JP4876714B2 - 充填システムの洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は充填システムの洗浄装置に関し、より詳しくは、加圧気体と混合させた洗浄液を配管内に流通させることにより、配管内を洗浄するようにした充填システムの洗浄装置に関する。

従来、容器内に充填液を充填する充填システムにおいては、充填時に用いる配管や充填装置内を洗浄液によって洗浄する必要があり、従来では、ポンプによって配管やタンクおよび充填装置内に洗浄液を流通させることでそれらの内部を洗浄するようにしていたものである（例えば特許文献１）。
特許第２５６６３１７号公報

上述したように、従来では単にポンプから給送する洗浄液を配管やタンク内に流通させていたので、配管内での洗浄液の流通速度が遅くなり、そのためにタンクや配管内を洗浄液で充分に洗浄できないという問題があった。特に粘性が高い充填液を容器内に充填した後に配管やタンク内を洗浄する場合には、従来の方法では配管等を充分に洗浄できないという欠点があった。
なお、ポンプから給送する洗浄液の流速を速くすれば洗浄効率は向上することになる。しかしながら、洗浄液の流速を速くするために高能力のポンプを採用すると、充填液を容器に充填する生産時においてポンプの制御性が低下するとともに、過剰な高能力を有するポンプを設けることになるので設備の投資効率が悪くなるという欠点があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、充填液を貯留するサージタンクと、充填液を貯留する加圧タンクと、容器内に充填液を充填するフィラと、上記サージタンクと上記加圧タンクとを連通させる第１配管と、この第１配管に設けられて上記サージタンク内の充填液を上記加圧タンクへ給送する送液手段と、上記加圧タンクと上記フィラとを連通させる第２配管とを備えた充填システムにおいて、
上記送液手段を、ケーシングの内壁とケーシング内で回転する回転部材との間に適宜な隙間が形成されたロータリーポンプとするとともに、洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、加圧気体を供給する加圧手段とを設け、上記ロータリーポンプを作動させながら上記サージタンク内に洗浄液を供給するとともに加圧気体を供給することにより、洗浄液と加圧気体とを混合状態にして上記第１配管内に流通させて該第１配管及び上記ロータリーポンプの内部を洗浄するようにしたものである。

上述した構成によれば、単にポンプで洗浄液を配管内に流通させるようにした従来と比較して、充填システムを確実かつ充分に洗浄することができ、しかも従来と比較して洗浄時間を大幅に短縮することができる。

以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、１は図示しない容器に所定量の充填液を充填する充填システムであり、この充填システム１は、容器内に充填液を充填するための充填装置２と、この充填装置２の構成要素と充填液の流路内を洗浄するための洗浄装置３とによって構成されている。
充填装置２は、従来公知の回転式フィラ４と、導管５を介して上記回転式フィラ４へ充填液６を供給する加圧タンク７と、充填液６を貯留するとともに導管８を介して加圧タンク７と連通するサージタンク１１と、導管１２を介してサージタンク１１へ充填液６を供給する充填液供給源１３とを備えている。

回転式フィラ４は、容器を載置して回転する載置台１４と、載置台１４の上方位置に円周方向等ピッチで配置された複数の充填バルブ１５とを備えている。これら充填バルブ１５は分岐管１６とロータリージョイント１７とを介して上記導管５と連通している。回転式フィラ４の駆動源は制御装置１９によって作動を制御されるようになっている。
図示しない容器を載置台１４に載置した状態で制御装置１９が上記駆動源を介して回転式フィラ４を回転させると、加圧タンク７に貯留された充填液６が導管５、ロータリージョイント１７及び分岐管１６を介して各充填バルブ１５から容器内に充填されるようになっている。
また、回転式フィラ４のフレームにおける下方外周部の全域にわたって樋状の回収部４Ａを設けてあり、また、洗浄装置３によって回転式フィラ４を洗浄する際には、充填バルブ１５の下方位置に樋状の回収手段１８を装着するようにしている。後述するように、回転式フィラ４を含めた充填装置２を洗浄液で洗浄する直前に回収手段１８を回転式フィラ４に装着することで、回収手段１８と回収部４Ａとによって洗浄後の洗浄液やすすぎ水を回収できるようになっている。

次に、加圧タンク７は、内部に充填液６が貯留されており、加圧タンク７の上部空間は導管２１を介して加圧手段としての圧縮空気供給源２２と連通できるようになっている。導管２１の途中には常閉の電磁開閉弁２３を設けてあり、この電磁開閉弁２３は制御装置１９によって作動を制御されるようになっている。
充填バルブ１５によって容器内に充填液を充填する際には、制御装置１９によって電磁開閉弁２３が開放されるので、圧縮空気供給源２２から導管２１を介して加圧タンク７内の上部空間内に圧縮空気が導入されて、加圧タンク７の上部空間は常時所定圧力に維持される。これにより、加圧タンク７内に貯留されている充填液は加圧された状態となっており、そのように加圧された充填液６が導管５、ロータリージョイント１７および分岐管１６を介して各充填バルブ１５内へ導入されるようになっている。

また、加圧タンク７内には導管８とそれに設けた送液手段としてのロータリーポンプ２４によってサージタンク６内に貯留された充填液６が供給されるようになっている。このロータリーポンプ２４の作動は制御装置１９によって制御されるようになっており、制御装置１９は加圧タンク７内の液位（液面の高さ）が所定値以下となると上記ロータリーポンプ２４を所要時間だけ作動させて、サージタンク６内の充填液６を加圧タンク７へ給送するようになっている。
次に、サージタンク１１には上記導管１２を介して充填液供給源１３から充填液６が給送されるようになっており、サージタンク１１内の充填液６の液位（液面高さ）が所定値以下となると上記充填液供給源１３からサージタンク１１内に所要量の充填液６が給送されるようになっている。

次に、図２に拡大断面図として示すように、本実施例のロータリーポンプ２４は、ケーシング２４Ａと、その内部に回転自在に配置した一対の回転部材２５、２５’と、これら回転部材２５、２５’を矢印方向に同期して回転させる図示しない駆動源とを備えている。ロータリーポンプ２４の基本構成は従来公知のものと同じであり、このロータリーポンプ２４のモータが制御装置１９からの作動指令によって作動されると、両回転部材２５，２５’が同期して矢印方向に回転されるので、サージタンク１１内の充填液６をケーシング２４Ａ内に吸引した後に加圧タンク７へ給送できるようになっている。なお、本実施例においては回転部材２５、２５’の最大外径を従来のものよりも小さく設定している。それにより回転部材２５、２５’の外周部とケーシング２４Ａの内壁との間に僅かに隙間２６ができるようになっており、また、回転部材２５、２５’における一方の外周部と他方の中央外周部との間にも僅かな隙間２６ができるようになっている。これらの隙間２６を設けることによってロータリーポンプ２４が作動しないときでもロータリーポンプ２４の隣接上流側の導管８から隣接下流側の導管８へ気体を流通させることができるようになっている。
なお、本実施例では送液手段としてケーシング２４Ａ内で回転する回転部材がまゆ形をしたロータリーポンプ２４としているが、密閉空間の容積移動によって液体を圧送する容積形ポンプであれば、ギヤポンプ、ねじポンプ、ベーンポンプなどのロータリーポンプや往復ポンプであってもよい。
また、導管８において最も低い位置には電磁排水弁２７を設けてあり、導管５において最も低い位置にも電磁排水弁２７’を設けている。所要時に制御装置１９が上記電磁排水弁２７を開放させると導管８内とサージタンク１１内の充填液６が導管８と電磁排水弁２７を介して外部へ排出される。また同様に、制御装置１９が上記電磁排水弁２７’を開放させると導管５内と加圧タンク７内の充填液６が導管５と電磁排水弁２７’を介して外部へ排出されるようになっている。

充填システム１の充填装置２は以上のように構成してあり、この充填装置２を洗浄するための洗浄装置３は次のように構成している。
すなわち、洗浄装置３は、洗浄液としての純水２８を貯留する温水タンク３１と、導管３２を介して上記温水タンク３１へ純水２８を供給する純水供給手段３３と、導管３４を介して温水タンク３１内に蒸気を供給する蒸気供給源３５とを備えている。また、後述するように、本実施例の洗浄装置３は、充填装置２の洗浄時においては上述した圧縮空気供給源２２をも利用するようにしている。
導管３２には常閉の電磁開閉弁３６を設けてあり、導管３４には常閉の電磁開閉弁３７を設けている。これら両電磁開閉弁３６，３７は制御装置１９によって所要時に開放されるようになっており、電磁開閉弁３６が開放されると導管３２を介して温水タンク３１内に純水２８が供給され、電磁開閉弁３７が開放されると蒸気供給源３５から導管３４を介して温水タンク３１内に蒸気が供給されるようになっている。

温水タンク３１は導管３８を介してサージタンク１１内と連通可能になっており、導管３８には上流部、中央部、下流部にそれぞれ常閉の電磁開閉弁４１，４２、４３を設けている。これらの電磁開閉弁４１〜４３の作動は制御装置１９によって制御されるようになっており、制御装置１９によって電磁開閉弁４１〜４３が開放されると、それらの前後の流路が連通されるようになっている。
導管３８における電磁開閉弁４２の隣接上流側の箇所は、導管４４を介して加圧タンク７と連通できるようになっている。導管４４における導管３８との接続部に近い位置には常閉の電磁開閉弁４５を設けてあり、導管４４における加圧タンク７の隣接位置には常閉の電磁開閉弁４６を設けている。これら電磁開閉弁４５、４６は制御装置１９によって作動を制御され、制御装置１９によって電磁開閉弁４５，４６が開放されると、導管３８、４４を介して温水タンク３１と加圧タンク７が連通できるようになっている。

導管３８における電磁開閉弁４１の下流側にはポンプ４９を設けてあり、このポンプ４９の作動は制御装置１９によって制御されるようになっている。制御装置１９によってポンプ４９が作動されると、温水タンク３１内の純水２８が導管３８の下流側に位置するサージタンク１１あるいは加圧タンク７へ給送されるようになっている。
サージタンク１１内に位置する導管３８の端部にはスピンボール３８Ａを取付けてあり、後述する洗浄時にポンプ４９によって純水２８が導管３８を介してサージタンク１１へ加圧給送されると、上記スピンボール３８Ａから純水２８がサージタンク１１内に噴射されタンク内壁面が洗浄されるようになっている。
導管３８におけるポンプ４９のすぐ下流側の箇所は、連通管４７を介して導管３４に連通させてあり、連通管４７には常閉の電磁開閉弁４８を設けている。この電磁開閉弁４８は制御装置１９によって作動を制御されるようになっており、制御装置１９が電磁開閉弁４８を開放させると、導管３４、４７を介して蒸気供給源３５から導管３８内へ蒸気が供給され、導管３８を給送される純水２８が加熱されるようになっている。

さらに、サージタンク１１の上部空間は、電磁開閉弁２３よりも上流側となる導管２１とそれから分岐させた分岐管５１を介して上記圧縮空気供給源２２と連通できるようになっている。分岐管５１には常閉の電磁開閉弁５２を設けてあり、この電磁開閉弁５２は制御装置１９によって作動を制御されるようになっている。所要時に制御装置１９が電磁開閉弁５２を開放させると、導管２１と分岐管５１を介してサージタンク１１の上部空間内に圧縮空気が導入されるようになっている。
以上のように、本実施例の洗浄装置３は、洗浄液供給手段としての温水タンク３１と蒸気供給源３５およびそれらと充填装置２のサージタンク１１、加圧タンク７とを連通させる流路とそれを開閉する複数の電磁開閉弁を備えるとともに、加圧手段としての上記圧縮空気供給源２２とを備えている。

以上の構成において、先ず、充填システム１の充填装置２によって容器内に充填液を充填する場合を説明する。この場合には、充填システム１の洗浄装置３が備える上述した複数の電磁開閉弁は作動されず、閉鎖されたままとなっている。
また、容器内に充填されるべき充填液６は充填液供給源１３から導管１２を介してサージタンク１１に供給されて、その内部に所定値以上の液位となるまで貯留されている。
このようにサージタンク１１内に充填液６が貯留されると、制御装置１９によってロータリーポンプ２４が作動されるので、ロータリーポンプ２４と導管８を介してサージタンク１１内の充填液６が加圧タンク７内に所定の液位となるまで貯留される。
そして、導管２１に配置した電磁開閉弁２３は制御装置１９によって開放されているので、加圧タンク７内に圧縮空気が供給されて、加圧タンク７の上部空間は所定圧力に加圧されている。

この状態では加圧タンク７内に貯留された充填液６は導管５、ロータリージョイント１７および分岐管１６を介して充填バルブ１５内に導入されている。
この状態から制御装置１９の作動指令によって回転式フィラ４が起動されると、回転式フィラ４の載置台１４に図示しない容器が供給され、各充填バルブ１５が開放されて容器内に所定量の充填液が充填されるようになっている。
なお、このようにして回転式フィラ４の起動に伴って充填バルブ１５によって容器内へ加圧タンク７内の充填液が充填され、それに伴って加圧タンク７内の充填液の液位が変動するようになるが、制御装置１９が所要時にロータリーポンプ２４を作動させるので、加圧タンク７内の充填液６の液位（液面高さ）は、略一定の液位に維持されるようになっている。このように、加圧タンク７内の充填液の液位を略一定に維持することにより、充填バルブ１５によって容器内に充填液を充填した際に充填不良が生じるのを防止するようにしている。

以上のようにして、充填システム１の充填装置２によって容器内に充填液６を充填するが、容器内への充填液６の充填作業が完了したら充填装置２を洗浄する必要がある。つまり、上述した充填作業中に充填液を貯留した箇所および充填液を流通させた流路内を洗浄液によって洗浄する必要がある。この場合には、洗浄装置３によって、充填装置２の上流側から下流側に向けて洗浄するようにしている。
すなわち、上記充填装置２による充填作業が終了する前に、制御装置１９は導管３２に設けた電磁開閉弁３６を所要時間だけ開放させて純水供給手段３３から洗浄液としての純水２８を供給し、温水タンク３１内に貯留させる。また、この状態において、制御装置１９は導管３４に設けた電磁開閉弁３７を開放させるので、導管３４を介して蒸気供給源３５から温水タンク３１内の純水２８内に蒸気が供給される。そのため、上記充填装置２による充填作業が終了した時点では、温水タンク３１内の純水３１は蒸気によって加熱されて所定温度以上となっている。
そして、充填作業が終了したら、制御装置１９は、先ず、電磁排水弁２７，２７’を所要時間だけ開放させるので、上記サージタンク１１、加圧タンク７内に残留していた充填液６が外部に排出される。
この後、現場の作業者によって回収手段１８が回転式フィラ４の充填バルブ１５の下方位置に装着される（図３ａ）。

次に制御装置１９は、導管３８に設けた電磁開閉弁４１〜４３を開放させるとともにポンプ４９を作動させる（図３ｂ）。これにより、高温の純水２８が導管３８を介してサージタンク１１内に供給される。サージタンク１１内の導管３８の端部にはスピンボール３８Ａを取付けてあるので、高温の純水２８はこのスピンボール３８Ａから液滴状となってサージタンク１１内に噴出され、サージタンク１１内が洗浄される（図３ｂ）。
なお、温水タンク３１内の純水２８の温度が低下している場合には、制御装置１９は所要時間だけ電磁開閉弁４８を開放して、導管３８内の純水２８に蒸気を供給して加熱するようになっている。
また、この状態において、制御装置１９は導管２１の電磁開閉弁２３を閉鎖させる一方電磁開閉弁５２を開放させるとともにロータリーポンプ２４を作動させる。これにより、導管２１と分岐管５１を介して圧縮空気供給源２２からサージタンク１１内に圧縮空気が導入され、サージタンク１１内に噴出された純水２８は圧縮空気と混合された状態でサージタンク１１から導管８へ排出される（図３ｃ）。

これにより、ロータリーポンプ２４は上述したように回転部材２５，２５’の周囲に僅かに隙間２６が設けられているので、液滴状の純水２８と圧縮空気との混合流体はロータリーポンプ２４を通過してその下流側へ給送されるようになっている（図４ａ）。この際、導管８内とロータリーポンプ２４内が高速度で流通する上記混合流体によって洗浄される。

次に、制御装置１９は、電磁開閉弁４２、４３を閉鎖させるとともに電磁開閉弁２３を開放させる。またそれと同時に、制御装置１９はロータリーポンプ２４の作動を停止させるとともに、導管４４に設けた電磁開閉弁４５、４６を開放させる（図４ｂ）。これにより、導管２１を介して圧縮空気供給源２２から圧縮空気が加圧タンク７に供給されるとともに、導管３８，４４を介して純水２８が加圧タンク７内に供給される（図４ｂ）。加圧タンク７内の導管４４の端部にもスピンボールを設けてあるので、このスピンボールによって純水２８が液滴状となって加圧タンク７内に噴出され、加圧タンク７の内壁面が洗浄されるようになっている。
そして、この加圧タンク７内に供給されていた圧縮空気と液滴状の純水２８との混合流体は、加圧タンク７から導管５へ排出された後にロータリージョイント１７と分岐管１６を経由して充填バルブ１５内を流通して排出される（図４ｃ）。このように導管５、ロータリージョイント１７と分岐管１６および充填バルブ１５内に混合気体が流通することで、それらの内部を確実に洗浄することができる。そして、充填バルブ１５から落下する洗浄後の純水２８は回収手段１８によって回収されるようになっている。

以上のように本実施例においては、単に液状の洗浄液をポンプで給送するのではなく、充填装置２を構成するサージタンク１１、加圧タンク７、回転式フィラ４とそれらを連通させる導管８，５に液滴状の純水２８と圧縮空気との混合流体を圧力を掛けて高速度で流通させるようにしているので、充填装置２内における充填液の流通経路を確実かつ充分に洗浄することができる。しかも、充填装置２の洗浄に要する時間を従来と比べて大幅に短縮することができるとともに、洗浄液の使用量も従来よりも大幅に減少させることができる。
なお、充填装置２によって容器内に充填した充填液の粘度が低い場合には、純水２８と圧縮空気の混合流体をサージタンク１１から加圧タンク７および回転式フィラ４まで一挙に流通させて、それらの内部を洗浄することも可能である。この場合、サージタンク１１と加圧タンク７内に同時に圧縮空気を供給してそれらの内部を加圧しておけばいい。

また、純水供給手段から供給される純水を温水タンクに一旦貯留することなく直接ポンプへ供給できる流通路を設け、上述した純水２８と圧縮空気との混合流体を流通させる前や後に、液状の純水をサージタンク１１と加圧タンク７等へ流通させてそれらの内部を洗浄するようにしても良い。
さらに、上述した純水による洗浄の代わりに充填装置２内を薬液によって洗浄するようにしても良い。
また、上述した洗浄液による充填システム１の洗浄後に蒸気のみを充填装置２内に流通させてその内部を殺菌するようにしても良い。

本発明の一実施例を示す全体の構成図。 図１に示したポンプの拡大図。 本発明の充填システムを洗浄する場合の洗浄工程図。 本発明の充填システムを洗浄する場合の洗浄工程図。

符号の説明

１…充填システム ２…充填装置
３…洗浄装置 ４…回転式フィラ
５…導管（第２配管） ６…充填液
７…加圧タンク ８…導管（第１配管）
１１…サージタンク ２２…圧縮空気供給源（加圧手段）
２４…ロータリーポンプ（送液手段） ２８…純水（洗浄液）

Claims (2)

1. 充填液を貯留するサージタンクと、充填液を貯留する加圧タンクと、容器内に充填液を充填するフィラと、上記サージタンクと上記加圧タンクとを連通させる第１配管と、この第１配管に設けられて上記サージタンク内の充填液を上記加圧タンクへ給送する送液手段と、上記加圧タンクと上記フィラとを連通させる第２配管とを備えた充填システムにおいて、
   上記送液手段を、ケーシングの内壁とケーシング内で回転する回転部材との間に適宜な隙間が形成されたロータリーポンプとするとともに、洗浄液を供給する洗浄液供給手段と、加圧気体を供給する加圧手段とを設け、上記ロータリーポンプを作動させながら上記サージタンク内に洗浄液を供給するとともに加圧気体を供給することにより、洗浄液と加圧気体とを混合状態にして上記第１配管内に流通させて該第１配管及び上記ロータリーポンプの内部を洗浄することを特徴とする充填システムの洗浄装置。
2. 上記加圧タンク内に洗浄液を供給するとともに加圧気体を供給することにより、洗浄液と加圧気体とを混合状態にして上記第２配管を介して上記フィラ内に流通させて該第２配管及びフィラ内部を洗浄することを特徴とする請求項１に記載の充填システムの洗浄装置。

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