JP3411601B2 - 回転式飲料充填機のロータリジョイント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ジュース、酒類等の飲
料を容器に充填する回転式飲料充填機のロータリジョイ
ントに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の回転式飲料充填機を図７に示す。
この回転式飲料充填機では、回転軸の上・下にロータリ
ジョイント１４、１５が設置されている。このロータリ
ジョイント１４、１５は、飲料充填機の外部に設置した
固定系（飲料タンクやガスボンベ）の配管１６から送ら
れた飲料や充填ガスを回転系（回転テーブル）の貯液タ
ンク１７→容器へ供給する働きをする。

【０００３】図８、図９は、上記ロータリジョイント１
４の詳細を示している。図８の１８が内部に飲料流路
（図９の１８’参照）を設けた回転軸、１９が同回転軸
１８の周りに多段に配設した複数個のスタッフィングボ
ックス（固定側部材）、２０が上記回転軸１８の上下端
部を回転可能に支持する上下２個の軸受で、図９に示す
ように上記各スタッフィングボックス１９と回転軸１８
との間には、２個のリング状シール部材２１が介装され
て、同各リング状シール部材２１の間のスタッフィング
ボックス１９には、配管１６と回転軸１８内に設けた飲
料流路１８’とを繋ぐ飲料流路２２が設けられている。

【０００４】上記リング状シール部材２１には、Ｏリン
グ、キャップシール、リップシール等のリング状シール
部材が使用されているが、シール近傍には、液が流れ難
くて、シール近傍の空間部やシールの隙間に飲料が滞留
する。飲料流路の殺菌や飲料を交換するとき、及びシー
ル摩耗粉等の異物を洗浄するとき、飲料流路に洗浄液を
流しただけでは、シール部に滞留した飲料を洗い流し難
くて、長時間の洗浄や分解洗浄が必要になる。

【０００５】このため、本出願人は、図１０、図１１に
示す回転式飲料充填機のロータリジョイントを既に提案
した（特願昭平３−１０５８７７号）。図１０の６が回
転軸、２０が同回転軸６の上下端部を回転可能に支持す
る軸受、１、４、４が上記回転軸６の周りに多段に配設
したスタッフィングボックス（固定側部材）、３ａが同
スタッフィングボックス１に設けた第１の飲料流路、３
ｂが上記回転軸６に設けた第２の飲料流路、５、５が上
記スタッフィングボックス４、４に設けた洗浄液流路、
２３、２３が飲料流路３の洗浄時のみに洗浄液の洗浄液
流路５から第１の飲料流路３ａおよび第２の飲料流路３
ｂへの流入を許容する一方向性軸シールで、同一方向性
軸シール２３がスタッフィングボックス１に設けた第１
の飲料流路３ａとスタッフィングボックス４に設けた洗
浄液流路５との間の回転軸６の周りに装着されている。

【０００６】図１１は、上記一方向性軸シール２３の詳
細を示している。２４が合い口を持つ樹脂製シールリン
グで、２個以上の樹脂製シールリング２４を回転軸６の
周り合い口をずらして嵌挿し、その周りにゴムリング２
５を装着して、樹脂製シールリング２４を僅かに締付
け、ゴムシートパッド２６により樹脂製シールリング２
４の飲料流路側端面に軽予圧を与える。またゴムリング
２５の片側をスタッフィングボックス溝２７に差し込む
一方、樹脂製シールリング２４のつれ回りを防止するた
めにスタッフィングボックス４と樹脂製シールリング２
４との間に回り止めピン２８を介装している。

【０００７】飲料がスタッフィングボックス１の第１の
飲料流路３ａから回転軸６の第２の飲料流路３ｂへ供給
される場合には、飲料の一部がゴムシートパッド２６内
に設けた流路（図示せず）を経てゴムリング２５の背面
側に形成した飲料導入用圧力室へ導入されて（矢印１１
参照）、ゴムリング２５の背面に圧力が加えられ、樹脂
製シールリング２４が回転軸６に押し付けられて、互い
の間にシール面圧が生じ、セルフシールが行われて、飲
料の第１の飲料流路３ａおよび第２の飲料流路３ｂ外へ
の漏洩が防止される。

【０００８】第１の飲料流路３ａが洗浄される場合に
は、洗浄液が洗浄液流路５からスタッフィングボックス
４と回転軸６との間へ流入し（矢印１２参照）、ゴムリ
ング２５が押し拡げられて、樹脂製シールリング２４の
面圧が失われ、洗浄液が樹脂製シールリング２４と回転
軸６との間の隙間から第１の飲料流路３ａへ流入して
（逆流洗浄が行われて）、シール部に滞留していた飲料
が洗い出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記図１０、図１１に
示す回転式飲料充填機のロータリジョイントでは、シー
ル部に滞留した飲料をロータリジョイントを分解するこ
となく洗浄できて、洗浄時間の短縮とメンテナンス間隔
の長期化とが可能になったが、一方向性軸シール２３が
ストレート型であるため、回り止めピン２８部にかかる
負担が大きく、樹脂製シールリング２４のピン孔が早期
に損傷して、ロータリジョイントの信頼性が損なわれ
る。

【００１０】また一方向性軸シール２３の構造が複雑な
ため、ロータリジョイントの組立時、シールの装着作業
に多くの時間を要する。またシール面圧を得るために、
ゴムリング２５の背面側に飲料導入用圧力室及びスタッ
フィングボックス溝２７を設けているため、飲料滞留部
の容積が大きくて、洗浄時間が長くなるという問題があ
った。

【００１１】本発明は前記の問題点に鑑み提案するもの
であり、その目的とする処は、信頼性を向上できる。ま
たロータリジョイント組立時のシールの装着作業、及び
メンテナンス作業を迅速に、確実に行うことができる。
さらに洗浄時間を短縮できる回転式飲料充填機のロータ
リジョイントを提供しようとする点にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、第２の飲料流路を回転軸に設け、上記
第２の飲料流路に連絡する第１の飲料流路と洗浄液流路
とを上記回転軸を取り囲む固定側部材に設け、上記第２
の飲料流路および上記第１の飲料流路の洗浄時のみに、
洗浄液の上記洗浄液流路から上記第２の飲料流路および
上記第１の飲料流路への流入を許容する一方向性軸シー
ルを、上記第１の飲料流路と上記洗浄液流路との間の上
記回転軸の周りに装着した回転式飲料充填機のロータリ
ジョイントにおいて、前記一方向性軸シールを、積層し
た複数個のシールリングと、同各シールリングの外周部
を包み込むゴムリングとにより構成し、同ゴムリングの
外周面を裁頭円錐状に形成し、前記固定側部材の内周面
を上記ゴムリングの外周面と対向し、かつ前記外周面に
沿う形状に形成している。

【００１３】また、上記の回転式飲料充填機のロータリ
ジョイントにおいて、前記一方向性軸シールの前記飲料
流路側の端面に、該端面から突出するパッドが一体に設
けら れている。

【００１４】

【作用】本発明の回転式飲料充填機のロータリジョイン
トは前記のように構成されており、飲料供給時には、飲
料の一部を第１の飲料流路からシール部へ入れ、ゴムリ
ングの裁頭円錐状部と固定側部材の裁頭円錐状部とによ
り水平分力及び垂直分力を発生させ、各シールリングを
回転軸に押し付けて、軸シール面圧を発生させるととも
に、ゴムリングの一部を固定側部材に押し付けて、シー
ル面圧を発生させ、回転軸と固定側部材との間を流体密
に遮断して、飲料の第１の飲料流路および第２の飲料流
路外への漏洩を防止する。また洗浄時には、洗浄液を洗
浄液流路からシール部へ入れ、一方向性軸シールを第１
の飲料流路の方向へ移動させて、一方向性軸シールと固
定側部材との間に隙間を生じさせるとともに、回転軸と
各シールリングとの間のシール面圧を消失させ、洗浄液
を上記隙間から第１の飲料流路へ流入させて、シール部
に滞留していた飲料を洗い出す。

【００１５】

【実施例】（第１実施例） 次に本発明の回転式飲料充填機のロータリジョイントを
図１〜図５に示す第１実施例により説明すると、図１の
１が飲料流路用スタッフィングボックス（固定側部
材）、３ａが同スタッフィングボックス１に設けた第１
の飲料流路、４、４が上記飲料流路用スタッフィングボ
ックス１の上下にＯリング９を介して設置した洗浄液流
路用スタッフィングボックス（固定側部材）、５、５が
同各スタッフィングボックス４に設けた洗浄液流路、６
が上記スタッフィングボックス１、４、４により取り囲
まれた回転軸、２０が同回転軸６の上下端部を回転可能
に支持する軸受で、同回転軸６の内部にも、上記スタッ
フィングボックス１の第１の飲料流路３ａに連絡する第
２の飲料流路３ｂが設けられている。

【００１６】２が一方向性軸シールで、同一方向性軸シ
ール２が上記スタッフィングボックス１に設けた第１の
飲料流路３ａと上記スタッフィングボックス４に設けた
洗浄液流路５との間の回転軸６の周りに装着されてい
る。この一方向性軸シール２を図２〜図５により具体的
に説明すると、７が合い口を持つ複数個の樹脂製シール
リング、８がゴムリングで、各樹脂製シールリング７は
合い口がずらして積層され、その外周がゴムリング８に
より包み込まれ、同各樹脂製シールリング７が同ゴムリ
ング８により僅かに締付けられて、一方向性軸シール２
が一体的に構成されている。

【００１７】上記ゴムリング８は、大端面部８ａと裁頭
円錐面部８ｂと小端面部８ｃとにより構成され、上記ス
タッフィングボックス４の内周面には、上記裁頭円錐面
部８ｂと同じ角度を持った裁頭円錐面部１０が形成さ
れ、上記大端面部８ａには、数ｍｍ角または円柱状のパ
ッド８ｄが複数個設けられている。そして一方向性軸シ
ール２が第１の飲料流路３ａと洗浄液流路５との間の回
転軸６の周りに装着されたときに、上記各パッド８ｄに
より、ゴムリング８の裁頭円錐面部８ｂがスタッフィン
グボックス４の裁頭円錐面部１０に軽予圧で押し付けら
れる。

【００１８】上記のようにゴムリング８の裁頭円錐面部
８ｂがスタッフィングボックス４の裁頭円錐面部１０に
押し付けられたときの摩擦力により、シールの回り止め
が行われるので、回り止めピン（図１１の２８参照）が
不要になる。また飲料の液圧を受けてシール力を発生さ
せるためのシール受圧面がゴムリング８の大端面部８ａ
のみになり、シール近傍の液滞留部を各パッド８ｄによ
り形成された空間部のみの最小限になっている。

【００１９】次に前記図１〜図５に示す回転式飲料充填
機のロータリジョイントの作用を具体的に説明する。 （１）図４は、飲料供給時の状態を示している。このと
き、飲料の一部がスタッフィングボックス１の第１の飲
料流路３ａを経てシール部へ入って（矢印１１参照）、
一方向性軸シール２のゴムリング８の大端面部８ａに圧
力が加えられる。この圧力により、ゴムリング８の裁頭
円錐面部８ｂがスタッフィングボックス４の裁頭円錐面
部１０に押し付けられ、このとき発生する水平分力によ
り、各シールリング７が回転軸６に押し付けられて、軸
シール面圧が発生するとともに、垂直分力Ｐにより、各
シールリング７同士が密接し、セルフシールが行われ
て、飲料の第１の飲料流路３ａおよび第２の飲料流路３
ｂ外への漏洩が防止される。

【００２０】この状態で回転軸６が回転すると、回転軸
６と各シールリング７との間の軸シール面に発生する摩
擦力により、一方向性軸シール２に回転トルクが生じる
が、ゴムリング８の裁頭円錐面部８ｂとスタッフィング
ボックス４の裁頭円錐面部１０との間に生じている摩擦
力の方が上記摩擦力よりも大きいので、一方向性軸シー
ル２のつれ回りが防止される。 （２）図５は、洗浄時の状態を示している。このとき、
洗浄液がスタッフィングボックス４の洗浄液流路５を経
てシール部へ入って（矢印１２参照）、一方向性軸シー
ル２のゴムリング８の小端面部８ｃに圧力を加える。こ
の圧力により、一方向性軸シール２が第１の飲料流路３
ａの方向へ押され、ゴムリング８の裁頭円錐面部８ｂが
スタッフィングボックス４の裁頭円錐面部１０から離れ
て、互いの間に隙間が生じるとともに、各シールリング
７が回転軸６から離れて、互いの間に隙間が生じ、洗浄
液がこれらの隙間から第１の飲料流路３ａへ流入して、
シール部に滞留していた飲料が洗い出される。このとき
の洗浄液の圧力は、１ｋｇ／ｃｍ2 以下の低圧で充分で
ある。

【００２１】（第２実施例） 図６は、本発明の回転式飲料充填機のロータリジョイン
トの第２実施例を示している。一方向性軸シール２の構
造は、上記第１実施例と同じであるが、一方向性軸シー
ル２がスタッフィングボックス１に設けた第１の飲料流
路３ａとスタッフィングボックス４に設けた洗浄液流路
５との間の回転軸６の周りに装着されて、ゴムリング８
の裁頭円錐面部８ｂがスタッフィングボックス１の裁頭
円錐面部１０に対向する一方、ゴムリング８の大端面部
８ａが洗浄液流路５の方向を向き、小端面部８ｃが第１
の飲料流路３ａの方向を向いている。 （１）飲料供給時には、飲料の一部がスタッフィングボ
ックス１の第１の飲料流路３ａを経てシール部へ入って
（矢印１１参照）、一方向性軸シール２のゴムリング８
の小端面部８ｃ及び裁頭円錐面部８ｂに圧力を加える。
このとき、ゴムリング８の裁頭円錐面部８ｂに発生する
押付力の水平分力により、各シールリング７が回転軸６
に押し付けられて、軸シール面圧が発生するとともに、
垂直分力Ｐａにより、ゴムリング８の大端面部８ａがス
タッフィングボックス４に押し付けられて、シール面圧
が発生する。その際、ゴムリング８の小端面部８ｃに加
わる圧力も大端面部８ａのシール面圧に加わる。

【００２２】上記各シールリング７と回転軸６との間に
発生する軸シール面圧と、ゴムリング８の大端面部８ａ
とスタッフィングボックス４との間に発生するシール面
圧とのバランスは、ゴムリング８の裁頭円錐面部８ｂの
角度により、コントロールされる。また一方向性軸シー
ル２の回り止めは、ゴムリング８の裁頭円錐面部８ｂと
スタッフィングボックス１の裁頭円錐面部１０との摩擦
力により行われる。 （２）洗浄時には、洗浄液がスタッフィングボックス４
の洗浄液流路５を経てシール部へ入って（矢印１２参
照）、一方向性軸シール２のゴムリング８の大端面部８
ａに圧力を加える。この圧力により、一方向性軸シール
２の大端面部８ａがスタッフィングボックス４から離れ
て、互いの間に隙間が生じるとともに、各シールリング
７のシール面圧が消失して、シールがブレークされ、洗
浄液が上記隙間から第１の飲料流路３ａへ流入して、シ
ール部に滞留していた飲料が洗い出される。

【００２３】

【発明の効果】本発明の回転式飲料充填機のロータリジ
ョイントは前記のように飲料供給時には、飲料の一部を
第１の飲料流路からシール部へ入れ、ゴムリングの裁頭
円錐状部と固定側部材の裁頭円錐状部とにより水平分力
及び垂直分力を発生させ、各シールリングを回転軸に押
し付けて、軸シール面圧を発生させるとともに、ゴムリ
ングの一部を固定側部材に押し付けて、シール面圧を発
生させ、回転軸と固定側部材との間を流体密に遮断し
て、飲料の第１の飲料通路および第２の飲料流路外への
漏洩を防止する。このとき、ゴムリングと固定側部材と
の間のシール面圧により、一方向性軸シールのつれ回り
を防止するので、回り止めピンを不要にできて、ロータ
リジョイントの信頼性を向上できる。

【００２４】また一方向性軸シールを、積層した複数個
のシールリングと同各シールリングの外周部を包み込む
ゴムリングとにより、一体的に構成しているので、ロー
タリジョイント組立時のシールの装着作業、及びメンテ
ナンス作業を迅速に、確実に行うことができる。またゴ
ムリングの背面側に設けた容積の大きい飲料導入用圧力
室及びスタッフィングボックス溝を不要にできて、洗浄
時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転式飲料充填機のロータリジョイン
トの第１実施例を示す縦断側面図である。

【図２】同ロータリジョイントの一方向性軸シールの拡
大縦断側面図である。

【図３】同ロータリジョイントの一方向性軸シールの分
解斜視図である。

【図４】同ロータリジョイントの飲料供給時の作用説明
図である。

【図５】同ロータリジョイントの洗浄時の作用説明図で
ある。

【図６】本発明の回転式飲料充填機のロータリジョイン
トの第２実施例を示す縦断側面図である。

【図７】従来の回転式飲料充填機を示す側面図である。

【図８】同回転式飲料充填機のロータリジョイントを示
す縦断側面図である。

【図９】同ロータリジョイントの一部拡大縦断側面図で
ある。

【図１０】本件出願人が既に提案した回転式飲料充填機
のロータリジョイントを示す縦断側面図である。

【図１１】同ロータリジョイントの一方向性軸シールの
拡大縦断側面図である。

【符号の説明】

１ 固定側部材（スタッフィングボックス） ２ 一方向性軸シール ３ａ 第１の飲料流路３ｂ 第２の飲料流路 ４ 固定側部材（スタッフィングボックス） ５ 洗浄液流路 ６ 回転軸 ７ シールリング ８ ゴムリング ８ｂ ゴムリング８の裁頭円錐状部 １０ 固定側部材４の裁頭円錐状部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−339792（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−176890（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−170721（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B67C 3/00 F16L 39/04 A23L 2/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第２の飲料流路を回転軸に設け、上記第
   ２の飲料流路に連絡する第１の飲料流路と洗浄液流路と
   を上記回転軸を取り囲む固定側部材に設け、上記第２の
   飲料流路および上記第１の飲料流路の洗浄時のみに、洗
   浄液の上記洗浄液流路から上記第１の飲料流路および上
   記第２の飲料流路への流入を許容する一方向性軸シール
   を、上記第１の飲料流路と上記洗浄液流路との間の上記
   回転軸の周りに装着した回転式飲料充填機のロータリジ
   ョイントにおいて、 前記一方向性軸シールを、積層した複数個のシールリン
   グと、同各シールリングの外周部を包み込むゴムリング
   とにより構成し、同ゴムリングの外周面を裁頭円錐状に
   形成し、前記固定側部材の内周面を上記ゴムリングの外
   周面と対向し、かつ前記外周面に沿う形状に形成したこ
   とを特徴とする回転式飲料充填機のロータリジョイン
   ト。
2. 【請求項２】 請求項１記載の回転式飲料充填機のロー
   タリジョイントにおいて、 前記一方向性軸シールの前記飲料流路側の端面に、該端
   面から突出するパッドが一体に設けられていることを特
   徴とする回転式飲料充填機のロータリジョイント。