填充阀的制作方法

本发明涉及一种向容器填充填充液的填充阀以及填充方法，其中，所述容器具备：在上端形成有口部的筒状部；与筒状部相连的扩径部；以及与扩径部相连的主体部。

背景技术：

在连续地向容器填充填充液的填充装置中，如果从填充阀向容器内急剧地注入填充液，则存在发生起泡而导致填充液从容器的口部溢出的情况。因此，在容易起泡的碳酸饮料的填充中，已知一种填充阀，该填充阀为了排气而在插入到容器内的排气管的前端部的外周设置扩散器(spreader)，使流下的碳酸饮料向直径方向外侧扩散并沿着容器的内表面流动，从而防止起泡(参照专利文献1)。另一方面，已知如下结构：不设置扩散器，而是在阀体的周围设置用于产生旋流的倾斜为螺旋状的旋流叶片，以防止起泡(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开第4008574号公报

专利文献2：日本特公昭49-040677号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在如专利文献1那样通过扩散器使填充液沿着容器的内表面流动从而防止起泡的结构中，必须按照容器内表面的形状来设定扩散器的位置和形状。即，在专利文献1的结构中，必须根据容器的形状来调整扩散器的位置，或者更换扩散器或排气管。

另一方面，在专利文献2的利用由旋流叶片产生的旋流的结构中，流入容器的填充液通过离心力而沿着容器的内面流下，因此不需要扩散器，从而无需根据容器的形状来调整扩散器的位置，或者更换扩散器或排气管。但是，在使用旋流叶片的结构中，在刚打开阀后旋流较弱，虽然在为如啤酒瓶之类的内径逐渐扩大的形状的容器时没有问题，但是在为从口部向主体部急剧扩径的形状的容器的情况下，不发获得到达主体部内表面所需的充足的离心力，从而流入的填充液不会沿着容器的内表面流下，依然会发生起泡。

用于解决课题的手段

本发明的课题在于，在对具备在上端形成有口部的筒状部、与所述筒状部相连的扩径部以及与所述扩径部相连的主体部的容器填充填充液的情况下，不局限于容器的形状，简单地防止填充液的起泡。

作为本发明的第一发明的填充阀，用于对容器填充填充液，所述容器具备：在上端形成有口部的筒状部；与所述筒状部相连的扩径部；以及与所述扩径部相连的主体部，所述填充阀的特征在于，包括：填充喷嘴，其在内部形成有阀座，在下端部具备填充液的流出口；阀杆，其在外周部形成有落座于所述阀座的阀体，在所述阀杆与所述填充喷嘴的内周面之间形成液体通路；以及驱动单元，其使所述阀杆上下移动而对所述阀体进行开闭，所述阀杆在外周部设置有对流通于所述液体通路的填充液赋予旋转力的旋流翅片，并且在下端部设置有向下方扩张的倾斜面，在打开所述阀体的状态下，所述阀杆的下端部的所述倾斜面比填充喷嘴的下端部的流出口更向下方突出并且位于容器的所述筒状部内，利用所述倾斜面将通过所述旋流翅片而旋转的填充液的旋流向容器的筒状部的内周面进行引导。

作为本发明的第二发明的填充阀的特征在于，在第一发明中，在所述流出口的外周具备与容器的口部抵接的密封部件，所述阀杆为中空管状的排气管。

作为本发明的第三发明的填充方法，用于对容器填充填充液，所述容器具备：在上端形成有口部的筒状部；与所述筒状部相连的扩径部；以及与所述扩径部相连的主体部，所述填充方法的特征在于，对所述填充液赋予旋转力而使所述填充液以旋流的形式流入到所述容器的口部，在所述筒状部内使所述旋流扩散成放射状，从而以使所述填充液沿着所述筒状部的内周面旋转的方式，将所述填充液填充到容器。

根据本发明，能够提供一种在对具备在上端形成有口部的筒状部、与筒状部相连的扩径部以及与扩径部相连的主体部的容器填充填充液的情况下，能够不局限于容器的形状，而简单地防止填充液的起泡的填充阀以及填充方法。

附图说明

图1为表示本实施方式的填充阀的结构的示意性的侧剖视图。

图2为表示填充状态的图1的填充阀的前端部分附近的放大侧剖视图。

图3为具备旋流翅片和倾斜面的图1的阀杆的前端部附近的放大侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1为表示作为本发明的一个实施方式的填充阀的结构的示意性的侧剖视图。

本实施方式的填充阀10为，将例如碳酸饮料等容易起泡的填充液f填充到容器v中的填充阀，该容器v具备：在上端形成有口部vm的筒状部v1；与筒状部v1相连的扩径部v2；和与扩径部v2相连的主体部v3。作为容器v的示例，可列举出例如pet瓶等口部vm和筒状部v1的内径通过扩径部v2急剧地扩大至主体部v3的内径的容器。另外，在进行填充时，容器v的设置于筒状部v1的外周部的凸缘vf下方被夹持器11把持，从而容器v被夹持器11保持。

填充液f储存在储液罐12中。在储液罐12内的顶部空间以加压的方式封入有二氧化碳气体。此外，虽然在填充液f为碳酸饮料的情况下使用二氧化碳气体，但是在不含碳酸的饮料或其他液体的情况下，不特别地进行加压，并且在顶部空间存在有空气。

在储液罐12的底部连接有填充液供给管14，填充液供给管14经由流量计16与填充阀10的填充液供给部18连接。填充阀10具备纵长中空结构的外壳部件20和在外壳部件20的内侧升降自如地纵向贯通的阀杆24。外壳部件20由发挥作为填充喷嘴的功能的下部外壳部件21和负责填充阀10的开闭驱动的上部外壳部件22构成，填充液供给部18形成于下部外壳部件21的上部侧面。

在比填充液供给部18靠下侧，在阀杆24与下部外壳部件21之间，以包围阀杆24的方式形成有使填充液f流通的以上下方向为长度方向的环形的液体通路26。阀杆24的下端从下部外壳部件21的下端向下方突出。

本实施方式中，阀杆24由呈中空结构的管状部件构成，在填充时作为从容器v内进行排气的排气管而构成。收容在下部外壳部件21内的阀杆24的部分具备：构成其下端部的细径部24a；位于其上方的大径部24c；以及连接大径部24c和细径部24a的缩径部24b。在下部外壳部件21的内部，以按照阀杆24的形状形成构成液体通路26的间隙的方式，从下端部侧起依次形成外壳细径部21a、外壳缩径部21b以及外壳大径部21c，并且外壳细径部21a的下端开口成为流出口21d。

阀杆24能够在外壳部件20内进行升降，缩径部24b发挥阀体的作用，外壳缩径部21b发挥阀座的作用。即，外壳细径部21a的内径小于大径部24c的外径，当阀杆24下降时，缩径部24b与外壳缩径部21b抵接的同时，设置于从大径部24c的下部跨至缩径部24b的外周部的环形的密封部件24d与外壳缩径部21b压接，从而液体通路26被气密地封闭。

阀杆24的升降由设置在上部外壳部件22内的升降机构22a进行。升降机构22a例如由形成在上部外壳部件22内的缸筒22b和设置于阀杆24并与缸筒22b嵌合的活塞24e构成。通过相对于由活塞24e气密地上下隔开的缸筒22b内的上下空间压出和吸入空气来驱动阀杆24。此外，空气相对于缸筒22b的上下空间的压出和吸入由与压缩气源30连接的切换阀28进行。

此外，为了将液体通路26与阀杆24的驱动部隔离，在下部外壳部件21内的阀杆24的外周气密地安装有圆筒状的波纹管32的下端部，该波纹管32覆盖阀杆24的周围，并且随着阀杆24的升降而上下伸缩，波纹管32的上端部被气密地安装于上部外壳部件22的下端。即，液体通路26通过波纹管32与上部外壳部件22和阀杆24的驱动部的滑动部隔绝。

形成于阀杆24内部的中空部34能够经由背压阀36与储液罐12的顶部空间连通，并且能够经由通气阀38向外部空气开放。另外，在阀杆24的下端部设置有向下方以放射状扩张至外侧的喇叭部40，由此，在细径部24a的下端外周面形成有倾斜面40a，并且在大径部24c的比缩径部24b附近的密封部件24d更靠上方，设置有以螺旋状形成于大径部24c的外周部的多个翅片(旋流翅片)42。翅片42的外周尺寸略等于下部外壳部件21的外壳大径部21c的内径，通过大径部24c的外周面、翅片42、外壳大径部21c的内周面而形成旋流流路。此外，在下部外壳部件21的下端部的流出口21d的外周设置有环形的密封部件44，该密封部件44在填充时与容器v的口部vm压接从而封闭容器v的口部vm。

接着，参照图1至图3对作为由本实施方式的填充阀10填充的填充液f的碳酸饮料的填充动作进行说明。图2为填充阀10前端部附近的放大侧剖视图，并且示出了容器v与填充阀10抵接，阀打开的状态。图3为阀杆24前端部附近的放大侧视图。

图1中示出了通过升降机构22a使阀杆24下降从而填充阀10关闭的状态，图2示出了通过填充阀10向容器v进行填充液f的填充时的状态，即，容器v的口部vm与填充阀10的前端的密封部件44抵接，并且通过升降机构22a提升阀杆24，使缩径部24b与外壳缩径部21b分离，从而使阀打开的状态。

在阀打开的状态下，阀杆24的前端的喇叭部40从下部外壳部件21的下端的流出口21d突出，并且位于容器v的圆筒部v1内。在本实施方式中，喇叭部40的周缘部的径向切线相对于细径部24a的轴向向下方向的扩散角θ设定为约60°。此外，喇叭部40的倾斜面40a开始扩张的上端的位置设为，在阀杆24打开填充时的阀体的状态下，与容器v的口部vm的上端的位置处于基本相同的水平。

在填充作业即将开始前，填充阀10处于如图1所示的关闭状态。即，由升降机构22a使阀杆24下降，液体通路26通过缩径部24b的密封部件24d与外壳缩径部21b压接而被封闭。

当向容器v的填充作业开始时，夹持器11上升，如图2所示那样，被夹持器11保持的容器v的口部vm的上端与设置于下部外壳部件21的下端的密封部件44抵接，从而容器v内相对于周围的气氛成为气密。接着，在通气阀38关闭的状态下打开背压阀36，容器v通过阀杆24的中空部34与储液罐12的顶部空间连通。当打开背压阀36，从而容器v的压力与储液罐12的顶部空间成为相同的压力时，对切换阀28进行切换，通过升降机构22a使阀杆24上升，从而填充阀10置于打开的状态。即，构成阀体的缩径部24b的密封部件24d与构成阀座的外壳缩径部21b分离而使液体通路26开放。

当填充阀10打开时，储液罐12的填充液f开始从填充液供给部18流入并在液体通路26内流动，当通过升降机构22a使阀杆24上升至上限时，阀杆24的前端的喇叭部40到达如图2所示的倾斜面40a的上端大致接近流出口21d的位置。通过由翅片42形成的螺旋流路向在液体通路26流下的填充液f赋予切线方向流速成分，从而填充液f边在形成于阀杆24的缩径部24b的外周面与下部外壳部件21的外壳缩径部21b的内周面之间的液体通路26内旋转边流下。

当填充液f到达填充阀10的下端的流出口21d时，除了旋流的离心力之外，还由于喇叭部40的倾斜面40a的扩张，填充液f以具有切线方向速度成分的状态从阀杆24的中心向外侧扩散为放射状，并且向容器v的圆筒部v1的内周面排出。在由通过翅片42生成的旋流所产生的离心力较弱的填充开始期间，通过填充液f的旋转作用和阀杆24的前端的喇叭部40的倾斜面40a的作用，将填充液f向筒状部v1的内周面进行引导，在此之后，当旋流充分发展时，通过由旋转作用产生的离心力来引导填充液f。

提供给填充阀10的填充液f的量由流量计16来监测，当填充液f向容器v的供给量达到预定量时，对切换阀28进行切换以驱动升降机构22a，使阀杆24下降，并使缩径部24b的密封部件24d与外壳缩径部21b抵接，从而关闭填充阀10。之后，关闭背压阀36并且打开通气阀38，将容器v内的压力设为大气压，并通过夹持器11使容器v下降，从而使容器v的口部vm从填充阀10释放。

虽然以上的说明是填充碳酸饮料时的填充阀的动作说明，但在填充碳酸饮料以外的填充液时，在始终打开背压阀并且关闭通气阀的状态下进行上述填充动作。

如上所述，根据本实施方式，即使在向具备在上端形成有口部的筒状部、与筒状部相连的扩径部以及与扩径部相连的主体部的容器填充填充液时，仅通过在圆筒部的内侧配置喇叭部，从而即便在旋流较弱的填充作业开始时也会因为喇叭部的存在而将填充液可靠地向容器的圆筒部的内周面进行引导，由此能够防止填充液落下而发生起泡的情况。

此外，在pet瓶等容器中，即使整个瓶子的尺寸或形状发生改变，筒状部的尺寸也不会发生很大变化，若根据通常的口部的内径和筒状部的长度(高度)以及阀杆的外径尺寸来确定阀杆的突出量和喇叭部的扩散角，则能够在多种类型的pet瓶中共用喇叭部来防止起泡。即，当想要使填充液沿着筒状部的内周面旋转时，填充液通过离心力的作用，边沿着扩径部扩散边旋转，并沿着容器的内表面流下。并且，根据本实施方式的结构，无需像现有技术那样针对容器进行扩散器的位置的调节或阀杆的更换，从而能够利用极简的结构来防止填充液的起泡。

此外，当阀杆从下方外壳部件的下端突出的突出量小和/或喇叭部的扩散角大从而倾斜面的倾斜平缓时，流路变窄而导致填充效率降低。此外，当突出量大从而倾斜面远离流出口和/或喇叭部的扩散角小从而倾斜面的倾斜陡峭时，使填充液压贴于容器的筒状部的内周面的作用变小。因此，从流出口形成约60°的倾斜面，使得流出口的外周缘(环形的密封部件的内周缘)与倾斜面之间的间隙不会过近也不会过远，并且截面配置成与环形的液体通路的流路宽度接近。

符号说明

10填充阀

12储液罐

16流量计

20外壳部件

21下部外壳部件

21a外壳细径部

21b外壳缩径部(阀座)

21c外壳大径部

21d流出口

22上部外壳部件

22a升降机构(驱动单元)

22b缸筒

24阀杆

24a细径部

24b缩径部(阀体)

24c大径部

24d密封部件

24e活塞

26液体通路

32波纹管

34中空部

36背压阀

38通气阀

40喇叭部

40a倾斜面

42翅片(旋流翅片)

44密封部件(密封部件)

f填充液

v容器

vm口部

v1筒状部

v2扩径部

v3主体部