JPH06144491A - 充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容器への液体充填量を液面レベルセンサにて
検知しながら容器へ最適量の液体を充填可能にし、液体
充填時に生じる液体のこぼれや泡立ちを少なくする。 【構成】 内部片４１の中心部には液面レベルセンサ１
００が取付けられており、同レベルセンサは制御装置に
接続されている。内部片４１の上部には気体通路１０８
が設けられており、オリフィス１０１，１０２、排気弁
１０３，１０４を経由して排気室１０６に接続されてい
る。気体通路１０８は給気弁１０５を経由して気体空間
１０９へも接続されている。液面レベルをセンサ１００
で検知しながら排気弁１０３，１０４を切り換え、液体
充填量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビール、炭酸飲料などの
缶詰機等に応用できる液体充填装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の充填装置の構造を説明すると、図
２に示される充填装置は円形中空の環状槽３２の下側に
ねじで固定されるハウジング１を有する。容器３４の中
に充填すべき液体は、環状槽３２の内部に収容されて気
体圧力を受けており、同環状槽３２内の液体の表面はそ
の上方で気体が広がるように環状槽３２の自由内部より
低くなっている。またハウジング１の外側には、中空円
筒として形成され容器３４の位置決め及び密閉の役目を
する保持部材４が滑動可能に取付けられており、同保持
部材４は符号３５で示される個所でハウジング１の外面
に対して密接し、かつハウジング１に対してこの保持部
材４を上下に動かすための図示しないレバーが係合でき
る凹部（図示なし）を有している。保持部材４はその下
端面８の内壁部に容器３４の位置決めテーパ面３７を備
えており、同位置決めテーパ面３７の上端部には容器３
４に対する密閉要素３８が配置されており、同容器３４
はハウジング１に対して固定された下方支台３９上に載
せられ、充填装置に対して中心を合わせた位置に半円形
の案内部材４０によって拘束されている。

【０００３】ハウジング１はその内部に内部片４１を有
し、同内部片４１とハウジング１の間にはほぼ環状の液
体供給路４２があり、同液体供給路４２は１個所がハウ
ジング１と内部片４１の間の連結架橋によって中断され
ている。また液体供給路４２の直径は、その下部４２ａ
において円錐状の注入口２６によって大きくなり、それ
によって液体噴流は容器３４の内壁へ導かれ、そこでで
きるだけ層流になって底部へ向かって流下するようにな
っている。注入口２６の下端にはスクリーン６６を有
し、このスクリーン６６により充填終了後も同スクリー
ン６６から環状密閉要素４４の間の充填液を保持できる
ようになっている。

【０００４】またハウジング１はその内部に段４３を有
し、これは同時に内部片４１の上限となっている。そこ
で液体供給路４２の間隙は終り、これはここで密閉され
ねばならないので、段４３の上方には環状密閉要素４４
が配置されており、これは孔４５を備えた管４６によっ
て上下に運動できるようになっている。またこれら各部
材のうち、ハウジング１、内部片４１、環状密閉要素４
４及び管４６により液体弁を構成しており、同管４６の
外側には圧縮ばね４９が配置されていて、このばね４９
は環状槽３２の内部と管４６の上部に取付けられたつば
（図示しない）との間で圧縮されている。管４６の内部
空間及び外部空間５０は環状槽３２の液体空間３３の内
部と連通している。また内部片４１の中心部には気体通
路管５６の下端が固定されており、同気体通路管５６の
内部を気体管５１が軸線方向に動くように配置されてい
る。気体管５１はその下端にその外周面を回って延びて
いる凹部５１ａを有し、そこに曲がり部材２７の先端２
７ａが取付けられており、同曲がり部材２７はその他端
部２９においてねじ３０で保持部材４に連結されてい
る。

【０００５】気体管５１は気体通路管５６の内部空間５
７に達し、そこで軸線方向に可動に取付けられており、
同気体通路管５６は環状槽３２の気体空間の内部まで上
方に延びていて液体表面の上方で終り、その結果として
気体通路管５６の内部５７は、環状槽３２の内部の気体
空間と連結する。また気体通路管５６の中には図示され
ていない気体弁が配置されている。

【０００６】更にハウジング１の外面１ａ及び保持部材
４の内面４ａは環状の肩１ｂ及び４ｂをそれぞれ備え、
これらは圧力室５９を形成しており、同円筒状の圧力室
５９は通路６３を介して容器３４の内部空間と連通し、
更に別の解放通路６２を介して通常閉の解放弁６１と連
通している。解放弁６１は休止状態では閉じており、弁
体にはタペット６０が連結されており、これは環状槽３
２の外周を超えて突出し、かつカム軌道によって作動さ
れるようになっている。一方ハウジング１の外周及び保
持部材４の大部分を占める内周の直径は、容器３４の内
径及びその広がった開口部の直径よりも大きい。またハ
ウジング１は固定配置され、その内部片４１も容器３４
に対して相対的に動くことはない。従って圧力室５９の
円環面は横断面積において密閉要素３８の直径とハウジ
ング１の外径の間にある容器３４の内部空間の面より大
きい。

【０００７】次に前記充填装置の作用を説明すると、休
止状態では、ハウジング１、内部片４１、環状密閉要素
４４及び管４６より成る液体弁４７は閉じているので液
体は流出できない。気体通路管５６の内部空間も同様に
気体弁（図示しない）によって閉じられており、解放弁
６１も閉じている。また図示されていない運搬装置によ
って口の開いた空の容器３４が送られ、これが下方支台
３９上に運ばれ、案内部分４０により充填装置に対して
中心を合わせられる。この時点からは充填装置と容器の
間には相対運動は存在しないが、これら両者は充填機械
全体の中で円形運動を行なう。

【０００８】また前述した保持部材４の図示されていな
い凹部に係合するレバー（図示なし）によって、保持部
材４は下方に動かされて容器３４の上にのる。次に図示
されていない制御装置によって気体通路管５６中の気体
弁（図示しない）が開かれ、気体は気体通路管５６及び
気体管５１を経て環状槽３２の内部空間３３から容器３
４の内部に達する。それによって容器３４の内部、液体
供給路４２の中、通路６２と６３の中及び圧力室５９の
中には、これらすべてが連通しているので等しい圧力が
現われる。この圧力は同様に圧力室５９の下側にも作用
し、容器密閉直径に関係する面積の差によって僅かだけ
の過圧が存し、従って気体管５１によって導かれる圧力
が密閉圧力にとって決定的なものになる。また圧力平衡
が達成された後に液体弁４７がばねの作用を受けて自動
的に開き、その結果として液体が液体供給路４２を通っ
て容器３４の中に達し、容器３４には液体表面が気体管
５１の口部分に達するまで充填される。

【０００９】気体管５１内への液体の上昇は更に継続し
て進行する。即ち、気体通路管５６内の液面高さ（図示
なし）が環状槽３２の液面高さ（図示なし）とバランス
するレベルまで上昇すると、環状槽３２側から容器３４
側への液体の流入は停止し、スクリーン６６より上部に
は液体を保持した状態で充填は完了する。また図示され
ていない制御装置によって液体弁４７及び気体通路管５
６の中の気体弁（図示しない）が機械的に閉じられ、容
器３４の内部空間が環状槽３２の内部空間と外気とに対
して完全に閉鎖される。次にカムによって解放弁６１が
開かれ、容器３４の内部空間の圧力が通路６３、圧力室
５９、通路６２及び解放弁６１を通って解放される。そ
してこの圧力解放が行なわれた後、保持部材４が密閉要
素３８、曲がり部材２７及び気体管５１と共に容器３４
の縁から高く持ち上げられる。次いで容器３４は充填機
械の回転区域から閉鎖機械（図示しない）の回転円区域
に移される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述のように従来装置
では、充填の進行に伴い気体管５１内へ液体が上昇し、
気体通路管５６内の液面高さ（図示しない）が環状槽３
２の液面高さ（図示しない）とバランスするレベルまで
上昇すると、環状槽３２側から容器３４側への流体の流
入は停止し、充填は終了する。充填終了後、カム（図示
しない）によって容器３４の内部空間の圧力が通路６
３、圧力室５９、通路６２及び解放弁６１を通して解放
されると、この際に気体通路管５６に上昇した液体は、
気体通路管５６の上部に設けられた気体弁（図示しな
い）と液体との間にある圧縮気体（図示しない）の膨張
により気体と共に容器３４内に気体管５１の下端より高
速で噴射される。この液体及び気体の噴射は容器３４内
のビールや炭酸飲料を撹乱して泡立たせる作用をする。
この結果液体条件によっては、容器３４と保持部材４の
密閉要素３８が離れる工程において容器３４内の液体が
発泡して、容器３４の上部より外部にオーバーフローす
ることがある。容器３４内の液がオーバーフローを起こ
した場合、その容器は内容量不足となって不良品となる
不具合が生じる問題があった。本発明は前記従来の不具
合を防止するために、容器３４への液体の充填量を液面
レベルセンサで検知し、このセンサからの信号に基づい
て液体弁を閉じるべく構成して、容器内の液がオーバー
フローを起こさないようにする充填装置を提供し、これ
により前記従来装置の問題点を解決しようとするもので
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、液体
供給路及び同液体供給路を開閉する弁を備えたハウジン
グと、同ハウジングに滑動可能に外嵌し、充填容器の位
置決め及び密閉手段を備えた保持部材と、同充填容器に
気体を導入し或いは同充填容器から気体を逃がすための
気体通路を備えた逆圧式容器充填装置において、同装置
は充填容器内の液面を測定する液面レベルセンサと、同
センサからの情報に基づいて充填容器内に供給する液体
の流量を制御できるようにした弁を有してなるもので、
これを課題解決のための手段とするものである。

【００１２】

【作用】本発明は液面レベルセンサを設け、充填工程に
おける容器内の液面レベルを常時検出できるようにし、
かつ流量変更用のオリフィス、排気弁を設け、これらに
よって容器内液面レベルに適した流量の自動変速と入味
決め機能を持たせると共に、入味決め液面付近での液面
の乱れが最小になる充填流量パターンを設定することに
より、充填精度を確保し、泡立量が少ない安定した充填
を可能にする。容器への充填量は液面レベルセンサから
液面までの距離が一定値に達した時点で液体弁を閉じる
ことにより決められるので、従来のように容器の内部空
間の圧力を解放する工程で液体や気体が液中に噴射され
る現象はなく泡立量が少ない充填が可能である。

【００１３】

【実施例】以下本発明を図面の実施例について説明する
と、図１に示される充填装置は円形中空の環状槽３２の
下側にねじで固定されるハウジング１を有する。また容
器３４の中に充填すべき液体は環状槽３２の内部に収容
され、気体圧力を受けており、同液体の表面はその上方
で気体が広がるように環状槽３２の自由内部より低くな
っている。ハウジング１の外側には中空円筒として形成
され、容器３４の位置決め及び密閉の役目をする保持部
材４が滑動可能に取付けられており、同保持部材４は図
中３５で示される個所でハウジング１の外面に対して密
接し、かつハウジング１に対してこの保持部材４を上下
に動かすための図示しないレバーが係合できる凹部（図
示なし）を有する。保持部材４はその下端面８の内壁部
に位置決めテーパ面３７を備え、同位置決めテーパ面３
７の上端部には、容器３４に対する密閉要素３８が配置
されている。容器３４はハウジング１に対して固定され
た下方支台３９上に載せられ、充填装置に対して中心を
合わせた位置に半円形の案内部材４０によって拘束され
る。

【００１４】ハウジング１はその内部に内部片４１を有
し、内部片４１とハウジング１の間にはほぼ環状の液体
供給路４２があり、同液体供給路４２は１個所がハウジ
ング１と内部片４１の間の連結架橋によって中断されて
いる。液体供給路４２の直径はその下部４２ａにおいて
円錐状の注入口２６によって大きくなり、それによって
液体噴流は容器３４の内壁に導かれ、そこでできるだけ
層流になり底部へ向かって流下するようにされている。
また注入口２６の下端にはスクリーン６６を有し、この
スクリーン６６により充填終了時に同スクリーン６６か
ら環状密閉要素４４の間の充填液を保持する役目をして
いる。ハウジング１はその内部に段４３を有し、これは
同時に内部片４１の上限となっている。そこで液体供給
路４２の間隙は終り、これはここで密閉されねばらない
ので、段４３の上方には孔４５を備えた管４６によって
上下に運転できる環状密閉要素４４が配置されている。
これら各部材のうち、ハウジング１、内部片４１、環状
密閉要素４４及び管４６により液体弁を構成する。管４
６の内側には圧縮ばね４９が配置され、このばね４９は
環状槽３２の内部と管４６との間で圧縮されている。管
４６の内部空間は環状槽３２の液体空間３３の内部と連
通している。内部片４１の中心部には図示の如く液面レ
ベルセンサ１００が取付けられており、同液面レベルセ
ンサ１００は図示しない制御装置に接続されている。内
部片４１の上部には気体通路１０８が設けられており、
オリフィス１０１，１０２、排気弁１０３，１０４を経
由して排気室１０６へ接続されており、同オリフィス１
０１，１０２は充填流量を変えるために設けられてい
る。また気体通路１０８は給気弁１０５を経由して環状
槽３２の気体空間１０９へも接続されている。

【００１５】管４６の上部はシリンダ１０７に連結して
おり、シリンダ１０７のＯＮ−ＯＦＦにより同管４６が
上下し、環状密閉要素４４により液体供給路４２を開閉
できる構造になっている。なお、液面レベルセンサ１０
０は非接触液面高さ検出を目的に構成されたセンサであ
ればどのようなものでもよいが、ここでは超音波受発信
素子を用いて超音波の伝播時間測定を基本原理とするも
のを使用する。また一例として特開昭６０−１７４９７
２号公報に開示されている「音波又は超音波測距装置」
に開示されている一般的技術を用いても良い。

【００１６】次に前記の如く構成された本発明の実施例
について作用を説明すると、休止状態では、ハウジング
１、内部片４１、環状密閉要素４４及び管４６よりなる
液体弁４７は閉じているので液体は流出できない。気体
通路１０８も同様に排気弁１０３，１０４、給気弁１０
５によって閉じられている。さて図示されていない運搬
装置によって口の開いた空の容器３４が送られ、これが
下方支台３９上に運ばれ、案内部分４０によって充填装
置に対して中心を合わせられる。この時点からは充填装
置と容器の間には相対運動が存在しないが、これら両者
は充填機械全体の中で円形運動を行なう。

【００１７】次に前記保持部材４の図示しない凹部に係
合するレバー（図示なし）によって、同保持部材４は下
方に動かされて容器３４の上に乗る。次いで図示されて
いない制御装置によって給気弁１０５が開かれ、環状槽
３２の内部空間１０９の気体が気体通路１０８を通り、
容器３４の内部に達する。それによって容器３４と環状
槽３２の内部圧力が等しくなる。この後給気弁１０５を
閉じ、シリンダ１０７を上昇させ、排気弁１０３を開く
ことにより環状槽３２側から液体供給路４２を通り容器
３４に液体３３が流入する。充填流量はオリフィス１０
１により決定される。即ち、容器３４内の液面高さは液
面レベルセンサ１００により刻々と計測され、図示しな
い制御装置に伝送される。容器３４内液面が最終製品液
面レベルに到達する前の段階で排気弁１０３を閉にし、
排気弁１０４を開にすることにより充填流量が下がり、
容器内液面の乱れがない状態で最終液面高さ検知を行な
う。後半の流量はオリフィス１０２により決定される。
次に制御装置（図示しない）に設定された液面レベル信
号が液面レベルセンサ１００から入力されると、シリン
ダ１０７が下降して液体弁４７を閉にすることにより液
体の流入は停止する。容器３４の上部圧力が気体通路１
０８より排気弁１０４を通り排気室１０６へ抜ける。排
気室１０６は大気と連通しており、圧力解放が行なわれ
た後、保持部材４が密閉要素３８と共に容器３４の縁よ
り高く持ち上げられる。次いで容器３４は充填機の回転
区域から閉鎖機械（図示しない）の回転円区域に移され
る。前記のように本発明では、容器３４への充填量は液
面レベルセンサ１００から液面までの距離が一定値に達
した時点で、液体弁４７を閉じることにより決められる
ので、従来のように容器３４の内部空間の圧力を解放す
る工程で液体や気体が液中に噴射される現象はなく泡立
量が少ない充填が可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く本発明によれ
ば、充填終了後の圧力解放工程で容器内に液体や気体を
噴射することがないため、炭酸飲料やビールのように炭
酸ガスを含んだ液の泡立が問題となるような製品の充填
において、泡立ちをおさえた安定した充填が可能にな
る。また充填液温が１０〜２０℃の条件下においても泡
立の少ない安定した運転が可能である。更に従来のもの
では泡立をおさえるため充填液を冷却して運転する必要
があったが、本発明では１０〜２０℃の液温でも安定し
た充填が可能になるので、充填液の冷却に要するエネル
ギーを節減できる等の優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る充填装置の縦断面図であ
る。

【図２】従来の充填装置を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ４ 保持部材 ３４ 容器 ４２ 液体供給路 ４７ 液体弁 １００ 液面レベルセンサ １０８ 気体通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体供給路及び同液体供給路を開閉する
   弁を備えたハウジングと、同ハウジングに滑動可能に外
   嵌し、充填容器の位置決め及び密閉手段を備えた保持部
   材と、同充填容器に気体を導入し或いは同充填容器から
   気体を逃がすための気体通路を備えた逆圧式容器充填装
   置において、同装置は充填容器内の液面を測定する液面
   レベルセンサと、同センサからの情報に基づいて充填容
   器内に供給する液体の流量を制御できるようにした弁を
   有することを特徴とする充填装置。