JP3540428B2

JP3540428B2 - Liquid filling method and device

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Publication number: JP3540428B2
Application number: JP09534895A
Authority: JP
Inventors: 柾行林; 良治田中; 哲司野田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2019-07-07
Also published as: JPH08295396A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液体をびん、缶等の容器に充填するための液体充填方法及び充填バルブ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
充填バルブの従来例を図１５、図１６により説明する。
図１５の４０は充填液を貯えておく貯液タンク、４１は貯液タンク４０とともに回転する回転台、４２は回転台４１に設けたリフタで、同リフタ４２は、缶やびん等の容器を載せて昇降する。５０は貯液タンク４０の底面に円周方向に固定した多数の充填バルブ本体、６０はベントチューブ、７０は主液ノズルである。
【０００３】
上記回転台４１に対する貯液タンク４０の高さは、モータ（図示せず）で駆動される貯液タンク昇降装置（図示せず）により調整できるようになっている。
充填バルブ本体５０の上部は、貯液タンク４０内に突出し、同突出部には、充填液の流路になる長孔５０ａが設けられており、下部には、センタリングベル５１が気密的に且つ取替可能に螺着されている。
【０００４】
同センタリングベル５１の内周側には、容器口縁をシールするパッキン５２を有する容器シール環５３が気密的に且つ摺動可能に嵌挿され、ばね５４により下方に付勢されており、下降限では、センタリングベル５１に設けたストッパに当接する。
６０はベントチューブで、同ベントチューブ６０は、前記充填バルブ本体５０の軸心部に配設され、上端近くで上下２つの止め輪６１により止められた羽根形支持部材６２（図１６にも図示している）を介して前記充填バルブ本体５０の上端部に止め輪５５により固定されたおり、外周下端部には、円錐状の弁体が形成され、パッキン６３があり、内周部は、ガス通路４３になっている。
【０００５】
７０は主液ノズルで、同主液ノズル７０は、前記充填バルブ本体５０とベントチューブ６０との間に配設され、上部の小径部と下部の中径部及び大径部７０ａとよりなり、下部の中径部及び大径部７０ａの外周部が前記バルブ本体５０の内周部に気密的に且つ摺動可能に嵌挿されている。また中径部の下部が前記容器シール環５３の内周部に摺動可能に嵌挿されており、同部には、縦方向に複数の連通溝７０ｂが設けられている。
【０００６】
また上記小径部の上端は、雄ねじを有し、後述のチャージングバルブ８０に螺着されており、前記羽形支持部材６２を通過する部分には、図１６に示すように縦溝７０ｃが設けられている。また上記小径部の下部の前記充填バルブ本体５０の長孔５０ａに対応する位置には、長孔７０ｄが設けられている。また内周部は、前記ベントチューブ６０と相俟って液通路４４を形成しており、下部は、円錐状に拡がって弁座が形成されている。また同主液ノズル７０は、小径部に介装されたばね７１により下方に付勢されている。
【０００７】
８０はチャージングバルブで、同チャージングバルブ８０は、複数の通気孔８１ａを有するチャージングカップ８１と、パッキン８３を有するリフト弁５２と、ばね８４と、継ぎ管８５と、キャップナット８６と、ばね８７とにより構成されている。
リフト弁８２は、チャージングカップ８１に摺動可能に嵌挿され、ばね８４により下方に付勢され、チャージングカップ８１に設けたストッパに当接して止まっている。また継ぎ管８５は、チャージングカップ８１に案内されており、ばね８７により下方に付勢されている。またキャップナット８６は、前記主液ノズル７０の上端の雄ねじに螺合して、継ぎ管８５を結合している。
【０００８】
９０は貯液タンク４０の側壁に設けたチャージングバルブ８０の駆動機構、９１は回転軸９２と一体の二又レバーで、チャージングカップ８１の上部に係合している。９３は回転軸９２に固定したレバーである。
５６は押しボタン式のスニフトバルブで、同押しボタン式のスニフトバルブ５６は、押しボタンを押すと、内部のガスを排気孔５０ｄを通して外気に放出するようになっている。
【０００９】
４６はガス室、５０ｂは充填バルブ本体５０に形成した空室、５０ｃは同空室５０ｂにつながる孔である。
次に前記充填装置の作用を説明する。
貯液タンク４０内には、ガス入り充填液が入っており、主液ノズル７０は下降して液弁４５は閉じている。またチャージングバルブ８０は下降してガス通路４３は閉じている。
【００１０】
リフタ４２に載置された容器が上昇して、容器口縁が容器シール環５３のパッキン５２に当接して、容器内と外気とを気密的にシールし、さらに容器シール環を持ち上げて、リフタ４２が上昇限で止まると、ベントチューブ６０及び主液ノズル７０の下端は、容器内に挿入された状態になる。
ここで図示を省略した機構により、駆動機構９０の二又レバー９１がチャージングバルブ８０を持ち上げて、リフト弁８２を開く。貯液タンク４０内の圧力ガスはガス通路４３を通って容器内に入り、さらに容器内から連通溝７０ｄを通ってガス室４６も満たす。
【００１１】
このとき、容器内と貯液タンク４０内との圧力が均一になり、ガス室４６のガス圧が主液ノズル７０の大径部７０ａに作用して、主液ノズル７０をばね７１に抗して上昇させて、液弁４５を開く。
図１５は、液弁４５が開いた状態を示している。貯液タンク４０内の充填液は重力により液通路４４を通って流下し、ベントチューブ６０下部の円錐部で拡がって容器内に充填される。このとき、充填液に置換される容器内のガスは、ベントチューブ６０内のガス通路４３を通って上昇し、貯液タンク４０内の気相部に戻ってゆく。
【００１２】
容器内の液面がベントチューブ６０の下端に達すると、ガスの戻り通路が塞がれ、液面が主液ノズル７０の下端に達すると、一部のガスを閉じ込めたまま充填液はガス通路４３内を上昇し、貯液タンク４０内の液面に達して停止する。
次いでチャージングバルブ８０を下降させ、パッキン８３によりベントチューブ６０の上端を閉じ、またばね８７を介して主液ノズル７０を下降させて、液弁４５を閉じた後、図示を省略した機構によりスニフトバルブ５６の押しボタンを押して、ガス室４６内及び容器内のガスを排気孔５０ｄから外部へ排気する。
【００１３】
容器内のガス圧が大気圧に下がると、主液ノズル７０は貯液タンク４０内のガス圧により下方に押され、液弁４５を閉じる力を強めて、最初の状態に戻って、この状態を保持する。ベントチューブ６０内に入った充填液は、上部に残ったガス圧により容器内に戻される。
またリフタ４２を下降させると、容器シール環５３はセンタリングベル５１のストッパに当接して止まり、容器はさらに下降して、ベントチューブ６０及び主液ノズル７０が抜け出し、次いで容器シール環５３から離れて、充填工程が完了する。
【００１４】
容器内の入味は、容器口縁と上昇位置にある主液ノズル７０の下端との距離Ｈにより決まるので、入味を変更するためには、貯液タンク４０と回転台４１との距離を調節して、必要なＨ寸法を得ればよい。
なお空室５０ｂ及び孔５０ｃは、バルブ５０の摺動時のバルブ５０の背圧を調整する役目を持つとともに、充填バルブ本体５０と主液ノズル７０との摺動部のシーリング状態を監視する役目をもつもので、シーリングが劣化すると、孔５０ｃから充填液が流出するようになる。
【００１５】
以上の充填バルブでは、充填バルブの弁作動部分を製品の飲料水等の液が入らないようにダイアフラム、ベローズ等の可撓性材料部品を使用してシールし、この可撓性材料部品を破れ検査装置により検査するようにしている。
この可撓性材料部品を破れ検査装置の従来例を図１７〜図１９に示した。
この破れ検査装置は、充填ノズル内のベローズの破れを直接的に知ることができるもので、ミネラルウオータ等を充填する充填装置Ａの充填ノズル１は、第１ピストンロッド１６を収容した弁作動機構室３６と、ミネラルウオータの流出通路室１３とを区画するベローズ３５とを有している。
【００１６】
上記充填ノズル１には、上下方向に伸びるドレン管４５が連結され、ドレン管４５の上端は、弁作動機構室３６に連通している。ドレン管４５の下端が臨む位置には、ドレンパン４８が設けられ、ドレンパン４８の最も低い箇所４８ａはホース４９を介して水収集箱５０に接続され、水収集箱５０には、水検出センサ５１が設けられている。
【００１７】
ベローズ３５の破れに伴って弁作動機構室３６へ入り込んだミネラルウオータは、ドレン管４５→ドレンパン４８を通って水収集箱５０に集まり、水検出センサ５１からの信号に基づいて警報ランプの点滅が行われる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の充填装置では、容器の供給時、充填終了容器の排出時に、容器口シールのパッキン及び容器シール環が上下に摺動して容器を保持するが、その保持力はガス室内のばね力によるものであり、薄肉容器の場合、種類により容器胴の耐力が異なるため、容器が替わったとき、このばねを交換する必要がある。
【００１９】
また液充填バルブ及び容器に通じるガス室内にばねがあって、非分解洗浄（ＣＩＰ）が難しい。即ち、製品液分を含んだ圧力ガスが常にこの室に入るので、この部分を確実に洗浄する必要があるが、今までの非分解洗浄（ＣＩＰ）では、この室を十分に洗浄できなくて、問題になっている。
またリフタは、容器シール環を押し下げるばねの力に負けない上方付勢力が常に必要であり、このため、リフタを押し下げるカムは頑丈に作らなければならず、既納機の場合、強度を増すための大きな改造を必要として、使用困難になっている。
【００２０】
また容器の内容量は入り味の高さで調整するため、充填バルブを含めた充填液槽までの範囲を上下に調整する調整機構を必要としている。
また容器の形状に誤差のある場合は、入味容量を正確に揃えることが困難である。
また容器リフタの昇降、充填のためのベントチューブの開閉、カウンタガスを抜くスニフト等の充填工程時、充填機の外側に固定状態に設置したカムにより作動するので、これらの工程のタイミングを調整する作業が面倒な上に、手間がかかる。
【００２１】
また洗浄キャップを取り付けて非分解洗浄（ＣＩＰ）を行うとき、充填機をゆっくり回転して、充填工程と同じように作動させるので、洗浄に長い時間がかかる。
またベローズを使用して弁部と作動部とを区分している方式の充填装置（図１７〜図１９参照）では、ベローズ３５の破れを検出するため、充填とは直接関係のないドレイン管４５、ドレインパン４８、水検出センサ５１等が必要になる。
【００２２】
また充填バルが複数ある場合、上記水検出センサ５１だけでは故障バルブの特定ができない。さらに加圧式の充填バルブの場合、液弁以外の弁があるが、それらの弁の不具合は上記方式の充填装置では検出できないという問題があった。
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、(1) 容器が替わったときのばね交換を不要にでき、(2) 非分解洗浄を容易に行うことができ、(3) 既納機に適用するときに必要であった大きな改造を不要にでき、(4) 充填バルブを含めた充填液槽までの範囲を上下に調整する調整機構を不要にでき、(5) 入味容量を正確に揃えることができ、(6) 各工程のタイミング調整を充填バルブ制御回路のタイマを調整するだけの簡単な操作で済ますことができ、(7) 洗浄作業を短時間で済ますことができ、(8) 気体通路を満遍なく洗浄することができ、(9) 各ダイアフラムバルブのシール不良、ダイアフラムの破れ等の故障の有無を判定することができ、(10)ダイアフラムバルブの取り換えを簡単に行うことができ、(11)各バルブの故障を検出するためのドレイン管等の大掛かりな構造物を不要にでき、(12)故障箇所の特定を容易に行うことができ、(13)液バルブ以外のバルブの不具合を検出でき、(14)分解することなくバルブの不具合箇所を見つけ出すことができる液体充填方法及び装置を提供しようとする点にある。
【００２３】
【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、本発明の液体充填方法は、加圧カウンタガスの充満したヘッドスペースを有する貯液タンクと、同貯液タンク内のガス入り充填液を供給管を介して供給される充填バルブと、同充填バルブの下方に設けた容器台とを具えた液体充填装置において、容器を充填バルブ直下に置いて、容器口を充填バルブの下部のセンタリングベルにより液封した後、容器内と貯液タンクのヘッドスペースとのガス通路と容器内から外気への気体通路とを開いて、カウンタガスにより容器内のエアを追い出した後、容器内から外気への気体通路を閉じて、容器内をカウンタ圧とし、液バルブを開いて、充填液を容器内へ流下させ、前記充填液供給管に設けた流量計により充填液の流量を計測し、計測流量の積が容器の規定充填量に達したときに、充填バルブの液バルブを閉じ、容器内部と貯液タンクのヘッドスペースとのガス通路を閉じ、容器のヘッドスペースを大気に開放して充填を完了することを特徴としている（請求項１）。
【００２４】
また本発明の液体充填装置は、ヘッドスペースを有する貯液タンクと、同貯液タンク内の充填液を供給管を介して供給される充填バルブと、同充填バルブの下方に設けた容器台とを具えた液体充填装置において、前記充填液供給管に設けた流量計と、前記充填液供給管に取付けて内側が大径の充填液通路となりカウンタガス通路とスニフトガス通路とを有して下部が液バルブの座を形成する縦筒状の充填バルブ本体と、同充填バルブ本体の下部円筒部に摺動可能に且つ気密的に嵌挿し下向きの環状溝部に容器口縁用のパッキンを嵌着しているセンタリングベルと、充填バルブ本体の下部のセンタリングベルの昇降手段と、充填バルブ本体に設けて容器内と貯液タンクのヘッドスペースとの気体通路を開閉するカウンタガス切換バルブと、前記充填バルブ本体に嵌合してガイドされ中心部に充填バルブ本体のカウンタガス通路の位置まで導通するガス通路を有し下部に液バルブを形成して上下方向に摺動可能な中空バルブと、前記充填バルブ本体の上方に設置し前記中空バルブを昇降させて液バルブを開閉する中空バルブの昇降手段と、前記充填バルブ本体に設けたガス通路を開閉して容器のヘッドスペースを外気と連通するスニフトガス切換バルブと、前記容器をシールするセンタリングベルの内側空間から外気に通じる気体通路と、この気体通路を開閉する気体切換バルブと、これらカウンタガス切換バルブ、スニフトガス切換バルブ、および気体切換バルブの作動を制御する制御装置と、を具え、前記制御装置は、センタリングベルが容器口を液封した後、気体切換バルブを開、カウンタガス切換バルブを開にし、容器内のエアを追い出してカウンタガスに置き換えた後、気体切換バルブを閉にして、容器内がカウンタガス圧力と同圧となり、中空バルブが下方に押し下げられて液バルブが開かれ、充填液が容器内に流下充填され、充填液供給管に設けられた流量計により、充填液の流量が計測され、計測流量の積が容器の規定充填量に達したときに、中空バルブが上方に押し上げられて、液バルブが閉じられた後、カウンタガス切換バルブを閉、スニフトガス切換バルブを開にして、容器のヘッドスペースを大気に開放し、充填が完了するように制御することを特徴としている（請求項２）。
【００２５】
前記請求項２の液体充填装置において、充填液流量計がタービン式であって、タービン車の回転数をカウントして流量を積算し、積算値が容器の規定充填量に達したときに充填バルブの液バルブを閉じる機能を有していてもよい（請求項３）。
前記請求項２記載の液体充填装置において、充填液流量計が超音波渦流量計であって、この流量を積算して容器の規定充填量に達したときに充填バルブの液バルブを閉じる機能のもつようにしてもよい（請求項４）。
【００２６】
前記請求項２記載の液体充填装置において、液バルブを開閉する中空バルブの昇降手段を、中空バルブの支持部材と、前記充填バルブ本体上部に置かれ中空バルブを上方に押し上げる方向に付勢する圧縮ばねと、中空バルブを下方に押し下げるエアシリンダとにより構成してもよい（請求項５）。
前記請求項２記載の液体充填装置において、センタリングベル昇降手段を、充填バルブ本体の上部に取付けたエアシリンダと、同エアシリンダのロッド先端に取付けた継手と、これに固設して下端を前記センタリングベルに結合した長棒とにより構成してもよい（請求項６）。
【００２７】
前記請求項２記載の液体充填装置において、充填バルブ本体にセンタリングベルの内側空間から充填バルブ外部に通じる排水通路を設け、同排水通路に排水用バルブを設けて、センタリングベルの外周下縁に洗浄キャップを被せて液封したときに、非分解洗浄を可能にしてもよい（請求項７）。
【００２８】
前記請求項２記載の液体充填装置において、充填バルブ本体に設けたカウンタガス切換バルブとスニフトガス切換バルブと気体切換バルブに相当する排水用バルブとをエア作動ダイアフラムバルブにしてもよい（請求項８）。
【００２９】
前記請求項８記載の液体充填装置において、センタリングベルの外周下縁に洗浄キャップを被せて液封し、貯液タンクのヘッドスペースまで一定のヘッド圧力をかけた洗浄水または洗浄液を満たして充填バルブの液通路及びガス通路の全てに洗浄水を満たした後、液バルブを開いて、洗浄水を流下させ、カウンタガス用バルブとスニフトガス用バルブと排水バルブとを順次或いは個別に開閉して、流量計の流量を計測して、前記カウンタガス用バルブとスニフトガス用バルブと排水バルブとのシール不良、ダイアフラムの破れ等の故障の有無を判定するエア作動ダイアフラムバルブの不具合検査装置を設けてもよい（請求項９）。
【００３０】
前記請求項８記載の液体充填装置において、充填バルブの洗浄排水を受ける洗浄水タンクと、同タンクより貯液タンクへ洗浄水を送る送出配管と、同配管に設けられた洗浄水ポンプ及び圧力調整弁と、制御装置とを具え、同制御装置を、非分解洗浄時に液バルブの開閉、前記カウンタガス用バルブとスニフトガス用バルブと排水バルブとの開閉を指令し、前記流量計により計測した計測値を各バルブの正常な作動時の流量値と比較して、カウンタガス用バルブとスニフトガス用バルブと排水バルブとのシール不良、ダイアフラムの破れ等の故障の有無を判定するように構成してもよい（請求項１０）。
【００３１】
【作用】
前記請求項２に記載の液体充填装置では、充填バルブの下方の容器台に容器を置き、センタリングベルの昇降手段により、センタリングベルを下降して、容器口を液封した後、カウンタガス切換バルブを開いて、容器内と貯液タンクのヘッドスペースとの気体通路を連通して同圧にし、次いで中空バルブの昇降手段により中空バルブを下げて、液バルブを開き、充填液を容器内に流下させて、容器内に充填する。この充填の間、前記充填液供給管に設けた流量計により、充填液の流量を計測し、計測流量の積が容器の規定充填量に達したときに、中空バルブの昇降手段により、中空バルブを上げて、液バルブを閉じ、次いでカウンタガス切換バルブを閉じて、容器内部と貯液タンクのヘッドスペースとの気体通路を閉じ、スニフトガス切換バルブを開いて、容器のヘッドスペースを大気に開放して、充填を完了し、センタリングベルの昇降手段により、センタリングベルを上昇して、容器を解放するようにしている。
【００３２】
前記請求項１、２に記載の液体充填方法及び装置は、ガス入り飲料を充填する場合であり、先ず前記と同様に充填バルブの下部の容器台に容器を置き、センタリングベルの昇降手段により、センタリングベルを下降して、容器口を液封した後、気体切換バルブを開いて、容器内から外気への気体通路を開き、カウンタガス切換バルブを開いて、加圧カウンタガスの充満した貯液タンクのヘッドスペースと容器内のカウンタガス通路とを連通し、容器内のエアを追い出して、カウンタガスに置き換えた後、気体切換バルブを閉じて、容器内をカウンタガス圧力と同圧にし、次いで中空バルブの昇降手段により、中空バルブを下げて、液バルブを開き、充填液を容器内に流下、充填する。この充填の間、前記充填液供給管に設けた流量計により、充填液の流量を計測し、計測流量の積が容器の規定充填量に達したときに、中空バルブの昇降手段により、中空バルブを上げて、液バルブを閉じ、次いでカウンタガス切換バルブを閉じて、容器内部と貯液タンクのヘッドスペースの気体通路とを閉じ、スニフトガス切換バルブを開いて、容器のヘッドスペースを大気に開放して、充填を完了し、センタリングベルの昇降手段により、センタリングベルを上昇して、容器を解放するようにしている。
【００３３】
前記請求項３の液体充填装置では、充填液の流量をタービン式流量計により測って、高精度の充填量を得るようにしている。
前記請求項４記載の液体充填装置では、充填液の流量を超音波渦流量計により測って、パルプが混在した充填液でも支障なく流量計測充填を行うようにしている。
【００３４】
前記請求項５記載の液体充填装置は、請求項２に記載の液体充填装置において、液バルブを開くときは、エアシリンダを作動して中空バルブを下方に押し下げ、液バルブを閉じるときは、圧縮ばねの付勢力により中空バルブを上方に押し上げる。そして中空バルブ下部の液バルブを損傷させないように圧縮ばねの付勢力を必要最小限にしている。
【００３５】
前記請求項６記載の液体充填装置は、請求項２に記載の液体充填装置におけるセンタリングベル昇降手段が、充填バルブ本体の上部に取付けエアシリンダにより上下に駆動される長い棒の下端にセンタリングベルを結合しているので、充填バルブの他の構成部品と独立に、また充填バルブの幅を広げることなしに設置可能にしている。
【００３６】
前記請求項７の液体充填装置は、請求項２に記載の液体充填装置において、充填バルブ本体に設けセンタリングベルの内側空間から充填バルブ外部に通じる排水通路と排水用バルブとにより、センタリングベルに洗浄キャップを被せて液封して、非分解洗浄（ＣＩＰ洗浄）を容易に行うようにしている。
前記請求項８記載の液体充填装置は、請求項２の液体充填装置において、充填バルブ本体に設けたカウンタガス切換バルブ、スニフトガス切換バルブ、及び排水用バルブ（請求項２においては排水用バルブ兼気体切換バルブ）を全てエア作動ダイアフラムバルブとし、電気制御回路に繋がった電磁弁のエア切換えにより作動するようにしている。
【００３７】
請求項９、１０記載の液体充填装置は、請求項８記載の液体充填装置において、充填バルブを非分解洗浄（ＣＩＰ洗浄）するときに、液バルブと各ダイアフラムバルブの不具合を検査するものであって、センタリングベルの外周下縁に洗浄キャップを被せて液封し、貯液タンクのヘッドスペースまで一定のヘッド圧力をかけた洗浄水または洗浄液を満たし、各バルブを開いて、充填バルブの液通路及びガス通路の全てに洗浄水を満たした後、液バルブを開いたまま洗浄水を流下し、前記カウンタガス用バルブ、スニフトガス用バルブ、及び排水バルブを順次或いは個別に開閉して、前記流量計の流量を計測して、同計測値を各バルブの正常な作動時の流量値と比較し、前記カウンタガス用バルブ、スニフトガス用バルブと、排水バルブのシール不良、ダイアフラムの破れ等の故障の有無を判定する。充填バルブから排出された洗浄液は、洗浄水タンクへ回収貯蔵し、洗浄水ポンプにより貯液タンクへ送るようにしている。この洗浄水ポンプよりの送り戻し配管に設けた圧力調整弁は、貯液タンク内の洗浄液圧を一定にして、流量計測の条件を整えるために設けられている。
【００３８】
【実施例】
次に本発明の液体充填装置をロータリ充填機（缶に炭酸ガス飲料を充填するロータリ充填機）に適用した図１〜図１４に示す一実施例により説明する。
図１は充填バルブ１３１の縦断面図、図２は図１の矢印Ｂ部分の側面図、図３はタービン式流量計の斜視図、図４は超音波渦流量計の斜視図、図５はエア作動ダイアフラムバルブの断面図、図６は洗浄キャップの側面図、図７は図６の平面図、図８の充填バルブの下部に洗浄バルブを装着した側面図、図９〜図１３は充填バルブの作動工程を示す説明図、図１４は非分解洗浄（ＣＩＰ洗浄）時の洗浄水の流れを示す説明図である。
【００３９】
図１の充填バルブ１３１の中心線Ｘ−Ｘよりも右側の部分はセンタリングベル１３７が上昇した状態を示し、中心線Ｘ−Ｘよりも左側の部分はセンタリングベル１３７が下降し、缶３０が充填の位置に置かれ、中空弁が押し上げられ、液バルブが開いて、充填が行われている状態を示している。１２１は加圧カウンタガスが充満したヘッドスペースを有するフィラボウル（貯液タンク）で、同フィラボウム１２１と充填バルブ１３１とは、充填液供給管１２２により結合されている。充填バルブ１３１の下方には、容器台１２６が設けられている。
【００４０】
充填液供給管１２２には、充填液流量計１２３が設けられており、その構成を図３により説明すると、このタービン式の流量計１２３は、流量計本体１２３ａの中で軸受１２３ｃにより支持されたタービンロータ１２３ｂの回転をタービン羽根センサ１２３ｅによりカウントし、その信号を制御装置１７３に送るものであって、このカウント数を積算し、積算値が缶３０の規定充填量に相当する値に達したときに、充填バルブ１３１の液バルブを閉じるように制御される。
【００４１】
またこの充填液流量計１２３は、図４に示した超音波渦流量計１２５であってもよい。
この流量計１２５は、流量計本体１２５ａの管内を流れる液体が管路を横切って設けられた渦発生柱１２５ｂに遮られながら通過するときに、渦発生柱１２５ｂの後流に発生する渦（渦の数は流速に比例する）に対して超音波発信子１２５ｃから発信された超音波を当て、超音波センサ１２５ｄにより、渦で生じた超音波の乱れを感知し、渦の数をカウントして、その信号を制御装置１７３へ送り、ここで積算して、容器の規定充填量に相当する値に達したときに、充填バルブの液バルブに閉の指令を発するものである。
【００４２】
この超音波渦流量計１２５は、機械的な回転部分が無いので、パルプが混在した充填液でも支障なく流量計測機能を果たすことができる。
充填バルブ１３１は、充填バルブ本体１３３が充填液供給管１２２に取付けられ、同時に充填機の回転部フレーム１５２に固定されている。充填バルブ本体１３３は、内側が大径の充填液通路になり、カウンタガス通路、スニフトガス通路、及びエア排気通路を有し、下部が液バルブの座を形成している。
【００４３】
この充填バルブ本体１３３の下部には、深い円筒形の溝空間が形成され、その溝空間にセンタリングベル１３７が摺動自在に嵌挿され、センタリングベル１３７の外円筒部がバルブ本体１３３の溝空間の内筒部に気密的に嵌挿され、センタリングベル１３７の内側円筒を摺動する充填バルブ本体１３３の円筒部には、ガス通路が設けられている。
【００４４】
またセンタリングベル１３７の下向きの環状溝部に容器口縁シール用パッキン１３７ａが嵌着されている。このセンタリングベル１３７は、充填バルブ本体１３３の上部の上部支台１３６に取付けられたガイド軸１６１により支持された上板１６３に固定されているエアシリンダ１６４により、同エアシリンダ１６４のロッド先端の角型継手１６２と、この角型継手１６２に固定されて下端がセンタリングベル１３７に結合された長棒１６５を介して上下動できる構成になっている。
【００４５】
角型継手１６２に取付けられた軸１６７により支持されたカムフォロワ１６８は、充填機の外部固定部材に取付けたカム１７０に案内されて昇降することにより、センタリングベル１３７が昇降する場合は、エアシリンダ１６４がカムフォロワ１６８をカム１７０に押付けるばねの作用を持ち、エア圧力を加減することにより、ばね力の調整が可能になっている。
【００４６】
充填バルブ本体１３３内部に嵌合してガイドされる中空バルブ１３８は、中心部にバルブ本体１３３のカウンタガス通路の位置まで導通するガス通路を有し、下部はバルブ本体１３３に形成したバルブ座と共に液バルブを形成し、上下方向に摺動可能である。
バルブ本体１３３の上方に設置した上部支台１３６にエアシリンダ１４０が取付けられている。このエアシリンダ１４０は、支持部材１３５の上部に配置された圧縮ばね１３４に抗して中空バルブ１３８を押し下げて液バルブを閉じるとともに、圧縮ばね１３４は中空バルブ１３８を上方に押し上げて液バルブを開く。
【００４７】
充填バルブ本体１３３に３組のエア作動切換バルブが取付けられている。この３組のエア作動切換バルブとは、缶３０内とフィラボウル１２１のヘッドスペースとの気体通路を開閉するカウンタガス切換バルブ１３９ｃと、缶３０口をシールするセンタリングベル１３７の内側空間から外気へ通じる気体通路を開閉する気体切換バルブ１３９ｅと、バルブ本体１３３に設けられたガス通路を開閉して缶３０のヘッドスペースを外気と連通するスニフトガス切換バルブ１３９ｄとである。
【００４８】
これらのバルブ本体１３３に直付けされたエア作動切換バルブ１３９ｃ、１３９ｄ、１３９ｅは、その何れもが図５に示す構造のエア作動ダイアフラムバルブである。
このエア作動ダイアフラムバルブをカウンタガス切換バルブ１３９ｃに例を取って説明すると、図５の１４１は３組のダイアフラムバルブを組み込んだダイアフラムバルブ本体、１４２はそのカバー、１４３は作動エア側のダイアフラム、１４９は炭酸ガス、エア等の切換側ダイアフラムである。
【００４９】
このダイアフラム１４９には、ボルト１４８が埋め込まれ、このボルト１４８を介してダイアフラム１４９が作動軸１４５に取付けられている。作動軸１４５は、本体１４１に嵌込まれたプッシュ１４７に軸方向の摺動を可能に支持され、圧縮ばね１４６によりダイアフラム１４９がバルブの座から離れる方向に付勢される。
【００５０】
作動エア側の気体通路１４３ａに作動エアが加えられると、ダイアフラム１４３を介して作動軸１４５が押され、ダイアフラム１４９がバルブ本体１３３に設けられた座に当接して、この気体通路部が遮断される。充填機回転部フレーム１５２には、バルブ本体１３３のガス通路に連通する排出エア出口配管１５２ａと、スニフトガス出口配管１５２ｂが設けられている。
【００５１】
１７１は制御装置１７３の指令により圧縮エア供給配管１７２から圧縮エアを切換えて充填バルブ１３３側のエア作動切換バルブ１３９ｃ、１３９ｄ、１３９ｅに送る電磁弁である。１７４は缶３０の有無を検出してその信号を制御装置１７３に送り、缶３０無しの場合に充填作業を行わせないようにする役割を有する缶センサである。
【００５２】
上記液体充填装置の作用は、図９〜図１３に示すように、充填バルブ１３１の下部の容器台１２６に缶３０を置き（図９参照）、カム１７０にガイドされたカムフォロワ１６８を介してセンタリングベル１３７を下降して、缶３０口を液封した後、気体切換バルブ１３９ｅを開にして、缶３０内から外気への気体通路を開き、カウンタガス切換バルブ１３９ｃを開いて、加圧カウンタガスが充満するフィラーボウル１２１のヘッドスペースと缶３０内とのカウンタガス通路を通にし、缶３０内のエアを追い出して（図１０参照）、カウンタガスに置き換えた後、気体切換バルブ１３９ｅを閉にして、缶３０内をカウンタガス圧力と同圧にし（図１１参照）、次いでエアシリンダ１４０のピストン側の圧力を除いて、中空バルブ１３８を圧縮ばね１３４により上方に押し上げて液バルブを開いて、充填液を缶３０内に流下充填する（図１２参照）。
【００５３】
この充填の間、充填液供給管１２２に設けたタービン式流量計１２３まはた超音波渦流量計１２５により、充填液の流量を計測し、計測流量の積が缶の規定充填量が達したときに、エアシリンダ１４０のピストン側に作動エアを供給して、圧縮ばね１３４に抗して中空バルブ１３８を下方に押し下げて、液バルブを閉じ、次いでカウンタガス切換バルブ１３９ｃを閉にして、缶３０内部とフィラーボウル１２１のヘッドスペースとのカウンタガス通路を閉じ、スニフトガス切換バルブ１３９ｄを開き（図１３参照）、缶３０のヘッドスペースを大気に開放して、充填を完了し、センタリングベル１３７をカム１７０にガイドされたカムフォロワ１６８を介して上昇して、充填済み缶３０を解放する。
【００５４】
上記タービン式流量計１２３は、高精度の測定が可能で正確な充填量が得られるものである。また超音波渦流量計１２５は、回転部分がなく、パルプが混在した充填液でも支障なく流量計測が行なえるものである。
【００５５】
センタリングベル１３７の昇降機構は、バルブ本体１３３の上部にエアシリンダ１６４を取付け、このエアシリンダ１６４により上下に駆動される長棒１６５の下端にセンタリングベル１３７を結合しているが、このようにした場合、充填バルブ１３１の他の構成部品に干渉しないように設置し得ると同時に、充填バルブ１３１の幅を広げることなく設置できるので、ロータリー充填機において、充填バルブ１３１の配置の間隔を小さくすることができ、同じ外径内の建本数を多くすることができる。
【００５６】
バルブ本体１３３に設けたカウンタガス切換バルブ１３９ｃ、スニフトガス切換バルブ１３９ｄ、及び気体切換バルブ１３９ｅは、エア作動ダイアフラムバルブになっており、制御装置１７３の電気制御回路に制御される電磁弁１７１のエア切換えにより作動する。なおこの制御装置１７３及び電磁弁１７１は、各充填バルブ毎に制御ができるように充填バルブの建本数と同数が用意される。
【００５７】
次に充填バルブを非分解洗浄（ＣＩＰ洗浄）中にエア作動ダイアフラムバルブの不具合を検査する充填バルブ検査装置を説明する。
図１４は、非分解洗浄（ＣＩＰ洗浄）時の充填バルブ１３１の周辺の構成と、洗浄水の流れを示す説明図である。１７６は充填バルブ１３１の洗浄排水を排水配管１７５ａ、１７５ｂを通して回収する洗浄水タンクであり、洗浄水タンク１７６の洗浄水は、送出配管１７８と、同配管１７８に設けた洗浄水ポンプ１７７及び圧力調整弁１７９とを経てフィラーボウル１２１へ送られる。
【００５８】
非分解洗浄（ＣＩＰ洗浄）時には、センタリングベル１３７に図６、図７に示すような２連になった洗浄キャップ１４１を、図８に示したように充填バルブ本体１３３に設けたピン１５５に洗浄キャップ１４１のフック１４１ｂを掛け、エアシリンダ１６４を作動して、センタリングベル１３７を下降させ、センタリングベル１３７の下端縁部をキャップ部１４１ａのシールパッキン１４４に当接させて、充填バルブ１３１の液通路、ガス通路を外部から遮断する。
【００５９】
この状態で、液バルブを開き、カウンタガス切換バルブ１３９ｃ、スニフトガス切換バルブ１３９ｄ、及び気体切換バルブ１３９ｅの全てを開けば、洗浄水は充填バルブ１３１の作動エア通路配管以外の全ての通路配管を通って各部に送られて、洗浄が行われる（図１４の２点鎖線は、洗浄時にのみ用いられるアタッチメントの範囲を示している）。
【００６０】
カウンタガス切換バルブ１３９ｃ、スニフトガス切換バルブ１３９ｄ、及び気体切換バルブ１３９ｅのシール不良、ダイアフラム１４３、１４９の破れ等の不具合の検査をするときは、以下のようにする。
充填バルブを図８に示すように非分解洗浄（ＣＩＰ洗浄）の状態にする。即ち、センタリングベル１３７の下端縁に洗浄キャップ１４１を被せて液封し、圧力調整弁１７９の作用により一定のヘッド圧力を持たせた洗浄水または洗浄液をフィラーボウル１２１の天井まで一杯に満たし、各バルブを開いて充填液供給管、充填バルブの液通路、カウンタガス通路及び他のガス通路の全てに洗浄水を満たした後、液バルブを開いたまま洗浄水を流下し、先ずスニフトガス切換バルブ１３９ｄ及び気体切換バルブ１３９ｅを開いたまま、カウンタガス切換バルブ１３９ｃを開閉して、流量計１２３の流量を計測して、同計測値をカウンタガス切換バルブ１３９ｃの正常な作動時の流量値と比較する。
【００６１】
もしそのときの計測値が異常を示せば、カウンタガス切換バルブ１３９ｃに不具合が生じていることが判る。次いでカウンタガス切換バルブ１３９ｃを閉じ、気体切換バルブ１３９ｅを閉じれば、流量計１２３は、スニフトガスの通路の流量を示す。
この場合、スニフトガスの通路抵抗が大きく流量が極端に少なくなったときは、流量を計測できないので、気体切換バルブ１３９ｅも開いて、スニフトガス切換バルブ１３９ｄを開閉して、そのときの流量計の示す流量差により、スニフトガス切換バルブ１３９ｄの良否を判定すればよい。
【００６２】
気体切換バルブ１３９ｅの検査は同様に、カウンタガス切換バルブ１３９ｃを閉じ、スニフトガス切換バルブ１３９ｄを閉にして、流量を測定すればよい。
このようにして各切換バルブのシール不良、ダイアフラム１４３、１４９の破れ等の故障の有無を判定することができる。
充填バルブ１３１から排出された洗浄液は、洗浄水タンク１７６へ回収貯蔵され、洗浄水ポンプ１７７によりフィラーボウル１２１へ送られる。洗浄水ポンプ１７７よりの送り戻し配管１７８に設けた圧力調整弁１７９は、フィラーボウル１２１内の洗浄液圧を一定にして流量計測の条件を整えるためにある。
【００６３】
洗浄及びバルブ検査のとき、これらのバルブ類を切換え制御する制御装置は各充填バルブの制御装置に組み込まれ、電気回路の切換により洗浄・検査が行われる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の液体充填方法及び装置によれば、容器の供給時、充填終了後の容器排出時、容器口をシールするセンタリングベル及びシールパッキンが下方に摺動して容器を保持する。このときの保持力は、充填バルブ本体上部に設置したシリンダのエア圧により決まるが、このエア圧は調整容易であり、従来のような容器が替わったときのばね交換を不要にできる。
【００６５】
また液充填バルブ及び容器に通じるガス室内には、ばねがないので、非分解洗浄（ＣＩＰ）を容易に行うことができる。
またセンタリングベルを押し上げるカムは、容器口をシールするシリンダのエア圧に対抗するだけの強さがあれば充分であり、しかもこのカムの作用範囲は充填バルブの回動の約１／４に過ぎないので、既納機に適用するときに必要であった大きな改造を不要にできる。
【００６６】
また容器の内容量を充填液の供給量により直接計測するので、過不足のない液充填を行うことができる。このことは、特に缶入り飲料のような外から見えない容器の場合は、重要な要件である。従って入り味の高さで調整するための充填バルブを含めた充填液槽までの範囲を上下に調整する調整機構を不要にできる。
また容器の形状に誤差があっても、入味容量を正確に揃えることができる。
【００６７】
また容器口液封及び容器解放のためのセンタリングベルの昇降、充填のためのカウンタガス弁の開閉、カウンタガスを抜くスニフト等の充填工程時、制御部に置かれた複数の電磁弁のエア出力により充填バルブに設けたシリンダ、エア作動切換弁を作動するので、これらの工程のタイミング調整は充填バルブ制御回路のタイマを調整するだけの簡単な操作で済ますことができる。
【００６８】
洗浄キャップを取り付けて非分解洗浄（ＣＩＰ洗浄）を行うとき、充填機の充填バルブを回動しなくても洗浄作業を行うことができて、洗浄作業を短時間で済ますことができる。
また充填バルブに設けた気体通路を開閉するカウンタガス切換バルブ、スニフトガス切換バルブ等の気体切換バルブの全てをエア作動ダイアフラムバルブにしたので、貯液タンクに洗浄水を満たし、センタリングベルの外周下縁に洗浄キャップを被せて液封し、全てのガス配管に洗浄水を流下させることにより、気体通路を満遍なく洗浄することができる。
【００６９】
また洗浄作業中に前記各エア作動ダイアフラムバルブを順次或いは個別に開閉して、前記流量計の流量を計測するので、各ダイアフラムバルブのシール不良、ダイアフラムの破れ等の故障の有無を判定することができる。
また各ダイアフラムバルブは充填バルブの側面に直接取付けているので、ダイアフラムバルブの取り換えを簡単に行うことができる。
【００７０】
また上記のように構成されているので、各バルブの故障を検出するためのドレイン管等の大掛かりな構造物を不要にできる。
また充填バルブが複数ある場合、各充填バルブ毎にバルブを検査するため、故障箇所の特定を容易に行うことができる。
また上記のように構成されているので、液バルブ以外のバルブの不具合を検出できる。また洗浄工程時、各充填バルブのバルブを検査できるので、分解することなくバルブの不具合箇所を見つけ出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体充填方法の実施に使用する液体充填装置の一実施例を示す縦断側面図である。
【図２】図１の矢印Ｂ部分の拡大側面図である。
【図３】タービン式流量計の斜視図である。
【図４】超音波渦流量計の斜視図である。
【図５】エア作動ダイアフラムバルブの断面図である。
【図６】洗浄キャップの側面図である。
【図７】洗浄キャップの平面図である。
【図８】充填バルブの下部に洗浄キャップを装着した状態を示す側面図である。
【図９】充填バルブの作動工程を示す説明図である。
【図１０】充填バルブの作動工程を示す説明図である。
【図１１】充填バルブの作動工程を示す説明図である。
【図１２】充填バルブの作動工程を示す説明図である。
【図１３】充填バルブの作動工程を示す説明図である。
【図１４】非分解洗浄（ＣＩＰ洗浄）時の洗浄水の流れを示す説明図である。
【図１５】従来の液体充填装置を示す縦断側面図である。
【図１６】図１５の矢印Ｘ部の分解斜視図である。
【図１７】従来のベロースを使用した充填ノズルの縦断側面図である。
【図１８】従来のベローズ破れ検出装置を設けた充填装置の側面図である。
【図１９】従来のドレンパンを含むベローズ破れ検出装置の全体を示す系統図である。
【符号の説明】
３０容器（缶）
１２１フィラーボウル
１２２充填液供給管
１２３、１２５流量計
１３１充填バルブ
１３３充填バルブ本体
１３７センタリングベル
１３８中空弁
１３９ｃカウンタガス切換バルブ
１３９ｄスニフトガス切換バルブ
１３９ｅ気体切換バルブ
１４０エアシリンダ
１４１洗浄キャップ
１４３、１４９ダイアフラム
１６４エアシリンダ
１６５長棒
１７１電磁弁
１７３制御装置
１７６洗浄水タンク
１７７ポンプ
１７９圧力調整弁[0001]
[Industrial applications]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid filling method and a filling valve device for filling a liquid into a container such as a bottle or a can.
[0002]
[Prior art]
A conventional example of a filling valve will be described with reference to FIGS.
In FIG. 15, reference numeral 40 denotes a liquid storage tank for storing a filling liquid, 41 denotes a rotary table that rotates together with the liquid storage tank 40, and 42 denotes a lifter provided on the rotary table 41. The lifter 42 is used to store containers such as cans and bottles. Put it up and down. Reference numeral 50 denotes a number of filling valve bodies fixed to the bottom surface of the liquid storage tank 40 in the circumferential direction, reference numeral 60 denotes a vent tube, and reference numeral 70 denotes a main liquid nozzle.
[0003]
The height of the liquid storage tank 40 with respect to the turntable 41 can be adjusted by a liquid storage tank elevating device (not shown) driven by a motor (not shown).
The upper part of the filling valve main body 50 projects into the liquid storage tank 40, and the projecting part is provided with a long hole 50a serving as a flow path for the filling liquid, and the lower part is provided with a centering bell 51 in an airtight manner. Replaceably screwed.
[0004]
On the inner peripheral side of the centering bell 51, a container seal ring 53 having a packing 52 for sealing the container rim is air-tightly and slidably fitted, and is urged downward by a spring 54. In the limit, it comes into contact with a stopper provided on the centering bell 51.
Reference numeral 60 denotes a vent tube. The vent tube 60 is disposed at the axial center of the filling valve body 50, and is closed near its upper end by two upper and lower retaining rings 61. (Shown) is fixed to the upper end of the filling valve body 50 by a retaining ring 55, a conical valve body is formed at the lower end of the outer periphery, and a packing 63 is provided. It is a gas passage 43.
[0005]
70 is a main liquid nozzle, the main liquid nozzle 70 is disposed between the filling valve body 50 and the vent tube 60, and comprises an upper small diameter part, a lower middle diameter part, and a large diameter part 70a, An outer peripheral portion of the lower middle diameter portion and the large diameter portion 70a is airtightly and slidably fitted to an inner peripheral portion of the valve body 50. The lower portion of the middle diameter portion is slidably fitted into the inner peripheral portion of the container seal ring 53, and the portion is provided with a plurality of communication grooves 70b in the vertical direction.
[0006]
Further, the upper end of the small diameter portion has a male thread and is screwed to a charging valve 80 described later, and a vertical groove 70c is provided in a portion passing through the wing-shaped support member 62 as shown in FIG. Have been. A long hole 70d is provided at a position corresponding to the long hole 50a of the filling valve main body 50 below the small diameter portion. The inner peripheral portion forms a liquid passage 44 in cooperation with the vent tube 60, and the lower portion expands conically to form a valve seat. The main liquid nozzle 70 is urged downward by a spring 71 interposed in the small diameter portion.
[0007]
Reference numeral 80 denotes a charging valve. The charging valve 80 includes a charging cup 81 having a plurality of ventilation holes 81a, a lift valve 52 having a packing 83, a spring 84, a connecting pipe 85, a cap nut 86, It is constituted by a spring 87.
The lift valve 82 is slidably fitted into the charging cup 81, is urged downward by a spring 84, and stops in contact with a stopper provided on the charging cup 81. The connecting pipe 85 is guided by the charging cup 81 and is urged downward by a spring 87. Further, the cap nut 86 is screwed to a male screw at the upper end of the main liquid nozzle 70 to connect the connecting pipe 85.
[0008]
Reference numeral 90 denotes a driving mechanism of the charging valve 80 provided on the side wall of the liquid storage tank 40, and reference numeral 91 denotes a bifurcated lever integrated with the rotation shaft 92, which is engaged with an upper portion of the charging cup 81. 93 is a lever fixed to the rotating shaft 92.
Reference numeral 56 denotes a push button type snift valve. When the push button is pressed, the push button type snift valve 56 releases internal gas to the outside air through an exhaust hole 50d.
[0009]
46 is a gas chamber, 50b is an empty chamber formed in the filling valve main body 50, and 50c is a hole connected to the empty chamber 50b.
Next, the operation of the filling device will be described.
The gas-filled liquid is contained in the liquid storage tank 40, the main liquid nozzle 70 is lowered, and the liquid valve 45 is closed. Further, the charging valve 80 is lowered and the gas passage 43 is closed.
[0010]
The container placed on the lifter 42 rises, and the rim of the container comes into contact with the packing 52 of the container seal ring 53 to hermetically seal the inside of the container and the outside air. When 42 stops at the upper limit, the lower ends of the vent tube 60 and the main liquid nozzle 70 are inserted into the container.
Here, the fork lever 91 of the drive mechanism 90 lifts the charging valve 80 and opens the lift valve 82 by a mechanism not shown. The pressure gas in the liquid storage tank 40 enters the container through the gas passage 43, and further fills the gas chamber 46 from the inside of the container through the communication groove 70d.
[0011]
At this time, the pressure in the container and the pressure in the liquid storage tank 40 become uniform, and the gas pressure in the gas chamber 46 acts on the large-diameter portion 70 a of the main liquid nozzle 70 to push the main liquid nozzle 70 against the spring 71. The liquid valve 45 is opened.
FIG. 15 shows a state where the liquid valve 45 is open. The filling liquid in the liquid storage tank 40 flows down through the liquid passage 44 due to gravity, expands at the conical portion below the vent tube 60, and fills the container. At this time, the gas in the container replaced with the filling liquid rises through the gas passage 43 in the vent tube 60 and returns to the gas phase in the liquid storage tank 40.
[0012]
When the liquid level in the container reaches the lower end of the vent tube 60, the gas return passage is blocked, and when the liquid level reaches the lower end of the main liquid nozzle 70, the filling liquid passes through the gas passage with some gas confined. It rises in 43, reaches the liquid level in the liquid storage tank 40, and stops.
Next, the charging valve 80 is lowered, the upper end of the vent tube 60 is closed by the packing 83, the main liquid nozzle 70 is lowered by the spring 87, and the liquid valve 45 is closed. By pressing the push button 56, the gas in the gas chamber 46 and the gas in the container are exhausted to the outside through the exhaust hole 50d.
[0013]
When the gas pressure in the container drops to the atmospheric pressure, the main liquid nozzle 70 is pushed downward by the gas pressure in the liquid storage tank 40, the force for closing the liquid valve 45 is increased, and the state returns to the initial state. Hold. The filling liquid that has entered the vent tube 60 is returned into the container by the gas pressure remaining at the top.
When the lifter 42 is lowered, the container seal ring 53 comes into contact with the stopper of the centering bell 51 and stops, and the container further descends, the vent tube 60 and the main liquid nozzle 70 come out, and then separate from the container seal ring 53. The filling process is completed.
[0014]
Since the taste in the container is determined by the distance H between the edge of the container and the lower end of the main liquid nozzle 70 at the ascending position, in order to change the taste, the distance between the liquid storage tank 40 and the turntable 41 is adjusted. Then, a required H dimension may be obtained.
The empty chamber 50b and the hole 50c have a function of adjusting the back pressure of the valve 50 when the valve 50 slides, and a function of monitoring a sealing state of a sliding portion between the filling valve body 50 and the main liquid nozzle 70. When the sealing deteriorates, the filling liquid flows out from the hole 50c.
[0015]
In the above-described filling valve, the valve operating portion of the filling valve is sealed with a flexible material component such as a diaphragm and a bellows so that liquid such as drinking water of the product does not enter, and the flexible material component is torn. Inspection is performed by an inspection device.
FIGS. 17 to 19 show a conventional example of an inspection device for tearing this flexible material part.
This breaking inspection device can directly know the breakage of the bellows in the filling nozzle. The filling nozzle 1 of the filling device A for filling the mineral water or the like has a valve operating mechanism in which the first piston rod 16 is accommodated. It has a bellows 35 for partitioning the chamber 36 and the mineral water outflow passage chamber 13.
[0016]
A drain pipe 45 extending in the vertical direction is connected to the filling nozzle 1, and an upper end of the drain pipe 45 communicates with the valve operating mechanism chamber 36. A drain pan 48 is provided at a position facing the lower end of the drain pipe 45, and the lowest point 48 a of the drain pan 48 is connected to a water collection box 50 via a hose 49, and a water detection sensor 51 is provided in the water collection box 50. Is provided.
[0017]
Mineral water that has entered the valve operating mechanism chamber 36 due to the breakage of the bellows 35 collects in the water collection box 50 through the drain pipe 45 → the drain pan 48, and the alarm lamp blinks based on a signal from the water detection sensor 51. Done.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional filling device, when the container is supplied and when the container after filling is discharged, the packing of the container mouth seal and the container seal ring slide up and down to hold the container. The holding force is the spring force in the gas chamber. In the case of a thin-walled container, the proof stress of the container body differs depending on the type, so when the container is changed, it is necessary to replace this spring.
[0019]
Also, there is a spring in the gas chamber leading to the liquid filling valve and the container, making non-decomposition cleaning (CIP) difficult. That is, since the pressure gas containing the product liquid always enters this chamber, it is necessary to surely clean this part. However, the conventional non-decomposition cleaning (CIP) cannot sufficiently clean this chamber. Is in question.
Also, the lifter always needs an upward biasing force that is as strong as the force of the spring that pushes down the container seal ring.Therefore, the cam that pushes down the lifter must be made firmly. The need for major remodeling has made it difficult to use.
[0020]
In addition, since the content of the container is adjusted by the height of the filling, an adjusting mechanism for adjusting the range up to the filling liquid tank including the filling valve is required.
In addition, when there is an error in the shape of the container, it is difficult to accurately adjust the filling capacity.
In addition, during the filling process such as lifting and lowering of the container lifter, opening and closing of the vent tube for filling, sniffing to remove the counter gas, etc., it is operated by a cam installed in a fixed state outside the filling machine, so adjust the timing of these processes. Work is troublesome and time-consuming.
[0021]
In addition, when performing the non-decomposition cleaning (CIP) by attaching the cleaning cap, since the filling machine is rotated slowly and operated in the same manner as the filling process, it takes a long time for cleaning.
In a filling device of a type in which a valve portion and an operating portion are separated by using a bellows (see FIGS. 17 to 19), since a breakage of the bellows 35 is detected, the drain tube 45 not directly related to the filling is detected. , A drain pan 48, a water detection sensor 51, and the like.
[0022]
In the case where there are a plurality of filling valves, it is not possible to specify a failed valve only with the water detection sensor 51. Further, in the case of a pressurized filling valve, there are valves other than the liquid valve, but there has been a problem that the failure of those valves cannot be detected by the above-described filling apparatus.
The present invention has been proposed in view of the above problems, and the object thereof is to (1) eliminate the need for spring replacement when a container is changed, and (2) easily perform non-disassembly cleaning. (3) It is possible to eliminate the need for major remodeling that was necessary when applied to already delivered machines, and (4) it is possible to eliminate the need for an adjustment mechanism that adjusts the range up to the filling liquid tank including the filling valve up and down. (5) The filling capacity can be precisely aligned, (6) The timing of each process can be adjusted by a simple operation just by adjusting the timer of the filling valve control circuit, and (7) the cleaning work can be performed in a short time. (8) It is possible to clean the gas passages evenly, (9) it is possible to judge whether there is a failure such as a bad seal of each diaphragm valve, a breakage of the diaphragm, and (10) a diaphragm valve. Replacement can be easily performed, and (11) Large structures such as drain pipes are not required to perform the operation, (12) it is possible to easily identify the failure location, (13) failures of valves other than the liquid valve can be detected, and (14) disassembly It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for filling a liquid that can find a defective portion of the valve without any problem.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the liquid filling method of the present invention comprises:A liquid storage tank having a head space filled with a pressurized counter gas, a filling valve supplied with a gas-filled liquid in the liquid storage tank through a supply pipe, and a container table provided below the filling valve. In a liquid filling device equipped with a container, the container is placed immediately below the filling valve, and the container opening is liquid-sealed with a centering bell at the bottom of the filling valve, and then from the gas passage between the inside of the container and the head space of the liquid storage tank and from inside the container. After opening the gas passage to the outside air and expelling the air in the container with the counter gas, the gas passage from the inside of the container to the outside air is closed, the inside of the container is set to the counter pressure, the liquid valve is opened, and the filling liquid is filled. Flow down into the container, measure the flow rate of the filling liquid by a flow meter provided in the filling liquid supply pipe, when the product of the measured flow rate reaches the specified filling amount of the container, close the liquid valve of the filling valve, the container Inside and storage Close the gas passage between the head space of the tank, and the headspace of the container, characterized in that to complete the filling open to the atmosphere(Claim 1).
[0024]
AlsoThe liquid filling device of the present invention includes a liquid storage tank having a head space, a filling valve supplied with a filling liquid in the liquid storage tank through a supply pipe, and a container base provided below the filling valve. A liquid filling device provided with a flow meter provided in the filling liquid supply pipe; a filling liquid passage having a large diameter inside when attached to the filling liquid supply pipe; a counter gas passage and a sniff gas passage; A vertically cylindrical filling valve main body forming a valve seat, and slidably and airtightly fitted into a lower cylindrical portion of the filling valve main body, and packing for the container rim is fitted into a downward annular groove portion. A centering bell, a means for raising and lowering the centering bell below the filling valve body, a counter gas switching valve provided on the filling valve body to open and close a gas passage between the container and the head space of the liquid storage tank, A hollow valve slidable up and down by forming a liquid valve at a lower portion having a gas passage which is guided by being fitted to the lube body and guided to the position of the counter gas passage of the filling valve body at the center thereof; Elevating means of a hollow valve installed above a valve body to open and close the liquid valve by raising and lowering the hollow valve, and switching of a snift gas for opening and closing a gas passage provided in the filling valve body to communicate the head space of the container with the outside air. A valve, a gas passage communicating from the inner space of the centering bell that seals the container to the outside air, a gas switching valve for opening and closing the gas passage, and controlling operation of the counter gas switching valve, the sniff gas switching valve, and the gas switching valve. And a control device that opens the gas switching valve after the centering bell liquid-tightens the container port and opens the gas switching valve. After opening the counter gas switching valve, expelling the air in the container and replacing it with the counter gas, closing the gas switching valve, the pressure in the container becomes the same as the counter gas pressure, the hollow valve is pushed down, and the liquid valve is pushed down. Is opened, the filling liquid is filled down into the container, the flow rate of the filling liquid is measured by a flow meter provided in the filling liquid supply pipe, and when the product of the measured flow rates reaches the specified filling amount of the container, After the hollow valve is pushed upward and the liquid valve is closed, the counter gas switching valve is closed and the snift gas switching valve is opened to open the head space of the container to the atmosphere and control the filling to be completed. Is characterized by(Claim 2).
[0025]
3. The liquid filling apparatus according to claim 2, wherein the filling liquid flow meter is of a turbine type, counts the number of revolutions of the turbine wheel, integrates the flow rate, and fills the valve when the integrated value reaches a specified filling amount of the container. (Claim 3).
3. The liquid filling apparatus according to claim 2, wherein the filling liquid flow meter is an ultrasonic vortex flow meter, and has a function of closing the liquid valve of the filling valve when the flow rate is integrated to reach a prescribed filling amount of the container. (Claim 4).
[0026]
The claim2In the liquid filling device described,A hollow valve lifting / lowering means for opening / closing the liquid valve, a support member for the hollow valve, a compression spring placed above the filling valve body to urge the hollow valve upward, and an air cylinder for pushing the hollow valve downward (Claim 5).
The claim2In the liquid filling device described,The centering bell elevating means is constituted by an air cylinder mounted on the upper part of the filling valve body, a joint mounted on the rod end of the air cylinder, and a long rod fixed to this and having a lower end connected to the centering bell. (Claim 6).
[0027]
The claim2In the liquid filling device described,A drainage passage is provided in the filling valve main body from the inside space of the centering bell to the outside of the filling valve, and a drainage valve is provided in the drainage passage. Decomposition cleaning may be enabled (claim 7).
[0028]
The claim2In the liquid filling device described,The drain valve corresponding to the counter gas switching valve, the snift gas switching valve, and the gas switching valve provided in the filling valve body may be an air-operated diaphragm valve.
[0029]
PreviousClaims8In the liquid filling device described above, the outer peripheral lower edge of the centering bell is covered with a cleaning cap and liquid-sealed, and the head space of the storage tank is filled with cleaning water or a cleaning liquid with a fixed head pressure, and a liquid passage of a filling valve and After all of the gas passages are filled with the washing water, the liquid valve is opened, the washing water is allowed to flow down, and the counter gas valve, the sniff gas valve, and the drain valve are sequentially or individually opened and closed to adjust the flow rate of the flow meter. A failure inspection device for an air-operated diaphragm valve that measures and determines whether there is a failure such as a defective seal between the counter gas valve, the snift gas valve, and the drain valve, or a broken diaphragm may be provided.9).
[0030]
The claim8In the liquid filling apparatus described above, a washing water tank that receives washing drainage of a filling valve, a delivery pipe for sending washing water from the tank to a storage tank, a washing water pump and a pressure regulating valve provided in the pipe, and control. The control device, instructing the control device to open and close the liquid valve during non-decomposition cleaning, open and close the counter gas valve, sniff gas valve and drain valve, and measure the value measured by the flow meter for each valve. It may be configured to determine whether there is a failure such as a defective seal between the counter gas valve, the snift gas valve and the drain valve, a broken diaphragm, or the like, by comparing the flow rate value during normal operation.10).
[0031]
[Action]
SaidThe liquid filling device according to claim 2.Then, place the container on the container base below the filling valve, lower the centering bell with the lifting means of the centering bell, liquid seal the container opening, open the counter gas switching valve, and open the container and the liquid storage tank. The same pressure is established by communicating the gas passage with the head space, and then the hollow valve is lowered by the lifting / lowering means of the hollow valve, the liquid valve is opened, and the filling liquid flows down into the container to fill the container. During this filling, the flow rate of the filling liquid is measured by a flow meter provided in the filling liquid supply pipe, and when the product of the measured flow rates reaches the prescribed filling amount of the container, the hollow valve is raised and lowered by the hollow valve elevating means. And close the liquid valve, then close the counter gas switching valve, close the gas passage between the inside of the container and the head space of the storage tank, open the sniffing gas switching valve, and open the container headspace to the atmosphere. Then, the filling is completed, and the centering bell is raised by the lifting means of the centering bell to release the container.
[0032]
The claimOne, twoThe liquid filling method and device according to the above is a case of filling a gas-filled beverage, first place a container on the container table below the filling valve as described above, by the centering bell elevating means, lowering the centering bell After sealing the container opening, open the gas switching valve, open the gas passage from the inside of the container to the outside air, open the counter gas switching valve, the headspace of the storage tank filled with pressurized counter gas and the container After the air in the container is expelled and replaced with the counter gas, the gas switching valve is closed, and the inside of the container is brought to the same pressure as the counter gas pressure. Then, the hollow valve is lowered, the liquid valve is opened, and the filling liquid flows down into the container and is filled. During this filling, the flow rate of the filling liquid is measured by a flow meter provided in the filling liquid supply pipe, and when the product of the measured flow rates reaches the prescribed filling amount of the container, the hollow valve is raised and lowered by the hollow valve elevating means. And close the liquid valve, then close the counter gas switching valve, close the inside of the container and the gas passage in the head space of the storage tank, open the sniffing gas switching valve, and open the container headspace to the atmosphere. Then, the filling is completed, and the centering bell is raised by the lifting means of the centering bell to release the container.
[0033]
The claim3In the liquid filling apparatus, the flow rate of the filling liquid is measured by a turbine type flow meter to obtain a highly accurate filling amount.
The claim4In the liquid filling apparatus described above, the flow rate of the filling liquid is measured by an ultrasonic vortex flowmeter, and the flow measurement filling is performed without any trouble even with the filling liquid mixed with pulp.
[0034]
The claim5The liquid filling device describedThe liquid filling device according to claim 2.In, when the liquid valve is opened, the air cylinder is operated to push down the hollow valve, and when the liquid valve is closed, the hollow valve is pushed upward by the urging force of the compression spring. Then, the urging force of the compression spring is minimized so as not to damage the liquid valve below the hollow valve.
[0035]
The claim6The liquid filling device describedThe liquid filling device according to claim 2.The centering bell is coupled to the lower end of a long rod driven up and down by an air cylinder mounted on the top of the filling valve body, independent of the other components of the filling valve and It can be installed without widening the width.
[0036]
The claim7Liquid filling device2In the liquid filling apparatus described in the above, the centering bell is covered with a cleaning cap by a drainage passage and a drainage valve provided in the filling valve main body and communicating from the inside space of the centering bell to the outside of the filling valve, and liquid-sealed to perform non-decomposition cleaning ( CIP cleaning) is performed easily.
The claim8The liquid filling device described in the claim2In the liquid filling apparatus, a counter gas switching valve, a sniffing gas switching valve, and a drain valve provided in a filling valve main body are provided.2, The drain valve and gas switching valve) are all air-operated diaphragm valves, and are operated by air switching of a solenoid valve connected to an electric control circuit.
[0037]
Claim9, 10The liquid filling device described in the claim8In the liquid filling apparatus described above, when the filling valve is subjected to non-decomposition cleaning (CIP cleaning), a defect of the liquid valve and each of the diaphragm valves is inspected. Seal, fill the head space of the storage tank with cleaning water or cleaning liquid with a constant head pressure applied, open each valve, fill the liquid passage and gas passage of the filling valve with cleaning water, and then fill the liquid valve. The washing water is allowed to flow down while the valve is open, and the valve for the counter gas, the valve for the snift gas, and the drain valve are sequentially or individually opened and closed, and the flow rate of the flow meter is measured. The values of the counter gas valve and the snift gas valve and the drain valve are checked for defects such as defective sealing and diaphragm breakage by comparing with the flow rate values during proper operation. To. The cleaning liquid discharged from the filling valve is collected and stored in a cleaning water tank, and is sent to a storage tank by a cleaning water pump. A pressure regulating valve provided in the return pipe from the washing water pump is provided to make the washing liquid pressure in the storage tank constant and to adjust the conditions of flow rate measurement.
[0038]
【Example】
Next, an embodiment shown in FIGS. 1 to 14 in which the liquid filling apparatus of the present invention is applied to a rotary filling machine (a rotary filling machine for filling a can with a carbon dioxide gas beverage) will be described.
1 is a longitudinal sectional view of the filling valve 131, FIG. 2 is a side view of an arrow B part in FIG. 1, FIG. 3 is a perspective view of a turbine type flow meter, FIG. 4 is a perspective view of an ultrasonic vortex flow meter, and FIG. 6 is a side view of the cleaning cap, FIG. 7 is a plan view of FIG. 6, a side view in which a cleaning valve is mounted below the filling valve of FIG. 8, and FIGS. 9 to 13 are filling valves. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the flow of cleaning water during non-decomposition cleaning (CIP cleaning).
[0039]
The part on the right side of the center line XX of the filling valve 131 in FIG. 1 shows a state in which the centering bell 137 has risen, and the part on the left side of the center line XX has the centering bell 137 lowered, and the can 30 is filled. Position, the hollow valve is pushedRaisedShows that the liquid valve is open and filling is being performed. Reference numeral 121 denotes a filler bowl (reservoir tank) having a head space filled with a pressurized counter gas, and the filament 121 and the filling valve 131 are connected by a filling liquid supply pipe 122. A container table 126 is provided below the filling valve 131.
[0040]
The filling liquid supply pipe 122 is provided with a filling liquid flow meter 123. The configuration of the filling liquid supply pipe 122 will be described with reference to FIG. 3. The turbine type flow meter 123 is supported by a bearing 123c in a flow meter main body 123a. The rotation of the turbine rotor 123b is counted by the turbine blade sensor 123e, and the signal is173The count number is integrated, and when the integrated value reaches a value corresponding to the specified filling amount of the can 30, the liquid valve of the filling valve 131 is controlled to be closed.
[0041]
Further, the filling liquid flow meter 123 may be the ultrasonic vortex flow meter 125 shown in FIG.
The vortex (vortex) generated behind the vortex generating column 125b when the liquid flowing in the pipe of the flow meter main body 125a passes while being blocked by the vortex generating column 125b provided across the pipeline. Number is proportional to the flow velocity)125cThe ultrasonic sensor 125d detects the turbulence of the ultrasonic wave generated by the vortex, counts the number of the vortex, and outputs the signal to the control device.173When a value corresponding to the specified filling amount of the container is reached, a command to close the liquid valve of the filling valve is issued.
[0042]
Since the ultrasonic vortex flowmeter 125 has no mechanical rotating part, the ultrasonic vortex flowmeter 125 can perform the flow measurement function without any trouble even with the filling liquid in which pulp is mixed.
The filling valve 131 has a filling valve main body 133 attached to the filling liquid supply pipe 122 and is simultaneously fixed to the rotating frame 152 of the filling machine. The filling valve main body 133 has a large-diameter filling liquid passage on the inside, has a counter gas passage, a snift gas passage, and an air exhaust passage, and a lower portion forms a seat of the liquid valve.
[0043]
A deep cylindrical groove space is formed in the lower part of the filling valve main body 133, and a centering bell 137 is slidably fitted in the groove space, and an outer cylindrical portion of the centering bell 137 is fitted in the groove space of the valve main body 133. A gas passage is provided in the cylindrical portion of the filling valve main body 133 which is air-tightly fitted into the inner cylindrical portion of the filling valve main body 133 and slides on the inner cylindrical portion of the centering bell 137.
[0044]
Further, a packing 137a for sealing the edge of the container is fitted in the downward annular groove of the centering bell 137. The centering bell 137 is fixed at the corner of the rod tip of the air cylinder 164 by an air cylinder 164 fixed to an upper plate 163 supported by a guide shaft 161 mounted on an upper support 136 above the filling valve body 133. It is configured to be able to move up and down through a mold joint 162 and a long rod 165 fixed to the square joint 162 and having a lower end coupled to a centering bell 137.
[0045]
The cam follower 168 supported by the shaft 167 attached to the square joint 162 is guided up and down by a cam 170 attached to an external fixing member of the filling machine, so that when the centering bell 137 goes up and down, the air cylinder 164 is used. Has the function of a spring for pressing the cam follower 168 against the cam 170, and the spring force can be adjusted by adjusting the air pressure.
[0046]
The hollow valve 138 which is fitted and guided inside the filling valve body 133 has a gas passage at the center thereof which leads to the position of the counter gas passage of the valve body 133, and the lower part together with the valve seat formed on the valve body 133. A liquid valve is formed and slidable up and down.
An air cylinder 140 is mounted on an upper support 136 installed above the valve body 133.The air cylinder 140 closes the liquid valve by pushing down the hollow valve 138 against the compression spring 134 disposed above the support member 135, and the compression spring 134 pushes the hollow valve 138 upward to open the liquid valve. .
[0047]
Three sets of air-operated switching valves are attached to the filling valve body 133. The three sets of air-operated switching valves include a counter gas switching valve 139c that opens and closes a gas passage between the inside of the can 30 and the head space of the filler bowl 121, and a space from the inside space of the centering bell 137 that seals the opening of the can 30 to the outside air. A gas switching valve 139e that opens and closes a communicating gas passage; and a snift gas switching valve 139d that opens and closes a gas passage provided in the valve body 133 to communicate the headspace of the can 30 with outside air.
[0048]
Each of the air operated switching valves 139c, 139d, and 139e directly attached to the valve main body 133 is an air operated diaphragm valve having a structure shown in FIG.
This air-operated diaphragm valve will be described by taking a counter gas switching valve 139c as an example. In FIG. 5, 141 is a diaphragm valve body incorporating three sets of diaphragm valves, 142 is its cover, 143 is a diaphragm on the working air side, 149 Is a switching-side diaphragm for carbon dioxide gas, air and the like.
[0049]
A bolt 148 is embedded in the diaphragm 149, and the diaphragm 149 is attached to the operation shaft 145 via the bolt 148. The operating shaft 145 is slidably supported in the axial direction by a push 147 fitted into the main body 141, and the diaphragm 149 is urged by a compression spring 146 in a direction away from the valve seat.
[0050]
When working air is added to the gas passage 143a on the working air side, the diaphragm143The operation shaft 145 is pushed through the diaphragm, and the diaphragm 149 comes into contact with a seat provided on the valve body 133, and this gas passage is shut off. The filling machine rotating unit frame 152 is provided with a discharge air outlet pipe 152a communicating with the gas passage of the valve body 133 and a sniff gas outlet pipe 152b.
[0051]
Reference numeral 171 denotes an electromagnetic valve that switches compressed air from the compressed air supply pipe 172 according to a command from the control device 173 and sends the compressed air to the air operation switching valves 139c, 139d, and 139e on the filling valve 133 side. Reference numeral 174 denotes a can sensor having a role of detecting the presence or absence of the can 30 and sending a signal to the control device 173 to prevent the filling operation when the can 30 is not present.
[0052]
As shown in FIGS. 9 to 13, the operation of the liquid filling apparatus is as follows. The can 30 is placed on the container base 126 below the filling valve 131 (see FIG. 9), and the centering is performed via the cam follower 168 guided by the cam 170. After the bell 137 is lowered and the can 30 is liquid sealed, the gas switching valve 139e is opened to open the gas passage from the inside of the can 30 to the outside air, and the counter gas switching valve 139c is opened to open the pressurized counter gas. Through the counter gas passage between the head space of the filler bowl 121 filled with the gas and the inside of the can 30 to expel the air in the can 30 (see FIG. 10), replace the gas with the counter gas, and close the gas switching valve 139e. The pressure inside the can 30 is made equal to the counter gas pressure (see FIG. 11).The hollow valve 138 is pushed upward by the compression spring 134 except for the pressure on the piston side ofThe liquid valve is opened, and the filling liquid is filled down into the can 30 (see FIG. 12).
[0053]
During this filling, the flow rate of the filling liquid was measured by the turbine type flow meter 123 or the ultrasonic vortex flow meter 125 provided in the filling liquid supply pipe 122, and the product of the measured flow rates reached the specified filling amount of the can. Sometimes the air cylinder 140Supply working air to the piston side,Compression spring 134Push the hollow valve 138 down againstThen, the liquid valve is closed, then the counter gas switching valve 139c is closed, the counter gas passage between the inside of the can 30 and the head space of the filler bowl 121 is closed, and the sniff gas switching valve 139d is opened (see FIG. 13). The headspace is released to the atmosphere to complete the filling and the centering bell 137 is raised via the cam follower 168 guided by the cam 170 to release the filled can 30.
[0054]
The turbine type flowmeter 123 is capable of performing highly accurate measurement and obtaining an accurate filling amount. Also, the ultrasonic vortex flow meter 125 has no rotating part,pulpThe flow rate can be measured without any problem even in the case of a mixed liquid containing.
[0055]
The lifting mechanism of the centering bell 137 has an air cylinder 164 mounted on the upper part of the valve body 133,DrivenThe centering bell 137 is connected to the lower end of the long rod 165. In this case, the centering bell 137 can be installed so as not to interfere with other components of the filling valve 131, and at the same time, without increasing the width of the filling valve 131. Since it can be installed, in the rotary filling machine, the interval of arrangement of the filling valves 131 can be reduced, and the number of buildings within the same outer diameter can be increased.
[0056]
Counter gas switching valve 139c provided in valve body 133, sniff gas switchingvalve139d and gas switchingvalve139e is an air-operated diaphragm valve, which is activated by air switching of a solenoid valve 171 controlled by an electric control circuit of the control device 173. The same number of control devices 173 and electromagnetic valves 171 as the number of filling valves are prepared so that control can be performed for each filling valve.
[0057]
Next, a filling valve inspection apparatus for inspecting a failure of the air-operated diaphragm valve during non-decomposition cleaning (CIP cleaning) of the filling valve will be described.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the configuration around the filling valve 131 during non-decomposition cleaning (CIP cleaning) and the flow of cleaning water. Reference numeral 176 denotes a washing water tank that collects washing waste water from the filling valve 131 through drain pipes 175a and 175b. The washing water in the washing water tank 176 is supplied to a delivery pipe 178, a washing water pump 177 provided in the same piping 178, and a pressure regulator. It is sent to the filler bowl 121 via the valve 179.
[0058]
At the time of non-decomposition cleaning (CIP cleaning), the double-lined cleaning cap 141 as shown in FIGS. 6 and 7 is cleaned on the centering bell 137 to the pin 155 provided on the filling valve main body 133 as shown in FIG. The hook 141b of the cap 141 is hooked, the air cylinder 164 is operated, the centering bell 137 is lowered, and the lower edge of the centering bell 137 is brought into contact with the seal packing 144 of the cap part 141a. , Shut off the gas passage from outside.
[0059]
In this state, if the liquid valve is opened and all of the counter gas switching valve 139c, the sniffing gas switching valve 139d, and the gas switching valve 139e are opened, the washing water passes through all the passage pipes other than the working air passage pipe of the filling valve 131. The cleaning is carried out to each part (the two-dot chain line in FIG. 14 indicates the range of the attachment used only at the time of cleaning).
[0060]
The following is a procedure for inspecting a malfunction such as a defective seal of the counter gas switching valve 139c, the snift gas switching valve 139d, and the gas switching valve 139e, and a breakage of the diaphragms 143 and 149.
The filling valve is brought into a state of non-decomposition cleaning (CIP cleaning) as shown in FIG. That is, the lower end edge of the centering bell 137 is covered with a cleaning cap 141 to seal the liquid, and the ceiling of the filler bowl 121 is filled with cleaning water or cleaning liquid having a constant head pressure by the action of the pressure adjusting valve 179. After the valve is opened to fill the filling liquid supply pipe, the liquid passage of the filling valve, the counter gas passage, and all the other gas passages with the washing water, the washing water flows down while the liquid valve is open, and first, the snift gas switching valve 139d With the gas switching valve 139e open, the counter gas switching valve 139c is opened and closed to measure the flow rate of the flow meter 123, and the measured value is compared with the flow value during normal operation of the counter gas switching valve 139c. .
[0061]
If the measured value at that time indicates an abnormality, it is understood that a malfunction has occurred in the counter gas switching valve 139c. Next, when the counter gas switching valve 139c is closed and the gas switching valve 139e is closed, the flow meter 123 indicates the flow rate of the sniff gas passage.
In this case, when the passage resistance of the snift gas is large and the flow rate becomes extremely small, the flow rate cannot be measured. Therefore, the gas switching valve 139e is also opened, and the sniffing gas switching valve 139d is opened and closed, and the flow rate indicated by the flow meter at that time From the difference, the quality of the snift gas switching valve 139d may be determined.
[0062]
Similarly, the inspection of the gas switching valve 139e may be performed by closing the counter gas switching valve 139c and closing the snift gas switching valve 139d, and measuring the flow rate.
In this way, it is possible to determine whether or not there is a failure such as a defective seal of each switching valve or a break in the diaphragms 143, 149.
The cleaning liquid discharged from the filling valve 131 is collected and stored in the cleaning water tank 176, and is sent to the filler bowl 121 by the cleaning water pump 177. The pressure regulating valve 179 provided in the return pipe 178 from the washing water pump 177 is for adjusting the flow rate measurement conditions while keeping the washing liquid pressure in the filler bowl 121 constant.
[0063]
At the time of cleaning and valve inspection, a control device for switching and controlling these valves is incorporated in a control device of each filling valve, and cleaning and inspection are performed by switching an electric circuit.
[0064]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the liquid filling method and apparatus of this invention, at the time of supply of a container, at the time of container discharge after completion | finish of filling, the centering bell and seal packing which seal a container opening slide downward, and hold a container. The holding force at this time is determined by the air pressure of the cylinder installed on the top of the filling valve body, but this air pressure is easy to adjust, and it is not necessary to replace the spring when the container is changed as in the conventional case.
[0065]
Since there is no spring in the gas chamber communicating with the liquid filling valve and the container, non-decomposition cleaning (CIP) can be easily performed.
The cam for pushing up the centering bell only needs to be strong enough to oppose the air pressure of the cylinder sealing the container port, and the working range of this cam is only about 1/4 of the rotation of the filling valve. Since there is no need, it is possible to eliminate the need for major remodeling that was required when applying to already delivered machines.
[0066]
Also, since the content of the container is directly measured by the supply amount of the filling liquid, the liquid can be filled without excess or shortage. This is an important requirement, especially for invisible containers such as canned beverages. Therefore, it is not necessary to provide an adjusting mechanism for adjusting the range up to the filling liquid tank including the filling valve for adjusting the filling level.
In addition, even if there is an error in the shape of the container, the filling capacity can be accurately adjusted.
[0067]
Also, during the filling process such as raising and lowering the centering bell for opening and closing the container mouth, opening and closing the counter gas valve for filling, and sniffing to remove the counter gas, air output of multiple solenoid valves placed in the control unit By operating the cylinder and the air-operated switching valve provided in the filling valve, the timing of these steps can be adjusted by a simple operation just by adjusting the timer of the filling valve control circuit.
[0068]
When performing the non-decomposition cleaning (CIP cleaning) by attaching the cleaning cap, the cleaning operation can be performed without rotating the filling valve of the filling machine, and the cleaning operation can be completed in a short time.
In addition, since all gas switching valves such as a counter gas switching valve and a sniffing gas switching valve that open and close the gas passage provided in the filling valve are air-operated diaphragm valves, the liquid storage tank is filled with cleaning water, and the outer peripheral lower edge of the centering bell The gas passage can be cleaned evenly by putting a cleaning cap on the liquid and sealing the liquid, and flowing the cleaning water down all the gas pipes.
[0069]
In addition, since the air-operated diaphragm valves are sequentially or individually opened and closed during the cleaning operation to measure the flow rate of the flow meter, it is possible to determine whether there is a failure such as a defective seal of each diaphragm valve or a broken diaphragm. it can.
Also, since each diaphragm valve is directly attached to the side surface of the filling valve, replacement of the diaphragm valve can be easily performed.
[0070]
In addition, the above-described configuration eliminates the need for a large-scale structure such as a drain tube for detecting a failure of each valve.
In addition, when there are a plurality of filling valves, the valves are inspected for each filling valve, so that it is possible to easily identify a failure portion.
In addition, because of the above-described configuration, it is possible to detect a failure of a valve other than the liquid valve. In addition, during the cleaning step, the valves of each filling valve can be inspected, so that a defective portion of the valve can be found without disassembling.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical sectional side view showing one embodiment of a liquid filling apparatus used for carrying out a liquid filling method of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged side view of an arrow B portion in FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a turbine type flow meter.
FIG. 4 is a perspective view of an ultrasonic vortex flowmeter.
FIG. 5 is a sectional view of an air-operated diaphragm valve.
FIG. 6 is a side view of the cleaning cap.
FIG. 7 is a plan view of a cleaning cap.
FIG. 8 is a side view showing a state where a cleaning cap is attached to a lower part of a filling valve.
FIG. 9 is an explanatory view showing an operation process of the filling valve.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an operation process of a filling valve.
FIG. 11 is an explanatory view showing an operation process of a filling valve.
FIG. 12 is an explanatory view showing an operation process of a filling valve.
FIG. 13 is an explanatory view showing an operation process of the filling valve.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a flow of cleaning water during non-decomposition cleaning (CIP cleaning).
FIG. 15 is a vertical sectional side view showing a conventional liquid filling device.
16 is an exploded perspective view of an arrow X part in FIG.
FIG. 17 is a vertical sectional side view of a conventional filling nozzle using velose.
FIG. 18 is a side view of a filling device provided with a conventional bellows breakage detecting device.
FIG. 19 is a system diagram showing an entire bellows breakage detecting device including a conventional drain pan.
[Explanation of symbols]
30 containers (cans)
121 Filler bowl
122 Filling liquid supply pipe
123, 125 flow meter
131 Filling valve
133 Filling valve body
137 Centering bell
138 Hollow valve
139c Counter gas switching valve
139d Snift gas switching valve
139e Gas switching valve
140 Air cylinder
141 Cleaning Cap
143, 149 diaphragm
164 air cylinder
165 long rod
171 Solenoid valve
173 control device
176 Cleaning water tank
177 pump
179 Pressure regulating valve

Claims

A liquid storage tank having a head space filled with a pressurized counter gas, a filling valve supplied with a gas-filled liquid in the liquid storage tank through a supply pipe, and a container table provided below the filling valve. In a liquid filling device equipped with
After placing the container directly below the filling valve and sealing the container opening with the centering bell at the bottom of the filling valve, open the gas passage between the container and the head space of the storage tank, and the gas passage from inside the container to the outside air. After the air in the container is expelled by the counter gas, the gas passage from the inside of the container to the outside air is closed, the inside of the container is set to the counter pressure, the liquid valve is opened, and the filling liquid is allowed to flow down into the container. The flow rate of the filling liquid is measured by a flow meter provided in the liquid supply pipe, and when the product of the measured flow rates reaches the specified filling amount of the container, the liquid valve of the filling valve is closed, and the head space between the inside of the container and the liquid storage tank. And filling the container by closing the gas passage and opening the head space of the container to the atmosphere to complete the filling.

In a liquid filling device including a liquid storage tank having a head space, a filling valve supplied with a filling liquid in the liquid storage tank via a supply pipe, and a container base provided below the filling valve,
A flow meter provided in the filling liquid supply pipe, and a vertical part which is attached to the filling liquid supply pipe, has a large-diameter filling liquid passage, has a counter gas passage and a snift gas passage, and a lower part forms a liquid valve seat. A filling valve body having a cylindrical shape, a centering bell slidably and airtightly fitted into a lower cylindrical portion of the filling valve body, and a packing for a container rim fitted in a downward annular groove portion; and a filling valve. Means for raising and lowering the centering bell at the lower part of the main body, a counter gas switching valve provided in the filling valve main body to open and close the gas passage between the inside of the container and the head space of the liquid storage tank, and fitted and guided by the filling valve main body. A hollow valve that has a gas passage that communicates to the position of the counter gas passage of the filling valve body at the center and that can form a liquid valve at the bottom and is slidable up and down, and above the filling valve body And lifting means for the hollow valve for opening and closing the liquid valve by lifting the location and the hollow valve, and Sunifutogasu switching valve for ambient air communicating the container headspace by opening and closing the gas passage provided in the filling valve body, said container A gas passage leading to the outside air from the inner space of the centering bell for sealing the gas passage, a gas switching valve for opening and closing this gas passage, a counter gas switching valve, a sniff gas switching valve, and a control device for controlling the operation of the gas switching valve, With
After the centering bell liquid seals the container port, the control device opens the gas switching valve, opens the counter gas switching valve, expels the air in the container and replaces it with the counter gas, and then closes the gas switching valve. Then, the inside of the container becomes the same pressure as the counter gas pressure, the hollow valve is pushed down, the liquid valve is opened, the filling liquid flows down into the container, and the filling liquid is filled by the flow meter provided in the filling liquid supply pipe. The liquid flow rate is measured, and when the product of the measured flow rates reaches the specified filling amount of the container, the hollow valve is pushed upward, the liquid valve is closed, the counter gas switching valve is closed, and the snift gas switching valve is closed. A liquid filling device , which opens the container to open the head space of the container to the atmosphere and completes the filling.

The said filling liquid flow meter is a turbine type, has a function of counting the number of revolutions of the turbine wheel, integrating the flow rate, and closing the liquid valve of the filling valve when the integrated value reaches a specified filling amount of the container. Item 3. The liquid filling device according to Item 2 .

3. The liquid filling apparatus according to claim 2, wherein the filling liquid flow meter is an ultrasonic vortex flow meter, and has a function of closing the liquid valve of the filling valve when the flow rate is integrated to reach a prescribed filling amount of the container.

A hollow valve supporting member for opening and closing the liquid valve, a supporting member for the hollow valve, a compression spring placed on the top of the filling valve body to urge the hollow valve upward, and air for pushing the hollow valve downward. 3. The liquid filling apparatus according to claim 2, comprising a cylinder.

The centering bell raising / lowering means is constituted by an air cylinder attached to the upper part of the filling valve body, a joint attached to the rod tip of the air cylinder, and a long rod fixed to the lower end and connected to the centering bell. The liquid filling device according to claim 2 , wherein the liquid filling device is constituted.

A drain passage leading from the inner space of the centering bell to the outside of the filling valve is provided in the valve body, and a drain valve is provided in the drain passage. 3. The liquid filling apparatus according to claim 2 , wherein the liquid filling apparatus is capable of being disassembled and cleaned.

3. The liquid filling apparatus according to claim 2 , wherein the counter gas switching valve, the snift gas switching valve, and the drain valve corresponding to the gas switching valve provided on the filling valve body are air-operated diaphragm valves.

Cover the outer periphery lower edge of the centering bell with a liquid seal, and fill the liquid space and the gas passage of the filling valve with the cleaning water or the cleaning liquid with a fixed head pressure applied to the head space of the storage tank. After filling with water, open the liquid valve, let the wash water flow down, open and close the counter gas valve, the snift gas valve and the drain valve sequentially or individually, measure the flow rate of the flow meter, 9. The liquid filling apparatus according to claim 8, further comprising a failure inspection device for an air-operated diaphragm valve that determines whether there is a failure such as a defective seal between the counter gas valve, the snift gas valve, and the drain valve, or a broken diaphragm.

A washing water tank that receives washing drainage of the filling valve, a delivery pipe for sending washing water from the tank to the liquid storage tank, a washing water pump and a pressure regulating valve provided in the piping, and a control device, The same control device instructs the opening and closing of the liquid valve at the time of non-decomposition washing, the opening and closing of the counter gas valve, the sniff gas valve and the drain valve, and the measurement value measured by the flow meter at the time of normal operation of each valve. 9. The liquid filling apparatus according to claim 8 , wherein the liquid filling apparatus is configured to determine whether there is a failure such as a defective seal between the counter gas valve, the snift gas valve, and the drain valve and a broken diaphragm, by comparing the flow rate value.