(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体源に連絡される取入口をもったノズル本体の内部に、ノズル本体の先端充填口を閉鎖できる閉鎖弁を先端部に有しかつリターンスプリングで付勢される操作ロッドを内蔵し、前記充填口と前記取入口との間に減圧室を形成するオリフィス部材をノズル本体の内部に設け、前記操作ロッドの中間部に、前記オリフィス部材に対応されたとき流路面積を拡大させる流路拡張部材を固定し、前記閉鎖弁の開放時に外力を加えることができる中継板を前記操作ロッドの基端部に固定し、前記閉鎖弁の開放時に前記オリフィス部材と共働して流量を制限できる絞り部材を前記操作ロッドの中間部に固定すると共に前記操作ロッドの基端部に外力を受ける中継板を固定し、前記リターンスプリングの復帰力に抗して大流量充填時及び小流量充填時に前記中継板の戻りをそれぞれ阻止できる第１エアシリンダ装置及び第２エアシリンダ装置を設けたことを特徴とする内部絞り機構付液体充填ノズル。
【請求項２】
大流量充填時に前記第１エアシリンダ装置の第１ロッドに係合して前記中継板の大流量移動位置を定める第１調節ねじが装置固定部に設けられ、同第１調節ねじの手動調整により大流量調整が行われることを特徴とする請求項１記載の内部絞り機構付液体充填ノズル。
【請求項３】
小流量充填時に前記第２エアシリンダ装置の第２ロッドに係合して前記中継板の小流量移動位置を定める第２調節ねじが装置固定部に設けられ、同第２調節ねじの手動調整により小流量調整が行われることを特徴とする請求項１または請求項２記載の内部絞り機構付液体充填ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液体充填機の充填ノズルに関し、特に、充填ノズル閉鎖時の液の飛散や充填された液体の泡立ちを防止できる内部絞り機構付液体充填ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、石油缶等の容器に対する液体充填に際しては、液体充填ノズルの充填口を容器の口部に挿入して液体を容器の内部に充填するが、従来の液体充填ノズルは図６のような構造とされる。即ち、図６の符号”１Ａ”は図示を省略された加圧液体源に結合される取入口１ａを有したノズル本体であり、このノズル本体１Ａは容器の口部に挿入される充填口１ｂをその先端下部に備えている。
【０００３】
そして、ノズル本体１Ａの内部には空気圧シリンダ（図示せず）等により長さ方向に制御される操作ロッド２Ａが内蔵され、同操作ロッド２Ａの先端下部には前記充填口１ｂを閉鎖する閉鎖弁３Ａが固定してある。
したがって、このような構造の液体充填ノズルにおいては、所定量の液体が容器中に充填された時、操作ロッド２Ａが下降され、ノズル本体１Ａの充填口１ｂが仮想線で示すように閉鎖弁３Ａにより閉鎖され、充填口１ｂからの液体の流出が止められた後、ノズル本体１Ａ全体が上昇され、液体充填工程を終了することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の液体充填ノズルによると、ノズル本体１Ａの充填口１ｂを閉鎖弁３Ａで閉鎖する場合、充填口１ｂから噴出する液体が外部に飛散したり、同噴出流により容器中に充填された液体の表面に気泡が生じて容器の口部が汚損される場合が多かった。つまり、図６は液体充填工程の終期、即ち、閉鎖弁３Ａにより充填口１ｂが閉鎖される直前の状態を示すが、この状態では、ノズル本体１Ａの充填口１ｂと閉鎖弁３Ａとのすきまから液体が急速に流れ、同噴流が充填口１ｂから外部に向かって勢いよく流出する。この現象は、加圧液体源の圧力が断面積の小さい前記すきまに直接に加わり、不安定な同すきまを通って勢いの強い噴流が外部へ流出することを意味している。
【０００５】
このため、本特許出願人は、液体充填工程の終期に閉鎖弁により充填口が閉じられる際、充填口から勢いよく流体が噴出することがない液体充填ノズルを特願平４−３００５１８号出願、「発明の名称；内部絞り機構付液体充填ノズル」で提案したが、この液体充填ノズルにも課題がある。
つまり、この液体充填ノズルは、ノズル本体の先端充填口を閉鎖する閉鎖弁を先端部に有する操作ロッドをもち、この操作ロッドの中間部にはノズル本体内部のオリフィス部材に共働する絞り弁が取り付けられるので、前記操作ロッドの上下動位置に応じて弁開度が定まり、液体供給源の圧力が一定とすれば、この時の充填流量が決定する。
【０００６】
しかしながら、実際の液体充填工程においては、液体供給源の圧力は変動する場合が多いから、弁開度が固定されていると、予定された時間で液体充填が完了しなくなったり、充填される液体の粘度によっては、小開度の値自体が不都合になる場合があった。
【０００７】
本発明の目的は、以上に述べたような従来の液体充填ノズルの問題に鑑み、液体充填工程の終期に充填口から勢いよく液体が噴出することがなく、運転時であっても、液体充填時の弁開度を自由に調節できる液体充填ノズルを得るにある。
【０００８】
【問題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、液体源に連絡される取入口をもったノズル本体の内部に、ノズル本体の先端充填口を閉鎖できる閉鎖弁を先端部に有しかつリターンスプリングで付勢される操作ロッドを内蔵し、前記充填口と前記取入口との間に減圧室を形成するオリフィス部材をノズル本体の内部に設け、前記操作ロッドの中間部に、前記オリフィス部材に対応されたとき流路面積を拡大させる流路拡張部材を固定し、前記閉鎖弁の開放時に外力を加えることができる中継板を前記操作ロッドの基端部に固定し、前記閉鎖弁の開放時に前記オリフィス部材と共働して流量を制限できる絞り部材を前記操作ロッドの中間部に固定すると共に前記操作ロッドの基端部に外力を受ける中継板を固定し、前記リターンスプリングの復帰力に抗して大流量充填時及び小流量充填時に前記中継板の戻りをそれぞれ阻止できる第１エアシリンダ装置及び第２エアシリンダ装置を設けた内部絞り機構付液体充填ノズルを提案するものである。
【０００９】
後述する本発明の好ましい実施例においては、
１）  大流量充填時に前記第１エアシリンダ装置の第１ロッドに係合して前記中継板の大流量移動位置を定める第１調節ねじが装置固定部に設けられ、同第１調節ねじの手動調整により大流量調整が行われる構造、
２）  小流量充填時に前記第２エアシリンダ装置の第２ロッドに係合して前記中継板の小流量移動位置を定める第２調節ねじが装置固定部に設けられ、同第２調節ねじの手動調整により小流量調整が行われる構造
が説明される。
【００１０】
【実施例】
以下、図１から図５について本発明の実施例の詳細を説明する。
図１は本発明による液体充填ノズルの拡大断面図であり、液体を充填される容器の上部に位置されるノズル部Ｘ、このノズル部Ｘを制御するアクチュエータ部Ｙからなり、ノズル部Ｘを構成するノズル本体１の内部にはその長さ方向に移動制御される第１操作ロッド２が内蔵されている。
【００１１】
そして、前記第１操作ロッド２の下端部には、ノズル本体１の下部の充填口１ｂを塞ぐことができる閉鎖弁３が固定される。
また、図示は省略するけれども、ノズル本体１の取入口１ａは加圧液体源に結合され、同加圧液体源から容器に充填される液体が供給されることになる。
【００１２】
本発明によれば、充填口１ｂの直前のノズル本体１の内部に減圧室４を形成するリング状のオリフィス部材５が前記取入口１ａと前記充填口１ｂとの間を区画した状態でノズル本体１の内部に固定される。また、前記第１操作ロッド２に対しては、前記オリフィス部材５と共働して流路面積を制限する円筒形の絞り部材６が固定してある。
この絞り部材６と前記閉鎖弁３との間には、絞り部材６よりも外径を充分に削減した流路拡張部材７が介在され、この流路拡張部材７が前記絞り部材６に一致されるとき、両者の間に断面積の大きな流路が形成され、大流量充填が行われる。
【００１３】
前記ノズル本体１の上端部の上部フランジ１ｃは複数の取付ねじ８によってアクチュエータ部Ｙの基板９に固定されるが、この上部フランジ１ｃと前記基板９の間には取付リング１０が自由に回転できる状態に支持され、この取付リング１０に形成するねじ孔１１を用いて、水平面内での自由な向きにノズル部Ｘを据え付けることができる。
また、前記前記基板９の中心部には、接手部材１２を介して前記第１操作ロッド２に接続される第２操作ロッド１３が上下動可能に位置され、上端部を案内スリーブ１４で案内される同第２操作ロッド１３は弱いリターンスプリング１５の力により下向きに付勢される。
【００１４】
アクチュエータ筐体１６で囲まれた前記アクチュエータ部Ｙの内部には上下方向を向いた２基の第１エアシリンダ装置１７及び第２エアシリンダ装置１８が内蔵され、ストロークの異なるこれらの第１エアシリンダ装置１７及び第２エアシリンダ装置１８により前述した第２操作ロッド１３が上下方向に制御される。
即ち、前記第２操作ロッド１３の上端部には水平方向の中継板１９が固定され、この中継板１９の右穴２０には第１エアシリンダ装置１７の第１ロッド１７ａの先端部が固定される。大流量充填を制御する前記第１エアシリンダ装置１７は、ポートａ，ｂをもった第１シリンダ１７ｂを備え、この第１シリンダ１７ｂ中には第１ロッド１７ａを有するピストン１７ｃが上下動可能に位置される。
また、小流量充填を担当する前記第２エアシリンダ装置１８は、圧縮空気が供給されるポートｃ，ｄをもった第２シリンダ１８ｂを備え、この第２シリンダ１８ｂ中には第２ロッド１８ａを有するピストン１８ｃが上下動可能に配置されるが、この第２ロッド１８ａの先端段部は前記中継板１９の左穴２１中に緩く挿入してある。
【００１５】
前記アクチュエータ部Ｙは前記基板９に対してスペーサロッド２２で間隔を保たれた上板２３を備え、同上板２３の中心部には前記第１操作ロッド２及び第２操作ロッド１３の長さ方向に伸びたスケール筒２４が固定され、このスケール筒２４の両側には前記第１エアシリンダ装置１７及び第２エアシリンダ装置１８に対応した第１調節ねじ２５及び第２調節ねじ２６が位置される。
即ち、これらの第１調節ねじ２５及び第２調節ねじ２６は前記上板２３に固定するナット２７，２８にそれぞれねじ込まれたねじ棒２５ａ，２６ａを備え、これらのねじ棒２５ａ，２６ａの上端には指先で操作できるつまみ２５ｂ，２６ｂが固定してある。また、これらのねじ棒２５ａ，２６ａの下端は、対応する第１ロッド１７ａ及び第２ロッド１８ａの上端面に衝合できるように、第１エアシリンダ装置１７及び第２エアシリンダ装置１８の上下に対向される。
【００１６】
図示実施例による液体充填ノズルは、以上に述べたような構造であるから、次のような工程により所定重量の液体が容器に充填される。
液体充填の開始時にあっては、第１エアシリンダ装置１７及び第２エアシリンダ装置１８のポートｂ及びポートｄに圧縮空気が送与され、第１ロッド１７ａ及び第２ロッド１８ａが対応したねじ棒２５ａ，２６ａに衝合するまで、上昇される（図２）。
この第１ロッド１７ａ及び第２ロッド１８ａの上昇により、中継板１９を介して第２操作ロッド１３及び第１操作ロッド２が上昇され、ノズル本体１の充填口１ｂを閉鎖していた閉鎖弁３が上昇され、充填口１ｂが開放される。これと同時に、図３に示すように、第１操作ロッド２の上昇に伴って、オリフィス部材５に対して流路拡張部材７が対応位置し、同オリフィス部材５と流路拡張部材７との間に断面積の大きな流体通路が形成され、大流量による液体充填が行われる。
【００１７】
この場合のオリフィス部材５に対する流路拡張部材７の関係位置は、第１調節ねじ２５のつまみ２５ｂの位置をスケール筒２４の目盛り２４ａから読み取ることにより知ることができるが、取入口１ａに対する流体供給源の圧力が予定された値とは異なり、充填時間が予定時間外となったり、容器に充填される液体に気泡が巻き込まれる場合等に際しては、第１調節ねじ２５のつまみ２５ｂの位置を変えることで、簡単にこのような事態に対応できる。
つまり、第１調節ねじ２５のつまみ２５ｂを回転させると、第１操作ロッド２が上下方向に僅かに移動され、オリフィス部材５に対する流路拡張部材７の関係位置が変更されるから、流量が微調整されることになる。
この場合の第１調節ねじ２５のつまみ２５ｂの手動操作は、大流量充填中であっても危険なく行うことができるから、充填時間や充填状態を監視しながら、適正な調節を行うことができる。
【００１８】
次に、大流量による充填工程を終了すると、第１エアシリンダ装置１７のポートｂが大気に開放されるから、第１操作ロッド２、第２操作ロッド１３はそれらの重量及びリターンスプリング１５の力により下降され、オリフィス部材５に絞り部材６が対応される。即ち、図４に示すように、この小流量充填工程では、第２エアシリンダ装置１８の第２ロッド１８ａが第２調節ねじ２６のねじ棒２５ａ，２６ａに衝合したままの状態にあるから、第２操作ロッド１３に固定されている中継板１９が第２ロッド１８ａの段面に係止された状態で、第１操作ロッド２及び第２操作ロッド１３が停止する。
この第１操作ロッド２及び第２操作ロッド１３の停止状態では、図５に示すように、ノズル本体１のオリフィス部材５に絞り部材６が対応位置されるから、同オリフィス部材５と絞り部材６との間に形成されるすきまから液体供給源からの液体が勢いよく流出する。
【００１９】
しかしながら、オリフィス部材５の下方のノズル本体１内の空間はかなりの容量があるため、オリフィス部材５と絞り部材６との間のすきまから流出する液体の流速は同空間内で充分に減じられ、流速を減少された液体が充填口１ｂから流出することになり、充填口１ｂからの噴出流により、容器中に充填された液体の表面に気泡が生じたり、容器の口部が汚損されるのを回避できる。
【００２０】
勿論、オリフィス部材５に対する絞り部材６の関係位置は、スケール筒２４の目盛り２４ａに対する第２調節ねじ２６のつまみ２６ｂの位置から直読できるが、充填中であるか否かに拘りなく、同つまみ２６ｂの手動調整により、オリフィス部材５に対する絞り部材６の関係位置を簡単に変更できるため、小流量充填時の流量調整も、何等の危険なく、簡単に行うことができる。
【００２１】
以上のような工程を経て、容器中に所定重量の液体が充填されると、第２エアシリンダ装置１８のポートｄが大気に開放されるから、第１操作ロッド２及び第２操作ロッド１３はそれらの重量及びリターンスプリング１５の力により更に下降され、ノズル本体１の充填口１ｂが第１操作ロッド２の下端部の閉鎖弁３で閉じられ、液体充填工程を終了する。
【００２２】
なお、前述した実施例においては、第１エアシリンダ装置１７及び第２エアシリンダ装置１８のストロークを第１調節ねじ２５及び第２調節ねじ２６で調節する構造を述べたが、本発明においては、ストロークの異なる第１エアシリンダ装置１７及び第２エアシリンダ装置１８を用いて、これらのストロークを独立して微調整してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、液体充填工程の終期に、ノズル本体の充填口から液体が勢いよく噴出することがなくなるため、充填液体が外部に飛散したり、充填液面に気泡が生じて容器が汚損されるのを防止できる。また、本発明によれば、液体充填中の任意の工程での流量を簡単に調整できるばかりでなく、その調整も、充填工程を中止することなく、極めて安全かつ確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液体充填ノズルの全体断面図である。
【図２】大流量充填工程における同液体充填ノズルのアクチュエータ部の拡大断面図である。
【図３】大流量充填工程における同液体充填ノズルのノズル部の拡大断面図である。
【図４】小流量充填工程における同液体充填ノズルのアクチュエータ部の拡大断面図である。
【図５】大流量充填工程における同液体充填ノズルのノズル部の拡大断面図である。
【図６】従来の液体充填ノズルの断面図である。
【符号の説明】
Ｘ          ノズル部
Ｙ          アクチュエータ部
１          ノズル本体
１ａ        取入口
１ｂ        充填口
２          第１操作ロッド
３          閉鎖弁
４          減圧室
５          オリフィス部材
６          絞り部材
７          流路拡張部材
１３        第２操作ロッド
１５        リターンスプリング
１７        第１エアシリンダ装置
１７ａ      第１ロッド
１８        第２エアシリンダ装置
１８ａ      第２ロッド
１９        中継板
２４        スケール筒
２４ａ      目盛り
２５        第１調節ねじ
２５ａ      ねじ棒
２５ｂ      つまみ
２６        第２調節ねじ
２５ａ      ねじ棒
２５ｂ      つまみ
【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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