JP2990518B2 - 流体制御方法および装置 - Google Patents

流体制御方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体制御装置、ことに液体充填機における逆
止め弁機構に関する。
液体充填機においては包装容器へと流れる液体の流れ
を制御する逆止め弁を包含する分与充填装置を設けるこ
とが従来から行なわれている。これらの逆止め弁はその
閉成位置へとばねでバイアスを加えられており、液体が
包装容器へと段階的にくみ出されるにつれこの液体によ
って開くようにされるものである。たとえばヨーロッバ
特許第0090664A号に記載の液体充填機では、分与充填装
置が互いに同軸で第１のばねバイアス逆止め弁を有する
上部および下部ベロース管を有する。この第１のばねバ
イアス逆止め弁によって上部ベローズ管を下部ベローズ
管と連通せしめるのである。下部ベローズ管はその下方
に同軸に配置した充填ノズルに連通しており、第２のば
ねバイアス逆止め弁を包含している。
液体は第１のばねバイアス逆止め弁の垂直方向の往復
運動によって分与充填装置を通ってくみ出される。
この分与充填装置の内部を殺菌するためには、分与充
填装置を通ってくみ出される充填液体と同じようにして
この分与充填装置を通して殺菌液を流すのが従来のやり
方である。しかしながら殺菌液が一部分与充填装置内に
残留するので、分与充填を始める前にこれを洗い流す必
要がある。この洗浄のための媒体は水蒸気とすることが
できる。この場合分与充填装置は気体で一杯となる。こ
の気体を取り除くためには、充填液体すなわち充填しよ
うとする製品を分与充填装置を通るようにくみ出すので
あるが、この時くみ出した製品は再利用することができ
ず、しかもこの殺菌液除去のプロセスは若干時間がかか
ってしまう。
殺菌液を用いる代りに水蒸気を殺菌に用いることが好
ましい。このようにすれば分与充填装置に残留するのは
単なる水であるからである。しかしこの場合にも分与充
填装置は気体で一杯となってしまう。
流体制御弁の磁力操作は、たとえば米国特許第2,589,
188号明細書、同第3,652,054号明細書、同第4,349,042
号明細書、同第3,774,878号明細書、西独特許第2234972
A号明細書、同第3515848号明細書、フランス国特許第1,
106,163号明細書に示されるごとく周知である。
この流体制御弁の可動の閉成部材は磁性材料を包含す
るか、または磁性材料の他の部材に連結されている。弁
ハウジングの外部には、閉成部材を制御する作動位置と
非作動位置との間を動ける永久磁石か、この閉成部材を
制御するように付勢できる電磁石かが配設されている。
フランス国特許第1106163号明細書および西独特許第223
4972A号明細書には、ばねによって閉成方向にバイアス
されており電磁石によって開放される逆止め弁が記載さ
れている。
本発明の第１の目的は、弁閉成部材を閉成位置に偏倚
するバイアス手段を包含する逆止め弁を含む管状のケー
シングを利用する方法であって、配管内の製品流体を前
記弁閉成部材に対して押圧することにより前記バイアス
手段の作用に抗して前記弁閉成部材を前記閉成位置から
開放位置へ押し出して前記製品流体をこの開放した逆止
め弁を通って流し、その後前記管状のケーシングおよび
前記逆止め弁に洗浄流体を流す方法において、前記管状
のケーシングの外部に配設された磁気手段を操作して前
記バイアス手段の作用に抗して前記弁閉成部材を開放位
置に維持し、前記磁気手段が前記弁閉成部材を開放位置
に維持している間にこの開放した逆止め弁および前記管
状のケーシングに前記洗浄流体を流すことを特徴とする
流体制御方法を提供するにある。
本発明の第２の目的は、弁閉成部材を閉成位置へと上
方に偏倚せしめるバイアス手段を包含する逆止め弁を含
み水平に対して角度をもって（垂直に又は傾斜して）配
設された管状のケーシングを利用する方法であって、前
記管状のケーシング内の液体を前記弁閉成部材へと押圧
することにより前記弁閉成部材を前記バイアス手段の作
用に抗して前記閉成位置から開放位置へと下方に押し出
しこれによって前記液体を開放した前記逆止め弁の中を
下方へと流し、次いで前記押圧を実質的に止めてこれに
より前記弁閉成部材を前記バイアス手段の作用の下に前
記閉成位置に復帰せしめる方法において、前記管状のケ
ーシングの外部に配設された磁気手段を操作して前記弁
閉成部材を前記バイアス手段の作用に抗して前記閉成位
置から開放位置へと下方に移動せしめて、これにより前
記逆止弁の下流側の気体状流体を開放している前記逆止
め弁を通して上方に出すことを特徴とする流体制御方法
を提供するにある。
本発明の第３の目的は、管状のケーシングと、このケ
ーシング内に収容され弁閉成部材、この弁閉成部材を閉
成位置に偏倚するバイアス手段および磁気部分を包含す
る逆止め弁と、前記管状のケーシングに連通し製品流体
を前記弁閉成部材に対して付勢して前記バイアス手段の
作用に抗して前記弁閉成部材を前記閉成位置から開放位
置へ押し出すポンプ手段とを包含する装置において、前
記管状のハウジングの外部に配設され前記磁気部分に磁
気的に影響を及ぼして前記弁閉成部材を前記バイアス手
段の作用に抗して開放位置に維持する磁気手段を包含す
ることを特徴とする流体制御装置を提供するにある。
本発明によれば、逆止め弁が、管状のケーシング
（１）内の製品流体の圧力によって開放されこの開放圧
力がなくなっても逆止め弁を開放のまま維持して洗浄流
体または好ましくない気体状の流体を逆止め弁中を流れ
るようにすることが可能である。
本発明の第４の目的は、容器に製品流体を充填する充
填装置を包含し、この充填装置が管状のケーシングと、
この管状のケーシング内に収容され弁閉成部材を有する
逆止め弁とを包含する充填機において、前記管状のケー
シングの外部に配設され前記弁閉成部材を前記管状のケ
ーシングに対して変位せしめるように作動できる磁気手
段を包含することを特徴とする充填機を提供するにあ
る。
これは磁気的に制御される弁の特に有利な適用分野で
ある。
以下本発明を、添付図面に例示したその好適な実施例
について詳述する。
第１図および第２図に示す液体流れ制御弁は無菌充填
機（第５図参照）の充填段階（第６図参照）にある。こ
の無菌充填機はたとえばミルクのような液体をカートン
容器に無菌的に充填するものである。この流体流れ制御
弁は非磁性材料で形成した管状のケーシング１を包含す
る。この管状のケーシングは充填装置のパイプ２および
３に密封関係で同軸に連結されている。管状のケーシン
グ１の下部の出口端部には弁座として作用する同軸の環
状肩部４が形成してある。この環状の肩部は弁ステム６
に固定した弁閉成部材５と協働する。弁ステム６はその
上端をセンタリングスパイダ８のハブ７に固定してあ
る。センタリングスパイダ８は非磁性材料で形成され、
閉成部材５と共に動くことができる。センタリングスパ
イダ８の下方にはケーシング１の内部に同軸に固定した
当接リング９がある。当接リング９の下方に間隔を隔て
てケーシング１の内部に同軸に固定してあるのは固定ス
パイダ10であって、この固定スパイダは弁ステム６に密
接してこれを取り囲むハブ11を有する。ハブ７とハブ11
との間に作用しているらせん圧縮ばね12は可動の弁装置
５ないし８を上方に付勢している。ケーシング１の外周
のまわりに一定の角度間隔で配設してあるのが複数個の
馬蹄形の永久磁石13である。これらの馬蹄形の永久磁石
はケーシング１と同軸の外部リング14内に装架されてお
り、その内方には上下部極リング15および16がある。ス
パイダ８のスポーク内に挿置してあるのは鉄のナット17
であって、この鉄のナットは極リング15および16へ磁気
吸引される。
第１図は充填機によってカートン容器に内容物を充填
している間の部分13ないし16の状態を示している。この
状態では、鉄のナット17はスパイダ８がリング９に当接
したとしても、極リング15と極リング16との間の充分に
外にとどまっており、弁装置５ないし８はこの磁界から
の干渉を受けず作動する。
或る場合には、充填機は充填作動を行っておらず、空
気が分与充填装置から混入するか、または分与充填装置
を蒸気殺菌するか、またはこれらの両方の場合が生じて
いることがある。この時には弁装置５ないし８をばね12
の作用に抗して少なくとも部分的に開放したままとしな
ければならない。このような条件すなわち弁が全開して
いる状態を第２図に示してある。この場合ナット17は極
リング15および16の間の集中磁界にさらされている。こ
の結果、可動の弁装置５ないし８は全開に維持される。
この制御弁を第１図に示す状態から第２図に示す状態
にもち来たらすには、構体13ないし16を、鉄のナット17
が極リング15および16の間の空隙に向けて磁気誘引され
移動するまでもち上げるのである。次いで構体13ないし
16を下げて制御弁が所要程度まで開放するようにする。
集中磁界に対する鉄のナット17の磁気誘引を終らせるに
は、構体13ないし16従って磁界を下げ、当接リング９で
鉄のナット17が磁界に引かれてさらに下がるのを妨げ、
ばね12でスパイダ８を上方に移動せしめることによる。
第３図および第４図に示す変形例では、極リング15お
よび16が省略されており、鉄のナット17がプラスチック
のスパイダ８に完全に埋め込まれた短い鉄のロッド17′
に置き変えられていること、および充填状態の間の構体
13および14が第３図に鎖線13′で示す最上方の位置にあ
ることにおいて、第１図および第２図に示す実施例とは
異なっている。第３図では実線で構体13および14の位置
を、馬蹄形磁石13の脚間にかかるロッド17′と、正に下
げようとしている弁閉成部材５と共に示している。この
閉成部材は構体13,14の下降と共に開放されるのであ
る。
第５図および第６図において、充填機は殆ど全部がハ
ウジング18内に囲まれており、このハウジング18には開
放可能の気密透明窓19が設けてある。これらの気密透明
窓19を通して、底部閉成密封装置20、頂部閉成ブレーカ
21、殺菌空気入口22、分与充填装置23、頂部閉成ヒータ
24、頂部閉成密封部25、および放出口26が見えている。
分与充填装置23は第６図に示すように、液体製品のリザ
ーバ27、各計量ポンプ29に通ずるダクト28を包含する。
この計量ポンプ29から各充填ノズル31に至るダクト30が
ある。ダクト28は図示しない弁装置を収容している。こ
のような弁装置については第１図および第２図、または
第３図および第４図に示し前述している。各弁装置のリ
ング14はヨーク32によって相互連結されている。このヨ
ーク32はリンケージ33を介して空力ピストンシリンダ装
置（図示しない）によりリング14を上下するように上下
せしめることができる。
以上図面に例示し上述した弁装置の利点は、弁ハウジ
ングの外部から内部への機械的な制御用連結部がなく、
従って密封および清浄化の問題を解決し、これにより製
品の汚染の危険性をなくすことにある。
実施例においては永久磁石を用いるものとして例示し
たが、これは直流電磁コイルとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
第１図は無菌充填機の分与充填装置の液体流れ制御弁の
或る状態における垂直軸線断面図、第２図は他の状態に
おける第１図と同様な垂直軸線断面図、第３図は分与充
填装置の他の実施例の垂直軸線断面図、第４図はこの実
施例の水平断面図、第５図は無菌充填機の略図的側部立
面図、第６図は分与充填装置の略図的側部立面図であ
る。 １……管状のケーシング、2,3……パイプ、４……環状
肩部、５……閉成部材、６……弁ステム、７……ハブ、
８……センタリングスパイダ、９……当接リング、10…
…固定スパイダ、11……ハブ、12……ばね、13……永久
磁石、14……外部リング、15,16……極リング、17……
鉄のナット、17……鉄のロッド、18……ハウジング、19
……気密透明窓、20……閉成密封装置、21……頂部閉成
ブレーカ、22……殺菌空気入口、23……分与充填装置、
24……頂部閉成ヒータ、25……頂部閉成密封部、26……
放出口、27……リザーバ、28……ダクト、29……計量ポ
ンプ、30……ダクト、31……充填ノズル、32……ヨー
ク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーレ・セルビー ノールウェー国ボックスンド 3300 ホ ルドスタドサイエン ２ (56)参考文献 特開 昭60−228290（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−58390（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−104906（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−119325（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−33919（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−115881（ＪＰ，Ａ)

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】弁閉成部材（５）を閉成位置に偏倚するバ
    イアス手段（12）を包含する逆止め弁（４−12）を含む
    管状のケーシング（１）を利用する方法であって、配管
    内の製品流体を前記閉成部材（５）に対して押圧するこ
    とにより前記バイアス手段（12）の作用に抗して前記弁
    閉成部材（５）を前記閉成位置から開放位置へ押し出し
    て前記製品流体をこの開放した逆止め弁（４−12）を通
    って流し、その後前記管状のケーシング（１）および前
    記逆止め弁（４−12）に洗浄流体を流す方法において、
    前記管状のケーシング（１）の外部に配設された磁気手
    段（13,14）を操作して前記バイアス手段（12）の作用
    に抗して前記弁閉成部材（５）を開放位置に維持し、前
    記磁気手段（13,14）が前記弁閉成部材（５）を開放位
    置に維持している間にこの開放した逆止め弁（４−12）
    および前記管状のケーシング（１）に前記洗浄流体を流
    すことを特徴とする流体制御方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載の方法において、前記閉成位
    置からの押し出しに続いてこの押し出しを止め、これに
    よって前記弁閉成部材（５）を前記バイアス手段（12）
    の作用によって前記閉成位置に復帰せしめ、前記磁気手
    段（13,14）を操作して前記弁閉成部材（５）を前記バ
    イアス手段（12）の作用に抗して前記閉成位置から開放
    位置へ移動せしめ、前記磁気手段（13,14）が前記弁閉
    成部材（５）を前記開放位置に維持している間に前記洗
    浄流体を前記管状のケーシング（１）および開放してい
    る逆止め弁（４−12）中を通すことを特徴とする流体制
    御方法。
  3. 【請求項３】請求項１または２に記載の方法において、
    前記洗浄流体が蒸気であることを特徴とする流体制御方
    法。
  4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の方法
    において、前記製品流体が液状の食品を包含することを
    特徴とする流体制御方法。
  5. 【請求項５】弁閉成部材（５）を閉成位置へと上方に偏
    倚せしめるバイアス手段（12）を包含する逆止め弁（４
    −12）を含む管状のケーシング（１）を利用する方法で
    あって、前記管状のケーシング（１）内の液体を前記弁
    閉成部材（５）へと押圧することにより前記弁閉成部材
    （５）を前記バイアス手段（12）の作用に抗して前記閉
    成位置から開放位置へと下方に押し出しこれによって前
    記液体を開放した前記逆止め弁（４−12）の中を下方へ
    と流し、次いで前記押圧を実質的に止めてこれにより前
    記弁閉成部材（５）を前記バイアス手段の作用の下に前
    記閉成位置に復帰せしめる方法において、前記管状のケ
    ーシング（１）の外部に配設された磁気手段（13,14）
    を操作して前記弁閉成部材（５）を前記バイアス手段
    （12）の作用に抗して前記閉成位置から開放位置へと下
    方に移動せしめて、これにより前記逆止弁（４−12）の
    下流側の気体状流体を開放している前記逆止め弁（４−
    12）を通して上方に出すことを特徴とする流体制御方
    法。
  6. 【請求項６】管状のケーシング（１）と、このケーシン
    グ（１）内に収容され弁閉成部材（５）、この弁閉成部
    材を閉成位置に偏倚するバイアス手段（12）および磁気
    部分（17）を包含する逆止め弁（４−12）と、前記管状
    のケーシング（１）に連通し製品流体を前記弁閉成部材
    （５）に対して付勢して前記バイアス手段（12）の作用
    に抗して前記弁閉成部材（５）を前記閉成位置から開放
    位置へ押し出すポンプ手段とを包含する装置において、
    前記管状のケーシングの外部に配設され、前記磁気部分
    （17）に磁気的に影響を及ぼして前記弁閉成部材（５）
    を前記バイアス手段（12）の作用に抗して開放位置に維
    持する磁気手段（13,14）を包含することを特徴とする
    流体制御装置。
  7. 【請求項７】請求項６記載の装置において、前記磁気手
    段（13,14）が永久磁石手段（13）を包含し、この永久
    磁石手段（13）が、これが実質的に前記弁閉成部材
    （５）の動きに影響を与えない非作動領域とこの永久磁
    石手段（13）の運動によって前記弁閉成部材（５）の対
    応する運動を生じさせる作動領域との間を移動できるよ
    うにしたことを特徴とする流体制御装置。
  8. 【請求項８】請求項７記載の装置において、前記永久磁
    石手段が、互いに逆の極性の第１および第２の脚手段を
    包含する馬蹄形の永久磁石手段（13）を包含し、この馬
    蹄形の永久磁石手段（13）が空隙を形成していることを
    特徴とする流体制御装置。
  9. 【請求項９】請求項８記載の装置において、前記磁気部
    分（17）が、前記永久磁石手段（13）が前記作動領域に
    ある時前記空隙に実質的にまたがっていることを特徴と
    する流体制御装置。
  10. 【請求項１０】請求項６ないし９のいずれかに記載の装
    置において、前記磁気部分（17）が前記閉成位置から前
    記開放位置に向う方向に延在するロッド（17′）を包含
    することを特徴とする流体制御装置。
  11. 【請求項１１】請求項8,9,10のいずれかに記載の装置に
    おいて、前記馬蹄形の磁石手段が、前記管状のケーシン
    グ（１）のまわりに分布させた複数個の馬蹄形磁石（1
    3）から成り、前記作動領域が前記非作動領域から離れ
    て前記管状のケーシング（１）に沿って配設されている
    ことを特徴とする流体制御装置。
  12. 【請求項１２】請求項６ないし11のいずれかに記載の装
    置において、前記逆止め弁（４−12）が前記弁閉成部材
    （５）を担持しこれと共に動くようにした弁ステム
    （６）を包含し、前記磁気部分（17）にはこの弁ステム
    により担持されこれと共に動くようにしたスパイダ
    （８）が設けられ、このスパイダ（８）が前記弁ステム
    （６）および前記弁閉成部材（５）の運動を案内し前記
    管状のケーシング（１）の内周面上を滑動するように配
    設されていることを特徴とする流体制御装置。
  13. 【請求項１３】請求項12記載の装置において、前記スパ
    イダを実質的に前記磁気部分（17）を除いては非磁性材
    料で形成したことを特徴とする流体制御装置。
  14. 【請求項１４】請求項６ないし13のいずれかに記載の装
    置において、これを充填機（18−26）に用いることを特
    徴とする流体制御装置。
  15. 【請求項１５】請求項14記載の装置において、これを容
    器に前記製品流体を充填する前記充填機（18−26）の充
    填装置としたことを特徴とする流体制御装置。
  16. 【請求項１６】容器に製品流体を充填する充填装置（2
    3）を包含し、この充填装置（23）が管状のケーシング
    （１）と、この管状のケーシング（１）内に収容され弁
    閉成部材（５）を有する逆止め弁（４−12）とを包含す
    る充填機において、前記管状のケーシング（１）の外部
    に配設され、前記弁閉成部材（５）を前記管状のケーシ
    ング（１）に対して移動せしめるように変位できる磁気
    手段（13,14）を包含することを特徴とする充填機。
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