(57)【要約】      （修正有）【課題】導入された流体が外部に漏れ出るのが防止され流体を流路に効率よく導入することができる切り替えバルブ及びそれを用いた歯磨き剤充填装置を提供する。【解決手段】周壁にスリット１４を有する有底筒状のバルブ体１０と、バルブ体１０を周方向に回転操作するバルブ体操作部１２と、バルブ体１０が回転可能に収容され、バルブ体１０が回転操作されることによってスリット１４と連通する流路を有するバルブ体収容部１３とを有し、バルブ体操作部１２は、バルブ体１０の底部１５に取り付けられ、回転駆動されるバルブ体作動軸２０と、バルブ体作動軸２０の周囲に配設され、バルブ体作動軸２０に固定された金属製の筒形部材２２と、筒形部材２２の基端部３０の周囲に配設されたシール部材２４と、筒形部材２２の先端部３１の周囲に配設された耐磨耗性樹脂の軸受け３５を設ける。【選択図】図３
2009191921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周壁に通過孔を有する有底筒状のバルブ体と、
前記バルブ体を周方向に回転操作するバルブ体操作部と、
前記バルブ体が回転可能に収容され、前記バルブ体が回転操作されることによって前記通過孔と連通する流路を有するバルブ体収容部とを有し、
前記バルブ体操作部は、前記バルブ体の底部に取り付けられ、回転駆動されるバルブ体作動軸と、前記バルブ体作動軸の周囲に配設され、前記バルブ体作動軸に固定された金属製の筒形部材と、前記筒形部材の基端部の周囲に配設されたシール部材と、前記筒形部材の先端部の周囲に配設された耐磨耗性樹脂よりなる軸受けとを有することを特徴とする切り替えバルブ。
【請求項２】
前記バルブ体作動軸と前記筒形部材が、超硬合金から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の切り替えバルブ。  
【請求項３】
前記軸受けが、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂から構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の切り替えバルブ。
【請求項４】
前記シール部材が、円環状の弾性部材と、前記弾性部材の円周に沿って取り付けられた円環状のスプリング部とを有し、前記スプリング部の弾性によって前記円環状の弾性部材を前記筒形部材に押し付けてシールする構造とされたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の切り替えバルブ。
【請求項５】
前記軸受けの内周側に液抜き用の凹所が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の切り替えバルブ。
【請求項６】
前記筒形部材が、前記バルブ体側に配置される大径の基端部とその反対側に配置される小径の先端部とそれらの境界に形成された段差部からなり、前記基端部の外周に前記シール部材が配置され、前記先端部の外周に前記軸受けが配置されるとともに、前記軸受けが前記先端部外周と前記段差部外周と前記段差部よりの前記基端部外周を囲んで設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の切り替えバルブ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の切り替えバルブを備えたことを特徴とする歯磨き剤充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、練り歯磨きなどの高粘性の流体が導入される流路を有し、その流路を切り替える切り替えバルブ、および、この切り替えバルブを用いた充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、練り歯磨きは、チューブ状の歯磨き剤収容容器（以下チューブ容器と称する。）に、注出口が形成された側とは反対側の開口端部から充填され、この開口端部を溶着シールすることによって製造されている。
このチューブ容器への歯磨き剤の充填方法の一例として、歯磨き剤供給用シリンダと、歯磨き剤注入用ノズルとに接続され、歯磨き剤供給用シリンダから供給される歯磨き剤を、歯磨き剤注入用ノズルに、送液状態と非送液状態とに切り替えて供給する切り替えバルブを用いた方法が行われている。
【０００３】
図６及び図７に、従来の切り替えバルブの一構成例を示す。
この例の切り替えバルブ１０１は、有底円筒状のバルブ体１０２と、バルブ体１０２を周方向に９０°往復回転操作するバルブ体操作部１０３と、バルブ体１０２が収容されるバルブ体収容部１０４とを有する。
バルブ体１０２は、その周壁にスリット（通過孔）１０５が貫通して設けられ、その開放側（底部形成側と反対側）に歯磨き剤供給用シリンダ１０６が接続されている。このバルブ体１０２には、歯磨き剤供給用シリンダ１０６から歯磨き剤が供給され、供給された歯磨き剤は、バルブ体１０２の内部を通過してスリット１０５から排出される。
【０００４】
バルブ体収容部１０４は、内部に円柱状の空間を有し、この空間内にバルブ体１０２が回転可能に収容されている。バルブ体１０２は、このバルブ体収容部１０４の空間内に収容された状態で、その外周面がバルブ体収容部１０４の内周面と接触している。そして、バルブ体操作部１０３によって回転操作されると、バルブ体１０２は、その外周面をバルブ体収容部１０４の内周面に対して摺動しながら回転する。
【０００５】
また、バルブ体収容部１０４には、その側壁に、流路１０７が貫通して設けられている。この流路１０７の流入口１０７ａは、バルブ体１０２のスリット１０５が所定の向きにあるとき、このスリット１０５と連通する。また、流路１０７の流出口には、図示略の歯磨き剤注入用ノズルが接続されている。バルブ体１０２のスリット１０５と流路１０７とが連通した状態では、バルブ体１０２に供給された歯磨き剤は、スリット１０５、流路１０７及び歯磨き剤注入用ノズルを通過して、ノズルの先端から吐出する。すなわち、流路１０７を介して歯磨き剤を供給できる送液状態となる。また、バルブ体１０２がこの状態から９０°回転操作されると、流路１０７の流入口はバルブ体１０２の外周面によって閉じられ、流路１０７への歯磨き剤の供給が停止した非送液状態になる。即ち、この例の切り替えバルブ１０１では、バルブ体１０２を９０°往復回転操作することにより、流路１０７への歯磨き剤の供給を送液状態と非送液状態とに切り替えることができるように構成されている。
【０００６】
バルブ体操作部１０３は、バルブ体１０２の底部に取り付けられたＴ字形のバルブ体作動軸１０８と、バルブ体作動軸１０８の軸部の周囲に配設されたポリテトラフルオロエチレン（テフロン：米国デュポン社登録商標）製の軸受け１０９と、軸受け１０９とバルブ体作動軸１０８との間に図７に示す如く介挿された複数のＯリング１１０と、軸受け１０９を基端側（バルブ体１０２の底部側）に押し付けて支持するブロック部１１１と、バルブ体作動軸１０８を９０°往復回転操作するための切り替えレバー１１２とを有する。
【０００７】
この例の切り替えバルブ１０１では、切り替えレバー１１２がバルブ体作動軸１０８を９０°往復回転操作すると、バルブ体１０２がバルブ体作動軸１０８の回転方向に回転する。これにより、バルブ体１０２のスリット１０５と流路１０７とが連通した送液状態と、バルブ体１０２のスリット１０５と流路１０７とが連通していない非送液状態とに切り替えることができる。送液状態では、スリット１０５を介して流路１０７に歯磨き剤を導入できるので、流路１０７に導入された歯磨き剤は、歯磨き注入用ノズルを通過してノズル口から吐出し、チューブ容器内に充填される。そして、送液状態から非送液状態に切り替わると、歯磨き注入用ノズルからの歯磨き剤の吐出が停止し、チューブ容器への歯磨き剤の充填が終了する。このような送液状態と非送液状態との切り替えを繰り返し行うことにより、複数のチューブ容器に順次歯磨き剤を充填することができる。
【０００８】
また、この種回転軸の液漏れ防止技術として、軸受部の内側に密着する位置に傘状の弁を配置してこの弁を軸受部に密着できる構成とし、モータの駆動による軸の回転時に弁を前記軸受部から離しておくように構成した液漏れ防止弁が知られている。（特許文献１参照）また、この特許文献１の従来の技術の段落には、貯水タンクを貫通した軸受部の防水手段としてオイルシール、Ｏリング等を軸の周囲に配置した構造が開示されている。
【特許文献１】特開平９−２６０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上述のような構成の切り替えバルブ１０１では、運転開始の初期段階では歯磨き剤の漏れは認められないが、歯磨き剤の送液状態と非送液状態とを高速で頻繁に切り替えつつ長時間運転すると（即ち、バルブ体作動軸１０８を高速で右回り及び左回りに繰り返し回転させると）、バルブ体作動軸１０８と軸受け１０９との隙間１１３から歯磨き剤が漏れ出る現象が見られるようになる。
切り替えバルブ１０１の周囲から歯磨き剤が漏れ出ると、この漏れ出た歯磨き剤が、チューブ容器の被溶着部に付着して溶着シールのシール不良を引き起こしたり、製造ラインの他の部分に散って、ラインにおける異物混入の原因となるおそれがある。また、チューブ容器への歯磨き剤の充填量が変動する問題、切り替えバルブを頻繁に清掃することが必要となり、清掃の間、生産を停止する必要が生じるなどといった不都合も生じる。
特に近年の歯磨き剤の低粘化傾向、及び、シリカやゼオライト等の無機顆粒の配合により、歯磨き剤の充填機においては液漏れが発生し易い状況にあった。
また、特許文献１に記載された液漏れ防止技術の如く、オイルシールやＯリングを軸の周囲に単に配置した構造では、上述のような構成の切り替えバルブ１０１の場合に歯磨き剤の漏れ出しを防止できるものではなく、また、特許文献１に記載されている傘型弁を上述の歯磨き剤の充填装置に適用できるものではない、という問題がある。
【００１０】
そこで、本発明者が、この原因を明らかにすべく検討を行ったところ、以下のような知見を得た。
即ち、従来構造の切り替えバルブ１０１では、軸受け１０９がポリテトラフルオロエチレン製であるがために、軸受け１０９がすべり性（表面平滑性）には優れてはいるが、歯磨き剤に含まれるアルコール分などの影響で軸受け１０９が膨潤する傾向がある。そして、軸受け１０９がアルコール分などによって膨潤した結果、Ｏリング１１０が作動軸１０８に押し付けられ、損耗する結果、漏洩が生じるのではないかと考えている。
一方、バルブ体１０２内に歯磨き剤が供給されている状態で、バルブ体１０２が右回りと左回りに繰り返し回転すると、バルブ体収容部１０４の内周面とバルブ体１０２の外周面との界面に歯磨き剤が侵入し、歯磨き剤の薄い膜が形成されるが、この膜状の歯磨き剤がバルブ体１０２の底部と軸受け１０９との隙間に流れ込む現象が見られた。そして、軸受けのＯリング１１０が損耗し始めている状態では、この隙間に流れ込んだ歯磨き剤が、Ｏリング１１０によって塞き止めきれず、バルブ作動軸１０８と軸受け１０９との隙間１１３に入り込んで外部に漏出することが歯磨き剤漏洩の原因と思われる。
【００１１】
本発明は前記した問題に鑑みて提案されたものであり、導入された歯磨き剤などの流体が外部に漏れ出るのを防止することができ、流体を流路に効率よく導入することができる切り替えバルブ及びそれを用いた充填装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明の切り替えバルブは、その周壁に通過孔を有する有底筒状のバルブ体と、前記バルブ体を周方向に回転操作するバルブ体操作部と、前記バルブ体が回転可能に収容され、前記バルブ体が回転操作されることによって前記通過孔と連通する流路を有するバルブ体収容部とを有し、前記バルブ体操作部は、前記バルブ体の底部に取り付けられ、回転駆動されるバルブ体作動軸と、前記バルブ体作動軸の周囲に配設され、前記バルブ体作動軸に固定された金属製の筒形部材と、前記筒形部材の基端部の周囲に配設されたシール部材と、前記筒形部材の先端部の周囲に配設された耐磨耗性樹脂よりなる軸受けとを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明において前記バルブ体作動軸と前記筒形部材が、超硬合金から構成されていることを特徴とする。
本発明において前記軸受けが、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂から構成されていることを特徴とする。
本発明において前記シール部材が、円環状の弾性部材と、前記弾性部材の円周に沿って取り付けられた円環状のスプリング部とを有し、前記スプリング部の弾性によって前記円環状の弾性部材を前記筒形部材に押し付けてシールする構造とされたことを特徴とする。
本発明において前記軸受けの内周側に液抜き用の凹所が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本発明において前記筒形部材が、前記バルブ体側に配置される大径の基端部とその反対側に配置される小径の先端部とそれらの境界に形成された段差部からなり、前記基端部の外周に前記シール部材が配置され、前記先端部の外周に前記軸受けが配置されるとともに、前記軸受けが前記先端部外周と前記段差部外周と前記段差部よりの前記基端部外周を囲んで設けられたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の歯磨き剤充填装置は、本発明の切り替えバルブを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、バルブ体を回転操作するバルブ体操作部が、バルブ体の底部に取り付けらたバルブ体作動軸と、バルブ体作動軸の周囲に配設され、バルブ体作動軸に固定された金属製の筒形部材と、筒形部材の基端部の周囲に配設されたシール部材と、筒形部材の先端部の周囲に配設された耐磨耗性樹脂よりなる軸受けとを有する構造を採用したので、バルブ体の外周面に沿って膜状となった歯磨き剤などの流体が、軸受けと、軸受けによって支持される軸（筒形部材）との隙間を通過して外部に漏出するのを防止することができ、バルブ体内に供給された歯磨き剤などの流体を漏れなく、確実に流路に導入することができる。
【００１７】
また、バルブ体作動軸を超硬合金を主材料として構成している場合は、バルブ作動軸を機械的特性に優れたもの、耐摩耗性についても優れた状態とすることができ、バルブ体を精度よく回転操作することができる。
【００１８】
また、シール部材が、円環状の弾性部材と、弾性部材の円周に沿って取り付けられた円環状のスプリング部とを有し、スプリング部の弾性によって弾性部材を筒形部材に押し付けるものである場合、シール部材が優れたシール機能を発揮し、膜状の歯磨き剤などの流体が、軸受けと筒形部材との隙間に到達するのを確実に防止することができる。
また、軸受けの内周側に凹所を設けている場合、仮に、歯磨き剤などの流体が、軸受けと筒形部材との隙間に若干到達しても、この凹所から流出させ、その結果バルブ体の作動軸に固化した液体付着が無くなることにより、回転不能防止にも効果が認められるようになる。
【００１９】
前記軸受けが、ポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂（ＰＥＥＫ樹脂）から構成されている場合には、その摩耗を低減することができ、優れた耐久性を得ることができる。
筒形部材の大径の基端部の外周にシール部材を配置することでシール面積をできるだけ大きくすることが出来、シール性能を向上できる。また、筒形部材の先端部の外側に軸受けを配置し、この軸受けにより先端部外周と段差部外周と段差部よりの基端部外周を囲んで設けたことで、軸受けにより筒形部材を確実にホールドしながら支持することができる。そして、この軸受けがポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂から構成されていると、該樹脂が本来有する１０００ｋｇ／ｃｍ２を超える優れた引張強度と低い伸びを利用して確実な筒形部材の支持ができる。この結果、先のシール部材の優れたシール性能と相俟って、優れた耐摩耗性、耐久性を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の切り替えバルブ及び歯磨き剤充填装置の実施形態について説明する。
まず、本発明の切り替えバルブが適用された歯磨き剤充填装置について説明する。
図１は、本発明の歯磨き剤充填装置の一実施形態を示す斜視図である。
図１に示す歯磨き剤充填ラインＡは、一端に注出口が取り付けられ、他端が開口された（未溶着状態の）チューブ状の歯磨き剤用容器（以下チューブ容器５０と称する。）に、開口側から歯磨き剤を注入した後、開口端部側を溶着シールしてチューブ容器５０を密閉し、歯磨き剤を製造するラインである。
この形態の歯磨き剤充填ラインＡは、レーストラック状のテーブル１の周囲に沿って設けられたチューブ走行系２と、チューブ走行系２の途中に配設された歯磨き剤充填装置３及びチューブ溶着装置４とを有して概略構成されている。
【００２１】
チューブ走行系２は、テーブル１の一方向に断続的に走行するトラック状のコンベヤ５と、このコンベヤ５に取り付けられた複数のチューブホルダー６とを有している。このチューブ走行系２では、複数のチューブ容器５０が、それぞれ、注出口側５１を下方となるように各チューブホルダー６に装填される。そして、コンベヤ５を走行操作すると、各チューブホルダー６に装填された複数のチューブ容器５０はテーブル１の外周に沿って搬送される。
【００２２】
歯磨き剤充填装置３は、順次搬送されてくるチューブ容器５０に歯磨き剤を充填するために設けられている。本実施形態では、この歯磨き剤充填部３を、隣り合って搬送されてくる２本のチューブ容器５０に対応できるように２基並んで配設しており、２本のチューブ容器５０に並行して歯磨き剤を注入することができる。
各歯磨き剤充填装置３は、切り替えバルブ７と、切り替えバルブ７に歯磨き剤を供給する歯磨き剤供給用シリンダ８及び各チューブ容器５０に歯磨き剤を注入する注入用ノズル９とを有している。本発明では、この切り替えバルブ７の構成に特徴がある。この構成については、後に詳述する。
【００２３】
チューブ溶着装置４は、歯磨き剤充填装置３の下流側に、隣り合って搬送されてくる２本のチューブ容器５０に対応できるように２基並んで配設されている。
各チューブ溶着部４は、歯磨き剤充填部３によって歯磨き剤が充填されたチューブ容器５０の開口端部を溶着してチューブ容器５０を密閉する。本実施形態では、チューブ溶着装置４を２基配設していることにより、２本のチューブ容器５０に並行して溶着シールが行われる。
【００２４】
チューブ溶着装置４の構成は、特に限定されず、熱板溶着方式、熱風溶着方式、超音波溶着方式のいずれの構成であっても構わない。例えば、熱風溶着方式のチューブ溶着装置４は、チューブ容器５０の他端部の内側に熱風を供給するノズルと、この他端部を閉じる方向に加圧する一対の加圧ブロックを備え、熱風によってチューブ容器５０の開口端部の内側を溶融し、加圧ブロックなどを有するシール装置４Ａにて開口部の溶融部分を圧着することによってチューブ容器５０を密閉することができる。
【００２５】
以上のような歯磨き剤充填ラインＡにおいて、チューブ走行系２は、チューブホルダー６に装填された各チューブ容器５０を２本１組として、歯磨き剤充填装置３及びチューブ溶着装置４に順次搬送し、一定時間停止した後、再び搬送するという搬送−停止−搬送サイクルを繰り返して各チューブ容器５０を搬送し、商品としての歯磨き剤を大量に生産することができる。
２本のチューブ容器５０が歯磨き剤充填装置３に搬送されると、歯磨き剤充填装置３は、注入用ノズル９から歯磨き剤を吐出して、２本のチューブ容器５０に他端側から歯磨き剤を注入する。そして、チューブ容器５０内に所定量の歯磨き剤が充填されると、歯磨き剤充填装置３は、歯磨き剤注入用ノズル９からの歯磨き剤の吐出を停止する。そして、歯磨き剤が充填された２本のチューブ容器５０は、チューブ溶着装置４に搬送される。
【００２６】
歯磨き剤が充填された２本のチューブ容器５０がチューブ溶着装置４に搬送されると、チューブ溶着装置４は、チューブ容器５０の開口端部を溶融するとともに開口端部を閉じる方向に加圧し、溶着シールする。そして、開口端部が溶着シールされた２本のチューブ容器５０は、チューブ走行系２のチューブ溶着装置４の下流側に配設されたチューブ排出路４０に搬送され、チューブホルダー６からチューブ排出路４０に排出される。
【００２７】
次に、本発明に係る切り替えバルブ７の実施形態について説明する。
図２は、切り替えバルブの一実施形態を示す分解斜視図、図３（Ａ）は、図２に示す切り替えバルブの縦断面図、図３（Ｂ）は同切り替えバルブの側面図、図４は、図２に示す切り替えバルブが備えるバルブ体作動軸、筒形部材及び軸受けブロックを示す分解斜視図、図５は、図２に示す切り替えバルブが備えるシール部材を示す縦断面図である。
この形態の切り替えバルブ７は、有底円筒状のバルブ体１０と、このバルブ体１０を周方向に９０°往復回転操作するバルブ体操作部１２と、バルブ体１０が収容されるバルブ体収容部１３とを有する。
【００２８】
図２、図３に示すように、バルブ体１０は、その周壁に通過孔（スリット）１４が貫通して設けられ、その開放側（底部１５と反対側）に歯磨き剤供給用シリンダ８が接続されている。このバルブ体１１には、歯磨き剤供給用シリンダ８から歯磨き剤が供給される。バルブ体１０に供給された歯磨き剤は、バルブ体１０の内部を通過して後述する如くスリット１４から排出される。
なお、このバルブ体１０の底部１５の外側面には、後述するバルブ体作動軸２０のフランジ部２８が嵌合する溝型の凹部１６が設けられている。
【００２９】
バルブ体収容部１３は、筐体状をなしている。このバルブ体収容部１３は、その内部にバルブ体１０の外径より若干径の大きい第１の空間１７と、第１の空間１７と連通し、第１の空間１７より径の大きい第２の空間１８とを有し、第１の空間１７内にバルブ体１０が収容されている。バルブ体１０は、このバルブ体収容部１３の第１の空間１７内に収容された状態で、その外周面がバルブ体収容部１３の内周面に接触している。そして、バルブ体操作部１２によって回転操作されると、バルブ体１０は、その外周面をバルブ体収容部１３の内周面に対して摺動させつつ回転する。
【００３０】
また、バルブ体収容部１３には、その底壁に、流路１９が貫通して設けられている。この流路の流入口１９ａは、バルブ体１０のスリット１４が所定の向きにあるとき、このスリット１４と連通する。また、流路１９の流出口には、歯磨き剤の注入用ノズル９が接続されるようになっている。バルブ体１０のスリット１４と流路１９とが連通した状態では、バルブ体１０に供給された歯磨き剤をスリット１４、流路１９及び歯磨き剤注入用ノズル９を通過して、ノズル９の先端から吐出することができる。即ち、流路１９に歯磨き剤を供給できる送液状態となる。また、バルブ体１０がこの状態から９０°回転操作されると、流路１９の流入口１９ａはノズル部１０の外周面によって閉じられ、流路１９への歯磨き剤の供給が停止した非送液状態となる。すなわち、この例の切り替えバルブ７では、バルブ体１０を９０°往復回転操作することにより、流路１９への歯磨き剤の供給が送液状態と非送液状態とに切り替わるように構成されている。
【００３１】
バルブ体操作部１２は、バルブ体１０の底部１５に取り付けられたバルブ体作動軸２０と、バルブ体作動軸２０の軸部２１の周囲に配設され、バルブ体作動軸２０に挿通された筒形部材２２と、筒形部材２２の基端部２３の周囲に配設されたシール部材（オイルシール）２４と、筒形部材２２の先端部を支持する軸受けブロック２５と、バルブ体作動軸２０を回転操作する切り替えレバー２６と、切り替えレバー２６を駆動する図示略の駆動部とを有する。
【００３２】
バルブ体作動軸２０は、全体として断面Ｔ字状をなし、軸部２１と、軸部２１の基端部に設けられたフランジ部２８とを有している。フランジ部２８は、バルブ体１０の底部１５に設けられた凹部１６に嵌合している。また、軸部２１の先端部には、軸部２１を、軸回りに９０°往復回転操作するための切り替えレバー２６が取り付けられている。この切り替えレバー２６によってバルブ体作動軸２０が回転操作されると、その回転はフランジ部２８を介してバルブ体１０に伝達され、バルブ体１０がバルブ体作動軸２０の回転方向に回転する。
【００３３】
バルブ体作動軸２０の構成材料としては、機械特性、耐摩耗性などを考慮し、ＳＵＳ−３０４（一般的なステンレス鋼）にハードクロムめっきを施したものを用いるのが望ましい。これにより、バルブ体作動軸２０を機械特性、耐摩耗性等に優れたものとすることができ、バルブ体１０の回転操作を精度よく行うことができる。
【００３４】
筒形部材２２は、上述のバルブ体作動軸２０と同等の金属材料によって構成されている。この筒形部材２２は、バルブ体作動軸２０の軸部２１の周囲に設けられ、その基端面がフランジ部２８及びバルブ体１０の底部１５に当接している。また、筒形部材２２の外周面には、その先端側が基端側に対して縮径されることによって段差部２２ａが設けられている。以下、筒形部材２２において、段差部２２ａより基端側の部分を基端部３０、段差部２２ａより先端側の部分を先端部３１と称する。
基端部３０の構成材料は耐摩耗性を考慮し、超硬合金を用いるのが望ましい。超硬合金とは、周期律表IVa、Va、VIa族金属の炭化物をＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの鉄系金属で結合した複合材料である。中でも、ＷＣ−Ｃｏ系合金は、機械的特性に優れ、基端部３０の構成材料として好適である。また、バルブ体作動軸２０は、超硬合金によって構成された基材に、ハードクロムめっきなどの表面コーティングを施したものであってもよい。これにより、バルブ体作動軸２０の硬度や表面平滑性をより高めることができる。
【００３５】
筒形部材２２と、バルブ体作動軸２０のフランジ部２８には、筒形部材２２の先端側から基端側に向かって貫通し、さらにフランジ部２８を厚さ方向に貫通するようにボルト（緊結金具）２９が挿入されており、これにより、筒形部材２２はバルブ作動軸２０に強固に固定されている。このため、切り替えレバー２６によってバルブ体作動軸２０が回転操作されると、筒形部材２２は、バルブ体作動軸２０と一体となって回転する。このような構成では、軸受け３５によって支持される軸の径が、バルブ体作動軸２０の径と筒形部材２２（先端部３１）の厚さの２倍の合計に相当する。このため、軸受け３５がバルブ体作動軸を直接支持する構成に比べて、軸受け３５にかかる負荷を飛躍的に低減でき、軸受け３５の耐久性を上げることができる。また、これにより、筒形部材２２と軸受け３５との隙間を比較的狭くした場合でも、軸受け３５にかかる負荷を十分小さく抑えることができるので、軸受け３５の耐久性を確保しながら、この隙間を狭くすることが可能となる。その結果、隙間を狭くすることにより、筒形部材２２と軸受け３５との間にＯリングを介挿することが不要となる。
【００３６】
シール部材（オイルシール）２４は、筒形部材２２の基端部３０の周囲に設けられている。このシール部材２４は、軸受け３５とバルブ体１０の底部１５の隙間に入り込んだ歯磨き剤が、筒形部材２２の外周面に沿って外側に流出するのを防止するように機能する。
図５に示すように、この例のシール部材２４は、円環状のフッ素ゴムなどの弾性部材３２と、弾性部材３２の内周縁に沿って取り付けられた円環状のスプリング部３３とを有する。
【００３７】
弾性部材３２は、横断面コ字状をなし、その凹側がバルブ体１０の底部１５と対向し、その内壁が筒形部材２２の基端部３０の外周面と接触するように配設されている。
この弾性部材３２には、横断面く字状をなした円環状の支持部材３４が、内壁を除いた部分に取り付けられている。これにより、弾性部材３２は、その断面形状が所定の形状（断面コ字状）に確実に保持される。また、フッ素ゴムから構成された場合、シリコーンゴムをしのぐ耐熱性を利用して耐熱性に優れた構成とすることができ、優れた耐油性と耐薬品製を発揮できる。
【００３８】
また、弾性部材３２の内周壁の外側（筒形部材２２と反対側）には、スプリング部３３が嵌入されている。
スプリング部３３は、金属線材が円環の周方向を軸として、螺旋状に巻回されて構成されている。このスプリング部３３の弾性によって、弾性部材３２の内壁は筒形部材２２の外周面に強く押し付けられ、筒形部材２２とシール部材２４との間で高い液密性を得ることができる。その結果、歯磨き剤が、筒形部材２２の外周面に沿って外側に流出するのを確実に防止することができる。
【００３９】
弾性部材３２の構成材料としては、フッ素系ゴムが好適である。フッ素系ゴムは撥液性に優れることから、これによってゴム部材を構成することにより、シール性能に優れたシール部材２４を得ることができる。
また、スプリング部３３の構成材料としては、錆が生じ難いことからステンレス鋼線をコイル状に巻回したものをバンド状に構成して腕輪状のスプリングとして構成したものを用いるのが望ましい。
【００４０】
図４に示すように、軸受けブロック２５は、筒形部材２２の先端部３１の周囲に配設された軸受け３５と、軸受け３５の周囲に配設され、軸受け３５に固着された支持部材３６とを有する。
軸受け３５は、耐摩耗性樹脂によって構成され、バルブ体作動軸２０と一体となって回転する筒形部材２２を支持する。このように軸受け３５が、作動軸２０を直接支持せず、筒形部材２２を支持するように構成されていることにより、軸受け３５にかかる負荷が飛躍的に低減し、優れた耐久性、耐摩耗性を得ることができる。
【００４１】
本実施形態では、この軸受け３５の内側に、軸方向に延びる溝状の凹所３５ａが複数設けられている。これにより、仮に、筒形部材２２の外周面に沿って多少の歯磨き剤が漏洩し、軸受け３５と筒形部材２２との隙間に到達しても、歯磨き剤をこの凹所３５ａに滞留させることができる。その結果、歯磨き剤がそれ以上外部に漏出するのを確実に防止することができる。
【００４２】
前記軸受け３５を構成する耐摩耗性樹脂としては、下記化学式で表されるポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂（ＰＥＥＫ樹脂）を用いることが望ましい。
【００４３】
【化１】
2009191921.tif 000003
【００４４】
ＰＥＥＫ樹脂は、引っ張り強度、伸び、硬度及び摩擦特性といった物性に優れており、これによって軸受け３５を構成することにより、その摩耗を低減することができる。中でも、ＰＫ−４５０（ポリペンコ社製、商品名）は、優れた物性を有し、軸受け３５の構成材料として好適である。なお、参考として、ＰＫ−４５０とテフロン（米国デュポン社登録商標）の物性を比較したものを表１に示す。
【００４５】
【表１】
2009191921.tif 000004
【００４６】
表１に比較して示す如く、テトラフルオロエチレンの樹脂に対してＰＥＥＫ樹脂は、３倍程度の引張強さを有し、伸び率が極めて少なく、硬度も高いので、本発明の用途には好適であることが判る。本発明の軸受け用途として、引張強度１０００ｋｇ／ｃｍ２以上のものが好ましく、連続使用温度２００℃に耐えるものが好ましい。
【００４７】
支持部材３６は、バルブ体収容部１３の第２空間１８の内径より若干径の小さい円筒部３７と、バルブ体収容部１３の断面形状とほぼ等しい断面形状を有し、軸受け３５の外径より若干径の大きな円柱状の空間を有する矩形部３８とを有する。この支持部材３６の内周面は、シール部材２４及び軸受け３５の外周面の凹凸形状と反対の凹凸形状とされ、軸受け３５の外周面に固着されている。
【００４８】
この支持部材３６は、円筒部３７がノズル部収容部１３の第２の空間１８内に嵌合され、矩形部３８はその基端面がバルブ体収容部１３の先端面に当接した状態で、バルブ体収容部１３に固定されている。すなわち、支持部材３６は、この状態で、バルブ体収容部１３に先端部にボルトによって固定されている。この支持部材３６により、軸受け３５が所定の位置に支持されるとともに、バルブ体作動軸２０、筒形部材２２及びシール部材２４がノズル部１０の底部１５側に押し付けられる。これにより、これら各部が所定の位置に固定されるとともに、シール部材２４による液密性が保持される。
【００４９】
なお、この形態の切り替えバルブ１では、軸受けブロック２５のさらに外方に、蓋部材３９が配設されている。これにより、バルブ体操作部１２の各部が保護され、ごみや塵等の付着が防止される。
以上のように構成された切り替えバルブ１では、切り替えレバー２６がバルブ体作動軸２０を９０°往復回転操作する。これにより、バルブ体１０がバルブ体作動軸２０の回転方向に回転し、バルブ体１０のスリット１４と流路１９とが連通した送液状態と、バルブ体１０のスリット１４と流路１９とが連通していない非送液状態とに切り替わる。送液状態では、スリット１４を介して流路１９に歯磨き剤が導入される。流路１９に導入された歯磨き剤は、歯磨き注入用ノズル９を通過してノズル口から吐出し、チューブ容器５０内に充填される。そして、送液状態から非送液状態に切り替わると、歯磨き注入用ノズル９からの歯磨き剤の吐出が停止し、チューブ容器５０への歯磨き剤の充填が終了する。このような送液状態と非送液状態との切り替えを繰り返し行うことにより、搬送されてくる複数のチューブ容器に順次歯磨き剤を充填する。
【００５０】
ここで、この形態の切り替えバルブ１では、バルブ体作動軸２０の周囲に配設され、バルブ体作動軸２０に固定された超硬合金製の筒形部材２２と、筒形部材２２の基端部３０の周囲に配設されたシール部材２４と、筒形部材２２の先端部の周囲に配設されたＰＥＥＫ樹脂等の耐磨耗性樹脂よりなる軸受け２５とを有することにより、バルブ体１０の外周面に沿って膜状となった歯磨き剤が、軸受け３５と、軸受け３５によって支持される軸（筒形部材２２）との隙間を通過して外部に漏出するのを防止することができ、バルブ体１０内に供給された歯磨き剤を漏れなく効率よく流路に導入することができる。
【００５１】
したがって、このような切り替えバルブ７を用いる歯磨き剤充填ラインＡでは、切り替えバルブ７から漏れ出た歯磨き剤によって誘起される不都合、すなわち、チューブ容器５０の被溶着部に歯磨き剤が付着することによって生じる溶着シール不良、歯磨き剤への異物の混入、歯磨き剤の充填量の変動を回避することができる。また、切り替えバルブ７の清掃頻度を飛躍的に減少させることができる。
【００５２】
なお、前記実施形態において、切り替えバルブ及び歯磨き剤充填装置の構成は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
また、前記実施形態において充填装置に用いた歯磨き剤とは、高粘性流体の一例であり、本実施形態の装置は他の食品や練り製品などの高粘性流体の充填に広く適用できるのは勿論である。なおまた、本実施形態において適用した歯磨き剤とは、高粘性流体の代表として用いたが、本発明に適用できる代表的な高粘性流体の粘度として、例えば、４００００〜１５００００Ｐａ・ｓ程度の範囲のものを適用することができる。
【実施例】
【００５３】
図２から図５に示す構造を有する充填装置を用いてライオン株式会社製「クリニカライオン」の歯磨き剤を充填する充填試験を行った。
バルブ体作動軸の外径１５ｍｍ、ＪＩＳ規定ＳＵＳ３０４製であり、表面にハードクロムメッキを施した材料からなる筒形部材の外径３２ｍｍ、米国ザ・ポリマー・コーポレーション社製のポリペンコＰＥＥＫ樹脂（ＰＫ−４５０）からなる円筒部外径４２ｍｍ、内径３２ｍｍの支持部材を構成してなる切り替えバルブを用いて繰り返し試験に供した。オイルシールの部分はＵＥ４０−５５−８（武蔵オイルシール工業株式会社製、スプリング部：ＳＵＳ３０４製、弾性部材：フッ素ゴム）を用いた。
練り歯磨きの充填圧力を０．２ＭＰａ、切り替えレバーによるバルブ体の切り替えサイクル７５回／分として、１日１０時間連続運転を繰り返し３ヶ月行ってみたが、歯磨き剤の漏れは一切発生しなかった。
【００５４】
これに対し、図６と図７に示す構成であり、バルブ体作動軸の外径１５ｍｍ、テトラフルオロエチレン製の筒形の軸受け（小径部の外径２５ｍｍ、フランジ部の外径３３ｍｍ、内径１５ｍｍ）と、軸受けの長さ方向に３つのＯリングを介在させた構造を用いて構成した切り替えバルブを用いて上記と同じ条件の繰り返し試験に供した。
この結果、切り替えバルブのシール部分から１週間で外部に漏れ出た歯磨き剤を確認することができ、２週間後には歯磨き剤の漏れ量が無視できないほど多くなり、シール部分の外部に付着した状態から他の部分に歯磨き剤が漏れ出て落下し装置の周囲に付着するようになったのでシール部の交換を行うための整備点検を行う必要が生じた。
従って上述の比較から、本発明構造を適用することで、軸受けのシール部分における歯磨き剤の漏れを３ヶ月間全く生じないようにすることができ、本発明の効果を確認することができた。
この結果は、歯磨き剤の漏れに伴う軸受け部分の分解清掃やシール部分まわりの清掃を行うために、設備の分解や掃除の時間を考慮し、分解清掃時に生産を停止させなくてはならないことなどを考慮すると、本願発明は歯磨き剤の生産性に対し極めて大きい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の歯磨き剤充填装置の実施形態を示す斜視図である。
【図２】切り替えバルブの実施形態を示す分解斜視図である。
【図３】図２に示す切り替えバルブを示す縦断面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。
【図４】図２に示す切り替えバルブが備えるバルブ体作動軸、筒形部材及び軸受けブロックを示す斜視図である。
【図５】図２に示す切り替えバルブが備えるシール部材を示す縦断面図である。
【図６】従来の切り替えバルブを示す分解斜視図である。
【図７】従来の切り替えバルブを示す縦断面図（Ａ）及び側面図（Ｂ）である。
【符号の説明】
【００５６】
Ａ…歯磨き剤充填ライン、３…歯磨き剤充填装置、４…チューブ溶着装置、
７…切り替えバルブ、８…歯磨き剤供給用シリンダ、９…注入用ノズル、１０…バルブ体、１２…バルブ体操作部、１３…バルブ体収容部、１４…通過孔（スリット）、１５…  底部、１９…流路、１９ａ…流入口、２０…バルブ体作動軸、２１…軸部、２２…筒形部材、２２ａ…段差部、２４…シール部材、２８…フランジ部、２９…緊結金具、３０…基端部、３１…先端部、３２…弾性部材、３３…スプリング部、３５…軸受け、３５ａ…凹所、３６…支持部材、
【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】
2009191921.tif 000009
【図６】
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【図７】
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