JP2008105699A

JP2008105699A - 充填バルブ

Info

Publication number: JP2008105699A
Application number: JP2006289698A
Authority: JP
Inventors: Yukinobu Nishino; 幸伸西納; Katsunori Tanigawa; 勝則谷川
Original assignee: Shibuya Kogyo Co Ltd
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-05-08

Abstract

【課題】ガス詰め充填用の充填バルブ１のバルブハウジング２０とびん口パッキンユニット６２との摺動部を無くし、摩耗粉等の発生を防止する。
【解決手段】バルブハウジング２０内に充填液通路２２が形成され、液バルブ２８により開閉される。また、バルブハウジング２０の内部に容器４内への気体の給排を行う気体通路５２、５４が設けられている。容器４の口部４ａを密封するびん口パッキン６４が取り付けられたびん口パッキンユニット６２が、前記バルブハウジング２０の下方に昇降可能に配置されている。バルブハウジング２０の下面に開口している充填液通路２２および気体通路５２、５４の周囲を囲んでベローズ６６の一端６６ａを取り付け、他端６６ｂを下方のびん口パッキンユニット６２に連結し、容器４をびん口パッキン６４でシールした際にこのベローズ６６によって気密を保持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、容器内に液体を充填する充填バルブに係り、特に、シール部材（びん口パッキン）によって容器の口部を密封した状態にして充填を行う充填バルブに関するものである。

充填装置は一般に、バルブハウジングの内部に形成された充填液通路と、この充填液通路の開閉を行う液バルブを有する充填バルブを備えており、前記液バルブを開放して充填液通路から容器内に充填液を注入するようになっている。また、このような充填装置で、炭酸ガス等のガス入りの液体を充填するガス詰め充填装置の場合には、容器の口部をシール部材により密封する必要がある。

例えば、特許文献１に記載された充填装置は、ガス詰め充填と無ガス充填に兼用可能な構成であり、びん口パッキンが取り付けられたびん口パッキンユニットをバルブハウジングの外周に摺動可能に嵌合している。この充填装置でガス詰め充填を行う場合には、充填バルブの下方に容器が供給されると、びん口パッキンユニットを下降させてびん口パッキンを容器の口部に密着させ、容器内を密封した状態にした後、液バルブを開放して充填を行うようにしている。
特開２００５−２８９４２１号公報（第３−５頁、図３）

前記特許文献１に記載されたような従来の充填バルブは、びん口パッキンによりシールした容器内部の密封状態を維持するため、バルブハウジングとびん口パッキンユニットの間にＯリング等のシール部材を介して、びん口パッキンユニットを摺動させることによりエアが洩れることを防止している。このような摺動部があると、摩耗粉等の異物が発生して容器内に混入する危険性がある。また、摺動シール部分の洗浄が困難であるという問題もあった。

本発明は、内部に液通路が形成されたバルブハウジングと、前記液通路を開閉する液バルブと、容器の口部を密封するびん口パッキンが取り付けられ、前記バルブハウジングの下方に昇降可能に配置されたびん口パッキンユニットと、このびん口パッキンユニットを昇降させる昇降手段と、前記バルブハウジングの内部に形成された気体通路とを備え、前記びん口パッキンユニットと容器とを相対移動させてびん口パッキンを容器の口部に密着させることにより容器内部を密封した状態で充填を行う充填バルブにおいて、前記バルブハウジングに形成された液通路および気体通路の開口部の周囲と、下方のびん口パッキンユニットとの間を気密を保持して連結する弾性部材を設けたことを特徴とするものである。

本発明の充填バルブは、液通路の出口および気体通路の開口を囲んで取り付けた弾性部材の他端を、バルブハウジングの下方に配置したびん口パッキンユニットに連結して、びん口パッキンによって密封した容器内部の気密を保持するようにしたので、充填液や気体の通過する空間内の摺動部を無くすことができ、摩耗粉等の異物の発生する危険性を排除することができる。

バルブハウジングの内部に液バルブによって開閉される液通路が形成され、さらに、前記バルブハウジングの内部の液通路の外側に気体通路が形成されるとともに、バルブハウジングの下方にびん口パッキンが取り付けられたびん口パッキンユニットが昇降可能に配置されており、容器が供給されると、びん口パッキンユニットを下降させてびん口パッキンによって容器内を密封して充填を行うようにした充填バルブの、前記液通路の出口と気体通路の開口とを囲む位置と、下方のびん口パッキンユニットとの間を弾性部材によって気密を保持して連結するという構成により、バルブハウジングとびん口パッキンユニットとの間の摺動部を無くすという目的を達成する。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。図１は本発明の一実施例に係る充填バルブを備えた回転式充填装置の全体の配置を簡略化して示す平面図、図２は前記充填バルブ（全体として符号１で示す）の縦断面図、図３は図２の要部を拡大して示す縦断面図である。容器搬送コンベヤ２によって搬送されてきた容器４は、搬送コンベヤ２上に設けられたインフィードスクリュー６によって所定の間隔に切り離され、入口スターホイール８を介して回転式充填装置１０内に搬入される。各容器４は、回転式充填装置１０内を回転搬送される間に、前記充填バルブ１によって液体が充填された後、出口スターホイール１２によって容器排出コンベヤ１４上に排出されて、次の工程に送られる。なお、この実施例で使用される容器４はＰＥＴボトルであり、ネック部を把持されてネック搬送される。

前記回転式充填装置１０には、回転体１６の外周部に円周方向等間隔で複数の充填バルブ１（図１では図示を省略）が設けられ、これら各充填バルブ１の下方にそれぞれネックグリッパ１８が配置されている。前記入口スターホイール８から回転式充填装置１０のネックグリッパ１８に受け渡された容器４は、このネックグリッパ１８によってネック部を保持されて回転搬送される。回転体１６の上部に設けられた充填バルブ１と、下部に配置されたネックグリッパ１８に保持されている容器４とが、回転体１６の回転に伴って、上下の位置を一致させて一体的に回転しつつ充填が行われる。

次に、充填バルブ１の構成について図２および図３により説明する。この充填バルブ１のバルブハウジング２０は、内部に充填液通路２２が形成されており、充填液タンク２４から給液管２６を介して送られた充填液が、この充填液通路２２を通って容器４内に充填される。なお、この実施例では、充填される液体は炭酸ガス等のガス入り飲料であり、充填液タンク２４内にガス入り飲料が貯留され、そのヘッドスペース（上部の空間）には加圧ガスが導入されている。

前記バルブハウジング２０内に、充填液通路２２の出口（吐出口）２２ａを開閉する液バルブ２８が設けられている。この液バルブ２８は、充填液通路２２内に昇降可能に挿通されたロッド３０の下端に形成されている弁体３２と、前記充填液通路２２の下端部内面に設けられた弁座３４とによって構成されている。この弁体３２が弁座３４に着座する部分の外周面には、シール部材３６が嵌着されて液密を保持するようになっている。弁体３２が形成されているロッド３０は、バルブハウジング２０の上部に設けられた液バルブ開閉用のエアシリンダ３８によって昇降する。

前記ロッド３０の上端にピストン（液バルブ開閉ピストン）４０が連結され、バルブハウジング２０の上部に形成されたシリンダ部内に摺動自在に嵌合して、このシリンダ部内の空間を上下の圧力室４２、４４に区画している。これら両圧力室４２、４４は、それぞれエア通路４６、４８を介してエア圧力源（図示を省略）に接続されており、各圧力室４２、４４内に圧力エアを導入し、または、大気に開放できるようになっている。上方の圧力室４２に圧力エアを導入したときには、液バルブ開閉ピストン４０とともにロッド３０が下降して弁体３２が弁座３４に着座することにより前記充填液通路２２の吐出口２２ａを閉じ、下方の圧力室４４にエアを導入したときには、ロッド３０が上昇し弁体３２が弁座３４から離座して充填液通路２２を開放し充填が行われる。

充填液タンク２４から前記充填液通路２２に充填液を供給する給液管２６にはフローメーター５０が設けられており、所定量の充填液の通過を計測すると信号を制御装置（図示せず）に送り、この制御装置が前記液バルブ開閉用エアシリンダ３８を作動させて、ピストン４０、ロッド３０および弁体３２を下降させ液バルブ２８を閉じて充填が終了する。

バルブハウジング２０の内部の、前記充填液通路２２の外側には、このバルブハウジング２０の下端面に開口する２本の気体通路５２、５４が設けられている（図２および図２の（ｂ）−（ｂ）線に沿う断面図である図（ｂ）参照）。第１の気体通路５２はカウンター通路であり、開閉弁５６を介して、充填液タンク２４のヘッドスペース（貯留された充填液の上部空間）に接続されている。このカウンター通路５２は、バルブハウジング２０のテーパー状の下端面の外周部寄りに開口している。

また、第２の気体通路５４は排気通路（スニフト通路）であり、開閉弁５８を介して、スニフトチャンバー６０に接続されている。このスニフト通路５４も、前記カウンター通路５２と同様に、バルブハウジング２０の下端面の外周部寄りに開口している。このスニフト通路５４は、充填開始前に、容器４内に加圧ガスを導入する際に開放されてガスを排出するとともに、充填終了後に、容器４のヘッドスペース内に密封された圧力を放出するために用いられる。

バルブハウジング２０の下端部よりも下方に、びん口パッキンユニット６２が配置されている。このびん口パッキンユニット６２は、中央部に前記充填液通路２２の吐出口２２ａよりも大径の円形穴６２ａが形成されており、この円形穴６２ａの下面側の周囲にびん口パッキン６４が取り付けられている。バルブハウジング２０の下端面に開口する充填液通路２２の吐出口２２ａおよび２本の気体通路５２、５４の開口よりも外周側に、筒状の弾性部材６６の上端６６ａが固着されている。またこの弾性部材６６の下端６６ｂ側が、びん口パッキンユニット６２の上面の、円形穴６２ａを囲む外周側に固着されている。びん口パッキンユニット６２を下降させて前記びん口パッキン６４を容器４の口部４ａに密着させた時に、この弾性部材６６によって、容器４の内部および弾性部材６６内部の空間内の気密を保持するようになっている。

この実施例の弾性部材６６は一つの山を有するベローズであるが、複数の山を形成したベローズを用いることもできる。但し、複数の山を形成したベローズの場合には、サニタリー性が悪くなるので山が一つのベローズであることが好ましい。また、ベローズに変えてダイアフラムを用いることもできる。この弾性部材６６の材質はフッ素樹脂を用いている。その他、ニューライト、ゴム、ステンレス、ゴムにフッ素樹脂をコーティングしたもの等を用いることもできる。

前記バルブハウジング２０の上面に複数本の直立したガイドロッド６８が固定され、このガイドロッド６８に昇降ブロック７０が昇降可能に支持されている。この昇降ブロック７０は、バルブハウジング２０の下方に配置されているびん口パッキンユニット６２と、複数本の昇降ロッド７２を介して連結されており、この昇降ブロック７０の昇降を介してびん口パッキンユニット６２が昇降する。

昇降ブロック７０は、ガイドロッド６８の上方に設けられたびん口パッキンユニット昇降用エアシリンダ７４によって昇降される。びん口パッキンユニット昇降用エアシリンダ７４の内部の空間に、ピストン（パッキンユニット昇降ピストン）７６が摺動可能に嵌合されて、この空間内を上下の圧力室７８、８０に区画しており、これら圧力室７８、８０がそれぞれエア通路８２、８４を介して図示しないエア圧力源に接続されている。前記ピストン７６に昇降ブロック７０が連結されており、上下いずれかの圧力室７８、８０に圧力エアを導入することにより、昇降ブロック７０、昇降ロッド７２および容器口パッキンユニット６２を一体的に上昇または下降させる。

また、前記昇降ブロック７０および容器口パッキンユニット６２は、びん口パッキンユニット昇降用エアシリンダ７４の作動によって上昇または下降された状態から、カム（図示せず）によって逆方向に昇降されるようになっている。昇降ブロック７０にはカムフォロア８６が取り付けられており、このカムフォロア８６を昇降させるカムは、前記びん口パッキンユニット昇降用エアシリンダ７４によって下降された状態のカムフォロア８６を強制的に上昇させる上昇用カムと、エアシリンダ７４によって上昇しているカムフォロア８６を強制的に下降させる下降用カムとからなっている。このカムは、前記特許文献１に記載されているように、ガス詰め充填を行う場合と、無ガス充填を行う場合の切り換え用であるが、ここではその説明を省略する。

前記構成の充填バルブ１を備えた回転式充填装置１０の作動について説明する。充填バルブ１は、充填開始時には、液バルブ開閉用エアシリンダ３８の上方の圧力室４２に圧力エアを供給してピストン４０およびロッド３０を下降させ、弁体３２を弁座３４に着座させて液バルブ２８を閉じておくとともに、びん口パッキンユニット昇降用エアシリンダ７４の下方の圧力室８０にエアを導入して、ピストン７６、昇降ブロック７０および昇降ロッド７２を上昇させておくことにより、びん口パッキンユニット６２を供給される容器４と干渉しない高さに引き上げておく。また、カウンター通路５２の開閉弁５６およびスニフト通路５４の開閉弁５８を閉じておく。この状態で、容器搬送コンベヤ２によって搬送されてきた容器４が、インフィードスクリュー６によって所定の間隔に切り離された後、入口スターホイール８を介して回転式充填装置１０内に搬入され、ネックグリッパ１８によって把持される。

回転式充填装置１０のネックグリッパ１８に容器が供給された後、びん口パッキンユニット昇降用エアシリンダ７４の上方側の圧力室７８にエアを導入するとともに、下方の圧力室８０を大気に開放して、びん口パッキンユニット６２を下降させ、びん口パッキン６４を容器４の口部４ａに密着させて容器４内を密封する。

前記のようにびん口パッキン６４によって容器１０内を密封した後、カウンター通路５２の開閉弁５６を開いて、カウンター通路５２から容器１０内に加圧ガス（例えば炭酸ガス）を供給する。この実施例では、カウンター通路５２は充填液タンク２４内の上部空間に連通しており、この上部空間から容器１０内に加圧ガスが供給される。加圧ガスの供給を開始するとともに、スニフト通路５４の開閉弁５８を開放する。スニフト通路５４は専用のスニフトチャンバー６０に連通しており、容器１０内に加圧ガスを供給するのに伴って、容器１０内から排出されるエアが前記スニフトチャンバー６０に回収される。なお、この実施例では、カウンター通路５２を充填液タンク２４の上部空間に接続しているが、加圧ガス専用のチャンバーに接続するようにしても良い。

カウンター通路５２から容器１０内にガスの供給を開始してから所定時間経過した後、スニフト通路５４の開閉弁５８を閉鎖するとともに、液バルブ開閉用エアシリンダ３８の下方圧力室４４にエアを導入して、ピストン４０およびロッド３０を上昇させる。ロッド３０が上昇すると、その下端に設けられている弁体３２が弁座３４から離れて液バルブ２８が開放する。充填液タンク２４から給液管２６を介してバルブハウジング２０内の充填液通路２２に供給されてきた充填液が、液バルブ２８内を通り、液吐出口２２ａから容器４内に充填される。給液管２６を流れる充填液の流量がフローメータ５０によって計測されており、所定の充填量を計測すると、前記液バルブ開閉用エアシリンダ３８の上方圧力室４２にエアを導入し、ロッド１４を下降させて液バルブ１２を閉じ充填を終了する。

その後、スニフト通路５４の開閉弁５８を開放して、容器４のヘッドスペース内のガスをスニフトチャンバー６０に回収する。スニフトが終了した後、びん口パッキンユニット昇降用エアシリンダ７４の下方の圧力室８０にエアを導入してびん口パッキンユニット６２を上昇させて、びん口パッキン６４を容器４の口部４ａから離隔させて容器４内を開放する。この容器４は出口スターホイール１２を介して排出コンベヤ１４に引き渡されて次の工程に送られる。前記実施例に係る充填バルブ１は、容器４内をシールする容器口パッキン６４を有するびん口パッキンユニット６２を、伸縮可能な弾性部材（ベローズ）６６を介してバルブハウジング２０に取り付けているので、従来のような円筒状部材から成る容器口パッキンユニットを用いた場合のように摺動する部分がないため、異物が発生するおそれが無い。なお、前記実施例では、リフタレスタイプの充填装置について説明したが、本発明はびん台を昇降させるタイプの装置にも適用可能である。

充填バルブを備えた回転式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）（ａ）図は前記充填バルブの縦断面図、（ｂ）図は（ａ）図の（ｂ）−（ｂ）線に沿う断面図である。図２に示す充填バルブの要部の拡大断面図である。

符号の説明

４容器
４ａ容器の口部
２０バルブハウジング
２２液通路（充填液通路）
２８液バルブ
５２気体通路（カウンター通路）
５４気体通路（スニフト通路）
６２びん口パッキンユニット
６４びん口パッキン
６６弾性部材（ベローズ）
７４昇降手段（びん口パッキン昇降用エアシリンダ）

Claims

内部に液通路が形成されたバルブハウジングと、前記液通路を開閉する液バルブと、容器の口部を密封するびん口パッキンが取り付けられ、前記バルブハウジングの下方に昇降可能に配置されたびん口パッキンユニットと、このびん口パッキンユニットを昇降させる昇降手段と、前記バルブハウジングの内部に形成された気体通路とを備え、
前記びん口パッキンユニットと容器とを相対移動させてびん口パッキンを容器の口部に密着させることにより容器内部を密封した状態で充填を行う充填バルブにおいて、
前記バルブハウジングに形成された液通路および気体通路の開口部の周囲と、下方のびん口パッキンユニットとの間を気密を保持して連結する弾性部材を設けたことを特徴とする充填バルブ。