JPH085444B2

JPH085444B2 - 液体分配装置

Info

Publication number: JPH085444B2
Application number: JP1176984A
Authority: JP
Inventors: ドレヴフォースグナー; ジーコーニアドナルド; ジェイポールソンノーマン
Original assignee: テトララヴェルホールディングスアンドファイナンスソシエテアノニム
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1989-07-07
Publication date: 1996-01-24
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: AU614150B2; RU1773250C; AU3611089A; US4840205A; CA1315750C; JPH02109803A; EP0355290A1

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、ジュ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パイプか
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
きぱなしでなければならない。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
最初の数カートンは、次に捨てられた。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、かたまりや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、かたまりや粒子が分配ユニ
ットの中にとじ込めることなく、かたまりや粒子を含む
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、上部スリーブ内の剛性コネクタまで延
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10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
ニットは、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14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、14、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1
2、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36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の上か下か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図からわかるように、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図からわかるよ
うに、バルブ要素44と放出バルブ38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、洗浄をすばやく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44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が肩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図で時間
Ｂ）。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、ノズル４より下に
移動し続けて、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20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20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、バルブのタイミングを正確に調整
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、かたまりや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
44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。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、18
……スリーブ、20……スリーブ、22、24……駆動モー
タ、26、28……アーム、32……ウェブ、34……ハブ、36
……ステム、38……バルブ要素、42……内側ボア、43…
…リップ、44……バルブ要素、47……肩。

フロントページの続き (72)発明者ノーマンジェイポールソンアメリカ合衆国ミネソタ州 55369 メイプルグローヴワンハンドレットアンドフィフスアベニューノース 10667 (56)参考文献特開昭58−216590（ＪＰ，Ａ) 米国特許4402461（ＵＳ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端が不動に保持された一対の軸線方向に
整合したベローズを有する型式の液体分配装置であっ
て、該装置には、下部ベローズの下端に放出バルブ（3
8）が設けられている装置において、上部ベローズ（12）と下部ベローズ（16）との間に支持
された第３のベローズ（14）と、上部ベローズ（12）と第３のベローズ（14）との間で軸
線方向に往復動するように取付けられた第１作動スリー
ブ（18）とを含み、該作動スリーブの一方向における軸
線方向移動がベローズの一方を圧縮し他方を膨張させ、下部ベローズ（16）と第３のベローズ（14）との間に軸
線方向に往復動するように取付けられた第２作動スリー
ブ（20）をさらに含み、前記放出バルブは、第２作動スリーブ（20）の中央通路
を貫通して延び、第１作動スリーブ（18）に固定された
バルブステム（36）を有しており、第２作動スリーブ（20）と協同して、第１作動スリーブ
（18）によるバルブステムの所定の移動の際、第３のベ
ローズ（14）と下部ベローズ（16）との流体流れを開閉
するように、バルブステムの適所に設けられた制御バル
ブ要素（44）をさらに含むことを特徴とする液体分配装
置。
【請求項２】バルブステム（36）を実質的に垂直に取付
けるための支持手段（６）を有することを特徴とする、
請求項１記載の液体分配装置。
【請求項３】所定の時間および変位スケジュールに従っ
て、第１作動スリーブ（18）と第２作動スリーブ（20）
に往復運動を与えるための駆動手段（22、24、26、28）
を有することを特徴とする、請求項１記載の液体分配装
置。
【請求項４】前記放出バルブは、バルブステムがノズル
に対して持ち上げられたとき、ボア内に受け入れられる
リップ（43）を有しており、該ボアは、ノズルの放出端
から間隔を隔てた肩（47）を有しており、該肩（47）
は、肩とバルブ要素との間に流体を流れさせないように
シールするため、リップに隣接してバルブ要素に係合す
るように構成されていることを特徴とする、請求項１記
載の液体分配装置。
【請求項５】前記放出バルブは、外側に突出した周囲リ
ップ（54）を有しており、該リップは、放出バルブがボ
ア内に受け入れられるときにノズルとのシールを形成す
るように、可撓性材料で形成されていることを特徴とす
る、請求項１記載の液体分配装置。
【請求項６】第２作動スリーブ（20）は、制御バルブ要
素（44）とスリーブとの間の流体の流れを可能にしなが
ら、制御バルブ要素（44）によって係合されるガイド手
段（46）を有することを特徴とする、請求項１記載の液
体分配装置。
【請求項７】ガイド手段（46）は、制御バルブ要素（4
4）がスリーブとの整合から外れるように変位すると
き、前記要素を案内するようにスリーブの両側に軸線方
向に延びていることを特徴とする、請求項６記載の液体
分配装置。
【請求項８】放出バルブ（38）、制御バルブ要素（44）
およびバルブステム（36）は、互いに一体であることを
特徴とする、請求項１記載の液体分配装置。
【請求項９】機械フレーム（６）と、該フレームに設け
られ、放出バルブ（38）を固定位置に保持するための支
持体（４、26、28）とを有することを特徴とする請求項
１記載の液体分配装置。
【請求項１０】第１作動スリーブ（18）は、バルブステ
ム（36）が固定されるハブ（34）を有することを特徴と
する、請求項１記載の液体分配装置。
【請求項１１】第２作動スリーブ（20）は、制御バルブ
要素（44）と協同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
（16）と第３のベローズ（14）との間の流体流れを可能
にするための、バルブ表面の両側に軸線方向に延びたガ
イド（46）を有することを特徴とする、請求項１記載の
液体分配装置。
【請求項１２】下部ベローズ（16）から放出バルブ（3
8）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応じて、第１作動スリーブ
（18）および第２作動スリーブ（20）を変位させるため
の構造体（22、24）を有することを特徴とする、請求項
１記載の液体分配装置。