JPH06191513A - 充填用開閉弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 充填液を充填したときの液だれをなくし、高
速，高精度な充填を安定して行う。 【構成】 ノズル口３を有する充填路２と、受液室５と
を有するノズル部１に弁体９と真空ポンプに連通する導
通路１０とを有する弁ロッド８を挿通し、充填完了時、
ノズル口３の液だれを導通路１０から吸引する。弁ロッ
ド８は、２重弁閉構造のアクチュエータ１１の第１シリ
ンダ１３内の第１ピストン１６に固着され、第２シリン
ダ１４内の第２ピストン１７とストローク調整金具１９
とによりストローク調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、充填装置に装着され、充填容器
内に液体を充填する充填ノズルに関し、より詳細には、
充填が完了したとき液の後だれを防ぐこと、あるいは複
数液種の混合を可能とする充填ノズルに関する。

【０００２】

【従来技術】充填作業は流体工業の最終工程で、液体を
搬送手段として行われる。市場の多様化とともに、充填
液の種類，充填量も多様化している。小は各種ドリンク
剤、大は食料油，潤滑油，燃料油等の油類あるいは化学
薬品および化学液体等があり、充填容器も充填液の種類
や、利用目的に応じて形状や容量等も多様化している。
しかし、充填液を充填するための充填ノズルは、従来、
単純な形状のものが使用されていた。すなわち、従来の
充填ノズルは、充填開始又は停止を制御する弁とノズル
部とを一体に構成したものが多用されている。ノズル部
は、通常円筒状で、液体を制御する弁はノズル部の一
部、多くはノズル口近傍に配設されており、内弁方式と
外弁方式とに分類され、アクチュエータは２個のストロ
ークの異なるシリンダを直列又は並列に組合せて弁を駆
動している。

【０００３】図６（ａ）,（ｂ）は、従来の充填ノズル
を説明するための図で、図６（ａ）は内弁方式充填ノズ
ル、図４（ｂ）は外弁方式充填ノズルを示し、図中、４
０は充填ノズル、４１はノズル口、４２は弁体、４３は
弁ロッド、４４は充填ノズル、４５は弁筒、４６はノズ
ル口である。図６（ａ）の内弁方式の充填ノズルは、充
填ノズル４０のノズル口４１を内側に絞って、絞りの内
壁面を弁座４１ａとして弁体４２を弁ロッド４３を介し
て下方に移動したとき、前記弁座４１ａに弁体４２を圧
接して閉弁し、弁体４２を充填ノズル４０内で上方に移
動したとき開弁するものである。図６（ｂ）の外弁方式
の充填ノズル４０は、直管の充填ノズル４４内壁面に弁
筒４５を液密に摺動しながら上下方向に移動して弁の開
閉を行うもので、弁筒４５の下端面は弁筒４５の内部側
が円錐状をした円錐状体４５ａで閉止され、弁筒４５の
前記円錐状体４５ａの外壁にはノズル口４６が開口して
いる。弁筒４５を上方に移動してノズル口４６が充填ノ
ズル４４の内壁面に閉鎖されることにより閉弁され、弁
筒４５を下方に移動してノズル口４６が充填ノズル４４
の外部に露出することにより開弁する。

【０００４】しかし、従来の図６（ａ）,（ｂ）に示し
た内弁，外弁方式の充填ノズルは、閉弁したときでも充
填ノズル４０や円錐状体４５ａの外部に廻り込んでノズ
ル外部に液だれすることがあった。また、閉弁しても充
填ノズル４０，４４内の液だれは弁体４２や弁筒４５内
に液だれが生じ計量誤差となり充填ノズルの長さが長大
な程この量は大きくなった。液だれを防止するために別
置する受皿が必要であるが、長期使用すると液だれを防
止する効果が不充分であり、しかも迅速に液だれを防止
することができなかった。また、充填容器が大きく、ノ
ズル長が長くなると、アクチュエータの連続部で曲がり
を生じ、円滑な弁動作はできず、ノズル開口面積も制限
されるので、Ｃｖ値（流量係数）を大きくとれなかっ
た。

【０００５】また、充填ノズルは単に充填容器内に充填
液を充填するだけではなく、前記の如く液だれを防ぐこ
との他に充填液量精度が高いことが要求される。しか
し、図６（ａ）,（ｂ）に示した従来の充填ノズル内に
は、液だれのため空所が生じ、これが充填液量の誤差要
因となっていた。これらの誤差をなくすために、逆止め
弁（チャッキ弁）が好適であるが、チャッキ弁は、通
常、インライン用であり、ノズル先端部に取り付け、前
記条件を充たすものはなかった。しかも、弁機能を阻害
する付着物があっても、これを取り除くことは容易でな
かった。

【０００６】

【目的】本発明は、上述の実情に鑑みてなされたもの
で、充填液を充填したときの液だれをなくし、且つ高
速，高精度な充填を安定して行うこと、或いは、充填中
に泡立ちがなく、ノズル先端部に着脱可能であり、清浄
容易で簡易，高精度な充填用開閉弁を提供することを目
的とするものである。

【０００７】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
内径一様な直管で下端にノズル口を有し上端が隔壁によ
り閉止され該隔壁近傍に注液口を開口する充填路と、前
記隔壁上部に前記充填路と一体に形成され開口を有する
受液室とからなるノズル部と；該ノズル部と同軸な棒状
体で下端に前記ノズル口と協働して開閉する弁体と、前
記棒状体内を通り一端が前記弁体軸上に開口し他端が前
記受液室に開口する導通路とを有する弁ロッドと；該弁
ロッドの上端に連結され、前記弁体を駆動しノズル口を
開閉するアクチュエータとから構成されたこと、更に
は、（２）前記（１）において、前記弁体の先端形状を
下端部中心を頂点とする円錐形状としたこと、更には、
（３）前記（１）において、前記アクチュエータは、同
軸で、隔壁で仕切られた第１，第２シリンダと、前記第
１，第２シリンダを軸上で貫通し、下端が前記弁ロッド
に連結し、他端に係止部を有するピストンロッドと、前
記第１シリンダ内で前記ピストンロッドに接合され、該
ピストンロッドを駆動する第１ピストンと、前記第２シ
リンダ内で前記ピストンロッドに気密に移動可能に挿通
し、前記係止部間で駆動する第２ピストンと、該第２ピ
ストンの前記上端面に軸上を移動可能に配設されるスト
ローク調整座と、該ストローク調整座と前記ピストンロ
ッドの係止部との間に圧接するばねとから構成したこ
と、更には、（４）前記（１）において、前記弁ロッド
とピストンロッドとの連結を自在継手としたこと、更に
は、（５）前記（１）において、前記弁ロッドの導通路
と連通する受液室の開口部に真空ポンプ又は混合液源の
何れかを接続すること、更には、（６）前記（１）及至
（５）の何れかにおいて、充填液の充填において、ノズ
ル部と充填容器とを少なくとも一部で電気的に接続し、
充填容器を接地したこと、或いは、（７）充填ノズルの
先端に装着され、開口部内面がテーパ面であるノズル口
と、該ノズル口に同軸に固着された軸ガイドと、該軸ガ
イドに案内され前記充填ノズル内で軸方向に移動可能に
支持される弁ロッドと、該弁ロッドの先端に固着され流
出側端面が円錘面の弁体と、該弁体の外周面に嵌挿され
前記ノズル口のテーパ面と協働し開閉弁を構成するＯリ
ングと、前記軸ガイドの上部に位置し前記弁ロッドに固
着されたばね座と、該ばね座と前記軸ガイド間に張設さ
れ常時前記弁体のＯリングをノズル口のテーパ面に押圧
するスプリングとからなることを特徴とするものであ
る。以下、本発明の実施例に基づいて説明する。

【０００８】図１〜３は、本発明における充填用開閉弁
の一実施例を説明するための図で、図１は閉弁時、図２
は開弁時、図３は弁体ストローク調整動作を示し、図
中、１はノズル部、２は充填路、３はノズル口、４は注
液口、５は受液室、６はフランジ、７は支柱、８は弁ロ
ッド、９は弁体、１０は導通路、１１はアクチュエー
タ、１２は隔壁、１３は第１シリンダ、１４は第２シリ
ンダ、１５はピストンロッド、１６は第１ピストン、１
７は第２ピストン、１８は係止部、１９はストローク調
整金具、２０はばね、２１は連結機構、２２はＯリン
グ、２３はロックナット、２４はシートパッキン、２５
は充填容器である。

【０００９】図１〜３において、ノズル部１は、充填路
２と受液室５と一体に形成されたもので、充填路２は下
端面が開口したノズル口３で、上端１ａが閉止された内
径一様な直管であり、上端１ａ近傍で注液口４が開口し
ている。前記上端１ａの上部には充填路２と同軸な受液
室５が形成され、該受液室５は開口部５ａと連通してい
る。前記充填路２と受液室５との軸上には弁ロッド８が
貫通している。弁ロッド８の下端には一体な弁体９が配
設され、上端部には連結機構２１が配設されている。弁
体９は弾性を有し、外径が充填路２の内径よりも僅かに
大きく、上下端面９ａが円錐形状に形成されている。ま
た、弁ロッド８には導通路１０が穿孔されており、該導
通路１０は一端が弁体９の下端９ａの円錐状の頂点で開
口し、他端は受液室５内に開口している。受液室５は、
液だれを吸引するための真空ポンプ（図示せず）又は注
液口４から充填される充填液と混合するための混合液の
混合液源（図示せず）と接続される。

【００１０】アクチュエータ１１は、隔壁１２で区画さ
れた同軸の第１シリンダ１３と第２シリンダ１４と、該
第１シリンダ１３および第２シリンダ１４と各々協働す
る第１ピストン１６および第２ピストン１７と、前記第
１ピストンに固着され、第１シリンダ１３と第２シリン
ダ１４を同軸に貫通するピストンロッド１５およびスト
ローク調整座１９とばね２０等により構成される。第１
シリンダ１３の底面を貫通したピストンロッド１５の下
端部は、前記弁ロッド８と屈曲自在な連結機構２１で連
結され、上端には係止部１８が設けられて開放端となっ
ている。また、第２ピストン１７は第２シリンダー１４
内でピストンロッド１５上を気密に摺動するようになっ
ており、係止部１８は第２ピストン１７を係止してピス
トンロッド１５を移動させる。該係止部１８の上端面は
ばね２０のばね座となっており、ばね２０を第２シリン
ダ１４の上部端面に設けられたストローク調整金具１９
のばね座１９ａとで受ける。ストローク調整金具１９の
外周にはねじ１９ｂを有し、回転させることにより第２
シリンダ１４の上壁部を貫通して上下移動を調節でき
る。また、ストローク調整金具１９の下端面１９ｃは第
２ピストン１７の移動を制限するストッパ面として作用
する。

【００１１】次に、上述の如く構成された充填ノズルの
動作を説明する。図１は、第１ピストン１６，第２ピス
トン１７の駆動により弁体９が弁ロッド８およびピスト
ンロッド１５を介して上方に引き上げられ、弁体９が充
填路２を閉止している充填完了直後の状態である。な
お、ノズル口３は、充填時には充填容器２５内に挿入さ
れ、必要に応じてシートパッキン２４を介在させ、充填
液の飛散を防いでおり、次の充填待機時には、ノズル口
３は充填容器２５の外部に移動している。また、同時に
第２ピストン１７は、係止部１８部を引き上げられて第
１ピストン１６の動作を助け応答よく閉弁する。このと
き、充填液は充填路２の壁面より弁９の下面に形成され
た円錐面状の下面９ａを伝わって円錐面状の下面９ａの
頂点に向けて流れる。この流れは開口部５ａに接続され
た真空ポンプ（図示せず）により、円錐面状の下面９ａ
に流れた充填液Ａを導通路１０から吸引されて液だれを
なくす。このとき、アクチュエータ１１の第１ピストン
１６は第１シリンダ１３の上部端面に対し、僅かな隙が
設けられている。すなわち、ストローク調整金具１９
は、ばね２０の強さを加減し第１シリンダ１３の上部端
面に圧接しないようにしている。

【００１２】図２は、充填中を説明するための図で、弁
体９は、ノズル口３の下方に駆動され充填路２のノズル
口３を開弁して注入口４より導入された充填液を、該ノ
ズル口３より充填容器（図示せず）に充填する。このと
き、開口部５ａに接続された真空ポンプの動作は停止し
ている。アクチュエータ１１は、第１ピストン１６及び
弁体９を下方に駆動するが、同時に、ばね２０の伸張力
も加わって第１ピストン１９の駆動を助け急速に開弁す
る。このとき、第２シリンダ１４への空気圧の導入はな
く、第２ピストン１７は係止部１８に係止されピストン
ロッド１５の移動に従って第２シリンダ底面に到達す
る。なお、充填液が石油類のように低電導性液体の場合
は、充填時に静電気が発生する。もし、引火点の低い充
填液であれば、爆発の危険があるので、ノズル部１と充
填容器（導電性）２５とを少なくとも一部で接触させる
等により電気的に接続し、充填容器２５を接地すること
により、上述の危険を防ぐことができる。

【００１３】図３は、弁ロッド８のストローク調整を説
明するための図で、図は開弁状態を示す。弁体９は開弁
状態で、図２の場合に比べて、ノズル口３の開度を小さ
くする位置にストローク調整金具１９を調整した場合で
ある。このとき、第２ピストン１７は空気圧導入口１４
ａから導入される空気圧により、ピストンロッド１５の
係止部１８を係止し乍ら上昇し、ストローク調整金具１
９の端面１９ｃに圧接している。これにより、ピストン
ロッド１５は係止部１８において第２ピストン１７で係
止されて移動することができず、弁体９のストロークが
調整される。すなわち、ストローク調整金具１９の移動
量を調節することにより、弁体９のストロークを規定で
きる。

【００１４】図１〜３においては、ノズル部１およびア
クチュエータ１１の長さを短く図示しているが、各々長
大になるとピストンロッド１５と弁ロッド８との軸倒れ
が生じ易く、動作を不円滑にするので、連結部機構２１
は自在継手を使用し弁ロッド８の上下動を円滑にしてい
る。更に、上述においては、液だれを完全になくすた
め、導通路１０に真空ポンプを連結して弁体９を流下す
る充填液を真空吸引したが、真空ポンプの替りに、開口
部５ａに混合液源を接続することにより注液口４から導
入された充填液に混合液を混合させることができ、２液
ブレンダとしても使用できる。更に、混合液を切換弁
（図示せず）を介して切換えて多数種の混合液を導入す
れば、多成分ブレンダとしても利用できる。上述の充填
用開閉弁は、弁体９の下端面に流出した液だれを真空吸
引する構造のものであるが、次にチャッキ弁をノズル先
端部に取り付けた簡易な充填用開閉弁について説明す
る。

【００１５】図４（ａ）,（ｂ）は、本発明における充
填用開閉弁の他の実施例を説明するための構造図で、
（ａ）図は縦断面図、（ｂ）図は（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂ
線図であり、図中、３０は逆止め弁部、３１は充填ノズ
ル部、３２はノズル口、３３は弁座、３４は弁ロッド、
３５はばね座、３６は弁体、３７は軸ガイド、３８はＯ
リング、３９はスプリングである。

【００１６】充填ノズル３１の先端には、ノズル口３２
がねじ３１ａ，３２ａで着脱可能に取り付けられてい
る。ノズル口３２の開口端の内周面は、テーパ面をした
弁座３３となっており、中間部内周壁に突起３２ｂが形
成され、該突起３２ｂには軸ガイド３７が係止されてい
る。軸ガイド３７は、充填液を流す複数の透孔３７ａが
配置され、充填ノズル部３１の軸方向に移動可能に配設
された弁ロッド３４を案内する。また、該軸ガイド３７
は、弁ロッド３４に嵌挿固着されたばね座３５との間に
張設されたスプリング３９により、突起３２ｂ上面に押
圧され固定している。

【００１７】弁ロッド３４の先端には、弁体３６が取り
付けられるが、該弁体３６には、周方向にＯリング溝３
６ａが配設され、該Ｏリング溝３６ａ内にＯリング３８
が嵌め込まれ、該Ｏリング３８は常時弁座３３にスプリ
ング３９のばね力で押圧閉止されている。また、弁体３
６の端面は、円錘面３６ａとなっている。なお、構成材
料は金属だけでなく、耐薬品性の樹脂材料でもよい。

【００１８】以上の如く構成された充填用開閉弁の動作
を説明する。図４に示すように、弁体３６は、スプリン
グ３９のばね力によりＯリング３８はテーパ面の弁座３
３に圧接し、閉止されたチャッキ弁となっている。

【００１９】図５は、充填中の充填液の流れを示す図
で、弁体３６は弁ロッド３４は押し下げられることによ
り開弁するが、同時に充填液は矢印Ｑ方向に流れ、弁座
３３と弁体３６の間隙より排出される。このとき、弁座
３３はテーパ面となっているので、主流は該テーパ面に
沿って左右に外周に向けて拡がり、泡立ちや吹きこぼれ
もなく充填されるので、弁体３６側には流れない。多少
弁体３６に付着した充填液は、円錘面３６ａを伝わって
滴下する。この状態で、充填ノズル３１内には空洞の発
生はなく、図４のように閉弁した状態でも充填液は充填
ノズル３１内に充満しているので、定量精度は向上す
る。

【００２０】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、（１）２段閉弁機構のアクチュエータで駆動し、弁
体から流下する充填液を弁ロッド内を通る導通路より真
空吸引したので、液だれは完全になくなり、しかも高速
な充填ができる。更には、（２）弁体下端の先端形状を
円錐形状としたので、充填液は弁の円錐形状面に従って
下方に流下し易く、真空吸引されることにより急速に導
通路に導かれる。更には、（３）弁ロッドを２段閉弁機
構アクチュエータの第１ピストンに固着し、第２ピスト
ンをピストンロッドの係止部間で摺動可能にストローク
調整座と当接するように配設し、該ストローク調整座と
弁ロッドの係止部間にばねを張設したので弁開度が調整
でき、開弁動作時は第１ピストンとばね力で開弁し、閉
弁時は第１,２ピストンとでばね力に抗して閉弁するの
で、応答性の優れた弁開閉が可能となる。更には、
（４）充填ノズル及び、又はアクチュエータの長さが長
大になっても弁ロッドとピストンロッドとの連結部が自
在継手であるから、常に円滑な上下移動が可能となる。
更には、（５）弁ロッドには、受液室に連通し、弁体下
端に開口する導通路を有するので、一液充填時に液だれ
部止することも、複数液混合充填することを可能とな
る。更には、（６）ノズル部と充填容器とを少なくとも
一部で電気的に接続し、充填容器を接地することより、
静電気爆発を防止できる。或いは、（７）充填ノズルの
開閉弁は、常時スプリングのばね力により閉止される逆
止め弁であり、弁座はテーパ面で弁体のＯリングで閉止
されるので、液だれがなく、開弁時の液流れは弁座のテ
ーパ面に沿って拡がり、容器壁から流下するので、充填
容器内の泡立ちや吹き出し等がなく、しかも弁内の清掃
も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における充填用開閉弁の一実施例にお
ける充填完了直後の状態を説明するための図である。

【図２】 本発明における充填用開閉弁の一実施例にお
ける充填中の状態を説明するための図である。

【図３】 本発明における充填用開閉弁の一実施例にお
ける弁体ストローク調整を説明するための図である。

【図４】 本発明における充填用開閉弁の他の実施例を
説明するための構造図である。

【図５】 充填中の充填液の流れを示す図である。

【図６】 従来のノズルを説明するための図である。

【符号の説明】

１…ノズル部、２…充填路、３…ノズル口、４…注液
口、５…受液室、６…フランジ、７…支柱、８…弁ロッ
ド、９…弁体、１０…導通路、１１…アクチュエータ、
１２…隔壁、１３…第１シリンダ、１４…第２シリン
ダ、１５…ピストンロッド、１６…第１ピストン、１７
…第２ピストン、１８…係止部、１９…ストローク調整
金具、２０…ばね、２１…連結機構、２２…Ｏリング、
２３…ロックナット、２４…シートパッキン、２５…充
填容器、３０…逆止め弁部、３１…充填ノズル部、３２
…ノズル口、３３…弁座、３４…弁ロッド、３５…ばね
座、３６…弁体、３７…軸ガイド、３８…Ｏリング、３
９…スプリング。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内径一様な直管で下端にノズル口を有し
   上端が隔壁により閉止され該隔壁近傍に注液口を開口す
   る充填路と、前記隔壁上部に前記充填路と一体に形成さ
   れ開口を有する受液室とからなるノズル部と；該ノズル
   部と同軸な棒状体で下端に前記ノズル口と協働して開閉
   する弁体と、前記棒状体内を通り一端が前記弁体軸上に
   開口し他端が前記受液室に開口する導通路とを有する弁
   ロッドと；該弁ロッドの上端に連結され、前記弁体を駆
   動しノズル口を開閉するアクチュエータとから構成され
   たことを特徴とする充填用開閉弁。
2. 【請求項２】 前記弁体の先端形状を下端部中心を頂点
   とする円錐形状としたことを特徴とする請求項１記載の
   充填用開閉弁。
3. 【請求項３】 前記アクチュエータは、同軸で、隔壁で
   仕切られた第１，第２シリンダと、前記第１，第２シリ
   ンダを軸上で貫通し、下端が前記弁ロッドに連結し、他
   端に係止部を有するピストンロッドと、前記第１シリン
   ダ内で前記ピストンロッドに接合され、該ピストンロッ
   ドを駆動する第１ピストンと、前記第２シリンダ内で前
   記ピストンロッドに気密に移動可能に挿通し、前記係止
   部間で駆動する第２ピストンと、該第２ピストンの前記
   上端面に軸上を移動可能に配設されるストローク調整座
   と、該ストローク調整座と前記ピストンロッドの係止部
   との間に圧接するばねとから構成したことを特徴とする
   請求項１又は２記載の充填用開閉弁。
4. 【請求項４】 前記弁ロッドとピストンロッドとの連結
   を自在継手としたことを特徴とする請求項１乃至３の何
   れか記載の充填用開閉弁。
5. 【請求項５】 前記弁ロッドの導通路と連通する受液室
   の開口部に真空ポンプ又は混合液源の何れかを接続する
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか記載の充填用
   開閉弁。
6. 【請求項６】 充填液の充填において、ノズル部と充填
   容器とを少なくとも一部で電気的に接続し、充填容器を
   接地したことを特徴とする請求項１及至５記載の充填用
   開閉弁。
7. 【請求項７】 充填ノズルの先端に装着され、開口部内
   面がテーパ面であるノズル口と、該ノズル口に同軸に固
   着された軸ガイドと、該軸ガイドに案内され前記充填ノ
   ズル内で軸方向に移動可能に支持される弁ロッドと、該
   弁ロッドの先端に固着され流出側端面が円錘面の弁体
   と、該弁体の外周面に嵌挿され前記ノズル口のテーパ面
   と協働し開閉弁を構成するＯリングと、前記軸ガイドの
   上部に位置し前記弁ロッドに固着されたばね座と、該ば
   ね座と前記軸ガイド間に張設され常時前記弁体のＯリン
   グをノズル口のテーパ面に押圧するスプリングとからな
   ることを特徴とする充填用開閉弁。