JPH02142982A - 流れに作用するユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｌｌ上立且ユ１■ 本発明は、ステーターと、流れの通路の内部に配置され
ているＳ！ｆｆに連結された流れに作用を及ばずアクチ
ュエーターとを有する駆動手段を含んで構成され、流れ
に作用するのに適当なユニットに関する。

従来技術　及び発明が解決しようとする課題流体、特に
粘度の異なる液体、の移送に於いては、流れに作用する
装置を使用して流ωをυ制御している。流れに作用、即
ち制御、するこのような装置の例として各種形式のポン
プ、史にはバルブ、ス［１ツトル及び同様装置が挙げら
れる。これらの全ては流量を減少ざＶるように働く。

成る形式の流体、例えばミルク、サワーミルク、ジュー
ス等のような飲料食品の取り扱いには、衛生的に取り扱
われることが強く要求されるので、例えばこれらの媒体
の流量を制御するのに使用されるような￥Ｒ置は、洗浄
が困Ｈな複雑に形成された通路やポケットその伯の空間
が無いように設計されねばならない。このことは、流体
が予め殺菌されている液体、例えば熱処理によって殺菌
されたミルク、である場合に特に重要となる。このよう
なことは多々あり、例えば殺菌演ミルクを連続してもし
くは段階的に殺菌裏容器に注入し、これらの容器を殺菌
状態の下で液体密且つ微１物学的に隔離されるように閉
じるようになすバッキング機械に於いて見られる。流体
を殺菌する殺菌装置から、その殺菌製内容物を充填され
た容器を閉じるバッキング機械に至る迄、途切れの無い
無菌状態が確會されねばならない。従って途中の通路は
衛生学上の観貞から清潔とされるべきである、即ち洗浄
月゛つ殺菌を簡単に行なえるべきである、というだけで
なく、殺菌されていない周囲環境に対して（同様に微生
物学的な概念により）完全にシールされていな１ノれば
ならない。それ故に、流れ通路は、殺菌されていない外
部から流れ通路の内部へ延在されている可動軸等のよう
な如何なる運動装置も含んでいてはならない、というこ
とが目標とされる。それにも拘わらずに、これ迄はこの
目的は達成することがｔｌｌ　ｔｌｌとされてきた。何
故ならば、ポンプやバルブのように流れの通路に備えら
れねばならない形式の流れに作用する手段は、外部から
駆動され且つ制御されねばならなかったからである。実
際に於いても、例えば密閉された電気ポンプモーターを
流れ通路内部に組み付け、そのモーターに於ける可動部
分を可動シールによってモーターからシールすべきこと
が可能とされねばならない。このような可動シールは、
一方に於いては￥Ｒｉｌ！の殺菌（熱的もしくは化学的
に）された部分との結合に於ける問題を発生し、又他方
に於いてはモーターの殺菌されていない内部と流れ通路
との間が接触して、この結果として非殺菌状態となって
しまうという危険性を生じる。

発明の目的 本発明の目的は、上述した難点を解決し、流れに作用す
る装置を備えた流れ通路が隣接する非殺菌空間とは完全
に隔離されるようになされた流れに作用するのに好適な
ユニットを提供することである。

本発明の他の目的は、既に知られている同様なユニット
に及ぼしている欠点のない流れに作用づるのに好適なユ
ニットを提供することである。

本発明の更に他の目的は、圧送される流体と接触するよ
うに配置される可動シールが全く存在しないような流れ
に作用ηるのに好適なユニットを提供することである。

本発明の更に他の目的は、最終的には、洗浄且つ殺菌が
筒中に行え、それ故に殺菌製内容物を殺菌されているバ
ッキング容器に充填りる形式のバッキング機械に使用す
るのが好適な、流れに作用するのに好適なユニツｌ−を
提供することである。

課題を解決づるための手段 これらの及びその他の目的は、ステーターと、流れの通
路内部に配置された装置に連結され、流れに作用を与え
るアクチュエーターとを有する駆動手段を含んで構成さ
れた流れに作用するのに適当なユニットであって、アク
チュエーターが流れ通路の内部に配置され且つステータ
ーとは機械的に分離されており、ステーターは流れの通
路の外側に配置され且つ流れの通路とは流体密の関係状
態で隔離されていることを特徴とするユニットである本
発明によって、達成される。

本発明によるこのユニットの好ましい実施例は、更に請
求項２から請求項１６迄に明らかとされる特徴を与えて
いる。

本発明により、流れ通路の内部に配置され且つステータ
ーから機械的に隔離されたアクチュエーターを備えてユ
ニットを設計することによって（［機械的に隔離された
］は、ここではレバーシャフト秀の機械的手段によって
ステーターからアクチュエーターが作用されることがで
きないが、途切れの無い液体密１つ微生物学的に密閉さ
れたバリヤによってステーターから隔ｆｆｉされている
ことを意味する）、内容物と接触するｉｌ動シールの排
除を完全に可能にしたのである。それにも拘わらずに、
このユニットは外部から駆動且つ制御可能であり、Ｐ！
ｌｉ且つ目的を持って設３１されることができ、これは
更に既知の方法、例えば高温蒸気や化学的方法、によっ
て洗浄且つ殺菌することを可能にするのである。最後に
、このユニットはポンプやバルブ設備のような様々な機
械的応用例に対して、任意に使用することができるので
ある。

本発明のユニットの好ましい実施例が添付概略図面を参
照して非常に詳細に説明される。これらの図面は本発明
を理解するために不可欠な詳細を示すだけのらのである
。

実施例 本発明によるユニットの好ましい実施例が示されている
。このユニットは、例えばミルク、す°ワーミルク或い
はジュースのような内容物を予め定めた出だけ予備成形
されたバッキング容器の内部に充填する既知の形式のバ
ッキング機械に使用するものとして、設計されている。

これらの内容物は給送ライン１を杼でバッキング容器の
中へ送られる。この給送ライン１の下端部は充填バイブ
２として設Ｓ］されており、この充填バイブ２はバルブ
３とされた流れに作用する装置を備えている。

本発明によるこのユニットは、電磁誘導のフローメータ
ー４を含んでいる。このフローメーター４は既知の形式
のものであり、制御Ｉ信号を発生し、その＄り御信号を
ｌｌＩ　ｍ　ｍ器５へ与える。フロー信号と予め定めら
れているセットポイント曲線とを比較するこのＩｌＩ　
１１１機器の助けによって、バルブ３を駆動するための
駆動手段６に対する制御信号が発生され、充填パイプ２
を通る流れが予め定められている１ｎと一致するように
ｔｌＪ　ＩＩＩされるのである。

所要にの内容物が通過したことをフローメーター４が示
すと、制御Ｒ器５は信号を駆動手段６に対して与え、こ
れによりバルブ３をｍ位四へ向けて押圧するようになす
のであり、これは所要出の内容物を＾い精度で個々のバ
ッキング容器に充填できるように覆るのである。

駆動手段６は、充填パイプの上端部の回りに強固に固定
され−【いるステータ−７と、充填パイプの内部にて流
れ通路内に配置されたアクチュエーター８とを含んでい
る。このアクチュエーター８はシャフト９を介して充填
パイプ２の下端部の流量ν１１１１装置即らバルブ３に
連結されている。シャツ１−９は上端部にてベアリング
１０に支持されており、このベアリング１０はベアリン
グディスク１１によって給送ライン１に強固に連結され
ている。このベアリングディスク１１は流れ通路１２を
形成されており、圧送されてきた液体流体、即ち内容物
、がこの通路１２を流されるようになっている。

シャフト９は下端部にてバルブ本体１３に連結されてい
る。このバルブ本体１３は多数の流れ通路１４を含んで
いる。このバルブ本ｉ４１３　＄１下端部をバルブシー
ト１５に対して係止させる。このバルブシート１５は通
路１４に対応する開口１６を有している。バルブ本体１
３は回転可能で、開口１４．１６を互いに整列させ、或
いはバルブ３の閉位置に於いては間口１４を開口１６の
間に形成されでいるバルブシートの肉付部分と整列とさ
せることができるようになっている。シ１７フト９は回
転運動とともに軸線方向の勅きが可能とされている。こ
の軸＠　７Ｊ向の動きは、バルブ本体１３がバルブシー
ト１５からリフトされることを意味し、後述にて更に詳
しく説明されるように例えばバルブの洗浄且つ清浄を容
易にしているのである。

駆動手段６は既に説明したように静止されたステーター
７を含んでいる。このステーター７は流れ通路の外側に
配置されており、給送ライン１の円筒壁の助けによって
流れ通路から流体密且つ微生物学的に隔離されている。

又、駆動手段６はアクチュエーター８を含んでいる。こ
のアクチュエーター８は流れの中に配置されている。こ
の駆動手段は更に又、流れ通路の拡径部の内部に配置さ
れている。この拡径部はチャンバー１７を形成しており
、その内径はアクチュエーター８の外径よりも僅かに数
％だけ大きくされている。円筒形のアクチュエーター８
の外面とそれを取り巻く円ｉｎ形のパイプ壁面との間に
形成されている通路の傍で、同様にアクチュエーター８
の円筒形の内壁面とシャフト９との間に通路１８が延在
されている。

この通路１８を通る通路面積は充填パイプ２に於ける自
由通路面積と実質的に等しくされている。

アクチュエーター８は複数の固定アーム１９によってア
クチュエーターの上端部及び下端部にてシャフト９に対
して強固に連結されている。

ステーター７並びにアクチュエーター８は上述したよう
に実質的に円筒形部ら環状形とされており、互いに同志
的に配置されている。又、７クチユエークー８はシャツ
１へ９を回転させるようになされてＪ３す、もしくはス
テーターによ′〕で発生されたｌ１Ｉｉ場の力による作
用を受けてシャフト９の軸線方向へ移動ｕ７能とされて
いる。このために、ステーター７はステーターコアー２
１を取り巻く捲１２０を含んでいる。この捲線は制ｉ１
１機器５及び接続電５２２２を介してｆｆｆ源（図示ゼ
ず）に接続されるようになっている。これを通して電磁
場の力が発生され、これがアクチュエーターの磁石２３
に作用してアクチュエーター８をシャフト９の回りに回
転さけるように４ｊず。アクチュエーターの磁石２３は
作動捲線２０のステーターコアーに対して僅かに上方へ
変位されている。このことは、発生された１１場の力が
アクチュエーター磁石２３に回転方向に作用するだけで
なく、ステーターコアー２１の＾さ位置となるようにア
クチュエーター磁石２３を押圧してこれにより下方へ向
かう力を発生させ、この力がシャフト９を介してバルブ
本体１３に伝達されて該バルブ本体をバルブシート１５
に着座させるようになず、ことを意味している。

作動捲１ｉ１２０の傍にて、ステーター７はソレノイド
捲線２４及びソレノイド：Ｊ７−２５を含んでいる。こ
れらは作動捲線２０の上方へ等距離に配置されている。

アクチュエーター８は対応する第２のボール２６を有し
ている。この第２のボール２６はソレノイドコアー２５
に対して僅かにＦ方に変位されている。制ｔｉｌ１機Ｖ
！Ａ５から電流が電線２７を通してソレノイド捲線２４
へ与えられると、４ｆｌ場の力が第２のボール２６に作
用して、アクチュエーター８及びシＡ２フト９と一緒に
軸線方向へ僅かに上方へ持ち上げられるのである。この
作動がシャフト９の下端部を介してバルブ本体１３に伝
達され、バルブ本体１３がバルブシート１５に対する接
触状態から僅かにリフトされるのである。

駆動手段６は２つの捲線２０，２４の傍に位置インジケ
ーター２８を備えている。この位置インジウータ−２８
は２つの部分、即ち静止部分２９と該静止部分を取り巻
く可動部分３０とで構成されている。通常の形式の角度
位置測定装置とすることができるこの位置インジケータ
ー２８は、電線３１を通して制御機器５に信号を与える
。この１３号は、ステーター７に対するアクチュエータ
ー８のその時点での回転位置に１１１１する情報を与え
るのであり、従って、バルブ３の開度の測定舶を与える
。又、この信号は作動捲線２ｏに対して与えられている
電流を制御するためにフローメーター４からの信号と組
み合わされて使用することができ、これにより単位時間
当りの所要の体狛流間を得ることが可能となる。

本発明によるユニットが通常の形式のバッキング機械に
使用され、バルブを備えた充填バイブの下端に配置され
たバッキング容器に対して定世の内容物を充填する場合
、先ず最初に適用される設定値が制御ｌ！ｉ器５へ伝達
される。即ち、バッキング容器を所定量の内容物で充填
するためにフローメーター４を流されるべき内容物の吊
に関する情報が伝達されるのである。又、バルブ３を開
閉作動させるための予め定めた特性曲線も恐らく伝；ｔ
される。バッキング機械の始動に際し、内容物は先ず最
初に供給ライン並びに充填バイブ２を完全に内容物で満
たすＪ：うに導かれる。生産工程が実際に開始されると
、バルブ３は先ず最初に間かれ、υｊ御機器５は作動捲
線２０を電源（図示Ｕず）に接続して力の場を発生させ
、これがアクチュエーター磁石２３に作用して固定アー
ム１９を介してシＡフフト９を回転させるようになし、
これにより一緒にバルブ本体１３を回転させて開位置と
なす。

スムースな開動手順を得るために、この可動は予め定め
た開動曲線に沿って行われる。この開動曲線は、先に説
明したように、制ｍ機器５にプログラムされている。こ
の制ＭＨＩ器５は位置インジウータ−２８の助けによっ
てアクチュエーター８０）その時点での回転位置に関す
る情報を連続して受は取るのであり、ステーター７に対
するアクチュエーター８の角度位置に関する該インジケ
ーターの情報は電１３１を通して制御ｉ器５に絶えず送
られるのである。

流れ通路１４がバルブシート１５の流れ通路１６とオー
バーラツプを開始する位置へバルブ本体１３が回転され
るや否や、バルブ３を通して内容物が流下し、充填バイ
ブ２、給送ライン１及びフローメーターを通る内容物の
流れが開始される。

フローメーター４の助けによってｌｌ、ＩＩ　ｆｆ１ｌ
　ｍ器５は実際の流量に関する情報を絶えず受は取り、
バルブ３の開口面積がこの制ｔｉｌｌｌ器５によって制
御されて、所要時間内に所要出の内容物が通過できるよ
うになす。バッキング容器を所要レベルに迄充填するた
めの正確な出の内容物がフローメーター４を通過１゛る
と、制御ｌ１機器５は電１！１１２２を通して作動捲１
ｉ１２０に作用して、シャフト９の助けによってバルブ
本体１３が閉位置へ復帰するような位置迄アクチュエー
ター磁石２３がアクチュエーター８を回転させるように
なす。バルブ３のｍ作動は予め定めた特性曲線によって
行うこともできる。

１１ｔｌ１機器５は、開動作動に於けるのと同様に、位
置インジケーター２８により７クチユエーター８の角度
位Ｗ１９連続的な情報を受は取るのである。

単純な特性の内容物を充填する場合には、純粋な繰返し
制御を選択すれば良い。これに対し、取り扱いが困難な
内容物の場合、例えば充填動作の間に泡立つ傾向を見せ
る内容物の場合には、開動及び閉動の手順がその特定の
内容物に適当な予め定めた特性曲線に応じて行われるよ
うに制御機器を設定することにより、より一層良好に取
り扱えるのである。この充填手順はフローメーターによ
ってＩＩＩ　ｉ［ｌされるべきものではなく、その他の
８１Ｉ！定装置、例えばレベルインジケーター、によっ
てｆＩＩＪ　ｔｉｌｌされるか、或いは時間制御される
ようになされる。

作用すべき流れの通路の内部に７クチユエーターが配置
され、Ｔｉ磁場の力の助けによって外部からそのアクチ
ュエーターが駆動されるようになされる本発明によるユ
ニットの設計は、流れの通路を周囲環境から完全に隔離
して維持することを可能にする。何故ならば、流れの通
路内部に配ｌされているアクチュエーターと流れの通路
の外部に配置された手段との間には如何なる機械的な連
結も必要でないからである。この結果、チャンバー１７
の壁面はスムースに形成できるとともに、可＃Ｉ軸やそ
の他のｍ勤手段のためのブツシュを備えることが全く必
要でなくなる。従って、液体食品の取り扱い、特に既に
例えば熱処理によって殺菌された液体食品を取り扱う揚
台に髪求される高い要求内容に合致さけることができる
ようになるのである。内容物が簡…に通過でさる大きな
中央の流れ通路１８を備えているとともに、可動及び固
定部分の間に接触面がない（ベアリング１０は別として
）アクチュエーターの設計は、その構造体を非常に簡単
に洗浄し殺菌できるようにしている。

勿論、このことには構造が簡単であることも貢献してい
る。又、流れ通路の内部に存在する部品が非腐食性材料
によって作ることができるという本実も貢献しているの
であって、そのような材料は更に詳しくは蒸気や苛性ソ
ーダのような通常使用される洗浄且つ清浄剤に耐える材
料とされる。

バルブ３の、並びにアクチュエーター８の洗浄、及びチ
ャンバー１７の内壁面の洗浄を容易にするために、アク
チュエーター８はシャフト９及びバルブ本体１３と一緒
に洗浄に際して上方位置へ持ち上げることができるよう
に、或いは上方位置とＰｈ位置との間を往復移動できる
ようになされている。このことは、Ｉｍ！２７によって
ソレノイド捲線２４及び制＠機器５が電源（図示ぜず）
に接続されて電磁場の力が発生され、この力がバルブ３
に向かって＠線方向に変位されている第２のボール２６
に作用して、これにより全体がソレノイドコアー２５に
対してリフトされ且つ整合されるようになすことで、達
成されることができる。これにより、バルブ本体１３も
バルブシート１５との接触位置からリフトされ、洗浄液
体もしくは殺菌媒体の通過する通路が形成される。アク
チュエーター８の動きは、一方に於いては回転であり、
又、他方に於いては洗浄工程での昇降運動であり、この
昇降運動はバルブ本体１３とバルブシート１５との間の
空間のみならずに、アクチュエーター８の外面とチャン
バー１７の内壁面との間の空間の洗浄を容易となり。

本発明によるユニットは流れに作用を与えるその他の形
式のＶｔｄ、例えば他のバルブ形式のものやポンプらし
くは同様装置、を制御するのにも使用できる。従ってこ
のユニットは、その他の形式ノハルブ、例えば軸線方向
に移動するバルブ、と組み合わせて使用でき、これに於
いては捲線２０゜２４の機能は、正常な作動動作が軸線
方向とされるとともに洗浄工程にＩＩＩ連して回転もし
くは捩じり運動が使用されるように、巻き方を変化され
る。

又、シャフト９を適当に短縮でき、もしくはアクチュエ
ーター８自 るならば省略することができる。アクチュエーター８は
ポンプローターもしくはポンプビス１−ンとして設計さ
れ、それぞれ回転運動もしくは軸線方向の運動を行うよ
うにされる。本発明によるユーットは、先に説明した問
題を完全に解決し、流れ通路の境界壁を貫通する可動部
品の必要性を無くしたので、非常に多数のその他の形式
のポンプやバルブを勿論のことながら本発明の概念の範
囲内で使用することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による流れ制御のためのユニットを１
部所面として示す正面図。 第２図は、第１図のユニットの１部を拡大して示す断面
図。 １・・・・・・給送ライン、２・・・・・・充填パイプ
、３・・・・・・バルブ、４・・・・・・フローメータ
ー、５・・・・・・制ｎ機器、６・・・・・・駆動手段
、７・・・・・・ステーター、８・・・・・・アクチュ
エーター、９・・・・・・シャフト、１０・・・・・・
ベアリング、１１・・・・・・ベアリングディスク、１
２・・・・・・通路、１３・・・・・・バルブ本体、１
４・・・・・・通路、１５・・・・・・バルブシート、
１６・・・・・・開口、１７・・・・・・チャンバー　
１８・・・・・・通路、１９・・・・・・固定アーム、
２０゜２４・・・捲線、２１・・・・・・ステーターコ
アー　２２゜２７．３１・・・・・・電線、２３・・・
・・・アクチュエーター磁石、２５・・・・・・ソレノ
イドコアー、２６・・・・・・第２のボール、２８・・
・・・・位置インジケーター、＞正部分、３０・・・・
・・可動部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ステーターと、流れの通路内部に配置された装置
   に連結され、流れに作用を与えるアクチュエーターとを
   有する駆動手段を含んで構成された流れに作用するのに
   適当なユニットであつて、アクチュエーター（８）が流
   れの通路内部に配置され且つステーターとは機械的に分
   離されており、ステーターは流れの通路の外側に配置さ
   れ且つ流れの通路とは流体密の関係状態で隔離されてい
   ることを特徴とするユニット。 （２）請求項１に記載のユニットであつて、アクチュエ
   ーター（８）がチャンバー（１７）の内部に配置されて
   おり、該チャンバーが流れの通路の１部を形成するとと
   もにステーター（７）によつて取り囲まれていることを
   特徴とするユニット。 （３）請求項１又は請求項２に記載のユニットであつて
   、アクチュエーター（８）がステーター（７）により発
   生された電磁場の力によつて駆動されることを特徴とす
   るユニット。 （４）請求項１から請求項３迄の何れか１項に記載のユ
   ニットであつて、アクチュエーター（８）が流れの通路
   の長手方向に延在しているシャフト（９）の回りに回転
   可能であることを特徴とするユニット。 （５）請求項１から請求項３迄の何れか１項に記載のユ
   ニットであつて、アクチュエーター（８）が流れの通路
   の長手方向に移動可能であることを特徴とするユニット
   。 （６）請求項１から請求項５迄の何れか１項に記載のユ
   ニットであつて、駆動手段（６）が電源に接続可能な捲
   線（２０、２４）を含んでいて、アクチュエーター（８
   ）を駆動する磁場を形成するようになされていることを
   特徴とするユニット。 （１）請求項１から請求項６迄の何れか１項に記載のユ
   ニットであつて、アクチュエーター（８）が開位置と閉
   位置との間を回転可能なバルブ本体（１３）に連結され
   ていることを特徴とするユニット。 （８）請求項１から請求項７迄の何れか１項に記載のユ
   ニットであつて、ステーター（７）は、アクチュエータ
   ー（８）に長手方向軸線回りの回転運動を与えるための
   捲線（２０）の傍に、アクチュエーター（８）を軸線方
   向に移動させてバルブ本体（１３）がバルブシート（１
   ５）からリフトされるようになすための捲線（２４）、
   を含んでいることを特徴とするユニット。 （９）請求項７又は請求項８に記載のユニットであつて
   、ステーター（７）の捲線（２０）がバルブ本体（１３
   ）へ向かう方向に移動してバルブ本体（１３）をバルブ
   シート（１５）に係止させるように押圧するための軸線
   方向の力を発生する、ようになされていることを特徴と
   するユニット。 （１０）請求項１から請求項９迄の何れか１項に記載の
   ユニットであつて、流れに作用する装置がアクチュエー
   ター（８）の１部であることを特徴とするユニット。 （１１）請求項１０に記載のユニットであつて、アクチ
   ュエーター（８）がバルブ本体として設計されているこ
   とを特徴とするユニット。 （１２）請求項１０に記載のユニットであつて、アクチ
   ュエーター（８）がポンプ本体として設計されているこ
   とを特徴とするユニット。 （１３）請求項１から請求項１２迄の何れか１項に記載
   のユニットであつて、駆動手段（６）が位置インジケー
   ター（２８）を含んでいて、この位置インジケーターは
   制御機器（５）に連結されてアクチュエーター（８）の
   動きを制御するようになされていることを特徴とするユ
   ニット。 （１４）請求項１３に記載のユニットであつて、流れ通
   路の内部に配置され、出力信号が制御機器（５）に導か
   れるようになされたフローメーター（４）を含んでいる
   ことを特徴とするユニット。 （１５）請求項１３又は請求項１４に記載のユニットで
   あつて、制御機器（５）が予め定めた曲線によつてアク
   チュエーター（８）を動かすためのプログラムを含んで
   いることを特徴とするユニット。 （１６）請求項１から請求項１５迄の何れか１項に記載
   のユニットであつて、流れ通路が微生物学的に周囲環境
   から隔離されていることを特徴とするユニット。