JP2007182238A - 液体充填装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の設備に対して大きな設計変更を必要とせずに、容器の変更に伴う入味量の変更に迅速に対応することが可能な液体充填装置を提供する。
【解決手段】液体充填装置１は、フィラーボウル２と、フィラーボウル２に固定されたバルブ本体３と、下端部が容器１０内に挿入されるベントチューブ６と、下端が容器１０へのビールの注ぎ口となる充填液通路７と、容器１０の口部に当接するパッキング部２１を備えるセンタリングカップ４とを有しており、センタリングカップ４は容器１０の種類毎に交換可能に複数用意され、各センタリングカップ４は、各容器内１０においてベントチューブ６の先端の位置と各容器１０の入味高さとが一致するように、パッキング部２１の鉛直方向寸法が設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、壜、缶等の容器に液体を充填するための液体充填装置及び方法に関するものであり、特に、液体を充填する容器が変更された場合においても迅速に対応することが可能な液体充填装置及び方法に関する。

従来の液体充填装置として、例えば図６に示す液体充填装置が知られている。
図６に示す液体充填装置４０は、フィラーボウル（図示せず）に連設される弁体４１内臓のバルブ本体４２と、バルブ本体４２に連設され容器４３内に挿入されるノズル部４４及びコントロールゲージ（ベントチューブ）４５を有するノズルヘッド４６と、ノズルヘッド４６に連設され容器４３口部に嵌装されるボンネットインサート４７とを備えている。液体充填装置４０は、容器４３口部にボンネットインサート４７を嵌装し、ノズル部４４から容器４３内に液体を充填しつつ、コントロールゲージ４５により容器４３内のガスの回収が行われる。そして、容器４３内の液面が上昇し、コントロールゲージ４５内のフロートボール４８が浮上してガスの流れをシールすることにより充填が終了する。即ち、容器４３内に充填される液体の量（入味量）は、液面が容器４３底面から所定の高さ（入味高さ）に達したか否かにより管理され、液体充填装置４０においては、フロートボール４８がコントロールゲージ４５を塞ぐ位置が入味高さに設定することで、容器４３内における入味量の管理を行なっている。

しかしながら、液体充填装置４０においては、入味量の管理を入味高さにより行なっているため、容器４３の種類が変更される毎に専用のノズルヘッド４６に交換する必要がある。そして、ノズルヘッド４６の交換が行われると、その都度ノズルヘッド４６の殺菌等を行なう必要があるため、液体充填装置４０においては、容器４３の変更の度に長時間液体充填装置を停止しなければならないという問題がある。
かかる問題を解決するものとして、図７に示す液体充填装置５０が知られている（特許文献１参照）。

図７に示す液体充填装置５０は、フィラーボウル（図示せず）に連設される弁体５１内蔵のバルブ本体５２と、バルブ本体５２に連設され容器５３内に挿入されるノズル部５４及びコントロールゲージ５５を有するノズルヘッド５６と、ノズルヘッド５６に連設され容器５３口部に嵌装されるボンネットインサート５７とを備えている。そして、液体充填装置５０は、ノズルヘッド５６にボンネットインサート５７をガイドピン５８により進退可能に対設するとともに、ノズルヘッド５６側へバネ付勢するバネ５９を配設し、ノズルヘッド５６とボンネットインサート５７との間にスペーサ６０を着脱可能に挿着している。このような液体充填装置５０によれば、液体を充填する容器５３の変更時においては、ノズルヘッド５６とボンネットインサート５７との間に挿入されるスペーサ６０を厚みの異なるものに変更することで、容器５３内部におけるコントロールゲージ５５先端の挿入深さを自在に変更することができる。したがって、液体充填装置５０によれば、ノズルヘッド５６の交換の必要がなくなり、容器５３の変更に伴う入味高さの変更に迅速に対応することが可能となる。
実公平７−２００７７号公報

しかしながら、液体充填装置５０においては、ノズルヘッド５６とボンネットインサート５７との間にスペーサ６０を挿着するため、従来の設備に対して大幅な設備変更が必要となり、コストがかさむという問題がある。
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、従来の設備に対して大きな設計変更を必要とせずに、容器の変更に伴う入味量の変更に迅速に対応することが可能な液体充填装置を提供することにある。

本発明のうち請求項１に係る液体充填装置は、充填液を貯留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と、
前記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内に連通するとともに、下端部が容器内に挿入されるベントチューブと、
前記バルブ本体と前記ベントチューブとの間に構成され、上端部が前記フィラーボウル内の充填液貯溜部に連通するとともに、下端が前記容器への前記充填液の注ぎ口となる充填液通路と、
前記バルブ本体の下方に備えられ、前記容器の口部に当接するパッキング部を備え、前記容器の口部の位置合わせを行なうセンタリングカップとを有してなる液体充填装置において、
前記センタリングカップは前記容器の種類毎に交換可能に複数用意され、前記各センタリングカップは、前記各容器内において前記ベントチューブの先端の位置と前記各容器の入味高さとが一致するように、前記パッキング部の鉛直方向寸法が設定されていることを特徴とする。

また、本発明のうち請求項２に係る液体充填装置は、請求項１に記載の液体充填装置において、前記センタリングカップは、前記容器が容量の大きいものに変更された場合には前記パッキング部の鉛直方向寸法が大きいものに交換され、前記容器が容量の小さいものに変更された場合には前記パッキング部の鉛直方向寸法が小さいものに交換されることを特徴とする。

また、本発明のうち請求項３に係る液体充填方法は、充填液を貯留したフィラーボウルに固定されたバルブ本体の下方に備えられ、容器の口部に当接するパッキング部を有するセンタリングカップにより前記容器の口部の位置合わせ及び固定をし、
前記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内に連通するとともに、下端部が前記容器内に挿入されるベントチューブにより前記容器内のガスを前記フィラーボウル内に戻しつつ、前記バルブ本体と前記ベントチューブとの間に構成され、上端部が前記フィラーボウル内の充填液貯溜部に連通するとともに、下端が前記容器への前記充填液の注ぎ口となる充填液通路より前記充填液を充填する充填方法において、
前記センタリングカップを、前記容器の種類毎に交換可能に複数用意し、前記各センタリングカップを、前記各容器内において前記ベントチューブの先端の位置と前記各容器の入味高さとが一致するように、前記パッキング部の鉛直方向寸法を設定していることを特徴とする。

さらに、本発明のうち請求項４に係る液体充填方法は、請求項３に記載の液体充填方法において、前記センタリングカップは、前記容器が容量の大きいものに変更された場合には前記パッキング部の鉛直方向寸法が大きいものに交換され、前記容器が容量の小さいものに変更された場合には前記パッキング部の鉛直方向寸法が小さいものに交換されることを特徴とする。

本願請求項１から４に係る液体充填装置又は方法によれば、センタリングカップは前記容器の種類毎に交換可能に複数用意され、前記各センタリングカップは、前記各容器内において前記ベントチューブの先端の位置と前記各容器の入味高さとが一致するように、前記パッキング部の鉛直方向寸法が設定されている構成により、従来の設備に対して大きな設備変更を必要とせずに、容器の変更時にベントチューブの交換を不要とし、容器の変更に伴う入味量の変更に対して迅速に対応することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る液体充填装置を図面を参照して説明する。なお、本実施形態に係る液体充填装置１は、缶、壜等からなる容器１０にジュース、飲料水、ビール等の飲料を充填するものであり、以下においてはビール壜の中壜Ｍと小壜Ｓとにビールを充填する場合を例にして説明する。
図１は本発明の実施形態に係る液体充填装置が中壜にビールを充填する状態を示す断面図である。図２は液体充填装置が小壜にビールを充填する状態を示す断面図である。図３は中壜用のセンタリングカップの構成を示す断面図である。図４は小壜用のセンタリングカップの構成を示す断面図である。図５は本発明の実施形態に係るＣＩＰキャップの断面図である。図６は従来のＣＩＰキャップの断面図である。

液体充填装置１は、図１及び図２に示すように、ビールを貯留するフィラーボウル２と、バルブ本体３と、センタリングカップ４と、容器受台５とを備えている。
フィラーボウル２は、内部にビールを貯留しており、ビールの液面の上方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（図示せず）を有している。
バルブ本体３は、フィラーボウル２の底壁にボルトで締結することによって取付けられ、その内側においてベントチューブ６と、充填液通路７とを備えている。

ベントチューブ６は、上端部が開閉弁（図示せず）を介してフィラーボウル２内部のヘッドスペースまで連通し、その下端部はバルブ本体３の下方へと突出し、容器１０内のビールの入味量を決定する入味高さの位置まで延びている。また、ベントチューブ６の下方外周面には円錐体状のスプレッダー２７が備えられている。ここで、入味量とは、容器１０におけるビールの目標充填量をいい、容器１０の種類毎に所定値が決定されている。また、液体充填装置１における入味量の管理は、容器１０内に充填されるビールの液面が、容器１０内における底面を基準として所定の高さに達したか否かにより行われ、かかる所定の高さを入味高さという。

充填液通路７は、バルブ本体３とベントチューブ６との間に構成され、上端部がフィラーボウル２内部のビール貯留部に連通する連通部８と、連通部８の下方に備えられた、ビールの調整を行なう液バルブ１１と、液バルブ１１の下方に備えられたノズル部１２とを備えている。
液バルブ１１は、連通部８と連通して備えられ、バルブ本体３内に備えられる円錐体１３と、バルブ本体３に形成されたバルブ座１４とを備えて構成されている。そして、円錐体１３の下面に設けられた溝部１５には、バルブ座１４に当接して液バルブ１１をシールするパッキン１６が嵌め込まれている。

ノズル部１２は、長い筒状に形成され、液バルブ１１と連通して備られている。そして、ノズル部１２は、バルブ本体３の下端から下方へと延び、下端が容器１０へのビールの注ぎ口となっている。
センタリングカップ４は、バルブ本体３の下方に着脱自在に備えられ、カップカバー２０と、パッキング部２１とを備えている。

カップカバー２０は、有蓋円筒状に形成され、上面中心部にノズル部１２の外径より大きい内径の孔部１９を備えている。また、カップカバー２０は、上部内周面に溝部２２が形成されるとともに、下部内周面には、その肉厚が下方から上方にかけて除々に肉厚となるように形成されることで、テーパー面２６が形成されている。
パッキング部２１は、中心部にノズル部１２の外径と略同一の内径の孔部２３を有する円筒状に形成されている。そして、パッキング部２１の外周面には、カップカバー２０の溝部２２と嵌合する凸条２４が形成されている。また、パッキング部２１の内周面下端部には、容器１０の口部と当接する切り欠き部２５が形成されている。

センタリングカップ４は、カップカバー２０とパッキング部２１とが、カップカバー２０の溝部２２にパッキング部２１の凸条２４が嵌合されることにより組み合わされ構成される。カップカバー２０とパッキング部２１とが組み合わされた状態においては、パッキング部２１の上端がカップカバー２０の孔部２３から上方へとわずかに突出するように形成されている。そして、センタリングカップ４は、孔部２３にノズル部１２の下端部を挿通することによりノズル部１２に気密に装着されている。そして、センタリングカップ４がノズル部１２に装着された状態においては、パッキング部２１の上端がバルブ本体３の下面に当接している。

ここで、液体充填装置１がビールを充填する容器１０には、中壜Ｍと、中壜Ｍに対して入味量が少ない小壜Ｓとがある。そして、中壜Ｍと小壜Ｓとでは、入味量の違いから入味高さが異なり、そのため、両壜における口部から入味高さまでの距離も異なることとなる。したがって、液体充填装置１において、小壜Ｓにビールを充填しており、その後に充填容器が小壜Ｓから中壜Ｍに変更された場合、ベントチューブ６の先端は小壜Ｓの入味高さの位置に調節されているため、中壜Ｍの入味高さの位置とはずれがあり、よって、中壜Ｍの入味量を管理することができないこととなる。そして、本実施形態においては、中壜Ｍにおける口部から入味高さの位置までの距離ａと小壜Ｓにおける口部から入味高さの位置までの距離ｂとは、ａがｂよりも９ｍｍ短くなっている。

そこで、液体充填装置１においては、センタリングカップ４は、容器１０の種類毎にパッキング部２１の鉛直方向長さが異なるものが複数用意されており、本実施形態においては、中壜Ｍ用のセンタリングカップ４Ｍと、小壜Ｓ用のセンタリングカップ４Ｓが用意されている。
そして、センタリングカップ４Ｍは、図３及び図４に示すように、パッキング部２１の鉛直方向長さｃが、センタリングカップ４Ｓのパッキング部２１の鉛直方向長さｄに対して９ｍｍ長く形成されている。
容器受台５は、ノズル部１２の下方に配設され、容器１０を載置した状態において昇降装置（図示せず）により上下方向に昇降自在に形成されている。

次に、液体充填装置１により容器１０にビールを充填する場合の作用について説明する。なお、本実施形態においては、液体充填装置１において、初めに小壜Ｓに対するビールの充填が行われ、その後に充填対象容器を中壜Ｍに変更した場合を例にして説明する。
まず、液体充填装置１により小壜Ｓに対するビールの充填を行う場合、センタリングカップ４として小壜Ｓ用のセンタリングカップ４Ｓを装着する。

そして、容器受台５上に小壜Ｓを載置し、昇降装置により容器受台５を上昇させ、ベントチューブ６の下端部を小壜Ｓの口部から内部に挿入する。そして、さらに容器受台５の上昇を行ない、センタリングカップ４Ｓのテーパー面２６が小壜Ｓの口部を捕らえることで、容器受台５の上昇に伴い小壜Ｓの口部の中心とノズル部１２の中心との正確な位置合わせが行われる。そして、容器受台５の上昇を続け、小壜Ｓの口部がセンタリングカップ４Ｓの切り欠き部２５に当接することで、小壜Ｓが容器受台５とパッキング部２１とにより挟まれて固定された状態となり、小壜Ｓの口部がパッキング部２１により気密にシールされる。

なお、小壜Ｓが容器受台５とパッキング部２１とにより挟まれて固定された状態においては、ベントチューブ６の下端は、小壜Ｓの内部における小壜Ｓの入味高さｅの位置となるように調整されている。
次に、図示しないバキューム手段により小壜Ｓ内の空気を吸い出しつつ、図示しないガス注入手段によりカウンタガス（本実施形態においては、炭酸ガス）を注入し、小壜Ｓ内の空気をカウンタガスに置換するとともに、小壜Ｓ内を、小壜Ｓ内の圧力とフィラーボウル２内のカウンタガスの圧力とが同圧になるまで加圧する。

そして、液バルブ１１の円錐体１３を上昇させ、円錐体１３の下面のパッキン１６とバルブ座１４とのシールを解除し、液バルブ１１を開く。すると、フィラーボウル２内のビールが充填液通路７を通って小壜Ｓ内に流下する。そして、この流下したビールは、スプレッダー２７の作用によって小壜Ｓの内周面に沿って流下し、小壜Ｓ内に充填される。また、かかるビールの充填と同時に、小壜Ｓ内のカウンタガスは、ベントチューブ６を介してフィラーボウル２内に還流していく。

そして、充填の進行により小壜Ｓ内の液面が上昇し、その液面がベントチューブ６の下端を塞ぐ状態になると、カウンタガスの流れが止まり、これに伴い、ビールの流れは液バルブ１１のバルブ座１４のサイフォン機能により止まることとなる。この場合において、上述したように、ベントチューブ６の下端は、小壜Ｓ内の入味高さｅの位置に設定されているため、小壜Ｓにおいてビールの所定の入味量を確保することが可能となる。

さらに、スニフト作業により小壜Ｓ内の圧力をリリースし、小壜Ｓ内の圧力が大気圧に戻った後、容器受台５を昇降装置により下降させる。そして、容器受台５の下降を続け、小壜Ｓの口部をパッキング部２１から離し、ベントチューブ６の下端部を小壜Ｓ内から取り出した後、小壜Ｓを容器受台５上から排出することで、小壜Ｓへのビールの充填が完了する。

次に、液体充填装置１によるビールの充填対象を小壜Ｓから中壜Ｍに変更する場合には、まず、センタリングカップ４Ｓを中壜Ｍ用のセンタリングカップ４Ｍに交換する。
そして、小壜Ｓの場合と同様に、容器受台５上に中壜Ｍを載置し、昇降装置により容器受台５を上昇させ、ベントチューブ６の下端部を中壜Ｍの口部から内部に挿入する。そして、容器受台５の上昇を続け、中壜Ｍの口部がセンタリングカップ４Ｍの切り欠き部２５に当接することで、中壜Ｍが容器受台５とパッキング部２１とにより挟まれて固定された状態となり、中壜Ｍの口部がパッキング部２１により気密にシールされる。

ここで、上述したように、中壜Ｍにおける口部から入味高さｆの位置までの距離ａと小壜Ｓにおける口部から入味高さｅの位置までの距離ｂとは、ａがｂよりも９ｍｍ短くなっている。一方、センタリングカップ４Ｍは、パッキング部２１の鉛直方向長さｃが、センタリングカップ４Ｓのパッキング部２１の鉛直方向長さｄに対して９ｍｍ長く形成されている。よって、液体充填装置１においてセンタリングカップ４Ｓを中壜Ｍ用のセンタリングカップ４Ｍに交換することで、中壜Ｍ内におけるベントチューブ６の下端位置を９ｍｍ高い位置に設定し、中壜Ｍの入味高さｆの位置となるように調整することが可能となる。
なお、液体充填装置１により中壜Ｍにビールを充填する場合におけるその後の行程は小壜Ｓの行程と同一であるため、説明を省略する。

このように、液体充填装置１によれば、センタリングカップ４を、容器１０が容量の大きいものに変更された場合には、パッキング部２１の鉛直方向長さが長いものに交換され、容器１０が容量の小さいものに変更された場合にはパッキング部２１の鉛直方向長さが短いものに交換可能に構成することで、従来の設備に対して大きな設備変更を必要とせずに、容器１０の変更時にベントチューブ６の交換を不要とし、容器１０の変更に伴う入味量の変更に対して迅速に対応することが可能となる。

なお、液体充填装置１は、１日の作業終了後に装置の殺菌が行われ、かかる殺菌時においては、センタリングカップ４の下方においてＣＩＰキャップ３０が装着される。そして、かかるＣＩＰキャップ３０は、図５に示すように、全体として下方にかけて除々に広口となる円筒状に形成されており、その上方において上端部にかけて肉薄となるテーパー状に形成されたガイド部３１と、その下方において下端部にかけて肉薄となるようにテーパー状に形成するとともに下端部外周面に凸条３２を備えた接続部３３とを備えている。そして、ＣＩＰキャップ３０は、接続部３３の下端に受け皿（図示せず）を装着した状態において、ガイド部３１の上端をセンタリングカップ４のテーパー面２６に当接させることによりセンタリングカップ４に装着される。

ここで、本実施形態におけるＣＩＰキャップ３０は、ガイド部３１の鉛直方向長さが、ＣＩＰキャップ３０がセンタリングカップ４に装着された状態において、ガイド部３１の先端部がセンタリングカップ４のテーパー面２６に当接可能な長さに短く形成されている。かかる構成により、ＣＩＰキャップ３０によれば、センタリングカップ４に装着される際において、ＣＩＰキャップ３０とセンタリングカップ４との間からの水漏れを防止することが可能となっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態においては、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、本実施形態においては、液体充填装置１は、小壜Ｓ及び中壜Ｍにビールを充填する場合を例にしたが、かかる場合に限定されず、ジュース、飲料水その他の充填液の充填に適用することも可能である。また、液体充填装置１の充填対象とする壜のサイズは適宜変更可能であり、また、壜に限定されることなく缶その他の容器であっても構わない。

本発明の実施形態に係る液体充填装置が中壜にビールを充填する状態を示す断面図である。 液体充填装置が小壜にビールを充填する状態を示す断面図である。 中壜用のセンタリングカップの構成を示す断面図である。 小壜用のセンタリングカップの構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＣＩＰキャップの断面図である。 従来の液体充填装置の断面図である。 従来の液体充填装置の断面図である。

符号の説明

１ 液体充填装置
２ フィラーボウル
３ バルブ本体
４ センタリングカップ
５ 容器受台
６ ベントチューブ
７ 充填液通路
８ 連通部
１０ 容器
１１ 液バルブ
１２ ノズル部
１３円錐体
１４ バルブ座
１５ 溝部
１６ パッキン
２０ カップカバー
２１ パッキング部
２２ 溝部
２３ 孔部
２４ 凸条
２５ 切り欠き部
２６ テーパー面
２７ 円錐体状のスプレッダー
Ｍ 中壜
Ｓ 小壜
３０ ＣＩＰキャップ
３１ ガイド部
３２ 凸条
３３ 接続部
４０ 液体充填装置
４１ 弁体
４２ バルブ本体
４３ 容器
４４ ノズル部
４５ コントロールゲージ
４６ ノズルヘッド
４７ ボンネットインサート
４８ フロートボール
５０ 液体充填装置
５１ 弁体
５２ バルブ本体
５３ 容器
５４ ノズル部
５５ コントロールゲージ
５６ ノズルヘッド
５７ ボンネットインサート
５８ ガイドピン
５９ バネ
６０ スペーサ

Claims (4)

1. 充填液を貯留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と、
   前記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内に連通するとともに、下端部が容器内に挿入されるベントチューブと、
   前記バルブ本体と前記ベントチューブとの間に構成され、上端部が前記フィラーボウル内の充填液貯溜部に連通するとともに、下端が前記容器への前記充填液の注ぎ口となる充填液通路と、
   前記バルブ本体の下方に備えられ、前記容器の口部に当接するパッキング部を備え、前記容器の口部の位置合わせを行なうセンタリングカップとを有してなる液体充填装置において、
   前記センタリングカップは前記容器の種類毎に交換可能に複数用意され、前記各センタリングカップは、前記各容器内において前記ベントチューブの先端の位置と前記各容器の入味高さとが一致するように、前記パッキング部の鉛直方向寸法が設定されていることを特徴とする液体充填装置。
2. 前記センタリングカップは、前記容器が容量の大きいものに変更された場合には前記パッキング部の鉛直方向寸法が大きいものに交換され、前記容器が容量の小さいものに変更された場合には前記パッキング部の鉛直方向寸法が小さいものに交換されることを特徴とする請求項１記載の液体充填装置。
3. 充填液を貯留したフィラーボウルに固定されたバルブ本体の下方に備えられ、容器の口部に当接するパッキング部を有するセンタリングカップにより前記容器の口部の位置合わせ及び固定をし、
   前記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内に連通するとともに、下端部が前記容器内に挿入されるベントチューブにより前記容器内のガスを前記フィラーボウル内に戻しつつ、前記バルブ本体と前記ベントチューブとの間に構成され、上端部が前記フィラーボウル内の充填液貯溜部に連通するとともに、下端が前記容器への前記充填液の注ぎ口となる充填液通路より前記充填液を充填する充填方法において、
   前記センタリングカップを、前記容器の種類毎に交換可能に複数用意し、前記各センタリングカップを、前記各容器内において前記ベントチューブの先端の位置と前記各容器の入味高さとが一致するように、前記パッキング部の鉛直方向寸法を設定していることを特徴とする液体充填方法。
4. 前記センタリングカップは、前記容器が容量の大きいものに変更された場合には前記パッキング部の鉛直方向寸法が大きいものに交換され、前記容器が容量の小さいものに変更された場合には前記パッキング部の鉛直方向寸法が小さいものに交換されることを特徴とする請求項３記載の液体充填方法。

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