JPS6296790A - 流体圧送充填方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、各種食品や化学物質等の流体をポンプによっ
て充填用ノズルに直接圧送して容器等に充填する流体圧
送充填方法に関するものである。

（従来の技術及びその問題点） 流体を容器等に充填する充＠機に於いて充填量を一定に
コントロールする場合、充填用ノズルへの流体供給圧力
を一定に保つことが出来るならば充填用ノズルの開放時
間を一定に制御するだけで良いが、充填用ノズルへの流
体供給圧力にパラツキがある場合には、充填用ノズルへ
の流体流量を検出し、検出流量が一定量に達するまで充
填用ノズルを開放させるように制御しなければならない
例えば、低粘性の氷状流体を充填する場合は、充填用ノ
ズルへ当該流体を圧送するポンプを一定速度で回転させ
るだけで圧送配管内の圧力は略一定するので、前記のよ
うに充填用ノズルの開放時間を一定に保つ簡単容易な制
御により充填量を略均−に維持させることが出来るが、
かき氷や餡、乳製品等の詰まり易い高粘性の流体を充填
する場合は、当該流体と配管内面との間の摩擦の変動に
より配管内圧力が容易に変動し、流量が一定しないので
、検出流量に対応して充填用ノズルの開放時間を制御す
る複雑な制御を行わなければならない。しかも前記のよ
うな詰まり易い高粘性流体がポンプ吐出側の配管内で滞
留し始めることにより当該配管内の圧力が高まるが、こ
の事態を速やかに察知してポンプの吐出圧力を下げない
と配管内で前記流体が押し固められて完全に詰まってし
まい、事後処理が非常に困難になるばかりでなく配管内
圧力が異常に高くなって配管やフィルター等の備品を破
損する事故の原因にもなる。特にかき氷や餡等のように
、配管内で押し固められることにより性状が大幅に変わ
ってしまう高粘性流体を取り扱う場合では、配管内に詰
まってしまった流体は商品として再利用出来ないため、
非常に不経済でもある。

一般にポンプ吐出側配管内の圧力を一定以下にコントロ
ールする方法としては、ポンプの吐出側配管にリリーフ
弁を介してリリーフ管路を接続し、ポンプ吐出側配管内
の圧力が設定圧力以上になったとき前記リリーフ管路か
らタンク側へ流体を逃がすリリーフ方式が利用されるが
、このようなリリーフ方式を前記のような配管内で詰ま
り易い高粘性流体の圧送充填ラインに適用すると、リリ
ーフ管路の分岐点やリリーフ弁内の狭まった流路内等、
前記流体が詰まり易い場所を増加させることになり、問
題の解決にはならない。又、リリーフ弁を含むリリーフ
管路内は常時流体が流通するのではなく、しかもリリー
フ管路が利用された後は当該管路内に流体が残留し易い
ため、このリリーフ管路内を食品衛生上好適な状態、例
えば無菌状態に保守することは非常に困難であり、従っ
て前記のような食品の圧送充填ラインにリリーフ方式を
採用することは適当ではない。

このような観点から従来は、高粘性の流体、特に食品を
ポンプで圧送充填する場合には、配管内圧力の変動を吸
収するために、ポンプで圧送した流体を充填用ノズルの
近傍高所に設置した補助タンク内に供給し、この補助タ
ンクから充填用ノズルへ重力により前記流体を流動させ
るように構成し、以て充填用ノズルからの流出流量が略
一定するようにしていた。しかし前記のような高粘性の
流体を取り扱う場合は、前記補助タンク内を空圧で加圧
しなければならない等、設備全体が非常に複雑となり高
価につく欠点があった。

（問題点を解決するための手段及び作用）本発明は以上
のような従来の問題点を解決し得る流体圧送制御方法を
提案するものであって、その特徴は、ポンプと充填用ノ
ズルとを配管により直結し、前記配管内圧力を圧力計に
より検出し、この検出圧力と設定圧力とをマイクロコン
ピュータ−により比較演算させて、検出圧力が設定圧力
に等しくなるように前記ポンプの作動速度を調整するた
めのポンプ作動速度制御信号を出力させ、当該制御信号
により前記ポンプの作動速度自動制御を行って前記配管
内圧力を略一定に維持しながら前記充填用ノズルから流
体を容器等へ送出充填する点にある。

このような本発明方法によれば、ポンプ吐出側の配管内
圧力の増減に応して自動的にポンプの作動速度をコント
ロールし、前記ポンプ吐出側配管内の圧力を略一定に維
持させることが出来る。換言すれば、前記配管内で流体
が滞留する傾向が生じて配管内圧力が上昇すると直ちに
ポンプが減速制御されて吐出圧ノｊが下げられ、配管内
圧力が減圧されるので流体の滞留を速やかに解消せしめ
ることが出来、当該流体が配管内で押し固められて完全
に詰まってしまうことを防止し得る。

そして充填用ノズルからの流体の流出流量が略一定する
ので、充填用ノズルの開放時間を一定に保つだけの簡単
な制御により充填量を略一定に維持することが出来る。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を添付の例示図に基づいて説明
すると、第１図に於いて、１は流体圧送用ポンプであっ
て、インバータ２により運転、停止、回転方向の切り換
え、及び速度制御されるモーター３によって駆動される
。４は前記ポンプ１の吐出側配管であって、充填機に於
ける充填用ノズル５に直結されており、当該充填用ノズ
ル５には開閉電磁弁６が併設されている。７は前記吐出
側配管４内の圧力を検出する圧力計である。この圧力計
４の検出圧力は、アナログ電気信号としてＡ／Ｄコンバ
ータ８に入力され、デジタル電気信号に変換された後に
マイクロコンピュータ−９に入力される。

前記マイクロコンピュータ−９には、前記吐出側配管４
内の適正圧力が任意に設定記憶されると共に、当該設定
圧力Ｓｐと前記圧力計７による検出圧力Ｃｐとを比較演
算して後述のようにインバータ２を介してポンプモータ
ー３の速度制御を行うための速度制御信号を出力するプ
ログラムが設定されている。マイクロコンピユー９−９
からの速度制御信号１０はＤ／Ａコンバータ１１により
アナログ電気信号に変換されて前記インバータ２に入力
される。又、前記マイクロコンピュータ−９はインバー
タ２に対して運転及び停止の各指令信号を出力する。

次に上記の流体圧送充填装置を利用した制御方法を第２
図のフローチャートに基づいて説明すると、マイクロコ
ンピュータ−９を経由してインバータ２に与えられる運
転指令信号によりモーター３が起動され、ポンプ１が設
定圧力Ｓｐに対応する基準速度で駆動されることにより
、流体は当該ポンプ１により吐出側配管４を経由して充
填用ノズル５に圧送される。従って一般的な充填機と同
様に、前記充填用ノズル５が容器１２に対応したときに
開閉電磁弁６を開放することにより配管４内の流体が充
填用ノズル５から流出し、容器１２に充填される。

前記開閉電磁弁６の開閉や配管４内での流体の流れ具合
によって、配管４内の圧力は時々刻々変化するが、当該
配管４内の圧力は絶えず圧力計７により検出され、その
検出圧力ｃｐはマイクロコンピュータ−９に於いて設定
圧力ｓｐと比較演算される。検出圧力Ｃｐと設定圧力ｓ
ｐとの比較演算の結果、検出圧力ｃｐが設定圧力Ｓｐよ
りも大きいときはポンプ１を減速駆動し、検出圧力Ｃｐ
が設定圧力Ｓｐよりも小さいときはポンプ１を増速駆動
するように、速度制御信号１０が調整される。即ち、速
度制？！Ｉ＋信号１０は設定圧力Ｓｐに対応する電気値
を有するが、検出圧力Ｃｐが設定圧力ｓｐよりも大きい
ときは当該速度制御信号１０の電気値が前記再圧力差（
Ｃｐ−３ｐ″ｌに対応して減速側に調整され、検出圧力
Ｃｐが設定圧力Ｓｐよりも小さいときは当該速度制御信
号１０の電気値が前記再圧力差（Ｓｐ−Ｃｐ）に対応し
て増速側に調整される。

上記のポンプ速度制御により、吐出側配管４内の圧力（
検出圧力Ｃｐ）が設定圧力Ｓｐと常に等しくなるように
ポンプ１の吐出圧力が自動調整されることになる。この
結果、開閉電磁弁６を開放したとき充填用ノズル５から
流出する流体の流量は常に略一定するので、各容器１２
に対する充填用ノズル５からの流体充填量を一定にする
ためには、開閉電磁弁６を開放している時間を一定に保
つように制御すれば良いことになる。そしてマイクロコ
ンピュータ−９を経由してインバータ２にポンプ停止指
令信号が与えられると、モーター３が停止してポンプ１
による流体の圧送が終了する尚、上記のポンプ速度制御
を行っているにも拘わらず吐出側配管内圧力（検出圧力
Ｃｐ）が低下せず、検出圧力Ｃｐと設定圧力Ｓｐとの差
（Ｃｐ〜Ｓｐ）が一定収上であるときは、何らかの原因
で吐出側配管４内での流体の詰まりが成る程度進行した
ことになる。このような状況が予想される場合にはポン
プ１の逆転制御を行うことが出来る。即ち、第３図のフ
ローチャートに示すように、検出圧力Ｃｐが設定圧力ｓ
ｐよりも大きく且つその差（Ｃｐ−３ｐ）が設定値以下
であるときには前記のようにポンプ１を減速駆動させる
が、前記圧力差（Ｃｐ−３ｐ）が設定値より大きいとき
は、モーター３を逆転駆動させる逆転切り換え信号をマ
イクロコンピュータ−９からインバータ２へ出力させ、
ポンプ１の流体圧送方向を反転させて吐出側配管４内に
負圧をかけ、当該配管４内の流体をポンプ１側に吸引し
て詰まりを解消させることが出来る。

尚、第４図のフローチャートに示すように、検出圧力Ｃ
ｐが設定圧力Ｓｐよりも大きいことに基づいてポンプ１
を減速駆動せしめ、設定時間（ＴＩ）経過後も検出圧力
Ｃｐが設定圧力Ｓｐよりも大きいときにはポンプ１を減
速駆動状態から逆転駆動に切り換えるように制御するこ
とも出来る。

何れの場合もポンプ１の逆転駆動は図示のように設定時
間だけ継続的に行い、その後ポンプ正転切り換え信号を
出力させてポンプ１を正常運転に復帰させるが、ポンプ
１の逆転駆動を検出圧力Ｃｐと設定圧力Ｓｐとの差（Ｃ
ｐ−３ｐ）が設定値以下となるまで、又は検出圧力Ｃｐ
が設定圧力Ｓｐと等しくなるまで継続させることも出来
る。勿論、このようなポンプの逆転制御を行う場合は、
ポンプ１には、逆転により流体圧送方向を逆向きに反転
させ得るタイプのもの、例えばベーンポンプ等を使用し
なければならないし、少なくともポンプ１が逆転駆動さ
れている間は、開閉電磁弁６を一定時間開放して行う充
填作用を中断させなければならない。

又、検出圧力ｃｐが設定圧力Ｓｐと等しくない場合にポ
ンプ１の速度制御を行うように説明したが、実際の制御
に際しては設定圧力に適当な幅を与え、その許容範囲を
越えて検出圧力Ｃｐが変動したときのみポンプの速度制
御を行うようにするのが望ましい。

（発明の効果） 以上のように本発明の流体圧送充填方法によれば、ポン
プと充填用ノズルとは直結され、リリーフ管路等も必要
がないため、設備全体が非常に簡単となり極めて安価に
実施することが出来る。しかもポンプ吐出側の配管内の
圧力を任意に設定した適正圧力に自動的に維持せしめる
ことが出来、且つリリーフ弁を含むリリーフ管路を利用
しないので、先に説明したような配管内で詰まり易い高
粘性流体を取り扱う場合でも配管内で容易に詰まらせる
ことなく常に安定的に圧送し、充填用ノズルからの流出
流量を常に略一定に保つことが出来る。従って充填用ノ
ズルの開放時間を一定に保つ簡単な制御により充填量を
均一に維持することが出来る。

更に、リリーフ弁を含むリリーフ管路がないため、圧送
ライン全体を食品衛生上好ましい状態に維持することが
容易である。従って本発明方法は特に、配管内で押し固
められることによって性状が変化する高粘性の各種食品
の圧送充填ラインに適用した場合、その効果は甚大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御装置を示すブロック線図、第２図乃至第４
図は制御方法を説明するフローチャートである。 １・・・ポンプ、２・・・インバータ、３・・・ポンプ
駆動用モーター、４・・・吐出側配管、５・・・充填用
ノズル、６・・・開閉電磁弁、７・・・圧力計、８・・
・Ａ／Ｄコンバータ、９・・・マイクロコンピュータ−
１１０・・・速度制御信号、１１・・・Ｄ／Ａコンバー
タ、１２・・・容器、Ｃｐ・・・検出圧力、Ｓｐ・・・
設定圧力出願人　株式会社中村金属工業所 第１図 第２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンプと充填用ノズルとを配管により直結し、前
   記配管内圧力を圧力計により検出し、この検出圧力と設
   定圧力とをマイクロコンピューターにより比較演算させ
   て、検出圧力が設定圧力に等しくなるように前記ポンプ
   の作動速度を調整するためのポンプ作動速度制御信号を
   出力させ、当該制御信号により前記ポンプの作動速度自
   動制御を行って前記配管内圧力を略一定に維持しながら
   前記充填用ノズルから流体を容器等へ送出充填すること
   を特徴とする流体圧送充填方法。
2. （２）前記検出圧力が設定圧力よりも設定値以上大きい
   ときに前記マイクロコンピューターよりポンプ逆転制御
   信号を出力させ、当該制御信号によりポンプを一定時間
   又は検出圧力が設定圧力に等しくなるまで逆転させ、こ
   の間は充填作用を中断させることを特徴とする前記第（
   １）項記載の方法。
3. （３）前記検出圧力が設定圧力より大きいとき、前記ポ
   ンプ作動速度制御信号によりポンプを減速作動させ、一
   定時間経過後も検出圧力が設定圧力より大きいときには
   前記マイクロコンピューターよりポンプ逆転制御信号を
   出力させ、当該制御信号によりポンプを一定時間又は検
   出圧力が設定圧力に等しくなるまで逆転させ、この間は
   充填作用を中断させることを特徴とする前記第（１）項
   記載の方法。