JP2003205911A - 液体充填装置の充填ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】適切な流量を確保しつつ整流することができ、
さらに液垂れを効果的に防止し得る液体充填装置の充填
ノズルを提供する。 【解決手段】中空のノズル本体１０内に、液体を流れを
整流する所定長さの複数の流路２１を備えた整流板２０
と、充填停止時に多数の孔３３に液体を保持して液垂れ
を防止する液垂れ防止部材３０と、を直列に配置したこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば飲料用液
体を容器に充填する液体充填装置に関し、特に注出部に
設けられる充填ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の液体充填装置にあって
は、注出口から直接液体が注出されると、圧力が急激に
開放されるので、吐出される液体の流れが乱れ、容器内
に充填された液体が泡立ってしまうので、従来から液体
の流れを整流すると共に充填停止時の液垂れを防止する
充填ノズルが装着されている。従来の充填ノズルとして
は、たとえば、ノズル本体内に複数枚のメッシュ部材を
所定間隔を隔てて挿入し、充填圧を段階的に降下させて
圧力勾配を緩やかにし、吐出時の流れがなるべく乱れの
無い層流となるように制御していた。また、充填後の残
留液体は、液体の表面張力によってメッシュ部材の網目
に保持し、液垂れの発生を防止してていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
充填ノズルの場合には、網目を細かくすることにより流
れの勢いを止めていたので、メッシュ部材が目詰まりし
やすいという問題があった。目詰まりが生じると充填速
度が低下するので、定期的に洗浄，交換する必要がある
が、その間ラインを止める必要があり、生産性低下を招
いてしまう。メッシュ部材の目を粗くすると目詰まりが
生じる時間を長くできるが、粗くすると十分に圧力を低
下させることができず、整流効果が悪くなるという問題
がある。

【０００４】一方、従来からメッシュ部材を用いずに、
所定の流路長さを有する複数の流路を備えた整流板を用
いた充填ノズルも知られているが（特開昭６３−１９１
７９７号公報参照）、整流板を用いたものでは液垂れを
防止することが困難であり、従来は流路長さを長くして
対応していた。しかし、あまり長くすると、流路抵抗が
高くなりすぎ、十分な流量が確保できず、充填に時間が
かかりすぎるという問題がある。また、流路の孔径を小
さくすることが考えられるが、孔径を小さくするにも加
工上限界がある。

【０００５】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、
適切な流量を確保しつつ整流することができ、さらに液
垂れを効果的に防止し得る液体充填装置の充填ノズルを
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、液体充填装置の液体注出部に設けられ所
定の充填圧で注出される液体の流れを整流すると共に充
填停止時の液垂れを防止する充填ノズルにおいて、中空
のノズル本体内に、液体の流れを整流する所定長さの複
数の流路を備えた整流板と、充填停止時に多数の孔に液
体を保持して液垂れを防止する液垂れ防止部材と、を直
列に配置したことを特徴とする。流路は、充填停止時に
おける液垂れを許容する大きさに設定されていることを
特徴とする。

【０００７】整流板の開口率は液垂れ防止部材の開口率
よりも大きいことが好ましい。また、整流板の流路の孔
径は液体垂れ防止部材の孔径よりも大きいことが好適で
ある。複数の整流板は、所定間隔を隔てて配置されてい
ることが効果的である。また、整流板を挟んで複数の液
垂れ防止部材が複数配置される構成としてもよいし、整
流板と液垂れ防止部材とを所定間隔を隔てて配置する構
成としてもよい。間隔を設ける場合には、整流板に間隔
保持部材を一体的に設けることが好ましい。

【０００８】整流板の複数の流路はノズル本体の通路断
面に均一に配置されていることが好ましい。また、整流
板の厚みは１〜２０ｍｍ、穴径は０．５〜２．０ｍｍ程
度とすることが好適である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図４は、本発明の実施の形態に係
る充填ノズルが適用される液体充填装置を示している。
まず、液体充填装置について簡単に説明すると、この液
体充填装置１００は、充填通路１０１を構成する内筒１
１０内に配置された内部移動体１５０を、内筒１１０外
部から非接触で駆動して充填通路１０１を開閉する構成
となっている。すなわち、内筒１１０と、内筒１１０の
外周に組みつけられる外筒１３０と、内筒１１０外周と
外筒１３０内周間に形成される環状空室１４０と、この
環状空室１４０内に移動自在に挿入され内部移動体１５
０と内筒１１０の壁を隔てて配置される外部移動体１６
０と、内部移動体１５０と外部移動体１６０とを磁気的
に結合するための磁石１７１，１７２と、を備えてお
り、外部移動体１６０をエア圧で駆動することにより、
内部移動体１５０に設けられた弁体部１５１を内筒１１
０内壁に形成された弁座１１１に接離させて充填通路１
０１を開閉し、容器に所定量ずつ液体を供給するように
なっている。

【００１０】図示例では、外部移動体１６０は、ばね部
材１８０によって内部移動体１５０の閉弁方向に付勢さ
れ、環状空室１４０内に供給される空気圧によってばね
部材１８０のばね力に抗して駆動される。この外部移動
体１６０の移動に同期して内部移動体１５０が開弁方向
に移動する構成となっている。内筒１１０上端の供給口
１０２には所定圧の液体を供給する供給配管１９０が接
続され、内筒１１０下端の注出部には、所定の充填圧で
注出される液体の流れを整流すると共に充填停止時の液
垂れを防止する充填ノズル１が取り付けられている。充
填ノズル１は、中空のノズル本体１０内に、液体を流れ
を整流する所定長さの複数の流路２１を備えた整流板２
０と、充填停止時に孔としての網目に液体を保持して液
垂れを防止する液垂れ防止部材としてのメッシュ部材３
０とを直列に配置した構成となっている。

【００１１】ノズル本体１０は、保持筒４０内に軸方向
に所定量だけ移動自在に保持され、保持筒４０を介して
内筒１１０に取り付けられている。ノズル本体１０の先
端部１１は保持筒４０の先端から出没自在となってお
り、内筒１１０の先端とノズル本体１０間には、ノズル
本体１０を保持筒４０から突出させる方向に付勢するス
プリング５０が挿入されている。保持筒４０の上端部内
周には雌ねじが切られており、この雌ねじが内筒１１０
の下端部外周に形成された雄ねじにねじ込み固定され
る。また、外筒１３０の先端には、前記保持筒４０外周
を所定間隔を隔てて覆うカバー部１３１が延長されてい
る。このカバー部１３１の先端が保持筒４０よりも下方
に突出しており、保持筒４０から突出するノズル本体１
０の先端とほぼ同一位置となる。そして、洗浄時には外
筒１３０のカバー部１３１先端開口部が栓体１３２によ
って閉塞される。

【００１２】次に、本発明の充填ノズル１について、図
１乃至図３を参照して詳細に説明する。ノズル本体１０
は円筒形状で、外周中途部には環状凸部１２が突出して
おり、この環状凸部１２の一方の端面が内筒１１０の先
端と対向しており、この対向面間にスプリング５０が介
装されている。また、環状凸部１２の他方の端面は保持
筒４０の先端に設けられた内向きのストッパ４２に当接
して保持筒４０からの抜け止めが図られている。整流板
２０とメッシュ部材３０は、２枚の整流板２０，２０と
１枚のメッシュ部材３０を組み合わせた構成で、２枚の
整流板２０，２０が所定間隔を隔てて配置されている。
整流板２０，２０は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すよう
に、扁平な円柱形状で、外周円筒面がガイド面となり、
ノズル本体１０の内周壁面に摺動自在に接触している。
流路２１は、整流板２０を貫通する円形の貫通穴で、整
流板２０の中心軸線と平行に形成されている。

【００１３】この整流板２０，２０には間隔保持部材と
してのスペーサ部２２が一体的に設けられている。スペ
ーサ部２２は、整流板２０の外径端部に沿って円弧状に
複数設けたもので、スペーサ部２２の外側面は、整流板
２０の外周面と連続する円弧面となっており、図示例で
は４箇所に部分的に設けられている。整流板２０の複数
の流路はノズル本体１０の通路断面に均一に配置されて
いる。この実施の形態では、流路２１は、所定の間隔で
描かれた複数の同心円上に環状列状に配置されており、
各同心円上に配列された流路２１間の円周方向の間隔
は、隣り合う同心円上に配置された流路２１間の半径方
向の間隔とほぼ等しく設定されている。なお、図１およ
び後述する図５では、整流板２０の流路２１は省略して
記載している。

【００１４】一方、メッシュ部材３０は、図３（Ｃ），
（Ｄ）に示すように、多数本の縦線３１と横線３２を交
差させたスクリーン構成となっており、整流板２０の流
路２１の穴２１の面積はメッシュ部材３０の網目３３の
目開き部の面積よりも大きくなっている。また、整流板
２０の開口率はメッシュ部材３０の開口率よりも大きく
設定されている。整流板２０の開口率は、整流板２０の
面積に対する整流板２０の各流路２１の通過断面積ｓ
（＝πａ^２／４）の総和（ｎ×ｓ）の比率である。ま
た、メッシュ部材３０の開口率は、メッシュ部材の面積
に対する網目３３の開口面積の総和の比率である。整流
板２０の厚み（流路の長さ）は１〜２０ｍｍ、好ましく
は１〜１０ｍｍ程度に設定される。また、穴径ａは、
０．５〜２ｍｍ程度、好ましくは０．８〜１．５ｍｍ程
度に設定される。

【００１５】［他の実施の形態］上記実施の形態では、
間隔保持部材としてのスペーサ部２２を整流板２０に一
体的に設けているが、図５（Ｂ）に示すように、別体の
リング状に成形したスペーサ４０を用いてもよい。ま
た、上記実施の形態では、２枚の整流板と１枚のメッシ
ュ部材３０は、メッシュ部材３０を出口側に配置してい
るが、入口側に配置してもよいし、２枚の整流板の中間
に配置してもよい。また、メッシュ部材と整流板の間は
密接していてもよいし、間隔を開けてもよい。整流板の
数は２枚でなく、３枚以上としてもよいし、１枚として
もよい。また、整流板２０とメッシュ部材３０の組み合
わせは、図５（Ａ）に示すように、整流板２０を挟んで
２枚のメッシュ部材３０，３０との組み合わせとしても
よい。その場合、メッシュ部材３０の数は３枚以上とし
てもよい。また、上記実施の形態では、液垂れ防止部材
としてメッシュ部材３０を用いた場合を示したが、薄板
に多数の微細孔を設けた多孔板を用いてもよく、要する
に表面張力によって多数の孔に液体を保持する構成であ
ればよい。

【００１６】

【実施例】図６は、本発明の整流板２枚とメッシュ部材
１枚の組み合わせたサンプル１と、整流板１枚，メッシ
ュ部材２枚の組み合わせたサンプル２についての試験結
果である。比較例としてメッシュ部材を６枚使った現行
製品を用いた。現行製品は充填目標時間を９秒に設定し
ている。充填液としてはお茶を使用した。サンプル１，
２の整流板は、いずれも、直径がφ１８．３、板厚が４
ｍｍ、穴径がφ１．２ｍｍ、穴数が９１、開口率が３
９．１％のものを用いた。穴の配置は、同心円上に環状
に均等配列している。図示例では等間隔で描いた複数の
同心円上に、穴が均等に等配されている。

【００１７】また、サンプル１，２のメッシュ部材とし
ては＃６０のもの、縦線、横線の線径ｄが０．１９ｍ
ｍ、目開きｗが２３３μｍ、開口率は３０．０％のもの
を用いた。現行のメッシュ部材は＃８０のものが用いら
れ、縦線、横線の線径ｄが０．１４ｍｍ、目開きｗが１
７７μｍ、開口率は３１．４％のものを用いた。試験は
泡立ちが無く充填できる充填時間を測定したもので、タ
ンク圧力（充填圧力）を段階的に変化させ、それぞれの
圧力について各５回ずつ充填時間を測定し、その平均値
をとっている。試験結果としては、最短の充填時間がポ
イントで、最短の充填時間が目標充填時間に近いと、タ
ンク圧の変動によって充填時間が目標充填時間より長く
なる可能性が高くなる。充填ラインでは、充填時間が定
まっており、充填時間が長くかかるということは、充填
量が少なくなってしまうことになる。タンク圧を低くす
れば泡立ちが生じないが、時間がかかりすぎて無意味な
ので、試験は充填目標時間（９秒）を勘案して充填時間
が約９．３秒程度までとした。

【００１８】その結果、２枚のメッシュ部材と１枚の整
流板の組み合わせのサンプル１は、タンク圧が約０．３
６［ｋｇｆ／ｃｍ２］で充填した場合の充填時間が最短
で、約８．４５秒程度である。充填圧をこれ以上高くす
ると、充填時間はさらに短くなるが、泡立ちが生じる。
１枚のメッシュ部材と２枚の整流板の組み合わせのサン
プル２では、約０．３１［ｋｇｆ／ｃｍ２］で充填した
場合の充填時間が最短で、約８．７４秒程度であった。
現行製品は、タンク圧が約０．５１［ｋｇｆ／ｃｍ２］
で充填した場合の充填時間が最短で、約８．６５秒程度
である。この結果、本発明品の場合、いずれも、現行製
品に比べて低いタンク圧力で同等の充填時間を達成でき
た。特に、整流板２枚，メッシュ部材１枚の組み合わせ
のサンプル１は、現行製品よりも最短の充填時間が短く
有利である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本請求項１に係る
発明は、中空のノズル本体内に、液体を流れを整流する
所定長さの複数の流路を備えた整流板と、充填停止時に
多数の孔に液体を保持して液垂れを防止する液垂れ防止
部材と、を直列に配置し、整流機能と液垂れ防止機能を
分離したので、従来のようにメッシュ部材を多段に配置
することなく、整流板の流路抵抗によって効果的に整流
することができ、また、整流板の流路をいたずらに長く
して流量を犠牲にすることなく、十分な流量を確保しつ
つ液垂れ防止部材によって液垂れを確実に防止すること
ができる。

【００２０】請求項２に記載の発明は、整流板の流路
は、充填停止時における液垂れを許容する大きさに設定
したので、流路は整流に必要な程度の長さおよび孔径に
設定すればよく、流量を大きくして充填時間の短縮を図
ることができる。請求項３に記載の発明は、整流板の開
口率を液垂れ防止部材の開口率よりも大きくしたので、
従来のメッシュ部材の多段配置に比べて大きな流量を確
保できる。請求項４に記載の発明は、整流板の流路の孔
径は液体垂れ防止部材の孔径よりも大きくなっているの
で、やはり流量を大きくできる。

【００２１】請求項５に記載の発明は、複数の整流板が
所定間隔を隔てて配置されているので、段階的に圧力が
降下し、整流板間の圧力勾配を小さくなって、整流効果
を高めることができる。請求項６に記載の発明は、整流
板を挟んで複数の液垂れ防止部材が複数配置されている
ので、従来のメッシュ部材のみの多段配置に比べて少な
い数の液垂れ防止部材ですみ、長寿命化を図ることがで
きる。請求項７に記載の発明は、整流板と液垂れ防止部
材とが所定間隔を隔てて配置されているので、段階的に
圧力が降下し、圧力勾配が小さくなって整流効果を高め
ることができる。

【００２２】請求項８に記載の発明は、整流板には間隔
保持部材が一体的に設けられているので、整流板の安定
性が高まる。請求項９に記載の発明は、整流板の複数の
流路はノズル本体の通路断面に均一に配置されているの
で、全体的に均一に整流することができる。請求項１０
に記載の発明は、整流板の厚みは１〜２０ｍｍ、穴径を
０．５〜２ｍｍ程度としたことにより、より効果的に整
流効果および液垂れ防止効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の液体充填装置の充填ノズルの分
解斜視図である。

【図２】図２は図１の充填ノズルの断面図である。

【図３】図３（Ａ）は図１の充填ノズルの整流板の裏面
図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の半断面正面図、同図
（Ｃ）は図１の充填ノズルのメッシュ部材の平面図、同
図（Ｄ）は同図（Ｃ）のメッシュ部材の網目の部分拡大
図である。

【図４】図４は本発明の充填ノズルが適用される液体充
填装置の断面図である。

【図５】図５（Ａ），（Ｂ）は本発明の他の実施の形態
に係る充填ノズルの整流板とメッシュ部材の配置関係を
示す分解斜視図である。

【図６】本発明の試験結果を示すもので、充填時間とタ
ンク圧力との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 充填ノズル、１０ ノズル本体、 ２０ 整流板、 ２１、流路、２２ スペーサ部 ３０ メッシュ部材（液垂れ防止部材）、 ３１，３２ 縦線，横線、３３ 網目

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩下 健 神奈川県横浜市鶴見区下野谷町１−８ 東 洋製罐株式会社鶴見分室内 Ｆターム(参考） 3E055 AA01 CB08 CB10 EA05 3E079 BB01 BB02 DD02 DD35 EE02 EE13

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体充填装置の液体注出部に設けられ所定
   の充填圧で注出される液体の流れを整流すると共に充填
   停止時の液垂れを防止する充填ノズルにおいて、 中空のノズル本体内に、液体の流れを整流する所定長さ
   の複数の流路を備えた整流板と、充填停止時に多数の孔
   に液体を保持して液垂れを防止する液垂れ防止部材と、
   を直列に配置したことを特徴とする液体充填装置の充填
   ノズル。
2. 【請求項２】流路は、充填停止時における液垂れを許容
   する大きさに設定されている請求項１に記載の液体充填
   装置の充填ノズル。
3. 【請求項３】整流板の開口率は液垂れ防止部材の開口率
   よりも大きい請求項２に記載の液体充填装置の充填ノズ
   ル。
4. 【請求項４】整流板の流路の孔径は液体垂れ防止部材の
   孔径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれかの項に記載の液体充填装置の充填ノズル。
5. 【請求項５】複数の整流板が所定間隔を隔てて配置され
   ている請求項１乃至４のいずれかの項に記載の液体充填
   装置の充填ノズル。
6. 【請求項６】整流板を挟んで複数の液垂れ防止部材が複
   数配置されている請求項１乃至４のいずれかの項に記載
   の液体充填装置の充填ノズル。
7. 【請求項７】整流板と液垂れ防止部材とが所定間隔を隔
   てて配置されている請求項１乃至６のいずれかの項に記
   載の液体充填装置の充填ノズル。
8. 【請求項８】整流板には間隔保持部材が一体的に設けら
   れている請求項５または７に記載の液体充填装置の充填
   ノズル。
9. 【請求項９】整流板の複数の流路はノズル本体の通路断
   面に均一に配置されている請求項１乃至８のいずれかの
   項に記載の液体充填装置の充填ノズル。
10. 【請求項１０】整流板の厚みは１〜２０ｍｍ、流路の孔
    径は０．５〜２．０ｍｍ程度としたことを特徴とする請
    求項１乃至９のいずれかの項に記載の液体充填装置の充
    填ノズル。