JP6955327B2 - 背圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、固形物を含む飲料など処理する殺菌機の下流に配置される背圧制御装置に関する。

従来、果肉などの固形物を含む飲料を製造する設備は、当該飲料を殺菌機で処理している。この殺菌機の下流側には、背圧弁が設けられている（例えば、特許文献１参照）。背圧弁を設けることで、背圧弁よりも上流側において飲料の圧力を高め、殺菌機において飲料が沸騰してしまうことを防止している。

飲料に背圧を掛けるために背圧弁の開度を絞ると、固形物が背圧弁を通過する際に、破壊されてしまう虞がある。固形物が背圧弁で破壊されずに通過させるために、背圧弁の開度を大きくすると、十分な背圧を掛けられなくなってしまう。

このような問題を解決するために、殺菌機の下流に、殺菌機の流路の口径よりも小径であり、かつ固形物の粒子径よりも大径の長尺な管体によって背圧を付与する構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、固形物の粒子径に合わせて様々な口径の管体を用意しなければならない。また、長尺な管体を用いているため、設置スペースも広く取らなくてはならない。なお、このような問題は、固形物を含む飲料に限らず、殺菌機で被処理液を殺菌する場合について一般に存在する。

特開平１１−２６２３８０号公報 実公平５−３８６３９号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、省スペースであり、殺菌機での沸騰を防止するのに必要な背圧を掛けることができる背圧制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、固形物を含む被処理液を加熱殺菌する殺菌機の下流に設けられ、前記被処理液に背圧を付与する背圧制御装置であって、前記被処理液が流通し、可撓性を有する円筒状の流路部と、前記流路部の断面積が小さくなるように前記流路部の側面の一部を押圧するアクチュエーターと、を備え、前記流路部の前記被処理液の流れに垂直な断面形状は、前記アクチュエーターにより前記流路部が押圧された状態では、前記アクチュエーターに直接押圧された部分の両側に形成された前記アクチュエーターに直接押圧されていない部分であって前記固形物が流通する第１流路及び第２流路を有し、前記第１流路及び前記第２流路は、前記アクチュエーターに直接押圧された部分よりも広く開口していることを特徴とする背圧制御装置にある。

第１の態様では、アクチュエーターを伸長させる量を制御することで、被処理液に適切な背圧を掛けることができる。また、従来のように、背圧を調整するために配管を長くする必要がないので省スペースとすることができる。
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の背圧制御装置において、前記断面形状は、前記アクチュエーターにより前記流路部の内面同士が接触した部分の前記アクチュエーターが伸縮する方向とは直交する方向における幅が、前記第１流路及び前記第２流路の当該方向における幅よりも短いことを特徴とする背圧制御装置にある。
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載の背圧制御装置において、前記アクチュエーターの前記流路部を押圧する押圧部は、前記流路部よりも幅が短いことを特徴とする背圧制御装置にある。

本発明の第４の態様は、第１から第３の何れか一つの態様に記載する背圧制御装置において、前記アクチュエーターの前記流路部に当接する押圧面は曲面状に形成されていることを特徴とする背圧制御装置にある。

第４の態様では、流路部を滑らかに変形させることができるので被処理液を円滑に流通
させることができる。

本発明の第５の態様は、第１から第４の何れか一つの態様に記載する背圧制御装置において、少なくとも一対の前記アクチュエーターが前記流路部を挟むように前記流路部の側面を押圧することを特徴とする背圧制御装置にある。

第５の態様では、流路部を両側から均等、対称に変形させることができるので、被処理
液の流通をより円滑にさせることができる。

本発明によれば、省スペースであり、殺菌機での沸騰を防止するのに必要な背圧を掛けることができる背圧制御装置が提供される。

飲料を製造する設備の概略図である。 背圧制御装置の正面図である。 背圧制御装置の側面図である。 図２のＡ−Ａ’線断面図である。 アクチュエーターの正面図および側面図である。 アクチュエーターが流路部を変形させたときのＡ−Ａ’線断面図である。 図６のＢ−Ｂ’線断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。

図１は飲料を製造する設備の概略図である。図示するように、製造設備Ｉは、被処理液が貯留されたタンク１を備えている。本実施形態では、被処理液は、果肉などの固形物を含む飲料である。固形物や被処理液は、特に限定されないが、果実や野菜を由来とする繊維などの固形物を含む果実飲料などを被処理液として挙げることができる。

タンク１内の被処理液は、ポンプ２により配管３に圧送される。配管３には、殺菌機４が接続されている。殺菌機４は、例えば、プレート式、多管式などの各種の熱交換器であるが、形式に特に限定はない。殺菌機４により殺菌された飲料は、配管３に設けられた背圧制御装置１０を通過して、次工程の各種装置に送られる。

図２から図５を用いて、背圧制御装置の構成について説明する。図２は背圧制御装置の正面図であり、図３は背圧制御装置の側面図であり、図４は図２のＡ−Ａ’線断面図であり、図５はアクチュエーターの正面図および側面図である。

背圧制御装置１０は、流路部２０と、アクチュエーター３０と、ケース４０とを備えている。

流路部２０は、被処理液が流通し、可撓性を有する部材である。本実施形態では、流路部２０は、円筒状に形成されたゴムからなり、その内周面の全体にはフッ素樹脂が形成されたものである。

このような流路部２０は、本実施形態ではケース４０に納められている。ケース４０はステンレス等から形成された円筒状の部材である。ケース４０には、軸方向に沿った流路４１が形成されている。流路４１は、内側にケース４０が収納できる程度の大きさとなっている。このような流路４１の内側に流路部２０が収納されている。

配管３は、上流側配管３Ａ（殺菌機４側の配管）と、下流側配管３Ｂ（殺菌機４から次工程側の配管）とを有しており、それぞれがフランジ部５でケース４０に取り付けられている。上流側配管３Ａは流路４１の上流側の開口に連通した状態でケース４０に固定されている。また、下流側配管３Ｂは、流路４１の下流側の開口に連通した状態でケース４０に固定されている。

流路部２０の両端の開口は、ケース４０の流路４１から突出して外側に折り曲げられている。この折り曲げられた部分は、上流側ではケース４０及び上流側配管３Ａで固定され、下流側ではケース４０及び下流側配管３Ｂで固定されている。このようにして、ケース４０に固定された流路部２０は、上流側配管３Ａ及び下流側配管３Ｂに連通し、被処理液が流通するようになっている。

アクチュエーター３０は、流路部２０の側面を押圧することが可能な装置である。本実施形態のアクチュエーター３０は、例えば、シリンダ（図示せず）と、そのシリンダの軸線方向に摺動可能となるように設けられたピストン３１とを備えている。ピストン３１の先端側には、流路部２０の側面に当接して押圧する押圧部３２が設けられている。押圧部３２の形状は特に限定されないが、押圧部３２の流路部２０に当接する押圧面３３は曲面となっていることが好ましい。詳細は後述するが、このような押圧面３３とすることで、流路部２０内における被処理液に急激な圧力変化が生じることを抑制することができる。

ケース４０の側面には、流路部２０が露出する開口部４２が二つ設けられている。アクチュエーター３０は、これらの開口部４２を通過して、流路部２０の側面を押圧するように配置されている。

本実施形態ではアクチュエーター３０は一対設けられており、流路部２０を挟んで対向配置されている。一対のアクチュエーター３０は、伸縮する方向が同一方向に揃えられており、また、各ピストン３１が伸縮する方向は、流路部２０の側面に対してほぼ垂直な方向になっている。このような一対のアクチュエーター３０を伸長させることで、押圧部３２で流路部２０の中心を挟み込むようにして流路部２０を変形させることができる。

また、アクチュエーター３０は、図示しない制御装置によって伸長又は収縮することが可能となっており、伸長する量を適宜制御することで、流路部２０の側面を任意の強さで押圧し、変形の程度を調整することが可能となっている。

図６及び図７を用いて、アクチュエーター３０による流路部２０の断面積の変化を説明する。図６はアクチュエーター３０が流路部２０を変形させたときのＡ−Ａ’線断面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ’線断面図である。

これらの図に示すように、一対のアクチュエーター３０は、流路部２０を挟んで互いの荷重が掛かるまで伸長している。すなわち、流路部２０の中心が押し潰されるまでアクチュエーター３０が伸長している。アクチュエーター３０の押圧部３２は、流路部２０の中心を押圧して変形させているので、図７に示す断面では略８の字状となり、流路部２０が２つの第１流路２１、第２流路２２に分割されている。

このように、アクチュエーター３０が流路部２０を押圧して変形させることで、断面積が元の状態（図５参照）よりも小さくなっている。これにより、流路部２０を流通する被処理液に背圧を掛けることができる。さらに、アクチュエーター３０により直接押圧されていない部分である第１流路２１及び第２流路２２に、被処理液中の固形物を流通させることができる。

換言すれば、アクチュエーター３０の伸長量を適宜設定することで、殺菌機４で加熱された被処理液が沸騰しない程度の背圧を掛けることができるとともに、固形物が流通するだけの径の第１流路２１、第２流路２２を形成することができる。

このように本実施形態の背圧制御装置１０によれば、アクチュエーター３０を伸長させる量を制御することで、固形物を破壊せずに流通させ、かつ被処理液に適切な背圧を掛けることができる。従来のように、背圧を調整するために配管の長さを長くする必要がないので、本実施形態の背圧制御装置１０は省スペースとすることができる。なお、被処理液には固形物が含まれている必要はない。このような固形物を含まない被処理液に対しても、背圧制御装置１０は、省スペースであり、かつ被処理液を沸騰させない程度の背圧をかけることができる。

一般に、殺菌機４は、最終的に被処理液を充填するボトルの容量に合わせて、流量を可変させて使用される。一方、被処理液に掛ける背圧の量は、流量に関わらず変化させない。このように、流量の変化に応じて圧力損失も変化してしまう。これに対して、従来技術では、背圧源となる配管を複数用意し、その都度流路を切り換えることで背圧を一定値に合わせていた。このように背圧を一定にするためには、非常に手間が掛かっていた。

一方、本実施形態の背圧制御装置１０によれば、流量の変化に対応して被処理液に掛ける背圧を所望の一定値にするためには、アクチュエーター３０により流路部２０の絞り量（断面積）を変化させるだけよい。

本実施形態の背圧制御装置１０は、アクチュエーター３０の押圧面３３が曲面状に形成されている。このような押圧面３３により押圧された流路部２０は、図６に示すように、流路方向に沿って滑らかに変形する。したがって、流路部２０において固形物を引っ掛かりにくくすることができ、固形物を円滑に流通させることができる。

また、被処理液が流路部２０の押し潰された部分を通過した後は減圧されるが、上述したように流路部２０が滑らかに変形しているので、緩やかに減圧される。このため、流路部２０を通過した後で急激に減圧されることによって被処理液が沸騰してしまうことを抑制することができる。

なお、アクチュエーター３０の押圧面３３は、上述したような曲面状である構成に限定されず、流路部２０の側面を押圧できる構成であればよい。

本実施形態の背圧制御装置１０は、一対のアクチュエーター３０が流路部２０を挟むように、流路部２０の側面を押圧する。このような構成により、図６や図７に示すように、流路部２０を両側から均等、対称に変形させることができる。そして、変形した流路部２０の両側部分（図７の上側及び下側）を断面積が広い第１開口部２１及び第２開口部２２とすることができるので、固形物を流通させやすい。このように流路部２０を変形させるので、被処理液の流通をより円滑にさせることができる。

なお、流路部２０は、このように均等、対称に変形させる必要はない。例えば、一つのアクチュエーター３０により流路部２０をケース４０の内面へ押し付けるようにして変形させてもよい。

本実施形態の背圧制御装置１０は、アクチュエーター３０が流路部２０の内面の一部が接触するように流路部２０の側面を押圧する。すなわち、一対のアクチュエーター３０が流路部２０を挟んで互いの荷重が掛かるまで伸長している。流路部２０の内面同士が接触するまで流路部２０を変形させることで、断面積をより小さくし、より高い背圧を掛けることが可能となっている。なお、流路部２０は、このように内面同士が接触するまで変形させる必要はない。

〈他の実施形態〉
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的な構成は上述したものに限定されるものではない。

例えば、製造設備Ｉの構成は、図１に示したものに限定されない。本発明の背圧制御装置は殺菌機を備える任意の製造設備に適用することができる。

また、背圧制御装置１０はアクチュエーター３０を一対備えていたが、このような態様に限定されない。アクチュエーター３０は１本でもよいし３本以上であってもよい。また、一対のアクチュエーター３０は伸縮する方向が同一方向に揃えられていたが、このような態様に限定されない。

Ｉ…製造設備、４…殺菌機、１０…背圧制御装置、２０…流路部、３０…アクチュエーター、３３…押圧面

Claims (5)

1. 固形物を含む被処理液を加熱殺菌する殺菌機の下流に設けられ、前記被処理液に背圧を付与する背圧制御装置であって、
   前記被処理液が流通し、可撓性を有する円筒状の流路部と、
   前記流路部の断面積が小さくなるように前記流路部の側面の一部を押圧するアクチュエーターと、を備え、
   前記流路部の前記被処理液の流れに垂直な断面形状は、前記アクチュエーターにより前記流路部が押圧された状態では、前記アクチュエーターに直接押圧された部分の両側に形成された前記アクチュエーターに直接押圧されていない部分であって前記固形物が流通する第１流路及び第２流路を有し、
   前記第１流路及び前記第２流路は、前記アクチュエーターに直接押圧された部分よりも広く開口している
   ことを特徴とする背圧制御装置。
2. 請求項１に記載の背圧制御装置において、
   前記断面形状は、前記アクチュエーターにより前記流路部の内面同士が接触した部分の前記アクチュエーターが伸縮する方向とは直交する方向における幅が、前記第１流路及び前記第２流路の当該方向における幅よりも短い
   ことを特徴とする背圧制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載する背圧制御装置において、
   前記アクチュエーターの前記流路部を押圧する押圧部は、前記流路部よりも幅が短い
   ことを特徴とする背圧制御装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載する背圧制御装置において、
   前記アクチュエーターの前記流路部に当接する押圧面は曲面状に形成されている
   ことを特徴とする背圧制御装置。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載する背圧制御装置において、
   少なくとも一対の前記アクチュエーターが前記流路部を挟むように前記流路部の側面を押圧する
   ことを特徴とする背圧制御装置。

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