JP6845407B2 - 充填装置 - Google Patents

Description

本発明は充填装置に関し、詳しくは固形物入り液体の充填に好適な充填装置に関する。

従来、液体を貯溜する貯溜タンクと、当該貯溜タンクに接続されて容器に液体を充填する充填バルブとを備えた充填装置が知られ、上記液体として果実等の固形物を含んだ固形物入り液体を充填する充填装置も知られている。
このような固形物入り液体を充填する充填装置では、上記固形物の沈殿を防止するため、上記貯溜タンク内に固形物入り液体を噴射する撹拌ノズルを設けることで、貯溜タンク内の固形物入り液体を撹拌するようにした充填装置が知られている（特許文献１）。

特許第３５４８３７４号公報

上記充填装置を備えた飲料製造ラインにおいては、運転中に充填装置の上流や下流に配置している装置に何かしら異常が発生することによって充填装置を長時間停止させることがある。
このように充填装置が停止してしまうと、停止している間に固形物が沈殿してしまい、充填動作の開始直後は充填バルブから不均質な固形物入り液体が排出されることから、充填動作の開始直後は一定時間上記不均質な固形物入り液体をトイ等に排出する作業が必要となり、排出される不均質な固形物入り液体が無駄になるほか、作業者に煩雑な作業を強いるものとなっている。
このような問題に鑑み、本発明は充填動作の直後から撹拌された状態の固形物入り液体を充填することが可能な充填装置を提供するものである。

すなわち請求項１の発明にかかる充填装置は、固形物入り液体を貯溜する貯溜タンクと、当該貯溜タンク内に設けられた撹拌ノズルと、上記撹拌ノズルに固形物入り液体を供給する給液手段と、上記貯溜タンクに接続されて容器に固形物入り液体を充填する充填バルブと、上記給液手段および充填バルブを制御する制御手段とを備え、
上記撹拌ノズルが上記給液手段から供給された固形物入り液体を噴射することにより貯溜タンク内の固形物入り液体を撹拌する充填装置において、
上記貯溜タンクは上記固形物入り液体が円形の流路を形成するようにリング状に構成され、
上記貯留タンクの底面に上記円形の流路に沿って複数の凹部が形成されるとともに、上記撹拌ノズルは各凹部に先端部が各凹部の開口部よりも上方に突出しないように配置されて、上記固形物入り液体を各凹部から斜め上方に、かつ円形の流路の下流側かつ外方に向けて噴射し、
上記充填バルブによる上記固形物入り液体の充填が停止した状態から当該固形物入り液体の充填を開始する際、
上記制御手段は、上記充填バルブによる充填を停止させたまま上記給液手段を動作させて上記撹拌ノズルより固形物入り液体を噴射させ、当該噴射された固形物入り液体によって貯溜タンク内の固形物入り液体が撹拌されてから、上記充填バルブによる充填を開始させることを特徴としている。

上記発明によれば、充填バルブによる充填動作を行う前に上記撹拌ノズルより噴射された固形物入り液体で貯溜タンク内の固形物入り液体を撹拌するため、充填バルブによる充填を開始した直後から撹拌された状態の固形物入り液体を充填することができる。
そして上記撹拌ノズルは各凹部に先端部が各凹部の開口部よりも上方に突出しないように配置されているので、上記固形物入り液体を貯留タンクの底面よりも低い位置から斜め上方に向けて噴射することができ、したがって凹部を設けずに貯留タンクの底面から直接固形物入り液体を斜め上方に噴射する場合に比較して、貯留タンクの底面に沈殿している固形物を効率的に撹拌することが可能となる。

本実施例にかかる充填装置の概略 貯溜タンクの平面図 貯溜タンクの拡大断面図

以下図示実施例について説明すると、図１は果肉入り飲料やにごり酒などの固形物入り液体Ｌを容器１に充填する充填装置２の概略図を示している。なお固形物入り液体Ｌとしては、他にも混濁果汁入り飲料、砂のう入り飲料、食物繊維入り飲料やお茶など、時間の経過によって固形物が沈殿してしまう液体を扱うことが可能となっている。
上記充填装置２は、容器１を搬送する回転テーブル３と、固形物入り液体Ｌを貯溜する貯溜タンク４と、上記貯溜タンク４に固形物入り液体Ｌを供給する給液手段５と、上記貯溜タンク４に接続されて容器１に固形物入り液体Ｌを充填する充填バルブ６とを備え、これらは制御手段７によって制御されるようになっている。
上記回転テーブル３は上記貯溜タンク４の下方に設けられるとともに図示しない駆動手段によって一体的に回転し、また回転テーブル３の外周には等間隔に容器１が載置されるようになっている。
回転テーブル３に隣接した位置には空の容器１を上記回転テーブルに供給する図示しない供給手段が設けられており、上記制御手段７はこの供給手段を制御することにより回転テーブル３への容器の供給と停止を行うことが可能となっている。

上記貯溜タンク４は、図２に示すようにリング状に形成され、上記固形物入り液体Ｌを貯溜する円形の通路を形成するよう、図１に示すように外周側および内周側に設けられた側壁４ａと、これらの間に設けられた底面４ｂおよび天面４ｃとによって構成され、貯溜タンク４は上記天面４ｃによって閉鎖された状態となっている。
また図２において、本実施例の貯溜タンク４は上記駆動手段によって上記回転テーブル３とともに図示反時計回りに回転し、これにより上記側壁４ａや底面４ｂに接している固形物入り液体Ｌがその粘性により移動して、図示反時計回りに流れる円形の流路が形成される。
但し、通路の略中央に位置する固形物入り液体Ｌには上記粘性による影響が及びにくく、貯溜タンク４が回転してもほとんど移動しないことから、貯溜タンク４全体において固形物入り液体Ｌの撹拌が十分に行われない場合がある。

そこで、本実施例の貯溜タンク４の内部に複数の撹拌ノズル８を設け、当該撹拌ノズル８に上記給液手段５が固形物入り液体Ｌを供給することで、上記撹拌ノズル８から固形物入り液体Ｌを噴射させるようになっている。
図２に示すように、上記撹拌ノズル８は貯溜タンク４の底面４ｂに沿って円周状に等間隔に設けられており、また図１に示すように各撹拌ノズル８と給液手段５との間に配設された給液配管５ａは、ロータリジョイント９の部分で各撹拌ノズル８へと分岐するようになっている。
図３に示すように、上記貯溜タンク４の底面４ｂには上記撹拌ノズル８を装着する位置に合わせて有底皿状の凹部４ｄが形成され、撹拌ノズル８の先端部は当該凹部４ｄの開口部よりも上方に突出しないように設けられている。
そして上記撹拌ノズル８の先端には噴射される固形物入り液体Ｌをガイドするガイド部８ａが設けられており、このガイド部８ａによって固形物入り液体Ｌは斜め上方に噴射されるようになっている。
さらに、上記凹部４ｄは上記底面４ｂにおける内周側の壁面４ａ側に偏倚した位置に設けられ、かつ撹拌ノズル８も上記凹部４ｄにおける内周側の壁面４ａ側に偏倚した位置に設けられている。
そして図２に示すように、上記撹拌ノズル８のガイド部８ａは、固形物入り液体Ｌが貯溜タンク４の回転方向に沿う方向に噴射され、かつ上記外周側の側壁４ａに向けて噴射されるように設けられている。
このような構成とすることで、本実施例の撹拌ノズル８が固形物入り液体Ｌを噴射すると、貯溜タンク４に形成された通路の略中央に位置する固形物入り液体Ｌが移動し、貯溜タンク４に貯溜された固形物入り液体Ｌ全体を撹拌することができる。
さらに上記撹拌ノズル８を内周側の側壁４ａ側に偏倚させて設け、かつ撹拌ノズル８が外周側の側壁４ａ側に固形物入り液体Ｌを噴射させることで、より効率的に固形物入り液体Ｌを撹拌することができる。

図１に示すように、上記充填バルブ６は貯溜タンク４の下方に設けられた回転板１０の外周に等間隔に設けられており、貯溜タンク４の底面４ｂには充填バルブ６との間に配設される充填配管６ａが接続されている。
上記充填バルブ６は上記回転テーブル３に載置される容器１と同じ間隔で設けられており、また図２、図３に示すように上記充填配管６ａは上記撹拌ノズル８の設けられた位置よりも外周側に接続されている。
充填配管６ａには流量計１２が設けられており、制御手段７は流量計１２から入力される信号から通過する固形物入り液体Ｌの流量を計測することで、容器１への充填量を認識し、各充填バルブ６による容器１への固形物入り液体Ｌの充填と停止とを制御するようになっている。

上記構成を有する充填装置２によれば、上記貯溜タンク４が駆動手段によって回転し、また撹拌ノズル８から固形物入り液体Ｌを噴射することで、貯溜タンク４の固形物入り液体Ｌを撹拌することができ、充填バルブ６からは撹拌された固形物入り液体Ｌを容器１に充填することができる。
しかしながら、充填装置２を備えた充填ラインにおいて異常が発生し、充填ラインを停止させた場合には、当該充填装置２を再作動させる必要があるが、その際には貯溜タンク４内の固形物入り液体Ｌを再度撹拌する必要がある。
ここで、上記充填装置２が停止した状態で貯溜タンク４内の固形物入り液体Ｌを撹拌しようとした場合、充填バルブ６による固形物入り液体Ｌの充填が停止していることから、上記撹拌ノズル８を介して給液手段５から固形物入り液体Ｌを供給すると、固形物入り液体Ｌがあふれてしまうこととなる。
このため従来の充填装置２では、充填装置２を再作動させる際には、撹拌ノズル８から噴射された固形物入り液体Ｌによって貯溜タンク４内の固形物入り液体Ｌが十分に撹拌されるまでの間、充填バルブ６から撹拌されていない不均質な固形物入り液体Ｌをトイ等に排出する等の作業が必要となっていた。
このような問題に対処するため、本実施例の充填装置２は、上記充填バルブ６による充填動作の開始直後から、撹拌された状態の固形物入り液体Ｌを充填可能とするものである。

本実施例の貯溜タンク４には、図１に示すように固形物入り液体Ｌの液面高さを検出する検出手段１１が設けられており、検出結果は上記制御手段７に送信されるようになっている。
検出手段１１は、通常の運転時の液面高さである第１高さと、上記充填バルブ６による充填動作の開始時の液面高さである上記第１高さよりも高い第２高さとを検出するようになっている。
通常の運転時は、上記充填バルブ６を介して貯溜タンク４から排出される固形物入り液体Ｌの排出量に応じて、上記制御手段７は上記第１高さが維持されるよう、上記給液手段５が供給する固形物入り液体Ｌの供給量を制御するようになっている。
一方、充填装置２を停止した状態から作動させる際、制御手段７は上記充填バルブ６による充填を停止させたまま上記給液手段５を作動させて、上記撹拌ノズル８を介して貯溜タンク４に固形物入り液体Ｌを供給する。
その結果、貯溜タンク４では固形物入り液体Ｌの液面高さが上昇し、その後検出手段１１が上記第２高さを検出すると、制御手段７は上記充填バルブ６による容器１への充填動作を開始させる。
ここで、上記液面高さが第２高さに達するまでの間、上記撹拌ノズル８からは上記固形物入り液体Ｌが噴射されるため、上記貯溜タンク４の固形物入り液体Ｌを撹拌することができ、上記充填バルブ６からはその作動直後から撹拌された状態の固形物入り液体Lを充填することが可能となる。

以下、上記構成を有する充填装置２の動作について説明する。
まず上記充填装置２が正常に運転される通常の運転時において、上記貯溜タンク４の内部の固形物入り液体Ｌは上記貯溜タンク４の回転および撹拌ノズル８から噴射された固形物入り液体Ｌによって十分に撹拌されている。
この状態で上記充填バルブ６が容器１に固形物入り液体Ｌを行い、その際上記検出手段１１の検出結果に基づいて貯溜タンク４の液面高さを上記第１高さに維持するよう、制御手段７は上記給液手段５を制御して固形物入り液体Ｌの供給を行う。
この状態で例えば充填装置２の上流側の装置で異常が発生し、充填装置２への空の容器１の供給量が不足すると、制御手段７は充填装置２を緊急停止させる。
具体的には、制御手段７は最初に上記回転テーブル３への空の容器１の供給を停止させ、一方回転テーブル３の回転および充填バルブ６による容器１への充填を継続して、回転テーブル３にすでに載置されていた容器１については固形物入り液体Ｌの充填を行ってから下流側の装置へと排出する。
そして回転テーブル３上の容器１がすべて排出されると、制御手段７は充填バルブ６による容器１への充填を停止させるとともに、回転テーブル３や貯溜タンク４の回転を停止させ、さらに上記給液手段５による固形物入り液体Ｌの供給も停止させる。

その後、上記異常が解消して充填装置２を再度作動させる際、それまで充填装置２が停止していたことから、貯溜タンク４の内部では固形物入り液体Ｌの固形物が沈殿していることとなる。
そこで制御手段７は、最初に上記駆動手段によって回転テーブル３および貯溜タンク４を回転させ、さらに上記給液手段５によって固形物入り液体Ｌの供給を開始させる。
一方制御手段７は、上記回転テーブル３に隣接する供給手段からの空の容器１の供給を停止させ、かつ上記充填バルブ６による固形物入り液体Ｌの排出を停止させておく。
その結果、貯溜タンク４が回転し、かつ撹拌ノズル８が固形物入り液体Ｌを噴射することで、貯溜タンク４内の固形物入り液体Ｌが撹拌されるが、充填バルブ６は充填動作を停止させていることから、上記貯溜タンク４では上記給液手段５が供給した固形物入り液体Ｌによって、充填装置２の停止時における第１高さから液面高さが上昇することとなる。

そして、上記検出手段１１が固形物入り液体Ｌの液面高さが上記第２高さに到達したこと検出すると、制御手段７は上記回転テーブル３への空の容器１の供給を開始させ、さらに上記充填バルブ６による容器１への充填動作を開始する。
このとき、上記固形物入り液体Ｌが第２高さに達するまでの間に、貯溜タンク４内の固形物入り液体Ｌは十分に撹拌されることから、容器１には最初から撹拌された状態の固形物入り液体Ｌを充填することができる。
その後制御手段７は、固形物入り液体Ｌの液面高さが上記第２高さから第１高さとなるまで上記給液手段５による固形物入り液体Ｌの供給量を制限し、その後は第１高さを維持するように給液手段５を制御する。
なお、このとき液面高さが第１高さとなるまで給液手段５による固形物入り液体Ｌの供給を停止させてもよい。このようにしても、貯溜タンク４の回転や上記充填バルブ６による容器１への充填によって貯溜タンク４の内部で固形物入り液体Ｌが流動するため、固形物の沈殿は生じないようになっている。

以上のように、本実施例の充填装置２によれば、当該充填装置２が停止した状態から上記充填バルブ６によって容器１への固形物入り液体Ｌの充填動作を開始する際に、その直後から十分に撹拌された状態の固形物入り液体Ｌを充填することができる。
つまり、貯溜タンク４において予め固形物入り液体Ｌを撹拌することにより、従来のように充填装置２の作動直後の撹拌されていない不均一な固形物入り液体Ｌを排出する作業が不要となり、固形物入り液体Ｌの無駄や作業者の負担を低減することができる。

なお、上記実施例では検出手段１１が上記貯溜タンク４内の固形物入り液体Ｌの液面高さが上記第２高さを検出するまで固形物入り液体Ｌを供給しているが、これに代えて例えば所定時間が経過するまで固形物入り液体Ｌを供給するようにしてもよい。
また上記実施例では、充填装置２を作動させる際に貯溜タンク４を回転させるようになっているが、貯溜タンク４を停止させたまま撹拌ノズル８から固形物入り液体Ｌを噴射させてもよく、その場合であっても固形物入り液体Ｌの撹拌を行うことができる。

１ 容器 ２ 充填装置
３ 回転テーブル ４ 貯溜タンク
５ 給液手段 ６ 充填バルブ
７ 制御手段 ８ 撹拌ノズル
１１ 検出手段 Ｌ 固形物入り液体

Claims (2)

1. 固形物入り液体を貯溜する貯溜タンクと、当該貯溜タンク内に設けられた撹拌ノズルと、上記撹拌ノズルに固形物入り液体を供給する給液手段と、上記貯溜タンクに接続されて容器に固形物入り液体を充填する充填バルブと、上記給液手段および充填バルブを制御する制御手段とを備え、
   上記撹拌ノズルが上記給液手段から供給された固形物入り液体を噴射することにより貯溜タンク内の固形物入り液体を撹拌する充填装置において、
   上記貯溜タンクは上記固形物入り液体が円形の流路を形成するようにリング状に構成され、
   上記貯留タンクの底面に上記円形の流路に沿って複数の凹部が形成されるとともに、上記撹拌ノズルは各凹部に先端部が各凹部の開口部よりも上方に突出しないように配置されて、上記固形物入り液体を各凹部から斜め上方に、かつ円形の流路の下流側かつ外方に向けて噴射し、
   上記充填バルブによる上記固形物入り液体の充填が停止した状態から当該固形物入り液体の充填を開始する際、
   上記制御手段は、上記充填バルブによる充填を停止させたまま上記給液手段を動作させて上記撹拌ノズルより固形物入り液体を噴射させ、当該噴射された固形物入り液体によって貯溜タンク内の固形物入り液体が撹拌されてから、上記充填バルブによる充填を開始させることを特徴とする充填装置。
2. 上記貯溜タンク内の固形物入り液体の液面高さを検出する検出手段を設け、
   通常の運転時において、上記制御手段は上記検出手段が検出する第１高さを維持するように上記給液手段を制御し、
   上記充填バルブによる充填を開始する際、制御手段は上記検出手段が上記液面高さが上記第１高さよりも高い第２高さを検出してから、上記充填バルブによる充填を開始させることを特徴とする請求項１に記載の充填装置。

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