JP2000318795A - 液体充填方法とその充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構造が複雑、かつ、大がかりとなり、コストも
高くなってしまう。 【解決手段】充填液を駐留する原料タンク１を少なくと
も計量シリンダー２，２…よりも高い位置に配設し、重
力を利用して充填液を各計量シリンダー２，２…に送給
する。次いで、充填液が計量シリンダー２，２…をオー
バーフローすべく同計量シリンダー２の注入及び吐出量
を制御しながら定量の充填液を充填ノズル５，５…を介
して容器６，６…内に充填する。この計量シリンダー
２，２…の制御手段としては、例えば、注入バルブ４及
び吐出バルブ７，７…と、タイマー式制御装置とを使用
し、充填液が計量シリンダー２をオーバーフローしてい
る状態で吐出バルブ７を設定時間だけ開放して定量の充
填液を容器内６，６…に充填するように設定するのが好
ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として液体洗剤
をプラスチックボトル等の容器に充填するのに使用され
る液体充填方法とその充填装置に関し、更に詳しくは、
従来の注入用ポンプ（ピストン駆動部）を一切不要と
し、省エネルギー、省スペース化と共に、充填作業条件
を大幅に改善する低コストの液体充填方法とその充填装
置に存する。

【０００２】

【従来の技術】従来、斯かる液体充填方法としては、例
えば、特開平９−６６９９５号に開示されたものが従来
例として周知である。この従来例における液体充填装置
は、充填すべき液体を収納する液体収容部と、該液体収
容部から所定量の液体を取り出す計量シリンダーとを備
え、同計量シリンダーのピストンを一方へ移動すること
により前記液体収容部から計量シリンダ内に液体を吸入
し、ピストンを他方へ移動することにより計量シリンダ
ー内の液体を所定の容器に吐出するようにした液体充填
装置において、充填済みの容器の重量を測定する重量測
定手段と、前記ピストンのストローク量を変えるストロ
ーク可変手段と、重量測定手段の測定結果に基づいてス
トローク可変手段を制御する制御手段とを備えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平９−６６９９５号公報に開示されている液体充
填装置にあっては、容器のみの重量にバラツキがある場
合でも、充填重量に誤差を生じることがないといった利
点を有するものの、ピストン駆動部の他、充填済みの容
器の重量を測定する重量測定手段やピストンのストロー
ク量を変えるストローク可変手段も必要となるため、構
造が複雑、かつ、大がかりとなり、コストも高くなって
しまうなどの問題点を有するものである。

【０００４】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、従来の如きピストン駆動部や重量測定
手段等を一切不要とし、省エネルギー、省スペース化と
共に、充填作業の大幅な改善を図る簡単かつ低コストの
液体充填方法とその充填装置を提供することを目的とし
たものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の如き従来の問題点
を解決し、所期の目的を達成するため本発明の要旨とす
る構成は、原料タンク内に貯留された充填液を計量シリ
ンダーの上位よりオーバーフローさせながら下位の充填
ノズルより容器内に定量に充填する液体充填方法に存
し、延いては、計量シリンダーの注入及び吐出バルブを
設定時間だけ開放して定量の充填液を容器内に充填する
液体充填方法に存する。

【０００６】また、好ましくは原料タンク内に貯留され
た充填液を重力により各計量シリンダーに送給し、オー
バーフローの充填液を元の原料タンクに送還及び／又は
貯留するのが良い。

【０００７】一方、この方法を実施するための本発明に
よる液体充填装置は、充填液を貯留する原料タンクと、
該原料タンクに連通された導管と、該導管に注入バルブ
を介して連通された少なくとも一以上の計量シリンダー
と、該計量シリンダーの注入量を制御する注入バルブ
と、充填ノズルの吐出量を制御する吐出バルブと、前記
計量シリンダーに連通されるオーバーフロー管と、該オ
ーバーフロー管より流下される余剰の充填液を送還及び
／又は貯留するオーバーフロータンクとを備えるのが良
い。

【０００８】また、この液体充填装置は、前記注入バル
ブ及び吐出バルブを設定時間だけ開放して一定量の充填
液を容器内に充填せしめるタイマー式制御手段を備える
のが良い。

【０００９】このように構成される本発明の液体充填方
法及びその充填装置は、原料タンク内に貯留された充填
液を計量シリンダーの上位よりオーバーフローさせなが
ら下位の充填ノズルより容器内に定量に充填することか
ら、ヘッドの変化や原料タンク内の液面変化（換言すれ
ば、圧力変化）に対応すべく計量シリンダー内を、常
時、一定圧に保持し得ることとなり、充填液量の大誤差
を生じることがない。

【００１０】しかも、計量シリンダーの注入及び吐出バ
ルブを設定時間だけ開放して一定量の充填液を容器内に
充填することにより、更に精度良好な充填液量が得られ
ることとなる。

【００１１】また、原料タンク内に貯留された充填液を
重力により各計量シリンダーに送給し、オーバーフロー
の充填液を元の原料タンクに送還及び／又は貯留するこ
とにより、注入用ポンプが不要となり、省エネルギー、
省スペース化と共に、低コスト化が図れることとなる。
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る液体充填方法
について図１を参照しながら説明する。本明細書におい
て「充填液」とは、容器内に入れられる液状の内容物を
総称するものであって、ある一定の液剤に限定されるも
のではなく、例えば、液体洗剤、化学薬品等の他、日本
酒・ウイスキー等の酒類、醤油・味醂等の調味料、お茶
・ジュース等の飲料水などが挙げられる。

【００１３】まず、充填液を駐留する原料タンク１を少
なくとも計量シリンダー２，２…よりも高い位置に配設
し、重力を利用して充填液を各計量シリンダー２，２…
に送給する。

【００１４】原料タンク１と計量シリンダー２，２…と
は、導管３、注入バルブ４，４…を介して連通し、ま
た、必要に応じて計量シリンダー２，２…を増減できる
ことは云うまでもない。

【００１５】次いで、充填液が計量シリンダー２，２…
をオーバーフローすべく同計量シリンダー２の注入及び
吐出量を制御しながら定量の充填液を充填ノズル５，５
…を介して容器６，６…内に充填する。

【００１６】この計量シリンダー２，２…の制御手段と
しては、例えば、注入バルブ４及び吐出バルブ７，７…
と、後述するタイマー式制御装置とを使用し、充填液が
計量シリンダー２をオーバーフローしている状態で吐出
バルブ７を設定時間だけ開放して定量の充填液を容器内
６，６…に充填するように設定するのが好ましい。

【００１７】この計量シリンダー２，２…は、常套のシ
リンダーとは異なり、原料タンク１に連通する第１弁口
の他、上端から充填液が溢れ出るようにオーバーフロー
用の弁口（第２弁口）が形成されており（図３参照）、
導管８とオーバーフロー管９を介して別体のオーバーフ
ロータンク１０へと連通される。

【００１８】尚、オーバーフロータンク１０へと流下さ
れる余剰の充填液は、無駄なく元の原料タンク１へと送
還するのが良い。すなわち、オーバーフロータンク１０
内にある程度の充填液が貯留されると、同オーバーフロ
ータンク１０を原料タンク１の位置まで運び上げて導管
３に連結するだけで、再度、計量シリンダー２，２…に
送還給水できるものであるが、同タンク１０の運搬手間
を省くべく自動的に余剰の充填液を送還できるようにし
ても良い。

【００１９】例えば、原料タンク１とオーバーフロータ
ンク１０とをポンプ等の揚送手段を介してループ系状に
配管し、オーバーフロータンク１０内に貯留された充填
液を自動的に元の原料タンク１へと循環させても良い
（自動送還）。

【００２０】一方、各計量シリンダー４，４…下には、
作業台１１を介して容器６，６…を配列し、各容器６，
６…の口に充填ノズル５，５…の先端側を押し入れるこ
とにより開弁され、定量の充填液が充填される。

【００２１】換言すれば、作業台（容器載せ台）１１の
上に容器６，６…を安定した状態で供給し、各充填ノズ
ル５，５…の時限的開放によって充填液を各容器６，６
…内に所定量だけ充填し、その後、手動で又は機械（例
えば、スターホイール、ガイド部材、送出コンベア）を
介して充填済み容器を搬送させても良い。

【００２２】このように本発明の液体充填方法は、充填
液を、常時、計量シリンダー２，２…の上位よりオーバ
ーフローさせるべく注入バルブ４で制御しながら吐出バ
ルブ７を設定時間だけ開放して時限的に容器６，６…に
充填することから、ヘッドの変化や原料タンク１内の液
面変化（圧力変化）にも対応でき、正確な充填液量を得
ることができる。

【００２３】尚、本発明の液体充填方法に基づき、後述
する液体充填装置を使用して水運転による充填試験を行
った。この液体充填装置には４つの計量シリンダー（N
o.１〜４）を使用し、同時注入・同時吐出法で行ったも
のであり、その結果を表１〜２に示す。

【表１】

【表２】

【００２４】（試験結果）平均値からNo.３の計量シリ
ンダーが０．８ｇ少ないが、これは４００ｇを僅か０．
９ｇ越えている数値であり、また、各シリンダーともそ
の平均値が、−０．２３％〜＋０．６３％の範囲内であ
り、良好な結果であった。これは工程能力指数Ｃｐが
１．６７以上なら工程能力が充分過ぎることからして精
度良好と判断できるものであり、また、計量法では標準
量が−２％〜＋４％であるが、一般的に−１％〜＋１％
の範囲内が良いとされていることから判断しても、全て
良好な結果である。

【００２５】次に、本発明に係る液体充填装置の実施の
一例を図２乃至図６を参照しながら説明する。尚、理解
を容易にするため、前述した充填方法の実施例と同一部
分は同一符号で示し、構成の異なる処のみを新たな番号
を付して以下に説明する。

【００２６】図中Ａは、本発明に係る液体充填装置であ
り、この液体充填装置Ａは、図２に示すように、充填液
を貯留する原料タンク１と、該原料タンク１に連通され
た計量シリンダー２，２…とを備えている。

【００２７】原料タンク１と計量シリンダー２，２…と
は、導管３及び注入バルブ４を介して連通されており、
後述するように吐出バルブ５，５との時限的制御により
定量の充填液が得られる。

【００２８】計量シリンダー２，２…は、図３に拡大し
て示すように、原料タンク１と連通する第１弁口２ａ
と、上端から充填液が溢れ出るように開口されたオーバ
ーフロー用の第２弁口２ｂとが形成されており、円盤状
のピストン部２ｃを介して充填ノズル５が摺動自在に内
設されている。

【００２９】充填ノズル５は、上端側が計量シリンダー
２内のピストン部２ｃに支持され、下端側（液体吐出
口）が同シリンダー２の底面から突出すべくスライドブ
ッシュ２ｄ及びセットカラー２ｅを介して水密かつ摺動
自在に組み付けされている。

【００３０】この充填ノズル５は、ピストン部２ｃが変
位（上下）することで、換言すれば、上限位置で計量シ
リンダー２の容量を最小に、下限位置で最大容量に変え
るとができるものであり、容器６の（大きさの違いによ
る）容量変化にも簡単に対応できるのである。

【００３１】更に、この充填ノズル５の液体吐出口５ａ
には、吐出バルブ７が装着されており、後述するタイマ
ー式制御装置にて同充填ノズル５の開弁時間とそのタイ
ミングが制御されている。

【００３２】また、この計量シリンダー２の前記第２弁
口２ｂは、リターン導管８を介してオーバーフロー管９
に接続されている。このオーバーフロー管９は、例え
ば、通過する充填液の状態変化等が目で確認できるよう
に透明の硬質合成樹脂管からなり、注入バルブ４の開弁
操作により送給される充填液が、同シリンダー２の許容
量を越えるや否や、余剰分の充填液を円滑に別体のオー
バーフロータンク１０へと送給するものである。

【００３３】一方、この注入バルブ４及び吐出バルブ７
は、タイマー式制御手段１２にて制御されている。この
タイマー制御装置１２は、図６に示すように、電源ラン
プ１２ａと、起動準備完了時に点灯し異常時に点滅する
確認ランプ１２ｂと、第１の計量シリンダー２の注入バ
ルブ４，吐出バルブ７の開弁時にそれぞれ点灯するラン
プスイッチ１２ｃ，１２ｄと、同じく第２の計量シリン
ダー２の注入バルブ４，吐出バルブ７の開弁時に点灯す
るランプスイッチ１２ｅ，１２ｆと、第３の計量シリン
ダー２の注入バルブ４，吐出バルブ７の開弁時に点灯す
るランプスイッチ１２ｇ，１２ｈと、第４の計量シリン
ダー２の注入バルブ４，吐出バルブ７の開弁時に点灯す
るランプスイッチ１２ｉ，１２ｊとを備えている。

【００３４】これらランプスイッチ１２ｃ〜１２ｊは、
開弁時に点灯し、動作中に点滅し、閉弁時に消灯するも
のであり、また、手動モードの時は、開閉スイッチ（ト
グル動作）になるものである。

【００３５】尚、図中、１２ｋ〜１２ｍは各注入バルブ
４，４…の開弁時間設定タイマー、１２ｏ〜１２ｒは各
吐出バルブ７，７…の開弁時間設定タイマー、１２ｓは
手動／自動モードの切替スイッチ、１２ｔは非常時に全
バルブを閉弁する非常ボタンである。

【００３６】また、自動モードでの運転起動は、別体の
自動運転起動スイッチ１２ｕで一括的に行うものであ
り、自動運転停止スイッチ１２ｖを押すことにより停止
することができる。

【００３７】更に、手動モードでは、各注入バルブ４，
４…は上段のランプスイッチ１２ｃ，１２ｅ，１２ｇ，
１２ｉを押すことにより、各吐出バルブ７，７…は下段
のランプスイッチ１２ｄ，１２ｆ，１２ｈ，１２ｊを押
すことによりそれぞれに開弁し、再び押すことにより閉
弁するように設定されている。

【００３８】また、本タイマー式制御装置１２は、シー
ケンサによりプログラムされており、例えば、準備完了
ランプ１２ｂの点灯を確認した後、自動運転起動スイッ
チ１２ｕを押すだけで、各注入バルブ４，４…を設定
時間だけ開弁し、次いで、同注入バルブ４，４…を閉
弁して１０秒ほど待機した後、吐出バルブ７，７…を
開弁せしめ、次いで、同吐出バルブ７，７…を全て閉
弁した後、充填完了とすることができるものであり、こ
の過程を、順次、繰り返すことになる。

【００３９】このように構成される本発明の濾過装置３
は、原料タンク１内に貯留されている充填液が重力作用
で導管３を介して各注入バルブ４，４…に送給されるた
め、従来の揚水ポンプが不要となり、また、注入バルブ
４，４の時限的開弁操作で充填液が第１弁口２ａを経て
計量シリンダー２，２…内に供給されると共に、同シリ
ンダー２の許容量を越えた余剰の充填液が同シリンダー
２の第２弁口２ｂ、リターン導管８、オーバーフロー管
９を経てオーバーフロータンク１０に貯留される一方、
作業台１１上の取付部材１１ａに容器６，６…を安定し
た状態にセットした後（図４参照）、各充填ノズル５，
５…の時限的開弁によって各容器６，６…内に所定量だ
け充填できるのである（図５参照）。

【００４０】尚、本発明の液体充填装置は本実施例に限
定されることなく、本発明の目的の範囲内で自由に設計
変更し得るものであり、本発明はそれらの全てを包摂す
るものである。例えば、本実施例にあっては、４つの計
量シリンダー２，２…を使用しているが、これに限定さ
れることなく、必要に応じて任意に増減可能であること
は云うまでもない。

【００４１】

【発明の効果】本発明の液体充填方法及びその充填装置
は、原料タンク内に貯留された充填液を計量シリンダー
の上位よりオーバーフローさせながら下位の充填ノズル
より容器内に定量に充填することから、原料タンク内の
充填液量の液面変化（換言すれば、圧力変化）に対応す
べく計量シリンダー内を、常時、一定圧に保持できるた
め、充填液量の大誤差を生じることがなく、延いては、
計量シリンダーの注入及び吐出バルブを設定時間だけ開
放して定量の充填液を容器内に充填するため、更に精度
良好な充填液量を得ることができるといった効果を奏す
るものである。

【００４２】また、原料タンク内に貯留された充填液を
重力により各計量シリンダーに送給し、オーバーフロー
の充填液を元の原料タンクに送還及び／又は貯留するこ
とにより、注入用ポンプが不要となり、省エネルギー、
低コスト化並びに充填作業の合理化（能力アップ）が図
られるなど、作業条件が大幅に改善されるといった効果
を奏するものである。

【００４３】このように本発明は、従来の如きピストン
駆動部や重量測定手段等を一切不要とするため、省エ
ネ、省スペース化が図れると共に、構成が単純であるた
め、大量生産に適し、価格も低廉なものとして需要者に
供給できる等、本発明を実施することはその実益的価値
が甚だ大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体充填方法の充填フローを示す
説明図である。

【図２】本発明に係る液体充填装置を示す正面図であ
る。

【図３】本実施例で使用する計量シリンダーの縦断面図
である。

【図４】同計量シリンダーの動作と容器の取り付けを示
す説明図である。

【図５】同計量シリンダーの充填状態を示す説明図であ
る。

【図６】図６(ａ)は本実施例で使用するタイマー式制御
装置の正面図、図６(ｂ)は自動運転起動スイッチ部分を
示す正面図でる。

【符号の説明】

１ 原料タンク ２ 計量シリンダー ２ａ 第１弁口 ２ｂ 第２弁口 ２ｃ ピストン部 ２ｄ スライドブッシュ ２ｅ セットカラー ３ 導管 ４ 注入バルブ ５ 充填ノズル ５ａ 液体吐出口 ６ 容器 ７ 吐出バルブ ８ リターン導管 ９ オーバーフロー管 １０ オーバーフロータンク １１ 作業台 11ａ 取付部材 １２ タイマー式制御装置 12ａ 電源ランプ 12ｂ 異常ランプ（起動準備完了ランプ） 12ｃ 第１注入バルブのランプスイッチ 12ｄ 第１吐出バルブのランプスイッチ 12ｅ 第２注入バルブのランプスイッチ 12ｆ 第２吐出バルブのランプスイッチ 12ｇ 第３注入バルブのランプスイッチ 12ｈ 第３吐出バルブのランプスイッチ 12ｉ 第４注入バルブのランプスイッチ 12ｊ 第４吐出バルブのランプスイッチ 12ｋ 第１注入バルブの開弁時間設定タイマー 12ｌ 第２注入バルブの開弁時間設定タイマー 12ｎ 第３注入バルブの開弁時間設定タイマー 12ｍ 第４注入バルブの開弁時間設定タイマー 12ｏ 第１吐出バルブの開弁時間設定タイマー 12ｐ 第２吐出バルブの開弁時間設定タイマー 12ｑ 第３吐出バルブの開弁時間設定タイマー 12ｒ 第４吐出バルブの開弁時間設定タイマー 12ｓ 手動／自動モードの切替スイッチ 12ｔ 非常ボタン 12ｕ 自動運転起動スイッチ 12ｖ 自動運転停止スイッチ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原料タンク内に貯留された充填液を計量シ
   リンダーの上位からオーバーフローさせながら下位の充
   填ノズルより容器内に定量に充填することを特徴とする
   液体充填方法。
2. 【請求項２】前記計量シリンダーは、注入及び吐出バル
   ブを設定時間だけ開放して定量の充填液を容器内に充填
   することを特徴とする請求項１に記載の液体充填方法。
3. 【請求項３】原料タンク内に貯留された充填液を重力に
   より各計量シリンダーに送給し、オーバーフローの充填
   液を元の原料タンクに送還及び／又は貯留することを特
   徴とする請求項１又は２に記載の液体充填方法。
4. 【請求項４】充填液を貯留する原料タンクと、該原料タ
   ンクに連通された導管と、該導管に注入バルブを介して
   連通された少なくとも一以上の計量シリンダーと、該計
   量シリンダーの注入量を制御する注入バルブと、充填ノ
   ズルの吐出量を制御する吐出バルブと、前記計量シリン
   ダーに連通されるオーバーフロー管と、該オーバーフロ
   ー管より流下される余剰の充填液を送還及び／又は貯留
   するオーバーフロータンクとを備えてなることを特徴と
   する液体充填装置。
5. 【請求項５】前記注入バルブ及び吐出バルブを設定時間
   だけ開放して定量の充填液を容器内に充填するタイマー
   式制御手段を備えてなることを特徴とする請求項４に記
   載の液体充填装置。