充填バルブ
【課題】メッシュや多孔板、整流羽根等の流れを阻害するような各種整流部材を用いることなく、充填液を十分に整流して容器内に充填することができる充填バルブを提供する。
【解決手段】上下に延びるノズル内に、導入口から導入される充填液の流量を調整する流量調整弁部３０と、流量調整弁部３０によって流量が調整された充填液の流れを整流する整流部が設けられ、整流部にて整流された充填液がノズル下端に開口する吐出口から吐出される充填バルブにおいて、整流部は、ノズルの内壁が円柱側面状で中心軸線方向に延びる空間であり、ノズルの中心軸線と直交方向の流路断面積が前記流量調整弁部３０の断面積よりも拡大した流路拡大部を有し、流路拡大部の最大の流路断面積を流量調整弁部３０の断面積の２．５倍以上としたことを特徴とする。
【解決手段】上下に延びるノズル内に、導入口から導入される充填液の流量を調整する流量調整弁部３０と、流量調整弁部３０によって流量が調整された充填液の流れを整流する整流部が設けられ、整流部にて整流された充填液がノズル下端に開口する吐出口から吐出される充填バルブにおいて、整流部は、ノズルの内壁が円柱側面状で中心軸線方向に延びる空間であり、ノズルの中心軸線と直交方向の流路断面積が前記流量調整弁部３０の断面積よりも拡大した流路拡大部を有し、流路拡大部の最大の流路断面積を流量調整弁部３０の断面積の２．５倍以上としたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば飲料等の充填液を容器に充填する無菌充填装置に用いられる充填バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の充填バルブとしては、たとえば、特許文献１に記載のようなものが知られている。すなわち、上下に延びるノズル内に、導入口から導入される充填液の流量を調整する流量調整弁部と、流量調整弁部によって流量が調整された充填液の流れを整流する整流部と、が設けられ、整流部にて整流された充填液がノズル下端に開口する吐出口から吐出されるようになっている。
【０００３】
整流部には、多孔板と多層のメッシュを組み合わせて配置され、充填液を多孔板の孔及びメッシュの網目を通すことにより、液流を整流化すると共に、流量調整弁部の閉弁時には、多孔板の孔及びメッシュの網目に液体を保持し、ノズル先端の吐出口からの液だれ防止を図っていた。
しかし、このような多孔板やメッシュを用いた充填バルブを、パルプ質等の固形成分を含む果汁飲料の充填に適用すると、パルプ質等の固形成分が多孔板の孔やメッシュの網目に滞留し、目詰まりしてしまう。
【０００４】
そこで、このような固形成分を含む充填液の場合には、特許文献２乃至５に記載のように、整流部に複数の整流羽根を配置した充填バルブを使用することが考えられる。
この充填バルブは、液体の流れ方向に沿って延びる複数の整流羽根が、液体の流れ方向と直交する流路断面で見て放射状に配置された構成で、充填液の流れを整流羽根に沿った流れとするものである。
また、閉弁時の液だれを防止するために、流量制御弁部とは別に吐出口を開閉する副弁体部を設け、流量制御弁部が閉弁した時に、流量制御弁部に同期させて副弁体部を吐出口の口縁内周に密接させ、吐出口を閉塞するようになっていた。
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載の充填バルブは、ノズルの中心軸線を中心とする旋回方向成分がある液流については、強制的に整流羽根に沿った流れに整流されるものの、乱れた直線的な液流はそのまま整流羽根に沿って流れ下ることになる。そのため、吐出口から吐出される液柱が乱れ、容器に充填される充填液の泡立ちが大きくなり、容器口部から充填液が吹き零れるおそれがある。
【０００６】
また、整流羽根は充填液の流れ方向に沿って配置されるので、多孔板やメッシュのような早期の目詰まりはないものの、整流羽根の間隔によっては、依然として、パルプ質等の固形成分が整流羽根の間に滞留するおそれがある。
【０００７】
さらに、吐出口を閉じる副弁体部が、流路断面積が急激に小さくなった後に全閉となるため、副弁体部が吐出口の口縁内周に着座する際の衝撃で、吐出口から液体の飛び散りが発生するという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１３９４９７号公報
【特許文献２】特許第４１７５１０６号公報
【特許文献３】特許第３７５０１８７号公報
【特許文献４】特開２０００−３４６２２３号公報
【特許文献５】特公平７−１１２８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、メッシュや多孔板、整流羽根等の流れを阻害するような各種整流部材を用いることなく、充填液を十分に整流して容器内に充填することができる充填バルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、上下に延びるノズル内に、導入口から導入される充填液の流量を調整する流量調整弁部と、この流量調整弁部によって流量が調整された充填液の流れを整流する整流部と、が設けられ、前記整流部にて整流された充填液がノズル下端に開口する吐出口から吐出される充填バルブにおいて、
前記整流部は、ノズルの中心軸線方向に延びる空間であり、前記流量調整弁部の断面積よりも大きい断面積を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明においては、
１．前記整流部は、前記流量調整弁部の断面積よりも２．５倍以上の流路断面積を有すること、
２．ノズル内の吐出口近傍に、軸方向に吐出口を開閉する方向に移動可能の副弁体部が設けられ、副弁体部は流量調整弁部の弁体部と連結ロッドを介して一体的に連結され、前記流量調整弁部が閉じた際に、前記副弁体部は吐出口の内周口縁に当接せずに所定のクリアランスを介して近接した位置に停止すること、
３．２．の所定のクリアランスが０．５ｍｍ乃至３．５ｍｍであること、
４．前記流量調整弁部にて流路が閉じた状態で吐出口は弁体に遮られることなく開いており、吐出口開口径はφ１５ｍｍ以下に設定されていること、
５．流量調整弁部から流路拡大部の中途位置まで延びるロッドを有すること、
６．容器に充填される充填液はパルプ質等の固形成分を含む液体であること、
が好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、整流部の流路拡大部の流路断面積を流量調整弁部の最大の流路断面積の２．５倍以上とすることで、流量調整弁部で乱れた液流れを流路拡大部で流速を十分低下させることで整流することができ、吐出口から吐出される充填液の液柱を、可及的に乱れを小さくした状態として充填することができることが確認できた。
【００１３】
また、従来のように、多孔板やメッシュあるいは整流羽根等の整流部材が不要となり、バルブ構成を単純化できる。
【００１４】
また、吐出口を開閉するための副弁体部を有し、流量調整弁部が閉じた際に、副弁体部と吐出口の内周口縁との間にクリアランスが開く構成としておけば、閉弁時に弁座対応部に衝突することによる充填液の飛び散りが無く、また、充填液をクリアランスに保持することによって液だれも防止することができる。
【００１５】
さらに、副弁体部が無くても、吐出口の大きさをφ１５ｍｍ以下に設定しておけば、表面張力によって充填液の液だれを防止することができる。
【００１６】
また、流量調整弁部の弁体部から流路拡大部の中途位置まで延びるロッドを有する構成
とすれば、流量調整弁部から噴出する充填液の液流は、ロッドに沿った液流に案内される。
【００１７】
さらにまた、本発明は容器に充填される充填液はパルプ質等の固形成分を含む液体であっても、目詰まりするおそれが無く、目詰まりを除去するメンテナンス作業が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る充填バルブを示すもので、（Ａ）は開弁状態の縦断面図、（Ｂ）は流量調整弁部の流路断面を示す図、（Ｃ）は整流部の流路拡大部の流路断面を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は図１の充填バルブの閉弁状態の縦断面図、（Ｂ）は吐出口付近の拡大断面図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態２に係る充填バルブを示すもので、（Ａ）は開弁状態の縦断面図、（Ｂ）は閉弁状態の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係る充填バルブを示している。この充填バブル１は、容器の口部の上方から充填液を吐出し、容器に非接触の状態で容器内に充填液を充填するものである。
【００２０】
この充填バルブ１は、上下に延びるノズル１０内に、導入口３から導入される充填液の流量を調整する流量調整弁部３０と、流量調整弁部３０によって流量が調整された充填液の流れを整流する整流部４０とが設けられ、整流部４０にて整流された充填液がノズル下端に開口する吐出口５から吐出されるようになっている。
【００２１】
整流部４０は、ノズル１０の中心軸線Ｎ方向及び中心軸線Ｎを中心とする回転方向に流れを阻害するものが無い連続して広がる中空円柱状の空間、若しくは第２実施形態にて後述する（中実の）円柱状空間であり、ノズル１０の中心軸線Ｎと直交方向の断面積が流量調整弁部３０の断面積よりも拡大した流路拡大部４１を有し、流路拡大部４１の流路断面積Ｓａを流量調整弁部３０の断面積Ｓｂの２．５倍以上としたものである。
【００２２】
以下、詳細に説明する。
ノズル１０は、上下方向に直線状に延びる筒状体で、上端に導入口３が開口し、下端に吐出口５が開口している。
流量調整弁部３０は、ノズル１０の内周の中途部を絞った小径穴部１１と、小径穴部１１に上方から挿入される弁体部３１と、弁体部３１を駆動する駆動部２０と、を備えている。
【００２３】
ノズル１０の内周は、小径穴部１１の上方部分が上端まで開放される大径穴部１２となっており、大径穴部１２と小径穴部１１の間は、大径穴部１２の下端から下方に向かって徐々に小径となって小径穴部１１の上端に連なる第１テーパ穴部１３となっている。
弁体部３１は、段付き円柱形状で、大径穴部１２に挿入される弁体大径部３２と、弁体大径部３２から段差部３４を介して下方に延びて小径穴部１１に挿入される弁体小径部３３と、を備えている。弁体大径部３２は、大径穴部１２より小径で、かつ小径穴部１１より大径となっており、弁体大径部３２外周と大径穴部１２内周面との間が環状の流路となっている。また、弁体小径部３３は、小径穴部１１より小径で、弁体小径部３３と小径穴部１１との間が狭い環状の流路となっている。段差部３４は、下方に向かって徐々に小径となるように傾斜するテーパ形状となっており、段差部３４の弁体小径部３３側の付け根
に位置するテーパ状の弁頭部分３４ａが第１テ―パ穴部１３の小径穴部１１との角に位置する弁座部分１３ａに密接して閉弁するようになっている。
【００２４】
また、弁体部３１の上端には、駆動部２０を構成する駆動プランジャ部２１が一体的に接続されている。駆動プランジャ部２１は弁体部３１よりも大径で、ノズル１０の大径穴部１２に摺動自在に挿入される円柱状部材で、上端部には上方に向かって徐々に小径となるように傾斜する傾斜部２１ａが設けられ、下端部には、下方に向かって徐々に小径となるように傾斜する下端傾斜部２１ｂが設けられ、下端傾斜部２１ｂを介して弁体部３１の弁体大径部３２に連なっている。
【００２５】
駆動プランジャ部２１の外周には、上下一対の摺動リング２２が装着され、駆動プランジャ部２１を大径穴部１２内周に沿ってノズル１０の中心軸線Ｎとの心出しがなされている。駆動プランジャ部２１内部には内部マグネット２３が設けられ、ノズル１０の外側には、ノズル１０を取り囲むように内部マグネット２３を磁気吸引する外部マグネット２４が設けられ、外部マグネット２４を上下に移動させることにより、駆動プランジャ部２１を上下に移動させる構成となっている。
【００２６】
なお、内部マグネット２３と外部マグネット２４とは、どちらか一方がマグネットであれば、他方は鉄などの磁石にくっつく磁性体であってもよい。もっとも、駆動部の構成としては、マグネット方式に限定されず、種々の方式が適用可能である。
また、駆動プランジャ部２１の内部には、上流側と下流側を連通する連通路２５が設けられている。連通路２５の上端は駆動プランジャ部２１の上端に開口し、連通路２５の下端は分岐して駆動プランジャ部２１の下端傾斜部２１ｂに開口し、弁体部３１周囲の環状流路に連通している。
【００２７】
整流部４０は、ノズル１０の内周が、小径穴部１１の下端から下方に向かって徐々に拡径する方向に傾斜する第２テーパ穴部１４と、第２テーパ穴部１４の下端から下方に向かって直線的に円筒状に延びる拡径部１５と、拡径部１５の下端から下方に向かって徐々に縮径する方向に傾斜する先端傾斜部１６と、を備えている。
吐出口５は、この先端傾斜部１６の先端に開口するもので、容器に向かって内周縁部が凸形状となっており、吐出口５周辺部がもっとも低くなる鋭角形状となっている。そのため、液滴が吐出口５周辺に集まる。
【００２８】
この実施例では、ノズル１０内部の吐出口５近傍には、吐出口５を充填バルブの内方側（図では吐出口５より上側）から開閉する方向に移動可能の副弁体部５０が設けられている。この副弁体部５０は、弁体部３１の弁体小径部３２下端面から下方に向かって直線的に延びる連結ロッド３５を介して弁体部３１と一体的に連結されている。
連結ロッド３５は、弁体小径部３２よりも小径の断面円形の丸軸で、ノズル１０の中心軸線Ｎに沿って延びている。
副弁体部５０は、流量調整弁部３０が閉じた際に、吐出口５の内周口縁の弁座対応部５１に当接せずに所定のクリアランスｇを介して近接した位置に停止する構成となっている。このクリアランスｇが開いた状態で、充填液の表面張力で吐出口５と副弁体部５０とのクリアランスｇからの液体の流出が阻止される。このクリアランスｇは、０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることが好適である。
【００２９】
副弁体部５０は、吐出口５の内径よりも大径、かつ、連結ロッド３５の外径より小径の外径を備えた円筒状の本体部５２と、本体部５２の下端から逆円錐状に下方に突出する先端突出部５３と、さらに、連結ロッド３５と本体部５２との段差部で充填液の乱れが生じないように、連結ロッド３５の所定位置の外周から副弁体部５０の本体部５２上端外周にかけて漸次径が大径となるように傾斜する傾斜部５４が設けられている。
【００３０】
本実施例において、流路断面積が最大のＳａとなる流路拡大部４１は、ノズル１０の拡径部１５の軸方向上端位置から、連結ロッド３５の副弁体部５０に連なる傾斜部５４の上端位置までの間の環状空間である。すなわち、拡径部１５の内周を外径、連結ロッド３５の外周を内径とする円環状の流路断面をノズル１０の軸方向に直線的に延ばした円筒状の空間である。
また、流量調整弁部３０の小径穴部１１中の断面積Ｓｂは、小径穴部１１（直径；ｔｂ）流路部分で、流路拡大部４１（直径；ｔａ）の断面積を流量調整弁部３０の小径穴部１１中の断面積Ｓｂより大きくし、より好ましくは流路断面積Ｓａを断面積Ｓｂの２．５倍以上としたものである。Ｓａは、内径ｔａの管内断面積から、連結ロッド３５がある場合はその分の断面積を差し引いた流路断面積である。また、Ｓｂは、内径ｔｂの管内断面積である。
また、この整流部５０の流路拡大部４１の直管部分の長さＬを、流路拡大部４１の内径ｔａと同等長さ以上としておくことが好適である。
【００３１】
整流部４０は、流量調整弁部３０の流路から、流路拡大部４１に向けて徐々に断面積が増大する流路断面漸増部４２と、流路拡大部４１の下端から副弁体部５０に向かう傾斜部５４に沿って徐々に断面が減少する流路断面漸減部４３とを備えている。整流部４０を通過して整流された充填液は、副弁体部５０の周囲を通過して吐出口５から吐出される。
【００３２】
また、ノズル１０は、上流側に位置する厚肉のハウジング１０Ａと、ハウジング１０Ａの下端に接続される薄肉のシリンダ１０Ｂと、シリンダ１０Ｂの下端に接続される先端カバー部１０Ｃとに分割構成されている。ハウジング１０Ａの下端とシリンダ１０Ｂの上端の接続位置は、拡径部１５の上端に近い中途位置で接続され、シリンダ１０Ｂの下端と先端カバー部１０Ｃの上端の接続位置は、拡径部１５の下端近くで接続されている。
【００３３】
本実施例の充填バルブにあっては、次のように動作する。
充填する際には、外部マグネット２４を上昇させ、内部マグネット２３を上方に向けて磁気吸引し、駆動プランジャ部２１を上方に駆動することにより、これと一体の弁体部３１及び副弁体部５０を上方に移動させる。
これにより、流量調整弁部３０において弁体小径部３３の小径穴部１１への挿入量が減少し、副弁体部５０も吐出口５の口縁の弁座対応部５１とのクリアランスが大きくなり、流量調整弁部３０で調整された流量の充填液が吐出口５から吐出される。
【００３４】
流量調整弁部３０では、弁体小径部３２が小径穴部１１に挿入された量で、流量が調整される。軸方向の挿入量が大きくなれば、流量が小さくなり、軸方向の挿入量が小さくなれば、流量が大きくなる。
この流量調整弁部３０の微小クリアランスから、整流部４０に流入した液流は、乱流状態で流入したとしても、断面積漸増部４２から流路拡大部４１に至る間に流速が低下し、乱流成分が十分小さくなった状態で流路拡大部４１を通過する。流路拡大部４１では円筒状に整流されて流れ、流路断面漸減部４３にて副弁体部５０の周囲を通過して吐出口５から円筒状の液柱として吐出される。
【００３５】
本発明によれば、流路拡大部４１の断面積が流量調整弁部３０の小径穴１１の断面積Ｓｂより大きく、より好ましくは流路拡大部４１の最大流路断面積Ｓａを、流量調整弁部３０の小径穴１１の断面積Ｓｂの２．５倍以上とすることで、流量調整弁部３０で乱れた液流れを整流部４０で流速を十分低下させることでき、吐出口５での液中の乱れを防止することができることが確認できた。
開弁時には、副弁体部５０の周囲の流路断面積が、少なくとも吐出口５の流路断面積より大きくなる位置へストロークさせることで、液中の乱れを防止することができる。
このように、本発明によれば、吹きこぼれ等が生じることなく、容器に充填することができる。充填液がパルプ質や粉体等の固形物を含む液体であっても、特に、整流板等を用いる必要がないので、目詰まり等の問題もない。
【００３６】
閉弁時には、外部マグネット２４を下降させ、内部マグネット２３を下方に向けて磁気吸引して駆動プランジャ部２１を下方に駆動させることにより、これと一体の弁体部３１及び副弁体部５０を下方に移動させる。これにより、弁体部３１の段差部３４の弁頭部分が弁座部分に着座し、流路が閉じられる。
このバルブ閉時に、副弁体部５０は吐出口５の口縁の副弁座対応部５１との間に僅かなクリアランス（ｇ）で停止し、副弁体部５０が弁座対応部５１に衝突することはなく、液の飛び散りが防止される。
このときのクリアランス（ｇ）は、３．５ｍｍ以下にしておけば、その表面張力によって液だれを確実に防止する効果がある。
【００３７】
なお、駆動プランジャ部２１から連なる弁体部３１、連結ロッド３５、副弁体部５０の調芯は、駆動プランジャ部３５とノズル１０の大径穴部１２内周との摺動嵌合にて調芯され、他に接触する部分が無いので、液流がスムーズに流れ、パルプ質の滞留を防止することができる。
【００３８】
［試験結果］
表１は、上述のＳａとＳｂとの比を変更した場合の充填試験の結果を示している。
充填液としては固形成分を含む果汁飲料（グレープフルーツジュース）であり、この果汁飲料を、５００ｍｌボトル（満中内容積５２５ｍｌ，ヘッドスペース２５ｍｌ）に、約３．２秒かけて一定流量で充填したときの、泡立ちの傾向を調べた。
【００３９】
【表１】
注記：泡立ち量は、泡の占める体積を
泡のボトル天面からの入れ目線位置から計測し、
体積によって以下の評価をした。
◎：１０ｍｌ以下、○：１５ｍｌ以下、
△：２０ｍｌ以下、□：２５ｍｌ以下、
×：２５ｍｌ超（吹きこぼれ）
この表１の結果から、少なくとも流路拡大部の断面積をＳｂより大きくすれば吹きこぼれを防ぐことができ、ＳａがＳｂの２．５倍以上であれば、泡立ちを、１５ｍｌ以下に抑えることができ、実用上申し分ない効果があった。さらに好ましくは、ＳａがＳｂの３．
８倍以上あると、泡立ちを１０ｍｌ以下に抑えることができ、より好ましい結果となった。
【００４０】
弁体のクリアランスと液はね、液だれの関係
次に、表２には、上述の副弁体部５０と吐出口５の内周口縁とのクリアランスｇと、液はね、液だれの関係の試験結果を示している。
試験方法は、次の通りである。
φ３０の穴をあけた紙を準備する（事前に重量測定しておく）。
充填バルブ１の吐出口５から１５ｍｍ離れたところに紙を配置する。
充填バルブ１にて、φ３０穴を通して、水を吐出流速１６０ｍｌ／秒にて流下させる。
流量調整弁部３０の弁体部３１を閉じた後、紙を回収し、飛沫の有無を確認する。
飛沫のある紙は、重量を測定し、試験前後の重量増加にて飛沫量を算出する。
【００４１】
＜試験結果＞
表２に示す結果から、副弁体部５０のクリアランスｇは、０．５ｍｍ以上であれば、液はねは小さく、３．５ｍｍ以下であれば、液だれが生じない。したがって、副弁体部５０のクリアランスが、０．５ｍｍ以上でかつ３．５ｍｍ以下であれば、液はねが小さくしかも液だれが生じない、最適範囲と考えられる。
【００４２】
【表２】
注記：液だれに関して、○：たれない、△：Ｎ＝１０にて１回液だれが発生。
注記：液はねに関して、○：飛沫なし、△：Ｎ＝１０にて１回発生、×：全数発生。
【００４３】
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
以下の説明では、主として実施の形態１と異なる点についてのみ説明するものとし、同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略するものとする。
この実施の形態２に係る充填バルブは、吐出口５を開閉するための副弁体部が無い構成で、流量調整弁部３０の弁体部３１から整流部４０の流路拡大部４１の中途位置まで延びる自由ロッド部３６を有する構成である。
すなわち、流量調整弁部３０にて流路が閉じた状態で吐出口５は開いており、吐出口５
は表面張力で液体の流出が阻止可能な大きさに設定されている。
この吐出口５の開口径の大きさは、水については、直径がφ１５ｍｍ以下であれば、落下しないことが経験的に認められている。よって、本発明の目的とするパルプ質等の固形成分を含む果汁飲料のように粘稠性の高い液体についても吐出口開口径がφ１５ｍｍ以下（吐出性の都合、好ましくはφ５ｍｍ以上）とする。
【００４４】
このように、流量調整弁部３０の弁体部３１から延びる自由ロッド部３６を有する構成となっていれば、流量調整弁部３０での小径穴部１１から噴出する液流は、自由ロッド部３６に沿って案内される。この場合、自由ロッド部３６のストレート部分（本実施形態ではハウジング１０Ａ，シリンダ１０Ｂ，先端カバー部１０Ｃの自由ロッド部３６を除いたときの円柱状の流路部分であって、図３（Ａ）又は図３（Ｂ）における第１，第２流路拡大部４１Ａ，４１Ｂを合わせた部分の軸方向の長さ）に差し掛かる長さ（第１流路拡大部４１Ａの部分の軸方向の長さ）の約四分の一程度の長さである。
【００４５】
整流部４０は、自由ロッド部３６のロッド挿入部分に当たる第１流路拡大部４１Ａと、ロッド先端から吐出口５までのロッドの無い部分の第２流路拡大部４１Ｂの２段階に流路断面積が拡大される。
この実施例では、第１、第２流路拡大部４１Ａ、４１Ｂの断面積は、共に、流量調整弁部３０の小径穴部１１中の断面積より大きく、好ましくは４１Ａ、４１Ｂの流路断面積が共に流量調整弁部３０の小径穴部１１中の断面積の２．５倍以上に設定されている。
このように、本実施の形態２の充填バルブによっても、流量調整弁部３０で乱れた液流れが、断面漸増部４２を通じて流速が十分低下し、円筒状の第１、第２流路拡大部４１Ａ，４１Ｂで整流することができ、吐出口５から吐出される充填液の液柱を、可及的に乱れを小さくした状態として充填することができる。
【００４６】
また、従来のように、多孔板やメッシュあるいは整流羽根等の整流部材が不要となり、バルブ構成を単純化できる。
【００４７】
さらに、副弁体部が無くても、吐出口５の大きさをφ１５ｍｍ以下の適切な大きさに設定しておけば、表面張力によって充填液の液だれを防止することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 充填バルブ
３ 導入口
５ 吐出口
１０ ノズル
１１ 小径穴部、１２ 大径穴部、１３ 第１テーパ穴部、
１４ 第２テーパ穴部、１５ 拡径部、１６ 先端傾斜部
２０ 駆動部
２１ 駆動プランジャ部、２１ａ 傾斜部、２１ｂ 下端傾斜部
２２ 摺動リング、２３ 内部マグネット、２４ 外部マグネット、２５ 連通路
３０ 流量調整弁部
３１ 弁体部、３２ 弁体大径部、３３ 弁体小径部、
３４ 段差部、３５ 連結ロッド
３６ 自由ロッド部
４０ 整流部
４１ 流路拡大部、４２ 流路断面漸増部、４３ 流路断面漸減部
５０ 副弁体部
５１ 弁座対応部、５２ 本体部、５３ 先端突出部、５４ 傾斜部
Ｎ 中心軸線
Ｓａ 流路断面積
Ｓｂ 断面積
ｇ クリアランス
１０Ａ ハウジング
１０Ｂ シリンダ
１０Ｃ 先端カバー部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば飲料等の充填液を容器に充填する無菌充填装置に用いられる充填バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の充填バルブとしては、たとえば、特許文献１に記載のようなものが知られている。すなわち、上下に延びるノズル内に、導入口から導入される充填液の流量を調整する流量調整弁部と、流量調整弁部によって流量が調整された充填液の流れを整流する整流部と、が設けられ、整流部にて整流された充填液がノズル下端に開口する吐出口から吐出されるようになっている。
【０００３】
整流部には、多孔板と多層のメッシュを組み合わせて配置され、充填液を多孔板の孔及びメッシュの網目を通すことにより、液流を整流化すると共に、流量調整弁部の閉弁時には、多孔板の孔及びメッシュの網目に液体を保持し、ノズル先端の吐出口からの液だれ防止を図っていた。
しかし、このような多孔板やメッシュを用いた充填バルブを、パルプ質等の固形成分を含む果汁飲料の充填に適用すると、パルプ質等の固形成分が多孔板の孔やメッシュの網目に滞留し、目詰まりしてしまう。
【０００４】
そこで、このような固形成分を含む充填液の場合には、特許文献２乃至５に記載のように、整流部に複数の整流羽根を配置した充填バルブを使用することが考えられる。
この充填バルブは、液体の流れ方向に沿って延びる複数の整流羽根が、液体の流れ方向と直交する流路断面で見て放射状に配置された構成で、充填液の流れを整流羽根に沿った流れとするものである。
また、閉弁時の液だれを防止するために、流量制御弁部とは別に吐出口を開閉する副弁体部を設け、流量制御弁部が閉弁した時に、流量制御弁部に同期させて副弁体部を吐出口の口縁内周に密接させ、吐出口を閉塞するようになっていた。
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載の充填バルブは、ノズルの中心軸線を中心とする旋回方向成分がある液流については、強制的に整流羽根に沿った流れに整流されるものの、乱れた直線的な液流はそのまま整流羽根に沿って流れ下ることになる。そのため、吐出口から吐出される液柱が乱れ、容器に充填される充填液の泡立ちが大きくなり、容器口部から充填液が吹き零れるおそれがある。
【０００６】
また、整流羽根は充填液の流れ方向に沿って配置されるので、多孔板やメッシュのような早期の目詰まりはないものの、整流羽根の間隔によっては、依然として、パルプ質等の固形成分が整流羽根の間に滞留するおそれがある。
【０００７】
さらに、吐出口を閉じる副弁体部が、流路断面積が急激に小さくなった後に全閉となるため、副弁体部が吐出口の口縁内周に着座する際の衝撃で、吐出口から液体の飛び散りが発生するという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１３９４９７号公報
【特許文献２】特許第４１７５１０６号公報
【特許文献３】特許第３７５０１８７号公報
【特許文献４】特開２０００−３４６２２３号公報
【特許文献５】特公平７−１１２８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、メッシュや多孔板、整流羽根等の流れを阻害するような各種整流部材を用いることなく、充填液を十分に整流して容器内に充填することができる充填バルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、上下に延びるノズル内に、導入口から導入される充填液の流量を調整する流量調整弁部と、この流量調整弁部によって流量が調整された充填液の流れを整流する整流部と、が設けられ、前記整流部にて整流された充填液がノズル下端に開口する吐出口から吐出される充填バルブにおいて、
前記整流部は、ノズルの中心軸線方向に延びる空間であり、前記流量調整弁部の断面積よりも大きい断面積を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明においては、
１．前記整流部は、前記流量調整弁部の断面積よりも２．５倍以上の流路断面積を有すること、
２．ノズル内の吐出口近傍に、軸方向に吐出口を開閉する方向に移動可能の副弁体部が設けられ、副弁体部は流量調整弁部の弁体部と連結ロッドを介して一体的に連結され、前記流量調整弁部が閉じた際に、前記副弁体部は吐出口の内周口縁に当接せずに所定のクリアランスを介して近接した位置に停止すること、
３．２．の所定のクリアランスが０．５ｍｍ乃至３．５ｍｍであること、
４．前記流量調整弁部にて流路が閉じた状態で吐出口は弁体に遮られることなく開いており、吐出口開口径はφ１５ｍｍ以下に設定されていること、
５．流量調整弁部から流路拡大部の中途位置まで延びるロッドを有すること、
６．容器に充填される充填液はパルプ質等の固形成分を含む液体であること、
が好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、整流部の流路拡大部の流路断面積を流量調整弁部の最大の流路断面積の２．５倍以上とすることで、流量調整弁部で乱れた液流れを流路拡大部で流速を十分低下させることで整流することができ、吐出口から吐出される充填液の液柱を、可及的に乱れを小さくした状態として充填することができることが確認できた。
【００１３】
また、従来のように、多孔板やメッシュあるいは整流羽根等の整流部材が不要となり、バルブ構成を単純化できる。
【００１４】
また、吐出口を開閉するための副弁体部を有し、流量調整弁部が閉じた際に、副弁体部と吐出口の内周口縁との間にクリアランスが開く構成としておけば、閉弁時に弁座対応部に衝突することによる充填液の飛び散りが無く、また、充填液をクリアランスに保持することによって液だれも防止することができる。
【００１５】
さらに、副弁体部が無くても、吐出口の大きさをφ１５ｍｍ以下に設定しておけば、表面張力によって充填液の液だれを防止することができる。
【００１６】
また、流量調整弁部の弁体部から流路拡大部の中途位置まで延びるロッドを有する構成
とすれば、流量調整弁部から噴出する充填液の液流は、ロッドに沿った液流に案内される。
【００１７】
さらにまた、本発明は容器に充填される充填液はパルプ質等の固形成分を含む液体であっても、目詰まりするおそれが無く、目詰まりを除去するメンテナンス作業が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る充填バルブを示すもので、（Ａ）は開弁状態の縦断面図、（Ｂ）は流量調整弁部の流路断面を示す図、（Ｃ）は整流部の流路拡大部の流路断面を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は図１の充填バルブの閉弁状態の縦断面図、（Ｂ）は吐出口付近の拡大断面図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態２に係る充填バルブを示すもので、（Ａ）は開弁状態の縦断面図、（Ｂ）は閉弁状態の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の実施の形態１に係る充填バルブを示している。この充填バブル１は、容器の口部の上方から充填液を吐出し、容器に非接触の状態で容器内に充填液を充填するものである。
【００２０】
この充填バルブ１は、上下に延びるノズル１０内に、導入口３から導入される充填液の流量を調整する流量調整弁部３０と、流量調整弁部３０によって流量が調整された充填液の流れを整流する整流部４０とが設けられ、整流部４０にて整流された充填液がノズル下端に開口する吐出口５から吐出されるようになっている。
【００２１】
整流部４０は、ノズル１０の中心軸線Ｎ方向及び中心軸線Ｎを中心とする回転方向に流れを阻害するものが無い連続して広がる中空円柱状の空間、若しくは第２実施形態にて後述する（中実の）円柱状空間であり、ノズル１０の中心軸線Ｎと直交方向の断面積が流量調整弁部３０の断面積よりも拡大した流路拡大部４１を有し、流路拡大部４１の流路断面積Ｓａを流量調整弁部３０の断面積Ｓｂの２．５倍以上としたものである。
【００２２】
以下、詳細に説明する。
ノズル１０は、上下方向に直線状に延びる筒状体で、上端に導入口３が開口し、下端に吐出口５が開口している。
流量調整弁部３０は、ノズル１０の内周の中途部を絞った小径穴部１１と、小径穴部１１に上方から挿入される弁体部３１と、弁体部３１を駆動する駆動部２０と、を備えている。
【００２３】
ノズル１０の内周は、小径穴部１１の上方部分が上端まで開放される大径穴部１２となっており、大径穴部１２と小径穴部１１の間は、大径穴部１２の下端から下方に向かって徐々に小径となって小径穴部１１の上端に連なる第１テーパ穴部１３となっている。
弁体部３１は、段付き円柱形状で、大径穴部１２に挿入される弁体大径部３２と、弁体大径部３２から段差部３４を介して下方に延びて小径穴部１１に挿入される弁体小径部３３と、を備えている。弁体大径部３２は、大径穴部１２より小径で、かつ小径穴部１１より大径となっており、弁体大径部３２外周と大径穴部１２内周面との間が環状の流路となっている。また、弁体小径部３３は、小径穴部１１より小径で、弁体小径部３３と小径穴部１１との間が狭い環状の流路となっている。段差部３４は、下方に向かって徐々に小径となるように傾斜するテーパ形状となっており、段差部３４の弁体小径部３３側の付け根
に位置するテーパ状の弁頭部分３４ａが第１テ―パ穴部１３の小径穴部１１との角に位置する弁座部分１３ａに密接して閉弁するようになっている。
【００２４】
また、弁体部３１の上端には、駆動部２０を構成する駆動プランジャ部２１が一体的に接続されている。駆動プランジャ部２１は弁体部３１よりも大径で、ノズル１０の大径穴部１２に摺動自在に挿入される円柱状部材で、上端部には上方に向かって徐々に小径となるように傾斜する傾斜部２１ａが設けられ、下端部には、下方に向かって徐々に小径となるように傾斜する下端傾斜部２１ｂが設けられ、下端傾斜部２１ｂを介して弁体部３１の弁体大径部３２に連なっている。
【００２５】
駆動プランジャ部２１の外周には、上下一対の摺動リング２２が装着され、駆動プランジャ部２１を大径穴部１２内周に沿ってノズル１０の中心軸線Ｎとの心出しがなされている。駆動プランジャ部２１内部には内部マグネット２３が設けられ、ノズル１０の外側には、ノズル１０を取り囲むように内部マグネット２３を磁気吸引する外部マグネット２４が設けられ、外部マグネット２４を上下に移動させることにより、駆動プランジャ部２１を上下に移動させる構成となっている。
【００２６】
なお、内部マグネット２３と外部マグネット２４とは、どちらか一方がマグネットであれば、他方は鉄などの磁石にくっつく磁性体であってもよい。もっとも、駆動部の構成としては、マグネット方式に限定されず、種々の方式が適用可能である。
また、駆動プランジャ部２１の内部には、上流側と下流側を連通する連通路２５が設けられている。連通路２５の上端は駆動プランジャ部２１の上端に開口し、連通路２５の下端は分岐して駆動プランジャ部２１の下端傾斜部２１ｂに開口し、弁体部３１周囲の環状流路に連通している。
【００２７】
整流部４０は、ノズル１０の内周が、小径穴部１１の下端から下方に向かって徐々に拡径する方向に傾斜する第２テーパ穴部１４と、第２テーパ穴部１４の下端から下方に向かって直線的に円筒状に延びる拡径部１５と、拡径部１５の下端から下方に向かって徐々に縮径する方向に傾斜する先端傾斜部１６と、を備えている。
吐出口５は、この先端傾斜部１６の先端に開口するもので、容器に向かって内周縁部が凸形状となっており、吐出口５周辺部がもっとも低くなる鋭角形状となっている。そのため、液滴が吐出口５周辺に集まる。
【００２８】
この実施例では、ノズル１０内部の吐出口５近傍には、吐出口５を充填バルブの内方側（図では吐出口５より上側）から開閉する方向に移動可能の副弁体部５０が設けられている。この副弁体部５０は、弁体部３１の弁体小径部３２下端面から下方に向かって直線的に延びる連結ロッド３５を介して弁体部３１と一体的に連結されている。
連結ロッド３５は、弁体小径部３２よりも小径の断面円形の丸軸で、ノズル１０の中心軸線Ｎに沿って延びている。
副弁体部５０は、流量調整弁部３０が閉じた際に、吐出口５の内周口縁の弁座対応部５１に当接せずに所定のクリアランスｇを介して近接した位置に停止する構成となっている。このクリアランスｇが開いた状態で、充填液の表面張力で吐出口５と副弁体部５０とのクリアランスｇからの液体の流出が阻止される。このクリアランスｇは、０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることが好適である。
【００２９】
副弁体部５０は、吐出口５の内径よりも大径、かつ、連結ロッド３５の外径より小径の外径を備えた円筒状の本体部５２と、本体部５２の下端から逆円錐状に下方に突出する先端突出部５３と、さらに、連結ロッド３５と本体部５２との段差部で充填液の乱れが生じないように、連結ロッド３５の所定位置の外周から副弁体部５０の本体部５２上端外周にかけて漸次径が大径となるように傾斜する傾斜部５４が設けられている。
【００３０】
本実施例において、流路断面積が最大のＳａとなる流路拡大部４１は、ノズル１０の拡径部１５の軸方向上端位置から、連結ロッド３５の副弁体部５０に連なる傾斜部５４の上端位置までの間の環状空間である。すなわち、拡径部１５の内周を外径、連結ロッド３５の外周を内径とする円環状の流路断面をノズル１０の軸方向に直線的に延ばした円筒状の空間である。
また、流量調整弁部３０の小径穴部１１中の断面積Ｓｂは、小径穴部１１（直径；ｔｂ）流路部分で、流路拡大部４１（直径；ｔａ）の断面積を流量調整弁部３０の小径穴部１１中の断面積Ｓｂより大きくし、より好ましくは流路断面積Ｓａを断面積Ｓｂの２．５倍以上としたものである。Ｓａは、内径ｔａの管内断面積から、連結ロッド３５がある場合はその分の断面積を差し引いた流路断面積である。また、Ｓｂは、内径ｔｂの管内断面積である。
また、この整流部５０の流路拡大部４１の直管部分の長さＬを、流路拡大部４１の内径ｔａと同等長さ以上としておくことが好適である。
【００３１】
整流部４０は、流量調整弁部３０の流路から、流路拡大部４１に向けて徐々に断面積が増大する流路断面漸増部４２と、流路拡大部４１の下端から副弁体部５０に向かう傾斜部５４に沿って徐々に断面が減少する流路断面漸減部４３とを備えている。整流部４０を通過して整流された充填液は、副弁体部５０の周囲を通過して吐出口５から吐出される。
【００３２】
また、ノズル１０は、上流側に位置する厚肉のハウジング１０Ａと、ハウジング１０Ａの下端に接続される薄肉のシリンダ１０Ｂと、シリンダ１０Ｂの下端に接続される先端カバー部１０Ｃとに分割構成されている。ハウジング１０Ａの下端とシリンダ１０Ｂの上端の接続位置は、拡径部１５の上端に近い中途位置で接続され、シリンダ１０Ｂの下端と先端カバー部１０Ｃの上端の接続位置は、拡径部１５の下端近くで接続されている。
【００３３】
本実施例の充填バルブにあっては、次のように動作する。
充填する際には、外部マグネット２４を上昇させ、内部マグネット２３を上方に向けて磁気吸引し、駆動プランジャ部２１を上方に駆動することにより、これと一体の弁体部３１及び副弁体部５０を上方に移動させる。
これにより、流量調整弁部３０において弁体小径部３３の小径穴部１１への挿入量が減少し、副弁体部５０も吐出口５の口縁の弁座対応部５１とのクリアランスが大きくなり、流量調整弁部３０で調整された流量の充填液が吐出口５から吐出される。
【００３４】
流量調整弁部３０では、弁体小径部３２が小径穴部１１に挿入された量で、流量が調整される。軸方向の挿入量が大きくなれば、流量が小さくなり、軸方向の挿入量が小さくなれば、流量が大きくなる。
この流量調整弁部３０の微小クリアランスから、整流部４０に流入した液流は、乱流状態で流入したとしても、断面積漸増部４２から流路拡大部４１に至る間に流速が低下し、乱流成分が十分小さくなった状態で流路拡大部４１を通過する。流路拡大部４１では円筒状に整流されて流れ、流路断面漸減部４３にて副弁体部５０の周囲を通過して吐出口５から円筒状の液柱として吐出される。
【００３５】
本発明によれば、流路拡大部４１の断面積が流量調整弁部３０の小径穴１１の断面積Ｓｂより大きく、より好ましくは流路拡大部４１の最大流路断面積Ｓａを、流量調整弁部３０の小径穴１１の断面積Ｓｂの２．５倍以上とすることで、流量調整弁部３０で乱れた液流れを整流部４０で流速を十分低下させることでき、吐出口５での液中の乱れを防止することができることが確認できた。
開弁時には、副弁体部５０の周囲の流路断面積が、少なくとも吐出口５の流路断面積より大きくなる位置へストロークさせることで、液中の乱れを防止することができる。
このように、本発明によれば、吹きこぼれ等が生じることなく、容器に充填することができる。充填液がパルプ質や粉体等の固形物を含む液体であっても、特に、整流板等を用いる必要がないので、目詰まり等の問題もない。
【００３６】
閉弁時には、外部マグネット２４を下降させ、内部マグネット２３を下方に向けて磁気吸引して駆動プランジャ部２１を下方に駆動させることにより、これと一体の弁体部３１及び副弁体部５０を下方に移動させる。これにより、弁体部３１の段差部３４の弁頭部分が弁座部分に着座し、流路が閉じられる。
このバルブ閉時に、副弁体部５０は吐出口５の口縁の副弁座対応部５１との間に僅かなクリアランス（ｇ）で停止し、副弁体部５０が弁座対応部５１に衝突することはなく、液の飛び散りが防止される。
このときのクリアランス（ｇ）は、３．５ｍｍ以下にしておけば、その表面張力によって液だれを確実に防止する効果がある。
【００３７】
なお、駆動プランジャ部２１から連なる弁体部３１、連結ロッド３５、副弁体部５０の調芯は、駆動プランジャ部３５とノズル１０の大径穴部１２内周との摺動嵌合にて調芯され、他に接触する部分が無いので、液流がスムーズに流れ、パルプ質の滞留を防止することができる。
【００３８】
［試験結果］
表１は、上述のＳａとＳｂとの比を変更した場合の充填試験の結果を示している。
充填液としては固形成分を含む果汁飲料（グレープフルーツジュース）であり、この果汁飲料を、５００ｍｌボトル（満中内容積５２５ｍｌ，ヘッドスペース２５ｍｌ）に、約３．２秒かけて一定流量で充填したときの、泡立ちの傾向を調べた。
【００３９】
【表１】
注記：泡立ち量は、泡の占める体積を
泡のボトル天面からの入れ目線位置から計測し、
体積によって以下の評価をした。
◎：１０ｍｌ以下、○：１５ｍｌ以下、
△：２０ｍｌ以下、□：２５ｍｌ以下、
×：２５ｍｌ超（吹きこぼれ）
この表１の結果から、少なくとも流路拡大部の断面積をＳｂより大きくすれば吹きこぼれを防ぐことができ、ＳａがＳｂの２．５倍以上であれば、泡立ちを、１５ｍｌ以下に抑えることができ、実用上申し分ない効果があった。さらに好ましくは、ＳａがＳｂの３．
８倍以上あると、泡立ちを１０ｍｌ以下に抑えることができ、より好ましい結果となった。
【００４０】
弁体のクリアランスと液はね、液だれの関係
次に、表２には、上述の副弁体部５０と吐出口５の内周口縁とのクリアランスｇと、液はね、液だれの関係の試験結果を示している。
試験方法は、次の通りである。
φ３０の穴をあけた紙を準備する（事前に重量測定しておく）。
充填バルブ１の吐出口５から１５ｍｍ離れたところに紙を配置する。
充填バルブ１にて、φ３０穴を通して、水を吐出流速１６０ｍｌ／秒にて流下させる。
流量調整弁部３０の弁体部３１を閉じた後、紙を回収し、飛沫の有無を確認する。
飛沫のある紙は、重量を測定し、試験前後の重量増加にて飛沫量を算出する。
【００４１】
＜試験結果＞
表２に示す結果から、副弁体部５０のクリアランスｇは、０．５ｍｍ以上であれば、液はねは小さく、３．５ｍｍ以下であれば、液だれが生じない。したがって、副弁体部５０のクリアランスが、０．５ｍｍ以上でかつ３．５ｍｍ以下であれば、液はねが小さくしかも液だれが生じない、最適範囲と考えられる。
【００４２】
【表２】
注記：液だれに関して、○：たれない、△：Ｎ＝１０にて１回液だれが発生。
注記：液はねに関して、○：飛沫なし、△：Ｎ＝１０にて１回発生、×：全数発生。
【００４３】
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
以下の説明では、主として実施の形態１と異なる点についてのみ説明するものとし、同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略するものとする。
この実施の形態２に係る充填バルブは、吐出口５を開閉するための副弁体部が無い構成で、流量調整弁部３０の弁体部３１から整流部４０の流路拡大部４１の中途位置まで延びる自由ロッド部３６を有する構成である。
すなわち、流量調整弁部３０にて流路が閉じた状態で吐出口５は開いており、吐出口５
は表面張力で液体の流出が阻止可能な大きさに設定されている。
この吐出口５の開口径の大きさは、水については、直径がφ１５ｍｍ以下であれば、落下しないことが経験的に認められている。よって、本発明の目的とするパルプ質等の固形成分を含む果汁飲料のように粘稠性の高い液体についても吐出口開口径がφ１５ｍｍ以下（吐出性の都合、好ましくはφ５ｍｍ以上）とする。
【００４４】
このように、流量調整弁部３０の弁体部３１から延びる自由ロッド部３６を有する構成となっていれば、流量調整弁部３０での小径穴部１１から噴出する液流は、自由ロッド部３６に沿って案内される。この場合、自由ロッド部３６のストレート部分（本実施形態ではハウジング１０Ａ，シリンダ１０Ｂ，先端カバー部１０Ｃの自由ロッド部３６を除いたときの円柱状の流路部分であって、図３（Ａ）又は図３（Ｂ）における第１，第２流路拡大部４１Ａ，４１Ｂを合わせた部分の軸方向の長さ）に差し掛かる長さ（第１流路拡大部４１Ａの部分の軸方向の長さ）の約四分の一程度の長さである。
【００４５】
整流部４０は、自由ロッド部３６のロッド挿入部分に当たる第１流路拡大部４１Ａと、ロッド先端から吐出口５までのロッドの無い部分の第２流路拡大部４１Ｂの２段階に流路断面積が拡大される。
この実施例では、第１、第２流路拡大部４１Ａ、４１Ｂの断面積は、共に、流量調整弁部３０の小径穴部１１中の断面積より大きく、好ましくは４１Ａ、４１Ｂの流路断面積が共に流量調整弁部３０の小径穴部１１中の断面積の２．５倍以上に設定されている。
このように、本実施の形態２の充填バルブによっても、流量調整弁部３０で乱れた液流れが、断面漸増部４２を通じて流速が十分低下し、円筒状の第１、第２流路拡大部４１Ａ，４１Ｂで整流することができ、吐出口５から吐出される充填液の液柱を、可及的に乱れを小さくした状態として充填することができる。
【００４６】
また、従来のように、多孔板やメッシュあるいは整流羽根等の整流部材が不要となり、バルブ構成を単純化できる。
【００４７】
さらに、副弁体部が無くても、吐出口５の大きさをφ１５ｍｍ以下の適切な大きさに設定しておけば、表面張力によって充填液の液だれを防止することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 充填バルブ
３ 導入口
５ 吐出口
１０ ノズル
１１ 小径穴部、１２ 大径穴部、１３ 第１テーパ穴部、
１４ 第２テーパ穴部、１５ 拡径部、１６ 先端傾斜部
２０ 駆動部
２１ 駆動プランジャ部、２１ａ 傾斜部、２１ｂ 下端傾斜部
２２ 摺動リング、２３ 内部マグネット、２４ 外部マグネット、２５ 連通路
３０ 流量調整弁部
３１ 弁体部、３２ 弁体大径部、３３ 弁体小径部、
３４ 段差部、３５ 連結ロッド
３６ 自由ロッド部
４０ 整流部
４１ 流路拡大部、４２ 流路断面漸増部、４３ 流路断面漸減部
５０ 副弁体部
５１ 弁座対応部、５２ 本体部、５３ 先端突出部、５４ 傾斜部
Ｎ 中心軸線
Ｓａ 流路断面積
Ｓｂ 断面積
ｇ クリアランス
１０Ａ ハウジング
１０Ｂ シリンダ
１０Ｃ 先端カバー部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に延びるノズル内に、導入口から導入される充填液の流量を調整する流量調整弁部と、該流量調整弁部によって流量が調整された充填液の流れを整流する整流部が設けられ、前記整流部にて整流された充填液がノズル下端に開口する吐出口から吐出される充填バルブにおいて、
前記整流部は、前記ノズルの中心軸線方向に延びる空間であり、前記流量調整弁部の断面積よりも大きい断面積を有することを特徴とすることを特徴とする充填バルブ。
【請求項２】
前記整流部は、前記流量調整弁部の断面積よりも２．５倍以上の流路断面積を有することを特徴とする、請求項１に記載の充填バルブ。
【請求項３】
ノズル内の吐出口近傍に、軸方向に吐出口を開閉する方向に移動可能の副弁体部が設けられ、副弁体部は流量調整弁部の弁体部と連結ロッドを介して一体的に連結され、前記流量調整弁部が閉じた際に、前記副弁体部は吐出口の内周口縁に当接せずに所定のクリアランスを介して近接した位置に停止する請求項１または２に記載の充填バルブ。
【請求項４】
前記所定のクリアランスが０．５ｍｍ乃至３．５ｍｍであることを特徴とする、請求項３に記載の充填バルブ。
【請求項５】
前記流量調整弁部にて流路が閉じた状態で吐出口は弁体に遮られることなく開いており、吐出口開口径はφ１５ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の充填バルブ。
【請求項６】
流量調整機構部の流量調整用弁部から流路拡大部の中途位置まで延びるロッドを有する請求項５に記載の充填バルブ。
【請求項７】
充填液はパルプ質等の固形成分を含む液体である請求項１乃至６のいずれかの項に記載の充填バルブ。
【請求項１】
上下に延びるノズル内に、導入口から導入される充填液の流量を調整する流量調整弁部と、該流量調整弁部によって流量が調整された充填液の流れを整流する整流部が設けられ、前記整流部にて整流された充填液がノズル下端に開口する吐出口から吐出される充填バルブにおいて、
前記整流部は、前記ノズルの中心軸線方向に延びる空間であり、前記流量調整弁部の断面積よりも大きい断面積を有することを特徴とすることを特徴とする充填バルブ。
【請求項２】
前記整流部は、前記流量調整弁部の断面積よりも２．５倍以上の流路断面積を有することを特徴とする、請求項１に記載の充填バルブ。
【請求項３】
ノズル内の吐出口近傍に、軸方向に吐出口を開閉する方向に移動可能の副弁体部が設けられ、副弁体部は流量調整弁部の弁体部と連結ロッドを介して一体的に連結され、前記流量調整弁部が閉じた際に、前記副弁体部は吐出口の内周口縁に当接せずに所定のクリアランスを介して近接した位置に停止する請求項１または２に記載の充填バルブ。
【請求項４】
前記所定のクリアランスが０．５ｍｍ乃至３．５ｍｍであることを特徴とする、請求項３に記載の充填バルブ。
【請求項５】
前記流量調整弁部にて流路が閉じた状態で吐出口は弁体に遮られることなく開いており、吐出口開口径はφ１５ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の充填バルブ。
【請求項６】
流量調整機構部の流量調整用弁部から流路拡大部の中途位置まで延びるロッドを有する請求項５に記載の充填バルブ。
【請求項７】
充填液はパルプ質等の固形成分を含む液体である請求項１乃至６のいずれかの項に記載の充填バルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１１６４２５（Ｐ２０１１−１１６４２５Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７６９９５（Ｐ２００９−２７６９９５）
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
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