【手続補正書】
【提出日】平成23年4月25日(2011.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
瓶または類似の容器（２）を高温充填するための充填機械の充填システムであって、
少なくとも１つの充填エレメント（３）と、
前記充填エレメント（３）のハウジング（７）内に形成されており、一方では液状の充填物のためのボイラ（１４）と結合しており、かつ他方ではそれぞれの前記容器（２）内に液状の充填物を放出するための放出領域（５）を構成する液路（８）と、
閉じた状態と少なくとも１つの開いた状態の間で制御可能な、前記液路（８）内の液バルブ（１０）と、を備えた充填システムにおいて、
前記充填エレメント（３）の前記ハウジング（７）内に形成されており、流れ方向において液バルブ（１０）の前にある前記液路の一区間（８．１）を、複数の充填エレメント（３）にとって共有の集合路（１７）と接続する第１の流路（１６）を備え、
前記充填エレメント（３）の前記ハウジング（７）内に形成されており、前記充填システム（１）を洗浄および／または滅菌するために前記集合路（１７）が、前記放出領域（５）を収容している濯ぎ空間（２０）と接続可能である第２の流路（１９）を備え、
その際、前記第１および第２の流路（１６、１９）内にはそれぞれ、少なくとも前記所属の流路（１６、１９）内での圧力によって制御される少なくとも１つのバルブ（１８、２２）が設けられており、
前記バルブのうち、前記第１の流路（１６）内に設けられた前記少なくとも１つの第１のバルブ（１８）が、液バルブ（１０）を閉じた際に前記第１の流路（１６）を自動的に開き、かつ液バルブ（１０）が開いた際には自動的に閉鎖し、
前記バルブのうち、前記第２の流路（１９）内に設けられた前記少なくとも１つの第２のバルブ（２２）が、液バルブ（１０）が開いた際も閉じた際も前記第２の流路（１９）を閉鎖し、かつ充填中の前記第２のバルブ（２２）にかかっている充填物圧力（Ｐ１）より大きい圧力（Ｐ２）の場合に初めて自動的に開くことを特徴とする充填システム。
【請求項２】
前記集合路（１７）と、制御バルブ（２４）を備え、前記集合路に接続された少なくとも１つの導管（２３）とが、高温の充填物のための循環の構成要素であり、前記循環内には、液バルブ（１０）を閉じた際に前記充填エレメント（３）を加熱および／または保温するため、前記液路（８）の前記第１の部分区間および前記開いた第１の流路（１６）も含まれていることを特徴とする請求項１に記載の充填システム。
【請求項３】
前記第１のバルブ（１８）および／または前記第２のバルブ（２２）が、逆止バルブまたは逆止バルブの方式に基づいて働くバルブであることを特徴とする請求項１または２に記載の充填システム。
【請求項４】
前記第１のバルブ（１８）および／または前記第２のバルブ（２２）が、圧力制限バルブまたは圧力制限バルブの方式に基づいて働くバルブであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の充填システム。
【請求項５】
前記第１のバルブ（１８）および／または前記第２のバルブ（２２）が、バルブ入口とバルブ出口の間の圧力差が閾値を上回るまたは下回る場合に開くまたは閉じるバルブであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の充填システム。
【請求項６】
前記液バルブ（１０）が、閉じた状態と、減速充填のための縮小された開口断面を備えた少なくとも１つの第１の開放状態と、高速充填のための拡大された開口断面を備えた少なくとも１つの第２の開放状態との間で制御可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の充填システム。
【請求項７】
前記放出領域（５）には、前記放出領域（５）を収容しており、かつ前記充填エレメント（３）の下側で開いている空間が設けられており、前記空間が、濯ぎ空間（２０）を構成するために密閉エレメント（２５）によって密閉可能であり、かつ前記空間内に、前記第２の流路（１９）が通じることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の充填システム。
【請求項８】
流れ方向において前記液バルブ（１０）の後に続く部分区間（８．２）内に、気体遮断器（５）が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の充填システム。
【請求項９】
前記気体遮断器（５）が、前記放出領域を構成することを特徴とする請求項８に記載の充填システム。
【請求項１０】
容器支持部（４）が、前記それぞれ充填すべき容器（２）の懸架固定のために形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の充填システム。
【請求項１１】
前記容器支持部（４）に、前記濯ぎ空間（２０）を構成および／または密閉するエレメント（２５）が設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の充填システム。
【請求項１２】
前記充填エレメント（３）が、自由噴流充填のために形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の充填システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】充填システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による充填システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特に高温で液状の充填物による瓶または類似の容器を充填するための、つまり例えば無炭酸飲料または別の製品を高温充填するための充填システムが知られている。このシステムの場合、充填エレメントが冷えることを回避するため、かつ例えば高温滅菌充填に必要な充填物温度を、容器に入れる際に保証するために、充填エレメントを少なくとも、ただし目的に合うように保温すること、および／または少なくとも充填の中断中は加熱することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、それぞれの充填エレメントの単純化された構造で、充填の中断中に充填機械の充填エレメントを加熱および／または保温することを高温の充填物の高温循環によって可能にし、しかしＣＩＰ洗浄および／またはＣＩＰ滅菌も可能にする充填システムを提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題を解決するため、充填システムは請求項１に相応に形成される。
【０００５】
本発明の変形形態、利点、および適用可能性は、以下の例示的実施形態の説明から明らかであり、かつ図からも明らかである。その際、原則的に、説明および／または図示した全ての特徴は、請求項またはその関連部分での特徴のまとまりとは無関係に、単独または任意の組合せにおいて、本発明の主題である。請求項の内容も説明の一構成要素である。
【０００６】
以下に本発明を、例示的実施形態に関する図に基づきさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】液バルブを閉じた際の、液状の充填物による瓶または類似の容器を充填するための本発明に基づく充填システムを簡略的に、かつ部分的には断面で示した図である。
【図２】図１の充填システムの充填エレメントの２つの圧力制御されたバルブだけを示した図である。
【図３】ＣＩＰ洗浄および／またはＣＩＰ滅菌のための稼働状態での図１の充填システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図において全般的に１で表された充填システムは、高温で液状の充填物による瓶２の自由噴流充填のための充填機械、例えば循環式の構造型式の充填機械の構成要素である（自由噴流高温充填）。充填システム１は、とりわけ充填エレメント３を含んでおり、ならびに瓶の口２．２が充填エレメント３のうちの気体遮断器５によって構成された放出領域に対して間隔をあけて向かい合うように、それぞれの瓶２を瓶の首に形成されたフランジ２．１で懸架保持するための、各充填エレメント３の下の瓶支持部または容器支持部４を含んでいる。多数の充填エレメント３および容器支持部４が、鉛直な機械軸の周りを回るように駆動可能なロータ６の周囲に設けられている。
【０００９】
各充填エレメント３のハウジング７内には、液状の充填物のための液路８が、それも作動機構９によって制御可能な液バルブ１０と共に設けられており、この液バルブは基本的に、バルブシートと協働するバルブ本体１１によって構成されている。図１では液バルブ１０またはそのバルブ本体１１を、閉じた位置で示しており、このため液路８は、この稼働状態では２つの分割された部分区間８．１および８．２に分けられており、これら部分区間のうち上の部分区間８．１は、流量計１２を備えた導管１３を介してボイラ１４と結合されている。ボイラ１４は、全ての充填エレメント３にとって共有で設けられており、かつ充填稼働中は部分的に、つまり水位Ｎまでに水位制御されて、液状の充填物で満たされており、このためボイラ１４内では、気体遮断器５を備えた放出領域の高さより明らかに上にある水位Ｎの上方に気体空間１４．１が、およびその下に液体空間１４．２が構成されており、かつこの液体空間の底に導管１３および液状の充填物を供給するための導管１５が通じている。
【００１０】
液路の部分区間８．２はその下端で、気体遮断器５を備えた放出領域を構成している。この気体遮断器５は、図示した実施形態の場合、両端で開いた多数の管路を備えた嵌込部材である。
【００１１】
作動機構９により、バルブ本体１１は、液バルブ１０を開くために閉鎖位置から気体遮断器５の方向に可動であり、それも少なくとも２つの異なる開放位置、すなわち液バルブ１０が減速充填のために縮小された開口断面で開かれている第１の開放位置、および液バルブ１０が高速充填のためにより大きな開口断面で開かれている第２の開放位置に可動である。
【００１２】
充填エレメント３のハウジング７内では、さらに第１の流路１６が形成されており、この第１の流路１６は部分区間８．１をリング路１７と結合し、このリング路は全ての充填エレメント３または充填機械の充填エレメント３の１つのグループにとって共有で設けられている。第１の流路１６内には第１のバルブ１８が設けられており、この第１のバルブ１８は基本的に、圧縮バネによってバルブ閉鎖位置でプレストレスをかけられたバルブタペット１８．１およびバルブ本体を構成する第１のダイヤフラム１８．２から成り、かつ圧力Ｐ１の場合に圧力制限バルブの方式に基づいて開くように実施されており、それも特に第１の流路１６内での、部分区間８．１からリング路１７への流れのためにも実施されている。
【００１３】
充填エレメント３のハウジング７内では、さらに第２の流路１９が構成されており、この第２の流路１９は、第１の流路１６のうちの第１のバルブ１８とリング路１７の間の区間を濯ぎ空間２０と結合し、この濯ぎ空間２０は、ハウジング７の下側に設けられた鐘形のエレメント２１の内側に構成されており、かつ充填稼働中は充填エレメント３の下側で開いている（開口部２１．１）。この濯ぎ空間２０内には、気体遮断器５によって構成された放出領域が収容されている。
【００１４】
第２の流路１９内には第２のバルブ２２が設けられており、この第２のバルブ２２は、第１のバルブ１８と同じように形成されており、かつ基本的に、圧縮バネによってバルブ閉鎖位置でプレストレスをかけられたバルブタペット２２．１およびバルブ本体を構成する第２のダイヤフラム２２．２から成り、かつ圧力Ｐ２の場合に圧力制限バルブの方式に基づいて開くように実施されている。リング路１７は導管２３と結合されており、この導管２３は液状の充填物のための高温循環の一部であり、かつこの導管２３内には電気的に作動可能な制御バルブ２４が配置されている。
【００１５】
充填システム１により、非常に様々な稼働様態が可能である。
【００１６】
充填エレメント３の加熱および／または保温を伴う充填稼働
図１は、閉じた状態における充填エレメント３を示しており、つまり充填の中断中、例えば充填段階の終了後、または瓶２の充填の終了後、および容器支持部４内に空の瓶２を挿入した後の新たな充填段階の開始前を示している。
【００１７】
全ての充填エレメント３または充填エレメント３の１つのグループにとって共有の制御バルブ２４は、高温充填の際は一般的に開かれており、これにより高温で液状の充填物が、充填機械の、ちょうど閉じた状態にある全ての充填エレメント３を高温循環において貫流することができ、この高温循環は、ボイラ１４と、導管１３と、部分区間８．１と、第１の流路１６と、リング路１７と、導管２３と、図示されていない充填物加熱設備とを含んでおり、この充填物加熱設備によって、充填物が導管１５を介してボイラ１４内に戻される。充填エレメント３の加熱および／または保温をもたらすこの熱風循環を可能にするため、各充填エレメント３の第１のバルブ１８は、液路８または液バルブ１０を閉じた際に滞留する充填物圧力Ｐ１によって開き、ただし液路８または液バルブ１０が開いた際には閉じるように調整されている。
【００１８】
液バルブ１０が開くことにより充填段階が開始され、これに関し例えば高速充填のためには、作動機構９によってバルブ本体１０をその第２の開放位置に移動させる。その後、高温で液状の充填物が自由噴流として、気体遮断器５によって構成された放出領域から、瓶の口２．２を備え、さらに開口部２０．１から間隔をあけている瓶２内に流れ込む。瓶２に流れ込む充填物の量は、その量に相応する測定信号を充填機械の中央制御機構に送る流量計１２によって測定される。充填段階を終了する前には、流量計１２から送られた測定信号を考慮しながら減速充填が行われる。これに関してはバルブ本体１１を作動機構９により、縮小された開口断面を備えた第１の開放位置に移動させ、これによりその後、液状の充填物は減速されて、しかしその後も自由噴流において瓶２に流れ込む。
【００１９】
高速充填中および低速充填中は、第１のバルブ１８の傍で滞留している液状の充填物の圧力は、第１のバルブ１８が閉じているように減少されている。これにはとりわけ第１の流路１６が、開いた液路８に比べて縮小された通流断面を有しており、かつバルブ本体１１と液路８の壁との間に構成されたリング状の隙間内に、縮小された通流断面で斜めに通じていることも役に立っており、このため第１のバルブ１８に影響を及ぼす充填物圧力は、液路８を貫流して瓶２に流れ込む充填物により一種のベンチュリー効果において減少される。
【００２０】
液バルブ１０が開いた際に第１のバルブ１８が自動的に閉まることにより、充填プロセス中は、第１の流路１６を介して走る高温循環が中止され、このため流量計１２によって、それぞれの瓶２に供給された充填物の申し分のない測定が、したがって液状の充填物による瓶２の正確なボリュームの充填が可能である。さらに第１の流路１６およびそこにある第１のバルブ１８の上述の形成により、第１の流路１６内に、充填機械の制御電子機器によって制御される制御バルブを設ける必要もない。
【００２１】
第２のバルブ２２は、充填プロセス中にかかっている圧力Ｐ１の場合には遮断するように形成されている。充填プロセスは液バルブ１０が閉じることによって終了され、これによりその後再び、第１のバルブ１８の傍で滞留している圧力Ｐ１は、この第１のバルブ１８を開くため、したがって高温で液状の充填物の高温循環を可能にするために十分である。
【００２２】
ＣＩＰ洗浄および／またはＣＩＰ滅菌
図３は、ＣＩＰ洗浄および／またはＣＩＰ滅菌のための稼働状態での充填システム１を示している。これに関しては容器支持部４の旋回により、この容器支持部に設けられた密閉キャップ２５が充填エレメント３の下側に配置され、かつそこで、開口部２１．１を取り囲むリングパッキン２６に対して押圧され、それも各充填エレメント３の下側で濯ぎ空間２０を密閉するため、および密閉された濯ぎ空間を構成するためにである。
【００２３】
液バルブ１０が完全に開かれると、つまりバルブ本体１１が第２の開放位置にある場合、その後、ＣＩＰ洗浄および／またはＣＩＰ滅菌のために使用される液状の洗浄媒体または滅菌媒体が、圧力Ｐ２で導管１５を介してボイラ１４に供給され、つまり洗浄媒体および／または滅菌媒体がボイラ１４の内部空間を完全に塞ぐようにされる。圧力Ｐ１よりはるかに高い洗浄媒体または滅菌媒体の圧力Ｐ２によって、両方のバルブ１８および２２が開き、これにより洗浄媒体または滅菌媒体は全ての充填エレメント３を貫流することができ、つまりそれぞれの導管１３を介して液路８に流れ込み、かつこの液路８を貫流しながら、一部は第１の流路１６を介して、ならびに一部は放出領域または気体遮断器５と、外へ閉じられた濯ぎ空間２０と、第２の流路１９とを介して、リング路１７内に達し、このリング路から、洗浄媒体または滅菌媒体が、開いたバルブ２４を備えた導管２３を介して排出される。
【００２４】
第２の流路１９およびそこにある第２のバルブ２２の上述の形成により同様に、第２の流路１９内に、充填機械の制御電子機器によって制御される制御バルブを設ける必要はない。このため各充填エレメントは、充填機械の制御電子機器によって制御されるただ１つの作動エレメント９、例えば２つの調節エレメントまたは調節シリンダだけで事足りる。
【００２５】
第１のバルブ１８の場合は基本的に液路８の部分区間８．１内の圧力が、および第２のバルブ２２の場合は濯ぎ空間２０内の圧力が、制御しながら作用し、それも、少なくともそれぞれのバルブが開く際に作用し、なぜならこれらの圧力が、それぞれバルブが閉じている際に、バルブ本体を構成するダイヤフラム１８．２または２２．２の比較的大きな面上に影響を及ぼすからである。
【００２６】
上述のバルブ１８および２２は、また特にそれぞれのダイヤフラム式のバルブ本体を備えていることも、このバルブの機能が、フルーツジュースなどの液状の充填物中にしばしば含まれている繊維物質および／または固体物質によって損なわれないという利点を有している。
【００２７】
ここまで本発明を例示的実施形態に関連させて説明してきた。本発明の基礎となる発明のアイディアが失われない変更および一部変更が可能なことは自明である。
【００２８】
ここまでは、バルブ１８および２２が少なくともその作用に関しては圧力制限バルブに相応することを基礎としており、つまり第１のバルブ１８は、液バルブ１０を閉じた際に滞留する充填物圧力Ｐ１の場合に開き、この充填物圧力Ｐ１は基本的に、ボイラ１４内の充填物表面の水位Ｎと第１のバルブ１８の高さの間の高度差に基づく静水圧と同じであり、一方で第２のバルブ２２は、ＣＩＰ洗浄および／または滅菌中の洗浄媒体および／または滅菌媒体の、もっとずっと高い圧力Ｐ２の場合に初めて開く。
【００２９】
原則的には、バルブ１８および２２に関し、別のバルブタイプ、例えば逆止バルブ、またはバルブ入口とバルブ出口の間の圧力差に反応を示し、かつこの圧力差が所定の閾値を上回るまたは下回る場合に開くまたは閉じるようなバルブを使用するという可能性もある。
【符号の説明】
【００３０】
１  充填システム
２  瓶
２．１  フランジ
２．２  瓶の口
３  充填エレメント
４  容器支持部
５  気体遮断器
６  ロータ
７  ハウジング
８  液路
８．１、８．２  液路８の部分区間
９  作動機構
１０  液バルブ
１１  バルブ本体
１２  流量計
１３  導管
１４  ボイラ
１４．１  気体空間
１４．２  液体空間
１５  導管
１６  第１の流路
１７  リング路
１８  第１のバルブ
１８．１  タペット
１８．２  第１のダイヤフラム
１９  第２の流路
２０  濯ぎ空間
２１  鐘形エレメント
２１．１  エレメント２１の開口部
２２  第２のバルブ
２２．１  タペット
２２．２  第２のダイヤフラム
２３  導管
２４  制御バルブ
２５  密閉キャップ
２６  リングパッキン