JP2005525978A - 投与システム - Google Patents

Abstract

充填ライン上で個人用ケア製品を手で把持可能なディスペンサ内に投与するなど、組成物の成分をその容器内に投与することは実際上難しい。その理由は、一部には操作に使用できる時間が短いからである。この難しさは、投与装置を使用することで改善または克服することができる。この装置では、計量ポンプ４が流動可能な材料２を供給し、この液体は、装入物を受けることが意図された容器９の上方に配置された投与ノズル５を通って流れ、ノズルは、隣接するスパウトから間隔を置いて配置されてその個々の流れが合体するのを阻止する複数の個々のスパウト７を有し、スパウトはその支持部から下に十分延びて隣接するスパウトからの液滴が合体するのを阻止する。

Description

本発明は、投与システムに関し、より詳細には、液体を容器内に投与するシステムに関する。

本発明は、手で把持可能な容器内に投与される、ある量の流体組成物を含む製品の製造に特に適用可能である。こうした容器内の組成物の合計量は、規定されていないが、通常は５〜１０００ｍｌである。ただし一般的状況に応じて、容器、または比較的多いあるいは比較的少ない量を想定することができる。こうした製品の流体組成物は、通常、組成物に所望の特性を与えるための添加物など、１つまたは複数の液体成分を含む。こうした成分または添加物の多くは、通常、それぞれ組成物全体の比較的小さい割合として表されるが、多くの理由から、組成物に正確に投与されることが望ましい。理由のいくつかは、製品品質の変化など、成分または添加物の性質に直接関係する。たとえば、添加物が香料または香料成分の場合は、不正確な投与量によって、製品から感知されるにおいが変わってしまう。他の理由は、広範に当てはまるものである。たとえば、多くの添加物は比較的高価格であるため、加えられる添加物の量がたとえわずかでも増えると、製品の全体コストが気付かずに増大するおそれがある。本発明は、容器内への成分、または組成物のわずかな割合の投与に関して適用可能であることが最も望ましい。

製造者が容器に充填し、または容器に１つまたは複数の成分を導入する好都合な一方法は、容器を充填ステーションに輸送し、そこで充填するのに十分な間容器が保持され、その後容器が取り外されて、容器に蓋をし、または封止するなど後続の操作を受けるようにすることである。充填ラインの最大速度は、最も遅い動作の速度によって抑制され、以下に記載する結果になることもある。

流体組成物またはその成分を、圧力下で分与ヘッドのノズルを介して容器内または受容器の内容物に輸送する装置はすでに記載されている。したがって、たとえば英国特許第２０１９８１３号には、徐々に先細りになされた、単一ユニットに組合せ可能な２つの分与ヘッドを介して、飲料をいくつかに分けて準備する方法およびデバイスが記載されている。英国特許第２０９４７５８号には、２つ以上でもよいノズルが、水の噴射をカップ内に鋭角に向けて、たとえばコーヒーまたはスープなど固体材料の溶解を助ける、関連した飲料装置が記載されている。英国特許第１４８１８９４号には、シロップをアイスクリーム生地上に分与ヘッド内の複数のノズルを介して分与する装置が記載されている。欧州特許第０２１６１９９号には、ニードル弁のカム面上の各軸受が弁を作動させまたは閉鎖する、独立して振動可能な円筒形カムによって取得可能な可変パターンを有する、複数オリフィス式ノズルシステムが記載されている。

流体組成物を含む製品を作成する一方法は、バット内にその成分全てを含む組成物の大きいバッチを準備し、次いで、そのバットからその組成物の計量された投与量を選択した容器内に引き抜くことである。これは、操作が比較的簡単なため、広く適用可能とされているシステムである。大量の流体を混合して、妥当な均一性および投与量の正確さを達成するのが比較的簡単である。こうした計量手段では、成分の比較的小さい割合も、きわめて正確に加えることができる。たとえば、１０メートルトンスケールで重量の０．１％は１０ｋｇに相当するが、その重量を１％より正確に迅速に量ることができる。

しかし、バッチ式製造システムは、操作するのに比較的柔軟性がなく、消費者の習慣および製造者の操作要件が変化するにつれて、ますます当てはまるいくつかの欠点がある。消費者の個人的好みに合うように消費者に提供される、香りの異なる製品の数におけるバリエーションなど、任意の単一の製品がより多様化する傾向が増加している。第２に、製造者は、より少数の製造場所での製造に集中する傾向がある。こうした傾向はどちらも、同じバットで作成される連続したバッチが、同じ組成物を有する傾向が小さいことを指す。連続するバッチの組成物が異なる場合、バットおよび充填ステーションまでの供給管路を洗浄して、２つの組成物の相互汚染を回避する必要がある。これは、バッチ製造の間にかなりの中断時間を招き、第２に、バットの壁および供給管路内に付着した最初の組成物が失われる。こうした要因はどちらも、製造者の平均有効製造コストを上げる。

したがって、本発明者は、バッチ製造における上記で概要を示した問題を軽減または回避する方法を詳細に研究してきた。本発明者は、代替の一方法で、組成物の液体成分を最終の容器内に直接導入することを想定した。しかし、これにはまた別の組の問題または難しさが伴う。第１に、容器内に導入されるべき組成物の量は、バッチのサイズと比べて比較的小さいため、バッチ全体と比較して容器内に個々の成分、特に添加物の正確な重量を投与することは非常に難しい。第２に、最も簡単に想定されるのは、充填ライン上の充填ステーションを介して容器の中に直接投与することである。ラインの速度は、容器が充填ステーション下にあり、成分の添加を行うことができる間のウィンドウの長さを決定する。通常、これは比較的短期間であり、ほんの一瞬に計量されることが多い。充填ステーションをラインとほぼ同速度で移動させて、両方をより長期間位置合せして保持することによって、ウィンドウを広げることができるが、そうすると機械が複雑になるため、さらに高コストになり、余分な機械的故障の危険性がもたらされることになる。

測られた量の液体成分を投与する一方法は、正確な計量ポンプの使用を含む。こうしたポンプをシステムで使用して、計量された量の選択された液体成分を、圧力下でノズルを介して、ノズルに対して適切に方向付けられて保持された容器内に液体の流れとして放出することができる。こうしたポンプは、より入手しやすくなっているが、比較的長い応答時間を有することが使用の妨げになっている。投与と輸送動作が同期化されなくなった場合、特に高速ラインでの連続した短い投与期間では、容器が投与ステーションに存在することを検出して、液体成分の無駄な排出を回避するための感知機構を備えることが望ましい。したがって、ポンプの遅い応答時間によって、ライン速度がかなりの制約を受けることがある。通常、投与サイクル速度は、その最も遅い構成要素によって決定される。特にエーロゾルキャニスタなど投与キャニスタの場合、こうした計量ポンプに基づく缶内への投与システムを使用することは、充填ラインを非常に遅くするため、こうしたシステムの使用は商業的に支持されない。こうした正確な計量ポンプを使用できるようにする手段を見出す必要性が、依然として存在する。

本発明に至る研究の過程で、本発明者は、ノズル径を大きくし、メッシュをノズルの中に挿入することによって、ノズルを通って放出される流体に加えられる圧力を増加することを含む、投与システムへのいくつかの変更を想定した。計量ポンプの遅い応答時間を補償するのに必要な程度に液体への圧力を増加すると、液体の線速度が上がり、液体が投与される容器の底部および／または側面に液体が遭遇したときに、液体が液滴に分解される傾向になり、液体の可変の一部が失われる危険性がかなり増加する。これでは、正確な計量ポンプを使用して得ることができる利点が損なわれる。

第２の可能な変形形態には、ノズルの拡張が含まれ、額面どおりの魅力がある。なぜなら、液体の流れの径が大きくなるため、流れの線速度を大幅に上げることなく、より大きい流量が可能になるからである。残念ながら、これも、液体を投与する正確さが損なわれる結果になった。他の理由もあるかもしれないが、不正確になった２つの主な理由が明らかになった。第１に、より広いノズルを使用すると、流れ全体の形が変更され、制御弁が閉鎖された後により長いテールが生成された。テール内で流れの径が小さくなり、弁が開放されているときの主な流れと比較して体積流量が著しく減少される。第２に、ノズルを拡張すると、ガスの気泡が液体内に巻き込まれ、ノズルの先端からの潜在的滴下が形成されやすくなり、その状態が制御弁が閉鎖された後も顕著に続いた。この問題を改善することを試みて、本発明者は、拡張したノズル内にメッシュを挿入したが、問題を解決する代わりに、いくつかの点でメッシュは問題をさらに悪化させた。メッシュにより、実際にテールが増加した。したがって、長い応答時間を有する計量ポンプにいかに対応するかという問題が依然として残る。

理解されるように、上記で述べた特許明細書は、どれもこうした問題を考慮しまたは対処していない。

本発明の目的は、上記に示した１つまたは複数の問題を克服または改善して、液体成分の容器内への容器内投与を改善することができる、方法および装置を明らかにすることである。

本発明のいくつかの好ましい実施形態のさらなる目的は、少量の液体の高速充填ライン上の分与容器内への投与を改善することである。

本発明の一態様による、開口を有する容器内に一定量の液体成分を導入する方法が提供される。この方法は、
容器を投与ステーションに輸送するステップと、
一定量が容器内に導入される間、容器を投与ステーション内に保持し、その後、容器を投与ステーションから離れるように輸送するステップとを含み、
前記投与ステーションは、
容器のための保持手段と、
保持手段の上方に位置し、かつ容器の口に向けて下方に方向付けられた投与ノズルを収容する投与ヘッドとを備え、保持手段は、ノズルが事前設定期間、容器の口と位置合せされたままにすることを可能にし、前記投与ステーションはさらに、
ノズル内で終端する液体成分のための入口管路と、
入口管路内に取付けられた計量ポンプとを備えており、
この方法はさらに、
容器が投与ステーションに保持された場合に計量ポンプを作動させるステップを含み、それによって事前設定期間、液体成分を充填ノズルを通って流れに放出し、
ノズルは、支持部から垂れ下がる個々のスパウトのアセンブリの形態で使用され、各スパウトは、隣接する個々のスパウトを通って放出される液体の流れが互いに合体しないように、隣接するスパウトから間隔を置いて配置され、それぞれ個々のスパウトは、隣接するノズル先端部の間の液体の合体による液滴の形成が妨げられ、または防止される深さだけ支持部の下に突出する。

本発明の第２の態様による、開口を有する容器内に所定量の液体成分を導入する装置が提供される。この装置は、
コンベヤの上方に配置することができる投与ステーションを備え、コンベアは、容器を順次投与ステーションに向けて、次いで投与ステーションから離れるように輸送し、
該投与ステーションは、
容器のための保持手段と、
保持手段の上方に位置し、かつ容器の口に向けて下方に方向付けられた投与ノズルを収容する投与ヘッドとを有し、保持手段は、ノズルが事前設定期間、容器の口と位置合せされたままにすることを可能にし、投与ステーションはさらに、
ノズル内で終端する液体成分のための入口管路と、
入口管路内に取付けられた計量ポンプとを備え、
前記装置はさらに、
容器が投与ステーションに位置付けられた場合に計量ポンプを作動させる制御手段と、
投与ノズルを介して液体を流れの形態で放出する手段とを備え、
ノズルは、支持部から垂れ下がる個々のスパウトのアセンブリの形態で使用され、各スパウトは、隣接する個々のスパウトを通って放出される液体の流れが互いに合体しないように、隣接するスパウトから間隔を置いて配置され、それぞれ個々のスパウトは、隣接するスパウト先端部の間の液体の合体による液滴の形成が妨げられ、または防止される深さだけ支持部の下に突出する。

それぞれ合体によってスパウトの間に液滴が形成されないような深さで突出し、かつ個々の流れが合体しないような間隔を置いて配置された複数のスパウトを使用することによって、流れが延長されたテールを有する欠点、および複数の流れと全体で同じ断面の単一ノズルを使用することから生じる滴下の危険性の増大を招くことなく、正確な計量ポンプを使用することが可能になる。複数のスパウトが、より近接した間隔で配置されると、流れが合体し、それによって単一の流れが生成され拡張されたテールが生じるであろう。個々のスパウトが、支持部からかなり下に突き出ておらず、たとえば各出口が一平面内で終端する場合、小さい液滴が、各スパウトの端部で出口の間の支持面に付着し、それによってより大きい液滴の形成が可能になり、それに付随して、液滴の重量が増加するために、液滴がノズルから分離される危険性が増す。

本発明は、容器内で組成物を完了する目的で、少量の液体を容器内に、たとえば個人用ケア製品の分与容器内に導入するのに特に適しているが、理解されるように、同じ技術を使用して、最終的な組成物の主要部分を構成する計量された量の液体成分を導入することもできる。本発明は、成分が導入された容器に流通および販売が意図された組成物の成分を導入するのに特に適しているが、理解されるように、本発明は、正確に計量された量の分析試薬および／または試料をチャンバ内に導入し、そのチャンバ内でその後に分析を行うことができるようにすることが望まれる分析手順中の使用にも適している。

本発明は、最終的な販売またはさらなる処理のために、ある量の液体、具体的には少量の液体を正確に容器内に投与する装置および方法に関する。容器は、しばしば手で把持されるものとする。具体的には、以下により詳細に記載するように、容器は、通常、比較的小さい口を有し、その口を介して充填される。本質的な構成要素は、正確な計量ポンプ、およびそれぞれ間隔を置いて配置されて各スパウトからの個々の流れの合体を防止し、支持部から突き出て液滴の合体を妨げまたは防止する、複数のスパウトを備えたノズルを含む。

具体的に、最終的な販売用組成物の製造を参照して、本発明を本明細書に記載する。本発明は、添加物を容器内に導入して、組成物の残りの成分を含むバルク製剤（あるいは場合によってはマスターバッチと呼ばれる）と混合するのに適している。こうすると、１つのバッチから次のバッチに対して同じである、任意の特定の組成物の比較的大きい割合からなるバッチを作成し、かつ／または保存することができ、製品の損失、およびバッチの間に製造または貯蔵用バットを洗浄するのに要する中断時間を回避することができる。変形形態は、個々の貯蔵容器から引き抜いた様々な添加物を導入することによって簡単に得られ、添加物を入れて組成物製造者に分配される容器でもよい。本発明が提供する、様々な添加物の添加を変更する能力の改善によって、バルク製剤の連続または半連続の製造方法を想定することも可能である。

本発明を適用することができる、添加物または他の液体成分の範囲は、ポンプで送ることができる任意の液体である。添加物自体は、一般的状態で液体でもよく、または適した溶剤または輸送流体で溶解または分散によって液状になされてもよい。通常、成分は、周囲温度で液体または液化されてもよい。ただし本発明は、必要に応じて、たとえば１００℃まで温度を上げて液化された材料にも適用可能である。液体成分の選択は、組成物の性質または使用目的によって大きく変わる。こうした液体成分は、以下の非網羅的リストから選択することができる。

液体研磨剤、酸化剤、鎮痛薬、アンチアクネ（ａｎｔｉ−ａｃｎｅ）剤、凝結剤または抗凝結剤、齲歯予防薬、ふけとり剤、消泡剤または発泡剤、抗カビ剤または殺真菌薬、抗菌剤または殺菌剤、酸化防止剤、制汗薬、帯電防止剤、塩基性化剤、緩衝剤、液体充填剤または希釈剤、キレート、着色料または染料、腐食防止剤、化粧品添加剤、変性剤、脱臭剤、脱毛剤、薬物、乳化剤、乳化安定剤、外部塗布用鎮痛剤、塗膜形成要素、調味料、香料、着色料、コンディショニング剤、固定剤、毛髪にウェーブをかけ、または真直ぐにし、あるいは脱色する薬、育毛促進剤、湿潤薬または保湿薬、溶解性剤、爪コンディショニング剤、中和剤、乳白剤、口腔ケア剤、口腔ヘルスケア薬物、酸化剤、ｐＨ調整剤、医薬的有効成分、可塑剤、保存薬、予防薬、還元剤、皮膚の漂白剤、皮膚用コンディショナー、皮膚保護薬、すべり調整剤、溶剤または輸送流体、日焼け止め薬、表面調整剤、ヒドロトロープを含む界面活性剤または溶解化剤、安定剤、沈殿防止剤、治療薬物、紫外線吸収体、粘性制御または変性剤である。本発明を分析と併せて使用する場合、液体成分は、試料自体、または試料に対する固定量で導入する必要がある試薬あるいは希釈剤を含むことができる。

本発明は、規定されていないが、脱臭剤または制汗製品、ボディースプレー、口腔ケア製品、毛髪ケア製品、薬物、保湿薬、老化防止および日焼け止め製品を含む肌ケア製品、局所に塗布する鎮痛薬を含む治療製品、および口腔内に噴霧する治療薬など、化粧品と医薬品の両方を含む、個人用ケア製品の製造過程中に使用するのに適している。本発明は、殺虫剤、消毒薬、洗浄剤、とりわけ織物の洗濯、または硬い表面の洗浄あるいは消毒用洗浄剤、および香料、防腐剤、または上記のリストからの少量の添加物を含む任意の流体製品など、流体の家庭または工業用製品に液体成分を導入するのに使用することもできる。製品内の組成物の最終形態は、通常は流体であり、いわゆる一般的状態で流れるものである。単純な液体でもよく、または液化ガス状の炭化水素または圧縮空気、窒素あるいは不活性ガスなど推進薬との混加物でもよい。

本発明による、添加物または他の液体成分を導入することができる容器は、可撓性または非可撓性の壁を有することができ、瓶、ジャー、缶またはキャニスタ、ディスペンサ、小瓶、アンプル、パウチ、小袋、試料チャンバ、または他の液体用受器を含むことができる。ただしこの容器は、液体成分の流れを通過させることができる寸法の開口を有するものである。

本発明の操作では、液体成分は、その供給タンクから計量ポンプの制御下で引き抜かれる。計量ポンプは、好ましくはセラミック計量ポンプを含み、セラミックピストンが、セラミックブロック内の円筒形チャンバ内で摺動する。より具体的には、チャンバへの入口および出口は、互いから直径方向にオフセットされ、ピストンはらせん状の溝を有し、その溝は、ピストンの内面から部分的に下方に延在する入口および出口の径と同様の幅を持ち、ピストンは分与サイクル中に回転されて、ピストンが第１の半分で下方に移動してチャンバの体積を増加させたときに、ピストンは出口を閉鎖して入口を露出し、最初の半分の一部では、溝が入口と位置合せされるが、ピストンが上方に移動すると、入口がピストンによって閉鎖され、出口が露出されて第２の半分の一部で溝と位置合せされる。ポンプによって分与される流体の量は、ピストンのストロークと比例し、ポンプは、各ストロークで分与される流体の量を変えるようにユーザによって調整可能である。

最も好都合には、計量ポンプの流量を、容器内に投与することが意図された成分の量と関連して選択して、成分を単一サイクルで、すなわち単一ストロークで投与することができるようにする。１つのサイクルが完了した場合に、ポンプをリセットして、次の容器内にさらなる量の流体成分を投与するように作動させる。しかし、より大量の投与には、複数のポンプサイクルを、ポンプの適切な制御によって、たとえば所望のサイクル数に対応する事前設定可能な期間にわたり、事前設定可能なサイクル数または動作を可能にする制御機構を使用することによって想定することができる。シングルヘッド式ポンプに関してポンプを説明したが、理解されるように、ダブルヘッド式ポンプを代替として想定して、同じ成分の２倍の量、または２つの異なる成分を同時に同じ容器内にポンピングすることができる。ただし、異なる成分が同時に投与される場合、それらは、投与ノズルの上流側の投与ヘッド内で混合されるか、または好ましくは単一ノズルに関して本明細書に記載した容器の口に関する寸法と一致する組み合わせられた寸法の並んだ２つのノズルが使用される。

計量ポンプは、単純なタイマの制御下で作動させることができる。最も簡単な方法では、タイマで、ポンプが液体成分を分与する時間の長さを制御する他に、ポンプの作動を開始するときを制御することもできる。こうした操作では、操作者は、各サイクル中にポンプが動作する時間を事前設定する他に、ポンプが作動しない時間間隔を追加で表示する。間隔の大きさは、通常、サイクル時間を決定するラインの速度、したがって、サイクル時間から動作期間を差し引いた残りによって表される。ポンプ動作の継続時間は、液体成分が容器内に投与される量を決定する。

しかし、ポンプを作動させるタイミングが検査によって補完され、あるいは好ましい実施形態で、液体が投与される容器が、投与ステーションに位置付けられたときを認識するセンサによって制御されることが特に好ましい。こうしたセンサがない場合は、容器の位置および容器の投与ステーションからの除去が、ノズルを介した液体の放出と適切に同期化されるのが中止され、その結果、容器ラインの充填の失敗を招く危険性がある。センサは、保持手段上の圧力検出器あるいは保持手段の後方にあるコンベヤの下の圧力パッド、または、赤外線あるいは光ビームが容器によって遮られ、もしくは音波信号が反射されるセンサなど、任意の数の様々なタイプのセンサを含むことができる。実際には、感度および応答速度の理由で、光ビームまたは同様の放射線を用いたセンサを使用することが好ましい。

計量ポンプは、しばしば、各投与サイクル中に３〜１０００ミリ秒間作動する。しばしば３〜１５ミリ秒の比較的短い投与期間は、単一ポンプサイクルに相当する傾向があるが、比較的長い投与期間は、複数のポンプサイクルの投与に相当する傾向がある。しかし、多くの計量ポンプに関して、具体的には上記で示した好ましいセラミック計量ポンプに関して、信号を活動化させるまでのポンプの応答時間は、７５〜１２０秒である。

容器が投与ステーションに保持されることができる期間は、充填ラインが稼動される速度によって大きく影響を受ける。充填ラインをできるだけ早いレートで作動させることができることは、ユニット当たりの資本コストを低減し、それによってユニット当たりの全体処理コストも低減されるため、実用的であり商業利益になることが多い。しかし、ラインの速度が速くなると、任意の特定の成分を各容器内に投与するためのウィンドウが、比例的に低減される。

投与ステーションでの期間は、製造者の自由裁量であるが、本発明による操作では、こうした期間はしばしば５秒未満である。ただしそれ以上もあり得る。本発明は、滞在時間が１秒未満、しばしば５００ミリ秒未満など、非常に短い投与ステーション期間に特に適しており、それによって充填ラインを高速で作動させることができる。投与ステーションにおける最短期間は、実際、３つの動作の個々の時間の合計によって大方決定されることが多い。すなわち、容器が投与ステーションに存在することを感知しポンプにポンピングを開始させる最初の期間、第２に、成分が容器内に投与される期間、および第３に、好ましくは残存する滴下が全てノズルから容器内に滴下することができるようにする投与後の安全期間である。通常、容器の存在を感知してポンプを作動させるには少なくとも２０ミリ秒かかり、少なくとも一部のポンプでは４０〜８０ミリ秒かかる。実際的な投与時間は、しばしば少なくとも３ミリ秒である。投与後の期間は、少なくとも５ミリ秒であることが望ましく、多くの場合は、１５〜１００ミリ秒、４５〜７５ミリ秒などである。したがって、好都合な最短投与ステーション期間は、通常は少なくとも４０ミリ秒であり、多くのポンプでは少なくとも６０ミリ秒、その他の場合ではときに１００ミリ秒である。

多くの場合、本発明の方法で使用する投与ステーション期間は、少なくとも８０ミリ秒であり、一部では好ましい期間は１２０〜３００ミリ秒である。しかし理解されるように、こうした好ましい期間は、容器ごとに１．０〜２ｍｌの液体など、少量の液体成分を各容器内に投与することが望まれる場合に使用することができる。１秒未満の滞在期間で、容器ごとに約１０ｍｌの液体の投与に簡単に対応することができる。各容器内に投与される液体の量が比較的多いときは、感知に費やされる投与ステーション期間および投与後の割合が減少する。

本発明は、高速充填ライン上で、成分または合計組成物のわずかな割合を、小さい容器、通常は分与容器であり、具体的には小さい口を有する容器内に投与するのに非常に適している。

本発明は、充填ラインを高速で稼動する必要性によって、滞在時間が１２０〜５００ミリ秒の期間に制約されている場合、容器ごとに０．１〜２ｍｌなど少量の液体を容器に投与するのに特に適している。

投与ノズルは、複数のスパウトを有し、各スパウトは、好ましくは、実質的に円形の横方向の断面のアパーチャを有して、少なくとも最初に、かつ／または終わりに先細りになることができる円筒形の流れを生成するようになされている。ノズル全径とともに、各スパウト内のアパーチャの径およびスパウトの数は、製造者の自由裁量で変わることがあり、製造者は通常、投与すべき液体成分の量、特に容器の口の寸法を考慮する。

スパウトの間の間隔は、望ましくは少なくとも０．５ｍｍ、特に少なくとも１ｍｍであり、間隔は、各スパウトの中心間に延びる線上で測定された１対の隣接するスパウトの先端にある側壁の間で最短距離になっている。理解されるように、より広い間隔を用いた場合の主な結果として、指定された全径のノズル内に収容することができるスパウトの数が制限される。したがって、４ｍｍまでの間隔を想定することができるが、特に広いノズルでは、この間隔は３ｍｍ未満、具体的には２〜３ｍｍである。ゆえに、定性に関して、スパウトは、互いに近接して望ましく配置されるが、スパウトからの個々の細い流れの合体が可能になるほど近接してはならない。

実際は、ノズルの全径は、ノズルと口の間の垂直の間隔にある程度応じ、口径よりも少なくとも１〜５ｍｍ小さいことが好ましい。通常、ノズルは、口径の３／４未満、多くの場合は１／４〜２／３である。口の寸法は、当然、容器の形状によって変化する。大抵の場合、口径は５〜１００ｍｍであり、多くの場合、口径は少なくとも１０ｍｍであり、しばしば約１５〜３５ｍｍである。１５〜３５ｍｍの口とともに使用されるノズル径は、しばしば９〜１２ｍｍである。

実際のスパウトの数は、ノズルの全径によって選択される。ノズルは、通常は少なくとも３つのスパウト、しばしば少なくとも４つのスパウト、また多くの場合は少なくとも７つのスパウトを備える。スパウトの数は、多くの望ましいノズルでは３２個以下であり、特に好ましいノズルは２５個未満のスパウトを有する。多くの望ましいノズルでは、スパウトの数ｎは、式ｎ^ｌ＝ｄ^２／１０およびｎ^ｕ＝ｄ^２／８によりほぼｎ^ｌ〜ｎ^ｕの範囲内にある。ただしｄはノズル径ｍｍであり、スパウトの数は端数切り捨てでｎ^１、切り上げでｎ^ｕである。スパウトは、好ましいは対称アレイに、より好ましくは、４つ以上のスパウトが使用される場合は円または一連の同心円の形に、中心のスパウトが使用される場合は、それが最も内側の円を構成するとみなされるように配置される。いくつかの適したアレイは、中心スパウトおよびそのスパウトを中心とする円に対称に配置された６つのスパウトを有する、７つのスポットパターンを含む。他の適したアレイは、中心スパウトおよび２つの同心円に１個、３個、および６個の合計１０個のスパウト、１個、４個、および８個の合計１３個、１個、５個、および１０個の合計１６個、および１個、６個、１２個の合計１９個のスパウトを備える。より大きい径のノズルでは、適したアレイは、１個、４個、８個、および１２個の合計２５個を備えることができる。

本明細書では、スパウトのアパーチャの径は、通常０．８〜３ｍｍ、特に１〜２ｍｍの範囲で選択される。上記から理解されるように、本発明は、香料または他の液体状の比較的少ない成分を、エーロゾルキャニスタまたはロールオンディスペンサ内に投与するのに特に適している。

各スパウトは、支持部から同じ深さまたは異なる深さだけ突き出ることができ、各円は、隣接する同心円内のスパウトの深さと異なる深さであり、かつ／または円の周囲の隣接するスパウトが、支持部から異なる深さを有することができる。したがって、２つの代替の配置では、全てが同じ深さを有するスパウト、または最深の深さを有する中心のスパウトおよび後続の同心円内で連続して浅くなる深さを有するスパウトを備えることができる。各スパウトの深さは、望ましくは少なくとも３ｍｍ、好ましくは少なくとも４ｍｍである。多くの場合、スパウトの深さは、２０ｍｍ以下であり、特に１０ｍｍ未満である。

特に望ましい配置では、スパウトを互いに平行に配置することができる。別法として、スパウトを、０．５〜２°など非常に小さい発散角度で傾斜させることができる。発散の程度は、実際は、当業者には認識され理解されるように、それぞれノズルと容器の口径、およびノズルの口の上方の高さによって制約を受けることが多い。スパウトの発散は、回避すべきである。

（複数の個々の合体していない細い流れからなる）流れは、容器の口を通って容器の底部に垂直に向けられることが好ましい。ただし、流れを底部に向けて１〜５°の間で選択された角度など小さい鋭角で傾斜させることができる。

検査として、検査機構を用いて、液体成分が容器内に投与されているか否かを確認することがしばしば望ましい。検査機構は、その通路が、ノズルを通って放出される液体の流れによって遮られるレーザビームまたは他の細いビームを備えることができる。レーザは、好都合には平坦なビーム走査レーザを備えることができる。走査レーザの検出器からの出力、すなわち投与または非投与を、容器のセンサからの出力と比較することができる。容器センサが後続の容器の存在を記録する前に、レーザ機構が一定量を検出するのに失敗した場合、コンパレータ（ゲートではない）は信号を生成することができ、その信号自体をいくつかの方法で使用することができる。一方法では、信号によって機構を作動させて、その容器が正常な充填ラインに残ることができるようにする代わりに、容器を拒絶ラインに除去することができる。第２の方法では、信号によってたとえばコンピュータを介して記録または表示機構を作動させ、それによって失敗の数を記録し、操作者に警告し、または失敗が起こったデバイスを制御することができる。失敗の数を数え、投与された容器の数と比較することができ、１ローリングにおける失敗数を計算するたびに、１０００個の容器が投与ステーションを通過する。この数が所定の閾値に接近し、またはそれを超えた場合、さらなる信号が生成されて、操作者に警告し、修正対策が講じられるようにする。

好ましくは、分与ヘッド内の投与ノズルのスパウトの先端は、容器の口の上方で高さ１２〜５０ｍｍに、特に１５〜２５ｍｍに位置付けられる。投与ヘッドと容器の間のこうした間隔によって、十分な間隔が提供されて、より大きい間隔から生じるより大きい危険性または不確実さがもたらされることなく、レーザによる中間走査が可能になる。

本発明を本明細書で、１つの液体成分を容器内に投与することに関して説明したが、理解されるように、さらなる組の装置を使用して、繰返しさらなる流れを導入することができ、それを第１の流れと同時に、または後続して行うことができる。同時の流れの数は、好ましくは、口径に対するそれぞれの径によって選択されて、流れが互いに合体し、または口の外側にこぼれるのが回避されるようにする。

本発明による液体成分の投与は、空の容器内に、または、たとえば充填ラインの上流側で以前の充填ステーションで導入された、組成物の１つまたは複数の残りの成分をすでに含む容器内に導入することができる。

容器は、望ましくは、缶の移動を減速するように好ましく構成されたコンベヤベルト上で、ノズルと位置合せさ、缶を所定時間にわたって停止させ、上記で示したように投与期間にわたって缶を静止して保持し、その後、缶が位置合せされた位置から外に出るように加速することができる。これは、投与ステーションの下流側で、コンベヤを横切って取付けられ同心に取付けられた１対の回転する垂直のローラによって比較的好都合に達成することができる。それぞれ２つのローラは、その垂直軸の周りで同期して回転し、軸は間隔を置いて配置されて、連続して各回転中に、ローラの面が容器の径よりも接近して、容器が、容器の底部とコンベヤの間の摩擦によってローラに接触して保持され、ローラの回転を継続することによって、ローラの間の間隔を回転の終わり近くまで容器の径よりも小さく保持し、その後、間隔が容器の径よりも大きくなって、容器が通過できるようになされている。ローラをさらに回転することによって、ローラを後続の容器のための開始位置に戻す。理解されるように、容器ごとにローラが一回転して、たとえば容器のライン速度が１秒につき５つの容器の場合、ローラは、同様に１秒につき５回転する。これは、対のローラについて記載したが、対向する固定壁とともに働く同心に取付けた垂直に回転する単一のローラで、または横方向の往復カムおよび対向する固定壁、または対あるいは往復カムによって、同様の効果を得ることができる。

代替の容器保持手段は、コンベヤの間の上方に長手方向に取付けられた回転スクロールを備えることができ、スクロールの表面は、好ましくはスクロールの重心付近で、容器と接触状態になることができる高さであり、容器が倒れる危険性を全て最低限に抑えるようになされている。このスクロールは、ロッドを備えており、ロッドの中に、容器を受ける寸法のらせん状のねじ山が形成されている。円形容器に関しては、ねじ山の形状は、好ましくは半円形であり、他の断面形状に関しては、対応する形状を提供することができ、または別法として正多角形、半円形のねじ山形状も適している。容器は、任意にバッフルの助けを借りて、コンベヤによってねじ山の開放端内に輸送される。スクロールは回転されて、らせん状のねじ山がコンベヤの動きと反対に動くように駆動させる。有利には、ねじ山のピッチを、その長さに沿って変える。好ましくは、最初は比較的大きいピッチを有し、それを減少して、容器が投与ノズルと位置合せされるまで容器を減速し、ピッチが小さくなり、それによって容器が投与ステーションのその地点に滞在するようにし、その後ねじ山のピッチを増加して、容器がらせん状ねじ山の遠隔（下流側）端部に到達するまで容器を加速し、好ましくはコンベヤの速度にすることができるようにする。有利には、スクロールは、最小ピッチ内の中央滞在部分内でスクロールを１回転させる。容器は、その後、スクロールから出て、コンベヤによって投与ステーションから離れて輸送される。理解されるように、スクロールは、任意の１回に３つの容器を、１つを減速し、１つを投与ノズルと位置合せされた滞在位置に、１つを投与ステーションから離れるように加速して収容することができる。

選択した成分または組成物が容器内に投与された後、１つまたは複数のさらなる成分の導入を含むことができる後続の操作のために、その容器は、投与ステーションから離れて輸送される。容器自体が上記で名前を挙げた組成物のタイプの１つなど組成物のディスペンサを備える場合に用いることができるさらなる後続の操作は、たとえば口を覆ってクロージャをかぶせ、あるいはクロージャを口の中に挿入し、または口の側壁をともに締め付け、それらをヒートシールもしくは接着することによって、容器の口を閉鎖または封止することである。クロージャは取外し可能であって、ユーザが容器の内容物を抽出することができ、または分与要素として働くことができるようになされている。こうした要素は、エーロゾル用の弁とアクチュエータ、ポンプディスペンサ用ポンプ機構、たとえばポンプスプレー、ローラ（しばしばロールボール）としたがってディスペンサ上のロール用ハウジング、液体またはクリーム状／軟らかい固体を局所に塗布するための穿孔されたまたはアパーチャが付けられた栓を備えることができる。必要に応じて、さらに後続の操作で、こうした分与要素自体を、保護カバーまたは他の形態の包装で覆うことができる。

高速自動分析設備などでの分析に容器を使用する場合、後続および／または前の操作に、分析すべきさらなる試薬および試料の導入を含むことができ、後の操作に、試料の検出可能な特性または特性の変化が測定または観察されて記録される検出段階を含むことができる。

本明細書で特に液体を容器内に投与することに関する方法および装置を記載されるが、理解されるように、液体は、非ガス状の流動可能な物質、すなわち、高い粘性を持つ流動可能な液体、流動可能なゲル、および粉末を含む、通常約１ｂａｒ未満の適度の圧力が加えられた場合に流れる材料である。

本発明を概括的に説明したが、本発明の特定の実施形態を、以下に単に例として添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。

この装置は、液体香料組成物（２）用供給タンク（１）を備える。供給タンク（１）は、供給管路（３）によってセラミック計量ポンプ（４）を介して投与ヘッド（６）内の投与ノズル（５）に連結される。計量ポンプ（４）は、可調整行程の０９２１１７モデルであり、Ｉｖｅｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからのスプリットケースポンプヘッドを備え、各サイクル中にピストンが３６０°回転する、シングルエンデッドの耐久性の高いモータベース／モジュールを備える。ノズル（５）は、１３個の平行のスパウト（７）を備え、計量ポンプ（４）がポンピングすると、各スパウト（７）から、液体の平行の流れ（８）が放出される。ノズル（５）の径の約２．２倍の径を持つ口（１０）を有するエーロゾル缶（９）は、ノズル（５）から垂直に約１１ｃｍ下方に位置する。エミッタ（１１）および検出器（１２）を備えた缶（９）用光ビームセンサは、缶のそばに配置され、ポンプ（４）の作動機構（別に図示せず）に電気的に連結されており、光ビームが遮られた場合に、信号が検出器（１２）によって生成され伝送されて、缶（９）がノズル（５）の下にあることが感知されるとポンプを開放するように作動させる。レーザビームエミッタ（１３）は、ノズル（５）と口（１０）の中間に位置し、平行の光ビームを生成し、その光ビームは、１つまたは複数の流れ（８）によって遮断され、その結果生じる影が、検出器（１４）によって検出されて、容器（９）に向けた液体の一定量の通過が確認される。それぞれ検出器（１２および１４）は、それぞれ缶または一定量が検出された場合に、信号を生成してコンパレータ（１５）に伝送し、１投与サイクルに相当する所定時間内に一定量が検出されない場合は、コンパレータが操作者に警報を発し、または拒絶機構（図示せず）を起動させることができるように構成される。

コンベヤベルト（１６）は、缶（９）を搬送して、回転スクロール（１７）を備えた容器保持手段と衝合させる。スクロール（１７）は、コンベヤベルト（１６）上で缶（９）の重心を含む高さで上流側に面して位置する。スクロール（１７）はロッド（２５）を備え、ロッド（２５）は、モータ（図示せず）によって回転させることができ、ロッド内に、ロッド（２５）の長さに沿って可変のピッチを有するらせん状のねじ山が形成されている。ピッチは次第に小さくなり、容器が投与ノズル（５）と一致したときに１回転未満の間、最小になってから、その後大きくなる。ねじ山（２６）は、半円形の形状であり、缶（９）を収容する寸法である。缶（９）は、コンベヤ（１６）の影響下でねじ山（２６）の上流端に入り、スクロール（１７）を回転させることによって、缶（９）は、ねじ山（２６）の下流端に到達するまで投与ステーション内に保持され、下流端に到達するとすぐにスクロールから開放され、コンベヤ（１６）によってそこから離れるように搬送される。

図２Ａ、図２Ｂ、および図３Ａ、図３Ｂでより詳細に示してある複数スパウトノズル（５）は、外径が１１ｍｍであり、１３個の個々のステンレス鋼スパウト（７）を備え、それぞれスパウト（７）は、平坦な支持面（２４）からの深さ約５ｍｍ（２３）の壁（２２）を有する。壁（２２）は、径約１．２ｍｍの出口アパーチャを画定し、近接するスパウトから約２〜３ｍｍ（２０ａ、２０ｂ）間隔をおいて配置される。スパウト（７）は平行である。

操作の際は、１秒当たり約６個の缶の速度で充填ラインが稼動されて、投与を完了するサイクル時間が、約１７０ミリ秒になるようになされている。最初の９０ミリ秒間で、缶が検出され、計量ポンプの応答時間は約７５ミリ秒である。次いでポンプは、約７ミリ秒続く単一サイクルで動作し、液体香料１．５ｍｌを各缶に投与し、各缶は、流体が缶の中に通過できるようにする６３ミリ秒の後続の安全ウィンドウ、投与後のウィンドウを提供し、缶が投与ステーションから取り外されるようにする。この方法によって、速いライン速度で香料を缶の中に正確に投与することができるようになる。

香料の缶の中への投与に関して本発明を例証したが、同じ装置を使用して、他の液体添加物または組成物成分を任意の他の容器の中に同様に投与することができる。保持手段は、スクロールまたは他の方法であっても、行程処理されて、容器が可撓性の場合は必要に応じて容器の側壁を支持して、容器の口がノズルに面する位置に、適切に垂直位置に容器を保持することができるようになされている。

装置を示す概略図である。 図１の複数スパウトノズルを示す底面平面図である。 図１の複数スパウトノズルを示す底面平面図である。 図２Ａのノズルを示す斜視図である。 図２Ｂのノズルを示す斜視図である。 缶が定位置にある缶保持手段を示す概略平面図である。

Claims (23)

1. 開口を有する容器内に一定量の液体成分を導入する方法であって、
   容器を投与ステーションに輸送するステップと、
   一定量が容器内に導入される間、容器を投与ステーション内に保持し、その後、容器を投与ステーションから離れるように輸送するステップとを含み、
   前記投与ステーションは、
   容器のための保持手段と、
   保持手段の上方に位置し、かつ容器の口に向けて下方に方向付けられた投与ノズルを収容する投与ヘッドとを備え、前記保持手段は、ノズルが事前設定期間、容器の口と位置合せされたままにすることを可能し、前記投与ステーションはさらに、
   ノズル内で終端する液体成分のための入口管路と、
   入口管路内に取付けられた計量ポンプとを備えており、
   前記方法はさらに、
   容器が投与ステーションに保持された場合に、計量ポンプを作動させるステップを含み、それによって事前設定期間、液体成分を充填ノズルを介して流れに放出し、
   ノズルは、支持部から垂れ下がる個々のスパウトのアセンブリの形態で使用され、各スパウトは、隣接する個々のスパウトを通って放出される液体の流れが互いに合体しないように、隣接するスパウトから間隔を置いて配置され、それぞれ個々のスパウトは、隣接するノズル先端部の間の液体の合体による液滴の形成が妨げられ、または防止される深さだけ支持部の下に突出する、方法。
2. 容器が、投与ステーションに４０〜５００ミリ秒間保持されることを特徴とする、請求項１に従属する方法。
3. 容器が、投与ステーションに１００〜３００ミリ秒間保持されることを特徴とする、請求項２に従属する方法。
4. 容器が、一定量の流体が分与された後、投与ステーションに１０〜１００ミリ秒間、好ましくは３０〜８０ミリ秒間保持されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に従属する方法。
5. ０．１〜２ｍｌの流体成分が各容器内に投与されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に従属する方法。
6. 容器が投与ステーションに存在することが、容器が光ビームを遮ることによって検出されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に従属する方法。
7. 容器によって光ビームが遮られることによって、計量ポンプが作動することを特徴とする、請求項６に従属する方法。
8. 一定量の流体の分与が、走査レーザによって検出されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に従属する方法。
9. 一定量が分与されるべき容器が、口径１５〜３５ｍｍを有する、請求項１から８のいずれか一項に従属する方法。
10. 開口を有する容器内に所定量の液体成分を導入する装置であって、
    コンベヤの上方に配置されることができる投与ステーションを備え、前記コンベアは、容器を順次投与ステーションに向けて、次いで投与ステーションから離れるように輸送し、
    前記投与ステーションは、
    容器のための保持手段と、
    保持手段の上方に位置し、かつ容器の口に向けて下方に方向付けられた投与ノズルを収容する投与ヘッドとを備え、前記保持手段は、ノズルが事前設定期間、容器の口と位置合せされたままにすることを可能にし、前記投与ステーションはさらに、
    ノズル内で終端する液体成分用入口管路と、
    入口管路内に取付けられた計量ポンプとを備え、
    前記装置はさらに、
    容器が投与ステーションに位置付けられた場合に計量ポンプを作動させる制御手段と、
    投与ノズルを介して液体を流れの形で放出する手段とを備えており、
    ノズルは、支持部から垂れ下がる個々のスパウトのアセンブリの形態で使用され、各スパウトは、隣接する個々のスパウトを通って放出される液体の流れが互いに合体しないように、隣接するスパウトから間隔を置いて配置され、それぞれ個々のスパウトは、隣接するスパウト先端部の間の液体の合体による液滴の形成が妨げられ、または防止される深さだけ支持部の下に突出する、装置。
11. ノズルが３〜３２個のスパウトを使用することを特徴とする、場合に応じて請求項１から１０のいずれかに一項に従属する装置または方法。
12. ノズルが７〜２０個のスパウトを使用することを特徴とする、場合に応じて請求項１１に従属する装置または方法。
13. スパウトが同心円内に配置されることを特徴とする、場合に応じて請求項１から１２のいずれか一項に従属する装置または方法。
14. ノズルが３つの同心円を使用することを特徴とする、場合に応じて請求項１３に従属する装置または方法。
15. スパウトが、隣接するスパウトから１．５〜４ｍｍ、好ましくは２〜３ｍｍだけ間隔を置いて配置されることを特徴とする、場合に応じて請求項１から１４のいずれか一項に従属する装置または方法。
16. スパウトが径１〜４ｍｍのアパーチャを有することを特徴とする、場合に応じて請求項１から１５のいずれか一項に従属する装置または方法。
17. スパウトが、支持プレートから下に少なくとも３ｍｍ、好ましくは４〜１０ｍｍの深さを有することを特徴とする、場合に応じて請求項１から１６のいずれか一項に従属する装置または方法。
18. ノズルが、流体成分が投与されるべき容器の口径の１／４〜２／３の径を有することを特徴とする、場合に応じて請求項１から１７のいずれか一項に従属する装置または方法。
19. ノズルが、流体成分が投与されるべき容器の口の上方の高さ５〜２０ｃｍ、好ましくは８〜１４ｃｍに位置することを特徴とする、場合に応じて請求項１から１８のいずれか一項に従属する装置または方法。
20. 計量ポンプがセラミック計量ポンプであることを特徴とする、場合に応じて請求項１から１９のいずれか一項に従属する装置または方法。
21. 計量ポンプが２０〜１００ミリ秒の応答時間を有することを特徴とする、場合に応じて請求項２０に従属する装置または方法。
22. 計量ポンプが流体成分を５〜１００ミリ秒間容器内に投与することを特徴とする、場合に応じて請求項２０または２１に従属する装置または方法。
23. 図１〜図３Ａ、図３Ｂに関して本明細書に実質的に記載した装置。

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