JPS5962494A - 充填ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明ｕ、グレープフルーツジュース、オレンジジュー
ス、リンゴジュース等を厚紙カートンに充填するような
、飲用液体を容器に充填するための新規な方法及び装置
に関する。

先行技術の代表的な方法及び装置では、底が閉じられた
複数の端開放容器を無端ベルト又は回転ターレット式キ
ャリヤのような移動ラインに順次連続的に載置し、また
そこから取除く。複数の開放容器の各々は注入口即ちノ
ズルのすぐ下に置かれる。ノズルはパルプざディに取付
けられたヘッドを包含し、該パルデボディは、通常のパ
ルプシートラ包含し、該バルブシートはパルプを開閉す
るように移動でき、これによってパルプを通過し、ノズ
ルを通過して容器に入る飲用液体の流れを可能にしかつ
これを止める。通常、ノズルヘッドは放出される流体流
の流れ及びエアレーションを制御するための金網スクリ
ーンを収容した開口すなわち流路を備えている。各容器
について充填工程が始まると、パルプが開かれ、飲用液
体は容器に入る。多＜０場合、唯一っの容器がコンベア
ラインに沿って配置された複数のノズルステーションに
よって漸次充填される。ステーション毎に容器Ｏ意図し
た充填レベルが達成されるような時間まで、各ステーシ
ョンでの連続的な流れによって容器内の液体のレベルが
上昇する。各ステーションにおいて、パルプはバルブシ
ートを閉じることによって閉じられ、パルプとノズルを
通過する飲用液体の流れは実質上停止し、容器は他の位
置又は他のステーションに移されて、さらに充填され、
最後に、容器を閉じ、出荷前に容器に他の作業を行う。

この方法及び装置はいくつかの欠点があることがわかっ
た。例えば、各供給ノズルからの液体は容器の中へ垂直
に落ち、はね上りが存在する。このはね上シは非常に激
しく、頂密閉を弱くする項内密閉領域や、容器の開放端
部の上方、及び充填及び包装機械の隣接部分に小滴をは
ね飛ばすことになる。これは、ばね上げによる望ましく
ないかつ受入れがたい頂密閉をもたらすだけでなく、飲
用液体を浪費しかつはね上げは容器及び充填に使用する
機械を汚す問題を引起す。先行方法及び装置の他の欠点
は泡の問題である。液体の一つの流れが垂直下方へ落ち
て充填する容器の中の液体に入るとき、しばしば泡が発
生する。この泡を制御することは時々困難となり、また
泡の高さ及び持続についての予測は、たとえ可能だとし
ても内鑵である。この泡レベルの高さは、上述の頂密閉
領域と接触する柵に高くなり、望ましくなくかつ受入れ
がたい頂密閉となる。

先行技術の方法及び装置の他の欠点は、パルプを閉めた
時のノズルからのしずくによる。バルブシートが例え完
全にバルノｙＷｆイの主要部分を通る流れを止めたとし
ても、パルプシートの下のノズルヘッドの部分及びパル
プを閉めたノズルの下方尖端の上方には常にいくらかの
液体が残る。しかして、充填きれたあるいは部分的に充
填された容器を一つの充填ノズルのすぐ下の位置から他
の充填ノズルへ移動させると、供給ノズルのしずくは上
に述べたものと同じ問題の多く、すなわち容器上に滴下
し、充填する空容器上に滴下し、あるいは機械あるいは
これらのもののある組合せ上に滴下する問題を引起す。

このようなしずくは各種の容積変化を起して受入れるこ
とができない充填カートンとなる。

先行技術が遭遇するこれらの問題の多くは、本発明を実
施することにより実質上最小とカリ、それ故実用上の目
的が達成される。本発明の実施によれば、はね上げによ
る問題並びに液体の泡だち及び容積の変化の問題は、各
充填ステーションにおいて飲料液体の複数の噴流を容器
の内面に差向けることによって解決される。液体の流れ
すなわち噴流が容器の内部に突当る点は、各ステーショ
ンでの意図した充填レベルのいくらか上で、かつ容器の
頂密閉領域のかなり下の個所である。この方法によって
、液体はすでに容器に入っている液体に決して突当るこ
とはなく、常に容器の側壁に突当り、はね上げ及び泡立
ちによる問題を最小にする。さらに、本発明の実施によ
ｐ、パルプを止めたときのノズルの滴下による問題は最
小となり。

実施上の問題も取除かれる。これは以下の方法で達成さ
れる。温度、パルプ濃度、ノ母ルプ密度、′稀ゾ繊維の
長さ、表面張力、粘度及び湿度のような入れられる特定
の液体の性質によって、ノズルヘッドの流体流路の長さ
と直径との比は、パルプを閉めたとき、流路中の液体の
毛管引力が液体を流路を通して落下させない程度に強い
ように作られる。毛管引力の現象は公知である。例えば
、もし普通の飲用ストロ−を水の中へ入れ、ストロ−の
上端部を指の尖端で閉じて、該ストロ−を引上げると、
液体はストロ−の底端部から落ちないということがわか
る。このように、毛管引力はストロ−の底部に液体を保
持する。

第１図を参照して、飲用液体用のパルプ及び充填ノズル
構造体の代表的な先行技術を説明する。

１０はノズル及びパルプ構造体を全体的に示し、パルプ
は１２で示すゲデイ部分を包含し、この２１４部分１２
は下方に延びた管状部分す力わちスパウト１４を有し、
その外面には連続環状＄１６が設けられ、該溝１６は充
填ノズルを密封し、かつこれをパルプがディに固定する
公知の０−リングシール１８を支持する。２４はほぼ管
状壁部分によって形成されたノズルを示し、管状壁部分
の内面はシール部材１８に接し、下面は公知の金網スク
リーン２８を備えた孔を有する部分２６で塞さがれてい
る。上記スクリーン２８はただ一つだけ示されているが
、実際にはいくつかのスクリーンを積重ね、互に上下に
間隔を置いて使用してもよい。３０は、パルプステム２
０の下方にあって、管状部分１４及び壁部分２４内にあ
るノズルの内容積を全体的に示す。

パルプ部材すガわちパルプステム２０を図示の状態に閉
じたとき、たとえ液体がパルプの管状部分即ちスノナウ
ト１４を通過しなくとも、容積３０に液体が残シ、この
液体は通常したた〕落ちることになる。金網スクリーン
２８を通過した液体はスクリーンの目に繊維と呼ばれる
ノ’ｌ？ルプのかすを生じさせ、すなわち残留させると
いうことが第１図から明らかとなるであろう。結局、ス
クリーン２８は詰まり、あるいは部分的に詰まるように
なり、かくして充填工程の中止を余義なくされる。

１ さらに、・母ルプの蓄積は供給される特定な飲用液体に
よって一定ではなく、それ故スクリーン２８の交換は一
定でなく時間浪費なものとなる。スクリーン２８を通し
て充填容器に入る液体により先に述べたはね飛びや泡立
ちが起きるという最初に論じた問題もさらに明らかにな
るであろう。

第２図ないし第４図を参照して本発明による新規な方法
及び装置を開示する。第２図において、４０は本発明に
よる新規な充填ノズルを全体的圧水Ｌ　、ｔｌ　充填ノ
ズル４０はオリフィスヘッド４４と一体の直立かつ円形
の延長部４２を包含する。

ノズル取りはすし用指グリップ４３が設けられ、パルプ
の残シの部分には第１図と関連して説明し、第１図に現
われているのと同じ数字が付けである。

第２図の上部から、又第３図及び第４図かられかるよう
に、オリフィスヘッド４０は環状すなわち円周上に配置
された複数の流路４６を備えている。

各流路の出口端部は４８で示す縦軸線を有する。

５０はノズル４０の仮想の縦軸線である。軸線４８と５
０との間には角度があり、この角度は、２ 本発明の一実施例においては約１６である。第３図に示
すように、流路４６の上端部の間には間隔５６がある。

この間隔５６は＠接する任意の２つの流路４６の間にラ
ンド部分を作る。本発明の一実施例において、隣接する
穴すなわち流路４６の間の間隔５６の最小値は、グレー
プフルーツジュースのような多くの飲用液体については
、０．８朋（１／３２１ｎｃｈ　）であることがわかっ
た。このランド部分５６の最小寸法によって、隣接する
流路の入口すなわち上方部分の間のジュースパルプ繊維
の蓄積は実質上抑制される。これよυも小さい寸法値は
・母ルデ繊維の蓄積によって満足できる結果をもたらさ
ないことがわかった。第６図及び第４図に示す特定の実
施例において、流路４６の間の角度変位すなわち円周上
の変位量は２４°として示されている。環状斜面４７は
流路４６の出口端部と直角である。

再び第２図、特にその下方部を参照すると、７０はフル
ーツジュウスのような飲用液体を満たした典型的な容器
すなわちカートンの上方部分を示す。

カートン７０は閉じた底部を有し、例えば無端ベルトの
上に置かれる。カートン７０が複数の充填ステーション
においていくつかのノズルの下を通過した後、最後には
、第２図に示す段階になシ、すなわちほとんど、意図し
た充填レベルまで充填される。最後の充填後に、該カー
トンは、密閉及び他の処理のために最後の充填ノズルの
下から遠ざけられる。

カートン７０は厚紙で形成された従来の頂切妻型構造の
ものであり、筋線７２及び・臂ネル部分７４．７６．７
８を包含する。容器すなわちカートン７０の側壁は８０
によって示され、一方容器の意図した最大充填レベルは
８２によって示されている。充填レベル８２は筋線７２
の士であっても良いし、筋線７２のところであっても良
いし、あるいは筋線７２の下であってもよいことは理解
されるであろう。８４．８６及び８８はカートン７０の
上方フラップの頂密閉領域を示す。

流路４６の各々の４ｅ線４８の考察かられかるように、
ノズル４０の流路４６からの流体のそれぞれのジェット
すなわち流れは、意図した充填レベル８２の上方の点に
おいて側壁８０の内面に突当る。この方法で、液体の流
れは常に容器の内壁８０に突当り、決して容器の中の液
体に突当らず、これによって上述の泡立ちもはね上如も
すべて抑制する。

第２図は最後の充填段階すなわち充填ステーションを描
いていることが理解されよう。上流の他の充填ステーシ
ョンにおいては、軸線４８（液体流れの軸線）が側壁８
０に出合う位置は、常に各充填ステーションの意図した
充填レベルよシ上である。従って、軸線５０と軸線４８
との角度θは、各充填ステーションの意図した液体レベ
ルよυ上で、側壁８０と軸線４８との意図したすなわち
所望の交差点によって変化する。

一つの代表的な実施例において、オリフィスヘッド４４
よυ上の液体ヘッドは約５７ｃｍ　（１８，５１ｎｃｈ
　）　　であシ、加圧されていない。使用される特定な
飲用液体はグレープフルーツジュースであ５ す、流路４６の長さと直径との比は約５（第２図に示す
ように）であり、軸線４８と仮想軸線５゜との間の角度
は約１６°であった。オリフィスヘッド４４（第３図）
の上方部分における流路４６の中心の直径は約１．８１
１１１（０，７４６１ｎｃｈ）であり、ランド部分５６
は０．８−　（１／３２　Ｉｎｃｈ　）であった。流路
４６の直径は約３．２１１１１（１／８Ｉｎｃｈ）であ
った。オリフィスヘッド４４の厚きハ約１６閤（５／　
８１ｎａｈ　）　　であった。普通の厚紙製で頂切妻型
の容器すなわちカートン７ｏの容積は１．１４リツトル
（１クオート）であった。

３．８１Ｊツトル（１，５ガロン）の厚紙容器では、流
路軸！４８と仮想軸線５ｏとの間の角度は約２１°であ
った。

上に述べた発明は、無菌包装でそうであるように１グレ
ープフルーツジユースのような熱いフルーツジュースを
容器に充填する際に特別の効果を呈することがわかった
。

【図面の簡単な説明】

第１図はフルーツジュースのような飲用液体の６ ための供給ノズル用のパルプ及びノズル構造体の代表的
な先行技術の部分断面図であシ、第２図は本発明の新規
な充填ノズルと、普通の厚紙カートンのような、飲用液
体に使用される代表的な容器と充填ノズルとの関係を示
す第１図と同様の断面図であシ、第３図は第２図の線３
−３に沿った断面図であり、第４図は第２図の線４−４
に沿った断面図である。 １０・・・ノズル及びバルブ構造体、１２・・・♂ディ
部分、１４・・・管、１６・・・環状溝、２４・・・ノ
ズル、２８・・・スクリーン、４０・・・充填ノズル、
４４・・・オリフィスヘッド、４６・・・流路、４７・
・・環状斜面図面の浄書（内容に変更なし） ＦＩＧ、　３　　　　　　　　　　　　　　　ＦＩＧ、
　４特許庁長官　殿 ■、事件の表示　昭和５８年　特許願　第１３４．２１
８号２、発明の名称　　　　　充填ノズル ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 ４、代理人

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　容器にフルーツジュースのような飲用液体を
   充填する充填ノズルにおいて、該ノズルはパルプに取付
   けるようになっていて、該パルプはノズルを通る流れを
   止めたい時に該パルプを閉じるためのバルブシートを有
   し、上記ノズルはオリフィスヘッドを包含し、該オリフ
   ィスヘッドはこれを貫通して延びかつ角度的に間隔をへ
   だてた複数の流体流路を有し、該流路の長さと直径との
   比は、上記パルプとノズルを通る液体の流れを止めるた
   めに該パルプを閉じたとき、上記流路内の液体の毛管引
   力が流路を通るそれ以上の流れを妨ぐに十分大きいよう
   なものであり、パルプの閉鎖はパルプを通る流体流れを
   止めるだけでなく、パルプが再び開いて流路を通る流体
   流れが再開するまで、オリフィスヘッドの流路を通る液
   体のしずくを防ぐことを特徴とする充填ノズル。
2. （２）　　オリフィスヘッドは仮想の縦軸線を有し、流
   路の出口端部の縦軸線とノズルの上記仮想の縦軸線との
   間の角度が９０°以下である特許請求の範囲第１項記載
   のノズル。
3. （３）　　各流路の長さと幅との比は４である特許請求
   の範囲第１項記載のノズル。
4. （４）上記各流路の出口端部の縦軸線と上記仮想の縦軸
   線との間の角度は約１６°である特許請求の範囲第２項
   記載のノズル。
5. （５）　　上記各流路の出口端部の縦軸線とノズルの上
   記仮想の縦軸線との間の角度は約２１．５°である特許
   請求の範囲第２項記載のノズル。
6. （６）　　上記ノズルは上記オリフィスヘッドの周囲部
   分と一体の環状直立壁をさらに包含し、該周囲壁はなめ
   らかな内面を有し、上記なめらかな内面の一部はパルプ
   によって支持された密閉部材と接触するようになってい
   る特許請求の範囲第１ないし５項のうちのいずれか一項
   に記載のノズル。
7. （７）上記環状に配置された流路の最上部分の間の間隔
   は少なくとも約０　、８　ｍ　（１／３２　Ｉｎｃｈ　
   ）であり、約０　、８１１１１（１／３２１ｎｃｈ　）
   のランド部分は上記流路の最上部分の間に形成され、ノ
   ズルを通して流れるフルーツジュースのような液体の中
   にあるノＪ？ルプ繊維の蓄積を抑制する特許請求の範囲
   第１ないし５項のうちのいずれか一項に記載のノズル。
8. （８）　　垂直に配置された壁を有する容易にフルーツ
   ジュースのような飲用液体を充填する方法において、ノ
   ズルからの液体の少なくとも一つの流れを垂直に対しあ
   る角度をもって差向ける段階を包含し、上記流れは容器
   の意図した充填レベルより上の個所で容器の内壁部分に
   突当υ、ノズルから容器に供給された液体の泡立ち及び
   はね上げの少なくとも一方を最小にすることを特徴とす
   る方法。
9. （９）　　環状に間隔をへだてた複数の流れを使用し、
   −緒にした上記複数の流れは、頂点が充填される容器の
   上方にあり、基面が上記流れと容器の内面との交点に相
   当する垂直レベルにあるほぼピラきラド形状である特許
   請求の範囲第８項記載の方法。 （ＩＩ　　上記容器は厚紙等から作られた容器であり、
   かつ横断面がほぼ正方形である特許請求の範囲第８項記
   載の方法。 ａｔ＋　　上記ノズルは、容器の垂直な縦軸線上に配置
   される特許請求の範囲第８又は９項に記載の方法Ｏ ａ擾　　一連の充填ノズルステーションで容器に飲用液
   体を充填する方法において、容器の液体レベルは各ステ
   ーションにおいて増加し、容器の上方に垂直に配置され
   たノズルからの液体流れの少なくとも一つを、容器の縦
   軸線に対しある角度を屯って差向ける段階を有し、上記
   流れは、充填ノズルステーション毎に、容器の充填レベ
   ルよ如上の個所で容器の内側壁部分に突当り、これによ
   シ各充填ノズルステーションにおいてノズルから容器に
   供給される液体の泡立ち及びばね上げの少なくとも一方
   を最小にすることを特徴とする方法。 αＩ　環状に間隔をへだてた複数の流れを使用し、−緒
   にした複数の上記流れは、頂点が充填される容器の上方
   にあシ、基面が各充填ノズルステーションにおいて上記
   流れと容器の内壁との交点に相当する垂直のレベルにあ
   るようなピラミッド形状をなしている、特許請求の範囲
   第１２項記載の方法。