JP4169192B2 - Piston seal member - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、流動体を所定量ずつ計量して充填するための定量充填用ノズル装置に使用されるピストンのように、液体や粘性体のような流動体が充満している中でアウターシリンダとインナーシリンダの各シリンダの壁面に対して往復摺動させるように使用する環状のピストンに関し、特に、そのようなピストンにおいて各シリンダ壁面との摺接部材となるようにアウターシール部材とインナーシール部材として装着されている各シール部材の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
液体や粘性体のような流動体を所定量ずつ計量して充填するための定量充填用装置については、従来から様々な分野で種々の構造のものが数多く提案されているが、その一つとして、例えば、具の入ったカレーやシチューのような固形物が混入された高粘度の流動体であっても、ノズルの通路に固形物を詰まらせるようなことなく、一回毎の充填量を正確に計量して、計量した充填物を残すことなく正確且つ迅速に充填できるようにするための定量充填用ノズルが、本出願人により提案されて既に従来公知となっている(特開2001−328605号公報参照)。
【0003】
すなわち、特開2001−328605号公報には、大内径の計量シリンダの下方を小内径の排出シリンダとしたアウターシリンダに対して、排出シリンダと同じ内径のインナーシリンダが、排出シリンダの上端との間に所定の間隔を空けた状態で計量シリンダ(アウターシリンダ)の内側に同芯的に配設されており、貯留タンクの底部に固定されるアウターシリンダとインナーシリンダに対して、計量シリンダ(アウターシリンダ)の内面とインナーシリンダの外面に摺接するようにアウターピストンが上下動自在に配設され、インナーシリンダの内面と排出シリンダの内面に摺接するようにインナーピストンが上下動自在に配設されていると共に、インナーピストンの下部が、インナーシリンダと排出シリンダの間を閉鎖できる長さの円柱状の密閉栓部に形成され、インナーピストンの密閉栓部から上方の部分が、大きく外部に開放された空間部を有する連通経路部に形成されている定量充填用ノズルの構造が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来公知の定量充填用のノズル装置において、アウターシリンダ(計量シリンダ)とインナーシリンダの間に設けられている環状のピストン(アウターピストン)は、その内周側がインナーシリンダの壁面(外周面)と摺接し、その外周側がアウターシリンダの壁面(内周面)と摺接した状態で、固形物が混入された高粘度の流動体が充満している空間(アウターシリンダとインナーシリンダの間に形成される計量室)内を上下方向に往復摺動するものであるが、そのような環状のピストンでは、内周側(インナーシリンダ側)の摺接部と外周側(アウターシリンダ側)の摺接部の何れにおいても、良好な摺動性が求められると共に、ピストンとシリンダ壁面との隙間に流動体が入り込まないように、良好な密閉性が求められている。
【0005】
そのため、従来は、図3に示すように、環状のピストン(アウターピストン)2の本体部分に対して、その外周側(アウターシリンダ5の側)と内周側(インナーシリンダ6の側)のそれぞれで、ピストン2の上部と下部のそれぞれに、弾性を有するOリング51と滑り性に優れた横断面が矩形のスライドリング52との組み合わせによる摺接部50が設けられており、そのようにOリング51とスライドリング52との組み合わせによる摺接部50をピストン2の本体部分に設けるために、ピストン2の本体部分を三つの部材2a,2b,2cに分割してボルト13により一体的に組み付けるようにしている。
【0006】
しかしながら、そのような構造によれば、装置の使用時(充填作業中)においては、Oリング51の弾性によりスライドリング52がシリンダ5,6の壁面に押し付けられることで密閉性が得られるものの、装置の使用後(充填作業の終了後)には、図示していないが、タンクの底壁に設けられた複数本のピンの間にアウターピストン2を引き上げた状態で、洗浄液の噴射等によりアウターピストン2を洗浄する際に、Oリング51とスライドリング52を装着している摺接部50の部分の隙間に侵入した充填物(流動体)が、この洗浄の工程では充分には落ち難いことから、残留した充填物により衛生上の問題が発生するような虞が生じることとなる。
【0007】
なお、定量充填用装置における使用後のピストンの洗浄に関して、従来から様々な提案がなされているが、例えば、特公平7−100486号公報に記載されているような、Oリングとスライドリングとによる摺接部が設けられているピストンの場合には、ピストン自体の内部に洗浄用の通路を設けることが必要となって、装置自体が複雑なものとなり、また、例えば、特開平8−151099号公報に記載されているような、弾性変形が可能な材料によるシール部材(密封部材)が装着されたピストンの場合には、装置の使用時にシール部材での密閉性が充分に得られないような虞がある。
【0008】
本発明は、上記のような問題の解消を課題とするもので、定量充填用ノズル装置に使用されるピストンのように流動体が充満しているアウターシリンダとインナーシリンダの間で使用される環状のピストンの各シール部材について、使用時には、良好な密閉性と摺動性を得ることができて、しかも、使用後には、洗浄液の噴射等により良好に洗浄できるようにすることを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、アウターシリンダとインナーシリンダ の間に設けられる環状のピストンで、流動体が充満している中で各シリンダの壁面に対して往復摺動する環状のピストンの外周側に設けられるアウターシール部材と内周側に設けられるインナーシール部材のそれぞれにおいて、弾性変形が可能な樹脂材料からなる環状の各シール部材で、各シール部材の端面のシリンダ壁面との摺接部に近い部分が、流動体と接触するようにピストンの進行方向に露出されていて、この端面の露出部分に、ピストンの進行方向に向かって開口する環状溝が形成されていると共に、各シール部材の環状溝の縦断面形状が、同じ形状で同じ大きさになっていることを特徴とするものである。
【0010】
上記のような構造のシール部材によれば、環状のピストンの外周側に設けられるアウターシール部材と内周側に設けられるインナーシール部材のそれぞれで、使用時に、ピストンの進行に連れて流動体が環状溝の内部に押し込まれ、それに連れて環状溝の幅を拡げるようにシール部材が弾性変形することにより、シール部材の摺接部がシリンダ壁面の側に押し付けられて、シール部材の摺接部とシリンダ壁面との間での密閉性が良くなると共に、それによりシール部材とシリンダ壁面との隙間に流動体(充填物等)が入り込まないことで、摺動性を良好な状態に維持することができる。
【0011】
また、使用時に環状溝の幅を拡げるようにシール部材が弾性変形することにより、ピストンの本体部分とシール部材との接合面が一層強く密着されることとなって、ピストンの本体部分とシール部材との隙間に流動体(充填物等)が入り込むのを防ぐことができるため、使用後には、シール部材を含むピストン全体を洗浄液の噴射等によって良好に洗浄することができる。
【0012】
さらに、アウターシール部材とインナーシール部材の各シール部材で、それらの環状溝の縦断面形状を同じ形状で同じ大きさとしていることから、アウターシリンダとインナーシリンダの間に設けられる環状のピストンの作動時に、アウターシール部材とインナーシール部材のそれぞれの環状溝による抵抗力の相異からピストンの動きにブレを起こすようなことはない。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のピストンのシール部材の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、図1は、本発明の一実施形態について、定量充填用ノズル装置の要部の構造を示し、図2は、図1に示した装置のアウターピストン(シール部材を含む)の環状の一部(ボルトのない部分)をリング切断した断面構造を示すものである。また、図3は、従来例について、定量充填用ノズル装置のアウターピストンの構造を示し、図4および図5は、充填時(使用時)の各段階での定量充填用ノズル装置の作動状態を示すものである。
【0014】
本実施形態のシール部材が装着されたピストンは、固形物が混入された流動体の食品(具の入ったカレーやシチュー等)を所定量ずつ計量してカップ容器に連続的に充填するために定量充填用ノズル装置に使用されるものであって、この定量充填用ノズル装置は、充填物となる流動体の食品が貯留されているタンクの底部に設置されるものである。なお、この装置によるカップ容器への食品の充填については、例えば、クリーンルーム内(クラス10,000の空気清浄度)に設置されている無菌充填ラインにおいて、特に空気清浄度が高レベル領域として画成されたクリーンブース内(クラス100の空気清浄度)で行われている。
【0015】
そのような定量充填用ノズル装置において、図1に示すように、本実施形態のピストンのシール部材は、装置1の内部に設けられる環状のアウターピストン2の外周側と内周側にそれぞれ装着されるアウターシール部材3とインナーシール部材4のそれぞれであって、環状のアウターピストン2は、同芯的に配設された大径円筒状のアウターシリンダ5と小径円筒状のインナーシリンダ6との間で上下方向に摺動自在に設置されている。なお、アウターシリンダ5とインナーシリンダ6は、図示していないが、充填物となる食品を貯留するタンクの底部に対して適宜の結合手段により固定的に設置されるものである。
【0016】
大径円筒状のアウターシリンダ5の下端には、傾斜角度が約45°の逆円錐状の傾斜面を内周面とする底部材7を介して、インナーシリンダ6の内径と同じ内径の排出シリンダ8が一体的に結合されており。インナーシリンダ6の下方には、排出シリンダ8から上方に所定の間隔で、充填物である流動体を通過させるための通路9が空けられている。そして、環状のアウターピストン2は、その外周側でアウターシリンダ5の内周面と摺接し、その内周側でインナーシリンダ6の外周面と摺接していて、その下端面は、底部材7の内周面の傾斜面と合致する逆円錐状の傾斜面に形成されている。
【0017】
一方、インナーシリンダ6の内側には、インナーシリンダ6の内周面や排出シリンダ8の内周面に摺接するように、下端部が密閉栓部10aに形成されたインナーピストン10が上下摺動自在に配設されており、このインナーピストン10の下部は、中実円柱状の密閉栓部10aとして形成されていて、この密閉栓部10aは、インナーシリンダ6と排出シリンダ8との間に空けられた通路9を閉鎖できる長さに形成されている。インナーピストン10の密閉栓部10aから上方の部分は、中空円筒体の周壁部分の一部だけが支柱として残されたような状態で、大きく外部に開放された空間部を有する連通経路部10bとして形成されている。
【0018】
なお、定量充填用ノズル装置のピストン部分となるアウターピストン2とインナーピストン10は、例えば、図4(A)に示すように、貯留タンクを上方から貫通しているアウターロッド11とインナーロッド12のそれぞれの下端に螺着により着脱可能に連結されており、異なるタイミングで交互に上下往復駆動される各ロッド11,12の動きに連れてそれぞれ上下往復動するものである。
【0019】
上記のような構造を備えた定量充填用ノズル装置1は、図示していないが、固形物が混入された流動体の食品を貯留するタンクの底部に設置されるものであって、このタンク内では、攪拌板が上下往復動することで固形物が偏らないように食品が常に攪拌されている。そのようなタンク内の流動体の食品をカップ容器に充填する時の上記のような定量充填用ノズル装置の作動状態について、図4および図5によって以下に説明する。
【0020】
定量充填用ノズル装置では、アウターピストン2とインナーピストン10が共に下限位置にある状態で、インナーシリンダ6と排出シリンダ8の間の通路9はアウターピストン2により密閉され、排出シリンダ8はインナーピストン10の密閉栓部10aにより密閉され、タンクの内部とインナーピストン10の連通経路部10bとは連通されている。そのような状態から、図4(A)に示すように、アウターロッド11が上昇するのに連れてアウターピストン2が上昇すると、アウターピストン2が上限位置で停止するまでは、アウターピストン2の上昇により発生する吸引力によって、タンク内の食品はインナーピストン10の連通経路部10bから通路9を通って、アウターシリンダ5とインナーシリンダ6の間の空間(計量室)に強制的に導入される。
【0021】
次いで、アウターピストン2が上限位置で停止した状態から、インナーロッド12が上昇するのに連れてインナーピストン10の密閉栓部10aが上昇すると、排出シリンダ8の上方の通路9が密閉栓部10aにより一時的に閉鎖されて、所定量の食品がアウターシリンダ5とインナーシリンダ6の間の空間(計量室)により正確に計量されてから、図4(B)に示すように、タンク内からアウターシリンダ5とインナーシリンダ6の間の空間(計量室)への食品の流入が密閉栓部10aにより遮断された状態で、排出シリンダ8の上方の通路9が開くことにより、アウターシリンダ5とインナーシリンダ6間の空間(計量室)で計量された所定量の食品だけが、排出シリンダ8を通って下方に落下し始めることで充填が開始される。
【0022】
次いで、インナーピストン10が上限位置で停止した状態(密閉栓部10aによりタンク内から計量室内への食品の流入を遮断している状態)から、図5(C)に示すように、アウターロッド11が下降するのに連れてアウターピストン2が下降すると、アウターシリンダ5とインナーシリンダ6の間の空間(計量室)にある食品は、固形物が混入された高粘度の流動体であっても、アウターピストン2によりアウターシリンダ5とインナーシリンダ6の間の空間(計量室)から強制的に残らず押し出され、排出シリンダ8を通って下方に落下することで、その下方に置かれたカップ容器(図示せず)内に充填される。
【0023】
そして、図5(D)に示すように、アウターピストン2が下限位置で停止した状態から、インナーロッド12が下降するのに連れてインナーピストン10が下降すると、アウターシリンダ5とインナーシリンダ6の間の空間(計量室)から排出シリンダ8に押し出された食品は、インナーピストン10の密閉栓部10aによって排出シリンダ8から強制的に残らず押し出されて、その下方に置かれたカップ容器(図示せず)内に残らず充填されることとなり、インナーピストン10が下限位置で停止した段階で、その回の充填が完了して次回の充填に連続的に移行することとなる。
【0024】
上記のように作動する定量充填用ノズル装置によれば、同芯的に配置されているアウターピストン2とインナーピストン10を異なるタイミングで交互に上下往復動させるだけの簡単な機構により、充填の対象となる食品が固形物を混入した高粘度の流動体であっても、ノズルの通路に固形物を詰まらせることなく、一回毎の充填量を正確に計量してから、計量した流動体をノズル内に残すことなく正確且つ迅速に連続して充填することができる。
【0025】
ところで、上記のように作動する定量充填用ノズル装置において、本実施形態では、図1に示すように、アウターシリンダ5とインナーシリンダ6の間に設けられる環状のアウターピストン2は、その本体部分が上部材2aと下部材2bの二部材に分割されており、両部材はボルト13(ボルト部材、及び、ピストンロッドの下端に形成されたボルト部分)により一体的に結合されていて、ボルト13の基部とアウターピストン2(上部材2a)の上端面との接合面の液密性を向上させるために、ボルト13とアウターピストン2(上部材2a)の間にはリングシール14が介装されている。そして、そのようなアウターピストン2の本体部分に対して、その外周側には、アウターシリンダ5の内周面に摺接するアウターシール部材3が装着され、また、その内周側には、インナーシリンダ6の外周面に摺接するインナーシール部材4が装着されている。
【0026】
そのようにアウターシール部材3とインナーシール部材4とが装着されたアウターピストン2について更に詳しく説明すると、本実施形態では、図2に示すように、アウターピストン2の上部材2aと下部材2bとの接合面は、液密性を向上させるために、階段状に段差が付けられている。また、アウターピストン2の外周面には、上部材2aと下部材2bとの接合面を跨ぐように、縦断面が縦長なコの字状となるように外側方が開放された環状の凹部21が形成されており、この外側凹部21の上端と下端のそれぞれの外周端には、外側凹部21の内部で上下方向に(即ち、ピストンの軸線方向に)突出するように、環状の係止突起22,22がそれぞれ形成されている。
【0027】
そして、そのようなアウターピストン2に対して、弾性変形が可能な樹脂材料からなる環状のアウターシール部材3が、その内周側の略半分を外側凹部21の内部に嵌入させ、その上端面と下端面にそれぞれ係止突起22,22を食い込ませた状態で、アウターピストン2の外周側に装着されている。すなわち、アウターシール部材3の内周側の略半分は、各係止突起22,22により外部からは液密的に遮断された状態で、外側凹部21の壁面に密着して嵌入されるようになっている。
【0028】
なお、本実施形態では、アウターピストン2の上部材2aと下部材2bのそれぞれの係止突起22,22の頂点同士を結ぶ線がアウターピストン2の軸線方向と一致するようにしていることで、アウターピストン2が作動中に、上下の係止突起22,22の何れかを支点とする回転モーメントがアウターシール部材3に発生することはなく、そのような回転モーメントの発生によりアウターピストン2の本体部分(上部材2aと下部材2b)とアウターシール部材3との間の液密性が損なわれることがないようにしている。
【0029】
そのようにアウターピストン2に装着されているアウターシール部材3の外周側の略半分(外側凹部21から出ている部分)において、その外周面には、その上下両端付近のそれぞれに、シリンダ壁面(アウターシリンダ5の内周面)に向かって山状に突出した環状の摺接用突起31,31が形成されており、山状に突出した上下の各摺接用突起31,31の間の部分は円筒状の外面形状となっていて、山状に突出した各摺接用突起31,31の環状の山頂部分が、シリンダ壁面(アウターシリンダ5の内周面)と線接触した状態で摺接するような摺接部となっている。
【0030】
また、アウターシール部材3の外周側の略半分(外側凹部21から出ている部分)において、アウターシール部材3の上下両端面には、アウターピストン2の進行方向(上方又は下方)に向かって開口するように、縦断面がU字形(又はV字形でも良い)の環状溝32,32が形成されている。この縦断面U字形の環状溝32,32の深さについては、山状に突出した環状の各摺接用突起31,31の上下方向の長さに略対応する深さになっている。なお、上下の各摺接用突起31,31のそれぞれについては、形状と大きさが同一であり、また、上下の各環状溝32,32のそれぞれについても、形状と深さが同一である。
【0031】
アウターピストン2の外周側に装着されるアウターシール部材3については以上に説明したようなものであるが、アウターピストン2の内周側に装着されるインナーシール部材4については、アウターシール部材3の場合と比べて、内側(内周側)と外側(外周側)の関係が逆になり、部材4の厚さ(幅)とリング径が異なり、各摺接用突起41,41や各環状溝42,42のリング径が異なるものの、その材質や基本的な縦断面形状やアウターピストン2への装着構造についてはアウターシール部材3の場合と同様であることから、インナーシール部材4についての詳しい説明は省略する。
【0032】
上記のようなアウターシール部材3とインナーシール部材4とが装着されたアウターピストン2では、その作動時において、アウターピストン2が下方へ向かって進行する時には、アウターシール部材3とインナーシール部材4のそれぞれの下端側で、それぞれの環状溝32,42の内部に流動体(充填物)が押し込まれ、それに連れてそれぞれの環状溝32,42の幅が拡がるように各シール部材3,4が弾性変形することにより、各シール部材3,4の下端付近の摺接部である下部の摺接用突起(山状に突出した環状の突起)31,41が、それぞれのシリンダ壁面(アウターシリンダ5の内周面とインナーシリンダ6の外周面)に押し付けられると共に、アウターピストン2の下部材2bと各シール部材3,4との接合面が、その出口付近(係止突起22の付近)で一層強く密着されることとなる。
【0033】
また、逆に、アウターピストン2が上方へ向かって進行する時には、アウターシール部材3とインナーシール部材4のそれぞれの上端側で、それぞれの環状溝32,42の内部に流動体(充填物)が押し込まれ、それに連れてそれぞれの環状溝32,42の幅が拡がるように各シール部材3,4が弾性変形することにより、各シール部材3,4の上端付近の摺接部である上部の環状突起(山状に突出した環状突起)31,41が、それぞれのシリンダ壁面(アウターシリンダ5の内周面とインナーシリンダ6の外周面)に押し付けられると共に、アウターピストンの上部材2aと各シール部材3,4との接合面が、その出口付近(係止突起22の付近)で一層強く密着されることとなる。
【0034】
さらに、アウターシール部材3の上下の各環状溝32,32,と、インナーシール部材4の上下の各環状溝42,42とは、リング径は異なるものの、溝の縦断面形状(U字形)については、同じ形状で同じ大きさとしていることから、装置の作動時に、アウターシール部材3とインナーシール部材4のそれぞれの環状溝32,42による抵抗力の相異からアウターピストン2の動きにブレを起こすようなことはない。
【0035】
上記のように作動時に弾性変形する本実施形態の各シール部材(アウターシール部材3とインナーシール部材4)によれば、アウターピストン2が上下方向に往復摺動する際に、何れの方向に進行するときでも、常に、進行方向の側において、各シール部材3,4がそれぞれの環状溝32,42の幅を拡げるように弾性変形することにより、各シール部材3,4の摺接部31,41での密閉性が良好なものとなって、その結果、アウターピストン2と各シリンダ5,6の壁面との隙間に流動体(充填物)を侵入させないことで、アウターピストン2の摺動性を常に良好に維持することができると共に、各シリンダ5,6の壁面との隙間から流動体(充填物)を漏らすことなくアウターピストン2により流動体(充填物)を押し出すことで、流動体(充填物)の充填量(押し出し量)をバラツキなく常に正確なものとすることができる。
【0036】
また、各シール部材3、4がそれぞれの環状溝32、42の幅を拡げるように弾性変形することにより、アウターピストン2の本体部分(上部材2a又は下部材2b)と各シール部材3,4との接合面を一層強く密着させることから、アウターピストン2の本体部分2a,2bと各シール部材3,4との隙間に流動体(充填物)を侵入させるようなことがなく、その結果、使用後に、洗浄液の噴射等によりアウターピストン2を洗浄する際には、アウターピストン2の本体部分2a,2bと各シール部材3,4との隙間に流動体(充填物)を残留させるようなことなく、各シール部材3,4を含むアウターピストン2の全体を洗浄液の噴射等によって良好に洗浄することができる。
【0037】
さらに、各シール部材3、4のそれぞれの環状溝32、42の縦断面形状が同じ形状で同じ大きさであることから、アウターピストン2の作動時に、アウターシール部材3とインナーシール部材4のそれぞれの環状溝32、42による抵抗力の相異からアウターピストン2の動きにブレを起こすようなことはない。
【0038】
なお、上記のようなアウターシール部材3とインナーシール部材4を装着したアウターピストン2を使用した定量充填用ノズル装置1について、プラスチックカップに野菜入りスープを8時間にわたって定量充填した後、アウターピストン2をアウターシリンダ5とインナーシリンダ6の間から引き抜いて、アウターシリンダ5の上方でタンクの底部に立設された複数のピン(図示せず)により支持した状態で、80℃、2%の苛性ソーダ水を噴霧して洗浄したところ、残留付着物は見当たらず、洗浄性は良好であった。また、洗浄液を散布させながらアウターシリンダ5とインナーシリンダ6との間で上下に往復させる洗浄方法でも、洗浄性は良好であった。
【0039】
以上、本発明のピストンのシール部材の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に示した具体的な構造にのみ限定されるものではなく、例えば、上記の実施形態ではアウターシール部材3とインナーシール部材4をそれぞれ一つずつの部材として形成しているが、そのような構造に限らず、アウターシール部材3とインナーシール部材4をそれぞれ二つずつの部材として形成するように実施することも可能であり、また、上記の実施形態に示したような定量充填用ノズル装置に限らず、その他の装置に使用されるものであっても良く、シール部材自体の具体的な構造についても、例えば、環状溝の断面形状については、縦断面がU字形やV字形の環状溝に限定されるものではなく、流動体が環状溝に押し込まれることで溝の幅を拡げるようにシール部材を弾性変形させるようなものであれば適宜の形状で良い等、適宜に設計変更が可能なものであることは言うまでもない。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したような本発明のピストンのシール部材によれば、使用時には、環状溝の幅を拡げるようにシール部材が弾性変形することで、シール部材の摺接部がシリンダ壁面の側に押し付けられるため、シール部材の摺接部での密閉性が良くなり、シール部材とシリンダ壁面との隙間に流動体が入り込まないことで、摺動性を良好な状態に維持することができる。また、シール部材の弾性変形により、ピストンの本体部分とシール部材との接合面が一層強く密着されて、ピストンの本体部分とシール部材との隙間に流動体が入り込まないことで、使用後には、シール部材を含むピストン全体を洗浄液の噴射等によって良好に洗浄することができる。さらに、各シール部材のそれぞれの環状溝の縦断面形状を同じ形状で同じ大きさとしていることで、アウターシリンダとインナーシリンダの間に設けられる環状のピストンの作動時に、各シール部材のそれぞれの環状溝による抵抗力の相異からピストンの動きにブレを起こすようなことはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のピストンのシール部材の一実施形態について、シール部材が使用されている定量充填用ノズル装置の要部の構造を示す縦断面図。
【図2】 図1に示した装置のアウターピストン(シール部材を含む)の環状の一部(ボルトのない部分)をリング切断した切断端面の構造を示す縦断面図。
【図3】 従来例について、定量充填用ノズル装置のアウターピストンの構造を示す縦断面図。
【図4】 定量充填用ノズル装置による充填時の各段階(A),(B)での作動状態を示す縦断面説明図。
【図5】 定量充填用ノズル装置による充填時の図4の(A),(B)に続く各段階(C),(D)での作動状態を示す縦断面説明図。
【符号の説明】
1 定量充填用ノズル装置
2 アウターピストン
3 アウターシール部材
4 インナーシール部材
5 アウターシリンダ
6 インナーシリンダ
31 摺接用突起(シリンダ壁面との摺接部)
32 環状溝
33 円筒面(シリンダ壁面との摺接部)
41 摺接用突起(シリンダ壁面との摺接部)
42 環状溝
43 円筒面(シリンダ壁面との摺接部)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, for example, a piston such as a piston used in a quantitative filling nozzle device for weighing and filling a fluid by a predetermined amount is filled with a fluid such as a liquid or a viscous material.Each of outer cylinder and inner cylinderUsed to reciprocate against the cylinder wallAnnularWith respect to pistons, especially in such pistonseachTo be a sliding contact member with the cylinder wallAs an outer seal member and an inner seal memberAttachedeachThe present invention relates to the structure of a seal member.
[0002]
[Prior art]
As for quantitative filling devices for weighing and filling fluids such as liquids and viscous materials by a predetermined amount, many devices of various structures have been proposed in various fields. For example, even a high-viscosity fluid mixed with solid materials such as curry or stew containing ingredients can be filled each time without clogging the solid matter in the nozzle passage. A quantitative filling nozzle for accurately weighing and filling accurately and quickly without leaving a weighed filling material has been proposed by the applicant of the present invention (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-2001). No. 328605).
[0003]
That is, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-328605, an inner cylinder having the same inner diameter as the discharge cylinder is provided between the upper end of the discharge cylinder and an outer cylinder having a small inner diameter discharge cylinder below the large inner diameter measurement cylinder. Are arranged concentrically on the inner side of the measuring cylinder (outer cylinder) with a predetermined interval between them, and the measuring cylinder (outer cylinder) is fixed to the outer cylinder and inner cylinder fixed to the bottom of the storage tank. The outer piston is slidably contacted with the inner surface of the inner cylinder and the outer surface of the inner cylinder, and the inner piston is movably moved vertically so as to be in slidable contact with the inner surface of the inner cylinder and the inner surface of the discharge cylinder. In addition, the lower part of the inner piston is a circle that can be closed between the inner cylinder and the discharge cylinder. The structure of a fixed-quantity filling nozzle is disclosed, which is formed in a continuous sealing plug portion, and a portion above the sealing plug portion of the inner piston is formed in a communication path portion having a space portion that is largely open to the outside. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventionally known quantitative filling nozzle device as described above, the annular piston (outer piston) provided between the outer cylinder (measuring cylinder) and the inner cylinder has an inner peripheral side wall surface of the inner cylinder. A space (outer cylinder and inner cylinder) filled with high-viscosity fluid mixed with solids in a state where the outer peripheral surface is in sliding contact with the outer peripheral surface and the outer peripheral side is in sliding contact with the wall surface (inner peripheral surface) of the outer cylinder. In such an annular piston, the sliding part on the inner peripheral side (inner cylinder side) and the outer peripheral side (outer cylinder side) ) Is required to have good slidability and good sealing properties so that fluid does not enter the gap between the piston and the cylinder wall surface. It is fit.
[0005]
Therefore, in the past,3As shown in FIG. 2, the upper part of the
[0006]
However, according to such a structure, when the apparatus is in use (during filling operation), the
[0007]
Various proposals have been made regarding the cleaning of the piston after use in the fixed-quantity filling device. For example, by using an O-ring and a slide ring as described in Japanese Patent Publication No. 7-1000048. In the case of a piston provided with a sliding contact portion, it is necessary to provide a cleaning passage inside the piston itself, which complicates the apparatus itself. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-15199 In the case of a piston equipped with a sealing member (sealing member) made of a material that can be elastically deformed as described in the official gazette, the sealing member cannot be sufficiently sealed when the apparatus is used. There is a fear.
[0008]
An object of the present invention is to solve the above-described problems, and a fluid is filled like a piston used in a nozzle device for quantitative filling.Between outer cylinder and inner cylinderUsed inAnnularPistoneachIt is an object of the present invention to provide a sealing member with good sealing properties and slidability when used, and to be able to clean well after use by spraying a cleaning liquid.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventionOuter cylinder and inner cylinder An annular piston provided betweenWhile the fluid is fulleachReciprocates against the cylinder wallEach of an outer seal member provided on the outer peripheral side of the annular piston and an inner seal member provided on the inner peripheral sideIn an annular shape made of a resin material capable of elastic deformationeachWith a seal member,eachThe part close to the sliding contact portion of the end surface of the seal member with the cylinder wall surface is exposed in the piston traveling direction so as to come into contact with the fluid.TheIn the exposed part of this end face, an annular groove is formed that opens in the direction of travel of the piston.In addition, the longitudinal cross-sectional shape of the annular groove of each seal member is the same shape and the same sizeIt is characterized by this.
[0010]
According to the sealing member having the above structure,Each of the outer seal member provided on the outer peripheral side of the annular piston and the inner seal member provided on the inner peripheral sideIn use, the fluid is pushed into the annular groove as the piston advances, and the seal member is elastically deformed so as to expand the width of the annular groove. Is pressed against the side of the seal member to improve the sealing between the sliding contact portion of the seal member and the cylinder wall surface, and thereby fluid (filler, etc.) does not enter the gap between the seal member and the cylinder wall surface. Thus, the slidability can be maintained in a good state.
[0011]
In addition, when the seal member is elastically deformed so that the width of the annular groove is widened in use, the joint surface between the piston main body portion and the seal member is more tightly adhered, so that the piston main body portion and the seal member are in close contact with each other. Since the fluid (filler or the like) can be prevented from entering the gap, the entire piston including the seal member can be cleaned well by spraying the cleaning liquid after use.
[0012]
Further, since the annular grooves have the same shape and the same size in the outer seal member and the inner seal member, the operation of the annular piston provided between the outer cylinder and the inner cylinder is performed. Sometimes, the movement of the piston does not blur due to the difference in resistance force between the annular grooves of the outer seal member and the inner seal member.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a sealing member for a piston of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the structure of the main part of a fixed-quantity filling nozzle device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an annular outer piston (including a seal member) of the device shown in FIG. The cross-sectional structure which ring-cuts the part (part without a bolt) is shown. Also figure3Shows the structure of the outer piston of the quantitative filling nozzle device for the conventional example,4And figure5These show the operating states of the quantitative filling nozzle device at each stage of filling (in use).
[0014]
The piston equipped with the seal member of this embodiment is for measuring a predetermined amount of fluid food (such as curry or stew containing ingredients) mixed with solids and filling the cup container continuously. The fixed-quantity filling nozzle device is used in a fixed-quantity filling nozzle device, and is installed at the bottom of a tank in which fluid food serving as a filling material is stored. In addition, the filling of food into the cup container by this apparatus is defined, for example, in the aseptic filling line installed in a clean room (class 10,000 air cleanliness), particularly in a high level region of air cleanliness. In a clean booth (class 100 air cleanliness).
[0015]
In such a quantitative filling nozzle device, as shown in FIG. 1, the piston sealing members of the present embodiment are respectively mounted on the outer peripheral side and the inner peripheral side of an annular
[0016]
A discharge cylinder having the same inner diameter as the
[0017]
On the other hand, inside the
[0018]
In addition, the
[0019]
Although not shown, the fixed quantity filling
[0020]
In the fixed quantity filling nozzle device, the
[0021]
Next, from the state where the
[0022]
Then, from the state where the
[0023]
And figure5As shown in (D), when the
[0024]
According to the quantitative filling nozzle device that operates as described above, the object to be filled is provided by a simple mechanism in which the
[0025]
By the way, in the fixed quantity filling nozzle device that operates as described above, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the annular
[0026]
The
[0027]
And with respect to such an
[0028]
In the present embodiment, the line connecting the vertices of the locking
[0029]
In the outer half of the
[0030]
In addition, in the substantially half of the outer seal side of the outer seal member 3 (the part protruding from the outer recess 21), the upper and lower end surfaces of the
[0031]
The
[0032]
In the
[0033]
On the other hand, when the
[0034]
Further, although the upper and lower
[0035]
According to the seal members (
[0036]
Further, each
[0037]
Furthermore, since the longitudinal cross-sectional shape of each
[0038]
For the quantitative
[0039]
As mentioned above, although one embodiment of the sealing member of the piston of the present invention was described, the present invention is not limited only to the specific structure shown in the above embodiment. The
[0040]
【The invention's effect】
According to the piston sealing member of the present invention as described above, in use, the sliding contact portion of the sealing member is pressed against the cylinder wall surface side by elastically deforming the sealing member so as to widen the annular groove. For this reason, the sealing property at the sliding contact portion of the seal member is improved, and the fluid does not enter the gap between the seal member and the cylinder wall surface, so that the slidability can be maintained in a good state. In addition, due to the elastic deformation of the seal member, the joint surface between the main body portion of the piston and the seal member is more closely adhered, and the fluid does not enter the gap between the main body portion of the piston and the seal member. The entire piston including the seal member can be cleaned well by spraying cleaning liquid or the like.Further, since the longitudinal sectional shape of each annular groove of each seal member is the same shape and the same size, each annular shape of each seal member is activated when the annular piston provided between the outer cylinder and the inner cylinder is operated. There is no blurring of the piston movement due to the difference in resistance caused by the groove.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a structure of a main part of a quantitative filling nozzle device in which a seal member is used in an embodiment of a piston seal member of the present invention.
2 is a longitudinal sectional view showing a structure of a cut end face obtained by ring-cutting an annular part (a part without a bolt) of an outer piston (including a seal member) of the apparatus shown in FIG. 1;
[Figure3A longitudinal sectional view showing a structure of an outer piston of a nozzle device for quantitative filling in a conventional example.
[Figure4An explanatory view of a longitudinal section showing an operating state in each stage (A), (B) at the time of filling by the nozzle device for constant filling.
[Figure5] Drawing when filling with nozzle device4FIG. 4 is a longitudinal cross-sectional explanatory view showing an operation state in each stage (C), (D) following (A), (B).
[Explanation of symbols]
1 Nozzle device for quantitative filling
2 Outer piston
3 Outer seal member
4 Inner seal member
5 Outer cylinder
6 Inner cylinder
31 Sliding contact projection (sliding contact portion with cylinder wall surface)
32 annular groove
33 Cylindrical surface (sliding contact with cylinder wall surface)
41 Sliding contact projection (sliding contact part with cylinder wall surface)
42 Annular groove
43 Cylindrical surface (sliding contact part with cylinder wall surface)
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