JP2015107824A - フィリングバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】ベントチューブの昇降動作の挙動に影響するスプリングの取り付けを改良することで、容器への液体の注入量や、注入された液体の容量、品質等のばらつきを低減できるフィリングバルブを提供する。
【解決手段】ビールを缶に注入するフィリングバルブ２０は、下方に缶が配置されるハウジングと、ハウジングに挿通して配置されたバルブインサート４０と、バルブインサート４０に挿通されるとともにバルブインサート４０に対して昇降可能に配置されたベントチューブ５０と、バルブインサート４０内に配置されたスプリング８１，８２と、スプリング８１の一端部及びバルブインサート４０と固定されたスペーサリング６０と、スプリング８２の他端部及びベントチューブ５０と固定されたガイドベアリング６５を備え、ベントチューブ５０はスプリング８１，８２によってバルブインサート４０に対して下方に付勢される。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体を容器に注入するフィリングバルブに関する。

液体製品の製造工場には、容器支持部によって支持された複数の缶やビン等の容器を円周軌道に沿って公転させながら、複数のフィリングバルブによって個々の容器にフィラーボウル内に注入された飲料、化粧品、医薬品などの液体を注入するフィラー装置が備えられている。

このようなフィリングバルブとして、特許文献１には、フィラーボウル１０に貯留された液体として飲料であるビールを、容器としての缶に注入するフィリングバルブ１５が開示されている。なお、当該背景技術の説明において使用する各符号は、引用文献１中に使用されているものと対応するものであり、本願発明の説明において使用する符号とは必ずしも一致するものではない。
フィリングバルブ１５は、内部にビールの流路が形成された中空円筒形の下部ハウジング１７の内部に配置され、下部ハウジング１７の内周部とその外周部で囲まれた空間に、その下部に配置された缶に注入するビールの液体供給路を構成する上部ハウジング１８と、ハウジング１６（下部ハウジング１７と上部ハウジング１８）に挿通配置されたベントチューブ２４を備えている。さらに上部ハウジング１８の内側には、ベントチューブ２４に固定されたストッパ３０と、中心軸方向に移動可能にベントチューブ２４に外装されたスペーサリング３１とを備え、上部ハウジング１８とベントチューブ２４との間の空間には、上部ハウジング１８の上端とスペーサリング３１との間にスプリングである上部スプリング３２が配置され、スペーサリング３１とストッパ３０との間に同じくスプリングである下部スプリング３３が配置されて構成されている。

このようなベントチューブ２４は、少なくともその自重及びスプリング（上部スプリング３２と下部スプリング３３）の弾性力によって、その下部が下部ハウジング１７の下方にセットされた缶内に位置する下降位置に移動させられ、また、前記自重及び弾性力に抗するように予め所定の大きさに設定された外力によって、前記下部が前記缶外に位置する上昇位置に移動させられるように構成されている。

缶へのビールの注入時には、予めビール内に溶存させておいた炭酸ガスが缶内で分離したり、発泡したりするのを防止するために、ベントチューブ２４は下降位置に移動させられ、缶内に炭酸ガスを充填して内部を所定の圧力に予圧する。その後、前記液体供給路を通してフィラーボウル１０内のビールが缶内に注入される。ビールの注入は、ベントチューブ２４を介した缶内の炭酸ガスのフィラーボウル１０への排出が行われなくなるまで、すなわち、缶内に注入されたビールがベントチューブ２４の下端部を塞ぐまで行われる。ビールの注入が終わると、ベントチューブ２４は上昇位置に移動させられる。その後ビールの酸化を防止するために缶内のヘッドスペースの炭酸ガスをスニフトガスで置換する処理が行われ、すぐにシーマーによって蓋の巻締密封処理が行われる。

特開２０１０−９５２８７号公報

缶へのビールの注入の際のベントチューブ２４の一連の昇降動作の繰り返しに伴って、スプリング（上部スプリング３２と下部スプリング３３）は伸縮を繰り返す。このとき、上部スプリング３２の両端部は上部ハウジング１８の上端及びスペーサリング３１に対して固定されておらず、下部スプリング３４の両端部もスペーサリング３１とストッパ３０に対して固定されていないため、スプリング（上部スプリング３２と下部スプリング３３）の伸縮の繰り返しに伴って、スプリング（上部スプリング３２と下部スプリング３３）の両端部が上部ハウジング１８やスペーサリング３１やストッパ３０に対して伸縮方向に垂直な方向へずれる虞があった。

このようなスプリングの両端部のズレは弾性力にブレを生じさせて、ベントチューブの昇降動作に不安定な挙動を生じさせる。すると、ビールの注入の際に重要な工程である缶内への炭酸ガスの充填、缶内からの炭酸ガスの排出にばらつきが生じ、ビールの注入量や注入されたビールの容量、品質等、製品にばらつきが生じる虞があった。このようなスプリングのズレに起因する製品のばらつきを低減するために、ベントチューブの昇降動作の挙動に影響するスプリングの取り付けに関して改良が望まれていた。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、ベントチューブの昇降動作の挙動に影響するスプリングの取り付けを改良することで、容器への液体の注入量や、注入された液体の容量、品質等のばらつきを低減できるフィリングバルブを提供することを目的とする。

本発明の第一特徴構成は、液体を容器に注入するフィリングバルブであって、下方に前記容器が配置される筒状のハウジングと、前記ハウジングに挿通して配置された筒状のバルブインサートと、前記バルブインサートに挿通されるとともに前記バルブインサートに対して昇降可能に配置されたベントチューブと、前記バルブインサート内に配置されたスプリングと、前記スプリングの一端部と固定され、かつ前記バルブインサートと固定されている第一固定部と、前記スプリングの他端部と固定され、かつ前記ベントチューブと固定されている第二固定部を備え、前記ベントチューブは、前記スプリングによって前記バルブインサートに対して下方に付勢される点にある。

上述の構成によれば、容器への液体の注入の際のベントチューブの一連の昇降動作に伴って、前記スプリングは、前記バルブインサート内で前記一端部や前記他端部が位置ズレを起こすことなく、伸縮方向に沿って安定した伸縮を繰り返すことができる。前記スプリングの安定的な伸縮が可能となることで、容器への液体の注入時のベントチューブの昇降動作の挙動が安定するため、液体の注入量や注入された液体の容量、品質等のばらつきを低減することが可能となる。

本発明の第二特徴構成は、前記第一固定部は、前記一端部の少なくとも内周部または外周部に当接して前記一端部が前記スプリングの伸縮方向に交差する方向への移動を規制する第一当接部を備え、前記第二固定部は、前記他端部の少なくとも内周部または外周部に当接して前記他端部が前記スプリングの伸縮方向に交差する方向への移動を規制する第二当接部を備えている点にある。

上述の構成によれば、第一当接部によってスプリングの一端部の前記スプリングの伸縮方向と交差する方向への移動が確実に防止でき、第二当接部によって前記スプリングの他端部の前記スプリングの伸縮方向と交差する方向への移動が確実に防止できる。従って、前記スプリングは、その一端部及び他端部が前記スプリングの伸縮方向と交差する方向への移動が規制された状態で安定して伸縮するので、前記スプリングの一端部及び／または他端部のズレに起因する弾性力のブレをなくすことができる。

本発明の第三特徴構成は、前記スプリングは、伸縮方向に直列的に配設された複数のスプリングで構成され、前記複数のスプリングのうち最上段に配設されたスプリングの上端部が前記一端部として前記第一固定部に固定され、前記複数のスプリングのうち最下段に配設されたスプリングの下端部が前記他端部として前記第二固定部に固定されるとともに、前記複数のスプリングのうち上下に隣接するスプリングは、前記バルブインサート及び前記ベントチューブに対して前記ベントチューブの昇降方向に沿って移動可能に配置された連結部を介して連結されている点にある。

スプリングは、長さに比例して蛇行や座屈が生じやすくなる。このような蛇行や座屈は、スプリングの弾性力にブレを生じさせ、ベントチューブの昇降動作を不安定にさせる要因となる。ベントチューブの目標とする昇降距離が、備えられるスプリングの縦横比、長さ、伸縮代に対して長いときは、上述の構成のように、複数の短いスプリングを直列的に連結して用いることで、一本の長いスプリングを用いた場合より蛇行や座屈を生じにくくすることができ、結果として前記ベントチューブの昇降動作の不安定な挙動を抑制することができる。

本発明の第四特徴構成は、前記上下に隣接するスプリングは、互いに巻方向が異なる方向に設定されている点にある。

スプリングは巻き方向と反対方向の捻りに弱く、巻き方向に捻った状態と、巻き方向に反対方向に捻った状態とでは弾性力が異なる。連結部を介して連結される前記上下に隣接するスプリングの巻き方向を互いに異なる方向に設定することで、前記巻き方向を同じ方向に設定する場合に比べて、上下に隣接するスプリングの弾性力の合計の変化を小さくすることができる。

以上説明した通り、本発明によれば、ベントチューブの昇降動作の挙動に影響するスプリングの取り付けを改良することで、容器への液体の注入量や、注入された液体の容量、品質等のばらつきを低減できるフィリングバルブを提供することができるようになった。

本発明によるフィリングバルブの説明図 フィラー装置の概略図 第一の実施形態によるフィリングバルブの要部説明図 溝部の説明図 溝部の説明図 ビールの注入処理の説明図 ビールの注入処理の説明図 ビールの注入処理の説明図 ビールの注入処理の説明図 ビールの注入処理の説明図 ビールの注入処理の説明図 ビールの注入処理の説明図 ビールの注入処理の説明図 フィリングバルブの要部説明図 溝部の説明図 溝部の説明図 溝部の説明図 溝部の説明図 複数の連結部の説明図 第二の実施形態によるフィリングバルブの要部説明図

以下、図面を参照しながら本発明によるフィリングバルブの好適な実施形態について説明する。なお、下記実施形態では、フィラー装置がビールの製造工場に設置され、液体が飲料であるビールであり、液体を注入する容器が缶であり、フィリングバルブがビールを缶に注入するフィリングバルブである場合を例に説明する。

図１及び図２に示すように、フィラー装置１０は、搬入コンベア１４によって系外から連続的に送られてくる缶１３を容器支持部１１で支持しつつ円状の軌道に沿って公転させながら、公転する缶１３の開口部を、缶１３の公転と同期して回転する複数のフィリングバルブ２０の各流体供給口２１に対面させ、各フィリングバルブ２０の開閉を行うことによってフィラーボウル１２内のビールを各缶１３へ注入し、ビールの注入が終了した缶１３を搬出コンベア１５に送り出す装置である。

容器支持部１１は、搬入コンベア１４によって系外から連続的に送られてくる複数の缶１３を公転軌道上に等間隔で支持しつつ所定の速度で公転させ、所定の距離を公転させた後に連続的に搬出コンベア１５に送り出す。フィラーボウル１２は、缶１３に注入すべきビールを貯留するタンクであり、フィラーボウル１２の内部は、ビールの注入時に発生する泡立ちを防止するために、ビールは所定の温度に維持され、ビールの液面の空間には炭酸ガスが注入され、かつ所定の圧力に維持されている。

フィラーボウル１２には、複数（例えば、百数十個）のフィリングバルブ２０が、容器支持部１１に支持された缶１３に対応するように等間隔に配設されている。各フィリングバルブ２０は、缶１３の公転軌道と同一の軌道に沿って、容器支持部１１に支持されて直下に位置する複数の缶１３と同期して公転する。各缶１３には、器支持部１１及び各フィリングバルブ２０の公転の一周期内、各フィリングバルブ２０によってフィラーボウル１２に貯留されているビールが注入される。ビールの注入が終了した缶１３は、搬出コンベア１５によって容器支持部１１からシーマー１６に連続的に搬出され、巻締め、密封される。

図１には本発明よるフィリングバルブ２０の第一の実施形態が示されている。フィリングバルブ２０は、ハウジング３０と、ハウジング３０の外部に配置されるチューリップ２３と、ハウジング３０の内部に配置されるバルブインサート４０と、バルブインサート４０の内部に配置されるベントチューブ５０を備えている。フィリングバルブ２０の各部は、注入対象の液体に応じて耐食性があり、かつ耐久性のある材質が用いられ、例えば、本実施形態では、ハウジング３０、チューリップ２３、バルブインサート４０及びベントチューブ５０はステンレス鋼で構成されている。

ハウジング３０は上下に開口を有する中空円筒形に形成され、その側面には外方に向けて形成された延出部３１を備えている。ハウジング３０には、中心軸と平行なスニフト流路３２が形成されており、スニフト流路３２は、下端がハウジング３０の下方に向けて開放され、上端が延出部３１に備えられたスニフトバルブ３３に接続されている。

チューリップ２３は、ハウジング３０よりも大径の中空円筒形に形成され、ハウジング３０の外周に配設され、ハウジング３０の外周に摺動して、所定の上昇位置と下降位置の範囲内で昇降可能に配設されている。チューリップ２３は、所定の上昇位置から所定の下降位置まで下降して、フィリングバルブ２０の下方で、容器支持部１１に支持された缶１３の開口部に密着して、缶１３の開口部を密閉する。チューリップ２３の下端部にはシール部材２４が配設され、当該シール部材２４が缶１３の開口部の上端面に押し付けられ、缶１３の密閉が確実になされる。

バルブインサート４０は、ハウジング３０よりも小径の中空円筒形に形成され、ハウジング３０に挿通され、スライドガイド４２とガイドベアリング４３がハウジング３０の内周に摺動して、所定の上昇位置と下降位置の範囲内で昇降可能に構成されている。バルブインサート４０の下端部にはバルブコーン４４が配設され、バルブコーン４４とハウジング３０の下端部３４とが協働して、バルブインサート４０が前記上昇位置であるときに閉弁され、前記下降位置であるときに開弁される流体供給口２１を構成する。バルブインサート４０及びバルブコーン４４の外周とハウジング３０の内周とが、フィラーボウル１２からのビールを流体供給口２１に供給する流体供給路２２を構成する。

バルブインサート４０の上端の周囲には、バルブインサート４０の外径より大径の中空円筒形に形成されたプレッシャスリーブ３７が上下に摺動可能に周設されている。プレッシャスリーブ３７の上端にはプレッシャキャップ３６が、バルブインサート４０の上端を覆うように設置されている。プレッシャスリーブ３７の下端部とバルブインサート４０の上端側の外周面に外方に向けて形成されたリブ４１との間にはプレッシャスプリング３８が備えられている。従って、プレッシャスリーブ３７及びプレッシャキャップ３６はプレッシャスプリング３８によって上方に付勢される。

ベントチューブ５０は、バルブインサート４０よりも小径の中空円筒形に形成されている。ベントチューブ５０は、上端部にカバーシール５１が固設され、下端内部に昇降可能なボール５３からなる弁を備えている。ベントチューブ５０の内部に形成されたガス流路５２は、ボール５３の下降と上昇に応じて、開放または閉鎖される。

ベントチューブ５０は、バルブインサート４０に挿通され、ベントチューブ５０の中央下方の外周に配設されたチューブストップ５４がハウジング３０の内周に摺動してするとともに、ベントチューブ５０の下端部がバルブコーン４４の内周に摺動して、所定の上昇位置と下降位置の範囲内で昇降可能に構成されている。

チューブストップ５４は、ハウジング３０の上方内周面に形成された段部３５に当接することで下方への移動が規制され、かつバルブインサート４０のスライドガイド４２に当接することで上方への移動が規制された所定距離だけ昇降可能に配置されている。従って、ベントチューブ５０は、ハウジング３０に対して前記所定距離だけ昇降可能となっている。

バルブインサート４０の上端には、ベントチューブ４０に内装されサークリップで抜け止められたスペーサリング６０が固設されている。ベントチューブ５０の中央近傍の外周にはガイドベアリング６５が固設されている。スペーサリング６０とガイドベアリング６５の間には連結部７０が配設されている。連結部７０の外径はバルブインサート４０の内径より小さく形成され、内径はベントチューブ５０の外径より大きく形成されている。従って、連結部７０はベントチューブ５０の昇降方向に沿って移動可能になっている。

ベントチューブ５０の内周面とバルブインサート４０の外周面の間の空間であって、スペーサリング６０と連結部７０との間にはスプリング８１が備えられ、連結部７０とガイドベアリング６５との間にはスプリング８２が備えられている。スプリング８１，８２の夫々両端部には、伸縮に寄与しない１巻から数巻のいわゆる座巻部が構成されている。

従って、ベントチューブ５０は、スプリング８１，８２の弾性力によって、バルブインサート４０に対して下方に付勢された状態で配置される。ベントチューブ５０の下端部は、少なくともスプリング８１，８２の弾性力によって缶１３の内部に進入した所定の下降位置と、少なくともスプリング８１，８２の弾性力に抗して缶１３の外部に退出した所定の上昇位置との間を昇降する。

スプリング８１，８２は、それぞれ鋼線、ピアノ線、ステンレス鋼線等の公知の材料によって、クローズドエンド、オープンエンド等公知の端部処理がされた圧縮コイルスプリングで構成されている。スプリング８１，８２は、その直径がスプリング８１，８２が収容される箇所のバルブインサート４０の内径より小さく、ベントチューブ５０の外径より大きく、伸縮によってバルブインサート４０の内周や、ベントチューブ５０の外周に摺動しないような適当な直径に設定され、伸縮によって、その長さが蛇行や座屈が生じない適当な長さに設定されている。なお、スプリング８１とスプリング８２は互いに巻き方向が異なる方向に設定されていることが好ましい。スプリングは巻き方向と反対方向の捻りに弱く、巻き方向に捻った状態と、巻き方向に反対方向に捻った状態とでは弾性力が異なる。従って、連結部７０を介して連結される上下に隣接するスプリング８１，８２の巻き方向を互いに異なる方向に設定することで、前記巻き方向を同じ方向に設定する場合に比べて、スプリング８１，８２に捻りが生じた場合の弾性力の変化を小さくすることができる。

図３に示すように、スペーサリング６０は、中央にベントチューブ５０を挿通可能な開口部６１が形成されるとともに、開口部６１の下面側の周囲が下方に突出した凸部６２を備えている。凸部６２は、基端部から先端部にかけて縮径するように構成され、基端部の外径がスプリング８１の上端部（上端の座巻部）８１Ｔの内径より大きく設定され、先端部の外径がスプリング８１の上端部８１Ｔの内径より小さく設定されている。スペーサリング６０と凸部６２は、樹脂によって一体形成されている。但し、樹脂は例示であって、バルブインサート４０及びベントチューブ５０の材質に応じて、ステンレス鋼等の金属材料で形成してもよい。この場合、他部材との摺動部に樹脂を配設して構成してもよい。

連結部７０は、中央にベントチューブ５０を挿通可能な開口部７１が形成されるとともに、開口部７１の上面側及び下面側の周囲が夫々上方または下方に突出した凸部７２，７３を備えている。凸部７２は、基端部から先端部にかけて縮径するように構成され、基端部の外径がスプリング８１の下端部（下端の座巻部）８１Ｂの内径より大きく設定され、先端部の外径がスプリング８１の下端部８１Ｂの内径より小さく設定されている。同じく、凸部７３は、基端部から先端部にかけて縮径するように構成され、基端部の外径がスプリング８２の上端部（上端の座巻部）８２Ｔの内径より大きく設定され、先端部の外径がスプリング８２の上端部８２Ｔの内径よりに小さく設定されている。連結部７０と凸部７２，７３は、樹脂によって一体形成されている。但し、樹脂は例示であって、バルブインサート４０及びベントチューブ５０の材質に応じて、ステンレス鋼等の金属材料で形成してもよい。この場合、他部材との摺動部に樹脂を配設して構成してもよい。

ガイドベアリング６５は、中央に形成された開口部６６に挿通されたベントチューブ５０と固定されるとともに、開口部６６の上面側の周囲が上方に突出した凸部６７を備えている。凸部６７は、基端部から先端部にかけて縮径するように構成され、基端部の外径がスプリング８２の下端部（下端の座巻部）８２Ｂの内径より大きく設定され、先端部の外径がスプリング８２の下端部８２Ｂの内径より小さく設定されている。ガイドベアリング６５と凸部６７は、樹脂によって一体形成されている。但し、樹脂は例示であって、バルブインサート４０及びベントチューブ５０の材質に応じて、ステンレス鋼等の金属材料で形成してもよい。この場合、他部材との摺動部に樹脂を配設して構成してもよい。

スプリング８１の上端部８１Ｔの内側に凸部６２を挿入し、スプリング８１の下端部８１Ｂの内側に凸部７２を挿入することで、凸部６２によってスプリング８１の上端部８１Ｔが、スプリング８１の伸縮方向と交差する方向へ移動することを確実に防止でき、凸部７２によってスプリング８１の下端部８１Ｂが、スプリング８１の伸縮方向と交差する方向へ移動することを確実に防止できる。同様に、スプリング８２の上端部８２Ｔの内側に凸部７３を挿入し、スプリング８２の下端部８２Ｂの内側に凸部６７を挿入することで、凸部７３によってスプリング８２の上端部８２Ｔが、スプリング８２の伸縮方向と交差する方向へ移動することを確実に防止でき、凸部６７によってスプリング８２の下端部８２Ｂが、スプリング８２の伸縮方向と交差する方向へ移動することを確実に防止できる。すなわちスプリング８１，８２は、その上下両端部がスプリング８１，８２の伸縮方向と交差する方向への移動が規制された状態で安定して伸縮するので、スプリング８１，８２の上下両端部のズレに起因する弾性力のブレをなくすことができる。

なお、凸部６２、６７、７２、７３は、基端部から先端部にかけて同径に構成してもよい。この場合、凸部６２、６７、７２、７３の外径は、スプリング８１，８２の端部の内径より大きくても小さくてもよく、スプリング８１，８２の伸縮方向と交差する方向への大きな移動を規制できる程度の適度な大きさに設定される。さらに、凸部６２、６７、７２、７３の先端部には面取を施してもよい。これによりスプリング８１，８２への凸部６２、６７、７２、７３の挿入が容易となる。

図４及び図５に示すように、スペーサリング６０、ガイドベアリング６５、スペーサ７０の表面及び／または凸部６２，６７，７２，７３の外周面に、夫々当接するスプリング８１，８２の上下両端部の座巻部の形状に合わせて溝部６４を形成してもよい。スプリング８１，８２の端部を凸部６２，６７，７２，７３の溝部６４と嵌合することで、スプリング８１，８２の端部をより確実に固定できる。なお、図４及び図５では、ガイドベアリング６５部分のみを例示しているが、その他も同様である。

本実施形態では、伸縮方向に直列的に配設された複数のスプリング８１，８２が、バルブインサート４０内に配置されたスプリングを構成する。スペーサリング６０が、スプリング８１の上端部と固定され、かつバルブインサート４０と固定されている第一固定部を構成し、ガイドベアリング６６が、スプリング８２の下端部と固定され、かつベントチューブ５０と固定されている第二固定部を構成する。前記第一固定部であるスペーサリング６０に形成された凸部６２が、スプリング８１の上端部８１Ｔの内周部に当接して上端部８１Ｔがスプリング８１の伸縮方向に交差する方向への移動を規制する第一当接部を構成し、前記第二固定部であるガイドベアリング６６に形成された凸部６７が、スプリング８２の下端部８２Ｂの内周部に当接して下端部８２Ｂがスプリング８２の伸縮方向に交差する方向への移動を規制する第二当接部を構成する。

図１に戻り、プレッシャキャップ３６と、カバーシール５１の間には、ビールの注入処理の段階に応じてバルブインサート４０の昇降動作及びベントチューブ５０の昇降動作を制御する制御機構２５が備えられている。

制御機構２５は、プレッシャキャップ３６とカバーシール５１に当接して、プレッシャキャップ３６またはカバーシール５１を押圧する当接部２６と、缶の公転の位置に応じて当接部２６を操作する操作部２７を備えて構成されている。

操作部２７が当接部２６を下方に操作し、当接部２６がプレッシャキャップ３６を下方に押圧すると、プレッシャスリーブ３７、リブ４１の間に配設されたプレッシャスプリング３８の弾性力によってバルブインサート４０は下降位置に移動させられ、流体供給口２１が開弁される。操作部２７が当接部２６の下方への操作をしていないときは、プレッシャキャップ３６の下方への押圧が停止される。

操作部２７が当接部２６を上方に操作し、当接部２６がカバーシール５１を上方に押圧すると、ベントチューブ５０が上昇位置に移動させられベントチューブ５０の下端部が缶１３の外部に退出させられる。このとき、ベントチューブ５０の上昇に伴って、チューブストップ５４が上昇する。チューブストップ５４の上昇に伴ってスライドガイド４２も同時に引き上げられ、つまりバルブインサート４０は上昇位置に移動させられるので、流体供給口２１が閉弁されることとなる。操作部２７が当接部２６の上方への操作をしていないときは、スプリング８１，８２の弾性力によって、ベントチューブ５０は下降位置に移動させられる。

図６から図１３に基づいて、以上のように構成されたフィラー装置１０による缶１３へのビールの注入処理を説明する。なお、図６から図１３では、適宜ビールの流れを実線矢印で示し、炭酸ガスの流れを破線矢印で示している。
図６は、缶１３へのビールの注入前の状態を示している。ここでは、チューリップ２３が下降して、缶１３の開口部に密閉している。また、制御機構２５の当接部２６によって、ベントチューブ５０は上昇位置に配置されている。この状態で、スニフトバルブ３３を開いてスニフト流路３２を介して不活性ガスを缶１３に供給して、缶１３内の空気を押し出し、次いでベントチューブ５０の内部に形成されたガス流路５２を介して炭酸ガスを缶１３に圧入し、缶１３内のガス圧が高められる。これは、缶１３内のガス圧がフィラーボウル１２の内圧と等しくなるまで行われる（図７）。

図８に示すように、制御機構２５の当接部２６がベントチューブ２５の上方への押圧をやめると、スプリング８１，８２の弾性力によって、ベントチューブ５０は、バルブインサート４０に対して下降して、ベントチューブ５０の下端が缶１３内に進入する。次いで、図９に示すように、制御機構２５の当接部２６がプレッシャキャップ３６を下方に押圧すると、プレッシャスリーブ３７、リブ４１の間に配設されたプレッシャスプリング３８の弾性力によってバルブインサート４０は下降位置に移動させられ、流体供給口２１が開弁され、フィラーボウル１２内のビールが流体供給路２２を介して、缶１３へ注入される。缶１３内の炭酸ガスは、ビールによって押し出されるようにして、ベントチューブ５０のガス流路５２を介して、フィラーボウル１２内へと移動させられる。

図１０に示すように、缶１３へのビールの注入が進み、所定の容量となったら、当該ビールによって、下端のボール５３が上昇することでガス流路５２が閉塞され、缶１３へのビールの注入が停止する。次いで、図１１に示すように、制御機構２５の当接部２６がプレッシャキャップ３６の下方への押圧をやめ、図１２に示すように、制御機構２５の当接部２６がベントチューブ５０の上方への押圧をする。このとき、ベントチューブ５０の上昇、及び、バルブインサート４０の上昇がされ、缶１３のビール液面上の空間に対してビールの酸化を防止するためにスニフトガスの供給がされた後、図１３に示すように、チューリップ２３を上昇させる。その後すぐにシーマー１６によって蓋の巻締密封処理が行われる。このようにして、缶ビールが完成する。

このような缶１３へのビールの注入処理において、上述した第一の実施形態によるフィリングバルブ２０によると、缶１３へのベールの注入の際のベントチューブ５０の一連の昇降動作に伴って、スプリングは、バルブインサート４０内で上下両端部が位置ズレを起こすことなく、伸縮方向に沿って安定した伸縮を繰り返すことができる。スプリングの安定的な伸縮が可能となることで、缶１３へのビールの注入時のベントチューブ５０の昇降動作の挙動が安定するため、ビールの注入量や、缶１３に注入されたビールの容量、品質等のばらつきを低減することが可能となる。

フィリングバルブ２０は、上述した構成に限らなくても同様の作用効果を奏することができる。
第一の実施形態によるフィリングバルブ２０の第二の態様を説明する。図１４に示すように、スペーサリング６０に形成された開口部６１の下面側の外周部が下方に突出して形成され、その中央が凹部６３を構成してもよい。凹部６３の内径は、スプリング８１の上端部８１Ｔの外径より小さく設定される。スプリング８１の上端部８１Ｔを凹部６３に挿入することで、凹部６３の内周部がスプリング８１の上端部８１Ｔの外周部に当接して上端部８１Ｔがスプリング８１の伸縮方向に交差する方向への移動が規制される。従って、スペーサリング６０の凹部６３がスプリング８１の上端部８１Ｔの外周部に当接する第一当接部を構成する。

同様に、ガイドベアリング６５に形成された開口部６６の上面側の外周部が上方に突出して形成され、その中央が凹部６８を構成してもよい。凹部６８の内径は、スプリング８２の下端部８２Ｂの外径より小さく設定される。スプリング８２の下端部８２Ｂを凹部６８に挿入することで、凹部６８の内周部がスプリング８２の下端部８２Ｂの外周部に当接して下端部８２Ｂがスプリング８２の伸縮方向に交差する方向への移動が規制される。従って、ガイドベアリング６５の凹部６８がスプリング８２の下端部８２Ｂの外周部に当接する第一当接部を構成する。

さらに、連結部７０の開口部７１の上面側及び下面側の外周部が、夫々上方または下方に突出形成され、その中央が凹部７４，７５を構成してもよい。凹部７４の内径は、スプリング８１の下端部８１Ｂの外径より小さく設定される。同じく、凹部７５の内径は、スプリング８２の上端部８２Ｔの外径より小さく設定される。スプリング８１の下端部８１Ｂを凹部７４に挿入することで、凹部７４の内周部がスプリング８１の下端部８１Ｂの外周部に当接する。スプリング８２の上端部８２Ｔを凹部７５に挿入することで、凹部７５の内周部がスプリング８２の上端部８２Ｔの外周部に当接する。

このように構成することで、すなわちスプリング８１，８２は、その上下両端部が凹部６３，６８，７４，７５によってスプリング８１，８２の伸縮方向と交差する方向への移動が規制された状態で安定して伸縮するので、スプリング８１，８２の上下両端部のズレに起因する弾性力のブレをなくすことができる。

凹部６３，６８，７４，７５の内径は、スプリング８１，８２の端部の外径より大きくてもよいが、この場合であってもスプリング８１，８２の伸縮方向と交差する方向への移動を規制できる程度の適度な大きさに設定される。さらに、凹部６３，６８，７４，７５の先端部には面取を施してもよい。これにより凹部６３，６８，７４，７５へのスプリング８１，８２の挿入が容易となる。さらに、凹部６３，６８，７４，７５は、基底部から先端部にかけて拡径するように構成され、基底部の内径がスプリング８１，８２の外径より小さく設定され、先端部の内径がスプリング８１，８２の外径より大きく設定されていてもよい。

さらに、スペーサリング６０、ガイドベアリング６５、スペーサ７０は、図１５及び図１６に示すように、凹部６３，６８，７４，７５の内周面に、夫々当接するスプリング８１，８２の上下両端部の座巻部の形状に合わせて溝部６４を形成してもよい。スプリング８１，８２の端部を凹部６３，６８，７４，７５の溝部６４と嵌合することで、スプリング８１，８２の端部をより確実に固定できる。なお、図１５及び図１６では、ガイドベアリング６５部分のみを例示しているが、その他も同様である。

フィリングバルブ２０の第一の態様の凸部６２，６７，７２，７３及び、第二の態様の凹部６３，６８，７４，７５は、スプリング８１，８２の上下両端部の全周に亘って当該上下両端部と接する構成であってもよいし、当該上下両端部と部分的に当接する構成であってもよい。

すなわち、前記第一当接部及び前記第二当接部が、スプリング８１，８２の上端部８１Ｔまたは下端部８２Ｂの内周部の全周に亘って当接する構成に限らず、スプリング８１，８２の上端部８１Ｔまたは下端部８２Ｂに部分的に当接する構成であってもよい。例えば、図１７及び図１８に示すように、ガイドベアリング６５の開口部６６の上面側の周囲に一つまたは複数のツメ部６９を配設または埋設して、当該ツメ部６９によってスプリング８２の下端部８２Ｂを把持するように構成してもよい。なお、当該ツメ部６９と同様の構成を、スペーサリング６０及びスペーサ７０にも採用することができる。スプリング８１，８２の上下両端部の夫々伸縮方向に交差する方向への移動を規制できればよい。

フィリングバルブ２０は、スペーサリング６０とガイドベアリング６５の間に連結部７０を一つ備え、スペーサリング６０と連結部７０の間にスプリング８１を備え、連結部７０とガイドベアリング６５の間にスプリング８２を備える構成に限らずに、連結部を２以上の複数備えてもよい。

図１９に第一の実施形態によるフィリングバルブ２０の第三の態様を示す。フィリングバルブ２０は、スペーサリング６０とガイドベアリング６５の間に２つの連結部７６，７７を備え、スペーサリング６０と最上段の連結部７６の間、上下に隣接する連結部７６，７７の間、最下段の連結部と７７ガイドベアリング６５の間に夫々スプリング８３，８４，８５を備えている。

スプリングは、長さに比例して蛇行や座屈が生じやすくなる。ベントチューブ５０の目標とする昇降距離が、備えられるスプリングの縦横比、長さ、伸縮代に対して長いときは、上述の構成のように、複数の短いスプリング８３，８４，８５を連結部７６，７７を介して直列的に連結して用いることで、一本の長いスプリングを用いた場合より蛇行や座屈を生じにくくすることができ、結果としてベントチューブ５０の昇降動作の不安定な挙動を抑制することができる。

スプリングは３つ以上の複数を備え、上下に隣接するスプリングを複数の連結部で連結してもよいし、このような連結部を備えずに、スプリングを一つ備える構成であってもよい。第一当接部及び第二当接部によって、スプリングの上下両端部の夫々伸縮方向に交差する方向への移動が規制されていればよい。

次に、本発明によるフィリングバルブの第二の実施形態について説明する。第二の実施形態によるフィリングバルブ１２０は、上述した第一実施形態によるフィリングバルブ２０と、ベントチューブ５０を下方に付勢するスプリングの構成が異なっている。従って、第一の実施形態によるフィリングバルブ２０と異なっている構成について詳述し、第一の実施形態によるフィリングバルブ２０と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。

図２０に示すように、フィリングバルブ１２０のバルブインサート４０の中央近傍には、ベントチューブ５０を挿通可能な開口部１６１が形成されたスペーサリング１６０が、ベントチューブ４０に内装されて固設されている。ベントチューブ５０の上端近傍の外周にはガイドベアリング１６５が配設されている。ベントチューブ５０の内周面とバルブインサート４０の外周面の間の空間には、ガイドベアリング１６５とスペーサリング１６０との間にスプリング８６が配置されている。スプリング８６は、引張コイルスプリングで構成されている。スプリング８６の上端部８６Ｔはガイドベアリング１６５に固設され、下端部８６Ｂはスペーサリング１６０に固設される。下端部８６Ｂが第一固定部としてのスペーサリング６０と固定されるスプリング８６の一端部を構成し、上端部８６Ｔが第二固定部としてのガイドベアリング１６５と固定されるスプリング８６の他端部を構成する。

このように構成することで、ベントチューブ５０は、スプリング８６の弾性力によって、バルブインサート４０に対して下方に付勢された状態で配置される。ベントチューブ５０の下端部は、少なくともスプリング８６の弾性力によって缶１３の内部に進入した所定の下降位置と、少なくともスプリング８６の弾性力に抗して缶１３の外部に退出した所定の上昇位置との間を昇降する。

特に、スプリング８６の上端部８６Ｔ、下端部８６Ｂを、スペーサリング１６０、ガイドベアリング１６５に形成された凸部６２，６７または凹部６３，６８（図示せず）によって、スプリング８６の伸縮方向に交差する方向への移動を規制して配設できるので、フィリングバルブ１２０が缶１３へのベールの注入の際のベントチューブ５０の一連の昇降動作に伴って、スプリング８６は、バルブインサート４０内で上下両端部が位置ズレを起こすことなく、伸縮方向に沿って安定した伸縮を繰り返すことができる。スプリング８６の安定的な伸縮が可能となることで、缶１３へのビールの注入時のベントチューブ５０の昇降動作の挙動が安定するため、ビールの注入量や、缶１３に注入されたビールの容量、品質等のばらつきを低減することが可能となる。

上述の何れの実施形態も、ビールを缶に注入するフィリングバルブを例に説明したが、本発明は、ビールに限らず、チューハイ等のアルコール飲料や、水、茶、コーヒー、清涼飲料水、牛乳等の飲料、その他調味料、薬品等さまざまな液体を、缶に限らず注入される液体に応じて缶、瓶、ペットボトル、紙パック等の各種容器に注入するフィリングバルブであっても適用することが可能である。

上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能である。

１０：フィラー装置
１２：フィラーボウル
１３：缶
２０：フィリングバルブ
３０：ハウジング
４０：バルブインサート
５０：ベントチューブ
６０：スペーサリング（第一固定部）
６２：凸部（第一当接部）
６３：凹部（第一当接部）
６５：ガイドベアリング（第二固定部）
６７：凸部（第二当接部）
６８：凹部（第二当接部）
７０：連結部
８１：スプリング
８１Ｔ：上端部（一端部）
８１Ｂ：下端部
８２：スプリング
８２Ｔ：上端部
８２Ｂ：下端部（他端部）
８６：スプリング
８６Ｔ：上端部（他端部）
８６Ｂ：下端部（一端部）

Claims (4)

1. 液体を容器に注入するフィリングバルブであって、
   下方に前記容器が配置される筒状のハウジングと、
   前記ハウジングに挿通して配置された筒状のバルブインサートと、
   前記バルブインサートに挿通されるとともに前記バルブインサートに対して昇降可能に配置されたベントチューブと、
   前記バルブインサート内に配置されたスプリングと、
   前記スプリングの一端部と固定され、かつ前記バルブインサートと固定されている第一固定部と、
   前記スプリングの他端部と固定され、かつ前記ベントチューブと固定されている第二固定部を備え、
   前記ベントチューブは、前記スプリングによって前記バルブインサートに対して下方に付勢されることを特徴とするフィリングバルブ。
2. 前記第一固定部は、前記一端部の少なくとも内周部または外周部に当接して前記一端部が前記スプリングの伸縮方向に交差する方向への移動を規制する第一当接部を備え、
   前記第二固定部は、前記他端部の少なくとも内周部または外周部に当接して前記他端部が前記スプリングの伸縮方向に交差する方向への移動を規制する第二当接部を備えている請求項１に記載のフィリングバルブ。
3. 前記スプリングは、伸縮方向に直列的に配設された複数のスプリングで構成され、
   前記複数のスプリングのうち最上段に配設されたスプリングの上端部が前記一端部として前記第一固定部に固定され、
   前記複数のスプリングのうち最下段に配設されたスプリングの下端部が前記他端部として前記第二固定部に固定されるとともに、
   前記複数のスプリングのうち上下に隣接するスプリングは、前記バルブインサート及び前記ベントチューブに対して前記ベントチューブの昇降方向に沿って移動可能に配置された連結部を介して連結されている請求項１または２に記載のフィリングバルブ。
4. 前記上下に隣接するスプリングは、互いに巻方向が異なる方向に設定されている請求項３に記載のフィリングバルブ。

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