JPH0431293A - 高速液体充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は１缶、カップ等の広口容器に、炭酸飲料（ビー
ル、コーラ等）、非炭酸飲料（スープ。

ケチャツプ等）、或いは非食品（油脂、塗料等）を充填
する液体充填装置に関するものである。

（従来の技術） 従来のビール、コーラ等の炭酸飲料を充填対象液体とし
た液体充填装置を第９図により説明すると、（１）が充
填バルブ、（２）が液体貯留タンクで、その内部に炭酸
飲料（３）が貯留されている。炭酸飲料（３）の場合に
は、液に溶解している炭酸ガスを外部へ放出させないよ
うにするために、炭酸ガスを液体貯留タンク（２）の上
部に設けた供給ボート（５）から液体貯留タンク（２）
の気相部（４）へ供給して、液体貯留タンク（２）内を
加圧状態にしている（通常、２〜４ｋｇｆ／　ｃｆｆｌ
）。また（６）が炭酸飲料（３）を充填する容器（図で
は缶）で、昇降可能なりフタ（７）の上に置かれている
。また（１０）がバルプボデイ、　（１１）が中空状の
ベントチューブで、同ベントチューブ（１１）は、上記
バルブボディ（１０）の中心部に配設されて、ベントチ
ューブ（１１）の下部がバルブボディ（１０）の下部に
固定されている。また同ベントチューブ（１１）の上部
には、ベントバルブ（１２）がある。このベントバルブ
（１２）は、案内板（１３）によりベントチューブ（１
１）内を昇降可能に支持されており、下降したときには
、ベントバルブ（１２）がベントチューブ（１１）の中
空孔を閉塞する。

また（１４）が液弁で、同液弁（１４）は、ガイド板（
１５）によりベントチューブ（１１）の外周を昇降可能
に支持されており、下降したときには、液ノズル（１６
）の流路を閉塞する。また（１７）がポストスプリング
で、同ポストスプリング（１７）は、液弁（１４）を適
当な力で上方に引き上げる。即ち、液弁（１４）を開方
向に移動させる。また（１８）が缶（６）の口をシール
するパツキン、　（１９）がホルダーで、同ホルダー（
１９）は、バルブボディ（１０）の外周に沿ってばね（
２０）を圧縮しながら上方へ摺動するけ。また（２１）
が容器（６）に残っている加圧ガスを出口ボート（２２
）を経て大気に放出するためのスニフトバルブである。

上記第９図に示す液体充填装置の作用を第１０図乃至第
１３図により説明する。

先ずステップ１（缶上昇〜シール〜均圧工程）を説明す
る。第１０図において、リフタ（７）により缶（６）を
上昇させて８缶（６）の上縁部をパツキン（１８）に接
触させ、さらに缶（６）を上昇させて。

ホルダー（１９）をばね（２０）に抗し上方へ摺動させ
る。

そしてリフタ（７）が上昇ストロークエンド位置に達し
たときに、パツキン（１８）をばね（２０）の反力に相
当する圧縮力により缶（６）の口に接触させて。

缶（６）の口をシールする。この間、液弁（１４）は。

液体貯留タンク（２）内の加圧力により、下方に押し付
けられており、液ノズル（１６）が閉塞状態にある。こ
の状態で、カム等によりベントバルブ（１２）の上部を
上方へ引き上げ、ベントチューブ（１１）の中空孔を開
口して、液体貯留タンク（２）の気相部（４）の加圧さ
れた炭酸ガスを容器（６）内へ流入させて、容器（６）
内の圧力と液体貯留タンク（２）の気相部（４）の圧力
とを等しくする。

次にステップ２（充填開始）を説明する。容器（６）内
の圧力を液体貯留タンク（２）の気相部（４）の圧力に
等しくなると、それまで液弁（１４）を下方へ押し付け
ていた力がなくなり、第１１図に示すようにポストスプ
リング（１７）の力により液弁（１４）を上昇させ、液
ノズル（１６）を開口する。このとき液体貯留タンク（
２）の液相部（３）の液が液体貯留タンク（２）のヘッ
ド（圧力）差により、液ノズル（１６）を経由して下方
の容器（６）内に流入する。

方、容器（６）内のガスは、ベントチューブ（１１）の
中空部を上昇して、液体貯留タンク（２）の気相部（４
）へ戻る。

次にステップ３（充填後期）を説明する。充填が進んで
、第１２図に示すように容器（６）内の液面がベントチ
ューブ（１１）の下端に達すると、ベントチューブ（１
１）の中空部を液体により塞いで、それからは液体がベ
ントチューブ（１１）の中空部を上昇してゆく。

次にステップ４（充填終了〜圧力開放）を説明する。第
１３図に示すようにベントチューブ（１１）内を上昇し
た液体のレベルと、液体貯留タンク（２）の液相部（３
）の液面レベルとが一致すると。

両者のヘッド差がなくなり、液体の移動が停止する。こ
こでカム等によりスニフトバルブ（２１）を開方向に作
動させ、容器（６）内に残留している加圧ガスを出口ボ
ー）　（２２）を経由して大気へ放出し。

次いでリフタ（７）を下降させて、充填済の容器（６）
を充填バルブ（１）位置から離脱させて、充填工程を終
了する。

（発明が解決しようとする課題） 前記第９図乃至第１３図に示す従来の液体充填装置では
、液体貯留タンク（２）内の液相部（３）の液体がヘッ
ド差により、液ノズル（１６）を経由して容器（６）に
流入する。このときの流量は、上記ヘッド差ΔＨの平方
根（ＦＫ■）と、液ノズル（１６）の流路面積Ａに略比
例するが、現実にとれるヘッド差（数±Ｃｌ１１）と流
路面積（約３ｃ１１１）には構造上。

制約があり、最大で１５０〜２００ｍｆ／ｓになってい
る。この流量は、充填装置として充填能力（充填速度）
を決定するので、大きい程よいが。

充填バルブ（１）と容器（６）との寸法関係から、流路
面積は略限界に近いので、今以上に液体を流そうとする
と、流速を増加させるしかない。

しかしながら流速を増加させると、液ノズル（１６）を
出る液体は、激しい噴流になって、容器（６）の内壁面
に衝突するので１次の不都合を生じる。

■容器（６）内に存在するガスを多量に巻き込んで泡立
つとともにガスの一部が液体に溶解する。

そしてガス、特に酸素の溶解は、液体（飲料液）の風味
と保存性を損なう。

■高流量・高流速充填では、容器（６）に充填した液体
の容量或いは充填レベル（これを入味量という）の決定
精度が悪化する傾向がある。即ち。

第１２図→第１４図の工程において、液レベルの上昇速
度が早い場合、充填バルブ（１）の液レベルと液体貯留
タンク（２）の液相部（３）の液面レベルとが一致し難
い（追従し難い）上に１発生した泡が充填レベルの決定
を不確実にする。

本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その
目的とする処は、効率的な液移動（高能力（高速）充填
）を行うことができる。定量充填（高精度充填）を行う
ことができる。さらに液体内に溶存するガス、特に酸素
量を低減できて、風味を維持できる高速液体充填装置を
提供しようとする点にある。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために５本発明の高速液体充填装
置は、容器の上縁部に接触するベースプレートと、同ベ
ースプレートに昇降可能に設けて下降時にシリンダ下部
が容器内に挿入されるシリンダと、上記ベースプレート
上に設けたシリンダ用昇降駆動装置と、上記シリンダ内
に昇降可能に設けたピストンと、同ピストンの外面に設
けたラック及び同ラックに噛合するピニオンをもつピス
トン用昇降駆動装置と、同ピストンの軸方向の中心孔に
昇降可能に嵌挿して下降時に上記シリンダの底部に設け
た開口部を閉じる開閉バルブと、同開閉パルプ及び上記
シリンダの上部間に介装した開閉バルブの開方向付勢用
ばねと、上記シリンダ外に設置した液貯留タンクと、同
液貯留タンクの液相部から上記シリンダの下部内に延び
た液供給路と、上記容器側から上記ベースプレートを貫
通して上記液貯留タンクの気相部に延びたベント管路と
を具えている。

（作用） 本発明の高速液体充填装置は前記のように構成されてお
り、シリンダ内のピストンを上昇させ。

液体貯留タンク内の液体をシリンダの下部内へ流入させ
て、同下部内の圧力を液体貯留タンクの加圧気相部と同
じ圧力にし２次いで容器を上昇させて、その口部をベー
スプレートの下面に接触させ。

次いでベントラインの大気開放弁を開いて、容器内を大
気圧にすると同時にシリンダを下降させて。

その下部を容器内に挿入し１次いでベントライン弁を開
いて、液体貯留タンクの加圧気相部のガスをベントライ
ンを経て容器内へ流入させて、同容器内を上記シリンダ
下部内の圧力と同じにすることより、シリンダ底部の開
口部を閉じていた開閉バルブを開方向付勢用ばねにより
上昇させ２次いでシリンダを上昇させると同時にピスト
ンを下降させ、シリンダの下部内に溜めておいた一定量
の液体を恰も大径の注射器から容器内へ射出するように
強制的に充填する。

（実施例） 次に本発明の高速液体充填装置を第１，２図に示す一実
施例により説明すると、第１図の（２）が液体貯留タン
ク、（３）が同液体貯留タンク（２）の液相部、（４）
が同液体貯留タンク（２）の気相部、（６）が容器、（
７）がリフトシリンダ、　（１００）が充填バルブ（１
０１）がベースプレート、　（１０２）が同ベースプレ
ート（１０１）に昇降可能に設けたシリンダ、　（１０
４）が同シリンダ（１０２）の上端部に設けた突出部、
　（１０３）が同突出部（１０４）と上記ベースプレー
ト（１０１）との間に介装したピストンシリンダ（シリ
ンダ（１０２）用昇陵駆動装置）で、同ピストンシリン
ダ（１０３）を伸縮方向に作動して、シリンダ（１０２
）を昇降させるようになっている。また（１０５）が上
記ベースプレート（１０１）の下面に取付けたパツキン
、　（１０６）が上記ベースプレート（１０１）のシリ
ンダ嵌挿孔の内周面に設けた環状溝内のパツキン（Ｕパ
ツキン）、（１０７）が上記シリンダ（１０２）内に昇
降可能に嵌挿したピストン、　（１０８）が同ピストン
（１０７）の外側面に軸方向に沿って設けたラック、　
（１０９）が同ラック（１０８）に噛合するピニオン、
第２図の（１１０）が同ピニオン（１０９）を固定した
回転軸で、同回転軸（１１０）の両端部が軸受（１１１
）を介してシリンダ（１０２）壁に回転可能に支持され
ている。また（１１２）が同回転軸（１１０）の一端部
に固定した歯車。

（１１３）が同歯車（１１２）に噛合した歯車、　（１
１５）が上記シリンダ（１０２）の外側面に固定したブ
ラケット。

（１１４）が同ブラケット（１１５）に取付けたモータ
。

（１１８）が上記シリンダ（１０２）の底部に設けた開
口部を開閉する開閉バルブ、　（１１９）が同開閉バル
ブ（１１８）から上方に延びたステム、　（１２０）が
同ステム（１１９）の上端部に固定したカラー、　（１
２１）が同カラー　（１２０）を上記ステム（１１９）
の上端部に固定するためのナツト、　（１２２）が上記
シリンダ（１０２）の上部内面に設けた突出部、　（１
２３）が同突出部（１２２）と上記カラー（１２０）　
との間に介装した開閉バルブ（１１８）の開方向付勢用
ばねで、上記歯車（１１３）が上記モータ（１１４）の
出力軸に取付けられており。

モータ（１１４）を駆動し、その回転を歯車（１１３）
→歯車（１１２）→回転軸（１１０）→ピニオン（１０
９）→ラック（１０８）に伝えて、ピストン（１０７）
を開閉バルブ（１１Ｂ）のステム（１１９）に沿って昇
降させるようになっている。また（１１７）が上記ピス
トン（１０７）の内周面に設けた環状溝内のパツキン、
（１２５）（１２６）が上記液体貯留タンク（２）の液
相部（３）から上記シリンダ（１０２）壁内に延びた液
体供給路で。

同液体供給路（１２５）が上記シリンダ（１０２）の下
部内に開口している。また（１２７）　（１３０）が上
記ベース、プレー）　（１０１）の下面から同ベースプ
レート（１０１）内を経て上記液体貯留タンク（２）の
気相部（４）内に延びたベント管路、　（１２４）が上
記液体供給路（１２５）に設けた液体ライン弁、　（１
２Ｂ）が上記ベント管路（１２７）に設けた大気開放弁
、　（１２９）が上記ベント管路（１３０）に設けたベ
ントライン弁、　（１３１）が上記ベースプレート（１
０１）に設けたベント管路。

（１３２）が同ベント管路（１３１）に設けた大気開放
弁である。

次に前記第１．２図に示す高速液体充填装置の作用を第
３図乃至第８図により具体的に説明する。

（ｉ）先ず吸入工程を第３図により説明する。第１図の
状態から、液液体ライン弁（１２４）を開き（黒色参照
）、モータ（１１４）を上昇方向に駆動して。

その回転を歯車（１１３）→歯車（１１２）→回転軸（
１１０）→ビニオン（１０９）→ラック（１０８）に伝
え、ピストン（１０７）を開閉バルブ（１１８）のステ
ム（１１９）に沿って上昇させて（破線白矢印参照）、
液体貯留タンク（２）内の液体を液体供給管路（１２５
）　（１２６）を経由してシリンダ（１０２）の下部内
へ供給する（黒矢印参照）。このとき、開閉バルブ（１
１８）には。

開方向付勢用ばね（１２３）の力（開閉バルブ（１１Ｂ
）を上方に引き上げようとする力）が作用しているが、
液体貯留タンク（２）内の圧力（シリンダ（１０２）下
部内の圧力）が開方向付勢用ばね（１２３）の引上刃よ
りも高く、開閉バルブ（１１８）が下方へ押し付けられ
て、シリンダ（１０２）の底部に設けた開口部が閉じら
れたままになる。

（ｉｉ　）次に容器上昇〜シール工程を第４図により説
明する。リフトシリンダ（７）を上昇させ、容器（６）
の上縁部をパツキン（１０５）に押し付けて、充填バル
ブ（１００）と容器（６）との間を密封状態にする。

（ｉｊ）次にシリンダ下陣〜容器内ガス排出工程を第５
図（１）（ｎ）により説明する。第５図（１）に示すよ
うにピストンシリンダ（１０３）を縮小方向に作動して
、シリンダ（１０２）を容器（６）の底面近傍まで下降
させる。このとき、大気開放弁（１２８）（１３２）を
開の状態にして（黒色参照）、シリンダ（１０２）を容
器（６）内に挿入した分だけ、容器（６）内の空気を大
気に放出する。次いで第５図（ＩＩ）に示すように大気
開放弁（１２８）を閉しく白色参照）、ヘントライン弁
（１２９）を開き（黒色参照）、液体貯留タンク（２）
内のガス圧力を容器（６）内に導入して、容器（６）内
に残留する空気をベント管路（１３１）→大気開放弁（
１３２）を経て大気へ放出する。

（ｉｖ）次にタンクと容器との均圧〜開閉バルブの開〜
充填開始工程を第６図により説明する。大気開放弁（１
３２）を閉じて、液体貯留タンク（２）の気相部（４）
の加圧ガス（炭酸ガス等の加圧ガス）をベントを路（１
３０）→ベントライン弁（１２９）→ベント管路（１２
７）を経由して容器（６）内へ導入して。

容器（６）内の圧力を液体貯留タンク（２）の気相部（
４）の圧力に等しくする。この結果、シリンダ（１０２
）の内外圧が等しくなって、圧力差による下方への押付
力がなくなり、開方向付勢用ばね（１２３）の引上刃に
より、ステム（１１９）及び開閉バルブ（１１８）が上
方へ引き上げられ、シリンダ（１０２）の底部に設けた
開口部が開かれて、液体貯留タンク（２）の液相部（３
）→液体供給管路（１２５）（１２６）→シリンダ（１
０２）内→容器（６）への液体の充填が開始される。

（Ｖ）次にシリンダ上昇（ピストン静止）〜充填工程を
第７図により説明する。ピストンシリンダ（１０３）を
伸長方向に作動し、シリンダ（１０２）を上昇させる（
破線白矢印参照）と同時にモータ（１１４）を下降方向
に駆動して、その回転を歯車（１１３）→歯車（１１２
）→回転軸（１１０）→ピニオン（１０９）→ラック（
１０８）に伝えて、ピストン（１０７）を開閉バルブ（
１１Ｂ）のステム（１１９）に沿って下１１させ、結果
としてピストン（１０７）を静止座標系からみて静止し
ている状態にする。このとき、ピストン（１０７）の容
器（６）に対する動きに着目すると。

ピストン（１０７）が略同−高さ（図では容器（６）の
上縁付近）を保持しつつ、シリンダ（１０２）のみが上
方へ引き上げられることになり（なお上昇速度は液体が
自然落下する早さでも、これより早い速度（強制排出速
度）でもよい）、吸入工程でシリンダ（１０２）内に溜
めておいた一定量の液体（飲料液）が大きく開いたシリ
ンダ（１０２）底部の開口部から容器（６）内へ移動し
て、液体が容器（６）内へ充填される。即ち、シリンダ
（１０２）の下部内に溜めておいた一定量の液体が恰も
大径の注射器から容器（６）内へ射出されるように強制
的に充填される。なお液面の上昇に伴い容器（６）内の
ガス（第６図の工程で、液体貯留タンク（２）からベン
ト管路（１３０）　（１２７）を経由して容器（６）内
へ導入されたガス）を再び液体貯留タンク（２）に戻す
ために。

ベントライン弁（１２９）を開の状態にする。

（発明の効果） 本発明の漸速液体充填装置は前記のようにシリンダ内の
ピストンを上昇させ、液体貯留タンク内の液体をシリン
ダの下部内へ流入させて、同下部内の圧力を液体貯留タ
ンクの加圧気相部と同じ圧力にし１次いで容器を上昇さ
せて、その口部をベースプレートの下面に接触させ２次
いでベントラインの大気開放弁を開いて、容器内を大気
圧にすると同時にシリンダを下降させて、その下部を容
器内に挿入し１次いでベントライン弁を開いて。

液体貯留タンクの加圧気相部のガスをベントラインを経
て容器内へ流入させて、同容器内を上記シリンダ下部内
の圧力と同じにすることより、シリンダ底部の開口部を
閉じていた開閉バルブを開方向付勢用ばねにより上昇さ
せ１次いでシリンダを上昇させると同時にピストンを下
降させ、シリンダの下部内に溜めておいた一定量の液体
を恰も大径の注射器から容器内へ射出するように強制的
に充填するので、■効率的な液移動（高能力（高速）充
填）を行うことができる。■定量充填（高精度充填）を
行うことができる。■さらに液体内に溶存するガス、特
に酸素量を低減できて１風味を維持できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる高速液体充填装置の一実施例を
示す縦断側面図、第２図は第１図の矢視Ａ−Ａ線に沿う
横断平面図、第３図乃至第８図はその作用説明図、第９
図は従来の液体充填装置を示す縦断側面図、第１０図乃
至第１３図はその作用説明図である。 （２）・・・液体貯留タンク、（３）・・・液相部、（
４）・・・気相部、（６）・・・容器、（７）・・・リ
フトシリンダ、　（１００）・・・充填バルブ、　（１
０１）・・・へ−スプレー）　、　（１０２）・・・シ
リンダ、　（１０３）・・・シリンダ用昇降駆動装置、
　（１０７）・・・ピストン。 （１０８）〜（１１５）　　・・・ピストン用昇降駆動
装置。 （１０８）・・・ラック、　（１０９）・・・ピニオン
、　（１１Ｂ）・・・開閉バルブ、　（１２３）・・・
開閉バルブ（１１８）の開方向付勢用ばね、　（１２５
）　（１２６）（１２７）　（１３０）・・・ベント管
路。 ・液供給路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 容器の上縁部に接触するベースプレートと、同ベースプ
   レートに昇降可能に設けて下降時にシリンダ下部が容器
   内に挿入されるシリンダと、上記ベースプレート上に設
   けたシリンダ用昇降駆動装置と、上記シリンダ内に昇降
   可能に設けたピストンと、同ピストンの外面に設けたラ
   ック及び同ラックに噛合するピニオンをもつピストン用
   昇降駆動装置と、同ピストンの軸方向の中心孔に昇降可
   能に嵌挿して下降時に上記シリンダの底部に設けた開口
   部を閉じる開閉バルブと、同開閉バルブ及び上記シリン
   ダの上部間に介装した開閉バルブの開方向付勢用ばねと
   、上記シリンダ外に設置した液貯留タンクと、同液貯留
   タンクの液相部から上記シリンダの下部内に延びた液供
   給路と、上記容器側から上記ベースプレートを貫通して
   上記液貯留タンクの気相部に延びたベント管路とを具え
   ていることを特徴とした高速液体充填装置。