JP2721838B2

JP2721838B2 - 液体材料の計量装置

Info

Publication number: JP2721838B2
Application number: JP1048395A
Authority: JP
Inventors: ハネルスヨーラン
Original assignee: TETORA PATSUKU AB
Current assignee: TETORA PATSUKU AB
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1998-03-04
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JPH02233395A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、液体食品の包装などに用いる液体材料の計
量装置に関し、より詳しくは、ばね付吸水弁を介して液
体材料の容器と連通する一方、ばね付吐出弁を介して計
量供給チューブと連通している計量スペースを有するピ
ストン型の計量ポンプを備えた液体材料の計量装置に関
する。

〔従来の技術〕

上記型式の計量装置は各方面で使用されており、該装
置が牛乳などバクテリアが好む媒体となる品物の包装に
用いられる場合は特に衛生的な包装方法が必要とされ、
計量装置としては少なくとも一般的な洗滌は時々行われ
ねばならないが此の場合、長時間の生産停止中通常行わ
れる此の種の洗滌は、少くとも計量供給チューブと計量
ポンプとを取外し且つ分解して洗滌しなければならず手
数と時間を必要とする問題がある。このような問題点を
解決するため出願人は先に特願昭45−125047号（特公昭
50−38995号）において洗滌時に計量ポンプと材料容器
との間、及び計量供給チューブと計量ポンプとの間にダ
クトを設け、計量装置に導入された洗滌用液体を計量ポ
ンプのピストンの往復運動によって材料容器から吸込
弁，計量ポンプを経由して取付けた一方のダクトを通り
材料容器へ、またポンプの計量スペースから吐出弁，計
量供給チューブより他方の取付けたダクトを通して計量
ポンプの計量スペースへそれぞれ循環させることができ
るようにして、此の種の洗滌に際し装置部分の取外しと
分解とを必要としない計量装置の提案を行い現在実施中
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来の計量装置乃至上記提案の計量装置が包装
機の充填部に用いられる場合、液体材料である液体食品
が例えばミルクから性質の比較的類似したコーヒーに切
替える場合、通常材料容器（タンク）内のミルクを一旦
排除して次に切替えるべき品物（生産物）のコーヒーを
該容器に装入して作業を続けることが行われていた。従
って此の場合、次の作業開始に当ってもとの生産物（品
物）であるミルクが計量ポンプのピストン上面から吸込
弁に至る間に残るなどして、切替作業開始の当初は計量
供給チューブである包装容器用充填チューブから新旧の
生産物であるミルクとコーヒーの入り混ったものが排出
され、漸次新しい生産物であるコーヒーに切替って行く
ため相当量のロスは避けられなかった。（なお、液体材
料の粘度等性質の相違の大きいものを新しい生産物に切
替えるときは洗滌を必要とすることは云うまでもな
い。）また、作業終了後の洗滌に際しては、洗滌作業を
省力化した前記提案の計量装置で現在実施中のものでは
材料容器内の生産物を排除するに際し計量ポンプのシリ
ンダの下方の内径の大きい部分にピストンを移動（第５
図参照）せしめる洗滌ストロークによりピストン上方の
品物を排除した後、前述のごとくして洗滌作業を行なっ
ているが、ピストン上方の生産物の排除のとき、生産物
がピストン上面に残ることが多々ある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであって、此
の種の液体材料の計量装置において、品物である生産物
の切替時ピストン上の残留物を少くして生産物の入り混
りによる切替時のロスを少くするとともに、洗滌時に先
立つもとの生産物の排出や洗滌時の液の排出をよくする
ことのできる液体材料の計量装置を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の液体材料の計量
装置においては、液体材料の容器と、内部が計量スペー
スとなるシリンダとこのシリンダ内を計量時と洗滌時で
異なるストロークで上下方向に往復動するピストンロッ
ドのついたピストンとにより構成される計量ポンプと、
計量供給チューブとを有し、計量スペースの端はばねで
制御される吸込弁を介して容器に連通するとともに導管
と該導管内に設けたばねで制御される吐出弁を介して前
記供給チューブと連通している計量装置において、軸線
が垂直方向に配置したシリンダ内のピストンの上部のピ
ストンヘッドをピストンロッドの軸線に対し傾斜面に形
成し、且つシリンダの壁部に、ピストンの計量時のスト
ローク上端に位置するときのピストンの前記吸込弁側の
ピストンヘッドの傾斜面底部より液体材料の流入可能な
ごとく排液口を排液弁に連通状態で設け、さらに該シリ
ンダの下方であって洗滌時のストロークの場合のみにピ
ストンヘッドが到達できる位置にシリンダを拡径させた
拡径部と前記拡径部の下部に排液口の開口部を設けて構
成されている。

上記ピストンヘッドは、軸心部の突出した円錐形の傾
斜面に形成するとよい。

また、該ピストンヘッドは、シリンダ内壁の排液口と
軸線を挟んで反対側のピストン縁部が突出した傾斜面に
形成することが効果的である。

〔作用〕

上記のように構成された液体材料の計量装置におい
て、計量供給チューブより送り出す品物（生産物）を切
替えるに当って吸込弁，吐出弁の解放などで材料容器内
のもとの生産物を供給チューブから排出せしめる一方、
ピストンを移動せしめてピストンの計量時のストローク
の上端部位置に停止せしめ排液弁を解放状態とすると、
容器内の品物は吸込弁，吐出弁を経由して計量供給チュ
ーブより排出されるとき、計量ポンプ上部の吸込弁との
間に存在する生産物はピストンヘッドの傾斜面により速
やかに排液口を経由して排液弁から外部に排出されたピ
ストンヘッドの上面に残ることは少くなる。従って、性
質の類似した生産物（品物）を計量装置の洗滌操作なく
連続的に切換えるような場合、もとの生産物の残留物を
少くして従来のごとく新旧のものが入り混った状態を経
て漸次切替えられることなくすみやかに良好に切換える
ことができ切替時のロスを軽減せしめることができ且つ
上記斜面は洗滌時の液の排出をよくすることができる。

また、洗滌時のストロークの場合のみにピストンヘッ
ドが到達できる位置にシリンダを拡径させた拡径部と、
該拡径部の下部に排液用の開口部を設けたので洗滌液は
ピストンヘッドの下方にまで回り込むため、その排出を
よくすることができ、しかもピストンの側面まで十分に
洗滌することができる。

そして、ピストンヘッドの軸心部を高くすると生産物
切替のとき、残留物を少くして排除しやすくする一方、
洗滌ストローク用にシリンダ下部の径を大きくしたもの
の場合では洗滌時の液の排出をピストン全周より良好に
行わしめることができる。

また、ピストンヘッドを排液口と軸線を挟んで反対側
のピストン縁部を突出せしめた傾斜面とすると、生産物
の切替時に速やかに残留物を殆どなくして効率的に排出
せしめることができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を添付の図面に基づいて説明する。

図面は液体食品の包装機に使用される計量装置を示
し、該装置は、装入物を容れるように企図された材料容
器（１）と、ピストン型の計量用ポンプ（２）と、計量
供給チューブ（３）と、連通用の導管（４）とを含んで
いる。第１図は生産物切替時の状態のもので、計量ポン
プによる吸引ストローク（第３図参照）、送り出しスト
ローク（第４図参照）による作業終了後生産物切替のた
め前の生産物（液体食品）を排出しつつあるときの本発
明装置の縦断面図を示している。

材料容器（１）は、計量ポンプ（２）のシリンダー
（2₁）内のピストン（10）の計量ストロークにより決定
される上側の計量スペース（12）（第３図参照）と連通
している吐出開口（15）が底部に設けられ、ばね（９）
付の吸込弁（６）が吐出開口（15）の下方を閉鎖するこ
とができるように吐出開口（15）に連通する導管（４）
上部に配備されている。吸込弁（６）は、この計量装置
の外部から積極的に制御することができるように、材料
容器（１）の上部に設けられた弁解放用駆動装置（14）
より材料容器（１）の上壁を貫通して突出した心棒
（８）を上方に備えている。該駆動装置（14）による心
棒（８）の押下駆動により、所定形状に形成された吸込
弁（６）と吐出弁（５）（後述）とは協動して弁閉鎖を
解放できるようになっている。計量用ポンプ（２）はピ
ストン（10）を含んだシリンダ（２）から成りシリンダ
軸線は上下方向に配備されている。該シリンダ（２）の
上方端部は解放され前記吐出開口の下方の吸込弁（６）
の下方に連通している。また、ポンプ（２）の計量スペ
ースは上部の配管（2₃）を経て導管（４）を介して計量
供給チューブ（３）と連通している。計量供給チューブ
（３）は充填すべき包装容器（Ｃ）（第３図，第４図参
照）に対応してその下部が所定の形状に形成され導管
（４）内に付設された吐出弁（５）と連通している。上
記計量用ポンプ（２）のシリンダは本実施例では洗滌効
果を増進するために該シリンダ（2₁）の下部（2₄）がピ
ストン（10）の横断面積より大きい内側横断面積を有
し、ピストン（10）を垂直方向に上下動せしめるための
ピストンロッド（11）がシリンダ下部の壁（2₅）を貫通
して配設され、図示しない駆動装置により所定の計量ス
トロークと更にその下方のシリンダ拡径部分（2₄）まで
移動する洗滌ストロークとに切替え作動ができるように
なっている。シリンダの拡径部分（図ではシリンダ内壁
のテーパー部分）の下方の所定位置に洗滌時に取付ける
ダクト（図示せず）と連結可能な開口部が設けられてい
る（図では２ケの開口部のうち１ケを示す）。ピストン
上面を形成するピストンヘッド（10₁）は軸線部が所定
量突出した低い円錐形状に形成されている。該シリンダ
（2₁）の側壁の上部内面にピストンの計量ストロークの
上端位置に対応して、ピストンヘッド（10₁）の円錐径
の傾斜面底部より流入可能な排液口（2₂）が設けられ、
シリンダ外側に位置する電磁駆動の弁装置（17）の排液
弁（７）と連通しており、該排液弁（７）が開いたとき
シリンダ（2₁）内部より液を排出管（7₁）を通して排出
できるようになっている。一方、前記材料容器（１）の
側壁下部には外部の図示しない生産物用弁装置に連通し
た配管（16）が設けられ該弁装置の弁の開閉により液体
材料である生産物（30）を材料容器（１）内に装入でき
るようになっている。また、材料容器（１）の上壁面を
貫通して、洗滌液又は殺菌用蒸気を導入するため図示し
ない弁装置に連通した配管（18）が設けられ、材料容器
（１）内に配管下端の放出部（18₁）から所要に応じて
容器内壁面方向に放散乃至死噴射できるようになってい
る。

包装容器の生産に際しての内容物の充填時には、第３
図及び第４図に示すように、図示しない生産物用弁装置
に連通した材料容器（１）下方の配管（16）より生産物
（30）として例えばミルクが装入される。この生産物は
材料容器（１）に付設された図示しないレベルセンサー
により容器内部の液面の昇降を検知して前記生産物用弁
装置の弁の開閉を制御して常に同一レベルの液面を保つ
ようにしている。生産続行中は材料容器上部の配管（1
8）からの装入は停止され、且つ計量ポンプ（２）に付
設された排液用の弁装置（17）の制御により排液弁
（７）は閉鎖状態に保持されており、計量ポンプ（２）
より所定量づつ計量供給チューブ（３）より上部が開口
状態のカートン（Ｃ）に充填される。充填に際してカー
トン（Ｃ）は図示しないコンベヤ上から所定位置に持ち
上げられ、計量ポンプ（２）のピストン（10）はピスト
ンロッド（11）により計量ストロークの下方の所定位置
まで引下げられる。このときピストン上部の計量スペー
ス（12）及びそれに連なる配管（2₃）内はピストン引下
げにより負圧となり、吐出弁（５）はばね（13）により
閉鎖状態となるが、該負圧のため吸込弁（６）はばね
（９）に抗して引き下げられ材料容器（１）よりその下
部の吐出開口（15）を経て生産物（30）のミルクはシリ
ンダ（2₁）内に導入される（第３図参照）、次いで計量
ストロークの下端であるシリンダ（2₁）内の所定位置ま
で下降したピストン（10）は、ピストンロッド（11）の
上昇により計量ストローク上端である上方の所定位置ま
で上昇する。するとピストンヘッド（10₁）上面の移動
区間により形成される計量スペース部の生産物（30）で
あるミルクは、シリンダ（2₁）の上部より配管（2₃）を
経て吸込弁（６）及び導管（４）内部の吐出弁（５）の
方向に向う。このときポンプによる押圧とばね（９）の
復元力により吸込弁（６）は閉鎖され、導管（４）下部
の吐出弁（５）はポンプ圧によりばね（13）に抗して押
し下げられて該弁（５）の閉鎖は解放され生産物（30）
であるミルクは、計量供給チューブ（３）よりピストン
（10）の上昇に対応して上昇位置にあるカートン（Ｃ）
内に流下充填される（第４図参照）。この場合、カート
ン（Ｃ）に対する生産物（30）の充填は充填開始当初は
カートン（Ｃ）の底部は最高位置すなわち計量供給チュ
ーブ（３）下端に対して底部が最も接近した位置にあ
り、生産物の充填が進むに従いカートン（Ｃ）は下降し
泡立ちを押えて所定量の充填を行うようになっている。
充填を終ると次のカートン（Ｃ）が計量供給チューブ
（３）の下方に移動し計量ポンプ（２）による吸引スト
ローク（第３図参照）及び送出しストローク（ポンプス
トロークとも称する）（第４図参照）を繰り返して順次
カートン（Ｃ）に対する充填が行われる。

生産物（30）をミルクから液体性質の類似したコーヒ
ーに切換えるような場合、前生産物であるミルクを定量
装置から排除しなければならない。第１図は、前の作業
が終了して生産物切替のため材料容器（１）内の前の生
産物（30）を排出しつつあるときの状態を示すものであ
る。この場合、生産物の切替えに先立ち前記生産物用弁
装置への生産物の供給は停止され、シリンダ（2₁）上部
に付設されている排液弁（７）は電磁駆動の弁装置（1
7）の駆動により弁部の閉鎖は解かれ解放状態となり、
シリンダ（2₁）内のピストン（10）は計量のストローク
の上端位置で停止する。一方、材料容器（１）上部の弁
解放用駆動装置（14）の駆動により心棒（８）は押し下
げられ吸込弁（６）と吐出弁（５）は閉鎖状態を解かれ
て解放され、材料容器（１）内の前生産物（30）である
ミルクは定量供給チューブ（３）から外部に排出され
る。このとき計量ポンプ（２）上部のピストンロッド
（10₁）上方のシリンダ空間及び配管（2₃）間に溜って
いる生産物であるミルクはシリンダ（2₁）の排液口
（2₂）から排液弁（７）を通り排液管（7₁）から外部に
ドレーンとして排出される。該排出に際し、ピストンヘ
ッド（10₁）面は円錐形状に形成されて傾斜しているた
め、生産物（30）が残留しにくくピストンヘッド面に殆
んど残らない状態で速やかに排液管（7₁）から排出され
る。前生産物（30）の排出し終った後は、弁解放用駆動
装置（14）の作動を停止し、心棒（８）を復元せしめて
吸込弁（６），吐出弁（５）の押下げによる解放を解除
し該弁（５），（６）を閉鎖状態として、次の生産物を
配管（16）より材料容器（１）内に装入する。次いで計
量ポンプ（２）を作動せしめ、ピストン（10）を往復動
せしめて計量ポンプ（２）の吸入ストローク（第３図参
照）、送り出しストローク（第４図参照）の動作を開始
するとともにカートンの上記計量供給チューブ（３）下
方への移送を開始し、カートン（Ｃ）に対する連続充填
作業を続行する。

また、他の実施例では上記ピストン（10）のピストン
ヘッド（10₁）を第６図に示すように排液口（2₂）側を
低くしてピストン軸線を挟んで反対側のピストン縁部を
高くした平面状の傾斜面とし、ピストン（10）の上昇停
止時にピストンヘッド（10₁）の傾斜面から液状物が排
液口（2₂）に流れ込むようにすると、ピストンヘッド
（10₁）上面の残留物が殆んど残らないようにして排出
を行うことができる。

本実施例では、シリンダ（2₁）の計量ストロークのさ
らに下方の内壁面がテーパー状に形成されてシリンダ
（2₁）の横断内面積がピストン（10）の横断面積より大
きく形成されているので、洗滌作業に当り洗滌液は均等
にピストンヘッド（10₁）の円錐形の傾斜面を流れ落ち
るためその排出をよくすることができる（第５図参
照）。上記の何れのピストンヘッド（10₁）も傾斜面に
形成されているため、従来のピストン（10a）〔第７図
参照〕のピストンヘッド（10a′）がピストン軸線に直
角方向に平面状に形成されているものと異なり、ピスト
ンヘッド上方の生産物を排除するとき該ピストンヘッド
上面に生産物が残りにくく、前の生産物を排出して洗滌
することなく次の生産物に切替えるとき、次の生産物に
対する影響を少くして、該切替時における作業能率の向
上をはかることができると共に洗滌時にもその斜面によ
り液の排出を良くするものである。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したことから明らかなように以下
に記載されるような効果を奏する。

請求項１記載の液体材料の計量装置においては、軸線
を垂直方向に配置したシリンダ内のピストンの上側に位
置するピストンヘッド面を傾斜面として、ピストンの計
量時のストローク上端に位置するときのピストンヘッド
の傾斜面底部より流入可能な排液口をシリンダ内壁面に
シリンダ外の排液弁と連通して設けたことにより、ピス
トンヘッド上方の液体材料を排出するとき、ピストンヘ
ッド上面の生産物等の残留物を残り難くして排出するこ
とができる。従ってミルクからコーヒーへの切替えのよ
うな性質の似かよった生産物を切替えて作業するに際
し、前生産物を排出して洗滌操作を行わず次の作業を行
う場合、従来のようなピストンヘッド上面から吸込弁に
至る間の前生産物の残りによるロスを無くし、ピストン
ヘッド上面の残留物を少くし新旧の生産物の入り混った
状態を殆んどなくして新しい生産物への切替えを効率良
く行うことができる。また、洗滌時にも液の排出をよく
することができる。また、洗滌時のストロークの場合の
みにピストンヘッドが到達できる位置にシリンダを拡径
させた拡径部と、前記拡径部の下部に排液用の開口部を
設けたので洗滌液はピストンヘッドの下方にまで回り込
むため、その排出をよくすることができ、しかもピスト
ンの側面まで十分に洗滌することができる。さらに、ピ
ストンの計量時のストロークの上端に対応してシリンダ
壁面に排液口を設けることにより、排液に際してピスト
ンの停止位置を安定せしめることができる。

請求項２記載の計量装置においては、ピストンヘッド
が円錐形に形成されているため、ピストンヘッドの斜面
の形成が容易であり、且つ、シリンダが洗滌ストローク
に対応して下方が拡径されている場合、液の流れが均等
で円滑な液の排出を行うことができる。

請求項３記載の計量装置においては、ピストンヘッド
の排液口側と反対側のピストン縁部から排液口側に傾斜
面が形成されているため、液体材料の排出に際しピスト
ンヘッド上面の残留物を極めて残り難くして効率的にす
みやかに排出せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、生産物切替のため前生産物を排出しつつある
ときの本発明による計量装置の縦断面図、第２図は、第１図のピストン停止部の部分拡大図、第３図は、吸引ストロークにおける本発明装置の縦断面
図、第４図は、送り出しストロークにおける本発明装置の縦
断面図、第５図は、洗滌時におけるピストンヘッドの液の排出状
態の例を示す図、第６図は、ピストンヘッドの他の実施例の液排出状態を
示す図、第７図は、従来のピストンの側面図、である。（１）……材料容器、（２）……計量ポンプ、（2₁）…
…シリンダ、（2₂）……排液口、（３）……計量供給チ
ューブ、（４）……導管、（５）……吐出弁、（６）…
…吸込弁、（７）……排液弁、（10）……ピストン、
（10₁）……ピストンヘッド、（11）……ヒストンロッ
ド。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液体材料の容器（１）と、内部が計量スペ
ースとなるシリンダ（2₁）とこのシリンダ（2₁）の内部
を計量時と洗滌時とで異なるストロークで上下方向に往
復動するピストンロッド（11）のついたピストン（10）
とにより構成される計量ポンプ（２）と、計量供給チュ
ーブ（３）とを有し、前記計量スペースの端はばねで制
御される吸込弁（６）を介して前記容器に連通するとと
もに更に導管（４）とこの導管の中に設けたばねで制御
される吐出弁（５）を介して前記供給チューブ（３）と
連通している計量装置において、軸線が垂直方向に配置
されたシリンダ（2₁）内のピストン（10）の上部ピスト
ヘッド（10₁）をピストンロッド（11）の軸線に対し傾
斜面とするとともに、ポンプシリンダ（2₁）の壁部に、
ピストン（10）の計量時のストローク上端の前記吸込弁
側の上部ピストンヘッド（10₁）の傾斜面底部より流入
可能な排液口（2₂）を排液弁（７）に連通し、さらに該
シリンダ（2₁）の下方であって洗滌時のストロークの場
合のみにピストンヘッド（10₁）が到達できる位置にシ
リンダを拡径させた拡径部（2₄）と、前記拡径部の下部
に排液用の開口部を設けたことを特徴とする液体材料の
計量装置。
【請求項２】ピストンヘッド（10₁）は、軸心部の突出
した円錐形の傾斜面に形成されることを特徴とする請求
項１記載の液体材料の計量装置。
【請求項３】ピストンヘッド（10₁）は、前記排液口（2
₂）とピストン軸線を挟んで反対側の縁部が突出した傾
斜面に形成されることを特徴とする請求項１記載の液体
材料の計量装置。