JP4411482B2

JP4411482B2 - 充填機における停電対策装置

Info

Publication number: JP4411482B2
Application number: JP2003334538A
Authority: JP
Inventors: 哲也村上
Original assignee: Shikoku Kakoki Co Ltd
Current assignee: Shikoku Kakoki Co Ltd
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: JP2005096830A

Description

この発明は、例えば、牛乳のような流動性食品が収められた容器などを製造する無菌充填機における停電対策装置に関する。

無菌チャンバ内で包装容器用ウェッブをローラで案内して移動させ、ウェッブを筒状に成形し、筒状に成形したウェッブの縁部を加熱するとともに縦方向にシールして筒状ウェッブを形成し、筒状ウェッブに内容物を充填した後、内容物充填筒状ウェッブを容器１つ分の長さ毎に切断分離して容器を得る無菌充填機は、公知である（例えば、特許文献１参照。）。

上記充填機においては、製造を開始する前に過酸化水素水などの殺菌剤によってチャンバ内が滅菌され、製造中はブロワによってチャンバ内に無菌エアーを送り込むことによりチャンバ内を陽圧にして、チャンバの無菌状態を保持するようにしている。

地方や時期によっては、瞬間停電（主電源で数秒程度）がよく起こることがある。瞬間停電が起こると、充填機への電流供給が全て停止してしまい、ブロワも停止する。ブロワが一定時間以上停止すると、チャンバ内を陽圧に保持することができず、チャンバ内の無菌性を喪失することになる。

チャンバ内の無菌性を喪失してしまうと、製造を再開する前に、チャンバ内を滅菌し直す必要があるが、これには、約１時間程度かかってしまい、時間のロスであった。

また、瞬間停電が起こり、電源が復帰した時点でチャンバ内の無菌性が保たれているにもかかわらず、充填機がこれを判定できず、このような場合でもチャンバ内を滅菌し直す必要があった。

充填機に無停電電源装置（ＵＰＳ）を用いてこれらの問題を防ぐ事も考えられるが、充填機に使用できるようなＵＰＳは、非常に高価であり充填機自体のコストも上がってしまう。

また、ブロワはインバータによって駆動されているが、停電復帰後にインバータを起動させても、インバータの特性によりブロワが正常回転数に達するまでに約１０秒掛かるため、この間に、チャンバ内の陽圧が下がってしまうという問題点があった。

また、長時間経過した後に、停電が復帰して充填機の電源が自動的に復帰してしまうと、機械への巻き込みや接触等が起こるなど、重大事故が起こる可能性があり、危険であった。

しかしながら、瞬間停電が起こる事は予想しにくく、そのために常にオペレーターが監視している事も不可能であった。
特開平１０−７１１４号公報

この発明の目的は、上記問題点を解決し、瞬間停電時にチャンバ内の無菌状態をチェックし、その状態を自己保持することができ、必要に応じて、電源復帰時に、充填機の電源を自動的に復帰させることができ、ブロワの回転数を短時間で上げることのできる停電対策装置を提供することにある。

この発明による停電対策装置は、包装作業空間用無菌チャンバと、チャンバに無菌エアーを送り込むためのブロワとを備えている充填機において、停電時に、第２リレーが通電停止され、電源復帰時に、オンディレイタイマがカウントを開始しかつ第１リレーが通電され、タイマのカウント終了時に、第１リレーが通電停止されかつ第２リレーが通電され、第１リレーが通電されかつ第２リレーが通電停止の状態で、電源に直接的にブロワーが接続され、第１リレーが通電停止されかつ第２リレーが通電されている状態で、電源にインバータを介してブロワーが接続されるようになされているものである。

この発明による停電対策装置では、電源復帰時からタイマに設定されたタイマ値を経過するまでは、ブロワを電源によって直接駆動し、タイマ値を経過してブロワが正常回転数に上がった後は、インバータに切り換えて駆動することができるため、チャンバ内の陽圧が下がるのを防ぐことができる。

さらに、電源が、主電源および主電源から電流が供給される操作電源よりなり、操作電源の端子間に、タイマーのコイルを接続した回路と、第１リレーのコイル、第２リレーのｂ接点およびタイマのｂ接点を直列に接続した回路と、第２リレーのコイル、第１リレーのｂ接点およびタイマのａ接点を直列に接続した回路とが並列に接続されており、主電源に直接的にブロワーが接続される回路に、第１リレーのａ接点が接続され、主電源にインバータを介してブロワーが接続される回路に、第２リレーのａ接点が接続されていることが好ましい。

この発明によれば、瞬間停電時にチャンバ内の無菌状態をチェックすることができ、必要に応じて、充填機の電源を自動的に復帰させることができ、電源復帰時にブロワの回転数を短時間で上げることができる。

この発明の実施の形態を図面を参照しながらつぎに説明する。

図１を参照すると、充填機は、充填管11と、充填管11の周囲を取囲んでいる無菌チャンバ12と、チャンバ12に接続されチャンバ12内に無菌エアーを送り込むためのブロワ13と、チャンバ12内の圧力によって作動させられる圧力スイッチ14とを備えている。チャンバ12内には包装材料ウェッブＷが導き入れられている。ウェッブＷを、充填管11を包み込むように筒状に成形し、筒状ウェッブＷに充填管11を通じて内容物を充填し、内容物充填ウェッブＷをチャンバ12外まで導出した後、容器１つ分に相当する長さ毎にシール切断するようになっている。

図２は、チャンバ12内の無菌状態を判定するための第１電気回路を示すものである。この第１電気回路は、上記圧力スイッチ14に加えて、滅菌を実行し、管理するためのシーケンサであるＰＬＣ21、チャンバ無菌記憶指令用リレー22および電源ＯＦＦディレイタイマ23によって構成されている。

リレー22は、ＰＬＣ21によって操作されるコイル22aおよび接点22bを有している。タイマ23は、主電源である商用電源の両端子Ｅ0間に接続されかつコイル23a並びに第１接点23bおよび第２接点23cを有している。タイマ23は、バッテリーを内蔵しており、停電後もタイマーの設定時間内は、第１接点23b及び第２接点23cの状態を保持しておくことができる。第１接点23bは、リレー接点22bと並列に接続されて、タイマ23のコイル23aと直列に接続されている。第２接点23cは、ＰＬＣ21と接続されている。圧力スイッチ14は、タイマ23のコイル23aと接続されている。従来の充填機では、ＰＬＣ21と圧力スイッチ14が直列に接続されているだけであったため、停電時におけるチャンバ内の無菌状態は判定できるが、その情報を充填機が保持することができず、また停電時間が瞬間か長時間であるかの判断ができなかったため、電源復帰時には、停電時間に関係なく常に最初からチャンバ殺菌を行う必要があったが、圧力スイッチ14とタイマ23を組み合わせて使用することによって、圧力スイッチ14でチャンバ12内の無菌状態が判定された情報を、タイマ23の自己保持によって記憶することができ、また、タイマ23の設定によって、停電時間を判断することができる。滅菌が完了しチャンバ12内が陽圧であると、圧力スイッチ14はＯＦＦとなり、陽圧が下がると、ＯＮとなる。

図３を参照しながら、第１電気回路の動作を説明する。タイマ23にはタイマ値が設定される。タイマ値は、瞬間停電時間以上の値で、停電によりブロワ13停止後、チャンバ12内の無菌状態が喪失される時間と同じかそれ以上の時間が設定される。瞬間停電時間が２〜３秒であると、これの２倍程度でよい。

チャンバ12内の滅菌は、ＰＬＣ21の指令によって実行され、チャンバ12は無菌状態に保持される。滅菌実行完了後、ＰＬＣ21は、リレー22のコイル22aに通電してその接点22bをＯＮにする。そうすると、タイマ23のコイル23aに通電されて、第１および第２接点23b、23cがＯＮとなり、接点22bはＯＦＦとなる。第１接点23bがＯＮとなることでタイマ23のコイル23aは常に通電された状態となるため、第１および第２接点23b、23cはＯＮの状態を自己保持する。

停電が発生すると、ブロワ13は停止し、タイマ23がタイマ値のカウントを開始する。停電が復帰し通電されると、第１接点23bはＯＮの状態に保持されたままであるため、ブロア13が起動され再びチャンバ12内に無菌エアーを送り込み始め、また、タイマはカウントを中止する。チャンバ内は、圧力センサで陽圧に保たれていると判断されるため、停電は瞬間停電であると判断される。この場合、ブロアの停止時間は僅かであるため、チャンバ12内の圧力の低下は極僅かであり、再び無菌エアーを送り込むことによって、チャンバ12内は陽圧に保たれている。このため、第２接点23cはＯＮの状態であるため、ＰＬＣ21はチャンバ12内が無菌状態を保持していると判定する。

また、停電が発生すると、ブロワ13が停止し、タイマ23がタイマ値のカウントを開始する。ブロワ13が停止することによって、チャンバ12内の圧力は低下していき、所定時間が経過すると、チャンバ12内が陽圧に保たれなくなり、圧力スイッチ14がＯＮとなる。その後、設定されていたタイマ値がカウントを終了すると、停電が長停電であると判断される。タイマがカウントを終了すると、タイマの自己保持がリセットされ、第１および第２接点23b、23cはともにＯＦＦとなり、ＰＬＣ21はチャンバ12内が無菌状態を喪失していると判定する。長停電の後、通電が再開されても、第１接点23bはＯＦＦであるから、自動的に電源復帰することはなく、手動で電源を復帰させる必要がある。その製造開始前に、チャンバ12内の滅菌作業を行う必要がある。また、圧力スイッチ14がＯＮとなる以降に、タイマ23がカウント終了するようになされている場合、圧力センサ14に異常があっても、タイマ値の設定により自己保持をリセットし、電源ＯＦＦすることができる。この場合、圧力センサ14を複数個所に設けてもよく、仮にいずれかの圧力センサに異常があったとしても、他方の圧力センサでより確実に電源ＯＦＦすることができる。

図４は、電源復帰を自動的に行うための第２電気回路を示すものである。この第２電気回路は、操作電源ＯＮ用押釦スイッチ31、操作電源ＯＦＦ用押釦スイッチ32、操作電源ＯＮ・ＯＦＦ用リレー33および電源ＯＦＦディレイタイマ34によって構成されている。操作電源ＯＮ用押釦スイッチ31は、接点31aを有している。操作電源ＯＦＦ用押釦スイッチ32は、アーリメイク接点32aおよびレイトブレイク接点32bの２接点を有している。リレー33は、コイル33aと、第１接点33bおよび第２接点33cとを有している。第２接点33cは、主電源Ｅ０および操作電源Ｅ1をＯＮ・ＯＦＦさせるためのものである。タイマ34は、コイル34aおよび接点34bを有している。主電源Ｅ0の両端子間に、レイトブレイク接点32bを接続した回路と、押釦スイッチ31の接点31a、リレー33の第１接点33bおよびタイマ34の接点34bを並列に接続した回路と、リレー33のコイル33aおよびタイマ34のコイル34aを並列に接続した回路とが直列に接続されている。アーリメイク接点32aは、タイマ34のコイル34aに接続されている。

図５を参照しながら、電源復帰動作を説明する。レイトブレイク接点32bはＯＮであるが、これ以外の接点は全てＯＦＦである。操作電源ＯＮ用押釦スイッチ31を押すと接点31aがＯＮとなり、リレー33およびタイマ34に通電されＯＮとなる。リレー33の第１および第２接点33b、33cおよびタイマ34の接点34bがＯＮとなって自己保持をする。リレー33の第２接点33cがＯＮになると、主電源Ｅ0と操作電源Ｅ1が接続される。

主電源Ｅ0が停電すると、リレー33の第１および第２接点33b、33cはＯＦＦとなり、操作電源Ｅ1も停電する。停電と同時にタイマ34がタイマ値のカウントを開始する。タイマ34のカウント中は、タイマ34の接点34bはＯＮのままに保持されるため、主電源Ｅ0が復帰されると同時に、リレーの第１および第２接点33b、33cがＯＮとなり、直ちに操作電源Ｅ1に自動的に通電されるため、停電は瞬間停電と判断される。電源復帰により、タイマ34のカウントは停止される。

主電源Ｅ0が停電し、リレー33の第１および第２接点33b、33cはＯＦＦとなり、停電と同時にタイマ34がカウント値のカウントを開始するが、タイマ34の設定されたタイマ値のカウントが終了すると、タイマ34の接点34bもＯＦＦとなり、停電が長停電であると判断される。この状態では、主電源Ｅ0が復帰しても、リレー33の第１および第２接点33b、33cはＯＦＦのままであるから、操作電源Ｅ1に通電されない。再び電源ＯＮさせるには、操作電源ＯＮ用押釦スイッチ31を押す。

生産を終了するときやメンテナンスを行うときなど操作電源Ｅ1の停止を確実にするために、同じく図５に示すように、つぎの動作を行う。操作電源ＯＦＦ用押釦スイッチ32のアーリメイク接点32aをＯＮにすると、タイマ34の自己保持がリセットされタイマ34の接点34bがＯＦＦとなる。つづいて、レイトブレイク接点32bをＯＦＦにすると、リレー33の第１および第２接点33b、33cがＯＦＦとなり、確実に操作電源Ｅ1がＯＦＦとなる。

図６は、ブロワ13を駆動するための第３電気回路を示すものである。この第３電気回路は、第１リレー41、第２リレー42および電源ＯＮディレイタイマ43によって構成されている。

ブロワ13には、主電源Ｅ0が直接的に接続されるととも、インバータ44を介して接続されている。

第１リレー41は、第１コイル41aと、第１ｂ接点41bおよび第１ａ接点41cとを有している。第２リレー42は、第２コイル42aと、第２ｂ接点42bおよび第２ａ接点42cとを有している。タイマ43は、コイル43aと、ｂ接点43bおよびａ接点43cとを有している。タイマ43のｂ接点43bは、設定タイマ値のカウント後にＯＦＦとなり、そのａ接点43cは、設定タイマ値のカウント後にＯＮとなる。

操作電源Ｅ1の端子間に、タイマ43のコイル43aの回路と、第１コイル41a、第２ｂ接点42bおよびタイマ43のｂ接点43bを直列に接続した回路と、第２コイル42a、第１ｂ接点41bおよびタイマ43のａ接点43cを直列に接続した回路とが並列に接続されている。第１ａ接点41cは、インバータ44をバイパスした回路に接続されている。第２ａ接点42cは、ブロワ13とインバータ44を接続した回路に接続されている。

第１コイル41aに通電されると、第１ｂ接点41bはＯＦＦ、第１ａ接点41cがＯＮとなり、通電停止されると、第１ｂ接点41bはＯＮ、第１ａ接点41cがＯＦＦとなる。第２コイル42aに通電されると、第２ａ接点42cはＯＦＦ、第２ｂ接点42bがＯＮとなり、通電停止されると、第２ａ接点42cはＯＮ、第２ｂ接点42bがＯＦＦとなる。タイマ43のコイル43aに通電されると、タイマのカウント完了後タイマ43のｂ接点43bはＯＦＦ、ａ接点43cがＯＮとなり、通電停止されると、タイマ43のｂ接点43bはＯＮ、ａ接点43cがＯＦＦとなる。

図７を参照しながら、ブロワ13の駆動動作を説明する。

通常運転時は、タイマ43のコイル43aには通電されて、タイマ43のｂ接点43bがＯＦＦ、ａ接点43cがＯＮであり、第１コイル41aは通電停止されているから、第１ｂ接点41bはＯＮ、第１ａ接点41cがＯＦＦであり、第２コイル42aは通電されているから、第２ｂ接点42bはＯＦＦ、第２ａ接点42cがＯＮである。ブロワ13は、インバータ44を介して主電源Ｅ0によって駆動される。

停電が発生すると、タイマ43のコイル43aの通電が停止され、タイマ43のｂ接点43bはＯＮ、ａ接点43cがＯＦＦとなり、第２コイル42aの通電が停止されて、第２ｂ接点42bはＯＮ、第２ａ接点42cがＯＦＦとなる。ブロワ13は、フリーラン状態となり、チャンバ内の圧力が低下していく。

瞬間停電の後、主電源Ｅ0が復帰し、操作電源Ｅ1がＯＮになると、第１コイル41aに通電されて、第１ｂ接点41bはＯＦＦ、第１ａ接点41cがＯＮとなる。ブロワ13は、主電源Ｅ0によって直接的に駆動されるため、チャンバ内の圧力が低下するのを防ぐことができる。この間、インバータ44は主電源Ｅ0より電源供給され、インバータが正常回転数に達するまで駆動を始める。操作電源Ｅ1のＯＮにより、タイマ43はタイマ値のカウントを開始し、これを終了すると、タイマ43のｂ接点43bはＯＦＦ、ａ接点43cがＯＮとなり、第２コイル42aに通電される。第２ｂ接点42bはＯＦＦ、第２ａ接点42cがＯＮとなる。ブロワ13は、主電源Ｅ0からの直接の電源供給は停止し、正常回転数まで達したインバータ44を介して主電源Ｅ0によって駆動される。これにより、瞬停電が起こった後電源復帰した際に、インバータ駆動だけではインバータの正常回転数に達するまでの間チャンバ内の圧力を低下させることなく、主電源で直接ブロアを駆動することができ、チャンバ内の圧力低下を防ぐとともにインバータを素早く正常回転数に上げることができる。

上記において、センサによって検出される条件として、センサである圧力スイッチによって検出されるチャンバ内の圧力が例示されているが、これに限定されることは無い。例えば、センサとして温度計を採用し、充填機のヒートシール装置のシールジョーの温度を、その条件の対象としてもよい。

この発明による停電対策装置を備えた充填機の斜視図である。この発明による停電対策装置の第１電気回路図である。第１電気回路図の動作を示すフローチャートである。この発明による停電対策装置の第２電気回路図である。第２電気回路図の動作を示すフローチャートである。この発明による停電対策装置の第３電気回路図である。第３電気回路図の動作を示すフローチャートである。

12 無菌チャンバ
13 ブロワ
14 圧力スイッチ
21 ＰＬＣ
22 リレー
23 タイマ

Claims

包装作業空間用無菌チャンバ12と、チャンバ12に無菌エアーを送り込むためのブロワ13とを備えている充填機において、
停電時に、第２リレー42が通電停止され、電源復帰時に、オンディレイタイマ43がカウントを開始しかつ第１リレー41が通電され、タイマ43のカウント終了時に、第１リレー41が通電停止されかつ第２リレー42が通電され、第１リレー41が通電されかつ第２リレー42が通電停止の状態で、電源E0に直接的にブロワー13が接続され、第１リレー41が通電停止されかつ第２リレー42が通電されている状態で、電源E0にインバータ44を介してブロワー13が接続されるようになされている停電対策装置。
電源が、主電源E0および主電源E0から電流が供給される操作電源E1よりなり、
操作電源E1の端子間に、タイマー43のコイル43aを接続した回路と、第１リレー41のコイル41a、第２リレー42のｂ接点42bおよびタイマ43のｂ接点43bを直列に接続した回路と、第２リレー42のコイル42a、第１リレー41のｂ接点41bおよびタイマ43のａ接点43cを直列に接続した回路とが並列に接続されており、主電源E0に直接的にブロワー13が接続される回路に、第１リレー41のａ接点41cが接続され、主電源E0にインバータ44を介してブロワー13が接続される回路に、第２リレー42のａ接点42cが接続されている請求項１に記載の停電対策装置。