JP6411285B2 - 充填ノズル、充填装置及び充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、被充填物を容器に充填するための充填ノズル、充填装置及び充填方法に関し、特に固形物を含む液状物等の充填に用いて好適な充填ノズル、充填装置及び充填方法に関する。

固形物を含む液状物の充填においては、カットノズルと呼ばれる充填ノズルが用いられる場合がある。一般的なカットノズルは、下端に吐出開口が形成され且つ側面に被充填物の取入開口が形成される筒状のノズル本体と、ノズル本体内を昇降するピストンと、を備えている。このようなカットノズルでは、ピストン下端部がノズル本体の取入開口を通過するようにピストンを吐出開口に向けて下降させることで、取入開口の内周縁に引っ掛かった状態の液状物に含まれる固形物をピストン下端部によってカット（切断）することができる（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

上述のように固形物がカットされた場合には、固形物がノズル本体内から外部に吐出され易くなるため、ノズル本体内に残存する固形物が充填量に影響を及ぼすことが抑制される。これにより充填精度を向上させることができる。

一方、このようなカットノズルでは、比較的大型で切断され難い固形物を含む液状物（例えば、イカの塩辛）の充填に用いられる際に、固形物がカットされず、その結果、固形物がノズル本体の下端（吐出開口）から垂れ下がってしまう場合がある。詳しくは、固形物がカットされずにピストンによって引きずれ、この引きずられた固形物がピストンの外周面とノズル本体との間に挟まれる状態となることにより、吐出開口からの固形物の垂れ下がりが生じてしまう場合がある。この点を考慮し、上述の特許文献２に開示されたカットノズルでは、垂れ下がりを防止するための種々の工夫がなされている。

一例として、特許文献２には、ノズル本体内を昇降する上述と同様のピストンを備えるカットノズルにおいて、ノズル本体の取入開口に連通し且つその側面に被充填物の供給口が形成されるシリンダと、シリンダ内を往復移動するピストンと、がさらに設けられる構成が開示されている。このカットノズルでは、上述のシリンダがその側面の供給口から供給された被充填物をノズル本体に供給する通路として機能する。シリンダ内のピストンは、シリンダ軸方向に移動して上述の供給口を通過する際に当該供給口に引っ掛かった固形物をカットできる。このような構成によれば、２つのピストンによって固形物がカットされ得ることで、固形物がカットされない状況を抑制でき、これにより固形物の垂れ下がりの防止を図ることができる。

特開昭５０−１２５８９６号公報 特開２０００−２６４３０８号公報

ところで、この種のノズルにおいて、固形物の垂れ下がり防止効果を得るための最大のポイントは、液状物に含まれる固形物をピストンによって確実にカットできるか否かである。

しかしながら、上述の特許文献２に係る構成は、ピストンを２つ設けることで、固形物がカットされない状況を抑制することは可能であるが、各ピストンにおいて固形物を確実にカットする性能を向上させたものではない。したがって、固形物をピストンによって確実にカットし得るようにすることで、垂れ下がり防止効果を確実に且つ安定して得ることに改善の余地がある。

本発明は、上記実情を考慮してなされたものであって、被充填物の充填の際、被充填物に含まれる固形物がノズル先端（吐出開口）から垂れ下がることを確実に且つ安定して防止できる充填ノズル、充填装置及び充填方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するべく、本発明の充填ノズルは、一端に吐出開口を有すると共に側面に被充填物の取入開口を有する筒状に形成され、その内部における前記取入開口よりも前記吐出開口側の位置に、前記取入開口よりも径方向の内側に突出する段部が設けられるノズル本体と、前記ノズル本体内のうちの前記段部よりも前記取入開口側の領域に移動可能に配置され、前記段部に一端を当接させる当接位置と、前記段部から一端を離間させ且つ前記取入開口を開放させる開放位置との間を移動可能な筒状のスリーブと、前記スリーブ内に移動可能に配置され、前記段部よりも前記吐出開口側に突出する突出位置と、前記吐出開口側とは反対側の方向に前記取入開口から離間する待避位置との間を移動可能なピストンと、を備える。

本発明の充填ノズルでは、スリーブが開放位置とされると共にピストンが待避位置とされた際に、取入開口からノズル本体内に被充填物を供給し、この被充填物を吐出開口から外部に向けて吐出させて容器に充填することができる。その後、スリーブの一端を段部に当接させるようにスリーブを当接位置に移動させることにより、取入開口が閉鎖される共に、段部に固形物が存在する場合には当該固形物をスリーブの一端と段部との間でカットすることができる。また、スリーブの一端と段部とによって固形物がカットされない場合でも、これらの間に固形物を挟み込むことができる。そして、この状態において、ピストンを突出位置に移動させた際には、スリーブの一端と段部とが固形物を挟み込んでいることで、ピストンの切断力が固形物に安定した状態で作用する。これにより、固形物を確実に且つ安定してカットできる。その結果、固形物がピストンによってカットされずに吐出開口側に引きずられることが防止される。また、仮に固形物が切断されない場合であっても、スリーブの一端と段部とが固形物を挟み込んでいることで、当該固形物がピストンによって引きずられて吐出開口近傍まで移動されることが防止される。
したがって、被充填物の充填の際、被充填物に含まれる固形物がノズル先端（吐出開口）から垂れ下がることを確実に且つ安定して防止できる。

前記スリーブの一端及び前記段部のうちの少なくとも一方に、他方に向けて突出する凸部が設けられていてもよい。

この構成によれば、固形物をスリーブの一端と段部との間に挟み込んだ際に凸部が固形物に局所的に当接することで、挟み込まれた固形物に作用する面圧を増加させることができるため、固形物をカットし易くなる。とりわけ、種々のサイズの固形物をカットし易くなる。これにより、垂れ下がり防止効果を向上できる。
詳しくは、スリーブの一端と段部とが平坦状である構成では、比較的大きい固形物を挟み込んだ際に、これら間に比較的大きい隙間が形成される。その結果、これらの間に小さい固形物を挟み込むことができず、ピストンの切断力を安定した状態で当該固形物に作用させることができない状況が生じ得る。これに対して、凸部が設けられる構成によれば、凸部によって、スリーブの一端と段部との間において比較的大きい固形物をカットして又は押しつぶして、小さい固形物をスリーブの一端と段部との間に挟み込み易くなることで、種々のサイズの固形物をカットし易くなる。その結果、垂れ下がり防止効果を向上できることになる。

好ましくは、前記凸部は、先細り形状に形成されていてもよい。

この構成によれば、凸部から固形物に作用する面圧が増加する。これにより、スリーブの一端と段部との間において固形物を効果的にカットできることで、垂れ下がり防止効果を向上できる。

また、前記段部は、前記ノズル本体の周方向の全周にわたって延びていてもよい。

この構成によれば、スリーブの一端と環状の段部の全域とで固形物を挟み込むことができる。これにより、多くの固形物をカットできることで、垂れ下がり防止効果を向上できる。

また、この場合、前記ノズル本体の内周面には、前記段部の内周縁から前記吐出開口側に向かうに従い内径寸法が漸減する面取り部が形成されていてもよい。

この構成によれば、ピストンが芯ずれした場合であっても、ピストンが段部の内周縁に干渉することが抑制される。これにより、ピストンを適切に移動させることが可能となる。

また、前記ノズル本体は、前記取入開口が形成される主通路筒部と、先端に前記吐出開口が形成され、前記主通路筒部内に着脱可能に設けられて先端の前記吐出開口を前記主通路筒部の外部に突出させるノズル先端筒部と、を有し、前記主通路筒部内に配置される前記ノズル先端筒部の基端が、前記段部を構成していてもよい。

この構成によれば、ノズル本体において、段部を構成するノズル先端筒部を主通路筒部から任意に取り外すことができるため、メンテナンスが容易になり、且つ例えば被充填物の種類に応じて所望の形状の段部を有するノズル先端筒部に容易に交換できたりする。これにより、使い勝手を向上させることができる。

また、本発明の充填装置は、上記の充填ノズルと、被充填物を貯留するタンクと、前記タンクに貯留された被充填物を前記充填ノズルに供給する供給手段と、を備える充填装置、である。

また、本発明の充填方法は、一端に吐出開口を有すると共に側面に被充填物の取入開口を有する筒状に形成され、その内部における前記取入開口よりも前記吐出開口側の位置に、前記取入開口よりも径方向の内側に突出する段部が設けられるノズル本体と、前記ノズル本体内に移動可能に配置され、前記段部よりも前記吐出開口側に突出する突出位置と、前記吐出開口側とは反対側の方向に前記取入開口から離間する待避位置との間を移動可能なピストンと、を備える充填ノズルを用いた充填方法であって、前記ピストンが前記待避位置とされた状態において、前記取入開口から前記ノズル本体内に被充填物を供給し、この被充填物を前記吐出開口から外部に向けて吐出させて容器に充填する工程と、前記ノズル本体内に押さえ部材を配置して、当該押さえ部材を前記段部に押し付ける工程と、前記押さえ部材を通過するように、前記ピストンを前記突出位置に移動させる工程と、を備える充填方法、である。

本発明の充填方法によれば、被充填物を充填した後、押さえ部材を段部に押し付けることにより、段部に固形物が存在する場合には当該固形物を押さえ部材と段部との間でカットすることができる。また、押さえ部材と段部とによって固形物がカットされない場合でも、これらの間に固形物を挟み込むことができる。そして、この状態において、ピストンを突出位置に移動させた際には、押さえ部材と段部とが固形物を挟み込んでいることで、ピストンの切断力が固形物に安定した状態で作用する。これにより、固形物を確実に且つ安定してカットできる。その結果、固形物がピストンによってカットされずに吐出開口側に引きずられることが防止される。また、仮に固形物が切断されない場合であっても、押さえ部材と段部とが固形物を挟み込んでいることで、当該固形物がピストンによって引きずられて吐出開口近傍まで移動されることが防止される。
したがって、被充填物の充填の際、被充填物に含まれる固形物がノズル先端（吐出開口）から垂れ下がることを確実に且つ安定して防止できる。

本発明によれば、被充填物の充填の際、被充填物に含まれる固形物がノズル先端（吐出開口）から垂れ下がることを確実に且つ安定して防止できる。

本発明の第１の実施の形態に係る充填ノズルを備える充填装置の断面図（初期状態）である。 第１の実施の形態に係る充填装置の断面図（計量工程）である。 第１の実施の形態に係る充填装置の断面図（充填準備工程）である。 第１の実施の形態に係る充填装置の断面図（充填工程）である。 第１の実施の形態に係る充填装置の断面図（第１カット工程）である。 第１の実施の形態に係る充填装置の断面図（第２カット工程）である。 図１に示した充填ノズルの拡大図である。 図７の要部拡大図である。 （Ａ）は充填準備工程及び充填工程における充填ノズルの拡大図であり、（Ｂ）は第１カット工程における充填ノズルの拡大図であり、（Ｃ）は第２カット工程における充填ノズルの拡大図である。 （Ａ）は充填工程後にノズル本体の取入開口周辺に固形物が存在する状態を示す取入開口周辺の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の状態から第１カット工程に移行した際の取入開口周辺の断面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の状態から第２カット工程に移行した際の取入開口周辺の断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る充填ノズルの要部断面図であり、（Ａ）は充填準備工程及び充填工程に対応する図であり、（Ｂ）は第１カット工程に対応する図である。 本発明の第３の実施の形態に係る充填ノズルの断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の各実施の形態について説明する。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本実施の形態に係る充填装置１は、タンク２と、ロータリーバルブ３と、計量ポンプ４と、充填ノズル１０と、を備えている。タンク２は、被充填物（本実施の形態では、固形物を含む液状物）１００を貯留するタンクである。タンク２の下端には、被充填物１００の供給口２１が形成され、この供給口２１にロータリーバルブ３が接続されている。

本実施の形態に係る充填装置１では、充填ノズル１０が、タンク２からロータリーバルブ３を介して供給される被充填物１００を図１中の矢印αに示すように下方に向けて吐出し、図示しない容器に供給する。以下では、図中矢印αが向く方向を下方と呼び、その反対の方向を上方と呼ぶ。但し、本発明は実施の形態で説明する方向に限定されて解釈されるものではない。

ロータリーバルブ３は、内部に例えば円柱状のボア３１Ａが形成されたハウジング３１と、ボア３１Ａ内に回転可能に配置されたロータ３２と、を有しており、ハウジング３１には、ボア３１Ａから外部に向けて３方向に開口する流路３３（ポート）が形成されている。流路３３は、タンク２の供給口２１に接続されるタンク側流路３３Ａと、計量ポンプ４に接続される計量ポンプ側流路３３Ｂと、配管部材３４を介して充填ノズル１０に接続されるノズル側流路３３Ｃと、で構成されている。

ロータ３２は円柱状であり、３方向に開口する流路３６が形成されている。ロータ３２は、図示しないモータ等の駆動源に連結され、ハウジング３１内で第１位置（図１に示す位置）と第２位置（図３に示す位置）との間を往復回転するようになっている。ロータ３２は、第１位置において、流路３６を介してハウジング３１のタンク側流路３３Ａと計量ポンプ側流路３３Ｂとを連通させ、且つノズル側流路３３Ｃを遮断するように構成されている。また、ロータ３２は、第２位置において、流路３６を介して計量ポンプ側流路３３Ｂとノズル側流路３３Ｃとを連通させ、且つタンク側流路３３Ａを遮断するように構成されている。

計量ポンプ４は、ロータリーバルブ３における計量ポンプ側流路３３Ｂに上端部が接続された筒状のシリンダ４１と、シリンダ４１内に摺動可能に配置された計量ピストン４２と、ピストン４２に接続されて下方に延びるピストンロッド４３と、を有している。ピストンロッド４３は、図示しない駆動源によってシリンダ４１内を昇降するように構成されている。これにより、計量ピストン４２は、図１に示すように計量ポンプ側流路３３Ｂに近接する前進位置と、図２に示すように計量ポンプ側流路３３Ｂから所定距離だけ離間する後退位置との間を昇降するようになっている。

計量ポンプ４では、ロータリーバルブ３においてタンク側流路３３Ａと計量ポンプ側流路３３Ｂとが連通された際に、計量ピストン４２が前進位置から後退位置へ移動することにより、所定の充填量の被充填物１００がシリンダ４１内で計量されるようになっている。また、ロータリーバルブ３において計量ポンプ側流路３３Ｂとノズル側流路３３Ｃとが連通された際に、計量ピストン４２が後退位置から前進位置へ移動することにより、所定の充填量の被充填物１００が充填ノズル１０側に供給されるようになっている。ここで、本実施の形態では、ロータリーバルブ３及び計量ポンプ４が、本発明でいう供給手段に対応する。

次に図７に拡大して示すように、本実施の形態の充填ノズル１０は、下端に吐出開口１１Ａを有すると共に側面に被充填物１００の取入開口１１Ｂを有する筒状に形成されたノズル本体１１と、ノズル本体１１内に配置され当該ノズル本体１１の軸方向に沿って移動可能な押さえ部材としての筒状のスリーブ１２と、スリーブ１２内に配置され当該スリーブ１２の軸方向に沿って移動可能なピストン１３と、を有している。

ノズル本体１１においては、その内部における取入開口１１Ｂよりも吐出開口１１Ａ側の位置に、取入開口１１Ｂよりも径方向の内側に突出する段部１１Ｃが設けられている。本実施の形態では、ノズル本体１１の内周面が、取入開口１１Ｂよりも吐出開口１１Ａ側（下方側）の位置を基準に、上方側に位置する大径部ＬＤと、大径部ＬＤよりも小径で且つ当該大径部ＬＤよりも下方側に位置する小径部ＳＤと、に区分けされており、これら大径部ＬＤと小径部ＳＤとの間に段差面が形成される。この段差面によって、段部１１Ｃが形成されており、段部１１Ｃは、ノズル本体１１の周方向の全周にわたって延びている。

図８には段部１１Ｃの周辺が拡大して示されており、本実施の形態では、ノズル本体１１の内周面のうちの小径部ＳＤに、段部１１Ｃの内周縁から吐出開口１１Ａ側に向かうに従い内径寸法が漸減する面取り部１１Ｄが形成されている。

また、図７に示すように、ノズル本体１１における取入開口１１Ｂの外部側の周縁部には、径方向の外側に突出する筒状のポート部１１Ｅが一体に形成され、このポート部１１Ｅには上述した配管部材３４が接続されている（図１参照）。これにより、ロータリーバルブ３側から取入開口１１Ｂに、配管部材３４及びポート部１１Ｅを介して被充填物１００が供給されることになる。

スリーブ１２は、ノズル本体１１内のうちの段部１１Ｃよりも取入開口１１Ｂ側の領域、すなわち大径部ＬＤ内に配置され、図７に示すように段部１１Ｃに下端１２Ａを当接させる当接位置と、段部１１Ｃから下端１２Ａを離間させ且つ取入開口１１Ｂを開放させる開放位置（図９（Ａ）参照）との間を移動可能となっている。スリーブ１２は、図示しない空圧シリンダ等の駆動源によって、上述の当接位置と開放位置との間を移動可能となっている。スリーブ１２の外径は、その外周面と大径部ＬＤの内周面との間にわずかな隙間が形成されるように設定されている。これにより、充填ノズル１０内における焼き付きや金属粉（摩耗粉）の被充填物へ混入の発生が防止される。

また、ピストン１３は、スリーブ１２の内周側において、図７に示すように下端１３Ａが段部１１Ｃよりも吐出開口１１Ａ側（下方側）に突出する突出位置と、下端１３Ａが吐出開口１１Ａ側とは反対側の方向（上方側）に取入開口１１Ｂから離間する待避位置（９（Ａ）参照）との間を移動可能となっている。このピストン１３は、スリーブ１２と同様に、図示しない空圧シリンダ等の駆動源によって、上述の突出位置と待避位置との間を移動可能となっている。ピストン１３は、待避位置から突出位置に移動する際に、段部１１Ｃを通過後にノズル本体１１の小径部ＳＤ内を通過し、この例では、その下端１３Ａを吐出開口１１Ａから外部に突出させる。

ピストン１３の外径は、その外周面とスリーブ１２の内周面及び小径部ＳＤの内周面（面取り部１１Ｄよりも下方側の内周面）との間に、わずかな隙間が形成されるように設定されている。これにより、充填ノズル１０内における焼き付きや金属粉（摩耗粉）の被充填物への混入の発生が防止される。なお、本実施の形態では、スリーブ１２の内周面の内径と、小径部ＳＤのうちの面取り部１１Ｄよりも下方側の内周面の内径とが、実質的に同一に設定されている。

次に、本実施の形態に係る充填装置１による充填動作について説明する。

図１に示す充填装置１は初期状態となっている。この初期状態では、計量ポンプ４の計量ピストン４２が計量ポンプ側流路３３Ｂに近接した前進位置となっている。ロータリーバルブ３が上述の第１位置となっており、タンク側流路３３Ａと計量ポンプ側流路３３Ｂとが連通している。充填ノズル１０では、スリーブ１２が上述の当接位置となっており、ピストン１３が上述の突出位置となっている。

充填を行う際には、まず、初期状態から図２に示す計量工程が行われる。図２に示すように、計量工程では、計量ポンプ４の計量ピストン４２が下降して上述の後退位置まで移動する。これにより、タンク２内の被充填物１００がシリンダ４１内に吸引される。

続いて、図３に示す充填準備工程が行われ、この充填準備工程では、ロータリーバルブ３のロータ３２が上述の第２位置に向けて回転し、ハウジング３１の計量ポンプ側流路３３Ｂとノズル側流路３３Ｃとが連通し、且つタンク側流路３３Ａは遮断される。充填ノズル１０では、スリーブ１２が上述の開放位置に向けて移動し、ピストン１３が上述の待避位置に向けて移動する（図９（Ａ）参照）。

その後、図４に示す充填工程が行われる。この充填工程では、計量ポンプ４の計量ピストン４２が上昇して上述の前進位置に向けて移動し、被充填物１００をシリンダ４１内から押し出す。押し出された被充填物１００は、ロータリーバルブ３を介して充填ノズル１０の取入開口１１Ｂに流入する。そして、被充填物１００は、吐出開口１１Ａから吐出され、下方に設置された図示しない容器に充填される。

その後、図５に示す第１カット工程が行われる。この第１カット工程では、充填ノズル１０において、スリーブ１２が上述の当接位置に向けて移動する。図９（Ｂ）は、第１カット工程における充填ノズル１０の拡大図である。同図に示すように、スリーブ１２は、その下端１２Ａを段部１１Ｃに当接させるように当接位置に向けて移動する。一方で、第１カット工程では、スリーブ１２の当接位置への移動前、移動後、又は同時に、ロータリーバルブ３のロータ３２が第１位置に向けて回転される。

ここで、図１０（Ａ）に示すように、充填工程の後には、段部１１Ｃ或いは取入開口１１Ｂの内周縁に被充填物１００に含まれる固形物１０１が引っ掛かっている場合がある。このような場合に、第１カット工程では、図１０（Ｂ）に示すように、スリーブ１２の下端１２Ａを段部１１Ｃに当接させるようにスリーブ１２を当接位置に移動させることにより、取入開口１１Ｂが閉鎖される共に、段部１１Ｃに存在する固形物１０１を下端１２Ａと段部１１Ｃとの間でカットすることができる。また、図１０（Ｂ）に示すように、下端１２Ａと段部１１Ｃとによって固形物１０１の一部（図中の１０１Ａで示す部分）がカットされない場合でも、これらの間に固形物１０１Ａを挟み込むことができる。

その後、図６に示す第２カット工程が行われる。この第２カット工程では、充填ノズル１０において、ピストン１３が上述の突出位置に向けて移動する。図９（Ｃ）は、第２カット工程における充填ノズル１０の拡大図である。同図に示すように、ピストン１３は、段部１１Ｃを通過後にノズル本体１１の小径部ＳＤ内を通過し、その下端１３Ａを吐出開口１１Ａから外部に突出させる。ここで、上述のように、スリーブ１２の下端１２Ａと段部１１Ｃとによって固形物１０１Ａが挟まれている場合には、図１０（Ｃ）に示すように、ピストン１３を突出位置に移動させた際に、スリーブ１２の下端１２Ａと段部１１Ｃとが固形物１０１Ａを挟み込んでいることで、ピストン１３の切断力が固形物１０１Ａに安定した状態に作用する。これにより、固形物１０１Ａを確実に且つ安定してカットできる。

そして、ピストン１３が突出位置に到達したとき、ノズル本体１１内に残留していた被充填物１００が前記容器内に充填される。このような第２カット工程の後、充填装置１は、図１に示す初期状態に戻る。

以上に説明した本実施の形態の充填装置１では、スリーブ１２が開放位置とされると共にピストン１３が待避位置とされた際に、取入開口１１Ｂからノズル本体１１内に被充填物１００を供給し、この被充填物１００を吐出開口１１Ａから外部に向けて吐出させて容器に充填することができる。その後、スリーブ１２の下端１２Ａを段部１１Ｃに当接させるようにスリーブ１２を当接位置に移動させることにより、取入開口１１Ｂが閉鎖される共に、段部１１Ｃに固形物が存在する場合には当該固形物をスリーブ１２の下端１２Ａと段部１１Ｃとの間でカットすることができる。また、スリーブ１２の下端１２Ａと段部１１Ｃとによって固形物がカットされない場合でも、これらの間に固形物を挟み込むことができる。そして、この状態において、ピストン１３を突出位置に移動させた際に、スリーブ１２の下端１２Ａと段部１３とが固形物を挟み込んでいることで、ピストン１３の切断力が固形物に安定した状態で作用する。これにより、固形物を確実に且つ安定してカットできる。その結果、固形物がピストン１３によってカットされずに吐出開口１１Ａ側に引きずられることが防止される。また、仮に固形物が切断されない場合であっても、スリーブ１２の下端１２Ａと段部１１Ｃとが固形物を挟み込んでいることで、当該固形物がピストン１３によって引きずられて吐出開口１１Ａ近傍まで移動されることが防止される。

したがって、被充填物１００の充填の際、被充填物１００に含まれる固形物がノズル先端（吐出開口１１Ａ）から垂れ下がることを確実に且つ安定して防止できる。

また、段部１１Ｃは、ノズル本体１１の周方向の全周にわたって延びているため、スリーブ１２の下端１２Ａと環状の段部１１Ｃの全域とで固形物を挟み込むことができる。よって、多くの固形物をカットできることで、垂れ下がり防止効果を向上できる。

また、ノズル本体１１の内周面に、段部１１Ｃの内周縁から吐出開口１１Ａ側に向かうに従い内径寸法が漸減する面取り部１１Ｅが形成されているため、ピストン１３が芯ずれした場合であっても、段部１１Ｃの内周縁に干渉することが抑制される。よって、ピストン１３を適切に移動させることが可能となる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１１（Ａ）は充填準備工程及び充填工程に対応する第２の実施の形態に係る充填ノズルの要部断面図であり、図１１（Ｂ）は第１カット工程に対応する第２の実施の形態に係る充填ノズルの要部断面図である。本実施の形態における構成部分のうちの第１の実施の形態と同様の構成部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１１（Ａ）に示すように、本実施の形態では、スリーブ１２の下端１２Ａ及び段部１１Ｃの形状が第１の実施の形態と異なっている。すなわち、スリーブ１２の下端１２Ａには、段部１１Ｃに向けて突出するスリーブ側凸部１２１が設けられており、段部１１Ｃには、スリーブ１２の下端１２Ａに向けて突出する段部側凸部１１１が設けられている。

本実施の形態では、ノズル本体１１の軸方向に見た場合に、段部側凸部１１１がスリーブ側凸部１２１よりも径方向の内側に形成されている。そして、軸方向において、段部側凸部１１１は、下端１２Ａにおいてスリーブ側凸部１２１の径方向の内側に位置する平坦部１２２に対向しており、スリーブ側凸部１２１は、段部１１Ｃにおいて段部側凸部１１１の径方向の外側に位置する平坦部１１２に対向している。

また、スリーブ側凸部１２１及び段部側凸部１１１は共に、先細り形状に形成されている。このうち、スリーブ側凸部１２１は、その径方向の内側の面が段部１１Ｃ側に延びるに従い径方向の外側に延びるように形成されている。一方、段部側凸部１１１は、その径方向の内側の面がスリーブ１１側に延びるに従い径方向の外側に延び、且つその径方向の外側の面がスリーブ１１側に延びるに従い径方向の内側に延びるように形成されている。そして、本実施の形態では、スリーブ側凸部１２１の径方向の内側の面と、段部側凸部１１１の径方向の外側の面とが略平行となっている。さらに、段部側凸部１１１の径方向の内側の面は、第１の実施の形態と同様の面取り部１１Ｅに接続しており、段部側凸部１１１の径方向の内側の面と面取り部１１Ｅとは、直線状に連続している。

以上に説明した本実施の形態では、固形物をスリーブ１２の下端１２Ａと段部１１Ｃとの間に挟み込んだ際に凸部１１１，１２１が固形物に局所的に当接することで、挟み込まれた固形物に作用する面圧を増加させることができるため、固形物をカットし易くなる。とりわけ、種々のサイズの固形物をカットし易くなる。これにより、垂れ下がり防止効果を向上できる。

詳しくは、スリーブ１２の下端１２Ａと段部１１Ｃとが平坦状である構成では、比較的大きい固形物を挟み込んだ際に、これらの間に比較的大きい隙間が形成される。その結果、これらの間に小さい固形物を挟み込むことができず、当該固形物をピストン１３によってカットできない状況が生じ得る。これに対して、図１１（Ｂ）に示すように、本実施の形態による構成によれば、凸部１１１，１２１によって、スリーブ１２の下端１２Ａと段部１１Ｃとの間において比較的大きい固形物１０１’をカットして又は押しつぶして（図の例では、押しつぶしている）、小さい固形物（図示省略）をスリーブ１２の下端１２Ａと段部１１Ｃとの間に挟み込み易くなることで、種々のサイズの固形物をカットし易くなる。その結果、垂れ下がり防止効果を向上できることになる。

また、凸部１１１，１２１が先細り形状であるので、凸部１１１，１２１から固形物に作用する面圧が増加する。これにより、スリーブ１２の下端１２Ａと段部１１Ｃとの間において固形物を効果的にカットできることで、垂れ下がり防止効果を向上できる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１２は第３の実施の形態に係る充填ノズルの断面図である。本実施の形態における構成部分のうちの第１，第２の実施の形態と同様の構成部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図１２に示すように、本実施の形態では、ノズル本体１１の構成が第１，第２の実施の形態と異なっている。すなわち、本実施の形態のノズル本体１１は、取入開口１１Ｂが形成される主通路筒部２１０と、先端に吐出開口１１Ａが形成され、主通路筒部２１０内に着脱可能に設けられて先端の吐出開口１１Ａを主通路筒部２１０の外部に突出させるノズル先端筒部２２０と、を有している。そして、主通路筒部２１０内に配置されるノズル先端筒部２２０の基端が、段部１１Ｃを構成している。

詳しくは、本実施の形態では、主通路筒部２１０の内周面が、取入開口１１Ｂよりも一方側（この例では下方側）の位置を基準に、上方側に位置する大径部と、大径部よりも小径で且つ当該大径部よりも下方側に位置する小径部とに区分けされており、これら大径部と小径部との間に段差面が形成される。この段差面が、ノズル先端筒部２２０を設置するための設置面２１１として機能する。

ノズル先端筒部２２０は、吐出開口１１Ａが形成される側の端部とは反対側の端部の外周面に径方向の外側に張り出す環状のフランジ部２２１が形成され、このフランジ部２２１の端面（上面）はノズル先端筒部２２０の基端を構成している。そして、ノズル先端筒部２２０は、主通通路筒部２１０の大径部内を通されて、そのフランジ部２２１の下面を軸方向で設置面２１１に当接させることで位置決めされている。この位置決め状態において、フランジ部２２１の上面は、ノズル本体１１の内部において取入開口１１Ｂよりも吐出開口１１Ａ側に位置し且つノズル本体１１の軸方向に見て取入開口１１よりも径方向の内側に突出することにより段部１１Ｃとして機能するようになっている。

また主通路筒部２１０のノズル先端筒部２２０が配置される側の側面には、径方向に貫通するピン通し孔２１２が形成され、ピン通し孔２１２にはピン２１３が挿入されている。ピン２１３は、ノズル先端筒部２２０の外周面に形成された図示しない係止孔に挿入されている。これにより、ノズル先端筒部２２０は軸方向及び周方向で位置決めされている。

以上に説明した本実施の形態では、ノズル本体１１において、段部１１Ｃを構成するノズル先端筒部２２０を主通路筒部２１０から任意に取り外すことができるため、メンテナンスが容易になり、且つ例えば被充填物の種類に応じて所望の段部１１Ｃを有するノズル先端筒部２２０に容易に交換できたりする。これにより、使い勝手を向上させることができる。

以上、本発明の各実施の形態を説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、充填ノズル１０において、ピストン１３を中空として下端１３Ａ又は下端部側面にエア穴を形成し、且つこのエア穴からのエアによってピストン１３に付着した被充填物を容器内に吹き飛ばす構成が採用されてもよい。また、ピストン１３を軸方向移動と同時に回転させる構成が採用されてもよい。また、ピストン１３の下端部における径寸法を、上方側で小径に、下方側で大径に設定する構成が採用されてもよい。さらに、以上に説明した各構成を組み合わせた構成が採用されてもよい。

また、上述の各実施の形態では、充填ノズル１０の軸方向が上下方向に沿う構成であるが、充填ノズル１０の軸方向は例えば水平方向に沿っていてもよい。また、第２の実施の形態では、スリーブ１２の下端１２Ａ及び段部１１Ｃの両方に凸部が形成されるが、これらのうちの一方のみに凸部が形成されてもよい。

１ 充填装置
２ タンク
３ ロータリーバルブ
４ 計量ポンプ
１０ 充填ノズル
１１ ノズル本体
１１Ａ 吐出開口
１１Ｂ 取入開口
１１Ｃ 段部
１１Ｄ 面取り部
１２ スリーブ
１２Ａ 下端
１３ ピストン
１３Ａ 下端
３１ ハウジング
３２ ロータ
３３ 流路
３３Ａ タンク側流路
３３Ｂ 計量ポンプ側流路
３３Ｃ ノズル側流路
３６ 流路
４１ シリンダ
４２ 計量ピストン
４３ ピストンロッド
１００ 被充填物
１１１ 段部側凸部
１２１ スリーブ側凸部
２１０ 主通路筒部
２２０ ノズル先端筒部

Claims (8)

1. 一端に吐出開口を有すると共に側面に被充填物の取入開口を有する筒状に形成され、その内部における前記取入開口よりも前記吐出開口側の位置に、前記取入開口よりも径方向の内側に突出する段部が設けられるノズル本体と、
   前記ノズル本体内のうちの前記段部よりも前記取入開口側の領域に移動可能に配置され、前記段部に一端を当接させる当接位置と、前記段部から一端を離間させ且つ前記取入開口を開放させる開放位置との間を移動可能な筒状のスリーブと、
   前記スリーブ内に移動可能に配置され、前記段部よりも前記吐出開口側に突出する突出位置と、前記吐出開口側とは反対側の方向に前記取入開口から離間する待避位置との間を移動可能なピストンと、を備える充填ノズル。
2. 前記スリーブの一端及び前記段部のうちの少なくとも一方に、他方に向けて突出する凸部が設けられている、請求項１に記載の充填ノズル。
3. 前記凸部は、先細り形状に形成されている、請求項２に記載の充填ノズル。
4. 前記段部は、前記ノズル本体の周方向の全周にわたって延びている、請求項１乃至３のいずれかに記載の充填ノズル。
5. 前記ノズル本体の内周面には、前記段部の内周縁から前記吐出開口側に向かうに従い内径寸法が漸減する面取り部が形成されている、請求項４に記載の充填ノズル。
6. 前記ノズル本体は、前記取入開口が形成される主通路筒部と、先端に前記吐出開口が形成され、前記主通路筒部内に着脱可能に設けられて先端の前記吐出開口を前記主通路筒部の外部に突出させるノズル先端筒部と、を有し、
   前記主通路筒部内に配置される前記ノズル先端筒部の基端が、前記段部を構成している、請求項１乃至５のいずれかに記載の充填ノズル。
7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の充填ノズルと、
   被充填物を貯留するタンクと、
   前記タンクに貯留された被充填物を前記充填ノズルに供給する供給手段と、を備える充填装置。
8. 一端に吐出開口を有すると共に側面に被充填物の取入開口を有する筒状に形成され、その内部における前記取入開口よりも前記吐出開口側の位置に、前記取入開口よりも径方向の内側に突出する段部が設けられるノズル本体と、前記ノズル本体内に移動可能に配置され、前記段部よりも前記吐出開口側に突出する突出位置と、前記吐出開口側とは反対側の方向に前記取入開口から離間する待避位置との間を移動可能なピストンと、を備える充填ノズルを用いた充填方法であって、
   前記ノズル本体内のうちの前記段部よりも前記取入開口側の領域に移動可能に配置され、前記段部に一端を当接させる当接位置と、前記段部から一端を離間させ且つ前記取入開口を開放させる開放位置との間を移動可能な押さえ部材を設け、
   前記ピストンが前記待避位置とされ、且つ前記押さえ部材が開放位置とされた状態において、前記取入開口から前記ノズル本体内に被充填物を供給し、この被充填物を前記吐出開口から外部に向けて吐出させて容器に充填する工程と、
   前記押さえ部材を前記当接位置に移動させる工程と、
   前記当接位置にある前記押さえ部材を通過するように、前記ピストンを前記突出位置に移動させる工程と、を備える充填方法。

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