(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気層と充填液層の二層を形成して充填液が貯留される貯液タンクと、
前記貯液タンク内の充填液が供給される充填液通路を有し、下端に容器が気密にあてがわれる充填バルブと、
前記充填バルブの充填液通路に設けられ、内部にはガス通路を有し、かつ前記充填液通路を開閉する中空弁と、
前記貯液タンクの気層と前記中空弁のガス通路とを連通するカウンタガス通路と、
前記カウンタガス通路に設けられ、当該通路を開閉するカウンタ切換弁と、
補助気体が供給される補助気体室と、
前記補助気体室と前記カウンタガス通路とを、前記カウンタ切換弁より下流側においてつなぐブロー用通路と、
このブロー用通路に設けられたブロー弁と、
前記カウンタガス通路を大気に連通し得る大気切換弁と、
を有し、
前記補助気体室には、前記充填バルブ下端に容器をあてがうのに先立ち、前記大気切換弁により前記貯液タンクの気層を大気に開放すると共に、前記カウンタ切換弁を閉じた状態で、前記ブロー弁を開くことにより前記中空弁のガス通路に導かれて当該ガス通路内に残存する液体を除去する低圧の補助気体が供給されることを特徴とする液体充填装置。
【請求項２】
ヘッドスペースを有する貯液タンクと、前記貯液タンク内の充填液が供給される充填液通路を有する充填バルブと、前記充填バルブの下端に、前記充填液通路と連通させて容器口部を気密に当接させるホルダと、前記充填バルブの充填液通路内に設けられ、内部にはガス通路を有し、かつ軸方向に移動されて前記充填液通路を開閉する中空弁と、前記充填バルブの下端に口部が気密にあてがわれる容器内を排気系に連通させる排気通路と、前記排気通路を開閉する排気切換弁と、前記貯液タンクのヘッドスペースと前記中空弁のガス通路とをつなぐカウンタライン配管と、前記カウンタライン配管を開閉するカウンタ切換弁と、前記貯液タンクとは独立して設けられ、低圧のカウンタガスが供給される低圧ガスチャンバと、前記低圧ガスチャンバと前記カウンタライン配管とを前記カウンタ切換弁の下流側においてつなぐ低圧ガス供給配管と、この低圧ガス供給配管に設けられたブロー弁と、前記カウンタライン配管を大気に開放し得る三方切換弁とを有し、
前記低圧ガスチャンバには、前記充填バルブ下端に容器をあてがうのに先立ち、前記三方切換弁により前記貯液タンクのヘッドスペースを大気に開放すると共に、前記カウンタ切換弁を閉じた状態で、前記ブロー弁を開くことにより前記中空弁のガス通路に導かれて当該ガス通路内に残存する液体を除去する低圧のカウンタガスが供給されることを特徴とする液体充填装置。
【請求項３】
気層と充填液層の二層を形成して充填液が貯留される貯液タンクと、前記貯液タンク内の充填液が供給される充填液通路を有し、下端に容器が気密にあてがわれる充填バルブと、前記充填バルブの充填液通路に設けられ、内部にはガス通路を有し、かつ前記充填液通路を開閉する中空弁と、前記充填バルブの下部に連通して設けられ、前記貯液タンクの気層と前記中空弁のガス通路とを連通するカウンタガス通路と、前記カウンタガス通路に設けられ、当該カウンタガス通路を開閉するカウンタ切換弁と、補助気体が供給される補助気体室と、前記補助気体室と前記カウンタガス通路とを前記カウンタ切換弁より下流側においてつなぐブロー用通路と、このブロー用通路に設けられたブロー弁と、前記カウンタガス通路を大気に連通し得る大気切換弁と、を有する液体充填装置により、
前記大気切換弁及びブロー弁を閉じる一方、前記カウンタ切換弁を開いて前記貯液タンクの気層と前記充填バルブの下端に気密にあてがわれる容器内と連通し、前記中空弁により前記充填液通路を開いて前記容器内に充填液を供給する充填工程と、
前記充填バルブ下端に容器をあてがうのに先立ち、前記大気切換弁により前記貯液タンクの気層を大気に開放すると共に、前記カウンタ切換弁を閉じ、前記ブロー弁を開いて前記補助気体室内の低圧の補助気体を前記中空弁のガス通路に導いて、当該ガス通路内に残存する液体を除去する充填工程とを選択的にとることを特徴とする液体の充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、びん、缶等の容器に液体を充填するための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲料類等の液体のびん、缶等の容器への充填は充填バルブ装置を用いてなされている。充填バルブ装置は、充填バルブの真下に置かれた容器の口部を充填バルブの下部に当接してシールし、充填バルブ内の液バルブを開いて、充填液の貯液タンクから充填液供給管を通して液体を容器に流し込み、容器に少しのヘッドペースを残して充満させるものである。液量を揃えるため、通常は容器上部に一定量の空気又はガスを容器内に閉じ込めて、液面レベルを整合させるようにしている。
【０００３】
飲料等の液体が炭酸ガス入りの場合は、容器の口部を充填バルブの下部に当ててシールした後、充填の前に貯液タンクのヘッドスペースからカウンタガス切換弁の切換えによりカウンタガスを容器内に導いて、容器内の空気を炭酸ガスと置換した後、容器内圧を貯液タンクのヘッド圧力に揃えてから液バルブを開き、貯液タンクと容器の液面高さの差圧で容器内に液を流下することにより、炭酸ガスによる充填液の噴出を抑えて充填していた。液の充填後は、液バルブを閉じ、スニフトバルブを開いて容器のヘッドスペースを大気圧とした後、容器を充填バルブから離して素早く栓をするようにしている。
【０００４】
上記のような充填バルブ装置の液バルブ、カウンタガス切換弁、スニフト弁等の作動は、通常レバー作動、カムとカムフォロワよるカム機構等の機械的な手  段によっていた。
【０００５】
しかし、このような機械的な作動手段は、一定の容器、一定の飲料を充填する専用充填装置であればさして支障はないが、容器のサイズが変わり、しかも飲料の種類が炭酸ガス飲料から種々のノンガス飲料まで兼用する充填機に対しては不向きである。即ち、容器サイズが変われば充填液量が変わり、液レベルを変えるため部品の位置調整、容器の保持手段の取換え等、取換え調整等の作業に手間と時間がかかることとなり、部品点数も増えてしまう。また、各種飲料の兼用の充填装置の場合には、洗浄の回数が多くなり、その工数が問題となる。
【０００６】
これらの不具合を解決するために、貯液タンクから充填バルブに充填液を供給する充填液供給管に流量計を設けて容器に流し込む充填液量を計測し、規定量が充填されたら液バルブを閉じるようにし、液バルブの開閉は電磁弁でエアの切換えをするエアシリンダ作動で、カウンタガスの切換え、スニフト弁の開閉等は、電磁弁でエアの切換えをするエア作動ダイアフラム弁として、機械的な調整部分を減らし、構造を簡単にして洗浄を容易にした液体充填方法及び装置が、特開平８−２９５３９６号公報により開示されている。
【０００７】
この特開平８−２９５３９６号公報により開示された液体充填方法及び装置によれば、容器の充填液量を充填液の供給量により直接計測するので、過不足ない充填を行うことができる。従って、従来入り味の高さで調整するために備えられていた、充填バルブや充填液槽等を上下に調整する調整機構が不要になり、また、容器の形状に誤差があっても、入り味容量を正確に揃えることができる。
【０００８】
この充填装置は、容器口液封及び容器解放はセンタリングベルの昇降により行っており、センタリングベルの昇降手段にはカム機構を使用しているが、充填のためのカウンタガス弁の開閉、カウンタガスを抜くスニフト弁の開閉等の工程では、制御部に置かれた複数の電磁弁のエア出力により充填バルブに設けたシリンダ、エア作動切換弁を作動するようにしている。従って、これらの工程のタイミングの調整は、充填バルブ制御回路のタイマを調整するだけの簡単な操作で済ますことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の装置を、プラスチック容器（ペットボトル) 用で、炭酸ガスのガス入り飲料とノンガス飲料とを兼用できるようにした充填装置においては、炭酸ガス飲料の充填時間は問題はないが、ノンガス飲料のホット充填に使用する場合に、ベントライン（中空弁）に泡が残っていると、貯液タンク上部（大気圧部）との連通が断たれ、充填液の供給によって容器内の圧力が上がり、一定時間内での液詰めができなくなる。そこで、ベントラインに残っている泡を除去する必要がある。
【００１０】
この泡の除去は、貯液タンク内に微圧のカウンタ圧力をかけておき、容器口を充填バルブに当接する前にカウンタバルブを開いてカウンタガスで泡を吹き飛ばすことにより行っている。
【００１１】
しかし、容器口が充填バルブに当接した後もカウンタバルブは開いておく必要があるので、容器内に貯液タンク内の圧力が加わる。このように、微圧であっても高温で肉厚の薄いプラスチック容器に圧力が加わると容器が膨れ、変形してしまう。また、スニフト弁を開いて容器内を減圧する際に、減圧用の切換弁や排気通路に液が溢れてしまうという問題も生じる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１の発明に係る液体充填装置は、
気層と充填液層の二層を形成して充填液が貯留される貯液タンクと、
前記貯液タンク内の充填液が供給される充填液通路を有し、下端に容器が気密にあてがわれる充填バルブと、
前記充填バルブの充填液通路に設けられ、内部にはガス通路を有し、かつ前記充填液通路を開閉する中空弁と、
前記貯液タンクの気層と前記中空弁のガス通路とを連通するカウンタガス通路と、
前記カウンタガス通路に設けられ、当該通路を開閉するカウンタ切換弁と、
補助気体が供給される補助気体室と、
前記補助気体室と前記カウンタガス通路とを、前記カウンタ切換弁より下流側においてつなぐブロー用通路と、
このブロー用通路に設けられたブロー弁と、
前記カウンタガス通路を大気に連通し得る大気切換弁と、
を有し、
前記補助気体室には、前記充填バルブ下端に容器をあてがうのに先立ち、前記大気切換弁により前記貯液タンクの気層を大気に開放すると共に、前記カウンタ切換弁を閉じた状態で、前記ブロー弁を開くことにより前記中空弁のガス通路に導かれて当該ガス通路内に残存する液体を除去する低圧の補助気体が供給されることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第２の発明に係る液体充填装置は、
ヘッドスペースを有する貯液タンクと、前記貯液タンク内の充填液が供給される充填液通路を有する充填バルブと、前記充填バルブの下端に、前記充填液通路と連通させて容器口部を気密に当接させるホルダと、前記充填バルブの充填液通路内に設けられ、内部にはガス通路を有し、かつ軸方向に移動されて前記充填液通路を開閉する中空弁と、前記充填バルブの下端に口部が気密にあてがわれる容器内を排気系に連通させる排気通路と、前記排気通路を開閉する排気切換弁と、前記貯液タンクのヘッドスペースと前記中空弁のガス通路とをつなぐカウンタライン配管と、前記カウンタライン配管を開閉するカウンタ切換弁と、前記貯液タンクとは独立して設けられ、低圧のカウンタガスが供給される低圧ガスチャンバと、前記低圧ガスチャンバと前記カウンタライン配管とを前記カウンタ切換弁の下流側においてつなぐ低圧ガス供給配管と、この低圧ガス供給配管に設けられたブロー弁と、前記カウンタライン配管を大気に開放し得る三方切換弁とを有し、
前記低圧ガスチャンバには、前記充填バルブ下端に容器をあてがうのに先立ち、前記三方切換弁により前記貯液タンクのヘッドスペースを大気に開放すると共に、前記カウンタ切換弁を閉じた状態で、前記ブロー弁を開くことにより前記中空弁のガス通路に導かれて当該ガス通路内に残存する液体を除去する低圧のカウンタガスが供給されることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第３の発明に係る液体充填方法は、
気層と充填液層の二層を形成して充填液が貯留される貯液タンクと、前記貯液タンク内の充填液が供給される充填液通路を有し、下端に容器が気密にあてがわれる充填バルブと、前記充填バルブの充填液通路に設けられ、内部にはガス通路を有し、かつ前記充填液通路を開閉する中空弁と、前記充填バルブの下部に連通して設けられ、前記貯液タンクの気層と前記中空弁のガス通路とを連通するカウンタガス通路と、前記カウンタガス通路に設けられ、当該カウンタガス通路を開閉するカウンタ切換弁と、補助気体が供給される補助気体室と、前記補助気体室と前記カウンタガス通路とを前記カウンタ切換弁より下流側においてつなぐブロー用通路と、このブロー用通路に設けられたブロー弁と、前記カウンタガス通路を大気に連通し得る大気切換弁と、を有する液体充填装置により、
前記大気切換弁及びブロー弁を閉じる一方、前記カウンタ切換弁を開いて前記貯液タンクの気層と前記充填バルブの下端に気密にあてがわれる容器内と連通し、前記中空弁により前記充填液通路を開いて前記容器内に充填液を供給する充填工程と、
前記充填バルブ下端に容器をあてがうのに先立ち、前記大気切換弁により前記貯液タンクの気層を大気に開放すると共に、前記カウンタ切換弁を閉じ、前記ブロー弁を開いて前記補助気体室内の低圧の補助気体を前記中空弁のガス通路に導いて、当該ガス通路内に残存する液体を除去する充填工程とを選択的にとることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係る液体充填装置を図１〜４に示す。この実施形態に係る液体充填装置は、ペットボトルに飲料を充填するロータリー充填機に適用したものであり、図１は液体充填装置の縦断面図、図２はその一部の拡大図、図３は図１のＡ矢視図、図４は状態を異にする図１と同じ部分の断面図である。
【００１６】
図１において、１はリング状のフィラボウル（貯液タンク) であり、その内部には充填用液体層として飲料２が貯留され、その上部には気層を形成するためのヘッドスペース３が確保されている。フィラボウル１には図示されていない飲料供給源より飲料が供給される。
【００１７】
フィラボウル１の底部には多数の充填液供給管４が接続されている。各充填液供給管４は下方に延び、湾曲して水平方向に延びる。各充填液供給管４の先端に、充填バルブ５がそれぞれ取り付けられている。充填バルブ５は、取付ベース６によって当該ロータリー充填機の回転フレーム７にも固定されている。
【００１８】
充填液供給管４には流量計８が備えられている。流量計８としては、例えば超音波渦流量計が用いられる。超音波渦流量計は、当該流量計の管内を流れる充填液が、管路を横切って設けられた渦発生柱に遮られながら通過するときに渦発生柱の後流に発生する渦（渦の数は流速に比例する）に、超音波発信子より発信された超音波を当て、超音波受信子で渦の数をカウントして、その信号を、本充填機の制御装置９へ送り、ここで流速と流れの断面積から単位時間当たりの流量を算出するものである。勿論、流量計としてはタービン式の流量計などその他の流量計を用いることもできる。
【００１９】
充填液供給管４の先端に結合されている充填バルブ５のバルブ本体１０内には上下方向に延びる充填液通路１１が形成されている。この充填液通路１１は、その上部で連通路１２により前記充填液供給管４と連通されている。充填液通路１１の下部は、テーパ状に窄まってなるバルブ座１１ａを介してバルブ本体１０の下端に開口している。
【００２０】
バルブ本体１０の充填液通路１１内には中空弁１３が挿入されている。バルブ本体１０の上面には、上板１４ａと下板１４ｂとを有する枠状の上部支持台１４が取り付けられており、充填液通路１１の封止栓を兼ねている上部支持台１４の下板１４ｂは前記充填液通路１１の上部に嵌合されており、前記中空弁１３はこの下板１４ｂを貫通して上下動可能に支持されている。中空弁１３には、前記充填液通路１１のバルブ座１１ａと対面するテーパ状の弁体部１３ａが形成されており、これら弁体部１３ａとバルブ座１１ａとにより、充填液通路１１を開閉する液バルブ１５が構成されている。
【００２１】
中空弁１３の弁体部１３ａに続く部分は細径となっており、下端は、充填液通路１１の下端より下方に突出する。中空弁１３の中心部にはガス通路１６が形成されており、ガス通路１６の下端は中空弁１３の下端に開口し、上部は連通孔１７により中空弁１３の側面に開口している。上部支持台１４の下板１４ｂには前記連通孔１７と連通する連通路１８が形成され、さらに、バルブ本体１０には、連通路１８につながり、かつバルブ本体１０の側面に開口するガス通路１９が形成されている。
【００２２】
上部支持台１４の上板１４ａの上面にはエアシリンダ２０が設けられている。このエアシリンダ２０のロッド２１に前記中空弁１３が結合されている。一方、下板１４ｂより上側の部分において中空弁１３にはばね受け２２が取り付けられ、このばね受け２２と下板１４ｂとの間に、中空弁１３に上向きのばね力を付勢する圧縮ばね２３が設けられている。つまり、充填液通路１１を開閉する液バルブ１５（バルブ座１１ａ、弁体部１３ａ）は、圧縮ばね２３のばね力により中空弁１３が上方に押し上げられることにより開かれ、エアシリンダ２０により中空弁１３が圧縮ばね２３のばね力に抗して押し下げられることにより閉じられる。
【００２３】
バルブ本体１０の下端には、充填液通路１１及び中空弁１３の軸心に中心を合わせてセンタリングベル２４が気密に取り付けられている。センタリングベル２４の筒状部２４ａの内側にはパッキン２５が装着されている。このパッキン２５に、容器であるペットボトル２６の口部（上端）があてがわれる。ペットボトル２６は、その口部のフランジ部が、充填バルブ５に装備されている容器口ホルダ２７のグリッパ２７ａにより把持され、容器口ホルダ２７の昇降により、口部がパッキン２５に押し当てられ、また離される。
【００２４】
バルブ本体１０の上側の上部支持台１４の上板１４ａ上に４本のガイド軸２８が立てられており、これらのガイド軸２８の上部にシリンダ支持板２９が取り付けられている。このシリンダ支持板２９上に昇降用のエアシリンダ３０が下向きに設置され、そのロッド３０ａの下端に昇降台３１が結合されている。この昇降台３１には、ガイド軸２８に摺動自在に嵌合されたガイド部３１ａが一体となっている。図３の状態で見て昇降台３１の左右両側には長棒３２が取り付けられている。これらの長棒３２は、バルブ本体１０に設けられているガイド孔３３を貫通して下方に延び、それらの下端に前記容器口ホルダ２７が結合されている。一方、昇降台３１には側方に張り出してカムフォロワ軸３４が一体に取り付けられており、このカムフォロワ軸３４にカムフォロワ３５が取り付けられている。カムフォロワ３５は、当該ロータリー充填機の外周固定部材（図示せず）に取り付けられたリング状のカム３６の下面（カム面）に当接されている。カム３６は、カムフォロワ３５に所定の速度、所定のリフト量が与えられるように、プロフィルが定められている。
【００２５】
エアシリンダ３０にエアを供給して、ロッド３０ａを上昇させる（縮める）ことにより、二本の長棒３２を介して容器口ホルダ２７が持ち上げられ、容器口ホルダ２７のグリッパ２７ａで保持されているペットボトル２６の口部は、センタリングベル２４の筒状部２４ａ内のパッキン２５にあてがわれる。昇降台３１に取り付けてあるカムフォロワ３５はカム３６によって上方位置が規制され、カム３６のプロフィルに沿って上下動し、昇降台３１の昇降する速度とタイミングを規制する。エアシリンダ３０に加えるエア圧を加減することにより、ペットボトル２６の口部のシール力を調整することができる。なお、稼働中は、エアシリンダ３０により昇降台３１を上昇させてカムフォロワ３５をカム３６に当接させておき、容器口ホルダ２７の昇降はカム３６に追従するカムフォロワ３５の動きで行なう。
【００２６】
バルブ本体１０には、バルブ本体１０の下端において前記充填液通路１１に通じる、つまり上述の如くバルブ本体１０の下端に容器がセットされた場合には容器の内側に通じ得るガス通路４１、及びこのガス通路４１から分岐するスニフトガス通路４２が排気通路として形成されている。回転フレーム７上の取付けベース６には、ガス通路４１に連通する置換ガス通路４３、スニフトガス通路４２に連通する排気ガス通路４４が形成され、置換ガス通路４３にはリターンガス切換弁４５が設けられ、排気ガス通路４４にはスニフトガス切換弁４６が設けられている。置換ガス通路４３は、回転フレーム７に形成されたリターンガスチャンバ４７に接続されている。排気ガス通路４４は、回転フレーム７に形成されたスニフトチャンバ４８に接続されている。なお、排気ガス通路４４にはスニフト（ガス抜き）の速度を緩和するための絞り４９が備えられている。
【００２７】
リターンガス切換弁４５は、ペットボトル２６の口部がセンタリングベル２４の筒状部２４ａ内のパッキン２５に当接したとき、バルブ本体１０の下部内筒部に通じるガス通路４１とリターンガスチャンバ４７との間を開閉し、スニフトガス切換弁４６は、充填終了後のペットボトル２６内のヘッドスペースの加圧ガスをスニフトするとき、ペットボトル２６内のヘッドスペースとスニフトガスチャンバ４８との間を開閉する。
【００２８】
本発明に係る液体充填装置では、さらに、前記フィラボウル１の側面に沿わせて、フィラボウル１と同様にリング状をなす低圧ガスチャンバ５１が設けられる。図示されていないカウンタガス供給源につながるカウンタガス供給配管５２は分岐配管５２ａと５２ｂとに分岐し、分岐配管５２ａは三方切換弁５３、配管５２ｃを介してフィラボウル１の上部に接続され、分岐配管５２ｂは低圧ガスチャンバ切換弁５４を介して低圧ガスチャンバ５１に接続されている。つまり、カウンタガス供給源からのカウンタガスは、カウンタガス供給配管５２、分岐配管５２ａ、三方切換弁５３、配管５２ｃを介してフィラボウル１内に供給されるだけでなく、カウンタガス供給配管５２、分岐配管５２ｂ、低圧ガスチャンバ切換弁５４を介して低圧ガスチャンバ５１内にも供給し得るようになっているのである。なお、三方切換弁５３は、配管５２ｃと分岐配管５２ａ、大気との接続切換えをするもので、三方切換弁に代えて、同様の機能を果たすものとして、配管５２ｃと分岐配管５２ａとの接続遮断、配管５２ｃと大気との接続遮断を行う弁をそれぞれ設けるようにしてもよい。
【００２９】
カウンタガス供給源より供給されるカウンタガスとしては、飲料が炭酸ガス入りのときは含有炭酸ガスの飽和圧力の高圧ガスとし、ノンガス飲料のときは微圧のカウンタガスとする。飽和圧力を低くするために、炭酸ガス入り飲料の温度はできるだけ下げるようにする。
【００３０】
配管５２ｃにはカウンタガス通路としてカウンタライン配管５５が接続されている。カウンタライン配管５５はバルブ本体１０の連通路１８に接続されている。カウンタライン配管５５には当該配管内を開閉するカウンタガス切換弁５６が設けられている。また、低圧ガスチャンバ５１は、ブロー用通路である配管５７により、カウンタガス切換弁５６の下流側においてカウンタライン配管５５に接続されている。配管５７には、当該配管内を開閉するブロー弁５８が設けられている。つまり、これらの弁５６，５８の開閉により、充填バルブ５の下部にセットされるペットボトル２６内とフィラボウル１のヘッドスペース３または大気との連通遮断ができ、また低圧ガスチャンバ５１内の低圧ガスをカウンタライン配管５５に対し供給遮断ができるようになっているのである。
【００３１】
バルブ本体１０に装備されたこれらのカウンタガス切換弁５６、ブロー弁５８、及び前述のスニフトガス切換弁４６、リターンガス切換弁４５はいずれもエア作動ダイアフラム弁である。これら弁５６，５８，４６，４５及び前述のエアシリンダ２０、３０に対するエアの給排を行なうための電磁弁６１ａ〜ｈが、圧縮エア供給配管６２に設けられている。電磁弁６１ａ〜ｈは、エアシリンダ３０、エアシリンダ２０、スニフトガス切換弁４６、リターンガス切換弁４５、カウンタガス切換弁５６、ブロー弁５８、三方切換弁５３、低圧ガスチャンバ切換弁５４に対応している。これらの電磁弁６１ａ〜ｈは、前述の制御装置９により制御される。
【００３２】
エアシリンダ３０は充填工程においてはエアの切換えの必要はなく、保守点検作業時に容器口ホルダ２７を下げる必要が生じた場合に電磁弁６１ａを作動させる。また、エアシリンダ２０は、片側作動であるが、充填工程において、液バルブ１５を開閉するときには、シリンダ内の圧縮空気入れ替えのため、電磁弁６１ｂは三方切換弁とする必要がある。なお、この制御装置９及び電磁弁６１ａ〜ｈは、ロータリー充填機の各充填バルブ５ごとに制御できるように充填バルブ５の本数と同数備えられている。
【００３３】
なお、図１中、７１はペットボトル２６の有無を検出するセンサである。このセンサ７１からの信号は制御装置９に送られる。センサ７１からの信号によりペットボトル２６がないと判断された場合には、充填作業を行なわないようにする。
【００３４】
次に、上記構成のロータリー充填機による飲料の充填動作（第３の発明の一実施形態）について説明する。
先ず、炭酸ガス入り飲料を充填する場合を説明する。
【００３５】
炭酸ガス入り飲料を充填する場合には、三方切換弁５３においてカウンタガス供給配管５２とフィラボウル１のヘッドスペース３とが開となり、大気側が閉となるように切り換え、低圧ガスチャンバ切換弁５４を閉じて低圧ガスチャンバ５１へのカウンタガスの通路を遮断し、低圧ガスチャンバ５１につながるブロー弁５８を閉じた状態に維持する。以下、次の手順で炭酸ガス入り飲料の充填がなされる。尚、電磁弁６１ｂによりエアシリンダ２０には作動エアが供給され、中空弁１３は押し下げられて液バルブ１５は閉じられた状態にある。また、リターンガス切換弁４５、スニフトガス切換弁４６はともに閉じられた状態にある。
【００３６】
（１）ペットボトル上昇
ロータリー充填機の所定の位置において、充填バルブ５の下方に、ペットボトル２６が搬入される。ペットボトル２６は、その首部のフランジが、充填バルブ５の下部の容器口ホルダ２７のグリッパ２７ａにより掴まれる。エアシリンダ３０の押し上げ力でカムフォロワ３５がカム３６に押し当てられ、カム３６にカムフォロワ３５が当接することにより昇降台３１は速度規制されながら上昇される。昇降台３１の上昇により容器口ホルダ２７は持ち上げられ、容器口ホルダ２７のグリッパ２７ａで保持されたペットボトル２６の口部は、バルブ本体１０下端のセンタリングベル２４の筒状部２４ａ内に挿入され、口部上端がパッキン２５に当接され、シールされる。このとき、ペットボトル２６の上昇に伴い、中空弁１３の先端部がペットボトル２６内に入り込む。
【００３７】
（２）ペットボトル内ガッシングとカウンタ加圧
バルブ本体１０に備わっているリターンガス切換弁４５を開にして、ペットボトル２６内からガス通路４１、排気ガス通路４４を経て、リターンガスチャンバ４７への通路を開き、同時にカウンタガス切換弁５６を開いて、フィラボウル１内のカウンタガスをカウンタライン配管５５、バルブ本体１０のガス通路１９、下板１４ｂの連通路１８、中空弁１３の連通孔１７及びガス通路１６を通してペットボトル２６内に送り、ペットボトル２６内からエアを追い出してカウンタガスに置き換えた後、リターンガス切換弁４５を閉にしてペットボトル２６内をカウンタガス圧力と同圧とする。
【００３８】
（３）飲料の充填及び計量
次に、電磁弁６１ｂを切り換えて大気側に開放し、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を上方に押し上げて液バルブ１５を開く。液バルブ１５が開かれることにより、フィラボウル１内の炭酸ガス入り飲料２が、充填液供給管４、連通路１２、充填液通路１１を経て、ペットボトル２６内に流下し、充填されて行く。ペットボトル２６内のカウンタガスは、充填される炭酸ガス飲料２と置き換えられるが、ペットボトル２６内とフィラボウル１のヘッドスペース３とは連通されているので、ペットボトル２６内とフィラボウル１のヘッドスペース３とは同じ圧力に保たれる。
【００３９】
この充填の間、充填液供給管４に設けられた流量計８によって充填液の流量が計測され、計測充填量が規定充填量に達すると、電磁弁６１ｂが切り換えられてエアシリンダ２０に作動エアが供給され、中空弁１３が押し下げられて、液バルブ１５が閉じられる。
【００４０】
（４）充填完了、スニフト（ガス抜き）
次に、カウンタガス切換弁５６を閉じてカウンタライン配管５５とフィラボウル１との間のガス通路を閉じ、次いで、スニフトガス切換弁４６を開き、ペットボトル２６内上部のヘッドスペースを大気に開放し、充填を完了する。
【００４１】
（５）ペットボトルの排出
ペットボトル２６を保持している容器ホルダ２７は、カム３６によりカムフォロワ３５が押し下げられることにより、長棒３２を介して昇降台３１と共に下降される。容器ホルダ２７の下降によりペットボトル２６の口部がセンタリングベル２４よりも下方に下がった位置でペットボトル２６は機外に排出される。
【００４２】
上述のように、この実施の形態では、容器であるペットボトル２６の供給時、充填終了後の排出時、容器ホルダ２７が上下動してペットボトル２６を保持する。充填時の容器保持力は、エアシリンダ３０のエア圧により決まるが、このエア圧の調整は容易であり、容器が代わった場合でもばね交換を不要にできる。
【００４３】
次に、この充填装置によるノンガス飲料の無圧充填作用について説明する。
ノンガス飲料を充填する場合には、三方切換弁５３をフィラボウル１のヘッドスペース３と大気とが通じるように切り換え、つまりカウンタガス供給配管５２とフィラボウル１のヘッドスペース３との間を遮断し、カウンタガス供給源よりカウンタガス供給配管５２に微圧のカウンタガスを供給し、低圧ガスチャンバ切換弁５４を開にして、低圧ガスチャンバ５１への通路を開いた状態に維持する。
【００４４】
（１）ペットボトル保持、ブロー
容器口ホルダ２７が下がっている状態で、容器口ホルダ２７のグリッパ２７ａによりペットボトル２６の首部フランジが把持される。ペットボトル２６をその位置に保持した状態（図４に示す状態）で、カウンタガス切換弁５６を閉じ、ブロー弁５８を開いて低圧ガスチャンバ５１内の微圧カウンタガスをカウンタライン配管５５に送る。微圧カウンタガスは、カウンタライン配管５５、バルブ本体１０のガス通路１９、下板１４ｂの連通路１８、中空弁１３の連通孔１７を経て中空弁１３のガス通路１６に入り、ガス通路１６内に残存する泡状の液体をペットボトル２６内に吹き込み除去する。このブローをする時間は瞬間的なわずかなものであり、一瞬の後には、カウンタガス切換弁５６を開いてカウンタラインを大気圧とし、同時にブロー弁５８を閉じて微圧のガスの流れを止める。従って、ペットボトル２６内に余計なガスが入り込むことはない。
【００４５】
（２）ペットボトル上昇シール
エアシリンダ３０の押し上げ力でカムフォロワ３５をカム３６に押し当てる。カム３６にカムフォロワ３５が当接することにより昇降台３１は速度規制されながら上昇される。昇降台３１の上昇により容器口ホルダ２７が持ち上げられ、容器口ホルダ２７のグリッパ２７ａで保持されたペットボトル２６の口部は、バルブ本体１０下端のセンタリングベル２４の筒状部２４ａ内に挿入され、口部上端がパッキン２５に当接され、シールされる。このとき、ペットボトル２６の上昇に伴い、中空弁１３の先端部がペットボトル２６内に入り込む。
【００４６】
（３）飲料の充填及び計量
次に、電磁弁６１ｂを切り換えて大気側に開放し、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を上方に押し上げて液バルブ１５を開く。液バルブ１５が開かれることにより、フィラボウル１内のノンガス飲料２は、充填液供給管４、連通路１２、充填液通路１１を経て、ペットボトル２６内に流下し、充填されて行く。ペットボトル２６内の空気は、スニフトガス切換弁４６が開かれていることにより、ガス通路４１、スニフトガス通路４２、排気ガス通路４４を経て大気に排出される。
【００４７】
この充填の間、充填液供給管４に設けられた流量計８によって充填液の流量が計測され、計測充填量が規定充填量に達すると、電磁弁６１ｂが切り換えられてエアシリンダ２０に作動エアが供給され、中空弁１３が押し下げられて、液バルブ１５が閉じられ、充填液の供給が停止される。
【００４８】
（４）充填完了、ペットボトルの排出
ペットボトル２６を保持している容器ホルダ２７は、カム３６によりカムフォロワ３５が押し下げられることにより、長棒３２を介して昇降台３１と共に下降される。容器ホルダ２７の下降によりペットボトル２６の口部がセンタリングベル２４よりも下方に下がった位置でペットボトル２６は機外に排出される。
【００４９】
上記実施の形態は、本発明をロータリー充填機に適用したものであるが、本発明は、これに限らず、その他種々の充填機に適用できる。また、充填容器としても、ペットボトルに限らず、その他のびん、缶等一般に適用できる。
【００５０】
【発明の効果】
第１の発明に係る液体充填装置によれば、
気層と充填液層の二層を形成して充填液が貯留される貯液タンクと、
前記貯液タンク内の充填液が供給される充填液通路を有し、下端に容器が気密にあてがわれる充填バルブと、
前記充填バルブの充填液通路に設けられ、内部にはガス通路を有し、かつ前記充填液通路を開閉する中空弁と、
前記貯液タンクの気層と前記中空弁のガス通路とを連通するカウンタガス通路と、
前記カウンタガス通路に設けられ、当該通路を開閉するカウンタ切換弁と、
補助気体が供給される補助気体室と、
前記補助気体室と前記カウンタガス通路とを、前記カウンタ切換弁より下流側においてつなぐブロー用通路と、
このブロー用通路に設けられたブロー弁と、
前記カウンタガス通路を大気に連通し得る大気切換弁と、
を有し、
前記補助気体室には、前記充填バルブ下端に容器をあてがうのに先立ち、前記大気切換弁により前記貯液タンクの気層を大気に開放すると共に、前記カウンタ切換弁を閉じた状態で、前記ブロー弁を開くことにより前記中空弁のガス通路に導かれて当該ガス通路内に残存する液体を除去する低圧の補助気体が供給されるようにしたので、炭酸ガス入り飲料のカウンタ圧力下の充填と、ノンガス飲料の無圧充填の兼用ができる。つまり、前記大気切換弁及びブロー弁を閉じる一方、前記カウンタ切換弁を開いて前記貯液タンクの気層と前記充填バルブの下端に気密にあてがわれる容器内とを連通することにより、前記貯液タンク内と容器内とを同じ圧力に保った状態で炭酸ガス入りの液体の充填ができる。また、前記充填バルブ下端に容器をあてがうのに先立ち、前記大気切換弁により前記貯液タンクの気層を大気に開放すると共に、前記カウンタ切換弁を閉じ、前記ブロー弁を開いて前記補助気体室内の低圧の補助気体を前記中空弁のガス通路に導いて、当該ガス通路内に残存する液体を除去してから液体を充填することができる。従って、空の容器がまだ充填バルブに当接していないときに一瞬だけベントラインに微圧ガスを通して掃除をし、充填時には無圧とするので、容器内の圧力が上がって所定時間内での充填ができなくなることはなくなり、また、充填中に容器が膨れたり、変形したりすることもなくなる。
【００５１】
第２の発明に係る液体充填装置によれば、
ヘッドスペースを有する貯液タンクと、前記貯液タンク内の充填液が供給される充填液通路を有する充填バルブと、前記充填バルブの下端に、前記充填液通路と連通させて容器口部を気密に当接させるホルダと、前記充填バルブの充填液通路内に設けられ、内部にはガス通路を有し、かつ軸方向に移動されて前記充填液通路を開閉する中空弁と、前記充填バルブの下端に口部が気密にあてがわれる容器内を排気系に連通させる排気通路と、前記排気通路を開閉する排気切換弁と、前記貯液タンクのヘッドスペースと前記中空弁のガス通路とをつなぐカウンタライン配管と、前記カウンタライン配管を開閉するカウンタ切換弁と、前記貯液タンクとは独立して設けられ、低圧のカウンタガスが供給される低圧ガスチャンバと、前記低圧ガスチャンバと前記カウンタライン配管とを前記カウンタ切換弁の下流側においてつなぐ低圧ガス供給配管と、この低圧ガス供給配管に設けられたブロー弁と、前記カウンタライン配管を大気に開放し得る三方切換弁とを有し、
前記低圧ガスチャンバには、前記充填バルブ下端に容器をあてがうのに先立ち、前記三方切換弁により前記貯液タンクのヘッドスペースを大気に開放すると共に、前記カウンタ切換弁を閉じた状態で、前記ブロー弁を開くことにより前記中空弁のガス通路に導かれて当該ガス通路内に残存する液体を除去する低圧のカウンタガスが供給されるようにしたので、炭酸ガス入り飲料のカウンタ圧力下の充填と、ノンガス飲料の無圧充填の兼用ができる。つまり、前記三方切換弁を切り換えて大気側とを遮断し、ブロー弁を閉じる一方、前記カウンタ切換弁を開いて前記貯液タンクのヘッドスペースと前記充填バルブの下端に気密にあてがわれる容器内と連通することにより、前記貯液タンク内と容器内とを同じ圧力に保った状態で炭酸ガス入りの液体の充填ができ、また、前記充填バルブ下端に容器をあてがうのに先立ち、前記三方切換弁により前記貯液タンクのヘッドスペースを大気に開放すると共に、前記カウンタ切換弁を閉じ、前記ブロー弁を開いて前記低圧チャンバ内の低圧のカウンタガスを前記中空弁のガス通路に導いて、当該ガス通路内に残存する液体を除去してから液体を充填することができる。従って、空の容器がまだ充填バルブに当接していないときに一瞬だけベントラインに微圧ガスを通して掃除をし、充填時には無圧とするので、容器内の圧力が上がって所定時間内での充填ができなくなることはなくなり、また、充填中に容器が膨れたり、変形したりすることもなくなる。
【００５２】
第３の発明による液体充填方法によれば、
気層と充填液層の二層を形成して充填液が貯留される貯液タンクと、前記貯液タンク内の充填液が供給される充填液通路を有し、下端に容器が気密にあてがわれる充填バルブと、前記充填バルブの充填液通路に設けられ、内部にはガス通路を有し、かつ前記充填液通路を開閉する中空弁と、前記充填バルブの下部に連通して設けられ、前記貯液タンクの気層と前記中空弁のガス通路とを連通するカウンタガス通路と、前記カウンタガス通路に設けられ、当該カウンタガス通路を開閉するカウンタ切換弁と、補助気体が供給される補助気体室と、前記補助気体室と前記カウンタガス通路とを前記カウンタ切換弁より下流側においてつなぐブロー用通路と、このブロー用通路に設けられたブロー弁と、前記カウンタガス通路を大気に連通し得る大気切換弁とを有する液体充填装置により、
前記大気切換弁及びブロー弁を閉じる一方、前記カウンタ切換弁を開いて前記貯液タンクの気層と前記充填バルブの下端に気密にあてがわれる容器内と連通し、前記中空弁により前記充填液通路を開いて前記容器内に充填液を供給する充填工程と、
前記充填バルブ下端に容器をあてがうのに先立ち、前記大気切換弁により前記貯液タンクの気層を大気に開放すると共に、前記カウンタ切換弁を閉じ、前記ブロー弁を開いて前記補助気体室内の低圧の補助気体を前記中空弁のガス通路に導いて、当該ガス通路内に残存する液体を除去するようにした充填工程とを選択的にとることができるので、弁を切り換えることにより、ガス入り充填液とノンガス充填液の充填が１つの装置で行なえ、ノンガス充填液の充填の際にも、容器を膨らませたりすることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る液体充填装置の縦断面図である。
【図２】図１の一部の拡大図である。
【図３】図１のＡ矢視図である。
【図４】図１と状態を異にする同様の箇所の断面図である。
【符号の説明】
１  フィラボウル
２  飲料
３  ヘッドスペース
４  充填液供給管
５  充填バルブ
８  流量計
９  制御装置
１０  バルブ本体
１１  充填液通路
１１ａ  バルブ座
１３  中空弁
１３ａ  弁体部
１５  液バルブ
１６  ガス通路
２０  エアシリンダ
２３  圧縮ばね
２４  センタリングベル
２５  パッキン
２６  ペットボトル
３０  エアシリンダ
３５  カムフォロワ
３６  カム
４１  ガス通路
４２  スニフトガス通路
４３  置換ガス通路
４４  排気ガス通路
４５  リターンガス切換弁
４６  スニフトガス切換弁
５１  低圧ガスチャンバ
５２  カウンタガス供給管
５３  三方切換弁
５４  低圧ガスチャンバ切換弁
５５  カウンタライン配管
５６  カウンタガス切換弁
５８  ブロー弁
６１ａ〜ｈ  電磁弁
【図１】
0004008574.tif 000002
【図２】
0004008574.tif 000003
【図３】
0004008574.tif 000004
【図４】
0004008574.tif 000005