JP2016520490A - 充填機におけるデバイス及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、充填機におけるデバイス（１）に関し、充填機が、包装材チューブ（２７）に流動食品を供給する充填パイプと、包装材チューブ（２７）に加圧された滅菌エアを供給するパイプ（２０）と、包装材チューブ（２７）及び包装材チューブ（２７）内側の任意のパイプ（２０）をシールするガスケット（２６）とを備え、チューブ（２７）内に過圧を発生する。デバイス（１）は、チューブ（２７）から上流位置でパイプ（２０）内側の第一圧力（ｐ１）を測定する第一圧力ゲージ（２２）と、パイプ（２０）内のエアマスフロー（ｍｆ）を決定する決定手段（２２、２３；２８）と、測定されたパラメータ（ｍ１、ｍｆ）を受ける制御ユニット（３０）と、をさらに備え、制御ユニット（３０）は、第一の予め定められた関係（Ｒ１）に従ってエアマスフロー（ｍｆ）及び第一圧力（ｐ１）に基づきチューブ（２７）内の圧力（ｐｔ）を計算するように構成されている。また本発明はデバイス（１）により実行される方法に関する。

Description

本発明は、パイプの下流部で圧力を監視および制御するデバイスおよび方法に関し、詳しくは充填機におけるパイプの下流部で圧力を制御するデバイスおよび方法に関する。

テトラパックＡ１という名でテトラパック（登録商標）などにより売られている流動食品パッケージ用の充填機において、包装材ウェブは、滅菌され、かつ後にチューブ状に形成される。このチューブは、流動食品で連続的に満たされ、かつ包装材チューブは、横方向にシールされ、かつ流動食品を有する個々のパッケージが形成されるようにカットされる。流動食品は一般に、パッケージの形成およびシール中に一定圧力が生じるように、一定の高さまで包装材チューブ内に充填される。普通、流動食品のピラー（pillar）は、良好なパッケージ形成を得るには十分であるが、場合によってはさらなる過圧が必要とされる。これは通常、加圧された滅菌エアのチューブシステムを充填パイプに接続し、包装材チューブ内側に過圧を付与し、流動食品のピラーに作用しかつ包装材チューブ内側に配置されているとともに内部パイプをシールするチューブシールにより維持されることにより、付与される。

しかしながら、液体ピラーよりも上側の圧力は、測定するのが困難であり、しかも様々な理由で、製造中、変動することがある。

したがって、本発明の目的は、この欠点を軽減することにある。第一態様において、本発明は、請求項１にかかる方法を利用することにより、包装材チューブ内側の圧力を正確に監視するシステムを提供する。

本発明の任意の態様と関連して説明された全ての特徴は、本発明の任意の他の態様と共に用いることができる。本発明は、図面に示されるような、好適な実施形態を参照して、さらに説明される。

図１は本発明の一実施形態にかかるシステムの概略図を示す。 図２は本発明の別の実施形態にかかるシステムの概略図を示す。 本発明の方法に用いられた定数を計算するために用いられたグラフを示す。 本発明の方法に用いられた定数を計算するために用いられたグラフを示す。

以下、本発明は、図面を参照して説明される。図１において、本発明にかかる方法を実行するためのデバイス１の配置図が示されている。デバイス１は、入口パイプ１０を備え、非開示の供給源、例えばタンクまたはポンプからの滅菌加圧エアをデバイス１に供給している。ブランチパイプ２０はメインパイプから分岐しており、かつブランチパイプ２０には、制御バルブ２１が設けられている。ブランチパイプ２０には、ブランチパイプ２０に沿って少し離れた第一圧力ゲージ２２及び第二圧力ゲージ２３が、さらに設けられている。ブランチパイプ２０は、次に包装材チューブ２７の内側に向けられている。ブランチパイプ２０は、流動食品製品用の充填パイプ（図示省略）の内側あるいは外側に配置されている。チューブシール２６は、第二パイプ２０の外側に設けられおり、供給パイプ、すなわち第二パイプ２０および充填パイプをシールしており、かつ、包装材チューブ２７の内側をシールしており、これには、さらなる上流に、長手方向シールが既に設けられている。包装材チューブ２７は、流動食品パッケージ用の充填機に通常は存在するデバイスにより、長手方向および短手方向にシールされているが、これらのデバイスは、本発明の一部ではない。

精密に仕上げられたリストリクション（restriction）２４は、第一圧力ゲージ２２と第二圧力ゲージ２３との間に挿入されており、１０ｍｍの直径を有している。第一圧力ゲージ２２から包装材チューブ２７までのフローリストリクションは、第二リストリクション２５により示されている。実際のリストリクションは、パイプ自身、及びそのコーナーなどによって生じる。

制御ユニット３０は、第一接続部３１を介して、第一圧力ゲージ２２に接続されているとともに、第二接続部３２を介して、第二圧力ゲージ２３に接続されている。第一接続部３１および第二接続部３２は、計算のために、圧力測定値を制御ユニット３０に送る。制御ユニット３０は、制御ライン３３を介して、制御バルブ２１に接続されている。

図２において、別の実施形態が示されている。第二圧力ゲージ２３に代えて、既知のタイプのマスフローメータ２８が挿入されている。このマスフローメータ２８は、コリオリマスフローメータ、サーマルマスフローメータ、ピトー管または同様のものとすることができる。この実施形態において、エアマスフローメータ２８は、エアマスフローに関する信号を、第三接続部３４を介して、制御ユニット３０に送る。

以下、デバイス１の作用が説明される。入口パイプ１０からの加圧エアは、第二パイプ２０を通して及び制御弁２１を通して、方向付けられている。第二パイプ２０を通るエアマスフローは、ｍ_ｆで示されており、かつ第二パイプ２０を通るエアマスフローは、パイプ全体にわたって一定である。第二パイプ２０を通るエアフローは、包装材チューブ２７に入り、かつエアはチューブシール２６を通して漏出する。

第二パイプ２０内側の圧力は、圧力ゲージ２２、２３により測定されている。しかしながら、監視されるべき圧力は、包装材チューブ２７内側の圧力ｐ_ｔであるものの、包装材チューブ２７内側に圧力ゲージを有することは、例えば衛生上の理由により、不可能ではないにしても、困難である。代わりに、圧力は、第一圧力ゲージ２２により、上流位置で測定されており、かつ包装材チューブ２７内側の圧力は、第一圧力ゲージ２２での圧力マイナス（minus）パイプ２０内側のエアマスフロー抵抗に起因してパイプ内で生じる第一圧力ゲージ２２の位置からの圧力降下である。フロー抵抗は、エアフローによって変化するので、これは、予め、キャリブレーションと共に規定されなければならない。制御ユニット３０は、圧力（第二実施形態に関しては、ダイレクトエアマスフロー）に関する測定値を受け、かつ包装材チューブ２７内側の圧力を計算する。適度なエアフローのために、エアの圧縮率が小さい場合は、以下が適用される。

定数ｋ_ｔおよび定数ｋ_Ｒは、予め行われた測定により与えられており、図３、４を見ると、測定された圧力差Δｐは、異なるエアマスフローｍ_ｆに対してプロットされている。定数ｋ_ｔは、第一圧力ゲージ２２から包装材チューブ２７までの圧力降下を求めるのに用いられる。充填機の動作中、圧力ｐ_１、ｐ_２は、測定されており、かつ圧力差Δｐが常に監視されている。チューブ内側の圧力ｐ_ｔは次に、制御ユニット３０により、上記した計算（calculations）に従って計算される。圧力ｐ_ｔが予め定められた限界値から外れた場合、エアマスフローは制御され、適切な圧力ｐ_ｔがチューブ内側で実現されるように、増やされるか減らされる。エアマスフローが過剰に増やされるか又は減らされる必要があれば、充填機は、より詳細な制御のために、停止することが必要になることがある。これは、例えば、チューブシール２６が使い古されており、かつ交換される必要がある場合に、生じることがある。本実施形態において、第一圧力ゲージ２２のみがあり、かつエアフローがマスフローメータによって直接測定され、包装材チューブ２７での圧力ｐ_ｔは、
ｐ_ｔ＝ｐ_１−ｋ_ｔ・ｍ_ｆ ^２ （Ｒ１）
に従って、計算されている。ただし、定数ｋ_ｔは、すでに述べたように、予め行われた測定によって規定される必要がある。

本発明は、好適な実施形態を参照して説明されたが、種々の変更が発明の要旨の範囲内で可能であることは理解されるだろう。

この明細書において、他に明確に示されない限り、用語「または」は、言及された条件のうちの１つのみを満たすことを要求する演算子「排他的または」とは対照的に、言及された条件のうちのいずれかまたは両方が満たされた場合、真値に戻る演算子の意味で用いられている。用語「備える」は、「からなる」を意味するというよりも、「含む」という意味で用いられている。上に認められる全ての先行する教示は、参照により本明細書に援用される。本明細書における任意の先行する公開公報は、それらの教示が本出願の日付にてオーストラリアまたは他の場所において共通の一般的な知識であったことを認めるもの又は示すものと解されるべきではない。

１ デバイス
２０ パイプ
２２ 第一圧力ゲージ
２３ 第二圧力ゲージ
２６ ガスケット
２７ 包装材チューブ
３０ 制御ユニット

Claims (8)

1. 充填機におけるデバイス（１）であって、前記充填機が、
   包装材チューブ（２７）に流動食品を供給する充填パイプと、
   前記包装材チューブ（２７）に加圧された滅菌エアを供給するパイプ（２０）と、
   前記包装材チューブ（２７）及び前記包装材チューブ（２７）内側の任意のパイプ（２０）をシールするガスケット（２６）と、
   を備え、前記包装材チューブ（２７）内に過圧を発生し、
   前記デバイス（１）が、前記包装材チューブ（２７）から上流位置で前記パイプ（２０）の内側の第一圧力（ｐ_１）を測定する第一圧力ゲージ（２２）と、
   前記パイプ（２０）におけるエアマスフロー（ｍ_ｆ）を決定する決定手段（２２、２３；２８）と、
   前記決定されたパラメータ（ｐ_１、ｍ_ｆ）を受ける制御ユニット（３０）と、
   を備え、前記制御ユニット（３０）が、第一の予め定められた関係（Ｒ１）に従って、前記エアマスフロー（ｍ_ｆ）及び前記第一圧力（ｐ_１）に基づき、前記包装材チューブ（２７）内の圧力（ｐ_ｔ）を計算するように構成されたデバイス（１）。
2. 前記エアマスフロー（ｍ_ｆ）を決定する決定手段が、第二圧力（ｐ_２）を測定する第二圧力ゲージ（２３）をさらに備えており、かつ前記包装材チューブ（２７）での圧力（ｐ_ｔ）が、第二の予め定められた関係（Ｒ２）に従って、第二圧力（ｐ_２）と第一圧力（ｐ_１）との圧力差（Δｐ）に基づき及び第一圧力（ｐ_１）に基づき、制御ユニット（３０）により計算された請求項１に記載のデバイス（１）。
3. 精密に仕上げられたリストリクションが前記第一圧力ゲージ（２２）と前記第二圧力ゲージ（２３）との間に配置されており、前記第一圧力ゲージ（２２）と前記第二圧力ゲージ（２３）との間の圧力差の正確な測定値を得ている請求項２に記載のデバイス（１）。
4. 前記制御ユニット（３０）により制御された制御バルブ（２１）が、前記包装材チューブ（２７）内側の圧力（ｐ_ｔ）が制御されるように、滅菌エアのマスフロー（ｍ_ｆ）を制御するパイプ（２０）内に配置された請求項３に記載のデバイス（１）。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス（１）を備える充填機。
6. 充填機における包装材チューブ（２７）内の圧力を制御する方法であって、前記充填機が、前記包装材チューブ（２７）に流動食品を供給する充填パイプと、前記包装材チューブ（２７）に加圧された滅菌エアを供給するパイプ（２０）と、前記包装材チューブ（２７）及び前記包装材チューブ（２７）内側の任意のパイプをシールするガスケット（２６）と、を備え、前記包装材チューブ（２７）内に過圧を発生し、
   前記方法が、
   ａ）前記包装材チューブ（２７）の上流に配置された滅菌エア供給のパイプ（２０）内の第一圧力（ｐ_１）を測定するステップと、
   ｂ）前記パイプ（２０）内のエアマスフロー（ｍ_ｆ）を測定ステップと、
   ｃ）前記圧力（ｐ_ｉ）及び前記エアマスフロー（ｍ_ｆ）を用いて、前記上流の圧力（ｐ_ｉ）の位置から前記包装材チューブ（２７）までの圧力降下を計算するステップと、
   ｄ）前記包装材チューブ（２７）での圧力を、前記第一圧力（ｐ_１）の位置での圧力マイナス前記第一圧力（ｐ_１）の位置から包装材チューブ（２７）までの圧力降下として、計算するステップと、
   を備える方法。
7. 前記パイプ（２０）内のエアマスフロー（ｍ_ｆ）を測定するステップが、前記第一圧力（ｐ_１）の位置から上流の位置で第二圧力（ｐ_２）を測定するステップと、
   前記エアマスフローを決定するため、第三の予め定められた関係（Ｒ３）に従って、前記第二圧力（ｐ_２）の位置から前記第一圧力（ｐ_１）の位置までの圧力降下を用いるステップと、
   を備える請求項５に記載の方法。
8. 前記包装材チューブ（２７）内側の圧力（ｐ_ｔ）を制御するため、制御バルブ（２１）により、前記エアマスフローを制御するステップをさらに備える請求項６または７に記載の方法。

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