JP2010126243A - 液面レベル調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦によるフロートのピンホールなどにおける不衛生を防止し、流量調整装置の定期的な分解、洗浄、組立の作業を簡素化することができる液面レベル調整装置を提供する。
【解決手段】液面レベル調整装置は、ウェブ状包装材料をチューブ状に成形し、包装材料の両端部でチューブの縦線方向に縦シールし、チューブ状包装材料内に充填パイプから液体食品を充填する包装充填機において、チューブの内部に液体食品が所定レベルに充填されるように液面レベルを調整する装置であって、液面下の固定位置の液体食品中の液圧と、液面上方のチューブの内部のチューブ内圧との差圧を検出して出力信号を発信する差圧発信器と、差圧発信器の出力信号に基づいて充填パイプの流量を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、流動性食品などが充填された垂直状チューブ包装材料を容器毎に横シールして切断して容器とする包装充填機において、チューブ内の液体食品の液面を所定レベルに調整する装置に関する。

牛乳、ミネラルウォーター、茶、ジュース、スープ、アルコール類等の流動食品を収容する包装容器を製造する場合、ウェブ状（帯状）の包装積層材料が使用され、該包装積層材料がヒートシール、超音波シール等によってシールされることにより、包装容器が形成される。例えば、包装充填装置において、帯状包装積層材料の縁部にストリップを前もって接合し、包装積層材料をチューブ状に成形し、チューブの内側から、包装積層材料の両縁部同士を、縦シール部の内側端面を保護するストリップと共に押し当てて縦シール装置によって長手方向（縦方向）にシールした後、チューブ状の包装積層材料の中に液体食品を充填しながら、横シール装置によって横方向にシールして切断し、枕状の原型容器を形成し、該原型容器を更に所定の形状に成形して包装容器を完成させる。

図２は、包装充填装置の一例を示す概略斜視図である。ウェブ状の包装積層材料１は、リールの状態で包装充填装置に収容される。包装積層材料１は、紙基材、及び該紙基材の両面にポリエチレン樹脂が積層された可撓性の積層体から成り、必要に応じて紙基材とフィルムとの間にアルミニウム箔、ガスバリヤ性樹脂等から成るバリヤ層が形成され、包装容器１４の表面に相当する部分にあらかじめ外装用の印刷が施される。

繰り出された包装積層材料１は、搬送手段としての送り装置によって連続的に搬送され、ベンディングローラ、ダンパローラ等を経て、ストリップ付着装置３に送られ、ストリップ付着装置によって包装積層材料１の一方の縁部に沿ってストリップ２が付着される。

続いて、包装積層材料１は、必要に応じて、プルタブ付着装置によってプルタブが付着されてる。包装積層材料１は、殺菌槽４に送られ、殺菌槽４において過酸化水素等の殺菌液によって殺菌される。包装積層材料１は、エアナイフ５に送られ、エアナイフ５によって乾燥させられた後、無菌室４０の室内に送られる。包装積層材料１は、成形リング６、その他の成形リングによって徐々に変形させられてチューブ状の形状にされる。
包装積層材料１は、縦シール装置の予熱手段８からのホットエアーによって予熱されて、縦方向にシールされ、充填パイプ７を介して供給された流動性食品がチューブ状包装積層材料１内に充填される。

図３は、縦シール装置の一例を示す概略斜視図及び予熱手段８の一部横断面図である。
包装積層材料１は、縦シール装置の予熱手段８からのホットエアーによって予熱される。予熱手段８は、ガイドロール２６で包装積層材料の縁部一端１ａを案内しながら、縁部一端１ａをホットエアーノズル２４で加熱し、ホットエアーノズル２４の裏面で縁部一端１ｂも案内する。
ガイドロール２６でチューブ状に成形された包装積層材料の両縁部１ａ、１ｂ同士を、縦シール装置によってストリップと共に押し当てて、一方側に、プレッシャローラを回転自在に配設して圧し、他方に、プレッシャローラによるバネ弾性力の圧力を受け、プレッシャローラに対向して押さえ支持するようにカウンタローラを回転自在に配設する。包装積層材料が搬送されるのに伴って、プレッシャローラ及びカウンタローラが包装積層材料の縁部同士を挟んだ状態で押圧されて回転させ、縦シール部の合せ面がシールされ接合される。

チューブ内の充填液の液面を所定レベルに調整する装置に関しては、実開平１ー８２１０２号公報に、この種の装置として、包装材料チューブ１内部に挿入された充填パイプ７の下端内部に設けられた弁と、弁より上方の充填パイプ７の外周面に上下方向に移動自在に嵌められている円筒状のフロートと、弁の揺動端とフロートとを連結している連結部材とを備えており、フロートの上下動にともなって弁を開閉することにより、充填液の液面を調整する装置を記載する。（例えば、特許文献１参照）

上記公報には、更に、図４に示すように、チューブの内側に配されるフロート１２にマグネットを取付け、これをチューブの外部から磁気検知器３１で検出し、磁気検知器の出力信号に基づいて制御される流量制御弁３２によって充填パイプ７に供給される充填液の流量を調整する装置３３を記載する。

チューブ状包装積層材料１は、ローラによって案内され、横シール装置１０に送られ、挟まれて横方向にシールされ、横シールされた包装積層材料は、ナイフなどで切断されて枕状の原型容器１３が形成される。そして、原型容器１３は、最終成形搬送装置１５によって搬送されて最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器１４が完成する。
実開平１ー８２１０２号公報

しかしながら、フロートが充填パイプの外周面に上下方向に移動自在に嵌められ、充填される液体が流動し、また絶えず変化しているので、フロート内側面と充填パイプ外周面との間で、フロート外周面と包装材料チューブ内面との間で、摩擦による表面の微小傷、磨耗、ピンホール、凹凸などが生じ、そのピンホールなどに食品などが詰まり、腐敗・不衛生になるなどの不都合がある。
フロートが不衛生になることを防止するために、定期的に、フロート、カバー、パイプ、ネジなどを取外し、その装置を分解し、洗浄しなくてはならない。その定期的な装置の分解、洗浄、組立の作業は必ずしも容易ではなく、作業簡素化の必要性がある。
磁気や静電容量の変化を検知するセンサーを用いることも考えられるが、工業的に汎用的なセンサーが少なく、調達や予備の確保が困難である。
本発明は、摩擦によるフロートのピンホールなどにおける不衛生を防止し、流量調整装置の定期的な分解、洗浄、組立の作業を簡素化し、工業的に汎用的なセンサーを利用することができる液面レベル調整装置を提供することを目的とする。

本発明の液面レベル調整装置は、ウェブ状包装材料をチューブ状に成形し、包装材料の両端部でチューブの縦線方向に縦シールし、チューブ状包装材料内に充填パイプから液体食品を充填する包装充填機において、チューブの内部に液体食品が所定レベルに充填されるように液面レベルを調整する装置であって、
液面下の固定位置の液体食品中の液圧と、液面上方のチューブの内部のチューブ内圧との差圧を検出して出力信号を発信する差圧発信器と、
差圧発信器の出力信号に基づいて充填パイプの流量を制御する制御手段とを備える、
ことを特徴とする。

この発明の好ましい態様において、差圧発信器が、差圧発信器の高圧側導圧管接口に接続し液面下の固定位置の液体食品中で開放して連通する高圧導圧管と、差圧発信器の低圧側導圧管接口に接続し液面上方のチューブの内部で開放して連通する低圧導圧管とを備え、包装充填機の運転段階における充填中に、高圧導圧管に微量の滅菌エアーを供給して高圧導圧管を滅菌エアーで満たす。

この発明の好ましい態様において、包装充填機の殺菌段階において、スチームを高圧側導圧管接口と、高圧導圧管内と、低圧側導圧管接口と、低圧導圧管内とに供給して殺菌し、殺菌後に滅菌エアーを高圧側導圧管接口と、高圧導圧管内と、低圧側導圧管接口と、低圧導圧管内とに供給して残留スチーム及び液化水滴を除去する。

この発明による液面レベル調整装置は、ウェブ状包装材料をチューブ状に成形し、包装材料の両端部でチューブの縦線方向に縦シールし、チューブ状包装材料内に充填パイプから液体食品を充填する包装充填機において、チューブの内部に液体食品が所定レベルに充填されるように液面レベルを調整する。
この装置において、帯状包装積層材料が連続的に装置に供給され、連続的にチューブの内部に液体食品が所定レベルに充填されるように液面レベルが調整され、内容物が充填され成形された容器が製造される。

本発明の液面レベル調整装置の一態様において、ウェブ状包装材料の内表面を加熱して、ウェブ状包装材料の外表面であって被測定表面の温度を上げる加熱手段を有する。
包装材料が、紙基材、ガスバリヤ性樹脂等から成るバリヤ層、及び紙基材の両面にポリエチレン樹脂が積層された可撓性の積層体から成る場合、チューブ状包装材料の内側から、直接に包装材料の内表面を加熱して包装材料の外表面であって被測定表面の温度を上げることができる。また、チューブ状包装材料の外側に設けそこから、間接的に包装材料の内表面を加熱して外表面の被測定表面の温度を上げることもできる。
上記態様の加熱手段としては、ホットエアーの吹き付け、赤外線輻射などがある。
包装材料が、紙基材、アルミニウム箔などの金属バリヤ層、及び基材の両面にポリエチレン樹脂が積層された可撓性の積層体から成る場合、チューブ状包装材料の内側から、直接に包装材料の内表面を加熱して包装材料の外表面であって被測定表面の温度を上げることができる。また、チューブ状包装材料の外側に設けそこから、間接的に包装材料の内表面を加熱して外表面の被測定表面の温度を上げることもできる。
この態様の加熱手段としては、金属バリヤ層への高周波誘導加熱、ホットエアーの吹き付け、赤外線輻射などがある。

本発明の液面レベル調整装置の特徴において、液面（図１中の４１）下の固定位置の液体食品中の液圧（Ａ）と、液面上方のチューブの内部のチューブ内圧（Ｂ）との差圧を検出して出力信号を発信する差圧発信器を備える。
液圧（Ａ）とチューブ内圧（Ｂ）との差圧（Ａ−Ｂ）は、液面レベルと測定固定位置との間の液体差圧と液面と測定チューブ内位置との空気差圧との合計である。液体の比重が高いので空気差圧が無視できる。従って、差圧は液面レベルと測定固定位置との距離に比例し、変動する液面レベルを測定することができる。

この発明の好ましい態様において、差圧発信器が、差圧発信器の高圧側導圧管接口に接続し液面下の固定位置の液体食品中で開放して連通する高圧導圧管と、差圧発信器の低圧側導圧管接口に接続し液面上方のチューブの内部で開放して連通する低圧導圧管とを備え、包装充填機の運転段階における充填中に、高圧導圧管に微量の滅菌エアーを供給して高圧導圧管を滅菌エアーで満たす。
運転段階は、先端まで滅菌エアーで満たされた高圧導圧管が、測定対象液の液面以下に位置している状態であって、管の先端と液面との距離に比例した圧力が差圧発信器の高圧側受圧部にかかる。また、低圧側はチューブ内の空気の圧力であるため、差圧発信器では相殺されて、液面の位置に応じた測定値を得ることができる。

本発明の液面レベル調整装置の特徴において、差圧発信器の出力信号に基づいて充填パイプの流量を制御する制御手段を備える。
差圧発信器は、液面レベルの距離を検知し、この差圧発信器から出力信号が制御手段に送信され、制御手段がこの信号基づいて充填パイプの流量を制御する。この制御にって、液面レベルを適正なレベルに維持することができる。
上述のように、フロートを用いないので、フロートの不衛生を防止し、流量調整装置の定期的な分解、洗浄、組立の作業を簡素化することができ、差圧発信器のような工業的汎用部品を利用することができる。

この発明の好ましい態様において、包装充填機の殺菌段階において、スチームを高圧側導圧管接口と、高圧導圧管内と、低圧側導圧管接口と、低圧導圧管内とに供給して殺菌し、殺菌後に滅菌エアーを高圧側導圧管接口と、高圧導圧管内と、低圧側導圧管接口と、低圧導圧管内とに供給して残留スチーム及び液化水滴を除去する。
高度な無菌性が要求される食品衛生上も、包装充填機、特に無菌室の無菌性を保証することがですることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、この発明による一実施例の液面レベル調整装置を備える包装充填機の要部の概要図である。
図２は、この発明に使用できる包装充填装置（機）の一例のを示す概略斜視図である。
図３は、縦シール装置の一例を示す概略斜視図及び予熱手段の一部横断面図である。

図２に示されるように、帯状包装積層材料１は、リールの状態で包装充填装置に収容される。包装積層材料１は、紙基材、ポリエチレン樹脂最外層、ポリエチレン樹脂最内層が積層された可撓性の積層体から成り、アルミニウム箔バリヤ層が形成され、文字模様等の印刷が施される。

繰り出された包装積層材料１は、搬送手段によって連続的に搬送され、ベンディングローラ、ダンパローラ等を経て、ストリップ付着装置３に送られ、包装積層材料１の一方の縁部に沿ってストリップ２が付着される。
帯状包装積層材料１の縁部にストリップ２を前もって接着する際、帯状包装積層材料とストリップ２とを挟んで、一方側に、プレッシャローラを回転自在に配設して圧し、他方に、プレッシャローラによる圧力を受け、それに対向し、押さえ支持するようにカウンタローラを回転自在に配設する。
包装積層材料が搬送されるに伴って、プレッシャローラ及びカウンタローラが包装積層材料及びストリップを挟んだ状態で押圧されて回転させ、縦シール部の合せ面がシールされ接着される。

続いて、包装積層材料１は、殺菌槽４に送られ、殺菌槽４において過酸化水素等の殺菌液によって殺菌される。包装積層材料１は、エアナイフ５に送られ、エアナイフ５によって乾燥させられた後、無菌室４０に送られる。包装積層材料１は、成形リング６、その他の成形リングによって徐々に変形させられてチューブ状の形状にされる。包装積層材料１は、縦シール装置の予熱手段８からのホットエアーによって予熱されて、縦方向にシールされ、充填パイプ７を介して供給された流動性食品がチューブ状包装積層材料１内に充填される。
ホットエアーは帯状包装積層材料の縁部を加熱する。筒状成形のステップ及び予熱・シールステップにおいて、包装積層材料を無菌的に無菌室４０で被い一時的に収容する。

包装積層材料１は、縦シール装置の予熱手段８からのホットエアーによって予熱される。縦シール装置の一例を示す図３を参照して説明すると、予熱手段８は、ガイドロール２６で包装積層材料の縁部一端１ａを案内しながら、縁部一端１ａをホットエアーノズル２４で加熱し、ホットエアーノズル２４の裏面で縁部一端１ｂも案内する。

チューブ状に成形され加熱された包装積層材料１の両縁部１、１同士を、縦シール装置(図示せず)によってストリップと共に押し当て、縦シールする。
包装積層材料１は、縦シール装置の予熱手段８からのホットエアーによって予熱されて、縦方向にシールされ、充填パイプ７を介して供給された流動性食品４１がチューブ状包装積層材料１内に充填される。

図１に示すように、充填装置の液面レベル調整装置は、液面（４１）下の固定位置の液体食品中の液圧（Ａ）と、液面４１上方のチューブの内部のチューブ内圧（Ｂ）との差圧を検出して出力信号を発信する差圧発信器４６を備える。
液圧（Ａ）とチューブ内圧（Ｂ）との差圧（Ａ−Ｂ）は、液面レベル４１と測定固定位置４４との間の液体差圧と液面と測定チューブ内位置との空気差圧との合計である。液体の比重が高いので空気差圧が無視でき、差圧は液面レベル４１と測定固定位置４４との距離に比例し、変動する液面レベルを測定することができる。
差圧発信器は、例えば、シリコンダイアフラムを用いた静電容量形の微差圧発信器である。差圧によるダイアフラムのたわみ量を直接静電容量の変化として取り出すことができるため、超微差圧（差圧範囲：０ｋＰａ〜１ｋＰａ）をその差圧に比例した電流信号（例えば、４〜２０ｍＡ）に変換する。

この態様において、差圧発信器４６が、差圧発信器の高圧側導圧管接口４６ａに接続し液面下の固定位置４４の液体食品中で開放して連通する高圧導圧管４３と、差圧発信器の低圧側導圧管接口４６ｂに接続し液面上方のチューブの内部４５で開放して連通する低圧導圧管４２とを備え、包装充填機の運転段階における充填中に、高圧導圧管４３に微量の滅菌エアーを供給して高圧導圧管４３を滅菌エアーで満たす。
運転段階は、先端まで滅菌エアーで満たされた高圧導圧管４３が、液体食品の液面以下に位置している状態であって、管の先端と液面との距離Ｃに比例した圧力が差圧発信器の高圧側受圧部にかかる。また、低圧側はチューブ内の空気の圧力であるため、差圧発信器では相殺されて、液面の位置に応じた測定値を得ることができる。

図１に示す態様では、微差圧が測定可能な工業用差圧発信器４６と、差圧発信器の高圧側導圧管接口４６ａとチューブ１内の測定対象液の液面下で開放して連通する高圧導圧管４３と、差圧発信器の低圧側導圧管接続口４６ｂとチューブ内の測定対象液の液面４１よりも上方の空気に満たされた部分で開放して連通するチューブ内低圧導圧管４２と、スチーム源４８と、スチーム源のスチームを流したり止めたりするためのスチーム供給弁（低圧側および高圧側）４８ａ、４８ｂと、スチーム源とスチーム供給弁とに連通するスチーム供給導圧管（低圧側および高圧側）と、滅菌エアー源４７と、滅菌エアー源の滅菌エアーを流したり止めたりするための滅菌エアー供給弁（低圧側および高圧側）４７ａ、４７ｂと、滅菌エアー源と滅菌エアー供給弁とに連通する滅菌エアー供給導圧管（低圧側および高圧側）と、滅菌エアー供給弁の出力側と滅菌エアーの流量を絞るための滅菌エアー絞り（低圧側および高圧側）４７ｃ、４７ｄとからなる。

充填機の滅菌時に、スチーム供給弁４８ａ、４８ｂを開放して、各管路および差圧発信器の受圧部の滅菌と清掃を行いうとともに、管路からの熱伝導で滅菌エアー絞りの内部を滅菌する。
また、充填機の準備および製造時には、スチーム供給弁４８ａ、４８ｂを閉止し、滅菌エアー供給弁）４７ａ、４７ｂを開放して微量の滅菌エアーを供給し、最初に各管路および差圧発信器の受圧部に残ったスチームのが液化して発生した水を排出する。次に製造時には、脈動で上下する測定対象液がチューブ内導圧管内部への流入を防止する。

この液面レベル調整装置の態様において、差圧発信器４６の出力信号４６cに基づいて充填パイプの流量を制御する制御手段を備える。
差圧発信器４６は、液面レベルの上下を反映し、このレベルを検知し、この差圧発信器から出力信号が制御手段に送信され、制御手段がこの信号基づいて充填パイプの流量を制御するバルブに信号を送信する。この制御にって、液面レベルを適正なレベルに維持することができる。

上記の態様の他に、加熱手段が、チューブの縦線方向に縦シールするために該包装材料の端部を加熱する予熱装置であってもよく、縦シールの予熱装置を流用することもできる。
更に、別の態様において、加熱手段が、前記予熱装置に供給されたホットエアの一部を使用して、縦シールの予熱装置のホットエアを流用することもできる。

図２に示すように、チューブ状包装積層材料１は、ローラによって案内され、横シール装置１０に送られ、挟まれて横方向にシールされ、横シールされた包装積層材料１は、ナイフなどで切断されて枕状の原型容器１３が形成される。そして、原型容器１３は、最終成形搬送装置によって搬送されて最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器１４が完成する。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

この発明の液面レベル調整装置によって、牛乳、ジュース、ミネラルウォーターなどの飲料、流動食品などの包装容器を製造することができる。

この発明による一実施例の液面レベル調整装置を備える包装充填機の要部の概要図である。 この発明に使用できる包装充填装置の一例のを示す概略斜視図である。 縦シール装置の一例を示す概略斜視図及び予熱手段の一部横断面図である。 従来例の態様の液面レベル調整装置の側面断面図である。

符号の説明

１ 包装積層材料
７ 充填パイプ
４６ 差圧発信器

Claims (3)

1. ウェブ状包装材料をチューブ状に成形し、該包装材料の両端部でチューブの縦線方向に縦シールし、チューブ状包装材料内に充填パイプから液体食品を充填する包装充填機において、該チューブの内部に液体食品が所定レベルに充填されるように液面レベルを調整する装置であって、
   該液面下の固定位置の該液体食品中の液圧と、該液面上方の該チューブの内部のチューブ内圧との差圧を検出して出力信号を発信する差圧発信器と、
   該差圧発信器の出力信号に基づいて充填パイプの流量を制御する制御手段とを備える、
   ことを特徴とする液面レベル調整装置。
2. 該差圧発信器が、該差圧発信器の高圧側導圧管接口に接続し該液面下の固定位置の該液体食品中で開放して連通する高圧導圧管と、該差圧発信器の低圧側導圧管接口に接続し該液面上方の該チューブの内部で開放して連通する低圧導圧管とを備え、包装充填機の運転段階における充填中に、該高圧導圧管に微量の滅菌エアーを供給して該高圧導圧管を滅菌エアーで満たす、請求項１記載の液面レベル調整装置。
3. 包装充填機の殺菌段階において、スチームを該高圧側導圧管接口と、該高圧導圧管内と、該低圧側導圧管接口と、該低圧導圧管内とに供給して殺菌し、該殺菌後に滅菌エアーを該高圧側導圧管接口と、該高圧導圧管内と、該低圧側導圧管接口と、該低圧導圧管内とに供給して残留スチーム及び液化水を除去する、請求項２記載の液面レベル調整装置。