JP4496571B2 - 回転式充填装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、回転式充填装置に係り、特に、びん口パッキンによって容器内を密封し、容器内部のエアをガス通路から排出しつつ、充填液通路からこの容器内に液体を充填するグラビティ方式の回転式充填装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転式のグラビティフィラ（グラビティ方式の充填装置）は、一般に、液体を貯留して回転する充填液タンクと、この充填液タンクの底面外周寄りに円周方向等間隔で設けられた複数の充填バルブと、これら各充填バルブの下方にそれぞれ配置され、充填バルブと一体的に回転するとともに、容器を載せて昇降するびん台とを備えている。
【０００３】
前記充填バルブは、充填液タンクの下面に固定されたバルブボディと、このバルブボディ内に設けられた充填液通路と、この充填液通路を開閉する液バルブと、前記バルブボディの内部に設けられたガス通路と、このガス通路を開閉するガスバルブと、容器の口部に密着して容器内を密封するびん口パッキンとを備えており、このびん口パッキンにより容器内を密封した状態で液バルブおよびガスバルブを開放して、充填液通路から容器内に液体を充填しつつ、容器内のエアをガス通路から前記充填液タンクのヘッドスペース内に排出することにより充填を行う。そして、容器内に充填された液体の液面が上昇し、ガスバルブの高さに達してガス通路を閉塞すると容器内の上部に密封された空間が形成される。さらに、ガスバルブの高さに達した充填液がガス通路内を上昇し、容器上部内の密封空間の圧力が充填液の供給圧力と平衡すると、充填液の流入が停止して充填が終了するようになっている。
【０００４】
ところで、飲料製造ラインにおいて、充填液を高温に加熱して殺菌し、この液をこのまま容器内に充填しキャッピングを行った後、容器を転倒させることにより容器の上部内面およびキャップの内側に高温の充填液を接触させることによって殺菌するホットパック充填が広く行われている。液体が充填される容器がガラス容器等の場合には、耐熱性や強度に問題がないためホットパック充填に対応可能であるが、近年、ペットボトル等の軟質素材から成る容器に充填を行う機会が増加している。ペットボトルは、耐熱性が低く強度も弱いため変形しやすいので、高温の充填液を充填する場合には、容器の肉厚を厚くしたり補強用のリブを設ける必要があり、コスト高となっていた。
【０００５】
前記グラビティ方式の充填装置で、ペットボトルにホットパック充填を行う場合には、充填液の温度に加えて、充填時の水頭圧力とホールド時間が容器の変形の要因になっている。これらの要因について説明すると、先ず、第１の充填液の温度については、現在市場に流通している非耐熱のペットボトルの場合には、耐熱温度が８７℃程度であるが、ホットパック充填では、殺菌の関係から充填液の温度を低くすることはできず、ペットボトルの耐熱温度ぎりぎりの高温で充填しなければならない。このように充填液の温度が高くなればなるほど容器にかかる負担が大きく変形のおそれがある。
【０００６】
また、第２の要因である水頭圧力は、充填液タンク（フィラボウル）内に貯留されている充填液の高さと充填液タンクの底面から充填ノズルの先端（正確には、充填ノズルの先端部に設けられてるガスバルブの開口の上端）までの長さの和によって決定し、容器上部の密封空間内の圧力と、充填液の供給圧力とが平衡した状態で容器に作用する。充填液タンク内の充填液の高さを低くし、また、充填液タンク下面から充填ノズルの先端までの長さを短くすれば、容器に作用する水頭圧力を小さくすることができるが、充填速度が遅くなり高速化に対応できなくなってしまう。
【０００７】
さらに、ホールド時間とは、容器上部の密封空間内の圧力と、充填液の供給圧力とが平衡してから、びん口パッキンが容器の口部から離れて容器内の密封状態が開放されるまでの時間をいい、この間容器に対して前記水頭圧力がかかっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
回転式の充填装置では、容器供給後、ある回転位置で充填バルブを開いて充填を開始し、所定の区間充填を継続し、一定の位置で充填バルブを閉じて充填を終了した後容器を排出するようにしている。従来の充填装置では、前記所定の区間内で必ず充填が終了するように充填バルブの開放から閉鎖に至るまでの充填区間を余裕を持って長く取っている。そのため容器に水頭圧力が作用する一定長さのホールド時間があり、容器に負担がかかっている。特に、回転式充填装置の場合には、回転速度が遅くなるとホールド時間が長くなり容器にかかる負担が増大する。前述のようにグラビティ方式の充填装置でホットパック充填を行うと、高温の充填液による温度の影響に加えて、水頭圧力が加わり、しかも、この圧力が作用するホールド時間が長くなると、ペットボトル等の軟質素材の容器は変形してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、前記ホールド時間を制御してできるだけ短くすることにより、容器の負担を少なくして変形を防止することにより、容器の強度を大きくすること無しにホットパック充填を可能にした回転式充填装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る回転式充填装置は、回転体に設けられて充填液を貯留する充填液タンクと、この充填液タンクの底面に円周方向等間隔で設けられるとともに、液通路を開閉する液バルブとガス通路を開閉するガスバルブとを有する複数の充填バルブと、各充填バルブの下方に供給される軟質容器を支持する支持手段と、軟質容器の口部に当接してこの軟質容器内を密封するびん口パッキンと、充填バルブを開閉する充填バルブ開閉手段とを備え、供給された軟質容器の口部をびん口パッキンによって密封した状態で充填バルブを開放して充填を行い、軟質容器の上部に形成された密封空間の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに充填液の流入が停止して充填が終了するものであって、さらに、前記充填バルブ開閉手段を制御する制御手段と、充填バルブが開放されてからの経過時間をカウントするタイマーを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、予め設定された所要充填時間を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、この設定された所要充填時間が経過したときに制御手段が充填バルブを閉鎖することにより、充填バルブが開放されている時間をほぼ一定に制御するようにしたものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明に係る回転式充填装置は、前記請求項１に記載の発明のタイマーに代えて、回転体の回転速度を検出する速度検出手段とを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、回転体の回転速度と充填区間との関係を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、充填バルブが前記関係から求めた閉鎖位置に到達した時点で、この充填バルブを閉鎖するようにしたものである。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明に係る回転式充填装置は、前記充填バルブが、充填液タンクの下面に固定され内部に液通路が形成された管体と、この管体内に挿通され内部にガス通路が形成された排気パイプと、この排気パイプの昇降によって開閉される液バルブおよびガスバルブとを備えており、しかも、この排気パイプは、その上部に連結された操作部材が回転体の外部に配置されたカムに係合することにより開閉されるものである。
【００１３】
さらに、請求項９に記載の発明に係る回転式充填装置は、回転体に設けられて充填液を貯留する充填液タンクと、この充填液タンクの底面に円周方向等間隔で設けられた複数の充填バルブと、各充填バルブの下方に供給される軟質容器を支持する支持手段と、この支持手段を昇降させる昇降手段と、軟質容器の口部に当接してこの軟質容器内を密封するびん口パッキンとを備え、軟質容器が供給された支持手段を上昇させることにより軟質容器の口部をびん口パッキンに当接させるとともに充填バルブを開放して軟質容器内への充填を行い、軟質容器の上部に形成された密封空間の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに充填液の流入が停止して充填が終了するものであって、さらに、前記昇降手段を制御する制御手段と、充填バルブが開放されてからの経過時間をカウントするタイマーを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、予め設定された所要充填時間を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、前記設定された所要充填時間になったときに制御手段が前記支持手段を下降させて充填バルブを閉じるとともに、びん口パッキンによる軟質容器の密封を解除するようにしたものである。
【００１４】
また、請求項１０に記載の発明に係る回転式充填装置は、前記請求項９に記載の発明のタイマーに代えて、回転体の回転速度を検出する速度検出手段とを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、回転体の回転速度と充填区間との関係を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、充填バルブが、前記関係から求めた充填区間の下流端に到達した時点で、前記制御手段が前記支持手段を下降させて充填バルブを閉じるとともに、びん口パッキンによる軟質容器の密封を解除するようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るグラビティ方式の回転式充填装置を示す概略縦断面図、図２はこの回転式充填装置の全体の構成を説明する概略平面図、図３はこの回転式充填装置に設けられた充填バルブの拡大断面図である。この充填装置（全体として符号１で示す）は、図示しない駆動源によって中央の軸２を中心に回転する回転テーブル４と、この回転テーブル４の上方にこれと一体的に回転するように設けられ、内部に充填液を貯留する充填液タンク（フィラボウル）６と、この充填液タンク６の底面外周寄りに、円周方向等間隔で取り付けた複数の充填バルブ８と、これら各充填バルブ８の下方にそれぞれ配置され、充填バルブ８とともに回転するびん台（容器支持手段）１０とを備えている。これら回転テーブル４および充填液タンク６等により回転体が構成されている。前記びん台１０は、図示しないシリンダのピストンロッド１２に取り付けられており、このシリンダの作動により昇降する。なお、びん台１０はシリンダにより昇降するタイプに限るものではなく、固定カムによって昇降させるようにしてもよい。
【００１６】
この充填装置１では、ペットボトル等の軟質な素材から成る容器１４が、図２に示すように、供給コンベヤ１６によって搬送され、インフィードスクリュー１８によって一定の間隔に切り離され、入口スターホイール２０を介して搬入される。搬入された容器１４は、各びん台（容器支持手段）１０によって支持され回転テーブル４の回転に伴って回転搬送される。びん台１０によって支持された容器１４は、シリンダの作動によって上昇され、容器１４内が、後に説明するびん口パッキンによって密封された後、充填バルブ８が開放されて充填液タンク６内の液体が充填される。液体が充填された容器１４は、びん台１０によって下降された後、出口スターホイール２２を介して排出コンベヤ２４上に排出されて次の工程に送られる。
【００１７】
各充填バルブ８の構成について図３により詳細に説明する。充填液タンク６の底面の外周寄りに貫通孔６ａが形成され、この貫通孔６ａの下方側には上下に結合された円筒状のハウジング２６，２８が固定されるとともに、貫通孔６ａ内には、充填液タンク６の内部側に向けて、支持筒体３０が直立して固定されている。上方ハウジング２６は、上部２６ａの外周面が大径で、その下部２６ｂは小径になって下方ハウジング２８の内部に伸びている。下方ハウジング２８は、上方ハウジング２６の大径部２６ａの下端に固定されており、この下方ハウジング２８の内面と、上方ハウジング２６の小径部２６ｂの外面との間には、間隙３２が形成されている。そして、上方ハウジング２６の下端には、注液パイプ３４が固定されている。
【００１８】
上記支持筒体３０、上方ハウジング２６および注液パイプ３４の内部には、排気パイプ３６が挿通され、支持筒体３０内のスライドブッシュ３８によって昇降自在に支持されている。この排気パイプ３６の上部は、充填液タンク６内を上方へ伸びて、充填液の液面４０上に突出しており、充填液タンク６上に配置したシリンダ４２に連結されて昇降する。この排気パイプ３６の外面と、上方ハウジング２６の内面および注液パイプ３４の内面との間の空間が充填液通路４４を、そして、排気パイプ３６の内部がガス通路４６を構成している。従って、この実施例では、上方ハウジング２６が注液管としての機能を有している。
【００１９】
排気パイプ３６の下端には、この排気パイプ３６よりも大径のノズル４８が取付けられており、上記注液パイプ３４内に嵌合して摺動するようになっている。このノズル４８には、注液口４８ａと排気口４８ｂ（図４参照）とが形成されており、注液口４８ａは上記充填液通路４４に、排気口４８ｂはガス通路４６にそれぞれ連通している。排気パイプ３６に固定されたノズル４８と注液パイプ３４とにより、注液口４８ａを開閉する液バルブ５０および排気口４８ｂを開閉するガスバルブ５２が構成されており、上方ハウジング２６を介して充填液タンク６に固定されている注液パイプ３４に対して排気パイプ３６が下降したときに、液バルブ５０およびガスバルブ５２が開放され、排気パイプ３６が上昇したときに両バルブ５０，５２が閉塞される。
【００２０】
上方ハウジング２６の小径部２６ｂの外周面と下方ハウジング２８の内周面との間の間隙３２内に、下端部にびん口パッキン５４が取付けられた円筒状のホルダ５６が嵌合されており、スライドブッシュ５８を介して下方ハウジング２８の内面を摺動する。また、円筒状ホルダ５６の下部のびん口パッキン５４を取付けた部分５６ａは、上記注液パイプ３４の外面に沿って摺動する。
【００２１】
この円筒状ホルダ５６の上部外面にはシールリング６０が装着され、また、びん口パッキン取付け部５６ａの内面にもＯリング６２が装着されて気密を保持されており、これら上方ハウジング２６の小径部２６ｂ外面、下方ハウジング２８、注液パイプ３４および円筒状ホルダ５６によってエア導入室６４が形成されている。下方ハウジング２８の上部壁面にはエア導入室６４内に連通するエア導入口２８ｄが設けられており、エア導入室６４は図示しない方向切換弁を介してエア供給源に接続されている。このエア導入室６４内は方向切換弁の切換作動によりエアが導入され、または、エアが遮断されて大気に開放される。なお、エア導入室６４内に導入されるエアの圧力は、円筒状ホルダ５６を介してびん口パッキン５４を下方に付勢し、前記びん台１０によって上昇されてきた容器１４の口部に密着させることができる程度の低圧である。
【００２２】
下方ハウジング２８の外周には、昇降筒体６６が嵌合されて昇降するようになっており、この昇降筒体６６の下端に、びん台１０によって上昇される容器１４のセンタリングを行うガイドコーン６８が取付けられている。この昇降筒体６６およびガイドコーン６８は、昇降筒体６６の上部が下方ハウジング２８の外周面によって案内されるとともに、下部のガイドコーン６８の中心部が上記注液パイプ３４の外面に沿って昇降するようになっている。下方ハウジング２８の下端部外周にはストッパ２８ｅが設けられており、昇降筒体６６は、通常は自重により下降してこのストッパ２８ｅに当って停止している。
【００２３】
前記充填液タンク６の上端中央部に、図示しないロータリジョイントを介して充填液供給管７０が接続されており（図１参照）、この充填液タンク６内に外部から充填液が供給される。充填液タンク６内の充填液の液面４０は、レベルセンサ７２によって常時監視されており、このレベルセンサ７２からの信号によって、制御装置７４が給液バルブ７６の開閉を制御して、貯留された充填液量を常に一定に保つようになっている。なお、充填液タンク６内の液面４０の上方の空間は、大気に開放されている。
【００２４】
さらに、この充填装置１には、前記充填バルブ８の開放時間をカウントするタイマー（図示せず）が設けられており、制御装置７４の記憶部に予め記憶されている正常な充填時間が経過したことを、タイマーがカウントしたときに充填バルブ８（液バルブ５０およびガスバルブ５２）を閉じるようになっている。
【００２５】
前記構成の回転式充填装置１の作動について説明する。充填液タンク６内は、レベルセンサ７２からの信号により制御装置７４が給液バルブ７６の開閉を制御して、常に液面４０の高さが一定となるように制御されている。
【００２６】
この充填装置１の充填開始時には、排気パイプ３６は、その上端に連結されたシリンダ４２により上昇した位置にあり、その下端に固定されたノズル４８が注液パイプ３４内に収納され、液バルブ５０およびガスバルブ５２は閉鎖されている。また、エア導入室６４内は、方向切換弁によってエア供給源から遮断され、大気に開放されている。
【００２７】
供給コンベヤ１６によって搬送されてきた容器１４は、インフィードスクリュー１８および入口スターホイール２０を介して充填装置１内に供給され、各びん台１０上に順次載せられ回転搬送される。びん台１０がその回転経路中の所定の位置に来ると、図示しないびん台昇降用シリンダが作動してびん台１０が上昇し、びん台１０上の容器１４はガイドコーン６８に案内されて上昇する。びん台１０の上昇端では、容器１４の口部が、ガイドコーン６８を介して上方のびん口パッキン５４に接触する（図４（ａ）参照）。
【００２８】
続いて、充填液タンク６上のシリンダ４２の作動により排気パイプ３６を押し下げる。排気パイプ３６およびノズル４８が上方ハウジング（給液管）２６および注液パイプ３４に対して相対的に下降すると、液バルブ５０およびガスバルブ５２が開放する。液バルブ５０の開放によって、充填液タンク６内の液が容器１４内に流入を開始する。この時、びん口パッキン５４を下方へ付勢するエア導入室６４内は大気に開放されているため、びん口パッキン５４を容器１４の口部に密着させる力が作用していないので、液の流入に伴って容器１４内のエアは、びん口パッキン５４と容器１４の口部との隙間から外に逃げ出し、また、排気パイプ３６内に残留していた液も容器１４内に流下する。
【００２９】
排気パイプ３６内の残留液が排出されて充填がスムーズに行われるようになった後、方向切換弁を作動させて、エア導入室６４内にエアを導入する。このエア圧によって円筒状ホルダ５６が下方へ押し下げられ、びん口パッキン５４は、ガイドコーン６８を介して容器１４の口部に圧接されて容器１４内を密封する。その後、充填液は、充填液通路４４から注液口４８ａを通って容器１４内に流入するとともに、容器１４内のエアは、ノズル４８の排気口からガス通路４６内を通って充填液タンク６内に排出されて通常の充填が行われる（図４（ｂ）参照）。
【００３０】
容器１４内への充填が進み、注液パイプ３４の下端まで液が充填されると、その液は排気口４８ｂ内に入って排気パイプ３６内を上昇し、充填液タンク６の液面４０に一致したとき、すなわち、容器１４の上部に形成された密封空間内の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに容器１４内への充填液の流入が停止して充填が終了する（図４（ｃ）参照）。その後、タイマーのカウントにより、予め制御装置７４の記憶部に記憶されている所要充填時間が経過すると、制御装置７４からの指令により、上端に連結されたシリンダ４２が作動して排気パイプ３６を上昇させる。排気パイプ３６の上昇によって液バルブ５０およびガスバルブ５２が閉じる（図４（ｄ）参照）。このように容器１４内への充填液の流入が停止した直後に液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じてしまうことにより容器１４の密封された上部空間に水頭圧力が作用することを防止することができる。
【００３１】
続いて、方向切換弁の作動により、エア導入室６４内を大気に開放する。その後びん台１０が下降し、排出スターホイール２２を介して容器１４をコンベア２４上に排出し、充填行程を完了する。液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じることにより容器１４に水頭圧力がかかることを防止できるが、さらに、容器１４の密封された上部空間を速やかに大気に開放することにより、容器１４に対する過度の負担を防止することができ一層効果的である。なお、びん口パッキン５４を備えた円筒状ホルダ５６を下方へ付勢する手段は、上記実施例のようなエアを用いたものに限るものではなく、付勢力の付与および解放の切換えが可能であればその他の手段を用いてもよい。
【００３２】
以上のように、制御装置７４の記憶部に予め記憶されている正常な充填に必要な時間が経過すると、シリンダ４２によって排気パイプ３６を上昇させて液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じるようにしている。従って、例えば、回転体の回転速度が遅いため通常の充填バルブ閉鎖位置まで到達するよりも早い位置で、容器１４の上部空間の圧力と充填液の供給圧力とが均衡して充填液の流入が停止した場合でも、設定された充填時間が経過すれば充填バルブ８を閉じる（液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じる）ので、ホールド時間が長くなって容器１４に過大な負荷をかけることがなく、容器１４の変形を防止することができる。その結果、ペットボトル等の軟質素材の容器１４であっても、強度を必要以上に大きくすることなくホットパック充填が可能になり、容器コストの削減を図ることができる。
【００３３】
前記効果について具体的な実施例により説明すると、例えば、容器１４は、９００ｍｌの角ペットボトルであり、充填液タンク（フィラボウル）６内に貯留されている充填液の液面４０の高さは２００ｍｍであり、この液面４０はレベルセンサ７２からの信号により制御装置７４によって常に一定になるように制御されている。また、充填液タンク６の底面からノズル４８先端までの長さ（正確には、充填液タンク６の底面からガスバルブ５２の排気口の上端までの距離）は、４００ｍｍである。
この場合の水頭圧力は、
２００＋４００＝６００ｍｍＡｑとなる。
そして、この実施例でのペットボトルの耐圧力は、
−５００ｍｍＡｑ＜ペットボトル＜４００ｍｍＡｑとする。
この場合には、ペットボトルの耐圧力よりも水頭圧力が大きいので、この水頭圧力が一定時間以上（例えば３秒以上）ペットボトルに係ると、このペットボトルが変形してしまうおそれがあるが、ペットボトルの上部密封空間に水頭圧力が作用する時間、すなわちホールド時間をきわめて短い時間に短縮することによりペットボトルに対する負担を低減させ、ペットボトルが変形することを防止することができる。
【００３４】
前記実施の形態では、排気パイプ３６を充填液タンク６上に設けたシリンダ４２によって昇降させることにより充填バルブ８の開閉（液バルブ５０とガスバルブ５２の開閉）を行うようにしたが、その他の構成の充填バルブでも同様にホールド時間を短縮して軟質容器の変形を防止することができる。次に第２の実施の形態に係る充填バルブ８の構成について図５により説明する。充填液タンク６の底面に、上下に結合された円筒状のハウジング２６，２８が固定され、これらハウジング２６，２８の内部にブラケット８０を介して給液管８２が固定されている。この給液管８２の下端には、小径の注液パイプ３４が固定されている。給液管８２および注液パイプ３４の内部には、排気パイプ３６が挿通され、後に説明する筒状ピストン８４に連結されて一体的に昇降する。この排気パイプ３６の上部は、充填液タンク６内を上方へ伸び、充填液の液面４０上に突出している。これら排気パイプ３６の外面と給液管８２および注液パイプ３４の内面との間の空間が充填液通路４４を、そして、排気パイプ３６内がガス通路４６を構成している。
【００３５】
排気パイプ３６の下端には、この排気パイプ３６よりも大径のノズル４８が取付けられており、上記給液パイプ３４内に嵌合して摺動するようになっている。このノズル４８には、注液口４８ａと排気口４８ｂとが形成されており、注液口４８ａは上記充填液通路４４に、排気口４８ｂはガス通路４６にそれぞれ連通している。排気パイプ３６に固定されたノズル４８と注液パイプ３４とにより、注液口４８ａを開閉する液バルブ５０および排気口４８ｂを開閉するガスバルブ５２が構成されており、充填液タンク６に固定された給液管８２および注液パイプ３４に対して排気パイプ３６が下降したときに両バルブ５０，５２が開放され、排気パイプ３６が上昇したときに両バルブ５０，５２が閉塞される。
【００３６】
上記円筒状ハウジング２６，２８の内面と給液管８２の外面との間に、筒状ピストン８４が嵌合され、その上端が連結部材８６を介して上記排気パイプ３６に固定されている。上方ハウジング２６の下部内面にはＯリング８８が装着され、また、下方ハウジング２８の中間部内面に環状突出部２８ａが形成され、その内周にもＯリング９０が装着されて上記筒状ピストン８４の外面に摺接するようになっており、上方ハウジング２６の下端面と下方ハウジング２８の環状突出部２８ａの上面との間に気密を保持した空間９２が形成されている。一方、筒状ピストン８４には、この空間９２内に位置する環状突出部８４ａが形成され、その外周にＯリング９４が装着されて、上記空間９２を２つの圧力室９６，９８に区画している。下方ハウジング２８の側壁には、これら両圧力室９６，９８内に連通するエア導入口２８ｂ，２８ｃが形成され、方向切換弁１００を介してエア供給源１０２に接続されている。この方向切換弁１００の作動によって、両圧力室９６，９８の一方にエアを導入し、他方を大気に開放するようになっており、この切換によって、筒状ピストン８４を上昇または下降させることにより、筒状ピストン８４に連結された排気パイプ３６を昇降させる。
【００３７】
下方ハウジング２８の上記環状突出部２８ａよりも下部側には、下端部にびん口パッキン５４が取付けられた円筒状のホルダ５８が嵌合され、スライドブッシュ５９を介して下方ハウジング２８の内面を摺動する。この円筒状ホルダ５８の外面にはシールリング６０が装着され、また、上記給液管８２の下端部外周にもシールリング１０４が装着されてこのホルダ５８に摺接するようになっており、これら下方ハウジング２８、給液管８２、筒状ピストン８４および円筒状ホルダ５８によってエア導入室６４が形成されている。下方ハウジング２８の壁面にはエア導入室６４内に連通するエア導入口２８ｄが設けられており、エア導入室６４は、第２の方向切換弁１０６を介してエア供給源１０２に接続されている。このエア導入室６４内には、第２の方向切換弁１０６の作動によりエアが導入され、または、エアが遮断されて大気に開放される。なお、このエア導入室６４内に導入されるエアの圧力は、円筒状ホルダ５８を介してびん口パッキン５４を下方に付勢し、びん１０台によって上昇されてきた容器１４の口部に密着させることができる程度の低圧である。
【００３８】
充填液タンク６の下面には、上記充填バルブ８に隣接してガイドロッド１０８が垂直に固定され、このガイドロッド１０８に、びん台１０によって上昇される容器１４のセンタリングを行うガイドコーン６８が昇降自在に支持されている。このガイドコーン６８は、通常は、自重により下降してガイドロッド１０８の下端に設けられたストッパ１０８ａ上に停止し、容器１４が上昇した際には、この容器１４とともに上昇して上記びん口パッキン５４に圧接される。
【００３９】
この構成に係る充填バルブ８では。先ず、充填開始時には、第１の方向切換弁１００によって、筒状ピストン８４の下方の圧力室９８内に圧力エアを導入し、上方の圧力室９６は大気に開放することにより筒状ピストン８４およびこれに連結された排気パイプ３６を上昇させて、液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じておく。また、第２の方向切換弁１０６によって、エア導入室６４を大気に開放しておく。
【００４０】
コンベアによって搬送されてきた容器１４が充填装置１内のびん台１０上に供給される。びん台１０は、充填液タンク６および充填バルブ８とともに回転しつつ容器１４を搬送する。所定の回転位置に来ると、シリンダ（図示せず）の作動によりびん台１０を上昇させる。そのとき、びん台１０上の容器１４は、口部がガイドコーン６８に案内されて上昇する。このびん台１０の上昇端位置では、容器１４の口部は、ガイドコーン６８を介して上方のびん口パッキン５４に接触する。びん台１０および充填バルブ８が所定の位置に達すると、第１の方向切換弁１００が作動されて下方の圧力室９８が大気に開放されるとともに上方の圧力室９６内に圧力エアが導入される。この切換によって、筒状ピストン８４を介して排気パイプ３６が下降し、液バルブ５０およびガスバルブ５２が開放される。
【００４１】
液バルブ５０が開いて充填液タンク６内の液が容器１４内に流入を開始する。上記びん口パッキン５４を下方へ付勢するエア導入室６４内は大気に開放しているため、びん口パッキン５４を容器１４の口部に密着させる力が作用していないので、液の流入に伴って容器１４内のエアは、その隙間から外に逃げ出し、また、排気パイプ３６内に残留していた液も容器１４内に流下する。
【００４２】
容器１４内への液体の流入が開始した後、第２の方向切換弁１０６を作動させてエア導入室６４内にエアを導入する。びん口パッキン５４は、ガイドコーン６８を介して容器１４の口部に圧接されて、容器１４内を密封する。以後、給液管８２および注液パイプ３４内の充填液通路４４および注液口４８ａから容器１４内に充填液が流入し、排気口４８ｂおよび排気パイプ３６内のガス通路４６を介して、容器１４内のエアが充填液タンク２内に排出されて通常の充填が行われる。
【００４３】
容器１４内への充填が進み、容器１４内の液面がガスバルブ５２の排気口４８ｂに達すると容器１４内の上部空間が密封される。さらに液体は排気パイプ３６内を上昇し、液面が充填液タンク６内の液面の高さ４０に達すると液の流入が停止する。その後、タイマーのカウントにより制御装置７４に予め記憶されている充填時間になると、第１の方向切換弁１００が作動されて上方の圧力室９６を大気に開放するとともに、下方の圧力室９８内にエアを導入する。その結果、筒状ピストン８４および排気パイプ３６が上昇して、液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じる。第１方向切換弁１００の切換の完了とほぼ同時に第２の方向切換弁１０６を切換えて、エア導入室６４内を大気に開放し、びん口パッキン５４を容器１４の口部に対して圧接させる力を解放する。
【００４４】
この実施の形態でも、前記第１の実施の形態と同様に充填液の流入が停止して容器１４の上部密封空間の圧力と充填液の供給圧力とが平衡した状態で容器１４に作用する水頭圧力を、できるだけ早く解消して、容器１４に対する負担を軽減するようにしたので、容器１４の変形を防止することができる。
【００４５】
前記実施の形態では、タイマーにより充填時間をカウントして、制御装置７４の記憶部に記憶されている目標充填時間になったときに充填バルブ８を閉じるようにしているが、ホールド時間を短縮して容器１４にかかる負荷を低減するためには、充填時間を制御する構成だけでなく、例えば、回転体の回転速度に応じて充填区間を制御することによっても可能である。この場合には、制御装置７４が予め充填装置１の回転速度と充填区間との関係式を記憶しておき、回転速度に応じて充填区間を演算し、設定された充填区間に到達した時点で充填バルブ８を閉じるようにする。あるいは、予め求めた回転速度と充填区間の関係についての値をマトリックス状に記憶しておき、回転速度に対応する充填区間の数値を選択して充填バルブ８を閉じるようにしてもよい。
【００４６】
すなわち、前記第１の実施の形態の充填バルブ８の場合には、所定の回転位置で排気パイプ３６の上端に連結されたシリンダ４２を作動させ、また、第２の実施の形態の充填バルブ８の場合には、第１の方向切換弁１００を切り換えて上方の圧力室９６内に圧力エアを導入することにより、液バルブ５０およびガスバルブ５２を開放した後、エンコーダ１１０（図１参照）により回転速度を確認し、その回転速度によって、前記制御装置７４の記憶部に記憶した関係式から充填に必要な区間を算出し、充填をしている充填バルブ８がその区間の下流端に到達したときに、前記シリンダ４２または第１切換弁１００を逆に作動させて液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じることにより、ホールド時間を短縮することができる。
【００４７】
図６は、さらに他の実施の形態に係る充填バルブ８の構成を示すもので、前記各充填バルブ８とは充填バルブ開閉手段の構成が異なっている。前記第１の実施の形態では、シリンダ４２によって排気パイプ３６を昇降させることによって液バルブ５０およびガスバルブ５２を開閉していたが、この実施の形態では、排気パイプ昇降機構２１をカムによって作動させることにより、排気パイプ３６を昇降させて液バルブ５０およびガスバルブ５２を開閉するようになっている。なお、この実施の形態は排気パイプ昇降機構２１の構成を除いて前記図３の構成と同一なので、同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
上記排気パイプ３６を昇降させる昇降機構２１は、充填液タンク６の上部側壁を貫通して軸支された水平な回転軸２３と、この回転軸２３のタンク６内部側の端部に取付けられ、排気パイプ３６の上端に形成された係合部３６ａに係合する昇降レバー２５と、回転軸２３のタンク外部側に固定されたシフタレバー（操作部材）２７とを備えている。このシフタレバー２７は、充填液タンク６の回転経路の外周に沿って配置された上流側のバルブ開放カムに干渉して一方向に回転することにより、上記昇降レバー２５を回転させ、係合している排気パイプ３６を押し下げる。また、シフタレバー２７が下流側に配置されたバルブ閉鎖カムに干渉して逆方向に回転することにより、昇降レバー２５が上方へ回動して排気パイプ３６を元の高さに上昇復帰させる。
【００４９】
充填バルブの開閉手段が前記のようにカム式の場合には、充填区間を制御することによりホールド時間を制御する。この場合には、制御装置７４の記憶部に充填装置１の回転速度と充填区間との関係式を予め記憶させておき、設定された充填区間に到達した時点で充填バルブ８を閉じる。例えば、図７に示すように、シリンダＢ１によって進退動するバルブ開放用のカムＡ１を上流側に設置し、その下流側には、それぞれシリンダＢ２〜Ｂ９によって進退動する複数のバルブ閉鎖用のカムＡ２〜Ａ９を設置し、バルブ開放カムＡ１により充填バルブ８を開放した後、エンコーダ１１０によって回転速度を確認し、制御装置７４の記憶している回転速度と充填区間との関係式により、充填に必要な区間を算出し、その充填区間の終了位置にあるバルブ閉鎖用カム（Ａ２〜Ａ９のいずれか）を、シリンダ（Ｂ２〜Ｂ９）によって前記シフタレバー（操作部材）に係合する位置まで前進させて、充填バルブ８がこの位置に到達したときに液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じるようにする。
【００５１】
また、図８は、カムにより液バルブおよびガスバルブの開閉を行う他のタイプの充填バルブ８を備えた回転式充填装置１を示すものである。この充填バルブ８は、ガス詰め充填と無ガス充填の兼用タイプであり、充填液タンク６の底面に形成された孔６ａ内に筒状のスプリングケース１１２が直立して固定され、このスプリングケース１１２内にバルブステム１１４が昇降可能に支持されてされている。バルブステム１１４の上部寄りの外周面には、環状の摺動部材１１６が固定されており、この摺動部材１１６がスプリングケース１１２内に嵌合し、その内周面を摺動して昇降する。スプリングケース１１２の下部寄りの内面に形成された段部と、上方の摺動部材１１６の下面との間にスプリング１１８が配置され、この摺動部材１１６およびバルブステム１１４を常時上方へ付勢している。バルブステム１１４の下部には、弁体１２０が取付けられ、充填液タンク６の下面に固定されているバルブブロック１２２内に形成された弁座１２２ａとともに液バルブ１２４を構成している。
【００５２】
バルブステム１１４の下端の中心部には、外面に円錐形のスプレッダ１２６が取付けられたベントチューブ１２８が装着されている。これらバルブステム１１４の内部およびベントチューブ１２８の内部がガス通路１３０を構成し、その外面側が充填液通路１３２を構成している。上記スプリングケース１１２の壁面には縦長の穴１１２ａが形成されており、上記バルブステム１１４が上昇して液バルブ１２４を開放すると、充填液タンク６内に収容されている充填液は、この縦長の穴１１２ａを介してスプリングケース１１２内に入り、開放している液バルブ１２４を通過して、バルブブロック１２２に貫通形成された通路孔１２２ｂの内面とベントチューブ１２８の外面との間を通って容器１４内に充填される。
【００５３】
上記バルブステム１１４の上端部の、上記充填液タンク６内の液面より上方へ突出している部分には、バルブステム１１４およびベントチューブ１２８内に形成されたガス通路１３０を開閉するチャージングバルブ（ガスバルブ）１３４が設けられている。このチャージングバルブ１３４は、充填液タンク６の側壁６ｂの上部を貫通する回転軸１３６の内部側端部に連結されており、回転軸１３６の外部側に固定されたシフタレバー（操作部材）１３８の回転操作によって昇降されてガス通路１３０の開閉を行なう。
【００５４】
バルブブロック１２２の下方側には、ガイドロッド１４０を介して昇降自在に支持されたガイドコーン１４２が配設されており、びん台１０によって上昇される容器１４の口部１４ａにより押し上げられてともに上昇し、上記ベントチューブ１２８に対する容器１４のセンタリングを行なう。このガイドコーン１４２の内周側には、びん口パッキン１４４が取付けられており、このびん口パッキン１４４が、びん台１０によって上昇される容器１４の口部１４ａとバルブブロック１２２の下面との間に圧接されて容器１４内をシールする。
【００５５】
上記バルブブロック１２２の内部の外周寄り（図８の左側）には、スニフト機構１４６が設けられている。このスニフト機構１４６は、上記充填液通路１３２を開閉する液バルブ１２４よりも下流側、すなわち、バルブブロック１２２内に貫通形成されている通路孔１２２ｂ内に開口するスニフト通路１２２ｃと、スニフトチャンバー１４８と、これらスニフト通路１２２ｃとスニフトチャンバー１４８との間を開閉するスニフトバルブ１５０とから構成されており、容器１４内への液体の充填が終了した後、このスニフトバルブ１５０を開放することにより、容器１４のヘッドスペース（充填液の上部に残された空間）内に密封されている圧力ガスを徐々に外部に放出する。
【００５６】
スニフトバルブ１５０は、バルブ孔１５０ａ内で進退動するスニフトスプール１５０ｂと、このスニフトスプール１５０ｂを外方へ向けて押圧するスプリング１５０ｃとを備えており、通常は、このスプリング１５０ｃによりスニフトスプール１５０ｂを押圧して上記スニフト通路１２２ｃとスニフトチャンバー１４８との間を遮断している。そして、このスニフトスプール１５０ｂを、スニフトカム１５２によって外方から押込むことにより、スニフトバルブ１５０が開放してスニフト通路１２２ｃとスニフトチャンバー１４８との間が連通する。
【００５７】
このタイプの充填バルブ８でも、前記図６に示す実施の形態と同様に、回転体の周囲に複数のカムを配置し、制御装置７４に充填装置１の回転速度と充填区間との関係式を予め記憶させておき、回転速度によって、複数個の充填終了用（バルブ閉鎖用）のカムを選択して制御する。あるいは、複数個の充填開始用（バルブ開放用）のカムを選択して制御することにより、ホールド時間を短縮することができる。
【００５８】
グラビティ方式の充填装置では、前記各実施の形態のように、容器１４との係合によらずに充填バルブ８を開閉するタイプと、容器との係合により充填バルブを開放するタイプ、すなわち容器の上昇によってびん口パッキンおよび注液パイプ等を上昇させて充填バルブを開放するタイプとがある。このような容器との係合により開閉する充填バルブを備えた充填装置にも、本発明を適用することができる。
【００５９】
図９によりこのタイプの充填バルブ８について説明する。充填液タンク６の底面６ａの外周寄りに上下に貫通する孔６ｂが形成され、この貫通孔６ｂの下方側に筒状のバルブボディ２２４が固定されている。バルブボディ２２４の内部には、上部が充填液タンク６の内部に延びる給液管２２６が摺動可能に挿通されている。この給液管２２６の内部に間隙を隔てて排気パイプ２２８が挿通され、ブラケット２３０を介して前記バルブボディ２２４に固定されている。この排気パイプ２２８の内部がガス通路２３２を、そして、排気パイプ２２８の外面と給液管２２６の内面との間の空間が液通路２３４を構成している。この液通路２３４内には、給液管２２６に形成された上下方向の長穴２２６ａを介して充填液タンク６内の充填液が流入する。
【００６０】
前記給液管２２６の下端部に注液パイプ２３６が固定されて一体的に昇降する。一方、前記排気パイプ２２８の下端には、排気パイプ２２８よりも大径のノズル２３８が固定されている。前記注液パイプ２３６はこのノズル２３８の外面を摺動して昇降するようになっている。このノズル２３８には、注液口２４０と排気口（図示せず）とが形成されており、注液口２４０は前記液通路２３４に、排気口はガス通路２３２にそれぞれ連通している。排気パイプ２２８に固定されたノズル２３８と、給液管２２６と一体の注液パイプ２３６とにより、注液口２４０を開閉する液バルブ２４２および排気口を開閉するガスバルブ２４４が構成されており、充填液タンク６に固定されている排気パイプ２２８に対し給液管２２６および注液パイプ２３６が上昇したときに、液バルブ２４２およびガスバルブ２４４が開放し（図９に示す状態）、給液管２２６および注液パイプ２３６が下降して、注液パイプ２３６の下端が前記ノズル２３８の下端に設けられた弁座２３８ａに着座したときに液バルブ２４２およびガスバルブ２４４が閉じる。
【００６１】
バルブボディ２２４の下方に突出している給液管２２６の下端部にはフランジ状のばね座２２６ｂが形成されており、このばね座２２６ｂとバルブボディ２２４の下端部に嵌装されたカップ状部材２４６との間にスプリング２４８が介装されて、給液管２２６および注液パイプ２３６を常時下方へ付勢している。前記注液パイプ２３６の外周には、びん口パッキン２５０が取り付けられており、前記びん台１０（図１参照）の上昇によってびん台１０上の容器１４が上昇し、このびん口パッキン２５０に密着すると容器１４内が密封される。さらにびん台１０が上昇すると、びん台１０上の容器１４によってびん口パッキン２５０が押し上げられ、このびん口パッキン２５０と一体的に給液管２２６および注液パイプ２３６が上昇して前記液バルブ２４２およびガスバルブ２４４が開放するようになっている。なお、この実施の形態では、びん台１０は、第１の実施の形態と同様にエアシリンダによって昇降されるようになっている。
【００６２】
給液管２２６および排気パイプ２２８の上部には、充填終了時に排気パイプ２２８内に残留した液を、充填開始と同時に排出して充填時のエア通路を確保するために、排気パイプ２２８の上部に負圧を発生させる負圧発生室２５２が設けられている。この負圧発生室２５２については従来周知であるのでその説明を省略する。
【００６３】
この実施の形態では、第１の実施の形態と同様に各充填バルブ８の開放時間をカウントするタイマーを備えており、制御装置１４の記憶部に予め記憶されている正常時の所要充填時間が経過したときに、シリンダを作動させてびん台１０を下降させる。
【００６４】
前記構成の充填装置の作動について説明する。充填装置１内に供給された容器１４は、各びん台１０上に順次載せられ、回転搬送される。回転テーブル４の回転に伴ってびん台１０が上昇すると、先ず、びん台１０上の容器１４の口部がびん口パッキン２５０に密着して容器１４の内部が密封される。さらにびん台１０および容器１４が上昇すると、びん口パッキン２５０およびこれと一体の注液パイプ２３６と給液管２２６が上昇する。給液管２２６および注液パイプ２３６が排気パイプ２２８およびノズル２３８に対して上昇すると、液バルブ２４２およびガスバルブ２４４が開放する。
【００６５】
液バルブ２４２およびガスバルブ２４４が開放すると、給液管２２６に形成された長穴２２６ａから充填液通路２３４内に流入した充填液タンク６内の液が、ノズル２３８の注液口２４０から容器１４内に流下する。びん口パッキン２５０によって密封された容器１４内に充填液が流下するとともに、容器１４内のエアはガス通路２３２から充填液タンク６のヘッドスペース内に排出されて充填が行われる。
【００６６】
容器１４内に充填された液の液面が上昇し、ノズル２３８に形成された排気口の高さに達すると、容器１４内の上部に密封された空間が形成される。さらに、充填液はガス通路２３２内を上昇し、その液面の高さが充填液タンク６内に貯留されている充填液の液面４０の高さと一致したとき、すなわち、容器１４の上部密封空間内の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに充填液の流入が停止して充填が終了する。
【００６７】
充填バルブ８の開放した後の時間をタイマーによりカウントしており、制御装置７４の記憶部に記憶されている予め設定された所要充填時間が経過すると、びん台１０が下降する。びん台１０が下降すると、容器１４の口部によって押し上げられていたびん口パッキン２５０およびこれと一体の注液パイプ２３６と給液管２２６が下降し、液バルブ２４２およびガスバルブ２４４が閉じるとともに容器１４内が開放される。このように充填液の流入が停止した直後に充填バルブ８を閉じ、さらに容器１４内を開放するので、容器１４内の上部の空間に水頭圧力がかかる時間がきわめて短く、軟質容器であっても変形することがない。
【００６８】
この実施の形態では、容器１４をびん台１０上に載せて搬送し、搬送中にこのびん台１０をエアシリンダによって昇降させることにより充填バルブ８の開閉を行うようにしたが、容器支持手段としてびん台１０に限らず、図１０に示すように、容器１４の首部に形成されたフランジ１４ａの下面側を支持して吊り下げた状態で搬送するネックグリッパ２６０を用いることもできる。このネックグリッパ２６０もエアシリンダ２６２によって昇降できるように構成し、所定の位置でシリンダ２６２を作動させて容器１４を上昇させることにより、びん口パッキンを押し上げて充填バルブ８を開放し、充填開始後タイマーにより所定の時間経過後ネックグリッパ２６０を下降させて充填バルブ８を閉じるようにする。なお、前記各図中には示してないが、グラビティ方式の充填装置１の場合には、びん台１０により容器１４を支持する構成であっても、びん口パッキンに押し付けた際に容器１４が潰れないように前記フランジ１４ａの下面側を支持するネックガイドが設けられていることは言うまでもない。
【００６９】
前記実施の形態では、容器１４に係合して開放される充填バルブ８を備えた充填装置１において、タイマーによって充填時間を制御することにより充填バルブ８を閉鎖してホールド時間を短縮するようにしたが、この実施の形態と同様に容器１４に係合して開閉される充填バルブ８を備えた充填装置１において、充填区間の制御により充填バルブを閉鎖してホールド時間を短縮することもできる。この場合にも、びん台１０またはネックグリッパ２６０等の容器支持手段をエアシリンダにより昇降させるようにし、制御装置７４は、予め充填装置１の回転速度と充填区間との関係式を記憶しておき、充填しているバルブが設定された区間の下流端に到達した時点で、容器支持手段１０，２６０を下降させることにより容器１４との係合を外して、バルブを閉じるとともに容器１４内を開放し、容器１４に水頭圧力がかからないようにする。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る回転式充填装置は、回転体に設けられて充填液を貯留する充填液タンクと、この充填液タンクの底面に円周方向等間隔で設けられるとともに、液通路を開閉する液バルブとガス通路を開閉するガスバルブとを有する複数の充填バルブと、各充填バルブの下方に供給される軟質容器を支持する支持手段と、軟質容器の口部に当接してこの軟質容器内を密封するびん口パッキンと、充填バルブを開閉する充填バルブ開閉手段とを備え、供給された軟質容器の口部をびん口パッキンによって密封した状態で充填バルブを開放して充填を行い、軟質容器の上部に形成された密封空間の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに充填液の流入が停止して充填が終了する回転式充填装置において、前記充填バルブ開閉手段を制御する制御手段と、充填バルブが開放されてからの経過時間をカウントするタイマーを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、予め設定された所要充填時間を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、この設定された所要充填時間が経過したときに制御手段が充填バルブを閉鎖することにより、充填バルブが開放されている時間をほぼ一定に制御することができ、充填終了時に容器の上部密封空間に水頭圧力がかかるホールド時間を短縮することができる。その結果、軟質素材の容器であっても、強度を必要以上に大きくすることなくホットパック充填が可能になり、容器コストの削減を図ることができる。
【００７１】
また、請求項２以下の各発明でも、ホールド時間を短縮することができるので、軟質素材の容器であっても、強度を必要以上に大きくすることなくホットパック充填が可能になり、容器コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る回転式充填装置の概略縦断面図である。
【図２】前記回転式充填装置の全体の構成を簡略化して示す平面図である。
【図３】前記充填装置に設けられた充填バルブの一例を示す縦断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は前記充填装置による充填の過程を順次示す説明図である。
【図５】他の充填バルブの構成を示す縦断面図である。
【図６】さらに他の充填バルブの構成を示す縦断面図である。
【図７】充填バルブの開閉を行うカムの配置の一例を示す図である。
【図８】スニフト機構を備えた充填バルブの一例を示す図である。
【図９】容器に係合して開放されるタイプの充填バルブを示す図である。
【図１０】容器支持装置の一例としてのネックグリッパを示す図である。
【符号の説明】
６ 充填液タンク
８ 充填バルブ
１０ 支持手段（びん台）
１４ 軟質容器
４２ 充填バルブ開閉手段（シリンダ）
５４ びん口パッキン
７４ 制御手段
【発明が属する技術分野】
本発明は、回転式充填装置に係り、特に、びん口パッキンによって容器内を密封し、容器内部のエアをガス通路から排出しつつ、充填液通路からこの容器内に液体を充填するグラビティ方式の回転式充填装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転式のグラビティフィラ（グラビティ方式の充填装置）は、一般に、液体を貯留して回転する充填液タンクと、この充填液タンクの底面外周寄りに円周方向等間隔で設けられた複数の充填バルブと、これら各充填バルブの下方にそれぞれ配置され、充填バルブと一体的に回転するとともに、容器を載せて昇降するびん台とを備えている。
【０００３】
前記充填バルブは、充填液タンクの下面に固定されたバルブボディと、このバルブボディ内に設けられた充填液通路と、この充填液通路を開閉する液バルブと、前記バルブボディの内部に設けられたガス通路と、このガス通路を開閉するガスバルブと、容器の口部に密着して容器内を密封するびん口パッキンとを備えており、このびん口パッキンにより容器内を密封した状態で液バルブおよびガスバルブを開放して、充填液通路から容器内に液体を充填しつつ、容器内のエアをガス通路から前記充填液タンクのヘッドスペース内に排出することにより充填を行う。そして、容器内に充填された液体の液面が上昇し、ガスバルブの高さに達してガス通路を閉塞すると容器内の上部に密封された空間が形成される。さらに、ガスバルブの高さに達した充填液がガス通路内を上昇し、容器上部内の密封空間の圧力が充填液の供給圧力と平衡すると、充填液の流入が停止して充填が終了するようになっている。
【０００４】
ところで、飲料製造ラインにおいて、充填液を高温に加熱して殺菌し、この液をこのまま容器内に充填しキャッピングを行った後、容器を転倒させることにより容器の上部内面およびキャップの内側に高温の充填液を接触させることによって殺菌するホットパック充填が広く行われている。液体が充填される容器がガラス容器等の場合には、耐熱性や強度に問題がないためホットパック充填に対応可能であるが、近年、ペットボトル等の軟質素材から成る容器に充填を行う機会が増加している。ペットボトルは、耐熱性が低く強度も弱いため変形しやすいので、高温の充填液を充填する場合には、容器の肉厚を厚くしたり補強用のリブを設ける必要があり、コスト高となっていた。
【０００５】
前記グラビティ方式の充填装置で、ペットボトルにホットパック充填を行う場合には、充填液の温度に加えて、充填時の水頭圧力とホールド時間が容器の変形の要因になっている。これらの要因について説明すると、先ず、第１の充填液の温度については、現在市場に流通している非耐熱のペットボトルの場合には、耐熱温度が８７℃程度であるが、ホットパック充填では、殺菌の関係から充填液の温度を低くすることはできず、ペットボトルの耐熱温度ぎりぎりの高温で充填しなければならない。このように充填液の温度が高くなればなるほど容器にかかる負担が大きく変形のおそれがある。
【０００６】
また、第２の要因である水頭圧力は、充填液タンク（フィラボウル）内に貯留されている充填液の高さと充填液タンクの底面から充填ノズルの先端（正確には、充填ノズルの先端部に設けられてるガスバルブの開口の上端）までの長さの和によって決定し、容器上部の密封空間内の圧力と、充填液の供給圧力とが平衡した状態で容器に作用する。充填液タンク内の充填液の高さを低くし、また、充填液タンク下面から充填ノズルの先端までの長さを短くすれば、容器に作用する水頭圧力を小さくすることができるが、充填速度が遅くなり高速化に対応できなくなってしまう。
【０００７】
さらに、ホールド時間とは、容器上部の密封空間内の圧力と、充填液の供給圧力とが平衡してから、びん口パッキンが容器の口部から離れて容器内の密封状態が開放されるまでの時間をいい、この間容器に対して前記水頭圧力がかかっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
回転式の充填装置では、容器供給後、ある回転位置で充填バルブを開いて充填を開始し、所定の区間充填を継続し、一定の位置で充填バルブを閉じて充填を終了した後容器を排出するようにしている。従来の充填装置では、前記所定の区間内で必ず充填が終了するように充填バルブの開放から閉鎖に至るまでの充填区間を余裕を持って長く取っている。そのため容器に水頭圧力が作用する一定長さのホールド時間があり、容器に負担がかかっている。特に、回転式充填装置の場合には、回転速度が遅くなるとホールド時間が長くなり容器にかかる負担が増大する。前述のようにグラビティ方式の充填装置でホットパック充填を行うと、高温の充填液による温度の影響に加えて、水頭圧力が加わり、しかも、この圧力が作用するホールド時間が長くなると、ペットボトル等の軟質素材の容器は変形してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、前記ホールド時間を制御してできるだけ短くすることにより、容器の負担を少なくして変形を防止することにより、容器の強度を大きくすること無しにホットパック充填を可能にした回転式充填装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る回転式充填装置は、回転体に設けられて充填液を貯留する充填液タンクと、この充填液タンクの底面に円周方向等間隔で設けられるとともに、液通路を開閉する液バルブとガス通路を開閉するガスバルブとを有する複数の充填バルブと、各充填バルブの下方に供給される軟質容器を支持する支持手段と、軟質容器の口部に当接してこの軟質容器内を密封するびん口パッキンと、充填バルブを開閉する充填バルブ開閉手段とを備え、供給された軟質容器の口部をびん口パッキンによって密封した状態で充填バルブを開放して充填を行い、軟質容器の上部に形成された密封空間の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに充填液の流入が停止して充填が終了するものであって、さらに、前記充填バルブ開閉手段を制御する制御手段と、充填バルブが開放されてからの経過時間をカウントするタイマーを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、予め設定された所要充填時間を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、この設定された所要充填時間が経過したときに制御手段が充填バルブを閉鎖することにより、充填バルブが開放されている時間をほぼ一定に制御するようにしたものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明に係る回転式充填装置は、前記請求項１に記載の発明のタイマーに代えて、回転体の回転速度を検出する速度検出手段とを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、回転体の回転速度と充填区間との関係を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、充填バルブが前記関係から求めた閉鎖位置に到達した時点で、この充填バルブを閉鎖するようにしたものである。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明に係る回転式充填装置は、前記充填バルブが、充填液タンクの下面に固定され内部に液通路が形成された管体と、この管体内に挿通され内部にガス通路が形成された排気パイプと、この排気パイプの昇降によって開閉される液バルブおよびガスバルブとを備えており、しかも、この排気パイプは、その上部に連結された操作部材が回転体の外部に配置されたカムに係合することにより開閉されるものである。
【００１３】
さらに、請求項９に記載の発明に係る回転式充填装置は、回転体に設けられて充填液を貯留する充填液タンクと、この充填液タンクの底面に円周方向等間隔で設けられた複数の充填バルブと、各充填バルブの下方に供給される軟質容器を支持する支持手段と、この支持手段を昇降させる昇降手段と、軟質容器の口部に当接してこの軟質容器内を密封するびん口パッキンとを備え、軟質容器が供給された支持手段を上昇させることにより軟質容器の口部をびん口パッキンに当接させるとともに充填バルブを開放して軟質容器内への充填を行い、軟質容器の上部に形成された密封空間の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに充填液の流入が停止して充填が終了するものであって、さらに、前記昇降手段を制御する制御手段と、充填バルブが開放されてからの経過時間をカウントするタイマーを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、予め設定された所要充填時間を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、前記設定された所要充填時間になったときに制御手段が前記支持手段を下降させて充填バルブを閉じるとともに、びん口パッキンによる軟質容器の密封を解除するようにしたものである。
【００１４】
また、請求項１０に記載の発明に係る回転式充填装置は、前記請求項９に記載の発明のタイマーに代えて、回転体の回転速度を検出する速度検出手段とを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、回転体の回転速度と充填区間との関係を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、充填バルブが、前記関係から求めた充填区間の下流端に到達した時点で、前記制御手段が前記支持手段を下降させて充填バルブを閉じるとともに、びん口パッキンによる軟質容器の密封を解除するようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るグラビティ方式の回転式充填装置を示す概略縦断面図、図２はこの回転式充填装置の全体の構成を説明する概略平面図、図３はこの回転式充填装置に設けられた充填バルブの拡大断面図である。この充填装置（全体として符号１で示す）は、図示しない駆動源によって中央の軸２を中心に回転する回転テーブル４と、この回転テーブル４の上方にこれと一体的に回転するように設けられ、内部に充填液を貯留する充填液タンク（フィラボウル）６と、この充填液タンク６の底面外周寄りに、円周方向等間隔で取り付けた複数の充填バルブ８と、これら各充填バルブ８の下方にそれぞれ配置され、充填バルブ８とともに回転するびん台（容器支持手段）１０とを備えている。これら回転テーブル４および充填液タンク６等により回転体が構成されている。前記びん台１０は、図示しないシリンダのピストンロッド１２に取り付けられており、このシリンダの作動により昇降する。なお、びん台１０はシリンダにより昇降するタイプに限るものではなく、固定カムによって昇降させるようにしてもよい。
【００１６】
この充填装置１では、ペットボトル等の軟質な素材から成る容器１４が、図２に示すように、供給コンベヤ１６によって搬送され、インフィードスクリュー１８によって一定の間隔に切り離され、入口スターホイール２０を介して搬入される。搬入された容器１４は、各びん台（容器支持手段）１０によって支持され回転テーブル４の回転に伴って回転搬送される。びん台１０によって支持された容器１４は、シリンダの作動によって上昇され、容器１４内が、後に説明するびん口パッキンによって密封された後、充填バルブ８が開放されて充填液タンク６内の液体が充填される。液体が充填された容器１４は、びん台１０によって下降された後、出口スターホイール２２を介して排出コンベヤ２４上に排出されて次の工程に送られる。
【００１７】
各充填バルブ８の構成について図３により詳細に説明する。充填液タンク６の底面の外周寄りに貫通孔６ａが形成され、この貫通孔６ａの下方側には上下に結合された円筒状のハウジング２６，２８が固定されるとともに、貫通孔６ａ内には、充填液タンク６の内部側に向けて、支持筒体３０が直立して固定されている。上方ハウジング２６は、上部２６ａの外周面が大径で、その下部２６ｂは小径になって下方ハウジング２８の内部に伸びている。下方ハウジング２８は、上方ハウジング２６の大径部２６ａの下端に固定されており、この下方ハウジング２８の内面と、上方ハウジング２６の小径部２６ｂの外面との間には、間隙３２が形成されている。そして、上方ハウジング２６の下端には、注液パイプ３４が固定されている。
【００１８】
上記支持筒体３０、上方ハウジング２６および注液パイプ３４の内部には、排気パイプ３６が挿通され、支持筒体３０内のスライドブッシュ３８によって昇降自在に支持されている。この排気パイプ３６の上部は、充填液タンク６内を上方へ伸びて、充填液の液面４０上に突出しており、充填液タンク６上に配置したシリンダ４２に連結されて昇降する。この排気パイプ３６の外面と、上方ハウジング２６の内面および注液パイプ３４の内面との間の空間が充填液通路４４を、そして、排気パイプ３６の内部がガス通路４６を構成している。従って、この実施例では、上方ハウジング２６が注液管としての機能を有している。
【００１９】
排気パイプ３６の下端には、この排気パイプ３６よりも大径のノズル４８が取付けられており、上記注液パイプ３４内に嵌合して摺動するようになっている。このノズル４８には、注液口４８ａと排気口４８ｂ（図４参照）とが形成されており、注液口４８ａは上記充填液通路４４に、排気口４８ｂはガス通路４６にそれぞれ連通している。排気パイプ３６に固定されたノズル４８と注液パイプ３４とにより、注液口４８ａを開閉する液バルブ５０および排気口４８ｂを開閉するガスバルブ５２が構成されており、上方ハウジング２６を介して充填液タンク６に固定されている注液パイプ３４に対して排気パイプ３６が下降したときに、液バルブ５０およびガスバルブ５２が開放され、排気パイプ３６が上昇したときに両バルブ５０，５２が閉塞される。
【００２０】
上方ハウジング２６の小径部２６ｂの外周面と下方ハウジング２８の内周面との間の間隙３２内に、下端部にびん口パッキン５４が取付けられた円筒状のホルダ５６が嵌合されており、スライドブッシュ５８を介して下方ハウジング２８の内面を摺動する。また、円筒状ホルダ５６の下部のびん口パッキン５４を取付けた部分５６ａは、上記注液パイプ３４の外面に沿って摺動する。
【００２１】
この円筒状ホルダ５６の上部外面にはシールリング６０が装着され、また、びん口パッキン取付け部５６ａの内面にもＯリング６２が装着されて気密を保持されており、これら上方ハウジング２６の小径部２６ｂ外面、下方ハウジング２８、注液パイプ３４および円筒状ホルダ５６によってエア導入室６４が形成されている。下方ハウジング２８の上部壁面にはエア導入室６４内に連通するエア導入口２８ｄが設けられており、エア導入室６４は図示しない方向切換弁を介してエア供給源に接続されている。このエア導入室６４内は方向切換弁の切換作動によりエアが導入され、または、エアが遮断されて大気に開放される。なお、エア導入室６４内に導入されるエアの圧力は、円筒状ホルダ５６を介してびん口パッキン５４を下方に付勢し、前記びん台１０によって上昇されてきた容器１４の口部に密着させることができる程度の低圧である。
【００２２】
下方ハウジング２８の外周には、昇降筒体６６が嵌合されて昇降するようになっており、この昇降筒体６６の下端に、びん台１０によって上昇される容器１４のセンタリングを行うガイドコーン６８が取付けられている。この昇降筒体６６およびガイドコーン６８は、昇降筒体６６の上部が下方ハウジング２８の外周面によって案内されるとともに、下部のガイドコーン６８の中心部が上記注液パイプ３４の外面に沿って昇降するようになっている。下方ハウジング２８の下端部外周にはストッパ２８ｅが設けられており、昇降筒体６６は、通常は自重により下降してこのストッパ２８ｅに当って停止している。
【００２３】
前記充填液タンク６の上端中央部に、図示しないロータリジョイントを介して充填液供給管７０が接続されており（図１参照）、この充填液タンク６内に外部から充填液が供給される。充填液タンク６内の充填液の液面４０は、レベルセンサ７２によって常時監視されており、このレベルセンサ７２からの信号によって、制御装置７４が給液バルブ７６の開閉を制御して、貯留された充填液量を常に一定に保つようになっている。なお、充填液タンク６内の液面４０の上方の空間は、大気に開放されている。
【００２４】
さらに、この充填装置１には、前記充填バルブ８の開放時間をカウントするタイマー（図示せず）が設けられており、制御装置７４の記憶部に予め記憶されている正常な充填時間が経過したことを、タイマーがカウントしたときに充填バルブ８（液バルブ５０およびガスバルブ５２）を閉じるようになっている。
【００２５】
前記構成の回転式充填装置１の作動について説明する。充填液タンク６内は、レベルセンサ７２からの信号により制御装置７４が給液バルブ７６の開閉を制御して、常に液面４０の高さが一定となるように制御されている。
【００２６】
この充填装置１の充填開始時には、排気パイプ３６は、その上端に連結されたシリンダ４２により上昇した位置にあり、その下端に固定されたノズル４８が注液パイプ３４内に収納され、液バルブ５０およびガスバルブ５２は閉鎖されている。また、エア導入室６４内は、方向切換弁によってエア供給源から遮断され、大気に開放されている。
【００２７】
供給コンベヤ１６によって搬送されてきた容器１４は、インフィードスクリュー１８および入口スターホイール２０を介して充填装置１内に供給され、各びん台１０上に順次載せられ回転搬送される。びん台１０がその回転経路中の所定の位置に来ると、図示しないびん台昇降用シリンダが作動してびん台１０が上昇し、びん台１０上の容器１４はガイドコーン６８に案内されて上昇する。びん台１０の上昇端では、容器１４の口部が、ガイドコーン６８を介して上方のびん口パッキン５４に接触する（図４（ａ）参照）。
【００２８】
続いて、充填液タンク６上のシリンダ４２の作動により排気パイプ３６を押し下げる。排気パイプ３６およびノズル４８が上方ハウジング（給液管）２６および注液パイプ３４に対して相対的に下降すると、液バルブ５０およびガスバルブ５２が開放する。液バルブ５０の開放によって、充填液タンク６内の液が容器１４内に流入を開始する。この時、びん口パッキン５４を下方へ付勢するエア導入室６４内は大気に開放されているため、びん口パッキン５４を容器１４の口部に密着させる力が作用していないので、液の流入に伴って容器１４内のエアは、びん口パッキン５４と容器１４の口部との隙間から外に逃げ出し、また、排気パイプ３６内に残留していた液も容器１４内に流下する。
【００２９】
排気パイプ３６内の残留液が排出されて充填がスムーズに行われるようになった後、方向切換弁を作動させて、エア導入室６４内にエアを導入する。このエア圧によって円筒状ホルダ５６が下方へ押し下げられ、びん口パッキン５４は、ガイドコーン６８を介して容器１４の口部に圧接されて容器１４内を密封する。その後、充填液は、充填液通路４４から注液口４８ａを通って容器１４内に流入するとともに、容器１４内のエアは、ノズル４８の排気口からガス通路４６内を通って充填液タンク６内に排出されて通常の充填が行われる（図４（ｂ）参照）。
【００３０】
容器１４内への充填が進み、注液パイプ３４の下端まで液が充填されると、その液は排気口４８ｂ内に入って排気パイプ３６内を上昇し、充填液タンク６の液面４０に一致したとき、すなわち、容器１４の上部に形成された密封空間内の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに容器１４内への充填液の流入が停止して充填が終了する（図４（ｃ）参照）。その後、タイマーのカウントにより、予め制御装置７４の記憶部に記憶されている所要充填時間が経過すると、制御装置７４からの指令により、上端に連結されたシリンダ４２が作動して排気パイプ３６を上昇させる。排気パイプ３６の上昇によって液バルブ５０およびガスバルブ５２が閉じる（図４（ｄ）参照）。このように容器１４内への充填液の流入が停止した直後に液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じてしまうことにより容器１４の密封された上部空間に水頭圧力が作用することを防止することができる。
【００３１】
続いて、方向切換弁の作動により、エア導入室６４内を大気に開放する。その後びん台１０が下降し、排出スターホイール２２を介して容器１４をコンベア２４上に排出し、充填行程を完了する。液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じることにより容器１４に水頭圧力がかかることを防止できるが、さらに、容器１４の密封された上部空間を速やかに大気に開放することにより、容器１４に対する過度の負担を防止することができ一層効果的である。なお、びん口パッキン５４を備えた円筒状ホルダ５６を下方へ付勢する手段は、上記実施例のようなエアを用いたものに限るものではなく、付勢力の付与および解放の切換えが可能であればその他の手段を用いてもよい。
【００３２】
以上のように、制御装置７４の記憶部に予め記憶されている正常な充填に必要な時間が経過すると、シリンダ４２によって排気パイプ３６を上昇させて液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じるようにしている。従って、例えば、回転体の回転速度が遅いため通常の充填バルブ閉鎖位置まで到達するよりも早い位置で、容器１４の上部空間の圧力と充填液の供給圧力とが均衡して充填液の流入が停止した場合でも、設定された充填時間が経過すれば充填バルブ８を閉じる（液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じる）ので、ホールド時間が長くなって容器１４に過大な負荷をかけることがなく、容器１４の変形を防止することができる。その結果、ペットボトル等の軟質素材の容器１４であっても、強度を必要以上に大きくすることなくホットパック充填が可能になり、容器コストの削減を図ることができる。
【００３３】
前記効果について具体的な実施例により説明すると、例えば、容器１４は、９００ｍｌの角ペットボトルであり、充填液タンク（フィラボウル）６内に貯留されている充填液の液面４０の高さは２００ｍｍであり、この液面４０はレベルセンサ７２からの信号により制御装置７４によって常に一定になるように制御されている。また、充填液タンク６の底面からノズル４８先端までの長さ（正確には、充填液タンク６の底面からガスバルブ５２の排気口の上端までの距離）は、４００ｍｍである。
この場合の水頭圧力は、
２００＋４００＝６００ｍｍＡｑとなる。
そして、この実施例でのペットボトルの耐圧力は、
−５００ｍｍＡｑ＜ペットボトル＜４００ｍｍＡｑとする。
この場合には、ペットボトルの耐圧力よりも水頭圧力が大きいので、この水頭圧力が一定時間以上（例えば３秒以上）ペットボトルに係ると、このペットボトルが変形してしまうおそれがあるが、ペットボトルの上部密封空間に水頭圧力が作用する時間、すなわちホールド時間をきわめて短い時間に短縮することによりペットボトルに対する負担を低減させ、ペットボトルが変形することを防止することができる。
【００３４】
前記実施の形態では、排気パイプ３６を充填液タンク６上に設けたシリンダ４２によって昇降させることにより充填バルブ８の開閉（液バルブ５０とガスバルブ５２の開閉）を行うようにしたが、その他の構成の充填バルブでも同様にホールド時間を短縮して軟質容器の変形を防止することができる。次に第２の実施の形態に係る充填バルブ８の構成について図５により説明する。充填液タンク６の底面に、上下に結合された円筒状のハウジング２６，２８が固定され、これらハウジング２６，２８の内部にブラケット８０を介して給液管８２が固定されている。この給液管８２の下端には、小径の注液パイプ３４が固定されている。給液管８２および注液パイプ３４の内部には、排気パイプ３６が挿通され、後に説明する筒状ピストン８４に連結されて一体的に昇降する。この排気パイプ３６の上部は、充填液タンク６内を上方へ伸び、充填液の液面４０上に突出している。これら排気パイプ３６の外面と給液管８２および注液パイプ３４の内面との間の空間が充填液通路４４を、そして、排気パイプ３６内がガス通路４６を構成している。
【００３５】
排気パイプ３６の下端には、この排気パイプ３６よりも大径のノズル４８が取付けられており、上記給液パイプ３４内に嵌合して摺動するようになっている。このノズル４８には、注液口４８ａと排気口４８ｂとが形成されており、注液口４８ａは上記充填液通路４４に、排気口４８ｂはガス通路４６にそれぞれ連通している。排気パイプ３６に固定されたノズル４８と注液パイプ３４とにより、注液口４８ａを開閉する液バルブ５０および排気口４８ｂを開閉するガスバルブ５２が構成されており、充填液タンク６に固定された給液管８２および注液パイプ３４に対して排気パイプ３６が下降したときに両バルブ５０，５２が開放され、排気パイプ３６が上昇したときに両バルブ５０，５２が閉塞される。
【００３６】
上記円筒状ハウジング２６，２８の内面と給液管８２の外面との間に、筒状ピストン８４が嵌合され、その上端が連結部材８６を介して上記排気パイプ３６に固定されている。上方ハウジング２６の下部内面にはＯリング８８が装着され、また、下方ハウジング２８の中間部内面に環状突出部２８ａが形成され、その内周にもＯリング９０が装着されて上記筒状ピストン８４の外面に摺接するようになっており、上方ハウジング２６の下端面と下方ハウジング２８の環状突出部２８ａの上面との間に気密を保持した空間９２が形成されている。一方、筒状ピストン８４には、この空間９２内に位置する環状突出部８４ａが形成され、その外周にＯリング９４が装着されて、上記空間９２を２つの圧力室９６，９８に区画している。下方ハウジング２８の側壁には、これら両圧力室９６，９８内に連通するエア導入口２８ｂ，２８ｃが形成され、方向切換弁１００を介してエア供給源１０２に接続されている。この方向切換弁１００の作動によって、両圧力室９６，９８の一方にエアを導入し、他方を大気に開放するようになっており、この切換によって、筒状ピストン８４を上昇または下降させることにより、筒状ピストン８４に連結された排気パイプ３６を昇降させる。
【００３７】
下方ハウジング２８の上記環状突出部２８ａよりも下部側には、下端部にびん口パッキン５４が取付けられた円筒状のホルダ５８が嵌合され、スライドブッシュ５９を介して下方ハウジング２８の内面を摺動する。この円筒状ホルダ５８の外面にはシールリング６０が装着され、また、上記給液管８２の下端部外周にもシールリング１０４が装着されてこのホルダ５８に摺接するようになっており、これら下方ハウジング２８、給液管８２、筒状ピストン８４および円筒状ホルダ５８によってエア導入室６４が形成されている。下方ハウジング２８の壁面にはエア導入室６４内に連通するエア導入口２８ｄが設けられており、エア導入室６４は、第２の方向切換弁１０６を介してエア供給源１０２に接続されている。このエア導入室６４内には、第２の方向切換弁１０６の作動によりエアが導入され、または、エアが遮断されて大気に開放される。なお、このエア導入室６４内に導入されるエアの圧力は、円筒状ホルダ５８を介してびん口パッキン５４を下方に付勢し、びん１０台によって上昇されてきた容器１４の口部に密着させることができる程度の低圧である。
【００３８】
充填液タンク６の下面には、上記充填バルブ８に隣接してガイドロッド１０８が垂直に固定され、このガイドロッド１０８に、びん台１０によって上昇される容器１４のセンタリングを行うガイドコーン６８が昇降自在に支持されている。このガイドコーン６８は、通常は、自重により下降してガイドロッド１０８の下端に設けられたストッパ１０８ａ上に停止し、容器１４が上昇した際には、この容器１４とともに上昇して上記びん口パッキン５４に圧接される。
【００３９】
この構成に係る充填バルブ８では。先ず、充填開始時には、第１の方向切換弁１００によって、筒状ピストン８４の下方の圧力室９８内に圧力エアを導入し、上方の圧力室９６は大気に開放することにより筒状ピストン８４およびこれに連結された排気パイプ３６を上昇させて、液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じておく。また、第２の方向切換弁１０６によって、エア導入室６４を大気に開放しておく。
【００４０】
コンベアによって搬送されてきた容器１４が充填装置１内のびん台１０上に供給される。びん台１０は、充填液タンク６および充填バルブ８とともに回転しつつ容器１４を搬送する。所定の回転位置に来ると、シリンダ（図示せず）の作動によりびん台１０を上昇させる。そのとき、びん台１０上の容器１４は、口部がガイドコーン６８に案内されて上昇する。このびん台１０の上昇端位置では、容器１４の口部は、ガイドコーン６８を介して上方のびん口パッキン５４に接触する。びん台１０および充填バルブ８が所定の位置に達すると、第１の方向切換弁１００が作動されて下方の圧力室９８が大気に開放されるとともに上方の圧力室９６内に圧力エアが導入される。この切換によって、筒状ピストン８４を介して排気パイプ３６が下降し、液バルブ５０およびガスバルブ５２が開放される。
【００４１】
液バルブ５０が開いて充填液タンク６内の液が容器１４内に流入を開始する。上記びん口パッキン５４を下方へ付勢するエア導入室６４内は大気に開放しているため、びん口パッキン５４を容器１４の口部に密着させる力が作用していないので、液の流入に伴って容器１４内のエアは、その隙間から外に逃げ出し、また、排気パイプ３６内に残留していた液も容器１４内に流下する。
【００４２】
容器１４内への液体の流入が開始した後、第２の方向切換弁１０６を作動させてエア導入室６４内にエアを導入する。びん口パッキン５４は、ガイドコーン６８を介して容器１４の口部に圧接されて、容器１４内を密封する。以後、給液管８２および注液パイプ３４内の充填液通路４４および注液口４８ａから容器１４内に充填液が流入し、排気口４８ｂおよび排気パイプ３６内のガス通路４６を介して、容器１４内のエアが充填液タンク２内に排出されて通常の充填が行われる。
【００４３】
容器１４内への充填が進み、容器１４内の液面がガスバルブ５２の排気口４８ｂに達すると容器１４内の上部空間が密封される。さらに液体は排気パイプ３６内を上昇し、液面が充填液タンク６内の液面の高さ４０に達すると液の流入が停止する。その後、タイマーのカウントにより制御装置７４に予め記憶されている充填時間になると、第１の方向切換弁１００が作動されて上方の圧力室９６を大気に開放するとともに、下方の圧力室９８内にエアを導入する。その結果、筒状ピストン８４および排気パイプ３６が上昇して、液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じる。第１方向切換弁１００の切換の完了とほぼ同時に第２の方向切換弁１０６を切換えて、エア導入室６４内を大気に開放し、びん口パッキン５４を容器１４の口部に対して圧接させる力を解放する。
【００４４】
この実施の形態でも、前記第１の実施の形態と同様に充填液の流入が停止して容器１４の上部密封空間の圧力と充填液の供給圧力とが平衡した状態で容器１４に作用する水頭圧力を、できるだけ早く解消して、容器１４に対する負担を軽減するようにしたので、容器１４の変形を防止することができる。
【００４５】
前記実施の形態では、タイマーにより充填時間をカウントして、制御装置７４の記憶部に記憶されている目標充填時間になったときに充填バルブ８を閉じるようにしているが、ホールド時間を短縮して容器１４にかかる負荷を低減するためには、充填時間を制御する構成だけでなく、例えば、回転体の回転速度に応じて充填区間を制御することによっても可能である。この場合には、制御装置７４が予め充填装置１の回転速度と充填区間との関係式を記憶しておき、回転速度に応じて充填区間を演算し、設定された充填区間に到達した時点で充填バルブ８を閉じるようにする。あるいは、予め求めた回転速度と充填区間の関係についての値をマトリックス状に記憶しておき、回転速度に対応する充填区間の数値を選択して充填バルブ８を閉じるようにしてもよい。
【００４６】
すなわち、前記第１の実施の形態の充填バルブ８の場合には、所定の回転位置で排気パイプ３６の上端に連結されたシリンダ４２を作動させ、また、第２の実施の形態の充填バルブ８の場合には、第１の方向切換弁１００を切り換えて上方の圧力室９６内に圧力エアを導入することにより、液バルブ５０およびガスバルブ５２を開放した後、エンコーダ１１０（図１参照）により回転速度を確認し、その回転速度によって、前記制御装置７４の記憶部に記憶した関係式から充填に必要な区間を算出し、充填をしている充填バルブ８がその区間の下流端に到達したときに、前記シリンダ４２または第１切換弁１００を逆に作動させて液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じることにより、ホールド時間を短縮することができる。
【００４７】
図６は、さらに他の実施の形態に係る充填バルブ８の構成を示すもので、前記各充填バルブ８とは充填バルブ開閉手段の構成が異なっている。前記第１の実施の形態では、シリンダ４２によって排気パイプ３６を昇降させることによって液バルブ５０およびガスバルブ５２を開閉していたが、この実施の形態では、排気パイプ昇降機構２１をカムによって作動させることにより、排気パイプ３６を昇降させて液バルブ５０およびガスバルブ５２を開閉するようになっている。なお、この実施の形態は排気パイプ昇降機構２１の構成を除いて前記図３の構成と同一なので、同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
上記排気パイプ３６を昇降させる昇降機構２１は、充填液タンク６の上部側壁を貫通して軸支された水平な回転軸２３と、この回転軸２３のタンク６内部側の端部に取付けられ、排気パイプ３６の上端に形成された係合部３６ａに係合する昇降レバー２５と、回転軸２３のタンク外部側に固定されたシフタレバー（操作部材）２７とを備えている。このシフタレバー２７は、充填液タンク６の回転経路の外周に沿って配置された上流側のバルブ開放カムに干渉して一方向に回転することにより、上記昇降レバー２５を回転させ、係合している排気パイプ３６を押し下げる。また、シフタレバー２７が下流側に配置されたバルブ閉鎖カムに干渉して逆方向に回転することにより、昇降レバー２５が上方へ回動して排気パイプ３６を元の高さに上昇復帰させる。
【００４９】
充填バルブの開閉手段が前記のようにカム式の場合には、充填区間を制御することによりホールド時間を制御する。この場合には、制御装置７４の記憶部に充填装置１の回転速度と充填区間との関係式を予め記憶させておき、設定された充填区間に到達した時点で充填バルブ８を閉じる。例えば、図７に示すように、シリンダＢ１によって進退動するバルブ開放用のカムＡ１を上流側に設置し、その下流側には、それぞれシリンダＢ２〜Ｂ９によって進退動する複数のバルブ閉鎖用のカムＡ２〜Ａ９を設置し、バルブ開放カムＡ１により充填バルブ８を開放した後、エンコーダ１１０によって回転速度を確認し、制御装置７４の記憶している回転速度と充填区間との関係式により、充填に必要な区間を算出し、その充填区間の終了位置にあるバルブ閉鎖用カム（Ａ２〜Ａ９のいずれか）を、シリンダ（Ｂ２〜Ｂ９）によって前記シフタレバー（操作部材）に係合する位置まで前進させて、充填バルブ８がこの位置に到達したときに液バルブ５０およびガスバルブ５２を閉じるようにする。
【００５１】
また、図８は、カムにより液バルブおよびガスバルブの開閉を行う他のタイプの充填バルブ８を備えた回転式充填装置１を示すものである。この充填バルブ８は、ガス詰め充填と無ガス充填の兼用タイプであり、充填液タンク６の底面に形成された孔６ａ内に筒状のスプリングケース１１２が直立して固定され、このスプリングケース１１２内にバルブステム１１４が昇降可能に支持されてされている。バルブステム１１４の上部寄りの外周面には、環状の摺動部材１１６が固定されており、この摺動部材１１６がスプリングケース１１２内に嵌合し、その内周面を摺動して昇降する。スプリングケース１１２の下部寄りの内面に形成された段部と、上方の摺動部材１１６の下面との間にスプリング１１８が配置され、この摺動部材１１６およびバルブステム１１４を常時上方へ付勢している。バルブステム１１４の下部には、弁体１２０が取付けられ、充填液タンク６の下面に固定されているバルブブロック１２２内に形成された弁座１２２ａとともに液バルブ１２４を構成している。
【００５２】
バルブステム１１４の下端の中心部には、外面に円錐形のスプレッダ１２６が取付けられたベントチューブ１２８が装着されている。これらバルブステム１１４の内部およびベントチューブ１２８の内部がガス通路１３０を構成し、その外面側が充填液通路１３２を構成している。上記スプリングケース１１２の壁面には縦長の穴１１２ａが形成されており、上記バルブステム１１４が上昇して液バルブ１２４を開放すると、充填液タンク６内に収容されている充填液は、この縦長の穴１１２ａを介してスプリングケース１１２内に入り、開放している液バルブ１２４を通過して、バルブブロック１２２に貫通形成された通路孔１２２ｂの内面とベントチューブ１２８の外面との間を通って容器１４内に充填される。
【００５３】
上記バルブステム１１４の上端部の、上記充填液タンク６内の液面より上方へ突出している部分には、バルブステム１１４およびベントチューブ１２８内に形成されたガス通路１３０を開閉するチャージングバルブ（ガスバルブ）１３４が設けられている。このチャージングバルブ１３４は、充填液タンク６の側壁６ｂの上部を貫通する回転軸１３６の内部側端部に連結されており、回転軸１３６の外部側に固定されたシフタレバー（操作部材）１３８の回転操作によって昇降されてガス通路１３０の開閉を行なう。
【００５４】
バルブブロック１２２の下方側には、ガイドロッド１４０を介して昇降自在に支持されたガイドコーン１４２が配設されており、びん台１０によって上昇される容器１４の口部１４ａにより押し上げられてともに上昇し、上記ベントチューブ１２８に対する容器１４のセンタリングを行なう。このガイドコーン１４２の内周側には、びん口パッキン１４４が取付けられており、このびん口パッキン１４４が、びん台１０によって上昇される容器１４の口部１４ａとバルブブロック１２２の下面との間に圧接されて容器１４内をシールする。
【００５５】
上記バルブブロック１２２の内部の外周寄り（図８の左側）には、スニフト機構１４６が設けられている。このスニフト機構１４６は、上記充填液通路１３２を開閉する液バルブ１２４よりも下流側、すなわち、バルブブロック１２２内に貫通形成されている通路孔１２２ｂ内に開口するスニフト通路１２２ｃと、スニフトチャンバー１４８と、これらスニフト通路１２２ｃとスニフトチャンバー１４８との間を開閉するスニフトバルブ１５０とから構成されており、容器１４内への液体の充填が終了した後、このスニフトバルブ１５０を開放することにより、容器１４のヘッドスペース（充填液の上部に残された空間）内に密封されている圧力ガスを徐々に外部に放出する。
【００５６】
スニフトバルブ１５０は、バルブ孔１５０ａ内で進退動するスニフトスプール１５０ｂと、このスニフトスプール１５０ｂを外方へ向けて押圧するスプリング１５０ｃとを備えており、通常は、このスプリング１５０ｃによりスニフトスプール１５０ｂを押圧して上記スニフト通路１２２ｃとスニフトチャンバー１４８との間を遮断している。そして、このスニフトスプール１５０ｂを、スニフトカム１５２によって外方から押込むことにより、スニフトバルブ１５０が開放してスニフト通路１２２ｃとスニフトチャンバー１４８との間が連通する。
【００５７】
このタイプの充填バルブ８でも、前記図６に示す実施の形態と同様に、回転体の周囲に複数のカムを配置し、制御装置７４に充填装置１の回転速度と充填区間との関係式を予め記憶させておき、回転速度によって、複数個の充填終了用（バルブ閉鎖用）のカムを選択して制御する。あるいは、複数個の充填開始用（バルブ開放用）のカムを選択して制御することにより、ホールド時間を短縮することができる。
【００５８】
グラビティ方式の充填装置では、前記各実施の形態のように、容器１４との係合によらずに充填バルブ８を開閉するタイプと、容器との係合により充填バルブを開放するタイプ、すなわち容器の上昇によってびん口パッキンおよび注液パイプ等を上昇させて充填バルブを開放するタイプとがある。このような容器との係合により開閉する充填バルブを備えた充填装置にも、本発明を適用することができる。
【００５９】
図９によりこのタイプの充填バルブ８について説明する。充填液タンク６の底面６ａの外周寄りに上下に貫通する孔６ｂが形成され、この貫通孔６ｂの下方側に筒状のバルブボディ２２４が固定されている。バルブボディ２２４の内部には、上部が充填液タンク６の内部に延びる給液管２２６が摺動可能に挿通されている。この給液管２２６の内部に間隙を隔てて排気パイプ２２８が挿通され、ブラケット２３０を介して前記バルブボディ２２４に固定されている。この排気パイプ２２８の内部がガス通路２３２を、そして、排気パイプ２２８の外面と給液管２２６の内面との間の空間が液通路２３４を構成している。この液通路２３４内には、給液管２２６に形成された上下方向の長穴２２６ａを介して充填液タンク６内の充填液が流入する。
【００６０】
前記給液管２２６の下端部に注液パイプ２３６が固定されて一体的に昇降する。一方、前記排気パイプ２２８の下端には、排気パイプ２２８よりも大径のノズル２３８が固定されている。前記注液パイプ２３６はこのノズル２３８の外面を摺動して昇降するようになっている。このノズル２３８には、注液口２４０と排気口（図示せず）とが形成されており、注液口２４０は前記液通路２３４に、排気口はガス通路２３２にそれぞれ連通している。排気パイプ２２８に固定されたノズル２３８と、給液管２２６と一体の注液パイプ２３６とにより、注液口２４０を開閉する液バルブ２４２および排気口を開閉するガスバルブ２４４が構成されており、充填液タンク６に固定されている排気パイプ２２８に対し給液管２２６および注液パイプ２３６が上昇したときに、液バルブ２４２およびガスバルブ２４４が開放し（図９に示す状態）、給液管２２６および注液パイプ２３６が下降して、注液パイプ２３６の下端が前記ノズル２３８の下端に設けられた弁座２３８ａに着座したときに液バルブ２４２およびガスバルブ２４４が閉じる。
【００６１】
バルブボディ２２４の下方に突出している給液管２２６の下端部にはフランジ状のばね座２２６ｂが形成されており、このばね座２２６ｂとバルブボディ２２４の下端部に嵌装されたカップ状部材２４６との間にスプリング２４８が介装されて、給液管２２６および注液パイプ２３６を常時下方へ付勢している。前記注液パイプ２３６の外周には、びん口パッキン２５０が取り付けられており、前記びん台１０（図１参照）の上昇によってびん台１０上の容器１４が上昇し、このびん口パッキン２５０に密着すると容器１４内が密封される。さらにびん台１０が上昇すると、びん台１０上の容器１４によってびん口パッキン２５０が押し上げられ、このびん口パッキン２５０と一体的に給液管２２６および注液パイプ２３６が上昇して前記液バルブ２４２およびガスバルブ２４４が開放するようになっている。なお、この実施の形態では、びん台１０は、第１の実施の形態と同様にエアシリンダによって昇降されるようになっている。
【００６２】
給液管２２６および排気パイプ２２８の上部には、充填終了時に排気パイプ２２８内に残留した液を、充填開始と同時に排出して充填時のエア通路を確保するために、排気パイプ２２８の上部に負圧を発生させる負圧発生室２５２が設けられている。この負圧発生室２５２については従来周知であるのでその説明を省略する。
【００６３】
この実施の形態では、第１の実施の形態と同様に各充填バルブ８の開放時間をカウントするタイマーを備えており、制御装置１４の記憶部に予め記憶されている正常時の所要充填時間が経過したときに、シリンダを作動させてびん台１０を下降させる。
【００６４】
前記構成の充填装置の作動について説明する。充填装置１内に供給された容器１４は、各びん台１０上に順次載せられ、回転搬送される。回転テーブル４の回転に伴ってびん台１０が上昇すると、先ず、びん台１０上の容器１４の口部がびん口パッキン２５０に密着して容器１４の内部が密封される。さらにびん台１０および容器１４が上昇すると、びん口パッキン２５０およびこれと一体の注液パイプ２３６と給液管２２６が上昇する。給液管２２６および注液パイプ２３６が排気パイプ２２８およびノズル２３８に対して上昇すると、液バルブ２４２およびガスバルブ２４４が開放する。
【００６５】
液バルブ２４２およびガスバルブ２４４が開放すると、給液管２２６に形成された長穴２２６ａから充填液通路２３４内に流入した充填液タンク６内の液が、ノズル２３８の注液口２４０から容器１４内に流下する。びん口パッキン２５０によって密封された容器１４内に充填液が流下するとともに、容器１４内のエアはガス通路２３２から充填液タンク６のヘッドスペース内に排出されて充填が行われる。
【００６６】
容器１４内に充填された液の液面が上昇し、ノズル２３８に形成された排気口の高さに達すると、容器１４内の上部に密封された空間が形成される。さらに、充填液はガス通路２３２内を上昇し、その液面の高さが充填液タンク６内に貯留されている充填液の液面４０の高さと一致したとき、すなわち、容器１４の上部密封空間内の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに充填液の流入が停止して充填が終了する。
【００６７】
充填バルブ８の開放した後の時間をタイマーによりカウントしており、制御装置７４の記憶部に記憶されている予め設定された所要充填時間が経過すると、びん台１０が下降する。びん台１０が下降すると、容器１４の口部によって押し上げられていたびん口パッキン２５０およびこれと一体の注液パイプ２３６と給液管２２６が下降し、液バルブ２４２およびガスバルブ２４４が閉じるとともに容器１４内が開放される。このように充填液の流入が停止した直後に充填バルブ８を閉じ、さらに容器１４内を開放するので、容器１４内の上部の空間に水頭圧力がかかる時間がきわめて短く、軟質容器であっても変形することがない。
【００６８】
この実施の形態では、容器１４をびん台１０上に載せて搬送し、搬送中にこのびん台１０をエアシリンダによって昇降させることにより充填バルブ８の開閉を行うようにしたが、容器支持手段としてびん台１０に限らず、図１０に示すように、容器１４の首部に形成されたフランジ１４ａの下面側を支持して吊り下げた状態で搬送するネックグリッパ２６０を用いることもできる。このネックグリッパ２６０もエアシリンダ２６２によって昇降できるように構成し、所定の位置でシリンダ２６２を作動させて容器１４を上昇させることにより、びん口パッキンを押し上げて充填バルブ８を開放し、充填開始後タイマーにより所定の時間経過後ネックグリッパ２６０を下降させて充填バルブ８を閉じるようにする。なお、前記各図中には示してないが、グラビティ方式の充填装置１の場合には、びん台１０により容器１４を支持する構成であっても、びん口パッキンに押し付けた際に容器１４が潰れないように前記フランジ１４ａの下面側を支持するネックガイドが設けられていることは言うまでもない。
【００６９】
前記実施の形態では、容器１４に係合して開放される充填バルブ８を備えた充填装置１において、タイマーによって充填時間を制御することにより充填バルブ８を閉鎖してホールド時間を短縮するようにしたが、この実施の形態と同様に容器１４に係合して開閉される充填バルブ８を備えた充填装置１において、充填区間の制御により充填バルブを閉鎖してホールド時間を短縮することもできる。この場合にも、びん台１０またはネックグリッパ２６０等の容器支持手段をエアシリンダにより昇降させるようにし、制御装置７４は、予め充填装置１の回転速度と充填区間との関係式を記憶しておき、充填しているバルブが設定された区間の下流端に到達した時点で、容器支持手段１０，２６０を下降させることにより容器１４との係合を外して、バルブを閉じるとともに容器１４内を開放し、容器１４に水頭圧力がかからないようにする。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る回転式充填装置は、回転体に設けられて充填液を貯留する充填液タンクと、この充填液タンクの底面に円周方向等間隔で設けられるとともに、液通路を開閉する液バルブとガス通路を開閉するガスバルブとを有する複数の充填バルブと、各充填バルブの下方に供給される軟質容器を支持する支持手段と、軟質容器の口部に当接してこの軟質容器内を密封するびん口パッキンと、充填バルブを開閉する充填バルブ開閉手段とを備え、供給された軟質容器の口部をびん口パッキンによって密封した状態で充填バルブを開放して充填を行い、軟質容器の上部に形成された密封空間の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに充填液の流入が停止して充填が終了する回転式充填装置において、前記充填バルブ開閉手段を制御する制御手段と、充填バルブが開放されてからの経過時間をカウントするタイマーを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、予め設定された所要充填時間を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、この設定された所要充填時間が経過したときに制御手段が充填バルブを閉鎖することにより、充填バルブが開放されている時間をほぼ一定に制御することができ、充填終了時に容器の上部密封空間に水頭圧力がかかるホールド時間を短縮することができる。その結果、軟質素材の容器であっても、強度を必要以上に大きくすることなくホットパック充填が可能になり、容器コストの削減を図ることができる。
【００７１】
また、請求項２以下の各発明でも、ホールド時間を短縮することができるので、軟質素材の容器であっても、強度を必要以上に大きくすることなくホットパック充填が可能になり、容器コストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る回転式充填装置の概略縦断面図である。
【図２】前記回転式充填装置の全体の構成を簡略化して示す平面図である。
【図３】前記充填装置に設けられた充填バルブの一例を示す縦断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は前記充填装置による充填の過程を順次示す説明図である。
【図５】他の充填バルブの構成を示す縦断面図である。
【図６】さらに他の充填バルブの構成を示す縦断面図である。
【図７】充填バルブの開閉を行うカムの配置の一例を示す図である。
【図８】スニフト機構を備えた充填バルブの一例を示す図である。
【図９】容器に係合して開放されるタイプの充填バルブを示す図である。
【図１０】容器支持装置の一例としてのネックグリッパを示す図である。
【符号の説明】
６ 充填液タンク
８ 充填バルブ
１０ 支持手段（びん台）
１４ 軟質容器
４２ 充填バルブ開閉手段（シリンダ）
５４ びん口パッキン
７４ 制御手段
Claims (10)
- 回転体に設けられて充填液を貯留する充填液タンクと、この充填液タンクの底面に円周方向等間隔で設けられるとともに、液通路を開閉する液バルブとガス通路を開閉するガスバルブとを有する複数の充填バルブと、各充填バルブの下方に供給される軟質容器を支持する支持手段と、軟質容器の口部に当接してこの軟質容器内を密封するびん口パッキンと、充填バルブを開閉する充填バルブ開閉手段とを備え、供給された軟質容器の口部をびん口パッキンによって密封した状態で充填バルブを開放して充填を行い、軟質容器の上部に形成された密封空間の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに充填液の流入が停止して充填が終了する回転式充填装置において、
前記充填バルブ開閉手段を制御する制御手段と、充填バルブが開放されてからの経過時間をカウントするタイマーを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、予め設定された所要充填時間を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、この設定された所要充填時間が経過したときに制御手段が充填バルブを閉鎖することにより、充填バルブが開放されている時間をほぼ一定に制御することを特徴とする回転式充填装置。 - 回転体に設けられて充填液を貯留する充填液タンクと、この充填液タンクの底面に円周方向等間隔で設けられた複数の充填バルブと、各充填バルブの下方に供給される軟質容器を支持する支持手段と、軟質容器の口部に当接してこの軟質容器内を密封するびん口パッキンと、充填バルブを開閉する充填バルブ開閉手段とを備え、供給された軟質容器の口部をびん口パッキンによって密封した状態で充填バルブを開放して充填を行い、軟質容器の上部に形成された密封空間の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに充填液の流入が停止して充填が終了する回転式充填装置において、
前記充填バルブ開閉手段を制御する制御手段と、回転体の回転速度を検出する速度検出手段とを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、回転体の回転速度と充填区間との関係を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、充填バルブが前記関係から求めた閉鎖位置に到達した時点で、この充填バルブを閉鎖することを特徴とする回転式充填装置。 - 前記充填バルブは、充填液タンクの下面に固定され内部に液通路が形成された管体と、この管体内に挿通され内部にガス通路が形成された排気パイプと、この排気パイプの昇降によって開閉される液バルブおよびガスバルブとを備え、前記充填バルブ開閉手段としてのシリンダにより排気パイプを昇降させて前記液バルブおよびガスバルブの開閉を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転式充填装置。
- 前記びん口パッキンを昇降させる昇降手段を設け、前記充填バルブに設けられたガスバルブの閉鎖とほぼ同時にびん口パッキンによる軟質容器内の密封を解除することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転式充填装置。
- 前記充填バルブは、充填液タンクの下面に固定され内部に液通路が形成された管体と、この管体内に挿通され内部にガス通路が形成された排気パイプと、この排気パイプの昇降によって開閉される液バルブおよびガスバルブとを備え、この排気パイプは、その上部に連結された操作部材が回転体の外部に配置されたカムに係合することにより開閉されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転式充填装置。
- 前記カムが回転体の周囲に複数配置され、これらカムのうちのいずれかを選択して前記操作部材に係合させることを特徴とする請求項５に記載の回転式充填装置。
- 前記充填バルブは、内部に充填液通路とガス通路とこれら両通路の開閉を行う液バルブおよびガスバルブを有し、かつ、容器の上部密封空間を外部に連通するスニフトバルブを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転式充填装置。
- 前記液バルブおよびガスバルブの閉鎖とほぼ同時にスニフトバルブを開いて軟質容器内の密封を解除することを特徴とする請求項７に記載の回転式充填装置。
- 回転体に設けられて充填液を貯留する充填液タンクと、この充填液タンクの底面に円周方向等間隔で設けられた複数の充填バルブと、各充填バルブの下方に供給される軟質容器を支持する支持手段と、この支持手段を昇降させる昇降手段と、軟質容器の口部に当接してこの軟質容器内を密封するびん口パッキンとを備え、軟質容器が供給された支持手段を上昇させることにより軟質容器の口部をびん口パッキンに当接させるとともに充填バルブを開放して軟質容器内への充填を行い、軟質容器の上部に形成された密封空間の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに充填液の流入が停止して充填が終了する回転式充填装置において、
前記昇降手段を制御する制御手段と、充填バルブが開放されてからの経過時間をカウントするタイマーを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、予め設定された所要充填時間を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、前記設定された所要充填時間になったときに制御手段が前記支持手段を下降させて充填バルブを閉じるとともに、びん口パッキンによる軟質容器の密封を解除することを特徴とする回転式充填装置。 - 回転体に設けられて充填液を貯留する充填液タンクと、この充填液タンクの底面に円周方向等間隔で設けられた複数の充填バルブと、各充填バルブの下方に供給される軟質容器を支持する支持手段と、この支持手段を昇降させる昇降手段と、軟質容器の口部に当接してこの軟質容器内を密封するびん口パッキンとを備え、軟質容器が供給された支持手段を上昇させることにより軟質容器の口部をびん口パッキンに当接させるとともに充填バルブを開放して軟質容器内への充填を行い、軟質容器の上部に形成された密封空間の圧力と充填液の供給圧力とが平衡したときに充填液の流入が停止して充填が終了する回転式充填装置において、
前記昇降手段を制御する制御手段と、回転体の回転速度を検出する速度検出手段とを設けるとともに、前記制御手段の記憶部に、回転体の回転速度と充填区間との関係を記憶させ、充填液の流入が停止した後に、充填バルブが、前記関係から求めた充填区間の下流端に到達した時点で、前記制御手段が前記支持手段を下降させて充填バルブを閉じるとともに、びん口パッキンによる軟質容器の密封を解除することを特徴とする回転式充填装置。
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