JP3484766B2 - 充填バルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は充填機の充填バルブに係
り、特に、重量式充填機のように、充填液の通過する流
路面積を２段階に制御することにより、大流量の充填と
小流量の充填とを切換えて充填を行なうことができる充
填バルブに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】充填の途中で大流量から小流量に、また
は小流量から大流量に流量の切換えを行なうようにした
２段階式の充填バルブとして、特開昭６１−１９０４９
０号公報あるいは特開昭６４−４５２９１号公報等に記
載されたものが従来から知られている。上記第１の公報
（特開昭６１−１９０４９０号）に記載された充填バル
ブ（この公報では全体を充填ノズルと呼んでいる）は、
垂直方向のノズル筒１と、このノズル筒１内に上下動可
能に嵌入された可動軸２とを備えており、可動軸２の下
端部にノズル筒１の内径とほぼ等しい外径を有する大径
部３が設けられ、ノズル筒１の内面と可動軸２の大径部
３とにより弁機構が構成されている。可動軸２の大径部
３の外周面には、断面積の大きい４本の溝８とその溝８
のうちの１本に連続する断面積の小さい溝９とが軸方向
に沿って設けられている。この充填バルブでは、ノズル
筒１に対して可動筒２を大きく下降させると、液体供給
口７からノズル筒１内に供給された液体は、上記可動筒
２の大径部３の外周面に形成された断面積の大きい溝８
を通って容器１７内へ大量に充填される。そして、容器
１７内の液面が所定の高さに達したことをレベルセンサ
が検知すると、可動軸２が上昇し、大きい断面積の溝８
が閉塞され、小さい断面積の溝９だけがノズル筒１の下
方に開放した状態になり、ノズル筒１内の液体は溝９を
通って少量ずつ容器１７内へ充填されるようになってい
る。 【０００３】また、第２の公報（特開昭６４−４５２９
１号）に記載されている充填バルブ１６は、バルブハウ
ジング１８内に有底筒状のベローズから成るバルブ２５
が収容されており、このバルブ２５をシリンダ装置２６
のピストンロッド２７に連結し、このピストンロッド２
７を下降させることにより、バルブ底部の弁部２５ａを
バルブハウジング１８に形成した弁座部１８ａに着座さ
せて充填通路２０を閉鎖し、ピストンロッド２７を上昇
させることにより、弁部２５ａを弁座部１８ａから離座
させて充填通路２０を開放するようになっている。ピス
トンロッド２７はピストン２８の上下に形成された第１
圧力室２９および第２圧力室３０内に圧縮空気を給排す
ることにより昇降される。さらに、上記バルブハウジン
グ２０内の、上記ピストン２８より下方位置には、第２
のピストン３３が昇降自在に嵌合され、この第２ピスト
ン３３の内部を上記ピストンロッド２７が貫通してい
る。第２ピストン３３の上面側が上記の第２圧力室３０
であり、下面側に第３の圧力室３４が設けられている。 【０００４】上記構成に係る充填ノズル（充填バルブ）
１６では、シリンダ装置２６の第２圧力室３０内に圧縮
空気を供給した際には、第２ピストン３３は下降端に位
置し、上記第１のピストン２８が上昇する。この時に
は、充填通路２０が全開となって大流量の充填が行なわ
れる。これに対し、第３圧力室３４に圧縮空気を供給し
て第２ピストン３３を上昇端に位置させ、これと同時に
第１圧力室２９に圧縮空気を供給して第１ピストン２８
を降下させた際には、この第１ピストン２８を第２ピス
トン３３に当接させて下降端までの自由な降下を規制
し、それによって所定の小開度で充填バルブ１６を開く
ようにして、小流量の充填を行なうことができるように
なっている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】上記第１の公報（特開
昭６１−１９０４９０号）に記載された充填バルブは、
ノズル筒１の内面と、可動筒２の大径部３とが摺動する
ようになっているため、この摺動部分の洗浄が困難であ
り、衛生面での問題があった。 【０００６】また、第２の公報（特開昭６４−４５２９
１号）に記載された充填バルブ１６は、上記第１の公報
の充填バルブのように円周の一部を切欠いて溝を形成し
たものと異なり、円形の弁座部１８ａに対し円形の弁部
２５ａ全体を着座または離座させることによりバルブの
開閉を行なうようになっている。従って、弁座部１８ａ
に対する弁部２５ａの距離を変更することによってバル
ブの開度を変えるようにしているので、小流量の充填を
行なうために、開度を小さくした場合には、弁部２５ａ
と弁座部１８ａとの距離が極めて接近した状態になって
しまう。そのため、固形物が混入している液体の充填を
行なうと、この固形物が弁座部１８ａと弁部２５ａとの
間の隙間に引っ掛かってしまうおそれがあった。 【０００７】本発明は上記欠点を除くためになされたも
ので、バルブ機構に摺動部がないため洗浄が容易であり
サニタリー性に優れているとともに、固形物の混入した
液体の充填をしても、その固形物がバルブ間の間隙に詰
まってしまうおそれのない充填バルブを提供することを
目的とするものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明にかかる充填バル
ブは、充填液タンクと充填ノズルとの間の流路の連通遮
断を行う液バルブと、この液バルブの開閉を行う開閉手
段とを備えており、さらに、上記流路に上記第１の液バ
ルブとオリフィスが形成された連通路を介して第２の液
バルブを並列に接続するとともに、この第２の液バルブ
を開閉する第２の開閉手段を設けて両液バルブを独立し
て開閉可能とし、かつ、これら両液バルブの下流側を同
一の吐出通路に接続し、小流量の充填を行う際には、上
記第２の液バルブを開放するとともに第１の液バルブを
閉鎖し、大流量の充填を行う際には、上記第１の液バル
ブを開放するようにしたものである。 【０００９】 【作用】上記充填バルブでは、小流量の充填を行う場合
には、第２の液バルブを開放し、第１の液バルブを閉鎖
することにより、オリフィスを通過した充填液だけを充
填ノズルに送って容器内に充填する。また、大流量の充
填を行う場合には、第１の液バルブを開放することによ
り、この液バルブ側の流路全体を開放して容器内への充
填を行う。なお、この大流量の充填を行う場合には、第
２の液バルブは開放しても閉じておいてもよい。 【００１０】 【実施例】以下、図面に示す実施例により本発明を説明
する。図１は本発明の一実施例に係る充填バルブ（全体
として符号１で示す）の縦断面図であり、この充填バル
ブ１は、第１のバルブハウジング（図の右側）２内に設
けられた第１の液バルブ４と、第２のバルブハウジング
６内に設けられた第２の液バルブ８の２つの液バルブ
４，８と、第１バルブハウジング２の上部に、筒状の第
１の中間ハウジング１０を介して固定されて、上記第１
の液バルブ４を開閉する第１のエアシリンダ１２と、第
２バルブハウジング６の上部に、筒状の第２の中間ハウ
ジング１４を介して固定されて、上記第２の液バルブ８
を開閉する第２のエアシリンダ１６とを備えており、上
記第１および第２の液バルブ４，８の開閉を制御するこ
とにより、図示しない充填液タンク内の充填液を充填ノ
ズル（図示せず）を介して容器内に充填するようになっ
ている。 【００１１】上記第１の液バルブ４を収容する第１バル
ブハウジング２内には、内部に上下方向の第１バルブ孔
２ａが形成され、この第１バルブ孔２ａ内に第１液バル
ブ４が設けられている。この第１バルブ孔２ａの側面に
は、導入通路２ｂが形成され、その開口部に取付けられ
た給液口１８および図示しない給液通路を介して充填液
タンク（図示せず）に接続されている。第１バルブ孔２
ａの底部には、大流量充填用の流路２ｃが形成され、上
記第２バルブハウジング６側に延びている。第１バルブ
孔２ａの底部は、大流量充填用流路２ｃに向かってテー
パ状になっており、このテーパ状をした底面２ｄが第１
液バルブ４の弁座を構成している。第１バルブ孔２ａの
内部には、第１液バルブ４の弁体２０が昇降可能に収容
されている。第１液バルブ４の弁体２０は、上記第１エ
アシリンダ１２のピストンロッド１２ａの下端部に取付
体２２を介して固定されており、第１エアシリンダ１２
を作動させることによって昇降される。第１弁体２０が
下降して弁座２ｄに着座すると第１の液バルブ４が閉
じ、また上昇して弁座２ｄから離座すると第１液バルブ
４が開放する。第１液バルブ４の弁体２０の上面と、上
方の第１中間ハウジング１０の取付け部１０ａとの間に
はベローズ２４が装着されており、バルブ孔２ａの外周
面寄りの液通路側と、内部のピストンロッド１２ａ側と
の間の液密を保持している。 【００１２】上記第１バルブハウジング２の上部に第１
の中間ハウジング１０を介して固定されている第１エア
シリンダ１２は、その内部の図示を省略してあるが、図
１の左方に示した第２エアシリンダ１６と同一の構成を
しており、シリンダ室内をピストンによって上方のスプ
リングを収容した室と、下方の圧力室の２つの室に区画
し、上方の室内に配置したスプリングによってピストン
およびピストンロッド１２ａを常時下方へ付勢して、非
作動時には、上記第１弁体２０を第１弁座２ｄに着座さ
せている。また、ピストンの下方の圧力室内は、図示し
ない切換バルブを介して圧縮エア源に接続されており、
この下方の圧力室内に圧縮エアを導入すると、ピストン
およびピストンロッド１２ａが押し上げられて、上記第
１弁体２０が第１弁座２ｄから離座するようになってい
る。なお、第１の中間ハウジング１０には、弁体２０の
昇降時にベローズ２４内のエアが流通できるようにエア
通路１０ｂが形成されている。 【００１３】上記第１バルブハウジング２の側面（図１
の左方）に固定された第２バルブハウジング６内には、
上記第１バルブハウジング２と同様に内部に上下方向の
バルブ孔６ａが形成され、この第２バルブ孔６ａ内に第
２の液バルブ８が設けられている。第２バルブ孔６ａの
底部には、充填液通路６ｃが形成されており、この第２
バルブハウジング８の下面に固定されている通路部材２
６内に形成された吐出通路２６ａおよびこの吐出通路２
６ａの開口部に取付けられた吐出口２８を介して、図示
しない充填ノズルに接続されている。上記第２バルブハ
ウジング６内のバルブ孔６ａの出口に続く充填液通路６
ｃには、横方向の接続通路６ｅを介して上記第１バルブ
ハウジング２の大流量充填用流路２ｃが接続されてお
り、上記第１液バルブ４から大流量充填用流路２ｃに流
出した充填液も、この第２バルブハウジング６の充填液
通路６ｃを介して吐出される。 【００１４】第２のバルブ孔６ａの底部は下方の充填液
通路６ｃに向かってテーパ状になっており、このテーパ
状の底面６ｄが第２液バルブ８の弁座を構成している。
この第２液バルブ８は、上記第１液バルブ４と同一の構
成を有しており、第２バルブ孔６ａの内部には、第２液
バルブ８の弁体３０が昇降可能に収容されている。第２
液バルブ８の弁体３０は、上記第２エアシリンダ１６の
ピストンロッド１６ａの下端部に取付体３２を介して固
定されており、第２エアシリンダ１６の作動によって第
２弁体３０が昇降して上記弁座６ａに着座し、または離
座することにより第２液バルブ８を開閉する。第２液バ
ルブ８の弁体３０と、上方の中間ハウジング１４への取
付け部１４ａとの間にベローズ３４が装着されて、バル
ブ孔６ａの外周面寄りの液通路側と、内部のピストンロ
ッド１６ａ側との間の液密を保持している。 【００１５】さらに、上記第１バルブハウジング２内の
バルブ孔２ａと、第２バルブハウジング６内のバルブ孔
６ａとは、それぞれの側面に形成された連通路２ｆ，６
ｆを介して常時連通されている。また、この第２バルブ
孔６ａ側の連通路６ｆには、オリフィス６ｇが設けられ
ており、両バルブ孔２ａ，６ａの間を連通するこれら連
通路２ｆ，６ｆの開口面積を絞っている。 【００１６】上記第２バルブハウジング６の上部には、
上述したように、第１のエアシリンダ１２と同一の構成
に係る第２エアシリンダ１６が、第２の中間ハウジング
１４を介して固定されており、この第２エアシリンダ１
６のシリンダ室１６ｂ内はピストン１６ｃによって上方
のスプリング１６ｄを収容した室１６ｅと、下方の圧力
室１６ｆの２つの室に区画され、上方の室１６ｅ内に配
置したスプリング１６ｄによってピストン１６ｃおよび
ピストンロッド１６ａが常時下方へ付勢され、非作動時
には、上記第２の弁体３０が第２の弁座６ｄに着座して
いる。また、下方の圧力室１６ｆ内は、図示しない切換
バルブを介して圧縮エア源に接続されており、この下方
の圧力室１６ｆ内に圧縮エアを導入すると、上記ピスト
ン１６ｃがスプリング１６ｄに抗して押し上げられ、上
記第２の弁体３０が第２の弁座６ｄから離座するように
なっている。なお、第２の中間ハウジング１４には、弁
体３０の昇降時にベローズ３４内のエアが流通できるよ
うにエア通路１４ｂが形成されている。 【００１７】次に上記構成に係る充填バルブ１の作動に
ついて説明する。図１は第１および第２の両液バルブ
４，８が閉じている状態を示すもので、この図の状態で
は、充填液タンクから図示しない給液通路および給液口
１８を介して第１バルブハウジング２のバルブ孔２ａ内
に導入された充填液は、第１の弁体２０が第１の弁座２
ｄに着座して第１の液バルブ４を閉じているため、大流
量充填用流路２ｃ側へは流出しない。また、第１のバル
ブ孔２ａから、連通路２ｆ，６ｆおよび連通路６ｆ内の
オリフィス６ｇを介して第２のバルブ孔６ａ内に導入さ
れた充填液も、第２の弁体３０が第２の弁座６ｄに着座
して第２液バルブ８を閉じているため、下方の充填液通
路６ｃ側へは流出しない。 【００１８】また、容器内への充填を行なう場合に、こ
の充填バルブ１では、充填の途中で充填量を変更するこ
とができるようになっており、例えば、充填の開始から
大流量の充填を行なって所定量（約９０％）の液を容器
内に充填した後、小流量の充填に切換えて残りの量を充
填することにより、容器内に正確な量の液を充填をする
ことができ、また逆に、容器内へ充填された液の発泡を
防止するために、充填開始時には、小流量の充填を行な
い、その後直ちに大流量に切換えて高速な充填を行な
い、さらに、充填の終了時には再び小流量に切換える
等、各種の充填パターンによる充填が可能である。 【００１９】大流量の充填を行なう場合には、先ず、大
流量充填用の液バルブである第１の液バルブ２を開閉さ
せる第１エアシリンダ１２の、ピストン（図示せず）よ
り下方側の圧力室に圧縮エアを導入する。すると、ピス
トンが上昇し、このピストンの下方のピストンロッド１
２ａに取付体２２を介して連結されている第１の弁体２
０が一体的に上昇して第１の弁座２ｄから離座し、第１
の液バルブ４が開放する。その結果、図示しない充填液
タンク内の充填液は、給液口１８を介して第１のバルブ
孔２ａ内に入り、開放している第１の液バルブ４を通過
して、大流量充填用流路２ｃ、第２バルブハウジング６
に形成された接続通路６ｅおよび充填液通路６ｃ、通路
部材２６に形成された吐出通路２６ａおよび吐出口２８
等を介して図示しない充填ノズルに供給されて容器内に
充填される。 【００２０】なお、この大流量の充填を行なう場合に
は、第２の液バルブ８は開放しても閉鎖しておいても良
い。上記第１バルブハウジング２のバルブ孔２ａ内に導
入された充填液は、第１バルブハウジング２と第２バル
ブハウジング６との間に形成された連通路２ｆ，６ｆお
よびこの連通路６ｆ内のオリフィス６ｇを介して第２の
バルブ孔６ａ内にも導入されている。そして、第２の液
バルブ８が閉鎖している場合には、上述のように第１の
液バルブ４を通過した液だけが吐出口２８から吐出され
て充填ノズルから容器内に充填される。また、第２の液
バルブ８が開放している場合には、この第２の液バルブ
８を通って充填液通路６ｃ側へ流出した充填液は、上記
第１の液バルブ４から送られてきた充填液に合流して、
上記吐出口２８から吐出され充填ノズルへ送られる。 【００２１】上記大流量の充填から小流量の充填に切換
える場合には、第１エアシリンダ１２のピストンより下
方側の圧力室を大気に開放する。すると、第１エアシリ
ンダ１２のピストンは、スプリングによって押されて下
降し、ピストンロッド１２ａの下端に取付けられた第１
の弁体２０が第１の弁座２ｄに着座して、第１の液バル
ブ４を閉じる。一方、第２エアシリンダ１６は、ピスト
ン１６ｃの下方の圧力室１６ｆ内に圧縮エアを送り込
む。このエアの圧力によってピストン１６ｃが上昇し、
ピストンロッド１６ａの下端に取付けた第２の弁体３０
が第２の弁座６ｄから離座して第２の液バルブ８を開放
する。その結果、充填液タンク内の充填液は、供給口１
８および導入通路２ｂから第１のバルブ孔６ａ内に入
り、第１の液バルブ４側は閉鎖しているので通過できな
いため、連通路２ｆおよびオリフィス６ｇを有する連通
路６ｆを通って第２バルブ孔６ａ内へ入り、開放してい
る第２の液バルブ８を通って充填液通路６ｃへ流出し、
通路部材２６内の吐出通路２６ａおよび吐出口２８から
充填ノズルへ送られて容器内に充填される。このように
第１の液バルブ４を閉じ、第２の液バルブ８を開放して
充填を行なうときには、充填液は連通路６ｆに設けられ
たオリフィス６ｇ内を通過してその流量が絞られるた
め、上記第１の液バルブ４を介して充填を行なう場合よ
りも充填液量が少なく、小流量の充填が行なわれる。 【００２２】小流量の充填を行なう場合に、従来（特開
昭６４−４５２９１号公報）は、液バルブの弁体と弁座
との間の間隙の大きさを調整することによってその流量
を決定していたので、両者の間隙を極めて小さくする必
要があり、弁体と弁座との間に固形物が詰まってしまう
おそれがあったが、本実施例では、第１のバルブ孔２ａ
と第２のバルブ孔６ａとの間を接続する連通路６ｆ内に
設けたオリフィス６ｇの断面積によって流量を決定する
ようにしているので、上記第２の液バルブ８の弁体３０
と弁座６ａとの間の間隙を従来ほど狭くする必要がな
く、液中に固形物が混入している充填液を充填する場合
にも、固形物が弁体３０と弁座６ａとの間の間隙に引っ
掛ってしまうおそれがない。また、バルブ部分に摺動部
をもたないため、洗浄が容易であり、サニタリー性にも
優れている。なお、上記実施例では、両バルブ孔２ａ，
６ａ内の外周寄りの液通路側と、内部のピストンロッド
１２ａ，１６ａ側との間を遮断するベローズ２４，３４
をそれぞれ取付けているが、このベローズ２４，３４に
変えて、ダイアフラムあるいはゴム製のシート等を用い
ることもできる。 【００２３】 【００２４】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、充
填液タンクと充填ノズルとの間の流路に、第１の液バル
ブと第２の液バルブとを並列に接続し、これら２つの液
バルブのうちのいずれか一方の液バルブの流入側または
流出側にオリフィスを設けて、この液バルブを通過する
充填液の流量を制限可能にしたことにより、充填バルブ
を大流量の充填と小流量の充填とに切換えできるように
したので、固形物が混入した液体を小流量で充填する場
合に、弁体と弁座との間に固形物が詰まってしまうおそ
れがなく、しかも、摺動部をもたないために洗浄が容易
でサニタリー性に優れた充填バルブを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例に係る充填バルブの縦断面図
であり、充填工程を行なっていない停止時の状態を示
す。 【図２】本発明の構成を簡略化して示す回路図である。 【符号の説明】 ４ 第１の液バルブ ６ｇ オリフィス ８ 第２の液バルブ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 充填液タンクと充填ノズルとの間の流路
   の連通遮断を行う液バルブと、この液バルブの開閉を行
   う開閉手段とを備えた充填バルブにおいて、 上記流路に上記第１の液バルブとオリフィスが形成され
   た連通路を介して第２の液バルブを並列に接続するとと
   もに、この第２の液バルブを開閉する第２の開閉手段を
   設けて両液バルブを独立して開閉可能とし、かつ、これ
   ら両液バルブの下流側を同一の吐出通路に接続し、小流
   量の充填を行う際には、上記第２の液バルブを開放する
   とともに第１の液バルブを閉鎖し、大流量の充填を行う
   際には、上記第１の液バルブを開放することを特徴とす
   る充填バルブ。