JP4687335B2

JP4687335B2 - 加圧充填バルブ

Info

Publication number: JP4687335B2
Application number: JP2005249557A
Authority: JP
Inventors: 健一塚野
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2005-08-30
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-08-30
Also published as: JP2007062771A

Description

本発明は、容器内を密封してガス詰め充填を行う加圧充填バルブに係り、特に、容器の口部をシールする容器口パッキンを昇降させるタイプの加圧充填バルブに関するものである。

ガス詰め充填を行う充填装置では、供給されてきた容器の口部にパッキンを圧着させて容器内を密封した状態で充填を行う。従って、容器をリフタによって上昇させるか、あるいは逆に容器口パッキンを下降させて容器の口部をシールするようにしている。これら両タイプのうち、容器を昇降させず、容器口パッキンを昇降させて容器をシールする、いわゆるリフタレスタイプの充填装置では、一般に、充填バルブのバルブハウジング外周面に、下端に容器口パッキンを取り付けた円筒状の部材から成る容器口パッキンユニットを摺動自在に嵌合させている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。

特許文献１に記載された充填バルブは、口径の異なる容器に兼用可能なガス充填バルブであり、「バルブボディ２に大径部２ａと小径部２ｂが形成され、このバルブボディ２にそれぞれ嵌合する大径部３２ａと小径部３２ｂを有する容器口パッキンユニット３２を備えている。両者の大径部２ａ、３２ａ間をシールする第１シール部材３４と、小径部２ｂ、３２ｂ間をシールする第２シール部材３６が設けられ、容器口パッキンユニット３２の下面には、ボトル型の第１種容器Ｂの口径にほぼ一致する第１パッキン３８と、缶等の第２種容器Ｃの口径にほぼ一致する第２パッキン４０が」設けられている。

また、特許文献２に記載された充填バルブは、「ハウジング１０１の外側には、中空円筒として形成され、容器１３４の位置決め及び密閉の役をする保持部材１０４がハウジング１０１と同軸的でかつハウジング１０１に滑動可能に取り付けられ、保持部材１０４は、１３５（名称が記載されていないがシール部材である）で示される箇所でハウジング１０１の外壁に対して気液密に接触」している。
特開２００２−３７０７９７号公報（第３−５頁、図２）特許２６５９８０８号公報（第４−５頁、図１）

前記各特許文献に記載された発明では、バルブハウジングの外周に摺動自在に容器口パッキンユニットが嵌合しており、バルブハウジングと前記容器口パッキンユニット（容器口パッキンと円筒部材）との摺動部にシール部材が介装されているため、摺動により異物が発生するおそれがあるという問題があった。

本発明は、摺動部分が無くサニタリー性に優れ、しかも、ガス置換率の高い圧力充填バルブを提供することを目的とするものである。

請求項１に記載した発明は、内部に液通路が形成されたバルブハウジングと、前記液通路を開閉する液バルブと、バルブハウジングの外周側に昇降可能に配置された容器口パッキンと、バルブハウジング内の前記液通路の外側に形成され、容器内に加圧ガスを供給する加圧ガス供給通路と、バルブハウジング内の前記液通路の外側に形成され、加圧ガスを供給する際に容器内のエアを排出する排出通路とを備え、前記容器口パッキンを伸縮可能な弾性部材を介して前記バルブハウジングに取り付けるとともに、前記排出通路の開口部を前記バルブハウジングの一部を切り欠いた部分の、前記加圧ガスの供給通路の開口部よりも上方に形成し、容器と前記容器口パッキンの少なくともいずれか一方を昇降させて、パッキンを容器口に密着させた後、容器内に加圧ガスを供給するとともに、容器内のエアを排出してから充填を開始することを特徴とするものである。

また、請求項２に記載した発明は、前記排出通路の開口部を、前記弾性部材の上端取り付け位置とほぼ同じ高さまたはそれよりも上方に位置するように形成したことを特徴とするものである。

本発明の加圧充填バルブは、容器口パッキンが昇降する際のバルブハウジングに対する摺動部をなくすことにより、異物の発生するおそれをなくすとともに、排出通路の開口部を、ガス供給通路の開口部よりも上方に設けたことにより、ガス置換効率を向上させることができる。さらに、前記排出通路の開口部を、容器口パッキンを保持した弾性部材の上端取り付け部よりも上方に位置させることにより、一層ガス置換効率を向上させることができる。

バルブハウジングの内部に充填液通路を形成し、この充填液通路を液バルブの開閉によって連通遮断する。バルブハウジングの周囲に昇降可能な容器口パッキンを嵌合させ、弾性部材を介してバルブハウジングに取り付ける。バルブハウジングの内部の充填液通路の外側にガス供給通路とガス排出通路を形成し、ガス排出通路の開口部をガス供給通路の開口部よりも上方で、かつ、前記弾性部材の上端のバルブハウジングへの取り付け部とほぼ同じ高さ、またはそれよりも上方に位置させるという構成により、容器口パッキンユニットが昇降する際の摺動部をなくすとともに、ガス置換効率を向上させるという目的を達成する。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は本発明の一実施例に係る加圧充填バルブの縦断面図、図２は図１の要部の拡大図、図３はこの加圧充填バルブのバルブハウジングを下方から見た図である。この加圧充填バルブ（全体として符号１で示す）のバルブハウジング２は、その内部に充填液通路４が形成されており、図示しない充填液タンクから給液管６を介して送られた充填液が、この充填液通路４を通って容器１０内に充填される。給液管６には流量計８が設けられており、容器１０内に充填される液量を計量する。なお、この実施例で使用される容器１０、つまりこの加圧充填バルブ１により液体が充填される容器１０は、大きい開口を有する缶型の容器である。但し、この形状の容器に限定されるものではない。

前記バルブハウジング２の内部に、充填液通路４を開閉する液バルブ１２が設けられている。この液バルブ１２は、充填液通路４内に昇降可能に挿入されたロッド１４の下端に形成された弁体１６と、前記充填液通路４の下部内面に設けられた弁座１８とによって構成されている。この弁体１６が弁座１８に着座する部分の外周面には、シール部材２０が嵌着されて液密を保持するようになっている。前記バルブハウジング２の下端部は液吐出口２２になっており、前記液バルブ１２が開放すると、充填液通路４内の充填液がこの液吐出口２２から吐出されて容器１０内に充填される。この液吐出口２２内には、容器１０内に充填される液体を整流するとともに、異物の混入を防止するためのスクリーン２４が設けられている。

前記液バルブ１２の弁体１６が設けられている昇降ロッド１４は、バルブハウジング２の上部に固定された第１エアシリンダ２６（液バルブ開閉用エアシリンダ）によって昇降する。前記昇降ロッド１４の上端部にピストン２８が設けられ、バルブハウジング２の上端に固定された第１シリンダハウジング３０内に摺動自在に嵌合して、第１シリンダハウジング３０内の空間を上下の圧力室３２、３４に区画している。これら両圧力室３２、３４は、それぞれエア通路３６、３８を介してエア圧力源（図示せず）に接続されており、圧力室３２、３４内に圧力エアを導入し、または、大気に開放できるようになっている。上方の圧力室３２に圧力エアを導入したときには、ピストン２８とともに昇降ロッド１４が下降して弁体１６（正確には弁体１６の外周に嵌着されたシール部材２０）が弁座１８に着座することにより前記充填液通路４を閉じ（図１および図２に示す状態）、下方の圧力室３４にエアを導入したときには、昇降ロッド１４が上昇して弁体１６が弁座１８から離座して充填液通路４を開放する。なお、バルブハウジング２内の充填液通路４側と、その上方に固定された第１エアシリンダ１６との間にダイヤフラム４０が介装されて両者の間が遮断されている。

前記バルブハウジング２の下部寄りに容器口パッキンユニット４２が取り付けられている。この容器口パッキンユニット４２は、その下端部に設けられ、前記容器１０の口部１０ａの径に一致する口径を有する環状の容器口パッキン４４と、この容器口パッキン４４をバルブハウジング２の外面に沿って昇降自在に保持する弾性部材（ベローズ）４６とを備えている。ベローズ４６は、上下の端部に厚肉部４６ａ、４６ｂが形成されており、下方の厚肉部４６ｂに設けられた環状溝４６ｂａ内に前記容器口パッキン４４が取り付けられている。また、上方の厚肉部４６ａは、バルブハウジング２の外面に形成された取り付け用フランジ２ａの下面に取り付けられている。この上方厚肉部４６ａの内周面にシールリング４８が嵌着されており、前記容器口パッキン４４が容器１０を密封した際に、ベローズ４６の内部側の空間４７と外部側との間の気密を保持するようになっている。このベローズ４６の内面側の最大径（内側の谷径）Ｄ１が、容器１０の口部１０ａと容器口パッキン４４とのシール径Ｄ２と同一あるいはそれよりも大径になっている（Ｄ１≧Ｄ２）。

バルブハウジング２の上端に固定された第１エアシリンダ（液バルブ開閉用エアシリンダ）２６の上部に、第２のエアシリンダ（容器口パッキン昇降用エアシリンダ）５０が固定されている。この第２エアシリンダ５０は、第２シリンダハウジング５２内にピストン５４が摺動自在に嵌合されており、第２シリンダハウジング５２内の空間がこのピストン５４によって上下の圧力室５６、５８に区画されている。これら両圧力室５６、５８は、それぞれエア通路６０、６２を介してエア圧力源（図示せず）に接続されており、圧力室５６、５８内に圧力エアを導入し、または、大気に開放できるようになっている。

前記第２エアシリンダ５０のピストンロッド５４ａは、第２シリンダハウジング５２の上方に伸びており、連結部材６４を介して、前記バルブハウジング２と平行な直立した連結ロッド６６の上端に連結されている。この連結ロッド６６の下端に、前記容器口パッキン４４を保持しているベローズ４６の下方厚肉部４６ｂが固定されており、連結ロッド６６の昇降に伴って容器口パッキン４４が昇降する。前記第２エアシリンダ５０の上方の圧力室５６に圧力エアを導入すると、ピストン５４とともに連結ロッド６６が下降して、容器口パッキン４４が容器１０の口部１０ａに圧接される（図１および図２の右側の状態を参照）。また、下方の圧力室５８にエアを導入したときには、連結ロッド６６が上昇して容器口パッキン４４が容器１０の口部１０ａから離れるようになっている（図１および図２の左側の状態を参照）。

バルブハウジング２の内部の、前記充填液通路４の外側には、このバルブハウジング２の下端面に開口する三本の気体通路６８、７０、７２が設けられている。第１の気体通路６８は加圧ガスの供給通路であり、開閉弁７４を介して、図示しない充填液タンクのヘッドスペース（貯留された充填液の上部空間）に接続されている。このガス供給通路６８は、バルブハウジング２のテーパー状の下端面２ｂに開口している（開口部を図２中に符号６８ａで示す）。

また、第２の気体通路７０はガス排出通路であり、開閉弁７６を介して、図示しない回収チャンバーに連通しており、容器１０内から排出されるエアを回収する。前記バルブハウジング２の下部は、充填液通路４の外側の部分が一部切り欠かれており（切り欠かれた部分２ｃを図１および図２中に想像線で示す）、ガス排出通路６８は、この切り欠かれた部分２ｃを除去した下端面２ｄに開口している（開口部を図２中に符号７０ａで示す）。前記バルブハウジング２の切り欠き部２ｃを除去した下端面２ｄの高さは、前記ベローズ４６の上方厚肉部４６ａ（バルブハウジング２への取り付け部）の下面４６ａａの高さに一致している。

さらに、第３の気体通路７２はスニフト通路であり、開閉弁７８を介して、図示しないスニフトチャンバーに接続されている。このスニフト通路７２も、前記ガス排出通路７０と同様に、バルブハウジング２の切り欠き部２ｃを除去した下端面２ｄに開口している。

以上の構成に係る加圧充填バルブ１の作動について説明する。充填バルブ１の下方に容器１０が供給される時点では、容器口パッキンユニット４２の下部に取り付けられている容器口パッキン４４は、第２エアシリンダ５０（容器口パッキン昇降用エアシリンダ）によって上昇した位置にあり（図１および図２の左側参照）、容器１０が供給された後に、第２エアシリンダ５０の上方圧力室５６に圧力エアを導入し、ピストン５４および連結ロッド６６を介してこの容器口パッキン４４を下降させる。第２エアシリンダ５０によって下降された容器口パッキン４４は、容器１０の口部１０ａに圧着されて容器１０内を密封する（図１および図２の右側参照）。

前記のように容器口パッキン４４によって容器１０内を密封した後、ガス供給通路６８の開閉弁７４を開いて、ガス供給通路６８から容器１０内に加圧ガス（例えば炭酸ガス）を供給する。この実施例では、ガス供給通路６８は充填液タンク（図示せず）内の気相部に連通しており、この気相部から容器１０内に加圧ガスが供給される。加圧ガスの供給を開始するとともに、ガス排出通路７０の開閉弁７６を開放する。ガス排出通路７０は専用の回収チャンバー（図示せず）に連通しており、容器１０内に加圧ガスを供給するのに伴って、容器１０内から排出されるエアが前記回収チャンバーに回収される。なお、この実施例では、ガス供給通路６８を充填液タンクの気相部に接続しているが、加圧ガス専用のチャンバーに接続するようにしても良い。

ガス供給通路６８から容器１０内にガスの供給を開始してから所定時間経過した後、ガス排出通路７０の開閉弁７６を閉鎖するとともに、第１エアシリンダ２６（液バルブ開閉用エアシリンダ）の下方圧力室３４にエアを導入して、ピストン２８および昇降ロッド１４を上昇させる。昇降ロッド１４が上昇すると、その下端に設けられている弁体１６が弁座１８から離れて液バルブ１２が開放する。充填液タンクから給液管６を介してバルブハウジング４内の充填液通路６に供給されてきた充填液が、液バルブ１２内を通り、スクリーン２４を通過して液吐出口２２から容器１０内に充填される。給液管６を流れる充填液の流量が流量計８によって計測されており、所定の充填量を計測すると、前記第１エアシリンダ２６の上方圧力室３２にエアを導入し、昇降ロッド１４を下降させて液バルブ１２を閉じ充填を終了する。

その後、スニフト通路７２の開閉弁７８を開放して、容器１０のヘッドスペース内のガスをスニフトチャンバーに回収する。前記実施例に係る加圧式充填バルブ１は、容器１０内をシールする容器口パッキン４４を、伸縮可能な弾性部材（ベローズ）４６を介して取り付けているので、従来のような円筒状部材から成る容器口パッキンユニットを用いた場合のように摺動する部分がないため、異物が発生するおそれが無い。しかも、バルブハウジング２の一部を切り欠いて、ガス排出通路７０の開口部７０ａを、ガス供給通路６８の開口部６８ａよりも上方で、ベローズ４６のバルブハウジング２への取り付け部（上端厚肉部）４６ａとほぼ同じ高さに配置したので、ガス供給通路６８の開口部６８ａから容器１０に供給される加圧ガスにより容器１０内には開口部６８ａから容器底面にはね返って排出通路７０の開口部７０ａの方向へ流れが生じるので、バルブハウジング２の外面とベローズ４６の内面との間の空間４７においても加圧ガスが充分に流れ込みガス置換効率を向上させることができる。また、バルブハウジング２の一部に切り欠き部２ｃを設けることにより、バルブハウジング２の外面とベローズ４６の内面との距離を大きくすることができ、しかも、その下端面２ｄに排出通路７０の開口部７０ａを臨ませることにより、開口部７０ａを下方に向けて、しかも、開口部６８ａより高い位置に配置したので、容器１０内のエアを供給される加圧ガスによって開口部に導くことができ、ベローズ４６のひだの内部側までガス置換を行うことができる。なお、前記ガス排出通路７０の開口部７０ａの高さは、前記ベローズ４６の取り付け位置（バルブハウジング２の切り欠き部２ｃを除去した下端面２ｄ）とほぼ同一の位置に限るものではなく、さらに高い位置でも良く、また、逆に低い位置の場合でも、ベローズ４６内の空間４７を拡大した分だけガス置換効率を向上させることができる。

加圧充填バルブの縦断面図である。（実施例１）前記加圧充填バルブの要部の拡大図である。バルブハウジングを下面から見た図である。

符号の説明

１加圧充填バルブ
２バルブハウジング
４液通路（充填液通路）
１０容器
１０ａ容器口
１２液バルブ
４４容器口パッキン
４６弾性部材（ベローズ）
６８加圧ガス供給通路
６８ａガス供給通路の開口部
７０ガス排出通路
７０ａガス排出通路の開口部

Claims

内部に液通路が形成されたバルブハウジングと、前記液通路を開閉する液バルブと、バルブハウジングの外周側に昇降可能に配置された容器口パッキンと、バルブハウジング内の前記液通路の外側に形成され、容器内に加圧ガスを供給する加圧ガス供給通路と、バルブハウジング内の前記液通路の外側に形成され、加圧ガスを供給する際に容器内のエアを排出する排出通路とを備え、
前記容器口パッキンを伸縮可能な弾性部材を介して前記バルブハウジングに取り付けるとともに、前記排出通路の開口部を前記バルブハウジングの一部を切り欠いた部分の、前記加圧ガスの供給通路の開口部よりも上方に形成し、
容器と前記容器口パッキンの少なくともいずれか一方を昇降させて、パッキンを容器口に密着させた後、容器内に加圧ガスを供給するとともに、容器内のエアを排出してから充填を開始することを特徴とする加圧充填バルブ。
前記排出通路の開口部を、前記弾性部材の上端取り付け位置とほぼ同じ高さ、またはそれよりも上方に位置するように形成したことを特徴とする請求項１に記載の加圧充填バルブ。