(57)【要約】【課題】管継手に使用するための耐久性に優れ、ＣＩＰ洗浄時の水流によりパッキンのある配管の接合部に異物の付着を完全に洗浄し、汚れを防止できるメタルパッキンを提供する。【解決手段】円形リング状のパッキンであって、その円形リングの中心軸Ｘとパッキン表面の法線との成す角度αが４５±８°となるテーパー部を有し、このメタルパッキンは、配管接続部に食品成分の付着を防ぐために配管接続部分に当たるテーパーの先端リング部を短くして、メタルパッキンのテーパー先端部で配管の接合部を凹部に形成できるようにしている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状食品の製造装置用配管における管継手のシール部分に使用する円形リング状のパッキンであって、その円形リングの中心軸Ｘとパッキン表面の法線とのなす角度αが４５±８°となるテーパー部を有し、配管接続部に食品成分の付着を防ぐために配管接続部分に当たるメタルパッキンの当該テーパーのみで、テーパー部先端にあたる配管の接合用リング部をなくしたメタルパッキンであることを特徴とする液状食品製造装置用配管継手メタルパッキン。
【請求項２】
請求項１において、配管接続部分に当たるメタルパッキンの先端リング部をなくして、配管の接続部に凹部分を形成して、前記凹部分では液状食品による乱流の発生によって、残留物を除去できるような接合状態になっているメタルパッキンの当該テーパーの先端状態であることを特徴とする液状食品製造装置用配管継手メタルパッキン。
【請求項３】
請求項１において、前記のメタルパッキンの板状素材をプレス成形することによって形成される円形リング状のパッキンはオーステナイト系ステンレス鋼からなり、ＣＩＰ洗浄方式で完全に洗浄できるようになっていることを特徴とし液状食品製造装置用配管継手メタルパッキン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管の端部同士を接合する管継手において、その継手部分をシール（密封）するために使用される金属製のメタルパッキンとフランジであって、特に液状食品や、粘性の低い流体物を流す配管の接続部に、流体食品物の異物成分の汚れ及び付着を防止することと、継手の着脱を相対的頻繁に行って洗浄、清掃等のメンテナンスを容易にすることができる配管の継手に好適なメタルパッキンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
管の端部同士を接合する配管用継手として、フランジ継手が広く使用されている。フランジ継手は、端部にフランジを設けた双方の管を、当該フランジ同士の間に接合力を付与することにより接合しているものである。接合力の付与手段としては双方のフランジに複数のボルトを通してナット止めする方法の他、接合バンドで固定する方法が一般的である（特許文献１参照）。
【０００３】
継手においては内部からの流体の漏洩や外部からの異物混入を防止するため、シール性を確保する手段を設ける必要がある。一般的にはゴム等の弾性体を双方の管端間に介在させてシールする手法が最も簡便な方法として広く普及している。
【０００４】
ゴムパッキンは継手において重要な役割を果たしているが、それ自体強度が弱く、劣化しやすい部品である。食品工業をはじめ、特に衛生環境の管理が重視される工業分野では、このゴムパッキンの劣化や汚染は重大なトラブルを引き起こす要因になりやすい。例えば、管継手の劣化したゴムパッキン部分から食品中へゴム、金属などの異物が混入するトラブル、ゴムパッキンに商品の臭いが付着して次の商品に臭いが混じるというトラブル、劣化したゴムパッキンの切れ端が食品中に混入するトラブルなどが生じやすい。
【０００５】
金属同士の線接触による密封状態が実現される構造のメタルパッキンを使用した継手も開示されている（特許文献１参照）。何回かの着脱作業を経てテーパー部分が劣化した場合は、メタルパッキンを交換することで対応できる。
【０００６】
本発明者は、先にパッキンを使用しないノンパッキンフランジ、ステンレススチールのパイプ間の接合をステンレス鋼のパッキンによって接合する方法を提案している。（特許文献３参照）
【０００７】
パッキンの素材として、食品工業で実績の高いオーステナイト系ステンレス鋼が使用でき、Ｆｅの溶出を抑えた表面処理を施すこともできる。また、このメタルパッキンはプレス成形により製造できる。プレスによってパッキンの成形とシール面の強化が同時に実現できるので、切削加工後に特殊な表面硬化処理を施す場合に比べて、生産性の向上によるコスト低減が期待できる。また配管の接続部分に液体食品の成分である異物の付着を防ぐことができるようになった。
【０００８】
このような管継手の構造により、パッキンを使用せずに優れたシール性が実現されるが、継手の分解および再組み立てを繰り返し行うような場合には、一方の管端部に設けたテーパー部に傷が付きやすいという問題がある。それによって十分なシール性が確保できなくなった場合には、管自体を交換しなければならない。そこで、双方の管端部の間にメタルパッキンを介装させる手法がコスト的に有利となる。
【０００９】
継手部分にテーパー面相互を面接し、ネジで押付けることによって気密性を高める考案がなされている（特許文献４，５参照）。しかしながら何れもパッキングを介在したためその老化による変形漏出が避けられず、かつ機構が複雑化した。
【００１０】
本発明者は、このような問題を解消するために、パッキンを使用せずに配管の継手を構築する技術がすでに実用化されている。この技術は、接合する一方の管の端部にテーパーを設け、そのテーパー部に他方の管の端部を押し当てる構造とすることによって、両者が金属同士の線接触によって密封されるようにしたものである（特許文献６参照）。
【００１１】
【特許文献１】ＷＯ２００４／１０９１７４号
【特許文献２】特許第３３８６７５０号公報
【特許文献３】特開２００４−２２５９１７号公報
【特許文献４】実公平３−１５８９７号公報
【特許文献５】特開平１１−２３０４３６号公報
【特許文献６】特願２００４−１４２０７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
液状食品の製造配管において食品成分が配管の継ぎ目に付着して、配管の清掃に問題を起こしている。とくに流動性の高い液体では配管とパッキンの隙間に食品成分の異物が付着して、清掃にて取り除く作業に困難をきたしている。この異物付着を防止することが液体食品の製造における配管の接続用パッキンに要望されている。
【００１３】
金属同士の線接触によってシール性を確保するタイプのメタルパッキンは、従来のゴムパッキンで問題になっていた種々のトラブルを回避するうえで極めて有利なものである。一般に清掃などで配管の継手の取替えなどの着脱作業を繰り返し行うと、テーパー部分が損傷を受けやすく、短期に寿命が尽きてしまうことがある。またパッキンの隙間に入り込み食品成分が付着して、清掃を困難にしている。
【００１４】
本発明は、金属同士の線接触によってシール性を確保するタイプのメタルパッキンにおいて、大きなコストは上昇を伴わずに、耐久性を向上させ、配管の接続部分で食品の異物の付着を防止できるメタルパッキンを開発し提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
発明者らは詳細な検討の結果、上記目的である液状食品製造装置用配管における管継手のシール部分に使用する円形リング状のパッキンは、プレス加工による加工硬化を利用してメタルパッキンのテーパー部分の材質（オーステナイト系ステンレス鋼）による表面硬さをコントロールすることによって達成できることを見出した。
【００１６】
液状食品製造装置用配管における管継手のシール部分に使用する円形リング状のパッキンであって、その円形リングの中心軸Ｘとパッキン表面の法線とのなす角度αが４５±８°となるテーパー部を有し、配管接続部に食品成分の付着を防ぐために配管接続部分に当たるメタルパッキンのテーパーの先端リング部を短くしている液状食品製造装置用配管継手メタルパッキンである。
【００１７】
配管接続部分に当たるメタルパッキンの先端リング部を短くして、配管の接続部に凹部分を形成して、前記凹部分で液状食品の乱流を起こしえるような接合になるメタルパッキンの当該テーパーの先端状態である液状食品製造装置用配管継手メタルパッキンである。
作業終了後ＣＩＰ洗浄に於いて秒速１〜３ｍの流速にて前記凹部分で残留している液状食品に乱流を起こし、完全に洗浄できる。
【００１８】
本発明では、管継手のシールに使用する円形リング状のパッキンであって、その円形リングの中心軸Ｘとパッキン表面の法線との成す角度αが３７〜５３°（４５±８°）となるテーパー部を有し、前記テーパー部の強度は、中心軸Ｘを含む平面で切断したパッキンの断面において、前記テーパー部の表面からの距離ｄが０.２ｍｍの位置で測定される。
【００１９】
テーパー部表面硬さが連続して２００〜５５０ＨＶとなり、その長さが０.８ｍｍ以上の部分を有する管継手用メタルパッキンが提供される。このメタルパッキンは、ステンレス鋼などの耐食材料からなる板状素材をプレス成形する工程を経て形成することができる。
【００２０】
円形パッキンは板状素材をプレス成形することによって形成された管継手用メタルパッキンであって、前記円形パッキンはステンレス鋼からなり、とくにオーステナイト系ステンレス鋼からなるものである。管継手用メタルパッキンとしてのオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｍｏを４.０〜０．５重量％の範囲で含有するステンレス鋼である。  
【発明の効果】
【００２１】
本発明のメタルパッキンは管の端部と金属同士の線接触による密封構造を形成するためのテーパー部が強化されており、継手の着脱を繰り返した場合にも高いシール性が長期にわたって維持される。
【００２２】
配管接続部に食品成分の付着を防ぐために配管接続部分に当たるテーパーの先端リング部をなくして、メタルパッキンのテーパー先端リング部を短くして、接合部分が凹状を形成している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
下記に関連するメタルパッキンについて実施例を持って示す
図１は、メタルガスケットの断面図である。図３は、継手全体の断面図である。
ガスケットにはテーパー部がテーパー角度４５度に切削加工形成されており、環状対向溝の入口における角縁が、メタルパッキンのテーパー部と環状溝形締付バンドにより圧着し継手が完成する。
【００２４】
図５の法線Ｎ、が当該リング状メタルパッキンの中心軸Ｘと角度αで交わる方向に向いている。ここでαは中心軸Ｘと法線Ｎとのなす角度のうち、３７〜５３°（４５±８°）の範囲にある値で表される。
【００２５】
図５において、この図ではメタルパッキンの両面にテーパー部が形成されており、両面での前記αが同一の角度である場合が例示されているが、テーパー面での角度αは適正範囲内にある必要がある。
【００２６】
管１、１’とメタルパッキンは、環状対向溝１２の入口角縁１８、がテーパー部１３、に当接してメタルの線と面の接触の接合形態で接合されている。その接合力を付与するための手段としている。
【００２７】
継手部の接合手段は締結バンドに替えて、管のフランジ同士をボルト・ナットにより接合する手段を採用することもできる。これらの接合手段により接合力が付与されると、環状角部１２、とテーパー部１３、は共に中心軸Ｘを中心に持つ円周上で線接触により密着し、シール性が確保される。図１に、液状食品製造装置用配管継手でのメタルパッキン断面図を示す。図３にガスケットとの間にメタルパッキンが介在して、継手部の接合形態が実現され、シール性が確保される。
【００２８】
メタルパッキンのテーパー４５±８°の接液部を短く加工して、凹部を作り出しＣＩＰ洗浄時秒速１ｍ以上の流速により、凹部に乱流を発生させることにより、汚れを完全に洗浄除去することが出来るようにした。
【００２９】
図３には継手全体の断面図、図５は管とメタルパッキンの接合部近傍の拡大断面図である。
【００３０】
図５において、双方の管１および１’は長手方向に垂直な断面が円形であり、端部にそれぞれフランジ３、３’を有しており、その端部の端面１１、１１’には環状角（かど）部１２、１２’が形成されている。管１と１’の間にはリング状のメタルパッキン１０が介装されている。
【００３１】
メタルパッキン１０にはテーパー部１３、１３’が形成されており、テーパー部１３、１３’はその法線Ｎ、Ｎ’が当該リング状メタルパッキン１０の中心軸Ｘと角度αで交わる方向に向いている。ここでαは中心軸Ｘと法線Ｎ（またはＮ’）とのなす角度のうち、３７〜５３°（４５±８°）の範囲にある値で表される。
【００３２】
図４に、液状食品製造装置用配管継手及びメタルパッキンを示す。ガスケット３と３‘の間にメタルパッキン１０が介在しガスケットの接触の接合形態が実現され、シール性が確保される。メタルパッキンの先端部分を短く加工することにより、凹部７を作り出しＣＩＰ洗浄時秒速１ｍ以上の流速により、凹部７に乱流６を発生させることにより、汚れ、付着しているものを完全に洗浄除去することが出来るようにした。
【００３３】
食品の製造装置用配管において、上記配管の継手部を止水させるために、二方からなる環状対向溝の加工がされたゴムパッキン仕様接続継手部の環状対向溝縁と、メタルパッキンの環状突起で上記突起のテーパー部を備え、傾斜面と上記溝の入口角縁とを圧着で切る形状である液状食品製造装置用メタルパッキンである。
【００３４】
液状食品としては水分が８０％以上のものであり、ジュース類飲料、お茶類飲料、コーヒー類飲料、コーラー類飲料、などの清涼飲料、スープ類、ビール類、清酒類、焼酎類、ウイスキー類のアルコール飲料、青汁などの健康飲料などである。
【００３５】
配管の接続継手部に食品成分の付着を防ぐために配管の接続継手部に当たるメタルパッキンの当該テーパー部のみで、メタルパッキンのテーパー部にあたる配管の先端部分のα角度において、配管の中心軸Ｘとの面の法線とのなす角度が４５±８°となるテーパー部に加工されている。
【００３６】
食品用使用のオーステナイト系ステンレス鋼メタルパッキンのガスケットの間２ｍｍの隙間に入り込んだ液体が、長い間に汚れとして残ってしまう問題があった。飲料用継手の隙間の汚れの問題を解決するために、あえて隙間を限りなく広げてテーパー角度、において３７°、４５°、５３°まで広げてCIP洗浄時に隙間を洗浄できるように広げた結果いずれの角度も漏れはなく乱流が発生し汚れも完全に排除できたが、乱流の発生は４５度が一番安定していた。  
【００３７】
〔耐久性試験〕
同一ロットの製品から無作為にさらに１０個のメタルパッキンを抜き出し、図３に示される継手を構築した場合、何回目の使用までシール性が確保されるかを調べた。組み合わせる管は、メタルパッキンと同じ鋼種からなる内径３０ｍｍのものである。
【００３８】
この接合バンドはゴムパッキンを用いた従来の継手（図２参照）に使用されている市販品である。接合後、管内部に封入した水に２５ｋｇ／ｃｍ２の静水圧を付与し、継手部分から漏水（軽微な浸み出しを含む）が認められるか否かでシール性を判定した。
【００３９】
漏水が認められなかった場合は、一旦継手を分解した後、再度同じ管とメタルパッキンの組み合わせで継手を構築し、上記の方法で静水圧を付与して漏水の有無を観察した。このような操作を繰り返し、漏水が生じた締結回数を調べた。ｎ＝１０の試験のうち、最も早期に漏水が生じたものの結果をそのロットの成績として採用し、以下の基準で耐久性を評価した。
各実施例では上記の耐久性試験を行い、すべて合格したものを使用した。
【実施例１】
【００４０】
お茶の製造ラインの飲料工場での装置にて、お茶飲料の搬送量毎分２００Lの配管、１，５インチ外径３８，１ｍｍ、配管内径３５，７ｍｍ、配管肉厚１，２ｍｍ配管に管長５０ｍｍで溶接し組み込み、図１に示す３と５で継手を５のように圧着した。接続部としてオーステナイト系のステンレスのメタルパッキンであり、その接続部のテーパー角度を４５度にし、凹部を形成させたたものを使用した。
【００４１】
ゴムパッキンとメタルガスケットを入れ替えて、お茶の製造運転に使用した。運転は毎分２００Ｌの流速で連続３６時間稼働させた。お茶製造の作業終了時にCIP洗浄を秒速２ｍ以上の水量で乱流を発生させるようにして洗浄させた。この場合洗浄液の液漏れもなく、CIPで使用する薬品にも強く、熱にも強く、またゴムパッキンの欠損による異物がないために、安心して作業が出来た。
【００４２】
洗浄後配管部を分解したが、接続部付近のメタルガスケットには異物、汚れは全くなく、すぐに他品種の飲料を製造することができた。
【実施例２】
【００４３】
水の製造ラインの飲料工場での装置にて、搬送量毎分２２０Lの配管、２．５インチ外径６３．５ｍｍ、配管内径５９．５ｍｍ、配管肉厚１，２ｍｍ配管に管長５０ｍｍで溶接し組み込み、図１に示すガスケット３と締結バンド５で継手を圧着した。
【００４４】
接続部としてオーステナイト系のステンレスでプレス成形したメタルパッキン接続部のテーパー角度を４５度にしたものを使用して接続部を短くし凹部を形成させた。ゴムパッキンをメタルパッキンに入れ替えて水の製造運転に使用した。
【００４５】
運転は毎分２２０Ｌの流速で連続４８時間稼働させた。お茶製造の作業終了時にCIP洗浄を秒速２ｍ以上の水量で乱流を発生させるようにして洗浄させた。この場合洗浄液の液漏れもなく、CIPで使用する薬品にも強く、熱にも強く、またゴムパッキンの欠損による異物がないために、安心して作業が出来た。洗浄後配管部を分解したが、接続部付近のパッキンガスケットには異物、汚れは全くなく、すぐに他品種の飲料を製造することができた。
【実施例３】
【００４６】
スポーツ飲料の製造ラインの飲料工場での装置にて、スポーツ飲料の搬送量毎分２００Lの配管、２．５インチ外径６３．５ｍｍ、配管内径５９．５ｍｍ、配管肉厚１，２ｍｍ配管に管長５０ｍｍで溶接し組み込み、図５に示すように圧着した。
【００４７】
接続部としてオーステナイト系のステンレスのプレスで成形したメタルパッキンあり、その接続部のテーパー角度を５２度にしたものを使用して接続部を短くし凹部を形成させた。ゴムパッキンをメタルパッキンに入れ替えて、スポーツ飲料製造運転に使用した。
【００４８】
運転は毎分２００Ｌの流速で連続１４４時間稼働させた。スポーツ飲料製造の作業終了時にCIP洗浄を秒速２ｍ以上の水量で乱流を発生させるようにして洗浄させた。この場合洗浄液の液漏れもなく、CIPで使用する薬品にも強く、熱にも強く、またゴムパッキン、および金属の異物がないために、安心して作業が出来た。
【００４９】
洗浄後配管部を分解したが、接続部付近のメタルパッキンには異物、汚れは全くなく、すぐに他品種の飲料を製造することができた。またステンレス製のために、スポーツ飲料の匂いも付かず洗浄が簡単であった。
【実施例４】
【００５０】
グレープフルーツ飲料製造ラインの飲料工場での装置にて、グレープフルーツジュース飲料の搬送量毎分１６０Lの配管、１，５インチ外径３８，１ｍｍ、配管内径３５，７ｍｍ、配管肉厚１，２ｍｍ配管に管長５０ｍｍで溶接し組み込み、図５示すように圧着した。
【００５１】
メタルパッキンはオーステナイト系のステンレスのプレスで製作した。接続部を短くし、テーパー角度を４５度を使用して凹部を形成させた。ゴムパッキンをメタルパッキンに入れ替えてグレープフルーツジュースの製造運転に使用した。
【００５２】
運転は毎分１６０Ｌの流速で連続７２時間稼働させた。オレンジジュース製造の作業終了時にCIP洗浄を秒速２ｍ以上の水量で乱流を発生させるようにして洗浄させた。この場合洗浄液の液漏れもなく、CIPで使用する薬品にも強く、熱にも強く、またゴムパッキンの異物がないために、安心して作業が出来た。
【００５３】
洗浄後配管部を分解したが、分解も容易で作業性が良く、接続部付近のメタルパッキンには、汚れが見られず、直ちに他品種の飲料を製造することができた。臭いもメタルパッキンに付かず、また洗浄も簡単にでき作業上、簡素化でき大変経済的である。
「比較例１」
【００５４】
お茶の製造ラインの飲料工場での装置にて、お茶飲料の搬送量毎分１００Lの配管、１，５インチ外径３８，１ｍｍ、配管内径３５，７ｍｍ、配管肉厚１，２ｍｍ配管に管長５０ｍｍで溶接し組み込み、図５に示すように圧着した。
【００５５】
接続部としてメタルパッキンの凹部構造をとらない通常のメタルパッキンをゴムパッキンと入れ替えて、お茶の製造運転に使用した。運転は毎分２００Ｌの流速で連続３６時間稼働させた。お茶製造の作業終了時にCIP洗浄を秒速２ｍ以上の水量で乱流を発生させるようにして洗浄させた。洗浄後配管部を分解したが、接続部付近のメタルパッキンには異物、汚れは若干付着していた。
「比較例２」
【００５６】
グレープジュース製造ラインの飲料工場での装置にて、グレープジュース飲料の搬送量毎分１６０Lの配管、１，５インチ外径３８，１ｍｍ、配管内径３５，７ｍｍ、配管肉厚１，２ｍｍ配管に管長５０ｍｍで溶接し組み込み、図５に示すように圧着した。
【００５７】
接続部としてオーステナイト系のステンレスのノメタルンパッキンの接続部のテーパー角度を３０度にしたものを使用して接続部に若干の凹部を形成させた。ゴムパッキンをメタルパッキンに入れ替えてグレープジュースの製造運転に使用した。
【００５８】
運転は毎分１６０Ｌの流速で連続７２時間稼働させた。グレープジュースの作業終了時にCIP洗浄を秒速２ｍ以上の水量で乱流を発生させるようにして洗浄させた。この場合製品の青汁の漏れと洗浄液の液漏れがあった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】メタルガスケットの断面図
【図２】一般的なゴムパッキンを使用した管継手の断面構造を模式的に例示した図。
【図３】本発明のメタルガスケットを使用した管継手の模式図
【図４】本発明のメタルガスケットを使用した管継手の断面構造に乱流の発生を示した図。
【図５】中心軸Ｘを含む平面で切断したメタルパッキン断面の一例を模式的に拡大した図。
【符号の説明】
【００６０】
１、１’        管
３、３’        フランジ
４              ゴムパッキン
５              締結バンド
６              乱流
７              凹部分
８              水流方向
９              メタルパッキン先端部分
１０            メタルパッキン
１１            端面
ｖ１２、１２’    環状角（かど）部
１３、１３’    テーパー部
１８            入口角縁
２１、２１’    テーパー部表面
２２、２２’    テーパー部硬さ測定位置
２３、２３’    テーパー長さ
２４、２４’    所定のテーパー部表面硬さを連続して呈する部分
【図１】
2008303895.tif 000003
【図２】
2008303895.tif 000004
【図３】
2008303895.tif 000005
【図４】
2008303895.tif 000006
【図５】
2008303895.tif 000007