JP2020172873A - 流体搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】気体抜出口から抜き出される気体に同伴して粘性流体が排出されることがなく、気体含有率の低い粘性流体を粘性流体吐出口から搬出することのできる流体搬送システムを提供すること。【解決手段】この流体搬送システムＡは、一対のポンプスクリュー７ａ，７ｂの側面７Ｓａ，７Ｓｂの間、および各ポンプスクリュー７ａ，７ｂの先端面７Ｂとポンプケーシング２の内周面２Ａの間に、気体を通過可能で且つ粘性流体を通さない隙間Ｇ，Ｈが形成されている２軸スクリューポンプ部Ｂを有するシステムであって、２軸スクリューポンプ部Ｂのポンプケーシング２を前下がりに傾斜させて配置することにより、粘性流体取入口１８よりも末端側でポンプケーシング２内の後上部に集気空間１７を形成したことを特徴とするものである。ポンプケーシング２の傾斜角θは例えば４５度に設定してある。【選択図】図１

Description

本発明は、被搬送物である粘性流体が比較的低粘度のものであっても高度な脱泡能力を発揮して搬送する流体搬送システムに関するものである。

従来、この種の流体搬送システムに用いられる２軸スクリューポンプとしては、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。当該文献記載の２軸スクリューポンプは脱気ポンプ付きであって、特許文献１の図５および図６に示されるように、一対のポンプスクリュー７ａ，７ｂの側面７Ｓａ，７Ｓｂの間、およびポンプスクリュー７ａ，７ｂの先端面７Ｂ，７Ｂとポンプケーシング２の内周面２Ａの間に、それぞれ、空気などの気体は通過できるが粘性流体Ｑは通さない隙間Ｇ，Ｈが形成されている。このポンプでは、ポンプケーシング２の気体抜出口２０に連結された脱気装置２７の駆動により、粘性流体Ｑ中の気体を機外に排出しながら粘性流体Ｑを移送するようになっており、互いに非接触な一対のポンプスクリュー７ａ，７ｂを有する容積式ポンプでありながら、粘性流体Ｑから気体を排出して搬送できるという機能を有している。このポンプのポンプケーシング２は、軸心を水平方向に向けて配置されている。

特開２０１５−５５１７９号公報

ところで、前記した特許文献２に記載の２軸スクリューポンプは、流動性が低い比較的高粘度の粘性流体に対しては、気体を高効率に除去して搬送するという利点を有している。しかしながら、その２軸スクリューポンプのポンプケーシングは水平向きに配置されているので、ポンプケーシング内を搬送中の粘性流体から分離した気泡はポンプケーシング内の天井下位置に一端上昇するが、天井下位置で前後方向に広く散在してしまう。そのために、粘性流体吐出口近くに在る気泡が粘性流体に同伴して持ち出されて粘性流体の気体含有率を高くするおそれがあった。また、比較的低粘度の粘性流体を用いる場合は、粘性流体の流動性が高いために、気体抜出口から抜き出される気体に同伴して粘性流体が排出され、下流側の脱気ポンプに支障をおよぼすおそれがあった。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、気体抜出口から抜き出される気体に同伴して粘性流体が排出されることがなく、気体含有率の低い粘性流体を粘性流体吐出口から搬出することのできる流体搬送システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る流体搬送システムは、互いに非接触で螺合して回転駆動される一対のポンプスクリューと、一対のポンプスクリューを非接触で収容する筒状のポンプケーシングと、ポンプケーシングにおける軸心方向の途中位置に設けられた粘性流体取入口と、ポンプケーシングの先端側に設けられた粘性流体吐出口と、ポンプケーシングの上面における粘性流体取入口よりも末端側に設けられた気体抜出口と、気体抜出口に脱気管を介して連結された脱気ポンプとを備えて成り、一対のポンプスクリューの側面の間、および各ポンプスクリューの先端面とポンプケーシングの内周面の間に、気体を通過可能で且つ粘性流体を通さない隙間が形成されている２軸スクリューポンプ部、を有する流体搬送システムであって、２軸スクリューポンプ部のポンプケーシングを前下がりに傾斜させて配置することにより、粘性流体取入口よりも末端側でポンプケーシング内の後上部に集気空間を形成したことを特徴とする構成にしてある。

また、前記構成において、２軸スクリューポンプ部のポンプケーシングの水平方向に対する傾斜角が、３０度以上７５度以下に設定されていることを特徴とするものである。

そして、前記した各構成において、ポンプケーシングに連結されていて集気空間内に外気を導入するためのベント管と、集気空間内の圧力を検出する空間圧力検出器と、脱気管の管路を開閉する脱気用開閉弁と、ベント管の管路を開閉するベント用開閉弁と、空間圧力検出器により検出された集気空間内の圧力を予め設定されている設定空間圧力に近づけるように、脱気用開閉弁とベント用開閉弁を開閉制御する第１制御器と、を備えて成ることを特徴とするものである。

更に、前記した各構成において、２軸スクリューポンプ部の脱気管の途中位置に介設されたクッションタンクと、クッションタンクと脱気ポンプの間の脱気管に配備されたレギュレータ弁と、クッションタンク内の圧力を検出するタンク圧力検出器と、タンク圧力検出器により検出されたクッションタンク内の圧力を予め設定されている設定タンク圧力に近づけるように、レギュレータ弁を開閉制御する第２制御器と、を備えて成ることを特徴とするものである。

また、前記した各構成において、２軸スクリューポンプ部におけるポンプケーシングの粘性流体吐出口に連結された搬出管とポンプケーシングの粘性流体取入口に連結された供給管とを結んで環状に接続した循環管と、ベント管と循環管の途中とを接続した第１迂回管と、脱気管と循環管の途中とを接続した第２迂回管と、搬出管の途中に分岐接続されたドレイン排出管と、を備えて成ることを特徴とするものである。

本発明に係る流体搬送システムによれば、２軸スクリューポンプ部のポンプケーシングが前下がりに傾斜して配置されているので、ポンプケーシング内で粘性流体から分離した気体は粘性流体取入口よりも末端側にあるポンプケーシング内の後上部位置に集まって、まとまった集気空間を形成する。そして、この集気空間と連通する位置のポンプケーシング上面に、気体抜出口が開口している。前述のようにケーシング内の後上部に気体が集まって広い集気空間を形成するうえ、その位置に開口している気体抜出口から気体がケーシング外へ確実に抜き出されるので、気体抜出口から気体に同伴して粘性流体が排出されるおそれがなく、ポンプケーシングの粘性流体吐出口からも気体含有率の低い粘性流体を搬出することができる。

また、２軸スクリューポンプ部のポンプケーシングの水平方向に対する傾斜角が、３０度以上７５度以下に設定されているものでは、適用される粘性流体の粘度が比較的低いもの（例えば、１０００ｃｐ（１Ｐａ・ｓ）以下）であっても、確実に脱気して粘性流体を搬送することができる。尚、前記の傾斜角θは、適用される粘性流体の粘度（例えば、０．２〜１Ｐａ・ｓ程度）に応じた好適な傾斜角が存在する。因みに、傾斜角θが３０度を下回ると、粘性流体中の気体を集めにくくなって広い集気空間を形成できず気体含有率の極めて低い粘性流体が得られないという不都合を被るおそれがあり、傾斜角θが７５度を上回ると、気体抜出口などの開口位置に制限を生じるおそれがある。

そして、ベント管と、空間圧力検出器と、脱気用開閉弁と、ベント用開閉弁と、第１制御器とを備えたものでは、空間圧力検出器により検出された集気空間内の圧力に応じて、第１制御器が脱気用開閉弁とベント用開閉弁を開閉制御し、予め設定されている設定空間圧力に検出圧力を近づける。例えば、検出圧力が設定空間圧力を下回っていた場合（真空度が高い場合）、第１制御器は脱気用開閉弁を絞り気味にするとともにベント用開閉弁を開き気味にして外気を集気空間内に少量導入させる。これにより、集気空間内で気体の流動を生じるから、脱気ポンプによる脱気能力をうまく維持させることができる。一方、検出圧力が設定空間圧力を超えていた場合（真空度が低い場合）は、脱気用開閉弁を開き気味にするとともにベント用開閉弁を絞り気味にして脱気ポンプによる脱気能力をフルに出力させるのである。斯かる構成を採用したことにより、集気空間の真空度によらず、集気空間内の圧力を精密に設定空間圧力に保持することができる。

更に、脱気管の途中位置に介設されたクッションタンクと、レギュレータ弁と、タンク圧力検出器と、第２制御器とを備えたものでは、タンク圧力検出器により検出されたクッションタンク内の圧力に応じて、第２制御器がレギュレータ弁を開閉制御し、予め設定されている設定タンク圧力に検出タンク圧力を近づける。例えば、検出タンク圧力が設定タンク圧力を下回っていた場合、第２制御器はレギュレータ弁の開度を小さくして脱気ポンプの負荷を軽くさせる。一方、検出タンク圧力が設定タンク圧力を超えていた場合、第２制御器はレギュレータ弁の開度を大きくして脱気ポンプの脱気能力を出力させる。斯かる構成を採用したので、脱気経路の上流側にあるベント管から導入された外気によりクッションタンク内の圧力が変動しても、レギュレータ弁の精密開閉制御を行なうことにより、脱気ポンプの吸込み側の圧力を一定に保つので、ポンプケーシング内の圧力に左右されることなく安定して脱気ポンプを運転することができる。

また、搬出管と供給管を結んで環状に接続した循環管と、第１迂回管と、第２迂回管と、ドレイン排出管とを備えたものでは、洗浄に際して、流体搬送システムを個々に分解することなく組み上げた状態のままで管内を洗浄する、いわゆるＣＩＰ式の洗浄を行なうことができる。従って、食品、化粧品 医薬品などの粘性流体を適用するうえで取り扱いやすい流体搬送システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る流体搬送システムを示す概略側面構成図である。 前記流体搬送システムの部分側面図である。 図２におけるＤ−Ｄ線矢視に視た部分平面図である。 図２におけるＣ−Ｃ線矢視に視た部分平面図である。 図２におけるＥ−Ｅ線矢視に視た部分平面図である。 前記流体搬送システムの２軸スクリューポンプ部の図７におけるＬ−Ｌ線矢視断面を含む内部構成図である。 前記２軸スクリューポンプ部の一部断面を含む内部平面構成図である。 前記２軸スクリューポンプ部内の隙間を説明するための図であって、（ａ）は一対のポンプスクリュー間の隙間を示す部分拡大平面図、（ｂ）はポンプスクリューとポンプケーシングの内周面間の隙間を示す部分拡大平面図である。 前記流体搬送システムを用いて粘性流体の通常搬送を行なうときの状態を示した概略側面構成図である。 前記流体搬送システムを用いてＰＩＧ洗浄を行なうときの状態を示した概略側面構成図である。 前記流体搬送システムを用いてＣＩＰ定置洗浄を行なうときの状態を示した概略側面構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。ここに、図１は本発明の一実施形態に係る流体搬送システムを示す概略側面構成図、図２は前記流体搬送システムの部分側面図、図３は図２におけるＤ−Ｄ線矢視に視た部分平面図、図４は図２におけるＣ−Ｃ線矢視に視た部分平面図、図５は図２におけるＥ−Ｅ線矢視に視た部分平面図である。
各図において、この実施形態に係る流体搬送システムＡは、２軸スクリューポンプ部Ｂを主たる構成要素として備えている。尚、２軸スクリューポンプ部Ｂの詳細構造については、後に図６，７，８を参照しながら説明する。

この流体搬送システムＡでは、２軸スクリューポンプ部Ｂのポンプケーシング２が前下がりに傾斜角θ（この例では４５度）ほど傾斜して配置されている。すなわち、ポンプケーシング２は、軸受部５の底部に取付けられた基盤８２（図２，３参照）が、基台フレーム８０の上部で傾斜して設けられた傾斜台８１にボルトなどで固定されることにより前下がりに傾斜した配置で保持されている。このときのポンプケーシング２の水平方向（図６中の１点鎖線Ｈで示す方向）に対する傾斜角θは、例えば４５度に設定されている。このようにポンプケーシング２が傾斜配置にされることにより、粘性流体Ｑの搬送時に、粘性流体取入口１８よりも末端側で且つポンプケーシング２内の後上部に、粘性流体Ｑに含まれていた気体が集積して、集気空間１７が形成される。そして、前記の集気空間１７と連通する位置のポンプケーシング２上面には、気体抜出口２０、外気導入口２９およびセンサ取付口３０がケーシング内外を貫通して形成されている。

そして、ポンプケーシング２における吐出側ケーシング３の粘性流体吐出口１９に接続された搬出管３３には、粘性流体吐出口１９側から順に、逆止弁２８、サイトグラス５８、電磁開閉弁６０、流路切換管３３Ａおよびキャッチャー６５ｂが介設されている。搬出管３３の末端は、キャッチャー６５ｂから充填用タンク８３に接続されている。サイトグラス５８の側方には、サイトグラス５８内を流れる粘性流体Ｑの存否や液位を検出する流体検出器５９が配備されている。サイトグラス５８と電磁開閉弁６０の間の搬出管３３には、電磁開閉弁６１を有するドレイン排出管３４が分岐接続されている。また、電磁開閉弁６０と流路切換管３３Ａの間の搬出管３３には、ランチャー６２ｂを有する空気導入管６４が分岐接続されている。ランチャー６２ｂには、管内をＰＩＧ洗浄したのちにキャッチャー６５ｂに収受されるＰＩＧ球４４が装填されるとともに、駆動用の圧縮空気ラインが接続されている。

前記の流路切換管３３Ａは四分円状に湾曲して形成され、入側面と出側面が９０度の角度を成したＳＵＳ製管材で構成されている。流路切換管３３Ａは、その一端にフランジ３３Ｃが設けられ、その他端にフランジ３３Ｂが設けられている。流路切換管３３Ａのフランジ３３Ｃは搬出管３３の端部に設けられたフランジ８４にボルトなどで固定され、フランジ３３Ｂは搬出管３３のフランジ８１にボルトなどで着脱可能に固定される。尚、フランジ３３Ｃは、流路切換管３３Ａが搬出管３３の管心回りに旋回自在となるようにフランジ８４に取付角度可変に接続される。フランジ３３Ｂが搬出管３３のフランジ８１から１８０度旋回した位置には、ＣＩＰライン７８の循環管４０の一端部であるフランジ８２が配置されている。流路切換管３３Ａのフランジ３３Ｂは、フランジ８２に対してもボルトなどで着脱可能に固定されるようになっている。このような切換接続構造により、電磁開閉弁６０からの粘性流体Ｑの流れが、充填用タンク８３側と循環管４０側とに切り換えられるようになっている。

また、ポンプケーシング２の粘性流体取入口１８に接続された供給管３２には、粘性流体取入口１８側から順に、サイトグラス５６、手動開閉弁５５、キャッチャー６５ａおよび電磁開閉弁５４が介設され、供給管３２の末端は流体受槽３１の底部に接続されている。流体受槽３１の上面には、流体投入口（図示省略）が設けられており、手動開閉弁を有する水供給管４３も接続されている。水供給管４３からは、洗浄用の水が流体受槽３１へ供給される。そして、電磁開閉弁５４とキャッチャー６５ａの間の供給管３２には、ランチャー６２ａを有する空気導入管３９が分岐接続されている。ランチャー６２ａには、管内ＰＩＧ洗浄用のＰＩＧ球４４が装填されるとともに、駆動用の圧縮空気ラインが接続されている。サイトグラス５６の側方には、サイトグラス５６内を流れる粘性流体Ｑの存否や液位を検出する流体検出器５７が配備されている。上記のキャッチャー６５ａは、ＰＩＧ洗浄を終えたＰＩＧ球４４を収受するものである。

そして、ポンプケーシング２の気体抜出口２０に接続された脱気管３５には、気体抜出口２０側から順に、それぞれ脱気管３５の管路を開閉する手動開閉弁７５および脱気用開閉弁６９が介設され、脱気管３５の末端に脱気ユニット４５の気液分離槽４７が接続され、気液分離槽４７は外部から槽内を視認できるように構成されている。気液分離槽４７の上部は、脱気管４８を介してクッションタンク４６の上部と連通している。クッションタンク４６は、例えば空電変換式のレギュレータ弁５３を有する脱気管５０を介して脱気ポンプＶＰの吸込み側に接続されている。クッションタンク４６の上部には、タンク内圧力を検出するタンク圧力検出器４９が配備され、電磁開閉弁５２を有するベント管５１も配備されている。前記したレギュレータ弁５３は、タンク圧力検出器４９により検出されたタンク内圧力を予め設定されている設定タンク圧力に近づけるように、第２制御器７７によって精密に開閉制御されるようになっている。

また、ポンプケーシング２の外気導入口２９に接続されたベント管３６は、ポンプケーシング２の集気空間１７内に外気を導入するためのものである。このベント管３６には、外気導入口２９側から順に、それぞれベント管３６の管路を開閉する手動開閉弁７３およびベント用開閉弁７２が介設されている。ポンプケーシング２のセンサ取付口３０には、集気空間１７内の圧力を検出する空間圧力検出器７４が接続されている。手動開閉弁７３とベント用開閉弁７２の間のベント管３６から循環管４０の中途位置までは、電磁開閉弁７１を有する第１迂回管３７で接続されている。手動開閉弁７５と脱気用開閉弁６９の間の脱気管３５から循環管４０の途中までは、電磁開閉弁７０を有する第２迂回管３８で接続されている。循環管４０の先端から流体受槽３１までは、電磁開閉弁６６および手動開閉弁６７を有する循環管４１で接続されている。また、循環管４０と循環管４１の連結部分と流体受槽３１の間も、電磁開閉弁６８を有する循環管４２で接続されている。すなわち、ポンプケーシング２からの搬出管３３、流路切換管３３Ａ、流体受槽３１および供給管３２を結んで環状に接続された循環管４０，４１，４２と、第１迂回管３７と、第２迂回管３８と、ドレイン排出管３４とから、ＣＩＰライン７８が構成される。

尚、各配管に介設されていて「ＳＧ」を付された構成要素は、管内を視認可能なガラス管で構成されたサイトグラスを表わしている。尚、この流体搬送システムＡは試験機も兼ねているので、システム中に数多くのサイトグラスＳＧを使用しているが、本発明ではサイトグラスＳＧの使用数は特に限定されない。また、各配管の側方に添記された直角三角形の記号は、斜辺が下っている方向に配管の傾きが水平方向に対し下っていることを表わしている。すなわち、ＣＩＰライン７８を有する流体搬送システムＡは、システム駆動停止後に管内の流体が流下して所定箇所に集まるように構成された、ＳＩＰ（定置滅菌）式の洗浄滅菌を適用可能にされている。

次に、前記の２軸スクリューポンプ部Ｂは、図６，７，８に示すように、前後貫通した筒状のポンプケーシング２と、ポンプケーシング２の後端部に連結された軸受部５と、を備えている。ポンプケーシング２の前端部には吐出側ケーシング３が連結され、この吐出側ケーシング３の前端部に管部４が接続されている。ポンプケーシング２内には一対のポンプスクリュー７ａ，７ｂが収容される。軸部８ａ，８ｂに止めネジなどで固定されたポンプスクリュー７ａ，７ｂの前端部は、軸受などに支承されていない遊動端２６，２６となっている。これらポンプスクリュー７ａ，７ｂの遊動端２６，２６は、固定用板１４，１４をあてがわれ、例えばボルト１５，１５によって軸部８ａ，８ｂに固定される。ポンプスクリュー７ａの螺旋方向とポンプスクリュー７ｂの螺旋方向は逆向きである。

軸受部５はハウジング９とカバー板１０とから箱体状に構成されており、カバー板１０の前端面にポンプケーシング２の筒端面が連結されている。ハウジング９内には円錐コロ軸受１１，１１とコロ軸受１２，１２が配備されている。これらのコロ軸受１１，１２はポンプスクリュー７ａの軸部８ａの後端部を片持ち状に回動自在に支承している。ポンプスクリュー７ｂの軸部８ｂの後端部も別の円錐コロ軸受１１とコロ軸受１２により片持ち状に回動自在に支承されている。すなわち、ポンプスクリュー７ａ，７ｂの後部側は、ハウジング９内でそれぞれ回転自由に二点支持されている。ハウジング９内でカバー板１０の近傍において、ポンプスクリュー７ａ，７ｂにはシール機構１６，１６が装着されている。そして、ポンプスクリュー７ａの軸部８ａに同期歯車１３ａが固着されており、ポンプスクリュー７ｂの軸部８ｂには前記の同期歯車１３ａと噛合する同期歯車１３ｂが固着されている。これら同期歯車１３ａと同期歯車１３ｂとの同期噛合により、一対のポンプスクリュー７ａ，７ｂは、いかなる回転角度でも互いに接触することなく噛み合うようになっている。すなわち、ポンプスクリュー７ａ，７ｂは互いに非接触で螺合して回転する。この場合、ポンプスクリュー７ａの例えば軸部８ａが駆動軸として、減速機構などの連結機構２７を介してモータＭに連結されている。

前記のポンプケーシング２は、正面視繭形状のポンプ室６が前後貫通して形成されている。ポンプケーシング２の前端部には、筒状の吐出側ケーシング３が連結されている。吐出側ケーシング３の前端部には、粘性流体吐出口１９を有する筒状の管部４が連結されている。管部４の先端には搬出管３３の一端が連結され、搬出管３３の途中に逆止弁２８が配備されている。逆止弁２８は、粘性流体移送方向へのみ粘性流体Ｑの流通を許容するようになっており、通常はバネ部材のバネ弾性力により弁が閉止されている。このポンプ室６には、軸心Ｘａ回りに回転するポンプスクリュー７ａと、このポンプスクリュー７ａと常に非接触で螺合して軸心Ｘｂ回りに回転するポンプスクリュー７ｂとが格納される。これら１対のポンプスクリュー７ａ，７ｂの各外周面は、後で詳述するように、ポンプ室６の内周面２Ａとも常に非接触となっている。一方、ポンプケーシング２の下面であって前後中央部よりもやや後位置には、ポンプ室６と供給管３２とを連通する粘性流体取入口１８が形成されている。

そして、粘性流体取入口１８を囲むポンプケーシング２の下面位置には、下面開口縁にフェルール継手部を有する管部２１がボルトなどで固定され、管部２１の下面開口に供給管３２が接続される。他方、ポンプ室６の後端部の天井面には、左右に延びる通気溝２３が上向きに陥入して形成されている。この通気溝２３の上方位置のポンプケーシング２に、通気溝２３とケーシング上方外部とを連通する気体抜出口２０、外気導入口２９およびセンサ取付口３０が形成されている。すなわち、気体抜出口２０、外気導入口２９およびセンサ取付口３０が、粘性流体取入口１８よりも粘性流体移送方向上流側のポンプケーシング２に形成されている。この気体抜出口２０には、ポンプ室６内の気体を抜き出す既述の脱気ポンプＶＰが、管材などの脱気管３５を介して連結されている。前記の脱気ポンプＶＰとして、ここでは例えばピストン・シリンダ式の減圧ポンプを用いているが、遠心ファン式の減圧ポンプや、または空気エジェクター方式のものを使用しても構わない。

一対のポンプスクリュー７ａ，７ｂは、軸部８ａ，８ｂが挿し通される円筒状の基部７Ａ，７Ａの外周面に螺旋状のスクリュー歯が形成されている。そして、図８（ａ）に示すように、ポンプスクリュー７ａのスクリュー歯の側面７Ｓａとポンプスクリュー７ｂのスクリュー歯の側面７Ｓｂとの間には、隙間Ｇが設けられて常時非接触になっている。また、各ポンプスクリュー７ａ，７ｂのスクリュー歯の外周面７Ｂとポンプスクリュー２のポンプ室６の内周面２Ａとの間には、図８（ｂ）に示すように、隙間Ｈが設けられて常時非接触になっている。すなわち、一対のポンプスクリュー７ａ，７ｂが如何なる回転角度の位置にあっても、これらの隙間Ｇ，Ｈは常に存在する。前記した隙間Ｇ，Ｈはいずれも、空気などの気体Ｋは通過できるが粘性流体Ｑの高粘度液や硬・軟質固形物は通過できない隙間幅に設定されている。この場合、隙間Ｇの隙間幅は例えば０．０３〜０．０９ｍｍであり、隙間Ｈの隙間幅は例えば０．１２〜０．１８ｍｍである。そして、これら一対のポンプスクリュー７ａ，７ｂにより粘性流体Ｑを移送し得るポンプ作用が引き起こされるのは、図６，７中に示した領域Ｐの範囲内である。この領域Ｐの範囲内のうち、粘性流体取入口１８よりも上流側となるのは、図６，７中に示した領域ｐａの範囲である。尚、流体搬送システムＡに食品、医薬品、化粧料材料などを適用する場合は、衛生面および品質保持の観点から、粘性流体Ｑと直に接する部品としては、ステンレス製のものを用いることが望ましい。この２軸スクリューポンプ部Ｂのポンプ容量は、定格で例えば１０〜１２０Ｌ／分である。

上記のように構成された流体搬送システムＡの作用を次に説明する。移送に適用される粘性流体Ｑとしては、例えば擦りおろしたトロロイモ、全卵、黄卵、団子材料、麺材料などの食品、クリームやローションなどの液状化粧料、溶融合成樹脂などの工業材料、あるいは医療用液状材料などが挙げられる。ここでは、比較的低粘度の粘性流体Ｑとして、相対粘度が例えば０．３〜１Ｐａ・ｓのものを用いることができる。粘性流体Ｑの取り扱い温度は、流体の種類により異なるが、例えば常温〜２００℃程度である。ここでは、例えば相対粘度が０．７Ｐａ・ｓの「ローション」を用いた例を示す。

引き続き、流体搬送システムＡにより粘性流体Ｑを通常搬送する態様を説明する。この通常搬送時の配管ラインナップは図９に示す通りである。尚、図９，１０，１１中において、開閉弁の側方に記した()内の○印は弁が開いている状態を示し、()内の×印は弁が閉じている状態を示している。また、太実線の矢印は粘性流体Ｑの管内流れ方向を示し、太１点鎖線の矢印は気体を含む流体の管内流れ方向を示し、太波線の矢印は圧縮空気の管内流れ方向を示している。

通常搬送時において、流体搬送システムＡの手動開閉弁５５，６７，７３，７５はいずれも開弁状態にされ、流体受槽３１への水供給管４３の手動開閉弁は閉にされている。一方、電磁開閉弁５４，６０、脱気用開閉弁６９、ベント用開閉弁７２およびレギュレータ弁５３は、開いた状態または開き得る状態にされ、電磁開閉弁６１，７１，７０，６６，６８，５２は全閉にされている。尚、全ての電磁開閉弁は、システム全体を司るシーケンス制御手段（図示省略）により、運転形態に応じて開閉駆動されるようになっている。
そして、流体受槽３１には、流体搬送に供される粘性流体Ｑが流体投入口（図示省略）から投入されて貯留されている。そこで、まず２軸スクリューポンプ部ＢのモータＭは停止させたままで、空間圧力検出器７４、ベント用開閉弁７２、脱気用開閉弁６９および第１制御器７６と、タンク圧力検出器４９、レギュレータ弁５３および第２制御器７７とを作動待機状態にし、脱気ポンプＶＰを駆動させる。これにより、流体搬送システムＡの系内から気体や水などを除去するプライミングモードが実行される。このとき、ポンプケーシング２内の設定空間圧力は０．０５Ｍｐ（絶対圧：絶対真空は０Ｍｐである）に予め設定され、脱気ポンプＶＰの吸込み側設定圧力は０．０３Ｍｐ（絶対圧）に予め設定されている。

続いて、モータＭの回転駆動により、ポンプスクリュー７ａが一方向に回転すると、同期歯車１３ａ，１３ｂを介して動力伝達されたポンプスクリュー７ｂが逆方向に同期回転する。ポンプスクリュー７ａ，７ｂのこのときの回転速度は、例えば１００〜６００ｒｐｍである。流体受槽３１からの粘性流体Ｑは供給管３２を経て粘性流体取入口１８からポンプケーシング２のポンプ室６内へ吸い込まれる。このとき、サイトグラス５６を通過する粘性流体Ｑはその通過状態が流体検出器５７により検出される。そして、粘性流体Ｑは、ポンプスクリュー７ａ，７ｂのポンプ作用によりポンプ室６内を吐出側ケーシング３に向けて搬送されていく。

この場合、ポンプ室６内は脱気ポンプＶＰにより真空引きされているので、粘性流体Ｑから気泡が分離し、ポンプ室６内で粘性流体Ｑ中を粘性流体移送方向（矢印Ｆの方向）とは反対方向（すなわち移送方向上流側に向けて）に容易に移動する。このとき、気泡は、ポンプケーシング２の内周面２Ａとポンプスクリュー７ａ，７ｂの外周面７Ｂとの隙間Ｈ（図８（ｂ）参照）や、ポンプスクリュー７ａの側面７Ｓａとポンプスクリュー７ｂの側面７Ｓｂとの隙間Ｇ（図８（ａ）参照）を通過して領域ｐａ中を後向きに移動する。その後、移動した気泡はポンプケーシング２の後上部位置に集まって集気空間１７を形成する。そして集気空間１７内の気体は、脱気ポンプＶＰの作用により気体抜出口２０から脱気管３５を経て吸い出され機外へ排出される。これにより、気泡を大幅に除去された粘性流体Ｑが粘性流体吐出口１９から逆止弁２８へ送り出される。バネ部材により閉弁していた逆止弁２８は、入側の圧力が正圧の例えば０．０５ＭＰａに達したときにバネ部材のバネ弾性力に抗して開弁し、粘性流体Ｑを通過させる。そうして、電磁開閉弁６０からの粘性流体Ｑは搬出管３３途中の流路切換管３３Ａおよびキャッチャー６５ｂを通過して充填用タンク８３へ搬送される。

逆止弁２８から送り出された粘性流体Ｑは、ほとんど気体が含まれていず肉眼では気泡の存在を確認できなかった。また、気体の除去により、元々粘性流体Ｑに含まれていた水分も気体に同伴してシステム外に排除されている。このように、搬出管３３においてほとんど気泡の見られない粘性流体Ｑは、気泡および水分を多く含んでいた従前のものと比べ、見掛け比重が高くなり、しかも検出比重値のバラツキが極めて小さくなり成分の酸化劣化も防げるものであった。従って、商品品質の向上化・安定化に大きく寄与できた。

以上に述べたように、この実施形態の流体搬送システムＡによれば、２軸スクリューポンプ部Ｂのポンプケーシング２が前下がりに４５度傾斜して配置されているので、粘性流体取入口１８よりも末端側（後側）でポンプケーシング２内の後上部位置に、気泡が集まって比較的広くまとまった集気空間１７を形成させることができる。そして、この集気空間１７と連通する位置のポンプケーシング２の上面に、気体抜出口２０、外気導入口２９，センサ取付口３０が開口している。従って、その位置に開口している気体抜出口２０からケーシング外へ気体のみを確実に抜き出すことができ、粘性流体吐出口１９からは気体含有率および水分含有率の極めて小さな粘性流体Ｑを吐出することができる。

そして、第１制御器７６は、空間圧力検出器７４により検出された集気空間１７内の圧力に応じて脱気用開閉弁６９とベント用開閉弁７２を開閉制御し、予め設定されている設定空間圧力に集気空間１７の検出圧力を近づける。例えば、検出圧力が設定空間圧力を下回っていた場合（真空度が高い場合）、第１制御器７６は脱気用開閉弁６９を絞るとともにベント用開閉弁７２を開いて外気を集気空間１７内に導入させる。これにより、集気空間１７内の絶対圧を少し高めるとともに空間内での気体の流動を生じさせるから、脱気ポンプＶＰによる脱気能力を引き出しやすい状態にさせることができる。一方、検出圧力が設定空間圧力を超えていた場合（真空度が低い場合）は、脱気用開閉弁６９を開くとともにベント用開閉弁７２を絞って脱気ポンプＶＰにより真空度を厳しくさせるのである。これにより、集気空間１７内の圧力を設定空間圧力に正確に保持することができる。

加えて、第２制御器７７は、タンク圧力検出器４９により検出されたクッションタンク内の圧力に応じてレギュレータ弁５３を開閉駆動し、予め設定されている設定タンク圧力に検出タンク圧力を近づける。例えば、検出タンク圧力が設定タンク圧力を下回っていた場合（真空度が高い場合）、第２制御器７７はレギュレータ弁５３の開度を小さくして脱気ポンプＶＰの負荷を軽くさせる。一方、検出タンク圧力が設定タンク圧力を超えていた場合（真空度が低い場合）、第２制御器７７はレギュレータ弁５３の開度を大きくして脱気ポンプＶＰの脱気能力を出力させる。これにより、ベント管３６から導入された外気によりクッションタンク４６内の圧力が変動しても、レギュレータ弁５３の精密開閉駆動を行なうので、脱気ポンプＶＰの吸込み側の圧力を一定に保つことができる。従って、ポンプケーシング２内の圧力に左右されることなく安定して脱気ポンプＶＰを運転することができる。

また、この流体搬送システムＡの２軸スクリューポンプ部Ｂは、気体や水分を除去しながら粘性流体Ｑを移送できることはもとより、ポンプスクリュー７ａ，７ｂ、ポンプケーシング２の内周面２Ａが非接触なので、金属摩耗粉を発生させることなく、遠心ポンプの遠心力を受けたときのように粘性流体Ｑに剪断力を与えず変質させることのない、食品、医療品などの移送に好適なポンプ装置となり得る。また、ポンプケーシング２の粘性流体吐出口１９の出側に逆止弁２８が設けられているので、ポンプケーシング２の粘性流体取入口１８よりも下方位置からの粘性流体Ｑであっても、逆止弁２８の作用によりポンプ室６内に吸い上げることができる。

次に、この流体搬送システムＡのＣＩＰ式による洗浄態様を説明する。このＣＩＰ式洗浄時の配管ラインナップは図１０に示す通りであるが、流体搬送システムＡの構造は通常運転時のままに組み立てられた状態であり、いずこも分解されていない。この洗浄態様時においては、図９に示した通常搬送時の配管ラインナップに対して、開だった電磁開閉弁６０およびベント用開閉弁７２が閉じられ、閉だった電磁開閉弁６１が開かれる。また、第１制御器７６を用いた制御は停止される。２軸スクリューポンプ部ＢのモータＭは駆動停止されるが、脱気ポンプＶＰは回転駆動される。

まず、供給管３２に対するＰＩＧ洗浄について説明する。ランチャー６２ａ内にゴム製のＰＩＧ球４４が装填され、圧縮空気用の手動開閉弁が開かれて高圧の圧縮空気がランチャー６２ａに注入される。それにより、ランチャー６２ａから発射されたＰＩＧ球４４は空気導入管３９から供給管３２に入り、太１点鎖線で示した矢印のように、供給管３２を通過しながら管内壁を擦って洗浄したのちに粘性流体Ｑおよび圧縮空気とともにキャッチャー６５ａで収受される。その後、粘性流体Ｑおよび圧縮空気はキャッチャー６５ａを通過し、サイトグラス５６を経て２軸スクリューポンプ部Ｂのポンプケーシング２内に入る。そのうち、粘性流体Ｑはポンプケーシング２の粘性流体吐出口１９から搬出管３３、逆止弁２８、サイトグラス５８、ドレイン排出管３４および電磁開閉弁６１を経て、ドレインとしてシステム外へ排出される。

次に、搬出管３３に対するＰＩＧ洗浄について説明する。ランチャー６２ｂ内にＰＩＧ球４４が装填され、圧縮空気用手動開閉弁が開かれて圧縮空気がランチャー６２ｂに注入される。それにより、ランチャー６２ｂから発射されたＰＩＧ球４４は、太１点鎖線の矢印で示すように、空気導入管６４から搬出管３３に入って流路切換管３３Ａを通過しながら管内壁をＰＩＧ洗浄する。その後、ＰＩＧ球４４は、粘性流体Ｑおよび圧縮空気とともにキャッチャー６５ｂに収受される。更に、キャッチャー６５ｂ内の圧縮空気と粘性流体Ｑは充填用タンク８３に排出される。このようにして、供給管３２内および搬出管３３内のＰＩＧ洗浄およびエアパージ作業が行なわれるのである。

続いて、この流体搬送システムＡにおいて洗浄水を用いたＣＩＰ式洗浄態様を説明する。この水洗浄時の配管ラインナップは図１１に示す通りであるが、流体搬送システムＡの構造は通常運転時のままに組み立てられた状態であり、いずこも分解されていない。この水洗浄態様時では、図１０に示したＰＩＧ洗浄時の配管ラインナップに対し、開だった電磁開閉弁６１ならびにランチャー６２ａおよびランチャー６２ｂの圧縮空気用手動開閉弁が閉じられ、閉だった電磁開閉弁６８，６０およびベント用開閉弁７２が開かれる。また、第１制御器７６を用いた制御は行なわれ、脱気ポンプＶＰも回転駆動される。また、流路切換管３３Ａは、実線で示すように、キャッチャー６５ｂ側から循環管４０側へと切り換えられる。
そこで、水供給管４３の手動開閉弁が開かれて流体受槽３１内に洗浄水が注入される。そして、２軸スクリューポンプ部ＢのモータＭが３６００ｒｐｍで高速回転して、ポンプケーシング２、搬出管３３、流路切換管３３Ａ、循環管４０、循環管４２、流体受槽３１、供給管３２およびキャッチャー６５ａに、洗浄水を高速で大循環させてシステム内洗浄が行なわれる。

次に、ポンプケーシング２内のカバー板１０寄りの集気空間１７に対してＣＩＰ循環洗浄が行なわれる。まず、前記した水洗浄時の配管ラインナップの状態で、第１制御器７６を用いた制御が停止されるとともにベント用開閉弁７２が閉じられ、２軸スクリューポンプ部ＢのモータＭが１００〜６００ｒｐｍ程度の低速回転にされる。これにより、ＣＩＰ循環洗浄の準備がなされる。
すなわち、電磁開閉弁７０，７１が開かれて２軸スクリューポンプ部ＢのモータＭが３６００ｒｐｍ程度の高速回転にされることにより、ポンプケーシング２の粘性流体吐出口１９から吐出された洗浄水が、搬出管３３、流路切換管３３Ａ、循環管４０、循環管４２、液体受槽３１、供給管３２およびキャッチャー６５ａを回る大循環を行なうことはもとより、循環管４０から第１迂回管３７，第２迂回管３８をも通過してポンプケーシング２内のカバー板１０寄りの集気空間１７に洗浄水が高速注入されるから、当該部位の洗浄を確実に行なうことができる。

以上のように、この流体搬送システムＡは、流体搬送システムＡを個別に分解することなく組み立てた状態のままでシステム内を洗浄する、いわゆるＣＩＰ式洗浄並びにＳＩＰ（定置滅菌）を行なうことができる。従って、食品、化粧品 薬剤などの粘性流体を適用するうえで取り扱いやすいシステムを提供することができる。

尚、上記の実施形態では、２軸スクリューポンプ部Ｂの吐出側に逆止弁２８を用いた例を示したが、本発明はそれに限定されるものでない。例えば、ポンプ吐出側に逆止弁を持たない流体搬送システムも本発明に含まれる。このような流体搬送システムでは、粘性流体取入口よりも低い位置にある粘性流体を吸い入れることはできないが、反面、複雑な構成が無くなるのでＣＩＰ洗浄並びにＳＩＰ（定置滅菌）を楽に行ない得る。

そして、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の分野における通常の知識を有する者であれば想到し得る、各種変形、修正を含む、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれることは勿論である。

Ａ 流体搬送システム
Ｂ ２軸スクリューポンプ部
２ ポンプケーシング
２Ａ 内周面
６ ポンプ室
７ａ，７ｂ ポンプスクリュー
７Ｓａ，７Ｓｂ 側面
７Ｂ 先端面
１７ 集気空間
１８ 粘性流体取入口
１９ 粘性流体吐出口
２０ 気体抜出口
２８ 逆止弁
２９ 外気導入口
３０ センサ取付口
３１ 流体受槽
３２ 供給管
３３ 搬出管
３３Ａ 流路切換管
３４ ドレイン排出管
３５ 脱気管
３６ ベント管
３７ 第１迂回管
３８ 第２迂回管
４０，４１，４２ 循環管
４６ クッションタンク
４９ タンク圧力検出器
５３ レギュレータ弁
６９ 脱気用開閉弁
７２ ベント用開閉弁
７４ 空間圧力検出器
７６ 第１制御器
７７ 第２制御器
７８ ＣＩＰライン
Ｆ 矢印
Ｇ，Ｈ 隙間
Ｑ 粘性流体
ＶＰ 脱気ポンプ
Ｘａ，Ｘｂ 軸心
θ 傾斜角

Claims (5)

1. 互いに非接触で螺合して回転駆動される一対のポンプスクリューと、前記一対のポンプスクリューを非接触で収容する筒状のポンプケーシングと、前記ポンプケーシングにおける軸心方向の途中位置に設けられた粘性流体取入口と、前記ポンプケーシングの先端側に設けられた粘性流体吐出口と、前記ポンプケーシングの上面における前記粘性流体取入口よりも末端側に設けられた気体抜出口と、前記気体抜出口に脱気管を介して連結された脱気ポンプとを備えて成り、前記一対のポンプスクリューの側面の間、および各ポンプスクリューの先端面と前記ポンプケーシングの内周面の間に、気体を通過可能で且つ粘性流体を通さない隙間が形成されている２軸スクリューポンプ部、を有する流体搬送システムであって、
   前記２軸スクリューポンプ部のポンプケーシングを前下がりに傾斜させて配置することにより、前記粘性流体取入口よりも末端側で前記ポンプケーシング内の後上部に集気空間を形成したことを特徴とする流体搬送システム。
2. 前記２軸スクリューポンプ部のポンプケーシングの水平方向に対する傾斜角が、３０度以上７５度以下に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の流体搬送システム。
3. 前記ポンプケーシングに連結されていて前記集気空間内に外気を導入するためのベント管と、
   前記集気空間内の圧力を検出する空間圧力検出器と、
   前記脱気管の管路を開閉する脱気用開閉弁と、
   前記ベント管の管路を開閉するベント用開閉弁と、
   前記空間圧力検出器により検出された前記集気空間内の圧力を予め設定されている設定空間圧力に近づけるように、前記脱気用開閉弁と前記ベント用開閉弁を開閉制御する第１制御器と、
   を備えて成ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流体搬送システム。
4. 前記２軸スクリューポンプ部の脱気管の途中位置に介設されたクッションタンクと、
   前記クッションタンクと前記脱気ポンプの間の脱気管に配備されたレギュレータ弁と、
   前記クッションタンク内の圧力を検出するタンク圧力検出器と、
   前記タンク圧力検出器により検出された前記クッションタンク内の圧力を予め設定されている設定タンク圧力に近づけるように、前記レギュレータ弁を開閉制御する第２制御器と、
   を備えて成ることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の流体搬送システム。
5. 前記２軸スクリューポンプ部におけるポンプケーシングの粘性流体吐出口に連結された搬出管と前記ポンプケーシングの粘性流体取入口に連結された供給管とを結んで環状に接続した循環管と、
   前記ベント管と前記循環管の途中とを接続した第１迂回管と、
   前記脱気管と前記循環管の途中とを接続した第２迂回管と、
   前記搬出管の途中に分岐接続されたドレイン排出管と、
   を備えて成ることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の流体搬送システム。

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