JP7062421B2 - 混合物充填装置及び混合物充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、固形状物及び液状物を容器に投入する混合物充填装置及び混合物充填方法に関する。

食品や日用品等の分野において、固形状物及び液状物の混合物を容器に投入することが広く行われている。例えばカレーのレトルトパックは、液状のカレールー及び固形状の具材を含む混合物を袋状の容器に封入することで製造される。

液状物及び固形状物を容器に充填する場合、例えば、固形状物を先に容器内に投入し、その後に液状物を容器に入れる方法がある。この方法では、固形状物及び液状物を適切な比率で容器に封入するために、固形状物の量（重さ）を計量器によって測定し、その測定値に応じて液状物の量を決定することが好ましい。

そのような計量器としてこれまで様々な装置が提案されており、例えば特許文献１は、液状の主剤と粉体などの副剤を必要重量だけ自動的に供給して撹拌混合する自動混合装置を開示する。この装置では、混合器に供給される主剤及び副剤の重量を荷重測定器（ロードセル）により計測することで、配合誤差の低減が図られている。

特開平０８－３２３１７７号公報

上述のように特許文献１の装置では、重量計測が、主剤及び副剤が投入される混合器において行われる。そのため重力計測が行われている間は、混合器に対する主剤及び副剤の追加投入を停止させる必要がある。したがって重量計測が行われている間は混合器を使った製造工程が停止させられることになり、生産性が阻害される。また従来の計量器は、測定精度が悪かったり、装置が大型化したり、清掃などのメンテナンスが大変だったり等の不具合があった。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、液状物及び固形状物を適切な比率で混合し、混合物の容器への投入処理を高速に行って生産性を向上させることができる混合物充填装置及び混合物充填方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、固形状物を供給する固形状物供給部と、液状物を供給する液状物供給部と、固形状物供給部から供給される固形状物を貯留及び放出可能なホッパーユニットであって、ホッパー本体と、ホッパー本体の放出口を開閉するシャッターと、を有するホッパーユニットと、ホッパーユニットに連結され、ホッパーユニット内に貯留された固形状物の重量を測定する重量測定計と、ホッパーユニットを介して固形状物供給部から供給される固形状物及び液状物供給部から供給される液状物が貯留される混合タンクであって、ホッパー本体の放出口がシャッターによって開かれた際にホッパーユニット内から放出される固形状物を受け入れる混合タンクと、混合タンク内に貯留された固形状物及び液状物の混合物を容器に充填する混合物充填部と、重量測定計及び液状物供給部に接続される制御部と、を備え、制御部は、重量測定計の測定結果に基づいて、液状物供給部を制御し、液状物供給部から供給する液状物の量を調整する混合物充填装置に関する。

液状物供給部は、ホッパーユニット内に向けて液状物を吐出する吐出口を備えてもよい。

吐出口は、ホッパー本体の内面及びシャッターの内面のうちの少なくともいずれかに向けて配置されてもよい。

液状物供給部は、固形状物供給部からホッパーユニット内に固形状物が供給され、重量測定計がホッパーユニット内に貯留された固形状物の重量を測定し、ホッパー本体の放出口がシャッターによって開かれた後に、吐出口から液状物を吐出してもよい。

液状物供給部は、混合タンク内に向けて液状物を吐出する吐出口を備えてもよい。

混合物充填装置は、混合タンク内の液状物及び固形状物を撹拌する撹拌部を更に備えてもよい。

制御部は、ホッパーユニット内に固形状物が供給される前に重量測定計により測定されたホッパーユニット内に付着残留した固形状物の重量の値と、ホッパーユニット内に固形状物が供給された後に重量測定計により測定されたホッパーユニット内における固形状物の重量の値と、の差分に基づいて、ホッパーユニット内に供給された固形状物の重量を取得してもよい。

本発明の他の態様は、固形状物を貯留及び放出可能なホッパーユニットに固形状物を供給する固形状物供給工程と、固形状物供給工程後、ホッパーユニット内に貯留した固形状物の重量を測定する重量測定工程と、重量測定工程後、ホッパーユニット内の固形状物を混合タンク内に放出する固形物放出工程と、重量測定工程後、重量測定工程における測定結果に基づき、固形状物の重量の値に応じて予め設定されている最適な液状物の供給量の値から、混合タンク内に供給する液状物の量を決定する液状物供給量決定工程と、液状物供給量決定工程後、決定された液状物の量を液状物供給部から混合タンク内に供給する液状物供給工程と、固形物放出工程及び液状物供給工程で混合タンク内に供給された固形状物及び液状物を、混合タンク内に貯留し、混合タンク内で混合する混合工程と、混合工程で混合された混合タンク内における固形状物及び液状物を容器に充填する混合物充填工程と、を備える混合物充填方法に関する。

液状物供給工程は、ホッパーユニットの内面に向けて液状物を供給し、供給した液状物によってホッパーユニットの内面に付着した固形状物が流れ落ち、液状物と一緒に混合タンク内に供給されてもよい。

本発明によれば、液状物及び固形状物を適切な比率で混合し、混合物の容器への投入処理を高速に行って生産性を向上させることができる。

図１は、第１実施形態の混合物充填装置を示す図である。 図２は、図１の矢印「ＩＩ」に沿って見た混合物充填装置の一部を示す図である。 図３は、制御系を示すブロック図である。 図４は、第２実施形態の混合物充填装置を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。以下で説明する混合物充填装置及び混合物充填方法は、所望比率で配合された液状物及び固形状物を容器に投入する装置及び方法である。

液状物は、典型的には流動性を有する不定形の液体であり、具体的な種類や粘度等の物性は問わない。後述の液状物供給部から供給される液状物は、そのような液体を一部に含み或いは全部がそのような液体であり、全体として流動性を有する。一方、固形状物は、１又は複数の固体によって構成される物体であり、一般的な固形物に加えて、ゲル体、ペースト体、粒子、及び粉体も固形状物の概念に含まれる。後述の固形状物供給部から供給される固形状物は、そのような物体を一部に含み或いは全部がそのような物体である。本実施形態の液状物は固形状物の重量に応じた最適な量が定められており、最適量の液状物が固形状物に混ぜ合わせられて、液状物及び固形状物が所望比率で配合された混合物が容器に投入される。このようにして得られる混合物の用途は特に限定されず、典型的には、食品や日用品として混合物が用いられる。

また混合物が投入される容器も限定されず、開口部を介して、液状物及び固形状物の混合物が容器内に投入される。したがって、ポリエチレン等の柔軟な素材で作られる袋体、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）等の比較的剛性の高い素材で作られるボトル、或いはその他の素材で作られる収容体を容器として使用することができる。また容器の開口部の位置及び形態も限定されず、典型的には容器の天井部に形成された口部を開口部として利用可能であるが、容器の内側と外側とを連通させるスパウト等の器具を開口部として利用してもよいし、容器の天井部以外の箇所に設けられた口部や器具を開口部として利用してもよい。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の混合物充填装置１０を示す図である。図２は、図１の矢印「ＩＩ」に沿って見た混合物充填装置１０の一部を示す図である。図３は、制御系を示すブロック図である。なお図１及び図２には、一部要素の内部構成が示されている。

混合物充填装置１０は、固形状物を供給する固形状物供給部１２と、液状物を供給する液状物供給部１４と、ホッパー本体３１及びシャッター３４を具備するホッパーユニット１６と、固形状物と液状物とが混合される混合タンク２０と、混合タンク２０内に貯留される固形状物及び液状物の混合物を容器１００に導入する混合物充填部２２と、制御部３８と、を備える。

固形状物供給部１２は、ホッパー本体３１に固形状物を供給する。図示の固形状物供給部１２は、無端状ベルトを含む搬送コンベア４１と、搬送コンベア４１を駆動するコンベア駆動部（例えばサーボモータ等）４２と、を有する。搬送コンベア４１上には固形状物が載せられ、固形状物は搬送コンベア４１によりホッパー本体３１に向けて搬送される。搬送コンベア４１上には、他の装置によって固形状物が載せられてもよいし、作業者によって固形状物が載せられてもよい。

本実施形態の搬送コンベア４１は、コンベア駆動部４２によって断続的に移動させられる。搬送コンベア４１の移動量及び／又は移動タイミングは予め決められていてもよく、また作業者によって決められてもよい。例えば、制御部３８がコンベア駆動部４２を制御し、所定タイミングで所定量だけ搬送コンベア４１を移動させてもよい。また図示しない入力装置を作業者が操作することでその入力装置から制御部３８に指示信号が送られ、その指示信号に応じて制御部３８がコンベア駆動部４２を制御して搬送コンベア４１を駆動してもよい。したがって例えば、予め定められたタイミングで及び／又は作業者が入力装置を操作したタイミングで、搬送コンベア４１を予め定められた一定距離だけ断続的に走行させてもよい。

上述の構成を有する固形状物供給部１２において、搬送コンベア４１上に載せられる固形状物の重量は測定されず、搬送コンベア４１上に対する固形状物の載置作業を無造作に行うことができる。すなわち、基本的には固形状物の重量を気にすることなく搬送コンベア４１上に固形状物を載せることができ、固形状物の供給作業を迅速に行うことができる。

ホッパーユニット１６のホッパー本体３１は、固形状物供給部１２からの固形状物を受け入れ、シャッター３４がホッパー本体３１の底部開口（すなわち放出口）３１ｂを開くことによって、ホッパー本体３１内に貯留されている固形状物が混合タンク２０内に向けて落下させられる。ホッパー本体３１の上部開口３１ａは、搬送コンベア４１の終端位置の鉛直方向下方に配置される。一方、ホッパー本体３１の底部開口３１ｂは、混合タンク２０の上部開口２０ａの下方において混合タンク２０内に配置されるとともに、混合タンク２０の底部開口２０ｂよりも上方に配置されている。図示のホッパー本体３１の上部開口３１ａは、鉛直方向に搬送コンベア４１から比較的離れた位置に配置されているが、搬送コンベア４１に接近した位置に設けられていてもよい。また図示のホッパー本体３１の底部開口３１ｂは、混合タンク２０の内部に配置されているが、混合タンク２０の外部に配置されていてもよい。ホッパー本体３１の底部開口３１ｂが混合タンク２０の外部に配置される場合には、シャッター３４により底部開口３１ｂが開かれた際にホッパー本体３１内から落下してくる固形状物が混合タンク２０内に進入するように、ホッパー本体３１と混合タンク２０との間の相対位置を調整することが好ましい。

このようにホッパー本体３１は、固形状物供給部１２から固形状物が供給される。さらに本実施形態のホッパー本体３１は、液状物供給部１４から液状物も供給される。図示のホッパー本体３１は、搬送コンベア４１の終端位置から落下した固形状物がホッパー本体３１の上部開口３１ａを介してホッパー本体３１の内部に進入する。また図示のホッパー本体３１の上部開口３１ａには、液状物供給部１４の液状物導入部４４の吐出口が向けられており、液状物導入部４４から吐出した液状物が上部開口３１ａを介してホッパー本体３１の内部に進入する。特に本実施形態の液状物導入部４４は、その吐出口がホッパー本体３１の内壁面及び／又はシャッター３４に向けられており、液状物導入部４４から吐出される液状物がホッパー本体３１の内壁面及び／又はシャッター３４に付着する。

シャッター３４は、ホッパー本体３１に対して揺動可能に取り付けられており、制御部３８の制御下でホッパー本体３１の底部開口３１ｂを開閉する。底部開口３１ｂがシャッター３４により閉じられている状態でホッパー本体３１内に投入された固形状物は、ホッパー本体３１内に貯留される。底部開口３１ｂがシャッター３４により開かれた場合、ホッパー本体３１内の内容物は、重力の影響によりホッパー本体３１内から底部開口３１ｂを介して落下し、混合タンク２０内に進入する。

ホッパー本体３１には、ロードセル５９を具備する重量測定計１８が連結されている。重量測定計１８（すなわちロードセル５９）は、ホッパー本体３１内に貯留される内容物の重量を測定し、測定結果を制御部３８に送信する。実際には、重量測定計１８は、ホッパー本体３１内の内容物の重量だけではなく、ホッパー本体３１及びシャッター３４の重量も測定するが、予め把握されているホッパー本体及びシャッターの重量値を重量測定計１８の測定値から差し引くことによって、ホッパー本体３１内の内容物の重量を取得することができる。そのような重量の演算は、重量測定計１８により行われてもよいし、制御部３８により行われてもよい。いずれにしても制御部３８は、重量測定計１８の測定結果に基づいて、ホッパー本体３１に供給された固形状物の重量を取得することができる。

また本実施形態の制御部３８は、ホッパー本体３１に新たな固形状物が供給される前に重量測定計１８により測定されたホッパー本体３１内に貯留される内容物の重量の値と、ホッパー本体３１に新たな固形状物が供給された後に重量測定計１８により測定されたホッパー本体３１内に貯留される内容物の重量の値と、の差分に基づいて、ホッパー本体３１に新たに供給された固形状物の重量を取得する。これにより、例えば、ホッパー本体３１内に固形状物が残存していても、ホッパー本体３１に新たに供給された固形状物の重量を精度良く取得することができる。

混合タンク２０には、固形状物供給部１２からの固形状物及び液状物供給部１４からの液状物が貯留される。混合タンク２０の少なくとも一部は、ホッパー本体３１の底部開口３１ｂの鉛直方向下方に配置され、ホッパー本体３１の底部開口３１ｂがシャッター３４により開かれた際にホッパー本体３１内から放出される内容物を受け止める。本実施形態では、固形状物及び液状物の両者がホッパー本体３１に供給されるため、固形状物及び液状物の両方がホッパー本体３１を介して混合タンク２０に供給される。

混合タンク２０内には撹拌部２４が設けられている。撹拌部２４は混合タンク２０内の液状物及び固形状物を撹拌する。図示の撹拌部２４は、撹拌羽根５６及びスクリュー羽根５８を具備する。撹拌羽根５６は、主として液状物及び固形状物を互いに混ぜ合わせるために設けられており、効率良く液状物及び固形状物を掻き回すことができる。一方、スクリュー羽根５８は、撹拌羽根５６よりも下方に設けられており、液状物及び固形状物を撹拌する機能だけではなく、液状物及び固形状物の混合物を混合タンク２０の底部開口２０ｂに向けて送り出す機能も有する。

撹拌羽根５６は撹拌羽根回転軸５５に固定され、撹拌羽根回転軸５５は第２ギア５２に固定され、第２ギア５２は第１ギア５１と噛み合っている。第１ギア５１にはギア駆動部５３（例えばサーボモータ）が接続されており、ギア駆動部５３は制御部３８によって制御される。制御部３８の制御下でギア駆動部５３が第１ギア５１を回転させることにより、第２ギア５２及び撹拌羽根回転軸５５を回転させることができ、撹拌羽根回転軸５５に固定されている撹拌羽根５６も回転させることができる。このように、撹拌羽根５６の回転は制御部３８の制御下でギア駆動部５３によって調整される。

スクリュー羽根５８はスクリュー回転軸５７に固定され、スクリュー回転軸５７はスクリュー駆動部５４（例えばサーボモータ）に接続されており、スクリュー駆動部５４は制御部３８によって制御される。制御部３８の制御下でスクリュー駆動部５４がスクリュー回転軸５７を回転させることにより、スクリュー羽根５８を回転させることができる。このように、スクリュー羽根５８の回転は制御部３８の制御下でスクリュー駆動部５４によって調整される。なお上述のようにスクリュー羽根５８は、主として混合物を混合タンク２０から混合物用三方弁６５に向かって送り出すために働き、混合物の送り出し量はスクリュー羽根５８の回転量に応じて調整される。したがって制御部３８は、スクリュー駆動部５４を制御してスクリュー羽根５８の回転量を調整することで、混合タンク２０から混合物用三方弁６５に向かって送り出す混合物の量や速度を変えることもできる。

混合物充填部２２は、混合タンク２０内に貯留される固形状物及び液状物の混合物を容器１００に導入する。具体的には、混合物充填部２２は、制御部３８の制御下で、混合タンク２０から予め定められた量の混合物を取り出し、その取り出された混合物を容器１００に供給する。

本実施形態の混合物充填部２２は、混合物用三方弁６５、混合物用シリンダ６６、混合物用ピストン６７、混合物供給駆動部６８、混合物搬送路７２及び充填ノズル７３を有する。

混合物用三方弁６５は、相互に連通するタンク連通口６５ａ、導入部連通口６５ｂ及び搬送路連通口６５ｃを有し、タンク連通口６５ａを介して混合タンク２０（特に底部開口２０ｂ）と連通し、導入部連通口６５ｂを介して混合物用ピストン６７と連通し、搬送路連通口６５ｃを介して混合物搬送路７２と連通する。これらの連通口６５ａ、６５ｂ、６５ｃは制御部３８の制御下で開閉可能に設けられている。混合物用三方弁６５は、例えば、タンク連通口６５ａ及び導入部連通口６５ｂを開きつつ搬送路連通口６５ｃを閉鎖する第１の開閉モードと、導入部連通口６５ｂ及び搬送路連通口６５ｃを開きつつタンク連通口６５ａを閉鎖する第２の開閉モードと、をとりうる。

混合物供給駆動部６８は、混合物用シリンダ６６内における混合物用ピストン６７の配置位置を調整することができる任意の機構を採用することができる。図示の混合物供給駆動部６８は、サーボモータ等の回転軸に連結されたリンクが、混合物用ピストン６７に対して揺動自在に設けられた揺動体に連結されており、その回転軸の回転位置（すなわち回転角度）に応じて混合物用シリンダ６６内における混合物用ピストン６７の位置が決められる。したがって制御部３８は混合物供給駆動部６８（具体的には回転軸の回転角度）を制御することで、混合物用ピストン６７を混合物用シリンダ６６内の任意の位置に配置することができる。

混合物を混合タンク２０から取り出す場合、混合物用三方弁６５は第１の開閉モードをとり、搬送路連通口６５ｃが閉鎖されるとともに、タンク連通口６５ａ及び導入部連通口６５ｂを介して混合タンク２０と混合物用シリンダ６６とが連通される。また制御部３８の制御下で混合物供給駆動部６８が混合物用ピストン６７の位置を調整し、混合物の取り出し量に相当する空間が混合物用シリンダ６６内の混合物用ピストン６７の上方に作り出される。その状態で、スクリュー駆動部５４がスクリュー羽根５８を回転させて混合タンク２０内の混合物を底部開口２０ｂから混合物用三方弁６５及び混合物用ピストン６７に向かって送り出すことで、混合物用シリンダ６６内の混合物用ピストン６７の上方の空間が混合物によって充填される。このようにして所望量の混合物が混合タンク２０から取り出される。

このようにして取り出された混合物を容器１００に投入する際には、混合物用三方弁６５は第２の開閉モードをとり、タンク連通口６５ａが閉鎖されるとともに、導入部連通口６５ｂ及び搬送路連通口６５ｃを介して混合物用シリンダ６６と混合物搬送路７２とが連通される。その状態で、混合物供給駆動部６８が混合物用ピストン６７の位置を調整し、混合物用シリンダ６６内の混合物用ピストン６７の上方の混合物が混合物用三方弁６５に向かって押し出される。混合物用ピストン６７によって混合物用シリンダ６６内から混合物用三方弁６５に押し出された混合物は、搬送路連通口６５ｃ及び混合物搬送路７２を介して充填ノズル７３に送られ、充填ノズル７３から容器１００内に投入される。

なお充填ノズル７３は、混合物搬送路７２を介して送られてくる混合物を容器１００に投入可能な任意の構成を有する。したがって充填ノズル７３は、例えば、混合物搬送路７２から送られてきた混合物を容器１００に向けて積極的に押し出すことが可能なピストン等の機構を具備してもよい。すなわち充填ノズル７３は、それ自体が混合物を積極的に吐出する機構を具備していてもよいし、或いはそのような積極的に混合物を吐出する機構を具備せずに、混合物の供給圧のみに基づいて混合物を吐出してもよい。

液状物供給部１４は、制御部３８により取得されたホッパー本体３１に供給された固形状物の重量に基づいて決められる量の液状物を供給する。本実施形態の液状物供給部１４は、液状物導入部４４を介してホッパー本体３１内に液状物を供給する。図２に示す液状物供給部１４では、液体供給源（図示省略）から液状物供給路４５を介して液状物貯留タンク４６に液状物が供給され、液状物貯留タンク４６には多量の液状物を貯めておくことができる。液状物貯留タンク４６には、液状物用三方弁４７を介して液状物搬送部５０が接続されており、液状物搬送部５０には液状物導入部４４が接続されている。

液状物用三方弁４７には液状物用シリンダ４８が接続されており、液状物用シリンダ４８内における液状物用ピストン４９の進退動作に応じて、液状物貯留タンク４６からの液状物の取り出しと、取り出された液状物の液状物導入部４４への送り出しと、が行われる。これらの液状物の取り出し及び送り出しは、上述の混合物用三方弁６５、混合物用シリンダ６６、混合物用ピストン６７及び混合物供給駆動部６８によって行われる混合物の取り出し及び送り出しと同様に行われる。すなわち、液状物用ピストン４９の進退位置を調整する液状物供給駆動部７５（図３参照）が設けられており、制御部３８の制御下で、液状物供給駆動部７５による液状物用ピストン４９の進退動作と、液状物用三方弁４７の連通口４７ａ、４７ｂ、４７ｃの開閉動作とが互いに連動させられる。

例えば、液状物を液状物貯留タンク４６から取り出す場合、制御部３８によって液状物用三方弁４７のタンク連通口４７ａ及びシリンダ連通口４７ｂが開かれるとともに搬送路連通口４７ｃが閉鎖される。これにより、タンク連通口４７ａ及びシリンダ連通口４７ｂを介して、液状物貯留タンク４６と液状物用シリンダ４８とが連通される。また制御部３８の制御下で液状物供給駆動部７５が液状物用ピストン４９の位置を調整し、取り出される液状物の量に相当する空間が液状物用シリンダ４８内の液状物用ピストン４９の上方に作り出される。これにより、液状物用シリンダ４８内における液状物用ピストン４９の上方の空間が液状物貯留タンク４６からの液状物によって充填され、所望量の液状物が液状物貯留タンク４６から取り出される。なお上述のように、液状物貯留タンク４６から取り出される液状物の量は、重量測定計１８の測定結果に基づいて得られる「ホッパー本体３１に投入された固形状物の重量」に応じて決められる。

このようにして取り出された液状物を液状物導入部４４から吐出させる際には、液状物用三方弁４７のシリンダ連通口４７ｂ及び搬送路連通口４７ｃが開かれるとともにタンク連通口４７ａが閉鎖され、液状物用シリンダ４８と液状物搬送部５０とが連通される。その状態で、液状物供給駆動部７５が液状物用ピストン４９の位置を調整し、液状物用シリンダ４８内の液状物用ピストン４９の上方の液状物が液状物用三方弁４７に向かって押し出される。液状物用シリンダ４８から液状物用三方弁４７に押し出された液状物は、搬送路連通口４７ｃ及び液状物搬送部５０を介して液状物導入部４４に送られ、液状物導入部４４からホッパー本体３１内に向けて吐出される。

図３に示す制御部３８は、上述のように、重量測定計１８（ロードセル５９）、液状物用三方弁４７、液状物供給駆動部７５、コンベア駆動部４２、ギア駆動部５３、スクリュー駆動部５４、シャッター３４、混合物用三方弁６５及び混合物供給駆動部６８等に接続され、各要素を制御する。

特に制御部３８は、重量測定計１８の測定結果に基づいて、ホッパー本体３１に供給された固形状物の重量を取得し、その固形状物の重量に応じて予め決められている液状物の最適量を取得（算出）する。そして制御部３８は、その最適量の液状物が液状物導入部４４を介してホッパー本体３１に供給されるように液状物供給部１４（特に液状物用三方弁４７及び液状物供給駆動部７５）を制御する。

また本実施形態の制御部３８は液状物供給部１４及びシャッター３４を制御し、ホッパー本体３１及びシャッター３４のうちの少なくともいずれかに液状物が付着するように、液状物供給部１４（特に液状物導入部４４）からホッパー本体３１内に液状物が供給される。具体的には、ホッパー本体３１及びシャッター３４に付着した固形状物を液状物によって洗い落とすことができるように、液状物導入部４４の吐出口の向きが決められている。また液状物供給部１４は、固形状物供給部１２からホッパー本体３１に固形状物が供給され、重量測定計１８がホッパー本体３１内に貯留される内容物の重量を測定し、底部開口３１ｂがシャッター３４によって開かれた後に、ホッパー本体３１内に液状物を供給する。これにより、ホッパー本体３１内から固形状物が落下した後に液状物がホッパー本体３１内に供給されるため、ホッパー本体３１及びシャッター３４に液状物を効率良く付着させることができる。なお液状物供給部１４（すなわち液状物導入部４４）からホッパー本体３１内に液状物を吐出する間、ホッパー本体３１の底部開口３１ｂはシャッター３４によって閉じられていてもよいし、開かれていてもよい。

また制御部３８は、スクリュー駆動部５４、混合物用三方弁６５及び混合物供給駆動部６８を制御し、所望量の混合物を混合タンク２０内から取り出して、当該所望量の混合物を混合物用三方弁６５、混合物搬送路７２及び充填ノズル７３を介して容器１００に投入する。

なお図３において制御部３８は単一ブロックによって示されているが、制御部３８は単一デバイスによって構成されてもよいし、互いに分離した複数のデバイスによって構成されてもよい。

次に、本実施形態の混合物充填装置１０の作用について説明する。以下に説明する混合物充填装置１０の作用は、制御部３８が各種要素の作動を制御することによって行われる。

まずコンベア駆動部４２によって搬送コンベア４１が駆動され、搬送コンベア４１によって固形状物がホッパー本体３１に供給される。この際、搬送コンベア４１上に載せられる固形状物の大きさはばらついており、搬送コンベア４１からホッパー本体３１内への固形状物の供給量は必ずしも一定しない。搬送コンベア４１からホッパー本体３１に固形状物の混合物が供給されている間、ホッパー本体３１の底部開口３１ｂはシャッター３４によって閉じられており、ホッパー本体３１内に供給された固形状物はホッパー本体３１内に貯留される。

搬送コンベア４１からホッパー本体３１内に固形状物がある程度供給された後に、コンベア駆動部４２は搬送コンベア４１を停止させ、搬送コンベア４１からホッパー本体３１内への固形状物の供給も停止させられる。搬送コンベア４１が停止させられるタイミングは、予め定められた時間によって決められていてもよいし、予め定められた搬送コンベア４１の走行距離によって決められてもよいし、作業者が入力装置（図示省略）を使って決めてもよいし、重量測定計１８の測定値に基づいて制御部３８が決めてもよい。

搬送コンベア４１からホッパー本体３１内への固形状物の供給が停止している間に、ホッパー本体３１内の内容物の重量が重量測定計１８によって測定される。重量測定計１８の測定は、搬送コンベア４１が動いている間（すなわち搬送コンベア４１からホッパー本体３１内に固形状物が供給されている間）も行われてもよいし、搬送コンベア４１が停止している間（すなわち搬送コンベア４１からホッパー本体３１内への固形状物の供給が止められている間）のみ行われてもよい。

制御部３８は、ホッパー本体３１内に新たに投入された固形状物の重量を取得し、その固形状物の重量に基づいて最適な液状物の量を算出する。すなわち制御部３８は、固形状物と液状物との配合比を予め定められた比率にするための液状物の量を取得する。

重量測定計１８による測定が終わった後に、ホッパー本体３１の底部開口３１ｂがシャッター３４によって開かれ、ホッパー本体３１内の固形状物が混合タンク２０内に落下させられる。そして、液状物供給部１４（特に液状物導入部４４）からホッパー本体３１の内壁面及び／又はシャッター３４に向けて液状物を吐出し、ホッパー本体３１の内壁面及び／又はシャッター３４に付着した固形状物を液状物により洗い落とす。

ホッパー本体３１の底部開口３１ｂがシャッター３４により開かれた状態で液状物がホッパー本体３１から混合タンク２０に落下した後に、底部開口３１ｂはシャッター３４によって再び閉じられる。なおこの底部開口３１ｂの再閉鎖は、搬送コンベア４１の次の移動に伴って新たな固形状物がホッパー本体３１内に供給される前に行われる。

上述の重量測定計１８による計量、ホッパー本体３１からの固形状物の落下、ホッパー本体３１からの液状物の落下、及びホッパー本体３１の底部開口３１ｂの再閉鎖の一連の動作は、搬送コンベア４１の一度の「移動及び停止」が行われるたびに実行され、混合タンク２０における液状物及び固形状物の混合及び混合タンク２０から容器１００への混合物の投入の処理とは、基本的に無関係に行うことができる。そのため、混合タンク２０から液状物及び固形状物が溢れない範囲において、ホッパー本体３１は任意のタイミングで任意の量の固形状物（及び液状物）を混合タンク２０内に供給することができる。

混合タンク２０内では撹拌羽根５６が回転させられ、混合タンク２０内の液状物及び固形状物の混合が促進される。

また混合物用三方弁６５が制御部３８により制御され、タンク連通口６５ａ及び導入部連通口６５ｂが開かれる一方で搬送路連通口６５ｃが閉鎖され、混合物用三方弁６５の混合タンク２０と混合物用シリンダ６６とが混合物用三方弁６５を介して連通される。そして混合物用ピストン６７を下降させて混合物用シリンダ６６内に混合物を引き込みつつ、スクリュー羽根５８を回転させて混合物用三方弁６５及び混合物用シリンダ６６に向けて混合物が送り出される。

そして混合物用三方弁６５の連通状態が切り換えられて、導入部連通口６５ｂ及び搬送路連通口６５ｃが開かれる一方でタンク連通口６５ａが閉鎖され、混合物用シリンダ６６と混合物搬送路７２とが混合物用三方弁６５を介して連通される。そして混合物用ピストン６７を上昇させて混合物用シリンダ６６内の混合物を混合物用三方弁６５に向かって押し出すことで、混合物搬送路７２を介して充填ノズル７３に混合物が供給される。そして充填ノズル７３から容器１００内に混合物が投入される。

上述のように本実施形態の混合物充填装置１０は、固形状物を供給する固形状物供給部１２と、液状物を供給する液状物供給部１４と、固形状物供給部１２から供給される固形状物を貯留及び放出可能なホッパーユニット１６であって、ホッパー本体３１と、ホッパー本体３１の放出口（底部開口３１ｂ）を開閉するシャッター３４と、を有するホッパーユニット１６と、ホッパーユニット１６に連結され、ホッパーユニット１６内に貯留された固形状物の重量を測定する重量測定計１８と、ホッパーユニット１６を介して固形状物供給部１２から供給される固形状物及び液状物供給部１４から供給される液状物が貯留される混合タンク２０であって、ホッパー本体３１の放出口がシャッター３４によって開かれた際にホッパーユニット１６内から放出される固形状物を受け入れる混合タンク２０と、混合タンク２０内に貯留された固形状物及び液状物の混合物を容器１００に充填する混合物充填部２２と、重量測定計１８及び液状物供給部１４に接続される制御部３８と、を備え、制御部３８は、重量測定計１８の測定結果に基づいて、液状物供給部１４を制御し、液状物供給部１４から供給する液状物の量を調整する。

特に液状物供給部１４は、ホッパーユニット１６内に向けて液状物を吐出する吐出口を備える。また液状物供給部１４の吐出口は、ホッパー本体３１の内面及びシャッター３４の内面のうちの少なくともいずれかに向けて配置される。また液状物供給部１４は、固形状物供給部１２からホッパーユニット１６内に固形状物が供給され、重量測定計１８がホッパーユニット１６内に貯留された固形状物の重量を測定し、ホッパー本体３１の放出口がシャッター３４によって開かれた後に、液状物供給部１４の吐出口から液状物を吐出する。また制御部３８は、ホッパーユニット１６内に固形状物が供給される前に重量測定計１８により測定されたホッパーユニット１６内に付着残留した固形状物の重量の値と、ホッパーユニット１６内に固形状物が供給された後に重量測定計１８により測定されたホッパーユニット１６内における固形状物の重量の値と、の差分に基づいて、ホッパーユニット１６内に供給された固形状物の重量を取得する。

また混合物充填方法は、固形状物を貯留及び放出可能なホッパーユニット１６に固形状物を供給する固形状物供給工程と、固形状物供給工程後、ホッパーユニット１６内に貯留した固形状物の重量を測定する重量測定工程と、重量測定工程後、ホッパーユニット１６内の固形状物を混合タンク２０内に放出する固形物放出工程と、重量測定工程後、重量測定工程における測定結果に基づき、固形状物の重量の値に応じて予め設定されている最適な液状物の供給量の値から、混合タンク２０内に供給する液状物の量を決定する液状物供給量決定工程と、液状物供給量決定工程後、決定された液状物の量を液状物供給部１４から混合タンク２０内に供給する液状物供給工程と、固形物放出工程及び液状物供給工程で混合タンク２０内に供給された固形状物及び液状物を、混合タンク２０内に貯留し、混合タンク２０内で混合する混合工程と、混合工程で混合された混合タンク２０内における固形状物及び液状物を容器１００に充填する混合物充填工程と、を備える。

特に液状物供給工程は、ホッパーユニット１６の内面に向けて液状物を供給し、供給した液状物によってホッパーユニット１６の内面に付着した固形状物が流れ落ち、液状物と一緒に混合タンク２０内に供給される。

以上説明したように本実施形態によれば、液状物及び固形状物を適切な比率で混合し、混合物の容器１００への投入処理を高速に行うことができ、生産性を向上させることができる。

すなわち、ホッパー本体３１に投入された固形状物の重量に応じて液状物の供給量が決められるため、液状物と固形状物とを所望比率で混合することができる。

また液状物及び固形状物の混合を行う場所（すなわち混合タンク２０）と、固形状物の重量を測定する場所（すなわちホッパー本体３１）とを互いに分離することによって、固形状物の重量測定が行われている間も、液状物及び固形状物の混合や混合物の送り出しを行うことができる。これにより、固形状物の重量測定を行う際に液状物及び固形状物の混合や混合物の送り出しを停止させる必要がなく、固形状物の重量測定と、液状物及び固形状物の混合や混合物の送り出しとを並行して行うことができる。

また液状物をホッパー本体３１の内壁面及び／又はシャッター３４に向けて吐出することで、ホッパー本体３１及びシャッター３４に付着した固形状物を液状物によって洗い流すことができる。これにより、次にホッパー本体３１内に投入される固形状物の重量の測定における誤差の発生を抑制でき、また混合タンク２０内に適正量の固形状物及び液状物を送ることができる。

また混合タンク２０内に撹拌部２４を設けることにより、液状物及び固形状物の混合を促して、液状物及び固形状物が互いに分離した状態で容器１００に投入されることを防ぐことができる。

また、本実施形態では混合物が混合物充填部２２により容器１００に向けて積極的に押し出されるため、固形状物及び液状物（或いは固形状物及び液状物の混合物）を自然落下させて容器１００に投入する場合に比べ、投入に要する時間を短縮することが可能である。

［第２実施形態］
本実施形態において上述の第１実施形態と同じ又は類似の構成には共通の符合を付し、その詳細な説明は省略する。

図４は、第２実施形態の混合物充填装置１０を示す図である。なお図４には液状物供給部１４が図示されていないが、本実施形態の液状物供給部１４は、基本的に図２に示す第１実施形態の液状物供給部１４と同じ構成を有する。

本実施形態の液状物供給部１４は、上述の第１実施形態の液状物供給部１４（図１及び図２参照）と同様の構成を有するが、液状物導入部４４が混合タンク２０内に接続している。すなわち液状物供給部１４は、ホッパー本体３１を経由させずに、混合タンク２０に対して液状物を直接的に供給する。

このように本実施形態の液状物供給部１４は、混合タンク２０内に向けて液状物を吐出する吐出口を備える。

他の構成は、上述の第１実施形態の混合物充填装置１０と同様である。

本実施形態によれば、搬送コンベア４１からホッパー本体３１に投入された固形状物の重量に応じた最適量の液状物が、混合タンク２０内に供給される。これにより、液状物の混合タンク２０内における落下距離を小さくして、液状物の不要な泡立ちや飛散を防ぐことができる。また、ホッパー本体３１及びシャッター３４に液状物を付着させることなく混合タンク２０に液状物を供給することができるため、ホッパー本体３１及びシャッター３４に液状物を付着させることで不具合が発生しうる場合には、本実施形態の混合物充填装置１０が有利である。

本発明は、上述の実施形態及び変形例には限定されない。例えば、上述の実施形態及び変形例の各要素に各種の変形が加えられてもよい。また、上述の構成要素及び／又は方法以外の構成要素及び／又は方法を含む形態も、本発明の実施形態に含まれうる。また、上述の構成要素及び／又は方法のうちの一部の要素が含まれない形態も、本発明の実施形態に含まれうる。また、本発明のある実施形態に含まれる一部の構成要素及び／又は方法と、本発明の他の実施形態に含まれる一部の構成要素及び／又は方法とを含む形態も、本発明の実施形態に含まれうる。したがって、上述の実施形態及び変形例、及び上述以外の本発明の実施形態の各々に含まれる構成要素及び／又は方法同士が組み合わされてもよく、そのような組み合わせに係る形態も本発明の実施形態に含まれうる。また、本発明によって奏される効果も上述の効果に限定されず、各実施形態の具体的な構成に応じた特有の効果も発揮されうる。このように、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲、明細書、要約書及び図面に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

例えば上述の実施形態及び変形例では、シャッター３４によってホッパー本体３１の底部開口３１ｂ（放出口）が開閉されるが、ホッパー本体３１内において固形状物等の内容物を貯留及び放出する方式はこれには限定されない。例えば、ホッパー本体３１の底部が開口部を持たず、ホッパー本体３１の側壁に放出口として機能する切欠部（図示省略）が設けられており、ホッパー本体３１全体が回転可能に設けられていてもよい。この場合、制御部３８の制御下で、例えば、固形状物をホッパー本体３１内に貯留する際にはホッパー本体３１の底部を鉛直方向下方に配置した状態でホッパー本体３１内に固形状物を入れ、固形状物をホッパー本体３１から放出する際には、ホッパー本体３１を回転させて切欠部を鉛直方向下方に向けて、当該切欠部を介してホッパー本体３１から混合タンク２０内に向けて固形状物を放出することも可能である。

１０…混合物充填装置、１２…固形状物供給部、１４…液状物供給部、１６…ホッパーユニット、１８…重量測定計、２０…混合タンク、２０ａ…上部開口、２０ｂ…底部開口、２２…混合物充填部、２４…撹拌部、３１…ホッパー本体、３１ａ…上部開口、３１ｂ…底部開口、３４…シャッター、３８…制御部、４１…搬送コンベア、４２…コンベア駆動部、４４…液状物導入部、４５…液状物供給路、４６…液状物貯留タンク、４７…液状物用三方弁、４７ａ…タンク連通口、４７ｂ…シリンダ連通口、４７ｃ…搬送路連通口、４８…液状物用シリンダ、４９…液状物用ピストン、５０…液状物搬送部、５１…第１ギア、５２…第２ギア、５３…ギア駆動部、５４…スクリュー駆動部、５５…撹拌羽根回転軸、５６…撹拌羽根、５７…スクリュー回転軸、５８…スクリュー羽根、５９…ロードセル、６１…底部開口、６５…混合物用三方弁、６５ａ…タンク連通口、６５ｂ…導入部連通口、６５ｃ…搬送路連通口、６６…混合物用シリンダ、６７…混合物用ピストン、６８…混合物供給駆動部、７２…混合物搬送路、７３…充填ノズル、７５…液状物供給駆動部、１００…容器

Claims (5)

1. 固形状物を供給する固形状物供給部（１２）と、
   液状物を供給する液状物供給部（１４）と、
   前記固形状物供給部（１２）から供給される前記固形状物を貯留及び放出可能なホッパーユニット（１６）であって、ホッパー本体（３１）と、前記ホッパー本体（３１）の放出口を開閉するシャッター（３４）と、を有するホッパーユニット（１６）と、
   前記ホッパーユニット（１６）に連結され、前記ホッパーユニット（１６）内に貯留された前記固形状物の重量を測定する重量測定計（１８）と、
   前記ホッパーユニット（１６）を介して前記固形状物供給部（１２）から供給される前記固形状物及び前記液状物供給部（１４）から供給される前記液状物が貯留される混合タンクであって、前記ホッパー本体（３１）の前記放出口が前記シャッター（３４）によって開かれた際に前記ホッパーユニット（１６）内から放出される前記固形状物を受け入れる混合タンクと、
   前記混合タンク内に貯留された前記固形状物及び前記液状物の混合物を容器に充填する混合物充填部と、
   前記重量測定計（１８）及び前記液状物供給部（１４）に接続される制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記重量測定計（１８）の測定結果に基づいて、前記液状物供給部（１４）を制御し、前記液状物供給部（１４）から供給する前記液状物の量を調整し、
   前記液状物供給部（１４）は、前記ホッパーユニット（１６）内に向けて前記液状物を吐出する吐出口を備え、
   前記吐出口は、前記ホッパー本体（３１）の内面及び前記シャッター（３４）の内面のうちの少なくともいずれかに向けて配置され、
   前記液状物供給部（１４）は、前記固形状物供給部（１２）から前記ホッパーユニット（１６）内に前記固形状物が供給され、前記重量測定計（１８）が前記ホッパーユニット（１６）内に貯留された前記固形状物の重量を測定し、前記ホッパー本体（３１）の前記放出口が前記シャッター（３４）によって開かれた後に、前記吐出口から前記液状物を吐出することを特徴とする混合物充填装置。
2. 前記混合タンク内の前記液状物及び前記固形状物を撹拌する撹拌部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の混合物充填装置。
3. 前記制御部は、前記ホッパーユニット（１６）内に前記固形状物が供給される前に前記重量測定計（１８）により測定された前記ホッパーユニット（１６）内に付着残留した前記固形状物の重量の値と、前記ホッパーユニット（１６）内に前記固形状物が供給された後に前記重量測定計（１８）により測定された前記ホッパーユニット（１６）内における前記固形状物の重量の値と、の差分に基づいて、前記ホッパーユニット（１６）内に供給された前記固形状物の重量を取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の混合物充填装置。
4. 前記混合タンク内の液状物及び固形状物を撹拌する撹拌羽根を備える請求項１～３のいずれか一項に記載の混合物充填装置。
5. 固形状物を貯留及び放出可能なホッパーユニット（１６）に固形状物を供給する固形状物供給工程と、
   前記固形状物供給工程後、前記ホッパーユニット（１６）内に貯留した前記固形状物の重量を測定する重量測定工程と、
   前記重量測定工程後、前記ホッパーユニット（１６）内の前記固形状物を混合タンク内に放出する固形物放出工程と、
   前記重量測定工程後、前記重量測定工程における測定結果に基づき、前記固形状物の重量の値に応じて予め設定されている最適な液状物の供給量の値から、前記混合タンク内に供給する液状物の量を決定する液状物供給量決定工程と、
   前記液状物供給量決定工程後、決定された前記液状物の量を液状物供給部（１４）から前記混合タンク内に供給する液状物供給工程と、
   前記固形物放出工程及び液状物供給工程で前記混合タンク内に供給された前記固形状物及び前記液状物を、前記混合タンク内に貯留し、前記混合タンク内で混合する混合工程と、
   前記混合工程で混合された前記混合タンク内における前記固形状物及び前記液状物を容器に充填する混合物充填工程と、を備え、
   前記液状物供給工程は、前記ホッパーユニット（１６）の内面に向けて前記液状物を供給し、供給した前記液状物によって前記ホッパーユニット（１６）の内面に付着した前記固形状物が流れ落ち、前記液状物と一緒に前記混合タンク内に供給されることを特徴とする混合物充填方法。

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