JPH11105807A - 液面設定装置およびそれを用いた液体の充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液面の設定が任意かつ簡易に行える液面設定
装置、および充填量の調整が簡易に行え、液体の充填量
のバラツキが極めて少なく、確実な液体充填ができる液
体の充填装置を提供する。 【解決手段】 液体を貯留し、その上部空間が密閉可能
となるタンク本体を備える第１のタンクと、この第１の
タンクと連通管によって連結される第２のタンクとを有
し、前記第１のタンクは、タンク本体に貯留された液体
中に一方端が浸漬するとともに他方端がタンク本体の外
部に通じる筒体を備え、前記第２のタンクは、前記第１
のタンクのタンク本体に貯留された液体中に浸漬される
筒体の一方端の開口部位置と同一レベルの液面を形成
し、前記筒体は、前記第１のタンクのタンク本体に貯留
された液体中に浸漬される一方端の開口部位置が深さ方
向に移動可能なように、液面調整機構を備えてなるよう
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】本発明は液面設定装置および
それを用いた液体の充填装置に関し、特に、液面の設定
が任意かつ簡易に行える液面設定装置、および充填量の
調整ができ、液体の充填量のバラツキが極めて少なく、
確実な液体充填ができる液体の充填装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より液体の充填装置として、十分な
貯水容量のあるメインタンクと、被充填容器内へ液体を
充填するための充填管が備え付けられたサブタンクと
を、制御バルブを有する連通管を介して連結させた装置
が一般によく知られれている。

【０００３】この装置においては、サブタンク側から被
充填容器内に液体を定量充填をするために、サブタンク
の液面レベルを基準にして、被充填容器内の液面レベル
を規制するいわゆるサイフォンの機構を採択しており、
サブタンクの液面レベルはできるだけ一定とすることが
必要となっている。しかしながら、サブタンク内に貯留
している液体は、次々へと供給されてくる被充填容器の
中へ充填管を介して連続的に充填されるために、サブタ
ンク内の液体は時間とともにどんどん減少する。従っ
て、サブタンクの液面近傍には、液面レベルをできるだ
け一定に保つための上下一対の液面センサーが取り付け
られており、サブタンク内の液体が減った場合には、メ
インタンクと連通する連通管に設けられた制御バルブを
開けて、所定量の液体がサブタンク内に補充されるよう
な制御機構が設けられている。

【０００４】しかしながら、上記従来の装置において液
面レベルを一定に保つために用いられている上下一対の
液面センサーは、時として故障を起こして正常に機能し
ないことがあり、この場合には、定量充填という信頼性
は全く失われることになる。さらに、このような上下一
対の液面センサーを設置する仕様では、上下２箇所にセ
ンサーを一定の間隔を開けて設置する都合上、どうして
も制御される液面レベルが不安定となり（いわゆる『波
打ち』の現象を生じる）、充填量のばらつきが生じてし
まう傾向があった。

【０００５】また、上記タイプとは異なり、サイフォン
の機構を用いることなくサブタンク側に定量吐出バルブ
を設置した液体の充填装置も知られているが、この装置
では、定量吐出バルブそのもの機構が大掛かり、かつ複
雑であり、装置コストの低減化が図れないという不都合
がある。

【０００６】このような課題を解決するために本出願人
は、すでに、特願平８−２８６０５８号として簡易な構
造でありながら液体の充填量のバラツキが極めて少な
く、確実な液体充填ができる液体の充填装置を提案して
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、本出願人
がすでに提案している液体の充填装置に関連する改良発
明であり、その目的は、液面の設定が任意かつ簡易に行
える液面設定装置、および充填量の調整が簡易に行え、
液体の充填量のバラツキが極めて少なく、確実な液体充
填ができる液体の充填装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、液体を貯留し、その上部空間が密閉可
能となるタンク本体を備える第１のタンクと、この第１
のタンクと連通管によって連結される第２のタンクと、
を有する液面設定装置であって、前記第１のタンクは、
タンク本体に貯留された液体中に一方端が浸漬するとと
もに他方端がタンク本体の外部に通じる筒体を備え、前
記第２のタンクは、前記第１のタンクのタンク本体に貯
留された液体中に浸漬される筒体の一方端の開口部位置
と同一レベルの液面を形成し、前記筒体は、前記第１の
タンクのタンク本体に貯留された液体中に浸漬される一
方端の開口部位置が深さ方向に移動可能なように、液面
調整機構を備えて構成される。

【０００９】また、本発明の好ましい態様として、前記
液面調整機構は、前記筒体の側面に形成された螺子部の
回動により行われるように構成される。

【００１０】また、本発明の好ましい態様として、前記
液面調整機構は、前記前記第１のタンクの側面から延出
するように取りつけられ、かつ液体中に浸漬する一方端
近傍にエルボ部を備える筒体を、回動にすることにより
行われるように構成される。

【００１１】また、本発明の好ましい態様として、前記
液面調整機構は、深さ方向に摺動可能に取りつけられた
筒体の側面を押し螺子により固定することにより行われ
るように構成される。

【００１２】また、前記第１のタンク内に設置される筒
体の内部の圧力と、前記第２のタンクの液面を加圧する
圧力とは同一に設定されて構成される。

【００１３】また、前記第１のタンク内に設置される筒
体の内部の圧力と、前記第２のタンクの液面を加圧する
圧力とは共に大気圧であるように構成される。

【００１４】また、前記第１のタンクには、液体供給管
が接続されて構成される。

【００１５】本発明の液体の充填装置は、前記液面設定
装置の第２のタンクに、さらに液体を充填するための充
填管を形成してなるように構成される。

【００１６】また、前記充填管は、充填用の容器の中に
挿入可能になっており、第２のタンクの液面と同一レベ
ルまで容器内に液体が充填されるように構成される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。

【００１８】図１には本発明の液面設定装置の好適な実
施の形態が示される。図１に示されるように液面設定装
置１は、連通管３０によって連通された第１のタンク１
０と、第２のタンク２０を備えている。

【００１９】第１のタンク１０は、液体３を貯留するこ
とができ、その上部空間４が密閉可能となるタンク本体
６と、このタンク本体６内に外部から挿入するように設
置された筒体９とを備えている。図示のごとく筒体９の
一方端９ａは、タンク本体６に貯留された液体３中に浸
漬されるとともに開口部９ｂを備えており、この一方
で、筒体９の他方端９ｃは、タンク本体６の外部に通じ
るようになっている。本実施の形態において、筒体９
は、タンク本体６の蓋体６ａから突出するように設置さ
れているが、蓋体６ａと筒体９との接触面には、上部空
間４の気密性を保持できるようにシール部材１３を介在
させることが好ましい。

【００２０】本発明における前記筒体９は、第１のタン
ク１０のタンク本体６に貯留された液体中に浸漬される
一方端の開口部９ｂの位置が深さ方向に任意に移動可能
なように、液面調整機構を備えて構成される。

【００２１】図１に示される本実施の形態の場合、液面
調整機構は、筒体９の側面に形成された螺子部１９を備
え、この螺子部１９は、蓋体６ａ側に形成された螺子部
１８と螺合されている。そして、筒体９を回動（螺子部
１９を回動）させることによって、筒体９そのものを適
宜、上下移動させることができるようになっている。筒
体９を上下に移動させることにより、筒体９の開口部９
ｂの高さ方向の位置を変えることができ、これにより第
２のタンク２０の液面の高さを簡易に調整することがで
きる。

【００２２】また、上記の螺合方式に代わる他の液面調
整機構として、図１における筒体９を深さ方向に摺動可
能に取りつけ、所定の高さのところで筒体９の側面を押
し螺子により押し付けて固定するようにしてもよい。

【００２３】前記第１のタンク１０は、その内部を頻繁
に洗浄することがあり、そのため、蓋体６ａの取り外し
以外に、蓋体６ａと筒体９との接合部の周辺で筒体９を
単独に取り外しできる機構を設けることが好ましい。

【００２４】また、図示の例では、筒体９は、蓋体６ａ
を通して挿入されているが、本発明の作用効果を維持で
きるかぎりにおいて、第１のタンク１０の側面方向から
挿入して設置することもできる。その場合の具体的態様
が図２に示される。図２に示される液面調整機構は、第
１のタンク１０の側面から筒体９が延出するように取り
つけられており、この筒体９は液体中に浸漬する一方端
９ａの近傍にエルボ部１４が形成されている。図３は、
図２のＡ−Ａ矢視図を示したものであり、この図に示さ
れるようにエルボ部１４を例えば角度θの範囲で回動に
することにより、筒体９の開口部９ｂの高さ方向の位置
を変えることができる。これにより第２のタンク２０の
液面の高さを簡易に調整することができる。なお、図２
において、図１と同一の符号は実質的に同一な部材を示
している。

【００２５】本発明における第１のタンク１０には、開
閉バルブ４５を介して液体供給管４０が接続されてお
り、第１のタンク１０内に常に所定の液体量が確保でき
るようになっている。また、液面センサ（図示していな
い）をタンク内の上下に２箇所設け、これらからの信号
に基づき開閉バルブ４５の開閉を自動制御するようにし
てもよい。なお、第１のタンク１０内の液面高さは、筒
体９の開口部９ｂの位置より常に高いことが必要であ
る。

【００２６】このような第１のタンク１０は、その底部
に連通管３０の一端が固着されており、連通管３０の他
端は、第２のタンク２０の底部に固着され、第１のタン
ク１０と第２のタンク２０とは互いに連通するようにな
っている。連通管３０の途中には開閉バルブ３５が介在
される。

【００２７】次に、上述してきた本発明の液面設定装置
１の操作および作用を図１に基づいて説明する。

【００２８】第１のタンク１０の筒体９の他方端９ｃ
は、タンク本体６の外部に通じ、大気開放の状態となっ
ており、また、第２のタンク２０の液面上も大気開放に
なっている。

【００２９】まず、最初に連通管３０の開閉バルブ３５
を『閉』の状態にしておき、タンク本体６の蓋体６ａを
開けて、あるいは液体供給管４０から、タンク本体６内
に所定量の液体３を注入する。その後、蓋体６ａを密閉
状に被着させるか、あるいは開閉弁４５を閉じる。この
時、上部空間４は密閉状態になる。

【００３０】次いで、連通管３０の開閉バルブ３５を開
けて、第１のタンク１０と第２のタンク２０とを連通さ
せる。すると、第１のタンク１０に貯留されていた液体
の一部は第２のタンク２０側に流れて行き、図１に示さ
れるように第２のタンク２０の液面７が、第１のタンク
１０に設置された筒体９の一方端の開口部９ｂの位置
と、同一レベルとなったところで第１のタンク１０から
第２のタンク２０への液体移動は停止する。筒体９の一
方端の開口部９ｂの高さ位置（図面の点線で示される位
置）においては、第１のタンク１０および第２のタンク
２０いずれも大気圧でバランスがとれている。

【００３１】第２のタンク２０の液面７を上昇させるよ
うに液面設定（液面調整）する場合、筒体９を回動させ
ながら筒体９を上昇させる。すると、第２のタンク２０
の液面７は、筒体９の開口部９ｂの高さ位置に追従して
上昇するので、液面７は任意の高さに設定可能になる。
この一方で、第２のタンク２０の液面７を下降させるよ
うに液面設定（液面調整）する場合、筒体９を逆方向に
回動させながら筒体９を下降させた後、第２のタンク２
０の液体２１を排出すれば、液面７は設定後の筒体９の
開口部９ｂの高さ位置で停止する。

【００３２】このように本発明の筒体９は、第１のタン
ク１０のタンク本体６に貯留された液体中に浸漬される
一方端の開口部９ｂ位置が深さ方向に移動できる機構を
備えているので、第２のタンク２０の液面７高さが任意
に設定できる。

【００３３】次に、このような液面設定装置を用いた本
発明の液体の充填装置２について、図４を参照しつつ説
明する。

【００３４】図４には本発明の液体の充填装置の好適な
実施の形態が示される。図４に示されるように液体の充
填装置２は、連通管３０によって連通された第１のタン
ク１０と、第２のタンク２０を備えており、第２のタン
ク２０側から充填用の容器５０（被充填容器５０）内に
液体が定量充填されるようになっている。液体の充填装
置２は前述した液面設定装置１の主要部を全部備えてお
り、図４において、図１と同一の符号は実質的に同一な
部材を示しているので重複する部分の説明は省略する。

【００３５】図４において、第２のタンク２０は、第２
のタンク２０内の液体２１を充填用の容器５０（被充填
容器５０）に送り込み充填するための充填管２５を備
え、通常、この充填管２５の注ぎ口近傍には図示のごと
く開閉バルブ２８が形成されている。充填管２５は、充
填用の容器５０の中に挿入可能になっており、第２のタ
ンクの液面７と同一レベルまで容器５０内に液体が充填
される本発明においては、筒体９を上下に移動させるこ
とにより、筒体９の開口部９ｂの高さ方向の位置を変え
ることができ、これにより第２のタンク２０の液面の高
さ、ひいては充填用の容器５０（被充填容器５０）の充
填液高さ（すなわち充填量）を調整することができる。
そのため、例えば、充填液高さの異なる多品種の切り替
え操作に即座に対応することができる。

【００３６】本発明の液体の充填装置２において、筒体
９の一方端の開口部９ｂの高さ位置（図面の点線で示さ
れる位置）においては、第１のタンク１０および第２の
タンク２０いずれも大気圧でバランスがとれている。

【００３７】従って、第２のタンク２０内の液体が容器
５０内の液体充填に使われて、わずかに水位が減少した
とすると、その減少した水頭相当分だけ連通管内での圧
力バランスが崩れ、この圧力バランスを回復させるため
に、新たに第１のタンク１０から第２のタンク２０へと
液体の移動が生じ、再び、第２のタンク２０の液面が、
筒体９の開口部９ｂの位置と、同一レベルとなったとこ
ろで液体移動は停止し、平衡状態となる。

【００３８】従って、このような本発明の構成によれ
ば、第２のタンク２０は、第１のタンク１０の液中に浸
漬されている筒体９の一方端の開口部９ｂの位置と同一
レベルの液面を常に形成することができる。そのため、
充填管２５を用いて第２のタンク２０内の液体２１を充
填用の容器５０（被充填容器５０）に送り込んで充填す
る際に、サイフォンの原理を用いれば、充填用の容器５
０（被充填容器５０）内に充填される液面レベルも第２
のタンク２０のそれと同じになる。従って、本発明のご
とく第２のタンク２０の液面レベルが一定状態を保たれ
る限りにおいて、容器５０内の充填量も均一になる。な
お、容器５０内への液体充填が完了した時点で、充填管
２５に設置された開閉バルブ２８は閉じられ、容器５０
は充填管２５から外される。

【００３９】次に、第２のタンク２０から充填用の容器
５０に液体を充填する具体的な好適例を、図５および図
６を参照しつつ説明する。

【００４０】図５は、第２のタンク２０の周辺に設置さ
れたコンベア８０およびそのコンベア８０上に一定間隔
で配置、並べられた複数の容器５０を示す平面図であ
り、図６は容器５０が第２のタンク２０の周辺を液体充
填されながら回動する際の、高さ方向の動きを模式的に
示した図である。

【００４１】図５および図６に示されるように、コンベ
ア８０によって搬送されてきた容器５０は、エリアＵに
おいて徐々に持ち上げられつつ、容器５０内には充填管
２５の先端が挿入されるとともに、液充填が開始され
る。その後、エリアＰにおいて容器５０は一定高さに一
定時間（距離）保持されて、この間で、液体の充填が完
了するとともに開閉バルブ２８が閉じられる。ちなみ
に、図４に示される状態がエリアＰの状態に相当する。
しかる後、エリアＤにおいて容器５０は徐々に降下して
いき、充填管２５の先端は容器５０から外され、容器５
０は、その後、次工程へと搬送されていく。なお、この
場合、充填管２５は、図５に示されるように、第２のタ
ンク２０の中心から放射状に複数個（図５において、下
半分は充填管２５の記載を省略してある）配置されてお
り、第２のタンク２０の周辺の容器５０の回動に同期し
て回動するようになっている。つまり、一定のエリア内
においては、容器５０内に充填管２５が挿入されたまま
状態で容器搬送が行われるようになっている。

【００４２】なお、充填管２５の先端は、図６に示され
るごとく容器５０の上下運動に対応して、上下方向に伸
縮自在な機構（例えば、外径の異なる複数の筒体を竹の
子状に組み合わせて伸縮自在としてもの）を備えるよう
にすることが望ましい。例えば、上記のエリアＵ内にお
いて、容器５０内への充填管２５の挿入を確実にするた
めである。また、図６に示されるような容器の上下運動
は、例えば、カム機構を用いればよい。また、液体充填
される容器５０の内部を予め真空にし、仮蓋止めてお
き、この蓋の上から強制的に充填管２５を挿入する方法
を採択してもよい。この場合には、充填時間の短縮化が
図られる。

【００４３】なお、上記の説明では、簡易な好適例とし
て、筒体９の他方端９ｃ、および第２のタンク２０の液
面上の双方を大気開放とした場合を例に採って説明した
が、第２のタンク２０に蓋体を設けて密閉状態とし、別
途、加圧機構を設けて、第２のタンク２０の液面を加圧
する圧力と、筒体９の内部の圧力とが同一になるように
設定してもよい。

【００４４】

【発明の効果】本発明の液面設定装置は、液体を貯留
し、その上部空間が密閉可能となるタンク本体を備える
第１のタンクと、この第１のタンクと連通管によって連
結される第２のタンクとを有し、前記第１のタンクは、
タンク本体に貯留された液体中に一方端が浸漬するとと
もに他方端がタンク本体の外部に通じる筒体を備え、前
記第２のタンクは、前記第１のタンクのタンク本体に貯
留された液体中に浸漬される筒体の一方端の開口部位置
と同一レベルの液面を形成し、前記筒体は、前記第１の
タンクのタンク本体に貯留された液体中に浸漬される一
方端の開口部位置が深さ方向に移動可能なように、液面
調整機構を備えてなるように構成されているので、第２
のタンクの液面の設定が任意かつ簡易に行える。また、
このような液面設定装置を備える液体の充填装置は、充
填量の調整が任意にでき、液体の充填量のバラツキが極
めて少なく、確実な液体充填ができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液面設定装置の実施の形態を示す概略
断面図である。

【図２】液面調整機構の他の例を示すための概略断面図
である。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。

【図４】本発明の液体の充填装置の実施の形態を示す概
略断面図である。

【図５】第２のタンクの周辺に設置されたコンベアおよ
びそのコンベア上に一定間隔で配置、並べられた複数の
容器を示す平面図である。

【図６】容器が第２のタンクの周辺を液体充填されなが
ら回動移動する際の、高さ方向の動きを模式的に示す図
である。

【符号の説明】

１…液面設定装置 ２…液体の充填装置 ６…タンク本体 ９…筒体 ９ｂ…筒体の一方端の開口部 １０…第１のタンク ２０…第２のタンク ２５…充填管 ３０…連通管

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を貯留し、その上部空間が密閉可能
   となるタンク本体を備える第１のタンクと、この第１の
   タンクと連通管によって連結される第２のタンクと、を
   有する液面設定装置であって、 前記第１のタンクは、タンク本体に貯留された液体中に
   一方端が浸漬するとともに他方端がタンク本体の外部に
   通じる筒体を備え、 前記第２のタンクは、前記第１のタンクのタンク本体に
   貯留された液体中に浸漬される筒体の一方端の開口部位
   置と同一レベルの液面を形成し、 前記筒体は、前記第１のタンクのタンク本体に貯留され
   た液体中に浸漬される一方端の開口部位置が深さ方向に
   移動可能なように、液面調整機構を備えてなることを特
   徴とする液面設定装置。
2. 【請求項２】 前記液面調整機構は、前記筒体の側面に
   形成された螺子部の回動により行われる請求項１に記載
   の液面設定装置。
3. 【請求項３】 前記液面調整機構は、前記第１のタンク
   の側面から延出するように取りつけられ、かつ液体中に
   浸漬する一方端近傍にエルボ部を備える筒体を、回動に
   することにより行われる請求項１記載の液面設定装置。
4. 【請求項４】 前記液面調整機構は、深さ方向に摺動可
   能に取りつけられた筒体の側面を押し螺子により固定す
   ることにより行われる請求項１記載の液面設定装置。
5. 【請求項５】 前記第１のタンク内に設置される筒体の
   内部の圧力と、前記第２のタンクの液面を加圧する圧力
   とは同一に設定されてなる請求項１ないし請求項４のい
   ずれかに記載の液面設定装置。
6. 【請求項６】 前記第１のタンク内に設置される筒体の
   内部の圧力と、前記第２のタンクの液面を加圧する圧力
   とは共に大気圧である請求項５に記載の液面設定装置。
7. 【請求項７】 前記第１のタンクには、液体供給管が接
   続されてなる請求項１ないし請求項６のいずれかに記載
   の液面設定装置。
8. 【請求項８】 前記請求項１ないし請求項７のいずれか
   に記載の液面設定装置の第２のタンクに、さらに液体を
   充填するための充填管を形成してなることを特徴とする
   液体の充填装置。
9. 【請求項９】 前記充填管は、充填用の容器の中に挿入
   可能になっており、第２のタンクの液面と同一レベルま
   で容器内に液体が充填される請求項８に記載の液体の充
   填装置。