JPH07106759B2 - 異口径容器充填装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は缶詰機等に応用出来る異口径容器充填装置に関
するものである。

（従来の技術） 第４図は従来の充填装置の縦断面図を示し、30はタン
ク、31はタンク30に固定されたバルブ本体（上）、32は
バルブ本体（上）31に固定されたバルブ本体（中）、33
はバルブ本体（中）32に固定されたバルブ本体（下）、
34はバルブ本体（下）33に固定された保持筒、35はバル
ブ本体（下）33と保持筒34によって構成される室、36は
シール部材37を保持しているシール部材保持金具で、室
35内に上部が保持され、バルブ本体（下）33の下部外周
に沿って摺動可能になっている。

38は室35内に装着されてシール部材保持金具36を下方へ
付勢しているバネである。43は液弁シート41を装着する
液弁シート保持部材、47はバルブ本体（下）33に設けら
れている液流出通路、48はバルブ本体（下）33に設けら
れている通路、49はバルブ本体（下）33に設けられてい
る通路で、室35、通路48と連通している。

また50はバルブ本体（上）31に設けられているカウンタ
チャンバで、図示されていない手段によってタンク30上
部に連通している。51はカウンタチャンバ50に連通して
いる通路で、バルブ本体（下）33に設けられている室35
に連通している通路52に、バルブ本体（上）31、バルブ
本体（中）32を介して連通している。53はカウンタ弁
で、作動レバー54の回転によって押込み、又は押込み解
除がなされ、その動作に応じて通路51と通路52は連通又
は遮断されるようになっている。

55はバルブ本体（上）31に設けられているスニフトチャ
ンバで、図示されていないチャンバに連通している。56
はスニフトチャンバ55に連通している通路で、バルブ本
体（上）31、バルブ本体（中）32に設けられており、バ
ルブ本体（下）33に設けられている図示されていない通
路に連通している。57はスニフト弁で、作動レバー54の
回転によって押込み、又は押込み解除がなされ、その動
作に応じて通路56と前述したバルブ本体（下）33の通路
が連通又は遮断されるようになっている。68はバルブ開
閉レバーで、弁作動部材63に係合し、回転により気体弁
62及び液弁シート41を上昇又は下降させる。

71は容器、72はセンタリングベルで、シール部材保持金
具36に固定されている。また73はリフターである。

58は保持筒34に保持されているシールパッキン、38はバ
ルブ本体（下）33とシール部材保持金具36間に装着され
たバネであり、シール部材37に当接する容器のフランジ
径と保持筒34のシールパッキン58に対応する外径を同一
寸法にして、充填時の容器シール力をバネ力のみで得る
ようにしている。

即ち、容器71がリフター73により上昇し、センタリング
ベル72に案内されながらシール部材37に弾接して、リフ
ターの最上位置に到達するまで上昇する。このとき缶に
加わる力は、バネ38の下方への力であって、缶に無理な
力はかけず、シールに必要な一定の力を缶に与えてい
る。この状態でカウンタ弁53が押込まれ、タンク30の上
部から加圧ガスがカウンタチャンバ50、通路51、通路5
2、室35、通路49、通路48を介して容器71に導入され、
容器71内に圧力が付加される。このとき容器71とシール
部材37の気密保持は、バネ38の下方へのバネ力のみによ
っている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら前記従来の充填装置は、容器内圧力に無関
係に一定のシール力（スプリング力）で容器に無理な力
がかからず、安定した製品の提供が可能となり、容器フ
ランジ部を変形させる虞れはないが、容器サイズ（容器
口径）の異なる製品を取扱う場合、バルブ本体（中），
（下）32,33を連結開放して、バルブ本体（下）33より
下部の交換、即ち、バルブ本体（下）33とシール部材保
持金具36間のバネ38、取扱う容器口径に対応したシール
パッキン58、シール部材37、センタリングベル72等で構
成されているシール部材保持金具36、シールパッキン58
が装着されている保持筒34等の数多くの部材を交換する
要があった。

以上の如く従来装置では、異口径容器を取扱う場合、充
填バルブを構成している部材及びバネを交換、着脱する
ことによって、始めて充填時の容器シール力をバネ力と
することが出来るが、そのためには単数バルブにおける
数多くの部材とバネの交換、着脱を多数の複数バルブに
展開拡大させて充填機の型替えを完成させる必要があ
る。しかしそれに要する型替え時間は膨大なものとなる
欠点があった。

また逆圧式液体を取扱うことから、交換部材の耐圧、重
量化からくる交換作業性の低下、人手によるバルブ本体
（中），（下）32,33の連結解放、締付けの作業性の困
難さ、人手の介入による微生物問題と無駄な非分解洗浄
実施、異口径容器への型替え時のタンク30の充填液の入
替え、異口径容器に対応させた各部材の製作準備と保管
等から異口径容器対応の場合、直接、間接的に充填製品
の生産性の低下を来たし、交換部品を製作準備すること
によるコストアップが避けられない等の問題があった。

本発明はカウンタ加圧下においても、容器シール力をバ
ネのみとし、容器口縁、壁を変形させないで異口径容器
を取扱う場合、充填バルブを構成している部材、バネを
全く交換、着脱不要とすることにより、前記従来の課題
を解決し得る異口径容器充填装置を提供せんとするもの
である。

（課題を解決するための手段） このため本発明は、充填バルブにより、カウンタ加圧下
にある圧力タンク内の液を加圧ガスによってカウンタ加
圧された容器内に、同容器内の加圧ガスを置換しながら
充填し、液充填終了後容器内を大気圧に減圧するように
した逆圧式液体充填装置において、前記圧力タンクの下
部に固定され前記充填バルブを有するバルブ本体と、同
本体の外周に上下方向に摺動、かつ気液密可能に設けら
れると共に、外縁片で下方への移動をバルブ本体との間
で制限出来る上部部材、同上部材との間で上下方向に摺
動、かつ気液密可能にして、外縁又は上端鍔部とバルブ
本体との間に圧縮バネを装着した下部部材と、同下部部
材に装着されたシール部材とを備え、前記シール部材に
当接する取扱う最大容器口縁径と、前記バルブ本体、上
部部材間の気液密シール径を同一寸法とし、前記シール
部材と当接する取扱う最小容器口縁径と、前記上部部
材、下部部材間の気密シール径を同一寸法とし、充填時
の容器シール力を前記バネのみで得られるようにしたも
ので、これを課題解決のための手段とするものである。

（作用） 容器が充填機の円形軌条内へ運び込まれてリフターによ
り容器が持ち上げられるに従い、下部部材の先端案内片
で案内されながら容器口縁とシール部材とが当接弾接さ
れる。この時容器口縁に加わる力は、差圧室内に装着さ
れているバネの力であって、容器に無理な力を付加せ
ず、シールに必要な一定の力を容器に与えている。この
状態で気体弁が開かれ、圧力タンク上部より加圧カウン
タガスが通気管、ヘントチューブを経由して容器に導入
され、容器内圧力が圧力タンク内ガス圧力に到達した
時、容器内空間と通路で連通している差圧室の圧力も同
一圧力になる。この時容器の口縁とシール部材間の気密
保持に必要な力は、バネの力で付与され、加圧タンク圧
に全く無関係にある。

（実施例） 以下本発明を図面の実施例について説明すると、第１図
〜第３図は本発明の実施例を示す。先ず第１図におい
て、130は加圧下で充填液を貯液する圧力タンク、131は
圧力タンク130に固定された充填バルブ本体で、その中
央部に固定配管された通気管139があり、またバルブ本
体131の中心環状空間には液弁シート保持部材143が収納
されている。更に通気管139の上下ほぼ中間位置には、
気体弁（図示しない）が公知の如く設けられており、圧
力タンク130内気体層位置で外部より機械的に気体弁の
開閉を操作するようになっている。

また充填バルブ本体131の中間環状空間における液弁シ
ート保持部材143の先端に装着された環状の液弁シート1
41は、同液弁シート保持部材143の上下操作で充填液通
路の遮断が出来る形状となっている。更に液弁シート保
持材143は液体の通過出来る多孔を持つ管状体であり、
その先端の環状の液弁シート141と共に上下運動が可能
である。

一方通気管139の下端は、バルブ本体131にセット固定さ
れているベントチューブ140と気密封状態を保った状態
で連通している。従ってベントチューブ140の上下位置
は、バルブ本体131とセット固定されている位置調整で
行える構造となっている。また充填バルブ本体131の下
方部は、液弁シート141に対向する位置に円状配列の多
孔ノズル通路が設けられ、その最下端部においては、容
器の壁に向かってノズル充填噴射される構造となってい
る。157はスニフト弁で、容器及びバルブ本体内の気体
をスニフトチャンバ155に連通、遮断するためのもので
あり、外部カム等でスニフト弁157の押し込み、押し込
み解除で連通、遮断を行わしめるものである。

またバルブ本体131には、上下摺動運動可能な上部部材1
32-1が、バルブ本体131の外縁周に気液密に嵌合されて
おり、前記嵌合直径よりも小さい径で上部部材132-1と
上部部材132-2とが嵌合され、バルブ本体131と共に差圧
室135を形成している。差圧室135はバルブ本体131と上
部部材132-1、下部部材132-2間は通路149,148をもって
容器71に空間連通し、反対側は気体排出通路156を経て
通常は遮断しているスニフト弁157を経てスニフトチャ
ンバ155に連通している。またバルブ本体131と上部部材
132-1間の摺動面径、上部部材132-1と下部部材132-2の
摺動面径には、気液密封のためのシールパッキン158′,
158を設けている。また前者の摺動シール径は、取扱う
最大容器71′の口縁径と一致させ、後者の摺動シール径
は取扱う最小容器71の口縁径と同一寸法としている。

更に下部部材132-2には、異口径容器口縁に密着当接せ
しめるシール部材137が設けられており、同シール部材1
37は取扱う容器口径範囲に合わせた寸法となっている。
そして容器71,71′へのシール部材137のシール力は、リ
フター173により容器が持ち上げられ、シール部材137と
容器口縁とが弾接されることによって、下部部材132-2
の上端鍔部とバルブ本体131間に装着されている圧縮バ
ネ138により与えられる。

181はストッパでバルブ本体131に懸垂螺付されたフラン
ジ頭181-1を有すると共にバルブ本体131と共に上下さ
せ、上部部材132-1の下方向移動位置を制限確定させる
ためのものであり、バルブ本体131に対して複数本設け
られている。また、前記ストッパ181と上部部材131-1と
の位置関係は、第１図に示す如く、リフター173により
容器が持ち上げられてシール部材137と容器口縁とが弾
接された時、小口径容器71へのシール状態の場合は前記
ストッパ181のフランジ頭181-1の上面と上部部材132-1
の外縁片132-1aとを当接させて上部部材132-1の下方向
移動位置を制限確定させ、また大口径容器71′の場合
は、前記ストッパ181のフランジ頭181-1と、上部部材13
2-1の外縁片132-1aとを当接させず、上部部材132-1の下
方向移動位置を制限させないように圧力タンク130、バ
ルブ本体131の高さ調整で簡単に行なう。

従って上部部材132-1と下部部材132-2との位置、力関係
は、第１図に示す如く、前記ストッパ181と上部部材132
-1の位置関係から小口径容器71の場合は、上部部材132-
1と下部部材132-2間の上下力関係が直接生じない状態に
保たれ、大口径容器71′の場合は、互いに密着当接させ
て上部部材132-1からの力が下部部材132-2へ加算されう
る姿勢位置関係が取られるようになになっている。

次に作用を説明すると、容器71又は71′が充填機の円弧
軌条内へ運び込まれ、リフター173におり持ち上げられ
るに従って下部部材132-2の先端案内片で案内されなが
ら容器口縁とシール部材137とが当接弾接される。この
時容器口縁に加わる力は、差圧室135内に装着されてい
るバネ138の力であって、容器71,71′に無理な力を付加
せず、シールに必要な一定の力を容器に与えている。こ
の状態で気体弁（図示しない）が開かれ、圧力タンク13
0上部により加圧カウンタガスが、通気管139、ベントチ
ューブ140を経由して容器71,71′に導入され、容器内圧
力が圧力タンク130内ガス圧力に到達した時、容器内空
間と通路149で連通されている差圧室135の圧力も同一圧
力になる。

この時、容器71,71′の口縁と、シール部材137間の気密
保持に必要な力はバネ138の力で付与され、加圧カウン
タ圧に全く無関係にある。ここで第１図の実施例で左側
に示される大口径容器71′の場合と、右側に示されるよ
うに小口径容器71の場合でその作用を説明すると、大口
径容器71′では第２図に示すように容器内圧力PWによ
り、下部部材132-2に作用する下方向の力を考えると、
室イと室ロは連通しているので、下向きの力は差圧と加
算圧項となり、即ち、 ここでd₁φは下部部材132-2の差圧室135内の最大外径で
あり、d₂φは同様に下部部材132-2の差圧室135での上部
部材132-1と下部部材132-2の摺動分の径、即ち、前記部
材間をシールするシール径である。また、d₃，d₄は図示
の径であり、下部部材132-2の上下移動において、バル
ブ本体130外周縁で案内とされる径としてもよい。

一方上部部材132-1に作用する下方向の力を考えると、
室イと室ロは同室的連通から、容器内圧力PWは直接上部
部材132-1の鍔分132-1bにも加圧され、下向きの力は、
下部部材132-2へ単純な加算圧となり、 である。この時D₁はバルブ本体131と上部部材132-1内径
の摺動径、即ち前記部材間の気液密シール径である。

次に容器内圧力PWは、容器内にも付加されるので、容器
側からの下部部材132-2に作用する上向きの力は、 である。この時上下部材132-1,132-2の下向きの全ての
力が容器方向へ付加されるよう、上部部材132-1とバル
ブ本体131へ懸垂されているストッパ181とは僅かな隙間
αを保ち、上下部材132-1,132-2間は互いに密着当接さ
せた位置関係にある。

これはリフター173により容器が持ち上げられて、シー
ル部材137と容器口縁とが弾接された時に、前記位置関
係によるようにバルブ本体131の高さ調整で簡単に可能
である。従って上下部部材132-1,132-2による下向きの
前記総和力は式と式から そこで前記下向きの力式と上向きの力式の関係式
で、D_I＝D_Lとすることにより力を釣り合わすことが可能
となり、本発明の特徴であるバネ138のみにより、シー
ル力の発生が可能となるものである。

次に第１図の実施例において、右側の小口径容器71の場
合について第２図で説明すると、大口径容器71′の場合
から各部部材を全く交換、脱着することなく、その作用
は大口径容器と同様に考えて、下部部材132-2に作用す
る下向きの力は、差圧と加算圧からであり、 となる。

一方上部部材132-1の下向きの力、 は図示の位置関係からバルブ本体131から懸垂されてい
るストッパ181へ完全に負荷され、容器方向への力の発
生力とはならない。従って下向きの力は下部部材132-2
よりのみ発生させられ、 であり、上向きの力 との間でD_S＝d₂とすることにより、大口径容器71′と同
様に小口径容器71に対しても容器内圧力PWに影響なく、
均衡、平衡させるこが出来、必要なシール力はバネ138
によって発生させることが出来る。従って各部部材を全
く交換、脱着することなく、異口径容器夫々に対して容
器への圧力ガス下において適正なバネ138の力により、
必要で、且つ十分な気密状態のためのシール部材137に
よるシール力を、容器口縁へ付与し、しかも容器の変形
を如何なる運転状態でも生じさせない特徴をもち、次期
充填プロセスへ進行させることが出来る。

即ち、第１図において圧力タンク130と、容器内圧力が
釣り合うと同時に、自動的に液弁シート141が液弁シー
ト保持材143と共に開動され、圧力タンク130内液が円状
配列の多孔ノズル液通路を経由し、容器71又は71′の内
壁に沿って充填される。容器71又は71′内の充填液が上
昇して、充填液液上面がベントチューブ140の口端部分
まで達すると、容器71又は71′の上方部分の気体の圧力
タンク130への戻し通気管139の通路が遮断され、充填は
停止完了される。

その後通気管139の通路にある気体弁（図示しない）
と、環状の液弁シート141が、外部装置（図示しない）
によって機械的に閉じられた後、スニフト弁157を外部
カム等で押し込み、スニフトチャンバ155へ連通させ
て、容器71又は71′内、上下部材132-1,132-2、バルブ
本体131で形成されている差圧室135内気体圧力を気体排
出通路156からスニフトチャンバ155内の大気圧へ解放さ
れ、大気体下で逆圧式液体の充填された容器の僅かな時
間内に封栓装置へ搬送出来る状態が得られるのである。
また同時にシール部材137の形状復元と、円滑にリフタ
ー173の下降によりシール部材137から容器口縁を解放す
る条件が得られる。

こうして空気器が運び込まれた時と全く正反対動作でリ
フタ−173が容器が搬出可能な高さ位置まで下降され
る。即ち、下部部材132-2はバネ138により下方へ移動さ
れるに伴い、下部部材132-2の上部舌部によって、上部
部材132-1は下方への移動しないか（小口径缶）、又は
大口径缶の場合は隙間αだけ移動して停止され、自ずと
容器搬出可能な高さ位置が決まる。そいて充填された容
器は、直ちに充填機の円形軌条外へ搬出され、容器への
充填は完了される。

次に第３図により他の実施例に従って説明すると、第１
図と同様にバルブ本体231には上部部材232-1がバルブ本
体231の外縁周に気液密にシールされて上下摺動運動可
能な嵌合をさせ、シール径を取扱う最大容器口縁径と同
一寸法とし、上部部材232-1の下部形状を、前記摺動シ
ール径より小さい径の外縁周で下部部材232-2と気液密
にシールして上下摺動運動可能な嵌合をさせ、シール径
を取扱う最小容器口縁径と一致させてある。また下部部
材232-2には異口径容器口縁に密着当接させるシール部
材237が設けられており、取扱う容器口径範囲に合せた
寸法とする。

上部部材232-1の外縁には、ストッパ281の突縁281-1上
面と当接させるための外縁片232-1aを有すると共に、前
記下部部材232-2の外縁には外縁片232-2aを有し、圧縮
バネ238を装着せしめ、バネ238の他の一端はストッパ28
1の中間にある突縁281-1下面へ当接せしめて、前記バネ
238の力は下部部材232-2、シール部材237により容器口
縁へのシール力を発生させる。前記バネ238は容器口縁
へ均等に付加力を与えるためには、ストッパ281と共に
円状位置に複数個設けるとことが望ましい。

またストッパ281はバルブ本体231に懸垂螺付され、中間
部と最下端に１つずつの突縁281-1、281-2を設けてお
り、バルブ本体231の上下移動で、前記突縁位置を変え
ることが出来る。中間部の突縁281-1の上面と上部部材2
32-1の外縁片232-1aとで上部部材232-1の下方向移動位
置を制限確定させる。また最下端の突縁281-2は下部部
材232-2の下方移動を制限するもので、容器口縁とシー
ル部材237の弾接時には隙間を保つ寸法となっている。
一方容器の下にはリフター273が設けられ、容器71,71′
を持ち上げることにより容器口縁とシール部材237とが
弾接させられる。またその他の構成は第１図と同様であ
るため、説明を省略する。

次に第３図の実施例により作用について説明すると、バ
ルブ本体231の外縁周と上部部材232-1とのシール径を、
取扱う最大容器口縁径と一致させ、前記シール径より小
の上部部材232-1の下部の外周縁を下部部材232-2とのシ
ール径とし、取扱う最小容器口縁径と一致させることに
より、バルブ本体231と上下部部材232-1,232-2で形成さ
れる差圧室235で生じる下向きの差圧と加算圧を容器側
より生じる上向きの力とを、充填バルブを構成する部材
を全く交換、脱着することなく異口径容器に対して正し
く均衡、平衡させることにより、取扱う異口径容器の変
形防止、充填生産運動条件の広範囲化、型替不要、生産
性の向上に大きく効果がある。

また異口径容器口縁部の気密封は、下部部材232-2に装
着されたシール部材237と、同シール部材237へのシール
力を与えるバネ238によって独占的に与え、加圧カウン
タ圧を利用しないことにより、加圧カウンタ圧の大小、
充填液種類、容器口径の差に影響を受けず、適正なシー
ル力を発現させて、容器口縁、容器壁の変形防止が出来
る。

（発明の効果） 以上詳細に説明した如く本発明は構成されているので、
加圧カウンタ下、充填バルブからの下向きの力と容器側
からの上向きの力を正しく均衡させると共に、シール力
をバネのみで与えて、互いに上下方向に摺動する上下部
材の２つの部材、その２つの部材とバルブ本体とで形成
させた差圧室、バルブ本体と下部部材間にバネを介在さ
せることによって異口径容器に対して全く部材の交換、
着脱を必要とせず、型替時間の短縮、生産性向上等に大
きな効果をもたらすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す充填装置の縦断面図、第
２図は第１図における要部の拡大図、第３図は他の実施
例を示す充填装置の縦断面図、第４図は従来の充填装置
の縦断面図である。 図の主要部分の説明 71,71′…容器 130,230…圧力タンク 131,231…バルブ本体 132-1,232-1…上部部材 132-2,232-2…下部部材 135,235…差圧室 137,237…シール部材 138,238…バネ 140,240…ベントチューブ 173,273…リフター 181,281…ストッパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭47−6237（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−106896（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−177697（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−191398（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】充填バルブにより、カウンタ加圧下にある
   圧力タンク内の液を加圧ガスによってカウンタ加圧され
   た容器内に、同容器内の加圧ガスを置換しながら充填
   し、液充填終了後容器内を大気圧に減圧するようにした
   逆圧式液体充填装置において、前記圧力タンクの下部に
   固定され前記充填バルブを有するバルブ本体と、同本体
   の外周に上下方向に摺動、かつ気液密可能に設けられる
   と共に、外縁片で下方への移動をバルブ本体との間で制
   限出来る上部部材、同上部部材との間で上下方向に摺
   動、かつ気液密可能にして、外縁又は上端鍔部とバルブ
   本体との間に圧縮バネを装着した下部部材と、同下部部
   材に装着されたシール部材とを備え、前記シール部材に
   当接する取扱う最大容器口縁径と、前記バルブ本体、上
   部部材間の気液密シール径を同一寸法とし、前記シール
   部材と当接する取扱う最小容器口縁径と、前記上部部
   材、下部部材間の気液密シール径を同一寸法とし、充填
   時の容器シール力を前記バネのみで得られるようにした
   ことを特徴とする異口径容器充填装置。