JP2013256330A

JP2013256330A - 充填装置および該充填装置に用いる充填ノズル

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Publication number: JP2013256330A
Application number: JP2012134993A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Shimizu; 之典清水; Naoto Yoshida; 直人吉田
Original assignee: Kose Corp
Current assignee: Kose Corp
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2013-12-26
Anticipated expiration: 2032-06-14
Also published as: JP5936456B2

Abstract

【課題】充填する流体の粘性が低下しにくく、吐出口における流体の切れが良好であり、かつ、簡易な装置構成で分解・洗浄の容易性を確保した充填装置を提供する。
【解決手段】容器に流体を充填するための充填装置１００は、直線的に延在する筒状ノズル１２と、タンク４２と、ポンプ４６とを有する。筒状ノズル１２の片端には、充填される流体を吐出する吐出口１６がある。タンク４２は、流体を収容する。ポンプ４６は、タンク４２から接続部４４を通過して筒状ノズル１２へ流体を押し出し供給する。筒状ノズル１２の吐出口１６付近にはヘッド支持軸２２により支持されたヘッド２０が位置する。駆動機構６０は、筒状ノズル１２の側方に位置し、ヘッド支持軸２２を筒状ノズル１２内で上下動させて、ヘッド２０が吐出口１６を閉鎖する第１の状態と、ヘッド２０が吐出口１６を開放する第２の状態とを実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器に液状、ペースト状、ゲル状またはゾル状等の特性を有する流体を充填するための充填装置および該装置に用いる充填ノズルに関する。

チューブ状あるいはケース状の容器に、歯磨き粉、洗顔フォームなどのある程度の粘性を有する流体（組成物）を充填するための充填装置または充填ノズルとしては、これまで以下のようなものが知られている。

図８に示す充填装置３００は、ホッパー４２と充填ノズル１０とが直線上に配列された充填装置である。ホッパー４２の内部には充填する流体Ａが収容されるとともに、この流体Ａを充填ノズル１０へと供給するためのプランジャポンプ４６が配設されている。ホッパー４２の下部には充填ノズル１０との接続部４４があり、その内部は充填ノズル１０と連通する流路４５となっている。充填ノズル１０は、直線上に延在する筒状ノズル１２と、該筒状ノズル１２の先端の吐出口を開閉するヘッド２０と、筒状ノズル１２内に延在し、ヘッド２０を支持するヘッド支持軸２２と、ヘッド支持軸２２と連結されたバネ７２とを有する。この充填ノズル１０では、バネ７２が伸びた状態ではヘッド支持軸２２は上方向に付勢されるため、ヘッド２０が吐出口を閉鎖する状態となる。

この充填装置３００での流体Ａの充填手順は以下のようになる。まず、プランジャポンプ４６のシリンダー５０およびピストン５２が上昇することにより、ホッパー４２からシリンダー５０の内部に流体Ａが導入される。次に、シリンダー５０が下降することにより、これがバルブとして機能し、シリンダー５０の内部と、この内部と連通した流路４５と、筒状ノズル１２の流路とで閉じた空間を形成する。この空間には流体Ａが満たされている。ここで、ピストン５２が下降すると、空間内の流体Ａが圧迫され、圧迫された流体Ａがバネ７２を縮めることにより、ヘッド支持軸２２が下降するとともにヘッド２０が吐出口を開放する。その結果、流体Ａが充填ノズル１０の吐出口から吐出され、容器（図示せず）に充填することができる。この装置と同様の、バネを用いた充填装置は特許文献１に記載されている。

また、図９に示す充填装置４００は、ホッパー４２と充填ノズル１０とがオフセットした位置にある充填装置である。ホッパー４２とプランジャポンプ４６の構成は図８と同様である。充填ノズル１０は、筒状ノズル１２と、該筒状ノズル１２の先端の吐出口を開閉するヘッド２０と、筒状ノズル１２内に延在し、ヘッド２０を支持するヘッド支持軸２２と、ヘッド支持軸２２に連結され、ヘッド支持軸２２を上下動させるためのエアーシリンダー７４とを有する。この充填ノズル１０では、ヘッド支持軸２２が下降するとヘッド２０が吐出口を閉鎖し、ヘッド支持軸２２が上昇するとヘッド２０が吐出口を開放する。ヘッド支持軸２２の直上にエアーシリンダー７４が位置するため、筒状ノズル１２は上部で曲がって、接続部４４を介してホッパー４２と接続されている。

この充填装置４００での流体Ａの充填手順は以下のようになる。まず、エアーシリンダー７４により充填ノズル１０の吐出口を開放した状態する。それと同時または直後に、プランジャポンプ４６によってホッパー４２内の流体Ａを、流路４５を介して筒状ノズル１２内へと押し出す。その結果、流体が充填ノズル１０の吐出口から吐出され、容器（図示せず）に充填することができる。この装置と同様のノズルを用いた充填装置は特許文献２に記載されている。

特開２００８−１８９４８号公報特開平７−２０５９３２号公報

しかしながら、図８の充填装置３００では、流体Ａがバネ７２を押すことでヘッド２０が吐出口を開放する構造であるため、流体Ａの吐出時に、流体に高い圧力がかかる。その結果、比較的高い粘性の流体、特に脂肪酸など結晶性の分子集合体を含有する洗顔フォームや、チキソトロピックな挙動を示す乳化物等の流動性組成物を吐出する場合、高い圧力の下でノズルの狭い経路を通過するときに、流体に強いせん断力がかかり、流体の粘性が低下する。そのため、この充填装置３００では、所望の流体を、その所望の粘性を維持したまま容器に充填することが困難であるという問題がある。また、充填ノズル１０からの吐出終了時、バネ７２がゆっくりと伸びることでヘッド２０が吐出口を閉鎖するというメカニズムであるため、充填ノズル１０の吐出口において流体の切れが悪いという問題もある。この場合、バネを強めて流体の切れを改善することも考えられるが、強いバネはヘッド２０により開放される吐出口を狭いものとするため、流体にかかるせん断力がより強くなり、さらなる粘度低下をまねいてしまうことがある。さらに、吐出口の閉鎖動作により吐出口とヘッド２０の間に残った流体が外側に急速に押出され、筒状ノズル１２の先端や容器を汚すことがあり、不良品の発生原因となり得る。

一方、図９の充填装置４００では、エアーシリンダー７４を用いたヘッド２０による吐出口の開閉と、プランジャポンプ４６による流体Ａの押し出しとを独立して行なうことができる。そのため、バネによる流体の粘性低下や切れの悪化の懸念は少ない。しかしながら、筒状ノズル１２が曲がっており、かつ、エアーシリンダー７４に連結しているなど、充填ノズル１０が長く、構造が複雑であるため、充填ノズル１０の取り外しや洗浄に手間がかかるという問題がある。さらに、流体の流路が比較的長いものとなり、圧力を受けながら流体が長い距離を方向を変えつつ移動することになるため、流動時間による粘性低下をまねく可能性が高くなる。

このように、図９のようにホッパー４２と充填ノズル１０とがオフセットした構造を採ったとしても、流体の粘性低下の抑制や充填ノズルの取り外し・洗浄の容易さにおいて、十分な効果を得ることができなかった。

そこで本発明は、上記課題に鑑み、充填する流体の粘性が低下しにくく、吐出口における流体の切れが良好であり、かつ、簡易な装置構成で充填ノズルの取り外し・洗浄の容易性を確保した充填装置、および該充填装置に用いる充填ノズルを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、本発明の要旨構成は以下のとおりである。
本発明の充填装置は、容器に流体を充填するための充填装置であって、充填される流体を吐出する吐出口を片端に有し、直線的に延在する筒状ノズルと、前記充填される流体を収容し、前記筒状ノズルの他端との接続部を下部に有するタンクと、前記タンクから前記接続部を通過して前記筒状ノズルへ流体を押し出し供給するポンプと、前記筒状ノズルの吐出口付近に位置するヘッドと、前記筒状ノズル内部に延在し、前記ヘッドを支持するヘッド支持軸と、該ヘッド支持軸を前記筒状ノズル内で上下動させて、前記ヘッドが前記吐出口を閉鎖する第１の状態と、前記ヘッドが前記吐出口を開放する第２の状態とを実現する、前記筒状ノズルの側方に位置する駆動機構と、を有することを特徴とする。

この充填装置において、前記筒状ノズルは、貫通口を有する外筒と、外周面が前記貫通口を塞ぐように前記外筒の内部に配置した内筒と、を含み、前記内筒には、前記ヘッド支持軸と連結するとともに前記外筒の貫通口を介して前記外筒の外部へと延びるシャフトが設けられ、前記駆動機構は、前記シャフトを前記貫通口の範囲内で前記筒状ノズルの延在方向に沿って往復運動させることにより、前記内筒を前記外筒に対して移動させるとともに前記ヘッド支持軸を前記筒状ノズル内で上下動させるようにすることが好ましい。

この場合、前記貫通口の上下少なくとも２箇所において、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との間にシール材が配置されることが好ましい。

前記駆動機構は、エアーシリンダーと、片端部が前記エアーシリンダーのピストンロッドと連結し、他端部が前記シャフトと連結したレバーと、該レバーをその両端部が支点を中心に回動可能となるよう支持する支柱と、を含むものであることが好ましい。

前記筒状ノズルは、前記吐出口の周囲内側面にノズル内側テーパ面を有し、前記ヘッドは、前記筒状ノズルの内部に位置し、前記筒状ノズルの内径よりも小さい外径を有し、前記ヘッドの先端部に、前記第１の状態において前記ノズル内側テーパ面と面接触して前記吐出口を閉鎖し前記流体を遮断するヘッド外側テーパ面を有することが好ましい。

前記ポンプは、シリンダー内をピストンが移動して、前記シリンダー内の流体を押し出すプランジャポンプであることが好ましい。

本発明の充填ノズルは、上記の充填装置に用いる充填ノズルであって、充填される流体を吐出する吐出口を片端に有し、直線的に延在する筒状ノズルと、前記筒状ノズルの吐出口付近に位置するヘッドと、前記筒状ノズル内部に延在し、前記ヘッドを支持するヘッド支持軸と、を有し、前記筒状ノズルは、貫通口を有する外筒と、外周面が前記貫通口を塞ぐように前記外筒の内部に配置した内筒とを含み、前記内筒には、前記ヘッド支持軸と連結するとともに前記外筒の貫通口を介して前記外筒の外部へと延びるシャフトが設けられ、前記貫通口の上下少なくとも２箇所において、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との間にシール材が配置され、前記シャフトが前記貫通口の範囲内で前記筒状ノズルの延在方向に沿って往復運動することにより、前記内筒が前記外筒に対して移動するとともに前記ヘッド支持軸が前記筒状ノズル内で上下動し、その結果、前記ヘッドが前記吐出口を閉鎖する第１の状態と、前記ヘッドが前記吐出口を開放する第２の状態とを実現可能としたことを特徴とする。

本発明の充填装置によれば、タンクから筒状ノズルへ流体を押し出し供給するポンプとは別個に、充填ノズルの吐出口を閉鎖する状態と開放する状態とを実現するヘッドを駆動する駆動機構を筒状ノズルの側方に設けた。そのため、直線的に延在する筒状ノズルを採用して、タンクと充填ノズルとをオフセットさせる必要がない。よって、充填する流体の粘性が低下しにくく、吐出口における流体の切れが良好であり、かつ、簡易な装置構成で充填ノズルの取り外し・洗浄の容易性を確保することができる。

また、本発明によれば、上記充填装置に好適に使用可能な充填ノズルを提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる充填装置１００の正面図である。右図は、充填装置１００に用いる充填ノズル１０の縦断面図であり、左図は、右図において対応する高さにおける充填ノズル１０の横断面図であり、ともにヘッドが吐出口を開放する第２の状態を示している。充填装置１００に用いる充填ノズル１０の縦断面図であり、ヘッドが吐出口を閉鎖する第１の状態を示している。充填ノズル１０のシャフトと駆動機構の連結状態を示す図である。容器に流体を充填する手順（第１工程）を示す充填装置１００の縦断面図である。容器に流体を充填する手順（第２工程）を示す充填装置１００の縦断面図である。容器に流体を充填する手順（第３工程）を示す充填装置１００の縦断面図である。容器に流体を充填する手順（第４工程）を示す充填装置１００の縦断面図である。容器に流体を充填する手順（第５工程）を示す充填装置１００の縦断面図である。本発明の他の実施形態にかかる充填ノズル８０の模式的縦断面図であり、（Ａ）はヘッドが吐出口を閉鎖する第１の状態、（Ｂ）はヘッドが吐出口を開放する第２の状態を示している。本発明の他の実施形態にかかる充填装置２００の模式的縦断面図である。従来の充填装置３００の模式的縦断面図である。従来の他の充填装置４００の模式的縦断面図である。

以下、図１〜６を参照して、本発明の一実施形態にかかる充填装置１００を説明する。

図１に示す、容器に流体を充填するための充填装置１００は、充填ノズル１０と、充填される流体を収容するタンクとしてのホッパー４２と、ホッパー４２から流体を充填ノズル１０へ流体を押し出し供給するポンプとしてのプランジャポンプ４６と、駆動機構６０とを有する。

充填ノズル１０は、図１に加えて図２および図３も参照すると、筒状ノズル１２と、ヘッド２０と、ヘッド支持軸２２とを有する。円筒形の筒状ノズル１２は、充填される流体を吐出する吐出口１６を片端１４に有し、直線的に延在する。図２に示す筒状ノズル１２の他端１８は、図１に示すように、ホッパー４２の接続部４４と連結している。ヘッド２０は、筒状ノズル１２の内径よりも小さい外径を有する略円柱状の部材であり、筒状ノズル１２の吐出口１６付近に位置する。ヘッド支持軸２２は、ヘッド２０よりも細い円柱状の部材であり、筒状ノズル１２内部に延在し、ヘッド２０を支持する。本実施形態では、筒状ノズル１２は、互いに連結された上部ノズル１２Ａと下部ノズル１２Ｂとからなり、ヘッド支持軸２２は、互いに連結された上部軸２２Ａと下部軸２２Ｂとからなる。上部ノズル１２Ａは、後述するように、ヘッド支持軸２２を上下動させる構造部分であり、下部ノズル１２Ｂは流体の吐出口１６を含む部分である。

図２および図３に示すように、上部ノズル１２Ａは、外筒２４と内筒２６の二重構造となっている。外筒２４は、２つの縦長の貫通口２８を有する。内筒２６は、外周面２６Ａが貫通口２８を塞ぐように外筒２４の内部に配置してなる。すなわち、外筒２４の内径と内筒２６の外径とが略一致して、外筒２４と内筒２６とが密着した構造となっている。内筒２４には、上部軸２２Ａと連結するとともに、外筒２４の貫通口２８を介して外筒２４の外部へと延びるシャフト３０が設けられている。

このシャフト３０の外筒２４から突出した部位が、図１に示す駆動機構６０（詳細は後述）によって、上下動される。すると、図２および図３に示すように、シャフト３０は、貫通口２８の範囲内で筒状ノズル１２の延在方向に沿って往復運動することにより、内筒２６が外筒２４に対して移動するとともにヘッド支持軸２２が筒状ノズル１２内で上下動する。その結果、ヘッド２０が吐出口１６を閉鎖する第１の状態（図３）と、ヘッド２０が吐出口１６を開放する第２の状態（図２）とを実現できる。

ここで、図２に示すように、貫通口２８の上下少なくとも２箇所、本実施形態では２箇所において、内筒２６の外周面２６Ａと外筒２４の内周面２４Ａとの間にシール材としてのＯリング３２が配置される。また、内筒２６とシャフト３０が接する部分に、左右で２箇所、これもシール材としてＯリング３３が配置される。これらシール材により、外筒２４と内筒２６との確実な密閉状態が実現できる。筒状ノズル１２内部は流体で満たされる。図２の左図において、斜線のない部分が部材のない空間を示している。なお、Ｏリング３３は、内筒２６とシャフト３０を分解洗浄可能とするための部材であり、分解洗浄が不要の場合には内筒２６とシャフト３０とを密閉に固着しても良く、この場合Ｏリング３３は必ずしも必要ではない。

また、引き続き図２を参照すると、下部軸２２Ｂには上下２箇所に軸本体から放射状に突出した６枚の羽状部材３４が設けられる。羽状部材３４の先端は、下部ノズル１２Ｂの内壁と接触し、ヘッド支持軸２２の上下動に伴い、下部ノズル１２Ｂの内壁を摺動する。このため、ヘッド支持軸２２を、その上下動時も含めて筒状ノズル１２内で確実にセンタリングすることができる。なお、羽状部材は筒状ノズル１２内でのヘッド支持軸２２のセンタリングを維持するものであれば、本実施形態に限定されず、枚数や形状は任意である。

図２および図３を参照して、充填ノズル１０の吐出口近傍の構造を説明する。筒状ノズル１２は、吐出口１６の周囲内側面にノズル内側テーパ面３６を有する。また、ヘッド２０は、筒状ノズル１２の内部に位置し、筒状ノズル２０の内径よりも小さい外径を有する。そして、ヘッド２０の先端部には、ヘッド外側テーパ面３８を有し、ヘッド外側テーパ面３８は、第１の状態（図３）においてノズル内側テーパ面３６と面接触して吐出口１６を閉鎖し流体を遮断する。この構造の充填ノズル１０によれば、流体を遮断する際に筒状ノズル１２のノズル内側テーパ面３６とヘッド２０のヘッド外側テーパ面３８とが面接触して密着するので、流体を面で挟み込むことにより流体が完全に切断される。よって、吐出口１６における流体の切れを良好とすることができる。

また、ヘッド２０の先端面にはテーパ形の窪み部４０が形成される。ヘッドの先端面に平坦面が多いと、流体の遮断時に平坦面に流体が残留しやすいが、窪み部４０を形成することにより、この流体の残留を抑制することができる。

図１に示す駆動機構６０は、筒状ノズル１２の側方に位置し、ヘッド支持軸２２を筒状ノズル１２内で上下動させて、ヘッド２０が吐出口１６を閉鎖する第１の状態と、ヘッド２０が吐出口１６を開放する第２の状態とを実現する。本実施形態において、駆動機構６０は、エアーシリンダー６２と、レバー６８と、支柱７０とからなる。

図４を参照して、駆動機構６０を詳細に説明する。エアーシリンダー６２は、シリンダー６４とピストンロッド６６とを含み、圧縮空気（図４中矢印）にてピストンロッド６６の直線運動を実現する公知のものを用いることができる。レバー６８は、片端部６８Ａがエアーシリンダー６２のピストンロッド６６と連結し、他端部６８Ｂがシャフト３０と連結している。そして、レバー６８の中央部は支柱７０と連結されている。つまり、支柱７０は、レバー６８をその両端部６８Ａ，６８Ｂが支点６８Ｃを中心に回動可能となるよう支持する。この場合、ピストンロッド６６が上昇するとシャフト３０が下降し、ピストンロッド６６が下降するとシャフト３０が上昇する。このように、てこの原理を利用して、エアーシリンダー６２のピストンロッド６６の直線運動をシャフト３０の上下運動、ひいてはヘッド支持軸２２の上下運動に変換することができる。

図５Ａを参照して、ホッパー４２およびプランジャポンプ４６の構造を詳細に説明する。ホッパー４２は、下方に向けて先細りに形成されており、下部に接続部４４を有する。接続部４４は、筒状ノズル１２の他端１８（図２）と連結する。接続部４４の内部は流路４５となっており、流路４５はホッパー４２に収容されている流体を充填ノズル１０へと通す役割をする。

プランジャポンプ４６は、シリンダー５０内をピストン５２が移動することにより、タンク４２から移動したシリンダー５０内の流体を、接続部４４を通過して筒状ノズル１２へ押し出し供給する。シリンダー５０およびピストン５２には、それぞれシリンダーロッド５４，５６およびピストンロッド５８の片端が接続されており、これらのロッドの他端には動力源（図示せず）が接続されている。また、シリンダー５０は筒状部材４８内に挿入・嵌合されている。そのため、シリンダー５０は筒状部材４８内を、ピストン５２はシリンダー５０内をそれぞれ個別に上下動可能となっている。本実施形態において、プランジャポンプ４６はホッパー４２の内部に位置している。

引き続き、充填装置１００を用いた流体の充填の手順を、図５Ａ〜図５Ｅを参照して説明する。まず、図５Ａは、充填開始前の充填装置１００の初期状態を示す。吐出口１６はヘッド２０により閉鎖されており、シリンダー５０およびピストン５２はいずれも下降した状態である。流路４５と充填ノズル１０の内部空間とには、前回充填時に吐出口１６から吐出されなかった流体が残留している。

次に、シリンダー５０を筒状部材４８に沿って上昇させ、それと同時またはそれに引き続き、ピストン５２も上昇させ、充填装置１００を図５Ｂに示す状態とする。筒状部材４８には、その下部に開口（図示せず）が設けられているため、ホッパー４２からシリンダー５０の内部５１に流体が導入される。

次に、既述の駆動機構６０によってシャフト３０を上昇させることにより、図５Ｃに示すように、ヘッド支持軸２２を上昇させ、ヘッド２０が吐出口１６を開放する第２の状態（図３）とする。流体が例えば３０℃で５０Ｐａ・ｓ以上といった一定の粘度を有していれば、この段階で吐出口１６から流体が漏れることはない。また、たとえ粘度が５０Ｐａ・ｓに満たないような粘度の低い場合であっても、充填ノズル１０の直下に容器があるため容器外への漏出はない。

次に、シリンダー５０を筒状部材４８に沿って下降させて、充填装置１００を図５Ｄに示す状態とする。これにより、シリンダー５０の内部５１と、この内部５１と連通した流路４５と、充填ノズル１０の流路とで、吐出口１６のみで開放された空間を形成する。この空間には流体が満たされている。

次に、図５Ｅに示すように、ピストン５２を下降させると、空間内の流体が押されて、吐出口１６から吐出される。その後、既述の駆動機構６０によってシャフト３０を下降させることにより、図５Ａの状態に戻り、充填を終了する。このようにして、容器（図示せず）に流体を充填することができる。

このような充填装置１００の動作、すなわち駆動機構６０の一部であるエアーシリンダー６２や、プランジャポンプ４６の動作の制御は、図示しない制御部により行なうことができる。

本実施形態の充填ノズル１０を用いた充填装置１００によれば、以下の作用効果を得ることができる。

すなわち、ホッパー４２から筒状ノズル１２へ流体を押し出し供給するプランジャポンプ４６とは別個に、ヘッド２０を駆動する駆動機構６０を設けたので、流体の押し出し供給と吐出口１６の開放とを独立して制御可能となる。そのため、吐出口１６を開放した状態で、流体に高圧力をかけることなく流体の押し出し供給を行うことができるため、充填する流体の粘性が低下しにくい。また、押し出し供給の停止とは無関係にノズルの閉鎖を行うことができるため、吐出口１６における流体の切れが良好である。

また、既述の構造の充填ノズル１０を用いることにより、ヘッド２０の駆動機構６０を筒状ノズル１２の側方に設けることができる。そのため、直線的に延在する筒状ノズル１２を採用して、ホッパー４２と充填ノズル１０とをオフセットさせる必要がない。よって、簡易な装置構成で充填ノズル１０の取り外し・洗浄の容易性を確保することができる。

以下、充填装置および充填ノズルの変形例を示す。

充填装置１００においては、駆動機構として図４に示す構成を用いたが、レバーの片端部６８Ａに連結されるのはエアーシリンダーに限定されず、レバーの片端部６８Ａにほぼ直線運動を与えるものであればよい。例えば、カム機構、リンク機構、ラックアンドピニオン機構、油圧機構などが挙げられる。また、レバー６８および支柱７０を用いた動力伝達に限定されることもなく、カム機構等にシャフト３０を直接連結するなど、シャフト３０を上下動させることが可能なものであればよい。この場合でも、駆動機構のうち少なくともシャフト３０と連結する部分は必ず筒状ノズル１２の側方に位置するため、本発明の範囲に含まれる。

また、図２および図３の充填ノズル１０に替えて、図６（Ａ），（Ｂ）に示す充填ノズル８０を用いてもよい。充填ノズル８０は、筒状ノズル１２と、ヘッド２０と、ヘッド２０を支持するヘッド支持軸２２を有し、ヘッド支持軸２２が上昇したときにヘッド２０が吐出口１６を閉鎖し（図６（Ａ））、ヘッド支持軸２２が下降したときにヘッド２０が吐出口１６を開放する（図６（Ｂ））構成となっている。

さらに、図１の充填装置１００に替えて、図７に模式的に示す充填装置２００を用いてもよい。これは、ホッパー４２の接続部４４をロータリーバルブとし、プランジャポンプ４６をホッパー４２の外に配置した。その他の構成は図１の充填装置１００と同様である。図７に示した状態は、ホッパー４２からプランジャポンプ４６のシリンダー５０内に流体を導入している状態である。この後、ロータリーバルブを９０度回転させることにより、流路４５はシリンダー５０と充填ノズル１０とを連結した状態となる。その状態で、ピストン５２を押し込むことにより、吐出口１６から流体を吐出させることができる。

本発明の充填装置および充填ノズルを用いて充填する流体は特に限定されず、乳液、化粧水、液状ファンデーションのような液状の組成物でも使用可能だが、例えば３０℃で５０Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する流体や、稠度値ではＪＩＳ−Ｋ２２２０に基づき、３０ｇの２号アルミコーンを用いて３０℃で測定した値が１７０〜３５０程度の比較的高粘性の液状、ペースト状、ゲル状またはゾル状等の特性を有する流体を充填する場合に、本発明を特に好適に用いることができる。このような流体としては、例えば、洗顔フォーム、クリーム、パック化粧料、練り歯磨きなどを挙げることができる。容器も特に限定されず、例えば、可撓性のプラスチック等からなるチューブ状やジャー型の容器等が挙げられる。

本発明によれば、充填する流体の粘性が低下しにくく、吐出口における流体の切れが良好であり、かつ、簡易な装置構成で充填ノズルの取り外し・洗浄の容易性を確保した充填装置、および該充填装置に用いる充填ノズルを提供することができる。

１００，２００充填装置
１０，８０充填ノズル
１２筒状ノズル（１２Ａ上部ノズル、１２Ｂ下部ノズル）
１４筒状ノズルの片端
１６吐出口
１８筒状ノズルの他端
２０ヘッド
２２ヘッド支持軸（２２Ａ上部軸、２２Ｂ下部軸）
２４外筒（２４Ａ外筒の内周面）
２６内筒（２６Ａ内筒の外周面）
２８貫通口
３０シャフト
３２Ｏリング（シール材）
３３Ｏリング（シール材）
３４羽状部材
３６ノズル内側テーパ面
３８ヘッド外側テーパ面
４０窪み部
４２ホッパー（タンク）
４４接続部
４５流路
４６プランジャポンプ
４８筒状部材
５０シリンダー
５１シリンダーの内部
５２ピストン
５４，５６シリンダーロッド
５８ピストンロッド
６０駆動機構
６２エアーシリンダー
６４シリンダー
６６ピストンロッド
６８レバー（６８Ａ片端部、６８Ｂ他端部、６８Ｃ支点）
７０支柱
Ａ流体

Claims

容器に流体を充填するための充填装置であって、
充填される流体を吐出する吐出口を片端に有し、直線的に延在する筒状ノズルと、
前記充填される流体を収容し、前記筒状ノズルの他端との接続部を下部に有するタンクと、
前記タンクから前記接続部を通過して前記筒状ノズルへ流体を押し出し供給するポンプと、
前記筒状ノズルの吐出口付近に位置するヘッドと、
前記筒状ノズル内部に延在し、前記ヘッドを支持するヘッド支持軸と、
該ヘッド支持軸を前記筒状ノズル内で上下動させて、前記ヘッドが前記吐出口を閉鎖する第１の状態と、前記ヘッドが前記吐出口を開放する第２の状態とを実現する、前記筒状ノズルの側方に位置する駆動機構と、
を有することを特徴とする充填装置。
前記筒状ノズルは、貫通口を有する外筒と、外周面が前記貫通口を塞ぐように前記外筒の内部に配置した内筒と、を含み、
前記内筒には、前記ヘッド支持軸と連結するとともに前記外筒の貫通口を介して前記外筒の外部へと延びるシャフトが設けられ、
前記駆動機構は、前記シャフトを前記貫通口の範囲内で前記筒状ノズルの延在方向に沿って往復運動させることにより、前記内筒を前記外筒に対して移動させるとともに前記ヘッド支持軸を前記筒状ノズル内で上下動させる請求項１に記載の充填装置。
前記貫通口の上下少なくとも２箇所において、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との間にシール材が配置された請求項２に記載の充填装置。
前記駆動機構は、
エアーシリンダーと、
片端部が前記エアーシリンダーのピストンロッドと連結し、他端部が前記シャフトと連結したレバーと、
該レバーをその両端部が支点を中心に回動可能となるよう支持する支柱と、
を含む請求項２または３に記載の充填装置。
前記筒状ノズルは、前記吐出口の周囲内側面にノズル内側テーパ面を有し、
前記ヘッドは、前記筒状ノズルの内部に位置し、前記筒状ノズルの内径よりも小さい外径を有し、
前記ヘッドの先端部に、前記第１の状態において前記ノズル内側テーパ面と面接触して前記吐出口を閉鎖し前記流体を遮断するヘッド外側テーパ面を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の充填装置。
前記ポンプは、シリンダー内をピストンが移動して、前記シリンダー内の流体を押し出すプランジャポンプである請求項１〜５のいずれか１項に記載の充填装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の充填装置に用いる充填ノズルであって、
充填される流体を吐出する吐出口を片端に有し、直線的に延在する筒状ノズルと、
前記筒状ノズルの吐出口付近に位置するヘッドと、
前記筒状ノズル内部に延在し、前記ヘッドを支持するヘッド支持軸と、を有し、
前記筒状ノズルは、貫通口を有する外筒と、外周面が前記貫通口を塞ぐように前記外筒の内部に配置した内筒とを含み、
前記内筒には、前記ヘッド支持軸と連結するとともに前記外筒の貫通口を介して前記外筒の外部へと延びるシャフトが設けられ、
前記貫通口の上下少なくとも２箇所において、前記内筒の外周面と前記外筒の内周面との間にシール材が配置され、
前記シャフトが前記貫通口の範囲内で前記筒状ノズルの延在方向に沿って往復運動することにより、前記内筒が前記外筒に対して移動するとともに前記ヘッド支持軸が前記筒状ノズル内で上下動し、その結果、前記ヘッドが前記吐出口を閉鎖する第１の状態と、前記ヘッドが前記吐出口を開放する第２の状態とを実現可能としたことを特徴とする充填ノズル。