JP2002188795A

JP2002188795A - 充填機

Info

Publication number: JP2002188795A
Application number: JP2000387668A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kimura; 隆司木村
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-07-05

Abstract

(57)【要約】【課題】容器の充填口に接続されて流体供給源からの
流体を容器に充填するための充填ノズルを備え、容器に
所定充填量の流体が充填される前に、流体の流れを遮断
させるようにした充填機において、充填精度を向上させ
る。【解決手段】所要流量の流体を流す第１開状態と、前
記所要流量よりも少ない微量流量の流体を流す第２開状
態と、流体の流れを遮断する遮断状態とに切り換え自在
に構成された充填バルブ装置３４を、流体供給源９４か
ら充填ノズル３１に至る流体流通路に介装し、第１開状
態で容器への流体の充填を開始し、流体の供給を停止さ
せる際において、第１開状態から第２開状態とした後、
遮断状態へと切り換えるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ボンベを
ガス充填装置に順次自動的に搬入し、この搬入されたボ
ンベに、回転テーブル形のガス充填装置に備えた充填機
によってＬＰＧ等のガスを自動的に充填した後、ボンベ
をガス充填装置から自動的に搬出するように構成した高
圧ガス充填システム等に採用される充填機に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、多数のボンベにＬＰＧ等のガスを
順次自動的に充填する高圧ガス充填システムがある。こ
の高圧ガス充填システムにあっては、プラットホームに
持ち込まれた空のボンベは、入荷コンベヤによって、搬
入コンベヤに移送されると共に、この搬入コンベヤによ
ってガス充填装置手前の搬入装置へと移送され、この搬
入装置によってボンベがガス充填装置へと搬入される。

【０００３】ガス充填装置は、上下方向の軸心回りに回
転する回転テーブルと、この回転テーブル上の外周側に
円周方向に等間隔で配置された複数台の充填機とを備え
ており、ボンベは、充填機が回転テーブルの回転方向に
移動している状態で、各充填機に１つずつ搬入される。
ボンベの上面中央部には、バルブが設けられ、このバル
ブには、充填口と安全弁とが、ボンベの径方向外方に突
出状に設けられている。この高圧ガス充填システムにあ
っては、充填機にボンベが搬入されると、ボンベ上部の
バルブの充填口に、充填機の充填ノズルが接続されると
共に、ガス供給源と充填ノズルとの間のガス流通路に設
けられた開閉弁が開いてボンベにガスが供給され、所定
充填量のガスがボンベに充填されるように構成されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の充填機にあ
っては、ボンベに所定充填量のガスが充填された時点
で、開閉弁を閉じてガスの流れを遮断するようにする
と、開閉弁を閉じた後でも該開閉弁から充填ノズルまで
の間のガス流通経路内のガスが供給されたり、開閉弁の
応答遅れがあったりして、所定充填量をオーバーしてガ
スが容器に供給されるので、図９に示すように、ボンベ
に所定充填量（図９では５０Ｋｇ）のガスが充填される
手前（図９のＤ点）、例えば、所定充填量の１Ｋｇ手前
で開閉弁を閉じてガスの流れを遮断させることで、ボン
ベに所定充填量のガスが充填されるようにしているが、
流量、気温（ボンベの内圧）、差圧等のさまざまな要因
によって充填量にバラツキが生じ（例えば、±０．５Ｋ
ｇ）、充填精度が十分といえるものではなかった。

【０００５】なお、ボンベにガスを充填する場合におい
て、ガスの流量を少なくすると、充填精度は上がるが、
充填時間が長くなり、効率が悪くなるので、ガスの流量
を少なくすることはできない。そこで、本発明は、前記
問題点に鑑みて、充填精度の向上を企図した充填機を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明が技術的課題を解
決するために講じた技術的手段は、容器の充填口に接続
されて流体供給源からの流体を容器に充填するための充
填ノズルを備え、容器に所定充填量の流体が充填される
前に、流体の流れを遮断させるようにした充填機におい
て、所要流量の流体を流す第１開状態と、前記所要流量
よりも少ない微量流量の流体を流す第２開状態と、流体
の流れを遮断する遮断状態とに切り換え自在に構成され
た充填バルブ装置を、流体供給源から充填ノズルに至る
流体流通路に介装し、第１開状態で容器への流体の充填
を開始し、流体の供給を停止させる際において、第１開
状態から第２開状態とした後、遮断状態へと切り換える
ように構成したことを特徴とする。

【０００７】また、充填バルブ装置は、第１開状態とす
る第１開閉弁と、第２開状態とする第２開閉弁とを有
し、第１開閉弁を閉じ動作させても第２開閉弁が開き動
作していることにより微量流量の流体が容器に供給され
得るように構成し、流体の流れを遮断させる際におい
て、第１開閉弁を閉じ動作させると共に、この第１開閉
弁よりも遅れて第２開閉弁を閉じ動作させることによ
り、流体の流れを遮断するように構成してもよい。ま
た、充填バルブ装置は、流体を充填ノズル側に流通させ
るアウトレットポートを開閉自在に塞いで遮断状態とす
る弁体と、この弁体が固定されていると共に弁体の開閉
方向に移動自在とされ且つ遮断状態から弁体の開き方向
に移動することで第１開状態とする第１移動体と、この
第１移動体と同方向に相対移動自在とされ且つ遮断状態
から弁体の開き方向に移動して第１移動体を押動するこ
とで第２開状態とする第２移動体とを備え、第１開状態
から第１移動体を弁体の閉じ方向に移動させた際に、第
２移動体が弁体の開き方向に移動していることで第１移
動体の閉じ方向への移動を規制して第２開状態とし、そ
の後、第２移動体を弁体の閉じ方向に移動させることで
遮断状態となるように構成するのがよい。

【０００８】また、第２移動体の、弁体の開閉方向の位
置を調整可能とするのがよい。また、第１移動体を第１
ダイヤフラムで動作させると共に、第２移動体を第２ダ
イヤフラムで動作させるように構成してもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図２は、ＬＰＧ等のガス（流体）
を多数のボンベ（容器）２に自動的に充填する高圧ガス
充填システム１を示しており、大別して、ボンベ２にガ
スを充填するガス充填装置３と、このガス充填装置３に
空のボンベ２を搬入する搬入部４と、ガスが充填された
ボンベ２をガス充填装置３から搬出する搬出部５とを備
えて構成されている。

【００１０】前記ボンベ２は、通常の耐圧容器であっ
て、上下端部が閉塞状の円筒状に形成され、図８に示す
ように、上面の中心部にバルブ２０を備えており、この
バルブ２０には、内部にバルブ２０を開閉栓する弁体を
備えたバルブボディ２０Ａからボンベ２の径方向外方に
突出する充填口（ガス取出し口）２１及び安全弁２２が
備えられ、バルブホディ２０Ａの上端側には、充填口２
１及び安全弁２２を覆うようにバルブ２０を開閉栓（弁
体を操作）するハンドル２３が縦軸回りに回動操作自在
に備えられている。

【００１１】搬入部４には、搬入口６から搬入された空
のボンベ２を搬入移送方向Ａに移送して、該ボンベ２を
ガス充填装置３側へと移送する搬入コンベヤが備えられ
ていると共に、オリエンテーリング・コード読取り部７
と計量部８と搬入装置９とが搬入移送方向Ａ後方から前
方に向けて順に配置されている。搬入口６に、自動で又
は手動で搬入された空のボンベ２は、搬入コンベヤによ
って搬入移送方向Ａに移送されて、先ず、オリエンテー
リング・コード読取り部７に至り、ここで、ボンベ２の
上部に備えられたバルブ２０の充填口２１の向きが所定
の方向を向くようにボンベ２が位置決めされ（位置が修
正され）ると共に、ボンベ２の上部に付されたバーコー
ド（又は番号若しくは記号等の識別コード）が読み取ら
れる。

【００１２】このバーコードから読みとったコードは、
充填所事務所等に設置されているコンピュータに照会さ
れて、ボンベ２のサイズ（例えば、２０Ｋｇボンベ、３
０Ｋｇボンベ又は５０Ｋｇボンベ）やボンベ２の空の重
量（空の容量）などが読み出される。なお、ボンベ２の
バルブにキャップが装着されている場合は、オリエンテ
ーリング・コード読取り部７に至るまでに取り外され
る。次に、ボンベ２は計量部８に移送され、ここで、ボ
ンベ２の現在の重量が量られると共に、この量られた重
量と前記空の重量とを比較することにより残ガスが算出
される。

【００１３】ガス充填装置３は、上下方向の中心軸心Ｘ
回りに矢示Ｂ方向に回転する回転テーブル１２と、この
回転テーブル１２上の外周側に円周方向に配置された複
数台の充填機１３とを備えている。各充填機１３は、正
面が回転テーブル１２の径方向外方を向くように設置さ
れていて、回転テーブル１２の径方向外方からボンベ２
を受け入れ可能とされており、充填機１３には、該充填
機１３がＢ方向に移動している状態で、前記搬入装置９
によってボンベ２が搬入移送方向Ａに搬入されるように
構成されている（したがって、搬入装置９によってボン
ベ２が充填機１３へと搬入される搬入方向と、搬入移送
方向Ａとは一致しており、水平面内において搬入方向Ａ
に交差する方向に移動する充填機１３に対してボンベ２
が搬入されるように構成されている）。

【００１４】前記搬出部５には、ボンベ２をガス充填装
置３から搬出口１４に向けて、搬出移送方向Ｃ（搬入移
送方向Ａと逆の方向）に移送する搬出コンベヤが備えら
れていると共に、搬出装置１５とガス充填量チェック部
１６とガス漏れチェック部１７とシールキャップ装置１
８とが搬出移送方向Ｃ後方から前方に向けて順に配置さ
れている。そして、充填機１３によってボンベ２にガス
が充填されると、充填機１３が搬出装置１５に略対向す
る位置にきたときに、搬出装置１５によってボンベ２が
搬出移送方向Ｃに取り出され（搬出され）、取り出され
たボンベ２は、搬出コンベヤによって搬出移送方向Ｃに
移送され、ガス充填量チェック部１６でガスの充填量の
過不足がチェックされ、その後、ガス漏れチェック部１
７でガス漏れしているか不良か否かがチェックされ、充
填量が良好、及び、ガス漏れしていない場合は、シール
キャップ装置１８によってボンベ２のバルブ１０の充填
口１１の部分にシールキャップが装着され、また、例え
ば５０Ｋｇボンベ２のバルブ２０には、キャップ取付装
置によってキャップが装着され、搬出口１４から排出さ
れる。

【００１５】なお、充填量が不足、又は、ガス漏れして
いる場合は、適宜排除される。図３及び図４に示すよう
に、充填機１３は、回転テーブル１２上に設置するため
の設置台２４を備えており、この設置台２４の背面側
（回転テーブル１２の径方向内方側）には、制御装置等
を収納するボックス２５が立設され、設置台２４上に
は、ボンベ２の重郎を量る計量装置２６が設けられてい
る。また、計量装置２６上の背面側で且つボックス２５
の正面側（回転テーブル１２の径方向外方側）には、支
持フレーム２７が立設され、計量装置２６上で且つ支持
フレーム２７の正面側には、複数のローラから構成され
た載置部１０が設けられており、搬入装置９によって充
填機１３へと搬入されたボンベ２は、載置部１０上に載
置され、載置部１０のボンベ２の重量が計量装置２６に
よって計量可能に構成されている。

【００１６】この載置部１０上にボンベ２が搬入される
と、この載置部１０上に載置されたボンベ２が計量装置
により計量されながら、そのボンベ２の規格などに応じ
た重量（所定充填量）までガスが充填されるようになっ
ている。支持フレーム２７には、上下方向のガイドロッ
ド２８が左右一対設けられ、このガイドロッド２８に
は、昇降フレーム２９が上下動自在に支持され、この昇
降フレーム２９はエアシリンダ等のアクチュエータから
なる昇降駆動手段３０によって昇降可能とされている。

【００１７】この昇降フレーム２９には、ボンベ２にガ
スを注入するための充填ノズル３１と、この充填ノズル
３１のボンベ２に対する上下方向の位置を決定する位置
決め体３２とが設けられている。また、充填ノズル３１
は、図３に示す、載置部１０上にあるボンベ２の充填口
２１に接続可能な接続位置と、この接続位置から正面側
（図３の矢示Ｅ方向）に退避する退避位置とに位置変更
自在に支持されている。なお、充填ノズル３１は、接続
位置において回転テーブル１２の径方向内方を向くよう
に備えられており、したがって、本実施の形態では、オ
リエンテーリング・コード読取り部７において、ボンベ
２のバルブ１０の充填口２１の向きは、搬入移送方向Ａ
後方を向くように（充填ノズル３１に対向する向きに）
変更される。

【００１８】ボンベ２が搬入される際においては、昇降
フレーム２９は、位置決め体３２及び充填ノズル３１
が、載置部１０上にあるボンベ２の上方側に位置する上
昇位置にあり、また、充填ノズル３１は退避位置に位置
している。そして、ボンベ２が載置部１０上に搬入され
ると、昇降フレーム２９が下降し、位置決め体３２がボ
ンベ２のバルブ２０のハンドル２３上に接当すると、下
降が停止され、その後、充填ノズル３１が接続位置に位
置されてボンベ２の充填口２１に接続されるように構成
されている。

【００１９】また、充填機１３には、ボンベ２を把持す
る左右に開閉自在な左右一対の把持アーム１１が上下に
備えられ、下側の左右把持アーム１１は支持フレーム２
７の下部に支持されていて、載置部１０上にあるボンベ
２の下部を保持する。また、上側の左右把持アーム１１
は、ガイドロッド２８に上下動自在に支持されると共
に、位置固定自在とされており、ボンベ２のサイズに合
わせて上下位置調整自在とされている。また、支持フレ
ーム２７の下部には、載置部１０上の正規の搬入位置
（ボンベ２の充填口２１に充填ノズル３１が良好に接続
可能な位置）にボンベ２が在ることを検知する検知セン
サ３３が設けられ、載置部１０上にボンベ２搬入されて
きたことが、検知センサ３３によって検知されると、把
持アーム１１によりボンベ２が把持されて位置決めされ
るようになっている。

【００２０】前記充填ノズル３１には、回転テーブル１
２外に設置されたガスタンク等のガス供給源９４（図１
参照）からガスが供給され得るようになっており、この
ガス供給源９４から充填ノズル３１に至るガス流通路に
は、ボンベ２にガスを供給又はガスの流通を遮断するた
めの充填バルブ装置３４が介装されている。充填バルブ
装置３４は、本実施の形態では、充填機１３に備えられ
ており、ボックス２５内に収納されている。また、ボッ
クス２５には、ガス供給源９４側からの配管を接続する
配管接続口３５が設けられ、ガスはこの配管接続口３５
から配管等を介してボックス２５内に取り入れられ、配
管等を介して充填バルブ装置３４に至り、該充填バルブ
装置３４を通過すると共に、配管等を介してボックス２
５の正面側から取り出され、さらに、ホース３６及び配
管３７等を介して充填ノズル３１へと至り、該充填ノズ
ル３１から噴出されるように構成されている。

【００２１】充填バルブ装置３４は、図１、図５及び図
６に示すように、バルブボディ３８内に、第１開閉弁３
９と、第２開閉弁４０とを備えて主構成されている。バ
ルブボディ３８は、本体部４１と、この本体部４１の上
面側に接続された第１フランジ４２と、この第１フラン
ジ４２の上面側に接続された第２フランジ４３と、この
第２フランジ４３の上面側を覆うカバー体４４と、本体
部４１の下部に接続された継手部材４５とから主構成さ
れている。本体部４１の中心部には、上下方向に貫通す
ると共に上部側に対して下部側が段付き状に径大とされ
た貫通孔が形成されている。

【００２２】この貫通孔の下部には、下方側から継手部
材４５が螺合されて接続されていると共に、この貫通孔
下部の継手部材４５上方側がガス流通室４９とされてい
る。また、継手部材４５の上端側には弁座５２が設けら
れ、この弁座５２には、ガス流通室４９と継手部材４５
のガス流路５０とを連通させる上下方向のガス流路５１
が形成され、このガス流路５１の上端開口がガスアウト
レットポート５３とされている。また、バルブボディ３
８の本体部４１の下部外面には、ガスインレットポート
５４が形成され、このガスインレットポート５４は、本
体部４１に形成されたガス流路５５を介してガス流通室
４９に連通されている。

【００２３】ガス供給源９４からのガスは、ガスインレ
ットポート５４からガス流路５５を通ってガス流通室４
９に入り、ガスアウトレットポート５３からガス流路５
１，５０を通って充填ノズル３１側へと排出されるよう
になっている。なお、継手部材４５には、配管が接続さ
れており、ガスはこの配管を通ってボックス２５外へと
取り出される。また、バルブボディ３８の本体部４１に
形成された前記貫通孔の上部はスプール５６が軸心方向
摺動自在（上下動自在）に挿通されるスプール挿通部５
７とされている。

【００２４】このスプール５６の下端側には、径方向外
方に突出する係合部５８が設けられ、この係合部５８
が、貫通孔の中途部の段部（被係合部）５９に係合（接
当）することで、スプール５６の上方移動が規制される
ようになっている。スプール５６の中心部には、上下方
向に貫通する挿通孔６０が形成され、この挿通孔６０に
バルブシャフト６１が軸心方向移動自在（上下動自在）
に挿通されており、このバルブシャフト６１の下端に
は、弁座５２に接当してガスアウトレットポート５３を
開閉自在に塞ぐ弁体６２が設けられている。

【００２５】前記スプール５６とバルブシャフト６１と
は同方向に移動自在で且つ相対移動自在とされていると
共に、バルブシャフト６１が第１移動体とされ、スプー
ル５６が第２移動体とされている。また、カバー体４４
と第２フランジ４３との間には、第１空間部６３が形成
され、第１フランジ４２と第２フランジ４３との間に
は、本体部４１のスプール挿通部５７に連通する第２空
間部６４が形成され、カバー体４４には、第１空間部６
３に連通するバネ収納部６５が形成されており、第２フ
ランジ４３の中心部には、第１空間部６３と第２空間部
６４とを連通する連通孔６９が形成されている。

【００２６】第１空間部６３には、第１ダイヤフラム６
６が収納され、第２空間部６４には第２ダイヤフラム６
７が収納されており、バネ収納部６５には、コイルバネ
等からなる戻しバネ６８が収納されている。第１ダイヤ
フラム６６の外周縁側は、第２フランジ４３とカバー体
４４とで挟み込まれて固定され、第２ダイヤフラム６７
の外周縁側は、第１フランジ４２と第２フランジ４３と
で挟み込まれて固定されている。スプール５６の上部
は、第２空間部６４内に突出して第２ダイヤフラム６７
を貫通し、バルブシャフト６１の上部は、スプール５６
から上方に突出していて、連通孔６９を介して第１空間
部６３内に突出していると共に、バルブシャフト６１の
上部には、第１ダイヤフラム６６を貫通する小径の取付
軸７０が一体的に設けられている。

【００２７】取付軸７０には、第１ダイヤフラム６６の
下側に位置する第１ダイヤフラムワッシャー７１が外嵌
されると共に、第１ダイヤフラム６６の上側に位置する
第１ダイヤフラムガード７２が外嵌されている。また、
取付軸７０の上部には雄ネジが形成されていて、この雄
ネジに上方からワッシャーを介してナット７３が螺合さ
れることで、取付軸７０に、第１ダイヤフラムワッシャ
ー７１、第１ダイヤフラム６６及び第１ダイヤフラムガ
ード７２が取り付けられている。

【００２８】また、第１ダイヤフラムガード７２と、バ
ネ収納部６５の上面壁４４ａとの間には、前記戻しバネ
６８が圧縮状に介在されており、この戻しバネ６８のバ
ネ力（付勢力）によって、第１ダイヤフラムガード７
２、第１ダイヤフラム６６、及び第１ダイヤフラムワッ
シャー７１を介してバルブシャフト６１が下方に付勢さ
れて、弁体６２がガスアウトレットポート５４を塞ぐよ
うに弁座５２に接当するように構成されている。前記第
１ダイヤフラムガード７２はバネ受けを兼ねている。

【００２９】また、第２フランジ４３には、コンプレッ
サ、ポンプ等のエア供給源９５から制御弁９６等を介し
てエアが供給される第１エアインレットポート７４が形
成され、この第１エアインレットポート７４は、第２フ
ランジ４３に形成されたエア流路７５によって第１空間
部６３の第１ダイヤフラム６６の下側の第１エア充填室
８７に連通されている。前記弁体６２、バルブシャフト
６１、第１ダイヤフラムワッシャー７１、第１ダイヤフ
ラム６６、第１ダイヤフラムガード７２等によって第１
開閉弁３９が構成されている。

【００３０】図１に示すように、第１エアインレットポ
ート７４にエアが供給されていない状態では、戻しバネ
６８のバネ力により、バルブシャフト６１が下方に付勢
されていて、弁体６２がガスアウトレットポート５３を
閉じており、エア供給源９５から第１エアインレットポ
ート７４に圧縮エアが供給されると、該エアがエア流路
７５を介して第１エア充填室８７に流入し、このエアに
よって、図５に示すように、第１ダイヤフラム６６及び
第１ダイヤフラムガード７２が戻しバネ６８のバネ力に
抗して押し上げられて、バルブシャフト６１が引き上げ
られる（弁体６２の開き方向に移動する）と共に、弁体
６２が上方移動して、ガスアウトレットポート５４が開
放され（第１開閉弁３９が開き動作され）、ガス供給源
９４からのガスが、ガスインレットポート５４、ガス流
路５５、ガス流通室４９、ガスアウトレットポート５
３、ガス流路５０，５１へと流通可能とされ、所要流量
のガスが充填ノズル３１から充填口２１を介してボンベ
２内に供給可能とされる。

【００３１】また、第１エアインレットポート７４への
エアの供給を停止すると、戻しバネ６８のバネ力によっ
て、バルブシャフト６１が押し下げられて（弁体６２の
閉じ方向に移動して）、弁体６２が下方移動してガスア
ウトレットポート５３を閉じ（第１開閉弁３９が閉じ動
作し）、ガスの流通が遮断される。前記スプール５６の
上部には、下部よりも段付き状に径小に形成されていて
第２ダイヤフラム６７を貫通する取付部５６ａが設けら
れ、この取付部５６ａには、第２ダイヤフラム６７の下
側に位置する第２ダイヤフラムワッシャー７６が外嵌さ
れると共に、第２ダイヤフラム６７の上側に位置する第
２ダイヤフラムガード７７が外嵌されている。

【００３２】また、スプール５６の取付部５６ａの上部
には雄ネジが形成されていて、この雄ネジに上方からス
ペーサ７８が螺合されることで、スプール５６の上部
に、第２ダイヤフラムワッシャー７６、第２ダイヤフラ
ム６７及び第２ダイヤフラムガード７７が取り付けられ
ている。スペーサ７８は、バルブシャフト６１上部の、
第１ダイヤフラムワッシャー７１の下側に軸心方向相対
移動可能に外嵌されて第１ダイヤフラムワッシャー７１
に接当可能とされていると共に、連通孔６９に軸心方向
移動自在に挿通されている。

【００３３】なお、スプール５６をバルブシャフト６１
に直接接当させるように構成してもよい。また、バルブ
ボディ３８の本体部４１には、コンプレッサ、ポンプ等
のエア供給源９５から制御弁９６等を介してエアが供給
される第２エアインレットポート７９が形成され、この
第２エアインレットポート７９は、本体部４１に形成さ
れたエア流路８０によって第２空間部６４の第２ダイヤ
フラム６７の下側の第２エア充填室８８に連通されてい
る。

【００３４】前記弁体６２、バルブシャフト６１、スプ
ール５６、第２ダイヤフラムワッシャー７６、第２ダイ
ヤフラム６７、第２ダイヤフラムガード７７等によって
第２開閉弁４０が構成されている。図１に示すように、
第２エアインレットポート７９にエアが供給されていな
い状態では、戻しバネ６８のバネ力により、バルブシャ
フト６１が下方に付勢されていて、弁体６２がガスアウ
トレットポート５３を閉じていると共に、弁体６２がガ
スアウトレットポート５３を閉じた状態では、スプール
５６の係合部５８は、被係合部５９から下方に離間して
おり、エア供給源９５から第２エアインレットポート７
９に圧縮エアが供給されると、該エアがエア流路８０を
介して第２エア充填室８８に流入し、このエアによっ
て、図６に示すように、第２ダイヤフラム６７及び第２
ダイヤフラムガード７７が戻しバネ６８のバネ力に抗し
て押し上げられて、係合部５８が被係合部５９に接当す
るまでスプール５６が押し上げられる（弁体６２の開き
方向に移動する）と共に、スペーサ７８が第１ダイヤフ
ラムワッシャー７１を押し上げて、バルブシャフト６１
が押し上げられると共に、弁体６２が上方移動して、ガ
スアウトレットポート５４が開放され（第２開閉弁４０
が開き動作され）、ガス供給源９４からのガスが、ガス
インレットポート５４、ガス流路５５、ガス流通室４
９、ガスアウトレットポート５３、ガス流路５０，５１
へと流通可能とされ、ガスが充填ノズル３１から充填口
２１を介してボンベ２内に供給可能とされる。

【００３５】このとき、第２開閉弁４０による弁体６２
の上方移動量（弁の開き量）は、第１開閉弁３９による
弁体６２の上方移動量（弁の開き量）よりも小さくなる
ように設定されており、第２開閉弁４０のみを開き動作
させた場合、第１開閉弁３９を開き動作させた場合の流
量よりも少ない微量流量でガスが流れることとなる。ま
た、第２エアインレットポート７９へのエアの供給を停
止すると、戻しバネ６８のバネ力によって、スプール５
６及びバルブシャフト６１が押し下げられて（弁体６２
の閉じ方向に移動して）、弁体６２が下方移動してガス
アウトレットポート５３を閉じ（第２開閉弁４０が閉じ
動作し）、ガスの流通が遮断される。

【００３６】また、第２ダイヤフラムワッシャー７６
と、スプール５６の取付部５６ａ下端側の段部８１との
間には、調整シム８２が介在されており、この調整シム
８２によって、スプール５６の上下位置（弁体６２の開
閉方向の位置）、即ち係合部５８と被係合部５９との間
隔Ｌが調整自在とされており、この係合部５８と被係合
部５９との間隔Ｌを調整することによって、弁体６２の
閉位置からの上方移動量が決定され、これによって、第
２開閉弁４０を開き動作させた場合の、ガスアウトレッ
トポート５４を流通するガスの流量が調整されるように
構成されている。

【００３７】前記構成のものにあっては、前記第１開閉
弁３９が開き動作して所要流量でガスを流す状態が第１
開状態とされ、第１開閉弁３９が閉じ動作し且つ第２開
閉弁４０が開き動作して微量流量でガスを流す状態が第
２開状態とされ、第１開閉弁３９及び第２開閉弁４０が
ともに閉じ動作して弁体６２がガスアウトレットポート
５３を塞いでいる状態がガスの流れを遮断する遮断状態
とされており、充填バルブ装置３４は、第１開状態と、
第２開状態と、遮断状態とに切換自在とされている。

【００３８】また、カバー体４４の上部には、上方開口
状の凹部８３が形成され、この凹部８３には第１パイロ
ット８４が上下方向に出退自在に収納され、また、第１
パイロット８４の上部にも、上方開口状の凹部８５が形
成され、この凹部８５には第２パイロット８６が上下方
向に出退自在に収納されている。第１パイロット８４
は、バネ収納部６５から、該バネ収納部６５と凹部８３
との間の壁部４４ａ（バネ収納部６５の上面壁４４ａ）
を上下方向移動自在に貫通する筒状の第１パイロットシ
ャフト８９の上部に螺合されることで固定されており、
第２パイロット８６は、第１パイロットシャフト８９に
上下方向移動自在に挿通された第２パイロットシャフト
９０の上部に螺合されることで固定されている。

【００３９】第１パイロットシャフト８９の下端側に
は、内外径ともに上部側よりも径大とされた径大部８９
ａが設けられ、この径大部８９ａとバネ収納部６５の上
面壁４４ａとの間には、第１パイロットシャフト８９に
外嵌されたコイルバネ等からなる第１パイロットスプリ
ング９１が圧縮状に介在されており、この第１パイロッ
トスプリング９１のバネ力によって第１パイロットシャ
フト８９が下方に付勢されている。また、第２パイロッ
トシャフト９０の下部側には、上部側よりも径大で且つ
第１パイロットシャフト８９の径大部８９ａ内に上下方
向移動自在に内嵌された径大部９０ａが設けられ、この
径大部９０ａと第１パイロットシャフト８９の径大部８
９ａの上面壁との間には、第２パイロットシャフト９０
に外嵌されたコイルバネ等からなる第２パイロットスプ
リング９２が圧縮状に介在されており、この第２パイロ
ットスプリング９２のバネ力によって第２パイロットシ
ャフト９０が下方に付勢されており、第２パイロットシ
ャフト９０は前記ナット７３（又は取付軸７０の上端）
に接離可能に接当している。

【００４０】そして、バルブシャフト６１が第１開状態
まで押し上げられると、図５に示すように、バルブシャ
フト６１が、第１、第２パイロットスプリング９１，９
２のバネ力に抗して、第１、第２パイロットシャフト８
９，９０を押し上げ、第１、第２パイロット８４，８６
がそれぞれ凹部８３，８５から上方に突出し、第１開状
態であることが視認できる。また、バルブシャフト６１
が第２開状態まで押し上げられると、図６に示すよう
に、バルブシャフト６１が、第２パイロットスプリング
９２のバネ力に抗して、第２パイロットシャフト８９の
みを押し上げ、第２パイロット８６が凹部８５から上方
に突出し、第２開状態であることが視認できる。

【００４１】このとき、第１パイロット８４は、第１パ
イロットスプリング９１のバネ力によって、凹部８３内
に没入状とされた状態に保持されている。前記構成の充
填バルブ装置３４にあっては、充填機１３にボンベ２が
搬入されてボンベ２の充填口２１に充填ノズル３１が接
続されると、先ず、第１エア充填室８７と第２エア充填
室８８とにエアが供給され、充填バルブ装置３４が、図
５に示す第１開状態とされ、ガスが所要流量（例えば、
図７に示す例では、１５０秒で５０Ｋｇのガスが供給さ
れる量）でボンベ２内に供給される。

【００４２】次いで、ボンベ２の内のガスが、該ボンベ
２の容量に対応した所定充填量に至る手前、例えば、所
定充填量５０Ｋｇに至る１Ｋｇ手前（図７のＤ点）、に
おいて、第１エア充填室８７へのエアの供給を停止す
る。すると、戻しバネ６８のバネ力によってバルブシャ
フト６１が下方に押動されて第１開閉弁３９が閉じ動作
するが、第２開閉弁４０が開き動作していてスプール５
６が上昇位置にあるので（弁体６２の開き方向に移動し
ているので）、第１ダイヤフラムワッシャー７１がスペ
ーサ７８に接当することにより、バルブシャフト６１の
下方移動が規制され、充填バルブ装置３４が、図６に示
す第２開状態とされ、ガスが微量流量でボンベ２に供給
される。

【００４３】そして、所定充填量に至る手前（図７のＦ
点）、において、第２エア充填室８８へのエアの供給を
停止する。すると、戻しバネ６８のバネ力によってスプ
ール５６とともにバルブシャフト６１が押し下げられ、
弁体６２が弁座５２に接当し、充填バルブ装置３４が、
図１に示す遮断状態とされ、ボンベ２へのガスの供給が
停止される。その後、若干量のガスがボンベ２に注入さ
れ、ボンベ２内のガスが所定充填量（又はその近傍）と
される。

【００４４】以上の、充填バルブ装置３４の動作は、ボ
ックス２５内に収納された制御装置によって自動制御さ
れる。この実施の形態では、所定充填量に対して±０．
１Ｋｇの充填精度でボンベ２にガスが充填でき、従来に
比して充填精度が向上されている。なお、充填バルブ装
置３４を第１開状態とした後、第２開状態とするまでの
ガスの流量は従来と同じ流量としてもよいが、充填精度
は、第２開状態でのガスの流量できまるので、第１開状
態とした後、第２開状態とするまでのガスの流量を、従
来におけるガスの充填流量よりも多い流量とすること
で、ボンベ２へのガスの充填時間を短くすることもでき
る。

【００４５】また、第２開閉弁４０のみを開き動作させ
た第２開状態における、ガスアウトレットポート５４を
流通するガスの流量を調整する場合、該流量があまり少
なすぎると充填精度はよくなるが、充填時間が長くな
り、流量が多すぎると充填時間は短くなるが、充填精度
が悪くなるので、これをふまえて適当な流量に調整され
る。本実施の形態では、前記充填バルブ装置３４は、ス
プール５６及びバルブシャフト６１等の移動方向を上下
方向としているが、これに限定されることはなく、スプ
ール５６及びバルブシャフト６１等の移動方向を前後方
向又は左右方向若しくはその他の方向としてもよい。

【００４６】また、前記充填バルブ装置３４は、回転ス
プール形又は直動スプール形の３位置切換弁で構成して
もよい。なお、本発明は前記実施の形態における高圧ガ
ス充填装置に採用されるのに限定されることはなく、そ
の他の、流体を容器に充填する流体充填システム等に採
用可能である。前記構成の充填バルブ装置３４にあって
は、第１開閉弁３９と第２開閉弁４０とが１つのバルブ
ボディ３８に備えられているので、充填バルブ装置３４
をコンパクトに構成できる。

【００４７】第１開閉弁３９と第２開閉弁４０とを別体
に形成し、流体供給源から充填ノズルに至る流体流通路
に、並列状に介装してもよい。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、充填機によって容器に
所定充填量の流体を充填するのに、充填ノズルを容器の
充填口に接続し、その後、流体供給源から充填ノズルに
至る流体流通路に介装された充填バルブ装置を、所要流
量の流体を流す第１開状態として容器への流体の充填を
開始し、その後、容器内に所定充填量の流体が充填され
る前に流体の流れを遮断させるに際し、第１開状態から
所要流量よりも少ない微量流量の流体を流す第２開状態
とした後、流体の流れを遮断する遮断状態へと切り換え
るようにしており、流体の流れを遮断する直前には、微
量流量で容器に流体を供給しているので、充填精度を向
上させることができる。

【００４９】また、従来のものでは、充填精度を向上さ
せるのに供給流量を少なくすると、大幅に充填時間が長
くなるという問題が生じるが、本発明では、容器に充填
を開始してから第２開状態とするまでは、流体を所要流
量で供給するので、充填精度を向上させるに際して、容
器に所定充填量の流体が充填されるまでの時間が大幅に
長くなるということもない。また、充填バルブ装置は、
流体を充填ノズル側に流通させるアウトレットポートを
開閉自在に塞いで遮断状態とする弁体と、この弁体が固
定されていると共に弁体の開閉方向に移動自在とされ且
つ遮断状態から弁体の開き方向に移動することで第１開
状態とする第１移動体と、この第１移動体と同方向に相
対移動自在とされ且つ遮断状態から弁体の開き方向に移
動して第１移動体を押動することで第２開状態とする第
２移動体とを備え、第１開状態から第１移動体を弁体の
閉じ方向に移動させた際に、第２移動体が弁体の開き方
向に移動していることで第１移動体の閉じ方向への移動
を規制して第２開状態とし、その後、第２移動体を弁体
の閉じ方向に移動させることで遮断状態となるように構
成することにより、２つの弁機能を、１つのバルブボデ
ィに内蔵させることができ、充填バルブ装置をコンパク
トに構成できる。

【００５０】また、第２移動体の、弁体の開閉方向の位
置を調整可能とすることで、第２開状態での流体流量の
増減調整をすることができ、充填時間と充填精度とのバ
ランスを調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】充填バルブ装置の断面図である。

【図２】高圧ガス充填装置の構成図である。

【図３】充填機の側面図である。

【図４】充填機の平面図である。

【図５】第１開状態の充填バルブ装置の断面図である。

【図６】第２開状態の充填バルブ装置の断面図である。

【図７】ボンベに所定充填量のガスを充填する際におけ
る時間と充填量との関係を示すグラフである。

【図８】ボンベ上部の側面図である。

【図９】従来の、ボンベに所定充填量のガスを充填する
際における時間と充填量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２ボンベ（容器）２１充填口３１充填ノズル３４充填バルブ装置３９第１開閉弁４０第２開閉弁５４アウトレットポート５６スプール（第２移動体）６２弁体６１バルブシャフト（第１移動体）６６第１ダイヤフラム６７第２ダイヤフラム９４ガス供給源（流体供給源）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器の充填口に接続されて流体供給源か
らの流体を容器に充填するための充填ノズルを備え、容
器に所定充填量の流体が充填される前に、流体の流れを
遮断させるようにした充填機において、所要流量の流体を流す第１開状態と、前記所要流量より
も少ない微量流量の流体を流す第２開状態と、流体の流
れを遮断する遮断状態とに切り換え自在に構成された充
填バルブ装置を、流体供給源から充填ノズルに至る流体
流通路に介装し、第１開状態で容器への流体の充填を開
始し、流体の供給を停止させる際において、第１開状態
から第２開状態とした後、遮断状態へと切り換えるよう
に構成したことを特徴とする充填機。
【請求項２】充填バルブ装置は、第１開状態とする第
１開閉弁と、第２開状態とする第２開閉弁とを有し、第
１開閉弁を閉じ動作させても第２開閉弁が開き動作して
いることにより微量流量の流体が容器に供給され得るよ
うに構成し、流体の流れを遮断させる際において、第１
開閉弁を閉じ動作させると共に、この第１開閉弁よりも
遅れて第２開閉弁を閉じ動作させることにより、流体の
流れを遮断するように構成したことを特徴とする請求項
１に記載の充填機。
【請求項３】充填バルブ装置は、流体を充填ノズル側
に流通させるアウトレットポートを開閉自在に塞いで遮
断状態とする弁体と、この弁体が固定されていると共に
弁体の開閉方向に移動自在とされ且つ遮断状態から弁体
の開き方向に移動することで第１開状態とする第１移動
体と、この第１移動体と同方向に相対移動自在とされ且
つ遮断状態から弁体の開き方向に移動して第１移動体を
押動することで第２開状態とする第２移動体とを備え、
第１開状態から第１移動体を弁体の閉じ方向に移動させ
た際に、第２移動体が弁体の開き方向に移動しているこ
とで第１移動体の閉じ方向への移動を規制して第２開状
態とし、その後、第２移動体を弁体の閉じ方向に移動さ
せることで遮断状態となるように構成したことを特徴と
することを特徴とする請求項１又は２に記載の充填機。
【請求項４】第２移動体の、弁体の開閉方向の位置を
調整可能とした請求項３に記載の充填機。
【請求項５】第１移動体を第１ダイヤフラムで動作さ
せると共に、第２移動体を第２ダイヤフラムで動作させ
るように構成したことを特徴とする請求項３又は４に記
載の充填機。