JP2006312480A - カッター装着回転型充填バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 固形物を含んだ食品を破損・変形することなく定量充填することができ、かつ、既存の回転型充填バルブに簡便に装着可能で、取り替え等のメンテナンスが容易な回転型充填バルブ装置を提供すること。
【解決手段】 入口ポート９と出口ポート１０とを備えたバルブチャンバーを構成するケーシング2と、該ケーシングのバルブチャンバー内周に沿って回転可能に配置された回転バルブ4と、該回転バルブを回転させる回転手段とを備えた、固形分含有食品の定量充填に用いられる回転型充填バルブにおいて、前記入口ポートに、スプリング7により、その一端部が回転バルブの周面と当接する中空円筒状のカッター部材8を装着する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固形分を含んだ食品からなる充填物を破損することなく定量ずつ移送し充填するためのカッター装着回転型充填バルブ装置に関する。

従来、食品等を工場で製造する際に、原料や半製品等をパイプ等の流路により移送し、容器への定量充填が行われるが、この流路や流速をコントロールしたり、定量充填するため、回転型充填バルブ装置が設けられている。この回転型充填バルブ装置は、入口ポートと出口ポートとを備えたバルブチャンバーを構成するケーシングと、該ケーシングのバルブチャンバー内周に沿って回転可能に配置された回転バルブと、該回転バルブを回転させる回転手段とを通常備えている（例えば、特許文献１〜５参照。）。

一方、回転型バルブにおける異物のかみ込み防止技術に関して、弁装置本体に回動可能に内装した弁体に穿設した流体路の端部に可動刃を形成し、前記弁体の流体路と連通する前記弁装置本体の流体路の近傍に前記弁体の可動刃と係合する固定刃を設けた弁装置（例えば、特許文献６参照）や、異物かみ込み防止用の単数段もしくは複数段のひれをボール弁装置表面に摺接するように植接し、このひれとシール用パッキング植設溝との間等に流体噴出口ポートを形成したボール弁の異物かみ込み防止装置（例えば、特許文献７参照）や、上部に入口ポートを下部に出口ポートを有するケーシングと、このケーシングに軸心を水平とするようにして回転自在に設けられた回転軸と、この回転軸に設けられた、ケーシングの上部の弁座に密接して回動するようになされた回転軸の軸心と同心の円柱状弁体と、この円柱状弁体が開いた状態において一方の開口が上を向き他方の開口が下を向くようになされた、円柱状弁体に形成された連通路と、前記入口ポートに上部が設けられると共に下部が円柱状弁体と衝突・干渉しない範囲で円柱状弁体の移動軌跡面に近接させられている、粉粒体を連通路に導くガイド筒とを有し、前記ガイド筒の下端開口が、開いた状態の円柱状弁体の連通路の上端開口より小さくなされている開閉弁（例えば、特許文献８参照）が知られている。

特許第３０３０４９２号公報 特開２０００−３３５５０３号公報 特開２００１−８８８０６号公報 特開平１０−２３６４３５号公報 特開平８−３０１３９１号公報 特開平９−３１７９０４号公報 特開昭５８−７７９７６号公報 特開２００２−６１７５９号公報

食品には、液状、高粘度の液状、固形物を含んだ半液状の食品等の様々な形態が存在するが、固形物を含んだ食品（例えば、果肉入り飲料、イカの塩辛、糸もずく等の海藻類、ポテトサラダ、ひじきの煮物）の場合、回転型充填バルブにおけるバルブを開いた状態から、閉じた状態に移るときに、固形物を含んだ食品が回転バルブ外周面とバルブチャンバー内周面との間にかみ込まれることによって、充填物である前記食品が破損・変形し、品質が低下する問題があった。本発明の課題は、固形物を含んだ食品を破損・変形することなく定量充填することができ、かつ、既存の回転型充填バルブに簡便に装着可能で、取り替え等のメンテナンスが容易な回転型充填バルブ装置を提供することにある。

本発明者らは、入口ポートと出口ポートとを備えたバルブチャンバーを構成するケーシングと、該ケーシングのバルブチャンバー内周に沿って回転可能に配置された回転バルブと、該回転バルブを回転させる回転手段とを備えた従来の回転型充填バルブにおいて、少なくとも前記入口ポートに、その一端部が回転する回転バルブの周面と接する中空筒状のカッター部材をスプリングにより強制的に当接させることにより、固形物を含んだ食品を破損・変形することなく定量充填することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、（１）入口ポートと出口ポートとを備えたバルブチャンバーを構成するケーシングと、該ケーシングのバルブチャンバー内周に沿って回転可能に配置された回転バルブと、該回転バルブを回転させる回転手段とを備えた、固形分含有食品の定量充填に用いられる回転型充填バルブにおいて、前記入口ポートに、付勢手段により、その一端部が回転バルブの周面と当接する中空筒状のカッター部材が装着されていることを特徴とするカッター装着回転型充填バルブ装置や、（２）さらにバルブチャンバーの出口ポートに、その一端部が回転バルブの周面と接する中空筒状のカッター部材が装着されていることを特徴とする前記（１）記載のカッター装着回転型充填バルブ装置や、（３）回転バルブの周面と接するカッター部材の一端部が正のすくい角を有するように中心方向に向かってテーパー形状に形成されていることを特徴とする前記（１）又は（２）記載のカッター装着回転型充填バルブ装置や、（４）付勢手段がスプリングであることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれか記載のカッター装着回転型充填バルブ装置や、（５）バルブチャンバーが径方向の相互に対向する位置に入口ポートと出口ポートとを備え、回転バルブが前記入口ポートおよび前記出口ポートに同時に連通可能なシリンダ室を構成し、該シリンダ室内をシリンダ軸方向に往復動自在なシャトル型のピストンを備えたことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか記載のカッター装着回転型充填バルブ装置や、（６）バルブチャンバーが径方向の相互に対向する位置に入口ポートと出口ポートとが設けられるとともに、端壁又は周壁に連通ポートが設けられ、回転バルブの回転にともない、入口ポート及び出口ポートを交互に連通ポートに接続する充填物通路が設けられ、ピストンを内蔵しかつピストンのストロークによりバルブチャンバー内に対し充填物を流出入させる定量シリンダが、連通ポートに連通させられていることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか記載のカッター装着回転型充填バルブ装置や、（７）回転バルブが球状のボールバルブであることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか記載のカッター装着回転型充填バルブ装置や、（８）回転バルブが円柱状のロータリーバルブであることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか記載のカッター装着回転型充填バルブ装置に関する。

本発明によると、固形物を含んだ食品を破損・変形することなく定量充填することができる。また、既存の回転型充填バルブへの装着が簡便で、取り替え等のメンテナンスや洗浄作業が容易な回転型充填バルブ装置とすることができる。

本発明のカッター装着回転型充填バルブ装置としては、入口ポートと出口ポートとを備えたバルブチャンバーを構成するケーシングと、該ケーシングのバルブチャンバー内周に沿って回転可能に配置された回転バルブと、該回転バルブを回転させる回転手段とを備えた、固形分含有食品の定量充填に用いられる回転型充填バルブにおいて、前記入口ポートに、付勢手段により、その一端部が回転する回転バルブの周面と当接する中空筒状のカッター部材が装着されている回転型充填バルブ装置であれば特に制限されるものではなく、上記固形物を含んだ食品としては、果肉入り飲料、果肉入りヨーグルト、イカの塩辛、糸もずく等の海藻類、ポテトサラダ、ひじきの煮物等を例示することができる。

上記固形分含有食品の定量充填に用いられる回転型充填バルブとしては、公知の定量充填用回転型充填バルブを含めて用いることができ、バルブチャンバーが径方向の相互に対向する位置に入口ポートと出口ポートとを備え、回転バルブが前記入口ポートおよび前記出口ポートに同時に連通可能なシリンダ室を構成し、該シリンダ室内をシリンダ軸方向に往復動自在なシャトル型のピストンを備えた回転型充填バルブ（以下「回転型充填バルブ（タイプ１）」ということがある）や、バルブチャンバーが径方向の相互に対向する位置に入口ポートと出口ポートとが設けられるとともに、端壁又は周壁に連通ポートが設けられ、回転バルブの回転にともない、入口ポート及び出口ポートを交互に連通ポートに接続する充填物通路が設けられ、ピストンを内蔵しかつピストンのストロークによりバルブチャンバー内に対し充填物を流出入させる定量シリンダが、連通ポートに連通させられている回転型充填バルブ（以下「回転型充填バルブ（タイプ２）」ということがある）を例示することができる。上記回転型充填バルブとしては回転バルブが球状のボールバルブや回転バルブが円筒状のロータリー（円柱形）バルブを好適に例示することができ、回転手段としては、ロータリーアクチュエーター、サーボモーター等の回転駆動手段を例示することができる。

回転型充填バルブ（タイプ１）としては、ピストンの両端面を回転バルブの外周面形状に合わせた曲面とするとともに、該ピストンのシリンダ室内における相対回転を阻止する回転規制手段を設けたものが好ましく、回転規制手段は、例えば、シリンダ室内面に固定され該シリンダ室内面をシリンダ軸方向に沿って一部平面状とする平キーと、該平キーに対応してピストン外周面を一部平面状に切り欠いた切り欠き部とで構成することができ、また、ケーシング側に、ピストンの少なくともバルブチャンバー出口ポート側への移動を阻止するストッパーを設けたものが好ましい。さらに、一回当たりの充填量を調節可能とするために、例えば、ピストンを、二つのピストン部材、それらピストン部材を連結する長さ調節ネジとで構成することもできる。

回転型充填バルブ（タイプ１）は、ケーシングのバルブチャンバー入口ポートが、別途設けたポンプの吐出口に連結されており、シリンダ室の一端が入口ポートに連通した位置でポンプにより充填物が供給されると、ポンプからの圧力でピストンがシリンダ室内を出口ポート側へ移動し、シリンダ室内に充填物が送り込まれて、その位置から回転バルブが１８０度回転し、シリンダ室の他端が入口ポートに連通した位置で再びポンプにより充填物が供給され、ポンプからの圧力を受けてピストンが再び出口ポート側へ移動して、シリンダ室内に充填物が送り込まれ、その際、前回送り込まれた充填物が出口ポートから送り出され、所定の容器に充填されることになる。次いで、回転バルブをシリンダ室が入口ポート及び出口ポートに連通するよう略１８０度反転させて同様に充填する操作を繰り返す ことにより定量充填が行われる。

回転型充填バルブ（タイプ２）としては、バルブチャンバーの入口ポートが充填物タンクに接続され、出口ポートが充填ノズルに接続され、また、定量シリンダの前端部が連通ポートの開口縁部に接続されており、ロータリーバルブ外周面から軸中心まで達するように第１通路（入口ポート接続用）が半径方向に延び、第１通路に対し周方向に９０度の間隔をもたされて第２通路（出口ポート接続用）が半径方向に延び、バルブ後端面から前向きに第３通路（連通ポート接続用）が軸方向に延び、第１〜第３充填液通路は、ロータリーバルブの中心部において連通させられたロータリーバルブを備えたものが好ましい。

回転型充填バルブ（タイプ２）は、ロータリバルブを充填位置に位置させておいて、第１充填液通路を入口ポートに接続し、第２充填液通路を閉鎖した状態で、定量ピストンを後退させて流入ストロークさせると、充填物が充填物タンクから入口ポート及びロータリバルブを介して定量シリンダ内に流入し、アクチュエータの作動により、ロータリバルブを９０度回転させ、第１充填液通路を閉鎖し、第２充填液通路を出口ポートに接続した状態で、ピストンを前進させて流出ストロークさせると、定量シリンダ内の充填液は、出口ポートを通じてケーシングから流出し、流出させられた充填物は充填ノズルに送られ、充填ノズルからは、ピストンストロークに相当する充填物が吐出され、容器に充填される。次いで、ロータリバルブを入口ポートが連通ポートに連通するよう略９０度反転させて、以後同様に充填する操作を繰り返すことにより定量充填が行われる。

上記のような回転型充填バルブの少なくとも入口ポートに、付勢手段により、その一端部が回転バルブの周面と強制的に当接させられるように装着されている中空筒状のカッター部材としては、その一端部が回転バルブの周面と面接触する厚みを有するものが好ましく、また、他端がスプリング等の付勢手段を保持しうる程度の厚みを有するものが好ましい。さらに、回転バルブの周面と接するカッター部材の一端部を、入口ポートの中心方向に向かってテーパー形状に形成して当接面が増加する構成（カッター部材の一端部が、正のすくい角を有する構成）とすると、回転バルブの回転時に、充填物である固形分含有食品をスムースにテーパー面に沿って上昇させ、充填物が回転バルブ外周面とバルブチャンバー内周面との間にかみ込まれる可能性を低減しうる点で好ましい。また、回転バルブの周面と強制的に当接させるカッター部材の付勢手段としては、スプリング、弾性硬質ゴム等を例示することができるが、強い付勢力が得られる点で、スプリングが好ましい。なお、中空筒状のカッター部材は、バルブチャンバーの入口ポートに加えて、出口ポートにも装着することができる。さらに、回転型充填バルブ（タイプ２）の場合、連通ポートにも中空筒状のカッター部材を装着することができる。

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。図１は本発明の一実施例にかかるカッター装着回転型充填バルブ装置の正面視縦断面図である。図２はその側面視縦断面図である。図３は本発明の一実施形態に係るカッター装着回転型充填バルブ装置のカッター部材の縦断面図であり、図４はこのカッター部材の斜視図である。図５は本発明のカッター装着回転型充填バルブ装置の動作を示した図である

図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係るカッター装着回転型充填バルブ装置１は、円柱形状のバルブチャンバーを構成するステンレス製のケーシング２と、径方向に貫通するシリンダ室３を構成し、バルブチャンバーの内周に沿って回転可能にケーシング２内に配置された短円柱状のロータリーバルブ４と、ケーシング２に取り付けられ回転駆動軸５を介してロータリーバルブ４に駆動連結された空気圧式のロータリーアクチュエータと、ロータリーバルブ４に組み込まれ上記シリンダ室３内をシリンダ軸方向に往復動自在とされたシャトル型のピストン６と、スプリング７により、その下端がロータリーバルブ４の周面に強制的に当接するように装着された中空筒状のカッター部材８から主要部は構成されている。

バルブチャンバーを構成するケーシング２には、バルブチャンバーの径方向の相互に対向する位置（図１および図２における上下位置）に、入口ポート９及び出口ポート１０が形成されている。円筒形状の入口ポート９には、ロータリーバルブ４の周面と当接する、一端部が中心方向に向かってテーパー形状のブレード１１に形成されている筒状カッター部材８（図３及び４参照）が、その周面が内接するように嵌入されている。また前記のように、カッター部材８は、その下面が断面円弧状に形成され、ロータリーバルブ４の周面に強制的に当接するようにスプリング７で付勢されている。スプリング７の一端はカッター部材８の上端部で係止され、他端は連結配管１２の顎部１３に係止されている。この連結配管１２は、ケーシング２の入口ポート側の短部に形成されたフランジ１４部分により、ケーシング２に着脱自在に固定されている。洗浄する場合、この連結配管１２をケーシング２から取り外すことで、スプリング７やカッター部材８を取り外して、容易に洗浄したり、交換することができる。また、ロータリーバルブ４を収納しているケーシング２の内面には、スリーブ１５が設けられ、ロータリーバルブ４は、その外周面をスリーブ１５内周面に摺接しながら回転するように構成されている。スリーブ１５の入口ポート及び出口ポート側の開口部は、シリンダ室内のピストン６がシリンダ室３から脱落しないように小径に構成されている。

次に、カッター装着回転型充填バルブ装置１を用いた固形分含有食品を定量充填する動作を図５により説明する。まず、ロータリーバルブ４のシリンダ室３の一端が入口ポート９に連通し、容器Ｐが出口ポート１０の直下に位置した状態で、充填物（固形分含有食品）Ｆが供給されてくると（図５（ａ））、充填物Ｆによりシリンダ室３のピストン６が出口ポート１０側に移動し、シリンダ室内が充填物Ｆで満たされる（図５（ｂ））。次いで、ロータリーバルブ４が略１８０度回転し、シリンダ室３のピストン６が入口ポート側に位置し（図５（ｃ））、再び、充填物Ｆによりシリンダ室３のピストン６が出口ポート側に移動して、シリンダ室内の充填物Ｆが出口ポート１０から容器Ｐ内に充填される（図５（ｄ））。ピストン６が出口ポート側に達して定量充填が終了すると、ロータリーバルブ４が略１８０度反転し、シリンダ室３のピストン６が入口ポート側に位置する。以後、この動作が繰り返し、半連続的に定量充填が行われることになる。

本発明の一実施例にかかるカッター装着回転型充填バルブ装置の正面視縦断面図である。 本発明の一実施例にかかるカッター装着回転型充填バルブ装置の側面視断面図である。 本発明のカッター装着回転型充填バルブ装置におけるカッター部材の縦断面図である。 本発明のカッター装着回転型充填バルブ装置におけるカッター部材の斜視図である。 本発明のカッター装着回転型充填バルブ装置の動作説明図である。

符号の説明

１ カッター装着回転型充填バルブ装置
２ バルブチャンバーを構成するケーシング
３ シリンダ室
４ ロータリーバルブ
５ 回転駆動軸
６ ピストン
７ スプリング
８ カッター部材
９ 入口ポート
１０ 出口ポート
１１ ブレード
１２ 連結配管
１３ 連結配管の顎部
１４ フランジ
１５ スリーブ
Ｆ 充填物
Ｐ 容器

Claims (8)

1. 入口ポートと出口ポートとを備えたバルブチャンバーを構成するケーシングと、該ケーシングのバルブチャンバー内周に沿って回転可能に配置された回転バルブと、該回転バルブを回転させる回転手段とを備えた、固形分含有食品の定量充填に用いられる回転型充填バルブにおいて、前記入口ポートに、付勢手段により、その一端部が回転バルブの周面と当接する中空筒状のカッター部材が装着されていることを特徴とするカッター装着回転型充填バルブ装置。
2. さらにバルブチャンバーの出口ポートに、その一端部が回転バルブの周面と接する中空筒状のカッター部材が装着されていることを特徴とする請求項１記載のカッター装着回転型充填バルブ装置。
3. 回転バルブの周面と接するカッター部材の一端部が正のすくい角を有するように中心方向に向かってテーパー形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のカッター装着回転型充填バルブ装置。
4. 付勢手段がスプリングであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のカッター装着回転型充填バルブ装置。
5. バルブチャンバーが径方向の相互に対向する位置に入口ポートと出口ポートとを備え、回転バルブが前記入口ポートおよび前記出口ポートに同時に連通可能なシリンダ室を構成し、該シリンダ室内をシリンダ軸方向に往復動自在なシャトル型のピストンを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のカッター装着回転型充填バルブ装置。
6. バルブチャンバーが径方向の相互に対向する位置に入口ポートと出口ポートとが設けられるとともに、端壁又は周壁に連通ポートが設けられ、回転バルブの回転にともない、入口ポート及び出口ポートを交互に連通ポートに接続する充填物通路が設けられ、ピストンを内蔵しかつピストンのストロークによりバルブチャンバー内に対し充填物を流出入させる定量シリンダが、連通ポートに連通させられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のカッター装着回転型充填バルブ装置。
7. 回転バルブが球状のボールバルブであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載のカッター装着回転型充填バルブ装置。
8. 回転バルブが円柱状のロータリーバルブであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載のカッター装着回転型充填バルブ装置。