JPH0825592B2 - 異口径容器の逆圧式充填装置 - 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利用できる異口径容器の逆圧式充
填装置に関するものである。

（従来の技術） 従来の缶詰機等に応用されている逆圧力液体充填機
は、充填バルブが圧力タンク室の下方に配置されてお
り、容器が充填機の円形軌条内へ運び込まれた後、充填
機の下方部分の容器台で容器が持ち上げられて充填バル
ブのシール要素に押し付けられるか、或いは同様な押し
付ける機能を上方の充填バルブに付与して容器を充填機
の容器台で持ち上げることなく、上下機構とばね等によ
る手段によって弾性的に容器口縁とシール要素が密着当
接され、その後充填機の本来の目的である充填が行われ
ている。

しかし一般的に逆圧式液体充填機の場合には、カウン
タ加圧下での充填であるため、液充填開始に先立ち、充
填バルブ空間と容器空間にカウンタ加圧を必要とする。
そのため従来の技術においては、シール要素が装着され
上下移動が可能な部材でシールし、カウンタ加圧下にお
いて特公昭56-32199号公報に示す如く、前記シール力に
付加する力を発生させる圧力室を構成させるか、或いは
付加する力を発生させない差圧室（実公昭62-44957号公
報）を構成している。そのためには、カウンタ加圧下で
バルブ側よりの下向きの力と、容器側よりの上向きの力
を直接不均衡或いは均衡させることを狙った形状（直
径）の単数部材を用いているのが一般的である。しかし
この従来技術では、直接的に制御可能とする圧力室、差
圧室の形状（直径）は、取扱おうとする容器口径に従う
必要があった。例えば特開昭58-216589号公報にみられ
る如く、取扱うべき容器径に呼応した圧力室の形状（直
径）を予想して予め設計をし、それら関連部材の取り付
け、取り外しを必要とするため、複数の充填バルブを備
えた充填機の生産効率に大きな障害となっていた。

第４図は容器が充填機に運び込まれたのち、同容器を
充填機の容器台（リフター）で持ち上げることなく充填
されるものの従来の構造を示すものである。なお、第４
図の左側は大口径容器１′、右側は小口径容器１の場合
を示す。

即ち、異口径の容器に適合するために、小口径容器１
の場合は、上下移動出来るチューリップ状部材２が充填
バルブ本体３に直接挿入され、小口径容器１の直径に呼
応した充填バルブ本体３の外周縁でチューリップ状部材
２が移動可能に気密嵌合されている。

次に大口径容器１′を取扱う場合は、小口径容器用バ
ルブ本体３の外周縁に筒体４を挿入し、適宜な方法でバ
ルブ本体３に気密状態で固定した別の外周縁に、別のチ
ューリップ状部材２′と交換嵌合することによって、そ
の嵌合直径を大口径容器１′に呼応させている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら前記従来において、大小口径容器に液体
を充填する場合、チューリップ状部材2,2′の交換と筒
体４の着脱を避けることは出来ず、前述の如くその行為
は、単数充填機においても複数の充填バルブに応用せね
ばならず、著しく生産低下をもたらすことになる。

また第４図の場合には、大小口径容器1,1′を問わ
ず、チューリップ状部材2,2′の上下移動可能な摺動径
を取扱う容器口径と呼応させるための方法として、前記
摺動径を取扱う容器口径より若干大きく具備させている
ために、例えば特開昭62-251386号公報の様に補助的手
段として外部ばねを設けても、この方式では容器内に加
圧されたカウンタ圧力によってシール力が変化を来す。
特に逆圧式液体充填の場合には、液種の特質と温度、ガ
ス含有量等によって充填する運転カウンタ圧力条件を変
える必要があるが、この場合には過剰なシール力によ
り、変形し易いアルミニュウム容器等は変形を起こす場
合があるため、この変形を予防するために自由度のある
運転条件を選ぶことが出来なくなり、また限定された液
種しか充填出来ない等の欠点があった。

本発明は前記従来技術の欠点である異口径容器に対し
て、充填バルブを構成している部材の交換、着脱を全く
行うことなく、カウンタ加圧下において異口径容器側よ
り発生する上向きの力に対抗して、上下部の２つの部材
を設けることにより、差圧と加算圧で正しく均衡させて
設定加圧されたカウンタ圧力と全く無関係にし、シール
要素、容器口縁部、容器壁に変化を必要とするカウンタ
加圧による力を発生せしめないことを特徴とするもので
ある。また一方シール要素による容器口縁部への気液密
封のための本来のシール力は、下部部材に連動したばね
により賦与しているため、異口径容器に対しても規定通
りのシール力がカウンタ圧に全く依存しないで提供出来
る。

従って前記従来技術においては、シール力を圧力室か
ら加圧カウンタ下不均衡的に発生せしめているため、充
填するカウンタ圧力条件によってシール力の過大、ひい
ては容器を変形に至らせしめるか、狭小な運転に限定す
る等の結果となるが、本発明においては、口径の異なる
容器のいずれの場合も上下の２つの部材によって発生さ
せる差圧と加算圧を組み合わせた力が、容器側より発生
する上向きの力と正しく均衡させて、加圧カウンタ圧で
シール力となる力を全く発生させないため、充填するカ
ウンタ圧力条件に全く無関係となり、従来技術で生じて
いた加圧カウンタ圧力の不自由度、シール力の過大、容
器の変形を起こさない大きな長所を持つものである。そ
してその長所をもたらしたものは、上下２つの部材を構
成させ、下部部材にのみ、ばねからの力を与えて異口径
容器に兼用的に必要とするシール力を適正な力として設
定付与したためである。

（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
れると同時に、外縁片で下方への移動をバルブ本体との
間で制限できる上部部材と、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バルブ本体の外部で同
バルブ本体との間に圧縮ばねを装填しシール部材を装着
せしめた下部部材とで構成すると共に、前記シール部材
に当接する取扱う最大容器口縁径と、前記バルブ本体と
上部部材間の気液密シール径とを同一寸法とし、更に前
記シール部材に当接する取扱う最小容器口縁径と、前記
上部部材と下部部材間の気液密シール径を同一寸法とし
たもので、これを課題を解決するための手段とするもの
である。

（作用） 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、カウンタ加圧さ
れた加圧ガスによる下部部材と同下部部材に装着された
シール部材の上向きの力に対向して、前記構成からバル
ブ本体、上部部材、下部部材により形成される差圧室で
前記上部部材と下部部材の下向きの力を発生させた差圧
と加算圧で、取扱う異口径容器に対して均衡させると共
に、取扱う容器の全てに対して充填時の容器口縁のシー
ル力をばね力のみで得るようにする。

（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ものである。

先ず第１図において、10は加圧下で充填液を貯液する
圧力タンク、11は圧力タンク10に固定された充填バルブ
本体で、通気管14の外縁位置に液体弁保持部材12が収納
されている。また通気管14の上下のほぼ中間位置に気体
弁（図示しない）が公知の如く設けられており、圧力タ
ンク10内の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。充填バルブ本体11の中央部は、液体弁保持
部材12の先端に装着された環状の液体弁13と共に充填液
通路の遮断が出来る形状になっている。また液体弁保持
材12は、液体が通過出来る多孔を持つ管状体であり、そ
の先端の環状の液体弁13と共に上下運動が可能である。

また通気管14の下端は、ベントチューブ15と気密封状
態を保ったままで、同ベントチューブ15が上下移動可能
に嵌合されている。ベントチューブ15の上下運動は下部
部材22と部材片26で連結されているため、下部部材上下
手段16により直接的に行わしめることが出来る。一方充
填バルブ本体11の下方部は、液体弁13に対向する位置よ
り環状スリット状液通路が設けられ、その最下端部にお
いては容器の壁に向かって充填噴射される構造となって
いる。18はスニフト弁で、容器、バルブ本体内の気体を
スニフトチャンバ19に連通、遮断させるためのもので、
外部カム等でスニフト弁18の押し込み、押し込み解除で
連通、遮断を行わしめる。

バルブ本体11には上下摺動運動可能な上部部材21が、
バルブ本体11の外縁周に気液密に嵌合されている。また
前記嵌合直径よりも小さい径で上部部材21と下部部材22
とが嵌合され、バルブ本体11と共に差圧室25を形成す
る。差圧室25はバルブ本体11と上部部材21、下部部材22
間は隙間をもって容器１に空間連通し、反対側は気体排
出通路17を経て通常は遮断しているスニフト弁18を介し
てスニフトチャンバ19に連通する。また差圧室25の構成
のためには、図示の如くバルブ本体11と上部部材21間の
摺動面径D₁φ、上部部材21と下部部材22の摺動面径d₂φ
には、気液密封のためのシールパッキン24,24′を設け
ている。前者の摺動シール径は取扱う最大容器１′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１
の口縁と同一寸法としている。

下部部材22には異口径容器口縁に密着当接せしめるシ
ール部材23を設けてあり、同シール部材23は取扱う容器
口径範囲に合わせた寸法としている。また部材片26でベ
ントチューブ15と連結している下部部材22は、下部部材
上下手段16の一方の端部にあるカムフォロア33と共に必
要寸法上下される。シール部材23へのシール力は、下部
部材上下手段16の上部で、一方端を充填バルブ本体11と
して装着された圧縮ばね32によりシール力を付与する。
ストッパ31は、バルブ本体11に懸垂螺付されたフランジ
頭を有してバルブ本体と共に上下させ、上部部材21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11に対して複数本設けることが望ましい。

また前記ストッパ31と上部部材21との位置関係は、第
１図，第２図に示す如く小口径容器１へのシール状態の
場合は、前記ストッパ31のフランジ頭と上部部材21の外
縁片とを当接させて上部部材21の下方向移動位置を制限
確定させ、大口径容器１′の場合は、前記ストッパ31の
フランジ頭と上部部材21の外縁片とを当接させず、上部
部材21の下方向移動位置を制限させないように圧力タン
ク10、充填バルブ11の高さ調整で簡単に行なう。

次に上部部材21と下部部材22との位置、力関係は、第
１図，第２図に示す如く前記ストッパ31と上部部材21の
位置関係から、小口径容器１の場合は、上部部材21と下
部部材22との上下力関係が直接生じない状態に保たれ、
大口径容器１′の場合は、互いに密着当接させて上部部
材21からの力が下部部材へ加算されうる姿勢位置関係を
とらしめる。なお、圧縮ばね32の仕様は、小径缶から大
径缶に適切なシール力を与えることが可能に設定されて
いる。

次に作用を説明すると、大小口径容器１又は１′が充
填機の円形軌条内へ運び込まれ、下部部材上下手段16に
より予めの上昇位置から下向し、下部部材22の先端案内
片で案内されながら容器口縁とシール部材23が弾当接さ
れる。この時容器口縁に加わる力は、圧縮状のばね32の
力のみであって、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
（図示しない）が開き、圧力タンク10の上部より加圧カ
ウンタガスが容器１又は１′に導入され、容器内圧力が
圧力タンク10内ガス圧力に到達した時、容器内空間と通
路25aで連通している差圧室25の圧力も同一圧力にな
る。この時容器１又は１′の口縁とシール部材23間の気
密保持に必要な力は、ばね32の力のみで賦与され、加圧
カウンタ圧に全く無関係にある。

ここで第１図の実施例において、左側に示される大口
径容器１′の場合と、右側に示されるような小口径容器
１の場合について以下にその作用を説明する。

大口径容器１′では、第２図に示すように容器内圧力
をPWとすると、下部部材22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
圧と加算圧項となる。即ち、 ここでd₁φは下部部材22の差圧室25内の最大外径であ
り、d₂φは同様に下部部材22の差圧室25での上部部材21
と下部部材22の摺動部の径、即ち、前記部材間をシール
するシール径であり、d₃，d₄は図示の径であるが、下部
部材22の上下移動において、バルブ本体11の外周縁で案
内とされる径としてもよい。

一方上部部材21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21の鍔部21aにも加圧され、下向きの力は、下部部材2
2に対する単純な加算圧となり、 となる。この時D₁は上部部材21の充填バルブ本体11と上
部部材21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22に作用する上向きの力は、 である。この時上下部部材21,22の下向きのすべての力
が容器方向へ付加されるよう、上部部材21とバルブ本体
11へ懸垂されているストッパ31とは僅かな隙間αを保
ち、上下部部材21,22間は互いに密着当接させた位置関
係にある。これは容器高さに整合させたバルブ本体11の
高さ調整から簡単に可能である。従って上下部部材21,2
2による下向きの前記と式の総和力は そこで前記下向きの力式と上向きの力式の関係式
で、D₁＝D_Lとすることにより、力を釣り合わせることが
可能となり、本発明の特徴であるばね33のみによりシー
ル力の発生が提供出来るものである。

次に第１図の実施例において、右側の小口径容器１の
場合について第２図で説明すると、大口径容器１′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１′と同様に考えて、下部部材22に作用
する下向きの力は差圧と加算圧からであり、 である。

一方上部部材21の下向きの力、 は図示の位置関係からバルブ本体11から懸垂されている
ストッパ31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23よりの
み発生させられ、 との間でD_S＝d₂とすることにより、大口径容器１′と同
様に小口径容器１に対しても容器内圧力PWに影響なく、
均衡、平衡させることが出来、必要なシール力はばね32
によってのみ発生させることが出来る。このように各部
部材を全く交換、脱着することなく、異口径容器夫々に
対して容器への加圧ガス下において、適正なばね32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23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、
次の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10と容器内圧力が釣
り合うと同時に、自動的に液体弁13が開動し、圧力タン
ク10内液が環状スリット状液通路を経由して容器１の内
壁に沿って充填される。容器１又は１′内の充填液が上
昇して、充填液液上面がベントチューブ15の口端部分ま
で達すると、容器１の上方部分の気体の圧力タンク10へ
の戻し通気管14の通路が遮断され、充填は停止完了され
る。

その後通気管14の通路にある気体弁（図示しない）と
環状の液体弁13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18を外部カム等で押し
込み、スニフトチャンバ19へ連通させて、容器１又は
１′内、上下部部材21,22、バルブ本体11で形成されて
いる差圧室25内の気体圧力を、気体排出通路17から大気
圧へ解放し、大気圧下で逆圧式液体の充填された容器の
僅かな時間内に次の封栓装置へ搬送出来る状態が得られ
る。

また同時にスニフト弁「開」の状態でシール部材23の
シール前への復元と、円滑に上下部部材21,22を容器よ
り解放する条件が得られる。而して空容器が運び込まれ
た時と全く正反対動作で、容器が搬出可能な位置まで下
部部材22が下部部材上下手段16により上昇され、下部部
材22の上昇に伴い上部部材21も連動して上昇させた後、
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
る。

次に第３図の他の実施例について説明すると、第１図
と同様にバルブ本体111には、上部部材121がバルブ本体
111の外縁周に、気液密にシールされて上下摺動運動可
能に嵌合されており、また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121の下部を、前記摺動
シール径よりも小さい径の外縁周で下部部材122と気液
密にシールすると共に、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122には異口径容器口縁に密着当接さ
せるシール部材123が設けられ、同シール部材123は取扱
う容器口径範囲に合わせた寸法としてある。部材片126
でベントチューブ115と連結している下部部材122は、下
部部材上下手段116の一方の端にあるカムフォロア133と
共に必要寸法上下される。またシール部材123へのシー
ル力は、下部部材上下手段116の上部で一方端をバルブ
本体111として装着された圧縮ばね132によって適正に付
与されている。ストッパ131はバルブ本体111に懸垂螺付
されたフランジ頭を有し、フランジ頭位置はバルブ本体
111と共に上下させて、上部部材121の下方向移動位置を
制限確定させる。その他の構成は第２図と同様であり説
明を省略する。

次に第３図の実施例について作用を説明すると、バル
ブ本体111の外縁周と上部部材121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121の下部の外周縁を下部部材122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111と上下部材121,122で形成される差圧室125
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
填生産運転条件の広範囲化、型替不要、生産性の向上に
大きな効果がある。

また異口径容器口縁部の気密封は、上部部材122に装
着されたシール部材123と、同シール部材123へのシール
力を与えるばね132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。

なお、前記各実施例は、容器を充填機の容器台で持ち
上げることなく、充填バルブのシール要素により容器口
縁へ弾当接させる方式への応用であるが、当然のことな
がら本発明は、容器台で持ち上げることによって、充填
バルブのシール要素を容器口縁へ弾当接させる方式にも
応用が可能である。即ち、その場合は、下部部材22,122
に連結されている下部部材上下手段16,116、カムフォロ
ア33,133に相当する機構を充填機の下方部分にある容器
台に織り込むことによって簡単に応用出来、異口径容器
に対して本発明の目的を充分達成することが出来る等の
効果を奏するものである。

（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おり、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ための、互いに上下
方向に摺動する上部部材と下部部材の２つの部材で構成
させたので、バルブ本体、前記上下部部材を全く交換、
着脱なしで異口径容器に適用出来、容器の変形防止、充
填生産運転条件の広範囲化、型替え時間の短縮、生産性
の向上に大きな効果がある。またバルブ本体と前記２つ
の上下部部材とで形成する差圧室を設けて、その差圧室
内で差圧と加算圧を発生させ、異口径容器に対して差圧
と加算圧を自動的に任意に組み合わせ発生させて、夫々
の異口径容器に対して全て均衡、平衡力を作り出すこと
ができる。

更に容器口縁部の気密封は上部部材に備えたシール部
材と、同シール部材へのシール力を与えるばねによって
独占的に支え、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等の効果を奏するもので
ある。

【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図における要部の詳細断面図、第３図は本発
明の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 11,111……バルブ本体 12……液体弁保持部材 13……液体弁 14……通気管 15,115……ベントチューブ 16,116……下部部材上下手段 21,121……上部部材 22,122……下部部材 23,123……シール部材 24,124……シールパッキン 24′,124′……シールパッキン 25,125……差圧室 31,131……ストッパ 32,132……ばね 33,133……カムフォロア

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
   と同時に、外縁片で下方への移動をバルブ本体との間で
   制限できる上部部材と、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バルブ本体の外部で同バル
   ブ本体との間に圧縮ばねを装填しシール部材を装着せし
   めた下部部材とで構成すると共に、前記シール部材に当
   接する取扱う最大容器口縁径と、前記バルブ本体と上部
   部材間の気液密シール径とを同一寸法とし、更に前記シ
   ール部材に当接する取扱う最小容器口縁径と、前記上部
   部材と下部部材間の気液密シール径を同一寸法としたこ
   とを特徴とする異口径容器の逆圧式充填装置。