(57)【要約】      （修正有）【課題】包装充填装置の長時間運転を保証し、経済的であって、信頼性の高い充填ポンプを備える包装充填装置を提供する。【解決手段】容器を搬送する搬送装置、充填ポンプ４、充填管、ノズル、容器の移動装置を有する包装充填装置において、充填ポンプは、シリンダ２と、シリンダに嵌合し前進後退自在なピストン１と、ピストンの前後の端部からシリンダとの間隙にかけてに張られたダイアフラム３と、減圧装置とを備え、減圧装置は、ダイアフラムとピストンの外壁とシリンダの内壁とで区画される内部空間１０の圧力を下げる吸引ポンプ８と、内部空間と吸引ポンプとを連通させる吸引管５と、吸引管に設けられた保持弁７と、内部空間と保持弁との間の吸引管に連通した圧力検知センサ６と、圧力検知センサからの検知信号に基づいて制御／表示信号を送信する制御／表示手段９とを備える。【選択図】図１
2012096845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁と側壁に結合した閉鎖底部と該閉鎖底部の反対端の開放部とによって画定された容器を搬送する搬送装置、入口バルブと出口バルブとを有し、タンクから充填管へ流動性製品の流量を制御する充填ポンプ、該流動性製品を該出口バルブから受け入れる入口および出口を有する充填管、該充填管の出口に配置されたノズル、該ノズルが該容器の閉鎖底部内側近傍に配置される第１位置と該ノズルが該開放部から離れて配置される第２位置との間で該容器及び／又は該ノズルを相対的に移動させる移動装置を有する包装充填装置において、
該充填ポンプは、シリンダと、シリンダに嵌合し前進後退自在なピストンと、ピストンの前後の端部からシリンダとの間隙にかけてに張られた第１及び第２の分離用薄膜状転動形ダイアフラムと、減圧装置とを備え、
該減圧装置は、該第１及び第２の分離用薄膜状転動形ダイアフラムと該ピストンの外壁と該シリンダの内壁とで区画される内部空間の圧力を下げる吸引ポンプと、該内部空間と該吸引ポンプとを連通させる吸引管と、該吸引管に設けられた保持弁と、該内部空間と該保持弁との間の該吸引管に連通した圧力検知センサと、該圧力検知センサからの検知信号に基づいて制御／表示信号を送信する制御／表示手段とを備える、
ことを特徴とする包装充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジュース、牛乳、ミネラルウォータ、緑茶、ドレッシング、スープ、ソース、ジャム、果肉入りジュース、菓子、砂糖、塩、化学調味料などを充填する包装充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジュース、牛乳、ミネラルウォータ、緑茶など低粘性液体食品、流動食品などの包装充填容器は、例えば、基材（例えば、紙などの繊維質及びプラスチック）／必要に応じてアルミ箔などのバリア層／ヒートシール層の積層体に、外観デザインが印刷されたウェブ状包装材料などの包装積層材料から得られる。
包装充填容器には、レンガ型包装充填、屋根型包装容器、紙製本体と本体端にインジェクション成形された蓋とからなる複合容器、及び紙製本体と本体端に接合されたプラスチック頂部とからなる複合容器などがある。
【０００３】
屋根型包装容器では、表面に製品の外観デザインが印刷された包装材料を所定の形状に裁断し、容器縦方向にシールしたブランクスを得、充填機内でブランクスの底をシールした後に上部開口から牛乳、ジュースの飲料を充填し、上部をシールして得られる。
例えば、図５に示す態様の屋根型（ゲーブトップ）紙容器用包装充填機では、平行する２列の包装充填ラインからなり、折目線が付けられた印刷済み積層包装材料が所定形状に裁断され、容器縦方向に縦シールした容器ブランクス３１を得る。ブランクスの底が底部シール手段３２でシールされ、充填ステーション３４ａで容器３３の上部の開放口から流動性製品が充填手段３４でヘッドスペースを残して充填され、上部開放口が折目線に沿って内側に折り込んで、順次閉鎖され、予熱ステーション３５ａ及びトップシールステーション３５ｂで容器３３の上端がトップシール手段３５でヒートシールされて、部分拡大図に示すような屋根型包装充填容器３６を得る。
【０００４】
上記包装充填装置の充填手段３４は、タンク、充填ポンプ、充填管、ノズル、及び、容器の底内側近傍の第１位置と容器開口の外の第２位置との間で容器／ノズルを相対的に移動させる移動装置（ノズルの挿入引出し装置）、若しくは、容器の底内側近傍までノズル先端に容器を引き上げ充填量に応じて容器を引き下ろすリフターを有する。充填ポンプはタンクからの流動性製品を給送する。充填管は流動性製品を充填ポンプから受け入れる入口および容器の上方にある出口を有する。ノズルは充填管の出口端上に配置される。充填ポンプによって容器が充填される。ポンプは連結された充填管に対して所望量の流動性製品を排出し、この充填管がその流動性製品をこれから充填されるべき包装容器内に注ぎ込む。
【０００５】
包装充填装置は、場合によって、充填製品がジュース、牛乳、ミネラルウォータ、緑茶など液体食品の場合、液体の表面張力によって液体の重力による流下を防止するために、出口端に網状体を設けた液体充填ノズル、スリットを有するゴム製ノズルを備える。（特許文献１及び２参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３９３１５１号公報
【特許文献２】実開昭６３−１６４４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
充填ポンプは、充填管に対して所望量の流動性製品を排出するために、充填ポンプは、シリンダと、シリンダに嵌合し前進後退自在なピストンと、ピストンとシリンダとの間隙にはられた分離用薄膜状転動形ダイアフラムとを備える。
包装充填装置は長時間に運転されると、ダイアフラムが早期に摩耗したり、ピンホールが生じて、充填ポンプに量目不安定などの不調が生じて運転の中止若しくは中断を余儀なくされる恐れがある。
この発明は、上記の不都合を解消し、包装充填装置の長時間運転を保証し、経済的であって、信頼性の高い充填ポンプを備える包装充填装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の包装充填装置は、側壁と側壁に結合した閉鎖底部と閉鎖底部の反対端の開放部とによって画定された容器を搬送する搬送装置、入口バルブと出口バルブとを有し、タンクから充填管へ流動性製品の流量を制御する充填ポンプ、流動性製品を出口バルブから受け入れる入口および出口を有する充填管、充填管の出口に配置されたノズル、ノズルが容器の閉鎖底部内側近傍に配置される第１位置とノズルが開放部から離れて配置される第２位置との間で容器及び／又はノズルを相対的に移動させる移動装置を有する包装充填装置において、
充填ポンプは、シリンダと、シリンダに嵌合し前進後退自在なピストンと、ピストンの前後の端部からシリンダとの間隙にかけてに張られた第１及び第２の分離用薄膜状転動形ダイアフラムと、減圧装置とを備え、
減圧装置は、第１及び第２の分離用薄膜状転動形ダイアフラムとピストンの外壁とシリンダの内壁とで区画される内部空間の圧力を下げる吸引ポンプと、内部空間と吸引ポンプとを連通させる吸引管と、吸引管に設けられた保持弁と、内部空間と保持弁との間の吸引管に連通した圧力検知センサと、圧力検知センサからの検知信号に基づいて制御／表示信号を送信する制御／表示手段とを備える、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上の本発明によれば、以下の作用機能を発揮し、有利な効果が得られる。
【００１０】
上記構成を有するこの発明は、以下の様に作用機能し、効果を奏する。
この発明の包装充填装置は、容器を搬送する搬送装置、充填ポンプ、充填管、ノズル、移動装置を有する。
容器は、側壁と側壁に結合した閉鎖底部と閉鎖底部の反対端の開放部とによって画定されている。側壁と閉鎖底部とで囲まれた空間に、開放部から流動性製品を充填することができる。
充填ポンプは、タンクに連通する入口バルブと充填管に連通する出口バルブとを有し、タンクから充填管へ流動性製品の流量を制御する。
充填管は、その入口から流動性製品を受け入れ、管内部を通過して、出口から流動性製品をノズルに出すことができる。
移動装置は、容器及び／又はノズルを、容器の閉鎖底部内側近傍に配置される第１位置と、開放部から離れて配置される第２位置との間で相対的に移動させる。
【００１１】
この発明の包装充填装置の特徴においては、充填ポンプは、シリンダと、シリンダに嵌合し前進後退自在なピストンと、ピストンとシリンダとの間隙にはられた分離用薄膜状転動形ダイアフラムと、減圧装置とを備える。
縦断面図の図３を参照して充填ポンプの構造／動作例を示す。充填ポンプ４は、シリンダ２と、シリンダに嵌合し前進後退自在なピストン１と、２個の分離用薄膜状転動形ダイアフラム３、３とを備える。
ダイアフラムは、運動する部品と静止している部品のすきまにはられた分離用の薄膜であり、これによって２つの領域や室にある液体や媒体がお互いに混ざり合うのを防ぐ。転動形ダイアフラム（Ｒｏｌｌｉｎｇ  ｄｉａｐｈｒａｇｍ）は、１８０度折り返され、シリンダ２とピストン１が相対運動するとき、ダイアフラム３の一方の面はシリンダ２またはピストン１の側壁から転がり接触しながら離れ、もう一方の面は側壁と転がり接触し始めるような構造を有する。
【００１２】
この発明の特徴においては、充填ポンプの減圧装置は、第１及び第２の分離用薄膜状転動形ダイアフラムと、ピストンの外壁と、シリンダの内壁とで区画される内部空間の圧力を下げる吸引ポンプと、内部空間と吸引ポンプとを連通させる吸引管と、吸引管に設けられた保持弁と、内部空間と保持弁との間の吸引管に連通した圧力検知センサと、圧力検知センサからの検知信号に基づいて制御／表示信号を送信する制御／表示手段とを備える。
吸引ポンプが、吸引して、第１及び第２の分離用薄膜状転動形ダイアフラムと、ピストンの外壁と、シリンダの内壁とで区画される内部空間の圧力を下げる。
この減圧によって、内部空間が収縮し、第１及び第２の分離用薄膜状転動形ダイアフラムの薄膜がそれぞれ、引き延ばされ、均衡を保つ。この均衡によって、ピストンの外壁とシリンダの内壁との間でダイアフラムが無理なく接触と転動とを繰り返すことができる。
【００１３】
内部空間と吸引ポンプとを連通させる吸引管に設けられた保持弁は、吸引ポンプによる内部空間の所定の減圧後に、吸引管の連通を閉止して吸引ポンプによる内部空間の減圧を保持する。
内部空間の減圧の程度が落ちたとき、内部空間の圧力が常圧のとき、吸引管の連通を開放して吸引ポンプによる吸引によって内部空間の圧力を下げる。
【００１４】
圧力検知センサが、内部空間と保持弁との間の吸引管に設けられる。このセンサは吸引管の内部、すなわち内部空間の内の圧力を検知する。この検知によって、内部空間の内の圧力が十分／所定に低下したことを知ることが、また、ダイアフラムの摩耗又はピンホールによって内部空間の内の圧力が上昇したことを知ることが、僅かな漏れであるが長時間の運転によって徐々に内部空間の内の圧力が上昇したことを知ることが、できる。
【００１５】
充填ポンプの減圧装置は、圧力検知センサからの検知信号に基づいて制御／表示信号を送信する制御／表示手段を備える。
圧力検知センサからの検知信号は、正常な圧力、圧力の十分な低下、ダイアフラムの摩耗又はピンホールによる圧力上昇、長時間の運転による圧力上昇を意味している。
この圧力の意義を、制御／表示手段が表示し、若しくは、包装充填装置を制御して運転の中止、一時中断を行うことができる。
【００１６】
この発明は、包装充填装置が長時間に運転しても、ダイアフラムが早期に摩耗したり、ピンホールが生じることがなく、長時間運転を保証する。
保持弁が内部空間の減圧を保持するので、その間、吸引ポンプを作動させる必要がなく電気エネルギーの消費量を低減して経済的な運転とすることができる。
ダイアフラム間内の正常な圧力、圧力の十分な低下、ダイアフラムの摩耗又はピンホールによる圧力上昇、長時間の運転による圧力上昇を知ることができるので、信頼性の高い充填ポンプ、すなわち、信頼性の高い包装充填装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明による充填ポンプの減圧装置例を概略的に示す概略図である。
【図２】この発明に使用される充填ポンプのダイアフラム例の斜視分解図である。
【図３】この発明に使用される充填ポンプ例の断面図である。
【図４】この発明に使用される包装充填装置の充填手段の一実施例を示す断面図である。
【図５】屋根型容器の包装充填装置例を示す概略外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
図５に示すように、屋根型容器の包装充填装置の例では、底部シール手段３２、充填ステーション３４ａ、充填手段３４、予熱ステーション３５ａ、トップシールステーション３５ｂ、トップシール手段３５を有する。
この装置の例では、平行する２列の包装充填ラインからなり、ウェブ状の包装材料が容器１個分の所定形状に裁断され、容器縦方向に縦シールした容器ブランクス３１を得る。ブランクスの底が底部シール手段３２でシールされ、側壁と側壁に結合した閉鎖底部と閉鎖底部の反対端の開放部とによって画定された容器３３を得る。
【００１９】
充填ステーション３４ａで容器（３１、３３）の上部の開放口から流動性製品が充填手段３４でヘッドスペースを残して充填され、上部開放口が折目線に沿って内側に折り込んで、順次閉鎖され、予熱ステーション３５ａ及びトップシールステーション３５ｂで容器３３の上端がトップシール手段３５でヒートシールされて、部分拡大図に示すような屋根型包装充填容器３６を得る。
【００２０】
この態様の充填手段３４を図４に示す。この態様では、側壁と側壁に結合した閉鎖底部と閉鎖底部の反対端の開放部とによって画定された容器３１を搬送する搬送装置３０、充填手段３４を有する。
この充填手段３４は、入口バルブ３４ａと出口バルブ３４ｂとを有し、タンク３４ｃから充填管３４ｄへ流動性製品４０の流量を制御する充填ポンプ４と、流動性製品を出口バルブ３４ｂから受け入れる入口および出口を有する充填管３４ｄと、充填管の出口に配置されたノズル３４ｅと、ノズルが容器の閉鎖底部内側近傍に配置される第１位置とノズルが開放部から離れて配置される第２位置との間で容器及び／又はノズルを矢印方向（相対的に）移動させる移動装置（例えば、リフター、図示せず）とを有する。
充填ポンプ４が、流動性製品４０をタンク３４cから充填管３４ｄ、ノズル３４ｅを経て、包装容器３１内に充填する。
【００２１】
この態様においては、充填ポンプは、シリンダと、シリンダに嵌合し前進後退自在なピストンと、ピストンとシリンダとの間隙にはられた分離用薄膜状転動形ダイアフラムと、減圧装置とを備える。
分解斜視図の図２を参照して充填ポンプの本体の態様を示す。充填ポンプ４は、シリンダ２と、シリンダに嵌合し前進後退自在なピストン１と、２個の分離用薄膜状転動形ダイアフラム３、３とを備える。
ダイアフラム３の大径端部はシリンダ２の端部に、ダイアフラム３の小径端部はピストン１の端部に、それぞれ固定されて組み立てられる。
ローリングダイアフラムは、シリンダ２内をピストン１が前進後退運動するとき、ダイアフラム３の一方の面はシリンダ２またはピストン１の側壁から転がり接触しながら離れ、もう一方の面は側壁と転がり接触し始める。
【００２２】
この態様における、２個の充填ポンプ４、４に設置された減圧装置例を図１に示す。減圧装置は、第１及び第２の分離用薄膜状転動形ダイアフラム３、３と、ピストン１の外壁と、シリンダ２の内壁とで区画される内部空間１０の圧力を下げる吸引ポンプ８と、内部空間１０と吸引ポンプ８とを連通させる吸引管５と、吸引管に設けられた保持弁７と、内部空間と保持弁との間の吸引管に連通した圧力検知センサ６と、圧力検知センサ６からの検知信号に基づいて制御／表示信号を送信する制御／表示手段６とを備える。
吸引ポンプ８が、内部空間や吸引管内のエアーを吸引して、第１及び第２の分離用薄膜状転動形ダイアフラムとピストンの外壁とシリンダの内壁とで区画される内部空間１０の圧力を下げる。
この減圧によって、内部空間１０が収縮し、第１及び第２の分離用薄膜状転動形ダイアフラム３の薄膜がそれぞれ、引き延ばされ、均衡を保つ。この均衡によって、ピストンの外壁とシリンダの内壁との間でダイアフラム３が無理なく接触と転動とを繰り返す。
【００２３】
この態様における、内部空間と吸引ポンプとを連通させる吸引管に設けられた保持弁７は、吸引ポンプによって内部空間を所定の減圧にした後に、吸引管の連通を閉止して吸引ポンプ８による内部空間の減圧を保持する。
保持弁による減圧維持によって、吸引ポンプを停止させることができ、電気消費量を節約することができる。
一方、内部空間の減圧の程度が落ちたとき、内部空間の圧力が常圧のとき、保持弁を開いて、吸引管の連通を開放し、吸引ポンプを作動させ、吸引によって内部空間の圧力を下げる。
【００２４】
この態様における、圧力検知センサ６が、内部空間１０と保持弁７との間の吸引管５に設けられる。このセンサは吸引管の内部、及び、内部空間の内の圧力を検知する。この検知によって、内部空間の内の圧力が十分／所定に低下したことを知ることが、また、ダイアフラムの摩耗又はピンホールによって内部空間の内の圧力が上昇したことを知ることが、僅かな漏れであるが長時間の運転によって徐々に内部空間の内の圧力が上昇したことを知ることが、できる。
【００２５】
この態様における、充填ポンプの減圧装置は、圧力検知センサ６からの検知信号に基づいて制御／表示信号を送信する制御／表示手段９を備える。
圧力検知センサからの検知信号は、例えば、正常な圧力、圧力の十分な低下、ダイアフラムの摩耗又はピンホールによる圧力上昇、長時間の運転による圧力上昇を示す。
この態様においては、圧力の十分な低下（吸引ポンプの停止）を示す表示、及び、ダイアフラムの摩耗又はピンホールによる圧力上昇（異常）を示す表示を持つ。
この制御／表示手段による表示から、包装充填装置を、手動で制御して運転の中止、一時中断を行うことができる。
【００２６】
図４に示す態様においては、減圧装置（図４に図示せず）を備える充填ポンプ４は、充填時に出口バルブ３４ｂが開口し、ピストン１を前進させて流動性製品４０を出口バルブ３４ｂから押出し、ピストン１の前進ストロークの終点位置で出口バルブ３４ｂが閉鎖し、補給時に入口バルブ３４ａが開口し、ピストン１を後退させて流動性製品４０をタンク３４ｃから入口バルブ３４ａを経て補給し、ピストン１の後退ストロークの終点位置で入口バルブ３４ａが閉鎖する。
この充填ポンプ４によって、ポンプ３４ｃに連結された充填管３４ｄに対して所望量の流動性製品４０を正確に排出し、流動性製品４０を定量的に包装容器３１内に充填する。
【００２７】
なお、本発明は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。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
この発明は、液体食品の包装充填の製造に適用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１    ・・・ピストン
２    ・・・シリンダ
３    ・・・ダイアフラム
４    ・・・充填ポンプ
５    ・・・吸引管
６    ・・・圧力検知センサ
７    ・・・保持弁
８    ・・・吸引ポンプ
９    ・・・制御／表示手段
１０  ・・・内部空間
３１    ・・・容器
【図１】
2012096845.tif 000003
【図２】
2012096845.tif 000004
【図３】
2012096845.tif 000005
【図４】
2012096845.tif 000006
【図５】
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