JP4262215B2 - 充填用バルブユニットの不良部位検出用器具、およびこれを用いた充填用バルブユニットの不良部位検出方法 - Google Patents
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Description
容器内へ飲料を充填するフィリング操作において、飲料充填用のユニット装置として使用される充填用バルブユニットの不良部位を検出するための検出用器具、およびこれを用いた検出方法に関する。
ビールなどの飲料製造工程においては、製品とするための容器内（特に、缶容器、壜、ペット容器、樽など）に飲料を充填するための充填装置が設置されている。
充填装置としては、一般にロータリー充填装置が用いられることが多く、回転駆動される水平回転部材の水平円周上には、等ピッチに配置された複数の充填用バルブユニットが取り付けられている。
そして、ロータリー充填装置の回動とともに容器内への飲料の充填操作が行なわれ、充填終了後には、例えば、缶容器であれば、缶蓋の取り付け操作、缶蓋の捲き締め等の操作が行われるようになっている。
ところで、充填用バルブユニットには、（１）エアー動作機器類を備えるタイプのもの、例えば、ビールなどの飲料を充填する際に充填ヘッド部を容器口に当接させるための容器口シール開閉用エアーシリンダーと、飲料が容器内に流入して飲料が充填できるようにするための液弁開閉用のエアーシリンダーを備えるタイプのものと、（２）これらエアーシリンダー等のエアー動作機器類を全く備えておらず、それらの動作を全てカム機構で行なうタイプのものとが存在する。
本願発明は上記両者の充填用バルブユニットを対象としているが、主としては前者のものであり、このものは、エアー動作機器類を備えるとともに、いわゆるフラッシング操作、カウンター操作、飲料充填操作、スニフト操作ができる構造を有している。そして、各操作に対応できるようにエアー駆動の弁装置や弁部を備えている。
一般に、容器内に一定量の飲料を充填するためにビールなどの飲料製造工程で用いられる充填装置においては、製造中に充填用バルブユニット等の経年劣化により充填量の不良が発生することがある。このような充填量の不良の容器は、充填装置の下流側に設置されている検出機等により、充填不良容器として判断され完全に排除される。
充填用バルブユニットの不良や故障に起因して充填不良が発生した場合には、ビールなどの飲料製造ラインの装置を停止して、不良の発生原因となった充填用バルブユニットを特定してこのものを良品のものと交換する必要がある。
充填用バルブユニット等のフィリングバルブの不良を検出する従来技術として、下記の特許文献１〜４等が挙げられる。
しかしながら、上記提案の従来の技術では、フィリングバルブ（充填用バルブユニット）の不良を検出して、不良バルブを特定することはある程度可能であるといえるが、不良バルブのどの部位が不良となっているのかまでは特定することができない。そのため、不良部位のみ（例えば、バルブパーツのみ）を交換することはできず、不良と判断されたフィリングバルブ（充填用バルブユニット）をまるごと交換する必要がある。
充填用バルブユニットの交換作業は、例えば、以下の要領で行なわれる。すなわち、飲料をビールとして説明すると、（１）まず最初に、製造運転中の充填装置に配置されていた複数の充填用バルブユニットの中から不良の充填用バルブユニットを特定する。（２）充填装置に蓄えられたビールと配管中のビールを空にする。（３）該当する不良充填用バルブユニットを良品と交換する。（４）充填用バルブユニットを含む充填装置及びビール配管等の充填に係る全設備を洗浄する工程を実施する。（５）洗浄工程が完了すると充填装置にビールを蓄える。（６）充填装置にビールが蓄えられるとビール充填作業が開始される。
このように不良と判断されたフィリングバルブ（充填用バルブユニット）をまるごと交換する場合には、交換後に充填装置の洗浄も必要となり、稼動停止しなければならない時間が極めて長い時間となる。交換部品のコストもかさむことになる。
また、実製品として使用される缶にエアチューブを介して圧力ゲージを付けて缶内圧を見るツールである「ゲージ缶」と呼ばれているものが存在する。これは元々は、実製品として使用される缶に手で触れることにより、加圧時の缶の膨張等を手の感触により感知していた方法を可視化したものである。しかしながら、このものでは缶胴部の肉厚が薄いためにシール性が悪く、エアチューブの接続口から内部の気体が漏れることがあり、耐久性も悪く、加圧力の高い状態ではリーク検査用のツールとして実用上、長期間安定的に使用することができなかった。
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は上記の問題点を解決し、不良として判断されたフィリングバルブ（充填用バルブユニット）の不良部位を特定し、この不良部位のパーツのみを交換することで、充填装置の稼動停止時間を大幅に短縮し、交換部品コストを低く抑えることができるとともに、検出の信頼性および安定性の高いフィリングバルブ（充填用バルブユニット）の不良部位検出用器具、およびこれを用いた検出方法を提供することにある。
このような課題を解決するために本発明は、充填用バルブユニット内に用いられている複数の弁部の不良部位を検出するために用いられる不良部位検出用器具であって、該不良部位検出用器具は、内部空間を形成するように胴部および開口部を備える容器状本体と、容器状本体の内部空間の内圧が測定できるように胴部に直接または間接に取り付けられた圧力測定手段とを有し、前記容器状本体の開口部は、充填用バルブユニットに備え付けられた充填ヘッド部と当接して密封シールができるようになっており、前記容器状本体の胴部の肉厚は少なくとも３ｍｍ以上であり、充填用バルブユニットの弁作動に基づく容器状本体の内部空間の内圧を圧力測定手段により測定して弁部の不良部位を検出することができるように構成される。
また、本発明の好ましい態様として、前記圧力測定手段は、（１）表示部位と測定部位が一体化されたもの、（２）表示部位と測定部位が分離されており、両者の間が配線で接続されてなるもの、（３）表示部位と測定部位が分離されており、両者の間がワイヤレス信号で接続されてなるもの、または（４）容器状本体からエア配管で延長された端部に形成されているもの、として構成される。
また、本発明の不良部位検出対象となる充填用バルブユニットは、ダイヤフラム弁であるカウンター弁、フラッシングリターン弁、スニフト弁を有するエアーオペレーションバルブユニットを備えるとともに、フラッシング操作、カウンター操作、飲料充填操作、スニフト操作ができる構造であり、前記フラッシング操作は、カウンターラインから容器内に置換用ガスを流入させて容器内を置換用ガスで置換させるとともに、容器内に貯留していた初期貯留ガスをフラッシングリターンラインから排出してなる操作であり、前記カウンター操作は、置換ガスで置換された容器内圧力とカウンターラインからの圧力を同圧とするまでの操作であり、前記飲料充填操作は、主液ラインから飲料を充填させるとともに、容器内に充填していた置換用ガスを飲料と置換するとともにカウンターラインからフィラーチャンバーに戻す操作であり、前記スニフト操作は、容器ヘッドスペースに残存する置換用ガスの一部をスニフトラインから排出させて容器ヘッドスペース圧力を大気圧と同圧にする操作であるように構成される。
また、本発明の不良部位検出対象となる充填用バルブユニットは、飲料充填操作に用いられる少なくとも１つの動作機器を備え、該動作機器は、飲料を充填する際に充填ヘッド部を容器口に当接させるための容器口シール開閉用昇降装置と、飲料が容器内に流入して飲料が充填できるようにするための液弁開閉用の昇降装置の少なくとも１つを有して構成される。
また、本発明の不良部位検出対象となる充填用バルブユニットは、バルブ筐体と、このバルブ筐体の内部の軸方向に沿って装着されるバルブ軸体とを備え、前記バルブ筐体の内周面には弁座が形成され、前記バルブ軸体の外周部には弁体部が形成され、前記バルブ軸体は、前記液弁開閉用昇降装置により軸方向に上下動可能な機構を有していることにより、充填用バルブユニットの充填バルブ軸体を任意に可動させて弁座と弁体部の離接による弁の開閉ができるようになっているように構成される。
本発明は、上記充填用バルブユニットの不良部位検出用器具を用いた充填用バルブユニットの不良部位検出方法であって、該検出方法は、不良部位検出用器具の容器状本体の開口部と、充填用バルブユニットに備え付けられた充填ヘッド部とを当接させて密封シールさせた後、充填用バルブユニットの弁作動に基づく容器状本体の内部空間の内圧を圧力測定手段により測定し、所望の圧力値が得られるか否かの判断によって弁部の不良部位を検出してなるように構成される。
本発明の充填用バルブユニットの不良部位検出方法の好ましい態様として、飲料充填操作ができない状態で、エアーオペレーションバルブユニットのカウンター弁を「開」、エアーオペレーションバルブユニットのフラッシングリターン弁を「閉」、エアーオペレーションバルブユニットのスニフト弁を「閉」の状態とし、カウンターラインから不良部位検出用器具に置換用ガスを流入させた状態で器具内の圧力を測定する第１の測定工程と、前記第１の測定工程の状態から、エアーオペレーションバルブユニットのカウンター弁を「閉」の状態し、次いで、エアーオペレーションバルブユニットのフラッシングリターン弁を「開」の状態とし、器具内の圧力を測定する第２の測定工程と、前記第１の測定工程の状態から、エアーオペレーションバルブユニットのカウンター弁を「閉」の状態し、次いで、エアーオペレーションバルブユニットのスニフト弁を「開」の状態とし、器具内の圧力を測定する第３の測定工程と、を有し構成される。
なお、本発明の創案に至るまでには以下に述べるような充填用バルブユニットの不良部位を調査した結果が内在している。すなわち、本発明に係る発明者らが、交換した不良の充填用バルブユニットを調査した結果、不良発生部位の大半は、ダイヤフラムシート（ダイヤフラム弁）である。従って、充填不良がダイヤフラムシートに起因するか否かの判断ができて、充填不良がダイヤフラムシートに起因することが確認できれば十分な判定といえる。この判断が可能となることにより、かなりの高い確率で生じるダイヤフラム弁のみの交換であれば充填装置の洗浄が不要となり稼動停止時間を短縮でき、部品コストを低く押さえることができるのである。
本発明の充填用バルブユニットの不良部位検出用器具は簡易な構造からなり、取り扱いが極めて簡単であり、しかも充填装置の作動状態を利用して、充填不良がダイヤフラム弁に起因するか否かの判断が迅速かつ確実に行える。ダイヤフラム弁のみの交換であれば充填装置の洗浄が不要となり稼動停止時間を短縮でき、さらには部品コストを低く押さえることができる。
以下、本発明の充填用バルブユニットの不良部位検出用器具、およびこれを用いた不良部位の検出方法の実施形態について、「ビール等飲料」の充填工程を例にとって詳細に説明する。
「ビール等飲料」の充填に際して用いられるロータリー充填装置は、すでにビール等飲料の製造工程等における充填装置としてすでに周知となっており、回転駆動される水平回転部材の水平円周上に、等ピッチに配置された複数の充填用バルブユニットを備える構造を有している。そして、ロータリー充填装置の回動とともに複数の充填用バルブユニットを介して容器内への飲料の充填操作が行なわれるようになっている。
（本発明の充填用バルブユニットの不良部位検出用器具の説明）
本発明の充填用バルブユニットの不良部位検出用器具は、充填用バルブユニットと組み合わせた状態で検査に供し、充填用バルブユニットに用いられている複数の弁部の不良部位を検出するために用いられる。
本発明の充填用バルブユニットの不良部位検出用器具は、充填用バルブユニットと組み合わせた状態で検査に供し、充填用バルブユニットに用いられている複数の弁部の不良部位を検出するために用いられる。
図１０に示されるように、本発明の充填用バルブユニットの不良部位検出用器具２００（以下、単に「不良部位検出用器具２００」と称す）は、飲料の収納部である内部空間Ｐを形成するように構成された胴部２１１および開口部２１２を備える容器状本体２１０と、容器状本体の内部空間の内圧が測定できるように胴部２１１に直接または間接に取り付けられた圧力計２２０（圧力測定手段の好適な一例）を有している。
不良部位検出用器具２００の容器状本体２１０は、飲料が充填される容器と略同じ形状を有しているように構成することが望ましい。例えば、缶容器であれば缶と同じ形状かなる金属部材により作製される。なお、フィリングバルブに嵌合でき、置換ガスを密封できる材料であれば特に金属に限定されない。
本発明における容器状本体２１０の開口部２１２は、後述する充填用バルブユニットに備え付けられた充填ヘッド部と当接して密封シールができるようになっており、充填用バルブユニットの弁作動に基づく容器状本体の内部空間の内圧を圧力計２２０により測定して弁部の不良部位を検出することができるようになっている。
図１０に示される圧力計２２０は、胴部２１１に直接、取り付けられて一体化されたものである。しかしながら、この形態に限定されることなく、図示はしていないが、表示部位と測定部位が分離されており、両者の間が配線で接続されてなる圧力計や、表示部位と測定部位が分離されており、両者の間がワイヤレス信号で接続されてなる圧力計を用いてもよい。表示部位と測定部位が分離されている場合において、測定部位の取付位置は、容器状本体の胴部に限定されない。例えば、容器状本体内部の底部に取り付けてもよい。配線接続タイプの圧力計は、狭い場所等で、一体型ではオペレータが視認しずらく少し離れた場所から表示を見たい場合に特に便利である。また、無線や赤外線等の信号で表示されるワイヤレス信号接続タイプの圧力計は、配線接続タイプのものよりさらに離れた場所から表示を見たい場合に便利である。また、図１１に示されるように、胴部２１１からエア配管３００を連通させた状態で延長設置して、その配管３００の先端部に圧力計２２０を取り付けるようにしてもよい。なお、エア配管の代わりにエアチューブを用いることも可能である。
胴部２１１の肉厚は少なくとも３ｍｍ以上、より好ましくは、３〜９ｍｍ程度とされる。胴部２１１の肉厚が３ｍｍ未満となると、接続口とのシール性を長期間保つことが困難となり、接続口から容器状本体内部の気体が漏れることがあり、信頼性、耐久性および安定性に欠けてしまうという不都合が発生する。
このような本発明の不良部位検出用器具２００は簡易な構造からなり廉価、かつ取り扱いが極めて簡単である。しかも後述するように充填装置の作動状態を利用して、充填不良がダイヤフラム弁に起因するか否かの判断が迅速かつ確実に行える。
このような不良部位検出用器具２００は、前述したように充填用バルブユニットと組み合わせた状態で検査に供される。以下、検査の対象となる充填用バルブユニットについて詳細に説明する。
（充填用バルブユニットの構成）
検査の対象となる充填用バルブユニット１の構成を図１〜図６に基づいて説明する。
検査の対象となる充填用バルブユニット１の構成を図１〜図６に基づいて説明する。
なお、本実施の形態における充填用バルブユニットにおいて、取り扱われる飲料の好適な一例としてビールを取り挙げて説明する。
図１〜図５はそれぞれ、検査の対象となる充填用バルブユニット１の構造および充填工程における操作を説明するための概略模式図であり、特に図１は構造を分かりやすく説明するために、断面部分をハッチで明瞭に表示してあるが、図２〜図５は、特に、配管やユニット内部を流通する流体の流れを表示することを主目的としており、断面ハッチの記載は省略してある。図６は、ユニット上部の構造をよりメカニカルに示した図面である。
検査の対象となる充填用バルブユニット１は、量産ラインのロータリー充填装置に着脱（装着・分離）可能になっている。着脱面は図１に示されるＡ−Ａラインの箇所である。
ロータリー充填装置からの充填機能を発揮するために接続される主液ライン７０、カウンターライン３１、スニフトライン１１１、フラッシングリターンライン１０１との接続が図１に示されるＡ−Ａラインの同一面の箇所で行なわれる。
そのため、充填用バルブユニット１はＡ−Ａラインの同一面の箇所で接続口となる主液ライン接続口７１ａ、カウンターライン接続口３２ａ、スニフトライン接続口１１２ａ、フラッシングリターンライン接続口１０２ａを備えている。なお、図１における符号２０は管連結ユニットを示している。
このような接続によって充填用バルブユニット１は、フラッシング操作、カウンター操作、飲料充填操作、スニフト操作ができるようになっている。
これらの各操作は充填用バルブユニットの構造の特定する一つの要素になるものであり、各操作については後述する。
前記検査の対象となる充填用バルブユニット１は、図１に示されるように下方を開放し得るバルブ筐体８０と、このバルブ筐体８０の内部の軸方向に沿って装着されるバルブ軸体９０とを備えている。そして、バルブ筐体８０の下部内周面には内側に突出したリング状の弁座８２が形成され、この一方で、前記バルブ軸体９０の下部外周部には、上記弁座８２とシール弁を構成すべき弁体部９２が形成されている。
バルブ軸体９０の上部は液弁開閉用のエアーシリンダー８に連結されており、この液弁開閉用のエアーシリンダー８のストローク駆動により、バルブ軸体９０は軸方向に上下動できるようになっている。この上下運動に伴い、弁座８２と弁体部９２の離接による弁の開閉ができるようになっており、例えば、弁が「開」の状態で容器２内にビールが充填される（後述する図４の状態）。なお、液弁開閉用のエアーシリンダー８は、エアー供給なしの状態で液弁が開いた状態を保つ仕様としておくことが望ましい。
また、前記バルブ軸体９０の内部軸方向にはカウンタ孔９４が形成されている。このカウンタ孔９４の上部には横孔９４ａが形成されており、この横孔９４ａを介してバルブ筐体８０に内に形成された配管３４、エアーオペレーションバルブユニット１００内に形成されたカウンター弁配管３３（カウンター弁３５を備えている）、バルブ筐体８０に内に形成された配管３２をそれぞれ介してカウンター管３１に連通されるようになっている。
カウンター管３１は、図示していない液タンクであるフィラーボールの上部加圧用空間部と連通している。そして、主液ライン７０から容器内にビールを充填する際（図４の液弁が開の状態）、ビールと置換される容器内の気体がカウンター孔９４を介してフィラーボールに戻される。つまり、カウンター孔９４は、ビール供給のための加圧源であるフィラーボールの上部空間と連通することができるようになっている。
前記バルブ筐体８０の下部の肉厚内には、気体抜き空間８９が所定の高さまで肉厚内にリング状に形成されている。この気体抜き空間８９は、容器２内の気体を放出するために最終的にフラッシングリターン管１０１およびスニフト管１１１にそれぞれ連通可能となっている。すなわち、フラッシングリターン管１０１との連結については、バルブ筐体８０内に形成された配管１０２、エアーオペレーションバルブユニット１００内に形成されたフラッシングリターン弁配管１０３（フラッシングリターン弁１０５を備えている）を介してフラッシングリターン管１０１に連通されている。同様に、スニフト管１１１との連結については、バルブ筐体８０に内に形成された配管１１２、エアーオペレーションバルブユニット１００内に形成されたスニフト弁配管１１３（スニフト弁１１５を備えている）を介してスニフト管１１１に連通されている。
エアーオペレーションバルブユニット１００は、図１の矢印Ｂ−Ｂラインの同一面の箇所から着脱可能に設置されている交換パーツである（この構造をより分かりやすくするために、図１２には、充填用バルブユニット１におけるエアーオペレーションバルブユニット１００の配置を示す図面が斜視図として描かれている）。従って、エアーオペレーションバルブユニット１００内に形成された、カウンター弁３５、フラッシングリターン弁１０５、スニフト弁１１５等に作動不良の故障が生じた場合、滅菌済みの新たなエアーオペレーションバルブユニット１００にそっくり取り替えてやればすぐさま稼動できるような構造となっている。
また、充填用バルブユニット１の上部には、飲料を充填する際に充填ヘッド部４０を容器口に当接させるための容器口シール開閉用エアーシリンダー４が設置されている。すなわち、容器口シール開閉用エアーシリンダー４のストローク駆動により、連結シャフト２９（図１（下部の一部分が部分的に記載）、図６参照）を介して充填ヘッド部４０が軸方向に上下動できるようになっている。
この上下運動に伴い、容器２の容器口と充填ヘッド部４０との離接ができるようになっている。実際に容器口と接する充填ヘッド部４０の下端部分にはリング状のシール部材４１が形成されている。
このような容器口シール開閉用エアーシリンダー４および連結シャフト２９の動きに関する構造を図６に基づきさらに説明する。図６に示されるように容器口シール開閉用エアーシリンダー４は、立設されたシャフト２１，２５の上部に固定されている天板４に固着されており、容器口シール開閉用エアーシリンダー４のピストンアーム４ａの先端には連結部材４ｂが固着されており、この連結部材４ｂが、摺動部材２３，２７と係合している。この摺動部材２３，２７は、シャフト２１，２５に摺動可能に被着されており、摺動部材２７には連結シャフト２９が固着されている。このような構成のもとに、容器口シール開閉用エアーシリンダー４をストローク駆動させることにより、連結シャフト２９を介して充填ヘッド部４０（図１）を軸方向に上下動させることができるようになっている。
このような充填用バルブユニット１は、上述したように本生産のロータリー充填装置に組み込まれて実際に充填操作される際に、フラッシング操作、カウンター操作、飲料充填操作、スニフト操作ができるようになっている。これらの各操作について以下説明する。
（１）フラッシング操作
まず、図１に示されるごとく容器（ビールの場合、通常、缶容器）の供給が行なわれる。この時、容器口とユニットの充填ヘッド部４０との密閉はされておらず一定の距離が空けられている。この時、一般にはカウンター弁３５を「開」にして、カウンター管３１から炭酸ガス（ＣＯ2）を供給して、ユニット中央のカウンター孔９４から炭酸ガスを容器内に流入させるいわゆるノンシールフラッシングが行なわれる。
まず、図１に示されるごとく容器（ビールの場合、通常、缶容器）の供給が行なわれる。この時、容器口とユニットの充填ヘッド部４０との密閉はされておらず一定の距離が空けられている。この時、一般にはカウンター弁３５を「開」にして、カウンター管３１から炭酸ガス（ＣＯ2）を供給して、ユニット中央のカウンター孔９４から炭酸ガスを容器内に流入させるいわゆるノンシールフラッシングが行なわれる。
次いで、図２に示されるようにフラッシングリターン弁１０５が「開」とされるとともに、容器口シール開閉用エアーシリンダー４のストローク動作により、容器口とユニットの充填ヘッド部４０との密閉がなされ、フラッシング操作の開始となる。すなわち、フラッシング操作は、カウンターライン３１から容器２内に炭酸ガス等の置換用ガスを流入させて容器内を置換用ガスで置換させるとともに、容器内に貯留していた空気等の初期貯留ガスをフラッシングリターンライン１０１から排出してなる操作である。流体の流れの詳細は図中の矢印→の動きを参照されたい。
（２）カウンター操作
次いで行われるカウンター操作は、図３に示されるようにフラッシングリターン弁１０５を「閉」とすることで、炭酸ガス等の置換ガスで置換された容器内圧力とカウンターライン３１からの圧力を同圧とするまでの操作であり、略同圧となった時点、すなわち容器内の空気が完全に炭酸ガス置換が終了した時点で完了する。流体の流れの詳細は図中の矢印→の動きを参照されたい。
次いで行われるカウンター操作は、図３に示されるようにフラッシングリターン弁１０５を「閉」とすることで、炭酸ガス等の置換ガスで置換された容器内圧力とカウンターライン３１からの圧力を同圧とするまでの操作であり、略同圧となった時点、すなわち容器内の空気が完全に炭酸ガス置換が終了した時点で完了する。流体の流れの詳細は図中の矢印→の動きを参照されたい。
（３）飲料充填操作
次いで行われる飲料充填操作は、図４に示されるように主液ライン７０からビール飲料を充填させるとともに、容器内に充填されていた大部分の置換用ガス（ＣＯ2）をビール飲料と置換するとともに置換用ガス（ＣＯ2）をカウンターライン３１からフィラーチャンバー（図示していない）に戻す操作である。すなわち、主液ライン７０からビール飲料を充填させるために、液弁開閉用のエアーシリンダー８が上方にストローク駆動して、これにより弁座８２と弁体部９２とは離れて、液弁は「開」の状態となり容器２内にビールが充填される。所定の充填量を充填した時点で、液弁開閉用のエアーシリンダー８が下方にストローク駆動して、これにより弁座８２と弁体部９２とは接合されて、液弁は「閉」の状態となり充填が完了する。充填量は、通常、タービンメーター７５により計量される。
次いで行われる飲料充填操作は、図４に示されるように主液ライン７０からビール飲料を充填させるとともに、容器内に充填されていた大部分の置換用ガス（ＣＯ2）をビール飲料と置換するとともに置換用ガス（ＣＯ2）をカウンターライン３１からフィラーチャンバー（図示していない）に戻す操作である。すなわち、主液ライン７０からビール飲料を充填させるために、液弁開閉用のエアーシリンダー８が上方にストローク駆動して、これにより弁座８２と弁体部９２とは離れて、液弁は「開」の状態となり容器２内にビールが充填される。所定の充填量を充填した時点で、液弁開閉用のエアーシリンダー８が下方にストローク駆動して、これにより弁座８２と弁体部９２とは接合されて、液弁は「閉」の状態となり充填が完了する。充填量は、通常、タービンメーター７５により計量される。
なお、充填後にホールド時間があり、この時点でカウンター弁３５は「閉」とされる。流体の流れの詳細は図中の矢印→の動きを参照されたい。
（４）スニフト操作
次いで行われるスニフト操作は、図５に示されるように容器ヘッドスペースに残存する置換用ガス（ＣＯ2）の一部をスニフトライン１１１から排出させて容器内ヘッドスペースの圧力を大気圧と同圧にする操作である。すなわち、スニフト弁１１５は「開」とされ、容器内ヘッドスペースの圧力が大気圧と同圧になるようにスニフトライン１１１から置換用ガス（ＣＯ2）の一部を逃がす操作が行われる。流体の流れの詳細は図中の矢印→の動きを参照されたい。
次いで行われるスニフト操作は、図５に示されるように容器ヘッドスペースに残存する置換用ガス（ＣＯ2）の一部をスニフトライン１１１から排出させて容器内ヘッドスペースの圧力を大気圧と同圧にする操作である。すなわち、スニフト弁１１５は「開」とされ、容器内ヘッドスペースの圧力が大気圧と同圧になるようにスニフトライン１１１から置換用ガス（ＣＯ2）の一部を逃がす操作が行われる。流体の流れの詳細は図中の矢印→の動きを参照されたい。
このような一連の充填工程が完了した後の例えば缶容器は、次工程で缶蓋の取り付け、缶蓋の巻き締め等の操作が行なわれる。
なお、エアーオペレーションバルブユニット１００に配置されているカウンター弁３５、フラッシングリターン弁１０５、スニフト弁１１５の各弁はダイヤフラム弁を有し構成されており、エアーオペレート（空圧操作）により弁の開閉が行なえるようになっている。
（充填用バルブユニットの不良部位検出方法）
次いで、不良部位検出用器具２００を用いて、充填用バルブユニットの不良部位を検出する方法について述べる。
次いで、不良部位検出用器具２００を用いて、充填用バルブユニットの不良部位を検出する方法について述べる。
（１）まず、最初に、充填不良が発生している充填用バルブユニットを特定する。その操作は、例えば、以下の要領で行なわれる。
ロータリー充填装置（フィラ）において、回転駆動される水平回転部材の水平円周上に、等ピッチに配置された複数の充填用バルブユニットは、それぞれ個別の番号が付番されている。実際に充填操作を行い、充填量に過不足が生じた場合、例えば充填用バルブユニット毎に取り付けられているタービンメーター７５（図１）の計量値により充填量の過不足が検知され、充填量の異常を知らせるアラームが鳴るとともに、該充填用バルブユニットの番号が充填装置の操作盤の画面に表示されることにより、充填量に過不足が生じた充填用バルブユニットが特定される。
（２）次いで、この特定された充填用バルブユニットについて、本発明の不良部位検出用器具２００を用いて不良部位の検出方法が行なわれる。すなわち、充填用の容器２に代えて、不良部位検出用器具２００を用い、この不良部位検出用器具２００の容器状本体２１０の開口部２１２と、充填用バルブユニット１に備え付けられた充填ヘッド部４０とを当接させて密封シールさせた後、充填用バルブユニット１の弁作動に基づく容器状本体２１０の内部空間の内圧を圧力計２２０により測定し、所望の圧力値が得られるか否かの判断によって弁部の不良部位を検出する。
より具体的な操作手順を図７〜図９に基づき詳細に説明する。
まず最初に図７に示されるように、不良部位検出用器具２００の容器状本体２１０の開口部２１２と、充填用バルブユニット１に備え付けられた充填ヘッド部４０とを当接させて密封シールの状態を形成させる。
まず最初に図７に示されるように、不良部位検出用器具２００の容器状本体２１０の開口部２１２と、充填用バルブユニット１に備え付けられた充填ヘッド部４０とを当接させて密封シールの状態を形成させる。
次いで、弁座８２と弁本体９２を当接させて飲料充填操作ができない状態で、エアーオペレーションバルブユニット１００のカウンター弁３５を「開」、エアーオペレーションバルブユニット１００のフラッシングリターン弁１０５を「閉」、エアーオペレーションバルブユニット１００のスニフト弁１１５を「閉」の状態とし、カウンターライン３１から不良部位検出用器具２００に置換用ガスを流入させた状態で器具内の圧力を圧力計２２０で測定する（第１の測定工程）。不良部位検出用器具２００内に流入されたガスの逃げ道はないので、エアーオペレーションバルブユニット１００のカウンター弁３５の作動が正常であればカウンターライン３１からの圧力がそのまま圧力計２２０に表示される（例えば圧力「Ｐ１」）。
次いで、図７に示される前記第１の測定工程の状態（圧力Ｐ１の状態）から、図８に示されるようにエアーオペレーションバルブユニットのカウンター弁３５を「閉」の状態し、しかる後、エアーオペレーションバルブユニットのフラッシングリターン弁１０５を「開」の状態とし、器具内の圧力を圧力計２２０で測定する（第２の測定工程）。エアーオペレーションバルブユニット１００のフラッシングリターン弁１０５の作動が正常であれば、圧力計２２０に表示される圧力は圧力「Ｐ１」の状態から圧力「零」（ゲージ圧が「零」すなわち、大気圧と同圧という意味である）の状態になる。
次いで、図７に示される前記第１の測定工程の状態（圧力Ｐ１の状態）から、図９に示されるようにエアーオペレーションバルブユニットのカウンター弁３５を「閉」の状態し、しかる後、エアーオペレーションバルブユニットのスニフト弁１１５を「開」の状態とし、器具内の圧力を圧力計２２０で測定する（第３の測定工程）。エアーオペレーションバルブユニット１００のスニフト弁１１５の作動が正常であれば、圧力計２２０に表示される圧力は圧力「Ｐ１」の状態から圧力「零」（ゲージ圧が「零」すなわち、大気圧と同圧という意味である）の状態になる。
このような第１の測定工程〜第３の測定工程によって、エアーオペレーションバルブユニット１００全体が正常に作動しているかどうか判断できる。前述したように、充填に際してのトラブルがほとんどこのエアーオペレーションバルブユニット１００の動作不良に起因しているという知見のもとに、エアーオペレーションバルブユニット１００のいずれかの弁の動作不良が検出された場合には、エアーオペレーションバルブユニット１００をそっくり新しいものに替えてやればよい。このような交換のみであれば充填装置の洗浄が不要となり稼動停止時間を短縮でき、しかも部品コストを低く押さえることができるのである。
なお、本発明における充填用バルブユニットの不良部位検出用器具を用いて、充填用バルブユニットの漏れ検査をすることも可能である。例えば、カウンタを張った状態でカウンタ弁を閉め、そのままの状態を維持して圧力が保持できれば他の弁の漏れはほぼないと判断でき、逆に大気圧の状態で弁体を全て閉め、圧力が上昇しなければカウンタ弁はほぼ漏れなしと分かる。
なお、本発明の実施形態においては、ビール飲料の缶の充填について記載してきたが、これに限定されることなく、例えば、アルコール飲料、ノンアルコール飲料等の飲料の缶容器、壜、ペット容器、樽等の容器の充填に適用できる。
本発明は、容器内へ飲料を充填するフィリング操作を有する飲料製品製造産業に利用できる。
１…充填用バルブユニット
３１…カウンターライン
３５…カウンター弁
４０…充填ヘッド部
７０…主液ライン
８０…バルブ筺体
８２…弁座
９０…バルブ軸体
９２…弁体部
２００…充填用バルブユニットの不良部位検出用器具
２１０…容器状本体
２１１…胴部
２１２…開口部
２２０…圧力計
３１…カウンターライン
３５…カウンター弁
４０…充填ヘッド部
７０…主液ライン
８０…バルブ筺体
８２…弁座
９０…バルブ軸体
９２…弁体部
２００…充填用バルブユニットの不良部位検出用器具
２１０…容器状本体
２１１…胴部
２１２…開口部
２２０…圧力計
Claims (7)
- 充填用バルブユニット内に用いられている複数の弁部の不良部位を検出するために用いられる不良部位検出用器具であって、
該不良部位検出用器具は、内部空間を形成するように胴部および開口部を備える容器状本体と、容器状本体の内部空間の内圧が測定できるように胴部に直接または間接に取り付けられた圧力測定手段とを有し、
前記容器状本体の開口部は、充填用バルブユニットに備え付けられた充填ヘッド部と当接して密封シールができるようになっており、前記容器状本体の胴部の肉厚は少なくとも３ｍｍ以上であり、充填用バルブユニットの弁作動に基づく容器状本体の内部空間の内圧を圧力測定手段により測定して弁部の不良部位を検出することができるようになっていることを特徴とする充填用バルブユニットの不良部位検出用器具。 - 前記圧力測定手段は、（１）表示部位と測定部位が一体化されたもの、（２）表示部位と測定部位が分離されており、両者の間が配線で接続されてなるもの、（３）表示部位と測定部位が分離されており、両者の間がワイヤレス信号で接続されてなるもの、または（４）容器状本体からエア配管で延長された端部に形成されているもの、として構成されてなる請求項１に記載の充填用バルブユニットの不良部位検出用器具。
- 前記不良部位検出対象となる充填用バルブユニットは、ダイヤフラム弁であるカウンター弁、フラッシングリターン弁、スニフト弁を有するエアーオペレーションバルブユニットを備えるとともに、フラッシング操作、カウンター操作、飲料充填操作、スニフト操作ができる構造であり、
前記フラッシング操作は、カウンターラインから容器内に置換用ガスを流入させて容器内を置換用ガスで置換させるとともに、容器内に貯留していた初期貯留ガスをフラッシングリターンラインから排出してなる操作であり、
前記カウンター操作は、置換ガスで置換された容器内圧力とカウンターラインからの圧力を同圧とするまでの操作であり、
前記飲料充填操作は、主液ラインから飲料を充填させるとともに、容器内に充填していた置換用ガスを飲料と置換するとともにカウンターラインからフィラーチャンバーに戻す操作であり、
前記スニフト操作は、容器ヘッドスペースに残存する置換用ガスの一部をスニフトラインから排出させて容器ヘッドスペース圧力を大気圧と同圧にする操作である請求項１または請求項２に記載の充填用バルブユニットの不良部位検出用器具。 - 前記不良部位検出対象となる充填用バルブユニットは、飲料充填操作に用いられる少なくとも１つの動作機器を備え、該動作機器は、飲料を充填する際に充填ヘッド部を容器口に当接させるための容器口シール開閉用昇降装置と、飲料が容器内に流入して飲料が充填できるようにするための液弁開閉用の昇降装置の少なくとも１つである請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の充填用バルブユニットの不良部位検出用器具。
- 前記検査の対象となる充填用バルブユニットは、バルブ筐体と、このバルブ筐体の内部の軸方向に沿って装着されるバルブ軸体とを備え、
前記バルブ筐体の内周面には弁座が形成され、前記バルブ軸体の外周部には弁体部が形成され、前記バルブ軸体は、前記液弁開閉用昇降装置により軸方向に上下動可能な機構を有していることにより、充填用バルブユニットの充填バルブ軸体を任意に可動させて弁座と弁体部の離接による弁の開閉ができるようになっている請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の充填用バルブユニットの不良部位検出用器具。 - 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の充填用バルブユニットの不良部位検出用器具を用いた充填用バルブユニットの不良部位検出方法であって、
該検出方法は、不良部位検出用器具の容器状本体の開口部と、充填用バルブユニットに備え付けられた充填ヘッド部とを当接させて密封シールさせた後、充填用バルブユニットの弁作動に基づく容器状本体の内部空間の内圧を圧力測定手段により測定し、所望の圧力値が得られるか否かの判断によって弁部の不良部位を検出してなることを特徴とする充填用バルブユニットの不良部位検出方法。 - 飲料充填操作ができない状態で、エアーオペレーションバルブユニットのカウンター弁を「開」、エアーオペレーションバルブユニットのフラッシングリターン弁を「閉」、エアーオペレーションバルブユニットのスニフト弁を「閉」の状態とし、カウンターラインから不良部位検出用器具に置換用ガスを流入させた状態で器具内の圧力を測定する第１の測定工程と、
前記第１の測定工程の状態から、エアーオペレーションバルブユニットのカウンター弁を「閉」の状態し、次いで、エアーオペレーションバルブユニットのフラッシングリターン弁を「開」の状態とし、器具内の圧力を測定する第２の測定工程と、
前記第１の測定工程の状態から、エアーオペレーションバルブユニットのカウンター弁を「閉」の状態し、次いで、エアーオペレーションバルブユニットのスニフト弁を「開」の状態とし、器具内の圧力を測定する第３の測定工程と、
を有してなる請求項６に記載の充填用バルブユニットの不良部位検出方法。
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