JP2018131220A - 液体充填用ノズル、液体充填装置、及び液体充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体をパウチに充填する際に、空気を取り込むことがなく、また、液体充填後にパウチ内部で泡が発生してしたとしても泡を巻き込んだ液がパウチから外へ漏れ出すことが防止され、且つコストが安価であり生産性が高い液体充填装置、及びそれに用いる液体充填用ノズル、液体充填方法を提供する。【解決手段】パウチＰ内に液体を充填するための液体充填ノズル２であって、パウチＰのネックＰ１内に挿入される挿入部２ａと、前記挿入部２ａの上部に設けられ、パウチＰのネックＰ１上端（開口部）と密着する液漏れ防止部２ｂとを備えていることを特徴とする液体充填ノズル２、及びこれを用いた液体充填装置、液体充填方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、液体充填用ノズル、この液体充填用ノズルを用いた液体充填装置及び液体充填方法に係り、詳しくは、液体の充填時にパウチから泡が漏れ出すことを防止することができる液体充填用ノズル、液体充填装置及び液体充填方法に関するものである。

液体を充填するためのパウチには、キャップを被着するネックが真中についているパウチ、斜めについているパウチ等のさまざまなタイプのものがあるが、そのうち図７に示すようなネックがついているタイプのパウチに液体を充填するには、ネック内にノズル先端を挿入して、ノズルからパウチ内に液体を注入する。

パウチに液体を注入する際には、液体が出来るだけ泡立たないようにするのが好ましい。そのためには、例えば、ノズル本体内に複数枚のメッシュ部材を所定間隔を隔てて挿入し、充填圧を段階的に降下させて圧力勾配を緩やかにすることにより、吐出時の流れがなるべく乱れの無い層流となるように制御する方法が採用されている。

しかしながら、液体が液体洗剤のような発泡性がある場合には、吐出される液体が層流であっても、充填途中にパウチ内に溜まった液体の表面に液体充填ノズルから吐出した液体が直接衝突して充填された液体が泡立ち、泡がパウチのネックから溢れることがあるといった問題があった。

このような問題を解決する手段としては、二段階以上の内弁機構を設けることにより、液切れを良くし、液体充填ノズル先端付近における気泡の発生を防止することが提案されている（特許文献１）。また、パウチ内の空気を抜いて真空状態にすることで泡立ちを抑えるといった方法が提案されている（特許文献２）。

特開平２００９−２８０２４６号公報 特許４９０５６８３号公報

しかしながら、上記の方法はいずれもコストが高くなるばかりでなく、生産性が悪いといった問題があった。そこで、泡がパウチのネックから漏れ出すことを抑制し、且つコストが低く生産性が高い液体充填用ノズル、該液体充填ノズルを用いた液体充填装置、及び液体充填方法が求められていた。

本発明は上記目的を達成するためになされたもので、本発明のの第１は、パウチ内に液体を充填するための液体充填ノズルであって、パウチのネック内に挿入される挿入部と、挿入部の上部に設けられ、パウチのネック上端と密着する液漏れ防止部とを備えている液体充填ノズルを内容とする。

本発明の別の特徴は、液漏れ防止部の、パウチのネック上端と当接する部分にシーリング性部材を配設する上記の液体充填ノズルを内容とする。

本発明の更に別の特徴は、液体の２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜５０００ｍＰａ・ｓである上記の液体充填ノズルを内容とする。

本発明の更に別の特徴は、液体がシャンプー又はパーマ剤である上記の液体充填ノズルを内容とする。

本発明の第２は、パウチ内に液体を充填する液体充填装置であって、パウチのネック内に挿入される上記の液体充填ノズルと、パウチのネックを把持して液体供給ノズルの下方に位置させるパウチ供給部と、パウチを下側から支持するパウチ台とを備えており、パウチ台は、空のパウチの下端近傍に配置されるように調節可能な主昇降機構と、パウチ台の上面板を液体が充填されたパウチの下端より上方に上昇可能な副昇降機構を備えている液体充填装置を内容とする。

本発明の更に別の特徴は、パウチ台の副調整機構の上面板はパウチの下端よりも８〜２０ｍｍ上昇させることが可能であるように構成されている上記の液体充填装置を内容とする。

本発明の第３は、上記の液体充填装置を用いて、パウチ内に液体を充填する充填方法であって、パウチをパウチ供給部にセットし、パウチのネック上端を液体充填ノズルの液漏れ防止部に密着させた状態でパウチ内に液体を充填した後、パウチ台の上面板を上昇させてパウチの下端を押し上げてパウチの径を拡大して液面を低下させる液体充填方法を内容とする。

本発明の更に別の特徴は、パウチをパウチ供給部に宙吊り状態にセットする上記の液体充填方法を内容とする。

本発明の更に別の特徴は、パウチ台の上面板をパウチの下端よりも８〜２０ｍｍ上昇させる上記の液体充填方法を内容とする。

本発明によれば、液体を充填する際に、パウチのネック上端（開口部）を液漏れ防止部と密着させた状態で液体を充填するのでパウチ内に空気が入り込むことがなく、また、パウチの内部で泡が生じた場合でも、パウチ台の上面板を上昇させてパウチの下端を押し上げてパウチの径を拡大してパウチ内の液体の液面を低下させることにより、パウチのネックから泡や液体が外へ漏れない液体充填用ノズル、液体充填装置、及び液体充填方法を提供される。

図１は本発明の液体充填ノズルの一例を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は概略断面図である。 図２は本発明の液体充填装置の一例を示す概略図である。 図３は本発明で使用するパウチ台の一例を示す概略図であり、（ａ）は副昇降機構が下降した状態を示し、（ｂ）は副昇降機構が上昇した状態を示す。 図４は空のパウチをパウチ供給部に宙吊りにセットした状態を示す説明図である。 図５はパウチに液体が充填された状態を示す説明図である。 図６は液体が充填されたパウチを副昇降機構が上昇してパウチの下端を押し上げた状態を示す説明図である。 図７はパウチの一例を示す概略図である。

本発明におけるパウチＰの一例を図７に示す。パウチＰは、上方に液体充填ノズルを挿入させるネックＰ１を有しており、ネックＰ１は上方にキャップを被着させるための締結手段（図では雄ネジ）Ｐ２及び下方にパウチ供給部にパウチＰのネックＰ１を把持するためのフランジＰ３が突設されている。
本発明の第１は、パウチＰに液体を充填するための液体充填ノズル２であって、図１に示すように、パウチＰのネックＰ１内に挿入される挿入部２ａと、前記挿入部２ａの上部に設けられ、パウチＰのネックＰ１上端（開口部）と密着する液漏れ防止部２ｂとを備えていることを特徴とする。

また、本発明の第２は、パウチＰ内に液体を充填する液体充填装置１であって、図２及び図３に示すように、上記した液体充填ノズル２と、パウチＰのネックＰ１部分を把持して液体供給ノズル２の下方に位置させるパウチ供給部３と、パウチＰを下側から支持するパウチ台４とを備えており、パウチ台４は、空のパウチＰの下端近傍に配置されるように調節可能な主昇降機構４ｂと、パウチ台４の上面板４ａを液体が充填されたパウチＰの下端より上方に上昇可能な副昇降機構４ｃを備えていることを特徴とする。

さらに、本発明の第３は、上記の液体充填装置を用いてパウチに液体を充填する充填方法であって、図４に示すように、パウチＰをパウチ供給部３にセットし、図５に示すように、パウチＰのネックＰ１上端を液体充填ノズル２の液漏れ防止部２ｂに密着させた状態でパウチＰ内に液体を充填する。その後、図６に示すように、パウチ台４の上面板４ａを上昇させてパウチＰの下端（底部）を押し上げてパウチＰの内径を拡大して、液面を図５のＬ１から図６のＬ２に低下させることを特徴とする。

本発明の液体充填装置１は、図２に示すように、液体充填ノズル２と、パウチ供給部３と、パウチ台４を備えている。この液体充填装置１は、図７に示したようなパウチＰのネックＰ１から液体充填ノズル２を挿入し、液体充填ノズル２からパウチＰの中に液体を充填するように構成されている。

本発明の液体充填ノズル２は、図１に示すように、挿入部２ａと液漏れ防止部２ｂを備えている。また、本発明の液体充填ノズル２は、通常の場合、液体輸送ホース（図示せず）との連結部２ｃ、及び液体充填装置１の支持部材（図示せず）に係止される係止部２ｄを有している。

本発明において、挿入部２ａはパウチＰのネックＰ１内に挿入するための筒状部材である。筒状部材の断面形状は特に制限されず、円形、四角形等が挙げられる。筒状部材の断面の大きさはパウチＰのネックＰ１の大きさにもよるが、円形や四角形の場合は、通常、直径又は１辺が８〜２０ｍｍ程度である。また、挿入部２ａの長さもパウチＰの長さにもよるが、通常、挿入部２ａの先端がパウチＰ内の充填後の液面よりも上方、好ましくは１０〜２０ｍｍ程度上になるように設計される。挿入部２ａが長すぎると差し込んだ際に挿入部２ａ内の空気が入り込みやすく、また短かすぎるとヘッドスペースに空気が入りやすくなる。更に、挿入部２ａの先端が余り上方になると、吐出した液体が充填された液体と強く衝突し、充填された液体が泡立つ傾向がある。従って、充填される液体の泡立ち易さ等も考慮して適宜決定される。
また、筒状部材の材質は、パウチＰに充填する液体に侵食されず且つ適切な強度を有する限り特に限定されないが、例えばステンレス、合成樹脂等が例示できる。合成樹脂としては、ポリアセタール樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド（ナイロン）樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。

本発明の液体充填ノズル２の上部には、液漏れ防止部２ｂを設ける。この液漏れ防止部２ｂはネックＰ１上端（開口部）と密着することによってパウチＰの内部と外部を遮断し、これにより充填時にネックＰ１からパウチＰ内に空気が入るのを防止するとともに、パウチＰ内で発生した泡を巻き込んだ液（以下、単に液と記す場合がある）がパウチ外に漏れ出すのを防止する。

この液漏れ防止部２ｂを設ける方法は、パウチＰのネックＰ１の上端（開口部）を密接することによりシーリング性を発揮し外方からパウチＰ内への空気の侵入を阻止するとともに、パウチＰから外への液漏れを阻止できれば特に限定されない。好ましくは、パウチＰのネックＰ１の上端（開口部）にシーリング性部材を配設する方法があげられ、例えば、図１（ｂ）に示すように、筒状の挿入部２ａの外側にリング状部材を嵌めて、そのリング状部材の下面にパウチＰのネックＰ１の上端（開口部）を密着させることにより液漏れ防止部２ｂとすることができる。なお、挿入部２ａにリング状部材を外嵌する場合、リング状部材はシーリング性に優れた弾性素材からなるシーリング性部材が好ましく、例えば、天然ゴム、合成ゴム、シリコンゴム等からなるリング状パッキンやワッシャーが例示できる。

その場合、液漏れ防止部２ｂの、パウチＰのネックＰ１上端と当接する部分を、図１（ｂ）に示すように、凹窪状としてこの凹窪状内にリング状部材を嵌め込むことによりリング状部材が安定し、パウチＰ内への空気の侵入及びパウチＰから外への液漏れを効果的に防止することができる。

本発明において、液体輸送ホース（図示せず）との連結部２ｃは、挿入部２ａと連通している。これにより、液体輸液ホースから送られた液体が、連結部２ｃを介して挿入部２ａからパウチ内に充填される。連結部２ｃと挿入部２ａの接続態様は特に限定されず、例えば挿入部２ａと一体的に形成されていてもよいし、別途の接続金具等で一体化されていてもよい。図１に示した例では、挿入部２ａに外嵌された支持部材の上端に連結部２ｃを接設している。

また、液体充填ノズル２の液体充填装置１への取り付け方法も特に限定されない。図１に示した例においては、挿入部２ａに外嵌された支持部材の側部に凹部を形成し、この凹部を液体充填装置１の液体充填ノズル支持部５と係合する係止部２ｄとしている。

本発明において、パウチ供給部３はパウチＰのネックＰ１を把持して、パウチＰを液体充填ノズル２の下方に配置し、ネックＰ１内に液体充填ノズル２を挿入するための部材である。その構造は従来の液体充填装置で用いられるパウチ供給部と同様でよく、例えばパウチＰのネックＰ１に設けられたフランジＰ３の間を挟持して搬送する構造のものが挙げられる。

本発明の液体充填装置１におけるパウチ台４は、主昇降機構４ｂと副昇降機構４ｃの２つの昇降機構を備えている。主昇降機構４ｂは、パウチ台４の上面板４ａの高さを空のパウチＰの長さに応じて調節するように構成されている。副昇降機構４ｃは、上面板４ａの高さをパウチＰ内の液体の量に応じて変えるように構成され、少なくとも液体を充填したパウチＰの下端より上方に上昇可能であるように構成されている。

本発明において主昇降機構４ｂは、使用するパウチＰの長さに応じて無段階で高さを調節できる限り特に限定されない。高さの調節は手動であっても自動であってもよい。手動の場合、上下に伸びるレールと、このレール上を摺動して任意の位置でパウチ台４をねじ止めできる構造のものが例示できる。自動の場合、モーターとボールねじからなり、ボールねじのナットにパウチ台４を固定したものが例示できる。

本発明において副昇降機構４ｃは、パウチＰ内の液量に応じてパウチ台４の上面板４ａを低状態と高状態の間で往復昇降させることができ、少なくとも液体を充填したパウチＰの下端より上方に上昇可能である限り特に限定されないが、パウチ台４の上面板４ａを鉄板、樹脂等の板状部材で構成し、この上面板４ａをエアシリンダーや油圧シリンダー等で昇降させる構造のものが例示できる。なお、低状態と高状態の間で昇降でき、少なくとも液体を充填したパウチＰの下端より上方に上昇可能な距離は、使用するパウチの大きさにもよるが、８〜２０ｍｍ程度が好ましい。この距離が小さいと、液体を充填したパウチＰの下端を押し上げてパウチ４Ｐの内径を拡大し液面を低下させ、液のパウチ外への漏出を防止する効果が小さくなる。

上記の液体充填装置１を用いて、パウチＰ内に液体を充填する方法の一例について説明する。
図２、図４に示すように、パウチ台４を空のパウチＰの下方近傍に位置させ、パウチ供給部３にパウチＰのネックＰ１のフランジＰ３間を把持させる。
次いで、図５に示すように、液体充填ノズル２を下降させてパウチＰのネックＰ１内に挿入させ、ネックＰ１の上端（開口部）を液体充填ノズル２の液漏れ防止部２ｂに密着させた状態でパウチＰ内に液体を充填する。
パウチＰ内への液体の充填が終了すると、図６に示すように、パウチ台４の上面板４ａを副昇降機構４ｃにより上昇させ、パウチＰの下端（底部）を押し上げることによりパウチＰの内径を拡大させて液体の液面を図５のＬ１から図６のＬ２に低下させた後、液体充填ノズルを元の位置に上昇させ、ネックＰ１の締結手段（雄ネジ）Ｐ２にキャップ（図示せず）を被着する。

上記充填方法によれば、パウチのネックＰ１の上端（開口部）を液体充填ノズル２の液漏れ防止部２ｂに密着させた状態でパウチＰ内に液体を充填するので、充填時に外部の空気をパウチＰ内に取り込むことが防止される。
また、液体充填後に、パウチ４の上面板４ａを上昇させ、パウチＰの下端（底部）を押し上げてパウチ４Ｐの内径を拡大させ液体の液面を低下させるので、たとえパウチＰ内に泡が発生していたとしても、この泡がパウチネックＰ１の開口部から外に漏れ出ることがない。

上記例では、パウチＰをパウチ供給部３から宙吊りになるようにセットした状態で液体を充填しているが、パウチ台４をパウチＰの底部に接した状態で液体を充填することも可能である。
しかしながら、上記例のように、パウチＰを宙吊り状態とすることにより、パウチＰの下方に空間部が形成されるので、パウチＰをパウチ供給部３にセットする作業が容易であり、また、宙吊り状態で充填すれば、パウチＰは液体の重力により垂れ下がり底部中央部は下方に膨出するので、充填後にパウチ台４の上面板４ａを上昇させてパウチ４Ｐの下端（底部）を押し上げパウチＰの内径を拡大する効果が大きく、それだけ液面の低下を大きくでき、泡や液体の外部への漏出を一層効果的に防止することができる。
もっとも、パウチ台４は、液体充填の際に、パウチＰの下方に離隔して位置させることもでき、この場合もパウチＰをセットする際に下方には大きい空間部が確保されるのでパウチＰのセットは容易である。

本発明において充填される液体は特に限定されず、食品、洗剤類、化粧品類など、通常パウチに充填される液体であれば、どのような液体でも使用できるが、特に泡立ちやすい液体が好ましい。粘度が低くても泡立ちやすい液体や、粘度が高くて泡立ちやすい液体、例えば、液体２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜５０００ｍＰａ・ｓ程度で泡立ちやすい液体が特に好適である。具体的には、シャンプーやパーマ剤等が例示できる。

叙上のとおり、本発明の液体充填用ノズル、液体充填装置、及び液体充填方法によれば、パウチに液体を充填する際に外部の空気を取り込むことがなく、また液体充填後に、たとえ泡が発生したとしても、液面を低下させているので泡や液体が外部へ漏れ出すことがなく、また、コストも安価であり、その有用性は頗る大である。

１ 液体充填装置
２ 液体充填ノズル
２ａ 挿入部
２ｂ 液漏れ防止部
２ｃ 連結部
２ｄ 係止部
３ パウチ供給部
４ パウチ台
４ａ 上面板
４ｂ 主昇降機構
４ｃ 副昇降機構
５ 液体充填ノズル支持部
Ｐ パウチ
Ｐ１ ネック
Ｐ２ 締結手段（雄ネジ）
Ｐ３ フランジ
Ｌ１、Ｌ２ 液面

Claims (9)

1. パウチ内に液体を充填するための液体充填ノズルであって、
   パウチのネック内に挿入される挿入部と、
   挿入部の上部に設けられ、パウチのネック上端と密着する液漏れ防止部とを備えていることを特徴とする液体充填ノズル。
2. 液漏れ防止部の、パウチのネック上端と当接する部分にシーリング性部材を配設することを特徴とする請求項１に記載の液体充填ノズル。
3. 液体の２５℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ〜５０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体充填ノズル。
4. 液体がシャンプー又はパーマ剤である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体充填ノズル。
5. パウチ内に液体を充填する液体充填装置であって、
   パウチのネック内に挿入される請求項１又は請求項２に記載の液体充填ノズルと、
   パウチのネックを把持して液体供給ノズルの下方に位置させるパウチ供給部と、
   パウチを下側から支持するパウチ台とを備えており、
   パウチ台は、空のパウチの下端近傍に配置されるように調節可能な主昇降機構と、
   パウチ台の上面板を液体が充填されたパウチの下端より上方に上昇可能な副昇降機構を備えていることを特徴とする液体充填装置。
6. パウチ台の副調整機構の上面板はパウチの下端よりも８〜２０ｍｍ上昇させることが可能であるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の液体充填装置。
7. 請求項５又は請求項６に記載の液体充填装置を用いて、パウチ内に液体を充填する充填方法であって、
   パウチをパウチ供給部にセットし、パウチのネック上端を液体充填ノズルの液漏れ防止部に密着させた状態でパウチ内に液体を充填した後、
   パウチ台の上面板を上昇させてパウチの下端を押し上げてパウチの径を拡大して液面を低下させることを特徴とする液体充填方法。
8. パウチをパウチ供給部に宙吊り状態にセットすることを特徴とする請求項７に記載の液体充填方法。
9. パウチ台の上面板をパウチの下端よりも８〜２０ｍｍ上昇させることを特徴とする請求項７又は８に記載の液体充填方法。

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