JPS6228669B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は混練物を定量充填するための定圧装置
に関し、更に詳しくは、ポンプにより混練物を複
数の充填機に圧送し、各充填機で一定量ずつ充填
する際に、ポンプから充填機への配管の途中に配
置して、ポンプの過剰吐出量を一時的に収容し、
充填機への供給圧力を常に一定に保つようにした
混練物充填用定圧装置に関するものである。

本明細書に於て「混練物」とは、混練したソー
セージ原料肉の如く、柔縄な固形物を含む糊状物
質、マヨネーズ、練歯磨の如く均質な糊状物質等
の半流動性を有する物質を総称する用語として用
いる。

従来ソーセージ等の充填は、混練した原料肉を
容積ポンプ等により加圧して、分配管を経て並列
に配置された複数の充填機に同時に圧送し、各充
填機により、一定量ずつ筒状包装材に充填する方
法によつて行われている。この場合複数の充填機
は常に全機が稼動するわけではなく、充填物の包
装資材の補給等のため、各充填機の運転をそれぞ
れ一時的に停止する必要があり、稼動する充填機
の台数は頻繁に変動する。ポンプからは全充填機
が稼動した場合に必要な量よりも相当過剰に一定
流量の原料肉に吐出しておき、充填機の稼動状況
により変動する余剰の吐出量を、原料肉のタンク
に戻し、循環するようになつている。しかし原料
肉を循環し、繰返して圧送することによりその品
質が低下する虞れがあり、又充填機への印加圧力
も一定しない。

又充填機の稼動台数に対応してポンプの回転数
を変え、吐出量を調節する方法も行なわれている
が、稼動台数が１分間に10〜20回も頻繁に変化す
る場合には、ポンプのモーターの入力を変えて
も、慣性の大きなモーター及びポンプは直ちに回
転数が変化せず、上記のような頻繁な稼動台数の
変化に敏速に追随させることは不可能であり、吐
出量の過不足は直ちに吐出圧の変動となつて現わ
れる。

更に充填機に供給する原料肉の圧力が変動する
と、充填機の充填量が変動するため、充填量を均
一に保つためには、充填機への供給圧力を常に一
定に制御する必要がある。特にソーセージのよう
な製品は、JAS規格により、充填量が表示された
内容量を下廻ることを禁じられているため、例え
ば50ｇのソーセージの充填の際、最大±５ｇの充
填誤差を生ずる場合には、最も少い充填量の場合
でも表示量を下廻ることのないように、充填量の
平均値を55ｇとし、平均して５ｇずつ過剰に充填
することを余儀なくされ、それだけコストが嵩む
こととなる。従つて、充填量の偏差を少くし、で
きる限り一定量を充填するために、充填機への原
料内の供給圧力を常に一定に保つ装置が要望れて
いる。

上記の目的を達成するために、実開昭58−
45674号公報には、縦形のシリンダを備え、肉の
押出ポンプと充填機の間に装置して、押出ポンプ
の吐出量と充填機の充填量との不均衡により生ず
る余剰肉を一定の圧力を加えながらシリンダ中に
内蔵し、一定量に達したとき一定圧力を加えなが
ら充填機に押出すようにした定圧力肉詰め装置が
提案されている。しかしながらこの定圧力肉詰め
装置は、縦形シリンダ内にフリーピストンを備
え、ピストンの下面に直接圧縮空気を作用させて
ピストンを押圧するため、ピストンとシリンダ内
面の間に設けたパツキングのわずか間隙より、圧
縮空気が肉側に漏れ込んで、原料肉と共に充填機
に送られ、充填される虞れがある。この圧縮空気
の漏れ込みを防止するためにピストンのパツキン
グをきつく嵌める必要があり、このためピストン
の摺動が非常に重くなり、とうてい手動ではこれ
を動かすことができず、シリンダ内の清掃に支障
を来たす。そして、どんなにパツキングをきつく
しても、ピストンを直接圧縮空気で押圧する限
り、圧縮空気の漏れ込みを絶無にすることは不可
能であり、漏れ込んだ空気はソーセージ中に充填
され、その空気の分だけソーセージの重量が不足
することとなる。

又、上記の定圧力肉詰め装置では、フリーピス
トンを直接空気圧で押圧するため、開蓋時に空気
圧により爆発的にピストンが飛出す危険を防止す
るために、シリンダの上端内面にピストンの飛出
防止用リングを装着する必要があり、シリンダ内
を清掃する際にも、ピストンを抜取ることができ
ず、シリンダ内を完全に清掃することが不可能で
ある。特に腐敗しやすい肉類を取扱う食品工業の
場合には、毎日の作業終了時に装置を完全に清掃
して、衛生上万全の注意を払うことは不可欠であ
り、この点が大きな欠点となつている。

更に上記従来の定圧力肉詰め装置では、シリン
ダ内に肉を導入する場合と、収容した肉を押出す
場合に、シリンダ背面に作用させる圧縮空気圧を
変えて、どちらの場合にも、充填機に供給する肉
の圧力がほぼ一定となるようにしているが、特に
シリンダの貯肉サイクルに於て、充填機の稼動台
数が変化すると、圧送する肉の吐出圧がかなり大
幅に変動して、これに伴つて充填量が変動すると
いう欠点がある。

上述の如く従来の定圧装置の欠点に鑑み、本発
明は充填すべき混練物中に空気の混入が全くな
く、内部の完全な清掃が容易で、且つ充填機の稼
動台数が変動した場合でも、常に混練物の充填機
への供給圧力を一定に保ち、充填機による一定量
の充填を可能にする混練物充填用定圧装置を提供
することを目的とする。

本発明者は従来の定圧装置の上記欠点を改良す
べく種々研究を重ねた結果、余剰混練物を一時貯
蔵する貯蔵用シリンダのピストンを直接空気圧で
押圧せず、貯蔵用シリンダと同軸上に別の駆動用
シリンダを設け、駆動用シリンダのピストンロツ
ドにより貯蔵用シリンダのフリーピストンを押圧
することにより、貯蔵用シリンダの混練物中に空
気が漏れ込むのを完全に防止することができるこ
と、及び駆動用シリンダを複動シリンダとし、駆
動用シリンダの反ロツド側に常に一定圧の空気圧
を導入しておき、駆動用シリンダのロツド側に最
適圧に調整した補正用空気圧を導入することによ
り、駆動用シリンダの推力を正確に微調整するこ
とができることを見出した。

更に従来の定圧装置が貯肉サイクルに於て、充
填機の稼動台数の変動により、吐出圧にかなり大
幅な変動が生ずる原因を追求した結果次のことが
判明した。即ち、シリンダの背面に調圧弁より一
定圧の空気を導入して空気圧をかけつつ余剰肉を
吸込み、吐出する定圧装置に於て、シリンダに余
剰肉が流入すると、これに従つてシリンダのピス
トン背面の空気はリリーフ機能を有する調圧弁を
経て排出される。どんなに高精度のリリーフ機能
を有する調圧弁であつても、調圧弁の流入圧をP₀
に調節してあるとき、リリーフ機能を作動させて
圧縮空気を排出するには、P₀よりもΔＰだけ高い
P₀＋ΔＰの圧力が働く必要がある。しかもこのΔ
Ｐの圧力は圧縮空気の排出速度に応じて高くな
る。

従つて、上記シリンダ内に余剰肉が流出する際
の流入速度が変化すればピストンの背圧は変化す
ることとなる。即ち、充填機の稼動台数が減少す
れば余剰肉のシリンダ内への流入速度が増加し、
これにより、排出されるピストン背面の空気の圧
力が上昇し、これと連動して、充填機に圧送され
る原料肉の圧力が上昇することになる。特に天然
腸を用いるソーセージの場合には一本の腸の長さ
が短いから、約15〜30秒毎に充填機を止めて新し
い腸を補給する必要があり、複数の充填機を並列
に運転する場合、各充填機を受持つ作業員によ
り、各充填機がランダムに運転、停止されるか
ら、充填機の稼動台数は時々刻々変化する。上記
理由によりシリンダへの貯肉サイクルに於いて、
充填機の稼動台数が変動すると、充填機の入力圧
力が変化し、これが充填量変動の最大の要因とな
る。従つて貯肉サイクルに於ける充填機の稼動台
数の変動に起因する充填機入力圧の変動をなくす
るためには、充填機の稼動台数に対応して前記Δ
Ｐの変化を補償するように前記の駆動用複動シリ
ンダのロツド側に導入する補正用空気圧を最適圧
に切換えてやればよいということを見出し、本発
明を完成するに至つた。

本発明は混練物圧送用ポンプと混練物充填機と
の間に配設され、フリーピストンを備えた貯蔵用
シリンダと、これと同軸上に結合した駆動用複動
シリンダとからなり、駆動用シリンダのピストン
ロツドの先端を該フリーピストンに当接させ、駆
動用シリンダのピストンの背面（反ロツド側）に
圧縮空気を導入して該フリーピストンを押圧する
と共に、駆動用シリンダのピストンの前面（ロツ
ド側）には圧送用ポンプ運転時に稼動充填機台数
に対応する補正用空気圧を導入し、圧送用ポンプ
停止時にはこれを大気中に開放して、圧送用ポン
プ運転時に余剰の混練物を貯蔵用シリンダに貯蔵
し、貯蔵用シリンダが満杯となると、圧送用ポン
プを停止して、駆動用シリンダにより貯蔵用シリ
ンダから混練物を充填機に吐出するようにした定
圧装置である。

次に図面により本発明の内容を更に詳細に説明
する。

第１図は本発明の混練物充填用定圧装置を備え
た充填装置の全体の系統図であつて、ホツパー１
に収納された混練物は容積形のポンプ２により加
圧され、配管３及び分配管４を経て、複数の充填
機６に圧送される。ポンプ２から分配管４に至る
配管３の途中から分岐して定圧装置７が設けられ
ている。

第２図は本発明の混練物充填用定圧装置の一部
断面図である。８はステンレス鋼製の貯蔵用シリ
ンダであつて、合成樹脂製フリーピストン９を備
え、シリンダカバー１１には吸込み吐出口１２を
有し、定量ポンプ２から分配管４に至る配管３の
途中に連通する。フリーピストン９は環状磁石１
３を内蔵し、外周にＯリングパツキング２４を装
着している。５は空気抜弁であつて、運転の始め
に開いて貯蔵用シリンダ８の空気圧を抜く。貯蔵
用シリンダ８の外面の両端近傍には、環状磁石１
３の接近を検知して作動する磁気近接スイツチ１
４，１５を設ける。１６は貯蔵用シリンダであつ
て、貯蔵用シリンダ８の後端部のフランジ１７と
貯蔵用シリンダ１６の前端部シリンダヘツド１８
とは通しボルト１９により緊締され、両シリンダ
は同一軸線上に一体に結合されている。駆動用シ
リンダ１６のピストン２０にはＯリング２１が嵌
着され、更にピストンロツド２２の一端が固着さ
れ、該ピストンロツドはＯリング２３により気密
を保ちつつ前端部シリンダヘツド１８内を摺動自
在に貫通し、貯蔵用シリンダ８内に挿入され、フ
リーピストン９の背面に当接している。駆動用シ
リンダ１６の後端部シリンダヘツド２５には圧縮
空気導入孔２６が設けられ、リリーフ機能を備え
た空気調圧弁１０を経て圧縮空気ライン２７に通
じている。一方駆動用シリンダ１６の前端部シリ
ンダヘツド１８には補正用圧縮空気導入孔２８が
設けられ、補正用空気ライン２９に接続される。
補正用空気ライン２９は三方電磁弁３０を経、並
列に接続したｎ個の二方電磁弁３１_１，３１_２…
３１_o及び調圧弁３２_１，３２_２，…，３２_oを経
て、圧縮空気ライン３３に通じている。上記二方
電磁弁３１と調圧弁３２はそれぞれ直列に接続さ
れ、更に複数組の二方電磁弁３１と調圧弁３２が
互い並列に接続されている。

今、分配管４に容量の等しいｍ個の充填機６を
接続して充填を行う場合、容積形のポンプ２はｍ
台の充填機の充填量の和よりも大きい吐出量のも
の選ぶ。駆動用シリンダ１６の圧縮空気導入孔２
６より圧縮空気を導入してピストン２０を前方
（第２図で左方）に移動させ、貯蔵用シリンダ８
のフリーピストン９を前方に移動させておく。ポ
ンプ２を駆動し、混練物の圧送し、空気抜弁５を
開き排気する。混練物の加圧され配管３及び分配
管４に充満する。次にｍ台の充填機６のうちｋ台
を稼動開始すると、ポンプ２から吐出された混練
物のうち、充填機６で充填されない余剰分はフリ
ーピストン９を、ピストンロツド２２の押圧力に
抗して右方に後退させつつ、貯蔵用シリンダ８内
に貯蓄されていく。フリーピストン９が貯蔵用シ
リンダ８の右端に達し、磁気近接スイツチ１５が
作動すると、自動的にポンプ２の駆動モータを停
止させる。次いで貯蔵用シリンダ８内に貯蔵され
た混練物は、ピストン２０により押圧されたフリ
ーピストン９によつて押出されて充填機６に圧送
される。フリーピストン９が貯蔵用シリンダ８の
左端に達すると磁気近接スイツチ１４が作動して
再びポンプ２が始動しポンプ２による圧送が開始
され、再び余剰の混練物は貯蔵用シリンダ８に貯
蓄され、このサイクルが繰返される。

所で、ピストン２０及びフリーピストン９の摺
動には一定の摺動抵抗が作用し、又混練物の貯蔵
用シリンダ８への流入及び押出の際には流動抵抗
が働くため、貯蔵用シリンダ８への混練物の貯蓄
時にも押出時にも、ピストン２０の右側に常に同
じ空気圧を作用させていたのでは、混練物の貯蓄
時と押出時では、上記摺動抵抗及び流動抵抗が逆
向きに作用するため、実際に充填機に送られる混
練物の圧力は変動することになる。この混練物の
圧力を常に一定に保つためには、フリーピストン
９に作用するピストンロツド２２の押圧力を貯蔵
用シリンダ８への貯蓄時よりも押出時に於て若干
大きくしてやる必要がある。本発明の定圧装置に
於ては、ピストン２０の背面（第２図に於て右
側）に作用する空気圧を調節する代りに、ピスト
ン２０の前面（第２図に於て左側）に補正用の空
気圧を導入し、この補正用空気圧を調節すること
により、貯蓄時と押出時のフリーピストン９に作
用させる押圧力を調節して、圧送する混練物の圧
力をポンプ運転の有無に拘わらず常に一定に保つ
ようになつている。

しかし、稼動する充填機６の台数が変化して、
貯蓄時に余剰混練物の貯蔵用シリンダ８への流入
速度が変化した場合、前記の如く、圧縮空気導入
孔２６よりリリーフ機能を有する調圧弁１０を経
て排出される駆動用シリンダ１６のピストン２０
の背面の空気の排出速度及びその空気圧が変化す
る。従つて貯蔵用シリンダ内の混練物の圧力が変
化し、配管３の混練物の吐出圧力も変化する。

従つて混練物の吐出圧を厳密に一定に保つため
には、貯蓄時に於ける補正用空気圧を充填機の稼
動台数に応じて変化させる必要がある。そこで同
一充填能力の充填機６ｍ台を並列に接続する場
合、充填機をｍ台全部稼動する時、ｍ−１台を稼
動する時、ｍ−２台を稼動する時、……、１台の
みを稼動する時のｍ種の稼動状況がありうるか
ら、それぞれの稼動状況に対して、ポンプ２を運
転する貯蓄時に於て、駆動用シリンダ１６に加え
る補正用空気圧を変えるため、第２図の二方電磁
弁３１及び調圧弁３２の数ｎは、充填機の数ｍに
等しくとり、各調圧弁３２_１，３２_２，…３２_o
は稼動する充填機の数に応じてΔP₁，ΔP₂…，Δ
Ｐ_oの圧力に調整される。このときΔP₁＞ΔP₂＞
…＞ΔＰ_oである。

今ｍ台の充填機のうちｋ台のみを運転する場合
には二方電磁弁３１ｋのみを開き、他の二方電磁
弁３１_１，…，３１_oは閉じておく。ポンプ２を
運転する貯蓄時には三方電磁弁３０を第２図に示
す向きに連通させ、ΔＰ_kの補正用空気圧を補正
用圧縮空気導入孔２８を経て、駆動用シリンダ１
６に導入する。従つてこのときピストン２０の右
側に作用する圧縮空気圧をP₀とすれば、ピストン
２０には実質的にはP₀−ΔＰ_kの圧力が作用する
ことになる。貯蔵用シリンダ８のフリーピストン
９が右端に達し、磁気近接スイツチ１５が作動す
ると、ポンプ２の運転を停止すると共に、三方電
磁弁３０を切換えて、補正用空気ライン２９を大
気に連通させる。するとピストン２０には右側よ
りP₀の空気圧のみが作用し、貯蓄時よりも強い押
圧力でフリーピストン９を押すことになる。混練
物が押出され、フリーピストン９が左端に達し
て、磁気近接スイツチ１４が作動し、ポンプ２が
運転を開始すると同時に、三方電磁弁３０を第２
図の状態に切換えて駆動用シリンダ１６に圧力Δ
Ｐ_kの補正用空気を導入する。

上記説明は全ての充填機６の吐出容量が等しい
場合について説明したが、全ての充填機６の容量
が等しくない場合には、稼動する充填機の組合せ
を変えた場合に、稼動する充填機の吐出量の和が
とりうる異る値の数に等しく調圧弁３２及び二方
電磁弁３１の数ｎを選び、稼動する充填機６の組
合せに応じて必要な二方電磁弁３１を開くように
する。

例えば、１本20ｇのソーセージを毎分それぞれ
100本、150本、250本ずつ充填する３台の充填機
を並列に運転する場合、それぞれの充填機の充填
量は毎分２Kg，３Kg，５Kgである。これらの３台
の充填機がランダムに運転、停止するとすれば３
台の充填機の充填量の和は毎分２Kg，３Kg，５
Kg，７Kg，８Kg，10Kgの値をとりうる。即ち６つ
の異る値をとりうるからｎ＝６となり、それぞれ
の稼動状態に応じて最適な補正用空気圧を供給す
るために、６組の二方電磁弁３１及び調圧弁３２
を備える必要がある。

１台当りの充填量が小さく、特に精密な充填量
の制御を必要としない場合には、充填機の稼動台
数が１台変る毎に別々の調圧弁３２が作動するよ
うにする必要はなく、充填機の稼動台数が２台変
る毎に異る調圧弁３２が作動するようにしてもよ
い。

前述の如く充填機の稼動台数はランダムに、極
めて頻繁に変動するから、充填機の稼動状況に応
じてこれに直ちに追随して二方電磁弁３１_１，３
１_２，…３１_oを自動的に開閉するようにすれ
ば、必要な最適補正用空気圧を直ちに駆動用シリ
ンダ１６のピストン前面に導入することができ
る。

上記三方電磁弁３０の代りに二方電磁弁を２個
組合せてこれを同時に切換えることにより、三方
電磁弁と同様な働きをさせることもできる。

上記説明でで複数の充填機を並列に配列して運
転するものとして説明したが、充填機が１台の場
合にはｎ＝１として１個の調圧弁３２を用いて本
発明の定圧装置を構成することができる。この場
合は調圧弁３２を切換える必要がないから、二方
電磁弁３１は不要である。

又、上記説明では、フリーピストン９が貯蔵用
シリンダ８の両端部に達したとき、これを検知す
るために、フリーピストン９中に埋め込んだ環状
磁石１３と磁気近接スイツチ１４，１５を用いた
が、この検知手段はこれに限定されるものではな
く、ピストンロツド２２に取付けた作動子により
リミツトスイツチを作動させる等の公知のあらゆ
る工知手段を同様に用いることができる。

貯蔵用シリンダ８を貯蓄状態から押出状態に、
又はその逆に切換える際、ポンプ２の駆動用モー
タの電源の開閉及び三方電磁弁３０のソレノイド
電流の切換えを同時に行うと、ポンプ２及び駆動
用モータの慣性による停止、始動の遅れ時間、三
方電磁弁３０の作動遅れ時間、三方電磁弁３０が
作動した後、補正用空気の駆動用シリンダ１６内
への流入、流出の時間的遅れ等により、一時的に
混練物の吐出圧が変動する虞れがある。従つて上
記各遅れ時間の特性に応じ、タイマーによりそれ
ぞれの作動時間を必要に応じて調節することによ
り、切換え時の吐出圧の変動を実質的になくする
ことができる。

各充填機６の吐出量が大きい場合には、貯蔵用
シリンダ８の貯蓄サイクルだけでなく吐出サイク
ルに於ても、充填機６の稼動台数の変動により、
充填機６への混練物の供給圧力が変動する場合が
ある。この場合には貯蔵用シリンダの吐出サイク
ルに於て、駆動用シリンダ１６の圧縮空気導入孔
２６を充填機６の稼動台数に応じて、異なる圧力
に調節した２個以上の空気調圧弁１０に切換えて
接続することにより、吐出サイクルに於ける充填
機への供給圧力の変動をなくすることができる。

本発明の定圧装置によれば、貯蔵用シリンダの
フリーピストンを直接空気圧で作動させないた
め、フリーピストンの混練物側の圧力がロツド側
の大気圧よりも常に高く、フリーピストンとシリ
ンダ内面の間隙から混練物中に空気が漏れ込む虞
れが全くない。混練物の充填機への吐出圧を常に
一定に保つことができ、特に充填機の稼動台数を
変えた場合にも、混練物の吐出圧を一定に保つこ
とができ、充填機による充填量の誤差を極小にす
ることができる。

本発明の定圧装置は、ソーセージ等の食品の充
填だけでなく、ペースト状の物質を容器に一定ず
つ充填する場合に広く用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の混練物充填用定圧装置を備え
た充填装置の系統図、第２図は本発明の混練物充
填用定圧装置の一部断面正面図である。 符号の説明、１……ホツパー、２……ポンプ、
３……配管、４……分配管、５……空気抜弁、６
……充填機、７……定圧装置、８……貯蔵用シリ
ンダ、９……フリーピストン、１０……空気調圧
弁、１１……シリンダカバー、１２……吸込み吐
出口、１３……環状磁石、１４，１５……磁気近
接スイツチ、１６……駆動用シリンダ、１７……
フランジ、１８……前端部シリンダヘツド、１９
……通しボルト、２０……ピストン、２１，２
３，２４……Ｏリング、２２……ピストンロツ
ド、２５……後端部シリンダヘツド、２６……圧
縮空気導入孔、２７，３３……圧縮空気ライン、
２８……補正用圧縮空気導入孔、２９……補正用
空気ライン、３０……三方電磁弁、３１_１，３１
_２，…，３１_o……二方電磁弁、３２_１，３２_２
…，３２_o…調圧弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 混練物の圧送用ポンプと混練物充填機とを連
   結する配管の途中より分岐した管に接続される混
   練物吸込み吐出口を有し、フリーピストンを備え
   た貯蔵用シリンダと、該貯蔵用シリンダと同一軸
   線上にこれと緊締した駆動用シリンダとからな
   り、両シリンダのピストン間には、駆動用シリン
   ダのピストンに一端を固着され、駆動用シリンダ
   の前端部シリンダヘツドを貫通して気密に摺動す
   るシリンダロツドを介在せしめ、該駆動用シリン
   ダの後端部には圧縮空気導入孔を設け、これを一
   定圧の圧縮空気供給手段に接続し、一方該駆動用
   シリンダの前端部には、補正用圧縮空気導入孔を
   設け、これを充填機の稼動台数に応じた、異なる
   圧力に調圧された複数の調圧弁又は大気中に開放
   した開口に電磁弁により切換え可能に接続すると
   共に、フリーピストンがシリンダの両端部に達し
   た時にこれを検知する検知手段を備えたことを特
   徴とする混練物充填用定圧装置。