JP3204796B2 - 液体の充填方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、容器に化粧水やシャン
プー・乳液等の発泡性のある液体を充填する方法及びそ
の装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、化粧用容器等に化粧液等の液体
を短時間で充填する場合には、前記液体を供給するため
の注入ノズルを用意し、この注入ノズルを容器の口部か
ら容器内に挿入し、注入ノズルの先部に設けた液出口か
ら液体を高速で流出させることにより充填している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この方法で液体充填を
行うと、発泡性のない液体を充填する場合には何ら問題
はないが、化粧水やシャンプー等の発泡性のある液体を
充填する場合には、液体を高速で充填していることもあ
って、泡が立つという欠点があった。

【０００４】この泡立ちを防止するためには、注入ノズ
ルの液出口を液中に没しながら注入する方法もあるが、
それでも注入開始当初から前記液出口を液中に没するこ
とは不可能であり、前記液出口が液中に没するまでの注
入初期の段階で泡立ちが発生した。

【０００５】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、容器に液体を高速充填する
時の泡立ちをほぼ完全に抑えることができる液体の充填
方法と、この方法の実施に好適な装置を得ることを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の構成を採用した。充填方法の発明で
は、初めに注入ノズルを容器に気密状態に挿入して注入
ノズルの液出口を容器の底部近傍の初期位置に配置す
る。そして、液体注入開始から所定の時間（以下、真空
注入最小時間と称す）が経過するまでは、注入ノズルの
液出口を前記初期位置から動かさず静止させておくとと
もに、容器内を負圧にしほぼ真空の雰囲気に保つように
する。

【０００７】ここで、前記真空注入最小時間とは、液体
注入開始から、容器に注入された液体の中に液出口が没
するまでの時間である。この真空注入最小時間が経過し
た後も容器内をほぼ真空の雰囲気に保持するようにして
もよいし、あるいは、真空注入最小時間が経過した時点
で容器内の負圧状態を解除し、その後は液体の注入に伴
い容器内の空気を自然排気させるようにしてもよい。

【０００８】いずれにしても、前記真空注入最小時間が
経過した後は、注入ノズルの液出口が液中に没した状態
に保持しながら、液体の注入を続行する。この際に、注
入ノズルを容器に対して上昇させて、注入ノズルの液出
口を液面に対して液面近傍のほぼ一定した位置に静止さ
せるのが好ましい。注入ノズルを容器に対して上昇させ
るための具体的な方法には、容器を動かさずに注入ノズ
ルを上昇させる方法と、注入ノズルを動かさずに容器を
下降させる方法があり、いずれの方法でも構わない。

【０００９】又、液体充填装置は前記充填方法に最適な
装置であり、（イ）アタッチメントと、（ロ）注入ノズ
ルと、（ハ）吸引機構と、（ニ）制御機構、を備えてい
る。 （イ）アタッチメントは、容器の口部に気密状態に着脱
可能に取り付けられ、注入ノズルを挿通させるノズル挿
通孔と、このノズル挿通孔に連通する吸気孔を有してい
る。

【００１０】（ロ）注入ノズルは、先部に液体を流出さ
せる液出口を有し、前記アタッチメントのノズル挿通孔
に挿入可能にされており、注入ノズルをノズル挿通孔に
挿入すると、アタッチメントとの間に隙間が形成される
ようになっている。この隙間は上部において、アタッチ
メントと注入ノズルとの間に設けられたシール部材によ
って気密にされる。注入ノズルはこのシール部材を摺動
して昇降可能となっており、アタッチメントを装着した
容器に挿脱可能になっている。

【００１１】（ハ）吸引機構は、前記アタッチメントの
吸気孔に接続され、前記ノズル挿通孔を介して、アタッ
チメントを装着した容器内を吸引し、容器内を負圧にし
てほぼ真空の雰囲気にする。吸引機構は真空ポンプ等か
ら構成することができる。

【００１２】（ニ）制御機構は前記吸引機構の動作タイ
ミングを制御する。即ち、液体注入前の容器の底部近傍
の初期位置に前記注入ノズルの液出口が位置した状態か
ら、前記初期位置に位置する液出口が液体注入によって
液中に没するまでの間、つまり、液体注入開始から前記
方法発明における真空注入最小時間の間、吸引機構を動
作させて容器内を吸引するようにする。吸引機構による
容器内の吸引開始のタイミングは、液体の注入開始とほ
ぼ同時であってもよいし、液体の注入開始より先行させ
るようにしてもよい。

【００１３】この液体充填装置においては、注入ノズル
を容器に対して相対的に昇降させる昇降機構を設ける
と、前記真空注入最小時間経過後の液体注入時に、注入
ノズルの液出口を液面に対して液面近傍のほぼ一定した
位置に静止させることが可能となり好ましい。昇降機構
は、容器を動かさずに注入ノズルを上昇させるようにし
てもよいし、注入ノズルを動かさずに容器を下降させる
ようにしてもよい。

【００１４】

【作用】液体注入開始から真空注入最小時間が経過する
までは容器内がほぼ真空になり、容器内に空気が殆ど存
在しないので、注出ノズルから発泡性の液体を高速で流
出させても、泡が立たない。真空注入最小時間経過後
は、注入ノズルの液出口が液中に没しているので、この
後の液体注入においても泡が立たない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図５の図面
に基いて説明する。初めに、液体充填装置について説明
する。図２は液体充填装置の全体正面図であり、図３は
同側面図である。液体充填装置は支持台１を有し、支持
台１の上に受台２とスタンド３が設置されている。

【００１６】受台２の上には液体を充填すべき容器５０
が載置可能になっている。受台２の上には、載置された
容器５０が動かないように、容器５０を両側から一対の
アーム４，４で支持するホルダ５が設置されている。ホ
ルダ５のアーム４は両アーム４，４間の離間寸法を拡縮
できるようになっており、これによって容器５０を着脱
できるようになっている。

【００１７】前記受台２の後方にスタンド３が立設され
ている。スタンド３の前面には一対の支持ブロック６
Ａ，６Ｂが上下に離間して固定されており、支持ブロッ
ク６Ａ，６Ｂ間には、上下方向に延びる一対のガイドロ
ッド７，７が掛け渡され固定されている。

【００１８】このガイドロッド７にはスライダ８が昇降
自在に取り付けられている。スライダ８はガイドロッド
７，７を摺動自在に貫通する摺動孔を有し、この摺動孔
のそれぞれにガイドロッドを挿通させることによってス
ライダ８は回転不能にされている。このスライダ８はね
じ作用を利用した駆動機構によって昇降されるようにな
っている。

【００１９】この駆動機構について説明すると、前記支
持ブロック６Ａの上方には、スタンド３に固定されたサ
ポート９を介して、モータ１０が設置されている。この
モータ１０には、サーボモータのように、正逆回転が可
能で且つ出力軸の回転数を自由に制御できるものが使用
されている。

【００２０】モータ１０の出力軸にはねじ棒１２が継手
１１を介して連結されており、ねじ棒１２は支持ブロッ
ク６Ａを回動自在に挿通して、スライダ８のねじ孔８ａ
に螺合し、ねじ棒１２の先端は支持ブロック６Ｂに回動
自在に支持されている。

【００２１】このように構成された駆動機構において
は、モータ１０を回転してねじ棒１２を回転すると、ス
ライダ８のねじ孔８ａとねじ棒１２のねじ作用によっ
て、スライダ８が昇降する。そして、モータ１０の出力
軸の回転方向を選択制御することによって、スライダ８
の移動方向（上下方向）を選択制御することができ、モ
ータ１０の回転数を制御することによって、スライダ８
の昇降速度を制御することができる。

【００２２】スライダ８はその前面側に装着部８ｂを有
しており、この装着部８ｂに、液体を注入するための注
入機２０が取り付けられている。注入機２０は、装着部
８ｂに固定される把手部２１と、把手部２１から下方に
延びる硬質の注入ノズル２２と、把手部２１において注
入ノズル２２に接続された柔軟な供給チューブ２３と、
この供給チューブ２３に所望の液体を圧送する液体供給
機２４から構成されている。液体供給機２４は液体の供
給速度を制御できるようになっている。注入ノズル２２
の先端は液出口２５として開口している（図４参照）。

【００２３】前記注入機２０における注入ノズル２２の
先部は、アタッチメント３０を介して容器５０に挿脱可
能にされている。図４はアタッチメント３０と容器５０
の断面図である。アタッチメント３０はポリアセタール
樹脂で形成されており、その中央にノズル挿通孔３１が
上下方向に貫通して設けられている。ノズル挿通孔３１
には前記注入ノズル２２が隙間を有して挿通可能になっ
ている。このノズル挿通孔３１の内周面における上部に
は、注入ノズル２２とアタッチメントとの間をシールす
るシールリング３２が取り付けられており、注入ノズル
２２はこのシールリング３２を気密状態に摺動して昇降
可能になっている。

【００２４】アタッチメント３０の下面にはノズル挿通
孔３１と同心上に嵌合孔３３が形成されている。この嵌
合孔３３に、容器５０の口部５１を気密状態に嵌合可能
で、且つ、着脱できるようになっている。

【００２５】アタッチメント３０の外周面にはノズル挿
通孔３１に連なる吸気孔３４が形成されており、この吸
気孔３４は柔軟なチューブ４１を介して真空ポンプ等か
らなる吸引装置４０に接続されている（図２参照）。容
器５０にアタッチメント３０を装着し、アタッチメント
３０のノズル挿通孔３１に注入ノズル２２を挿通した状
態で吸引装置４０を作動させると、容器５０内の空気が
ノズル挿通孔３１及び吸気孔３４を介して吸引され、容
器内がほぼ真空の雰囲気になる。

【００２６】図５に示すように、前記スライダ８を昇降
させる駆動機構におけるモータ１０の起動・停止、回転
方向、及び回転速度と、前記注入機２０における液体供
給機２４の起動・停止、及び液体の供給速度と、前記吸
引装置４０の起動・停止は、マイクロコンピュータ等か
らなる制御手段１００によって自動的に制御されるよう
になっている。

【００２７】次に、この液体充填装置を用いて本発明の
液体の充填方法を、図１（Ａ）〜（Ｄ）の図面を参照し
て説明する。尚、この実施例は、充填すべき液体を発泡
性を有する化粧水とした場合の態様である。

【００２８】〈 １．待機工程 〉受台２に載置された容
器５０の口部にアタッチメント３０を装着し、アタッチ
メント３０のノズル挿通孔３１に注入ノズル２２を挿入
し、スライダ８を下降させて、注入ノズル２２の先端を
容器５０の内底面５２に接近した位置に配置する。図１
（Ａ）はこの状態を示している。以下、この時の注入ノ
ズル２２における液出口２５の容器５０に対する位置を
初期位置という。

【００２９】〈 ２．真空注入工程 〉スライダ８を停止
させたまま、即ち、注入ノズル２２の液出口２５を前記
初期位置に静止させた状態に保持して、吸引装置４０に
より容器５０内をほぼ真空状態にする。尚、真空の度合
は、化粧料の種類、容器材質によって異なるが、容器に
ガラス瓶を用いた実験では絶対圧力で約 300mmHg 以上
あれば十分であった。

【００３０】この吸引装置４０による吸引開始と同時
に、あるいは、吸引開始から若干遅れて、液体供給機２
４による化粧水の注入を開始し、注入ノズル２２の液出
口２５から化粧水を高速で流出させる。

【００３１】吸引装置４０による容器５０内の吸引は、
図１（Ｂ）に示すように、容器５０に注入された化粧水
の液面が注入ノズル２２の液出口２５よりも若干上方に
位置するまで、即ち、液出口２５が化粧水に完全に没す
るまで続行し、液面がこの位置に達した時に吸引装置４
０による吸引を停止し、その後は容器５０内を大気に開
放して容器５０内の空気を自然排気するようにする。こ
の吸引停止のタイミングはタイマー等により行う。

【００３２】〈 ３．液中注入工程 〉吸引停止後も、注
入機２０による化粧水の高速注入を続行する。又、吸引
停止後はモータ１０を回転してスライダ８を上昇させ、
注入ノズル２２を上昇させていく。この時の注入ノズル
２２の上昇スピードは、注入ノズル２２の液出口２５が
常に化粧水の中に没すると共に化粧水の液面近くに位置
し、化粧水の液面の上昇に液出口２５が追従するように
設定する。

【００３３】この注入は容器５０に化粧水が所定量注入
されるまで続行し、所定量に達したら注入機２０からの
化粧水の圧送を停止する。図１（Ｃ）はこの状態を示し
ている。この注入停止のタイミングはタイマー等により
行う。

【００３４】〈 ４．ノズル抜き工程 〉化粧水の圧送停
止後も、スライダ８を上昇させて、注入ノズル２２の上
昇を続行し、注入ノズル２２をアタッチメント３０から
抜き出す（図１（Ｄ）参照）。但し、注入ノズル２２の
上昇速度は前記液中注入工程の時よりも遅くして、化粧
水中から引き抜かれた注入ノズル２２の内部に残存する
化粧水、及び、注入ノズル２２の外周面に付着した化粧
水が、注入ノズル２２をアタッチメント３０から引き抜
く前に、容器５０内に落下するようにする。

【００３５】この方法によれば、充填の開始時には注入
ノズル２２の液出口２５が液中に没していないが、この
時には容器５０内がほぼ真空の雰囲気にされて空気が殆
ど存在しないので、化粧水を容器５０内に高速注入して
も泡が立たない。そして、注入ノズル２２の液出口２５
が一度化粧水中に没した後は液中充填となるので、ここ
でも泡は立たない。したがって、全く泡を立てずに化粧
水を容器５０に充填することができる。

【００３６】出願人が、この装置を用い、この方法によ
って、発泡性のある化粧水を容器に充填したところ、従
来方法によって泡を立てずに充填した場合に比べて、充
填時間が約半分で済むことが確認された。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
全く泡を立てずに発泡性のある液体を容器に高速充填す
ることができるという優れた効果が奏される。即ち、注
入ノズルの液出口が液中に没していない充填初期には、
容器内がほぼ真空の雰囲気にされて空気が殆ど存在しな
いので、この中に発泡性のある液体を高速注入しても泡
が立たず、注入ノズルの液出口が一度液中に没した後は
容器内の負圧を解除し、液体の注入に伴って容器内の空
気を自然排気するようにしたので、引き続き液体を容器
に高速注入しても容器自体に加圧力が掛からず、そのた
め容器に大きな変形力が作用することもなく、液体の容
器に対する安全な高速充填を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本出願における液体の充填方法を工程順に説明
する概略構成図である。

【図２】本出願における液体充填装置の正面図である。

【図３】本出願における液体充填装置の側面図である。

【図４】本出願における液体充填装置のアタッチメント
を容器に装着した状態を示す断面図である。

【図５】本出願における液体充填装置のブロック図であ
る。

【符号の説明】

８ スライダ（昇降機構） １０ モータ（昇降機構） １２ ねじ棒（昇降機構） ２２ 注入ノズル ３０ アタッチメント ３１ ノズル挿入孔 ３２ シールリング（シール部材） ３４ 吸気孔 ４０ 吸引装置 ５０ 容器 ５１ 口部 １００ 制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−84790（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−6799（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−21300（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B67C 3/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に液体充填用の注入ノズルを挿入
   し、この注入ノズルの先部に設けた液出口から液体を流
   出させて、容器内に液体を充填する方法において、 前記注入ノズルを前記容器に気密状態に挿入して前記液
   出口を容器の底部近傍の初期位置に配置し、液体注入開
   始から、前記注入ノズルの液出口が容器に注入した液体
   の中に没するまでは、液出口を前記初期位置に静止させ
   且つ容器内を負圧にして液体の注入を行い、前記初期位
   置に位置していた前記注入ノズルの前記液出口が液中に
   没した直後に、前記容器内の負圧状態を解除し、その後
   は、液体の注入に伴って前記容器内の空気を自然排気さ
   せるようにしたことを特徴とする液体の充填方法。
2. 【請求項２】 前記初期位置に位置していた注入ノズル
   の液出口が液中に没した以降は、注入ノズルの液出口を
   液面より僅かに没したほぼ一定位置になるように注入ノ
   ズルを容器に対して漸次上昇させることを特徴とする請
   求項１に記載の液体の充填方法。
3. 【請求項３】 容器の口部から容器内に液体を充填する
   装置において、 （イ）前記容器の口部に気密状態に着脱可能に取り付け
   られ、ノズル挿通孔と、このノズル挿通孔に連通する吸
   気孔、とを有するアタッチメントと、 （ロ）先部に液体を流出させる液出口を有し、前記アタ
   ッチメントのノズル挿通孔に隙間を有して挿入されると
   ともに、アタッチメントとの間に設けられたシール部材
   を介してノズル挿通孔を気密状態に昇降可能にされ、ア
   タッチメントが取り付けられた容器に対して挿脱可能な
   注入ノズルと、 （ハ）前記アタッチメントの吸気孔に接続され、前記ノ
   ズル挿通孔を介して、アタッチメントが取り付けられた
   容器内を吸引して負圧にする吸引機構と、 （ニ）液体注入前の前記容器の底部近傍の初期位置に前
   記注入ノズルの液出口が位置した状態から、前記初期位
   置に位置する液出口が液体注入によって液中に没するま
   での間、前記容器内の空気を吸引して負圧にし、前記注
   入ノズルの前記液出口が液中に没した直後に、前記容器
   内の負圧状態を解除し、その後は液体の注入に伴って前
   記容器内の空気を自然排気するように前記吸引機構の動
   作を制御する制御機構、 とを具備することを特徴とする液体充填装置。
4. 【請求項４】 前記注入ノズルを容器に対して相対的に
   昇降する昇降機構を具備することを特徴とする請求項３
   に記載の液体充填装置。