JP6268958B2

JP6268958B2 - 液体充填用ダイヤフラムポンプ装置

Info

Publication number: JP6268958B2
Application number: JP2013235755A
Authority: JP
Inventors: 勉冨金原
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2033-11-14
Also published as: JP2015094336A

Description

本発明は、液体包装容器への液体内容物の充填に使用する液体充填用のダイヤフラムポンプ装置に関する。

従来の液体充填機に取り付けられた充填用のダイヤフラムポンプ装置は、図１の側断面図に示すようにピストンシリンダー１と、その内部を往復移動するピストン５１と、そのピストン５１の圧縮移動方向前部のピストン本体５２にネジ体６２によって取り付け固定したゴム製の成形シートによる第一ダイヤフラム６１と、その後部に固定盤７３を被覆してネジ等にて取り付け固定したゴム製の成形シートによる第二ダイヤフラム７１とを備えている。

また、前記第一ダイヤフラム６１の前部には、ピストンシリンダー１の内部空間に連通する各々逆止バルブ８ａ、９ａ付きのそれぞれ吸入管８と排出管９を備えている。

そして、前記ピストンシリンダー１の側部にはエア吸引機構５を備えており、また、前記第一ダイヤフラム６１と第二ダイヤフラム７１とに挟まれたピストン５１の外面と、該両ダイヤフラム６１、７１との対向間は、密閉空間として形成されている。

前記エア吸引機構５は、前記密閉空間と連通する位置にある前記ピストンシリンダー１の側部に部分的に孔設されたエア吸引孔４より常にエアを吸引してその密閉空間内を負圧することにより、前記第一ダイヤフラム６１と第二ダイヤフラム７１とを常にピストン５１の外面に密着させている。

前記ピストン５１は、第一ダイヤフラム６１と第二ダイヤフラム７１とを常にピストン５１の外面に密着させながら、往復駆動するピストンシャフト１７により繰り返し往復動作して、前記吸入管８から排出管９方向に充填用の流体物を送流することができるようになっている。

ピストンシャフト１７の往復直線駆動機構としては、ピストンシリンダー１のスライド軸受部２ａ外側に延設されたピストンシャフト１７の末端部にアーム１８を取り付け固定し、他方、ピストンシャフト１７と平行に回転シャフト１９をその端部２３を回転軸受部２２により軸支して回転可能に軸支している。回転シャフト１９はネジシャフトとなっていて、その外周面にネジ部１９ｂを備え、電動モーター８０（パルスモーター、サーボモーター）によりその主軸８１に取り付けた第一プーリー８２（又はスプロケット）を駆動回転させ、タイミングベルト又はチェーン８３を介してシャフト１９に取り付けた第二プーリー８４（又はスプロケット）を回転させることにより前記シャフト１９を回転させる。充填用液体物の充填量は電動モーター８０の回転数を制御することによって行うことが出来る。

回転シャフト１９には、そのネジ部１９ｂに対して可動体２０がその内面のネジ部２０ａに螺着しており、前記アーム１８と可動体２０とは固定連結部１８ａによって一体的に取り付け固定されており、前記回転シャフト１９を電動モーター８０によって正転方向と逆転方向とに交互に繰り返し駆動回転させることによって、該可動体２０はアーム１８とともに往復直線運動してピストンシャフト１７及びピストン５１を往復直線運動させるようになっている。

特開平１１−１３２１４８号公報

図２、図３は従来の液体充填用ダイヤフラムポンプ装置を示す図１中の破線１０１の部分を示す図で、ピストン５１の移動と、ゴム製の第一ダイヤフラム６１及び第二ダイヤフラム７１とエア吸引孔４の位置関係を示す図である。ゴム製の第一ダイヤフラム６１及び第二ダイヤフラム７１は説明の都合上、太線で示している。図２（ａ）は充填用の流体物を吸入する前の待機時を示し、図２（ｂ）は流体物の吸入時を示し、更に図３（ｃ）は流体物の排出時を示し、図３（ｄ）は流体物の排出が終了し次の吸入を行う待機時を示す。

図２（ａ）の待機時では、第二ダイヤフラム７１がエア吸引孔４に多くの部分が重なっており、図２（ｂ）のピストン５１が矢印１７ａに移動する流体物の吸入時では、第一ダイヤフラム６１がエア吸引孔４に多くの部分が重なっている。更に図３（ｃ）のピストン５１が矢印１７ｂに移動する流体物の排出時では、第一ダイヤフラム６１と第二ダイヤフラム７１の一部がエア吸引孔４に重なっている。また、図３（ｄ）の流体物の排出が終了した時点では、第二ダイヤフラム７１がエア吸引孔４に多くの部分が重なっている。

上記のようにダイヤフラムがエア吸引孔４に局所的に重なった場合、特に図２（ａ）の待機時や図３（ｄ）の排出終了時のピストン５１が停止した状態では、重なった部分のダイヤフラムは吸引されてしまうことから、変形や割れが発生し、無菌破壊の状態となってしまう。このため、第一ダイヤフラム６１と第二ダイヤフラム７１を交換する必要が生じ、その度に蒸気による装置滅菌を行わなければならない。

そこで本発明は、待機時や排出終了時のピストン５１が停止した状態においてもダイヤフラムがエア吸引孔４に局所的に重なって吸引されることがない液体充填用ダイヤフラムポンプ装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、
液体包装容器への液体内容物の充填に使用する液体充填用のダイヤフラムポンプ装置であって、
ダイヤフラムと、ピストンと、エア吸引手段と、を備え、
ダイヤフラムは、第一ダイヤフラムと第二ダイヤフラムで構成され、
ピストンは往復移動することによって液体内容物の吸入と排出を行うもので、
エア吸引手段は、ピストンの側部に部分的に設けられたエア吸引孔からピストンの内部をエア吸引して、第一ダイヤフラムと第二ダイヤフラムを前記ピストンの外面に密着させるもので、
前記エア吸引孔は、ピストンが上死点で停止した状態において、第一ダイヤフラムと第二ダイヤフラムとに全く重ならない位置に設けられたことを特徴とする液体充填用ダイヤフラムポンプ装置である。

本発明の液体充填用ダイヤフラムポンプ装置によれば、ダイヤフラムがエア吸引孔に局所的に重なって吸引されることがないため変形や割れの発生を抑制することが出来、ダイヤフラムの交換頻度や装置滅菌頻度を下げることが出来る。

従来の液体充填機に取り付けられた充填用のダイヤフラムポンプ装置の側断面を示す図。従来の液体充填用ダイヤフラムポンプ装置におけるピストン５１の移動と、第一ダイヤフラム６１及び第二ダイヤフラム７１とエア吸引孔４の位置関係を示す図。（ａ）は充填用の流体物を吸入する前の待機時を示す図。（ｂ）は流体物の吸入時を示す図。従来の液体充填用ダイヤフラムポンプ装置におけるピストン５１の移動と、第一ダイヤフラム６１及び第二ダイヤフラム７１とエア吸引孔４の位置関係を示す図。（ｃ）は流体物の排出時を示す図。（ｄ）は流体物の排出が終了し次の吸入を行う待機時を示す図。本発明の液体充填用ダイヤフラムポンプ装置の側断面を示す図。図４に示す液体充填用ダイヤフラムポンプ装置の破線で示す円１００で囲まれたピストン３２とその周辺部を示す図。液体充填用ダイヤフラムポンプ装置におけるピストン３２の移動と、ゴム製の第一ダイヤフラム３４及び第二ダイヤフラム３６とエア吸引孔３８の位置関係を示す図。（ａ）は充填用の流体物を吸入する前の待機時を示す図。（ｂ）は流体物の吸入時を示す図。液体充填用ダイヤフラムポンプ装置におけるピストン３２の移動と、ゴム製の第一ダイヤフラム３４及び第二ダイヤフラム３６とエア吸引孔３８の位置関係を示す図。（ｃ）は流体物の排出時を示す図。（ｄ）は流体物の排出が終了し次の吸入を行う待機時を示す図。

以下、図面を参照して本発明の液体充填用ダイヤフラムポンプ装置を実施するための形態を説明する。

図４は本発明の液体充填用ダイヤフラムポンプ装置の側断面を示す図である。本発明の液体充填用ダイヤフラムポンプ装置は、図４の側断面図に示すようにピストンシリンダー３１の内部を往復移動するピストン３２と、そのピストン３２の圧縮移動方向前部のピストン本体３３に取り付け固定したゴム製の成形シートによる第一ダイヤフラム３４と、その後部に固定盤３５を被覆してネジ等にて取り付け固定したゴム製の成形シートによる第二ダイヤフラム３６とを備えている。

そして、前記ピストンシリンダー３１の側部にはエア吸引手段３７を備えており、エア吸引手段３７は、ピストン３２の側部に部分的に設けられたエア吸引孔３８からピストンの内部をエア吸引してピストン３２の内部を密閉空間として、第一ダイヤフラム３４と第二ダイヤフラム３６を前記ピストン３２の外面に密着させている。

前記エア吸引手段３７はエア配管３９によって図示しない例えば真空ポンプに繋がれている。前記密閉空間と連通する位置にある前記ピストンシリンダー３１の側部に部分的に孔設されたエア吸引孔３８より常にエアを吸引してその密閉空間内を負圧することにより、前記第一ダイヤフラム３４と第二ダイヤフラム３６とを常にピストン３２の外面に密着させている。

前記ピストン３２は、第一ダイヤフラム３４と第二ダイヤフラム３６とを常にピストン３２の外面に密着させながら、矢印４３で示す方向に往復駆動するピストンシャフト４０により繰り返し往復動作して、吸入管４１から排出管４２の方向に充填用の流体物を送流することができるようになっている。

尚、ピストンシャフト４０の矢印４３で示す方向への往復駆動は、電動モーター４４により第一プーリー４５を駆動回転させ、タイミングベルト又はチェーン４６を介して第二プーリー４７を回転させることにより回転シャフト４８を回転させる。充填用液体物の充填量は電動モーター４４の回転数を制御することによって行うことが出来る。

回転シャフト４８には、そのネジ部に対して可動体４９がその内面のネジ部に螺着しており、固定連結部５０によって可動体４９が一体的に取り付け固定されており、前記回転シャフト４８を電動モーター４４によって正転方向と逆転方向とに交互に繰り返し駆動回転させることによって、該可動体４９はアーム７０とともに往復直線運動してピストンシャフト４０及びピストン３２を往復直線運動させるようになっている。

図５は図４に示す液体充填用ダイヤフラムポンプ装置の破線で示される円１００で囲まれたピストン３２とその周辺部を示す図である。本発明の液体充填用ダイヤフラムポンプ装置では、エア吸引孔３８と第一ダイヤフラム３４及び第二ダイヤフラム３６との重なりを少なくした位置に設けたものである。

図６及び図７は、液体充填用ダイヤフラムポンプ装置におけるピストン３２の移動と、ゴム製の第一ダイヤフラム３４及び第二ダイヤフラム３６とエア吸引孔３８の位置関係を示す図である。ゴム製の第一ダイヤフラム３４及び第二ダイヤフラム３６は説明の都合上、太線で示している。図６（ａ）は充填用の流体物を吸入する前の待機時を示し、図６（ｂ）はピストン３２が矢印４０ａの方向に移動して流体物を吸入する状態を示し、更に図７（ｃ）はピストン３２が矢印４０ｂの方向に移動して流体物を排出する状態を示し、図７（ｄ）は流体物の排出が終了し次の吸入を行う待機時を示す。

前記図２（ａ）に示す従来の液体充填用ダイヤフラムポンプ装置の第二ダイヤフラム７１がエア吸引孔４に多くの部分が重なっており、図２（ｂ）の流体物の吸入時では、第一ダイヤフラム６１がエア吸引孔４に多くの部分が重なっている。更に図３（ｃ）の流体物の排出時では、第一ダイヤフラム６１と第二ダイヤフラム７１の一部がエア吸引孔４に重なっている。また、図３（ｄ）の流体物の排出が終了した時点では、第二ダイヤフラム７１がエア吸引孔４に多くの部分が重なっている。

一方、発明による液体充填用ダイヤフラムポンプ装置では、第一ダイヤフラム及び第二ダイヤフラムはエア吸引孔に重ならず、流体物の吸入時では、第一ダイヤフラムがエア吸引孔に一部が重なっている。更に流体物の排出時では、第一ダイヤフラムと第二ダイヤフラムの一部がエア吸引孔に重なっている。また、流体物の排出が終了した時点においても、第一ダイヤフラム及び第二ダイヤフラムがエア吸引孔に重なっていない。

このように、従来の液体充填用ダイヤフラムポンプ装置ではダイヤフラムがエア吸引エア吸引孔４に局所的に重なった場合、特に図２（ａ）の待機時や図３（ｄ）の排出終了時のピストン５１が停止した状態では、重なった部分のダイヤフラムは吸引されてしまうことから、変形や割れが発生し、無菌破壊の状態となってしまうといった問題があったが、本発明による液体充填用ダイヤフラムポンプ装置では、待機時や排出終了時においても、第一ダイヤフラム及び第二ダイヤフラムがエア吸引孔に重ならず、変形や割れの発生を抑制することが出来、その結果、第一ダイヤフラムと第二ダイヤフラムの交換頻度を下げることが出来る。同時に蒸気による装置滅菌の頻度も下げることが出来る。

１・・・ピストンシリンダー
２ａ・・・スライド軸受部
４・・・エア吸引孔
５・・・エア吸引機構
８・・・吸入管
８ａ、９ａ・・・逆止バルブ
９・・・排出管
１７・・・ピストンシャフト
１７ａ・・・ピストンが移動する方向
１８・・・アーム
１８ａ・・・固定連結部
１９・・・回転シャフト
１９ｂ・・・ネジ部
２０・・・可動体
２０ａ・・・ネジ部
２３・・・回転シャフトの端部
３１・・・ピストンシリンダー
３２・・・ピストン
３３・・・ピストン本体
３４・・・本発明に係る第一ダイヤフラム
３５・・・固定盤
３６・・・本発明に係る第二ダイヤフラム
３７・・・エア吸引手段
３８・・・エア吸引孔
３９・・・エア配管
４０ａ、４０ｂ・・・ピストン３２の移動方向
４１・・・吸入管
４２・・・排出管
４３・・・ピストンシャフトが往復動作する方向
４４・・・電動モーター
４５・・・第一プーリー
４６・・・タイミングベルト又はチェーン
４７・・・第二プーリー
４８・・・回転シャフト
４９・・・可動体
５０・・・固定連結部
５１・・・ピストン
５２・・・ピストン本体
６１・・・第一ダイヤフラム
６２・・・ネジ体
７０・・・アーム
７１・・・第二ダイヤフラム
７３・・・固定盤
８０・・・電動モーター（パルスモーター、サーボモーター）
８１・・・電動モーターの主軸
８２・・・第一プーリー（又はスプロケット）
８３・・・タイミングベルト又はチェーン
８４・・・第二プーリー（又はスプロケット）
１００・・・図４に示す液体充填用ダイヤフラムポンプ装置の破線で示される円
１０１・・・図１中の破線で示される円

Claims

液体包装容器への液体内容物の充填に使用する液体充填用のダイヤフラムポンプ装置であって、
ダイヤフラムと、ピストンと、エア吸引手段と、を備え、
ダイヤフラムは、第一ダイヤフラムと第二ダイヤフラムで構成され、
ピストンは往復移動することによって液体内容物の吸入と排出を行うもので、
エア吸引手段は、ピストンの側部に部分的に設けられたエア吸引孔からピストンの内部をエア吸引して、第一ダイヤフラムと第二ダイヤフラムを前記ピストンの外面に密着させるもので、
前記エア吸引孔は、ピストンが上死点で停止した状態において、第一ダイヤフラムと第二ダイヤフラムとに全く重ならない位置に設けられたことを特徴とする液体充填用ダイヤフラムポンプ装置。