(57)【要約】【課題】待機状態において充填ノズルのニードルが外気と接触することのない液体充填装置を実現する。【解決手段】本発明の液体充填装置は、ニードル１２２を刺し込んで密閉容器３に液体を充填する充填ノズル１２と、密閉容器３に液体を充填していないときにニードル１２２を収容する待機容器１５とを備えている。待機容器１５の封止部材１５２に形成された貫通孔１５２ａを介してニードル１２２を待機容器１５に収容したときに封止部材１５２に嵌合するニードルベース１２３がニードル１２２の根元に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニードルを刺し込んで容器に液体を充填するノズルと、容器に液体を充填していないときに上記ニードルを収容する収容容器とを備えた液体充填装置であって、
上記収容容器の口栓部に形成された貫通孔を介して上記ニードルを上記収容容器に収容したときに上記口栓部に嵌合する嵌合部が上記ニードルの根元に形成されている、ことを特徴とする液体充填装置。
【請求項２】
上記嵌合部は、頂点が上記ニードルの先端の方に向いた円錐または円錐台状に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項３】
上記口栓部の上記貫通孔を取り囲む内側面にＯ−リングが設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項４】
上記嵌合部は、上記貫通孔を取り囲む上記口栓部の内縁に嵌合する凹部である、
ことを特徴とする請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項５】
上記口栓部は、開閉可能に分割されており、上記嵌合部は、上記口栓部を閉じた際に上記貫通孔を取り囲む上記口栓部の内縁に嵌合する凹部である、ことを特徴とする請求項４に記載の液体充填装置。
【請求項６】
ニードルを刺し込んで容器に液体を充填するノズルと、上記ニードルを収容する収容容器とを備えた液体充填装置において、上記ノズルを待機させる待機方法であって、
容器に液体を充填していないときに、上記ニードルの根元に形成された嵌合部が上記収容容器の口栓部に嵌合するよう、上記口栓部に形成された貫通孔を介して上記ニードルを上記収容容器に収容する、ことを特徴とする待機方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルを用いて容器に液体を充填する液体充填装置に関する。また、本発明は、そのような液体充填装置において、ノズルを待機させる待機方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料やインクなどの流動性を有する物体（以下、液体と呼ぶ）を容器に充填するために、液体充填装置がしばしば用いられる。液体充填装置は、第１の容器（以下、「供給容器」と呼称する）に蓄えられた液体を第２の容器（以下、「充填容器」と呼称する）に充填することを目的としている。
【０００３】
液体充填装置の各部の構成は、用途に応じて様々に異なりうる。特に液体を充填容器内に射出する充填ノズルの形状は、充填する液体の性質（例えば、粘性や揮発性など）によっても、また、充填容器の形状や性質等によっても多様に異なりうる。
【０００４】
例えば、紙コップに液体を充填するための装置としては、特許文献１に記載の液体充填装置が挙げられる。この液体充填装置においては、先がラッパ状に広がった充填ノズルが用いられている。
【０００５】
一方、密閉容器に液体を充填する場合や、揮発性の高い液体を容器に充填する場合には、液体の充填中および充填後における充填容器の密閉性を高く保つ必要がある。このような場合、充填容器の開口部を内向きの内部応力を持った弾性体で封止したうえで、この弾性体に刺し込んだニードルを介して充填容器内に液体を充填する方法がしばしば用いられる。
【０００６】
充填する液体の一例としては、プリンターのインクが挙げられる。プリンターのインクには、さまざまな性質のものがある。溶媒としては、主に揮発性のある有機溶剤が用いられ、溶質としては、染料や顔料、熱硬化性の樹脂を含有したものが用いられる。また、最近では液体吐出記録装置を産業用途に応用した装置の開発も進んでおり、例えば液晶ディスプレイの製造装置や太陽電池の製造装置にも応用されているが、その場合はそれぞれの目的に応じたインクが使用されている。
【０００７】
特許文献２には、メインタンクに蓄積されたインクをサブタンクに充填する技術が開示されている。メインタンクが上記供給容器に対応し、サブタンクが上記充填容器に対応する。メインタンク及びサブタンクは、インクの乾燥を防ぐために密閉されている必要がある。このため、ニードルをジョイントゴムに刺し込んでサブタンクに液体を充填するようになっている。ジョイントゴムは、内部応力を有する状態でサブタンクを封止しており、供給ノズルが刺し込まれている状態のみならず、供給ノズルが引き抜かれた後であっても、サブタンクの密閉性を保つことができる。
【０００８】
特許文献３には、待機容器の側壁上端にノズルの下面を当接させることによって、あるいは、待機容器の開口部を覆うシール部材にノズルを陥入させることによって、ノズルを収容した状態で待機容器を密閉し、待機状態においてノズルが外気と接触することを回避する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開昭６２−１３７２９６（公開日：１９８７年８月２９日）
【特許文献２】特開２００８-００６７７２（公開日：２００８年１月１７日）
【特許文献３】特開２００３−０７１３６３（公開日：２００３年３月１１日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載の液体充填装置は、充填ノズルが充填容器を離れて待機している状態（以下、「待機状態」とよぶ）において、充填ノズルが外気と接触するために充填ノズル内部に滞留している液体の品質が劣化しやすいという問題を有している。
【００１１】
より具体的に言えば、溶媒が蒸発または揮発することによる、溶質の析出や液体の固化などが起こる危険性がある。そして、溶質の析出や液体の固化が起こると、充填ノズル内部の液体流路や配管の断面積が小さくなることにより流路抵抗が増大し、ノズル詰まりが生じる。また、析出物や固形物が剥がれて充填され、充填容器中に沈殿物が発生するなどの問題を生じる。特に、溶媒が揮発しやすい場合や待機時間が長い場合などには、このような問題が生じ易い。
【００１２】
特許文献３に記載の技術によれば、このような問題を一応回避することができる。ただし、待機容器の側壁上端面にノズルの下面を当接させることによって密閉状態を実現する構成では、待機容器の側壁上端面およびノズルの下面の平坦性が少しでもそこなわれると密閉状態が実現できなくなるという問題があった。また、待機容器の開口部を覆うシール部材を用いて待機容器の密閉を実現する構成は、ニードルを刺し込んで容器に液体を充填するノズルには適用することができなかった。何故なら、このシール部材は可塑性を有しているため、ニードルが深く挿入され過ぎたり、斜めに挿入されたりしてニードルの先端あるいは待機容器を破損する虞があるからである。
【００１３】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、待機状態において充填ノズルのニードルが外気と接触することのない液体充填装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明に係る液体充填装置は、ニードルを刺し込んで容器に液体を充填するノズルと、容器に液体を充填していないときに上記ニードルを収容する収容容器とを備えた液体充填装置であって、上記収容容器の口栓部に形成された貫通孔を介して上記ニードルを上記収容容器に収容したときに上記口栓部に嵌合する嵌合部が上記ニードルの根元に形成されている、ことを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、上記収容容器の口栓部に形成された貫通孔を介して上記ニードルを上記収容容器に収容すると、上記ニードルの根元に設けられた嵌合部が上記収容容器の口栓部に嵌合し、上記収容容器が密閉される。すなわち、上記収容容器の密閉が、上記嵌合部と上記口栓部との嵌合により実現される。このため、待機容器の側壁上端面とノズルの下面との当接により上記収容容器の密閉を実現する場合と比べ、より確実に収容容器を密閉することができる。すなわち、容器に液体を充填していないときに、上記ニードルが外気と接触することをより確実に防止することができる。
【００１６】
しかも、上記構成によれば、上記ニードルの根元に設けられた嵌合部が上記口栓部に嵌合するので、上記ニードルが深く挿入され過ぎて、上記ニードルの先端が上記収容容器の底面に接触したり、上記ニードルが斜めに挿入されて、上記ニードルの先端が上記収容容器の側面に接触したりして、上記収容容器又は上記ニードルが破損することを防止できる。
【００１７】
また、上記ニードルは、液体を充填するときのように容器に刺し込まれるのではなく、
上記口栓部に予め設けられた上記貫通孔を介して上記収容容器に収容される（貫通孔の直径は、上記ニードルの直径よりわずかに大きい）。したがって、上記ニードルと上記口栓部とが接触して、上記ニードル又は上記口栓部が破損することを防止できる。
【００１８】
本発明に係る液体充填装置において、上記嵌合部は、頂点が上記ニードルの先端の方に向いた円錐または円錐台状に形成されている、ことが好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、より効果的に上記嵌合部を上記口栓部に嵌合させることができる。これにより、上記ニードルを上記収容容器に収容したときに、より確実に上記収容容器を密閉することができる。
【００２０】
本発明に係る液体充填装置においては、上記口栓部の上記貫通孔を取り囲む内側面にＯ−リングが設けられている、ことが好ましい。
【００２１】
上記構成によれば、上記勘合部を上記Ｏ−リングに押し付けることによって、より確実に上記収容容器を密閉することができる。
【００２２】
本発明に係る液体充填装置において、上記嵌合部は、上記貫通孔を取り囲む上記口栓部の内縁に嵌合する凹部である、ことが好ましい。
【００２３】
上記構成によれば、より効果的に上記嵌合部を上記口栓部に嵌合させることができる。これにより、上記ニードルを上記収容容器に収容したときに、より確実に上記収容容器を密閉することができる。
【００２４】
本発明に係る液体充填装置において、上記口栓部は、開閉可能に分割されており、上記嵌合部は、上記口栓部を閉じた際に上記貫通孔を取り囲む上記口栓部の内縁に嵌合する凹部である、ことが好ましい。
【００２５】
上記構成によれば、効果的に上記嵌合部を上記口栓部に嵌合させることができ、なおかつ、上記口栓部および嵌合部の磨耗，劣化を防ぐことができる。したがって、上記構成によれば、確実に上記収容容器を密閉することができ、なおかつ、上記口栓部および嵌合部の維持管理を容易ならしめることができる。
【００２６】
上記課題を解決するために、本発明に係る待機方法は、ニードルを刺し込んで容器に液体を充填するノズルと、上記ニードルを収容する収容容器とを備えた液体充填装置において、上記ノズルを待機させる待機方法であって、容器に液体を充填していないときに、上記ニードルの根元に形成された嵌合部が上記収容容器の口栓部に嵌合するよう、上記口栓部に形成された貫通孔を介して上記ニードルを上記収容容器に収容する、ことを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、容器に液体を充填していないときに、上記ニードルが外気と接触することをより確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る液体充填装置は、以上のように、ニードルを刺し込んで容器に液体を充填するノズルと、容器に液体を充填していないときに上記ニードルを収容する収容容器とを備えた液体充填装置であって、上記収容容器の口栓部に形成された貫通孔を介して上記ニードルを上記収容容器に収容したときに上記口栓部に嵌合する嵌合部が上記ニードルの根元に形成されている。このため、容器に液体を充填していないときに、上記ニードルが外気と接触することをより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第３の実施形態を示すものであり、充填ノズルおよび待機容器の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態を示すものであって、本発明に係る液体充填装置の要部構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態の変形例を示すものであって、本発明に係る液体充填装置の要部構成を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態を示すものであり、密閉容器の構成を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を示すものであって、（ａ）は充填ノズルおよび待機容器の構成を示す図であり、（ｂ）は本実施形態の変形例を示す上面図であり、（ｃ）は本実施形態の当該変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を示すものであり、充填ノズルおよび待機容器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〔液体充填装置の構成〕
まず、液体充填装置１の要部構成について、図２を参照して説明する。図２は、液体充填装置１の要部構成を示した図である。
【００３１】
液体充填装置１は、供給容器２に蓄えられた液体を密閉容器３に充填するための装置であり、図２に示したように、密閉容器設置部１１と、充填ノズル（ノズル）１２と、液体搬送用配管１３と、液体搬送用ポンプ１４と、待機容器（収容容器）１５とを備えている。
【００３２】
密閉容器設置部１１は、密閉容器３を設置するための構成である。本実施形態においては、図２に示したように３つの密閉容器３を設置可能な密閉容器設置部１１を用いているが、２つ又は４つ以上の密閉容器３を設置可能な密閉容器設置部を用いてもよいし、単一の密閉容器３を設置可能な密閉容器設置部を用いてもよい。また、多数の密閉容器３に液体を順次充填するために、既に液体が充填された密閉容器３を密閉容器設置部１１から搬出し、未だ液体が充填されていない密閉容器３を密閉容器設置部１１に搬入する構成を付加してもよい。
【００３３】
充填ノズル１２、液体搬送用配管１３、及び、液体搬送用ポンプ１４は、供給容器２に蓄えられている液体を、密閉容器設置部１１に設置された密閉容器３に充填するための構成である。充填ノズル１２にはニードルが設けられており、このニードルを密閉容器３に刺し込んで液体搬送用ポンプ１４を作動させると、供給容器２に蓄えられた液体が、液体搬送用配管１３を介して充填ノズル１２に搬送され、ニードルを介して密閉容器３の内部に射出されるようになっている。
【００３４】
なお、図２においては、単一の充填ノズル１２、液体搬送用配管１３、及び、液体搬送用ポンプ１４を備えた液体充填装置１を例示しているが、液体充填装置１は複数の充填ノズル１２、液体搬送用配管１３、及び、液体搬送用ポンプ１４を備えていてもよい。特に、種類の異なる複数の液体を充填する場合には、充填する液体の種類と同数の充填ノズル１２、液体搬送用配管１３、及び、液体搬送用ポンプ１４を設け、充填する液体の種類に応じて充填ノズル１２、液体搬送用配管１３、及び、液体搬送用ポンプ１４を使い分けるようにしてもよい。また、密閉容器設置部１１に複数の密閉容器３を設置可能な場合には、密閉容器３と同数の充填ノズル１２を設け、それらの密閉容器３に同時に液体を充填するようにしてもよい。
【００３５】
また、液体搬送用配管１３は、供給容器２から充填ノズル１２に搬送される液体の流路となる配管であれば何でもよいが、その材質は、充填する液体の性質に応じたものであることが好ましい。本実施形態においては、ＰＦＡチューブを液体搬送用配管として使用している。また、液体搬送用配管１３は、端部が供給容器２の底面に到達するよう供給容器２に深く差し込み、供給容器２に蓄積された液体が減少しても液体を搬送し続けることができるようにしている。一方、液体搬送用配管１３の他方の端部の外側面にはネジ山が切られており、充填ノズル１２をネジ止めすることができるようになっている。
【００３６】
また、液体搬送用ポンプ１４は、供給容器２側から吸引した液体を充填ノズル１２側に排出するポンプであれば何でもよいが、その構造および材質は、充填する液体の性質に応じたものであることが好ましい。本実施形態においては、チューブポンプを液体搬送用ポンプ１４として使用しているが、チューブポンプの代わりに、ダイヤフラムポンプを液体搬送用ポンプ１４として使用してもよい。また、液体搬送用ポンプ１４によって液体を搬送する代わりに、供給容器２を加圧タンクに入れ、加圧タンク内を加圧することによって、液体を搬送するようにしてもよい。
【００３７】
待機容器１５は、液体を充填していないときに充填ノズル１２のニードルを収容するための容器である。待機容器１５の材質は、充填する液体の性質に応じたものであることが好ましい。待機容器１５は、貫通孔が形成された封止部材により封止されており、この貫通孔を介して挿入された充填ノズル１２のニードルを内部に収容することができるようになっている。この際、充填ノズル１２のニードルの根元に設けられたニードルベースが、封止部材に設けられた貫通孔を塞ぐことによって、待機容器１５の密閉が実現される。待機容器１５内には溶媒が予め充填されており、待機状態においても充填ノズル１２に滞留している液体が乾燥しないようになっている。なお、待機容器１５の内容積が十分小さい場合には、溶媒を待機容器１５に予め充填しておかなくてもよい。この場合には、充填ノズル１２に滞留している溶媒により、待機容器１５内の蒸気圧が十分高く保たれるためである。
【００３８】
なお、図２においては、単一の待機容器１５を備えた液体充填装置１を例示しているが、液体充填装置１は複数の待機容器１５を備えていてもよい。特に、複数の充填ノズル１２を設ける場合には、充填ノズル１２と同数の待機容器１５を設け、それらの充填ノズル１２を同時に待機させることができるようにするとよい。
【００３９】
液体充填装置１は、更に、充填ノズル１２又は密閉容器３および待機容器１５を水平方向に移動する移動手段（不図示）と、充填ノズル１２又は密閉容器３および待機容器１５を鉛直方向に移動する移動手段（不図示）とを備えている。
【００４０】
密閉容器３に液体を充填するときには、充填ノズル１２が密閉容器３上に配置されるよう、水平方向移動手段が充填ノズル１２又は密閉容器３を水平方向に移動する。そして、充填ノズル１２のニードルが密閉容器３に差し込まれるよう、鉛直方向移動手段が充填ノズル１２を降下させるか、又は、密閉容器３を上昇させる。一方、密閉容器３に液体を充填していないときには、充填ノズル１２が待機容器１５上に配置されるよう、水平方向移動手段が充填ノズル１２又は待機容器１５を水平方向に移動する。そして、充填ノズル１２のニードルが待機容器１５に収容されるよう、鉛直方向移動手段が充填ノズル１２を降下させるか、又は、待機容器１５を上昇させる。
【００４１】
なお、本実施形態においては、密閉容器３および待機容器１５を載置するステージ（不図示）と、ステージを水平方向に駆動するモータースライダー（不図示）とにより水平方向移動手段を構成しているが、モータースライダーなどの電気駆動機器の代わりに、エアーシリンダーなどのエアー駆動機器を利用してもよい。また、多数の密閉容器３に液体を
順次充填する場合には、充填ノズル１２を水平方向に移動する構成よりも、密閉容器３および待機容器１５を水平方向に移動する構成の方が好ましい。この場合、コンベアなどを用いて、既に液体が充填された密閉容器３を充填ノズル１２の直下から搬出し、未だ液体が充填されていない密閉容器３を充填ノズル１２の直下に搬入する動作を繰り返すようにするとよい。
【００４２】
また、本実施形態においては、エアーシリンダーにより鉛直方向移動手段を構成しているが、エアーシリンダーなどのエアー駆動駆動機器の代わりに、モータースライダーなどの電気駆動機器を用いてもよい。なお、充填容器２を上下に移動するだけであれば、エアーシリンダーを使用するのが簡便である。
【００４３】
次に、液体充填装置１の一変形例について、図３を参照して説明する。図３は、幾つかの構成を付加した液体充填装置１の変形例を示す図である。ここでは、充填容器３に充填すべき液体として空気との接触を嫌う液体を想定し、図２に示した構成に、主に、排気ノズル２１と、排気用配管２２と、排気用ポンプ２３と、脱気装置２４と、逆止弁２５とを付加している。
【００４４】
排気ノズル２１、排気用配管２２、及び、排気用ポンプ２３は、液体を充填する前に密閉容器３を真空引きするための構成である。排気ノズル２１は、充填ノズル１２と同様に構成されており、排気ノズル２１に設けられたニードルを密閉容器３に刺し込んで排気用ポンプ２３を作動させると、密閉容器３内の気体が排気用配管２２を介して外部に排出される。密閉容器３は、可塑性を有する材料で形成されており、密閉容器３内の気体を排出することによって、容易に真空または略真空にすることができる。
【００４５】
脱気装置２４、及び、逆止弁２５は、液体搬送用配管１３を介して充填ノズル１２に搬送される液体から溶存気体を除去する（脱気する）ための構成である。脱気装置２４内には微細孔が形成された管が設けられており、充填ノズル１２に搬送される液体はこの管を通過する。この際、溶存気体が微細孔から管外に拡散するため、管内の液体から溶存気体が除去される。脱気装置２４は、逆止弁２５を介して排気用配管２２に連結されており、脱気装置２４により液体から除去された気体は、排気用配管２２を介して外部に排出される。
【００４６】
なお、図３に示したように、液体搬送用配管１３に制御弁２６を設け、搬送される液体の流速を制御可能にしてもよい。液体搬送用配管１３に設ける制御弁２６は、搬送される液体の性質、及び、搬送される液体の圧力に応じたものであれば何でもよい。また、液体搬送用配管１３のどこに制御弁２６を設けてもよいが、例えば、図３に示したように、供給容器２の付近、及び、充填ノズル１２の付近に設けるとよい。
【００４７】
また、図３に示したように、排気用配管２２にも制御弁２６を設け、排出される気体の流速を制御可能にしてもよい。排気用配管２２に設ける制御弁２６は、排気される気体の性質、及び、排気される気体の圧力に応じたものであれば何でもよい。また、排気用配管２２のどこに制御弁２６を設けてもよいが、例えば、図３に示したように、排気ノズル２１の付近に設けるとよい。
【００４８】
また、図３に示した液体充填装置１は制御装置２７を備えており、液体充填装置１の各部の動作を制御装置２７により制御するようになっている。本実施形態においては、水平方向移動手段、鉛直方向移動手段、液体搬送用ポンプ１４、排気用ポンプ２３、及び、制御弁２６の動作を制御装置２７により制御するようにしている。なお、制御装置２７としては、例えば、パーソナルコンピュータやＰＬＣ（Programmable Logic Controller）な
どを用いればよい。また、制御装置２７と液体充填装置１との間の制御信号の送受信には
、ＬＡＮやＣ．Ｃ．Ｌｉｎｋなどを用いればよい。
【００４９】
〔密閉容器の構成〕
次に、密閉容器３の構成について、図４を参照して説明する。図４（ａ）は、密閉容器３の口栓部周辺の分解断面図であり、図４（ｂ）は、密閉容器３の分解断面図である。
【００５０】
密閉容器３は、図４（ｂ）に示したように、開口が形成された密閉容器本体３２と、密閉容器本体３２の開口箇所に取り付けられた密閉容器口栓部３１とにより構成されている。
【００５１】
密閉容器本体３２は、どのようなものを使用しても構わないが、充填する液体の性質に応じた材質のものであることが好ましい。例えば、充填する液体が空気に触れることを嫌う場合など、液体を充填する前に真空引きする必要がある場合は、可塑性のある材質のものを使用することが好ましい。本実施形態においては、ポリエチレンシートを熱圧着により袋状にしたものを密閉容器本体３２として用いている。
【００５２】
密閉容器口栓部３１は、図４（ａ）に示したように、密閉容器開口部３１１と、密閉容器開口部３１１を封止するための密閉容器封止部材３１２と、密閉容器封止部材３１２を密閉容器開口部３１１に固定するための封止部材抑え３１３とから構成されている。密閉容器開口部３１１、及び、封止部材抑え３１３は、どのようなものを使用しても構わないが、充填する液体の性質に応じたものであることが好ましい。本実施形態においては、テフロン（登録商標）製の密閉容器開口部３１１、及び、封止部材抑え３１３を用いている。また、密閉容器封止部材３１２は、弾性を有するものなら何でもよいが、本実施形態においては、シリコンゴムをテフロンコーティングしたものを密閉容器封止部材３１２として用いている。
【００５３】
密閉容器封止部材３１２の外径は、密閉容器開口部３１１の内径よりも大きいことが好ましい。これにより、密閉容器開口部３１１に密閉容器封止部材３１２を挿入したとき、密閉容器封止部材３１２に内部応力が発生する。この内部応力によって、充填ノズル１２を刺し込んだ状態であっても、充填ノズル１２を抜き去った状態であっても、密閉容器３の密閉性を保つことができる。
【００５４】
封止部材抑え３１３は、密閉容器開口部３１１と封止部材抑え３１３とに設けられた固定手段によって、密閉容器開口部３１１に固定される。例えば、密閉容器開口部３１１及び封止部材抑え３１３に雄ネジ及び雌ネジをそれぞれ設け、封止部材抑え３１３を捩じ込むことによって、封止部材抑え３１３を密閉容器開口部３１１に対して固定する方法が挙げられる。また、密閉容器開口部３１１及び封止部材抑え３１３にツメ及びツメ受けをそれぞれ設け、封止部材抑え３１３を密閉容器開口部３１１に嵌め込むことによって、封止部材抑え３１３を密閉容器開口部３１１に対して固定する方法などもそうである。
【００５５】
〔実施形態１〕
次に、本発明の第１の実施形態に係る液体充填装置１について説明する。本実施形態に係る液体充填装置１の特徴は、充填ノズル１２および待機容器１５の構造にある。本実施形態に係る液体充填装置１のその他の構成については、既に図２および図３を参照して説明したので、以下では、本実施形態に係る液体充填装置１が備えている充填ノズル１２と待機容器１５とについて図５を参照して説明する。
【００５６】
図５は、充填ノズル１２および待機容器１５の構造を示す図である。充填ノズル１２については側面図を、待機容器１５については断面図を示している。
【００５７】
充填ノズル１２は、図５に示したように、配管取り付け部１２１と、ニードル１２２と、ニードルベース（嵌合部）１２３とを備えており、これらの内部に設けられた流路が連通するようにこれらを一体化することにより構成されている。配管取り付け部１２１、ニードル１２２、及び、ニードルベース１２３は、何れもＳＵＳ製である。
【００５８】
本実施形態におけるニードルベース１２３は円柱状であり、ニードル１２２の中心軸とニードルベース１２３と中心軸とが一致するように、ニードル１２２の根元に設けられている。また、ニードルベース１２３の外側面には、ニードルベース１２３を周回する凹部（溝）１２３ａが形成されている（掘り込まれている）。
【００５９】
本実施形態においては、直径１．０ｍｍのＳＵＳ製パイプの先端部を斜めに切断して針状にしたものをニードル１２２として用いる。ただし、ニードル１２２の先端の形状は、密閉容器封止部材３１２に刺し込みやすい形状であれば何でもよく、これに限定されるものではない。また、ニードル１２２の直径も、必要な強度と流量とが確保される範囲であればどんな値であってもよく、これに限定されるものではない。ただし、密閉容器封止部材３１２への刺し込み易さを考えれば、ニードル１２２は細い方が好ましい。
【００６０】
密閉容器３への液体の充填は、このニードル１２２を密閉容器封止部材３１２に刺し込み、液体搬送用配管１３から搬送された液体をニードル１２２を介して密閉容器３の内部へ射出することにより行われる。密閉容器封止部材３１２の内部応力により、ニードル１２２を密閉容器封止部材３１２に刺し込んだときに、ニードル１２２と密閉容器封止部材３１２との間に隙間が生じることはない。このため、液体が漏洩したり、外気が混入したりすることはない。
【００６１】
待機容器１５は、図５の（ａ）に示したように、開口が形成された待機容器本体１５１と、その開口を封止する待機容器封止部材１５２とから構成されている。待機容器封止部材１５２は、弾性を有するものなら何でもよいが、本実施形態においては、シリコンゴムをテフロンコーティングしたものを待機容器封止部材１５２として用いている。
【００６２】
待機容器封止部材１５２の中央には、ニードル１２２を貫通させるための円形の貫通孔１５２ａが形成されている。貫通孔１５２ａの直径は、ニードル１２２の直径よりも十分に大きく、ニードルベース１２３の直径よりもわずかに小さい。このため、待機容器封止部材１５２に接触させることなく、ニードル１２２を待機容器１５に収容することができ、かつ、ニードル１２２を待機容器１５に収容した際に、ニードルベース１２３に形成された凹部１２３ａと、貫通孔１５２ａを取り囲む待機容器封止部材１５２の内縁とを嵌合させることができる。これにより、待機状態における待機容器１５の密閉が達成される。
【００６３】
なお、上述したように、待機容器封止部材１５２の弾性を利用することによって、ニードルベース１２３に形成された凹部１２３ａと、貫通孔１５２ａを取り囲む待機容器封止部材１５２の内縁とを嵌合させる構成の代わりに、待機容器封止部材１５２を開閉可能に分割することによって、ニードルベース１２３に形成された凹部１２３ａと、貫通孔１５２ａを取り囲む待機容器封止部材１５２の内縁とを嵌合させる構成を採用してもよい。このような構成を待機容器本体１５１の開口周辺部に待機容器封止部材スライド機構１６０を設けることによって実現したものを図５の（ｂ）および（ｃ）に示す。
【００６４】
図５の（ｂ）および（ｃ）は、待機容器封止部材スライド機構１６０を具体的に示した図である。図５の（ｂ）は待機容器１５１の開口周辺部を示す上面図であり、図５の（ｃ）は、図５の（ｂ）におけるＡＡ’断面図である。
【００６５】
図５の（ｂ）に示すように、待機容器封止部材スライド機構１６０は、待機容器封止部
材１５２と、スライダー１６１と、レール１６２と、弾性体１６３と、閉蓋機構１６４とを備えている。
【００６６】
レール１６２はスライダー１６１をスライド可能に支持するための部位である。図５の（ｂ）に示すように、レール１６２の中央にはニードル１２２を貫通させるための円形の貫通孔１６２ａが形成されている。さらに、レール１６２の上面には２つのスライダー１６１が、貫通孔１６２ａの中心軸を挟んで向かい合うように、また、レール１６２に対して貫通孔１６２ａの直径方向に直線的にスライド可能となるように取り付けられている。
【００６７】
レール１６２の下面は待機容器１５１に、待機容器１５１の開口の中心軸と貫通孔１６２ａの中心軸とが一致するように固定されている。本実施形態においては、待機容器１５１の開口は貫通孔１６２ａと等しい直径を有する円形である。また、貫通孔１６２ａの直径はニードル１２２の直径よりも十分に大きい。従って、待機容器およびレール１６２に接触させることなく、ニードル１２２を待機容器１５に収容することができる。
【００６８】
また、図５の（ｂ）に示すように、各々のスライダー１６１の貫通孔１６２ａに対向する側には待機容器封止部材１５２が取り付けられている。本実施形態においては、待機容器封止部材１５２の形状は半円状であり、その円周部はスライダー１６１の貫通孔１６２ａ対向側に形成された半円状の縁に密着して固定されている。
【００６９】
待機容器封止部材１５２の貫通孔１６２ａに対向する側の縁には、図５の（ｂ）に示すように、半円状の切込みが形成されており、その切込みの半径はニードルベース１２３の半径よりもわずかに小さい。従って、ニードル１２２を待機容器１５に収容した際には、各々のスライダー１６１を貫通孔１６２ａに向かってスライドさせることにより、ニードルベース１２３に形成された凹部１２３ａと、待機容器封止部材１５２に形成された上記半円状の切込みとを嵌合させることができる。
【００７０】
また、凹部１２３ａと、上記半円状の切込みとが嵌合する際、対向するスライダー１６１も互いに当接し、対向するスライダー１６１における各々の待機容器封止部材１５２の縁も互いに当接する。これにより、待機状態において待機容器１５の密閉が達成される。
【００７１】
なお、待機容器封止部材１５２は、弾性を有するものが好ましく、本実施形態においては、シリコンゴムをテフロンコーティングしたものを待機容器封止部材１５２として用いている。
【００７２】
また、スライダー１６１の動作はモーターなどの動力源（不図示）を利用することにより、充填ノズル１２の動作に連動して制御してもよいが、図５の（ｂ）および（ｃ）に示すように、閉蓋機構１６４および弾性体１６３を用いてスライダー１６１の動作を行うこともできる。
【００７３】
具体的には、図５の（ｂ）に示すように、各々のスライダー１６１の上面に直角３角形状の断面をもつ閉蓋機構１６４を取り付け、ニードル１２２を待機容器１５に収容する際には、充填ノズル１２周辺に固定された当接部位（不図示）を閉蓋機構１６４の斜面に上側から押し付けることで、充填ノズル１２の下降動作に連動してスライダー１６１を貫通孔１６２ａに向かってスライドさせることができる。
【００７４】
また、各々のスライダー１６１は、弾性体１６３によって貫通孔１６２ａの反対方向に付勢されているため、充填ノズル１２の待機状態が終了し、充填素ズル１２が待機容器１５から引き抜かれた際には、各々のスライダー１６１はお互いに十分離れた状態に復元する。
【００７５】
なお、閉蓋機構１６４の形状や配置は上記の説明に限定されるものではなく、充填ノズル１２を待機容器１５１に向かい下降させる力を利用してスライダー１６１を貫通孔１６２ａに向かってスライドさせるものであれば様々な形状および機構が可能である。
【００７６】
本実施形態においては、上記のようにニードル１２２の待機状態において、待機容器１５の密閉が達成されるため、待機状態において充填ノズル１２内に滞留している液体が外気に触れて、その品質が劣化することを抑制できる。より具体的には、充填ノズル１２内に滞留している液体から溶媒が蒸発または揮発することによって溶質が析出したり、充填ノズル１２内に滞留している液体が固化したりすることを抑制できる。しかも、待機容器封止部材１５２に接触させることなく、ニードル１２２を待機容器１５に収容することができるので、充填ノズル１２の待機が繰り返し行われるような場合であっても、ニードル１２２及び待機容器封止部材１５２の劣化が生じ難い。
【００７７】
なお、待機容器１５に予め溶媒を充填しておくことで、充填ノズル１２内に滞留している液体の品質劣化をより確実に防止することができる。なお、待機容器１５の容積が十分小さい場合には、待機容器１５に予め溶媒を充填しておかなくてもよい。これは、待機容器１５の容積が十分小さければ、充填ノズル１２内に滞留している液体により、待機容器１５内の溶媒の蒸気圧が短時間で十分高くなるためである。
【００７８】
〔実施形態２〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る液体充填装置１について説明する。本実施形態に係る液体充填装置１の特徴も、充填ノズル１２および待機容器１５の構造にある。本実施形態に係る液体充填装置１のその他の構成については、既に図２および図３を参照して説明したので、以下では、本実施形態に係る液体充填装置１が備えている充填ノズル１２と待機容器１５とについて図６を参照して説明する。
【００７９】
図６は、本実施形態に係る充填ノズル１２および待機容器１５の構造を示す図である。充填ノズル１２については側面図を、待機容器１５については断面図を示している。
【００８０】
充填ノズル１２は、第１の第１の実施形態のものと同様、配管取り付け部１２１と、ニードル１２２と、ニードルベース１２３とを備えている。ただし、図６に示すように、円柱状のニードルベース１２３のニードル１２２側の端部がテーパ状に加工されている点で第１の実施形態のものと相違している。
【００８１】
また、待機容器１５は、第１の実施形態のものと同様、開口が形成された待機容器本体１５１と、その開口を封止する待機容器封止部材１５２とから構成されている。ただし、待機容器封止部材１５２の貫通孔１５２ａを取り囲む内側面に、Ｏ−リング１５３が嵌め込まれている点で第１の実施形態のものと相違している。なお、本実施形態において使用するＯ―リング１５３は、パーフロ製のＯ−リングである。
【００８２】
本実施形態に係る待機容器封止部材１５２の貫通孔１５２ａは、直径の異なる上部孔と下部孔とが中心軸を共有するように連結されたものである。下部孔の直径は上部孔の直径より小さく、Ｏ−リング１５３は、ちょうど上部孔と下部孔との間の段差の上に嵌め込まれる。
【００８３】
ニードル１２２を待機容器１５に収容すると、ニードルベース１２３が貫通孔１５２ａの上部（上部孔）に嵌まり込む。この際、ニードルベース１２３のニードル１２２側の端部がＯ―リング１５３に押し付けられる。これにより、待機容器封止部材１５２がテフロンなどの非弾性体で構成されている場合であっても、Ｏ−リング１５３の弾性により待機
容器１５の密閉が達成される。
【００８４】
なお、待機容器封止部材１５２を弾性体により構成する場合には、貫通孔１５２ａの上部（上部孔）の直径をニードルベース１２３の直径よりもわずかに小さくしておくことにより、ニードルベース１２３を貫通孔１５２ａにはめ込んだ際に、待機容器封止部材１５２の内部応力を生じせしめることができる。このため、待機状態における待機容器１５の密閉がより確実になる。なお、ニードル１２２の待機容器１５への収容、すなわち、ニードルベース１２３のＯ―リング１５３への押し付けは、充填ノズル１２を押下げることにより実現してもよいし、待機容器１５を押し上げることにより実現してもよい。
【００８５】
このように、本実施形態においても、待機状態において充填ノズル１２内に滞留している液体が外気に触れて、その品質が劣化することを抑制できる。しかも、待機容器封止部材１５２に接触させることなく、ニードル１２２を待機容器１５に収容することができるので、充填ノズル１２の待機が繰り返し行われるような場合であっても、ニードル１２２及び待機容器封止部材１５２の劣化が生じ難い。
【００８６】
更に、第１の実施形態のものと比べて、充填ノズル１２の製作加工も容易になる。
【００８７】
〔実施形態３〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る液体充填装置１について説明する。本実施形態に係る液体充填装置１の特徴も、充填ノズル１２および待機容器１５の構造にある。本実施形態に係る液体充填装置１のその他の構成については、既に図２および図３を参照して説明したので、以下では、本実施形態に係る液体充填装置１が備えている充填ノズル１２と待機容器１５とについて図１を参照して説明する。
【００８８】
図１は、本実施形態に係る充填ノズル１２および待機容器１５の構造を示す図である。充填ノズル１２については側面図を、待機容器１５については断面図を示している。
【００８９】
充填ノズル１２は、第１の実施形態のものと同様、配管取り付け部１２１と、ニードル１２２と、ニードルベース１２３とを備えている。ただし、図１に示すように、ニードルベース１２３の形状が、頂点がニードル１２２の先端の方に向いた円錐台形である点で第１の実施形態のものと相違している。
【００９０】
また、待機容器１５は、第１の実施形態のものと同様、開口が形成された待機容器本体１５１と、その開口を封止する待機容器封止部材１５２とから構成されている。ただし、待機容器封止部材１５２の形状が、頂点が待機容器１５の底面の方に向いた、ニードルベース１２３の形状と相似な（頂点角が等しい）円錐台形である点で第１の実施形態のものと相違している。
【００９１】
ニードル１２２を待機容器１５に収容すると、ニードルベース１２３が貫通孔１５２ａに嵌まり込む。この際、ニードルベース１２３の形状と貫通孔１５２ａの形状とが互いに相似なので、ニードルベース１２３と待機容器封止部材１５２とが隙間を生じることなく密接に嵌合する。これにより、待機状態における待機容器１５の更に確実な密閉が達成される。
【００９２】
このように、本実施形態においても、待機状態において充填ノズル１２内に滞留している液体が外気に触れて、その品質が劣化することを抑制できる。しかも、待機容器封止部材１５２に接触させることなく、ニードル１２２を待機容器１５に収容することができるので、充填ノズル１２の待機が繰り返し行われるような場合であっても、ニードル１２２及び待機容器封止部材１５２の劣化が生じ難い。
【００９３】
更に、本実施形態の待機容器封止部材１５２およびニードルベース１２３は、第１の実施形態および第２の実施形態のものと比べて簡単な構造を有している。これにより、Ｏ−リングを交換する必要がなくなり、待機容器１５の洗浄も簡単になる。また、充填ノズル１２の製作加工も容易になる。このため、液体充填装置１の維持管理コストおよび製造コストを低減することができる。
【００９４】
上述した実施形態に係る液体充填装置は、密閉容器への液体の充填に適用したものであるが、本発明に係る液体充填装置は密閉容器への充填に限られるものではない。また、上述した３つの実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、家庭用であるか産業用であるかを問わず、液体を容器に充填する液体充填装置全般に広く適用することができる。例えば、食品、飲料、薬品などの液体をパッケージに充填する液体充填装置や、インクなどの液体をカートリッジに充填する液体充填装置などに、取り分け好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１        液体充填装置
１１        密閉容器設置部
１２        充填ノズル
１２１        配管取り付け部
１２２        ニードル
１２３        ニードルベース（嵌合部）
１３        液体搬送用配管
１４        液体搬送用ポンプ
１５        待機容器（収容容器）
１５１        待機容器本体
１５２        待機容器封止部材（口栓部）
１５２ａ        貫通孔
２        供給容器
３        充填容器（容器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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