(57)【要約】【課題】  非粘着性の異種素材にて形成されたディスクと、スポンジ部材を備えたパッキンとを接着剤に依存することなく確実に固定する。【解決手段】  非粘着性の異種素材にて形成されたディスク２１とパッキン２２とを固定するにあたって、ディスク２１にはパッキン２２が嵌合されるパッキン取付溝２３を形成する。パッキン２２は、スポンジ部材２７とこのスポンジ部材２７と同種の素材にて形成されたゴム部材２８とを接着して構成する。パッキン２２を、接着剤を使用せずにゴム部材２８側からディスク２１のパッキン取付溝２３に嵌め合わせてディスク２１とパッキン２２とを相互に固定する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非粘着性の異種素材にて形成された固形部材と弾性部材との固定方法であって、前記固形部材には前記弾性部材が嵌合される凹部を形成し、前記弾性部材はスポンジ部材とこのスポンジ部材と同種の素材にて形成されたゴム部材とを接着して構成し、前記弾性部材を、接着剤を使用せずに前記ゴム部材側から前記固形部材の前記凹部に嵌め合わせて前記固形部材と前記弾性部材とを相互に固定することを特徴とする固定方法。
【請求項２】
前記固形部材の前記凹部をその内部の幅が該凹部の開口部の幅よりも拡大するように形成し、前記ゴム部材の幅を前記凹部の開口部の幅よりも大きく設定することを特徴とする請求項１に記載の固定方法。
【請求項３】
前記固形部材の素材がフッ素樹脂であり、前記弾性部材の前記スポンジ部材及び前記ゴム部材のそれぞれの素材がシリコンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の固定方法。
【請求項４】
非粘着性の異種素材にて形成された固形部材と弾性部材とを相互に固定してなる密封装置であって、前記固形部材には前記弾性部材が嵌合される凹部が形成され、前記弾性部材はスポンジ部材とこのスポンジ部材と同種の素材にて形成されたゴム部材とを接着して構成され、前記弾性部材が、接着剤を使用せずに前記ゴム部材側から前記固形部材の前記凹部に嵌め合わされて前記固形部材と前記弾性部材とが相互に固定されていることを特徴とする密封装置。
【請求項５】
前記固形部材の前記凹部は、その内部の幅が該凹部の開口部の幅よりも拡大するように形成され、前記ゴム部材の幅が前記凹部の開口部の幅よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項４に記載の密封装置。
【請求項６】
前記固形部材の素材がフッ素樹脂であり、前記弾性部材の前記スポンジ部材及び前記ゴム部材のそれぞれの素材がシリコンであることを特徴とする請求項４又は５に記載の密封装置。
【請求項７】
巻締対象の缶蓋と一体に回転するガスターレット回転部と同軸上にマニホールドが配置され、前記マニホールドから前記ガスターレット回転部まで不活性ガスの流路が形成され、前記マニホールドと前記ガスターレット回転部との間には前記流路を外部から密封する手段として、請求項４〜６のいずれか一項に記載の密封装置が設けられていることを特徴とする巻締装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非粘着性の異種素材にて形成された固形部材と弾性部材とを相互に固定する方法、その方法によって構成された密封装置及びその密封装置を用いた缶蓋の巻締装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビール等の飲料を缶に詰める製造工程では、充填装置により缶内に飲料を充填した後、巻締装置（シーマと呼ばれることがある。）にて缶蓋を巻き締めている。巻締装置は、ガスターレット、シーマ本体（シーミングターレット）、ディスチャージターレットを備えている。ガスターレットは、缶と缶蓋とを嵌合する時に缶内に不活性ガスを吹き込み、缶内に充填された飲料の上方に残された空寸部（ヘッドスペース）内の空気を不活性ガスにて置換するための装置である。このガス置換により、飲料の品質劣化の原因となる空気（主に酸素）の量を低減させている。ガスターレットには、不活性ガスの供給経路を外部に対して密封するための密封装置が設けられている。従来の密封装置は、フッ素樹脂製のディスクにシリコン製のスポンジを接着剤で接合して構成されている。しかし、かかる構成の密封装置には短時間でスポンジがディスクから剥離するという欠点がある。フッ素樹脂及びシリコンはいずれも非粘着性（離型性）の高い素材であることから接着力が十分ではなく、しかも、巻締装置を高温で洗浄する際の熱によりディスクとスポンジとの間で相対的な熱変位が生じることが剥離の原因と考えられている。スポンジが剥離した場合には密封装置のシール性能が低下し、不活性ガスが漏れる。このため、製造工程を頻繁に停止させて密封装置を交換する必要がある。
【０００３】
シール用の弾性部材をそれよりも硬質の固形部材に接合した構成の密封装置としては、金属製のハウジングの装着溝にゴム状弾性体製のシールを嵌め込むことにより、接着剤を使用することなくハウジングとシールとを接合した密封装置（特許文献１）、あるいは、金属環に溶融状態の樹脂を流し込んで金属環と樹脂材とを一体に成形し、その樹脂材にゴム状弾性体を接着した密封装置（特許文献２）が存在する。また、金属部品とゴム部材とを固定する方法として、内周に金属製押圧体が一体成形されたゴム部材を金属部材の筒状突部に嵌め合わせ、その筒状突部の先端部を外方へ塑性変形させて金属製押圧体をその変形部分で押し込むことにより、金属製押圧体と金属部品との間にゴム部材を緊密に挟む込む方法が知られている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００４−２４５２９９号公報
【特許文献２】特開平９−２１０２１４号公報
【特許文献３】特許第３４４２４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１〜３に記載の先行技術は、いずれも固形部材とゴム状弾性体との接合に関するものであり、シール用の弾性部材としてスポンジを使用する密封装置に関する上記の問題点を解決するものではない。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、非粘着性の異種素材にて形成された固形部材と、スポンジ部材を備えた弾性部材とを接着剤に依存することなく確実に固定して固形部材からの弾性部材の分離を長期に亘って防止することができる固定方法及び密封装置、並びに巻締装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の固定方法は、非粘着性の異種素材にて形成された固形部材（２１）と弾性部材（２２）との固定方法であって、前記固形部材には前記弾性部材が嵌合される凹部（２３）を形成し、前記弾性部材はスポンジ部材（２７）とこのスポンジ部材と同種の素材にて形成されたゴム部材（２８）とを接着して構成し、前記弾性部材を、接着剤を使用せずに前記ゴム部材側から前記固形部材の前記凹部に嵌め合わせて前記固形部材と前記弾性部材とを相互に固定することにより、上述した課題を解決する。
【０００７】
また、本発明の密封装置は、非粘着性の異種素材にて形成された固形部材（２１）と弾性部材（２２）とを相互に固定してなる密封装置（２０）であって、前記固形部材には前記弾性部材が嵌合される凹部（２３）が形成され、前記弾性部材はスポンジ部材（２７）とこのスポンジ部材と同種の素材にて形成されたゴム部材（２８）とを接着して構成され、前記弾性部材が、接着剤を使用せずに前記ゴム部材側から前記固形部材の前記凹部に嵌め合わされて前記固形部材と前記弾性部材とが相互に固定されることにより、上述した課題を解決する。
【０００８】
本発明によれば、非粘着性の異種部材にて形成された固形部材と弾性部材とを、接着剤を使用せずに嵌め合わせて固定しているので、固形部材と弾性部材との間に、接着力の不足あるいは熱変位に起因する剥離が生じるおそれがない。スポンジ部材とゴム部材とは同種素材であるために十分な強度で接着することができる。しかも、スポンジ部材にゴム部材を接着してゴム部材側から弾性部材を凹部内に嵌め合わせているため、弾性部材を凹部内に強固に嵌め合わせることができる。従って、凹部からの弾性部材の抜け、及びゴム部材からのスポンジ部材の剥離のいずれも阻止して、固形部材からの弾性部材の分離を長期に亘って防止することができる。
【０００９】
本発明の一形態において、前記固形部材の前記凹部は、その内部の幅（Ｗ１）が該凹部の開口部の幅（Ｗ２）よりも拡大するように形成され、前記ゴム部材の幅（Ｗ３）は前記凹部の開口部の幅よりも大きく設定されてもよい。これにより、弾性部材の凹部からの抜けをさらに確実に阻止することができる。
【００１０】
本発明において、固形部材、スポンジ部材及びゴム部材のそれぞれは非粘着性の各種の素材にて構成することができる。好適な一例として、前記固形部材の素材をフッ素樹脂、前記弾性部材の前記スポンジ部材及び前記ゴム部材のそれぞれの素材をシリコンとしてもよい。
【００１１】
本発明の巻締装置は、巻締対象の缶蓋と一体に回転するガスターレット回転部（２）と同軸上にマニホールド（１０）が配置され、前記マニホールドから前記ガスターレット回転部まで不活性ガスの流路（１２）が形成され、前記マニホールドと前記ガスターレット回転部との間には前記流路を外部から密封する手段として上述した構成の密封装置（２０）が設けられたものである。本発明の密封装置をマニホールドとガスターレット回転部との間に設けることにより、密封装置を交換することなく流路からの不活性ガスの漏れを長期に亘って防止することができる。従って、密封装置の交換頻度が減少し、部品交換作業に要する時間的、経済的負担が軽減され、巻締装置の稼働率が向上する。密封装置によるシール効果を高く維持することができるので、缶の空寸部に吹き込まれるべき不活性ガスの漏れによる損失を抑え、空寸部の空気の置換効率を高めて空寸部に残存する空気（特に酸素）の量を低減させることができる。
【００１２】
なお、以上の説明では本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記したが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１３】
以上に説明したように、本発明の固定方法及び密封装置によれば、非粘着性の異種部材にて形成された固形部材と弾性部材とを接着剤を使用せずに嵌め合わせて固定することにより、接着力不足あるいは熱膨張に起因する剥離が生じるおそれを排除し、かつ凹部からの弾性部材の抜け、及びゴム部材からのスポンジ部材の剥離のいずれも阻止して、固形部材からの弾性部材の分離を長期に亘って防止することができる。また、本発明の巻締装置によれば、不活性ガスの流路を密封するために使用される密封装置の交換頻度を減少させ、それにより部品交換作業に要する時間的、経済的負担を減らし、巻締装置の稼働率を向上させることができる。さらに、密封装置によるシール効果を高く維持して缶の空寸部に吹き込まれるべき不活性ガスの損失を抑え、缶の空寸部に残存する空気の量を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図７は本形態に係る密封装置が適用された巻締装置の概略を示している。巻締装置１００は、ガスターレット部１、シーマ本体１０１及びディスチャージターレット１０２を備えている。搬入コンベア１０３にて図中の矢印Ｆ方向に搬送される缶２００は、シーマ本体１０１に設けられたリフタープレート１０４上に搬入され、シーミングターレット１０５により図中の矢印Ｒｓ方向に搬送される。ガスターレット部１にはシーミングターレット１０５と平行な軸線を中心として回転するガスターレット６が設けられている。ガスターレット６には缶蓋マガジン１０６から缶蓋２０１が順次供給される。缶蓋２０１は、ガスターレット６により図中の矢印Ｒｇ方向に搬送され、リフタープレート１０４に対する缶２００の取り込み位置にて缶２００と合流してその缶２００の上部に被せられる。これと同期してガスターレット６を介して缶２００内のヘッドスペースに不活性ガスが吹き込まれる。この後、缶蓋２０１はシーミングチャック１０７及びノックアウトパッド１０８によって缶２００の開口縁に嵌め合わされ、続いて、第１のシーミングロール１０９及び第２のシーミングロール１１０により缶２００の開口縁に巻き締められる。缶蓋２０１が巻き締められた缶２００はシーミングターレット１０５からディスチャージターレット１０２へと渡されて図中の矢印Ｒｄ方向に搬送され、さらにそのディスチャージターレット１０２から搬出コンベア１１１へと搬出される。
【００１５】
図１はガスターレット部１の要部を示している。ガスターレット部１は、巻締対象の缶蓋２０１（図１では図示せず）と一体に回転する回転部２を備えている。回転部２にはスピンドル４が設けられ、そのスピンドル４は下端のホイール５から入力される駆動力により中心線ＣＬの回りに回転駆動される。スピンドル４の上端には上述したガスガスターレット６がスピンドル４と一体に回転可能に設けられている。ガスターレット６の外周に缶蓋２０１が周方向に沿って等間隔で送り込まれ、それらの缶蓋２０１はガスターレット６と同一速度で中心線ＣＬの回りを周回する。スピンドル４の上方には不活性ガス（例えばＣＯ２）を吹き込むためのターレットヘッド７が設けられている。ターレットヘッド７はスピンドル４と一体に回転する回転軸８と、その回転軸８を外周側から回転自在に支持するハウジング９とを備えている。ハウジング９にはマニホールド１０が回転軸８と同軸に設けられている。マニホールド１０には不活性ガスの供給源（不図示）と接続されるガス導入部１１が設けられている。ガス導入部１１から導入される不活性ガスは、マニホールド１０からガスターレット６まで設けられたガス流路１２を経由して缶２００のヘッドスペースに吹き込まれる。ガス流路１２は、マニホールド１０内に設けられた環状流路１２ａと、ガスターレット６内に設けられた分配流路１２ｂとを組み合わせて構成される。分配流路１２ｂはガスターレット６によって搬送される缶蓋２０１毎に設けられている。マニホールド１０とガスターレット６の上面６ａとの間には、流路１２ａ、１２ｂの接続部分においてガス流路１２を外部から密封する手段として、マニホールドリング２０が設けられている。マニホールドリング２０は中心線ＣＬの回りを一周するように設けられており、このマニホールドリング２０が本発明の密封装置に相当する。
【００１６】
図２及び図３に示すように、マニホールドリング２０は、固形部材としてのリング状のディスク２１と、そのディスク２１の軸線方向一方の側に固定される弾性部材としてのパッキン２２とを備えている。ディスク２１は非粘着性の素材にて形成されている。ディスク２１の素材にはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレン−プロペンコポリマー）等のフッ素樹脂が使用される。商品名としては、日本バルカー工業株式会社のバルフロン、ニチアス株式会社のナフロン、淀川ヒューテック株式会社のヨドフロン等を用いることができる。なお、これらの商品名はいずれも各社の商標又は登録商標である。ディスク２１の耐摩耗性、圧縮強度等といった機械的特性を改善するため、ディスク２１の素材としてのフッ素樹脂には、グラスファイバー、カーボングラファイト等の充填材が配合されてもよい。
【００１７】
図４に示すように、ディスク２１には、パッキン２２を固定するための凹部としてのパッキン取付溝２３が設けられている。図２から明らかなように、パッキン取付溝２３はディスク２１の内周及び外周をそれぞれ一周する環状部２３ａ、２３ｂと、ディスク２１の周方向に等間隔で配置されて環状部２３ａ、２３ｂを半径方向に結ぶ複数本（一例として４本）の半径方向部２３ｃとを組み合わせた平面形状を有している。図４に示すように、パッキン取付溝２３は、その断面上における内部の幅Ｗ１が開口部の幅Ｗ２よりも拡大するように形成されている。このような寸法関係は、例えばパッキン取付溝２３の一対の壁面２３ｄの少なくともいずれか一方を傾斜させて実現してもよいし、壁面２３ｄを段付き面状に形成して実現してもよい。なお、上述した幅Ｗ１、Ｗ２の関係は環状部２３ａ、２３ｂ及び半径方向部２３ｃの全てに適用されている。幅Ｗ１、Ｗ２はパッキン取付溝２３の全長に亘ってそれぞれ一定である。さらに、ディスク２１にはマニホールド１０と噛み合ってマニホールドリング２０をマニホールド１０に対して回り止めするための突起部２４及び不活性ガスを通過させるための抜き孔２５が設けられている。
【００１８】
図５に示すように、パッキン２２は一対の環状部２２ａ、２２ｂと、パッキン２２の周方向に等間隔で配置されて環状部２２ａ、２２ｂを結ぶ複数本（一例として４本）の半径方向部２２ｃとを組み合わせた平面形状を有している。環状部２２ａ、２２ｂの直径はディスク２１のパッキン取付溝２３における環状部２３ａ、２３ｂの直径にそれぞれ等しい。半径方向部２２ｃの本数はパッキン取付溝２３の半径方向部２３ｃのそれと等しい。
【００１９】
図６に示すように、パッキン２２はスポンジ部材２７とゴム部材２８とを接着剤により貼り合わせて構成されている。スポンジ部材２７及びゴム部材２８は非粘着性の同種素材にて形成されており、かつそれらの素材はディスク２１の素材とは異種である。この形態では、スポンジ部材２７がシリコンスポンジによって形成され、ゴム部材２８がシリコンゴムによって形成されている。ゴム部材２８はスポンジ部材２７よりも硬質であり、ゴム部材２８の弾性率はスポンジ部材２７のそれよりも大きい。
【００２０】
スポンジ部材２７とゴム部材２８とはシリコン系接着剤により互いに接着されている。スポンジ部材とゴム部材とは同種の素材にて形成されているので、非粘着性の素材が使用されていても、スポンジ部材２７とゴム部材２８とは十分な強度で接着される。なお、スポンジ部材２７及びゴム部材２８の平面形状は互いに等しい。換言すれば、スポンジ部材２７は図５に示した平面形状を有し、ゴム部材２８はそのスポンジ部材２７の裏面側にてスポンジ部材２７の全面に亘って接着されている。さらに、パッキン２２を構成するスポンジ部材２７及びゴム部材２８の幅は互いに等しく、その幅Ｗ３はパッキン取付溝２３の開口部の幅Ｗ２よりも大きく、内部の幅Ｗ１と略等しい値に設定されている。但し、ゴム部材２８の幅Ｗ３をパッキン取付溝２３の内部の幅Ｗ１よりも幾らか大きく設定して、パッキン取付溝２３への装着時の締め代をパッキン２２に与えてもよい。パッキン２２の厚さＴはパッキン取付溝２３の深さＤ（図４参照）よりも大きい。一例として、ゴム部材２８の厚さｔがパッキン取付溝２３の深さＤと等しく設定される。この場合、スポンジ部材２７とゴム部材２８とが十分な強度で接着される範囲において、スポンジ部材２７の幅はゴム部材２８のそれと異なっていてもよい。つまり、ゴム部材２８とパッキン取付溝２３との嵌め合いが強固であれば、スポンジ部材２７の幅はゴム部材２８の幅と同一であることを要しない。なお、ゴム部材２８の厚さｔは深さＤと異なっていてもよい。
【００２１】
図２に示したように、パッキン２２は、そのゴム部材２８側からパッキン取付溝２３に嵌め込まれる。これによりパッキン２２がディスク２１上に固定される。パッキン２２とディスク２１との固定には接着剤は使用されない。このように構成されたマニホールドリング２０は、ディスク２１の裏面、すなわちパッキン２２の反対側の面がガスターレット６と接するようにしてマニホールド１０内に装着される。これにより、ディスク２１から突出するスポンジ部材２２がマニホールド１０の内面に押し付けられ、その環状部２２ａ、２２ｂの間に導入部１１から不活性ガスが導かれる。マニホールドリング２０は、その抜き孔２５がガスターレット６の回転方向に関して缶蓋２０１と缶２００との合流位置（図７参照）と一致するようにしてマニホールド１０に取り付けられており、その合流位置で流路１２ａと分配流路１２ｂとが抜き孔２５を介して連通して缶２００内に不活性ガスが吹き込まれる。
【００２２】
以上の形態によれば、パッキン２２をディスク２１に固定するに際して接着剤を使用していないので、パッキン２２とディスク２１との間の接着力不足、あるいは熱変位によってパッキン２２がディスク２１から剥離するおそれがない。スポンジ部材２７とゴム部材２８とは同種素材であるために、これらの間で剥離が生じるおそれもない。ゴム部材２８がパッキン取付溝２３に嵌り込むことにより、スポンジ部材２７のみをパッキン取付溝２３に嵌め合わせた場合と比較して、パッキン２２をパッキン取付溝２３内に強固に嵌め合わせてパッキン取付溝２３からのパッキン２２の抜けを阻止することができる。特に、この形態ではパッキン取付溝２３の開口部の幅Ｗ２よりもパッキン２２のゴム部材２８の幅Ｗ３が大きいため、ゴム部材２８の少なくとも一部がパッキン取付溝２３内で圧縮変形される。従って、パッキン２２をより強固かつ確実にパッキン取付溝２３内に保持してその抜けを阻止することができる。そして、このようなマニホールドリング２０をガスターレット部１に組み込んだ巻締装置によれば、マニホールドリング２０の交換頻度が減少し、それによりマニホールドリング２０の交換に伴う時間的、経済的負担が軽減され、巻締装置の稼働率が向上する。マニホールドリング２０によるシール効果を高く維持することができるので、缶のヘッドスペースに吹き込まれるべき不活性ガスの漏れによる損失を抑え、不活性ガスによるヘッドスペース内の空気（主として酸素）の置換効率を高めて残存空気量を低減させることができる。
【００２３】
なお、上記の形態に係るマニホールドリングを試作し、これをガスターレット部１のマニホールド１０に装着して耐久試験を実施したところ、シリコンスポンジをフッ素樹脂製のディスクに接着した従来装置と比較して、最低でも４倍以上の長期に亘ってマニホールドリングを継続使用できることが確認された。また、従来のマニホールドリングを使用した場合と比較して、缶のヘッドスペースにおける残存酸素量が減少することも確認された。なお、耐久試験において、ディスク２１はＰＴＦＥを素材として形成した。スポンジ部材２７はシリコンスポンジにて形成し、ゴム部材２８はシリコンゴムにて形成した。
【００２４】
本発明は以上の形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えばパッキン２２及びこれに対応するパッキン取付溝２３の平面形状は図示の形状に限定されず、密封箇所に応じて適宜の形状に形成してよい。本発明は、巻締装置のガスターレット部に設けられるマニホールドリングに限らず、種々の用途の密封装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の密封装置が組み込まれた巻締装置のガスターレット部の一形態を示す断面図。
【図２】密封装置としてのマニホールドリングの平面図。
【図３】図２のIII−III線に沿ったマニホールドリングの断面図。
【図４】パッキンが装着される前のディスクの断面図。
【図５】パッキンの平面図。
【図６】図５のVI−VI線に沿ったパッキンの断面図。
【図７】巻締装置の概略を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２６】
１  ガスターレット部（巻締装置）
２  ガスターレット部の回転部
１０  マニホールド
１２  ガス流路
２０  マニホールドリング（密封装置）
２１  ディスク（固形部材）
２２  パッキン（弾性部材）
２３  パッキン取付溝（凹部）
２７  スポンジ部材
２８  ゴム部材
Ｗ１  凹部の内部の幅
Ｗ２  凹部の開口部の幅
Ｗ３  パッキンの幅
【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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【図７】
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