充填バルブ
【課題】充填バルブの開度を最大限並びに最小限の２種類を選択し得るのみならず、それぞれの開度を液体の特性に対応して一定の範囲内で独立に調節可能な充填バルブを提供する。
【解決手段】液バルブ５と、小径ピストン４２と、小径ピストン４２の移動を規制する大径ピストン４１と、小径ピストン及び大径ピストンを移動させる圧気ポートと、シリンダ本体３１の位置規制部に当接することにより大径ピストンの移動位置を規制するストッパ８２と、前記位置規制部とストッパ８２との間隔を調節する調節機構とを備えた充填バルブ１において、弁体ロッドの上端と小径ピストンと一体のロッド軸下端を連結し、ロッド軸に取付けられ前記位置規制部に当接することにより小径ピストンの移動を規制するストッパ８１と、前記位置規制部と両ストッパとの間隔を調節する調節機構を備え、充填バルブ１の動作を全開用又は部分開用に変更し、夫々独立して調節可能である。
【解決手段】液バルブ５と、小径ピストン４２と、小径ピストン４２の移動を規制する大径ピストン４１と、小径ピストン及び大径ピストンを移動させる圧気ポートと、シリンダ本体３１の位置規制部に当接することにより大径ピストンの移動位置を規制するストッパ８２と、前記位置規制部とストッパ８２との間隔を調節する調節機構とを備えた充填バルブ１において、弁体ロッドの上端と小径ピストンと一体のロッド軸下端を連結し、ロッド軸に取付けられ前記位置規制部に当接することにより小径ピストンの移動を規制するストッパ８１と、前記位置規制部と両ストッパとの間隔を調節する調節機構を備え、充填バルブ１の動作を全開用又は部分開用に変更し、夫々独立して調節可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状飲料及び調味料等、粘度の異なる液体を容器へ充填する充填バルブに関し、より詳しくは、充填バルブの開度を最大限並びに最小限の２種類を選択し得るのみならず、それぞれの開度を液体の特性に対応して一定の範囲内で独立に調節することが可能な充填バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を容器に無菌充填するための可変量充填ノズル、または可変開度無菌充填バルブに関する公知技術は、特許文献１に開示されている。即ち、無菌雰囲気内で稼動させる当該バルブにおいて、ピストンロッドとケーシングの上端に設けられた貫通孔の隙間から放出される汚染物質を、ケーシング上端に設けた主キャップによって防ぎ、無菌雰囲気が汚染されることを防ぐ発明について説明されているが、当該充填バルブの駆動シリンダ及び大・小２組のピストン並びにピストンロッドの構造・作用についても詳細に記述されている。
即ち、当該バルブのケーシングには、下端部に吐出口が形成され、また下端部の側壁に液体の入口ポートが開口されている。前記吐出口には固定弁座が形成されており、この固定弁座に対し、前記小ピストンに固定されているピストンロッド及び、その先端に形成された可動弁体が上方から臨ませて配設されている。
【０００３】
前記ケーシングの中間部には、大口径及び小口径の２つのシリンダが上部及び下部に隣接して形成されており、それぞれに大径ピストン及び小径ピストンが嵌入されている。前記小径ピストンの下、大径ピストンの上、及び両ピストンの間には、圧縮空気が出入する空気室が形成されており、大径ピストン及び小径ピストンは、圧縮空気の制御により独立して上下運動をすることが可能になっている。
前記大径ピストンには、上方に延びてケーシングの上端を貫通して外部に突出するピストンロッドが固定されており、該ピストンロッドの上端部に設けられたストッパと当該ケーシングに螺合された調整キャップにより、該大径ピストンの上下運動の下限が規定されるようになっている。
【０００４】
前記可動弁体は、小径ピストンに固定されたピストンロッドの下端に形成され、該ピストンロッドの上端はケーシングの中間部まで延びているので、前記大径ピストンが下限にある時には、該ピストンロッドの上端が大径ピストンの下面に当接するので、小径ピストンのストロークが規制され、前記可動弁体の開度が制限される。
他方、大径ピストンが、大口径シリンダの上端部に当接して上限位置にある時には、小径ピストンも前記小口径シリンダの上端部に当接する上限の位置を占めることができ、前記可動弁体に最大限、即ち１００％の開度を与えることとなる。
従って、特許文献１の発明では、充填ノズル全開による最大吐出流量は、前記小口径シリンダの長さ寸法によって決定されており変更できないが、前記大径ピストンを降下させた場合には、小径ピストンのストロークが規制され、前記可動弁体の開度が制限されるので、該充填ノズルの部分開、即ち小吐出流量の調節は有効に行なえる。
【０００５】
特許文献２は、特許文献１と同様の無菌充填バルブの構造・作用を開示しているが、主として、ピストンロッドとケーシングの貫通孔の隙間から放出される汚染物質によって、無菌雰囲気が汚染されるのを防ぐために、当該バルブのケーシング上端に設ける密閉用のキャップの改善を提案している。
即ち、該ピストンロッド上端部に設けられた調整用ナット（ストッパ）と、当該筒状部材（ケーシング）に螺合されたカップ状部材（調整キャップ）により、充填バルブの開度に係る小吐出流量の調整に際し、前記密閉用のキャップを取付けたまま、該筒状部材（ケーシング）に螺合されたカップ状部材（調整キャップ）を、締め込み或いは緩める調整ができる、変形可能な密閉用のキャップにする発明である。
【特許文献１】特許２８０８２１２号公報（図１）
【特許文献２】特開２００４−２５００３６号公報（図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された充填ノズルは、実質的には無菌充填バルブのことであるが、その吐出流量が調整可能な小吐出流量と、調整不可能な最大吐出流量の２段階に変えられるものの、粘度の異なる液体を充填装置の許容する所定時間内に充填する場合には、同一液圧力、同一バルブ開度では、最大吐出流量が変ってしまうため充填時間も変化し、前記所定時間内に収まらないことがある。さりとて、最初から過剰な吐出流量のバルブを選定すると、充填中の気泡の巻き込み、或いは充填精度の制御困難等の問題を生ずるので、根本的対策として、シリンダ寸法を変更する必要が生ずる。シリンダ寸法を変更することは、当該充填バルブ全体を交換することを意味し、相当の手間と時間を要するばかりでなく、小吐出流量の調整基準が変ってしまう不都合を持っている。従って、当該充填バルブの最大吐出流量を独立に調節できるようにする必要がある。
また、特許文献２に開示されている充填バルブは、前記密閉用のキャップを除いたバルブ本体が特許文献１のものと同一であり、最大吐出流量の調節ができないことは明らかである。
【０００７】
なお、特許文献１，２を通して、小吐出流量の調整については、無菌雰囲気内に少なくとも無菌処理をした人手を、場合によっては無菌工具等を入れて行なう必要があると述べており、準備に手間がかかり、且つ作業性も悪いと言う問題を抱えることが判る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題点に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段の充填バルブは、充填液通路を開閉する可動弁体と固定弁座からなる液バルブと、シリンダ本体内に上下方向に移動可能に配置され前記液バルブの弁体ロッドに連結された小径ピストンと、前記シリンダ本体内に上下方向に移動可能に配置され前記小径ピストンの移動を規制する大径ピストンと、前記小径ピストン及び大径ピストンを移動させる圧気ポートと、前記大径ピストンのシリンダ本体から突出した部分に取付けられシリンダ本体の位置規制部に当接することにより大径ピストンの移動位置を規制するストッパと、前記位置規制部と該ストッパとの間隔を調節する調節機構とを備えた充填バルブにおいて、前記弁体ロッドの上端と前記小径ピストンと一体のロッド軸下端を軸継手等による連結構造とし、前記ロッド軸のシリンダ本体から突出した部分に取付けられシリンダ本体の位置規制部に当接することにより小径ピストンの移動を規制するストッパと、前記位置規制部と該ストッパとの間隔を調節する調節機構を備え、充填バルブの動作を全開用及び部分開用の２段階に変えるとともに、夫々独立して調節可能なことを特徴とする。
【０００９】
（２）第２の手段の充填バルブは、上記第１の手段の充填バルブにおいて、前記液バルブを収納するバルブ本体の下部のみが、無菌若しくは清浄な雰囲気内に露出されて、清浄な液体を清浄な容器に充填することが可能な構成を有することを特徴とする特徴とする。
（３）第３の手段の充填バルブは、上記第２の手段の充填バルブにおいて、バルブ本体の中間部には、充填液の吐出口を含めた弁体下部を無菌若しくは清浄な充填雰囲気内に露出できるように、弁軸に垂直な取り付け面を有するフランジを備え、該バルブ本体と前記シリンダ本体、小径ピストン、大径ピストン等からなる空気圧シリンダとの間には、両者を連結すると同時に、前記無菌雰囲気から隔離された開口部から人手或いは通常の工具を用いて、前記小径ピストンと一体のピストンロッドの貫通部ボスに螺合された調整キャップを上下に調節可能にするための開口結合構造体を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構成による充填バルブによれば、次のような直接的効果が得られ、充填装置の稼動効率と充填精度を向上することができる。
（１）請求項１に係わる発明は、充填バルブの動作を制御する空気圧シリンダの小径ピストンロッドのストロークを、全開用及び部分開用の２段階に変えられるように構成するとともに、前記２段階のストロークのそれぞれを、独立に調節可能にすることにより、同一充填バルブで、異なる特性の液体を所定時間内に精度良く充填することを可能にする効果がある。充填バルブの最大吐出流量を独立に調節できるようにするための構造を組み込み、且つ前記調節を容易に行なうことを可能にする効果がある。
（２）請求項２に係わる発明は、充填バルブ本体と、動作を制御する空気圧シリンダ部分を区別することにより、清浄な雰囲気に露出される部分と、外部雰囲気に露出される部分とを区別して、該バルブの保全性を改善する効果がある。
【００１１】
（３）請求項３に係わる発明は、充填バルブ本体の下部（特に充填する液体に接触する部分）のみを清浄な無菌雰囲気内に露出し、空気圧シリンダ及び開口結合構造体を連結したバルブ本体上部を、無菌雰囲気外に垂直に設置することを可能にし、当該充填バルブの調節及び保全を通常の工具、及び特段の殺菌処理を施していない人手によって、簡単且つ容易に実施できるようにする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の充填バルブ組立の正面断面図である。図２は、前記充填バルブ組立の一部分を成す空気圧シリンダの正面断面図である。図３〜図７は、図２の空気圧シリンダを反時計方向に９０°回転した状態において、種々のバルブ開度を与えるときのピストン並びにピストンロッドの位置を示しており、図３はバルブ全閉（開度＝０％）、図４はバルブ全開（開度＝１００％）、図５はバルブ全開を調節した状態（開度は、調節代により決定する）、図６はバルブ部分開の調節前の状態（開度＝０％）、図７はバルブ部分開を調節した状態（開度は、調節代により決定する）を示す正面断面図である。図８は、本発明の充填バルブを複数備え付けた無菌充填装置の概略構造を示す正面断面図である。
【００１３】
図１において、充填バルブ１は、開口結合構造体２並びに軸継手１７により、空気圧シリンダ３に連結されており、且つ充填液供給装置（図示せず）よりの充填液供給管が給液パイプ１１ｃに接続され、圧縮空気の給排気配管（図示せず）が圧気ポート（小径ピストン側圧気ポート）Ａ，Ｂ（中央圧気ポート），Ｃ（大径ピストン側圧気ポート）に接続された上で、無菌充填装置６０（図８参照）に取り付けられて稼動するように構成されている。
充填バルブ１は、バルブ本体１１の下部の弁吐出口１１ａ、上部の弁軸ガイド１１ｄ、中間部の弁取付フランジ１１ｂ、並びに給液パイプ１１ｃ等から構成されており、内部には弁軸１０、弁体ロッド１３、絞り１４、可動弁体１５等が軸方向に移動可能に組み込まれている。なお、弁軸１０の上端は、前記軸継手１７により、空気圧シリンダ３の第２ロッド軸３４と緊密に連結されている。
【００１４】
可動弁体１５は、前記弁吐出口１１ａの直上に設けられた固定弁座１１ｅに密着或いは隙間を隔てて対峙することにより、給液パイプ１１ｃ経由で供給される充填液の流路を閉止或いは開く液バルブの機能を備えている。
また、弁体ロッド１３は、下端に可動弁体１５が、また、上端部には絞り１４を備えた軸状の部品であり、螺子によって弁軸１０に、緊密に連結されている。
なお、弁軸ガイド１１ｄと前記絞り１４の間には、充填液の流路を外部雰囲気から隔離するベローズ１６が備えられており、弁体ロッド１３が上下動するたびに弁軸１０と弁軸ガイド１１ｄの隙間から外部雰囲気が漏れ入り、清浄な充填液を汚染することを防止している。
【００１５】
図２は、空気圧シリンダ３の正面断面図である。シリンダ本体３１の内部には、小径ピストン４２が嵌入されている小口径の開孔３１ａと、それに隣接する上部に大口径の開孔３１ｂが設けてあり、大径ピストン４１が嵌入されている。小径ピストン４２から垂直に下方に延びる第２ロッド軸３４は、軸継手１７によって弁軸１０、弁体ロッド１３に連結し、下端の可動弁体１５まで一体の軸のごとく構成されているので、前記小径ピストン４２を空気圧により上下に作動させることにより、充填バルブ１の全閉、部分開、及び全開等の動作を行なわせることができる。
また、当該第２ロッド軸３４の下端部には、ワッシャー４３及びナット５５から成るストッパ８１が設けてある。該ストッパ８１は、シリンダ本体３１の下端部に固定された第２ロッド軸端面ボス３３に螺合されている調整キャップ３６に当接可能に対峙させられているので、前記調整キャップ３６に備えられた螺子回転調整手段５０を利用し、該調整キャップ３６の上下位置を変更することにより、小径ピストン４２の上限位置を規制することが可能になっている。
【００１６】
前記大径ピストン４１から垂直に上方に延びる第１ロッド軸３５は、当該シリンダ本体３１の上端面に固定された第１ロッド軸端面ボス３２から外部に突出し、ワッシャー４３、ナット５５、キャップナット５６から成るストッパ８２を備えている。
前記第１ロッド軸端面ボス３２には調整キャップ３６が螺合されているので、該調整キャップ３６に備えられた螺子回転調整手段５０の発するクリック感或いは音を計数しながら、当該調整キャップ３６の回転数、即ち上下位置を調節し、前記大径ピストン４１が圧気ポートＣから供給される空気圧によって下降した場合に、前記ストッパ８２の当接位置を調節するようにしておき、大径ピストン４１の下限位置を規制することが可能になっている。
なお、第１ロッド軸側の調整キャップ及び第２ロッド軸側の調整キャップは、後述するように通常の手作業で容易に調整ができるように充填液並びに無菌雰囲気から隔離された空間内に設けられている。
【００１７】
図３〜図７に基づいて本発明の充填バルブ１と空気圧シリンダ３の作用を説明する。
図３は、充填バルブ１が全閉するように調節されて、待機中の空気圧シリンダ３の状態を示す断面図である。（稼働時は、当該シリンダの軸線は垂直になるが、説明の都合上シリンダ軸線を水平にして図示している。図４〜図７も全て同様である。）
図３において、前記第１ロッド軸３５のストッパ８２と調整キャップ３６の隙間はｄ１であり、前記第２ロッド軸３４のストッパ８１と調整キャップ３６の隙間はｄ２で、第２ロッド軸端面ボス３３と調整キャップ３６の間隔はｂ２である。空気圧力は、中央の圧気ポートＢを経由してシリンダ内に作用し、大径ピストン４１及び小径ピストン４２を左右に押し離しており、小径ピストン４２は右限に押し付けられ、第２ロッド軸３４も右方向（稼動状態では下方向）に移動し、可動弁体１５（図１参照）は固定弁座１１ｅに密着するので、充填バルブ１は全閉状態である。
この時の小口径の開孔３１ａの行程長さは、充填バルブ１の全開に相当するＳｍａｘとなる。
【００１８】
図４は、空気圧力が右端の圧気ポートＡを経由して小径ピストン４２に作用し、当該ピストン４２を左方向に押し付け、第２ロッド軸３４を前記Ｓｍａｘのストロークで左方向（稼動状態では上方向）に移動し、可動弁体１５（図１参照）は固定弁座１１ｅより最も離れるので、充填バルブ１は全開となる。第２ロッド軸３４側の調整キャップ３６の位置は、間隔ｂ２のままで変わらない。
なお、この状態において大径ピストン４１は図３の状態を保っており、小径ピストン４２の動作には何の制約も与えない。
図５は、図３の状態において、螺子回転調整手段５０を操作して第２ロッド軸３４側の調整キャップ３６を回転させ、調節代ａ２だけ右方向（稼動状態では下方向）に移動させ、その後に圧気ポートＡを経由して小径ピストン４２に空気圧力を作用させた状態を示す。このときは、小径ピストン４２並びに第２ロッド軸３４のストロークは、調整キャップ３６に制約されてＳｍａｘ−ａ２となり、充填バルブ１の開度は１−（ａ２／Ｓｍａｘ）となる。大径ピストン４１及び第１ロッド軸３５は、図４と同じである。
【００１９】
本発明の充填バルブの全開ストロークＳｍａｘ及び前記調節ストロークＳｍａｘ−ａ２の適用の仕方について説明する。充填バルブ１が充填する液体食品の内，粘度の高いもの（例えば、ソース、食用油、濃厚ジュース等）について、所定の充填時間以内に、所定量の食品が充填できる全開ストロークをＳｍａｘと定める。実際には、事前テストにより、若干の余裕を持ってＳｍａｘを把握しておき、これに適合する充填バルブを選定することとなる。
次に、通常の粘度の液体食品（例えば、緑茶・紅茶、清涼飲料、清酒等）については、Ｓｍａｘのストロークでは過剰流量のために、充填中の気泡の巻き込み、或いは充填精度の制御が困難等の問題が生ずる。この問題を解決するためには、実液テストにより調節代ａ２の最適量を決定し、第２ロッド軸３４側の調整キャップ３６を回転させることにより、充填バルブ１の開度を調節すればよい。
【００２０】
図６は、充填バルブが部分開するように設定されているものの、前記第１ロッド軸側の調整キャップは調節されて無く、大径ピストンと小径ピストンがそれぞれのストップピン４５，４６（図７参照）を介して押し合うため、部分開が行なわれぬ場合の空気圧シリンダ３の状態を示す断面図である。
図６において、前記第１ロッド軸３５のストッパ８２と調整キャップ３６の隙間は無し（零）であり、前記第２ロッド軸３４のストッパ８１と調整キャップ３６の隙間はｄ２、第１ロッド軸端面ボス３２と調整キャップ３６の間隔はｂ１である。空気圧力は、左右の圧気ポートＣ及びＡを経由してシリンダ内に作用し、大径ピストン４１及び小径ピストン４２を中央部に押し付けているが、受圧面積の大きい大径ピストン４１の力が勝り、前記ストップピン４５，４６を介して小径ピストン４２を右限に押し付け、第２ロッド軸３４も右方向（稼動状態では下方向）に移動し、可動弁体１５（図１参照）は固定弁座１１ｅに密着するので、充填バルブ１は全閉状態である。即ち、部分開の調節は、開度０％から始められることとなる。
【００２１】
図７は、図６の状態で、螺子回転調整手段５０を操作して第１ロッド軸３５側の調整キャップ３６をａ１だけ、左方向（稼動状態では上方向）に移動させた時の空気圧シリンダ１３の状態を示す断面図である。
大径ピストン４１には、圧気ポートＣを通じて空気圧がかかっており右方向（稼動状態では下方向）に移動しようとするが、第１ロッド軸３５のストッパ８２が調整キャップ３６に当接して、大径ピストン４１は右端部にａ１の距離を置いて停止する。一方、小径ピストン４２の右方には、圧気ポートＡを通じて空気圧がかかっており、左方向（稼動状態では上方向）に移動しようとするが、該ピストン４２から左方に突出するストップピン４６が、大径ピストン４１から右方に突出するストップピン４５に当接して、移動量はａ１だけに規制される。
従って、この時の小径ピストン４２のストロークは、充填バルブ１の部分開に相当するａ１となる。
【００２２】
一般に、液体の充填バルブにおいて、部分開充填、即ち小流量充填は、液充填工程の最初と最後に必要になるもので、弁全開或いは全開に近い調節ストロークにより、最初の小流量充填は、気泡の巻き込みを防ぐために実施し、その後、液を大流量で短時間に充填し、最後に、充填量の精度を出すために、部分開の小流量で液の補充をするためである。液の充填装置には、重量計測システム或いは流量計測システムが付設されており、充填を監視していて規定量近くの手前で充填量を少なくし、不足する液量を小流量で充填する方法で、充填量の精度を確保する方式が一般的に行なわれている。
従って、部分開のバルブ開度調節は、充填液の特性、前記補充量及び容時間等に対応して必要不可欠であり、且つ前記Ｓｍａｘ或いはＳｍａｘ−ａ２に影響を受けない独自の機能が必要である。
【００２３】
図８は、本発明の充填バルブを複数備え付けた無菌充填装置の概略構造を示す正面断面図であり、当該装置は通常の食品包装作業場の無塵雰囲気の中に設置されるものである。
無菌充填装置６０は、充填バルブ１等を取り付ける回転体６１の周囲、上面及び下面を無菌チャンバ６５で包囲した構造を持ち、当該チャンバ６５と、回転体６１の天蓋６１ｃ、側板６１ｂ、台盤６１ａ、胴６１ｄ及び上部水封シール６７、下部水封シール６６等で密封する空間（図８において、ハッチングを施された空間）が無菌雰囲気に保たれている。
回転体６１の下部を占める円筒形の胴６１ｄの下端には、旋回台ベアリング６３が備えられており、回転体６１を水平面上で旋回自在に支持するとともに、該ベアリング外輪に設けられたリングギアに駆動装置７０の出力ギア７１が噛み合い駆動することによって、当該回転体６１は水平面内で旋回する。６４は給液管で、ロータリジョイント６１ｅと給液パイプ１１ｃ間に接続されている。
【００２４】
前記回転体６１の台盤６１ａの外周近くには、旋回軸を中心とする円周上に、等ピッチで複数の充填バルブ１が垂直に取り付けられており、前記弁取付フランジ１１ｂより下の部分、即ち弁吐出口１１ａのみが前記無菌雰囲気中に露出されている。
回転する胴６１ｄには、前記弁吐出口１１ａに相応する位置に容器把持手段６２が付設されており、容器Ｖは無菌充填装置６０の入口（図示せず）を通過してから出口（図示せず）に至るまで、支持されて回転体６１並びに台盤６１ａとともに旋回するので、この間に充填バルブ１は、全開若しくは調節開で効率よく充填し、充填精度を出すための部分開充填に切り換えれば、清浄な充填液を清浄な容器に無菌雰囲気で、良好な精度で充填することが可能である。
【００２５】
充填バルブ１の全開、調節開、部分開度の調節、及び清掃、修理或いは交換等の調整及び保全作業について、無菌充填装置６０の特徴的な方法を簡単に説明する。
本無菌充填装置６０は、複数の支柱６８によって高床式の構造になっており、許可された運転若しくは保全作業員が、作業場の床上に設けられている充填装置の出入口（図示せず）から、回転体６１の内側に入ることが可能になっている。回転体６１の内側は、前記無菌雰囲気より隔離されているので、人手や工具の無菌化処理が不要となり、該作業員は所定の服装のまま、要すれば手工具を用いて支持台６９の上に立って作業をすることができることから準備に手間取ることもなく、作業性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係わる充填バルブ組立の正面断面図である。
【図２】図１の充填バルブ組立の一部分を成す空気圧シリンダの正面断面図である。
【図３】図２の空気圧シリンダにおいて、バルブ全閉（開度＝０％）のときのピストン並びにピストンロッドの位置を示す正面断面図である。
【図４】図２の空気圧シリンダにおいて、バルブ全開（開度＝１００％）のときのピストン並びにピストンロッドの位置を示す正面断面図である。
【図５】図４のバルブ全開の状態において、第２ロッド軸側の調整キャップ位置を調節して、当該バルブの開度を１００％未満（開度は、調節代により決定する）に変更したときのピストン並びにピストンロッドの位置を示す正面断面図である。
【図６】図２の空気圧シリンダにおいて、バルブ部分開の調節前の状態（開度＝０％）のときのピストン並びにピストンロッドの位置を示す正面断面図である。
【図７】図６のバルブ部分開を調節した状態（開度は、調節代により決定する）を示す正面断面図である。
【図８】本発明の充填バルブを複数備え付けた無菌充填装置の概略構造図に、充填容器と運転要員若しくは保全要員の外形を追記した正面断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…充填バルブ、
２…開口結合構造体、
３…空気圧シリンダ、
５…液バルブ、
１０…弁軸、
１１…バルブ本体、
１１ａ…弁吐出口、
１１ｂ…弁取付フランジ、
１１ｅ…固定弁座、
１３…弁体ロッド、
１５…可動弁体、
１７…軸継手、
３１…シリンダ本体、
３２…第１ロッド軸端面ボス、
３３…第２ロッド軸端面ボス、
３４…第２ロッド軸、
３５…第１ロッド軸、
３６…調整キャップ、
４１…大径ピストン、
４２…小径ピストン、
４３…ワッシャー
５０…螺子回転調整手段、
５５…ナット、
５６…キャップナット、
６０…無菌充填装置、
８１、８２…ストッパ、
Ｖ…充填容器、
Ａ…小径ピストン側圧気ポート、
Ｂ…中央圧気ポート、
Ｃ…大径ピストン側圧気ポート、
Ｓｍａｘ…充填バルブ全開に相当する空気圧シリンダのストローク、
ａ１…充填バルブ部分開の開度調節代、
ａ２…充填バルブ全開の開度調節代、
ｂ１…第１ロッド軸側調整キャップの調整前間隔、
ｂ２…第２ロッド軸側調整キャップの調整前間隔、
ｄ１…第１ロッド軸側調整キャップとワッシャーの作動前間隔、
ｄ２…第２ロッド軸側調整キャップとワッシャーの作動前間隔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状飲料及び調味料等、粘度の異なる液体を容器へ充填する充填バルブに関し、より詳しくは、充填バルブの開度を最大限並びに最小限の２種類を選択し得るのみならず、それぞれの開度を液体の特性に対応して一定の範囲内で独立に調節することが可能な充填バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を容器に無菌充填するための可変量充填ノズル、または可変開度無菌充填バルブに関する公知技術は、特許文献１に開示されている。即ち、無菌雰囲気内で稼動させる当該バルブにおいて、ピストンロッドとケーシングの上端に設けられた貫通孔の隙間から放出される汚染物質を、ケーシング上端に設けた主キャップによって防ぎ、無菌雰囲気が汚染されることを防ぐ発明について説明されているが、当該充填バルブの駆動シリンダ及び大・小２組のピストン並びにピストンロッドの構造・作用についても詳細に記述されている。
即ち、当該バルブのケーシングには、下端部に吐出口が形成され、また下端部の側壁に液体の入口ポートが開口されている。前記吐出口には固定弁座が形成されており、この固定弁座に対し、前記小ピストンに固定されているピストンロッド及び、その先端に形成された可動弁体が上方から臨ませて配設されている。
【０００３】
前記ケーシングの中間部には、大口径及び小口径の２つのシリンダが上部及び下部に隣接して形成されており、それぞれに大径ピストン及び小径ピストンが嵌入されている。前記小径ピストンの下、大径ピストンの上、及び両ピストンの間には、圧縮空気が出入する空気室が形成されており、大径ピストン及び小径ピストンは、圧縮空気の制御により独立して上下運動をすることが可能になっている。
前記大径ピストンには、上方に延びてケーシングの上端を貫通して外部に突出するピストンロッドが固定されており、該ピストンロッドの上端部に設けられたストッパと当該ケーシングに螺合された調整キャップにより、該大径ピストンの上下運動の下限が規定されるようになっている。
【０００４】
前記可動弁体は、小径ピストンに固定されたピストンロッドの下端に形成され、該ピストンロッドの上端はケーシングの中間部まで延びているので、前記大径ピストンが下限にある時には、該ピストンロッドの上端が大径ピストンの下面に当接するので、小径ピストンのストロークが規制され、前記可動弁体の開度が制限される。
他方、大径ピストンが、大口径シリンダの上端部に当接して上限位置にある時には、小径ピストンも前記小口径シリンダの上端部に当接する上限の位置を占めることができ、前記可動弁体に最大限、即ち１００％の開度を与えることとなる。
従って、特許文献１の発明では、充填ノズル全開による最大吐出流量は、前記小口径シリンダの長さ寸法によって決定されており変更できないが、前記大径ピストンを降下させた場合には、小径ピストンのストロークが規制され、前記可動弁体の開度が制限されるので、該充填ノズルの部分開、即ち小吐出流量の調節は有効に行なえる。
【０００５】
特許文献２は、特許文献１と同様の無菌充填バルブの構造・作用を開示しているが、主として、ピストンロッドとケーシングの貫通孔の隙間から放出される汚染物質によって、無菌雰囲気が汚染されるのを防ぐために、当該バルブのケーシング上端に設ける密閉用のキャップの改善を提案している。
即ち、該ピストンロッド上端部に設けられた調整用ナット（ストッパ）と、当該筒状部材（ケーシング）に螺合されたカップ状部材（調整キャップ）により、充填バルブの開度に係る小吐出流量の調整に際し、前記密閉用のキャップを取付けたまま、該筒状部材（ケーシング）に螺合されたカップ状部材（調整キャップ）を、締め込み或いは緩める調整ができる、変形可能な密閉用のキャップにする発明である。
【特許文献１】特許２８０８２１２号公報（図１）
【特許文献２】特開２００４−２５００３６号公報（図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された充填ノズルは、実質的には無菌充填バルブのことであるが、その吐出流量が調整可能な小吐出流量と、調整不可能な最大吐出流量の２段階に変えられるものの、粘度の異なる液体を充填装置の許容する所定時間内に充填する場合には、同一液圧力、同一バルブ開度では、最大吐出流量が変ってしまうため充填時間も変化し、前記所定時間内に収まらないことがある。さりとて、最初から過剰な吐出流量のバルブを選定すると、充填中の気泡の巻き込み、或いは充填精度の制御困難等の問題を生ずるので、根本的対策として、シリンダ寸法を変更する必要が生ずる。シリンダ寸法を変更することは、当該充填バルブ全体を交換することを意味し、相当の手間と時間を要するばかりでなく、小吐出流量の調整基準が変ってしまう不都合を持っている。従って、当該充填バルブの最大吐出流量を独立に調節できるようにする必要がある。
また、特許文献２に開示されている充填バルブは、前記密閉用のキャップを除いたバルブ本体が特許文献１のものと同一であり、最大吐出流量の調節ができないことは明らかである。
【０００７】
なお、特許文献１，２を通して、小吐出流量の調整については、無菌雰囲気内に少なくとも無菌処理をした人手を、場合によっては無菌工具等を入れて行なう必要があると述べており、準備に手間がかかり、且つ作業性も悪いと言う問題を抱えることが判る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の問題点に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段の充填バルブは、充填液通路を開閉する可動弁体と固定弁座からなる液バルブと、シリンダ本体内に上下方向に移動可能に配置され前記液バルブの弁体ロッドに連結された小径ピストンと、前記シリンダ本体内に上下方向に移動可能に配置され前記小径ピストンの移動を規制する大径ピストンと、前記小径ピストン及び大径ピストンを移動させる圧気ポートと、前記大径ピストンのシリンダ本体から突出した部分に取付けられシリンダ本体の位置規制部に当接することにより大径ピストンの移動位置を規制するストッパと、前記位置規制部と該ストッパとの間隔を調節する調節機構とを備えた充填バルブにおいて、前記弁体ロッドの上端と前記小径ピストンと一体のロッド軸下端を軸継手等による連結構造とし、前記ロッド軸のシリンダ本体から突出した部分に取付けられシリンダ本体の位置規制部に当接することにより小径ピストンの移動を規制するストッパと、前記位置規制部と該ストッパとの間隔を調節する調節機構を備え、充填バルブの動作を全開用及び部分開用の２段階に変えるとともに、夫々独立して調節可能なことを特徴とする。
【０００９】
（２）第２の手段の充填バルブは、上記第１の手段の充填バルブにおいて、前記液バルブを収納するバルブ本体の下部のみが、無菌若しくは清浄な雰囲気内に露出されて、清浄な液体を清浄な容器に充填することが可能な構成を有することを特徴とする特徴とする。
（３）第３の手段の充填バルブは、上記第２の手段の充填バルブにおいて、バルブ本体の中間部には、充填液の吐出口を含めた弁体下部を無菌若しくは清浄な充填雰囲気内に露出できるように、弁軸に垂直な取り付け面を有するフランジを備え、該バルブ本体と前記シリンダ本体、小径ピストン、大径ピストン等からなる空気圧シリンダとの間には、両者を連結すると同時に、前記無菌雰囲気から隔離された開口部から人手或いは通常の工具を用いて、前記小径ピストンと一体のピストンロッドの貫通部ボスに螺合された調整キャップを上下に調節可能にするための開口結合構造体を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構成による充填バルブによれば、次のような直接的効果が得られ、充填装置の稼動効率と充填精度を向上することができる。
（１）請求項１に係わる発明は、充填バルブの動作を制御する空気圧シリンダの小径ピストンロッドのストロークを、全開用及び部分開用の２段階に変えられるように構成するとともに、前記２段階のストロークのそれぞれを、独立に調節可能にすることにより、同一充填バルブで、異なる特性の液体を所定時間内に精度良く充填することを可能にする効果がある。充填バルブの最大吐出流量を独立に調節できるようにするための構造を組み込み、且つ前記調節を容易に行なうことを可能にする効果がある。
（２）請求項２に係わる発明は、充填バルブ本体と、動作を制御する空気圧シリンダ部分を区別することにより、清浄な雰囲気に露出される部分と、外部雰囲気に露出される部分とを区別して、該バルブの保全性を改善する効果がある。
【００１１】
（３）請求項３に係わる発明は、充填バルブ本体の下部（特に充填する液体に接触する部分）のみを清浄な無菌雰囲気内に露出し、空気圧シリンダ及び開口結合構造体を連結したバルブ本体上部を、無菌雰囲気外に垂直に設置することを可能にし、当該充填バルブの調節及び保全を通常の工具、及び特段の殺菌処理を施していない人手によって、簡単且つ容易に実施できるようにする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の充填バルブ組立の正面断面図である。図２は、前記充填バルブ組立の一部分を成す空気圧シリンダの正面断面図である。図３〜図７は、図２の空気圧シリンダを反時計方向に９０°回転した状態において、種々のバルブ開度を与えるときのピストン並びにピストンロッドの位置を示しており、図３はバルブ全閉（開度＝０％）、図４はバルブ全開（開度＝１００％）、図５はバルブ全開を調節した状態（開度は、調節代により決定する）、図６はバルブ部分開の調節前の状態（開度＝０％）、図７はバルブ部分開を調節した状態（開度は、調節代により決定する）を示す正面断面図である。図８は、本発明の充填バルブを複数備え付けた無菌充填装置の概略構造を示す正面断面図である。
【００１３】
図１において、充填バルブ１は、開口結合構造体２並びに軸継手１７により、空気圧シリンダ３に連結されており、且つ充填液供給装置（図示せず）よりの充填液供給管が給液パイプ１１ｃに接続され、圧縮空気の給排気配管（図示せず）が圧気ポート（小径ピストン側圧気ポート）Ａ，Ｂ（中央圧気ポート），Ｃ（大径ピストン側圧気ポート）に接続された上で、無菌充填装置６０（図８参照）に取り付けられて稼動するように構成されている。
充填バルブ１は、バルブ本体１１の下部の弁吐出口１１ａ、上部の弁軸ガイド１１ｄ、中間部の弁取付フランジ１１ｂ、並びに給液パイプ１１ｃ等から構成されており、内部には弁軸１０、弁体ロッド１３、絞り１４、可動弁体１５等が軸方向に移動可能に組み込まれている。なお、弁軸１０の上端は、前記軸継手１７により、空気圧シリンダ３の第２ロッド軸３４と緊密に連結されている。
【００１４】
可動弁体１５は、前記弁吐出口１１ａの直上に設けられた固定弁座１１ｅに密着或いは隙間を隔てて対峙することにより、給液パイプ１１ｃ経由で供給される充填液の流路を閉止或いは開く液バルブの機能を備えている。
また、弁体ロッド１３は、下端に可動弁体１５が、また、上端部には絞り１４を備えた軸状の部品であり、螺子によって弁軸１０に、緊密に連結されている。
なお、弁軸ガイド１１ｄと前記絞り１４の間には、充填液の流路を外部雰囲気から隔離するベローズ１６が備えられており、弁体ロッド１３が上下動するたびに弁軸１０と弁軸ガイド１１ｄの隙間から外部雰囲気が漏れ入り、清浄な充填液を汚染することを防止している。
【００１５】
図２は、空気圧シリンダ３の正面断面図である。シリンダ本体３１の内部には、小径ピストン４２が嵌入されている小口径の開孔３１ａと、それに隣接する上部に大口径の開孔３１ｂが設けてあり、大径ピストン４１が嵌入されている。小径ピストン４２から垂直に下方に延びる第２ロッド軸３４は、軸継手１７によって弁軸１０、弁体ロッド１３に連結し、下端の可動弁体１５まで一体の軸のごとく構成されているので、前記小径ピストン４２を空気圧により上下に作動させることにより、充填バルブ１の全閉、部分開、及び全開等の動作を行なわせることができる。
また、当該第２ロッド軸３４の下端部には、ワッシャー４３及びナット５５から成るストッパ８１が設けてある。該ストッパ８１は、シリンダ本体３１の下端部に固定された第２ロッド軸端面ボス３３に螺合されている調整キャップ３６に当接可能に対峙させられているので、前記調整キャップ３６に備えられた螺子回転調整手段５０を利用し、該調整キャップ３６の上下位置を変更することにより、小径ピストン４２の上限位置を規制することが可能になっている。
【００１６】
前記大径ピストン４１から垂直に上方に延びる第１ロッド軸３５は、当該シリンダ本体３１の上端面に固定された第１ロッド軸端面ボス３２から外部に突出し、ワッシャー４３、ナット５５、キャップナット５６から成るストッパ８２を備えている。
前記第１ロッド軸端面ボス３２には調整キャップ３６が螺合されているので、該調整キャップ３６に備えられた螺子回転調整手段５０の発するクリック感或いは音を計数しながら、当該調整キャップ３６の回転数、即ち上下位置を調節し、前記大径ピストン４１が圧気ポートＣから供給される空気圧によって下降した場合に、前記ストッパ８２の当接位置を調節するようにしておき、大径ピストン４１の下限位置を規制することが可能になっている。
なお、第１ロッド軸側の調整キャップ及び第２ロッド軸側の調整キャップは、後述するように通常の手作業で容易に調整ができるように充填液並びに無菌雰囲気から隔離された空間内に設けられている。
【００１７】
図３〜図７に基づいて本発明の充填バルブ１と空気圧シリンダ３の作用を説明する。
図３は、充填バルブ１が全閉するように調節されて、待機中の空気圧シリンダ３の状態を示す断面図である。（稼働時は、当該シリンダの軸線は垂直になるが、説明の都合上シリンダ軸線を水平にして図示している。図４〜図７も全て同様である。）
図３において、前記第１ロッド軸３５のストッパ８２と調整キャップ３６の隙間はｄ１であり、前記第２ロッド軸３４のストッパ８１と調整キャップ３６の隙間はｄ２で、第２ロッド軸端面ボス３３と調整キャップ３６の間隔はｂ２である。空気圧力は、中央の圧気ポートＢを経由してシリンダ内に作用し、大径ピストン４１及び小径ピストン４２を左右に押し離しており、小径ピストン４２は右限に押し付けられ、第２ロッド軸３４も右方向（稼動状態では下方向）に移動し、可動弁体１５（図１参照）は固定弁座１１ｅに密着するので、充填バルブ１は全閉状態である。
この時の小口径の開孔３１ａの行程長さは、充填バルブ１の全開に相当するＳｍａｘとなる。
【００１８】
図４は、空気圧力が右端の圧気ポートＡを経由して小径ピストン４２に作用し、当該ピストン４２を左方向に押し付け、第２ロッド軸３４を前記Ｓｍａｘのストロークで左方向（稼動状態では上方向）に移動し、可動弁体１５（図１参照）は固定弁座１１ｅより最も離れるので、充填バルブ１は全開となる。第２ロッド軸３４側の調整キャップ３６の位置は、間隔ｂ２のままで変わらない。
なお、この状態において大径ピストン４１は図３の状態を保っており、小径ピストン４２の動作には何の制約も与えない。
図５は、図３の状態において、螺子回転調整手段５０を操作して第２ロッド軸３４側の調整キャップ３６を回転させ、調節代ａ２だけ右方向（稼動状態では下方向）に移動させ、その後に圧気ポートＡを経由して小径ピストン４２に空気圧力を作用させた状態を示す。このときは、小径ピストン４２並びに第２ロッド軸３４のストロークは、調整キャップ３６に制約されてＳｍａｘ−ａ２となり、充填バルブ１の開度は１−（ａ２／Ｓｍａｘ）となる。大径ピストン４１及び第１ロッド軸３５は、図４と同じである。
【００１９】
本発明の充填バルブの全開ストロークＳｍａｘ及び前記調節ストロークＳｍａｘ−ａ２の適用の仕方について説明する。充填バルブ１が充填する液体食品の内，粘度の高いもの（例えば、ソース、食用油、濃厚ジュース等）について、所定の充填時間以内に、所定量の食品が充填できる全開ストロークをＳｍａｘと定める。実際には、事前テストにより、若干の余裕を持ってＳｍａｘを把握しておき、これに適合する充填バルブを選定することとなる。
次に、通常の粘度の液体食品（例えば、緑茶・紅茶、清涼飲料、清酒等）については、Ｓｍａｘのストロークでは過剰流量のために、充填中の気泡の巻き込み、或いは充填精度の制御が困難等の問題が生ずる。この問題を解決するためには、実液テストにより調節代ａ２の最適量を決定し、第２ロッド軸３４側の調整キャップ３６を回転させることにより、充填バルブ１の開度を調節すればよい。
【００２０】
図６は、充填バルブが部分開するように設定されているものの、前記第１ロッド軸側の調整キャップは調節されて無く、大径ピストンと小径ピストンがそれぞれのストップピン４５，４６（図７参照）を介して押し合うため、部分開が行なわれぬ場合の空気圧シリンダ３の状態を示す断面図である。
図６において、前記第１ロッド軸３５のストッパ８２と調整キャップ３６の隙間は無し（零）であり、前記第２ロッド軸３４のストッパ８１と調整キャップ３６の隙間はｄ２、第１ロッド軸端面ボス３２と調整キャップ３６の間隔はｂ１である。空気圧力は、左右の圧気ポートＣ及びＡを経由してシリンダ内に作用し、大径ピストン４１及び小径ピストン４２を中央部に押し付けているが、受圧面積の大きい大径ピストン４１の力が勝り、前記ストップピン４５，４６を介して小径ピストン４２を右限に押し付け、第２ロッド軸３４も右方向（稼動状態では下方向）に移動し、可動弁体１５（図１参照）は固定弁座１１ｅに密着するので、充填バルブ１は全閉状態である。即ち、部分開の調節は、開度０％から始められることとなる。
【００２１】
図７は、図６の状態で、螺子回転調整手段５０を操作して第１ロッド軸３５側の調整キャップ３６をａ１だけ、左方向（稼動状態では上方向）に移動させた時の空気圧シリンダ１３の状態を示す断面図である。
大径ピストン４１には、圧気ポートＣを通じて空気圧がかかっており右方向（稼動状態では下方向）に移動しようとするが、第１ロッド軸３５のストッパ８２が調整キャップ３６に当接して、大径ピストン４１は右端部にａ１の距離を置いて停止する。一方、小径ピストン４２の右方には、圧気ポートＡを通じて空気圧がかかっており、左方向（稼動状態では上方向）に移動しようとするが、該ピストン４２から左方に突出するストップピン４６が、大径ピストン４１から右方に突出するストップピン４５に当接して、移動量はａ１だけに規制される。
従って、この時の小径ピストン４２のストロークは、充填バルブ１の部分開に相当するａ１となる。
【００２２】
一般に、液体の充填バルブにおいて、部分開充填、即ち小流量充填は、液充填工程の最初と最後に必要になるもので、弁全開或いは全開に近い調節ストロークにより、最初の小流量充填は、気泡の巻き込みを防ぐために実施し、その後、液を大流量で短時間に充填し、最後に、充填量の精度を出すために、部分開の小流量で液の補充をするためである。液の充填装置には、重量計測システム或いは流量計測システムが付設されており、充填を監視していて規定量近くの手前で充填量を少なくし、不足する液量を小流量で充填する方法で、充填量の精度を確保する方式が一般的に行なわれている。
従って、部分開のバルブ開度調節は、充填液の特性、前記補充量及び容時間等に対応して必要不可欠であり、且つ前記Ｓｍａｘ或いはＳｍａｘ−ａ２に影響を受けない独自の機能が必要である。
【００２３】
図８は、本発明の充填バルブを複数備え付けた無菌充填装置の概略構造を示す正面断面図であり、当該装置は通常の食品包装作業場の無塵雰囲気の中に設置されるものである。
無菌充填装置６０は、充填バルブ１等を取り付ける回転体６１の周囲、上面及び下面を無菌チャンバ６５で包囲した構造を持ち、当該チャンバ６５と、回転体６１の天蓋６１ｃ、側板６１ｂ、台盤６１ａ、胴６１ｄ及び上部水封シール６７、下部水封シール６６等で密封する空間（図８において、ハッチングを施された空間）が無菌雰囲気に保たれている。
回転体６１の下部を占める円筒形の胴６１ｄの下端には、旋回台ベアリング６３が備えられており、回転体６１を水平面上で旋回自在に支持するとともに、該ベアリング外輪に設けられたリングギアに駆動装置７０の出力ギア７１が噛み合い駆動することによって、当該回転体６１は水平面内で旋回する。６４は給液管で、ロータリジョイント６１ｅと給液パイプ１１ｃ間に接続されている。
【００２４】
前記回転体６１の台盤６１ａの外周近くには、旋回軸を中心とする円周上に、等ピッチで複数の充填バルブ１が垂直に取り付けられており、前記弁取付フランジ１１ｂより下の部分、即ち弁吐出口１１ａのみが前記無菌雰囲気中に露出されている。
回転する胴６１ｄには、前記弁吐出口１１ａに相応する位置に容器把持手段６２が付設されており、容器Ｖは無菌充填装置６０の入口（図示せず）を通過してから出口（図示せず）に至るまで、支持されて回転体６１並びに台盤６１ａとともに旋回するので、この間に充填バルブ１は、全開若しくは調節開で効率よく充填し、充填精度を出すための部分開充填に切り換えれば、清浄な充填液を清浄な容器に無菌雰囲気で、良好な精度で充填することが可能である。
【００２５】
充填バルブ１の全開、調節開、部分開度の調節、及び清掃、修理或いは交換等の調整及び保全作業について、無菌充填装置６０の特徴的な方法を簡単に説明する。
本無菌充填装置６０は、複数の支柱６８によって高床式の構造になっており、許可された運転若しくは保全作業員が、作業場の床上に設けられている充填装置の出入口（図示せず）から、回転体６１の内側に入ることが可能になっている。回転体６１の内側は、前記無菌雰囲気より隔離されているので、人手や工具の無菌化処理が不要となり、該作業員は所定の服装のまま、要すれば手工具を用いて支持台６９の上に立って作業をすることができることから準備に手間取ることもなく、作業性を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係わる充填バルブ組立の正面断面図である。
【図２】図１の充填バルブ組立の一部分を成す空気圧シリンダの正面断面図である。
【図３】図２の空気圧シリンダにおいて、バルブ全閉（開度＝０％）のときのピストン並びにピストンロッドの位置を示す正面断面図である。
【図４】図２の空気圧シリンダにおいて、バルブ全開（開度＝１００％）のときのピストン並びにピストンロッドの位置を示す正面断面図である。
【図５】図４のバルブ全開の状態において、第２ロッド軸側の調整キャップ位置を調節して、当該バルブの開度を１００％未満（開度は、調節代により決定する）に変更したときのピストン並びにピストンロッドの位置を示す正面断面図である。
【図６】図２の空気圧シリンダにおいて、バルブ部分開の調節前の状態（開度＝０％）のときのピストン並びにピストンロッドの位置を示す正面断面図である。
【図７】図６のバルブ部分開を調節した状態（開度は、調節代により決定する）を示す正面断面図である。
【図８】本発明の充填バルブを複数備え付けた無菌充填装置の概略構造図に、充填容器と運転要員若しくは保全要員の外形を追記した正面断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…充填バルブ、
２…開口結合構造体、
３…空気圧シリンダ、
５…液バルブ、
１０…弁軸、
１１…バルブ本体、
１１ａ…弁吐出口、
１１ｂ…弁取付フランジ、
１１ｅ…固定弁座、
１３…弁体ロッド、
１５…可動弁体、
１７…軸継手、
３１…シリンダ本体、
３２…第１ロッド軸端面ボス、
３３…第２ロッド軸端面ボス、
３４…第２ロッド軸、
３５…第１ロッド軸、
３６…調整キャップ、
４１…大径ピストン、
４２…小径ピストン、
４３…ワッシャー
５０…螺子回転調整手段、
５５…ナット、
５６…キャップナット、
６０…無菌充填装置、
８１、８２…ストッパ、
Ｖ…充填容器、
Ａ…小径ピストン側圧気ポート、
Ｂ…中央圧気ポート、
Ｃ…大径ピストン側圧気ポート、
Ｓｍａｘ…充填バルブ全開に相当する空気圧シリンダのストローク、
ａ１…充填バルブ部分開の開度調節代、
ａ２…充填バルブ全開の開度調節代、
ｂ１…第１ロッド軸側調整キャップの調整前間隔、
ｂ２…第２ロッド軸側調整キャップの調整前間隔、
ｄ１…第１ロッド軸側調整キャップとワッシャーの作動前間隔、
ｄ２…第２ロッド軸側調整キャップとワッシャーの作動前間隔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填液通路を開閉する可動弁体と固定弁座からなる液バルブと、シリンダ本体内に上下方向に移動可能に配置され前記液バルブの弁体ロッドに連結された小径ピストンと、前記シリンダ本体内に上下方向に移動可能に配置され前記小径ピストンの移動を規制する大径ピストンと、前記小径ピストン及び大径ピストンを移動させる圧気ポートと、前記大径ピストンのシリンダ本体から突出した部分に取付けられシリンダ本体の位置規制部に当接することにより大径ピストンの移動位置を規制するストッパと、前記位置規制部と該ストッパとの間隔を調節する調節機構とを備えた充填バルブにおいて、
前記弁体ロッドの上端と前記小径ピストンと一体のロッド軸下端を軸継手等による連結構造とし、前記ロッド軸のシリンダ本体から突出した部分に取付けられシリンダ本体の位置規制部に当接することにより小径ピストンの移動を規制するストッパと、前記位置規制部と該ストッパとの間隔を調節する調節機構を備え、充填バルブの動作を全開用及び部分開用の２段階に変えるとともに、夫々独立して調節可能なことを特徴とする充填バルブ。
【請求項２】
請求項１の充填バルブにおいて、前記液バルブを収納するバルブ本体の下部のみが、無菌若しくは清浄な雰囲気内に露出されて、清浄な液体を清浄な容器に充填することが可能な構成を有することを特徴とする充填バルブ。
【請求項３】
請求項２の充填バルブにおいて、バルブ本体の中間部には、充填液の吐出口を含めた弁体下部を無菌若しくは清浄な充填雰囲気内に露出できるように、弁軸に垂直な取り付け面を有するフランジを備え、該バルブ本体と前記シリンダ本体、小径ピストン、大径ピストン等からなる空気圧シリンダとの間には、両者を連結すると同時に、前記無菌雰囲気から隔離された開口部から人手或いは通常の工具を用いて、前記小径ピストンと一体のピストンロッドの貫通部ボスに螺合された調整キャップを上下に調節可能にするための開口結合構造体を有することを特徴とする充填バルブ。
【請求項１】
充填液通路を開閉する可動弁体と固定弁座からなる液バルブと、シリンダ本体内に上下方向に移動可能に配置され前記液バルブの弁体ロッドに連結された小径ピストンと、前記シリンダ本体内に上下方向に移動可能に配置され前記小径ピストンの移動を規制する大径ピストンと、前記小径ピストン及び大径ピストンを移動させる圧気ポートと、前記大径ピストンのシリンダ本体から突出した部分に取付けられシリンダ本体の位置規制部に当接することにより大径ピストンの移動位置を規制するストッパと、前記位置規制部と該ストッパとの間隔を調節する調節機構とを備えた充填バルブにおいて、
前記弁体ロッドの上端と前記小径ピストンと一体のロッド軸下端を軸継手等による連結構造とし、前記ロッド軸のシリンダ本体から突出した部分に取付けられシリンダ本体の位置規制部に当接することにより小径ピストンの移動を規制するストッパと、前記位置規制部と該ストッパとの間隔を調節する調節機構を備え、充填バルブの動作を全開用及び部分開用の２段階に変えるとともに、夫々独立して調節可能なことを特徴とする充填バルブ。
【請求項２】
請求項１の充填バルブにおいて、前記液バルブを収納するバルブ本体の下部のみが、無菌若しくは清浄な雰囲気内に露出されて、清浄な液体を清浄な容器に充填することが可能な構成を有することを特徴とする充填バルブ。
【請求項３】
請求項２の充填バルブにおいて、バルブ本体の中間部には、充填液の吐出口を含めた弁体下部を無菌若しくは清浄な充填雰囲気内に露出できるように、弁軸に垂直な取り付け面を有するフランジを備え、該バルブ本体と前記シリンダ本体、小径ピストン、大径ピストン等からなる空気圧シリンダとの間には、両者を連結すると同時に、前記無菌雰囲気から隔離された開口部から人手或いは通常の工具を用いて、前記小径ピストンと一体のピストンロッドの貫通部ボスに螺合された調整キャップを上下に調節可能にするための開口結合構造体を有することを特徴とする充填バルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−５２７８０（Ｐ２０１０−５２７８０Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２１１５８（Ｐ２００８−２２１１５８）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（５０５１９３３１３）三菱重工食品包装機械株式会社 (146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（５０５１９３３１３）三菱重工食品包装機械株式会社 (146)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]