JPH08301392A - 液体充填用ノズル - Google Patents

液体充填用ノズル

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JPH08301392A
JPH08301392A JP12960795A JP12960795A JPH08301392A JP H08301392 A JPH08301392 A JP H08301392A JP 12960795 A JP12960795 A JP 12960795A JP 12960795 A JP12960795 A JP 12960795A JP H08301392 A JPH08301392 A JP H08301392A
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JP
Japan
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liquid
valve
discharge port
filling nozzle
seat member
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JP12960795A
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English (en)
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Osamu Sawanobori
修 沢登
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Toppan Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 正規量の液体を液垂れを生じること無く、し
かも容器内へ短時間に充填できる液体充填用ノズルを提
供する。 【構成】 液体を取り入れるための液体取入口1と、液
体を吐出するための液体吐出口3と、液体取入口1と液
体吐出口3との間に配設された弁2と、その弁2を弾性
的に閉位置へ押し付けるスプリング8とを有する液体充
填用ノズルである。スプリング8の上端部を押し付ける
座部材4の周りにスリーブ11を設けて座部材4のまわ
りの隙間を狭めることにより、座部材4にかかる液体圧
力を増大して弁2を短時間に大きなストロークで開閉す
る。さらに、液体吐出口3と弁2との間の管壁の内面形
状を径方向に起伏を有する曲面12として液体の流れを
整流する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、容器の内部へ液体を充
填するための液体充填装置に用いられる液体充填用ノズ
ルに関する。
【0002】
【従来の技術】紙を主体とする積層材料によって角筒状
又は円筒状に形成される容器の内部へ食品飲料、液状洗
剤、その他の液体を充填するという作業を自動的に行う
ために、従来より、液体充填装置が広く用いられてい
る。この液体充填装置は一般に液体充填用ノズルを備え
ていて、そのノズルから容器の内部へ向けて一定量の液
体を吐出する。従来の液体充填用ノズルとして、図4に
示す構造のものが知られている。この液体充填用ノズル
では、液体取入口51から液体を取り入れ、その取り入
れた液体を弁52を開くことにより液体吐出口53から
吐出する。
【0003】しかしながらこの従来の液体充填用ノズル
では、弁52の下流位置に噴流減速のために形成された
径の広い部分(以下、広径部という)54において、図
5に矢印A及び矢印Bで示すように、液体の噴流が広径
部54の側面及び底面肩部に当たって液体の流れが乱れ
るという問題がある。この乱れが生じると、液体が発泡
して液体吐出口53のまわりに付着したり、容器の内部
へ正常に流れ込まずに容器の外部へ流出したりするとい
った問題が発生する。この問題は、液体として果汁、洗
剤等を適用した場合に顕著である。
【0004】上記のような液体の乱れを修正するため広
径部54の下流位置に液体の流れを整えるための整流器
55を配置したり、液体吐出口53にメッシュ部材56
を配置する等といった措置が講じられることもあるが、
その場合には、次のような問題が生じていた。すなわ
ち、整流器55を設けたことで弁52から液体吐出口5
3までの間の距離が長くなり、しかもメッシュ部材56
を設けたことで、液体取入口51へ液体を供給するとき
の液体の加圧のタイミングと、液体吐出口53からの液
体の吐出のタイミングとが、図6に符号Zで示すように
大きくずれる。その結果、液体の加圧作業が終わった後
でも斜線で示す部分に相当する液体が液体吐出口53か
ら滴下し終わるまで次の容器への液体充填作業を待たな
ければならず、よって、迅速な充填処理ができなかっ
た。このことは、液体の粘性が高くなればなる程、顕著
であった。
【0005】また、メッシュ部材56は、液体の流れを
整える働き及び液垂れを防止する働きの複数の作用を奏
するが、その反面、液溜まりを発生するという問題があ
る。この液溜まりが生じると、複数の容器へ連続して液
体を充填したときに各容器に対する充填量にバラツキが
生じ易い。また、メッシュ部材の所に溜まった液体が振
動等によって滴下して容器を汚すおそれがある。特に、
液体が容器のシール部に滴下した場合には、容器のシー
ル不良という重大な欠陥を引き起こすおそれがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の液体
充填用ノズルにおける上記の問題点を解消するために成
されたものであって、正規量の液体を液垂れを生じるこ
と無く、しかも待ち時間無しに容器内へ短時間に充填で
きる液体充填用ノズルを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明に係る第1の液体充填用ノズルは、液体を取り
入れるための液体取入口と、液体を吐出するための液体
吐出口と、液体取入口と液体吐出口との間に配設された
弁と、その弁を弾性的に閉位置へ押し付ける弾性部材と
を有する液体充填用ノズルにおいて、弾性部材の端部の
うち弁と一緒になって移動する側の端部を押し付ける座
部材の周りに、その座部材の周りの隙間を狭めるための
スリーブを設けたことを特徴とする。弾性部材は、例え
ば圧縮スプリングによって構成される。
【0008】また、本発明に係る第2の液体充填用ノズ
ルは、液体を取り入れるための液体取入口と、液体を吐
出するための液体吐出口と、液体取入口と液体吐出口と
の間に配設された弁と、その弁を弾性的に閉位置へ押し
付ける弾性部材とを有する液体充填用ノズルにおいて、
液体吐出口と弁との間の管壁の内面形状を径方向に起伏
を有する曲面としたことを特徴とする。この曲面は、弁
を通過した液体の流れが管壁に衝突して乱れることを防
止できる形状であれば良いのであるが、望ましくは、弁
座に連続していて径方向の外側へ窪む円弧状湾曲凹面
と、その円弧状湾曲凹面に連続していて径方向の内側へ
突出する円弧状湾曲凸面とを有するような曲面とする。
【0009】また、本発明に係る第3の液体充填用ノズ
ルは、上記第1の液体充填用ノズルにおけるスリーブ
と、上記第2の液体充填用ノズルにおける曲面とを併せ
て有することを特徴とする。
【0010】
【作用】スリーブを有する上記第1の液体充填用ノズル
では、適宜の圧力によって液体が液体取入口へ供給され
る。弾性部材によって閉位置に置かれている弁は、その
液体の圧力又は専用の開閉駆動機構によって一定時間だ
け開位置へと開き、この開いた弁を通して所定量の液体
が液体吐出口へ送られる。送られた液体は液体吐出口か
ら液体充填用ノズルの外部へ吐出されて容器の内部へ充
填される。弁へ向かって流れる液体は弾性部材の端部を
押し付けている座部材の周りを通過した後に弁へ到達す
るのであるが、本発明ではその座部材の周りの隙間をス
リーブによって狭くしてあるので、その隙間部分におけ
る液体の流れの圧力が大きくなり、それゆえ、液体の圧
力によって座部材が液体吐出口の方向へ押圧される。こ
の結果、単位時間内に弁に加わる液体圧力の総和が大き
くなり、よって、短時間の間に弁を大きなストロークで
開閉できる。短時間に大きなストロークで開閉する弁
は、開閉ストロークの小さい弁に比べて、所定量の液体
を整流状態で短時間に流すことができ、よって、正規量
の液体を液垂れを生じること無く、しかも待ち時間無し
に容器内へ短時間に充填できる。
【0011】弁の下流側の管壁に起伏形状の曲面を設け
た上記第2の液体充填用ノズルでは、弁を通過した液体
がその曲面に沿って流れることになり、よって、液体が
管壁に衝突して液体の流れが乱れることがなくなる。こ
のため、従来であれば液体を整流するために必要不可欠
であった整流器及びメッシュ部材を用いる必要がなく
り、しかも弁から液体吐出口までの距離を小さくでき
る。この結果、整流器やメッシュ部材を用いた場合に見
られた液垂れ完了までの待ち時間や、液溜まり等の問題
が解消され、正規量の液体を液垂れを生じること無く、
しかも待ち時間無しに容器内へ短時間に充填できるよう
になった。
【0012】スリーブ及び起伏形状の曲面を併せて有す
る上記第3の液体充填用ノズルでは、それら個々の要素
の相乗作用により、一定量の液体を液体取入口から液体
吐出口にわたって短時間の間に整流状態で流すことがで
きる。
【0013】
【実施例】図1は、本発明に係る液体充填用ノズルの一
実施例を示している。この液体充填用ノズルは、円筒状
の管10の上部側壁に形成された液体取入口1と、その
管10の下端に形成された液体吐出口3と、管10の内
部下方に形成した弁座9の所に配設された弁2と、そし
てその弁2を弁座9へ押し付ける弾性部材としての圧縮
スプリング8とを有している。
【0014】スプリング8の下端は管10と一体なガイ
ドスリーブ7の外周面に固定される。このガイドスリー
ブ7は、弁2から上方へ延びる軸6を上下移動自在に支
持する。この弁軸6の上端には、止めリング5によって
位置規制される円盤状の平板である座部材4が設けら
れ、その座部材4によってスプリング8の上端が押さえ
られる。座部材4の周りの管壁にはリング状のスリーブ
11が固着されていて、座部材4の周りの隙間が狭めら
れている。弁軸6の上方にはエアシリンダ15の出力プ
ランジャ15aが配設される。プランジャ15aとエア
シリンダ本体部分との間には、管10の内部を外部から
遮蔽するためのベローズ16が設けられる。液体の種類
を変更するとき等に際しては古い液体をノズル内から払
い出す必要がある。また、ノズルの掛け流し洗浄(CI
P)時には洗浄液をノズル内に流す必要がある。プラン
ジャ15aは、そのような液体の払い出し及び洗浄液の
通流に際して弁2を強制的に開くものである。弁2と液
体吐出口3との間の管10の管壁の内面形状は、径方向
へ起伏を有する曲面12を有している。より具体的に
は、この曲面12は、弁座9に連続していて径方向の外
側へ窪む円弧状湾曲凹面13と、その円弧状湾曲凹面1
3に連続していて径方向の内側へ突出する円弧状湾曲凸
面14とによって形成される。
【0015】本実施例の液体充填用ノズルと図4に示し
た従来の液体充填用ノズルとを比べると、本実施例で
は、スプリング8のための座部材4の周りの液体通路と
しての隙間が狭くなっており、さらに、弁2と液体吐出
口3との間の距離が短くなっている。そして、本実施例
では、整流器及びメッシュ部材は使用されない。
【0016】以下、上記のように構成された液体充填用
ノズルについてその動作を説明する。容器へ充填される
液体は、矢印Cで示すように、図示しない液体タンクか
ら液体取入口1を介して管10内の弁2よりも上の部分
に供給されて該部に溜められる。液体吐出口3の下方の
所定位置に容器(図示せず)が置かれた後、所定のタイ
ミングが到来すると、液体取入口1を介して管10内の
液体に圧力が加えられ、その圧力がクッラッキング圧、
すなわち、スプリング反力と弁の総受圧力とが釣り合う
ときの液圧に達すると弁2が開き始め管10内に流れが
生じる。この流れに伴って座部材4にも下降力が生じ、
弁2に働く下降力と総和して弁軸6が押し下げられる。
この押下力により、弁2が下降して弁座9から離れる。
こうして弁2が開くと、その上部に溜められていた液体
がその弁2を通過して液体吐出口3から外部へ吐出さ
れ、容器の内部へ注入される。
【0017】本実施例では、座部材4の周りの隙間を狭
めたので、この部分における液体の流路が狭められ、よ
って、この隙間部分に圧力差が生じて、その結果、座部
材4に下降力が発生する。この下降力により、弁軸6の
下降力が増加して弁の開き量が増大し、その結果、弁の
開き量が小さい従来型ノズルの場合に比べてより確実
に、弁2を通過した後の液体の流れを整流状態に維持で
きる。また、短時間に多量の液体を流すこともできる。
【0018】なお、弁2が液体の流れから直接に受ける
下降力FV と、液体の流れによって座部材4に生じる下
降力FP とは、本質的な違いがあり、これらをグラフに
して示すと図2に示すようになる。図からもわかるよう
に、管10(図1)内に液体が流れるとき、弁2と座部
材4の両方に下降力が加わり、それらを総和した下降力
によって弁2が開かれることになる。
【0019】また、本実施例では、図1に示すように弁
2の下流側に径方向に起伏を有する曲面12を設けたの
で、弁2から流れ出る液体のうち管10の管壁へ向かう
流れは管壁に沿って滑らかな整流状態で流れ、図5に示
すような乱流は発生しない。この結果、図4に示す従来
例で用いていた整流器55及びメッシュ部材56を設け
る必要がなくなり、よって、弁2と液体吐出口3との間
の距離を小さくできる。このように弁2の位置をノズル
先端の近くに配置すれば、図3に示すように、液体加圧
のタイミングと液体吐出のタイミングとの間のズレZが
著しく小さくなり、液垂れも無くなる。
【0020】以上、好ましい実施例を挙げて本発明を説
明したが、本発明はその実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載した技術的範囲内で種々に改
変できる。例えば、液体充填用ノズルの中には充填流体
の圧力を用いないでサーボ駆動源等により外側から弁軸
6を直接駆動して弁2を開閉する形式のものもあるが、
その形式の液体充填用ノズルに関して本発明を適用でき
ることはもちろんである。
【0021】
【発明の効果】請求項1記載の液体充填用ノズルによれ
ば、座部材の周りの隙間をスリーブによって狭くしてあ
るので、座部材に加わる液体圧力が増大し、そのため、
短時間の間に弁を大きなストロークで開閉できる。その
結果、開閉ストロークの小さい弁に比べて、所定量の液
体を整流状態で短時間に流すことが可能になり、よっ
て、正規量の液体を液垂れを生じること無く、しかも待
ち時間無しに容器内へ迅速に吐出できる。
【0022】請求項2記載の液体充填用ノズルによれ
ば、弁を通過した液体が管壁に設けた曲面に沿って整流
状態で流れ、よって、従来であれば液体を整流するため
に必要不可欠であった整流器及びメッシュ部材を用いる
必要がなくり、しかも弁から液体吐出口までの距離を小
さくできる。この結果、整流器やメッシュ部材を用いた
場合に見られた液垂れ完了までの待ち時間や、液溜まり
等の問題が解消され、よって、正規量の液体を液垂れを
生じること無く、しかも待ち時間無しに容器内へ迅速に
吐出できる。
【0023】請求項3記載の液体充填用ノズルによれ
ば、座部材の周りの隙間を狭めることによってその座部
材に加わる液体圧力を増大すること及び液体吐出口の近
傍の管壁に曲面を設けることによって液体の流れを整流
することの2つの作用を同時に実行することにより、正
規量の液体を液垂れを生じること無く、しかも待ち時間
無しに容器内へ迅速に吐出できるという効果を、より一
層確実に達成できる。
【0024】請求項4記載の液体充填用ノズルによれ
ば、弁を通過する液体のうち管壁に向かう液体の流れを
極めて滑らかな整流に整えることができ、よって、液溜
まり、液垂れ、液体の発泡等を確実に防止できる。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液体充填用ノズルの一実施例を示
す正面断面図である。
【図2】図1の液体充填用ノズルにおいて弁等に加わる
下降力と液体流量との間の関係を示すグラフである。
【図3】図1の液体充填用ノズルにおける液体加圧のタ
イミングと液体吐出のタイミングとの関係を示すグラフ
である。
【図4】従来の液体充填用ノズルの一例を示す正面断面
図である。
【図5】図4に示す従来の液体充填用ノズルにおける液
体の流れ状態を模式的に示す図である。
【図6】図4の液体充填用ノズルにおける液体加圧のタ
イミングと液体吐出のタイミングとの関係を示すグラフ
である。
【符号の説明】
1 液体取入口 2 弁 3 液体吐出口 4 座部材 5 止めリング 6 軸 7 ガイドスリーブ 8 スプリング(弾性部材) 9 弁座 10 管 11 スリーブ 12 曲面 13 湾曲凹面 14 湾曲凸面 15 エアシリンダ 16 ベローズ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体を取り入れるための液体取入口と、
    液体を吐出するための液体吐出口と、液体取入口と液体
    吐出口との間に配設された弁と、その弁を弾性的に閉位
    置へ押し付ける弾性部材とを有する液体充填用ノズルに
    おいて、 弾性部材の端部のうち弁と一緒になって移動する側の端
    部を押し付ける座部材の周りに、その座部材の周りの隙
    間を狭めるためのスリーブを設けたことを特徴とする液
    体充填用ノズル。
  2. 【請求項2】 液体を取り入れるための液体取入口と、
    液体を吐出するための液体吐出口と、液体取入口と液体
    吐出口との間に配設された弁と、その弁を弾性的に閉位
    置へ押し付ける弾性部材とを有する液体充填用ノズルに
    おいて、 液体吐出口と弁との間の管壁の内面形状を径方向に起伏
    を有する曲面としたことを特徴とする液体充填用ノズ
    ル。
  3. 【請求項3】 液体を取り入れるための液体取入口と、
    液体を吐出するための液体吐出口と、液体取入口と液体
    吐出口との間に配設された弁と、その弁を弾性的に閉位
    置へ押し付ける弾性部材とを有する液体充填用ノズルに
    おいて、 弾性部材の端部のうち弁と一緒になって移動する側の端
    部を押し付ける座部材の周りに、その座部材の周りの隙
    間を狭めるためのスリーブを設け、さらに液体吐出口と
    弁との間の管壁の内面形状を径方向に起伏を有する曲面
    としたことを特徴とする液体充填用ノズル。
  4. 【請求項4】 請求項2又は請求項3記載の液体充填用
    ノズルにおいて、起伏を有する曲面は、弁座に連続して
    いて径方向の外側へ窪む円弧状湾曲凹面と、その円弧状
    湾曲凹面に連続していて径方向の内側へ突出する円弧状
    湾曲凸面とを有することを特徴とする液体充填用ノズ
    ル。
JP12960795A 1995-04-28 1995-04-28 液体充填用ノズル Pending JPH08301392A (ja)

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