JP3717326B2 - 大流量用充填弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、大きい容器に液体を急速充填するための大流量用充填弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
充填後の液垂れを防止できる充填弁として、本発明者等は、特開平9−86595号公報や特開平9−86503号公報に、液の停止後にダイヤフラムを駆動して弁の内部を負圧にすることで、液垂れを防止するダイヤフラム式充填弁を提案し、また特開平9−86502号公報に、弁体からノズル口に嵌脱自在な液切部材を突出したものを提案した。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のダイヤフラム式充填弁では、大流量を充填できる構造にすると、ゴム製のダイヤフラムの膜厚を厚くする必要があり、その結果液圧を高くする必要が生じて流量制御が困難になるという問題がある。
また液切り部材を有する充填弁では、ペットボトル等への充填に適する250cc/秒程度の中流量が限界であり、一斗缶など大容量容器に、600〜1000cc/秒の大流量で食用油等を充填するのは困難であった。
【0004】
本発明は上記問題点を解決して、液垂れすることなく大流量の充填が可能な充填弁を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1記載の発明は、ケース本体に充填液が供給される充填室を形成するとともに、このケース本体の下部に、前記充填室に形成された座受け面内の充填口を介して連通されるノズル筒を設け、この充填室に、弁体駆動手段により昇降されて前記座受け面に当接し開閉可能な第1弁体を設け、この第1弁体に、全閉時に充填口に臨んで開口される弁収容孔を形成するとともに、この弁収容孔に、前記弁体駆動手段により弁収容孔内で出退自在な第2弁体を設け、充填時に第2弁体の先端部を弁収納孔から充填口側に突出させ、弁体駆動手段により第2弁体を停止した状態で第1弁体を下降して充填口を全閉し、弁収容孔内の第2弁体を上方に後退させてノズル筒内を負圧状態とするものである。
【0006】
上記構成によれば、第1弁体を座受け面に押し付けて全閉した後に第2弁体を弁収容孔内で後退させることにより、ノズル筒内を負圧にして液垂れを防止するので、大流量用充填弁であっても、全閉後に液垂れを確実に防止することができる。また充填時に弁収納孔から第2弁体が突出され、開口部近傍に乱流や密度差が生じるのを防止することができる。
また、請求項2記載の発明は、上記構成において、第2弁体の先端部を、基端側から先端側に流れる充填液を整流可能な先端ほど縮径された形状としたものである。
【0007】
上記構成によれば、第2弁体の先端部により弁収納孔の開口部で充填液が整流されるので、泡立ちや振動の発生を防止することができる。
さらに請求項3記載の発明は、上記構成において、弁体駆動手段は、弁筒を介して第1弁体を出退自在なエアシリンダと、第2弁体を弁軸を介して出退自在なエアシリンダとを直列に接続して構成されたものである。
【0009】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る大流量用充填弁の実施の形態を図1〜図4に基づいて説明する。この充填弁は、たとえば食用油や醤油、モービルオイルなどを大容量容器に600〜1000cc/秒の大流量で急速充填するものである。
この充填弁は、図1に示すように、縦置き円柱状の充填室1が形成されたケース本体2には、側部に供給口1aを介して連通される供給通路3aが形成された供給筒3が設けられるとともに、下部に通路空間4aが形成されたノズル筒4が設けられ、さらに上部にシリンダケース5が取付けられている。
【0010】
前記充填室1の下部には逆円錐状に縮径された座受け面1bが形成され、座受け面1b内の充填口1cを介してノズル筒4の通路空間4aに連通されている。この充填室1には、シリンダケース5に設けられた弁体駆動手段である弁体駆動シリンダ6により弁筒7を介して昇降駆動される第1弁体8が配置されており、第1弁体8の外周膨出部の下面に形成された弁座部8bが下降限で座受け面1bに当接して充填口1cを閉止することができる。前記通路空間4aには、液保持手段である複数枚のメッシュスクリーン9が所定の間隔をあけて配設されており、これにより粘度の低い充填液の液垂れを防止するように構成されている。また、通路空間4aの口径や形状、充填液の粘度によりこのメッシュスクリーン9の枚数が調整される。なお、このメッシュスクリーン9に代えてたとえば通路空間4aの内面に半径方向に沿って多数の縦溝を形成し液保持手段を構成することもでき、さらに液垂れのおそれがない高粘度の充填液の場合には、メッシュスクリーン9を省略することもできる。
【0011】
また前記弁筒7の軸心部には軸心孔7aが貫通形成されるとともに、第1弁体8に、充填口1cに臨んで開口する弁収容孔8aが軸心孔7aに連続して形成されている。そして、この軸心孔7aおよび弁収容孔8aには、弁軸12と弁軸12の先端部に一体形成された液垂れ防止用の第2弁体11が出退自在に内装されており、シリンダケース5に設けられた弁体駆動シリンダ6により出退駆動される。
【0012】
この構成において、充填室1に充填液が流れる充填時では、弁収容孔8aが開口された開放状態や開口面に沿って単に閉鎖された状態では、充填液の流れに乱流や密度差が生じて泡立ちや振動などの要因となるおそれがある。このため、充填時には弁体駆動シリンダ6により第2弁体11が突出されるとともに、その先端形状が充填室1内での充填の流れを阻害しない整流する形状が選択されており、たとえば先端ほど縮径された先窄まり状の半球体状に形成されているが、もちろん円錐形や多角錐形、紡錘体型であってもよい。
【0013】
前記弁体駆動シリンダ6は、たとえばばねを追加したエアシリンダを2個直列に接続したもので、弁筒7がスライド自在に嵌合される中間軸孔21を介して上下に2つのシリンダ室31,41が形成されている。そして、この下部シリンダ室41には、下部軸孔22から中間軸孔21に弁筒7がスライド自在に挿通配置され、この弁筒7に固定された下部ピストン42がスライド自在に内蔵されている。また上シリンダ室31には、上部軸孔23に弁筒7の軸心孔7aから延びる弁軸12がスライド自在に嵌合され、この弁軸12に上部ピストン32がその段部12aと弁筒7上端との間でスライド自在に外嵌されている。
【0014】
そして、下部シリンダ室41で下部ピストン42上部の下突出駆動室41aには、応答特性を向上させるための閉動付勢用ばね43が内装され、この閉動付勢用ばね43により第1弁体8が下方の閉動方向に付勢されている。44Aは下突出駆動室41aに連通される突出側下部エア供給口、44Bは下後退駆動室41bに連通される後退側下部エア供給口である。
【0015】
また上シリンダ室31で上部ピストン32下部の上後退駆動室31bにも、応答特性を向上させるための開動付勢用ばね33が内装されており、この開動付勢用ばね33により第2弁体11が上方に後退付勢されている。34Aは上突出駆動室31aに連通される突出側上部エア供給口、34Bは上後退駆動室31bに連通される後退側上部エア供給口である。
【0016】
ここで、下部シリンダ室41における下部ピストン42の昇降ストロークは、第1弁体8を大流量で充填する充填位置Iから流量を絞るスローダウン位置IIを介して座受け面1bに当接して充填口1cを閉止する全閉位置IIIの間で昇降移動可能に設定されている。12bは弁軸12の上端側に形成されてストローク調整用ナット13が設けられたストローク調整用ねじである。
【0017】
したがって、圧縮空気Aを後退側下部エア供給口44Bから下後退駆動室41bに供給することにより、下部ピストン42を上限まで押し上げて第1弁体8を開動方向に駆動できるとともに、弁筒7の上端により上部ピストン32を押し上げて第2弁体11を後退方向に駆動できる。また圧縮空気Bを突出側上部エア供給口34Aから上突出駆動室31aに供給することにより、上部ピストン32を押し下げて第2弁体11を突出方向に駆動できるとともに、弁筒7の上端を介して第1弁体8を閉動方向に駆動できる。さらに、圧縮空気Cを突出側下部エア供給口44Aから下突出駆動室41aに供給することにより、下部ピストン42および弁筒7を介して第1弁体8のみを閉動方向に駆動できる。さらにまた、圧縮空気Dを後退側上部エア供給口34Bから上後退駆動室31bに供給することにより、上部ピストン32のみを押し上げて第2弁体11を後退方向に駆動できる。
【0018】
つぎにこの充填弁の動作を図を参照して説明する。
1.大流量充填状態は、図1に示すように、後退側下部エア供給口44Bから圧縮空気Aが下後退駆動室41bに供給されると、下部ピストン42が上限まで押し上げられて第1弁体8が上限の充填位置Iに移動され、供給通路3aから充填液が充填室1に流入されて充填口1cから通路空間4aを介して大型容器(図示せず)に大流量で充填される。この時、第2弁体11は弁筒7の上端に押上げられて上限に位置し、第1弁体8に対して突出されおり、その先端形状により充填液の流れを整流して乱流や密度差を生じさせることなく、泡立ちや振動などが防止されている。
【0019】
2.大型容器への充填がほぼ規定量に達すると、充填量を絞って充填量の精度を上げるスローダウン状態にされる。このスローダウン状態は、図2に示すように、突出側上部エア供給口34Aから圧縮空気Bが上突出駆動室31aに供給されて上部ピストン32が押し下げられ、第2弁体11および第1弁体8が閉動方向にスローダウン位置IIまで同期移動され、充填口1cが絞られる。
【0020】
3.全閉状態は、図3に示すように、突出側下部エア供給口44Aから圧縮空気Cが下突出駆動室41aに供給されて下部ピストン42が押し下げられると、弁筒7を介して第1弁体8が全閉位置IIIまで駆動され、第1弁体8が座受け面1bに当接されて充填口1cが全閉される。この時、第2弁体11は停止されている。
【0021】
4.全閉されると同時に通路空間4aを負圧にするサックバックが行われる。このサックバックは、図4に示すように、後退側上部エア供給口34Bから圧縮空気Dが上後退駆動室31bに供給されて上部ピストン32を押し上げ、弁収納孔8a内で第2弁体11を所定距離後退させることにより、通路空間4aを負圧にし、全閉後に通路空間4aからの充填液の垂れが防止される。
【0022】
上記実施の形態によれば、第1弁体8を座受け面1bに押し付けて全閉した後に、第2弁体11を後退させることにより、通路空間4a内を負圧にして液垂れを防止することができ、600〜1000cc/秒の大流量であっても確実に液垂れを防止して良好に充填することができる。
また、充填時およびスローダウン時に、弁収容孔8aの開口部に第2弁体11を突出させた状態で充填液を流すので、第2弁体11の先端で充填液を整流して乱流や密度差が生じるのを防止し、泡立ちや振動の発生を防止することができる。
【0023】
さらにメッシュスクリーン9により、粘度が低い充填液であっても、その表面張力を利用して通路空間4a内に充填液を保持することができ、液垂れを効果的に防止することができる。
【0024】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項1記載の発明によれば、第1弁体を座受け面に押し付けて全閉した後に第2弁体を弁収容孔内で後退させることにより、ノズル筒内を負圧にして液垂れを防止するので、大流量用充填弁であっても、全閉後に液垂れを確実に防止することができる。また充填時に弁収納孔から第2弁体が突出され、開口部近傍に乱流や密度差が生じるのを防止することができる。
【0025】
また、請求項2記載の発明によれば、第2弁体の先端部により弁収納孔の開口部で充填液が整流されるので、泡立ちや振動の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る大流量用充填弁の実施の形態を示す縦断面図である。
【図2】同大流量用充填弁のスローダウン状態を示す縦断面図である。
【図3】同大流量用充填弁の全閉状態を示す縦断面図である。
【図4】同大流量用充填弁のサックバック状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 充填室
1a 供給口
1b 座受け面
1c 充填口
2 ケース本体
3 供給筒
4 ノズル筒
4a 通路空間
5 シリンダケース
6 弁体駆動シリンダ(弁駆動手段)
7 弁筒
7a 軸心孔
8 第1弁体
8a 弁収納孔
9 メッシュスクリーン(液保持手段)
11 第2弁体
12 弁軸
12a 段部
31 上シリンダ室
32 上部ピストン
41 下シリンダ室
42 下部ピストン
Claims (3)
- ケース本体に充填液が供給される充填室を形成するとともに、このケース本体の下部に、前記充填室に形成された座受け面内の充填口を介して連通されるノズル筒を設け、
この充填室に、弁体駆動手段により昇降されて前記座受け面に当接し充填口を開閉可能な第1弁体を設け、
この第1弁体に、全閉時に充填口に臨んで開口される弁収容孔を形成するとともに、この弁収容孔に、前記弁体駆動手段により出退自在な第2弁体を設け、
充填時に第2弁体の先端部を弁収納孔から充填口側に突出させ、弁体駆動手段により第2弁体を停止した状態で第1弁体を下降して充填口を全閉し、弁収容孔内の第2弁体を上方に後退させてノズル筒内を負圧状態とするように構成した
ことを特徴とする大流量用充填弁。 - 第2弁体の先端部を、基端側から先端側に流れる充填液を整流可能な先端ほど縮径された形状とした
ことを特徴とする請求項1記載の大流量用充填弁。 - 弁体駆動手段は、弁筒を介して第1弁体を出退自在なエアシリンダと、第2弁体を弁軸を介して出退自在なエアシリンダとを直列に接続して構成された
ことを特徴とする請求項1または2に記載の大流量用充填弁。
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