JPH06345191A - 充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 広い範囲の運転条件で所定の入味量を得る。 【構成】 充填タンク５０の内室Ｂへ供給した充填液を
循環ポンプ５８を経て外室Ａへ送り、外室Ａの充填液を
隔壁５０ｄ上端部から内室Ｂへオーバフローさせて、循
環液を内外室に常時循環させておく。その際、隔壁５０
ｄ上端部の円周方向長さは十分に長いので、オーバフロ
ーする液厚が小さくて、充填液ノズル５４下端部に対す
る充填液の水頭Ｈが精度よく一定に保持される。また充
填タンク５０の回転速度に応じて充填タンク５０内の充
填液に作用する遠心力が増減し、液面が曲面になり、傾
斜して、水頭が見掛け上増減するが、上部外周壁５０ｃ
と隔壁５０ｄ上端部との間の距離Ｌを小さくしているの
で、自由面の上下差が小さく押えられる。また回転計６
０により充填タンク５０の回転速度を検出し、そのとき
得られる検出信号を制御装置６３へ送り、ここで充填液
の流量の増減及びこれに対応する充填バルブ５６の開弁
時間を演算し、この演算結果に基づいて充填バルブ５６
の開閉時間を制御するので、広い範囲の運転条件で所定
の入味量が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、容器を大気に解放した
状態で充填液を容器内へ所定高さまで充填する充填装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の充填装置を図３〜図５により説明
すると、図３は充填装置１の平面図で、容器（図５の１
５参照）を入口スターホーイル３を経て充填装置１内へ
供給し、容器を時計方向に搬送しながら充填液を容器へ
充填して、出口スターホーイル５から次工程へ排出す
る。

【０００３】なお図中のＡ〜Ｄは後記制御装置へ入力信
号を送出する位置を示し、容器がＡ位置に達したとき
に、後記充填バルブ９を開き、容器がＣ位置に達したと
きに、同充填バルブ９を閉じる。また容器がＢ位置に達
したときに、後記吸引ノズル１３を後記真空ライン１２
へ接続して過量の充填液を排出し、容器がＤ位置に達し
たときに、同吸引ノズル１３を同真空ライン１２から遮
断する。

【０００４】図４は、充填装置１の概略を示す側面図
で、充填装置１は、ロータリジョイント６を中心に複数
の充填バルブ９を配設しており、充填液を供給ライン７
を介して充填タンク８へ供給するようになっている。１
０が充填バルブ９を開閉するバルブ駆動部（バルブ開閉
装置）、１１が操作エア供給弁で、操作エア（圧力空
気）を操作エア供給弁１１→ロータリジョイント６→バ
ルブ駆動部１０へ供給するようになっている。

【０００５】図５は、充填液の容器１５への充填完了状
態を示す縦断側面図で、１５が容器、１６が充填タンク
８の底面に設けた充填バルブ、１７が同充填バルブ１６
内の液通路、１８が上記バルブ駆動部１０の頂部と上記
充填バルブ９の上端ピストン部との間に介装したバルブ
閉方向付勢用ばね、１９が上記ロータリジョイント６か
ら上記バルブ駆動部１０の下部圧力との間の操作エア供
給管に介装した充填バルブ切換弁である。

【０００６】また１３が上記充填タンク８の下面に設け
た吸引ノズルで、同吸引ノズル１３は、容器１５の口部
との間に隙間２０を形成できる太さになっている。１３
ａが同吸引ノズル１３と上記充填バルブ１６との間に形
成した吸引通路、２２が真空ポンプ、１２が同真空ポン
プ２２と上記吸引通路１３ａとを連絡する真空ライン、
２３が同真空ライン１２に介装した真空マニホールド、
２１が同真空ライン１２に介装した真空ライン切換弁で
ある。

【０００７】次に上記図３〜図５に示す充填装置の作用
を説明する。容器１５を入口スターホーイル３を経て充
填装置１へ供給し、容器１５を昇降装置（図示せず）に
より所定高さまで上昇させて、充填タンク８側の充填ノ
ズル１６を容器１５内へ所定高さ位置まで挿入する。そ
して容器１５がＡ位置に達したときに、制御装置からり
充填バルブ切換弁１９へ弁開信号を送って、同充填バル
ブ切換弁１９を開き、操作エアを操作エア供給弁１１→
ロータリジョイント６→バルブ駆動部１０の下部圧力室
へ送って、充填バルブ９をバルブ閉方向付勢用ばね１８
に抗し上昇させ、同充填バルブ９を開いて、充填タンク
８内の充填液を充填ノズル１６の液通路１７を経て容器
１５へ充填する。なお充填量は、後述するように入味量
の正確さを維持するために、吸引ノズル１３の下端部よ
りも高い位置に、即ち、所定の入味量よりも少し多めに
充填する。

【０００８】また容器１５がＣ位置に達したときに、制
御装置から充填バルブ切換弁１９へ弁閉信号を送って、
同充填バルブ切換弁１９を閉じ、充填バルブ９をバルブ
閉方向付勢用ばね１８により下降させ、同充填バルブ９
を閉じて、充填液の容器１５への液充填を終了する。上
記液充填を行っている間に、容器１５がＢ位置に達する
と、制御装置から真空ライン切換弁２１へ弁開信号を送
って、同真空ライン切換弁２１を開き、吸引ノズル１３
内の吸引通路１３ａと真空マニホールド２３とを連通し
て、吸引ノズル１３の下端部よりも高い位置まで充填し
た充填液（所定の入味量よりも少し多めに充填した充填
液）を吸引通路１３ａ→真空ライン切換弁２１→真空マ
ニホールド２３へ排出した後、充填タンク８へ戻す。

【０００９】容器１５内の液面が吸引ノズル１３の下端
部に達すると、その後は、空気を容器１５の口部と吸引
ノズル１３との隙間２０を経て吸引するので、容器１５
内の充填液の高さ（入味量）を吸引ノズル１３の下端部
よりも低くしない。なお制御装置による充填バルブ切換
弁１９及び真空ライン切換弁２１の切換時の判断は、前
記のように容器１５の位置をもって行う外、タイマーで
行う場合もある。また入味量を変更する場合には、吸引
ノズル１３の長さを変更したり、充填タンク８の位置を
変更したりして、吸引ノズル１３の下端部位置を変更す
ることより行う。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記図３〜図５に示す
充填装置には、次の問題があった。即ち、 （１）充填液を容器１５へ一旦余分に充填した後、余分
の充填液を吸引、除去しているので、充填効率が悪く
て、充填に時間がかかる。 （２）吸引、除去した充填液を空気に接触させた後、真
空マニホールド２３を経て充填タンク８へ戻すので、充
填タンク８内の充填液を汚染させる恐れがある。この汚
染を避けるためには、吸引、除去した充填液を廃棄すれ
ばよいが、その場合には、不経済になる。 （３）充填装置の構成が複雑で、製作コストが高くなる
上に、運転コストも高くなる。なお大気解放式の充填装
置は、特に価額の低廉な充填液を充填する際に使用され
るので、充填コストを極力低減する必要がある。

【００１１】本発明は前記の問題点に鑑み提案するもの
であり、その目的とする処は、広い範囲の運転条件で所
定の入味量を得られる。また余分な充填液を充填する必
要がなく、充填効率を向上できて、充填を迅速に行うこ
とができる。また充填タンク内の充填液を汚染させな
い。また構造が簡単で、充填コストを低減できる充填装
置を提供しようとする点にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の充填装置は、ドーナツ形で内部を環状の
隔壁により内室と外室とに分けた回転可能な充填タンク
と、同充填タンクの軸心に配設したロータリジョイント
と、同ロータリジョイントと前記内室とを接続する給液
分岐管と、同ロータリジョイントと給液ポンプとを接続
する給液管と、前記外室の底板に配設した多数の充填ノ
ズルと、同各充填ノズルの液通路をバルブ開閉装置によ
り開閉する充填バルブと、前記内室の充填液を外室へ移
送する循環ポンプと、前記充填タンクの内室の充填液面
を検出する液面計とよりなり、前記充填タンクの隔壁上
端部を外室の充填液を内室へ一様にオーバフローさせる
ように水平に形成し、前記充填タンクの上部を小径にし
て同上部外周壁と前記隔壁上端部との間の距離を小さく
し、前記液面計を前記隔壁上端部によりも下方の充填タ
ンク内に設置している。

【００１３】前記充填装置において、充填タンクの回転
速度を検出する回転計と、同回転計からの検出信号によ
り充填液の流量の増減及びこれに対応する充填バルブの
開弁時間を演算しこの演算結果に基づいて充填バルブの
開閉時間を制御する制御装置とを具えている。

【００１４】

【作用】本発明の充填装置は前記のように構成されてお
り、給液ポンプ→給液管→ロータリジョイント→給液分
岐管→充填タンクの内室へ供給した充填液を循環ポンプ
を経て外室へ送り、外室の充填液を隔壁上端部から内室
へオーバフローさせて、循環液を内外室に常時循環させ
ておく。その際、上記隔壁上端部の円周方向長さは十分
に長いので、オーバフローする液厚が小さくて、充填液
ノズル下端部に対する充填液の水頭が精度よく一定に保
持される。また充填タンクの回転速度に応じて充填タン
ク内の充填液に作用する遠心力が増減し、液面が曲面に
なり、傾斜して、水頭が見掛け上増減するが、タンク上
部外周壁と隔壁上端部との間の距離を小さくしているの
で、自由面の上下差が小さく押えられる。また回転計に
より充填タンクの回転速度を検出し、そのとき得られる
検出信号を制御装置へ送り、ここで充填液の流量の増減
及びこれに対応する充填バルブの開弁時間を演算し、こ
の演算結果に基づいて充填バルブの開閉時間を制御する
ので、広い範囲の運転条件で所定の入味量が得られる。

【００１５】

【実施例】次に本発明の充填装置を図１、図２に示す一
実施例により説明すると、５０が回転可能な充填タンク
で、同充填タンク５０は、全体がドーナツ形で、内部が
環状の隔壁５０ｄにより内室Ｂと外室Ａとに分けてい
る。同隔壁５０ｄの上端部は、水平に形成されている。
また充填タンク５０の上部は、小径になっている。５０
ａが充填タンク５０の底板、５０ｂが下部外周壁、５０
ｃが上部外周壁で、同上部外周壁５０ｃと上記隔壁５０
ｄの上端部との間の距離Ｌが小さくなっている。５０ｅ
が内周壁、５０ｇが天板で、上記隔壁５０ｄの上端部
は、天板５０ｇよりも下方に位置しており、同隔壁５０
ｄの上端部が外室Ａの充填液の液位の上限を決める堰の
役目をしている。

【００１６】５１が充填タンク５０の軸心に配設したロ
ータリジョイント、５２が同ロータリジョイント５１と
上記充填タンク５０の内室Ｂとを接続する給液分岐管、
５３が同ロータリジョイント５１と給液ポンプ（図示せ
ず）とを接続する給液管、５４が充填タンク５０の外室
Ａ側底板５０ａの円周方向等間隔位置に配設した多数の
充填ノズル、５５が同各充填ノズル５４の外筒である。

【００１７】５６が上記各充填ノズル５４の充填バルブ
で、同充填バルブ５６は、天板５０ｆ上に設置したバル
フ開閉装置５７により開閉駆動される。即ち、常時は、
充填バルブ５６がバルフ開閉装置５７内のばねにより下
方に付勢されて、充填ノズル５４が閉じられている。ま
た６３が制御装置で、同制御装置６３からの制御信号に
より電磁弁６２が開かれると、圧力空気が電磁弁６２を
経てバルフ開閉装置５７の下部圧力室へ供給され、充填
ノズル５４がばねに抗し上昇して、充填ノズル５４が開
かれる。

【００１８】５８が内室Ｂの充填液を外室Ａへ送る複数
の軸流循環ポンプで、同循環ポンプ５８は、外室Ａから
容器１５へ充填液を充填するときの全流量を越す容量を
持っている。５９が液面計で、同液面計５９は、内室Ｂ
の充填液の液位が設定値（前記隔壁５０ｄの上端部より
も下の位置）に達したか否かを検出するようになってい
る。図では、同液面計５９に浮子式のものを使用してい
るが、電極式のものでもよい。６０が充填タンク５０の
回転速度を検出する回転計、６１が同回転計６０のブラ
ケットである。

【００１９】バルブ開閉装置５７への圧力空気供給管、
循環ポンプ５８への動力線、液面計５９及び制御装置６
３への信号線は、何れもロータリジョイント５１を介し
てそれぞれの供給源に接続されている。なお６２、６３
は配管で、同配管６２、６３は、充填時に雑菌が入らな
いように無菌空気をマニホールド６４を経て外筒５５内
へ供給する（矢印参照）。同配管６２、６３は、充填タ
ンク５０及び充填ノズル５４の洗浄時にも使用される。
このときには、外筒５５にキャップを被せて、洗浄液を
反矢印方向に流す。

【００２０】次に前記図１、図２に示す充填装置の作用
を具体的に説明する。先ず給液ポンプ（図示せず）によ
り充填液が定置の充填液タンク（図示せず）から給液管
５３→ロータリジョイント５１→給液分岐管５２を経て
充填タンク５０の内室Ｂへ送られて、充填液が内室Ｂの
所定高さ位置まで充填される。このとき、液面計５９か
らの検出信号により上記給液ポンプが制御されて、内室
Ｂの液面高さが所定高さになる。

【００２１】同時に循環ポンプ５８が起動して、内室Ｂ
の充填液が外室Ａへ容器１５に充填する全充填液の流量
を越える流量をもって移送される。外室Ａの液面が上昇
して、隔壁５０ｄの上端部を越えると、充填液が隔壁５
０ｄの上端部から内室Ｂへオーバフローして、内室Ｂへ
戻り、以後、循環を続ける。隔壁５０ｄ上端部の円周方
向長さは、十分に長いので、隔壁５０ｄ上端部を越えて
外室Ａ→内室Ｂへオーバフローする充填液の厚さは小さ
くて、充填ノズル５４の下端部に対する充填液の水頭
（充填ノズル５４下端部と隔壁５０ｄ上端部との間のＨ
参照）が精度よく一定に保持される。

【００２２】この状態で容器１５が図２に示すように充
填ノズル５４の下方へ搬送され、昇降装置（図示せず）
により二点鎖線位置まで上昇して、この上昇位置に保持
される。そして容器１５が所定位置まで回転移動する
と、圧力空気がバルブ開閉装置５７の下部圧力室へ供給
され、充填バルブ５６がバルブ開閉装置５７内のばねに
抗し上昇して、充填ノズル５４が開かれ、充填タンク５
０内の充填液が重力により容器１５内へ流下して、充填
される。

【００２３】充填液が容器１５内に所定の入味量まで充
填されたら、バルブ開閉装置５７への圧力空気の供給が
止められて、充填バルブ５６が下降し、充填ノズル５４
が閉じられて、充填が終了する。入味量は、流量と時間
との積で決まり、流量は、水頭Ｈの平方根に比例する
が、本実施例では、水頭Ｈが精度よく一定に保持される
ので、充填液の容器１５への流量が一定になる。また入
味量が充填バルブ５６の開弁時間により正確に制御され
る。即ち、上記充填タンク５０は、回転するので、回転
速度に応じて充填タンク５０内の充填液に作用する遠心
力が増減し、液面が曲面になり、傾斜して、水頭Ｈが見
掛け上増減するが、液面の傾斜に対しては、タンク上部
外周壁５０ｃと隔壁５０ｄ上端部との間の距離Ｌが小さ
くなっているので、自由面の上下差が小さく押えられ
る。また回転計６０により充填タンク５０の回転速度が
検出され、そのとき得られる検出信号が制御装置６３へ
送られ、流量の増減及びこの流量に対応する充填バルブ
５６の開弁時間が演算され、この時間に基づき充填バル
ブ５６の開閉時間が制御されて、所定の入味量が得られ
る。

【００２４】なお入味量Ｖは、入味量Ｖ＝開弁時間Ｔ×
流量Ｑであり、充填タンク５０が回転していないとき、
及び一定速度で回転しているときの流量Ｑは、実験によ
り求めることができる。回転速度が変化する場合の補正
は、回転していないときの流量Ｑに対して

【００２５】

【数１】

【００２６】を乗ずればよい。ここで、α: 定数、ω:
回転角速度であり、定数αは実験により求めることがで
きる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の充填装置は前記のように給液ポ
ンプ→給液管→ロータリジョイント→給液分岐管→充填
タンクの内室へ供給した充填液を循環ポンプを経て外室
へ送り、外室の充填液を隔壁上端部から内室へオーバフ
ローさせて、循環液を内外室に常時循環させておく。そ
の際、上記隔壁上端部の円周方向長さは十分に長いの
で、オーバフローする液厚が小さくて、充填液ノズル下
端部に対する充填液の水頭が精度よく一定に保持され
る。また充填タンクの回転速度に応じて充填タンク内の
充填液に作用する遠心力が増減し、液面が曲面になり、
傾斜して、水頭が見掛け上増減するが、タンク上部外周
壁と隔壁上端部との間の距離を小さくしているので、自
由面の上下差が小さく押えられる。また回転計により充
填タンクの回転速度を検出し、そのとき得られる検出信
号を制御装置へ送り、ここで充填液の流量の増減及びこ
れに対応する充填バルブの開弁時間を演算し、この演算
結果に基づいて充填バルブの開閉時間を制御するので、
広い範囲の運転条件で所定の入味量を得られる。

【００２８】また前記従来の充填装置のように充填液を
容器へ一旦余分に充填した後、余分の充填液を吸引、除
去する必要がなく、充填効率を向上できて、充填を迅速
に行うことができる。また前記従来の充填装置のように
吸引、除去した充填液を空気に接触させた後、真空マニ
ホールドを経て充填タンクへ戻す必要がなくて、充填タ
ンク内の充填液を汚染させない。

【００２９】また充填装置の構造が簡単で、製作コスト
及び運転コスト（充填コスト）を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の充填装置の一実施例を示す平面図であ
る。

【図２】図１の矢視Ｃ−Ｃ線に沿う縦断側面図である。

【図３】従来の充填装置の平面図である。

【図４】同充填装置の概略を示す側面図である。

【図５】同充填装置の一部を拡大して示す縦断側面図で
ある。

【符号の説明】 ５０ 充填タンク ５０ｃ 充填タンク５０の上部外周壁 ５０ｄ 環状の隔壁 ５１ ロータリジョイント ５２ 給液分岐管 ５３ 給液管 ５４ 充填ノズル ５６ 充填バルブ ５７ バルブ開閉装置 ５８ 循環ポンプ ５９ 液面計 ６０ 回転計 ６３ 制御装置 Ａ 外室 Ｂ 内室 Ｌ 上部外周壁５０ｃと隔壁５０ｄ上端部との間
の距離

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドーナツ形で内部を環状の隔壁により内
   室と外室とに分けた回転可能な充填タンクと、同充填タ
   ンクの軸心に配設したロータリジョイントと、同ロータ
   リジョイントと前記内室とを接続する給液分岐管と、同
   ロータリジョイントと給液ポンプとを接続する給液管
   と、前記外室の底板に配設した多数の充填ノズルと、同
   各充填ノズルの液通路をバルブ開閉装置により開閉する
   充填バルブと、前記内室の充填液を外室へ移送する循環
   ポンプと、前記充填タンクの内室の充填液面を検出する
   液面計とよりなり、前記充填タンクの隔壁上端部を外室
   の充填液を内室へ一様にオーバフローさせるように水平
   に形成し、前記充填タンクの上部を小径にして同上部外
   周壁と前記隔壁上端部との間の距離を小さくし、前記液
   面計を前記隔壁上端部によりも下方の充填タンク内に設
   置したことを特徴とする充填装置。
2. 【請求項２】 前記充填タンクの回転速度を検出する回
   転計と、同回転計からの検出信号により充填液の流量の
   増減及びこれに対応する充填バルブの開弁時間を演算し
   この演算結果に基づいて充填バルブの開閉時間を制御す
   る制御装置とを具えていることを特徴とした請求項１記
   載の充填装置。