JP3449903B2 - アセプティック充填弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、飲料用液体などの
液状物を容器に充填する際に、液状物の供給を制御する
ためのアセプティック充填弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】食品の長期保存を図るため無菌充填シス
テムが使用されており、この無菌充填システムは、殺菌
された内容物を殺菌処理が施された容器に、無菌環境下
で充填を行うものである。

【０００３】ところで、この無菌環境下において、飲料
用液体などの液状物を容器に充填する場合、液状物の供
給・排出をコントロールするための弁として、アセプテ
ィック充填弁（無菌弁）使用されている。

【０００４】従来、このアセプティック充填弁として
は、磁気力を利用したもの（例えば、特公平６−５１５
１９号公報）がある。この磁気力を利用したアセプティ
ック充填弁は、図２に示すように、充填液体の通路１０
１を形成する管体１０２の内壁面に弁座１０３を形成す
るとともに、この弁座１０３に当接して流路１０２を開
閉する弁体１０４を有する内部移動子１０５を通路１０
１内で移動可能に配置し、またこの内部移動子１０５に
対応する管体１０２の外側に密閉室１０６を設けるとと
もに、この密閉室１０６内に外部移動子１０７を摺動自
在に配置し、さらにこれら内部移動子１０５と外部移動
子１０７とを磁気カップリング１０８，１０９により結
合させたものである。

【０００５】そして、上記外部移動子１０７を、密閉室
１０６内の上下に形成された圧力室１１１，１１２内に
圧力流体を供給して外部移動子１０７を移動させること
により、内部移動子１０５すなわち弁体１０４を移動さ
せて、通路１０１内を流れる液体の流量を制御するよう
にしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のアセプティ
ック充填弁の構成によると、通路１０１の開閉は、外部
移動子１０７の移動に応じて内部移動子１０５に設けら
れた弁体１０４により、制御されているが、その流量制
御については、細かい制御を行うことができない。例え
ば、液状物の充填開始から充填終了付近までは、大流量
にて充填が行われ、充填終了付近に近づくと、小流量に
切り替えて制御を行う必要があるが、この充填終了付近
における小流量での制御を十分に行うことができないと
いう問題があった。

【０００７】そこで、本発明は、通常の充填時および充
填終了付近においても、その充填流量の制御を正確に行
うことができるアセプティック充填弁を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のアセプティック充填弁は、液体流路を有す
る管体内に弁体部を有する内部移動体を移動可能に配置
し、この内部移動体の移動可能範囲に対応する管体外部
に環状空間室を設け、この環状空間室内に、上記内部移
動体と磁気結合手段により磁気的に結合された外部移動
体を流路方向で移動可能に配置するとともに、上記環状
空間室内に設けられた係止部に当接することにより上記
外部移動体の移動可能範囲を変更するためのストッパー
体を流路方向で移動可能に配置し、上記環状空間室の内
壁面と上記外部移動体の一端側との間を移動用シリンダ
室にするとともに、上記環状空間室の内壁面とストッパ
ー体の他端側との間を変更用シリンダ室となし、上記環
状空間室内に外部移動体とストッパー体とを互いに離間
させる方向に付勢するための付勢手段を配置し、上記移
動用シリンダ室に作動流体を導いて外部移動体を液体の
流れ方向とは逆方向に移動させて弁体部における流路を
制御する移動用作動流体供給路を設けるとともに、上記
変更用シリンダ室に作動流体を導いてストッパー体を外
部移動体側に移動させて外部移動体の移動可能範囲が小
さくなるように変更する変更用作動流体供給路を設け、
且つ上記内部移動体内に密閉空間部を形成したものであ
る。

【０００９】また、上記アセプティック充填弁の構成に
おいて、内部移動体内に液体通路を形成するとともにそ
の外側に磁気結合手段を配置したものである。

【００１０】上記の構成によると、充填流量を制御する
弁体部を移動させる外部移動体の移動可能範囲を、スト
ッパー体を介して変更し得るように構成したので、例え
ば大きい流量で充填する場合と、小さい流量で充填する
場合とに、それぞれ対応させて、弁体部の開度を制御す
ることができるので、従来、充填終了付近におけるよう
に、充填流量が絞られる場合でも、正確な流量制御を行
うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
るアセプティック充填弁を、図１に基づき説明する。

【００１２】本実施の形態におけるアセプティック充填
弁は、液状物例えば飲料用液体を容器に充填するための
もので、飲料用液体の供給配管の先端部に取り付けられ
る。すなわち、図１に示すように、このアセプティック
充填弁１は、飲料用液体の供給配管２に接続される管体
３と、この管体３内に流れ方向で移動可能に配置された
内部移動体４と、この内部移動体４と磁気結合手段によ
り磁気的に結合されるとともにこの内部移動体４に対応
する管体３の外周部に形成された環状空間室５内にやは
り流れ方向に沿って移動可能に配置された外部移動体６
と、同じくこの環状空間室５内でかつ外部移動体６の上
方位置で流れ方向に沿って移動可能に配置されて外部移
動体６の移動を規制してその移動可能範囲を変更するス
トッパー体７と、上記外部移動体６を移動させる移動手
段８と、上記ストッパー体７の位置を変更させる位置変
更手段９とから構成されている。

【００１３】上記管体３内に配置される内部移動体４に
ついては、その上方部分は中心部に液体通路１１が形成
された筒状部４ａにされるとともに、その下方部は管体
３の内面に突設された弁座部３ａに当接し得る弁体部４
ｂにされている。勿論、液体通路１１と弁体部４ｂの外
面とを連通する連通路１２が弁体部４ｂに形成されてい
る。

【００１４】また、上記筒状部４ａの下部外周（全体的
には中間部外周）には、一方の磁気結合手段である内側
磁石体（例えば、永久磁石が使用される）１３が埋め込
まれ、さらにこの筒状部４ａの上側部分には密閉空間部
１４が設けられている。この密閉空間部１４を設けたの
は、内部移動体４に浮力を作用させて、その移動をスム
ースに行わせるためである。

【００１５】上記管体３の外周には、環状外壁部１６が
取り付けられて、管体３の内壁部との間に上記環状空間
室５が形成され、またこの環状外壁部１６の内壁面には
段差（係止部）１７が形成されており、段差１７の下側
の小径空間室５ａと上側の大径空間室５ｂとに分けられ
ている。

【００１６】そして、上記小径空間室５ａ内には、その
内周寄り部分に他方の磁気結合手段である外側磁石体
（例えば、永久磁石が使用される）２１が取り付けられ
た外部移動体６が移動可能（摺動可能）に挿入され、ま
た大径空間室５ｂ内にはストッパー体７が移動可能（摺
動可能）に挿入され、さらに上記段差１７にストッパー
体７の下端面が当接し得るようにされるとともに、外部
移動体６の外周部には、上記ストッパー体７の下端面に
当接し得る環状当接部６ａが形成されている。

【００１７】また、上記ストッパー体７内には、環状凹
部７ａが形成されるとともに、この環状凹部７ａ内に
は、外部移動体６とストッパー体７とを、互いに離間さ
せる方向に付勢する圧縮コイルばね（付勢手段）２２が
配置されている。

【００１８】この圧縮コイルばね２２により、外部移動
体６およびストッパー体７が互いに離間された状態で
は、段差１７と外部移動体６の位置すなわち環状当接部
６ａとの間は所定距離Ｌ₁だけ離れるようにされるとと
もに、段差１７とストッパー体７の下端面との間につい
ても所定距離Ｌ₂だけ離れるようにされている。

【００１９】ところで、上記外部移動体６を移動させる
移動手段８およびストッパー体７の位置を変更する位置
変更手段９としては、作動流体例えば圧縮空気（勿論、
圧縮空気以外に、他のガス体、または液体なども使用す
ることができる）を使用したシリンダ機構が使用されて
いる。

【００２０】すなわち、環状空間室５の下端内壁面と外
部移動体６の下端面との間には、外部移動体６を上方に
移動させるために圧縮空気を導き得る移動用シリンダ室
３１が形成されるとともに、環状空間室５の上端内壁面
とストッパー体７の上端面との間には、ストッパー体７
を下方に移動させて外部移動体６の移動可能範囲を変更
するための変更用シリンダ室３２が形成されている。

【００２１】上記環状外壁部１６には、移動用シリンダ
室３１に対応する箇所と作動流体供給源（図示せず）へ
の接続用管部材４１に形成された第１圧縮空気供給管路
４２とを連通させる移動用圧縮空気供給穴（移動用作動
流体供給路）３３が形成され、またこの環状外壁部１６
には、変更用シリンダ室３２に対応する箇所と接続用管
部材４１に形成された第２圧縮空気供給管路４３と、ス
トッパー体７に形成された連通穴部７ｂを介して接続用
管部材４１に形成された第２圧縮空気供給管路４３とを
接続する変更用圧縮空気供給穴（変更用作動流体供給
路）３４が形成され、さらに外部移動体６とストッパー
体７との中間位置における環状外壁部１６には、接続用
管部材４１に形成された空気管路４４を介して両者６，
７間における空間室内の空気の給排出を行うための空気
穴３５が形成されている。

【００２２】なお、変更用シリンダ室３２内に圧縮空気
を導くのに、ストッパー体７に形成された連通穴部７ｂ
を介して行うようにしたのは、ストッパー体７に対応す
る環状外壁部１６の厚みが薄くされているためであり、
例えば環状外壁部１６の厚さが十分である場合には、移
動用圧縮空気供給穴３３と同様に、環状外壁部１６に変
更用圧縮空気供給穴を形成することができる。勿論、逆
に、外部移動体６側に連通穴部を形成することもでき
る。

【００２３】したがって、変更用シリンダ室３２に圧縮
空気を供給しない状態では、圧縮コイルばね２２の付勢
力により、ストッパー体７は外部移動体６に対して最も
離間した位置に移動されている。すなわち、外部移動体
６の移動可能範囲は、Ｌ₁＋Ｌ₂である。これに対して、
変更用シリンダ室３２に圧縮空気が供給されると、スト
ッパー体７は圧縮コイルばね２２の付勢力に抗して下方
に移動し、段差１７に当接して停止する。すなわち、外
部移動体６の移動可能範囲は、Ｌ₁の距離となる。

【００２４】また、上記管体３の下端の先端部には、ス
クリーン積層ノズル部材５１がその流れ方向で移動可能
に取り付けられるとともに、環状外壁部１６の下端縁が
このノズル部材５１に対応する位置まで延設され、さら
にこの延接部には、洗浄液の戻り配管５２が接続され
て、ＣＩＰ（クリーン・イン・プレース）洗浄時におい
ては、環状外壁部１６の先端部に、キャップ５３が取り
付けられる。図１の左半分に、上記ＣＩＰ洗浄時の状態
を示す。

【００２５】なお、環状外壁部１６に対して移動（摺
動）する外部移動体６およびストッパー体７には、シー
ル材５６が設けられており、その他、図示しないが、必
要な箇所には、それぞれシール材またはパッキン材が設
けられている。

【００２６】上記構成において、容器に例えば飲料用液
体を充填する際、充填開始から充填出力終了近くまでの
間では、変更用シリンダ室３２に圧縮空気を供給しな
い。したがって、ストッパー体７は上昇しているため、
外部移動体６の移動可能範囲はＬ₁＋Ｌ₂となる。すなわ
ち、両磁石体２１，１３の磁気的結合による内部移動体
４を介しての弁体部４ｂによる液体流量の制御範囲が広
くされている。

【００２７】一方、充填が終わりに近づいてくると、液
体の供給量が絞られるとともに、変更用シリンダ室３２
内に圧縮空気が供給されて、ストッパー体７が下方に移
動される。すなわち、ストッパー体７の下端面の下降に
より、外部移動体６の移動可能範囲がＬ₁となり、した
がって弁体部４ｂによる液体流量の制御範囲が狭くなっ
て、絞られた流量に対しても、精度の良い制御を行うこ
とができる。

【００２８】また、内部移動体４の中央部に液体通路１
１を形成するとともに、その外側に内側磁石体１３を配
置したので、例えば内部移動体４の外周面を液体通路と
するものに比べると、外部移動体６に設けられる外側磁
石体に対して、より接近させて配置することができるの
で磁気結合力を大きくすることができ、したがって正確
な制御を行うことができる。

【００２９】ところで、上記実施の形態においては、内
部移動体および外部移動体に設けられる磁気結合手段と
して、それぞれ磁石体を使用したが、例えばいずれか一
方の磁気結合手段として強磁性体または常磁性体を使用
するとともに、他方の磁気結合手段として磁石体を使用
してもよい。

【００３０】また、圧縮コイルばねを、ストッパー体側
に形成された環状凹部内に配置したが、外部移動体側に
形成された環状凹部、若しくはストッパー体と外部移動
体の両方に形成された環状凹部内に配置することもでき
る。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明のアセプティック充
填弁の構成によると、充填流量を制御する弁体部を移動
させる外部移動体の移動可能範囲を、ストッパー体を介
して変更し得るように構成したので、例えば大きい流量
で充填する場合と、小さい流量で充填する場合とに、そ
れぞれ対応させて、弁体部の開度を制御することができ
るので、従来、充填終了付近におけるように、充填流量
が絞られる場合でも、正確な流量制御を行うことができ
る。

【００３２】また、内部移動体の中央部に液体通路を形
成するとともに、その外側に磁気結合手段である内側磁
石体を配置したので、例えば内部移動体の外周面を液体
通路としたものに比べて、外部移動体に設けられる磁気
結合手段である外側磁石体に対して、より接近させて配
置することができ、したがって互いにの磁気結合力を大
きくすることができるので、より正確に流量制御を行う
ことができ、さらに内部移動体内に密閉空間部を形成し
たので、内部移動体に浮力が作用し、当該内部移動体の
移動がスムースに行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるアセプティック充
填弁の断面図である。

【図２】従来例におけるアセプティック充填弁の断面図
である。

【符号の説明】

１ アセプティック充填弁 ２ 供給配管 ３ 管体 ４ 内部移動体 ４ｂ 弁体部 ５ 環状空間室 ６ 外部移動体 ６ａ 環状当接部 ７ ストッパー体 ８ 移動手段 ９ 位置変更手段 １１ 液体通路 １３ 内側磁石体 １４ 密閉空間部 １６ 環状外壁部 １７ 段差 ２１ 外側磁石体 ２２ 圧縮コイルばね ３１ 移動用シリンダ室 ３２ 変更用シリンダ室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菱田 全紀 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 小川 智 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−200592（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−177673（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−172076（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−118466（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−139391（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−194676（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−53378（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−132881（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−80978（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B67C 3/28 F16K 31/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体流路を有する管体内に弁体部を有する
   内部移動体を移動可能に配置し、この内部移動体の移動
   範囲に対応する管体外部に設けられた空間室内に、上記
   内部移動体と磁気的に結合された外部移動体を流路方向
   で移動可能に配置するとともにこの外部移動体に接触し
   てその移動範囲を変更するためのストッパー体を移動可
   能に配置し、上記外部移動体を流路方向で移動させる移
   動手段を設けるとともに上記ストッパー体の位置を変更
   させるための位置変更手段を設け、且つ上記内部移動体
   内に密閉空間部を形成したことを特徴とするアセプティ
   ック充填弁。
2. 【請求項２】液体流路を有する管体内に弁体部を有する
   内部移動体を移動可能に配置し、この内部移動体の移動
   可能範囲に対応する管体外部に環状空間室を設け、この
   環状空間室内に、上記内部移動体と磁気結合手段により
   磁気的に結合された外部移動体を流路方向で移動可能に
   配置するとともに、上記環状空間室内に設けられた係止
   部に当接することにより上記外部移動体の移動可能範囲
   を変更するためのストッパー体を流路方向で移動可能に
   配置し、上記環状空間室の内壁面と上記外部移動体の一
   端側との間を移動用シリンダ室にするとともに、上記環
   状空間室の内壁面とストッパー体の他端側との間を変更
   用シリンダ室となし、上記環状空間室内に外部移動体と
   ストッパー体とを互いに離間させる方向に付勢するため
   の付勢手段を配置し、上記移動用シリンダ室に作動流体
   を導いて外部移動体を液体の流れ方向とは逆方向に移動
   させて弁体部における流路を制御する移動用作動流体供
   給路を設けるとともに、上記変更用シリンダ室に作動流
   体を導いてストッパー体を外部移動体側に移動させて外
   部移動体の移動可能範囲が小さくなるように変更する変
   更用作動流体供給路を設け、且つ上記内部移動体内に密
   閉空間部を形成したことを特徴とするアセプティック充
   填弁。
3. 【請求項３】内部移動体内に液体通路を形成するととも
   にその外側に磁気結合手段を配置したことを特徴とする
   請求項１または２に記載のアセプティック充填弁。