(57)【要約】      （修正有）【課題】容器内の充填内容物内部若しくは表面に気泡若しくは泡が残留することを低減し、充填管／ノズルを流れる充填製品の流れをスムーズにして、迅速に充填することができる包装充填装置をを提供する。【解決手段】側壁３ａと閉鎖部３ｂと開放部とによって画定された容器３を搬送する搬送装置、流動性製品の入口および出口を有する充填管２、充填管２の出口に配置されたノズル１、ノズル１が容器３に挿入された第１位置とノズルが引出された第２位置との間で容器及び／又はノズルを相対的に移動させる移動装置を有する包装充填装置であって、ノズル１の出口端の上端でノズルは水平方向に楕円形断面を備え、充填管１は、容器水平方向断面より狭い断面積を有しかつノズル楕円形断面より広い水平方向断面を備え、ノズル１の下部出口端が楕円の短軸の一端から短軸の他端に斜めに形成されて、下部出口端面の形状が真円形状であることを特徴とする。【選択図】図１
2008254775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側壁と該側壁に結合した閉鎖部と該閉鎖部の反対端の開放部とによって画定された容器を搬送する搬送装置、流動性製品を受け入れる入口および出口を有する充填管、該充填管の出口に配置されたノズル、該ノズルが該容器の該閉鎖部内側近傍に配置される第１位置と該ノズルが該開放部から離れて配置される第２位置との間で該容器及び／又はノズルを相対的に移動させる移動装置を有する包装充填装置において、
該ノズルの下部の出口端の上端で該ノズルは水平方向に楕円形断面を備え、該充填管の少なくとも出口で該充填管は、該容器水平方向断面より狭い断面積を有しかつ該ノズル楕円形断面より広い水平方向断面を備え、
該ノズルの下部出口端が該楕円の短軸の一端から該短軸の他端に斜めに形成されて、該下部出口端面の形状が真円形状である、
ことを特徴とする包装充填装置。
【請求項２】
流動性製品が、粘稠性液体食品、固形物含有液体食品、粉状食品又は粒状食品である、請求項１記載の包装充填装置。
【請求項３】
該ノズルの下部出口端には、該出口端の開口を覆うバルブを有し、充填時に該出口端と該バルブとの間隙から流動性製品を流す、請求項２記載の包装充填装置。
【請求項４】
該ノズルの下部出口端の該楕円の短径ｂと長径ａとの楕円率（ｂ／ａ）が、０．７６６〜０．４２３、該ノズル下部出口端面と該ノズル水平面との角度θが、４０°〜６５°である、請求項１記載の包装充填装置。
【請求項５】
該ノズルの下部出口端の該楕円の短径ｂと長径ａとの楕円率（ｂ／ａ）が、実質的に０．７、該ノズル下部出口端面と該ノズル水平面との角度θが、実質的に４５°である、請求項１記載の包装充填装置。
【請求項６】
該充填管の少なくとも出口断面形状が真円形状であり、該容器水平方向断面形状が矩形若しくは角なし矩形である、請求項１記載の包装充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドレッシング、スープ、ソース、ジャム、果肉入りジュース、菓子、砂糖、塩、化学調味料などを充填する包装充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジュース、牛乳、ミネラルウォータ、緑茶など流動食品などの包装充填容器は、例えば、基材（例えば、紙などの繊維質及びプラスチック）／必要に応じてアルミ箔などのバリア層／ヒートシール層の積層体に、外観デザインが印刷されたウェブ状包装材料などの包装積層材料から得られる。
包装充填容器には、屋根型包装容器、紙製本体と本体端にインジェクション成形された蓋とからなる複合容器、及び紙製本体と本体端に接合されたプラスチック頂部とからなる複合容器などがある。
【０００３】
屋根型包装容器では、表面に製品の外観デザインが印刷された包装材料を所定の形状に裁断し、容器縦方向にシールしたブランクスを得、充填機内でブランクスの底をシールした後に上部開口から牛乳、ジュースの飲料を充填し、上部をシールして得られる。
例えば、複合容器の包装充填機では、折目線が付けられた積層包装材料が所定形状に裁断され、容器縦方向に縦シールした容器ブランクスを得、ブランクスの蓋部がインジェクションによって形成され、ブランクスの底部の開口から食品が充填され、底部がシールされる。
【０００４】
上記包装充填装置では、容器に液体食品を充填管から充填する。包装充填装置は、容器の搬送装置、流動性製品を受け入れ容器に出す充填管、充填管の出口に配置されたノズル、容器の底内側近傍の第１位置と容器開口の外の第２位置との間で容器／ノズルを相対的に移動させる移動装置（ノズルの挿入引出し装置）を有する。
【０００５】
充填製品がジュース、牛乳、ミネラルウォータ、緑茶など液体食品の場合、液体の表面張力によって液体の重力による流下を防止するために、出口端に網状体を設けた液体充填ノズル、スリットを有するゴム製ノズルがある。（特許文献１及び２参照。）
充填製品がドレッシング、スープ、ソース、ジャム、果肉入りジュース、菓子、砂糖、塩、化学調味料などである場合、液体の表面張力によって流下防止ができないので、ノズル出口端にこの出口端を覆うバルブが設けられている。
【特許文献１】特許第３３９３１５１号公報
【特許文献２】実開昭６３−１６４４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の充填管のノズル先端では、液切れが良好ではなく、容器内の充填内容物内部若しくは表面に気泡若しくは泡が残留する恐れがある。
充填製品が粉状、粒状固形物、固形物入り飲料などの場合、図６に示す態様では、容器本体３ａとインジェクション成形された閉鎖部３ｂとからなる容器３に充填される。ノズル出口端１ｂを覆うバルブ４が設けられ、充填製品が充填時に出口端１ｂとバルブ４との間隙から出るために、ノズル出口端と容器との間隙３ｃが狭いと、バルブ４が開いてもバルブ４が邪魔となり迅速に充填することが難しい。
ノズル出口端と容器との間隙が広げるために、ノズル断面を狭くすると、充填管／ノズル内部を流れる充填製品の流れを阻害し、迅速な充填を阻害する恐れがある。
【０００７】
この発明は、上記の不都合を解消し、容器内の充填内容物内部若しくは表面に気泡若しくは泡が残留することを低減し、充填管／ノズルを流れる充填製品の流れをスムーズにして、迅速に充填することができる包装充填装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の包装充填装置は、側壁と側壁に結合した閉鎖部と閉鎖部の反対端の開放部とによって画定された容器を搬送する搬送装置、流動性製品を受け入れる入口および出口を有する充填管、充填管の出口に配置されたノズル、ノズルが容器の閉鎖部内側近傍に配置される第１位置とノズルが開放部から離れて配置される第２位置との間で容器及び／又はノズルを相対的に移動させる移動装置を有する包装充填装置である。
この発明の包装充填装置の特徴は、ノズルの下部の出口端の上端でノズルは水平方向に楕円形断面を備え、充填管の少なくとも出口で充填管は、容器水平方向断面より狭い断面積を有しかつノズル楕円形断面より広い水平方向断面を備え、
ノズルの下部出口端が楕円の短軸の一端から短軸の他端に斜めに形成されて、下部出口端面の形状が真円形状であることである。
【０００９】
この発明の好ましい態様の包装充填装置において、流動性製品が、粘稠性液体食品、固形物含有液体食品、粉状食品又は粒状食品である。
【００１０】
この発明の好ましい上記態様の包装充填装置において、ノズルの下部出口端には、出口端の開口を覆うバルブを有し、充填時に出口端とバルブとの間隙から流動性製品を流す。
【００１１】
この発明の好ましい態様の包装充填装置において、ノズルの下部出口端の楕円の短径ｂと長径ａとの楕円率（ｂ／ａ）が、０．７６６〜０．４２３、ノズル下部出口端面とノズル水平面との角度θが、４０°〜６５°である。
【００１２】
この発明の好ましい態様の包装充填装置において、ノズルの下部出口端の楕円の短径ｂと長径ａとの楕円率（ｂ／ａ）が、実質的に０．７、ノズル下部出口端面とノズル水平面との角度θが、実質的に４５°である。
【００１３】
この発明の好ましい態様の包装充填装置において、充填管の少なくとも出口断面形状が真円形状であり、容器水平方向断面形状が矩形若しくは角なし矩形である。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成を有するこの発明は、以下の様に作用機能し、効果を奏する。
この発明の包装充填装置は、容器を搬送する搬送装置、充填管、ノズル、移動装置を有する。
容器は、側壁と側壁に結合した閉鎖部と閉鎖部の反対端の開放部とによって画定されている。側壁と閉鎖部とで囲まれた空間に、開放部から流動性製品を充填することができる。
充填管は、その入口から流動性製品を受け入れ、管内部を通過して、出口から流動性製品をノズルに出すことができる。
移動装置は、容器及び／又はノズルを、容器の閉鎖部内側近傍に配置される第１位置と、開放部から離れて配置される第２位置との間で相対的に移動させる。
【００１５】
この発明の包装充填装置においては、ノズルの下部の出口端の上端でノズルは水平方向に楕円形断面を備え、充填管の少なくとも出口で充填管は、容器水平方向断面より狭い断面積を有しかつノズル楕円形断面より広い水平方向断面を備える。
図４の容器、充填管及びノズル例の断面図を参照して、説明する。ノズル１の下部の出口端の上端でノズル１は水平方向に楕円形断面１ａを有する。
図４に示すように、容器３は、水平方向で断面形状が矩形形状３ａである。
充填管２の出口２ａで充填管２は、断面形状が真円形状２ａであり、容器３の水平方向断面３ａより狭い断面積を有しかつノズル楕円形断面１ａより広い水平方向断面２ａを備える。
【００１６】
この発明の包装充填装置においては、ノズルの下部出口端が楕円の短軸の一端から短軸の他端に斜めに形成されている。
図３の楕円管のモデル図（楕円斜視図及び出口端面図）を参照して、説明する。ノズル１の下部の出口端の上端１ｃでノズル１は水平方向に楕円形断面１ａを有する。この楕円は長軸の長径がａであり、短軸の短径がｂである。ノズル１は下部に出口端１ｂを有する。ノズル１の出口端１bは、楕円の短軸ｂの一端１ｃから短軸ｂの他端１ｄに斜めに形成される。
【００１７】
この発明の包装充填装置においては、下部出口端面の形状が真円形状である。
図３の楕円管のモデル図（出口端面図）に示すように、半径ｒの真円形状である。数学的考察から容易に導きだされるように、楕円の長軸の長径がａであり、短軸の短径がｂであり、ノズル下部出口端面１ｂとノズル水平面との角度θであるとすると、その数学的関係は、
ｃｏｓ（θ）＝（ｂ／ａ）・・（関係式１）である。
長径ａと短径ｂとで特定される楕円は、上記関係式１によって、出口端面の形状が真円形状になる角度θが定義される。
【００１８】
ノズル出口端面１ｂの断面積Ｃとノズル水平面の断面積Ｅとの数学的関係は、
ａ＝ｒ、Ｅ／Ｃ＝（πａｂ）／（πｒｒ）＝ｂ／ａ・・（関係式２）である。
従って、長軸の長径がａであり、短軸の短径がｂと特定された楕円において、真円形状出口端面１ｂの断面積Ｃはノズル水平面の断面積Ｅよりも必ず広く、最大の断面である。
この発明において、充填管及びノズル内部を流れる流動性製品は、楕円形状ノズルの最大の断面積の出口端から流れ出ることができるので、迅速にスムーズに充填することができる。
【００１９】
この発明の包装充填装置において、充填すべき製品には、ジュース、牛乳、ミネラルウォータ、緑茶など流動食品なども含むが、好ましい態様において、流動性製品は、粘稠性液体食品、固形物含有液体食品、粉状食品又は粒状食品などである。
この種の製品は紙容器などに高速に定量充填することが難しかったが、迅速にスムーズに充填することができる。
好ましい上記態様において、すなわち、メッシュやスリットで、液体の表面張力によって流下防止ができない場合、ノズルの下部出口端には、出口端の開口を覆うバルブを有し、充填時に出口端とバルブとの間隙から流動性製品を出す。
図６に示す従来の不都合ように、ノズル出口端と容器との間隙３ｃが狭く、バルブ４が開いてもバルブ４が邪魔となり迅速に充填することが難しい。
この発明において、ノズル楕円形断面１ａは、容器３の水平方向断面３ａより狭く、充填管２の出口２ａで充填管２の水平方向断面２ａより更に狭い。従って、ノズル出口端と容器との間隙３ｃが広く、バルブ４が開くとバルブ４が邪魔とならず迅速に充填することができる。
【００２０】
この発明の好ましい態様において、ノズルの下部出口端の楕円の短径ｂと長径ａとの楕円率（ｂ／ａ）が、０．７６６〜０．４２３、ノズル下部出口端面とノズル水平面との角度θが、４０°〜６５°である。
より好ましい態様において、ノズルの下部出口端の楕円の短径ｂと長径ａとの楕円率（ｂ／ａ）が、実質的に０．７１、ノズル下部出口端面とノズル水平面との角度θが、実質的に４５°である。
上記上限を超えると、楕円から真円に、すなわち、従来技術に近づいてこの発明の効果を得ることが難しくなり、上記下限未満では、薄い楕円形状になり、十分な充填流量を確保できる断面積を得ることが難しくなるからである。
また、角度θが４５°では、楕円パイプを加工する上で、加工し易い角度である。
【００２１】
この発明の好ましい態様において、充填管の少なくとも出口断面形状が真円形状であり、容器水平方向断面形状が矩形若しくは角なし矩形である。
従来の容器は、多くは断面形状が矩形若しくは角なし矩形であり、包装充填装置の充填管の断面形状が円形であるので、上記形状によって、従来の容器及び包装充填装置へ容易に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、この発明による包装充填装置の第１実施例を示し、容器に充填管及びノズルが挿入されたバルブが開いた製品充填時の状態を示す拡大部分断面図である。
図２は、図１で示す充填管、ノズル及びバルブの部分外観図である。
図３は、この発明による包装充填装置の楕円管のモデル図及び出口端面を示す真円図である。
図４は、この発明による包装充填装置の一実施例において、楕円断面積、充填管断面積及び、容器断面積の関係を示す断面図である。
図５は、この発明による包装充填装置の第２実施例を示し、屋根型容器に充填管及びノズルが挿入／引出しされた状態を示す拡大部分断面図である。
図６は、従来の包装充填装置を示し、容器に充填管及びノズルが挿入されたバルブが開いた製品充填時の状態を示す拡大部分断面図である。
【００２３】
図１に示す第１実施例の包装充填装置は、容器３を搬送する搬送装置（図示せず、搬送方向を矢印で示す）、充填管２、ノズル１、移動装置（図示せず、ノズルの相対的移動方向を矢印で示す）を有する。
容器３は、側壁３ａと側壁に結合した閉鎖部３ｂと閉鎖部の反対端の開放部とによって画定されている。側壁３ａと閉鎖部３ｂとで囲まれた空間に、開放部から流動性製品を充填することができる。
【００２４】
容器３は、側壁３ａの紙製本体と、本体端にインジェクション成形された閉鎖部３ｂの蓋とからなる複合容器である。容器３は、折目線が付けられた積層包装材料が所定形状に裁断され、容器縦方向に縦シールした容器ブランクス（側壁３ａ）を得、ブランクスの蓋（閉鎖部３ｂ）がインジェクションによって形成され、矢印方向に搬送装置で搬送され、ブランクスの底部の開口から充填管２及びノズル１が移動装置で相対的に矢印方向に挿入され、バルブ４が矢印方向に開き、流動性食品が充填され、バルブ４が矢印方向に閉まり、充填管２及びノズル１が移動装置で矢印方向に相対的に引出され、次いで、容器底部の開口がシールされて、得られる。
【００２５】
第１実施例の包装充填装置の充填管２は、上方の入口から流動性製品を受け入れ、管内部を通過して、出口から流動性製品をノズル１に出すことができる。
移動装置（図示せず）は、容器３及び／又はノズル１を、容器３の閉鎖部３b内側近傍に配置される第１位置と、開放部から離れて配置される第２位置との間で相対的に矢印方向に移動させる。
【００２６】
この態様の包装充填装置において、充填すべき流動性製品は、粘稠性液体食品、固形物含有液体食品、粉状食品又は粒状食品などである。
この態様において、容器３に、迅速にスムーズに定量充填することができる。
【００２７】
この態様において、液体の表面張力によって流下防止ができないので、ノズルの下部出口端１ｂには、出口端１ｂの開口を覆うバルブ４を有する。
図２に、この態様の充填管２、ノズル１及びバルブ４の部分外観図を示す。
図２及び図４に示すように、ノズル１の下部の出口端１ｂの上端１ｃでノズル１は水平方向に楕円形断面１ａを有する。
この態様において、充填管２の断面形状が真円形状であるので、ノズル１の上部入口の断面形状も真円形状であり、徐々に下方へ所定の楕円形状に変形する。
【００２８】
図４の充填管及びノズルの断面図が示すように、この態様の充填管２は、容器３の水平方向断面３ａより狭い断面積２ａを有しかつノズル１の楕円形断面１ａより広い水平方向断面２ａを備える。
なお、図４に示す容器３は、水平方向で断面形状が矩形形状であるが、図１に示す態様では、より丸みを帯びた形状である。
従って、ノズル出口端と容器との間隙３ｃが広く、バルブ４が開くとバルブ４が邪魔とならず迅速に充填することができる。
【００２９】
この態様の包装充填装置においては、図２に示すように、ノズル１の下部出口端１ｂが楕円の短軸の一端１ｃから短軸の他端１ｄに斜めに形成されている。
図３の楕円管のモデル図に示すように、楕円は長軸の長径がａであり、短軸の短径がｂである。出口端面１ｂの形状が真円形状である。
出口端面１ｂとノズル水平面との角度θであるとすると、その数学的関係は、
ｃｏｓ（θ）＝（ｂ／ａ）・・（関係式１）である。
長径ａと短径ｂとで特定される楕円は、上記関係式１によって、出口端面の形状が真円形状になる角度θが定義され、この態様において、ノズルの下部出口端の楕円の短径ｂと長径ａとの楕円率（ｂ／ａ）が、実質的に０．７０７、ノズル下部出口端面とノズル水平面との角度θが、実質的に４５°である。
【００３０】
上述したように、ノズル出口端面１ｂの断面積Ｃとノズル水平面の断面積Ｅとの数学的関係は、
ａ＝ｒ、Ｅ／Ｃ＝（πａｂ）／（πｒｒ）＝ｂ／ａ・・（関係式２）である。
楕円率（ｂ／ａ）が０．７０７、角度θが４５°である場合、Ｅ／Ｃ＝ｂ／ａ＝０．７０７であり、真円形状出口端面の断面積は、楕円形状ノズル水平面の断面積よりも４１％も広くすることができる。
この態様において、充填管及びノズル内部を流れる流動性製品は、楕円形状ノズルの最大の断面積の出口端から流れ出ることができるので、迅速にスムーズに充填することができる。
【００３１】
図５に、第２実施例の包装充填装置を示す。この態様の装置は、容器３を搬送する搬送装置（図示せず、搬送方向を矢印で示す）、充填管２、ノズル１、移動装置（図示せず、ノズルの相対的移動方向を矢印で示す）を有する。
容器３は、側壁３ａと側壁に結合した閉鎖部３ｂと閉鎖部の反対端の開放部とによって画定されている。側壁３ａと閉鎖部３ｂとで囲まれた空間に、開放部から流動性製品を充填することができる。
【００３２】
容器３は、屋根型包装容器であり、表面に製品の外観デザインが印刷された包装材料を所定の形状に裁断し、容器縦方向にシールしたブランクスを得、充填機内でブランクスの底をシールした後に上部開口から牛乳、ジュースの飲料を充填し、上部をシールして得られる。
充填は、開口から充填管２及びノズル１が移動装置で相対的に矢印方向に挿入され、バルブが開き、流動性食品が充填され、次いで、バルブが閉まり、充填管２及びノズル１が移動装置で矢印方向に相対的に引出される。
【００３３】
第２実施例の包装充填装置の充填管２は、入口から流動性製品を受け入れ、管内部を通過して、出口から流動性製品をノズル１に出し、図５に示すように、ノズル１を、容器３の底３ｂ内側近傍に配置される第１位置と、開口上方の第２位置との間で矢印方向に移動させる。
【００３４】
なお、本発明は該実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
この発明は、流動性食品を包装充填する包装容器の製造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明による包装充填装置の第１実施例を示し、容器に充填管及びノズルが挿入されたバルブが開いた製品充填時の状態を示す拡大部分断面図である。
【図２】図１で示す充填管、ノズル及びバルブの部分外観図である。
【図３】この発明による包装充填装置の楕円管のモデル図及び出口端面を示す真円図である。
【図４】この発明による包装充填装置の一実施例において、楕円断面積、充填管断面積及び、容器断面積の関係を示す断面図である。
【図５】この発明による包装充填装置の第２実施例を示し、屋根型容器に充填管及びノズルが挿入／引出しされた状態を示す拡大部分断面図である。
【図６】従来の包装充填装置を示し、容器に充填管及びノズルが挿入されたバルブが開いた製品充填時の状態を示す拡大部分断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    ・・・ノズル
１ｂ  ・・・出口端
２    ・・・充填管
３    ・・・容器
３ａ  ・・・側壁
３ｂ  ・・・閉鎖部
４    ・・・バルブ
【図１】
2008254775.tif 000003
【図２】
2008254775.tif 000004
【図３】
2008254775.tif 000005
【図４】
2008254775.tif 000006
【図５】
2008254775.tif 000007
【図６】
2008254775.tif 000008