(57)【要約】充填ライン上で個人用ケア製品を手で把持可能なディスペンサなどの容器１４内に、組成物２の成分を投与することは実際上難しい。その理由は一部には、操作に使用できる時間が短いからである。この難しさは、投与装置４を使用することで改善または克服することができる。この装置では、ある期間、管路内の弁９が、フィードバックループによって制御され、容器の上方に位置付けられた投与ノズル１１から容器１４内に投与される液体の流れ１８が、頻繁な間隔でレーザ生成ビーム１９によって走査され、それによって一投与における液体量を計算し、所定の範囲と比較して、後続の投与のために弁９を開放する期間およびその程度を変更するか否かを確認することができる。
2005525977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する容器内に一定量の液体成分を導入する方法であって、
容器を投与ステーションに輸送するステップと、
一定量が容器内に導入される間、容器を投与ステーション内に保持し、その後、容器を投与ステーションから離れるように輸送するステップとを含み、
前記投与ステーションは、
容器のための保持手段と、
保持手段の上方に位置し、かつ容器の口に向けて下方に方向付けられた投与ノズルを収容する投与ヘッドと、
ノズル内で終端する液体成分のための入口管路と、
所定期間にわたって開放することができる入口管路内に取り付けられた流体流制御弁とを備え、
前記方法がさらに、
容器が投与ステーション内に保持されている場合は流体流制御弁を開放し、かつ投与ノズルを介して一定量の液体成分を流れに放出するステップと、
頻繁な間隔で流れを横切るレーザ生成光ビームで走査するステップと、
走査ごとに流れの幅を計算し、該計算から連続する走査の間の液体成分の量の代表値を生成し、連続する代表値を累積して投与量の累積値を生成するステップと、
累積値を所定範囲の投与量の値と比較し、累積値が投与量の値よりも高いまたは低い場合は、信号を生成して、それぞれ後続の容器内に導入する投与量を減少または増加する手段を作動させるステップとを含む、方法。
【請求項２】
後続の容器内に導入される投与量を変更する手段が、ガス流制御弁を備え、それによって貯蔵槽内のガス圧を以前の許容可能な圧力まで回復することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
貯蔵槽内の圧力が、３ｍｂａｒ未満に保持されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
貯蔵槽が、２×１０５〜３．５×１０５Ｐａの範囲内で選択された圧力に維持されることを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
容器が、投与ステーションに５〜３００ミリ秒間保持されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
流体成分の０．１〜２ｍｌが、容器内に投与されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
投与ノズルの先端が、容器の口の７〜２０ｃｍ上方に位置付けられることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
開口を有する容器内に所定量の液体成分を導入する装置であって、
容器を投与ステーションに輸送する輸送手段、および一定量が容器内に導入された後に容器を投与ステーションから離れるように輸送する輸送手段を備え、
前記投与ステーションが、
容器を投与ステーション内で保持する保持手段と、
保持手段の上方に位置し、かつ容器の口に向けて下方に方向付けられた投与ノズルを収容する投与ヘッドと、
一端が液体成分のための貯蔵槽に連結可能であり、かつ他方の端部が投与ノズル内で終端する液体成分のための入口管路と、
入口管路内に取り付けられた流体流制御弁とを備えており、
前記装置がさらに、
容器が投与ステーション上に配置された場合に、流体流制御弁を開閉する制御手段と、
一定量の液体を、投与ノズルを介して流れの形で放出する手段と、
保持手段の高さとノズルの高さとの間の中間の高さに位置し、定期的な頻度の間隔で検出器まで液体成分の流れを横切る細い光ビームで走査するように方向付けられ、それによって間隔ごとに流れの幅を測定するレーザ生成器と、
検出器からの入力を受信するように構成された制御装置とを備え、該制御装置は、第１に、走査ごとに流れの幅を計算し、それによってある走査と次の走査との間の間隔で流れの液体成分の量の代表値を生成し、第２に、投与における流れの総量の累積値を計算し、第３に、累積値と所定範囲の投与量の値とを比較し、累積値が所定範囲より高いまたは低い場合に、信号を生成して後続の容器内に導入される投与量の値をアクチュエートする、装置。
【請求項９】
図１に関して本明細書に記載したように実質的に容器内に流動可能な物質を投与する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投与システムに関し、より詳細には、液体を容器内に投与するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、投与されるある量の流体組成物を含む製品の製造に特に適用可能である。こうした容器内の組成物の合計量は、通常５〜１０００ｍｌである。ただし一般の状況に応じて、容器、または比較的多いあるいは比較的少ない量を想定することができる。こうした製品の流体組成物は、通常、組成物に所望の特性を与えるための添加物など、１つまたは複数の液体組成物を含む。こうした成分または添加物の多くは、通常、それぞれ組成物全体の非常に比較的小さい割合として存在するが、多くの理由から、組成物に正確に投与されることが望ましい。いくつかの理由は、製品品質の変化など、成分または添加物の性質に直接関係する。たとえば、添加物が香料または香料の成分の場合は、不正確な投与量によって、製品から感知されるにおいが変わってしまう。他の理由は、広範に当てはまるものである。たとえば、多くの添加物は比較的高価格であるため、加えられる添加物の量がたとえわずかでも増えると、製品の全体コストが気付かずに増大するおそれがある。本発明は、容器内への成分、または組成物のわずかな割合の投与に関して適用可能であることが最も望ましい。
【０００３】
製造者が容器に充填し、または容器に１つまたは複数の成分を導入する好都合な一方法は、容器を充填ステーションに輸送し、そこで充填するのに十分な間容器が保持され、その後容器が取り外されて、容器に蓋をし、または封止するなど後続の操作を受けるようにすることである。充填ラインの最大速度は、最も遅い動作の速度によって抑制され、以下に記載する結果になることもある。
【０００４】
流体組成物またはその成分を、圧力下で分与ヘッドのノズルを介して容器内または受容器の内容物に輸送する装置がすでに記載されている。
【０００５】
流体組成物を含む製品を作成する一方法は、バット内にその成分全てを含む組成物の大きいバッチを準備し、次いで、そのバットからその組成物の計量された投与量を選択した容器内に引き抜くことである。これは、操作が比較的簡単なため、広範な適用性があるシステムである。大量の流体を混合して、妥当な均一性および投与量の正確さを達成するのが比較的簡単である。こうした計量手段では、成分の比較的小さい割合も、きわめて正確に加えることができる。たとえば、１０メートルトンスケールで重量の０．１％は１０ｋｇに相当するが、その重量を１％より正確に迅速に量ることができる。
【０００６】
しかし、バッチ式製造システムは、操作するのに比較的柔軟性がなく、消費者の習慣および製造者の操作要件が変化するにつれて、ますます当てはまるいくつかの欠点がある。消費者の個人的好みに合うように消費者に提供される、異なる香りの製品の数の変動など、任意の単一の製品により広い多様性をもたらす傾向が増加している。第２に、製造者は、より少数の製造場所に製造を集中させる傾向がある。こうした傾向はどちらも、同じバットで作成される連続したバッチが、同じ組成物を有する傾向が小さいことを指す。連続するバッチの組成物が異なる場合、バットおよび充填ステーションまでの供給管路を洗浄して、２つの組成物の相互汚染を回避する必要がある。これは、バッチ製造の間にかなりの中断時間を招き、第２に、バットの壁および供給管路内に付着した最初の組成物が失われる。こうした要因はどちらも、製造者の平均有効製造コストを上げる。
【０００７】
したがって、本発明者は、バッチ製造において上記で概要を示した問題を軽減または回避する方法を詳細に研究してきた。本発明者は、代替の一方法で、組成物の液体成分を最終の容器内に直接導入することを想定した。しかし、これにはまた別の組の問題または難しさが伴う。第１に、容器内に導入されるべき組成物の量は、バッチのサイズと比べて比較的小さいため、バッチ全体と比較して容器内に個々の成分、特に添加物の正確な重量を投与することは非常に難しい。第２に、最も簡単に想定されるのは、充填ライン上で充填ステーションを介して容器の中に直接投与することである。ラインの速度は、容器が充填ステーション下にあり、成分の添加を行うことができる間のウィンドウの長さを決定する。通常、これは比較的短期間であり、ほんの一瞬に計量されることが多い。充填ステーションをラインとほぼ同速度で移動させて、両方をより長期間位置合せして保持することによって、ウィンドウを広げることができるが、そうすると機械が複雑になるため、さらに高コストになり、余分な機械的故障の危険性がもたらされることになる。
【０００８】
英国特許第１４９２４５１号には、石炭粉砕機を稼動したときにコンベヤベルトの端部から落下するものなど、微粒子材料の概量を量る簡単な方法が記載されている。この方法では、落下する石炭を照明する光源が、半透過スクリーンに対して影プロフィールを投げかけ、それをテレビジョンカメラまたは光ダイオードアレイで感知する。この開示は、せいぜい、本発明が対処する問題に関する背景的教示を提供するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記に示した１つまたは複数の問題を克服または改善して、液体成分の容器内への容器内投与を改善することができる方法および装置を明らかにすることである。
【００１０】
本発明のいくつかの好ましい実施形態のさらなる目的は、少量の液体の高速充填ライン上の分与容器内への投与を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様による、開口を有する容器内に一定量の液体成分を導入する方法を提供する。この方法は、
容器を投与ステーションに輸送するステップと、
一定量が容器内に導入される間、容器を投与ステーション内に保持し、その後、容器を投与ステーションから離れるように輸送するステップとを含み、
前記投与ステーションは、
容器のための保持手段、
保持手段の上方に位置し、かつ容器の口に向けて下方に方向付けられた投与ノズルを収容する投与ヘッドと、
ノズル内で終端する液体成分のための入口管路と、
所定期間にわたって開放することができる入口管路内に取り付けられた流体流制御弁とを備えており、
この方法はさらに、
容器が投与ステーション内に保持されている場合は流体流制御弁を開放し、かつ投与ノズルを介して一定量の液体成分を流れに放出するステップと、
頻繁な間隔で流れを横切るレーザ生成光ビームで走査するステップと、
走査ごとに流れの幅を計算し、該計算から連続する走査の間の液体成分の量の代表値を生成し、連続する代表値を累積して投与量の累積値を生成するステップと、
累積値を所定範囲の投与量の値と比較し、累積値が投与量の値の範囲よりも高いまたは低い場合に、信号を生成して、それぞれ後続の容器内に導入する投与量を減少または増加する手段を作動させるステップとを含む。
【００１２】
本発明の第２の態様による、開口を有する容器内に所定量の液体成分を導入する装置を提供する。この装置は、
容器を投与ステーションに輸送する輸送手段、および一定量が容器内に導入された後に容器を投与ステーションから離れるように輸送する輸送手段を備え、
投与ステーションは、
容器を投与ステーション内で保持する保持手段と、
保持手段の上方に位置し、かつ容器の口に向けて下方に方向付けられた投与ノズルを収容する投与ヘッドと、
一端が液体成分のための貯蔵槽に連結可能であり、他方の端部が投与ノズル内で終端する液体成分のための入口管路と、
入口管路内に取り付けられた流体流制御弁とを備えており、
この装置はさらに、
容器が投与ステーション上に配置された場合に、流体流制御弁を開閉する制御手段と、
一定量の液体を、投与ノズルを介して流れの形で放出する手段と、
保持手段の高さとノズルの高さとの間の中間の高さに位置し、定期的な頻度の間隔で検出器まで液体成分の流れを横切る細い光ビームで走査するように方向付けられ、それによって間隔ごとに流れの幅を測定するレーザ生成器と、
検出器からの入力を受信するように構成された制御装置とを備え、該制御装置は、第１に走査ごとに流れの幅を計算し、それによってある走査と次の走査との間の間隔で流れの液体成分の量の代表値を生成し、第２に、投与における流れの総量の累積値を計算し、第３に、累積値と所定範囲の投与量の値とを比較し、累積値が所定範囲より高いまたは低い場合に、信号を生成して、それぞれ後続の容器内に導入される投与量の値を減少または増加させる手段を作動させる。
【００１３】
実際、流れ制御弁は、１組の期間にわたって弁を開放するタイミングデバイスの制御下で作動する。
【００１４】
流れ制御弁が開放されると、液体成分の流れが、容器に向けて放出される。走査レーザデバイスは、本質的に、各走査の間に非常に頻繁にかつ一定の間隔で流れを走査する。検出器は、レーザ生成器によって生成された細い光ビームが、液体成分の流れに遮られた場合、またエミッタから検出器まで流れに遭遇せずに通過した場合を検出して、流れの幅を走査ごとに計算することができるようになされている。走査の幅から、流れの断面積を、投与ノズルの出口の知られた横方向の断面とともに簡単に計算することができる。通常、流れは、ノズルの出口の横方向の断面形状、通常は円形の断面形状を保持していると仮定されるため、式（πｌｄ２／４、ただしｄは流れの幅、ｌは連続する走査の間に流れが移動した距離である）から量を計算することができ、それによって、連続走査の間の流れの量を表す値が生成される。連続走査の値の累積によって、各投与における流れの量について累積代表値を生成することができる。
【００１５】
次いで、投与ごとの累積値を、所定範囲の投与量の値と比較し、その範囲よりも高いまたは低い場合に、投与量のサイズを調整する手段に対して信号を生成するようにデバイスをプログラミングする。この投与量調整手段は、流れ制御弁を開放した状態にしておく期間を変更すること、または開放された流れ制御弁を通って放出される液体成分に加えられる圧力を変更する手段を備えることができる。走査レーザが次の投与に遭遇する前に、流れの累積値はゼロにリセットされる。
【００１６】
操作者は、投与量の値の範囲を変更して、異なる所定量の同じ液体、または異なる液体を各容器内に導入することができる。
【００１７】
実際、生産工程中は、少なくとも一部には投与される液体に圧力を加えるために選択された手段によって、分与すべき投与量が、工程の最初から工程の最後まで低下する傾向がしばしば見られる。したがって、こうした状況では、投与量が指定の上限を超える場合に、投与量を減少するよりも、許容可能な投与量に関する指定の下限よりも量が低下した場合に、定期的に投与量を増加する方がより一般的である。多くの場合、投与量の変更は、段階的変更であり、投与量を所定の投与量の範囲内に、たとえばその範囲の中心点もしくは中心点の付近にすることが望ましく意図される。すなわち、量の段階的変更は、範囲の４０〜６０％など範囲の約半分のサイズである。しかし場合によっては、特に比較的少量を投与する状況の下で、最小の段階的変更が、装置によって命令され、その段階が上記で示したものよりもいくらか大きい段階であることを指すこともある。また最小の段階が、量の範囲の約半分未満の場合、ユーザは、任意に段階的変更を調整して、その範囲の中心点に到達する代わりに、以前は投与の範囲外であった限界付近のある点に到達するようにする。
【００１８】
所望の場合は、ユーザが、１つは外側の範囲で他方はその中に入れ子にされる内側の範囲である２つの範囲を、確立することができることも理解されるであろう。内側の範囲の存在は、ユーザが、上記で示したように範囲の中心に比較的近い投与量を維持することができるようにし、外側の範囲の限界は、問題が起こったことをユーザに警告する信号として働き、または警告する信号を生成することができる。
【００１９】
投与量の所望の範囲内への回復は、液体成分を含む供給槽内に存在するガスの質量の増加、または各投与サイクル中に流れ制御弁を開放する時間の変更を含む、様々な方法で行うことができる。
【００２０】
本発明は、容器内で組成物を完了する目的で、少量の液体を容器内に、たとえば個人用ケア製品の分与容器内に導入するのに特に適しているが、理解されるように、同じ技術を使用して、最終的な組成物の主要部分を構成する計量された量の液体成分を導入することもできる。本発明は、成分が導入された容器に流通および販売が意図された組成物の成分を導入するのに特に適しているが、理解されるように、本発明は、正確に計量された量の分析試薬および／または試料をチャンバ内に導入し、そのチャンバ内でその後に分析を行うことができるようにすることが望まれる分析手順中の使用にも適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、最終的な販売またはさらなる処理のために、ある量の液体、具体的には少量の液体を正確に容器内に投与する装置および方法に関する。容器は、しばしば手で把持されるものとする。具体的には、以下により詳細に記載するように、容器は、通常、比較的小さい口を有し、その口を介して充填される。基本的な構成要素は、高い均等な頻度で流れを走査する細い光ビームを生成するレーザデバイスを含み、各走査後に、流れの液体量の代表値を計算することができるようになされており、累積値と事前設定された上限値および下限値で規定された投与量の値の範囲とを比較することによって、一連の容器に投与される液体の量のばらつきを、目標値からの許容差内あるいはそれに非常に近い値に保持することができる。この技術で、容器を投与ヘッドに比較的高速に位置付けする操作が可能になる。
【００２２】
具体的に、最終的な販売用組成物の製造を参照して、本発明を本明細書に記載する。本発明は、添加物を容器内に導入して、組成物の残りの成分を含むバルク製剤（あるいは場合によってはマスターバッチと呼ばれる）と混合するのに適している。こうすると、１つのバッチから次のバッチに対して同じである、任意の特定の組成物の比較的大きい割合からなるバッチを作成し、かつ／または保存することができ、製品の損失、およびバッチの間に製造または貯蔵用バットを洗浄するのに要する中断時間を回避することができる。変形形態は、個々の貯蔵層から引き抜いた様々な添加物を導入することによって簡単に得られ、添加物を入れて組成物製造者に分配される容器でもよい。本発明が提供する、様々な添加物の添加を変更する能力の改善によって、バルク製剤の連続または半連続の製造工程を想定することも可能である。
【００２３】
本発明を適用することができる、添加物または他の液体成分の範囲は、ポンプで送ることができる任意の液体である。添加物自体は、一般的状態で液体でもよく、または適した溶剤または輸送流体で溶解または分散によって液状になされてもよい。通常、成分は、周囲温度で液体または液化されてもよい。ただし本発明は、必要に応じて、たとえば温度を１００℃まで上げて液化された材料にも適用可能である。液体成分の選択は、組成物の性質または使用目的によって大きく変わる。こうした液体成分は以下の非網羅的リストから選択することができる。
【００２４】
液体研磨剤、酸化剤、鎮痛薬、アンチアクネ（ａｎｔｉ−ａｃｎｅ）剤、凝結剤または抗凝結剤、齲歯予防薬、ふけとり剤、消泡剤または発泡剤、抗カビ剤または殺真菌薬、抗菌剤または殺菌剤、酸化防止剤、制汗薬、帯電防止剤、塩基性化剤、緩衝剤、液体充填剤または希釈剤、キレート、着色料または染料、腐食防止剤、化粧品添加剤、変性剤、脱臭剤、脱毛剤、薬物、乳化剤、乳化安定剤、外部塗布用鎮痛剤、塗膜形成要素、調味料、香料、着色料、コンディショニング剤、固定剤、毛髪にウェーブをかけ、または真直ぐにし、あるいは脱色する薬、育毛促進剤、湿潤薬または保湿剤、溶解性剤、爪コンディショニング剤、中和剤、乳白剤、口腔ケア剤、口腔ヘルスケア薬物、酸化剤、ｐＨ調整剤、医薬的有効成分、可塑剤、保存薬、予防薬、還元剤、皮膚の漂白剤、皮膚用コンディショナー、皮膚保護薬、すべり調整剤、溶剤または輸送流体、日焼け止め薬、表面調整剤、ヒドロトロープを含む界面活性剤または溶解化剤、安定剤、沈殿防止剤、治療薬物、紫外線吸収体、粘性制御または変性剤である。本発明を分析と併せて使用する場合、液体成分は、試料自体、または試料に対する固定量で導入する必要がある試薬あるいは希釈剤を含むことができる。
【００２５】
本発明は、規定されていないが、脱臭剤または制汗製品、ボディースプレー、口腔ケア製品、毛髪ケア製品、薬物、保湿薬、老化防止および日焼け止め製品を含む肌ケア製品、局所に塗布する鎮痛薬を含む治療製品、および口腔前庭内に噴霧する治療薬など、化粧品と医薬品の両方を含む、個人用ケア製品の製造過程中に使用するのに適している。本発明は、殺虫剤、消毒薬、洗浄剤、とりわけ織物の洗濯、または硬い表面の洗浄あるいは消毒用洗浄剤、および香料、防腐剤、または上記のリストからの少量の添加物を含む任意の流体製品など、流体の家庭または工業用製品に液体成分を導入するのに使用することもできる。製品内の組成物の最終形態は、通常は流体であり、いわゆる一般的状態で流れるものである。
【００２６】
単純な液体でもよく、または液化ガス状の炭化水素または圧縮空気、窒素あるいは不活性ガスなど推進薬との混加物でもよい。
【００２７】
本発明による、添加物または他の液体成分を導入することができる容器は、可撓性または非可撓性の壁を有することができ、瓶、ジャー、缶またはキャニスタ、ディスペンサ、小瓶、アンプル、パウチ、小袋、試料チャンバ、または他の液体用受器を含むことができる。ただしこの容器は、液体成分の流れを通過させることができる寸法の開口を有するものである。
【００２８】
本発明は、高速充填ライン上で、成分または全組成物のわずかな割合を小さい容器、通常は分与容器であり、具体的には小さい口を有する容器内に、投与するのに非常に適している。
【００２９】
本発明を実施する際は、液体成分が、成分のその容器内への各投与中に、約２×１０５から３．５×１０５Ｐａまでの範囲内から選択された圧力など一定の圧力下で、その供給槽から引き抜かれることが好ましい。各投与中の一定の圧力により、液体が実質的に一定の速度でノズルを通って流れることができるようにし、それによって、走査における液体の流れの幅の測定値が、連続走査の間に流れた液体量の代表値であることができるようにする。圧力は、約３ｍｂａｒ未満で一定に保持されることが好ましい。理解されるように、供給槽に外部から加えられるガス圧によって成分が放出される場合、タンク内に残留する液体の量が減少すると、タンク内の圧力は低下することがある。修正処置を何もとらずに、全生産量工程の投与が許可された場合、液体の流れの速度が低下し、したがって、投与に導入される成分の量が漸進的に減少する傾向が強い。この作用は、投与量が本明細書で記載した範囲の限度外になった場合に、投与量における補償の段階的変更を即時にもたらす操作によって、自動的に補うことができる。上記に記載の方法を実行する代替手段として、またはクロスチェックによって、ユーザは、（たとえば槽内の最初の量から各計量された投与量を差し引くことによって）供給槽内の残留液体量を決定し、量が減少するにつれて、槽に加えられるガスの量を増加して、始めに加えられた圧力に回復し、同一の供給槽からの同じ液体成分を使用する経験的試験に基づき、または異なる液体かつ同一あるいは異なる供給槽での以前の経験に実質的に基づくことができるアルゴリズムを使用し、液体の粘性および密度の相違および液体の体積が減少したときのタンク内の圧力変化の期待プロフィールなどの要因を、考慮に入れることができる。
【００３０】
上述の修正機構を使用して貯蔵槽内へのガスの供給を変更し、加えられるガス圧を所望の限度内に維持する代わりに、修正機構を、弁を開放状態にしておく時間を対応して変更するように連結することができる。
【００３１】
容器が投与ステーションに保持される期間は、充填ラインが作動される速度によって大きく影響を受ける。ラインをできるだけ速いレートで作動させることができることは、ユニット当たりの資本コストを低減し、それによってユニット当たりの全体処理コストも低減されるため、実用的であり商業利益になることが多い。しかし、ラインの速度が速くなると、任意の特定の成分を各容器内に投与するためのウィンドウが、比例的に低減される。投与ステーションでの期間は、一般に製造者の自由裁量であるが、本発明による操作では、投与期間は、しばしばラインの速度およびラインに沿った容器の間隔によって決定される。なぜなら、本発明の好ましい実施形態の投与ステーションは、通常はコンベヤベルトの形態のラインが、下方で連続して摺動する間、容器を投与ステーション内に保持する手段を備えるからである。理解されるように、投与ステーションでの保持時間は、一部には、コンベヤベルトの実際の横方向速度、および容器がベルトによって輸送されるときに保持手段が容器を減速させ、停止させ、次いで解放する能力によって変わる。ベルトの速度に対するベルトに沿った容器の間隔によって、実際の動作ウィンドウが設定される。投与ステーション期間は、しばしば５秒未満であり、本発明は、期間が１秒未満、しばしば５００ミリ秒未満など、非常に短い投与ステーション期間に特に適しており、それによってラインを高速レートで作動させることができる。
【００３２】
投与ステーションにおける最短期間は、実際、３つの動作を可能にするためにかなり考慮して選択されることが多い。すなわち、容器が投与ステーションの保持手段に存在することを感知する最初の期間、成分が容器内に投与される期間、および好ましくは残存する滴下が、全てノズルから容器内に滴下することができるようにする投与後の安全期間である。通常、容器の存在を感知するには少なくとも１５ミリ秒かかり、実際の投与時間はしばしば少なくとも５ミリ秒である。投与後の期間は、少なくとも５ミリ秒であることが望ましい。都合の良い最短期間は、ときに２５ミリ秒である。多くの場合、本発明の方法で使用される好ましい期間は、５０〜３００ミリ秒である。しかし理解されるように、こうした好ましい期間は、容器ごとに１．０〜２ｍｌの液体など、少量の液体成分を各容器内に投与することが望まれる場合に使用することができる。１秒未満の投与ステーション期間で、容器ごとに約１０ｍｌの液体の投与に簡単に対応することができる。各容器内に投与される液体の量が比較的多いときは、感知に費やされる投与ステーション期間および投与後の割合が減少する。
【００３３】
容器を投与ステーションで都合よく保持する機構は、投与ステーションの下流側でコンベヤを横切って取り付けられ、同心に取り付けられた１対の回転する垂直のローラを備えることができる。それぞれ２つのローラは、その垂直軸の周りで同期して回転し、軸は間隔を置いて配置されて、連続して各回転中に、ローラの面が容器の径よりも接近して、容器が、容器の底部とコンベヤとのの間の摩擦によってローラに接触して保持され、ローラの回転を継続することによって、ローラの間の間隔を回転の終わり近くまで容器の径よりも小さく保持し、その後、間隔が容器の径よりも大きくなって、容器が通過できるようになされている。ローラをさらに回転することによって、ローラを後続の容器のための開始位置に戻す。理解されるように、容器ごとにローラが１回転して、たとえばコンベヤのライン速度が１秒につき５つの容器の場合、ローラは同様に１秒につき５回転する。これは対のローラについて記載したが、対向する固定壁とともに働く同心に取り付けた垂直に回転する単一のローラで、または横方向の往復カムおよび対向する固定壁、または対あるいは往復カムによって、同様の効果を得ることができる。
【００３４】
代替の容器保持手段は、コンベヤの上方に長手方向に取り付けられた回転スクロールを備えることができ、スクロールの表面は、好ましくはスクロールの重心付近で、容器と接触状態になることができる高さであり、容器が倒れる危険性を全て最低限に抑えるようになされている。このスクロールはロッドを備えており、ロッドの中に、容器を受ける寸法のらせん状のねじ山が形成されている。円形容器に関しては、ねじ山の形状は好ましくは半円形であり、他の断面形状に関しては、対応する形状を提供することができ、または別法として正多角形、半円形のねじ山形状も適している。容器は、任意にバッフルの助けを借りて、コンベヤによってねじ山の開放（上流側）端内に輸送される。スクロールは回転されて、らせん状のねじ山がコンベヤの動きと反対に動くように駆動させる。有利には、ねじ山のピッチをその長さに沿って変える。好ましくは、最初は比較的大きいピッチを有し、それを減少して容器が投与ノズルと位置合せされるまで容器を減速し、ピッチが小さくなり、それによって容器が投与ステーションのその地点に滞在するようにし、その後、ねじ山のピッチを増加して、容器がらせん状ねじ山の遠隔（下流側）端部に到達するまで容器を加速し、好ましくはコンベヤの速度にすることができるようにする。有利には、スクロールは、最小ピッチ内の中央滞在部分内でスクロールを１回転させる。容器はその後、スクロールから出て、コンベヤによって投与ステーションから離れるように輸送される。理解されるように、スクロールは、任意の１回に３つの容器を、１つを減速し、１つを投与ノズルと位置合せされた滞在位置に、１つを投与ステーションから離れるように加速して収容することができる。
【００３５】
液体成分供給管路内の弁は、最も有利には約１０〜３０ミリ秒の迅速な応答時間を有して、容器に対して比較的短い投与ステーション期間を用いることを可能にする助けをすることが好ましい。
【００３６】
投与ヘッド内の供給管路は、それを通る成分の遮られない流れを可能にし、または必要に応じて、外来性の粒子に対するフィルタとして作用することができるメッシュなどの手段を備えることができる。望ましい投与ノズルは、実質的に円形の横方向の断面のアパーチャを有して、少なくとも最初に、かつ／または終わりに先細りになることができる、円筒形の流れを生成するようになされている。ノズル内のアパーチャの径は、製造者の自由裁量で変更することができ、製造者は、通常、投与すべき液体成分の量、特に容器の口の寸法を考慮する。実際、ノズルの径は、容器の口径よりも小さく、好ましくは口径の１／２未満であり、多くの場合は１／２０〜１／５である。口の寸法は、当然、容器の形状によって変化する。大抵の場合、口径は５〜１００ｍｍであり、多くの場合、口径は少なくとも１０ｍｍであり、しばしば１５〜３５ｍｍの範囲である。こうした口径とともに、ノズルのアパーチャの径は、通常１〜１２ｍｍの範囲、特に１〜８ｍｍの範囲内で選択される。上記から理解されるように、本発明は、香料または他の液体状の比較的少ない成分、たとえば化粧品の組成物の成分を、エーロゾルキャニスタまたはロールオンディスペンサ内に投与するのに特に適している。ノズルは、当業者の自由裁量で、腐食または投与される液体成分への有害反応に対する耐性がある材料から作成することができる。ノズルは、ポリエチレン、ポリプロピレン、あるいはＰＴＦＥなど熱可塑材、または安定剤、湿潤薬、保存薬または香料など化粧品製剤のための多くの成分を分与するのに非常に適した、たとえば３１６グレードのステンレス鋼など耐性のある金属から作成されることが多い。
【００３７】
流れを、容器の口を通って容器の底部に垂直に向けることができるが、流れを底部に向けて１〜１５°の間で選択された角度など鋭角で傾斜させて、流れを容器の側面上に向け、それによって液体成分の液滴が跳ね返って容器の外に向けられる危険性を低減できることが好ましい。
【００３８】
好ましくは、分与ヘッド内の投与ノズルの先端を、容器の口の上方で高さ１２〜５０ｍｍに、特に１５〜２５ｍｍに位置付ける。こうした間隔によって、十分な間隔が提供されて、より大きい間隔から生じるより大きい危険性または不確実さがもたらされることなく、レーザによる中間走査が可能になる。
【００３９】
走査レーザは、本発明の基本的な構成要素である。ビームの垂直方向の厚さが、好ましくは１ｍｍ以下の平坦なビーム走査レーザが好ましい。レーザは通常、１秒当たり少なくとも１０００回、より好ましくは１秒当たり少なくとも３０００回など、非常に速く走査する。優れた結果は、１秒当たり約５０００〜１００００回の範囲で走査する装置を使用して得られた。ただしユーザは、ユーザが選択する場合は、たとえば２００１年では１秒当たり約１５０００回である使用可能な最速に至るまでの、より速く走査する任意のレーザ装置を使用することができる。
【００４０】
本発明で使用した制御装置は、走査レーザの検出器からの入力を受信する能力を有するコンピュータを備えることができ、コンピュータは、走査ごとに流れの幅から流れの断面積を計算し、走査の間の時間と成分の流量から連続する走査の間の投与量の値と、投与量が分与された後の流れの投与の累積値とを計算するようにプログラミングされる。こうしたコンピュータは、許容可能な投与レベルの範囲を規定する上限および下限値を格納することができる。許容可能な投与レベルは、操作者によって入力され、任意に上記に記載の方法で、様々な投与操作用に修正することができる。コンピュータは、範囲を限定する値とコンピュータが計算した累積値とを比較し、範囲を限定する値に達した（または実際に値が正確に一致せずに超える）場合は、後続の投与のために流量を変更する手段に対して信号を生成する。本明細書で示したように、この手段は、変えることができる開放期間を有する流れ制御弁、または成分の供給槽内の圧力を生成する手段を備えることができる。制御装置からの信号は、受信器が自動的に調整を行うように作用することができ、または信号が可聴、視覚、または他の感覚的合図として作用して、こうした調整を手動で実施するように工程の操作者に警告することが考えられる。
【００４１】
本発明を、本明細書で液体成分の単一の流れを容器内に投与することに関して記載したが、理解されるように、最初の流れと同時に、または最初の流れに続けて輸送されることができる、さらなる流れを繰返し導入することができる。同時の流れの数は、好ましくは、口径に対するそれぞれの径によって選択されて、流れが互いに合体し、または口の外側にこぼれるのが回避されるようにする。
【００４２】
液体成分の流れは、空の容器内に、または、たとえば充填ラインの上流側の前の充填ステーションで導入された、組成物の１つまたは複数の残りの成分をすでに含む容器内に導入することができる。
【００４３】
容器は、望ましくは、容器保持手段によって、コンベヤベルト上でノズルと位置合せされる。容器保持手段は、缶の移動を減速し、缶を所定時間にわたって停止させ、上記で示した投与期間にわたって缶を静止して保持し、その後缶が位置合せされた位置から外に出るように加速するように好ましく構成される。これは、上記に記載した機構によって比較的都合良く達成することができる。この機構は、コンベヤベルトが先ず容器を保持手段と位置合せさせ、投与中は容器を機構に対して保持し、その後、抑制カム、またはカムに加えて固定壁の間が十分広く開放され、またはスクロールのねじ山の下流端に到達した場合に、容器を投与ステーションから離れるように輸送することができるようにする。
【００４４】
選択した成分または組成物が容器内に投与された後、１つまたは複数のさらなる成分の導入を含むことができる後続の操作のために、その容器は、投与ステーションから離れるように輸送される。容器自体が、上記で名前を挙げた組成物のタイプの１つなど組成物のディスペンサを備える場合に、用いることができるさらなる後続の操作は、たとえば口を覆ってクロージャをかぶせ、あるいはクロージャを口の中に挿入し、または口の側壁をともに締め付け、それらをヒートシールもしくは接着することによって、容器の口を閉鎖または封止することである。クロージャは取外し可能であって、ユーザが容器の内容物を抽出することができ、または分与要素として働くことができるようになされている。こうした要素は、エーロゾル用の弁とアクチュエータ、ポンプディスペンサ用ポンプ機構、たとえばポンプスプレー、ローラ（しばしばロールボール）としたがってディスペンサ上のロール用ハウジング、液体またはクリーム状／軟らかい固体を局所に塗布するための穿孔されたまたはアパーチャが付けられた栓を備えることができる。所望に応じて、さらに後続の操作で、こうした分与要素自体を、保護カバーまたは他の形態の包装で覆うことができる。
【００４５】
高速自動分析設備などの分析に容器を使用する場合、後続および／または前の操作に、分析すべきさらなる試薬および試料の導入を含むことができ、後の操作に、試料の検出可能な特性または特性の変化が、測定または観察されて記録される検出段階を含むことができる。
【００４６】
液体の容器内への投与に関する方法および装置を本明細書で具体的に記載したが、理解されるように、液体は、非ガス状の流動可能な物質、すなわち、高い粘性を持つ流動可能な液体、流動可能なゲル、および粉末を含む、通常約１ｂａｒ未満の適度の圧力を加えられた場合に流れる材料である。
【００４７】
本発明を概括的に説明したが、本発明の特定の実施形態を、以下に単に例として添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。
【００４８】
この装置は、香料組成物（２）用供給槽（１）を備える。供給槽（１）は、コンベヤベルト（５）の上方に位置する投与ステーション（４）に供給管路（３）によって連結される。投与ステーション（４）は、缶保持手段（７）の上方に取り付けられた投与ヘッド（６）を備える。投与ヘッド（６）は、ハウジング（８）を備え、ハウジング（８）を通って、管路（３）が、流れ制御弁（９）および目の細かいメッシュ１０を介して、内径１．２ｍｍの投与ノズル（１１）に通過する。供給槽（１）内の組成物（２）は、ガスタンク（１３）からガス弁（１２）を通って作用するガスによって加圧され、供給槽（１）内の圧力は、約２．５×１０５Ｐａ  ＋／−３ｍＢａｒに維持される。エーロゾル缶（１４）は、回転スクロール（７）による投与動作中に、投与ノズル（１１）の下の定位置でその軸に対して鋭角に保持され、スクロール（７）は、その長手方向軸に沿ってコンベヤベルト（５）の上方に配置される。スクロール（７）はロッド（２５）を備えており、ロッド（２５）内にらせん状のねじ山（２６）が形成され、ねじ山（２６）は、缶（１４）を受ける寸法であり、その長さに沿って変わるピッチを有する。ピッチは、徐々に小さくなって缶を減速させ、１回転未満の間だけ最小になって、缶がノズル（１１）と位置合せされて滞在するようにし、その後大きくなって、コンベヤの速度まで缶を加速させる。スクロール（７）は、モータ手段（図示せず）によってコンベヤベルト（５）の移動方向に反対に回転される。
【００４９】
缶（１４）用センサとして働く光ファイバベースの光エミッタ（１５）は、缶のそばに配置され、その検出器（１６）は、制御弁（９）の弁開放機構（別に図示せず）に電気的に接続されており、缶（１４）がノズル（１１）の下にあることが感知されると、センサによって信号が生成され伝送されて、制御弁（９）の開放が可能になる。缶（１４）は、高さ約１１０ｍｍ、径約５３ｍｍであり、口（１７）径が２５ｍｍのフラストニカルな上部を持つ円筒形の標準の入手可能な缶である。缶（１４）の口（１７）は、投与ノズル（１１）の先端の約２０ｍｍ下にある。制御弁（９）が開放されると、液体香料の流れ（１８）が、ガス圧によってノズル（１１）を通って垂直に対する角度約５°で缶（１４）の口（１７）に向けて放出される。流れ（１８）は、Ｋｅｙａｎｃｅからの走査レーザモデルＬ１２の生成器（２０）によって生成される平行の光ビーム（１９）を遮り、その検出器（２１）によって検出される。検出器（２１）は、ビーム（１９）が流れ１８によって遮られてできた影（２３）の幅に比例した信号を生成してコンピュータ（２２）に伝送する。コンピュータ（２２）は、ガス弁（１２）の弁開放機構（別に図示せず）に電気的に接続されている。流れ（１８）は、缶（１４）の口（１７）を通るように方向付けられる。コンベヤベルト（５）は、缶（１４）を回転スクロール（７）のらせん状ねじ山（２６）に近接させ、スクロール（７）の回転によって、缶（１４）が投与ステーションで投与ノズル（１１）と位置合せされて約１６８ｍｓ間滞在してから、らせん状ねじ山（２６）の遠隔下流側の端部から出るようにする。その後、缶（１４）は、コンベヤベルト（５）上で投与ステーションから離れるように輸送される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】装置を示す概略図である。
【図２】走査レーザを示す概略図である。
【図３】保持手段および容器を示す概略平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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