JPH0464954B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種容器への液体、粉体或いは固体
の充填を行う充填装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

瓶や缶等の容器に液体食品（清涼飲料，アルコ
ール飲料，乳製品，調味料）を充填する従来の詰
機を大別すると、 ピストン（定容量）式 重量計量式 液面検知式 等がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記の方式にあつては、次のよ
うな問題があつた。即ち、のピストン式は、液
を計量するピストン及びチヤンバーの構造が複雑
であり、また殺菌洗浄がし難い。の重量計量式
は、重量計測部が高価で大能力の充填機への適用
が難しい。の液面検知式（現状の瓶或いは缶詰
機の殆どがこの方式）は、一般に構造が複雑で充
填ノズルの製品液に接液する部分外気に晒され微
生物汚染の可能性が大である欠点を有しており、
無菌充填用としては不向きである。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは、構造が簡単で殺菌
洗浄を容易に行うことができ、且つ微生物汚染等
が生じ難い充填装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の特徴は、次の(1)〜(4)にある。

(1) 瓶或いは缶等の容器への製品の充填量を、容
器台に圧送する流体（液体或いは気体）の流れ
差圧で検知し、必要充填量（重量）を制御す
る。

(2) 瓶或いは缶等の容器全体の雰囲気が負圧，大
気，又は加圧条件下でも容器の充填量（重量）
を検知することが可能であり、必要充填量を制
御できる。

(3) 瓶或いは缶等の容器へ製品を充填する充填バ
ルブの開閉は容器へ充填量（重量）を検知した
信号で行い、充填量の精度向上及び製品品質向
上を目論む多段階の充填速度制御が可能であ
る。

(4) 容器への充填重量を検知して制御するもの
で、製品が液体，固体（粉体）及び固体を含む
液体のいずれにも適用できる。

即ち本発明は、瓶や缶等の容器内に各種充填物
を充填する充填装置において、製品液を貯溜する
タンクと、同タンク内の製品液を容器に充填する
充填バルブと、上記タンクから充填バルブに送ら
れる製品液の流量を調整する弁と、上記容器を支
承する容器台と、この容器台の底部に下側から検
知流体を圧送すると共に容器台の上側に導いて容
器台を浮遊させる手段と、容器台の上方のガス圧
力と下方のガス圧力との差圧に基づいて容器台に
加わる荷重を検出する荷重計と、同荷重計の出力
を受け上記弁と充填バルブとを制御する制御器と
を設けるようにしものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、次の〜のような効果が得
られる。

充填中に常時検知できる製品充填重量にて充
填速度の多段階制御が可能で、充填製品品質向
上の効果がある。

容器台を浮遊させることから、充填バルブと
充填容器とは非接触となり、充填操作のために
充填容器が変形されることがない。

密閉雰囲気で製品充填を行う場合、充填バル
ブの製品液に接触する部分が大気に晒されるこ
とはなく、充填バルブに微生汚染が生じるのを
未然に防止できる。

清涼飲料及びアルコール飲料等の液体食品を
瓶或いは缶に充填する場合、炭酸ガス入り飲料
製造用と無炭酸飲料製造用とでは、各々別々の
充填機構であつたが、本発明では同一の装置で
計量充填が可能である。

充填容器の空重量分を補正して、正味の充填
重量にて制御可能である。

本発明は、回転式の大能力の充填装置にも適
用し得る。

本発明は、大容器の充填容器にも適用し得
る。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例によつて説
明する。

第１図乃至第３図はそれぞれ本発明の一実施例
に係わる充填装置の概略構成を示す断面図であ
り、第１図及び第２図は検知流体に気体を利用す
る例、第３図は充填容器を密閉する必要がない場
合の例を示している。図中１は製品の流入口、２
はレベル制御弁、３はレベルコントローラ、４は
製品タンク、５はタンク蓋、６はタンク内製品で
ある。７はタンク加圧ガスの供給口、８は減圧
弁、９はフイルター、１０はタンク圧力計であ
る。１１はタンク出口配管、１２は加圧ガス出口
配管、１３ａ，１３ｂは自動開閉弁、１４ａ，１
４ｂは調節弁、１５ａ，１５ｂは配管である。１
６は適量調整弁（流調弁）、１７は流調弁１６へ
の開度信号、１８は製品配管である。１９はバル
ブステム、２０はエアシリンダー、２１はバルブ
上部、２２はバルブ開閉信号、２３はバルブ本
体、２４，４０は排気調節弁、２５，３９は排気
制御弁である。２６，４１は排気口で、必要に応
じて図示しない真空排気装置に接続されることも
ある。２７は充填容器、２８は充填バルブシー
ト、２９はシールドガスケツトである。３０は充
填容器台（非充填時にはバルブ下部３２の突出筒
部３２ａに当接している）、３１ａ，３１ｂはガ
ス吹き抜け部、３２はバルブ下部、３３は低圧側
検出管、３４は高圧側検出管、３５は差圧検出
器、３６は差圧信号、３７は充填量制御器であ
る。４５は充填容器２７に充填した製品を示す。

第２図において、４３はバルブ下部、４２はガ
ス流路、４４はフレキシブル板であり、充填室４
６と充填容器台３０とを仕切るフレキシブルな板
である。フレキシブル板４４の外周部はバルブ下
部４３に一体に固定されると共に、充填容器台３
０と接触する部分は充填容器台３０と一体に固定
されている。

また、第１図において、P₁は製品タンク４内
のガス圧力、P₂はバルブ下部３２より噴出すガ
ス圧力、P₃は充填容器台３０の周辺部圧力、P₄
は充填室４６内のガス圧力を示し P₁≧P₂≧P₃＞P₄ の関係にある。Ｗは充填容器台３０に掛かる荷重
を示し、充填容器２７の重量と、充填容器２７内
に充填した液４５の重量と、充填容器台３０自身
の重量との和に等しい。D₁は充填容器台３０の
流体吹き抜け部３１ａの直径であり、D₂はバル
ブ下部３２に形成された充填容器台３０が収容さ
れる凹陥穴の直径であり D₁＜D₂ の関係にある。

第２図において、P_1aは製品タンク４内のガス
圧力、P_2aは充填室４６内のガス圧力、P_3aはバル
ブ下部４３より噴出すガス圧力、P_4aは充填容器
台３０の周辺部圧力を示し P_1a≧P_2a≧P_3a＞P_4a の関係にある。W_aは充填容器台３０に掛かる荷
重を示し、充填容器２７の重量と、充填容器２７
内に充填した製品４５の重量と、フレキシブル板
４４の関係する重量と、充填容器台３０自身の重
量との総和に等しい。D_1aは充填容器台３０のガ
ス吹き抜け部３１ｂの直径であり、D_2aはフレキ
シブル板４４の可動部の有効直径であり D_1a＞D_2a の関係にある。

第３図は充填容器２７を密閉する必要がない場
合の例である。この場合、製品タンク４内のガス
圧力P₁は通常大気圧である。なお、５０は大気
圧開放配管であるが、必要に応じて加圧すること
もできる。５１は検知流体（気体或いは液体）供
給口、５２は減圧弁、５３はフイルター、５４は
圧力計である。

次に、上記構成された各装置の作用について説
明する。

第１図乃至第３図に示す装置で、製品流入口１
より粉体，流体或いは固体を含んだ液体等の製品
を製品タンク４に図示しない圧送装置にて送りこ
む。製品タンク４内の製品は、レベルコントロー
ラー３とレベル制御弁２とで所定の量に制御され
る。

第１図及び第２図に示す装置では、タンク出口
配管１１或いは製品配管１８のいずれかをフレキ
シブルなものにして、バルブステム１９，エアシ
リンダー２０，バルブ上部２１及びバルブ本体２
３を主要部品として構成される充填バルブ全体を
上下可動なものとして、図示しない機構にて充填
バルブ全体を上昇させて図示しない充填容器供給
装置にて、本装置に空の状態の充填容器２７を供
給する方法と、３２又は４３のバルブ下部及び充
填容器台３０、第２図の場合はさらにフレキシブ
ル板４４を主要部品として構成される充填台全体
を上下可動なものとして、図示しない機構にて充
填台全体を下降させて図示しない充填容器供給装
置にて、本装置に空の状態の充填容器２７を供給
する方法とがある。

第１図及び第２図の例では、空の充填容器２７
を本装置に供給した後に前述の充填バルブ全体を
下降させるか、充填台全体を上昇させてバルブ本
体２３の先端に取付けたシールガスケツト２９
と、３２又は４３のバルブ下部とを密着させて空
の充填容器２７を充填室４内に密閉する。

第３図の例では、充填バルブシート２８が充填
容器２７に対して適当な位置になるように、必要
に応じて前述と同様に充填バルブ全体を下降させ
るか、充填台全体を上昇させる。

さて、第１図及び第２図の例では、充填容器２
７に製品を充填する前に必要に応じじて次の予備
操作を行う。

(1) 大気圧より低い充填雰囲気で充填する場合。
２６又は４１の排気口に図示しない真空ポンプ
等の吸引装置を接続する。このポンプを運転さ
せておき、２５又は３９の排気制御弁を開に
し、さらに１３ａ又は１３ｂの自動開閉弁を開
にして、充填室４６内を所定の負圧に保つ。こ
の負圧の程度は、２４又は４０の排気調節弁及
び１４ａ又は１４ｂの調節弁を予め調節してお
き、必要な負圧を得られるようにしておく。

(2) 略大気圧で充填する場合。多くは第３図の例
に示す装置で行うが、充填雰囲気が密閉状態又
は大気組成以外のガス雰囲気で充填したい場合
は、第１図又は第２図の例に示す装置で行い、
前述と略同様の方法で、２４は４０の排気調節
弁及び１４ａ又は１４ｂの調節弁を予め調節し
ておき、充填室４６内を略大気圧になるように
しておく。この場合、必要に応じて１３ａ又は
１３ｂの自動開閉弁を閉じた状態で、２４又は
４０の排気調節弁を開にして、２６又は４１の
排気口に図示しない真空ポンプ等の吸引装置を
接続して、充填室４６内を真空引きしてから、
１３ａ又は１３ｂの自動開閉弁を開にすると、
空の充填容器２７の中の大気（エア）を効率よ
く置換できる。

(3) 加圧した充填雰囲気で充填する場合。加圧し
た充填雰囲気で充填する場合は、第１図又は第
２図の例に示す装置で充填する。加圧ガス雰囲
気が大気組成以外のガスが必要な時は前述と同
様に、予め２６又は４１の排気口に真空ポンプ
等の吸引装置を接続して充填室内を真空引きし
てから、１３ａ又は１３ｂの自動開閉弁を開に
して、必要な特定のガスで充填室４６を所定の
圧力に加圧する。

前述の予備操作を終えた時点で、第１図乃至第
３図のいずれの例の場合でも、充填容器台３０の
３２又は４３のバルブ下部との間にできる室（第
１図及び第３図の場合は圧力：P₂，第２図の場
合は圧力：P₃）と充填容器台３０の周辺部の室
（第１図及び第３図の場合は圧力：P₃，第２の場
合は圧力：P₄）との間に所定の検知流体が流れ
る状態になり、低圧側検出管３３と高圧側検出管
３４との間に第１図及び第３図の場合差圧P₂−
P₃が、第２図の例の場合差圧P₃−P₄が生じ、そ
れを差圧検出器３５で検出し、その差圧信号３６
を充填室制御器３７に伝送する。この時点で検出
する差圧は、後述する如く供給した空の充填容器
２７の重量と、製品の重量と、充填容器台３０の
重量との総和、また第２図の例の場合これにフレ
キシブル板４０の重量を加えた重量に比例する。

次に、充填重量検出の原理について説明する。
第１図及び第３図の例の場合、充填容器台３０に
下向きに作用する力F₁は F₁＝π／４×（D₂）²×P₄＋Ｗ …… となる。上向きに作用する力F₂は F₂＝π／４×（D₁）²×P₂＋π／４｛（D₂）² −（D₁）²｝×P₃ …… となる。ここで、充填容器台３０とバルブ下部３
２との間にできる隙間を略十分なものとすると、
P₃はP₄と略等しくなり、且つ充填容器台３０は
静止した状態ではF₁の力とF₂の力とは等しくな
る。従つて、上記式と式とから、次の式の
関係が得られる。

Ｗ＝π／４×（D₁）²・（P₂−P₃） …… 従つて、差圧検出器３５が検出する差圧（P₂
−P₅）は、充填容器台３０に加わる荷重Ｗに比
例する。

一方、第２図の例の場合、充填容器台３０及び
フレキシブル板４４に下向きに作用する力F₃は F₃＝π／４（D_2a）²×P_2a＋W_a …… となる。上向きに作用する力F₄は F₄＝π／４×（D_1a）²×P_3a−π／４｛（D_1a）² −（D_2a）²｝×P_4a …… となる。ここで、充填室４６内の圧力P₂と充填
容器台３０とバルブ下部４３との間にできる室の
圧力P₃とが略等しくなるようにガス流路４２を
十分な大きさのものとし、且つ充填容器台３０及
びフレキシブル板４４が静止した状態ではF₃の
力とF₄の力とは等しくなる。従つて、式と
式とから次の式の関係が得られる。

W_a＝π／４×｛（D_1a）²−（D_2a）²｝ ×（P_3a−P_4a） …… 従つて、差圧検出器３５が検出する差圧（P_3a
−P_4a）は充填容器台３０及びフレキシブル板４
４に加わる荷重W_aに比例する。また、この例で
は、D_1a＞D_2aでなければならない。

次に、計量充填について説明する。

第１図乃至第３図の例に示す装置にて、前述の
充填重量検出原理にて、充填容器台３０に掛かる
荷重Ｗを差圧検出器３５にて検出することがで
き、計量充填を次のステツプで行う。

(1) まず、充填容器２７が空の状態で差圧検出器
３５の差圧信号３６を充填量制御器３７に伝送
し、充填容器２７の空重量を知る。

(2) 充填量制御器３７よりのバルブ開閉信号２０
にて、バルブステム１９を操作して充填バルブ
シート２８を開の状態にして、製品を充填容器
２７に充填する。

(3) 充填をする時に、充填容器２７への製品の充
填速度を変化させたい時は、充填量制御器３７
からの流調弁開度信号１７にて流調弁１６の弁
開度を制御する。ここで、充填開始時、流調弁
１６の弁開度を絞ると、次の効果が得られる。

充填容器台３０の衝撃荷重を和らげる効果
がある。

泡立ち易い液体を充填する場合は、充填開
始時の泡立ち防止の効果がある。

粉体を充填する時の充填開始時の飛散防止
の効果がある。

充填開始時の雰囲気ガスの巻込み防止の効
果がある。

(4) 充填中は、流調弁１６の弁開度を所定のもの
にし、充填速度を大きくして、効率的な充填を
行う。

(5) 充填中、常時，差圧検出器３５の差圧信号３
６を充填量制御器３７に伝送し、充填容器２７
が空の状態の時の差圧の値に対して、増加した
差圧分が、充填容器２７に充填した製品の重量
に比例することから、充填中の充填した製品重
量を検知することができる。

(6) 前述の常時検知し得る充填容器内２７の製品
充填重量が所定の重量に近くなつたならば、流
調弁１６の弁開度を適当に絞ることにより、充
填速度を少なくし、充填重量の検出精度を高め
る効果がある。

(7) 充填容器２７内の製品充填重量が所定の重量
になつた時、バルブ開閉信号２２にて、バルブ
ステム１９を操作して、充填バルブシート２８
を閉の状態にして製品の計量充填を終了する。
また、充填終了後、製品充填重量を再度検知し
て、前述の充填ステツプを繰返し行つて補正充
填をすることもできる。

次に、計量充填終了後の作用について説明す
る。

前述の計量充填終了後、第１図及び第２図の例
に示す装置では、１３ａ又は１３ｂの自動開閉弁
と２５又は３９の排気制御弁とを操作して、充填
室４６内を略大気圧の状態にしてから、図示しな
い機構にて、充填バルブ全体を上昇させるか、充
填台全体を下降させて、充填容器２７を取出し可
能な状態にして図示しない充填容器２７の取出し
装置にて、計量充填した充填容器２７を取出す。
第３図の例に示す装置は、前述の大気圧にする操
作は不要である。

このようにして、本実施例装置によれば、前述
の発明の効果の項で説明した〜に示す効果以
外に次の〜ような効果が得られる。

充填容器中の製品に接触することなく、簡単
な機構で充填中の製品重量を常時、小流量の検
知流体で検知し得る。

充填容器を大気圧雰囲気のみならず、必要に
応じて加圧又は負圧状態で計量充填ができる。

製品を充填するノズルは、充填中の製品に非
接触とすることができ、製品によるノズルの汚
れを最小限にできる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はそれぞれ本発明の一実施例
に係わる充填装置の概略構成を示す断面図であ
り、第１図及び第２図は充填容器を密閉する必要
がある例、第３図は充填容器を密閉する必要がな
い例である。 １……製品流入口、２……レベル制御弁、３…
…レベルコントローラ、４……製品タンク、１３
ａ，１３ｂ……自動開閉弁、１４ａ，１４ｂ……
調節弁、１６……流量調節弁、１９……バルブス
テム、２３……バルブ本体、２４，４０……排気
調節弁、２５，３９……排気制御弁、２６，４１
……排気口、２７……充填容器、２８……バルブ
シート、３０……充填容器台、３２，４３……バ
ルブ下部、３３……低圧側検出管、３４……高圧
側検出管、３５……差圧検出器、４４……フレキ
シブル板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 製品液を貯溜するタンクと、同タンク内の製
   品液を容器に充填する充填バルブと、上記タンク
   から充填バルブに送られる製品液の流量を調整す
   る弁と、上記容器を支承する容器台と、この容器
   台の底部に下側から検知流体を圧送すると共に容
   器台の上側に導いて同容器台を浮遊させる手段
   と、上記容器台の上方のガス圧力と下方のガス圧
   力との差圧に基づいて上記容器台に加わる荷重を
   検出する荷重計と、同荷重計の出力を受け上記弁
   と充填バルブとを制御する制御器とを有すること
   を特徴とする充填装置。 ２ 充填容器と、同容器台を含む全体を密閉した
   充填室とした構造を有する特許請求の範囲第１項
   記載の充填装置。 ３ 密閉した充填室に、検知流体として清浄な気
   体を供給する自動開閉弁と、充填室内を排気する
   排気制御弁とを設けた特許請求の範囲第２項記載
   の充填装置。