JP2005059919A - 充填バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】大口径のノズル２で充填を行う際の液はねや泡立ちを防止する。
【解決手段】大口径のノズル２の下端部に４個所の吐出口１８を形成する。エアシリンダ８により昇降する４本のロッド１４の下端にそれぞれ弁体１６を設けて、前記各吐出口１８をそれぞれ開閉する。これら弁体１６の高さを調整可能であり、弁体１６による吐出口１８のシール強さに差がでないようにする。昇降ロッド１４と一体的に昇降するプレシール部１２を設け、前記弁体１６が閉じる前に、充填液供給配管４からの充填液の流入を停止させる。ノズル２内部の充填液通路６に、縮径部６ｂおよびその下方の拡径部６ｃを設け、充填液の流れを絞った後、緩やかにする。
【選択図】図１

Description

本発明は充填バルブに係り、特に、大径のノズルによって大流量の充填を行う充填バルブに関するものである。

充填バルブは、通常、円筒状のノズル内に昇降可能なロッドを配置し、このロッドの下端に設けた弁体とノズルの下部内面に設けた弁座とにより、ノズル内の充填液通路を開閉する液バルブを形成し、この液バルブを開閉することにより、ノズル上部に接続した充填液供給配管を介して充填液タンクから供給された充填液を、ノズル下端の吐出口から容器内に充填するようになっている。

前記充填バルブにより、所定量の液体を短時間で容器内に充填する場合は、送液する流量を上げるため、ノズルの口径を大きくすることが一般に行われている。ところが、ノズルの口径を大きくすると、ノズル下端の吐出口から吐出される液体が太く、しかも勢いがあるため、容器内での液の跳ね返りや飛散が発生しやすくなる。また、充填時に空気を巻き込みやすく泡立ちが多くなるという問題が発生する。

このような大口径ノズルにより充填される液体を整流して、液の跳ね返りや飛散、あるいは容器内での泡立ち等を防止するために、ノズル下端の吐出口に多孔板（メッシュ）を取り付けた構成の充填ノズルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
実用新案登録第２５５１９６９号公報（第２−３頁、図１）

前記特許文献１に記載された従来の充填バルブの構成では、果肉などの固形物入りの充填液には対応できないという問題があった。また、高粘度の液体の場合には圧力を高めて充填するため、メッシュにかかる負荷が高く損傷し易いという問題もあった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、固形物入りの液体や高粘度の液体でも、大流量で安定した充填を行う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。

請求項１に記載した発明は、充填液供給配管に連通され、下端に充填液の吐出口が形成された筒状のノズルと、このノズル内に配置された昇降ロッドに設けられた弁体と、前記昇降ロッドを昇降させる昇降手段とを備えた充填バルブにおいて、前記ノズルに吐出口を複数形成するとともに、これら各吐出口に対応してそれぞれ弁体を設け、これら弁体を一体的に昇降させて前記各吐出口を開閉することを特徴とするものである。

また、請求項２に記載した発明は、前記各弁体のそれぞれに、弁体を下方へ付勢する付勢手段を配置したことを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載した発明は、前記弁体が吐出口を閉鎖する前に、前記充填液供給配管から供給される充填液の流量を減少させるプレシール部を、前記弁体と一体的に設けたことを特徴とするものである。

また、請求項４に記載した発明は、前記ノズルの内面に形成された充填液通路に、その断面積を縮小する縮径部と、この縮径部の下方に設けられた充填液通路の断面積を次第に拡大する拡径部とを設けたことを特徴とするものである。

請求項１に記載した発明では、大流量の充填を安定した状態で短時間で行うことができ、しかも、固形物入りの充填液や、高粘度の充填液の場合でも、障害となるメッシュ等がないのでスムーズに充填することができ、また、部品（メッシュ）を損傷するおそれもない。

大口径のノズルでも、液の跳ね返りや飛散を発生させず、しかも、泡立ちを少なくするという目的を、大口径のノズルの吐出口を複数に分割し、それぞれの吐出口に弁体を設けて各吐出口を開閉するというという簡単な構成により達成することができる。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は本発明の一実施例に係る充填バルブ（全体として符号１で示す）の縦断面図である。大径の円筒状ノズル２の、中央部側面に充填液供給配管４が連結され、充填液タンク（図示せず）から送られた充填液をノズル２の内部の充填液通路６に供給する。この実施例では、充填バルブ１によって液体が充填される容器Ｃがカップ状の容器Ｃであり、短時間で充填が行えるように、円筒状ノズル２全体が容器Ｃの開口Ｃａに合わせて大径になっている。

この充填ノズル２の上端にエアシリンダ（昇降手段）８が固定され、そのピストンロッド８ａに連結部１０が取り付けられて下方のノズル２内に伸びている。前記連結部１０の下端に大径部１０ａが形成され、この大径部１０ａの下面に、前記円筒状ノズル２の上部の内径とほぼ一致する外径を有するプレシール１１２部が、図示しないボルトを介して固定されている。

また、このプレシール部１２の内部を上下に貫通して４本の昇降ロッド１４が、ボルトによって固定されている。これら４本の昇降ロッド１４の、プレシール部１２から下方へ伸びている部分に、中径部１４ａおよび大径部１４ｂが形成されている。その大径部１４ｂの下端部にそれぞれ弁体１６が設けられている。また、昇降ロッド１４の下部に設けられた大径部１４ｂの外周面には、軸方向（上下方向）に伸びる複数の溝１４ｃが形成されており、ノズル２の内部の充填液通路６内を流れる充填液を整流するようになっている。なお、この実施例では、整流溝１４ｃが上下方向に伸びているが、必ずしも上下方向である必要はなく、その他の形状であっても良い。

大径の円筒状ノズル２の下端部には、前記各昇降ロッド１４の下端にそれぞれ形成された４個の弁体１６の位置と対応する位置に、４カ所の貫通孔１８が設けられ、これら貫通孔１８がノズル２の充填液吐出口を形成している（図３に示すノズルの下面図参照）。４カ所の吐出口１８は、それぞれ下方へ向けて突出しており、その内面側（上面側）に、前記昇降ロッド１４の弁体１６が着座する弁座２０が形成されている。これら弁体１６の弁座２０に接する位置にはシール１６ａが取り付けられている。ノズルの吐出口が水平な平面内に開口していると、弁体により吐出口を閉じたときに、液体が横に流れてそこから液だれするおそれがあるが、この実施例では、各吐出口１８が下方に突出しているので、液切れが良く液だれの発生を防止することができる。なお、前記昇降ロッド１４の上端部近くに形成された段部と連結部１０の下面との間に図示しないシムを挿入して弁体１６の高さを調整できるようになっており、吐出口１８や弁体１６の製造誤差によりシールする強さに差がある場合に調整することが可能である。

円筒状ノズル２の内周面は、前記プレシール部１２が摺動する上部６ａが大径になっている。この上部の大径孔６ａ内に開口するように前記充填液供給配管４が接続されており、プレシール部１２が上昇したときには充填液供給配管４の開口部４ａがほぼ開放し、下降したときには、充填液供給配管４の開口部４ａの一部分がプレシール部１２によって絞られるようになっている（図２参照）。

前記円筒状ノズル２の内面の上部側に形成された大径孔６ａの下方に、このノズル２内の充填液通路６の断面積を縮小する縮径部６ｂが設けられ、さらにこの縮径部６ｂの下方に、充填液通路６の断面積を次第に拡大する拡径部６ｃが形成されている。前記プレシール部１２は、円筒状ノズル２の上部に形成された大径孔６ａの内径とほぼ一致する外径を有する大径部分１２ａの下方に、小径部分１２ｂを有しており、この小径部分１２ｂの外径が、前記充填液通路６の縮径部６ｂの内径にほぼ一致している。また、このプレシール部１２の小径部分１２ｂには、直径方向に貫通する連通路１２ｃが形成されており、充填液供給配管４から充填液通路６内に供給された液体が、この配管４側に片寄らずに、ノズル２内全域を流れるようになっている。

前記プレシール部１２と、これと一体の４本の昇降ロッド１４とが昇降して充填液通路６を開閉するようになっており、これらプレシール部１２および昇降ロッド１４が、エアシリンダ８の作動により上昇したときには（図１に示す状態）、下方の弁体１６が弁座２０から離れて吐出口１８が開放するとともに、上方のプレシール部１２の大径部分１２ａが前記充填液供給配管４の開口部４ａの位置よりも上方に移動して、充填液供給配管４の開口部４ａをほぼ全開状態にし、さらに、プレシール部１２の小径部分１２ｂがノズル２の内部の充填液通路６の縮径部６ｂから上方に抜け出して充填液通路６の上部の大径孔６ａと下部の拡径部６ｃ側とを連通している。

一方、プレシール部１２と昇降ロッド１４が下降するときには、プレシール部１２の上部の大径部分１２ａが充填液供給配管４の開口部４ａに徐々にオーバーラップして絞りつつ、小径部分１２ｂが充填液通路６の縮径部６ｂ内に嵌入して充填液通路６の上部と下部とを遮断した後、昇降ロッド１４の下端の弁体１６が弁座２０に着座して、ノズル２の下端の吐出口１８を閉じるようになっている。

前記構成の充填バルブ１の作動について説明する。充填開始前は、充填バルブ１の上部に取り付けられたエアシリンダ８によって連結部１０と、この連結部１０に固定されたプレシール部１２および昇降ロッド１４が下降して、各昇降ロッド１４の下端に設けられた弁体１６が、ノズル２の下端部内面に形成された弁座２０に着座して各吐出口１８を閉じている。

この充填バルブ１の下方にカップ状の容器Ｃが供給されると、エアシリンダ８が作動して連結部１０を引き上げる。連結部１０にはプレシール部１２および４本の昇降ロッド１４が取り付けられており、これらが一体として上昇する。プレシール部１２および昇降ロッド１４が上昇すると、先ず、弁体１６が弁座２０から離れてノズル２の下端の吐出口１８が開放する。これに続いてプレシール部１２の小径部分１２ｂがノズル２の内面の充填液通路６に形成された縮径部６ｂから上方へ抜け出す。これにより充填液供給配管４から充填液通路６の上部の大径孔６ａに供給されている充填液は、充填液通路６の大径孔６ａから縮径部６ｂ、拡径部６ｃを通ってノズル２の先端の吐出口１８から容器Ｃ内に充填される。

この実施例の充填バルブ１は、ノズル２が全体として大径の円筒状をしているが、吐出口１８が４個設けられ、それぞれの吐出口１８から充填されるので、各吐出口１８から充填される液体の勢いを抑えることができ、その結果、大流量の充填を短時間で安定して行うことができる。また、容器Ｃ内に充填された液体が勢い良く容器Ｃの底面に当たって跳ね返ったり飛散することを防止することができる。しかも、充填液通路６内を流れる充填液は、縮径部６ｂで絞られた後、通路断面積が次第に大きくなる拡径部６ｃに流入するので、流れが緩やかになり、さらに、昇降ロッド１４の下部の大径部１４ｂには整流用の溝１４ｃが形成されているので、容器Ｃ内に充填される液体が整流され、泡立ちや跳ね返りが抑えられる。

所定量の充填が行われると、エアシリンダ８の作動により、プレシール部１２および昇降ロッド１４が下降して充填液通路６を閉塞する。プレシール部１２および昇降ロッド１４が下降する際には、先ず、プレシール部１２の大径部分１２ａが下降することによって、充填液供給配管４の開口部４ａが絞られるとともに、プレシール部１２の小径部分１２ｂが充填液通路６の縮径部６ｂ内に嵌合して充填液通路６の上部を閉鎖する。続いて、弁体１６が吐出口１８の内面の弁座２０に着座して吐出口１８を閉鎖する。このように吐出口１８を閉鎖する前に、充填液供給配管４からの充填液の供給を停止して、充填液通路６内の流量を減少させているので、弁体１６が吐出口１８を閉鎖する際に液体が飛散することを防止することができる。また、この実施例では、吐出口にメッシュ等の障害物を設けていないので、固形物入りの液体や高粘度の液体でも、大流量で安定した充填を行うことができる。

図５および図６は第２の実施例に係る充填バルブ１の要部を示す図であり、これらの図に示す部分以外は、前記第１実施例と同様の構成なので、同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施例では、円筒状ノズル２の下部内に、各吐出口１８の位置に対応して４本のガイド筒３０が設けられ、各昇降ロッド１４がこれらガイド筒３０内で昇降するようになっている。この実施例の構成では、ノズル２の下端部の吐出口１８から容器Ｃ内に充填される液体が、ガイド筒３０内で整流されてから流出するので、容器Ｃ内に充填される液体の液はねや飛散、あるいは泡立ち等をより一層効果的に抑えることができる。

なお、前記各実施例では、大径の円筒状ノズル２に４個所の吐出口１８を形成し、４本の昇降ロッド１４に設けた弁体１６によってそれぞれ開閉するようにしているが、弁体１６および吐出口１８の数は４個に限らず、その他の数であっても良い。吐出口１８の配置も図示のものに限らず適宜設定することができる。また、整流する手段として溝１４ｃを形成するのではなく、整流用の羽根を設けても良い。

前記実施例では、昇降ロッド１４の上端部にシムを挿入して弁体１６の高さを調整できるようにしているが、吐出口１８や弁体１６の製造誤差を吸収するための構造は、シムを介して調整するものに限らず、その他の構成にすることもできる。例えば、図７に示すように、昇降ロッド１４の上端部にスプリング３２を配置して常時弁体１６を下方に付勢するとともに、昇降ロッド１４の上方に、この昇降ロッドの上昇端位置を規制するストッパ３４を設けるようにしても良い。この構成の場合には、エアシリンダ８によって弁体を一斉に下降させると、各弁体１６はそれぞれ弁座２０に当接し、エアシリンダ８がさらに弁体１６を下降させようとすると、弁体１６は弁座２０によってその下降位置が規制されているので、昇降ロッド１４は、スプリング３２の付勢力に抗して連結部１０に対して相対的に上昇し、ストッパ３４に当接する。このような構成であっても、各吐出口１８や弁体１６に精度誤差があって各弁体１６のシール力にバラツキが生じたとしても、スプリング３２により各弁体１６を適正な力で付勢することができ、ひいては、各吐出口１８を確実にシールすることができる。

また、図８に示すように、昇降ロッド１４を上下に分割した構造とし、ゴム等の緩衝部材３６を介して連結するようにしても良い。この構造の場合には、エアシリンダ８の作動によって弁体１６が弁座２０に当接した後、これら緩衝部材３６が収縮することにより、弁体１６や弁座２０の精度誤差を吸収することができる。

さらに、各弁体１６の弁座２０に接する位置に取り付けられているシール１６ａ（図１等参照）を、柔軟な素材から形成し、大きく変形することを可能にすることによっても、弁体１６および弁座２０の誤差を吸収することができる。

充填バルブの縦断面図であり、弁体の開放時を示す。（実施例１） 前記充填バルブの弁体が吐出口を閉鎖した状態を示す。 図１の下面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 充填バルブの要部を示す縦断面図である。（実施例２） 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 充填バルブの要部を拡大して示す図である。（実施例３） 充填バルブの昇降ロッドを拡大して示す図である。（実施例４）

符号の説明

２ ノズル
４ 充填液供給配管
６ 充填液通路
６ｂ 充填液通路の縮径部
６ｃ 充填液通路の拡径部
８ 昇降手段（エアシリンダ）
１２ プレシール部
１４ 昇降ロッド
１６ 弁体
１８ 吐出口

Claims (4)

1. 充填液供給配管に連通され、下端に充填液の吐出口が形成された筒状のノズルと、このノズル内に配置された昇降ロッドに設けられた弁体と、前記昇降ロッドを昇降させる昇降手段とを備えた充填バルブにおいて、
   前記ノズルに吐出口を複数形成するとともに、これら各吐出口に対応してそれぞれ弁体を設け、これら弁体を一体的に昇降させて前記各吐出口を開閉することを特徴とする充填バルブ。
2. 前記各弁体のそれぞれに、弁体を下方へ付勢する付勢手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載の充填バルブ。
3. 前記弁体が吐出口を閉鎖する前に、前記充填液供給配管から供給される充填液の流量を減少させるプレシール部を、前記弁体と一体的に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の充填バルブ。
4. 前記ノズルの内面に形成された充填液通路に、その断面積を縮小する縮径部と、この縮径部の下方に設けられた充填液通路の断面積を次第に拡大する拡径部とを設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の充填バルブ。

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