(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固形物が混入された流動体を所定量ずつ計量して充填するために、充填物を貯留するタンクの底部に固定的に設置される定量充填用ノズルにおいて、大内径の計量シリンダの下方を小内径の排出シリンダとしたアウターシリンダに対して、排出シリンダと同じ内径のインナーシリンダが、排出シリンダの上端との間に所定の間隔を空けた状態で計量シリンダの内側に同芯的に配設されており、上端が貯留タンク内に開放されるように貯留タンクの底部に固定されるアウターシリンダと、流動体中に混入された固形物が通過可能な連結部分を介してアウターシリンダと固定的に連結されるインナーシリンダに対して、計量シリンダの内面とインナーシリンダの外面に摺接するようにアウターピストンが上下動自在に配設され、インナーシリンダの内面と排出シリンダの内面に摺接するようにインナーピストンが上下動自在に配設されていると共に、インナーピストンの下部が、インナーシリンダと排出シリンダの間を閉鎖できる長さの円柱状の密閉栓部に形成され、インナーピストンの密閉栓部から上方の部分が、大きく外部に開放された空間部を有する連通経路部に形成されていることを特徴とする定量充填用ノズル。
【請求項２】
インナーピストンの連通経路部の底面が、上方に突出した傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定量充填用ノズル。
【請求項３】
アウターシリンダの計量シリンダと排出シリンダの間の段部が、逆円錐状の傾斜面に形成されていると共に、この段部と対向するアウターピストンの下端面が、逆円錐状の傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定量充填用ノズル。
【請求項４】
インナーピストンの密閉栓部の下端面が凹凸に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の定量充填用ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動体を所定量ずつ計量して充填するための定量充填用のノズルに関し、特に、固形物が混入された流動体（具の入ったカレーやシチュー等）を所定量ずつ計量して充填するのに好適な定量充填用ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体や粘性体のような流動体を所定量ずつ計量して充填するための装置については、従来から様々な分野で種々の構造のものが公知となっており（例えば、特開昭５５−１５８５１８号公報，特開昭５７−６８３０４号公報，特開昭６０−５８３０４号公報，特開平７−３２９９０２号公報，特開平１０−１２９６１０号公報等参照）、一方、無菌状態で充填できる充填ノズルであって、充填物が固形物を混入した食品等であっても、固形物がノズルの通路中に詰まったりすることなくスムーズに充填できるようにした充填ノズルについても従来から公知となっている（特公昭５２−１００６４号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように従来から様々な分野で使用されている公知の定量充填装置については、その殆どが均質な流動体（液体や粘性体）を定量充填するためのものであって、具の入ったカレーやシチューのような固形物が混入された高粘度の流動体を充填するために使用した場合、固形物が装置の通路中に詰まったりすることで、充填量にバラツキがでたり生産効率が悪くなったりするような虞がある。
【０００４】
一方、特公昭５２−１００６４号公報に示されている充填ノズルについては、固形物が混入された流動体の食品（具の入ったカレーやシチュー等）を充填する場合に、固形物がノズルの通路中に詰まったりすることなくスムーズに充填できるようにしてはいるが、充填物を所定量ずつ正確に計量して充填するものではないため、各回の充填量にバラツキがでる虞がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題の解消を課題とするもので、流動体を所定量ずつ計量して充填するための定量充填用のノズルについて、充填物が固形物を混入した高粘度の流動体であっても、ノズルの通路に固形物を詰まらせることなく、一回毎の充填量を正確に計量して、計量した充填物を残すことなく正確且つ迅速に充填できるようにすることを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、固形物が混入された流動体を所定量ずつ計量して充填するために、充填物を貯留するタンクの底部に固定的に設置される定量充填用ノズルにおいて、大内径の計量シリンダの下方を小内径の排出シリンダとしたアウターシリンダに対して、排出シリンダと同じ内径のインナーシリンダを、排出シリンダの上端との間に所定の間隔を空けた状態で計量シリンダの内側に同芯的に配設し、上端が貯留タンク内に開放されるように貯留タンクの底部に固定されるアウターシリンダと、流動体中に混入された固形物が通過可能な連結部分を介してアウターシリンダと固定的に連結されるインナーシリンダに対して、計量シリンダの内面とインナーシリンダの外面に摺接するようにアウターピストンを上下動自在に配設し、インナーシリンダの内面と排出シリンダの内面に摺接するようにインナーピストンを上下動自在に配設すると共に、インナーピストンの下部を、インナーシリンダと排出シリンダの間を閉鎖できる長さの円柱状の密閉栓部に形成し、インナーピストンの密閉栓部から上方の部分を、大きく外部に開放された空間部を有する連通経路部に形成することを特徴とするものである。
【０００７】
上記のような構造の定量充填用ノズルによれば、同芯的に配置されているアウターピストンとインナーピストンを順次上下往復動させるだけの簡単な動作により、固形物が混入された高粘度の流動体を充填する場合でも、途中で固形物を詰まらせることなく、タンク内に貯留されている充填物を、インナーピストンの連通経路部を通して計量シリンダ内に導入して所定量に計量してから、アウターピストンにより計量シリンダから押し出すことで排出シリンダを通して流下させた後、更に、インナーピストンの密閉栓部により排出シリンダから完全に押し出すことで、計量した所定量を確実且つ迅速に充填することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の定量充填用ノズルの実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態の定量充填用ノズルについて、図１は、ノズル自体の構造を示し、図２は、ノズルが設置された充填装置の全体の外観を示し、図３〜図６は、充填時におけるノズルの作動状態を示すものである。
【０００９】
本実施形態の定量充填用ノズル１は、固形物が混入された流動体の食品（具の入ったカレーやシチュー等）を所定量ずつ計量してカップ容器に連続的に充填するために、図２に示すように、充填物となる流動体の食品が貯留されているタンク２の底部に設置されるものであって、図示していないが、クリーンルーム内（クラス１０，０００の空気清浄度）に設置されている無菌充填ラインにおいて、このノズル１によるカップ容器への食品の充填は、特に空気清浄度が高レベル領域として画成されたクリーンブース内（クラス１００の空気清浄度）で行われるようになっている。
【００１０】
定量充填用ノズル１は、図１に示すように、大内径の計量シリンダ１２の下方に小内径の排出シリンダ１３を設けたアウターシリンダ１１に対して、排出シリンダ１３と同じ内径のインナーシリンダ１４を、排出シリンダ１３の上端との間に所定の間隔を空けた状態で計量シリンダ１２の内側に同芯的に配設すると共に、計量シリンダ１２の内面とインナーシリンダ１４の外面とに摺接するようにアウターピストン１６を上下動自在に配設し、インナーシリンダ１４の内面や排出シリンダ１３の内面に摺接するようにインナーピストン１７を上下動自在に配設したものである。
【００１１】
ノズル１のシリンダ部分となるアウターシリンダ１１とインナーシリンダ１４は、充填物となる食品を貯留するタンクの底部に適宜の結合手段で固定的に設置されるものであって、本実施形態では、アウターシリンダ１１は、分解可能に連結される複数の部品１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにより構成されており、インナーシリンダ１４は、上方の部品１１ａの上端部で、食品中に混入されている固形物が詰まらないような連結部分（例えば、少ない本数の細いブリッジ部分等）１４ａを介して、アウターシリンダ１１と固定的に連結されている。
【００１２】
アウターシリンダ１１において、その上部は、部品１１ａ，１１ｂおよび部品１１ｃの一部分により大きな内径の計量シリンダ１２として形成されており、その下部は、部品１１ｃの大部分と部品１１ｄにより小さな内径の排出シリンダ１３として形成されていて、アウターシリンダ１１の部品１１ｃの計量シリンダ１２と排出シリンダ１３の間に形成される段部１５は、傾斜角度が約３０°の逆円錐状の傾斜面となっている。
【００１３】
ノズル１のピストン部分となるアウターピストン１６とインナーピストン１７は、貯留タンクを上方から貫通しているアウターロッド１８とインナーロッド１９のそれぞれの下端に螺着により着脱可能に連結されており、異なるタイミングで交互に上下往復駆動される各ロッド１８，１９の動きに連れてそれぞれ上下往復動するものであって、計量シリンダ１２とインナーシリンダ１４の間に配設されるアウターピストン１６では、その下端面１６ａがアウターシリンダ１１の段部１５の傾斜面と合致する逆円錐状の傾斜面に形成されている。
【００１４】
一方、インナーシリンダ１４（及び排出シリンダ１３）の内側に配設されるインナーピストン１７では、インナーシリンダ１４と排出シリンダ１３の間を閉鎖できる長さで、インナーピストン１７の下部が中実円柱状の密閉栓部１７ａとして形成されており、この密閉栓部１７ａから上方の部分は、中空円筒体の周壁部分の一部だけが支柱として残されたような状態で、大きく外部に開放された空間部を有する連通経路部１７ｂとして形成されている。
【００１５】
なお、そのようなインナーピストン１７について、更に本実施形態では、充填物が連通経路部１７ｂの底部に留まることなく計量シリンダ１２内にスムーズに流入するように、連通経路部１７ｂの底面（密閉栓部１７ａの上端面）が上方に突出した傾斜面１７ｃに形成されており、また、充填物の排出後に密閉栓部１７ａの下端面に付着した充填物の液状体が滴り落ちるのを防止するために、密閉栓部１７ａの下端面には適宜の形状の凹凸（例えば、複数のリング状溝を同芯的に設けることによる凹凸等）１７ｄが形成されている。
【００１６】
上記のような構造を備えた本実施形態の定量充填用ノズル１について、その充填時の作動状態を図３〜図６によって以下に説明する。
【００１７】
固形物が混入された流動体の食品を貯留するタンク内では、攪拌板３が上下往復動することで固形物が偏らないように食品が常に攪拌されており、そのようなタンクの底部に設置されているノズル１では、図示していないが、アウターピストン１６とインナーピストン１７が共に下限位置にある状態で、インナーシリンダ１４と排出シリンダ１３の間がアウターピストン１６により密閉され、排出シリンダ１３がインナーピストン１７の密閉栓部１７ａにより密閉されていて、タンクの内部とインナーピストン１７の連通経路部１７ｂは連通されている。
【００１８】
そのようにアウターピストン１６とインナーピストン１７が共に下限位置にある状態から、図３に示すように、アウターロッド１８が上昇するのに連れてアウターピストン１６が上昇すると、アウターピストン１６が上限位置で停止するまでは、アウターピストン１６の上昇により発生する吸引力によって、食品が固形物を混入した高粘度の流動体であっても、タンク内の食品はインナーピストンの連通経路部１７ｂを通って計量シリンダ１２内に強制的に導入される。
【００１９】
次いで、アウターピストン１６が上限位置で停止した状態から、インナーロッド１９が上昇するのに連れてインナーピストンの密閉栓部１７ａが上昇すると、インナーシリンダ１４と排出シリンダ１３の間が密閉栓部１７ａにより一時的に閉鎖されて、所定量の食品が計量シリンダ１２により正確に計量されてから、図４に示すように、タンク内から計量シリンダ１２への食品の流入が遮断された状態で、インナーシリンダ１４と排出シリンダ１３の間が開くことにより、計量シリンダ１２で計量された所定量の食品だけが、排出シリンダ１３を通って下方に落下し始めることで充填が開始される。
【００２０】
次いで、図５に示すように、インナーピストン１７が上限位置で停止した状態（密閉栓部１７ａによりタンク内から計量シリンダ１２への食品の流入を遮断している状態）から、アウターロッド１８が下降するのに連れてアウターピストン１６が下降すると、計量シリンダ１２内にある食品は、固形物が混入された高粘度の流動体であっても、アウターピストン１６により計量シリンダ１２から強制的に残らず押し出され、排出シリンダ１３を通って下方に落下することで充填される。
【００２１】
そして、図６に示すように、アウターピストン１６が下限位置で停止した状態から、インナーロッド１９が下降するのに連れてインナーピストン１７が下降すると、計量シリンダ１２から排出シリンダ１３に押し出された食品は、インナーピストン１７の密閉栓部１７ａによって排出シリンダ１３から強制的に残らず押し出され、インナーピストン１７が下限位置で停止した段階で、その回の充填が完了して次回の充填に連続的に移行することとなる。
【００２２】
上記のように作動する本実施形態の定量充填用ノズル１によれば、同芯的に配置されているアウターピストン１６とインナーピストン１７を異なるタイミングで交互に上下往復動させるだけの簡単な機構により、固形物が混入された高粘度の流動体を充填する場合でも、ノズルの通路に固形物を詰まらせることなく、一回毎の充填量を正確に計量してから、計量した流動体をノズル内に残すことなく正確且つ迅速に連続して充填することができる。
【００２３】
なお、本実施形態では、インナーピストン１７の連通経路部１７ｂの底面を上方に突出した傾斜面１７ｃに形成していることで、連通経路部１７ｂの底面に固形物を留めるようなことなく、連通経路部１７ｂから計量シリンダ１２内への充填物の流入をスムーズに行わせることができる。
【００２４】
また、本実施形態では、アウターシリンダ１１の計量シリンダ１２と排出シリンダ１３の間にある段部１５を逆円錐状の傾斜面に形成すると共に、この段部と対向するアウターピストン１６の下端面１６ａを逆円錐状の傾斜面に形成していることで、計量シリンダ１２で計量した所定量の充填物をスムーズに排出シリンダ１３に流出させることができる。
【００２５】
さらに、本実施形態では、インナーピストン１７の密閉栓部１７ａの下端面に適宜の形状で凹凸１７ｄを形成していることにより、密閉栓部１７ａの下端面に対する液体の表面張力が大きくなり、密閉栓部１７ａにより排出シリンダ１３から充填物を押し出した後で、密閉栓部１７ａの下端面に付着した液状の充填物が滴り落ちるのを防止することができることから、連続的に搬送されている容器に充填する際に、充填終了後に充填物が滴り落ちて容器の縁部に付着したりするのを防止することができる。
【００２６】
以上、本発明の定量充填用ノズルの一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に示した具体例にのみ限定されるものではなく、その用途については、カレーやシチューのような固形物が混入された食品の無菌充填に好適なものではあるが、無菌充填以外の充填にも使用可能であり、また、ノズル自体の構造についても、実施形態で示した具体的な構造に限らず、例えば、アウターシリンダとインナーシリンダをどのような部品で形成するか等、適宜設計変更可能なものであることは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したような本発明の定量充填用ノズルによれば、アウターピストンとインナーピストンを交互に上下往復動させるだけの簡単な機構により、固形物が混入された高粘度の流動体を充填する場合でも、ノズルの通路に固形物を詰まらせることなく、一回毎の充填量を正確に計量してから、計量した充填物をノズル内に残すことなく、正確且つ迅速に所定量ずつ連続して充填することができて、各回の充填量にバラツキがでたり、生産効率が悪化したりするのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定量充填用ノズルの一実施形態を示す部分断面側面図。
【図２】図１に示したノズルが設置されている定量充填装置の外観を示す側面図。
【図３】図１に示したノズルの計量時の状態を示す縦断面図。
【図４】図１に示したノズルの充填開始時の状態を示す縦断面図。
【図５】図１に示したノズルの充填中途時の状態を示す縦断面図。
【図６】図１に示したノズルの充填終了時の状態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１        定量充填用ノズル
１１      アウターシリンダ
１２      （アウターシリンダの）計量シリンダ
１３      （アウターシリンダの）排出シリンダ
１４      インナーシリンダ
１５      （アウターシリンダの）段部
１６      アウターピストン
１６ａ    （アウターピストンの）下端面
１７      インナーピストン
１７ａ    （インナーピストンの）密閉栓部
１７ｂ    （インナーピストンの）連通経路部
１７ｃ    （連通経路部の底部の）傾斜面
１７ｄ    （密閉栓部の下端面の）凹凸
【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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