液体充填装置、液体充填方法
【課題】サックバック時においてノズルの開口部付近に液体を残りにくくすることにより、液垂れを確実に防止することができる液体充填装置を提供すること。
【解決手段】液体充填装置は、粘調な液体が流れるノズル５１を備え、ノズル５１の下流側にある開口部５２から液体を吐出することにより、液体の充填を開始する一方、液体の充填を停止するときに、開口部５２からノズル５１の上流側に液体をサックバックする。ノズル５１の内部領域６０には、充填時にノズル５１の下流側に摺動し、サックバック時にノズル５１の上流側に摺動する中駒６１が設けられる。中駒６１は、内部領域６０において中駒６１よりも上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとを連通させる連通孔６５を有する。
【解決手段】液体充填装置は、粘調な液体が流れるノズル５１を備え、ノズル５１の下流側にある開口部５２から液体を吐出することにより、液体の充填を開始する一方、液体の充填を停止するときに、開口部５２からノズル５１の上流側に液体をサックバックする。ノズル５１の内部領域６０には、充填時にノズル５１の下流側に摺動し、サックバック時にノズル５１の上流側に摺動する中駒６１が設けられる。中駒６１は、内部領域６０において中駒６１よりも上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとを連通させる連通孔６５を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調味料などの液体の充填に用いられる液体充填装置、及び、液体を充填する液体充填方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体の充填後に液体をサックバック（吸引）することにより、液垂れを防止する液体充填装置が種々提案されている（例えば特許文献１参照）。具体的に言うと、液体充填装置は、ノズル１０１の下流側にある開口部１０１ａから液体１００を吐出することにより、液体１００の充填を開始するようになっている（図７（ａ）参照）。そして、液体充填装置は、液体１００の充填を停止するときに、開口部１０１ａからノズル１０１の上流側に液体１００をサックバックするようになっている（図７（ｂ），（ｃ）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８６５９５号公報（図５など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、液体１００がノズル１０１の上流側にサックバックされる際には、液体１００とノズル１０１の内壁面１０１ｂとの間に摩擦力（表面張力）が作用する。これにより、内壁面１０１ｂに接触する外周部分での液体１００の移動距離が、内壁面１０１ｂに接触しない中央部分での液体１００の移動距離よりも短くなるため、液体１００の下端面には勾配が生じるようになる（図７（ｃ）参照）。その結果、液体１００の一部が内壁面１０１ｂの開口部１０１ａ付近に残るようになるため、液垂れを完全に防止できないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、サックバック時においてノズルの開口部付近に液体を残りにくくすることにより、液垂れを確実に防止することができる液体充填装置及び液体充填方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、粘調な液体が流れるノズルを備え、前記ノズルの下流側にある開口部から前記液体を吐出することにより、前記液体の充填を開始する一方、前記液体の充填を停止するときに、前記開口部から前記ノズルの上流側に前記液体をサックバックする液体充填装置であって、前記ノズルの内部領域に、充填時に前記ノズルの下流側に摺動し、サックバック時に前記ノズルの上流側に摺動する中駒が設けられ、前記中駒は、前記内部領域において前記中駒よりも上流側の領域と下流側の領域とを連通させる連通孔を有することを特徴とする液体充填装置をその要旨とする。
【０００７】
従って、請求項１に記載の発明によると、ノズルの上流側に液体をサックバックする際に、中駒がノズルの上流側に摺動するため、ノズルの内壁面付近に残っている液体が、中駒に押されて上流側に移動するようになる。これにより、ノズル内の中駒の下流側に負圧領域が形成され、ノズルの開口部付近の液体を吸い上げることが可能になるため、液垂れを確実に防止することができる。しかも、中駒は連通孔を有しているため、液体を吐出する際に、中駒の上流側の領域にある液体を、連通孔を介して下流側の領域に移動させて開口部から確実に吐出させることができる。
【０００８】
ここで、前記粘調な液体としては、調味料などの食品、洗剤や塗料などの化学薬品、シャンプーやリンスなどの化粧品、医薬品などが挙げられる。また、粘調な調味料の具体例としては、味噌、ソース、ドレッシング、ケチャップ、各種タレ、クリームなどが挙げられる。さらに、粘調な調味料には、例えば、寒天、ガム類（キサンタンガム等の増粘多糖類）、澱粉類、ペクチン、ゼラチン等の増粘剤などが含まれる。なお、前記粘調な液体は、充填時における粘度が例えば１０００ｃｐｓ以上１００００ｃｐｓ以下であることが好ましく、特には３０００ｃｐｓ以上７０００ｃｐｓ以下であることが好ましい。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記中駒は、アクチュエータを介さずに摺動するものであり、前記液体が前記ノズルの下流側に移動する際に、前記液体に押されることによって前記ノズルの下流側に摺動するとともに、前記液体が前記ノズルの上流側に移動する際に、前記液体とともに上流側に引っ張られることによって前記ノズルの上流側に摺動することをその要旨とする。
【００１０】
従って、請求項２に記載の発明によると、中駒を摺動させるためのアクチュエータが不要となるため、液体充填装置の簡略化を図ることができ、ひいては製造コストの削減を達成しやすくなる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記液体充填装置は、前記ノズルの上流側の端部に連通するとともに供給源からの前記液体を前記ノズルに供給する液体供給管と、前記液体供給管から分岐して計量ポンプに連通する液体給排管と、前記液体供給管における前記液体給排管の分岐部の上流側に配設された上流側弁と、前記液体供給管における前記分岐部の下流側に配設された下流側弁とを備え、前記上流側弁及び前記下流側弁は、弁体の外径よりも内径が大きい大径部と、前記弁体の外径よりも内径が小さい小径部とからなる筒状の弁本体を備え、前記弁体が前記小径部を塞いでいない場合に開状態となり、前記弁体が前記小径部を塞いでいるときに閉状態となるものであり、前記下流側弁における前記弁体の移動距離が、前記上流側弁における前記弁体の移動距離よりも長く設定されていることをその要旨とする。
【００１２】
計量ポンプを駆動して液体を供給源から液体給排管側に流すときに、上流側弁が開状態となるとともに下流側弁が閉状態となると、供給源からの液体が計量ポンプ側に移動するようになる。次に、計量ポンプを駆動して液体を計量ポンプ側から液体供給管側に流すときに、上流側弁が閉状態となるとともに下流側弁が開状態となると、計量ポンプ側の液体がノズル側に移動するようになる。ここで、上流側弁における弁体の移動距離を長く設定すると、液体を計量ポンプ側から液体供給管側に流す際に、上流側弁が閉状態となるまでに時間が掛かってしまう。その結果、供給源側に液体の一部が逆流してしまうため、充填量が不安定となってしまう。一方、下流側弁における弁体の移動距離を短く設定すると、液体を供給源から液体給排管側に流す際に、下流側弁がすぐに閉状態となってしまう。その結果、液体給排管に流れてくる液体の大部分が供給源側からのものとなり、ノズル側からの引き込みが殆どない状態となるため、いわゆるサックバックを生じなくなってしまう。
【００１３】
そこで、請求項３に記載の発明では、下流側弁における弁体の移動距離を、上流側弁における弁体の移動距離よりも長く設定している。これにより、液体の充填後に液体を液体給排管側に流す際に、下流側弁が開状態から閉状態に切り替わるまでに掛かる時間が長くなるため、サックバックを生じさせることができる。また、液体を充填する際には、上流側弁が開状態から閉状態に素早く切り替わるために充填量が安定する。なお、弁体の形状は特に限定されず任意であるが、例えば、球状、円筒状、逆円錐状などであることが好ましい。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、ノズルの下流側にある開口部から粘調な液体を吐出することにより、前記液体の充填を開始する一方、前記液体の充填を停止するときに、前記開口部から前記ノズルの上流側に前記液体をサックバックする液体の充填方法であって、前記液体を吐出する際に、前記ノズルの内部領域に設けられた中駒を前記ノズルの下流側に摺動させるとともに、前記中駒に設けられた連通孔を介して、前記内部領域において前記中駒よりも上流側の領域から前記下流側の領域に前記液体を移動させ、前記液体をサックバックする際に、前記中駒を前記ノズルの上流側に摺動させるとともに、前記中駒の外周面が前記ノズルの内壁面に接触した状態で移動することにより、前記開口部付近にある前記液体を前記ノズルの上流側に移動させることを特徴とする液体充填方法をその要旨とする。
【００１５】
従って、請求項４に記載の発明によると、ノズルの上流側に液体をサックバックする際に、中駒がノズルの上流側に摺動するため、ノズルの内壁面付近に残っている液体が、中駒に押されて上流側に移動するようになる。これにより、ノズル内の中駒の下流側に負圧領域が形成され、ノズルの開口部付近の液体を吸い上げることが可能になるため、液垂れを確実に防止することができる。しかも、液体を吐出する際に、中駒の上流側にある液体を、中駒に設けられた連通孔を介して下流側に移動させて開口部から確実に吐出させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上詳述したように、請求項１〜３に記載の発明によると、サックバック時においてノズルの開口部付近に液体を残りにくくすることにより、液垂れを確実に防止することができる液体充填装置を提供することができる。また、請求項４に記載の発明によると、液垂れを確実に防止することができる液体充填方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の液体充填装置を示す概略構成図。
【図２】（ａ）は上流側弁を示す概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は下流側弁を示す概略断面図。
【図３】ノズルを示す概略断面図。
【図４】（ａ）は中駒を示す概略断面図、（ｂ）は中駒を示す下面図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、液体充填方法を示す説明図。
【図６】（ａ）は他の実施形態の中駒を示す概略断面図、（ｂ）は他の実施形態の中駒を示す下面図。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、従来技術における液体充填方法を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１に示される液体充填装置１１は、調味料２（液体）を容器３に充填する装置である。なお、本実施形態で用いられる調味料２は、粘調な調味料であり、充填時における調味料２の粘度は４０００ｃｐｓ〜６０００ｃｐｓ程度である。
【００２０】
液体充填装置１１は、複数の容器３を搬送する搬送コンベア７１を備えている。なお、本実施形態の搬送コンベア７１はベルトコンベアである。即ち、搬送コンベア７１は、始端及び終端にそれぞれ設けられた回転軸と、両回転軸間に巻回され、容器３を底面側から支持する無端状のベルトと、ベルトを駆動するモータとを有している。
【００２１】
また図１に示されるように、液体充填装置１１は、液体供給管１２と、液体供給管１２の分岐部１４から分岐する液体給排管１３とを備えている。液体供給管１２における分岐部１４の上流側には、液体供給管１２を開状態または閉状態に切り替える上流側弁２１が配設され、液体供給管１２における分岐部１４の下流側には、同じく液体供給管１２を開状態または閉状態に切り替える下流側弁３１が配設されている。上流側弁２１には吸引ホース１５の下流側の端部が接続され、吸引ホース１５の上流側の端部は、調味料２の供給源であるホッパー１６内にて開口している。また、液体給排管１３の上流側の端部には計量ポンプ４１が接続されている。計量ポンプ４１は、エアシリンダ４２によって往復動するプランジャー４３を備えており、プランジャー４３の往復動に伴って調味料２を吸排するようになっている。
【００２２】
なお図２（ａ），（ｂ）に示されるように、上流側弁２１は略円筒状の弁本体２２を備え、弁本体２２の内部には、球状の弁体であるステンレス製のボール２０が収容されている。また、弁本体２２は、大径部２３、小径部２４及び弁座２５を有している。大径部２３は、液体供給管１２における上流側の端部に接続され、ボール２０の外径よりも内径が大きくなっている。小径部２４は、吸引ホース１５における下流側の端部に接続され、ボール２０の外径よりも内径が小さくなっている。弁座２５は、大径部２３及び小径部２４の接続部分に形成されている。よって、上流側弁２１は、ボール２０が弁座２５から離間して小径部２４を塞いでいない場合に開状態となり、ボール２０が弁座２５に接触して小径部２４を塞いでいるときに閉状態となる。そして、大径部２３の下流側にある開口部はボール押さえ板２６によって塞がれており、ボール押さえ板２６には大径部２３内の領域と液体供給管１２内の領域とを連通させる複数の貫通孔２７が設けられている。
【００２３】
一方、図２（ｃ）に示される前記下流側弁３１は、上流側弁２１と略同様の構成を有しているが、一部の構成が異なっている。即ち、下流側弁３１を構成する弁本体３２は、ボール３０の外径よりも内径が大きい大径部３３と、ボール３０の外径よりも内径が小さい小径部３４とを有している。よって、下流側弁３１は、ボール３０が小径部３４を塞いでいない場合に開状態となり、ボール３０が小径部３４を塞いでいるときに閉状態となる。また、小径部３４は、液体供給管１２における前記分岐部１４側に接続され、大径部３３は、液体供給管１２において分岐部１４側とは反対側に接続されている。なお、大径部３３の流路方向における長さは、上流側弁２１の大径部２３の流路方向における長さよりも長くなっている。よって、本実施形態では、下流側弁３１におけるボール３０の移動距離が、上流側弁２１におけるボール２０の移動距離よりも長く設定されている。
【００２４】
図１に示されるように、液体供給管１２における下流側の端部には、前記調味料２が流れるノズル５１が接続されている。ノズル５１は、前記ホッパー１６から供給されてきた調味料２をノズル５１の下流側にある開口部５２から吐出することにより、前記容器３内に対して調味料２の充填を開始するようになっている。一方、ノズル５１は、調味料２の充填を停止するときに、開口部５２からノズル５１の上流側に調味料２をサックバック（吸引）するようになっている。
【００２５】
図３に示されるように、ノズル５１は、略円筒状をなし、小径管部５３、大径管部５４及び段部５５を備えている。小径管部５３は、大径管部５４よりも内径及び外径が小さく設定されるとともに、開口部５２を有している。大径管部５４は、小径管部５３において開口部５２側とは反対側の端部に接続されるとともに、液体供給管１２における下流側の端部に接続されている。段部５５は、小径管部５３及び大径管部５４の接続部分に形成されている。なお、小径管部５３の流路方向における長さは短く（本実施形態では３ｍｍ程度）になっている。
【００２６】
また、ノズル５１の内部領域６０には中駒６１が設けられている。中駒６１は、前記容器３への充填時において前記調味料２がノズル５１の下流側に移動する際に、調味料２に押されることによってノズル５１の下流側に摺動するようになっている（図５（ａ）参照）。また、中駒６１は、サックバック時において調味料２がノズル５１の上流側に移動する際に、調味料２とともにノズル５１の上流側に摺動するようになっている（図５（ｂ）〜（ｄ）参照）。即ち、中駒６１は、アクチュエータを介さずに駆動するものである。
【００２７】
図３，図４に示されるように、中駒６１は、中駒本体６２、ロッド部６３及び円板部６４を備えている。中駒本体６２は、円板状をなし、中駒６１の下流側の端部に形成されている。中駒本体６２は、内部領域６０を、中駒６１よりも上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとに分けるようになっている。また、中駒本体６２の外径は、前記小径管部５３の内径よりも大きく、かつ、大径管部５４の内径よりもやや小さく設定されている。よって、中駒本体６２は、外周面６２ａがノズル５１の内壁面（具体的には、大径管部５４の内壁面５４ａ）に摺接するようになっている。また、ロッド部６３は、中駒本体６２の上流側面６２ｂからノズル５１の上流側に突出している。さらに、円板部６４は、外径が中駒本体６２の外径よりも小さく、かつロッド部６３の外径よりも大きく設定され、中心部にロッド部６３の上流側の端部が接続されている。
【００２８】
図３，図４に示されるように、中駒本体６２には、上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとを連通させる円形状の連通孔６５が８箇所に設けられている。各連通孔６５は、中駒本体６２の中心部を避けて配置されるとともに、中駒本体６２の外周部に沿って等間隔に配置されている（図４（ｂ）参照）。また、中駒本体６２の下流側面６２ｃには、ノズル５１の下流側に突出する突出部６６が形成されている。突出部６６は、円環状をなし、中駒本体６２において各連通孔６５の外周側に配置されている。また、突出部６６の外径は中駒本体６２の外径と等しく設定され、突出部６６の外周面は中駒本体６２の外周面６２ａの一部を構成している。よって、突出部６６は、下流側の端面が前記段部５５に対して接離可能となっている。
【００２９】
以下、液体充填装置１１を用いた調味料２の充填方法を説明する。
【００３０】
まず、調味料２を液体充填装置１１のホッパー１６に投入し、計量ポンプ４１のプランジャー４３をエアシリンダ４２側に移動させる。このとき、液体供給管１２内における上流側弁２１と下流側弁３１との間の領域や、液体給排管１３内の領域が負圧となるため、ボール２０が分岐部１４側に移動して上流側弁２１が開状態となる一方、ボール３０が分岐部１４側に移動して下流側弁３１が閉状態となる。その結果、計量ポンプ４１とホッパー１６とが連通するため、ホッパー１６内の調味料２が、吸引ホース１５、上流側弁２１、液体供給管１２及び液体給排管１３を順番に通過し、計量ポンプ４１内に充填される。
【００３１】
計量ポンプ４１内への調味料２の充填が終了すると、計量ポンプ４１のプランジャー４３を液体給排管１３側に移動させる。このとき、液体供給管１２内における上流側弁２１と下流側弁３１との間の領域や、液体給排管１３内の領域が正圧となるため、ボール３０が分岐部１４から離間する方向に移動して下流側弁３１が開状態となる一方、ボール２０が分岐部１４から離間する方向に移動して上流側弁２１が閉状態となる。その結果、計量ポンプ４１とノズル５１とが連通するため、計量ポンプ４１内の調味料２が、液体給排管１３、液体供給管１２（下流側弁３１）を順番に通過し、ノズル５１内に導かれる。
【００３２】
そして、ノズル５１内に導かれた調味料２がノズル５１の下流側に移動して開口部５２から吐出され、容器３内への調味料２の充填が開始される（図５（ａ）参照）。この際、ノズル５１内にある中駒６１は、調味料２に押されることによってノズル５１の下流側に摺動し、突出部６６の下流側端面がノズル５１内にある段部５５に接触する。それとともに、中駒６１よりも上流側の領域６０ａにある調味料２が、連通孔６５を通過して中駒６１よりも下流側の領域６０ｂに移動する。
【００３３】
容器３内への調味料２の充填が終了すると、計量ポンプ４１のプランジャー４３をエアシリンダ４２側に移動させる。このとき、液体供給管１２内における上流側弁２１と下流側弁３１との間の領域や、液体給排管１３内の領域が負圧となるため、ボール２０が分岐部１４側に移動して上流側弁２１が閉状態から開状態に切り替わる。また、下流側弁３１内のボール３０は分岐部１４側（即ち、下流側弁３１が開状態から閉状態に切り替わる方向）に移動する。しかし、ボール３０の移動距離が上流側弁２１におけるボール２０の移動距離よりも長く設定されているため、この時点で、ボール３０は小径部３４を塞ぐ位置に到達しておらず、下流側弁３１は開状態を維持し続ける。その結果、計量ポンプ４１とホッパー１６とが連通するのに加えて、計量ポンプ４１とノズル５１とが連通した状態に維持される。これにより、中駒６１の上流側が陰圧になるため、ノズル５１内の調味料２が上流側にサックバック（吸引）される。この際、中駒６１は、サックバック時の吸引力によって調味料２とともに上流側に引っ張られてノズル５１の上流側に摺動し（図５（ｂ）参照）、突出部６６の下流側端面が段部５５から離間する。このとき、中駒本体６２の外周面６２ａが大径管部５４の内壁面５４ａに接触した状態で移動する（図５（ｃ），（ｄ）参照）。また、上流側の領域６０ａにおいて大径管部５４の内壁面５４ａ付近に残っている調味料２が、中駒本体６２に押されて（かき上げられて）上流側に移動する。それとともに、中駒６１よりも下流側の領域６０ｂも陰圧となり、開口部５２付近の調味料２を吸い上げるため、液垂れを確実に防止することができる。
【００３４】
その後、一定時間が経過すると、下流側弁３１内のボール３０が小径部３４を塞ぐ位置に到達し、下流側弁３１が開状態から閉状態に切り替わる。その結果、計量ポンプ４１とノズル５１との連通が遮断され、調味料２のサックバックが終了する。これにより、液体充填装置１１による調味料２の充填が終了する。
【００３５】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００３６】
（１）本実施形態の液体充填装置１１では、ノズル５１の上流側に調味料２をサックバックする際に、中駒６１がノズル５１の上流側に摺動するため、ノズル５１の内壁面付近に残っている調味料２が、中駒６１に押されて上流側に移動するようになる。これと同時に、ノズル５１内の中駒６１の下流側の領域６０ｂが負圧となり、開口部５２付近の調味料２を吸い上げるため、液垂れを確実に防止することができる。しかも、中駒６１は連通孔６５を有しているため、調味料２を吐出する際に、中駒６１の上流側の領域６０ａにある調味料２を、連通孔６５を介して下流側の領域６０ｂに移動させて開口部５２から確実に吐出させることができる。
【００３７】
（２）本実施形態の中駒６１は、中駒本体６２からノズル５１の下流側に突出し、段部５５に対して接離可能な突出部６６を備えている。これにより、調味料２の充填時に中駒６１がノズル５１の下流側に摺動したとしても、ノズル５１の下流側への中駒６１の摺動は、突出部６６の下流側端部がノズル５１内にある段部５５に接触することで規制される。よって、ノズル５１の開口部５２からの中駒６１の脱落を防止することができる。また、突出部６６は、連通孔６５を有する中駒本体６２からノズル５１の下流側に突出しているため、調味料２の充填時に中駒６１が段部５５に接触したとしても、連通孔６５が段部５５によって塞がれなくて済む。さらに本実施形態では、突出部６６の外周面が中駒本体６２の外周面６２ａの一部を構成しているため、外周面６２ａと大径管部５４の内壁面５４ａとの接触面積が、突出部６６がない場合よりも大きくなる。よって、突出部６６がない場合に比べて中駒６１を安定させて摺動させることができる。
【００３８】
（３）本実施形態の中駒６１は、突出部６６に加えて、ロッド部６３と円板部６４とを備えている。このため、摺動時に中駒６１が傾いたとしても、円板部６４の外周縁が大径管部５４の内壁面５４ａに接触するため、中駒６１がさらに傾くことが防止される。ゆえに、中駒６１をよりいっそう安定させて摺動させることができる。
【００３９】
（４）本実施形態では、小径管部５３の流路方向における長さを短く（本実施形態では３ｍｍ程度）に設定している。換言すると、中駒本体６２によって調味料２がかき上げられない領域（小径管部５３の内壁面）の流路方向における長さが短くなっている。このため、ノズル５１が小径管部５３及び大径管部５４によって構成される場合であっても、サックバック時にノズル５１の内壁面及び開口部５２付近に残る調味料２の量を減らすことができる。しかも、中駒６１が上流側に摺動することによって生じた下流側の領域６０ｂの負圧により、残っている調味料２を確実に吸い上げることができる。
【００４０】
（５）本実施形態の調味料２の充填方法では、計量ポンプ４１への調味料２供給時に、下流側弁３１が開状態を維持し続けるため、計量ポンプ４１とノズル５１とが連通した状態に維持されてノズル５１内の調味料２をサックバック（吸引）することができる。
【００４１】
なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。
【００４２】
・上記実施形態の中駒６１は、アクチュエータを介さずに摺動するものであったが、エアシリンダやソレノイド等のアクチュエータを介して摺動するものであってもよい。
【００４３】
・上記実施形態において、サックバック時に連通孔６５を塞ぐ閉塞弁を中駒本体６２に設けてもよい。即ち、各連通孔６５は、充填時に上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとが連通し、サックバック時に上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとの連通が遮断されるようになっていてもよい。サックバック時に前記連通が遮断されると、中駒が上流側へ摺動されやすくなるために好ましい。
【００４４】
このような中駒としては、例えば、弾性体で形成された筒状弁であって、外力が加わっていないときに一端が閉塞し、筒内の内圧が高まったときに閉塞された一端が開口する閉塞弁（以下「筒型一端開閉弁」という）を、中駒本体６２に設けたものなどが挙げられる。筒型一端開閉弁を用いると、充填時には、調味料２が弁内に流れ込むことで筒内の内圧が上昇して弁が開口し、上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとが連通する。サックバック時には、筒内の内圧が低下するために弁が閉塞し、上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとの連通が遮断される。
【００４５】
・上記実施形態の中駒６１は、中駒本体６２に加えて、ロッド部６３、円板部６４及び突出部６６を備えていたが、ロッド部６３、円板部６４及び突出部６６は省略されていてもよい。また、中駒は、上記した筒型一端開閉弁と同一の形状をなす中駒本体を備えていてもよい。さらに、図６（ａ），（ｂ）に示す中駒８１のように、比較的小径の連通孔８５を有する円柱型の中駒本体８２を備えていてもよい。
【００４６】
・上記実施形態における中駒６１の中駒本体６２には、中駒本体６２の中心部を避けて配置されるとともに、中駒本体６２の外周部に沿って等間隔に配置される８個の連通孔６５が設けられていた。しかし、連通孔６５の位置、大きさ及び数は、中駒６１の摺動や調味料２の充填に影響を与えない限り、特に制限されるものではない。但し、複数の連通孔を設ける場合には、中駒本体６２の中心部を避けて配置したほうが、サックバック時に、下流側にある調味料２や空気を吸引しにくくなるために好ましい。また、連通孔の断面積を大きくし過ぎると、サックバック時に、下流側にある調味料２や空気を連通孔から吸引しやすくなるため、結果として中駒６１自体に作用する吸引力が小さくなり、中駒６１が上流側に摺動しにくくなるおそれがある。従って、連通孔の断面積の合計を所定の大きさにする場合には、断面積が大きい連通孔を少数設けるよりも、断面積が小さい連通孔を多数設けるほうが好ましい。断面積が小さい連通孔を多数設けると、連通孔の内周面の合計の表面積が大きくなり、調味料２が通過する際の抵抗が大きくなるため、サックバック時に連通孔から下流側にある調味料２や空気を吸引しにくくなる。当然ながら、抵抗が大き過ぎると、充填時に必要量の調味料２が吐出しにくくなるなどの弊害が生じることもあり得るため、調味料２の粘度や充填速度などを念頭に置き、中駒６１の摺動具合などを考慮したうえで適宜設計することがよい。
【００４７】
・上記実施形態のノズル５１には小径管部５３が設けられていたが、充填する液体の種類によっては小径管部５３を省略してもよい。ここで、小径管部５３を設けることの主目的は、液体を整流して充填方向を定めることにある。従って、例えば充填速度が遅い場合、充填する液体の粘度が高い場合、充填される容器３の入口が大きい場合、ノズル５１の開口部５２と容器３の入口との距離が短い場合などは、液体を整流しなくても充填に不具合を生じにくいため、小径管部５３を設ける必要がなくなってしまう。なお、小径管部５３を省略しない場合、小径管部５３は、流路方向における長さを短くなるように設計されることが好ましく、内部の体積が小さくなるように設計されることが好ましい。何故なら、サックバック時に開口部５２付近に残る調味料２を確実に吸い上げやすくなり、液垂れを防止しやすくなるからである。
【００４８】
・上記実施形態では、弁２１，３１の弁体として球状のボール２０，３０が用いられていたが、円筒状、直方体状、逆円錐状のものなどを弁体として用いてもよい。
【００４９】
・上記実施形態の計量ポンプ４１は、エアシリンダ４２によってプランジャー４３を往復動させていたが、クランクなどを用いてプランジャー４３を往復動させてもよい。
【００５０】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００５１】
（１）請求項１乃至３のいずれか１項において、前記連通孔は、前記中駒の中心部を避けて配置されていることを特徴とする液体充填装置。
【００５２】
（２）請求項１乃至３、技術的思想（１）のいずれか１つにおいて、前記連通孔は、前記中駒における複数箇所に設けられるとともに、前記中駒の外周部に沿って等間隔に配置されていることを特徴とする液体充填装置。
【００５３】
（３）請求項１乃至３のいずれか１項において、前記中駒は、前記中駒の下流側の端部に形成され、前記ノズルの内部領域を前記上流側の領域と前記下流側の領域とに分けるとともに、外周面が前記ノズルの内壁面に摺接する中駒本体と、前記中駒本体から前記ノズルの上流側に突出するロッド部とを備えることを特徴とする液体充填装置。
【００５４】
（４）技術的思想（３）において、前記ノズルは、前記開口部を有し、前記中駒本体の外径よりも内径が小さい小径管部と、前記小径管部において前記開口部側とは反対側の端部に接続され、前記中駒本体の外径と内径が略等しい大径管部と、前記小径管部及び前記大径管部の接続部分に生じる段部とを備え、前記中駒は、前記中駒本体から前記ノズルの下流側に突出し、前記段部に対して接離可能な突出部を備えることを特徴とする液体充填装置。
【００５５】
（５）技術的思想（４）において、前記小径管部の流路方向における長さは、前記大径管部の流路方向における長さよりも短いことを特徴とする液体充填装置。
【００５６】
（６）請求項１乃至３、技術的思想（１）乃至（５）のいずれか１つにおいて、吐出時における前記液体の粘度は、１０００ｃｐｓ以上１００００ｃｐｓ以下、好ましくは３０００ｃｐｓ以上７０００ｃｐｓ以下であることを特徴とする液体充填装置。
【００５７】
（７）ノズルの下流側にある開口部から粘調な液体を吐出することにより、前記液体の充填を開始する一方、前記液体の充填を停止するときに、前記開口部から前記ノズルの上流側に前記液体をサックバックする液体の充填方法であって、前記液体を吐出する際に、前記ノズルの内部領域に設けられた中駒を前記ノズルの下流側に摺動させるとともに、前記中駒に設けられた連通孔を介して、前記内部領域において前記中駒よりも上流側の領域から前記下流側の領域に前記液体を移動させ、前記液体をサックバックする際に、前記中駒を前記ノズルの上流側に摺動させるとともに、前記連通孔を介して、前記下流側の領域から前記上流側の領域に前記液体を移動させ、併せて、前記中駒の外周面が前記ノズルの内壁面に接触した状態で移動することにより、前記開口部付近にある前記液体を前記ノズルの上流側に移動させることを特徴とする液体充填方法。
【符号の説明】
【００５８】
２…液体としての調味料
１１…液体充填装置
１２…液体供給管
１３…液体給排管
１４…分岐部
１６…供給源としてのホッパー
２０，３０…弁体としてのボール
２１…上流側弁
２２，３２…弁本体
２３，３３…大径部
２４，３４…小径部
３１…下流側弁
４１…計量ポンプ
５１…ノズル
５２…開口部
６０…内部領域
６０ａ…上流側の領域
６０ｂ…下流側の領域
６１，８１…中駒
６２ａ…中駒の外周面
６５，８５…連通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調味料などの液体の充填に用いられる液体充填装置、及び、液体を充填する液体充填方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体の充填後に液体をサックバック（吸引）することにより、液垂れを防止する液体充填装置が種々提案されている（例えば特許文献１参照）。具体的に言うと、液体充填装置は、ノズル１０１の下流側にある開口部１０１ａから液体１００を吐出することにより、液体１００の充填を開始するようになっている（図７（ａ）参照）。そして、液体充填装置は、液体１００の充填を停止するときに、開口部１０１ａからノズル１０１の上流側に液体１００をサックバックするようになっている（図７（ｂ），（ｃ）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８６５９５号公報（図５など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、液体１００がノズル１０１の上流側にサックバックされる際には、液体１００とノズル１０１の内壁面１０１ｂとの間に摩擦力（表面張力）が作用する。これにより、内壁面１０１ｂに接触する外周部分での液体１００の移動距離が、内壁面１０１ｂに接触しない中央部分での液体１００の移動距離よりも短くなるため、液体１００の下端面には勾配が生じるようになる（図７（ｃ）参照）。その結果、液体１００の一部が内壁面１０１ｂの開口部１０１ａ付近に残るようになるため、液垂れを完全に防止できないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、サックバック時においてノズルの開口部付近に液体を残りにくくすることにより、液垂れを確実に防止することができる液体充填装置及び液体充填方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、粘調な液体が流れるノズルを備え、前記ノズルの下流側にある開口部から前記液体を吐出することにより、前記液体の充填を開始する一方、前記液体の充填を停止するときに、前記開口部から前記ノズルの上流側に前記液体をサックバックする液体充填装置であって、前記ノズルの内部領域に、充填時に前記ノズルの下流側に摺動し、サックバック時に前記ノズルの上流側に摺動する中駒が設けられ、前記中駒は、前記内部領域において前記中駒よりも上流側の領域と下流側の領域とを連通させる連通孔を有することを特徴とする液体充填装置をその要旨とする。
【０００７】
従って、請求項１に記載の発明によると、ノズルの上流側に液体をサックバックする際に、中駒がノズルの上流側に摺動するため、ノズルの内壁面付近に残っている液体が、中駒に押されて上流側に移動するようになる。これにより、ノズル内の中駒の下流側に負圧領域が形成され、ノズルの開口部付近の液体を吸い上げることが可能になるため、液垂れを確実に防止することができる。しかも、中駒は連通孔を有しているため、液体を吐出する際に、中駒の上流側の領域にある液体を、連通孔を介して下流側の領域に移動させて開口部から確実に吐出させることができる。
【０００８】
ここで、前記粘調な液体としては、調味料などの食品、洗剤や塗料などの化学薬品、シャンプーやリンスなどの化粧品、医薬品などが挙げられる。また、粘調な調味料の具体例としては、味噌、ソース、ドレッシング、ケチャップ、各種タレ、クリームなどが挙げられる。さらに、粘調な調味料には、例えば、寒天、ガム類（キサンタンガム等の増粘多糖類）、澱粉類、ペクチン、ゼラチン等の増粘剤などが含まれる。なお、前記粘調な液体は、充填時における粘度が例えば１０００ｃｐｓ以上１００００ｃｐｓ以下であることが好ましく、特には３０００ｃｐｓ以上７０００ｃｐｓ以下であることが好ましい。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記中駒は、アクチュエータを介さずに摺動するものであり、前記液体が前記ノズルの下流側に移動する際に、前記液体に押されることによって前記ノズルの下流側に摺動するとともに、前記液体が前記ノズルの上流側に移動する際に、前記液体とともに上流側に引っ張られることによって前記ノズルの上流側に摺動することをその要旨とする。
【００１０】
従って、請求項２に記載の発明によると、中駒を摺動させるためのアクチュエータが不要となるため、液体充填装置の簡略化を図ることができ、ひいては製造コストの削減を達成しやすくなる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記液体充填装置は、前記ノズルの上流側の端部に連通するとともに供給源からの前記液体を前記ノズルに供給する液体供給管と、前記液体供給管から分岐して計量ポンプに連通する液体給排管と、前記液体供給管における前記液体給排管の分岐部の上流側に配設された上流側弁と、前記液体供給管における前記分岐部の下流側に配設された下流側弁とを備え、前記上流側弁及び前記下流側弁は、弁体の外径よりも内径が大きい大径部と、前記弁体の外径よりも内径が小さい小径部とからなる筒状の弁本体を備え、前記弁体が前記小径部を塞いでいない場合に開状態となり、前記弁体が前記小径部を塞いでいるときに閉状態となるものであり、前記下流側弁における前記弁体の移動距離が、前記上流側弁における前記弁体の移動距離よりも長く設定されていることをその要旨とする。
【００１２】
計量ポンプを駆動して液体を供給源から液体給排管側に流すときに、上流側弁が開状態となるとともに下流側弁が閉状態となると、供給源からの液体が計量ポンプ側に移動するようになる。次に、計量ポンプを駆動して液体を計量ポンプ側から液体供給管側に流すときに、上流側弁が閉状態となるとともに下流側弁が開状態となると、計量ポンプ側の液体がノズル側に移動するようになる。ここで、上流側弁における弁体の移動距離を長く設定すると、液体を計量ポンプ側から液体供給管側に流す際に、上流側弁が閉状態となるまでに時間が掛かってしまう。その結果、供給源側に液体の一部が逆流してしまうため、充填量が不安定となってしまう。一方、下流側弁における弁体の移動距離を短く設定すると、液体を供給源から液体給排管側に流す際に、下流側弁がすぐに閉状態となってしまう。その結果、液体給排管に流れてくる液体の大部分が供給源側からのものとなり、ノズル側からの引き込みが殆どない状態となるため、いわゆるサックバックを生じなくなってしまう。
【００１３】
そこで、請求項３に記載の発明では、下流側弁における弁体の移動距離を、上流側弁における弁体の移動距離よりも長く設定している。これにより、液体の充填後に液体を液体給排管側に流す際に、下流側弁が開状態から閉状態に切り替わるまでに掛かる時間が長くなるため、サックバックを生じさせることができる。また、液体を充填する際には、上流側弁が開状態から閉状態に素早く切り替わるために充填量が安定する。なお、弁体の形状は特に限定されず任意であるが、例えば、球状、円筒状、逆円錐状などであることが好ましい。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、ノズルの下流側にある開口部から粘調な液体を吐出することにより、前記液体の充填を開始する一方、前記液体の充填を停止するときに、前記開口部から前記ノズルの上流側に前記液体をサックバックする液体の充填方法であって、前記液体を吐出する際に、前記ノズルの内部領域に設けられた中駒を前記ノズルの下流側に摺動させるとともに、前記中駒に設けられた連通孔を介して、前記内部領域において前記中駒よりも上流側の領域から前記下流側の領域に前記液体を移動させ、前記液体をサックバックする際に、前記中駒を前記ノズルの上流側に摺動させるとともに、前記中駒の外周面が前記ノズルの内壁面に接触した状態で移動することにより、前記開口部付近にある前記液体を前記ノズルの上流側に移動させることを特徴とする液体充填方法をその要旨とする。
【００１５】
従って、請求項４に記載の発明によると、ノズルの上流側に液体をサックバックする際に、中駒がノズルの上流側に摺動するため、ノズルの内壁面付近に残っている液体が、中駒に押されて上流側に移動するようになる。これにより、ノズル内の中駒の下流側に負圧領域が形成され、ノズルの開口部付近の液体を吸い上げることが可能になるため、液垂れを確実に防止することができる。しかも、液体を吐出する際に、中駒の上流側にある液体を、中駒に設けられた連通孔を介して下流側に移動させて開口部から確実に吐出させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上詳述したように、請求項１〜３に記載の発明によると、サックバック時においてノズルの開口部付近に液体を残りにくくすることにより、液垂れを確実に防止することができる液体充填装置を提供することができる。また、請求項４に記載の発明によると、液垂れを確実に防止することができる液体充填方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の液体充填装置を示す概略構成図。
【図２】（ａ）は上流側弁を示す概略断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は下流側弁を示す概略断面図。
【図３】ノズルを示す概略断面図。
【図４】（ａ）は中駒を示す概略断面図、（ｂ）は中駒を示す下面図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、液体充填方法を示す説明図。
【図６】（ａ）は他の実施形態の中駒を示す概略断面図、（ｂ）は他の実施形態の中駒を示す下面図。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、従来技術における液体充填方法を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１に示される液体充填装置１１は、調味料２（液体）を容器３に充填する装置である。なお、本実施形態で用いられる調味料２は、粘調な調味料であり、充填時における調味料２の粘度は４０００ｃｐｓ〜６０００ｃｐｓ程度である。
【００２０】
液体充填装置１１は、複数の容器３を搬送する搬送コンベア７１を備えている。なお、本実施形態の搬送コンベア７１はベルトコンベアである。即ち、搬送コンベア７１は、始端及び終端にそれぞれ設けられた回転軸と、両回転軸間に巻回され、容器３を底面側から支持する無端状のベルトと、ベルトを駆動するモータとを有している。
【００２１】
また図１に示されるように、液体充填装置１１は、液体供給管１２と、液体供給管１２の分岐部１４から分岐する液体給排管１３とを備えている。液体供給管１２における分岐部１４の上流側には、液体供給管１２を開状態または閉状態に切り替える上流側弁２１が配設され、液体供給管１２における分岐部１４の下流側には、同じく液体供給管１２を開状態または閉状態に切り替える下流側弁３１が配設されている。上流側弁２１には吸引ホース１５の下流側の端部が接続され、吸引ホース１５の上流側の端部は、調味料２の供給源であるホッパー１６内にて開口している。また、液体給排管１３の上流側の端部には計量ポンプ４１が接続されている。計量ポンプ４１は、エアシリンダ４２によって往復動するプランジャー４３を備えており、プランジャー４３の往復動に伴って調味料２を吸排するようになっている。
【００２２】
なお図２（ａ），（ｂ）に示されるように、上流側弁２１は略円筒状の弁本体２２を備え、弁本体２２の内部には、球状の弁体であるステンレス製のボール２０が収容されている。また、弁本体２２は、大径部２３、小径部２４及び弁座２５を有している。大径部２３は、液体供給管１２における上流側の端部に接続され、ボール２０の外径よりも内径が大きくなっている。小径部２４は、吸引ホース１５における下流側の端部に接続され、ボール２０の外径よりも内径が小さくなっている。弁座２５は、大径部２３及び小径部２４の接続部分に形成されている。よって、上流側弁２１は、ボール２０が弁座２５から離間して小径部２４を塞いでいない場合に開状態となり、ボール２０が弁座２５に接触して小径部２４を塞いでいるときに閉状態となる。そして、大径部２３の下流側にある開口部はボール押さえ板２６によって塞がれており、ボール押さえ板２６には大径部２３内の領域と液体供給管１２内の領域とを連通させる複数の貫通孔２７が設けられている。
【００２３】
一方、図２（ｃ）に示される前記下流側弁３１は、上流側弁２１と略同様の構成を有しているが、一部の構成が異なっている。即ち、下流側弁３１を構成する弁本体３２は、ボール３０の外径よりも内径が大きい大径部３３と、ボール３０の外径よりも内径が小さい小径部３４とを有している。よって、下流側弁３１は、ボール３０が小径部３４を塞いでいない場合に開状態となり、ボール３０が小径部３４を塞いでいるときに閉状態となる。また、小径部３４は、液体供給管１２における前記分岐部１４側に接続され、大径部３３は、液体供給管１２において分岐部１４側とは反対側に接続されている。なお、大径部３３の流路方向における長さは、上流側弁２１の大径部２３の流路方向における長さよりも長くなっている。よって、本実施形態では、下流側弁３１におけるボール３０の移動距離が、上流側弁２１におけるボール２０の移動距離よりも長く設定されている。
【００２４】
図１に示されるように、液体供給管１２における下流側の端部には、前記調味料２が流れるノズル５１が接続されている。ノズル５１は、前記ホッパー１６から供給されてきた調味料２をノズル５１の下流側にある開口部５２から吐出することにより、前記容器３内に対して調味料２の充填を開始するようになっている。一方、ノズル５１は、調味料２の充填を停止するときに、開口部５２からノズル５１の上流側に調味料２をサックバック（吸引）するようになっている。
【００２５】
図３に示されるように、ノズル５１は、略円筒状をなし、小径管部５３、大径管部５４及び段部５５を備えている。小径管部５３は、大径管部５４よりも内径及び外径が小さく設定されるとともに、開口部５２を有している。大径管部５４は、小径管部５３において開口部５２側とは反対側の端部に接続されるとともに、液体供給管１２における下流側の端部に接続されている。段部５５は、小径管部５３及び大径管部５４の接続部分に形成されている。なお、小径管部５３の流路方向における長さは短く（本実施形態では３ｍｍ程度）になっている。
【００２６】
また、ノズル５１の内部領域６０には中駒６１が設けられている。中駒６１は、前記容器３への充填時において前記調味料２がノズル５１の下流側に移動する際に、調味料２に押されることによってノズル５１の下流側に摺動するようになっている（図５（ａ）参照）。また、中駒６１は、サックバック時において調味料２がノズル５１の上流側に移動する際に、調味料２とともにノズル５１の上流側に摺動するようになっている（図５（ｂ）〜（ｄ）参照）。即ち、中駒６１は、アクチュエータを介さずに駆動するものである。
【００２７】
図３，図４に示されるように、中駒６１は、中駒本体６２、ロッド部６３及び円板部６４を備えている。中駒本体６２は、円板状をなし、中駒６１の下流側の端部に形成されている。中駒本体６２は、内部領域６０を、中駒６１よりも上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとに分けるようになっている。また、中駒本体６２の外径は、前記小径管部５３の内径よりも大きく、かつ、大径管部５４の内径よりもやや小さく設定されている。よって、中駒本体６２は、外周面６２ａがノズル５１の内壁面（具体的には、大径管部５４の内壁面５４ａ）に摺接するようになっている。また、ロッド部６３は、中駒本体６２の上流側面６２ｂからノズル５１の上流側に突出している。さらに、円板部６４は、外径が中駒本体６２の外径よりも小さく、かつロッド部６３の外径よりも大きく設定され、中心部にロッド部６３の上流側の端部が接続されている。
【００２８】
図３，図４に示されるように、中駒本体６２には、上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとを連通させる円形状の連通孔６５が８箇所に設けられている。各連通孔６５は、中駒本体６２の中心部を避けて配置されるとともに、中駒本体６２の外周部に沿って等間隔に配置されている（図４（ｂ）参照）。また、中駒本体６２の下流側面６２ｃには、ノズル５１の下流側に突出する突出部６６が形成されている。突出部６６は、円環状をなし、中駒本体６２において各連通孔６５の外周側に配置されている。また、突出部６６の外径は中駒本体６２の外径と等しく設定され、突出部６６の外周面は中駒本体６２の外周面６２ａの一部を構成している。よって、突出部６６は、下流側の端面が前記段部５５に対して接離可能となっている。
【００２９】
以下、液体充填装置１１を用いた調味料２の充填方法を説明する。
【００３０】
まず、調味料２を液体充填装置１１のホッパー１６に投入し、計量ポンプ４１のプランジャー４３をエアシリンダ４２側に移動させる。このとき、液体供給管１２内における上流側弁２１と下流側弁３１との間の領域や、液体給排管１３内の領域が負圧となるため、ボール２０が分岐部１４側に移動して上流側弁２１が開状態となる一方、ボール３０が分岐部１４側に移動して下流側弁３１が閉状態となる。その結果、計量ポンプ４１とホッパー１６とが連通するため、ホッパー１６内の調味料２が、吸引ホース１５、上流側弁２１、液体供給管１２及び液体給排管１３を順番に通過し、計量ポンプ４１内に充填される。
【００３１】
計量ポンプ４１内への調味料２の充填が終了すると、計量ポンプ４１のプランジャー４３を液体給排管１３側に移動させる。このとき、液体供給管１２内における上流側弁２１と下流側弁３１との間の領域や、液体給排管１３内の領域が正圧となるため、ボール３０が分岐部１４から離間する方向に移動して下流側弁３１が開状態となる一方、ボール２０が分岐部１４から離間する方向に移動して上流側弁２１が閉状態となる。その結果、計量ポンプ４１とノズル５１とが連通するため、計量ポンプ４１内の調味料２が、液体給排管１３、液体供給管１２（下流側弁３１）を順番に通過し、ノズル５１内に導かれる。
【００３２】
そして、ノズル５１内に導かれた調味料２がノズル５１の下流側に移動して開口部５２から吐出され、容器３内への調味料２の充填が開始される（図５（ａ）参照）。この際、ノズル５１内にある中駒６１は、調味料２に押されることによってノズル５１の下流側に摺動し、突出部６６の下流側端面がノズル５１内にある段部５５に接触する。それとともに、中駒６１よりも上流側の領域６０ａにある調味料２が、連通孔６５を通過して中駒６１よりも下流側の領域６０ｂに移動する。
【００３３】
容器３内への調味料２の充填が終了すると、計量ポンプ４１のプランジャー４３をエアシリンダ４２側に移動させる。このとき、液体供給管１２内における上流側弁２１と下流側弁３１との間の領域や、液体給排管１３内の領域が負圧となるため、ボール２０が分岐部１４側に移動して上流側弁２１が閉状態から開状態に切り替わる。また、下流側弁３１内のボール３０は分岐部１４側（即ち、下流側弁３１が開状態から閉状態に切り替わる方向）に移動する。しかし、ボール３０の移動距離が上流側弁２１におけるボール２０の移動距離よりも長く設定されているため、この時点で、ボール３０は小径部３４を塞ぐ位置に到達しておらず、下流側弁３１は開状態を維持し続ける。その結果、計量ポンプ４１とホッパー１６とが連通するのに加えて、計量ポンプ４１とノズル５１とが連通した状態に維持される。これにより、中駒６１の上流側が陰圧になるため、ノズル５１内の調味料２が上流側にサックバック（吸引）される。この際、中駒６１は、サックバック時の吸引力によって調味料２とともに上流側に引っ張られてノズル５１の上流側に摺動し（図５（ｂ）参照）、突出部６６の下流側端面が段部５５から離間する。このとき、中駒本体６２の外周面６２ａが大径管部５４の内壁面５４ａに接触した状態で移動する（図５（ｃ），（ｄ）参照）。また、上流側の領域６０ａにおいて大径管部５４の内壁面５４ａ付近に残っている調味料２が、中駒本体６２に押されて（かき上げられて）上流側に移動する。それとともに、中駒６１よりも下流側の領域６０ｂも陰圧となり、開口部５２付近の調味料２を吸い上げるため、液垂れを確実に防止することができる。
【００３４】
その後、一定時間が経過すると、下流側弁３１内のボール３０が小径部３４を塞ぐ位置に到達し、下流側弁３１が開状態から閉状態に切り替わる。その結果、計量ポンプ４１とノズル５１との連通が遮断され、調味料２のサックバックが終了する。これにより、液体充填装置１１による調味料２の充填が終了する。
【００３５】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００３６】
（１）本実施形態の液体充填装置１１では、ノズル５１の上流側に調味料２をサックバックする際に、中駒６１がノズル５１の上流側に摺動するため、ノズル５１の内壁面付近に残っている調味料２が、中駒６１に押されて上流側に移動するようになる。これと同時に、ノズル５１内の中駒６１の下流側の領域６０ｂが負圧となり、開口部５２付近の調味料２を吸い上げるため、液垂れを確実に防止することができる。しかも、中駒６１は連通孔６５を有しているため、調味料２を吐出する際に、中駒６１の上流側の領域６０ａにある調味料２を、連通孔６５を介して下流側の領域６０ｂに移動させて開口部５２から確実に吐出させることができる。
【００３７】
（２）本実施形態の中駒６１は、中駒本体６２からノズル５１の下流側に突出し、段部５５に対して接離可能な突出部６６を備えている。これにより、調味料２の充填時に中駒６１がノズル５１の下流側に摺動したとしても、ノズル５１の下流側への中駒６１の摺動は、突出部６６の下流側端部がノズル５１内にある段部５５に接触することで規制される。よって、ノズル５１の開口部５２からの中駒６１の脱落を防止することができる。また、突出部６６は、連通孔６５を有する中駒本体６２からノズル５１の下流側に突出しているため、調味料２の充填時に中駒６１が段部５５に接触したとしても、連通孔６５が段部５５によって塞がれなくて済む。さらに本実施形態では、突出部６６の外周面が中駒本体６２の外周面６２ａの一部を構成しているため、外周面６２ａと大径管部５４の内壁面５４ａとの接触面積が、突出部６６がない場合よりも大きくなる。よって、突出部６６がない場合に比べて中駒６１を安定させて摺動させることができる。
【００３８】
（３）本実施形態の中駒６１は、突出部６６に加えて、ロッド部６３と円板部６４とを備えている。このため、摺動時に中駒６１が傾いたとしても、円板部６４の外周縁が大径管部５４の内壁面５４ａに接触するため、中駒６１がさらに傾くことが防止される。ゆえに、中駒６１をよりいっそう安定させて摺動させることができる。
【００３９】
（４）本実施形態では、小径管部５３の流路方向における長さを短く（本実施形態では３ｍｍ程度）に設定している。換言すると、中駒本体６２によって調味料２がかき上げられない領域（小径管部５３の内壁面）の流路方向における長さが短くなっている。このため、ノズル５１が小径管部５３及び大径管部５４によって構成される場合であっても、サックバック時にノズル５１の内壁面及び開口部５２付近に残る調味料２の量を減らすことができる。しかも、中駒６１が上流側に摺動することによって生じた下流側の領域６０ｂの負圧により、残っている調味料２を確実に吸い上げることができる。
【００４０】
（５）本実施形態の調味料２の充填方法では、計量ポンプ４１への調味料２供給時に、下流側弁３１が開状態を維持し続けるため、計量ポンプ４１とノズル５１とが連通した状態に維持されてノズル５１内の調味料２をサックバック（吸引）することができる。
【００４１】
なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。
【００４２】
・上記実施形態の中駒６１は、アクチュエータを介さずに摺動するものであったが、エアシリンダやソレノイド等のアクチュエータを介して摺動するものであってもよい。
【００４３】
・上記実施形態において、サックバック時に連通孔６５を塞ぐ閉塞弁を中駒本体６２に設けてもよい。即ち、各連通孔６５は、充填時に上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとが連通し、サックバック時に上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとの連通が遮断されるようになっていてもよい。サックバック時に前記連通が遮断されると、中駒が上流側へ摺動されやすくなるために好ましい。
【００４４】
このような中駒としては、例えば、弾性体で形成された筒状弁であって、外力が加わっていないときに一端が閉塞し、筒内の内圧が高まったときに閉塞された一端が開口する閉塞弁（以下「筒型一端開閉弁」という）を、中駒本体６２に設けたものなどが挙げられる。筒型一端開閉弁を用いると、充填時には、調味料２が弁内に流れ込むことで筒内の内圧が上昇して弁が開口し、上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとが連通する。サックバック時には、筒内の内圧が低下するために弁が閉塞し、上流側の領域６０ａと下流側の領域６０ｂとの連通が遮断される。
【００４５】
・上記実施形態の中駒６１は、中駒本体６２に加えて、ロッド部６３、円板部６４及び突出部６６を備えていたが、ロッド部６３、円板部６４及び突出部６６は省略されていてもよい。また、中駒は、上記した筒型一端開閉弁と同一の形状をなす中駒本体を備えていてもよい。さらに、図６（ａ），（ｂ）に示す中駒８１のように、比較的小径の連通孔８５を有する円柱型の中駒本体８２を備えていてもよい。
【００４６】
・上記実施形態における中駒６１の中駒本体６２には、中駒本体６２の中心部を避けて配置されるとともに、中駒本体６２の外周部に沿って等間隔に配置される８個の連通孔６５が設けられていた。しかし、連通孔６５の位置、大きさ及び数は、中駒６１の摺動や調味料２の充填に影響を与えない限り、特に制限されるものではない。但し、複数の連通孔を設ける場合には、中駒本体６２の中心部を避けて配置したほうが、サックバック時に、下流側にある調味料２や空気を吸引しにくくなるために好ましい。また、連通孔の断面積を大きくし過ぎると、サックバック時に、下流側にある調味料２や空気を連通孔から吸引しやすくなるため、結果として中駒６１自体に作用する吸引力が小さくなり、中駒６１が上流側に摺動しにくくなるおそれがある。従って、連通孔の断面積の合計を所定の大きさにする場合には、断面積が大きい連通孔を少数設けるよりも、断面積が小さい連通孔を多数設けるほうが好ましい。断面積が小さい連通孔を多数設けると、連通孔の内周面の合計の表面積が大きくなり、調味料２が通過する際の抵抗が大きくなるため、サックバック時に連通孔から下流側にある調味料２や空気を吸引しにくくなる。当然ながら、抵抗が大き過ぎると、充填時に必要量の調味料２が吐出しにくくなるなどの弊害が生じることもあり得るため、調味料２の粘度や充填速度などを念頭に置き、中駒６１の摺動具合などを考慮したうえで適宜設計することがよい。
【００４７】
・上記実施形態のノズル５１には小径管部５３が設けられていたが、充填する液体の種類によっては小径管部５３を省略してもよい。ここで、小径管部５３を設けることの主目的は、液体を整流して充填方向を定めることにある。従って、例えば充填速度が遅い場合、充填する液体の粘度が高い場合、充填される容器３の入口が大きい場合、ノズル５１の開口部５２と容器３の入口との距離が短い場合などは、液体を整流しなくても充填に不具合を生じにくいため、小径管部５３を設ける必要がなくなってしまう。なお、小径管部５３を省略しない場合、小径管部５３は、流路方向における長さを短くなるように設計されることが好ましく、内部の体積が小さくなるように設計されることが好ましい。何故なら、サックバック時に開口部５２付近に残る調味料２を確実に吸い上げやすくなり、液垂れを防止しやすくなるからである。
【００４８】
・上記実施形態では、弁２１，３１の弁体として球状のボール２０，３０が用いられていたが、円筒状、直方体状、逆円錐状のものなどを弁体として用いてもよい。
【００４９】
・上記実施形態の計量ポンプ４１は、エアシリンダ４２によってプランジャー４３を往復動させていたが、クランクなどを用いてプランジャー４３を往復動させてもよい。
【００５０】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００５１】
（１）請求項１乃至３のいずれか１項において、前記連通孔は、前記中駒の中心部を避けて配置されていることを特徴とする液体充填装置。
【００５２】
（２）請求項１乃至３、技術的思想（１）のいずれか１つにおいて、前記連通孔は、前記中駒における複数箇所に設けられるとともに、前記中駒の外周部に沿って等間隔に配置されていることを特徴とする液体充填装置。
【００５３】
（３）請求項１乃至３のいずれか１項において、前記中駒は、前記中駒の下流側の端部に形成され、前記ノズルの内部領域を前記上流側の領域と前記下流側の領域とに分けるとともに、外周面が前記ノズルの内壁面に摺接する中駒本体と、前記中駒本体から前記ノズルの上流側に突出するロッド部とを備えることを特徴とする液体充填装置。
【００５４】
（４）技術的思想（３）において、前記ノズルは、前記開口部を有し、前記中駒本体の外径よりも内径が小さい小径管部と、前記小径管部において前記開口部側とは反対側の端部に接続され、前記中駒本体の外径と内径が略等しい大径管部と、前記小径管部及び前記大径管部の接続部分に生じる段部とを備え、前記中駒は、前記中駒本体から前記ノズルの下流側に突出し、前記段部に対して接離可能な突出部を備えることを特徴とする液体充填装置。
【００５５】
（５）技術的思想（４）において、前記小径管部の流路方向における長さは、前記大径管部の流路方向における長さよりも短いことを特徴とする液体充填装置。
【００５６】
（６）請求項１乃至３、技術的思想（１）乃至（５）のいずれか１つにおいて、吐出時における前記液体の粘度は、１０００ｃｐｓ以上１００００ｃｐｓ以下、好ましくは３０００ｃｐｓ以上７０００ｃｐｓ以下であることを特徴とする液体充填装置。
【００５７】
（７）ノズルの下流側にある開口部から粘調な液体を吐出することにより、前記液体の充填を開始する一方、前記液体の充填を停止するときに、前記開口部から前記ノズルの上流側に前記液体をサックバックする液体の充填方法であって、前記液体を吐出する際に、前記ノズルの内部領域に設けられた中駒を前記ノズルの下流側に摺動させるとともに、前記中駒に設けられた連通孔を介して、前記内部領域において前記中駒よりも上流側の領域から前記下流側の領域に前記液体を移動させ、前記液体をサックバックする際に、前記中駒を前記ノズルの上流側に摺動させるとともに、前記連通孔を介して、前記下流側の領域から前記上流側の領域に前記液体を移動させ、併せて、前記中駒の外周面が前記ノズルの内壁面に接触した状態で移動することにより、前記開口部付近にある前記液体を前記ノズルの上流側に移動させることを特徴とする液体充填方法。
【符号の説明】
【００５８】
２…液体としての調味料
１１…液体充填装置
１２…液体供給管
１３…液体給排管
１４…分岐部
１６…供給源としてのホッパー
２０，３０…弁体としてのボール
２１…上流側弁
２２，３２…弁本体
２３，３３…大径部
２４，３４…小径部
３１…下流側弁
４１…計量ポンプ
５１…ノズル
５２…開口部
６０…内部領域
６０ａ…上流側の領域
６０ｂ…下流側の領域
６１，８１…中駒
６２ａ…中駒の外周面
６５，８５…連通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘調な液体が流れるノズルを備え、前記ノズルの下流側にある開口部から前記液体を吐出することにより、前記液体の充填を開始する一方、前記液体の充填を停止するときに、前記開口部から前記ノズルの上流側に前記液体をサックバックする液体充填装置であって、
前記ノズルの内部領域に、充填時に前記ノズルの下流側に摺動し、サックバック時に前記ノズルの上流側に摺動する中駒が設けられ、
前記中駒は、前記内部領域において前記中駒よりも上流側の領域と下流側の領域とを連通させる連通孔を有する
ことを特徴とする液体充填装置。
【請求項２】
前記中駒は、アクチュエータを介さずに摺動するものであり、前記液体が前記ノズルの下流側に移動する際に、前記液体に押されることによって前記ノズルの下流側に摺動するとともに、前記液体が前記ノズルの上流側に移動する際に、前記液体とともに上流側に引っ張られることによって前記ノズルの上流側に摺動することを特徴とする請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項３】
前記液体充填装置は、前記ノズルの上流側の端部に連通するとともに供給源からの前記液体を前記ノズルに供給する液体供給管と、前記液体供給管から分岐して計量ポンプに連通する液体給排管と、前記液体供給管における前記液体給排管の分岐部の上流側に配設された上流側弁と、前記液体供給管における前記分岐部の下流側に配設された下流側弁とを備え、
前記上流側弁及び前記下流側弁は、弁体の外径よりも内径が大きい大径部と、前記弁体の外径よりも内径が小さい小径部とからなる筒状の弁本体を備え、前記弁体が前記小径部を塞いでいない場合に開状態となり、前記弁体が前記小径部を塞いでいるときに閉状態となるものであり、
前記下流側弁における前記弁体の移動距離が、前記上流側弁における前記弁体の移動距離よりも長く設定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体充填装置。
【請求項４】
ノズルの下流側にある開口部から粘調な液体を吐出することにより、前記液体の充填を開始する一方、前記液体の充填を停止するときに、前記開口部から前記ノズルの上流側に前記液体をサックバックする液体の充填方法であって、
前記液体を吐出する際に、前記ノズルの内部領域に設けられた中駒を前記ノズルの下流側に摺動させるとともに、前記中駒に設けられた連通孔を介して、前記内部領域において前記中駒よりも上流側の領域から前記下流側の領域に前記液体を移動させ、
前記液体をサックバックする際に、前記中駒を前記ノズルの上流側に摺動させるとともに、前記中駒の外周面が前記ノズルの内壁面に接触した状態で移動することにより、前記開口部付近にある前記液体を前記ノズルの上流側に移動させる
ことを特徴とする液体充填方法。
【請求項１】
粘調な液体が流れるノズルを備え、前記ノズルの下流側にある開口部から前記液体を吐出することにより、前記液体の充填を開始する一方、前記液体の充填を停止するときに、前記開口部から前記ノズルの上流側に前記液体をサックバックする液体充填装置であって、
前記ノズルの内部領域に、充填時に前記ノズルの下流側に摺動し、サックバック時に前記ノズルの上流側に摺動する中駒が設けられ、
前記中駒は、前記内部領域において前記中駒よりも上流側の領域と下流側の領域とを連通させる連通孔を有する
ことを特徴とする液体充填装置。
【請求項２】
前記中駒は、アクチュエータを介さずに摺動するものであり、前記液体が前記ノズルの下流側に移動する際に、前記液体に押されることによって前記ノズルの下流側に摺動するとともに、前記液体が前記ノズルの上流側に移動する際に、前記液体とともに上流側に引っ張られることによって前記ノズルの上流側に摺動することを特徴とする請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項３】
前記液体充填装置は、前記ノズルの上流側の端部に連通するとともに供給源からの前記液体を前記ノズルに供給する液体供給管と、前記液体供給管から分岐して計量ポンプに連通する液体給排管と、前記液体供給管における前記液体給排管の分岐部の上流側に配設された上流側弁と、前記液体供給管における前記分岐部の下流側に配設された下流側弁とを備え、
前記上流側弁及び前記下流側弁は、弁体の外径よりも内径が大きい大径部と、前記弁体の外径よりも内径が小さい小径部とからなる筒状の弁本体を備え、前記弁体が前記小径部を塞いでいない場合に開状態となり、前記弁体が前記小径部を塞いでいるときに閉状態となるものであり、
前記下流側弁における前記弁体の移動距離が、前記上流側弁における前記弁体の移動距離よりも長く設定されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液体充填装置。
【請求項４】
ノズルの下流側にある開口部から粘調な液体を吐出することにより、前記液体の充填を開始する一方、前記液体の充填を停止するときに、前記開口部から前記ノズルの上流側に前記液体をサックバックする液体の充填方法であって、
前記液体を吐出する際に、前記ノズルの内部領域に設けられた中駒を前記ノズルの下流側に摺動させるとともに、前記中駒に設けられた連通孔を介して、前記内部領域において前記中駒よりも上流側の領域から前記下流側の領域に前記液体を移動させ、
前記液体をサックバックする際に、前記中駒を前記ノズルの上流側に摺動させるとともに、前記中駒の外周面が前記ノズルの内壁面に接触した状態で移動することにより、前記開口部付近にある前記液体を前記ノズルの上流側に移動させる
ことを特徴とする液体充填方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１８９０２９（Ｐ２０１０−１８９０２９Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３４７７４（Ｐ２００９−３４７７４）
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【特許番号】特許第４３５４５２２号（Ｐ４３５４５２２）
【特許公報発行日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（３９８０６５５３１）株式会社ミツカングループ本社 (157)
【出願人】（３０１０５８３３３）株式会社ミツカンサンミ (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１８日（２００９．２．１８）
【特許番号】特許第４３５４５２２号（Ｐ４３５４５２２）
【特許公報発行日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（３９８０６５５３１）株式会社ミツカングループ本社 (157)
【出願人】（３０１０５８３３３）株式会社ミツカンサンミ (13)
【Ｆターム（参考）】
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