JP4687445B2

JP4687445B2 - 充填バルブ

Info

Publication number: JP4687445B2
Application number: JP2005369283A
Authority: JP
Inventors: 健一塚野
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2025-12-22
Also published as: JP2007168856A

Description

本発明は充填バルブに係り、特に、びん口パッキンにより容器内を密封し、容器内のエアを排気通路から排出しつつ、液通路を介して容器内に液体を充填するグラビティ式の充填装置に備えられた充填バルブに関するものである。

前記グラビティ式の充填バルブは、例えば特許文献１に示すように、充填液タンクの下面に固定された円筒状のバルブボディと、このバルブボディ内に摺動可能に嵌合され、内部に液通路が形成された給液パイプと、前記液通路を開閉する液バルブと、給液パイプの内部に配置され、その内部が排気通路を構成する排気パイプと、この排気通路を開閉するエアバルブと、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エアバルブを開放して、充填液通路から容器内に液体を充填しつつ、容器内のエアを排気通路から充填液タンクの上部空間（気相部）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、エアバルブの高さに達して排気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、エアバルブの高さに達した充填液が排気通路内を上昇し、容器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。

ところで充填装置によって充填される液体には各種のものがあり、例えば、小豆入りの充填液やコーン入りの充填液など固形物を含む充填液を充填する場合には、固形物と液体を混合して充填する方法と、予め固形物を容器内に充填した後、液体を充填する方法の二通りの方法が一般的に行われている。
特開２００５−１４５５５０号公報（第３−４頁、図２）

前者の方法の場合には、固形物を攪拌しなければならないため、充填液タンクに攪拌装置を設置する必要があり、構造が複雑でコスト高であった。しかも、充填液を攪拌しながら充填をしても、容器内に充填された充填液中の固形物の比率が一定にはならないという問題があった。

そのため、固形物の比率を一定にするには後者の方法により充填を行うことが好ましい。しかしながら、後者の方法を、前述のように容器内のエアを排気通路から排出しつつ液体の充填を行うグラビティ式の充填バルブで行うと、予め容器内に投入されていた固形物がエアバルブの開口部を塞いでしまうため、グラビティ方式の充填バルブによって固形物入りの充填液を充填することはほとんど不可能であった。

本発明は、内部に液通路が形成された注液パイプと、この注液パイプ内に配置され、その内部に排気通路が形成された排気パイプと、この排気パイプの下部に設けられ、前記注液パイプとの摺動移動によって開閉される液バルブおよびエアバルブと、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有する充填バルブにおいて、充填液中の固形物の通過を阻止するサイズの孔が複数形成された通過阻止部材を、前記注液パイプの外周に前記エアバルブの開口部と隙間を形成して配置し、充填時に容器内のエアを前記通過阻止部材の孔を通して前記排気通路に導くことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、前記通過阻止部材を、注液パイプに対して着脱可能に取り付けたことを特徴とするものである。

充填液内に含まれる固形物の通過を阻止する大きさの複数の孔が設けられた通過阻止部材を、エアバルブの開口部を覆う位置に配置するという構成で、予め固形物が充填された容器に、グラビティ式のフィラによって液体を充填することが可能となる。また、すでに設置されているグラビティ式の充填装置を、固形物入りの液体の充填用に容易に改造することができる。

注液パイプの内部に排気パイプを配置し、排気パイプ内を排気通路とするとともに、注液パイプの内面と排気パイプの外面との間の空間を注液通路とし、びん口パッキンを容器の口部に密着させて容器内を密封した状態で、前記注液パイプと排気パイプとの相対移動によって液バルブとエアバルブを開閉させて、前記注液通路と排気通路を開閉し液体の充填を行い、さらに、前記エアバルブの開口部を覆う位置に、充填液中の固形物の通過を阻止するサイズの孔が複数形成された通過阻止部材を配置することで、グラビティ式の充填バルブによって固形物が充填された容器内に液体を充填することを可能にす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充填バルブを備えたグラビティ式液体フィラを含む充填ラインの全体の構成を簡略化して示す平面図、図２は本発明の一実施例に係る充填バルブの縦断面図である。先ず、図１によって充填ラインの全体の構成を簡単に説明する。搬送コンベヤＡによって搬送されてきた容器Ｂ（図２参照）は、第１のインフィードスクリューＣによって一定の間隔に切り離された後、第１の供給スターホイールＤを介して固形物フィラＥに搬入される。この容器Ｂは、固形物フィラＥ内で固形物が充填された後、第１の排出スターホイールＦによって前記供給コンベヤＡ上に排出される。

固形物が充填された容器Ｂは供給コンベヤＡによってさらに下流側に搬送され、第２のインフィードスクリューＧによって一定の間隔に切り離されて、第２の供給スターホイールＨを介してグラビティ式の液体フィラＪに搬入される。容器Ｂは、この液体フィラＪ内で回転搬送される間に、後に説明する充填バルブによって液体が充填された後、中間ホイールＫに引き渡される。この中間ホイールＫ内で回転搬送される間に、容器Ｂ内に充填された液体の上部の空間内のエアが窒素置換される。その後、容器Ｂは、キャッパＬに送られてキャッピングが行われた後、第２の排出スターホイールＭを介して供給コンベヤＡ上に排出され、次の工程に送られる。なお、前記固形物フィラＥの構成は、特に限定されるものではなく、容器Ｂ内に固形物を一定量充填できるものであれば、どのような構成のものであってもよい。

前記グラビティ式の液体フィラＪは、図２に示すように、内部に充填液４が貯留され、中央の図示しない回転軸上に固定されて回転する充填液タンク６と、この充填液タンク６の底面６ａの外周部寄りに、円周方向等間隔で取り付けられ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とともに回転しつつ昇降手段（図示せず）によって昇降するびん台１０とを備えている。

容器Ｂは、前述のように、供給コンベヤＡによって搬送され、第２の供給スターホイールＨを介して液体フィラＪ内に搬入される。液体フィラＪ内に搬入された容器Ｂは、各びん台１０上にそれぞれ載せられ、前記回転軸の回転に伴って回転搬送される。びん台１０が回転に伴って上昇すると、後に説明するように、びん台１０上の容器Ｂによって、充填バルブ８に設けられた液バルブ１２およびエアバルブ１４が開放されて液体の充填が行われる。

各充填バルブ８の構成について、図２により説明する。充填液タンク６の底面６ａの外周寄りに上下に貫通する取り付け孔６ｂが形成され、この取り付け孔６ｂの下面側に筒状のバルブボディ２４が固定されている。バルブボディ２４の内部には、上部が充填液タンク６の内部に延びる注液パイプ２６が摺動可能に挿通されている。この注液パイプ２６の内部に間隙を隔てて排気パイプ２８が挿通され、ブラケット３０を介して前記バルブボディ２４に固定されている。この排気パイプ２８の内部が排気通路３２を、そして、排気パイプ２８の外面と注液パイプ２６の内面との間の空間が液通路３４を構成している。この液通路３４内には、注液パイプ２６に形成された上下方向の液導入用長穴（図示を省略）を介して充填液タンク６の充填液４が流入する。前記注液パイプ２６および排気パイプ２８の上端部は、充填液タンク６内に貯留された充填液４の上方の気相部３６まで伸びている。

前記注液パイプ２６の下部には、充填時に容器Ｂ内に挿入される小径部２６ａ（充填バルブ８の下端部を拡大して示す図３参照）が一体的に設けられている。一方、前記排気パイプ２８の下端には、排気パイプ２８よりも大径のノズル４０が固定されている。前記注液パイプ２６の下端小径部２６ａはこのノズル４０の外面に嵌合しており、ノズル４０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４０には、注液口４２と排気口４３とが形成されており、注液口４２は前記液通路３４に、排気口４３は排気通路３２にそれぞれ連通している。排気パイプ２８に固定されたノズル４０と、注液パイプ２６の下端小径部２６ａとにより、注液口４２を開閉する液バルブ１２および排気口４３を開閉するエアバルブ１４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２８に対し注液パイプ２６が上昇したときに、液バルブ１２およびエアバルブ１４が開放し、注液パイプ２６が下降して、注液パイプ３８の小径部２６ａの先端が前記ノズル４０の下端に設けられた弁座４０ａに着座したときに液バルブ１２およびエアバルブ１４が閉じる。なお、この実施例では、注液パイプ２６の昇降によって液バルブ１２およびエアバルブ１４の開閉を行うようになっているが、逆に、排気パイプ２８の昇降によって両バルブ１２、１４を開閉させることもできる。

バルブボディ２４の下方に突出している注液パイプ２６の下部外周に、フランジ状のばね座４４が形成されており、このばね座４４とバルブボディ２４の下部に取り付けられたばね座４６との間にスプリング４８が介装されて、注液パイプ２６を常時下方へ付勢している。前記注液パイプ２６の下端小径部２６ａの外周には、びん口パッキン５０が取り付けられており、前記びん台１０の上昇によってびん台１０上の容器Ｂが上昇し、このびん口パッキン５０の下面５０ａに密着すると容器Ｂ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Ｂによってびん口パッキン５０が押し上げられ、このびん口パッキン５０と一体的に注液パイプ２６が上昇して前記液バルブ１２およびエアバルブ１４が開放するようになっている（図３に示す状態）。

注液パイプ２６および排気パイプ２８の上部には、充填終了時に排気パイプ２８内に残留した液を、充填開始と同時に排出して充填時の排気通路３２を確保するために、排気パイプ２８の上部に負圧を発生させる負圧発生室５２が設けられている。この負圧発生室５２は、注液パイプ２６の上端に固定したプランジャ５４を排気パイプ２８の上端に摺動自在に密嵌した構成を有しており、注液パイプ２６の上昇とともにプランジャ５４が上昇すると、排気パイプ２８内の容積が増大して負圧が発生し、その後プランジャ５４がさらに上昇すると、排気パイプ２８の上部が、充填液タンク６の上部空間（気相部３６）に連通し、排気パイプ２８内に残留していた充填液が吸い上げられて充填液タンク６内に排出される。

さらに本実施例に係る充填バルブ８には、図３および図４に示すように、エアバルブ１４の開口部（排気口４３）を覆って、充填液中に混入している固形物が排気通路３２内に侵入することを防止するプロテクタ（通過阻止部材）６０が取り付けられている。この通過阻止部材６０は、上部６０ａが円筒形で下部６０ｂが半円形をしており、その上部６０ａが前記びん口パッキン５０に一体的に固定されている。びん口パッキン５０はゴム等の弾性部材からなり、この通過阻止部材６０は樹脂製である。また、通過阻止部材６０の半円形の下部６０ｂは、びん口パッキン５０および注液パイプ２６が上昇して液バルブ１２およびエアバルブ１４が開放した時に、エアバルブ１４の排気口４３の周囲を覆うようになっている。この通過阻止部材６０の下部６０ｂの、エアバルブ１４の排気口４３と対応する位置に、エアが流通するための連通孔６０ｃが複数設けられている。さらに、通過阻止部材６０の下部６０ｂの内面は、前記ノズル４０の下端に形成された大径の弁座４０ａとの間に、固形物が通過できない程度の僅かな隙間６２が形成される。前記びん口パッキン５０と通過阻止部材６０とは溶着により固定してもよく、また、通過阻止部材６０をびん口パッキン５０に嵌め込んで、弾性部材であるびん口パッキン５０の弾性力によって保持するようにしてもよい。

前記びん口パッキン５０は、注液パイプ２６に対して着脱可能に取り付けられており、固形物の入っていない充填液を容器Ｂに充填する際には取り外すようにしている。この実施例では、びん口パッキン５０は、注液パイプ２６の外周に嵌め込んで、その弾性力のみで固定されている。

前記構成の充填ラインの作動について説明する。供給コンベヤＡによって搬送されてきた容器Ｂは、第１のインフィードスクリューＣおよび第１の供給スターホイールＤを介して固形物フィラＥに搬入される。この固形物フィラＥにおいて、所定量の固形物が容器Ｂ内に投入される。この容器Ｂは、第１の排出スターホイールＦを介して前記供給コンベヤＡ上に排出される。

固形物が充填された容器Ｂは、第２のインフィードスクリューＧおよび第２の供給スターホイールＨを介してグラビティ式の液体フィラＪ内に供給され、各びん台１０上に順次載せられる。回転に伴ってびん台１０が上昇すると、先ず、注液パイプ２６の下端小径部２６ａおよび排気パイプ２８の下端に取り付けたノズル４０が容器Ｂ内に挿入され、続いて、びん台１０上の容器Ｂの口部Ｂａがびん口パッキン５０に密着して容器Ｂの内部が密封される。さらにびん台１０および容器Ｂが上昇すると、びん口パッキン５０およびこれと一体の注液パイプ２６が上昇する。注液パイプ２６が排気パイプ２８およびノズル４０に対して上昇すると、ノズル４０に形成されている注液口４２および排気口４３が外部に露出して、液バルブ１２およびエアバルブ１４が開放する。このとき、注液パイプ２６の上昇によって、排気パイプ２８の上端に形成された負圧発生室５２に負圧が発生した後、排気通路３２が充填液タンク６の気相部３６内に連通し、排気通路３２内の残留液が充填液タンク６に放出される。

液バルブ１２およびエアバルブ１４が開放すると、注液パイプ２６に形成された液導入用長穴（図示を省略）から充填液通路３４内に流入した充填液タンク６内の液体４が、ノズル４０の注液口４２を通って容器Ｂ内に流下する。びん口パッキン５０によって密封された容器Ｂ内に充填液が流入するとともに、容器Ｂ内のエアはガスバルブ１４の開口部（排気口４３）から排気通路３２内に入り、充填液タンク６の上部の気相部３６内に排出されて液体の充填が行われる。この実施例では、ノズル４０に形成されている排気口４３の外側を通過阻止部材６０が覆っているので、容器Ｂ内のエアは、通過防止部材６０に形成されている複数の連通孔６０ｃおよび通過阻止部材６０とノズル４０の下端に形成された弁座４０ａとの間の隙間６２を通って排気通路３２内に導入される。

容器Ｂ内に充填された液の液面が上昇し、ノズル４０に形成された排気口４３の高さに達すると、液体は、通過阻止部材６０の連通口６０ａおよび通過阻止部材６０とノズル４０との間の隙間６２を通って排気口４３内に入り、排気通路３２内を上昇する。容器Ｂ内には、この液体フィラＪに供給される以前に、固形物フィラＥにおいて予め固形物が充填されており、液体が注入されれるとこの液体に混ざり、液体とともに固形物が排気口４３内に流入しようとするが、排気口４３の周囲に通過阻止部材６０が設けられているので、固形物は流入を阻止され、液体だけが流入する。容器Ｂ内に充填された液体が排気口４３の上端まで到達すると、容器Ｂ内の上部に密封された空間（ヘッドスペース）が形成される。排気口４３から流入した充填液はさらに排気通路３２内を上昇し、容器Ｂの上部密封空間内の圧力が充填液の供給圧力と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。

従来の構成のグラビティ式液体フィラによって固形物を含む充填液の充填を行うと、充填の終了時点で、固形物がエアバルブの開口部（排気口）から排気通路内に侵入して通路が詰まるおそれがあるため、適用することは不可能であるが、この実施例では、排気通路３２の開口部（排気口４３）の周囲に、エアや液体の通過は許容するが、一定以上の大きさの固形物の通過を阻止する通過阻止部材６０を配置しているので、グラビティ式液体フィラＪを、固形物を含む液体の充填に使用することが可能である。しかも、前記通過阻止部材６０は、簡単に着脱できるので、固形物を含む液体と含まない液体の充填に兼用することが容易である。

その後、びん台１０を下降させると、容器Ｂの下降とともにびん口パッキン５０および注液パイプ２６がともに下降し、注液パイプ２６の下端がノズル４０の下端の弁座４０ａに着座すると液バルブ１２およびエアバルブ１４が閉じる。さらに容器Ｂが下降すると、上方で停止したびん口パッキン５０が容器Ｂの口部Ｂａから離れ、続いて注液パイプ２６の下端小径部２６ａが容器Ｂ内から抜け出す。

このように固形物および液体の充填が終了した容器Ｂは、中間ホイールＫに引き渡されて、液面上部の空間のガス置換が行われた後、キャッパＬに送られてキャッピングが行われる。その後、第２の排出スターホイールＭを介して供給コンベヤＡ上に排出され、次の工程に送られる。

本発明の一実施例に係る充填バルブを備えた充填ラインを簡略化して示す平面図である。前記充填バルブの縦断面図である。（実施例１）前記充填バルブの要部を拡大して示す縦断面図である。図３のＩＶ方向矢視図である。

符号の説明

Ｂ容器
１２液バルブ
１４エアバルブ
２６注液パイプ
２８排気パイプ
３２排気通路
３４液通路
４３エアバルブの開口部（排気口）
６０通過阻止部材
６０ａ通過阻止部材の孔

Claims

内部に液通路が形成された注液パイプと、この注液パイプ内に配置され、その内部に排気通路が形成された排気パイプと、この排気パイプの下部に設けられ、前記注液パイプとの摺動移動によって開閉される液バルブおよびエアバルブと、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有する充填バルブにおいて、
充填液中の固形物の通過を阻止するサイズの孔が複数形成された通過阻止部材を、前記注液パイプの外周に前記エアバルブの開口部と隙間を形成して配置し、充填時に容器内のエアを前記通過阻止部材の孔を通して前記排気通路に導くことを特徴とする充填バルブ。
前記通過阻止部材を、注液パイプに対して着脱可能に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の充填バルブ。