JP2007260513A

JP2007260513A - 充填ノズル

Info

Publication number: JP2007260513A
Application number: JP2006086592A
Authority: JP
Inventors: Reiji Inuzuka; 玲二犬塚; Toyonobu Honda; 豊信本多
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】簡単な構成で液垂れが防止可能な充填ノズルを得る。
【解決手段】吐出口２４に金網３０を設け、粘性液を金網３０の目３０Ａに通過させるようにすることで、粘性液が金網３０の目３０Ａを通過するとき、粘性液の表面張力により、粘性液は、空気との間に、粘性液によって形成される気液界面をつくって、落下しようとする力に対抗しようとする力を発生させる。このとき、粘性液には大気圧が掛かっているため、この力が粘性液の落下に逆らう力に作用し、つり合いを保つことになる。つまり、粘性液の充填を停止したとき、金網３０によって粘性液の表面張力が維持され気液界面が形成されるため、吐出口２４の液垂れを防止することができる。また、金網３０によって、吐出口２４からの粘性液の飛散を抑制し、低粘度の液体であっても容器外へ飛散することを防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、吐出口から容器内へ粘性液を充填する充填ノズルに関する。

充填ノズルによって容器内へ粘性液を充填する場合、粘性液が充填ノズルの吐出口から吐出されるが、粘性液の吐出が終了してもノズル本体には粘性液が残留しているため、吐出口から液垂れを生じることがあり、これにより、容器の外面が汚れてしまう。

このため、特許文献１では、吐出口を開閉するシャッタを設け、シャッタによる吐出口の開閉により、ノズルから液体を吐出可能、或いは吐出不能としている。

しかしながら、特許文献１では、シャッタを移動させるための駆動装置が必要となり、コストアップに繋がってしまう。
特開平６−２２６１４７号公報

本発明は上記事実を考慮し、簡単な構成で液垂れが防止可能な充填ノズルを得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明は、吐出口から容器内へ粘性液を充填する充填ノズルであって、
前記吐出口には粘性液の表面張力を維持して気液界面を形成する通液口が多数設けられたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明では、充填ノズルの吐出口から所定の圧力を持って粘性液が容器内へ供給されるが、粘性液の表面張力を維持して気液界面を形成する通液口を多数設けることで、粘性液が通液口を通過するとき、粘性液の表面張力により、粘性液は、空気との間に、粘性液によって形成される気液界面をつくって、落下しようとする力に対抗しようとする力を発生させることができる。このとき、粘性液には大気圧が掛かっているため、この力が粘性液の落下に逆らう力に作用し、つり合いを保つことになる。つまり、粘性液の供給を停止したとき、通液口では粘性液の表面張力が作用し維持されて気液界面が形成されるため、吐出口の液垂れを防止することができる。

また、該通液口を設けることによって、吐出口からの粘性液の飛散を抑制し、低粘度（２０００ｃｐ未満）の液体であっても容器外へ飛散しないようにすることができる。これにより、この充填ノズルで適用可能な粘性液の粘度範囲が広くなる。また、吐出口に粘性液の表面張力を維持して気液界面を形成する通液口を多数設けるだけなので、構造が簡単である。

また、吐出口に該通液口を設けることで、吐出口からの粘性液の飛散を抑制することができるため、粘性液の飛散を防止するために吐出口の流速を遅くした場合と比較して粘性液の容器内への充填時間を削減することができる。また、吐出口に絞り部を設けて粘性液の飛散を防止する場合と比較すると、吐出口の流速は遅くなるが、その分、流路面積を大きくすることで該充填時間を削減することができる。

さらに、吐出口の液垂れを防止することで、容器内の粘性液の定量性を確保することができ、また、量産時の生産性を上げることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の充填ノズルにおいて、前記通液口は前記吐出口に取付けられた網の目であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、吐出口に網を取付け、該網の目を通液口とすることで、例えば焼結多孔質体を吐出口に設けた場合と比較して、吐出口を通過する際の流動抵抗を小さくすることができ、粘性液の充填時の圧力損失を小さくすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の充填ノズルにおいて、前記網が前記吐出口に着脱可能に設けられたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、吐出口に網を着脱可能に設けることで、粘性液の粘度に合わせて、網のメッシュを変えることができる。

本発明は上記構成としたので、簡単な構成で吐出口の液垂れを防止することができる。

次に、本発明の実施の形態に係る充填ノズルについて説明する。

図１には、充填ノズル１０が備えられた充填機１２が配設されており、ベルトコンベア１４によって搬送された容器１６内へ粘性液を充填する。充填機１２には、図示しないソレノイドが配設されており、ソレノイドのプランジャに接続された移動部１８が昇降可能となっている。移動部１８にはホルダ２０が接続されており、間歇的に移動するベルトコンベア１４の動きに同期して、ソレノイドが作動し、該ホルダ２０が昇降する。

ホルダ２０には充填ノズル１０が固定されており、該ホルダ２０の移動と共に充填ノズル１０が昇降する。また、充填ノズル１０にはチューブ２２が接続されており、図示しない貯留タンク内に貯留された粘性液が流入可能としている。この貯留タンクは、ベルトコンベア１４の動きに同期して、開閉弁（図示省略）が開閉するようになっており、開閉弁の開放によって、チューブ２２内へ粘性液が流入する。

ところで、図２（Ａ）、（Ｂ）には、本発明の充填ノズル１０の、縦断面図及び下面図がそれぞれ図示されている。この充填ノズル１０の吐出口２４には雄ねじ部２４Ａを形成しており、略リング状の取付具２６をねじ込み可能としている。

この取付具２６の一端部には、内周面に形成された雌ねじ部２６Ａよりも小径の台座２８が形成されており、台座２８の上面には、ステンレス製の金網３０を載置可能としている。この金網３０を台座２８に載置させた状態で、取付具２６を充填ノズル１０の吐出口２４にねじ込むことで、吐出口２４の先端面と台座２８によって、金網３０が挟持されるようになっている。

ここで、この金網３０は、粘性液の種類によってメッシュ（後述する）、或いは材質を変える必要がある。金網３０のメッシュは粘性液の粘度により決定され、高い粘度の粘性液ではメッシュ数が少ない網を選択し、低い粘度の粘性液ではメッシュ数が多い網を選択する。また、金網３０の材質は金属の他、合成樹脂製であっても良い。

次に、本発明の実施の形態に係る充填ノズルの作用について説明する。

図１に示すように、容器１６が充填ノズル１０の下部を通過する間は、ソレノイドはＯＦＦの状態となっており、ホルダ２０は上部に位置し、充填ノズル１０が邪魔にならないように退避している。この状態では、開閉弁は閉止された状態となっている。

一方、容器１６が充填ノズル１０の下部に配置されると、ソレノイドがＯＮの状態となって、ホルダ２０が下方へ移動し、充填ノズル１０の先端部が容器１６の口部１６Ａ内へ移動する。そして、開閉弁が開放され、容器１６内へ粘性液が所定量充填される。

なお、ここでは、ソレノイドによってホルダ２０を昇降させるようにしているが、ホルダ２０を昇降させることができれば良いため、これに限るものではない。例えば、ピニオンとラックを用いた構成でも良い。また、ここでは、ホルダ２０を介して充填ノズル１０を昇降させるようにしたが、充填ノズル１０の下部を容器１６が通過する際に、充填ノズル１０の先端部が邪魔にならず、また、吐出口２４からの粘性液の飛散がなければ良いため、必ずしもホルダ２０を昇降させなければならないということはない。

ところで、本発明の充填ノズル１０の吐出口２４には取付具２６を設け、吐出口２４の先端面と取付具２６の台座２８によって金網３０を挟持している。

従来では、図３（Ａ）、（Ｂ）（充填ノズル３２の、縦断面図及び下面図）に示すように、充填ノズル３２の先端口径を供給パイプ３４より絞り込むことで充填停止時の液垂れを防止するようにしていたが、低い粘度の粘性液では、液垂れを防止出来る時間が短くなり、容器１６外に液が垂れ、容器１６やベルトコンベア１４など充填工程で用いられる部材を汚す原因となっていた。

このため、先端口径Ｄ₂をさらに絞り込むことも考えられるが、この場合、吐出速度が速くなり、充填途中で、容器１６内の粘性液の表面に、充填される粘性液が勢い良く衝突することとなり、容器１６内の粘性液の表面が激しく波立ち、該粘性液が容器１６外に飛散することが懸念される。このような飛散が発生すると、粘性液の充填量が少なくなるという弊害も発生する。

しかし、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、吐出口２４に金網３０を設け、粘性液を金網３０の目３０Ａ（通液口）に通過させるようにすることで、粘性液が金網３０の目３０Ａを通過するとき、粘性液の表面張力により、粘性液は、空気との間に、粘性液によって形成される気液界面をつくって、落下しようとする力に対抗しようとする力を発生させることができる。

このとき、粘性液には大気圧が掛かっているため、この力が粘性液の落下に逆らう力に作用し、つり合いを保つことになる。つまり、粘性液の充填を停止したとき、金網３０の目３０Ａによって粘性液の表面張力が維持して気液界面が形成されるため、吐出口２４の液垂れを防止することができる。

また、金網３０によって、吐出口２４からの粘性液の飛散を抑制し、低粘度（２０００ｃｐ未満）の液体であっても容器１６外へ飛散することを防止することができる。これにより、この充填ノズル１０で適用可能な粘性液の粘度範囲が広くなる。また、吐出口２４に金網３０を設けるだけなので、構造が簡単である。

また、吐出口２４に金網３０を設けることで、吐出口２４からの粘性液の飛散を抑制することができるため、粘性液の飛散を防止するために吐出口２４の流速を遅くした場合と比較して粘性液の容器１６内への充填時間を削減することができる。また、図３に示すように、吐出口３６に絞り部３８を設けて粘性液の飛散を防止する場合と比較すると、吐出口２４の流速は遅くなるが、その分、流路面積を大きくすることで該充填時間を削減することができる。

さらに、吐出口２４の液垂れを防止することで、容器１６内の粘性液の定量性を確保することができ、また、量産時の生産性を上げることができる。
（実施例）
容器１６に粘性液１００ｃｃを２６本／分の速度で間歇的に充填していく充填機１２において、従来の充填ノズル３２（図２）と本発明の充填ノズル１０（図１）とで、粘性液飛散頻度（容器１６外に粘性液が飛び出す頻度）及び液垂れ時間の比較表を［表１］に示す。

但し、図２（Ａ）、（Ｂ）において、供給パイプ４０の内径Ｌ₁と先端口径Ｄ₁はともに６ｍｍ、吐出口２４に取付ける金網３０は、外径φ０．３５ｍｍの１６メッシュとする。また、図３（Ａ）、（Ｂ）において、供給パイプ３４の内径Ｌ₂は６ｍｍ、先端絞り部３８の口径Ｄ₂は２．７ｍｍとする。

この結果からも分かるように、充填ノズル３２は２５００ｃｐ未満の粘性液では１０％以上の液飛散が見られるが、充填ノズル１０では、１３００ｃｐの粘性液でも、液飛散はみられなかった。また、粘性液の充填を停止してから液垂れまでの時間は、充填ノズル３２は、３４００ｃｐにおいて、３００秒以上であったものの、２５００ｃｐでは約１８０秒となっている。これに対して、充填ノズル１０では、１３００〜３４００ｃｐの範囲内において、３００秒以上であった。

なお、ここでは、１６メッシュの金網３０を用いたが、粘性液の粘度に合わせて、金網３０のメッシュを変えて良いのは勿論のことである。また、ここでは、通液口を設けるため金網３０を例に挙げたが、これ以外にも、パンチなどにより平板に複数の貫通穴を形成させたものや多孔質焼結体などを用いても良い。但し、吐出口２４を通過する際の流動抵抗などを考慮すると、金網３０が好適である。また、金網３０は規格品の種類が多いため、粘性液の粘度に応じてメッシュの異なる金網３０を容易に取り揃えることができる。

さらに、本発明の充填ノズル１０は、本実施例に限らず、食用、医薬品、工業用品等の粘性液を少量容器に間歇的に定量充填する充填機において、容器外への飛散及び充填停止時の液垂れ防止方法として利用可能である。

本発明の実施の形態に係る充填ノズルをの備えた充填機を示す説明図である。本発明の実施の形態に係る充填ノズルを示す、（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は下面図である。従来の充填ノズルを示す、（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）は下面図である。

符号の説明

１０充填ノズル
１６容器
２４吐出口
３０金網
３０Ａ目（通液口）

Claims

吐出口から容器内へ粘性液を充填する充填ノズルであって、
前記吐出口には粘性液の表面張力を維持して気液界面を形成する通液口が多数設けられたことを特徴とする充填ノズル。
前記通液口は前記吐出口に取付けられた網の目であることを特徴とする請求項１に記載の充填ノズル。
前記網が前記吐出口に着脱可能に設けられたことを特徴とする請求項２に記載の充填ノズル。