JPS6352234B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポンプに関し、特に２つの別々の流体
を定量処理するためのポンプに関する。

ポンプにおいては、通常そのピストンの背後に
空気があり、そしてこの空気は普通、不純物のよ
うな微小な粒子を含んでいる。そこで例えば食料
製品の定量処理のような無菌プロセスにおいて、
ピストンの周囲から製品が漏洩するようなことが
あれば、ピストン背後の空気から入つて来る微生
物によつて製品が汚染されることがあり得る。そ
のような空気は普通、ピストンの各後退ストロー
クのときに高圧になるのを防ぐため、大気へ逃が
される。従つて通常、空気フイルタのような精巧
な手段によつて無菌状態に維持される。さらに製
品を放出した後、その一部が出口やピストン前端
部の壁に粘着して残留するということがある。こ
のような残留物は汚染の危険（即ち、無菌状態た
るべき製品を残留物中の微生物で汚染する危険
性）をさらに増すだけでなく、定量処理を不正確
なものにする。

我々のヨーロツパ特許共願（公開番号第
0012467号）では、第１と第２入口及び出口を有
するシリンダ、該シリンダと該第１入口との間及
び該シリンダと該出口との間の連絡を遮閉するた
めの装置、及び、該シリンダ内に設けられ、１つ
またはそれ以上の弁をもつた少なくとも１つの口
をそれぞれに有する２つの可動ピストンを備える
ポンプが記述且つ特許請求されている。このポン
プは、比較的濃い流体、または固体粒子懸濁液
と、例えば別の液体との定量処理と混合を行うこ
とを意図している。混合は、２つの流体を分けて
いるピストンに設けられた１つまたはそれ以上の
口を通して、一方の流体を他方の流体内へ流込む
ことによつて行われ、そしてこれはシリンダの中
で行うことができる。このポンプは、大粒な食品
懸濁物と消毒水との定量処理と混合を無菌条件下
で行うに適し、従つて空気フイルタを必要としな
い。

ここで我々は、食品または医薬品プロセスで要
求されるような消毒された２つの別々の流体を無
菌条件下で定量処理するに適しているが、またさ
らに、それら流体の混合が随意的であるというこ
とで、より融通性のあるポンプを提示するもので
ある。このポンプはまた、製品放出後にピストン
前端部及び出口の壁に製品の一部が粘着して残留
するという、従来のピストンフイルタに伴なう問
題を解決する。さらにこのポンプは、操作と操作
の間、清浄な状態を維持するのが容易である。

そこで本発明は、２つの流体を定量処理するた
めのポンプにおいて、第１と第２入口管及び出口
管を有するシリンダ、該シリンダと該第１入管と
の間の連絡及び該シリンダと該出口管との間の連
絡を交互に遮閉する装置を備え、該シリンダの中
に、該第１入口管から主流体を引入れ、そして該
主流体を該出口管へ放出するための浮動の中実な
第１ピストン、及び該第２入口管から消毒された
副流体を引入れるための第２ピストンがあり、該
第２ピストンは少なくとも１つの口を有し、この
口は１つまたはそれ以上の弁を備え、該副流体は
該弁を流通して両該ピストン間の空所に入り、そ
してこの空所において該第２ピストンの運動を該
第１ピストンへ伝達することができ、そしてまた
両該ピストン間の該空所から該副流体を該出口管
へ送るためのバイパスを備える無菌プロセスにお
いて使用するポンプを提供する。

第２ピストン上の弁は好適には逆止弁であり、
この逆止弁は第２ピストンが第１ピストンの方へ
動くときに閉じ、両ピストンの間の副流体に液圧
を作り、この液圧が第１ピストンをこれの前方ス
トツプ位置の方へ動かして主流体を放出させる。
バイパスは弁、好適には逆止弁を備える。この逆
止弁は、ある所定の液圧において開くように設定
される。この所定液圧は、好適には、主流体が放
出されそして第１ピストンがこれの前方ストツプ
位置に達した後でさらに第２ピストンが第１ピス
トンの方へ動くことによつて達せられる液圧であ
り、この液圧によつてシリンダから副流体が出口
管へ流される。

好適には、シリンダと第１入口管または出口管
のいずれかとの間の連絡を遮閉する該装置は摺動
シヤトル弁によつて構成される。このシヤトル弁
は口を有し、この口を通して第１入口管から主流
体がシリンダの中へ流れる。好適に、シリンダと
出口管との間の連絡を遮閉するようにシヤトル弁
が摺動していくとき、前方ストツプ位置にある第
１ピストンの前面をシヤトル弁は拭浄する。第１
ピストンの前面の形状は、シヤトル弁の拭浄面の
形状と相関的にされる。ある特定の実施例におい
て、シヤトル弁の拭浄面は半円筒面であり、そし
て第１ピストンは、シヤトル弁の拭浄面の半径に
対応する半径の補合凹形前面を有し、そして、シ
リンダと出口管との間の連絡を遮閉するようにシ
ヤトル弁が摺動していくとき、シヤトル弁の凸形
の半円筒拭浄面が第１ピストンの凹形前面を拭浄
するように第１ピストンがこれの前方ストツプ位
置にあるごとく、第１ピストンはシリンダ内を往
復動する。

第１ピストンはシリンダ内を摺動するとき回転
するのを防止する案内装置を備えることができ
る。

ピストンとシヤトル弁は両方共、それぞれに一
体の案内ロツドを備えることができる。これらピ
ストン、シヤトル弁、及び案内ロツドは、無菌プ
ロセスでは特に不都合な漏洩を防止するため、ガ
スケツトを備えることになろう。シリンダは第１
ピストンのストロークを限定するストツパを備え
ることができ、そしてそれらストツプは、２つの
流体の比を必要に応じて変えられるように、調節
自在のものにされよう。第２ピストンとシヤトル
弁とは、これらの運動を同期させるカム装置によ
つて機械的に作動することができる。各カム装置
は、回転充填機上のレールの形にできる。

流体は両方とも、充填における流体の流動を助
勢するように調節できる軽い圧力を掛けて、貯蔵
槽の中に保持されよう。

このポンプにおいて２つの流体は定量処理と放
出を遂次的に行われ、そして混合が必要な場合に
は、その混合は、放出が行われた後、シリンダの
外側で行われる。出口の壁に付着して残留した第
１流体は第２流体の放出によつて洗い流される。
これによつてより正確且つ均等な定量処理が可能
になるだけでなく、無菌プロセスでは最も重要な
汚染の危険（即ち、無菌状態たるべき製品を残留
物中の微生物で汚染する危険性）の減少を行うこ
とができる。

本発明のポンプは、固体粒子懸濁液のような比
較的濃い流体を、均質な液体と一緒に定量処理す
るのに特に適している。その比較的濃い流体は好
適には主流体であり、そして均質液体は好適には
消毒された副流体である。このポンプは食料製品
または医薬製品を好適に定量処理し、また随意的
に混合するのに使用される。

食品を取扱うプロセスでは、主流体はスープま
たはシチウのような大粒の食品を含む消毒された
懸濁液とすることができ、そして副流体は消毒さ
れた液体とすることができる。消毒された副流体
貯蔵槽から送られて、シリンダと第１入口管との
間またはシリンダと出口管との間の連絡を遮閉す
る装置の背後に入る。

本発明のポンプは経費の掛かる分解を行わず
に、そのままの状態で清浄ができ、また約130℃
の蒸気あるいは加圧水によつて予消毒を行うこと
ができる。

次に添付図面を参照に本発明の実施例を説明す
る。

図面に示すように本発明のポンプはシリンダ１
を備え、このシリンダは相互に直角な２つの部分
１ａと１ｂで構成される。シリンダ部分１ａは定
量処理シリンダ２を備える。この定量処理シリン
ダ２は口３を有し、またフランジ継手５によつて
端部キヤツプ４を取付けられる。定量処理シリン
ダ２は第１入口管即ち主流体入口６と結合され、
また通路８が端部キヤツプ４の内部を部分１ｂの
内部と接続する。端部キヤツプ４と部分１ｂとは
両方とも副流体を含む。主流体と副流体は両方と
も加圧された貯蔵槽（図示せず）内に保持され
る。一体形成された案内ロツド１０を有する浮動
ピストン９がシリンダ２内で自由に往復動する。
ピストン９の前方の主流体と後方の副流体とを分
離するシール１１がピストン９に取付けられる。
ピストン９と案内ロツド１０の前方位置は、定量
処理シリンダ２のフランジと端部キヤツプ４のフ
ランジとの間に支持フランジ１５によつて支持さ
れる案内管１４に設けられたスロツト１３の前端
部にピン１２が当たることによつて、限定され
る。この位置は恒久的に固定される位置、すなわ
ち完全前方位置である。案内管１４のスロツト１
３とピン１２との係合はまたピストン９が回転す
るのを防ぐ。ピストン９の後方位置は調節でき、
そしてこの後方位置は、案内ロツド１０が後退ス
トツプブツシユ１６に当たることによつて限定さ
れる。このブツシユ１６は案内管１４内で摺動で
き、またピン１７がスロツト１３内に係合するこ
とによつて回転を阻止される。ブツシユ１６の位
置は、そのブツシユと係合するねじ１８を回わす
ことで軸方向に調節でき、この調節によつてピス
トン９の変位量が予め設定される。ねじ１８は外
部から作動でき、そして漏洩の無い無菌操作を維
持するためＯリングシール１９が取付けられる。
端部キヤツプ４は出口２０を有し、この出口２０
は管バイパス２２によつて放出ノズル２１と結合
される。バイパス２２は、所定の圧力で開くよう
設定されたばね付き逆止弁２３を備える。案内管
１４の支持フランジ１５は孔２４を明けられ、こ
れら孔を通つて副流体はいつでも自由にピストン
９の背後へ流れることができる。

シリンダ１の部分１ｂは第２入口管即ち入口２
５と出口２６を備え、そしてピストン２７を収容
している。このピストン２７はこれと一体形成さ
れたピストンロツド２８を有する。ピストン２７
は口２９を備え、この口２９には、ピストンの前
側と後側との間の副流体の流通を制御する逆止弁
３０が設けられている。漏洩防止Ｏリング３１が
ピストン２７に嵌められ、またピストンロツド２
８の周囲に蒸気シール３２が備えられる。ピスト
ンロツド２８は、回転充填機上の例えばレールの
ようなカム装置によつて作動される。このカム装
置は、ピストンのストロークを変えることがで
き、またその所要のストロークの開始点と終了点
との間に必要に応じて１つまたはそれ以上の滞留
期間を設けられるように構成される。

一体形成の弁ロツド３４と口３５を有するシヤ
トル弁３３が、入口６、口３、及び放出ノズル２
１と結合された締切シリンダ３６の中で往復動す
る。消毒された副流体がシリンダ１ｂから出口２
６及び連結管３８を通して入口３７へ送給され、
シヤトル弁３３の背後とその弁ロツド３４の周囲
を無菌状態に維持する。弁ロツド３４は蒸気シー
ル３９によつて取巻かれ、そして、ピストンロツ
ド２８を作動するカムと同期される、回転充填機
上の例えばレールのようなカム装置によつて作動
される。シヤトル弁の主液体側とシヤトル弁背後
の消毒された副流体との間の緘封を行うためのＯ
リング４０がシヤトル弁に備えられる。ピストン
９の前面は凹湾曲形にされ、そしてこの湾曲の半
径はシヤトル弁３３の半径に対応するものとされ
る。

第８図に示す変化形実施例において、逆止弁４
２を備えた管４１が副流体をこれの貯蔵槽から入
口４３を通して締切シリンダ３６へ送給し、そし
て逆止弁４５を備えた管４４がその副流体を締切
シリンダ３６から出口４６を通して貯蔵槽へ戻
す。

操作において、充填サイクルの開始時にポンプ
は第１図に示されるような位置にあり、ここでシ
ヤトル弁３３は下方位置にある。この状態から、
ピストン２７が上方へ動いてシリンダ１内の副流
体の液圧を下げ、これによつて逆止弁３０が開か
れる。ピストン２７の上側に掛けられている圧力
がその作動を助勢する。上記液圧低下によつて遊
動ピストン９が後方へ動かされる。この運動は、
入口６からシヤトル弁３３の口３５を通して定量
処理シリンダ２へ流入して来る主流体の圧力によ
つて助勢される。このピストン９の運動をさらに
助勢するため、ばねを備えてもよい。ピストン９
の背後の副流体は、案内管１４の支持フランジ１
５の孔２４を通つて、端部キヤツプ４内へ容易に
流入できる。

第２図に示されるように案内ロツド１０が後退
ストツプブツシユ１６に当たるまでピストン９は
後方へ押返され、そして主流体の圧力が副流体の
圧力より高く維持されている限り、その位置に保
持されている。

次いで第３図に示されるようにシヤトル弁３３
が持上げられて主流体の供給を遮断する。このと
きシヤトル弁背後の消毒された副流体は、入口３
７、連結管３８、及び出口２６を通して、ピスト
ン２７の後面の上側のシリンダ１ｂ内へ押戻さ
れ、そして入口２５を通つて貯蔵槽へ帰還するこ
とができる。第８図の変化形実施例においては、
副流体は正の流れだけを行い、そこで消毒された
副流体は貯蔵槽から、逆止弁４２をもつた管４１
を通つて入口４３から締切シリンダ３６へ入り、
そしてシヤトル弁３３が主流体の供給を遮断する
ように上昇するとき、締切シリンダの出口４６か
ら、逆止弁４５をもつた管４４を通つて貯蔵槽へ
押返される。間もなくピストン２７は下降し始
め、従つて逆止弁３０が閉じられる。これによつ
て２つのピストン９と２７との間に副流体が閉込
められるので、そこに液圧が生じ、この液圧がピ
ストン２７の運動をピストン９に伝達する。

第４図に示されるようにピストン９が主流体を
放出する前方ストツプ位置へ達するまで、ピスト
ン２７は下降する。このときの副流体の変位体積
は主流体の変位体積と等しく、そして逆止弁２３
内に設定されるばね圧力は、副流体が放出ノズル
２１へ流れるのを阻止するに充分なものとされて
いる。主流体は放出ノズル２１を通つてカン（図
示）の中へ流れる。

次いでシヤトル弁３３は下方位置へ下降する。
このときシヤトル弁３３は、第７図で解かるよう
にシヤトル弁の半径と対応する半径をもつように
加工されたピストン９の凹湾曲前面から、残留製
品を拭浄する。案内管１４に備えたスロツト１３
にピン１２を係合させることによりピストン９を
回転させないようにポンプが設計されていること
によつて、上記拭浄作用の効果が確保される。シ
ヤトル弁の下降速度はその底部に粘着した製品を
振り落すに充分なものとされる。シヤトル弁３３
が下降していくとき、その弁３３の上側の空間
は、消毒された副流体貯蔵槽から入口２５、出口
２６、連結管３８、及び入口３７を通して入つて
来る消毒された副流体によつて充満される。この
間ピストン２７は、カム上に設けられている滞留
期間のために、第５図に示されるように中間スト
ツプ位置に保持される。

ピストン２７が再び下降を開始すると、ピスト
ン９が前方ストツプ位置に停止されているから、
ピストン９の背後の副流体の液圧は高くされ、そ
して出口２０からバイパス２２を通つて逆止弁２
３に達する。この逆止弁は、所定の圧力で開くよ
うに設定されているばね付き逆止弁である。そこ
で上記副流体の液圧がその所定圧力になると弁２
３は開かれ、そして、ピストン２７が停止するま
で、副流体は放出ノズル２１の空所内へ噴射され
る。この放出ノズル２１の空所内への副流体の噴
射量はピストン２７のストローク長に関係し、そ
してこのストローク長は、製品の特性に応じて要
請される主流体に対する副流体の比によつて決ま
る。放出ノズル空所内へ噴射される副流体はシヤ
トル弁３３の端部と放出ノズルの内面とから主流
体の全ての痕跡を洗い流し、それから、定量処理
シリンダ２より先に放出された主流体と混合す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、計量ストロークの開始時の諸要素を
示すポンプの概略断面図、第２図は、計量ストロ
ークの終了時の諸要素を示す、第１図と同じ断面
図、第３図は、放出ストロークの開始時の諸要素
を示す、第１図と同じ断面図、第４図は、主流体
の放出の終了時の諸要素を示す、第１図と同じ断
面図、第５図は、シヤトル弁が下降した後の諸要
素を示す、第１図と同じ断面図、第６図は、副流
体の放出時の諸要素を示す、第１図と同じ断面
図、第７図は、シヤトル弁と浮動ピストンとの相
関形状を示すための斜視図、第８図は、副流体の
流通装置の変化形実施例を示す概略図である。 １……ポンプシリンダ、２……定量処理シリン
ダ、３……口、４……端部キヤツプ、６……主流
体入口、７……主流体出口、８……通路、９……
浮動ピストン、１０……案内ロツド、１２……ピ
ン、１３……スロツト、１４……案内管、１６…
…後退ストツプブツシユ、１７……ピン、１８…
…調節ねじ、２０……副流体出口、２１……放出
ノズル、２２……バイパス、２３……逆止弁、２
５……ポンプシリンダ副流体入口、２６……同出
口、２７……ポンプピストン、２９……口、３０
……逆止弁、３３……シヤトル弁、３５……口、
３６……締切シリンダ、３７……同副流体入口、
３８……連結管、４１，４４……締切シリンダ副
流体送入及び送出管、４２，４５……逆止弁、４
３，４６……入口及び出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無菌プロセスにおいて用いられ２つの流体を
   定量処理するためのポンプにおいて、第１入口管
   ６と第２入口管２５及び出口管７を有するシリン
   ダ１と、該シリンダと該第１入口管との間の連絡
   及び該シリンダと該出口管との間の連絡を交互に
   遮閉する装置３３とを備え、該シリンダの中に、
   該第１入口管から主流体を引入れ該出口管へ該主
   流体を放出するための浮動の中実な第１ピストン
   ９と該第２入口管から消毒された流体たる副流体
   を引入れるための第２ピストン２７とを配置し、
   該第２ピストンは少なくとも１つの口２９を有
   し、この口２９は１つまたはそれ以上の弁３０を
   備え、該消毒された副流体は該弁を流通して両該
   ピストン９，２７間の空所８に入り、そしてこの
   空所８において該第２ピストンの運動を該第１ピ
   ストンへ伝達することができ、そしてまた両該ピ
   ストン間の該空所から該消毒された副流体を該出
   口管へ送るためのバイパス２２を備えたことを特
   徴とするポンプ。 ２ 特許請求の範囲第１項のポンプにおいて、該
   第２ピストン２７上の該弁３０が逆止弁であり、
   この逆止弁は該第２ピストンが該第１ピストン９
   の方へ動くときに閉じ、これによつて両該ピスト
   ン９，２７間の該消毒された副流体に液圧を作
   り、この液圧が該第１ピストンをこれの前方スト
   ツプ位置の方へ動かして該主流体を放出せしめ
   る、ポンプ。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項のポンプ
   において、該バイパス２２が、ある所定の液圧に
   おいて開くように設定された逆止弁２３を備え
   る、ポンプ。 ４ 特許請求の範囲第３項のポンプにおいて、該
   所定の液圧は、該主流体が放出されそして該第１
   ピストン９がこれの前方ストツプ位置に達した後
   でさらに該第２ピストン２７が該第１ピストンの
   方へ動くことによつて達せられる液圧圧力であ
   り、この液圧圧力によつて該シリンダ１から該消
   毒された副流体が該出口管７へ流される、ポン
   プ。 ５ 特許請求の範囲第１項から第４項までのうち
   のいずれか１項に記載のポンプにおいて、該シリ
   ンダ１と該第１入口管６または該出口管７のいず
   れかとの間の連絡を遮閉する該装置３３が摺動シ
   ヤトル弁３３によつて構成される、ポンプ。 ６ 特許請求の範囲第５項のポンプにおいて、該
   シヤトル弁３３が口３５を備え、この口を通して
   該第１入口管６該主流体が該シリンダ１の中へ流
   れる、ポンプ。 ７ 特許請求の範囲第５項または第６項のポンプ
   において、該シリンダ１と該出口管７との間の連
   絡を遮閉するように該シヤトル弁３３が摺動して
   いくとき、前方ストツプ位置にある該第１ピスト
   ン９の前面を該シヤトル弁が拭浄する、ポンプ。 ８ 特許請求の範囲第５項から第７項までのうち
   のいずれか１項に記載のポンプにおいて、該第１
   ピストンの該前面の形状が、これを拭浄する該シ
   ヤトル弁３３の特定部分の形状と相関的にされ
   る、ポンプ。 ９ 特許請求の範囲第８項のポンプにおいて、該
   シヤトル弁３３の該拭浄を行なう面が半円筒面で
   あり、そして該第１ピストン９が、該シヤトル弁
   の該拭浄面の半径に対応する半径の補合凹形前面
   を有し、そして、該シリンダ１と該出口管７との
   間の連絡を遮閉するように該シヤトル弁が摺動し
   ていくとき、該シヤトル弁の該半円筒拭浄面が該
   第１ピストンの該凹形前面を拭浄するように該第
   １ピストンがこれの前方ストツプ位置にあるこど
   く、該第１ピストンが該シリンダ内を往復運動す
   る、ポンプ。 １０ 特許請求の範囲第１項から第９項までのう
   ちのいずれか１項に記載のポンプにおいて、該第
   １ピストン９が該シリンダ１内を摺動するとき回
   転するのを防止する案内装置１４を備える、ポン
   プ。 １１ 特許請求の範囲第１項から第１０項までの
   うちのいずれか１項に記載のポンプにおいて、該
   第２ピストン２７と前記の連絡を遮閉する装置３
   ３とが、これらの運動を同期させるカム装置によ
   つて機械的に作動せしめられる、ポンプ。