JP5236909B2 - 充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、包装袋へ充填物を充填する装置に関する。

ポリエチレンなどの合成樹脂フィルムを袋状に形成した包装袋は、たとえば、清涼飲料水や洗剤等の液体、ゼリー飲料等のゲル状物質、及び味噌等のペースト状物質の包装容器として使用されている。包装袋に液体、ゲル状物質及びペースト状物質などの充填物を包装袋へと充填する際には、包装袋内部の空気を窒素ガス等の不活性ガスに置換して、充填物の保存安定性を高める技術が知られている。

特許文献１には、充填ノズルから吐出される流動性食品を不活性ガスによって包囲しながら包装袋内に充填する点が開示されている。具体的には、図１２（ａ）に示すように、充填機は、充填物を吐出する充填ノズル１０１を有するとともに該充填ノズル１０１の外周両側には窒素ガスの吹出ノズル１０２が設けられている。これら充填ノズル１０１及び吹出ノズル１０２は袋状に形成された包装袋１０３の上側の開口に挿入される。図１２（ｂ）に示すように、両ノズル１０１、１０２が包装袋１０３に挿入された状態で、先ず、吹出ノズル１０２から窒素ガスが吹出され、次いで、充填ノズル１０１から充填物が吐出される。このとき、吹出ノズル１０２から吹出される窒素ガスの流速は、充填ノズル１０１から吐出される充填物の流速よりも速く設定されている。このように、窒素ガスを吹出させることで、包装袋１０３内の空気を外部へ押し出して排出させることができるとともに窒素ガスが充填物の周囲を取り囲むため、充填中に充填物が空気に触れることを抑制する。
特開２００５−２０６１７８号公報

たとえば、ゲル状物質及びペースト状物質を充填物として充填する場合、これらの物質は液体に比べて流動性に乏しいため、包装袋内部の全域にいきわたりにくい。そのため、ゲル状物質及びペースト状物質を包装袋に充填すると、包装袋内部の一部の領域、とくに底部に充填物が充填されていない領域が生じることがある。この領域には、包装袋内部に存在している空気や充填物の充填時に吐出される不活性ガスが包装袋の上側開口から排出されないまま残存することで空間が形成される。さらに、特許文献１に開示された技術のように、大量の窒素ガスを吹出しつつ充填物を充填する場合、窒素ガスを巻き込みつつ充填物が充填されることから、その窒素ガスが包装袋内部に残存して空間が発生するおそれが高い。こうした空間の発生を抑制するには充填物の充填途中で包装袋を充填機から取り外し、包装袋に適度な衝撃を与えて充填物よりも底部側にある気体を包装袋の開口側へ導くほかなかった。これでは、充填物の充填作業性の向上は到底望めない。

このように、従来の包装袋への充填物の充填方法では包装袋の底部側に気体が残存して空間が発生しやすい。包装袋の底部側に空間が存在していると、包装袋の自立性の低下は否めない。また、充填物が充填された商品としての美観が損なわれるため、商品価値を低下させることにもなる。

本発明は、前記従来技術の事情に鑑みてなされたものであり、包装袋の底部側に気体が残存して空間が発生することを抑制した充填装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の充填装置は、袋状に形成された包装袋に充填物を充填する充填装置において、充填物を充填ノズルから包装袋内に充填するとき、充填物の流動に方向を付与するための充填流路を形成する流路形成手段を備え、前記流路形成手段は、前記充填ノズルの下方において前記包装袋の側面を押圧するとともに上端よりも下端の方が包装袋の側面に対する押圧力が強くなるように設定されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明の充填装置は、袋状に形成された包装袋に充填物を充填する充填装置において、充填物を包装袋内に充填するとき、充填物の流動に方向を付与するための充填流路を形成する流路形成手段を備え、前記流路形成手段は、包装袋の高さ方向に延設されるとともに包装袋の幅方向において一対設けられた突条であり、前記突条が前記包装袋の側面を押圧することにより、前記充填流路は充填物に上方から下方への流動を促す中央流路と、充填物に下方から上方への流動を促す側流路とからなる。

これらの発明の構成によれば、流路形成手段によって包装袋の側面が押圧されているため、充填物を充填するときに、充填物がある特定の方向に向かって流動する。そのため、充填物の充填時に、充填物が一部の領域に滞ることが抑制され、充填物が包装袋の全体にいきわたりやすい。したがって、包装袋の底部側に気体が残存して空間が発生することを抑制することができる。
特に請求項１に記載の発明の構成によれば、包装袋の内部に充填される充填物は重力によって下方に流動しようとするため、下方から上方へ向かう流動が滞りがちであるが、流路形成手段の上端よりも下端の押圧力を強くなるように設定することで、下方に存在する充填物が上方へ押し出されるため、下方から上方へ向かう充填物の流動が速やかになる。
特に請求項２に記載の発明の構成によれば、充填物は中央流路に沿って下方に流動しつつ、包装袋の底部側に位置する充填物を押し上げながら側流路を上方に流動していく。このように、包装袋の開口部から底部を経由して再び開口部に到るという一連の流動方向にしたがって充填物が流動するため、包装袋の全体に効率よく充填物をいきわたらせることができる。また、充填物の充填時に包装袋内に気体が含まれていたとしても、側流路において充填物が気体を押し上げるように流動するため、包装袋内の気体も開口部側へ押しやることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、充填物を包装袋内に充填するとき、包装袋の側面を挟持する板状部材を備え、前記流路形成手段は、前記板状部材から突出するように形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、板状部材によって押圧される包装袋の領域と、流路形成手段によって押圧される包装袋の領域とを比べると、後者が相当強い力をもって押圧されることになる。このように、充填物が充填されるときの包装袋は、押圧される力の強弱によって領域が分けられ、その押圧される力が弱い領域が充填物の充填流路として設定されることになる。

以上のように、本願の発明の充填装置によれば、包装袋の内部に気体が残存して空間が発生することを抑制することができる。

まず、本発明の充填装置の全体構成について図１を参照して説明する。
図１に示すとおり、回転支持台１０の回転テーブル１４には袋保持手段２０が固定されるとともに、袋保持手段２０は回転テーブル１４の回転と共に間歇的に移動する。なお、回転テーブル１４は制御手段８０によって回転角度及び回転タイミングが制御されている。袋保持手段２０は、回転テーブル１４の中心１４ａから等角度に分割（本実施形態では８等分）した周部に複数個（８個）配置されている。なお、回転支持台１０の構成については後に詳述する。袋保持手段２０が間歇的に移動するその停止位置には、次の各ユニットＡ〜Ｃが順次配置されている。各ユニットＡ〜Ｃは、それぞれ制御手段８０と接続されており、回転支持台１０の回転テーブル１４の回転タイミングに連動して、回転テーブル１４の周囲で袋保持手段２０に保持された包装袋７０に対し、所定の動作ないし処理を行う。

袋供給ユニットＡは、貯袋器を備えており、この貯袋器に貯められた包装袋７０を、１枚ずつ排出して袋保持手段２０に供給する。袋供給ユニットＡは、スイングアーム式把持手段、真空式吸盤及びその他の供給手段により構成され、包装袋７０を１枚ずつ取り上げるとともに袋保持手段２０の所定位置に包装袋７０を保持させる。充填ユニットＢは、充填物を吐出することのできる充填ノズル３１を備えており、この充填ノズル３１を包装袋７０の口具７５に挿入して包装袋７０の中に所定量の充填物を充填する。なお、充填ユニットＢの構成については後に詳述する。

キャップ取付ユニットＣは、口具７５の開口部にキャップ７７を被せるキャップ被せユニットＣ１と、被せたキャップ７７を回転させて締め付けるキャップ締付ユニットＣ２とからなる。キャップ被せユニットＣ１は、キャップ７７を挟持して移動させることのできるチャック手段等により構成され、キャップ被せユニットＣ１に供給されるキャップ７７を包装袋７０の口具７５に被せる。キャップ締付ユニットＣ２は、巻き締め装置等により構成され、包装袋７０に被せられたキャップ７７を回転させて口具７５に取り付ける。これにより、包装袋７０は密封状態となり、充填物の充填された包装袋７０が得られる。これら一連の動作によって、包装袋７０への充填物の充填及び密閉が完了し、充填物の充填及び密閉が完了した包装袋７０は袋保持手段２０から解放される。なお、キャップ締付ユニットＣ２の下方にはスロープＤが配置されるとともに、スロープＤの下方にはコンベアＥが配置されている。充填物が充填された包装袋７０は、これらスロープＤ及びコンベアＥにより所定の場所へ搬送される。

次に、本発明の充填装置の回転支持台１０及び充填ユニットＢについて説明する。
図２に示すように、回転支持台１０の支持台１１は円筒状に形成されるとともにその内部にはステッピングモータ１２が収容されている。ステッピングモータ１２には回転軸１３が駆動連結され、回転軸１３は支持台１１の上面から上方に突出している。回転軸１３の突出部分には正多角形（本実施形態では正八角形）の板状の回転テーブル１４が固定されている。この回転テーブル１４は回転軸１３の回転にともなって所定時間ごとに所定角度（たとえば４５度）ずつ回転する。なお、ステッピングモータ１２は制御手段８０と接続されており、制御手段８０によってその回転タイミング及び回転角度が制御されている。

図２及び図４に示すように、回転テーブル１４の上縁において、回転テーブル１４のそれぞれの辺には、円柱状の垂直シャフト１５が一対、上方へ延びるように設けられている。この一対の垂直シャフト１５には袋保持手段２０が昇降可能に支持されており、垂直シャフト１５はこの袋保持手段２０が昇降する長さよりも長く形成されている。

図４に示すように袋保持手段２０の保持板２１は、略台形状の板状に形成されるとともにその短辺側の中央にはスリット２２が長辺側に向かって形成されている。このスリット２２には後述する包装袋７０が固定できるようになっている。そして、保持板２１の長辺側にはこの長辺に沿って一対の貫通孔（図示せず）が形成されている。この保持板２１の一対の貫通孔は、回転テーブル１４の一対の垂直シャフト１５に対応して一対の垂直シャフト１５と同じ位置関係となるように配置されている。

図２及び図４に示すように、保持板２１の下面側において、貫通孔の周囲を囲うようにそれぞれ筒状体２３が接合固定されている。筒状体２３は垂直シャフト１５に摺動可能に貫通され、この垂直シャフト１５に沿って昇降可能となっている。この筒状体２３及び保持板２１に垂直シャフト１５が貫通されることで、保持板２１はその短辺側が回転テーブル１４の外方に突出するように支持され、かつ袋保持手段２０は垂直シャフト１５に沿って昇降可能となっている。これら一対の垂直シャフト１５及び袋保持手段２０は、正多角形状の回転テーブル１４の各辺それぞれに設けられている。なお、図２及び図３では、図示の都合上、二つの袋保持手段２０のみを図示している。

図２及び図３に示すように、充填ユニットＢは充填機３０と挟持装置５０とで構成されている。図６に示すように、充填機３０の充填ノズル３１は内筒３２及び内筒３２に取り付けられる外筒３５で構成されている。内筒３２は、先端側（包装袋７０の口具７５に挿入される側）において径が小さく形成された小径部３３と、基端側において径が大きく形成された大径部３４とを有している。内筒３２の小径部３３の先端は次第に径が小さくなるテーパ状に形成されているとともに小径部３３の外周面にはその軸方向（図６において上下方向）に沿って複数の凹溝３３ａが形成されている。なお、内筒３２の内部空間が充填物流路３７を構成している。

外筒３５は内筒３２の大径部３４と略同径に形成されているとともに、外筒３５は内筒３２の小径部３３に挿入されてその上端面が内筒３２の大径部３４の下端面と当接する位置で固定されている。外筒３５の外周面には二つの貫通孔３５ａ、３５ｂが形成されており、貫通孔３５ａは後述する配管４１ｂに、貫通孔３５ｂは後述する配管４１ｃにそれぞれ接続されている。そして、内筒３２と外筒３５との間で囲まれた空間及び内筒３２の外周に形成された凹溝３３ａがガス吸入路３８及びガス吐出路３９を構成している。

外筒３５の下面には、円環状に形成された樹脂製のパッキン３６が取り付けられている。パッキン３６はその外径が外筒３５の外径と略同径に形成されているとともに内径が内筒３２の小径部３３の外径と略同径に形成されている。なお、本実施形態では、充填ノズル３１は図示しない支持手段によって支持されて位置が固定されている。

図２及び図６に示すように、充填ノズル３１の内筒３２の充填物流路３７は配管４１ａを介して充填物を送り出すための供給ポンプ４３及び充填物が収容される充填物タンク４４と接続している。配管４１ａにはこの配管４１ａを開閉する制御弁４２ａが設けられており、この制御弁４２ａは制御手段８０と接続している。この制御手段８０は、充填ノズル３１の内筒３２から吐出される充填物の量及び充填時間を制御している。

外筒３５の貫通孔３５ａは配管４１ｂを介して真空ポンプ４５と接続されている。そして、この配管４１ｂにはこの配管４１ｂを開閉する制御弁４２ｂが設けられており、この制御弁４２ｂは制御手段８０と接続している。制御手段８０は、内筒３２の凹溝３３ａから吸入されるガス量及び吸入時間を制御している。また、外筒３５の貫通孔３５ｂは配管４１ｃを介して不活性ガス供給手段４６に接続されている。この配管４１ｃにはこの配管４１ｃを開閉する制御弁４２ｃが設けられており、この制御弁４２ｃは制御手段８０と接続している。この制御手段８０は、不活性ガス供給手段４６から供給されるガス量及び吐出時間を制御している。なお、不活性ガス供給手段４６としてはたとえば高圧窒素ボンベが使用できる。

図２に示すように、挟持装置５０の収容体５１は四角箱状に形成されるとともに側面のうちの一つの面（図２おいて右側の面）が開口されている。収容体５１の内部には昇降シリンダ５２が収容され、昇降シリンダ５２はベース部材５３と連結されている。また、昇降シリンダ５２は制御手段８０と接続されており、昇降シリンダ５２は上述した回転テーブル１４の回転に連動して作動する。なお、昇降シリンダ５２としてはたとえば流体圧シリンダを用いることができる。

図２及び図４に示すように、ベース部材５３は長方形状の板状に形成されるとともにその大部分が収容体５１の側面の開口から水平方向に突出するように配置されている。そして、ベース部材５３の四隅には四角板状のシャフト固定部５４が立設されている。ベース部材５３の長手方向（図２において左右方向）における一対のシャフト固定部５４の内側面にはそれぞれシャフト５５が固定されている。そして、２本のシャフト５５は二つの挟持手段６０をその下方において貫通している。

図４及び図５に示すように挟持手段６０の板状部材６１は長方形状の板状に形成されるとともに、その下方に一対の貫通孔（図示せず）が形成されている。板状部材６１には、貫通孔の周囲を囲うように筒体６３が接合されているとともにそれぞれの貫通孔には一対の筒体６３が板状部材６１をその両面から挟み込むように板状部材６１に接合されている。筒体６３はシャフト５５に摺動可能に貫通されてシャフト５５に沿って摺動できるように形成されている。そして、これら貫通孔及び筒体６３にシャフト５５が貫通している。

板状部材６１の片側の面には板状部材６１の長手方向（図２〜図５において上下方向）に沿って流路形成手段としての突条６２が一対形成されている。一対の突条６２は、後述する包装袋７０の高さの３分の２程度の長さに形成されるとともに、板状部材６１の短手方向において互いに離間して設けられている。一対の突条６２の離間幅としては、たとえば後述する包装袋７０の横幅の３分の１程度が好ましい。そして、一対の挟持手段６０の板状部材６１は突条６２が形成された面が向かい合うように設けられている。なお、一対の挟持手段６０の板状部材６１は、突条６２が形成された面がシャフト５５の軸方向（図２及び図３において左右方向）において互いに所定の幅を確保するように配置されている。

昇降シリンダ５２には、円柱状に形成された昇降シャフト５６が駆動連結されているとともに、この昇降シャフト５６は収容体５１の上面から上方に突出している。昇降シャフト５６には、前述したシャフト５５と同じ方向（図２及び図３において左右方向）に沿って貫通孔（図示せず）が形成されている。この貫通孔には支持棒５７の一端が摺動可能に挿入されるとともに、支持棒５７の他端が板状部材６１に固定されている。

図２に示すように、ベース部材５３上の略中央には開閉シリンダ６５が固定されている。開閉シリンダ６５の両端からは開閉シャフト６６が延設されているとともに、この開閉シャフト６６の端部は四角板状の開閉部材６７と連結されている。そして、開閉部材６７はベース部材５３の短手方向において隣り合うシャフト固定部５４の間に配置されている。開閉部材６７の板状部材６１と向かい合う側の面には連結部材６８が設けられるとともにこの連結部材６８を介して、開閉部材６７と板状部材６１の外側の面（突条６２が形成されていない側の面）が接合している。開閉シリンダ６５が作動して、開閉シャフト６６がその軸方向に沿って移動することにより、開閉部材６７がベース部材５３上を開閉シャフト６６の軸方向に沿って移動し、それととともに板状部材６１がシャフト５５に沿って所定の幅の範囲内で開閉動作する。なお、開閉シリンダ６５は制御手段８０と接続されおり、前述した回転テーブル１４の回転に連動して作動する。また、開閉シリンダ６５の作動に基づく開閉シャフト６６の移動範囲は、包装袋７０の大きさ、充填物の充填量等に合わせて好適に変更することが可能である。

次に、本実施形態の充填装置によって充填物が充填される包装袋７０について説明する。
図７に示すように、包装袋７０の本体部７１は一対の長方形状の側面シートとこの側面シートの間に配置される四角形状の底面シートからなる。一対の側面シートと底面シートは、一方の表面が熱溶着性を有するように形成されており、一対の側面シートの向かい合う側の表面及び側面シートと底面シートとが向かい合う側の表面が熱溶着性の表面が熱溶着性を有するように配置されている。

一対の側面シートは、その側縁同士が側縁熱溶着部７２において熱溶着され、側縁熱溶着部７２はその上方が一対の側面シートの二層構造をなすとともに、その下方が一対の側面シートと二つ折りされた底面シートとの四層構造をなしている。また、一対の側面シートはその上縁同士が上縁熱溶着部７３において熱溶着されている。上縁熱溶着部７３は、一対の側面シートの二層構造をなすとともに、本体部７１の上縁の中央では、後述する口具７５が一対の側面シートによって挟み込まれた状態で固定されている。底面シートと一対の側面シートとは底縁熱溶着部７４において熱溶着されて、四層構造となっている。底縁熱溶着部７４は、正面視すると円弧状に凹んだ曲線と本体部７１の側縁及び底縁によって囲まれた領域となるように形成されている。

本体部７１の上縁中央には、充填物の流通を可能とする口具７５が設けられている。口具７５は略円筒状に形成されるとともに上部にねじ山が形成されている。また、口具７５の下部には、四角形状の切欠部７６が設けられている。この切欠部７６は、口具７５が保持板２１のスリット２２に挿入できるように形成されている。また、口具７５には、回転されることで着脱されるキャップ７７が取り付けられる。なお、包装袋７０に充填物を充填する時点では、キャップ７７は取り付けられておらず、口具７５が包装袋７０の開口部を構成する。

次に、本実施形態の充填装置の作用ついて説明する。
図１に示す袋供給ユニットＡの正面位置に袋保持手段２０が移動すると、図８（ａ）に示すように、袋供給ユニットＡによって袋保持手段２０の保持板２１のスリット２２に包装袋７０の口具７５の切欠部７６が挿入され、包装袋７０が保持される。次いで、ステッピングモータ１２が作動して回転支持台１０の回転テーブル１４を回転させ、図１に示すように袋保持手段２０が充填ユニットＢの位置に移動される。このとき、図８（ｂ）に示すように、袋保持手段２０及び包装袋７０が充填ノズル３１の下方に配置されるとともに、包装袋７０が一対の板状部材６１の間に配置される。また、このときの一対の板状部材６１の離間幅は、包装袋７０に充填物が充填されたときの厚みよりも広く設定されている（開状態）。次いで、図３に示すように、開閉シリンダ６５が作動して開閉シャフト６６及び開閉部材６７が動作することで、一対の挟持手段６０がシャフト５５に沿って移動し、一対の板状部材６１の間隔が狭まる（閉状態）。このときの一対の板状部材６１の間隔は、充填物が充填されていない包装袋７０の厚みよりも大きく、かつ充填物が充填された包装袋７０の厚みよりも小さく設定されている。

また、図３に示すように、一対の板状部材６１の間隔が狭まる動作と同時に、昇降シリンダ５２が動作して、ベース部材５３及び昇降シャフト５６が上昇する。これらベース部材５３及び昇降シャフト５６の上昇とともに挟持手段６０も一体的に上昇される。このとき、板状部材６１は、その上端が保持板２１の下面を当接しつつ上昇するため、袋保持手段２０及び包装袋７０も垂直シャフト１５に沿って上昇し、図８（ｃ）に示すように、包装袋７０の口具７５に内筒３２の小径部３３が挿入された状態となる。この状態では、包装袋７０の口具７５の上端は充填ノズル３１のパッキン３６に押し付けられた状態にあり、包装袋７０と充填ノズル３１との間からの気体の漏れが生じないようになっている。

包装袋７０の口具７５に内筒３２の小径部３３が挿入されると、真空ポンプ４５が作動されて、包装袋７０の内部に存在する空気が充填ノズル３１のガス吸入路３８（凹溝３３ａ）から吸入される。次いで、ガス吐出路３９（凹溝３３ａ）から少量（包装袋７０の内容量の１／１０程度）の不活性ガスが吐出されるとともに充填物流路３７から充填物が充填される。

図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、包装袋７０に充填物が充填されていくにつれ、包装袋７０の厚みが徐々に大きくなり、板状部材６１及び突条６２に押圧されるようになる。このとき、包装袋７０の側面のうち、突条６２に押圧される領域は板状部材に押圧される領域よりも強く押圧されて、充填物が流動しにくくなる。したがって、図１０に示すように、包装袋７０の内部には充填物の充填方向を案内する中央流路Ｍ及び二つの側流路Ｓが形成される。充填ノズル３１から包装袋７０に充填される充填物は、先ず中央流路Ｍに沿って下方に流動しつつ、包装袋７０の底部に位置する充填物を押し上げながらそれぞれの側流路Ｓを上方に流動していく。なお、図１０では、包装袋７０の側面において、突条６２に押圧される押圧部分６２ａを擬視的に点線で示している。

さらに包装袋７０への充填量が多くなると、図９（ｃ）に示すように、より包装袋７０の厚みが大きくなる。このとき、一対の挟持手段６０は、下方は開閉部材６７によって支持されているため間隔が変化しないが、上方は摺動可能に支持されている支持棒５７によって支持されているため間隔が広がる。そのため、包装袋７０は下方ほど強く押圧されて底部から上方へ充填物が押し出される。

包装袋７０への充填物の充填が終了すると、図２に示すように、開閉シリンダ６５が作動して、一対の板状部材６１の間隔が広げられて開状態へと戻る。それと同時に、昇降シリンダ５２が作動して、昇降シャフト５６及びベース部材５３とともに一対の挟持手段６０（板状部材６１）が下降される。挟持手段６０の下降にともなって袋保持手段２０も下降し、包装袋７０の口具７５への充填ノズル３１の挿入が解除される。次いで、回転テーブル１４が回転して、充填物が充填された包装袋７０が移動される。

上記の一連の動作のタイミングは、制御手段８０によって制御されており、それぞれの動作が順番に行われるように制御されている。そして、回転テーブル１４は、これら一連の動作が完了する時間以上停止するように回転タイミングが制御されている。

充填物が充填された包装袋７０は、キャップ取付ユニットＣのキャップ被せユニットＣ１によって口具７５にキャップ７７が被せられるとともにキャップ取付ユニットＣのキャップ締付ユニットＣ２によって口具７５にキャップ７７が締め付け固定される。キャップ７７が固定された包装袋７０の口具７５は、図示しない口具押出手段によって袋保持手段２０の外方へ押し出されて保持状態が解除される。そして、包装袋７０はスロープＤにそって落下していくとともにスロープＤの下方に配置されたコンベアＥによって所定の場所まで搬送される。なお、本実施形態では、回転テーブル１４の回転にともなって、順次、袋保持手段２０が移動し、袋供給ユニットＡ、充填ユニットＢ及びキャップ取付ユニットＣが連続的に作動する。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、流路形成手段としての突条６２によって包装袋７０の側面を押圧している。そのため、包装袋７０に充填される充填物は突条６２の形状に沿って特定の方向に向かって流動しながら充填される。したがって、充填物が包装袋７０の内部全体にいきわたりやすく、とくに包装袋７０の底部側における空間の発生を抑制することができる。

本実施形態の一対の突条６２は、包装袋７０の高さ方向に延設されており、かつ包装袋７０の幅方向において離間して設けられている。そのため、包装袋７０に充填される充填物は中央流路Ｍ、側流路Ｓを経て口具７５付近へ至るという一連の流動方向にしたがって充填される。このとき、包装袋７０の内部に残留する空気や不活性ガスは口具７５側へ押しやられる。包装袋７０内の全域に充填物がいきわたりやすく、かつ空気や不活性ガスの気体が残留しにくくなるため、包装袋７０の底部側に空間が発生することを最小限とすることができる。

（２）本実施形態では、包装袋７０に充填物が充填されていくにしたがって板状部材６１の上部の間隔が広がるようになっている。そのため、包装袋７０の上方よりも下方が強く押圧されることになる。包装袋７０内部の充填物は重力によって上方から下方に流動しようとするため、包装袋７０の底部の流動が滞りがちであるが、包装袋７０の下方を強く押圧することで、底部の充填物が上方へ押しやられて下方から上方へ流動しやすくなる。

（３）本実施形態では、回転支持台１０を採用し、回転テーブル１４及びこの回転テーブル１４の各辺に設けられた保持手段を回転させながら包装袋７０の保持手段への提供、包装袋７０への充填物の充填、包装袋７０の密封といった工程を処理している。そのため、包装袋７０に関する上記工程を連続的に行うことができる。

（４）本実施形態では、包装袋７０に充填物を充填した後に一対の板状部材６１の離間幅を大きく（開状態）なるように開閉シリンダ６５が制御されている。充填物が充填された包装袋７０は、一対の板状部材６１及び突条６２によって挟まれた状態にある。そのため、充填物が充填された後も一対の板状部材６１の離間幅が固定されていると、充填物を充填された包装袋７０を一対の板状部材６１の間から移動させるのに大きな力が必要となって、挟持手段６０や包装袋７０に余計な負荷を与えることになる。本実施形態では、制御手段８０が開閉シリンダ６５を制御して、充填物の充填後に一対の板状部材６１を離間させるようにしているため、このような不都合は発生しない。

（５）本実施形態では、板状部材６１の上端が保持板２１の下面を押し上げつつ上昇する。そのため、袋保持手段２０の昇降手段として別の駆動装置を設ける必要がない。
（６）本実施形態の包装袋７０の口具７５には、保持板２１のスリット２２にと口具７５が挿入でできるように、切欠部７６が形成されている。したがって、保持板２１のスリット２２に保持された包装袋７０がずれたり回転したりすることが抑制される。また、口具７５は包装袋７０の中でも強度の高い部分であるため、充填物の充填にともなって保持板２１から包装袋７０が脱落する等の不都合が防止される。

（７）本実施形態では、包装袋７０へ充填物を充填する前に、包装袋７０内の空気をガス吸入路３８（凹溝３３ａ）から吸引している。そのため、空気に含まれる酸素が包装袋７０の内部に残存することが少なく、充填物が酸化されるなどの事態が起こりにくい。また、包装袋７０内の空気を吸引し、各側面フィルムが内側面で接した状態で充填物を充填しようとすると、側面フィルムを押し広げながら充填物を充填することになるため、充填速度の高速化が難しい。包装袋７０にガス吐出路３９（凹溝３３ａ）から窒素ガスを吐出しつつ充填物を充填することで、不活性ガスである窒素ガスによって側面フィルムが押し広げられるため、充填速度の向上が実現できる。

（８）本実施形態では、ガス吐出路３９から吐出される窒素ガスの量を包装袋７０の内容量の１／１０程度としている。たとえば、大量の窒素ガスを包装袋７０に吐出した場合、それだけ包装袋７０の内部に窒素ガスが残存しやすくなる。本実施形態では、窒素ガスが残存する可能性が低く、包装袋７０の底部側に空間が発生することを抑制することができる。

（９）本実施形態では、充填ノズル３１の内筒３２の内周域を充填物流路３７とするとともに、内筒３２の小径部３３の外周面に形成した凹溝３３ａをガス吸入路３８及びガス吐出路３９としている。たとえば、充填物流路３７及びガス吸入路３８及びガス吐出路３９をそれぞれ独立したノズルとして形成すると、包装袋７０の口具７５にこれらすべてのノズルを挿入することが難しくなる。内筒３２の凹溝３３ａにガス吸入路３８及びガス吐出路３９としての機能を担わせることで、充填ノズル３１を包装袋７０の口具７５に挿入しやすくするとともに、充填ノズル３１の外径を小さくすることができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 本実施形態の充填装置は、回転支持台１０、袋供給ユニットＡ、充填ユニットＢ、キャップ取付ユニットＣで構成されていたが、これらのユニット構成は上記実施形態のものに限らない。たとえば、上記のユニットに加え、包装袋７０の開口に口具７５を挿入する口具挿入ユニット、口具７５を挟み込みつつ包装袋７０の上縁熱溶着部７３を熱溶着して口具７５を固定する口具固定ユニット、上縁熱溶着部７３を冷却する冷却ユニット等を追加して、口具７５を取り付けて包装袋７０を得る工程から充填物の充填工程、密封工程までを連続的に行う充填装置としてもよい。たとえば、この種の充填装置として、特開平６−０４８４０１号公報、特開２００３−１０３６５８号公報に記載の充填装置が挙げられる。また、これとは逆に回転支持台１０、袋供給ユニットＡ及びキャップ取付ユニットＣを省略して、充填ユニットＢのみからなる充填装置としてもよい。上述の各ユニットの組み合わせは適宜変更可能であり、充填装置としては、少なくとも上記充填ユニットＢを備えていれば、装置として成立する。

・ 本実施形態では、包装袋７０の高さ方向に沿って延びる一対の突条６２を設けたが、突条６２の数はこれに限らない。たとえば、一つあるいは三つ以上の突条６２を採用しても良い。また、突条６２の配設方向は包装袋７０の高さ方向に限らない。たとえば、図１１（ａ）に示すように挟持手段９０の板状部材６１に包装袋７０の幅方向に延設される突条９１を形成しても良い。突条９１を包装袋７０の幅方向に延設することで、包装袋７０に充填される充填物はまず突条９１よりも上方側に充填され、次いでゆっくりと包装袋７０の下方（底部）に充填物が充填される。そのため、包装袋７０の下方に充填される充填物が底部全体にいきわたりやすくなる。さらに、包装袋７０の高さ方向に沿って延びる突条６２と幅方向に沿って延びる突条９１とを組み合わせても良い。

・ 本実施形態では、一対の突条６２はその離間長が板状部材６１の長手方向において一定となるように配置されていたが、これを板状部材６１の長手方向において変化させてもよい。たとえば、板状部材６１の下方に向かうほど、一対の突条６２の離間長を大きくしたり、また、小さくしたりしてもよい。また、その離間長を一定にすることと変化をさせることとの組み合わせによって一対の突条６２の配置を設定してもよい。

・ 本実施形態では、流路形成手段として突条６２を採用したが、流路形成手段の構成はこれに限らない。たとえば、板状部材６１に一つ又は複数の突起を形成してこの突起を流路形成手段としてもよい。また、板状部材６１の表面を波状に形成してその突出部分を流路形成手段としてもよい。

・ 挟持手段６０の構成は板状部材６１に限らない。たとえば、図１１（ｂ）に示すように、円筒をその軸線方向に沿って半割した挟持手段９５を採用してもよい。この場合、半割断面９６が流路形成手段を構成し、この半割断面９６が包装袋７０を押圧することで充填物の流動に方向を付与できる。

・ 本実施形態では、包装袋７０に充填物が充填されるにつれて一対の板状部材６１の上方の間隔が広がって包装袋７０の側面の上方よりも下方が強く押圧されるように構成したが、包装袋７０の側面の上方と下方とを一定の押圧力で押圧してもよい。あるいは、包装袋７０の側面の下方よりも上方が強く押圧されるようにしてもよい。

・ 充填機３０の構成は上記実施形態のものに限らない。たとえば、充填ノズル３１を一つのノズルで構成してこのノズルの内部流路に仕切りを設けて流路を三分割してもよいし、ノズルの壁にノズルの軸方向に沿った流路を形成してこの流路をガス吸入路３８及びガス吐出路３９としてもよい。さらに、充填物流路３７、ガス吸入路３８及びガス吐出路３９をそれぞれ独立したノズルによって構成してもよい。さらに、ガス吸入路３８及びガス吐出路３９の一方あるいは両方を省略した充填ノズル３１を用いてもよい。

・ 本実施形態では、充填ノズル３１の位置を固定し、回転支持台１０の袋保持手段２０及び挟持装置５０の挟持手段６０を昇降させていた。これとは逆に、充填ノズル３１を昇降可能とし、袋保持手段２０及び挟持手段６０の高さを固定としてもよい。あるいは、充填ノズル３１、袋保持手段２０及び挟持手段６０すべてを昇降可能としてもよい。

・ 回転支持台１０の構成は上記実施形態のものに限らない。たとえば、袋保持手段２０が回転テーブル１４とともに回転する構成に代えて、袋保持手段２０が直線状に移動する構成を採用してもよい。あるいは、回転支持台１０を省略して手作業で充填ノズル３１に包装袋７０の開口部を挿入するようにしてもよい。

・ 本実施形態では、保持板２１のスリット２２に包装袋７０の口具７５を挿入して包装袋７０を保持していたが、包装袋７０の保持方法はこれに限らない。たとえば、包装袋７０の両側縁をアームによって把持して包装袋７０を保持してもよい。また、保持板２１に加えて、口具７５の保持板２１の上側に突出する部分を挟み込んで固定する一対の固定部材を設けてもよい。この一対の固定部材により、包装袋７０は保持板２１のスリット２２の延設方向にもずれが生じにくく、包装袋７０の高さ方向（板状部材６１の長手方向）にもずれが生じにくい。さらに、この固定部材によって充填ノズル３１と口具７５との隙間を密閉できるようにしてもよい。

・ 本実施形態では、挟持手段６０の動力源として昇降シリンダ５２及び開閉シリンダ６５を採用したが、他の動力源を採用してもよい。たとえば、動力源としてモータを採用して、カム機構やクランク機構によって昇降動作、開閉動作を実現してもよい。

・ 本実施形態では、一対の挟持手段６０（板状部材６１）を開閉シリンダ６５によって開閉動作（開状態及び閉状態）させていたが、一対の挟持手段６０（板状部材６１）の間隔を一定に固定してもよい。

・ 挟持手段６０（板状部材６１）の開閉動作は、上記実施形態のものに限らない。上記実施形態では、包装袋７０に充填物を充填するとき、一対の板状部材６１は閉状態のままである。これをたとえば、包装袋７０に充填物が充填するとき、一対の板状部材６１の離間幅を徐々に大きくするようにしてもよい。包装袋７０への充填時間は制御手段８０によって把握されているため、一対の板状部材６１の離間幅を徐々に大きくする動作は制御手段８０が開閉シリンダ６５を制御することで実現できる。この構成によれば、充填物の充填時における包装袋７０の厚みの変化にかかわらず一定の押圧力で押圧することや充填初期に強く押圧するとともに充填後期に弱く押圧することもできる。

・ 本実施形態では、挟持手段６０の下方を開閉部材６７によって支持するとともに上方を支持棒５７によって支持することで上方の押圧力よりも下方の押圧力を強くしていたが、挟持手段６０の支持方法はこの構成に限らない。たとえば、挟持手段６０の上方及び下方をコイルスプリング等の弾性部材によって支持し、かつ下方の弾性部材の弾性力を強く設定することによって上方の押圧力よりも下方の押圧力を強くしてもよい。

・ 充填物が充填される包装袋７０の構成は上記実施形態のものに限らない。上記実施形態では、口具７５を上縁中央に設けたが、上縁の端に設けてもよいし、あるいは側縁の上方側に設けてもよい。また、口具７５を設けた包装袋７０に限らず、上縁の一部又は全てを開口させたまま充填物を充填し、充填物の充填後に開口部を熱溶着して密封するようにしてもよい。さらに、一対の側面と底面を備えた自立性を有する包装袋７０に限らず、立方体型の包装袋や一対の側面からなる非自立性の平板状の包装袋であってもよい。

次に、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
・ 前記一対の板状部材は、流体圧シリンダと駆動連結されて前記一対の板状部材の離間幅が変更可能に構成され、前記流体圧シリンダの動作は制御手段によって制御されており、前記制御手段は、包装袋に充填物を充填するとき、前記一対の板状部材の離間幅を徐々に大きくするように前記流体圧シリンダを制御することを特徴とする内容物充填装置。包装袋への充填時に一対の板状部材の離間幅が一定である場合、包装袋の厚みが増すにつれて包装袋への押圧力は大きくなる。この構成によれば、充填時の包装袋の厚みの変化にかかわらず押圧力を加減でき、たとえば常に一定の押圧力で押圧することや徐々に押圧力を小さくしていくことも可能となる。

実施形態の充填装置の全体構成を表す平面図。 実施形態の開状態における充填装置の側面図。 実施形態の閉状態における充填装置の側面図。 実施形態における充填装置の挟持手段の一部省略斜視図。 実施形態における挟持手段の斜視図。 実施形態における充填ノズルの軸方向断面図。 本実施形態において充填物が充填される包装袋の斜視図。 （ａ）〜（ｃ）は本実施形態における充填装置の作用を示す斜視図。 （ａ）〜（ｃ）は本実施形態における充填装置の作用を示す側面図。 本実施形態の充填装置によって充填される充填物の流動方向を説明する模式図。 （ａ）及び（ｂ）は別例における挟持手段の斜視図。 （ａ）従来の充填装置の斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図。

符号の説明

１０…回転支持台、２０…袋保持手段、３１…充填ノズル、５０…挟持装置、６０…挟持手段、６１…板状部材、６２…突条、７０…包装袋、７５…口具、Ｂ…充填ユニット、Ｍ…中央流路、Ｓ…側流路。

Claims (3)

1. 袋状に形成された包装袋に充填物を充填する充填装置において、
   充填物を充填ノズルから包装袋内に充填するとき、充填物の流動に方向を付与するための充填流路を形成する流路形成手段を備え、前記流路形成手段は、前記充填ノズルの下方において前記包装袋の側面を押圧するとともに上端よりも下端の方が包装袋の側面に対する押圧力が強くなるように設定されていることを特徴とする充填装置。
2. 袋状に形成された包装袋に充填物を充填する充填装置において、
   充填物を包装袋内に充填するとき、充填物の流動に方向を付与するための充填流路を形成する流路形成手段を備え、
   前記流路形成手段は、包装袋の高さ方向に延設されるとともに包装袋の幅方向において一対設けられた突条であり、前記突条が前記包装袋の側面を押圧することにより、前記充填流路は充填物に上方から下方への流動を促す中央流路と、充填物に下方から上方への流動を促す側流路とからなることを特徴とする充填装置。
3. 充填物を包装袋内に充填するとき、包装袋の側面を挟持する板状部材を備え、前記流路形成手段は、前記板状部材から突出するように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充填装置。

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