JP2010042832A - 充填バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡単でシールパッキンに大きな押し力がかからぬような容器シール構造を有する充填バルブ装置を提供する。
【解決手段】グリッパ４１と、容器口シール４３とを備えた充填バルブとからなり、空のＰＥＴボトル８を保持したグリッパ４１が充填バルブに対して相対的に上下移動することにより、容器ネックリング８ａに充填バルブの容器口シール４３を当接させてガスシールし炭酸ガス入り飲料の充填を行う充填バルブ装置において、容器口シール４３の断面形状を内側に向かうリップ形状として内側内周において充填バルブの縦軸方向に柔軟性を持たせ、飲料充填時に容器口シール４３の内側がネックリング部８ａに当接し充填時に加えられるガス圧により、ＰＥＴボトル８と容器口シール４３にシール力が加わるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、炭酸飲料等の液貯留槽内で炭酸ガス背圧が加えられている飲料液をＰＥＴボトル、ボトル缶等の容器に充填する充填装置に関し、特に、簡単な構成でガスシール、液シールができる充填バルブの構造に関する。

従来の充填バルブで炭酸飲料を充填するとき、充填中に飲料に溶けている炭酸ガスが発泡して抜け出さないように、容器内にもガス圧をかけて充填するようにしているが、容器を密閉するためにシール用パッキンを容器の口に押し付けてシールするのが一般的である。

特許文献１に示す従来例の炭酸飲料の充填装置は、容器口が直接充填ノズルに接触しないように、充填バルブと一体の外筒型のチャンバーの下端に備えたパッキンをプラスチック容器のネックリングの上面に押し付けてシールする衛生重視の方式である。

また、特許文献２に示す従来例は、充填バルブの外筒の内円筒側に設けたリング状溝に内方向に膨れるリング状パッキンを嵌め込み、容器を取り込んだとき、エア圧をかけ、内側向きに膨らませて容器の胴部を締め付けてシールする構成である。

また、特許文献３に示す従来例は、充填バルブと一体の外筒型のチャンバーの下端に備えたパッキンを容器の上胴部の円錐面に押し付けてシールする方式である。
特許第２８５６０５７号公報（図１） 特開平３−９８８０３号公報（第１図） 特開平３−９８８９４号公報（第２図）

従来の容器口のシール方式は、炭酸飲料の最大圧力においても容器内をシールできるだけの大きい押し付け力が必要となり、従って、柔軟な材料ではシールパッキンの寿命が短くなるという問題点がある。特許文献１のプラスチック容器のネックリングシール方式は、シールパッキンが大きくなり、炭酸飲料の最大圧力においてもシールできるだけの圧力が必要となり、従ってシール力が大きいので、シールパッキンの寿命が短くなる等の問題点がある。

また、特許文献２に示す充填バルブ装置の容器胴部においてリング状エアチューブを内側に膨らませてガスシールする方式は、胴部が円形断面でない容器や凹凸がある側面を有する容器には適用が困難であり、構造が複雑でコストが高くなる欠点がある。
また、特許文献３に示す充填バルブと一体の外筒の下端のシールパッキンを容器の上胴部の円錐面に押し付けてシールする方式は、シールパッキンが大きくなり、炭酸飲料の最大圧力においてもシールできるだけの圧力が必要でシール力が大きいので、シールパッキンの寿命が短くなる問題点がある。
本発明は、構成が簡単でシールパッキンに大きな押し力がかからぬような容器シール構造を有する充填バルブ装置を提供することを目的とする。

上記の問題点に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段の充填バルブ装置は、容器保持手段と、容器シール用リング状シールパッキンを備えた充填バルブとからなり、空の容器を保持した容器保持手段が充填バルブに対して相対的に上下移動することにより容器口部、又は、容器ネックリング部に充填バルブのシールパッキンを当接させてガスシールし炭酸ガス入り飲料の充填を行う充填バルブ装置において、シールパッキンの断面形状を内側に向かうリップ形状として内側内周において充填バルブの縦軸方向に柔軟性を持たせ、飲料充填時に前記シールパッキンの内側が容器口部、又は、ネックリング部に当接し充填時に加えられるガス圧により容器とシールパッキンにシール力が加わるようにしたことを特徴とする。

（２）第２の手段の充填バルブ装置は、容器保持手段と、容器シール用リング状シールパッキンを備えた充填バルブとからなり、空の容器を保持した容器保持手段が充填バルブに対して相対的に上下移動することにより容器胴の円錐部を充填バルブのシールパッキンに当接させてガスシールし炭酸ガス入り飲料の充填を行う充填バルブ装置において、シールパッキンの断面形状を内側に向かうリップ形状として内側内周において充填バルブの縦軸方向に柔軟性を持たせ、飲料充填時に前記シールパッキンの内側が容器胴の円錐部に当接し充填時に加えられるガス圧によりシールパッキンにシール力が加わるようにしたことを特徴とする。

（３）第３の手段の充填バルブ装置は、上記（１）及び（２）の充填バルブ装置において、容器シール用リング状シールパッキンの外側枠は内側が開いたコの字型断面として柔軟性を持たせ、充填バルブのシールパッキン嵌めこみ溝に容易に嵌めこむことができると同時に、ガス圧の作用で充填バルブと前記リング状シールパッキンとのシール力を保持することを特徴とする。

請求項１及び請求項２に係わる発明は、上記の第１及び第２の手段の充填バルブ装置であって、シールパッキンが容器の口部、又は、ネックリング部、又は、容器胴円錐部に当接するときの変形量も力も少なく、ガス飲料が有する背圧（ガス圧）が印加されるので飲料ガス圧に比例した充分なシール力が得られるので、耐久寿命が長く、構造が簡単であるのでコストも安い。

請求項３に係わる発明は、上記のシールパッキンに柔軟性を持たせ、シールパッキンを取り付けるために充填バルブを分割しなくても、シール嵌めこみ溝に容易に嵌めこむことができると同時に、ガス圧の作用で充填バルブと前記リング状パッキンとのシール力を保持することができるので、シールパッキンのみならず、充填バルブの嵌め込み溝の構造も簡単となり、コストを安くできる効果がある。

本実施の形態においては、炭酸ガス入り飲料（以降、炭酸飲料と称する。）をネックリング付ＰＥＴボトル、又はネックリングが無いボトル缶を使用した例について説明を進めることとする。

（第１の実施の形態）
本発明の容器口シールが使用される充填バルブ装置の概略と第１の実施の形態の容器口シールについて、図に基づいて説明する。図１は実施の形態に係わる充填バルブ装置の概略を示す側面断面図で複数本立てのロータリー充填機の充填バルブの１つのセクションを表している。図２は第１の実施の形態に係わる容器口シールと容器口周辺を示す側面断面図、図３は容器口シール作用を示す側面断面図である。

図において、充填バルブ１１のバルブ本体１７には、炭酸飲料を供給する飲料通路１２が連結され、バルブ本体１７内のガス通路１７ｂに炭酸ガスを供給するガス通路３７ａ，３７ｂと、ガスリターン通路３７ｃが連結されている。また、バルブ本体１７の下側の円筒部にはナット１９により容器口シール４３が取り付けられている。また、飲料通路１２には炭酸飲料の充填量を計量する流量計２６と液量を精密に計量するため、流量を２段階に調整できる流量切換弁２７とが設けられている。

バルブ本体１７の上部にエアシリンダ２２が取り付けられ、そのエアシリンダ２２の駆動ロッドに液バルブ１８が直結されている。切換弁２４での作動エアの切換えによりエアシリンダ２２が上下方向に駆動することにより、液バルブ１８が移動し、飲料液通路１７ａを開閉する。シールパッキン１５は液バルブ１８のシール用パッキンである。

バルブ本体１７のガス通路１７ｂに結合されたガス通路３７ａ，３７ｂと、ガスリターン通路３７ｃの他方は切換バルブ本体３１に結合される （ロータリー充填機の場合は、この切換バルブ本体３１は３重のリング状のガス通路を有するリング形状となっている）。バルブ本体１７には電磁弁３４ａ，３４ｂ，３４ｃが取り付けられている。

ＰＥＴボトル８が充填バルブ１１の所定位置に置かれ、炭酸飲料の充填を開始する前に、電磁弁３４ａを開いてバルブ本体１７のガス通路１７ｂを経てＰＥＴボトル８へ低圧の炭酸ガスを送り、電磁弁３４ｃを開いてガスリターン通路３７ｃを通にし、ＰＥＴボトル８内のエアを低圧の炭酸ガスと置き換えるようにする。飲料充填の直前に、電磁弁３４ａを閉じ、電磁弁３４ｃを閉じてガスリターン通路３７ｃを閉じ、電磁弁３４ｂを開いてＰＥＴボトル８内に炭酸飲料の背圧と同圧の炭酸ガスを満たし、液バルブ１８を開いて炭酸ガスに置き換えて飲料をボトル８に設定量充填し、充填が終わったらエアシリンダ２２を作動させて液バルブ１８を閉じ、電磁弁３４ｂを閉じ、電磁弁３４ｃを開いてガスリターン通路３７ｃを通にしてボトル８内のガスをスニフトして圧を下げ、ＰＥＴボトル８を下降させ、充填バルブ１１から開放する。

充填バルブ１１毎に備えられた容器昇降手段３５は、ＰＥＴボトル８をネックリング８ａの下面で保持するグリッパ４１と、グリッパ４１を昇降させる容器昇降カム３６とからなり、グリッパ４１が空のＰＥＴボトル８を保持し、容器昇降手段３５がグリッパ４１を充填バルブ１１に対して相対的に上下移動することによりＰＥＴボトル８のネックリング８ａの上面に充填バルブ１１の下部の容器口シール４３を当接させてガスシールする。

図２に示すように、容器口シール４３の断面形状は内側に向かうリップ形状であり、内側内周において充填バルブ１１の縦軸方向に柔軟性を持たせているので、炭酸飲料充填時には図３に示すように、容器口シール４３の内側がネックリング８ａに当接して湾曲し、充填時に加えられるガス圧がそのまま容器口シール４３のシール力となっている。従ってＰＥＴボトル８のネックリング８ａには充填バルブ１１からシールのための押し力を加える必要なく、グリッパ４１にも容器昇降手段３５にも充填処理時のＰＥＴボトル８を支える力以外の力は要らない。

（第２の実施の形態）
この実施の形態は、ＰＥＴボトル８と充填バルブ１１とをシールする場所がＰＥＴボトル８の口部であることであり、この点以外の構成は第１の実施の形態と同じであるので、第１の実施の形態と異なる部分を説明し、同じ構成は省くことにする。図４及び図５によって構成と作用を説明する。図４は容器口シールと容器口周辺を示す側面断面図、図５は図４における容器口シール作用を示す側面断面図である。

図４はＰＥＴボトル８が充填バルブ１１の真下の設定位置にあることを示す。図５はＰＥＴボトル８が上昇して炭酸飲料充填位置にあることを示す。グリッパ４１が空のＰＥＴボトル８を保持し、容器昇降手段３５がグリッパ４１を充填バルブ１１に対して相対的に上下移動することにより、充填バルブ１１の下部の容器口シール４４がＰＥＴボトル８の口部の上面８ｂに当接してガスシールする。２１は容器口シール４４の取付け用のナットである。

図４に示すように、容器口シール４４の断面形状は内側に向かうリップ形状であり、内側内周において充填バルブ１１の縦軸方向に柔軟性を持たせているので、炭酸飲料充填時には図５に示すように、容器口シール４４の内側がＰＥＴボトル８の口部の上面８ｂに当接して湾曲し、充填時に加えられるガス圧がそのままＰＥＴボトル８に対する容器口シール４４のシール力となっている。従ってＰＥＴボトル８の口部の上面８ｂには充填バルブ１１からシールのための押し力を加える必要なく、グリッパ４１にも容器昇降手段３５にも充填処理時のＰＥＴボトル８を支える力以外の力は要らない。

（第３の実施の形態）
この実施の形態は、取り扱う容器がネックリングのないボトル缶２８等に適用できるものである。ボトル缶２８と充填バルブ１１とをシールする場所がボトル缶２８の容器胴の円錐部であること、ネックリングが無いので、充填バルブ１１の下でボトル缶２８を保持やハンドリングには、図示しないスターホイールや固定の容器ガイド等を必要とし、また、容器リフト３８はボトル缶２８の底を押し上げる方式となる。このこと以外の充填バルブ１１周りの構成は第１の実施の形態（図１）と同じであり、異なった構成以外の部分の説明は省略する。図６は容器シールと容器口周辺及び容器シール作用を示す側面断面図である。

図６に示すように、容器シール４５は内側に向かうリップ形状として内側内周において軸方向に柔軟性を持たせ、飲料充填時に容器シール４５の内側がボトル缶２８の円錐部２８ａに当接し、充填時に加えられるガス圧により容器シール４５にシール力が加わるようにしたものである。従って、ボトル缶２８には充填バルブ１１からシールのための押し力を加える必要なく、容器リフト３８にも充填処理時のボトル缶２８を支える力以外の力は要らない。５８は容器シール４５の取付け用ナットである。

（第４の実施の形態）
本実施の形態の容器シール４６は、上記第１〜第３の実施の形態に使用されている容器口シール４３，４４及び容器シール４５に置き換えて使用できるものである。図７は容器口シールの形状を示す側面断面図、図８は図７における容器口シール作用を示す側面断面図である。図７に示すように、リング状の容器シール４６の外側枠は内側が開いたコの字型断面として柔軟性を持たせ、容器シール４６を取り付けるために上記第１〜第３の実施の形態におけるバルブ本体１７を分割しなくても、バルブ本体５１（バルブ本体１７と容器シール取付け用のナット１９，２１又は５８を一体としたもの）の容器シール４６の嵌めこみ溝５１ａに容易に嵌めこむことができると同時に、ガス圧の作用でバルブ本体５１と容器シール４６とのシール力、さらにガス圧が容器シール４６のコの字型断面を押すので容器シール４６とバルブ本体５１間もシール力を保持させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係わる充填バルブ装置の概略を示す側面断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる容器口シールと容器口周辺を示す側面断面図である。 図２における容器口シール作用を示す側面断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係わる容器口シールと容器口周辺を示す側面断面図である。 図４における容器口シール作用を示す側面断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係わる容器シールと容器口周辺及び容器シール作用を示す側面断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係わる容器口シールの形状を示す側面断面図である。 図７における容器口シール作用を示す側面断面図である。

符号の説明

８…ＰＥＴボトル、
８ａ…ネックリング、
８ｂ…上面、
１１…充填バルブ、
１７，５１…バルブ本体、
１８…液バルブ、
２８…ボトル缶、
２８ａ…円錐部、
４１…グリッパ、
４３，４４…容器口シール、
４５，４６…容器シール、
５１ａ…嵌め込み溝

Claims (3)

1. 容器保持手段と、容器シール用リング状シールパッキンを備えた充填バルブとからなり、空の容器を保持した容器保持手段が充填バルブに対して相対的に上下移動することにより容器口部、又は、容器ネックリング部に充填バルブのシールパッキンを当接させてガスシールし炭酸ガス入り飲料の充填を行う充填バルブ装置において、シールパッキンの断面形状を内側に向かうリップ形状として内側内周において充填バルブの縦軸方向に柔軟性を持たせ、飲料充填時に前記シールパッキンの内側が容器口部、又は、ネックリング部に当接し充填時に加えられるガス圧により容器とシールパッキンにシール力が加わるようにしたことを特徴とする充填バルブ装置。
2. 容器保持手段と、容器シール用リング状シールパッキンを備えた充填バルブとからなり、空の容器を保持した容器保持手段が充填バルブに対して相対的に上下移動することにより容器胴の円錐部を充填バルブのシールパッキンに当接させてガスシールし炭酸ガス入り飲料の充填を行う充填バルブ装置において、シールパッキンの断面形状を内側に向かうリップ形状として内側内周において充填バルブの縦軸方向に柔軟性を持たせ、飲料充填時に前記パッキンの内側が容器胴の円錐部に当接し充填時に加えられるガス圧によりシールパッキンにシール力が加わるようにしたことを特徴とする充填バルブ装置。
3. 請求項１及び請求項２に記載する充填バルブ装置において、容器シール用リング状シールパッキンの外側枠は内側が開いたコの字型断面として柔軟性を持たせ、充填バルブのシールパッキン嵌めこみ溝に容易に嵌めこむことができると同時に、ガス圧の作用で充填バルブと前記リング状シールパッキンとのシール力を保持することを特徴とする充填バルブ装置。

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