(57)【要約】【課題】口栓付きパウチの充填ノズルにおいて、耐久性が高く、確実に液ダレを防止できる液体用充填ノズルを提供することを課題とする。【解決手段】少なくとも、液体が流れるパイプと、このパイプ内に備えられ、流量を制御するためのプランジャーとを備える充填ノズルであって、プランジャー下部に撥液コーティング層を有することを特徴とする液体用充填ノズルであり、また撥液コーティング層がフッ素系ナノ粒子コーティングからなることを特徴とする液体用充填ノズルである。【選択図】図１
2016107994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、液体が流れるパイプと、このパイプ内に備えられ、流量を制御するためのプランジャーとを備える充填ノズルであって、プランジャー下部に撥液コーティング層を有することを特徴とする液体用充填ノズル。
【請求項２】
前記撥液コーティング層がフッ素系ナノ粒子コーティングからなることを特徴とする請求項１に記載の液体用充填ノズル。
【請求項３】
前記プランジャーの先端が下方向に凸形状であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の液体用充填ノズル。
【請求項４】
前記プランジャーの凸形状先端部中央に吸引口が設けてあることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の液体用充填ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は充填ノズルに関するものである。特に口栓付きパウチに用いることのできる液体用充填ノズルに関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年の生活様式において、液体の商品の流通販売の場面で、プラスチックフィルムを用いた液体容器や、液体用紙容器を用いた商品は数多く生産、流通、販売され消費者の手元に届けられている。たとえばジュース、乳飲料、酒類などの飲料は、メーカーにおいて液体充填装置によりビンや紙製容器などの液体容器に所定量だけ充填され商品として送り出される。
【０００３】
この充填装置には種々の方式、あるいはその変形タイプがあるが、いずれも供給タンクに収容された液体充填物を充填ノズル先端から容器内に吐出するものである。充填ノズルは基本的には液体が流れるパイプ部と液体の流量（吐出と遮断）もしくは流速等を制御するための弁機構等からなり、弁機構はパイプの先端近傍など所定の位置に備え付けられている。
【０００４】
供給タンクから充填ノズルへの充填物の送出については、重力を利用するものもあるが、一般には何らかのピストン機構により充填物を圧送している。圧送のほうが粘性の高い充填物や果肉などを含む非均一系充填物にも適しており、ピストン機構のストローク調整によって充填量の調整も容易であり、また圧送と弁開閉の同期も取りやすいため、充填物と液体容器双方に対する適応性が高い。
【０００５】
一般に液体充填装置では、液体容器は間欠的に充填ノズルの下部に配置され、充填ノズルからは所定の時間だけ充填物が吐出、滴下される。所定量の充填が終われば、次の吐出まで充填ノズルは待機状態に入る。
【０００６】
ノズル先端は、容器口部に挿入される場合もあり、挿入されない場合もある。挿入する場合でも浅い場合、深い場合、あるいは充填物液面に追随して移動する場合などいくつかの種類がある。また一般に口栓付きの液体パウチなどの場合には口栓にノズル先端を接触、挿入して充填を行なう。
【０００７】
いずれの場合においても、間欠的な液体充填では、ひとつの容器の充填が終了して、次の容器の充填開始までの待機時間が生まれ、その間に充填ノズル先端部に付着した充填物が乾燥して固化したり、ノズルから雫がたれ落ちる液ダレがおきる恐れがある。
【０００８】
液ダレは容器の口部周辺や外面、あるいは搬送装置上に落下してこれらを汚損する不具合を生じる。特に粘度の高い液体の場合には液体の流動性が低いため、液ダレを無くそうとすれば待機時間が長くなってしまうことがあった。
【０００９】
液ダレ防止については、液体用充填ノズルの内部構造を工夫して、充填終了時にノズル内を負圧にして、ノズル内外周に残存している充填物を吸引する技術が開示されている。あるいはノズル先端内面部にメッシュ状のスクリーンを設置しこれらの材質と形状の最適化によって充填物とスクリーン間の摩擦抵抗を大きくし充填物をスクリーン中央に集めて液ダレを防止する技術が提案されている。しかしながらこれらの方法では、液ダレを防止するために時間がかかりサイクルタイムが落ちるなど、生産性を犠牲にする恐れがあった。
【００１０】
また特許文献１には液体充填ノズルの先端の内外周に撥液コーティングを設けるという液ダレ対策が提案されているが、充填においてノズルが容器の口栓と擦れあって撥液コーティングが剥がれてしまう恐れがあった。また、粘度が高い充填物の場合、充填物がプランジャー先端部まで流れて集まるまでに時間がかかり、キャッピング後にキャップの上に充填物液体の雫が落ちるなどの恐れがあった。
【００１１】
そのため、口栓付きパウチに充填する際の液ダレに対して、耐久性が高く、確実に液ダレを防止できる液体用充填ノズルが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１４−５００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、口栓付きパウチの充填ノズルにおいて、耐久性が高く、確実に液ダレを防止できる液体用充填ノズルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、少なくとも、液体が流れるパイプと、このパイプ内に備えられ、流量を制御するためのプランジャーとを備える充填ノズルであって、プランジャー下部に撥液コーティング層を有することを特徴とする液体用充填ノズルである。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、前記撥液コーティング層がフッ素系ナノ粒子コーティングからなることを特徴とする請求項１に記載の液体用充填ノズルである。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、前記プランジャーの先端が下方向に凸形状であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の液体用充填ノズルである。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、前記プランジャーの凸形状先端部中央に吸引口が設けてあることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の液体用充填ノズルである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、口栓付きパウチの充填ノズルにおいて、耐久性が高く、確実に液ダレを防止できる液体用充填ノズルを提供することが可能である。
【００１９】
また請求項２の発明によれば、耐久性に優れ、より効果的に液ダレを防止することのできる液体用充填ノズルを提供することが可能である。
【００２０】
請求項３の発明によれば、プランジャー先端が下方向に凸形状であることによって、より効果的に液ダレを防止することのできる液体用充填ノズルを提供することが可能である。
【００２１】
また請求項４の発明によれば、吸引口により能動的かつ確実に液ダレを防止することのできる液体用充填ノズルを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は本発明に係る液体用充填ノズルの一実施形態例の液体が充填されている状態を示す部分断面模式図である。
【図２】図２は本発明に係る液体用充填ノズルの一実施形態例の液体の充填が完了している状態を示す部分断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下本発明を実施するための形態について、図１および図２を参照しながら詳細に説明を加える。
【００２４】
液体充填用ノズルには種々の形態があるが、基本的には液体がそれを通過して液体容器の中に注ぎ込まれるパイプと流量を制御するためにパイプの途中または先端に設置される弁機構からなる。弁機構はプランジャーと液体が出る開口部からなる。
【００２５】
弁機構が開いている間は、液体が開口部から液体容器側に充填されている状態である。一定の流量が確保された後、弁機構は閉じて、液体の流れを遮断する。このとき若干の液体が開口部およびプランジャー下部に残留し、雫となって落下する。
【００２６】
本発明によって、プランジャー下部に撥液コーティングを設けることにより、残留した液体の容器内部への速やかな落下を促し、容器外側や装置を汚損するような液ダレを防止することができる。
【００２７】
図１は本発明に係る液体用充填ノズルの一実施形態例の液体が充填されている状態を示す部分断面模式図である。充填ノズル（１０）はパイプ（１）とプランジャー（２）からなり、液体はパイプ(１)の開口部とプランジャー（２）の先端部からなる弁機構（７）によって、液の流れ（８）が制御される。パイプ（１）の先端部は口栓（６）の内側に接しており、液の流れによって、内容物の液体が容器に充填される。但し図１には充填用の液体が収容されている供給タンク、プランジャーの駆動機構は図示していない。
【００２８】
プランジャー先端部は下に向けて凸形状に膨らんだ形状になっており、表面には撥液コーティング（５）が施されている。凸形状の先端部には残液吸引口（４）が設けられており、凸部先端に集まった液体は液ダレ防止のために、残液吸引口（４）から残液吸引パス（３）を経由して吸い上げられる。
【００２９】
図２は本発明に係る液体用充填ノズルの一実施形態例の液体の充填が完了している状態を示す部分断面模式図である。パイプ（１）内でプランジャー（２）が下降し、パイプ（１）の開口部とプランジャー（２）の先端部が接触、はまり込む形で液体の流れは遮断される。
【００３０】
このときプランジャー（２）の先端部には液体の残液が付着しているが、残液はプランジャー先端部の凸形状に沿って下降し、最下部に集まる。放置すれば集まった残液は、雫となって落下する。
【００３１】
プランジャー先端部に撥液コーティング（５）が施されていることによって、付着した液体の残液は矢印（１３）のように移動落下するが、その速度は撥液コーティング（５）があることによって加速される。あるいは矢印（１１）のように、残液吸引口から強制的に吸引され、残液吸引パス（３）を経て、矢印（１２）のように充填ノズル外に排出される。
このように、プランジャー先端部に付着した液体が速やかに落下、あるいは吸引によって除去されることによって、液ダレを未然に防止することが可能になり、充填のサイクルタ
イムを短縮することができる。
【００３２】
以下、本発明に係る各構成要素についてさらに詳細な説明を加える。
【００３３】
本発明による液体用充填ノズルが充填の対象とする液体容器は、たとえば口栓つきのバッグインボックスと呼ばれる大型の液体容器を対象とすることもでき、また小型の口栓つきのパウチなども対象とすることが出来る。
【００３４】
撥液コーティングには撥水、撥油性があれば一定の効果があるが、たとえばフッ素ナノコーティングを使用することができ、雫の落下はいっそう速やかに行なわれる。コーティングの方式は特に限定するものではないが、たとえばフッ素ナノコーティングの場合にはフッ素ナノ粒子を電着塗装するのが好ましい。
【００３５】
撥液コーティングによって、表面に付着した液体の落下は、充填終了後に充填ノズルが容器口栓部から離れるまでに、容器内に落下することが好ましい。これにより容器外への液ダレを防止することができる。
【００３６】
さらに、付着した液体が残液吸引口から矢印（１１）のように強制的に吸引され、残液吸引パス（３）を経て、矢印（１２）のように液体用充填ノズル外に排出される機構によって、充填終了後に充填ノズルが容器口栓部から離れるまでに、より確実に付着した液体を除去して液ダレを防止することが可能になる。
【００３７】
これは特に粘度の高い液体において、待機時間を短縮することが可能になる効果もある。また吸引されノズル外に排出された液体は、元の供給タンクに還流させても良く、外部に排出するのでも良い。
【００３８】
撥水性の強さは、表面自由エネルギーの低さということができるが、表面自由エネルギーの低い物質としては、飽和フルオロアルキル基（特にトリフルオロメチル基（−ＣＦ３−）、アルキルシリル基、フルオロシリル基   、長鎖アルキル基のような官能基を有する材料を挙げることができる。
【００３９】
トリフルオロメチル基が平面状に規則正しく配列した表面と水との接触角は１２０度前後であるが、これは通常の金属表面の１０度〜６０度に比べると大きいため滑りやすく、表面に付着した液体の雫は落下しやすい。そこでトリフルオロメチル基を含む化合物をプランジャー先端面に設けることによって、撥水性を付与することができる。本発明ではフッ素ナノ粒子のコーティング層を電着塗装法により形成し、撥水層とした。
【００４０】
電着塗装法は、塗料と被塗装物にそれぞれ異なる極性の静電気を負わせ、水性塗料中に被塗装物を入れて塗装する方法である。この場合水性塗料中に浸漬した被塗装物に塗膜が形成される。これに使うことのできる塗料には、アニオン電着塗料とカチオン電着塗料の２種類があるが、電着塗料のほとんどはカチオン電着塗料であり、アニオン電着塗料はほとんど使用されていないが、その主な理由はカチオン系のほうが防食性に優れるからである。
【００４１】
すなわち塗料が水性塗料であることにより、原理としては水を電気分解したときに発生するアルカリ性を利用して中和反応で塗膜を形成するからである。具体的にはトリフルオロメチル基を含む化合物で平均粒子径が５〜１０ｎｍ程度のフッ素ナノ粒子を用いて塗料とするのが好ましい。
【００４２】
そのほか、弁機構の金属製の部品の中で液体の付着しやすい部分があれば、同様にして
撥水性コーティング層を形成することができる。非金属の部品である場合には無電界メッキ皮膜を形成するなどして、撥水性コーティング層を形成することができる。
【００４３】
このように本発明によれば、口栓付きパウチの充填ノズルにおいて、耐久性が高く、確実に液ダレを防止できる液体用充填ノズルを提供することが可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・パイプ
２・・・プランジャー
３・・・残液吸引パス
４・・・残液吸引口
５・・・撥液コーティング
６・・・口栓
７・・・弁機構
８・・・液の流れ
１０・・・充填ノズル
１１・・・矢印
１２・・・矢印
１３・・・矢印
【図１】
2016107994.tif 000003
【図２】
2016107994.tif 000004