JP4404260B2 - 充填用ノズルの液垂れ防止構造 - Google Patents

Description

本発明は、スープ等の液状食品のような粘性のある液状の充填物を下方の容器内に内容物として充填するための充填用ノズルに関し、特に、粘性を有する液状の充填物を液垂れを起こすことなく容器内に充填できるような充填用ノズルの液垂れ防止構造に関する。

フランジ部を備えたカップ状の容器を連続的に搬送しながら、スープ等の液状食品のような粘性のある液状の充填物（小さな固形物を含有するものをも含む液状の流動体）を、充填用ノズルから下方の容器内に内容物として充填した後で、容器のフランジ部に蓋板をヒートシールすることにより、それぞれの容器に内容物を充填・密封するということは従来から一般的に行なわれているが、そのような粘性のある流状の充填物の充填・密封に際して、ある容器に充填用ノズルから充填物を充填してから、その充填済み容器を充填用ノズルの下方位置から排出して次の容器を供給する間に、充填用ノズルの先端に付着した充填物の液体が容器のフランジ部に液垂れすることにより、その後における容器のフランジ部への蓋板のヒートシールが不完全なものになるというような虞がある。

なお、充填物を下方に排出するための排出孔を上下方向に往復移動する密閉栓によって開閉するような充填用ノズルにより、液状の充填物を下方の容器内に充填する場合、密閉栓に付着した充填物の液滴を充填時に容器内に落とし切るように、密閉栓の下端部を先細りの円錐形状にして液切れを良くするということが従来から行なわれているが、充填物となる液体の粘性が高い場合には、密閉栓に付着した液滴の液切れが悪いために、充填時に液滴を容器内に直ちに落とし切れず、しかも、残った液滴が遅れて落ちてしまうため、充填後に液垂れが発生することとなる。

そのような問題に対して、ジュース、牛乳、清涼飲料、スープ等の液体（５ｍｍ角程度の固形物が入っている液体をも含む）を容器内に充填する際に使用する充填用ノズルについて、ノズルからの液垂れを防止するための構造として、下記の特許文献１には、図４に示すように、充填口１２（排出孔に相当）を開閉するためのノズルチップ１４（密閉栓に相当）に、外方に向かって狭まるテーパー状の弁座に対応する傾斜テーパー面１６Ａと、このテーパー面１６Ａに対して屈曲し、ノズルチップ軸線に平行若しくは外方へ広がる面１６Ｂとからなる液体案内面１６を形成すると共に、更に、その下端に凹状の端面１７を形成することにより、液体案内面１６の屈曲した面１６Ｂと凹状の端面１７とによってノズルチップ１４に付着した液滴２０を保持する保持力を増すようにする、ということが開示されている。
実公平５−２３５２０号公報

ところで、上記のような従来公知の充填用ノズルの液垂れ防止構造によれば、ノズルチップ１４（密閉栓に相当）に形成された液体案内面１６の屈曲した面１６Ｂと凹状の端面１７とによって液滴２０の保持力を増すようにしているものの、充填口１２（排出孔に相当）の閉鎖時に、ノズルチップ１４の液体案内面１６の傾斜テーパー面１６Ａが、充填口１２よりも下方に大きく突出していることから、ノズルチップ１４の傾斜テーパー面１６Ａに付着した液体が傾斜テーパー面１６Ａに沿って下方に流れ落ちる勢いにより、屈曲した面１６Ｂと凹状の端面１７とで液滴２０を保持することができずに、液垂れが起きてしまうような虞があるものと思われる。

本発明は、上記のような問題の解消を課題とするもので、充填用ノズルの液垂れ防止構造について、粘性のある液状の充填物（例えば、固形物入りで粘度が２００〜１０，０００ｃＰ程度の粘性スープ等）を液垂れさせることなく確実に下方の容器内に充填できるようにすることを課題とするものである。

本発明は、上記のような課題を解決するために、充填物を下方に排出するための排出孔を上下方向に往復移動する密閉栓によって開閉するようにした充填用ノズルにおいて、密閉栓の略平坦な下端面に、密閉栓の下端周縁部から内方に向かって横断面円弧状に突出する内側壁面と略平坦な下端面とを有する突起部が、密閉栓の下端周縁部に沿って略等間隔に複数個、それぞれの内側壁面同士を互いに接触させない状態で、密閉栓の下端面から下方に突出するように形成されていることを特徴とすることを特徴とするものである。

上記のような本発明の充填用ノズルの液垂れ防止構造によれば、充填物を下方の容器内に充填してから密閉栓により排出孔を閉じた状態で、密閉栓の下端中央部分では、各突起部の内側壁面同士が離れていて、密閉栓の下端面が下方に広く開放されているため、この部分に付着した充填物の液滴は、表面張力により保持されることなく直ちに下方の容器内に落下することとなり、一方、密閉栓の下端周辺部分では、各突起部の内側壁面同士が近接していて、狭い溝状（密閉栓の下端面が溝部の底）となっているため、この部分に付着した充填物の液滴は、狭い溝状の部分により強い表面張力で吸着・保持されることとなる。その結果、充填後に充填用ノズルの下方で容器が給排出される際に、容器の給排出等による機械振動が生じても、充填用ノズルの密閉栓に付着した充填物の液滴が落下して液垂れを起こすようなことはない。

粘性のある液状の充填物を液垂れさせることなく確実に下方の容器内に充填できるようにするという目的を、最良の形態として以下の実施例に具体的に示すように、充填物を下方に排出するための排出孔を上下方向に往復移動する密閉栓によって開閉するようにした充填用ノズルにおいて、密閉栓の略平坦な下端面に、密閉栓の下端周縁部から内方に向かって横断面円弧状に突出する内側壁面と略平坦な下端面とを有する突起部を、密閉栓の下端周縁部に沿って略等間隔に複数個、それぞれの内側壁面同士を互いに接触させない状態で、密閉栓の下端面から下方に突出するように形成するということで実現した。

本発明の一実施例に係る充填用ノズルは、固形物が混入された粘度が２００〜１０，０００ｃＰ程度の液状食品（カレーや各種のスープ類等）を所定量ずつ計量してカップ容器に連続的に充填するための定量充填装置において使用される定量充填用のノズルであって、充填物となる液状食品が貯留されているタンクの底部に設置されるものである。なお、タンク内に貯留された液状食品のカップ容器への充填については、クリーンルーム内（クラス１０，０００の空気清浄度）に設置されている無菌充填ラインの、特に空気清浄度が高レベル領域として画成されたクリーンブース内（クラス１００の空気清浄度）で行われるようになっている。

そのような本実施例の充填用ノズルの具体的な構造について以下に説明すると、図１に示すように、タンク２の底部に設置される充填用ノズル１として、大内径のアウターシリンダ３の下方には、摺鉢状に傾斜した底面を有する底部材４を介して、小内径のノズル筒５が一体的に連結されており、このノズル筒５には、その軸芯部を貫通するように、充填物を排出するための排出孔６が形成されている。

また、ノズル筒５の排出孔６の内径と同じ内径のインナーシリンダ７が、その下端がノズル筒５の上面にまで達し、下端から僅か上方に通路Ｂを空けた状態で、アウターシリンダ３の内側に同心的に配設されており、アウターシリンダ３とインナーシリンダ７の間に計量室Ａが画成されるようになっている。なお、アウターシリンダ３とインナーシリンダ７の上端部は、食品中に混入されている固形物が詰まらないような連結部分（図示していないが、例えば、少ない本数の細いブリッジ部分等）を介して互いに連結された状態で、タンク２の底部に適宜の結合手段で固定的に結合されている。

そのように同心的に配設されたアウターシリンダ３とインナーシリンダ７とで画成された計量室Ａに対して、アウターシリンダ３の内周面とインナーシリンダ７の外周面とに摺接するように、リング状のアウターピストン８が上下動自在に配設されている。このアウターピストン８の下端面は、アウターシリンダ３の下方に連結された底部材４の摺鉢状に傾斜した底面の形状と合致するような逆円錐状の傾斜面に形成されている。

また、インナーシリンダ７の内側には、インナーシリンダ７の内周面やノズル筒５の内周面（排出孔６の側壁）と摺接するように、排出孔６を閉鎖するための密閉栓となるインナーピストン９が上下動自在に配設されており、このインナーピストン９は、通路Ｂの長さ（軸線方向の長さ）よりも僅かに長い中実円柱状に形成されている。なお、排出孔６の下端部分には、図２に示すように、漏斗状の傾斜壁６ａと小内径の短円筒壁６ｂとが形成されており、インナーピストン９の下端外縁部は、排出孔６の傾斜壁６ａと合致する面取り形状となっている。

なお、アウターピストン８とインナーピストン９は、タンク２の上方からタンクの天井部を貫通してタンク内を通っているアウターロッド１１とインナーロッド１２の下端にそれぞれ連結されることで、異なるタイミングで交互に上下往復駆動される各ロッド１１，１２の動きに連れてそれぞれ上下方向に往復移動するようになっている。

上記のような本実施例の充填用ノズルによりタンク内の液状食品をカップ容器に定量充填する時の作動状態を以下に説明する。

アウターピストン８とインナーピストン９が共に下死点の位置にある状態で、インナーシリンダ７の下部の通路Ｂはアウターピストン８により閉鎖され、ノズル筒５の排出孔６はインナーピストン９により閉鎖されている。そのような状態から、アウターロッド１１の上昇によりアウターピストン８が上昇するのに連れて、アウターピストン８が上死点で停止するまでは、アウターピストン８の上昇により発生する吸引力によって、タンク２の内部の食品は、インナーシリンダ７の内側から通路Ｂを通って計量室Ａに強制的に導入される。

また、アウターピストン８が上死点で停止した状態から、インナーロッド１２の上昇によりインナーピストン９が上昇すると、先ず、インナーシリンダ７の下部の通路Ｂがインナーピストン９により一時的に閉鎖されて、所定量の食品が計量室Ａにより正確に計量されてから、次いで、タンク２の内部からインナーシリンダ７の内側を通る食品の流入がインナーピストン９により遮断された状態で、インナーシリンダ７の下部の通路Ｂが開くことにより、計量室Ａで計量された所定量の食品だけが、ノズル筒５の排出孔６を通って下方に落下し始めることで充填が開始される。

さらに、インナーピストン９が上死点で停止した状態（タンク２の内部からの食品の流入を遮断している状態）から、アウターロッド１１の下降によりアウターピストン８が下降するのに連れて、計量室Ａにある食品が高粘度の液状食品であっても、アウターピストン８により計量室Ａから強制的に残らず押し出されて、ノズル筒５の排出孔６を通って下方に落下することで、その下方にあるカップ容器（図示せず）内に充填される。

そして、アウターピストン８が下死点で停止した状態から、インナーロッド１２の下降によりインナーピストン９が下降するのに連れて、ノズル筒５の排出孔６に残っていた食品は、インナーピストン９により排出孔６から強制的に残らず押し出されて、その下方にあるカップ容器内に残らず充填されることとなり、インナーピストン９が下死点に停止した状態で、その回の充填が完了して次回の充填に連続的に移行することとなる。

上記のように作動する本実施例の充填用ノズル１によれば、同心的に配置されているアウターピストン８とインナーピストン９を異なるタイミングで交互に上下往復動させるだけの簡単な機構により、充填物が固形物を含む高粘度の液状食品であっても、ノズル内の通路に固形物を詰まらせることなく、一回毎の充填量を正確に計量してから、計量した食品をノズル内に残すことなく正確且つ迅速に連続して充填することができる。

ところで、上記のように上下方向に往復移動するインナーピストン９を密閉栓としてノズル筒５の排出孔６を開閉するようにした本実施例の充填用ノズル１において、図２に示すように、インナーピストン９により排出孔６を閉じた状態で、排出孔６の下端よりも下方に突出しないインナーピストン９の平坦な下端面に、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、インナーピストン９の下端周縁部から内方に向かって横断面円弧状に突出する内側壁面１０ｂと平坦な下端面１０ａとを有する突起部１０が、インナーピストン９の下端周縁部に沿って等間隔に四個、それぞれの内側壁面１０ｂ同士を互いに接触させない状態で、インナーピストン９の下端面９ａから下方に突出するように一体的に形成されている。

そのようにインナーピストン９の下端面９ａに突起部１０を形成している本実施例の充填用ノズル１によれば、液状の充填物を下方の容器内に充填してから、密閉栓となるインナーピストン９によりノズル筒５の排出孔６を閉じた状態で、インナーピストン９の下端中央部分では、各突起部１０の内側壁面１０ｂ同士が離れていて、インナーピストン９の下端面９ａが広く下方に開放されているため、この部分に付着している充填物の液滴は、表面張力により保持されることなく直ちに下方の容器内に落下することとなる。

一方、インナーピストン９の下端周辺部分では、各突起部１０の内側壁面１０ｂ同士が近接していて、狭い溝状（インナーピストン９の下端面９ａが溝部の底）となっているため、この部分に付着している充填物の液滴は、それぞれの内側壁面１０ｂの間の狭い溝状の部分により強い表面張力で吸着・保持されることとなる。その結果、充填後に充填用ノズル１の下方で容器が給排出される際に、容器の給排出等による機械振動が生じても、充填用ノズル１の下端（インナーピストン９の下端）に付着している充填物の液滴が落下して液垂れを起こすようなことはない。

なお、本実施例では、密閉栓となるインナーピストン９の下端面９ａに、同一形状の突起部１０が四個設けられていて、突起部１０の下端面１０ａと、突起部１０が形成されていないインナーピストン９の下端面９ａとが、何れも平坦面となっているが、そのように突起部１０の下端面１０ａを平坦面にすることで、充填物の液滴を弾いて突起部１０の下端面１０ａに強く吸着させることがなく、また、同一形状の四個の突起部１０を互いに等間隔に形成して、突起部１０が形成されないインナーピストン９の下端面９ａを平坦面にすることで、インナーピストン９の平坦な下端面９ａから突起部１０の内側壁面１０ｂに立ち上がる部分と、突起部１０の四隅の部分とで、液滴に大きな表面張力を発生させることができ、且つ、四隅に液滴を分散させることができて、より効果的に液垂れの防止を行なうことができる。

以上、本発明の充填用ノズルの液垂れ防止構造の一実施例について説明したが、本発明は、上記の実施例に示した具体的な構造にのみ限定されるものではなく、例えば、上記の実施例では、図２に示すように、排出孔６を完全に閉じた状態で、突起部１０の下端（下端面１０ａ）と排出孔６の下端（短円筒壁６ｂの下端）とが同じ高さとなるようにしているが、突起部１０の下端が排出孔６の下端から僅かに下方に突出するようにしても良いし、突起部１０の下端が排出孔６の内部に僅かに引っ込むようにしても良い。なお、突起部１０の下端を排出孔６の内部に引っ込ませた場合には、突起部１０の下端面１０ａの外縁部と排出孔６の下端内周面（短円筒壁６ｂ）とによっても液滴を表面張力的に保持させることができる。

また、上記の実施例では、同一形状の四個の突起部１０を形成しているが、この突起部１０の個数については、充填物の粘度が比較的低い場合には三個であっても良く、充填物の粘度が比較的高い場合には五個であっても良いものであり、また、複数の突起部１０の形状については、厳密には同一形状でなくても、略同じような形状であれば良く、インナーピストン９の下端面９ａや突起部１０の下端面１０ａについても、厳密には平坦面でなくても、略平坦といえるものであれば良いものである。

さらに、本発明の液垂れ防止構造が適用される充填用ノズルの全体的な構造については、上記の実施例に示したような計量室が画成されてアウターピストンとインナーピストンとを有するような定量充填用のノズルに限らず、粘性のある液状の充填物を充填するためのもので、充填物を下方に排出するための排出孔を上下方向に往復移動する密閉栓により開閉するような充填用ノズルであれば、定量充填用ノズル以外の他の構造の充填用ノズルであっても良い等、適宜に設計変更が可能なものであることは言うまでもない。

本発明の一実施例に係る充填用ノズルについて、ノズルの全体構造を示す縦断面図。 図１に示した充填用ノズルの下部を拡大して示す縦断面図。 図１に示した充填用ノズルの排出孔の開閉するための密閉栓となるインナーピストンの下端部分を示す（Ａ）斜視図、および（Ｂ）下面図。 従来例の充填用ノズルの下部を拡大して示す縦断面図。

符号の説明

１ 充填用ノズル
９ インナーピストン（密閉栓）
６ 排出孔
９ａ （インナーピストンの）下端面
１０ 突起部
１０ａ （突起部の）下端面
１０ｂ （突起部の）内側側面

Claims (2)

1. 充填物を下方に排出するための排出孔を上下方向に往復移動する密閉栓によって開閉するようにした充填用ノズルにおいて、密閉栓の略平坦な下端面に、密閉栓の下端周縁部から内方に向かって横断面円弧状に突出する内側壁面と略平坦な下端面とを有する突起部が、密閉栓の下端周縁部に沿って略等間隔に複数個、それぞれの内側壁面同士を互いに接触させない状態で、密閉栓の下端面から下方に突出するように形成されていることを特徴とする充填用ノズルの液垂れ防止構造。
2. 密閉栓の下端面に、同一形状の突起部の四個が互いに等間隔に形成されていて、突起部の下端面と、突起部が形成されていない密閉栓の下端面とが、何れも平坦面となっていることを特徴とする請求項１に記載の充填用ノズルの液垂れ防止構造。

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