JP2012153380A - 高粘度流体充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器上面の端部側に口部を有する容器に高粘度流体を適正良好に充填する。
【解決手段】容器上面１ａの端部側に口部２を有する容器１を台枠３に載置した状態で、充填ノズル５を口部２より容器１内下部まで挿入して、充填ノズル５を引上げながらノズル下端弁口部１４から高粘度流体４を噴出させる流体充填装置であって、充填ノズル５とノズル昇降駆動手段６とを備え、充填ノズル５は、外管８と、外管８内に配置されて、下端部に開閉弁１０を有し、外管８との間に環状流路１１を形成する中軸９と、中軸９を上下移動させる中軸上下駆動手段１２とからなり、外管８の下端周壁部８ａには、容器内壁面１ｂに近接する外管背面部側を残して容器１の中央部側を臨む外管前面側を外管８の半周に亘って開口切欠した切欠開口部１３を設け、閉弁位置で開閉弁１０が切欠開口部１３の上部側に位置して弁口部１４を閉鎖し、開弁位置で開閉弁１０が切欠開口部１３の下部側に位置して弁口部１４を開放し、切欠開口部１３から高粘度流体４を噴出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、容器上面の端部側に口部を有する一斗缶等の容器にその口部より高粘度の流体、例えばトマトピューレ（トマトを煮込んで裏漉しした後に煮詰めて濃縮したもの）やリンゴパルプ（リンゴを搾った後の果肉分を加熱し裏漉ししたもの）等を充填する高粘度流体充填装置に関する。

従来の高粘度流体充填装置として、特許公報等の具体的の公知文献を挙げることはできないが、従来より使用されている流体充填装置として図４に示されるようなものがある。即ち、図４の(a) は、容器上面１ａの端部側に口部２を有する容器（一斗缶）１にその口部２より充填ノズル５を容器１内の下部まで挿入して、この充填ノズル５を引上げながらノズル下端弁口部２９から高粘度流体４を噴出させて充填する状態を示したものであり、(b) は充填ノズル５の下端部分の拡大断面図である。充填ノズル５は、ノズル昇降駆動手段（図示省略）によって昇降移動するもので、外管８と、外管８内に同心状に配置されていて、下端部に開閉弁３０を有し、外管８の内周面と中軸外周面との間に環状流路１１を形成する中軸９とからなり、この中軸９は、中軸上下駆動手段（図示省略）によって、開弁位置と閉弁位置との間で上下移動し、開弁位置では、図４の(b) に実線で示すように中軸９の下動によって開閉弁３０が環状流路の下端弁口２９を開放し、環状流路９より送られる高粘度流体４が弁口２９から噴出し、閉弁位置では同図の仮想線で示すように中軸９の上動によって開閉弁３０が弁口２９を閉鎖するようになっている。

一斗缶などの容器１の口部２が容器上面１ａの中央部ではなく、容器上面１ａの隅部などの端部側に設けてあるのは、容器に充填した流体を他の容器に手作業で移し替えたり、流体を注ぎ出したりする時に、作業が的確且つスムーズに行えるからであるが、このような容器１に上記従来の充填装置によってトマトピューレやリンゴパルプなどの高粘度流体４を充填するにあたり、図４の(a) に示すように、充填ノズル５を口部２より容器１内の下部まで挿入した後、開閉弁３０を開弁して充填ノズル５を引上げながら環状流路１１の下端弁口２９から高粘度流体４を噴出させると、図示のように充填ノズル５が容器１の中央部側ではなく、容器１の内壁面１ｂに近接した位置にあることから、環状流路１１の下端弁口２９から同図の(d) に示すように放射状に噴出する高粘度流体４は、容器１の内壁面１ｂに近接する側では直ちにその内壁面１ｂに当たってそのまま溜まってゆき、容器１の中央部を臨む側では容器内壁面１ｂまでの距離が長くなるため、内壁面１ｂに近接する側に比べて溜まり速度が遅くなり、充填が進行するに従って同図の(a) に示すように容器１内の流体のレベルは、充填ノズル５の位置する端部側が高く、その反対側が低くなり、そのために容器１内に所定量が充填される充填終了間際には、高粘度流体４が同図の(c) に示すように口部２ａから溢れ出てしまう、という不都合があった。

本発明は、上記の事情に鑑み、容器上面の端部側に口部を有する容器に高粘度流体を適正良好に充填することのできる高粘度流体充填装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の高粘度流体充填装置は、容器上面１ａの端部側に口部２を有する一斗缶等の容器１を台枠３上に載置した状態で、充填ノズル５を口部２より容器１内下部まで挿入して、充填ノズル５を引上げながらノズル下端弁口部１４から高粘度の流体４を噴出させて充填する流体充填装置であって、充填ノズル５と、これを昇降移動させるノズル昇降駆動手段６とを備え、充填ノズル５は、外管８と、外管８内に同心状に配置されて、下端部に開閉弁１０を有し、外管８内周面と中軸外周面との間に環状流路１１を形成する中軸９と、中軸９を開弁位置と閉弁位置とに上下移動させる中軸上下駆動手段１２とからなり、外管８の下端周壁部８ａには、容器１内への挿入時に容器１の内壁面１ｂに近接する外管背面部側を残して容器１の中央部側を臨む外管前面側を外管８のほぼ半周に亘って開口するように切欠した切欠開口部１３を設け、閉弁位置では開閉弁１０が切欠開口部１３の上部側に位置して前記環状流路１１の下端弁口部１４を閉鎖し、開弁位置では開閉弁１０が切欠開口部１３の下部側に位置して前記環状流路１１の下端弁口部１４を開放することにより切欠開口部１３から高粘度流体４を噴出させるようにしたことを特徴としている。

請求項２は、請求項１に記載の高粘度流体充填装置において、高粘度流体４の充填にあたって台枠３上に載置された容器１の上面１ａの口部２側端部が口部２と反対側の端部より高くなるように台枠３を水平に対し所要角度θ傾動させる台枠傾動手段７を設けてなることを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は２に記載の高粘度流体充填装置において、開閉弁１０は、前記環状流路１１の下端弁口部１４に嵌合する径大外周面部１０ａと、この径大外周面部１０ａから上方へ漸次径小となるように延びたテーパ部１０ｂとを備え、閉弁位置では径大外周面部１０ａが前記環状流路１１の下端弁口部１４に嵌合して没入するようになっていることを特徴とする。

上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明によれば、充填ノズル５による高粘度流体４の充填にあたり、容器１の口部２より容器１内下部まで挿入された中軸９の上昇に伴って外管８下端部の切欠開口部１３から噴射される高粘度流体４は、この切欠開口部１３が、容器１の内壁面１ｂに近接する外管背面部側を残して容器１の中央部側を臨む外管前面側を外管８のほぼ半周に亘り切欠して形成されたものであるから、充填ノズル５が近接する容器１内の端部側へは噴射されず、容器１内の中央部側を臨む外管８の前面側から外管８のほぼ半周に亘る範囲で噴射されることになり、従って充填中における容器１内の高粘度流体４のレベル状態は、全体的にほぼ水平状態となり、このため従来の流体充填装置を使用した場合のように容器１内に所定量充填される充填終了間際に高粘度流体４が口部２から溢れ出てしまうという不都合な事態を回避することができ、高粘度流体を適正良好に充填することができる。

請求項２に係る発明によれば、台枠３を台枠傾動手段７により水平に対し所要角度θ傾斜させて、台枠３上に載置された容器１の上面ａの口部２側端部が口部２とは反対側の端部より高くなるようにすることで、充填中における容器１内の高粘度流体４のレベル状態が一層水平に近い状態となり、口部２からの高粘度流体４の溢出をより確実に防止することができる。

請求項３に係る発明によれば、開閉弁１０が、下端部の径大外周面部１０ａと、この径大外周面部１０ａから上方へ漸次径小となるように延びたテーパ部１０ｂとを備えたもので、閉弁位置において径大外周面部１０ａが下端弁口部１４に嵌まり込んで没入することにより、その弁口部１４を閉止するようになっているから、閉弁時に弁口部１４の下側部分に高粘度流体４が付着残留することがなく、従って液垂れを生じることもない。

(a) は本発明に係る高粘度流体充填装置を示す全体概略正面図で、充填ノズルが容器内の下部まで挿入された状態を示し、(b) は容器の平面図である。 (a) は充填ノズルが上方に引き上げられた状態の高粘度流体充填装置を示す図１と同様な正面図、(b) は図１の(a) に示す充填ノズルの拡大図である。 容器内に挿入された充填ノズルによって充填されている状態を示す説明図、(b) は充填ノズルの下端部の拡大図で、開弁状態を示し、(c) は同じく充填ノズル下端部の一部断面拡大図で、開弁状態を実線、閉弁状態を仮想線で示し、(d) は(b) のＸ−Ｘ線断面図である。 (a) は従来の充填ノズルによって高粘度流体を容器内に充填している状態の説明断面図、(c) は高粘度流体が容器の口部から溢れ出ている状態を示し、(d) は(b) のＹ−Ｙ線断面図である。

以下に本発明の好適な一実施形態を図面に基づいて説明すると、図１の(a) は本発明に係る高粘度流体充填装置を示す全体概略正面図で、充填ノズルが容器内の下部まで挿入された状態を示し、(b) は容器の平面図である。ここに示す高粘度流体充填装置は、容器上面１ａの端部側に口部２を有する容器１を台枠３上に載置した状態で、その口部２より容器１の内部に挿入して高粘度流体４の充填を行う充填ノズル５と、この充填ノズル５を上下方向に昇降移動させるノズル昇降駆動手段６と、台枠３上に載置された容器１の上面１ａの口部側端部が口部２と反対側の端部より高くなるように台枠３を水平に対し所要角度θ傾動させる台枠傾動手段７とからなる。この実施形態で使用される容器１は、ブリキ製の一斗缶よりなる。

充填ノズル５は、円筒状の外管８と、この円筒状外管８内に同心状に配置されていて、外管８の内周面と当該中軸９の外周面との間に環状流路１１を形成し、下端部に開閉弁１０を設けた中軸９と、この中軸９を図３の(b) ，(c) に実線で示す開弁位置と同図の(c) に仮想線で示す閉弁位置とにわたって上下移動させるように外管８の上端部に設けられた中軸上下駆動手段１２とから構成され、外管８の下端周壁部８ａには、図３の(b) 〜(d) に示すように、容器１内への外管８の挿入時に容器１の内壁面１ｂに近接する外管背面部側を残して容器１の中央部側を臨む外管前面側を外管８のほぼ半周（１８０°）に亘って開口するように切欠した切欠開口部１３が設けられ、しかして中軸９が閉弁位置に来ると開閉弁１０が切欠開口部１３の上部側に位置して前記環状流路１１の下端弁口部１４を閉鎖し、中軸９が閉弁位置から開弁位置へ下動すると、開閉弁１０が切欠開口部１３の下部側に位置して前記環状流路１１の下端弁口部１４を開放し、それによって切欠開口部１３から高粘度流体４を噴出させるようになっている。尚、切欠開口部１３は、容器１の中央部側を臨む外管前面側を外管８のほぼ半周に亘り開口するように切欠したものであって、その開口角度は、１８０°程度が好ましいが、１６０°程度でもよいし、２００°程度でもよい。

開閉弁１０は、図２の(b) 及び図３の(b) ，(c) に示すように円錐台形状に形成されたもので、前記環状流路１１の下端部内に嵌合する下端部の径大外周面部１０ａと、この径大外周面部１０ａから上方へ漸次径小となるように延びたテーパ部１０ｂとからなり、閉弁位置では図３の(c) から分かるように径大外周面部１０ａが環状流路１１の下端弁口部１４に嵌まり込んで没入し、その弁口部１４を閉止するようになり、この閉弁位置から中軸９が中軸上下駆動手段１２により下動して、開閉弁１０が開弁位置に来ると、環状流路１１の下端弁口部１４が開放されて、環状流路１１からの高粘度流体４が切欠開口部１３から図３(b) の矢示のように噴出することになる。この開弁位置では、前面側が切欠された断面半円状となった外管下端部８ａの下端部分が、開閉弁１０の径大外周面部１０ａによって閉鎖される。尚、図２の(b) において、２８は中軸９の所要箇所外周面に周方向に間隔をおいて突設された複数のガイドリブで、これら複数のリブ２８により中軸９を外管８内に同心状に保持している。

ノズル昇降駆動手段６は、図１の(a) に示すように、装置基台１５上に立設されている機枠１６に垂設された複数本のガイド軸１７により昇降可能に支承された昇降枠１８と、ガイド軸１７と平行に垂設された垂直螺軸１９に螺嵌し且つ自転のみ可能に昇降枠１８に支承されたナット状部材２０と、垂直螺軸１９を正逆回転駆動するモータ２１とからなる周知構造のもので、昇降枠１８に流体供給用兼ノズル連結用の管体２２を介して充填ノズル５の外管８を連通連結し、モータ２１により垂直螺軸１９を正逆回転させて昇降枠１８を昇降させることにより、充填ノズル５を、台枠３上に載置された容器１の上方の待機位置（図示省略）と、このノズル５が前記待機位置から台枠３上の容器１の口部２を通ってその内部下方に位置する充填開始位置（図１の(a) 参照）との間で上下移動させるようになっている。図１の(a) において、３１はモータ２１によって回転する垂直螺軸１９の上端部に設けられた位置検知センサーとしてのロータリーエンコーダーで、垂直螺軸１９の回転速度に比例した時間間隔で発信するパルス数を計数して、上記の待機位置と充填開始位置とを検出し、この検出信号を図示しない制御装置に送って、モータ２１を制御するようになっている。

尚、上記管体２２は、図示は省略するが、液送用ポンプに接続されていて、このポンプにより送給される高粘度流体が管体２２から充填ノズル５の外管８内周面と中軸９外周面との間の環状流路１１に導入され、そして前記制御装置によって適宜に制御される中軸上下駆動手段１２による中軸９の上下移動により開閉弁１０が開閉し、充填ノズル５によって容器１に一定重量の高粘度流体４が充填されるようになっている。

台枠傾動手段７は、図１の(a) 及び図２の(a) に概略示すように、台枠３を、装置基台１５内に設けた秤量器２９に水平枢軸２３によって回動可能に枢支すると共に、台枠３の一端側を、前記秤量器２９に設置した上下方向に伸縮作動するシリンダ２４に枢支連結してなるもので、シリンダ２４の収縮状態で台枠３を水平位置に保持し、シリンダ２４を所定ストローク伸張作動させることによって、台枠３上に載置した容器１の上面１ａの口部側端部が口部２と反対側の端部より高くなるように台枠３を水平に対し所要角度θ前後傾動させるようにしたものである。前記秤量器２９は、これに支持させた台枠３上に載置される容器１（内容物を含む）の重量を検出できるロードセルを利用したもので、充填ノズル５によって容器１に充填される高粘度流体４の重量を検出し、その充填重量が所定値に達する時に、その検出信号を前記制御装置に送って、充填中の充填ノズル５の開閉弁１０を閉止制御し、容器１に所定重量の高粘度流体４を充填することができる。

上記台枠３には、図１の(a) 及び図２の(a) に示すように、この台枠３上に載置した容器１の両側部を挟持して固定するクランプ２５が設けてある。このクランプ２５は、台枠３の左右立上枠部３ｏ，３ｏに螺軸２６，２６を螺装し、両螺軸２６，２６の対向端部に押え片２７，２７を固着して、両螺軸２６，２６を適宜回転させることにより両押え片２７，２７を容器１の両側部に押し付けて固定するようにしたものである。また、前記秤量器２９は、装置基台１５内で図１の(a) に関して左右方向に移動調整できるようになっている。

上記のように構成される高粘度流体充填装置の使用による高粘度流体４（例えばトマトピューレ）を容器１（例えば一斗缶）に充填するにあたっては、先ず、容器１を台枠３上に載置してクランプ２５で固定し、図２の(a) に示す状態とする。この後、容器１の口部２の直上方の待機位置に待機している充填ノズル５をノズル昇降駆動手段６により下降させて、容器１の口部２よりその内部下方の充填開始位置まで挿入し、そして台枠傾動手段７により台枠３を水平面に対し所要角度θ（例えば６．５°）傾動させ、図１の(a) に示すように容器１をその口部２側端部が口部２と反対側の端部よりも適当に高くなるようにセットする。

上記のように台枠３上の容器１の口部２に対しその直上方にある待機位置から充填ノズル５が下降して図１の(a) に示すように容器１の口部２よりその内部下方の底部近くまで挿入された充填開始位置で高粘度流体４の充填が開始される。この充填の開始前は、中軸９の下端部の開閉弁１０は、図３の(c) に仮想線で示される閉弁位置、即ち前記環状流路１１の下端弁口部１４を閉鎖した位置にあり、そして中軸上下駆動手段１２により中軸９が所定ストローク下動して開閉弁１０が図３の(b) ，(c) の実線で示される開弁位置まで来ると、環状流路１１の下端弁口部１４が開放されて、環状流路１１の高粘度流体４が、外管８下端部の切欠開口部１３から噴射され、この噴射状態で充填ノズル５全体が上昇を開始する。

充填ノズル５の上昇開始に伴って外管８下端部の切欠開口部１３から噴射される高粘度流体４は、図３の(d) に示されるように、切欠開口部１３が、容器１の内壁面１ｂに近接する外管背面部側を残して容器１の中央部側を臨む外管前面側を外管８のほぼ半周に亘り切欠して形成されたものであるから、充填ノズル５が近接する容器１の隅部側へは噴射されず、容器１の中央部側を臨む外管８前面側からほぼ１８０°前後の範囲に噴射されることになり、従って充填中における容器１内の高粘度流体４のレベル状態は、図３の(a) に示すように充填ノズル５の下端部周辺が僅かに高い程度で全体的にほぼ水平状態となり、このため冒頭で述べた従来の流体充填装置を使用した場合のように容器１内に所定量充填される充填終了間際に高粘度流体４が口部２から溢れ出てしまう、という不都合な事態を回避することができる。

また、この場合、台枠３を台枠傾動手段７によって水平に対し所要角度θ傾斜させて、台枠３上に載置された容器１の上面ａの口部２側端部が口部２と反対側の端部より高くなるようにしているため、充填中における容器１内の高粘度流体４のレベル状態が一層水平状態となり、口部２からの高粘度流体４の溢れ出を確実に防止することができる。台枠３の傾斜角度θは、充填する流体４の粘度が高いほど大きくなり、通常５°〜１０°程度の範囲で任意に設定される。

上記のように充填ノズル５が上昇しつつ外管８下端部の切欠開口部１３から高粘度流体４を噴射しながら充填される容器１内の高粘度流体４の重量が前記秤量器２９により検出されて所定充填量に達するようになると、中軸上下駆動手段１２により中軸９が所定ストローク上動して開閉弁１０が閉弁位置に来ることにより前記環状流路１１の下端弁口部１４を閉鎖し、容器１内への高粘度流体４の充填を終了する。こうして容器１への高粘度流体４の定量充填を終えた充填ノズル５は、そのまま上昇して容器１の口部２を通り抜け、上方の待機位置に戻る。

この高粘度流体充填装置では、前記環状流路１１の下端弁口部１４を開閉する開閉弁１０が、下端部の径大外周面部１０ａと、この径大外周面部１０ａから上方へ漸次径小となるように延びたテーパ部１０ｂとからなるもので、閉弁位置では図３の(c) に示すように径大外周面部１０ａが下端弁口部１４に嵌まり込んで没入することにより、その弁口部１４を閉止するようになっているから、閉弁時に弁口部１４の下側部分に高粘度流体４が付着残留するようなことがなく、従って液垂れを生じることもなくなる。

１ 容器
１ａ 容器上面
２ 容器の口部
３ 台枠
４ 高粘度流体
５ 充填ノズル
６ ノズル昇降駆動手段
７ 台枠傾動手段
８ 外管
９ 中軸
１０ 開閉弁
１１ 環状流路
１３ 切欠開口部
１４ 環状流路の下端弁口部

Claims (3)

1. 容器上面の端部側に口部を有する一斗缶等の容器を台枠上に載置した状態で、充填ノズルを口部より容器内下部まで挿入して、充填ノズルを引上げながらノズル下端弁口部から高粘度の流体を噴出させて充填する流体充填装置であって、充填ノズルと、これを昇降移動させるノズル昇降駆動手段とを備え、充填ノズルは、外管と、外管内に同心状に配置されて、下端部に開閉弁を有し、外管内周面と中軸外周面との間に環状流路を形成する中軸と、中軸を開弁位置と閉弁位置とに上下移動させる中軸上下駆動手段とからなり、外管の下端周壁部には、容器内への挿入時に容器の内壁面に近接する外管背面部側を残して容器の中央部側を臨む外管前面側を外管のほぼ半周に亘って開口するように切欠した切欠開口部を設け、閉弁位置では開閉弁が切欠開口部の上部側に位置して前記環状流路の下端弁口部を閉鎖し、開弁位置では開閉弁が切欠開口部の下部側に位置して前記環状流路の下端弁口部を開放することにより切欠開口部から高粘度流体を噴出させるようにした高粘度流体充填装置。
2. 高粘度流体の充填にあたって台枠上に載置された容器の上面の口部側端部が口部と反対側の端部より高くなるように台枠を水平に対し所要角度傾動させる台枠傾動手段を設けてなる請求項１に記載の高粘度流体充填装置。
3. 開閉弁は、前記環状流路の下端弁口部に嵌合する径大外周面部と、この径大外周面部から上方へ漸次径小となるように延びたテーパ部とを備え、閉弁位置では径大外周面部が前記環状流路の下端弁口部に嵌合して没入するようになっている請求項１又は２に記載の高粘度流体充填装置。

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