(57)【要約】【課題】  固液混合物を均一に混合した状態で複数の配管に供給することを可能とする固液混合物の分配供給装置を提供する。【解決手段】  供給タンク１１からの固液混合物を複数の配管２に分配して供給するヘッダー１２を、複数の配管に接続される分岐管１８を備えた円筒状のマニホールド１４と、そのマニホールド内に挿入、固定された攪拌部材１５で構成し、その攪拌部材１５に、マニホールド内を流れる固液混合物を円周方向で且つマニホールドの中心軸線に対して傾斜した方向に案内する羽根２３と、中心軸線方向にバイパスさせるバイパス通路２５を設け、マニホールド内を流れる固液混合物を攪拌する構成とする。【選択図】  図２
2006007039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固液混合物を収容した供給タンクと、該供給タンクからの固液混合物を複数の配管に分配して供給するヘッダーを備え、該ヘッダーが、前記供給タンクに接続されると共に前記複数の配管に接続される分岐管を備えた円筒状のマニホールドと、該マニホールド内を流れる固液混合物の一部を円周方向で且つ前記マニホールドの中心軸線に対して傾斜した方向に案内するよう、前記マニホールド内に挿入された攪拌部材を有することを特徴とする固液混合物の分配供給装置。
【請求項２】
前記攪拌部材が、前記マニホールド内に同心状に配置され、マニホールドの内周面との間に環状の通路を形成する円筒状部材と、その外周面に中心軸線に対して傾斜した方向に形成された羽根と、マニホールドの中心軸線方向の流れを許容するバイパス通路を備えていることを特徴とする請求項１記載の固液混合物の分配供給装置。
【請求項３】
前記マニホールドの中央領域に前記供給タンクが接続され、前記マニホールドの全域に前記複数の分岐管が設けられており、そのマニホールド内に挿入された攪拌部材の羽根の傾斜方向がマニホールドの長手方向の中央を境にして反対方向となっていることを特徴とする請求項１又は２記載の固液混合物の分配供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注出口付パウチ等の容器に、つぶ入りジュース、おかゆ、レトルト食品等の、液体中に固形物を混入させた固液混合物を充填する技術に関し、特に、供給タンクに収容している固液混合物を複数の充填ノズルに分配して供給するために用いるのに好適な固液混合物の分配供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容器に固液混合物を充填するには、固液混合物を供給タンクの中で均一に混合しておき、その供給タンクから均一に混合した状態の固液混合物を充填ノズルに送り、その充填ノズルを介して容器内に充填する方法が取られている。ところが、この方法では、１個の充填ノズルを用いて容器への充填を行うため、生産性が悪く、特に、注出口付パウチに対して、開口面積の小さい注出口を通して固液混合物を充填する場合には、流量を大きくできず、一層生産性が悪いという問題があった。
【０００３】
ところで、固液混合物の充填装置ではないが、液体を注出口付パウチ等に充填する装置において、生産性を上げるため、供給タンクからの液体をヘッダーで複数の配管に分配し、その複数の配管に接続している複数の充填ノズルから同時に充填を行う構成とした装置が提案されている（特許文献１、２参照）。この装置では、複数の充填ノズルで同時に複数の容器に充填するため、生産性が良いという利点を有している。そこで、この構成を固液混合物の充填に適用すれば、固液混合物の充填においても生産性を上げることができると考えられる。
【０００４】
ところが、ヘッダーを用いて固液混合物を複数の配管に分配すると、供給タンク内を攪拌して固液混合物を均一に混合しておいても、その固液混合物がヘッダー内を通過する際に、固液混合物が不均一となり、各容器に充填した固液混合物の固形物含有率に大きいばらつきが生じてしまうことが判明した。これは次の理由による。すなわち、通常、ヘッダーは複数の配管（例えば、１０個の配管）に液体を分配するため、円筒状のマニホールドの側面に複数の配管を接続する構造となっており、そのマニホールドの内径は、配管径に比べてはるかに大径となっている。このため、固液混合物のマニホールド内での滞留時間が長く、マニホールド内で滞留している間に、固形物が液体との比重差に応じて浮き上がったり、沈降したりし、また、固液混合物がマニホールド内を流れている時においても、その流速が遅く、特に、両端部では流速がきわめて小さいため、やはり固形物の浮き上がりや沈降が生じることがあり、供給タンク内で固液混合物を均一に混合しておいても、その固液混合物がマニホールドを通過する際に不均一となり、結局、複数の配管に供給された時点では固形物含有率にばらつきが生じていた。
【特許文献１】特開平１０−３０５８０２号公報
【特許文献２】特開２０００−１０９１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、固液混合物を均一に混合した状態で複数の配管に供給することを可能とする固液混合物の分配供給装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願請求項１に係る発明は、固液混合物を収容した供給タンクと、該供給タンクからの固液混合物を複数の配管に分配して供給するヘッダーを設けて固液混合物を複数の配管に供給する構成とすると共に、ヘッダーから複数の配管に供給される固液混合物を均一に混合した状態とするため、そのヘッダーを、複数の配管に接続される分岐管を備えた円筒状のマニホールドと、該マニホールド内を流れる固液混合物の一部を円周方向で且つ前記マニホールドの中心軸線に対して傾斜した方向に案内するよう、前記マニホールド内に挿入された攪拌部材を有する構成としたものである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、上記した請求項１に係る発明において、前記攪拌部材を、前記マニホールド内に同心状に配置され、マニホールドの内周面との間に環状の通路を形成する円筒状部材と、その外周面に中心軸線に対して傾斜した方向に形成された羽根と、マニホールドの中心軸線方向の流れを許容するバイパス通路を備えた構成としたものである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、上記した請求項１又は２に係る発明において、前記マニホールドの中央領域に前記供給タンクを接続し、前記マニホールドの全域に前記複数の分岐管を設けるという構成とし、更に、そのマニホールド内に挿入された攪拌部材の羽根の傾斜方向をマニホールドの長手方向の中央を境にして反対方向となるように構成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の分配供給装置では、供給タンクからの固液混合物がヘッダーによって複数の配管に分配、供給されるが、ヘッダーのマニホールド内を通過する際、攪拌部材によって一部が円周方向に流れるように案内され、これによってマニホールド内での流速を適度に高めることができると共に攪拌効果も得られることとなる。かくして、供給タンク内で均一に混合させている固液混合物がヘッダーを通過する際に、固形物が浮き上がったり、沈降したりして分散状態が変化するということがほとんどなく、固液混合物を、固形物含有率を均一とした状態で複数の配管に分配、供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の好適な実施の形態に係る固液混合物の分配供給装置を備えた充填装置の概略構成図であり、１は固液混合物の分配供給装置、２はこの分配供給装置１に接続された複数の充填用の配管、３は各充填用の配管２に接続された計量装置、４は計量装置３に接続された充填ノズル、５は容器である。分配装置１は、収容した固液混合物６を均一に混合した状態に保つための攪拌装置を備えた供給タンク１１と、その供給タンク１１からの固液混合物を複数の充填用の配管２に分配して供給するヘッダー１２を備えている。複数の充填ノズル４は回転テーブル（図示せず）に保持されて間欠移動すると共に、その下方を間欠移動する容器５の口に先端を挿入して固液混合物を充填する構成となっている。
【００１１】
ヘッダー１２は、図２〜図４に示すように、円筒状のマニホールド１４とその中に挿入、固定された攪拌部材１５を備えている。マニホールド１４は水平に配置されており、そのほぼ中央領域の上面側に供給タンク１１に接続される接続管１７が設けられ、全域の下面側に適当な間隔をあけて複数の分岐管１８が設けられ、充填用の配管２に接続されるようになっている。マニホールド１４内に設けられる攪拌部材１５は、マニホールド１４内を流れる固液混合物の一部を円周方向で且つマニホールド１４の中心軸線に対して傾斜した方向に案内するためのものであり、この実施形態では、マニホールド１４内に同心状に配置され、マニホールド１４の内周面との間に環状の通路２１を形成する円筒状部材２２とその外周面に中心軸線に対して傾斜した方向に形成された羽根２３を備えた構造としている。この羽根２３は、円筒状部材２２の円周方向に不連続な形態で形成され、その不連続な部分に、マニホールド１４の中心軸線方向の流れを許容するバイパス通路２５が形成されている。また、羽根２３の傾斜方向は、マニホールド１４の長手方向の中央を境にして反対方向となるようにしている。
【００１２】
次に、上記構成の充填装置による充填動作及び分配供給装置１による分配、供給動作を説明する。図１において、供給タンク１１内には固液混合物６が収容されており、攪拌装置により常時均一に攪拌、混合されている。また、その固液混合物６は自重によってヘッダー１２内を満たしている。この状態で、所定のタイミングでヘッダー１２に接続されている複数の計量装置３が同時に作動し、ヘッダー１２から所定量の固液混合物を吸引し、計量する。これにより、ヘッダー１２内の固液混合物が各計量装置３に供給されると共に新たな固液混合物が供給タンク１からヘッダー１２内に送られる。次に、所定のタイミングで複数の計量装置３が作動して、先に計量した固液混合物を充填ノズル４に供給し、その充填ノズル４を介して容器５に充填する。以下、同様な動作を間欠的に繰り返すことで、固液混合物が容器５に対して定量ずつ供給される。
【００１３】
以上の充填動作において、ヘッダー１２では、図２〜図４に示すように、供給タンク１１から固液混合物が接続管１７を通ってマニホールド１４内に入り、複数の分岐管１８から同時に吸い出されるという動作が間欠的に繰り返される。このマニホールド１４内を固液混合物が流れる際、固液混合物はマニホールド１４の内周面と円筒状部材２２の外周面とで形成される狭い環状の通路２１を流れ且つ羽根２３でらせん状に案内されることで流速が適度に大きくなり、乱流状態となっている。このため、固液混合物の攪拌が行われ、マニホールド１４内で固液混合物が停止している際に、固形物の浮き上がりや沈降が生じて不均一となっていても、マニホールド１４内を流れて各分岐管１８に到達するまでには均一に混合される。かくして、固液混合物が均一に混合された状態で（固形物含有率を一定とした状態で）、複数の充填用の配管２に供給され、各容器５に充填される。
【００１４】
ここで、羽根２３を不連続としてマニホールド１４の中心軸線方向の流れを許容するバイパス通路２５を形成しているのは、固液混合物を羽根２３によってらせん状に案内する際に固液混合物の一部をバイパスさせて、流速が過大となるのを防止すると共にらせん状の流れとバイパスした流れをぶつからせて攪拌効果を増すためである。通路２５を無くして全部の固液混合物をらせん状に流すと、流速が大きくなり過ぎ、固液混合物に負担がかかり過ぎて、粘度が変化するとか固形物が破壊されるといった品質劣化を生じることがあり、また、計量装置３が固液混合物を吸引した際に、その吸引にマニホールド１４内での固液混合物の流れが追いつかず、気泡を生じてしまうといった問題が生じる。これらの問題を生じないように、バイパス通路２５を設けている。バイパス通路２５の大きさはこれらの問題を生じないように、環状の通路２１の面積、固液混合物の流量及び物性等を考慮して定めればよく、おおよその目安としては、図４に示すように、ヘッダー１２を中心軸線方向に見た状態で、バイパス通路２５の全面積が環状の通路２１の全面積の３０〜７０％程度に選定すればよい。なお、このバイパス通路２５の円周方向の形成位置は任意であり、マニホールド１４の長さ方向の位置に応じて異なる位置となるようにしてもよい。また、バイパス通路２５の大きさ、個数等はマニホールド１４の全長に渡って一定とする必要はなく、例えば、マニホールド１４の端部に近づくに連れてバイパス通路２５の大きさを小さくするとか、個数を少なくするといった変更を加えても良い。
【００１５】
バイパス通路２５としては、図示した実施の形態におけるように、羽根２３を不連続として、隣接した羽根２３と羽根２３の間をバイパス通路とする場合に限らず、羽根２３として連続した形態のものを設け、その一部に溝や穴を形成してバイパス通路としてもよく、更には、連続した形態の羽根の外径を小さくし、マニホールド１４の内周面との間隙をバイパス通路としてもよい。
【００１６】
攪拌部材１５に円筒状部材２２を設けたのは、マニホールド１４内の固液混合物の通路を環状の通路２１とし、通路２１の厚さ（半径方向の寸法）を適度に小さくして攪拌しやすくするため及び通路の容積を小さくして固液混合物の平均滞留時間を短縮するためである。ただし、環状の通路２１の厚さはあまり小さくすると、固形物が通り抜けにくくなって却って固形物の含有率が不均一になる恐れがあるので、固形物の大きさに応じて適度に大きくすることが必要であり、例えば、食品用途では、環状の通路２１の厚さを、４ｍｍ程度以上とすることが好ましい。マニホールド１４内の固液混合物の平均滞留時間は短いほど、滞留中における固形物の浮き上がりや沈降を防止できると共に、流速が大きくなって攪拌効果が増し、固液混合物の均一化を図ることができるので好ましいが、平均滞留時間をあまり短くするとマニホールド１４内での流速が大きくなりすぎて固液混合物の品質劣化を生じる。従って、平均滞留時間はこれらを考慮して定めるものであり、食品用途では、一つの目安として、１２秒程度以下とすることが好ましい。なお、円筒状部材２２を省略し、代わりにマニホールド１４の内径を小さくして平均滞留時間を短くし、マニホールド内に固液混合物を案内する羽根のみを備えた攪拌部材を挿入、固定するように変更してもよい。
【００１７】
図２から良く分かるように、攪拌部材１５に形成している羽根２３は、その傾斜方向が、マニホールド１４の長手方向の中央を境にして反対方向となるようにしている。これにより、マニホールド１４の中央領域に供給される固液混合物が、左右に振り分けられ、マニホールド１４の左右の領域をほぼ対象に流れて、左右に対象に設けている複数の分岐管１８に供給される。かくして、マニホールド１４の中心領域をはさんで左右に配置している分岐管１８から吸引される固液混合物を一層均一とすることができる。なお、羽根２３を設けたことにより、マニホールド１４内で攪拌が行われるので、羽根２３の傾斜方向は必ずしも、実施の形態に示すように左右対象とする必要はなく、マニホールド１４の全長において同方向に傾斜させた構成としてもよい。また、羽根２３の傾斜角度を一定とする必要はなく、マニホールド１４内の場所に応じて適当に異ならせてもよい。更に、上記実施の形態では、固液混合物をらせん状に流すように、羽根２３を不連続ではあるがらせん状に設けているが、不連続な多数の羽根を用いる場合、その羽根は必ずしもらせん状とする必要はなく、固液混合物に大きく攪拌効果を与えることが望ましい場合には、一部の羽根の取り付け位置を、らせん状の位置から左右に適当にずらせるとか、羽根の傾斜方向や傾斜角度を適当に変えるといった変更を加えて、一層攪拌が行われるようにしてもよい。
【００１８】
以上に説明した実施の形態に係る分配供給装置１では、ヘッダー１２から固液混合物が間欠的に吸引されているが、本発明に係る分配供給装置はこの場合に限らず、ヘッダー１２を連続的に固液混合物が流れて複数の分岐管に送り出される場合にも適用可能である。更に、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲の記載の範囲内で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の固液混合物の分配供給装置は、つぶ入りジュース、おかゆ、レトルト食品等の食品である固液混合物を取り扱う装置に好適に使用できるが、食品に限らず、他の固液混合物を取り扱う装置に使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る固液混合物の分配供給装置を備えた充填装置の概略構成図
【図２】図１に示す分配供給装置のヘッダーを示す概略断面図
【図３】図２に示すヘッダーの一部を拡大して示す概略断面図
【図４】図３に示すヘッダーを、中心軸線方向に見た概略断面図
【符号の説明】
【００２１】
１  固液混合物の分配供給装置
２  配管
３  計量装置
４  充填ノズル
５  容器
１１  供給タンク
１２  ヘッダー
１４  マニホールド
１５  攪拌部材
１７  接続管
１８  分岐管
２１  環状の通路
２２  円筒状部材
２３  羽根
２５  バイパス通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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