JP4674743B2

JP4674743B2 - 充填装置

Info

Publication number: JP4674743B2
Application number: JP2003112777A
Authority: JP
Inventors: 健一塚野; 幸伸西納; 勝則谷川; 慎也加森
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: JP2004315045A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は充填装置に係り、特に、容器を密封した状態でガス入り飲料を充填する充填装置に関するものである。
【０００２】
ガス入り飲料を充填する従来の充填装置（例えば、特許文献１参照）は、回転体の上部に固定されて一体的に回転するフィラーボウルと、フィラーボウルと容器内を連通する充填液通路と、この充填液通路を連通遮断する液バルブと、前記充填液通路が設けられたバルブハウジングの下部に取付けられて、容器の口部をシールするシール部材（びん口パッキン）と、容器内に挿入されるベントチューブ内に設けられて、充填液タンクの上部の加圧ガスが封入された空間と容器内とを連通するガス通路と、このガス通路を連通遮断するガスバルブと、容器内の圧力を外部に逃がすスニフト通路と、スニフト通路を開閉するスニフトバルブ等を備えている。
【０００３】
この従来の充填装置では、容器の口部が前記バルブハウジングの下面に取り付けたシール部材に圧接されて容器内が密封された後、シフタレバーを回転させてガスバルブを開放し、充填液タンク内の加圧された炭酸ガスをガス通路から容器内に吹き込む。ガスが吹き込まれた容器内の圧力が上昇して、充填液タンク内の炭酸ガス圧力と同圧になると、液バルブが開いて充填が開始する。充填液タンク内の液体が充填液通路から容器内に流入するとともに、容器内の炭酸ガスがベントチューブ内のガス通路を通って充填液タンク内に排出される。容器内に充填された液体の液面がベントチューブの下端に達すると、容器内の炭酸ガスの逃げ口が塞がれ、充填液がベントチューブ内を上昇して、充填液タンク内の圧力と均衡した時点で停止して充填が完了する。最後に、スニフトバルブを開いて容器のヘッドスペース内のガスをスニフトチャンバーから逃がして容器内の圧力を大気圧にする。
【０００４】
さらに、近年充填バルブに充填液を送る配管に流量計を配置して、充填バルブを流れる充填液の流量を計測しつつ充填を行う流量式の充填装置が広く採用されている。ところで、流量式の充填装置では、流量計や充填バルブを制御するためのシーケンサや電磁弁などの制御ユニットを回転体の中央に配置し、その制御ユニットの周囲に充填液タンクを配置している（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３２７０８９号公報（第３−５頁、図２）
【特許文献２】
特開２００１−２４０００４号公報（第２−３頁、図４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された従来の充填装置では、充填液を貯留している充填液タンク（フィラーボウル）を回転体の上部に設置して一体的に回転させるようになっているが、フィラーボウルは容量が大きいため、内部に洗浄液を循環させても洗浄に必要な流速が得られない個所が生じ、洗浄性が悪かった。また、充填液タンクが回転体の上部に設置されているため、充填装置の各部の外面洗浄性が悪いという問題もあった。
【０００７】
また、特許文献２に記載された充填装置では、制御ユニットは高さ幅ともかなり大型であり、さらに、その周囲に充填液タンクを配置すると、充填装置自体の径が大きくなり大型化してしまうという問題があった。充填装置が高能力を要求される場合は、充填バルブの数も増えるので装置全体が大型化するが、そうでない場合であっても、制御ユニットとその周囲に配置する充填液タンクが原因となって、充填装置を小型化するにも限界があった。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、充填液タンクの内部および外部の各部分の洗浄性が良く、しかも、小型化することが可能な充填装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る充填装置は、回転体に円周方向等間隔で設けられ、内部に充填液通路を有する複数の充填手段と、これら充填手段と給液管を介して連通可能に設けられた充填液タンクと、前記充填液通路を開閉する液バルブと、容器の口部をシールするシール手段と、前記充填手段に設けられ、容器内の気体を排出する排気通路と、この排気通路を開閉する排気通路用開閉弁と、前記充填手段に設けられ、容器内に加圧ガスを供給するカウンタ通路と、このカウンタ通路を開閉するカウンタ通路用開閉弁と、前記充填手段のそれぞれに対応して設けられ、充填液通路を流れる充填液の流量を計測する流量計と、前記排気通路と接続した排気チャンバーと、この排気チャンバー内を前記充填液タンク内の圧力よりも低い圧力に制御する制御手段とを備えており、特に、前記回転体をクリーンブース内に収容して外部の雰囲気と遮断し、前記充填液タンクおよび前記排気チャンバーを前記回転体から切り離してクリーンブース外に設置して、容器をシール手段によって密封し、前記排気チャンバーへ排気しつつ圧力をかけた状態で充填を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
この発明に係る充填装置では、回転体および充填バルブ等を備えた充填機本体をクリーンブース内に設置するとともに、充填液タンクを回転体から切り離してクリーンブースの外部に設置しているので、充填液タンクの洗浄性が向上するとともに、充填液タンクを持たない充填機本体の洗浄性も向上する。しかも、回転体の上部から充填液タンクをなくしたので、充填機本体をコンパクト化することが出来る。
【００１１】
【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かかる充填装置の全体の構成を簡略化して示す概略構成図、図２は前記充填装置に設けられた充填バルブを拡大して示す縦断面図である。この実施の形態に係る充填装置は、クリーンブース２により囲まれた無菌雰囲気の空間内に配置されたロータリ式の充填機本体（全体として符号４で示す）と、この充填機本体４と切り離されてクリーンブース２の外部に設置された充填液貯留タンク６と、容器８内に充填する液体を前記充填機本体４に供給する充填液供給用の通路、容器８内に加圧ガスを供給する加圧ガス供給用の通路、排気通路およびその他の圧力制御手段や開閉弁等からなっている。なお、これら通路等は後に説明する。
【００１２】
前記充填機本体４は、回転体１０の外周部に円周方向等間隔で複数の充填手段（充填バルブ）１２を備えている。これら各充填バルブ１２の下方には、容器８を保持して昇降する容器保持手段１４がそれぞれ設けられており、前記充填バルブ１２と一体的に回転しつつ、保持している容器を昇降させる。また、回転体１０の上部には、前記充填バルブ１２や後に説明する流量計を制御するためのシーケンサや電磁弁などの制御ユニット１３を配置している。なお、この実施の形態では、液体が充填される容器８は、ＰＥＴボトル等の軽量の樹脂容器であり、前記容器保持手段１４が容器８の首部を保持して吊り下げた状態で昇降させるようになっている。また、充填バルブ１２によって容器８内に充填される液体は、炭酸ガス入りの飲料である。
【００１３】
クリーンブース２内に配置された充填機本体４と切り離して、クリーンブース２の外部に充填液貯留タンク６が設置されている。この充填液貯留タンク６からの給液管１６が、ロータリジョイント１８を介して前記ロータリ式充填機本体４に接続されて充填液を供給する。さらに、供給された充填液は、給液マニホールド２０により分岐された複数（充填バルブ１２と同数）の給液通路２２から前記各充填バルブ１２に送られる。なお、充填液貯留タンク６には、配管２４を介して充填液が補充される。
【００１４】
なお、充填液タンク６から充填機本体４に充填液を供給する給液管１６は、上方からロータリジョイント１８に接続されている。
【００１５】
前記充填液貯留タンク６は、密閉式のタンクであり、加圧ガス源（この実施の形態ではＣＯ２ガス源）２６から、ガス供給管２８を介して、充填液３０の上部の空間３２にＣＯ２ガスが導入されて加圧されている。このガス供給管２８には、給気用のコントロールバルブ３４が設けられており、また、充填液貯留タンク６の上部空間３２からの排気管３６には排気用のコントロールバルブ３８が設けられている。前記充填液貯留タンク６の上部空間３２には圧力センサ４０が設けられ、この圧力センサ４０からの検出信号が圧力制御コントローラ４２に入力されており、この圧力制御コントローラ４２によって、前記空間３２内が所定の圧力（この実施の形態では０．３２ＭＰａ）に制御されている。
【００１６】
前記ＣＯ２ガス源２６からのガス供給管２８には、充填液貯留タンク６と別に充填機本体４にＣＯ２ガスを供給するカウンタ用のガス配管４４が設けられている。このガス管４４も前記給液管１６と同様上方からロータリジョイント１８に接続されており、ガス配管４４を介して充填機本体４に供給されるＣＯ２ガスは、ロータリジョイント１８から分岐された各カウンタ通路４６を介して、各充填バルブ１２に供給される。このガス配管４４にも、コントロールバルブ等の圧力制御手段４８が設けられており、充填バルブ１２に送るＣＯ２ガスの圧力を所定の圧力（この実施の形態では０．３１ＭＰａ）に制御している。
【００１７】
さらに、充填機本体４には、圧力エア源４７に接続されたエア供給管４９から加圧エアが供給されるようになっており、ロータリジョイント１８から分岐した各エア通路５１Ａ、５１Ｂ（図２参照）を介して前記各充填バルブ１２にエアを送る。なお、充填バルブ１２に送られたエアは、後に説明する液バルブの開閉用エアシリンダを作動させる。
【００１８】
次に、図２により充填バルブ１２の構成について説明する。充填バルブ１２のバルブハウジング５０は、その内部に充填液通路５２が形成されており、充填液貯留タンク６から給液管１６、ロータリジョイント１８、給液マニホールド２０および給液通路２２を介して充填バルブ１２に送られた充填液が、この充填液通路５２を通って容器８内に充填される。
【００１９】
前記バルブハウジング５０内に、充填液通路５２を連通遮断する液バルブ５４が設けられている。この液バルブ５４は、充填液通路５２内に昇降可能に挿通されたロッド５６の下端に形成されている弁体５８と、前記充填液通路５２の下部内面に設けられた弁座６０とによって構成されている。この弁体５８の、弁座６０に着座する部分の外周面には、シールリング５８ａが嵌着されて液密を保持するようになっている。前記弁体５８を有する昇降ロッド５６は、バルブハウジング５０の上部に設けられた液バルブ開閉用エアシリンダ６２の作動によって昇降する。
【００２０】
この液バルブ開閉用エアシリンダ６２は、前記昇降ロッド５６の上部に設けられたピストン６４を備えており、このピストン６４がバルブハウジング５０の上部空間内に摺動自在に嵌合して、この空間の内部を上下二つの圧力室６６、６８に区画している。そして、前記エア圧力源４７が、エア供給管４９、ロータリジョイント１８を介して制御ユニット１３内に送られ、制御ユニット１３内の電磁弁でエア通路５１Ａ、５１Ｂに分岐されて前記圧力室６６、６８に接続されており、これら各圧力室６６、６８内に圧力エアを導入し、または、各圧力室６６、６８を大気に開放できるようになっている。上方の圧力室６６に圧力エアを導入したときには、ピストン６４とともに昇降ロッド５６が下降して弁体５８が弁座６０に着座して、前記充填液通路５２を閉じ、下方の圧力室６８にエアを導入したときには、ピストン６４とともに昇降ロッド５６が上昇して弁体５８が弁座６０から離座して充填液通路５２を開放する。
【００２１】
なお、バルブハウジング５０内の下方の充填液通路５２側と上方のエアシリンダ６２との間にはダイヤフラム７０が介装されており、飲料等の液体が流通する充填液通路５２側と摺動部を有するエアシリンダ６２との間が完全に遮断されている。このダイヤフラム７０の下方の充填液通路５２の上端部に、前記給液通路２２が接続されている。
【００２２】
この給液通路２２には、フローメータ７２が設けられており（図１参照）、給液通路２２を介して充填バルブ１２に供給され、充填液通路５２を通って容器８内に充填される充填液の流量を検出している。
【００２３】
バルブハウジング５０の下端部の内周寄りには、この充填バルブ１２によって容器８内に充填を行う際に、その容器８の口部をシールするシール手段（びん口パッキン）７４が取り付けられている。さらに、このびん口パッキン７４の外周側の下方に、このびん口パッキン７４に押し付けられる容器８の口部をガイドするガイド部材７６が取り付けられている。このガイド部材７６の内周面はテーパ状になっており、前記容器保持手段１４によって上昇される容器８の口部がこのテーパ面に案内される。
【００２４】
充填バルブ１２には、前記バルブハウジング５０の内部を通って２本のガス通路５０ａ、５０ｂが形成されている。その一方５０ａは、バルブハウジング５０の中央部寄りの下端面に開口しており、以下に説明する排気通路７８の一部を構成している。また、他方５０ｂは、前記充填液通路５２の液バルブ５４よりも下流側に開口しており、前記カウンタ通路４６の一部を構成している。
【００２５】
各充填バルブ１２に設けられている前記排気通路７８は、図１に示すように、充填機本体４の下部側のロータリジョイント８２および排気管８４を介して、外部に設置された排気チャンバー８６に接続されており、排気通路用開閉弁（排気バルブ）８８の開閉によって連通遮断されるようになっている。排気チャンバー８６は、連通管８９を介して前記ＣＯ２ガス源２６に接続されている。この連通管８９と、排気チャンバー８６からの排気を行う排気管９０にそれぞれ給気用コントロールバルブ９２および排気用コントロールバルブ９４が設けられており、排気チャンバー８６に設けられてその内部の圧力を検出する圧力センサ９６からの信号に応じて、前記圧力制御コントローラ４２が、排気チャンバー８６内を所定の圧力（この実施の形態では０．２８ＭＰａ）に制御している。
【００２６】
また、各カウンタ通路４６は、前述のようにロータリジョイント１８およびカウンタ用のガス配管４４を介してＣＯ２ガス源２６に接続されており、カウンタ通路用開閉弁（カウンタバルブ）９８の開閉によって連通遮断される。また、カウンタ通路４６の、カウンタバルブ９８よりも充填バルブ１２寄りに、スニフト通路１００が接続されている。このスニフト通路１００は、下部側ロータリジョイント８２およびスニフト用配管１０２を介して大気に開放されるようになっており、カウンタ通路４６寄りに設けられたスニフトバルブ１０４の開閉により連通遮断される。
【００２７】
以上の構成に係る充填装置の作動について説明する。先ず、図示しない容器搬送手段によって搬送されてきた容器８がクリーンブース２内に設置されている充填機本体４に供給され、各容器保持手段１４によってその首部を保持される。容器保持手段１４は昇降可能になっており、容器８を保持して上昇し、容器８の上端開口部を充填バルブ１２の下端に設けられたびん口パッキン７４に密着させてこの容器８内を密封する。
【００２８】
容器８内を密封した後、カウンタバルブ９８を開放し、ＣＯ２ガス源２６からカウンタ用のガス配管４４、ロータリジョイント１８および充填機本体４内のカウンタ通路４６を介して、容器８内に加圧したＣＯ２ガスを供給する。このときには、液バルブ５４を閉じ、排気バルブ８８およびスニフトバルブ１０４も閉鎖している。なお、排気バルブ８８を開放した状態でカウンタ通路４６からカウンタガスを供給し、容器８内のエアをＣＯ２ガスに置換した後、排気バルブ８８を閉じてカウンタ動作を行う、つまり容器８内を加圧するようにしても良い。特に、充填液が酸化しやすい性質の場合には、このように容器８内をガス置換した後カウンタ動作を行う方が好ましい。
【００２９】
前記カウンタ動作により容器８内にＣＯ２ガスを導入して所定の圧力（０．３１ＭＰａ）に加圧する。その後、カウンタバルブ９８を閉鎖し、排気バルブ８８を開放して排気動作を行う。このときには、スニフトバルブ１０４および液バルブ５４は閉じたままである。
【００３０】
排気動作が終了して所定時間経過した後、排気バルブ８８は開放したまま、また、カウンタバルブ９８およびスニフトバルブ１０４を閉じたまま、液バルブ５４を開放して充填を開始する。液バルブ５４は、充填バルブ１２の上部に設けられているエアシリンダ６２の作動によって開閉されるようになっており、このエアシリンダ６２の下方側の圧力室６８に圧力エア源４７からのエアを導入して、ピストン６４および昇降ロッド５６に設けられた弁体５８を上昇させて液バルブ５４を開放する。
【００３１】
充填バルブ１２に充填液を供給する給液通路２２にはフローメータ７２が設けられて、容器８内に充填される液体の流量を計測しており、所定量の液体が充填されると、液バルブ５４を閉じて充填を終了する。充填の終了時には、エアシリンダ６２の上方の圧力室６６にエアを導入してピストン６４を下降させ、昇降ロッド５６の下端に設けられた弁体５８を弁座６０に着座させることにより液バルブ５４を閉鎖する。
【００３２】
容器８内への充填が終了した後、カウンタバルブ９８を閉鎖したまま、開放していた排気バルブ８８を閉じ、閉鎖していたスニフトバルブ１０４を開放してスニフト動作を行う。このとき液バルブ５４が閉じたままであることはいうまでもない。以上の動作を順次行うことにより、充填液貯留タンク６内に貯留されている充填液を、充填機本体４の充填バルブ１２に送って容器８内に充填する。この実施の形態では、充填機本体４は、クリーンブース２内に設置されているが、充填液を貯留するタンク６は、充填機本体４と切り離してクリーンブース２の外部に設置されているので、洗浄が容易であり、また、充填機本体４側もフィラーボウルが無いので極めて洗浄性が良くなる。しかも、充填機と一体のフィラーボウルがないので、充填機本体４側を小型化することができる。なお、前記充填液貯留タンク６内の圧力、カウンタ通路４６から供給されるＣＯ２ガスの圧力および排気チャンバー８６内の圧力等の数値は一例であり限定されないことは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、回転体に円周方向等間隔で設けられ、内部に充填液通路を有する複数の充填手段と、これら充填手段と給液管を介して連通可能に設けられた充填液タンクと、前記充填液通路を開閉する液バルブと、容器の口部をシールするシール手段と、前記充填手段に設けられ、容器内の気体を排出する排気通路と、この排気通路を開閉する排気通路用開閉弁と、前記充填手段に設けられ、容器内に加圧ガスを供給するカウンタ通路と、このカウンタ通路を開閉するカウンタ通路用開閉弁と、前記充填手段のそれぞれに対応して設けられ、充填液通路を流れる充填液の流量を計測する流量計と、前記排気通路と接続した排気チャンバーと、この排気チャンバー内を前記充填液タンク内の圧力よりも低い圧力に制御する制御手段とを備え、前記回転体をクリーンブース内に収容して外部の雰囲気と遮断し、前記充填液タンクおよび前記排気チャンバーを前記回転体から切り離してクリーンブース外に設置して、容器をシール手段によって密封し、前記排気チャンバーへ排気しつつ圧力をかけた状態で充填を行うことにより、充填液タンクの内部の洗浄がしやすくなるとともに、回転体や充填手段等を備えた充填機本体側の洗浄も容易になる。また、回転体から充填液タンクを切り離したので、充填機本体側を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる充填装置の全体の構成を簡略化して示す概略構成図である。
【図２】前記充填装置に設けられた充填バルブの縦断面図である。
【符号の説明】
２クリーンブース
６充填液タンク
１０回転体
１２充填手段（充填バルブ）
４６カウンタ通路
５２充填液通路
５４液バルブ
７４シール手段（びん口パッキン）
７８排気通路
８８排気通路用開閉弁（排気バルブ）
９８カウンタ通路用開閉弁（カウンタバルブ）

Claims

回転体に円周方向等間隔で設けられ、内部に充填液通路を有する複数の充填手段と、これら充填手段と給液管を介して連通可能に設けられた充填液タンクと、前記充填液通路を開閉する液バルブと、容器の口部をシールするシール手段と、前記充填手段に設けられ、容器内の気体を排出する排気通路と、この排気通路を開閉する排気通路用開閉弁と、前記充填手段に設けられ、容器内に加圧ガスを供給するカウンタ通路と、このカウンタ通路を開閉するカウンタ通路用開閉弁と、前記充填手段のそれぞれに対応して設けられ、充填液通路を流れる充填液の流量を計測する流量計と、前記排気通路と接続した排気チャンバーと、この排気チャンバー内を前記充填液タンク内の圧力よりも低い圧力に制御する制御手段とを備え、
前記回転体をクリーンブース内に収容して外部の雰囲気と遮断し、前記充填液タンクおよび前記排気チャンバーを前記回転体から切り離してクリーンブース外に設置して、容器をシール手段によって密封し、前記排気チャンバーへ排気しつつ圧力をかけた状態で充填を行うことを特徴とする充填装置。