JP6260948B2 - 液充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、液を容器に充填する液充填装置に関するものである。

従来、液を容器に充填するロータリー式液充填装置においては、液を容器に充填する充填バルブが円周等分に配置され、各充填バルブに対応して容器を把持して搬送する搬送装置を、容器胴径（或いは容器口径）が小さいものから大きいものまで兼用できるようにした装置が知られている。（特許文献１）
一方、ガス入り液とガス無し液との充填の両方に少ない型替えで兼用できるようにした液充填装置が知られている。（特許文献２、３）

近年、消費者の嗜好の多様化に伴い、充填する液の種類が多くなり、ガス入り液とガス無し液との型替え頻度も多くなってきていることから、ガス入り液とガス無し液とを型替え無しで兼用して充填でき、かつ、容器胴径（或いは容器口径）が小さいものと大きいものとの把持を型替え無しで兼用でき、充填時に液はね、液だれを生じない万能の液充填装置への要望が高まっている。

特開２０１０−７６９１５号公報（図２） 特開２００５−２８９４１５号公報（図１） 特開２００９−４０５１１号公報（図１）

特許文献１によれば、固定加速アームと固定軸とを支点として開閉作動をする可動アームによって容器を把持し、固定加速アームおよび可動アームの容器把持箇所の形状を取り扱う容器の小径から大径に対応できる形状として、異径容器に兼用としている。

しかしながら、特許文献１の技術では、把持される容器胴部の一端が固定アーム側に片寄ることから、小径と大径の場合で容器中心がずれることになって、容器中心と充填バルブ中心が一致しない場合がある。この場合、容器口が充填バルブから離れたノンシール状態での充填が行われると、充填バルブからの液充填時に、液はね、液飛びが生じて、容器口部および充填ノズル口に液が付着することになり、カビ発生等の汚染につながる恐れがある。

また、特許文献２によれば、気液２層をなして液を貯留する貯液タンクと、貯液タンクの液層から流量計、流量調整弁を経て液を供給する液供給管と、容器に液を供給する充填バルブとを設けて、該充填バルブ下部の一部を着脱可能に構成し、ガス入り液とガス無し液の何れかの態様に着脱して、ガス入り液とガス無し液の兼用を可能にしている。

しかしながら、特許文献２の技術では、充填バルブ下部の一部を着脱可能に構成しているため、型替え部品が必要になるとともに、型替えに時間を要して生産効率が低くなる恐れおよびコストが高くなるという恐れがある。また、取り扱う容器の小径と大径への対応（異径容器への対応）については技術開示されていない。

本発明は、上述した事情に鑑み、異径容器に兼用でき、ガス入り液とガス無し液との兼用もできて、液充填時に、液はね、液飛びが生ずる恐れがない液充填装置を提供することを目的としている。

前記の課題に対し、本発明は以下の手段により解決を図る。
本発明の液充填装置は、液を径が異なった容器へ充填する際に兼用して用いられ、かつ、ガス入り液充填とガス無し液充填の両方に兼用して用いられる液充填装置であって、前記ガス入り液又は前記ガス無し液を貯留する貯液タンクと、該貯液タンクの液層に連通する液供給管と、該液供給管の途中に設けられた液流量を切換える流量切換え弁と、前記液供給管に連通する液通路と該液通路を開閉する弁体を設けた充填バルブとを備え、前記容器を前記充填バルブの充填口に密封シールして前記ガス入り液又は前記ガス無し液を充填する場合は、前記流量切換え弁を高速充填対応に切り替えるとともに、センタリングベルを下降させることによって該センタリングベルのシールパッキンの傾斜シール面を前記容器の口部に当接させ、これら傾斜シール面及び口部が係合する時にセンタリングされながら密封シールされ、前記容器に前記ガス無し液を充填する場合は、液の種類に応じて、前記センタリングベルを下降させずに前記流量切換え弁を低速充填対応とする場合と前記センタリングベルを下降させて前記流量切換え弁を高速充填対応とする場合との一方に切り替える制御装置を有することを特徴とする。

本発明は、液充填装置において、貯液タンクから充填バルブへの液供給管の途中に高速充填対応又は低速充填対応に切換える流量切換え弁を設けて、容器を前記充填バルブの充填口に密封シールしてガス入り液又はガス無し液を充填する場合は、前記流量切換え弁を高速充填対応にする。そして、容器を前記充填バルブの充填口から離したノンシール状態でガス無し液を充填する場合は、前記流量切換え弁を低速充填対応に切換える構成とする。これにより、容器を前記ノンシール状態でガス無し液を充填する場合に、充填バルブ中心と容器中心が一致しない場合があっても、低速充填対応により充填バルブから容器への充填速度が絞られて、液充填時に、液はね、液飛びが生じなくなるという効果を有する。

本発明の実施の形態に係わる液充填装置を配置したラインの部分平面図で、一部切断図としてある。 本発明の実施の形態に係わる液充填装置の正面図で、一部断面図としてあり、充填バルブが閉状態を示している。 図２に示す液充填装置において、充填バルブが開状態で、容器が充填バルブから離れた状態を示しており、一部図示を省略している。 図２に示す液充填装置において、充填バルブが開状態で、容器が充填バルブに密封シールされた状態を示しており、図３に相当する図である。 図２の矢視Ｖ−Ｖ図で、図１の記号４０（容器胴部把持手段）の拡大平面図である。

以下、この発明の実施の形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

（発明の実施の形態）
本発明の実施の形態を図１から図５に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係わる液充填装置を配置したラインの部分平面図で、一部切断図としてある。
図２は、本発明の実施の形態に係わる液充填装置の正面図で、一部断面図としてあり、充填バルブが閉状態を示している。
図３は、図２に示す液充填装置において、充填バルブが開状態で、容器が充填バルブから離れた状態を示しており、一部図示を省略している。
図４は、図２に示す液充填装置において、充填バルブが開状態で、容器が充填バルブに密封シールされた状態を示しており、図３に相当する図である。
図５は、図２の矢視Ｖ−Ｖ図で、図１の記号４０（容器胴部把持手段）の拡大平面図である。

図１において、供給コンベヤ５１で矢印Ｆ１方向へ搬送される空の容器（以下、容器の一例として缶を取り上げて説明し、缶と称することがある）Ｃは、タイミングスクリュー５１Ｓにより所定の間隔に空けられて、スターホイール５３を介して図示位置５６で回転式液充填装置１の回転円板５４に円周等分に設けられた充填バルブ２に対応した容器台（以下、容器が缶の場合に缶台と称することがある）４４上に送り込まれるとともに充填バルブ２に対応した容器胴部把持手段（以下、容器が缶の場合に缶胴把持手段と称することがある）４０により胴部（以下、容器が缶の場合に缶胴と称することがある）を把持され、回転円板５４が矢印１ａの方向へ回転している間に充填バルブ２により液を充填された後、図示位置５８で缶胴把持手段４０の後述する固定加速アーム４１により缶台４４からコンベヤ５２へ排出されていくようになっている。

コンベヤ５２に排出された缶Ｃはコンベヤ５２のフィンガーチェン５２Ｆにより所定ピッチに保たれて、矢印Ｆ２方向の図示しない缶シーマに取り込まれ、図示しない缶蓋を巻き締めされるようになっている。
ここで、フィンガーチェン５２Ｆのピッチ間隔は、図示しない缶シーマのピッチ間隔との関係上、該液充填装置１の充填バルブ２のピッチ間隔よりも大きく設定されている。

先ず、前記缶胴把持手段４０について図２から図５に基づいて説明する。
缶胴把持手段４０は、図１に示す回転円板５４に組み付けられた支持部４５に軸４２およびスペーサ４３を介して取り付けられた２枚の固定加速アーム４１と、支持部４５の孔に回転自在の軸４７の上部に取付けられた可動アーム４６とによって主に構成されている。
なお、前記缶台４４は、前記支持部４５に取付けられている。
ここで、図５においては、取り扱う缶胴の小径の場合を図示実線の缶ＳＣで示し、取り扱う缶胴の大径の場合を図示二点鎖線の缶ＬＣで示しているが、以下の説明の際には、取り扱う缶胴の小径と大径の缶を、缶ＳＣおよび缶ＬＣを含めて缶Ｃと称することがある。

前記可動アーム４６は、軸４７を支点として、缶Ｃを把持するときは図示しないばね体の付勢によって固定加速アーム４１側へ閉じて缶Ｃを挟む方向に揺動するとともに、缶Ｃの把持を解放するときは図示しない揺動機構によって前記ばね体の付勢に抗して固定加速アーム４１側から開く方向に揺動する構成となっている。
ここで、前記ばね体の付勢力は、図１に示す回転円板５４の回転時の遠心力によって缶Ｃが動かされない程度に軽い状態で、缶Ｃの胴部を挟むようになっている。

前記固定加速アーム４１は、曲線部４１１が取り扱う缶胴の小径の場合（缶ＳＣの場合）に適合する曲率半径となっており、前記取り扱う缶胴が大径の場合（缶ＬＣの場合）には図示のように２点で係合されるような形状になっている。
一方、可動アーム４６は湾曲部４６１を持った形状となっており、缶ＳＣの場合でも、缶ＬＣの場合でも、図示のように、先端部４６２の近辺で、胴部が係合されるようになっている。
このため、缶胴把持手段４０によって把持された状態の缶ＬＣの中心ＬＣｃと缶ＳＣの中心ＳＣｃとは、同心にならない構造となっている。
なお、前記曲線部４１１と湾曲部４６１とについての説明は、説明の便宜上、取り扱う缶胴の径を小径と大径との２種類としての形状で説明したが、取り扱う缶胴の最小径から最大径までの範囲に適した形状としてもよく、異径容器兼用の趣旨は同様であるので、詳細説明は省略する。

なお、図５においては、缶ＳＣ或いは缶ＬＣが、固定加速アーム４１と実線或いは二点鎖線で示した可動アーム４６との間に挟まれて胴部を把持されている状態を示している。
また、図５においては、缶ＬＣの中心ＬＣｃと後述する充填バルブ２の中心２ｃとが同心である場合、缶ＳＣの中心ＳＣｃと後述する充填バルブ２の中心２ｃとが偏心している場合を示している。

次に、充填バルブ２について図２から図４に基づいて説明する。
充填バルブ２は、液通路１６を有し、図１に示す回転円板５４に固定されたバルブ本体１９と一体形成の内筒１５、および、該内筒１５の内側に配置され、該内筒１５の液弁シール面１５ｓとの離合により液通路１６を開閉する液弁パッキン１４ｐを有する液弁１４等を備えており、液弁開閉部より下部の液通路１６の充填ノズル口１５ｆから液が缶Ｃ（図示実線の缶ＳＣまたは図示二点鎖線の缶ＬＣ）に充填されるようになっている。（図２および図３において、缶ＳＣと缶ＬＣは偏心して図示右側の胴部がほぼ重なった位置になっている状態を示している。）

前記充填液通路１６は、ガス入り液又はガス無し液を貯留する貯液タンク５の液層５Ｌに連通する液供給管１０に接続されており、前記液供給管１０の途中には、通過する液流量を計測する流量計４、および、液流量を切換える流量切換え弁３が設けられて、貯液タンク５内から所定量の液が供給されるようになっている。

前記切換え弁３は、液流路の穴３ｈｂが開となっていて、図示しないアクチュエータにより作動する弁体３ｐが矢印３ｆの方向に移動して液流路の穴３ｈａを開にしている時は、液が図示流れＦａで示すように穴３ｈａからと図示流れＦｂで示すように穴３ｈｂから通過することによって大流量（高速充填対応）となり、弁体３ｐが矢印３ｆと逆方向に移動して液流路の穴３ｈａを閉にしている時は、液が図示流れＦｂで示すように穴３ｈｂからのみ通過することによって小流量（低速充填対応）となるように構成されている。

前記液弁１４は、図示のように、上方で前記バルブ本体１９に液密に固定されたハウジング２７を介して、ハウジング２７上の架台２６に取り付けられたアクチュエータ２５の可動部と連結されており、前記アクチュエータ２５の作動により上下動して、前記液弁パッキン１４ｐが前記液弁シール面１５ｓと離合するようになっている。なお、前記液弁１４は前記ハウジング２７に対して液密に摺動するようになっている。
また、前記液弁１４には、液整流のための４個の整流羽根１４ｖが付属されている。

前記内筒１５の外周側で前記バルブ本体１９の下部には外筒１７が気密に取り付けられ、前記内筒１５の外周側と前記外筒１７の内周側との間には隙間１７ｃが形成されてガス入り液を充填する際はカウンタ通路となっており、隙間１７ｃは配管３１と接続され、開閉弁３１ｖを介して貯液タンク５内の加圧ガスが前記１７ｃ、前記外筒１７の内周側下部に設けられた孔１７ｈを通じて缶Ｃ内にカウンタガスとして供給されるようになっている。なお、後述するように、ガス無し液を充填する際には前記隙間１７ｃおよび孔１７ｈはベント通路にもなる。

前記外筒１７の円筒部内側には、缶台４４上の缶Ｃの缶口部（図示では缶ＳＣの缶口部ＳＣ１或いは缶ＬＣの缶口部ＬＣ１）と密封シール係合するシールパッキン１２ｐを有するセンタリングベル１２が配置されていて、前記センタリングベル１２は外周面が前記外筒１７の円筒部内側の外径側と気密状態で、後述するローラ２８ｒ等の上下動により上下方向に摺動して昇降するようになっている。
なお、前記シールパッキン１２ｐの前記缶口部と密封シールする傾斜シール面１２ｐａは、取り扱い対象の缶口部ＳＣ１と缶口部ＬＣ１の何れも後述するセンタリングがなされ、適正な状態で密封シールできるような傾斜角と幅を有している。

前記センタリングベル１２の内周部と前記外筒１７の円筒部内側の内径側との間には隙間１７ｇが形成されており、該隙間１７ｇは、ガス入り液を充填後の缶Ｃ内に溜まっている圧力ガスが通るスニフト通路となって、外筒１７に設けられた孔１７ｖ、配管３２および開閉弁３２ｖを経由して圧力ガスがスニフト（排出）されるようになっている。

前記センタリングベル１２には溝１２ｇにばね材から成るフック２１が装着されており、センタリングベル１２の段差部１２ｓとフック２１の間にフランジ２２が嵌装され、さらに、ガイド軸２８の下方が締結具２８ｍによってフランジ２２に締め付けられている。
また、前記ガイド軸２８は、該ガイド軸２８に固定して取り付けられたブラケット２８ｃに付属している軸に回動自在に取り付けられているローラ（カムフォロワ）２８ｒが、図示しないカムと係合案内されることにより昇降され、図示しない固定フレームに取り付けられているガイドプレート２９に嵌装された図示しない摺動ガイド、および、バルブ本体１９のフランジ１９ｆに嵌装された図示しない摺動ガイドに案内されるようになっている。
なお、前記図示しないカムは、該液充填装置１において図１に示す矢印１ａ方向の回転の所定区間に設けられており、前記充填バルブ２による缶Ｃへの充填終了後の所定区間で前記ガイド軸２８を上昇させるように、カム軌跡が設定されている。

さらに、前記ガイド軸２８は、上方部が締付具２８ｎによってプレート２４に締め付けられている。また、前記ガイドプレート２９にはアクチュエータ２３がブラケット２３ｂを介して取り付けられており、アクチュエータ２３の作動により、軸２３ｓ、プレート２４を介してガイド軸２８が昇降されるようになっている。

なお、前記充填バルブ２は、図示しない昇降駆動装置によって、缶Ｃの高さに応じて適正な位置に昇降して位置決めできるようになっている。即ち、缶Ｃは、高さ位置が固定となっている前記缶台４４に缶底が載置されて、缶Ｃの高さに対応する充填バルブ２の高さ位置は前記図示しない昇降駆動装置によって位置決めが行われるようになっている。

次に、本発明の実施の形態に係わる液充填装置１の作用を説明する。
先ず、缶胴把持手段４０について缶Ｃの胴部を把持する作用を説明する。
回転円板５４がスターホイール５３との同期回転により図１に示す位置５５から位置５６へ回転する間に、スターホイール５３により搬送されてきた缶Ｃと缶胴把持手段４０とが係合し、位置５６において、可動アーム４６が開から閉の方向へ揺動して缶Ｃを挟んで把持する。

前記位置５６で缶胴把持手段４０によって把持された缶Ｃは、位置５６から位置５７への回転の間に、前記充填バルブ２から液が充填される。
ここで、説明の便宜上、図４に基づいて、缶ＳＣについて、先ずガス入り液を充填する場合を取り上げて説明する。
缶ＳＣにガス入り液を充填する場合は、缶ＳＣが前記図１に示す位置５６近辺にくると、ガイド軸２８が図示しないカムに係合案内されたローラ２８ｒ、ブラケット２８ｃを介して下降し、ガイド軸２８と一体で昇降作動するセンタリングベル１２が下降することによって、シールパッキン１２ｐが容器ＳＣの缶口部ＳＣ１に当接し、この際、缶台４４に載置されている缶ＳＣの中心ＳＣｃと充填バルブ２の中心２ｃが偏心しているが、缶ＳＣが缶胴把持手段４０の固定加速アーム４１と可動アーム４６によって軽く挟む程度に把持されている状態であるので、缶口ＳＣ１がシールパッキン１２ｐの傾斜している傾斜シール面１２ｐａに当接して係合する時にセンタリングされながら密封シールされる。

容器ＳＣ内がシールパッキン１２ｐによって密封シールされた後、図示しない制御装置からの指令により開閉弁３２ｖは閉のままで、開閉弁３１ｖが所定時間開となって貯液タンク５内の圧力ガスが隙間１７ｃ、孔１７ｈを通して缶ＳＣ内に供給され、缶ＳＣ内の圧力が前記貯液タンク５内のガス圧力と同じになった後、図示しない制御装置からの指令により、開閉弁３１ｖが閉となり、アクチュエータ２５が作動して液弁１４が上昇し、液弁パッキン１４ｐが液弁シール面１５ｓから離れて液通路１６が開となり、液が図２に示す流量計４の計測により缶ＳＣ内に所定量充填されて、制御装置からの指令により液弁１４が前記アクチュエータ２５の作動により閉の状態になって液の流下が停止となる。
この場合、充填される液流量は、高速充填対応流量（１例として１８０ｍＬ／秒）となるように図２に示す流量切換え弁３が切換えられている。

缶ＳＣ内への液流下停止後、図示しない制御装置からの指令により開閉弁３２ｖが開となって、充填された缶ＳＣ内の上方の圧力ガスが隙間１７ｇ、孔１７ｖ、配管３２、開閉弁３２ｖを経由してスニフトされ、充填された缶ＳＣ内が大気と同じ圧力になった後、図示しないカムの軌跡によりローラ２８ｒを介してガイド軸２８が上昇し、センタリングベル１２と缶ＳＣの缶口部ＳＣ１との密封シールが解除されて、充填が完了する。

充填が完了した缶ＳＣは、図１に示す回転円板５４が位置５７から位置５８へ回転する間に、可動アーム４６が閉から開の方向へ揺動して、缶胴の把持状態から解放状態になるように作用し、図１に示す位置５８において固定加速アーム４１の缶胴係合箇所からコンベヤ５２の搬送方向へ加速排出される。
前記説明は、缶ＳＣの場合を説明したが、缶ＬＣの場合も同様であるので、重複する説明は省略する。
なお、缶ＳＣの中心ＳＣｃと充填バルブ２の中心２ｃが同心で、缶口部ＳＣ１がシールパッキン１２ｐによって密封シールされているので、充填中の液が周囲に飛びはねることはなく、また、液だれが生じても周囲に飛び散ることはない。

前記説明では、缶Ｃに充填する液がガス入り液の場合について説明したが、液がガス無し液の場合でも、缶Ｃの口部をシールパッキン１２ｐによってセンタリングしながら密封シールし、充填される液の流量を、流量切換え弁３により高速充填対応流量（１例として１８０ｍＬ／秒）となるようにして充填することができる。
ガス無し液の場合には、開閉弁３１ｖを開にしておき、センタリングベル１２を下降させて、缶Ｃに対しては、前記ガス入り液を充填する場合と同様に、シールパッキン１２ｐによって缶Ｃをセンタリングしながら密封シールした後、液弁１４を開にすると、貯液タンク５内の液面上の空間が大気圧であるので、重力落下により液が缶Ｃ内に充填されるとともに、缶Ｃ内の空気が孔１７ｈ、隙間１７ｃ、配管３１、開閉弁３１ｖを介して貯液タンク５内の上部空間にベント（排出）されるが、充填の細部については、前記ガス無し液の充填と重複するので、説明を省略する。
なお、この場合も、前記説明と同様に、充填中の液が周囲に飛びはねることはなく、また、液だれが生じても周囲に飛び散ることはない。

ガス無し液の充填については、液の種類によっては、シールパッキン１２ｐを缶Ｃの口部に密封シールしないで充填する（ノンシール充填とも称する）場合もある。
次に、ガス無し液のノンシール充填について、図３を基に説明する。
ノンシール充填の際には、前記ローラ２８ｒが前記図示しないカムと係合しない状態にし、アクチュエータ２３の作動により、プレート２４、ガイド軸２８を介してセンタリングベル１２を上昇状態のままにする等にして、充填バルブ２の下部と缶Ｃの口部とを非接触状態（ノンシール状態）で、充填バルブ２の中心２ｃと缶Ｃの中心（缶ＳＣの場合は中心ＳＣｃ、缶ＬＣの場合は中心ＬＣｃ）とのセンタリングをしないままで、充填バルブ２から缶Ｃに液を充填する。
この場合、充填される液の流量は、低速充填対応流量（１例として９０ｍＬ／秒）となるように流量切換え弁３が切換えられている。

このように、本実施の形態の液充填装置では、充填バルブ２の下部と缶Ｃの口部とを密封シール状態のシール充填と、前記ノンシール充填とを兼用することができるが、特に、ガス無し液のノンシール充填の場合には、充填される液の流量が流量切換え弁３によって低速充填対応流量として、充填バルブ２から容器への充填速度が絞られているので、充填バルブ２中心と缶中心が一致しない場合があっても、液充填時に、液はね、液飛びが生じることなく、したがって、缶口部および充填ノズル口に液が付着することがなく、カビ発生等の汚染につながらない。

１ （回転式）液充填装置
２ 充填バルブ
３ 流量切換え弁
４ 流量計
５ 貯液タンク
４０ 缶胴把持手段（容器胴部把持手段）
４１ 固定加速アーム
４４ 缶台（容器台）
４６ 可動アーム
Ｃ 缶（容器）
ＬＣ （胴径が大きい）缶（容器）
ＬＣ１ （缶ＬＣの）缶口部（容器口部）
ＳＣ （胴径が小さい）缶（容器）
ＳＣ１ （缶ＳＣの）缶口部（容器口部）

Claims (1)

1. 液を径が異なった容器へ充填する際に兼用して用いられ、かつ、ガス入り液充填とガス無し液充填の両方に兼用して用いられる液充填装置であって、
   前記ガス入り液又は前記ガス無し液を貯留する貯液タンクと、
   該貯液タンクの液層に連通する液供給管と、
   該液供給管の途中に設けられた液流量を切換える流量切換え弁と、
   前記液供給管に連通する液通路と該液通路を開閉する弁体を設けた充填バルブとを備え、
   前記容器を前記充填バルブの充填口に密封シールして前記ガス入り液又は前記ガス無し液を充填する場合は、前記流量切換え弁を高速充填対応に切り替えるとともに、センタリングベルを下降させることによって該センタリングベルのシールパッキンの傾斜シール面を前記容器の口部に当接させ、これら傾斜シール面及び口部が係合する時にセンタリングされながら密封シールされ、
   前記容器に前記ガス無し液を充填する場合は、液の種類に応じて、前記センタリングベルを下降させずに前記流量切換え弁を低速充填対応とする場合と前記センタリングベルを下降させて前記流量切換え弁を高速充填対応とする場合との一方に切り替える制御装置を有することを特徴とする液充填装置。

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