JP4998669B2 - スパウト付き袋状容器のシャットバルブ式充填ノズル - Google Patents

Description

本発明は、スパウト付きの袋状容器に飲料等の液状物体を充填する工程で用いられる充填ノズルに関する。

清涼飲料等の容器として、スパウト（口栓）付きの包装袋が使用されている。このスパウト付きの袋状容器の多くは、合成樹脂製のフィルムに剛性を持たせる素材をラミネートし、可撓性を備えるとともに所定の剛性を持たせるようにしたもので、一般にパウチ容器と呼ばれている。この種のスパウト付きの袋状容器に清涼飲料等の液状物を充填する工程は特許文献１に例示され説明されている。この例は図２に示される形態で、装置１は、機台３に間欠的に回転可能に設けられた回転テーブル５を備え、この回転テーブル５上に、円周方向所定の間隔で、包装袋を保持する袋保持部材７を備えた袋保持装置が複数設けられている。この実施形態で使用される包装袋は公知のスパウト付きの包装袋と同様のもので、ある程度の剛性を備えた袋本体と、該袋本体に取り付けられたスパウトとで構成されたものである。該スパウトの上部フランジが袋保持部材７の上面に受け止められて、吊り下げられた状態で支持される。包装袋は、袋保持部材７に保持されて、回転テーブル５の回転に伴い、回転テーブル５上に数字で示された各工程を順次移動する。すなわち、第１工程では図示していない袋供給装置からスパウト付き包装袋が袋保持部材７に供給される。この実施の形態では、袋詰め包装は２個づつの単位で行われるようになっており、袋保持部材７は２つの切欠き即ち袋保持部を備えており、袋供給装置から同時に２個の袋が供給される。第２工程では、光センサー等を用いた検出器９により、包装袋が袋保持部材７により保持されていることを確認する。第３工程ではジェットプリンター等の印字機１１により、製造年月日等の印刷が行われる。第４工程では、図示しない貯留タンクに接続されている液充填ノズル１３を用いて、予め定められた所定の量の液状物が袋内へ充填される。すなわち、充填ノズル１３の先端を袋のスパウトの口部に押し当てて互いに連通させて、液状物が充填される。

次の第５工程ではスパウト口部洗浄装置１５を用いて、洗浄液及び空気の吹き付けを行い、スパウトの袋本体の外側にある部分を洗浄する。第６工程ではスパウト口部乾燥装置１７によりスパウトの先に洗浄した部分に空気を吹き付け、乾燥させる。第７工程においては、ガスフラッシュノズル１９がスパウトに挿入され、それにより例えば窒素ガス等を用いて袋内の空気を置換する。第８工程では、テープリール２１を備えたテープ供給装置から、アルミ箔、合成樹脂薄膜等で構成されたテープ２２が供給され、インナーシール用のシール体が打ち抜かれ、スパウトの口部上端面に仮付けされる。第９工程はシール体を熱板２３を用いてスパウトの口部上端面にシールする一次シール工程であるが、この工程ではそのシールに先立ち袋内の脱気が行われるが、これらについては後述する。第１０工程は同じく熱板２５を用いて行う二次シール工程である。そして第１１工程は冷却工程で、冷却板２７を用いてシールされた部分を冷却する。第１２工程はインナーシールが適正に行われたか否かを判定するインナーシール不良検出工程である。第１３工程はキャップ取り付け工程であり、キャップ供給装置２９からキャップ３０がキャップ締付け装置３１に供給され、スパウトの口部に締めつけて取り付けられる。第１４工程では、ストロボ３３、ＣＣＤカメラ３５等で構成されるキャップ締付け検査装置により、キャップの締めつけ状態が検査される。そして第１５工程で排出コンベア３７上に排出されて工程を終了する。

上記の充填の工程で、内容液がスパウト付きの袋状容器に充填される際には、泡立ちが少なく、充填時間が短く、更にはスパウト周囲への液だれが無いことが望まれる。充填をスパウトから行う場合、充填ノズルはスパウト内に挿入するか、スパウトを充填ノズル内に内装する形態が取られている。スパウトの内径は一般に１０ｍｍφ以下の小径であるため、前者の場合は充填ノズルの開口径は更に小径とせざるを得ない。そのため、充填流速は速くなり液が泡立ち易い条件となる。後者の場合、ノズルの開口径はスパウト外径となり充填流速の点での不利はないが、充填後ノズルがスパウトから離れる際に残留液のボタ落ち現象を起しやすいという問題がある。充填する内溶液が経腸栄養剤のように泡立ち易く、粘性が低い内容液の場合、容器内で泡立つ現象やノズルからボタ落ち現象が起こりやすく、上記の要望への対応は厳しいものとなる。
充填後のボタ落ち現象の課題に対応した従来技術としては充填ノズルの開口部近傍に網目体を配置し、液の表面張力を利用し、ノズルからの液だれを防止する技術が特許文献２に示されている。この技術は、中空のノズル本体と、該ノズル本体の下部に設けられた開口部と、該開口部の上方に位置する液止め用網目体とを備えた液体用充填ノズルにおいて、前記開口部は網目体の支持部位よりも下方且つ径内方に小間隔で延びている延長部と、延長部先端の径の縮小した開口先端と、延長部と網目体との間の液保持用の環状空間とを有し、且つ網目体の最下端が開口先端の最内周の最上端よりも上方にあり、該開口部は、開口先端と網目体の間隔、開口部の中心線と網目体下面の交点と開口先端を通る水平面との距離、開口先端直径寸法を所定条件に設定して液だれ防止機能をもたせたものである。
特開２００１−３２８６０１号公報 「スパウト付き包装袋を用いての袋詰め包装方法及び該方法で使用するシール装置」 平成１３年１１月２７日公開 特開平３−２１２３９６号公報 「液だれ防止充填ノズル」 平成３年９月１７日公開

しかし、上記の充填ノズルはスパウト付きの袋状容器用ではなく、缶やボトルといった固形容器用のものであり、泡立ち防止の観点からノズルの開口径を１０ｍｍφ以上とし、充填流速を低く抑える反面液のボタ落ちが発生しやすくなるための対策として発案されたものである。これに対し本発明はスパウト付きの袋状容器用の充填ノズルであることから、ノズルの開口径は１０ｍｍφ以下であって、例えば８.３ｍｍφ程度を想定すると、上記の充填ノズルより相当程度充填流速は速くなり、充填容器が缶やボトルといった固形容器ではなく、スパウト付きの袋状容器であるといった環境条件が異なっており、それに適した充填の際に、泡立ちが少なく、充填時間が短く、更にはスパウト周囲への液だれが無い充填ノズルによる充填形態の実現が望まれている。
そのような状況の中で本発明の課題は、ノズル開口径をスパウト内径より小さくすることがないものであって、充填の際に、液の泡立ちやスパウト周囲への液だれが少ないスパウト付きの袋状容器用の充填ノズルを提供することにある。

本発明のスパウト付き袋状容器のシャットバルブ式充填ノズルは、ノズル先端部が袋容器のスパウトを嵌合可能な形態であって、前記ノズルは前記スパウトの外径にほぼ等しい径の先端開口部を備え、供給管と前記ノズル先端部間には開閉弁が設置されると共に、前記ノズルの先端開口径にほぼ等しい外径のロッドが該ノズル先端開口部へ進退自在な形態で配置されるようにした。
また、本発明のスパウト付き袋状容器のシャットバルブ式充填ノズルは、上記構成においてノズルの先端開口部の上方には弁座が形成され、中心部には進退自在なロッドを内装したロッド状の弁体を前記弁座に対し摺動自在に配置するようにした。

本発明のスパウト付き袋状容器のシャットバルブ式充填ノズルは、ノズル先端部が袋容器のスパウトを嵌合可能な形態であって、前記ノズルは前記スパウトの外径にほぼ等しい径の先端開口部を備えるようにしたので、充填工程において、袋容器のスパウト先端部はノズル先端部内に密着形態で嵌合され、充填時に空気の吸い込みは生じないので、充填流速が速いときにも泡立ち現象は防止される。また、供給管と前記ノズル先端部間には開閉弁が設置されると共に、前記ノズルの先端開口径にほぼ等しい外径のロッドが該ノズル先端開口部へ進退自在な形態で配置されるようにしたので、所定量が充填され、開閉弁が閉鎖されるとノズル内部に液が残留するが、ノズルの先端開口径にほぼ等しい外径のロッドを変位させて先端開口部に残る液をスパウト内に強制的に排出させることができる。このため、充填工程が終了してノズル先端部が袋容器のスパウトとの嵌合を解除されても、ノズルの先端開口部から液滴が落下することがない。
また、ノズルの先端開口部の上方には弁座が形成され、中心部には進退自在なロッドを内装したロッド状の弁体を前記弁座に対し摺動自在に配置するようにした本発明のスパウト付き袋状容器のシャットバルブ式充填ノズルは、弁機能を果たす外側ロッドと残留液を排出させる内側ロッドが同心状に配置されるので、構造がコンパクトに収る。また、これらの駆動は同方向の変位駆動であるから、駆動源を共通して用いることが容易である。

図１に本発明に係るスパウト付き袋状容器のシャットバルブ式充填ノズルの第１形態を示す。ここに示す例は充填を停止させる弁体と残留する液を強制排出させるロッドを同心配置させた構成である。充填ノズル本体は先端開口部Ａと、その上方に形成された弁座Ｂ、側壁に図示していない供給タンクに連通された供給管Ｃが取り付けられている。前記弁座Ｂに対向して上方の図示されていない駆動部によって上下方向移動可能なロッド状の弁体Ｄが取り付けられ、該弁体Ｄの中央部には細長い円筒空間が形成され、該円筒空間にはノズル内に残留する液を強制排出させるロッドＥが摺動自在に装入される。また、図示していないが、前記弁体Ｄと前記ロッドＥをそれぞれ上下方向に変位させる駆動源が備えられている。前記先端開口部Ａの内径寸法は袋容器のスパウトＳの外径とほぼ等しくされ、前記ロッドＥの外径寸法と前記該弁体Ｄの円筒空間内径寸法も袋容器のスパウトＳの外径とほぼ等しくされている。

従来技術として先に説明したように充填工程では、図１の左側に示したように貯留タンク（図示せず）に接続されている充填ノズルの先端開口部Ａが袋状容器のスパウトＳの先端部を外側から嵌合するようにして互いに連結させ弁を開いて、予め定められた所定の量の液状物を袋内へ充填させる。一般にパウチと呼ばれるこの袋状容器は排気された状態でこの工程に供給され、缶やボトルといった固形容器のように容器内部に当初に存在する空気はないため、発泡現象は起こりにくいのであるが、液状物を供給するスパウトＳの内径が１０ｍｍφ以下であることによって、流速値は比較的高くならざるを得ず条件は厳しい。しかし、本発明の形態ではノズル先端開口部ＡがスパウトＳの先端部と嵌合された状態で液状物が充填されるため、充填時の空気の吸い込みはなく、泡立ち現象は起こりにくい状態で充填を行うことができる。所定の量の液状物が袋内へ充填されると、図１の中央に示すようにロッドＥを内装した弁体Ｄが降下して弁座Ｂに当接し、弁を閉鎖して充填を止める。この状態では先端開口部Ａ内の微小空間に液が残留することになる。そこで、本発明では次のステップとして図１の右側に示すように、ロッドＥを更にスパウトＳの開口部天面に当接するまで降下させ、前記の残留液を強制的にスパウトＳ内に排出させる。この動作によって、残留液は完全に排出されるため、充填工程が終了してノズル先端部Ａが袋容器のスパウトＳとの嵌合を解除されても、ノズルの先端開口部Ａから液滴が落下することがない。また、次の袋容器のスパウトと嵌合されるまで、ロッドＥがノズルの先端開口部Ａを封止した状態を持続させれば、その間の液滴落下もない。

この実施形態ではノズルの先端開口部Ａの上方には弁座Ｂが形成され、中心部には進退自在なロッドＥを内装したロッド状の弁体Ｄを前記弁座Ｂに対し摺動自在に配置するように構成されており、弁機能を果たす外側ロッドＤと残留液を排出させる内側ロッドＥが同心状に配置されている。充填工程での好適な動作を説明すると、まず、空隙無くつぶされた形態で袋容器が搬送され、そのスパウトＳの先端部へノズルの先端開口部Ａが降下して外側から勘合する。このときの充填ノズルの形態は図１の右側に示す停止時２、すなわち、ロッドＥが先端開口部Ａを封止した状態となっている。嵌合形態がとられるとロッドＥが弁体Ｄ内を摺動上昇し、先端部が弁位置と一致した状態、すなわち図１の中央に示す停止時１の形態となり、引き続きロッドＥの先端部が弁位置と一致した状態で弁体Ｄが弁座Ｂから離れ弁を解放する。すなわち、図１の左側に示す充填時の形態となって、充填されるべき液状物がタンクから供給管Ｃを経て圧送されてくる。この液は弁部を経由してスパウトＳを介し袋容器内に充填される。所定量の充填が終了したならば、弁体ＤがロッドＥと一体的に下降し弁座Ｂに当接する図１の中央に示す停止時１の形態に戻り、これで弁が閉鎖となるので充填は終了する。このとき、先端開口部Ａの小空間には液が残留した状態となるので、ロッドＥを更にスパウトＳの天面に当接するまで下方へ変位駆動させて、この残留液をスパウトＳ内に排出させる。すなわち、当初の図１の右側に示す停止時２の形態に戻る。この状態で充填された袋容器の嵌合は解除され、次の工程に送られると共にあらたな空の袋容器が搬送されてくる。
この実施形態では残留液の排出を行うロッドＥと弁体Ｄが同心配置されているので、コンパクトな充填ノズルの構造が実現できる。また、これらの駆動は同方向の変位駆動であり、近接しているので、油圧などの流体機構を駆動源として共通して用いることが容易である。

本発明の１実施形態を説明する図である。 スパウト付き袋容器への充填及びシールの工程を説明する図である。

符号の説明

Ａ 先端開口部 Ｂ 弁座
Ｃ 供給管 Ｄ 弁体
Ｅ ロッド Ｆ 弁部
Ｓ スパウト

Claims (1)

1. ノズル先端部は袋容器のスパウトを嵌合可能な形態であって、前記ノズルは前記スパウトの外径にほぼ等しい径の先端開口部を備え、供給管と前記ノズル先端部間には開閉弁が設置されると共に、前記ノズルの先端開口径にほぼ等しい外径のロッドが該ノズル先端開口部へ進退自在な形態で配置され、ノズルの先端開口部の上方には弁座が形成され、中心部には進退自在なロッドを内装したロッド状の弁体を前記弁座に対し摺動自在に配置したことを特徴とするスパウト付き袋容器のシャットバルブ式充填ノズル。

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