JP7478409B2

JP7478409B2 - 充填ノズル

Info

Publication number: JP7478409B2
Application number: JP2020019613A
Authority: JP
Inventors: 勝仁小椋; 俊一桜木
Original assignee: 靜甲株式会社
Priority date: 2020-02-07
Filing date: 2020-02-07
Publication date: 2024-05-07
Anticipated expiration: 2040-02-07
Also published as: JP2021123404A

Description

本発明は、調味料、洗剤、薬品などの液体を充填容器に充填する液体充填機の充填ノズルに関する。

従来より、合成樹脂製、ガラス製などの充填容器内に調味料、洗剤、薬品などの液体を所定寸法充填する充填機に配設された充填ノズルには、液体の充填後にその先端部から液体が滴下する、いわゆる「液垂れ」の発生を抑止する機能が求められている。

液垂れは充填容器の外装を汚し、商品として不適なものとすることや、液垂れした液体に雑菌などが発生することを防止するべく、充填機とその周辺の頻繁な洗浄作業を要するためである。

そこで、出願人は、液垂れの発生の抑止を目的とする多くの充填ノズルについて開発してきた。例えば、特許文献１に開示された充填ノズルは、充填ノズルの筒状内壁面に突起線条体を設け、充填ノズルの筒状内壁面と充填液送出口端部に隙間がない構造として、液体の流れを整流させて飛び散りを防止するとともに、ノズルの先端の表面張力を高めて液垂れの発生を防止することとした（特許文献１参照）。

特開２０１０－３０６１３号公報

しかしながら、この構造の充填ノズルにおいては、充填ノズルの先端の液面が充填ノズルの端面付近で停止し、突状線条体は液体中に単に埋没することとなり、突起線条体で増加するはずの濡れ縁長さを稼ぐことができず、充填ノズルの先端面に発生する表面張力にのみ頼ることとなり、結果的には、液垂れ防止には大きな有効性を確認することができなかった。

そして、液垂れを防止するためには、充填ノズルへ液体を供給する液体流路に残存する液体を吸い上げ、充填ノズルの先端に残留し、液垂れする可能性のある液体（以下、雫という）を充填ノズル内に引き戻す、いわゆる「サックバック」が有効ではある。

しかしながら、大きな吸い上げ寸法のサックバックは充填ノズルの先端からの空気の吸い込みを誘発し、液体内に気泡を含むこととなる。気泡を含んだ液体は充填作業において、液体の飛び散りの発生や液垂れなどの支障を来す虞がある。

そこで、本発明は、液垂れ防止のためのサックバックの依存度を軽減し、主に充填ノズルの構造によって液垂れを抑止することのできる充填ノズルを提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明の充填ノズルは、流量調整手段により流量が制限される液体の管路に連接されるノズル本体を有し、前記管路に連通する前記ノズル本体のノズル内管路の端部に形成された吐出口から吐出される液体を充填容器に充填する液体充填機の充填ノズルにおいて、前記ノズル本体の端面に開口する吐出口には切欠きが設けられ、前記ノズル本体には、前記吐出口から前記液体の流れ方向へ突出し、前記液体の充填後で前記流量調整手段による液体の供給が停止された際に前記ノズル本体の前記吐出口の外方近傍に残留する前記液体を抱持可能な滞留用突部が一体成形されており、前記滞留用突部は、前記ノズル内管路の内壁から該ノズル内管路の中心方向へ延出する複数本の板状の突起線条体の一部として形成されていることを特徴とする。

本発明の充填ノズルによれば、前記吐出口の端面外方に残留する液体を前記滞留用突部により抱持することで、液垂れの発生を抑止することができる。

本発明の充填ノズルによれば、液体の充填後で前記流量調整手段による液体の供給が停止された際に、前記吐出口周辺に残留する雫を、前記突起線条体を用い、その濡れ縁長さを稼いで抱持することで、液垂れの発生を抑止することができる。また、前記滞留用突部を前記ノズル内管路の内壁に一体に固着することで、液体をその流れを遮ること無く各突起線条体に沿って流すことが可能となるので、液切れが良くなり、吐出口周辺に残留する液量を少なくし、雫を小さくすることができる。

また、本発明の充填ノズルは、前記滞留用突部は、前記複数本の板状の突起線条体の中心側端辺を外壁に連接させることにより、前記ノズル内管路の中心の軸で支持された管状の突起線条体を有することを特徴とする。

本発明の充填ノズルは、滞留用突部としての板状の突起線条体と、管状の突起線条体とにより濡れ縁長さを稼ぎ、端面の近傍に残留する液体を抱持することで、液垂れの発生を抑止することができる。特に、ノズル本体と一体に形成された板状の突起線条体と管状の突起線条体とによって、液体を突出させる複数の小孔が滞留用突部に形成された本実施形態の充填ノズルは、前記突起線条体が各小空間を構成するべく、ノズル内管路に近接して配置されたメッシュ状とされているので、濡れ縁長さをより稼ぐことができる。

さらに、本発明の充填ノズルは、前記滞留用突部の各突起線条体が前記ノズル本体の端面からの突出寸法を等しく形成されていることを特徴とする。

吐出口から突出する突起線条体の突出寸法を等しく形成することで、前記滞留用突部の各突起線条体間において雫に作用する張力を均等に作用させ、抱持することができ、液だれの発生を抑止することができる。

液垂れを防止するためには濡れ縁長さを増大させる必要があることは上述の通りである。そして、流体力学的には、
液滴（雫）の保持力＝液体の表面張力×濡れ縁長さ
の関係が成り立つ。そして、液体の表面張力は各種液体固有の物性値であるため、液体の種類が決まると一定の値をとるが、濡れ縁長さは充填ノズルの幾何学的形状により、大きく増大させることが可能である。

つまり、本発明の充填ノズルによれば、前記ノズル本体の切欠きが設けられた吐出口から突出する滞留用突部により、液垂れしそうな充填ノズルの先端に残留する雫の濡れ縁長さを充分に稼ぐことができ、その結果、液垂れの発生を抑止することが可能となる。

本発明の充填ノズルの一実施形態の要部構造を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）の吐出口側側面図、（ｄ）は（ｂ）のノズル内管路の中心の軸を通る断面図本発明の充填ノズルの別の実施形態の要部構造を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）の吐出口側側面図、（ｄ）は（ｂ）のノズル内管路の中心の軸を通る断面図

図１の（ａ）から（ｄ）の各図は本発明の充填ノズル１の一実施形態の要部となる先端部の構造を示す。

本実施形態の充填ノズル１は充填機本体（不図示）に連設されるノズル本体２を有している。前記充填機本体には流量調整手段としての充填バルブ（不図示）により流量が制限される液体の管路（不図示）が形成されており、ノズル本体２には前記管路に連通する丸直管状のノズル内管路３が形成されている。そして、前記充填機本体には、ノズル本体２の一端部がノズル内管路３の流入口（不図示）を前記管路の吐出口（不図示）と連通させて、連結機構（不図示）により連結されている。

図１（ａ）、（ｂ）、（ｄ）に示すように、本実施形態の充填ノズル１においては、ノズル本体２の他端部に開口する吐出口４には切欠き２ａが設けられており、吐出口４にはノズル本体２の端面の切欠き２ａから液体の流れ方向へ突出させて、液体の充填後で前記充填バルブによる液体の供給が停止された際に吐出口４の近傍外方に残留する液体を抱持する滞留用突部５が形成されている。

本実施形態において、滞留用突部５は、図１（ｃ）に示すように、円管状に形成されたノズル内管路３の内壁３ａから中心へ向けて延出させ、かつ、前記中心から放射状に４５°ずつ等間隔で、前記中心を軸とした軸対称に配設された８つの突起線条体６により形成されている。各突起線条体６は同形状に形成され、ノズル本体２の吐出口４の切欠き２ａからの突出寸法を等しくしてノズル内管路３の内壁３ａに一体に設けられている。

本実施形態において各突起線条体６は、先端辺の内壁３ａ側を直線状に切り欠いた略長方形状の薄い平板の板状部材とされており、ノズル本体２のノズル内管路３と同じ金属素材を用い、公知のワイヤーカット加工等により高精度に、各板状部材の一側面をノズル内管路３に連結させた形状で一体に成形されている。

このように構成された本実施形態の充填ノズル１によれば、滞留用突部５としての突起線条体６を構成する板状部材により濡れ縁長さを稼ぐとともに、各板状部材を同形状とし、ノズル本体２の端面の切欠き２ａからの突出寸法を等しく形成することで板状部材間において雫に作用する張力を均等に作用させ、端面の近傍に残留する液体を抱持することで、液垂れの発生を抑止することができる。

また、突起線条体６を構成する板状部材をノズル内管路３の内壁３ａに一体に形成することで、液体をその流れを遮ること無く、各板状部材に沿って流すことが可能となるので、液切れが良くなり、吐出口４の周辺に残留する雫を少なく、あるいは、小さなものとすることができる。

表１には、図１に示す充填ノズル１（表１中、充填ノズルＡと示す）と、従来の二種の充填ノズル（表１中、充填ノズルＢ、充填ノズルＣと示す）の液垂れの発生に関する比較実験の結果を示す。なお、表１中の充填ノズルＢは、本実施形態の充填ノズル１と中心の軸に垂直な方向の断面形状が同一となるように突起線条体が設けられてはいるが、吐出口から突出する滞留用突部を備えていない充填ノズル、そして、表１中の充填ノズルＣは、ノズル本体に突起線条体が設けられておらず、前掲の充填ノズルＡ、充填ノズルＢと同径の単管状とされた充填ノズルである。

以下の比較実験では、充填用の液体としての鉱物油を充填機において設定流量（100CC/S）で吐出し、流量調整手段としての充填バルブにより液体の吐出を停止した状態の充填ノズル１を、ロボットに把持させ、水平面で正逆方向に回動動作させる際の加速による負荷Ｇを与えつつ、充填ノズルの先端部をカメラで動画撮影し、雫の落下を開始する加速度Ｇを測定した。

鉱物油を用いた液垂れ発生の比較実験結果

この実験結果から、本実施形態の充填ノズル１（充填ノズルＡ）は、従来の充填ノズルＢや充填ノズルＣに比べ、格段に液垂れの抑止効果が得られることを確認することができた。

なお、本実施形態の図１に示す突起線条体６としての板状部材は、ノズル内管路３の内壁３ａからその中心へ向けて半径の１／２寸法程度の延出寸法として形成されているが、その延出寸法はこれにかぎるものではない。さらにいえば、前述の一実施形態における突起線条体６は、薄い平板で同形状に形成され、ノズル本体２の吐出口４が開口する端面の切欠き２ａからの突出寸法を等しくした板状部材とされているが、この突起線条体６は必ずしも全部を同形状としなくてもよいし、突出寸法を違えてもよい。具体的には、２種類の形状の突起線条体６を用意し、それらを交互に配設したり、あるいは、突起線条体の先端部分の形状は同じであっても、吐出口からの突出寸法を隣位する突起線条体間で異ならせるようなことが想定される。また、同じ板状部材であっても、前記実施形態の様な平板状のものではなく、波板状のものや、延出方向に湾曲した曲板状のものを採用することも可能である。

図２の（ａ）から（ｄ）の各図は本発明の充填ノズル１の別の実施形態の要部となる先端部の構造を示す。

本実施形態において、滞留用突部５は、ノズル内管路３の内壁３ａに一体に固着され、その内壁３ａから中心へ向けて延出させ、かつ、前記中心から放射状に４５°ずつ等間隔で、前記中心を軸とした軸対称に配設された８つの突起線条体６と、各突起線条体６の中心側端辺を外壁に連接させることにより、ノズル内管路３の中心の軸で支持された管状の突起線条体７により形成されている。各突起線条体６、７は、ノズル本体２の吐出口４が開口する端面の切欠き２ａからの突出寸法を等しくして形成されている。

このように構成された本実施形態の充填ノズル１によれば、滞留用突部５としての板状部材からなる突起線条体６と、管状部材からなる突起線条体７とにより濡れ縁長さを稼ぎ、端面の切欠き２ａの近傍に残留する液体を抱持することで、液垂れの発生を抑止することができる。特に、ノズル本体２と一体に形成された突起線条体６、７によって、液体を突出させる複数の小孔が滞留用突部５に形成された本実施形態の充填ノズル１は、突起線条体６、７が各小孔を構成するべく、ノズル内管路３に近接して配置されたメッシュ状とされているので、濡れ縁長さをより稼ぐことができ、しかも、吐出口から突出する突起線条体６、７の先端面を同一面上に位置させて配置されているので、多数の小孔が配列形成された略平面状の前記先端面による液体の表面張力による雫の保持をも期待することができる。

さらに、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施できる。

なお、本発明の充填ノズルは、液種により、液体の充填後で流量調整手段による液体の供給が停止された際の気泡の吸い込みを伴わない程度のサックバックと併用し、液垂れの防止効果をさらに高めることができることを附言しておく。

１充填ノズル
２ノズル本体
２ａ切欠き（端面）
３ノズル内管路
３ａ内壁
４吐出口
５滞留用突部
６突起線条体（板状部材）
７突起線条体（管状部材）
１０アタッチメント
１１充填ノズル
１２ノズル本体
１２ａ端面
１３ノズル内管路
１３ａ係止部
１４吐出口
１５a 固定部
１５b 滞留用突部
１８メッシュ状部材

Claims

流量調整手段により流量が制限される液体の管路に連接されるノズル本体を有し、前記管路に連通する前記ノズル本体のノズル内管路の端部に形成された吐出口から吐出される液体を充填容器に充填する液体充填機の充填ノズルにおいて、
前記ノズル本体の端面に開口する吐出口には切欠きが設けられ、
前記ノズル本体には、前記吐出口から前記液体の流れ方向へ突出し、液体の充填後で前記流量調整手段による液体の供給が停止された際に前記吐出口の端面外方に残留する前記液体を位置させて抱持可能な滞留用突部が一体成形されており、
前記滞留用突部は、前記ノズル内管路の内壁から該ノズル内管路の中心方向へ延出する複数本の板状の突起線条体の一部として形成されていることを特徴とする液体充填機の充填ノズル。
前記滞留用突部は、前記複数本の板状の突起線条体の中心側端辺を外壁に連接させることにより、前記ノズル内管路の中心の軸で支持された管状の突起線条体を有することを特徴とする請求項1に記載の液体充填機の充填ノズル。
前記滞留用突部の各突起線条体は、ノズル本体の端面からの突出寸法を等しく形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体充填機の充填ノズル。