(57)【要約】【課題】常に安定して粉体を流動させるとともに、容器等に充填される粉体の量の精度を向上させる。  【解決手段】二重管ノズル２１は、粉体が貯溜されるホッパ１１に連通するとともに、軸心に沿って延びる内側通路２４と、この内側通路２４を囲むように形成された外側通路２５とを有する。外側開閉バルブ１２、１３は外側通路２５の吐出口を開閉する。内側開閉バルブ１４は内側通路２４の吐出口を開閉する。計量ホッパ１５に連結されたロードセル１７は二重管ノズル２１から吐出された粉体の重量を計量する。充填時において外側および内側開閉バルブ１２、１３、１４を開放して外側通路２５と内側通路２４の吐出口から粉体を吐出することにより大投充填を行う。ロードセル１７により計測される重量が所定値に達したとき、外側開閉バルブ１２、１３を閉鎖して、内側通路２４の吐出口からのみ粉体を吐出することにより小投充填を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体が貯溜されるホッパに連通するとともに、軸心に沿って延びる内側通路と、この内側通路を囲むように形成された外側通路とを有し、前記内側通路および外側通路の一方または両方の吐出口から前記粉体を吐出可能な二重管ノズルと、
前記外側通路の吐出口を開閉する外側開閉バルブと、
前記内側通路の吐出口を開閉する内側開閉バルブと、
前記二重管ノズルから吐出された粉体の重量を計量する計量手段とを備え、
充填時において前記外側および内側開閉バルブを開放して前記外側通路と前記内側通路の吐出口から粉体を吐出することにより大投充填を行い、前記計量手段により計測される重量が所定値に達したとき、前記外側および内側開閉バルブの一方を閉鎖して、前記外側通路および内側通路の他方の吐出口からのみ粉体を吐出することにより小投充填を行うことを特徴とする充填装置。
【請求項２】
前記外側開閉バルブは前記外側通路の吐出口の下方に設けられ、前記内側開閉バルブは前記内側通路の吐出口の下方に設けられることを特徴とする請求項１に記載の充填装置。
【請求項３】
前記外側開閉バルブは、前記外側通路の吐出口を閉鎖可能な、水平方向に進退可能な一対の外側閉鎖プレートを有し、前記内側開閉バルブは、前記内側通路の吐出口を閉鎖可能な、水平方向に進退可能な内側閉鎖プレートを有することを特徴とする請求項２に記載の充填装置。
【請求項４】
前記一対の外側閉鎖プレートを移動させるための一対の外側閉鎖プレート移動手段と、
前記内側閉鎖プレートを移動させるための内側閉鎖プレート移動手段とを備え、
前記内側閉鎖プレート移動手段は前記一対の外側閉鎖プレート移動手段の一方の下方に取付けられることを特徴とする請求項３に記載の充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばインスタントコーヒーのような粉体を容器等に充填する充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来このような充填装置として特許文献１および２に開示されたものが知られている。特許文献１に開示された装置では、投入ホッパの下方に排出口と分岐管が形成され、これら排出口と分岐管からそれぞれ粉体が排出されるように構成されている。特許文献２に開示された装置では、ホッパの下方に１つの吐出口が形成されるとともに、吐出口には開度調節可能なシャッタが設けられ、その開度の大きさを制御して充填精度を高めることが意図されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７３２６１４号
【特許文献２】特開平１１−１５２１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし特許文献１の粉体充填装置によると、排出口に流れる粉体の状態に応じて分岐管に流れる粉体が影響を受けやすく、このため粉体の流動が停止したり、急に流れが生じたりして、粉体が安定して流れない恐れがある。一方、特許文献２の粉体充填装置によると、粉体が流れる通路の開度を小さくすると、粉体が流れにくくなって通路内において詰りを発生しやすくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、常に安定して粉体を流動させるとともに、容器等に充填される粉体の量の精度を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る充填装置は、粉体が貯溜されるホッパに連通するとともに、軸心に沿って延びる内側通路と、この内側通路を囲むように形成された外側通路とを有し、内側通路および外側通路の一方または両方の吐出口から粉体を吐出可能な二重管ノズルと、外側通路の吐出口を開閉する外側開閉バルブと、内側通路の吐出口を開閉する内側開閉バルブと、二重管ノズルから吐出された粉体の重量を計量する計量手段とを備え、充填時において外側および内側開閉バルブを開放して外側通路と内側通路の吐出口から粉体を吐出することにより大投充填を行い、計量手段により計測される重量が所定値に達したとき、外側および内側開閉バルブの一方を閉鎖して、外側通路および内側通路の他方の吐出口からのみ粉体を吐出することにより小投充填を行うことを特徴としている。
【０００７】
外側開閉バルブは外側通路の吐出口の下方に設けられ、内側開閉バルブは内側通路の吐出口の下方に設けられることが好ましい。この場合、外側開閉バルブは例えば、外側通路の吐出口を閉鎖可能な、水平方向に進退可能な一対の外側閉鎖プレートを有し、内側開閉バルブは例えば、内側通路の吐出口を閉鎖可能な、水平方向に進退可能な内側閉鎖プレートを有する。また、この場合充填装置は、一対の外側閉鎖プレートを移動させるための一対の外側閉鎖プレート移動手段と、内側閉鎖プレートを移動させるための内側閉鎖プレート移動手段とを備え、内側閉鎖プレート移動手段は一対の外側閉鎖プレート移動手段の一方の下方に取付けられてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、充填装置において、常に安定して粉体を流動させるとともに、容器等に充填される粉体の量の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態である粉体の充填装置の概略的な構成を示す斜視図である。
【図２】外側閉鎖プレートの開閉動作を示す平面図である。
【図３】外側開閉バルブと内側開閉バルブを示す側面図である。
【図４】シャッタとシャッタ駆動機構を示す平面図である。
【図５】計量ホッパに対して大投充填を行う状態を示す図である。
【図６】大投充填が終了し、小投充填へ移行する途中の状態を示す図である。
【図７】小投充填を行う状態を示す図である。
【図８】小投充填が終了し、外側通路と内側通路を閉鎖する途中の状態を示す図である。
【図９】外側通路と内側通路を閉鎖した状態を示す図である。
【図１０】計量ホッパから容器へ粉体が投入される状態を示す図である。
【図１１】二重管ノズルの内側通路の吐出口に装着されるインナーノズルを示す断面図である。
【図１２】外側開閉バルブのエアシリンダと、エアシリンダに取付けられるスペーサを示す側面図である。
【図１３】外側開閉バルブの他の例を示し、開放状態を示す斜視図である。
【図１４】図１３の外側開閉バルブの閉鎖状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態である粉体の充填装置を、図面を参照して説明する。
図１は充填装置の全体構成を示す。粉体が貯溜されるホッパ１１の底面には二重管ノズル２１が設けられる。二重管ノズル２１は鉛直下方に延び、二重管ノズル２１の下方には、二重管ノズル２１の吐出口を開閉するために一対の外側開閉バルブ１２、１３と内側開閉バルブ１４が配設される。外側開閉バルブ１２、１３および内側開閉バルブ１４の下方には計量ホッパ１５が設けられる。計量ホッパ１５は、連結部材１６を介してロードセル１７に連結されており、ロードセル１７によって、計量ホッパ１５に貯溜されている粉体の重量が計測される。計量ホッパ１５の下方には、計量ホッパ１５の吐出口を開閉するためのシャッタ３１が設けられる。粉体が供給される容器Ｃは計量ホッパ１５の吐出口に対向するようにして配置される。
【００１１】
二重管ノズル２１はホッパ１１に連通し、同心状に設けられた内側管２２と外側管２３を有する。内側管２２は軸心に沿って延びる内側通路２４を形成し、内側管２２と外側管２３の間には、内側通路２４を囲むように形成された外側通路２５が区画される。内側通路２４と外側通路２５は共にホッパ１１に連通しており、これらの通路２４、２５の下端部に形成された吐出口の開閉状態に応じて、これらの通路２４、２５の一方または両方の吐出口から粉体を吐出可能である。
【００１２】
外側開閉バルブ１２、１３は外側通路２５の吐出口の下方に設けられ、この吐出口を開閉する。外側開閉バルブ１２、１３はそれぞれ外側閉鎖プレート４２、４３を有する。外側閉鎖プレート４２、４３は図２に示されるように、矩形の板状部材の内側端部に半円形状に切除された凹部４２ａ、４３ａを有する。図２（ａ）に示されるように、外側閉鎖プレート４２、４３が後退し、その内側縁部が二重管ノズル２１の外側管２３の外壁面よりも外側に位置していると、内側通路２４と外側通路２５が共に開放される。図２（ｂ）に示されるように、外側閉鎖プレート４２、４３が相互に前進すると、外側通路２５が閉鎖され始める。外側閉鎖プレート４２、４３がさらに前進して相互に当接すると、図２（ｃ）に示されるように凹部４２ａ、４３ａが内側管２２に当接した状態となり、外側閉鎖プレート４２、４３は外側通路２５のみを閉鎖する。
【００１３】
図３に示されるように、外側閉鎖プレート４２、４３はエアシリンダ（外側閉鎖プレート移動手段）４４、４５によって移動され、水平方向に進退可能である。二重管ノズル２１において内側管２２は外側管２３よりも若干下方へ突出しており、外側閉鎖プレート４２、４３は内側管２２の外壁面に当接する位置まで前進可能である。外側閉鎖プレート４２、４３が内側管２２の外壁面に当接した状態において、外側通路２５の吐出口は外側閉鎖プレート４２、４３によって閉鎖される。なお外側閉鎖プレート４２、４３の板厚は内側管２２の外側管２３からの突出量に略等しい。
【００１４】
一方の外側閉鎖プレート４３の二重管ノズル２１とは反対側の端部には支持板４６が連設される。支持板４６の下面には内側開閉バルブ１４のエアシリンダ（内側閉鎖プレート移動手段）４７が取付けられる。すなわち内側開閉バルブ１４は内側通路２４の吐出口の下方に設けられる。内側開閉バルブ１４の内側閉鎖プレート４８は、先端部が内側管２２と略同じ曲率半径の半円形状を有する板状部材である。内側閉鎖プレート４８はエアシリンダ４７によって移動され、水平方向に進退可能であり、支持板４６と外側閉鎖プレート４３に対して摺動する。すなわち、外側閉鎖プレート４３が外側通路２５を閉鎖した状態において、エアシリンダ４７によって内側閉鎖プレート４８が前進し、内側通路２４の吐出口を閉鎖することができる。
【００１５】
図４はシャッタ３１を開閉駆動するシャッタ駆動機構を示している。シャッタ３１は計量ホッパ１５の吐出口よりも一回り大きい径を有する円板部材である。シャッタ３１はアーム３２の一端部に固定される。アーム３２は、計量ホッパ１５が固定される支持部材３３に設けられた第１のピン３４に回動自在に支持される。また支持部材３３には第２のピン３５が設けられており、第２のピン３５とアーム３２の間は引張りバネ３６によって連結され、アーム３２はシャッタ３１がホッパ１５の吐出口を閉鎖する方向に常時付勢される。一方、アーム３２の他端にはローラ３７が設けられており、アーム３２が引張りバネ３６によって付勢されることにより、ローラ３７はエアシリンダ３８によって進退動されるプッシャ３９の表面に常時係合する。  
【００１６】
プッシャ３９が後退位置にあるとき（図４の実線により示される状態）、シャッタ３１は引張りバネ３６によって付勢され、ホッパ１５の吐出口を閉鎖している。エアシリンダ３８が駆動されてプッシャ３９が前進すると（図４の破線により示される状態）、アーム３２は引張りバネ３６に抗して回動し、シャッタ３１は吐出口を開放する。
【００１７】
図１に示されるように、ロードセル（計量手段）１７は連結部材１６を介して計量ホッパ１５に連結され、二重管ノズル２１から吐出された粉体の重量を計量する。すなわちロードセル１７は、計量ホッパ１５の吐出口が閉鎖した状態で、計量ホッパ１５の中に貯溜されている粉体の重量に応じた電気信号を発生し、この電気信号はエアシリンダ３８、４４、４５、４７を駆動するための制御回路（図示せず）に出力される。
【００１８】
次に図５〜１０を参照して本実施形態の作用を説明する。
図５は計量ホッパ１５に対する充填開始時であり、大投充填を行う状態を示している。大投充填では、外側開閉バルブ１２、１３および内側開閉バルブ１４を開放して、二重管ノズル２１の外側通路２５と内側通路２４の吐出口から粉体（例えば粉末のインスタントコーヒー）が吐出される。大投充填では、図５（ｂ）に明示されるように、内側通路２４と外側通路２５を開放するため、外側閉鎖プレート４２、４３と内側閉鎖プレート４８は最も後退した位置にある。
【００１９】
ロードセル１７により計量される計量ホッパ１５の重量が所定値に達すると、外側開閉バルブ１２、１３のエアシリンダ４４、４５が駆動されて、外側閉鎖プレート４２、４３が前進し始め、図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、外側通路２５が閉鎖され始める。これにより、二重管ノズル２１から吐出される粉体の流量が小さくなる。
【００２０】
外側閉鎖プレート４２、４３はさらに前進し、図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、相互に当接して外側通路２５を閉鎖する。すなわち、外側開閉バルブ１２、１３は閉鎖状態になり、内側通路２４の吐出口からのみ粉体が吐出されて、大投充填よりも流量を小さくした小投充填が行われる。一方、内側開閉バルブ１４の内側閉鎖プレート４８は外側閉鎖プレート４３と共に前進し、外側開閉バルブ１２、１３が外側通路２５を閉鎖している状態において、図７（ｂ）に示されるように内側閉鎖プレート４８の先端部は内側管２２の先端に近接している。
【００２１】
小投充填において計量ホッパ１５の重量が所定値に達すると、内側開閉バルブ１４のエアシリンダ４７が駆動されて、内側閉鎖プレート４８が前進し始め、図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、内側通路２４が閉鎖され始め、やがて内側開閉バルブ１４は図９（ａ）、（ｂ）に示されるように内側通路２４を完全に閉鎖する。すなわち外側通路２５は外側閉鎖プレート４２、４３によって閉鎖され、内側通路２４は内側閉鎖プレート４８によって閉鎖される。遅くともこの時までに、二重管ノズル２１の直下に容器Ｃが搬送されて配置され、容器Ｃの口部が計量ホッパ１５の吐出口に対向している。
【００２２】
図１０（ａ）、（ｂ）は容器Ｃへ粉体が投入される状態を示している。ホッパ１１から計量ホッパ１５へ粉体が投入される工程（図５〜図９）では、計量ホッパ１５の吐出口はシャッタ３１によって閉鎖されているが、計量ホッパ１５から容器Ｃへ粉体が投入される工程では、シャッタ３１が水平方向に移動して計量ホッパ１５の吐出口が開放される。
【００２３】
計量ホッパ１５内の粉体が完全に容器Ｃへ供給されると、シャッタ３１が計量ホッパ１５の吐出口を閉鎖するとともに、粉体が充填された容器Ｃは次の工程へ搬送される。また、外側開閉バルブ１２、１３と内側開閉バルブ１４が再び開放状態（図５（ｂ）参照）に定められ、計量ホッパ１５に対して、次の充填のために粉体が投入される。
【００２４】
以上のように本実施形態の充填装置は、二重管ノズル２１の外側通路２５と内側通路２４の両者を開放して大投充填を行い、計量ホッパ１５に投入された粉体の重量が所定値に達したとき、外側通路２５を閉鎖して内側通路２４のみを用いて小投充填を行うように構成されている。このように大投充填と小投充填において、粉体は常に二重管ノズル２１を連続的に流動し、従来技術のように、分岐した２つの経路を流動しない。すなわち粉体は急に流路面積が小さくなる通路に流入しないので、粉体の二重管ノズル２１への流入状態が急変して粉体の流れが滞ったりすることはなく、流動状態は常に安定する。したがって容器等に充填される粉体の量を正確に定めることができ、充填される粉体の量の精度を向上させることができる。
【００２５】
図１１は二重管ノズル２１の内側通路２４の吐出口に装着されるインナーノズル２６を示している。インナーノズル２６は内側通路２４の吐出量を絞りたいときに装着され、インナーノズル２６の内壁面の内径と形状を選択することによって、粉体の流動状態を調節することができる。
【００２６】
図１２は外側開閉バルブ１２のエアシリンダ４４のピストンロッド４４ａに装着されるスペーサ４９を示している。上記実施形態では、例えば図２（ａ）に示されるように、大投充填において外側通路２５は全開されていたが、スペーサ４９の切欠き４９ａをピストンロッド４４ａに嵌合させてスペーサ４９を取付けることにより、外側閉鎖プレート４２の後退位置を制限することができる。他方の外側開閉バルブ１３についても同様である。このようなスペーサ４９を用いれば、例えば図２（ｂ）に示されるように、外側通路２５の開度を例えば５０％程度に定めて、大投充填における流量を小さくすることができる。
【００２７】
図１３、１４は外側開閉バルブの変形例を示している。この外側開閉バルブ５１は環状本体５２の中に、スパゲッティメジャーあるいはカメラの絞りと同様な構成を有する開閉シャッタ５３を収納して構成される。図１３は大投充填において定められる開放状態を示し、開閉シャッタ５３は全開している。開閉シャッタ５３はレバー５４を回転方向に変位させることによって開閉し、図１４は小投充填において定められる閉鎖状態、すなわち外側通路２５（図２参照）を閉鎖する状態を示している。この外側開閉バルブ５１を用いれば、外側開閉バルブ１２を省略できるので、構成が簡単になる。
【００２８】
なお上記実施形態では、小投充填は外側通路２５が閉鎖されていたが、これに代えて、内側通路２４を閉鎖してもよい。この場合、内側開閉バルブとしては種々の構成が可能であり、例えば内側管２２の先端にバタフライ型の弁を設けてもよい。
【００２９】
また上記実施形態では、大投充填を行った後、小投充填を行うように構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、まず小投充填を行い、次に大投充填を行った後、小投充填を行うように構成することもできる。
【００３０】
さらに計量ホッパ１５を利用することは必須ではなく、計量ホッパ１５を用いずに、容器Ｃを載置するプレートにロードセル１７を連結し、容器Ｃに粉体を直接吐出して計量することもできる。
【符号の説明】
【００３１】
１１  ホッパ
１２、１３  外側開閉バルブ
１４  内側開閉バルブ
１５  計量ホッパ
１７  ロードセル（計量手段）
２１  二重管ノズル
２４  内側通路
２５  外側通路
４２、４３  外側閉鎖プレート
４８  内側閉鎖プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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