(57)【要約】      （修正有）【課題】低温殺菌された液体を容器に充填するための加圧ガスを低コストで純粋なものにする。【解決手段】ガスライン３７と、液体タンク８に接続されるように適合された液体供給ライン７と、液体供給ラインと連通するインレットと下部アウトレットとガスラインと連通するガスポートを備える少なくとも１つの充填装置１５とを有し、充填機は、ライン間の圧力差により規定されるフィードバック値の決定のため、ガスラインと液体供給ラインに接続された差圧センサ５１を更に有し、ガスラインは、ガスタンク４１（液体供給ラインから分離され、加圧ガス源及び排気開口部に各弁４４、４８）を用いて接続される）と恒久的に連通し、弁（４４、４８はフィードバック値に応じて液体供給ラインとガスラインの間の圧力差を設定値にするため、電子制御ユニットにより制御される。【選択図】図１
2014129143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に低温殺菌された液体で容器を充填するための充填機（１）であって、
ガスライン（３７）と、
液体タンク（８）に接続されるように適合された、液体供給ライン（７）と、
少なくとも１つの充填装置（１５）であって、
ａ）前記液体タンク内に貯蔵された液体を受け取るために前記液体供給ライン（７）と連通している、インレットと、
ｂ）充填中に、前記液体を前記容器（２）内に供給するための、下部アウトレットと、
ｃ）前記ガスライン（３７）と連通している、かつ、充填の間、前記ガスライン（３７）に向けて前記容器（２）からガスを流出させるためのガスアウトレットを規定する、ガスポートとを備える、少なくとも１つの充填装置（１５）と、
前記液体供給ライン（７）と前記ガスライン（３７）との間の圧力差によって規定されるフィードバック値を決定するために、前記ガスライン（３７）及び前記液体供給ライン（７）に接続された、圧力センサ手段（５１）と、
前記フィードバック値に応じて、前記液体供給ライン（７）と前記ガスライン（３７）との間の前記圧力差を、設定値（Ｓ）に至らせるように構成された、電子制御ユニットと
を備え、
前記ガスライン（３７）と恒久的に連通し、かつ、前記液体供給ライン（７）から分離された、ガスタンク（４１）と、
前記ガスタンク（４１）を加圧ガス源と連通させる第１の弁手段（４４）であって、前記第１の弁手段（４４）を開くことは、前記ガスタンク（４１）の内部の圧力を増加させるために、前記電子制御ユニットによって制御される、前記第１の弁手段と、
前記ガスタンク（４１）と排気開口部との間に配置された、第２の弁手段（４８）と
を更に備え、前記電子制御ユニットは、前記フィードバック値が前記設定値（Ｓ）より低くなった場合に、前記ガスタンク（４１）からガスを排気するために、前記第２の弁手段（４８）を開くように構成されることを特徴とする、充填機。
【請求項２】
前記電子制御ユニットは、前記フィードバック値が前記設定値（Ｓ）より高くなった場合に、前記ガスタンク（４１）を加圧するために、前記第１の弁手段（４４）を開くように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の充填機。
【請求項３】
前記ガスタンク（４１）は、前記充填装置（１５）の外部にあり、前記充填装置（１５）から間隔を空けて配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の充填機。
【請求項４】
コンベア（１９）と、前記コンベア（１９）によって運ばれる複数の前記充填装置（１５）とを有する、充填ステーション（６）を備え、前記ガスタンク（４１）は、前記充填ステーション（６）の外部にあり、前記充填ステーション（６）から間隔を空けて配置されることを特徴とする、請求項３に記載の充填機。
【請求項５】
前記ガスライン（３７）は、前記ガスタンク（４１）を前記充填ステーション（６）に接続し、かつ、約１０メートル未満の長さを有する、管を備えることを特徴とする、請求項４に記載の充填機。
【請求項６】
前記圧力センサ手段（５１）は、前記ガスタンク（４１）と前記充填装置（１５）との間に位置する点において、前記ガスライン（３７）に接続されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の充填機。
【請求項７】
前記ガスポートは、充填の前に、前記ガスライン（３７）からのガスで前記容器（２）を加圧するための、ガスインレットを更に規定することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の充填機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に低温殺菌された液体で容器を充填するための充填機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に知られているように、充填機は、通常、空の容器が送り込まれ、かつ、その出力において液体で充填された容器を提供する充填ステーションを含む。
【０００３】
充填ステーションは、鉛直回転軸の周りを回転し、かつ、複数の充填装置を運ぶ回転コンベアを基本的に有し、当該複数の充填装置は、コンベアの回転軸から半径方向に間隔を空けて配置される。より具体的には、コンベアは、容器の口部をそれぞれの充填装置の下に配置し、かつ、容器をそれぞれの充填装置と共に回転軸の周りの円弧形状の経路に沿って移動させるための、複数の容器支持体を含む。
【０００４】
各充填装置は、充填チャンバと、それぞれの容器口部から、及び、それぞれの容器口部に向けて移動するために、コンベアの回転軸に平行な方向に沿って移動可能な、充填ヘッド（ｆｉｌｌｉｎｇ  ｈｅａｄ）とを実質的に含む。各充填装置は、それぞれの容器の口部への液体流を遮断するための閉位置と、充填チャンバをそのような口部と連通させ、これにより液体が容器内に流れることを可能にする開位置との間で、充填チャンバの内部を移動可能な、ストッパを更に含む。
【０００５】
充填機は、充填チャンバを、容器を充填するための液体が貯蔵され加圧される主タンクに接続する、供給システムを更に含む。いくつかの実施形態では、特に、低温殺菌された液体のために、供給システムは、充填ステーションを主タンクに接続する供給ラインと、供給ラインと連通する底部と、ガスすなわち二酸化炭素を含み、ガスラインと連通して底部の液体を加圧する、上部とを有するバッファタンクと、バッファタンクと充填ステーションとの間の供給ラインに沿って配置され、主タンクへの液体の再循環なしに、バッファタンクの底部から充填ステーションに液体を供給するよう制御されるポンプとを含む。
【０００６】
炭酸を含む液体で充填される前に、各容器は、いくつかの予備工程、特に、第１の排気工程（この中では、真空システムを用いて容器から空気が吸引される）と、フラッシング工程（この中では、容器内に二酸化炭素が供給され、残りの空気と混合される）と、第２の排気工程（この中では、残留空気と二酸化炭素との混合が、真空システムを用いて吸引される）と、加圧工程（この中では、容器を所与の圧力まで加圧するために、上述のガスラインから容器内に二酸化炭素が供給される）とを実施される。
【０００７】
加圧の後、ストッパが開位置に移動させられ、容器が充填される。特に、充填は、高速な第１の充填工程と、その後の低速な第２の充填工程とを含んでもよい。第１及び第２の充填工程の開始、及び／又は停止を制御する目的のために、各充填装置は、容器内部の液体のレベルを検出するための感知装置（特に、プローブ）を更に含む。
【０００８】
液体で容器を充填した後、容器頸部における二酸化炭素が減圧され、これにより、液体レベルの上の圧力が大気圧と等しくなる。
【０００９】
充填工程の間、二酸化炭素が、各容器からガスラインに向けて、従ってバッファタンクの上部に向けて、徐々に流出する。一方、ポンプは、ポンプ移送液体（ｐｕｍｐｅｄ  ｌｉｑｕｉｄ）の圧力と、ガスライン内の圧力との間の圧力差を、工程及び／又は液体の種類に従って設定済みの設定値と関連して調節するために、制御ユニットによって制御される。
【００１０】
上記の種類の充填機は、特に充填ステーションを主タンクに接続する供給システムのコスト及び複雑さのため、幾分不満足なものである。特に、上述の供給システムは、比較的大きなバッファタンクの、及び制御されるポンプの設置を、対応する弁及び接続と共に必要とする。
【００１１】
その上、充填の前に容器を加圧するために使用されるガスは、貯蔵スペース、すなわちガスが液体と接触しているバッファタンクの上部から来るため、純粋ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上記の欠点を直接的かつ低コストの手法で克服することを可能にし、及び特に充填工程全体の制御を損なうことなく、主タンクの静水頭を充填ステーションに向けて液体を供給するための圧力源として使用するために、充填ステーションをバッファタンクなしで主タンクに直接接続することを可能にする、充填機を提供することである。特に、充填工程の制御は、主タンクの静水頭の変化に応じて敏速に実行されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は、請求項１で規定された、特に低温殺菌された液体で容器を充填するための充填機によって達成される。
【００１４】
本発明の非限定的な実施形態について、添付の図面を参照して、例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による、特に低温殺菌された液体で容器を充填するための充填機を部分的に示す、概略断面図である。
【図２】図１の機械の詳細を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２において、参照番号１は、全体として、液体で容器２を充填するための機械（部分的に、かつ概略的に示されている）を示す。
【００１７】
図２に示すように、各容器２は、例として、ガラス又はプラスチック瓶によって規定され、実質的に鉛直な軸３を有し、軸３に実質的に垂直な底壁４によって底において境界付けられ、軸３と実質的に同軸の上部頸部５を有する。
【００１８】
図１を参照すると、充填機１は、充填ステーション又は充填アセンブリ６と、液体供給ライン７（これは、液体タンク８と充填ステーション６との間にいかなるバッファタンクも、いかなるポンプもなしに、充填ステーション６を液体タンク８と連通させる）とを含む。
【００１９】
液体タンク８は、容器２が満たされるべき液体を含み、加圧ガス源１０、特に液体を加圧するための二酸化炭素源に接続された上部９を含む。特に、液体は低温殺菌工程を用いて取得されるビールによって規定される。一般に、液体タンク８は機械１の一部ではなく、管継手（図示せず）を用いて供給ライン７に接続される。供給ライン７は、充填ステーション６に向けての液体流路を場合により閉じるための遮断弁を備えてもよい。
【００２０】
充填ステーション６は、少なくとも１つの支持及び充填ユニット１４（これは、充填装置１５と、装置１５の下に位置し、それぞれの容器２の底壁４を支持するように設計された、支持体１６とを含む）を有する。ユニット１４は、装置１５を支持体１６上に受け入れ済みの容器２の上部口部と結合／分離するために、装置１５及び支持体１６のうちの一方を、装置１５及び支持体１６のうちの他方に対して鉛直軸に沿って移動させるための、アクチュエータ（図示せず）を更に含む。
【００２１】
図２に示すように、充填ステーション６は、複数の上述のユニット１４（これらは、それぞれの装置１５によって供給される液体で容器２が充填される間、充填機１の部分を形成するコンベア１９（部分的に図示）によって運ばれ、経路に沿って移送される）を有する。コンベア１９は、好ましくは、回転コンベアによって規定され、実質的に鉛直な軸２０の周りを継続的に回転するように、ベース構造上に取り付けられる。コンベア１９は、入力ホイール２１（これは、移送ステーション２２においてコンベア１９と協働する、かつ、軸２０に平行な軸の周りを回転するように取り付けられる）から、一連の空の容器２を受け取る。コンベア１９は、出力ホイール２４（これは、移送ステーション２５においてコンベア１９と協働する、かつ、軸２０にやはり平行な軸の周りを回転するように取り付けられる）に、一連の充填された容器２を解放する。入力ホイール２１及び出力ホイール２４の回転は連続的であり、回転コンベア１９の回転と同期している。
【００２２】
好ましくは、ユニット１４は、軸２０の周りで相互に等しい間隔を空けられ、軸２０から等しい間隔を空けられる。従って、ユニット１４は、コンベア１９によって、円形経路に沿ってステーション２２及び２５を通って移動させられ、それぞれの容器２を、ステーション２２からステーション２５まで、円弧形状の経路に沿って移送する。
【００２３】
図１を参照すると、充填ステーション６は、軸２０の周囲に配置され、供給ライン７の端及び全ての装置１５に接続される環状チャンバ２８を有する。
【００２４】
各装置１５は、コンベア１９に結合された締結体（図示せず）と、下部アウトレット３０を有する内部チャンバ（図示せず）と、インレット３１（これは、アウトレット３０を通してそれぞれの容器２の口部内に供給されなければならない液体を受け入れるために、環状チャンバ２８と連通している）とを含む。各装置１５は、それぞれの容器口部への液体流を許可／遮断するために、アウトレット３０を開く／閉じるように制御される、ストッパ装置（図示せず）を更に含む。
【００２５】
装置１５は、好ましくは、それぞれの吸気ポート３３を含み、これは、容器２を充填する前に容器２から空気を除去するために、空気ライン３５を用いて真空源３４に接続される。加えて、装置１５は、それぞれのガスポート３６を含み、これは、ガスライン３７と恒久的に連通される。各ガスポート３６は、液体で容器２を充填する前に、ガスライン３７によって供給されるガスで、特に二酸化炭素で、それぞれの容器２を加圧するための、ガスインレット、又は、容器２が充填されている際に、容器２から流出したガスをガスライン３７内に流入させるためのガスアウトレットのいずれかを規定する。従って、ライン３７は、装置１５にガスを供給するため、及び装置１５からガスを受け入れるための、唯一のガス導管である。
【００２６】
その上、充填機１は、液体タンク８、及び充填ステーション６に接続された、周知のクリーニングシステム３９を含む。
【００２７】
ガスライン３７は、遮断弁（図示せず）を備え、ガスシステム４０の一部を規定し、そして、ガスタンク又はガスアキュムレータ４１を更に含み、これは、ガスライン３７の端に接続され、充填ステーション６の外部にある。ガスシステム４０は、液体タンク８の上部９から分離し独立している、すなわち、上部９とガスシステム４０との間に流体連通はない。
【００２８】
ガスタンク４１は、圧力センサ、レベルセンサ、排水装置、安全弁、フィルタなどを備えてもよく、これらについては詳細に示さない。
【００２９】
ガスタンク４１は、源１０に類似した加圧ガス源４２に、調節弁４４を用いて接続され、この調節弁は、源４２とライン３７との間のガス流路を開く／閉じるために、電子制御ユニット４５によって自動的に制御される。ガス流を許可するために弁４４が開かれた場合、源４２は、ガスタンク４１内にガスを供給し、従って、ガスシステム４０全体内の圧力が増加する。
【００３０】
ガスタンク４１は、また、排出開口部４６に、調節弁４８を用いて接続され、この調節弁４８は、ライン３７と外部環境との間のガス流路を開く／閉じるために、ユニット４５によってやはり自動的に制御される。ガス流を許可するために弁４８が開かれた場合、ガスは、ガスタンク４１から大気中に排出され、従って、ガスシステム４０全体内の圧力が減少する。好ましくは、開口部４６は、ガスタンク４１から流出するガスのノイズを低減させるための消音器（図示せず）を備える。好ましくは、弁４４、４８は、ガスライン３７とは別個の管を用いてガスタンク４１に接続され、又は、それらはガスタンク４１上に直接取り付けられる。
【００３１】
液体で充填される前に、各容器２は、いくつかの予備工程を、特に、第１の排気工程（この中では、真空源３４を用いて容器２から空気が吸引される）と、フラッシング工程（この中では、ガスポート３６から容器２内にガスが供給され、残りの空気と混合される）と、第２の排気工程（この中では、残留空気とガスとの混合が、真空源３４を用いて吸引される）と、加圧工程（この中では、容器２を加圧するために、ガスポート３６から容器２内にガスが供給される）とを実施される。
【００３２】
加圧の後、ストッパ装置が開き、容器２が充填される。特に、充填は、高速な第１の充填工程と、その後の低速な第２の充填工程とを含んでもよい。第１の及び第２の充填工程の開始及び／又は停止を制御する目的のために、各充填装置は、容器２内部の液体のレベルを検出するための感知装置（特に、プローブ）を更に含む。
【００３３】
液体で容器２を充填した後、頸部５に依然として存在するガスが減圧され、これにより、液体の上の圧力が大気圧と等しくなる。
【００３４】
充填工程の間、ガスが、容器２からガスライン３７に向けて、従って、ガスタンク４１に向けて流出する。従って、充填の間、容器２内のガス逆圧は、ガスライン３７内の圧力によって規定される。一方、ライン７内の、液体供給圧力は、液体タンク８内の静水頭（ｓｔａｔｉｃ  ｈｅａｄ）のみによって規定される。
【００３５】
ユニット４５は、弁４４及び４８の開及び閉を、供給ライン７とガスライン３７との間の圧力の差によって規定されるフィードバック値の関数として制御する、コントローラを有する。好ましくは、このフィードバック値は、差圧センサ５１によって検出され、この差圧センサ５１は、ライン７及び３７の両方からの圧力流体信号を受信し、検出された圧力差に対応する電気信号を、ユニット４５に送信する。代替として（図示せず）、フィードバック値は、ライン７及び３７に沿って配置されたそれぞれの圧力センサによって検出される２つの圧力値の間の差として計算されてもよい。ユニット４５は、フィードバック値を、単一の値又は範囲によって規定された設定値Ｓと比較し、ライン７と３７との間の圧力差を、設定値Ｓに至らせるよう、弁４４及び４８を制御する。設定値Ｓは、ユニット４５のメモリ内に記憶されたデータに由来してもよく、又は、リモートインタフェースを用いて設定されてもよい。特に、設定値Ｓは、充填工程の種類の関数として、及び／又は液体の種類の関数として可変である。好ましくは、ユニット４５のコントローラは、ＰＩＤコントローラである。
【００３６】
上述のように、本発明によれば、ガスシステム４０内の圧力は、ライン７と３７との間の圧力差を、設定値Ｓによって規定されるレベルに保つために、弁４４、４８と、ユニット４５によって実行される制御とを用いて調節される。特に、液体タンク８内の液体レベルが低下するにつれて、静水頭は徐々に減少するが、弁４８に対してユニット４５によって実行される制御は、ガスタンク４１（従って、ライン３７）内の圧力を対応する手法で低下させる。言い換えると、ユニット４５は、フィードバック値が設定値Ｓより低くなった場合、ガスタンク４１からガスを排出するために弁４８の開を制御する。
【００３７】
一方、ユニット４５は、フィードバック値が設定値Ｓより高くなった場合、ガスシステム４０内の圧力を回復するために、弁４４の開を制御してもよい。
【００３８】
このようにして、供給される液体の圧力と、容器２内の逆圧との間の圧力差が、充填工程の要求を満たす所望のレベルに常に保たれるため、液体タンク８の静水頭は充填工程に影響を及ぼさない。一方、ライン７は、充填ステーション６と液体タンク８との間にいかなるバッファタンクも、いかなるポンプもなしに、液体タンク８に直接接続される。言い換えると、充填水頭（ｆｉｌｌｉｎｇ  ｈｅａｄ）、すなわち、ライン７と３７との間の圧力差は、もはや、供給ポンプによって設定される圧力によっては制御されず、これは、比較的小さなガスタンク４１の圧力によって制御され、ひいては、２つの弁４４、４８によって制御される。
【００３９】
例として、ガスタンク４１は、約５０〜１００ｄｍ３の体積、すなわち、従来技術で提供される通常のバッファタンクより小さく、従って、より嵩張らない体積を有する。約５０ｄｍ３未満の体積では、現在市場で入手可能な機器及び弁の応答時間の制限のため、工程は安定した手法で制御可能ではなくなる（将来、より敏感なセンサ及び弁を使用することによって、そのような最小体積を低減させることが可能となるであろう）。約１００ｄｍ３を超える体積では、充填水頭の制御は、液体タンク８内の静水頭の変化に対して、速すぎる応答時間を有する。
【００４０】
ライン３７は、充填ステーション６をガスタンク４１に接続し、かつ、約１０メートル未満の長さを有する管を含む。更に、装置１５に近い点でガス圧力を感知することが望ましい。
【００４１】
これらの最後の特徴によって、充填工程の過渡段階の間に、容器２内の所望される逆圧に、従って、所望される設定点Ｓに約２０ｍｂａｒの最大誤差を伴って到達することが可能である。通常の充填条件では、最大誤差は更に低減させられる。
【００４２】
一方、システムの制御は、液体タンク８の静水頭の変化に対する約３００ｍｓの応答時間を伴って、正しい充填水頭を維持する。
【００４３】
その上、瓶詰めされる液体は、装置１５に到達する前にポンプによって揺さぶられないため、より安定している。
【００４４】
上述の特徴から、供給ライン７は、バッファタンク及び／又はポンプ、並びに対応する接続を必要としないため、従来技術の解決法と比較して、より単純で、かつより安価な解決法を有することが可能であることは明らかである。
【００４５】
この解決法は非常に単純であるため、新たな特徴を提供するために、以前に設置された機械を、及び／又は、新たな機械の設計を、容易に適合させることが可能である。
【００４６】
更に、ライン７に沿った供給ポンプがないため、ライン７と３７との間の圧力差の制御に必要とされる消費電力は、より少ない。
【００４７】
バッファタンク及びポンプがないため、保守及び清掃に必要とされる時間及びコストも、より少ない。特に、充填機１の清掃については、液体供給システムの体積の低減により、化学薬品及びエネルギーの消費が低減させられる。
【００４８】
更に、ガスタンク４１内に貯蔵されるガスは、空気から、及び、液体タンク８内に貯蔵されライン７によって供給される液体から、完全に分離されるため、汚染されない。
【００４９】
明らかに、本明細書中で説明及び図示された充填機１に対して、添付の特許請求の範囲で規定された保護範囲から逸脱することなく、変更が行われてもよい。
【００５０】
特に、弁４４及び４８は、ユニット４５によって制御される単一の弁に統合されてガスタンク４１を封止し、又は、ガスタンク４１を、外部環境又は加圧ガス源と選択的に連通させてもよく、かつ／又は、弁４４、４８は、ガスタンク４１に直接接続される代わりに、ガスタンク４１の近くでガスライン３７に接続されてもよく、かつ／又は、ライン３７の圧力は、装置１５とガスタンク４１との間の、異なる点で感知されてもよい（例えば、コンベア１９において、又は、ガスタンク４１において感知されてもよい）。
【００５１】
最後に、充填機１は、有利には、ビールだけでなく炭酸清涼飲料のためにも使用されてもよい。
【図１】
2014129143.tif 000003
【図２】
2014129143.tif 000004
【外国語明細書】
2014129143000001.pdf