JPH063761Y2 - 液体充填機における定量シリンダからのリーク検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、流動性食品のような液体を容器に充填する
ために用いられる液体充填機において、定量シリンダの
密封要素であるメンブランのリーク検出装置に関する。

従来の技術 上記充填機としては、充填ノズルに液体を定量ずつ送り
込むための定量シリンダと、定量シリンダ内に収容され
かつ定量シリンダ周壁に対し間隙をおいて相対するスカ
ートを有するピストンと、同間隙の両端開口をそれぞれ
閉鎖して同間隙内に密封空間を形成するメンブランとを
備えているものが知られている。

ところで、メンブランには耐久日数があり、これを経過
したメンブランは定期的に交換するようにしているが、
メンブランの中にはその日数を経過する前にピンホール
のようなリークを生じるものがあった。このようなリー
クがあると、これを検出して装置の作動を停止しなけれ
ばならないが、そのやり方は、つぎのようであった。

定量シリンダとピストン間の上記密封空間に連通するよ
うに定量シリンダにバキュームパイプを接続し、バキュ
ウムパイプの途中にタンクを設けるとともに、タンクに
圧力計および電極棒を備え付けて、リークした液体が空
気である場合は圧力計を目視で観察してタンク内の圧力
変動を知ることにより、リークした液体が液体である場
合は電極棒でタンク内に液体が溜まっていることを検出
することによってリークを検出するようにしていた。

考案が解決しようとする課題 圧力計による場合、リークがピンホール程度であると、
圧力変動が小さいために不正確であった。これは、バキ
ュームパイプを含めた配管全体にどうしても避けられな
いリークがあるためになおさらであった。電極棒による
場合、タンク内にある一定量迄液体が溜まるまで待たな
ければならず、それまでかなりの時間を要した。

この考案の目的は、上記問題点を解決した液体充填機に
おける定量シリンダからのリーク検出装置を提供するこ
とにある。

課題を解決するための手段 この考案による定量シリンダからのリーク検出装置は、
充填ノズルに液体を定量ずつ送り込むための定量シリン
ダと、定量シリンダ内に収容されかつ定量シリンダ周壁
に対し間隙をおいて相対するスカートを有するピストン
と、同間隙の両端開口をそれぞれ閉鎖して同間隙内に密
封空間を形成するメンブランとを備えている液体充填機
において、同密封空間に連通するように定量シリンダに
接続されているバキュームパイプと、バキュームパイプ
内に挿入されつ挿入位置より上流側のバキュームパイプ
内の圧力を、メンブランにリークが無くてバキュームパ
イプ内を標準リーク量の流体が流れているときに設定圧
未満に保ち、メンブランにリークが有るときに設定圧以
上に保つオリフィス板と、オリフィス板挿入位置より上
流側のバキュームパイプ内の圧力を検出し、検出圧が設
定圧以上になるとリーク検出信号を出力する圧力検出器
とを備えているものである。

作用 この考案によるリーク検出装置では、メンブランにリー
クが生じると、圧力検出器に作用する圧力が設定圧以上
となり、これを圧力検出器が検出してメンブランリーク
検出信号を出力する。

実施例 この考案の実施例を図面を参照してつぎに説明する。

液体定量充填機は、第１図に示すように、垂直状定量シ
リンダ11と、定量シリンダ11と並んで配されている垂直
状充填ノズル12とを備えている。充填ノズル12は、容器
搬送コンベヤ13の搬送経路上方に位置している。

定量シリンダ11にはピストン14が備えられており、ピス
トン14の作動によって充填液が定量シリンダ11から充填
ノズル12に強制的に送り込まれるようになっている。充
填ノズル12の下端には多孔体15が装着されるとともに、
その上方に下から上にかけて順次ストレーナ16、下逆止
弁17、下ストッパ18および上ストッパ19が配されてい
る。多孔体15は、定量シリンダ11から充填ノズル12に強
制的に送り込まれてきた充填液の流下は許すが、その送
り込みが停止されているときは充填ノズル12内の充填液
の重力に抗してその充填液を充填ノズル12内に留め置く
ようにするためのものである。ストレーナ16は、充填ノ
ズル12内を流下する充填液に混じった乳脂肪の固形物の
ような異物を濾過するためのものである。下逆止弁17
は、充填液の流下は許すがその逆流は許さないように作
用するとともに、ピストン14の作動で定量シリンダ11内
に発生する圧力変動で上下動しそのときの上動で充填ノ
ズル12内の下逆止弁17と多孔体15の間に負圧を発生さ
せ、これにより充填ノズル12からの液垂れを防止するよ
うに作用する。下ストッパ18は、下逆止弁17の下降動を
規制し、上ストッパ19は、下逆止弁17の上昇動を規制す
るものである。

第２図を参照して、定量シリンダ11は、頂壁21、周壁22
および底壁23よりなる。頂壁21には上向き入口ポート24
および右向き出口ポート25がそれぞれ設けられている。
入口ポート24は、Ｔ字状接続管26を介して図示しない充
填液タンクに接続されている。接続管26内には上逆止弁
27が備えられている（第１図参照）。上逆止弁27は、充
填液の定量シリンダ11への流入は許すがその逆流は許さ
ないように作用する。ピストン14の底壁23中央部には上
方突出状摺動案内筒28が一体的に設けられている。

ピストン14は、トッププレート31およびスカート32より
なる。トッププレート31下面中央部には、摺動案内筒28
に通されたピストンロッド33の上端が連結されている。
ピストンロッド33の下端には垂直昇降ロッド34の上端が
連結されている。スカート32の外径は定量シリンダ11の
周壁22の内径より小さく形成されており、両者の間には
隙間が生じている。その隙間の上方開口および下方開口
をそれぞれ塞いで定量シリンダ11の周壁22とスカート32
との間に密封空間を形成するようにゴムのような弾性材
製上下メンブラン41，42が配されている。

上メンブラン41は、トッププレート31の上面に密接して
いる中央円板状部41aと、定量シリンダ11の頂壁21と周
壁22の間に挾み止められた外方フランジ部41bと、円板
状部41aと外方フランジ部41bを連絡している横断面Ｕ字
状の屈曲部41cとよりなる。下メンブラン42は、スカー
ト32の下端に固定された内方フランジ部42aと、定量シ
リンダ11の周壁22と底壁23の間に挾み止められた外方フ
ランジ部42bと、内方フランジ部42aと外方フランジ部42
bを連絡している略逆Ｕ字状屈曲部42cとよりなる。そし
て、両メンブラン41，42によって形成された上記密封空
間に連通するように定量シリンダ11の周壁22高さの中程
にバキュームパイプ43が接続されている。

第３図を参照して、充填ノズル12は、上から下にかけて
一連に順次連結された４つの第１〜第４筒状部材51〜54
よりなる。第１筒状部材51の周壁には左向き入口ポート
55が設けられ、これは定量シリンダ11の出口ポート25に
接続されている。第１筒状部材51の上端開口には雌ねじ
部材56が被せられている。雌ねじ部材56の中央部には雌
ねじ57が設けられている。第１筒状部材51内面の入口ポ
ート55のすぐ上のところにはフランジ58が設けられ、こ
のフランジ58と雌ねじ部材56の間にストッパガイド59が
介在されている。ストッパガイド59は、雌ねじ57と同軸
のガイド孔60を有している。雌ねじ部材56の上面には複
数の垂直棒状スペーサ61を介して流体圧シリンダ62が垂
直下向きに取り付けられている。同シリンダ62のロッド
63には弁押え棒64が連結されている。第２筒状部材52の
内周面は、その上端の一部を除いて滑らかに仕上げられ
た摺動案内面65となされている。第２筒状部材52の下部
は第３筒状部材53の上部に入り込んでおり、その入り込
んだ部分の下端より下方に位置して第３筒状部材53内面
の高さの中程には上向き段部66が設けられている。第４
筒状部材54の下端には内向きフランジ67が設けられてい
る。

多孔体15は、上下に間隔をおいて並列に配された複数の
多孔板71と、隣り合う２つの多孔板71の周縁間に介在さ
れているリング状スペーサ72とよりなる。最下位の多孔
板71が第４筒状部材54のフランジ67で受けられ、最上位
の多孔板71と第３筒状部材54の下端の間には筒状スペー
サ73が介在されている。

ストレーナ16は、第３筒状部材53の段部66で受けられて
いる環状の枠部81と、枠部81の内周縁につらなる濾過部
82とよりなる。濾過部82は、多孔板で概ねすり鉢状に形
成されたものであって、下細りのテーパ状周壁82aおよ
び平坦な水平状底壁82bよりなる。多孔板の多孔度は２
０メッシュの金網のそれに相当する。

下逆止弁17は、第２筒状部材52の摺動案内面65の下端に
上下動自在にはめ入れられかつ下面を内向きテーパ状座
面91aとする弁座91と、座面91aに密接する外向きテーパ
面92aを有する茸形弁体92と、弁体92を上向きに付勢し
ている圧縮コイルばね93とよりなる。弁座91の外周面に
はシールリング94が取付けられている。弁座91にはばね
受け95が一体的に設けられ、ばね受け95と弁棒96の上端
に固定されたばね押え97でばね93を挾み付けている。弁
棒96の上端には弁棒96と一直線となるように垂直棒98が
連結されており、垂直棒98の上端は弁押え棒64のすぐ下
のところまでのびている。流体圧シリンダ62の作動で弁
押え棒64を下降させて弁体92を下降させると、下逆止弁
17が開放される。これは、充填作業開始時などに空気抜
きの処置のために行われる。

下ストッパ18は、第２筒状部材52の下端とストレーナ16
の枠部81の上端の間に挾み止められている筒体であり、
その上面に弁座91が当接することによって弁座91の下降
動が停止されるようになっている。

上ストッパ19は、弁座に、これの上方より弁座が上下動
しうる間隙Ｃを於いて臨まされている弁座に対する当接
リング104と、当接リング104の周方向４か所より上向き
に伸びている４つの垂直状リング吊持ち棒103と、４つ
のリング吊持ち棒103の上端を連結固定している放射羽
根状連結部材102と、連結部材102の中央部より上向きに
のびて上部を充填ノズルの上方に突出させかつ弁押え棒
64が通された中心孔を有する筒状垂直ロッド101とより
なる。垂直ロッド101の外面上部には雄ねじ105が形成さ
れ、これが雌ねじ部材56の雌ねじ57にねじ入れられてい
る。雄ねじ105の上部は雌ねじ57より上方に突出してい
て、その突出部には止めナット106がねじはめられ、さ
らにその上から垂直ロッド101の上端につまみ107が固定
されている。

止めナット106を緩めて、つまみ107でストッパ19を正回
転させるとストッパ19が下降し、逆回転させるとストッ
パ19が上昇する。これにより弁座91の移動距離が調節さ
れる。移動距離が大きくなるにしたがって充填ノズル12
内に発生する負圧は当然大きくなる。移動距離は、０〜
１mmの範囲で調節されるが、これは、充填する液体の粘
性が大きくなるほど大きく設定される。

第５図に、定量シリンダ11に接続されているバキューム
パイプ43の配管系統図が示されている。なお、同図には
２つの定量シリンダ11が示されているが、その数は１つ
または３つ以上の場合もある。

定量シリンダ11にそれぞれ接続された２つのバキューム
パイプ43はそれぞれ別個のエアータンク111まで導かれ
ている。エアータンク111は、本系統に他系統からの圧
力変動の影響を受けないようにするためのものである。
エアータンク111とバキュームポンプ112の間には、バキ
ュームポンプ112に近い側よりエアフィルタ113、開閉弁
114および電磁弁115が順次配されている。電磁弁115
は、バキュームポンプ112が非常時または作業終了時に
停止したときにバキュームパイプ43を遮断してバキュー
ムパイプ43の真空度を保たせるようにするためのもので
ある。そして、エアタンク111と定量シリンダ11の間に
は、エアタンク111に近い側よりオリフィス板116および
接点付圧力検出器117が順次配されている。オリフィス
板116および接点付圧力検出器117にはバイパスパイプ11
8が設けられ、これには開閉弁119が設けられている。こ
の開閉弁119は、メンブラン装着時には全開とされ、装
着後には全閉とされる。また、定量シリンダ11の直ぐ近
くにはサイトグラス120が配されている。メンブラン4
1，42から充填液の洩れがあった場合、その洩れをサイ
トグラス120を通じて目視で観察できる。

バキュームパイプ43には、図示しない多数のユニオンや
カプラが介在されており、どうしても避けられないリー
クがある。このリークの量を標準リーク量と呼ぶことに
する。

オリフィス板116は、メンブラン41，42にリークが無く
て標準リーク量の流体がバキュームパイプ43内を流れて
いるときに圧力検出器117に作用する圧力を設定圧、例
えば２０mmHg未満に保つためのものであり、標準リーク
量の大小に応じてオリフィス板116は０．２〜１．０mm
の穴径をもつものが適時選択される。圧力検出器117
は、これに作用する圧力が上記設定圧以上になると接点
がＯＮとなって電気信号を出力するものである。メンブ
ラン41，42にピンホールのようなリークが生じると、圧
力検出器117に作用する圧力は、例えば瞬時に６０mmHg
程度まで上昇し、これを圧力検出器117が検出して信号
を出力する。この出力信号は、リーク検出信号として用
いられ、リーク検出信号に基づいて定量充填機の作動が
停止される。

考案の効果 この考案によれば、圧力検出器に作用する圧力をオリフ
ィス板で制御するようにしているから、メンブランのリ
ークに基づく圧力変動が小さくても、リークした流体
を、その空気、液体の如何にかかわらず、これを瞬時に
かつ確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の実施例を示し、第１図は垂直断面図、
第２図および第３図はそれぞれ第１図の一部を拡大して
示す断面図、第４図は第３図の一部を拡大して示す断面
図、第５図はバキュームパイプの配管系統図である。 11…定量シリンダ、12…充填ノズル、14…ピストン、22
…周壁、32…スカート、41，42…メンブラン、43…バキ
ュームパイプ、116…オリフィス板、117…圧力検出器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】充填ノズル12に液体を定量ずつ送り込むた
   めの定量シリンダ11と、定量シリンダ11内に収容されか
   つ定量シリンダ周壁22に対し間隙をおいて相対するスカ
   ート32を有するピストン14と、同間隙の両端開口をそれ
   ぞれ閉鎖して同間隙内に密封空間を形成するメンブラン
   41，42とを備えている液体充填機において、 同密封空間に連通するように定量シリンダ11に接続され
   ているバキュームパイプ43と、 バキュームパイプ43に内に挿入さかれつ挿入位置より上
   流側のバキュームパイプ43内の圧力を、メンブラン41，
   42にリークが無くてバキュームパイプ43内を標準リーク
   量の流体が流れているときに設定圧未満に保ち、メンブ
   ラン41，42にリークが有るときに設定圧以上に保つオリ
   フィス板116と、 オリフィス板116挿入位置より上流側のバキュームパイ
   プ43内の圧力を検出し、検出圧が設定圧以上になるとリ
   ーク検出信号を出力する圧力検出器117と、を備えてい
   る、 定量シリンダからのリーク検出装置。