(57)【要約】【課題】口栓付きパウチの充填において、高粘度内容物の液ダレも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】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、プランジャー中心部を貫通する空気穴を有しており、プランジャー下部先端には前記空気穴と接続して放射状に空気を噴出する穴が設けてあることを特徴とする液体用充填ノズルであり、前記プランジャー下部先端の表面にはフッ素系ナノ粒子コーティング層が設けてあ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
2016141464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、プランジャー中心部を貫通する空気穴を有しており、プランジャー下部先端には前記空気穴と接続して放射状に空気を噴出する穴が設けてあることを特徴とする液体用充填ノズル。
【請求項２】
前記プランジャー下部先端の表面にはフッ素系ナノ粒子コーティング層が設けてあ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。
【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。特に液体を液体容器に充填するために液体の流量、流速、方向圧力などを制御するために充填ノズルに係り、充填ノズル待機時にノズル先端からの液ダレを防止することのできる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現代の生活様式において、液体を商品とした流通販売の場面で、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さまざまな種類のものが生産、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ている。また、スープやカレーなどの調理済み食品、さらに高粘度のたとえば餡子、羊羹、クリームといった食品にも液体充填装置が使われるようになっている。
【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、ポンプ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、液ダレをな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。しかしこれらの方法では、高粘度の内容物には不適であることに加えて、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。
【００１１】
さらに、撥液コーティングを設けた場合においても、その効果は充分であるとはいえず、液ダレを完全に防止することはできないため、液ダレによってシール部のシール不良を起こすこともあった。
【００１２】
特に高粘度の充填物の場合、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て、カビや腐敗の原因となっていた。あるいはプランジャー先端部に充填物が付着したままになるなどの恐れもあって、これら衛生上の問題も懸念されてきた。
【００１３】
そのため、口栓付きパウチに高粘度の内容物を充填する際の液ダレに対しても、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】
【００１４】
【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】
【００１５】
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において、高粘度内容物の液ダレも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】
【００１６】
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、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、プランジャー中心部を貫通する空気穴を有しており、プランジャー下部先端には前記空気穴と接続して放射状に空気を噴出する穴が設けてあることを特徴とする液体用充填ノズルである。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、前記プランジャー下部先端の表面にはフッ素系ナノ粒子コーティング層が設けてあ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。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、口栓付きパウチの充填において、高粘度内容物を充填する際の液ダレも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。また請求項２の発明によれば、より確実にまた効果的に高粘度内容物を充填する際の液ダレも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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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であって、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であって、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。
【図３】図３は本発明に係る液体用充填ノズルのプランジャー下部先端の穴の配列状態の一実施形態例を示した平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。この弁機構はプランジャーと液体が出る開口部からなる。
【００２１】
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。
【００２２】
本発明によって、プランジャー下部先端に放射状に空気を噴出する穴が設けてあることにより、噴出する空気の圧力によって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。
【００２３】
さらにプランジャー下部先端に、フッ素系ナノ粒子コーティング層が撥水層として設けてあることによっても、残留した液体の容器内部への速やかな落下を促し、液ダレはより効果的に防止することができる。
【００２４】
以下本発明を実施するための形態について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明を加える。図１は本発明に係る液体用充填ノズルの一実施形態例であって、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。
【００２５】
液体用充填ノズル（１０）は、充填しようとする液体が流れるパイプ（３）とプランジャー（１）からなり、パイプ(３)の開口部（６）とプランジャー（１）の先端部からなる弁機構によって、充填物の流れ（４）が制御される。
【００２６】
パイプ（３）の先端部は液体パウチの口栓の内側に接して、充填物はその流れによって液体パウチに充填される。但し図１には充填物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。
【００２７】
プランジャー（１）が駆動機構によって上下に動くことによって、プランジャー下部（２）とパイプ（３）の開口部（６）とが密着、離開して、充填しようとする液体の流路を閉じたり開いたりすることができ弁機構として機能する。
【００２８】
またプランジャーには中心部を貫通する空気穴（７）が設けられており、プランジャー下部（２）に設けられた空気噴出孔（８）に通じている。またプランジャー下部先端（５）には表面にフッ素系ナノ粒子コーティング層を設けることができる。
【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であって、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（３）内でプランジャー（１）が下降し、パイプ（３）の開口部（６）とプランジャー下部（２）の先端部が接触、プランジャー下部先端（５）が開口部（６）にはまり込む形で、充填しようとする液体の流れが遮断される。
【００３０】
所定の量が充填されたのち、液体の流れが遮断され充填は完了するが、このときプランジャー下部先端（５）には液体の残液が付着している。放置すれば付着した残液は、雫となって落下する場合もあるが、粘度が高い場合などには自然落下では時間がかかることが
ある。あるいは、充填しようとする液体の粘度が高い場合には、プランジャー下部先端（５）に付着したまま残留する。
【００３１】
本発明においては、プランジャー中心部には空気穴（７）が貫通しており、空気（１１）を送り込むことができる。プランジャー下部（２）には、空気を噴出させることのできる空気噴出孔（８）が、放射状に設けてあり、空気穴（７）から送り込まれた空気を、充填が終わった状態のプランジャー下部から放射状の噴出空気（１２）とすることができる。このようにして噴出空気（１２）によってプランジャー下部先端（５）に残留、付着した残液を強制的に除去することができる。
【００３２】
なお、噴出空気（１２）は充填完了後の待ち時間の間にのみ噴出するよう間欠的に行ない、その噴出量は、残留、付着した残液の除去の効果に考慮して調整すればよい。
【００３３】
図３は本発明に係る液体用充填ノズル（１０）のプランジャー下部先端（５）の穴の配列状態の一実施形態例を示した平面模式図である。空気噴出孔（１４）は、たとえば図３に示したように、プランジャー下部先端（１３）に同心円状に配列することができる。ただし、本発明による空気噴出孔（１４）の配列はこの例に限るものではなく、残留、付着した残液の除去の効果に考慮すれば、任意の形状、個数、配列が可能である。
【００３４】
空気噴出孔（１４）から放射状に噴出する空気の力で、プランジャー下部先端（５）に残留、付着した残液を強制的に除去して液体パウチ内に落下させることができる。放射状に空気を拡散させて噴出させることで、より効果的にプランジャー先端下部の残液を除去することが可能になる。
【００３５】
これによって、これまで充填時に液ダレによる付着物が液体パウチの外側やキャップに付着した場合には、充填後において付着物を洗浄するなどの手間が必要であったが、それをなくすことができる。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。空気の噴出に加えてこの撥水効果によって、より確実にまた効果的に高粘度内容物を充填する際の液ダレも防止できる。
【００４０】
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。
【００４１】
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、撥水層とすることができることを見出した。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
このように本発明によれば、口栓付きパウチの充填において、高粘度内容物を充填する際の液ダレも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。またプランジャー下部先端の表面にフッ素系ナノ粒子コーティング層が設けてあることより、確実にまた効果的に高粘度内容物を充填する際の液ダレも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】
【００４６】
１・・・プランジャー
２・・・プランジャー下部
３・・・パイプ
４・・・充填物の流れ
５・・・プランジャー下部先端
６・・・開口部
７・・・空気穴
８・・・空気噴出孔
１０・・・液体用充填ノズル
１１・・・空気
１２・・・噴出空気
１３・・・プランジャー下部先端
１４・・・空気噴出孔
【図１】
2016141464.tif 000003
【図２】
2016141464.tif 000004
【図３】
2016141464.tif 000005