JP4289979B2 - 液体充填装置 - Google Patents

Description

本発明は液体充填装置に関し、詳しくは各種液体の中でも特に高精度に充填量の制御を要望される薬液、輸液等の液体をビン、袋等の容器に正確に充填できる液体充填装置に関する。

従来、液体を正確に充填するための装置として、特許第３４５４８７５号記載の液体充填機がある。この液体充填機は、タンクから充填ノズルまでの液体を導く液通路を「可撓性チューブ」で形成し、この可撓性チューブを複数の押圧部材で押圧することによりその流量を複数段階に制御する構造としてある。

上記従来の液体充填機では、液通路を可撓性チューブで形成し、通路を閉じる時は押圧部材でチューブを押圧し、開くときは押圧部材の押圧を解除すると共に可撓性チューブの復元力を利用するようになっているので、液通路を元の正常な大きさに戻す際にはチューブの復元時間等にバラツキが生じ一定に保つことが難しく、充填量の精度維持にも影響するものであった。すなわち流通路に可撓性チューブを用いていることは、流通路を閉じるために可撓性チューブを押圧する際の押圧力や速度は長期間にわたり一定状態に維持することはでき得るものの、可撓性チューブを開く場合は、可撓性チューブの材質本来の復元力に頼るため、その拡開速度等はますます一定に保ち難く、また長期間の使用する際はこれに材質の疲労や劣化が加わるとその傾向がさらに激しくなり、充填量の調整も困難となる。そのため液体を高精度に充填する装置としては不適合といわざるを得ないものである。
特許第３４５４８７５号（第１項左欄１行〜１０行目及び図１）

本発明は、上記従来の技術が有する問題を解決するためになされたもので、高精度の充填量を要望される液体を、長期間にわたり正確に安定して充填できる液体充填装置を提供することを目的とする。

本発明の液体充填装置は上記目的を達成するためになされたもので、充填液を貯留したタンクから充填ノズルまでを液体を導く液通路として設け、該液通路の一定区間を液通路を強制的に開閉可能とする上流側バルブ手段と下流側バルブ手段で構成し、該上下のバルブ手段は、その内腔の一側面から起立する堰部と該堰部と衝接することで堰部の上方空間通路を遮断する押圧部材とを設けて成り、前記下流側バルブ手段の堰部の起立壁部にはこれを貫通する貫通孔を穿設してあり、充填時に前記押圧部材により前記下流側バルブ手段の前記上方空間通路を前記堰部と離間した前記押圧部材を堰部と衝接させて強制的に全開状態から遮断状態にすることで前記液通路を全開から貫通孔のみに切換るよう制御し、充填停止時に上流側バルブ手段は遮断状態で下流側バルブ手段の遮断状態を解除させることを特徴とするものである。

本発明は、以上の構成を採用した結果、次の効果を得ることができる。すなわち、本発明は液通路を強制的に開閉できる構造のバルブ手段を採用し、下流側のバルブ手段を堰部と該堰部の頂面を押圧して流通路を遮断する押圧部材とを有した構造とし、前記堰部の起立壁部に貫通孔を穿設してあるので、充填時のノズルからの吐出流量を小流量とする場合には、孔径が定められた貫通孔のみからの一定流量に容易に切換えできるので、精密充填の持続が可能になる。また、吐出流量を大流量とし充填速度を速める場合は、押圧部材を作動させることで即刻強制的に流通路を拡大することで対応できる。

以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して説明する。

図１は本発明に係るバルブ手段を用いた液体充填装置の概略正面図であり、図２は、大量充填時におけるバルブ手段の動作を示す一部分の断面図である。また、図３は少量充填時における下流側バルブ手段の動作を示す一部分断面図、図４は充填終了時におけるバルブ手段の動作を示す一部分の断面図、図５は、液体充填停止後に下段側バルブ手段の開く動作により、ノズル先端部の液垂れが吸い上る状態を示す一部分の断面図である。
図６は、本発明の一実施例に用いる、バルブ手段の斜視図であり、図７は、下段側バルブ手段の一実施例を示す分解説明図である。

図１に示すように、本発明の実施例による液体充填装置１は、充填すべき液体を貯留したタンク２と、該タンク２の液体Ａを流出する液通路３を介して流量センサ４、そして適宜の一定区間に上流側バルブ手段５と下流側バルブ手段６が設けられ、この上下流のバルブ手段５，６を介してノズル７から容器８に液体を充填するものである。また、この上下流バルブ手段５，６の開閉のタイミングを流量センサ４からの情報信号により制御できるように制御装置１５が設けられている。ここで、本発明に係る上下のバルブ手段５，６の具体的構成と、作動について図２〜図５及び図６と図７に基づいて詳細に説明する。先ず、図２及び図６と図７に基づいて、上下流のバルブ手段５，６の構成を説明する。

本実施例における上下のバルブ手段５，６は流通路３の末端部に直列状態に連結されており、下流側バルブ手段６の下端部にノズル７が連結されている。この上下流側のバルブ手段５，６は製品名ソフトダイヤフラムバルブ（株式会社フジキン製＜製品番号：ＢＬＣ−Ａ１−７８＞）が使用され、このソフトダイヤフラムバルブは、図７の分解説明図に示すように空気圧力で操作されるアクチュエーター９とアクチュエーター９で強制的に膨らみとへこみ運動するダイヤフラム（押圧部材）１０と、このダイヤフラム１０が嵌合されるボディ部１１からなるものである。ボディ部１１は実質的に液通路３からの液体が通過できる空間通路部１４と、この空間通路１４を通過する液体Ａを堰止め可能な凸状の堰部１３とが形成してあり、前記ダイヤフラム１０が空間通路部１４に膨らむことによって、堰部１３と衝接し液体の流れを遮断し得る構造としてある。本実施例においては、上流側バルブ手段５は以上の構造のものをそのまま採用し、下流側バルブ手段６としては前記堰部１３の起立壁部にこれを貫通する貫通孔１２をあらかじめ穿設しておいたものを使用する。このことで下流側バルブ手段６の腔内にあってはダイヤフラム（押圧部材）１０によって空間通路部１４を遮断状態にあるときも、貫通孔１２を経て一定で少量の液体Ａが通過し得るようにしてある。

次に、本実施例の上下側のバルブ手段５，６の動作について、図１〜図５に基づいて説明する。
先ず、ノズル７は図示しない昇降駆動装置により容器８の底近くまで挿入されて停止する。この時、少なくとも上流側バルブ手段５の押圧手段であるダイヤフラム１０は堰部１３と衝接状態とされ液体Ａは液通路３内で流動せず停止している。続いて上下側バルブ手段５，６はそれぞれのダイヤフラム１０をその押圧している堰部１３から離間する方向に作動されると同時に液体Ａの容器８内への充填が開始され（図２参照）ノズル７は等速で上昇する。充填された液体Ａが予め定めてある所定値に達したことを液量センサ４が検知すると、下流側バルブ手段６の押圧部材（ダイヤフラム）１０が作動し空間通路部１４を遮断する（図３参照）。これにより、ノズル７から流出される充填液の量は貫通孔１２を通過するものに限られるので、図２の状態に比べてノズル７からの液体Ａの吐出量は少なくなる。そして充填されるべき液量が流れたことを液量センサ４が検知すると制御装置１５を介して上流側バルブ手段５の押圧部材（ダイヤフラム）１０が作動し、上流側バルブ手段の腔内空間通路部１４を遮断し充填が終了する（図４参照）。

次に、下流側バルブ手段６の押圧部材（ダイヤフラム）１０が堰部１３から離間する方向に作動（後退）することにより、下流側バルブ手段６の腔内の空間通路部１４の遮断状態が解除されると共に、内容積が増大しサックバック（減圧）現象が起きる。同時にノズル７内の充填液体Ａは下流側バルブ手段６の方へ吸引され、液垂れは防止される（図５参照）。
尚、本実施例では充填の開始に際し、上流側のバルブ手段５の押圧部材（ダイヤフラム）１０の遮断状態の解除させることにより、充填を開始する実施例を示したが、容器８にノズル７を挿入後に下流側のバルブ手段６を遮断状態にした後に上流側のバルブ手段５の遮断状態を解除させ、後に下流側のバルブ手段６の遮断状態を解除させる制御とすることにより、充填の開始に際し、少量の液体Ａを通過させ得るのでより高精度に充填することが可能となることは無論のことである。

本発明に係るバルブ手段を用いた液体充填装置の概略正面図である。 全量充填時におけるバルブ手段の動作（上流下流側共に開）を示す一部分の断面図である。 少量充填時におけるバルブ手段の動作（下流側のみ遮断）を示す一部分の断面図である。 充填終了時におけるバルブ手段の動作（上下流側共に遮断）を示す一部分の断面図である。 液体充填停止後に下流側バルブ手段のみ開とする動作を示す一部分の断面図である。 バルブ手段の一実施例を示す斜視図である。 図６のバルブ手段の分解説明図である。

符号の説明

１．液体充填装置
２．タンク
３．液通路
４．流量センサ
５．上流側バルブ手段
６．下流側バルブ手段
７．ノズル
８．容器
９．アクチュエータ
１０．押圧部材（ダイヤフラム）
１１．ボディ部
１２．貫通孔
１３．堰部
１４．空間通路部
１５．制御装置
Ａ．充填液

Claims (1)

1. 充填液を貯留したタンクから充填ノズルまでを液体を導く液通路として設け、該液通路の一定区間を液通路を強制的に開閉可能とする上流側バルブ手段と下流側バルブ手段で構成し、該上下のバルブ手段は、その内腔の一側面から起立する堰部と該堰部と衝接することで堰部の上方空間通路を遮断する押圧部材とを設けて成り、前記下流側バルブ手段の堰部の起立壁部にはこれを貫通する貫通孔を穿設してあり、充填時に前記押圧部材により前記下流側バルブ手段の前記上方空間通路を前記堰部と離間した前記押圧部材を堰部と衝接させて強制的に全開状態から遮断状態にすることで前記液通路を全開から貫通孔のみに切換えるよう制御し、充填停止時に上流側バルブ手段は遮断状態で下流側バルブ手段の遮断状態を解除させることを特徴とする液体充填装置。

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