이 시스템이 기구적으로 효율적임을 의미한다. 이는, 차례로, 전력 요구량을 줄이여서 비용을 줄인다. 기구적으로 단순한 구성은 또한 더 큰 신뢰성을 제공하는데, 이는 더 적은 부품들이 사용되기 때문이다.

유체 분사 장치의 실시예들의 다른 이점은 상대적으로 작은 반경 마운팅( 및 그에 감기는 백)만이 감겨져서 전기 모터가 강한 기구적인 이점 또는 레버리지를 가지므로 전력 요구량이 상대적으로 낮다는 것이다. 줄어든 전력 요구량은 상기 장치가 사용자에 대해 부상을 유발하는 경향이 낮아지고 더 작고/값싼 모터를 이용할 수 있다는 것을 의미한다. 나아가, 상기 장치는 많은 전력을 사용하지 않을 것이어서, 전력비를 줄일 것이다.

한번 비워진 백을 사용하는 유체 분사 장치의 실시예들의 또 다른 이점은 재 충전 및 세척 단계들이 필요하지 않기 때문에 사용이 간편하다는 것이다. 이는 높 은 수준의 사용 편의성으로 이어진다. 상기 장치의 소유자에 대한 편의성은 유체 또는 파우더(예를 들어, 유체를 만들기 위해 물과 섞이기 위한)의 백이 바로 또는 거의 바로 사용할 수 있도록 사용자에게 배송될 수 있기에 보다 강화된다. 예를 들어, 백은 한 번 또는 두 번의 간단한 단계들을 통해 분사 장치에 연결될 수 있고, 물은 필요하다면 미리 백의 내용물에 첨가될 수 있다.

물이 백에 추가되면 백은 노즐을 덮는 뚜껑과 함께 흔들어져서 내용물이 적절하게 섞여진 후에 상기 장치에 연결되기 때문에 상기 구성은 또한 물과의 용이한 혼합을 허용한다. 나아가, 연성 백이 투명한 물질로 만들어진다면, 사용자는 내용물이 적절하게 섞였는지 볼 수 있고, 연성 백은 연성이므로 사용자는 내용물이 적절하게 섞였는지 만져서 느낄 수 있다. 내용물이 적절하게 섞이지 않았다면 사용자는 백의 내용물을 섞기 위하여 추가로 흔들기를 할 수 있다.

당업자라면 본 발명의 범위 또는 영역을 벗어남이 없이 앞서 설명된 유체 분사 장치의 구조 및 구성의 상세한 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 것이라는 점을 명확히 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 도시된 실시예들에서 분사될 유체가 연성 백에 저장되지만, 유체는 또한 다른 연성 용기에 저장될 수도 있을 것이다.

일 실시예에 있어서, 전기 모터(30)는 다양한 속도로 되도록 구성된다.

본 명세서에서 사용된 "유체"라는 단어는 어떠한 유동 가능한 물질도 지칭하는 것이며, 팬케이크를 만들기 위해 사용되는 반죽와 같이 가변 점성일 수 있는 유동 특성을 가지는 음식을 포함하는 것임을 이해해야 한다.
본 명세서에서 "릴" 및 "코어"라는 단어들은 동일한 의미를 가지고 교대로 사용된 것임을 이해해야 한다.

도면에 예시된 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어서, 특정한 용어 는 명확성을 위해 재구분될 것이다. 그러나, 본 발명은 선택된 특정 용어에 제한되게 하려는 것은 아니고, 각각의 특정 용어는 유사한 기술 목적을 달성하기 위하여 유사한 방식으로 작동하는 모든 기술적인 등가물을 포함하는 것을 이해해야 한다. "전지", "후진", "방사상으로", "외주상으로", "상방으로", "하방으로"와 같은 용어들 및 그와 유사한 것은 기준 점을 제공하기 위하여 편의상 사용된 단어들이고 용어들을 제한하고자 하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

특허청구범위 및 앞선 발명의 상세한 설명에 있어서, 언어 또는 필요한 내포를 표현하기 때문에 달리 내용이 요구하는 경우 외에는, "포함하다(comprise)"라는 단어, 또는 "포함하다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"와 같은 변형물들은 포괄적인 의미로 사용되고 있는데, 다시 말해서 본 발명의 다양한 실시예들에 있어서 언급된 특징들의 존재를 구체화하기 위한 것이지 추가적인 특징의 존재 또는 추가를 배제하기 위한 것은 아니다.

본 발명은 유체를 분사(적하)하기 위한 장치를 만드는 분야에서 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (31)

1. 연성 백으로부터 유체를 분사하기 위한 유체 분사 장치로서,

   사용 중에 상기 연성 백을 지지하기 위한 지지대; 및

   상기 연성 백의 인접한 부분을 수용하도록 구성되고, 상기 연성 백의 단부에 위치한 배출구를 향하여 상기 지지대에 대한 점진적인 이동과 상기 연성 백을 감는 것을 동시에 하는 마운팅을 포함하고,

   상기 지지대는 적어도 하나의 레일을 포함하고 상기 마운팅은 상기 적어도 하나의 레일을 따라 구르도록 구성되는 적어도 하나의 롤러와 상기 백에서 장력이 증가함에 따라 유효 직경이 줄어들도록 구성되는 가변적인 유효 직경의 릴을 포함하여서,

   상기 연성 백은 점진적으로 감겨지고 상기 유체는 상기 인접한 부분으로부터 상기 단부로 쥐어 짜져서 상기 유체가 상기 배출구로부터 사용 중에 제어된 채로 분사될 수 있는 유체 분사 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 배출구는 노즐을 포함하고, 상기 지지대는 사용 중에 상기 노즐을 수용하기 위한 홈을 포함하는 유체 분사 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 노즐은 상기 홈을 통하여 연장하는 유체 분사 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 홈은 상기 홈 내에 상기 노즐을 해제 가능하게 유지하기 위한 유지물을 포함하는 유체 분사 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 연성 백의 단부를 향하여 상기 마운팅을 이동시키고 상기 인접한 부분으로부터 상기 단부로 상기 연성 백을 점진적으로 감기 위한 구동 시스템을 더 포함하는 유체 분사 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 지지대는 아래로부터 상기 연성 백을 지지하기 위한 하부와 사용 중에 상기 백의 팽창을 제한하기 위한 적어도 하나의 팽창 제한부를 포함하는 유체 분사 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 하부는 하측 표면을 한정하고 상기 적어도 하나의 팽창 제한부는 상기 하측 표면 위에서 이격되고 사용 중에 상기 연성 백의 팽창에 저항하도록 구성된 상측 표면을 한정하는 유체 분사 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 상측 표면은 일 단부에서 상기 지지대에 힌지 연결된 유체 분사 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 상측 표면은 상기 노즐을 상기 홈에 유지하도록 하방 연장된 노즐 유지부를 포함하는 유체 분사 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 릴은 사용 중에 상기 연성 백의 단부를 수용하기 위하여 그들 사이에 슬롯을 한정하는 적어도 두 개의 서로 이격되며 길이방향으로 연장하는 마운팅 부재들을 포함하는 유체 분사 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 마운팅 부재들의 적어도 하나의 적어도 일 부분은 탄성 복원 물질로 만들어져서, 상기 연성 백이 상기 마운팅 부재들에 점진적으로 감겨짐에 따라, 상기 마운팅 부재들 중 적어도 하나는 수축되고 상기 마운팅 부재들 사이의 거리는 줄어들어서 상기 릴의 유효 직경을 줄이도록 구성되는 유체 분사 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 마운팅은 두 개의 롤러들을 포함하고 상기 릴은 두 개의 마운팅 부재들을 포함하고 각 롤러는 상기 마운팅 부재들의 인접한 단부들에 직접 또는 간접적으로 연결되는 유체 분사 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 마운팅 부재들의 중간 영역은 편향 구성에 의해 연결되는 유체 분사 장치.
14. 제13항에 있어서, 상기 편향 구성은 적어도 하나의 압축 스프링인 유체 분사 장치.
15. 제13항에 있어서, 상기 편향 구성은 적어도 하나의 인장 스프링인 유체 분사 장치.
16. 제1항에 있어서, 상기 릴은 적어도 하나의 축과, 상기 적어도 하나의 축과 상기 연성 백의 단부를 서로 연결하는 적어도 하나의 스프링을 포함하여, 상기 연성 백이 점차적으로 감겨짐에 따라 상기 적어도 하나의 스프링은 상기 릴의 유효 직경이 줄도록 가압하는 유체 분사 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 스프링은 상기 축의 적어도 일 부분을 감싸고 상기 축에 장착되는 내측 가장자리를 가지고 상기 연성 백의 인접한 부분에 부착되도록 구성되는 외측 가장자리를 가지는 나선형 스프링이어서, 연성 백이 상기 나선형 스프링에 점진적으로 감겨 짐에 따라, 상기 나선형 스프링은 그의 유효 직경을 줄이도록 압축되어 상기 릴의 유효 직경을 줄이는 유체 분사 장치.
18. 제5항에 있어서, 상기 구동 시스템은 상기 레일을 따라서 상기 롤러를 회전시키도록 구성된 유체 분사 장치.
19. 제18항에 있어서, 상기 구동 시스템은 전기 스텝 모터 및 제어 유닛을 포함하는 유체 분사 장치.
20. 제18항에 있어서, 상기 지지대는 2개의 레일을 포함하고 상기 마운팅은 2개의 롤러를 포함하며, 상기 릴은 상기 롤러들 사이에 장착되고 양단부는 각 롤러에 연결된 유체 분사 장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 롤러들 및 레일들은 서로 치합하도록 구성되어 상기 마운팅의 회전과 함께 이루어지는 상기 마운팅의 전진 이동을 보장하는 유체 분사 장치.
22. 제1항에 있어서, 상기 백은 음식용 플라스틱, 엘라스토머 물질, 밀봉된 종이, 밀봉된 섬유, 고무 또는 테프론으로 만들어지는 유체 분사 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 연성 백은 가변 단면적을 가져서 상기 배출구로부터 상기 유체의 분사는 실질적으로 사용 중에 상기 연성 백의 점진적인 감김에 비례하는 유체 분사 장치.
24. 제1항에 있어서, 상기 마운팅의 이동을 제어하는 제어 유닛과, 분사된 유체를 수용하기 위한 수용 표면과, 상기 제어 유닛에 작동 가능하게 연결되는 하나 이상의 센서를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 센서는 유체의 분사된 부분과 실질적으로 정렬되게 배치되고 유체의 분사된 부분의 사이즈를 측정하여 상응하는 데이터를 상기 제어 유닛에 전송하도록 구성되어 상기 마운팅의 점진적이 이동을 멈추거나, 정지시키거나 반대로 이동하게 하여 상기 유체의 추가적인 분사를 멈추거나 정지시키는 유체 분사 장치.
25. 제24항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서들은 유체의 분사된 부분의 단면적을 기록하도록 구성되고 상기 제어 유닛은 상기 단면적 측정으로부터 유체의 분사 부분의 체적을 도출하도록 구성되는 유체 분사 장치.
26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서들 중 적어도 하나는 상기 분사 유체의 높이 및 반경을 측정하도록 구성되는 유체 분사 장치.
27. 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서들은 근접 또는 위치 센서를 포함하는 유체 분사 장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 근접 또는 위치 센서는 광센서인 유체 분사 장치.
29. 제24항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서들은 중량 센서를 포함하는 유체 분사 장치.
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