JP4549556B2 - 液状体混合充填機 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば混合後にゲル化又は硬化する液状体を混合する液状体混合充填機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ゲル状脱臭剤、ゲル状消臭剤、ゲル状芳香剤等は提案されている。
これらの利点は、優れた脱臭、消臭、芳香効果と、ゲルの収縮による終点表示効果が挙げられる。
【0003】
これらのゲル状脱臭剤等を製造する方法は、溶剤に香料、脱臭剤等の有効成分およびゲル化剤を加え、加熱しながら攪拌し均一溶液にする。これを容器に充填して冷却することにより製造されている。
【0004】
これらのゲル状脱臭剤等の溶剤としては水が一般的に使用されるが、用途によっては水以外の溶剤が使用される場合がある。例えば、冷蔵庫用のゲル状脱臭剤の場合は、冷蔵庫のような低温下でも凍結しないようにするために、エタノール等の有機溶剤が使用される。
【0005】
しかし、有機溶剤を使用してゲルを製造する場合は加温する際、溶剤が揮発して作業環境が悪化する他、エタノールのような引火点の低い溶剤を使用した場合は引火の危険もある。そこで、溶剤とゲル化剤の溶液にゲル固化剤を混合することにより常温でゲル化させる方法を使用して製造することが行われている。製造時には、図6に示すように、第1行程で容器体102に所定量のA液111を流し込む。次に、第2行程において、この容器体102に所定量のB液112を流し込む。そして、第3行程で、容器体102に収容されたA液111とB液112とを攪拌する。
【0006】
これにより、容器体102に収容されたA液111とB液112とを混合して反応させ、ゲル化されたゲル状体101を容器体102内に収容できるように構成されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような製造方法にあっては、第3行程において、A液111とB液112とを攪拌して混合する際に、例えば容器体102の角部での攪拌がうまくいかず、角部でのゲル化を促進するために多大な苦労を要した。
【0008】
そこで、本願出願人においては、A液111とB液112とを予め混合し、充填する方法を考案するに至ったが、A液111とB液112とは混合時点からゲル化を開始するため、ポンプやシリンダ、充填ノズル内で混合液の粘度は除々に上昇してしまい、管やノズルが詰まり充填できないという新たな問題点が生じてしまう。
【0009】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、複数の液状体を充填直前に混合することができる液状体混合充填機を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明の請求項1の液状体混合充填機にあっては、混合前の液状体が個別に収容される複数のシリンダと、対応したシリンダ内の液状体を送出する送出機構と、各送出機構によって前記各シリンダから送出された液状体を案内する案内路と、各案内路からの液状体を合流して流出する流出部を有した合流部と、該合流部の前記流出部に接続される流入口及び吐出口を有する筒状体の内部に軸方向に複数の混合要素を配列してなり、前記流出部からの液状体を混合する混合部と、前記混合部の吐出口に設けられ、該混合部で混合されてなる混合体の自重による滴下を防止する充填ノズルと、を備え、該充填ノズルの口径と長さを前記混合体の表面張力に基づいて設定して当該混合体の自重による滴下を防止する一方、前記各案内路に三方分岐弁を設け、該三方分岐弁の上流側を下流側に接続した状態と、当該三方分岐弁の上流側を外部に連通するドレンポートに接続した状態と、該ドレンポートを当該三方分岐弁の下流側に接続した状態とを選択的に形成可能に構成するとともに、当該三方分岐弁の下流側に逆止弁を設けた。
【0011】
すなわち、この液状体混合充填機を用いて、複数の液状体を混合する際には、混合前の液状体を複数のシリンダにそれぞれ収容する。そして、各シリンダに対応した送出機構を作動してシリンダ内の液状体を案内路へ送出する。すると、各案内路にて案内された各液状体は、合流部にて合流される。
【0012】
次に、合流された各液状体は、筒状の混合部を通過する。このとき、前記各液状体は、軸方向に複数配列された混合要素によって混合される。そして、混合されてなる混合体は、充填ノズルを通過する際に、自重による滴下が防止される。
このとき、前記充填ノズルの口径と長さを、混合体の表面張力に基づいて設定した。すなわち、ゲル化が進行するのではなく、混合溶液の表面張力と充填ノズルの口径により垂れを防止する。表面張力が大きい物は、口径が比較的大きくてもかまわない。表面張力の小さい物は、口径を狭くする。
一方、適度なゲルを製造するためには、ゲル化剤と液状体の混合比が非常に重要である。逆止弁を設けないと、他のシリンダから送出される液状体の圧力により、混合比が変わってしまう。よって、送出する液体量の精度を高くするため(混合比を常に一定にするため)に逆止弁を設ける。
また、混合比を正確にするために、シリンダから常に正確な量の液状体の送出が行われているかを確認する際、案内路をシリンダから取り外すこと無く、行うことができる。また、作業終了後に混合部や充填ノズルを洗浄する際、案内路をシリンダから取り外すこと無く行うことができ、三方分岐弁より上流(タンク、シリンダ、案内路)は液が混合していないためゲル化しない。
【0013】
また、請求項2の液状体混合充填機においては、前記各送出機構を、回転駆動される回転部と、該回転部での回転運動を往復直線運動に変換するためのリンク部と、該リンク部で駆動され対応したシリンダ内の液状体を押し出すピストン部とにより構成し、前記各送出機構の回転部の角速度が等しくなるように各回転部を連動して前記各ピストン部のストロークを等量に設定する一方、前記各シリンダの断面積を、前記各液状体の混合比に応じた割合に設定した。
【0014】
すなわち、この液状体混合充填機を用いて、複数の液状体を異なる割合で混合する際には、混合前の液状体を複数のシリンダにそれぞれ収容する。このとき、各液状体を、その混合比に応じた断面積のシリンダに収容する。例えば、A液対B液の比率が1対2と定められていて、Aシリンダの断面積とBシリンダの断面積とが1対2に設定されている場合、A液をAシリンダに収容するとともに、B液をBシリンダに収容する。そして、各シリンダに対応した送出機構を作動してシリンダ内の液状体をピストン部で押し出し、案内路へ送出する。すると、各案内路にて案内された各液状体は、合流部にて合流された後、筒状の混合部を通過する際に、軸方向に複数配列された混合要素によって混合される。そして、混合されてなる混合体は、充填ノズルを通過する際に、自重による滴下が防止される。
【0015】
このとき、各送出機構は、回転駆動される回転部と、該回転部での回転運動を往復直線運動に変換するリンク部と、該リンク部で駆動される前記ピストン部とからなり、前記各送出機構において、各回転部の角速度及び各ピストン部のストローク量が等しくなるように設定されている。このため、前記回転部を所定量の回転させた状態で、前記各ピストン部の変位量は等しくなり、各シリンダからは、断面積に応じた割合の量(シリンダの断面積×ピストン部の変位量)の液状体が送出される。
【0016】
ここで、前記各送出機構は、回転部での回転運動をリンク部で往復直線運動に変換してピストン部を作動する構造上、前記回転部の回転角度に対する前記ピストン部の作動量は正弦曲線を描く。つまり、前記回転部の回転量と前記ピストン部の変位量は、回転部の回転角度によって異なる。このため、各送出機構における回転部の回転速度を、例えば一方の回転部を他方の回転部の二倍の速度で回転する等して、各液状体の混合比に応じて設定し、同径のシリンダからの送出量を調整した場合、前記各回転部間に生じる回転角度の差に起因して混合比が変動してしまう。
【0017】
しかしながら、本発明においては、各送出機構における各回転部の角速度及び各ピストン部のストローク量が等しくなるように設定する一方、シリンダの断面積を、収容される液状体の混合比に応じて設定することにより、回転角に起因した混合比の変動が防止される。
【0022】
また、請求項の液状体混合充填機にあっては、前記液状体の少なくとも一つは、混合後にゲル化を生じさせるゲル化剤である。
【0023】
これにより、混合後にゲル化される液状体の取り扱いに適する。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図1は、本実施の形態にかかる液状体混合充填機1を示す模式図であり、該液状体混合充填機1は、二液が混合されてゲル化されるゲル状体2を容器体3に収容して脱臭剤4を製造する装置である。なお、この液状体混合充填機1は、混合後にゲル化される液状体の混合のみを目的に使用されるものではなく、混合後に硬化する液体の混合に用いても良く、その一例としては、樹脂と硬化剤との混合が挙げられる。また、脱臭剤4の製造を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、芳香剤や防虫剤を製造する際に利用しても良い。
【0027】
この液状体混合充填機1は、A液11が貯留される第1貯留部12と、B液13が貯留される第2貯留部14とを備えており、前記第1貯留部12に貯留されるA液11は、ヒドロキシプロピル化グアーガム等のゲル化剤が10、エタノールが60の割合で配合されてなる。また、前記第2貯留部14に貯留されるB液13は、脱臭有効成分として活性炭等が5、ゲル固化剤(クエン酸)が0.01、水が10、エタノールが15の割合で配合されてなり、A液11とB液13との混合率を1対2とした際に(A液:B液=1:2)、ゲル化されてなるゲル状体2を生成できるように構成されている。
【0028】
前記第1貯留部12のA液11は、第1供給路21を介して第1シリンダ22へ供給されるように構成されており、前記第2貯留部14のB液13は、第2供給路23を介して第2シリンダ24へ供給されるように構成されている。各シリンダ22,24は、図2に示すように、その内径が前記各液11,13の混合比に応じた割合に設定されており、第1シリンダ22の断面積D1を”1”とした場合、第2シリンダ24の断面積D2が”2”となるように構成されている(D1:D2=1:2)。
【0029】
また、当該液状体混合充填機1は、前記各シリンダ22,24内に供給された各液11,13を送出する第1及び第2送出機構31,32を備えている。
【0030】
前記第1送出機構31は、図外のモータからの駆動軸41に設けられた駆動ギヤ42と、該駆動ギヤ42に噛合する歯43を周面に有した大径の第1回転部44と、該第1回転部44における一側面の周縁部に一端が支持された第1リンク部45と、該第1リンク部45の他端に支持された第1中間部材46と、該第1中間部材46に第1連設バー47を介して接続された第1ピストン部48とにより構成されている。前記第1中間部材46は、図外の機構によって横方向への移動が阻止されており、前記第1回転部44での回転運動を上下の往復直線運動に変換する機能を有している。これにより、第1連設バー47を介して接続された第1ピストン部48を、前記第1シリンダ22内にて当該シリンダ22に沿って上下動して、当該シリンダー22内のA液11を、下端に設けられた第1案内路49より押し出せるように構成されている。
【0031】
前記第1送出機構32は、図外のケーシングに支持された支持軸51端部の支持ギヤ52と、該支持ギヤ52に噛合する歯53を周面に有した大径の第2回転部54と、該第2回転部54における一側面の周縁部に一端に支持された第2リンク部55と、該第2リンク部55の他端が支持された第2中間部材56と、該第2中間部材56に第2連設バー57を介して接続された第2ピストン部58とにより構成されている。前記第2中間部材56は、図外の機構によって横方向への移動が阻止されており、前記第2回転部54での回転運動を上下の往復直線運動に変換する機能を有している。これにより、第2連設バー57を介して接続された第2ピストン部58を、前記第2シリンダ24内にて当該シリンダ24に沿って上下動して、当該シリンダー24内のB液13を、下端に設けられた第2案内路59より押し出せるように構成されている。
【0032】
なお、これらのシリンダ22,24は、図外の弁機構を介して前記各供給路21、23に接続され、前記各液11,13が供給されるように構成されているものとする。
【0033】
そして、前記両送出機構31,32における各回転部44,54は、連結軸60によって連結されており、両回転部44,54を連動して角速度が等しくなるように構成されている。また、各回転部44,54において、回転中心から各リンク部45,55が支持された支持点までの距離Lは、等しくなるように設定されており、前記各ピストン部48,58のストローク量が等しくなるように設定されている。
【0034】
前記第1シリンダ22から送出されるA液11は、図1に示したように、前記第1案内路49を介して、合流部61の第1流入部62へ送出されるように構成されており、前記第2シリンダ24から送出されるB液13は、第2案内路59を介して、前記合流部61の第2流入部63へ送出されるように構成されている。
【0035】
前記各案内路49,59には、図3に示すように(第2案内路59のみ図示)、三方分岐弁201及び逆止弁202が上流側より順に設けられている。すなわち、適度なゲルを製造するためには、ゲル化剤と液状体の混合比が非常に重要である。前記逆止弁202を設けないと、他のシリンダから送出される液状体の圧力により、混合比が変わってしまう。よって、送出する液体量の精度を高くするため(混合比を常に一定にするため)に逆止弁202を設ける。
【0036】
さらに、混合比を正確にするために、各シリンダ22,24から常に正確な量の液状体の送出が行われているかを確認する必要があるが、本実施の形態では、図4の(a)の状態にある三方分岐弁201をレバー203によって図4の(b)のように切り替えることにより、シリンダ24から送出される液状体をドレンポート204から流出して(図3参照)、その量を計測することができる。つまり、各案内路49,59を各シリンダ22,24から取り外すこと無く行うことができる。
【0037】
また、作業終了後に後述するスタティックミキサー71や充填ノズル76を洗浄する際には、三方分岐弁201を、図4の(c)のように切り替えることによって、前記ドレンポート204から洗浄液を流入して洗浄することができる。つまり、各案内路49,59を各シリンダ22,24から取り外すこと無く行うことができ、三方分岐弁201より上流側のシリンダ24や案内路59は液が混合していないためゲル化しない。
【0038】
そして、前記合流部61は、図1に示したように、前記両流入部62,63に連通する流出路64を備えたY字状に形成されており、第1案内路49からのA液11と第2案内路59からのB液13とを、当該合流部61で合流することができるように構成されている。
【0039】
この合流部61の前記流出路64には、混合部としてのスタティックミキサー71が接続されている。このスタティックミキサー71は、円筒状のハウジング72と、該ハウジング72内に回転自在に収容されるとともに、螺旋状の板材が複数連結されてなる混合要素としてのエレメント73とからなり、通過する流体を攪拌して混合できるように構成されている。このスタティックミキサー71の下端には、図5に示すように、ジョイント75を介して充填ノズル76が脱着自在に接続されている。
【0040】
この充填ノズル76は、円筒状に形成されており、前記スタティックミキサー71で混合されてなる混合液を通過させ、下端に開口した流出口81より流出できるように構成されている。この充填ノズル76の下端は、縮径されており、縮径部82が形成されている。
【0041】
この充填ノズルの口径Dと長さSは、スタティックミキサー71で混合されてなる混合液の表面張力に基づいて設定されている。つまり、混合溶液の表面張力と充填ノズル76の口径Dにより垂れを防止する。表面張力が大きい物は、口径Dが比較的大きくてもかまわない。表面張力の小さい物は、口径Dを狭くする。
【0042】
以上の構成にかかる本実施の形態において、この液状体混合充填機1を用いて、二種類の液体を1対2の割合で混合して、ゲル状体2を生成し、容器体3に収容する際には、混合前のA液11を第1貯留部12に、B液13を第2貯留部14に流し込み、図外の供給機構によって前記A液11を第1シリンダ22に、前記B液13を第2シリンダ24に供給する。このとき、前記A液11とB液13とは、その混合比を1対2とすることで、ゲル状体2を生成できるように構成されており、A液11が供給される第1シリンダ22の断面積D1と、B液が供給される第2シリンダ24の断面積D2とは、1対2に設定されている(D1:D2=1:2)。
【0043】
そして、各シリンダ22,24に対応した送出機構31,32を作動してシリンダ22,24内のA液11及びB液13を各ピストン部48,58で押し出し、各案内路49,59へ送出する。すると、各案内路49,59で案内された各液11,13は、合流部61にて合流され混ぜ合わされる。
【0044】
このとき、各送出機構31,32は、回転駆動される回転部44、54と、該回転部44,54での回転運動を往復直線運動に変換するリンク部45,55と、該リンク部45,55で駆動される前記ピストン部48,58とからなり、前記各送出機構31,32において、各回転部44,54の角速度及び各ピストン部48,58のストローク量が等しくなるように設定されている。このため、前記回転部44,54を所定量の回転させた状態で、前記各ピストン部48,58の変位量は等しくなり、各シリンダ22,24からは、断面積D1,D2に応じた割合の量(シリンダ22,24の断面積D1,D2×ピストン部48,58の変位量)の各液11,13が送出される。
【0045】
このように、回転駆動される回転部44,54と、該回転部44,54での回転運動を往復直線運動に変換するリンク部45,55と、該リンク部45,55で駆動されるピストン部48,58とから成る送出機構31,32を用いて、二種類の液体11,13を、1対2の割合で混ぜ合わせることができる。
【0046】
ここで、前記各送出機構31,32は、各回転部44,54での回転運動を各リンク部45,55で往復直線運動に変換して各ピストン部48,58を作動する構造上、前記各回転部44,54の回転角度に対する前記ピストン部48,58の作動量は正弦曲線を描く。つまり、前記回転部44,54の回転量と前記ピストン部48,58の変位量は、回転部44,54の回転角度によって異なる。このため、各送出機構31,32における回転部44,54の回転速度を、例えば一方の回転部44を他方の回転部54の二倍の速度で回転する等して、各液体11,13の混合比に応じて設定し、同径のシリンダからの送出量を1対2に設定した場合、前記各回転部44,54間に生じる回転角度の差に起因して混合比が変動してしまう。
【0047】
しかしながら、本実施の形態にあっては、各送出機構31,32における各回転部44,54の角速度及び各ピストン部48,58のストローク量が等しくなるように設定する一方、各シリンダ22,24の断面積D1,D2を、収容される液11,13の混合比に応じて、1対2に設定することで、回転角に起因した混合比の変動を防止することができる。したがって、回転部44,54の回転角に依存すること無く、液11,13の混合比を常に一定に保つことができる。
【0048】
また、回転部44,54を回転させて前記ピストン部48,58を往復直線運動させることができるので、機構の簡素化を図ることができるとともに、各回転部44,54を、連結軸60で連結するといった簡単な構造で、両回転部44,54の同期をとることができる。
【0049】
また、合流部61で合流された各液11,13を、スタティックミキサー71で混合した後、この混合液を、図1に示したように、充填ノズル76を通過させて、容器体3に送出し供給することができる。このとき、前記混合液が前記充填ノズル76を通過する際に、自重による滴下が防止される。このため、容器体3への供給量が所定量に達し、前記各送出機構31,32による各液11,13の送出を停止した際には、前記充填ノズル76からの前記混合液の滴下を防止することができる。よって、ベルトコンベア等を作動して、当該液状体混合充填機1の下部に次の容器体3を移動する際に、前記混合液が滴下して容器体3の側部に付着する等、混合液の滴下に起因した不具合を解消することができる。
【0050】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項1の液状体混合充填機にあっては、複数のシリンダのそれぞれに収容された混合前の液状体を合流部にて合流するとともに、混合部で混合した後、充填ノズルから吐出することができる。このように、複数の液状体を充填直前に混合することができる。
【0051】
加えて、混合部にて混合された混合体を連続的に充填することができる。また、使い残しの剤が少なくなる。
【0052】
そして、混合されてなる混合体において、充填ノズルを通過する際に、自重による滴下を防止することができる。よって、例えば容器体への供給量が所定量に達し、前記各送出機構による各液状体の送出を停止した際には、前記充填ノズルからの前記混合体の滴下を防止することができ、他の容器体への移行時に、前記混合体が滴下して容器体の側部に付着する等、混合体の滴下に起因した不具合を解消することができる。
このとき、前記充填ノズルの口径と長さを、混合体の表面張力に基づいて設定することで、混合されてなる混合体の不用意な滴下を防止することができる。
一方、前記案内路に逆止弁を設けたので、逆止弁を設けない場合のように、他のシリンダから送出される液状体の圧力によって混合比が変わってしまうといった不具合を解消することができる。したがって、各液状体の混合比を常に一定に保つことができる。
そして、前記案内路に三方分岐弁を設けることによって、作業前には、シリンダから送出される液状体の送出量を、案内路からシリンダを取り外すこと無く、確認することができる。
また、作業終了後には、案内路からシリンダから取り外すこと無く、混合部や充填ノズルの洗浄作業を行うことができる。
さらに、三方分岐弁より上流側に設けられたタンクやシリンダや案内路への他の液状体の混入を防止することができるので、混入に起因したゲル化を防止することができる。
【0053】
また、請求項2の液状体混合充填機においては、回転駆動される回転部と、該回転部での回転運動を往復直線運動に変換するリンク部と、該リンク部で駆動されるピストン部とから成る送出機構を用いて、複数の液状体を異なる割合で混ぜ合わせることができる。
【0054】
そして、各送出機構における各回転部の角速度及び各ピストン部のストローク量が等しくなるように設定する一方、シリンダの断面積を、収容される液状体の混合比に応じて設定することで、回転部の回転角度に依存すること無く、液状体の混合比を常に一定に保つことができる。
【0055】
したがって、各送出機構における回転部の回転速度を各液状体の混合比に応じて設定し、同径のシリンダからの送出量を調整する場合に生じ得る回転角度に起因した混合比の変動を防止することができる。
【0056】
また、回転部を回転させて前記ピストン部を往復直線運動させることができるので、機構の簡素化を図ることができるとともに、各回転部を、例えば連結軸で連結するといった簡単な構造で、各回転部の同期をとることができる。
【0061】
また、請求項の液状体混合充填機にあっては、前記液状体の少なくとも一つは、混合後にゲル化を生じさせるゲル化剤とした。したがって、混合後にゲル化される液状体の取り扱いに適した液状体混合充填機となり得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す模式図である。
【図2】同実施の形態の要部を示す模式図である。
【図3】同実施の形態の他の要部を示す拡大図である。
【図4】同実施の形態の三方分岐弁を切り替えた状態を示す説明図である。
【図5】同実施の形態の他の要部を示す一部断面図である。
【図6】従来の製造方法を示す模式図である。
【符号の説明】
1 液状体混合充填機
2 脱臭剤
11 A液
13 B液
22 第1シリンダ
24 第2シリンダ
31 第1送出機構
32 第2送出機構
44 第1回転部
45 第1リンク部
48 第1ピストン部
49 第1案内路
54 第2回転部
55 第2リンク部
58 第1ピストン部
59 第2案内路
76 充填ノズル
201 三方分岐弁
202 逆止弁

Claims (3)

  1. 混合前の液状体が個別に収容される複数のシリンダと、
    対応したシリンダ内の液状体を送出する送出機構と、
    各送出機構によって前記各シリンダから送出された液状体を案内する案内路と、
    各案内路からの液状体を合流して流出する流出部を有した合流部と、
    該合流部の前記流出部に接続される流入口及び吐出口を有する筒状体の内部に軸方向に複数の混合要素を配列してなり、前記流出部からの液状体を混合する混合部と、
    前記混合部の吐出口に設けられ、該混合部で混合されてなる混合体の自重による滴下を防止する充填ノズルと、
    を備え
    該充填ノズルの口径と長さを前記混合体の表面張力に基づいて設定して当該混合体の自重による滴下を防止する一方、
    前記各案内路に三方分岐弁を設け、該三方分岐弁の上流側を下流側に接続した状態と、当該三方分岐弁の上流側を外部に連通するドレンポートに接続した状態と、該ドレンポートを当該三方分岐弁の下流側に接続した状態とを選択的に形成可能に構成するとともに、
    当該三方分岐弁の下流側に逆止弁を設けたことを特徴とする液状体混合充填機。
  2. 前記各送出機構を、回転駆動される回転部と、該回転部での回転運動を往復直線運動に変換するためのリンク部と、該リンク部で駆動され対応したシリンダ内の液状体を押し出すピストン部とにより構成し、
    前記各送出機構の回転部の角速度が等しくなるように各回転部を連動して前記各ピストン部のストロークを等量に設定する一方、
    前記各シリンダの断面積を、前記各液状体の混合比に応じた割合に設定したことを特徴とする請求項1記載の液状体混合充填機。
  3. 前記液状体の少なくとも一つは、混合後にゲル化を生じさせるゲル化剤であることを特徴とする請求項1又は2記載の液状体混合充填機。
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