JP2004217215A

JP2004217215A - 充填ノズルおよびこれを備えた充填装置ならびに製袋充填装置

Info

Publication number: JP2004217215A
Application number: JP2003003050A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Matsui; 弘行松井; Katsuyuki Tsuchiya; 勝幸土屋; Takatoshi Sato; 考勇佐藤
Original assignee: Fujimori Kogyo Co Ltd
Current assignee: Fujimori Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: JP4350384B2

Abstract

【課題】供給装置から充填ノズルへの液状物の供給が停止した後における吐出口からの液状物の液だれを、効果的に防止可能であって、効率的に充填作業の行える充填ノズルを提供する。
【解決手段】管状のノズル本体４１と、該ノズル本体４１の一端４１ａに連続して形成された管状の吐出部４２とを備え、該吐出部４２の先端４２ａから液状物を吐出する充填ノズル４０であって、前記吐出部４２の内径のうち少なくとも前記先端４２ａの内径Ｄ_１は、前記一端４１ａの内径ｄ_１より大きく形成されている充填ノズル４０である。この充填ノズル４０によれば所定量を精度よく充填でき、また、これを備えた製袋充填装置によれば、充填ノズル４０からの液だれに起因するシール不良も発生しない。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製袋充填装置などに備えられ、液状物を袋などに吐出し充填する充填ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インスタント食品などには、醤油、ソースなどの調味料が、フィルムから形成された袋内に密封充填されて添付されていることがある。また、液体風邪薬などの医薬品、化粧水、乳液などの化粧品、シャンプー、リンスなどのトイレタリー製品も、同様の袋に密封充填され、携帯しやすく形成されているものがある。
このように液状物が充填された袋の製造には、通常、フィルムを袋状に形成するとともに袋内へ液状物を充填する製袋充填装置が使用されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
製袋充填装置としては、例えば、幅方向に２つ折りされたフィルムの閉じていない側の幅方向の端部（すなわち、遊端部）をシールして（以下、縦シールという場合もある。）筒状フィルムとする縦シール装置と、得られた筒状フィルムをその幅方向にわたってシールする（以下、横シールという場合もある。）横シール装置とを備え、さらに、縦シール装置で筒状とされ、横シール装置で袋の底部となる部分が形成された有底の筒状フィルムに、液状物を吐出し充填する充填ノズルとを備えたものがある。このような充填ノズルには、通常、充填ノズルから１つの袋に充填される液状物の量が所定の一定量となるように、液状物の量を計測して充填ノズルに間欠的に供給する供給装置が備えられている。
このような製袋充填装置によれば、液状物が所定量だけ密封充填された袋の連続体を製造することができ、各袋を切り離すことにより、それぞれに液状物が密封充填された袋が得られる。
【０００４】
ところが、このような製袋充填装置では、供給装置から充填ノズルへ液状物の供給が停止した後でも、その液状物の吐出慣性や、充填ノズルの吐出口付近に留まった液状物の表面張力よりもその重力が上回ることなどにより、吐出口から液状物が垂れ落ちて、袋内に入ってしまう場合があった。このように、いわゆる液だれが発生すると、各袋の内容量に誤差が生じ、製品の均一性が失われるという問題があった。
【０００５】
また、特に図７に示すように、フィルム７２が充填ノズル７１の外周面７１ａに沿うように筒状に形成され、下方へ送られ、横シール装置を構成する２つのシール部材７３の方へと送られる形態、すなわち、充填ノズル７１がフィルムガイドとしても作用する形態の装置では、充填ノズル７１の外周面７１ａとフィルム７２の内面７２ａとが接するため、吐出口７１ｂ付近に留まった液状物７４がフィルム７２の内面７２ａに接してこれに付着することがあり、横シール時にこの液滴を咬み込んで溶着がなされ、シール不良が発生する場合もあった。
そのため、充填ノズル７１の先端形状の改良や、充填ノズル７１に吸引装置を備えて吐出口７１ｂ付近に留まった液状物を吸引除去する方法（サックバック方式）などが検討されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１９４２３７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、充填ノズルの形状は種々検討されているものの、液だれを完全に防止できる形状は未だ見出されていない。
また、充填ノズルに吸引装置を備えて残留した液状物を吸引除去する方法でも液だれを完全に抑制することはできず、しかも、このような方法では、液状物の吐出と吸引とを交互に行う必要があるため、吐出を繰り返し行う場合には充填作業の効率が悪く、生産性が低下してしまうという問題もあった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、供給装置から充填ノズルへの液状物の供給が停止した後における吐出口からの液状物の液だれを、効果的に防止可能であって、効率的に充填作業の行える充填ノズルおよびこれを備えた充填装置ならびに製袋充填装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の充填ノズルは、管状のノズル本体と、該ノズル本体の一端に連続して形成された管状の吐出部とを備え、該吐出部の先端から液状物を吐出する充填ノズルであって、前記吐出口の少なくとも先端の内径は、前記ノズル本体の一端の内径より大きく形成されていることを特徴とする。
前記吐出部は、その内径が前記一端の内径と同じ一定の大きさである平行部と、該平行部に連続して形成され、その内径が該平行部の側から前記先端にむけて漸次大きく形成されたテーパ部とからなることが好ましい。
または、前記吐出部は、その内径が前記一端の側から前記先端にむけて、漸次大きく形成されていることが好ましい。
または、前記吐出部は、その内径が一定の大きさで形成されていることが好ましい。
前記吐出部は、その外径が前記ノズル本体の外径よりも小さく形成されていることが好ましい。
本発明の充填装置は、前記いずれかに記載の充填ノズルを備えていることを特徴とする。
本発明の製袋充填装置は、フィルムを袋状に形成する製袋装置と、該製袋装置で形成される袋に液状物を充填する充填ノズルとを備え、該充填ノズルが前記いずれかの充填ノズルであることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の充填ノズルについて、この充填ノズルを備えた製袋充填装置の一実施形態を例に挙げて詳細に説明する。
図１は本実施形態例の製袋充填装置１０の構成を概略的に示すものであって、この製袋充填装置１０は、フィルム１１ａを幅方向に２つ折りの状態にガイドするガイド手段２０と、２つ折りの状態で供給されたフィルム１１ａを袋状に形成する製袋装置３０と、この製袋装置３０で形成された袋内に液体、粘稠な液体、スラリーなどの液状物を充填する充填ノズル４０を具備している。また、この製袋充填装置１０の具備する製袋装置３０は、２つ折りされたフィルム１１ａの幅方向の端部１１ｂをシールして筒状とする図２に示すような縦シール手段３１と、この縦シール手段３１により形成された筒状フィルム１１ｃを幅方向にわたって一定の間隔でシールする横シール手段３２とを具備して構成されている。
【００１１】
この例の製袋充填装置１０が備えているガイド手段２０は、図２にも示すように、円形の成形穴２１が形成された板状体からなり、充填ノズル４０はこの成形穴２１を挿通して設けられている。そして図示略のフィルムロールから供給されたフィルム１１ａは、この成形穴２１と充填ノズル４０の外周面４０ａとの間に挿通、ガイドされ、成形穴２１の縁に形成された案内爪２２により幅方向の両端部１１ｂ同士が合わせられる。ついで、この合わせられた両端部１１ｂが縦シール手段３１における２つの対向する縦シール部材３１ａのシール面３１ｂ間に挟持され、シールされることにより、フィルム１１ａが筒状に形成されるようになっている。つまり、この例において充填ノズル４０は、液状物を吐出し、充填するとともに、その外周面４０ａが、フィルム１１ａのガイドとしても作用するようになっている。
【００１２】
横シール手段３２は、２つの対向する横シール部材３２ａを具備して構成されている。この２つの横シール部材３２ａは、図１中矢印で示したように、フィルム１１ａの流れに略平行方向（図中上下方向）とフィルム１１ａの流れに略垂直方向（図中左右方向）に移動するボックスモーションが可能なものである。
すなわち、横シール手段３２は、縦シール手段３１によって形成された筒状フィルム１１ｃの幅方向を２つの横シール部材３２ａのシール面間で挟持し、挟持したままの状態でフィルム１１ａとともに一定の距離（得られる袋体の長さに相当）を下降して筒状フィルム１１ｃを横シールし、ついで、筒状フィルム１１ｃを放して上昇して、元の位置に戻る。このように筒状フィルム１１ｃを挟みながらの下降と、筒状フィルム１１ｃを放した状態での上昇とを繰り返すことにより、筒状フィルム１１ｃに一定の間隔で底部１１ｄを設け、袋状に形成できるようになっている。
【００１３】
なお、この製袋装置３０においては、縦シール部材３１ａのシール面３１ｂを含む面と横シール部材３２ａのシール面を含む面とが、略９０°をなすように、縦シール部材３１と横シール部材３２とが配置されている。
また、この例の縦シール部材３１ａおよび横シール部材３２ａは、例えば、ヒータなどの加熱手段を内蔵し、フィルム１１ａをヒートシール可能なブロック体、あるいは、超音波発生手段を内蔵し、超音波溶着が可能なブロック体などである。
【００１４】
充填ノズル４０は、液状物を所定の一定量で間欠的に吐出可能なものであって、一定の液状物量を計測して充填ノズル４０に供給する図示略の供給装置を備えている。供給装置は、各種ポンプ方式および圧送方式などにより、充填ノズル４０への液状物の供給と、供給の停止とを瞬時に行えるものである。
このような充填ノズル４０が、横シール部材３２ａに挟持され下降している有底の筒状フィルム１１ｅおよび／または横シール部材３２ａに挟持されて下降した後停止している有底の筒状フィルム１１ｅに対して一定量の液状物を吐出し、一方、縦シール手段３１および横シール手段３２が上述の動作を繰り返すことにより、液状物が密封充填された図４（ｂ）にも示すような袋の連続体が製造でき、また、各袋を切り離すことにより、それぞれに液状物が密封充填された袋が得られる。
【００１５】
ここで、この製袋充填装置１０が具備している充填ノズル４０は、図３に示すように、一定の外径および内径で形成された円管状のノズル本体４１と、このノズル本体４１の一端４１ａに連続して形成された同じく円管状の吐出部４２とを備えたものであって、吐出部４２の先端４２ａが液状物を吐出する吐出口になっているものである。
そして、この例の充填ノズル４０の吐出部４２は、その内径がノズル本体４１の一端４１ａの内径と同じ一定の大きさとなっている平行部４３と、この平行部４３に連続して形成され、その内径が平行部４３の側から先端４２ａに向けて漸次大きく形成されたテーパ部４４とからなっていて、吐出部４２の先端４２ａの内径Ｄ_１は、ノズル本体４１における一端４１ａの内径ｄ_１よりも大きくなっている。
また、この例では、吐出部４２の外径Ｄ_２はノズル本体４１の外径ｄ_２よりも小さい一定の大きさで形成されいる。
ｄ_１／Ｄ_１の範囲は０．２〜０．９が好ましく、０．４〜０．８がより好ましい。ｄ_１／Ｄ_１の範囲はこの範囲より小さくてもかまわないが、その場合、ｄ_１が小さく吐出能力が低下したり、Ｄ_１が大きく吐出部４２が必要以上に太くなったりすることがある。また、ｄ_１／Ｄ_１がこの範囲以上になると、本発明の効果が不十分となる可能性がある。
【００１６】
具体的には、この例の充填ノズル４０における図３中の各部分の大きさは、適宜設定できるが、例えば、以下のようにして実施することが好適である。なお、Ｌ_１はテーパ部４４の長さ、Ｌ_２は吐出部４２の全長である。
Ｄ_１＝６ｍｍ，ｄ_１＝４ｍｍ，Ｄ_２＝９ｍｍ，ｄ_２＝１４ｍｍ，Ｌ_１＝１ｍｍ，Ｌ_２＝５ｍｍ
また、テーパ部４４のテーパ角度αを３０〜６０°の範囲とすると、詳しくは後述するが、このテーパ部４４が液溜まりとしてより効果的に作用する。
【００１７】
次にこの例の製袋充填装置１０を使用して、フィルム１１ａを製袋するとともに、その内部に液状物を充填する方法について説明する。
まず、図示略のフィルムロールから供給されたフィルム１１ａを、ガイド手段２０の成形穴２１と、この成形穴２１に挿通された充填ノズル４０の外周面４０ａとの間に通し、フィルム１１ａを図中下方に送る。また、この際、成形穴２１の縁に形成された案内爪２２の２つの切り欠き２３にフィルム１１ａの幅方向の両端部１１ｂを沿わせ、両端部１１ｂがこの切り欠き２３に沿って下方に送られるようにする。
このようにすると、成形穴２１、充填ノズル４０のノズル本体４１における外周面４０ａ、案内爪２２によってフィルム１１ａが良好にガイドされ、幅方向の両端部１１ｂ同士が合わせられた状態で縦シール手段３１へと送られる。
【００１８】
ついで、この合わせられた両端部１１ｂを、縦シール手段３１の２つの対向する縦シール部材３１ａのシール面３１ｂ間で挟持してシールすることにより、フィルム１１ａを筒状に形成し、図４（ａ）に示すような筒状フィルム１１ｃを形成する。図４中、斜線部は縦シールされた部分である。
ついで、この筒状フィルム１１ｃを、２つの対向する横シール部材３２ａのシール面間で挟持し、シールしつつ、そのままの状態で下降する。
そして、この下降の間や下降して停止している際に、充填ノズルに４０備えられた図示略の供給装置を作動させ、あらかじめ設定された量の液状物が充填ノズル４０の吐出部４２の先端４２ａから吐出されるように液状物を供給する。
こうして液状物が吐出された後、横シール部材３２ａは有底の筒状フィルム１１ｅから離れて元の位置まで上昇し、再び横シール部材３２ａの２つの対向するシール面間で筒状フィルム１１ｃを挟持する。
【００１９】
このような動作を繰り返し連続的に行うことにより、各袋内に液状物が密封充填された図４（ｂ）に示すようなスティック状の袋の連続体が得られる。そして、図４（ｂ）Ａ−Ａ‘で示す切断線に沿って各袋を切り離すことにより、液状物が充填された袋が得られる。なお、図４（ｂ）中、符号１１ｆはノッチであり、各袋の開口を補助するために必要に応じて形成される。
【００２０】
このような製袋充填装置１０においては、充填ノズル４０として、管状のノズル本体４１と、ノズル本体４１の一端４１ａに連続して形成された管状の吐出部４２とを有し、この吐出部４２の先端４２ａから液状物を吐出するものを備え、この充填ノズル４０は、吐出部４２の内径のうち少なくとも先端４２ａの内径Ｄ_１が、ノズル本体４１の一端４１ａの内径ｄ_１より大きく形成されている。この例では、吐出部４２が、ノズル本体４１の一端４１ａに連続して形成され、その内径がノズル本体４１の一端４１ａの内径ｄ_１と同じ一定の大きさである平行部４３と、この平行部４３に連続して形成され、その内径が平行部４３の側から先端４２ａにむけて漸次大きく形成されたテーパ部４４とからなるものが使用されている。
【００２１】
そのため、充填ノズル４０で充填される液状物がノズル本体４１から流れ出て吐出部４２の平行部４３を経てテーパ部４４に入ると、テーパ部４４の内径はノズル本体４１の内径および平行部４３の内径、すなわちｄ_１よりも徐々に大きくなるように形成されているので、その瞬間に、液状物の直径がｄ_１よりも大きく水平方向に広げられた状態となる。したがって、供給装置から充填ノズル４０への液状物の供給が停止した際に、従来の充填ノズルにおいてはその吐出口付近に残留し、その後液だれとなり落下してしまうことの多かった液滴が、このような充填ノズル４０においては、吐出部４２のテーパ部４４によってその直径が水平方向に広げられ、その重力に打ち勝つ強い表面張力で保持される。すなわち、この例では、吐出部４２におけるテーパ部４４が液溜まりとして作用して、液状物の液だれを防止する。
【００２２】
よって、このような充填ノズル４０を備えていると、液だれが発生せず、液切れが瞬時に行われるため、所定量の液状物を各袋に対して精度よく充填することができ、各袋間で内容量のばらつきのない、均一性の優れた製品を生産することが可能となる。また、横シール部材３２ａがこのような液だれを咬み込むことによるシール不良を起こすこともない。また、このような充填ノズル４０によれば、サックバック方式のように吐出と吸引とを交互に行う必要もなく瞬時に液切れを行えるので、充填作業の間隔も短くでき、液状物の吐出を繰り返し高速で生産性よく実施することができる。
具体的には、この例の充填ノズル４０によれば、吐出速度が１０００ｍｍ／ｓｅｃ．以上の高速の場合でも、液だれのない、高速な充填操作が可能となる。
【００２３】
さらに、この例のように、吐出部４２の外径Ｄ_２をノズル本体４１の外径ｄ_２よりも小さく形成することによって、図１のように充填ノズル４０の外周面４０ａに沿ってフィルム１１ａがガイドされる形態の装置においても、充填ノズル４０ａの吐出部４２の外周面はフィルム１１ａの内面と接触しにくいため、液滴がフィルム１１ａの内面に付着することをより確実に抑制でき、このような付着に起因するシール不良も発生しない。しかしながら、吐出部４２の内径のうち少なくとも先端４２ａの内径Ｄ_１が、ノズル本体４１の一端４１ａの内径ｄ_１より大きく形成されている限り、吐出部４２の外径Ｄ_２がノズル本体４１の外径ｄ_２よりも小さく形成されていなくてもよい。
【００２４】
なお、以上の説明においては、充填ノズル４０の吐出部４２が、内径が一定の平行部４３と、先端にむけてその内径が漸次大きく形成されているテーパ部４４とからなるものを例示したが、吐出部４２の内径のうち、少なくとも先端４２ａの内径がノズル本体４１の一端４１ａの内径よりも大きく形成されていて、吐出部４２の少なくとも一部が液溜まりとして作用する形状のものであれば、平行部４３とテーパ部４４とを備えた形状に限定されず、液状物の粘度などの性状に応じて適宜設定できる。
【００２５】
例えば、図５に示すように、吐出部４２が平行部を有さず、その内径がノズル本体４１の一端４１ａの側から先端４２ａにむけて漸次大きく形成された形状のものや、図６に示すように、吐出部４２がテーパ部を有さず、その内径がノズル本体４１の一端４１ａの内径よりも大きな一定の大きさで形成されたものであってもよい。
このように図５および図６に示すような形状の充填ノズル４０においても、ノズル本体４１からの液状物が吐出部４２においてその直径が広げられるようになっているので、図３の例の充填ノズル４０の場合と同様に瞬時の液切れが可能となり、液だれが発生しない。なお、図５の場合、テーパ部分の角度αを３０〜６０°の範囲とすると、この部分が液溜まりとしてより効果的に作用し、図６の場合でも、ノズル本体４１の一端４１ａの縁部内端から吐出部４２の先端の縁部内端にかけてテーパ部分が存在するものと仮定して、仮想テーパ部分の角度が３０〜９０°となる長さに吐出部４２を設定することで、これら吐出部４２が液溜まりとしてより効果的に作用する。
また、液溜まりとして作用する部分、すなわち、図３の充填ノズル４０におけるテーパ部４４や、図５および図６の充填ノズル４０における吐出部４２の内周面が、鏡面研磨され平滑化処理されていると、液滴をより強く保持し、液溜まりとして一層効果的に作用する。
【００２６】
なお、以上の説明においては、充填ノズル４０が、フィルム１１ａを製袋する機能を備えた製袋充填装置１０に設けられている形態を例示したが、製袋機能を有さない形態の充填装置に設けられていてもよく、特に制限はない。
さらに、この充填ノズル４０により充填されるものについても、液体、粘稠な液体、スラリーなどの液状物であれば、醤油、ソースなどの各種調味料、液体風邪薬などの医薬品、化粧水、乳液などの化粧品、シャンプー、リンスなどのトイレタリー製品などあらゆる種類のものに適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の充填ノズルは、管状のノズル本体と、該ノズル本体の一端に連続して形成された管状の吐出部とを備え、該吐出部の先端から液状物を吐出する充填ノズルであって、前記吐出部の内径のうち少なくとも前記先端の内径は、前記一端の内径より大きく形成されている。したがって、吐出部が液溜まりとして作用して、充填ノズルに液状物が供給された後における液だれを効果的に防止できる。よって、この充填ノズルによれば、所定の量に精度よく、かつ効率的に、液状物を充填できる。また、本発明の充填ノズルを備えた製袋充填装置によれば、充填ノズルからの液だれに起因するシール不良も発生しないので、製袋充填作業を安定に行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の充填ノズルを具備した製袋充填装置の一例を示す正面図である。
【図２】図１の製袋充填装置が具備するガイド手段および縦シール手段の斜視図である。
【図３】図１の製袋充填装置の具備する充填ノズルを示す縦断面図である。
【図４】（ａ）図１の製袋充填装置の縦シール手段で形成された筒状フィルムの斜視図と、（ｂ）図１の製袋充填装置で形成された袋の連続体の斜視図である。
【図５】本発明の充填ノズルの他の一形態を示す縦断面図である。
【図６】本発明の充填ノズルのさらに他の一形態を示す縦断面図である。
【図７】従来の充填ノズルを使用して、フィルムから形成される袋内に液状物を充填する様子を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０製袋充填装置
４１ノズル本体
４１ａノズル本体の一端
４２吐出部
４２ａ吐出部の先端
４０充填ノズル
４３平行部
４４テーパ部

Claims

管状のノズル本体と、該ノズル本体の一端に連続して形成された管状の吐出部とを備え、該吐出部の先端から液状物を吐出する充填ノズルであって、
前記吐出部の少なくとも先端の内径は、前記ノズル本体の一端の内径より大きく形成されていることを特徴とする充填ノズル。
前記吐出部は、その内径が前記一端の内径と同じ一定の大きさである平行部と、該平行部に連続して形成され、その内径が該平行部の側から前記先端にむけて漸次大きく形成されたテーパ部とからなることを特徴とする請求項１に記載の充填ノズル。
前記吐出部は、その内径が前記一端の側から前記先端にむけて、漸次大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の充填ノズル。
前記吐出部は、その内径が一定の大きさで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の充填ノズル。
前記吐出部は、その外径が前記ノズル本体の外径よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の充填ノズル。
請求項１ないし５のいずれかに記載の充填ノズルを備えていることを特徴とする充填装置。
フィルムを袋状に形成する製袋装置と、該製袋装置で形成される袋内に液状物を充填する充填ノズルとを備え、
該充填ノズルが請求項１ないし４のいずれかに記載の充填ノズルであることを特徴とする製袋充填装置。