JPS5944276B2 - 液体充填装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体を、びんや紙カートン等の容器に充填する
ための装置に関する。

従来、液体の充填装置においては、第１図に示す如きポ
ンプ機構を用いて容器に流体の供給を行っている。

即ち第１図において１は液体２の供給源としてのタンク
であり計量導管部３がその底部から延びている。

計量導管部３はその中央部において計量シリンダ部４と
連通しており、該シリンダ部内にはピストン５が摺動可
能に設けられている。

ピストン５はそのピストンロッド６を介しクランク型の
駆動機構（図示せず）に接続されこれによってシリンダ
部４内を往復運動する。

ピストン５が図で見て右方の死点から左方に移動する間
は逆止弁である流入弁７が開くことにより液体はタンク
１から計量導管部３に流入しまたピストンが左方の死点
から右方に移動すると流入弁７は液体の逆流を阻止し同
様の逆止弁である流出弁８が開き液体は吐出管９に押出
される。

このようにピストン５のストロークにシリンダ部４の面
積をかけた体積に相当する量の液体が吐出管に送られる
。

吐出管はそこから直接容器に液体を供給するようにも、
またそれに適宜な管路を接続しポンプ機構より離れた位
置で容器に液体を供給するようにもできる。

上述の如きポンプ機構においては、ピストン５とシリン
ダ部４との間はＯ−リング１１等のシール手段により密
封される。

しかしながらこのような使用方法の場合、ピストン５の
左方（第１図でみて）には液体が実質的には存在しない
のでＯ−リングはそれとシリンダ壁との間の潤滑が充分
に行われないため摩耗が早い。

さらに充填すべき液体が高温の場合や洗浄液として高温
のものを用いることが多く、常温においても密封がなせ
る寸法としたＱ −ＩＪタンク膨張によりシリンダ壁と
強く接するため摩耗がさけられない。

０−リングが摩耗するとピストン５の吸引行程時に空気
が計量導管部内３に侵入し、これが圧縮性であるために
ピストン５による計量が正確に行なわれなくなるという
欠点を有している。

さらに、空気と共に雑菌が侵入する可能性が大きく、ま
た空気が通ってくる経路であるピストン５の左側の領域
は漏れた液体が乾燥したものが付着していて細菌の繁殖
している領域であるため空気と共に雑菌が侵入する可能
性は特に犬である。

従って食用に供される液体の供給装置としては大きな問
題点を有している。

このような問題点は、摩耗の度合が少ない金属のシール
を用いても、金属の摩耗粉は少量であっても製品である
液体に混入することは望ましくないこと及び処理する液
体によっては例えば酒等のように変色やその他の性質変
化を招くものが多く、解決手段とはならない。

またこの種の液体充填装置では、所定の時期に洗浄液を
、製品である液体に代えて装置内を循環させ、洗浄を行
う（当技術分野ではＣＩＰ洗浄と呼ばれる工程であり以
下説明の便宜上この用語を用いる）必要があるが、シリ
ンダ部４のうち第・１図で見てピストン５の左側の領域
は装置を循環する洗浄液では洗浄できないため、他の洗
浄手段を設けなければならず、そのための構造が複雑に
なりまた洗浄工程を増加させるという欠点を有している
。

上述の如き問題点に鑑み、本発明は、ピストンのシール
手段の摩耗が少く、またもし生じてもそれによる影響が
実質的になく、かつＣＩＰ洗浄の容易な液体充填装置を
提供することを目的とするもので、以下その実施例を説
明する。

第２図は本発明による液体充填装置の１つの具体例を示
すものであり、タンク２１に供給管路２２によって充填
すべき液体が供給されるようになっている。

供給管路２２にはンレノイド弁２３が設けられていて、
これは図示しない液面検知装置よりの信号に応じ開閉し
タンク２１内の液面を一定に保つ。

タンク２１の底部はシリンダ部２４に接続しており、該
シリンダ部内にピストン２５が摺動可能に設けられてい
る。

ピストン２５はその頂部においてピン２６を介してコネ
クティングロッド２７ζこ枢着されまたコネクティング
ロッドは他端部において同様にピン２８を介して作動子
２９に枢着されている。

従って後述する駆動機構によって作動子２９が上下に往
復運動するとそれζこ応じピストン２５が往復運動する
。

ピストン２５はそれを通し液体が流れることを可能とす
る流路３１を有しており、該流路は第１の弁装置３２に
よって開閉されるようになっている。

弁装置３２は流路内に設けた弁座３３と、弁子３４と弁
子を弁座に押圧する圧縮ばね３５より成り、ピストン２
５の上昇行程中は流路３１を介し液体が流れることを許
容し下降行程中ば流路３１をしゃ断する。

シリンダ部２４の下流側の流出導管３６には第１の弁装
置３２と同様の構成の第２の弁装置３７が設けられ、弁
座３８、弁子３９、及び圧縮ばね４１から成っている。

第２の弁装置３７はピストン２５の下降行程時は液体の
流通を許容し上昇行程時はそれをしゃ断する。

従ってピストン２５が往復するとその断面積にストロー
クをかけた体積分の液体が第２の弁を通し押出される。

押出された液体は管路４２を通って充填ノズル４３まで
送られる。

充填ノズルには圧縮ばね４４によって上方に押圧されこ
れによって吐出口４５を閉じる充填弁４０が設けられて
おり、従ってピストン２５の下降Ｏこよって液体が圧送
され充填ノズル内の圧力が所定値以上ｌこなったときの
み、充填ノズル４３の下方に送られてきている容器（図
示せず）に液体が供給されるようζこなっている。

充填ノズル４３には管路４２より上方に配置された延長
部が設けられていて、液体に混入している空気及びピス
トン２５の運動により液体が一時的に負圧にされること
により液体から気泡になって分離することのある空気は
この部分に溜まる。

この空気は、充填ノズル４３の頂部とタンク２１とを接
続する復帰管路４６に設けた空気抜き兼ＣＩＰ用弁４７
を定期的にあるいは一定量の空気が溜まる毎に開くこと
により内へ次いで大気に解放される。

尚、第２図において４９はコネクティングロッド２７を
貫通させて設けたブツシュロッドであり、これは図示し
ないばねにより上方に向は力を受けているがこの力に抗
し押し下げることによって弁子３４を押下げることがで
きまた弁子３４のステムによって弁子３９も同時に下降
させるようになっている。

この構成により最初に液体をタンク２１に供給した後ブ
ツシュロッド４９を押下げるだけで第１の弁装置３２の
下流側の領域を全て静体で満たし、これによってピスト
ン２５の最初の運動時から完全な充填を行わせることが
可能となる。

上述の構成の説明から明らかなように、本発明において
はピストン２５は液体の中に完全に浸漬された状態で往
復するためそのシール４８は液体によって潤滑されその
摩耗は非常に小さい。

また長期の使用によっていく分摩耗が生じたとしてもシ
リンダ部２４内におけるピストン２５の下方の領域に空
気が外部から入ることは皆無であり、従って圧送すべき
液体の計量が正確に行なえかつ雑菌侵入のおそれもない
。

またＣＩＰ洗浄をなすに当っては充填すべき液体を排出
した後タンク２１に洗浄液を入れ弁４７を開いた後にピ
ストン２５を運動させることのみによって、洗浄液はタ
ンク２１、シリンダ部２４、管路４２、充填ノズル４３
、復帰管路４６の経路で循環し必要部分の全部の洗浄が
なし得、従来の装置のようなピストンの後部の洗浄を特
別に考慮する必要がない。

次に、作動子２９を駆動する機構について説明する。

作動子２９は直立するガイド上を摺動するようになって
おり、これにはリンク５１の一端が枢着されている。

このリンクの他端は揺動レバー５２の一端に枢着されて
いる。

揺動レバー５２は第３図に詳細に示す円弧回転体カム装
置５４の出力軸５３に固定されている。

カム装置５４は、容器が充填ノズル４３の下に位置決め
される毎にその入力軸５５が３６０°回転させられるも
ので、これによって円弧回転体のカム本体５６が１回転
し、カム本体の外周に設けた無端の案内軌道に沿ってカ
ム従動子５７が動いて従動腕５８を揺動運動させる。

図示の例では案内軌道は溝であり従動子は該溝に嵌入し
て従動する。

この運動は出力軸５３を介し揺動レバー５２に伝えられ
る。

第４図はこのような円弧回転体カム装置５４の従動子５
７と入力軸回転角との関係を示すものであり、この型式
のカム装置の特性として入力軸の００と１８０°の回転
位置においても加速度をゼロにするように軌道の形状を
選定することができる。

これらの位置はピストン２５の運動の下端及び上端に対
応するものであって、このように入力軸の少くとも０°
の回転位置の加速度をゼロにすることによりピストン２
５はその下降運動の終端において速度がゼロとなるのみ
でなく加速度もゼロになり、これによって液体とピスト
ンとの相対速度の過大や弁子３４に作用する慣性力によ
って弁子３４が閉鎖位置にあるべきにもかかわらず開き
圧送する液体の過剰供給が生ずるという事態を防止でき
るのである。

ちなみに、ピストンの駆動機構としてクランク機構を用
いた場合にはピストンはその下降運動の終端において加
速度は最大となり上述の如き過剰供給が生ずる。

また、いずれの駆動機構を用いても、その入力軸をピス
トンの圧送サイクルの始点例えば上端の位置に対応する
位置で停止させるべき信号を生じてから実際に入力軸が
停止するまでの間（こ入力軸が回転し、これは圧送すべ
き液体の体積の誤差となって現われるが、クランク機構
を用いた場合ピストンの最上端の位置から入力軸が一定
角度θ動くことによりピストンが変位する量は、クラン
クの腕の長さとθとにより当然に求まる量でありこれは
無視できない程度に犬である。

しかし図示の例のように円弧回転体カム装置の使用によ
り溝の形状を任意に選ぶこきができるためピストンの最
上端に対応する位置より入力軸の停止位置がある範囲内
の回転内の回転角すれても、ピストンは最上端の位動）
らほとんど変位しないようにすることが可能であり、こ
れによって液体の計量の精度をさらに向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は液体充填装置の従来のポンプ機構の構成説明図
、第２図は本発明による液体充填装置の１つの実施例の
構成説明図、第３図は第２図の装置に用いられた円弧回
転体カム装置の正面図、第４図は第３図の装置の従動子
の加速度上入力軸の回転位置との関係を示す線図である
。 ２１・・・・・・タンク、２４・・・・・シリンダ部、
２５・・・・・・ピストン、３２・・・・・・第１の弁
装置、３７・・・・・・第２の弁装置、５４・・・・・
・円弧回転体カム、５８・・・・・・従動腕。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タンクと、タンクに連通ずるシリンダ部と、シリン
   ダ部の下流に接続された流出導管と、シリンダ部内に摺
   動可能に設けられたピストンと、ピストンをシリンダ部
   内で往復運動させる駆動装置と、ピストンに設けられタ
   ンクから流出導管の方向にピストンを通して液体が流れ
   ることを許容するが逆方向の流れは阻止する第１の弁装
   置と、流出導管内に設けられ前記第１の弁装置が許容す
   る方向と同方向の流れを許容し逆方向の流れは阻止する
   第２の弁装置と、を有し、前記駆動装置は、 。 入力軸と共に回転しかつ外周に無端状の案内軌道を有す
   る円弧回転体のカム本体と、前記軌道に沿って従動する
   部分を有し前記円弧回転体の回転に応じ揺動する従動腕
   と、該従動腕と前記ピストンとを連結し従動腕の揺動運
   動をピストンの直線性 。 復運動に変換する装置とを有し、前記軌道の形状は前記
   ピストンの下降運動の終端において該ピストンの加速度
   が上端どなる如く選ばれている液体充填装置。