JP3484760B2 - 充填バルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は充填バルブに係り、特
に、重量式充填バルブのように、充填液の流路面積を２
段階に制御することにより、充填開始時には大流量の充
填を行ない、充填終了時には小流量の充填に切換えて充
填を行なうようにした２段階充填が可能な充填バルブに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】充填の途中で大流量から小流量に流量の
切換えを行なうようにした２段階式の充填バルブとし
て、特開昭６１−１９０４９０号公報あるいは実公平５
−４２０８０号公報等に記載されたものが従来から知ら
れている。上記第１の公報（特開昭６１−１９０４９０
号）に記載された充填バルブ（この公報では全体を充填
ノズルと呼んでいる）は、垂直方向のノズル筒１と、こ
のノズル筒１内に上下動可能に嵌入された可動軸２とを
備えており、可動軸２の下端部にノズル筒１の内径とほ
ぼ等しい外径を有する大径部３が設けられ、ノズル筒１
の内面と可動軸２の大径部３とにより弁機構が構成され
ている。可動軸２の大径部３の外周面には、断面積の大
きい４本の溝８とその溝８のうちの１本に連続する断面
積の小さい溝９とが軸方向に沿って設けられている。こ
の充填バルブでは、ノズル筒１に対して可動筒２を大き
く下降させると、液体供給口７からノズル筒１内に供給
された液体は、上記可動筒２の大径部３の外周面に形成
された断面積の大きい溝８を通って容器１７内へ大量に
充填される。そして、容器１７内の液面が所定の高さに
達したことをレベルセンサが検知すると、可動軸２が上
昇し、大きい断面積の溝８が閉塞され、小さい断面積の
溝９だけがノズル筒１の下方に開放した状態になり、ノ
ズル筒１内の液体は溝９を通って少量ずつ容器１７内へ
充填されるようになっている。

【０００３】また、第２の公報（実公平５−４２０８０
号）に記載されている充填バルブ１５は、バルブハウジ
ング１７内に有底筒状のベローズから成るバルブ２５が
収容されており、このバルブ２５をシリンダ装置２６の
ピストンロッド２７に連結し、このピストンロッド２７
を下降させることにより、バルブ底部の弁部２５ａをバ
ルブハウジング１７に形成した弁座部１７ａに着座させ
て充填通路１８を閉鎖し、ピストンロッド２７を上昇さ
せることにより、弁部２５ａを弁座部１７ａから離座さ
せて充填通路１８を開放するようになっている。ピスト
ンロッド２７はピストン２８の上下に形成された第１圧
力室２９および第２圧力室３０内に圧縮空気を給排する
ことにより昇降される。さらに、上記バルブハウジング
１７内の、上記ピストン２８より下方位置には、第２の
ピストン３３が昇降自在に嵌合され、この第２ピストン
３３の内部を上記ピストンロッド２７が貫通している。
第２ピストン３３の上面側が上記の第２圧力室３０であ
り、下面側に第３の圧力室３４が設けられている。

【０００４】上記構成に係る充填バルブ１５では、シリ
ンダ装置２６の第２圧力室３０内に圧縮空気を供給した
際には、第２ピストン３３は下降端に位置し、上記第１
のピストン２８が上昇する。この時には、充填通路１８
が全開となって大流量の充填が行なわれる。これに対
し、第３圧力室３４に圧縮空気を供給して第２ピストン
３３を上昇端に位置させ、これと同時に第１圧力室２９
に圧縮空気を供給して第１ピストン２８を降下させた際
には、この第１ピストン２８を第２ピストン３３に当接
させて下降端までの自由な降下を規制し、それによって
所定の小開度で充填バルブ１５を開くようにして、小流
量の充填を行なうことができるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記第１の公報（特開
昭６１−１９０４９０号）に記載された充填バルブは、
ノズル筒１の内面と、可動筒２の大径部３とが摺動する
ようになっているため、この摺動部分の洗浄が困難であ
り、衛生面での問題があった。また、第２の公報（実公
平５−４２０８０号公報）に記載された充填バルブ１５
は、上記第１の公報の充填バルブのように円周の一部を
切欠いて溝を形成したものと異なり、円形の弁座部１７
ａに対し円形の弁部２５ａ全体を着座または離座させる
ことによりバルブの開閉を行なうようになっている。従
って、弁座部１７ａに対する弁部２５ａの距離を変更す
ることによってバルブの開度を変えるようにしているの
で、小流量の充填を行なうために、開度を小さくした場
合には、弁部２５ａと弁座部１７ａとの距離が極めて接
近した状態になってしまう。そのため、固形物が混入し
ている液体の充填を行なうと、この固形物が弁座部１７
ａと弁部２５ａとの間の隙間に引っ掛かってしまうおそ
れがあった。

【０００６】本発明は上記欠点を除くためになされたも
ので、バルブ機構に摺動部がないため洗浄が容易であり
サニタリー性に優れているとともに、固形物の混入した
液体の充填をしても、その固形物がバルブ間の間隙に詰
まってしまうおそれのない充填バルブを提供することを
目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に掛る充填バルブ
は、充填液タンクと充填ノズルとの間の流路の連通遮断
を行なう液バルブを備えており、さらに、上記液バルブ
の下流側に、この液バルブを通過した液体の連通遮断を
行なう第２の液バルブを設けるとともに、この第２の液
バルブの上流側と下流側とを常時連通する液通路を形成
し、上記第１の液バルブの開放中に、この第２の液バル
ブを開閉することにより大流量の充填と小流量の充填と
の切換えを可能にしたものである。

【０００８】

【作用】上記充填バルブでは、第１の液バルブを開放し
ているときに、第２の液バルブを開放すると、第１の液
バルブを通った液体は、第２の液バルブおよび液通路を
介して充填ノズル側に送られ、大流量の充填が行なわれ
る。また、第１の液バルブを開放した状態で、第２の液
バルブを閉じると、第１の液バルブを通った液体は、液
通路のみを通って充填ノズルに送られて小流量の充填が
行なわれる。さらに、第１の液バルブを閉じたときに
は、常時開放している上記液通路迄液体が送られないの
で、充填が停止される。

【０００９】

【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充填バルブの縦断
面図であり、この充填バルブは、下部のバルブハウジン
グ２内にバルブ機構（全体として符号４で示す）が収容
され、このバルブ機構４の上方に設けられたシリンダ装
置（全体として符号６で示す）によってこのバルブ機構
４の開閉制御を行なうことにより、バルブハウジング２
の壁面に設けられた供給通路８を介して充填液タンク
（図示せず）からバルブハウジング２内に導入された充
填液を、下流側の充填通路１０および図示しない充填ノ
ズルを介して容器内に充填するようになっている。

【００１０】次に上記バルブ機構４について説明する。
バルブハウジング２内には、大径部１２ａと小径部１２
ｂとを有するバルブ孔１２が形成され、このバルブ孔１
２内に弁組立体（バルブ機構４の可動側の部分全体を弁
組立体と呼ぶ）１４が昇降可能に収容されている。バル
ブ孔１２の上部側の大径部１２ａと下部側の小径部１２
ｂとの間の段部がテーパ状になっており、このテーパ状
の段部の内周寄りの部分が大径の第１弁座１２ｃを構成
している。また、バルブ孔１２の小径部１２ｂの上記充
填通路１０側の端面（バルブ孔１２の底面）もテーパ状
になっており、このテーパ面の内周側の部分が小径の第
２弁座１２ｄを構成している。

【００１１】上記弁組立体１４は、上方に配置された大
径の第１弁体１６と下方に配置された小径の第２弁体１
８の２つの弁体１６，１８を備えており、上方側の大径
の第１弁体１６と上記大径の第１弁座１２Ｃとにより第
１の液バルブ２０が、そして下方側の小径の第２弁体１
８と小径の第２弁座１２ｄとにより第２の液バルブ２２
が構成されている。第１弁体１６は、後に説明するピス
トンロッド２４に連結されて昇降する円筒状の昇降ブロ
ック２６の下端に固定されており、ピストンロッド２４
の上下動によってともに昇降する。ピストンロッド２４
の下降によって第１弁体１６が第１弁座１２ｃに着座す
ることにより第１の液バルブ２０を閉鎖し、またピスト
ンロッド２４の上昇によって第１弁体１６が第１弁座１
２ｃから離座することにより第１の液バルブ２０を開放
する。

【００１２】第２弁体１８は、円筒状の昇降ブロック２
６内に摺動可能に嵌合された昇降ロッド２８の下端部に
固定されている。この昇降ロッド２８は、上記円筒状の
昇降ブロック２６内に挿入されている部分の外周面に形
成されたフランジ２８ａと昇降ブロック２６の内部上面
との間に介装されたスプリング３０によって、昇降ブロ
ック２６に対して常時下方へ付勢されている。従って、
上記昇降ブロック２６が下降したときに第２弁体１８が
第２弁座１２ｄに着座して第２の液バルブ２２を閉鎖
し、昇降ブロック２６が所定以上上昇したとき（すなわ
ち、図１の状態から、昇降ロッド２８のフランジ２８ａ
が昇降ブロック２６の底面に当るまでの距離Ｌ₁ 以上上
昇したとき）に、第２弁体１８が第２弁座１２ｄから離
座して第２の液バルブ２２を開放する。また、バルブ孔
１２の小径部１２ｂの下部側端面（バルブ孔１２の底
面）に形成されているテーパ状の第２弁座１２ｄよりも
外周寄りに、この壁面を上下に貫通する小径孔３２が形
成されており、第２弁体１８が第２弁座１２ｄに着座し
て第２の液バルブ２２を閉鎖しているときにも、この小
径孔３２によって、バルブ孔１２の内部側（第２の液バ
ルブ２２の上流側）と充填通路１０側（第２の液バルブ
２２の下流側）とを常時連通している。

【００１３】大径の第１弁体１６の上面と上記シリンダ
装置６のハウジング３４の下端面との間、および、小径
の第２弁体１８の上面と上記第１弁体１６の下面との間
には、それぞれベローズ３６，３８が取付けられ、バル
ブ孔１２内の液通路側と弁組立体１４の内部側との間の
液密を保持している。

【００１４】上記バルブ機構４が設けられているバルブ
ハウジング２の上方には、シリンダ装置６のハウジング
３４が固定されており、このシリンダ装置６によって上
記第１および第２の液バルブ２０，２２の開閉を行な
う。シリンダ装置６のハウジング３４内には、上部４０
ａが大径で下部４０ｂが小径のシリンダ孔４０が形成さ
れている。このシリンダ孔４０の下部側の小径部４０ｂ
内には、第１のピストン４２が昇降自在に嵌合してい
る。この第１ピストン４２のピストンロッド２４は、シ
リンダ装置６のハウジング３４の底面を液密を保持して
摺動自在に貫通し、その下端部に上記第１弁体１６が固
定された昇降ブロック２６の上端が連結されている。な
お、上記第１ピストン４２のピストンロッド２４の外面
には、軸方向の溝２４ａが形成されてボールプランジャ
６４が係合しており、ピストンロッド２４の上下方向の
移動を許容するとともにその回り止めを行なっている。

【００１５】また、シリンダ孔４０の上部側の大径部４
０ａ内には、上記第１ピストン４２よりも大径の第２ピ
ストン４４が摺動自在に嵌合している。この第２ピスト
ン４４のピストンロッド４６は、シリンダ装置６のハウ
ジング３４の上面に固定されてシリンダ孔４０内を密封
するカバー４８を貫通して上方へ突出し、その突出部４
６ａに、第２ピストン４４およびそのピストンロッド４
６の下降限を規制するストッパ５０が固定されている。

【００１６】上記シリンダ装置６のシリンダ孔内４０
は、上方の第２ピストン４４と下方の第１ピストン４２
とにより、上部の第１圧力室５２、中間の第２圧力室５
４および下部の第３圧力室５６の３つの圧力室５２，５
４，５６に区画されている。これら上方から順に第１、
第２および第３の圧力室５２，５４，５６内は、それぞ
れ第１のエア通路５８、第２のエア通路６０および第３
のエア通路６２を介して図示しない圧縮エア供給源に接
続されており、それぞれに独立してエアの給排を行なう
ことができるようになっている。各エア通路５８，６
０，６２を介してこれら３つの圧力室５２，５４，５６
内に圧縮エアの給排をすることにより、第１および第２
のピストン４２，４４を上下動させて、上記第１の液バ
ルブ２０および第２の液バルブ２２の開閉を行なう。

【００１７】次に、上記構成に係る充填バルブの作動に
ついて説明する。充填を行なっていない停止状態では、
シリンダ装置６のシリンダ孔４０内に設けられている３
つの圧力室５２、５４、５６のうち、下方の第１ピスト
ン４２と上方の第２ピストン４４の間の第２圧力室５４
内に圧縮エアを供給し、上部の第１圧力室５２と下部の
第３圧力室５６を大気に開放する。すると、シリンダ孔
４０内の下方の第１ピストン４２が下降し、そのピスト
ンロッド２４の下端に固定されている昇降ブロック２６
および大径の第１弁体１６が下降されて、第１弁体１６
が第１弁座１２ｃに着座することにより、第１の液バル
ブ２０が閉じられる。また、昇降ブロック２６が下降限
まで降下した状態では、昇降ロッド２８の下端に固定さ
れている小径の第２弁体１８が第２弁座１２ｄに着座し
て第２の液バルブ２２を閉鎖するとともに、第２弁体１
８はそれ以上の下降を規制され、昇降ロッド２８がスプ
リング３０を撓めて、昇降ブロック２６に対して僅かに
相対的に上昇した位置にある（図１の状態）。一方、シ
リンダ孔４０内の上方の第２ピストン４４は、第２圧力
室５４内に供給されたエア圧力によって上昇され、上方
のカバー４８に当って停止する。この状態では、供給通
路８からバルブ孔１２内に導入された充填液は、第１の
液バルブ２０が閉じているので、第２の液バルブ２２側
および充填通路１０側へは送られない。

【００１８】上記停止状態から充填を開始する場合に
は、シリンダ孔４０内の最も下方の第３圧力室５６内に
圧縮エアを供給し、上方の第１および第２圧力室５２，
５４は大気に開放する。すると、シリンダ孔４０内の下
方の小径部４０ｂ内に嵌合された小径の第１ピストン４
２が上昇される。この第１ピストン４２は、上方の第２
ピストン４４に当ってこれを押上げ、この第２ピストン
４４が上方のカバー４８の下面に当って両ピストン４
２，４４は停止する（図２参照）。この状態は、第１ピ
ストン４２が最も上昇した状態であり、そのピストンロ
ッド２４の下端に固定されている大径の第１弁体１６が
大径の第１弁座１２ｃから大きく離座して、第１の液バ
ルブ２０の開度を最大にする。また、昇降ブロック２６
が大きく上昇すると、昇降ロッド２８がスプリング３０
によって下方へ付勢され、そのフランジ２８ａが昇降ブ
ロック２６の底面に当って停止し、昇降ロッド２８が昇
降ブロック２６に対して相対的に最も下降した位置にな
る。この状態では、第２の液バルブ２２は開放してお
り、上記供給通路８からバルブ孔１２の大径部１２ａ内
に導入された充填液は、第１の液バルブ２０を通ってバ
ルブ孔１２の小径部１２ｂ内に入り、さらに、第２の液
バルブ２２およびその第２弁座１２ｄに隣接して貫通形
成された小径孔３２を通って充填通路１０内へ流入し、
図示しない充填ノズルを介して容器内への充填が行なわ
れる。

【００１９】本発明に係る充填ノズルは、充填工程を行
なう場合に、充填開始時から容器内に所定量（例えば、
充填する全体の量の９０％）の充填を行なう間は、上記
のように、第１の液バルブ２０の開度を最大にするとと
もに第２の液バルブ２２も開放して大流量の充填を行な
うことにより高速の充填を可能にし、その後は、両液バ
ルブ２０，２２の開度を調整して小流量の充填に切換え
ることにより正確な重量の充填を行なうようになってい
る。

【００２０】そこで、小流量の充填に切換える場合は、
シリンダ装置６のハウジング３４内の上部の第１圧力室
５２と下部の第３圧力室５６内に圧縮エアを供給し、中
間の第２圧力室５４内を大気に開放する。すると、下方
の第１ピストン４２は、第３圧力室５６内のエア圧力に
よって上昇され、上方の第２ピストン４４は第１圧力室
５２内のエア圧力によって下降される。第１ピストン４
２は第２ピストン４４よりも小径になっており、両ピス
トン４２，４４の受圧面積の差によって、上方の第２ピ
ストン４４は下降限まで下降する。すなわち、上端のス
トッパ５０がカバー４８の上面に当った位置まで下降し
て停止する。一方、下方側の第１ピストン４２は上昇し
ようとするが、下降位置にある上記第２ピストン４４に
よって上昇位置を規制され、第１弁体１６が第１弁座１
２ｃから僅かに離座する位置まで上昇して停止する（図
３参照）。

【００２１】このときの第１の液バルブ２０の弁体１６
と弁座１２ｃとの距離は、上記昇降ロッド２８が図１の
状態から昇降ブロック２６に対して相対的に下降するこ
とができる距離Ｌ₁ よりも小さいため、第２弁体１８は
第２弁座１２ｄに着座して第２の液バルブ２２を閉じて
いる。この状態では、供給通路８からバルブ孔１２の大
径部１２ａ内に導入された充填液は、第１の液バルブ２
０の上記大流量の充填時（図３参照）よりも絞られたバ
ルブ間隙からバルブ孔１２の小径部１２ｂ内に流入す
る。バルブ孔１２の小径部１２ｂ内に入った充填液は、
さらに、小径部１２ｂの底面を貫通する小径孔３２から
充填通路１０側に流入し、図示しない充填ノズルから容
器内に充填される。

【００２２】小流量の充填を行なう場合に、従来は、液
バルブの弁体と弁座との間の間隙の大きさを調整するこ
とによってその流量を決定していたので、両者の間隙を
極めて小さくする必要があったが、本実施例では、バル
ブ孔１２の底面を貫通する小径孔３２の断面積によって
流量を決定しているので、上記第１の液バルブ２０の弁
体１６と弁座１２ｃとの間の間隙を従来ほど狭くする必
要がなく、固形物が混入した液体の充填を行なう場合に
も、弁体１６と弁座１２ｃとの間の間隙に引っ掛ってし
まうおそれがない。また、バルブ部分に摺動部がないの
で、洗浄が容易であり、サニタリー性にも優れている。
なお、上記実施例では、バルブ孔１２内の液通路側と弁
組立体１４の内部側との間を遮断するためにベローズ３
６，３８を取付けているが、これに変えて、ダイアフラ
ムおあるいはゴム製のシート等を用いることもできる。
また、第２の液バルブ２２の内部側と外部側とを常時連
通する通路は上記小径孔３２に限らず、第２弁体１８が
第２弁座１２ｄに着座したときに閉塞されず常時開放し
ているものであれば、Ｕ字状の切欠等であっても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、充填
液タンクと充填ノズルとの間の流路の連通遮断を行なう
液バルブの下流側に、この液バルブを通過した液体の連
通遮断を行なう第２の液バルブを設けるとともに、この
第２の液バルブの上流側と下流側とを常時連通する液通
路を形成し、上記第１の液バルブの開放中に、この第２
の液バルブを開閉することにより大流量の充填と小流量
の充填との切換えをするようにしたので、固形物が混入
した液体を小流量で充填を行なう際にも、弁体と弁座と
の間の間隙に引っ掛ってしまうおそれがなく、また、バ
ルブ部に摺動部がないので洗浄が容易でありサニタリー
性に優れた充填バルブを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る充填バルブの縦断面図
であり、充填工程を行なっていない停止時の状態を示
す。

【図２】上記充填バルブの大流量による充填時の状態を
示す縦断面図である。

【図３】上記充填バルブの小流量による充填時の状態を
示す縦断面図である。

【符号の説明】

１２ｃ 第１の液バルブの弁座 １２ｄ 第２の液バルブの弁座 １６ 第１の液バルブの弁体 １８ 第２の液バルブの弁体 ２０ 第１の液バルブ ２２ 第２の液バルブ ３２ 液通路（小径孔） ４２ 第１ピストン（昇降手段） ４４ 第２ピストン（規制手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B67C 3/28

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充填液タンクと充填ノズルとの間の流路
   の連通遮断を行なう液バルブを備えた充填バルブにおい
   て、上記液バルブの下流側に、この液バルブを通過した
   液体の連通遮断を行なう第２の液バルブを設けるととも
   に、この第２の液バルブの上流側と下流側とを常時連通
   する液通路を形成し、上記第１の液バルブの開放中に、
   この第２の液バルブを開閉することにより大流量の充填
   と小流量の充填との切換えを可能にしたことを特徴とす
   る充填バルブ。
2. 【請求項２】 充填液タンクと充填ノズルとの間の流路
   の連通遮断を行なう液バルブと、この液バルブの弁体を
   昇降させてその弁座に着座または離座させる昇降手段
   と、この昇降手段による上記弁体の昇降位置を規制する
   規制手段とを備えた充填バルブにおいて、上記第１の液
   バルブの下流側に、この液バルブを通過した液体の連通
   遮断を行なう第２の液バルブを設けるとともに、この第
   ２の液バルブの上流側と下流側とを常時連通する液通路
   を形成し、上記第２の液バルブの弁体を第１液バルブの
   弁体に相対的に昇降可能に支持させ、上記規制手段によ
   って昇降手段の昇降位置を規制することによって第２の
   液バルブを開閉することを特徴とする充填バルブ。
3. 【請求項３】 シリンダ内で昇降する第１ピストンと、
   上記シリンダ内の第１ピストンより上方に摺動自在に嵌
   合されて昇降する第２ピストンと、これら両ピストンに
   よって区画された３つの圧力室内に独立してエアを給排
   して両ピストンを昇降させるエア給排手段と、上記第１
   ピストンのピストンロッドに連結されて昇降する第１弁
   体およびこの第１弁体が下降した際に着座する第１弁座
   から成る第１の液バルブと、この第１液バルブの下流側
   に設けられた第２弁座および上記第１弁体に相対的に上
   下動可能に支持された第２弁体から成る第２の液バルブ
   と、この第２の液バルブの上流側と下流側とを常時連通
   する液通路とを備え、上記３つの圧力室内にエアを給排
   することにより、両液バルブの開放した状態と、両液バ
   ルブが閉鎖した状態と、第１の液バルブが開放し、第２
   の液バルブが閉鎖した状態とに切換可能にしたことを特
   徴とする充填バルブ。