JP5960331B1 - 充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充填缶への液体の充填から圧縮空気の充填への切り換えを簡易なシステムによる自動制御にて行う充填装置を提供する。【解決手段】液タンクＣに液補充ラインＬ１を、充填缶Ｂが接続される充填口金１に充填ラインＬ２を介して連通するシリンダ２、シリンダ２内を減圧および加圧する真空エジェクタ３に圧縮空気を供給する空気供給源４、供給側メカニカルバルブ５、排気ラインＬ５の手動切換えバルブ６、手動切換えバルブ６に排気ラインＬ５を、減圧・加圧ラインＬ３に液タンクＣ内液体のシリンダ２への吸い上げ補充から充填缶Ｂへの液体と空気との充填に切り換える自動切換えバルブ８、減圧ラインＬ６の減圧側メカニカルバルブ９、減圧ラインＬ６の流通方向を制御するチェックバルブ１０を備え、シリンダ２を介して行われる充填缶Ｂへの液体の充填から空気の充填への切り換えを自動制御にて行うようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、液体（洗浄液、潤滑剤、薬剤など）と圧縮空気とを或いは圧縮空気のみを充填缶（エアゾール缶、スプレー缶など）に充填、特に、液体と圧縮空気とを充填する使用において有効な充填装置に関する。

液体と圧縮空気とを充填缶に充填する充填装置としては、下記特許文献１などにおいて知られている。

特許文献１に開示されている充填装置では、突出管の押し込み操作により開弁して容器内と外部とが連通する単一バルブを有した散布容器（充填缶）に、単一バルブから液体媒体および加圧ガスを補充する形式の散布容器補充用の充填装置であって、所定量の液体媒体および加圧ガスを一旦受容する投与容器（シリンダ）を有すると共に、投与容器から、散布容器の単一バルブに接続可能なバルブとして構成された充填接続部へ通じる充填ラインを設け、前記投与容器に接続された加圧ガス装置（エアー源）により、投与容器内の液体媒体と加圧ガスを同時に充填接続部に接続された散布容器内に押し出して、散布容器内に液体媒体を充填すると共にガスクッションを形成せしめるようにしたことを特徴としている。

特開２００５−５９８５５号公報

しかしながら、上記特許文献に開示されている従来の充填装置では、投与容器内に液体媒体と加圧ガスとが補充された後に、加圧ガス装置と投与容器を連通するラインのバルブを手動操作で切り換えセットしなければ、次に行われる投与容器内に補充された液体媒体と加圧ガスとを散布容器に充填する充填動作を開始させることができないという問題がある。つまり、従来技術では、充填動作を途中で停止待機させることなく、散布容器への充填が完了するまでの一連の充填動作を継続させるために作業者によるバルブの手動切換えを行わなければならないので、非常に不便であり、改良する必要があった。

本発明は、上記従来事情に対処することを課題の一例として創案されたものであり、作業者による手動切換えを要することなく、充填缶への液体の充填から圧縮空気の充填への切り換えを簡易なシステムによる自動制御にて行うことを可能すること、また、充填不足などが無い１００％充填を可能にすること、などが目的である。

前記課題を解決するために、本発明に係る耐圧容器の充填装置では、少なくとも以下の構成を具備する手段を講ずるものである。

充填缶が接続される充填口金と、前記充填缶に充填する液体を貯留する液タンクに液補充ラインを、前記充填口金に充填ラインをそれぞれ介して連通されて、前記液タンクから液体を吸い上げ補充し、補充した液体を前記充填缶に充填するシリンダと、前記シリンダに減圧・加圧ラインを介して連通されて、当該シリンダ内を減圧および加圧する真空エジェクタと、前記真空エジェクタに供給ラインを介して連通されて、当該真空エジェクタに圧縮空気を供給する空気供給源と、前記供給ラインを連通と大気解放とに切り換える供給側メカニカルバルブと、前記真空エジェクタに排気ラインを介して連通されて、当該排気ラインを開閉する手動切換えバルブとを備え、前記充填缶に前記液体と前記圧縮空気とを或いは圧縮空気のみを充填する充填装置であって、
前記手動切換えバルブに排気ラインを、前記減圧・加圧ラインに減圧ラインをそれぞれ介して連通されて、前記液タンク内液体の前記シリンダへの吸い上げ補充から前記充填缶への前記液体と前記圧縮空気との充填に切り換える自動切換えバルブと、前記減圧ラインを連通と大気開放とに切り換える減圧側メカニカルバルブと、前記減圧側メカニカルバルブと前記減圧・加圧ラインとの分岐接続部との間における前記減圧ラインの流通方向を前記減圧・加圧ライン側のみに制御するチェックバルブとを備えてなり、前記自動切換えバルブは、前記排気ラインが接続される排気ポートと前記減圧ラインが接続される減圧ポートとを連通するバルブ本体内の通路に、前記排気ポート側と連通する排気孔を有して軸方向に移動可能とする弁軸部材を備え、前記弁軸部材は、前記通路を前記排気ポート側と前記減圧ポート側とに区画し、前記減圧ポート側に負圧が作用したとき、当該負圧により前記排気孔と前記排気ポートとの連通を遮断する方向に移動するように前記通路に組み込まれていることを特徴とする。

ここで、前記自動切換えバルブは、前記バルブ本体の前記通路を、前記排気ポート側と前記減圧ポート側とに区画し、前記減圧ポート側に作用する負圧によって当該減圧ポート側に弾性変形するダイヤフラムを備え、該ダイヤフラムに前記弁軸部材を支持させてなること、また、前記減圧ポートまたは減圧ポートを含めた前記減圧ラインと前記通路との間にオリフィスを備えて、前記通路側の負圧上昇を、前記減圧ポート側または減圧ポートを含めた前記減圧ライン側の負圧上昇よりも遅らせるように構成してなること、また、前記オリフィスは、一部または全部が前記減圧ポートと前記通路とを流通するバルブ本体内の連通孔に一体に形成されていること、などの構成を採用することが好ましい。

本発明によれば、シリンダを介して行われる充填缶への液体の充填から圧縮空気の充填への切り換えを、作業者による手動切換え操作を要することなく、簡易なシステムによる自動制御にて行うことができる。これにより、充填作業が大幅に改善され、充填効率の向上と作業者への負担軽減とを期待することができる。

また、上記の作用効果に加え、弁軸部材を軸方向に移動可能に支持するダイヤフラムにより区画されて減圧ポートに連通する通路側と減圧ポート側との間に備えたオリフィスによって、当該通路側に備えたダイヤフラムに作用する負圧よりもオリフィスを境として減圧ポート側に作用する負圧の上昇率を高くすることができる。つまり、真空エジェクタから減圧・加圧ライン、減圧ラインを通じて減圧ポートからダイヤフラムを備えた通路側へと伝播されてダイヤフラムに作用する負圧の上昇率を、ダイヤフラムを備えた減圧上流側の通路側よりも減圧下流側の減圧ポート側を高くすることができる。
これにより、ダイヤフラムの弾性変形に伴う弁軸部材の移動による弁軸部材の排気孔と排気ポートの流通遮断が、排気ポート側から連通する通路側に継続して伝播されて当該通路のダイヤフラムに作用する負圧によって確実に行われ、また、当該負圧によって流通遮断の状態が継続的に維持される。したがって、シリンダを介して行われる充填缶への液体と圧縮空気との充填を確実に実行させることができるので、充填不足などが無い１００％充填を可能にすることができる。

また、オリフィスの一部または全部を減圧ポートと通路とを連通するバルブ本体内の減圧連通部に一体に形成することで、構成を簡易にすることができ、コストも安くなる。

本発明の実施形態に係る充填装置の全体構成を概略的に示した回路図（配管系統図）である。 同充填装置の一部を正面側から見た状態を示した説明図である。 同充填装置を平面側から見た状態を示した説明図である。 同充填装置に用いられる充填口金の一例を断面して示した説明図である。 同充填装置に用いられるシリンダを断面して示した説明図である。 同充填装置に用いられる自動切換えバルブを断面して示した説明図で、(ａ)は、真空エジェクタから減圧・加圧ラインを通じてシリンダに作用する負圧により液タンク内液体がシリンダに吸い上げ補充されるときの状態であり、（ｂ）は、シリンダに吸い上げ補充された液体と、減圧・加圧ラインを通じてシリンダに送り込まれる圧縮空気と、が充填缶に充填されるときの状態を示す。 同充填装置に用いられる自動切換えバルブの他の実施形態を断面して示した説明図である。

以下、図面を適宜参照しながら、本発明の充填装置Ａについて詳細に説明する。本発明の実施形態は図示の形態を含むが、これに特に限定されるものではない。
本実施形態に係る充填装置Ａは、洗浄液などの液体と圧縮空気とを充填缶Ｂへ充填、または、使用済みで空になった充填缶Ｂに液体と圧縮空気とを再充填、さらには、液体が残り、圧縮空気が無くなった充填缶Ｂに圧縮空気のみを再充填するなどの各充填用途に使用されるものである。
本実施形態において使用される充填缶Ｂは、例えば、円筒状の缶本体に噴射ノズルｂを有する周知の空気圧式エアゾール缶などの構造と同じである。

≪充填装置Ａの説明≫
図１は、本発明の実施形態に係る充填装置Ａの全体構成を概略的に示した回路図（配管系統図）であり、図２は、同充填装置Ａの一部を正面側から見た状態を示した説明図であり、図３は、同充填装置Ａを平面側から見た状態を示した説明図である。

充填装置Ａは、図１に示すように、充填缶Ｂの噴射ノズルｂが接続される充填口金１と、液体を貯留する液タンク（一斗缶）Ｃに液補充ラインＬ１、充填口金１に充填ラインＬ２を介して連通されて、液タンクＣから液体を吸い上げ補充し、補充した液体を充填缶Ｂに充填するシリンダ２と、シリンダ２に減圧・加圧ラインＬ３を介して接続されて、シリンダ１内を減圧および加圧する真空エジェクタ３とを備えている。
また、図１に示すように、充填装置Ａは、真空エジェクタ３に供給ラインＬ４を介して連通されて、供給ラインＬ４を通して真空エジェクタ３に圧縮空気を供給する空気供給源４と、供給ラインＬ４に設けられて、供給ラインＬ４を流通と大気解放とに切り換える供給側メカニカルバルブ５と、真空エジェクタ３に接続される排気ラインＬ５に設けられて、排気ラインＬ５を開閉する手動切換えバルブ６と、空気供給源４から供給ラインＬ４を通して真空エジェクタ４に供給される圧縮空気の圧力を所定の設定圧に制御（調整）するレギュレータ７とを備えている。

このような構成において、充填装置Ａは、図１に示すように、手動切換えバルブ６に排気ラインＬ５を、減圧・加圧ラインＬ３に減圧ラインＬ６をそれぞれ介して連通されて、液タンクＣ内液体のシリンダ２への吸い上げ補充から充填缶Ｂへの液体と圧縮空気との充填に切り換える自動切換えバルブ８と、減圧ラインＬ６に設けられて、減圧ラインＬ６を流通と大気開放とに切り換える減圧側メカニカルバルブ９とを備えている。
また、図１に示すように、充填装置Ａは、減圧側メカニカルバルブ９と減圧・加圧ラインＬ３の分岐接続部（三方継手）Ｐとの間における減圧ラインＬ６の減圧側メカニカルバルブ９側への流通を制御するチェックバルブ１０と、自動切換えバルブ８の後記する通路３４と減圧ポート３６と間に設けられて、通路３４側の負圧上昇を、減圧ポート３６を含めた減圧ラインＬ６側の負圧上昇により遅らせ、しかも、減圧ラインＬ６側の負圧上昇が高くなるように圧力差（差圧）を発生（生成）させるオリフィス１１とを備えている。

≪充填口金１の構成≫
図４は、充填口金１を断面して示す説明図である。
充填口金１は、充填缶Ｂの噴射ノズルｂが挿し込み接続されるように構成されている。具体的に説明すると、図２および図４に示すように、充填口金１は、充填台１２に取り付けられるブラケット１３の立上り部一方側に摺動可能に貫通支持される接続口部材１ａと、接続口部材１ａに同軸気密状に螺合連結されて立上り部他方側に摺動可能に貫通支持されるノズル本体（ボディ）１ｂと、ノズル本体１ｂをブラケット１３の立上り部一方側に付勢するアウタースプリング１ｃと、接続口部材１ａのノズル挿入口１４と連通するノズル本体１ｂの内部通路１５に同軸上で軸方向に移動可能に内設される弁部材（バルブステム）１ｄと、弁部材１ｄをノズル挿入口１４方向（閉じる方向）に付勢するインナースプリング１ｅとから構成されている。

そして、ノズル本体１ｂには内部通路１５に連通し、図３に示すように、シリンダ２からの充填ライン（充填ホース）Ｌ２がニップル部材１６ａにて接続される接続口１６が設けられている。弁部材１ｄには充填口部１７が設けられている。
充填口部１７は、充填缶Ｂの噴射ノズルｂが、アウター・インナー両スプリング１ｃ、１ｅに抗して接続口部材１ａのノズル挿入口１４から挿し込み装着されたときに、噴射ノズルｂが同軸連通状に突き当たることで、噴射ノズルｂと内部通路１５とを連通させる口であり、図４に示すように、弁部材１ｄの軸端面から軸方向に設けた軸穴１７ａと、この軸穴１７ａから円周に向けて開口させた円周孔１７ｂとから形成されている。

このような構成において、充填口金１は、図２および図３に示すように、装置機枠（架台）１８上の充填台１２に配置され、同充填台１２に配置されているクランプ機構１９にて充填缶Ｂがセット保持されるとき、アウター・インナー両スプリング１ｃ、１ｅに抗して接続口部材１ａのノズル挿入口１４に充填缶Ｂの噴射ノズルｂが挿し込み装着されることで、弁部材１ｄはノズル本体１ｂの内部通路１５内側に移動される。これにより、充填缶Ｂの噴射ノズルｂと内部通路１５とが弁部材１ｄの充填口部１７を介して連通され、内部通路１５に充填ラインＬ２を通じてシリンダ２から圧送されてくる液体と圧縮空気とが或いは圧縮空気のみが充填缶Ｂに充填される。
充填完了後、クランプ機構１９による充填缶Ｂの保持解除よって噴射ノズルｂが接続口部材１ａから抜き外されることで、ノズル本体１ｂと接続口部材１ａはアウタースプリング１ｃによって元の状態に戻され、弁部材１ｄはインナースプリング１ｅによって充填口部１７が閉じられる元の状態に戻されて次の充填に備える。ここで、元の状態とは前進位置を意味する。

≪シリンダ２の構成≫
図５は、本実施形態に係る充填装置に用いられるシリンダ２を示し、（ａ）は、縦断面図して示した説明図であり、（ｂ）は、液補充ライン（チューブ）Ｌ１による液タンクＣとの連通を示した説明図である。
シリンダ２は、図５に示すように、筒体２ａ、筒体２ａの上下開口部を閉鎖する上下の閉鎖部材２ｂ，２ｃ、筒体２ａ内の上部閉鎖部材２ｂ側に備えられるフロート部材２ｄ、下部閉鎖部材２ｃ側に備えられるボール部材２ｅから形成されている。上下閉鎖部材２ｂ，２ｃは、Ｏリングなどのシール部材２０を用いた内嵌め状態で筒体２ａの上下開口部に取り付けられて、当該上下開口部を気密状に閉鎖する。

上部閉鎖部材２ｂは、減圧・加圧ライン（チューブ）Ｌ３がニップルプラグ２１を介して接続される減圧・供給口２２を備え、減圧・供給口２２に連通する凹部にはフロートシール部材２３が備えられており、筒体２ａ内に液体が吸い上げ補充されるときの液面上昇によりフロート部材２ｄが当接することで（図５（ａ）の二点鎖線の状態）、減圧・供給口２２が閉じられるようになっている。
フロート部材２ｄは、筒体２ａ内が空のときや、吸い上げ補充された液体と空気供給源４からの圧縮空気とが或いは圧縮空気のみが後記する充填口３０から充填缶Ｂに補充されるときには上部閉鎖部材２ｂ側において筒体２ａ内を筒方向上下に仕切るように備えられている止め輪部材２４によって受け止められるようになっている（図５（ａ）の実線の状態）。

下部閉鎖部材２ｃは、液補充ライン（チューブ）Ｌ１がニップルプラグ２５を介して接続される液補充口２６を備え、液補充口２６に連通する凹部内にはボール部材２ｅが備えられている。ボール部材２ｅは、液体が吸い上げ補充されるときに、筒体２ａ内に作用の負圧によって液補充口２６を開口し（図５（ａ）の二点鎖線の状態）、補充された液体と減圧・供給口２２から筒体２ａ内に供給されてくる圧縮空気とが或いは圧縮空気のみが充填缶Ｂに充填されるときは液補充口２６を閉じるようになっている（図５（ａ）の実線の状態）。
図５（ａ）に二点鎖線で示すように、ボール部材２ｅは、液補充口２６と筒体２ａ側とを仕切るように凹部側に備えられている止め輪部材２７によって凹部内から筒体２ａ内側に飛び出さないようになっている。
また、下部閉鎖部材２ｃは、充填ライン（チューブ）Ｌ２がボール弁内蔵のチェックプラグ２８、エルボ管（エルボユニオン）２９を介して接続される充填口３０を備えている。

また、シリンダ２は、図５に示すように、上下閉鎖部材２ｂ，２ｃを筒体２ａ外側にて連通するインジケータ３１を備えている。インジケータ３１は、図２および図３に示すように、充填台１２上方を覆うように取り付けられるカバー３２の窓３３から外部に臨む。これにより、液タンクＣからシリンダ２に液体が吸い上げ補充されるとき、筒体２ａ内への液体の補充を、インジケータ３１の液面の上昇により確認することができるようになっている。また、シリンダ２に吸い上げ補充された液体が充填缶Ｂに充填されるとき、インジケータ３１の液面の下降で充填缶への液体の充填が完了したことを確認することができるようになっている。

≪自動切換えバルブ８の説明≫
図６は、自動切換えバルブ８の一例を示した断面図で、(ａ)は、真空エジェクタ３から減圧・加圧ラインＬ３を介してシリンダ２に作用する負圧（吸引力）により液タンクＣの液体がシリンダ２に吸い上げ補充されるときの状態を示した説明図であり、（ｂ）は、シリンダ２に吸い上げ補充された液体と、真空エジェクタ３から減圧・加圧ラインＬ３を通じてシリンダ２に送り込まれる圧縮空気とが充填缶Ｂに同時に充填されるときの状態を示した説明図である。

自動切換えバルブ８は、一連の充填工程において真空エジェクタ３から減圧・加圧ラインＬ３を通じて行われるシリンダ２への液タンクＣ内液体の吸い上げ補充から、その後に行われるシリンダ２内液体の充填缶Ｂへの充填およびシリンダ２を介しての圧縮空気の充填（注入）への切り換えを、減圧・加圧ラインＬ３および減圧ラインＬ６を通じて作用する圧力変化によって自動的に行うように構成されている。
この自動切換えバルブ８は、図６に示すように、バルブ本体（バルブハウジング）８ａと、バルブ本体８ａ内の後記する通路３４に移動可能に組み込まれる弁軸部材８ｂと、弁軸部材８ｂを支持するダイヤフラム８ｃとから構成されている。

バルブ本体８ａは、ボルト止めによって結合される２部材から形成され、排気ライン（チューブ）Ｌ５が図示省略のエルボなどからなる接続金具によって接続される排気ポート３５と減圧ライン（チューブ）Ｌ６が同じく接続金具によって接続される減圧ポート３６とを備えている。排気ポート３５と減圧ポート３６は、バルブ本体８ａ内に形成されている通路３４によって連絡されている。

≪通路３４の説明≫
通路３４は、弁軸部材８ｂが摺動可能に挿嵌され、排気ポート３５側に連通する小径孔部３４ａと、この小径孔部３４ａ側と区画するようにダイヤフラム８ｃが取り付けられ、減圧ポート３６側に連通する大径孔部（減圧室）３４ｂとから同軸上に形成されている。

小径孔部３４ａは、丸形または角形の孔形状にてバルブ本体８ａに外部貫通状に形成されている。また、小径孔部３４ａの内周面における軸方向所定範囲を、例えば、大径に抉り取るなどによって、弁軸部材８ｂの外周との間に、該弁軸部材８ｂの後記する排気孔４０と排気ポート３５とを連通させる排気隙間３７を設けている。これにより、排気ポート３５からの圧縮空気（排気エア）が弁軸部材８ｂ側の排気孔４０を通じて排出されるようにしている。
また、小径孔部３４ａの内周面における排気隙間３７部分を除く軸方向両側の上下内周縁に設けた凹部に環状のシール部材（例えば、Ｏリングなど）３８ａ，３８ｂを周設することで、弁軸部材８ｂの外周との密閉性を図るシール構造としている。

一方、大径孔部３４ｂは、図６に示すように、小径孔部３４ａと同軸上に連通する側の孔径を大径として軸方向に孔径を変えた段付きの穴形状に形成されている。そして、大径孔部３４ｂは、Ｌ字に屈曲する連通孔３９にて減圧ポート３６と連通するとともに、連通孔３９の屈曲部にオリフィス１１を備えている。

≪オリフィス１１の説明≫
オリフィス１１は、図６（ｂ）の拡大図に示すように、連通孔３９の屈曲部を境に大径孔部３４ｂに向けて開口する孔部分に、口元（入口）を大径孔部３４ｂ方向（減圧下流側）に向けて絞り込み小径な孔形にて一体に設けた円形の孔１１ａと、この孔１１ａに対してネジ式にて進退調整可能に備えたニードルスクリュー１１ｂとから形成されている。

このような構成において、真空エジェクタ３で生じる負圧は、減圧・加圧ラインＬ３（分岐接続部Ｐ）、減圧ラインＬ６を通じてチェックバルブ１０、減圧側メカニカルバルブ９を通過して自動切換えバルブ８の減圧ポート３６へ、減圧ポート３６から連通孔３９の孔１１ａ、ニードルスクリュー１１ｂからなるオリフィス１１を介してバルブ本体８ａ内通路３４の大径孔部３４ｂに作用することとなる。つまり、オリフィス１１を境として連通する減圧下流側の大径孔部（減圧室）３４ｂがダイヤフラム８ｃを弾性変形される負圧上昇域（例えば、４０ｋＰａ）に達する時間が、減圧上流側の減圧ポート３６を含めて減圧ポート３６からチェックバルブ１０に至る減圧ラインＬ６における負圧上昇よりも遅れるようにしている。
これにより、ダイヤフラム８ｃを弾性変形させるために必要とする大径孔部（減圧室）３４ｂ側の負圧上昇不足により自動切換えバルブ８が切り換わらない（弁軸部材８ｂの排気孔４０と排気ポート３５との流通が遮断されない）ことが発生することを確実に防ぐことができる。しかも、液タンクＣからシリンダ２への液体の吸い上げ補充完了後の自動切換えバルブ８によりシリンダ２を介しての充填缶Ｂへの液体と圧縮空気との充填に切り換わった後においても当該充填が完了するまで間、ダイヤフラム８ｃの弾性変形状態が継続して保たれるように大径孔部３４ｂ側に減圧ポート３６からチェックバルブ１０に至る減圧ラインＬ６から上昇された負圧が供給されることとなる。

≪弁軸部材８ｂの説明≫
弁軸部材８ｂは、真空エジェクタ３から排気ラインＬ５を通して排気ポート３５に圧送されてくる圧縮空気（排気エア）を排出する役目と、当該排出を止める、つまり、排気ポート３５を開閉する役目を成すものである。
この弁軸部材８ｂは、通路３４を形成する小径孔部３４ａの孔内径に相当する外径（太さ）を有する丸形または角形軸状で、小径孔部３４ａ全長から大径孔部３４ｂ内に突出する程度の長さに形成されている。そして、弁軸部材８ｂは、図６に示すように、小径孔部３４ａに摺動可能に嵌挿される軸部分に排気孔４０を設けている。

排気孔４０は、弁軸部材８ｂ外周と小径孔部３４ａ内周との間の排気隙間３７を介して排気ポート３５と連通し、排気ポート３５からの圧縮空気（排気エア）を排出するものであり、排気隙間３７に連通する横孔４０ａと、この横孔４０ａから軸方向に抜ける縦孔４０ｂとから形成されている。
横孔４０ａは、弁軸部材８ｂが図６の（ａ）に示す状態のときには小径孔部３４ａに設けた上側のシール部材３８ａよりも排気隙間３７側に位置して当該排気隙間３７との連通状態を保つ一方で、弁軸部材８ｂが図６の（ｂ）に示す状態に移動したときにはシール部材３８ａを越えて大径孔部３４ｂ側に位置して排気ポート３５の外部連通を遮断（閉鎖）する弁軸部材８ｂの軸方向において径方向（周方向）に貫通状に形成されている。
縦孔４０ｂは、弁軸部材８ｂの軸芯に沿って横孔４０ａから軸方向外部（下端部）に向けて抜けるように形成されている

このような構成において、弁軸部材８ｂは、図６に示すように、通路３４の大径孔部３４ｂに突出状に臨む軸部分が小径軸と成して、当該小径軸端がダイヤフラム８ｃに取り付け支持されるように形成されている。

≪ダイヤフラム８ｃの説明≫
ダイヤフラム８ｃは、バルブ本体８ａを構成する２部材の間に介在された状態で通路３４を形成するする大径孔部（減圧室）３４ｂにおける小径孔部３４ａとの連通側に位置して取り付けられ、２部材からなるダイヤフラムリテーナー４１とボルト４２とによって弁軸部材８ｂの小径軸を取り付け支持するように形成されている。
また、ダイヤフラム８ｃは、一方のダイヤフラムリテーナー４１と大径孔部３４ｂとの間に弾装されたダイヤフラムスプリング４３によって、図６の（ａ）に示す状態に常時付勢されるように形成されている。
これにより、ダイヤフラム８ｃは、減圧ポート３６と連通孔３９、屈曲部のオリフィス１１を介して連通する大径孔部（減圧室）３４ｂに、ダイヤフラムスプリング４３のバネ力以上の負圧（例えば、４０ｋＰａ）が作用したときに、図６の（ａ）に示す状態から（ｂ）に示す状態に弾性変形し、排気ポート３５と弁軸部材８ｂの排気孔４０との連通（流通）を遮断する方向に弁軸部材８ｂを移動させるようにしている。

≪チェックバルブ１０の説明≫
つぎに、減圧ラインＬ６の流通方向を減圧・加圧ラインＬ３側のみに制御するチェックバルブ１０について説明する。
チェックバルブ１０は、図１に示すように、減圧側メカニカルバルブ９側に位置して減圧ラインＬ６に設けられており、自動切換えバルブ８の減圧ポート３６および減圧側メカニカルバルブ９側から減圧・加圧ラインＬ３（分岐接続部Ｐ）側への流れは可能である一方、その逆方向へは流れないように減圧ラインＬ６の流通方向を制御するように構成されている。

このような構成において、真空エジェクタ３で生じる負圧は、減圧・加圧ラインＬ３（分岐接続部Ｐ）、減圧ラインＬ６を通じて自動切換えバルブ８の減圧ポート３６へ、減圧ポート３６から連通孔３９にて通じるバルブ本体８ａ内通路３４の大径孔部３４ｂに作用することとなる。これにより、大径孔部３４ｂ内をダイヤフラムスプリング４３のバネ圧に抗してダイヤフラム８ｃを弾性変形させる負圧上昇域まで上昇させることが行われる。
一方、ダイヤフラム８ｃの弾性変形より弁軸部材８ｂが移動し、排気ポート３５と弁軸部材８ｂの排気孔４０との流通が遮断されると（図６（ｂ）の状態）、圧縮空気（排気エア）の排出が止まる。すると、圧縮空気は真空エジェクタ３の真空ポートに接続されている減圧・加圧ラインＬ３側へと流れ、減圧・加圧ラインＬ３を通じて分岐接続部Ｐから減圧ラインＬ６に流入してくるが、減圧側メカニカルバルブ９の手前に設けられているチェックバルブ１０により止められる。
これにより、チェックバルブ１０から減圧側メカニカルバルブ９、自動切換えバルブ８の減圧ポート３６間における減圧ラインＬ６、そして減圧ポート３６に流通路３９にて通じるバルブ本体８ａ内通路３４の大径孔部３４ｂの負圧状態は保たれる。つまり、減圧・加圧ラインＬ３との分岐接続部Ｐからチェックバルブ１０間における減圧ラインＬ６が負圧状態から圧縮空気の流入による加圧状態に切り換わった後においてもバルブ本体８ａ内通路３４の大径孔部３４ｂ内は、弁軸部材８ｂを支持するダイヤフラム８ｃの弾性変形状態を保つ負圧上昇域に継続して保たれる。

なお、本実施例では、図２に点線で示すように、クランプ機構１９が配置されている充填台１２の裏面側に供給ラインＬ４の供給側メカニカルバルブ５と減圧ラインＬ６の減圧側メカニカルバルブ９とが配置されている。これにより、充填缶Ｂの噴射ノズルｂを充填口金１の挿し込み接続させて充填缶Ｂを充填台１２にセット保持させるときのクランプハンドル１９ａを起こす閉操作による缶押え板１９ｂの移動により（図２の二点鎖線の状態から実線）、両メカニカルバルブ５，９のスプールを押すことが同時に行なわれる。そして、充填終了後において充填缶Ｂを充填台１２から取り外すときのクランプハンドル１９ａを倒す開操作による缶押え板１９ｂの戻る移動により、両メカニカルバルブ５，９のスプールが元に戻されることが同時に行なわれるようになっている。
つまり、両メカニカルバルブ５，９によるそれぞれの供給ラインＬ４と減圧ラインＬ６の流通と外気解放との切り換えがクランプハンドル１９ａの開閉操作によって同時に行なわれるようになっている。

［作用説明］
つぎに、以上のように構成されている本実施形態に係る充填装置Ａによる充填缶Ｂへの液体の充填から圧縮空気の充填までの動作について説明する。ここでは、図２、図５および図６を適宜参照しながら説明する。

まず、図２に示すカバー３２前面の手動切換えバルブ６の切換えレバー４５を自動充填側に切換えセットする。これにより、真空エジェクタ３の排気ポートと自動切換えバルブ８の排気ポート３５を連通する排気ラインＬ５の全区間は流通状態となる。
つぎに、充填台１２の充填口金１に充填缶Ｂの噴射ノズルｂを挿し込み、クランプ機構１９のクランプハンドル１９ａを起こす閉操作による缶押え板１９ｂの移動で充填缶Ｂを充填口金１方向に押え込み、充填缶Ｂを充填台１２にセット保持させる。このとき、クランプハンドル１９ａの閉操作による缶押え板１９ｂの移動によってスプールが押されて供給側メカニカルバルブ５と減圧側メカニカルバルブ９が同時に作動し充填装置Ａの充填動作が開始する。

充填装置Ａの充填動作が開始すると、空気供給源４から供給ラインＬ４を通じて真空エジェクタ３に供給されてきた圧縮空気は、真空エジェクタ３の供給ポート（ノズル）から排気ポート、排気ラインＬ５側へ流れ、排気ラインＬ５を通じて手動切換えバルブ６、自動切換えバルブ８の排気ポート３５、排気隙間３７、弁軸部材８ｂの排気孔４０から排出される。
これにより、真空エジェクタ３の供給ポートから排気ポートに向かって高速に流れる圧縮空気によって真空エジェクタ３内に生じる負圧は、減圧・加圧ラインＬ３を通じてシリンダ２側へ、分岐接続部Ｐから減圧ラインＬ６を通じて自動切換えバルブ８の減圧ポート３６側へと作用するが、このときの減圧・加圧ラインＬ３、減圧ラインＬ６の負圧上昇は低く、バルブ本体８ａ内の大径孔部３４ｂのダイヤフラム８ｃは弾性変形せずに、図６（ａ）に示す状態を保つ。一方、減圧・加圧ラインＬ３が直結して通じるシリンダ２側では作用する負圧に伴って液補充ラインＬ１を通じて液タンクＣ内液体がシリンダ２へ吸い上げ補充される液体の補充が開始する。

シリンダ２に所定量の液体が吸い上げ補充されて液体の液面上昇によりフロート部材２ｄが、図５（ａ）に二点鎖線で示す減圧・供給口２２のフロートシール部材２３に当接して減圧・供給口２２がフロート部材２ｄによって閉鎖されると、減圧・加圧ラインＬ３、減圧ラインＬ６の負圧が一気に上昇する。これにより、減圧・加圧ラインＬ３、減圧ラインＬ６を通じてチェックバルブ１０、減圧側メカニカルバルブ９を通過して自動切換えバルブ８の減圧ポート３６側に上昇した負圧が一気に作用する。
すると、減圧ポート３６に連通孔３９、オリフィス１１を介して通じるバルブ本体８ａ内の大径孔部３４ｂの負圧上昇が、例えば、４０ｋＰａへと一気に上昇し、大径孔部３４ｂ内のダイヤフラム８ｃがダイヤフラムスプリング４３のバネ圧に抗して弾性変形するとともに、ダイヤフラム８ｃの弾性変形により弁軸部材８ｂは、図６（ａ）の状態から（ｂ）の状態へと移動される。このとき、オリフィス１１を境として連通する大径孔部３４ｂ側がダイヤフラム８ｃの弾性変形の負圧上昇域に達するとき、減圧ポート３６からチェックバルブ１０に至る減圧ラインＬ６における負圧上昇よりも時間的に遅れて行われる。

ダイヤフラム８ｃの弾性変形により弁軸部材８ｂが移動されると、図６の（ｂ）に示すように、弁軸部材８ｂの排気孔４０と排気ポート３５との流通が遮断（閉鎖）され、圧縮空気（排気エア）の排出が止まる。すると、空気供給源４から真空エジェクタ３に供給されてくる圧縮空気は真空エジェクタ３の供給ポートから排気ポート側へ流れず、減圧・加圧ラインＬ３が接続されている真空ポート側へと流れ、減圧・加圧ラインＬ３を通じてシリンダ２へと送られる。これにより、シリンダ２内に補充されている液体はシリンダ２の減圧・供給口２２からシリンダ２内に送り込まれてくる圧縮空気によってシリンダ２から押し出され充填ラインＬ２を通じて充填口金１から充填缶Ｂに充填される。また、液体の充填缶Ｂへの充填完了に後続してシリンダ２に送り込まれてくる圧縮空気が充填ラインＬ２を通じて充填口金具１から充填缶Ｂに所定の圧まで充填される。このときの充填圧力はレギュレータ７にて制御され、充填缶Ｂへの液体の充填から圧縮空気の充填が完了となる。
ちなみに、本実施例では、レギュレータ７の圧力を０．８５ＭＰａに設定している。

充填缶Ｂへの液体と圧縮空気との充填が完了したところで、クランプ機構１９のクランプハンドル１９ａを倒す開操作により缶押え板１９ｂを元の位置に戻し、充填缶Ｂのセット保持を解除した後に充填口金１から噴射ノズルｂを引き抜いて充填台１２から充填缶Ｂを取り外す。このとき、クランプハンドル１９ａの開操作による缶押え板１９ｂの移動によってスプールがもとに戻されることで、供給側メカニカルバルブ５と減圧側メカニカルバルブ９が同時に外気解放の状態に切り換わる。
これにより、供給ラインＬ４、排気ラインＬ５、減圧・加圧ラインＬ３、シリンダ２、分岐接続部Ｐからチェックバルブ１０に至る減圧ラインＬ６、そしてチェックバルブ１０を含む減圧側メカニカルバルブ９から自動切換えバルブ８の減圧ポート３６に至る減圧ラインＬ６、減圧ポート３６に連通する大径孔部３４ｂが負圧から大気圧または大気圧に近い状態に戻され、次の充填動作に備える。つまり、大径孔部３４ｂが大気圧に戻されることでダイヤフラム８ｃは負圧による弾性変形状態から元に状態に戻り、ダイヤフラム８ｃの復元力とダイヤフラムスプリング４３のバネ圧により弁軸部材８ｂは排気孔４０の横孔４０ａが上側シール部材３８ａよりも外周の排気隙間３７側に位置して当該排気隙間３７に連通する位置に移動戻される（図６（ａ）の状態）。

つぎに、本実施形態に係る充填装置Ａによる充填缶Ｂへの圧縮空気のみの充填について説明する。
充填缶Ｂ内に液体が残留しているが、内圧が低く液体を噴射させることができない場合には、カバー３２前面の手動切換えバルブ６の切換えレバー４５をエア充填側に切換えセットする。これにより、手動切換えバルブ６から自動切換えバルブ８側への排気ラインＬ５の流通が遮断される。
そして、前記と同じ操作により充填缶Ｂを充填台１２にセット保持させる。すると、充填装置Ａの充填動作が開始し、空気供給源４からの圧縮空気が、供給ラインＬ４を通じて真空エジェクタ３、減圧・加圧ラインＬ３を通じてシリンダ２、充填ラインＬ２を通じて充填口金１へと供給され、充填口金１から圧縮空気のみが充填缶Ｂに充填される。このときの充填圧力も前記と同じくレギュレータ７にて制御される。

［他の実施形態の説明］
つぎに、自動切換えバルブ８−１の他の実施形態について説明する。図７は、自動切換えバルブ８−１の他の実施形態を断面して示した説明図である。
なお、この実施形態における自動切換えバルブ８−１は、図７に示すように、ダイヤフラムスプリング４３のバネ圧を任意に調整することができる調整部材４４をバルブ本体８ａに新たに備えた構成であり、その他の構成要素においては前記実施形態詳述の自動切換えバルブ８と基本的に同じであることから同じ構成要素に同じ符号を付することで重複説明は省略する。

すなわち、自動切換えバルブ８−１は、弁軸部材８ｂの軸線上のバルブ本体８ａに外部調整可能な調整部材４４を備えている。調整部材４４は、図７に示すように、弁軸部材８ｂの軸線上において通路３４の大径孔部３４ｂに向けて貫通臨むように螺合装着されたネジ部４４ａと、このネジ部４４ａとダイヤフラムスプリング４３との間に介在させたバネ受け板４４ｂとから形成されている。これにより、ネジ部４４ａを大径孔部３４ｂ内へ前進、そして後退させる進退操作を行うことで、ダイヤフラム８ｃを付勢するダイヤフラムスプリング４３のバネ圧を任意に調整することができるようになっている。
つまり、シリンダ２を介して行われる充填缶Ｂへの液体の充填から圧縮空気の充填への切り換えタイミングなどを、作業者のネジ部４４ａによるダイヤフラムスプリング４３のバネ圧調整によって任意に変更することができるようにしてある。

この実施形態の自動切換えバルブ８−１を採用することで、例えば、充填装置Ａの長年の使用においてダイヤフラム８ｃが劣化などにより大径孔部３４ｂに作用する負圧上昇による弾性変形に変化が起きた場合でも、シリンダ２を介して行われる充填缶Ｂへの液体の充填から圧縮空気の充填への切り換えタイミングを、ダイヤフラムスプリング４３のバネ圧調整によって初期の設定状態に精度よく保つことができる。つまり、ダイヤフラム８ｃを新規の物に交換するなどの維持費を掛けることなく、充填缶Ｂへの液体の充填から圧縮空気の充填への切り換えタイミングを、精度よく保つことができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載の本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても本発明に含まれる。
また、前述の各図で示した実施形態は、その目的および構成などに特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

例えば、前記実施例形態では、バルブ本体８ａ内通路３４の大径孔部３４ｂ側に作用する負圧による弁軸部材８ｂの移動（排気ポート３５と排気孔４０との流通遮断）を負圧により弾性変形するダイヤフラム８ｃへの支持にて行う構成を採用したが、大径孔部３４ｂに負圧上昇により移動するピストンを備え、このピストンに弁軸部材８ｂを支持させた構成とすることもできる。

また、前記実施形態では、オリフィス１１の一部（孔１１ａ）を減圧ポート３６とバルブ本体８ａ内通路３４の大径孔部３４ｂとを連通する連通孔３９に一体に形成してなる構成を採用したが、減圧ポート３６近くの減圧ラインＬ６に設けた構成とすることもできる。
また、前記実施形態では、バルブ本体８ａ内通路３４の大径孔部３４ｂと減圧ポート３６とを連通する連通孔３９にオリフィス１１を備えて、オリフィス１１を境として連通する減圧下流側の大径孔部（減圧室）３４ｂと減圧上流側の減圧ポート３６との間に負圧上昇の圧力差を発生させる構成を採用したが、オリフィス１１を備えることなく、減圧ポート３６から大径孔部３４ｂを直接負圧上昇させてダイヤフラム８ｃを弾性変形させる構成とすることもできる。

Ａ 充填装置
Ｂ 充填缶
Ｃ 液タンク（一斗缶）
Ｌ１ 液補充ライン
Ｌ２ 充填ライン
Ｌ３ 減圧・加圧ライン
Ｌ４ 供給ライン
Ｌ５ 排気ライン
Ｌ６ 減圧ライン
１ 充填口金
２ シリンダ
３ 真空エジェクタ
４ 空気供給源
５ 供給側メカニカルバルブ
６ 手動切換えバルブ
７ レギュレータ
８，８−１ 自動切換えバルブ
８ａ バルブ本体
８ｂ 弁軸部材
８ｃ ダイヤフラム
９ 減圧側メカニカルバルブ
１０ チェックバルブ
１１ オリフィス
３４ 通路
３４ａ 小径孔部
３４ｂ 大径孔部（減圧室）
３５ 排気ポート
３６ 減圧ポート
３９ 連通孔
４０ 排気孔
４０ａ 横孔
４０ｂ 縦孔

Claims (4)

1. 充填缶が装着される充填口金と、
   前記充填缶に充填する液体を貯留する液タンクに液補充ラインを、前記充填口金に充填ラインをそれぞれ介して連通されて、前記液タンクから液体を吸い上げ補充し、補充した液体を前記充填缶に充填するシリンダと、
   前記シリンダに減圧・加圧ラインを介して連通されて、当該シリンダ内を減圧および加圧する真空エジェクタと、
   前記真空エジェクタに供給ラインを介して連通されて、当該真空エジェクタに圧縮空気を供給する空気供給源と、
   前記供給ラインを流通と大気解放とに切り換える供給側メカニカルバルブと、
   前記真空エジェクタに排気ラインを介して連通されて、当該排気ラインＬ４を開閉する手動切換えバルブと、を備え、
   前記充填缶に液体と空気とを或いは空気のみを充填する充填装置であって、
   前記手動切換えバルブに排気ラインを、前記減圧・加圧ラインに減圧ラインをそれぞれ介して連通されて、前記液タンク内液体の前記シリンダへの吸い上げ補充から前記充填缶への液体と空気との充填に切り換える自動切換えバルブと、
   前記減圧ラインを流通と大気開放とに切り換える減圧側メカニカルバルブと、
   前記減圧側メカニカルバルブと前記減圧・加圧ラインの分岐接続部との間における前記減圧ラインの前記減圧側メカニカルバルブ側への流通を制御するチェックバルブと、を備えてなり、
   前記自動切換えバルブは、前記排気ラインが接続される排気ポートと前記減圧ラインが接続される減圧ポートとを連絡するバルブ本体内の通路に、前記排気ポート側と連通する排気孔を有して軸方向に移動可能とする弁軸部材を備え、
   前記弁軸部材は、前記通路を前記排気ポート側と前記減圧ポート側とに区画し、前記減圧ポートと連通する前記通路側に負圧が作用したとき、当該負圧により前記排気孔と前記排気ポートとの流通を遮断する方向に移動するように前記通路に組み込まれていること、を特徴とする充填装置。
2. 前記自動切換えバルブは、前記通路を、前記排気ポート側と前記減圧ポート側とに区画し、前記減圧ポートに連通する通路側に作用する負圧によって弾性変形するダイヤフラムを備え、該ダイヤフラムに前記弁軸部材を支持させてなること、を特徴とする請求項１に記載の充填装置。
3. 前記減圧ポートまたは減圧ポートを含めた前記減圧ラインと前記通路との間にオリフィスを備えて、前記通路側の負圧上昇を、前記減圧ポート側または減圧ポートを含めた前記減圧ライン側の負圧上昇よりも遅らせるように構成してなること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の充填装置。
4. 前記オリフィスは、一部または全部が前記減圧ポートと前記通路とを連通するバルブ本体内の連通孔に一体に形成されていること、を特徴とする請求項３に記載の充填装置。

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