(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定量シリンダ内がピストンによってピストン表側室とピストン裏側室に仕切られており、ピストンのストロークによりピストン表側室に充填液が一定量ずつ流入・流出させられるとともに、流入時のピストン表側室に負圧が発生させられるようになされている液体定量充填装置において、
ピストン表側室の圧力をピストン裏側室の圧力より所定の圧力差以上に低下させないようにピストン裏側室に負圧を作用させる負圧手段を備えており、
負圧手段が、ピストン裏側室の気密を保持する気密保持機構と、ピストン裏側室の内外を連通する通気口と、空気の通気口からの流出は自由とするが、その流入は規制する一方向弁とによって構成されており、
ピストン裏側室内の圧力が陽圧になると、一方向弁が自動的に開かれるようになされている液体定量充填装置。
【請求項２】
通気口の開口縁部に、下にいくにしたがって定量シリンダから遠ざかるように傾斜させられたシール面が形成されており、
一方向弁が、シール面の上端に揺動自在に取付られかつ自重によってシール面に密接させられる可動ゲートよりなる請求項１に記載の液体定量充填装置。
【請求項３】
一方向弁が、通気口を取り囲むシートリングと、シートリングに外側から密接させられる弁体と、シートリングに弁体が密接させられる方向に弁体を付勢しているばねとよりなる請求項１に記載の液体定量充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、牛乳、ジュース、酒、果汁、清涼飲料、豆乳等の液体を容器に一定量ずつ充填するために用いられる液体定量充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の充填装置としては、定量シリンダ内がピストンによってピストン表側室とピストン裏側室に仕切られており、ピストン裏側室が大気に開放されており、ピストンのストロークによりピストン表側室に充填液が一定量ずつ流入・流出させられるとともに、流入時のピストン表側室に負圧が発生させられるようになされているものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の充填装置では、流入時に発生する負圧により、ピストン表側室の圧力がピストン裏側室の圧力より低下させられることになる。そのときの圧力差によってピストン裏側室の空気がピストンを通り抜けてピストン表側室に流入し、充填液に混入する恐れがある。充填液に空気が混入すると、充填液が汚染されて品質保持期間が短くなったり、充填液が最終製品となったときに固まるようなものでは、製品の表面に泡となって残留し、不良品となる。
【０００４】
この発明の目的は、上記問題点を解決し、充填液に空気が混入することを防止し、不良品を製造することを防止できる液体定量充填装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明による液体定量充填装置は、定量シリンダ内がピストンによってピストン表側室とピストン裏側室に仕切られており、ピストンのストロークによりピストン表側室に充填液が一定量ずつ流入・流出させられるとともに、流入時のピストン表側室に負圧が発生させられるようになされている液体定量充填装置において、ピストン表側室の圧力をピストン裏側室の圧力より所定の圧力差以上に低下させないようにピストン裏側室に負圧を作用させる負圧手段を備えていることを特徴とするものである。
【０００６】
上記において、ピストン表側室の圧力がピストン裏側室の圧力より高いか、等しければ良いことは勿論であるが、ピストン表側室の圧力がピストン裏側室の圧力より低い場合であっても、ピストン裏側室の空気がピストンを通り抜けてピストン表側室に流入することを許さない程度の圧力差であればよい。
【０００７】
この発明による液体定量充填装置には、ピストン表側室の圧力をピストン裏側室の圧力より所定の圧力差以上に低下させないようにピストン裏側室に負圧を作用させる負圧手段が備わっているから、ピストン表側室内の圧力がピストン裏側室内の圧力より所定の圧力差以上に低くなることが無く、ピストン裏側室内の空気がピストンを通り抜ける心配が無い。したがって、充填液に空気が混入することが無く、不良品の発生を防止することができる。
【０００８】
負圧手段が、ピストン裏側室の気密を保持する気密保持機構と、ピストン裏側室の内外を連通する通気口と、空気の通気口からの流出は自由とするが、その流入は規制する一方向弁とによって構成されていることが好ましい。
【０００９】
また、負圧手段が、ピストン裏側室の気密を保持する気密保持機構と、ピストン裏側室の内外を連通する通気口と、通気口に接続されている真空ポンプとによって構成されていてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照してつぎに説明する。
【００１１】
液体定量充填装置は、容器搬送コンベヤ11の搬送経路上方に配置されている垂直筒状充填ノズル12と、充填ノズル12と並列に配置されかつピストン13を内蔵している定量シリンダ14とを備えている。
【００１２】
充填ノズル12の下端には、充填液の自重による流下を防止するための金網製ストレーナ21が備えられている。充填ノズル12の高さの中程には流出側逆止弁22が備えられている。充填ノズル12の上端近くには入口23が設けられている。
【００１３】
流出側逆止弁22は、ポペットタイプのもので、垂直筒状ガイド31付下向きシートリング32と、シートリング32に下側から密接させられている水平円板状弁体33と、弁体33から上向きにのびてガイド31にはめ入れられている垂直棒状ステム34と、ステム34にはめられかつステム34を上向きに付勢している圧縮コイルばね35とを備えている。
【００１４】
定量シリンダ14は、両端閉鎖垂直筒状のもので、頂壁に入口41を、胴壁上端近くに出口42を有している。入口41には、図示しない充填液タンクからのびてきた供給管43の出口端が接続されている。供給管43の出口端の上流すぐ近くには流入側逆止弁44が備えられている。出口42は、充填ノズル入口23に接続されている。定量シリンダ14の底壁中央部にはロッド挿通孔45があけられている。
【００１５】
流入側逆止弁44は、流出側逆止弁22と同一構造のポペットタイプのもので、ガイド51付下向きシートリング52、弁体53、ステム54および圧縮コイルばね55とを備えている。
【００１６】
ピストン13の下面中央から垂直ロッド61が下向きにのびている。ロッド61は、ロッド挿通孔45に軸受62を介して摺動自在に貫通させられている。図示しない手段によってロッド61が昇降させられる。
【００１７】
定量シリンダ14内は、ピストン13によって上ピストン表側室71および下ピストン裏側室72に仕切られている。下ピストン裏側室72の底面には、下ピストン裏側室72の気密を保持するためのＵパッキン製シールリング63がロッド61を取り囲むように取付けられている。シールリング63により、ロッド挿通孔45周面とロッド61外面間の隙間が塞がれているが、同隙間からの若干の漏れは避けられない。シールリング63としては、Ｕパッキン以外に、ＶパッキンやＯリング等でもよい。
下ピストン裏側室72の下端近くに連通させられるように定量シリンダ14胴壁に水平通気パイプ73が接続されている。通気パイプ73は、大気に開放された通気口74を有している。通気口74の開口縁部には、下にいくにしたがって定量シリンダ14から遠ざかるように傾斜させられたシール面75が形成されている。通気口74を被覆するようにシール面75の上端に平板状可動ゲート76がヒンジ部材77によって揺動自在に取付けられている。可動ゲート76がその自重によってシール面75に密接させられており、これにより、ピストン裏側室72内の空気の通気口74からの流出は自由とするが、その流入は規制することにより、ピストン裏側室72内に負圧を発生させるための一方向弁が形成されている。
【００１８】
図１に、ピストン13が昇降ストロークの下死点に位置させられている状態が実線で示されている。この状態でピストン表側室71には前回のピストン下降ストロークにより定量シリンダ14内に流入した充填液が充満させられている。ピストン裏側室72内の圧力は大気圧に等しい。
【００１９】
この状態からピストン13が上昇していくと、ピストン13によってピストン表側室71から充填液が押出される。上流側逆止弁44は開くことなく、押出された充填液は充填ノズル12に流入し、下流側逆止弁22が開かれることにより、充填ノズル12から充填液が吐出される。上死点からピストン13が下降していくと、下流側逆止弁22は閉じられたままで、上流側逆止弁44が開かれ、ピストン13の下降にともなう負圧によってピストン表側室71に充填液が流入する。
【００２０】
図２は、充填時における定量シリンダ14内の圧力変化を示すものである。ピストン表側室71の圧力変化が曲線Ａで示されている。シールリング63を素通りして、若干の外部の空気がピストン裏側室72に流入するため、ピストン裏側室72の気密は完全ではないが、気密が完全であると仮定した場合のピストン裏側室72の圧力変化が曲線Ｂで、気密が不完全である場合のピストン裏側室72の圧力変化が曲線ＣおよびＤでそれぞれ示されている。なお、図２において、圧力変化が具体的数値によって示されているが、ピストン表側室71の数値は、充填液の粘度、ピストン速度等によって変化するし、ピストン裏側室72の数値は、ピストンストロークによって変化する。
【００２１】
ピストン13の上昇の際に、ピストン表側室71内の圧力は、最高＋０．１Kg／cm2 まで上昇し、ピストン13の下降の際に、ピストン表側室71内に発生する負圧は−０．１Kg／cm2 まで低下する。もし仮に、従来技術の項で述べたように、ピストン裏側室72が大気に開放されていると、ピストン表側室71とピストン裏側室72の圧力差Ｐ1 は０．１Kg／cm2 となり、これは、ピストン裏側室72からピストン表側室71へ空気が漏れる恐れのある数値である。
【００２２】
ピストン裏側室72の気密が完全である場合、通気口74は可動ゲート76によって閉じられたままで、ピストン13が上昇していくと、ピストン裏側室72内の圧力は下降していき、ピストン裏側室72内の圧力は最高−０．３Kg／cm2 まで低下する。ピストン13の下降にともない、ピストン裏側室72内は、−０．３Kg／cm2 の圧力から元の大気圧にもどっていく。ピストン13が下死点に至る直前のところから下死点の間で、ピストン表側室71の圧力がピストン裏側室72の圧力より低くなっているが、その最大の圧力差Ｐ2 は、０．０３Kg／cm2 程度である。この程度の圧力差ではピストン裏側室72からピストン表側室71へ空気が漏れる心配は無い。
ピストン裏側室72の気密が不完全である場合、若干の外部の空気がピストン裏側室72に流入することにより、ピストン裏側室72内の圧力は上昇する。もし仮に、通気口74および可動ゲート76が無いとすると、曲線ＣおよびＤに示されているように、ピストン13のサイクルを重ねる毎に、ピストン裏側室72内の圧力は漸次増加していき、やがて、その圧力差Ｐ3 がある大きさになると、空気漏れが生じる事態になる。しかしながら、ピストン13の毎回のストローク毎に、ピストン13が下死点近くまで下降し、流入した空気によってピストン裏側室72内の圧力が陽圧になると、可動ゲート76が開かれて、流入した空気は通気口74から排出されるため、空気漏れの心配は皆無である。
【００２３】
図３に、ポペットタイプの流入側逆止弁44に代わり、スプールタイプの弁が示されている。スプール弁81は、供給管43を開閉するスプール82を有している。スプール82は、連通孔83を有しかつ連通孔83を供給管43内に対し進退させうるように供給管43と直交して移動自在である。スプール82には流体圧シリンダ84のピストンロッド85が連結されている。スプール82の突出端部は筒状カバー86によって覆われている。流体圧シリンダ84の作動により、連通孔83を供給管43内に進入させると、スプール弁81が開かれ、連通孔83を供給管43内から退出させると、スプール弁81が閉じられる。
【００２４】
図４に、可動ゲート76に代わり、ピストン裏側室72内に負圧を発生させるための一方向弁形成用ポペット弁91が示されている。このポペット弁91は、上記逆止弁22，44と同一構造のもので、通気口92を取り囲む垂直筒状ガイド93付下向きシートリング94と、シートリング94に下側から密接させられている水平円板状弁体95と、弁体95から上向きにのびてガイド93にはめ入れられている垂直棒状ステム96と、ステム96にはめられかつステム96を上向きに付勢している圧縮コイルばね97とを備えている。
【００２５】
図５に、さらに、可動ゲート76に代わり、ピストン裏側室72内に負圧を発生させるための手段が示されている。負圧発生手段は、通気口101 に接続されている真空ポンプ102 によって構成されている。真空ポンプ102 は、所望の大きさの負圧を圧力可変に発生する。
【００２６】
図６は、図１に示す充填ノズル12とに代わる別の充填ノズルを示すものである。この充填ノズルは、スプール弁タイプのもので、入口112 を開閉するためのスプール113 と、スプール113 を昇降させるためのエアシリンダ（図示しない）とを備えている。定量シリンダ14に充填液が流入するときに、入口112 をスプール113 が閉鎖し、定量シリンダ14から充填液が流出するときに、入口112 をスプール113 が開放することにより、充填動作が行われる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明によれば、充填液に空気を混入させることが無く、不良品の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による充填装置の垂直縦断面図である。
【図２】同充填装置の定量シリンダ内の圧力変化を示すグラフである。
【図３】同充填装置の定量シリンダの流入側逆止弁に代わるスプール弁を示す垂直縦断面図である。
【図４】同充填装置の可動ゲートに代わり、ピストン裏側室内に負圧を発生させるための一方向弁形成用ポペット弁の垂直縦断面図である。
【図５】同充填装置の可動ゲートに代わり、さらに、ピストン裏側室内に負圧を発生させるための負圧発生手段の垂直縦断面図である。
【図６】図１に示す充填ノズルに代わる別の充填ノズルを示す垂直縦断面図である。
【符号の説明】
13  ピストン
14  定量シリンダ
72  ピストン裏側室
74  通気口
76  可動ゲート
91  ポペット弁
102  真空ポンプ
【図１】
0003864290.tif 000002
【図２】
0003864290.tif 000003
【図３】
0003864290.tif 000004
【図４】
0003864290.tif 000005
【図５】
0003864290.tif 000006
【図６】
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