JP3780258B2 - 傘状噴出用充填口 - Google Patents

Description

本発明は、吐出用オリフィスで傘状噴出を生じる環状断面または準環状断面を有する液体供給経路を備えたタイプの、液体を容器に供給するための充填口の改良に関し、経路は、略平行かつ略切頭円錐形状の向かい合う２つの壁面によって画成される。これらの壁面の一方の外側の壁面は充填口本体に属し、他方の内側の壁面は円錐形の中央芯に属する。中央芯は、前記オリフィスに向かって幅広になり、芯と充填口本体との間に挿入される支持手段によって、充填口本体内に画成され前記略切頭円錐形状の外側の壁面をその終端とする略円筒形の管路内に略同軸に支持される。

液体を円錐形状の「傘状」に噴出させるよう設計された充填口の製造技術は周知である。ビンに液体を充填するために使用されるこのような充填口は、特に、液体が充填口を通過した直後に、ビンの内壁に対して液体を噴出させる。従って、液体は、ビンの底面に向かって直接噴出される中央噴出形式ではなく、壁面に沿ってビンの内部に流入する。この方法により、気泡または泡沫の発生を最小限に抑えてビンに液体を充填することができるため、充填速度が高まり、ビンへの充填にかかる時間を減少することが可能となる。

しかしながら、傘状噴出を生じる周知の充填口は、特に中央芯を支持する方法に欠点がある。

充填口の中には、中央芯が供給用オリフィスの後方に固定されているものがある。この場合、かなり上流で固定されていると、供給用オリフィスを画成する中央芯の下方部分の安定性に欠け、液体カーテンの連続性及び均質性に悪影響を及ぼす。またオリフィスからわずかしか離れていない上流で固定されていると、液体は軸状に供給されず放射状に管路に供給されることになるため、オリフィスでの流れの均質性が損なわれ、やはり液体カーテンの連続性に悪影響を及ぼす。

また、別のタイプの充填口として、中央芯が半径方向に延びたアームによって固定されるものもある。このようなアームには、液体の流れを分裂させ、この流れに使われる断面でこの流れが局部的に幾分減少されるという事実もあるが、そのことは別にしても、（例えば小片を含む果汁などといった）液体にありがちな固形粒子がアームに引っ掛かることがあり、最悪の場合は、清掃のために充填プラントを停止しなければならないというやっかいな事態が起こり得る。

従って、従来技術における装置に見られる欠点のない、傘状噴出を生じる充填口の差し迫った必要性が、利用者の側にある。

このような理由により、導入部に述べた傘状噴出を生じる充填口は、本発明に基づいて構成され、前記支持手段が脚部を含み、脚部は、前記円錐形の芯と少なくとも円筒形の管路の壁面との間に挿入され、少なくとも円錐形の中央芯の先端からオリフィスに向かって延設され、また脚部は、管路の壁面に載り、円錐形の中央芯の軸と一致するナイフエッジを含む二面体の形状を有し、脚部の略三角形をした上流の横断壁面は、上流から下流の方向に、上向きに傾斜していることを特徴とする。

有利にはこの脚部が円錐形の芯の下端部まで延設され、また供給オリフィスが豆形（ビーンズ状）をしている。

しかしながら、変形として、脚部が円錐形の芯の下端部まで続いておらず、供給オリフィスが完全な環形であるものを想定することも可能である。この場合は、脚部がかなり上流に位置するにもかかわらず、液体カーテンの連続性はオリフィスで再形成されることが可能であり、その後、液体は閉じた環状カーテンの形で流れる。

更に、好適な実施形態においては、脚部は、幅広部を介して管路の壁面に寄り掛かり、円錐形の中央芯の軸と一致するナイフエッジを含む、二面体の形状である。また、略三角形をした脚部の上流の横断壁面は、上流から下流へ、底から上向きに傾斜している。液体の流れを容易にすることが可能な実施形態の一例においては、脚部は円錐形の芯の先端の上流をから始まり、脚部によってその始点と円錐形の芯の先端との間に構成される二面体のナイフエッジは、概ね円錐形の芯の上方の母線の延長部として傾斜して配置されるようにしておく。

実際上、最も一般的な用途に適するものとしては、充填口の製造は、中央芯が略回転円錐形であり、水路が略回転円筒形であり、供給用オリフィスが円弧に概ね延びる豆形のものである場合に簡略化される。

最もよく利用される事態に適すると思われる具体的な実施形態の例では、供給用オリフィスは約２７０°にわたって広がり、円錐形の芯を支持する脚部は約９０°の頂角を有する二面体を形成する。

また、好ましくは、脚部が、円錐形の中央芯及び円筒形の管路の壁面にそれぞれ隅肉によって接続され、これにより、液体内に浮遊する粒子の流れが遅くなるまたはこれが引っ掛かる領域がなくなる。

本発明の方策によって、特に液体の傘状噴出を生じるタイプの充填口に有利な充填口が形成される。さらに、本発明の充填口は、軸状の液体引込みの利点が組み合わせられ、液体の流れを横断して遮るものが存在せず（円錐形の芯は厳密に言えば同軸を成す中央位置に「浮遊している」）、また鋭利な隅およびデッドコーナーのない形状を有することを特徴とするため、充填口は、自己閉鎖型または少なくとも十分な角度（例えば円の４分の３以上）を有する傘状の液体カーテンを生じるだけでなく、果肉や小片を含む液体（特に果汁）等の比較的小粒な固形粒子を含む液体の処理に、特に好適である。

本発明は、あくまでも非限定的な例として挙げられている、いくつかの実施形態の詳細な説明を読むことによって、より良く理解されるであろう。この説明では添付の図面への参照が行なわれる。

以下の説明において、本装置は図１、２、６及び７に示すように垂直に搭載された位置にあるとみなされる。また、「上方」及び「下方」という用語は、本明細書以下においては、この垂直に搭載された位置に関して用いられ、「上流」及び「下流」という用語は、液体が流れる方向、つまり装置の上から下への方向に対して用いられる。

図１及び図２に示すように、符号１によってその全体が示される充填口は、全体が略円筒形の管路３が軸方向に通る本体２を含む。図示する例で更に具体的に説明すると、これはほとんどの用途に適するものであるが、管路３は略回転円筒形である。管路３は、充填口の下端部（図１及び２の底部）に向かって幅広になり、切頭円錐形状の壁面４によって画成される（以降、切頭円錐形状の外側の壁面４と称される）。

管路３の内部には円錐形の中央芯５が設けられ、図示する例では、これは回転円錐形である。芯５は、管路３に対して同軸に設けられ、円錐角は上記切頭円錐形状の壁面４とほぼ同じ角度を有するが、横断寸法は壁面４よりも小さい。このように、本体の切頭円錐形状の外側の壁面４と、円錐形の芯５の円錐形状の内側の壁面によって、環状または準環状（豆形）の経路６が画成され、これは当該例では円形または円弧の形状で示されている。

円筒形の管路３の内部にあり本体２の下端部まで延びる、円錐形の中央芯５は、上流の端部に位置する、つまり本体の頂点の方に向かう先端部９を有し、また円錐形の芯の基部は、本体２の環状の下端部とほぼ同一平面にある。

この円錐形の芯５を管路３と同軸に中央の位置で支持するために、支持脚部７が、円錐形の芯５と本体２との間に設けられている（図２）。脚部７は、円錐形の芯５が変形および／または振動しないよう、また経路６が安定した幾何形状を保つようにすると同時に、液体の流れの分裂を最低限に抑えるように、円錐形の芯５をしっかりと支える形状を有する必要がある。

図２に示す構造において、脚部７は、芯５の先端部９の上流に位置する領域から経路６に向かって延びる。図示する例では、脚部７は円錐形の芯５全体の長さに渡りその基部まで延びるため、オリフィス６は、閉じた環形ではなく、図３からわかるように開口を有する環形、つまり豆形となっている。

脚部７は、図２からわかるように、管路３の壁面に載る基部と、円錐形の芯５の軸と一致し前記芯の円錐の母線の延長部として続くナイフエッジ１０とを有する、二面体の形状をしていてもよい。この場合、二面体の脚部は、後ろから前へ、徐々に円錐形の芯と一体化する。この二面体の形状は、円錐形の芯の先端部の上流でのみ完全に見ることができ（図５参照）、装置の下部では芯の円錐形と一体化して全く消失し（図３参照）、両端の間で二面体の形状の一部分だけが見える（図４参照）。

図２からわかるように、その上端部では、二面体の横断面（８）が基部からナイフエッジに向かって、上流から下流へ傾斜する。

更に、図４からわかるように、脚部７は、一方では円錐形の芯５に、他方では本体２に、隅肉を介して接続されるため、液体の流れの空領域または引っ掛かり領域がない。

上述の形状を有する充填口において、オリフィス６は図３に示すように円弧状に延び、オリフィスを介して経路７が開口する。図示する実施形態の例では、オリフィス６の角度は約２７０°であり、脚部７の角度は約９０°である。

図１から図５を参照して上述した充填口は、その複雑な内部形状を考えると、機械加工が難しいために（部品は例えば鋼等の金属から成る）１つの部品として製造するのは難しいことがわかるであろう。従って、２つの部品に分けて製造した方が有益だと思われる。すなわち、末広がる円錐形状の経路６に軸方向で対応する下方部（本体１の一部、円錐形の芯５の一部及び脚部７の一部を含む）から成る一方の部品１１と、本体１の残余部、つまり末広がる円錐形状の経路６の上に位置する部分から成る、他方の部品１２とに分けて製造し、その後、この２つの部品１１と１２の端部同士を、例えば溶接等によりしっかりと接合する。この実施形態は図６に示されている。

上述し、図１から図７に示した充填口は、円弧形状（図示する例では約２７０°にわたって延びる）の外郭を有する液体噴出用オリフィス６を含む。この結果、このオリフィスは完全な一回転（３６０°）にわたって延びることはないことから、液体流量が減少し、容器への充填速度が低下する。

脚部７を適切に構成することにより、完全に円形のオリフィス６を製造することも可能であるが、釣り合いを取るためには、脚部７と中央芯５とを接合するための断面を小さくし、また中央芯５のオーバーハングを小さくする必要がある。これを実現するためには、脚部７は円錐形の芯５の下端部まで達しては設けられず、この下端部の上流で途切れることになる。また、好ましくは、図９に示すように末広がる切頭円錐形状の経路６の開始位置の上流で途切れると良い。図９は上から見た図であるが、これによると、円錐形の芯５の下に脚部７がある。脚部７に特殊な形状の下端部を設けることにより、当該脚部７の両側を流れる液体の流れを下流で再び合流させ、完全な円形の液体カーテンを形成して、自身も完全に円形のオリフィス６を流れるようにすることができる（図７及び図８を参照）。

本発明の構成による充填口の好適な実施形態を示す図３における、Ｉ−Ｉ線による直径断面の側面図である。 図１に示す充填口の、図３におけるＩＩ−ＩＩ線による、図１の断面図に対して直角の直径断面の側面図である。 図１及び図２に示す充填口の、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面の、端面図である。 図１から図３に示す充填口の、図２におけるＩＶ−ＩＶ線による断面図である。 図２におけるＶ−Ｖ線による断面であり、図３とは反対側の端部から見た端面図である。 図２に示す充填口の別の実施形態における、図２と同様の直径断面図である。 図１から図５に示す充填口の更に別の実施形態における、図２と同様の直径断面図である。 図７の充填口を下から見た端面図である。 図７の充填口の内部構成の一部を示す概略側面図である。

Claims (6)

1. 吐出用オリフィスで傘状の液体噴出を生じる、少なくとも準環状の断面を有する液体供給経路（６）を備えるタイプの、液体を容器に供給するための充填口（１）において、前記経路は２つの略平行及び略切頭円錐形状の向かい合う壁面によって画成され、前記２つの壁面の一方の外側の壁面は充填口本体（１）に属し、他方の内側の壁面は円錐形の中央芯（５）に属し、前記中央芯は、前記オリフィスに向かって幅広になり、前記芯及び前記充填口本体（１）との間に挿入された支持手段によって、本体（１）内に画成され前記切頭円錐形状の外側の壁面（４）をその終端とする略円筒形の管路（３）内で略同軸に支持されている、前記充填口（１）であって、
   前記支持手段は、前記円錐形の芯（５）と少なくとも前記円筒形の管路（３）の壁面との間に挿入され、少なくとも前記円錐形の中央芯（５）の先端（９）からオリフィスに向かって延びるる、脚部（７）を含み、
   前記脚部（７）は、前記管路（３）の壁面に載り、前記円錐形の中央芯の軸と一致するナイフエッジを含む二面体の形状を有し、
   略三角形の、前記脚部の上流横断壁（８）は、上流から下流の方向へ、上向きに傾斜することを特徴とする、充填口。
2. 前記脚部（７）は前記円錐形の芯の下端部まで延び、前記供給用オリフィス（６）は豆形であることを特徴とする、請求項１に記載の充填口。
3. 前記脚部（７）は前記円錐形の芯の下端部までは続かず、前記供給用オリフィス（６）は完全な環形であることを特徴とする、請求項１に記載の充填口。
4. 前記脚部（７）は、前記円錐形の芯（５）の先端部（９）の上流から始まり、前記脚部によってその始点と前記円錐形の芯の先端部との間に形成される前記二面体の前記ナイフエッジ（１０）は、前記円錐形の芯の上方の母線の概ね延長部として傾斜し配置されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の充填口。
5. 前記中央芯（５）は略回転円錐形であり、前記水路（３）は略回転円筒形であり、前記供給用オリフィス（６）は概ね円弧状に延びる豆形を成すことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の充填口。
6. 前記脚部（７）は、前記円錐形の中央芯（５）及び前記円筒形の管路（３）の壁面に、それぞれ丸い隅肉によって接続されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の充填口。

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