JP6590700B2 - 液体充填機の充填ノズル - Google Patents
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Description
この充填ノズルは、エラストマーによって略垂直筒状に形成されたノズル壁を有している。ノズル壁の上端部には、液体充填管の先端への接続口が設けられている。また、ノズル壁の下端部によってノズル壁の中心軸線から放射状にのびる複数のスリットが形成されるように、ノズル壁に複数の内方折込部が周方向に並んで形成されている。複数のスリットは、液体充填管に液体が送り込まれない状態ではノズル壁自体の弾性力によって閉じられており、液体充填管に液体が送り込まれるとその液圧によって開くようになっている。
上記の充填ノズルにおいて、液体充填時のスリットの開度が小さいと、スリットを通じて吐出される液体の流速が大きくなるが、これに伴い、液体が容器の底で跳ね上がって充填ノズルに付着したり、泡立ちが多くなり、充填状態が悪くなるという問題が生じる。スリットを大きく開かせるためには、例えばノズル壁全体の厚みを薄くして柔軟性を持たせるようにすればよいが、その一方で、スリットを形成するノズル壁の下端部が薄くなって強度が不足すると、液密性が低下して、充填完了後の液切れが悪くなり、エアの吸込みが起こってしまう。
この充填ノズルは、ノズル壁の下端部における各スリットの両側部分の内面に、各スリットの長さ方向に沿ってのびる内方凸部が形成され、これらの内方凸部によってノズル壁の下端部に厚肉部が形成されているものである。
上記の充填ノズルによれば、内方凸部によってノズル壁の下端部に厚肉部が形成されているため、ノズル壁全体の厚みを小さくしても、ノズルの下端部に強度を持たせることができる。
但し、内方凸部の突出高さが大きくなると、スリットが閉じる際に、内方凸部が液体の流れの妨げとなって、液切れに悪影響を及ぼすおそれがある。また、スリットが閉じている状態では、充填ノズル内に溜まった液体を保持するために負圧が生じるようになっているが、この負圧によってノズル壁が変形すると、各スリットの両側部分の内面に形成された内方凸部どうしが接触し、これらの内方凸部を支点として、本来密着しているべきスリットの両側部分が僅かに離れ、そこからエアが侵入して液密性が損なわれるおそれがある。
以上の理由により、特許文献2に記載の充填ノズルでは、ノズル壁の下端部に厚肉部を形成するための内方凸部の突出高さが一定の制限を受けるため、例えば充填時の液体の流速を下げるためにノズル径を大きくすることも困難である。
また、上記の充填ノズルの場合、内方凸部は、スリットの開閉を損なわないよう、各スリットの両側部分の内面のうちノズル壁の中心軸線側および外周側の端部には形成されないようになっているため、スリットの同端部付近において、エアの吸込みが起こりやすい。
図1は、液体充填機の概略を示すものである。図示の液体充填機(1)は、高さ中間に液体入口(2a)を有する垂直状の液体充填管(2)と、液体充填管(2)の先端に接続された充填ノズル(10)と、液体充填管(2)の液体入口(2a)に接続管(3)を介して接続された定量シリンダ(図示略)とを備えている。液体充填管(2)内には、逆止弁(4)が設けられている。
定量シリンダから流動性食品等の液体が液体充填管(1)内に定量ずつ送り込まれると、その液圧によって逆止弁(4)および充填ノズル(10)の下端(後述するスリット)が開かれ、送り込まれた量に相当する液体が容器(図示略)内に充填される。
また、液体充填管(2)の上端部内には、流体圧シリンダ(5)の垂直下向きピストンロッド(5a)が配置されている。ピストロッド(5a)を作動させて、逆止弁(4)のステム(4a)を圧縮バネ(4b)の弾性力に抗して押し下げると、逆止弁(4)の弁体(4c)がシートリング(4d)から強制的に離間させられる。この状態で、液体充填管(2)内に洗浄・殺菌液を流すことにより、液体充填管(2)および充填ノズル(10)の内部の洗浄・殺菌を行うことができる。
そして、ノズル壁(11)の下端部、すなわち、各内方折込部(13)の下縁部分によって、ノズル壁(11)の中心軸線から放射状にのびる4本のスリット(14)が形成されている(図4参照)。なお、スリット(14)の本数は4本に限らず、例えば3本あるいは5本以上とすることも可能であり、それに応じて、ノズル壁(11)に形成する内方折込部(13)の数や寸法が適宜設定される。
4本のスリット(14)は、液体充填管(2)に液体が送り込まれない状態では、ノズル壁(11)自体の弾性力によって閉じられており、液体充填管(2)に液体が送り込まれると、その液圧によって星形に開くようになっている。
外方凸部(15)は、スリット(14)の開閉動作を妨げないように、ノズル壁(11)の下端部における各スリット(14)の両側部分(110)の外面のうち、各スリット(14)の両端部に対応する部分を避けて形成されている。なお、干渉の観点から言えば、外方凸部(15)は、各スリット(14)の両端部のうち少なくともノズル壁(11)の中心軸線側の端部に対応する部分を避けて形成されていればよいが、柔軟性の観点から言えば、図2等に示すこの実施形態のように、各スリット(14)におけるノズル壁(11)の中心軸線側および外周側(斜折目線(131)に近い側)双方の端部に対応する部分を避けて形成されることが好ましい。
これに対して、スリット(14)を介して隣接する2つの三角形板状部(130)の下縁部分の内面(各スリット(14)の両側部分(110)の内面)によって形成される角度(A2)は、約26°である。この角度(A2)は、通常15〜35°の範囲に設定される。つまり、三角形板状部(130)の下縁部分は、先端に向かうにつれて次第に厚みが小さくなっており、それによって、同部分の柔軟性が向上し、スリット(14)の液密性が高められている。
・ノズル壁(11)の厚肉部(11a)の厚み(T2):1.8mm(上記厚み(T1)の1.1〜2倍)・ノズル壁(11)の下端縁の厚み(T3):0.3mm(上記厚み(T1)の0.1〜1倍)
・ノズル壁(11)の下端縁から外方凸部(15)の頂点までの距離(L1):7mm(4〜9mm)・ノズル壁(11)の下端部のうち次第に厚みが小さくなされている減肉部分(111)の長さ(L2):7mm(0〜20mm)
・ノズル壁(11)の下端縁から外方凸部(15)の下縁までの距離(L3):3.25mm(0〜10mm)
・外方凸部(15)の上下幅(W):7.5mm(3〜20mm)
なお、上記距離(L3)が0mmである場合、外方凸部(15)は、ノズル壁(11)の下端縁までつながることになる。
外方凸部(15)の横断面形状は、先の図面にも示したように、緩やかな弧状をした山形とすることができるが、その場合、図7(a−1)のように頂点が上下幅中央に位置する対称形の他、図7(a−2)や図7(a−3)のように頂点が上方または下方に偏った非対称形であってもよい。
また、外方凸部(15)の横断面は、頂部が尖った三角形の山形とすることもできる。この場合も、図7(b−1)のように頂点が上下幅中央に位置する対称形とするか、または、図7(b−2)や図7(b−3)のように頂点が上方または下方に偏った非対称形とすることができる。
さらに、外方凸部(15)は、平坦な頂部を有する台形状の横断面を有していても良い。この場合、外方凸部(15)における頂部の上下両側部分を、図7(c−1)のように凸弧面とする他、図7(c−2)のように平坦な傾斜面とすることができる。
すなわち、閉じた状態におけるスリット(14)の液密性が向上すると同時に、充填ノズル(1)を大径化して液体の流速を低下させることにより、容器の底での液体の跳ね上がりによる充填ノズルへの付着や泡立ちの増加が起こらない良好な充填状態が確保される。スリット(14)の開閉動作も、端部の柔軟性が保たれているとともに、外方凸部(15)どうしの干渉等によって妨げられることがないので、スムーズに行われ、十分な開度が得られる。また、スリット(14)が閉じる際の液体の流れが良好となって液切れが良くなる。さらに、スリット(14)が閉じた状態において、負圧による変形によりスリット(14)の一部が開いたり、エアの吸込みが起こったりするおそれがない。
(10):充填ノズル
(11):ノズル壁
(11a):厚肉部
(110):ノズル壁の下端部におけるスリットの両側部分
(12):接続口
(13):内方折込部
(14):スリット
(15):外方凸部
Claims (5)
- エラストマーによって略垂直筒状に形成されたノズル壁を有しており、ノズル壁の上端部に液体充填管の先端への接続口が設けられ、ノズル壁の下端部によってノズル壁の中心軸線から放射状にのびる3本以上のスリットが形成されるように、ノズル壁に3つ以上の内方折込部が周方向に並んで形成されており、各内方折込部は、上端どうしが逆V形に交差する2本の斜折目線と、2本の斜折目線の交点から下方にのびる縦折目線と、ノズル壁の下端縁における2本の斜折目線の下端どうしの間の部分とによって境界が画定された左右対称な2つの三角形板状部を有しており、前記3本以上のスリットは、液体充填管に液体が送り込まれない状態ではノズル壁自体の弾性力によって閉じられており、液体充填管に液体が送り込まれるとその液圧によって開くようになっている液体充填機の充填ノズルにおいて、
各三角形板状部の下縁部分は、その内面が先端に向かうにつれて次第に外面に近づくように減肉させられることによって、横断面先細状となされており、
ノズル壁の下端部における各三角形板状部の下縁部分およびその上隣部分にまたがる領域の外面に、各スリットの長さ方向に沿ってのびる外方凸部が形成され、これらの外方凸部によってノズル壁の下端部に厚肉部が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。 - 外方凸部と三角形板状部の下端縁との間に間隔が設けられていることを特徴とする、請求項1記載の液体充填機の充填ノズル。
- 外方凸部が、ノズル壁の下端部における前記領域の外面に、各スリットの両端部のうち少なくともノズル壁の中心軸線側の端部に対応する部分を避けて形成されていることを特徴とする、請求項1または2記載の液体充填機の充填ノズル。
- ノズル壁の厚肉部の厚みが、厚肉部の上隣部分の厚みの1.1〜2倍であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1つに記載の液体充填機の充填ノズル。
- 外方凸部が、横断面略山形または略台形に形成されており、ノズル壁の下端縁から外方凸部の頂点または頂部の上下幅中央までの距離が4〜9mmであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1つに記載の液体充填機の充填ノズル。
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