JP2804310B2 - 流れに作用するユニット - Google Patents

流れに作用するユニット

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JP2804310B2
JP2804310B2 JP1243582A JP24358289A JP2804310B2 JP 2804310 B2 JP2804310 B2 JP 2804310B2 JP 1243582 A JP1243582 A JP 1243582A JP 24358289 A JP24358289 A JP 24358289A JP 2804310 B2 JP2804310 B2 JP 2804310B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ステーターと、流れの通路の内部に配置さ
れている装置に連結された流れに作用を及ぼすアクチユ
エーターとを有する駆動手段を含んで構成され、流れに
作用するのに適当なユニツトに関する。
従来技術、及び発明が解決しようとする課題 流体、特に粘度の異なる液体、の移送に於いては、流
れに作用する装置を使用して流量を制御している。流れ
に作用、即ち制御、するこのような装置の例として各種
形式のポンプ、更にはバルブ、スロツトル及び同様装置
が挙げられる。これらの全ては流量を減少させるように
働く。
或る形式の流体、例えばミルク、サワーミルク、ジユ
ース等のような飲料食品の取り扱いには、衛生的に取り
扱われることが強く要求されるので、例えばこれらの媒
体の流量を制御するのに使用されるような装置は、洗浄
が困難な複雑に形成された通路やポケツトその他の空間
が無いように設計されねばならない。このことは、流体
が予め殺菌されている液体、例えば熱処理によつて殺菌
されたミルク、である場合に特に重要となる。このよう
なことは多々あり、例えば殺菌済ミルクを連続してもし
くは段階的に殺菌済容器に注入し、これらの容器を殺菌
状態の下で液体密且つ微生物学的に隔離されるように閉
じるようになすパツキング機械に於いて見られる。流体
を殺菌する殺菌装置から、その殺菌済内容物を充填され
た容器を閉じるパツキング機械に至る迄、途切れの無い
無菌状態が確立されねばならない。従つて途中の通路は
衛生学上の観点から清潔とされるべきである、即ち洗浄
且つ殺菌を簡単に行なえるべきである、というだけでな
く、殺菌されていない周囲環境に対して（同様に微生物
学的な概念により）完全にシールされていなければなら
ない。それ故に、流れ通路は、殺菌されていない外部か
ら流れ通路の内部へ延在されている可動軸等のような如
何なる運動装置も含んでいてはならない、ということが
目標とされる。それにも拘わらずに、これ迄はこの目的
は達成することが困難とされてきた。何故ならば、ポン
プやバルブのように流れの通路に備えられねばならない
形式の流れに作用する手段は、外部から駆動され且つ制
御されねばならなかつたからである。実際に於いても、
例えば密閉された電気ポンプモーターを流れ通路内部に
組み付け、そのモーターに於ける可動部分を可動シール
によつてモーターからシールすべきことが可能とされね
ばならない。このような可動シールは、一方に於いては
装置の殺菌（熱的もしくは化学的に）された部分との結
合に於ける問題を発生し、又他方に於いてはモーターの
殺菌されていない内部と流れ通路との間が接触して、こ
の結果として非殺菌状態となつてしまうという危険性を
生じる。
発明の目的 本発明の目的は、上述した難点を解決し、流れに作用
する装置を備えた流れ通路が隣接する非殺菌空間とは完
全に隔離されるようになされた流れに作用するのに好適
なユニツトを提供することである。
本発明の他の目的は、既に知られている同様なユニツ
トに及ぼしている欠点のない流れに作用するのに好適な
ユニツトを提供することである。
本発明の更に他の目的は、圧送される流体と接触する
ように配置される可動シールが全く存在しないような流
れに作用するのに好適なユニツトを提供することであ
る。
本発明の更に他の目的は、最終的には、洗浄且つ殺菌
が簡単に行え、それ故に殺菌済内容物を殺菌されている
パツキング容器に充填する形式のパツキング機械に使用
するのが好適な、流れに作用するのに好適なユニツトを
提供することである。
課題を解決するための手段 上記およびその他の目的の達成のために、本発明は、
ステーターと、流れの通路内部に配置されて流れに作用
する装置に連結されたアクチュエーターとを備える駆動
手段を含む、流れに作用するのに適当なユニットであっ
て、アクチュエーターが流れの通路内部に配置され且つ
ステーターとは機械的に分離されており、このステータ
ーは流れ通路の外側に配置されて該流れの通路とは流体
密の関係状態で隔離されているユニットを提供する。こ
のユニットは、ステーターが、アクチュエーターに長手
方向軸線回りの回転運動を与えるための捲線の傍に、ア
クチュエーターを一方の軸線方向に移動させるための捲
線を含んでいて、回転運動を与えるための捲線が、アク
チュエーターを反対側の軸線方向へ移動させるための力
を発生するように該アクチュエーターに対して反対側の
軸線方向に変位されていることを特徴とする。
上記構成によると、流れ通路の内部に配置され且つス
テーターから機械的に隔離されたアクチュエーターを備
えてユニットを設計することによって、内容物と接触す
る可動シールの排除を完全に可能にしている。ここで、
「機械的に隔離された」とは、ステーターがレバーやシ
ャフト等の機械的手段を介してアクチュエーターに作用
することがなく、アクチュエーターが途切れの無い液体
密で微生物学的に密閉されたバリヤによってステーター
から隔離されていることを意味する。このユニットは、
それにも拘わらず、外部から駆動し制御可能であり、簡
単且つ目的を持って設計でき、これはまた、既知の方
法、例えば高温蒸気や化学的方法によって洗浄し殺菌す
ることを可能にする。さらに、このユニットにおいて
は、アクチュエーターが回転運動し且つ軸線方向へ移動
するので、洗浄時には、流れに作用する装置の本来の動
きとは別方向の運動を加えて、例えば回転バルブをバル
ブシートから持ち上げて、洗浄を確実且つ容易にするこ
とができる。
本発明によるユニットは、バルブやポンプ設備のよう
な様々な機械的応用例に対して、任意に使用することが
できる。そのような好ましい実施例は、請求項２から９
に明らかにしている。
本発明のユニツトの好ましい実施例が添付概略図面を
参照して非常に詳細に説明される。これらの図面は本発
明を理解するために不可欠な詳細を示すだけのものであ
る。
実施例 本発明によるユニツトの好ましい実施例が示されてい
る。このユニツトは、例えばミルク、サワーミルク或い
はジユースのような内容物を予め定めた量だけ予備成形
されたパツキング容器の内部に充填する既知の形式のパ
ツキング機械に使用するものとして、設計されている。
これらの内容物は給送ライン１を経てパツキング容器の
中へ送られる。この給送ライン１の下端部は充填パイプ
２として設計されており、この充填パイプ２はバルブ３
とされた流れに作用する装置を備えている。本発明によ
るこのユニツトは、電磁誘導のフローメーター４を含ん
でいる。このフローメーター４は既知の形式のものであ
り、制御信号を発生し、その制御信号を制御機器５へ与
える。フロー信号と予め定められているセツトポイント
曲線とを比較するこの制御機器の助けによつて、バルブ
３を駆動するための駆動手段６に対する制御信号が発生
され、充填パイプ２を通る流れが予め定められている値
と一致するように制御されるのである。所要量の内容物
が通過したことをフローメーター４が示すと、制御機器
５は信号を駆動手段６に対して与え、これによりバルブ
３を閉位置へ向けて押圧するようになすのであり、これ
は所要量の内容物を高い精度で個々のパツキング容器に
充填できるようにするのである。
駆動手段６は、充填パイプの上端部の回りに強固に固
定されているステーター７と、充填パイプの内部にて流
れ通路内に配置されたアクチユエーター８とを含んでい
る。このアクチユエーター８はシヤフト９を介して充填
パイプ２の下端部の流量制御装置即ちバルブ３に連結さ
れている。シヤフト９は上端部にてベアリング10に支持
されており、このベアリング10はベアリングデイスク11
によつて給送ライン１に強固に連結されている。このベ
アリングデイスク11は流れ通路12を形成されており、圧
送されてきた液体流体、即ち内容物、がこの通路12を流
されるようになつている。
シヤフト９は下端部にてバルブ本体13に連結されてい
る。このバルブ本体13は多数の流れ通路14を含んでい
る。このバルブ本体13は下端部をバルブシート15に対し
て係止させる。このバルブシート15は通路14に対応する
開口16を有している。バルブ本体13は回転可能で、開口
14,16を互いに整列させ、或いはバルブ３の閉位置に於
いては開口14を開口16の間に形成されているバルブシー
トの肉付部分と整列とさせることができるようになつて
いる。シヤフト９は回転運動とともに軸線方向の動きが
可能とされている。この軸線方向の動きは、バルブ本体
13がバルブシート15からリフトされることを意味し、後
述にて更に詳しく説明されるように例えばバルブの洗浄
且つ清浄を容易にしているのである。
駆動手段６は既に説明したように静止されたステータ
ー７を含んでいる。このステーター７は流れ通路の外側
に配置されており、給送ライン１の円筒壁の助けによつ
て流れ通路から流体密且つ微生物学的に隔離されてい
る。又、駆動手段６はアクチユエーター８を含んでい
る。このアクチユエーター８は流れの中に配置されてい
る。この駆動手段は更に又、流れ通路の拡径部の内部に
配置されている。この拡径部はチヤンバー17を形成して
おり、その内径はアクチユエーター８の外径よりも僅か
に数％だけ大きくされている。円筒形のアクチユエータ
ー８の外面とそれを取り巻く円筒形のパイプ壁面との間
に形成されている通路の傍で、同様にアクチユエーター
８の円筒形の内壁面とシヤフト９との間に通路18が延在
されている。この通路18を通る通路面積は充填パイプ２
に於ける自由通路面積と実質的に等しくされている。ア
クチユエーター８は複数の固定アーム19によつてアクチ
ユエーターの上端部及び下端部にてシヤフト９に対して
強固に連結されている。
ステーター７並びにアクチユエーター８は上述したよ
うに実質的に円筒形即ち環状形とされており、互いに同
芯的に配置されている。又、アクチユエーター８はシヤ
フト９を回転させるようになされており、もしくはステ
ーターによつて発生された磁場の力による作用を受けて
シヤフト９の軸線方向へ移動可能とされている。このた
めに、ステーター７はステーターコアー21を取り巻く捲
線20を含んでいる。この捲線は制御機器５及び接続電線
22を介して電源（図示せず）に接続されるようになつて
いる。これを通して電磁場の力が発生され、これがアク
チユエーターの磁石23に作用してアクチユエーター８を
シヤフト９の回りに回転させるようになす。アクチユエ
ーターの磁石23は作動捲線20のステーターコアーに対し
て僅かに上方へ変位されている。このことは、発生され
た磁場の力がアクチユエーター磁石23に回転方向に作用
するだけでなく、ステーターコアー21の高さ位置となる
ようにアクチユエーター磁石23を押圧してこれにより下
方へ向かう力を発生させ、この力がシヤフト９を介して
バルブ本体13に伝達されて該バルブ本体をバルブシート
15に着座させるようになす、ことを意味している。
作動捲線20の傍にて、ステーター７はソレノイド捲線
24及びソレノイドコアー25を含んでいる。これらは作動
捲線20の上方へ等距離に配置されている。アクチユエー
ター８は対応する第２のポール26を有している。この第
２のポール26はソレノイドコアー25に対して僅かに下方
に変位されている。制御機器５から電流が電線27を通し
てソレノイド捲線24へ与えられると、磁場の力が第２の
ポール26に作用して、アクチユエーター８及びシヤフト
９と一緒に軸線方向へ僅かに上方へ持ち上げられるので
ある。この作動がシヤフト９の下端部を介してバルブ本
体13に伝達され、バルブ本体13がバルブシート15に対す
る接触状態から僅かにリフトされるのである。
駆動手段６は２つの捲線20,24の傍に位置インジケー
ター28を備えている。この位置インジケーター28は２つ
の部分、即ち静止部分29と該静止部分を取り巻く可動部
分30とで構成されている。通常の形式の角度位置測定装
置とすることができるこの位置インジケーター28は、電
線31を通して制御機器５に信号を与える。この信号は、
ステーター７に対するアクチユエーター８のその時点で
の回転位置に関する情報を与えるのであり、従つて、バ
ルブ３の開度の測定値を与える。又、この信号は作動捲
線20に対して与えられている電流を制御するためにフロ
ーメーター４からの信号と組み合わされて使用すること
ができ、これにより単位時間当りの所要の体積流量を得
ることが可能となる。
本発明によるユニツトが通常の形式のパツキング機械
に使用され、バルブを備えた充填パイプの下端に配置さ
れたパツキング容器に対して定量の内容物を充填する場
合、先ず最初に適用される設定値が制御機器５へ伝達さ
れる。即ち、パツキング容器を所定量の内容物で充填す
るためにフローメーター４を流されるべき内容物の量に
関する情報が伝達されるのである。又、バルブ３を開閉
作動させるための予め定めた特性曲線も恐らく伝達され
る。パツキング機械の始動に際し、内容物は先ず最初に
供給ライン並びに充填パイプ２を完全に内容物で満たす
ように導かれる。生産工程が実際に開始されると、バル
ブ３は先ず最初に開かれ、制御機器５は作動捲線20を電
源（図示せず）に接続して力の場を発生させ、これがア
クチユエーター磁石23に作用して固定アーム19を介して
シヤフト９を回転させるようになし、これにより一緒に
バルブ本体13を回転させて開位置となす。スムースな開
動手順を得るために、この可動は予め定めた開動曲線に
沿つて行われる。この開動曲線は、先に説明したよう
に、制御機器５にプログラムされている。この制御機器
５は位置インジケーター28の助けによつてアクチユエー
ター８のその時点での回転位置に関する情報を連続して
受け取るのであり、ステーター７に対するアクチユエー
ター８の角度位置に関する該インジケーターの情報は電
線31を通して制御機器５に絶えず送られるのである。
流れ通路14がバルブシート15の流れ通路16とオーバー
ラツプを開始する位置へバルブ本体13が回転されるや否
や、バルブ３を通して内容物が流下し、充填パイプ２、
給送ライン１及びフローメーターを通る内容物の流れが
開始される。フローメーター４の助けによつて制御機器
５は実際の流量に関する情報を絶えず受け取り、バルブ
３の開口面積がこの制御機器５によつて制御されて、所
要時間内に所要量の内容物が通過できるようになす。バ
ツキング容器を所要レベルに迄充填するための正確な量
の内容物がフローメーター４を通過すると、制御機器５
は電線22を通して作動捲線20に作用して、シヤフト９の
助けによつてバルブ本体13が閉位置へ復帰するような位
置迄アクチユエーター磁石23がアクチユエーター８を回
転させるようになす。バルブ３の閉作動は予め定めた特
性曲線によつて行うこともできる。制御機器５は、開動
作動に於けるのと同様に、位置インジケーター28により
アクチユエーター８の角度位置の連続的な情報を受け取
るのである。単純な特性の内容物を充填する場合には、
純粋な繰返し制御を選択すれば良い。これに対し、取り
扱いが困難な内容物の場合、例えば充填動作の間に泡立
つ傾向を見せる内容物の場合には、開動及び閉動の手順
がその特定の内容物に適当な予め定めた特性曲線に応じ
て行われるように制御機器を設定することにより、より
一層良好に取り扱えるのである。この充填手順はフロー
メーターによつて制御されるべきものではなく、その他
の測定装置、例えばレベルインジケーター、によつて制
御されるか、或いは時間制御されるようになされる。
作用すべき流れの通路の内部にアクチユエーターが配
置され、電磁場の力の助けによつて外部からそのアクチ
ユエーターが駆動されるようになされる本発明によるユ
ニツトの設計は、流れの通路を周囲環境から完全に隔離
して維持することを可能にする。何故ならば、流れの通
路内部に配置されているアクチユエーターと流れの通路
の外部に配置された手段との間には如何なる機械的な連
結も必要でないからである。この結果、チヤンバー17の
壁面はスムースに形成できるとともに、可動軸やその他
の可動手段のためのブツシユを備えることが全く必要で
なくなる。従つて、液体食品の取り扱い、特に既に例え
ば熱処理によつて殺菌された液体食品を取り扱う場合に
要求される高い要求内容に合致させることができるよう
になるのである。内容物が簡単に通過できる大きな中央
の流れ通路18を備えているとともに、可動及び固定部分
の間に接触面がない（ベアリング10は別として）アクチ
ユエーターの設計は、その構造体を非常に簡単に洗浄し
殺菌できるようにしている。勿論、このことは構造が簡
単であることも貢献している。又、流れ通路の内部に存
在する部品が非腐食性材料によつて作ることができると
いう事実も貢献しているのであつて、そのような材料は
更に詳しくは蒸気や苛性ソーダのような通常使用される
洗浄且つ清浄剤に耐える材料とされる。
バルブ３の、並びにアクチユエーター８の洗浄、及び
チヤンバー17の内壁面の洗浄を容易にするために、アク
チユエーター８はシヤフト９及びバルブ本体13と一緒に
洗浄に際して上方位置へ持ち上げることができるよう
に、或いは上方位置と下方位置との間を往復移動できる
ようになされている。このことは、電線27によつてソレ
ノイド捲線24及び制御機器５が電源（図示せず）に接続
されて電磁場の力が発生され、この力がバルブ３に向か
つて軸線方向に変位されている第２のポール26に作用し
て、これにより全体がソレノイドコアー25に対してリフ
トされ且つ整合されるようになすことで、達成されるこ
とができる。これにより、バルブ本体13もバルブシート
15との接触位置からリフトされ、洗浄液体もしくは殺菌
媒体の通過する通路が形成される。アクチユエーター８
の動きは、一方に於いては回転であり、又、他方に於い
ては洗浄工程での昇降運動であり、この昇降運動はバル
ブ本体13とバルブシート15との間の空間のみならずに、
アクチユエーター８の外面とチヤンバー17の内壁面との
間の空間の洗浄を容易となす。
本発明によるユニツトは流れに作用を与えるその他の
形式の装置、例えば他のバルブ形式のものやポンプもし
くは同様装置、を制御するのにも使用できる。従つてこ
のユニツトは、その他の形式のバルブ、例えば軸線方向
に移動するバルブ、と組み合わせて使用でき、これに於
いては捲線20,24の機能は、正常な作動動作が軸線方向
とされるとともに洗浄工程に関連して回転もしくは捩じ
り運動が使用されるように、巻き方を変化される。又、
シヤフト９を適当に短縮でき、もしくはアクチユエータ
ー８自体がバルブ本体として設計されるならば省略する
ことができる。アクチユエーター８はポンプローターも
しくはポンプピストンとして設計され、それぞれ回転運
動もしくは軸線方向の運動を行うようにされる。本発明
によるユニツトは、先に説明した問題を完全に解決し、
流れ通路の境界壁を貫通する可動部品の必要性を無くし
たので、非常に多数のその他の形式のポンプやバルブを
勿論のことながら本発明の概念の範囲内で使用すること
ができるのである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による流れ制御のためのユニツトを１
部断面として示す正面図。 第２図は、第１図のユニツトの１部を拡大して示す断面
図。 １……給送ライン、２……充填パイプ、３……バルブ、
４……フローメーター、５……制御機器、６……駆動手
段、７……ステーター、８……アクチユエーター、９…
…シヤフト、10……ベアリング、11……ベアリングデイ
スク、12……通路、13……バルブ本体、14……通路、15
……バルブシート、16……開口、17……チヤンバー、18
……通路、19……固定アーム、20,24……捲線、21……
ステーターコアー、22,27,31……電線、23……アクチユ
エーター磁石、25……ソレノイドコアー、26……第２の
ポール、28……位置インジケーター、29……静止部分、
30……可動部分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 平１−33714（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許4789132（ＵＳ，Ａ) 米国特許4794947（ＵＳ，Ａ) 米国特許2536813（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16K 31/06 F04B 9/00 F04D 7/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ステーターと、流れの通路内部に配置され
    て流れに作用する装置に連結されたアクチュエーターと
    を備える駆動手段を含む、流れに作用するのに適当なユ
    ニットであって、アクチュエーター（８）が流れの通路
    内部に配置され且つステーター（７）とは機械的に分離
    されており、このステーターは流れ通路の外側に配置さ
    れて該流れの通路とは流体密の関係状態で隔離されてい
    るユニットにおいて、ステーター（７）は、アクチュエ
    ーター（８）に長手方向軸線回りの回転運動を与えるた
    めの捲線（20）の傍に、アクチュエーター（８）を一方
    の軸線方向に移動させるための捲線（24）を含んでい
    て、回転運動を与えるための捲線（20）が、アクチュエ
    ーター（８）を反対側の軸線方向へ移動させるための力
    を発生するように該アクチュエーターに対して反対側の
    軸線方向に変位されていることを特徴とするユニット。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のユニットにおいて、前記
    流れに作用する装置は開位置と閉位置との間を回転可能
    なバルブ本体（13）であり、このバルブ本体は、前記ア
    クチュエーター（８）の軸線方向移動によってバルブシ
    ート（15）から持ち上げられるようになっているユニッ
    ト。
  3. 【請求項３】請求項２に記載のユニットにおいて、前記
    回転運動を与えるための捲線（20）が、バルブ本体（1
    3）を押圧してバルブシート（15）に係止させる軸線方
    向の力を発生するように、前記アクチュエーター（８）
    に対してバルブ本体（13）へ向かう方向に変位されてい
    るユニット。
  4. 【請求項４】請求項２または３に記載のユニットにおい
    て、前記アクチュエーター（８）自体がバルブ本体とし
    て設計されているユニット。
  5. 【請求項５】請求項１に記載のユニットにおいて、前記
    アクチュエーター（８）がポンプの運動部品として設計
    されているユニット。
  6. 【請求項６】請求項１から５までのいずれか一項に記載
    のユニットにおいて、前記駆動手段（６）が位置インジ
    ケーター（28）を含み、この位置インジケーターは、ア
    クチュエーター（８）の動きを制御する制御機械（５）
    に連結されているユニット。
  7. 【請求項７】請求項６に記載のユニットにおいて、流れ
    の通路内部に配置され、出力信号が前記制御機械（５）
    に導かれるようになったフローメーター（４）を含むユ
    ニット。
  8. 【請求項８】請求項６または７に記載のユニットにおい
    て、前記制御機械（５）が予め定めた曲線によってアク
    チュエーター（８）を動かすためのプログラムを含んで
    いるユニット。
  9. 【請求項９】請求項１から８までのいずれか一項に記載
    のユニットにおいて、前記流れ通路が微生物学的に周囲
    環境から隔離されているユニット。
JP1243582A 1988-09-22 1989-09-21 流れに作用するユニット Expired - Lifetime JP2804310B2 (ja)

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