JP2005008178A

JP2005008178A - 充填バルブ

Info

Publication number: JP2005008178A
Application number: JP2003172283A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Nishimura; 明博西村
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-17
Also published as: JP4321129B2

Abstract

【課題】充填終了後に、充填ノズル１６内を負圧にして、液だれ等の発生を防止する。
【解決手段】充填バルブ１は、充填液が供給される液通路４と、この液通路を開閉する液バルブ１０と、液バルブの下流側に設けられた充填ノズル１６とを備えている。充填ノズルの内周の上部側に、ベローズ２２ｂを有する小径スライド部材２２を、内周の下部側に、ベローズ２４ｂを有する大径のスライド部材２４を配置し、小径スライド部材の上端と、大径スライド部材の下端をそれぞれ充填ノズルの内面に固定するとともに、小径スライド部材の下端と大径スライド部材の上端とを連結し、さらにこの連結部に、エア圧で昇降するスライドピストン２０を連結している。液バルブを閉じた後、スライドピストンを上昇させる。大径スライド部材のベローズが伸張し、小径スライド部材のベローズが収縮する。ノズル内の容積が拡大し負圧が発生する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、液体を容器内に充填する充填装置に設けられた充填バルブに係り、特に、液バルブを閉じた後の液だれを防ぐために、ノズル内に負圧を発生させる機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
充填バルブは、一般に、バルブハウジングの内部に形成され、充填液が供給される充填液通路と、この充填液通路を開閉させる液バルブと、前記充填液通路に連通して液バルブの下流側に設けられた充填ノズルとを備えており、液バルブを開放して充填を開始し、規定量の充填液を容器内に充填すると、前記液バルブを閉じて充填を終了するようになっている。
【０００３】
前記のような充填バルブによって容器内に充填される液体が中高粘度の液体の場合には、液バルブを閉じて充填を終了した後、ノズルの下端からの液だれや糸引きを起こす場合があり、容器内への充填量が変動したり、周辺を汚すおそれがある。
【０００４】
前記液だれや糸引きを防止することができる充填バルブとして、液バルブを閉じた後、ピンチバルブやダイヤフラム等の可撓性部材を変形させることによりノズルの内部を負圧にする技術が従来から知られている。しかしながら、このようなダイヤフラム等を変形させる構成では、ノズル内部の容積の変化が小さいため、充分な効果を得られない場合があった。
【０００５】
また、液バルブの弁体（第１弁体）に、内部を貫通する弁収容孔を形成するとともに、この弁収容孔に出退自在な第２弁体を設け、前記第１弁体を閉じた後に、弁体駆動シリンダによって第２弁体を後退させて、ノズル内部を負圧状態にする充填バルブがすでに提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２２９６０２号公報（第２−４頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された充填バルブは、ダイヤフラム式の構成の充填バルブと比較して、容積の変動量を大きくすることが可能であるが、第２弁体が液バルブの弁体の内部に設けられているので、ノズル内部の容積の変動量を大きくして負圧を増大させるためには、第２弁体の径を大きくする必要があるが、それには弁体の径を大きくしなければならないので、口部が小径の容器に充填する充填バルブには適用することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、弁体のサイズ等に制約されることなく、ノズル内部の容積変動を大きくして充分な負圧を得ることができ、液だれ等を確実に防止することができる充填バルブを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る充填バルブは、充填液が供給される液通路と、この液通路を開閉する液バルブと、この液バルブを作動させるバルブ駆動手段と、前記液バルブの下流側に設けられたノズルとを備えており、さらに、前記ノズルの内周側に、大径部と小径部とを設け、前記液通路を閉鎖する際には、液バルブを閉じるとともに、大径部と小径部の少なくともいずれか一方をノズルの内周に沿って移動させることにより、前記ノズル内部の容積を拡大させて、ノズル内に負圧を発生させるようにしたものである。
【００１０】
この発明に係る充填バルブでは、充填終了時に液バルブを閉じると、この液バルブの下流側の充填ノズル内に残っている充填液が、ノズルの吐出口から垂れようとするが、液バルブを閉じた後、大径のスライド部を小径部側に移動させると、充填ノズル内部の容積が拡大されて負圧が発生し、ノズル内の充填液を吸引して落下することを防止できる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明に係る充填バルブは、前記請求項１に記載の充填バルブにおいて、前記大径部と小径部をノズルの内周に沿って伸縮可能な構成とし、大径部を伸張させるとともに小径部を収縮させることにより、ノズル内の容積を拡大するようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る充填バルブでは、大径部を小径部側にスライドさせると、大径部の移動に伴って伸縮可能な小径部が収縮してノズル内の容積が拡大し、負圧が発生する。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明に係る充填バルブは、前記請求項１に記載の充填バルブにおいて、前記ノズルの内周側に、小径の案内部材と、この案内部材に案内されて移動する大径部とを設け、大径部を案内部材に沿って移動させることにより、ノズル内の容積を拡大するようにしたものである。
【００１４】
この発明に係る充填バルブでは、大径部をスライドさせると、この大径部は小径の案内部材に沿って移動し、充填ノズル内の容積が拡大して、内部に負圧が発生する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る充填バルブ（全体として符号１で示す）の要部の構成を示す縦断面図である。この充填バルブ１は、バルブハウジング２の内部に充填液通路４が形成され、この充填液通路４内に、バルブハウジング２の側壁に形成された導入口２ａを介して、図示しない充填液タンクから充填液が供給される。
【００１６】
充填液通路４の内面にテーパ状の弁座６が形成され、その上方に弁体８が昇降可能に配置されている。これら弁座６と弁体８とにより、充填液通路４を開閉する液バルブ１０が構成されている。弁体８は、エアシリンダ（図示しないが、図１の上方に設けられている）等の昇降手段によって昇降され、下降時には、その外周面が、前記バルブハウジング２の内面の弁座６に着座して前記充填液通路４を閉じ、上昇時には、弁座６から離座して充填液通路４を開放する。弁体８が取り付けられているエアシリンダのロッド１２は、充填液通路４内に位置する部分の周囲をベローズ１４によって覆われており、上方に配置されたエアシリンダの摺動部から発生する異物等が充填液通路４内に侵入することを防止している。
【００１７】
前記液バルブ１０の下方に連続して充填ノズル１６が設けられている。この充填ノズル１６を構成する管体１８は、前記充填液通路４および液バルブ６等が設けられているバルブハウジング２の下部に固定されて一体的に構成されている。充填ノズル１６は、液バルブ６の直下に位置する上部１６ａと、容器（図示せず）内に液体を吐出する下部１６ｃとが小径であり、その中間部１６ｂが拡大された大径部になっている。この大径部１６ｂの内部に、充填ノズル１６の内部の容積を変動させる機構が設けられている。
【００１８】
ノズル大径部１６ｂの内周面に、円筒状のスライドピストン２０が摺動可能に嵌合している。このスライドピストン２０は上下二つの部材２０ａ、２０ｂを連結して構成されている。スライドピストン２０の内周側には、小径スライド部材２２および大径スライド部材２４が配置されている。これら各スライド部材２２、２４は、それぞれ、上下の環状部材２２ａ、２２ｃ、２４ａ、２４ｃと、これら上下の環状部材２２ａ、２２ｃ、２４ａ、２４ｃ間に張られたベローズ２２ｂ、２４ｂから成っている。小径スライド部材２２の上部環状部材２２ａとベローズ２２ｂは、大径スライド部材２４の下部環状部材２４ｃとベローズ２４ｂよりも小径になっている。また、小径スライド部材２２の下部環状部材２２ｃと大径スライド部材２４の上部環状部材２４ａは、この実施の形態では同一の内径を有している。但し、大径スライド部材２４の上部環状部材２４ａを小径スライド部材２２の下部環状部材２２ｃよりも大径にしても良い。なお、これら連結されている両環状部材２２ｃ、２４ａを一体の部材で構成しても良い。
【００１９】
前記小径スライド部材２２の上部環状部材２２ａは、充填ノズル１６の上側小径部１６ａとその下方の大径部１６ｂとの間の段部に固定され、一方、大径スライド部材２４の下部環状部材２４ｃは、充填ノズル１６の下側小径部１６ｃとその上方の大径部１６ｂとの間の段部に固定されている。そして、小径スライド部材２２の下部環状部材２２ｃと大径スライド部材２４の上部環状部材２４ａとが連結されている。この一体的に連結された小径スライド部材２２の下部環状部材２２ｃと大径スライド部材２４の上部環状部材２４ａは、前記スライドピストン２０の内面に連結され、スライドピストン２０の昇降によって一体的に昇降される。
【００２０】
充填ノズル１６の管体１８の内周面と、その内側に配置された小径スライド部材２２および大径スライド部材２４との間に密封された空間が形成されており、この空間内が、前記スライドピストン２０によって上方の大気圧室２６と下方のエア圧室２８に区画されている。上方の大気圧室２６は、半径方向の通路穴３０を介して大気に開放されている。また、下方のエア圧室２８は、半径方向のエア導入口３２およびエア配管を介して図示しないエア供給源に接続されており、このエア圧室２８に圧力エアを導入することによりスライドピストン２０を上昇させることができる。前記上方の大気圧室２６にはスプリング３４が配置されており、スライドピストン２０を常時下方に付勢している。
【００２１】
スライドピストン２０の下部には、外面側と内面側とにそれぞれＯリング３６、３８が嵌着され、外面側のＯリング３６は前記管体１８の内面を、内面側のＯリング３８は、前記充填ノズル１６の中間部１６ｂと下部１６ｃとの間の段部に固定された摺動部材４０の外面を摺動して、前記エア圧室２８の気密を保持するようになっている。
【００２２】
以上の構成に係る充填バルブ１の作用について説明する。充填を行う際には、この充填バルブ１の内部に設けられている充填液通路４に、充填液タンク（図示せず）から送られた充填液が、バルブハウジング２の導入口２ａから導入されている。充填の開始前は、充填液通路４内に設けられている液バルブ１０の弁体８が下降し、バルブハウジング２の内面の弁座６に着座して充填液通路４を閉鎖している。
【００２３】
充填ノズル１６の下端の吐出口１６ｄの下方に、図示しない容器供給手段によって容器が供給されると、弁体８の上方に設けられたエアシリンダによって弁体８が上昇されて弁座６から離座し、液バルブ１０が開放する。
【００２４】
液バルブ１０が開放すると、充填液通路４内の充填液は、弁座６と弁体８との間の流路を通過して下方の充填ノズル１６側に流下する。液バルブ１０を通過した充填液は、小径スライド部材２２および大径スライド部材２４の内部を通って、下端の吐出口１６ｄから容器内に充填される。
【００２５】
容器内に所定量の液体が充填されると、前記エアシリンダが作動されて弁体８が下降し、弁座６に着座して液バルブ１０を閉じる。液バルブ１０が閉じた後、スライドピストン２０の下部に形成されているエア圧力室２８に圧力エアを導入し、スライドピストン２０を上昇させる。スライドピストン２０には、小径スライド部材２２の下部環状部材お２２ｃよび大径スライド部材２４の上部環状部材２４ａが連結されており、これら両環状部材２２ｃ、２４ａがスライドピストン２０とともに上昇する。両環状部材２２ｃ、２４ａが上昇すると、小径スライド部材２２のベローズ２２ｂが収縮するとともに、大径スライド部材２４のベローズ２４ｂが伸張する。このように大径スライド部材２４を小径スライド部材２２側にスライドさせることにより、これら両スライド部材２２、２４の内部空間の容積が拡大する。その結果、充填ノズル１６内に負圧が発生し、大口径のノズル吐出口１６ｄから充填液が垂れたり、糸引き現象を起こすことを防止することができる。
【００２６】
次に、図２により第２に実施の形態に係る充填バルブ１０１について説明する。この実施の形態では、ハウジング１０２が上部ハウジング１０２Ａと下部ハウジング１０２Ｂから構成されており、上部ハウジング１０２Ａ内に充填液通路１０４とこの充填液通路１０４を開閉する液バルブ１１０が形成され、さらに充填液通路１０４の上方に、液バルブ１１０の弁体１０８を昇降させて弁座１０６に着座または離座させるエアシリンダが設けられている。
【００２７】
上部ハウジング１０２Ａの液バルブ１１０よりも下方の部分は、小径の円筒部１０２Ａａになっており、内径が、前記弁座１０６の出口側と同じ、またはそれよりも小径になっている。この小径円筒部１０２Ａａの上部１０２Ａｂは、下部ハウジング１０２Ｂとの連結部になっており、その外周側にハウジング１０２の下部ハウジング１０２Ｂが螺合固定されている。小径円筒部１０２Ａｂの下部１０２Ａｃは、外周面がさらに細くなっており、下部ハウジング１０２Ｂの内周面との間に空間１０３が形成されている。下部ハウジング１０２Ｂとの間に空間１０３を有する細径部１０２Ａｃの、最下端部１０２Ａｄは、外側に向けて僅かに厚みがあり、この肉厚の下端部１０２Ａｄの外周にシール部材１０５が嵌着されている。
【００２８】
下部ハウジング１０２Ｂの内周面に、大径のスライド部材１２４が嵌合されている。この大径スライド部材１２４は、外周面は全体にほぼ同一の径を有しており、この外周面が、下部ハウジングの内面に固定した上下の摺動リング１２３、１２５に支持されて昇降する。このスライド部材１２４の内周面は、上端部１２４ａが最も小径になっており、この上端部１２４ａの内周面が前記上部ハウジング１０２Ａの最下端部１０２Ａｄのシール部材１０５に対して摺動するようになっている。スライド部材１２４の内周面の上端の摺動部１２４ａよりも下方は、この摺動部１２４ａよりも大径になっており、その中間部に環状の凹部１２４ｂが形成されている。
【００２９】
下部ハウジング１０２Ｂの内面の、前記下側摺動リング１２５よりも下方にＯリング１２７が装着されており、通常の充填運転時には、スライド部材１２４の外面がこのＯリング１２７に摺接して、下部ハウジング１０２Ｂとスライド部材１２４との間の液密を保持している。また、大径のスライド部材１２４の外周はほぼ同一の径を有しているが、下端部１２４ｃは、僅かに絞られて小径になっている。
【００３０】
スライド部材１２４の上端摺動部１２４ａ内にマグネット１５０が埋め込まれている。一方、上部ハウジング１０２Ａの外面にシリンダ１５２が固定され、そのピストンロッド１５４に、下部ハウジング１０２Ｂの外周面に摺動可能に嵌合した水平な昇降プレート１５６が固定されている。この昇降プレート１５６にマグネット１５８が取り付けられており、エアシリンダ１５２の作動により昇降プレート１５６のマグネット１５８が昇降すると、前記マグネット１５０が埋め込まれたスライド部材１２４がともに昇降する。
【００３１】
下部ハウジング１０２Ｂの内面の、前記スライド部材１２４が嵌合している位置の下方に、取付けプレート１６０が固定され、この取付けプレート１６０上に、充填ノズル１１６の液バルブ１１０側の内部を密封する密封部材１６２が直立して取り付けられている。この密封部材１６２の上部１６２ａは円錐形をしており、その下部１６２ｂが最も大径になっている。この大径部１６２ｂの外径が、前記スライド部材１２４の環状凹部１２４ｂの下部に形成されている環状凸部１２４ｄの内径とほぼ一致している。なお、前記取付けプレート１６０には、充填ノズル１１６内を流れる液体の通過を妨げないように通路が形成されていることはいうまでもない。
【００３２】
エアシリンダ１５２の作動によりマグネット１５８、１５０を介して昇降されるスライド部材１２４の、最も下降した位置（図２に示す位置）では、スライド部材１２４の環状凹部１２４ｂ内に、前記密封部材１６２の大径部１６２ｂが位置しており、スライド部材１２４の内周面と密封部材１６２の外周面との間に充填液の通路が確保されている。また、このスライド部材１２４の最も下降した位置では、上端の摺動部１２４ａが前記上部ハウジング１０２Ａの最下端部のシール部材１０５と接する位置にあり、通常の充填運転時には、スライド部材１２４の摺動部１２４ａと上部ハウジング１０２Ａのシール部材１０５とが常に接触した状態でスライド部材１２４が昇降する。
【００３３】
また、エアシリンダ１５２の作動によりスライド部材１２４を最も上昇させたときには、後に説明する図３に示すように、スライド部材１２４の環状凹部１２４ｂの下方に形成されている環状凸部１２４ｄが、密封部材１６２の大径部１６２ｂの外周面に接して、充填ノズル１１６の内部に形成された通路の上部と下部とを遮断する。しかも、この状態では、スライド部材１２４の上端摺動部１２４ａが、上部ハウジング１０２Ａの下部の細径部１０２Ａｃの周囲の空間１０３内に入り込み、スライド部材１２４の外面と上部ハウジング１０２Ａの細径部１０２Ａｃとの間に間隙が形成される。
【００３４】
前記スライド部材１２４が昇降する際にその外周面を案内する上下の摺動リング１２３、１２５には、液体が上下に通過可能な縦方向の溝が形成されている。また、スライド部材１２４の上端面には、半径方向の溝が設けられており、この上端面が上方の下部ハウジング１０２Ｂの段部や上部ハウジング１０２Ａの段部に当たっているとき（図３に示す状態）でも、このスライド部材１２４の内周側と外周側との間を液体が流通できるようになっている。
【００３５】
以上の構成に係る充填バルブ１０１の作動について説明する。通常の充填運転を行うときには、大径のスライド部材１２４を、図２に実線で示す位置と想像線で示す位置との間で昇降させるようになっており、このスライド部材１２４の内周面と密封部材１６２の外周面との間に、充填液が流れる充分な流路が確保されるようになっている。
【００３６】
容器内への充填を開始する時点では、エアシリンダ１５２によりスライド部材１２４が最も下降した位置（図２に実線で示す位置）に停止している。図示しない容器供給手段によって充填ノズル１１６の下方に容器が供給されると、液バルブ開閉用のエアシリンダ（図示せず）によって弁体１０８が上昇されて弁座１０６から離れ、液バルブ１１０が開放する。充填液タンクからハウジング１０２内の充填液通路１０４に送られている充填液が、液バルブ１１０の弁体１０８と弁座１０６との間の流路を通って充填ノズル１１６内に流れ込み、スライド部材１２４と密封部材１６２との間を通過して充填ノズル１１６の吐出口１０６ｄから容器内に充填される。
【００３７】
容器内に充填された液体の量が所定量に達すると、液バルブ作動用シリンダによって弁体１０８を下降させて液バルブ１１０を閉じて充填を終了する。液バルブ１１０を閉じた後、スライド部材昇降用エアシリンダ１５２によって、スライド部材１２４を図２中に想像線で示す位置まで上昇させる。スライド部材１２４の上端の摺動部１２４ａが上部ハウジング１０２Ａの細径部１０２Ａｃの周囲に形成されている空間１０３内に入り込むことにより、上部ハウジング１０２Ａ、スライド部材１２４および下部ハウジング１０２Ｂの内周面によって構成される充填液の通路内の容積が拡大され、この充填ノズル１１６内に負圧が発生する。この負圧によって充填ノズル１１６の下端の吐出口１１６ｄから落下しようとする液体が、充填ノズル１１６内に保持され、液だれ等が発生することを防止することができる。なお、前記各実施の形態では、液バルブ１０、１１０を閉じた後に大径のスライド部材２４、１２４を移動させるようにしているが、必ずしも液バルブ１０、１１０の閉鎖後である必要はなく、液バルブ１０、１１０の閉鎖と同時またはそれ以降に移動させるようにすればよい。
【００３８】
この実施の形態の充填バルブ１０１では、スライド部材１２４の上端摺動部１２４ａが摺接する上部ハウジング１０２ＡのＯリング１０５や、スライド部材１２４の下部外周面が摺動する下部ハウジング１０２Ｂの内面のＯリング１２７等を洗浄するために、スライド部材１２４とこれらＯリング１０５、１２７とを離隔させることができるようになっている。洗浄時には、スライド部材昇降用のエアシリンダ１５２により昇降プレート１５６のマグネット１５８を上昇させて、スライド部材１２４を最も上昇した位置まで移動させる（図３に示す位置）。
【００３９】
このようにスライド部材１２４を最も上方まで上昇させると、スライド部材１２４の上端の内周面に設けられている摺動部１２４ａが、上部ハウジング１０２Ａの細径部１０２Ａｃによって形成された空間１０３内に嵌入し、スライド部材１２４の上部の内周面と上部ハウジング１０２Ａの下部の細径部１０２ＡｃおよびＯリング１０５との間に間隙が形成される。また、スライド部材１２４の下端部外面の小径部１２４ｃが、下部ハウジング１０２Ｂの内面のＯリング１２７を通過してその上方まで移動し、スライド部材１２４とこのＯリング１２７との間に間隙が形成される。
【００４０】
図３に示す状態にして、液バルブ１１０を開放して洗浄液を流すと、液バルブ１１０の弁体１０８と弁座１０６との間の流路を通って充填ノズル１１６内に流下した洗浄液は、密封部材１６２の大径部１６２ｂとスライド部材１２４の環状凸部１２４ｂとによって充填ノズル１１６内の通路が閉鎖されているので、上部ハウジング１０２Ａの細径部１０２Ａｃとスライド部材１２４の摺動部１２４ａとの間の間隙、スライド部材１２４の上端面の半径方向の通路、下部ハウジング１０２Ｂの内周面とスライド部材１２４の外周面との間の間隙および、上下の摺動リング１２３、１２５の縦方向の溝等を通って充填ノズル１１６の吐出口１０６ｄから排出される。この図３に示す状態と、図２に示す状態とを交互に切換ながら洗浄を行うことにより、充填ノズル１１６の内部のすべての接触部を洗浄することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、充填液が供給される液通路と、この液通路を開閉する液バルブと、この液バルブを作動させるバルブ駆動手段と、前記液バルブの下流側に設けられたノズルとを備えた充填バルブにおいて、前記ノズルの内周側に、大径部と小径部とを設け、前記液通路を閉鎖する際には、液バルブを閉じるとともに、大径部と小径部の少なくともいずれか一方をノズルの内周に沿って移動させるようにしたので、液バルブを閉じた後充填ノズルの下端から落下しようとする充填液を吸引して、液だれ等の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る充填バルブの縦断面図である。
【図２】第２の実施の形態に係る充填バルブの縦断面図である。
【図３】図２の充填バルブの異なる作動状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１充填バルブ
４液通路（充填液通路）
１０液バルブ
１６ノズル（充填ノズル）
２２小径部（小径スライド部材）
２４大径部（大径スライド部材）

Claims

充填液が供給される液通路と、この液通路を開閉する液バルブと、この液バルブを作動させるバルブ駆動手段と、前記液バルブの下流側に設けられたノズルとを備えた充填バルブにおいて、
前記ノズルの内周側に、大径部と小径部とを設け、前記液通路を閉鎖する際には、液バルブを閉じるとともに、大径部と小径部の少なくともいずれか一方をノズルの内周に沿って移動させることにより、前記ノズル内部の容積を拡大させて、ノズル内に負圧を発生させることを特徴とする充填バルブ。
前記大径部と小径部をノズルの内周に沿って伸縮可能な構成とし、大径部を伸張させるとともに小径部を収縮させることにより、ノズル内の容積を拡大することを特徴とする請求項１に記載の充填バルブ。
前記ノズルの内周側に、小径の案内部材と、この案内部材に案内されて移動する大径部とを設け、大径部を案内部材に沿って移動させることにより、ノズル内の容積を拡大することを特徴とする請求項１に記載の充填バルブ。