JP2002145201A - 紙容器用充填機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】紙を主体として構成される複合紙容器の充填機
において、充填ノズルを確実に自動洗浄することによ
り、味，香気，栄養成分等を確実に保持しうる紙容器の
充填装置を提供するものである。 【解決手段】液体紙容器のボトム部を充填機上で成形
し、内溶液を充填し、次いで該紙容器のトップ部を封止
する成形，充填，封止の各ステーションが順次設けられ
た紙容器用充填機であって、充填ノズルを蓋８２付きの
洗浄ボックス８３で囲い、充填時には前記洗浄ボックス
の蓋は充填に邪魔にならないように開いており、前記充
填ノズルを洗浄する場合には前記洗浄ボックスは前記蓋
で密閉されると共に、内部を自動循環洗浄でき前記蓋の
開閉はアクチュエーターで自動遠隔操作できる事を特徴
とし、充填ノズルを清潔に保って、味，香気，栄養成分
等を確実に保持しうる紙容器を提供するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体紙容器を成形，
充填，封止する充填機における充填ノズルの衛生性に関
するものであり、充填機が充填内容液の種類交換等の準
備で休止する際に、前記充填ノズルを自動循環洗浄する
ことにより充填ノズル部を洗浄消毒して衛生的にしてお
くとともに、充填機の一時停止時にも前記ノズルが汚染
されないように前記ノズルを密閉遮蔽することができる
技術分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】充填機の充填ノズルは紙容器に直接内容
液を充填するための注出口である為に、常に清潔に保つ
必要がある。このため従来の液体紙容器の充填装置にお
いては、充填機の休止時および必要に応じて停止時にオ
ペレーターが充填ノズルを手で消毒していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オペレ
ーターの手による充填ノズルの消毒では、消毒作業にオ
ペレーターの個人差が生じたり、消毒の作業そのものが
面倒である為、消毒するのを忘れてしまったりする恐れ
があった。

【０００４】充填内溶液の種類が変わる時の充填機休止
時や、充填機の点検等により充填機が一時停止して充填
機を覆っている作業扉が開いた時には充填ノズルの消毒
を実施した後で充填機の再スタートが行われるが、万一
充填ノズルの消毒がされず密封後の紙容器内に雑菌等が
少しでも混入すると、果汁等の内溶液の味，香気，栄養
成分等が、損なわれる恐れがある。本発明は、充填機の
休止時に充填ノズルを自動的に洗浄消毒したり或いは充
填機の一時停止時に充填ノズルを密閉遮断することによ
って、常時充填ノズルを清潔に保ち、味，香気，栄養成
分等を長期間保持しうる紙容器を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決するため、充填ノズルを蓋付きの洗浄ボックスで
囲い、充填時には前記洗浄ボックスの蓋は充填に邪魔に
ならないように開いており、前記充填ノズルを洗浄する
場合には前記洗浄ボックスは前記蓋で密閉される。 前
記の蓋は遠隔操作によって開閉され、前記洗浄ボックス
には排出管が配設されることにより、前記充填ノズルと
前記排出管を通じて、洗浄液が前記洗浄ボックス内を流
入および流出して前記洗浄ノズルを自動循環消毒するこ
とができる。なお、充填機の一時停止時には、洗浄はし
ないが前記蓋を閉じて密閉遮蔽することにより、充填ノ
ズルを常に清潔に保持することが出来る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明するが、まず最初に、
図３及び図４に基づいて、計量装置の全体を説明する。

【０００７】図３は本発明の実施の形態における計量装
置の概略図である。

【０００８】図において、１１は液体食品を収容するタ
ンク、１２は該タンク１１内の液体食品を計量する往復
動型の計量用ポンプ、１３は該計量用ポンプ１２に接続
された計量供給管である。前記タンク１１内の液体食品
は、前記計量用ポンプ１２によって設定量ずつ計量さ
れ、計量供給管１３を介して上端が開口された状態のカ
ートン１５に充填される。

【０００９】この場合、液体食品は、計量用ポンプ１２
を駆動して前記タンク１１から液体食品を吸い込む吸込
モード、及び吸い込んだ液体食品を前記計量供給管１３
に送り出す送出モードによって計量される。なお、図に
は送出モードの状態が示され、液体食品は矢印方向に送
り出される。

【００１０】前記タンク１１の底部には吐出開口１８が
形成され、前記タンク１１内は前記吐出開口１８及び吸
込弁１９を介して前記計量用ポンプ１２の計量スペース
２０と連通する。そのために、前記吐出開口１８の下方
に弁本体２２が取り付けられ、該弁本体２２の下方に弁
ハウジング２３が取り付けられる。そして、該弁ハウジ
ング２３にエルボ管２４が取り付けられ、該エルボ管２
４の下方に前記計量用ポンプ１２が、前記弁ハウジング
２３の下方に前記計量供給管１３が取り付けられる。

【００１１】また、前記計量用ポンプ１２は、シリンダ
３５、及び該シリンダ３５内を摺（しゅう）動するピス
トン３６を備え、シリンダ３５及びピストン３６によっ
て前記計量スペース２０が形成される。そして、該計量
スペース２０は前記エルボ管２４を介して前記弁ハウジ
ング２３と連通させられる。前記ピストン３６はピスト
ンロッド３８を介して図示されないピストン作動用駆動
装置と連結される。

【００１２】前記吸込弁１９は、バルブコーン２５及び
スプリング２６を備え、該スプリング２６によってバル
ブコーン２５が上方向に付勢され、通常、吸込弁１９は
閉鎖されている。そして、前記ピストン３６を下降さ
せ、前記弁ハウジング２３内に負圧を発生させると、前
記バルブコーン２５がスプリング２６の付勢力に抗して
下降し、吸込弁１９は開放される。

【００１３】該吸込弁１９が開放されると、前記タンク
１１内の液体食品は前記吐出開口１８から吐出されて弁
本体２２を流れ、吸込弁１９を介して弁ハウジング２３
内に供給され、その後、エルボ管２４を流れて前記計量
スペース２０に供給される。

【００１４】また、該計量スペース２０は、吐出弁４０
を介して計量供給管１３内と連通する。該計量供給管１
３の下端に、ノズル６１が取り付けられ、該ノズル６１
は液体食品が充填されるカートン１５の種類に対応させ
て設定された所定の形状を有する。

【００１５】前記吐出弁４０は、バルブコーン４２及び
スプリング４３を備え、該スプリング４３によってバル
ブコーン４２が上方向に付勢され、通常、吐出弁４０は
閉鎖されている。そして、前記ピストン３６を上昇さ
せ、前記弁ハウジング２３内の圧力を高くすると、前記
バルブコーン４２がスプリング４３の付勢力に抗して下
降し、吐出弁４０は開放される。その結果、計量スペー
ス２０内の液体食品は、弁ハウジング２３を介して計量
供給管１３に供給され、ノズル６１から吐出される。

【００１６】一方、前記タンク１１の側壁の下部には液
体食品供給管５１が接続される。該液体食品供給管５１
は液体食品供給弁５２を介して図示されない液体食品供
給源に接続され、前記液体食品供給弁５２を開閉するこ
とによって液体食品をタンク１１内に矢印方向に供給す
ることができるようになっている。なお、５６は前記タ
ンク１１の上壁を貫通させて配設され、タンク１１内の
液体食品の液面の高さを検出するレベルセンサである。

【００１７】また、タンク１１の上壁を貫通させて、洗
浄液又は殺菌用蒸気を導入するための配管５３が配設さ
れ、該配管５３の下端から必要に応じてタンク１１内に
洗浄液又は殺菌用蒸気が噴射される。この時、前記吸込
弁１９及び吐出弁４０を強制的に開放するために前記タ
ンク１１の上部に弁開放用駆動装置２７が配設され、該
弁開放用駆動装置２７はタンク１１の上壁を貫通して下
方に延びる心棒２９を備える。したがって、前記弁開放
用駆動装置２７によって心棒２９を下降させることによ
り、吸込弁１９及び吐出弁４０を同時に開放することが
できる。

【００１８】次に、前記構成の計量装置の動作について
さらに詳しく説明する。図４は本発明の実施の形態にお
ける計量装置の吸込モード及び送出モードの状態を示す
断面図である。

【００１９】液体食品供給弁５２を開放すると、図示さ
れない液体食品供給源から供給された液体食品は液体食
品供給管５１を通ってタンク１１内に供給される。そし
て、レベルセンサ５６によってタンク１１内の液体食品
の液面の高さを検出し、前記液体食品供給弁５２を開閉
することによって、液面は常時同じ高さに保たれる。

【００２０】また、吸込モードにおいて、図４に示され
るように、計量用ポンプ１２のピストン３６はピストン
ロッド３８を下降させることによって計量ストロークの
下方の所定位置まで下降させられ、計量スペース２０、
エルボ管２４及び弁ハウジング２３内に負圧が発生させ
られる。このとき、吐出弁４０は閉鎖状態を保つが、吸
込弁１９は前記弁ハウジング２３内の負圧によって開放
される。したがって、タンク１１内の液体食品は、計量
スペース２０内に吸い込まれる。そして、前記ピストン
３６の下降が終了するタイミングに合わせてカートン１
５が上昇させられ、充填開始位置に置かれる。

【００２１】送出モードにおいて、図示しないが、ピス
トン３６はピストンロッド３８を上昇させることによっ
て計量ストロークの上方の所定位置まで上昇させられ、
前記計量スペース２０、エルボ管２４及び弁ハウジング
２３内の圧力が高くなる。このとき、前記吸込弁１９は
閉鎖状態を保つが、前記吐出弁４０は前記弁ハウジング
２３内の圧力によって開放される。したがって、計量ス
ペース２０内の液体食品は、計量供給管１３に供給され
る。

【００２２】該計量供給管１３に送り出された液体食品
は、計量供給管１３内を流下してノズル６１から吐出さ
れ、前記カートン１５に充填される。そして、前記ピス
トン３６が上昇するのに伴ってカートン１５が下降させ
られる。なお、２５、４２はバブルコーン、２６、４３
はスプリングである。

【００２３】次に、図５に基ずき、本発明の実施の形態
における充填ステーションでの内容液充填状態を各ステ
ップ毎に説明する。最初に図示しない成形ステーション
にて、紙筒がコンベヤーラインと９０度交わる面内に配
設されたマンドレルと呼ばれる紙容器底部の成形の為の
金型で逐次送り込まれ、ヒートシールにより底を形成し
た後に、コンベヤーライン上に底のある紙容器としてコ
ンベヤーラインで次工程のステップ１に送られる。尚、
充填ノズル６１は、該充填ノズルの外周に配設された洗
浄ボックス８３で囲まれており前記充填ノズル６１は略
５０ｍｍの外形直径出口をもつ円形であり、前記洗浄ボ
ックスは略１００ｍｍの内法をもつ正方形である。した
がって、紙容器の外形が略７０ｍｍの為、紙容器に内容
液を充填する際には、紙容器が前記充填ノズル６１と洗
浄ボックス８３の２重構造に囲まれた領域に紙容器が上
手く挿入できる為、内容液の充填中に紙容器と干渉する
ことはない。

【００２４】ステップ１：１つの紙容器への充填が終了
して次の紙容器への充填が始まる状態である。この時の
充填ノスルは、充填ノズルの最下部が図示しないメッシ
ュで次に充填される充填液が漏れないように保持されて
いる。つまり前記空気がメッシュを透過しないので該充
填ノズル内に空気が進入することがない為液漏れが防止
できる。

【００２５】ステップ２： 紙容器に内溶液を充填開始
するまでに、前記充填ステーションに移送した空の紙容
器が、図示しない方法で、前記充填ノズルの先端が前記
空の容器の底部に近接した位置にくるまで上方に持ち上
げられる。

【００２６】ステップ３：前記充填ノズルから内溶液の
充填が開始すると同時に前記紙容器が充填されながら下
降する。

【００２７】ステップ４：前記充填ノズルから内溶液の
充填が終了するが、充填ノスルはさらに上昇を続ける。

【００２８】なお、前記紙容器に内溶液を充填開始する
までに、前記充填ノズルの先端が前記空の容器の底部に
近接した位置にくるまで上方に持ち上げられ、さらに内
溶液の充填が開始すると同時に前記紙容器が充填されな
がら下降するのは、内溶液が充填されるときの落下落差
を常に最小一定にするためであり、内溶液が飛び跳ねる
ことを防止すると共に出来るだけ泡が発生しない工夫で
もある。

【００２９】次に充填機が休止中に充填ノズルを洗浄す
る過程を図１、２、６、７を用いて説明する。図１は、
本発明の実施の形態における充填ボックス及び蓋の関係
と、蓋を開閉する機構を示す側面図。図２は、本発明の
実施の形態における充填時および洗浄時における図面で
あって、洗浄ボックスと蓋の関係および充填ボックス内
の洗浄液の流れを示す断面図。図６は、本発明の実施の
形態における充填ボックスの蓋が開放した状態を示す側
面図。図７は、本発明の実施の形態における充填ボック
スの蓋が密閉した状態を示す側面図である。

【００３０】まず洗浄準備の為に洗浄ボックスの蓋が開
放した状態から、密閉した状態にされるが、その動作を
説明する。図に示すように、蓋が開放した状態から閉鎖
される時には、例えば空圧アクチュエーターであるシリ
ンダー７１によってシリンダーロッド７２が引きのばさ
れ、その力がピンヒンジ７３を介してクランク７４をピ
ンヒンジ７７を中心にして時計周りに回転させる。この
時スリーブヒンジ７８に支えられたアーム７９は両端を
ピンヒンジ７５ａ、７５ｂで支持しているクランクジョ
イント７６によって蓋８２を密閉する方向に移動して行
き、最終的に蓋８２が完全に密閉される。スリーブヒン
ジ７８の機構を説明すると、スリーブヒンジの外側中心
がピンヒンジで支持されると共にスリーブの内側にアー
ム７９を保持しながらアーム７９をスライド移動させる
ことが出来るようになっている。尚この時アーム７９は
アーム７９と蓋８２との繋ぎ部においてスロットカム８
０を有するが、該スロットカムは該スロットがロックピ
ン８１にガイドされて蓋８２を充填ボックス８３の所望
の位置に間違いなく誘導する為の工夫である。つまり、
前記蓋が開放された状態から閉じた状態にされる場合に
ポジショニングとして有効に働く機構である。このよう
にして、充填ノズルが充填ボックスによって密閉された
後、充填ノズルの洗浄が始まる。

【００３１】第一の洗浄方法として、前記充填時の動作
説明の中で述べたように、吸込弁１９及び吐出弁４０を
強制的に開放するために前記タンク１１の上部に弁開放
用駆動置２７が配設され、該弁開放用駆動装置２７はタ
ンク１１の上壁を貫通して下方に延びる心棒２９を備え
る。したがって、前記弁開放用駆動装置２７によって心
棒２９を下降させることにより、吸込弁１９及び吐出弁
４０を同時に開放する。

【００３２】一方、前記タンク１１の上壁を貫通させ
て、洗浄液又は殺菌用蒸気を導入するための配管５３が
配設され、該配管５３の下端から必要に応じてタンク１
１内に洗浄液又は殺菌用蒸気が噴射される。さらに、図
２に示すように充填ノズルを囲んでいる洗浄ボックスが
蓋によって密封されるように配設され、洗浄ボックスに
は排出管が設けられている。従って、配管５３、タンク
１１、充填ノズル６１、洗浄液出口８５が連通するため
に、洗浄液又は殺菌用蒸気が前記連通した経路を流れる
ことにより、配管内が洗浄されると共に、前記充填ノズ
ルが洗浄される。勿論洗浄液出口８５から出た洗浄液は
別途集められ自動循環洗浄されるが図示しない。

【００３３】尚、前記充填機が稼動中に内容液を紙容器
に充填する過程で詳しく説明した内容液の流路と全く同
じ通常の流路を使用して洗浄する第二の洗浄方法もあ
る。この場合でも充填ノズルと充填ボックスとの関連に
おける洗浄状態は第一の洗浄方法と全く同様である。前
記第一の洗浄方法と第二の洗浄方法は充填時の状況に応
じて使い分けされる。

【００３４】更に、例えば緊急メンテナンスや調整の為
に充填機が一時停止する時に、前記の洗浄ボックスを蓋
で密封すること（洗浄はしないが）により少しでも充填
ノズルが周辺空気に接触するのを防止することが出来
る。

【００３５】尚、本発明は前記実施の形態に限定される
ものでなく、本発明の主旨にもとずいて種々変化させる
ことが可能であり、それらを本発明の範囲から排除する
ものではない。

【００３６】

【発明の効果】充填機の休止時に充填ノズルが遠隔操作
で自動洗浄でき、あるいは充填機の一時停止時の充填ノ
ズルの遠隔操作による密閉保護が出来るので、充填ノズ
ルが清潔に常時保たれるので雑菌混入がなく残液も残存
しないので果汁等の内溶液の味，香気，栄養成分等を確
実に保持できる。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における充填ボックス及び
蓋の関係と、蓋を開閉する機構を示す側面図。

【図２】本発明の実施の形態における充填時および洗浄
時における図面であって、洗浄ボックスと蓋の関係およ
び充填ボックス内の洗浄液の流れを示す断面図。

【図３】本発明の実施の形態における計量装置の断面
図。

【図４】本発明の実施の形態における計量装置の吸込モ
ード及び送出モードの状態を示す断面図。

【図５】本発明の実施の形態における紙容器充填機の工
程側面図。

【図６】本発明の実施の形態における充填ボックスの蓋
が開放した状態を示す側面図。

【図７】本発明の実施の形態における充填ボックスの蓋
が密閉した状態を示す側面図。

【図８】本発明の実施の形態における充填後の紙容器斜
視図。。

【符号の説明】

１ 紙容器 ３ 充填ノズル ４ 液面 ６ 内溶液 ７ ヘッドスペース １０ 充填口 ７１ シリンダー ７２ シリンダーロッド ７３ ピンヒンジ ７５ａ ピンヒンジ ７５ｂ ピンヒンジ ７７ ピンヒンジ ７４ クランク ７６ クランクジョイント ７８ スリーブヒンジ ７９ アーム ８０ スロットカム ８１ ロックピン ８２ 蓋 ８３ 洗浄ボックス ８４ ノズル接続管 ８５ 洗浄液出口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紙容器のボトム部を充填機上で成形し、内
   溶液を充填し、次いで該紙容器のトップ部を封止する成
   形、充填、封止の各ステーションが順次設けられるとと
   もに、前記充填ステーションにおいては前記紙容器に内
   溶液を充填するための充填ノズルが蓋付きの洗浄ボック
   スに囲まれ、洗浄液によって前記洗浄ボックス内で前記
   洗浄ノズルを循環洗浄することができることを特徴とす
   る紙容器用充填機。
2. 【請求項２】前記の蓋は遠隔操作によって開閉され、充
   填中は前記蓋が開き、充填機休止時には前記蓋を閉めて
   前記洗浄ボックスを密閉することが出来ることを特徴と
   する前記請求項１に記載の紙容器用充填機。
3. 【請求項３】前記洗浄ボックスには排出管が配設される
   ことにより、前記充填ノズルと前記排出管を通じて、洗
   浄液が前記洗浄ボックス内を流入および流出して前記洗
   浄ノズルを自動循環洗浄することができることを特徴と
   する前記請求項１に記載の紙容器用充填機。