JPH02219702A - 定量充填装置 - 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） 本発明は飲料や医薬品、酒類、ゲル化物のほか、高濃度
液、高粘性液、固形含有液、気体包含液などの流体を容
器に充填するのに用いられる定量充填装置に関するもの
である。

（従来の技術） 従来、流体の充填機において流体を定量充填することは
歩留まり管理上重要な要因であり、充填ノズルに流体の
計量シリンダを取付は一定量ごと計量シリンダを介して
充填ノズルから容器に流体を充填する方法が実施されて
いた。

しかしシリンダ計量による定量充填装置はシリンダの分
だけ充填機構が大きくなり、かつ構造が複雑で無菌化な
どの品質に関する高度な需要に答える装置としては不適
当で、近年計量方法を流量計を用いて行うものが採用さ
れている。

流量計を用いるものは充填ノズルにおける充填パルプの
性能によって充填量が変動し易く、これを改良するため
に初期充填時は大流量で充填し、規定量目に近づいたと
きパルプを小流量に変化させて定量充填させることを目
的としたものが特開昭６２−１５１６９５号公報で提案
されている。又充填機の充填部分をコンパクトにして計
量性を高めると共に充填量の変動を防止することを目的
として一軸偏心ボンブが用いられてきている。

一軸偏心ボンブとは、横断面真円形の雄ねじ型ロータを
横断面長円形で弾性物質からなる雌ねじ型ステータ丙で
偏心センターにおいて回転させてポンプ作用を生じさせ
るものである。以上のような充填ポンプを用いて充填量
を計量するものが、特開昭５６−６９５１８号、特開昭
６２−１６８８０６号、特開昭６２−２６９７７１号の
各公報に示されている。

特開昭５６−６９５１８号公報のものはポンプの回転数
を検出して充填弁を制御するものであり、特開昭６２−
１６８８０６号公報のものは充填ポンプの吐き出し側の
充填パルプを排除したものであり、また特開昭６２−２
６９７７１号公報のものは充填ポンプの駆動装置として
可変速モーターを利用したものである。

（発明が解決しようとする課題） 前記した流量計を使用するものは、パルプの開閉動作の
間も流体が流れることによる充填量の変動があり、した
がってパルプ性能が重要であること、流体の性質の変更
による流体流量の変化や、充填タンクの内圧変動による
流量変動等によっても充填量の変動が避けられないため
、ノズルの段階的閉鎖制御を特開昭６２−１５１６９５
号公報のようにしても一定条件で作動するものは流体の
経時的変化や流体変更には対応できない。

特に流体が固形物含有流体の場合は、含有固形物をつぶ
したり破壊したり、パルプに詰まったりする。

又気泡含有流体の場合は、流体にかかる圧力変化に伴っ
て流体容積が変動し、単なる計量方法では定量充填がで
きない。

この外に高粘性流体等はノズル口における液切れが悪く
液垂れが発生し、容器を汚してシール不良にしたり量目
を不安定にしたりする。

−万一軸偏心ポンプにあっては、充填機の充填部分をコ
ンパクトにして計量性を高めることができ、しかも各種
流体の性質を損なうことを、最小限にとどめることがで
きるものであるが、各公報にみられるように流体の容積
の変化に対応した定量制御や、充填口における液垂れの
防止を実現したものはない。

したがって、本発明は以上の問題点を解決し、経時的に
容積が変化し、又粘性が高く液垂れが発生し易い流体に
おいても定量充填を可能とする定量充填装置を提供する
ことを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は以上のような目的を達成するために、次のよう
な定量充填装置を提供するものである。

その第１の手段は定量移送ポンプを用いて定量充填を行
う定量充填装置において、定量移送ポンプの流体入口も
しくは給液室に流体の圧力を検知する圧力測定器を配置
し、この測定結果に基づいて定量移送ポンプめ回転数を
制御する制御装置を設けてなる定量充填装置である。

以上のような装置を用いることにより、流体の容積変化
に対応して定量充填できるものであり、第１の手段にお
ける定量充填装置において定量移送ポンプは正逆転可能
なポンプであり、該ポンプは又流体の充填時に制御装置
を介して逆回転させて液垂れに相当する流体量をポンプ
内に吸引できるように構成したポンプである定量充填装
置を第２の手段として粘性が高く液垂れが発生し易い流
体においても定量充填ができるものである。気泡を含有
する流体の場合、負圧になると気泡が破壊してしまうも
のがあり、また気泡の含有量が変化しても常に一定量を
充填することを目的として、定量移送ポンプの流入口に
おける流体の圧力が大気以下とならないように流体の入
口前に流体を加圧搬送する装置を設けることを第３の手
段とするものである。

しかして以上のような定量移送ポンプの駆動装置として
は、パルスモータ−もしくはサーボモーターが用いられ
、更に定量移送ポンプに一軸偏心ボンブを用いることに
より気泡や固形物含有流体でも移送可能とし、一軸偏心
ポンプのローターを内装するステーター部の外周壁を２
重としてその空間に殺菌剤もしくは蒸気を供給もしくは
封鎖することで無菌充填を可能とするものである。

又、一軸偏心ポンプの吐出口以降の充填開口部にパルプ
、もしくは網目体を配設することにより低粘性流体にお
いても液垂れを防止できる定量充填装置を提供できる。

（作用） 本発明のものによれば、定量移送ポンプの給液室、もし
くは流体入口に設けた圧力測定器によって、流体の圧力
を検出してポンプの回転数が制御され流体の容積が変化
しても定量充填ができる。又定量の吐き出し後、ポンプ
を逆回転させて流体をポンプ内に吸引して液垂れを防止
し、定量充填を更に可能とする。

更に又、流体の搬送圧力をポンプ内で大気圧以下となら
ないように加圧することにより、気泡含有流体の気泡が
破壊するのを防止できるとともに、定量充填が可能とな
る。

以上のようなポンプの回転制御はパルスモータ−１もし
くはサーボモーターを使用することにより正逆転可能で
あり、定量移送ポンプとして一軸偏心ポンプを用いるこ
とにより、固形物含有流体でも含有固形物をつぶしたり
破壊したりすることなく定量充填ができ、その一軸偏心
ポンプのローターを内装するステータ部を二重構造とし
て、これに殺菌剤を封鎖、もしくは蒸気を供給すること
で無菌充填が定量充填と共にできる。

又一軸偏心ポンプにおいて充填口にパルプか網目体をつ
けて低粘性流体の場合液垂れを防止でき、定量充填を可
能とすることができる。

（実施例） 以下、図面に示す実施例について説明する。

第１図は充填機構を示すフローシート、第２図は定量移
送ポンプに一軸偏心ポンプ（モノポンプ）を用いた充填
機構図、第３図は充填ポンプの動作図、第４図は一軸偏
心ポンプの切断面図をそれぞれ示す。

流体は充填タンク（１０）から流体入口（８）、給液室
（１１）を介してポンプ（２）で充填ノズル（９）から
容器（１）に充填される。

定量移送ポンプとして一軸偏心ポンプ（２）が用いられ
ており、流体入口（８）には圧力測定器（４）があって
、この信号を圧力変換器（５）によって変換し、制御装
置（６）内でその測定値からパルスモータ−（３）の回
転を制御するコントローラ（７）に信号を出力する。

一軸偏心ポンプ（２）は第４図に示すように横断面真円
形の雄ねじ型ロータ（１２）を横断面長円形で弾性物質
からなる雌ねじ型ステータ（１３）で偏心センターにお
いて回転させてポンプ作用を生じさせるものでロータ（
１２）はモーター（３）から連結部（１５）を介して駆
動される。給液室（１１）はこの連結部（１５）のある
部分をさし、この部分にも圧力測定器（４）を設置して
もよいものである。

本発明は、以上の如く流体圧力によってポンプの回転数
を制御することを特徴とするもので、例えばホイップク
リームを充填する充填機にあってはオーバランしたホイ
ップクリーム内に空気の気泡を含有しており、流体の送
り出し圧力によってこの気泡の体積が変化し、充填量が
変動する。

そこで充填後の容器内の充填量を一定にするために、常
時変化する流体圧力にあわせてポンプの回転数を変化さ
せ圧力によって変化する容積の変化に対応する必要があ
る。

圧力Ｐの気泡含有流体が、１回転あたり体積ｑの流体を
送液する定量ポンプで送られ、ノズルから圧力Ｐ０の大
気中に出た時の体積をＶとし、これに含まれる気体体積
をＡｌｌ、液体体積をし、気孔率をρ。＝Ａｏ　／　（
Ａｏ　＋Ｌ）とすれば近似的に で表される。

容器に対する１回の充填量（体積）Ｑは、ポンプの総回
転数Ｎのとき、Ｑ＝Ｖ−Ｎとなり１、Ｑを一定するため
にはＰを実測し となるよう、ポンプ総回転数を制御すれば良い。

またＰが充填中に変動する場合には、■を経時的に積算
し、Ｑに達する直前あるいはＱに達してからポンプを停
止すれば良い。

以上の如く流体の圧力検知によってポンプの回転数の制
御を行うものであるが、本発明では流体入口の圧力を測
定することにより（１）充填機の正回転、逆回転による
流体の急激な圧力変動や流体の物性変化に伴う圧力損失
の変動による量目変動を調整することができる。

（２）流体が気泡を含有する場合、（１）の圧力変動に
より含有空気容積が変動し、流体の総体容積が変動する
ため、回転数制御による量目調整を行うことができる。

本発明においては又以上のような定量充填装置において
定量吐き出し後ポンプを逆回転させて流体をポンプ内に
吸引して液垂れを防止し、量目変動や充填容器頭壁への
流体の付着によるシール不良を防止できる。第３図はそ
の動作状態を示し点線は圧力が高くなった場合を示して
いる。

しかして、ポンプの回転制御にはパルスモータ−又はサ
ーボモーターを使用し、定量移送ポンプとして一軸偏心
ポンプを用いることにより高濃度液、高粘性液、固形含
有液、気体包含液などの流体に適用できて利用範囲の広
い定量充填装置とすることができる。

しかして第４図に示す一軸偏心ポンプのステーター（１
３）の外周壁を二重として、その空間（１４）に殺菌剤
もしくは蒸気を供給、もしくは封鎖することにより無菌
充填が定量充填と共に行うことができ、又充填パルプを
使用せずに充填ノズル（９）とポンプ吐き出し口を連結
でき、特に無菌充填したときに汚染部分を少なくできる
。

なお、無菌充填の場合、熱変性を伴うものには無菌化方
法として蒸気を使用しない。

又一軸偏心のポンプにあってはロータ（１２）とステー
タ（１３）との間に間隙が存在し、ロータ（１２）を止
めてもその空間容積を通じて流体が漏洩して液垂れを生
ずるので、特に底粘性流体の場合において、充填開口部
にパルプや網目体を配置して流体の漏れを防ぐことがで
きる。

（発明の効果） 本発明によれば経時的に容積変化し、又粘性が高く液垂
れが発生し易い液体においても順次計量制御して定量充
填を可能とすることができるものである。

しかして請求項１の発明によれば、気体を包含する流体
において圧力が変動する場合も圧力検知によって体積の
変動を検知し、自動的に充填ポンプの回転が制御される
ため定量性がよい。

請求項２の発明によれば、液垂れを防止するため充填ポ
ンプ内に流体を吸引することにより流体の外的要因によ
る汚染や、汚染原因となりやすいパルプ等を排除できる
と共に、液垂れで容器を汚しシール不良をおこすことが
なく定量充填が可能である。

請求項３の発明によれば、気泡含有流体の気泡が破壊す
るのを防止できるとともに、定量充填が可能となる。

なお定量移送ポンプの駆動装置としてパルスモータ−１
あるいはサーボモーターを使用することにより、容量の
細かい分解制御ができると共に回転速度制御ができ、圧
力変動に対する充填速度調整がし易い。

又、定量移送ポンプとして一軸偏心ボンブを用いること
により固形物を含有する流体の充填においては固形物を
破壊することがないし、低粘性流体から高粘性流体、お
よび固形含有流体まで利用範囲が広い定量充填装置を得
ることができる。

しかしてステータ部を殺菌剤が封鎖できる、又は蒸気が
供給できる二重構造として無菌充填機として使用できる
し、低粘性流体の場合は充填口にパルプか網体をとりつ
けて液垂れを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は充填機構を示すフローシート、第２図は定量移
送ポンプに一軸偏心ボンブを用いた充填機構図、 第３図は充填ポンプの動作図、 第４図は一軸偏心ポンプの切断面図である。 （１）・・・・・充填容器 （２）・・・・・一軸偏心ポンプ （３）・・・・・サーボ又はパルスモータ−（４）・・
・・・圧力測定器 （５）・・・・・圧力変換器 （６）・・・・・制御装置 （７）　　・・・・・モーターのコントローラー（８）
・・・・・流体入口 （９）・・・・・充填ノズル （１０）・・・・・充填タンク （１１）・・・・・給液室 （１２）・・・・　・ローター （１３）・・・・・ステータ 手続補正書（自制 １．事件の表示 平成１年特許願第３０１６０号 ２、発明の名称 定量充填装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　札幌市東区苗穂町６丁目１番１号名称　（６６
９）雪印乳業株式会社 取締役社長　正　野　勝　也 ４、代理人　〒１０２ ８、補正の内容 （１）明細書第３頁第１８行目 「５６」と補正する。 （２）明細書第５頁第５行目 「５６」と補正する。 １６２」 「６２」 とあるのを、 とあるのを、 ５、補正命令の日付　自発

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）定量移送ポンプを用いて定量充填を行う定量充填
   装置において、定量移送ポンプの流体入口もしくは給液
   室に流体の圧力を検知する圧力測定器を配置し、この測
   定結果に基づいて定量移送ポンプの回転数を制御する制
   御装置を設けてあることを特徴とする定量充填装置。
2. （２）請求項１における定量充填装置において定量移送
   ポンプは正逆転可能なポンプであり、該ポンプは又流体
   の充填時に制御装置を介して逆回転させて液垂れに相当
   する流体量をポンプ内に吸引できるように構成されたポ
   ンプである定量充填装置。
3. （３）請求項１における定量充填装置において、定量移
   送ポンプの流入口における流体の圧力が大気圧以下とな
   らないように流体入口前に流体を加圧搬送する装置を設
   けてなる定量充填装置。
4. （４）定量移送ポンプの駆動装置がパルスモーターもし
   くはサーボモーターである請求項１、２、３記載の定量
   充填装置。
5. （５）定量移送ポンプが一軸偏心ポンプである請求項１
   、２、３、４記載の定量充填装置。
6. （６）一軸偏心ポンプのローターが内装されるステータ
   ー部の外周壁を２重構造に形成して、その空間に殺菌剤
   、もしくは蒸気を供給もしくは封鎖できるように構成さ
   れた無菌充填の可能な請求項５の定量充填装置。
7. （７）一軸偏心ポンプの吐出口以降の充填開口部にパル
   プもしくは網目体を配設した請求項５、６記載の定量充
   填装置。