JPH02109803A - 液体分配装置 - 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〕 本発明は空のカートンが、液体が充填されかつシールさ
れながら通路に沿って運ばれる自動充填機械に関し、特
にそのような機械用液体分配ユニットに関する。

〔従来の技術〕

米国特許第４．４４８．００８号に開示されているよう
な高速自動充填機械が、ミルク、ジニースのような液体
をカートンに充填するために用いられてきた。これらの
充填機械は、カートンが機械の充填セクションを通過す
るとき各カートンに所定量の液体を分配することが要求
される。

従来用いられている型式の分配ユニットは、米国特許第
４．４０２．４６１号に開示されているような、二連ベ
ローズ式装置である。この特許は、上部ベローズから下
部ベローズへの液体の流れを制御するバルブを収容する
作動スリーブで相互に連結された一対のベローズを有す
る分配ユニットを開示する。放出バルブが、下部ベロー
ズの下端に設けられる。作動スリーブは軸線方向に往復
運動するように取付けられ、スリーブに連結された各ベ
ローズの端部は、その往復運動とともに移動する。

夫々のベローズの反対側の端部は不動に保持され、それ
によって一方向の本体の軸方向移動で一方のベローズを
圧縮し、他方のベローズを伸ばす。

液圧又は気圧ラムが作動スリーブを垂直方向に上昇させ
て上部ベローズを収縮させ、同時に、下部ベローズを伸
ばす。この動作でスリーブの中央バルブを開き、液体を
上部ベローズから下部ベローズへ送液する。次にラムは
、作動スリーブを下降させ、作動スリーブは上部スリー
ブを伸ばし、同時に下部ベローズを収縮させる。制御バ
ルブに作用するばねで、バルブを閉鎖させる。これによ
り上部ベローズに上部ベローズの上端の供給バイブから
液体を再充填させる。下部ベローズ内の圧力上昇が放出
バルブに作用して戻りばねの力に打ち勝ち、放出バルブ
が開いて液体を下部ベローズからカートンの中へ流入さ
せる。次にシーケンスが繰り返され、その結果、カート
ンが放出バルブを通って移動すると液体を供給源から上
部ベローズの中へ、次に下部ベローズの中へ、最後に個
々のカートンの中へ移送する。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらの分配ユニットは、ミルクやその他の日常製品の
ような食品に主に用いられるので、ユニットを各使用の
後徹底的に洗浄しなければならない。もし分配ユニット
内の流路に肩や不規則な面があると、液体又は食品の一
部がそれらの面にたまる危険がある。更にまた、もし分
配ユニットの内部にばねや他の障害物があると、洗浄す
ることが困難である。保健規則によりこれらの充填機械
を使用した日にはこれを徹底的に洗浄しなければならな
いので、分配ユニットの構造は洗浄と殺菌工程を容易に
することが重要である。

分配ユニットの洗浄を容易にするために、システムから
液体を完全に排出することが望ましい。

これを行なうために、分配ユニットのどのバルブも排出
工程の間、開きばなしでなけれならない。

カートンに充填を始める前、システムが液体製品で満た
されているときには、カートンの中へバクテリアを導入
するのを避けるためにシステム内の空気を追い出さなけ
ればならない。従来システムでは、空気は液体をユニッ
トに供給しながら分配ユニットを作動することによって
除去されていた。

空気がカートンの液体中身の中に同伴されるので、充填
された最初の数カ−トンは、次に揄てられた。

これは空気を除去する不経済な方法である。

これらの分配ユニットにとって重要な他の要求は、カー
トンがあふれないように、各カートンへ分配する液量を
正確に制御しなければならないことである。余分な液体
は接着面を湿らし、カートンのシールを妨げるかもしれ
ない。

スープのような液体中にかたまりや粒子を含む食品にこ
れらの分配ユニットを用いることが提案されてきた。こ
のようなかたまりや粒子に適合するために、液体流路に
は障害物がないことが必要であり、バルブの開口部は、
かたまりゃ粒子が分配されるとき、これらをとじ込めな
いほど十分大きくなければならない。

特に食品用の、従来の液体分配ユニットの欠点に照らし
て、本発明の１つの目的は、液体の分配に当って正確で
効率的な液体分配ユニットを提供することである。

本発明の別の目的は、徹底的にかつ効率的に洗浄するこ
とができる液体分配ユニットを提供することである。

更に別の目的は、排出した後ユニットが充填されている
ときに、空気を分配ユニットからすみやかにかつ効率的
に追い出すことである。

本発明の更に別の目的は、かたまりゃ粒子が分配ユニッ
トの中にとじ込めることなく、かたまりゃ粒子を含む液
を分配する液体分配ユニットを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

これらの目的は、本発明によれば、３つの軸線方向に整
合したベローズ組立体を設け、一対の可動スリーブを中
間ベローズの両端でベローズ間に介在させることによっ
て達成される。放出バルブは、下部バルブの下端で固定
ハウジングの中に設けられる。

バルブステムが、放出バルブのバルブ要素から下部スリ
ーブを通って、上部スリーブ内の産性コネクタまで延び
る。中間バルブ要素が、下部スリーブと協働して中間ベ
ローズと下部ベローズの間の流れを制御するためにバル
ブステムに正しく固定される。上部スリーブの軸方向変
位で、バルブステムを介して中間バルブ要素と放出バル
ブを変位させる。中間バルブ要素は、供給源から放出バ
ルブと関連した下部ベローズへの液体の流れを制御する
。中間バルブ要素と協働する下部スリーブは、スリーブ
の上下に延びるガイドを有し、バルブ要素をスリーブに
対して移動させてバルブ要素のまわりに液体を流通させ
ることができる。バルブ要素が上昇の位置が下降位置の
いずれかにあるとき、中間ベローズと下部ベローズの間
の液体流路ができる。上部スリーブと下部スリーブの軸
方向変位は、適当なモータ手段によって行なわれ、従っ
て、上部スリーブが放出バルブの開閉を制御し、下部ス
リーブの動作がベローズを通る液体の流れを制御する。

本発明の好ましい実施例を、添付図面に示す。

〔実施例〕

本発明の液体分配ユニットの好ましい実施例を第１図に
示す。分配ユニット２は、６で図式的に示す機械フレー
ムに取付けられた放出ノズル４を有する。供給導管８も
また製品源１０から液体製品を受け入れるように機械フ
レーム６に固着される。好ましくは、製品源ＩＯは、タ
ンク内の液体製品が重力で分配ユニットの中へ流れるよ
うに、分配ユニットより上に上げたタンクである。分配
ユニー／　）は、上部ベローズ１２、中間ベローズ１４
、下部ベローズ１６を有する。上部ベローズ１２の上端
はフレーム６に取付けて不動に保持される。上部ベロー
ズ１２の下端は金属か固いプラスチックで作られるのが
好ましいスリーブ１８に連結される。中間ベローズ１４
の上端はスリーブ１８の下端に連結され、ベローズ　１
４の下端は下部スリーブ２０の上端に固定される。この
下部スリーブ２０もまた、金属か固いプラスチックで作
られるのが好ましい。下部ベローズ１６の上端はスリー
ブ２０の下端に連結され、ベローズ１６の下端は放出ノ
ズル４に連結される。分配ノズル４、ベローズ１２．１
４．１６、スリーブ１８．２０、供給導管８は、垂直軸
線に沿ってほぼ整合される。

スリーブ１８はアーム２６で駆動モータ２２と、スリー
ブ２０はアーム２８で駆動モータ２４と夫々連結されて
いる。カム機構、液圧又は気圧ラム、サーボモータ、又
はその他の従来の装置の形態でもよい、駆動モータは、
ベローズ１２．１４．１６の中心垂直軸線に沿ってスリ
ーブ１８．２０に往復運動を伝えるようにアーム２６．
２８に直線力を与える。２つのモータ２２．２４が示さ
れているけれども、スプロケットとチェーン付の単一モ
ータあるいは他の適当な装置が、スリーブ１８と２０の
往復運動を制御しかつ調整するのに用いられることが認
められる。ノズル４から流出する製品で充填されるカー
トン３０を第１図に充填位置で示す。

第２図と第３図を参照すると、上部スリーブ１８は、バ
ルブステム３６を固着するハブ３４を支持する半径方向
ウェブ３２を有する。

第２図に示すように、ステム３６は、ノズル４の中に設
けられた放出バルブ要素３８から上方に延びる。バルブ
要素３８は、液体を流通させながらノズル内のバルブを
心出しする半径方向ガイド４０（第５図）を有する。ノ
ズル４は、バルブ要素３８のリップ４３の直径に相当す
る内側ボア４２を有し、それによってバルブはステム３
６の垂直の移動でノズル４の内部へ上方に移動すること
ができる。バルブ要素３８がボア４２内に位置決めされ
るとき、バルブ要素３８は液体がノズルから流出しない
ようにする。

制御バルブ要素４４は、第２図と第４図に示すようにス
テムに固着され、そしてスリーブ２０と協働する。要素
４４と要素３８はプラスチックで作られ、ステム３６と
一体に成形されるのが好ましい。第２図に示す位置にあ
るとき、バルブ要素は、中間ベローズ１４と下部ベロー
ズ１６の間の液の流れを阻止する。スリーブ２０は更に
、バルブ要素４４がスリーブ２０の上か下のいずれかに
あるとき、スリーブ２０をベローズと軸線方向に整合し
て保持するためスリーブから上下に延びるガイド４６を
有する。第６図に示すように、この好ましい実施例では
４つのガイド４６が設けられている。バルブステム３６
がそのストロークの頂点まで持ち上げられるとき、バル
ブ要素３８のリップ４３はノズルボア４２の肩４７　（
第２図）に係合し液体が漏れないようにシールする。

第２図かられかるように、上部ベローズ１２は供給導管
８から重力で液体製品を受け入れる。液体は上部スリー
ブ１８の半径方向ウェブ３２の間を自由に下方へ流れ、
中間ベローズ１４の内部に流入する、それによってこれ
らのベローズの両方は液体で一杯にされている。スリー
ブ１８がスリーブ２０に対して持ち上げられ、その結果
バルブ要素４４が第８図に示す位置にあるときには、液
体はバルブ要素４４のまわりを流れ、そして下部ベロー
ズ１６に流入する。ステム３６がこの位置まで持ち上げ
るときには、放出バルブ要素３８もノズル４４に対して
持ち上げられるから、バルブ要素はボア４２の肩４７に
係合し、液体はノズル４から流出しない。分配ユニット
が充填されているときには、液体がノズル４から上方に
漸次充満するから空気は、液体で置き換えられることに
よってユニットから除去される。空気が置き換えられる
と、空気は供給導管８を通って上方へ進み、さらに製品
源１０のタンクの中へ入る。

この分配ユニットを通して分配されている液体製品が食
料品であるときには、ユニットの内部を定期的に殺菌す
ることが必要である。この発明の分配ユニットの流路の
洗浄は、能率的にかつ効果的に行うことができる。分配
ユニットを洗浄するために、放出バルブ３８が第７図に
示す位置になるまで、上部スリーブ１８を、駆動モータ
２２の作動によりアーム２６によって、下方へ移動させ
る。同時に、駆動モータ２４は、下部スリーブ２０をア
ーム２８を介して第７図に示す位置へ上方に移動させて
バルブ要素４４をスリーブ２０の下に位置決めする。第
７図かられかるように、バルブ要素４４と放出バルブ３
８とがこの位置にあるときには、液体はバルブ４４のま
わりを流れ、バルブ３８のまわりを通ってノズル４から
流出することによって、ユニットから自由に排出される
。

洗浄の目的で、製品供給を止め、導管８を洗浄溶液と連
結し、この洗浄溶液は導管８からベローズ１４とベロー
ズ１６を通って下方に流れ、放出バルブ３８を通り越し
て外に出る。この方法で、液体製品をユニットからすば
やく排出することができ、かつ、洗浄をすばや（能率的
に行なうことができる。

この分配ユニットをカートン充填用に用いる際には、放
出バルブの各開閉サイクルの間に所定量の液体が分配さ
れ、その結果、カートンは適当のレベルまで充填される
ことになる。この発明の装置は、分配される液量の正確
な制御を行う。上部スリーブ１８の固定ノズル４に対す
る運動は放出バルブが開閉する時を決定する。駆動モー
タ２２でアーム２６に伝えられる往復運動の回数を調整
することによって、放出バルブが開かれる時間を正確に
制御することができる。下部ベローズ１６内の圧力は、
要素４４の断面積が放出バルブ・についてのリップ４３
の断面積と同じなので、ステム３６が下方へ移動すると
き一定のままである。放出バルブ３８のリップ４３がノ
ズル４の端より下にあるときには、液はリップ４３とノ
ズル４の間の開口部を通って排出される。バルブ要素４
４とスリーブ２０との整合は、ベローズ１４と１６の間
の流れを阻止する。バルブ要素３８が開いた後、スリー
ブ２０をモータ２４によって下方に移動させてベローズ
１６を圧縮し、それによって、スリーブ２０が下方に移
動すると所定量の製品液体を放出する。

１サイクルの間の放出バルブ３８の相対運動とスリーブ
２０のポンプストロークを示す動作線図を第１２図に示
す。線５０は、ノズル４に対するバルブ要素３８の変位
を示し、従って線５０のゼロ変位は、リップ４３が１ｒ
４７に係合する要素３８の上昇位置に相当する。最大変
位はバルブ要素３８の完全開放に相当する。線５２は、
第１２図の右側の上昇位置（閉鎖）から第１２図の中央
部に示す開放位置までスリーブ２０の変位を示す。

カートンの充填サイクルを第１０Ａ図から第１０Ｄ図に
示す。サイクルは、第１０Ａ図に示すように、放出バル
ブ３８がボア４２内で上昇位置で始まる。第１０Ａ図に
示す構成部品の位置は、第１２図にＡで示す時間に対応
する。制御バルブ要素４４はスリーブ２０と整合し、も
ちろん、ベローズ１６は液体製品で満たされている。充
填サイクルは、スリーブ２０が不動のままでバルブステ
ム３６の下方への移動で始まる。この移動で放出バルブ
要素３８は第１０Ｂ図に示す位置に下方へ移動し、この
位置で製品はノズルボア４２の下端で要素３８のまわり
に放出される（第１２図で時ＭＢ）。放出バルブ３８が
ボア４２の下端に近づくと、スリーブ２０は下方へ動き
始め、従って制御バルブ４４は閉じたままであり、ベロ
ーズ１６内の流体体積は放出体積を補償するために減少
する。放出バルブ３８は、ノルズ４より下に移動じ続け
て、ノズル４からカートンの中へ流入する液体製品の流
量を増大させる。充填部分の中間を、第１２図に時間Ｃ
で示し、構成要素の位置を第１０Ｃ図に示す。流量は、
主に放出バルブ要素３８のリップ４３と、ノズル４のボ
ア４２の下端との間の隙間に依存し、この隙間は上部ス
リーブ１８のストロークの調整によって容易に調整でき
る。

放出バルブを開放する時間が経過すると、上部スリーブ
１８は上方へ移動を始め、下部スリーブ２０は不動のま
まである。これにより、バルブ要素３８は上昇し、つい
にはボア４２内に受け入れられる。この間、スリーブ２
０は不動のままである。バルブが第１０Ｄ図に示す位置
（第１２図で時間Ｄ）にあるとき液体の流れは止まる。

カートンの充填サイクルの後、下部ベローズ１６内に供
給液体を再び満たす必要があり、これは第１１Ａ図に示
す位置に上部スリーブ１８を上昇させることによって達
成される。この移動で制御バルブ要素４４はスリーブ２
０より上に上昇するから、液体はガイド４８のまわりを
流れ、中間ベローズ１４から第８図に示す方法で下部ベ
ローズ１６の中へ流入することができる。次に、下部ス
リーブ２０は第１２図に示すように上方へ移動し、下部
ベローズ１６を伸ばし、中間ベローズが縮むのと同じ割
合で追加液を受け入れる。放出バルブ３８は、第１０Ａ
図に示す位置に達するまでボア４２内を上方へ移動し、
スリーブ２０が第１０Ａ図に示す位置に戻るのでスリー
ブ２０の連続的な上方移動で制御バルブ４４を閉じる。

次ぎに充填サイクルは繰り返される。

バルブ４４と３８の開閉は、上部スリーブ１８の変位に
対応して制御されるので、バルブのタイミイグを正確に
調整できる。

この発明の重要な特徴は、ユニットから液体製品をすば
やくかつ能率的に流出させるための構成である。構成要
素が第７図に示すように位置決めされるときには、液体
の中身全体は、放出ノズル４を通して重力で上から下に
排出する。排出後、洗浄溶液をユニットに流して液体通
路を洗浄することができる。液体製品にさらされるすべ
ての面は、また洗浄溶液にさらされるから、ユニットの
内部を徹底的に洗浄することができる。

液体製品が、かたまりゃ粒子を含む場合には、バルブの
開閉中に粒子をとじ込まないように、バルブを構成する
ことがわかる。

バネを利用する圧力応答バルブと違い、この発明のバル
ブ要素のまわりの領域は、比較的障害物がなく、従って
かたまりや粒子は分配ユニットを通って自由に流れる。

ユニットの中には、構成部品間のすなわちバルブ要素４
４およびバルブ要素３８、との相対的なすべり接触する
位置がたった２個所しかないから、ユニットは長い使用
寿命を有するｂこれらの要素が摩耗した場合には、バル
ブ要素とバルブステム３６を容易に交換することができ
る。

この発明を好ましい実施例に従って図示し、説明したが
、特許請求の範囲に示す発明から逸脱しないかぎり変形
や変更をしても良いことが認められよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による液体分配ユニットを示す、部分
略図側面図、 第２図は、第１図に示す分配ユニットを断面図、第３図
は、第２図の３−３線に沿って分配ユニットを見た断面
図、 第４図は、第２図の４−４線に沿って分配ユニットを見
た断面図、 第５図は、第２図の５−５線に沿って分配ユニットを見
た断面図、 第６図は、第２図の６−６線に沿って分配ユニットを見
た断面図、 第７図は、排出と洗浄用に開くバルブを示す、第２図と
同様の分配ユニットを見た断面図、第８図は、充填／再
充填用の上昇位置の流量制御バルブを見た拡大断面図、 第９図は、好ましい実施例の別の形体を示す、第２図と
同様の分配バルブを見た断面図、第１０Ａ図は、充填サ
イクルを始める前の分配ユニットの構成部品を示す略図
、 第１０Ｂ図は、充填を始めたときの第１０Ａ図と同様の
略図、 第１０Ｃ図は、充填の中間の第１０Ａ図と同様の略図、 第１０Ｄ図は、充填サイクルの終りの第１０Ａ図と同様
の略図、 第１１図は、再充填サイクルの間の分配ユニットの構成
部品の位置を示す略図、 第１２図は、制御バルブと放出バルブに対する上部スリ
ーブと下部スリーブの相対的変位を示す動作線図である
。 ２・・・・分配ユニット、４・・・・流出ノズル、６・
・・・機械フレーム、　８・・・・供給導管、１０・・
・・製品源、　　　　１２・・・・上部ベローズ、１４
・・・・中間ベローズ、１６・・・・下部ベローズ、１
８・・・・スリーブ、　　　２０・・・・スリーブ、２
２．２４・・・・駆動モータ、 ２６．２８・・・・アーム、　　３２・・・・ウェブ、
３４・・・・ハフ、３６・・・・ステム、３８・・・・
バルブ要素、　　４２・・・・内側ボア、４３・・・・
リップ、 ４７・・・・肩。 ４・・・・バルブ要素、

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端が不動に保持され、隣接した端が作動スリー
   ブで連結された一対の軸線方向に整合したベローズを有
   し、作動スリーブが、液体を上部ベローズから下部ベロ
   ーズへ液送するため、軸線方向に往復移動するように設
   けられ、下部ベローズの下端に放出バルブを設け、スリ
   ーブの一方向の軸方向移動でベローズの一方を圧縮し他
   方を伸ばす、形式の液体分配装置において、第３ベロー
   ズが上部ベローズと下部ベローズの間に支持され、最初
   に述べた作動スリーブは上部ベローズと第３ベローズの
   間にあり、第２作動ベローズが下部ベローズと第３ベロ
   ーズの間にあり、放出バルブ要素は第２作動スリーブの
   中央通路を貫通して延びるバルブステムを有し、バルブ
   ステムは、第１作動スリーブに固着され、第１作動スリ
   ーブによるバルブステムの所定の変位で、第３ベローズ
   と下部ベローズの間の液流の選択的開閉を行うため、第
   ２スリーブと協働する制御バルブ要素をバルブステムに
   設けたことを特徴とするシステムの清掃と液送を可能と
   する液体流量制御装置をもつ液体分配装置。
2. （２）前記バルブステムを、ほぼ垂直に取付けるための
   支持手段を含む、請求項第（１）項の装置。
3. （３）往復運動を所定の時間および変位スケジュールに
   従って、前記第１スリーブと前記第２スリーブに伝える
   ための駆動手段を含む、請求項第（１）項の装置。
4. （４）前記放出バルブ要素は、前記バルブステムが前記
   ノズルに対して持ち上げられたときに、前記ボア内に受
   け入れられるリップを有し、前記ボアは前記ノズルの放
   出端から間隔を隔てた肩を有し、前記肩は、前記肩と前
   記バルブ要素との間に液体を流れさせないようにシール
   するために、前記リップに隣接して前記バルブ要素に係
   合するように構成される、請求項第（１）項の装置。
5. （５）前記放出バルブ要素は外側に突出した周囲リップ
   を有し、前記リップは放出バルブ要素が前記ボア内に受
   け入られるときに、前記ノズルのボアとシールを形成す
   るためにフレキシブル材料で作られる、請求項第（１）
   項の装置。
6. （６）前記第２スリーブは、前記制御バルブ要素と前記
   スリーブの間に液体の流れを可能にしながら、前記中間
   バルブ要素と係合するガイド手段を含む、請求項第（１
   ）項の装置。
7. （７）前記ガイド手段は、前記要素が前記スリーブとの
   整合から変位したときに前記制御バルブ要素を案内する
   ために、前記スリーブの両側に軸方向に延びる、請求項
   第（６）項の装置。
8. （８）前記放出バルブ要素と前記制御バルブ要素と前記
   バルブステムは、互に一体である、請求項第（１）項の
   装置。
9. （９）装置は、機械フレームと、放出ノズルを固定位置
   に保持するためフレームに構成された支持体とを有する
   、請求項第（１）項の装置。
10. （１０）第１作動スリーブは、内部にバルブステムを固
    着したハブを有する、請求項第（１）項の装置。
11. （１１）第２作動スリーブは、制御バルブ要素と協働す
    るバルブ内面を有し、かつ、制御バルブ要素がガイド手
    段と整合するとき、下部ベローズと第３ベローズの間に
    液体の流れを可能にするための、バルブ表面の両側に軸
    方向に延びたガイドを有する、請求項第（１）項の装置
    。
12. （１２）下部ベローズから放出バルブを通して周期的な
    充填と放出を行うため、所定の時間および変位スケジュ
    ールによって、第１作動スリーブと第２作動スリーブと
    を変位させるための構成を有する、請求項第（１）項の
    装置。