JP4668882B2 - 真空充填方式のロータリー充填機 - Google Patents

Description

本発明は、真空充填方式のロータリー充填機、より詳しくは液体飲料等を高速で充填することができる真空充填方式のロータリー充填機に関する。

従来、この種の真空充填方式のロータリー充填機としては、特許文献１（実開平５−８１０９６号公報の図１及び２参照）に示されるように、基台に立てられている垂直回転支持軸と、支持軸の上端で底壁が受けられており、頂壁中央部には上方突出筒状開口部が設けられたタンク本体、及び前記開口部の上端開口に施される蓋を有する充填液タンクと、タンク本体の底壁から下方に所定距離をおいて支持軸に固定されている容器搬送テーブルと、タンク本体の底壁周縁部に一定間隔で取付けられている複数の充填ノズルと、全ての充填ノズルの直下にそれぞれ位置するように容器搬送テーブルの周縁部に取付けられている昇降容器受台とを備えている充填機が知られている。この充填機においては、開口部の上面と蓋の下面の間には、これの全周にわたって低摩擦性の硬質合成樹脂製のスリップリングが、これの内側に耐熱・耐摩擦性に優れた軟質合成樹脂製のシールリングが介在されており、スリップリング上面の複数適所には凹所が設けられ、凹所には蓋持上げ用偏心輪が配されており、偏心輪には、蓋に回転自在に取付けられたつまみ付回転操作軸が連結されている。そして、偏心輪を凹所の底に当接させて、その偏心部を下にむけるように回転させることにより、蓋が持上げられて、スリップリングと蓋の間に、洗浄液回収用隙間が生じるように構成されている。

前記ロータリー充填機は、生産運転開始前や終了後に、毎回洗浄・殺菌される。ロータリー充填機、中でも充填液タンク周辺の洗浄には、特許文献１に示されているように、充填液タンクに洗浄液を供給し、タンク本体と蓋の間に形成された洗浄液回収用隙間から洗浄液をオーバーフローさせるようにして行われる自動洗浄方法や、蓋をタンク本体から取り外し、それぞれ人手によって洗浄する手動洗浄方法が採用されている。また、充填液タンクの殺菌には、充填機の洗浄後、蓋をタンク本体に装着した状態の充填液タンク内に高温蒸気を供給する殺菌方法が採用されている。

実開平５−８１０９６号公報

上記特許文献１記載の真空充填方式のロータリー充填機では、充填液タンク内の真空度を保つために、回転する充填タンク本体に断面がＶ字状のリング状軟質合成樹脂製密封部材（シールリング）を取付け、タンク固定蓋とのシールを行なっている。このロータリー充填機では、図４（ａ）に示すように、リング状密封部材（Ｖ）は回転タンク本体（Ｔ）側に取付られ、リング状密封部材（Ｖ）のシールリップ（Ｌ）をタンク固定蓋（Ｃ）の裏面に当接させて充填液タンク内の真空を保持するように構成されている。

リング状密封部材（Ｖ）は、その機能上定期的に交換する必要があるが、その際、リング状密封部材（Ｖ）を回転タンク本体（Ｔ）上面の取り付け面（Ｓ）に当接するよう正確に取り付けできていなかったり、固定蓋（Ｃ）を回転タンク本体（Ｔ）に装着する際、固定蓋（Ｃ）が傾いた状態で装着されると、図４（ｂ）に示すようにシールリップ（Ｌ）が充填液タンク内側に向かって折れ曲がった状態となってしまう。このような状態が発生すると、シールリップの摩擦が大きくなり、摩擦熱が大きくなりリング状密封部材が短時間で損傷してしまうことがあった。そのため、リング状密封部材（Ｖ）の取付けチェックの他、充填時にリング状密封部材（Ｖ）周辺の音、振動に注意してリング状密封部材（Ｖ）の損傷の早期発見に努めているものの、ひとたび充填が開始されると、リング状密封部材（Ｖ）は外部から見えない場所にあるため、リング状密封部材（Ｖ）の損傷の早期発見には困難が伴い、損傷したリング状密封部材の破片がタンク内に落下して液状飲料製品に混入して、全品を回収するという事故が発生するという問題があった。

本発明の課題は、真空充填方式のロータリー充填機において、万一リング状密封部材や固定蓋の装着ミスがあり、シールリップの摩擦が大きくなり、摩擦熱が大きくなりリング状密封部材が損傷することがあっても、損傷したリング状密封部材の破片がタンク内に落下して液状飲料製品に混入する可能性がない上に、蒸気殺菌を適切に実施しうる改良された真空充填方式のロータリー充填機を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討し、図４（ｃ）に示すように、まず、リング状密封部材の取付部の立設部（Ｆ）の高さを高くすれば、破損したリング状密封部材の破片の液状飲料製品への混入を防ぐことができると考え、立設部（Ｆ）の高さを高くしたところ、立設部（Ｆ）とシールリップ（Ｌ）の間にリング状溝（Ｈ）が形成され、充填液タンクを殺菌する際に殺菌用スチームの凝縮液が貯留し、菌汚染の原因となることがわかった。次いで、破損したリング状密封部材の粉が落ちずに水だけ落下するように、高くした立設部（Ｆ）の下部にスリットを設けたところ、水が落下するスリット幅としたときは破片も流出し、破片が流出しないスリット幅としたときは水も落下しないことがわかった。

そこで、この種の真空充填方式のロータリー充填機における従来からの固定観念を捨て、新しい発想につき一つずつ検討することとした。新しい検討項目の一つに、Ｖ字状の軟質合成樹脂製のリング状密封部材の取付位置の検討があった。従来、リング状密封部材を回転する充填タンク本体側に取付ていたのは、リング状密封部材が離脱・落下する危険がないという理由によるものであったが、発想を逆転し、リング状密封部材を固定蓋側に取付けてはどうかと考えた。すなわち、リング状密封部材をそのシールリップを下に向け、該シールリップが当接するタンク本体の当接面の最内側に立設部（フェンス）を設け、また、当接面を外側下方に向かう緩傾斜面として形成することにより、万一リング状密封部材の装着ミスがあり、リング状密封部材が破損しても、破損したリング状密封部材の粉が回転するタンク本体内に落下することなく、また、殺菌用スチームの凝縮液が貯留することなく、菌汚染をも防止することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、（１）基台に立てられている回転支持軸と、支持軸に固定され、頂壁中央に円形開口部が設けられた回転タンク本体、及び前記開口部を覆う固定蓋を有する充填液タンクと、タンク本体の底壁周縁部に一定間隔で取り付けられている複数の充填ノズルとを備え、前記充填液タンクが、回転タンク本体の開口部周縁上面と固定蓋の周縁下面の間に、回転タンク本体に対し固定蓋を摺動自在に支持するリング状摺動部材と、充填液タンク外側から内側への外気の侵入を規制するリング状密封部材とを有する真空充填方式のロータリー充填機において、回転タンク本体が、開口部の周縁上面に形成されたリング状摺動部材を載置する載置面と、載置面の内側上方レベルに形成されたリング状密封部材と当接する当接面を有し、固定蓋が、蓋の周縁部下面に形成された摺動部材と摺接する摺接面と、摺接面の内方で蓋から垂下するように設けられた短円筒状垂下壁を有し、リング状密封部材が、リング状本体と該本体の下面内側から下方外側に向かって延びる柔軟なシールリップを有し、リング状本体の張力によって短円筒状垂下壁の外周面に固定されるとともに、シールリップがタンク本体の当接面に当接するように構成され、前記当接面の内側端部に立設部を有することを特徴とする真空充填方式のロータリー充填機に関する。

また本発明は、（２）当接面が外側下方に向かう緩傾斜面として形成されていることを特徴とする上記（１）記載の真空充填方式のロータリー充填機や、（３）固定蓋が、その外周に半径方向外方に向かって伸びる少なくとも２つの丸棒状軸部材を有し、軸部材を挿入しうる軸孔と、軸孔の軸線に対して偏心したカム面を形成する外周面とを有するカム部材を、軸部材を介して蓋へ装着し、カム部材を回転させることによりカム部材の外周面をタンク本体に作用させることで、蓋がタンク本体に対して昇降しうるように構成されていることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の真空充填方式のロータリー充填機に関する。

本発明の真空充填方式のロータリー充填機を用いると、万一リング状密封部材の装着ミスがあり、シールリップの摩擦が大きくなり、摩擦熱が大きくなりリング状密封部材が損傷することがあっても、損傷したリング状密封部材の粉がタンク内に落下して液状飲料製品に混入する可能性がない上に、殺菌用スチームの凝縮液が貯留することなく、蒸気殺菌を適切に実施することができる。

本発明の真空充填方式のロータリー充填機としては、基台に立てられている回転支持軸と、支持軸に固定され、頂壁中央に円形開口部が設けられた回転タンク本体、及び前記開口部を覆う固定蓋を有する充填液タンクと、タンク本体の底壁周縁部に一定間隔で取り付けられている複数の充填ノズルとを備え、前記充填液タンクが、回転タンク本体の開口部周縁上面と固定蓋の周縁下面の間に、回転タンク本体に対し固定蓋を摺動自在に支持するリング状摺動部材と、充填液タンク外側から内側への外気の侵入を規制するリング状密封部材とを有する真空充填方式のロータリー充填機において、回転タンク本体が、開口部の周縁上面に形成されたリング状摺動部材を載置する載置面と、載置面の内側上方レベルに形成されたリング状密封部材と当接する当接面を有し、固定蓋が、蓋の周縁部下面に形成された摺動部材と摺接する摺接面と、摺接面の内方で蓋から垂下するように設けられた短円筒状垂下壁を有し、リング状密封部材が、リング状本体と該本体の下面内側から下方外側に向かって延びる柔軟なシールリップを有し、リング状本体の張力によって短円筒状垂下壁の外周面に固定されるとともに、シールリップがタンク本体の当接面に当接するように構成されているロータリー充填機であれば特に制限されず、充填対象としては、液状のドリンク剤や、清涼飲料等を好適に例示することができる。以下、図面に基づいて、本発明の真空充填方式のロータリー充填機の一実施態様を説明する。

本発明の真空充填方式のロータリー充填機は、図１に示すように、基台１１に立てられている回転支持軸１２と、支持軸１２に固定され、頂壁中央に円形開口部２１が設けられた回転タンク本体２０、及び前記開口部２１を覆う固定蓋３０を有する充填液タンク１を備えている。回転タンク本体２０には、その底壁２２の周縁部に一定間隔で複数の充填ノズル２３が取り付けられている。また、回転タンク本体２０の底壁２２から下方に所定距離をおいてアーム１３を介して容器搬送テーブル１４と、全ての充填ノズル２３の直下にそれぞれ位置するように容器搬送テーブル１４の周縁部に取付けられている昇降容器受台１５とを備えている。また、固定蓋３０の中央部にはスチーム噴出パイプ３１が設けられ、その両側には垂直給液パイプ３２と垂直棒状レベルセンサ３３がそれぞれ貫通状に取付けられている。

図２には、充填液タンク１の回転タンク本体２０と固定蓋３０の装着部分が拡大して示されている。回転タンク本体２０の円形開口部２１の周縁上面と固定蓋３０の周縁下面の間には、回転タンク本体２０に対し固定蓋３０を摺動自在に支持するリング状摺動部材２４と、充填液タンク１の外側から内側への外気の侵入を規制するリング状密封部材３４が設けられている。回転タンク本体２０は、前記リング状摺動部材２４を載置する、円形開口部２１の周縁上面に形成された載置面２５と、載置面２５内側端から上方に立上り、リング状摺接部材２４を内側から位置決めする立上り面２８と、立上り面２８上端にその外側端がつながる該載置面２５の内側上方レベルに形成されたリング状密封部材３４と当接する当接面２６を有し、また、固定蓋３０は、その周縁部下面に形成されたリング状摺動部材２４と摺接する摺接面３５と、摺接面３５の内方で固定蓋３０から垂下するように設けられた短円筒状垂下壁３６を有している。前記リング状密封部材３４は、リング状本体３７と該本体３７の下面内側から下方外側に向かって延びる柔軟なシールリップ３８を有し、リング状本体３７の張力によって短円筒状垂下壁３６の外周面に固定されるとともに、シールリップ３８が回転タンク本体２０の当接面２６に当接するように構成されている。上記当接面２６は、殺菌用スチームの凝縮液が当接面上で貯留することがないように、外側下方に向かう緩傾斜面として形成することが好ましく、また損傷したリング状密封部材の粉がタンク内に落下することがないように、当接面２６の内側端部に立設部２７を設けることが好ましい。固定蓋３０の垂下壁３６の基端部外側には、摺接面３５より上方レベルに位置する水平位置決め面３９が形成されている。リング状密封部材３４は、位置決め面３９に当接させられて短円筒状垂下壁３６の外周面に取り付けられることで、固定蓋３０に正確に位置決め固定される。

さらに、図３には、固定蓋３０が回転タンク本体２０に装着された状態において、リング状密封部材３４のシールリップ３８が回転タンク本体２０の当接面２６に当接された状態（図３ａ）と離間された状態（図３ｂ）が示されている。かかる固定蓋３０の昇降手段は、固定蓋３０の外周に設けられている。固定蓋３０は、その外周に半径方向外方に向かって伸びる少なくとも２つの丸棒状軸部材４１を有し、該軸部材４１を挿入しうる軸孔４２と、該軸孔４２の軸線に対して偏心したカム面を形成する外周面４３とを有するカム部材４４を、前記軸部材４１を介して固定蓋３０へ装着し、カム部材４４を回転させることによりカム部材４４の外周面４３を回転タンク本体２０に作用させることで、固定蓋３０が回転タンク本体２０に対して昇降しうるように構成されている。また、上記固定蓋の昇降手段に代えて、前記特許文献１に記載されている蓋持上げ用偏心輪を用いる昇降手段を採用することもできる。

前記リング状密封部材３４は、リング状本体３７と弾性のあるヒンジ部で繋がった柔軟な円錐状のシールリップ３８から構成され、リング状本体３７を引き伸ばして、リング状本体３７の固有の張力により、しっかりと短円筒状垂下壁３６の外周面に固定されている。そして、回転する回転タンク本体２０の当接面２６に対して軸方向にシールし、充填液タンク１の外側から内側への外気の侵入を防止することができる。かかるリング状密封部材３４の材質としては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＰＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンアクリリックゴム（ＥＡＣＭ）、シリコンゴム（Ｑ）、テトラフルオロエチレン樹脂（ＴＦＥ）等を例示することができるが、中でもニトリルゴムが好ましい。リング状密封部材３４として、具体的には株式会社ハギテック製Ｖ−リング「Ａタイプ」や日本ジークリング製Ｖ−リング「Ａタイプ」等を好適に例示することができる。

充填液タンク１の洗浄には、前記特許文献１に示されているように、充填液タンク１に洗浄液を供給し、前記固定蓋３０の昇降手段によって回転タンク本体２０と固定蓋３０の間に形成された、洗浄液回収用隙間から洗浄液をオーバーフローさせるようにして行われる自動洗浄方法や、固定蓋３０をタンク本体２０から完全に取り外し、それぞれを人手によって洗浄する手動洗浄方法を採用することができる。そして、充填液タンク１の殺菌には、充填機の洗浄後、固定蓋３０を回転タンク本体２０に装着した後、充填液タンク１内にスチームを供給して充填液タンク１内を殺菌する方法を採用することができる。

充填液タンク１内を殺菌するにあたっては、前記固定蓋３０の昇降手段によって、リング状密封部材３４のシールリップ３８を当接面２６から離間（図３ｂ）させておくと、立設部２７、当接面２６及びシールリップ３８によって形成される溝状部位（図３ａ参照）にスチームの凝縮液が滞留することなく、当接面２６の傾きともあいまって凝縮液を充填液タンク１外にスムーズに排出することができる。この際、当接面２６上の凝縮液は、傾きが形成された当接面２６上を充填液タンク１の外側へ向かって流れ、リング状摺動部材２４と立上り面２８の間、及びリング状摺動部材２４と載置面２５の間に形成されている間隙を通じて充填液タンク１外に排出される。

載置面２６の傾きは、固定蓋３０を回転タンク本体２０に装着する際の装着ミスによって発生するシールリップ３８の充填液タンク１内方側への折れ曲がりを抑制する作用を有しており、固定蓋３０の昇降手段によってリング状密封部材３４のシールリップ３８を当接面２６から離間させる工程は、シールリップ３８の充填液タンク１内方側への折れ曲がりが発生した場合でも、この工程を通じて折れ曲がりを矯正する作用を有している。

以上の構成を採用したにも関わらず、シールリップ３８が破損してしまった場合においても、立設部２７及び傾きを有する当接面２６によって、シールリップ３８の破片は、充填液タンク１内に落下することはない。

本発明の真空充填方式のロータリー充填機（６５ｍｌ充填仕様）を使用して約６か月間のロングランテストを実施し、充填機性能評価及びリング状密封部材の耐久性評価、日常作業での取り扱い性評価について検証を行った。充填機性能は、図４に示される従来の真空充填方式のロータリー充填機と同等の結果が得られた。また、リング状密封部材は、毎日の取り付け、取り外し、蒸気殺菌等のストレスが加わり、軟化する傾向があり、長期使用により軟化しても、固定蓋からの脱落等のトラブルがなく、耐久性において優れていることを確認した。さらに、従来の真空充填方式のロータリー充填機を本発明の真空充填方式のロータリー充填機に変更することにより、取り外した固定蓋にリング状密封部材を取り付けるので、充填機のベースに登りリング状密封部材を取り付ける作業はなくなり、Ｖリングパッキンの取り付けミスが少なくなることも確認した。

本発明の真空充填方式のロータリー充填機の縦断面図である。 本発明の真空充填方式のロータリー充填機の要部縦断面図である。 本発明の真空充填方式のロータリー充填機における固定蓋が回転タンク本体に装着された状態（ａ）と脱着された状態（ｂ）を示す図である。 従来の真空充填方式のロータリー充填機の要部縦断面図である。

符号の説明

１ 充填液タンク
２０ 回転タンク本体
２１ 回転タンク本体の頂壁中央の円形開口部
２３ 充填ノズル
２４ リング状摺動部材
２５ 載置面
２６ 当接面
２７ 立設部
３０ 固定蓋
３４ リング状密封部材
３５ 摺接面
３６ 短円筒状垂下壁
３７ リング状密封部材の本体
３８ リング状密封部材のシールリップ

Claims (3)

1. 基台に立てられている回転支持軸と、支持軸に固定され、頂壁中央に円形開口部が設けられた回転タンク本体、及び前記開口部を覆う固定蓋を有する充填液タンクと、タンク本体の底壁周縁部に一定間隔で取り付けられている複数の充填ノズルとを備え、前記充填液タンクが、回転タンク本体の開口部周縁上面と固定蓋の周縁下面の間に、回転タンク本体に対し固定蓋を摺動自在に支持するリング状摺動部材と、充填液タンク外側から内側への外気の侵入を規制するリング状密封部材とを有する真空充填方式のロータリー充填機において、
   回転タンク本体が、開口部の周縁上面に形成されたリング状摺動部材を載置する載置面と、載置面の内側上方レベルに形成されたリング状密封部材と当接する当接面を有し、
   固定蓋が、蓋の周縁部下面に形成された摺動部材と摺接する摺接面と、摺接面の内方で蓋から垂下するように設けられた短円筒状垂下壁を有し、
   リング状密封部材が、リング状本体と該本体の下面内側から下方外側に向かって延びる柔軟なシールリップを有し、リング状本体の張力によって短円筒状垂下壁の外周面に固定されるとともに、シールリップがタンク本体の当接面に当接するように構成され、前記当接面の内側端部に立設部を有する
   ことを特徴とする真空充填方式のロータリー充填機。
2. 当接面が外側下方に向かう緩傾斜面として形成されていることを特徴とする請求項１記載の真空充填方式のロータリー充填機。
3. 固定蓋が、その外周に半径方向外方に向かって伸びる少なくとも２つの丸棒状軸部材を有し、軸部材を挿入しうる軸孔と、軸孔の軸線に対して偏心したカム面を形成する外周面とを有するカム部材を、軸部材を介して蓋へ装着し、カム部材を回転させることによりカム部材の外周面をタンク本体に作用させることで、蓋がタンク本体に対して昇降しうるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の真空充填方式のロータリー充填機。

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