JP2007069959A - 液体充填方法および液体充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの口径が大きくても、また低い粘度の液体を充填する場合であっても、確実に液垂れを防止する。
【解決手段】充填通路１の入口側に設けられた開閉装置２と、充填通路１の出口に設けられてノズル口４が形成されたノズル筒５１と、充填通路１内の液体を吸引可能な吸引機構５と、充填通路１内に配置されたガイド部材６と、ノズル筒５１内に配置されたガイド部材６をノズル口４に接近させて微小隙間を形成する隙間形成シリンダ５３とを具備し、開閉装置２による充填の停止と同時または停止後に隙間形成シリンダ５３により微小隙間を形成し、吸引機構５によりノズル口４の液体を微小隙間を介して充填通路１に吸引する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体を容器などに充填する液体充填方法および液体充填装置に関する。

従来、液体の充填後に、ノズル口から液体を吸引して液垂れを防止する充填装置には、たとえば特許文献１のものがある。この充填装置は、開閉弁の弁体に装着したダイヤフラムを充填通路に面して配置し、弁体を突出して充填通路を全閉した時に、背面側にエアを供給してダイヤフラムを膨出しておき、全閉後にエアを排出してダイヤフラムをその弾性により元の状態に復帰させることにより、充填通路を負圧とし、ノズル口から液体を吸引するものである。
特開平９−８６５９５号公報

しかしながら、短時間に大容量の液体を急速充填するような場合に、ノズルの口径が大きくなったり、また液体の粘度が低下すると、液垂れしやすくなるという問題があり、液体の吸引量を増大させる必要があった。

本発明は上記問題点を解決して、吸引量を増大させることなく、ノズルの口径が大きくても、また低い粘度の液体を充填する場合であっても、確実に液垂れを防止できる液体充填方法および液体充填装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、充填通路からノズル口を介して液体を充填し、充填停止後に吸引機構によりノズル口内の液体を充填通路に吸引するに際し、充填の停止と同時または停止後に、前記充填通路内に配置されたガイド部材とノズル口とを接近させてノズル口との間に微小空間を形成し、前記吸引機構によりノズル口の液体を微小空間を介して充填通路に吸引するものである。

請求項２記載の発明は、充填通路に設けられた開閉装置と、充填通路の出口に設けられたノズル口と、充填通路内の液体を吸引可能な吸引機構と、充填通路内に配置されたガイド部材と、前記ガイド部材とノズル口の少なくとも一方を接近離間させて微小空間を形成する隙間形成機構とを具備し、開閉装置による充填の停止と同時または停止後に、前記隙間形成機構によりガイド部材とノズル口との間に微小空間を形成し、前記吸引機構によりノズル口の液体を微小空間を介して充填通路に吸引するように構成されたものである。

請求項３記載の発明は、ノズル口が形成されたノズル筒の充填通路内にガイド部材を設け、隙間形成機構は、ノズル筒の上部に設けられて前記ガイド部材を作動ロッドを介して出退駆動する出退駆動装置を有し、吸引機構は、前記ノズル筒の充填通路に臨んで前記作動ロッドの周囲に連結配置された吸引ダイヤフラムと、該吸引ダイヤフラムの充填通路反対側の気室にエアを吸引・排出するエアポートとを有して、前記隙間形成機構と一体に構成されたものである。

請求項４記載の発明は、ガイド部材に、周方向所定間隔ごとに整流羽根を液体流送方向に複数段に突設して千鳥状に配置したものである。

請求項１または２記載の発明によれば、ガイド部材によりノズル口に微小空間を形成し、吸引機構によりノズル口の液体を微小空間から充填通路に吸引することにより、少ない吸引量でノズル口近傍の液体をノズル筒内に効果的に吸引することができ、さらに液体の表面張力を利用して微小空間からの液垂れを確実に防止することができる。したがって、大流量、高速充填用の大口径ノズル口であっても、また粘度の低い液体であっても確実に液垂れを防止することができる。

請求項３記載の発明によれば、吸引機構を隙間形成機構と一体に設けたので、全体をコンパクトに構成することができる。
請求項４記載の発明によれば、ガイド部材に整流羽根を千鳥状に配置したので、液体を効果的に整流することができ、ノズル装置内の充填通路の長さを短縮することができる。

本発明に係る液体充填方法および装置は、全閉後にノズル口からの液垂れを確実に防止することを目的としたもので、充填通路を全閉した後、ノズル口に微小空間を形成してサックバック（吸引）する。これによりノズル口周辺の液体を微小空間から充填通路内に吸引し、少ない吸引量でノズル口周辺の付着した液体を効果的に吸引し、微小空間により液垂れを確実に防止するので、特に口径の大きいノズルを使用しての高速充填、大流量充填や低粘度の液体充填に好適である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
この充填装置は、図１，図２に示すように、充填通路１の入口流路１ｉに設けられて充填通路１を開閉する開閉装置２と、充填通路１の出口側で充填通路１の出口流路１ｏを形成するノズル筒５１と、充填通路１内の液体を吸引可能な吸引機構５，５０と、ノズル筒５１内に配置されたガイド部材６と、当該ガイド部材６と前記ノズル筒５１のノズル口４との間に環状の微小隙間（微小空間）αを形成する隙間形成シリンダ（隙間形成機構）５３とを具備し、ノズル筒５１を固定式とし、ガイド部材６を昇降駆動して微小隙間αを形成するものである。ここで微小隙間αとは、吸引後の液体がその粘度や表面張力により、再度微小隙間αから滴下しない間隔をいう。

前記ノズル筒５１は、出口流路１ｏの下端部に漏斗状の座受面４ａと開口部４ｂからなるノズル口４が形成され、開閉装置２を有する弁取付管８がエルボ管９を介してノズル筒５１の出口流路１ｏ上部に接線方向に接続されている。前記ガイド部材６は、図２，図３に示すように、円柱の胴部６ａと、胴部６ａの下端で逆円錐形の隙間形成部６ｂからなり、胴部６ａの外周に複数の整流羽根１７が周方向所定間隔ごとに液体流送方向に沿って複数段に千鳥状に突設されている。そして、整流羽根が千鳥状に配置されることで、エルボ管９を介して流入された液体の整流効果を向上させ、この出口流路１ｏに沿う整流部分の長さが短く形成されて小型化が図られている。

そして前記ノズル筒５１の上部に、ガイド部材６を昇降して隙間形成部６ｂとノズル口４の座受面４ａの間に微小隙間αを形成する前記隙間形成シリンダ５３が設けられている。またこの隙間形成シリンダ５３は、吸引機構５０を構成する吸引ダイヤフラム１１が一体に設けられている。

前記隙間形成シリンダ５３は、シリンダケース５４の下面から上方に、出口流路１ｏの上面に臨むダイヤフラム室５５と、作動室５６と、シリンダ室５７とが形成されている。そして、シリンダ室５７にスライド自在に配設されたピストン５８と、ピストン５８から下方に垂設された駆動ロッド５９と、ピストン５８から上方に突設されて突出位置を調整可能な調整部材６１を有する調整ロッド６０と、ガイド部材６に連結されダイヤフラム室５５と作動室５６とにわたって配置された作動ロッド６２と、駆動ロッド５９に取付けられて作動室５６とシリンダ室５７とを区画するシール用ダイヤフラム６５とを具備し、前記作動ロッド６２は駆動ロッド５９に突出方向にのみ押圧駆動されるとともに、ばねにより鍔部６２ａを介して後退方向に付勢されている。また前記シリンダ室５７には、ピストン５８の上部の進展室５７ａにエアＡ６を給排出するエアポート６３Ａが設けられるとともに、ピストン５８の下部の収縮室５７ｂにエアＡ７を給排出するエアポート６３Ｂが設けられている。

前記ダイヤフラム室５５は、作動ロッド６２に連結されて出口流路１ｏに臨む吸引ダイヤフラム１１が配設され、吸引ダイヤフラム１１の背面の気室にエアＡ８を給排出するエアポート６３Ｃが設けられている。そしてこの吸引ダイヤフラム１１およびダイヤフラム室５５とエアポート６３Ｃで（副）吸引機構５０が形成され、この吸引機構５０は隙間形成シリンダ５３と一体に構成される。

したがって、エアＡ６をエアポート６３Ａから進展室５７ａに供給するとともに収縮室５７ｂのエアＡ７をエアポート６３Ｂから排出し、ピストン５８を介して駆動ロッド５９および作動ロッド６２を進展してガイド部材６を下降させ、隙間形成部６ｂをノズル口４の座受面４ａに接近させて環状の微小隙間αを形成する。この時、エアＡ８をエアポート６３Ｃからダイヤフラム室５５に供給して吸引ダイヤフラム１１を出口流路１ｏ側に膨出しておく。そして微小隙間αの形成後に、ダイヤフラム室５５のエアＡ８をエアポート６３Ｃから排出することにより、吸引ダイヤフラム１１をその弾性により元の状態に復帰させ、出口流路１ｏを負圧としてノズル口４の微小隙間αから液体をサックバック（吸引）することができる。

前記開閉装置２は、（主）吸引機構５を装備したダイヤフラム式開閉弁が使用される。すなわち、図１，図４に示すように、弁取付管８に形成された充填通路１の入口流路１ｉに、流入部１ａと弁口１ｂと流出部１ｃが形成され、前記弁口１ｂに対応して弁取付管８にバルブケース２１が装着されている。前記バルブケース２１には、弁口１ｂに臨んで第１ダイヤフラム室２２が形成され、第１ダイヤフラム室２２には、第１弁軸２３を介して出退されて弁口１ｂ周囲の弁座に当接され弁口１ｂを閉止する弁体２４が配置されている。また前記弁体２４に連結された第１ダイヤフラム２５が設けられ、この第１ダイヤフラム２５により、第１ダイヤフラム室２２が弁体２４側の吸引室２２ａと第１弁軸２３側の加圧室２２ｂとに区画されており、吸引機構５は、前記吸引室２２ａおよび加圧室２２ｂとを有する第１ダイヤフラム室２２と、第１ダイヤフラム２５とを具備し、吸引機構５０が開閉装置２と一体に構成されている。

バルブケース２１には、第１ダイヤフラム室２２から奥側に、環状で単動式のバックアップシリンダ２６を有する作動室２７と、第２ダイヤフラム２８を有する第２ダイヤフラム室２９と、第３ダイヤフラム３０を有する第３ダイヤフラム室３１が順次形成されている。また第１弁軸２３が弁軸孔を介して第１ダイヤフラム室２２と作動室２７とにわたってスライド自在に挿通され、さらに第２弁軸３２が弁軸孔を介して作動室２７から第２，第３ダイヤフラム室２９，３１を介してバルブケース２１の後端にスライド自在に挿通されており、第１弁軸２３と第２弁軸３２とは離間自在に嵌合されている。またバルブケース２１の後部に突出する第２弁軸３２には、弁体２４の位置を調整可能なストッパ３３が取付けられている。

さらに前記第１弁軸２３には作動室２７内で受動板３４が取付けられており、この受動板３４は、バックアップシリンダ２６のシリンダ室２６ａにスライド自在に嵌合された環状のピストン２６ｂにより前記受動板３４の後退が規制されるとともに、ばね２６ｃにより後方に付勢されている。そしてシリンダ室２６ａにエアＡ１を供給することにより、ピストン２６ｂが後退されるに従ってばね２６ｃにより受動板３４が後退されて第１弁軸２３が後退され、弁口１ｂを開放することができる。

上記開閉装置２の構成において、図４（ａ）に示すように、シリンダ室２６ａにエアＡ１が供給されてピストン２６ｂが後退されて、ばね２６ｃにより受動板３３が後方に押し戻され、これにより第１弁軸２３および弁体２４が後退されて弁口１ｂが全開され、大流量充填される。

また図４（ｂ）に示すように、大流量充填状態で、第３ダイヤフラム室３１の加圧室にエアＡ２が供給されると、第３ダイヤフラム３０を介して第２弁軸３２，第１弁軸２３が突出され、弁体２４が所定量弁口１ｂに接近されて弁口１ｂを絞り、スローダウン充填される。

さらに図４（ｃ）に示すように、第２ダイヤフラム室２９の加圧室にエアＡ３が供給されと、第２弁軸３２，第１弁軸２３を介して弁体２４が弁座に当接され、弁口１ｂが全閉される。この時、第１ダイヤフラム室２２の加圧室２２ｂにエアＡ４が供給されて、第１ダイヤフラム２５が吸引室２２ａ側に膨出される。

そして前記全閉状態で、図４（ｄ）に示すように、加圧室２２ｂのエアＡ４を排出することにより、第１ダイヤフラム２５がその弾性により元の状態に復帰され、吸引室２２ａが拡張されて流出部１ｃ側の液体が吸引されサックバックが行われる。

上記構成において、開閉装置２を全開にして大容量の液体を充填通路１からノズル口４を介して容器に高速充填する。ついで、規定の充填量に接近すると、開閉装置２をスローダウン状態として流量を絞る。さらに規定の充填量に達すると、開閉装置２を全閉すると同時に、隙間形成機構７でエアＡ６を供給しピストン５８を駆動してガイド部材６を下降させ、ノズル口５２との間に微小隙間αを形成する。同時に、開閉装置２の第１ダイヤフラム室２２の加圧室２２ｂにエアＡ４が供給されて、第１ダイヤフラム２５が膨出される。

そして全閉状態で、加圧室２２ｂからのエアＡ４を排出して第１ダイヤフラム２５を元の状態に復帰させサックバックが行われる。
なお、開閉装置２の（主）吸引機構５と同時に隙間形成シリンダ５３と一体の（副）吸引機構５０も作動させ、吸引室５５ＡのエアＡ８を排出して吸引ダイヤフラム６２によりサックバックすることにより、サックバックの吸引量を倍増させることができる。もちろん、吸引機構５を有しない開閉装置の場合には、隙間形成シリンダ５３と一体の吸引機構５０のみでサックバックをおこなえばよい。

これにより、ノズル口４近傍に付着した液体が全て微小隙間αからノズル筒５１の出口流路１ｏ内に吸引される。したがって、大口径のノズル口４や粘土の低い液体であっても液体を確実に吸引して微小隙間α内に保持し、液垂れを防止することができる。また微小隙間αから液体を吸引するので、吸引量は少なくても十分な効果を奏することができる。さらに開閉装置２と一体の吸引機構５と隙間形成シリンダ５３と一体の吸引機構５０とを同時に作動させることにより、サックバックの吸引量を倍増させることができ、大口径のノズル口４や低粘度の液体であっても、液垂れを確実に防止することができる。

また開閉装置２は、吸引機能を有しない開閉弁であってもよく、さらに吸引機能付きのダイヤフラム式開閉弁に替えて、弾性チューブを少なくとも２箇所で押圧閉鎖し、ノズル口側の押圧を開放することで弾性チューブを元の状態に復帰させることで液を吸引できるピンチバルブ式の開閉装置であってもよい。

さらに、吸引機構を、開閉装置２や隙間形成シリンダ５３と一体でなく、独立して設置することもできる。
上記実施の形態では、微小空間を環状の微小隙間αとしたが、図５に示すように、ガイド部材６の隙間形成部６ｂに、液体の流送方向に沿って複数の吸引溝８１を形成して、これらの吸引溝８１を微小空間βとすることもできる。この場合、ガイド部材６の隙間形成部６ｂを、ノズル筒５１の座受面４ａに当接させて吸引溝８１を微小空間βのみで、開口部４ｂと出口部１ｏとを連通させる。

また図６に示すように、ノズル筒５１の座受面４ａに、液体の流送方向に沿って吸引溝８２を形成して微小空間βとすることもできる。
図５および図６の実施の形態によれば、先の実施の形態の効果に加えて、可動スリーブ１３をガイド部材６に当接させればよく、微小空間βの隙間調整を不要にすることができ、セッティングが容易に行える。

なお、先の実施の形態と同じ環状の微小隙間αを形成して微小空間βと共に開口部４ｂと出口部１ｏとを連通させてもよい。

本発明に係る充填装置の実施の形態を示す全体縦断面図である。 同充填装置のノズル筒および隙間形成シリンダを示す拡大縦断面図である。 図２に示すＡ−Ａ断面図である。 同開閉装置の動作を説明する縦断面図で、（ａ）は大流量充填時、（ｂ）スローダウン充填時、（ｃ）全閉時、（ｄ）サックバック時を示す。 本発明に係る充填装置の他の実施の形態を示し、微小空間を形成したノズル口の拡大縦断面図である。 本発明に係る充填装置のさらに他の実施の形態を示し、微小空間を形成したノズル口の拡大縦断面図である。

符号の説明

α 微小隙間
β 微小空間
１ 充填通路
１ｏ 出口流路
２ 開閉装置
４ ノズル口
５，５０ 吸引機構
６ ガイド部材
６ｂ 隙間形成部
１１ 吸引ダイヤフラム
２１ バルブケース
２２ 第１ダイヤフラム室
２２ａ 吸引室
２４ 弁体
２５ 第１ダイヤフラム
５１ ノズル筒
５３ 隙間形成シリンダ
５５ ダイヤフラム室
５７ シリンダ室
５８ ピストン
６２ 作動ロッド
８１，８２ 吸引溝

Claims (4)

1. 充填通路からノズル口を介して液体を充填し、充填停止後に吸引機構によりノズル口内の液体を充填通路に吸引するに際し、
   充填の停止と同時または停止後に、前記充填通路内に配置されたガイド部材とノズル口とを接近させてノズル口との間に微小空間を形成し、前記吸引機構によりノズル口の液体を微小空間を介して充填通路に吸引する
   液体充填方法。
2. 充填通路に設けられた開閉装置と、充填通路の出口に設けられたノズル口と、充填通路内の液体を吸引可能な吸引機構と、充填通路内に配置されたガイド部材と、前記ガイド部材とノズル口の少なくとも一方を接近離間させて微小空間を形成する隙間形成機構とを具備し、
   開閉装置による充填の停止と同時または停止後に、前記隙間形成機構によりガイド部材とノズル口との間に微小空間を形成し、前記吸引機構によりノズル口の液体を微小空間を介して充填通路に吸引するように構成された
   液体充填装置。
3. ノズル口が形成されたノズル筒の充填通路内にガイド部材を設け、
   隙間形成機構は、ノズル筒の上部に設けられて前記ガイド部材を作動ロッドを介して出退駆動する出退駆動装置を有し、
   吸引機構は、前記ノズル筒の充填通路に臨んで前記作動ロッドの周囲に連結配置された吸引ダイヤフラムと、該吸引ダイヤフラムの充填通路反対側の気室にエアを吸引・排出するエアポートとを有して、前記隙間形成機構と一体に構成された
   請求項２記載の液体充填装置。
4. ガイド部材に、周方向所定間隔ごとに整流羽根を液体流送方向に複数段に突設して千鳥状に配置した
   請求項２または３記載の液体充填装置。

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