JPH10152198A - 液体充填バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、、ガラス瓶やプラスチックボトル
等の容器に飲料用液体等を充填する、液体充填バルブに
関し、充填工程において容器内に生じる液体の流れをな
るべく均等にして、作業時間を低減できるようにする。 【解決手段】 充填タンクに固定された上方外筒と、昇
降可能な中間内筒と、中間内筒に接続された充填パイプ
と、充填パイプ内を貫通する空気抜きパイプと、空気抜
きパイプに装着されたチップとをそなえ、充填パイプと
チップとの間に液体供給口が設けられた液体充填バルブ
において、中間内筒に上方外筒と連通する液体流入口を
設けるとともに、空気抜きパイプ下端の水平方向の対向
する位置に空気抜き穴を設け、且つ、上記液体供給口
が、空気抜き穴を通る空気流の軸線に対して線対称とな
るように２か所に設けるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス瓶やプラス
チックボトル等の容器に飲料用液体やその他の液体を充
填する、液体充填バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液体充填バルブの一例を図４及び
図５を用いて説明する。液体充填バルブは、液体充填タ
ンク（以下、単にタンクという）１３０内に貯留された
飲料用液体等を所定の容器内に充填するためのノズルで
あり、上方外筒１０１及び中間内筒１０２等をそなえて
いる。

【０００３】ここで、上方外筒１０１は、液充填タンク
１３０の底面に固定されており、液充填タンク１３０の
下方に突出するように取り付けられている。また、中間
内筒１０２は、上方外筒１０１の軸方向に移動可能に設
けられている。中間内筒１０２の上方には、ばね受部１
１３が形成されており、ばね受部１１３と上方外筒１０
１との間には、リターンスプリング１１４が配設されて
いる。そして、このリターンスプリング１１４の付勢力
により、中間内筒１０２が下方に付勢されている。

【０００４】また、この中間内筒１０２の先端には充填
パイプ１１０に溶着されている。この充填パイプ１１０
は、充填作業時に容器内に挿入されて、タンク１３０内
の液体を容器内に流入させるものである。また、この中
間外筒１０３の下端にはストッパ部（つば部）１１５が
形成されており、このストッパ部１１５とばね受部１１
３とが当接することにより、中間内筒１０２の下端位置
が規制される。

【０００５】また、上方外筒１０１の下端には、中間外
筒１０３がねじ結合されている。中間外筒１０３の外周
側には、この中間外筒１０３の延在方向に沿って摺動可
能なブッシュ１０６が設けられており、このブッシュ１
０６は、つば部１１５により落下が防止される。また、
ブッシュ１０６の下部外周にはねじ部が形成されてお
り、このねじ部に下方外筒１０５が螺合している。

【０００６】下方外筒１０５の下方にはセンタリングベ
ル１０８が螺合しており、センタリングベル１０８に
は、瓶口をシールするパッキン１１６が設けられてい
る。また、中間内筒１０２には空気抜きパイプ１０７が
延設されている。この空気抜きパイプ１０７の上端は、
タンク１３０内に連通しており、また、空気抜きパイプ
１０７の下端には、空気抜き穴１０４が設けられてい
る。

【０００７】空気抜きパイプ１０７の下端部にはチップ
１０９が溶着されており、このチップ１０９には流出口
１１７が形成されている。また、このチップ１０９は、
図４に示すような状態では、充填パイプ１１０内に格納
されており、この場合には流出口１１７が閉塞されるよ
うになっている。なお、チップ１０９の先端には、パイ
プ１１０との間の液密性を保持するためのＯリング１１
１が取り付けられている。

【０００８】また、中間内筒１０２の下方にはスペーサ
（入味調整用スペーサ）１１２や、パッキン１１２ａが
設けられている。このような構成により、図５に示すよ
うに、容器１２０への液体充填時には、瓶等の容器１２
０が下方から押し上げられて容器１２０の口がパッキン
１１６に当接し、センタリングベル１０８が上昇する。

【０００９】そして、センタリングベル１０８が上昇し
てパッキン１１２ａに当接した後もさらに上昇すると、
中間内筒１０２がリターンスプリング１１４の付勢力に
抗して上昇を開始する。また、充填パイプ１１０は中間
内筒１０２と一体に取り付けられているので、充填パイ
プ１１０も上方へ押し上げられ、空気抜きパイプ１０７
の下端に取り付けられたチップ１０９が充填パイプ１１
０から突出する。これより流出口１１７が開いて、タン
ク１３０内の液体が、上方外筒１０１，中間内筒１０２
及び充填パイプ１１０内を通って容器１２０内へ流入す
る。

【００１０】このとき、容器１２０内の空気は、空気抜
き穴１０４及び空気抜きパイプ１０７を介してタンク１
３０内に排出される。このようにして、容器１２０内に
液体が供給されて、液面レベルＸがパイプ１１０の下端
に達すると空気の排出が阻止され、液体の充填が終了す
る。また、液面レベル（入味高さ）を変更する場合は、
スペーサ１１２の厚さを変更することにより調整するこ
とができる。対象となる容器口１２０Ａの形状が変更さ
れる時は、下方外筒１０５とセンタリングベル１０８と
の締結をはずし、パッキン１１６とセンタリングベル１
０８を取り替えることで容器口の形状変更に対応するこ
とができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術では、流出口１１７が一方向に向いて設
けられているため、充填工程において瓶等の容器１２０
内で液体の流れが偏り、容器１２０の底面上から多量の
空気を巻き込んでしまい、これにより泡立量が増加して
しまう。そして、このような泡立量が増加すると、充填
工程の完了までに要する時間が長くなり、生産能力が低
下してしまうという課題がある。

【００１２】また、充填工程終了後には、空気抜きパイ
プ１０７内に液体が残留してしまい、次の容器１２０へ
の充填開始時に、空気抜きパイプ１０７内の液体が容器
１２０内に落下して、タンク１３０とタンクヘッドとの
バランスが崩れるまでは正常な充填作業が出来なくな
り、生産能力が低下するという課題がある。また、この
ような技術以外にも、実開昭５５−１０８０９６号公報
や特開平４−１７３５９８号公報には、液体充填バルブ
に関する技術が開示されているが、実開昭５５−１０８
０９６号公報に記載のものは、液体流出口より下方にガ
ス排出口がある場合に、円錐状ノズルから噴出する円錐
膜液による容器内圧上昇を防止するべく、液膜の一部を
切断するように構成した技術であって、上述の課題を解
決するようなものではなかった。

【００１３】また、特開平４−１７３５９８号公報に記
載された技術は、流体通路の断面積と気体通路の断面積
との割合を可変に構成し、充填後半の充填速度低下を防
止するようにした技術であり、このような技術は、やは
り、上述の課題を解決するようなものではなかった。本
発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、充填
工程において容器内に生じる液体の流れをなるべく均等
にして、作業時間を低減するようにした、液体充填バル
ブを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の液体充填バルブは、充填タンク底面に固定さ
れ該充填タンクと連通する上方外筒と、該上方外筒の下
部内周に沿って昇降可能な中間内筒と、該中間内筒の下
端に接続されて下方に延びる充填パイプと、該上方外筒
から該充填パイプの内部を貫通する空気抜きパイプと、
該空気抜きパイプの下端に装着されたチップとをそな
え、該充填パイプが上昇することにより該充填パイプと
該チップとの間に設けられた液体供給口が開口して該充
填タンク内の液体が所定の容器に充填され、該充填パイ
プの下端位置により充填液面位置が決定され、該充填パ
イプが下降することにより該液体供給口が閉塞して該液
体充填が完了する液体充填バルブにおいて、該中間内筒
に、該中間内筒が所定量上昇したときに該上方外筒と連
通する液体流入口が設けられるとともに、該空気抜きパ
イプ下端の水平方向の対向する位置に、該容器内の空気
を該空気抜きパイプを介して排出する空気抜き穴を設
け、且つ、該液体供給口が、該空気抜き穴の配設方向に
対して線対称となるように２か所に設けられていること
を特徴としている。

【００１５】また、請求項２記載の本発明の液体充填バ
ルブは、上記請求項１記載の構成に加えて、上記空気抜
きパイプに、該中間内筒に摺接するピストンが該空気抜
きパイプに一体に形成されるとともに、該中間内筒に、
該容器の口をシールするシール部材が配設され、該充填
パイプが下降することにより該中間内筒に開口した該液
体供給口が閉塞された後も所定のストロークだけ下降す
る間は該容器の口とシール部材とが当接状態を保持する
ように構成されたことを特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の一実
施形態としての液体充填バルブについて説明すると、図
１は容器への液体充填作業前の状態を示す図であって、
１は充填タンク（以下、タンクという）３０に取り付け
られた上方外筒である。このタンク３０内には、飲料液
体等の液体が充填されており、この液体は所定の圧力に
より加圧されている。

【００１７】また、上方外筒１のタンク３０内に突出し
た部分には連通穴１ａが設けられており、この連通穴１
ａにより上方外筒１の内部は常時タンク３０内の液体に
より満たされるようになっている。２は上方外筒１に対
して軸方向（上下方向）に移動可能な中間内筒であり、
この中間内筒２の外周面と上方外筒１のタンク３０より
も下方側の内周面とが摺接するようになっている。１０
は中間内筒２の下端に取り付けられた充填パイプであ
り、ここでは、中間内筒２と充填パイプ１０とは溶着に
より一体に形成されている。

【００１８】また、３２は中間内筒２の所定位置に設け
られた液体流入口であり、中間内筒２が所定量（図１
中、Ｓ₁ で示す）だけ上方へ移動すると、図２（ａ）に
示すように、この液体流入口３２が開口するようになっ
ている。そして、この液体流入口３２が開口すると、液
体流入口３２を介して上方外筒１内の液体が中間内筒２
の内側に流入するようになっているのである。

【００１９】なお、中間内筒２が下降して液体流入口３
２が閉塞されている時には、Ｏリング３１により、上方
外筒１と中間内筒２とが確実にシールされるようになっ
ている。７はタンク３０内より上方外筒１，中間内筒２
及び充填パイプ１０内を通って下方に延びる空気抜きパ
イプであり、上方外筒１に固定されている。そして、こ
れにより上方外筒１及びタンク３０に対して相対的な変
位が規制されている。

【００２０】また、この空気抜きパイプ７の上方は、タ
ンク３０内の液面よりも上方に突出するように配設され
るとともに、空気抜きパイプ７の中間部にはピストン３
３が形成されている。このピストン３３は、中間内筒２
の内周面に摺接するように形成されており、又、ピスト
ン３３には、中間内筒２の内側をシールするＯリング３
３ａが設けられている。

【００２１】一方、空気抜きパイプ７の下端にはチップ
９が一体に設けられている。なお、本実施形態において
は、チップ９は空気抜きパイプ７に溶着されている。そ
して、このチップ９には、液体充填時に、容器２０内に
液体を供給するための液体供給口９ａ及び、容器２０内
の空気を排出するための空気抜き穴４が形成されてい
る。

【００２２】空気抜き穴４は、図２（ａ），（ｂ）に示
すように、空気抜きパイプ７の内部と連通するように形
成されており、これにより液体充填作業時には、容器２
０内の空気は、この空気抜き穴４から空気抜きパイプ７
を介してタンク３０内に排出されるようになっているの
である。液体供給口９ａは、上記空気抜き穴４に対して
位相が略９０°ずれた位置に形成されており、図２
（ａ），（ｃ）に示すように、空気抜き穴４を通る空気
流の軸線に対して線対称となるように、チップ９の２か
所を切り欠くことにより形成されている。そして、これ
により、図２（ａ）に示すような液体充填作業時には、
タンク３０内からの液体は、図中左右方向に対象に容器
２０内に流入するようになっている。

【００２３】また、図１に示すような状態では、この液
体供給口９ａは、中間外筒２内に格納されるようになっ
ている。なお、チップ９には、Ｏリング１１が配設され
ており、図１に示すようなチップ９が格納された状態と
なると、Ｏリング１１により充填パイプ１０とチップ９
との液密性が保持されるようになっている。

【００２４】１６は図２に示す容器口２０Ａをシールす
るパッキン、１４は中間内筒２を下方に付勢するリター
ンスプリング、１３は中間内筒２に形成されたばね受
部、３４は中間内筒２の下降下限位置を規制するための
ストッパであり、中間内筒２は、このリターンスプリン
グ１４の付勢力により下方へ付勢されている。本発明の
一実施形態としての液体充填バルブは上述のように構成
されているので、液体の充填時には、以下のような動作
を行なう。

【００２５】すなわち、図２に示すように、図示しない
容器上下動装置により容器２０を上昇させると容器口２
０Ａがパッキン１６に当接する。さらに容器２０が上昇
すると、リターンスプリング１４の付勢力に抗して、中
間内筒２及び充填パイプ１０が上昇する。そして、中間
内筒２が所定量（ストロークＳ₁ ）だけ上昇すると、中
間内筒２の液体流入口３２が開いて、上方外筒１内と中
間内筒２内とが連通する。上方外筒１内には、連通穴１
ａを介してタンク３０内の液体が流入しているので、こ
のように液体流入口３２が開くと、この液流入口３２を
通じて中間内筒２にタンク内の液体が流入する。なお、
中間内筒２の上昇位置は、中間内筒２に形成されたばね
受部１３が上方外筒１の下端と当接することで規制され
る。

【００２６】また、このように中間内筒２が上昇する
と、チップ９が充填パイプ１０から突出して、液体供給
口９ａが容器２０内に露出する。これにより、タンク３
０内の液体は充填パイプ１０の下端より液体供給口９ａ
を通って、図２（ａ）の矢印イ方向に流出するのであ
る。このとき、容器２０内の空気は、図２（ｂ）の矢印
ロ方向より空気抜きパイプ７を通って、充填タンク３０
の上方に排出される。

【００２７】そして、容器２０内への充填作業が進み、
容器２０内の液面レベルが図２（ａ）に示す位置（即
ち、充填パイプ１０の下端）に達して、タンク３０の液
面と空気抜きパイプ７内の液面がバランスすると、液体
の圧力が均衡状態となり、容器２０への液体流入が停止
するのである。その後、図示しない容器上下動装置によ
り、容器２０の下降動作が開始すると、リターンスプリ
ング１４の付勢力により中間内筒２も下降する。そし
て、中間内筒２が図３に示す位置まで達すると、中間内
筒２の液体流入口３２が閉塞して中間内筒２とタンク３
０とが遮断される。

【００２８】さらに容器２０を下降させると、容器口２
０Ａとパッキン１６とが当接した状態を保持しながら中
間内筒２が下降する。このときピストン３３により、中
間内筒２及び充填パイプ７内の容積が拡大して充填パイ
プ１０内が負圧になり、空気抜きパイプ７内に残留した
液体が充填パイプ１０内に吸引される。したがって、空
気抜きパイプ７内には、液体がほとんど残留しない状態
で容器２０の下降動作が完了し、図１に示す状態とな
る。

【００２９】一方、次の容器２０への充填作業開始時に
は、空気抜きパイプ７内に液体が残留していないので、
次の容器２０の上昇直後から、速やかに充填作業を開始
することができるのである。このように、本発明の液体
充填バルブでは、空気抜き穴４に対して線対称となるよ
うな位置に設けられた液体供給口９ａにより容器壁面の
全周に近い流れを形成することができ、容器２０内の液
体の流れの偏りを低減することができるという利点があ
る。また、これにより、充填工程での空気巻き込み量が
低減でき、泡立ち量が減少するので充填液面を得るまで
の所要時間が短縮し、液体充填装置全体の能力向上を図
ることができる。

【００３０】すなわち、充填作業時の液体の不均等な流
れを極力なくすことで、不均等な流れにより生じる空気
の巻き込み量を大幅に低減することができ、液体充填装
置全体の高能力化を図ることができるのである。また、
空気抜きパイプ７内に残留する液体がなくなるので、従
来技術で問題となっていた充填開始時の充填立ち上がり
時間（１〜２ｓｅｃ）が不要になり、やはり、液体充填
装置の高能力化を図ることができるのである。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の液体充填バルブによれば、液体充填時に容器内に
生じる不均等流れを低減でき、空気の巻き込み量を大幅
に低減することができるようになるという利点がある。
また、これにより液体充填装置の高能力化を図ることが
できる。また、請求項２記載の本発明の液体充填バルブ
によれば、液体充填工程終了時に、空気抜きパイプ内に
液体が残留しなくなるので、充填開始時の充填立ち上が
り時間（１〜２ｓｅｃ）が不要になり、液体充填装置の
高能力化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての液体充填バルブの
全体構成を示す模式的な断面図である。

【図２】本発明の一実施形態としての液体充填バルブの
動作を説明するための模式的な断面図であって、（ａ）
は図１に対応する図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢
視断面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＢ−Ｂ矢視断面図で
ある。

【図３】本発明の一実施形態としての液体充填バルブに
おけるの動作を説明するための模式的な断面図であっ
て、充填作業終了時の動作を説明するための図である。

【図４】従来の液体充填バルブの一例を示す図である。

【図５】従来の液体充填バルブの一例を示す図である。

【符号の説明】

１ 上方外筒 １ａ 連通穴 ２ 中間内筒 ４ 空気抜き穴 ７ 空気抜きパイプ ９ チップ ９ａ 液体供給口 １０ 充填パイプ １１ Ｏリング １３ ばね受部 １４ リターンスプリング １６ パッキン（シール部材） ２０ 容器 ２０Ａ 容器口 ３０ 充填タンク ３１ Ｏリング ３２ 液体流入口 ３３ ピストン ３３ａ Ｏリング ３４ ストッパ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充填タンク底面に固定され該充填タンク
   と連通する上方外筒と、該上方外筒の下部内周に沿って
   昇降可能な中間内筒と、該中間内筒の下端に接続されて
   下方に延びる充填パイプと、該上方外筒から該充填パイ
   プの内部を貫通する空気抜きパイプと、該空気抜きパイ
   プの下端に装着されたチップとをそなえ、 該充填パイプが上昇することにより該充填パイプと該チ
   ップとの間に設けられた液体供給口が開口して該充填タ
   ンク内の液体が所定の容器に充填され、該充填パイプの
   下端位置により充填液面位置が決定され、該充填パイプ
   が下降することにより該液体供給口が閉塞して該液体充
   填が完了する液体充填バルブにおいて、 該中間内筒に、該中間内筒が所定量上昇したときに該上
   方外筒と連通する液体流入口が設けられるとともに、 該空気抜きパイプ下端の水平方向の対向する位置に、該
   容器内の空気を該空気抜きパイプを介して排出する空気
   抜き穴を設け、 且つ、該液体供給口が、該空気抜き穴の配設方向に対し
   て線対称となるように２か所に設けられていることを特
   徴とする、液体充填バルブ。
2. 【請求項２】 上記空気抜きパイプに、該中間内筒に摺
   接するピストンが該空気抜きパイプに一体に形成される
   とともに、 該中間内筒に、該容器の口をシールするシール部材が配
   設され、 該充填パイプが下降することにより該中間内筒に開口し
   た該液体供給口が閉塞された後も所定のストロークだけ
   下降する間は該容器の口とシール部材とが当接状態を保
   持するように構成されたことを特徴とする、請求項１記
   載の液体充填バルブ。