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特開2023-63762ロータリーバルブ、充填機、およびロータリーバルブの洗浄または殺菌方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023063762
(43)【公開日】2023-05-10
(54)【発明の名称】ロータリーバルブ、充填機、およびロータリーバルブの洗浄または殺菌方法
(51)【国際特許分類】
F16K 11/078 20060101AFI20230428BHJP
B65B 39/00 20060101ALI20230428BHJP
【ＦＩ】
F16K11/078 Z
B65B39/00 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021173763
(22)【出願日】2021-10-25
(71)【出願人】
【識別番号】309036221
【氏名又は名称】三菱重工機械システム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100100077
【弁理士】
【氏名又は名称】大場 充
(74)【代理人】
【識別番号】100136010
【弁理士】
【氏名又は名称】堀川 美夕紀
(74)【代理人】
【識別番号】100130030
【弁理士】
【氏名又は名称】大竹 夕香子
(74)【代理人】
【識別番号】100203046
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 聖子
(72)【発明者】
【氏名】廣谷 喜与士
【テーマコード（参考）】
3E055
3H067
【Ｆターム（参考）】
3E055AA01
3E055BB01
3E055CA08
3E055DA04
3H067AA23
3H067CC36
3H067CC54
3H067DD08
3H067DD13
3H067DD32
3H067DD33
3H067EA06
3H067ED06
3H067FF11
3H067GG12
3H067GG19
3H067GG27
(57)【要約】
【課題】分解の必要なく、洗浄が必要な領域の全体を洗浄可能なロータリーバルブ、それを備えた充填機、およびロータリーバルブの洗浄または殺菌方法を提供すること。
【解決手段】所定の軸線を中心にロータが回転駆動されることで流路の切り替えが可能なロータリーバルブは、流路の一部をなす部分流路が形成されているロータと、ロータを収容するハウジングと、を備える。部分流路は、ロータの外周部における軸線の周りの複数の箇所に開口を有する。ロータは、回転方向の位相に応じて開口を開閉可能である第１の位置と、開閉位置に対して軸線の方向にシフトした第２の位置と、に進退移動可能に構成されている。ハウジングの内側には、第１の位置にあるロータが収容されている収容領域と、収容領域から第２の位置に向けて移動されるロータを受け入れ、かつ、洗浄用または殺菌用の媒体が導入される空隙と、が形成されている。
【選択図】図５
【解決手段】所定の軸線を中心にロータが回転駆動されることで流路の切り替えが可能なロータリーバルブは、流路の一部をなす部分流路が形成されているロータと、ロータを収容するハウジングと、を備える。部分流路は、ロータの外周部における軸線の周りの複数の箇所に開口を有する。ロータは、回転方向の位相に応じて開口を開閉可能である第１の位置と、開閉位置に対して軸線の方向にシフトした第２の位置と、に進退移動可能に構成されている。ハウジングの内側には、第１の位置にあるロータが収容されている収容領域と、収容領域から第２の位置に向けて移動されるロータを受け入れ、かつ、洗浄用または殺菌用の媒体が導入される空隙と、が形成されている。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定の軸線を中心にロータが回転駆動されることで流路の切り替えが可能なロータリーバルブであって、
前記流路の一部をなす部分流路が形成されている前記ロータと、
前記ロータを収容するハウジングと、を備え、
前記部分流路は、前記ロータの外周部における前記軸線の周りの複数の箇所に開口を有し、
前記ロータは、回転方向の位相に応じて前記開口を開閉可能である第１の位置と、前記第１の位置に対して前記軸線の方向にシフトした第２の位置と、に進退移動可能に構成され、
前記ハウジングの内側には、
前記第１の位置にある前記ロータが収容されている収容領域と、
前記収容領域から前記第２の位置に向けて移動される前記ロータを受け入れ、かつ、洗浄用または殺菌用の媒体が導入される空隙と、が形成されている、
ロータリーバルブ。
前記流路の一部をなす部分流路が形成されている前記ロータと、
前記ロータを収容するハウジングと、を備え、
前記部分流路は、前記ロータの外周部における前記軸線の周りの複数の箇所に開口を有し、
前記ロータは、回転方向の位相に応じて前記開口を開閉可能である第１の位置と、前記第１の位置に対して前記軸線の方向にシフトした第２の位置と、に進退移動可能に構成され、
前記ハウジングの内側には、
前記第１の位置にある前記ロータが収容されている収容領域と、
前記収容領域から前記第２の位置に向けて移動される前記ロータを受け入れ、かつ、洗浄用または殺菌用の媒体が導入される空隙と、が形成されている、
ロータリーバルブ。
【請求項2】
前記部分流路は、
第１の前記位相において開放される第１の前記開口と、
第２の前記位相において開放される第２の前記開口と、
前記第１の前記位相または前記第２の位相において開放される第３の前記開口と、を有する、
請求項１に記載のロータリーバルブ。
第１の前記位相において開放される第１の前記開口と、
第２の前記位相において開放される第２の前記開口と、
前記第１の前記位相または前記第２の位相において開放される第３の前記開口と、を有する、
請求項１に記載のロータリーバルブ。
【請求項3】
前記ハウジングは、
前記流路を流れる流動物の供給源に接続され、前記位相に応じて前記第１～第３の開口から選択される一の前記開口に対向する供給ポートと、
前記流動物を計量する計量部に接続され、前記位相に応じて前記第１～第３の前記開口から選択される一の前記開口に対向する計量ポートと、
前記流動物を吐出する吐出部に接続され、前記位相に応じて前記第１～第３の前記開口から選択される一の前記開口に対向する吐出ポートと、を備える、
請求項２に記載のロータリーバルブ。
前記流路を流れる流動物の供給源に接続され、前記位相に応じて前記第１～第３の開口から選択される一の前記開口に対向する供給ポートと、
前記流動物を計量する計量部に接続され、前記位相に応じて前記第１～第３の前記開口から選択される一の前記開口に対向する計量ポートと、
前記流動物を吐出する吐出部に接続され、前記位相に応じて前記第１～第３の前記開口から選択される一の前記開口に対向する吐出ポートと、を備える、
請求項２に記載のロータリーバルブ。
【請求項4】
前記ハウジングは、前記収容領域から前記軸線の方向に離れた位置で前記空隙に連通する洗浄ポートをさらに備える、
請求項３に記載のロータリーバルブ。
請求項３に記載のロータリーバルブ。
【請求項5】
前記ロータは、
前記開口が形成されているバルブ部と、
前記ハウジングに形成されている貫通部を貫通するシャフト部と、を備え、
前記ハウジングは、前記貫通部と前記シャフト部との間を封止し、前記シャフト部に対して摺動可能であるシール部材を備える、
請求項１から４のいずれか一項に記載のロータリーバルブ。
前記開口が形成されているバルブ部と、
前記ハウジングに形成されている貫通部を貫通するシャフト部と、を備え、
前記ハウジングは、前記貫通部と前記シャフト部との間を封止し、前記シャフト部に対して摺動可能であるシール部材を備える、
請求項１から４のいずれか一項に記載のロータリーバルブ。
【請求項6】
前記ロータを回転駆動する回転駆動部と、
前記ロータを進退駆動する進退駆動部と、
前記回転駆動部および前記進退駆動部と、前記ハウジングとの間で前記シャフト部を回転可能に支持する軸受と、を備える、
請求項５に記載のロータリーバルブ。
前記ロータを進退駆動する進退駆動部と、
前記回転駆動部および前記進退駆動部と、前記ハウジングとの間で前記シャフト部を回転可能に支持する軸受と、を備える、
請求項５に記載のロータリーバルブ。
【請求項7】
所定の軸線を中心に回転駆動されるロータおよび前記ロータを収容するハウジングを含む複数のロータリーバルブと、
前記複数のロータリーバルブのそれぞれの前記ロータが同一軸線上に連結されてなるシャフトと、を備え、
前記複数のロータリーバルブはそれぞれ、請求項１から６のいずれか一項に記載のロータリーバルブに相当し、
前記複数のロータリーバルブのそれぞれの前記ロータは、前記シャフトに伝達される進退駆動力により同期して進退移動し、
前記複数のロータリーバルブのそれぞれの前記ハウジングは、互いに連続している、あるいは、互いに分離している、ロータリーバルブ集合体。
前記複数のロータリーバルブのそれぞれの前記ロータが同一軸線上に連結されてなるシャフトと、を備え、
前記複数のロータリーバルブはそれぞれ、請求項１から６のいずれか一項に記載のロータリーバルブに相当し、
前記複数のロータリーバルブのそれぞれの前記ロータは、前記シャフトに伝達される進退駆動力により同期して進退移動し、
前記複数のロータリーバルブのそれぞれの前記ハウジングは、互いに連続している、あるいは、互いに分離している、ロータリーバルブ集合体。
【請求項8】
請求項１から６のいずれか一項に記載のロータリーバルブ、または、請求項７に記載のロータリーバルブ集合体と、
前記流路を流れる流動物の供給源であって、前記位相に応じて一の前記開口に接続されるタンクと、
前記位相に応じて一の前記開口に接続され、前記流動物を吐出して充填する吐出部を有する充填ノズルと、を備える、充填機。
前記流路を流れる流動物の供給源であって、前記位相に応じて一の前記開口に接続されるタンクと、
前記位相に応じて一の前記開口に接続され、前記流動物を吐出して充填する吐出部を有する充填ノズルと、を備える、充填機。
【請求項9】
所定の軸線を中心にロータが回転駆動されることで流路の切り替えが可能なロータリーバルブを洗浄または殺菌する方法であって、
前記ロータに形成されて前記流路の一部をなす部分流路は、前記ロータの外周部における前記軸線の周りの複数の箇所に開口を有し、
前記ロータを収容するハウジングの内側で、前記ロータの回転方向の位相に応じて前記開口を開閉可能である第１の位置から、前記ロータを前記軸線の方向に第２の位置まで移動させるステップと、
前記軸線の方向にシフトしている前記外周部および前記ハウジングの内周部に洗浄用または殺菌用の媒体を供給するステップと、を含む、ロータリーバルブの洗浄または殺菌方法。
前記ロータに形成されて前記流路の一部をなす部分流路は、前記ロータの外周部における前記軸線の周りの複数の箇所に開口を有し、
前記ロータを収容するハウジングの内側で、前記ロータの回転方向の位相に応じて前記開口を開閉可能である第１の位置から、前記ロータを前記軸線の方向に第２の位置まで移動させるステップと、
前記軸線の方向にシフトしている前記外周部および前記ハウジングの内周部に洗浄用または殺菌用の媒体を供給するステップと、を含む、ロータリーバルブの洗浄または殺菌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、流路の切り替えが可能なロータリーバルブ、当該ロータリーバルブを備える充填機、および当該ロータリーバルブを洗浄または殺菌する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液状や粉粒状等の流動物を供給するために、ハウジングと、ハウジングに対して軸線周りに回転するロータと、ロータを駆動するモータとを備えたロータリーバルブが広く用いられている（例えば、特許文献１）。典型的なロータリーバルブのロータの外周部には、軸線に対して放射状に複数のベーンが形成されている。ロータの回転速度を制御することにより、流動物を一定あるいは可変の流量で供給することが可能である。
【0003】
その他の用途として、ロータリーバルブは、特許文献２に示すように、カレールー等の流動物をタンクから容器に充填するにあたり、流動物が通過する流路を切り替えるために用いられている。かかるロータリーバルブのロータの内部には、Ｔ字状の流路が形成されている。ロータの回転の位相に応じてＴ字状流路の向きが変わることにより、タンクから計量シリンダへと流動物が流れる第１流路、および計量シリンダから充填ノズルへと流動物が流れる第２流路のいずれか一方が開通する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１８－５２７１１号公報
【特許文献2】特開２０００－２１９２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ロータリーバルブを含むラインは、生産の停止時や、製造ラインにあっては製品の切り替え時等の適宜なタイミングで洗浄、殺菌される。例えば、ロータリーバルブを含む充填機については、カレールー等の製品液に代えて、洗浄用の液体をラインの配管を通じてタンクや充填ノズル等の内部に導入する定置洗浄（ＣＩＰ；Cleaning In Place）が実施される。このとき、ロータリーバルブのロータの内部流路にも洗浄用の液体が流れるので、ロータの内部流路は洗浄される。
【0006】
ロータの内部流路だけでなく、ロータの外周部やハウジングの内周部等を含め、製品液が付着する可能性のある領域の全体を洗浄するためには、手作業により、ロータリーバルブを分解する必要がある。作業手順としては、例えば、複数のボルトを取り外してハウジングを充填ノズルや支持部材等から取り外し、さらに複数のボルトを取り外すことでハウジングからロータを軸方向に抜き取る。そうして互いに分離した状態のロータおよびハウジングを洗浄する。
充填ラインの制御により自動的に実施される定置洗浄に加え、充填機に備わる多数のロータリーバルブのそれぞれを分解洗浄する作業が必要であるから、ロータリーバルブの分解洗浄は、充填ラインの洗浄の自動化を妨げている。
充填ラインの制御により自動的に実施される定置洗浄に加え、充填機に備わる多数のロータリーバルブのそれぞれを分解洗浄する作業が必要であるから、ロータリーバルブの分解洗浄は、充填ラインの洗浄の自動化を妨げている。
【0007】
以上より、本開示は、分解の必要なく、ロータリーバルブを洗浄や殺菌が必要な領域の全体に亘り洗浄することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示は、所定の軸線を中心にロータが回転駆動されることで流路の切り替えが可能なロータリーバルブであって、流路の一部をなす部分流路が形成されているロータと、ロータを収容するハウジングと、を備える。
部分流路は、ロータの外周部における軸線の周りの複数の箇所に開口を有する。
ロータは、回転方向の位相に応じて開口を開閉可能である第１の位置と、第１の位置に対して軸線の方向にシフトした第２の位置と、に進退移動可能に構成されている。
ハウジングの内側には、第１の位置にあるロータが収容されている収容領域と、収容領域から第２の位置に向けて移動されるロータを受け入れ、かつ、洗浄用または殺菌用の媒体が導入される空隙と、が形成されている。
部分流路は、ロータの外周部における軸線の周りの複数の箇所に開口を有する。
ロータは、回転方向の位相に応じて開口を開閉可能である第１の位置と、第１の位置に対して軸線の方向にシフトした第２の位置と、に進退移動可能に構成されている。
ハウジングの内側には、第１の位置にあるロータが収容されている収容領域と、収容領域から第２の位置に向けて移動されるロータを受け入れ、かつ、洗浄用または殺菌用の媒体が導入される空隙と、が形成されている。
【0009】
また、本開示は、所定の軸線を中心にロータが回転駆動されることで流路の切り替えが可能なロータリーバルブを洗浄または殺菌する方法であって、ロータに形成されて流路の一部をなす部分流路は、ロータの外周部における軸線の周りの複数の箇所に開口を有し、ロータの回転方向の位相に応じて開口を開閉可能である第１の位置から、ロータを収容するハウジングの内側でロータを軸線の方向に第２の位置まで移動させるステップと、軸線方向にシフトしている外周部およびハウジングの内周部に洗浄用または殺菌用の媒体を供給するステップと、を含む。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、ハウジングの内側でロータが軸線の方向に移動可能に構成されていることにより、ロータリーバルブを分解することなく、ロータリーバルブの洗浄または殺菌が必要な領域の全体に亘り洗浄液を供給して洗浄を行うことができる。そのため、手作業によるロータリーバルブの分解を伴う分解洗浄作業が必要ないので、定置洗浄、定置殺菌の工程の自動化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について説明する。
〔全体構成〕
図１に一部を示す充填機１は、製品液を図示しない容器（包材を含む）充填して密封する充填ラインを構成している。容器は、例えばボトルであり、パウチ包装等であってもよい。
充填機１は、製品液を貯留するタンク２と、容器を搬送する図示しない搬送機構と、容器に製品液を充填する多数の充填部３と、充填機１を制御する制御装置５とを備えている。搬送機構は、例えば、回転体を含む回転式の搬送機構、あるいは、リニアモータ式の搬送機構である。搬送機構には、複数の容器をそれぞれ把持する図示しないグリッパが設けられている。
〔全体構成〕
図１に一部を示す充填機１は、製品液を図示しない容器（包材を含む）充填して密封する充填ラインを構成している。容器は、例えばボトルであり、パウチ包装等であってもよい。
充填機１は、製品液を貯留するタンク２と、容器を搬送する図示しない搬送機構と、容器に製品液を充填する多数の充填部３と、充填機１を制御する制御装置５とを備えている。搬送機構は、例えば、回転体を含む回転式の搬送機構、あるいは、リニアモータ式の搬送機構である。搬送機構には、複数の容器をそれぞれ把持する図示しないグリッパが設けられている。
【0013】
充填機１は、搬送機構により容器を搬送しながら、搬送機構に設けられて容器と共に移動される充填部３により製品液を各容器に充填する。あるいは、所定位置に設置された充填部３により、充填部３の位置に搬送される容器に対して製品液を充填する。
製品液は、例えば、カレーやシチュー等のルー、野菜や肉等から調合されたピューレ、ソース等の液状の流動物に該当する。こうした流動物は、水等の液体と比べて粘度が高い。充填部３は、計量された規定量の製品液を吐出して容器に充填する。
製品液は、例えば、カレーやシチュー等のルー、野菜や肉等から調合されたピューレ、ソース等の液状の流動物に該当する。こうした流動物は、水等の液体と比べて粘度が高い。充填部３は、計量された規定量の製品液を吐出して容器に充填する。
【0014】
〔充填部の構成例〕
充填部３は、例えば、図１～図３に示すように、タンク２から受け入れる製品液を計量する計量シリンダ３１（計量部）と、計量シリンダ３１から容器の口の位置まで製品液を導く充填ノズル３２と、充填ノズル３２の先端部を開閉する開閉機構３３と、タンク２、計量シリンダ３１、および充填ノズル３２に接続されるロータリーバルブ１０とを備えている。
充填部３は、例えば、図１～図３に示すように、タンク２から受け入れる製品液を計量する計量シリンダ３１（計量部）と、計量シリンダ３１から容器の口の位置まで製品液を導く充填ノズル３２と、充填ノズル３２の先端部を開閉する開閉機構３３と、タンク２、計量シリンダ３１、および充填ノズル３２に接続されるロータリーバルブ１０とを備えている。
【0015】
ロータリーバルブ１０は、製品液が流れる流路をロータ１１の回転位相に応じて切り替える。ロータリーバルブ１０は、ロータ１１と、ロータ１１を収容するハウジング２０と、シール部材４１～４３と、１つ以上のボールベアリングである軸受４４，４５と、回転駆動部５０と、進退駆動部５５とを備えている。ハウジング２０の内側には、ロータ１１を収容する収容領域２１と、収容領域２１に付加されている空隙２２とが形成されている。
【0016】
ハウジング２０には、図３に示すように、製品液の供給源であるタンク２の底部２Ａに接続される供給ポート２０１と、計量シリンダ３１に接続される計量ポート２０２と、充填ノズル３２に接続される吐出ポート２０３と、空隙２２に連通する洗浄ポート２０４とが設けられている。
【0017】
計量シリンダ３１は、タンク２の底部２Ａよりも下方に設置されるシリンダ３１１と、シリンダ３１１に挿入されるピストン３１２と、シリンダ３１１の内壁とピストンヘッドとの間を封止する環状シール３１２Ａと、ピストン３１２を押し引き動作させる図示しない駆動装置とを備えている。
シリンダ３１１は、水平に配置され、計量ポート２０２と連通している。ピストン３１２をシリンダ３１１から所定のストロークだけ引き込むことで、タンク２から規定量の製品液がシリンダ３１１内に引き込まれたならば、ピストン３１２を充填ノズル３２へと押し出す。
シリンダ３１１は、水平に配置され、計量ポート２０２と連通している。ピストン３１２をシリンダ３１１から所定のストロークだけ引き込むことで、タンク２から規定量の製品液がシリンダ３１１内に引き込まれたならば、ピストン３１２を充填ノズル３２へと押し出す。
【0018】
充填ノズル３２は、吐出ポート２０３の位置から、容器の口の近傍に位置する吐出口３２Ａまで延びている。
開閉機構３３は、エアシリンダ３３１および弁３３２を備えている。開閉機構３３は、弁３３２を昇降させることで吐出口３２Ａを適時に開閉する。
なお、開閉機構３３は必ずしも必要ではなく、計量シリンダ３１のピストン３１２により製品液を押し出すことで、製品液が直接的に吐出口３２Ａから吐出されていてもよい。
開閉機構３３は、エアシリンダ３３１および弁３３２を備えている。開閉機構３３は、弁３３２を昇降させることで吐出口３２Ａを適時に開閉する。
なお、開閉機構３３は必ずしも必要ではなく、計量シリンダ３１のピストン３１２により製品液を押し出すことで、製品液が直接的に吐出口３２Ａから吐出されていてもよい。
【0019】
製品液に加えて固形物が同一の容器に充填される場合は、吐出口３２Ａの近傍に、固形物を容器に投入する機構を設けることができる。
【0020】
回転駆動部５０により軸線Ｘを中心にロータ１１を回転駆動させると、タンク２、計量シリンダ３１、および充填ノズル３２の間の製品液の流路が切り替えられる。計量シリンダ３１のピストン３１２の押し引き、ロータ１１の回転による流路の切り替え、開閉機構３３による弁３３２の昇降、および容器の充填位置への搬送が、制御装置５により同期して行われることで、計量および充填が繰り返し行われて容器入り製品が生産される。
【0021】
生産の停止時、あるいは、生産する製品の切替時には、水や、洗浄用の液体である洗浄用媒体（以下、洗浄液）を使用し、充填機１の定置洗浄（ＣＩＰ；Cleaning In Place）が行われる。定置洗浄の工程の一部において、ロータ１１は、進退駆動部５５により、生産時の位置から軸線Ｘの方向における空隙２２側に向けて移動される。
【0022】
〔ロータリーバルブの詳細構成〕
以下、ロータリーバルブ１０の詳細な構成を説明する。
（ロータ）
ロータ１１は、略円筒状のバルブ部１１０と、バルブ部１１０から軸線Ｘの方向に延びるシャフト部１２０とを備えている。バルブ部１１０には、外周部１１０Ａに第１～第３開口１０１～１０３を有した部分流路１１Ｆが形成されている。生産時において外周部１１０Ａは、ハウジング２０の内周部２０Ａにより包囲されている。
以下、ロータリーバルブ１０の詳細な構成を説明する。
（ロータ）
ロータ１１は、略円筒状のバルブ部１１０と、バルブ部１１０から軸線Ｘの方向に延びるシャフト部１２０とを備えている。バルブ部１１０には、外周部１１０Ａに第１～第３開口１０１～１０３を有した部分流路１１Ｆが形成されている。生産時において外周部１１０Ａは、ハウジング２０の内周部２０Ａにより包囲されている。
【0023】
部分流路１１Ｆは、ロータ１１の回転の中心である軸線Ｘに対して直交する同一断面上に配置されている。
軸線Ｘの方向をｘ方向と称する。部分流路１１Ｆは、ｘ方向に対して直交するｙ－ｚ平面上に配置されている。本実施形態におけるｚ方向は鉛直方向に相当する。ｘ方向およびｙ方向は水平面に対して平行である。
軸線Ｘの方向をｘ方向と称する。部分流路１１Ｆは、ｘ方向に対して直交するｙ－ｚ平面上に配置されている。本実施形態におけるｚ方向は鉛直方向に相当する。ｘ方向およびｙ方向は水平面に対して平行である。
【0024】
第１～第３開口１０１～１０３は、外周部１１０Ａにおける軸線Ｘの周りの複数の箇所に並び、いずれも円形に形成されている。本実施形態の第１～第３開口１０１～１０３のそれぞれの径は、同一である。
ロータ１１の回転方向における第１開口１０１の位置が０°であるとすると、第２開口１０２は９０°に位置し、第３開口１０３は１８０°に位置している。
部分流路１１Ｆは、軸線Ｘの位置を通り第１開口１０１と第３開口１０３とを結ぶ区間１０４と、区間１０４に対して直角に軸線Ｘの位置から延びる区間１０５とを備えている。部分流路１１Ｆは、区間１０４，１０５の全体として略Ｔ字状に形成されている。
ロータ１１の回転方向における第１開口１０１の位置が０°であるとすると、第２開口１０２は９０°に位置し、第３開口１０３は１８０°に位置している。
部分流路１１Ｆは、軸線Ｘの位置を通り第１開口１０１と第３開口１０３とを結ぶ区間１０４と、区間１０４に対して直角に軸線Ｘの位置から延びる区間１０５とを備えている。部分流路１１Ｆは、区間１０４，１０５の全体として略Ｔ字状に形成されている。
【0025】
第１～第３開口１０１～１０３は、バルブ部１１０の回転方向（ｘ軸回転方向）の位相に応じて開閉される。第１～第３開口１０１～１０３の開閉状態に応じて、部分流路１１Ｆを含む流路における製品液の流れが切り替えられる。
例えば、図３に示すように第１位相φ１のとき、第１開口１０１は、供給ポート２０１に対向しているので、第１開口１０１は開放されている。また、第２開口１０２も、計量ポート２０２に対向していることで開放されている。このとき第３開口１０３は、ハウジング２０の内周部２０Ａにより閉鎖されている。第１位相φ１のときは、タンク２から計量シリンダ３１へと向かう第１流路Ｒ１を通じて、製品液がシリンダ３１１内へと引き込まれるので、製品液を計量可能である。
例えば、図３に示すように第１位相φ１のとき、第１開口１０１は、供給ポート２０１に対向しているので、第１開口１０１は開放されている。また、第２開口１０２も、計量ポート２０２に対向していることで開放されている。このとき第３開口１０３は、ハウジング２０の内周部２０Ａにより閉鎖されている。第１位相φ１のときは、タンク２から計量シリンダ３１へと向かう第１流路Ｒ１を通じて、製品液がシリンダ３１１内へと引き込まれるので、製品液を計量可能である。
【0026】
図４に示すように第２位相φ２のときは、第１開口１０１が計量ポート２０２に対向し、第３開口１０３が吐出ポート２０３に対向しているので、第１開口１０１および第３開口１０３は開放されている。このとき第２開口１０２は、ハウジング２０の内周部２０Ａにより閉鎖されている。第２位相φ２のときは、ピストン３１２により押し出される製品液が、シリンダ３１１から充填ノズル３２へと向かう第２流路Ｒ２を流れるので、製品液を充填可能である。
【0027】
部分流路１１Ｆは、Ｔ字状には限らず、他の形状に形成されていてもよい。また、部分流路１１Ｆの開口の数は、必ずしも３つには限られない。
【0028】
バルブ部１１０の外周部１１０Ａとハウジング２０の内周部２０Ａとの間には、所定のクリアランスが設定されている。バルブ部１１０の一端側ｘ１の縮径部１１０Ｂには、バルブ部１１０とハウジング２０との間を封止する環状のシール部材４１が設けられている。バルブ部１１０の他端側ｘ２の端部１１０Ｃにも、同様の環状のシール部材４２が設けられている。シール部材４１，４２は、バルブ部１１０に形成された溝に配置されている。
シール部材４１は、シャフト部１２０とハウジング２０との間を封止するシール部材４３が設けられている場合は、必ずしも設けられていなくてもよい。
シール部材４１は、シャフト部１２０とハウジング２０との間を封止するシール部材４３が設けられている場合は、必ずしも設けられていなくてもよい。
【0029】
ロータ１１は、軸線Ｘを中心に回転可能であることに加え、第１の位置である開閉位置Ｐ１と、開閉位置Ｐ１に対して軸線Ｘの方向にシフトした第２の位置である外周洗浄位置Ｐ２（図５）とに進退移動可能に構成されている。
ロータ１１は、少なくとも生産時には、回転により開口１０１～１０３の開閉が可能な開閉位置Ｐ１にある。このとき、バルブ部１１０はハウジング２０の収容領域２１に配置されている。
ロータ１１は、少なくとも生産時には、回転により開口１０１～１０３の開閉が可能な開閉位置Ｐ１にある。このとき、バルブ部１１０はハウジング２０の収容領域２１に配置されている。
【0030】
（ハウジング）
ハウジング２０は、少なくとも生産時にバルブ部１１０が配置される収容領域２１と、定置洗浄時にバルブ部１１０を受け入れ可能な空隙２２とを内包しているとともに、シャフト部１２０が貫通する貫通孔２３と、ポート２０１～２０３をそれぞれ部分流路１１Ｆに連通させる第１～第３連通孔２４～２６と、洗浄ポート２０４と空隙２２とを連通させる第４連通孔２７とを備えている。
ハウジング２０は、複数のボルト４６により計量シリンダ３１と固定され、複数のボルト４７により充填ノズル３２と固定されている。
ハウジング２０は、少なくとも生産時にバルブ部１１０が配置される収容領域２１と、定置洗浄時にバルブ部１１０を受け入れ可能な空隙２２とを内包しているとともに、シャフト部１２０が貫通する貫通孔２３と、ポート２０１～２０３をそれぞれ部分流路１１Ｆに連通させる第１～第３連通孔２４～２６と、洗浄ポート２０４と空隙２２とを連通させる第４連通孔２７とを備えている。
ハウジング２０は、複数のボルト４６により計量シリンダ３１と固定され、複数のボルト４７により充填ノズル３２と固定されている。
【0031】
収容領域２１は、バルブ部１１０を包囲するハウジング２０の内周部２０Ａよりも内側の略円筒状の空間に相当し、ハウジング２０の内部空間におけるｘ方向の一端側ｘ１を占めている。
空隙２２は、バルブ部１１０の他端側ｘ２への移動を許容するため、開閉位置Ｐ１から外周洗浄位置Ｐ２までの移動ストロークＳｔに相応の長さが与えられている。
空隙２２は、バルブ部１１０の他端側ｘ２への移動を許容するため、開閉位置Ｐ１から外周洗浄位置Ｐ２までの移動ストロークＳｔに相応の長さが与えられている。
【0032】
ｘ方向の長さを含め、空隙２２の大きさは、定置洗浄時に空隙２２に移動したバルブ部１１０の外周部１１０Ａおよびハウジング２０の内周部２０Ａを洗浄液が流動可能な適宜な大きさに設定される。空隙２２のｙ方向およびｚ方向の寸法のいずれも、内周部２０Ａの径に対して、拡径部２８を経て拡大されている。
また、空隙２２の形状は、バルブ部１１０に干渉しない適宜な形状に定められている。
本実施形態の空隙２２は、直方体状の空間に相当する。但し、本実施形態には限らず、例えば、空隙２２は円筒状の空間であってもよい。
また、空隙２２の形状は、バルブ部１１０に干渉しない適宜な形状に定められている。
本実施形態の空隙２２は、直方体状の空間に相当する。但し、本実施形態には限らず、例えば、空隙２２は円筒状の空間であってもよい。
【0033】
本実施形態においては、開閉位置Ｐ１から外周洗浄位置Ｐ２までロータ１１を移動させると、内周部２０Ａに対向していたバルブ部１１０の略全体が収容領域２１からｘ方向に離れて空隙２２に配置される。そのため、移動ストロークＳｔの長さは、バルブ部１１０のｘ方向の長さに相当する。但し、本実施形態に限らず、移動ストロークＳｔは、バルブ部１１０のｘ方向の長さに対して長くても短くてもよい。例えば、図５に示すように開閉位置Ｐ１の近傍に外周洗浄位置Ｐ２－１が設定されるため移動ストロークＳｔが短く、これに対応して空隙２２のｘ方向の長さが短い場合であっても、外周部１１０Ａおよび内周部２０Ａに洗浄液が流動可能であることを限度として許容される。
【0034】
つまり、ロータ１１を必ずしも最大の移動ストロークＳｔで移動させる必要はなく、進退駆動部５５がｘ方向の移動量を調整可能である場合は、適宜な移動ストロークでロータ１１を移動させることができる。
【0035】
ハウジング２０には、収容領域２１および空隙２２を内包し、かつ、ポート２０１～２０４や軸受４４，４５の設置に適した壁２９が与えられている。
本実施形態のハウジング２０は、直方体状の外観に形成されている。ハウジング２０は、ｘｙ面に沿った上壁２０ｘｙ１および下壁２０ｘｙ２と、ｙｚ面に沿った左壁２０ｙｚ１および右壁２０ｙｚ２と、ｚｘ面に沿った前壁２０ｚｘ１および後壁２０ｚｘ２とを備えている。但し、この限りではなく、ハウジング２０の外観は、例えば円筒状であってもよい。
上記の上壁、下壁、左壁、右壁、前壁、および後壁を区別しない場合は、壁２９と称する。
本実施形態のハウジング２０は、直方体状の外観に形成されている。ハウジング２０は、ｘｙ面に沿った上壁２０ｘｙ１および下壁２０ｘｙ２と、ｙｚ面に沿った左壁２０ｙｚ１および右壁２０ｙｚ２と、ｚｘ面に沿った前壁２０ｚｘ１および後壁２０ｚｘ２とを備えている。但し、この限りではなく、ハウジング２０の外観は、例えば円筒状であってもよい。
上記の上壁、下壁、左壁、右壁、前壁、および後壁を区別しない場合は、壁２９と称する。
【0036】
図１および図５等において、ハウジング２０の形状は模式的に示されている。ハウジング２０は、加工や組み立てを考慮して適宜に分割されていてもよい。例えば、前壁２０ｚｘ１および後壁２０ｚｘ２がハウジング２０の他の部位に対して分割されていたり、ハウジング２０が、直径に沿って二分割された半割体から構成されていたりしてもよい。
ロータ１１も同様に、適宜な位置で分割して構成することができる。
ロータ１１も同様に、適宜な位置で分割して構成することができる。
【0037】
貫通孔２３は、ｘ１側に位置する左壁２０ｙｚ１を厚さ方向に貫通している。ハウジング２０にロータ１１が収容されると、シャフト部１２０が貫通孔２３を通りハウジング２０の外側に突出する。シャフト部１２０は、左壁２０ｙｚ１に設けられる軸受４４，４５により回転可能に支持される。軸受４４，４５は、複数のボルト４８により左壁２０ｙｚ１に締結されている。
左壁２０ｙｚ１には、シャフト部１２０と貫通孔２３の内壁との間の隙間を封止する環状のシール部材４３が設けられている。シール部材４３は、貫通孔２３の内壁に形成された溝に配置されている。
ロータ１１が開閉位置Ｐ１と外周洗浄位置Ｐ２との間を移動するとき、シール部材４３は、シャフト部１２０に対して摺動する。
左壁２０ｙｚ１には、シャフト部１２０と貫通孔２３の内壁との間の隙間を封止する環状のシール部材４３が設けられている。シール部材４３は、貫通孔２３の内壁に形成された溝に配置されている。
ロータ１１が開閉位置Ｐ１と外周洗浄位置Ｐ２との間を移動するとき、シール部材４３は、シャフト部１２０に対して摺動する。
【0038】
第１連通孔２４は、供給ポート２０１に対応しており、収容領域２１の位置で上壁２０ｘｙ１を貫通している。
第２連通孔２５は、計量ポート２０２に対応しており、収容領域２１の位置で後壁２０ｚｘ２を貫通している。第３連通孔２６は、吐出ポート２０３に対応しており、収容領域２１の位置で前壁２０ｚｘ１を貫通している。計量ポート２０２および吐出ポート２０３の位置に基づいて、計量された製品液は、ハウジング２０の後側から前側に向けて押し出される。
第４連通孔２７は、洗浄ポート２０４に対応しており、収容領域２１から軸線Ｘの方向に離れた位置で下壁２０ｘｙ２を貫通している。
第２連通孔２５は、計量ポート２０２に対応しており、収容領域２１の位置で後壁２０ｚｘ２を貫通している。第３連通孔２６は、吐出ポート２０３に対応しており、収容領域２１の位置で前壁２０ｚｘ１を貫通している。計量ポート２０２および吐出ポート２０３の位置に基づいて、計量された製品液は、ハウジング２０の後側から前側に向けて押し出される。
第４連通孔２７は、洗浄ポート２０４に対応しており、収容領域２１から軸線Ｘの方向に離れた位置で下壁２０ｘｙ２を貫通している。
【0039】
第１～第３連通孔２４～２６の径は、部分流路１１Ｆの開口１０１～１０３と同等の径に設定されている。第１～第４連通孔２４～２７にそれぞれ接続されるポート２０１～２０４の径は、同一でも相違していてもよい。本実施形態の供給ポート２０１および洗浄ポート２０４の径は、計量ポート２０２および吐出ポート２０３の径よりも大きい。
【0040】
ポート２０１～２０４は、例えば、ハウジング２０の壁２９の外側に接合された管である。ポート２０１～２０４は、壁２９に対して直交する向きに配置され、接続対象のタンク２等に接続される。但し、ポート２０１～２０４がハウジング２０に一体に形成されていてもよい。
【0041】
（回転駆動部および進退駆動部）
回転駆動部５０は、軸受４４，４５を超えてｘ１側に延びるシャフト部１２０の周りに結合している従動プーリ５１と、駆動プーリ５２と、従動プーリ５１および駆動プーリ５２に掛け回されるベルト５３と、駆動プーリ５２にトルクを出力するモータ５４とを備えている。駆動プーリ５２は、図示しない機構によりシャフト部１２０に係脱可能に結合している。駆動プーリ５２は、少なくとも、シャフト部１２０のｘ方向への移動時にはシャフト部１２０から離脱している。
回転駆動部５０は、軸受４４，４５を超えてｘ１側に延びるシャフト部１２０の周りに結合している従動プーリ５１と、駆動プーリ５２と、従動プーリ５１および駆動プーリ５２に掛け回されるベルト５３と、駆動プーリ５２にトルクを出力するモータ５４とを備えている。駆動プーリ５２は、図示しない機構によりシャフト部１２０に係脱可能に結合している。駆動プーリ５２は、少なくとも、シャフト部１２０のｘ方向への移動時にはシャフト部１２０から離脱している。
【0042】
回転駆動部５０は、ベルトおよびプーリ用いるものに限らず、例えば、チェーンおよびスプロケットを用いるもの、あるいは歯車列を用いるもの等、シャフト部１２０に回転駆動力を伝達することが可能な適宜な機構であってよい。
【0043】
進退駆動部５５としてのエアシリンダは、従動プーリ５１よりもｘ１側に配置されるシリンダ５５１と、シャフト部１２０に一体に結合しているピストンロッド５５２とを備えている。シリンダ５５１に設けられているポート５５１Ａ，５５１Ｂを通じて圧縮空気の供給および排出が行われることにより、ピストンロッド５５２およびロータ１１がｘ１側またはｘ２側に向けて移動する。
進退駆動部５５は、電動シリンダであってもよい。その他、適宜な直動機構を進退駆動部５５に採用することができる。
進退駆動部５５は、電動シリンダであってもよい。その他、適宜な直動機構を進退駆動部５５に採用することができる。
【0044】
〔定置洗浄の工程〕
定置洗浄は、充填機１を生産時とほぼ同様に稼働させながら、タンク２、計量シリンダ３１、充填ノズル３２、ロータリーバルブ１０等を含むＣＩＰ流路に、製品液に代えて洗浄液を流すことで行われる。ＣＩＰ流路には、必要に応じてポンプが設けられる。また、多くの場合、洗浄液は加熱して用いられる。定置洗浄時には、開閉機構３３の弁３３２が開かれ、充填ノズル３２の吐出口３２Ａに洗浄液の回収用配管が装着されることで、洗浄液が流通する回路としてのＣＩＰ流路が設定される。
定置洗浄は、充填機１を生産時とほぼ同様に稼働させながら、タンク２、計量シリンダ３１、充填ノズル３２、ロータリーバルブ１０等を含むＣＩＰ流路に、製品液に代えて洗浄液を流すことで行われる。ＣＩＰ流路には、必要に応じてポンプが設けられる。また、多くの場合、洗浄液は加熱して用いられる。定置洗浄時には、開閉機構３３の弁３３２が開かれ、充填ノズル３２の吐出口３２Ａに洗浄液の回収用配管が装着されることで、洗浄液が流通する回路としてのＣＩＰ流路が設定される。
【0045】
以下、定置洗浄の工程の一例を説明する。かかる定置洗浄工程は、生産時とほぼ同様に、例えば、ロータ１１の回転駆動、計量シリンダ３１の押し引き動作を同期して行いつつ、洗浄液が接触するタンク２や配管等の内壁を洗浄する内部洗浄ステップＳ０１を含む。当該ステップＳ０１は、図１に示すように、開閉位置Ｐ１にロータ１１が位置している状態で、タンク２から計量シリンダ３１に洗浄液を充填し、ロータ１１の回転により流路を切り替え、ピストン３１２により洗浄液を充填ノズル３２に向けて流すことを複数回繰り返すことで行われる。
【0046】
内部洗浄ステップＳ０１を行うことで、ロータリーバルブ１０の部分流路１１Ｆにも製品液が流れるので、部分流路１１Ｆの内壁、ポート２０１～２０４の内壁等は洗浄される。しかし、洗浄液が、開口１０１～１０３とポート２０１～２０３とのそれぞれのクリアランスからシール部材４１，４２の間の範囲に漏れ出るとしても、内部洗浄ステップＳ０１により、バルブ部１１０の外周部１１０Ａと、外周部１１０Ａに近接しているハウジング２０の内周部２０Ａとの間に存在する製品液を十分に洗浄することは難しい。
【0047】
そこで、当該定置洗浄工程は、所定の移動ストロークＳｔだけロータ１１を移動させた状態で、主に、バルブ部１１０の外周部１１０Ａおよびハウジング２０の内周部２０Ａを洗浄する外周洗浄ステップＳ０２（図５）を含む。
外周洗浄ステップＳ０２においては、進退駆動部５５により、開閉位置Ｐ１から、空隙２２に向けて外周洗浄位置Ｐ２までロータ１１を移動させる。そうすると、例えば、図５に示すように外周部１１０Ａが内周部２０Ａからｘ方向に離れる。このとき、収容領域２１には、内周部２０Ａよりも径が小さいシャフト部１２０が配置されているので、ポート２０１～２０３と、空隙２２とは、収容領域２１を介して連通している。ポート２０４は、空隙２２を介して他のポート２０１～２０３と連通している。
外周洗浄ステップＳ０２においては、進退駆動部５５により、開閉位置Ｐ１から、空隙２２に向けて外周洗浄位置Ｐ２までロータ１１を移動させる。そうすると、例えば、図５に示すように外周部１１０Ａが内周部２０Ａからｘ方向に離れる。このとき、収容領域２１には、内周部２０Ａよりも径が小さいシャフト部１２０が配置されているので、ポート２０１～２０３と、空隙２２とは、収容領域２１を介して連通している。ポート２０４は、空隙２２を介して他のポート２０１～２０３と連通している。
【0048】
したがって、ポート２０１～２０４のうちの任意のポートから他の任意へのポートに向けてハウジング２０内に導入される洗浄液により空隙２２および収容領域２１の全体を満たし、外周部１１０Ａおよび内周部２０Ａを含めた、ハウジング２０内の全域に洗浄液を供給して洗浄することが可能となる。
【0049】
例えば、供給ポート２０１から洗浄ポート２０４に向けてハウジング２０内に洗浄液が導入されるものとする。
このとき、例えば、破線の矢印で示すように、バルブ部１１０の外周部１１０Ａおよびハウジング２０の内周部２０Ａの全体に亘り洗浄液が流動する。洗浄液の流動により、例えば、開口１０１～１０３の周縁や、シール部材４１，４２、内周部２０Ａ等に付着した製品液を洗い流すことができる。ロータ１１を外周洗浄位置Ｐ２まで移動させていることにより、ポート２０１～２０３のいずれもロータ１１により閉鎖されておらず、ロータ１１の開口１０１～１０３のいずれも空隙２２に開放されている。このとき、ロータ１１の位相は、必ずしも、図６に示す第３位相φ３である必要はなく、例えば、第２位相φ２（図４）や、第１位相φ１（図３）であってもよい。
なお、洗浄液は、洗浄ポート２０４から供給ポート２０１に向けて導入することもできる。
このとき、例えば、破線の矢印で示すように、バルブ部１１０の外周部１１０Ａおよびハウジング２０の内周部２０Ａの全体に亘り洗浄液が流動する。洗浄液の流動により、例えば、開口１０１～１０３の周縁や、シール部材４１，４２、内周部２０Ａ等に付着した製品液を洗い流すことができる。ロータ１１を外周洗浄位置Ｐ２まで移動させていることにより、ポート２０１～２０３のいずれもロータ１１により閉鎖されておらず、ロータ１１の開口１０１～１０３のいずれも空隙２２に開放されている。このとき、ロータ１１の位相は、必ずしも、図６に示す第３位相φ３である必要はなく、例えば、第２位相φ２（図４）や、第１位相φ１（図３）であってもよい。
なお、洗浄液は、洗浄ポート２０４から供給ポート２０１に向けて導入することもできる。
【0050】
外周洗浄ステップＳ０２においては、ハウジング２０に設けられているシール部材４３によりシャフト部１２０の周りの隙間が封止されているので、ハウジング２０の外側への洗浄液の漏出を防いで、ハウジング２０内に洗浄液が満たされた状態を維持しつつ、ハウジング２０内の全域に亘り洗浄することができる。
【0051】
ところで、外周洗浄ステップＳ０２においては、ロータ１１を外周洗浄位置Ｐ２に移動させた状態で、計量シリンダ３１のピストン３１２を往復動作させるとともに、回転駆動部５０によりロータ１１を回転させるようにしてもよい。
ピストン３１２の往復移動や、部分流路１１Ｆの回転による撹拌作用により、ハウジング２０内における洗浄液の流動が促進されることで、外周部１１０Ａおよび内周部２０Ａの洗浄効果を高めることができる。なお、外周洗浄ステップＳ０２においては、ピストン３１２の往復動作、ロータ１１の回転動作、および開閉機構３３の往復動作のうちの１つ以上を選択して行うことができる。ピストン３１２、ロータ１１、および開閉機構３３のそれぞれの動作速度は、生産時の動作速度とは相違していてもよい。
ピストン３１２の往復移動や、部分流路１１Ｆの回転による撹拌作用により、ハウジング２０内における洗浄液の流動が促進されることで、外周部１１０Ａおよび内周部２０Ａの洗浄効果を高めることができる。なお、外周洗浄ステップＳ０２においては、ピストン３１２の往復動作、ロータ１１の回転動作、および開閉機構３３の往復動作のうちの１つ以上を選択して行うことができる。ピストン３１２、ロータ１１、および開閉機構３３のそれぞれの動作速度は、生産時の動作速度とは相違していてもよい。
【0052】
定置洗浄工程として、例えば、それぞれに決められた時間に亘り内部洗浄ステップＳ０１および外周洗浄ステップＳ０２を行うことができる。外周洗浄ステップＳ０２を終えた後、進退駆動部５５によりロータ１１を開閉位置Ｐ１まで戻すとよい。
内部洗浄ステップＳ０１および外周洗浄ステップＳ０２は、適宜な順序で行うことができる。内部洗浄ステップおよび外周洗浄ステップを交互に繰り返し行うことも可能である。
内部洗浄ステップＳ０１および外周洗浄ステップＳ０２は、適宜な順序で行うことができる。内部洗浄ステップおよび外周洗浄ステップを交互に繰り返し行うことも可能である。
【0053】
以上で説明したように、ロータリーバルブ１０の内側（部分流路１１Ｆ）の洗浄だけでなく、外側（外周部１１０Ａおよび内周部２０Ａ）の洗浄をも充填機１の定置洗浄の一工程として行うことができる。
【0054】
〔本実施形態による効果〕
本実施形態のロータリーバルブ１０を用いることによれば、ハウジング２０の内側でロータ１１が軸線Ｘの方向に移動可能に構成されていることにより、ロータリーバルブ１０を分解することなく、ロータリーバルブ１０の洗浄が必要な領域の全体に亘り洗浄液を供給して洗浄することができる。そのため、充填機１に備わる多数のロータリーバルブ１０の個別の分解洗浄作業、例えば、ボルト４６～４８を外し、ハウジング２０を分解してロータ１１をハウジング２０から取り出すといった分解作業の後、ロータ１１の外周部１１０Ａおよび内周部２０Ａを洗浄する作業が必要ない。
したがって、大幅な省力化を図りつつ、手作業によるロータリーバルブ１０の分解が必要ないことにより、定置洗浄工程の完全自動化を実現することができる。洗浄時にロータリーバルブ１０を分解する必要がないことにより、洗浄に要する時間を短縮することができるので、生産時間に対する非生産時間の比率を抑えて生産性を向上させることが可能である。
本実施形態のロータリーバルブ１０を用いることによれば、ハウジング２０の内側でロータ１１が軸線Ｘの方向に移動可能に構成されていることにより、ロータリーバルブ１０を分解することなく、ロータリーバルブ１０の洗浄が必要な領域の全体に亘り洗浄液を供給して洗浄することができる。そのため、充填機１に備わる多数のロータリーバルブ１０の個別の分解洗浄作業、例えば、ボルト４６～４８を外し、ハウジング２０を分解してロータ１１をハウジング２０から取り出すといった分解作業の後、ロータ１１の外周部１１０Ａおよび内周部２０Ａを洗浄する作業が必要ない。
したがって、大幅な省力化を図りつつ、手作業によるロータリーバルブ１０の分解が必要ないことにより、定置洗浄工程の完全自動化を実現することができる。洗浄時にロータリーバルブ１０を分解する必要がないことにより、洗浄に要する時間を短縮することができるので、生産時間に対する非生産時間の比率を抑えて生産性を向上させることが可能である。
【0055】
本実施形態のロータリーバルブ１０によれば、分解することなく、定置殺菌（ＳＩＰ；Sterilization In Place））を行うことも可能である。定置殺菌は、充填機１を生産時とほぼ同様に稼働させながら、ＣＩＰ用の流路とほぼ同様に設定されるＳＩＰ流路に殺菌用の媒体を導入することで行われる。殺菌用の媒体は、例えば、薬剤を含む液体、あるいは蒸気等である。
【0056】
定置殺菌工程には、例えば、上述の内部洗浄ステップＳ０１と同様に行われる内部殺菌ステップと、上述の外周洗浄ステップＳ０２と同様に行われる外周殺菌ステップとを含めることができる。
内部殺菌ステップにおいては、ロータ１１が開閉位置Ｐ１にある状態で、生産時とほぼ同様に、ロータ１１の回転駆動、計量シリンダ３１の押し引き動作、および開閉機構３３の昇降動作を同期して行いつつ、例えば蒸気によりタンク２や配管の内壁、ロータリーバルブ１０の部分流路１１Ｆ等を洗浄する。
また、外周殺菌ステップにおいては、ロータ１１を外周洗浄位置Ｐ２に移動させた状態で、例えば、供給ポート２０１から洗浄ポート２０４に向けてハウジング２０内に蒸気を導入する。蒸気等の殺菌媒体は、バルブ部１１０の外周部１１０Ａおよびハウジング２０の内周部２０Ａの全体に亘り流動し、殺菌媒体に接触した内周部２０Ａや外周部１１０Ａを殺菌することができる。
内部殺菌ステップにおいては、ロータ１１が開閉位置Ｐ１にある状態で、生産時とほぼ同様に、ロータ１１の回転駆動、計量シリンダ３１の押し引き動作、および開閉機構３３の昇降動作を同期して行いつつ、例えば蒸気によりタンク２や配管の内壁、ロータリーバルブ１０の部分流路１１Ｆ等を洗浄する。
また、外周殺菌ステップにおいては、ロータ１１を外周洗浄位置Ｐ２に移動させた状態で、例えば、供給ポート２０１から洗浄ポート２０４に向けてハウジング２０内に蒸気を導入する。蒸気等の殺菌媒体は、バルブ部１１０の外周部１１０Ａおよびハウジング２０の内周部２０Ａの全体に亘り流動し、殺菌媒体に接触した内周部２０Ａや外周部１１０Ａを殺菌することができる。
【0057】
〔変形例〕
図７は、上記実施形態のロータリーバルブ１０に代えて充填機１に備えられるロータリーバルブ集合体１００を模式的に示している。かかる集合体１００は、２以上のロータリーバルブ１０（１０－１，１０－２）と、ロータリーバルブ１０のそれぞれのロータ１１が同一軸線Ｘ上に連結されてなるシャフト１３とを備えている。シャフト１３により連結されているロータ１１は、同一の駆動機構により駆動することができる。
つまり、２以上のロータリーバルブ１０のいずれのロータ１１も、回転駆動部５０からシャフト１３に伝達されるｘ回転方向の駆動力により同期して回転駆動され、また、進退駆動部５５からシャフト１３に伝達されるｘ方向の駆動力により同期して進退駆動される。
図７は、上記実施形態のロータリーバルブ１０に代えて充填機１に備えられるロータリーバルブ集合体１００を模式的に示している。かかる集合体１００は、２以上のロータリーバルブ１０（１０－１，１０－２）と、ロータリーバルブ１０のそれぞれのロータ１１が同一軸線Ｘ上に連結されてなるシャフト１３とを備えている。シャフト１３により連結されているロータ１１は、同一の駆動機構により駆動することができる。
つまり、２以上のロータリーバルブ１０のいずれのロータ１１も、回転駆動部５０からシャフト１３に伝達されるｘ回転方向の駆動力により同期して回転駆動され、また、進退駆動部５５からシャフト１３に伝達されるｘ方向の駆動力により同期して進退駆動される。
【0058】
２以上のロータリーバルブ１０のそれぞれのハウジング２０は、図７に示すように互いに連続していてもよいし、あるいは、互いに分離していてもよい。
【0059】
複数のロータリーバルブ１０はｘ方向における同じ向きに、つまり、ｘ１側にシャフト部１２０を向けて連結されている。ｘ２側からｘ１側に向けて、空隙２２、収容領域２１、および貫通孔２３がこの順序で繰り返し配置されている。
ロータリーバルブ１０と同様に、計量シリンダ３１、充填ノズル３２、および開閉機構３３もｘ方向に並んでいる。
したがって、集合体１００によれば、ｘ方向に並んで搬送されるパウチ４等の複数の容器に対して、いずれも開閉位置Ｐ１にあるロータ１１をｘ回転方向に回転駆動しつつ、計量された製品液を同時に充填することができる。
ロータリーバルブ１０と同様に、計量シリンダ３１、充填ノズル３２、および開閉機構３３もｘ方向に並んでいる。
したがって、集合体１００によれば、ｘ方向に並んで搬送されるパウチ４等の複数の容器に対して、いずれも開閉位置Ｐ１にあるロータ１１をｘ回転方向に回転駆動しつつ、計量された製品液を同時に充填することができる。
【0060】
外周洗浄時あるいは外周殺菌時には、進退駆動部５５により所定のストロークだけシャフト１３をｘ方向に駆動することにより、いずれのロータ１１をも外周洗浄位置Ｐ２へと移動させる。そうすると、複数のロータリーバルブ１０のそれぞれのハウジング２０の内側に例えば供給ポート２０１を通じてタンク２から流入する洗浄用媒体あるいは殺菌用媒体が、洗浄ポート２０４に向けて流れつつ、ロータ１１の外周部１１０およびハウジング２０の内周部２０Ａを洗浄または殺菌する。
【0061】
上記以外にも、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、ロータ１１のシャフト部１２０が、バルブ部１１０に対して空隙２２側に延びてハウジング２０の右壁２０ｙｚ２を貫通していてもよい。この場合は、ハウジング２０よりもｘ２側に配置される進退駆動部５５によりロータ１１を空隙２２に向けて引っ張ることで、開閉位置Ｐ１から外周洗浄位置Ｐ２へと移動させることができる。
例えば、ロータ１１のシャフト部１２０が、バルブ部１１０に対して空隙２２側に延びてハウジング２０の右壁２０ｙｚ２を貫通していてもよい。この場合は、ハウジング２０よりもｘ２側に配置される進退駆動部５５によりロータ１１を空隙２２に向けて引っ張ることで、開閉位置Ｐ１から外周洗浄位置Ｐ２へと移動させることができる。
【0062】
また、ロータ１１が、ｘ方向におけるバルブ部１１０の両側にシャフト部１２０を備えていてもよい。ｘ方向におけるハウジング２０の両側には、それぞれシャフト部１２０を支持する１つ以上の軸受４４，４５を設けることができる。シール部材４３は、一方のシャフト部１２０が通る貫通孔２３の内壁と、他方のシャフト部１２０が通る貫通孔２３の内壁とに設けることができる。
回転駆動部５０および進退駆動部５５は、両側のシャフト部１２０のうちの一方に設けることができる。
回転駆動部５０および進退駆動部５５は、両側のシャフト部１２０のうちの一方に設けることができる。
【0063】
本開示のロータリーバルブ１０は、充填機１に限らず、種々の機械に適用することができる。ロータリーバルブ１０により切り替えられる流路を移動する流動物は、粉粒体であってもよい。
【0064】
〔付記〕
以上で説明したロータリーバルブ、充填機、およびロータリーバルブの洗浄または殺菌方法は、以下を開示する。
〔１〕本開示は、所定の軸線Ｘを中心にロータ１１が回転駆動されることで流路の切り替えが可能なロータリーバルブ１０であって、流路の一部をなす部分流路１１Ｆが形成されているロータ１１と、ロータ１１を収容するハウジング２０と、を備える。部分流路１１Ｆは、ロータ１１の外周部における軸線Ｘの周りの複数の箇所に開口１０１～１０３を有する。ロータ１１は、回転方向の位相に応じて開口１０１～１０３を開閉可能である第１の位置（Ｐ１）と、第１の位置（Ｐ１）に対して軸線Ｘの方向にシフトした第２の位置（Ｐ２）と、に進退移動可能に構成されている。ハウジング２０の内側には、第１の位置（Ｐ１）にあるロータ１１が収容されている収容領域２１と、収容領域２１から第２の位置（Ｐ２）に向けて移動されるロータ１１を受け入れ、かつ、洗浄用または殺菌用の媒体が導入される空隙２２と、が形成されている。
〔２〕部分流路１１Ｆは、第１の位相において開放される第１の開口１０１と、第２の位相において開放される第２の開口１０２と、第１の位相または第２の位相において開放される第３の開口１０３と、を有する。
〔３〕ハウジング２０は、流路を流れる流動物の供給源（２）に接続され、位相に応じて第１～第３の開口１０１～１０３から選択される一の開口に対向する供給ポート２０１と、流動物を計量する計量部（３１）に接続され、位相に応じて第１～第３の開口１０１～１０３から選択される一の開口に対向する計量ポート２０２と、流動物を吐出する吐出部３２Ａに接続され、位相に応じて第１～第３の開口１０１～１０３から選択される一の開口に対向する吐出ポート２０３と、を備える。
〔４〕ハウジング２０は、収容領域２１から軸線Ｘの方向に離れた位置で空隙２２に連通する洗浄ポート２０４をさらに備える。
〔５〕ロータ１１は、開口１０１～１０３が形成されているバルブ部１１０と、ハウジング２０に形成されている貫通部を貫通するシャフト部１２０と、を備える。ハウジング２０は、貫通部とシャフト部１２０との間を封止し、シャフト部１２０に対して摺動可能であるシール部材４３を備える。
〔６〕ロータリーバルブ１０は、ロータ１１を回転駆動する回転駆動部５０と、ロータ１１を進退駆動する進退駆動部５５と、回転駆動部５０および進退駆動部５５と、ハウジング２０との間でシャフト部１２０を回転可能に支持する軸受４４，４５と、を備える。
〔７〕ロータリーバルブ１０の集合体１００は、所定の軸線Ｘを中心に回転駆動されるロータ１１およびロータ１１を収容するハウジング２０を含む複数のロータリーバルブ１０と、複数のロータリーバルブ１０のそれぞれのロータ１１が同一軸線Ｘ上に連結されてなるシャフト１３と、を備える。複数のロータリーバルブ１０はそれぞれ、上述のロータリーバルブ１０に相当する。複数のロータリーバルブ１０のそれぞれのロータ１１は、シャフト１３に伝達される進退駆動力により同期して進退移動する。複数のロータリーバルブ１０のそれぞれのハウジング２０は、互いに連続している、あるいは、互いに分離している。
〔８〕充填機１は、上述のロータリーバルブ１０、または、上述のロータリーバルブ１０集合体と、流路を流れる流動物の供給源であって、位相に応じて一の開口に接続されるタンク２と、位相に応じて一の開口に接続され、流動物を吐出して充填する吐出部３２Ａを有する充填ノズル３２とを備える。
〔９〕所定の軸線Ｘを中心にロータ１１が回転駆動されることで流路の切り替えが可能なロータリーバルブ１０を洗浄または殺菌する方法は、ロータ１１に形成されて流路の一部をなす部分流路１１Ｆは、ロータ１１の外周部における軸線Ｘの周りの複数の箇所に開口１０１～１０３を有し、ロータ１１を収容するハウジング２０の内側で、ロータ１１の回転方向の位相に応じて開口１０１～１０３を開閉可能である第１の位置（Ｐ１）から、ロータ１１を軸線Ｘの方向に第２の位置（Ｐ２）まで移動させるステップと、軸線Ｘの方向にシフトしている外周部１１０Ａおよびハウジング２０の内周部２０Ａに洗浄用または殺菌用の媒体を供給するステップと、を含む。
以上で説明したロータリーバルブ、充填機、およびロータリーバルブの洗浄または殺菌方法は、以下を開示する。
〔１〕本開示は、所定の軸線Ｘを中心にロータ１１が回転駆動されることで流路の切り替えが可能なロータリーバルブ１０であって、流路の一部をなす部分流路１１Ｆが形成されているロータ１１と、ロータ１１を収容するハウジング２０と、を備える。部分流路１１Ｆは、ロータ１１の外周部における軸線Ｘの周りの複数の箇所に開口１０１～１０３を有する。ロータ１１は、回転方向の位相に応じて開口１０１～１０３を開閉可能である第１の位置（Ｐ１）と、第１の位置（Ｐ１）に対して軸線Ｘの方向にシフトした第２の位置（Ｐ２）と、に進退移動可能に構成されている。ハウジング２０の内側には、第１の位置（Ｐ１）にあるロータ１１が収容されている収容領域２１と、収容領域２１から第２の位置（Ｐ２）に向けて移動されるロータ１１を受け入れ、かつ、洗浄用または殺菌用の媒体が導入される空隙２２と、が形成されている。
〔２〕部分流路１１Ｆは、第１の位相において開放される第１の開口１０１と、第２の位相において開放される第２の開口１０２と、第１の位相または第２の位相において開放される第３の開口１０３と、を有する。
〔３〕ハウジング２０は、流路を流れる流動物の供給源（２）に接続され、位相に応じて第１～第３の開口１０１～１０３から選択される一の開口に対向する供給ポート２０１と、流動物を計量する計量部（３１）に接続され、位相に応じて第１～第３の開口１０１～１０３から選択される一の開口に対向する計量ポート２０２と、流動物を吐出する吐出部３２Ａに接続され、位相に応じて第１～第３の開口１０１～１０３から選択される一の開口に対向する吐出ポート２０３と、を備える。
〔４〕ハウジング２０は、収容領域２１から軸線Ｘの方向に離れた位置で空隙２２に連通する洗浄ポート２０４をさらに備える。
〔５〕ロータ１１は、開口１０１～１０３が形成されているバルブ部１１０と、ハウジング２０に形成されている貫通部を貫通するシャフト部１２０と、を備える。ハウジング２０は、貫通部とシャフト部１２０との間を封止し、シャフト部１２０に対して摺動可能であるシール部材４３を備える。
〔６〕ロータリーバルブ１０は、ロータ１１を回転駆動する回転駆動部５０と、ロータ１１を進退駆動する進退駆動部５５と、回転駆動部５０および進退駆動部５５と、ハウジング２０との間でシャフト部１２０を回転可能に支持する軸受４４，４５と、を備える。
〔７〕ロータリーバルブ１０の集合体１００は、所定の軸線Ｘを中心に回転駆動されるロータ１１およびロータ１１を収容するハウジング２０を含む複数のロータリーバルブ１０と、複数のロータリーバルブ１０のそれぞれのロータ１１が同一軸線Ｘ上に連結されてなるシャフト１３と、を備える。複数のロータリーバルブ１０はそれぞれ、上述のロータリーバルブ１０に相当する。複数のロータリーバルブ１０のそれぞれのロータ１１は、シャフト１３に伝達される進退駆動力により同期して進退移動する。複数のロータリーバルブ１０のそれぞれのハウジング２０は、互いに連続している、あるいは、互いに分離している。
〔８〕充填機１は、上述のロータリーバルブ１０、または、上述のロータリーバルブ１０集合体と、流路を流れる流動物の供給源であって、位相に応じて一の開口に接続されるタンク２と、位相に応じて一の開口に接続され、流動物を吐出して充填する吐出部３２Ａを有する充填ノズル３２とを備える。
〔９〕所定の軸線Ｘを中心にロータ１１が回転駆動されることで流路の切り替えが可能なロータリーバルブ１０を洗浄または殺菌する方法は、ロータ１１に形成されて流路の一部をなす部分流路１１Ｆは、ロータ１１の外周部における軸線Ｘの周りの複数の箇所に開口１０１～１０３を有し、ロータ１１を収容するハウジング２０の内側で、ロータ１１の回転方向の位相に応じて開口１０１～１０３を開閉可能である第１の位置（Ｐ１）から、ロータ１１を軸線Ｘの方向に第２の位置（Ｐ２）まで移動させるステップと、軸線Ｘの方向にシフトしている外周部１１０Ａおよびハウジング２０の内周部２０Ａに洗浄用または殺菌用の媒体を供給するステップと、を含む。
【符号の説明】
【0065】
１ 充填機
２ タンク（供給源）
２Ａ 底部
３ 充填部
４ パウチ
５ 制御装置
１０ ロータリーバルブ
１１ ロータ
１１Ｆ 部分流路
２０ ハウジング
２０Ａ 内周部
２０ｘｙ１ 上壁
２０ｘｙ２ 下壁
２０ｙｚ１ 左壁
２０ｙｚ２ 右壁
２０ｚｘ１ 前壁
２０ｚｘ２ 後壁
２１ 収容領域
２２ 空隙
２３ 貫通孔
２４ 第１連通孔
２５ 第２連通孔
２６ 第３連通孔
２７ 第４連通孔
２８ 拡径部
２９ 壁
３１ 計量シリンダ（計量部）
３２ 充填ノズル
３２Ａ 吐出口（吐出部）
３３ 開閉機構
４１～４３ シール部材
４４，４５ 軸受
４６～４８ ボルト
５０ 回転駆動部
５１ 従動プーリ
５２ 駆動プーリ
５３ ベルト
５４ モータ
５５ 進退駆動部
１００ 集合体
１０１ 第１開口
１０２ 第２開口
１０３ 第３開口
１０４，１０５ 区間
１１０ バルブ部
１１０Ａ 外周部
１１０Ｂ 縮径部
１１０Ｃ 端部
１２０ シャフト部
２０１ 供給ポート
２０２ 計量ポート
２０３ 吐出ポート
２０４ 洗浄ポート
３１１ シリンダ
３１２ ピストン
３１２Ａ 環状シール
３３１ エアシリンダ
３３２ 弁
５５１ シリンダ
５５１Ａ，５５１Ｂ ポート
５５２ ピストンロッド
Ｐ１ 開閉位置（第１の位置）
Ｐ２ 外周洗浄位置（第２の位置）
Ｒ１ 第１流路
Ｒ２ 第２流路
Ｓ０１ 内部洗浄ステップ
Ｓ０２ 外周洗浄ステップ
Ｓｔ 移動ストローク
Ｘ 軸線
ｘ１ 一端側
ｘ２ 他端側
φ１ 第１位相
φ２ 第２位相
φ３ 第３位相
２ タンク（供給源）
２Ａ 底部
３ 充填部
４ パウチ
５ 制御装置
１０ ロータリーバルブ
１１ ロータ
１１Ｆ 部分流路
２０ ハウジング
２０Ａ 内周部
２０ｘｙ１ 上壁
２０ｘｙ２ 下壁
２０ｙｚ１ 左壁
２０ｙｚ２ 右壁
２０ｚｘ１ 前壁
２０ｚｘ２ 後壁
２１ 収容領域
２２ 空隙
２３ 貫通孔
２４ 第１連通孔
２５ 第２連通孔
２６ 第３連通孔
２７ 第４連通孔
２８ 拡径部
２９ 壁
３１ 計量シリンダ（計量部）
３２ 充填ノズル
３２Ａ 吐出口（吐出部）
３３ 開閉機構
４１～４３ シール部材
４４，４５ 軸受
４６～４８ ボルト
５０ 回転駆動部
５１ 従動プーリ
５２ 駆動プーリ
５３ ベルト
５４ モータ
５５ 進退駆動部
１００ 集合体
１０１ 第１開口
１０２ 第２開口
１０３ 第３開口
１０４，１０５ 区間
１１０ バルブ部
１１０Ａ 外周部
１１０Ｂ 縮径部
１１０Ｃ 端部
１２０ シャフト部
２０１ 供給ポート
２０２ 計量ポート
２０３ 吐出ポート
２０４ 洗浄ポート
３１１ シリンダ
３１２ ピストン
３１２Ａ 環状シール
３３１ エアシリンダ
３３２ 弁
５５１ シリンダ
５５１Ａ，５５１Ｂ ポート
５５２ ピストンロッド
Ｐ１ 開閉位置（第１の位置）
Ｐ２ 外周洗浄位置（第２の位置）
Ｒ１ 第１流路
Ｒ２ 第２流路
Ｓ０１ 内部洗浄ステップ
Ｓ０２ 外周洗浄ステップ
Ｓｔ 移動ストローク
Ｘ 軸線
ｘ１ 一端側
ｘ２ 他端側
φ１ 第１位相
φ２ 第２位相
φ３ 第３位相
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】