JP4530955B2 - 液体充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体を容器などに充填する液体充填装置に関する。

従来、液体の充填後に、ノズル口から液体を吸引して液垂れを防止する充填装置には、たとえば特許文献１のものがある。この充填装置は、開閉弁の弁体に装着したダイヤフラムを充填通路に面して配置し、弁体を突出して充填流路を全閉した時に、背面側にエアを供給してダイヤフラムを膨出しておき、全閉後にエアを排出してダイヤフラムをその弾性により元状態に復帰させることにより、充填流路を負圧とし、ノズル口から液体を吸引するものである。
特開平９−８６５９５号公報

しかしながら、短時間に大容量の液体を急速充填するような場合に、ノズルの口径が大きくなったり、また液体の粘度が低下すると、液垂れしやすくなるという問題があり、また液垂れを防止するには液体の吸引量を増大させる必要があるという問題があった。

本発明は上記問題点を解決して、吸引量を増大させることなく、ノズルの口径が大きくても、また低い粘度の液体を充填する場合であっても、確実に液垂れを防止できる液体充填装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、充填通路に設けられた開閉装置と、充填通路の出口にノズル口を有するノズル装置と、充填通路内の液体を吸引可能な吸引機構と、前記ノズル装置の充填通路内に配置されたガイド部材と、前記ノズル口とガイド部材の間に微小空間を形成する隙間形成機構とを具備し、前記ノズル装置は、外筒と、該外筒に液体流送方向にスライド自在に配置されて前記充填通路およびノズル口が形成された内筒とを有し、前記隙間形成機構は、前記外筒内に設けられて内筒をスライドさせるノズル口出退部を有し、前記開閉装置により液体の充填を停止すると同時または停止した後に、ノズル口出退部により内筒を後退させてノズル口をガイド部材に接近させ微小空間を形成するように構成されたものである。

請求項２記載の発明は、ノズル口出退部は、内筒の基端側に形成されたピストン部と、外筒内で前記ピストン部をスライド自在に収容するシリンダ室とを有する流体圧シリンダにより構成されたものである。

請求項３記載の発明は、ガイド部材に、周方向所定間隔ごとに整流羽根を液体流送方向に複数段に突設して千鳥状に配置したものである。

請求項１の発明によれば、ノズル口出退部により内筒をスライドさせてノズル口をガイド部材に接近させ微小空間を形成し、吸引機構によりノズル口に付着した液体を前記微小空間から充填通路内に吸引することにより、少ない吸引量でノズル口近傍の液体を確実に充填通路内に吸引することができ、さらに液体の表面張力を利用して微小空間からの液垂れを確実に防止することができる。したがって、大流量、高速充填用の大口径ノズル口であっても、また粘度の低い液体であっても確実に液垂れを防止することができる。

またハウジング筒内に、ノズル口と充填通路を形成する内筒と、この内筒をスライドさせるノズル口出退部と一体に設けたので、全体をコンパクトに構成することができる。
請求項３記載の発明によれば、ガイド部材に整流羽根を千鳥状に配置したので、充填液体を効果的に整流することができ、ノズル装置の長さを短縮することができる。

本発明に係る液体充填装置は、充填後のノズル口からの液垂れを確実に防止することを目的としたもので、充填通路を全閉した後、ノズル口に微小空間を形成してサックバック（吸引）することにより、ノズル口の液体を微小空間から充填通路内に吸引し、少ない吸引量でノズル口周辺の付着液体を確実に吸引し、また微小空間により液垂れを確実に防止できる。特に口径の大きいノズルを使用しての高速充填、大流量充填や低粘度の液体の充填に効果を奏するものである。

［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
この充填装置は、図１，図２に示すように、充填通路１の入口流路１ｉに介在された開閉装置２と、充填通路１の出口流路１ｏを形成するノズル装置３と、充填通路１内の液体を吸引可能な吸引機構５と、ノズル装置３内に配置されたガイド部材６と、当該ガイド部材６と前記ノズル装置３のノズル口４との間に微小隙間（微小空間）αを形成する隙間形成機構７とを具備している。ここで微小隙間αとは、出口流路１ｏに吸引された後の液体が、その粘度や表面張力により、再度微小隙間αから滴下しない間隔をいう。

前記ノズル装置３は、下端部にガイド部材６が一体に垂下され入口流路１ｉと出口流路１ｏの間に中間流路１ｍを形成する中間ノズル筒１１と、中間ノズル筒１１に連結されたハウジング筒（外筒）１２と、ハウジング筒１２内に液体の流送方向に所定範囲でスライド自在（昇降自在）に嵌合されて出口流路１ｏを形成する可動スリーブ（内筒）１３とで構成され、可動スリーブ１３の下端開口部にノズル口４が形成されている。そして、ハウジング筒１２と可動スリーブ１３との間に、可動スリーブ１３を液体の流送方向にスライドさせてノズル口４とガイド部材６との間に微小隙間αを形成する隙間形成用のスリーブ駆動装置（ノズル口出退部）１４が設けられ、ハウジング筒１２、可動スリーブ１３およびスリーブ駆動装置１４とで隙間形成機構７が構成されている。

すなわち、中間ノズル筒１１は、上端入口から下端出口に順に、入口フランジ部１１ａ、中間フランジ部１１ｂ、垂下筒部１１ｃおよびガイド部材６が一体に形成されている。そして前記入口フランジ部１１ａから垂下筒部１１ｃまでの軸心部に中間流路１ｍが形成され、この中間流路１ｍの入口側にオリフィス１５の形成部材が介装されている。また垂下筒部１１ｃの下端部には、図３に示すように、軸心位置で中間流路１ｍからガイド部材６外周の環状の出口流路１ｏに至る２個の接続孔１６が形成されている。

前記ガイド部材６は、垂下筒部１１ｃから縮径された円柱の胴部６ａと、逆円錐形の隙間形成部６ｂからなり、図２，図４に示すように、胴部６ａの外周に複数の整流羽根１７が周方向所定間隔ごとに液体流送方向に沿って複数段に突設されている。そして、整流羽根１７が千鳥状に配置されることで、２本の接続孔１６から流入された液体の整流効果を向上させて胴部６ａの長さが短く形成されている。

前記中間フランジ部１１ｂに垂下筒部１１ｃとガイド部材６を覆うハウジング筒１２が取付けられ、垂下筒部１１ｃとの間に環状のシリンダ室１８が形成されている。またハウジング筒１２内にスライド自在に嵌合された可動スリーブ１３は、ハウジング筒１２のガイド穴およびシリンダ室１８にスライド自在に嵌合された軸筒部１３ａと、この軸筒部１３ａの外周部からシリンダ室１８内に突設された環状のピストン部１３ｂとを有している。またノズル口４は漏斗状の座受面４ａと開口部４ｂとで構成され、座受面４ａとガイド部材６の隙間形成部６ｂとの間に環状の微小隙間αを形成する。

前記スリーブ駆動装置１４は、前記シリンダ室１８とピストン部１３ｂとを有する流体圧シリンダであるエアシリンダからなり、シリンダ室１８の上部進展室１８ａと下部収縮室１８ｂにそれぞれエアポート１９Ａ，１９Ｂがそれぞれ設けられている。なお、下部収縮室１８ｂに復帰用ばねを介装して応答特性を向上させてもよいし、エアポート１９Ｂを設けずに復帰用ばねのみを介装した単動式シリンダにすることもできる。

したがって、下部収縮室１８ｂにエアＡａを供給するとともに上部進展室１８ａからエアＡｂを排出することにより可動スリーブ１３を引上げ、ガイド口４の座受面４ａをガイド部材６の隙間形成部６ｂに接近させることにより、ノズル口４に微小隙間αを形成することができる。

前記開閉装置２は、ピンチバルブ式開閉弁が採用され、吸引機構５が装備（兼用）されている。図１に示すように、入口流路１ｉの一部を可撓性で十分な弾性（復元性）を有するチューブ２１により形成し、開閉弁フレーム２０には、チューブ２１の入口側を押圧して開閉する開閉部２２が設けられるとともに、チューブ２１の出口側を押圧して開閉する吸引部２３が設けられている。

すなわち、開閉部２２は、チューブ２１の入口側で開閉弁フレーム２０に取付けられた固定開閉弁体２２ａと、この固定開閉弁体２２ａに対向して配置された可動開閉弁体２２ｂと、可動開閉弁体２２ｂを固定開閉弁体２２ａ側に出退駆動してチューブ２１を開閉するエア式の開閉シリンダ２２ｃとにより構成されている。また吸引部２３は、チューブ２１の出口側で開閉弁フレーム２０に取付けられた固定吸引弁体２３ａと、この固定吸引弁体２３ａに対抗して配置された可動吸引弁体２３ｂと、この可動吸引弁体２３ｂを固定吸引弁体２３ａに対して出退駆動してチューブ２１を開閉するエア式の吸引シリンダ２３ｃにより構成されている。

したがって、高速充填中には、開閉弁体２２ａ，２２ｂおよび吸引弁体２３ａ，２３ｂはそれぞれ最大の離間位置でチューブ２１を絞らず全開状態にある。次いで所定の充填量に接近すると、開閉シリンダ２２ｃが所定量進展されて可動開閉弁体２２ｂにより固定開閉弁体２２ａとの間隔を縮小してチューブ２１を所定量絞り、充填流量を減少させたスローダウン状態になる。さらに所定の充填量に達すると、開閉シリンダ２２ｃおよび吸引シリンダ２３ｃをそれぞれ同時に進展して可動開閉弁体２２ｂおよび可動吸引弁体２３ｂによりチューブ２１の入口側と出口側とをそれぞれ押圧しチューブ２１を閉じて液体の供給を停止する。さらに吸引シリンダ２３ｃを収縮して可動吸引弁体２３ｂを後退させ、その弾性によりチューブ２１を元の形状に復元させ、絞られていた容積分によりチューブ２１内を負圧にして液体を吸引し、サックバックする。

上記構成において、開閉装置２を全開にして大容量の液体を充填通路１からノズル口４を介して容器に高速充填し、次いで充填量に接近すると、開閉装置２をスローダウン状態にして流量を絞り、さらに充填量に達すると、開閉装置２を全閉する。この時、ノズル装置３では、エアＡａを下部収縮室１８ｂに供給し上進展室１８ａのエアＡｂを排出して可動スリーブ１３を上昇させ、ノズル口４の座受面４ａをガイド部材６の隙間形成部６ｂに接近させ、微小隙間αを形成する。そして、開閉装置２の吸引機構５により液体をサックバック（吸引）する。

これにより、ノズル口４の開口部４ｂ内や近傍に付着した液体が全て微小隙間αから可動スリーブ１３の出口流路１ｏに吸引する。これにより、大口径のノズル口４であっても、また粘度の低い液体であっても、確実に可動スリーブ１３内に吸引して可動スリーブ１３内に保持することができ、微小隙間αからの液垂れを確実に防止することができる。また微小隙間αから液体を吸引するので、吸引量が少なくても十分な効果を奏することができる。

なお、吸引機構５を開閉装置２に一体に設けたが、独立して設置することもできる。
また上記実施の形態では、微小空間を環状の微小隙間αとしたが、図５に示すように、ガイド部材６の隙間形成部６ｂに、液体の流送方向に沿って複数の吸引溝８１を形成し、これらの吸引溝８１の断面を微小空間βとすることもできる。この場合、ガイド部材６の隙間形成部６ｂを、可動スリーブ１３のノズル口４の座受面４ａに当接させて吸引溝８１の微小空間βのみで、出口流路１ｏとノズル口４の開口部４ｂとを連通させる。

また図６に示すように、可動スリーブ１３のノズル口４の座受面４ａに、液体の流送方向に沿って吸引溝８２を形成して微小空間βとすることもできる。
図５および図６の実施の形態によれば、先の実施の形態の効果に加えて、可動スリーブ１３をガイド部材６に当接させればよく、隙間調整を不要にすることができ、セッティングが容易に行える。

なお、先の実施の形態と同じ環状の微小隙間αを形成して微小空間βと共に出口流路１ｏとノズル口４の開口部４ｂとを連通させてもよい。

本発明に係る充填装置の実施の形態を示す全体縦断面図である。 同充填装置のノズル装置および隙間形成シリンダを示す拡大縦断面図である。 図１に示すＡ−Ａ断面図である。 図１に示すＢ−Ｂ断面図である。 本発明に係る充填装置の他の実施の形態を示し、ノズル口の拡大縦断面図である。 本発明に係る充填装置のさらに他の実施の形態を示し、ノズル口の拡大縦断面図である。

符号の説明

α 微小隙間
β 微小空間
１ 充填通路
１ｉ 入口流路
１ｏ 出口流路
２ 開閉装置
３ ノズル装置
４ ノズル口
５ 吸引機構
６ ガイド部材
６ｂ 隙間形成部
７ 隙間形成機構
１２ ハウジング筒
１３ 可動スリーブ
１３ｂ ピストン部
１４ スリーブ駆動装置
１７ 整流羽根
１８ シリンダ室
２１ チューブ
２２ 開閉部
２３ 吸引部
８１，８２ 吸引溝

Claims (3)

1. 充填通路に設けられた開閉装置と、充填通路の出口にノズル口を有するノズル装置と、充填通路内の液体を吸引可能な吸引機構と、前記ノズル装置の充填通路内に配置されたガイド部材と、前記ノズル口とガイド部材の間に微小空間を形成する隙間形成機構とを具備し、
   前記ノズル装置は、外筒と、該外筒に液体流送方向にスライド自在に配置されて前記充填通路およびノズル口が形成された内筒とを有し、
   前記隙間形成機構は、前記外筒内に設けられて内筒をスライドさせるノズル口出退部を有し、前記開閉装置により液体の充填を停止すると同時または停止した後に、ノズル口出退部により内筒を後退させてノズル口をガイド部材に接近させ微小空間を形成するように構成された
   液体充填装置。
2. ノズル口出退部は、内筒の基端側に形成されたピストン部と、外筒内で前記ピストン部をスライド自在に収容するシリンダ室とを有する流体圧シリンダにより構成された
   請求項１記載の液体充填装置。
3. ガイド部材に、周方向所定間隔ごとに整流羽根を液体流送方向に複数段に突設して千鳥状に配置した
   請求項１または２記載の液体充填装置。
   

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