(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が膨張可能とされ、かつ筒状の口部を有する容器への液体の充填に用いられるノズルであって、
上下に移動可能に立設された外筒と、この外筒内に、上方から摺動自在に挿入されたシリンダとを備え、
上記シリンダに、上記シリンダを上下に貫通する第一の流路が形成され、上記外筒の下端部に、その下端が上記口部の内径より小径となるまで上記外筒を下方に向けて暫時縮径してなるテーパ部が形成されるとともに、上記外筒の側面に、上記シリンダの上昇に伴い上記外筒の内部と連通する第二の流路が形成され、
上記シリンダの下端部には、上記外筒のテーパ部の内面形状に対応し、下方に向かうに従い暫時縮径してなるテーパ部が形成されており、上記シリンダのテーパ部は、上記シリンダを下降させることにより、上記外筒のテーパ部の内面に当接可能であることを特徴とするノズル。
【請求項２】
上記シリンダの下面に、上記下面を上記第一の流路に向け擦鉢状をなすよう上方に窪ませてなる凹面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
請求項１または２に記載のノズルを用いた上記容器への液体の充填方法であって、
上記外筒のテーパ部の外面を上記口部の上端面の内周縁に当接させることで上記外筒を上記口部に上方から嵌合させる工程と、
上記シリンダを上昇させ、上記第二の流路と上記外筒の内部とを連通させて上記液体を上記第二の流路から上記外筒を介して上記口部内に供給する工程と、
上記外筒のテーパ部の内面に上記シリンダのテーパ部が当接するまで上記シリンダを下降させ、上記液体の供給を停止する工程と、
上記第一の流路から気体を噴出し、上記外筒及びシリンダに付着した上記液体を上記口部内へと排除するとともに、上記容器を膨張させて液面を低下させる工程と、
上記外筒を上記口部から離間させる工程と、
を順次行うことを特徴とする充填方法。
【請求項４】
上記ノズルから上記容器内に供給される気体及び上記液体の体積と、上記液体の充填時に上記容器内に残存していた気体の体積との和が、上記容器の最大膨張時の容積を越えないよう、上記ノズルから上記容器内に供給される気体の体積を制御することを特徴とする請求項３に記載の充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膨張可能かつ筒状の口部を有する容器に液体を充填するためのノズル及びこのノズルを用いた液体の充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
膨張可能かつ円筒状をなす口部を有する容器には、注出口付包装袋やバッグインボックス内袋等が知られている。これらの容器では、口部を介して容器に液体を充填する場合が多い。
【０００３】
上記容器における液体の充填状況の例を図２及び図３に示す。符号１は口部で、口部１の上端には、円筒状をなすノズル２が、上方から同軸をなすよう嵌合されている。また、図２の容器では、ノズル２の下端面に、上方に向け擦鉢状をなすテーパ面２ａが形成され、かつテーパ面２ａの最大径は、口部１の外径より大径とされている。その結果、ノズル２との嵌合に伴い、口部１の上端面１ａは、テーパ面２ａにより上方から覆われる。一方、図３の容器では、ノズル２の下端面に、下方に向け暫時縮径するテーパ部２ｂが形成され、かつテーパ部２ｂの下端の径は、口部１の内径より小径とされている。その結果、ノズル２との嵌合に伴い、口部１には、テーパ部２ｂが上方から挿入される。
【０００４】
そして、図２及び図３に示す状態で、ノズル２から口部１に液体を供給することにより、容器に液体が充填される。充填後は、ノズル２を上昇させて容器をノズルから取り外した後、口部１の上端面１ａをシールやキャップ等で閉鎖することにより、容器を密封する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図２に示すノズル２の場合、口部１の上端面１ａがテーパ面２ａにより上方から覆われているため、液体の充填中、上端面１ａがノズル２内の液体に露出し、その結果、上端面１ａに液体が付着して、上端面１ａのシールが不十分となったり、キャップの内壁部が汚れ、カビや雑菌等が繁殖する恐れがあった。
【０００６】
また、図２及び図３に示すノズル２の双方とも、充填後、上昇したノズル２から液体が滴下し、上端面１ａを汚す恐れがあった。更には、充填に伴い液体が程度の差こそあれ必ず泡立つため、この泡が口部１上端の余剰空間（ヘッドスペース）から溢れ、上端面１ａを汚す恐れもあった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、上記の原因による、容器への液体の充填時における上端面１ａへの液体の付着を極限まで排除することをその目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも一部が膨張可能とされ、かつ筒状の口部を有する容器への液体の充填に用いられるノズルであって、上下に移動可能に立設された外筒と、この外筒内に、上方から摺動自在に挿入されたシリンダとを備え、上記シリンダに、上記シリンダを上下に貫通する第一の流路が形成され、上記外筒の下端部に、その下端が上記口部の内径より小径となるまで上記外筒を下方に向けて暫時縮径してなるテーパ部が形成されるとともに、上記外筒の側面に、上記シリンダの上昇に伴い上記外筒の内部と連通する第二の流路が形成され、上記シリンダの下端部には、上記外筒のテーパ部の内面形状に対応し、下方に向かうに従い暫時縮径してなるテーパ部が形成されており、上記シリンダのテーパ部は、上記シリンダを下降させることにより、上記外筒のテーパ部の内面に当接可能であることを特徴としている。
【０００９】
この場合、上記シリンダの下面に、上記下面を上記第一の流路に向け擦鉢状をなすよう上方に窪ませてなる凹面を形成することが望ましい。
【００１０】
また、本発明は、上記構成を有するノズルを用いた上記容器への液体の充填方法にも係り、上記外筒のテーパ部の外面を上記口部の上端面の内周縁に当接させることで上記外筒を上記口部に上方から嵌合させる工程と、上記シリンダを上昇させ、上記第二の流路と上記外筒の内部とを連通させて上記液体を上記第二の流路から上記外筒を介して上記口部内に供給する工程と、上記外筒のテーパ部の内面に上記シリンダのテーパ部が当接するまで上記シリンダを下降させ、上記液体の供給を停止する工程と、上記第一の流路から気体を噴出し、上記外筒及びシリンダに付着した上記液体を上記口部内へと排除するとともに、上記容器を膨張させて液面を低下させる工程と、上記外筒を上記口部から離間させる工程とを順次行うことを特徴としている。
【００１１】
この場合、上記第一の流路から上記容器内に供給される気体及び上記液体の体積と、上記液体の充填時に上記容器内に残存していた気体の体積との和が、上記容器の最大膨張時の容積を越えないよう、上記第一の流路から上記容器内に供給される気体の体積を制御することが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
本発明に係るノズルの例を図１に示す。このノズル１０は、円筒状をなし、上下に移動可能に立設された外筒１１と、外筒１１内に、上方から摺動自在に挿入されたシリンダ１２とから概略構成されている。
【００１３】
外筒１１の下端部には、その径を下方に向けて暫時縮径してなるテーパ部１１ａが形成され、その結果、外筒１１の下端は、液体を充填すべき容器の口部１の内径より小径とされている。また、外筒１１の側面には、シリンダ１２の上昇に伴い外筒１１の内部と連通する流路（第二の流路）１３が、斜め上方から連結されている。
【００１４】
一方、シリンダ１２の下端部には、テーパ部１１ａの内面形状に対応し、下方に向かうに従い暫時縮径してなるテーパ部１２ａが形成されるとともに、シリンダ１２の上部は縮径されてロッド１２ｂとされている。また、シリンダ１２の中央には、シリンダ１２を上下に貫通する流路（第一の流路）１２ｃが形成され、更に、シリンダ１２の下面は、上記流路１２ｃに向け擦鉢状をなすよう上方に窪む凹面１２ｄとされている。
【００１５】
次に、上記構成を有するノズル１０を用いた容器への液体の充填方法について説明する。
液体の充填に際しては、まず、空の容器を、口部１が外筒１１の直下に位置するよう設置した後、ノズル１０を下降させ、外筒１１を、容器の口部１に上方から嵌合させる。この場合、外筒１１の下端が口部１の内径より小径とされているため、嵌合に伴い、図１に示すように、外筒１１の下端が口部１内に挿入され、かつ口部１の上端面１ａが、その内周縁にて、外側からテーパ部１１ａに当接する。
【００１６】
次いで、図１中符号Ａで示す位置までシリンダ１２を上昇させ、流路１３と外筒１１の内部とを連通させる。そして、この状態で、液体を流路１３から外筒１１を介して口部１内に供給することにより、容器に液体が充填される。
【００１７】
液体の充填が完了したら、テーパ部１１ａの内面にテーパ部１２ａが当接するまでシリンダ１２を下降させ、ノズル１０からの液体の供給を停止する。そして、流路１２ｃから例えば空気等の気体を噴出し、外筒１１及びシリンダ１２に付着した液体を口部１内へと排除するとともに、噴出された気体により容器を膨張させる。
【００１８】
ここで、流路１２ｃから容器に供給される気体の体積は、流路１２ｃから容器内に供給される気体及び液体の体積と、液体の充填時に容器内に残存していた気体の体積との和が、容器の最大膨張時の容積を越えないよう制御される。その結果、流路１２ｃから容器への気体の供給に伴い、容器が適正な内圧で膨張される。また、流路１２ｃから容器に供給される気体の体積を上記のように制御する理由は、気体の供給に伴う内圧の上昇による容器の破損と、テーパ部１１ａの外面と上端面１ａの内周縁との隙間からの液体の滲出とを防止するためである。
【００１９】
一方、流路１２ｃから容器への気体の供給量は、チューブポンプの回転角度、あるいはプランジャーポンプの伸縮量等から算出され、所定量に制御される。
【００２０】
容器が膨張したら、ノズル１０を上昇させ、容器を、隣接する封鎖手段（図示せず。）に送り、封鎖手段にて、口部１の上端１ａがシールやキャップ等で封鎖される。
【００２１】
ここで、本発明に係るノズル１０によれば、液体の充填中、外筒１１の下端が口部１内に挿入され、かつ口部１の上端面１ａが、その内周縁にて、外側からテーパ部１１ａに当接している。従って、液体の充填中、上端面１ａが液体に接触せず、その結果、上端面１ａへの液体の付着と、それに伴う、上端面１ａにおけるシール不良やキャップ内壁部の汚染等が防止される。
【００２２】
また、充填後、流路１２ｃから気体を噴出させ、充填に伴い外筒１１及びシリンダ１２に付着した余分な液体を口部１内へと排除することにより、ノズル１０からの液体の滴下による上端面１ａの汚染が防止される。特に、シリンダ１２の下面が流路１２ｃに向け擦鉢状をなすよう上方に窪む凹面１２ｄとされているため、流路１２ｃから噴出した気体が凹面１２ｄ上を斜め下方に流れ、その結果、気体による、凹面１２ｄ上に付着した液体の排除性が向上する。排除された液体の散布域が凹面１２ｄにより規制されるため、排除された液体が周囲に飛び散りにくいという効果もある。
【００２３】
更に、充填に伴い発生する泡は、充填された液体が、当初から容器内に存在していた空気を巻き込み、この空気が泡となって口部１へと浮上して来るものであるが、本発明に係るノズル１０の場合、液体の充填後も、口部１が外筒１１により上方から覆われているため、充填に伴う泡がヘッドスペースから溢れて上端面１ａを汚すこともない。また、液体の充填後、引き続き容器に供給された気体により容器が膨張し液面が低下するので、泡の量が多くても、外筒１１及びシリンダ１２に、液体が再付着することはない。すなわち、本発明においては、容器内に供給される気体の量を、泡の発生量に応じて制御することにより、泡を吸収可能な空間が、容器の強制的な膨張によって確保される。
【００２４】
この場合、気体の噴出だけでも消泡の効果はあるが、液体が泡立ちやすい場合、気体にアルコールやシリコ−ン等の適当な消泡剤を混入しておけば、液体が一層確実に消泡されるため、外筒１１及びシリンダ１２への液体の再付着が防止される。よって、本発明によれば、容器への液体の充填時における上端面１ａへの液体の付着を、極限まで排除することが可能となる。
【００２５】
更に、流路１２ｃから噴出させる気体を窒素や炭酸ガス等の不活性気体とし、ノズル１０を上昇させた後、ヘッドスペースの空気を上記不活性気体で置換してもよい。この場合には、ヘッドスペースが不活性気体に置換された状態で口部１の上端面１ａが封鎖可能となるため、ヘッドスペースに貯留された空気との接触による、封鎖後の液体の変性が防止される。
【００２６】
なお、本発明に係るノズル１０の形状は、必ずしも図示のものに限定されず、口部１のサイズや形状に応じ、外筒１１、特にテーパ部１１ａの径及び断面形状を適宜設定することも可能である。すなわち、本発明に係るノズル１０及びノズル１０を用いた充填方法は、筒状の口部１を有する膨張可能な容器であれば、あらゆる形状の容器に適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明に係るノズルによれば、液体の充填中、外筒の下端が容器の口部内に挿入され、かつ口部の上端面が、その内周縁にて、外側からテーパ部に当接する。従って、液体の充填中、上端面が液体に接触せず、その結果、上記上端面への液体の付着と、それに伴う、上記上端面におけるシール不良やキャップ内壁部の汚染が防止される。
【００２８】
また、充填後、第一の流路から気体を噴出させ、充填に伴い外筒及びシリンダに付着した余分な液体を口部内へと排除することにより、装置からの液体の滴下による容器上端面の汚染が防止される。特に、シリンダの下面が第一の流路に向け擦鉢状をなすよう上方に窪む凹面とされているため、第一の流路から噴出した気体が凹面上を斜め下方に流れ、その結果、気体による、凹面上に付着した液体の排除性が向上する。排除された液体の散布域が凹面により規制されるため、排除された液体が周囲に飛び散りにくいという効果もある。
【００２９】
更に、充填に伴い発生する泡は、充填された液体が、当初から容器内に存在していた空気を巻き込み、この空気が泡となって口部へと浮上して来るものであるが、本発明に係るノズルの場合、液体の充填後も、口部が外筒により上方から覆われているため、充填に伴う泡がヘッドスペースから溢れて口部の上端面を汚すこともない。また、液体の充填後、引き続き容器に供給された気体により容器が膨張し液面が低下するので、泡の量が多くても、外筒及びシリンダに、液体が再付着することはない。すなわち、本発明においては、容器内に供給される気体の量を、泡の発生量に応じて制御することにより、泡を吸収可能な空間が、容器の強制的な膨張によって確保される。
【００３０】
よって、本発明によれば、容器への液体の充填時における口部上端面への液体の付着を、極限まで排除することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るノズルの構造及びこのノズルによる液体の充填状況を示す断面図である。
【図２】  従来のノズルの構造及びこのノズルによる液体の充填状況を示す断面図である。
【図３】  従来のノズルの構造及びこのノズルによる液体の充填状況を示す断面図である。
【符号の説明】
１  口部
１ａ  口部の上端面
１０  ノズル
１１  外筒
１１ａ  テーパ部（外筒のテーパ部）
１２  シリンダ
１２ａ  テーパ部（シリンダのテーパ部）
１２ｃ  流路（第一の流路）
１２ｄ  凹面
１３  流路（第二の流路）
【図１】
0004141534.tif 000002
【図２】
0004141534.tif 000003
【図３】
0004141534.tif 000004