(57)【要約】【課題】  容器に液の供給を円滑にし、かつ容器を汚すことのないガス入り液とノンガス液兼用の液充填装置の提供すること。【解決手段】  液充填装置は、気液２層をなして液を貯留する貯液タンク１と、貯液タンク１の液層２から流量切換弁８０を経て液を供給する液供給管４と、容器２６に液を供給する充填バルブ７０を設けている。充填バルブ７０は、バルブ本体７１及び中空弁７３の下部を着脱可能に構成し、ガス入り液充填用の充填バルブの様態とするか、容器を密閉しないで充填するノンガス充填用の充填バルブの様態のいずれかにすることができる。【選択図】        図１
2005289415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを含む液の容器とガスを含まない液の容器へ充填する際に両方の容器に用いられる液充填装置であって、
前記ガスを含む液又は前記ガスを含まない液を貯留する貯液タンクと、
該貯液タンクの液層に連通する液供給管と、
該液供給管に連通する液通路と、前記貯液タンクの液層上の気層に連通するガス通路と、前記液通路を開閉する弁体とを設けた充填バルブとを備え、
該充填バルブは、ガスを含む液用の第１の吐出口本体とガスを含まない液用の第２の吐出口本体とを取換え可能に構成し、前記第１の吐出口本体は、前記液通路に連通する吐出口を備えて前記ガスを含む液の容器の吸入口を密閉させ、第２の吐出口本体は、前記液通路に連通する吐出口を備えて前記ガスを含まない液の容器の吸入口に対して間隔を空けて配置し、
前記弁体は、ガスを含む液の容器に用いる第１のアタッチメントとガスを含まない液の容器に用いる第２のアタッチメントを取換え可能に構成し、前記第１のアタッチメントは前記ガス通路と前記ガスを含む液の容器とを連通させ、第２のアタッチメントは前記ガス通路を閉塞するようにしたことを特徴とする液充填装置。
【請求項２】
前記ガスを含む液の充填時では前記気層に加圧ガスが供給され、前記ガスを含まない液の充填時では前記気層が大気圧下にあり、
前記液供給管の流路には流量切換弁を設け、該流量切換弁は前記気層のガスの加圧力の下で、前記流量切換弁を開いてガスを含む液の流量を大きくし、前記気層の大気圧の下で、前記流量切換弁を絞って前記ガスを含まない液の流量を小さくするようにしたことを特徴とする請求項１に記載の液充填装置。
【請求項３】
前記流量切換弁は前記液供給管の流量を制限する小径孔を形成した管路と、前記小径孔の上流側で分岐し該小径孔の下流側で前記管路に連通する通路と、該通路を開閉する開閉弁とを備え、
該開閉弁は、前記小径孔の上流側に形成された液圧室に前記開閉弁に取付けたダイアフラムを配設し、前記気層のガスの加圧力により加圧された前記ガスを含む液の液圧力で、前記ダイアフラムが押圧されて前記開閉弁を開状態にして前記通路を開き、前記気層が大気圧の下では前記ダイアフラムがもとの位置に戻って、前記開閉弁を閉状態にして前記通路を閉じるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の液充填装置。
【請求項４】
前記流量切換弁が、前記液供給管の径方向に出し入れできるロッドを設け、該ロッドの出し入れにより液供給管を流れる液の流量を切換えるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の液充填装置。
【請求項５】
前記流量切換弁が、前記液供給管の流路に該液供給管と円板とを同心的に配置し、円板を設け、該円板の任意の径を回転軸として円板の角度を変えて、前記液供給管を流れる液の流量を切換えるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の液充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭酸飲料等のガス入り飲料及びガスを含まないノンガス飲料等を、びん、缶等の容器に充填する兼用式の液充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料水等の液を、びん、缶、ＰＥＴボトル等の容器に充填するには、通常回転式充填装置が用いられ、回転する円板(フレーム)の外周部に設けられた複数個の充填バルブを通して円板がほぼ１回転する間に充填している。
炭酸ガスを含まない普通の飲料 (以下ノンガス液、または液と呼ぶ)の場合は、図７に示すように、充填弁５の液吐出口７５の真下に隙間を隔てて容器２６を置き、液通路１１の液バルブ１５を開いて液吐出口７５からノンガス液を自重で落下させて容器口の中央から容器２６内の底部に落下させて所定の分量を充填する。液吐出口７５を離れた液は速度を速めて縮流となって容器の底へ落下して溜まって行き、容器２６内の空気を順次押出し、押出された空気は、入ってくる液の外側と容器口の内周面の間を通って外部に出て行く。図中実線の矢印、及び破線の矢印は、それぞれ液、及び空気の流れる方向を示している。
【０００３】
炭酸ガス入りの飲料 (以下ガス入り液、または液と呼ぶ)を充填する場合には、図８に示すように、充填バルブ５の真下に置かれた容器２６を容器昇降装置(図示してない)によって持ち上げ、容器口の上端面を充填バルブ５の下面に設けたパッキン２５に当接させて、容器２６の内部を外気と遮断した密閉状態とし、ガス通路１６を通して貯液タンク（図示してないない）の上層から圧力の高いカウンターガスを導いて、容器２６内の空気を外気に吹出してカウンターガスと置換し、次いで吹出口を閉じて容器２６内の圧力を、カウンターガスの貯液タンクの圧力と同圧にしてからガス入り液の充填を行う。
【０００４】
充填時には充填バルブ５のスプレッダ１３ｂが容器２６の中に挿入されており、
液弁１５を開いて液を自重で落下させて充填するが、液吐出口７５から出た液はスプレッダ１３ｂに沿って筒状に落下し、スプレッダ１３ｂの下端の円錐面部で外側に広げられ、容器２６の内面に当たってこれを伝わって底部に落下して溜まっていく。中に閉込められたガスは、スプレッダ１３ｂの中心を通るガス通路１６を通って、貯液タンクのガス層に戻される。所定量の液が充填されたら液バルブ１５を閉じ、容器２６内の上部に残るガスを外気に放出した後、容器２６を充填バルブ５から離して素早く栓をする。
図中実線の矢印、及び破線の矢印は、それぞれ液、及び空気の流れる方向を示している。
【０００５】
ガス入り液とノンガス液の両方の液の充填が出来る兼用型の充填装置としては、容器を充填装置に密閉させる密閉式の充填方法を用い、ノンガス液の充填では、カウンターガスとして微圧のカウンターガスまたは空気を用いる方式のものが、特開平１１−３４２９９４号公報の「液体充填装置及び方法」や、特開２００２−３６２６８９号公報の「充填装置とその充填方法」が開示されている。
以下、兼用型の従来例として特開平１１−３４２９９４号公報の「液体充填装置及び方法」に付いて簡単に説明しておく。
【０００６】
図９はこの液体充填装置の縦断面図、図１０はその一部の拡大図である。
図９において、１はリング状の貯液タンク（フィラボウル）で、その内部には液２が液層として貯留され、その上部にはカウンターガス３（または空気）が気層（以下、符号３を付す）となって貯留されている。貯液タンク１には図示されていない液供給源から液が供給される。貯液タンク１の側面にはこれに沿わせてリング状の低圧ガスチヤンバ５１が設けられている。
貯液タンク１の底部には多数の液供給管４の一端が接続されており、他端は流量計８を経て充填バルブ５に接続されている。充填バルブ５は、取付べ−ス６によって回転式充填装置の回転する円板７に固定されている。
【０００７】
充填バルブ５は中心部に縦長の孔を有するバルブ本体１０と、この縦孔の中に遊嵌された縦長の中空弁１３とで構成されており、バルブ本体１０の縦孔の内周面と中空弁１３の外周面との間に上下に走る筒状の液通路１１、及びこれを開閉する液弁１５が形成されている。この液通路１１の上部は直角に曲がって液供給管４と連通しており、下側はバルブ本体１０の下端面にリング状に開口している。
バルブ本体１０内に挿入された中空弁１３の上部はバルブ本体１０の天壁を貫いて突出してシリンダ２０のロッドと連結しており、中空弁１３の中間部下寄りには下側が狭まる凸錐面状の弁体部１３ａが形成されていて、バルブ本体１０に形成された下側に狭まる凹錐面状の弁座１１ａと共に液弁１５を形成し、その下側は細径で最下端部が錐面状に広がるスプレッダ１３ｂとなってバルブ本体１０の下端から突出している。中空弁１３の中心部はガス通路１６が形成されており、ガス通路１６の下端はスプレッダ１３ｂの下端に開口し、上部は横方向に設けた孔を経て後述のカウンターライン配管５５に連通している。
【０００８】
図９に示すように、バルブ本体１０の上には上部支持台１４が取付けられ、この上に中空弁１３の上端と結合するエアシリンダ２０が設けられている。一方、中空弁１３には上向きに付勢する圧縮ばね２３が設けられていて、常時この圧縮ばね２３によって持上げられて液弁１５は開かれており、エアシリンダ２０によって中空弁１３が圧縮ばね２３に抗して押下げられると液弁１５は閉じるようになっている。
図１０に示すように、バルブ本体１０の下端には、液通路１１と同心に、下向きに広がる凹錐面２４ａを有するセンタリングベル２４が取付けられており、錐面の内側頂部にはパッキン２５が装着されている。このパッキン２５に、容器２６の口部上端が当接して容器２６の内部は外気に対して密閉される。
【０００９】
上部支持台１４の上には２本のガイド軸２８が垂設され、ガイド軸２８には摺動自在に昇降台３１が、また上端にはシリンダ支持板２９が設けられており、シリンダ支持板２９の上には昇降用のエアシリンダ３０が下向きに固設され、そのロッドは昇降台３１と結合している。
昇降台３１は、左右に２本の長棒３２を備えており、長棒３２は摺動自在にバルブ本体１０のガイド孔を貫通して下端で容器ホルダ２７と結合していて、先端のグリッパ２７ａで容器２６のフランジ部を把持するようになっている。また、昇降台３１は側方に伸びる軸の先端にカムフォロワ３５を備えていて、カムフォロワ３５は液充填装置側のフレームに固設されたリング状のカム３６の下面と係合するようになっている。昇降台３１及び容器ホルダ２７はエアシリンダ３０の力で上方に持上げられ、カムフォロワ３５がカム３６の下面に当接して、上下動の速度及び上限の位置はカム３６で規制されるようになっている。
【００１０】
バルブ本体１０には、側部を通り液通路１１の下端に通ずるガス通路４１が設けられており、ガス通路４１は分岐して、ガッシングガス切換弁４５、ガッシングガス通路４３を経てガッシングガスチャンバ４７に至る通路、及びスニフトガス切換弁４６、スニフトガス通路４４を経てスニフガスチャンバ４８に至る通路の２つを排気通路として形成している。
【００１１】
カウンターガス供給配管５２(図９参照)は、図示しないカウンターガス供給源に接続され、これから分岐した分岐配管５２ａは三方切換弁５３、配管５２ｃを経て貯液タンク１の上部に接続され、他方の分岐配管５２ｂは低圧ガスチャンバ切換弁５４を経て低圧ガスチヤンバ５１に接続されている。なお、三方切換弁５３は配管５２ｃと大気との接続遮断を行うことができる。
カウンターライン配管５５は、貯液タンク１の配管５２ｃとガス通路１６の上部とをカウンターガス切換弁５６を介して接続され、このカウンターライン配管５５はカウンターガス切換弁５６の下流側でブロー弁５８を介して配管５７によって低圧ガスチヤンバ５１に接続している。
なお、図中の符号９は制御装置であり、６１ａ〜６１ｈはシリンダや切換弁に圧縮エアを供給する電磁弁である。
【００１２】
上記構成の液充填装置による液の充填動作について説明する。
（１）ガス入り液を充填する場合。
ガス入り液を充填する場合には、三方切換弁５３によって、カウンターガス供給配管５２と貯液タンク1の気層３との間は開き、大気側は閉じ、低圧ガスチヤンバ５１に繋がる低圧ガスチヤンバ切換弁５４及びブロー弁５８を閉じておく。電磁弁６１ｂによりエアシリンダ２０に作動エアを供給し、中空弁１３を押下げて液弁１５は閉じておく。また、ガッシングガス切換弁４５及びスニフトガス切換弁４６は閉じておく。
【００１３】
１）容器の密閉
液充填装置の所定の位置で、充填バルブ５の下に容器２６が搬入され、容器口のフランジ部が容器ロホルダ２７のグリッパ２７aに把持される。容器ロホルダ２７と一体の昇降台３１はエアシリンダ３０によって上方に押上げられ、カムフォロワ３５がカム３６に当接し、カム３６に案内されて昇降台３１は所定の速度で上昇し、容器２６のロ部はセンタリングベル２４の凹錘面２４ａ内に挿入されて心出しされ、容器２６の上端がパッキン２５に当接してカムフォロワ３５とカム３６は若干離れ、容器２６はエアシリンダ３０の押圧力によって密閉される。中空弁１３の先端のスプレッダ１３ｂは容器２６内に入込んだ状態になる。
【００１４】
２）容器内ガス置換(ガッシング)と均圧
ガッシングガス切換弁４５を開いて、容器２６内からガス通路４１、ガッシングガス通路４３を経て、ガッシングガスチヤンバ４７への排出通路を開き、同時にカウンターガス切換弁５６を開いて、貯液タンク１内のカウンターガス３を配管５２ｃ、カウンターライン配管５５、ガス通路１６を経て容器２６内に送込み、容器２６内から空気を追出してカウンターガス３に置換えた後、ガッシングガス切換弁４５を閉じて容器２６内をカウンターガス圧力と同圧にする。
【００１５】
３）液の充填
次いで、電磁弁６１ｂによって、エアシリンダ２０の作動エアを抜き、圧縮ばね２３のばね力により中空弁１３を上方に押上げて液弁１５を開く。貯液タンク１内の液２は重力によって、液供給管４、液通路１１を経て容器２６内に流下して充填していく。液通路１１から出た液２は、容器２６に挿入されたスプレッダ１３ｂの周りに沿って筒状に流下し、下端の錐面部によって外側に広げられ、容器２６の内面側に当たってこれを伝わって流下する。流下した液２は底に溜まって行き容器２６内のガスを追出し、追出されたガスはガス通路１６を経て貯液タンク１の気層３に戻される。
流量計８によって計測された液２の充填量が所定量に達したら、電磁弁６１ｂによってエアシリンダ２０を作動させ、中空弁１３を押下げて液弁１５を閉じる。
【００１６】
４）充填完了、スニフト（ガス抜き）
次に、カウンターガス切換弁５６を閉じて、スニフトガス切換弁４６を開き、容器２６内上部のヘッドスペースを大気に開放して圧力を大気圧に戻し、充填を完了する。
５）容器の排出
カム３６によって昇降台３１と共に容器ホルダ２７が下降し、容器２６は装置外に排出されて栓をする。
【００１７】
（２）ノンガス液を充填する場合。
ノンガス液を充填する場合には、三方切換弁５３は貯液タンク１のヘッドスペース３と大気側の間を開き、カウンターガス供給配管５２との間を閉じて、貯液タンク１を大気に開放し、低圧ガスチヤンバ切換弁５４を開いて、カウンターガス供給配管５２から低圧ガスチヤンバ５１に微圧のカウンターガスを供給する。
【００１８】
１）容器保持とブロー
容器ロホルダ２７が下がっている状態で、容器ロホルダ２７のグリッパ２７ａにより容器２６の容器口フランジを把持する。カウンターガス切換弁５６を閉じ、ブロー弁５８を瞬時開いて低圧ガスチヤンバ５１内の微圧カウンターガスをカウンターライン配管５５、ガス通路１６を経て外気に放出し通路に残存する泡状の液を吹出して除去した後、カウンターガス切換弁５６を開いて、ブロー弁５８を閉じる。
【００１９】
２）容器の密閉
ガス入り液の充填の場合と全く同様にエアシリンダ３０によって容器口ホルダ２７を上昇させ、容器２６の容器口をパッキン２５に当接させて容器２６を密閉する。
３）液の充填
次に、大気圧の環境下で、ガス入り液の充填の場合と全く同様の手順で充填を行う。容器２６内の空気はガス通路１６、カウンターガス切換弁５６、三方切換弁５３を経て大気に排出される。
４）充填完了、容器の排出
流量計８によって計測された充填量が所定値に達すると、液弁１５を閉じて液の供給を停止し、容器ホルダ２７を押下げ、容器２６を装置外に排出して栓をする。
【特許文献１】特開平１１−３４２９９４号公報
【特許文献２】特開平１１−３４２９９４号公報
【特許文献３】特開２００２−３６２６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
前述の特開平１１−３４２９９４の「液体充填装置及び方法」では、ガス入り液及びノンガス液の充填に同じ装置を兼用するために、ノンガス液の場合にもガス入り液の場合と同様に容器を持上げて容器内を気密にした状態で充填している。この充填方式では次の難点がある。
ノンガス液の充填もガス入り液の充填と同様に容器を気密にして行うので、ノンガス液専用の装置に対して、容器を密閉する動作や、ガス通路の清掃動作を余分に行う必要がある。
容器の形状(種類)によってスプレッダの形状を変える必要があり、特にノンガス液用の容器は種類が多く、沢山のスプレッダを準備保有する必要があり、スプレッダの取換え作業の労力が大きい。
【００２１】
ノンガス液の場合にも容器口を気密にシールするパッキンを用いるので、液の種類を変えたときパッキンによる異なる液の移り香の問題が生ずる。
液の流れを開閉する液弁は、下向きに狭まる凸錐面を有する弁体部と、下向きに狭まる凹錐面を有する弁座で構成しているが、この構成の液弁では充填を止める時に弁体部を下降させて弁座に当接させて閉じるので、閉じるときに弁体部の下側にある液を下側に強く押し、液通路の出口で瞬時液流量が増え、横方向にも飛んで容器口を汚す不具合がある。
充填ノズルの液吐出口から出た液を容器の内面を伝わらず直接容器の底まで落下させる方式のノンガス液の充填では、充填流量が大きいと底に衝突したときに空気を巻き込んで泡を生じ、この泡が容器口近傍を汚す不具合がある。一方、ガス入り液の充填では、スニフィングを行う時間が必要なために充填流量を大きくする必要があるが、この流量の制御はノンガス液とガス入り液の充填の切換えに伴って自動的に行うのが好ましい。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、上記課題を改善したガス入り液とノンガス液兼用の液充填装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は上記課題を解決するために、ガスを含む液の容器とガスを含まない液の容器へ充填する際に両方の容器に用いられる液充填装置であって、前記ガスを含む液又は前記ガスを含まない液を貯留する貯液タンクと、該貯液タンクの液層に連通する液供給管と、該液供給管に連通する液通路と、前記貯液タンクの液層上の気層に連通するガス通路と、前記液通路を開閉する弁体とを設けた充填バルブとを備え、該充填バルブは、ガスを含む液用の第１の吐出口本体（下部部材）とガスを含まない液用の第２の吐出口本体（下部部材）とを取換え可能に構成し、前記第１の吐出口本体は、前記液通路に連通する吐出口を備えて前記ガスを含む液の容器の吸入口を密閉させ、第２の吐出口本体は、前記液通路に連通する吐出口を備えて前記ガスを含まない液の容器の吸入口に対して間隔を空けて配置し、前記弁体（中空弁）は、ガスを含む液の容器に用いる第１のアタッチメント（スプレッダ）とガスを含まない液の容器に用いる第２のアタッチメント（プラグコーン）を取換え可能に構成し、前記第１のアタッチメントは前記ガス通路と前記ガスを含む液の容器とを連通させ、第２のアタッチメントは前記ガス通路を閉塞するようにした。
上記発明は、前記ガスを含む液の充填時では前記気層に加圧ガスが供給され、前記ガスを含まない液の充填時では前記気層が大気圧下にあり、前記液供給管の流路には流量切換弁を設け、該流量切換弁は前記気層のガスの加圧力の下で、前記流量切換弁を開いてガスを含む液の流量を大きくし、前記気層の大気圧の下で、前記流量切換弁を絞って前記ガスを含まない液の流量を小さくすることができる。
また、上記発明は、前記流量切換弁は前記液供給管の流量を制限する小径孔を形成した管路と、前記小径孔の上流側で分岐し該小径孔の下流側で前記管路に連通する通路と、該通路を開閉する開閉弁とを備え、該開閉弁は、前記小径孔の上流側に形成された液圧室に前記開閉弁に取付けたダイアフラムを配設し、前記気層のガスの加圧力により加圧された前記ガスを含む液の液圧力で、前記ダイアフラムが押圧されて前記開閉弁を開状態にして前記通路を開き、前記気層が大気圧の下では前記ダイアフラムがもとの位置に戻って、前記開閉弁を閉状態にして前記通路を閉じるようにすることができる。
さらに、上記発明は、前記流量切換弁が、前記液供給管の径方向に出し入れできるロッドを設け、該ロッドの出し入れにより液供給管を流れる液の流量を切換えることができる。
さらにまた、上記発明は、前記流量切換弁が、前記液供給管の流路に該液供給管と円板とを同心的に配置し、円板を設け、該円板の任意の径を回転軸として円板の角度を変えて、前記液供給管を流れる液の流量を切換えることができる。
【００２３】
詳しくは、本発明は、ガス入り液とノンガス液の充填の両方に用いる液充填装置であって、気液２層をなして液を貯留する貯液タンクと、前記貯液タンクの液層から流量切換弁を経て液を供給する液供給管と、前記液供給管と連通する液通路を有し、前記液通路には中心部に前記貯液タンクの気層部と連通するガス通路を備え、かつ前記液通路を開閉する中空弁を有する充填バルブと、前記充填バルブの下に供給された容器を把持して上下動する容器口ホルダとを有し、前記充填バルブは、バルブ本体及び前記中空弁の下部を着脱可能に構成し、前記下部の部材を取換えてセンタリングベル、パッキン及びスプレッダを有し、容器を密閉して充填するガス入り液充填用の充填バルブの様態とするか、又は円形断面の液吐出口とプラグコーンを有し、容器を密閉しないで充填するノンガス充填用の充填バルブの様態とするガス入り液及びノンガス液の兼用液充填装置によって達成される。
また、上記発明は、軸方向に設けられた小径孔を通る管路と、該管路から横に分岐して液室を経て前記小径孔の下流に連通する大径孔の通路とを有し、該大径孔を前記液室を覆うダイアフラムと、該ダイアフラムを押圧する圧縮ばねとで開閉する開閉弁で閉じ、ノンガス液が流れる時は小径孔のみが開き、ガス入り液が流れる時には液の圧力によって大径孔の前記開閉弁が開いて、小径孔と大径孔の両方が開き、少流量と大流量の２値に切換える流量切換弁を、前記液供給通路に設けることができる。
さらに、上記発明は、管路に直角に摺動自在に挿入した円形断面のロッドを、リニアアクチュエータで出し入れし、管路の軸方向の空部の投影面積を変えて管路を通る液の流量を２値に切換える流量切換弁を、前記液供給通路に設けることができる。
さらにまた、上記発明は、管路に直角に回転自在に設けた円板を、ロータリアクチュエータで回転し管路の軸方向の空部の投影面積を変えて管路を通る液の流量を２値に切換える流量切換弁を、前記液供給通路に設けることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、ガスを含む液の容器とガスを含まない液の容器へ充填する際に両方の容器に用いられる液充填装置であって、前記ガスを含む液又は前記ガスを含まない液を貯留する貯液タンクと、該貯液タンクの液層に連通する液供給管と、該液供給管に連通する液通路と、前記貯液タンクの液層上の気層に連通するガス通路と、前記液通路を開閉する弁体とを設けた充填バルブとを備え、該充填バルブは、ガスを含む液用の第１の吐出口本体とガスを含まない液用の第２の吐出口本体とを取換え可能に構成し、前記第１の吐出口本体は、前記液通路に連通する吐出口を備えて前記ガスを含む液の容器の吸入口を密閉させ、第２の吐出口本体は、前記液通路に連通する吐出口を備えて前記ガスを含まない液の容器の吸入口に対して間隔を空けて配置し、前記弁体は、ガスを含む液の容器に用いる第１のアタッチメントとガスを含まない液の容器に用いる第２のアタッチメントを取換え可能に構成し、前記第１のアタッチメントは前記ガス通路と前記ガスを含む液の容器とを連通させ、第２のアタッチメントは前記ガス通路を閉塞するようにしたので、１つの液充填装置で、アタッチメントを換えるだけでガスを含む液の容器への充填とガスを含まない液の容器への充填をすることができる。
また、前記ガスを含む液の充填時では前記気層に加圧ガスが供給され、前記ガスを含まない液の充填時では前記気層が大気圧下にあり、前記液供給管の流路には流量切換弁を設け、該流量切換弁は前記気層のガスの加圧力の下で、前記流量切換弁を開いてガスを含む液の流量を大きくし、前記気層の大気圧の下で、前記流量切換弁を絞って前記ガスを含まない液の流量を小さくしたので、各々の容器での液の供給を円滑にすることができる。
また、前記流量切換弁は前記液供給管の流量を制限する小径孔を形成した管路と、前記小径孔の上流側で分岐し該小径孔の下流側で前記管路に連通する通路と、該通路を開閉する開閉弁とを備え、該開閉弁は、前記小径孔の上流側に形成された液圧室に前記開閉弁に取付けたダイアフラムを配設し、前記気層のガスの加圧力により加圧された前記ガスを含む液の液圧力で、前記ダイアフラムが押圧されて前記開閉弁を開状態にして前記通路を開き、前記気層が大気圧の下では前記ダイアフラムがもとの位置に戻って、前記開閉弁を閉状態にして前記通路を閉じるようにすることができるので、ガスを含む液、及びガスを含まない液の容器の切換え時に、簡単な機械的な流量切換弁によってそれぞれに適する流量に切換えられるので作業効率がよくなる。ガスを含む液とガスを含まない液の開閉弁の切換えが自動的にできる。
さらに、前記流量切換弁が、前記液供給管の径方向に出し入れできるロッドを設け、該ロッドの出し入れにより液供給管を流れる液の流量を切換えることができるので、上述したように、ガスを含む液、及びガスを含まない液の容器の切換え時に、簡単な機械的な流量切換弁によってそれぞれに適する流量に切換えられるので作業効率がよくなる。
さらにまた、前記流量切換弁が、前記液供給管の流路に該液供給管と円板とを同心的に配置し、円板を設け、該円板の任意の径を回転軸として円板の角度を変えて、前記液供給管を流れる液の流量を切換えることができるので、上述したようにガスを含む液、及びガスを含まない液の容器の切換え時に、簡単な機械的な流量切換弁によってそれぞれに適する流量に切換えられるので作業効率がよくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の液充填装置の実施の形態を図１〜図６によって説明する。
図１は本発明の液充填装置（ガス入り液充填時の場合）の縦断面図、図２はその一部の拡大図である。従来例と同様又は類似の部材には同じ番号を流用して一部の説明を省略して説明する。
【００２６】
図１に示すように、液充填装置には、液層２とカウンターガス(以下、気層ともいう)３を貯えた貯液タンク(フィラボウル)１と、充填バルブ７０を設けている。充填バルブ７０は、貯液タンク１と液供給管４と接続され、液供給管４には、流量計８及び流量切換弁８０が配設されている。
充填バルブ７０は、本体部を形成するバルブ本体７１と、バルブ本体７１の上側に一体に設けられた上部支持台１４とが設けられ、上部支持台１４に垂設された２本のガイド軸２８の上端には、シリンダ支持台２９が固設されている。ガイド軸２８には、このガイド軸２８に摺動自在に上下動する昇降台３１を設け、昇降台３１には、水平方向に延びる軸に回転自在にカムフォロワ３５取付け、リング状のカム３６を併設している。カム３６は、液充填装置側のフレームに固設され、その下面がカムフォロワ３５と係合する。上部支持台１４の上にはエアシリンダ２０が固設され、そのロッドが後述の中空弁７３の上端と連結してこれを上下動する。また、支持台２９には、もう１つのシリンダ３０が固設され、ロッドが昇降台３１と連動して、昇降台３１を上下動させる。容器口ホルダ２７は昇降台３１に支持され、そのグリッパ２７ａは容器を把持することができる。
バルブ本体７１は中心部に縦長の孔を有し、この縦孔の中に縦長の中空弁７３が遊嵌されていて、バルブ本体７１の縦孔の内周面と中空弁７３の外周面とで、上下に走る筒状の液通路７４、液弁１５、及び液吐出口７５が形成されている。液通路７４の上側はダイアフラム７６で外部と仕切られ、直角に曲がって液供給管４を通って貯液タンク１と連通しており、中空弁７３の中心部はガス通路１６となっている。
【００２７】
充填バルブ７０は、ガス入り液を充填する場合とノンガス液を充填する場合では、本体７１及び中空弁７３の一部を取換えて２つの異なる様態で使用される。以下、ガス入り液の充填に用いる部材番号にはＡを、ノンガス液の充填に用いる部材番号にはＢを付して区別して説明する。
初めに、図１及び図２を用いてガス入り液を充填する充填バルブ７０Ａから説明する。図に示すように、バルブ本体７１Ａは、上部本体７１ａと吐出口本体としての下部本体７１ｂとで構成されている。
【００２８】
図１に示すように、上部本体７１ａは取付けベース６によって液充填装置の回転円板７に固定されており、中心部に液通路７４を形成するための縦孔と、下端近傍に液弁１５を形成するための下側に広がる凹錐面状の弁座７１ｄ（ニトリルゴム製）と、側部にガス通路４１の一部と、下端面に２個の雌ねじを備えている。ガス通路４１の上側は２つに分岐して、一方はガッシングガス切換弁４５、ガッシングガス通路４３を経て、回転フレーム７に設けられたガッシングガスチヤンバ４７に接続され、他方は、スニフトガス切換弁４６、スニフトガス通路４２を経てスニフトチャンバ４８に接続されている。
図２に示すように、下部本体７１ｂは２個の深座ぐり付ボルト穴を備えており、このボルト穴を通して上部本体７１ａに設けた雌ねじに螺合する２本の六角穴付ボルト７２によって上部本体７１ａと一体に結合されてバルブ本体７１Ａを形成する。下部本体７１ｂは、中央部に液通路７４の下部を、側部にガス通路４１の下部を、下端に筒状の液吐出口７５ａを形成し、また、下端に従来例と同様のセンタリングベル２４とパッキン２５を備えている。
【００２９】
ガス入り液充填用の中空弁７３Ａは、中空弁本体７３ａとスプレッダ７３ｂの組合わせで形成される。中空弁本体７３ａの上部は、ダイアフラム７６の中央部を貫通してこれと結合し、その上側はバルブ本体７１ａの天壁を貫いて外に突出して継手を介してエアシリンダ２０のロッドと連結しており、下部には上部本体７１ａの弁座７１ｄと対向する位置に、下側に広がる凸錐面状の弁体部７３ｄが形成されていて、弁座７１ｄと弁体部７３ｄとで液弁１５を形成している。弁体部７３ｄの下側は錐面状に径が細くなり、下端にはガス通路１６より大きい径の受孔７３ｅが設けられ、この受孔７３ｅの内側に設けられたＯリング溝にＯリング７３ｆが嵌められている。
スプレッダ７３ｂは上側に中空弁本体７３ａの受孔７３ｅと嵌合する挿入部を、最下端部に下側に広がる錐面を、中心部にガス通路１６を、それぞれ備えた細径管で、挿入部に設けた円弧状の溝を中空弁本体７３ａのＯリング７３ｆと弾性的に係合させて着脱可能に取付けられるようになっており、スプレッダ７３ｂの下部は下部本体７１ｂの下端から突出している。
【００３０】
次に、ノンガス液充填用の充填バルブ７０Ｂについて図３を参照して説明する。
充填バルブ７０Ｂが上述したガス入り液用の充填バルブ７０Ａと異なる部分は、バルブ本体７１Ｂの下部に配設されるアタッチメントとしての下部本体７１ｃと、中空弁７３Ｂの一部である。また、図３に示すバルブ本体７１Ｂの上部の破断された部分は、バルブ本体７１Ａと同じ構造であるので、その詳細な説明を省略する。
バルブ本体７１Ｂは、上部本体７１ａに下部本体７１ｃを取付けて形成している。下部本体７１ｃは、両端にボルト穴と、中央部には液通路７４のノンガス液充填用の液吐出口７５ｂが設けられている。液吐出口７５ｂは断面が円形で、下端は水切りをよくするためにテーパ形状に尖っている。
下部本体７１ｃの上下の厚さは、ガス液入り用の下部本体７１ｂの厚さより薄くなっていて、液の充填時に容器２６が最高限度位置に上昇しても液吐出口７５ｂと容器口の上端は適宜の距離だけ離れるようになっている。
図３は、液吐出口７５ｂにフィルタ７７を着脱可能に取付けた場合を、また７１ｅ及び７１ｆは、装置洗浄時に用いる洗浄液通路及び洗浄用キャップの取付座を備えている場合を参考に示したものである。したがって、ガス入り液用のバルブ本体７１Ａのように、ガス通路４１、センタリングベル２４、及びパッキン２５は備えていない。
中空弁７３Ｂは、中空弁本体７３ａとプラグコーン７３ｃの組合せで形成され、プラグコーン７３ｃは、上側にスプレッダ７３ｂの挿入部と同じ挿入部を備えていて、この挿入部を中空弁本体７３ａの受孔７３ｅに挿入して、スプレッダ７３ｂの場合と同様にＯリング７３ｆを介して弾性的に着脱可能に取付けられる。プラグコーン７３ｃは液通路７４を筒状に流下してきた液２を無理なく１本の円形断面の流れにして液吐出口７５ｂから吐出させる役目を果たしている。
【００３１】
次に、流量切換弁８０の構造を図４によって説明する。
図４において８１はバルブ本体で、管路部本体８２と機構部本体８３とで形成されている。管路部本体８２は液供給管４と連結して一直線の液の通路を形成する管部８２ａ、これに平行する扁平な円筒状の液室８２ｂ、管部８２ａに設けられノンガス液の流量に見合った小径孔８２ｃ、小径孔８２ｃの上流で管部８２ａから横方向に分岐して液室８２ｂと連通する大径孔８２ｄ、管路部８２ａと液室８２ｂとを繋ぐパイロット孔８２ｅ、及び液室８２ｂと管路部８２ａの小径孔８２ｃの下流側を連通する通路８２ｆを備えている。
機構部本体８３は２段の円筒形で、小径部はシリンダ部８３ａを、大径部は円錐台状の空気室８３ｂをそれぞれ形成しており、小径部の端面には雌ねじを備えていて、ロックナット付の調整ボルト８４が螺着されている。８５は一端がシリンダ部８３ａに摺動自在に嵌ったプランジャで、他端に管路部本体８２の大径孔８２ｄを塞ぐ弁液８５ａを螺着して備えている。８６はプランジャ８５を押出すように付勢する圧縮ばね、８７は外周部をバルブ本体８１に固定され、中央部をプランジャ８５に連結して、液室８２ｂと空気室８３ｂとを隔てるダイアフラムである。
【００３２】
次に、流量切換弁８０の変形例について説明する。
流量切換弁８０は、液の種類によって２値の流量に切換える自動弁であるが、自働弁以外に以下の様に他のアクチュエータを使って２値の流量に切換えてもよい。
図５は、プランジャ型の流量切換弁９０の模式図で、(ａ)は正面図，(ｂ)は正面図（ａ）の左側面図である。９１は管部、９２は管部９１の外側に設けたスリーブに摺動自在に嵌装された円形断面のロッド、９３はロッド９２を軸方向の２位置に移動させるリニアアクチュエータである。ロッド９２を実線又は２点鎖線で示す位置に止めて、通路の空部の軸方向の投影面積を変えてその流路抵抗を変え、管部９１を通る液の流量を２値に切換えるものである。この流量切換弁９０を図４に示す流量切換弁８０に換えて、図１〜図３に示したような、ガス入り液の充填及びノンガス液の充填に用いることができる。
図６は蝶弁型の流量切換弁９５の模式図で、(ａ)は正面図，(ｂ)は正面図（ａ）の左側面図である。９６は管部、９７は管部９６の外側に設けたスリーブに回転自在の軸に取付けられた円板、９８は円板９７を２角度位置に回転させて止めるロータリアクチュエータである。通路の空部の軸方向の投影面積を変えて管部９６を通る液の流量を２値に切換えるものである。この流量切換弁９５を図４に示す流量切換弁８０に換えて、図１〜図３に示したような、ガス入り液の充填及びノンガス液の充填に用いることができる。
【００３３】
上記構成の液充填装置の作用を説明する。
［作用１］ガス入り液を充填する場合。
貯液タンク1の気層３をカウンターガスで加圧し、カウンターガス切換弁５６を開いて、カウンターガス配管５５によって貯液タンク1と充填バルブ７０を連通させ、ガッシングガス切換弁４５及びスニフトガス切換弁４６は閉じておく。また、エアシリンダ２０を作動させて中空弁７３を引上げて液弁１５を閉じておく。流量切換弁８０は後述するように自動的に開いて大流量が流れるようになっている。
【００３４】
１）容器の密閉
充填バルブ７０Ａの下に容器２６が搬入され、容器口のフランジ部がグリッパ２７ａに把持され、エァシリンダ３０によって上方に引上げられ、容器２６の上端がセンタリングベル２４の内に挿入され、パッキン２５に当接して密閉される。
２）容器内ガス置換と均圧
ガッシングガス切換弁４５を開いて、容器２６内からガス通路４１を経て、ガッシングガスチヤンバ４７への空気の排出通路を開き、同時にカウンターガス切換弁５６を開いて、貯液タンク１内のカウンターガス３をカウンターライン配管５５、ガス通路１６を経て容器２６内に送込み、容器２６内から空気を追出してカウンターガス３に置換えた後、ガッシングガス切換弁４５を閉じて容器２６内をカウンターガス３の圧力と同圧にする。
【００３５】
３）液の充填
次いで、エアシリンダ２０によって中空弁７３Ａを下方に押下げ、液弁１５を開く。貯液タンク１内の液２は重力によって、液供給管４、液通路７４を経て容器２６内に流下して充填していく。液通路７４の液吐出口７５ａから出た液２は、容器２６に挿入されたスプレッダ７３ｂの外周に沿って筒状に流下し、下端の錐面部によって外側に広げられ、容器２６の内面側に当たってこれを伝わって流下し、容器２６の底に溜まって充填して行く。流下した液２は容器２６内のガスを追出し、追出されたガスはガス通路１６を経て貯液タンク１の気層３に戻される。
流量計８によって計測された液２の充填量が所定値に達したら、エアシリンダ２０を作動させ、中空弁７３Ａを持上げて液弁１５を閉じる。このとき、中空弁本体７３ａは上昇するので上側にある液２を押し戻すように働き、液吐出口７５ａを出る液２の流れを乱さない。
【００３６】
４）スニフト（ガス抜き）、充填完了、容器の排出
次に、カウンターガス切換弁５６を閉じて、スニフトガス切換弁４６を開き、容器２６内上部のヘッドスペースを大気に開放して圧力を大気圧に戻し、充填を完了する。エアシリンダ３０を作動させ昇降台３１と共に容器ホルダ２７を下降させ、容器２６を装置外に排出して速やかに栓をする。
【００３７】
［作用２］ノンガス液を充填する場合。
貯液タンク1の気層３を大気に開放し、エアシリンダ２０を作動させて中空弁７３を引上げて液弁１５を閉じておく。流量切換弁８０は自動的に閉じて小径孔８２ｃを通る小流量が流れる状態になっている。
１）容器の移動     
充填バルブ７０Ｂの下に容器２６が搬入され、容器口のフランジ部がグリッパ２７ａに把持され、エアシリンダ３０によって上方に引上げられ、カムフォロワ３５がカム３６に当接して進み、カム３６で規制される最高限位置(図３中２点鎖線で示す位置)まで上昇する。この位置ではバルブ本体７１Ｂの液吐出口７５ｂと容器２６の容器口とは適宜の距離だけ離れている。
【００３８】
２）液の充填
次いで、エアシリンダ２０によって中空弁７３を下方に押下げ、液弁１５を開く。貯液タンク１内の液２は重力によって、液供給管４、液通路７４を経て容器２６内に流下して充填していく。吐出口７５ｂから出た液２は速度を速めて縮流となって容器２６の底へ落下して溜まり、容器２６内の空気を順次押出し、押出された空気は入ってくる液２の外側と容器口の内周面の間を通って外気に出て行く。
３）充填完了、容器の排出
流量計８によって計測された液２の充填量が所定値に達したら、エアシリンダ２０を作動させ、中空弁７３を持上げて液弁１５を閉じる。液弁１５が閉じる時には前述のように液吐出口７５ｂを出る液２の流れは乱されず、付近を汚すことはない。
次いで、容器２６はグリッパ２７ａから外され装置外に排出されて栓をされる。
【００３９】
次に、流量切換弁８０の作用を図４によって説明する。
貯液タンク１にノンガス液２が貯留され、気層３が大気に開放されている場合には、管路部本体８２の管路部８２ａ、及び液室８２ｂは液２の低いヘッド圧のみが掛かっており、ダイアフラム８７に掛かる力は小さく、プランジャ８５は圧縮ばね８６に押されて先端の弁体８５ａは大径孔８２ｄを閉じていて、流量切換弁８０は小径孔８２ｃのみ開いている小流量用の容量状態となる。
一方、貯液タンク１にガス入り液２が貯留され、気層３が圧力の高いカウンターガスの場合には、管路部本体８２の管路部８２ａ、及び液室８２ｂはパイロット孔８２ｅを通して液２の高い圧力が掛かっていて、ダイアフラム８７に掛かる液の圧力は圧縮ばね８６を縮めてプランジャ８５の先端の弁体８５ｄを離して大径孔８２ｄを開き、流量切換弁８０は小径孔８２ｃと大径孔８２ｄが並列に開いている大流量用の容量状態となる。液弁１５が開いて液が流れてもダイアフラム８７には動圧が掛かりこの状態は維持される。
【００４０】
プランジャ型流量切換弁９０は管部９１に摺動自在に直角に挿入した円形断面のロッド９２をリニアアクチュエータ９３によって２位置に移動させ、また蝶弁型流量切換弁９５は管部９６内に回転自在に設けられた円板９７をロータリアクチュエータ９８によって２角度位置に移動させ、管部９６の空部の軸方向の投影面積を変えて管路抵抗をそれぞれ２値に変えて管部９１又は９６を通る液の流量を２値に切換えるものである。リニアアクチュエータ９３及びロータリアクチュエータ９８は例えば貯液タンク１に設けた圧力センサ等からの信号で作動させる。
【００４１】
このように、本実施の形態では、１つの液充填装置で、アタッチメントを換えるだけでガスを含む液の容器への充填とガスを含まない液の容器への充填をすることができる。ガスを含む液、及びガスを含まない液の容器の切換え時に、簡単な機械的な流量切換弁によってそれぞれに適する流量に切換えられるので作業効率がよくなる。特に、容器の種類の多いノンガス液の充填では、従来必要としていた多数のスプレッダ７３ｂを必要としないので、部品の保管及び取換作業が不要となる。ノンガス液の充填では、容器口密閉のためのガス液の充填のようにパッキン２５を使用しないので、パッキン２５からの異なる液の移り香の不具合が発生しない。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態であるガス入り液の充填装置の縦断面図である。
【図２】図１の一部の拡大図で、下部本体を設けたガス入り液の充填ノズルを示す断面図である。
【図３】図１の一部拡大図で、下部本体を設けたノンガス液の充填ノズルの断面図である。
【図４】流量切換弁の断面図である。
【図５】図５の（ａ）は、別の流量切換弁（ロッド）が取付けられている管の径方向の断面図であり、図５の（ｂ）は、流量切換弁が取付けられている管の軸方向の断面図である。
【図６】図６の（ａ）は、さらに別の流量切換弁（円板）が取付けられている管の径方向の断面図であり、図６の（ｂ）は、流量切換弁が取付けられている管の軸方向の断面図である。
【図７】従来のノンガス液の充填の様子を示す縦断面図である。
【図８】従来のガス入り液の充填の様子を示す縦断面図である。
【図９】従来のガス入り液とノンガス液のどちらにも適用できる液体充填装置の縦断面図である。
【図１０】図１０の一部の拡大図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 貯液タンク
２ 液
３ 気層部
１６ ガス通路
４ 液供給管
２４ａ センタリングベル
２５ パッキン
２６ 容器
２７ 容器口ホルダ
４１ ガス通路
７０ 充填バルブ
７１ バルブ本体
７１Ａ ガス入り充填用充填バルブ
７１Ｂ ノンガス充填用充填バルブ
７３ 中空弁
７３ｂ スプレッダ
７３ｃ プラグコーン
７４ 液通路
７５ｂ 液吐出口
８２ 管路部本体
８０ 流量切換弁
８２ａ 管路部
８２ｂ 液室
８２ｃ 小径孔
８２ｄ 大径孔
８２ｅ パイロット孔
８６ 圧縮ばね
８７ ダイアフラム
９０ 流量切換弁
９１ 管部
９２ ロッド
９３ リニアアクチュエータ
９５ 流量切換弁
９６ 管部
９７ 円板
９８ ロータリアクチュエータ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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