JP2017061331A - 液ハネを少なくした容器への液体充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、液ハネを少なくした容器への液体充填方法を提供することである。より詳しくは、例えば、一斗缶のような容器に対し食用油脂を充填する場合において、工業的製造ラインの作業効率を落とさずに、液ハネを少なくした容器への液体充填方法を提供することである。【解決手段】第１単位流量で充填する第１充填工程と、この第１充填工程の後に、前記第１単位流量よりも小さい第２単位流量で充填する第２充填工程とを含み、前記第１単位流量を５５０〜６５０ｇ／秒、前記第２単位流量を２９０〜４６０ｇ／秒に調節することで従来よりも液ハネを少なくした。【選択図】図１

Description

本発明は、液ハネを少なくした容器への液体充填方法に関する。より詳しくは、例えば、一斗缶のような容器に対し液体を充填する場合において、工業的製造ラインで高速充填する際、第１単位流量で充填する第１充填工程と、第２単位流量で充填する第２充填工程とに分けて充填し、前記第１及び第２単位流量をそれぞれ適度な範囲内に調節することによって、液ハネを少なくした容器への液体充填方法に関する。

食用油脂、灯油、塗料などの液体を運搬・保管する容器としては、金属製の一斗缶がよく用いられている。従来から、例えば、食用油脂を一斗缶に充填する際には、専用の充填装置が用いられているが、充填後に、容器表面の充填口付近に液ハネが生じていることがしばしばあった。この液ハネは衛生上にも見た目上にも良くないので、充填後の製造ラインにおいて、専門作業員を配置し、一斗缶の充填口付近を目視により観察し、もし液ハネを発見したら、速やかに拭き取る等の作業を行っていた。しかしながら、工業的な生産規模に鑑みると、１日当たり１万個以上の一斗缶を目視しなければならず、かつ、非常に小さな液ハネを発見して、これを速やかに、かつ、きれいに拭き取る作業はかなりの重労働であった。そこで、液ハネを少なくした容器への液体充填方法が求められていた。

例えば、従来技術としては、容器本体内に内容物を充填した後、容器本体を密栓する密封容器への充填方法において、容器本体内に充填される内容物の温度を検出し、この検出温度に応じて密封前の容器本体を予め変形させた状態で密栓する、密封容器への充填方法が知られている（特許文献１）。これは、内容物の漏れを生じさせない充填方法の１つではあるが、容器本体を変形させることに特徴があるものであり、充填する際の単位流量を調節するものではないので、本発明とは本質的に異なるものである。
また、オイルが充填される容器の底方向に第１ノズルを挿入し、容器内に不活性ガスを充填した後、該容器の底方向に第２ノズルを挿入し、容器内にオイルを充填し、オイルを充填しながら第２ノズルを徐々に上昇させ、定量前の所定のオイル量となった時点で第１開閉バルブを閉めてオイルの供給を停止し、第２ノズルの先端側に設けられた第２開閉バルブを半分開閉し、定量となった時点で第２開閉バルブを閉塞する、オイルの充填方法が知られている（特許文献２）。これは、第１開閉バルブから第２開閉バルブまでの間のオイルを排出し、第２ノズルからのオイル漏れを防止するものであるが、これも充填する際の単位流量を調節するものではないので、本発明とは本質的に異なるものである。

特開平５−４２９９２号公報 特許第３７５０２１５号公報

本発明の課題は、液ハネを少なくした容器への液体充填方法を提供することである。より詳しくは、例えば、一斗缶のような容器に食用油脂を充填する場合において、工業的製造ラインの作業効率を落とさずに、液ハネを少なくした容器への液体充填方法を提供することである。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、液ハネの原因が容器内へ最初に液体を供給する際に生じる急激な空気の流れによるものであることを発見し、第１単位流量で充填する第１充填工程と、次いでこれによりも小さい第２単位流量で充填する第２充填工程とに分けて充填し、前記第１及び第２単位流量をそれぞれ適度な範囲内に調節することによって、前記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の一態様によれば、液ハネを少なくした容器への液体充填方法であって、第１単位流量で充填する第１充填工程と、この第１充填工程の後に、前記第１単位流量よりも小さい第２単位流量で充填する第２充填工程とを含み、前記第１単位流量が５５０〜６５０ｇ／秒に調節され、前記第２単位流量が２９０〜４６０ｇ／秒に調節されることにより液ハネを少なくした、前記液体充填方法を提供することができる。
また、本発明の好ましい一態様によれば、前記容器が一斗缶である、上記液体充填方法を提供することができる。
また、本発明の好ましい一態様によれば、前記液体が食用油脂である、上記液体充填方法を提供することができる。
また、本発明の好ましい一態様によれば、前記第１充填工程における充填時間と前記第２充填工程における充填時間の合計が容器１個当たり３０〜４５秒以内に調整される、上記液体充填方法を提供することができる。
また、本発明の好ましい一態様によれば、前記充填する液体の全質量を１００質量％とした場合、前記第１充填工程で９０〜９８質量％の液体を充填し、前記第２充填工程で残りの２〜１０質量％の液体を充填する、上記液体充填方法を提供することができる。

本発明によれば、工業的製造ラインの作業効率を落とさずに、液ハネを少なくした容器への液体充填方法を提供することができる。例えば、一斗缶のような容器に食用油脂を充填する場合において、一斗缶１個当たり充填作業を３０〜４５秒以内で完了すると同時に、従来よりも液ハネの発生率を１００分の１以上に抑制することができる。このように液ハネの発生率が従来よりもかなり低いために、液ハネを拭き取る専門作業員を配置する必要がなくなり、充填に関するコストを削減することができる。

本発明における液体充填方法の様子を示す図。

以下、本発明の「液ハネを少なくした容器への液体充填方法」について順を追って記述する。
本発明における「液ハネ」とは、容器の表面（特に充填口付近）に付着している液体の滴であれば、特に限定されないが、本発明では、直径が５ｍｍ以下のものと５〜１０ｍｍ以下のものとに分けて測定している。また、「液ハネが少ない」とは、液ハネの発生率が低いことを意味し、具体的には、当該発生率が、全製造数に対して０．１％以下、好ましくは０．０１％以下、さらに好ましくは０．００５％以下であることを意味する。

本発明の「液体」は特に制限されないが、例えば、潤滑油、ガソリン、灯油、塗料などの工業製品のほか、食用油脂、ドレッシング、飲料などの液状食品も挙げられる。この中でも特に食用油脂が好ましい。ここで、本発明の「食用油脂」としては、ヤシ油、パーム核油、パーム油、パーム分別油（パームオレイン、パームスーパーオレイン等）、シア脂、シア分別油、サル脂、サル分別油、イリッペ脂、大豆油、菜種油、綿実油、サフラワー油、ひまわり油、米油、コーン油、ゴマ油、オリーブ油、乳脂、ココアバター等やこれらの混合油、加工油脂等が挙げられる。特に、大豆油、菜種油が好ましい。

本発明の「容器」は特に制限されないが、例えば、一斗缶、ペール缶、ドラム缶、樹脂製ボトル、ペットボトル等が挙げられるが、これらの中でも特に一斗缶が好ましい。さらに一斗缶のうち、液体を充填した後、熱や圧力等で密封できるシール缶、もしくは、キャップで密封できるローヤル缶がより好ましい。ここで、本発明の「一斗缶」とは、約１８リットルの容量を有する角形の金属缶であり、日本工業規格（ＪＩＳ規格Ｚ１６０２−１９９５）により、その形状が定められているものである。一斗缶内に収容される液体が食用油脂である場合は、その種類が液体油であれば、約１６．５ｋｇが充填され、その種類が固形油であれば、約１６ｋｇが充填される。一斗缶に充填された食用油脂は主に業務用として販売される。

本発明の充填工程は、「第１単位流量で充填する第１充填工程」と「第２単位流量で充填する第２充填工程」の２段階に分けられている。ここで、「第２充填工程」は「第１充填工程」の後に行われ、「第２単位流量」は「第１単位流量」よりも小さく値であり、かつ、「第１単位流量」および「第２単位流量」がそれぞれ所定の数値範囲内に調整されていることが本発明の特徴である。
そして、本発明の「第１充填工程」は、空の容器に液体を入れる充填工程であり、「第１単位流量」は、５５０〜６５０ｇ／秒であることが好ましく、５６０〜６３０ｇ／秒であることがより好ましく、５７０〜６１０ｇ／秒であることがさらに好ましい。このような単位流量で液体を充填すると、工業的製造ラインにおいて、限られた時間内に十分な量の液体を容器内に充填できるとともに、単位流量が適度に抑えられているので、容器内に急激な空気の流れを生じさせず、容器表面への液ハネを抑制することができる。
また、本発明の「第２充填工程」は、「第１充填工程」の後に行われ、容器内の液体の量が所定の量となるようにする充填工程であり、「第２単位流量」は、２９０〜４６０ｇ／秒であることが好ましく、３００〜４５０ｇ／秒であることがより好ましく、３０５〜４４０ｇ／秒であることがさらに好ましい。このような単位流量で液体を充填すると、工業的製造ラインにおいて、限られた時間内に容器への液体の充填を完了できるとともに、単位流量が十分に抑えられているので、容器表面への液ハネを抑制することができる。

本発明の「充填時間」としては、製造コストを考慮すると、容器１個当たりの充填時間はできる限り短いことが好ましい。例えば、「容器」として一斗缶が用いられ、「液体」として食用油脂が用いられる場合、上記第１充填工程における充填時間と上記第２充填工程における充填時間の合計（実充填時間）が容器１個当たり３０〜４５秒以内に調整されることが好ましい。例えば、一斗缶がシール缶である場合、３０秒以内で充填を完了することが好ましく、また、一斗缶がローヤル缶である場合、４５秒以内で充填を完了することが好ましい。このような工業的製造ラインでの高速充填を行うことで、１日当たりの生産量を１万個以上に押し上げることができ、製造コストの削減につながる。

本発明の「充填量」として、工業的製造レベルを考えると、「第１充填工程」で９割以上の充填を終えることが好ましく、逆に言うと、「第２充填工程」で１割以下の充填を行うことが好ましい。単位流量の小さい「第２充填工程」に対して、単位流量の大きい「第１充填工程」の割合を大きくすることで、１個当たりにかかる充填時間を短くすることができる。
より具体的には、充填する液体の全質量を１００質量％とした場合、「第１充填工程」で９０〜９８質量％の液体を充填し、「第２充填工程」で残りの２〜１０質量％の液体を充填することが好ましい。また、「第１充填工程」で９２〜９７質量％の液体を充填し、「第２充填工程」で残りの３〜８質量％の液体を充填することがより好ましい。さらに、「第１充填工程」で９３〜９６質量％の液体を充填し、「第２充填工程」で残りの４〜７質量％の液体を充填することが一層好ましい。

本発明の「充填装置」としては、例えば、特開２０１２−１５８３５８号公報に開示されている回転式充填装置が挙げられる。この公報の記載は本明細書内に取り込まれる。

この回転式充填装置は、複数の充填液供給源毎にそれぞれ対応させた独立の第１給液管路と第２給液管路によって充填液供給源と回転式充填装置の本体の第１ノズルと第２ノズルとの間を連結し、各充填液供給源から供給される製品液を製品液の種類毎に対応した別々の各給液配管を経て容器に充填する第１給液管路と第２給液管路とを有する。さらに、回転式充填装置の本体のいずれかのノズルから容器に製品液を充填している作業中に回転式充填装置の本体の製品液を充填していない他のノズルからの洗浄液を第１廃液管路または第２廃液管路から廃液させることで洗浄可能な洗浄装置を備えている。

上記回転式充填装置においては、容器へ液体を充填する際、液体にかかる加圧圧力（ＭＰａ）や給液管路の口径（φ）を任意に変えることによって、所望の値に単位流量を調節することができる。例えば、加圧圧力を０．０１〜０．０８ＭＰａ、より好ましくは０．０２〜０．０７ＭＰａ、さらに好ましくは０．０３〜０．０５ＭＰａに調節することが可能である。さらに、給液管路の口径を１２．０〜１５．０φ、より好ましくは１２．５〜１４．５φ、さらに好ましくは１３．０〜１４．０φに調節することが可能である。なお、上記単位流量は、液体の温度（液温）によっても変動し得る。

以下、図１を用いて、本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本発明における容器への液体充填方法の様子を示す図である。まず、容器１の充填口２からノズル３を挿入する。ノズル３から液体４が供給され、容器内に液体４が充填される。このとき、ノズル３から供給される液体４の単位流量は所定の範囲内となるように調整される。

空の容器１に液体４を充填し液面６が形成されるまで液体４を充填することを、本発明では「第１充填工程」という。「第１充填工程」では、容器１内に元々存在していた空気が対流を起こしやすいので、第１充填工程における単位流量（第１単位流量）が大きくなると、空気の流れ５に乗っかって、液体４が容器１の充填口２から外部へ飛散しやすくなり、液ハネが生じる原因となることが本発明により判明した。一方、第１単位流量を小さくすると、空気の流れが生じる力は弱くなり、液ハネは少なくなるが、容器１個当たりの充填時間が長くなってしまうので、作業効率が低下する。そこで、この二律背反の問題を解決するように、第１単位流量の最適な範囲が決定される。

次に、液面６が形成された容器１の中に、ノズル３から液体４がさらに充填される。液面７が形成されるまで液体４を充填することを、本発明では「第２充填工程」という。「第２充填工程」では、液面６が既に容器１の充填口２付近に近づいているので、空気の流れ４に乗っかって液体が外部へ飛散しないように、第１単位流量よりも小さい第２単位流量で液体を充填することになる。一方、あまりにゆっくり充填してしまうと、容器１個当たりの充填時間が長くなり、作業効率が低下してしまうので、ある程度の大きさの単位流量で充填を行うことが必要である。そこで、この二律背反の問題を解決するように、第２単位流量の最適な範囲が決定される。

液面７が形成されるまで液体４が充填されると充填は完了となる。そして、充填が完了したら、ノズル３は引き上げられ、容器１の充填口２から外される。その後、充填口２は、熱等で密封されるか、もしくは、キャップで密封される。液体４を所定の量含む、密封された容器１は、充填口２付近に液ハネがないか、必要に応じてチェックされた後、出荷される。

次に、実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。

［実施例１］液ハネを少なくした容器への液体充填方法
特開２０１２−１５８３５８号公報に開示されている回転式充填装置を用いて、一斗缶に食用油脂を充填した。実施例１では、以下に示すように、第１単位流量が５５０〜６５０ｇ／秒に調節された第１充填工程で充填し、その後、第２単位流量が２９０〜４６０ｇ／秒に調節された第２充填工程で充填し、一斗缶当たり１６．５ｋｇの菜種油を充填した。工業的製造レベルであることを満たすため、充填時間は一斗缶１個当たり約３０秒となるように充填速度を調整した。実施例１における同じ日の各々異なる時間における５個の一斗缶の測定データを表１〜３にそれぞれ示した。また、これとは別の日の５個の一斗缶の測定データを表４〜５にそれぞれ示した。前記の２段階による充填方法を一か月間行い、その液ハネの発生率の結果を表６にまとめた。

実施例１では、第１単位流量が５５０〜６５０ｇ／秒に調節され、第２単位流量が２９０〜４６０ｇ／秒に調節されているため、上記表１〜５に示される合計２５個の一斗缶において、液ハネは全く見られなかった。このような充填方法を一か月間続けたが、製造数２６６，３３６缶において、液ハネが見られた回数はわずか１０個に留まり、液ハネ発生率は０．００３８％に留まっていた。しかも、液ハネの大きさをみると、５ｍｍ以下の液ハネがみられるだけで、５〜１０ｍｍ以下の比較的大きな液ハネは見られなかった。
なお、第１単位流量は、第１単位流量オルフィス（口径）の大きさと加圧圧力との関係で決まることもわかった。すなわち、第１単位流量オルフィス（口径）の大きさが小さくなっても、加圧圧力が大きくなれば、第１単位流量は大きくなることがわかった。また、充填する液体の温度が高くなると、第１単位流量が比較的大きくなりやすいこともわかった。

［比較例１］従前の液ハネのある容器への液体充填方法
特開２０１２−１５８３５８号公報に開示されている回転式充填装置を用いて、一斗缶に食用油脂を充填した。比較例１では、実施例１よりも給液管路の口径（φ）が大きくなっており（１８φ）、単位流量が７００〜８００ｇ／秒となる第１充填工程と、２９０〜３３０ｇ／秒となる第２充填工程とで、一斗缶当たり１６．５ｋｇの菜種油を一斗缶に充填した。工業的製造レベルを満たすため、充填時間は一斗缶１個当たり約３０秒となるように行った。前記の１段階による充填方法を一か月間行い、その液ハネの発生率の結果を表７にまとめた。

上記表７に示されるように、従前の第１単位流量が７００〜８００ｇ／秒となる第１充填工程と、第２単位流量が２９０〜３３０ｇ／秒となる第２充填工程とを用いて菜種油を一斗缶に充填した場合には、製造数３２９，５９３缶において、液ハネの回数は５ｍｍ以下が１１５５回、５〜１０ｍｍ以下が１５４回と、大変多く見られていた。そして、液ハネ発生率はそれぞれ、０．３６０３％、０．０４８０％となっていた。これは、表６に示した本発明における液ハネ発生率０．００３８％に比べると、約１００倍以上も高い数値である。このように、第１充填工程の単位流量が大きい場合、液ハネにつながることが明らかとなった。
したがって、第１単位流量で充填する第１充填工程と、第２単位流量で充填する第２充填工程の２段階に分けて充填し、しかも、前記第１及び第２単位流量をそれぞれ適切な範囲内に調節することによって、液ハネの発生率は低くなることは本発明で見出された知見である。

本発明は、液体を容器に充填する方法を使用する技術分野や、これに関連する技術分野において有効である。特に、食用油脂を一斗缶に充填する方法を使用する技術分野や、これに関連する技術分野において有効である。

１…容器、２…充填口、３…ノズル、４…液体、５…空気の流れ、６…第一充填工程によって生じた液面、７…第２充填工程によって生じた液面

Claims (5)

1. 液ハネを少なくした容器への液体充填方法であって、第１単位流量で充填する第１充填工程と、この第１充填工程の後に、前記第１単位流量よりも小さい第２単位流量で充填する第２充填工程とを含み、前記第１単位流量が５５０〜６５０ｇ／秒に調節され、前記第２単位流量が２９０〜４６０ｇ／秒に調節されることにより液ハネを少なくした、前記液体充填方法。
2. 前記容器が一斗缶である、請求項１に記載の方法。
3. 前記液体が食用油脂である、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第１充填工程における充填時間と前記第２充填工程における充填時間の合計が容器１個当たり３０〜４５秒以内に調整される、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記充填する液体の全質量を１００質量％とした場合、前記第１充填工程で９０〜９８質量％の液体を充填し、前記第２充填工程で残りの２〜１０質量％の液体を充填する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。

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