JP2769227B2 - 圧力により容積が変動する流体の定量充填装置 - Google Patents
圧力により容積が変動する流体の定量充填装置Info
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- JP2769227B2 JP2769227B2 JP2107950A JP10795090A JP2769227B2 JP 2769227 B2 JP2769227 B2 JP 2769227B2 JP 2107950 A JP2107950 A JP 2107950A JP 10795090 A JP10795090 A JP 10795090A JP 2769227 B2 JP2769227 B2 JP 2769227B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、牛乳、酒、ジュース等の飲料液、医薬品、
ゲル化物、特に気体含有液、圧縮される固形物含有液等
の流体の定量充填装置に関するものである。
ゲル化物、特に気体含有液、圧縮される固形物含有液等
の流体の定量充填装置に関するものである。
(従来の技術) 流体の定量充填には、一般的にピストン・シリンダ形
ポンプを利用した装置が知られている。
ポンプを利用した装置が知られている。
例えば、特開昭48−69677号公報に記載された液体の
定量充填装置は、ピストンの下降により液体タンク内か
ら切換弁を介してシリンダ内に定量の液体を吸引し、次
いで充填容器の上昇にて切換弁を切換えるとともに、前
記のピストンの上昇にて切換弁を介して充填容器内に吸
引した定量の液体を排出するように構成したものであ
り、また特開昭60−58304号公報に記載された液体用定
量充填装置は、液体ノズルと流路を切換えるための2組
の弁機構を有する注液管と、この注液管内の2組の弁機
構の間に開口する液体の流路に液量計測室を連結し、ピ
ストンの作動により液量計測室内に吸引した定量の液体
を注液ノズルからカップ内に排出するように構成したも
のである。
定量充填装置は、ピストンの下降により液体タンク内か
ら切換弁を介してシリンダ内に定量の液体を吸引し、次
いで充填容器の上昇にて切換弁を切換えるとともに、前
記のピストンの上昇にて切換弁を介して充填容器内に吸
引した定量の液体を排出するように構成したものであ
り、また特開昭60−58304号公報に記載された液体用定
量充填装置は、液体ノズルと流路を切換えるための2組
の弁機構を有する注液管と、この注液管内の2組の弁機
構の間に開口する液体の流路に液量計測室を連結し、ピ
ストンの作動により液量計測室内に吸引した定量の液体
を注液ノズルからカップ内に排出するように構成したも
のである。
(発明が解決しようとする課題) しかし、以上のようなピストン・シリンダを利用した
定量充填装置にあっては、その充填液の定量性は、シリ
ンダの容積に依存するものであるが、流体が気泡を含有
しているような場合や、圧力によって圧縮される固形物
を含有しているような場合にあっては、気泡や固形物の
圧縮あるいは膨張が原因となって容積に変動が生じて定
量性が損われる。
定量充填装置にあっては、その充填液の定量性は、シリ
ンダの容積に依存するものであるが、流体が気泡を含有
しているような場合や、圧力によって圧縮される固形物
を含有しているような場合にあっては、気泡や固形物の
圧縮あるいは膨張が原因となって容積に変動が生じて定
量性が損われる。
したがって、このような場合にあっては、充填操作中
において、その経時的な容量の調節が必要であるが、従
来技術では、一旦設定されたシリンダ容積は、同一流体
を充填している間の調節は行なわれていなかった。
において、その経時的な容量の調節が必要であるが、従
来技術では、一旦設定されたシリンダ容積は、同一流体
を充填している間の調節は行なわれていなかった。
すなわち、従来のピストン・シリンダによる充填装置
にあっては、経時的に発生する流体の温度変化や圧力変
化、物性変化による微小な容積の変化に対しては定量性
の確保はできなかった。
にあっては、経時的に発生する流体の温度変化や圧力変
化、物性変化による微小な容積の変化に対しては定量性
の確保はできなかった。
(課題を解決するための手段) そこで、このような点について、研究し実験した結
果、出願人は、さきに特願平1−3160号として、流体の
圧力変動による流量変動を、この圧力変動の測定値から
定量ポンプの回転数を制御することによって行うように
した定量充填装置を出願した。
果、出願人は、さきに特願平1−3160号として、流体の
圧力変動による流量変動を、この圧力変動の測定値から
定量ポンプの回転数を制御することによって行うように
した定量充填装置を出願した。
本発明は、上記のような圧力変動による流量変動の調
節する手段をシリンダ・ピストン形の充填装置に適用す
ることにより、シリンダ内の圧力変動を測定し、その測
定値からピストンのストロークを調節することによって
その流量の変動に対処しようとするもので、その充填能
力の向上をも考慮してピストンの速度に変化をもたせた
ものである。
節する手段をシリンダ・ピストン形の充填装置に適用す
ることにより、シリンダ内の圧力変動を測定し、その測
定値からピストンのストロークを調節することによって
その流量の変動に対処しようとするもので、その充填能
力の向上をも考慮してピストンの速度に変化をもたせた
ものである。
すなわち、本発明にあっては、ピストン・シリンダを
用いた流体の定量充填装置において、シリンダ内の容積
変動による流体圧力を検出する圧力測定器を配置し、こ
れによる測定結果に基づいてピストン・シリンダのピス
トンのストロークを調節する手段を講じた構成とし、ま
たこのピストン・シリンダのピストンストロークの調節
をピストンの前進行程においては最初のほぼ2/3を高速
に、残りのほぼ1/3を低速に、後退の行程を高速にした
構成とし、さらにピストン・シリンダのピストンストロ
ークの調節を、ピストンの直線運動に変換する回転運動
のパルスモータ又はザーボモータの回転位置を制御する
構成としている。
用いた流体の定量充填装置において、シリンダ内の容積
変動による流体圧力を検出する圧力測定器を配置し、こ
れによる測定結果に基づいてピストン・シリンダのピス
トンのストロークを調節する手段を講じた構成とし、ま
たこのピストン・シリンダのピストンストロークの調節
をピストンの前進行程においては最初のほぼ2/3を高速
に、残りのほぼ1/3を低速に、後退の行程を高速にした
構成とし、さらにピストン・シリンダのピストンストロ
ークの調節を、ピストンの直線運動に変換する回転運動
のパルスモータ又はザーボモータの回転位置を制御する
構成としている。
さらにまた、ピストン・シリンダで流体を定量吸引
し、これを充填容器に注入する充填装置において、流体
の注入終了と同時に、ピストン・シリンダのピストンの
ストロークを一定距離吸引方向に移動させる構成として
いる。
し、これを充填容器に注入する充填装置において、流体
の注入終了と同時に、ピストン・シリンダのピストンの
ストロークを一定距離吸引方向に移動させる構成として
いる。
(実施例) 本発明にあっては、ピストン・シリンダ形ポンプによ
り流体を定量充填するに際し、シリンダ内の容積変動に
よる流体圧力を検出して、この圧力値をピストンのスト
ロークと関連させて充填量を調節するものである。
り流体を定量充填するに際し、シリンダ内の容積変動に
よる流体圧力を検出して、この圧力値をピストンのスト
ロークと関連させて充填量を調節するものである。
ところで、一方において充填能力の向上を考慮して充
填速度を高めるため、一般にピストンのストロークを2
〜3段階に変速させることが必要となるのが、そのスト
ロークの変速は、充填のための容器への注入開始時にお
いて高速で行ない、その終了時近くになって低速で行な
うことによって充填能力の向上に対処している。
填速度を高めるため、一般にピストンのストロークを2
〜3段階に変速させることが必要となるのが、そのスト
ロークの変速は、充填のための容器への注入開始時にお
いて高速で行ない、その終了時近くになって低速で行な
うことによって充填能力の向上に対処している。
この充填の終了時近くになって低速にする理由は、充
填物としての流体が容器内に納まり、さらに高速充填を
続けると流体が飛び跳ねて、その後のシール不良や量目
変動の原因となるためで、ピストンの前進行程において
ストロークの2/3までを高速に、残りの1/3を低速に作動
させ、さらにシリンダ内に流体を吸入する後退時には高
速で行うようにしている。
填物としての流体が容器内に納まり、さらに高速充填を
続けると流体が飛び跳ねて、その後のシール不良や量目
変動の原因となるためで、ピストンの前進行程において
ストロークの2/3までを高速に、残りの1/3を低速に作動
させ、さらにシリンダ内に流体を吸入する後退時には高
速で行うようにしている。
充填能力の向上からのピストンのストロークの速度調
節は、充填時間を一定にするなかで行う必要があり、そ
れは容器の搬送速度まで調節するわけにはいかず、一定
時間内に充填を完了する必要があるからである。
節は、充填時間を一定にするなかで行う必要があり、そ
れは容器の搬送速度まで調節するわけにはいかず、一定
時間内に充填を完了する必要があるからである。
要するに、流体が気泡を含有し、あるいは圧縮される
固形物を含有しているような圧力によって容積が変動す
る流体の充填においては、圧力にて生じた流体の容積変
動による流体圧力を検出して、これによりピストンのス
トロークを調節し定量となるように制御することが必要
であり、その際ストロークの変速によってピストン作動
時間も調節した方が一定時間内における充填を完了する
必要があるという条件に適合することになるものであ
る。
固形物を含有しているような圧力によって容積が変動す
る流体の充填においては、圧力にて生じた流体の容積変
動による流体圧力を検出して、これによりピストンのス
トロークを調節し定量となるように制御することが必要
であり、その際ストロークの変速によってピストン作動
時間も調節した方が一定時間内における充填を完了する
必要があるという条件に適合することになるものであ
る。
以下、本発明における流体の定量充填装置を示すフロ
ーシートについて説明する。
ーシートについて説明する。
この図面において、ピストン・シリンダ(a)は流路
(1)をもって貯留タンク(t)側からの流路(2)に
連結(3)されているが、この流路(2)には、この連
結部(3)を挟んでタンク(t)側に切換弁(v1)が、
また注入ノズル(b)側に切換弁(v2)がそれぞれ設け
られている。
(1)をもって貯留タンク(t)側からの流路(2)に
連結(3)されているが、この流路(2)には、この連
結部(3)を挟んでタンク(t)側に切換弁(v1)が、
また注入ノズル(b)側に切換弁(v2)がそれぞれ設け
られている。
ピストンシリンダ(a)のシリンダ(c)内にはピス
トン(d)があって、ピストン(d)の後退(上昇)に
よって流路(2)の貯留タンク(t)側の切換弁(v1)
を開くとともに、注入ノズル(b)側の切換弁(v2)を
閉じ、貯留タンク(t)より流体を流路(1)を通して
シリンダ(c)内に吸入する。
トン(d)があって、ピストン(d)の後退(上昇)に
よって流路(2)の貯留タンク(t)側の切換弁(v1)
を開くとともに、注入ノズル(b)側の切換弁(v2)を
閉じ、貯留タンク(t)より流体を流路(1)を通して
シリンダ(c)内に吸入する。
シリンダ(c)内に吸入された一定量の流体は、次の
ピストン(d)の前進(下降)によって、流路(1)を
通って流路(2)に押出されるが、この場合流路(2)
の切換弁(v1)側は閉じられるとともに、切換弁(v2)
が開くから、この押出された流体は、流路(2)の切換
弁(v2)を通って注入ノズル(b)より下方の充填容器
(e)に注入される。
ピストン(d)の前進(下降)によって、流路(1)を
通って流路(2)に押出されるが、この場合流路(2)
の切換弁(v1)側は閉じられるとともに、切換弁(v2)
が開くから、この押出された流体は、流路(2)の切換
弁(v2)を通って注入ノズル(b)より下方の充填容器
(e)に注入される。
以上の装置は、一般にピストン・シリンダ形ポンプに
よる定量充填装置の基本的なものである。
よる定量充填装置の基本的なものである。
このような液体の定量充填装置にあって、流体に気泡
を含有しているような場合、あるいは圧力によって圧縮
される固形物を含有しているような場合にあっては、圧
縮によってシリンダ(c)内における液体は、容積変動
を生ずるから、一定のピストンのストロークでは、充填
流体の定量性が損なわれることになる。
を含有しているような場合、あるいは圧力によって圧縮
される固形物を含有しているような場合にあっては、圧
縮によってシリンダ(c)内における液体は、容積変動
を生ずるから、一定のピストンのストロークでは、充填
流体の定量性が損なわれることになる。
このような圧力による容積変動に対応するために、本
発明にあっては、シリンダ(c)内におけるピストン
(d)の移動量を圧力変動に応じて調節しようとするも
のである。
発明にあっては、シリンダ(c)内におけるピストン
(d)の移動量を圧力変動に応じて調節しようとするも
のである。
すなわち、本発明にあっては、シリンダ(c)からの
流路(1)への出口に圧力測定器(f)を設け、この圧
力測定器(f)で測定した圧力を、圧力変換器(g)に
おいて信号に変換し、これを制御装置(h)に送って、
測定値からサーボモータ(m)の回転を制御する信号を
コントローラ(i)に送り、このコントローラ(i)に
よってサーボモータ(m)の回転を圧力変動に対応させ
る。
流路(1)への出口に圧力測定器(f)を設け、この圧
力測定器(f)で測定した圧力を、圧力変換器(g)に
おいて信号に変換し、これを制御装置(h)に送って、
測定値からサーボモータ(m)の回転を制御する信号を
コントローラ(i)に送り、このコントローラ(i)に
よってサーボモータ(m)の回転を圧力変動に対応させ
る。
このサーボモータ(m)の回転は、例えばピニオンと
ラックによりピニオン(d)のロッド(j)を移動さ
せ、これによりピストン(d)のシリンダ(c)内の移
動量を圧力変動に対応させるように構成したものであ
る。
ラックによりピニオン(d)のロッド(j)を移動さ
せ、これによりピストン(d)のシリンダ(c)内の移
動量を圧力変動に対応させるように構成したものであ
る。
この際、サーボモータ(m)の回転を、その回転量、
すなわちピストン(d)の往動ストロークをそのほぼ最
初の2/3を高速に、残りの1/3を低速に、さらに復動を高
速になるようにコントローラ(i)にて制御する。
すなわちピストン(d)の往動ストロークをそのほぼ最
初の2/3を高速に、残りの1/3を低速に、さらに復動を高
速になるようにコントローラ(i)にて制御する。
本発明は、以上説明したようにシリンダ(c)内の流
体がピストン(d)による押圧によって容積変動を生ず
るような場合において、この圧力変動を測定して、これ
によりピストン(d)の移動を調節し、もって液体の充
填容器(e)に定量注入するようにしたものである。
体がピストン(d)による押圧によって容積変動を生ず
るような場合において、この圧力変動を測定して、これ
によりピストン(d)の移動を調節し、もって液体の充
填容器(e)に定量注入するようにしたものである。
その時、充填能力の向上を図るために、ピニオンの移
動に、高速、低速の速度変化をもたせるものである。
動に、高速、低速の速度変化をもたせるものである。
例えばホイップクリームを充填する充填機にあって
は、オーバーランしたホイップクリーム内には空気の気
泡が含有されているから、これをピストンで押圧して押
出すとき、気泡が潰れるなどしてその体積が変化し、ピ
ストンのストロークが一定であれば、充填量が変動す
る。
は、オーバーランしたホイップクリーム内には空気の気
泡が含有されているから、これをピストンで押圧して押
出すとき、気泡が潰れるなどしてその体積が変化し、ピ
ストンのストロークが一定であれば、充填量が変動す
る。
そこで、充填後の容器内のホイップクリーム量を一定
にするためには、常に変化するホイップクリームの圧力
に合わせてピストンの移動量を変化させることによっ
て、変化する容量に対応させる必要がある。
にするためには、常に変化するホイップクリームの圧力
に合わせてピストンの移動量を変化させることによっ
て、変化する容量に対応させる必要がある。
その際、ピストンの移動量、すなわちストロークの往
動の最初においてそのほぼ2/3を高速に、残りの1/3を低
速にし、復動を高速にすることにより、ホイップクリー
ム容器内への定量充填において、その充填能力を向上さ
せることになる。
動の最初においてそのほぼ2/3を高速に、残りの1/3を低
速にし、復動を高速にすることにより、ホイップクリー
ム容器内への定量充填において、その充填能力を向上さ
せることになる。
圧力Pの気泡含有流体が、ピストン・シリンダ形ポン
プのピストンの1往復当りの送液量の体積Qの流体を、
ピストンによって送り、注入ノズルから圧力P0の大気中
に出たときの体積をVとし、これら含まれている気体の
体積をA0、液体体積B、気孔率をρ0とすると、 ρ0=A0/(A0+B)となる。
プのピストンの1往復当りの送液量の体積Qの流体を、
ピストンによって送り、注入ノズルから圧力P0の大気中
に出たときの体積をVとし、これら含まれている気体の
体積をA0、液体体積B、気孔率をρ0とすると、 ρ0=A0/(A0+B)となる。
上記のQは、Dをシリンダの内直径、Lをピストンの
ストローク長さとすると、 Q=1/4・πD2・Lであり、 近似的には、 Vを一定にするためには、Pを実測して、 となるようにして、ストロークLを制御すればよい。
ストローク長さとすると、 Q=1/4・πD2・Lであり、 近似的には、 Vを一定にするためには、Pを実測して、 となるようにして、ストロークLを制御すればよい。
なお、気泡含有流体が、ピストンの移動による吸引中
に、その圧力Pが変動する場合には、その体積Vを経時
的に積算して、ピストンの停止を制御すればよい。
に、その圧力Pが変動する場合には、その体積Vを経時
的に積算して、ピストンの停止を制御すればよい。
規定の量の流体が容器(e)に充填されたとき、ピス
トンを一旦微少距離だけ注入動作にたいして逆動作させ
ることにより、ノズル端部における流体の液垂れを防止
する。
トンを一旦微少距離だけ注入動作にたいして逆動作させ
ることにより、ノズル端部における流体の液垂れを防止
する。
この動作は注入ノズル部分の容積の範囲内で行われる
もので、この動作の後、注入ノズルを閉鎖させれば、流
体の大気圧部分における残留がなくなり、定量性を向上
させるもので、高粘性流体の場合に特に有効な手段であ
る。
もので、この動作の後、注入ノズルを閉鎖させれば、流
体の大気圧部分における残留がなくなり、定量性を向上
させるもので、高粘性流体の場合に特に有効な手段であ
る。
(発明の効果) 本発明は、ピストン・シリンダ形ポンプにおける流体
の定量充填装置において、シリンダ内の容積変動による
流体圧力を検出する圧力側定器を配置し、この圧力測定
結果に基づいてピストンのストロークを調節する手段を
講じたものであるから、これまでのこの種の充填装置と
異なり、圧力により容積変動を生ずる流体であっても、
よくその容積変動に対してピストンのストロークを調節
し、容器への流体の定量の充填を行うことができる。
の定量充填装置において、シリンダ内の容積変動による
流体圧力を検出する圧力側定器を配置し、この圧力測定
結果に基づいてピストンのストロークを調節する手段を
講じたものであるから、これまでのこの種の充填装置と
異なり、圧力により容積変動を生ずる流体であっても、
よくその容積変動に対してピストンのストロークを調節
し、容器への流体の定量の充填を行うことができる。
そして、この際、ピストンの移動において、そのスト
ロークの前進行程における最初のほぼ2/3を高速に、残
りの1/3を低速に、さらに後退行程を高速になるように
構成することにより、圧力によって容積変動を生ずる流
体の定量充填において充填能力の向上を図ることができ
る。
ロークの前進行程における最初のほぼ2/3を高速に、残
りの1/3を低速に、さらに後退行程を高速になるように
構成することにより、圧力によって容積変動を生ずる流
体の定量充填において充填能力の向上を図ることができ
る。
またピストンのストロークの終了と同時にピストンを
僅かに後退することにより、流体の液垂れを防止するこ
とができ、このことが流体の定量性を向上させ、特に粘
性の高い流体においてよい結果をもたらすことができ
る。
僅かに後退することにより、流体の液垂れを防止するこ
とができ、このことが流体の定量性を向上させ、特に粘
性の高い流体においてよい結果をもたらすことができ
る。
図面は本発明の装置のフローシートである。 符号 a……ピストン・シリンダ形ポンプ b……注入ノズル c……シリンダ d……ピストン e……容器 f……圧力測定器 g……圧力変換器 h……制御装置 i……コントローラ j……ロッド m……サーボモータ t……貯留タンク v1、v2……切換弁 1……流路 2……流路 3……連結部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−199801(JP,A) 特開 昭60−90192(JP,A) 実開 昭58−61799(JP,U) 実開 昭52−161142(JP,U) 実開 平1−154101(JP,U) 実開 昭63−64601(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B67C 3/00 - 3/34 B65B 3/00 - 3/36
Claims (4)
- 【請求項1】ピストン・シリンダを用いた流体の定量充
填装置において、シリンダ内の容積変動による流体圧力
を検出する圧力測定器を配置し、これによる測定結果に
基づいてピストン・シリンダのピストンのストロークを
調節する手段を講じたことを特徴とする圧力により容積
が変動する流体の定量充填装置。 - 【請求項2】ピストン・シリンダのピストンのストロー
クの調節を、ピストンの前進行程においては最初のほぼ
2/3を高速に、残りのほぼ1/3を低速に、後退の行程を高
速にしたことを特徴とする請求項(1)に記載の圧力に
より容積が変動する流体の定量充填装置。 - 【請求項3】ピストン・シリンダのピストンのストロー
ク調節を、ピストンの直線運動に変換する回転運動のパ
ルスモータ、又はサーボモータの回転位置を制御するこ
とにより行なうことを特徴とする請求項(1)及び
(2)に記載の圧力により容積が変動する流体の定量充
填装置。 - 【請求項4】ピストン・シリンダで流体を定量吸引し、
これを充填容器に注入する充填装置において、流体の注
入終了と同時に、ピストン・シリンダのピストンのスト
ロークを一定距離吸引方向に移動させることを特徴とす
る請求項(1)に記載の圧力により容積が変動する液体
の定量充填装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2107950A JP2769227B2 (ja) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | 圧力により容積が変動する流体の定量充填装置 |
JP23932791A JP3275326B2 (ja) | 1990-04-24 | 1991-09-19 | 多層セラミック焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2107950A JP2769227B2 (ja) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | 圧力により容積が変動する流体の定量充填装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0532292A JPH0532292A (ja) | 1993-02-09 |
JP2769227B2 true JP2769227B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=14472163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2107950A Expired - Lifetime JP2769227B2 (ja) | 1990-04-24 | 1990-04-24 | 圧力により容積が変動する流体の定量充填装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2769227B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0848393A (ja) * | 1994-08-05 | 1996-02-20 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 高粘度液充填方法及びその装置 |
US9394153B2 (en) | 2007-03-15 | 2016-07-19 | The Coca-Cola Company | Multiple stream filling system |
MX2010008550A (es) | 2008-02-04 | 2010-09-24 | Coca Cola Co | Metodos para crear productos de bebidas personalizados. |
KR101569603B1 (ko) | 2011-04-06 | 2015-11-16 | 미쯔비시 쥬우꼬오 쇼구힌호오소오기까이 가부시키가이샤 | 회전식 충전기 및 회전식 충전기의 충전량 연산 방법 |
CN105253338B (zh) * | 2015-10-28 | 2017-10-10 | 重庆市巴南区环美金属加工厂 | 一种间歇式自动灌装设备 |
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1990
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