JP2011173648A - 液状物充填機の充填通路開閉装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液状物の充填通路の一部として可撓性チューブが設置され、該可撓性チューブを外力で潰し又は復元させることにより前記充填通路を開閉する液状物充填機の充填通路開閉装置の改良。可撓性チューブの耐久力を高め，交換等の手間，コストを低減する。
【解決手段】充填通路開閉装置が、可撓性チューブ７と可撓性チューブ７の周囲を気密に囲むチャンバー８を含む開閉制御部３、チャンバー８内に加圧気体を供給又はチャンバー８内から排気して可撓性チューブ７を潰し又は復元させる吸排気装置５、及び吸排気装置５における吸排気のタイミングを制御する制御装置６からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液状物貯留タンク内の液状物を容器内に充填する液状物充填機において充填通路を所定のタイミングで開閉する充填通路開閉装置に関し、特に充填通路の一部として設置された可撓性チューブを外力で潰し又は復元させることにより充填通路の開閉を行う充填通路開閉装置に関する。

特許文献１〜４には、液状物貯留タンクと充填ノズルの吐出口の間の充填通路（充填ノズル自体を含む）に、該充填通路の一部として弾性材料からなる可撓性チューブを設置し、該可撓性チューブの近傍に駆動源により進退する剛性の押圧部材を配置した充填通路開閉装置が記載されている。この充填通路開閉装置では、駆動源により押圧部材を前進させ、可撓性チューブを押圧して押し潰し、充填通路をこの可撓性チューブの箇所で閉塞する。一方、充填通路を開くときは、押圧部材を後退させて可撓性チューブから引き離し、可撓性チューブを復元させて充填通路を開く。なお、可撓性チューブの復元は、充填通路内部の液圧及び可撓性チューブ自体の復元力（弾性材料で形成されている場合）によって行われている。

特許第３７０４２７０号公報 特許第３４５４８７５号公報 特開２００８−９４４９６号公報 特開２００９−２３４６３３号公報

ところが、この種の充填通路開閉装置では、充填通路の開閉のたびに（１回の充填工程ごとに）、可撓性チューブに対する押圧部材の直接の接触及び離反が繰り返されるため、可撓性チューブの接触部の局部的な摩耗が激しく、このため可撓性チューブを頻繁に交換する必要があり、コスト面で問題があり、オペレータの負担も大きかった。また、可撓性チューブの摩耗による汚れ等もあり、清掃性やメンテナンス性にも問題があった。
従って、本発明は、局部的な摩耗を軽減することで可撓性チューブの耐久力を高め、これによりコストやオペレータの負担を軽減し、かつ清掃性やメンテナンス性の向上を図ることを目的とする。

本発明は、液状物貯留タンクと充填ノズルの吐出口の間の充填通路に該充填通路の一部として設置された可撓性チューブを有し、可撓性チューブを外力で潰し又は復元させることにより前記充填通路を開閉する液状物充填機の充填通路開閉装置に関し、前記可撓性チューブと前記可撓性チューブの周囲を気密に囲むチャンバーを含む充填通路の開閉制御部、前記開閉制御部に接続し前記チャンバー内に加圧気体を供給又は前記チャンバー内から排気して前記可撓性チューブを潰し又は復元させる給排気装置、及び前記給排気装置を制御して前記チャンバー内への給排気を所定のタイミングで行わせる制御装置を備えることを特徴とする（請求項１）。給排気装置の排気手段として、チャンバーの大気開放又はチャンバー内の減圧（真空ポンプ等の減圧手段の設置）が考えられる。可撓性チューブは円筒形が望ましく、素材としてシリコンゴム等の弾性材料が好適に使用できる。

この充填通路開閉装置において、充填通路の開閉制御部のチャンバー内に加圧気体を供給したとき、その加圧気体の圧力が十分大きければ、可撓性チューブは周囲から均等に加圧されて潰れ、充填通路は可撓性チューブの箇所で閉鎖される。また、チャンバー内から加圧気体を排気すると、可撓性チューブが充填通路内部の液圧及び可撓性チューブの弾性復元力によって、さらには補助的にチャンバー内を減圧することによってチューブ形状に復元し、充填通路が開く。
なお、本発明において液状物は、単なる液体のみでなく固形物と液体の混合物を含む。

上記充填通路開閉装置のさらに具体的な形態として、例えば次の点を挙げることができる。
（１）前記チャンバーが略円筒形をなし、可撓性チューブの外周面とチャンバーの内面の間に気密室が構成され、該気密室に加圧気体が供給され又は該気密室から排気されること（請求項２）。
（２）前記充填通路の開閉制御部において、前記チャンバーが気密室の前後に可撓性チューブの両端部外周面の全周に密着する保持部を有し、各保持部の内径側に所定の間隔を置いて前記充填通路の一部を構成する中空のインナーピースが配置され、インナーピースは可撓性チューブの両端部に差し込まれて内周面全周に密着し、可撓性チューブの両端部がチャンバーの前記保持部とインナーピースの間に挟まれ所定位置に保持されていること（請求項３）。

（３）２つの開閉制御部が充填通路に直列に配置され、給排気装置は各開閉制御部に接続していて、充填終了時に両開閉制御部のチャンバー内へ加圧気体を供給後、所定のタイミングで下流側の開閉制御部のチャンバーから排気すること（請求項４）。この構成により充填後のサックバックが可能となる。
（４）給排気装置は、チャンバー内へ供給する加圧気体の圧力を、可撓性チューブを潰して充填通路を閉じる高圧とそれより低圧の２段階で切換可能であり、充填終了時にチャンバー内へ高圧で加圧気体供給後、所定のタイミングで低圧への切換を行うこと（請求項５）。この場合、前記低圧の加圧気体の圧力レベルは、可撓性チューブを潰した状態が維持される（充填通路が閉じた状態が維持される）レベルに設定し（請求項６）、あるいは可撓性チューブを潰し切らない（充填通路が閉じた状態が維持されない）レベルに設定（請求項７）することができる。いずれも場合も、この構成により充填後のサックバックが可能となる。

（５）給排気装置の一部としてチャンバーに連通する加圧気体供給配管に気体流量計が設置され、前記流量計はチャンバー内へ加圧気体が供給されている間加圧気体の流量を計測し、制御装置が前記流量計の計測値に基づいてリークの有無を判定すること（請求項８）。
（６）前記チャンバーがアクリル樹脂等の透明（透光性）材料からなること（請求項９）。
（７）前記チャンバーの気密室内に液状物の漏れを検出する検出センサを設置すること（請求項１０）。

本発明によれば、充填通路の開閉制御部において、内部に配置された可撓性チューブが加圧気体によって周囲から均等に加圧され潰れるので、可撓性チューブを剛性の押圧部材によって潰す従来技術のように、押圧部材が接触する部分で局部的に摩耗するというようなことがない。このため、可撓性チューブの耐久力が高まって長寿命化し、交換頻度を減らしてコストやオペレータの負担を軽減し、かつ清掃性やメンテナンス性を向上させることができる。

本発明に係る充填通路開閉装置の側面断面図（排気時）である。 その充填通路開閉装置を含む充填ノズルの分解断面図である。 本発明に係る充填通路開閉装置の側面断面図（加圧気体導入時）である。 本発明に係る別の充填通路開閉装置の側面断面図である。 本発明に係るさらに別の充填通路開閉装置の側面断面図である。 本発明に係るさらに別の充填通路開閉装置の側面断面図である。 本発明に係るさらに別の充填通路開閉装置の側面断面図（高圧の加圧気体導入時）である。 その充填通路開閉装置の側面断面図（低圧の加圧気体導入時）である。 その充填通路開閉装置の側面断面図（さらに低圧の加圧気体導入時）である。 本発明に係るさらに別の充填通路開閉装置の側面断面図である。

以下、図１〜図１０を参照して、本発明に係る液状物充填機の充填通路開閉装置について具体的に説明する。
図１に示す液状物充填機は、図示しない充填通路を介し又は介さずに図示しない液状物貯留タンクに連通するエルボ配管１と、エルボ配管１の下端に配置されたストレート配管２と、ストレート配管２の下端に配置された充填通路の開閉制御部３と、開閉制御部３の下端に配置された充填ノズル４と、開閉制御部３に接続される吸排気装置５と、吸排気装置５を制御する制御装置６等からなる。図１において、エルボ配管１、ストレート配管２、充填通路の開閉制御部３及び充填ノズル４によって充填通路が構成されている。

図１，２に示すように、開閉制御部３は、例えばシリコンゴムで形成された円筒形の可撓性チューブ７と、可撓性チューブ７の周囲を取り囲む略円筒形状のチャンバー８と、チャンバー８の上下両端部内径側に配置されたインナーピース９，１１からなる。
チャンバー８は、両端にストレート配管２及び充填ノズル４との接合用フランジ１２，１３が形成され、両端部近傍の内周面にリング状に突出する保持部１４，１５が形成され、保持部１４，１５の間（チャンバー８の内周中央域）がリング状の凹所１６となっている。また、フランジ１２，１３の内径側（フランジ１２の端面１２ａと保持部１４の間、及びフランジ１３の端面１３ａと保持部１５の間）が凹所１７，１８となっている。保持部１４，１５の内径は可撓性チューブ７の外径とほぼ同じとされ、端部側の内周面１４ａ，１５ａが凸状に湾曲して拡径し、凹所１６はその内径が可撓性チューブ７の外径より大きく形成されている。
インナーピース９，１１は全体として略切頭円錐形のリング状をなし、その外周面はチャンバー８の保持部１４，１５の内周面にほぼ沿った形で凹状に湾曲して拡径している。

次にエルボ配管１、ストレート配管２、開閉制御部３及び充填ノズル４の組み付け状態を説明する。
エルボ配管１の下端に形成されたフランジ１９とストレート配管２の上端に形成されたフランジ２１が、パッキン２２を挟んでクランプ２３により接続される。
開閉制御部３においては、チャンバー８の内部に可撓性チューブ７が挿入され、可撓性チューブ７の両端にインナーピース９，１１が頭部側から可撓性チューブ７の両端部に差し込まれる。この状態で、ストレート配管２の下端に形成されたフランジ２４とチャンバー８のフランジ１２が、パッキン２５を挟んでクランプ２６により接続され、かつ、チャンバー８のフランジ１３と充填ノズル２の上端に形成されたフランジ２７が、パッキン２８を挟んでクランプ２９により接続される。

組み付け後の開閉制御部３において、インナーピース９，１１はチャンバー８の両端部凹所１７，１８にそれぞれはまり込み、インナーピース９とストレート配管２のフランジ２４の端面同士がＯリング３１を介して圧接し、かつインナーピース１１と充填ノズル２のフランジ２７の端面同士がＯリング３２を介して圧接している。
また、可撓性チューブ７の上端部はチャンバー８の保持部１４とインナーピース９の間に圧縮状態で挟持され、下端部はチャンバー８の保持部１５とインナーピース１１の間に圧縮状態で挟持される。これにより、可撓性チューブ７はチャンバー８内の所定位置に保持されると共に、可撓性チューブ７の両端部は、外周面が全周にわたりチャンバー８の保持部１４，１５の内周面に密着し、内周面が全周にわたりインナーピース９，１１の外周面に密着して、インナーピース９，１１と可撓性チューブ７の間の液漏れが防止され、かつチャンバー８の凹所１６と可撓性チューブ７の外周面の間にリング状の気密室３３が構成される。なお、可撓性チューブ７は両端部が保持部１４，１５とインナーピース９，１１の間で外拡がりの状態で挟持されているため、可撓性チューブ７の保持が強固で、位置ずれ等が生じにくい。

開閉制御部３において、チャンバー８の側壁に気密室３３に通じる吸排気口３４が形成され、該吸排気口３４に加圧気体供給源３５、切換弁３６、及び配管３７等で構成される吸排気装置５が接続されている。切換弁３６は、給排気口３４側を加圧気体供給源３５側又は大気開放側に切り換える。また、チャンバー８の側壁に気密室３３に通じる穴３８が形成され、前記穴３８を通して液状物の漏れを検出する検出センサ３９が気密室３３内に設置されている。切換弁３６の操作は配線３０を通して制御装置６により制御され、検出センサ３９の検出信号は配線４０により制御装置６に送られる。本発明に係る充填通路開閉装置は、開閉制御部３、吸排気装置５、制御装置６、及び検出センサ３９等からなる。

以上説明した液状物充填機において、図示しない液状物貯留タンク内の液状物は、タンク内の液状物の位置エネルギーを利用した重力式（例えば特許文献１，２）、タンク内をエア圧で加圧する加圧タンク式、充填通路の途中に設けたポンプで加圧し送り出すポンプ式等、適宜の加圧手段により充填通路に圧送され、エルボ配管１、ストレート配管２、インナーピース９、可撓性チューブ７、インナーピース１１、及び充填ノズル４を通り、充填ノズル４の吐出口から流出して、充填ノズル４の下に設置した図示しない容器に充填される。また、１回の充填工程における充填量の検出は、例えば特許文献２，４に記載された流量計等の計測手段により行うことができる。そのほか、充填通路の途中に設けた計量ポンプ（計量シリンダとピストンからなる）により、１回毎に計量された定量の液状物を圧送する液状物充填機もある。

上記液状物充填機において、充填通路開閉装置による充填通路開閉制御の１サイクルは例えば次のように行われる。
（１）待機状態
制御装置６の指令により、切換弁３６が吸排気口３４を加圧気体供給源３５に連通させている。これにより気密室３３内が加圧され、図３に示すように、可撓性チューブ７は周囲からの圧力で潰され、充填通路は可撓性チューブ７の箇所で閉じられている。
（２）充填開始
次の空容器が充填ノズル４の吐出口の下に移送され停止すると、制御装置６の指令により切換弁３６が大気開放側に切り換わり、給排気口３４を大気開放側に連通させる。気密室３３内が大気圧になり、弾性材料からなる可撓性チューブ７自体の復元力及び充填通路内の液状物の圧力により、可撓性チューブ７が図１に示すように復元し、充填通路が開く。これにより、充填ノズル４の吐出口の下に置かれた図示しない容器に液状物が充填される。
（３）充填停止
流量計等の充填量計測手段からの信号を受けて、制御装置６が切換弁３６の切り換え指令を出す。切換弁３６が加圧気体供給源３５側に切り換わり、給排気口３４が加圧気体供給源３５側に連通し、気密室３３内が加圧され、図３に示すように、可撓性チューブ７が潰れ、充填通路が閉じられる。続いて充填済みの容器は充填ノズル４の吐出口の下から移送される。

なお、上記充填通路開閉装置は、次のような効果を有する。
（１）可撓性チューブ７を加圧気体によって非接触で潰すので、可撓性チューブの摩耗を防止して耐久性を増し、部品交換頻度を軽減することができる。また、装置の構造の簡略化も図れ、清掃性やメンテナンス性を向上することができる。
（２）可撓性チューブ７をチャンバー８内に挿入し、可撓性チューブ７の両端部にインナーチューブ９，１１を嵌め込むだけで可撓性チューブ７の保持ができる（工具不要）ので、可撓性チューブ７の取り付け、交換が容易に行える。
（３）液状物の漏れを検出する検出センサ３９を設置したため、万一、可撓性チューブ７が破れて液状物が気密室３３内に漏れ出したとき、それを自動的に検出して制御装置６に信号を送り、制御装置６により液状物充填機を停止させたり、警報音や警告表示を出してオペレーターに知らせることができる。

図４に、本発明に係る別の液状物充填機を示す。この液状物充填機はサックバック機能を有する。図４において、図１に示す液状物充填機と実質的に同じ部位には同じ番号を付与している。
この液状物充填機の充填通路開閉装置は、２つの開閉制御部３Ａ，３Ｂが、ストレート配管４１を介して直列に配置されている点で、図１に示す液状物充填機の充填通路開閉装置とは異なる。上流側開閉制御部３Ａは上端がストレート配管２の下端に接続され、下端がストレート配管４１の上端に接続され、下流側開閉制御部３Ｂは上端がストレート配管４１の下端に接続され、下端が充填ノズル４の上端に接続されている。開閉制御部３Ａ，３Ｂはそれぞれ独立して制御される。

図４に示す充填通路開閉装置は、開閉制御部３Ａ，３Ｂ、吸排気装置５、制御装置６、及び検出センサ３９Ａ，３９Ｂ等からなり、吸排気装置５は並列に配置された２つの切換弁３６Ａ，３６Ｂと配管３７Ａ，３７Ｂを有する。各開閉制御部３Ａ，３Ｂはそれぞれ図１に示す開閉制御部３と同一構造であり、開閉制御部３Ａは可撓性チューブ７Ａと、チャンバー８Ａと、インナーピース９Ａ，１１Ａからなり、開閉制御部３Ｂは可撓性チューブ７Ｂと、チャンバー８Ｂと、インナーピース９Ｂ，１１Ｂからなる。チャンバー８Ａ，８Ｂの吸排気口３４Ａ，３４Ｂには、それぞれ図１に示す切換弁３６と同じ切換弁３６Ａ，３６Ｂが接続され、かつ穴３８Ａ，３８Ｂには、図１に示す検出センサ３９と同じ検出センサ３９Ａ，３９Ｂが接続されている。切換弁３６Ａ，３６Ｂは共通の加圧気体供給源３５に連通し、切換弁３６Ａ，３６Ｂの操作は、配線３０Ａ，３０Ｂを介して、制御装置６により独立して制御可能とされる。

図４に示す充填通路開閉装置による充填通路開閉制御の１サイクルは例えば次のように行われる。
（１）待機状態
制御装置６の指令により、切換弁３６Ａが吸排気口３４Ａを加圧気体供給源３５に連通させ、切換弁３６Ｂが給排気口３４Ｂを大気開放側に連通させている。これにより、図４に示すように、気密室３３Ａ内が加圧され、可撓性チューブ７Ａは周囲からの圧力で潰され、充填通路は可撓性チューブ７Ａの箇所で閉じられている。一方、気密室３３Ｂ内は大気圧で、可撓性チューブ７Ｂは元の形状に復元して充填通路は開いている。
（２）充填開始
次の空容器が充填ノズル４の吐出口の下に移送され停止すると、制御装置６の指令により、切換弁３６Ａも大気開放側に切り換わり、給排気口３４Ａが大気開放側に連通する。る。気密室３３Ａ内が大気圧になり、弾性材料からなる可撓性チューブ７Ａ自体の復元力及び充填通路内の液状物の圧力により、可撓性チューブ７Ａが復元し、充填通路が開き、液状物の充填が開始される。

（３）充填停止
流量計等の充填量計測手段からの信号を受けて、制御装置６が切換弁３６Ａ，３６Ｂの切り換え指令を出す。切換弁３６Ａ，３６Ｂが加圧気体供給源３５側に切り換わり、給排気口３４Ａ，３４Ｂが加圧気体供給源３５側に連通し、気密室３３Ａ，３３Ｂ内が加圧され、可撓性チューブ７Ａ，７Ｂが潰れ、充填通路が閉じられる。
（４）サックバック
続いて、充填済みの容器は充填ノズル４の吐出口の下から移送され、その前後の適宜のタイミングで、制御装置６が切換弁３６Ｂの切り換え指令を出す。切換弁３６Ｂのみが大気開放側に切り換わり、給排気口３４Ｂが大気開放側に連通し、可撓性チューブ７Ｂ自体の復元力により可撓性チューブ７Ｂが開く。このときの状態が図４に示されている。これにより、可撓性チューブ７Ｂ内の充填通路の容積が拡大し、可撓性チューブ７Ｂから充填ノズル４の吐出口までの充填通路が負圧状態となり、充填ノズル４の吐出口付近の液状物が充填ノズル４内部に引き込まれ（サックバック現象）、充填終了後における吐出口からの液だれを防止できる。

図５に、本発明に係る別の液状物充填機を示す。図５において、図１に示す液状物充填機と実質的に同じ部位には同じ番号を付与している。
この液状物充填機の充填通路開閉装置において、吸排気装置５は給気装置４３と排気装置４４からなり、チャンバー８に給気口４５と排気口４６が形成されている。この点で、この液状物充填機の充填通路開閉装置は、図１に示す液状物充填機の充填通路開閉装置とは異なる。

給気装置４３は、加圧気体供給源３５と、加圧気体供給源３５と給気口４５の間に並列に配設された配管３７（並列配管３７ａ，３７ｂを含む）と、並列配管３７ａに設置された切換弁４７と、並列配管３７ｂに設置された切換弁４８及び圧力調整弁（減圧弁）４９からなる。排気装置４４は、真空ポンプ５１と、真空ポンプ５１と排気口４６の間に配設された配管５２と、配管５２に設置された切換弁５３からなる。切換弁４７，４８は加圧気体供給源３５と給気口４５との連通又は遮断、切換弁５３は真空ポンプ５１と排気口４６との連通又は遮断を行う。従って、この給気装置４３は、高圧の加圧気体と低圧の加圧気体の切り換えができる。切換弁４７，４８，５３の操作は、配線５４〜５６を介して、制御装置６により独立して制御される。

図５に示す充填通路開閉装置による充填通路開閉制御の１サイクルは例えば次のように行われる。
（１）待機状態
制御装置６の指令により、切換弁４７が給気口４５を加圧気体供給源３５に連通させ、切換弁４８が並列配管３７ｂの管路を遮断し、切換弁５３が配管５２の管路を遮断している。これにより気密室３３内が加圧され、可撓性チューブ７は周囲からの圧力で潰され、充填通路は可撓性チューブ７の箇所で閉じられている。
（２）充填開始
次の空容器が充填ノズル４の吐出口の下に移送され停止すると、制御装置６の指令により、切換弁４７が並列配管３７ａの管路を遮断し、同時に切換弁５３が真空ポンプ５１側に切り換わる。これにより気密室３３内が減圧され、可撓性チューブ７が強制的に開かれ（気密室３３内の減圧が可撓性チューブ７の復元を補助する）、液状物の充填が開始される。

（３）充填制御
制御装置６の指令により、切換弁５３が配管５２の管路を遮断し、同時に切換弁４８が加圧気体供給源３５側に切り換わる。これにより、図５に示すように、気密室３３内が比較的低圧で加圧されて可撓性チューブ７が少し潰れ（図５の状態）、充填通路は可撓性チューブ７の箇所で断面積を減らし、充填通路を流れる液状物の流速や流量が減少する。このように充填通路を流れる液状物の流速や流量を制御することで，充填精度の向上を図ることができる。
（４）充填停止
流量計等の充填量計測手段からの信号を受けて、制御装置６が切換弁４７，４８の切り換え指令を出す。切換弁４７が加圧気体供給源３５側に切り換わり、切換弁４８が配管３７ｂの管路を遮断する。これにより、給気装置４３による加圧気体の供給は、低圧から高圧へ切り換わり、気密室３３内が高圧で加圧され、可撓性チューブ７が潰れ、充填通路が完全に閉じられる。続いて充填済みの容器は充填ノズル４の吐出口の下から移送される。

図６に、本発明に係る別の液状物充填機を示す。図６において、図１に示す液状物充填機と実質的に同じ部位には同じ番号を付与している。
この液状物充填機は多連型包装機に対応したもので、一度に複数個の容器に同時に充填する多連（２連）型機である。この液状物充填機は、エルボ配管１、ストレート配管２、充填通路の開閉制御部３及び充填ノズル４の組を２組並列に有する点で、図１に示す液状物充填機と異なる。エルボ配管１，１は図示しない充填通路を介し又は介さずに図示しない共通の液状物貯留タンクに連通している。

この液状物充填機の充填通路開閉装置において、並列に配置された開閉制御部３，３に共通の吸排気装置５が接続されている。開閉制御部３，３において、２つのチャンバー８，８が導通路５７を介して一体的に形成され、前記導通路５７に吸排気口３４が形成され、この吸排気口３４に配管３７が接続し、さらに加圧気体供給源３５及び切換弁３６が接続している。検出センサ３９，３９が開閉制御部３，３のチャンバー８，８にそれぞれ設けられている。
この液状物充填機は、２つの開閉制御部３，３を有するが、これらは同時に制御される。すなわち、１つの加圧気体供給源３５及び１つの切換弁３６で同時に開閉制御部３，３（可撓性チューブ７，７の開閉）を制御することができ、充填通路開閉装置の構造が簡略化される。３連型以上も同様の形態で可能である。

図７（及び図８，９）に、本発明に係る別の液状物充填機を示す。この液状物充填機はサックバック機能を有する。図７において、図１，５に示す液状物充填機と実質的に同じ部位には同じ番号を付与している。
この液状物充填機の充填通路開閉装置において、給排気装置５は、加圧気体供給源３５と、加圧気体供給源３５と給排気口５８及び給気口５９の間に並列に配設された配管３７（並列配管３７ａ，３７ｂを含む）と、並列配管３７ａ，３７ｂの上流側の配管３７に設置された圧力調整弁（減圧弁）６１と、並列配管３７ａに設置された切換弁６２と、並列配管３７ｂに設置された切換弁６３及び圧力調整弁（減圧弁）６４からなる。並列配管３７ａは給排気口５８に連通し、並列配管３７ｂは給気口５９に連通する。切換弁６２は加圧気体供給源３５と給排気口５８との連通又は遮断、及び遮断時に給排気口５８を大気開放側に切り換え、切換弁６３は加圧気体供給源３５と給気口５９との連通又は遮断を行う。切換弁６２，６３の操作は、配線５４，５５を介して、制御装置６により独立して制御される。

切換弁６３が加圧気体供給源３５と給気口５９の連通を遮断し、切換弁６２が加圧気体供給源３５と給排気口５８を連通させたとき、気密室３３には高圧の加圧気体が供給される。そのときの可撓性チューブ７の変形形態が図７に示されている。図７に示すように、高圧の加圧気体の圧力レベルは、可撓性チューブ７の内周面が広範囲に密着するレベルに設定されている。
続いて、切換弁６２が加圧気体供給源３５と給排気口５８の連通を遮断し、切換弁６３が加圧気体供給源３５と給気口５９を連通させたとき、気密室３３には、高圧の加圧気体に代わり、低圧の加圧気体が供給される。そのときの可撓性チューブ７の変形形態（２ケース）が図８，９に示されている。

図８のケースでは、低圧の加圧気体の圧力レベルは、可撓性チューブ７を潰した状態が維持される（充填通路が閉じた状態が維持される）レベルに設定されている。すなわち、可撓性チューブは自身の弾性と気密室３３内の加圧力がバランスするまでわずかに復元するが、可撓性チューブ７の内周面の密着は維持されている（ただし、密着の範囲は狭まっている）。
図９のケースでは、低圧の加圧気体の圧力レベルは、図８のケースより低く、可撓性チューブ７を潰し切らない（充填通路が閉じた状態が維持されない）レベルに設定されている。すなわち、潰されていた可撓性チューブ７が自身の弾性と気密室３３内の加圧力がバランスするまで復元して、充填通路が幾分開いた状態となっている。
いずれのケースでも、可撓性チューブ７の内部（充填通路）の容積は、高圧の加圧気体が気密室３３に供給されている場合（図７参照）に比べて増大している。

図７に示す充填通路開閉装置による充填通路開閉制御の１サイクルは、低圧の加圧気体の圧力レベルを図８のケースのように設定したとき、例えば次のように行われる。
（１）待機状態
制御装置６の指令により、切換弁６３が給気口５９を加圧気体供給源３５に連通させ、切換弁６２が並列配管３７ａの管路を遮断し、これにより気密室３３内が圧力調整弁６４に基づく低圧に加圧されている。図８に示すように、気密室３３内の圧力により可撓性チューブ７は潰した状態が維持され、充填通路は閉じている。
（２）充填開始
次の空容器が充填ノズル４の吐出口の下に移送され停止すると、制御装置６の指令により、切換弁６３が並列配管３７ｂの管路を遮断し、同時に切換弁６２が給排気口５８側を大気開放側に切り換える（加圧気体供給源３５側は遮断のまま）。これにより気密室３３内が大気開放され、可撓性チューブ７が元の形状に復元する（例えば図１に示す状態）。これと同時に液状物の充填が開始される。

（３）充填停止
充填終了タイミングにおいて、制御装置６が切換弁６２の切り換え指令を出し、切換弁６２が給排気口５８と加圧気体供給源３５を連通させ、気密室３３内が圧力調整弁６１に基づく所定の高圧に加圧される。これにより、図７に示すように可撓性チューブ７が潰れ、充填通路が閉じられる。
（４）サックバック
続いて、充填済みの容器は充填ノズル４の吐出口の下から移送され、その前後の適宜のタイミングで、制御装置６が切換弁６２，６３の切り換え指令を出し、切換弁６２が並列配管３７ａの管路を遮断し、切換弁６３が並列配管３７ｂを開き給気口５９を加圧気体供給源３５に連通させる。これにより、気密室３３内が高圧から低圧に切り換わり、図８に示すように、可撓性チューブ７が自身の弾性と気密室３３内の加圧力がバランスするまでわずかに復元する。ただし、可撓性チューブ７が潰れ、充填通路が閉じた状態は維持される。可撓性チューブ７がわずかに復元するのに伴い、可撓性チューブ７内の充填通路の容積が拡大し、可撓性チューブ７から充填ノズル４の吐出口までの充填通路が負圧状態となり、充填ノズル４の吐出口付近の液状物が充填ノズル４内部に引き込まれ（サックバック現象）、充填終了後における吐出口からの液だれを防止できる。

一方、図７に示す充填通路開閉装置において、低圧の加圧気体の圧力レベルを図９のケースのように設定したときは、上記（１）の待機状態において、可撓性チューブ７内の充填通路が幾分開いた状態となっている。また、上記（４）のサックバックにおいて、気密室３３内が高圧から低圧に切り換わったとき、可撓性チューブ７は充填通路が幾分開いた状態まで復元する。この場合も、可撓性チューブ７の復元に伴い、可撓性チューブ７内の充填通路の容積が拡大し、可撓性チューブ７から充填ノズル４の吐出口までの充填通路が負圧状態となり、充填ノズル４の吐出口付近の液状物が充填ノズル４内部に引き込まれ（サックバック現象）、充填終了後における吐出口からの液だれを防止できる。

図７に示す充填通路開閉装置において、図９のケースは、可撓性チューブ７の復元に伴う充填通路の容積の拡大が図８のケースに比べて大きく、その分サックバックの吸引力が大きい利点がある。しかし、サックバック時に開閉制御部３内の充填通路が開くため、充填終了タイミングで該充填通路に上流側から加圧力が掛からない場合にのみ適用される。
例えば計量シリンダ及びピストンで構成される計量ポンプを用いた充填装置（例えば特開平４−２０１８０１号公報、実公平７−２４７９号公報参照）に適用するのであれば、充填終了タイミングでは計量シリンダ内のピストンが上死点（ピストンの往動端）に達し、開閉制御部３の充填通路に加圧力が掛からない。このため、この充填通路開閉装置にサックバック機能を持たせることができる。
一方、充填通路に液体貯留タンクから常時液圧が掛かっている流量計式等の加圧式充填装置（例えば特許文献１〜４参照）に適用する場合は、前記開閉制御部３の上流側に別途充填通路開閉装置を設け、充填終了タイミングで開閉制御部３の充填通路に上流側から加圧力が掛からないようにする必要がある。上流側の充填通路開閉装置として、本発明に係る充填通路開閉装置を設置することもでき（例えば図４に示す形態で設置）、あるいは他の方式の充填通路開閉装置を設置することもできる。

図７に示す充填通路開閉装置は、サックバック時に気密室３３に加圧力が加わっているため、図４に示す充填通路開閉装置の可撓性チューブ７Ｂに比べて、サックバック時の可撓性チューブ７の復元量が小さく、可撓性チューブ７内の充填通路の容積の増大量が少なく、サックバック作用（吸い込み力）が小さい。従って、充填ノズル４や可撓性チューブ７の径が比較的小さい（充填量が比較的少ない）場合や、充填する液状物の粘度が比較的小さい場合に適する。

なお、図７に示す充填通路開閉装置において、図５に示すように、並列配管３７ａと並列配管３７ｂを共に給排気口５８に接続することもできる。この場合、給気口５９は不要となる。また、切換弁６２と切換弁６３の機能を交換することもできる。この場合、給気口５９が給排気口として機能し、給排気口５８が給気口として機能する。すなわち、切換弁６３が加圧気体供給源３５と給気口５９との連通又は遮断、及び遮断時に給気口５９を大気開放側に切り換える機能を有し、切換弁６２が加圧気体供給源３５と給排気口５８との連通又は遮断を行う機能を有し、気密室３３の大気開放は、並列配管３７ｂ側で行われることになる。

図１０に、本発明に係る別の液状物充填機を示す。この液状物充填機は、可撓性チューブ７のリーク（液漏れ）の有無を検出する機能を有する。図１０において、図１に示す液状物充填機と実質的に同じ部位には同じ番号を付与している。
この液状物充填機の充填通路開閉装置において、吸排気装置５は、加圧気体供給源３５、圧力調整弁（減圧弁）６５、切換弁３６、気体流量計６６及び配管３７等で構成される。気体流量計６６は切換弁３６と給排気口３４の間の配管３７に設置されている。切換弁３６は、給排気口３４側を加圧気体供給源３５側又は大気開放側に切り換える。
上記液状物充填機において、充填通路開閉装置による充填通路開閉制御の１サイクルは、先に図１に示す液状物充填機と同様に行われる。

気体流量計６６は、上記１サイクルのうち少なくとも給排気口３４と加圧気体供給源３５の連通時（気密室３３への加圧気体供給時）に、配管３７における加圧気体の流量を計測し、その計測信号は制御装置６に送られる。
加圧気体により可撓性チューブ７が潰れた後は、可撓性チューブ７に破れやピンホールが生じていなければ、配管３７内において加圧気体の流れは生じない（流れが止まる）。この場合は、制御装置６によりリークなし（液状物の漏れなし）と判定される。
一方、可撓性チューブ７に破れやピンホールが生じていると、可撓性チューブ７内部の液圧より加圧気体の圧力が大きいため、気密室３３内の気体が可撓性チューブ７内に浸入し、これにより可撓性チューブ７が潰れた後も配管３７内に加圧気体の流れが生じ、気体流量計６６がこの加圧気体の流れを計測する。この場合は、制御装置６によりリークあり（液状物の漏れあり）と判定される。
従って、この充填通路開閉装置によれば、可撓性チューブ７の破れやピンホールに基づく液状物の漏れを自動的に、しかも早期に検出、判定し、液状物充填機を停止させたり、警報音や警告表示を出してオペレーターに知らせることができる。

なお、本発明に係る充填通路開閉装置は、上記の例に限られず、例えば下記のような種々の改変が可能である。
（１）以上の例では、開閉制御部３を充填ノズル４の直上に接続したが、液状物貯留タンクと充填ノズル４の吐出口の間の充填通路途中であれば、どこにでも設置できる。ただし、各図に示すように、充填ノズル４の吐出口に近い位置が望ましい。図５に示すように開閉制御部３Ａ，３Ｂを充填通路に沿って直列に設置するケースでは、同図に示すように、少なくとも下流側の開閉制御部３Ｂを充填ノズル４の吐出口に近い位置に設けることが望ましい。

（２）以上の例では、開閉制御部３のチャンバー８に液状物の漏れを検出する検出センサ３９を設けたが、その代わりに、チャンバー８をアクリル樹脂等の透明（透光性）材料で作製して気密室内を透視できるようにし，液状物の漏れを視認できるようにしてもよい。チャンバー８を透明材料で作製すると、切換弁３６等の動作不良等を可撓性チューブ７の潰れ・復元状態を視認してチェックできるという利点もある。チャンバー７を透明材料で作製したうえで検出センサ３９を設置することもできる。
（３）図６の例では、導通路５１を介して一体化されたチャンバー８，８を用いたが、導通路５１を廃して２つのチャンバー８，８を独立させ、各チャンバー８，８に吸排気口を設け、一方、切換弁３６から先の配管を並列とし（２つに分け）て、それぞれを前記吸排気口に接続することもできる。このようにしても、図６の例と同じ作用が得られる。

３，３Ａ，３Ｂ 充填通路の開閉制御部
４ 充填ノズル
５ 吸排気装置
６ 制御装置
７，７Ａ，７Ｂ 可撓性チューブ
８ チャンバー
９，９Ａ，９Ｂ，１１，１１Ａ，１１Ｂ インナーピース
１４，１５ 保持部
３３ 気密室
３４，５８ 吸排気口
３５ 加圧気体供給源
３６，３６Ａ，３６Ｂ，４７，４８，５３，６２，６３ 切換弁
３９，３９Ａ，３９Ｂ 検出センサ
４５，５９ 給気口
４６ 排気口
４９，６１，６４，６５ 圧力調整弁
６６ 気体流量計

Claims (10)

1. 液状物貯留タンクと充填ノズルの吐出口の間の充填通路に該充填通路の一部として設置された可撓性チューブを有し、前記可撓性チューブを外力で潰し又は復元させることにより前記充填通路を開閉する液状物充填機の充填通路開閉装置において、前記可撓性チューブと前記可撓性チューブの周囲を気密に囲むチャンバーを含む充填通路の開閉制御部、前記開閉制御部に接続し前記チャンバー内に加圧気体を供給又は前記チャンバー内から排気して前記可撓性チューブを潰し又は復元させる給排気装置、及び前記給排気装置を制御して前記チャンバー内への給排気を所定のタイミングで行わせる制御装置を備えることを特徴とする液状物充填機の充填通路開閉装置。
2. 前記チャンバーが略円筒形をなし、前記可撓性チューブの外周面と前記チャンバーの内面の間にリング状の気密室が構成され、前記気密室に前記加圧気体が供給され又は前記気密室から排気されることを特徴とする請求項１に記載された液状物充填機の充填通路開閉装置。
3. 前記開閉制御部において、前記チャンバーは前記気密室の前後に前記可撓性チューブの両端部外周面の全周に密着する保持部を有し、各保持部の内径側に前記充填通路の一部を構成する中空のインナーピースが配置され、前記インナーピースは前記可撓性チューブの両端部に差し込まれ、前記可撓性チューブの内周面全周に密着し、前記可撓性チューブの両端部が前記チャンバーの保持部とインナーピースの間に挟まれ所定位置に保持されていることを特徴とする請求項２に記載された液状物充填機の充填通路開閉装置。
4. ２つの開閉制御部が前記充填通路に直列に配置され、前記給排気装置は各開閉制御部に接続していて、充填終了時に両開閉制御部のチャンバー内へ加圧気体を供給後、所定のタイミングで下流側の開閉制御部のチャンバーから排気することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された液状物充填機の充填通路開閉装置。
5. 前記給排気装置は、前記チャンバー内へ供給する加圧気体の圧力を、前記可撓性チューブを潰して前記充填通路を閉じる高圧とそれより低圧の２段階で切換可能であり、充填終了時に前記チャンバー内へ高圧で加圧気体供給後、所定のタイミングで低圧への切換を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された液状物充填機の充填通路開閉装置。
6. 前記低圧の加圧気体の圧力レベルが、前記可撓性チューブを潰して前記充填通路を閉じた状態が維持できるレベルに設定されることを特徴とする請求項５に記載された充填通路開閉装置。
7. 前記低圧の加圧気体の圧力レベルが、前記可撓性チューブを潰し切らないレベルに設定されることを特徴とする請求項５に記載された充填通路開閉装置。
8. 前記給排気装置の一部として前記チャンバーに連通する加圧気体供給配管に気体流量計が設置され、前記流量計は前記チャンバー内へ加圧気体が供給されている間加圧気体の流量を計測し、前記制御装置が前記流量計の計測値に基づいてリークの有無を判定することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載された液状物充填機の充填通路開閉装置。
9. 前記チャンバーが透明材料からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載された液状物充填機の充填通路開閉装置。
10. 前記チャンバー内に液状物を検出する検出センサを設置したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載された液状物充填機の充填通路開閉装置。

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