(57)【要約】【課題】充填時に容器１２内の容積を縮小して泡立ちの量を少なくする。【解決手段】充填液タンク６の底面外周側に複数の充填バルブ８が設けられ、各充填バルブ８の下方にびん台１０が昇降可能に配置されている。充填バルブ８は、内部に液通路３４が形成された注液パイプ２６と、この注液パイプ２６内に間隙を隔てて配置され、内部に排気通路３２が形成された排気パイプ２８と、排気パイプ２８に対する注液パイプ２６の昇降によって開閉する液バルブおよびエアバルブと、注液パイプ２６の下端に固定されて容器１２内を密封するびん口パッキン５０を備えている。さらに、注液パイプ２６の下端外周のびん口パッキン５０よりも下方にスペーサ５６が取り付けられて、充填時に容器１２内に挿入される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填液を貯留する充填液タンクと、この充填液タンクの底部に設けられた複数の充填バルブと、この充填バルブの下方に配置されて供給される容器を支持する容器支持手段と、前記充填バルブと容器支持手段の少なくともいずれか一方を昇降させる昇降手段とを備え、
前記充填バルブが、内部に液通路が形成された注液パイプと、この注液パイプ内に配置され、その内部に排気通路が形成された排気パイプと、この排気パイプの下部に設けられ、前記注液パイプとの相対移動によって開閉される液バルブおよびエアバルブと、容器の口部に密着して容器内を密封するびん口パッキンとを有する充填装置において、
前記注液パイプの外周にスペーサを取付け、このスペーサを容器内に挿入することにより、充填時の容器内の容積を減少させることを特徴とする充填装置。
【請求項２】
前記スペーサの表面に凹凸を形成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】
充填装置はロータリ式であり、充填終了から充填開始までの区間に洗浄ノズルを配置してスペーサに付着した泡を洗浄することを特徴とする請求項２に記載の充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は充填装置に係り、特に、びん口パッキンにより容器内を密封し、容器内のエアを排気通路から排出しつつ、液通路から容器内に液体を充填するグラビティ式の充填装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロータリ式のグラビティフィラ（グラビティ方式の充填装置）は、一般に、液体を貯留して回転する充填液タンクと、この充填液タンクの底面外周寄りに円周方向等間隔で設けられた複数の充填バルブと、これら各充填バルブの下方にそれぞれ配置され、充填バルブと一体的に回転するとともに、外部から供給された容器を載せて昇降するびん台とを備えている。
【０００３】
前記充填バルブは、例えば、充填液タンクの下面に固定されたバルブボディと、このバルブボディ内に摺動可能に嵌合され、内部に液通路が形成された給液管と、前記液通路を開閉する液バルブと、給液管の内部に配置され、その内部が排気通路を構成する排気パイプと、この排気通路を開閉するエアバルブと、容器の口部に密着して容器内を密封するびん口パッキンとを備えており、このびん口パッキンにより容器内を密封した状態で液バルブおよびエアバルブを開放して、充填液通路から容器内に液体を充填しつつ、容器内のエアを排気通路から前記充填液タンクの上部空間（気相部）内に排出することにより充填を行う。そして、容器内に充填された液体の液面が上昇し、エアバルブの高さに達して排気通路を閉塞すると容器内の上部に密封された空間が形成される。さらに、エアバルブの高さに達した充填液が排気通路内を上昇し、容器内の密封空間の圧力が充填液の供給圧力と平衡すると、充填液の流入が停止して充填が終了するようになっている。
【０００４】
前記グラビティ式の充填装置では、充填する液体の種類によっては充填時の泡立ちが多くなり、充填終了後の容器のヘッドスペースに泡が充満してしまう場合がある。充填された液体の種類によっては空気との接触を嫌うものがあり、このような液種の場合にはヘッドスペースを窒素等のガスで置換する必要があるが、泡立ちがひどいと置換率が悪くなるため、泡を除去しなければならない。そのため充填中の泡の発生はできるだけ少ない方が好ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来のグラビティ式充填装置では、充填時の泡立ちを抑えるための特別な構成を備えたものは存在しない。
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で、充填時に容器のヘッドスペースに生じる泡をできるだけ少なくすることができる充填装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る充填装置は、充填液を貯留する充填液タンクと、この充填液タンクの底部に設けられた複数の充填バルブと、この充填バルブの下方に配置されて供給される容器を支持する容器支持手段と、前記充填バルブと容器支持手段の少なくともいずれか一方を昇降させる昇降手段とを備え、前記充填バルブが、内部に液通路が形成された注液パイプと、この注液パイプ内に配置され、その内部に排気通路が形成された排気パイプと、この排気パイプの下部に設けられ、前記注液パイプとの相対移動によって開閉される液バルブおよびエアバルブと、容器の口部に密着して容器内を密封するびん口パッキンとを有する充填装置において、前記注液パイプの外周にスペーサを取付け、このスペーサを容器内に挿入することにより、充填時の容器内の容積を減少させることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明に係る充填装置は、前記スペーサの表面に凹凸を形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の発明に係る充填装置は、充填装置はロータリ式であり、充填終了から充填開始までの区間に洗浄ノズルを配置してスペーサに付着した泡を洗浄することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の充填装置は、充填時に容器内に挿入される注液パイプの外周にスペーサを取り付けて、容器内の容積を減少させた状態で充填を行うので、容器のヘッドスペースに生じる泡を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
充填時の泡立ちをできるだけ少なくするという目的を、容器の口部をシールするびん口パッキンを備えた注液パイプの外周にスペーサを取付け、充填時にこのスペーサを容器内に挿入するという簡単な構成で実現した。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の一実施例に係る充填装置の全体の構成を示す平面図、図２はこの充填装置に設けられた充填バルブの構成を示す縦断面図、図３は充填バルブの要部を拡大して示す縦断面図である。この充填装置２は、図２に示すように、内部に充填液４が貯留され、中央の図示しない回転軸上に固定されて回転する充填液タンク６と、この充填液タンク６の底面外周部寄りに、円周方向等間隔で取り付けられた複数の充填バルブ８と、これら各充填バルブ８の下方にそれぞれ配置され、充填バルブ８とともに回転しつつ昇降手段（図示せず）によって昇降するびん台１０とを備えている。
【００１３】
容器１２（図２参照）は、図１に示すように、供給コンベヤ１４によって搬送されインフィードスクリュー１６によって一定の間隔に切り離され、供給スターホイール１８を介して充填装置２内に搬入される。搬入された容器１２は、各びん台１０上にそれぞれ載せられて回転搬送される。びん台１０が回転に伴って上昇すると、後に説明するように、びん台１０上の容器１２によって、充填バルブ８に設けられた液バルブおよびエアバルブが開放されて充填が行われる。液体が充填された容器１２は、びん台１０が下降した後、排出スターホイール２０を介して排出コンベヤ２２上に排出されて次の工程に送られる。
【００１４】
各充填バルブ８の構成について図２により説明する。充填液タンク６の底面６ａの外周寄りに上下に貫通する孔６ｂが形成され、この貫通孔６ｂの下方側に筒状のバルブボディ２４が固定されている。バルブボディ２４の内部には、上部が充填液タンク６の内部に延びる注液パイプ２６が摺動可能に挿通されている。この注液パイプ２６の内部に間隙を隔てて排気パイプ２８が挿通され、ブラケット３０を介して前記バルブボディ２４に固定されている。この排気パイプ２８の内部が排気通路３２を、そして、排気パイプ２８の外面と注液パイプ２６の内面との間の空間が液通路３４を構成している。この液通路３４内には、注液パイプ２６に形成された上下方向の長穴（図示を省略）を介して充填液タンク６の充填液４が流入する。前記注液パイプ２６および排気パイプ２８の上端部は、充填液タンク６内に貯留された充填液４の上方の気相部３６まで伸びている。
【００１５】
前記注液パイプ２６の下部には、充填時に容器内に挿入される小径部２６ａ（充填バルブ８の下端部を拡大して示す図３参照）が一体的に設けられている。一方、前記排気パイプ２８の下端には、排気パイプ２８よりも大径のノズル４０が固定されている。前記注液パイプ２６の下端小径部２６ａはこのノズル４０の外面に嵌合しており、ノズル４０の外面を摺動して昇降するようになっている。このノズル４０には、注液口４２と排気口（図示せず）とが形成されており、注液口４２は前記液通路３４に、排気口は排気通路３２にそれぞれ連通している。排気パイプ２８に固定されたノズル４０と、注液パイプ２６の下端小径部２６ａとにより、注液口４２を開閉する液バルブおよび排気口を開閉するエアバルブが構成されており、充填液タンク６に固定されている排気パイプ２８に対し注液パイプ２６が上昇したときに、液バルブおよびエアバルブが開放し、注液パイプ２６が下降して、注液パイプ３８の小径部２６ａの先端が前記ノズル４０の下端に設けられた弁座４０ａに着座したときに液バルブおよびエアバルブが閉じる。
【００１６】
バルブボディ２４の下方に突出している注液パイプ２６の下部外周に、フランジ状のばね座４４が形成されており、このばね座４４とバルブボディ２４の下部に取り付けられたばね座４６との間にスプリング４８が介装されて、注液パイプ２６を常時下方へ付勢している。前記注液パイプ２６の下端小径部２６ａの外周には、びん口パッキン５０が取り付けられており、前記びん台１０の上昇によってびん台１０上の容器１２が上昇し、このびん口パッキン５０に密着すると容器１２内が密封される。さらにびん台１０が上昇すると、びん台１０上の容器１２によってびん口パッキン５０が押し上げられ、このびん口パッキン５０と一体的に注液パイプ２６が上昇して前記液バルブおよびガスバルブが開放するようになっている。
【００１７】
注液パイプ２６および排気パイプ２８の上部には、充填終了時に排気パイプ２８内に残留した液を、充填開始と同時に排出して充填時の排気通路３２を確保するために、排気パイプ２８の上部に負圧を発生させる負圧発生室５２が設けられている。この負圧発生室５２は、注液パイプ２６の上端に固定したプランジャ５４を排気パイプ２８の上端に摺動自在に密嵌した構成を有しており、注液パイプ２６の上昇とともにプランジャ５４が上昇すると、排気パイプ２８内の容積が増大して負圧が発生し、その後プランジャ５４がさらに上昇すると、排気パイプ２８の上部が、充填液タンク６の上部空間（気相部３６）に連通し、排気パイプ２８内に残留していた充填液が吸い上げられて充填液タンク６内に排出される。
【００１８】
さらに、この実施例に係る充填装置２では、注液パイプ２６の小径部２６ａの外周に固定された前記びん口パッキン５０の下側に、スペーサ５６が取り付けられている。このスペーサ５６は、液体が充填される容器１２の口部１２ａの内径よりもやや小さい外径を有しており、充填時に容器１２内に挿入されると、その外周面と容器口部１２ａの内周面との間に間隙が形成されるようになっている。
【００１９】
びん口パッキン５０の下方に取り付けられているスペーサは、充填時には容器の内部に挿入されるので、充填液が泡立つとその外面に泡が付着する。このスペーサ５６に付着した泡は、次の充填を行う前に除去しなければならないので、この実施例では、排出スターホイール２０と供給スターホイール１８との間に洗浄ノズル５８を配置して、スペーサ５６を洗浄するようにしている。
【００２０】
前記構成の充填装置２の作動について説明する。供給コンベヤ１４によって搬送されてきた容器１２は、インフィードスクリュー１６および供給スターホイール１８を介して充填装置２内に供給され、各びん台１０上に順次載せられる。回転に伴ってびん台１０が上昇すると、先ず、注液パイプ２６の下端小径部２６ａ、排気パイプ２８の下端に取り付けたノズル４０および注液パイプ２６の外周に取り付けたスペーサ５６が容器１２内に挿入され、続いて、びん台１０上の容器１２の口部１２ａがびん口パッキン５０に密着して容器１２の内部が密封される。さらにびん台１０および容器１２が上昇すると、びん口パッキンおよびこれと一体の注液パイプ２６が上昇する。注液パイプ２６が排気パイプ２８およびノズル４０に対して上昇すると、液バルブおよびガスバルブが開放する。このとき、注液パイプ２６の上昇によって、排気パイプ２８の上端に形成された負圧発生室５２に負圧が発生した後、排気通路３２が充填液タンク６の気相部３６内に連通し、排気通路３２内の残留液が充填液タンク６に放出される。
【００２１】
液バルブおよびガスバルブが開放すると、注液パイプ２６に形成された長穴から充填液通路３４内に流入した充填液タンク６内の液体４が、ノズル４０の注液口４２から容器１２内に流下する。びん口パッキン５０によって密封された容器１２内に充填液が流下するとともに、容器１２内のエアは排気通路３２から充填液タンク６の上部の気相部３６内に排出されて充填が行われる。
【００２２】
容器１２内に充填された液の液面が上昇し、ノズル４０に形成された排気口の高さに達すると、容器１２内の上部に密封された空間（ヘッドスペース）が形成される。さらに、充填液は排気通路３２内を上昇し、容器１２の上部密封空間内の圧力が充填液の供給圧力と平衡したときに充填液の流入が停止して充填が終了する。
【００２３】
その後、びん台１０を下降させると、容器１２の下降とともにびん口パッキン５０および注液パイプ２６がともに下降し、注液パイプ２６の下端がノズル４０の下端の弁座４０ａに着座すると液バルブおよびエアバルブが閉じる。さらに容器１２が下降すると、上方で停止したびん口パッキン５０が容器１２の口部１２ａから離れ、続いて注液パイプ２６の下端小径部２６ａおよびこの小径部２６ａの外周に取り付けられているスペーサ５６が容器１２内から抜け出す。前記のように充填時には、注液パイプ２６の外周面に取り付けたスペーサ５６を容器１２内に挿入しているので、容器１２のヘッドスペースの容積が小さいため、泡立ちを大幅に抑えることができる。なお、この実施例では、排出スターホイール２０と供給スターホイール１８との間に洗浄ノズル５８を配置しているが、スペーサ５６の外面に泡が付着しない場合には洗浄する必要がないので、この洗浄ノズル５８を省略することができる。
【００２４】
図４は第２の実施例にかかる充填バルブの要部を示す図であり、前記第１実施例では、スペーサ５６の外周面は凹凸がなく平坦であったが、この実施例では、スペーサ１５６の外周面に複数の環状溝１５６ａが形成されている。この実施例のスペーサ１５６は、外周面に形成された環状溝１５６ａとこれら環状溝１５６ａの間の環状の凸部１５６ｂとにより形成される凹凸によって、充填中に容器１２内に発生した泡を取り込んで外部に排出することができるようになっている。この実施例にかかる充填バルブでは、前記第１実施例と同様に、充填時にスペーサ１５６を容器１２内に挿入するので、容器１２内のヘッドスペースを小さくして、充填時の泡立ちを抑制することができることに加えて、発生した泡をスペーサ１５６の外面の凹凸によって外部に取り出してしまうので、充填後の容器１２のヘッドスペースに残留する泡が極めて少なく、窒素等の置換を行う場合にも、極めて効率よく置換を行うことができる。
【００２５】
なお、前記第２の実施例では、注液パイプ２６に取り付けたスペーサ１５６には、外周面に複数の環状溝１５６ａを形成しているが、前記形状に限るものではなく、例えば、図５に示すように、スペーサ２５６の底面に溝２５６ａを形成しても良く、また、溝以外の形状の凹凸を形成して発生した泡が付着し易いようにしても良い。
【００２６】
さらに、前記実施例では、注液パイプ２６を昇降可能にして、液バルブおよびエアバルブを開閉するようにしたが、必ずしも注液パイプ２６側を昇降させる構成に限るものではなく、排気パイプ２８を昇降させて両バルブを開閉するようにしても良い。また、びん台１０を昇降させてびん口パッキン５０を押し上げる構成であったが、充填バルブ８側を昇降させる構成にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】充填装置の全体の構成を簡略化して示す平面図である。（実施例１）
【図２】前記充填装置の一部を示す縦断面図である。
【図３】前記充填装置の要部を拡大して示す縦断面図である。
【図４】スペーサの他の例を示す縦断面図である。（実施例２）
【図５】スペーサの他の例を示す縦断面図である。（実施例３）
【符号の説明】
【００２８】
６    充填液タンク
８    充填バルブ
１０    容器支持手段（びん台）
２６    注液パイプ
２８    排気パイプ
５０    びん口パッキン
５６    スペーサ
５８    洗浄ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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