JP2017109744A - 液体充填ノズル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液垂れを防止することが可能な液体充填機用の液体充填ノズル装置を提供する。【解決手段】下端部に先端ノズルと上側部に充填液供給口を供えた外筒と、前記外筒内に装着されかつ前記外筒の上部に取り付けたアクチュエータのロッドに接続され、上下方向に移動可能な可動シャフトと、前記可動シャフトの下端部に取り付けられ、前記可動シャフトの上下動により前記先端ノズル内部の吐出孔を開口・閉鎖する開閉弁と、を備え、前記開閉弁は、先端ノズル上部と接する部分が、弾性体で形成される。液体充填終了時に、アクチュエータによる開閉弁の先端ノズル上部への押圧が強弱から弱圧へと継続して実施され、強圧時には、開閉弁の表面のゴムは先端ノズルの吐出孔内に侵入し、弱圧時には、先端ノズルの吐出孔内でのゴムの侵入容積が軽減されることにより、先端ノズルの吐出孔内の充填液を吸引し、液垂れを防ぐ。【選択図】図１

Description

本発明は、液垂れを防止する機能を有する液体充填ノズル装置に関するものである。

図７に従来の液体充填ノズル装置２００の概略断面図を示す。下端部に先端ノズル１と上側部に充填液供給口２を備えた外筒３と、前記外筒３内に装着されかつ前記外筒３の上部に取り付けたアクチュエータ４のロッド５に接続され、上下方向に移動可能な可動シャフト６と、可動シャフト６の下端部に取り付けられ、可動シャフト６の上下動により先端ノズル１内部の吐出孔７を開口もしくは閉鎖する開閉弁８と、を備えている。可動シャフト６の上動により開閉弁８が先端ノズル１の上部に空間をつくり、前記先端ノズル１内部の吐出孔７は開口され、充填液供給口から流入された充填液ａが前記先端ノズル内の吐出孔７を通って充填される。また、可動シャフト６が下動し前記開閉弁８が前記先端ノズル１の上部を押圧すると、前記先端ノズル１内部の吐出孔７は閉鎖され、充填液ａは先端ノズル１内の吐出孔７を通ることができずに充填されない。ここで先端ノズル１内の吐出孔７の中に残った液は、吐出孔内に保持しきれずに、液垂れを起す場合がある。

そこで従来の今年、飲料などの液体を紙やプラスチックに充填するときに、液垂れをしないように、充填ノズル装置にいろいろな対策がなされてきた。

液体を充填するノズルと、エアーを吐出ノズルを共存させ、充填後にエアーを吐出することにより、液垂れをなくす方法（特許文献１）や、充填室を有する充填ノズル本体に吸引バルブが接続されており、充填後、充填室内の液を吸引することで、液垂れをなくす方法（特許文献２）などがある。

特開平９−２０７９１４号公報 特開２０１３−１７３５５８号公報

しかしながら、上記の液垂れを防ぐ以上の方法はコストがかかってしまう。本発明は、上記のような従来技術の課題を解決しようとするものであり、安価に、液体充填時の充填ノズルからの液垂れを防止することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、容器に液体を注入する液体充填装置の液体充填ノズル装置であって、下端部に先端ノズルと上側部に充填液供給口を供えた外筒と、前記外筒内に装着され、かつ前記外筒の上部に取り付けたアクチュエータのロッドに接続され、上下方向に移動可能な可動シャフトと、前記可動シャフトの下端部に取り付けられ、前記可動シャフトの上下動により前記先端ノズル内部の吐出孔を開口もしくは閉鎖する開閉弁と、を備え、前記開閉弁は、先端ノズルと接する部分が、弾性体で形成されており、前記先端ノズル内部の吐出孔を閉鎖する時の開閉弁へのアクチュエータによる押圧強度は、強圧と弱圧の２状態あることを特徴とする液体充填ノズル装置である。

本発明によれば、液垂れのしない液体充填ノズル装置を安価に実現できる。

は本発明の液体充填ノズル装置の構造を示す概略断面図である。（ａ）は充填時の動作図であり、（ｂ）は充填終了時の動作図である。 は実施形態の充填サイクルにおいて開閉弁がノズル上部を押圧する圧力の時間的変化を模式的に示すグラフである。 は実施形態における開閉弁のノズルに対する押圧による様子を模式的に示した図である。（a）は先端ノズル上部から開閉弁が離れている充填時の状態、（ｂ）は開閉弁を先端ノズル上部に強圧で押圧している時の状態、（ｃ）は開閉弁を先端ノズル上部に弱圧で押圧している時の状態を説明する図である。 は本発明の第一・第二実施形態における液体充填ノズル装置の概略断面図である。 は本発明の第一実施形態におけるエアシリンダーを駆動する空圧回路図である。 は本発明の第二実施形態におけるエアシリンダーを駆動する空圧回路図である。 は従来の液体充填ノズル装置の概略断面図である。（ａ）は充填時の動作図であり、（ｂ）は充填終了時の動作図である。

以下、本発明を実施するための一形態につき説明する。なお本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１は本発明の液体充填ノズル装置の構造を示す概略断面図である。（ａ）は充填時の動作図であり、（ｂ）は充填終了時の動作図である。

容器に液体を注入する液体充填装置の液体充填ノズル装置１００の構成は、下端部に先端ノズル１と上側部に充填液供給口２を供えた外筒３と、外筒３内に装着されかつ外筒３の上部に取り付けたアクチュエータ４のロッド５に接続され、上下方向に移動可能な可動シャフト６と、可動シャフト６の下端部に取り付けられ、可動シャフト６の上下動により先端ノズル１内部の吐出孔７を開口もしくは閉鎖する開閉弁８と、を備える。

外筒３とロッド５の間の空間と外筒３と可動シャフト６の間を空間を遮断する円筒状の伸縮性部材９がある。

開閉弁８は、先端ノズル１上部と接する部分が、弾性体で形成されている（開閉弁弾性体部8ａ）。

アクチュエータ４のロッド５に接続された先端ノズル内部の吐出孔７を閉鎖する時の開閉弁へのアクチュエータ４による押圧強度は、強圧と弱圧の2状態ある。

図２は実施形態の充填サイクルにおいて開閉弁８がノズル１上部を押圧する圧力の時間的変化を模式的に示す図である。図３は実施形態における開閉弁のノズルに対する押圧による様子を模式的に示した液体充填ノズル装置の先端部の断面図である。（a）は先端ノズル上部から開閉弁が離れている充填時の状態、（ｂ）は開閉弁を先端ノズルに強圧で押圧している時の状態、（ｃ）は開閉弁を先端ノズルに弱圧で押圧している時の状態を説明する図である。

アクチュエータ４のロッド５に接続された可動シャフトの上下動には３つの状態がある。

状態１）可動シャフト６が上方向に行った時、開閉弁８と先端ノズル１上部の間が開かれ、供給口２より供給された充填液aは、外筒３と可動シャフト６の間を通って、開閉弁８と先端ノズル１上部の開いたスペースを通り、吐出孔７を通り、充填される。図２のaの状態であり、開閉弁８が先端ノズル１上部を押圧する圧力はゼロである。また図３の（a）で示される通り、充填液ａが充填される。

状態２）可動シャフト６が下方向に行って、可動シャフト６の先端部の開閉弁８を先端先端ノズル１上部を強圧で押圧すると、供給口２より供給された充填液aは、外筒３と可動シャフト６の間を通るが、開閉弁８と先端ノズル１上部の間が閉鎖されることにより、充填液aは吐出孔７を通ることができない。すなわち充填されない状態になる。また、可動シャフト６の先端部の開閉弁８が先端ノズル１上部を押圧するのは強圧であり、図２のｂの状態である。また図３の（ｂ）で示される通り、充填液ａは移動されず、充填されない。また開閉弁８が先端ノズル１上部を押圧する圧力は強圧であるので、開閉弁８の先端ノズル上部に接しているゴムなどの弾性体でできた開閉弁弾性体部8ａは、圧力に押され、先端ノズル１の吐出孔７の内部まで入り込む。

状態３）その後、図２のｃの状態、すなわち可動シャフト６の先端部の開閉弁８の押圧強度を弱圧にする。その場合また図３の（ｃ）で示される通り、充填液ａは移動されず、充填されないままである。また開閉弁８が先端ノズル１上部を押圧する圧力は弱圧であるので、開閉弁８の先端ノズル上部に接しているゴムなどの弾性体でできた開閉弁弾性体部8ａが、圧力に押されて先端ノズル１の内部の吐出孔７の内部まで入り込む時の入り込み方が２）の状態にくらべて小さくなる。このことによって先端ノズル１内の吐出孔7の内部のあった充填液ａを引き上げるので、先端ノズル１からの液垂れは無くなる。

このように、状態１）開閉弁の上昇（充填時）→状態２）開閉弁の先端ノズル上部への強圧押圧（充填停止時）→状態３）開閉弁の先端ノズル上部への弱圧押圧（充填停止時）の３つの状態を遷移させる充填サイクルを実施することによって、充填停止時の液垂れを防止できる。

以下、上記のアクチュエータによる開閉弁８の先端ノズル上部への押圧の3状態を実現させる部分について、第一実施形態と第二実施形態を説明する。

第一・第二実施形態ではアクチュエーターとしてエアシリンダーを採用する。図４は本発明の第一・第二実施形態における液体充填ノズル装置の概略断面図である。エアシリンダー１４を駆動する空圧回路９０がある。図２で示される開閉弁８の先端ノズル１の上部への押圧力の時間的変化を、空圧回路９０によるエアシリンダー１４の駆動によって行う。

エアシリンダー１４はエアシリンダー本体１４ａとピストン１４ｂとシリンダーロッド１４ｃとピストン上部加圧室２１ｂとピストン下部加圧室２１ｃからなる。ピストン上部加圧室２１ｂとピストン下部加圧室２１ｃはエアシリンダー本体１４ａ内において、ピストン１４ｂによって隔てられている。ピストン上部加圧室２１ｂの圧力がピストン下部加圧室２１ｃの圧力より大きければ、シリンダーロッド１４ｃを下方に押す。逆にピストン下部加圧室２１ｃの圧力がピストン上部加圧室２１ｂの圧力より大きければ、シリンダーロッド１４ｃが上方に移動する。シリンダーロッド１４ｃはロッド5に接続され、ロッド５は可動シャフト６に接続される。可動シャフト６の下には、開閉弁８が接続されいて、その表面は、開閉弁弾性体部８ａであり、エアーシリンダー１４のピストン１４ｂの動きが、開閉弁８の動きになり、ピストン１４ｂの上昇は開閉弁８の先端ノズル１上部からの開放となり、ピストン１４ｂの下降は開閉弁８の先端ノズル１上部への押圧となる。

（第一実施形態）
以下、第一実施形態における空圧回路を説明する。図４の空圧回路９０を第一実施形態では図５で示される空圧回路で実現する。図５は本発明の第一実施形態におけるエアシリンダーを駆動する空圧回路図である。

エアシリンダー１４は空圧回路９１に連結されている。空圧回路９１は高圧と低圧のエアー源である高圧供給源３１と低圧供給源３２と電磁切替弁５１、５２、５３、５４、５５と調圧計５６と制御部８０と空気抜き６１、６２、６３、逆止弁５７、５８、圧力計７１、７２からなる。

電磁切替弁５１、５２、５３、５４、５５の制御は制御部８０からの制御信号により行う。

上記状態１）を実現するために、電磁切換弁５５を図示位置からシフトさせて高圧供給源３１からのエアーをピストン下部加圧室２１ｃに吸気し、圧力を上昇させる。電磁切替弁５１、５２、５３は図示位置のままであり、ピストン上部加圧室２１ｂのエアーは空気抜き６１を通じて排気される。よってピストン１４ｂは上昇し、シリンダーロッド１４ｃも上昇する。シリンダーロッド１４ｃに接続されたロッド５と可動シャフト６と開閉弁８も同様に上方に移動し、開閉弁８は先端ノズル１上部から離れる。

上記状態２）を実現するために、電磁切替弁５１、５２を図示位置からシフトさせて、高圧供給源３１からのエアーをピストン上部加圧室２１ｂに吸気し、また、電磁切替弁５４を図示位置からシフトさせて、低圧供給源３２からのエアーも逆止弁５８を通じて、ピストン上部加圧室２１ｂに吸気され、ピストン上部加圧室２１ｂの圧力を上昇させる。この際に、ピストン上部加圧室２１ｂのエアーは、逆止弁５７によって、高圧供給源３１に逆流しない、また、逆止弁５８によって、低圧供給源３２に逆流しない。一方電磁切換弁５５は図示位置にし、ピストン下部加圧室２１ｃのエアーを空気抜き６３を通じて排気する。よってピストン上部加圧室２１ｂは、高圧供給源３１と低圧供給源３２の双方のエアーが吸気され、圧力大になり、ピストン１４ｂは下降し、同様にシリンダーロッド１４ｃが下方に移動し、シリンダーロッド１４ｃに接続されたロッド５と可動シャフト６と開閉弁８も同様に下方に移動し、開閉弁８は先端ノズル１上部を強圧で押圧する。

上記状態３）を実現するために、電磁切替弁５１、５２を図示位置にし、電磁切替弁５３を図示位置からシフトする。そこで、ピストン上部加圧室２１ｂのエアーは調整弁５６までいく。調整弁５６は圧力を低圧供給源３２の圧力にするよう予め調整されており、ピストン上部加圧室２１ｂのエアーは圧力低下しながらも、低圧供給源３２の圧力までに低下する。また、電磁切替弁５４は図示位置からシフトさせて、低圧供給源３２からのエアーも逆止弁５８を通じて、ピストン上部加圧室２１ｂに吸気する。ピストン上部加圧室２１ｂのエアーは、逆止弁５８によって、低圧供給源３２に逆流しない。一方電磁切換弁５５は図示位置にし、ピストン下部加圧室２１ｃのエアーを空気抜き６３を通じて排気する。よってピストン上部加圧室２１ｂは、低圧供給源３２エアーの圧力になり、状態2）のときの圧力より弱い圧力になり、シリンダーロッド１４ｃに接続されたロッド５と可動シャフト６も同様に下方を押圧し、開閉弁８は先端ノズル１上部を弱圧で押圧する。

（第二実施形態）
以下、第二実施形態における空圧回路を説明する。図４の空圧回路９０を、第二実施形態では図６で示される空圧回路で実現する。図６は本発明の第二実施形態におけるエアシリンダーを駆動する空圧回路図である。

図６に示すように、エアシリンダー１４を駆動する空圧回路９２は、エアー源７８と、電気信号によりエアシリンダー１４に供給するエアーの圧力を調整可能な電空比例弁７７と、シリンダロッド１４ｃの移動方向を選択する電磁切換弁７６とからなる。

電磁切替弁７６と電空比例弁７７の制御は制御部８１からの制御信号により行う。

上記状態１）を実現するために、電磁切替弁７６を図示位置からシフトする。電空比例弁７７は制御部８１の制御信号によって指示された圧力を供給しており、そのエアーが２ピストン下部加圧室２１ｃに吸気し、ピストン下部加圧室２１ｃの圧力を高める。また、ピストン上部加圧室２１ｂのエアーは電磁切換弁７６を通じて排気される。よってピストン１４ｂは上昇し、シリンダーロッド１４ｃに接続されたロッド５と可動シャフト６と開閉弁８も同様に上方に移動し、開閉弁８は先端ノズル１上部から離れる。

上記状態２）を実現するために、電磁切替弁７６を図示位置のままにする。電空比例弁７７のエアーは電磁切替弁７６を通じて、ピストン上部加圧室２１ｂに吸気される。電空比例弁７７への制御部８１の制御信号による指示は、強圧を出力する指示であり、電空比例弁７７は、強圧のエアーを、ピストン上部加圧室２１ｂに吸気する。また、ピストン下部加圧室２１ｃのエアーは電磁切換弁７６を通じて排気される。よってピストン上部加圧室２１ｂは、強圧のエアーが吸気されることにより圧力大になり、ピストン１４ｂは下降し、同様にシリンダロッド１４ｃが下方に移動し、シリンダーロッド１４ｃに接続されたロッド５と可動シャフト６と開閉弁８も同様に下方に移動し、開閉弁８は先端ノズル１上部を強圧で押圧する。

上記状態３）を実現するために、電磁切替弁７６を図示位置のままにする。電空比例弁７７のエアーは電磁切替弁７６を通じて、ピストン上部加圧室２１ｂに吸気されることに変わりはない。電空比例弁７７への制御部８１の制御信号による指示は、今度は弱圧を出力する指示にし、電空比例弁７７は、弱圧のエアーを、ピストン上部加圧室２１ｂに吸気する。また、ピストン下部加圧室２１ｃのエアーは電磁切換弁７６を通じて排気される。よってピストン上部加圧室２１ｂは、低圧供給源３２エアーの圧力になり、状態2）のときの圧力より弱い圧力になり、シリンダーロッド１４ｃに接続されたロッド５と可動シャフト６も同様に下方を押圧し、開閉弁８は先端ノズル１上部を弱圧で押圧する。

本発明の液体充填ノズル装置により、充填サイクルの充填停止時に吐出孔内が、強圧で押圧され、その後、弱圧で押圧され吐出孔内に残存する液体が引っ張られ液垂れが防止できる。

１・・・先端ノズル
２・・・充填液供給口
３・・・外筒
４・・・アクチュエータ
５・・・ロッド
６・・・可動シャフト
７・・・吐出孔
８・・・開閉弁
９・・・伸縮部材
１４・・・エアシリンダー
１４ａ・・・エアシリンダー本体
１４ｂ・・・ピストン
１４ｃ・・・シリンダーロッド
１６・・・配管
１７・・・配管
２１ｂ・・・ピストン上部加圧室
２１ｃ・・・ピストン下部加圧室
３１・・・高圧供給源
３２・・・低圧供給源
５１・・・電磁切替弁
５２・・・電磁切替弁
５３・・・電磁切替弁
５４・・・電磁切替弁
５５・・・電磁切替弁
５６・・・調圧計
５７・・・逆止弁
５８・・・逆止弁
６１・・・空気抜き
６２・・・空気抜き
６３・・・空気抜き
７１・・・圧力計
７２・・・圧力計
７５・・・電空比例弁
７６・・・電磁切替弁
７７・・・電空比例弁
７８・・・エアー源
８０・・・制御部
８１・・・制御部
９０・・・空圧回路
９１・・・空圧回路
９２・・・空圧回路
ａ・・・充填液
１００・・・液体充填ノズル装置
２００・・・液体充填ノズル装置

Claims (1)

1. 容器に液体を注入する液体充填装置の液体充填ノズル装置であって、
   下端部に先端ノズルと上側部に充填液供給口を供えた外筒と、
   前記外筒内に装着され、かつ前記外筒の上部に取り付けたアクチュエータのロッドに接続され、上下方向に移動可能な可動シャフトと、
   前記可動シャフトの下端部に取り付けられ、前記可動シャフトの上下動により前記先端ノズル内部の吐出孔を開口もしくは閉鎖する開閉弁とを備え、
   前記開閉弁は、先端ノズル上部と接する部分が、弾性体で形成されており、
   前記先端ノズル内部の吐出孔を閉鎖する時の開閉弁へのアクチュエータによる押圧強度は、強圧と弱圧の2状態あることを特徴とする液体充填ノズル装置。