JPH06247495A - フィリングチューブ上昇式フィラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】上昇するフィリングチューブ４０の先端に対
し、液面が常に所定の範囲内にあるように、この液面の
上昇を制御しながら充填を行なう。 【構成】このフィラは、充填液タンクとフィリングチュ
ーブ４０と充填液バルブ１８とを備えている。フィリン
グチューブ４０の注液口よりやや上方に液面検知用セン
サ４２が一体的に設けられている。液バルブ１８はこの
センサ４２からの信号が入力される制御装置４４によっ
て開閉される。フィリングチューブ４０とセンサ４２は
一体として継続的に上昇する。充填により液面が上昇し
てセンサ４２に感知されると液バルブ１８が閉じられて
充填が一時停止される。所定時間経過後、液バルブ１８
が開放されて再び充填が行なわれる。このように液バル
ブ１８の開閉を繰返して充填を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、容器内に液体を充填す
るフィラ（充填機）に係り、特に、フィリングチューブ
（充填ノズル）の上昇に液面を追従させるようにしたフ
ィリングチューブ上昇式フィラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】フィラ（充填機）は一般に、充填する液
体を貯留する充填液タンクと、容器内に挿入されて上記
液体を充填する充填ノズルと、充填液タンクと充填ノズ
ルとの間に設けられてこれら両者間の通路を開閉する充
填液バルブとを備えている。このフィラによって容器内
に充填を行なう場合には、充填された液の液面高さを一
定にする、言い変えると、空寸（充填後に容器の上部に
残された空間）を均一にする必要がある。

【０００３】従って、フィラには、容器内に充填された
液の液面高さを一定にするための手段が設けられてい
る。例えば、容器の口部を壜口パッキンによってシール
して充填を行なうタイプのフィラの場合には、容器内へ
の液体の充填に伴なって、容器内のエアを排出しなけれ
ばならず、液体の充填を行なう充填ノズルの他にエアチ
ューブが設けられて、充填された液量に応じて容器内の
エアを排出するようになっている。このタイプのフィラ
では、充填された液が容器内を上昇してその液面がエア
チューブの下端の排気口に達すると、このエアチューブ
が閉塞されて排気が行なわれなくなるため、充填ノズル
からの液の流入が停止し、そこで充填が終了する。すな
わち、エアチューブの排気口の位置によって充填終了時
の液面高さ（空寸値）が決定する。

【０００４】一方、容器の口部をシールしないタイプの
フィラでは、液面の高さを検知するセンサを別に設け、
このセンサが、容器内への液体の充填の進行により次第
に上昇してきた液面を感知したときに、充填液バルブを
閉じて充填を終了するようにしている。

【０００５】ところで、このようなフィラの通常の構成
では、充填ノズルの先端を容器の上部に挿入し、液バル
ブを開放して充填を行ない、充填が進むにつれて上昇し
てきた液面を上記センサによって検出し、充填液量が所
定量に達したことを確認して液バルブを閉じ充填を終了
している。このフィラによって充填される液体が発泡し
やすい液体である場合には、充填ノズル下端の注液口を
上記のように容器内の上部に位置させた状態で充填を行
なうと、容器内に流入する液体が高い位置から落下する
ために発泡することがあり、センサがこの泡を液面と誤
認して充填を終了してしまう場合があった。このような
場合には、充填完了時の液面が一定とならず液量不足に
なってしまうおそれがあった。このような充填時の発泡
を防止して、正確な液面の高さを得るためには、充填ノ
ズルの先端を容器の底部付近まで挿入して充填を行なえ
ば良いと考えられる。

【０００６】しかしながら、充填ノズルの先端をこのよ
うに容器の底部近くに達するまで挿入した状態で充填を
行なうと、充填完了後に充填ノズルを容器から抜き出し
た際に、挿入されていた充填ノズルの体積分だけ液量が
不足し、また、充填ノズルに付着した液が垂れて周囲を
汚染するという問題があった。そこで、このような問題
点を解決するために、充填ノズルを、充填された液面の
上昇に追従して上昇させるようにした液面追従式の充填
方法が既に知られている（特開昭５９−１３４１９
２）。この公報に記載された方法では、ノズルの先端が
液中に僅かに没した状態を維持して、液面の上昇にノズ
ルを追従させて上昇させるという機能的な説明だけがな
されており、そのような作用を行なわせるための具体的
な構成は何ら開示されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】液中充填式のフィラで
は、充填ノズルの先端を、充填中は絶えず液中に浸漬さ
せた状態で、かつ、充填液中に深く没しすぎないように
して充填を行なうことが好ましいが、上記従来の方法で
は、充填ノズルが液面より上に出てしまうことなく、ま
た、深く挿入しすぎてしまうこともなく充填を行なえる
かどうか明らかではない。

【０００８】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、簡単な構成によって、上昇するフィリン
グチューブの先端に対して、充填された液の液面が所定
の範囲内に位置するように追従させて上昇させることが
できるフィリングチューブ上昇式フィラを提供するもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るフィリング
チューブ上昇式フィラは、容器内に挿入されて液体を充
填するフィリングチューブと、このフィリングチューブ
に一体的に取付けられ、容器内に充填された液体の液面
を検出するセンサと、上記フィリングチューブおよびセ
ンサを昇降させる昇降手段と、フィリングチューブと充
填液タンクとの間に設けられた液バルブと、上記センサ
からの信号が入力されてこの液バルブの開閉を制御する
制御手段とを備えており、上記フィリングチューブを容
器の底部付近まで挿入して、充填を行ないつつフィリン
グチューブを上昇させ、センサが液面を検知した際に上
記制御手段によって液バルブを閉じ、センサが液面から
離れたときに液バルブを開放するようにしたものであ
る。

【００１０】

【作用】上記フィリングチューブ上昇式フィラでは、フ
ィリングチューブを上昇させつつ充填を行ない、このフ
ィリングチューブと一体に設けられた液面検出用センサ
によって液面が感知された時には充填を一時停止し、セ
ンサが液面よりも上方へ移動した後に再び充填を開始す
るので、上昇するフィリングチューブの先端に対して、
液面が常に所定の範囲内に位置するように制御しながら
充填を行なうことができる。

【００１１】

【実施例】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フィリングチューブ
上昇式フィラの平面図、図２はこのフィリングチューブ
上昇式フィラの縦断面図であり、機台２上に直立して固
定された筒状の支柱４に回転体６が回転自在に支持され
ている。この回転体６は、一体的に連結された上中下３
枚の水平な回転板８，１０，１２と上記支柱４内に嵌合
して回転自在に支持された軸部６ａと、この軸部６ａ
の、支柱４よりも下方側に固定された大径ギア１４とを
備えており、この大径ギア１４がメインモータ１６の駆
動ギア１６ａに噛合って駆動力を伝達され、回転体６が
一体的に回転する。

【００１２】回転体６の上記上中下３枚の回転板８，１
０，１２の外周側には、円周方向等間隔で複数の充填液
バルブ１８が設けられている。これら３枚の回転板８，
１０，１２間に、２本ずつが１組となるガイドロッド２
０が垂直に固定され、各組のガイドロッド２０にそれぞ
れ充填液バルブ１８が昇降自在に支持されている。図３
に示すように、各組のガイドロッド２０間にはスクリュ
ー２２が配置され、上方の回転板８に回転自在に支持さ
れている。このスクリュー２２は、上方の回転板８の面
上に固定されたサーボモータ２４によって回転される。
スクリュー２２には、その両側のガイドロッド２０に昇
降可能であるとともに回転しないように支持されたナッ
ト２６が螺合しており、スクリュー２２の回転によって
このナット２６が昇降する。両ガイドロッド２０の、中
間の回転板１０よりも下方側には、スライドブロック２
８が昇降自在に支持され、連結筒３０を介して上記ナッ
ト２６に連結されて一体的に昇降するようになってい
る。

【００１３】スライドブロック２８上に、上記充填液バ
ルブ１８が取付けられている。この充填液バルブ１８
は、フレキシブルホース３２、分配配管３４、ロータリ
ジョイント３６、および上記支柱４と回転体６の軸心を
通ってこの回転体６の外方へ延びる供給配管３８等を介
して充填液タンク（図示せず）に接続され、一方、スラ
イドブロック２８に垂直方向に取付けられたフィリング
チューブ（充填ノズル）４０にも接続されており、これ
ら充填液タンクとフィリングチューブ４０との間の連通
遮断を行なう。また、このスライドブロック２８には、
フィリングチューブ４０に隣接して、容器５０内に充填
された液体の液面を検出するセンサ４２が設けられてい
る。液面検出用のセンサ４２は、その検出部がフィリン
グチューブ４０の注液口（下端の開口部）よりも僅かに
上方に位置するように配置されており、フィリングチュ
ーブ４０の下端が僅かに充填液の液中に漬かった状態で
その液面を検出する。このセンサ４２からの信号は制御
装置４４に入力されるようになっており、このセンサ４
２からの入力信号によって制御装置４４が上記充填液バ
ルブ１８の開閉を制御する。すなわち、センサ４２が充
填液の液面を検出すると、その信号が制御装置４４に入
力されて上記充填液バルブ１８が閉じられ、充填を停止
する。また、充填液バルブ１８が閉じられた後、所定時
間経過したことをタイマによって計測すると、充填液バ
ルブ１８が再び開放されて充填を開始する。なお、この
液面検出用センサ４２は、容器５０内に充填される液体
が導電性の液体の場合には、電極棒を用いることが好ま
しい。また、充填液が非導電性液の場合には、電極棒に
代えてエアセンサを用いれば良い。

【００１４】上記各フィリングチューブ４０の下方に
は、これらフィリングチューブ４０と上下の位置を対応
させてそれぞれ容器台４６が設けられている。これら容
器台４６は、回転体６の下側の回転板１２の下方に延び
る筒体１２ａの外面に取付けられており、回転体６の回
転に伴って、フィリングチューブ４０および充填液バル
ブ１８と上下の位置を一致させて一体的に回転する。各
容器台４６上には、コンベア４８によって連続的に搬送
されてきた容器５０が、供給スターホイール５２を介し
て供給されるようになっている（図１参照）。回転体６
の回転中に、各充填液バルブ１８およびフィリングチュ
ーブ４０が下降して、フィリングチューブ４０の先端が
容器５０内に挿入されて充填が行なわれ、充填が完了し
た後、容器台４６上の容器５０は排出スターホイール５
４を介して上記コンベア４８上に排出される。なお、供
給スターホイール５２および排出スターホイール５４
は、それぞれの下方に取付けられたギア５６（図２参
照）が上記回転体６の大径ギア１４に噛合ってメインモ
ータ１６からの回転力を伝達され、回転体６と同期して
回転するようになっている。

【００１５】上記構成に係るフィリングチューブ上昇式
フィラの作動について図１、図４および図５により説明
する。先ず、図示しない容器検知手段によって各容器台
４６上に容器５０が供給されたことを確認する。容器５
０が供給されたことが確認された場合に以下の充填動作
が行なわれる。供給スターホイール５２を介して容器台
４６上に容器５０が引き渡される位置Ａ（図１参照）に
おいて、制御装置４４からの指令によりサーボモータ２
４が作動されてフィリングチューブ４０が降下を開始す
る（図４のａ）。フィリングチューブ４０は下降して次
第に容器５０内に挿入される（図４のｂ〜ｄ）。図１の
位置Ｂにおいてフィリングチューブ４０の降下が完了し
て停止される（図４のｅ）。この時、フィリングチュー
ブ４０の先端は、容器５０の底部近くまで下降してい
る。このフィリングチューブ４０が停止位置（図１の
Ｂ，図４のｅ）に到達すると同時に、制御装置４４によ
って充填液バルブ１８が開放されて充填がスタートす
る。液面検出用センサ４２は、フィリングチューブ４０
の下端開口部よりも上方に取付られているため、充填の
スタート時には当然液面には接触していないので、フィ
リングチューブ４０は最も下降した位置に停止したまま
で充填が行なわれる。

【００１６】容器５０内に液が充填され、その液面が上
昇してフィリングチューブ４０の下端の注液口が充填液
中に没し、さらに上昇して液面検知用センサ４２に達す
る（図４のｆ）。このセンサ４２が液面を検出すると、
センサ４２からの信号が入力された制御装置４４によっ
て、充填液バルブ１８が閉じられて充填が一時中断され
るとともに、サーボモータ２４が作動されてフィリング
チューブ４０が上昇を開始する。このフィリングチュー
ブ４０の上昇は以下のように行なわれる。すなわち、サ
ーボモータ２４の作動によってスクリュー２２が回転す
ると、このスクリュー２２に螺合しているナット２６が
２本のガイドロッド２０に案内されて上昇する。このナ
ット２６には連結筒３０を介してスライドブロック２８
が連結されており、ナット２６と一体的に上昇し、上記
フィリングチューブ４０および液面検知用センサ４２も
ナット２６とともに上昇する。このフィリングチューブ
４０の上昇スピードは、容器５０内に充填される液体の
液面が上昇するスピードよりも幾分遅いスピードになる
ように設定されており、そのスピードで継続的に上昇す
る。

【００１７】上述のように、充填液バルブ１８が閉じて
充填が停止している間に、フィリングチューブ４０とセ
ンサ４２とが一体的に上昇するので、センサ４２が液面
から離れる。上記充填液バルブ１８は、制御装置４４の
タイマによって所定時間経過後に切換えられて開放され
るようになっており、充填液バルブ１８の開放後再び充
填が行なわれる（図４のｇ，ｈ，ｉ）。なお、タイマに
よる設定時間は、上昇を続けるフィリングチューブ４０
が、充填が停止されているため一定位置で変化しない液
面から、上方へ抜け出してしまわない間、すなわちフィ
リングチューブ４０下端の注液口が充填液中にある間に
再び充填が開始されるようにその時間が設定されてい
る。

【００１８】再び充填が行なわれると、フィリングチュ
ーブ４０および液面検知用センサ４２が上昇するスピー
ドよりも、充填により液面の上昇するスピードが若干速
いので、上昇する液面がセンサ４２に追い付き、これを
センサ４２が感知して、充填液バルブ１８を再度閉じて
充填を停止する（図４のｊ）。このようにしてフィリン
グチューブ４０とセンサ４２が一定のスピードで上昇を
続ける間に、充填液バルブ１８は開閉を繰返し、フィリ
ングチューブ４０の下端の注液口が充填液中に僅かに挿
入されたままの状態で、充填液の注入および停止を行な
いつつ充填が進行する（図４のｋ〜ｓ）。

【００１９】フィリングチューブ４０および液面検知用
センサ４２の上昇は、センサ４２が、予め設定された所
定の液面高さ（設定された空寸位置）に達したときに停
止される（図１のＣ，図４のｔ）。最終的な液面を決定
する高さに、フィリングチューブ４０およびセンサ４２
が停止している間に充填が進んで液面が上昇し、センサ
４２に達して液面が感知されると、制御装置４４によっ
て充填液バルブ１８が閉じられて充填が終了する（図１
のＤ，図４のｕ）。空寸決定位置で閉じられた充填バル
ブ１８は、次回の充填迄そのままの状態に保持される。
また、フィリングチューブ４０および液面検知用センサ
４２は、充填が終了した上記地点（図１のＤの位置）か
ら、容器５０を排出するために最終的に上昇されて、容
器５０内から抜き取られる（図４のｖ，ｗ）。フィリン
グチューブ４０およびセンサ４２が上昇して抜き取られ
ている間に、容器５０は排出スターホイール５４によっ
てコンベア４８上に排出され、図１のＥ地点で、フィリ
ングチューブ４０およびセンサ４２の上昇が完了する。
フィリングチューブ４０およびセンサ４２は、そのまま
図１のＡ地点まで上昇位置を保って回転され、Ａ地点か
ら再び次の容器５０に向って下降して上記動作を反復す
る。

【００２０】このようにフィリングチューブ４０の先端
を容器５０内の充填液中に挿入して充填を行ない、この
フィリングチューブ４０を継続的に上昇させるととも
に、充填によって上昇する液面を液面検知用センサ４２
によって検出して、充填液バルブ１８を開閉することに
より、フィリングチューブ４０の先端の所定の範囲内に
液面を制御しつつ、容器内の規定の空寸位置まで泡立て
ることなく充填を行なうことができる。なお、上記実施
例ではフィリングチューブ４０および液面検知用センサ
４２を継続的に上昇させるようにしたが、フィリングチ
ューブ４０の先端が液面上に露出しない範囲であればこ
れらを間欠的に上昇させるようにしても良い。

【００２１】また、供給スターホイール５２から容器台
４６上に容器５０が供給される引渡し地点（図１のＡ）
付近でに設けられた容器検出手段が容器５０を検知しな
かった場合には、その容器台４６に対応するフィリング
チューブ４０は降下されず、上昇端位置に保持されたま
ま回転移動され、一方充填液バルブ１８も閉状態を保持
される、いわゆるノーボトル・ノーフィル機構を有して
いる。また、本機が停止した場合にはただちにフィリン
グチューブ４０を停止し、充填液バルブ１８を閉にする
ことはいうまでもない。

【００２２】なお、上記実施例では、フィリングチュー
ブの先端を常に液中に挿入した状態で充填を行なう液中
充填式のフィラについて説明したが、例えば、充填液が
発泡性でない場合には、フィリングチューブを必ずしも
液中に挿入する必要はなく、上昇するフィリングチュー
ブの先端よりも僅かに下方に位置するような状態に液面
の上昇を制御しつつ充填を行なうようにしても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、フィ
リングチューブを容器の底部付近まで挿入し、充填を行
ないつつフィリングチューブを上昇させ、センサが液面
を検知した際に制御手段によって液バルブを閉じ、セン
サが液面から離れた後に液バルブを開放することによ
り、フィリングチューブの先端に対し、所定の範囲内に
液面の上昇を制御しながら充填をすることができ、充填
時の泡立ちを防止するとともに、充填後にフィリングチ
ューブを液中から抜き取った際に、液面の低下や液垂れ
の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るフィリングチューブ上
昇式フィラの概略を示す平面図である。

【図２】上記フィリングチューブ上昇式フィラの縦断面
図である。

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

【図４】上記フィラによる充填工程を順次示す作動説明
図である。

【図５】上記フィラによる充填工程を順次説明する流れ
図である。

【符号の説明】

１８ 液バルブ（充填液バルブ） ２４ 昇降手段（サーボモータ） ４０ フィリングチューブ ４２ センサ（液面検知用センサ） ４４ 制御手段（制御装置） ５０ 容器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に挿入されて液体を充填するフィ
   リングチューブと、このフィリングチューブに一体的に
   取付けられ、容器内に充填された液体の液面を検出する
   センサと、上記フィリングチューブおよびセンサを昇降
   させる昇降手段と、フィリングチューブと充填液タンク
   との間に設けられた液バルブと、上記センサからの信号
   が入力されてこの液バルブの開閉を制御する制御手段と
   を備え、上記フィリングチューブを容器の底部付近まで
   挿入して、充填を行ないつつフィリングチューブを上昇
   させ、センサが液面を検知した際に上記制御手段によっ
   て液バルブを閉じ、センサが液面から離れたときに液バ
   ルブを開放することを特徴とするフィリングチューブ上
   昇式フィラ。