(57)【要約】      （修正有）【課題】定量充填と定液面充填を兼用する充填装置において、簡単な構成で、しかも、充填液の液面の状態等に左右されずに定液面充填を可能にする。【解決手段】バルブボディ３２内に充填液通路３４が形成され、開閉手段４０により開閉される液バルブ３８によって連通遮断される。充填液タンク２４から充填液通路に液体を供給する給液管２６にフローメータ３６が設けられている。充填ノズル３０の外周に間隙を隔てて吸引パイプ５０が設けられ、その下端の吸引口５０ａが充填ノズルの吐出口よりもわずかに上方に位置している。定液面充填時には、規定の充填量に達する少し前に吸引パイプ５０による吸引を開始し、吸引を続けたまま規定の充填量を少し越える量を充填し、その後吸引を停止する。容器２０内の液面の高さは、吸引パイプ５０の吸引口５０ａの高さで決定する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液通路が形成されたバルブボディと、前記液通路を開閉する液バルブと、この液バルブの開閉手段と、前記液通路の下方に接続され、充填液の吐出口を有する充填ノズルと、前記液通路を流れる充填液の流量を計測する流量計と、前記液バルブ開閉手段の作動を制御する制御手段とを備えた充填装置において、
前記充填ノズルの吐出口よりも上方に開口する吸引口を有する吸引パイプと、この吸引パイプに開閉バルブを介して接続された吸引手段とを設け、容器内に予め設定された規定量の液体を充填する定量充填を行う際には、容器内に充填する規定量の値を制御手段に設定し、流量計からの信号により、規定量の充填液が充填されるように液バルブの制御をするとともに、容器内の液面高さを一定にする定液面充填を行う際には、容器内に充填する規定量以上の値を制御手段に設定し、充填液の液面が前記吸引口を越えるまで液バルブを開放するとともに、流量計からの信号により、液バルブを閉鎖する前に前記吸引パイプの開閉バルブを開放して、前記吸引口を越える充填液を吸引することにより、定量充填と定液面充填とを兼用可能にしたことを特徴とする充填装置。
【請求項２】
容器を載せる容器台と前記充填ノズルの少なくともいずれか一方を昇降可能に構成し、容器内での吸引口の高さを調整可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の充填装置。
【請求項３】
容器を載せる容器台を昇降させる昇降手段を設け、定量充填を行う際には、すべての容器台を下降させた状態で充填を行い、定液面充填を行う際には、容器台を昇降させて前記吸引口を容器内に挿入した状態で充填を行うことを特徴とする請求項１に記載の充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は充填装置に係り、特に、容器内に一定量の液体の充填を行う定量充填と、容器内に充填された液体の液面高さを一定にする定液面充填とに兼用可能な充填装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
容器内に液体を充填する充填方式として、ロードセル、フローメータ、シリンダピストン等を用いて、予め設定された規定量の液体を充填する定量充填方式と、レベルセンサ等により液面を検出しつつ充填を行い、容器内の液面の高さが所定の高さになった時点で充填を終了し、あるいは、グラビティ充填のように容器内の圧力と充填液タンク内の圧力が平衡した時点で充填を終了する定液面充填方式が知られている。
【０００３】
従来は、前記のような定量充填方式の充填装置と定液面充填方式の充填装置とは、それぞれ専用の充填装置として使用することが一般的であったが、最近前記のような定量充填方式と定液面充填方式とを兼用できる充填装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１に記載された充填装置は、バルブボディ内に形成された充填液通路が液バルブによって開閉されるようになっており、充填液を貯留するタンクから前記充填液通路に液体を供給する給液管に流量計を設けて、充填液通路を通って容器内に充填される液体の流量を計測するようになっている。さらに、液バルブ内に設けた排気パイプの下端に液面検出部を設けるとともに、その他の部分には絶縁コーティングを施して、液面検出部とバルブボディとの間を絶縁し、これら液面検出部とバルブボディとを一対の電極として液面検出手段を構成している。
【０００５】
前記構成の充填装置では、定量充填を行うときには流量計により充填量を計測して所定の流量に達したときに充填を終了し、定液面充填を行うときには、液面検出手段によって液面を検出して設定液面に達したときに充填を終了するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２２５９８７号公報（第３−４頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された発明に係る充填装置では、定量充填と定液面充填とを兼用することが可能になった。しかしながら、前記構成では、泡立ちやすい液体の充填を行う場合や、液面の揺れ、あるいは液バルブの応答性等によって液面がばらつく場合があった。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、充填される液体の状態や液バルブの性能等に左右されることなく、定量充填と定液面充填とに兼用可能な充填装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載した発明に係る充填装置は、内部に液通路が形成されたバルブボディと、前記液通路を開閉する液バルブと、この液バルブの開閉手段と、前記液通路の下方に設けられ、充填液の吐出口を有する充填ノズルと、前記液通路を流れる充填液の流量を計測する流量計と、前記液バルブ開閉手段の作動を制御する制御手段とを備えており、さらに、前記充填ノズルの吐出口よりも上方に開口する吸引口を有する吸引パイプと、この吸引パイプに開閉バルブを介して接続された吸引手段とを設け、容器内に予め設定された規定量の液体を充填する定量充填を行う際には、容器内に充填する規定量の値を制御手段に設定し、流量計からの信号により、規定量の充填液が充填されるように液バルブの制御をするとともに、容器内の液面高さを一定にする定液面充填を行う際には、容器内に充填する規定量以上の値を制御手段に設定し、充填液の液面が前記吸引口を越えるまで液バルブを開放するとともに、流量計からの信号により、液バルブを閉鎖する前に前記吸引パイプの開閉バルブを開放して、前記吸引口を越える充填液を吸引することにより、定量充填と定液面充填とを兼用可能にしたものである。
【００１０】
この発明に係る充填装置では、定量充填を行う際には、充填液通路を通って容器内に充填される液体の量を流量計により計測して規定量の充填を行い、定液面充填を行う際には、吸引パイプの下端の吸引口が、充填される液体の規定の液面高さに位置するように容器内に挿入し、規定量よりも多い量の液体を充填しつつ、前記吸引パイプの開閉バルブを開放して吸引する。吸引パイプの吸引口を越えて充填された液体は、前記吸引口から吸引されて液面高さが規定の高さに一致する。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明に係る充填装置は、容器を載せる容器台と前記充填ノズルの少なくともいずれか一方を昇降可能に構成し、容器内での吸引口の高さを調整可能にしたことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明に係る充填装置では、容器台を昇降可能にした場合には、容器が供給された容器台を上昇させて、上方の充填ノズルおよび吸引パイプをこの容器内に挿入させ、吸引パイプの下端の吸引口の高さを、充填する液体の規定の液面高さにセットすることができる。逆に、充填ノズル側を昇降可能にした場合には、容器を載せた容器台に向かって充填ノズルを下降させることにより、吸引パイプの下端の吸引口の高さを、規定の液面高さに一致させることができる。なお、容器台を上昇させるとともに、充填ノズルを下降させて、吸引口の高さを容器内の規定の高さに位置させることもできる。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明に係る充填装置は、容器を載せる容器台を昇降させる昇降手段を設け、定量充填を行う際には、すべての容器台を下降させた状態で充填を行い、定液面充填を行う際には、容器台を昇降させて前記吸引口を容器内に挿入した状態で充填を行うことを特徴とするものである。
【００１４】
この発明に係る充填装置では、定量充填の場合には、充填ノズルを容器内に挿入せずに充填を行うことができるので、昇降手段を作動させずに容器台を下降させた状態のままで運転を行い、定液面充填の場合には、昇降手段によって容器台を上昇させて容器内に充填ノズルおよび吸引パイプを挿入し、吸引パイプの下端の吸引口の高さを規定の液面の高さに合わせて充填を行うことができる。
【００１５】
【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充填装置の全体の構成を簡略化して示す縦断面図、図２は前記充填装置の要部を拡大して示す図である。
【００１６】
固定フレーム２の中心に配置された固定軸４に、ベアリング６を介して回転軸８が回転自在に支持され、この回転軸８の上端に回転テーブル１０が固定されている。この回転テーブル１０は図示しない駆動手段によって回転される。また、回転テーブル１０の外周部には、円周方向等間隔で複数の容器台１２が設けられている。各容器台１２は、回転テーブル１０に垂直に取り付けたエアシリンダ１４上にそれぞれ固定されており、このエアシリンダ１４の作動により昇降できる構造になっている。このエアシリンダ１４のロッドにはカムフォロア１６が設けられており、前記固定フレーム２に取り付けた環状カム１８の下面に係合するようになっている。これら容器台１２を昇降させる際には、各エアシリンダ１４にエアを供給して、常時上方へ向けて付勢しておき、前記カムフォロア１６が係合する固定側の環状カム１８によって容器台１２の上昇位置を規制する。また、前記容器台１２上には、供給された容器２０を支持する容器支持部材２１が設けられている。
【００１７】
前記回転軸８の上方に昇降軸２２が固定され、回転テーブル１０と一体的に回転する。この昇降軸２２の上端には環状の充填液タンク２４が設置されており、この充填液タンク２４内に、容器２０内に充填される液体２５が貯留されている。この充填液タンク２４の下面に、給液管２６を介して複数の充填バルブ２８が設けられている。各給液管２６および充填バルブ２８は、前記回転テーブル１０に支持されている容器台１２と同数設けられており、各容器台１２上に供給される容器２０と、後に説明する充填バルブ２８の下端に設けられた充填ノズル３０の吐出口３０ａとが、それぞれ上下に対向するように配置されている。なお、前記昇降軸２２は、図示しない駆動手段によって昇降できるようになっており、充填液タンク２４および充填ノズル３０の高さを変更して、充填ノズル３０と容器２０との間隔を調整できる。
【００１８】
前記充填バルブ２８の構成について、図２により説明する。各充填バルブ２８は、バルブボディ３２の内部に充填液通路３４が形成され、前記充填液タンク２４から給液管２６を介して供給された充填液が、この充填液通路３４を通って容器２０内に充填される。また、各給液管２６には、この給液管２６を通って容器２０内に充填される液量を計測する充填量検出手段としてのフローメータ（流量計）３６が設けられている。
【００１９】
前記バルブボディ３２内の充填液通路３４は、その内部に設けた液バルブ３８によって連通遮断されるようになっている。この液バルブ３８は、エアシリンダ等のバルブ開閉手段４０（その詳細は図示を省略）によって昇降するロッドの下端に取り付けた弁体４２と、充填液通路３４の底面に形成され、前記弁体４２が着座する弁座４４とから構成されている。前記弁体４２が取り付けられたロッドの周囲はベローズ４６によって覆われている。液バルブ３８を開閉するバルブ開閉手段４０は、前記フローメータ３６からの信号が入力される制御装置（図示せず）によって作動を制御される。
【００２０】
液バルブの３８下方に、前記充填液通路３４と連続する通路を有する充填ノズル３０が取り付けられている。この充填ノズル３０の上端には大径の円筒部３０ｂが形成されており、この大径円筒部３０ｂが前記バルブボディ３２の下端中央の小径円筒部３２ａに取り付けられている。充填ノズル３０の大径円筒部３０ｂとバルブボディ３２の下端の小径円筒部３２ａとの間には、シール部材４８が装着されて液密を保持している。
【００２１】
この充填ノズル３０の外周には、充填ノズル３０の外周面との間に所定の間隙を隔てて吸引パイプ５０が取り付けられている。この吸引パイプ５０の下端の吸引口５０ａは、前記充填ノズル３０の下端の充填液吐出口３０ａよりもやや上方に位置している。また、吸引パイプ５０の上端部には、拡大された大径の円筒部５０ｂが形成されており、この大径円筒部５０ｂが前記バルブボディ３２の下端に取り付けられている。この吸引パイプ５０の上端面とバルブボディ３２の下面との間にはシール部材５２が装着されて気密を保持している。
【００２２】
前記吸引パイプ５０の上部に形成された大径円筒部５０ｂの上面と、前記バルブボディ３２の下面および充填ノズル３０の大径円筒部３０ｂの外周面との間に気密を保持した空間５４が形成されている。バルブボディ３２の下部外面には吸引管５６が取り付けられており、バルブボディ３２に形成された連通穴３２ｂを介して前記空間５４に連通している。この吸引管５６は吸引用の開閉バルブ５８および負圧マニホールド６０を介して図示しない負圧源に接続されている。
【００２３】
充填ノズル３０および吸引パイプ５０の外周側には、昇降可能なガイドコーン６２が嵌合しており、前記容器台１２に載せられた容器２０が上昇する際に、容器２０の口部２０ａを保持してセンタリングを行うようになっている。
【００２４】
以上の構成に係る充填装置の作動について説明する。この充填装置は、定量充填と定液面充填とに兼用可能な構成であり、定量充填を行う際には、充填ノズル３０を容器２０の内部に挿入せずに、容器２０の口部２０ａの上方に位置させたままで充填を行う。そこで、定量充填の場合には、各容器台１２のエアシリンダ１４にはエアを供給せず、容器台１２がもっとも下降した状態にしたままで容器２０を搬送する。一方、昇降軸２２上に設置された充填液タンク２４および充填バルブ２８は、図示しない駆動手段によって昇降軸２２を昇降させることにより高さを変更できるようになっており、容器２０のサイズに応じて昇降させて、充填ノズル３０の下端の吐出口３０ａと、下方の容器２０の口部２０ａとの間隔を調整する。
【００２５】
前記回転テーブル１０の外周部に取り付けられている容器台１２と、昇降軸２２に取り付けられている充填液タンク２４および充填バルブ２８とが一体的に回転する。容器台１２には、図示しない入口スターホイール等の容器供給手段から容器２０が供給され、回転テーブル１０の回転によって回転搬送される。容器２０が所定の回転位置に到達すると、図示しない制御装置から液バルブ３８の開放指令信号が出力され、液バルブ開閉手段としてのエアシリンダ４０が作動して弁体４２が上昇し、液バルブ３８が開放して充填が開始される。制御装置には、容器２０内に充填される充填量が、予め設定値として記憶されており、フローメータ３６を通過した流量が設定値に達すると、エアシリンダ４０を作動させ液バルブ３８を閉じて充填を終了する。
【００２６】
一方、定液面充填を行う際には、充填ノズル３０および吸引パイプ５０の下端を容器２０内に挿入して充填を行うので、容器台１２の昇降用エアシリンダ１４にエアを導入して容器台１２を上方へ付勢しておき、環状カム１８によってカムフォロア１６の上昇限を規制することにより、容器台１２を昇降させながら回転搬送する。充填中は容器２０が上昇した位置にあり、そのときの容器２０内での吸引パイプ５０下端の吸引口５０ａの高さが、充填終了時の規定の液面高さになるように、昇降軸２２によって充填液タンク２４および充填バルブ２８の高さを調節する。
【００２７】
この定液面充填時には、制御装置に、容器２０内に充填する規定の液量よりも多い値を充填量として設定する。例えば、容器２０内に充填される規定量が３５０ｍｌの場合に５ｍｌ程度多い３５５ｍｌを充填量として設定する。この状態で容器２０が容器台１２に供給されて回転搬送され、所定の位置で液バルブ３８が開放されて充填が開始される。
【００２８】
フローメータ３６により計測した充填量が、規定量よりもやや少ない量に達したときに、吸引用の開閉バルブ５８を開放して、吸引パイプ５０からの吸引を開始する。例えば、前述のように規定量が３５０ｍｌの場合に、充填量が規定量よりも１０ｍｌ少ない３４０ｍｌに達したときに吸引用の開閉バルブ５８を開放する。吸引パイプ５０による吸引をしながら、充填ノズル３０からの充填を続け、容器２０内への充填量が規定量よりも多い設定値になったときに液バルブ３８を閉鎖して充填を終了する。前述の例では、フローメータ３６の測定値が３５５ｍｌになると、制御装置が充填終了指令信号を出力して液バルブ３８を閉じて充填を終了する。その後、所定時間経過後、吸引用の開閉バルブ５８を閉鎖して容器２０内の吸引を終了させる。
【００２９】
このように、容器２０内に充填される液体が規定充填量よりもやや少ない時点から、規定充填量よりもやや多い量になるまでの間、吸引パイプ５０から吸引することにより、規定の液面高さ（吸引パイプ５０の吸引口５０ａの高さ）を越えて充填された液体は、充填ノズル３０の外面と吸引パイプ５０の内面との間の間隙、バルブボディ３２の下部に形成された空間５４、吸引管５６等を通って容器２０内から排出され、容器２０内に充填された液体の液面の高さが、吸引パイプ５０の下端の吸引口５０ａの高さに一致する。従って、容器２０の製造精度におけるバラツキや容器２０内に充填された液体の液面の状態や充填バルブ２８の応答性に左右されずに定液面充填を行うことができ、フローメータ３６による定量充填と兼用することができる。なお、前記実施の形態では、吸引パイプ５０を充填ノズル３０の外周側に嵌合させて二重管構造にしたが、必ずしも二重管である必要はなく、充填ノズル３０と別の吸引パイプを設けるようにしても良い。また、吸引用の開閉バルブ５８の開閉タイミングは、前記のように容器２０内への充填量が規定量よりもやや少ない量に達したときに限定されるものではなく、それよりも早いタイミングで開放するようにしても良い。例えば、充填開始直後に開放するようにしても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る充填装置では、充填ノズルの吐出口よりも上方に開口する吸引口を有する吸引パイプと、この吸引パイプに開閉バルブを介して接続された吸引手段とを設け、容器内に予め設定された規定量の液体を充填する定量充填を行う際には、容器内に充填する規定量の値を制御手段に設定し、流量計からの信号により、規定量の充填液が充填されるように液バルブの制御をするとともに、容器内の液面高さを一定にする定液面充填を行う際には、容器内に充填する規定量以上の値を制御手段に設定し、充填液の液面が前記吸引口を越えるまで液バルブを開放するとともに、流量計からの信号により、液バルブを閉鎖する前に前記吸引パイプの開閉バルブを開放して、前記吸引口を越える充填液を吸引するようにしたので、充填液の状態や充填バルブの応答性等に左右されずに、定量充填と定液面充填とに兼用することができる。
【００３１】
また、請求項２に記載した発明では、容器を載せる容器台と前記充填ノズルの少なくともいずれか一方を昇降可能に構成し、容器内での吸引口の高さを調整可能にしたことにより、定液面充填を行う際には、容器内に充填ノズルおよび吸引パイプを挿入して、吸引パイプの下端の吸引口の高さを、容器内に充填する液体の規定の液面高さにセットすることができる。
【００３２】
さらに、請求項３に記載した発明では、容器を載せる容器台を昇降させる昇降手段を設け、定量充填を行う際には、すべての容器台を下降させた状態で充填を行い、定液面充填を行う際には、容器台を昇降させて前記吸引口を容器内に挿入した状態で充填を行うようにしたので、容器と充填ノズルおよび吸引パイプとの位置関係を、定量充填時と定液面充填時とでそれぞれ最適な状態に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る充填装置の全体の構成を簡略化して示す縦断面図である。
【図２】前記充填装置の要部を拡大して示す縦断面図である。
【符号の説明】
１２    容器台
１４    容器台の昇降手段（エアシリンダ）
１８    容器台の昇降手段（環状カム）
２０    容器
３０    充填ノズル
３０ａ  充填ノズルの吐出口
３２    バルブボディ
３４    液通路（充填液通路）
３６    フローメータ
３８    液バルブ
４０    液バルブの開閉手段
５０    吸引パイプ
５０ａ  吸引パイプの吸引口
５８    開閉バルブ
【図１】
2004352340.tif 000003
【図２】
2004352340.tif 000004