JP3457698B2 - Filling device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、容器例えば瓶に一定量
の液体を自動的に注入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４により説明
すると、図３の１が外筒で、同外筒１の上下略中央部を
液体タンクａの底板に取付けている。同外筒１内は、そ
の上半部が大径上部２、下半部が小径下部３になってお
り、大径上部２の壁には、液体タンクａ内の液体が流入
する流入窓４が設けられている。 【０００３】５が上記小径下部３の上部内に摺動自在に
嵌挿した内筒で、同内筒５の上端部は、上記外筒１の大
径上部２と小径下部３との間に形成した段部６の上面に
当接する弁体７になっている。また同内筒５の下部に
は、液体の流入窓８が設けられている。また上記弁体７
の上面と上記外筒１の上端に設けたキャップ部９との間
には、コイル状スプリング１０が介装されており、同コ
イル状スプリング１０により弁体７が常時下方へ付勢さ
れて、段部６に当接している。 【０００４】１１がピストンで、同ピストン１１の上部
は、外筒１の小径下部３の内面に摺動自在に接触してお
り、ピストン１１が上昇すると、ピストン１１の上端部
が内筒５の下端部に当接して、内筒５（弁体７）を上昇
させる。このピストン１１の下端部は、外筒１の小径下
部３によりも下方に位置し、同ピストン１１の下端部に
は、瓶口に当接する水平フランジ１２が設けられてい
る。 【０００５】１３が上記外筒１の小径下部３の上下略中
間部に設けた突条部、１３’が同突条部１３の下面と上
記水平フランジ１２の上面との間に介装したコイルスプ
リングで、同コイルスプリング１３’により上記ピスト
ン１１が常時下方へ付勢されている。１４が上記水平フ
ランジ１２の中央部に垂下状態に取付けた液体導入管
で、同液体導入管１４の下端部は、開口しており、この
部分が瓶内に進入する。 【０００６】１５が空気抜き管で、同空気抜き管１５
は、上記外筒１のキャップ部９を上下方向に貫通して、
同キャップ部９に固定され、上端部が液体タンクａ内の
液体の上方に開口している。また同空気抜き管１５は、
内筒５（弁体７）とピストン１１と液体導入管１４との
中心部を上下方向に貫通しており、同空気抜き管１５の
下端部には、上記液体導入管１４の下端開口部を開閉す
る開閉弁１６が設けられている。 【０００７】図４の１８が上記液体導入管１４の下部内
面に取付けた補助導入管で、同補助導入管１８と上記空
気抜き管１５との間には間隙がある。また１９が同補助
導入管１８の一側部に設けた縦長の液体流出孔、１７が
同液体流出孔１９に対向して上記空気抜き管１５に設け
た空気抜き孔で、同空気抜き孔１７は、補助導入管１８
に連通しているが、空気抜き管１５と補助導入管１８と
の間隙には連通していない。 【０００８】次に前記図３、図４に示す従来の充填装置
の作用を説明する。図３は、弁体７が段部６に当接して
おり、液体タンクａ内の液体が外筒１の流入窓４から外
筒１内の弁体７上方まで流入した状態を示している。こ
の状態から、空瓶が上昇すると、瓶口がフランジ１２に
当接して、ピストン１１と液体導入管１４とがコイルス
プリング１３’に抗して上昇する。 【０００９】この時点では、空気抜き管１５に設けた空
気抜き孔１７及び補助導入管１８に設けた液体流出孔１
９が閉じているので、外筒１の小径下部３内の液体が圧
縮されて昇圧する。ピストン１１がさらに上昇すると、
ピストン１１の上端部と内筒５の下端部とが当接し、そ
れからは内筒５（弁体７）がコイル状スプリング１０に
抗して上昇して、内筒５の流入窓８が外筒１の大径上部
２内に開口する。 【００１０】このとき、外筒１の小径下部３内の圧力が
高いため、外筒１の大径上部２内の液体が内筒５の流入
窓８を通って小径下部３内へ勢いよく入る。またこのと
き、補助導入管１８の一側部に設けた縦長の液体流出孔
１９は、瓶内に既に入っているので、液体が小径下部３
内→ピストン１１内→補助導入管１８→流出孔１９を経
て瓶内へ急速に流入する。 【００１１】一方、液体の瓶内への流入が急速なため、
瓶内の空気も、空気抜き孔１７から空気抜き管１５→液
体タンクａ内の液体上方の気相部へ急速に排出される。
このとき、空気抜き管１５内に液体等が残留していて
も、これが空気排出の勢いで液体タンクａへ戻される。
そして瓶内の液体が一定量に達すると、瓶は下降する。
そのため、前記各部分が前記とは逆の作用を行って、旧
位置に戻る。それからも同じ動作が繰り返し行われて、
液体が瓶へ次々に充填される。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】前記図３、図４に示す
従来の充填装置は、「空気抜き管１５内に液体が侵入し
て、これが瓶内の空気の排出を妨げて、液体の注入を阻
止して、充填時間が長くなる」という欠点を除去するた
めに提案されたものであるが、次の問題がある。即ち、 （１）シリンダ室の上部を形成する内筒５（弁体７）
は、コイル状スプリング１０により常時下方へ付勢され
て、逆止弁を形成しているが、高速充填装置では、ピス
トン１１の上昇速度が速いので、外筒１の小径下部３に
形成されるシリンダ室の液圧が急速且つ過大に上昇し
て、内筒５（弁体７）が持ち上げられ、シリンダ室内の
液体が液体タンクａ内へ逆流して、充填効率及びシリン
ダ室内の加圧効果が減少する。 （２）空気抜き管１５の下端部に設けた開閉弁１６と液
体導入管１４との接触面にシール部材がないため、非充
填工程時にシリンダ室内の液が漏洩するという問題があ
った。 【００１３】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、充填時間を短縮できる。
また液体を容器内へ泡立ちなく円滑に流入させることが
できる。さらに非充填工程時にシリンダ室からの液体漏
れを防止できる充填装置を提供しようとする点ある。 【００１４】 【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、液体タンクに固定した大径
上部と同大径上部に連なる小径下部とを有し上記液体タ
ンク内の液体を常時流入させる液体流路孔を同大径上部
に設けた外筒と、上部に設けたストッパと胴部に設けた
液体流路孔と下部に設けた液体導入管と下面に設けたシ
ール部材付き座板とを有し前記外筒の小径下部内にシー
ル部材を介して摺動自在に嵌挿したシリンダと、前記外
筒の上部に固定し且つ同外筒の天板と前記シリンダと前
記液体導入管と前記座板とを上下方向に貫通して上端部
が前記液体タンク内の液体の上方に開口するとともに下
部に開閉弁を設けた空気抜き管と、同空気抜き管に固定
するとともに前記シリンダ内に摺動自在に嵌挿したピス
トンと、前記シリンダと前記外筒との間に介装して同シ
リンダを常時下方へ付勢するスプリングとを具え、同ス
プリングにより前記シリンダを下降させて前記ストッパ
に当接させたときに、同シリンダの液体流路孔を前記小
径部内のシール部材により閉じ、同シリンダが容器によ
り上昇させられたときに、同シリンダの液体通路孔を前
記外筒の大径上部に開口させて前記液体タンクに連通さ
せるように構成している。 【００１５】 【作用】本発明の充填装置は前記のように構成されてお
り、容器例えば瓶が上昇すると、瓶口がセンタリングカ
ップを介して座板に当接して、同座板が持ち上げられ、
シリンダと液体導入管とが共に上昇して、同液体導入管
の下部が開閉弁から離れて、液体出口と空気入口とが同
時に開く。ここでシリンダ室に溜まっていた液体がピス
トンにより押されて、瓶内に強制的に流れ出す。瓶がさ
らに上昇すると、シリンダの液体流路孔がシール部材の
上側に移って、外筒の大径上部内に開口し、液体タンク
に連通して、液体タンク内の液体が外筒の液体流路孔→
シリンダの液体流路孔→シリンダ室→液体導入管→液体
出口→瓶内へ重力により流入して、充填される。上記充
填の過程で液体に置き換えられる瓶内の空気は、空気入
口→空気抜き管→液体タンク内の気相部（空気層）へ排
出されて、瓶内の気圧が上昇せず、従って液体の瓶内へ
の流入が妨げられない。瓶内の液面が液体導入管の下端
部に達すると、瓶内上部に空気を閉じ込めた状態で液体
は空気抜き管内に進入して、上昇し、上面が液体タンク
内の液面に達すると、液体の瓶内への流入が停止する。
一定の充填時間後、瓶が下降を始めると、前記各部分が
前記とは逆の作用を行う。即ち、先ずシリンダの液体流
路孔がシール部材の下側に移り、閉じられて、液体タン
クからシリンダ室内への液体の流入が止まる。シリンダ
がさらに下降すると、シリンダ室の体積が拡大して、シ
リンダ室内及び瓶内の圧力が負圧になり、空気抜き管内
の残留液が瓶内に吸い出される。瓶がさらに下降する
と、液体導入管の下部が開閉弁に当接して、液体出口及
び空気入口が閉じられ、次いでシリンダの上部のストッ
パがピストンに当接して、シリンダの下降が止まり、セ
ンタリングカップのみが下降し、センタリングカップが
定位置まで下降すると、瓶口がセンタリングカップから
離れる。 【００１６】 【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、図１の２０が上端部に天板を
有する外筒で、同外筒２０は、その上下略中央部に設け
たフランジにより液体タンク４０の底板に取付けられて
いる。２０ａが同外筒２０の大径上部、２０ｂが同外筒
２０の小径下部で、大径上部２０ａには、液体タンク２
０の液体を進入させる液体流路孔２０ｃが設けられてい
る。 【００１７】２１が上部を上記外筒２０の小径下部２０
ｂ内に摺動自在に嵌挿したシリンダ、２１３が同シリン
ダ２１の外周面に設けたシール部材、２０１が上記外筒
２０の内周面に設けたシール部材、２１ａが上記シリン
ダ２１のうち上記シール部材２１３の上側の部分に設け
た液体流路孔、２１１がリング状のストッパで、同スト
ッパ２１１は、上記シリンダ２１の上端部内周面に止め
輪により取付けられている。２２が液体導入管で、同液
体導入管２２は、上記シリンダ２１の下端部にロックナ
ット２３により取付けられている。 【００１８】２１２がスプリングで、同スプリング２１
２は、上記シリンダ２１の下部外周面に設けたフランジ
と上記外筒２０の胴部外周面に設けた段部との間に介装
されて、上記シリンダ２１が下方へ付勢されており、常
時は、上記ストッパ２１１が後述するピストン２８の上
面に当接する位置まで下降している。このとき、上記液
体流路孔２１ａは、上記シール部材２０１の下方に位置
している。 【００１９】２４が瓶に充填する液体の液面高さを調整
するためのスペーサ、２５が座板で、同座板２５は、上
記スペーサ２４に取付けられ、同座板２５の内周面に
は、シール部材２５１が取付けられ、同シール部材２５
１が上記液体導入管２２の外周面に接触している。２６
が上昇してくる瓶を中心部に案内するセンタリングカッ
プ、２６１が同センタリングカップ２６を保持する保持
筒、２７２が上記ロックナット２３に固定したガイドリ
ングで、上記センタリングカップ２６と上記保持筒２６
１とは、上部を上記ガイドリング２７２により、下部を
後述する空気抜き管２７により、それぞれ案内されて、
上下方向に摺動可能である。またセンタリングカップ２
６の下面中央部には、瓶口をシールするリング状のシー
ル部材２６２が設けられている。 【００２０】２７が空気抜き管で、同空気抜き管２７の
上部は、上記外筒２０の天板を上下方向に貫通して、ロ
ックリング２７１により同外筒２０に固定され、同空気
抜き管２７の上端部は、液体タンク４０内の液体４１上
方の気相部に開口し、同空気抜き管２７の下部は、外筒
２０とシリンダ２１と液体導入管２２とスペーサ２４と
座板２５とセンタリングカップ２６を貫通して、同空気
抜き管２７の最下端部には、開閉弁２７１（上面が液体
導入管２２の下端部に離接してこれを開閉する開閉弁２
７１）が固定されている。同開閉弁２７１は、シール部
材２７２を具えている。なお上記空気抜き管２７の上部
は、外筒２０に対して同心、下部は細くなって外筒２０
に対して偏心している。 【００２１】２８が上記シリンダ２１の内周面にシール
部材２８１を介して摺動自在に嵌挿されたピストンで、
同ピストン２８の内周面は、上記空気抜き管２７に固定
されている。４１が充填用液体、４２が液体タンク４０
内の気相部（空気層）、４３が液体を充填する瓶であ
る。このように本発明の充填装置は、液体タンク４０に
固定した大径上部２０ａと同大径上部２０ａに連なる小
径下部２０ｂとを有し上記液体タンク４０内の液体を常
時流入させる液体流路孔２０ｃを同大径上部２０ａに設
けた外筒２０と、上部に設けたストッパ２１１と胴部に
設けた液体流路孔２１ａと下部に設けた液体導入管２２
と下面に設けたシール部材２５２付き座板２５とを有し
前記外筒２０の小径下部２０ｂ内にシール部材２１３を
介して摺動自在に嵌挿したシリンダ２１と、前記外筒２
０の上部に固定し且つ同外筒２０の天板と前記シリンダ
２１と前記液体導入管２２と前記座板２５とを上下方向
に貫通して上端部が前記液体タンク４０内の液体４１の
上方に開口するとともに下部に開閉弁２７１を設けた空
気抜き管２７と、同空気抜き管２７に固定するとともに
前記シリンダ２１内に摺動自在に嵌挿したピストン２８
と、前記シリンダ２１と前記外筒２０との間に介装して
同シリンダ２１を常時下方へ付勢するスプリング２１２
とを具え、同スプリング２１２により前記シリンダ２１
を下降させて、前記ストッパ２１１に当接させたときに
は、同シリンダ２１の液体流路孔２１ａを前記小径部２
０ｂ内のシール部材２１３により閉じ、同シリンダ２１
が容器例えば瓶４３により上昇させられたときには、同
シリンダ２１の液体通路孔２１ａを前記外筒２０の大径
上部２０ａに開口させて、前記液体タンク４０に連通さ
せるように構成している。 【００２２】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。容器台（図示せず）により瓶４３
が上昇すると、瓶口がセンタリングカップ２６の円錐面
により案内されて、シール部材２６に当接して、瓶４３
内が外気に対して遮断される（図２（Ａ）参照）。瓶４
３がさらに上昇すると、センタリングカップ２６の上面
が座板２５に当接して、同座板２５が持ち上げられ、ス
ペーサ２４とロックナット２３とシリンダ２１と液体導
入管２２とが共に上昇して、同液体導入管２２の下部が
開閉弁２７１のシール部材２７２から離れて、液体出口
２２ａと空気入口２７ａとが同時に開く。ここでシリン
ダ室２１に溜まっていた液体がピストン２８により押さ
れて、瓶４３内に強制的に流れ出す（図２（Ｂ）参
照）。 【００２３】瓶４３がさらに上昇すると、シリンダ２１
の液体流路孔２１ａがシール部材２０１の上側に移っ
て、外筒２０の大径上部２０ａ内に開口し、液体タンク
４０に連通して、液体タンク４０内の液体４１が外筒２
０の液体流路孔２０ｃ→シリンダ２１の液体流路孔２１
ａ→シリンダ室２１ｂ→液体導入管２２→液体出口２２
ａ→瓶４３内へ重力により流入して、充填される（図２
（Ｃ）参照）。 【００２４】上記充填の過程で液体に置き換えられる瓶
４３内の空気は、空気入口２７ａ→空気抜き管２７→液
体タンク４０内の気相部（空気層）へ排出されて、瓶４
３内の気圧が上昇せず、従って液体の瓶４３内への流入
が妨げられない。瓶４３内の液面が液体導入管２２の下
端部に達すると、瓶４３内上部に空気を閉じ込めた状態
で液体は空気抜き管２７内に進入して、上昇し、上面が
液体タンク４０内の液面に達すると、液体の瓶４３内へ
の流入が停止する。 【００２５】一定の充填時間後、瓶４３が下降を始める
と、前記各部分が前記とは逆の作用を行う。即ち、先ず
シリンダ２１が瓶４３と共に下降し、シリンダ２１の液
体流路孔２１ｃがシール部材２０１の下側に移り、同液
体流路孔２１ｃが閉じられて、液体タンク４０からシリ
ンダ室２１内への液体の流入が止まる。 【００２６】シリンダ２１がさらに下降すると、シリン
ダ室２１ｂの体積が拡大する。そのため、シリンダ室２
１ｂ内及び瓶４３内の圧力が負圧になって、空気抜き管
２７内の残留液が瓶４３内へ吸い出される。瓶４３がさ
らに下降すると、液体導入管２２の下部が開閉弁２７１
のシール部材２７２に当接して、液体出口２２ａ及び空
気入口２７ａが閉じられ、次いでシリンダ２１の上部の
ストッパ２１１がピストン２８に当接して、シリンダ２
１の下降が止まり、センタリングカップ２６のみが下降
し、センタリングカップ２６が定位置まで下降すると、
瓶口がセンタリングカップ２６から離れる。 【００２７】このように液体導入管２２がシール部材２
７２に接触したときに、空気抜き管２７内には、残留液
が全くない。従って次回の液体充填時には、初めから液
体流入を妨げる要因が存在しない。なお前記スペーサ２
４は、瓶内の液面高さを調整するためのもので、調節の
必要がない装置では、スペーサ２４を省略できる。 【００２８】 【発明の効果】本発明の充填装置は前記のように充填工
程の終わりの容器下降時に、シリンダを下降させ、シリ
ンダの液体流路孔をシール部材の下側に移し、同流体流
路孔を閉じて、液体タンクからシリンダ内への液体の流
入を止め、それからもシリンダを下降させ、シリンダ室
の体積を拡大させて、シリンダ室内及び容器内の圧力を
負圧にして、空気抜き管内の残留液を容器内へ吸い出す
ので、次の充填工程では、最初から空気抜き管の残留液
により液体流入を邪魔されることがなくて、充填時間を
短縮できる。なお実験によれば、１８０ｍｌ瓶の場合、
液体が所定速度で流入を始めるまでの時間は、空気抜き
管の残留液抜きを行わない従来の充填装置の場合、２秒
程度であったが、本発明の充填装置では、０．１５秒程
度に短縮された。 【００２９】また容器の上昇によりシリンダが上昇を始
めると、容器内の流体出口及び空気入口を直ちに開き、
ピストンによりシリンダ室内の液体を容器内へ強制的に
押し出して、液体タンク内へ逆流させないので、液体を
容器内へ泡立ちなく円滑に流入させることができる。ま
た空気抜き管下端の開閉弁にシール部材を設けて、液体
導入管との間を気密的に遮断するので、非充填工程時に
シリンダ室からの液体漏れを防止できる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a filling apparatus for automatically filling a container, such as a bottle, with a predetermined amount of liquid. 2. Description of the Related Art A conventional filling device will be described with reference to FIGS. 3 and 4. Referring to FIG. 3, reference numeral 1 denotes an outer cylinder, and the upper and lower substantially central portions of the outer cylinder 1 are attached to a bottom plate of a liquid tank a. . In the outer cylinder 1, the upper half has a large-diameter upper part 2 and the lower half has a small-diameter lower part 3, and a wall of the large-diameter upper part 2 has an inflow window 4 through which the liquid in the liquid tank a flows. Is provided. An inner cylinder 5 is slidably inserted into the upper part of the small diameter lower part 3. The upper end of the inner cylinder 5 is located between the large diameter upper part 2 and the small diameter lower part 3 of the outer cylinder 1. The valve body 7 is in contact with the upper surface of the formed step portion 6. A liquid inflow window 8 is provided below the inner cylinder 5. The valve body 7
A coiled spring 10 is interposed between the upper surface of the outer cylinder 1 and the cap portion 9 provided at the upper end of the outer cylinder 1, and the valve body 7 is constantly urged downward by the coiled spring 10, It is in contact with the step 6. An upper portion of the piston 11 slidably contacts the inner surface of the small-diameter lower portion 3 of the outer cylinder 1. When the piston 11 rises, the upper end of the piston 11 is The inner cylinder 5 (valve element 7) is raised by contacting the lower end. The lower end of the piston 11 is located below the small-diameter lower part 3 of the outer cylinder 1, and the lower end of the piston 11 is provided with a horizontal flange 12 that comes into contact with the bottle opening. [0005] Reference numeral 13 denotes a protruding portion provided at a substantially middle portion of the small-diameter lower portion 3 of the outer cylinder 1 in the vertical direction, and 13 'denotes a coil interposed between the lower surface of the protruding portion 13 and the upper surface of the horizontal flange 12. The piston 11 is always urged downward by the coil spring 13 '. Reference numeral 14 denotes a liquid introduction pipe attached to the center of the horizontal flange 12 in a hanging state. The lower end of the liquid introduction pipe 14 is open, and this part enters the bottle. [0006] Reference numeral 15 denotes an air vent pipe.
Penetrates the cap portion 9 of the outer cylinder 1 in the up-down direction,
It is fixed to the cap portion 9 and has an upper end opening above the liquid in the liquid tank a. The air vent tube 15 is
The central part of the inner cylinder 5 (valve element 7), the piston 11, and the liquid introduction pipe 14 is vertically penetrated, and the lower end of the air vent pipe 15 is opened and closed at the lower end opening of the liquid introduction pipe 14. An opening / closing valve 16 is provided. [0007] Reference numeral 18 in FIG. 4 denotes an auxiliary introduction pipe attached to the lower inner surface of the liquid introduction pipe 14, and there is a gap between the auxiliary introduction pipe 18 and the air vent pipe 15. Reference numeral 19 denotes a vertically long liquid outflow hole provided on one side of the auxiliary introduction pipe 18, reference numeral 17 denotes an air release hole provided in the air release pipe 15 opposed to the liquid outflow hole 19, and the air release hole 17 is an auxiliary air release hole. Introductory pipe 18
, But not to the gap between the air vent pipe 15 and the auxiliary introduction pipe 18. Next, the operation of the conventional filling apparatus shown in FIGS. 3 and 4 will be described. FIG. 3 shows a state in which the valve element 7 is in contact with the step portion 6 and the liquid in the liquid tank a has flowed from the inflow window 4 of the outer cylinder 1 to above the valve element 7 in the outer cylinder 1. When the empty bottle rises from this state, the bottle mouth comes into contact with the flange 12, and the piston 11 and the liquid introduction pipe 14 rise against the coil spring 13 '. At this point, the air vent hole 17 provided in the air vent tube 15 and the liquid outlet hole 1 provided in the auxiliary introduction tube 18 are provided.
Since 9 is closed, the liquid in the small-diameter lower portion 3 of the outer cylinder 1 is compressed to increase the pressure. When the piston 11 rises further,
The upper end of the piston 11 and the lower end of the inner cylinder 5 come into contact with each other. Then, the inner cylinder 5 (valve element 7) rises against the coiled spring 10, and the inflow window 8 of the inner cylinder 5 moves 1 open into the large-diameter upper part 2. At this time, since the pressure in the small-diameter lower part 3 of the outer cylinder 1 is high, the liquid in the large-diameter upper part 2 of the outer cylinder 1 vigorously enters the small-diameter lower part 3 through the inflow window 8 of the inner cylinder 5. . At this time, since the vertically long liquid outflow hole 19 provided on one side of the auxiliary introduction pipe 18 is already in the bottle, the liquid is supplied to the small diameter lower portion 3.
Inside → Inside the piston 11 → Auxiliary introduction pipe 18 → Into the bottle through the outflow hole 19 rapidly. On the other hand, since the liquid flows into the bottle rapidly,
The air in the bottle is also rapidly discharged from the air vent hole 17 to the air vent tube 15 → the gas phase above the liquid in the liquid tank a.
At this time, even if a liquid or the like remains in the air vent pipe 15, the liquid or the like is returned to the liquid tank a by the force of the air discharge.
When the liquid in the bottle reaches a certain amount, the bottle descends.
Therefore, each of the parts performs the opposite operation to the above, and returns to the old position. Then the same actions are repeated,
Liquids are successively filled into bottles. The conventional filling apparatus shown in FIGS. 3 and 4 is described as follows. "A liquid enters the air vent tube 15 and this impedes the discharge of air from the bottle. To eliminate the drawback that the filling time is prolonged by preventing the injection of the compound, but has the following problem. That is, (1) the inner cylinder 5 (valve element 7) forming the upper part of the cylinder chamber
Is always urged downward by the coil spring 10 to form a check valve. However, in the high-speed filling device, the piston 11 is formed at the small-diameter lower portion 3 of the outer cylinder 1 because the rising speed of the piston 11 is high. The fluid pressure in the cylinder chamber rapidly and excessively increases, the inner cylinder 5 (valve element 7) is lifted, and the liquid in the cylinder chamber flows back into the liquid tank a, so that the filling efficiency and the pressurizing effect in the cylinder chamber are reduced. Decrease. (2) Since there is no seal member at the contact surface between the on-off valve 16 provided at the lower end of the air vent pipe 15 and the liquid introduction pipe 14, there is a problem that the liquid in the cylinder chamber leaks during the non-filling step. The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to shorten the filling time.
Further, the liquid can be smoothly flown into the container without foaming. Another object of the present invention is to provide a filling device capable of preventing liquid leakage from the cylinder chamber during the non-filling step. In order to achieve the above object, a filling device of the present invention has a large-diameter upper portion fixed to a liquid tank and a small-diameter lower portion connected to the large-diameter upper portion. An outer cylinder provided with an upper portion having a liquid passage hole for allowing the liquid in the liquid tank to always flow therein, a stopper provided at an upper portion, a liquid passage hole provided at a body portion, a liquid introduction pipe provided at a lower portion, and a lower surface. A cylinder having a seat plate with a seal member provided on the outer cylinder, the cylinder being slidably fitted into a small-diameter lower portion of the outer cylinder via a seal member, and a top plate fixed to the upper portion of the outer cylinder and having the same shape. And the cylinder, the liquid introduction pipe, and the seat plate are vertically pierced, and the upper end is opened above the liquid in the liquid tank and provided with an on-off valve at the bottom, and an air release pipe, A piston fixed and slidably fitted in the cylinder And a spring interposed between the cylinder and the outer cylinder to constantly urge the cylinder downward. When the cylinder is lowered by the spring and brought into contact with the stopper, the same The liquid passage hole of the cylinder is closed by a seal member in the small diameter portion, and when the cylinder is lifted by the container, the liquid passage hole of the cylinder is opened at the upper part of the outer cylinder at the large diameter, and the liquid tank is opened to the liquid tank. It is configured to communicate. The filling device of the present invention is constructed as described above. When a container such as a bottle rises, the bottle mouth comes into contact with the seat plate via the centering cup, and the seat plate is lifted.
Both the cylinder and the liquid introduction pipe rise, the lower part of the liquid introduction pipe separates from the on-off valve, and the liquid outlet and the air inlet open simultaneously. Here, the liquid accumulated in the cylinder chamber is pushed by the piston and forcibly flows out into the bottle. When the bottle further rises, the liquid passage hole of the cylinder moves to the upper side of the sealing member, and opens inside the large-diameter upper part of the outer cylinder, and communicates with the liquid tank so that the liquid in the liquid tank flows into the outer cylinder. Road hole →
The liquid flow hole of the cylinder → the cylinder chamber → the liquid introduction pipe → the liquid outlet → flows into the bottle by gravity and is filled. The air in the bottle, which is replaced by liquid in the above filling process, is discharged from the air inlet → the air release pipe → the gas phase (air layer) in the liquid tank, and the pressure inside the bottle does not rise. Inflow into the interior is not blocked. When the liquid level in the bottle reaches the lower end of the liquid introduction pipe, the liquid enters the air vent pipe with air trapped in the upper part of the bottle, rises, and when the upper surface reaches the liquid level in the liquid tank, The flow of liquid into the bottle stops.
After a certain filling time, when the bottle begins to descend, the parts perform the opposite action. That is, first, the liquid flow passage hole of the cylinder moves to the lower side of the seal member, is closed, and the flow of liquid from the liquid tank into the cylinder chamber stops. When the cylinder is further lowered, the volume of the cylinder chamber is increased, the pressure in the cylinder chamber and in the bottle becomes negative, and the liquid remaining in the air vent pipe is sucked into the bottle. When the bottle is further lowered, the lower part of the liquid introduction pipe contacts the on-off valve, the liquid outlet and the air inlet are closed, and then the stopper on the upper part of the cylinder contacts the piston, and the lowering of the cylinder stops, leaving only the centering cup. When the centering cup descends to the home position, the bottle mouth separates from the centering cup. Next, the filling device of the present invention will be described with reference to an embodiment shown in FIGS. 1 and 2. Reference numeral 20 in FIG. 1 denotes an outer cylinder having a top plate at an upper end portion. Are attached to the bottom plate of the liquid tank 40 by flanges provided at substantially the upper and lower central portions thereof. 20a is a large-diameter upper part of the outer cylinder 20; 20b is a small-diameter lower part of the outer cylinder 20;
There is provided a liquid flow path hole 20c through which the zero liquid enters. An upper portion 21 has a small-diameter lower portion 20 of the outer cylinder 20.
b, a seal member 213 slidably inserted into the cylinder 21, a seal member 213 provided on the outer peripheral surface of the cylinder 21, a seal member 201 provided on an inner peripheral surface of the outer cylinder 20, and 21a of the cylinder 21 A liquid passage hole 211 provided in an upper portion of the seal member 213 is a ring-shaped stopper, and the stopper 211 is attached to an inner peripheral surface of an upper end portion of the cylinder 21 by a retaining ring. Reference numeral 22 denotes a liquid introduction pipe. The liquid introduction pipe 22 is attached to a lower end of the cylinder 21 by a lock nut 23. Reference numeral 212 denotes a spring.
2 is interposed between a flange provided on a lower outer peripheral surface of the cylinder 21 and a step provided on a body outer peripheral surface of the outer cylinder 20 to urge the cylinder 21 downward; Normally, the stopper 211 is lowered to a position where the stopper 211 contacts an upper surface of the piston 28 described later. At this time, the liquid passage hole 21a is located below the seal member 201. Reference numeral 24 denotes a spacer for adjusting the liquid level of the liquid to be filled in the bottle. Reference numeral 25 denotes a seat plate. The seat plate 25 is attached to the spacer 24, and is attached to the inner peripheral surface of the seat plate 25. Has a seal member 251 attached thereto.
1 is in contact with the outer peripheral surface of the liquid introduction tube 22. 26
A centering cup for guiding the rising bottle to the center, a holding cylinder 261 for holding the centering cup 26, a guide ring 272 fixed to the lock nut 23, and the centering cup 26 and the holding cylinder 26.
1, the upper part is guided by the guide ring 272, and the lower part is guided by an air vent pipe 27 described later,
It can slide up and down. Also centering cup 2
6, a ring-shaped seal member 262 for sealing the bottle mouth is provided at the center of the lower surface. Reference numeral 27 denotes an air vent pipe. The upper part of the air vent pipe 27 penetrates vertically through the top plate of the outer cylinder 20 and is fixed to the outer cylinder 20 by a lock ring 271. The portion opens to the gas phase above the liquid 41 in the liquid tank 40, and the lower part of the air vent pipe 27 is connected to the outer cylinder 20, the cylinder 21, the liquid introduction pipe 22, the spacer 24, the seat plate 25, and the centering cup 26. At the lowermost end of the air vent pipe 27, an on-off valve 271 (an on-off valve 2 for opening and closing the lower end of the liquid introduction pipe 22 by contacting it with the lower end thereof)
71) is fixed. The on-off valve 271 includes a seal member 272. The upper part of the air vent pipe 27 is concentric with the outer cylinder 20, and the lower part is thinner to make the outer cylinder 20
Is eccentric to Reference numeral 28 denotes a piston slidably fitted on the inner peripheral surface of the cylinder 21 via a seal member 281.
The inner peripheral surface of the piston 28 is fixed to the air vent tube 27. 41 is a filling liquid, 42 is a liquid tank 40
The gas phase (air layer) 43 in the bottle is a bottle filled with liquid. As described above, the filling device of the present invention has the large-diameter upper portion 20a fixed to the liquid tank 40 and the small-diameter lower portion 20b connected to the large-diameter upper portion 20a, and the liquid passage hole through which the liquid in the liquid tank 40 always flows. An outer cylinder 20 provided in the upper part 20a having the same large diameter, a stopper 211 provided in the upper part, a liquid flow path hole 21a provided in the body, and a liquid introduction pipe 22 provided in the lower part
And a seat 21 having a seal member 252 provided on a lower surface thereof, and a cylinder 21 slidably fitted through a seal member 213 into a small-diameter lower portion 20b of the outer cylinder 20;
0 and penetrates vertically through the top plate of the outer cylinder 20, the cylinder 21, the liquid introduction pipe 22, and the seat plate 25, and the upper end is above the liquid 41 in the liquid tank 40. And an air vent pipe 27 having an opening / closing valve 271 provided at a lower portion thereof, and a piston 28 fixed to the air vent pipe 27 and slidably fitted in the cylinder 21.
And a spring 212 interposed between the cylinder 21 and the outer cylinder 20 to constantly urge the cylinder 21 downward.
And the cylinder 21 is operated by the spring 212.
Is lowered to contact the stopper 211, the liquid passage hole 21a of the cylinder 21
0b, the cylinder 21 is closed by the seal member 213.
When is lifted by a container, for example, a bottle 43, the liquid passage hole 21 a of the cylinder 21 is opened in the large-diameter upper portion 20 a of the outer cylinder 20 to communicate with the liquid tank 40. Next, the operation of the filling device shown in FIGS. 1 and 2 will be specifically described. Bottle 43 by container stand (not shown)
Rises, the mouth of the bottle is guided by the conical surface of the centering cup 26 and comes into contact with the seal member 26, and the bottle 43
The inside is shut off from outside air (see FIG. 2A). Bottle 4
3 further raises, the upper surface of the centering cup 26 comes into contact with the seat plate 25, the seat plate 25 is lifted, and the spacer 24, the lock nut 23, the cylinder 21, and the liquid introduction pipe 22 are raised together, and The lower part of the liquid introduction pipe 22 is separated from the seal member 272 of the on-off valve 271, and the liquid outlet 22a and the air inlet 27a are simultaneously opened. Here, the liquid stored in the cylinder chamber 21 is pushed by the piston 28 and forcibly flows into the bottle 43 (see FIG. 2B). When the bottle 43 is further raised, the cylinder 21
The liquid flow passage hole 21a moves to the upper side of the seal member 201, opens in the large-diameter upper portion 20a of the outer cylinder 20, communicates with the liquid tank 40, and the liquid 41 in the liquid tank 40
0 liquid passage hole 20c → cylinder 21 liquid passage hole 21
a → cylinder chamber 21b → liquid introduction pipe 22 → liquid outlet 22
a → flows into the bottle 43 by gravity and is filled (FIG. 2)
(C)). The air in the bottle 43, which is replaced with a liquid in the filling process, is discharged from the air inlet 27a → the air vent tube 27 → the gas phase (air layer) in the liquid tank 40, and
The pressure in 3 does not rise, so that the flow of liquid into bottle 43 is not impeded. When the liquid level in the bottle 43 reaches the lower end of the liquid introduction tube 22, the liquid enters the air vent tube 27 and rises with the air trapped in the upper portion of the bottle 43, and the upper surface is in the liquid tank 40. When the liquid level is reached, the flow of the liquid into the bottle 43 stops. After a certain filling time, when the bottle 43 starts to descend, the parts perform the opposite operation. That is, first, the cylinder 21 is lowered together with the bottle 43, the liquid passage hole 21c of the cylinder 21 moves to the lower side of the seal member 201, the liquid passage hole 21c is closed, and the liquid tank 40 is moved into the cylinder chamber 21 from the liquid tank 40. Of the liquid stops flowing. When the cylinder 21 is further lowered, the volume of the cylinder chamber 21b increases. Therefore, the cylinder chamber 2
The pressure in 1b and the bottle 43 becomes negative pressure, and the residual liquid in the air vent tube 27 is sucked into the bottle 43. When the bottle 43 further descends, the lower part of the liquid introduction pipe 22 is turned on and off by the on-off valve 271.
, The liquid outlet 22a and the air inlet 27a are closed, and then the stopper 211 on the upper part of the cylinder 21 comes into contact with the piston 28, and the cylinder 2
1 stops, only the centering cup 26 descends, and when the centering cup 26 descends to the home position,
The bottle mouth moves away from the centering cup 26. As described above, the liquid introduction pipe 22 is connected to the seal member 2.
When contacting 72, there is no residual liquid in vent tube 27. Therefore, at the time of the next liquid filling, there is no factor that hinders the liquid inflow from the beginning. The spacer 2
Numeral 4 is for adjusting the liquid level in the bottle, and the spacer 24 can be omitted in a device that does not need to be adjusted. As described above, the filling apparatus of the present invention lowers the cylinder at the time of lowering the container at the end of the filling step, moves the liquid passage hole of the cylinder to the lower side of the sealing member, and Close the passage hole, stop the flow of liquid from the liquid tank into the cylinder, and then lower the cylinder to increase the volume of the cylinder chamber, reduce the pressure in the cylinder chamber and the container to a negative pressure, Is sucked into the container, so that in the next filling step, the remaining liquid in the air vent tube is not obstructed from flowing in the liquid from the beginning, and the filling time can be shortened. According to experiments, in the case of a 180 ml bottle,
The time required for the liquid to start flowing at a predetermined speed was about 2 seconds in the case of the conventional filling apparatus in which the residual liquid in the air vent pipe was not drained, but was about 0.15 seconds in the filling apparatus of the present invention. Shortened. When the cylinder starts rising due to the rise of the container, the fluid outlet and the air inlet in the container are immediately opened,
Since the liquid in the cylinder chamber is forcibly pushed out into the container by the piston and does not flow backward into the liquid tank, the liquid can flow smoothly into the container without bubbles. In addition, since a seal member is provided at the opening / closing valve at the lower end of the air vent pipe to hermetically shut off the liquid introduction pipe, liquid leakage from the cylinder chamber during the non-filling step can be prevented.

【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縦断側面図
である。 【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は同充填装置の作用説明図であ
る。 【図３】従来の充填装置を示す縦断側面図である。 【図４】図３の矢視Ｘ−Ｘ線に沿う縦断側面図である。 【符号の説明】 ２０ 外筒 ２０ａ 外筒２０の大径上部 ２０ｂ 外筒２０の小径下部 ２０ｃ 液体流路孔 ２１ シリンダ ２１ａ 液体流路孔 ２１１ ストッパ ２１２ スプリング ２１３ 外筒２０の小径下部２０ｂ内のシール部材 ２２ 液体導入管 ２５ 座板 ２５２ シール部材 ２７ 空気抜き管 ２７１ 開閉弁 ２８ ピストン ４０ 液体タンク ４１ 液体 ４３ 容器（瓶）BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a vertical sectional side view showing one embodiment of a filling device of the present invention. FIGS. 2A to 2C are explanatory diagrams of the operation of the filling device. FIG. 3 is a vertical sectional side view showing a conventional filling device. FIG. 4 is a vertical sectional side view taken along line XX of FIG. 3; [Description of Signs] 20 Outer cylinder 20a Large-diameter upper part 20b of outer cylinder 20 Small-diameter lower part 20c of outer cylinder 20 Liquid passage hole 21 Cylinder 21a Liquid passage hole 211 Stopper 212 Spring 213 Seal in small-diameter lower part 20b of outer cylinder 20 Member 22 Liquid introduction pipe 25 Seat plate 252 Seal member 27 Air release pipe 271 Open / close valve 28 Piston 40 Liquid tank 41 Liquid 43 Container (bottle)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 幸男 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道１番 地 三菱重工業株式会社 名古屋機器製 作所内 (72)発明者 高田 幸雄 愛知県名古屋市中村区岩塚町字九反所60 番地の１ 中菱エンジニアリング株式会 社内 (56)参考文献 特開 昭58−160292（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−64902（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−221491（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−135495（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−108294（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−118687（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B67C 3/00 - 3/34 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yukio Yamaguchi 1st place, Takamichi, Iwazuka-cho, Nakamura-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefecture Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 60 Iwatsuka-ku, Kutani-sho, Chuo Engineering Co., Ltd. In-house (56) Reference JP-A-58-160292 (JP, A) JP-A-56-64902 (JP, A) JP-A-5-221149 ( JP, A) JP-A 4-135495 (JP, U) JP-A 62-108294 (JP, U) JP-A 60-118687 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int. Cl. ⁷ , (DB name) B67C 3/00-3/34

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 液体タンクに固定した大径上部と同大径
上部に連なる小径下部とを有し上記液体タンク内の液体
を常時流入させる液体流路孔を同大径上部に設けた外筒
と、上部に設けたストッパと胴部に設けた液体流路孔と
下部に設けた液体導入管と下面に設けたシール部材付き
座板とを有し前記外筒の小径下部内にシール部材を介し
て摺動自在に嵌挿したシリンダと、前記外筒の上部に固
定し且つ同外筒の天板と前記シリンダと前記液体導入管
と前記座板とを上下方向に貫通して上端部が前記液体タ
ンク内の液体の上方に開口するとともに下部に開閉弁を
設けた空気抜き管と、同空気抜き管に固定するとともに
前記シリンダ内に摺動自在に嵌挿したピストンと、前記
シリンダと前記外筒との間に介装して同シリンダを常時
下方へ付勢するスプリングとを具え、同スプリングによ
り前記シリンダを下降させて前記ストッパに当接させた
ときに、同シリンダの液体流路孔を前記小径部内のシー
ル部材により閉じ、同シリンダが容器により上昇させら
れたときに、同シリンダの液体通路孔を前記外筒の大径
上部に開口させて前記液体タンクに連通させるように構
成したことを特徴とする充填装置。(1) A liquid passage hole having a large-diameter upper portion fixed to the liquid tank and a small-diameter lower portion connected to the large-diameter upper portion, and through which the liquid in the liquid tank flows constantly. An outer cylinder provided at the upper part of the large diameter, a stopper provided at the upper part, a liquid flow path hole provided at the body part, a liquid introduction pipe provided at the lower part, and a seat plate with a seal member provided at the lower surface are provided. A cylinder slidably fitted via a seal member in a small-diameter lower portion of the cylinder, and a top plate, the cylinder, the liquid introduction pipe, and the seat plate fixed to the upper portion of the outer cylinder and of the outer cylinder. An air vent pipe penetrating in the vertical direction and having an upper end opening above the liquid in the liquid tank and having an open / close valve at the bottom, and fixed to the air vent pipe and slidably fitted into the cylinder. A piston and the cylinder are interposed between the cylinder and the outer cylinder to When the cylinder is lowered by the spring and brought into contact with the stopper, the liquid passage hole of the cylinder is closed by a seal member in the small diameter portion, and the cylinder is closed. A filling device characterized in that, when raised by a container, a liquid passage hole of the cylinder is opened at a large-diameter upper portion of the outer cylinder to communicate with the liquid tank.