JP2021035845A - 吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル本体部に対するピストンの固着を抑制しつつ、ノズル本体部内におけるピストンのスムーズなスライド移動を助長することができる吐出装置を提供する。【解決手段】吐出装置１０はノズル本体部１１及びピストン１２を備える。ノズル本体部１１は、延長軸線Ａに沿って延びる案内路２１と、案内路２１に連通する供給路２２及び吐出口２３とを有する。ピストン１２は、案内路２１を区画するノズル本体部１１の内壁部２０上をスライドする。ノズル本体部１１及びピストン１２はセラミック製である。内壁部２０は、周方向Ｄ２に延びる滞留部１５を有する。滞留部１５は、少なくとも３つの凹部と、凹部間に位置する少なくとも３つの凸部とを有する。ピストン１２は、少なくとも３つの凹部とは接触せず且つ少なくとも３つの凸部上をスライドするように、滞留部１５を通過する。【選択図】図１

Description

本発明は、吐出装置に関する。

液体充填用のノズルは、さびの発生などを考慮してステンレスなどの金属で作られることが多い。一般に金属は熱による膨張度が大きいので、ピストンと流路形成面（すなわちノズル内壁部）との間に比較的大きなすき間を形成する必要がある。ノズルに供給される充填物に固形物（例えば玉ねぎなど）が含まれている場合、ピストンと流路形成面との間のすき間が大きいと、すき間に固形物が入り込んでしまうことがある。この場合、ピストンが吐出位置に移動しても、固形物は、ピストンと流路形成面との間からぶら下がった状態を維持し、ノズルから適切に吐出されないことがある。

特許文献１は、充填ノズル及びピストンを熱膨張率の小さいセラミックで形成した充填装置を開示する。この充填装置によれば、充填ノズルとピストンとの間の間隔を小さくすることができ、固形物が充填ノズルとピストンとの間に挟まれることを防ぐことができる。

特開平１−２４０４０１号公報

ノズルとピストンとの間の間隔が小さい場合、ノズルに充填される物質（すなわち充填物）に含まれる液状物がノズルとピストンとの間で乾くことで、ピストンが充填ノズルに対して固着することがある。この場合、ピストンを充填ノズル上でスライド移動させるために、大きな力をピストンに加える必要がある。ピストンが充填ノズルに対して強固に固着している場合、ピストンを駆動する装置のみではピストンを動かすことができず、場合によっては修理作業が必要になる。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、ノズル本体部に対するピストンの固着を抑制しつつ、ノズル本体部内におけるピストンのスムーズなスライドを助長する技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、延長軸線に沿って延びる案内路、案内路に連通する供給路、及び案内路に連通する吐出口を有するノズル本体部と、案内路を区画するノズル本体部の内壁部上をスライドするピストンと、を備え、ノズル本体部及びピストンはセラミック製であり、内壁部は、延長軸線を基準とした周方向に延びる滞留部を有し、滞留部は、少なくとも３つの凹部及び当該少なくとも３つの凹部間に位置する少なくとも３つの凸部であって、延長軸線と垂直を成す同一平面上に位置する少なくとも３つの凹部及び少なくとも３つの凸部を有し、ピストンは、少なくとも３つの凹部とは接触せず且つ少なくとも３つの凸部上をスライドするように、滞留部を通過する吐出装置に関する。

少なくとも３つの凸部のうちの少なくとも１つは、延長軸線とは非平行な方向に延びていてもよい。

周方向に関して隣り合う凹部は、延長軸線と平行な方向に関し、凸部を介して部分的にお互いに向かい合ってもよい。

少なくとも３つの凸部は、延長軸線を中心に周方向に関して１８０度を超える範囲にわたって設けられていてもよい。

滞留部は、延長軸線が延びる方向に関し、供給路と吐出口との間に位置してもよい。

滞留部は複数設けられ、複数の滞留部は、延長軸線が延びる方向に関し、供給路と吐出口との間に位置する第１滞留部と、供給路を介して第１滞留部とは反対側に位置する第２滞留部と、を含んでもよい。

本発明によれば、ノズル本体部に対するピストンの固着を抑制しつつ、ノズル本体部内においてピストンのスムーズなスライド移動を助長することができる。

図１は、第１実施形態に係る吐出装置の断面の一例を示す側方図であり、ピストンが準備位置に配置されている状態を示す。 図２は、第１実施形態に係る吐出装置の断面の一例を示す側方図であり、ピストンが吐出位置に配置されている状態を示す。 図３は、図２に示す断面線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った吐出装置の断面の一例を示す。 図４は、凹部及び凸部の一例を示す図であって、滞留部における内壁部の一部を拡大して示す側方図である。 図５は、凹部及び凸部の他の例を示す図であって、滞留部における内壁部の一部を拡大して示す側方図である。 図６は、凸部を持たない滞留部の断面の一例を示す図である。 図７は、凸部を持たない滞留部の断面の一例を示す側方図であり、ピストンの位置ずれを例示する。 図８は、第２実施形態に係る吐出装置の断面の一例を示す側方図であり、ピストンが準備位置に配置されている状態を示す。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。

図１は、第１実施形態に係る吐出装置１０の断面の一例を示す側方図であり、ピストン１２が準備位置に配置されている状態を示す。図２は、第１実施形態に係る吐出装置１０の断面の一例を示す側方図であり、ピストン１２が吐出位置に配置されている状態を示す。図３は、図２に示す断面線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った吐出装置１０の断面の一例を示す。

吐出装置１０は、セラミック製のノズル本体部１１及びピストン１２を備える。ノズル本体部１１及びピストン１２の各々の熱膨張率は、金属（例えばステンレス）の熱膨張率よりも小さい。ノズル本体部１１及びピストン１２は、お互いに同一の組成により構成されて同じ熱膨張率を有していてもよいが、お互いに異なる材料により構成されて異なる熱膨張率を有していてもよい。

ノズル本体部１１は、延長軸線Ａに沿って延びる案内路２１、案内路２１に連通する供給路２２、及び案内路２１に連通する吐出口２３を有する。図示の例において、案内路２１は鉛直方向（すなわち重力が作用する方向）と平行に延び、供給路２２は水平方向（すなわち鉛直方向と直角を成す方向）に延び、吐出口２３はノズル本体部１１の下端に設けられている。したがって延長軸線Ａが延びる方向（すなわち延在方向Ｄ１）は鉛直方向と平行であり、延長軸線Ａは直線である。

ピストン１２は、案内路２１を区画するノズル本体部１１の内壁部２０上をスライドする。典型的には、ピストン１２は内壁部２０と接触しつつ案内路２１を移動するが、ピストン１２の少なくとも一部は必ずしも内壁部２０と接触していなくてもよい。すなわち内壁部２０上をスライドするピストン１２は、内壁部２０と接触しながら移動してもよいし、内壁部２０と非接触状態で移動してもよい。案内路２１におけるピストン１２のスムーズな移動を確保するため、ノズル本体部１１の内壁部２０とピストン１２との間にはクリアランス（すき間）が設けられている。セラミック製のノズル本体部１１及びピストン１２は熱膨張率が低いので、内壁部２０とピストン１２との間のクリアランスは小さくてもよい。例えば、内壁部２０とピストン１２との間のクリアランスが数μｍ〜１０μｍ程度のクリアランスであっても、ピストン１２を安定的に案内路２１において移動させることが可能である。

図示のピストン１２は円形断面を有する棒状部材であり、延在方向Ｄ１に延びる。ピストン１２は、エアシリンダ等の駆動装置（図示省略）に接続されている。ピストン１２は、駆動装置によって駆動され、内壁部２０により案内されて、準備位置（図１参照）と吐出位置（図２参照）との間を直線的に延在方向Ｄ１へ往復移動させられる。図示の例において、準備位置に配置されているピストン１２は、供給路２２を介して吐出口２３とは反対側に位置し、吐出位置に配置されているピストン１２は、ノズル本体部１１から（特に吐出口２３から）下方へ突出する。準備位置及び吐出位置は図１及び図２に示す位置には限定されない。例えば、吐出位置に配置されているピストン１２は、ノズル本体部１１から（特に吐出口２３から）突出しなくてもよい。

ノズル本体部１１には供給装置１３が装着され、供給装置１３の供給口が供給路２２に連通されている。供給装置１３の供給口から供給路２２に供給された物体（すなわち充填物）は、供給路２２から案内路２１に押し出される。案内路２１内の充填物は、準備位置（図１参照）から吐出位置（図２参照）に向かって移動するピストン１２により押されて、吐出口２３を介してノズル本体部１１外へ下方に押し出される。案内路２１及び供給路２２の両方にわたって一体的な充填物が存在する場合、ピストン１２の先端部が、案内路２１のうち供給路２２に面する領域を通過する際、充填物はピストン１２（特に先端面のエッジ部分）によって切断される。

供給装置１３からノズル本体部１１に供給される充填物は限定されない。典型的には、充填物は、流動性を有する液状物、ペースト状物、或いは固体状物（ゲルを含みうる）が混入された液状物又はペースト状物であってもよい。充填物は、典型的には食品であるが、日用品等の食品以外の用途に使われるものでもよい。

ノズル本体部１１において案内路２１を区画する内壁部２０は、延長軸線Ａを基準とした周方向Ｄ２に延びる滞留部１５を有する。本実施形態の滞留部１５は、延在方向Ｄ１に関し、供給路２２と吐出口２３との間に位置する。滞留部１５は、少なくとも３つの凹部３０と、これらの凹部３０間に位置する少なくとも３つの凸部３１（図３に示す例では３つの凹部３０及び３つの凸部３１）を有する。すなわち周方向Ｄ２に関し、凹部３０及び凸部３１が交互に設けられ、複数の凹部３０が断続的に設けられ、複数の凸部３１が断続的に設けられる。滞留部１５に含まれる凹部３０及び凸部３１の全ては、延長軸線Ａと垂直を成す同一平面上に位置する。ピストン１２は、駆動部によって、内壁部２０上をスライドしつつ案内路２１を往復移動可能に設けられており、凹部３０とは接触せず且つ凸部３１上をスライドするように滞留部１５を通過する。

これらの凹部３０及び凸部３１は任意の方法によって形成することができる。典型的には、ノズル本体部１１の一部を切削等により取り除くことで各凹部３０を形成することができ、取り除かれなかったノズル本体部１１の部分によって各凸部３１を形成することができる。

滞留部１５が有する少なくとも３つの凸部３１は、延長軸線Ａを中心に周方向Ｄ２に関して１８０度を超える範囲（すなわち中心角が１８０度を超える範囲）にわたって設けられている。また滞留部１５が有する少なくとも３つの凹部３０は、延長軸線Ａを中心に周方向Ｄ２に関して１８０度を超える範囲にわたって設けられている。

各凹部３０の形状は限定されない。各凹部３０は、ピストン１２の側面に付着した充填物（例えば液状物）の少なくとも一部を回収するのに適した形状を有することが好ましく、回収した充填物の一部をピストン１２の側面に付着させるのに適した形状を有することが好ましい。また各凹部３０は、ピストン１２が準備位置に配置されている状態（図１参照）で充填物（例えば液状物）が各凹部３０から吐出口２３を介してノズル本体部１１の外方に垂れることを防ぐのに適した形状を有することが好ましい。例えば各凹部３０は、水平方向と平行に延びる底面、又は、案内路２１に向かって上方向に傾斜した底面を有していてもよい。

図４は、凹部３０及び凸部３１の一例を示す図であって、滞留部１５における内壁部２０の一部を拡大して示す側方図である。図５は、凹部３０及び凸部３１の他の例を示す図であって、滞留部１５における内壁部２０の一部を拡大して示す側方図である。図４及び図５において、理解を容易にするため、凹部３０にはハッチングが付される一方で、凸部３１にはハッチングが付されていない。

各凸部３１は、図４に示すように、延長軸線Ａと平行な方向（すなわち延在方向Ｄ１と平行な方向）に延びていてもよい。この場合、凸部３１間に挟まれるようにして設けられる各凹部３０も延在方向Ｄ１へ直線的に延びる。当該構成によれば、周方向Ｄ２に関してピストン１２の側面のうち凸部３１と接触する範囲を小さくすることができる。

また各凸部３１は、図５に示すように、延長軸線Ａとは非平行な方向（すなわち延在方向Ｄ１とは非平行な方向）に延びていてもよい。この場合、ピストン１２の側面のうち凹部３０と向かい合う周方向Ｄ２の範囲を大きくすることができ、ピストン１２の側面の周方向Ｄ２に関する広い範囲に対して、凹部３０から充填物を付与することができる。特に、周方向Ｄ２に関して隣り合う凹部３０は、延長軸線Ａと平行な方向（すなわち延在方向Ｄ１と平行な方向）に関し、凸部３１を介してお互いに部分的に向かい合っていてもよい。この場合、ピストン１２の側面の周方向Ｄ２に関する全体に対して、凹部３０から充填物を付与することができる。

上述の構成を有する吐出装置１０によれば、ピストン１２が準備位置（図１参照）に配置されている状態で、供給装置１３の供給口から供給路２２を介して案内路２１に充填物が供給される。そしてピストン１２が駆動装置により駆動されて準備位置から吐出位置に向かって移動することにより、案内路２１内の充填物がピストン１２の先端部によって押され、最終的には吐出口２３を介してノズル本体部１１から充填物が吐出される。

ピストン１２の先端部が滞留部１５を通過する際、ピストン１２の側面は凸部３１によって適切に支持されつつ、凹部３０に滞留する充填物（例えば液状物）が付与される。またピストン１２の側面に多量の充填物が付着している場合には、一部の充填物が各凹部３０に回収される。ピストン１２の側面に付着する充填物は、ピストン１２の側面の乾燥を防ぐとともに潤滑作用を発揮するため、ピストン１２は内壁部２０上をスムーズにスライドすることができる。またピストン１２は、凸部３１により所望経路に沿って案内されるので、凹部３０の底面に衝突することなく、案内路２１を適切に移動することができる。

またピストン１２は、凹部３０を区画するノズル本体部１１の内壁部２０とは接触しない。そのためピストン１２の側面上の充填物が乾燥しても、ピストン１２の側面のうち凹部３０と向かい合う範囲では、基本的に、ピストン１２がノズル本体部１１に対して固着されることはない。このようにしてピストン１２とノズル本体部１１との間における固着可能範囲を狭めることで、ノズル本体部１１に対してピストン１２が固着される力（程度）を弱くすることができる。

図６に示すように滞留部１５が円環状の凹部３０のみを有し凸部３１を有さない場合、ピストン１２が滞留部１５を通過する際、ピストン１２の先端部の位置が本来の位置からズレてしまうことがある（図７参照）。この場合、ピストン１２の先端部が凹部３０の底面（すなわち下端面）と衝突してしまうことがある。当該衝突によってノズル本体部１１及び／又はピストン１２の一部が欠けた場合、ノズル本体部１１及び／又はピストン１２の破片が異物として充填物に混入する懸念がある。上述の本実施形態の吐出装置１０によれば、ピストン１２は、凹部３０の底面と衝突することなく滞留部１５を通過し、ノズル本体部１１及び／又はピストン１２の破片の充填物への混入を防ぐことができる。

なおピストン１２により押されてノズル本体部１１から吐出された充填物は、吐出口２３と対向する位置に設けられた受け部（図示省略）によって受け止められる。そのような受け部は限定されず、典型的には袋などの容器であってもよい。また受け部は、充填物を受け止める際に静止していてもよいし、動いていてもよい。

以上説明したように本実施形態の吐出装置１０によれば、セラミック製のノズル本体部１１及びピストン１２を用いることによって、熱膨張の影響を小さく抑えることができ、ノズル本体部１１とピストン１２との間のクリアランスを小さくすることができる。これにより、ピストン１２は、充填物を案内路２１と供給路２２との間で適切に切断することができ、ノズル本体部１１の内壁部２０とピストン１２との間への固形物の進入を防ぐことができる。また液状物の乾燥に起因するピストン１２の固着及び動作不良を、凹部３０によって防ぐことができる。その一方で、ピストン１２の先端部と凹部３０の底部との間の接触を、凸部３１によって防ぐことができる。このようにして、ノズル本体部１１に対するピストン１２の固着を抑制しつつ、ノズル本体部１１内におけるピストン１２のスムーズなスライド移動が助長されている。

また延長軸線Ａと非平行な方向に延びる凸部３１によって、周方向Ｄ２に関してピストン１２の側面の広範囲を支持することができ、ピストン１２の配置精度を向上させることができる。特に少なくとも３つの凸部３１を周方向Ｄ２に関して１８０度を超える範囲に設けることによって、ピストン１２を所望位置に高精度に配置することが可能である。

また隣り合う凹部３０がお互いに凸部３１を介して部分的に延在方向Ｄ１に関して向かい合うように設けられることによって、周方向Ｄ２に関して凹部３０を広範囲に設けることができる。延在方向Ｄ１に投影された凹部３０の周方向Ｄ２に関する範囲が大きいほど、凹部３０から充填物（例えば液状物）が付与されるピストン１２の側面の周方向Ｄ２に関する範囲が大きくなる。延在方向Ｄ１に投影された凹部３０の範囲が、延在方向Ｄ１に投影されたピストン１２の全体を取り囲む場合、ピストン１２の側面の周方向Ｄ２の全体に対して凹部３０から充填物を付与することができる。

また滞留部１５を供給路２２と吐出口２３との間に設けることによって、滞留部１５に充填物を効率的に溜めることができ、各凹部３０からピストン１２の側面に対する充填物の付与を効率良く行うことができる。

［第２実施形態］
図８は、第２実施形態に係る吐出装置１０の断面の一例を示す側方図であり、ピストン１２が準備位置に配置されている状態を示す。本実施形態において上述の第１実施形態と同一又は類似の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

滞留部１５は複数設けられていてもよい。図８に示す吐出装置１０のノズル本体部１１において案内路２１を区画する内壁部２０は、第１滞留部１５ａ及び第２滞留部１５ｂを有する。第１滞留部１５ａは、延在方向Ｄ１に関し、供給路２２と吐出口２３との間に位置する。第２滞留部１５ｂは、延在方向Ｄ１に関し、供給路２２を介して第１滞留部１５ａ及び吐出口２３とは反対側に位置する。

第１滞留部１５ａ及び第２滞留部１５ｂの各々は、第１実施形態の滞留部１５と同様に、延長軸線Ａと垂直を成す同一平面上に位置する少なくとも３つの凹部３０及び少なくとも３つの凸部３１を有する。

複数の滞留部１５を設けることによって、凹部３０からピストン１２の側面に対する充填物（例えば液状物）の付与を効果的に行うことができる。特に、供給路２２を介して反対側に第１滞留部１５ａ及び第２滞留部１５ｂを設けることによって、ピストン１２が吐出位置に配置されている間だけではなく、ピストン１２が準備位置に配置されている間も、凹部３０からピストン１２の側面に充填物を付与することができる。

以上説明したように本実施形態によれば、ピストン１２の側面に対する充填物の付与を効果的に行って、液状物の乾燥に起因するピストン１２の動作不良を防ぐことができる。

本発明は、上述の実施形態及び変形例には限定されない。例えば、上述の実施形態及び変形例の各要素に各種の変形が加えられてもよい。また上述の実施形態及び変形例の構成が、全体的に又は部分的に組み合わせられてもよい。

１０ 吐出装置
１１ ノズル本体部
１２ ピストン
１３ 供給装置
１５ 滞留部
１５ａ 第１滞留部
１５ｂ 第２滞留部
２０ 内壁部
２１ 案内路
２２ 供給路
２３ 吐出口
３０ 凹部
３１ 凸部
Ａ 延長軸線
Ｄ１ 延在方向
Ｄ２ 周方向

Claims (6)

1. 延長軸線に沿って延びる案内路、前記案内路に連通する供給路、及び前記案内路に連通する吐出口を有するノズル本体部と、
   前記案内路を区画する前記ノズル本体部の内壁部上をスライドするピストンと、を備え、
   前記ノズル本体部及び前記ピストンはセラミック製であり、
   前記内壁部は、前記延長軸線を基準とした周方向に延びる滞留部を有し、
   前記滞留部は、少なくとも３つの凹部及び当該少なくとも３つの凹部間に位置する少なくとも３つの凸部であって、前記延長軸線と垂直を成す同一平面上に位置する少なくとも３つの凹部及び少なくとも３つの凸部を有し、
   前記ピストンは、前記少なくとも３つの凹部とは接触せず且つ前記少なくとも３つの凸部上をスライドするように、前記滞留部を通過する吐出装置。
2. 前記少なくとも３つの凸部のうちの少なくとも１つは、前記延長軸線とは非平行な方向に延びる請求項１に記載の吐出装置。
3. 前記周方向に関して隣り合う凹部は、前記延長軸線と平行な方向に関し、凸部を介して部分的にお互いに向かい合う請求項２に記載の吐出装置。
4. 前記少なくとも３つの凸部は、前記延長軸線を中心に前記周方向に関して１８０度を超える範囲にわたって設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の吐出装置。
5. 前記滞留部は、前記延長軸線が延びる方向に関し、前記供給路と前記吐出口との間に位置する請求項１〜４のいずれか一項に記載の吐出装置。
6. 前記滞留部は複数設けられ、
   前記複数の滞留部は、前記延長軸線が延びる方向に関し、前記供給路と前記吐出口との間に位置する第１滞留部と、前記供給路を介して前記第１滞留部とは反対側に位置する第２前記滞留部と、を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の吐出装置。