(57)【要約】分配時、充填ボウル内に維持される製品の、エマルジョン又は懸濁液および固形物、粒子およびハーブの分布を維持するための、充填ボウルの改良であり、充填ボウル内には混合翼が配置されている。この混合翼は、充填ボウル内の混合装置の１回転ごとに充填ボウルの実質上全容積をカバーする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器充填機構と組合わされた、エマルジョン、懸濁液および分散物を維持する装置を有した容器充填機構と共に使用され、開口端および幅と高さとを有するボウルを含む充填ボウルであって、前記エマルジョン、懸濁液および分散物の維持装置が、充填ボウルの開口端に挿入されるようにされた混合装置にして、前記充填ボウルの全内容物を実質的に混合する混合翼を有する混合装置を含む充填ボウル。
【請求項２】
前記混合装置が少なくとも２つの混合翼をさらに含む請求項１に記載された充填ボウル。
【請求項３】
前記混合装置が遊星式混合装置である請求項１に記載された充填ボウル。
【請求項４】
前記混合装置が遊星式混合装置である請求項２に記載された充填ボウル。
【請求項５】
前記混合翼の少なくとも１つが前記充填ボウルの高さに等しい高さと、前記充填ボウルの幅の半分に等しい幅とを有する開放パドルである請求項４に記載された充填ボウル。
【請求項６】
前記混合翼が互いに直角に配向された２つの前記パドルである請求項５に記載された充填ボウル。
【請求項７】
前記混合翼の少なくとも１つが分散翼である請求項５に記載された充填ボウル。
【請求項８】
容器充填機構で使用され、エマルジョン、懸濁液および分散物を維持する装置が組合わされた充填ボウルにおいて、改良が、
充填ボウルの開口端に挿入されるようにされた混合装置にして、前記充填ボウルの全内容物を実質的に混合する撹拌翼を有する混合装置である改良。
【請求項９】
前記混合装置が少なくとも２つの混合翼をさらに含む請求項８に記載された充填ボウルの改良。
【請求項１０】
前記混合装置が遊星式混合装置である請求項９に記載された充填ボウルの改良。
【請求項１１】
前記混合翼の少なくとも１つが前記充填ボウルの高さに等しい高さと、前記充填ボウルの幅の半分に等しい幅とを有する開放パドルである請求項１０に記載された充填ボウルの改良。
【請求項１２】
前記混合翼の少なくとも１つが分散翼である請求項１０に記載された充填ボウルの改良。
【請求項１３】
充填ボウルの全内容物の、エマルジョンと、懸濁液と、固形物、粒子およびハーブの分布とを維持する充填ボウルから製品を分配する方法であって、
固形物、粒子およびハーブの分散されたエマルジョンまたは懸濁液である製品を充填ボウルに充填すること、
充填ボウルの全内容物を混合状態に実質的に維持するために、充填ボウルの全内容物を通して撹拌器を連続的に移動させること、および
連続的に撹拌している間に製品を分配することを含む製品の分配方法。
【請求項１４】
撹拌器が少なくとも１つの混合翼を有する遊星式混合装置である請求項１３に記載された製品の分配方法。
【請求項１５】
分配段階が製品を容器へ押し進めるピストン充填機構によって遂行される請求項１３に記載された製品の分配方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載された方法に従って製造され、固形物、粒子およびハーブが均等に分散されたエマルジョンまたは懸濁液を含むパッケージ製品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、液体、流動可能な固形物、および固形物、粒子およびハーブを分散含有する粘性の水性エマルジョンおよび懸濁液を含む流体を分配して容器に充填する機械の改良に関する。特に本発明は、完全且つ連続した撹拌を与え、また充填および分配時にエマルジョンまたは懸濁液を再混合することによって、エマルジョンまたは懸濁液を維持し、混合物を分配するときに固形物、粒子およびハーブの分散状態を維持する新規な装置に関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
タンク内のエマルジョンおよび固形物の混合装置はこの技術分野で周知である。現在、エマルジョンおよび固形物を混合するために幾つかの異なる形式の混合機械が存在する。第１の形式は撹拌式混合装置であり、これはタンク内の軸線のまわりに撹拌器を回転させる。しばしば可変速の２以上のそのような撹拌器が、混合−乳化装置、高速分配装置、アンカー撹拌器のような或る形式の混合装置と共に使用される。本明細書の適用範囲は、接着剤、化粧剤、化学物質、食品、薬品、プラスチックの工業分野を含む。撹拌タンクのサイズは１〜４０００ガロンの範囲に亘る。
【０００３】
２つの四角形の混合翼を有する二重遊星式混合装置が、タンク応用例として一般に使用されている第２の形式の混合装置である。四角形の翼もこの技術分野で周知であり、例えばマサクズ氏の米国特許第５１５０９６８号を参照されたい。この特許の記載内容全体が本明細書に援用される。遊星式混合装置では、各翼はそれ自体の軸線上で回転し、同時にタンク内で中心軸線のまわりを回転する。適用範囲は食品混合物、プラスチック、薬品粒状物、セラミックス、歯科用調合物質、および貴金属を含む。遊星式混合装置は研究室で、ならびに製造用混合装置としても使用される。
【０００４】
混合装置を使用した分配装置もまた周知である。開示内容全体が本明細書で援用されるベル氏他の米国特許第５０００９５６号は、排出バルブを含む混合ボウル内で均質混合物を形成するために、乳化剤を加えて成分を混合するように遊星式混合装置を使用することを記載している。混合が行われたならば、均質混合物を収容する混合ボウルは、その混合ボウルの内側に嵌め付けるように適用される直接排出システムへ送られる。混合物はこの直接排出システムによって取り出される。
【０００５】
基本的に、これらの全ての混合応用例は混合段階（１段階または複数段階）を分配、注ぎ出し、キャスティング（型込め形成）、または押出しなどの段階とは切り離している。例えば、開示内容全体が本明細書で援用されるコロンボ氏他の米国特許第５６７８２３４号を参照されたい。例えば、それにおいては混合部材および装置は最初に取り外された後、分配段階が開始される。
【０００６】
一般に使用される他の形式の混合装置は、練り混合装置である。練り混合装置は、例えば熱処理または化学的処理のような何れかの処理が混合物に行われる適用例において連続作動されることを意図された特別な混合装置である。この形式の混合装置の目的は、製品が練り混合装置の収容室内にある間に、その製品に対して特定量の処理剤を均一に付与することである。すなわち、練り混合装置は、混合以外の最終パッケージ段階ではない処理段階と一体化されている。練り作用は連続されるのであり、中断は不適当な処理製品を生む。
【０００７】
充填装置もまたこの技術分野で周知である。典型的に、充填機械は製品の処理とは切り離されており、連続作動または間歇作動を基本とするコンベヤシステムにて充填が行われる。充填装置は、例えば重力駆動式、ピストン駆動式、圧送空気駆動式、または螺旋軸駆動式とすることができ、それらの装置は全自動とされるか、あるいは給送時にオペレータが充填装置、通常は充填ヘッドを補助することを必要とする。
【０００８】
混合された材料の分散を維持する必要がある場合の使用では、水懸濁液から混合構成要素を取り去ること及び混合物を分配／充填装置に移送することは、材料の分離が生じる機会であり且つ混合された材料が沈殿する機会である。たとえこの混合物が移送および引き続く分配／充填中に保持されていたとしても、該懸濁液は分離し且つ沈降が生じる、というのは攪拌即ち混合作用が停止しているからである。混合機は生産物の処理を可能とする装置であって、生産物の分配／充填をするものではないので、混合機は分配中に攪拌を可能としない。螺旋軸（ａｕｇｅｒ）駆動される注入器は生産物を充填器ヘッドに移動させるためのもので、決して混合物を維持するための物ではない
【０００９】
特に食品を包装する使用で、材料の分離および懸濁液の劣化は重大な関心事である。典型的には、パスタ・ソース等の食料品は水−油懸濁液と、ハーブや野菜や肉片のような均一に分散した材料とを含み、且つ固形物特に懸濁液と共にパッケージ中に分配され、製品を目視でき魅力的にしたハーブの一体性を維持するため穏やかに取り扱われる。混合物の材料の分離はこれら製品の魅力を低下させ、製品をまずいものにし、製品を売れなくする。全てのパッケージは一定量の固形物、粒状物およびハーブ材料を含むように意図され且つ期待されているので、固形物、粒状物およびハーブ材料の不揃いの分布もまったく望ましくない。高品質の食品製品は研究者の変わることの無い望みであり且つパッケージ食品の最も重要な関心ごとである。
【００１０】
パッケージ食品産業界では、食品の最終処理段階において該食品が容器内に置かれた時、該食品の懸濁液と、固形物、粒子およびハーブの分布とを維持するというこの要望に対処するために、装置と方法に対する試みとして、図１に示す、充填ボウル内に置かれた攪拌装置を用いていた。攪拌装置はパスタソースおよび類似の食品に対しては満足のいく解決策ではなかった。何故なら、攪拌装置は、充填ボウルの全容積をカバーせず、充填ボウル内のある製品を分離したままにし、したがって攪拌装置は食品を再混合しないからである。食品がより厚く自然になるにつれて、分離は問題のより多くの部分となった。固形物、粒子およびハーブを含む水性油懸濁液であるパスタソースは特に、従来の攪拌装置の技術ではうまく対応しない。材料は自身の重量で沈むか、または上向きに浮上し、充填ボウルの容積の殆どをカバーしない攪拌装置によって縦に移動しないが故に、攪拌装置はまた成分の均一な分布を維持しない。分離した成分を再分布して充填ボウルの全内容物に亘って均一な分布にすることは、従来の攪拌装置では達成し得なかった。
【００１１】
（発明の概要）
本発明は、混合作用が混合サイクル当り少なくとも１回、充填ボウルの全容積を掻き回し、実質的に混合物の分配／充填と同時に混合物の維持を行うように、製品が充填ボウルにある間に該製品を再混合する新規な装置と方法を提供するものである。
【００１２】
すなわち、本発明においては、充填ボウルは、投入された混合物、懸濁液又はエマルジョンを分配するようにされるのみならず、いずれかの分離した固形物、粒子およびハーブを再分布し且つ混合物の懸濁液又はエマルジョンを再興し、および充填ボウル内で作動し且つ充填ボウルの全容積のほとんどをカバーする、一体型混合機全体の混合物の完全性と一貫性を維持するようにもなされている。一実施例において、充填ボウル内に設けた混合部材は遊星式混合装置である。
【００１３】
本発明の一実施例においては、混合装置の混合翼構成要素が充填ボウル内に延在し、充填ボウルの底近くに達するように、混合分配器はハウジングセット内に収容された混合装置の中央駆動軸に接続された充填ボウル上の外部モータを含んでいる。混合装置は、混合ヨーク組立体と歯車機構とを内包している上部セクションと、充填ボウル用カバーと充填ボウル内の混合物に材料を加えるための入口とを内包している中央セクションと、混合翼構成要素を内包している下部セクションとを含んでいる。
【００１４】
混合ヨーク組立体はハウジング内に収容され、中央配置の混合駆動軸と、中央駆動軸から離隔した２つの混合翼駆動軸とを含み、中央配置の混合駆動軸は上部セクション内を歯車機構へ下方に延在しており、混合翼駆動軸は充填ボウル内に内包された混合翼へ下方に延在している。中央駆動軸が混合ヨーク組立体を回転させるときはいつでも、各混合翼駆動軸がそれぞれの軸線回りに回転し、それにより遊星式混合運動を達成するように、歯車機構は全部の駆動軸に取り付けられている。
【００１５】
すなわち、中央駆動軸を駆動するモータは混合分配器の外に装架されている。モータが中央駆動軸を回転させ、中央駆動軸が次に混合ヨーク組立体中央駆動軸の回りに回転させる間、混合翼駆動軸はそれらの軸線の回りに同時に回転するように、歯車機構を介して、中央配置の混合駆動軸は、モータを混合翼駆動軸に連結している。混合翼と混合翼駆動軸の回転速度の適当な選択によって、この装置は、中央駆動軸の回転毎に１回以上の混合翼による充填ボウルの殆ど全体のカバーを可能にし、その結果、この混合は、再混合及び再配分によって、混合物、縣濁液又はエマルジョンと、分配される製品中の固形物、粒子、ハーブの分布を保つ。先行技術の簡単な撹拌器では、この結果は達成できない。それは、それらは単に材料を撹拌し、沈殿と分離の両方が起こることを許し、それが起こった後はそれを続けるだけであるからである。さらに、材料を充填ボウル中の混合物に追加することが望まれるときには、ある材料が通常の製品処理に対して非常にデリケートなので、撹拌器はこれら追加材料の一様分布を達成できない。
【００１６】
本発明のその他の目的、特徴並びに利点は、以下の好適実施例の詳細な説明、請求の範囲並びに図面から、より完全に明らかになるであろう。
図１は、充填ボウル内で使用される従来技術の４枚翼可変速混合器を示す。翼の大きさ、配置及び回転様式により、この混合装置は、混合ボウル内で製品の一部分のみをカバーし、エマルジョンや縣濁液の分離や、固形物、粒子並びにハーブの沈殿の発生を可能にする。
【００１７】
図２は、本発明の好適実施例の充填システムの混合分配器１０の断面図であり、そこでは充填ボウルは遊星式混合器組立体を組み込むようにされて、分配されている製品中での固形物、粒子並びにハーブの分散と共にエマルジョン又は縣濁液を維持する。この好適実施例において、混合翼１００は充填ボウルの全体の体積をほぼカバーするパドルである。このようなカバーは、混合翼１００の配置、パドルとしての混合翼１００の大きさや形状並びにそれらの遊星運動の組合せから導き出される。図２に示される装置は、また、連続したベースで生じる充填と分配を伴う自動化及び連続的な運転を目的とし、材料成分が充填分配中に充填ボウルに加えられることを可能にする。
【００１８】
図２ａから判るように、混合分配器１０は上部セクション１５、中央セクション１６および下部セクション１７からなり、図２ｂに図示する混合器組立体１１０は３部分にまたがっている。混合器組立体１１０は混合ヨーク組立体１９、混合中央駆動軸３０、充填ボウルカバー１２０、混合翼駆動軸４０および混合翼１００を有する。混合分配器１０の外側にモータ１８を設け、混合駆動軸３０でモータ１８を混合組立体１１０に連結しており、混合ヨーク組立体１９が混合翼駆動軸４０に連結されている。図３に示された歯車機構９０は上部セクション１５にあって、混合翼駆動軸４０を混合駆動軸３０に効果的に連結する。
【００１９】
下部セクションは充填ボウル５０、取入口６０および混合翼１００を有し、混合翼１００は、混合翼駆動軸４０の端に連結されて充填ボウル５０に延び、そして混合器組立体の一つの全回転で充填ボウルの実質的な全容量をカバーすることができる寸法および形状である。図２ａおよび図２ｂに示す一つの好ましい実施例の混合器組立体１１０は二重遊星式混合器であり、平で、開口した、外見上長方形形状の混合翼１００は長さが充填ボウル５０の高さであって充填ボウル５０内に互いに直角に配置されている。他の実施例である混合翼の一つまたは両方が図５の分配器や、図６ａおよび図６ｂに示される４遊星式混合翼と置き換えられる。最後の図７は一つの遊星式混合器の単一パドル組立体を示す。混合翼１００の配置や数は、混合翼１００が実質的に充填ボウル５０内の全内容物を通過する各混合サイクルによって加工され、そして充填ボウル５０のフロアに同時に近接維持する間、充填ボウル５０の全周囲および内周を混合翼が通るように内容物の特質を考慮して選択される。
【００２０】
図４ａを参照すると、本発明の１つの実施例における充填ボウルは、ピストン充填ボウル５０である。図４ａに示されるこの実施例では、図４ｂに示されるようにピストン１８０を収容するいくつかの充填シリンダ１６０が存在し、充填ボウル５０を取り囲んでいる。図４ｂに示されるように、充填ボウル５０が回転するとカム軌道２１０上で作動するピストンローラ２００によってピストン１８０が持ち上げられ、この上方ストローク１９０によって製品１７０がバルブ内の吸い込みポート６０を通して充填シリンダ１６０内に引き込まれる。容器２５０が現れると、バルブが回されて吸い込みポート６０を閉じ且つ排出ポート２３０を開く。ピストン１８０の下方ストローク２４０によって、製品は排出ポート２３０を通して容器２５０に押し出される。ストロークが完了すると、カムは吸い込みポート６０をその開位置に戻し、排出ポート２３０を閉じる。この行程が繰り返される。
【００２１】
図２ａに示す好適な実施例では、中間セクション１６が、分配ステップにおいて材料を追加するための材料投入ポート７０および８０と、充填ボウル５０のための充填ボウルカバー１２０とを有する。この充填ボウルカバー１２０には混合中央駆動軸と混合ヨーク組立体１９とが固定的に取り付けられており、それによってこのカバーは混合器組立体１１０全体を回転させるための機構としても機能する。
【００２２】
図２ａに示す好適な実施例を参照すると、混合中央駆動軸３０は、モータ１８からギア機構９０を通って上部セクション１５の混合ヨーク組立体１９へ、及びそれを貫通して下方に延びて、充填ボウルカバー１２０に固定して取り付けられている。これにより、モータ１８が混合翼駆動軸４０に連結されて、モータが混合中央駆動軸３０を回転する時に、中央駆動軸が、充填ボウルカバー１２０と取り付けられた混合ヨーク組立体１９を含む混合器組立体１１０全体を回転するようになっている。そして、混合ヨーク組立体１９は、混合器組立体１１０全体と混合ヨーク組立体１９が混合中央駆動軸３０の周りを回転する時に、両混合翼１００が、惑星運動を達成する個々の混合翼駆動軸４０の周りを同時に回転するように、混合翼駆動軸４０を回転するギア機構９０と係合している。
【００２３】
本発明の好適な実施例のこの装置では、混合翼によって提供される混合は、混合器組立体１１０の１回転につき少なくとも２回充填ボウル５０の実質上全容積をカバーする。これにより、充填ボウルの製品が分配されるまで、当該製品のエマルジョン及び分布を維持する。この実施例及びここに記載するその他のものは、単に発明例に過ぎない。本発明のその他の実施例及び改良が特許請求の範囲内において当業者によって行なわれるということは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術による、一体攪拌器付きの代表的充填ボウルを示す図。
【図２ａ】
本発明の実施例による一体遊星式混合器付き充填ボウルを示す図。
【図２ｂ】
対応する遊星式混合器組立体を示す図。
【図３】
本発明の実施例による双体遊星式混合器付き充填ボウル用歯車構造を示す図。
【図４ａ】
従来技術によるピストン充填ボウル装置を示す図。
【図４ｂ】
図４ａに示された装置の充填ボウルの断面図。
【図５】
混合翼としての単一分散器と単一パドルとを備える遊星式混合器組立体を示す図。
【図６ａ】
本発明による遊星式混合器組立体における複数のパドルの配置を示す図。
【図６ｂ】
本発明による遊星式混合器組立体における複数のパドルの配置を示す図。
【図７】
単一パドル付き遊星式混合器組立体を示す図。
【国際公開パンフレット】
2004510574.tif 000002
2004510574.tif 000003
2004510574.tif 000004
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2004510574.tif 000013
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2004510574.tif 000015
2004510574.tif 000016
2004510574.tif 000017
2004510574.tif 000018
2004510574.tif 000019
2004510574.tif 000020
2004510574.tif 000021
【国際調査報告】
2004510574.tif 000022
2004510574.tif 000023
2004510574.tif 000024