JP7390696B2

JP7390696B2 - 充填バルブ

Info

Publication number: JP7390696B2
Application number: JP2019029166A
Authority: JP
Inventors: 博之大地; 信博杉本
Original assignee: 靜甲株式会社
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2023-12-04
Anticipated expiration: 2039-02-21
Also published as: JP2020133779A

Description

本発明は、液体とガスとの流路切替え構造を備えた充填バルブに関する。

従来より、可撓性を有する袋状の容器に充填液を充填する方法として、充填液の容器に対する充填開始直前に袋状の容器内のエアを吸引し、一旦、容器を平板状に収縮させ、続いてこの容器内に充填液を充填することが行われている。

特許文献１には、この方法に採用される充填装置における充填バルブの構成が開示されている。この充填バルブは、筒状のハウジングと、前記ハウジング内に昇降自在に設けた筒状部材と、この筒状部材の外周面とハウジングの内面との間に形成した充填液流路と、前記筒状部材に設けた第１弁体およびハウジング内に設けた第１弁座とによって構成されて前記充填液流路を開閉する液バルブと、前記筒状部材に昇降自在に設けた棒状部材と、前記筒状部材の内周面と棒状部材の外周面との間に形成したガス流路と、棒状部材に設けた第２弁体および筒状部材に設けた第２弁座とによって構成されて前記ガス流路を開閉するガスバルブと、前記筒状部材をハウジングに対して昇降させて液バルブを開閉させる第１駆動機構と、前記棒状部材を筒状部材に対して昇降させてガスバルブを開閉させる第２駆動機構とを備え、前記筒状部材をハウジングよりも上方に突出させると共に、前記第２駆動機構をハウジングよりも上方に突出させた筒状部材に設けている。

第２駆動機構は、前記筒状部材の上方側に設けられた収納部と、この収納部に摺動自在に嵌合され、前記棒状部材と連動して昇降するピストンと、このピストンと前記収納部の内部空間によって形成され、所要時に圧縮空気が導入される圧力室とを備えている。棒状部材は第２駆動機構内に弾装されたばねにより上方側へ付勢されており、第２駆動機構の圧力室に圧縮空気を導入しないことにより、前記棒状部材、ピストン等を実質的に一体に上昇させて第２弁座から第２弁体を離座させ、ガスバルブを開き、逆に、第２駆動機構の圧力室に圧縮空気を導入することにより、前記棒状部材、ピストン等を実質的に一体に降下させ、第２弁座に第２弁体を着座させ、ガスバルブを閉鎖するように構成されている。

そして、この充填バルブは、前述の様に、液バルブを開閉させる前記第１駆動機構と、ガスバルブを開閉させる前記第２駆動機構とを各々独立して作動させることを特徴としている（特許文献1の請求項１、段落００２０等参照）。

特開２００１－５８６９７号公報

前述の充填バルブは、第１駆動機構により前記筒状部材をハウジングに対して昇降させて液バルブを開閉させる際、ガス流路を構成する第２弁体や棒状部材等の部材を伴って可動することとなる。よって、充填バルブにおけるガス流路を構成する部材として、ガス流路の位置の変動を吸収することができる可動性を備えた配管（例えば、シリコンブレードホース）が必要であり、洗浄性が容易な金属等の個体配管のみを用いた構成とすることは不可能であった。

また、前述の充填バルブは、ガス流路と充填液流路はそれぞれが開閉を行う為の独立したアクチュエータを備えていたため、部品点数も多く、構造が複雑であった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ガス、充填液およびアクチュエータへの駆動用媒体の接続用配管位置を固定として洗浄容易な金属配管を使用可能な構成とし、さらには、単一のアクチュエータによる流路切替えを実行可能な充填バルブを提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明の第１の形態の充填バルブは、筒状の本体部の下端部に流体出入口を設け、当該本体部の下方および上方にそれぞれ液体用接続口およびガス用接続口を設けたハウジングと、前記ハウジング内に昇降自在に設けた筒状の外側弁部材と、前記外側弁部材の外周面とハウジングの内周面との間を通して前記流体出入口と液体用接続口とを連通するようにして前記ハウジング内に形成した閉空間状の充填液流路と、前記外側弁部材のハウジングの本体部に対する相対的な軸方向移動によって前記充填液流路を開閉する液バルブと、前記外側弁部材より上方部の前記ハウジング内から前記外側弁部材内に亘って前記外側弁部材に対して相対的に昇降自在に設けた軸状の中心側弁部材と、前記外側弁部材の内周面と中心側弁部材の外周面との間を通して前記流体出入口とガス用接続口とを連通するようにして前記ハウジング内に形成した閉空間状のガス流路と、前記外側弁部材の中心側弁部材に対する相対的な軸方向移動によって前記ガス流路を開閉するガスバルブと、前記ハウジング内に形成されていて駆動媒体の供給具合によって前記外側弁部材を軸方向移動させるバルブアクチュエータであって、前記ハウジングに形成された駆動媒体用接続口を通して前記駆動媒体が供給されるバルブアクチュエータとを備えており、前記液バルブは、上方に位置する主液バルブと下方に位置する副液バルブとによって形成されており、前記主液バルブは、前記ハウジングの下方部分に位置する部分本体部の円筒状内周面を弁座部とし、前記外側弁部材の円筒状外周面を弁体部としており、前記弁体部は、上部の全閉用円筒弁体部と下部の部分開放用縦溝付弁体部とからなり、前記全閉用円筒弁体部は円筒面とされ、前記弁座部と全円周において密着して前記充填液流路を全閉状態を確保可能に形成されており、前記部分開放用縦溝付弁体部は、前記外側弁部材の円筒状外周面に複数の縦溝が形成されており、前記縦溝が前記弁座部を越えて上昇し、ハウジング内に形成されたダイヤフラム室に露出すると前記充填液流路を開放するように形成されており、前記副液バルブは、前記ハウジングの本体部の下向きに縮径するテーパ状内周面の弁座部と、外側弁体部の下端部のテーパ状外周面の弁体部とにより形成され、前記充填液流路の全閉状態を確保可能とされており、前記液バルブ、ガスバルブおよびハウジングは、前記ガスバルブの開閉に必要な前記外側弁部材と前記中心側弁部材との相対移動距離よりも、前記液バルブの開閉に必要な外側弁部材と前記ハウジングとの相対移動距離が大きくなるように寸法が設計されており、前記外側弁部材の相対的な軸方向位置の移動によって、液バルブが閉でガスバルブが開の第１弁位置状態、液バルブが閉でガスバルブが閉の第２弁位置状態および液バルブが開でガスバルブが閉の第３弁位置状態を正逆方向に順に変動自在に形成されていることを特徴とする。

このように形成されている本発明の第１の形態の充填バルブによれば、ハウジングに充填液を供給する液体用接続口、ガスを供給するガス用接続口および駆動媒体を供給する駆動媒体用接続口を設けているので、ガス、充填液およびアクチュエータへの駆動媒体のハウジングに対する接続用配管位置をそれぞれ固定することができ、洗浄容易な金属配管をもって接続することができる。更に、単一のバルブアクチュエータによる流路切替えを実行することができる充填バルブを提供することができる。

このように形成されている本発明の第２の形態の充填バルブによれば、単一のバルブアクチュエータによって外側弁部材の軸方向位置を変動させることによって液バルブおよびガスバルブの開閉状態を切り換えることができ、可撓性を有する袋状の容器に適正に充填液を充填することができる。

また、本発明の第３の形態の充填バルブは、前記バルブアクチュエータは、前記駆動媒体の供給具合を正逆切り換えることにより前記外側弁部材を軸方向に正逆移動させるように形成されていることを特徴とする。

このように形成されている本発明の第３の形態の充填バルブによれば、バルブアクチュエータに対する駆動媒体の供給状態を切り換える複作動制御をもって、外側弁部材を軸方向に正逆移動させて、液バルブおよびガスバルブの開閉状態を切り換えることができる。

このように、本発明の充填バルブによれば、ガス、充填液およびアクチュエータへの駆動媒体の接続用配管位置を固定として洗浄容易な金属配管を使用可能な構成とし、さらには、単一のアクチュエータによる流路切替えを実行可能な充填バルブを提供することができる。

本発明の充填バルブの１実施形態の第１弁位置状態を示す全体縦断面図本発明の充填バルブの１実施形態の第３弁位置状態を示す全体縦断面図図１および図２に示す充填バルブの１実施形態の外側弁部材の液バルブ部分を示す正面図（ａ）は図１の弁の下端部を充填液の状態と共に示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図図１と図２の中間の第２弁位置状態の弁の下端部を充填液の状態と共に示す縦断面図図２の弁の下端部を充填液の状態と共に示す縦断面図

以下、本発明の充填バルブの実施形態を図１乃至図６について説明する。

図１乃至図６に示される本実施形態の充填バルブ１は、最外側のハウジング２内に外側弁部材１１および中心側弁部材２１を順に同心状に内蔵させて形成されている。

ハウジング２は、全体として筒状の本体部３をもって形成されている。この本体部３は、組立・分解・清掃を可能とするために上下に複数の部分本体部３ａ～３ｄに分割されており、緊締具４ａ～４ｃによって緊締連結される。本体部３の下端部の部分本体部３ａには充填液およびガスが流通可能な流体出入口５が形成されている。この流体出入口５の下部には可撓性を有する袋状の容器Ｂの上端開口部が充填作業時に当接させられる。ハウジング３の下方に位置する部分本体部３ｂには充填液の供給側と接続される液体用接続口６が開設されている。ハウジング３の上方に位置する部分本体部３ｄにはガス（本実施形態においては空気）の供給側と接続されるガス用接続口７が開設されている。

外側弁部材１１はハウジング３の部分本体部３ａの下端部から部分本体部３ｄの下端部までに亘って軸方向に昇降自在に設けられている。この外側弁部材１１は、液体用接続口６の直上部にハウジング３内を上下に仕切るように配設された液体用ダイヤフラム１２を貫通しており、外側弁部材１１の外周面とハウジング３の内周面との間を通して流体出入口５と液体用接続口６とを連通するようにしてハウジング３内に閉空間状の充填液流路１３を形成している。

さらに、外側弁部材１１の外周面とハウジング３の内周面には、外側弁部材１１のハウジング２の本体部３に対する相対的な軸方向移動によって充填液流路６を開閉する液バルブ１５が形成されている。この液バルブ１５は、上方の主液バルブ１６と下方の副液バルブ１８とによって形成されている。一方の主液バルブ１６は、ハウジング３の部分本体部３ｂの円筒状内周面を弁座部１６ａとし、外側弁部材１１の円筒状外周面を弁体部１６ｂとしている。更に、弁体部１６ｂにおいては、図３に示すように、上部の全閉用円筒弁体部１６ｂａと下部の部分開放用縦溝付弁体部１６ｂｂとされている。上方の全閉用円筒弁体部１６ｂａは円筒面とされていて、弁座部１６ａと全円周において密着して軸方向に相対移動しても充填液流路６を全閉とするように形成されている。下方の部分開放用縦溝付弁体部１６ｂｂは、外側弁部材１１の円筒状外周面に複数の縦溝１７を形成して、当該縦溝１７が弁座部１６ａを越えて上昇してダイヤフラム室１２ａに露出すると充填液流路６を開放するように形成されている。他方の副液バルブ１８は、ハウジング３の本体部３ａの下向きに縮径するテーパ状内周面の弁座部１８ａと、外側弁体部１１の下端部のテーパ状外周面を弁体部１８ｂとにより形成されていて、充填液流路１３の全閉状態を確保する機能を有している。

中心側弁部材２１は、外側弁部材１１より上方部のハウジング３内から外側弁部材１１内の下端部までに亘って外側弁部材１１に対して相対的に昇降自在に設けられている。中心側弁部材２１は、ガス用接続口７の直上部にハウジング３内を上下に仕切るように配設されたガス用ダイヤフラム２２を貫通しており、中心側弁部材２１の外周面と外側弁部材１１の内周面との間を通して流体出入口５とガス用接続口７とを連通するようにしてハウジング３内に閉空間状のガス流路２３を形成している。ハウジング３の上端部内には、中心側弁部材２１を下向きに弾圧するばね２４が配設されている。

さらに、中心側弁部材２１の外周面と外側弁部材１１の内周面の下端部には、中心側弁部材２１の外側弁部材１１に対する相対的な軸方向移動によってガス流路７を開閉するガスバルブ２５が形成されている。このガスバルブ２５は、図４に示すように、外側弁体部１１の下端部に設けた円環状の弁座部２５ａと、中心側弁部材２１の下端部に設けた円柱状の弁体部２５ｂとにより形成されている。

ハウジング２の本体３の部分本体部３ｃには外側弁部材１１を軸方向移動させるバルブアクチュエータ３１が形成されている。このバルブアクチュエータ３１は、外側弁部材１１にフランジ部３２を設けて部分本体部３ｃとの間に上駆動室３３ａと下駆動室３３ｂとに分割し、各駆動室３３ａ、３３ｂに駆動媒体としてのガス（本実施形態においては空気）を供給する駆動源と接続する上駆動媒体用接続口３４ａと下駆動媒体用接続口３４ｂを設けている。また、上駆動室３３ａ内には、外側弁部材１１を下向きに弾圧するばね３５が配設されている。このバルブアクチュエータ３１においては、上駆動媒体用接続口３４ａを通して上駆動室３３ａ内に駆動用の空気を供給して、下駆動室３３ｂから下駆動媒体用接続口３４ｂを通して空気を排出すると、外側弁部材１１を軸方向下向きに駆動することができる。逆に、下駆動媒体用接続口３４ｂを通して下駆動室３３ｂ内に駆動用の空気を供給して、上駆動室３３ａから上駆動媒体用接続口３４ａを通して空気を排出すると、外側弁部材１１を軸方向上向きに駆動することができる。これにより本実施形態においては外側弁部材１１を複作動形として駆動することができる。なお、上駆動媒体用接続口３４ａを通して上駆動室３３ａ内に駆動用の空気を供給することを省略して、ばね３５のみによって外側弁部材１１を下方に移動させるように形成することもできる。

さらに、本実施形態においては、ガスバルブ２５の開閉に必要な外側弁部材１１と中心側弁部材２１との相対移動距離Ｌよりも、液バルブ１５の開閉に必要な外側弁部材１１とハウジング２との相対移動距離を大きくなるように寸法を設定してある。これにより、本実施形態においては、液バルブ１５、ガスバルブ２５およびハウジング２は、外側弁部材１１の相対的な軸方向位置の移動によって、液バルブ１５が閉でガスバルブ２５が開の第１弁位置状態（図４（ａ）（ｂ）参照）、液バルブ１５が閉でガスバルブ２５が閉の第２弁位置状態（図５参照）および液バルブ１５が開でガスバルブ２５が閉の第３弁位置状態（図６参照）を正逆方向に順に変動自在となるように形成されている。

次に、本実施形態の作用を説明する。

容器Ｂに対する充填液の充填を開始する工程を説明する。

まず、流体出入り口５に容器Ｂの開口部を密着させた状態とし、上駆動室３３ａ内に駆動媒体を供給するとともに下駆動室３３ｂから駆動媒体を排出して、液バルブ１５が閉でガスバルブ２５が開の第１弁位置状態（図４参照）とし、ガス用接続口７を通してガス流路２３のガスを排出させることにより、容器Ｂ内のガスを排気させる。

次に、下駆動室３３ｂ内に駆動媒体を供給するとともに上駆動室３３ａから駆動媒体を排出して、液バルブ１５が閉でガスバルブ２５が閉の第２弁位置状態（図５参照）を経て、下駆動室３３ｂ内に駆動媒体を更に供給するとともに上駆動室３３ａから駆動媒体を更に排出して、液バルブ１５が開でガスバルブ２５が閉の第３弁位置状態（図６参照）とする。この状態で、液体用接続口６を通して充填液流路１３内に充填液を供給することより、開放状態の液体出入り口５を通して充填液を容器Ｂ内に充填する。

必要量の充填液の充填が終了した後は、図５に示す第２弁位置状態を経て図４に示す第１弁位置状態とし、容器Ｂに駆動媒体を供給するとともに、大気開放を行なって、その後、容器Ｂを充填バルブ１より取り出す。

容器Ｂを充填バルブ１より取り出した後は、図４に示す第１弁位置状態（図４参照）において、ガス用接続口７を通してガス流路２３内にガスを供給してガスを流体出入口５より排気させ、液バルブ１５およびガスバルブ２５を清掃する。

その後、次の容器Ｂへの充填を進める。

このように本実施形態の充填バルブ１によれば、ハウジング２に充填液を供給する液体用接続口６、ガスを供給するガス用接続口７および駆動媒体を供給する駆動媒体用接続口３４を設けているので、ガス、充填液およびバルブアクチュエータ３１への駆動用媒体のハウジング２に対する接続用配管位置をそれぞれ固定することができ、洗浄容易な金属配管をもって接続することができる。更に、単一のバルブアクチュエータ３１による流路切替えを実行することができる充填バルブ１を提供することができる。

また、単一のバルブアクチュエータ３１によって外側弁部材１１の軸方向位置を変動させることによって液バルブ１５およびガスバルブ２５の開閉状態を切り換えることができ、可撓性を有する袋状の容器Ｂに適正に充填液を充填することができる。

さらに、バルブアクチュエータ３１に対する駆動媒体の供給状態を切り換える複作動制御をもって、外側弁部材１１を軸方向に正逆移動させて、液バルブ１５およびガスバルブ２５の開閉状態を切り換えることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できる。

１充填バルブ
２ハウジング
３本体
５流体出入口
６液体用接続口
７ガス用接続口
１１外側弁部材
１３充填液流路
１５液バルブ
２１中心側弁部材
２３ガス流路
２５ガスバルブ
３１バルブアクチュエータ
３４駆動媒体用接続口

Claims

筒状の本体部の下端部に流体出入口を設け、当該本体部の下方および上方にそれぞれ液体用接続口およびガス用接続口を設けたハウジングと、
前記ハウジング内に昇降自在に設けた筒状の外側弁部材と、
前記外側弁部材の外周面とハウジングの内周面との間を通して前記流体出入口と液体用接続口とを連通するようにして前記ハウジング内に形成した閉空間状の充填液流路と、
前記外側弁部材のハウジングの本体部に対する相対的な軸方向移動によって前記充填液流路を開閉する液バルブと、
前記外側弁部材より上方部の前記ハウジング内から前記外側弁部材内に亘って前記外側弁部材に対して相対的に昇降自在に設けた軸状の中心側弁部材と、
前記外側弁部材の内周面と中心側弁部材の外周面との間を通して前記流体出入口とガス用接続口とを連通するようにして前記ハウジング内に形成した閉空間状のガス流路と、
前記外側弁部材の中心側弁部材に対する相対的な軸方向移動によって前記ガス流路を開閉するガスバルブと、
前記ハウジング内に形成されていて駆動媒体の供給具合によって前記外側弁部材を軸方向移動させるバルブアクチュエータであって、前記ハウジングに形成された駆動媒体用接続口を通して前記駆動媒体が供給されるバルブアクチュエータとを備えており、
前記液バルブは、上方に位置する主液バルブと下方に位置する副液バルブとによって形成されており、
前記主液バルブは、前記ハウジングの下方部分に位置する部分本体部の円筒状内周面を弁座部とし、前記外側弁部材の円筒状外周面を弁体部としており、
前記弁体部は、上部の全閉用円筒弁体部と下部の部分開放用縦溝付弁体部とからなり、
前記全閉用円筒弁体部は円筒面とされ、前記弁座部と全円周において密着して前記充填液流路を全閉状態を確保可能に形成されており、
前記部分開放用縦溝付弁体部は、前記外側弁部材の円筒状外周面に複数の縦溝が形成されており、前記縦溝が前記弁座部を越えて上昇し、ハウジング内に形成されたダイヤフラム室に露出すると前記充填液流路を開放するように形成されており、
前記副液バルブは、前記ハウジングの本体部の下向きに縮径するテーパ状内周面の弁座部と、外側弁体部の下端部のテーパ状外周面の弁体部とにより形成され、前記充填液流路の全閉状態を確保可能とされており、
前記液バルブ、ガスバルブおよびハウジングは、前記ガスバルブの開閉に必要な前記外側弁部材と前記中心側弁部材との相対移動距離よりも、前記液バルブの開閉に必要な外側弁部材と前記ハウジングとの相対移動距離が大きくなるように寸法が設計されており、前記外側弁部材の相対的な軸方向位置の移動によって、液バルブが閉でガスバルブが開の第１弁位置状態、液バルブが閉でガスバルブが閉の第２弁位置状態および液バルブが開でガスバルブが閉の第３弁位置状態を正逆方向に順に変動自在に形成されている
ことを特徴とする充填バルブ。
前記バルブアクチュエータは、前記駆動媒体の供給具合を正逆切り換えることにより前記外側弁部材を軸方向に正逆移動させるように形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の充填バルブ。