JPH11130194A - 液体充填バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】マグネットによりバルブの開閉を行なう充填バ
ルブの液通路を拡大できるようにする。 【解決手段】内部下端に弁座２ｄを有するバルブハウジ
ング２と、このハウジング２内に間隔を開けて固定され
た非磁性体のケース４と、ケース４の外部に昇降可能に
配置され、下端に前記弁座２ｄに着座可能な弁体８ｃを
有する移動部材８と、ケース４内に昇降可能に嵌合さ
れ、エアシリンダ２２によって昇降される作用部材１６
と、作用部材１６と移動部材８のケース４を挟んで対向
する位置に設けられたマグネット１８，２０とを備えて
おり、作用部材１６を下降させると、移動部材８もとも
に下降して弁体８ｃが弁座２ｄに着座し、作用部材１６
を上昇させると、移動部材８も上昇してバルブが開放す
る。 【効果】充填液の通路は、両マグネット１８，２０間の
磁気が作用する部分ではなく、移動部材８の外面とハウ
ジング２の内面との間なので、液通路を拡大しても磁気
作用に影響しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は容器内に液体を充填
するバルブに係り、特に、無菌環境内で充填を行なう無
菌充填用の液体充填バルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】飲料や医薬品等の充填において、微生物
による汚染等によって内容物が変質したり品質が低下す
ることを防止するために、無菌環境下で殺菌済みの容器
内に充填を行なう無菌充填システムが用いられている。
このような無菌充填システムの充填装置では、充填液の
供給通路を開閉する充填バルブとしてベローズやダイヤ
フラムを用いたものが従来から使用されているが、この
ようなベローズ等を用いたものは耐久性に不安があり、
開閉動作の頻度が高い場合には用いることができないと
いう問題があった。

【０００３】そこで、アセプティック性が優れ、かつ、
耐久性の高い充填バルブとして、マグネットによって弁
体を移動させてバルブを開閉するものが従来から広く用
いられている（フランス特許２，２０６，７２６号
等）。この特許に係る充填バルブは、内部に流路を有す
るステンレス製のバルブ本体の下端に設けられた弁座
と、バルブ本体の流路内に自由に移動できるように収容
された鋼製ボール（弁体）とによりバルブが構成され、
バルブ本体の外部には、前記内部の鋼製ボールをコント
ロールする磁石が配設されている。この磁石は、電磁石
あるいは永久磁石で、電磁石の場合には固定されてお
り、永久磁石の場合には可動になっている。

【０００４】そして、通常時は、バルブ本体内部の鋼製
ボールが自重により弁座を塞ぎ、バルブが閉状態になっ
ている。また、バルブ開放時には、バルブ本体外部の磁
石（電磁石または永久磁石）によって鋼製ボールを引き
付けて弁座から離すようになっている。

【０００５】前記フランス特許の構成では、鋼製ボール
が重力によって弁座に接触してバルブを閉じるようにな
っているので、シールが不確実で振動に弱いという問題
があり、また、鋼製ボールが落下してバルブを閉じるま
でに時間がかかるという問題もあった。そこで、シール
が確実であり、しかも弁の開閉を迅速に行なうことがで
きる液体充填バルブが提案された（実開平４−２１４０
１号）。この液体充填バルブの構成は、流路入口と流路
出口を有するバルブ本体内の流路の、出口側に弁座があ
り、流路の内部に収容されたディスク状磁石が弁座に着
脱してバルブを開閉するようになっている。弁体を構成
するディスク状磁石は、バルブ本体の外部に配置した固
定の電磁石または可動の永久磁石によって移動されるよ
うになっており、流路出口の弁座に着座してバルブを閉
鎖し、または弁座から離座してバルブを開放する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記公報（実開平４−
２１４０１号）に記載された従来の液体充填バルブは、
弁体を構成するディスク状磁石がバルブ本体の流路内に
収容されており、バルブ本体の外部に配置された電磁石
または永久磁石の磁力によって移動してバルブを開閉す
るようになっているので、内部のディスク状磁石と外部
の電磁石または永久磁石との間隔を大きくすると充分な
磁力作用が得られず、確実なバルブの作動が行なえない
という問題がある。そのため、流路の面積を拡大するこ
とができないので、バルブ内を通過する流量をあまり大
きくすることができず、大流量による高速充填を行なう
ことは不可能であった。

【０００７】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、磁気作用によってバルブの開閉を行なうタイ
プの液体充填バルブにおいて、充填液の通路を拡大して
大流量の高速充填を可能にした液体充填バルブを提供す
ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液体充填バ
ルブは、内面に弁座を有するバルブハウジングと、バル
ブハウジング内に配置された有底筒状のケースと、ケー
スの外側に進退動可能に配置され、前記弁座に着座可能
な弁体を有する移動部材と、前記ケースの内側に進退動
可能に配置され、前記移動部材に磁気的に結合された作
用部材と、この作用部材を進退動させる駆動手段とを備
えており、前記作用部材を進退動させ、この作用部材に
移動部材を追従して移動させることにより、前記弁座お
よび弁体から成る弁の開閉を行なうようにしたものであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態によ
り本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係
る液体充填バルブの縦断面図である。図において、２は
ほぼ円筒状のバルブハウジングであり、上部２ａが大径
で、下部２ｂは小径になっている。バルブハウジング２
の小径下部２ｂの下端開口部（ノズル口）２ｃは細く絞
られており、その内面に、後に説明する弁体が着座可能
な弁座２ｄが形成されている。このバルブハウジング２
の大径上部２ａ内に有底筒状のケース４が配置されてい
る。有底筒状のケース４は、上端に拡大された部分４ａ
が形成されており、この拡大部４ａがバルブハウジング
２の上端の開口部上に載り、このバルブハウジング２の
上方に固定されたシリンダボディ６との間に挾持され
て、バルブハウジング２の内部空間内に吊下げ支持され
ている。ケース４の外径は、バルブハウジング２の大径
上部２ａの内径よりも小さくなっており、これら両者
４，２ａ間に広い空間が形成されている。このケース４
は、ステンレス、樹脂等の非磁性体の材料から成ってい
る。

【００１０】バルブハウジング２の内部には、大径上部
２ａから小径下部２ｂに亘って、移動部材８が収容され
ている。移動部材８の上部８ａは筒状になっており、前
記ケース４の外側に狭い隙間を隔てて嵌合している。こ
の移動部材８の筒状上部８ａは、外面がバルブハウジン
グ２の大径上部２ａの内面との間に空間が形成されてい
る。筒状上部８ａの外面には複数枚の羽根１０が取付け
られており、その先端がバルブハウジング２の内面に当
接して半径方向の位置決めを行なうようになっている。
移動部材８の下部８ｂは、バルブハウジング２の小径下
部２ｂの内径よりも小径のロッド状になっており、その
下端に前記バルブハウジング２の弁座２ｄに着座可能な
弁体８ｃが形成され、これら弁座２ｄと弁体８ｃとによ
り液バルブ１２が形成されている。

【００１１】前記バルブハウジング２の大径上部２ａに
は、図示しない充填液タンクに接続された供給管１４が
開口しており、充填液タンクから供給管１４を介してバ
ルブハウジング２内に送られた充填液は、バルブハウジ
ング２の大径上部２ａの内面と移動部材８の筒状上部８
ａの外面との間の空間および、バルブハウジング２の小
径下部２ｂの内面と移動部材８のロッド部８ｂの外面と
の間の間隙を通り、液バルブ１２の開放しているときに
は、バルブハウジング２の下端開口部（ノズル口）２ｃ
から流下して容器内に充填される。

【００１２】バルブハウジング２内に固定されているケ
ース４の外面と、その外側に嵌合された移動部材８の筒
状上部８ａの内面との間には、僅かなクリアランスがあ
り、また、移動部材８の下部のロッド部８ｂには、筒状
上部８ａ内と外部側とを連通する通路穴８ｄが形成され
ており、ケース４の外面と移動部材８の内面との間のク
リアランスを充填液が流通できるようになっている。

【００１３】バルブハウジング２の大径上部２ａ内に吊
下げ支持されているケース４の内部には、作用部材１６
が昇降可能に嵌合している。この作用部材１６の外面に
は、複数個のマグネット１８が取付けられている。一
方、前記移動部材８には、この作用部材１６のマグネッ
ト１８と対向する位置にそれぞれマグネット２０が取付
けられている。これら内側の作用部材１６のマグネット
１８と、外側の移動部材８のマグネット２０とは、互い
に吸着しあうような極性の配置になっており、作用部材
１６が下降（図の左半分の状態）すると、移動部材８も
ともに下降して、その下端の弁体８ｃが弁座２ｄに着座
して液バルブ１２を閉じ、逆に作用部材１６が上昇（図
の右半分の状態）すると、移動部材８も上昇し、弁体８
ｃが弁座２ｄから離座して液バルブ１２を開放するよう
になっている。

【００１４】作用部材１６は、前記バルブハウジング２
の上部に設けられたエアシリンダ２２によって昇降され
る。このエアシリンダ２２は、シリンダボディ６内に設
けられた空間内に摺動自在に嵌合されて、この空間内を
上部のスプリング室２４と下部の圧力室２６とに区画す
るピストン２８と、上部室２４内に収容されてピストン
２８を常時下方へ付勢するスプリング３０と、下部室２
６内に圧力エアを給排するエア通路３２とを備えてお
り、エア通路３２を介して下部室２６内に圧力エアを導
入することによりピストン２８を上昇させ、また、この
下部室２６を大気に開放することによりスプリング３０
によってピストン２８を下降させる。ピストン３０の下
降端は、シリンダボディ６の底面に設けられたストッパ
６ａによって規制される。前記ピストン２８に固定され
たピストンロッド３４は、シリンダボディ６の下部内を
気密を保持して貫通しており、その下端部に前記作用部
材１６が連結されている。この作用部材１６は、ピスト
ン２８の昇降によって一体的に昇降する。

【００１５】前記構成の液体充填バルブの作用について
説明する。非充填時には、エアシリンダ２２の下部圧力
室２６を大気に開放することにより、上部室２４内のス
プリング３０によってピストン２８を下降させておく。
ピストン２８が下降していると、ピストンロッド３４に
取付けられている作用部材１６もケース４の内面に沿っ
て下降している。この状態では、図１の左半分に示すよ
うに、作用部材１６のマグネット１８に対向している移
動部材８のマグネット２０が、吸着されて下降してお
り、移動部材８のロッド部８ｂの下端に設けられている
弁体８ｃが、バルブハウジング２の下端内面に設けられ
ている弁座２ｄに着座して液バルブ１２を閉じている。

【００１６】充填を行なう場合には、バルブハウジング
２の下端開口部（ノズル口）２ｃの下方に容器が供給さ
れた後、エアシリンダ２２の下部圧力室２６に圧力エア
を導入する。スプリング３０に抗してピストン２８およ
びピストンロッド３４が上昇して作用部材１６が引き上
げられる。すると、作用部材１６のマグネット１８と対
向するマグネット２０が設けられている移動部材８が一
緒に引き上げられ、この移動部材８のロッド部８ｂの下
端に設けられている弁体８ｃが弁座２ｄから離座する。
弁体８ｃが離座して液バルブ１２が開放すると、供給管
１４を介して充填液タンクから送られてバルブハウジン
グ２内に導入された充填液が、移動部材８の外面とバル
ブハウジング２の内面との間の空間を通過してノズル口
２ｃから容器内に流入する。

【００１７】このように前記実施例では、弁体８ｃを有
する移動部材８の内側に、非磁性体から成るケース４を
介して作用部材１６を昇降可能に配置し、これら両者
８，１６に設けたマグネット１８，２０の磁力作用によ
って、作用部材１６の昇降に追従して移動部材８を昇降
させることにより液バルブ１２を開閉するようにしてい
る。そして、移動部材８の外面側を充填液の流れる液通
路としているので、液通路の面積の大きさは磁力作用に
影響を与えることがない。従って、液通路の面積を必要
なだけ大きくすることができ、大流量の充填をして高速
化を図ることが可能である。

【００１８】また、作用部材１６を昇降させるエアシリ
ンダ２２が、充填バルブの液通路とは完全に分離されて
いるので、液温等の条件によって悪影響を受けることな
く、確実なバルブ開閉動作を行なわせることができ、し
かも、液通路側を分解することなく、エアシリンダ２２
を分解することができる。なお、作用部材１６を昇降さ
せる駆動手段は、前記のようなエアシリンダ２２に限ら
ず、その他の従来周知の機構を用いることができること
はいうまでもない。

【００１９】なお、前記実施例では、移動部材８の筒状
上部８ａの外面に複数枚の羽根１０を設けることによ
り、この移動部材８をバルブハウジング２の中心に位置
決めするようになっているが、例えば、バルブハウジン
グ２の大径上部２ａ側に、移動部材８のマグネット２０
に反発する磁力を備えることにより、移動部材８のセン
タリングを行なうことができる。この場合には移動部材
８の外周の羽根１０を省略することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように本発明に係る液体充填
バルブでは、内面に弁座を有するバルブハウジングと、
バルブハウジング内に配置された有底筒状のケースと、
ケースの外側に進退動可能に配置され、前記弁座に着座
可能な弁体を有する移動部材と、前記ケースの内側に進
退動可能に配置され、前記移動部材に磁気的に結合され
た作用部材と、この作用部材を進退動させる駆動手段と
を備え、前記作用部材を進退動させ、この作用部材に移
動部材を追従して移動させることにより、前記弁座およ
び弁体から成る弁の開閉を行なうようにしたので、磁気
作用を利用してバルブの開閉を行なう液体充填バルブの
液通路の面積を拡大することが可能になり、大流量によ
る充填を行なって充填装置の高速化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る液体充填バルブの縦断
面図である。

【符号の説明】

２ バルブハウジング ２ｄ 弁座 ４ ケース ８ 移動部材 ８ｃ 弁体 １６ 作用部材 ２２ 駆動手段（エアシリンダ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内面に弁座を有するバルブハウジング
   と、バルブハウジング内に配置された有底筒状のケース
   と、ケースの外側に進退動可能に配置され、前記弁座に
   着座可能な弁体を有する移動部材と、前記ケースの内側
   に進退動可能に配置され、前記移動部材に磁気的に結合
   された作用部材と、この作用部材を進退動させる駆動手
   段とを備え、前記作用部材を進退動させ、この作用部材
   に移動部材を追従して移動させることにより、前記弁座
   および弁体から成る弁の開閉を行なうことを特徴とする
   液体充填バルブ。