JP2009029448A - 充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧タンクを用いない充填装置でもエア抜きを可能にし、しかも、無駄にする液量を少なくする。
【解決手段】この充填装置は、充填液を貯留する充填液タンク２と、充填液タンク２から充填ノズル４へ充填液を送る充填液通路と、この充填液通路の連通遮断を行う充填バルブ６を備えており、前記充填ノズル４に、バキュームヘッダ１４に取り付けられたエア抜き用カップ１２を装着し、前記バキュームヘッダ１４をバキューム配管１６を介して接続された真空ポンプ２０で吸引し、圧力センサ２２によって真空状態を確認した後、充填バルブ６を開放する。バキュームで吸引することにより、充填液通路内のエアが、充填液とともに短時間で外部へ排出される。
【選択図】図１

Description

本発明は充填装置に係り、特に、生産運転を開始する前に、この装置内の充填液通路等に停留しているエアを排出するエア抜き作業を行うようにした充填装置に関するものである。

容器内に液体を充填する充填装置は、通常、充填液を貯留する貯液タンクから充填液通路を介して充填バルブおよび充填ノズルを有する充填機構に充填液を送り、この充填バルブを開閉することにより充填ノズルから容器内に液体の充填を行うようになっている。

前記充填装置で、生産運転の開始時に、貯液タンクから充填液通路内に充填液を供給すると、充填液通路内を流れる充填液がこの通路内に停留しているエアを巻き込んでしまうため、充填ノズルから吐出される最初の充填液は気泡が混在した状態になってしまう。このような気泡が混在している充填液をタイマー充填や流量式充填で容器に充填すると、液中に含まれている気泡の部分も充填液と判断されてしまうため、充填量に誤差を生じてしまう。そこで、従来から、充填装置の生産運転を開始する前に、充填液通路内のエア抜き作業を行うようにしている。

通常、貯液タンクから充填バルブまでの配管内に気泡が混在した液体がある場合には、充填ノズルを通して配管の外部へ放出するようにしないと、液中の気泡を抜くことができない。そのため従来の充填装置では、充填バルブを繰り返し開閉しながら、充填液を充填ノズルから吐出させてエア抜き作業を行っている。そして、前記エア抜き作業で吐出した充填液は廃棄している。

前述のように通常の充填時と同じ方向に充填液を流し、充填ノズルから充填液を吐出してエア抜きを行う従来の充填装置では、高価な充填液の場合であっても多量に廃棄しなければならず、無駄が多いという問題があった。

そこで、エア抜き作業を行っても大量の充填液を廃棄する必要のない充填装置が提案された（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載された発明の構成について簡単に説明する。充填液を貯留するメインタンク２は、第１給液通路４を介して貯液タンク６に接続されている。この第１給液通路４には第１開閉バルブ８が設けられており、メインタンク２から貯液タンク６に給液する際にはこの第１開閉バルブ８を開放し、給液を停止するときには閉鎖する。

前記メインタンク２は、第１加圧手段１０が接続されて所定の圧力で加圧されている。また、貯液タンク６は、第２加圧手段１２が接続されて所定の圧力で加圧されている。この特許文献１の発明の構成では、メインタンク２内に貯液タンク６内よりも高圧が付加されるように圧力が設定されている。

貯液タンク６の下流側に、充填通路１３を介して充填機構１４が接続されている。この充填機構１４は、充填バルブ１６の開閉によって充填ノズル１８から容器内に充填を行う。充填流量はフローメータ２０によって計測され、その計測信号が制御装置に入力されており、所定の充填量になると充填バルブ１６を閉鎖して充填が終了する。

この充填装置には、充填ノズル１８に着脱可能な洗浄カップ２２が設けられており、エア抜きを行う際にこの洗浄カップ２２を利用するようになっている。また、前記第１給液通路４の第１開閉バルブ８よりも上流側と、前記洗浄カップ２２の下部側との間が、第２給液通路２４によって連通されている。この第２給液通路２４には、第２開閉バルブ２６が設けられている。さらに、第２給液通路２４には、ドレンバルブ２８を介してドレン通路３０が接続されている。

以上の構成に係る充填装置で、生産運転を開始する前に、貯液タンク６よりも下流側の充填通路１３および充填バルブ１６内のエア抜きを行う場合には、洗浄カップ２２を液密を保持した状態で充填ノズル１８に装着し、第１給液通路４の第１開閉バルブ８を閉じ、第２給液通路２４の第２開閉バルブ２６を開放し、さらに、充填機構１４の充填バルブ１６も開放する。

前記メインタンク２には、第１加圧手段１０によって貯液タンク６内の圧力（第２加圧手段１２の圧力）よりも高圧がかけられており。メインタンク２内の充填液は、第２給液通路２４を通って、洗浄カップ２２の底面側から充填ノズル１８内に入り、充填バルブ１６および充填通路１３内を、充填時と逆方向に流れ、貯液タンク６内に排出される。排出される充填液は充填通路１３および充填バルブ１６内に停留していた気泡を含んでいるが、貯液タンク６は充填液を貯留できる大きな容積を有しており、気泡を含んだ充填液は貯液タンク６内で気泡と充填液とに分離される。

このように特許文献１に記載された発明に係る充填装置では、充填ノズル１８から逆向きに充填液を供給することにより、充填ノズル１８から貯液タンク６までの間の通路内に停留していたエアを貯液タンク６内に排出することができ、しかも、エア抜き作業で廃棄する充填液は、第２給液通路２４内と洗浄カップ２２内に残留する僅かの量で済むので、高額な液体のロスを少なくすることができる。
特許第３９１８６２６号公報（第１−５頁、図１）

特許文献１に記載された発明に係る充填装置は、メインタンク２および貯液タンク６を密閉し、圧力をかけた状態で充填を行う装置であり、前記構成は、貯液タンクに圧力をかけないタイプの充填装置には適用できない。また、充填液を充填ノズル側から逆方向に流して貯液タンクに流入させる構成なので、エア抜きをしにくい構造の充填バルブを用いている場合には、貯液タンクに大量の充填液を流入させなければならず大容量の貯液タンクを必要とするという問題があった。

本発明は、充填液を貯留する充填液タンクと、充填液を吐出する充填ノズルと、充填液タンクから充填ノズルへ充填液を送る充填液通路と、この充填液通路を連通遮断する充填バルブとを備えた充填装置において、前記充填ノズルに気密を保持して装着される密封手段と、この密封手段に接続手段を介して接続される真空手段とを設け、充填を開始する前に、前記密封手段を充填ノズルに接続し、充填バルブを開放して前記真空手段により吸引することにより、充填液タンクから前記充填液通路内に充填液を流通させてエア抜きを行うことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、前記真空手段が、内部を真空状態にしたタンクであることを特徴とするものである。

本発明の充填装置は、エア抜きをする際には真空手段によって吸引して、充填液タンクから充填ノズルへと充填液を流通させるようにしているので、密閉した加圧タンクを備えた充填装置でなくともエア抜きが可能である。また、エア抜き時の充填液の消費量を極めて少なくすることができ、充填液を大量に廃棄する必要がなく、経済的である。しかも、従来の方法ではエア抜きが困難な構造の充填バルブでも、確実にエア抜きを行うことができる。

充填液を貯留する充填液タンクと、容器内に充填液を充填する充填ノズルと、充填液タンクから充填ノズルへ至る充填液通路の連通遮断を行う充填バルブとを備えており、さらに、充填ノズルを液密を保持した状態で密封する密封手段と、この密封手段に接続されて充填ノズル側から吸引する真空手段を設けるという構成により、加圧しない開放型のタンクを用いた充填装置でもエア抜きを行うことが可能であり、しかも、エア抜き時に無駄になる充填液の量を少なくするという目的を達成することができる。

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装置を簡略化して示す構成図である。この充填装置は、充填液タンク２と充填ノズル４と前記充填液タンク２から充填ノズル４へ至る充填液通路を開閉する充填バルブ６とを備えている。この実施例に係る充填装置では、充填バルブ６を収容するハウジング８の下端に一体的に充填ノズル４が設けられている。充填液タンク２の下面に給液管１０の一端が接続され、他端が前記充填バルブ６のハウジング８に接続されており、この給液管１０および充填バルブ６のハウジング８内部に充填液通路が形成されて、充填ノズル４に連通している。

次に、前記構成に係る充填装置の、充填液タンク２から充填ノズル４へ至る充填液通路（充填バルブ６のハウジング８内の通路も含む）内に停留しているエアを排出するエア抜きシステムの構成について説明する。複数本（この実施例では４本）の充填ノズル４にそれぞれ装着する密封手段（エア抜き用カップ１２）が、バキュームヘッダ１４に連結されている。充填ノズル４が設けられたバルブハウジング８と、バキュームヘッダ１４のいずれか一方または双方が昇降できるようになっており、生産運転の開始前に前記充填液通路内のエア抜きを行う際に、各エア抜き用カップ１２を充填ノズル４に気密を保持した状態で装着し、その後の、運転開始時には、エア抜き用カップ１２を容器等に干渉しない位置に退避させる。

バキュームヘッダ１４は、バキューム配管１６を介して、真空手段（モータ１８により駆動される真空ポンプ２０）に接続されており、バキュームヘッダ１４内を真空吸引することができる。バキューム配管１６の途中に圧力センサ２２が設けられており、バキュームヘッダ１４を真空吸引しているときの真空レベルを検出しており、バキュームヘッダ１４内が所定の真空圧に到達したことを検出する。なお、前記バキューム配管１６には、前記圧力センサ２２の他に、セパレータ２４、フィルタ２６等が設けられており、また、バキュームヘッダ１４とセパレータ２４の間、セパレータ２４と圧力センサ２２の間、また、フィルタ２６と真空ポンプ２０との間にそれぞれ開閉バルブ２８、３０、３２が設けられている。さらに、前記バキュームヘッダ１４およびセパレータ２４にはそれぞれ排液バルブ３４、３６が設けられており、充填装置の充填液通路から吸引された充填液は、これらの排液バルブ３４、３６から外部に排出される。

前記エア抜きシステムの作動について説明する。各充填ノズル４にそれぞれエア抜き用カップ１２を装着し、気密を保持した状態で各充填ノズル４をバキュームヘッダ１４に接続する。次に、モータ１８により真空ポンプ２０を駆動してバキュームヘッダ１４内を真空引きする。真空引きをしている間バキューム配管１６に設けられた圧力センサ２２によって真空レベルを検出しており、所定の真空圧に到達したことを圧力センサ２２が検知した後、充填装置の充填液通路を連通遮断する充填バルブ６を開放する。

充填バルブ６を開放すると、バキュームヘッダ１４は、エア抜き用カップ１２から充填ノズル４を介して充填装置の充填液通路（給液管１０およびバルブハウジング８の内部の通路）に連通する。すると、充填液通路内はバキュームにより吸引され、充填液とともに充填液通路内に停留していたエアが排出される。従来の構成のように真空引きをしないで単に充填バルブを開放して充填液を放出する場合には、充填液通路内のエアを排出するために、多量の充填液を流通させる必要があるが、真空引きすることにより、短時間で充填液通路内のエアを排出することができるので、放出される充填液の量が少なくてすみ、無駄を減らすことができる。なお、バキュームヘッダ１４に吸引された充填液は、排液バルブ３４を介して排出される。また、バキューム配管１６内に流入した充填液は、セパレータ２４によって分離され、排液バルブ３６によって排出される。

図２は、真空吸引により充填液通路内のエア抜きを行うことができる充填装置の第２の実施例を示す側面図である。前記第１実施例では、バキュームヘッダ１４を介して充填ノズル４を電動の真空ポンプ２０に接続して、充填液通路内を吸引するようにしているが、この第２実施例では、真空引きをして内部を真空化したバキュームタンク１００を充填ノズル１０４に接続して、充填液通路内を吸引するようにしている。図３は、前記バキュームタンク１００を真空化するための構成を示す図である。

この実施例の充填装置は、開放型の充填液タンク１０２の底面に、充填バルブ１０６のハウジング１０８が直接取り付けられている。ハウジング１０８内の充填バルブ１０６の下流側にホース１４０が接続され、その下流端に、鉛直方向を向けた充填ノズル１０４が接続されている。この実施例では、充填ノズル１０４が昇降可能になっており、下方に液体が充填される容器（図示せず）が供給されると、この充填ノズル１０４を下降させてびん口に接近させ、前記充填バルブ１０６を開放して充填を行う。

前記充填バルブ１０６のハウジング１０８内部に形成された通路およびホース１４０内の通路から成る充填液通路によって、充填液タンク１０２と充填ノズル１０４とが接続されており、この充填液通路内を、前記バキュームタンク１００によって吸引する。充填ノズル１０４とバキュームタンク１００とを接続するチューブ（この実施例では内部が目視できるテフロン（登録商標）チューブ１４２を使用している）の一端に、密封手段（ノズルアダプタ）１４４が取り付けられている。このノズルアダプタ１４４は、充填ノズル１０４の先端開口部に装着して、充填ノズル１０４内とテフロン（登録商標）チューブ１４２とを気密を保持して連通する。テフロン（登録商標）チューブ１４２の他端側は、バキュームタンク１００に取り付けられているカプラ１４６を介してバキュームタンク１００に連結される。

前記バキュームタンク１００には、外部との接続用のカプラ１４６が取り付けられており、バキュームタンク１００の内部とカプラ１４６の間の通路はハンドバルブ１４８によって連通遮断できるようになっている。バキュームタンク１００内を真空引きして真空化する場合には、図３に示すように、カプラ１４６に真空用エジェクタ１５０を連結する。真空用エジェクタ１５０の吸引用の入口側配管１５２に真空用圧力計１５４が設けられており、真空用エジェクタ１５０によってバキュームタンク１００の真空化を行っている間、入口側配管１５２内の圧力を測定している。

第２実施例に係る充填装置のエア抜きを行う工程について説明する。先ず、バキュームタンク１００を真空引きしてタンク１００内を真空化する。この場合には、真空用エジェクタ１５０の吸引用の入口側配管１５２をバキュームタンク１００のカプラ１４６に連結し、ハンドバルブ１４８を開放する。真空用エジェクタ１５０に矢印方向から加圧エアを吹き込んで内部を減圧し、吸引用入口側配管１５２を介してバキュームタンク１００内を吸引する。真空用圧力計１５４によって真空度を測定し、バキュームタンク１００内を所定の真空圧にする。所定の真空圧に到達した後、ハンドバルブ１４８を閉じて、バキュームタンク１００のカプラ１４６から真空用エジェクタ１５０を外す。

バキュームタンク１００を真空化した後、接続用のテフロン（登録商標）チューブ１４２の一端に取り付けられているノズルアダプタ１４４を充填ノズル１０４の先端に接続する。また、テフロン（登録商標）チューブ１４２の他端を、バキュームタンク１００のカプラ１４６に連結して、充填装置の充填液通路とバキュームタンク１００内を連通可能な状態にする。次に、ハンドバルブ１４８を開いて、テフロン（登録商標）チューブ１４２、充填ノズル１０４およびホース１４０を含む充填バルブ１０６までの配管内を真空状態にする。

続いて、充填バルブ１０６を開放して、充填装置内の充填液通路のエア抜き行う。真空タンク１００内のバキュームによって吸引することにより、充填バルブ１０６が収容されたハウジング１０８内の通路、ホース１４０および充填ノズル１０４から成る充填液通路内のエア抜きが行われる。バキュームにより吸引することにより、エアが抜けにくい構造の充填バルブの場合でも、短時間で確実にエアを抜き出すことができる。しかも短時間であるからエアとともに吸引される充填液の量も極めて少量で済む。なお、この実施例では、充填バルブ１０６の開放時間は予め設定されており、設定時間が経過すると自動的に閉鎖するようになっている。この充填バルブを開放している時間の設定は、テフロン（登録商標）チューブ１４２内に充填液が流れたことを目視により確認することにより決定する。

充填装置内のエア抜きを終了した後、ノズルアダプタ１４４を充填ノズル１０４から取り外す。充填ノズル１０４に気密を保持して装着されていたノズルアダプタ１４４を取り外すと、バキュームタンク１００内の残負圧で、テフロン（登録商標）チューブ１４２内に残っている充填液もバキュームタンク１００内に吸引される。

充填装置内のエア抜きを行う構成を簡略化して示す構成図である。（実施例１） バキュームタンクを用いて充填装置のエア抜きを行う場合の構成を示す図である。（実施例２） バキュームタンクの真空化を行う構成を示す図である。

符号の説明

２ 充填液タンク
４ 充填ノズル
６ 充填バルブ
１２ 密封手段（エア抜き用カップ）
１４ 接続手段（バキュームヘッダ）
１６ 接続手段（バキューム配管）
２０ 真空手段（真空ポンプ）
１００ 真空手段（バキュームタンク）
１０２ 充填液タンク
１０４ 充填ノズル
１０６ 充填バルブ
１４２ 接続手段（テフロン（登録商標）チューブ）
１４４ 密封手段（ノズルアダプタ）

Claims (2)

1. 充填液を貯留する充填液タンクと、充填液を吐出する充填ノズルと、充填液タンクから充填ノズルへ充填液を送る充填液通路と、この充填液通路を連通遮断する充填バルブとを備えた充填装置において、
   前記充填ノズルに気密を保持して装着される密封手段と、この密封手段に接続手段を介して接続される真空手段とを設け、充填を開始する前に、前記密封手段を充填ノズルに接続し、充填バルブを開放して前記真空手段により吸引することにより、充填液タンクから前記充填液通路内に充填液を流通させてエア抜きを行うことを特徴とする充填装置。
2. 前記真空手段が、内部を真空状態にしたタンクであることを特徴とする請求項１に記載の充填装置。

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