JP2525613Y2 - 液体充填制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は液体充填制御装置、殊に飲料用の液体を紙容
器やカップ等の容器に充填するシステムに設けて好適な
液体充填制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の液体充填制御装置としては、例えば第
４図に示すようなものがある。

この装置においては、図外の液体供給源から供給され
る液体製品は、配管１を通して充填タンク２に供給さ
れ、このタンク２から充填用ピストン・シリンダ３へと
送られ、前後のチェッキバルブ４、５を介したピストン
・シリンダ３の吸入、吐出動作によって容器に充填され
る。また、タンク２への液体流入量はスロットルバルブ
６の開度を可変制御して変化させるようになっており、
充填タンク２内の液面レベルがフロート７により検知さ
れ、このフロート７に連結するエア圧力コントローラ８
を介してスロットルバルブ６の開、バランス及び閉状態
が制御されることによって、液面レベルが一定に保たれ
ている。すなわち、充填タンク２内の液面レベルをでき
るだけ一定にし、充填用ピストン・シリンダ３で計量及
び充填する際の容量変化の防止を図っている。なお、前
記フロート７に代えて長短の電極棒、或は、タンク２の
低部に設置した液圧センサによって液面検知するもの、
超音波を利用して液面検知するもの等も知られている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の液体充填制御装置に
あっては、大容種（30〜50リットル）のタンクを高い位
置に取り付ける構成であったため、液体充填システム全
体の高さが高くなって装置が大型になるとともに、液体
製品の切換え時等に行う洗浄の作業が非常に困難なもの
になっていた。しかも、専用の定置洗浄方式の洗浄装置
を用いても、タンク容量が大きいために洗浄時間、洗
剤、すすぎ液等すべてが多くなってロスタイムが長くな
り、システム稼働率の低下を招いていた。さらに、液体
が流入する際、タンク２内が撹拌されて泡が発生し、こ
の泡がタンク２の上部の空気と接触することによって液
体製品が汚染され易かった。すなわち、タンク２の上部
には液面の上下とともに空気を出し入れするベントパイ
プ９が設けられているため、常に外気が侵入し、この外
気中の微細な塵で汚染され易かった。また、これを防止
するために、フィルタ等を付加すると、コスト高で管理
も面倒になっていた。

このような従来の問題に対し、例えばタンクを無くし
てスロットルバルブと吸入側チェッキバルブを直結する
ことが考えられるが、単に直結するだけでは、次のよう
な問題が残る。

すなわち、スロットルバルブが閉弁し、ピストン・シ
リンダのピストンが最上点にある状態から、ピストンが
下降し始めると同時にスロットルバルブを開弁するよう
にすると、一定開度まで開弁する間液体の流入が無いま
まピストンが下降することになり、吸入量の不足により
正確な充填作業が期待できなくなる。また、スロットル
バルブの開閉を瞬時に行うと、液体製品が流動していた
配管にハンマー現象が生じて装置にダメージを与えてし
まうのである。

そこで、本考案は、ハンマー現象などを伴うことなく
正確な充填作業を行うことができ、外気による液体の汚
染を防止した小型の液体充填システムを実現するととも
に、その管理を容易にすることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、上記目的を達成するため、液体供給源から
の液体を配管を通して吸入するとともに、所定容積の容
器に吐出する充填用ピストン・シリンダと、ピストン・
シリンダの吸入側及び吐出側に位置するよう前記配管上
に設けられ、ピストン・シリンダの吸入・吐出時に前後
の圧力差によって何れか一方が開弁するとともに他方が
閉弁する吸入側及び吐出側のチェッキバルブと、吸入側
チェッキバルブと液体供給源の間で開度を可変してピス
トン・シリンダへの液体流入量を増減させるスロットル
バルブと、スロットルバルブと吸入側チェッキバルブの
間の配管内に流入した液体を収容して、ピストン・シリ
ンダの最大吐出容量より僅かに大きい容積まで容積を可
変するアキュムレータと、アキュムレータの作動状態に
応じてスロットルバルブの開度を可変制御するバルブ制
御手段と、を備えたことを特徴とするものであり、 好ましくは、前記アキュムレータが、前記配管内への
流入液体圧力又はピストン・シリンダの吸入圧力によっ
て変形する可撓性の袋状部材を有することを特徴とする
もの、 又は、前記アキュムレータが、シリンダ部材と該シリ
ンダ部材内のピストン部材によって容積可変の液体収容
室を画成し、該ピストン部材を容積減少方向に付勢する
付勢手段を有することを特徴とするものである。

〔作用〕

本考案では、スロットルバルブが開弁すると、スロッ
トルバルブと吸入側チェッキバルブの間の液圧の上昇に
よって、アキュムレータがピストン・シリンダの最大吐
出容量より僅かに大きい容積まで容積を可変しつつこの
配管内の液体を収容し、ピストン・シリンダが吸入動作
すると、前後圧力差によって吸入側チェッキバルブが開
弁するとともに吐出側チェッキバルブが閉弁して、アキ
ュムレータからピストン・シリンダに液体が供給され、
ピストン・シリンダの吐出動作とこれに伴う両チェッキ
バルブの開閉によりピストン・シリンダから容易に液体
が吐出される。また、バルブ制御手段によってアキュム
レータの作動状態に応じてスロットルバルブの開度が適
宜可変制御され、ピストン・シリンダの吸入動作に先立
って必要充分な液体がスムーズにアキュムレータに蓄え
られる。

したがって、従来の大型、高位置のタンクが無くなっ
て外気による液体の汚染が防止され、小型で管理のし易
い液体充填システムとなる。さらに、ピストン・シリン
ダの吸入動作に対応してアキュムレータが即座に容積変
化し、正確な充填作業が行なわれるとともに、アキュム
レータの作動状態に応じたスロットルバルブの開度の制
御によりハンマー現象等も防止される。

また、前記アキュムレータが配管内への流入液体圧力
又はピストン・シリンダの吸入圧力によって変形する可
撓性の袋状部材を有するようにすることにより、簡単な
アキュムレータを装置でき、 あるいは、アキュムレータが、シリンダ部材と該シリ
ンダ部材内のピストン部材によって容積可変の液体収容
室を画成し、該ピストン部材を容積減少方向に付勢する
付勢手段を有するようにして、洗浄用ポンプとしても使
用できるアキュムレータを実現できる。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第１図は本考案の第１実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第１図においては、11はピス
トン・シリンダであり、ピストン・シリンダ11は充填シ
リンダ12及び充填ピストン13を有している。このピスト
ン・シリンダ11は図示しない駆動手段によって充填ピス
トン13を移動させ、図外の液体供給源からの液体（例え
ばジュース、ミルク等の飲料）を吸入側配管14を通して
吸入し、さらに、吐出側配管15を通して液体容器である
紙容器16に吐出、充填する。ピストン・シリンダ11の吸
入側及び吐出側には、それぞれ吸入側及び吐出側のチェ
ッキバルブ17、18が設けられている。チェッキバルブ1
7、18はスプリング21、22によって上流側に付勢されて
閉弁し、前後差圧が所定値に達したとき（上流側の液圧
が下流側の液圧より所定量だけ大きくなったとき）、そ
の差圧に応じて下流側への流れを許容するようになって
おり、ピストン・シリンダ11の吸入、吐出時に前後の圧
力差によって何れか一方が開弁するとともに他方が閉弁
する。24は吸入側チェッキバルブ17と前記液体供給源の
間に設けられたエア作動式のスロットルバルブであり、
弁体部24a、エア導入部24b及び図示しない復帰用スプリ
ングを有している。このスロットルバルブ24は後述する
エア圧力コントローラ31によってその開度を可変制御さ
れ、ピストン・シリンダ11側への液体流入量を増減させ
ることができる。

一方、スロットルバルブ24と吸入側チェッキバルブ17
との間の吸入側配管14には開口部14aが形成されてお
り、この開口部14aにアキュムレータ25が設けられてい
る。このアキュムレータ25は、例えば可撓性樹脂膜から
なる袋状部材26と、袋状部材26を覆うカバー部材27とを
有しており、袋状部材26はスロットルバルブ24と吸入側
チェッキバルブ17の間に流入した液体の液圧を受圧しつ
つこの液体を収容し、ピストン・シリンダ11の最大吐出
容量より僅かに大きい容積まで容積を可変することがで
きる。また、カバー部材27には通気孔28が形成されてお
り、このカバー部材27には液圧センサ29が取り付けられ
ている。この液圧センサ29は、吸入側配管14内の液圧を
受圧した袋状部材26の動きによってこの管内圧力の高低
を検知し、その検知信号をエア圧力コントローラ31に出
力する。なお、袋状部材26の膨張時にカバー部材27内の
圧力が高くなるように通気孔28を小径にしており、通気
孔28によって袋状部材26の急激な膨張、収縮を抑制して
ハンマー現象等を防止する。また、液圧センサ29は吸入
側配管14内の液圧そのものを検知するセンサにすること
もできるが、間接的な検知方式のものが管理上で有利で
ある。エア圧力コントローラ31は、センサ27の検知信号
に基づいてスロットルバルブ24の弁体部24aを移動させ
る作動空気圧ｐを変化させ、これによりスロットルバル
ブ24の開度を可変制御するようになっている。これら液
圧センサ29及びエア圧力コントローラ31は、アキュムレ
ータ25の作動状態に応じてスロットルバルブ24の開度を
可変制御するバルブ制御手段を構成している。

次に、作用を説明する。

本実施例においては、スロットルバルブ24が開弁する
と、このスロットルバルブ24と吸入側チェッキバルブ17
の間の液圧の上昇によって、アキュムレータ25がピスト
ン・シリンダ11の最大吐出容量より僅かに大きい容積ま
で容積を可変しつつ配管14内の液体を収容する。このよ
うな状態において、まず、スロットルバルブ24を閉弁さ
せた後、前記駆動手段の作動により充填ピストン13が下
降すると、前後差圧により吸入側チェッキバルブ17が開
弁するとともに吐出側チェッキバルブ18が閉弁し、アキ
ュムレータ25に収容されていた液が充填シリンダ12に吸
入され始める。このとき、吸入側配管14内の液圧によっ
て袋状部材26が図中左側に収縮する。次いで、充填ピス
トン13は最下点まで下降し、アキュムレータ25がほぼ空
の状態となる。また、この間、液圧センサ29の出力信号
に基づき、エア圧力コントローラ31はスロットルバルブ
24の開度を増加するようスロットルバルブ24に空気圧を
供給している。

次いで、充填ピストン13が上昇し始めると、これに伴
って吸入側チェッキバルブ17が閉弁するとともに吐出側
チェッキバルブ18が開弁し、ピストン・シリンダ11に吸
入された液体製品が紙容器16に充填され始める。

一方、このとき、スロットルバルブ24の開度の増大に
伴って吸入側配管14内の液圧が増大し、袋状部材26への
液体の収容が行われる。すなわち、バルブ制御手段であ
る液圧センサ29及びコントローラ31によってアキュムレ
ータ25の作動状態に応じてスロットルバルブ24の開度が
適宜可変制御され、ピストン・シリンダ11の次の吸入動
作に先立って必要充分な液体がアキュムレータ25にスム
ーズに蓄えられる。

次いで、充填ピストン13が最上点に達し、紙容器16へ
の液体製品の充填が終了すると、充填ピストン13は再度
下降しながら液体を吸入する。このとき、スロットルバ
ルブ24は既に開弁しているから、アキュムレータ25への
液体収容量に拘らず、直接ピストン・シリンダ11に吸入
させることができる。

また、図外の液体供給源からスロットルバルブ24に流
入する液圧が過大である場合、ピストン・シリンダ11の
吸入量以上の液体がシステム内に流入するが、このとき
袋状部材26を膨張させるアキュムレータ25の作動に応じ
て液圧センサ29がエア圧力コントローラ31に信号を送
り、これによってスロットルバルブ24の開度が絞られ
る。

さらに、流入圧が一定で連続充填が行われている間に
は、スロットルバルブはほぼバランスを保っている。

このように、本実施例においては、従来の大型、高位
置のタンクを無くし、外気と液体製品の接触がないよう
にしている。したがって、システム全体を低ハイトで小
型のものにすることができ、洗浄作業を容易化し、液体
製品の汚染を防止することができる。この結果、管理の
し易い液体充填システムを実現することができる。ま
た、ピストン・シリンダの吸入動作に対応してアキュム
レータが即座に容積変化し、正確な充填作業が行なわれ
るとともに、アキュムレータの作動状態に応じたスロッ
トルバルブの開度の制御によりハンマー現象等も防止さ
れる。

さらに、アキュムレータ25が吸入側配管14への流入液
体圧力又はピストン・シリンダ11の吸入圧力によって変
形する可撓性の袋状部材26を有するので、簡単なアキュ
ムレータ25を装置することができる。

第２図は本考案の第２実施例を示す図であり、同図に
おいて、第１実施例と同一又は相当する構成には同一符
号を付してその説明を省略する。

同図において、40はアキュムレータであり、アキュム
レータ41は、シリンダ部材41及びピストン部材42と、こ
のピストン部材42を所定圧で図中左方向に押圧（付勢）
するエアシリンダ43とからなる。エアシリンダ43による
ピストン部材42の押圧力は低くセットしてあり、スロッ
トルバルブ24が開弁して吸入側配管14内に液体が流入す
ると、ピストン部材42が後退し、この状態でスロットル
バルブ24が閉弁するようにしている。また、液圧センサ
29は、この場合、ピストン部材42の移動又は吸入側配管
14内の液圧を検知する。そして、充填ピストン13が下降
すると、アキュムレータ40内及び吸入側配管14内の液体
がピストン・シリンダ11に吸入される。このとき、ピス
トン・シリンダ11に流入する液体にエアシリンダ43によ
る僅かな付勢圧力が加わる。

本実施例においても、第１実施例と同様な作用効果を
得ることができる。さらに、アキュムレータ40がシリン
ダ部材41とこのシリンダ部材41内のピストン部材42によ
って容積可変の液体収容室44を画成し、このピストン部
材42を容積減少方向に付勢する付勢手段としてエアシリ
ンダ43を用いているので、第３図に示すような洗浄装置
を構成することができ、アキュムレータ40を洗浄用ポン
プにする自動循環洗浄が可能になる。なお、第３図にお
いて、51は洗浄液回収槽、52は汲み上げポンプ、53、54
は洗浄用パイプである。洗浄作業が従来に比べて大幅に
容易で、洗浄液消費量の少ないCIP装置（定置洗浄装
置）となる。

〔効果〕

本考案によれば、従来の大型、高位置のタンクを無く
して外気による液体の汚染を防止する小型で管理のし易
い液体充填システムを実現することができ、ピストン・
シリンダの吸入動作に対応しアキュムレータを即座に容
積変化させて正確な充填作業を行なうことができるとと
もに、アキュムレータの作動状態に応じスロットルバル
ブの開度を適宜可変制御してハンマー現象等を防止する
ことができる。

また、前記アキュムレータを配管内への流入液体圧力
又はピストン・シリンダの吸入圧力によって変形する可
撓性の袋状部材を有するようにする用に構成して、簡単
なアキュムレータを装置することができる。

さらに、アキュムレータがシリンダ部材と該シリンダ
部材内のピストン部材によって容積可変の液体収容室を
画成するように構成するとともに、該ピストン部材を容
積減少方向に付勢する付勢手段を設け、アキュムレータ
を洗浄用ポンプとして使用する自動洗浄装置を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る液体充填制御装置の第１実施例を
示すそのシステム構成図、第２、３図は本考案に係る液
体充填制御装置の第２実施例を示す図であり、第２図は
そのシステム構成図、第３図はそのアキュムレータをポ
ンプとする自動循環洗浄装置の構成図、第４図は従来例
を示すそのシステム構成図である。 11……ピストン・シリンダ、12……充填シリンダ、13…
…充填ピストン、14……吸入側配管、15……吐出側配
管、16……紙容器（容器）、17……吸入側チェッキバル
ブ、18……吐出側チェッキバルブ、24……スロットルバ
ルブ、25……アキュムレータ、26……袋状部材、29……
液圧センサ（バルブ制御手段）、31……コントローラ
（バルブ制御手段）。

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】液体供給源からの液体を配管を通して吸入
   するとともに、所定容積の容器に吐出する充填用ピスト
   ン・シリンダと、 ピストン・シリンダの吸入側及び吐出側に位置するよう
   前記配管上に設けられ、ピストン・シリンダの吸入・吐
   出時に前後の圧力差によって何れか一方が開弁するとと
   もに他方が閉弁する吸入側及び吐出側のチェッキバルブ
   と、 吸入側チェッキバルブと液体供給源の間で開度を可変し
   てピストン・シリンダへの液体供給量を増減させるスロ
   ットルバルブと、 スロットルバルブと吸入側チェッキバルブの間の配管内
   に流入した液体を収容して、ピストン・シリンダの最大
   吐出容量より僅かに大きい容積まで容積を可変するアキ
   ュムレータと、 アキュムレータの作動状態に応じてスロットルバルブの
   開度を可変制御するバルブ制御手段と、 を備えたことを特徴とする液体充填制御装置。
2. 【請求項２】前記アキュムレータが、前記配管内への流
   入液体又はピストン・シリンダの吸入圧力によって変形
   する可撓性の袋状部材を有することを特徴とする請求項
   １記載の液体充填制御装置。
3. 【請求項３】前記アキュムレータが、シリンダ部材と該
   シリンダ部材内のピストン部材によって容積可変の液体
   収容室を画成し、該ピストン部材を容積減少方向に付勢
   する付勢手段を有することを特徴とする請求項１記載の
   液体充填制御装置。