(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース本体に充填液が供給される充填室を形成するとともに、このケース本体の下部に、前記充填室に形成された座受け面内の充填口を介して連通されるノズル筒を設け、
この充填室に、弁体駆動手段により昇降されて前記座受け面に当接し充填口を開閉可能な第１弁体を設け、
この第１弁体に、全閉時に充填口に臨んで開口される弁収容孔を形成するとともに、この弁収容孔に、前記弁体駆動手段により出退自在な第２弁体を設け、
充填時に第２弁体の先端部を弁収納孔から充填口側に突出させ、弁体駆動手段により第２弁体を停止した状態で第１弁体を下降して充填口を全閉し、弁収容孔内の第２弁体を上方に後退させてノズル筒内を負圧状態とするように構成した
ことを特徴とする大流量用充填弁。
【請求項２】
第２弁体の先端部を、基端側から先端側に流れる充填液を整流可能な先端ほど縮径された形状とした
ことを特徴とする請求項１記載の大流量用充填弁。
【請求項３】
弁体駆動手段は、弁筒を介して第１弁体を出退自在なエアシリンダと、第２弁体を弁軸を介して出退自在なエアシリンダとを直列に接続して構成された
ことを特徴とする請求項１または２に記載の大流量用充填弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大きい容器に液体を急速充填するための大流量用充填弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
充填後の液垂れを防止できる充填弁として、本発明者等は、特開平９−８６５９５号公報や特開平９−８６５０３号公報に、液の停止後にダイヤフラムを駆動して弁の内部を負圧にすることで、液垂れを防止するダイヤフラム式充填弁を提案し、また特開平９−８６５０２号公報に、弁体からノズル口に嵌脱自在な液切部材を突出したものを提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のダイヤフラム式充填弁では、大流量を充填できる構造にすると、ゴム製のダイヤフラムの膜厚を厚くする必要があり、その結果液圧を高くする必要が生じて流量制御が困難になるという問題がある。
また液切り部材を有する充填弁では、ペットボトル等への充填に適する２５０ｃｃ／秒程度の中流量が限界であり、一斗缶など大容量容器に、６００〜１０００ｃｃ／秒の大流量で食用油等を充填するのは困難であった。
【０００４】
本発明は上記問題点を解決して、液垂れすることなく大流量の充填が可能な充填弁を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、ケース本体に充填液が供給される充填室を形成するとともに、このケース本体の下部に、前記充填室に形成された座受け面内の充填口を介して連通されるノズル筒を設け、この充填室に、弁体駆動手段により昇降されて前記座受け面に当接し開閉可能な第１弁体を設け、この第１弁体に、全閉時に充填口に臨んで開口される弁収容孔を形成するとともに、この弁収容孔に、前記弁体駆動手段により弁収容孔内で出退自在な第２弁体を設け、充填時に第２弁体の先端部を弁収納孔から充填口側に突出させ、弁体駆動手段により第２弁体を停止した状態で第１弁体を下降して充填口を全閉し、弁収容孔内の第２弁体を上方に後退させてノズル筒内を負圧状態とするものである。
【０００６】
上記構成によれば、第１弁体を座受け面に押し付けて全閉した後に第２弁体を弁収容孔内で後退させることにより、ノズル筒内を負圧にして液垂れを防止するので、大流量用充填弁であっても、全閉後に液垂れを確実に防止することができる。また充填時に弁収納孔から第２弁体が突出され、開口部近傍に乱流や密度差が生じるのを防止することができる。
また、請求項２記載の発明は、上記構成において、第２弁体の先端部を、基端側から先端側に流れる充填液を整流可能な先端ほど縮径された形状としたものである。
【０００７】
上記構成によれば、第２弁体の先端部により弁収納孔の開口部で充填液が整流されるので、泡立ちや振動の発生を防止することができる。
さらに請求項３記載の発明は、上記構成において、弁体駆動手段は、弁筒を介して第１弁体を出退自在なエアシリンダと、第２弁体を弁軸を介して出退自在なエアシリンダとを直列に接続して構成されたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る大流量用充填弁の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。この充填弁は、たとえば食用油や醤油、モービルオイルなどを大容量容器に６００〜１０００ｃｃ／秒の大流量で急速充填するものである。
この充填弁は、図１に示すように、縦置き円柱状の充填室１が形成されたケース本体２には、側部に供給口１ａを介して連通される供給通路３ａが形成された供給筒３が設けられるとともに、下部に通路空間４ａが形成されたノズル筒４が設けられ、さらに上部にシリンダケース５が取付けられている。
【００１０】
前記充填室１の下部には逆円錐状に縮径された座受け面１ｂが形成され、座受け面１ｂ内の充填口１ｃを介してノズル筒４の通路空間４ａに連通されている。この充填室１には、シリンダケース５に設けられた弁体駆動手段である弁体駆動シリンダ６により弁筒７を介して昇降駆動される第１弁体８が配置されており、第１弁体８の外周膨出部の下面に形成された弁座部８ｂが下降限で座受け面１ｂに当接して充填口１ｃを閉止することができる。前記通路空間４ａには、液保持手段である複数枚のメッシュスクリーン９が所定の間隔をあけて配設されており、これにより粘度の低い充填液の液垂れを防止するように構成されている。また、通路空間４ａの口径や形状、充填液の粘度によりこのメッシュスクリーン９の枚数が調整される。なお、このメッシュスクリーン９に代えてたとえば通路空間４ａの内面に半径方向に沿って多数の縦溝を形成し液保持手段を構成することもでき、さらに液垂れのおそれがない高粘度の充填液の場合には、メッシュスクリーン９を省略することもできる。
【００１１】
また前記弁筒７の軸心部には軸心孔７ａが貫通形成されるとともに、第１弁体８に、充填口１ｃに臨んで開口する弁収容孔８ａが軸心孔７ａに連続して形成されている。そして、この軸心孔７ａおよび弁収容孔８ａには、弁軸１２と弁軸１２の先端部に一体形成された液垂れ防止用の第２弁体１１が出退自在に内装されており、シリンダケース５に設けられた弁体駆動シリンダ６により出退駆動される。
【００１２】
この構成において、充填室１に充填液が流れる充填時では、弁収容孔８ａが開口された開放状態や開口面に沿って単に閉鎖された状態では、充填液の流れに乱流や密度差が生じて泡立ちや振動などの要因となるおそれがある。このため、充填時には弁体駆動シリンダ６により第２弁体１１が突出されるとともに、その先端形状が充填室１内での充填の流れを阻害しない整流する形状が選択されており、たとえば先端ほど縮径された先窄まり状の半球体状に形成されているが、もちろん円錐形や多角錐形、紡錘体型であってもよい。
【００１３】
前記弁体駆動シリンダ６は、たとえばばねを追加したエアシリンダを２個直列に接続したもので、弁筒７がスライド自在に嵌合される中間軸孔２１を介して上下に２つのシリンダ室３１，４１が形成されている。そして、この下部シリンダ室４１には、下部軸孔２２から中間軸孔２１に弁筒７がスライド自在に挿通配置され、この弁筒７に固定された下部ピストン４２がスライド自在に内蔵されている。また上シリンダ室３１には、上部軸孔２３に弁筒７の軸心孔７ａから延びる弁軸１２がスライド自在に嵌合され、この弁軸１２に上部ピストン３２がその段部１２ａと弁筒７上端との間でスライド自在に外嵌されている。
【００１４】
そして、下部シリンダ室４１で下部ピストン４２上部の下突出駆動室４１ａには、応答特性を向上させるための閉動付勢用ばね４３が内装され、この閉動付勢用ばね４３により第１弁体８が下方の閉動方向に付勢されている。４４Ａは下突出駆動室４１ａに連通される突出側下部エア供給口、４４Ｂは下後退駆動室４１ｂに連通される後退側下部エア供給口である。
【００１５】
また上シリンダ室３１で上部ピストン３２下部の上後退駆動室３１ｂにも、応答特性を向上させるための開動付勢用ばね３３が内装されており、この開動付勢用ばね３３により第２弁体１１が上方に後退付勢されている。３４Ａは上突出駆動室３１ａに連通される突出側上部エア供給口、３４Ｂは上後退駆動室３１ｂに連通される後退側上部エア供給口である。
【００１６】
ここで、下部シリンダ室４１における下部ピストン４２の昇降ストロークは、第１弁体８を大流量で充填する充填位置Ｉから流量を絞るスローダウン位置IIを介して座受け面１ｂに当接して充填口１ｃを閉止する全閉位置IIIの間で昇降移動可能に設定されている。１２ｂは弁軸１２の上端側に形成されてストローク調整用ナット１３が設けられたストローク調整用ねじである。
【００１７】
したがって、圧縮空気Ａを後退側下部エア供給口４４Ｂから下後退駆動室４１ｂに供給することにより、下部ピストン４２を上限まで押し上げて第１弁体８を開動方向に駆動できるとともに、弁筒７の上端により上部ピストン３２を押し上げて第２弁体１１を後退方向に駆動できる。また圧縮空気Ｂを突出側上部エア供給口３４Ａから上突出駆動室３１ａに供給することにより、上部ピストン３２を押し下げて第２弁体１１を突出方向に駆動できるとともに、弁筒７の上端を介して第１弁体８を閉動方向に駆動できる。さらに、圧縮空気Ｃを突出側下部エア供給口４４Ａから下突出駆動室４１ａに供給することにより、下部ピストン４２および弁筒７を介して第１弁体８のみを閉動方向に駆動できる。さらにまた、圧縮空気Ｄを後退側上部エア供給口３４Ｂから上後退駆動室３１ｂに供給することにより、上部ピストン３２のみを押し上げて第２弁体１１を後退方向に駆動できる。
【００１８】
つぎにこの充填弁の動作を図を参照して説明する。
１．大流量充填状態は、図１に示すように、後退側下部エア供給口４４Ｂから圧縮空気Ａが下後退駆動室４１ｂに供給されると、下部ピストン４２が上限まで押し上げられて第１弁体８が上限の充填位置Ｉに移動され、供給通路３ａから充填液が充填室１に流入されて充填口１ｃから通路空間４ａを介して大型容器（図示せず）に大流量で充填される。この時、第２弁体１１は弁筒７の上端に押上げられて上限に位置し、第１弁体８に対して突出されおり、その先端形状により充填液の流れを整流して乱流や密度差を生じさせることなく、泡立ちや振動などが防止されている。
【００１９】
２．大型容器への充填がほぼ規定量に達すると、充填量を絞って充填量の精度を上げるスローダウン状態にされる。このスローダウン状態は、図２に示すように、突出側上部エア供給口３４Ａから圧縮空気Ｂが上突出駆動室３１ａに供給されて上部ピストン３２が押し下げられ、第２弁体１１および第１弁体８が閉動方向にスローダウン位置IIまで同期移動され、充填口１ｃが絞られる。
【００２０】
３．全閉状態は、図３に示すように、突出側下部エア供給口４４Ａから圧縮空気Ｃが下突出駆動室４１ａに供給されて下部ピストン４２が押し下げられると、弁筒７を介して第１弁体８が全閉位置IIIまで駆動され、第１弁体８が座受け面１ｂに当接されて充填口１ｃが全閉される。この時、第２弁体１１は停止されている。
【００２１】
４．全閉されると同時に通路空間４ａを負圧にするサックバックが行われる。このサックバックは、図４に示すように、後退側上部エア供給口３４Ｂから圧縮空気Ｄが上後退駆動室３１ｂに供給されて上部ピストン３２を押し上げ、弁収納孔８ａ内で第２弁体１１を所定距離後退させることにより、通路空間４ａを負圧にし、全閉後に通路空間４ａからの充填液の垂れが防止される。
【００２２】
上記実施の形態によれば、第１弁体８を座受け面１ｂに押し付けて全閉した後に、第２弁体１１を後退させることにより、通路空間４ａ内を負圧にして液垂れを防止することができ、６００〜１０００ｃｃ／秒の大流量であっても確実に液垂れを防止して良好に充填することができる。
また、充填時およびスローダウン時に、弁収容孔８ａの開口部に第２弁体１１を突出させた状態で充填液を流すので、第２弁体１１の先端で充填液を整流して乱流や密度差が生じるのを防止し、泡立ちや振動の発生を防止することができる。
【００２３】
さらにメッシュスクリーン９により、粘度が低い充填液であっても、その表面張力を利用して通路空間４ａ内に充填液を保持することができ、液垂れを効果的に防止することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１記載の発明によれば、第１弁体を座受け面に押し付けて全閉した後に第２弁体を弁収容孔内で後退させることにより、ノズル筒内を負圧にして液垂れを防止するので、大流量用充填弁であっても、全閉後に液垂れを確実に防止することができる。また充填時に弁収納孔から第２弁体が突出され、開口部近傍に乱流や密度差が生じるのを防止することができる。
【００２５】
また、請求項２記載の発明によれば、第２弁体の先端部により弁収納孔の開口部で充填液が整流されるので、泡立ちや振動の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る大流量用充填弁の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】同大流量用充填弁のスローダウン状態を示す縦断面図である。
【図３】同大流量用充填弁の全閉状態を示す縦断面図である。
【図４】同大流量用充填弁のサックバック状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１    充填室
１ａ  供給口
１ｂ  座受け面
１ｃ  充填口
２    ケース本体
３    供給筒
４    ノズル筒
４ａ  通路空間
５    シリンダケース
６    弁体駆動シリンダ（弁駆動手段）
７    弁筒
７ａ  軸心孔
８    第１弁体
８ａ  弁収納孔
９    メッシュスクリーン（液保持手段）
１１    第２弁体
１２    弁軸
１２ａ  段部
３１    上シリンダ室
３２    上部ピストン
４１    下シリンダ室
４２    下部ピストン
【図１】
0003717326.tif 000002
【図２】
0003717326.tif 000003
【図３】
0003717326.tif 000004
【図４】
0003717326.tif 000005