(57)【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を有する充填バルブを備え、供給された容器内に液体を充填する充填装置において、
充填される液体の充填量を検出する充填量検出手段と、前記充填バルブに設けられるとともに、容器内に充填された液体の液面の高さを検出する液面検出手段と、前記バルブ開閉手段を制御する制御手段とを設け、
第１容器内に定量充填を行う際には、前記充填量検出手段からの信号により液バルブを閉鎖する第１運転モードによりバルブ開閉手段を制御し、第２容器内に定液面充填を行う際には、前記液面検出手段からの信号により液バルブを閉鎖する第２運転モードによりバルブ開閉手段を制御することを特徴とする充填装置。
【請求項２】
請求項１に記載の充填装置において、
前記充填量検出手段は、液通路を流れる充填液の流量を検出する流量計であることを特徴とする充填装置。
【請求項３】
請求項２に記載の充填装置において、
前記第２運転モード時には、液バルブを通過する流量を大流量と小流量に切換え可能とし、充填開始時には大流量で充填を行い、流量計により予め定められた充填量を検出した後、小流量の充填に切換え、前記液面検出手段の検出信号が入力されるまで充填を行うことを特徴とする充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、容器内に液体を充填する充填装置に係り、特に、寸法精度の良いＰＥＴボトルやリシール缶（開封後キャップにより再度密封可能な缶）と、寸法精度の良くないガラスびん等の容器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装置には各種方式のものが用いられており、主としてウエイト式やフローメータ式の定量充填方式と、レベルセンサ式やグラビティ式の定液面充填方式の充填装置が広く知られている。前記定量充填方式の充填装置では、一定量の液体を充填するので、ＰＥＴボトルやリシール缶等の寸法精度の良い容器に充填する場合には、入味線（充填後の液面の高さ）がほぼ均一になるが、ガラスびん等のように寸法精度の良くない容器に充填する場合には、入味線にばらつきが生じてしまうという問題がある。
【０００３】
例えば、定量充填方式であるフローメータ式の充填装置は、洗浄性が良く、また、ガス詰め充填を行う際にフォーミングしにくい等の長所があり、寸法精度の良い容器に充填するには適している。しかしながら、寸法精度の良くない容器に充填すると入味線がばらついてしまい、商品として見た目が良くないので、ガラスびん等には不向きである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、従来から、前記のように寸法精度の良いリシール缶等の容器には、フローメータ式充填装置やウエイト式充填装置等の定量充填方式で対応し、寸法精度の良くないガラスびん等の容器には、グラビティ式充填装置やレベルセンサ式充填装置等の定液面充填方式により対応していた。このように容器に応じてそれぞれ別の方式の充填装置を用いる必要があり、従来は、定量充填方式と定液面充填方式を兼用できる充填装置は存在していなかった。
【０００５】
例えば、特許２８５３２４０号公報に記載された充填装置は、容器内に充填された充填液の重量または流量などの容量を検出する充填量検出手段と、容器内に充填された充填液の液面高さを検出する高さ検出手段と、これら検出手段からの検出信号によりバルブを開閉制御する制御装置を備えている。
【０００６】
しかしながらこの充填装置は、充填される容器に応じて、定量充填方式と定液面充填方式とを切り換えて充填を行うものではなく、定量充填を行った後、液面の検出を行い、液面が所定の高さよりも低い場合には、追加の充填を行うようになっている。従って常に定量充填区間（大開度区間と小開度区間）、検査区間および定液面充填区間（追加充填区間）を通過するようになっており、充填区間が長く、充填に時間がかかるという問題があった。特に、リシール缶等の寸法精度の高い容器でも検査区間および追加充填区間を通過する必要があるため、高速化ができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、定量充填方式と定液面充填方式とを兼ね備え、液体が充填される容器の性質に応じて、その容器にふさわしいいずれかの方式を選択し、切り換えることができる兼用型の充填装置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を有する充填バルブを備え、供給された容器内に液体を充填するものであって、さらに、充填される液体の充填量を検出する充填量検出手段と、前記充填バルブに設けられるとともに、容器内に充填された液体の液面の高さを検出する液面検出手段と、前記バルブ開閉手段を制御する制御手段とを設け、第１容器内に定量充填を行う際には、前記充填量検出手段からの信号により液バルブを閉鎖する第１運転モードによりバルブ開閉手段を制御し、第２容器内に定液面充填を行う際には、前記液面検出手段からの信号により液バルブを閉鎖する第２運転モードによりバルブ開閉手段を制御するようにしたものである。
【０００９】
また、請求項２に記載の充填装置は、前記充填量検出手段が、液通路を流れる充填液の流量を検出する流量計であることを特徴とするものである。
【００１０】
さらに請求項３に記載の充填装置は、前記第２運転モード時には、液バルブを通過する流量を大流量と小流量に切換え可能とし、充填開始時には大流量で充填を行い、流量計により予め定められた充填量を検出した後、小流量の充填に切換え、前記液面検出手段の検出信号が入力されるまで充填を行うことを特徴とするものである。
【００１１】
【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兼用型の充填装置を示す縦断面図、図２は前記充填装置の充填バルブ（全体として符号１で示す）を拡大して示す図である。
【００１２】
この実施の形態に係る兼用型充填装置の充填バルブ１は、図示しない回転体の外周寄りに円周方向等間隔で複数設けられており、各充填バルブ１は、バルブボディ２の内部に充填液通路４が形成され、上方に設置された充填液タンク６から給液管８を介して供給される充填液が、この充填液通路４を通って容器（図示せず）内に注入されるようになっている。また、前記給液管８には、容器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）１０が設けられている。
【００１３】
前記バルブボディ２内に形成された充填液通路４の内部に液バルブ１２が上下動可能に設けられており、この液バルブ１２が上昇すると前記充填液通路４が開放して容器内に液体が充填され、液バルブ１２が下降して充填液通路４の下部内面に形成された弁座１４に着座すると、充填液通路４が閉塞されて充填が停止する。
【００１４】
前記液バルブ１２の内部に排気パイプ１６が一体に設けられている。排気パイプ１６内の排気通路１８は、充填液タンク６に貯留された液体２０の上方の空間２２内に連通している。排気パイプ１６内の排気通路１８と充填液タンク６内の空間２２とを接続する排気チューブ２４に、大投と小投を切り換える切換バルブ２６が設けられている。この切換バルブ２６は一対の開閉弁２６Ａ、２６Ｂからなり、大投つまり大流量の充填を行う際には、両開閉弁２６Ａ、２６Ｂを開放して排気通路１８の面積を拡大し、小投つまり小流量の充填を行う際には、一方の開閉弁２６Ａまたは２６Ｂを開放して排気通路１８の面積を縮小するようになっており、排気通路１８の面積の大小により流量を変更する。
【００１５】
この排気パイプ１６の外周のバルブボディ４上部内に、液バルブ開閉用シリンダ２８が設けられている。この液バルブ開閉用シリンダ２８は、バルブボディ４の上部に形成された空間内に、上下に摺動可能に嵌合されたピストン３０を備えており、このピストン３０の外周に嵌着されたＯリング３２によって前記空間内が上下二つの圧力室３４、３６に区画されている。両圧力室３４、３６は、それぞれエア導入口３８、４０を介して図示しないエア供給源に接続されており、いずれか一方の圧力室３４、３６に圧縮エアを導入することによりピストン３０が上下動する。このピストン３０は、前記液バルブ１２および排気パイプ１６に連結されて一体的に昇降するようになっており、ピストン３０が上下動することにより液バルブ１２が昇降して充填液通路４を開閉する。なお、４２は、摺動部を有する液バルブ作動用シリンダ２８側と充填液通路４側とを遮断するダイアフラムである。
【００１６】
この充填バルブ１には液面検出手段４４が設けられている。前記排気パイプ１６は導電性の材質からなり、その下端に液面検出部４６が設けられている。一方、排気パイプ１６の上端部１６ａは、筒状部材４８および傘状部材５０に螺合されており、この傘状部材５０と前記ピストン３０が形成されている部材の上端との間に絶縁体５２が介装されている。そして、排気パイプ１６の外周面には、下端の液面検出部４６と、上方の筒状部材４８および傘状部材５０に螺合している上端部１６ａを除いて絶縁コーティング５４がされている。
【００１７】
前記排気パイプ１６の上端に連結されている傘状部材５０と、排気パイプ１６に対し絶縁されているバルブボディ２とにそれぞれ電線５６、５８（図２参照）が接続されており、これら排気パイプ１６の液面検出部４６とバルブボディ２とを一対の電極として液面検出手段４４が構成されている。この液面検出手段４４は、バルブボディ２内の充填液通路４を介して容器内に充填された液体の液面が上昇して前記排気パイプ１６の下端の液面検出部４６に接触すると通電し、液面が所定の高さに達したことを検出する。
【００１８】
前記充填量検出手段（流量計１０）の検出信号および液面検出手段４４の検出信号は、図示しない制御装置に入力され、制御装置はこれら検出手段１０、４４からの信号に応じて液バルブ開閉シリンダ２８を作動させ、液バルブ１２を閉鎖して充填を終了させる。
【００１９】
なお、前記排気パイプ１６の下部外周面の液面検出部４６よりやや上方には、スプレッダ６０が設けられており、液バルブ１２を通って充填される液体がこのスプレッダ６０によって周囲に拡散され、容器の内面に沿って充填されるようになっている。また、バルブボディ２の下端部内には、容器の口部に密着して容器内を密封する容器口パッキン６２が取り付けられている。
【００２０】
以上の構成に係る充填装置は、定量充填方式と定液面充填方式とを切り換えてこれら両方式に兼用できるようになっており、液体が充填される容器がＰＥＴボトルやリシール缶等の寸法精度の良い容器の場合には、流量計１０によって充填液の流量を測定しつつ充填する第１運転モード（定量充填方式）により充填を行う。この場合には、液バルブ開閉シリンダ２８の下側圧力室３６にエアを導入し、ピストン３０を上昇させて液バルブ１２を開放し、充填液タンク６内の液体を給液管８およびバルブボディ２内の充填液通路４を介して、前記容器内に充填を行う。流量計１０が所定量の液体の流下を検出すると、その信号が制御装置に入力され、制御装置からの指令により液バルブ開閉シリンダ２８の上部側の圧力室３４にエアを導入し、液バルブ１２を下降させて充填液通路４を閉鎖して充填を終了する。
【００２１】
また、液体が充填される容器が、ガラスびん等のように寸法精度の良くない容器の場合には、液面検出手段４４による検出信号よって充填を終了する第２運転モード（定液面充填方式）で充填を行う。この場合には、液バルブ１２を開放して充填を行い、容器内に充填された液体の液面が次第に上昇し、前記液面検出部４６に達すると、この液面検出手段４４からの信号が制御装置に入力され、制御装置からの指令により液バルブ１２を下降させて充填液通路４を閉鎖して充填を終了する。
【００２２】
このように定量充填に適したＰＥＴボトル等の容器に対しては、流量計１０からの信号により液バルブ１２を閉鎖する第１運転モードでバルブ開閉手段（液バルブ開閉シリンダ）２８を制御し、定液面充填を行う必要のあるガラスびん等の容器に対しては、液面検出手段４４からの信号により液バルブ１２を閉鎖する第２運転モードでバルブ開閉手段（液バルブ開閉シリンダ）２８を制御するように切り換えることによって同一の充填装置を各種容器に兼用することが可能になった。
【００２３】
前記実施の形態では、流量計１０からの信号により液バルブ１２の開閉を制御して定量充填を行う第１充填モードと、液面検出手段４４からの信号により液バルブ１２を閉じる定液面充填を行う第２充填モードのいずれか一方を行う場合について説明したが、前記第２運転モード時において前記定量充填と定液面充填を組み合わせて充填を行うこともできる。例えば、充填開始時には排気チューブ２４に設けられている大投小投切換バルブ２６の二つの開閉弁２６Ａ、２６Ｂをともに開放して、排気通路１８の面積を拡大することにより大流量で充填を行い、流量計１０により測定して予め定められた一定量の充填を行った後、切換バルブ２６の一方の開閉弁２６Ａまたは２６Ｂを閉鎖して排気通路１８の開口面積を縮小することにより小流量の充填に切り換え、液面検出手段４４の検出信号が制御装置に入力されるまで充填を行うようにしても良い。
【００２４】
なお、前記構成では、大投小投切換バルブ２６によって排気通路１８の面積を変更することにより充填流量を大流量と小流量に切り換えたが、液バルブ１２の開度を変更することにより大流量と小流量の充填を切り換えるようにしても良い。また、前記実施の形態では、充填量検出手段として流量計１０を用いたが、ロードセル等その他の充填量検出手段を用いることもできる。また、充填バルブ１の排気パイプ１６を利用して液面検出手段４４を構成したが、このような構成に限定されるものではなく、充填バルブ１と別に設けたセンサによって液面を検出する等の構成であっても良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、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を有する充填バルブを備え、供給された容器内に液体を充填する充填装置において、充填される液体の充填量を検出する充填量検出手段と、前記充填バルブに設けられるとともに、容器内に充填された液体の液面の高さを検出する液面検出手段と、前記バルブ開閉手段を制御する制御手段とを設け、第１容器内に定量充填を行う際には、前記充填量検出手段からの信号により液バルブを閉鎖する第１運転モードによりバルブ開閉手段を制御し、第２容器内に定液面充填を行う際には、前記液面検出手段からの信号により液バルブを閉鎖する第２運転モードによりバルブ開閉手段を制御するようにしたことにより、洗浄性やフォーミング抑制で有利なフローメータ式の充填装置等のような定量充填式の充填装置を、ガラスびん等の寸法精度のあまり良くない容器にも適用することができる。
【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を示す断面図である。
【図２】前記充填装置の充填バルブを拡大して示す縦断面図である。
【符号の説明】
２    バルブボディ
４    液通路
１０    充填量検出手段（流量計）
１２    液バルブ
２８    液バルブ開閉手段
４４    液面検出手段
【図１】
0004691792.tif 000002
【図２】
0004691792.tif 000003