| 【発明の名称】 |
充填タンク脱気装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】森山 育幸
【住所又は居所】東京都千代田区紀尾井町６番１２号 日本テトラパック株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】充填（てん）量にばらつきが生じることがなく、充填の際の液体食品の流れを安定させることができるようにする。
【解決手段】密閉された充填タンク６１と、充填タンク６１内に負圧を形成する負圧形成部と、充填タンク６１に液体食品を供給する供給部と、充填タンク６１から液体食品を排出する排出部と、充填タンク６１内の液体食品を排出部を介して設定量ずつ吸引し、計量供給管に送り出す計量装置とを有する。充填タンク６１内に負圧が形成されるので、充填タンク６１内に進入した空気は負圧によって除去される。したがって、液体食品をカートンに充填する際に、充填量にばらつきが生じることがなく、充填の際の液体食品の流れを安定させることができ、カートンから液体食品が溢（あふ）れるのを防止することができる。さらに、液体食品の品質が低下するのを防止することもできる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 （ａ）密閉された充填タンクと、（ｂ）該充填タンク内に負圧を形成する負圧形成部と、（ｃ）前記充填タンクに液体食品を供給する供給部と、（ｄ）前記充填タンクから液体食品を排出する排出部と、（ｅ）前記充填タンク内の液体食品を前記排出部を介して設定量ずつ吸引し、計量供給管に送り出す計量装置とを有することを特徴とする充填タンク脱気装置。
【請求項２】 前記供給部は、液体食品の速度を低くして供給するディフューザを備える請求項１に記載の充填タンク脱気装置。
【請求項３】 前記供給部は、液体食品を充填タンクに対して接線方向に進入させる請求項１に記載の充填タンク脱気装置。
【請求項４】 前記排出部に、液体食品内の気泡を捕集する気泡捕集部材が配設される請求項１に記載の充填タンク脱気装置。
【請求項５】 前記計量装置において、前記液体食品を吸引する速度は、前記気泡捕集部材に気泡が十分に付着するようにあらかじめ設定される請求項４に記載の充填タンク脱気装置。
【請求項６】 前記計量装置は、前記充填タンク内の液体食品を前記排出部を介して所定の量だけ吸引して計量スペースに蓄える吸引モード、及び前記計量スペースに蓄えられた液体食品を計量供給管に送り出し、カートンに充填する送出モードで作動させられる請求項１に記載の充填タンク脱気装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、充填（てん）タンクの脱気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、包装容器のカートンに液体食品を充填する充填機においては、液体食品を収容するための充填タンクを備え、該充填タンク内の液体食品を所定の量ずつ計量し、カートンに充填するようにしている。
【０００３】図２は従来の充填機の概略図である。
【０００４】図において、１１は液体食品を収容する充填タンク、１２は該充填タンク１１に収容された液体食品を計量するための往復動型の計量用ポンプ、１３は該計量用ポンプ１２に接続された計量供給管である。
【０００５】前記液体食品は、図示されない液体食品供給源から供給管５０、液体食品供給弁５２及び供給管５１を介して矢印方向に搬送され、供給口５４を介して充填タンク１１に供給される。そして、前記充填タンク１１内の液体食品は、充填タンク１１の底面に形成された開口１８を介して排出され、前記計量用ポンプ１２によって設定量ずつ計量供給管１３に送り出されて、上端が開口された状態の有底のカートン１５に充填される。
【０００６】この場合、前記計量用ポンプ１２は吸引モード及び送出しモードで作動させられ、吸引モードにおいて、液体食品は前記充填タンク１１から排出され、計量用ポンプ１２によって吸引され、計量用ポンプ１２の計量スペース２０に蓄えられる。また、前記送出しモードにおいて、前記計量スペース２０に蓄えられた液体食品は、計量用ポンプ１２によって吐出され、計量供給管１３に送り出され、カートン１５に充填される。なお、図は計量用ポンプ１２が送出しモードで作動させられた状態を示す。
【０００７】ところで、前記吸引モードにおいて充填タンク１１内の液体食品を計量用ポンプ１２によって吸引して計量スペース２０に蓄え、送出しモードにおいて計量スペース２０に蓄えられ、計量用ポンプ１２によって吐出された液体食品を計量供給管１３に送り出すために、充填タンク１１、計量用ポンプ１２及び計量供給管１３間に弁機構部１６が配設される。
【０００８】該弁機構部１６は、弁ハウジング２１、並びに該弁ハウジング２１に沿って上下に隣接させて配設された吸引弁４１及び送出弁４２を備える。前記吸引弁４１は、前記弁ハウジング２１に対して移動自在に配設され、スプリング４３によって前記弁ハウジング２１の上方に形成された第１の弁座に向けて付勢される弁本体２２を備える。そして、前記吸引モード時に、前記弁本体２２が前記スプリング４３による付勢力に抗して下方に移動させられて前記第１の弁座から離れ、吸引弁４１が開放され、前記送出しモード時に、前記弁本体２２が前記スプリング４３による付勢力によって上方に移動させられて前記第１の弁座に当たり、吸引弁４１が閉鎖される。
【０００９】また、前記送出弁４２は、弁ハウジング２１に対して移動自在に配設され、スプリング４４によって前記弁ハウジング２１の下方に形成された第２の弁座に向けて付勢される弁本体２３を備える。そして、前記送出しモード時に、前記弁本体２３が前記スプリング４４の付勢力に抗して下方に移動させられて前記第２の弁座から離れ、送出弁４２が開放され、前記吸引モード時に、前記弁本体２３が前記スプリング４４の付勢力によって上方に移動させられて前記第２の弁座に当たり、送出弁４２が閉鎖される。
【００１０】そして、前記弁ハウジング２１の側面には、エルボ管２４が連結され、前記弁ハウジング２１内における弁本体２２、２３間と前記計量用ポンプ１２とが連結される。該計量用ポンプ１２は、シリンダ３５、及び該シリンダ３５内を摺（しゅう）動させられるピストン３６を備え、シリンダ３５及びピストン３６によって前記計量スペース２０が形成される。前記ピストン３６は、ピストンロッド３８を介して図示されない計量用の駆動装置と連結され、該駆動装置を駆動することによって、ピストン３６を上下方向に移動させることができる。
【００１１】ところで、前記吸引モードにおいて、前記ピストン３６が下方に移動させられると、前記吸込弁４１が開放され、前記充填タンク１１内の液体食品は前記開口１８から排出されて弁本体２２の周囲を流れた後、エルボ管２４を流れて前記計量スペース２０に供給される。このとき、前記送出弁４２は閉鎖される。
【００１２】また、送出モードにおいて、前記ピストン３６が上方に移動させられると、前記送出弁４２が開放され、前記計量スペース２０内の液体食品は弁ハウジング２１に供給され、弁本体２３の周囲を流れ、その後、計量供給管１３に送り出される。このとき、前記吸引弁４１は閉鎖される。
【００１３】また、充填タンク１１の上壁を貫通して配管５３が突出させて配設され、該配管５３は、必要に応じて充填タンク１１の内壁面方向に洗浄液又は殺菌用蒸気を噴射する。なお、５６は前記充填タンク１１の上壁を貫通して配設され、充填タンク１１内の液体食品の液面の位置を検出するレベルセンサである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来の充填機においては、前処理工程で液体食品に空気が混入することはないが、設計上、充填機の配管システム及び充填タンクシステム内に空気が進入する構造を有する場合、空気が液体食品に混入することがある。
【００１５】その場合、微小な気泡が含有された状態で液体食品がカートン１５に充填されてしまい、その結果、充填量にばらつきが生じたり、充填の際の液体食品の流れが不安定になったり、カートン１５から液体食品が溢（あふ）れ出したりしてしまうだけでなく、含有される気泡によって液体食品の品質が低下してしまう。
【００１６】特に、繊維分、粒子分等が多く含まれる液体食品を充填する場合には、気泡の含有量が多くなる。
【００１７】本発明は、前記従来の充填機の問題点を解決して、充填量にばらつきが生じることがなく、充填の際の液体食品の流れを安定させ、カートンから液体食品が溢れるのを防止することができる充填タンク脱気装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の充填タンク脱気装置においては、密閉された充填タンクと、該充填タンク内に負圧を形成する負圧形成部と、前記充填タンクに液体食品を供給する供給部と、前記充填タンクから液体食品を排出する排出部と、前記充填タンク内の液体食品を前記排出部を介して設定量ずつ吸引し、計量供給管に送り出す計量装置とを有する。
【００１９】本発明の他の充填タンク脱気装置においては、さらに、前記供給部は、液体食品の速度を低くして供給するディフューザを備える。
【００２０】本発明の更に他の充填タンク脱気装置においては、さらに、前記供給部は、液体食品を充填タンクに対して接線方向に進入させる。
【００２１】本発明の更に他の充填タンク脱気装置においては、さらに、前記排出部に、液体食品内の気泡を捕集する気泡捕集部材が配設される。
【００２２】本発明の更に他の充填タンク脱気装置においては、さらに、前記計量装置において、前記液体食品を吸引する速度は、前記気泡捕集部材に気泡が十分に付着するようにあらかじめ設定される。
【００２３】本発明の更に他の充填タンク脱気装置においては、さらに、前記計量装置は、前記充填タンク内の液体食品を前記排出部を介して所定の量だけ吸引して計量スペースに蓄える吸引モード、及び前記計量スペースに蓄えられた液体食品を計量供給管に送り出し、カートンに充填する送出モードで作動させられる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】図１は本発明の実施の形態における充填タンクの透視図、図３は本発明の実施の形態における充填機の概略図である。
【００２６】図において、６１は液体食品を収容する充填タンクであり、該充填タンク６１は、タンク本体６２及び蓋（ふた）体６３から成り、密閉されて内部に負圧が形成される。そのために、前記タンク本体６２の上端の近傍に開口させて管路６４が接続され、該管路６４を介して負圧発生源としての図示されない真空ポンプと前記充填タンク６１内とが連通させられる。また、充填タンク１１の上壁を貫通して配設されたレベルセンサ５６によって、充填タンク６１内の液体食品の液面の位置が、前記管路６４が開口する位置より下方になるように設定される。なお、前記管路６４における所定の箇所に図示されない制御弁が配設され、図示されない制御部は、前記制御弁を適宜開閉することによって、充填タンク６１内に選択的に負圧を発生させることができるだけでなく、調整することもできる。
【００２７】このように、充填タンク６１内に負圧が形成されるので、充填タンク６１内に進入した空気を除去することができる。なお、前記管路６４、真空ポンプ、制御弁等によって負圧形成部が構成される。また、本実施の形態において、充填タンク６１内の圧力は、−数十〜−数百〔ｍｍＨｇ〕にされる。
【００２８】前記液体食品は、図示されない液体食品供給源から供給管５０、液体食品供給弁５２及び供給管５１を介して矢印方向に搬送され、供給口５４を介して充填タンク６１に供給される。図１に示されるように、前記供給管５１は充填タンク６１に対して接線方向に延び、また、前記充填タンク６１における供給口５４より内側には、供給口５４から離れるほど断面積が大きくされるディフューザ６５が前記供給管５１と一体的に形成される。なお、該供給管５１及びディフューザ６５によって供給部が構成される。
【００２９】この場合、供給管５１を介して供給された液体食品は、供給口５４から充填タンク６１に対して接線方向に進入し、進入した直後にディフューザ６５内を通過し、該ディフューザ６５において、液体食品層流を形成するとともに、ディフューザ６５の断面積が大きくなるに従って速度を低くする。したがって、供給管５０、液体食品供給弁５２及び供給管５１を流れる間に供給管５０内、供給管５１内等に進入した空気が、気泡となって液体食品に含有されても、供給口５４及びディフューザ６５を流れる液体食品の速度が低くなるのに伴って、前記気泡は液体食品から分離させられる。また、前記液体食品が、供給口５４から充填タンク６１に対して接線方向に進入するので、充填タンク６１内の液体食品は十分に攪拌（かくはん）され、液体食品から気泡を十分に分離させることができる。そして、液体食品から分離させられた気泡は、充填タンク６１内を上昇し、前記負圧によって吸引され、充填タンク６１外に排出される。
【００３０】また、１２は該充填タンク６１に収容された液体食品を計量するための計量装置としての往復動型の計量用ポンプ、１３は該計量用ポンプ１２に接続された計量供給管である。前記計量用ポンプ１２は、前記充填タンク６１内の液体食品を充填タンク６１の底面に形成された開口１８を介して設定量ずつ吸引し、計量供給管１３に送り出し、上端が開口された状態の有底のカートン１５に充填する。なお、前記開口１８によって排出部が構成される。
【００３１】そして、前記開口１８には、複数のオリフィス６８が形成された多孔板、メッシュ等から成る気泡捕集部材６７が配設され、前記充填タンク６１内の液体食品は、気泡捕集部材６７を介して排出される。
【００３２】前記計量用ポンプ１２は吸引モード及び送出しモードで作動させられ、吸引モードにおいて、液体食品は前記充填タンク６１から排出され、計量用ポンプ１２によって吸引され、計量用ポンプ１２の計量スペース２０に蓄えられる。また、前記送出しモードにおいて、前記計量スペース２０に蓄えられた液体食品は、計量用ポンプ１２によって吐出され、計量供給管１３に送り出され、カートン１５に充填される。なお、図３は計量用ポンプ１２が送出しモードで作動させられた状態を示す。
【００３３】ところで、前記吸引モードにおいて充填タンク６１内の液体食品を計量用ポンプ１２によって吸引して計量スペース２０に蓄え、送出しモードにおいて計量スペース２０に蓄えられ、計量用ポンプ１２によって吐出された液体食品を計量供給管１３に送り出すために、充填タンク６１、計量用ポンプ１２及び計量供給管１３間に弁機構部１６が配設される。
【００３４】該弁機構部１６は、弁ハウジング２１、並びに該弁ハウジング２１に沿って上下に隣接させて配設された吸引弁４１及び送出弁４２を備える。前記吸引弁４１は、前記弁ハウジング２１に対して移動自在に配設され、スプリング４３によって前記弁ハウジング２１の上方に形成された第１の弁座に向けて付勢される弁本体２２を備える。そして、前記吸引モード時に、前記弁本体２２が前記スプリング４３による付勢力に抗して下方に移動させられて前記第１の弁座から離れ、吸引弁４１が開放され、前記送出しモード時に、前記弁本体２２が前記スプリング４３による付勢力によって上方に移動させられて前記第１の弁座に当たり、吸引弁４１が閉鎖される。
【００３５】また、前記送出弁４２は、弁ハウジング２１に対して移動自在に配設され、スプリング４４によって前記弁ハウジング２１の下方に形成された第２の弁座に向けて付勢される弁本体２３を備える。そして、前記送出しモード時に、前記弁本体２３が前記スプリング４４の付勢力に抗して下方に移動させられて前記第２の弁座から離れ、送出弁４２が開放され、前記吸引モード時に、前記弁本体２３が前記スプリング４４の付勢力によって上方に移動させられて前記第２の弁座に当たり、送出弁４２が閉鎖される。
【００３６】そして、前記弁ハウジング２１の側面には、連結管としてのエルボ管２４が連結され、前記弁ハウジング２１内における弁本体２２、２３間と前記計量用ポンプ１２とが連結される。該計量用ポンプ１２は、シリンダ３５、及び該シリンダ３５内を摺動させられるピストン３６を備え、シリンダ３５及びピストン３６によって前記計量スペース２０が形成される。前記ピストン３６は、ピストンロッド３８を介して図示されない計量用の駆動装置と連結され、該駆動装置を駆動することによって、ピストン３６を上下方向に移動させることができる。
【００３７】ところで、前記吸引モードにおいて、前記ピストン３６が下方に移動させられると、前記吸込弁４１が開放され、前記充填タンク６１内の液体食品は前記開口１８から排出されて弁本体２２の周囲を流れた後、エルボ管２４を流れて前記計量スペース２０に供給される。このとき、前記送出弁４２は閉鎖される。
【００３８】また、送出モードにおいて、前記ピストン３６が上方に移動させられると、前記送出弁４２が開放され、前記計量スペース２０内の液体食品は弁ハウジング２１に供給され、弁本体２３の周囲を流れ、その後、計量供給管１３に送り出される。このとき、前記吸引弁４１は閉鎖される。
【００３９】また、前記蓋体６３を貫通して配管５３が突出させて配設され、該配管５３は、必要に応じて充填タンク６１の内壁面方向に洗浄液又は殺菌用蒸気を噴射する。なお、前記充填タンク６１、制御弁、真空ポンプ、管路６４、供給管５１、ディフューザ６５、開口１８及び計量用ポンプ１２によって充填タンク脱気装置が構成される。
【００４０】ところで、液体食品に含有される気泡のうち、径が０．８〔ｍｍ〕程度の気泡は、充填タンク６１を所定以上の深さにすると、液体食品を静止させた状態でも浮力で自然に上昇し、液体食品から分離する。そのために、開口１８から液体食品の液面までの距離をＬ１〔ｍ〕とし、液体食品が気泡捕集部材６７を通過する速度をｖ１〔ｍ／ｓ〕としたとき、Ｌ１＞ｖ１にされる。一方、径が０．１〔ｍｍ〕程度の気泡は、充填タンク６１を所定以上の深さにしても、液体食品を静止させた状態では液体食品から分離することが困難である。
【００４１】そこで、前記液体食品を所定の低い速度で気泡捕集部材６７を通過させ、気泡を、表面張力によって気泡捕集部材６７に付着させることにより捕集するようにしている。本実施の形態において、気泡捕集部材６７を通過する速度は０．６〔ｍ／ｓ〕以下、好ましくは０．１〜０．３〔ｍ／ｓ〕にされる。そして、気泡捕集部材６７に付着させられた気泡は、凝集させられ、浮力によって前記充填タンク６１内を上昇する。そのために、前記気泡捕集部材６７として多孔板を使用する場合、各オリフィス６８の径は、０．２０〜０．３０〔ｍｍ〕、好ましくは、０．２５〔ｍｍ〕程度にされ、気泡捕集部材６７としてメッシュを使用する場合、メッシュのレベルは１００メッシュ程度にされる。
【００４２】また、前記充填タンク６１内に負圧が形成されるので、前記気泡が膨張して径がその分大きくなる。したがって、膨張した気泡が浮力で自然に上昇しやすくなるだけでなく、膨張した気泡が気泡捕集部材６７に付着することになるので、気泡を容易に凝集させることができる。その結果、液体食品から分離する気泡を多くすることができる。
【００４３】なお、前記液体食品が気泡捕集部材６７を通過する速度は、前記吸引モードにおいて、前記ピストン３６が下方に移動させられる速度に対応する。したがって、ピストン３６を下方に移動させる速度、すなわち、液体食品を吸引する速度は、気泡が気泡捕集部材６７に十分に付着するようにあらかじめ設定される。
【００４４】このように、充填タンク６１内に負圧を形成することができるので、液体食品に空気が混入するのを防止することができ、液体食品に気泡が含有されるのを防止することができる。したがって、液体食品をカートン１５に充填する際に、充填量にばらつきが生じることがなく、充填の際の液体食品の流れを安定させることができ、カートン１５から液体食品が溢れるのを防止することができる。さらに、液体食品の品質が低下するのを防止することもできる。
【００４５】また、仮に、液体食品に空気が混入し、気泡が含有されても、ディフューザ６５及び気泡捕集部材６７によって液体食品から分離させることができる。したがって、液体食品をカートン１５に充填する際に、充填量にばらつきが生じることがなく、充填の際の液体食品の流れを安定させることができ、カートン１５から液体食品が溢れるのを防止することができる。さらに、液体食品の品質が低下するのを防止することもできる。
【００４６】なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００４７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、充填タンク脱気装置においては、密閉された充填タンクと、該充填タンク内に負圧を形成する負圧形成部と、前記充填タンクに液体食品を供給する供給部と、前記充填タンクから液体食品を排出する排出部と、前記充填タンク内の液体食品を前記排出部を介して設定量ずつ吸引し、計量供給管に送り出す計量装置とを有する。
【００４８】この場合、充填タンク内に負圧が形成されるので、充填タンク内に進入した空気は前記負圧によって除去される。したがって、液体食品をカートンに充填する際に、充填量にばらつきが生じることがなく、充填の際の液体食品の流れを安定させることができ、カートンから液体食品が溢れるのを防止することができる。さらに、液体食品の品質が低下するのを防止することもできる。
【００４９】また、充填タンク内に負圧が形成されるので、液体食品に含有された気泡が膨張して径がその分大きくなる。したがって、膨張した気泡が浮力で自然に上昇しやすくなり、液体食品から分離する気泡を多くすることができる。
【００５０】本発明の他の充填タンク脱気装置においては、さらに、前記供給部は、液体食品の速度を低くして供給するディフューザを備える。
【００５１】この場合、供給部において液体食品の速度がディフューザによって低くされるので、供給部に進入した空気が気泡となって液体食品に含有されても、ディフューザを流れる液体食品の速度が低くなるのに伴って、前記気泡は液体食品から分離させられる。
【００５２】本発明の更に他の充填タンク脱気装置においては、さらに、前記供給部は、液体食品を充填タンクに対して接線方向に進入させる。
【００５３】この場合、前記液体食品は、充填タンクに対して接線方向に進入させられるので、充填タンク内の液体食品は十分に攪拌され、液体食品から気泡を十分に分離させることができる。
【００５４】本発明の更に他の充填タンク脱気装置においては、さらに、前記排出部に、液体食品内の気泡を捕集する気泡捕集部材が配設される。
【００５５】この場合、液体食品内の気泡は、気泡捕集部材によって捕集され、凝集させられ、浮力によって前記充填タンク内を上昇する。したがって、液体食品から気泡を十分に分離させることができる。
【００５６】本発明の更に他の充填タンク脱気装置においては、さらに、前記計量装置において、前記液体食品を吸引する速度は、前記気泡捕集部材に気泡が十分に付着するようにあらかじめ設定される。
【００５７】この場合、前記計量装置において、前記液体食品を吸引する速度は、気泡捕集部材に気泡が十分に付着するようにあらかじめ設定されるので、液体食品から気泡を十分に分離させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２９２３２
【氏名又は名称】日本テトラパック株式会社
【住所又は居所】東京都千代田区紀尾井町６番１２号
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| 【出願日】 |
平成１３年１２月６日（２００１．１２．６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６４２６
【弁理士】
【氏名又は名称】川合 誠
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１７０００４（Ｐ２００３−１７０００４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年６月１７日（２００３．６．１７） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３７２７４６（Ｐ２００１−３７２７４６） |
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