(57)【要約】【課題】長時間の稼動停止期間を必要とせずに、容器のサイズ切り替えを迅速に行うことができるようにする。【解決手段】この充填バルブユニットは、充填用液体３を流出させるための流出口４を備え、予め決められた分量の前記充填用液体３を容器６に供給する容器供給手段２、７と、ガス流体を噴出させる噴出口１１を備え、ガス流体を容器６に導入するガス導入手段９、１０と、容器６に対して作用するストローク制限器として機能する停止要素１４とを備えている。停止要素１４は、少なくとも２つの動作位置間を移動し、これら２つの動作位置は、停止要素１４が、容器供給手段２、７の流出口４から予め設定された距離離れた位置で、容器６の口部５を保持する第１の動作位置と、停止要素１４が、容器供給手段２、７の流出口４から前記予め設定された距離よりも短い距離離れた位置で、容器６の口部５を保持する第２の動作位置とからなっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填用液体３を流出させるための流出口４を備え、予め決められた分量の前記充填用液体３を容器６に供給するための容器供給手段２、７と、
前記容器供給手段２、７に機能的に接続され、かつ、ガス流体を噴出させる噴出口１１を備え、前記ガス流体を容器６に導入するためのガス導入手段９、１０と、
前記容器供給手段２、７と前記ガス導入手段９、１０とに機能的に接続され、前記容器６に対して作用するストローク制限器として機能する少なくとも一つの停止要素１４とを備えてなる充填バルブユニットであって、
前記停止要素１４は、少なくとも２つの動作位置間を移動すると共に、
前記２つの動作位置は、前記停止要素１４が、前記容器供給手段２、７の前記流出口４から予め設定された距離離れた位置で、前記容器６の口部５を保持する第１の動作位置と、前記停止要素１４が、前記容器供給手段２、７の前記流出口４から前記予め設定された距離よりも短い距離離れた位置で、前記容器６の口部５を保持する第２の動作位置とからなることを特徴とする充填バルブユニット。
【請求項２】
前記容器供給手段２、７と前記ガス導入手段９、１０と前記停止要素１４とは、前記停止要素１４の移動、及び前記容器供給手段２、７と前記ガス導入手段９、１０との動作を制御する制御ユニットに機能的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の充填バルブユニット。
【請求項３】
前記制御ユニットは少なくとも一つのソレノイドバルブを備えていることを特徴とする請求項２記載の充填バルブユニット。
【請求項４】
前記停止要素１４は、前記第１及び第２の動作位置間で当該停止要素１４の可動部を移動させるために、予め設定された圧力に加圧されて前記停止要素１４の可動部に作用する作動流体を含む流体回路に接続されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の充填バルブユニット。
【請求項５】
前記停止要素１４は、弁座１６内に収容されたスライダ１８を備えていて、該スライダ１８は、該スライダ１８の作動部１８ａが前記弁座１６から突き出る第１の作動位置と、該スライダ１８の作動部１８ａが前記弁座１６内に部分的に収容される第２の作動位置との間を移動すること特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の充填バルブユニット。
【請求項６】
前記スライダ１８は、前記弁座１６を２つのチャンバ１６ａ、１６ｂに区分し、各チャンバは、弁座１６内のスライダ１８の位置に応じた可変の容量を持つこと特徴とする請求項５記載の充填バルブユニット。
【請求項７】
前記スライダ１８は、前記チャンバ１６ａ、１６ｂの少なくとも一方に存在する前記作動流体に所定の圧力を加え、前記スライダ１８の作動部１８ａが前記第１及び第２の作動位置間で移動させる加圧手段を備えていること特徴とする請求項６記載の充填バルブユニット。
【請求項８】
前記容器供給手段２、７と前記ガス導入手段９、１０と前記加圧手段とに接続されて、前記スライダ１８の移動、及び前記容器供給手段２、７と前記ガス導入手段９、１０との動作を制御して、洗浄ステージと充填ステージとを操作する制御手段を備えていること特徴とする請求項７記載の充填バルブユニット。
【請求項９】
前記制御手段は少なくとも一つのソレノイドバルブを備えていることを特徴とする請求項８記載の充填バルブユニット。
【請求項１０】
前記停止要素１４は、前記容器１１の口部５を前記充填バルブユニット１に向けて持ち上げる昇降手段の動きに従って動作すること特徴とする請求項１乃至９の何れか一つに記載の充填バルブユニット。
【請求項１１】
前記液体供給手段は、
前記充填液体を貯えるタンク２と、
前記容器６の口部５を受け入れる形態で、前記タンク２に設けられ、前記充填用液体３を流出させるための少なくとも１つの前記流出口４と、
前記流出口４に接続されて、前記流出口４の閉位置と開位置との間で動作する止めバルブ７とを有してなること特徴とする請求項１乃至１０の何れか一つに記載の充填バルブユニット。
【請求項１２】
前記ガス導入手段は、
ガス流体を貯留する貯留室９と、
該貯留室９に接続されて、ガス流体を噴出させる導入パイプ１０とを備え、該導入パイプ１０は、前記容器６の口部５に挿入できる態様に形作られた前記噴出口１１を有していること特徴とする請求項１乃至１１の何れか一つに記載の充填バルブユニット。
【請求項１３】
前記液体供給手段と前記ガス導入手段とは、全体として、
前記充填液体を貯えるタンク２と、
前記容器６の口部５に入る形態で、前記タンク２に設けられ、前記充填用液体３を流出させるための少なくとも１つの前記流出口４と、
該流出口４に接続されて、前記流出口４の閉位置と開位置との間で動作する管状のバルブであって、該バルブの外側の側表面の一部が前記流出口４を塞ぐ止めバルブ７と、
ガス流体を貯留する貯留室９と、
該貯留室９に接続されて、ガス流体を噴出させる導入パイプ１０と、
該導入パイプ１０の先端部に設けられ、前記容器６の口部５に挿入できる態様に形作られた前記噴出口１１とを備えてなると共に、
導入パイプ１０は、前記止めバルブ７と軸心を共通にして配置されていることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一つに記載の充填バルブユニット。
【請求項１４】
前記導入パイプ１０の端部には、容器内での泡の発生を防止するための液きりつばが設けられていて、該水切りつばは、充填用液体に打たれる態様に形作られていること特徴とする請求項１３記載の充填バルブユニット。
【請求項１５】
前記導入パイプ１０は、洗浄ステージの期間中は、前記ガス状流体を前記容器に導入するパイプとして機能する一方、充填ステージの期間中は、前記ガス状流体を前記容器から追い出すパイプとして機能すること特徴とする請求項１２、１３又は１４記載の充填バルブユニット。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れか一つに記載の充填バルブユニット１を具備すること特徴とする充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充填バルブユニットに係り、詳しくは、容器に液体を充填するために用いられる充填バルブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビンや缶やジャー等の容器に液体を充填するボトリング業界では、充填装置が使用される。この充填装置は、複数の充填バルブ付き充填ヘッドを備えている。
この種の充填バルブとしては、従来から、バルブの可動部の動きを制御する空気圧アクチュエータを操作する電気制御システムによって駆動される電空充填バルブが知られている。
【０００３】
例えば、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）ボトル等のプラスチック容器に液体を充填する分野では、酸化されやすい充填用液体は、重点ステージに先立って、洗浄ステージが実施される。この洗浄ステージでは、真空技術を用いる代わりに、容器内に存在する酸素を除去するために、不活性ガスや二酸化炭素が容器内に導入される。
この種の洗浄は、容器内を高真空化すれば、修復できないほど損壊してしまうＰＥＴ容器に適用してとりわけ好適である。
【０００４】
従来形式の充填バルブは、タンクから充填用液体を供給するための第１のパイプ（液体供給パイプ）と、先の洗浄ステージの期間中に容器内に導入されたガスを充填ステージの期間中に追い出す第２のパイプとを備えている。
この第２のパイプは、第１のパイプ（液体供給パイプ）内に軸心を共通にして配置され、また、容器内への挿入が自在となるように、第２のパイプ内で上下方向に摺動可能に構成されている。
通常、第２のパイプは、両端面の間の外表面に突起部を有している。この突起部は、第１のパイプ（液体供給パイプ）内で、止めバルブとして機能する。つまり、第２のパイプの上下動び応じて、突起部は、充填用液体を流出させる開口部を開状態又は閉状態にする。
【０００５】
また、別の従来形式の充填バルブとしては、第１のパイプ（液体供給パイプ）を有していないタイプのものも知られている。このタイプでは、充填用液体を貯留するタンクが、直接容器に接続されていて、通路は、第２のパイプ（この場合は固定パイプ）と軸心を共通にして設置される移動性バルブによって交互に開状態又は閉状態とされる構成となっている。
【０００６】
この充填バルブの方法によれば、充填バルブは、通常固定されて、例えば、ＰＥＴボトル等の充填される容器の方が垂直軸に沿って上下方向に交互に移動する。この容器は、２つの位置の間を移動する。まず、第１の洗浄位置では、容器がバルブの供給部に近づき、第２のパイプを容器に入れて洗浄ガスを噴出させる。
【０００７】
第２の充填位置では、容器の口部が再び停止してバルブの供給部に封止されるまで、容器は充填バルブに向ってさらに移動させられる。これは、充填動作の際に酸素が容器内に侵入してくるのを防止するためである。上記２つの位置に加えて、容器は、充填装置に負荷がかかったとき、再開のために停止する休止位置も設けられている。
【０００８】
図１は、従来の充填バルブを示す側断面図であり、同図に示すように、従来から、容器は、通常、空気圧シリンダ１００の駆動力により上下に移動する構成となっている。容器として、ペットボトル１０１が充填される場合、空気圧シリンダ１００は、容器１０１の首部を保持するピックアップ手段１０２を備えている。従来では、洗浄動作ステージの期間中は、ピックアップ手段１０２は、メカニカルカム１０３と、空気圧シリンダ１００に接続され、メカニカルカム１０４に従動するローラ１０４とによって制御される。
【０００９】
回転式重点装置では、カムは、床面から一定高さの固定地点のところにある第１の構成部分と、第１の構成部分よりも低い固定地点のところにある第２の構成部分に続く下位接続構成部分と、上記第１の構成部分と実質同じ高のところにある第３の構成部分に続く上位方接続構成部分とからなる２段階の断面形状（プロファイル）を有している。これらの固定高さ構成部分と接続構成部分は、充填装置の回転につれて交互に逆の関係となる。第１の構成部分よりも低い固定地点のところにある第２の構成部分は、洗浄ステージの期間を定めるために用いられる。
【００１０】
空気圧シリンダに取着されたローラは、カムの断面形状（プロファイル）に基づいて従動する。容器が、まず、充填時の位置から洗浄時の位置まで下方に動き、この後、洗浄時の位置から充填時の位置まで上方に移動する。要するに、従来のこのタイプの充填バルブは、容器の移動を制御し、充填バルブからの容器の距離を制御するために、予め設定された断面形状（プロファイル）と長さを持つカムを必要とする。つまり、カムの断面形状と長さによって、充填ステージの期間が制御されるためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の充填バルブは、次のような重大な欠点を持つ。主たる欠点は、容器サイズの切替えが容易ではないことである。つまり、大きさが異なる容器に充填する度に、充填装置を止めて、カムを別のカム、すなわち、新しい洗浄ステージの期間に好適に対応できる長さと断面形状（プロファイル）を持つカムに取り替えなければならない、という不都合がある。何故なら、洗浄ステージの期間は、液体を充填するための容器の容量に実質的に比例するためである。つまり、容器の容量が増すにつれて、容器から酸素を完全に排出するための所要時間が長くなるからである。
【００１２】
また、上記従来の充填バルブの別の欠点としては、万一機械が故障したら、洗浄ステージは終了したけれども、まだ、バルブの供給部に達していない容器に対する充填ステージは断念せざるを得ないという問題がある。
所定の条件に基づいて設計された固定的な断面形状をもつカムの存在が、容器をバルブの供給部に近づけることを可能にしないため、充填動作を開始し、洗浄ガスを容器から追い出すことができないためである。この結果、酸素が容器内にもう一度戻ってきてしまうので、二酸化炭素又は不活性ガスの不必要な浪費を引き起こす。加えて、ガスによる洗浄処理離されたものの未充填の容器は破棄せざるを得ないため、生産性を損ねる原因ともなる。
【００１３】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、長時間の稼動停止期間を必要とせずに、液体を充填すべき容器のサイズ切り替えを迅速に行うことができる充填バルブユニットを提供することを第１の目的としている。
また、洗浄ガスの無駄を省き、不良品充填容器の発生を削減することで、充填装置の生産性を高めることができる充填バルブユニットを提供することを第２の目的としている。
上記目的及び特長は、特許請求の範囲の欄に記載した内容によって特徴付けられる、この発明の主題である、充填バルブユニットによって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、この発明の構成は、充填用液体３を流出させるための流出口４を備え、予め決められた分量の前記充填用液体３を容器６に供給するための容器供給手段２、７と、前記容器供給手段２、７に機能的に接続され、かつ、ガス流体を噴出させる噴出口１１を備え、前記ガス流体を容器６に導入するためのガス導入手段９、１０と、前記容器供給手段２、７と前記ガス導入手段９、１０とに機能的に接続され、前記容器６に対して作用するストローク制限器として機能する少なくとも一つの停止要素１４とを備えてなる充填バルブユニットに係り、前記停止要素１４は、少なくとも２つの動作位置間を移動すると共に、前記２つの動作位置は、前記停止要素１４が、前記容器供給手段２、７の前記流出口４から予め設定された距離離れた位置で、前記容器６の口部５を保持する第１の動作位置と、前記停止要素１４が、前記容器供給手段２、７の前記流出口４から前記予め設定された距離よりも短い距離離れた位置で、前記容器６の口部５を保持する第２の動作位置とからなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による充填バルブユニットは、次に述べるような重要な特徴を有している。
まず、最も重要なことは、この発明の構成によれば、カムを用いないので、長時間の稼動停止期間を必要とせずに、容器のサイズ切り替えを迅速に行うことができる。
また、カムを用いないので、ガスや容器の無駄を省くことができる。それゆえ、生産性を高めることができる。この発明によれば、不測の装置トラブルが発生した場合、例えば、ソレノイドバルブ１５は、ロッド１８ａを後退制御することができる。これにより、容器は、充填動作の準備のために、ノズル４に向けて移動することができ、それゆえ、容器内に導入された洗浄用ガス流体が容器外へ流出するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
上記した特徴と利点は、この発明の好ましい実施態様の記載を添付図面と共に検討すれば、よりたやすく明白になる。なお、この発明は、次節で詳述する実施態様に限定されるものではないことは勿論である。
【図１】従来の充填バルブを示す側断面図である。
【図２】この発明の一実施形態である充填バルブユニットの構成と洗浄動作を示す側断面図である。
【図３】図２の充填バルブユニットの構成と充填動作を示す側断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図２及び図３は、この発明の一実施態様である充填バルブユニット１を示す側断面図である。この実施態様では、このバルブユニット１は、プラスティック材料から形成される容器、例えば、ペットボトルを充填するために用いられる。
このバルブユニット１は、予め設定された分量の液体を容器に供給する液体供給手段と、容器に液体を充填する前に、ガス流体、好ましくは、二酸化炭素又は不活性ガスを容器内に吹き込むガス導入手段からなっている。
【００１８】
ガス導入手段は、供給手段に接続されている。ガス噴射ステージは、一般に洗浄ステージとして知られており、容器内に存在する酸素を追い出して、酸化し易いビール等の液体を容器に詰めるために必要な工程である。
【００１９】
図２及び図３に示す好適な実施形態では、液体供給手段は、流出口４を備え、充填用液体３を収容するタンク２を備えている。上記流出口４は、充填用液体を外部に供給するための、好ましくはノズル４、このノズル４は、ボトル等の容器６の口６を受容する形態に形成されている。
図２及び図３に示すように、液体供給手段は、ノズル４と協働して作動する止めバルブ７を備えている。この止めバルブ７は、ノズル４の中に挿入されて、タンク２からノズル４を通じて充填用流体３が流出するのを阻止する閉位置と、止めバルブ７が充填用流体３をノズルから流出させる開位置との間を移動する構成になされている。
【００２０】
この好ましい実施形態では、止めバルブ７は、外表面にシール（封止材）８を有している。このシール８としては、通常、充填ステージの期間を除いて、タンク２の流出口を気密封止するのに適したリップ形シールが用いられる。
【００２１】
図２及び図３は、好適には、二酸化炭素又は不活性ガス等のガス流体を貯留する貯留室９と。この貯留室９に接続された導入パイプ１０とを備えている。この導入パイプ１０は、容器６の口部５に挿入されるとうに形成された噴出口１１を有している。
図２及び図３に示す好適な実施形態では、止めバルブ７は、管状で、管内に導入パイプ１０を軸心を共通にして含んでいる。導入パイプ１０は、充填ステージの期間中、導入パイプ１０の端部１２が充填液体の流れに打たれる態様で、止めバルブ７の管内に設置されている。充填パイプ１０は、その端部１２に、流れを切るためのつば（以下、液きりつばという）を備えている。この水切りつばは、直接の落下ではなく、容器６の内側面に沿って充填流体を流す機能を有し、この結果、容器内で泡が発生するのを防止する。
【００２２】
充填バルブユニットは、容器に対してストローク制限器として働く少なくとも１つの停止装置１４を備え、この停止装置１４は、液体供給手段とガス導入手段とに機能的に接続されている。
【００２３】
停止装置１４は、少なくとも２箇所の動作位置間を移動する。具体的には、停止装置１４は、液体供給手段の液体流出口から予め設定された距離離れた位置にて、容器６の口５を保持する第１の動作位置と、液体供給手段の液体流出口から、上記予め設定された距離よりも短い、ある距離離れた位置にて、容器６の口５を保持する第２の動作位置との間を移動する。
【００２４】
この実施形態では、図２及び図３に示すように、予め設定された距離（以下、洗浄距離ともいう）は、洗浄ステージの期間中、容器６の口５と液体供給手段のノズル４との間で、保持される距離である。
容器をガス流体で満たし、同時に酸素を容器内から排出するために、ノズル４から予め設定された距離離れた場所で容器を保持することが必要である。図２中の文字Ａで示される矢印は、洗浄ステージの期間中、ガス流体が流れる方向を示している。
【００２５】
充填距離は、充填ステージの期間中、容器６の口５とノズル４との間で保持される距離であり、予め設定された距離（洗浄距離）よりも短い。
この実施形態では、充填距離は、酸素が容器内に再び侵入するのを阻止するために、実質０に設定されるのが好ましい。
図２及び図３に示す好適な実施形態では、ガス導入パイプ１０は、充填動作ステージの間、先の洗浄動作ステージの期間中に容器内に導入されたガス流体の排気するためのガス排気パイプとして作用する。
【００２６】
この実施形態では、液体供給手段、好ましくは止めバルブ７、ガス導入手段、及び停止装置１４は、機能的に制御ユニットに接続されて、停止装置の移動及び液体供給手段、ガス導入手段の動作を制御する。
好適には、制御ユニットは少なくとも一つのソレノイドバルブを備えている。停止装置１４は、洗浄ステージと充填ステージとにそれぞれ対応する上記第１及び第２の動作位置間で当該停止装置１４の可動部を移動させるために、予め設定された圧力に加圧されて上記停止装置１４の可動部に作用する作動流体を含む流体回路に接続されている。好適には、停止装置１４は、弁座１６内に収容されたスライダ１８を備えていて、このスライダ１８は、その作動部１８ａが弁座１６から突き出る第１の作動位置と、その作動部１８ａが弁座１６内に部分的に収容される第２の作動位置との間を移動する。
好適には、スライダ１８は、ヘッド部１８ｂと、作動部としてのロッド部１８ｂをからなるピストンから構成されている。弁座１８は、弁座１８からピストン１８のロッド部１８ａを貫通させて突き出させる開口部１６ｃ、好ましくは、貫通孔を有している。
【００２７】
図３に示すように、スライダ１８は、弁座１６を２つのチャンバ（部屋）１６ａ、１６ｂに分割する。各チャンバ１６ａ、１６ｂは、弁座１６内のヘッド（頭部）１８ｂの位置変動に応じて変化する可変の容量をもつ。
好ましい実施形態では、チャンバ１６ｂは、開口部１６ｃを介して外部環境と連通する。開口部１６ｃによって、ピストン１８のロッド１８ａは弁座１６から突き出ることができる。この実施形態で用いられるピストン１８は、単動式のものである。
スライダ１８が動くにつれて、外部空気がチャンバ１６ｂ内に導入され、チャンバ１６ｂ内の圧力が大気圧、すなわち、略１バールに保たれるようになっている。
【００２８】
充填バルブユニット１は、チャンバ１６ａ、１６ｂの少なくとも一方に存在する作動流体に所定の圧力を加える加圧手段を備えている。この加圧手段によって加圧・減圧される作動流体によって、弁座内のピストン１８は往復移動し、ピストンの駆動部としてのロッド１８ａが、第１の作動位置と第２の作動位置との間を移動する。好ましくは、この加圧手段は、パイプ１７によってチャンバ１６ａに連通されて、チャンバ１６ａとパイプ１７内に存在する作動流体に予め設定された圧力を加える。
ここで、チャンバ１６ａとパイプ１７内の作動流体は、空気、不活性ガス又は油が好ましい。
【００２９】
好ましくは、チャンバ１６ａ内の圧力を加える加圧手段は、ポンプを備えている。
パイプ１７を経由して実施される、所定圧力の作動流体のチャンバ１６ａ導入は、制御ユニット内の上記ソレノイドバルブ（電磁弁）１５によって制御されるのが好ましい。ソレノイドバルブ１５は、所定圧力の作動流体のチャンバ１６ａ導入や、好ましくは、充填用液体の供給と洗浄用ガス流体の噴出を制御する。実際には、図２及び図３に示すように、ソレノイドバルブ１５は、液体供給手段、ガス導入手段、及びチャンバ１６ａ内を予め決められた圧力にする加圧手段に機能上接続されている。ソレノイド１５は、また、ピストン１８、液体供給手段のアクチュエータ、及びガス導入手段のアクチュエータを制御する。それゆえ、ソレノイドバルブ１５は、洗浄ステージ及び充填ステージを制御する。
【００３０】
この実施形態の変形例として、複数のソレノイドバルブを用いるようにしても良い。この場合、各ソレノイドバルブは、１つ以上のステージ、例えば、充填ステージ、洗浄ステージ、チャンバ１６ａ内への所定圧力の作動流体の導入ステージを制御するようにしても良い。
【００３１】
図２及び図３において、停止装置４は、容器６の口部５をバルブユニット１に向けて移動させる昇降手段の動作に従って作動する。
この実施形態では、昇降手段は、固定ピストンである固定ガイド２１に沿って垂直にスライド移動する空気圧シリンダ２０を備えている。
空気圧シリンダ２０は、容器６の首部５ａに係合して容器を把持するピックアップ２２を備えている。
【００３２】
次に、この実施形態の充填バルブの動作について説明する。
容器６は、固定ガイド２１に沿う空気圧シリンダ２０垂直移動に従って、充填バルブ１に向けて持ち上げられる。シリンダ２０の上下移動は、シリンダ内の上部チャンバ２０ａと下部チャンバ２０ｂとの間の流体の圧力差によって制御される。
チャンバ２０ａ、２０ｂは、シリンダ２０と固定ガイド（固定ピストン）２１との相対移動によって変化する容量をもつ。
【００３３】
上部チャンバ２０ａと下部チャンバ２０ｂとの間の圧力差は、上部チャンバ２０ａのみに対する所定圧力の作動流体の流入・流出によって生成される。
ピックアップ２２は、シリンダ２０に固定されているので、シリンダの上昇移動に伴って、ピックアップ２０もバルブユニット１に向けて上昇する。これにより、容器６の口部５もノズル４に向けて持ち上げられる。
容器が持ち上げられている間は、ソレノイドバルブ１５は、所定圧力の流体が、弁座１６のチャンバ１６ａに向けてパイプ１７内を流れるように駆動する。
このようにして、ピストン１８は下降し、ロッド部１８ａが、弁座１６の開口部１６ｃから突き出てくる。
シリンダ２０は、固定ガイド２１に沿うストローク動作を続けるので、ピックアップ２２は、ピストン１８のロッド部１８ａに勢いよく接触する。そして、停止する。この停止位置は、容器６の口部５をノズル４から予め設定された洗浄距離離れた位置である。
ガイド２１に沿うシリンダ２０の前進ストローク動作は、上部チャンバ２０ａ内に存在する高圧作動流体によって可能となる。すなわち、上部チャンバ２０ａ内の作動流体の圧力が、下部チャンバ２０ｂ内の流体の圧力よりも高いとき、シリンダ２０を上昇移動させるためである。
下部チャンバ２０ｂは、外部環境と連通状態であることが好ましく、それゆえ、シリンダ２０は単動式のものが好ましい。ここで、下部チャンバ２０ｂ内の流体の圧力は、大気圧である。
【００３４】
この後、ガス流体が容器内に吹き込まれる洗浄ステージが続く。洗浄ステージの終りに、ソレノイドバルブ１５は、弁座１６のチャンバ１６ａから高圧作動流体を排出させる。この結果、チャンバ１６ａ内が減圧するため、ピストン１８が上昇し、弁座１６のロッド部１８ａを少なくとも部分的に後退させる。
ピックアップ２２はロッド部に前進を阻まれて停止状態であったが、ロッド１８ａが弁座内に後退するにつれて、固定ガイド２１に沿うストローク移動が再開し、これにより、容器６の口部５を上昇させてノズル４と接触させる。この後、バルブ７は、タンク２の液体流出口を開けて充填ステージを開始する。
【００３５】
この実施形態による充填バルブユニットは、次に述べるような重要な特徴を有している。
まず、最も重要なことは、この発明の構成によれば、カムを用いないので、長時間の稼動停止期間を必要とせずに、容器のサイズ切り替えを迅速に行うことができる。
また、カムを用いないので、ガスや容器の無駄を省くことができる。それゆえ、生産性を高めることができる。この発明によれば、不測の装置トラブルが発生した場合、例えば、ソレノイドバルブ１５は、ロッド１８ａを後退制御することができる。これにより、容器は、充填動作の準備のために、ノズル４に向けて移動することができ、それゆえ、容器内に導入された洗浄用ガス流体が容器外へ流出するのを防止することができる。
これに対して、上記従来のカム構造の充填バルブでは、機械が故障したら、洗浄ステージは終了したけれども、まだ、バルブの供給部に達していない容器に対する充填ステージは断念せざるを得ないという問題がある。所定の条件に基づいて設計された固定的な断面形状をもつカムの存在が、容器をバルブの供給部に近づけることを可能にしないため、充填動作を開始し、洗浄ガスを容器から追い出すことができないためである。この結果、酸素が容器内にもう一度戻ってきてしまうので、二酸化炭素又は不活性ガスの不必要な浪費を引き起こす。加えて、ガスによる洗浄処理離されたものの未充填の容器は破棄せざるを得ないため、生産性を損ねる原因ともなる。
【００３６】
以上、この発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、充填用液体を流出させる流出口は、容器の口部に挿入されるように構成されても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１        バルブユニット（充填バルブユニット）
２        タンク（容器供給手段）
３        充填用流
４        ノズル（流出口）
７        バルブ７（容器供給手段）
９        貯留室（ガス導入手段）
１０      導入パイプ（ガス導入手段）
１１      噴出口
１４      停止装置（停止要素）
【図１】
2010510939.tif 000003
【図２】
2010510939.tif 000004
【図３】
2010510939.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月26日(2009.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充填バルブユニットに係り、詳しくは、容器に液体を充填するために用いられる充填バルブユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビンや缶やジャー等の容器に液体を充填するボトリング業界では、充填装置が使用される。この充填装置は、複数の充填バルブ付き充填ヘッドを備えている。
この種の充填バルブとしては、従来から、バルブの可動部の動きを制御する空気圧アクチュエータを操作する電気制御システムによって駆動される電空充填バルブが知られている。
【０００３】
例えば、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）ボトル等のプラスチック容器に液体を充填する分野では、酸化されやすい充填用液体は、充填ステージに先立って、洗浄ステージが実施される。この洗浄ステージでは、真空技術を用いる代わりに、容器内に存在する酸素を除去するために、不活性ガスや二酸化炭素が容器内に導入される。
この種の洗浄は、容器内を高真空化すれば、修復できないほど損壊してしまうＰＥＴ容器に適用してとりわけ好適である。
【０００４】
従来形式の充填バルブは、タンクから充填用液体を供給するための第１のパイプ（液体供給パイプ）と、先の洗浄ステージの期間中に容器内に導入されたガスを充填ステージの期間中に追い出す第２のパイプとを備えている。
この第２のパイプは、第１のパイプ（液体供給パイプ）内に軸心を共通にして配置され、また、容器内への挿入が自在となるように、第１のパイプ内で上下方向に摺動可能に構成されている。
通常、第２のパイプは、両端面の間の外表面に突起部を有している。この突起部は、第１のパイプ（液体供給パイプ）内で、止めバルブとして機能する。つまり、第２のパイプの上下動に応じて、突起部は、充填用液体を流出させる開口部を開状態又は閉状態にする。
【０００５】
また、別の従来形式の充填バルブとしては、第１のパイプ（液体供給パイプ）を有していないタイプのものも知られている。このタイプでは、充填用液体を貯留するタンクが、直接容器に接続されていて、通路は、第２のパイプ（この場合は固定パイプ）と軸心を共通にして設置される移動性バルブによって交互に開状態又は閉状態とされる構成となっている。
【０００６】
この充填バルブの方法によれば、充填バルブは、通常固定されて、例えば、ＰＥＴボトル等の充填される容器の方が垂直軸に沿って上下方向に交互に移動する。この容器は、２つの位置の間を移動する。まず、第１の洗浄位置では、容器がバルブの供給部に近づき、第２のパイプを容器に入れて洗浄ガスを噴出させる。
【０００７】
第２の充填位置では、容器の口部が再び停止してバルブの供給部に封止されるまで、容器は充填バルブに向ってさらに移動させられる。これは、充填動作の際に酸素が容器内に侵入してくるのを防止するためである。上記２つの位置に加えて、容器は、充填装置に負荷がかかったとき、再開のために停止する休止位置も設けられている。
【０００８】
図１は、従来の充填バルブを示す側断面図であり、同図に示すように、従来から、容器は、通常、空気圧シリンダ１００の駆動力により上下に移動する構成となっている。容器として、ペットボトル１０１が充填される場合、空気圧シリンダ１００は、容器１０１の首部を保持するピックアップ手段１０２を備えている。従来では、洗浄動作ステージの期間中は、ピックアップ手段１０２は、メカニカルカム１０３と、空気圧シリンダ１００に接続され、メカニカルカム１０４に従動するローラ１０４とによって制御される。
【０００９】
回転式充填装置では、カムは、床面から一定高さの固定地点のところにある第１の構成部分と、第１の構成部分よりも低い固定地点のところにある第２の構成部分に続く下位接続構成部分と、上記第１の構成部分と実質同じ高のところにある第３の構成部分に続く上位方接続構成部分とからなる２段階の断面形状（プロファイル）を有している。これらの固定高さ構成部分と接続構成部分は、充填装置の回転につれて交互に逆の関係となる。第１の構成部分よりも低い固定地点のところにある第２の構成部分は、洗浄ステージの期間を定めるために用いられる。
【００１０】
空気圧シリンダに取着されたローラは、カムの断面形状（プロファイル）に基づいて従動する。容器が、まず、充填時の位置から洗浄時の位置まで下方に動き、この後、洗浄時の位置から充填時の位置まで上方に移動する。要するに、従来のこのタイプの充填バルブは、容器の移動を制御し、充填バルブからの容器の距離を制御するために、予め設定された断面形状（プロファイル）と長さを持つカムを必要とする。つまり、カムの断面形状と長さによって、充填ステージの期間が制御されるためである。
【００１１】
特許文献１には、容器（ボトル）に注がれる液体の液面が、ある高さに到達して戻りガスパイプの先端面を塞ぐと、容器外へのガスの還流が遮られ、液体バルブが閉じ、これにより、充填量が決定される充填装置及び充填方法が開示されている。この装置では、上記戻りガスパイプは、充填手段（構成要素）の所定の高さ位置に不動状態で固定されている。このプロセスでは、容器内から排気された戻りガスの還流路の垂直高さ位置は、容器を基準にして調節され、そして、容器の封止位置は、充填手段（構成要素）の高さ方向に沿って、垂直移動自在に設定されている、それゆえ、充填量が、この方法による調整の影響を受けることになる。
この装置では、各ストローク機構（構成要素）には、ストロークを規制するストッパが設けられている。シーリング装置は、バルブ筐体内に垂直移動自在な封止手段（構成要素）を備えている。
【００１２】
次に、特許文献２は、垂直軸まわりに回転する円筒形の貯蔵容器を有し、該貯蔵容器の側面近くの底面には、複数の充填バブルを備える容器充填装置を開示する。各充填バブルは、容器の上端の上限高さを規制する調整可能なストッパ機能を担うねじナットを備えている。各ねじナットは、エンドレスのフレキシブル駆動ベルトを介して共通の中央駆動装置から動力を受ける構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】ＥＰ６３４３５７
【特許文献２】ＮＬ８７０１１２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記従来の充填バルブは、次のような重大な欠点を持つ。主たる欠点は、容器サイズの切替えが容易ではないことである。つまり、大きさが異なる容器に充填する度に、充填装置を止めて、カムを別のカム、すなわち、新しい洗浄ステージの期間に好適に対応できる長さと断面形状（プロファイル）を持つカムに取り替えなければならない、という不都合がある。何故なら、洗浄ステージの期間は、液体を充填するための容器の容量に実質的に比例するためである。つまり、容器の容量が増すにつれて、容器から酸素を完全に排出するための所要時間が長くなるからである。
【００１５】
また、上記従来の充填バルブの別の欠点としては、万一機械が故障したら、洗浄ステージは終了したけれども、まだ、バルブの供給部に達していない容器に対する充填ステージは断念せざるを得ないという問題がある。
所定の条件に基づいて設計された固定的な断面形状をもつカムの存在が、容器をバルブの供給部に近づけることを可能にしないため、充填動作を開始し、洗浄ガスを容器から追い出すことができないためである。この結果、酸素が容器内にもう一度戻ってきてしまうので、二酸化炭素又は不活性ガスの不必要な浪費を引き起こす。加えて、ガスによる洗浄処理離されたものの未充填の容器は破棄せざるを得ないため、生産性を損ねる原因ともなる。
【００１６】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、長時間の稼動停止期間を必要とせずに、液体を充填すべき容器のサイズ切り替えを迅速に行うことができる充填バルブユニットを提供することを第１の目的としている。
また、洗浄ガスの無駄を省き、不良品充填容器の発生を削減することで、充填装置の生産性を高めることができる充填バルブユニットを提供することを第２の目的としている。
上記目的及び特長は、特許請求の範囲の欄に記載した内容によって特徴付けられる、この発明の主題である、充填バルブユニットによって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するために、この発明の構成は、充填用液体３を流出させるための流出口４を備え、予め決められた分量の前記充填用液体３を容器６に供給するための容器供給手段２、７と、前記容器供給手段２、７に機能的に接続され、かつ、ガス流体を噴出させる噴出口１１を備え、前記ガス流体を容器６に導入するためのガス導入手段９、１０と、前記容器供給手段２、７と前記ガス導入手段９、１０とに機能的に接続され、前記容器６に対して作用するストローク制限器として機能する少なくとも一つの停止要素１４とを備えてなる充填バルブユニットに係り、前記停止要素１４は、少なくとも２つの動作位置間を移動すると共に、前記２つの動作位置は、前記停止要素１４が、前記容器供給手段２、７の前記流出口４から予め設定された距離離れた位置で、前記容器６の口部５を保持する第１の動作位置と、前記停止要素１４が、前記容器供給手段２、７の前記流出口４から前記予め設定された距離よりも短い距離離れた位置で、前記容器６の口部５を保持する第２の動作位置とからなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
この発明による充填バルブユニットは、次に述べるような重要な特徴を有している。
まず、最も重要なことは、この発明の構成によれば、カムを用いないので、長時間の稼動停止期間を必要とせずに、容器のサイズ切り替えを迅速に行うことができる。
また、カムを用いないので、ガスや容器の無駄を省くことができる。それゆえ、生産性を高めることができる。この発明によれば、不測の装置トラブルが発生した場合、例えば、ソレノイドバルブ１５は、ロッド１８ａを後退制御することができる。これにより、容器は、充填動作の準備のために、ノズル４に向けて移動することができ、それゆえ、容器内に導入された洗浄用ガス流体が容器外へ流出するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
上記した特徴と利点は、この発明の好ましい実施態様の記載を添付図面と共に検討すれば、よりたやすく明白になる。なお、この発明は、次節で詳述する実施態様に限定されるものではないことは勿論である。
【図１】従来の充填バルブを示す側断面図である。
【図２】この発明の一実施形態である充填バルブユニットの構成と洗浄動作を示す側断面図である。
【図３】図２の充填バルブユニットの構成と充填動作を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図２及び図３は、この発明の一実施態様である充填バルブユニット１を示す側断面図である。この実施態様では、このバルブユニット１は、プラスティック材料から形成される容器、例えば、ペットボトルを充填するために用いられる。
このバルブユニット１は、予め設定された分量の液体を容器に供給する液体供給手段と、容器に液体を充填する前に、ガス流体、好ましくは、二酸化炭素又は不活性ガスを容器内に吹き込むガス導入手段からなっている。
【００２１】
ガス導入手段は、供給手段に接続されている。ガス噴射ステージは、一般に洗浄ステージとして知られており、容器内に存在する酸素を追い出して、酸化し易いビール等の液体を容器に詰めるために必要な工程である。
【００２２】
図２及び図３に示す好適な実施形態では、液体供給手段は、流出口４を備え、充填用液体３を収容するタンク２を備えている。上記流出口４は、充填用液体を外部に供給するための、好ましくはノズル４、このノズル４は、ボトル等の容器６の口６を受容する形態に形成されている。
図２及び図３に示すように、液体供給手段は、ノズル４と協働して作動する止めバルブ７を備えている。この止めバルブ７は、ノズル４の中に挿入されて、タンク２からノズル４を通じて充填用流体３が流出するのを阻止する閉位置と、止めバルブ７が充填用流体３をノズルから流出させる開位置との間を移動する構成になされている。
【００２３】
この好ましい実施形態では、止めバルブ７は、外表面にシール（封止材）８を有している。このシール８としては、通常、充填ステージの期間を除いて、タンク２の流出口を気密封止するのに適したリップ形シールが用いられる。
【００２４】
図２及び図３は、好適には、二酸化炭素又は不活性ガス等のガス流体を貯留する貯留室９と。この貯留室９に接続された導入パイプ１０とを備えている。この導入パイプ１０は、容器６の口部５に挿入されるとうに形成された噴出口１１を有している。
図２及び図３に示す好適な実施形態では、止めバルブ７は、管状で、管内に導入パイプ１０を軸心を共通にして含んでいる。導入パイプ１０は、充填ステージの期間中、導入パイプ１０の端部１２が充填液体の流れに打たれる態様で、止めバルブ７の管内に設置されている。充填パイプ１０は、その端部１２に、流れを切るためのつば（以下、液きりつばという）１３を備えている。この液切りつば１３は、直接の落下ではなく、容器６の内側面に沿って充填流体を流す機能を有し、この結果、容器内で泡が発生するのを防止する。
【００２５】
充填バルブユニットは、容器に対してストローク制限器として働く少なくとも１つの停止装置１４を備え、この停止装置１４は、液体供給手段とガス導入手段とに機能的に接続されている。
【００２６】
停止装置１４は、少なくとも２箇所の動作位置間を移動する。具体的には、停止装置１４は、液体供給手段の液体流出口から予め設定された距離離れた位置にて、容器６の口５を保持する第１の動作位置と、液体供給手段の液体流出口から、上記予め設定された距離よりも短い、ある距離離れた位置にて、容器６の口５を保持する第２の動作位置との間を移動する。
【００２７】
この実施形態では、図２及び図３に示すように、予め設定された距離（以下、洗浄距離ともいう）は、洗浄ステージの期間中、容器６の口５と液体供給手段のノズル４との間で、保持される距離である。
容器をガス流体で満たし、同時に酸素を容器内から排出するために、ノズル４から予め設定された距離離れた場所で容器を保持することが必要である。図２中の文字Ａで示される矢印は、洗浄ステージの期間中、ガス流体が流れる方向を示している。
【００２８】
充填距離は、充填ステージの期間中、容器６の口５とノズル４との間で保持される距離であり、予め設定された距離（洗浄距離）よりも短い。
この実施形態では、充填距離は、酸素が容器内に再び侵入するのを阻止するために、実質０に設定されるのが好ましい。
図２及び図３に示す好適な実施形態では、ガス導入パイプ１０は、充填動作ステージの間、先の洗浄動作ステージの期間中に容器内に導入されたガス流体の排気するためのガス排気パイプとして作用する。
【００２９】
この実施形態では、液体供給手段、好ましくは止めバルブ７、ガス導入手段、及び停止装置１４は、機能的に制御ユニットに接続されて、停止装置の移動及び液体供給手段、ガス導入手段の動作を制御する。
好適には、制御ユニットは少なくとも一つのソレノイドバルブを備えている。停止装置１４は、洗浄ステージと充填ステージとにそれぞれ対応する上記第１及び第２の動作位置間で当該停止装置１４の可動部を移動させるために、予め設定された圧力に加圧されて上記停止装置１４の可動部に作用する作動流体を含む流体回路に接続されている。好適には、停止装置１４は、弁座１６内に収容されたスライダ１８を備えていて、このスライダ１８は、その作動部１８ａが弁座１６から突き出る第１の作動位置と、その作動部１８ａが弁座１６内に部分的に収容される第２の作動位置との間を移動する。
好適には、スライダ１８は、ヘッド部１８ｂと、作動部としてのロッド部１８ｂをからなるピストンから構成されている。弁座１８は、弁座１８からピストン１８のロッド部１８ａを貫通させて突き出させる開口部１６ｃ、好ましくは、貫通孔を有している。
【００３０】
図３に示すように、スライダ１８は、弁座１６を２つのチャンバ（部屋）１６ａ、１６ｂに分割する。各チャンバ１６ａ、１６ｂは、弁座１６内のヘッド（頭部）１８ｂの位置変動に応じて変化する可変の容量をもつ。
好ましい実施形態では、チャンバ１６ｂは、開口部１６ｃを介して外部環境と連通する。開口部１６ｃによって、ピストン１８のロッド１８ａは弁座１６から突き出ることができる。この実施形態で用いられるピストン１８は、単動式のものである。
スライダ１８が動くにつれて、外部空気がチャンバ１６ｂ内に導入され、チャンバ１６ｂ内の圧力が大気圧、すなわち、略１バールに保たれるようになっている。
【００３１】
充填バルブユニット１は、チャンバ１６ａ、１６ｂの少なくとも一方に存在する作動流体に所定の圧力を加える加圧手段を備えている。この加圧手段によって加圧・減圧される作動流体によって、弁座内のピストン１８は往復移動し、ピストンの駆動部としてのロッド１８ａが、第１の作動位置と第２の作動位置との間を移動する。好ましくは、この加圧手段は、パイプ１７によってチャンバ１６ａに連通されて、チャンバ１６ａとパイプ１７内に存在する作動流体に予め設定された圧力を加える。
ここで、チャンバ１６ａとパイプ１７内の作動流体は、空気、不活性ガス又は油が好ましい。
【００３２】
好ましくは、チャンバ１６ａ内の圧力を加える加圧手段は、ポンプを備えている。
パイプ１７を経由して実施される、所定圧力の作動流体のチャンバ１６ａ導入は、制御ユニット内の上記ソレノイドバルブ（電磁弁）１５によって制御されるのが好ましい。ソレノイドバルブ１５は、所定圧力の作動流体のチャンバ１６ａ導入や、好ましくは、充填用液体の供給と洗浄用ガス流体の噴出を制御する。実際には、図２及び図３に示すように、ソレノイドバルブ１５は、液体供給手段、ガス導入手段、及びチャンバ１６ａ内を予め決められた圧力にする加圧手段に機能上接続されている。ソレノイド１５は、また、ピストン１８、液体供給手段のアクチュエータ、及びガス導入手段のアクチュエータを制御する。それゆえ、ソレノイドバルブ１５は、洗浄ステージ及び充填ステージを制御する。
【００３３】
この実施形態の変形例として、複数のソレノイドバルブを用いるようにしても良い。この場合、各ソレノイドバルブは、１つ以上のステージ、例えば、充填ステージ、洗浄ステージ、チャンバ１６ａ内への所定圧力の作動流体の導入ステージを制御するようにしても良い。
【００３４】
図２及び図３において、停止装置４は、容器６の口部５をバルブユニット１に向けて移動させる昇降手段の動作に従って作動する。
この実施形態では、昇降手段は、固定ピストンである固定ガイド２１に沿って垂直にスライド移動する空気圧シリンダ２０を備えている。
空気圧シリンダ２０は、容器６の首部５ａに係合して容器を把持するピックアップ２２を備えている。
【００３５】
次に、この実施形態の充填バルブの動作について説明する。
容器６は、固定ガイド２１に沿う空気圧シリンダ２０垂直移動に従って、充填バルブ１に向けて持ち上げられる。シリンダ２０の上下移動は、シリンダ内の上部チャンバ２０ａと下部チャンバ２０ｂとの間の流体の圧力差によって制御される。
チャンバ２０ａ、２０ｂは、シリンダ２０と固定ガイド（固定ピストン）２１との相対移動によって変化する容量をもつ。
【００３６】
上部チャンバ２０ａと下部チャンバ２０ｂとの間の圧力差は、上部チャンバ２０ａのみに対する所定圧力の作動流体の流入・流出によって生成される。
ピックアップ２２は、シリンダ２０に固定されているので、シリンダの上昇移動に伴って、ピックアップ２０もバルブユニット１に向けて上昇する。これにより、容器６の口部５もノズル４に向けて持ち上げられる。
容器が持ち上げられている間は、ソレノイドバルブ１５は、所定圧力の流体が、弁座１６のチャンバ１６ａに向けてパイプ１７内を流れるように駆動する。
このようにして、ピストン１８は下降し、ロッド部１８ａが、弁座１６の開口部１６ｃから突き出てくる。
シリンダ２０は、固定ガイド２１に沿うストローク動作を続けるので、ピックアップ２２は、ピストン１８のロッド部１８ａに勢いよく接触する。そして、停止する。この停止位置は、容器６の口部５をノズル４から予め設定された洗浄距離離れた位置である。
ガイド２１に沿うシリンダ２０の前進ストローク動作は、上部チャンバ２０ａ内に存在する高圧作動流体によって可能となる。すなわち、上部チャンバ２０ａ内の作動流体の圧力が、下部チャンバ２０ｂ内の流体の圧力よりも高いとき、シリンダ２０を上昇移動させるためである。
下部チャンバ２０ｂは、外部環境と連通状態であることが好ましく、それゆえ、シリンダ２０は単動式のものが好ましい。ここで、下部チャンバ２０ｂ内の流体の圧力は、大気圧である。
【００３７】
この後、ガス流体が容器内に吹き込まれる洗浄ステージが続く。洗浄ステージの終りに、ソレノイドバルブ１５は、弁座１６のチャンバ１６ａから高圧作動流体を排出させる。この結果、チャンバ１６ａ内が減圧するため、ピストン１８が上昇し、弁座１６のロッド部１８ａを少なくとも部分的に後退させる。
ピックアップ２２はロッド部に前進を阻まれて停止状態であったが、ロッド１８ａが弁座内に後退するにつれて、固定ガイド２１に沿うストローク移動が再開し、これにより、容器６の口部５を上昇させてノズル４と接触させる。この後、バルブ７は、タンク２の液体流出口を開けて充填ステージを開始する。
【００３８】
この実施形態による充填バルブユニットは、次に述べるような重要な特徴を有している。
まず、最も重要なことは、この発明の構成によれば、カムを用いないので、長時間の稼動停止期間を必要とせずに、容器のサイズ切り替えを迅速に行うことができる。
また、カムを用いないので、ガスや容器の無駄を省くことができる。それゆえ、生産性を高めることができる。この発明によれば、不測の装置トラブルが発生した場合、例えば、ソレノイドバルブ１５は、ロッド１８ａを後退制御することができる。これにより、容器は、充填動作の準備のために、ノズル４に向けて移動することができ、それゆえ、容器内に導入された洗浄用ガス流体が容器外へ流出するのを防止することができる。
これに対して、上記従来のカム構造の充填バルブでは、機械が故障したら、洗浄ステージは終了したけれども、まだ、バルブの供給部に達していない容器に対する充填ステージは断念せざるを得ないという問題がある。所定の条件に基づいて設計された固定的な断面形状をもつカムの存在が、容器をバルブの供給部に近づけることを可能にしないため、充填動作を開始し、洗浄ガスを容器から追い出すことができないためである。この結果、酸素が容器内にもう一度戻ってきてしまうので、二酸化炭素又は不活性ガスの不必要な浪費を引き起こす。加えて、ガスによる洗浄処理離されたものの未充填の容器は破棄せざるを得ないため、生産性を損ねる原因ともなる。
【００３９】
以上、この発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、充填用液体を流出させる流出口は、容器の口部に挿入されるように構成されても良い。
【符号の説明】
【００４０】
１        バルブユニット（充填バルブユニット）
２        タンク（容器供給手段）
３        充填用流
４        ノズル（流出口）
７        バルブ７（容器供給手段）
９        貯留室（ガス導入手段）
１０      導入パイプ（ガス導入手段）
１１      噴出口
１４      停止装置（停止要素）
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填用液体３を流出させるための流出口４を備え、予め決められた分量の前記充填用液体３を容器６に供給するための容器供給手段２、７と、
前記容器供給手段２、７に機能的に接続され、かつ、ガス流体を噴出させる噴出口１１を備え、前記ガス流体を容器６に導入するためのガス導入手段９、１０と、
前記容器供給手段２、７と前記ガス導入手段９、１０とに機能的に接続され、前記容器６に対して作用するストローク制限器として機能する少なくとも一つの停止要素１４とを備え、
該停止要素１４は、少なくとも２つの動作位置間を移動すると共に、
前記２つの動作位置は、前記停止要素１４が、前記容器供給手段２、７の前記流出口４から予め設定された距離離れた位置で、前記容器６の口部５を保持する第１の動作位置と、前記停止要素１４が、前記容器供給手段２、７の前記流出口４から前記予め設定された距離よりも短い距離離れた位置で、前記容器６の口部５を保持する第２の動作位置とからなる充填バルブユニットであって、
前記容器供給手段２、７と前記ガス導入手段９、１０と前記停止要素１４とは、前記停止要素１４の移動、及び前記容器供給手段２、７と前記ガス導入手段９、１０との動作を制御する制御ユニットに機能的に接続されていることを特徴とする充填バルブユニット。
【請求項２】
前記制御ユニットは少なくとも一つのソレノイドバルブを備えていることを特徴とする請求項１記載の充填バルブユニット。
【請求項３】
前記停止要素１４は、前記第１及び第２の動作位置間で当該停止要素１４の可動部を移動させるために、予め設定された圧力に加圧されて前記停止要素１４の可動部に作用する作動流体を含む流体回路に接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の充填バルブユニット。
【請求項４】
前記停止要素１４は、弁座１６内に収容されたスライダ１８を備えていて、該スライダ１８は、該スライダ１８の作動部１８ａが前記弁座１６から突き出る第１の作動位置と、該スライダ１８の作動部１８ａが前記弁座１６内に部分的に収容される第２の作動位置との間を移動すること特徴とする請求項１、２又は３記載の充填バルブユニット。
【請求項５】
前記スライダ１８は、前記弁座１６を２つのチャンバ１６ａ、１６ｂに区分し、各チャンバは、弁座１６内のスライダ１８の位置に応じた可変の容量を持つこと特徴とする請求項４記載の充填バルブユニット。
【請求項６】
前記スライダ１８は、前記チャンバ１６ａ、１６ｂの少なくとも一方に存在する前記作動流体に所定の圧力を加え、前記スライダ１８の作動部１８ａが前記第１及び第２の作動位置間で移動させる加圧手段を備えていること特徴とする請求項５記載の充填バルブユニット。
【請求項７】
前記容器供給手段２、７と前記ガス導入手段９、１０と前記加圧手段とに接続されて、前記スライダ１８の移動、及び前記容器供給手段２、７と前記ガス導入手段９、１０との動作を制御して、洗浄ステージと充填ステージとを操作する制御手段を備えていること特徴とする請求項６記載の充填バルブユニット。
【請求項８】
前記制御手段は少なくとも一つのソレノイドバルブを備えていることを特徴とする請求項７記載の充填バルブユニット。
【請求項９】
前記停止要素１４は、前記容器１１の口部５を前記充填バルブユニット１に向けて持ち上げる昇降手段２０、２１の動きに従って動作すること特徴とする請求項１乃至８の何れか一つに記載の充填バルブユニット。
【請求項１０】
前記液体供給手段は、
前記充填液体を貯えるタンク２と、
前記容器６の口部５を受け入れる形態で、前記タンク２に設けられ、前記充填用液体３を流出させるための少なくとも１つの前記流出口４と、
前記流出口４に接続されて、前記流出口４の閉位置と開位置との間で動作する止めバルブ７とを有してなること特徴とする請求項１乃至９の何れか一つに記載の充填バルブユニット。
【請求項１１】
前記ガス導入手段は、
ガス流体を貯留する貯留室９と、
該貯留室９に接続されて、ガス流体を噴出させる導入パイプ１０とを備え、該導入パイプ１０は、前記容器６の口部５に挿入できる態様に形作られた前記噴出口１１を有していること特徴とする請求項１乃至１０の何れか一つに記載の充填バルブユニット。
【請求項１２】
前記液体供給手段と前記ガス導入手段とは、全体として、
前記充填液体を貯えるタンク２と、
前記容器６の口部５に入る形態で、前記タンク２に設けられ、前記充填用液体３を流出させるための少なくとも１つの前記流出口４と、
該流出口４に接続されて、前記流出口４の閉位置と開位置との間で動作する管状のバルブであって、該バルブの外側の側表面の一部が前記流出口４を塞ぐ止めバルブ７と、
ガス流体を貯留する貯留室９と、
該貯留室９に接続されて、ガス流体を噴出させる導入パイプ１０と、
該導入パイプ１０の先端部に設けられ、前記容器６の口部５に挿入できる態様に形作られた前記噴出口１１とを備えてなると共に、
導入パイプ１０は、前記止めバルブ７と軸心を共通にして配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一つに記載の充填バルブユニット。
【請求項１３】
前記導入パイプ１０の端部１２には、容器内での泡の発生を防止するための液きりつば１３が設けられていて、該液切りつば１３は、充填用液体に打たれる態様に形作られていること特徴とする請求項１２記載の充填バルブユニット。
【請求項１４】
前記導入パイプ１０は、洗浄ステージの期間中は、前記ガス状流体を前記容器に導入するパイプとして機能する一方、充填ステージの期間中は、前記ガス状流体を前記容器から追い出すパイプとして機能すること特徴とする請求項１１、１２又は１３記載の充填バルブユニット。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか一つに記載の充填バルブユニット１を具備すること特徴とする充填装置。
【国際調査報告】
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