JP4780389B2 - Liquid filling apparatus and liquid filling method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、酒、ジュース、牛乳等の液体を高速で紙容器に充填する液体充填装置及び液体充填方法に関する。 The present invention relates to a liquid filling apparatus and a liquid filling method for filling a paper container with a liquid such as liquor, juice or milk at high speed.
ゲーベルトップ型紙容器、あるいはフラットトップ型紙容器に酒、ジュース、牛乳、その他清涼飲料等の液体を充填した後、充填口をヒートシールする紙容器充填密封装置が知られている。この紙容器充填密封装置の充填部は、機械フレームと、紙容器を順次間欠停止させるように搬送するコンベヤと、充填装置と、充填装置に充填液を供給する供給手段とを具備していることが知られている。 2. Description of the Related Art A paper container filling and sealing device is known in which after a liquid such as liquor, juice, milk, and other soft drinks is filled in a gobeltop type paper container or a flat top type paper container, the filling port is heat sealed. The filling unit of the paper container filling and sealing device includes a machine frame, a conveyor that sequentially and intermittently stops the paper containers, a filling device, and a supply unit that supplies a filling liquid to the filling device. It has been known.
このような紙容器充填密封装置には、大量消費される商品が生産されることが多く、充填能力の向上が望まれ、高速液体充填装置の開発が行なわれている。充填速度の高速化を行なうと、液体充填装置の運転サイクルが短くなり、紙容器が停止中に紙容器に液体を充填を行なう時間も短くなって、短時間のうちに紙容器に所定の内容量を充填する必要がある。そのためには例えば、充填ピストンの往復運動による定量充填式の場合には、吸い込み時間、吐出時間ともに短くする必要があった。その結果、定量充填時に液体の流速が速くなり、吸い込み時間を短くすると充填タンクからチャッキ(逆止)弁を液が通過する際に配管内が急激に負圧となり、液体が高温で充填される場合には液体の温度が上昇して沸騰するという現象が発生し、内容物の品質にダメージを与え、また、吐出時間を短くすると紙容器内で液体の泡立ちや液はね等が発生し、紙容器の充填口を良好にヒートシールできないという問題が発生する。 Such a paper container filling and sealing apparatus often produces products that are consumed in large quantities, and an improvement in filling capacity is desired, and a high-speed liquid filling apparatus has been developed. When the filling speed is increased, the operation cycle of the liquid filling device is shortened, the time for filling the paper container with the liquid while the paper container is stopped is shortened, and the predetermined content is stored in the paper container within a short time. The amount needs to be filled. For this purpose, for example, in the case of a quantitative filling type by reciprocating movement of the filling piston, it is necessary to shorten both the suction time and the discharge time. As a result, the liquid flow rate becomes faster during fixed filling, and if the suction time is shortened, the liquid suddenly becomes negative pressure when the liquid passes through the check valve from the filling tank, and the liquid is filled at a high temperature. In some cases, the phenomenon that the temperature of the liquid rises and boils occurs, damages the quality of the contents, and if the discharge time is shortened, liquid foaming or splashing occurs in the paper container, There arises a problem that the filling port of the paper container cannot be heat sealed well.
一つの充填ピストン・充填シリンダーと一つの充填ノズル(1シリンダー1ノズル方式)で液体を充填する従来の方式では、上記の問題を解決するには限度があった。そのために、充填ステーションを二つ設け、それぞれの充填ステーションに充填ピストン・充填シリンダーと充填ノズルを備え、二回の充填(2シリンダー2ノズル方式)の方法を採用し、液体の吸い込み、吐出による液体の流速が著しく速くならないようにした方法が用いられている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、2シリンダー2ノズル方式では、2倍の充填部の装置が必要となり、コストアップになるという問題がある。また、二回目の充填時に液はねし、紙容器の充填口に液が付着し良好なヒートシールができないという問題がある。
本発明は、紙容器の中で液体の泡立ちや液はねの発生がなく、高速液体充填できる液体充填装置及び液体充填方法を提供するものである。 The present invention provides a liquid filling apparatus and a liquid filling method capable of performing high-speed liquid filling without causing foaming or splashing of liquid in a paper container.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究の結果、2シリンダー1ノズル方式にすることにより、高速充填できることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を達成するために、請求項1記載の本発明は、充填タンクと一対の充填シリンダーが各々の入口管を介して接続され、前記各々の入口管と充填ノズルが各々の配管を介して接続され、紙容器に液体を充填する装置であって、前記各々の入口管を開閉するための上チャッキ弁が設けられるとともに、前記充填ノズルに各々の配管を開閉するための下チャッキ弁が設けられ、前記上チャッキ弁および前記下チャッキ弁が前記一対の充填シリンダーの作動に連動する手段を備え、前記充填シリンダーが充填ピストンを内蔵しかつピストンの往復運動によって充填する液体を定量ずつ前記充填ノズルに送り込み、前記充填ノズルより前記紙容器に液体を充填することを特徴とするものである。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that a two-cylinder one-nozzle system can be used for high-speed filling, and has completed the present invention. That is, in order to achieve the above-mentioned object, the present invention according to claim 1 is characterized in that a filling tank and a pair of filling cylinders are connected via respective inlet pipes, and each of the inlet pipes and the filling nozzle connects each pipe. A device for filling a liquid into a paper container, wherein an upper check valve for opening and closing each inlet pipe is provided, and a lower check valve for opening and closing each pipe to the filling nozzle is provided, comprising means for the upper check valve and the lower check valve is interlocked with the operation of the pair of filling cylinders, wherein the liquid in which the filling cylinder is filled by the reciprocating motion of the built and piston filling piston by quantitative see write sent to the filling nozzle, it is characterized in that to fill the liquid into the paper container from the filling nozzle.
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の液体充填装置を用いて、紙容器に液体を充填する方法であって、前記一対の充填シリンダーに内臓した夫々の充填ピストンの往復運動の位相をずらして、前記紙容器に液体を充填することを特徴とするものである。
The invention according to
本発明は、一対の充填シリンダーを有しており、一方の充填シリンダーで1個の紙容器の所定内容量を充填ノズルに送り込み、紙容器に充填を行なっている間に、他方の充填シリンダーで次に充填する紙容器の所定内容量の液体を吸い込むことができ、液体の吐出時間及び吸い込み時間が十分に確保でき、液体の吸込み、吐出による流速を著しく速くすることなく、充填できるために、泡立ちや液はねがなく、所定量の液体を高速充填することが可能になるという効果を奏する。 The present invention has a pair of filling cylinders, and one filling cylinder feeds a predetermined internal volume of one paper container to the filling nozzle, and while filling the paper container, the other filling cylinder Next, a predetermined amount of liquid in the paper container to be filled can be sucked in, the liquid discharge time and the suction time can be sufficiently secured, and the liquid can be filled without significantly increasing the flow rate due to the suction and discharge. There is no foaming or splashing of the liquid, and there is an effect that a predetermined amount of liquid can be filled at high speed.
充填ノズルが、1本であり、2シリンダー2ノズル方式に比べ、装置コストが安いという効果がある。 There is one filling nozzle, and there is an effect that the apparatus cost is lower than that of the 2-cylinder 2-nozzle system.
また、充填ノズルが1本であり、充填ステーションが1つあればよく、2シリンダー2ノズル方式は2つのステーションが必要であることに比べ、充填装置の長さが短くでき、省スペース化が図れるという効果がある。 Also, only one filling nozzle and one filling station are required, and the two-cylinder two-nozzle system can shorten the length of the filling device and save space compared to the need for two stations. There is an effect.
以下図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。図1は本発明にかかる液体充填装置の一実施形態を説明する正面図、図2は本発明にかかる液体充填装置の一実施形態を示す縦断面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view for explaining an embodiment of a liquid filling apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a liquid filling apparatus according to the present invention.
図1に示すように本発明の液体充填装置は、清酒、ジュース、牛乳、清涼飲料等の液体を紙容器に充填する紙容器液体充填ラインとインラインで用いられるものであり、充填部Aは、液体充填装置1と、キャリアホルダー2を有し間欠駆動する搬送装置3を備えている。
As shown in FIG. 1, the liquid filling apparatus of the present invention is used in-line with a paper container liquid filling line for filling liquid such as sake, juice, milk, and soft drinks into a paper container. A liquid filling device 1 and a
搬送装置3の1サイクルの動作で、前ライン(図示しない)で底部が組立てられて上部に開口部を有する紙容器4がキャリアホルダー2に保持されて、1ピッチずつ間欠で搬送され、充填部Aに搬入されて停止する仕組みとなっている。
By the operation of the
図2に示すように、液体充填装置1は、紙容器4の上方に配置されている充填ノズル10と、充填ピストン20a、20bを内蔵し、この充填ピストン20a、20bの往復運動によって、液体を定量ずつ、充填ノズル10に送り込む一対の充填シリンダー21a、21bとを備えている。
As shown in FIG. 2, the liquid filling apparatus 1 includes a
充填ノズル10は、垂直筒状でノズル上部11が上方に向かって上戸状になったノズル本体12と、充填される液体が自重で流下することを防止するためにノズル本体12の下端開口に設けられたメッシュ13と、ノズル本体12のノズル上部11に下チャッキ弁14a、14bとを備えている。下チャッキ弁14aは充填シリンダー21aの作動に連動し、下チャッキ弁14bは充填シリンダー21bの作動に連動するように構成されている。充填シリンダー21a、21bは、内蔵した充填ピストン20a、20bを有し、上方で配管22a、22bによりノズル本体12に接続されている。さらに、充填シリンダー21a、21bの上部には垂直状の入口管30a、30bが接続され、入口管30a、30b内には上チャッキ弁31a、31bが備えられている。入口管30a、30bの高さの中程には供給管32a、32bの出口端が接続され、供給管32a、32bの入口端は充填タンク40に接続されている。また、上チャッキ弁31a、31bは充填シリンダー21a、21bと連動して作動するように構成されており、充填ピストン20a、20bが下降して充填シリンダー21a、21b内に充填される液体を充填タンク40より吸込む場合には、充填ピストン20a、20bが下降することにより充填シリンダー21a、21b内が負圧になり、上チャッキ弁31a、31bが開いて充填シリンダー21a、21b内に液体が流入される。充填タンク40の下部には出口が2ケ所設けられ、それぞれ、供給管32a、32bに接続されている。
The filling
つぎに、本発明の液体充填装置1を用いた液体充填方法について説明する。サーボモーター(図示しない)を正逆回転させることにより、充填ピストン20aが往復運動し、充填ピストン20aが下降すると充填シリンダー21a内が負圧となり下チャッキ弁14aが閉じられ、上チャッキ弁31aが開かれて充填タンク40より充填される液体が充填シリンダー21aに流入する(以下吸込と称する)。充填ピストン20aが上昇すると、充填シリンダー21a内は加圧され、上チャッキ弁31aが閉じられ、下チャッキ弁14aが開かれて、充填シリンダー21aから充填ノズル10に充填される液体が送り込まれ、送り込まれた量に相当する量が充填ノズル10からキャリアホルダー2に保持された紙容器4内に吐出される(以下吐出と称する)。尚、キャリアホルダー2に保持されて充填部Aに搬送された紙容器4は、紙容器昇降装置(図示しない)により充填ノズル10に向かい押し上げられてから充填ノズル10より液体が充填され、液はね、泡立ちを防止すると共に、紙容器4に液体の充填をしながら紙容器4を下降させ、1サイクル当たりの時間を短縮するようになっている。
Next, a liquid filling method using the liquid filling apparatus 1 of the present invention will be described. By rotating the servo motor (not shown) forward and backward, the filling
一方、充填ピストン20bは、充填ピストン20aと180度位相ズレして、同様にサーボモーターにより往復運動し、充填ピストン20aが「吸込」行程時に充填ピストン20bは「吐出」行程となり、充填ピストン20aが「吐出」行程時に充填ピストン20bは「吸込」行程となる。つまり、充填ノズル10に充填する液体が、充填シリンダー21aと充填シリンダー21bから交互に送り込まれる。このような構成にすることにより、吐出速度及び吸込速度を著しく速くすることなく、1サイクル当たりの時間を短くすることが可能となり、理論上では従来の吐出速度、吸込速度で1サイクル当たりの時間が1/2、充填速度が2倍となり、液体充填の高速化が達成できるものである。また、吸込速度を速くすることがないために、充填時に液体の流速の増加がなく、充填タンク40から上チャッキ弁31a、31bを液が通過する際に配管内が急激に負圧となることもなく、液体の温度上昇を抑制でき、内容物の品質確保ができるとともに、上チャック弁31a、31bでのエア噛み、泡立ちを防止できる。また、吐出速度を速くすることがないために、紙容器内で液体の泡立ちや液はね等の発生を防ぐことができ、紙容器の充填口の良好なヒートシールが可能となり、高品質が確保できるものである。図2は、充填ピストン20aが「吐出」行程、充填ピストン20bが「吸込」行程の状態を示し、図中の網目線は「吐出」行程の液体を示し、斜目点線は「吸込」行程の液体を示している。尚、液体充填方法として充填シリンダー21a及び21bの吸込み量を紙容器4への所定の充填量の1/2として同じ位相で作動させることにより吸込み時間を短くし、高速化を図る方法もあるが、充填ピストン20aと充填ピストン20bの位相を180度ずらせて交互に充填ノズル10に液体を送り込む方法の方が、高速化が可能であり、より好ましい。
On the other hand, the
次に、本発明について、以下に実施例を挙げてさらに詳しく説明する。機械は、紙容器4の搬送装置3を1ラインとして液体充填装置1を搭載した。紙容器4には、一辺が85mm角の四角筒状の内容量1800mlのものを用いた。充填する液体には清酒を用いて、充填シリンダー21a、21bから充填ノズル10に交互に清酒を送り込む方法で紙容器4に充填を行なった。その結果、4500本/ノズル・時の紙容器に充填ができた。従来の液体充填装置では、3000本/ノズル・時が限界であり、充填能力は1.5倍に向上した。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. The machine was equipped with the liquid filling device 1 with the conveying
以上のように本発明の液体充填装置及び充填方法によると液体の吸込み速度及び吐出速度を増速することなく1サイクル当たりの時間を短くすることができ、高速液体充填が可能となる。 As described above, according to the liquid filling apparatus and the filling method of the present invention, the time per cycle can be shortened without increasing the liquid suction speed and the discharge speed, and high-speed liquid filling becomes possible.
1 液体充填装置
2 キャリアホルダー
3 搬送装置
4 紙容器
10 充填ノズル
11 ノズル上部
12 ノズル本体
13 メッシュ
14a、14b 下チャッキ弁
20a、20b 充填ピストン
21a、21b 充填シリンダー
22a、22b 配管
30a、30b 入口管
31a、31b 上チャッキ弁
32a、32b 供給管
40 充填タンク
A 充填部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記充填ノズルに各々の配管を開閉するための下チャッキ弁が設けられ、前記上チャッキ弁および前記下チャッキ弁が前記一対の充填シリンダーの作動に連動する手段を備え、前記充填シリンダーが充填ピストンを内蔵しかつピストンの往復運動によって充填する液体を定量ずつ前記充填ノズルに送り込み、前記充填ノズルより前記紙容器に液体を充填する
ことを特徴とする液体充填装置。 Filling tank and a pair of filling cylinders are connected via the inlet tube of each filling nozzle and inlet pipe of the each is connected via a respective pipe, a device for filling a liquid into a paper container, wherein each An upper check valve is provided to open and close the inlet pipe of the
The filling nozzle is provided with a lower check valve for opening and closing each pipe, and the upper check valve and the lower check valve are provided with means for operating the pair of filling cylinders, and the filling cylinder has a filling piston. It built and the liquid to be filled by the reciprocating motion of the piston by quantitative seen write sent to the filling nozzle, the liquid filling apparatus characterized by filling liquid into the paper container from the filling nozzle.
であって、前記一対の充填シリンダーに内臓した夫々の充填ピストンの往復運動の位相をずらして、前記紙容器に液体を充填することを特徴とする液体充填方法。 A method for filling a liquid into a paper container using the liquid filling apparatus according to claim 1, wherein the phase of reciprocating movement of each filling piston built in the pair of filling cylinders is shifted, and the liquid is filled into the paper container. A liquid filling method characterized by filling the liquid.
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