JPH0479918B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般には液体用充填弁に関するもので
あり、更に詳しくはスリーブノズルを具備し該ス
リーブノズルを容器内に挿入し、容器とスリーブ
ノズルを所定の速度で互いに分離しながら該容器
に液体を充填するようにしたダイヤフラム作動式
充填弁に関するものである。

（従来技術の説明） 従来、容器充填装置に於てノズル手段は一般に
は頂部開口容器の上方に配置され、液体製品は容
器の全深さにわたつて落下し、その結果、容器が
一杯になつた時に泡が形成され、容器頂部の密封
作業が困難となる、他の既に知られている充填装
置に於ては充填装置が容器内へと挿入されるか又
は充填装置の回りに容器が嵌装され、充填装置を
容器に対して離脱方向に移動せしめながら容器へ
の充填を徐々に行い、それによつて泡の発生を最
小限とする方法が採用されている。かかる充填装
置を今後「ボトムアツプ（bottom−up）充填弁
と呼ぶことにする。

しかしながら、従来のボトムアツプ型充填弁ユ
ニツトは一般に、機械的に作動され及び或は一定
開放式の弁を有し且つ非常に高い圧力、例えば約
14Kg／cm²（200psi）もの圧力を使用する配列構成
を有している。そうした一定開放式の弁は一般
に、各サイクル毎に一定量だけ開放してストツパ
ー部材に当接し、それによつて一定の噴霧パター
ンだけを発生する。従つて、こうした形式のボト
ムアツプ型充填弁は一定の寸法形状の容器だけに
しか対応出来ず。異なる容器を充填する場合には
それ専用のボトムアツプ型充填弁を別に用意する
煩わしさがある。

（解決しようとする課題） 解決しようとする課題は、ボトムアツプ充填弁
をダイヤフラム作動式のものとすると共にミルク
又は清澄なジユース製品及びバターミルクまたは
例えばオレンジジユースのようなどろどろした、
即ち高粘度の液体製品に適した夫々のスリーブノ
ズルを交換自在に具備し得るようにしそれによ
り、前述の如き寸法形状の異なる容器に柔軟に対
応し得るボトムアツプ型の充填弁を提供すること
であり、更には、 例えば約0.35Kg／cm²（5psi）といつた低圧で作
動し得且つ種々の寸法形状の被充填容器に対して
自己補償式のボトムアツプ型充填弁を提供するこ
とであり、更には、 粘度の異なる液体製品、例えばミルク或は清澄
なジユース製品の如き低粘度の液体製品または、
例えばオレンジジユースのようなどろどろした高
粘度の製品に夫々適したスリーブノズルを交換自
在に具備し得るようにしそれにより、寸法形状の
異なる容器に柔軟に対応し得るボトムアツプ型の
充填弁を提供することである。

（課題を解決するための手段） ダイヤフラム及びばね手段を含む圧力応答手段
が上方本体部及び該上方本体部の下方の主本体部
間に取付けられ、該圧力応答手段が、主本体部に
流入する液体自身の圧力を受けて前記上方本体部
に向けて移動し、そして前記主本体部への流体の
流入が停止されると前記主本体部に向けて移動し
それにより前記主本体部に流入した液体を更に下
方のスリーブノズル内部へと押送し、 前記主本体部に所定高さにて形成された筒状面
と前記円筒面の直上に所定高さにて形成された切
頭円錐面とを含み主本体部の弁座の直上に形成し
たオリフイスが、主本体部から前記スリーブノズ
ル内への或る選択量の液体製品流れを受容し、 該オリフイス内部にて、前記圧力応答手段とロ
ツド手段によつて結合された第１の弁部材が前記
主本体部に流入する計量された液体の容量と一致
する距離に於て移動可能とされ、 また、スリーブノズルが主本体部の下端に結合
され、ロツド手段によつて前記圧力応答手段に結
合した第２の弁部材と該スリーブノズルの下端に
内方傾斜状態で形成したフランジとが協動する構
成とされる。

（発明の効果） 本発明の充填弁組立体によれば、圧力応答手段
によつてボトムアツプ充填弁に於けるダイヤフラ
ム作動が提供され、 前記圧力応答手段と主本体部に形成した弁座の
直上に形成されたオリフイスとによつて、例えば
約0.35Kg／cm²（5psi）といつた低圧で作動し得且
つ種々の寸法形状の被充填容器に対して自己補償
式のボトムアツプ型充填弁が提供され、 主本体部の下端にスリーブノズルを結合する構
成及び、ロツド手段によつて前記圧力応答手段に
結合した第２の弁部材と該スリーブノズルの下端
に内方傾斜状態で形成したフランジとが協動する
構成としたことにより、粘度の異なる液体製品に
夫々適したスリーブノズルを交換自在に具備し得
るボトムアツプ型の充填弁が提供される。

（実施例の説明） 次に図面を参照して詳しく説明する。第１図は
主本体部１２、上方本体部１４及び下方本体部１
６から成る充填弁組立体１０を示す。主本体部１
２は円筒状ハウジング１８を具備する。該ハウジ
ングの側壁の上端に近接して入口接続手段２０が
形成される。切頭円錐形状の座２２が、主本体部
１２の内側下方部分のしかもオリフイス領域の下
方に形成される。オリフイス領域は座２２に隣接
した実質的に円筒状の表面２３ａと、該表面２３
ａより上方でより傾斜した切頭円錐形状をした表
面２３ｂとから成る。これらの作用、目的につい
ては後述する。外周端縁が切頭円錐形状とされた
弁部材２４が弁ロツド２６に取付けられ、主本体
部１２内で軸方向に運動し得るようにされる。弁
ロツド２６には、弁部材２４が閉じたとき座２２
と係合し密封状態を生ぜしめるように、ハウジン
グ１８と協動し弁ロツドを主本体部１２にて軸方
向に整列した状態に保持するべく案内部材２８が
形成される。

軽量ダイヤフラム３０の外周端縁が上方本体部
１４と主本体部１２との間に取付けられる。該ダ
イヤフラム３０は好ましくは、好適な布材料をゴ
ムコンパウンド、例えばシリコンで被覆したもの
にて作製される。弁ロツド２６の上端はダイヤフ
ラム３０の中央部に形成された開口３２を貫通し
て突出している。ダイヤフラムの中央部は弁ロツ
ド２６に形成された保持フランジ３４と中央部に
開口を備えたコツプ形のピストン部材３６との間
に配置される。ピストン部材３６は弁ロツドのま
わりに取付けられそして錠止ナツト３８によつて
ダイヤフラム３０に当接して固着される。上方本
体部１４の壁に通気孔３９が形成される。部材３
６と、上方本体部１４の端壁４１との間にばね４
０が設けられる。或る特定の製品の場合に所望さ
れるのであれば、応答時間をより早くするために
ばね４０の代わりに、又はばね４０と共に空気式
の又は他のタイプの圧力手段をも使用することが
できるであろう。

３種類の下方本体部１６が適当なスナツプオン
式ピン・溝連結手段又はバヨネツト式連結手段４
２によつて主本体部１２のハウジング１８に交換
自在に接続される。下方本体部と主本体部との間
であつて且つ主本体部に形成した溝４５の中にＯ
−リングシール４４が設けられる。一つのタイプ
の下方本体部１６（以後「スリーブノズル１６
ａ」と呼ぶ）は該下方本体部１６の下端部に形成
された内側フランジ４８によつて画定される出口
開口４６を具備する。拡散器５０がフランジ４８
の内面に脱着自在に取付けられ、そして該拡散器
と、主本体部の下端縁との間に設けられたばね２
２によつてフランジ４８に押付けた状態で保持さ
れる。斯るスリーブノズルは通常のミルク及び清
澄なジユースの充填に好適である。拡散器５０
は、従来に圧力が加わるまでは液体を毛管現象に
よつて保持し得るだけの細い多数の開口（図示せ
ず）を有したスクリーンバツクから構成すること
ができる。上記したようなスリーブノズルは、該
ノズル１６ａを囲包して図示され、参照番号53が
付されるような容器を上記ボトムアツプ充填方法
によつて充填する装置に適合し得ることを理解さ
れたい。

第２図に図示される第２のタイプの下方本体部
１６（以後「スリーブノズル１６ｂ」と呼ぶ）
は、該下方本体部１６ｂの下端部にて内方に傾斜
して形成されたフランジ５６によつて画定される
出口開口５４を有する。ロツド５８の下端に形成
された円錐形状の拡大部５７の終端は円筒状リツ
プシール面６０とされる。ロツド５８は上端に平
らな延長部６２を有する。該延長部６２は上方弁
ロツド２６の端部に形成されたスロツト６４に、
各ロツド２６及び５８に形成された整列した開口
６８及び７０を貫通し延びるピン６６によつて取
付けられる。案内部材７２がロツド５８に形成さ
れる。該案内部材はリツプシール面６０が出口開
口５４の内側に該開口内側面との間に毛管シール
状態を形成して嵌合配置するように下方部１６の
壁と協働する。球状延長部７４がリツプシール面
６０の外面に形成される。該球状延長部７４はリ
ツプシール面６０が開口５４に対して開放状態と
なつたとき液体の流動模様を整形する補助作用を
なす。該スリーブノズル１６ｂは例えばバターミ
ルク及びオレンジジユースのような重質のどろど
ろした製品の充填に好適である。

第３図に図示される第３のタイプの下方本体部
１６（以後「スリーブノズル１６ｃ」と呼ぶ）は
ロツド５８の端部に形成された弁７６を具備す
る。該弁はスリーブノズルの下端に形成された座
７８と協働する。本実施態様においては弁７６／
７８が閉鎖すると、上方弁２２／２４が開放し、
オリフイスの機能をなす。球状延長部は液体の流
動模様を整形する他にシール面としても機能す
る。

作動に当り、弁組立体１０は先ず、その準備作
業として主本体部１２及び下方ノズル部１６に選
定された液体製品が充填される。製造運転状態の
準備が整うと、所定容量の流体製品がタンク（図
示せず）から調時作動ピストン又は他の適当な装
置（図示せず）を介して入口接続手段２０へ、次
で主本体部１２へと連通供給される。主本体部に
製品が流入すると、ダイヤフラム３０、保持フラ
ンジ３４及びピストン部材３６から成る組立体即
ち圧力応答手段がばね４０の力に抗して上方に付
勢されそれによつて弁ロツド２６を引き上げる。
該組立体内の空気は通気抗３９から逃出される。
これにより弁部材２４は座２２から、オリフイス
面２３ａ内にて例えば半パイントといつた小容量
だけ又はオリフイス面２３ｂ内にて例えば数パイ
ント又は数クオートといつたより大きな容量だけ
上方向へと持上げられる。この作動により流入製
品は弁部２２／２４を貫流するようにされ、それ
によつて下方本体部１６及び主本体部１２に収容
されている等量の流体が拡散器５０を通り、該拡
散器の下方へと通常の割出コンベア（図示せず）
によつて配置された選定された寸法の容器内へと
充填される。容器をスリーブノズル１６に対して
上下方向に運動せしめるために通常の外部手段が
用いられ得るであろう。一度ポンプ送り行程が完
了すると、ばね４０はダイヤフラム３０を、従つ
て弁２４を、該弁２４が再度座２２に坐着するま
で下方向に付勢する。流入する液体によつて主本
体部１２及び下方本体部１６内の液体容積部が充
満され、次のサイクルの準備がなされる。

同様に、流体製品は主本体部１２内に、又リツ
プシール面６０と隣接する開口５４との間の毛管
シール効果によつてスリーブノズル１６ｂの弁部
材２４と下方リツプシール面６０との間に保持さ
れる。この場合の作動も、一度調時された所定量
の液体が入口接続手段２０を介して連通されると
スリーブノズル１６ａに対して上記したと同じ作
動となる。

スリーブノズル１６ｃを使用した場合にも同様
に、閉鎖された底部弁７６／７８の上方に柱状の
液体製品が存在する。計量された容量の新しい液
体製品が主本体部１２にポンプ送りされると、ダ
イヤフラム組立体３０／３４／３６を押上げる合
成力によつてロツド２６及び５８が持上げられ、
従つて下方弁７６／７８を開放し、所定量の流体
を待機中の容器内に放出する。この時容器はスリ
ーブノズル１６ｃのまわりから下方向に移動され
る。

次に第４図を参照すると、主本体部１２は第１
図の装置に示すように切頭円錐形状の弁２４及び
弁ロツド２６並びに弁座８０を具備し、弁座８０
は該弁座８０の切頭円錐形状面が本体ハウジング
１８の壁内へと延び、弁座８０と円筒状面２３ａ
との間のハウジングの壁に環状凹所を形成する環
状溝８２へと至つている点において弁座２２と相
違することが理解されるであろう。斯る構成は第
１図のスリーブノズル１６ａの拡散器５０の機能
と両立するものである。環状凹所８２を有するこ
とによつてもたらされる利益は弁２４及び弁ロツ
ド２６の垂直方向移動距離が相当減少され、それ
によつて弁２４の開閉の両機能に対する応答が良
好となるということである。つまり、閉鎖動作は
「シンクストツパ（sink stopper）」効果、即ち運
動する液体が閉鎖作動を速めるという吸引及び／
又は慣性効果を達成しながら機能されるであろ
う。更に他の利益はダイヤフラムの変形が減少さ
れるのでダイヤフラムの摩耗が最小となるという
ことである。

環状凹所８２の変更態様は第２図の実施態様の
リツプシール構造と両立しないとしても、第３図
の実施態様のスリーブシール１６ｃ、弁７６及び
座７８は何ら悪影響なくスリーブノズル１６ａと
交換することができるということを理解された
い。

本発明は種々の寸法の容器は勿論のこと様々の
液体製品に適用し得る幅広い用途を持つた充填弁
装置を提供し、又該装置は極めて作動効率が良
く、今日の成形、充填及び密封機械の高速製造要
件にも合致し得るものであることが明らかであろ
う。

三つの実施態様についてだけ本発明の説明をし
たが他の実施態様も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の断面側面図である。第２図及
び第３図は第１図の構造体の下方本体部分と交換
することのできる他の態様に係る装置の断面図で
ある。第４図は第１図の構造体の弁及び座部分の
他の態様を示す部分断面図である。 １０：充填弁組立体、１２：主本体部、１４：
上方本体部、１６：下方本体部、２０：入口接続
手段、２２：弁座、２４：弁部材、２６：弁ロツ
ド、３０：ダイヤフラム、３６：ピストン、５
０：拡散器、６０：リツプシール面、８２：環状
溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体製品を容器に充填する為の充填弁組立体
   であつて、 上方本体部と、 主本体部と、 前記上方本体部と主本体部との間に往復自在に
   取付けられた圧力応答手段と、 該圧力応答手段と前記上方本体部の上端との間
   に取付けられたばね手段と、 前記主本体部の側部に形成された入口接続手段
   及び入口開口と、 前記主本体部に形成された弁座と、 該弁座の直上に形成されたオリフイスにして、
   前記主本体部に所定高さにて形成された筒状面
   と、或る選択量の液体製品流れを受容する為に前
   記円筒面の直上に所定高さにて形成された切頭円
   錐面とから成立つオリフイスと、 ロツド手段によつて前記圧力応答手段に結合さ
   れ且つ前記オリフイス内部で往復方向に於て協動
   する為に取付けされた第１の弁部材と、 前記主本体部の下端に結合されたスリーブノズ
   ルと、 該スリーブノズルの下端に形成され内方に傾斜
   して形成されたフランジと、 該内方に傾斜して形成されたフランジとの協動
   の為に前記ロツド手段によつて前記圧力応答手段
   に結合された第２の弁部材と を包含し、 液体製品源からの前記入口開口を介しての計量
   された容量の液体製品の前記主本体部への流入を
   停止させることにより、前記第１の弁部材及び第
   ２の弁部材の内の一方のみが、前記ばね手段によ
   つて前記弁座及び内方に傾斜して形成されたフラ
   ンジの一方と係合する状態に付勢され、 液体製品源からの計量された容量の液体製品
   を、前記入口開口を介しての前記主本体部への流
   入を開始させることにより、前記圧力応答手段が
   前記ばね手段の力に抗して上方へと付勢されそし
   て前記第１の弁部材及び第２の弁部材の一方が弁
   座及び内方に傾斜して形成されたフランジの一方
   から離間され、その場合、前記オリフイス内部で
   前記第１の弁部材が計量された容量に一致する距
   離移動可能とされ、一方、前記第２の弁部材及び
   内方に傾斜して形成されたフランジ間を通して、
   前記主本体部に流通された量と等量の液体製品が
   容器内部に押出されるようにした前記充填弁組立
   体。 ２ 圧力応答手段は、保持フランジと、入口開口
   のすぐ上方の位置にてロツドの上端に隣接して取
   付けられたピストン部材との間に画定されたダイ
   ヤフラムを具備し、ダイヤフラムはその周端縁が
   上方本体部と主本体部との間に保持され、ばね手
   段は前記ピストン部材と前記上方本体部の上方壁
   との間に取付けられる特許請求の範囲第１項記載
   の充填弁組立体。 ３ スリーブノズルは所定の長さを有し且つ主本
   体部に取外し自在に連結される特許請求の範囲第
   １項記載の充填弁組立体。 ４ 選定量の液体製品の為の弁の移動距離を減少
   させる為及び前記選定量の液体製品の為の開閉時
   間を減少させる為の環状室が円筒面に隣合つて設
   けられる特許請求の範囲第１項記載の充填弁組立
   体。 ５ 内方に傾斜して形成されたフランジ及び第２
   の弁部材は、主本体部への計量された容量の液体
   製品の流通が停止されている間、その上方の液体
   製品の柱状体を維持する為に前記スリーブノズル
   の下端に位置決めされた毛管シール手段として作
   用する特許請求の範囲第１項記載の充填弁組立
   体。 ６ 第２の弁部材はロツド手段の下端に於て、ス
   リーブノズルの内方に傾斜して形成されたフラン
   ジとリツプシール状態で形成された拡大部材を具
   備している特許請求の範囲第５項記載の充填弁組
   立体。 ７ 液体製品の柱状体は、液体製品源から入口開
   口を介して主本体部への計量された容量の液体製
   品の流通が停止されている間、第１の弁部材及び
   第２の弁部材間に維持される特許請求の範囲第１
   項記載の充填弁組立体。 ８ 第２の弁部材及び内方に傾斜して形成された
   フランジは毛管シール手段として作用し、第１の
   弁部材、弁座、オリフイスは組合せ弁及び可変オ
   リフイス手段として作用する特許請求の範囲第７
   項記載の充填弁組立体。 ９ 第２の弁部材及び内方に傾斜して形成された
   フランジは弁手段として作用し、第１の弁部材及
   びオリフイスは可変オリフイス手段としてのみ作
   用する特許請求の範囲第７項記載の充填弁組立
   体。 １０ 第２の弁部材が内方に傾斜して形成された
   フランジ上方へと上昇された場合に液体流れ模様
   の整形を助成する為の球形延長部が、第２の弁部
   材の外側表面に形成される特許請求の範囲第７項
   記載の充填弁組立体。