JP4738832B2

JP4738832B2 - 液体充填機械

Info

Publication number: JP4738832B2
Application number: JP2005037685A
Authority: JP
Inventors: 雅勝近藤
Original assignee: Shikoku Kakoki Co Ltd
Current assignee: Shikoku Kakoki Co Ltd
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2025-02-15
Also published as: JP2006224973A

Description

本発明は、例えば、牛乳パック等の有底筒状容器に液体を充填する際に使用される、液体吐出開口に網状体を備えた液体充填機械に関する。

従来より、液体の表面張力によって液体の重力による流下を防止するために、開口に網状体を設けた液体充填ノズルが知られており、例えば、ノズル本体と、これの下端開口に装着されている液体重力流下防止部材（網状体）とを備えており、同部材が、上下に間隔をおいて配置された複数の多孔板よりなる液体充填ノズルが提案されている（特許文献１参照。）。

実開昭６３−１６４４９９号公報

しかしながら、上記網状体を備えた液体充填ノズルを用いて充填する場合、充填物や充填量によっては、液体充填ノズルからの吐出液の液割れ現象や、充填開始時又は充填終了時の風船現象（図９参照。）が発生していた。

この吐出液の液割れ現象が発生すると、容器のトップシール面を濡らし、トップシール不良になったり、容器外へ流出する場合もある。さらに、液割れ現象の発生により、容器内の泡立ちも多くなり、トップシール不良になりやすくなり、また、充填中の液はねも発生しやすくなる。

また、充填開始時もしくは充填終了時の風船現象が発生すると、搬送される容器に風船が引っ掛かり、トップシール面を濡らしたり、風船が裂けて飛び散り、トップシール面が濡れてトップシール不良になる。

本発明の課題は、吐出液の液割れ現象や、風船現象の発生を防止して、トップシール不良を防止することができる液体充填機械を提供することにある。

本発明者らは、網状体を備えた液体充填ノズルを用いて充填する場合に生じる液割れ現象の発生や風船現象の発生を防止すべく鋭意検討した結果、まず、液体吐出開口径を小さくすることによりかかる問題を解決できることを見い出したが、単に液体吐出開口径を小さくすると、吐出面積が小さくなり、充填中の液はね及び容器内の泡立ちが多くなり、トップシール不良になり、また同時に、充填直後の容器搬送時の液ゆれも高くなり、トップシール面を濡らすという問題に直面した。そこで、本発明者らは、さらに鋭意検討した結果、網状体の網目状領域の一部を非網目状とする閉孔部を設けて、液体吐出開口における網状体の網目状領域の最大内接円を小さくすることにより、液割れ現象の発生や風船現象の発生を防止することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、（１）トップヒートシール部を有する有底筒状容器に液体を充填する、搬送コンベアの搬送方向に沿って２以上の液体充填ノズルを備えた液体充填機械であって、前記液体充填ノズルの液体吐出開口に、２以上の円形又は四角形の網状体が設けられると共に、該充填ノズルの液体吐出開口の最先端には、網状体又は網状体に隣接する部材が配置され、液体吐出開口の最先端に網状体が配置される場合、網状体の網目状領域の一部を非網目状として網目状領域の最大内接円を小さくする閉孔部が、最先端に設けられた網状体、及び最先端の網状体の後端側に隣接する部材から選ばれる少なくとも１つの部材に設けられ、液体吐出開口の最先端に網状体に隣接する部材が配置される場合、網状体の網目状領域の一部を非網目状として網目状領域の最大内接円を小さくする閉孔部が、最先端に設けられた網状体、最先端の網状体の先端側に隣接する部材、及び最先端の網状体の後端側に隣接する部材から選ばれる少なくとも１つの部材に設けられており、前記閉孔部が、網状体の中心を通って網目状領域を直線的に等分割する部位であることを特徴とする液体充填機械や、（２）液体充填ノズルから吐出される液体量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする（１）に記載の液体充填機械や、（３）制御手段が、液体充填ノズルから吐出される液体量を最大吐出量よりも少量に制限することを特徴とする（２）に記載の液体充填機械に関する。

本発明の液体充填機械を用いることにより、吐出液の液割れ現象や風船現象の発生を防止して液体を充填することができ、トップシール不良を有効に防止することができる。

本発明の液体充填機械における液体充填ノズルとしては、液体吐出開口を有するノズル本体と、該ノズル本体の液体吐出開口に設けられた２以上の網状体とを備えた液体充填ノズルであって、前記網状体の網目状領域の一部を非網目状とする閉孔部が設けられた液体充填ノズルであれば特に制限されるものではなく、本発明によれば、液体吐出開口における網状体の網目状領域の最大内接円を小さくして、吐出液の液割れ現象や風船現象の発生を防止して液体を充填することができ、トップシール不良を有効に防止することができる。また、閉孔部により、吐出される液の断面を分断することができるので、吐出液が容器の底に当った時の衝撃が分散されるため小さくなり、容器内の泡立ち、充填中の液はねを抑制することができ、充填する時の容器の押し上げ量が少ない場合や充填する時の容器の押上がない場合にも有効である。

本発明の液体充填ノズルにおける閉孔部は、網状体自体に設けられていてもよいし、網状体とは別個に設けられていてもよく、これらを併用してもよい。

網状体自体が閉孔部を有する場合、２以上の網状体を有するときには、すべての網状体に閉孔部を設けてもよいし、一部の網状体に閉孔部を設けてもよいが、最先端に設けられた網状体に閉孔部が設けられていることが、液割れ現象及び風船現象をより効果的に防止できることから好ましい。閉孔部は、網状体の中心を通って網目状領域を直線的に等分割する部位であって、具体的に、枠部材を直線的に連結して網目状領域を２分割する板状又は棒状部や、網状体の中心から放射状に延びた網目状領域を３，４，５…分割する板状又は棒状部が挙げられる。

閉孔部が網状体とは別個に設けられている場合、２以上の網状体を有するときには、かかる閉孔部は、２以上の網状体の間に設けられたスペーサーに設けることもできるし（閉孔部を有する閉孔部材（以下、閉孔部材という。））、両端の網状体の外側に隣設された部材に設けることもでき（閉孔部材）、最先端に設けられた網状体に隣接して閉孔部材が設けられていることが、液割れ現象及び風船現象をより効果的に防止できることから好ましい。網状体と別個に設けられた閉孔部材の網状領域の一部を非網目状とする形態としては、上記網状体自体に設けられる場合と同様である。

また、本発明の液体充填ノズルにおける筒状ノズルや網状体としては、従来公知のものと同様のものを用いることができ、ノズル本体の液体吐出開口の形状は、円形又は四角形である。

また、本発明の液体充填機械としては、上記閉孔部を有する液体充填ノズルを２以上備えた液体充填機械であれば特に制限されるものではなく、液体充填ノズルから吐出される液体量を制御する制御手段、特に、液体充填ノズルから吐出される液体量を最大吐出量よりも少量に制限する制御手段を備えている態様を挙げることができる。風船現象は、充填量を抑えて充填する際に発生しやすいが、この風船現象を有効に防止することができる。

また、本発明の液体充填機械は、容器を間欠的に搬送する搬送コンベアを備え、上記閉孔部材を有する２以上の液体充填ノズルが前記搬送コンベアの搬送方向に沿って配設されたものであり、閉孔部により吐出される液の断面が分割され、吐出液が容器の底に当った時の衝撃が分散されるため小さくなって、容器内の泡立ち、充填中の液はねを抑制することができる。また、搬送される所望の容器に対してそれぞれ所定量の液体を順次充填して所望の容器を充満させる場合、各液体充填ノズルの吐出量を多くしたり少なくしたり調整してそれぞれの液体充填ノズルの吐出量が均一とならないので、さらに風船現象を生じやすいという問題が生じるが、本発明によればこれも同時に防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液体充填装置を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明の液体充填機械の概略図であり、図２は図１に示される液体充填機械の液体充填部を詳細に示す図であり、図３は図１に示される液体充填機械の液体充填ノズルの拡大図であり、図４は図３に示される液体充填ノズルの先端部の部分拡大図であり、図５〜図７は本発明の閉孔部（閉孔部材）の配置態様を示す図であり、図８は、本発明の閉孔部による網目状領域の閉孔態様を具体的に示す図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る液体充填機械は、容器供給装置１と、殺菌装置２と、容器底部成形装置３と、搬送コンベア６と、液体充填装置４と、容器頂部成形装置５とを備えており、殺菌装置２から容器頂部成形装置５にかけての容器搬送経路は無菌チャンバ７と呼ばれるクリーンルームに覆われ、常に無菌エアーが供給されることで陽圧に保たれた無菌空間を形成している。液体充填機械の運転開始前には、この無菌チャンバ７内を殺菌剤で殺菌する。なお、符号１１はマガジンを示し、符号１２は容器供給装置を示し、符号２１は殺菌セクションを示し、符号２２は乾燥セクションを示し、符号３０は水平回転軸を示し、符号３１はマンドレルを示し、符号３２は一次底部加熱装置を示し、符号３３は二次底部加熱装置を示し、符号３４は癖折り装置を示し、符号３５は底部加圧密封装置を示し、符号５０は一次頂部癖折り装置を示し、符号５１は二次頂部癖折り装置を示し、符号５２は頂部加熱装置を示し、符号５３は頂部加圧密封装置を示し、符号６０は容器保持片を示し、符号６１はチェーンを示し、符号６２は案内レールを示す。

液体充填装置４は、液体充填ノズル４１と、定量シリンダ４２と、タンク４３とを備えている。液体充填ノズル４１は、容器搬送方向に沿って、上流側から同一構造の一次液体充填ノズル、二次液体充填ノズル及び三次液体充填ノズルを有している。図２に示すように、液体充填ノズル４１は、垂直ノズル本体４５と、充填液の自重による流下を防止するようにノズル本体４５の下端開口に設けられている網状体４６と、ノズル本体４５の高さの中程に備えられている流出用逆止弁４７と、ノズル本体４５の上端に垂直下向きに取付けられかつ逆止弁４７の弁棒と当接し逆止弁４７を開放するように押動するピストンロッド４８を有する弁開放用流体圧シリンダ４９とを備えている。

また、ノズル本体４５に接続管５４によって接続されている定量シリンダ４２内には、ピストン４４が往復動自在に設けられている。定量シリンダ４２の上端には垂直状入口管５５が接続されており、入口管５５内には流入用逆止弁５６が備えられている。入口管５５の上端には弁開放用流体圧シリンダ５７が垂直下向きに取付けられており、ピストンロッド５８が逆止弁５６の弁棒と当接し逆止弁５６を開放する。また、入口管５５の高さの中程には供給管５９の出口端が接続されている。供給管５９の入口端は、タンク４３に接続されている。

定量シリンダ４２内に設けられたピストン４４は、図示しない駆動手段によって、往復動させられる。駆動手段は、ピストン４４の往復動作の速度、距離を任意に変更することができる。一次液体充填ノズル、二次液体充填ノズル、三次液体充填ノズルへ液体を送る３つの定量シリンダ４２のピストン４４は、図示しない制御装置によって制御された駆動手段によってそれぞれ異なる動作パターン（動作曲線）で往復動させられている。すなわち、例えば、サーボモータを正逆回転させることにより、ピストン４４が左右に往復動させられる。ピストン４４が左動すると、流入用逆止弁５６が開かれて、タンク４３から定量シリンダ４２に充填液が流入する。ピストン４４が右動すると、今度は、流出側逆止弁４７が開かれて、定量シリンダ４２から液体充填ノズル４１に充填液が送り込まれ、送り込まれた量に相当する充填液が液体充填ノズル４１から吐出される。

上記の液体充填装置４によって、例えば、一次液体充填ノズルにより容器Ｃの容量の２０〜３０％に相当する液体が充填され、続く二次液体充填ノズルにより容器Ｃの容量の４０〜５０％に相当する液体が充填され、最後に三次液体充填ノズル４１ｃにより容器Ｃの容量の２５〜３５％に相当する液体が充填されて、容器Ｃへの充填が完了する。

また、図３及び図４に示すように、ノズル本体４５の下端開口に設けられている網状体４６は、平面視して円形の枠部材７１内部に網目状領域７２を有する網状部材であって、スペーサー７３を介して、所定間隔をあけて４枚設けられている。なお、それぞれの網状体４６における網目の大きさは、適宜調整されている。かかる網状体４６の網目状領域７２の一部を非網目状とする閉孔部７４としては、例えば、図５〜図７に示すような態様が挙げられる。図５に示される態様においては、最先端（最下端）の網状体４６自体に閉孔部７４が設けられており、かかる閉孔部７４は、網状体４６の中心から放射状に延びた網目状領域を３分割する板状部である。また、図６に示される態様においては、最先端（最下端）の網状体４６に隣設されたスペーサー７３に閉孔部７４が設けられており（閉孔部材）、かかる閉孔部７４は、網状体４６の中心から放射状に延びた網目状領域を３分割する板状部である。また、図７に示される態様においては、最先端（最下端）の網状体４６の先端側（外側）に隣設されており（閉孔部材）、かかる閉孔部７４は、網状体４６の中心から放射状に延びた網目状領域を３分割する板状部である。

また、閉孔部７４による網目状領域７２の閉孔態様としては、図８に示されるものが挙げられ、網状体４６が円形の場合、円形の網目状領域７２を直線的に２分割する態様（図８（ａ））や、円形の網目状領域７２を等間隔に４分割する態様（図８（ｂ））が挙げられる。また、網状体４６が四角形の場合、四角形の網目状領域７２の一辺の中央から直線的に２分割する態様（図８（ｃ））や、四角形の網目状領域７２の一辺の中央から直線的に４分割する態様（図８（ｄ））や、四角形の網目状領域７２の角部から対角線で４分割する態様（図８（ｅ））が挙げられる。

以上のような、閉孔部７４を有する網状体４６を備えた液体充填ノズル４１を備えた液体充填機械においては、搬送コンベア６によって、容器Ｃは、容器底部成形装置３から液体充填装置４へと順次送られ、その際、一次〜三次液体充填ノズル４１によって、容器Ｃに充填がなされるが、上記のように、本発明の液体充填機械における液体充填ノズル４１は閉孔部を有しているので、吐出液の液割れ現象や風船現象の発生を防止することができ、トップシール不良を有効に防止することができる。また、吐出される液の断面を分断することができるので、吐出液が容器の底に当った時の衝撃が分散されるため小さくなり、容器内の泡立ち、充填中の液はねを抑制することができる。

本発明の液体充填機械の概略図である。図１に示される液体充填機械の液体充填部を詳細に示す図である。図１に示される液体充填機械の液体充填ノズルの拡大図である。図３に示される液体充填ノズルの先端部の部分拡大図である。本発明の閉孔部（閉孔部材）の一配置態様を示す図である。本発明の閉孔部（閉孔部材）の一配置態様を示す図である。本発明の閉孔部（閉孔部材）の一配置態様を示す図である。本発明の閉孔部による網目状領域の閉孔態様を具体的に示す図である。従来の液体充填ノズルにおいて生じる風船現象を説明する図である。

符号の説明

１容器供給装置
２殺菌装置
３容器底部成形装置
４液体充填装置
５容器頂部成形装置
６搬送コンベア
７無菌チャンバ
１１マガジン
１２容器供給装置
２１殺菌セクション
２２乾燥セクション
３０水平回転軸
３１マンドレル
３２一次底部加熱装置
３３二次底部加熱装置
３４癖折り装置
３５底部加圧密封装置
４１液体充填ノズル
４２定量シリンダ
４３タンク
４４ピストン
４５ノズル本体
４６網状体
４７流出用逆止弁
４８ピストンロッド
４９弁開放用流体圧シリンダ
５０一次頂部癖折り装置
５１二次頂部癖折り装置
５２頂部加熱装置
５３頂部加圧密封装置
５４接続管
５５入口管
５６流入用逆止弁
５７弁開放用流体圧シリンダ
５８ピストンロッド
５９供給管
６０容器保持片
６１チェーン
６２案内レール
７１枠部材
７２網目状領域
７３スペーサー
７４閉孔部

Claims

トップヒートシール部を有する有底筒状容器に液体を充填する、搬送コンベアの搬送方向に沿って２以上の液体充填ノズルを備えた液体充填機械であって、
前記液体充填ノズルの液体吐出開口に、２以上の円形又は四角形の網状体が設けられると共に、該充填ノズルの液体吐出開口の最先端には、網状体又は網状体に隣接する部材が配置され、
液体吐出開口の最先端に網状体が配置される場合、網状体の網目状領域の一部を非網目状として網目状領域の最大内接円を小さくする閉孔部が、最先端に設けられた網状体、及び最先端の網状体の後端側に隣接する部材から選ばれる少なくとも１つの部材に設けられ、
液体吐出開口の最先端に網状体に隣接する部材が配置される場合、網状体の網目状領域の一部を非網目状として網目状領域の最大内接円を小さくする閉孔部が、最先端に設けられた網状体、最先端の網状体の先端側に隣接する部材、及び最先端の網状体の後端側に隣接する部材から選ばれる少なくとも１つの部材に設けられており、
前記閉孔部が、網状体の中心を通って網目状領域を直線的に等分割する部位であることを特徴とする液体充填機械。
液体充填ノズルから吐出される液体量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液体充填機械。
制御手段が、液体充填ノズルから吐出される液体量を最大吐出量よりも少量に制限することを特徴とする請求項２に記載の液体充填機械。