(57)【要約】本発明は容器充填装置、特にボトル充填機用のバルブユニットに関する。より詳細には、本発明は、プラグ（３）が摺動可能に収容された中空本体（２）と、プラグ（３）用の案内手段（１４）と、容器（８）に充填する流体（７）用に中空本体（２）内に形成された通路（９）とを具備するバルブユニットにおいて、充填流体（７）用の通路（９）は隔離およびシール用の膜（３２）によって上記案内手段（１４）および上記プラグから分離され、該膜は上記プラグ（３）の先端部（３０）が下方に向かって突出することができるように底部において開いていることを特徴とするバルブユニット（１）に関する。
2005507836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に容器（８）に充填する装置用のバルブユニット（１）において、
プラグ（３）が摺動可能に収容された中空本体（２）と、前記プラグ（３）用の案内手段（１４）と、上記容器（８）に充填する流体（７）用に上記中空本体（２）内に形成された通路（９）とを具備するバルブユニットにおいて、
上記充填流体（７）用の通路（９）は隔離およびシール用の膜（３２）によって上記案内手段（１４）および上記プラグから分離され、該膜は上記プラグ（３）の先端部（３０）が下方に向かって突出することができるように底部において開いていることを特徴とするバルブユニット。
【請求項２】
上記先端部（３０）は上記先端（３）に取り外し可能に固定される請求項１に記載のバルブユニット。
【請求項３】
上記膜（３２）は厚みの厚い下方部分（３２ａ）を具備する請求項１または２に記載のバルブユニット。
【請求項４】
上記膜（３２）は上記充填流体（７）の流れを安定させるための複数のフィン（３３）を具備する請求項１〜３のいずれか１項に記載のバルブユニット。
【請求項５】
上記中空本体（２）は上記流体用の入口開口（５）と出口開口（６）とを具備し、該出口開口（６）は上記プラグ（３）の下方に該プラグ（３）と同軸に位置決めされ、上記中空本体（２）の円筒状部分と上記出口開口（６）とは断面が屈曲形状を有する連絡部分（１１）によって連結される請求項１〜４のいずれか１項に記載のバルブユニット。
【請求項６】
上記案内手段（１４）は上記プラグ（３）の外側に配置される請求項１〜５のいずれか１項に記載のバルブユニット。
【請求項７】
上記案内手段（１４）は孔開きプレート（１５）を具備し、同軸且つ摺動可能に上記プラグを収容するように設計された中空ステム（１６）が上記孔開きプレート（１５）から下向きに延びる請求項６に記載のバルブユニット。
【請求項８】
上記案内手段（１４）は、上記プラグが上記出口開口（６）と同軸に整列するように互いから離間された少なくとも二つの摺動ガイド（１７ａ、１７ｂ）を具備する請求項６または７に記載のバルブユニット。
【請求項９】
上記摺動ガイド（１７ａ、１７ｂ）は開放リングである請求項８に記載のバルブユニット。
【請求項１０】
上記案内手段（１４）は空気通気ダクト（２０）を具備する請求項１〜９のいずれか１項に記載のバルブユニット。
【請求項１１】
上記プラグ（３）の先端部（３０）は断面がほぼ矢状である請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバルブユニット。
【請求項１２】
上記先端部（３０）は、断面において凹状輪郭を有するほぼ円錐状の先端部分（３０ｂ）を具備する請求項１１に記載のバルブユニット。
【請求項１３】
上記プラグ（３）を起動する手段が提供される請求項１〜１２のいずれか１項に記載のバルブユニット。
【請求項１４】
上記プラグ（３）を起動する手段は上記プラグ（３）の上端と一体的なピストン（２２）と、該ピストン（２２）と協動する加圧チャンバ（２６）とを具備し、該加圧チャンバ（２６）は上記ピストン（２２）を上昇させるのに十分な圧力の圧縮空気を導入するための加圧ダクト（２７）と通じる請求項１３に記載のバルブユニット。
【請求項１５】
上記ピストン（２２）は、逆向きバネ（２５）、上記ピストン（２２）用の移動制限手段と協動する請求項１３または１４に記載のバルブユニット。
【請求項１６】
上記プラグ（３）は、上記先端部（３０）の上方に位置決めされ且つ該先端部（３０）と相互作用して上記膜（３２）の下方フラップを保持する支持要素（２８）を具備する請求項１〜１５のいずれか１項に記載のバルブユニット。
【請求項１７】
上記支持要素（２８）は上記膜を該支持要素（２８）に把持するフック状把持手段を具備する請求項１６に記載のバルブユニット。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載のバルブユニットを一つまたはそれ以上具備する充填装置。
【請求項１９】
当該充填装置がロータリ式である請求項１８に記載の充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器充填装置、特にボトル充填機用のバルブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料を容器詰めするための機器の分野において、飲料に触れる装置の全ての部品を可能な限り無菌状態にする必要があること、および適当なリザーバからの飲料の流れが供給ノズルへの通過中に外部の汚染物と接触することができないようにする必要があることが知られている。このノズルは、概して汚染の危険を最も受け易い。なぜなら、このノズルは供給開口を有しており、よって外部の空気にさらされるからであり、また、ノズルはクリーンにするのが困難な機構および移動部品を具備すると共に外部の汚染物の搬送体としても作用する空気孔を具備するからである。
【０００３】
その結果、「無菌」バルブと呼ばれる設計のバルブが広く研究されている。そして、飲料が流れるチャネルをプラグに連結された機構から隔離するプラスチック材料の弾性膜によって、プラグが包囲されたバルブが提案されている。しかしながら、このバルブには、様々な充填システムへの適合の観点から汎用性に欠くといった問題や、弾性膜の摩耗、特にバルブが閉じられたときに供給開口を遮断するためにバルブがバルブユニットの供給開口の縁部と接触する地点における摩耗が激しいといった問題がある。
【０００４】
したがって、本発明が取り組む問題は、従来技術に係るバルブに内在する問題を克服する充填装置用のバルブユニットを提供することにある。
【０００５】
この問題は、特許請求の範囲において特定されるバルブユニットによって解決される。
【０００６】
本発明の充填装置用のバルブユニットの更なる特徴および利点は、図面を参照して、説明のためであって限定するものではない好適な実施形態の記載から明らかである。
【０００７】
図面を参照すると、全体として参照番号１で示されている本発明のバルブユニットは、中空本体２を具備し、この中空本体２内にはプラグ３が摺動可能に収容されている。
【０００８】
本体２は、例えばストラット（支柱）または他の連結要素のような適切な取付手段４により充填装置のフレームに固定される。
【０００９】
中空本体２は、容器８に充填される流体７用の入口開口５および出口開口６を具備する。上記入口開口５は中空本体２の側面の上方部分に配置され、一方、出口開口６は中空本体２の底面にプラグ３と整列して形成される。そして、上記中空本体２の内部に充填流体７用の通路９が形成され、キャビティがプラグ３によって同軸に占有されるためこの通路はほぼ（本質的に）環状である。
【００１０】
充填流体７を供給するためのライン１０が入口開口５に連結される。
【００１１】
バルブユニット１の中空本体２はほぼ円筒状であり、その断面において出口開口６の直径よりも大きい直径を有する。直径の大きい円筒状本体と出口開口６との間の連絡部分１１は、その断面において屈曲形状をしており、充填流体７用に上記出口開口６が形成される直径の小さい円筒状部分で終端する。
【００１２】
バルブユニット１はプラグ３用の案内手段１４を具備する。これら案内手段１４は、中空本体２の上方縁部１３に固定される孔開きプレート１５を具備する。孔開きプレート１５の下面は、断面において二段形状となっており、下方を向いた二つの環状のショルダを有する。上方ショルダ１５ａは中空本体２の上方縁部１３と係合するように設計され、中空本体２の上方縁部１３は中空本体２に対してプラグ３を正確にセンタリングするように段付き形状を有する。他方、下方ショルダ１５ｂは、中空本体２の上方縁部１３の段によって形成されたショルダと孔開きプレート１５との間に凹部を形成する。プラグ３を摺動可能な状態で収容するように設計された中空ステム１６が、孔開きプレート１５の底面から下方に向かって延びるが、出口開口６の近傍までは延びない。
【００１３】
プラグ３の表面と相互作用するように設計された開放リング形態の摺動ガイド１７ａが、上記中空ステム１６の下方端部に近接して中空ステム１６の内面上の適当なシートに配置される。
【００１４】
同様に開放リング形態の第二摺動ガイド１７ｂが、反対側の端部に近接して、孔開きプレート１５の孔の内面上に配置される。同じ内面上には上記摺動ガイド１７ｂの上方において適当なシートに、例えばＶリングのようなシール１８が配置される。加えて、バルブユニット１の外部に開いている空気通気ダクト２０と通じる環状キャビティ１９が摺動ガイド１７ｂの下方に形成される。
【００１５】
摺動ガイド１７ａ、１７ｂは概して適当なプラスチック材料から形成される。
【００１６】
バルブユニット１の頂部を閉鎖するヘッド２１が孔開きプレート１５の上方に固定される。ヘッド２１は、中空であり、その中にプラグ３の上方部分を収容する。プラグ３は、上述したようにこの地点から下方に延び、中央本体２の出口開口６に到達するまで案内手段１４の中央孔内に同軸に収容される。
【００１７】
より詳細には、プラグ３は中実円柱状であり、その直径は中空ステム１６の内径よりも僅かに小さく、これら二つの表面間には隙間が形成される。プラグ３はその頂部でピストン２２に固定され、このピストン２２はヘッド２１のキャビティ内に摺動可能に収容される。ピストン２２の上方には移動制限手段２３が配置され、この移動制限手段２３は、本実施形態ではヘッド２１のキャビティの内径よりも直径が小さく且つバルブが閉鎖しているときにはピストン２２の上面とヘッド２１の内側端面２４との間の空間よりも高さが低く、その結果開いた空間がピストン２２の移動距離を定めるようなシリンダである。シリンダ２３回りに巻かれたバネ２５は、上記ピストンの上面および内側端面２４を押す。
【００１８】
例えばＶリング式のシール１８’がピストン２２の外面上の適当なシート内に収容される。
【００１９】
ピストン２２の下方に形成された加圧チャンバ２６は、圧縮空気を導入するための加圧ダクト２７と通じ、ピストン２２と共にプラグ３を起動する手段を形成する。
【００２０】
シリンダ２３をピストン２２に固定するためおよびピストン２２をプラグ３に固定するために、例えばネジ・ナットシステムのような公知の固定手段が使用される。
【００２１】
プラグ３の下端は案内手段１４の中空ステム１６の下方にあり、この下端は支持要素２８に固定される。支持要素２８は、ショルダ２９によって下方部分に連結される外径の大きな上方部分を具備する。
【００２２】
支持要素２８はプラグ３と同軸であってプラグの下端を収容する中央貫通孔を有する。支持要素２８の下方に延びるプラグ３の端部分に、例えばネジ嵌合により先端部３０が取り外し可能に固定される。この先端部３０は、ほぼ矢形状、すなわちプラグ３に結合するための柱状部分３０ａと、ほぼ円錐状の尖端部分３０ｂと、上向きの結合ショルダ３０ｃとを有する。尖端部分３０ｂはオジーブ状（ogival shape）、すなわち外向き凸部を備える形状であるか、または図示したように断面において凹状輪郭を有する形状であり、これにより充填流体７の流れが容器８の口に向かうようにおよび容器８の口に向かって案内される。いずれの場合であっても、先端部３０は、充填の種類および容器および／または飲料の種類の要求に応じて交換可能である。
【００２３】
支持要素２８の上方縁部と中空ステム１６の下方縁部との間に環状ギャップ３１が形成される。
【００２４】
両端で開いている本質的に円筒状の膜３２が、案内手段１４の外側に配置され且つジャケットのように中空ステム１６を包囲する。膜３２はその頂部において中空本体２と案内手段１４の孔開きプレート１５との間に固定され、膜３２の上方フラップが孔開きプレート１５の下方ショルダ１５ｂによって形成された凹部に収容される。膜３２の下方部分３２ａは厚くなっており、支持要素２８のショルダ２９と先端部３０の連絡ショルダ３０ｃとの間に保持される内側フランジ３２ｂを具備する。膜の下方部分３２ａが厚いため、バルブが閉じられたとき、すなわちこの下方部分３２ａが中空本体２の連絡部分１１の内面と干渉したときに材料が満足に変形してバルブが緊密となる。同時に、材料の摩耗が制限され、その結果、膜の耐久性が向上する。
【００２５】
膜３２の外面上には、中空本体２の内壁と接触するまでほぼ径方向に延びる複数のフィン３３が設けられる。これらフィン３３は、液体の流れを安定させ且つねじれ運動を防止させる機能を有し、膜３２の下方部、本質的には下方部分３２ａ上に位置決めされるのが好ましい。
【００２６】
膜３２は、天然ゴムまたは合成ゴムのような適当な弾性体から形成される。膜３２およびフィン３３は一体として形成されるのが好ましい。
【００２７】
図面を参照して、本発明のバルブユニットの作動について以下に説明する。
【００２８】
閉鎖状態にあるとき、バルブユニット１は図１に示したよう見える。この状態では、先端部３０および膜３２の下方部分３２ａは中空本体２の連絡部分１１の内面とのシールを形成するように相互作用している。
【００２９】
バルブは、加圧ダクト２７を介して加圧チャンバ２６に圧縮空気を導入することによって開かれる。圧縮空気の作用により、ピストン２２が上昇し、そしてこのピストンと一体的なプラグ３が移動する。シリンダ２３がヘッド２１の内面と当接し、プラグ３の上向きの移動が停止するまでバネ２５が圧縮せしめられる。バルブが開かれると、図３に示したように充填流体７が容器８内に供給される。
【００３０】
プラグ３が上昇すると、プラグ３と一体的な支持要素２８も上方へ摺動し、固定されている中空ステム１６の下方縁部に向かって前進せしめられる。よって、環状ギャップ３１の容積が減少せしめられ、その中の空気はプラグ３と中空ステム１６との間の隙間を介して、および摺動ガイド１７ａの位置においては開放リングによって残された空間を介して上方に排気される。そして、空気は通気ダクト２０を介して除去され、プラグ３の作動を遅らせるギャップ３１内での空気圧縮の「ポンプ効果」として知られる事態が起こるのが防止される。
【００３１】
充填流体７の供給が完了すると、加圧ダクト２７を介した圧縮空気の導入が中止され、バネ２５が開放され、よってプラグ３が中空本体２の出口６を閉じる。
【００３２】
圧縮空気は、制御ユニットによって作動されるソレノイドバルブ（図示せず）を介してバルブユニット１に導入される。供給される流体の量は公知の流量計測手段によって監視される。
【００３３】
図４に示したバルブの実施形態では、Ｌ断面フランジ２９’をショルダ２９の下方であって支持要素２８の外面上に提供することによって有利な形態で膜３２は支持要素２８に固定される。このフランジ２９’は膜３２の厚い部分に形成された相補シートに配置され、膜３２とプラグ３との間でフック式把持手段が形成される。
【００３４】
本発明に関するバルブユニットの利点は上記の記載から明らかである。
【００３５】
まず第一に、膜３２はバルブの内部機構が完全に充填流体７の通路９から隔離されるようにし、したがって、完全な無菌状態が提供される。
【００３６】
さらに、膜３２の下方部分３２ａを厚くすること、すなわち物理的応力を受けやすい部分を厚くすることにより、膜の耐用年数が延び且つ膜が完全なバルブシールを提供するのに十分なほど変形することができるようになる。
【００３７】
膜３２の外面上のフィン３３の存在により供給中の流体のねじれ運動が防止され、このことはこのようなねじれ運動がより重要であるロータリ機構にバルブが嵌合せしめられたときに特に重要な要求である。
【００３８】
交換可能な先端部３０の提供、および膜３２が底部において開いていることによって生じる特性により、膜３２の変更（付加的な多大なコストがかかる）の必要なく単に先端部３０の種類および形状を変更することによって、バルブの性能を容器の特性（例えば、口径、容器容量等）および飲料の特性に整合させることができるようになる。
【００３９】
案内手段１４の内面上に互いから非常に離れて摺動ガイド１７ａ、１７ｂを提供することにより、プラグ３は中空本体２と完全に同軸となり、高い精度の供給が可能となる。
【００４０】
本発明のバルブユニットの特定の実施形態のみを説明したが、本発明の保護の範囲を逸脱することなく特定の応用例に適合させるために当業者が任意の必要な修正を加えることができることは明らかである。
【００４１】
例えば、二つ以上の摺動ガイド１７ａ、１７ｂが提供されてもよい。
【００４２】
プラグ３の起動手段は、上記実施形態では圧縮空気式であるが、例えばカム手段のような別の公知の手段に交換可能である。
【００４３】
中空本体２の連絡部分の屈曲形状は特定の要求を満たすように変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のバルブユニットの断面側面図であり、バルブユニットは閉鎖状態にある。
【図２】図１の方向Ａ−Ａにおける断面図である。
【図３】図１と同様な図であるが、バルブは開放状態にあり供給中である。
【国際公開パンフレット】
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2005507836.tif 000023
【国際調査報告】
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2005507836.tif 000025