(57)【要約】【課題】  容器の形状に関係なく容器からの液体の溢れ出しを防止し、しかも、迅速に液体を所定位置まで注入できる液体注入方法及び液体注入装置並びに容器の自動容量測定装置を提供する。【解決手段】  容器の空寸部分の液体の液面上昇速度又は平均内径に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える一次注入高さを変更するとともに、この一次注入高さの変更に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換えるように制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、液体の液面高さが容器の入味線高さの任意割合の高さに達するまでは液体を高速で大量注入して一次注入し、液体の液面高さが容器の入味線高さの任意割合の高さに達したときに液体の注入を一次注入から液体を低速で微量注入する二次注入へ切り換え、容器の入味線又は天面に達するまで液体を二次注入する液体注入方法において、
容器の入味線から天面までの空寸部分の液体の液面上昇速度を容器の規格値と一次注入時の給水速度を基に求め、この液面上昇速度に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える一次注入高さを変更させるとともに、この一次注入高さの変更に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換えることを特徴とする液体注入方法。
【請求項２】
容器内に液体を注入する注入手段と、容器内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサと、注入手段によって容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、液面検知センサによって容器内の液体の液面高さを検知してその液面高さが容器の入味線高さの任意割合の高さに達したときに、注入手段を、液体を高速で大量注入する一次注入から液体を低速で微量注入する二次注入へ切り換える制御手段とを備えた液体注入装置において、
制御手段は、注入手段によって容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、容器の入味線から天面までの空寸部分の液体の液面上昇速度を容器の規格値と一次注入時の給水速度を基に求め、この液面上昇速度に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える一次注入高さを変更させるとともに、この一次注入高さの変更に応じて注入手段による液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換えることを特徴とする液体注入装置。
【請求項３】
注入手段は、液体を高速で大量注入する一次注入用給水管と、液体を低速で微量注入する二次注入用給水管とを有し、制御手段は、一次注入高さの変更に応じて注入手段による液体の注入を一次注入用給水管から二次注入用給水管へ切り換えること特徴とする請求項２記載の液体注入装置。
【請求項４】
容器の重量を測定する計量台と、容器内に液体を注入する注入手段と、容器内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサと、容器内に注入する液体の温度を検知する温度検知センサと、容器の天面を検知する天面検知センサと、液面検知センサ、温度検知センサ、天面検知センサからの検知信号及び計量台からの測定信号により容器の入味線容量、満量容量、空寸容量又は入味線高さを演算するとともに、注入手段によって容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、液面検知センサによって容器内の液体の液面高さを検知してその液面高さが容器の入味線高さの任意割合の高さに達したときに、注入手段を、液体を高速で大量注入する一次注入から液体を低速で微量注入する二次注入へ切り換える制御手段とを備えた容器の自動容量測定装置において、
制御手段は、注入手段によって容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、容器の入味線から天面までの空寸部分の液体の液面上昇速度を容器の規格値と一次注入時の給水速度を基に求め、この液面上昇速度に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える一次注入高さを変更させるとともに、この一次注入高さの変更に応じて注入手段による液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換えることを特徴とする容器の自動容量測定装置。
【請求項５】
注入手段は、液体を高速で大量注入する一次注入用給水管と、液体を低速で微量注入する二次注入用給水管とを有し、制御手段は、一次注入高さの変更に応じて注入手段による液体の注入を一次注入用給水管から二次注入用給水管へ切り換えることを特徴とする請求項４記載の容器の自動容量測定装置。
【請求項６】
容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、液体の液面高さが容器の入味線高さの任意割合の高さに達するまでは液体を高速で大量注入して一次注入し、液体の液面高さが容器の入味線高さの任意割合の高さに達したときに液体の注入を一次注入から液体を低速で微量注入する二次注入へ切り換え、容器の入味線又は天面に達するまで液体を二次注入する液体注入方法において、
容器の入味線から天面までの空寸部分の平均内径に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える一次注入高さを変更させるとともに、この一次注入高さの変更に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換えることを特徴とする液体注入方法。
【請求項７】
容器内に液体を注入する注入手段と、容器内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサと、注入手段によって容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、液面検知センサによって容器内の液体の液面高さを検知してその液面高さが容器の入味線高さの任意割合の高さに達したときに、注入手段を、液体を高速で大量注入する一次注入から液体を低速で微量注入する二次注入へ切り換えるように制御する制御手段とを備えた液体注入装置において、
制御手段は、注入手段によって容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、容器の入味線から天面までの空寸部分の平均内径に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える一次注入高さを変更させるとともに、この一次注入高さの変更に応じて注入手段による液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換えることを特徴とする液体注入装置。
【請求項８】
容器の重量を測定する計量台と、容器内に液体を注入する注入手段と、容器内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサと、容器内に注入する液体の温度を検知する温度検知センサと、容器の天面を検知する天面検知センサと、液面検知センサ、温度検知センサ、天面検知センサからの検知信号及び計量台からの測定信号により容器の入味線容量、満量容量、空寸容量又は入味線高さを演算するとともに、注入手段によって容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、液面検知センサによって容器内の液体の液面高さを検知してその液面高さが容器の入味線高さの任意割合の高さに達したときに、注入手段を、液体を高速で大量注入する一次注入から液体を低速で微量注入する二次注入へ切り換える制御手段とを備えた容器の自動容量測定装置において、
制御手段は、注入手段によって容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、容器の入味線から天面までの空寸部分の平均内径に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える一次注入高さを変更させるとともに、この一次注入高さの変更に応じて注入手段による液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換えることを特徴とする容器の自動容量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスびん、ペットボトル等の容器に液体を注入する方法及び装置並びに容器の自動容量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガラスびん、ペットボトル等の容器に清涼飲料、酒類等の飲料を充填する製造ラインでは、容器の入味線（容器の内容物レベルの位置）まで飲料を充填することにより、所定の容量の飲料を充填しているが、品質を均一にするため、容器の容量が規格値の規定範囲内にあるか否かを適宜確認する検査を行っている。また、ガラスびん、ペットボトル等の容器を製造するラインにおいても、容器の容量や入味線高さが規格値の規定範囲内にあるか容器の出荷前に適宜確認する検査を行っている。
【０００３】
従来、容器の入味線容量、満量容量や入味線高さが規格値の規定範囲内にあるか検査を行う装置として、特許文献１に記載される自動容量測定装置がある。この装置は、図４乃至図６に示すように、載置した容器Ｐの重量を測定する計量台１１と、容器Ｐ内に液体を注入する注入手段１２と、容器Ｐ内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサ１３と、容器内に注入する液体の温度を検知する温度検知センサ１４と、容器Ｐの天面を検知する天面検知センサ１５と、注入手段１２を制御し、かつ、液面検知センサ１３、温度検知センサ１４、天面検知センサ１５からの検知信号及び計量台からの測定信号により容器Ｐの各種容量及び又は各種高さを演算する制御手段１６とを備える。
【０００４】
制御手段１６は、容器Ｐの風袋重量の測定信号を計量台１１から受け、天面検知センサ１５からの検知信号により容器Ｐの高さ及び入味線までの高さを演算し、入味線の高さまで液体を注入した後に注入手段１２による液体の注入を停止するとともにそのときの容器Ｐの総重量の測定信号を計量台１１から受け、温度検知センサ１４が検知した液体の温度から液体の密度を演算し、容器Ｐの総重量から容器Ｐの風袋重量を減算して容器Ｐに注入された液体の重量を演算し、この液体の重量を液体の密度で除算することによって入味線までの容量（入味線容量）を算出する。また、入味線容量を算出した後に、注入手段１２が更に液体を天面まで注入した後、満量時における容器Ｐの総重量の測定信号を計量台１１から受け、満量時における容器Ｐの総重量から容器Ｐの風袋重量を減算して容器Ｐに注入された液体の重量を演算し、この液体の重量を液体の密度で除算することによって満量時における容量（満量容量）を算出し、満量容量から入味線容量を減算して、入味線まで液体を注入したときの容器Ｐの空寸容量を演算する。
【０００５】
注入手段１２は、液体を高速で大量注入する一次注入用給水管と、液体を低速で微量注入する二次注入用給水管を有しており、制御手段１６は容器Ｐ内に注入した液量に応じて用いる給水管を切換える。
【０００６】
注入手段１２の下端部には液面検知センサ１３が一体に付設されており、注入手段１２は駆動手段１７により上下移動可能であり、注入手段１２を容器Ｐ内の下方に挿入して注入手段１２から液体の注入を開始し、液面検知センサ１３の検知により注入手段１２と液面とが所定の間隔を保持するように注入手段１２を除々に上方に移動させる。
【０００７】
注入手段１２は、容器Ｐに注入した液体を吸う吸水ノズル１８を付設しており、注入手段１２が容器Ｐの入味線又は天面を超えて過剰に液体を注入し、吸水ノズル１８が過剰な液体を液面検知センサ１３の検知により液面と容器Ｐの入味線又は天面の位置とが面一になるように吸水する。
【０００８】
満量容量測定又は入味線容量の測定が終了した後に容器Ｐ内の液体を排水する排水手段１９を備えており、排水手段１９は容器Ｐを把持して容器Ｐの開口を下に向ける反転機構２０と、容器Ｐから吐出される液体を受ける排水受け２１とを備える。
【０００９】
以上のように構成された自動容量測定装置は、以下のようにして使用する。まず、計量台１１に容器Ｐを載置すると、計量台１１が容器Ｐの風袋重量の測定し、測定した容器Ｐの風袋重量の測定信号を制御手段１６に発する。風袋重量の測定が終了した後、注入手段１２が降下して天面検知センサ１５が容器Ｐの天面を検知し、検知した容器Ｐの天面の検知信号を制御手段１６に発する。この検知信号を受けた制御手段１６は、容器Ｐの高さ及び入味線高さを演算する。そして、注入手段１２が下降して容器Ｐ内に挿入され、注入手段１２が容器Ｐの底面から所定の間隔を置いて停止位置に到達したときに、注入手段１２の下降を停止する。
【００１０】
注入手段１２の下降が停止した後、注入手段１２による液体の注入を開始する。この注入時において、始めは液体の注入を迅速に行うために径の大きい一次注入用給水管を用いて容器Ｐ内に液体を迅速に注入する。このとき、液体の温度を温度検知センサ１４が検知し、検知した液体の温度信号を制御手段１６に発する。注入手段１２によって容器Ｐ内に注入された液体の液面を液面検知センサ１３が検知すると、注入手段１２は液面との間に所定の間隔を保持しつつ徐々に上昇する。そして、容器Ｐ内の液体の液面高さが容器Ｐの入味線に近づくと、注入量を精密にするために径の小さい二次注入用給水管を用いて液体を注入する。その後、所定重量よりも少し多い量の液体を注入した後、液体の注入を停止し、この後、吸水ノズル１８が過剰な液体を液面と容器Ｐの入味線とが面一になるように吸水する。この吸水により液体の液面と容器Ｐの入味線とが面一になったとき、吸水ノズル１８による吸水を停止して容器Ｐの入味線までの液体の注入が終わる。
【００１１】
容器Ｐの入味線までの液体の注入が終わると、計量台１１が入味線容量時の容器Ｐの総重量を計測し、測定した容器Ｐの総重量の測定信号を制御手段１６に発する。制御手段１６は、容器Ｐの総重量から容器Ｐの風袋重量を減算することにより、容器Ｐに注入された液体の重量を演算し、この液体の重量を温度検知センサ１４からの検知信号により演算した液体の密度で除算することによって入味線容量を演算する。
【００１２】
入味線容量を算出後、注入手段１２が再び下降し、液面検知センサ１３が容器Ｐ内の液面を検知すると、注入手段１２の下降が停止する。注入手段１２の下降が停止した後、注入手段１２による液体の注入を開始するとともに、注入手段１２は液面との間隔を保持しつつ徐々に上昇する。そして、容器Ｐ内の液体の液面が容器Ｐの天面を少し超えたとき、注入手段１２による液体の注入が停止し、この後、吸水ノズル１８が容器Ｐの天面から表面張力により盛り上がっている過剰な液体を液面と容器Ｐの天面が面一になるように吸水する。この吸水により液体の液面と容器Ｐの天面とが面一になったとき、吸水ノズル１８による吸水を停止して容器Ｐの天面までの液体の注入が終わる。
【００１３】
その後、注入手段１２が再び上昇し、注入手段１２を容器Ｐの液体から引き抜く。この状態で、計量台１１は、天面まで液体が注入された容器Ｐの総重量を測定し、測定した容器Ｐの総重量の測定信号を制御手段１６に発する。
【００１４】
制御手段１６は、満量時における容器Ｐの総重量から容器Ｐの風袋重量を減算して容器Ｐに注入された液体の重量を演算し、算出した液体の重量を液体の密度で除算することによって注入された液体の満量容量を演算する。この液体の満量容量から入味線容量を減算して、入味線から天面までの容器Ｐの空間空寸容量を演算する。これによって、入味線容量に液体を注入した後の容器Ｐの空寸容量を自動測定することができる。
【００１５】
満量容量の測定が終了すると、排出手段１９が測定の終わった容器Ｐを把持しつつ容器Ｐの開口を下に向けるように反転し、測定の終わった容器Ｐの液体を排水する。
【００１６】
【特許文献１】特開２００２−２０２１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、前述した容器の自動容量測定装置では、図７に示すように、液体を容器Ｐの入味線Ｓまで注入する際、容器Ｐへの液体の注入時間を短くするため、容器Ｐ内の液体の液面高さが容器Ｐの入味線高さＨの一定割合、例えば９０％の高さに達するまでは注入手段１２の大径の一次注入用給水管１２ａによって液体を高速で大量注入（以下、一次注入と称す）し、液体の液面高さが容器Ｐの入味線高さＨの一定割合の高さに達したときに液体の注入を一次注入用給水管１２ａから小径の二次注入用給水管１２ｂへ切り換え、入味線Ｓに達するまで二次注入用給水管１２ｂによって液体を低速で微量注入（以下、二次注入と称す）していた。この場合、液面検知センサ１３によって容器Ｐ内の液体の液面高さを検知してその液面高さが容器Ｐの入味線高さＨの一定割合の高さに達したときに、液面検知センサ１３からの検知信号によって一次注入用給水管１２ａによる一次注入から二次注入用給水管１２ｂによる二次注入へ切り換えていた。尚、液面検知センサ１３は、先端（下端）の高さ位置が異なる上位電極棒１３ａ及び下位電極棒１３ｂとを有し、上位電極棒１３ａの先端が容器Ｐ内の液体の液面に接触したとき、上位電極棒１３ａ及び下位電極棒１３ｂが液体を介して導通状態となることにより、容器Ｐ内の液体の液面高さを検知する。
【００１８】
ところが、前述した液体注入方法では、液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える液面高さ（一次注入高さ）を入味線高さＨに対して一定とした場合、以下の如き問題がある。即ち、図８に示すように、ガラスびん等のような入味線Ｓから天面Ｔまでの空寸部分Ｕの平均内径が細い容器Ｐ１では、空寸部分Ｕの一次注入時の単位時間あたりの給水量における液体の液面上昇速度が速いため、液面検知センサ１３により容器Ｐ内の液面高さを検知して注入手段１２と液面とが所定の間隔を保持するように注入手段１２が上方に移動する際に、液面が注入手段１２を追い越して容器Ｐ１の天面Ｔから溢れ出るという問題があった。また、空寸部分Ｕの平均内径が細い容器Ｐ１では液体の液面上昇速度が速いため、液面検知センサ１３により一次注入高さを検知して注入手段１２を一次注入用給水管１２ａから二次注入用給水管１２ｂへ切り換える際に生じる一定の時間差（タイムラグ）により、一次注入を一次注入高さのところで止めることは非常に困難であり、その結果、容器Ｐ１の天面Ｔから液体が溢れ出るという問題があった。一方、図９に示すように、ジャム用びん、コーヒー粉末用びん等のような空寸部分Ｕの平均内径が太い容器Ｐ２では、空寸部分Ｕの一次注入時の単位時間あたりの給水量における液体の液面上昇速度が遅いため、液面検知センサ１３によって一次注入高さを検知して注入手段１２の一次注入用給水管１２ａから二次注入用給水管１２ｂへの切り換えにおけるタイムラグにより容器Ｐ２の天面Ｔから液体が溢れ出ることはないが、入味線Ｓまで二次注入によって液体を注入する時間が長くなり、二次注入に時間がかかり過ぎる事態が生じるという問題があった。
【００１９】
因みに、液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える一次注入高さを容器Ｐ毎に設定する場合、液体が容器Ｐの天面Ｔから溢れ出ないよう、しかも、注入に時間がかかり過ぎないような一次注入高さを、容器Ｐの形状、種類毎に実験等により条件設定しなければならず、非常に面倒な作業手間を要するという問題がある。
【００２０】
本発明は、前述したような従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、容器の形状に関係なく容器からの液体の溢れ出しを防止し、しかも、迅速に液体を入味線又は天面まで注入できる液体注入方法及び液体注入装置並びに容器の自動容量測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
前記目的を達成するため、本発明は、容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、液体の液面高さが容器の入味線高さの任意割合の高さに達するまでは液体を高速で大量注入して一次注入し、液体の液面高さが容器の入味線高さの任意割合の高さに達したときに液体の注入を一次注入から液体を低速で微量注入する二次注入へ切り換え、容器の入味線又は天面に達するまで液体を二次注入する液体注入方法において、容器の入味線から天面までの空寸部分の液体の液面上昇速度を容器の規格値と一次注入時の給水速度を基に求め、この液面上昇速度に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える一次注入高さを変更させるとともに、この一次注入高さの変更に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換えることを特徴とする液体注入方法である。
【００２２】
上記のように構成された本発明の液体注入方法によれば、容器の空寸部分の液体の液面上昇速度に応じて一次注入高さを変更させることで、一次注入高さと容器の天面との間に充分な空間スペースが確保できるため、液面検知センサにより容器内の液面高さを検知して注入手段と液面とが所定の間隔を保持するように注入手段が上方に移動する場合や、容器内への液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える際にタイムラグが生じてその間に一次注入で液体が大量注入された状態のままの場合でも、容器の天面からの液体の溢れ出しを防止できるとともに、一次注入高さを容器の天面からの液体の溢れ出しを防止できる範囲で容器の入味線又は天面に最も近づけるように設定できるため、入味線又は天面に達するまで二次注入で液体を注入する時間を短くできる。
【００２３】
また、本発明は、容器内に液体を注入する注入手段と、容器内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサと、注入手段によって容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、液面検知センサによって容器内の液体の液面高さを検知してその液面高さが容器の入味線高さの任意割合の高さに達したときに、注入手段を、液体を高速で大量注入する一次注入から液体を低速で微量注入する二次注入へ切り換える制御手段とを備えた液体注入装置において、制御手段は、注入手段によって容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、容器の入味線から天面までの空寸部分の液体の液面上昇速度を容器の規格値と一次注入時の給水速度を基に求め、この液面上昇速度に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える一次注入高さを変更させるとともに、この一次注入高さの変更に応じて注入手段による液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換えることを特徴とする液体注入装置である。好ましくは、注入手段は、液体を高速で大量注入する一次注入用給水管と、液体を低速で微量注入する二次注入用給水管とを有し、制御手段は、一次注入高さの変更に応じて注入手段による液体の注入を一次注入用給水管から二次注入用給水管へ切り換えることを特徴とする。
【００２４】
上記のように構成された本発明の液体注入装置によれば、制御手段が、容器の空寸部分の液体の液面上昇速度に応じて一次注入高さ変更させ、この一次注入高さの変更に応じて注入手段による液体の注入を一次注入用給水管から二次注入用給水管へ切り換えることで、一次注入高さと容器の天面との間に充分な空間スペースが確保できるため、液面検知センサにより容器内の液面高さを検知して注入手段と液面とが所定の間隔を保持するように注入手段が上方に移動する場合や、注入手段を一次注入用給水管から二次注入用給水管へ切り換える際にタイムラグが生じてその間に一次注入用給水管によって液体が大量注入された状態のままの場合でも、容器の天面からの液体の溢れ出しを防止できるとともに、一次注入高さを容器の天面からの液体の溢れ出しを防止できる範囲で容器の入味線又は天面に最も近づけるように設定できるため、入味線又は天面に達するまで二次注入で液体を注入する時間を短くできる。
【００２５】
また、本発明は、容器の重量を測定する計量台と、容器内に液体を注入する注入手段と、容器内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサと、容器内に注入する液体の温度を検知する温度検知センサと、容器の天面を検知する天面検知センサと、液面検知センサ、温度検知センサ、天面検知センサからの検知信号及び計量台からの測定信号により容器の入味線容量、満量容量、空寸容量又は入味線高さを演算するとともに、注入手段によって容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、液面検知センサによって容器内の液体の液面高さを検知してその液面高さが容器の入味線高さの任意割合の高さに達したときに、注入手段を、液体を高速で大量注入する一次注入から液体を低速で微量注入する二次注入へ切り換える制御手段とを備えた容器の自動容量測定装置において、制御手段は、注入手段によって容器の入味線又は天面まで液体を注入する際、容器の入味線から天面までの空寸部分の液体の液面上昇速度を容器の規格値と一次注入時の給水速度を基に求め、この液面上昇速度に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える一次注入高さを変更させるとともに、この一次注入高さの変更に応じて注入手段による液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換えることを特徴とする容器の自動容量測定装置である。好ましくは、注入手段は、液体を高速で大量注入する一次注入用給水管と、液体を低速で微量注入する二次注入用給水管とを有し、制御手段は、一次注入高さの変更に応じて注入手段による液体の注入を一次注入用給水管から二次注入用給水管へ切り換えることを特徴とする。
【００２６】
上記のように構成された本発明の容器の自動容量測定装置によれば、注入手段が、容器の空寸部分の液体の液面上昇速度に応じて一次注入高さ変更させ、この一次注入高さの変更に応じて注入手段による液体の注入を一次注入用給水管から二次注入用給水管へ切り換えることで、一次注入高さと天面の間に充分な空間スペースが確保できるため、液面検知センサにより容器内の液面高さを検知して注入手段と液面とが所定の間隔を保持するように注入手段が上方に移動する場合や、注入手段を一次注入用給水管から二次注入用給水管へ切り換える際にタイムラグが生じてその間に一次注入用給水管によって液体が大量注入された状態のままでも、容器の天面からの液体の溢れ出しを防止できるとともに、一次注入高さを容器の天面からの液体の溢れ出しを防止できる範囲で容器の入味線又は天面に最も近づけるように設定できるため、入味線又は天面に達するまで二次注入で液体を注入する時間を短くできて容器の測定作業の向上が図れる。
【００２７】
更に、本発明は、容器の入味線から天面までの空寸部分の平均内径に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換える一次注入高さを変更させるとともに、この一次注入高さの変更に応じて液体の注入を一次注入から二次注入へ切り換えることを特徴とする液体注入方法及び液体注入装置並びに容器の自動容量測定装置であり、液体の注入を一次注入用給水管から二次注入用給水管へ切り換える際にタイムラグが生じてその間に一次注入用給水管によって液体が大量注入された状態のままでも、容器の天面からの液体の溢れ出しを防止できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、容器の空寸部分の形状に関係なく容器の天面から液体が溢れ出すことなく液体を注入できるとともに、入味線又は天面に達するまで二次注入で液体を注入する時間を短くできて注入作業の効率を大幅に向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面に基づいて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００３０】
図１及び図２に、本発明の容器の自動容量測定装置の要部である液体注入部の概要図及びブロック図を示す。
【００３１】
図１及び図２において、１は容器Ｐ内に液体を注入する注入手段、２は容器Ｐ内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサ、３は注入手段１を制御し、かつ、容器Ｐの各種容量及び又は各種高さを演算する制御手段、４は制御手段３に測定情報を入力する入力手段である。容器Ｐは、天面Ｔから下方に所定距離だけ離間した高さに入味線Ｓが設定されており、この入味線Ｓから天面Ｔまでの間に通常は液体が注入されない空寸部分Ｕが存在する。
【００３２】
注入手段１は、容器Ｐ内に液体を一次注入する大径の一次注入用給水管１ａと、容器Ｐ内に液体を二次注入する小径の二次注入用給水管１ｂとを有し、二次注入用給水管１ｂは、その先端部側が一次注入用給水管１ａの先端（下端）１ａ´より下方に突出するとともに、更にその先端部分が後述する液面検知センサ２の下位電極棒２ｂの先端より下方に位置する。この注入手段１は、駆動手段(図示せず)により上下移動可能であり、液面検知センサ２の検知により一次注入用給水管１ａが容器Ｐ内の液体の液面と所定間隔を保持するように徐々に上方に移動するようになっている。
【００３３】
液面検知センサ２は、先端の高さ位置が異なる上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂを有し、この上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂを一次注入用給水管１ａの先端外周部にその先端部分が一次注入用給水管１ａの先端１ａ´より下方に突出するように支持して構成されており、上位電極棒２ａの先端が容器Ｐ内の液体の液面に接触したとき、上位電極棒２ａ及び下位電極棒２ｂが液体を介して導通状態となることにより、容器Ｐ内の液体の液面を検知する。
【００３４】
制御手段３は、液面検知センサ２によって容器Ｐ内の液体の液面高さを検知してその液面高さが一次注入から二次注入へ切り換える液面高さ、即ち、一次注入高さに達したときに注入手段１による液体の注入を一次注入用給水管１ａから二次注入用給水管１ｂへ切り換えるように注入手段１を制御する。
【００３５】
制御手段３は、液面検知センサ２、温度検知センサ５、天面検知センサ６からの検知信号及び計量台７からの測定信号により容器Ｐの各種容量及び又は各種高さの実際値を演算する。また、制御手段３は、入力手段４より入力される測定情報を基に容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度、一次注入時の入味線高さに対する比率（本願において、給水高さ比率と称す）、一次注入から二次注入へ切り換える一次注入高さを演算し、容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度に応じて一次注入高さを変更させるとともに、この一次注入高さの変更に応じて液体の注入を一次注入用給水管１ａか二次注入用給水管１ｂへ切り換えるように注入手段１を制御する。
【００３６】
入力手段４は、オペレーターにより例えば容器Ｐの各種規格値、一次注入時の単位時間あたりの給水量（本願において、単に給水速度と称す）、容器Ｐに応じた測定項目等の測定情報を制御手段３に入力する。
【００３７】
次に、以上のように構成された本発明装置の作用について説明するが、この説明において容器Ｐの入味線容量、満量容量、空寸容量及び入味線高さの実際値の測定については背景技術のところで述べているので説明を省略し、容器Ｐの入味線容量及び満量容量の測定時の液体の注入について説明する。
【００３８】
まず、容器Ｐの入味線容量を測定するときに、液体を容器Ｐの入味線Ｓまで注入する場合について説明する。この場合、制御手段３は、予め注入手段１による液体の注入を一次注入用給水管１ａから二次注入用給水管１ｂへ切り換える液面高さ、即ち、入味線容量一次注入高さを設定する。この入味線容量一次注入高さは、入力手段４より入力される測定情報によって容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度を求め、この液面上昇速度を基に求められる。
【００３９】
容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度は、次のように求める。即ち、容器Ｐの入味線容量、入味線高さ、満量容量、容器高さの規格値と給水速度及び測定項目等を入力手段４により入力することで、制御手段３が容器Ｐの入味線容量、入味線高さ、満量容量、容器高さの規格値及び給水速度を基に容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度を演算する。この液面上昇速度は、下記の式１よって求められる。
但し、給水速度は、満量容量に応じて選択することができる。例えば、満量容量＞２００ｍｌなら２５ｍｌ／ｓｅｃの一次注入用給水管１ａを用いて注入、１００ｍｌ＜満量容量＜２００ｍｌなら１２ｍｌ／ｓｅｃの一次注入用給水管１ａを用いて注入、満量容量＜＝１００ｍｌなら５ｍｌ／ｓｅｃの一次注入用給水管１ａを用いて注入することができる。
【００４０】
液面上昇速度＝（容器高さ−入味線高さ）／（満量容量−入味線容量）×給水速度・・・式１
【００４１】
因みに、溢れ出しの危険性が高い容器Ｐは、空寸部分Ｕの内径がφ１５ｍｍで、給水速度が２５ｍｌ／ｓｅｃの場合、液面上昇速度は１４１（ｍｍ／ｓｅｃ）であり、溢れ出しの危険性が低い容器は、空寸部分Ｕの内径がφ１１５ｍｍで、給水速度が５ｍｌ／ｓｅｃの場合、液面上昇速度は０．５（ｍｍ／ｓｅｃ）である。
【００４２】
下記のデータ表は、溢れ出しの危険性が最も高い容器の液面上昇速度（１４１ｍｍ／ｓｅｃ）及び溢れ出しの危険性が最も低い容器の液面上昇速度（０．５ｍｍ／ｓｅｃ）と、この間に含まれる各種容器の液面上昇速度において、容器Pの天面Ｔからの液体の溢れ出しを防止できる範囲で容器Pの入味線Sに最も近づくまで液体を注入できるような給水高さ比率を実験等により求めたものである。尚、データ表の各液面上昇速度に対する給水高さ比率は、注入手段の性能により適宜変更され得る。
【００４３】
（データ表）
2006044735.tif 000003
【００４４】
上記のデータ表は、図３に示すようなグラフによっても表される。図３は、横軸に液面上昇速度（ｍｍ／ｓｅｃ）、縦軸に給水高さ比率（％）をとり、液面上昇速度と給水高さ比率の関係を２次曲線で近似して示すグラフである。
【００４５】
容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度を算出すると、制御手段３は容器Ｐの空寸部分Ｕの液面上昇速度を基に一次注入時の給水高さ比率（％）を演算する。この給水高さ比率は、データ表及び図３により下記の式２のように導き出される。尚、式２において、ｙは給水高さ比率、ｘは液面上昇速度を示す。
【００４６】
ｙ＝ａｘ２    ＋ｂｘ＋ｃ・・・式２
【００４７】
因みに、係数ａ、ｂ、ｃは、容器Ｐの天面Ｔからの液体の溢れ出しを防止できる範囲で容器Ｐの入味線Ｓに最も近づくまで液体を注入できるように実験等によって求められた既知の数値であり、固定パラメータとして制御手段３に予め入力されている。尚、上記データ表及び図３に示すグラフの場合、ａ＝０．００１４、ｂ＝−０．３９０８、ｃ＝９７．７７３となる。
【００４８】
一次注入時の給水高さ比率を算出すると、制御手段３はこの給水高さ比率と入味線高さを基に入味線容量一次注入高さを演算する。この入味線容量一次注入高さは、下記の式３によって求められる。
【００４９】
入味線容量一次注入高さ＝入味線高さ×給水高さ比率／１００・・・式３
【００５０】
これにより、容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度を基に入味線容量一次注入高さを設定できるとともに、この入味線容量一次注入高さは容器Ｐの天面からの液体の溢れ出しを防止する範囲で容器Ｐの入味線Ｓに最も近づくように設定される。因みに、容器Ｐの空寸部分Ｕの液面上昇速度が速い場合には入味線容量一次注入高さは容器Ｐの入味線Ｓから遠い目に設定され、容器Ｐの空寸部分Ｕの液面上昇速度が遅い場合には入味線容量一次注入高さは容器Ｐの入味線Ｓから近い目に設定される。
【００５１】
このように入味線容量一次注入高さが設定されると、制御手段３によって注入手段１を次のように制御して容器Ｐの入味線Ｓまで液体を注入する。即ち、容器Ｐ内の液体の液面高さが入味線容量一次注入高さに達するまでは容器Ｐ内に液体を一次注入用給水管１ａによって一次注入し、液面検知センサ２によって容器Ｐ内の液体の液面高さを検知してその液面高さが入味線容量一次注入高さに達したときに注入手段１による液体の注入を一次注入用給水管１ａから二次注入用給水管１ｂへ切り換え、以後は液体の液面高さが入味線Ｓに達するまで容器Ｐ内に液体を二次注入用給水管１ｂによって二次注入する。このように、制御手段３によって注入手段１を制御することにより、容器Ｐの入味線Ｓまで液体を注入する。
【００５２】
容器Ｐの入味線Ｓまで液体を注入すると、液面検知センサ２によって容器Ｐ内の液体の液面高さが入味線Ｓに達したことを検知し、制御手段３によって注入手段１による液体の注入を停止する。注入手段１による液体の注入が停止された後、制御手段３が容器Ｐ内に注入された液体の容量、即ち、入味線容量を背景技術のところで述べたように演算し、これによって容器Ｐの入味線容量を測定することができる。
【００５３】
尚、容器Ｐの入味線容量の測定後に満量容量も測定するときは、容器Ｐの入味線容量を測定した後、注水手段１の二次注入用給水管１ｂから液体を注入し、液面検知センサ２によって容器Ｐ内の液体の液面高さを検知してその液面高さが容器Ｐの天面Ｔに達したときに二次注入用給水管１ｂによる液体の注入を停止し、この後、制御手段３が容器Ｐ内に注入された液体の容量、即ち、満量容量を背景技術のところで述べたように演算し、これによって容器Ｐの満量容量を測定することができる。
【００５４】
次に、容器Ｐの満量容量のみ測定するときに、液体を容器Ｐの天面Ｔまで注入する場合について説明する。この場合、制御手段３は、予め注入手段１による液体の注入を一次注入用給水管１ａから二次注入用給水管１ｂへ切り換える液面高さ、即ち、満量容量一次注入高さを設定する。この満量容量一次注入高さは、入力手段４より入力される測定情報によって容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度を求め、この液面上昇速度を基に求められる。尚、満量容量のみ測定しようとする容器Ｐには、入味線容量、入味線高さ、満量容量、容器高さの規格値がある場合と、満量容量、容器高さの規格値しかない場合とがある。但し、満量容量、容器高さの規格値しかない容器Ｐには、口内径（天面Ｔ部分の口内径）の規格値がある。
【００５５】
まず、容器Ｐの入味線容量、入味線高さ、満量容量、容器高さの規格値がある場合は、次のように満水容量一次注入高さを求める。即ち、容器Ｐの各規格値と給水量及び測定項目等を入力手段４により入力することで、制御手段３が前述の場合（入味線容量を測定するときに、容器Ｐの入味線容量、入味線高さ、満量容量、容器高さの規格値と給水速度を基に容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度を演算する場合）と同様に容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度を演算し、この液面上昇速度を基に前述の場合（入味線容量を測定するときに、容器Ｐの空寸部分Ｕの液面上昇速度を基に一次注入時の給水高さ比率を演算する場合）と同様に一次注入時の給水高さ比率を演算する。
【００５６】
一次注入時の給水高さ比率を算出すると、制御手段３はこの給水高さ比率及び入味線高さを基に満量容量一次注入高さを演算する。この満量容量一次注入高さは、下記の式４よって求められる。
【００５７】
満量容量一次注入高さ＝入味線高さ×給水高さ比率／１００・・・式４
【００５８】
次に、容器Ｐの満量容量、容器高さの規格値しかない場合は、容器Ｐの天面Ｔから例えば１０ｍｍ下方の位置に仮の入味線Ｓを設定し、この仮の入味線Ｓから天面Ｔまでの部分を容器Ｐの空寸部分Ｕとするとともに、仮の入味線Ｓから天面Ｔまでの距離を容器Ｐの空寸高さとし、次のように満量容量一次注入高さを求める。即ち、容器Ｐの満量容量、容器高さ、口内径の規格値と給水速度及び測定項目等を入力手段４により入力することで、制御手段３が容器Ｐの口内径及び空寸高さを基に容器Ｐの空寸部分Ｕの容量、即ち、空寸容量を演算し、この空寸容量と満量容量及び給水速度を基に制御手段３が容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度を演算する。この液面上昇速度は、下記の式５によって求められる。
【００５９】
液面上昇速度＝空寸高さ／空寸容量×給水速度・・・式５
【００６０】
容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度を算出すると、制御手段３は前述の場合（入味線容量を測定するときに、容器Ｐの空寸部分Ｕの液面上昇速度を基に一次注入時の給水率を演算する場合）と同様に一次注入時の給水高さ比率を算出し、この給水高さ比率と容器高さ及び空寸高さを基に制御手段３は満量容量一次注入高さを演算する。この満量容量一次注入高さは、下記の式６によって求められる。
【００６１】
満量容量一次注入高さ＝（容器高さ−空寸高さ）×給水速度／１００・・・式６
【００６２】
このように満量容量一次注入高さが設定されると、制御手段３によって注入手段１を次のように制御して容器Ｐの天面Ｔまで液体を注入する。即ち、容器Ｐ内の液体の液面高さが満量容量一次注入高さに達するまでは容器Ｐ内に液体を一次注入用給水管１ａによって一次注入し、液面検知センサ２によって容器Ｐ内の液体の液面高さを検知してその液面高さが満量容量一次注入高さに達したときに注入手段１による液体の注入を一次注入用給水管１ａから二次注入用給水管１ｂへ切り換え、以後は液体の液面高さが天面Ｔに達するまで容器Ｐ内に液体を二次注入用給水管１ｂによって二次注入する。このように、制御手段３によって注入手段１を制御することにより、容器Ｐの天面Ｔまで液体を注入する。
【００６３】
容器Ｐの天面Ｔまで液体を注入すると、液面検知センサ２によって液体の液面高さが容器Ｐの天面Ｔに達したことを検知し、制御手段３によって注入手段１による液体の注入を停止する。注入手段１による液体の注入が停止された後、制御手段３が容器Ｐ内に注入された液体の容量、即ち、満量容量を背景技術のところで述べたように演算し、これによって容器Ｐの満量容量を測定することができる。
【００６４】
以上に説明した本実施の形態によれば、容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度に応じて一次注入高さを変更させ、この一次注入高さの変更に応じて注入手段１による液体の注入を一次注入用給水管１ａから二次注入用給水管１ｂへ切り換えることで、一次注入高さと天面Ｔとの間に充分な空間スペースを確保できるため、液面検知センサ２により容器Ｐ内の液面高さを検知して注入手段１と容器Ｐ内の液面とが所定の間隔を保持するように注入手段１が上方に移動する場合や、液面検知センサ２により一次注入高さを検知して注入手段１による液体の注入を一次注入用給水管１ａから二次注入用給水管１ｂへ切り換える際にタイムラグが生じてその間に一次注入用給水管１ａによって液体が高速で大量注入された状態のままでも、容器Ｐの天面Ｔから液体が溢れ出したりするような事態を防止できる。しかも、一次注入高さが容器Ｐの入味線Ｓ又は天面Ｔに最も近づくように設定されて入味線Ｓ又は天面Ｔに達するまで二次注入で液体を注入する時間を短くでき、注入作業を効率化して作業性を大幅に向上できる。
【００６５】
尚、以上に説明した実施の形態は、容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度に応じて注入手段１を一次注入用給水管１ａから二次注入用給水管１ｂへ切り換える一次注入高さを変更させるものであるが、これに限定されるものではなく容器Ｐの空寸部分Ｕの平均内径に応じて注入手段１の一次注入用給水管１ａから二次注入用給水管１ｂへ切り換える一次注入高さを変更させるようにしても良い。容器Ｐの空寸部分Ｕの平均内径は、容器Ｐの入味線容量、満量容量、入味線高さ、容器高さの規格値を入力手段４に入力することで、制御手段３が、容器Ｐの入味線容量、満量容量、入味線高さ、容器高さの規格値を基に容器Ｐの空寸容量（満量容量−入味線容量）及び空寸高さ（容器高さ−入味線高さ）を演算し、この容器Ｐの空寸容量及び空寸高さを基に容器Ｐの空寸部分Ｕの平均断面積（空寸容量／空寸高さ）を演算し、この容器Ｐの空寸部分Ｕの平均断面積を基に容器Ｐの空寸部分Ｕの平均内径を演算することによって求められる。但し、容器Ｐの満量容量、容器高さの規格値しかない場合は、容器Ｐの口内径の規格値を便宜的に容器Ｐの空寸部分Ｕの平均内径とし、この容器Ｐの口内径の規格値を容器Ｐの空寸部分Ｕの平均内径として入力手段４に入力する。
【００６６】
容器Ｐの空寸部分Ｕの平均内径が求められると、制御手段３が容器Ｐの空寸部分Ｕの平均内径と給水速度を基に容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度を演算する。この液面上昇速度は、下記の式７よって求められる。
【００６７】
液面上昇速度＝給水速度／π（平均内径／２）２    ・・・式７
【００６８】
容器Ｐの空寸部分Ｕの液体の液面上昇速度を算出すると、制御手段３が、前述の場合（入味線容量又は満量容量を測定するときに、液面上昇速度を基に一次注入時の給水高さ比率を演算する場合）と同様に一次注入時の給水高さ比率を演算するとともに、この給水高さ比率を基に前述の場合（入味線容量又は満量容量を測定するときに、一次吸入時の給水高さ比率を基に入味線容量一次注入高さ又は満量容量一次注入高さを演算する場合）と同様に一次注入高さを演算し、これによって注入手段１による液体の注入を一次注入用給水管１ａから二次注入用給水管１ｂへ切り換える一次注入高さを設定する。    
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の容器の自動容量測定装置の要部である液体注入部の概要図。
【図２】本発明の容器の自動容量測定装置の要部である液体注入部のブロック図。
【図３】液面上昇速度と給水高さ比率の関係を２次曲線で近似して示すグラフ図。
【図４】容器の自動容量測定装置の概略正面図。
【図５】図４の自動容量測定装置の測定部を示す側面図。
【図６】測定装置を概略的に示す構成図。
【図７】従来の液体注入方法を説明するための概要図。
【図８】平均内径が細い空寸部分を有する容器を示す図面。
【図９】平均内径が太い空寸部分を有する容器を示す図面。
【符号の説明】
【００７０】
Ｐ  容器
Ｓ  入味線
Ｔ  天面
Ｕ  空寸部分
１  注入手段
１ａ  一次注入用給水管
１ｂ  二次注入用給水管
２  液面検知センサ
２ａ  上位電極棒
２ｂ  下位電極棒
３  制御手段
４  入力手段
５  温度検知センサ
６  天面検知センサ
７  計量台
【図１】
2006044735.tif 000004
【図２】
2006044735.tif 000005
【図３】
2006044735.tif 000006
【図４】
2006044735.tif 000007
【図５】
2006044735.tif 000008
【図６】
2006044735.tif 000009
【図７】
2006044735.tif 000010
【図８】
2006044735.tif 000011
【図９】
2006044735.tif 000012