JP2001072191A - 液体充填装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組立およびタイミング調整の容易化と、容器
の転倒や液の零れ等の防止を図ることが可能な充填バル
ブを提供する。 【解決手段】 所定のヘッドスペースが形成される態様
で充填液を貯溜したフィラーボウル５１と、フィラーボ
ウル５１に固定された充填バルブ６０と、充填バルブ６
０のスニフトガス通路６２ｂをスニフト通路５２に連通
させるスニフト弁１０３と、フィラーボウル５１に設置
されて、充填バルブ６０のベントチューブ７１ａの開閉
弁７３を開閉駆動する第１のエアアクチュエータ８２
と、フィラーボウル５１に設置されて、充填バルブ６０
の液バルブを開閉駆動する第２のエアアクチュエータ８
３と、スニフト弁１０３および第１、第２のエアアクチ
ュエータ８２，８３を作動させるための電磁弁１０２と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を壜、缶等の
容器に充填するための液体充填装置および方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、市場においては、炭酸ガス入り飲
料用充填バルブがロータリ充填機に多用されてきた。以
下、この炭酸ガス入り飲料用充填バルブについて説明す
る。なお、この充填バルブに類似のものは、特公昭３６
−３０５０号、特公昭３７−４７４２号、特公昭５０−
１６７０６号等に開示されている。

【０００３】図６は、ロータリ充填機に適用された従来
の炭酸ガス入り飲料用充填バルブの縦断面図である。な
お、同図（ａ）は、壜２６への充填液の充填が完了した
状態を、また、同図（ｂ）は、壜２６に充填液が充填さ
れている状態をそれぞれ示している。図６において、ロ
ータリ充填機のフィラーボウル４は、ヘッドスペースに
炭酸ガスによるカウンタ圧力が作用している。外バルブ
開閉レバー１と内バルブ開閉レバー３は、軸２を介して
一体結合し、かつ、該軸２を介してフィラーボウル４の
側壁（図示省略）に回転可能に取付けられている。な
お、図６における位置ａおよびｂは、バルブ閉時および
バルブ開時のレバー１，３の作動位置をそれぞれ示して
いる。

【０００４】チャージングバルブ５は、上バルブ本体５
ａ、下バルブ本体５ｂおよびこれらに挟み込まれたパッ
キン６を備えている。下バルブ本体５ｂは、ステム７の
外周に摺動自在に嵌合され、かつ、その外周とステム７
の外周との間にバネ８が介在されている。これによりチ
ャージングバルブ５は、バネ８によってステム７の上に
浮く状態で支えられている。

【０００５】下バルブ本体５ｂの上部には、ベント孔５
ｃが形成されている。このベント孔５ｃは、下バルブ本
体５ｂ、パッキン６およびステム７と共に空気バルブを
構成している。ステム７には、カラー９が固定されてい
る。このカラー９は、スプリングケース１１の内方に摺
動自在に嵌合され、かつ、バネ１０によって上方に付勢
されている。ステム７は、下端部下面にパッキン１２を
備え、このパッキン１２とスニフトブロック１３とによ
って、主液バルブを構成している。

【０００６】上記スニフトブロック１３は、袋ナット１
４、スニフトステム１５、パッキン１６、バネ１７より
なるスニフトバルブと、スニフトオリフィス１８とを内
蔵している。このスニフトブロック１３は、その下部に
設けられた外センタリングカップ１９およびゴム製の内
センタリングカップ２０と共に、パッキン２２を介して
フィラーボウル４に取付けられている。なお、その取り
付けには、取付金具２１が使用される。

【０００７】ステム７の下部には、ベントチューブ２３
がねじ込まれている。このベントチューブ２３は、外周
にスプレッダー２４を取付けるとともに、下端部にベン
トホール２５を穿設してある。壜２６は、エアシリンダ
２７によって昇降される。エアシリンダ２７がこの壜２
６を押し上げると、該壜２６の口部がゴム製の内センタ
リングカップ２０に押付けられて密着するので、両者間
における液漏れが防止される。なお、スプリングケース
１１は、周面に液流通路１１ａが開口している。

【０００８】図６（ａ）の状態では、上記下バルブ本体
５ｂに設けられたベント孔５ｃがステム７の上端部で塞
がれているので、前記空気バルブが閉じている。また、
この状態では、ステム７の下面に設けられたパッキン１
２がスニフトブロック１３に当接しているので、前記主
液バルブも閉じている。

【０００９】図６（ａ）に示した外バルブ開閉レバー１
および内バルブ開閉レバー３を鎖線で示した位置（ｂ位
置）まで回動させると、図６（ｂ）に示すように、前記
空気バルブおよび主液バルブが共に開かれた壜詰状態に
なる。この状態においては、図６（ａ）の状態と比較し
て、ベントチューブ２３とステム７が距離ｃだけ上昇
し、また、チャージングバルブ５が距離ｄだけ上昇して
いる。なお、この時の距離ｃ、ｄには、ｃ＜ｄの関係が
ある。

【００１０】次に、壜詰工程について説明する。この工
程では、まず、図６（ａ）に示すように、エアシリンダ
２７によって壜２６が押し上げられる。もちろん、この
時には、まだ主液は壜２６に入っていない。ここで、外
バルブ開閉レバー１および内バルブ開閉レバー３をａ位
置からｂ位置まで回動すると、チャージングバルブ５の
みが図６（ｂ）に示す位置まで上昇して、下バルブ本体
５ｂに設けられたベント孔５ｃが開く。

【００１１】これに伴い、フィラーボール４内のカウン
タ圧がベント孔５ｃ、ステム７およびベントチューブ２
３を介して壜２６内に作用するので、該壜２６内とフィ
ラーボウル４内とが同じ圧力になる。この結果、ステム
７およびベントチューブ２３がバネ１０の付勢力で図６
（ｂ）に示す位置まで押し上げられて、パッキン１２が
スニフトブロック１３から離間する。つまり、前記主液
バルブが開く。主液バルブが開くと、フィラーボール４
内の主液が矢印３１〜３６で示したように流れて壜２６
内に流入するとともに、該壜２６内の気体が矢印３０，
２９，２８で示すようにフィラーボウル４内に戻る。

【００１２】壜詰が進行して、壜２６内の液面３７がベ
ントチューブ２３のベントホール２５を塞ぐ位置まで上
昇すると、矢印３０で示した気体の流れが停止するた
め、スニフトブロック１３の上端部における主液の流れ
（矢印３３参照）も停止する。そして、その時点におい
て矢印３４，３５の部位を流れていた主液は、壜２６内
へ落ち込む。その結果、壜２６内の液面は、図６（ａ）
に符号３８で示した位置となる。同時に、主液はステム
７の内部にも入り込み、その液面は図６（ａ）に符号３
９で示した位置まで上昇する。

【００１３】壜詰が終了した上記の状態において、外バ
ルブ開閉レバー１および内バルブ開閉レバー３をｂ位置
からａ位置へと戻すと、図６（ａ）に示すように、主液
バルブ、空気バルブが共に閉じることになる。この状態
では、ステム７の上部位置４０と壜２６の上部位置４１
にはカウンタ圧力が作用している。そこで、スニフトブ
ロック１３のスニフトステム１５を矢印４２の方向へ押
して前記スニフトバルブを開くと、位置４０，４１にお
けるカウンタ圧力がスニフトオリフィス１８で絞られな
がら大気へ逃がされる。即ち、スニフトによって、上記
位置４０，４１の圧力が大気圧まで徐々に戻される。次
にエアシリンダ２７を下げて、壜２６を充填バルブより
放せば、壜詰工程が終了する。

【００１４】以上、長期間使用されてきた歴史的な充填
バルブについて説明した。一方、充填バルブから流出す
る充填液の流量を流量計で測定し、その流量の積算値が
規定の大きさになった場合に充填バルブへの充填液の供
給を停止するという充填装置が特開平８−２９５３９６
号公報等によって提案されている。この充填装置によれ
ば、精度の高い流量計が開発されたこともあって、充填
量のバラツキを低減することができるとういう利点が得
られる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ロータリ充填機に使用
されている図６に示した従来の炭酸ガス入り飲料用充填
バルブは、主液バルブの開閉操作、ベントチューブ２３
の開閉操作、カウンタガスを抜くスニフト操作、容器の
昇降等を全て充填機の外側に配設されたカムの駆動力を
利用して実行しているので、必然的に機械的作動部分が
多く、このため、組立およびタイミング調整に手間を要
する。また、液充填の終わる前に液がベントチューブ２
３内を上昇し、充填が終了した後に、該ベントチューブ
２３内の液が壜２６に戻されるため、その戻り液が壜２
６内の液を撹拌して泡立ちを起こす虞れがある。

【００１６】一方、前記流量計を併用する定量詰用充填
バルブを使用した場合は、充填量が一定に管理されるも
のの、壜の形状にバラツキがある場合に、入味高さが揃
わないことになる。したがって、特に透明な壜に充填す
るときに、充填量が規定量であるにもかかわらず、見た
目の充填液量の過不足が問われる可能性がある。しか
も、液種、壜種の追加、変更に対して制御装置に充填量
の設定値を書き込む必要があり、このため調整に時間が
かかる。

【００１７】また、上記従来の各充填装置では、壜等の
容器を該充填バルブの下に供給する場合に、その口部を
拘束せずに上昇して充填位置に据えるようにしている。
このため、容器の上下移動時における該容器の転倒、充
填バルブへの容器の偏った当接、容器の下降時における
液の零れ等の不都合が発生することがある。

【００１８】本発明の課題は、このような状況に鑑み、
組立およびタイミング調整の容易化と、容器の転倒や液
の零れ等の防止を図れ、かつ、ベントチューブの差し込
み距離が大きくとれるとともに、その突き出し位置を容
易に調整することが可能な液体充填バルブおよび方法を
提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る液体充
填装置は、所定のヘッドスペースが形成される態様で充
填液を貯溜したフィラーボウルと、前記フィラーボウル
に固定されたバルブ本体、該バルブ本体内に配設され、
上端部が開閉弁を介して前記フィラーボウルのヘッドス
ペースに通じるとともに、下端部が容器内に位置される
ベントチューブ、前記バルブ本体とベントチューブ間に
構成され、上端部が前記フィラーボウルの液貯溜部に連
通するとともに、下端が前記容器への充填液の注ぎ口と
なる充填液通路、該充填液通路を開閉する液バルブ、容
器の口部の芯合わせとシールを行なうためのセンタリン
グカップおよびスニフトガス通路を備えてなる充填バル
ブと、前記スニフトガス通路をスニフト通路に連通させ
るスニフト弁と、前記フィラーボウルに設置され、前記
ベントチューブの開閉弁を開閉駆動する第１のエアアク
チュエータと、前記フィラーボウルに設置され、前記液
バルブを開閉駆動する第２のエアアクチュエータと、前
記スニフト弁および前記第１、第２のエアアクチュエー
タを作動させるための電磁弁とを備えている。第２の発
明に係る液体充填装置は、第１の発明において、前記ス
ニフトガス通路をバキューム通路に連通させるバキュー
ム弁を付加している。第３の発明に係る液体充填装置
は、第１または第２の発明において、前記開閉弁の可動
要素の閉方向移動力が干渉スプリングを介して前記液バ
ルブの可動要素に閉方向移動力として伝達されるよう
に、かつ、前記開閉弁の可動要素が所定距離だけ閉方向
に移動した状態で前記液バルブが閉止されるとともに、
前記開閉弁の可動要素が前記所定距離よりも大きく閉方
向に移動した状態で該開閉弁が閉止するように前記開閉
弁および液バルブを構成し、前記第１のエアアクチュエ
ータとして、前記開閉弁の可動要素を移動させるエアシ
リンダを用いるとともに、前記第２のアクチュエータと
して、前記エアシリンダに同心状に連接されて前記第１
のエアシリンダのピストンを前記所定距離だけ移動させ
るエアシリンダを用いている。第４の発明に係る液体充
填装置は、第１〜第３の発明のいずれかにおいて、前記
バルブ本体に昇降可能に嵌合され、スプリングによって
下方に付勢された摺動部材と、前記センタリングカップ
を昇降可能に支持する支持手段とを付加し、前記センタ
リングカップを下降して容器の口部を捕らえた後、前記
容器台の上昇によって前記センタリングカップを容器と
共に押し上げ、その押し上げ途中で前記センタリングカ
ップの上面を前記摺動部材の下面に液密に押圧当接させ
るようにしている。第５の発明に係る液体充填装置は、
第４の発明において、前記充填液通路の下部が、前記バ
ルブ本体の下部に形成した管状のノズル部材の内周面と
前記ベントチューブの外周面によって構成され、前記セ
ンタリングカップが前記摺動部材を押し上げた状態にお
いて前記ノズル部材の下端が前記容器の口部内に位置さ
れるように該ノズル部材の長さを設定している。第６の
発明は、フィラーボウルに固定されたバルブ本体、該バ
ルブ本体内に配設され、上端部が開閉弁を介して前記フ
ィラーボウルのヘッドスペースに通じるとともに、下端
部が容器内に位置されるベントチューブ、前記バルブ本
体とベントチューブ間に構成され、上端部が前記フィラ
ーボウルの液貯溜部に連通するとともに、下端が前記容
器への充填液の注ぎ口となる充填液通路、該充填液通路
を開閉する液バルブ、容器の口部の芯合わせとシールを
行なうためのセンタリングカップおよびスニフトガス通
路を備えてなる充填バルブを使用した液体充填方法であ
って、前記容器の口部を前記センタリングカップにより
シールするステップと、前記容器内のエアを前記スニフ
トガス通路を介して吸い出すステップと、前記ベントチ
ューブの開閉弁を開いて、前記容器に前記フィラーボウ
ルのヘッドスペース内のカウンタガスを導入するステッ
プと、前記液バルブを開いて、前記フィラーボウル内の
充填液を容器に充填するステップと、前記容器への充填
液の充填が完了して前記ベントチューブ内に前記充填液
が立ち上がった後、前記スニフトガス通路を開いて前記
容器のヘッドスペースを大気に開放するステップとを含
んでいる。第７の発明は、フィラーボウルに固定された
バルブ本体、該バルブ本体内に配設され、上端部が開閉
弁を介して前記フィラーボウルのヘッドスペースに通じ
るとともに、下端部が容器内に位置されるベントチュー
ブ、前記バルブ本体とベントチューブ間に構成され、上
端部が前記フィラーボウルの液貯溜部に連通するととも
に、下端が前記容器への充填液の注ぎ口となる充填液通
路、該充填液通路を開閉する液バルブ、容器の口部の芯
合わせとシールを行なうためのセンタリングカップおよ
びスニフトガス通路を備えてなる充填バルブを使用した
液体充填方法であって、前記容器の口部を前記センタリ
ングカップによりシールするステップと、前記容器内の
エアを前記スニフトガス通路を介して吸い出す操作と、
前記ベントチューブの開閉弁を開いて前記容器に前記フ
ィラーボウルのヘッドスペース内のカウンタガスを導入
する操作とを繰り返すステップと、前記液バルブを開い
て、前記フィラーボウル内の充填液を容器に充填するス
テップと、前記容器への充填液の充填が完了して前記ベ
ントチューブ内に前記充填液が立ち上がった後、前記ス
ニフトガス通路を開いて前記容器のヘッドスペースを大
気に開放するステップとを含んでいる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、ロータリ充填機に適用した
本発明に係る液体充填装置および液体充填方法の実施の
形態について説明する。なお、この実施形態に係る液体
充填装置が適用されるロータリ充填機は、壜からなる容
器に炭酸ガス飲料を充填するものである。

【００２１】図１において、ロータリ充填機のフィラー
ボウル（貯液タンク）５１は、充填液の液面と蓋５２と
の間に加圧カウンタガス（例えば、炭酸ガス）が充満す
るヘッドスペースＨＳを有している。充填バルブ６０
は、フィラーボウル５１を貫通して配設されている。な
お、図示していないが、充填バルブ６０の下方には、昇
降可能な容器受台が配設されている。

【００２２】充填バルブ６０は、フィラーボウル５１の
底壁を貫通し、そのバルブ本体６１を該底壁にボルトで
締結することによってフィラーボウル５１に取付けられ
ている。バルブ本体６１は、内側に充填液通路を有し、
かつ、上部に後述の液バルブの座６１ａを形成するとと
もに、中間部にガス通路６１ｃを形成している。また、
バルブ本体６１は、その下部に長い筒状のノズル６１ｂ
を形成している。このノズル６１ｂは、容器５０を充填
バルブ６０にセットしたとき、この容器５０の口部から
該容器５０の中に入り込む。

【００２３】バルブ本体６１の下側には、ガイド筒６２
が固設されている。このガイド筒６２は、その上部にガ
ス通路６２ｂを備え、このガス通路６２ｂにスニフト配
管５６を連結してある。ガイド筒６２は、その内方に摺
動可能に嵌合させた浮動筒６３をガイドするものであ
り、該浮動筒６３の下限位置を決めるストッパとなる内
側突起６２ａを下端内側に設けてある。

【００２４】浮動筒６３は、ガイド筒６２の内周面を上
下に摺動するが、その際、シールパッキン６８によって
両者間が気密にシールされる。浮動筒６３の下端部に
は、シールキャップ６４が螺着され、このシールキャッ
プ６４の下側にシールパッキン６５が貼着されている。
浮動筒６３は、ガイド筒６２との間に介在されたシール
スプリング６９によって下方に付勢されている。

【００２５】バルブ本体６１の上端部側面６１ｄには、
縦軸９２を上下動可能に支持するガイド軸受９１が固着
されている。上記シールキャップ６４の下方に位置した
センタリングカップ６６は、側方にアーム部６６ａを突
設し、このアーム部６６ａの先端を上記縦軸９２の下端
に取付けてある。センタリングカップ６６は、上記アー
ム部６６ａを介した縦軸９２との係合によって回り止め
され、かつ、スプリング９６によって常時下方に付勢さ
れている。

【００２６】縦軸９２の上端には、カムフォロワ９４を
支持する支え板９３が取付けられている。カム９５は、
カムフォロワ９４を介して縦軸９２およびセンタリング
カップ６６を上下方向に駆動する。充填バルブ６０は、
フィラーボウル５１の回転に伴って該フィラーボウル５
１の回転軸を中心とする円周上を移動し、その移動中に
容器５０が受け渡される。この容器５０の受け渡し時に
は、該容器５０が充填バルブ６０の真下に位置したタイ
ミングでカム９５がセンタリングカップ６６を案内する
ので、該センタリングカップ６６がスプリング９６の付
勢力によって降下して容器５０の口部を捕らえる。

【００２７】その後、容器５０は、その下方に配設され
た図示していない昇降装置により押し上げられ、その結
果、センタリングカップ６６がシールキャップ６４の下
側のシールパッキン６５に当接して浮動筒６３を下限位
置から持ち上げる。これにより、容器５０の口部上面
は、セシールスプリング６９で付勢されたセンタリング
カップ６６内のシールパッキン６７で圧着されて、気密
にシールされることになる。また同時に、センタリング
カップ６６、シールキャップ６４および浮動筒６３がシ
ールパッキン６５によって気密にシールされる。容器５
０が上記昇降装置によって押し上げられるときは、カム
フォロワ９４はカム９５の上面から離れる。そして、そ
の後、上記昇降装置によって容器５０が排出位置まで下
降されるまでの間、カム９５は使われない。

【００２８】空気導管７１は、バルブ本体６１の内部に
上下摺動自在に嵌合され、その軸中心にベントチューブ
７１ａを備えている。ベントチューブ７１ａは、上部が
フィラーボウル５１内の充填液面上に形成された前記ヘ
ッドスペースＨＳに通じ、下端が容器５０の液レベルを
決定する位置まで延びている。

【００２９】空気導管７１は、その中程に円錐体７１ｃ
を備え、この円錐体７１ｃとバルブ本体６１に形成され
たバルブ座６１ａとによって液バルブを構成している。
円錐体７１ｃに設けられた溝には、バルブ座６１ａに当
接して液バルブをシールするパッキン７２が嵌め込まれ
ている。また、空気導管７１は、ベントチューブ７１ａ
の上部にチャージング弁（開閉弁）７３のテーパ座７１
ｄを形成するとともに、該テーパ座７１ｄの上部にフィ
ラーボール５１のヘッドスペースＨＳに通じる孔７１ｆ
を形成し、さらに、下部の溝７１ｂにスプレッダー７０
を嵌め込んである。

【００３０】図１のＡ−Ａ断面図である図４に示すよう
に、空気導管７１における円錐体７１ｃの上部には、バ
ルブ本体６１に固着されたガイド筒８１にガイドされる
複数の羽根７１ｇが設けられている。フィラーボウル５
１内の充填液は、ガイド筒８１に設けられた窓穴８１ａ
から羽根７１ｇの間を通って液バルブに通じ、ノズル６
１ｂから容器５０に充填される。

【００３１】空気導管７１のさらに上部には、チャージ
ング弁７３が内嵌している。チャージング弁７３は、上
下方向に摺動可能であり、空気導管７１のテーパ座７１
ｄに当接するその下端位置にシールパッキン７４を嵌め
込んである。図１のＢ−Ｂ断面図である図５に示すよう
に、チャージング弁７３の軸には、空気通路用の縦溝７
３ｂが複数設けられている。

【００３２】上部摺動筒７５は、ガイド筒８１の内周面
と空気導管７１の外周面との間に上下摺動可能に嵌合さ
れている。この摺動筒７５は、フィラーボウル５１のヘ
ッドスペースＨＳに通じるベント孔７５ａを備え、空気
導管７１に嵌めてある止め輪７９によって上方への移動
を止められている。空気導管７１と上部摺動筒７５の間
には、スプリング７６を介在させてある。このスプリン
グ７６は、空気導管７１と上部摺動筒７５が相互に押し
合うように両者を付勢している。間隔筒７８は、チャー
ジング弁７３と上部摺動筒７５間に介装されている。

【００３３】フィラーボウル５１の蓋５２には、第１段
エアシリンダ８２と、第２段エアシリンダ８３が取付金
具８４を介して同心に設置されている。第１段エアシリ
ンダ８２は、チャージング弁７３を開閉するアクチュエ
ータとして、また、第２段エアシリンダ８３は、液バル
ブを開閉するアクチュエータとしてそれぞれ設けられて
いる。

【００３４】第２段エアシリンダ８３が作動して、その
ピストン８３ａのロッド８３ｂが第１段エアシリンダ８
２のピストン８２ａの背部を押すと、該ピストン８２ａ
に固定されたロッド８２ｂがチャージング弁７３の上端
７３ｃを押す。これにより、間隔筒７８、上部摺動筒７
５およびスプリング７７を介して空気導管７１が押し下
げられ、その結果、空気導管７１の円錐体７１ｃがバル
ブ本体６１に形成されたバルブ座６１ａに圧接する。つ
まり、液バルブが閉じられる。そして、第１段エアシリ
ンダ８２のピストン８２ａおよび第２段エアシリンダ８
３のピストン８３ａが上方に移動すると、スプリング７
６の付勢力により液バルブが開く。なお、スプリング７
６の付勢力は、スプリング７７の付勢力より大きく設定
されている。また、第１段エアシリンダ８２および第２
段エアシリンダ８３には、制御装置１０１の指示によっ
て切り換え作動する電磁弁１０２ａ、１０２ｂを介して
作動エアが供給される。

【００３５】ロータリ充填機の回転部のフレーム５３に
は、この充填機の回転軸を中心とする円周に沿ってスニ
フト通路５４およびバキューム通路５５が設けられてい
る。なお、バキューム通路５５は、図示していないバキ
ュームポンプに接続されている。また、上記フレーム５
３には、フィラーボウル５１に配列設置された各充填バ
ルブ６０に対応したスニフト弁１０３およびバキューム
弁１０４が設けられている。スニフト弁１０３は、対応
する充填バルブ６０のバルブ本体６１に接続されたガス
通路５６をスニフト通路５４へ切り換え接続する機能を
有し、バキューム弁１０４は、上記ガス通路５６をバキ
ューム通路５５へ切り換え接続する機能を有する。

【００３６】上記ガス通路５６をスニフト弁１０３に接
続する通路には、スニフトガスの通路を絞り、かつ、ガ
ス抜き速度を遅くするスニフトオリフィス５７が設置さ
れている。スニフト弁１０３およびバキューム弁１０４
は、いずれもエアで作動するダイアフラムバルブであ
る。このスニフト弁１０３およびバキューム弁１０４を
作動するエアは、それぞれ制御装置１０１の指示により
切り換え作動される電磁弁１０２ｃおよび１０２ｄを介
して供給される。もちろん、上記制御装置１０１および
電磁弁１０２は、各充填バルブ６０の配列個数分だけ用
意される。

【００３７】以下、上記構成を有した本発明に係る液体
充填装置の動作を順を追って説明する。 １） 容器５０の供給：充填バルブ６０の下方に位置さ
れた図示していない昇降装置の容器受台上に容器５０を
載置する。カム９５にガイドされたカムフォロワ９４の
動きが縦軸９２を介してセンタリングカップ６６に伝わ
り、その結果、センタリングカップ６６が降下して、図
２に示したように、容器５０の口部を捕らえる。その
後、容器５０は、上記昇降装置により押し上げられる。
これにより、図１および図３に示したように、センタリ
ングカップ６６がシールキャップ６４と浮動筒６３の下
側のシールパッキン６５に当接するので、シールスプリ
ング６９の付勢力によって、容器５０の口がセンタリン
グカップ６６内のシールパッキン６７で気密にシールさ
れる。このとき、図２に示したように、第１段エアシリ
ンダ８２のピストン８２ａ、第２段エアシリンダ８３の
ピストン８３ａは共に下降した状態にある。したがっ
て、チャージング弁７３は閉状態のままであり、また、
円錐体７１ｃおよびバルブ座６１を構成要素とする液バ
ルブも閉じた状態のままである。

【００３８】２） 容器５０内の空気の吸い出し：チャ
ージング弁７３と液バルブが共に閉じた図２の状態で、
図１に示した電磁弁１０２ｄを作動して作動エアをバキ
ューム弁１０４に送る。これにより、バキューム弁１０
４が開くので、容器５０の内部がガス通路６１ｃおよび
５６を経てバキューム通路５５に連通し、その結果、容
器５０内の空気が吸い出される。

【００３９】３） 容器５０内へのカウンタガスの導
入：電磁弁１０２ｂを作動して、図３に示すように、第
１段エアシリンダ８２のピストン８２ａを上昇させる。
なお、第２段エアシリンダ８３のピストン８３ａは下降
した状態を保持させる。これにより、円錐体７１ｃおよ
びバルブ座６１を構成要素とする液バルブが閉じた状態
でチャージング弁７３が開かれるので、カウンタガス
（この例では、炭酸ガス）が充満するフィラーボウル５
１のヘッドスペースＨＳと、ベント孔７５ａから容器５
０内に至るカウンタガス通路とが連通し、その結果、容
器５０内のエアがカウンタガスに置き換えられるととも
に、容器５０内の圧力がフィラーボウル５１内のカウン
タガスの圧力と同じになる。

【００４０】４） 充填：電磁弁１０２ａを作動して、
図１に示したように、第２段エアシリンダ８３のピスト
ン８３ａを上昇させる。これにより、スプリング７６の
付勢力によって上部摺動筒７５、間隔筒７８およびチャ
ージング弁７３が第１段シリンダ８２のロッド８２ａが
上昇し、また、上部摺動筒７５に係合する空気導管７１
も該摺動筒７５と共に上昇する。上記空気導管７１の上
昇により円錐体７１ｃおよびバルブ座６１を構成要素と
する液バルブが開くので、フィラーボウル５１内の充填
液がバルブ本体６１と空気導管７１間に形成された流路
を通って容器５０内に流下する。そして、この流下した
充填液は、スプレッダー７０の作用によって容器５０の
内周面に沿って流下し、該容器５０内に充填される。な
お、容器５０内の炭酸ガスは、空気導管７１を介してフ
ィラーボウル５１内に還流する。

【００４１】５） 充填完了：液の充填が進行して、容
器５０内の液面が上昇する。そして、図１に示すよう
に、その液面がベントチューブ７１ａの下端を塞ぐ状態
になると、カウンタガスの流れが止まる。これに伴い、
液の流れは液バルブのバルブ座６１ａのサイフォン機能
により切れるものの、ノズル６１ｂ内を流れていた液は
容器５０内へ落ち込むので、容器５０における最終的な
液面位置は、図３に２点鎖線で示したｘ位置になる。同
時に液は、空気導管７１（ベントチューブ７１ａ）の内
部にも入り込み、図３のｙ位置がその液面位置となる。
ここで、電磁弁１０２ａ，１０２ｂを作動して、第１段
エアシリンダ８２のピストン８２ａおよび第２段エアシ
リンダ８３のピストン８３ａを共に下降作動する。これ
により、図２に示すように、液バルブを閉じた後にチャ
ージング弁７３が閉じられる。このとき、ガイド筒６２
内、ノズル６１ｂ内および容器５０の上部にはカウンタ
圧力が作用している。

【００４２】６） スニフト：電磁弁１０２ｃを作動し
て、スニフト弁１０３を開く。これにより、ノズル６１
ｂ内と容器５０上部のカウンタガスは、絞られながらガ
ス通路５６、スニフト通路５４を経て大気へ放出され、
その結果、容器５０内の圧力が大気圧に徐々に戻る。こ
のとき、ベントチューブ７１ａ内の液は、その液面から
チャージング弁７３までの空間に存在するガスの膨張
と、液内に溶け込んでいるガスの液面上への発泡とによ
って押し下げられるので、その液面ｙがベントチューブ
７１ａの下端まで下がる。

【００４３】７） 容器５０の排出：スニフトが完了し
て、容器５０内の圧力が大気圧に戻った後、図示してい
ない容器受台を昇降装置により下降し、次いで、カム９
５によるカムフォロア９４の駆動により、センタリング
カップ６６を上昇させる。これにより、容器５０の口が
充填バルブ６０から離れるので、その後、該容器５０を
充填装置から排出することにより、容器５０に液を充填
する工程の１サイクルが完了する。

【００４４】容器５０内の空気（酸素）をより完全に追
い出して、炭酸ガスと置き換える必要のある場合は、上
記２）と３）の工程を繰り返えすことによりその目的を
達成することができる。一方、液面レベルｘの調整は、
図示していない昇降手段でフィラーボウル５１を昇降さ
せることにより可能である。この場合、液面レベルｘの
調整範囲は、ガイド筒６２の下端と、浮動筒６３に螺着
したシールキャップ６４の上側面とで規定される範囲Ｓ
（図２参照）となる。

【００４５】液面レベルｘの調整に際しては、容器５０
を充填バルブ６０の下方に位置した図示していない容器
受台に置き、センタリングカップ６６で容器５０の口部
を捕らえた後、図示していない昇降装置により容器５０
を押し上げる。上記調整範囲ｓは、センタリングカップ
６６がシールキャップ６４に当接したときに、シールス
プリング６９の付勢力によって該シールキャップ６４を
十分にセンタリングカップ６６に押圧させ得る範囲であ
り、この範囲Ｓ内で容器５０内の液レベルｘの調整が可
能である。

【００４６】従来のロータリ充填機に使用されている炭
酸ガス入り飲料用充填バルブでは、液バルブの開閉、ベ
ントチューブの開閉、カウンタガスを抜くスニフト操
作、容器の昇降等を、全て充填機の外側に固定して置か
れたカムの駆動力によって実施しているので、必然的に
機械的作動部分が多くなり、このため、組立やタイミン
グ調整に手間を要した。

【００４７】しかし、本実施形態の充填装置によれば、
外部に設けられたカムによって機械的に動かされる部分
は、容器５０の口部を充填バルブ６０のノズル６１ｂに
導くセンタリングカップ６６の昇降機構だけであり、他
のチャージング弁７３、液バルブ、バキューム弁１０
４、スニフト弁１０３等はリモート制御される電磁弁１
０２の操作によって切換作動される。これらの弁の開閉
タイミングは、制御装置１０１による電磁弁１０２の切
換タイミング（この切り換えタイミングは、例えば、タ
イマーによって設定される）を調整することによって任
意に設定できるので、そのタイミング調整に手間を要さ
ない。また、機械要素が少ないので、組立ても容易にな
る。

【００４８】そして、上記電磁弁１０２の制御によって
ベントチューブ７１ａに入る液量を調整できるので、ノ
ンガス飲料の充填および常温充填も可能になり、更に、
液面を容器口すれすれに位置させるトッピングアップ充
填も可能となる。また、容器５０の下降時に瞬間的にチ
ャージング弁７３を開いて、フィラーボウル５１内の炭
酸ガスを容器５０に注入する操作が可能であり、このよ
うな操作を行なえば、容器５０の下降中に該容器５０の
ヘッドスペースのガスを炭酸ガスに置換することができ
る。

【００４９】一方、ベントチューブを備えた前記従来の
充填バルブの場合、液充填の終わる前に液がベントチュ
ーブ内を上昇し、充填が完了した後、ベントチューブ内
の液が容器に戻されるため、戻り液が容器内の液を撹拌
して泡立ちを起こす虞れがある。

【００５０】これに対して、本実施形態の充填装置の充
填バルブ６０によれば、スニフト工程時にチャージング
弁７３を一瞬間開いて、ベントチューブ７１ａ内に立ち
上がっている液をゆっくり戻すことにより、戻り液が容
器内の液を撹拌して泡立ちを起こすという不都合を回避
することができる。また、液充填中にノズル６１ｂが容
器５０の中まで挿入されているので液充填の流れが滑ら
かになる。

【００５１】流量計を用いて計量した定量の液を充填バ
ルブに供給する従来装置の場合は、液種および容器種類
の追加、変更に際して、追加、変更された種類に適応し
た充填量の設定値を制御装置の記憶手段に書き込む必要
があり、これは、作業性を低下させる。また、この従来
装置では、充填量が一定に管理されるため、容器形状に
バラツキがある場合に、入味高さが揃わないことにな
る。したがって、容器が透明である場合に、見た目の充
填液量の過不足が問われる可能性がある。

【００５２】これに対して、本実施形態の充填装置によ
れば、液種、容器の種類の追加、変更に際し、フィラー
ボウル５１の高さの設定変更のみで対応することがで
き、かつ、容器５０の形状にバラツキがある場合でも、
入味高さを揃えることが可能でである。すなわち、ベン
トチューブ７１ａの下端位置で容器５０の液面レベルｘ
が決められるので、液種、容器の種類の追加、変更に際
しての調整操作が極めて容易である。また、上記液面レ
ベルｘに入味高さが揃えらられるので、容器５０が透明
である場合でも、見た目の充填液量の過不足が問われる
心配が無い。

【００５３】他方、上記従来の各充填装置においては、
容器を充填バルブの下に供給する場合に、その口部を拘
束せずに上昇して充填位置に据えるようにしているの
で、容器の上下移動時における該容器の転倒、充填バル
ブへの容器の偏った当接、容器の下降時における液の零
し等の不都合が発生することがある。

【００５４】これに対して、本実施形態の充填装置の充
填バルブ６０によれば、センタリングカップ６６で容器
５０の口部を捕らえ、該容器５０の口部を拘束したま
ま、容器５０を押し上げてセンタリングカップ６６をシ
ールキャップ６４に当接させるようにしている。したが
って、容器５０が倒れたり、該容器の口部が充填バルブ
６０に偏り当たりをする虞れがなく、容器５０がノズル
６１ｂに突き当たることもない。また、充填後も容器５
０の口部を拘束したまま、該容器５０を降下させるよう
にしているので、容器５０が揺れて液が零れる虞れもな
い。

【００５５】

【発明の効果】請求項１に係る液体充填装置によれば、
開閉弁、液バルブ、スニフト弁等が電磁弁の操作によっ
て作動されるので、その作動のタイミングを例えばタイ
マーの設定変更等のみで容易かつ任意に調整することが
できる。また、機械的な調整が僅かで済むので、組立、
調整に手間が掛からない。しかも、上記したように開閉
弁（チャージング弁）の開閉のタイミングを任意に変え
ることができるので、ベントチューブに入る液量を制御
することが可能であり、その結果、ノンガス飲料の充填
や常温充填、更には容器口すれすれまで液を充填するト
ッピングアップ充填が可能となる。更にまた、容器の下
降時に瞬間的に開閉弁を開いて、フィラーボウル内の炭
酸ガスを容器に注入する操作が可能であり、このような
操作を行なえば、容器の下降中に該容器のヘッドスペー
スのガスを炭酸ガスに置換することができる。液種、容
器の種類の追加、変更に対しては、フィラーボウルの高
さの変更のみで液面レベルが揃った充填が可能となり、
したがって、透明な容器に充填したときでも見た目の充
填液量の過不足が問われる心配が無い。また、液面レベ
ルの調整も容易である。請求項２に係る液体充填装置に
よれば、スニフトガス通路にバキューム圧を作用させる
ことができる。請求項３に係る液体充填装置によれば、
構成のコンパクト化を図ることができる。請求項４に係
る液体充填装置によれば、センタリングカップで容器の
口部が拘束された状態で容器が押し上げられ、その押し
上げ途中でセンタリングカップの上面が摺動部材に当接
する。したがって、容器が倒れたり、該容器が充填バル
ブに偏って当接する虞れがなく、またノズルに突き当た
ることもない。その上、充填後も容器の口部を拘束した
まま該容器を降下させることができるので、容器が揺れ
て液が零れる虞れがなくなる。また、摺動部材を付勢す
るばねをバルブ本体の外側に位置させれば、液充填バル
ブのガス通路にこのばねが存在しないので、非分解洗浄
（ＣＩＰ）が容易になる。請求項５に係る液体充填装置
によれば、センタリングカップが摺動部材を押し上げた
状態においてノズル部材の下端が前記容器の口部内に位
置されるので、容器に液を滑らかに流入させることがで
きる。請求項６に係る液体充填方法によれば、極めて円
滑に容器に充填液を充填することができる。請求項７に
係る液体充填方法によれば、容器内のエアをスニフトガ
ス通路を介して吸い出す操作と、ベントチューブの開閉
弁を開いて容器にフィラーボウルのヘッドスペース内の
カウンタガスを導入する操作とを繰り返えした後、つま
り、容器内の空気（酸素）が十分に排出されて炭酸ガス
に置き換えられた後、容器内に充填液が充填される。し
たがって、容器に充填された充填液が飲料の場合、この
飲料の酸化を防止して長時間に亘って該飲料の味覚品質
を保つことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る液体充填装置の液体
充填状態を示す縦断面図。

【図２】図１の液体充填装置において、容器が離れかつ
液バルブとベントチューブの開閉弁が閉じている状態を
示す縦断面図。

【図３】図１の液体充填装置において、液バルブが閉じ
かつベントチューブの開閉弁が開いて容器内にフィラー
ボウルのカウンタ圧力が作用している状態を示す縦断面
図。

【図４】図１のＡ−Ａ断面図。

【図５】図１のＢ−Ｂ断面図。

【図６】従来の充填バルブの構成および作用を示す縦断
面図。

【符号の説明】

５０ 容器 ５１ フィラーボウル ６１ バルブ本体 ６１ａ 液バルブ座 ６５ センタリングカップシールパッキン ６６ センタリングカップ ６７ 容器シールパッキン ６９ シールスプリング ７１ 空気導管 ７１ａ ベントチューブ ７１ｄ ベントチューブ開閉弁座 ７２ 液バルブパッキン ７３ チャージング弁 ８２ 第１段エアシリンダ ８３ 第２段エアシリンダ ９１ 昇降バーガイド ９２ 昇降バー ９４ カムフォロワ ９５ カム １０１ 制御装置 １０２ 電磁弁 １０３ スニフト弁 １０４ バキューム弁

フロントページの続き (72)発明者 青木 浩一 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番地 三菱重工業株式会社名古屋機器製作所内 (72)発明者 林 柾行 愛知県名古屋市中村区岩塚町字九反所60番 地の１ 中菱エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3E079 AB01 AB02 CD05 DD03 DD32 DE12

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のヘッドスペースが形成される態様
   で充填液を貯溜したフィラーボウルと、 前記フィラーボウルに固定されたバルブ本体、該バルブ
   本体内に配設され、上端部が開閉弁を介して前記フィラ
   ーボウルのヘッドスペースに通じるとともに、下端部が
   容器内に位置されるベントチューブ、前記バルブ本体と
   ベントチューブ間に構成され、上端部が前記フィラーボ
   ウルの液貯溜部に連通するとともに、下端が前記容器へ
   の充填液の注ぎ口となる充填液通路、該充填液通路を開
   閉する液バルブ、容器の口部の芯合わせとシールを行な
   うためのセンタリングカップおよびスニフトガス通路を
   備えてなる充填バルブと、 前記スニフトガス通路をスニフト通路に連通させるスニ
   フト弁と、 前記フィラーボウルに設置され、前記ベントチューブの
   開閉弁を開閉駆動する第１のエアアクチュエータと、 前記フィラーボウルに設置され、前記液バルブを開閉駆
   動する第２のエアアクチュエータと、 前記スニフト弁および前記第１、第２のエアアクチュエ
   ータを作動させるための電磁弁とを備えることを特徴と
   する液体充填装置。
2. 【請求項２】 前記スニフトガス通路をバキューム通路
   に連通させるバキューム弁を付加したことを特徴とする
   請求項１に記載の液体充填装置。
3. 【請求項３】 前記開閉弁の可動要素の閉方向移動力が
   干渉スプリングを介して前記液バルブの可動要素に閉方
   向移動力として伝達されるように、かつ、前記開閉弁の
   可動要素が所定距離だけ閉方向に移動した状態で前記液
   バルブが閉止されるとともに、前記開閉弁の可動要素が
   前記所定距離よりも大きく閉方向に移動した状態で該開
   閉弁が閉止するように前記開閉弁および液バルブを構成
   し、前記第１のエアアクチュエータとして、前記開閉弁
   の可動要素を移動させるエアシリンダを用いるととも
   に、前記第２のアクチュエータとして、前記エアシリン
   ダに同心状に連接されて前記第１のエアシリンダのピス
   トンを前記所定距離だけ移動させるエアシリンダを用い
   たことを特徴とする請求項１または２に記載の液体充填
   装置。
4. 【請求項４】 前記バルブ本体に昇降可能に嵌合され、
   スプリングによって下方に付勢された摺動部材と、前記
   センタリングカップを昇降可能に支持する支持手段とを
   付加し、 前記センタリングカップを下降して容器の口部を捕らえ
   た後、前記容器台の上昇によって前記センタリングカッ
   プを容器と共に押し上げ、その押し上げ途中で前記セン
   タリングカップの上面を前記摺動部材の下面に液密に押
   圧当接させるようにしたことを特徴とする請求項１ない
   し３のいずれかに記載の液体充填装置。
5. 【請求項５】 前記充填液通路の下部が、前記バルブ本
   体の下部に形成した管状のノズル部材の内周面と前記ベ
   ントチューブの外周面によって構成され、前記センタリ
   ングカップが前記摺動部材を押し上げた状態において前
   記ノズル部材の下端が前記容器の口部内に位置されるよ
   うに該ノズル部材の長さを設定したことを特徴とする請
   求項４に記載の液体充填装置。
6. 【請求項６】 フィラーボウルに固定されたバルブ本
   体、該バルブ本体内に配設され、上端部が開閉弁を介し
   て前記フィラーボウルのヘッドスペースに通じるととも
   に、下端部が容器内に位置されるベントチューブ、前記
   バルブ本体とベントチューブ間に構成され、上端部が前
   記フィラーボウルの液貯溜部に連通するとともに、下端
   が前記容器への充填液の注ぎ口となる充填液通路、該充
   填液通路を開閉する液バルブ、容器の口部の芯合わせと
   シールを行なうためのセンタリングカップおよびスニフ
   トガス通路を備えてなる充填バルブを使用した液体充填
   方法であって、 前記容器の口部を前記センタリングカップによりシール
   するステップと、 前記容器内のエアを前記スニフトガス通路を介して吸い
   出すステップと、 前記ベントチューブの開閉弁を開いて、前記容器に前記
   フィラーボウルのヘッドスペース内のカウンタガスを導
   入するステップと、 前記液バルブを開いて、前記フィラーボウル内の充填液
   を容器に充填するステップと、 前記容器への充填液の充填が完了して前記ベントチュー
   ブ内に前記充填液が立ち上がった後、前記スニフトガス
   通路を開いて前記容器のヘッドスペースを大気に開放す
   るステップとを含むことを特徴とする液体充填方法。
7. 【請求項７】 フィラーボウルに固定されたバルブ本
   体、該バルブ本体内に配設され、上端部が開閉弁を介し
   て前記フィラーボウルのヘッドスペースに通じるととも
   に、下端部が容器内に位置されるベントチューブ、前記
   バルブ本体とベントチューブ間に構成され、上端部が前
   記フィラーボウルの液貯溜部に連通するとともに、下端
   が前記容器への充填液の注ぎ口となる充填液通路、該充
   填液通路を開閉する液バルブ、容器の口部の芯合わせと
   シールを行なうためのセンタリングカップおよびスニフ
   トガス通路を備えてなる充填バルブを使用した液体充填
   方法であって、 前記容器の口部を前記センタリングカップによりシール
   するステップと、 前記容器内のエアを前記スニフトガス通路を介して吸い
   出す操作と、前記ベントチューブの開閉弁を開いて前記
   容器に前記フィラーボウルのヘッドスペース内のカウン
   タガスを導入する操作とを繰り返すステップと、 前記液バルブを開いて、前記フィラーボウル内の充填液
   を容器に充填するステップと、 前記容器への充填液の充填が完了して前記ベントチュー
   ブ内に前記充填液が立ち上がった後、前記スニフトガス
   通路を開いて前記容器のヘッドスペースを大気に開放す
   るステップとを含むことを特徴とする液体充填方法。