JP2011246146A - 定量吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体充填装置において、繊維質やパルプ成分を含む液体を充填する場合であっても、長期間の安定した充填動作が可能な、新規な構造の定量吐出装置を提案する。
【解決手段】充填シリンダーと充填ピストンを有する定量機構と、充填シリンダーに液を供給する側の配管経路に設けられた吸引側バルブと、充填シリンダーから液を吐出する側の配管経路に設けられた吐出側バルブとを有し、前記各バルブは、流路孔を有する円形のハウジング内において、流路孔を有する円盤状の回転テーブルが、前記ハウジングとの間に摺動面を形成しながら回転し、前記回転テーブルの流路孔が前記ハウジングの流路孔と一致する場合は、開状態となり、一致しない場合は閉状態となり、さらに開状態から閉状態に移行する際には、流路孔部において液体内の固形物をせん断する作用を有することを特徴とする定量吐出装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体を容器に充填するために使用する充填装置に用いる定量吐出装置に関し、特に繊維分や固形分を含んだ液体であっても目詰まりや誤動作を起こしにくい定量吐出装置に関する。

液体飲料を飲料容器に充填するための充填装置には、容器の形状や内容物の種類、性状、充填する速度等によってさまざまな形式の充填装置が用いられている。一般的に、充填装置には、液体を保存するタンクや加圧装置、供給配管、定量吐出装置、充填ノズル、回転テーブル等が備わっている。

果物ジュースや野菜ジュース等に見られるような、繊維質やパルプ成分を含む液体を充填する場合、これらを含まない液体に比較して、さまざまな問題を生じやすいことが知られている。例えば、ノズル内に設けられた液垂れ防止用の多孔板が目詰まりを生じたり、繊維質が充填ノズルの先端に付着して垂れ下がり、液垂れの原因になったりすることがあった。

特許文献１に記載された液体充填ノズルは、パルプ入り飲料等を充填する際にも目詰まりしにくい特殊な構造の多孔板を用いた充填ノズルである。

また特許文献２に記載された充填ノズル装置は、充填ノズルの先端における繊維質などのぶら下がりを防止するためにノズル先端に水平に回転するカッターブラシを備えたノズル装置である。

また特許文献３に記載されたパルプ質液体用充填ノズルは、パルプ質を含有する液体を口径の小さい容器に充填する場合に好適な、特殊な構造を持った充填ノズルである。

特開2005-280810号公報 特開平8-301225号公報 特開2004-59072号公報

繊維質やパルプ成分を含む液体を充填する場合、充填ノズルに関連する問題点については、上記のような解決手段が存在したが、この他に、定量機構に付随するバルブに関連する問題もあった。図６は、従来の充填装置に一般的に用いられている定量吐出装置の断面模式図である。

図６において、図示しないタンクから供給された充填液３３は、充填ピストン３２が右方向に移動することによって充填シリンダー３１内に吸い込まれる。吸引バルブ３０は、常時スプリング３４によって弁座に密着しているが、吸引の陰圧によって開き、充填液３３が充填シリンダー３１内に導入される。充填ピストン３２が左方向に移動を開始すると吸引バルブ３０は、押出しの陽圧によって弁座に密着し、充填液３３は図示しない充填ノズルから吐出される。吐出される充填液３３の量は、充填ピストン３２の行程を一定にすることによって常に一定の量となる。

繊維質やパルプ成分を含む液体を充填する場合、長期間の使用によって吸引バルブ３０と弁座の間に繊維質が引っ掛かることがある。この場合、吸引バルブ３０が弁座に完全に密着しなくなるため、液漏れが生じ、充填量がばらついたり、液垂れや液はねの原因となることがあった。

本発明の解決しようとする課題は、液体充填装置において、繊維質やパルプ成分を含む液体を充填する場合であっても、長期間の安定した充填動作が可能な、新規な構造の定量吐出装置を提案するものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、液体充填装置において液体を定量吐出して容器に充填する定量吐出装置であって、充填シリンダーと充填ピストンを有する定量機構と、充填シリンダーに液を供給する側の配管経路に設けられた吸引側バルブと、充填シリンダーから液を吐出する側の配管経路に設けられた吐出側バルブとを有し、前記各バルブは、流路孔を有する円形のハウジング内において、流路孔を有する円盤状の回転テーブルが、前記ハウジングとの間に摺動面を形成しながら回転し、前記回転テーブルの流路孔が前記ハウジングの流路孔と一致する場合は、開状態となり、一致しない場合は閉状態となり、さらに開状態から閉状態に移行する際には、流路孔部において液体内の固形物をせん断する作用を有することを特徴とする定量吐出装置である。

また、請求項２に記載の発明は、前記吸引側バルブの回転テーブルと前記吐出側バルブの回転テーブルが共通の駆動軸によって回転されることを特徴とする請求項１に記載の定量吐出装置である。

また、請求項３に記載の発明は、前記回転テーブルに設けられた流路孔が、回転テーブルの回転軸を中心とする円弧状の長孔であることを特徴とする請求項１または２に記載の定量吐出装置である。

本発明に係る定量吐出装置は、定量機構の前後に設けたバルブが、流路孔を有する円形のハウジング内において、流路孔を有する円盤状の回転テーブルが、前記ハウジングとの間に摺動面を形成しながら回転し、回転テーブルの流路孔がハウジングの流路孔と一致する場合は、開状態となり、一致しない場合は閉状態となり、さらに開状態から閉状態に移行する際には、流路孔部において液体内の固形物をせん断する作用を有するものであるため、繊維質やパルプ成分を含む液体であっても、バルブ自体が、これらの繊維質やパルプ成分を切断する働きを有するので、バルブに繊維質等が付着してバルブの閉止不良を生じることがない。

本発明の定量吐出装置におけるバルブ機構は、円形のハウジングと円盤状の回転テーブルとの間に、摺動面を形成しながら回転するものであるため、各摺動面は、相互研磨作用により、常に鋭利なせん断面を保つため、繊維質を切断する切れ味が劣化することがない。このため、繊維質を含んだ液体に対しても、長期間に亘って安定した動作を可能とする。

吸引側バルブの回転テーブルと吐出側バルブの回転テーブルが共通の駆動軸によって回転される場合には、機構が単純化され、定量吐出装置の動作もより安定する。

回転テーブルに設けられた流路孔が、回転テーブルの回転軸を中心とする円弧状の長孔である場合には、例えば回転テーブルを一定方向に一定速度で回転したような場合であっ
ても、バルブが開いている時間を一定時間確保することができるため、定量機構における充填ピストンの動作と同調させる場合に、より単純な機構が採用可能となる。

本発明に係る定量吐出装置の斜視説明図である。 本発明に係る定量吐出装置の断面説明図である。 本発明に係る定量吐出装置におけるバルブ機構の断面説明図である。 本発明に係る定量吐出装置における回転テーブルの一例を示した模式図である。 本発明に係る定量吐出装置における回転テーブルの一例を示した模式図である。 従来の充填装置における定量吐出装置の断面模式図である。

以下図面を参照しながら、本発明に係る定量吐出装置について詳細に説明する。
図１は、本発明に係る定量吐出装置の斜視説明図であり、図２は、本発明に係る定量吐出装置の断面説明図である。また図３は、本発明に係る定量吐出装置におけるバルブ機構の断面説明図である。

本発明に係る定量吐出装置１は、飲料等の液体を液体容器２０に一定量充填するための液体充填装置に用いられる定量吐出装置である。本発明に係る定量吐出装置１は、特に果実ジュースや野菜ジュース等のように繊維質やパルプ成分を含む液体を充填する際に特にその効果を発揮する。

発明に係る定量吐出装置１は、充填シリンダー３と充填ピストン４を有する定量機構２と、充填シリンダー３に液を供給する側の吸引側配管６の経路に設けられた吸引側バルブ５と、充填シリンダー３から液を吐出する側の吐出側配管１２の経路に設けられた吐出側バルブ１１とを有する。

吸引側バルブ５と吐出側バルブ１１の各バルブは、流路孔を有する円形のハウジング７、１３内において、同様に流路孔を有する円盤状の回転テーブル８、１４が、前記ハウジングとの間に摺動面１９を形成しながら回転し、前記回転テーブルの流路孔が前記ハウジングの流路孔と一致する場合は開状態となり、一致しない場合は閉状態となるものであり、さらに開状態から閉状態に移行する場合には、液体内に含まれる繊維質や固形分をせん断する作用を有することを特徴とする。

図１の実施態様においては、吸引側回転テーブル８と吐出側回転テーブル１４とは、共通の回転テーブル駆動軸１５に固定されており、連動して回転するようになっている。定量吐出装置１から吐出された充填液は、充填ノズル１７から液体容器２０に充填される。

図２は、本発明に係る定量吐出装置の断面説明図であり、図１に示した実施態様を示したものである。吸引側バルブ５における吸引側回転テーブル８と吐出側バルブ１１における吐出側回転テーブル１４とは、共通の駆動軸である回転テーブル駆動軸１５によって回転される。回転テーブル駆動軸１５は、回転テーブル駆動モーター１６によって駆動される。

回転テーブル駆動軸１５が回転して、図のように吸引側回転テーブル８に設けられた吸引側回転テーブル流路孔１０が開くと同時に、定量機構２の充填ピストン４が右方向に移動して充填液を充填シリンダー３内に吸引する。吸引が完了した段階で、回転テーブル駆動軸１５が回転し、吸引側バルブ５が閉じる。次に回転テーブル駆動軸がさらに回転して、吐出側バルブ１１が開くと同時に充填ピストン４が左方向に移動して充填液を充填ノズル１７から容器２０に吐出する。

回転テーブルの回転は、一方向に向かう回転／停止の繰り返しでもよいし、回転／停止、逆転／停止の繰り返しでもよい。停止位置の位置決め方法は、図示しないリミットスイッチによる方法やパルスカウンタによって回転テーブル駆動モーター１６を駆動する方法等が用いられる。

図３は、本発明に係る定量吐出装置におけるバルブ機構の断面説明図であり、特に吸引側バルブ５についての説明図である。円形の吸引側ハウジング７には、吸引側ハウジング流路孔９が設けられており、このハウジング内において、吸引側回転テーブル８が回転テーブル駆動軸１５によって回転可能に保持されている。吸引側回転テーブル８には、吸引側回転テーブル流路孔１０が設けられている。吸引側回転テーブル８が回転して吸引側回転テーブル流路孔１０と吸引側ハウジング流路孔９とが一致すると液体流路が形成され充填液１８が、吸引側ハウジング流路孔９に接続された吸引側配管６を経由して、充填シリンダー３に流入する。

吸引側ハウジング７の上面と吸引側回転テーブル８の下面とは、摺動面１９を形成しており、密着した状態で摺動する。このため、摺動面と流路孔とが形成する直角の角は、せん断刃として作用する。従って、吸引側ハウジング流路孔９と吸引側回転テーブル流路孔１０の間に繊維質のようなものが引っ掛かった場合には、回転テーブルの回転に伴って、せん断されることになる。このため、本発明に係る定量吐出装置のバルブ機構においては、繊維質やパルプ成分等の固形分を含む液体であってもこれらの繊維が付着してバルブの開閉を阻害するようなことがない。

摺動面１９は、常に摺動しているため、摺動面と流路孔が形成する直角な角は、相互研磨作用により常に鋭利な切断刃の状態に保たれる。このため長期間使用した場合においても、繊維質に対する切れ味がなまるようなことはない。

吸引側回転テーブル８は、図示しないばねなどによって、一定の力で吸引側ハウジング７に押しつけられている必要がある。なお以上の説明は、吸引側バルブ５について説明してきたが、吐出側バルブ１１についても同様であるので、説明を省略する。

吸引側回転テーブル８と吐出側回転テーブル１４とが共通の回転テーブル駆動軸１５によって回転される場合には、駆動軸をスプラインシャフトとし、各回転テーブルが駆動軸上を移動可能な状態とした上で、それぞれのテーブルをばねなどによってそれぞれのハウジングに個別に圧着するようにすることが好ましい。

図４は、本発明に係る定量吐出装置における回転テーブルの一例を示した模式図である。吸引側回転テーブル８には、円形の吸引側回転テーブル流路孔１０が設けられている。吸引側回転テーブル流路孔１０は、対応する吸引側ハウジングに設けられた吸引側ハウジング流路孔と同径で同じ円周上に存在することが一般的であるが、必ずしもこれにこだわる必要はなく、径がハウジング側より大きくても良いし、少し異なる円周上にあっても良い。また、図は吸引側回転テーブル８の図であるが、吐出側回転テーブル１４についても同様である。

図５は、本発明に係る定量吐出装置における回転テーブルの他の例を示した模式図である。この実施態様においては、吸引側回転テーブル流路孔１０が、回転テーブルの回転軸を中心とする円弧状の長孔であることを特徴とする。流路孔がこのような長孔であると、例えば吸引側回転テーブル８を一定速度で回転させた場合であっても、吸引側バルブを一定時間開状態に保つことができる。従って、充填ピストンの動作に合わせて、回転テーブルを回転／停止させたりする場合に比較して、回転テーブルの動作をより単純なものとす
ることが可能となる。

バルブを構成するハウジングや回転テーブルの材質としては、せん断刃としての耐久性能と衛生性を考慮して、ステンレス鋼、特に刃物用のステンレス鋼を使用することが好ましい。

１・・・定量吐出装置
２・・・定量機構
３・・・充填シリンダー
４・・・充填ピストン
５・・・吸引側バルブ
６・・・吸引側配管
７・・・吸引側ハウジング
８・・・吸引側回転テーブル
９・・・吸引側ハウジング流路孔
１０・・・吸引側回転テーブル流路孔
１１・・・吐出側バルブ
１２・・・吐出側配管
１３・・・吐出側ハウジング
１４・・・吐出側回転テーブル
１５・・・回転テーブル駆動軸
１６・・・回転テーブル駆動モーター
１７・・・充填ノズル
１８・・・充填液
１９・・・摺動面
２０・・・容器
３０・・・吸引バルブ
３１・・・充填シリンダー
３２・・・充填ピストン
３３・・・充填液
３４・・・スプリング
３５・・・吸引側配管
３６・・・吐出側配管

Claims (3)

1. 液体充填装置において液体を定量吐出して容器に充填する定量吐出装置であって、充填シリンダーと充填ピストンを有する定量機構と、充填シリンダーに液を供給する側の配管経路に設けられた吸引側バルブと、充填シリンダーから液を吐出する側の配管経路に設けられた吐出側バルブとを有し、前記各バルブは、流路孔を有する円形のハウジング内において、流路孔を有する円盤状の回転テーブルが、前記ハウジングとの間に摺動面を形成しながら回転し、前記回転テーブルの流路孔が前記ハウジングの流路孔と一致する場合は、開状態となり、一致しない場合は閉状態となり、さらに開状態から閉状態に移行する際には、流路孔部において液体内の固形物をせん断する作用を有することを特徴とする定量吐出装置。
2. 前記吸引側バルブの回転テーブルと前記吐出側バルブの回転テーブルは共通の駆動軸によって回転されることを特徴とする請求項１に記載の定量吐出装置。
3. 前記回転テーブルに設けられた流路孔は、回転テーブルの回転軸を中心とする円弧状の長孔であることを特徴とする請求項１または２に記載の定量吐出装置。