JP4366543B2 - ガス詰め充填機 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はガス詰め充填機に関し、より詳しくはスニフト時にガス通路から容器内に排出されるガスによって起こる液の発泡を回避するガス詰め充填機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガス詰め充填機として、ガスと液とを貯留する貯留タンクと、この貯留タンクに接続された充填バルブと、この充填バルブの下方に設けられて、容器を載置する載置台と、液の充填量を検出する充填量検出手段とを備え、
上記充填バルブは、上記貯留タンクに連通されてガスを供給するガス通路と、このガス通路を開閉するガスバルブと、上記貯留タンクに連通されて液を供給する液通路と、この液通路を開閉する液バルブとを備え、
さらに上記充填量検出手段からの信号を入力して容器内の充填量が所定量となったら上記液バルブを閉じる制御装置とを備えたものは知られている。
そして従来一般に、この種のガス詰め充填機では、充填バルブの液通路を外部に連通させるスニフト通路を設け、具体的には液バルブよりも下流側において液通路に連通するスニフト通路を設けるとともに、該スニフト通路にこれを開閉するスニフトバルブを設けている（特開平８-２９５３９６号公報）。
すなわち、この種のガス詰め充填機では高圧状態で充填を行なっているために、容器内の圧力を一気に低下させると内容液が発泡してしまうことから、スニフトバルブにより容器内の圧力を徐々に下げて発泡を回避するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のスニフト構成ではスニフトに時間を要することから充填機の処理能力が損なわれていた。
本発明はそのような事情に鑑み、発泡に至る１次原因を解明し、かつその１次原因を解消することで、従来に比較してスニフト時間を短縮して処理能力に優れたガス詰め充填機を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明では、上記ガス詰め充填機と同一の構成を有するガス詰め充填機において、
上記ガスバルブよりも下流側のガス通路に接続されて該ガス通路内のガスを外部に排出させる第1スニフト通路を設けるとともに、該第1スニフト通路にこれを開閉する第1スニフトバルブを設け、また上記充填バルブに容器内に連通して該容器内のガスを外部に排出させる第２スニフト通路を設けるとともに、該第２スニフト通路にこれを開閉する第２スニフトバルブを設け、
さらに上記第１スニフトバルブの開口面積を第２スニフトバルブの開口面積よりも大きく設定するとともに、上記第１スニフトバルブを第２スニフトバルブと同時かそれよりも早く開放させるように設定し、
また上記制御装置により、上記容器内の液面がガス通路の下端に到達する前に液バルブを閉じて液の充填を停止させるように設定したものである。
【０００５】
【作用】
上述した構成によれば、ガス通路に設けた第１スニフト通路を第１スニフトバルブにより外部に開放させれば、該第１スニフト通路を介してガス通路内に残留するガスおよび容器に残留するガスを放出することができる。
このとき、ガス通路の下端、すなわちガス通路の開口部に対して液はそれよりも下方で充填を停止されているので、ガス通路内に液を吸い込むことなく容器内に残留するガスだけを外部に放出することできる。このとき、ガス通路の開口部と液面との間に充分な空寸を設定しておくのが望ましい。
すなわち、充填バルブの液通路にスニフト通路を設けていた従来では、液の発泡の原因は容器内の圧力低下の進行と密接な関係があると考えられていたが、実際には圧力低下の進行による発泡よりも先にガス通路内から容器内に排出されるガスが原因で発泡に至ることが今回解明されたからである。
したがって、本発明のようにガス通路からガスを排出することによって発泡の１次原因を回避することができるので、従来に比較してスニフトバルブの開口面積を大きく設定して処理能力を向上させることができる。
【０００６】
【実施例】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において、１は本発明を適用した回転式ガス詰め充填機であって、該回転式ガス詰め充填機１は回転自在に設けた回転体２を備えており、この回転体２の円周方向等間隔位置に充填液を充填するための充填バルブ３と、各充填バルブ３の下方位置で容器４を載置するための載置台５が設けられている。
図２に示すように、上記各充填バルブ３は、上部板６に下方を向けて取付けられ、他方、載置台５は図示しない下部板に連結された昇降機構のシリンダピストン７上端に上方を向けて取付けられており、この昇降機構により昇降されるようになっている。
【０００７】
上記各充填バルブ３は、図３に示すように、上部板６に連結した概略筒状のハウジング１０と、このハウジング１０の段付孔１０Ａ内に昇降自在に設けられ、後に詳述するシリンダ機構１１により昇降される中空の液バルブ１２と、この液バルブ１２の外周とハウジング１０の内周との間に形成された液通路１３と、この液バルブ１２の軸部に形成されてガス通路１４の一部を構成する貫通孔１２ａとを備えている。そして、上記ハウジング１０の段付孔１０Ａの段部を弁座１５とするとともに、上記液バルブ１２の下端にリング状の弾性素材からなる弁体１６を取付け、該弁体１６を上記弁座１５に接離させることにより、液通路１３を開閉することができるようにしている。
【０００８】
上記シリンダ機構１１は、ハウジング１０の上端に連結された概略筒状のシリンダハウジング２０と、このシリンダハウジング２０の軸部に形成した段付孔２０Ａと、この段付孔２０Ａ内の中間の中径部２０ａと下方の小径部内２０ｂに気密を保持して摺動自在に嵌合されたピストン２１とを備えており、上記小径部２０ｂを貫通して下方に伸びるピストン２１の下端に上記液バルブ１２を連結している。
また上記ピストン２１の小径な上端は、シリンダハウジング２０の上端を封鎖する蓋部材２２を気密を保持して摺動自在に貫通させて上方に突出させている。
そして上記ピストン２１の中間部外周に設けられて、該ピストン２１とシリンダハウジング２０の中径部２０ａとをシールするシール部材２３と上記蓋部材２２の内周面に設けられて、該蓋部材２２とピストン２１とをシールするシール部材２４との間に密閉した空間を形成し、この空間を第１圧力室２５とするとともに、該第１圧力室２５を図示しない切換弁を介して圧力流体供給源に連通させている。
また上記シール部材２３とシリンダハウジング２０の小径部２０ｂに設けられて、該小径部２０ｂとピストン２１とをシールするシール部材２６との間に密閉された空間を形成し、この空間を第２圧力室２７とするとともに、該第２圧力室２７を図示しない切換弁を開して上記圧力流体供給源に連通させている。
これにより上方の第１圧力室２５を圧力流体供給源に連通させ、下方の第２圧力室２７を大気に連通させた場合には、ピストン２１および液バルブ１２は下降するので、弁体１６が弁座１５に着座して液通路１３を閉鎖するようになる。
他方、上方の第１圧力室２５を大気に連通させ、下方の第２圧力室２７を圧力流体供給源に連通させた場合には、ピストン２１および液バルブ１２は上昇するので、弁体１６が弁座１５から離座して液通路１３を開放するようになる。
なお、上記切換弁は後に詳述する制御装置２８により切換制御されるようになっている。
【０００９】
上記ハウジング１０と液バルブ１２との間に形成した液通路１３は、ハウジング１０に接続したパイプ３０を介してリング状の貯留タンク３１に連通させてあり、このパイプ３０は実質的に液通路１３の一部を構成している。
また上記液バルブ１２とピストン２１との間にベローズ３２の内周面を液密を保持して挟持させるとともに、このベローズ３２の外周部をハウジング１０とシリンダハウジング２０との間で液密を保持して挟持させており、このベローズ３２も液通路１３の一部を構成するものである。
そして上記パイプ３０には、充填液の流量を測定する充填量検出手段としての流量計３３が設けられており、この流量計３３で検出された検出値を上記制御装置２８に入力するようになっている。
なお充填量検出手段は上記流量計に限定されるものではなく、容器内に充填される充填液の液面を検出するレベルセンサ等であってもよい。
【００１０】
次に上記ピストン２１の軸部には、液バルブ１２の貫通孔１２ａに連通する同径の貫通孔２１ａが形成されるとともに、該ピストン２１の上端にはその一端が貯留タンク３１に接続されるパイプ３４の他端が接続されており、該パイプ３４、ピストン２１の貫通孔２１ａおよび液バルブ１２の貫通孔１２ａとで貯留タンク３１内上部の炭酸ガスを供給するガス通路１４を構成している。
上記パイプ３４は、フレキシブルホースで構成されており、これにより昇降するピストン２１に合わせて動くことができるようになっている。
図２に示すように、上記パイプ３４の途中には上記制御装置２８によって切換制御されるガスバルブ３５が設けられており、該ガスバルブ３５を開放した際にはガス通路１４を介して貯留タンク３１内の炭酸ガスを容器４内に供給するとともに、ガスバルブ３５を閉鎖した際には該ガスバルブ３５の手前側で炭酸ガスを遮断するようになっている。
また上記ガスバルブ３５の下流側には、充填が終了した後に加圧状態にある容器４内の炭酸ガスを大気に逃がすための第１スニフト通路３６と、この第１スニフト通路３６に設けられて、上記制御装置２８により開閉される第１スニフトバルブ３７が設けられており、該第１スニフトバルブ３７をカウンタープレッシャー時および充填時には閉鎖し、スニフト時には開放させるようになっている。
さらに上記ハウジング１０の下方位置には、弁座１５よりも下流側で液通路１３に連通されて容器４内の炭酸ガスを大気に逃がす第２スニフト通路３８と、この第２スニフト通路３８に設けられて、上記制御装置２８によって開閉される第２スニフトバルブ３９が設けられており、第２スニフトバルブ３９をカウンタープレッシャ時および充填時には閉鎖し、スニフト時には開放させるようになっている。
【００１１】
上記制御装置２８には、図示しないが載置台５を昇降させる昇降機構の高さ位置を検出する昇降位置検出器と、回転体２の回転位置を検出するロータリエンコーダとからそれぞれ検出値を入力されるようになっており、該制御装置２８は、容器４の供給位置Ａにおいて昇降位置検出器で載置台５が所定の上昇位置よりも上昇したときには容器４無しと判定してその後のカウンタープレッシャおよび充填を回避するようになっている。
他方制御装置２８は、供給位置Ａにおいて存在を確認していた容器４が充填開始位置Ｃ以降に存在が確認されなくなったとき、より具体的には充填開始位置Ｃ以降に載置台５の高さが所定位置よりも上昇した際には容器４が破損したと判定して図示しない水噴射手段を作動させて載置台５上から容器の破片を除去するようになっている。
【００１２】
次に上記ハウジング１０には、容器４の口部を保持して、該口部を充填バルブ３の直下位置に案内するガイドコーン４４が昇降可能に設けられている。
上記ガイドコーン４４は、ハウジング１０の外側に摺動自在に設けられて、鉛直方向に昇降する昇降ロッド４５と、この昇降ロッド４５の下端に設けられて、容器４の口部を保持する環状のガイド部４６と、昇降ロッド４５の下端に設けられて、回転体２の同心上に設けた円弧状のカム部材４７に係合するカムフォロワ４８とを備えており、該カムフォロワ４８がカム部材４７に係合しているときにはガイド部４６を上昇位置に位置させることができるようになっている。
ところで上記載置台５には、容器４の首部に係合するネックガイド４９が設けられており、このネックガイド４９によって供給スターホイール５５から供給される容器４の暫定的な位置決めを行なうとともに、充填時には首部を下から支持するようになっている。
【００１３】
以上の構成において、図示しない洗浄装置からコンベア５６上に供給された容器は、このコンベア５６の下流側に設けたタイミングスクリュウ５７により所定の間隔に分離された後、供給スターホイール５５を介してガス詰め充填機１の各載置台５上に順次供給されるようになっている。
容器４を載置した載置台５とこの上方に位置する充填バルブ３とは回転体２の回転に伴って同期して時計方向に回転されるようになっており、該載置台５および充填バルブ３が拘束位置Ｂに位置すると、それまでカム部材４７に係合して上方位置に位置していたガイドコーン４４が降下してガイド部４６が容器４の口部に嵌合される。
このようにガイド部４６が容器４の口部に嵌合されたら、昇降機構が作動されて載置台５を上昇させるようになっており、これにより容器４はガイド部４６、昇降ロッド４５およびカムフォロワ４７を押上げながらテーパ状の内周面を有するガイド部４６により充填バルブの真下にセンタリングされる。そして上記昇降機構は、ガイドコーン４４を充填バルブ３のハウジング１０下端に液密を保持することができる力で圧接させて上昇位置で停止する。
この状態では、ガイド部４６材の内側に設けたシール部材５０によりハウジング１０の下端と容器４の口部との間がシールされており、それにより容器４内は完全に密閉される一方、液バルブ１２の先端、すなわちガス通路１４の先端が容器４内に挿入される。
そして、この状態からさらに回転体２が回転されて容器４を供給された載置台５および充填バルブ３がカウンタープレッシャー開始位置Ｃに位置したことがロータリエンコーダから入力されると、制御装置２８はそれまで閉鎖していたガスバルブ３５を開放させて容器４内に炭酸ガスを供給する。
このとき、上記制御装置２８は同時に第２スニフトバルブ３９を開放させて容器４内のエアを追出すことで完全に容器４内を炭酸ガスに置き換えるようになっている。
なお、充填液によっては必ずしも完全に炭酸ガスに置き換える必要はなく、空気が存在していても問題のない充填液については第２スニフトバルブ３９を開放させる必要はない。
そして回転体２がさらに回転されて載置台５および充填バルブ３が充填開始位置Ｄに位置すると、制御装置２８は、ガスバルブ３５と第２スニフトバルブ３９とを閉鎖して置換を停止し、他方シリンダ機構１１の第１圧力室２５を大気に開放させるともに第２圧力室２７に圧力流体を供給してピストン２１および液バルブ１２を上昇させる。
これにより液バルブ１２の弁体１６がハウジング１０の弁座１５から離座するので、該弁体１６と弁座１５との間を介して充填液が下方に流れ落ちるようになる。このとき、充填液は液バルブ１２の外周面を伝わりながら流れ落ちるが、やがて充填液は充填バルブ３の下端に設けたテーパ状のスプレッダによって３６０度周囲に拡散されることで容器４の内周面を伝って充填されるようになっている。
このように充填開始位置Ｄにおいて充填が開始された容器４は、その後充填終了位置Ｅに位置するまでに充填が完了するようになっており、この間制御装置２８は各流量計３３から入力される流量をそれぞれ連続して監視して所定の供給量に達したものについては、シリンダ機構１１の第２圧力室２７の圧力流体を逃がすとともに第１圧力室２５に圧力流体を供給してピストン２１および液バルブ１２を下降させる。
これにより、液バルブ１２の弁体１６がハウジング１０の弁座１５に着座して液通路１３を閉鎖するので、充填液の充填は終了される。この際、充填液は予めガス通路１４の下端、すなわち開口部よりも下方で停止されており、本実施例では図３に示すようにガス通路１４の下端と充填液との間に充分な空寸を設定しており、これによりガス通路１４の開口部から吸い出される炭酸ガスの影響をより小さくしている。
そして、充填が終了してスニフト開始位置Ｆに充填バルブ３および載置台５が位置すると、制御装置２８は第１スニフトバルブ３７を先に開放させてから第２スニフトバルブ３９をこれよりも後に開放させて容器４内の圧力を低下させ、この状態でスニフト終了位置Ｇに位置したら両スニフトバルブ３７、３９を閉鎖してスニフトを停止させる。
その後、載値台５および充填バルブ３が移動して降下位置Ｈに位置したら、制御装置２８は昇降機構を作動させて載置台５および容器４を下降させ、他方ガイドコーン４４はカム部材４７に係合されて上昇されるようになっており、これにより容器４は下流側の排出位置Ｉにおいて排出スターホイール５８を介して排出されるようになっている。
【００１４】
ところで従来では、本発明の第２スニフト通路３８および第２スニフトバルブ３９が設けられている位置に同様にスニフト通路およびこれを開閉するスニフトバルブを設け、このスニフトバルブを開放させることで加圧状態にある充填後の容器内の圧力を徐々に低下させるようにしていた。
しかしながら、この構成では、ガス通路内に残留する炭酸ガスが容器内に排出されて液面に衝撃を与えてしまうことになるが、このことについては全く考慮されていなかった。その結果、従来では単にスニフト通路の径を小さく形成することで静かに炭酸ガスを放出させるようにしていたため、スニフトに時間がかかっていた。
このような従来に対して本発明では、充填が終了すると、制御装置２８は先ず第１スニフトバルブ３７を開放させ、その後に第２スニフトバルブ３９を開放させるようになっており、これによりガス通路１４内に残留する炭酸ガスを第１スニフト通路３６を介して大気に放出し、他方容器４内の炭酸ガスを第２スニフト通路３８を介して大気に放出している。
このとき、第１スニフトバルブ３７を第２スニフトバルブ３９よりも先に開放させるのは、ガス通路１４内の炭酸ガスが容器４内に排出されるのを防止するためであり、このようにガス通路１４から容器４内に排出される炭酸ガスを防止することで従来よりも圧力の低下ペースを速く設定しても問題なく発泡を回避することができるのである。
すなわち、従来ではガス通路１４内に残留するガスについては全く考慮されておらず、充填液が発泡するのは容器４内の圧力低下の進行が速すぎるために起こるものと考えられていたが、実際には上述したようにガス通路１４内から容器４内に排出される炭酸ガスが１次原因であり容器４内の圧力低下の進行による発泡はこれよりも後の段階で起こるのである。
したがって、本実施例のように１次原因であるガス通路１４から容器４内に排出される炭酸ガスを防止すれば、２次原因である圧力低下の進行による発泡限界まで圧力低下の進行を速くすることができるので、スニフト時間が短縮して処理能力を向上させることができる。
【００１５】
なお、上記実施例では第１スニフトバルブ３７を第２スニフトバルブ３９よりも先に開放させていたがこれに限定されるものではなく、第１スニフトバルブ３７の開口面積を第２スニフトバルブ３９の開口面積よりも大きく設定すれば両バルブを同時に開放させるようにしてもよい。
さらに上記実施例では、ガス通路１４内に残留するガスが容器４内に吹き出さないようにしていたが、充填液によっては多少の残留ガスが容器４内に吹き出してもよいが、その際には充分にガスの吹き出しの勢いを弱くしておかなければならない。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、従来に比較してスニフト時間を短縮して処理能力を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を概略平面図。
【図２】充填バルブ３および貯留タンク３１を示す断面図。
【図３】液バルブ１２の要部を示す拡大断面図。
【符号の説明】
１…ガス詰め充填器 ３…充填バルブ
５…載置台 １３…液通路
１４…ガス通路 ２８…制御装置
３１…貯留タンク ３３…流量計
３６…第１スニフト通路 ３７…第１スニフトバルブ
３８…第２スニフト通路 ３９…第２スニフトバルブ

Claims (1)

1. ガスと液とを貯留する貯留タンクと、この貯留タンクに接続された充填バルブと、この充填バルブの下方に設けられて、容器を載置する載置台と、液の充填量を検出する充填量検出手段とを備え、
   上記充填バルブは、上記貯留タンクに連通されてガスを供給するガス通路と、このガス通路を開閉するガスバルブと、上記貯留タンクに連通されて液を供給する液通路と、この液通路を開閉する液バルブとを備え、
   さらに上記充填量検出手段からの信号を入力して容器内の充填量が所定量となったら上記液バルブを閉じる制御装置とを備えたガス詰め充填機において、
   上記ガスバルブよりも下流側のガス通路に接続されて該ガス通路内のガスを外部に排出させる第1スニフト通路を設けるとともに、該第1スニフト通路にこれを開閉する第1スニフトバルブを設け、また上記充填バルブに容器内に連通して該容器内のガスを外部に排出させる第２スニフト通路を設けるとともに、該第２スニフト通路にこれを開閉する第２スニフトバルブを設け、
   さらに上記第１スニフトバルブの開口面積を第２スニフトバルブの開口面積よりも大きく設定するとともに、上記第１スニフトバルブを第２スニフトバルブと同時かそれよりも早く開放させるように設定し、
   また上記制御装置により、上記容器内の液面がガス通路の下端に到達する前に液バルブを閉じて液の充填を停止させるように設定したことを特徴とするガス詰め充填機。

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