JP3962737B2 - 充填ノズル装置 - Google Patents

Description

本発明は、トマトソース等の粘性流動物を容器等に充填するための充填ノズル装置に関する。

従来、トマトソース、ミートソース、コーンスープ、カレールー等の粘性流動物は充填ノズル装置により容器等に充填される。図７（Ａ）に示すように、この充填ノズル装置は、粘性流動物の吐出口１ａを下端に有する充填管１と、この充填管１内を往復スライド運動するプランジャ２と、この充填管１の側面に接続される粘性流動物の供給管３とを備えている。プランジャ２が充填管１内における供給管３の出口３ａを開くと、粘性流動物が供給管３から充填管１内に流入する。充填管１内に流入した粘性流動体は充填管１の下端の吐出口１ａから吐出され、吐出口１ａの直下に置かれた容器４内に流入する（例えば、特許文献１，２参照。）。

特開２００１−２７８２１５号公報 特開２００３−３４３１１号公報

図７（Ａ）に示すように、プランジャ２が充填管１内で上昇して供給管３の出口３ａを開くと、粘性流動物が供給管３の出口３ａから充填管１内に流れ込むが、この時同図（Ｂ）に示すように粘性流動物５が充填管１内を偏って流れ、吐出口１ａからも乱れた状態のままで吐出される場合がある。粘性流動物５の粘度が低いほどこの傾向は顕著となる。粘性流動物５が吐出口１ａから乱れた状態のまま吐出されると、容器４に入る際に液跳ねによる飛散がおこり、さらに具入りの粘性流動物５である場合は特に飛散が激しくなり、その飛沫が周囲を汚染するおそれがある。また、同図（Ａ）のように飛沫５ａが容器４の開口縁のフランジ４ａに付着すると、後に蓋材（図示せず）をフランジ４ａに熱溶着する際にシール不良が発生するおそれがある。

従って、本発明は上記問題点を解決することができる充填ノズル装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するため、請求項１に係る発明は、粘性流動物（５）の吐出口（１１ａ）を下端に有する充填管（１１）と、この充填管（１１）内を往復スライド運動するプランジャ（１２）と、この充填管（１１）の側面に接続される粘性流動物（５）の供給管（７，１５）とを備え、プランジャ（１２）が充填管（１１）内における供給管（７，１５）の出口（７ａ，１５ａ）を開くと、粘性流動物（５）が供給管（７，１５）から充填管（１１）内に流入し、吐出口（１１ａ）から吐出されるようにした充填ノズル装置において、板状の堰（１４，１４ａ，１４ｂ）を、上記供給管（７，１５）内における出口（７ａ，１５ａ）近傍であって、上記供給管（７，１５）の吐出口（１１ａ）側に設け、この堰（１４，１４ａ，１４ｂ）により供給管（７，１５）内の粘性流動物（５）の流れを乱すことによって、供給管（７，１５）から充填管（１１）内に流入した粘性流動物（５）が充填管（１１）内を充満した状態で流下するようにした充填ノズル装置（６）を採用する。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の充填ノズル装置（６）において、堰（１４，１４ａ，１４ｂ）が弦月形に形成された充填ノズル装置（６）を採用する。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の充填ノズル装置（６）において、供給管（１５）が充填管（１１）に対し斜め下方から接続された充填ノズル装置（６）を採用する。

また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の充填ノズル装置（６）において、堰（１４，１４ａ，１４ｂ）が他の堰と交換可能に供給管（７，１５）に装着された充填ノズル装置（６）を採用する。

請求項１に係る発明によれば、プランジャ（１２）が充填管（１１）内における供給管（７，１５）の出口（７ａ，１５ａ）を開くと、粘性流動物（５）が板形の堰（１４，１４ａ，１４ｂ）により流れを乱されながら供給管（７，１５）から充填管（１１）内に流入し、充填管（１１）内を充満した状態で流下し、充填管（１１）の下端の吐出口（１１ａ）から整流状態で吐出される。従って、粘性流動物（５）は飛散することなく円滑に容器（４）等に流入し、その結果例えば容器（４）の開口縁（４ａ）に粘性流動物（５）の飛沫（５ａ）が付着しないようにして蓋材で適正にシールすることができる。

請求項２に係る発明によれば、堰（１４，１４ａ，１４ｂ）が弦月形に形成されたことから、抵抗手段の構造を簡素化することができる。

請求項３に係る発明によれば、供給管（１５）が充填管（１１）に対し斜め下方から接続されたことから、粘性流動物（５）の流れをより効率的に乱しながら供給管（１５）から充填管（１１）内に流し込むことができる。

請求項４に係る発明によれば、堰（１４，１４ａ，１４ｂ）が他の堰と交換可能に供給管（７，１５）に装着されたことから、粘性流動物（５）の粘度等の相違に応じてより適正な堰（１４，１４ａ，１４ｂ）を選択し供給管（７，１５）に取り付けることができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図１に示すように、この充填ノズル装置６は、充填機内に配置される。

この充填機はトマトソース等の粘性流動物５をカップ型の容器４に計量して充填するためのもので、送液タンク（図示せず）から圧送される粘性流動物５を充填ノズル装置６へと導く供給管７を有し、この供給管７上に切換バルブ装置８及び計量シリンダ装置９を備える。また、容器４を充填ノズル装置６の直下で搬送するためのリテーナ１０を備える。

切換バルブ装置８は、供給管７を閉鎖し又は開放させるためのもので、ソレノイド８ａにより開閉動作する弁体８ｂを備える。弁体８ｂが図１に示す位置にあると供給管７が閉鎖され、図１に示す位置から右方向に移動すると供給管７が開放される。

計量シリンダ装置９は、供給管７において切換バルブ装置８よりも下流側に設けられ、供給管７と交差するように配置されるシリンダ室９ａと、シリンダ室９ａ内を往復移動するピストン９ｂと、ピストン９ｂを駆動するソレノイド９ｃとを有する。ピストン９ｂが図１に示す位置にあるとシリンダ室９ａ内に粘性流動物５が流入し、図１に示す位置から上方向に移動するとシリンダ室９ａ内から粘性流動物５が排出される。

充填ノズル装置６は、図１及び図２に示すように、粘性流動物５の吐出口１１ａを下端に有する充填管１１と、この充填管１１内を往復スライド運動するプランジャ１２とを備える。充填管１１は充填機内に垂直に保持され、この充填管１１の側面に上記粘性流動物５の供給管７が接続され、供給管７の出口７ａが形成される。プランジャ１２はソレノイド１３によりこの充填管１１内を垂直方向に往復スライド運動をする。

リテーナ１０は、容器４を保持しつつ充填ノズル装置６の吐出口１１ａの下方を水平方向に移動するようになっている。

当初、供給管７内は図１に示すように粘性流動物５で満たされており、切換バルブ装置８は弁体８ｂで供給管７を閉じ、充填ノズル装置６はプランジャ１２で供給管７の出口７ａを閉じ、計量シリンダ装置９のピストン９ｂは降下している。また、リテーナ１０が容器４を保持し充填ノズル装置６の吐出口１１ａの下方で一時停止している。そこで、充填ノズル装置６のプランジャ１２が供給管７の出口を開放し、計量シリンダ装置９のピストン９ｂが往動すると、所定量の粘性流動物５が充填ノズル装置６の充填管１１内に流入し、その吐出口１１ａから容器４内に向って吐出される。その後、充填ノズル装置６のプランジャ１２が下降して供給管７の出口７ａを閉じ、切換バルブ装置８の弁体８ｂが供給管７を開き、計量シリンダ装置９のピストン９ｂが降下してシリンダ室９ａを開く。これにより、図示しない送液タンクから粘性流動物５が供給管７内に圧送され、供給管７及び計量シリンダ装置９のシリンダ室９ａ内に粘性流動物５が充満する。ここで切換バルブ装置８の弁体８ｂが供給管７を閉鎖して一サイクルが終了する。また、リテーナ１０が新たに容器４を保持しつつ充填ノズル装置６の吐出口１１ａの下方に到来する。以後上記と同様な操作が繰り返され、容器４に所定量の粘性流動物５が充填される。

図７に示したように、粘性流動物５が供給管３の出口３ａから充填管１内に流れ込んだとき、粘性流動物５が充填管１内を偏って流れ、吐出口１ａから乱れた状態のまま吐出されると、容器４に入る際に回りに飛散しやすくなるが、このような現象を防止するためこの実施の形態１では図２に示すように抵抗手段である堰１４により供給管７内の粘性流動物５の流れを積極的に乱すことによって、供給管７から充填管１１内に流入した粘性流動物５が充填管１１内を充満した状態で流下するようにしている。

堰１４は図２に示すように供給管７内における出口７ａの近傍、望ましくは出口７ａよりやや遡行した箇所に設けられる。堰１４は図３（Ａ）に示すように円管である供給管７内の下部を遮断するように高さｈ1の弦月形に設けられる。堰１４の上縁は望ましくは水平な直線状に形成される。堰１４の高さｈ1は粘性流動物５の粘度が低下するに連れて高くされ、例えば同図（Ｂ）に示す高さｈ2の堰１４ａや、同図（Ｃ）に示す高さｈ3の堰１４ｂと交換される。

図２に示すように、プランジャ１２の上昇により供給管７の出口７ａが開かれると、粘性流動物５が堰１４により流れを乱されながら供給管７から充填管１１内に流入し、充填管１１内を充満した状態で流下する。これにより、粘性流動物５は充填管１１の下端の吐出口１１ａから整流状態で吐出され、飛散することなく滑らかに容器４内に流入する。

次に、上記構成の充填ノズル装置の作用について充填機の作用とともに説明する。

（１）図１に示すように、当初供給管７内は粘性流動物５で満たされ、切換バルブ装置８が弁体８ｂで供給管７を閉じ、充填ノズル装置６がプランジャ１２で供給管７の出口７ａを閉じ、計量シリンダ装置９のピストン９ｂが降下している。また、リテーナ１０が容器４を保持し充填ノズル装置６の吐出口１１ａの下方で一時停止している。

（２）各ソレノイド１３，９ｃの励磁により充填ノズル装置６のプランジャ１２が供給管７の出口７ａを開放し、計量シリンダ装置９のピストン９ｂが往動（上昇）する。
（３）図２に示すように、プランジャ１２の上昇により供給管７の出口７ａが開かれると、粘性流動物５が堰１４により流れを乱されながら供給管７から充填管１１内に流入し、充填管１１内を充満した状態で流下する。流下する粘性流動物５は充填管１１の下端の吐出口１１ａから整流状態で吐出され、飛散することなく滑らかに容器４内に流入する。

（４）その後、各ソレノイド１３，９ｃ，８ａの作動により、充填ノズル装置６のプランジャ１２が下降して供給管７の出口７ａを閉じ、切換バルブ装置８の弁体８ｂが供給管７を開き、計量シリンダ装置９のピストン９ｂが降下してシリンダ室９ａを開放する。これにより、図示しない送液タンクから粘性流動物５が供給管７内に圧送され、供給管７内及び計量シリンダ装置９のシリンダ室９ａ内に粘性流動物５が充満する。また、リテーナ１０が新たに容器４を保持しつつ充填ノズル装置６の吐出口１１ａの下方に到来する。

（５）以後、（１）から（４）の動作が繰り返され、次々と容器４に粘性流動物５が充填される。容器４はリテーナ１０により充填ノズル装置６外に搬出されると、図示しないがシーラーにより蓋材が被せられヒートシールにより密封される。上述したように粘性流動物５は飛散することなく円滑に容器４内に流入し、容器４の開口縁であるフランジ４ａに飛沫５ａ（図７（Ａ）参照）が付着しないので、蓋材が容器４のフランジ４ａに適正にシールされる。

＜実施の形態２＞
図４に示すように、この実施の形態２の充填ノズル装置６では、堰１４が他の堰と交換可能に供給管７に装着される。すなわち、供給管７における充填管１１に接近した短管７ｂの箇所が供給管７の本体に対し着脱自在に形成され、この短管７ｂが複数個用意され、それぞれに例えば図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す堰１４，１４ａ，１４ｂが取り付けられる。短管７ｂを供給管７に対し付け替えることにより、堰１４を他の堰１４ａ，１４ｂ等と簡易に交換することができる。従って、粘性流動物５の粘度等の相違に応じてより適正な堰１４，１４ａ，１４ｂ等を選択して供給管７に取り付けることができる。

＜実施の形態３＞
図５に示すように、この実施の形態３の充填ノズル装置６においては、垂直に配置された充填管１１に対し斜め下方から接続された供給管１５によって抵抗手段が与えられる。すなわち、粘性流動物５が供給管１５と充填管１１との鋭角状交差部１６により流れを乱されながら供給管１５の出口１５ａから充填管１１内に流入し、充填管１１内を充満した状態で流下する。流下する粘性流動物５は充填管１１の下端の吐出口１１ａから整流状態で吐出され、飛散することなく滑らかに容器４内に流入する。

＜実施の形態４＞
図６に示すように、この実施の形態４の充填ノズル装置６においては、垂直に配置された充填管１１に対し斜め下方から接続された供給管１５と、供給管１５内における出口１５ａ近傍に設けられた堰１４とによって抵抗手段が与えられる。すなわち、粘性流動物５が、堰１４により流れを乱され、更に供給管１５と充填管１１との鋭角状交差部１６により流れを乱されながら、供給管１５から充填管１１内に流入し、充填管１１内を充満した状態で流下する。流下する粘性流動物５は充填管１１の下端の吐出口１１ａから整流状態で吐出され、飛散することなく滑らかに容器４内に流入する。

なお、堰１４は実施の形態２の場合と同様に供給管１５に対して着脱自在な短管７ｂ（図４参照）に設け、このような短管７ｂを例えば図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に夫々示す高さの異なる堰１４，１４ａ，１４ｂごとに用意しておいて、粘性流動体５の粘度等の違いに応じて堰１４，１４ａ，１４ｂを交換することもできる。

＜実験例＞
本発明の効果を調べるため、発明者は図１ないし図３に示す充填機及び充填ノズル装置６を用いて以下の実験を行った。

粘性流動物５としてミートソース、トマトソース、コーンスープの三種類を用いた。ミートソースはニンジン、ジャガイモを２０％含有し、粘度を２５００ｍＰａ・ｓとし、トマトソースはニンジン、ジャガイモを２０％含有し、粘度を６００ｍＰａ・ｓとし、コーンスープはコーンを１０％含有し、粘度を２００ｍＰａ・ｓとした。

粘性流動物５を充填する容器４は、カップ型とし、容量１８０ｍｌ、開口縁であるフランジ部４ａの外径を９０．５ｍｍφとした。

充填管１１は内径２０ｍｍφの円管とし、供給管７，１５は内径１７．５ｍｍφの円管とした。供給管７，１５を充填管１１に直角に連結したものと交角６０°で連結したものの二種類を用意した。

堰１４，１４ａ，１４ｂは図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示した三種類を用意し、それぞれｈ1=３ｍｍ、ｈ2=５ｍｍ、ｈ3=７ｍｍとした。また、堰１４，１４ａ，１４ｂの供給管７内での位置は出口７ａからの距離ｉで示し、それぞれｉ＝０ｍｍ，１０ｍｍ，２０ｍｍ，４０ｍｍとした。

上記条件の下で充填機により充填を行ったところ、下表の結果を得た。各条件の評価は、粘性流動物５の飛沫５ａが容器４のフランジ部４ａに付着しなかった場合を粘性流動物５が充填管１１内を滑らかに流れたものとして「○」で示し、粘性流動物５の飛沫５ａが容器４のフランジ部４ａに多少付着したが蓋材のシールに支障がない程度である場合を粘性流動物５が充填管１１内を比較的滑らかに流れたものとして「△」で示し、粘性流動物５の飛沫５ａが蓋材のシールに支障を来たす程に容器４のフランジ部４ａに付着した場合を粘性流動物５が充填管１１内を偏って流れたものとして「×」で示した。

この実験により次のようなことが解った。

（１）２５００ｍＰａ・ｓよりも低い粘度の粘性流動物５について堰１４，１４ａ，１４ｂの効果が現れる。２００ｍＰａ・ｓ、６００ｍＰａ・ｓのように粘度が低下すると、充填管１１内で偏り流れが発生し、また、固形物を含有している場合はその固形物が液に包まれることなく流れるため、固形物の落下による液跳ねが顕著に発生するが、堰１４，１４ａ，１４ｂ、鋭角状交差部１６の存在によりこの液跳ねが防止される。

（２）堰が高くなると液跳ね防止効果が向上するが、高くなりすぎると固形物が詰まるおそれがある。堰の高さは供給管の内径の１／３以下が望ましい。

（３）堰１４，１４ａ，１４ｂの位置はｉ＝０ｍｍ、ｉ＝４０ｍｍでは液跳ねが発生しやすい。ｉは供給管７，１５の内径と同程度であるのが望ましい。

本発明の実施の形態１に係る充填ノズル装置を備えた充填機の説明図である。 本発明の実施の形態１に係る充填ノズル装置の縦断面図である。 図２中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図であり、（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は夫々高さの異なる堰を示す。 本発明の実施の形態２に係る充填ノズル装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態３に係る充填ノズル装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態４に係る充填ノズル装置の縦断面図である。 （Ａ）は従来の充填ノズル装置の縦断面図、（Ｂ）は図（Ａ）中Ｂ−Ｂ線矢視断面図である。

符号の説明

５…粘性流動物
６…充填ノズル装置
７，１５…供給管
７ａ，１５ａ…出口
１１…充填管
１１ａ…吐出口
１２…プランジャ
１４，１４ａ，１４ｂ…堰
１６…鋭角状交差部

Claims (4)

1. 粘性流動物の吐出口を下端に有する充填管と、この充填管内を往復スライド運動するプランジャと、この充填管の側面に接続される粘性流動物の供給管とを備え、プランジャが充填管内における供給管の出口を開くと、粘性流動物が供給管から充填管内に流入し、吐出口から吐出されるようにした充填ノズル装置において、板状の堰を、上記供給管内における出口近傍であって、上記供給管の吐出口側に設け、この堰により供給管内の粘性流動物の流れを乱すことによって、供給管から充填管内に流入した粘性流動物が充填管内を充満した状態で流下するようにしたことを特徴とする充填ノズル装置。
2. 請求項１に記載の充填ノズル装置において、堰が弦月形に形成されたことを特徴とする充填ノズル装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の充填ノズル装置において、供給管が充填管に対し斜め下方から接続されたことを特徴とする充填ノズル装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の充填ノズル装置において、堰が他の堰と交換可能に供給管に装着されたことを特徴とする充填ノズル装置。

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