JP3490772B2 - 液体の容器への充填装置 - Google Patents

液体の容器への充填装置

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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液体の容器への充填装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】このタイプの装置は既知であり，この装
置において供給容器の底板内の開口に続いて充填ノズル
に通じる内孔内にクロス部材が形成されており，前記ク
ロス部材がガス管を支持しまた前記クロス部材の横から
外へ充填レベルセンサの接続導線が導かれている（ドイ
ツ特許公開第１９４３５０３号）。このクロス部材は供
給容器から流出する液体に対しかなり大きい流体抵抗を
形成し，したがって高い充填効率は可能ではない。セン
サ接続導線は供給容器の下側にあって完全に湿潤領域す
なわち生産領域内にあるので，センサ接続導線が容器の
破片，充填液体などにより妨害または損傷を受けること
がある。以後の作業工程に必要な圧縮ガス弁，戻りガス
弁などのガス弁ならびに液体弁に対する調節機構はクロ
ス部材の領域内にありまた供給容器の下側の湿潤領域内
に配置されているので，クリーニングのためにアクセス
することがきわめて困難である。別の作業工程を行うた
めに他のガス弁を配置することはこの領域においてはほ
とんど不可能である。
【０００３】液体の容器への他の充填装置もまた既知で
あり，この場合充填ノズルは供給容器に並んでその横に
存在しかつ水平内孔を介して供給容器の側壁内の開口に
接続されている（ドイツ特許公開第１６３２００４
号）。液体弁の弁体，この弁体を貫通するガス管ならび
にガス管内に設けられた電気式充填レベルセンサは供給
容器に隣接して横に配置された管状の付属ハウジング内
に収容されている。したがって，電気式充填レベルセン
サのための接続ケーブルは追加ハウジングの上部にあっ
て確かに湿潤領域から離れしたがって液体の影響から保
護されて設けられているが，この構造は製作および材料
の点でかなりの費用を要している。さらに，液体は供給
容器と充填ノズルとの間で何回も向きを変えるので流体
抵抗がきわめて大きく，したがって充填効率が著しく影
響される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は，容器への充
填装置において充填効率および機能の信頼性を著しく向
上しかつ簡単な構造に改良することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、供給容器から液体を容器へ充填する装置
であって，その下側に少なくとも１つの充填ノズルが配
置され，前記充填ノズルは垂直内孔を介して供給容器の
底板内の開口と接続され，ここで前記開口内で液体弁の
弁体が高さ方向に可動に案内され，前記液体弁の内部に
垂直ガス管が貫通し，前記ガス管の内部に少なくとも部
分的に電気式充填レベルセンサおよび場合によりその接
続導線が設けられ，前記充填レベルセンサは弁体を操作
する調節機構のための制御装置に接続されているところ
の前記液体の容器への充填装置において、ガス管に供給
容器の内部空間およびカバーを貫通する伸長部が設けら
れていることと、電気式充填レベルセンサおよび／また
はその接続導線が伸長部内を貫通走行しかつ供給容器か
らの突出領域において制御装置に接続されていることと
を特徴とする。
【０００６】本発明による装置においては，充填レベル
センサのための電気接続口およびガス管のためのガス接
続口は空間的に問題なく供給容器の上側の保護された領
域内に配置することができる。このために必要なガス管
および充填レベルセンサないしはその接続ケーブルの伸
長部はほとんど追加費用を形成せずまたクロス部材が取
り除かれていることにより少なくともその一部分が垂直
内孔内に収容されている。さらに，このクロス部材を取
り除いたことにより流体抵抗の著しく小さい流動通路が
形成され，流体は大きく向きを変えることなくほぼ垂直
に供給容器からその底板開口，それに続く内孔および充
填ノズルを通過して容器内に流入することができる。し
たがって，きわめて高い充填効率が可能となる。
【０００７】本発明の好ましい実施態様が従属請求項に
記載されている。
【０００８】請求項２および３に記載の実施態様は特に
正確でかつ簡単な製作および取付を可能にする。
【０００９】請求項４ないし７に記載の実施態様は製作
費および流体抵抗を著しく低減させ，一方液体弁を操作
するときガス管は上に引き上げられる。この場合充填レ
ベルセンサはガス管に固定接続されているので，液体弁
を操作したときに充填レベルセンサは高さ方向の運動を
伴うが；充填レベルセンサは位置を固定してガス管に対
し気密をなして可動に案内してもよい。
【００１０】請求項８ないし１３に記載の実施態様は，
ＣＯ2を含有する敏感な飲料が加圧下でおよび／または
滅菌条件下で充填すべき場合にとくに推奨される。この
実施態様は実際的なすべての充填条件に簡単に適合させ
ることができる。
【００１１】請求項１４ないし１６に記載の実施態様は
特に好ましい流動状態を形成し，これにより特に高い充
填効率を提供する。この実施態様は充填レベルセンサ，
液体弁のための調節機構ならびにガス弁のための接続口
を液体容器の上側に配置しているので好ましい。
【００１２】以下に本発明の実施態様を図面により説明
する。
【００１３】
【実施例】図１に示す装置はびん１にたとえばビールの
ような炭酸ガスを含む飲料を大気圧以上の背圧のもとで
充填するのに適している。この装置は断面がほぼ矩形の
環状密閉供給容器２を有し，前記供給容器２は垂直回転
軸３３の周りを回転する。供給容器２には，レベル３４
までは飲料が充填されまたその上にはたとえば２バール
のゲージ圧力を有する高いパーセントのＣＯ2−空気混
合物の形の圧縮ガスが充満されている。飲料および圧縮
ガスの供給は通常のように図示されていない半径方向配
管，回転分配器などを介して行われる。
【００１４】供給容器２の下側に周囲にわたり均等に複
数の弁ブロック３５が分配されて固定され，前記弁ブロ
ック３５の下側にそれぞれ円筒形の垂直な吐出開口を有
する充填ノズル３が形成されている。充填ノズル３は上
に向かって開いている円錐形拡大部を経由して円筒形周
面を有する同軸の垂直内孔４内に移行している。この内
孔４内に同様に円筒形周面を有する弁体７が高さ方向に
可動に配置されている。その直径が内孔４の直径より小
さい弁体７の周囲に液体のためのスパイラル案内面３２
が設けられ，前記スパイラル案内面３２により弁体７は
内孔４内で特に可動に芯出しされている。弁体７は充填
ノズル３と内孔４との間の円錐形移行面と協働して液体
弁８を形成している。上方に完全に開いている内孔４は
供給容器２の底板６内の円形開口５を介して直接供給容
器２の内部空間に接続されている。
【００１５】さらに，弁ブロック３５内に斜め下向きに
充填ノズル３に流入するチャネル２７が形成され，前記
チャネル２７は絞り部２９および制御弁２８を介して直
接環状容器３０に接続されている。前記チャネル２７は
絞り部２９の周囲の下側で他の制御弁３１を介して直接
容器３０に接続されている。容器３０はたとえば通常の
充填作業において大気に接続されていてもよく，したが
って容器３０は充填工程の終端においてびん１を取り外
したときに，弁２８が開いている場合に絞り部２９を介
して圧縮ガスを受け入れることができる。クリーニング
作業においてはチャネル３０は洗浄液の供給または排出
のために使用することができ，この場合は制御弁３１が
開かれる。容器３０は回転軸３３と同軸に配置されかつ
供給容器２と共に回転する。
【００１６】弁ブロック３５の下側にびん口のためのシ
ールリング３７を備えた芯出しベル３６が設けられ，前
記芯出しベル３６はスライダ３８により高さ方向に可動
に供給容器２に装着されている。さらに，各弁ブロック
３５に図示されていない持上げ機構が付属され，前記持
上げ機構は供給容器２と共に回転しかつ通常のように中
間にシールリング３７を設けてびん１をガスおよび液体
に対し気密をなして充填ノズル３に圧着している。
【００１７】弁体７の下側に垂直ガス管９が固定され，
前記ガス管９は充填ノズル３の中心を貫通し，したがっ
て流出する液体のための環状チャネルが形成されてい
る。ガス管９は充填ノズル３から僅かに下方に突出しす
なわち充填ノズル３に圧着されたびん１内に突出してい
る。ガス管９から上方に垂直管状伸長部１５が続き，前
記伸長部１５は弁体７と一体に形成されている。伸長部
１５はガス管９と同軸に配置されかつほぼ同じ自由断面
を有し，したがってガス管９，弁体７および伸長部１５
の内孔は一貫したガスチャネルを形成している。
【００１８】伸長部１５は高さ方向に可動に供給容器２
の内部空間全体を貫通しかつ上方で供給容器２ないしは
そのカバー１４から一部分を突出させている。伸長部１
５のこの突出領域は制御ブロック３９内で高さ方向に可
動にかつ気密に案内されている。制御ブロック３９は供
給容器２のカバー１４上で開口４０の領域に固定され，
前記開口４０は底板６内の開口５と同軸に配置されしか
もちょうどその真上に設けられている。
【００１９】制御ブロック３９内に伸長部１５を環状に
包囲するガス室４１が形成され，前記ガス室４１は伸長
部１５内の横内孔を介して伸長部１５の内部空間と常に
接続されている。さらに，制御ブロック３９内に圧縮ガ
ス配管１７が形成され，前記圧縮ガス配管１７は一方で
絞り部１９および制御弁１８を介してまた他方で他の制
御弁１６および他の配管を介してガス室４１に接続され
ている。したがって，制御弁１６および１８をそれに応
じて操作することによりガス管９を絞ったりおよび／ま
たは絞ることなく供給容器２の圧縮ガス空間に接続する
ことができる。一般に，制御弁１６を開いた絞りのない
通路は液体を流入させる前にびん１に予圧を与えるため
にならびに液体を流入するときにびん１から排出される
圧縮ガスを供給容器２内に戻すために使用される。制御
弁１８を開きかつ制御弁１６を閉じることにより絞り部
１９を介して戻りガスを排出することにより，圧縮ガス
または戻りガスの排出は制限され，これにより充填速度
を遅くすることができる。
【００２０】ガス室４１は他の配管および制御弁２０な
いし２３を介して他の容器２４ないし２６に接続される
が，前記容器２４ないし２６も同様に環状に形成されか
つ回転軸３３と同軸に配置されている。容器２４ないし
２６は制御弁２０ないし２３と共に湿潤領域から離れて
存在しかつ供給容器２の上側でアクセスしやすくまた供
給容器２と共に回転する。追加の容器２４ないし２６は
充填工程の方法に応じてそれぞれ，たとえば蒸気を含ん
でもよく，真空ポンプに接続されていてもよくまたは充
填中にびん１から排出される戻りガスを受け入れてもよ
い。制御弁２０ないし２３は制御弁２８および３１と全
く同様に電子式制御装置１２により特定の時点で開閉さ
れる。図面ではすべての制御弁は閉じた状態で示されて
いる。
【００２１】ガス管９およびその伸長部１５の内部に棒
状充填レベルセンサ１０が配置されている。充填レベル
センサ１０は実質的にステンレス鋼の直線状ワイヤから
なり，前記ワイヤはガス管９の内部に存在する細長の測
定領域を除いてすべて絶縁されている。絶縁材料の一部
をなしている図示されていない間隔ホルダにより，充填
レベルセンサ１０はガス管９ないしはその伸長部１５内
の中央に固定され，したがって充填レベルセンサ１０と
ガス管９ないしはその伸長部１５の長手方向内孔との間
に十分大きな環状ガスチャネルが形成される。充填レベ
ルセンサ１０は上端部に絶縁材料で被覆された導電性材
料からなる円筒形拡大部４２を有し，前記拡大部４２に
より充填レベルセンサ１０は図示されていないねじプラ
グと共に着脱可能にかつ気密をなして伸長部１５の通常
閉じられている上部正面側に固定されている。図示され
ていないねじプラグを緩めたのち同様に充填レベルセン
サ１０はガス管９ないしは伸長部１５から上方へ取り出
すことができる。拡大部４２は絶縁が剥がされた上端部
と共に伸長部１５から突出し，その上に制御装置１２に
通じるたわみ接続導線１１を備えた電子式接点プラグ４
３が固定されている。したがって，充填レベルセンサ１
０と制御装置１２との間の電子式接続部は湿潤領域から
はるかに離れた供給容器２の上側の保護が十分なされた
場所に存在している。ガス管９ないしは伸長部１５の内
部に存在する充填レベルセンサ１０の領域は損傷および
妨害を受けないように十分に保護されている。
【００２２】接点プラグ４３の下側と制御ブロック３９
の上側との間に伸長部１５と同軸に圧縮ばね４４が配置
され，前記圧縮ばね４４は接点プラグ４３したがって伸
長部１５を弁体７と共に上方へ移動させる方向に付勢し
ている。接点プラグ４３の上側に空圧シリンダの形の調
節機構１３が係合し，前記調節機構１３は制御ブロック
３９の上側に固定されている。調節機構１３は電子式制
御装置１２により操作される。図面に記載のフェーズに
おいて調節機構１３に圧縮空気が加えられると，そのピ
ストンは接点プラグ４３および伸長部１５を介して弁体
７を下方に押し付けてその弁座を当接させ，これにより
液体弁８がばね４４の力に抗して閉じた位置に保持され
る。
【００２３】制御弁２０ないし２３および容器２４ない
し２６を用いた蒸気または真空によるびん１の前処理の
後，制御弁１６のみが開かれかつ調節機構１３の空圧が
抜かれる。このときガス管９を介して圧縮ガスが供給容
器２からびん１内に流入し，遂には同圧となり，その後
ばね４４が自動的に液体弁８を開いて液体の流入が開始
される。液体は供給容器２からほとんど抵抗を受けるこ
となく開口５，内孔４および充填ノズル３を通過してび
ん内に流入し，この場合液体はスパイラル案内面３２に
より旋回運動を受け，したがってびん１の内壁に沿って
流れる。びん１内の充填レベルが充填レベルセンサ１０
の細長測定ゾーンの範囲内に存在する特定高さに到達し
たとき，直ちに制御装置１２が応答しかつ調節機構１３
に圧力を供給することにより液体弁８および場合により
制御弁１６または１８が直ちに閉鎖される。液体レベル
の測定精度は，液体流入の終端付近で制御装置１２によ
り時間制御されて制御弁１６が閉じられかつ制御弁１８
が開かれ，これにより戻りガスの排出が制限されしたが
って必然的に充填速度が制限されるようにすることによ
り改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液体の容器への充填装置の略部分
縦断面図である。
【符号の説明】
１ びん ２ 供給容器 ３ 充填ノズル ４ 垂直内孔 ５，４０ 開口 ６ 底板 ７ 弁体 ８ 液体弁 ９ ガス管 １０ 充填レベルセンサ １１ 接続導線 １２ 制御装置 １３ 調節機構 １４ カバー １５ 伸長部 １６，１８，２０−２３，２８，３１ 制御弁 １７ 圧縮ガス配管 １９，２９ 絞り部 ２４−２６，３０ 容器 ２７ チャネル ３２ スパイラル案内面 ３５ 弁ブロック ３９ 制御ブロック
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−157898（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−502719（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開237823（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B65B 3/00 - 3/36 B67C 3/00 - 3/34

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 供給容器から液体を容器へ充填する装置
    であって，その下側に少なくとも１つの充填ノズルが配
    置され，前記充填ノズルは垂直内孔を介して供給容器の
    底板内の開口と接続され，ここで前記開口内で液体弁の
    弁体が高さ方向に可動に案内され，前記液体弁の内部に
    垂直ガス管が貫通し，前記ガス管の内部に少なくとも部
    分的に電気式充填レベルセンサおよび場合によりその接
    続導線が設けられ，前記充填レベルセンサは弁体を操作
    する調節機構のための制御装置に接続されているところ
    の前記液体の容器への充填装置において：ガス管（９）
    に供給容器（２）の内部空間およびカバー（１４）を貫
    通する伸長部（１５）が設けられていることと；電気式
    充填レベルセンサ（１０）および／またはその接続導線
    （１１）が伸長部（１５）内を貫通走行しかつ供給容器
    （２）からの突出領域において制御装置（１２）に接続
    されていることと；を特徴とする液体の容器への充填装
    置。
  2. 【請求項２】 伸長部（１５）が管状でありかつガス管
    （９）と同軸に走行していることを特徴とする請求項１
    の装置。
  3. 【請求項３】 伸長部（１５）がガス管（９）とほぼ同
    じ断面を有していることを特徴とする請求項２の装置。
  4. 【請求項４】 ガス管（９）がその伸長部（１５）と共
    に高さ方向に可動に設けられかつ液体弁（８）の弁体
    （７）に固定接続されていることを特徴とする請求項１
    ないし３のいずれかの装置。
  5. 【請求項５】 液体弁（８）の弁体（７）がガス管
    （９）および／またはその伸長部（１５）と一体に形成
    されていることを特徴とする請求項４の装置。
  6. 【請求項６】 ガス管（９）の伸長部（１５）が供給容
    器（２）のカバー（１４）内において高さ方向に可動に
    かつ気密に設けられていることを特徴とする請求項４ま
    たは５の装置。
  7. 【請求項７】 液体弁（８）の弁体（７）のための調節
    機構（１３）が供給容器（２）の上側に配置されまた前
    記調節機構（１３）がガス管（９）の伸長部（１５）の
    供給容器（２）からの突出領域を操作することを特徴と
    する請求項４ないし６のいずれかの装置。
  8. 【請求項８】 ガス管（９）の伸長部（１５）の供給容
    器（２）からの突出領域が制御弁（１６）および圧縮ガ
    ス配管（１７）を介して圧縮ガス容器に接続されている
    ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかの装置。
  9. 【請求項９】 圧縮ガス配管（１７）が供給容器（２）
    の上部領域に流入することを特徴とする請求項８の装
    置。
  10. 【請求項１０】 圧縮ガス配管（１７）が絞り部（１
    ９）を備えた分岐配管を有し，前記分岐配管がそれに付
    属の制御弁（１８）を介してガス管（９）の伸長部（１
    ５）に接続されていることを特徴とする請求項８または
    ９の装置。
  11. 【請求項１１】 ガス管（９）の伸長部（１５）の供給
    容器（２）からの突出領域に，配管および制御弁（２０
    ないし２３）を介してガス状または液状媒体用の他の容
    器（２４ないし２６）が接続されていることを特徴とす
    る請求項８ないし１０のいずれかの装置。
  12. 【請求項１２】 充填ノズル（３）にチャネル（２７）
    が流入し，前記チャネル（２７）は制御弁（２８）およ
    び絞り部（２９）を介して大気または容器（３０）に通
    じていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれ
    かの装置。
  13. 【請求項１３】 充填ノズル（３）にチャネル（２７）
    が流入し，前記チャネル（２７）は制御弁（３１）を介
    してガス状または液状媒体用の容器（３０）に接続され
    ていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか
    の装置。
  14. 【請求項１４】 垂直内孔（４）および液体弁（８）の
    弁体（７）がほぼ円筒形の周面領域を有し，ここで弁体
    （７）の周面領域が垂直内孔（４）の周面領域より僅か
    に小さい直径を有することを特徴とする請求項１ないし
    １３のいずれかの装置。
  15. 【請求項１５】 垂直内孔（４）および弁体（７）の円
    筒形周面領域がほぼ同じ長さであることを特徴とする請
    求項１４の装置。
  16. 【請求項１６】 弁体（７）の円筒形周面領域に少なく
    とも１つのスパイラル案内面（３２）が形成され，前記
    スパイラル案内面（３２）により弁体（７）が垂直内孔
    （４）内において可動に芯出しされていることを特徴と
    する請求項１４または１５の装置。
  17. 【請求項１７】 供給容器（２）の底板（６）に少なく
    とも１つの弁ブロック（３５）が固定され，前記弁ブロ
    ックが充填ノズル（３）のほかに少なくとも１つの液体
    弁（８）を含むことと；弁ブロック（３５）の上方で供
    給容器（２）のカバー（１４）に制御ブロック（３９）
    が固定され，前記制御ブロック（３９）が少なくとも１
    つの圧縮ガス弁（１６）を含むことと；およびその伸長
    部（１５）を備えた戻りガス管（９）が実質的に制御ブ
    ロック（３９）を弁ブロック（３５）に接続しているこ
    とと；を特徴とする請求項１ないし１６のいずれかの装
    置。
  18. 【請求項１８】 供給容器（２）の底板（６）およびカ
    バー（１４）内に相互に同軸に位置する開口（５，４
    ０）が形成され，前記開口（５，４０）に弁ブロック
    （３５）および制御ブロック（３９）がそれぞれ接続さ
    れていることを特徴とする請求項１７の装置。
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