(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排出端部を通して第１流動可能食品を容器に導入する第１充填チューブを有し、その第１充填チューブの中に同芯的に配置され、また出口を通して第２流動可能食品を該容器に導入する第２充填チューブも有し、さらに該出口を開閉することで第２充填チューブから流出する第２流動可能食品の流量を制御するバルブ機構も有して構成されている包装機械用の２流式の充填システムであって、
バルブ機構が第２充填チューブの外部に配置されている作動機構によって制御され、且つ該バルブ機構は内部にバルブボールを有するケージ構造のロッド組立体を含み、閉位置においてバルブボールが出口を遮断することを特徴とする充填システム。
【請求項２】
請求項１に記載された充填システムであって、第１充填チューブが静止上部本体部分と、静止下部本体部分と、これらの静止上部および静止下部本体部分の間に配置され、それぞれ第１および第２協働継手で作動連結されている中間ハウジング部分とを含み、第２充填チューブは中間ハウジング部分で第１充填チューブに差し込まれており、また協働継手の移動によって第２継手がバルブ機構へ向かって移動可能であることを特徴とする充填システム。
【請求項３】
請求項２に記載された充填システムであって、バルブ機構がバルブコーンを含み、該バルブコーンがその頂部からコーンの長さに沿って下方へ向かって延在する少なくとも１つのＶ字形溝を有し、このＶ字形溝はコーンの長さに沿って次第に減少する横断面積を有していることを特徴とする充填システム。
【請求項４】
請求項１に記載された充填システムであって、前記作動機構はその一部分が第１および第２充填チューブの間に配置され、また一部分が第１充填チューブの外側に配置されて、バルブ機構の部分を開位置および閉位置の間で移動させるように枢動可能であり、該作動機構はロッドフープに作動連結された第１充填チューブの差し込み口を通して延在するレバーを含んでおり、バルブボールを支持すると共に、少なくとも１８０゜の間隔をおいてそのボールを第２充填チューブの出口に係合および係合解除させるように移動させるためにロッドフープが適用されている充填システム。
【請求項５】
請求項１に記載された充填システムであって、バルブ機構が可撓受け座部材と流体連通されている圧力領域を含み、可撓受け座部材はこの圧力領域の圧力に応答すると共に、受け座部材が第２充填チューブの出口と係合してその出口から流出する流れを遮断する閉位置、および受け座部材が出口との係合を解除されてその出口から流出する流れを可能にする開位置の間で、受け座部材が移動可能であることを特徴とする充填システム。
【請求項６】
排出端部を通して第１流動可能食品を容器に導入する第１充填チューブを有し、その第１充填チューブの中に同芯的に配置され、また出口を通して第２流動可能食品を該容器に導入する第２充填チューブも有し、さらに該出口を開閉することで第２充填チューブから流出する第２流動可能食品の流量を制御するバルブ機構も有して構成されている包装機械用の２流式の充填システムであって、
バルブ機構が第２充填チューブの外部に配置されている作動機構によって制御され、且つ該バルブ機構は内部にバルブボールを有するケージ構造のロッド組立体を含み、閉位置においてバルブボールが出口を遮断し、
第２充填チューブは第１充填チューブに対して静止され、また第２充填チューブは第１充填チューブとの間にシールした通路を形成するように第１充填チューブに対して位置決めされており、
前記バルブ機構は更に、圧力に応答して第２充填チューブに対して閉位置および開位置の間で移動する受け座部材を含んでいることを特徴とする充填システム。
【請求項７】
請求項６に記載された充填システムであって、前記作動機構はその一部分が第１および第２充填チューブの間に配置され、また一部分が第１充填チューブの外側に配置されて、バルブ機構の部分を開位置および閉位置の間で移動させるように枢動可能であり、該作動機構はロッドフープに作動連結された第１充填チューブの差し込み口を通して延在するレバーを含んでおり、バルブボールを支持すると共に、少なくとも１８０゜の間隔をおいてそのボールを第２充填チューブの出口に係合および係合解除させるように移動させるためにロッドフープが適用されている充填システム。
【請求項８】
請求項６に記載された充填システムであって、バルブ機構が可撓受け座部材と流体連通されている圧力領域を含み、可撓受け座部材はこの圧力領域の圧力に応答すると共に、受け座部材が第２充填チューブの出口と係合してその出口から流出する流れを遮断する閉位置、および受け座部材が出口との係合を解除されてその出口から流出する流れを可能にする開位置の間で、受け座部材が移動可能であることを特徴とする充填システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は２流式の充填バルブに関する。特に本発明は、充填装置において１つの容器に複数の流動可能製品を導入するための２流式の充填バルブに関する。
【０００２】
（背景技術）
この分野では各種形式の充填装置が知られている。或る形式の装置では、ミルクとクリームとが互いに混合されて１つの容器に導入されるように、例えば液体の２以上の流れが１つのパッケージに導入される。このような混合は、各々が適当な量および比率で容器に与えられることを保証するために、制御および計量されて実行されねばならない。
【０００３】
消費者には、脱脂乳、「１％」および「２％」ミルク、ならびに全乳のように、乳脂肪含有量の異なるミルクを購入できることを容易に認識されるであろう。乳脂肪含有量は、最終製品におけるミルクに対するクリームの比率によって一般に制御される。しばしば、クリームが脱脂乳に加えられて乳脂肪含有量の各種パーセントを生み出す。これは、２流式の充填バルブを使用できる１つの代表的な工程である。このような工程では、ミルクは第１流体とみなされ、クリームは第２流体とみなされる。このような構造は、ミルク以外に、乾燥された粒状または粉末化された製品、ならびにそのような固体材料（例えば粒状および粉末化されたもの）および液体材料の組合わせのような流動可能製品に使用できることは認識されるであろう。
【０００４】
或る周知の構造では、１つの容器における第１および第２流体の組合わせが２流式のバルブを使用して行われている。この２流式バルブは、同軸とされた外側および内側チューブ（それぞれ第１および第２チューブ）を有しており、それらのチューブはそれぞれの液体貯蔵タンクすなわち貯蔵槽に連通されている。容器に導入される第２流体の量を計量すなわち制御するために、栓のようなバルブ部材が第２チューブの底部に配置されている。周知の構造において、第２チューブに差し込まれてチューブ内をその頂部からバルブ栓と係合される底部へ向かって長手方向に延在するロッドによって、栓は移動すなわち作動される。この構造から明白となるように、充填チューブを通して延在されているロッドは、本来ならば第２流体が流れるのに利用される空間すなわち容積部分を使用しなければならない。さらにこの構造は、典型的に食品である第２流体の中に、移動される機械部材を直接に配置している。さらに、各充填チューブを通してロッドを差し込むことは、食品がその周囲から十分に隔離されるのを保証するために、１以上のシールを必要とする。
【０００５】
このような周知の２流式バルブは良好に機能するが、かなりの保守および検査を必要とする。明白となるように、そのようなシールの各々は漏洩の機会を与える。さらに上述で留意したように、このようなシステムは第２チューブ内に空間を必要とし、このことは結果的に第２チューブの直径を増大させる。さらに周知の２流式の充填構造は、食品の望ましくない堆積を助長する傾向を見せる局部的なスポットすなわち箇所を作り出す。
【０００６】
したがって、第２充填チューブの利用可能な空間すなわち容積部分に影響を与えないすなわち減少させることのない、逆に言えばチューブの直径を増大させる必要のない２流式の充填バルブが今もって必要性とされている。このような２流式のバルブは、そのシステムにおいて典型的に食品とされる流動可能材料と直接に接触する可動機械部品を最少限に抑えている。さらに、このような２流式のバルブ機構は必要とされるシールの個数および複雑さを最少限に抑え、このことはさらにバルブに対する侵入および漏出の生じる機会を減少する。
【０００７】
（発明の開示）
２流式の充填バルブは、１つの容器に少なくとも２種の流動可能材料を導入する流動可能材料充填装置に使用される。この２流式の充填バルブは、内部を通して材料流路を形成している。このバルブは、入口端および排出端を有すると共に内部流れ領域を有する第１充填チューブを含んで成る。第１充填チューブは入口端と排出端との中間に形成された第１開口を有する。
【０００８】
第２充填チューブは入口端および排出端を有しており、またその内部流れ領域を形成している。この第２充填チューブは少なくとも一部が第１充填チューブの内部流れ領域の中に配置される。第２充填チューブは第１開口を通して第１充填チューブに差し込まれ、排出端が第１充填チューブの内部流れ領域に配置されるように位置決めされるのが好ましい。
【０００９】
バルブ栓のようなバルブ手段が第２充填チューブに対して作動可能で、第１充填チューブの内部流れ領域に配置されることができる。この栓は、第１および第２充填チューブの内部流れ領域の連通を確立する開状態と、第１および第２充填チューブの内部流れ領域の連通が遮断された閉状態との間で、第２充填チューブに対して移動可能な部分を含んでいる。
【００１０】
この２流式バルブは、開状態と閉状態との間でバルブ栓を移動させるバルブアクチュエータを含む。このアクチュエータは第２充填チューブの流れ領域の十分外側に配置される。
【００１１】
１実施例において、第１および第２充填チューブは互いに静止されている。バルブは、第１充填チューブの第２開口を通して部分的に延在された作動レバーを含むことができる。このレバーはバルブ栓に作動連結され、開位置および閉位置の間でバルブを移動させる。好ましくは、この作動レバーは第１開口と入口端との中間で第１充填チューブに差し込まれる。
【００１２】
この実施例では、作動レバーと、バルブボールであるのが好ましいバルブ栓との間を連結部材が延在して、そのボールを支持している。この連結部材はケージ構造のロッド組立体として構成され、ケージ内でボールが自由回転するようにバルブボールを支持することができる。このような構造では、バルブボールは自己整合および自己浄化できるものが有利である。
【００１３】
代替実施例では、バルブ栓は排出端の近くで第１充填チューブに固定的に取付けられる。第１充填チューブは静止上部部分と、静止下部本体部分と、これらの静止上部および静止下部本体部分の間を往復移動する中間ハウジング部分とを含んで成る。中間ハウジングは、協働する滑り継手であるのが好ましい継手によって静止上部および静止下部本体部分に連結されている。
【００１４】
第２充填チューブは中間ハウジング部分で第１充填チューブに差し込まれており、また協働継手の移動によってバルブ栓に対して中間ハウジングと共に往復移動される。好ましい構造では、この実施例の２流式のバルブは、そのバルブ内部で流動可能材料から滑り継手を隔離するために協働継手のまわりに延在されたダイヤフラムを含んでいる。この滑り継手の好ましい形状は環状の内側および外側滑り部材を含んで成る。
【００１５】
バルブ栓はバルブコーンとして形成することができる。好適なコーンは、少なくとも１つの、好ましくは４つの、コーン頂部から下方へ向かってコーンの長さに沿って延在するＶ字形溝を含む。このＶ字形溝は、コーンの長さに沿って次第に減少する横断面積を有する。
【００１６】
２流式のバルブのさらに他の実施例において、第２充填チューブは第１充填チューブに対して静止され、また第２充填チューブは第１充填チューブとの間にシールした通路を形成するように第１充填チューブに対して位置決めされる。バルブ機構は第２充填チューブに対して閉位置および開位置の間で移動する圧力応答受け座部材を含んでいる。この受け座部材は、その受け座部材を開位置または閉位置に強制する押圧部材に作動連結されるのが好ましい。
【００１７】
空気または窒素のようなガスによって、受け座部材に圧力を与えることができる。これに代えて、圧力応答受け座部材は真空圧によって作動するように構成することができる。さらに他の構造では、圧力応答受け座部材は液体例えば流体圧作動システムで作動することができる。
【００１８】
本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、添付図面および特許請求の範囲で明白となる。
【００１９】
図面を、特に図２〜図４を参照すれば、本発明の基本を具現する２流式充填バルブ１０の１実施例が示されている。この充填バルブ１０は充填装置１２に取付けて示されている。上述したように、充填装置１２は特定の、例えば乳脂肪含有量が２％のミルクを製造するために脱脂乳およびクリームのような流動可能材料を１つの容器に包装するために使用できる。この説明のために、脱脂乳の流路は符号１４を付された第１材料または充填路として示され、またクリームの流路は符号１６を付された第２材料または充填路として示される。同様に第１および第２充填路１４，１６内の部材は第１および第２部材として示される。
【００２０】
図１は充填装置１２を概略的に示している。図２はそのような充填装置１２の１つの物理的構造を示している。充填装置１２は一般に、第１製品すなわち材料を受入れる貯蔵槽すなわち貯蔵タンク１８と、第２貯蔵槽２０と、それぞれ第１および第２材料のための第１および第２材料ポンプ２０，２２と、それぞれの流動可能材料をポンプ２２，２４から２流式の充填バルブ１０へ移送する第１および第２の移送接続部２６，２８とを含んで成る。第１流路１４は、容器に流入する材料の流れが遮断されたときに生じるどのような圧力増大やスパイク圧力も吸収する再吸入バルブ（resuction valve） ３０を含むことができる。これは、流れを遮断した後の時間で、材料の流れが再開されるまでの間に材料が滴下すなわち流下するのを防止する。
【００２１】
典型的な構造では、充填装置１２の部材はフランジ３２を含み、このフランジは乳業用クランプ３４により互いにクランプすなわち連結される。フランジ３２はＯ−リング３６のようなシール部材を含み、充填路すなわち流路１４，１６の部材と周囲との間にシール状態を容易に保持できるようにすることができる。
【００２２】
充填バルブ１０は第１および第２の、すなわち外側および内側の同軸的に配置された製品移送すなわち充填チューブ３８，４０を含む。外側すなわち第１移送チューブ３８は、例えば第１貯蔵タンク１８から脱脂乳を運び、これに対して内側すなわち第２チューブ４０は、例えば第２タンク２０からクリームを運ぶ。この構造では、流動可能材料は共通の容器に導入される直前および導入時に混合することができる。すなわち、第１および第２材料は第１充填チューブ３８の排出端４２付近で混合される。これに代えて一方の材料が最初に容器に導入され、その後に他方の材料容器に導入されることができる。
【００２３】
この充填装置１２を使用して、各種材料の組合わせを製造するように意図される。例えば、第１および第２貯蔵タンク１８，２０がそれぞれ脱脂乳および全乳を収容して、所望される最終製品を製造することができる。これに代えて、タンク１８，２０内の材料は、所望される別の製品を製造するために交換することができる。上述したように、他の非液体および部分液体の流動可能材料、ならびにそれらの組合わせがこの充填装置１２を使用してパッケージできることは予想できる。本明細書で流動可能材料、材料、流動可能製品、製品などと称するものは、食品および非食品の両者を含めて、そのようなすべての液体、非液体および部分液体の流動可能材料を含むと解釈すべきである。
【００２４】
当業者は、第１充填チューブ３８が排出端４２に充填ノズル４４を含むことを認識するであろう。充填ノズル４４は、流動可能材料がそのノズル４４から流出するので、充填する容器の寸法形状に適合される。典型的にこの充填ノズル４４は、食品等級の、例えばＦＤＡで承認されているシリコーンゴムのような柔軟材料で形成され、製品の流出開始では容器開口に適合するように外方へ向かって開口し、また製品の流れ停止では内方へ向かって折曲げるように構成される。ノズル４４の内方へ向かう折曲げは、複数容器に充填する間に充填チューブ３８，４０から滴下すなわち流下する材料を最少限に抑える。
【００２５】
図３〜図５を参照すれば、第１充填チューブ３８は流路１４を形成した主本体部分４６を有し、この流路を通して第１材料がポンプ２２からノズル４４へ流れる。本体部分４６は第２チューブ開口すなわち差し込み口４８を含み、この差し込み口は第１チューブ３８の入口端５０および排出端４２の中間に位置され、第２チューブ４０を受入れるように形成されている。差し込み口４８は第２チューブ４０のまわりでシールされ、流路１４を周囲から隔離している。
【００２６】
第２チューブ４０はバルブ手段５４を組付けられている。バルブ手段５４および第２チューブ４０は少なくとも一部が互いに対して移動して、第２チューブ４０からの第２材料の流出を確立すなわち開始、また終了させるようになされている。バルブ手段５４は、バルブボールまたは栓のような例えばバルブコーンを含むことができる。バルブ手段５４は材料流路１６内に配置される。バルブ手段５４が開位置すなわち開状態にあるとき、第１および第２充填チューブ３８，４０の間に流体連通が確立され、第２チューブ４０から第１チューブ３８へ材料が流れることを可能にする。逆に、バルブ手段５４が閉位置すなわち閉状態にあるとき、第１および第２充填チューブ３８，４０の間の流体連通、したがって材料すなわち製品の流れが遮断される。
【００２７】
或る実施例では、図３〜図５に最も良く見られるように第１および第２充填チューブ３８，４０は基本的に剛性すなわち堅い構造とされる。第２チューブ４０は第１チューブ本体４６に固定的に取付けられる。バルブ手段５４はバルブレバー５８を有するアクチュエータ５６を含み、このレバーは第２差し込み口４８と第１チューブ３８の入口端５０との中間に位置する差し込み口５９にて第１チューブ本体４６に差し込まれている。バルブレバー５８は第１チューブ流れ領域６０の中へ延在しており、一般に流路１４に沿って長手方向に枢動される。バルブレバー５８は、ダイヤフラムシール６４から第１流路１４内へ延在しているスリーブ状部材６２内に配置されて枢動される。ダイヤフラムシール６４およびスリーブ状部材６２は第１チューブ３８内のバルブレバー５８の部分、したがって第１材料を周囲から隔離する。
【００２８】
バルブレバー５８はバルブ手段５４に作動連結されて、第２充填チューブ４０からの流出を確立し、また遮断する。この実施例では、バルブ手段５４は作動ロッド組立体６８でバルブレバー５８に作動連結されているバルブボール６６である。バルブボール６６は前述したシリコーンのような重合体材料で形成される。シリコーンはこの適用例で理想的な材料であることが見い出されている。何故なら、チューブ４０の開口に適合されることができ、したがって液密または材料密なシールを形成できるからであり、また衛生的、例えば清浄性、特性による。
【００２９】
作動ロッド組立体６８は、図３〜図４に見られるように第２充填チューブ４０のまわりの２辺すなわち１８０゜に沿って延在する四角形のフープ７０を含むことができ、また本質的にロッドケージ７６を形成するフープ７０の底部７４から延在したＪ字形部材７２を含むことができる。ケージ７６は第２チューブ４０の外面に沿って基本的に「乗り上げる」ように構成される。ロッド７０，７２とチューブ４０との間の約１／４ｍｍの距離すなわち間隙は、ロッド７０，７２およびチューブ４０の結合を防止するのに十分である一方、ロッド７０，７２の自由なガイドされた動きを可能にするものと予想される。このようにして、バルブボール６６はロッドケージ７６によって９０゜間隔で取り囲まれ、またバルブボール６６はケージ７６内で自由に回転できる。
【００３０】
バルブボール６６が自由回転できるようにすることは、第２チューブ４０をバルブボール６６がシールする能力を高めるので有利である。バルブボール６６は回転するので、第２チューブ排出端７８に対して圧接されるバルブボール６６の面積部分は、圧接毎に変化するようになる。したがって、バルブボール６６の自由回転は、バルブボール６６上の圧接部位をバルブボール６６の全表面にわたるように分散し、第２チューブ４０に対して軟質弾性ボール６６が連続して圧接されることで生じるような局部摩耗を少なくする。さらに、バルブボール６６の自由回転は、バルブボール６６が「自己浄化」する能力を高めるものと予想される。すなわちバルブボール６６上に製品が堆積することが少なくなり、したがってチューブ排出端７８にバルブボール６６が不適当に密着する機会が減少される。
【００３１】
作動ロッド組立体６８はバルブレバー５８を受入れるようになされた連結部材８０を含む。連結部材８０およびバルブレバー５８は、レバー５８が枢動すると、ロッドケージ７６が第２チューブの排出端７８に向かって、また離れる方向へ移動されるように構成される。ケージ７６が排出端７８へ向かって、また離れる方向へ移動されると、バルブボール６６はチューブ４０に密着され、また開離される。
【００３２】
バルブボール６６は自己整列することも有利である。すなわち、ボール６６が僅かに芯ずれしていても、チューブ４０と接触されるとき、ボール６６の球形によって排出端７８と整合するように変位すなわち移動され、その排出端を横断してシールを形成する。本明細書に開示したような他のバルブコーン形状およびバルブ形式、ならびに標準栓または栓コック、截頭栓コック、フラップ式バルブなどもロッド組立体６８の構造と共に使用できる。バルブ栓のこのような他の形状および構造は本発明の範囲に含まれる。
【００３３】
バルブレバー５８は流動可能材料から隔離されている外部駆動装置８２で作動される。この方法では、「湿った」または「接触した」装置１２における部材の衛生上の規格は、必要とされるか望まれるならば一層容易に維持できる。これは食品などの包装に充填装置１２を使用するのに特に適している。バルブレバー５８を作動させる方法は、機械的駆動装置、電気機械駆動装置、流体圧および空気圧式駆動装置を含むことができる。このような駆動装置、およびその使用法および適用法は当業者にとって容易に認識できるであろう。
【００３４】
図面、および２流式の充填バルブ１０のこの実施例に関する上述した説明から明白となるように、第１および第２充填チューブ３８，４０は基本的に流動可能材料のための剛性すなわち硬い固定された搬送導管である。作動を行わせるために、バルブボール６６および第２チューブ４０は相対的に移動する。この構造は、作動組立体６８の機械部材を取外すことで保守および点検を容易に可能にするバルブボール６６を提供する。
【００３５】
２流式の充填バルブ１1０の代替実施例が図６ａおよび図６ｂに示されている。この実施例では、第１チューブ１１２は第１および第２、すなわち上部および下部静止本体部分１１４，１１６と、これらの上部および下部静止本体部分１１４，１１６の間に配置された中間ハウジング部分１１８とを含んで成る。第２チューブ１２２のための開口すなわち差し込み口１２０を含んでいる中間ハウジング部分１１８は、上部および下部静止本体部分１１４，１１６の間でそれらの部分に対して往復移動される。図示したバルブコーン１２６のようなバルブ手段１２４は静止本体部分上部および下部静止本体部分１１４，１１６の一方、好ましくは下側本体部分１１６に固定的に取付けられる。
【００３６】
図６ａおよび図６ｂを参照すれば、中間ハウジング部分１１８が往復移動すると、第２チューブ１２２は同様に往復移動され、また第２チューブ１２２はバルブコーン１２６と接触状態になるように、また接触状態を解除するように移動される。例えば、中間ハウジング部分１１８が第１チューブ１１２の排出端１２８へ向かって下方（図６ｂ）へ移動されると、第２チューブ１２２はバルブコーン１２６と接触するように移動され、そこからの材料流出は停止される。逆に、中間ハウジング部分１１８が第１チューブ１１２の入口端１３０へ向かって上方（図６ａ）へ移動されると、第２チューブ１２２はバルブコーン１２６との接触を解除するように移動される。その位置では、バルブ手段１２４は開口され、したがって第１および第２チューブ１１２，１２２の間の流体連通が確立される。
【００３７】
上部本体部分１１４および中間ハウジング部分１１８と、中間ハウジング部分１１８および下部本体部分１１６とは互いに協働する移動コネクタすなわち継手１３２，１３４で連結されている。継手１３２，１３４は、固定されている上部および下部本体部分１１４，１１６に対し、それらの本体部分の間で中間ハウジング部分１１８が往復移動できるようにする。この構造では、第２充填チューブ１２２が中間ハウジング部分１１８に固定的に取付けられているので、第２チューブ１２２も同様に上部および下部本体部分１１４，１１６に対して往復移動する。
【００３８】
図６ａおよび図６ｂに最も良く見られるようにように、滑りコネクタ１３２，１３４の各々は内側滑り部材１３２ａ，１３４ａ、および外側滑り部材１３２ｂ，１３４ｂを含み、これらの部材は互いに同軸的に配置されている。内側滑り部材１３２ａ，１３４ａはそれぞれの外側滑り部材１３２ｂ，１３４ｂの内部を入れ子式にスライドするように構成されている。外側滑り部材１３２ｂ，１３４ｂの各々は、内側滑り部材１３２ａ，１３４ａが外側滑り部材１３２ｂ，１３４ｂの内部に挿入され過ぎるのを防止するためにストップすなわち端壁１３６を含んでいる。
【００３９】
滑り部材１３２，１３４は図示した可撓ダイヤフラムのようなシール部材１３８で流動可能材料から隔離されている。継手１３２，１３４が符号１４０で示す収納状態と、符号１４２で示す伸長状態との間でスライドされるとき、ダイヤフラム１３８は撓まれる。ダイヤフラム１３８はそれと一体形成されているリングすなわちリップ１４４によって所定位置に保持されており、ダイヤフラムはフランジ１４８に形成されている溝１４６内に位置決めされている。フランジ１４８が互いに圧縮されるので、ダイヤフラム１３８は所定位置に固定される。
【００４０】
典型的な構造においては、上述したように部材は乳業クランプ（図３のクランプ３４を参照）によってフランジ１４８にて互いにクランプされる。クランプ３４は充填装置１２の部材を剛的すなわち堅固に保持し、また材料流路を周囲から隔離して保持する。ダイヤフラム１３８はバルブノズル１５０と同様にシリコーンゴムのような食品用の等級材料で形成される。ダイヤフラム１３８の材料は十分大きい弾性のものと定められ、したがってダイヤフラム１３８は中間ハウジング部分１１８および第２充填チューブ１２２が往復移動されるときの繰り返される連続的な撓みに耐える。したがって、可動コネクタ１３２，１３４が流動可能製品から隔離されるので、この工程に必要とされる、または望まれる衛生上の規格は容易に達成でき、維持できる。
【００４１】
図６ａおよび図６ｂはバルブ１１０をそれぞれ開位置および閉位置で示している。この図から明白となるように、継手１３２，１３４は同様に配向され、互いに協働して中間ハウジング部分１１８を固定的な直線空間内で往復移動させることができるようにする。したがって、一方の継手、例えば上部継手１３２が伸長状態（図６ｂに見られるように）にあるとき、他方の継手１３４は収縮位置にある。このようにして、部材１３２ａ，１３４ａに類似の両継手１３２，１３４は、部材１３２ｂ，１３４ｂに類似のそれぞれ他方の継手と連続して接触する。このことは構造の安定性、およびバルブ１１０の剛性すなわち堅固さを保持する。この実施例では、中間ハウジング部分１１８は図６ａに示されるストローク頂点すなわち開位置から、図６ｂに示されるストローク底点すなわち閉位置までを、約１０ｍｍ〜１３ｍｍほど往復移動する。
【００４２】
代表的なバルブコーン１２６が図６ａおよび図６ｂにおいてバルブ１１０の代わりに示されている。このコーン１２６は、他の非金属の湿ったシリコーン部材と同様に例えばシリコーンゴムで形成された弾性部材である。バルブコーン１２６は、第１充填チューブ１１２の内面から内方へ突出した複数の剛性すなわち堅い支持部材１５４によって第１流れ室１５２内の所定位置に支持されている。部材１５４は第１流れ室１５２の周囲に配置され、流れる材料との干渉を最小限に抑えるようになされている。
【００４３】
或る実施例では、バルブコーン１２６はガイド手段１５６を含み、そのコーン１２６を第２チューブ１２２と整合させて保持するようになされる。このガイド手段は、往復移動される第２チューブ１２２がコーン１２６と適当に係合されるのを容易にするために、図６ａおよび図６ｂに示されるリブ１５６を含むことができる。
【００４４】
他の代表的なコーン１７０がＶ字形溝コーン１７０として図１０に詳細に示されている。このＶ字形溝コーン１７０は円筒形の樽型の主本体部分１７２を含んでいる。このコーン１７０は、本体部分１７２に形成された符号１７４で示す複数のＶ字形の角度の付いた溝を有する。各溝１７４の角度は、溝１７４の横断面積がコーン１７０の頂部１７６で最大で、コーン１７０の長さｌおよび溝１７４に沿って下方へ向かって次第に減少するようになされる。溝１７４は、図１０に見られるようにコーンの前部および側部１７８，１８０から見て、またコーン１７０の頂部１７６から見てＶ字形を有している。これに代えて、コーン１７０の頂部１７６から見て、溝１７４は四分円、半円、および放物面形状の横断面のような曲線断面を有することができる。このようなすべての横断面形状は本発明の範囲に含まれる。
【００４５】
このようなＶ字形溝１７４の形状は、流量制御特性を向上させることが観察されている。図示Ｖ字形溝の形状１７４において、閉位置ではコーン１７０は第２チューブ１２２の排出端１５８内に位置され、したがってコーン１７０および第２チューブ１２２の整合状態が保持される。コーン１７０が第２チューブ１２２と係合されたとき、コーン１７０を第２チューブ１２２と整合状態に保持するために、コーン１７０はガイドすなわち整合手段を含んでいる。このようなガイド手段は第２チューブ１２２の内部またはコーン１７０の外部に配置できる。
【００４６】
図６ａおよび図６ｂに示されたコーン１２６では、そのコーン１２６および第２チューブ１２２の整合はコーン１７０から外方へ延在しているリブ１５６で行われる。これに代えて、図１０のコーン１７０に示されるように、コーン１７０の頂部１２６および側部１８０に沿う傾斜縁すなわち面取り（chamber） １８２によって保持される。当業者は、第２チューブ１２２と、これらのコーン１２６，１７０形状、ならびにその他のコーン形状との整合を保持するのに使用できるさまざまな手段を理解するであろう。
【００４７】
中間ハウジング部分１２２は、機械駆動装置、電気機械駆動装置、流体圧および空気圧式駆動装置を含むさまざまな駆動手段１６０のいずれによっても往復駆動されることができる。そのような駆動装置、およびそれらの使用法および適用法は当業者に容易に理解されよう。そのような駆動装置の使用法は本発明の範囲に含まれる。
【００４８】
２流式の充填バルブ２１０のさらに他の実施例が図７に示されている。この実施例では、第１および第２チューブ２１２，２１４は互いに静止されている。図示したバルブ栓２１６のようなバルブ手段は、チューブ２１２，２１４の内部に固定的に取付けられている。第１チューブ２１２は内側および外側部分２１２ａ，２１２ｂを有しており、これらの部分の間にシールされた通路すなわち空間２１８が形成されている。内側部分２１２ａは内方へ延在する部分２２０を含み、この部分は圧力通路導管２２２を形成している。図８を参照すれば、導管２２２は内側部分２１２ａの内方へ延在して、環状圧力マニホルド２２４を形成している。このマニホルド２２４は上部および下部フランジ２２６，２２８を含み、これらのフランジは中央の栓受入れ領域２３０を形成している。この実施例では、圧力通路導管２２２が内側部分２１２ａの互いに１８０゜をなす２つの反対両側から延在して、マニホルド２２４を形成している。
【００４９】
バルブ２１０は圧力で作動される栓部分２１６を含んで成る。栓２１６は可撓受け座部材２３２と、反対方向に配向された剛性すなわち堅いキャップ部分２３４とを含んでいる。このシール部材２３２およびキャップ部分２３４は、栓受入れ領域２３０にてマニホルド２２４内に位置される。Ｏ−リングまたは同様なシール２３６はキャップ２３４および受け座部材２３２の間に配置され、それらの間に気密または真空密なシールを形成すると共に、栓２１６の内部に圧力領域２３８を形成している。栓２１６は上部および下部フランジ２２６，２２８の間にてマニホルド２２４内に位置決めされ、取付けられている。キャップ部分２３４および下部フランジ２３８は、マニホルド２２４内の所定位置に栓２１６を保持するために補完的なねじを含むことができる。キャップ２３４はマニピュレータ２２４および圧力領域２３８を開口させる圧力ポート２４０を含んでいる。
【００５０】
受け座部材２３２は可撓性であり、マニホルド２２４から上方へ向かって延在している。延在している状態では、受け座部材２３２は第２充填チューブ２１４の排出端２５０と係合する。ピン２５２は栓２１６内に配置されており、また栓２１６内で受け座部材２３２の頂壁と内方へ延在するリブ２５６との間に位置するヘッド部分２５４を含んでいる。代表的には図示したコイルばねのような押圧部材２５８がピン２５２のまわりに配置される。
【００５１】
ばね２５８は栓２１６の開位置へ向けて押圧される。すなわち、圧力領域２３８の圧力がばね２５８で受け座部材２３２に作用される力よりも小さいときは、ピン２５２はばね２５８の作用力によって下方へ押圧される。これは受け座部材２３２を第２チューブ２１４から係合解除して、その第２チューブの排出端２５０を開口させ、そこから材料が流出できるようにする。
【００５２】
逆に、栓２１６を閉じるために、空気、窒素または同様ガスＧによって圧力が圧力領域２３８に付与される。このガスＧはタップ２６０などを通してシールされた通路２１８へ供給される。ガスＧは通路２１８を通ってマニホルド２２４へ流れる。このガスＧはマニホルド２２４からポート２４０を通って栓の圧力領域２３８へ流入し、その領域２３８を加圧する。領域２３８内のこの圧力は受け座部材２３２をばね２５８の作用力に抗して上方へ押圧し、第２チューブの排出領域２５０に接触させ、これによりチューブ２１４からにの流出を停止させる。
【００５３】
上述したように、圧縮空気、窒素または同様ガスＧは栓２１６を閉じるため、圧力領域２３８を加圧するのに使用されることが予想される。この代わりに、液体システム、例えば流体圧のシステムが栓２１６を押圧するのに使用できると予想される。このような液体システムは、充填装置１２内で処理されるならば液体製品の使用を含むことができ、また当業者が理解する流体圧作動流体システムおよび他のシステムを含むことができる。
【００５４】
この代わりに、栓２１６は真空圧システム（図示せず）を使用して作動させることができる。そのようなシステムでは、ばね２５８はバルブすなわち栓２１６を閉位置に押圧するように構成される。すなわち、ばね２５８は受け座部材２３２を押圧して第２チューブの排出端２５０に接触させるように構成される。栓２１６を閉じるために圧力を付与するのと同様に、通路２１８およびマニホルド２２４に供給された真空圧が圧力領域２３８に真空圧を形成する。この真空圧はばね２５８の作用力に抗して受け座部材２３２を下方へ押圧し、排出端２５０との接触を解除して第２チューブ２１４を開口させ、そこから材料が流出できるようにする。
【００５５】
逆に、圧力領域２３８の真空圧が減少されると、ばね２５８により受け座部材２３２に作用される力が受け座部材２３２を上方へ押圧して第２チューブの排出端２５０に接触させ、チューブ２１４からの流出を停止させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ２つの流動可能材料を１つの容器に導入するための２流式の充填バルブを使用した流動可能材料充填装置の概略図である。
【図２】  ２流式の充填バルブを使用した充填装置の充填状態における一般的な配置を示す図である。
【図３】  本発明の基本を具現した２流式の充填バルブの１実施例の斜視図であって、充填バルブがフープ組立体およびバルブボール構造を含み、バルブは２流式のバルブの頂部に取付けられた代表的な一般ユニバーサル製品のバルブで示され、さらに外側の第１充填チューブが明瞭な図解のために取外されている斜視図である。
【図４】  図４ａおよび図４ｂは図３の２流式の充填バルブの部分的に断面としたそれぞれ前面図および側面図であり、第１充填チューブが所定位置にあり、バルブが閉位置にある前面図および側面図である。
【図５】  図５ａおよび図５ｂは図４に似ているが、第１チューブが取外され、図５ａおよび図５ｂでそれぞれ閉位置および開位置にあるバルブを示している２流式の充填バルブの部分的に断面とした側面図である。
【図６】  図６ａおよび図６ｂは本発明の基本を具現した２流式のバルブの他の実施例を示しており、バルブがそれぞれ開位置および閉位置で示された図である。
【図７】  バルブの繰り返し作動のために外部圧力すなわち真空圧源を使用した２流式のバルブのさらに他の実施例である。
【図８】  図７の線８−８に沿う図７のバルブの横断面図である。
【図９】  図７に示したバルブ実施例のバルブ栓の拡大図である。
【図１０】  図６ａおよび図６ｂに示したバルブの実施例と共に使用できる代表的なバルブ栓すなわちコーンの側面図である。
【図１】
0004053237.tif 000002
【図２】
0004053237.tif 000003
【図３】
0004053237.tif 000004
【図４】
0004053237.tif 000005
【図５】
0004053237.tif 000006
【図６】
0004053237.tif 000007
【図７】
0004053237.tif 000008
【図８】
0004053237.tif 000009
【図９】
0004053237.tif 000010
【図１０】
0004053237.tif 000011