(57)【要約】      （修正有）【課題】高い精度で液面レベルを検出し、充填される製品液の入味線高さのばらつきを抑えることのできる液面レベル制御装置を提供すること。【解決手段】容器１００に充填される製品液の液面のレベルを検出して、製品液の充填を制御する液面レベル制御装置であって、容器１００の外部から液面を含む容器１００の画像を撮影する第一撮影部３１Ａと、画像から検出された液面レベルｈ１に基づいて、製品液の充填状態の変更を制御する制御部と、を備える。制御部は、容器１００における高さと容積が対応付けられた位置−容積情報と、検出された液面レベルｈ１と、に基づいて、充填状態の変更、例えば製品液の充填の停止を制御することを特徴とする。【選択図】図５
2018144824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に充填される製品液の液面レベルを検出して、前記製品液の充填を制御する液面レベル制御装置であって、
前記容器の外部から前記液面レベルを含む前記容器の画像を撮影する撮影部と、
前記画像から検出された前記液面レベルに基づいて、前記製品液の充填状態の変更を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記容器における高さ方向の位置と容積が対応付けられた位置−容積情報と、検出された前記液面レベルと、に基づいて、前記充填状態の変更を制御する、
ことを特徴とする液面レベル制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記製品液の前記充填状態の変更のために、
前記製品液の充填を停止するまでの停止時間、及び、前記製品液の充填流量を切り換えるまでの切換時間の一方又は双方を求める、
請求項１に記載の液面レベル制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記位置−容積情報と規定値である充填流量とに基づいて、前記停止時間及び前記切換時間の一方又は双方を求める、
請求項２に記載の液面レベル制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記位置−容積情報と前記製品液の充填の過程で求められる充填流量とに基づいて、前記停止時間及び前記切換時間の一方又は双方を求める、
請求項２に記載の液面レベル制御装置。
【請求項５】
前記充填流量は、前記容器における前記液面レベルの変動に基づいて求められる、
請求項４に記載の液面レベル制御装置。
【請求項６】
前記充填流量は、前記製品液を供給する液タンクにおける前記製品液の前記液面レベルの変動に基づいて求められる、
請求項４に記載の液面レベル制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記製品液の充填流量を、大流量から前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記小流量の範囲で検出された前記製品液の第一液面レベルと規定値である充填流量とに基づいて、前記停止時間を求める、
請求項２に記載の液面レベル制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記製品液の充填流量を、大流量から前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記小流量の範囲で検出された前記製品液の第一液面レベルと、
前記小流量の範囲であって、前記第一液面レベルよりも低い位置で検出された前記製品液の第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量（ｂ）を求め、
前記小流量の範囲で検出された前記第一液面レベルと求められた前記充填流量（ｂ）とに基づいて、前記停止時間を求める、
請求項２に記載の液面レベル制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、
前記製品液の充填流量を、大流量から前記充填流量が前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量（ａ）とに基づいて、前記大流量から前記小流量に切り換えるまでの前記切換時間を求め、
前記小流量の範囲で検出された第一液面レベルと、前記小流量の範囲であって、前記第一液面レベルよりも低い位置で検出された第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量（ｂ）を求め、
前記小流量の範囲で検出された前記第一液面レベルと求められた前記充填流量（ｂ）に基づいて、前記停止時間を求める、
請求項２に記載の液面レベル制御装置。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記製品液の充填流量を、大流量から前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量（ｃ）に基づいて、前記大流量から前記小流量に切り換えるまでの前記切換時間を求め、
前記小流量の範囲で検出された第一液面レベルと規定値である充填流量（ｄ）に基づいて、前記停止時間を求める、
請求項２に記載の液面レベル制御装置。
【請求項１１】
複数の前記容器が円弧状の搬送経路を搬送されながら、複数の前記容器に対応するそれぞれの充填バルブから前記製品液が充填され、
前記撮影部は、前記搬送経路の外側の定点に設けられる、
請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の液面レベル制御装置。
【請求項１２】
容器に充填される製品液の液面レベルを検出して、前記製品液の充填を制御する液面レベル制御方法であって、
前記容器の外部から前記液面レベルを含む前記容器の画像を撮影する第一ステップと、
前記画像から検出された前記液面レベルに基づいて、前記製品液の充填状態の変更を制御する第二ステップと、を備え、
前記第二ステップにおいて、
前記容器における高さ方向の位置と容積が対応付けられた位置−容積情報と、前記液面レベルと、に基づいて、前記充填状態の変更を制御する、
ことを特徴とする液面レベル制御方法。
【請求項１３】
前記第二ステップにおける前記製品液の前記充填状態の変更は、
前記製品液の充填を停止するまでの停止時間、及び、前記製品液の充填流量を切り換えるまで切換時間の一方又は双方である、
請求項１２に記載の液面レベル制御方法。
【請求項１４】
前記第二ステップにおいて、
前記位置−容積情報と規定値である充填流量とに基づいて、前記停止時間及び前記切換時間の一方又は双方を求める、
請求項１３に記載の液面レベル制御方法。
【請求項１５】
前記第二ステップにおいて、
前記位置−容積情報と前記製品液の充填の過程で求められる充填流量とに基づいて、前記停止時間及び前記切換時間の一方又は双方を求める、
請求項１３に記載の液面レベル制御方法。
【請求項１６】
前記第二ステップにおいて、
前記充填流量は、前記容器における前記液面レベルの変動に基づいて求められる、
請求項１５に記載の液面レベル制御方法。
【請求項１７】
前記第二ステップにおいて、
前記充填流量は、前記製品液を供給する液タンクにおける前記製品液の前記液面レベルの変動に基づいて求められる、
請求項１５に記載の液面レベル制御方法。
【請求項１８】
前記第二ステップにおいて、
前記製品液の充填流量を、大流量から前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記小流量の範囲で検出された前記製品液の第一液面レベルと規定値である充填流量とに基づいて、前記停止時間を求める、
請求項１３に記載の液面レベル制御方法。
【請求項１９】
前記第二ステップにおいて、
前記製品液の前記充填流量を、大流量から前記充填流量が前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記小流量の範囲で検出された前記製品液の第一液面レベルと、
前記小流量の範囲であって、前記第一液面レベルよりも低い位置で検出された前記製品液の第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量（ｂ）を求め、
前記小流量の範囲で検出された前記第一液面レベルと求められた前記充填流量（ｂ）とに基づいて、前記停止時間を求める、
請求項１３に記載の液面レベル制御方法。
【請求項２０】
前記第二ステップにおいて、
前記製品液の前記充填流量を、大流量から前記充填流量が前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量（ａ）とに基づいて、前記大流量から前記小流量に切り換えるまでの前記切換時間を求め、
前記小流量の範囲で検出された第一液面レベルと、前記小流量の範囲であって、前記第一液面レベルよりも低い位置で検出された第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量（ｂ）を求め、
前記小流量の範囲で検出された前記第一液面レベルと求められた前記充填流量（ｂ）に基づいて、前記停止時間を求める、
請求項１３に記載の液面レベル制御方法。
【請求項２１】
前記第二ステップにおいて、
前記製品液の前記充填流量を、大流量から前記充填流量が前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量（ｃ）に基づいて、前記大流量から前記小流量に切り換えるまでの前記切換時間を求め、
前記小流量の範囲で検出された第一液面レベルと規定値である充填流量（ｄ）とに基づいて、前記停止時間を求める、
請求項１３に記載の液面レベル制御方法。
【請求項２２】
複数の前記容器が円弧状の搬送経路を搬送されながら、複数の前記容器に対応するそれぞれの充填バルブから前記製品液が充填され、
前記第一ステップにおける前記画像の撮影は、前記搬送経路の外側の定点から行われる、
請求項１２〜請求項２１のいずれか一項に記載の液面レベル制御方法。
【請求項２３】
複数の容器が円弧状の搬送経路を搬送し、複数の前記容器のそれぞれに対応する充填バルブを備える回転体と、
前記容器に充填される製品液の液面レベルを検出して、前記製品液の充填を制御する、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の液面レベル制御装置と、を備える、
ことを特徴とする充填機。
【請求項２４】
円弧状の搬送経路を搬送される、複数の容器のそれぞれに対応する充填バルブから製品液を前記容器に充填するに際し、
請求項１２〜請求項２２のいずれか一項に記載の液面レベル制御方法が適用される、
ことを特徴とする製品液の充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器に充填される製品液の液面レベルを検出して制御する装置に関し、特に、回転体により搬送される容器について製品液の液面レベルを制御するのに好適な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品液が充填される容器の液面レベルを検出して製品液の充填量を制御することにより、容器に適量の製品液を充填することができる。最終的に充填される製品液の液面レベルは入味線(filing line)と称される。
液面レベルを検出するのに、特許文献１及び特許文献２は、赤外放射エネルギを検出することを提案する。また、例えば特許文献３及び特許文献４は、照明装置とテレビカメラを備える液面レベルの検査装置を提案し、特許文献５は、発光器及び受光器を備える液面レベル検査装置を提案している。
【０００３】
容器に製品液を充填する充填機には、直線状の搬送経路に沿って容器を搬送しながら製品液を充填するタイプと、円弧状の搬送経路に沿って容器を搬送しながら製品液を充填するタイプと、がある。
特許文献３及び特許文献４は、前者の飲料充填機に関するものである。
また、特許文献１及び特許文献２は、後者、つまり回転式の飲料充填機に関するものである。この飲料充填機は、軸線周りに高速で回転される回転体に備えられる複数のグリッパのそれぞれに把持された容器を搬送しながら、同じく回転体に備えられ、容器のそれぞれに対応する充填ノズルから製品液を容器内に充填するので、生産効率が高く、かつ、充填機の占有面積が小さいといった利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４０６５８号公報
【特許文献２】特開２００６−２４０６５９号公報
【特許文献３】特開２００１−２２１７４６号公報
【特許文献４】特開２００１−２２１７４７号公報
【特許文献５】特開２０１３−７５７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、例えば回転式の飲料充填機において、高い精度で液面レベルを検出し、充填される製品液の入味線のばらつきを抑えることのできる液面レベル制御装置及び液面レベル制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液面レベル制御装置は、容器に充填される製品液の液面レベルを検出して、製品液の充填を制御する。
本発明の液面レベル制御装置は、容器の外部から液面レベルを含む容器の画像を撮影する撮影部と、画像から検出された液面レベルに基づいて、製品液の充填状態の変更を制御する制御部と、を備える。
本発明における制御部は、容器における高さ方向の位置と容積が対応付けられた位置−容積情報と、検出された液面レベルと、に基づいて、充填状態の変更を制御する、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の制御部は、製品液の充填状態の変更のために、製品液の充填を停止するまでの停止時間、及び、製品液の充填流量を切り換えるまでの切換時間の一方又は双方を求める。
【０００８】
本発明の制御部が行う、停止時間、切換時間を求める手順は少なくとも二つある。
一つ目の手順は、位置−容積情報と規定値である充填流量とに基づいて、停止時間及び切換時間の一方又は双方を求める、というものである。
また、二つ目の手順は、位置−容積情報と製品液の充填の過程で求められる充填流量とに基づいて、停止時間及び切換時間の一方又は双方を求める、というものである。この充填流量は、容器における液面レベルの変動に基づいて求めることができるし、製品液を供給する液タンクにおける製品液の液面レベルの変動に基づいて求めることができる。
【０００９】
本発明の制御部が行う、制御の具体的な手順は少なくとも四つある。四つとも、制御部は、製品液の充填流量を、大流量から大流量よりも小さい小流量に切り換えることを前提とするので、以下ではこの前提を省略する。
【００１０】
一つ目の手順は、制御部が、製品液の充填流量を、大流量から大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、小流量の範囲で検出された製品液の第一液面レベルと規定値である充填流量とに基づいて、停止時間を求める、というものである。
【００１１】
二つ目は、はじめに、小流量の範囲で検出された製品液の第一液面レベルと、小流量の範囲であって、第一液面レベルよりも低い位置で検出された製品液の第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量を求める。
次に、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと求められた充填流量とに基づいて、停止時間を求める。
【００１２】
三つ目は、はじめに、大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量（ａ）とに基づいて、大流量から小流量に切り換えるまでの切換時間を求める。
次に、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと、小流量の範囲であって、第一液面レベルよりも低い位置で検出された第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量（ｂ）を求める。
さらに、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと求められた充填流量（ｂ）に基づいて、停止時間を求める。
【００１３】
四つ目は、はじめに、大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量（ｃ）に基づいて、大流量から小流量に切り換えるまでの切換時間を求める。
次に、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと規定値である充填流量（ｄ）に基づいて、停止時間を求める。
【００１４】
本発明の液面レベル制御装置は、複数の容器が円弧状の搬送経路を搬送されながら、複数の容器に対応するそれぞれの充填バルブから製品液が充填される回転式の充填機に適用される場合には、撮影部を、搬送経路の外側の定点に設けることができる。
【００１５】
本発明の液面レベル制御方法は、容器に充填される製品液の液面レベルを検出して、製品液の充填を制御する。
本発明の液面レベル制御方法は、容器の外部から液面レベルを含む容器の画像を撮影する第一ステップと、画像から検出された液面レベルに基づいて、製品液の充填状態の変更を制御する第二ステップと、を備える。
本発明の液面レベル制御方法は、第二ステップにおいて、容器における高さと容積が対応付けられた位置−容積情報と、液面レベルと、に基づいて、充填状態の変更を制御する、ことを特徴とする。
【００１６】
本発明の第二ステップにおいて、製品液の充填状態の変更のために、製品液の充填を停止するまでの停止時間、及び、製品液の充填流量を切り換えるまで切換時間の一方又は双方を求める。
【００１７】
本発明の第二ステップにおいて行われる、停止時間、切換時間を求める手順は少なくとも二つある。
一つ目の手順は、位置−容積情報と規定値である充填流量とに基づいて、停止時間及び切換時間の一方又は双方を求める、というものである。
また、二つ目の手順は、位置−容積情報と製品液の充填の過程で求められる充填流量とに基づいて、停止時間及び切換時間の一方又は双方を求める、というものである。本発明はこの充填流量を、容器における液面レベルの変動に基づいて求めることができるし、製品液を供給する液タンクにおける製品液の液面レベルの変動に基づいて求めることができる。
【００１８】
本発明の第二ステップで行われる、制御の具体的な手順は少なくとも四つある。四つとも、製品液の充填流量を、大流量から大流量よりも小さい小流量に切り換えることを前提とするので、以下ではこの前提を省略する。
【００１９】
一つ目の手順は、第二ステップにおいて、小流量の範囲で検出された製品液の第一液面レベルと規定値である充填流量とに基づいて、停止時間を求める、というものである。
【００２０】
二つ目の手順は、第二ステップにおいて、はじめに小流量の範囲で検出された製品液の第一液面レベルと、小流量の範囲であって、第一液面レベルよりも低い位置で検出された製品液の第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量を求める。
次に、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと求められた充填流量とに基づいて、停止時間を求める。
【００２１】
三つ目の手順は、第二ステップにおいて、はじめに大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量（ａ）とに基づいて、大流量から小流量に切り換えるまでの切換時間を求める。
次に、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと、小流量の範囲であって、第一液面レベルよりも低い位置で検出された第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量（ｂ）を求める。
さらに、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと求められた充填流量（ｂ）に基づいて、停止時間を求める。
【００２２】
四つ目の手順は、第二ステップにおいて、大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量（ｃ）に基づいて、大流量から小流量に切り換えるまでの切換時間を求める。
次に、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと規定値である充填流量（ｄ）とに基づいて、停止時間を求める。
【００２３】
本発明の液面レベル制御方法は、複数の容器が円弧状の搬送経路を搬送されながら、複数の容器に対応するそれぞれの充填バルブから製品液が充填される回転式の充填機に適用される場合には、第一ステップにおける画像の撮影を、搬送経路の外側の定点から行うことができる。
【００２４】
本発明は、複数の容器が円弧状の搬送経路を搬送し、複数の容器のそれぞれに対応する充填バルブを備える回転体と、容器に充填される製品液の液面レベルを検出して、製品液の充填を制御する液面レベル制御装置と、を備える充填機について、以上で説明した液面レベル制御装置を適用できる。
【００２５】
本発明は、円弧状の搬送経路を搬送される、複数の容器のそれぞれに対応する充填バルブから製品液を容器に充填する製品液の充填方法において、以上説明した液面レベル制御方法を適用できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の液面レベル制御装置によれば、容器における高さと容積が対応付けられた位置−容積情報と検出された液面レベルとに基づいて充填状態の変更を制御するので、容器の性状に沿った高い精度で充填状態の変更を制御できる。したがって、本発明によれば、入味線のばらつきの少ない飲料製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回転式の飲料充填機の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１の飲料充填機に設けられる液面レベル制御装置の概略構成を示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図３】図１の飲料充填機に容器が保持されている状態を示す側面図である。
【図４】図１の飲料充填機における製品液の流量の制御パターンを示す線図である。
【図５】図１の飲料充填機における流量の切換え位置を容器に示す図である。
【図６】容器口からの位置と容器の容積との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態を示し、（ａ）は飲料充填機の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は流量の制御パターンを示す線図である。
【図８】本発明の第２実施形態を示し、（ａ）は容器が保持されている状態を示す側面図であり、（ｂ）は流量の切換え位置を容器に示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態を示し、（ａ）は飲料充填機の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は流量の制御パターンを示す線図である。
【図１０】本発明の第３実施形態を示し、（ａ）は容器が保持されている状態を示す側面図であり、（ｂ）は流量の切換え位置を容器に示す図である。
【図１１】本発明の第４実施形態を示し、（ａ）は飲料充填機の概略構成を示す平面図であり、（ｂ）は流量の制御パターンを示す線図である。
【図１２】本発明の第４実施形態を示し、（ａ）は容器が保持されている状態を示す側面図であり、（ｂ）は流量の切換え位置を容器に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態は、液面レベル制御装置３０を備える回転式の飲料充填機１及び飲料の充填方法に関し、高い精度で液面レベルの変更、つまり充填流量の切り換え及び充填停止を制御できる液面レベル制御装置３０及び液面レベル制御方法を提案する。
以下、飲料充填機１の構成及び動作を説明し、次いで、飲料充填機１の効果を説明する。
【００２９】
［飲料充填機１の全体構成］
飲料充填機１は、図１に示すように、図示を省略する搬送コンベアにより連続的に搬送される容器１００を回転体としての搬入スターホイール７から受け取る。飲料充填機１には、フィラ本体５の周囲に複数の充填バルブ１０（図３参照）が配置されており、搬入スターホイール７から受け渡される容器１００が容器供給地点ＩＮから容器排出地点ＥＸまでの円弧状の搬送経路Ｒを移動する間に、一連の手順で飲料の充填が行なわれる。飲料充填が完了した容器１００は、搬出スターホイール８に受け渡されてから、キャップの取り付けなどを行う次工程に向けて搬送される。
なお、図１は容器１００を間引いて示している。図７、図９及び図１１も同様である。
【００３０】
飲料充填機１は、図１に示すように、フィラ本体５と、図３に示される充填バルブ１０と、液面レベル制御装置３０と、フィラ本体５、液面レベル制御装置３０などの動作を制御する制御部５０と、を備えている。
フィラ本体５は、駆動源により回転駆動される搬送スターホイール６と、搬送スターホイール６との外周に設けられ、容器１００を保持する複数の保持具と、を備えている。なお、保持具の図示は省略されている。フィラ本体５は、複数の保持具のそれぞれに対応して充填バルブ１０が設けられる。
【００３１】
フィラ本体５は、搬入スターホイール７から連続的に搬入される容器１００を容器供給地点ＩＮで受け取り、受け取った容器１００を搬送スターホイール６でから容器排出地点ＥＸまで搬送する。フィラ本体５は、容器１００を容器供給地点ＩＮから容器排出地点ＥＸまで搬送する過程で、それぞれの容器１００に対応して設けられる充填バルブ１０から製品液が充填される。
本実施形態に適用される製品液には制限がなく、炭酸を含むビール、コーラなどの飲料、炭酸を含まないお茶、ミネラルウォータなどの飲料などを用いることができる。また、固形物を含む飲料製品を本実施形態の製品液に用いることもできる。
【００３２】
本実施形態が対象とする容器１００は、内部に充填される製品液の液面レベルを外部から撮影できることが必要であるから、透明であることを前提とする。これに該当する容器１００の材質としては、ガラス及び樹脂が掲げられる。適用される容器１００の形状は任意であり、口の細いボトル（bottle）、口の広いジャー(jar)、取っ手のあるジャグ（jug）などを容器１００とすることができる。
【００３３】
［充填バルブ１０］
飲料充填機１は、図１及び図３に示すように、図示しない駆動モータによって一方向に回転駆動される搬送スターホイール６を備えている。搬送スターホイール６には、その外周に円周方向に沿って多数の充填バルブ１０が備えられている。各充填バルブ１０は、容器１００を保持した状態で、容器１００の内部の容積部分に製品液を充填する。
【００３４】
充填バルブ１０は、搬送スターホイール６の上方に配置された液タンク９から、給液路Ｐ１を介して製品液が供給される。各充填バルブ１０は、制御部５０によりその作動が制御され、製品液の供給開始・供給停止及び流量の調整が行われる。なお、給液路Ｐ１は、配管及び継手などによって構成される。後述する通気路Ｐ２も同様である。
【００３５】
液タンク９は、充填バルブ１０を介して容器１００に供給する製品液が蓄えられている液相領域９Ａと気相領域９Ｂを備えている。気相領域９Ｂは、例えばビール飲料を充填する際のカウンタ工程において充填バルブ１０を介して容器１００に供給されるカウンタガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）ガス、窒素（Ｎ２）ガス、エアなどから選択されるガスを蓄えている。
【００３６】
気相領域９Ｂと充填バルブ１０の間には、通気路Ｐ２が設けられている。
通気路Ｐ２は、例えばカウンタ工程の際に、気相領域９Ｂから容器１００の容積部分に向けて二酸化炭素を供給するとともに、製品液を供給する際には、容器１００から排出される二酸化炭素を気相領域９Ｂに向けて戻すのに用いられる。
【００３７】
ビールのように炭酸を含む飲料を容器１００へ充填する一連のプロセスにおいて、容器１００内の空気を除去するとともに、容器１００の内部を二酸化炭素ガスに置換するガッシング（gassing）処理、容器１００の内部内を二酸化炭素で加圧された状態にするカウンタ処理を行い、その後にビール（製品液）を充填する。必要な量だけビールを充填した後は、その状態を所定時間だけ維持（ホールド処理）し、さらに、容器１００の内部のヘッドスペースに残存する置換ガスを排出させるスニフト処理が行われる。飲料充填機１及び充填バルブ１０はこれら処理を行うための要素を備えているが、ここでは省略する。
【００３８】
［液面レベル制御装置３０］
液面レベル制御装置３０は、図１に示すように、容器１００に充填される製品液の流量が小流量の範囲に設けられる。なお、制御部５０は液面レベル制御装置３０の一要素であり、液面レベル制御装置３０は第一撮影部３０Ａと制御部５０から構成される。
【００３９】
次に、第一撮影部３０Ａの構成について、図２を参照して説明する。
図２に示すように、第一撮影部３０Ａは、液面レベルを含む容器１００の所定の視野を撮影する第一カメラ３１Ａと、撮影範囲を照らす照明光を照射する光源３３と、光源３３から照射される照明光Ｌを反射する反射体３５と、を備える。
【００４０】
第一カメラ３１Ａは、高速で連続的に搬送される複数の容器１００のそれぞれを、一本ずつ、正面から視野ＦＶ１の範囲を撮影する。撮影された画像は、第一カメラ３１Ａから制御部５０に送られる。第一カメラ３１Ａは、容器１００が搬送される搬送経路Ｒよりも外側の定点に配置される。なお、本実施形態は、第一カメラ３１Ａなどで静止画を撮影することを前提とするが、動画を撮影することを排除するものではない。
【００４１】
第一カメラ３１Ａとしては、高速度で駆動されるデジタルカメラが適用できる。第一カメラ３１Ａを構成する撮影素子としては、ＣＣＤ（電荷結合素子：Charge Coupled Device)、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体：Complementary Metal Oxide Semiconductor）が掲げられる。
高い精度で液面レベルｈ１を検出するには、１００万画素以上、好ましくは２００万画素以上の高解像度な第一カメラ３１Ａが選択されることが好ましい。また、同様に、第一カメラ３１Ａは、撮影速度が速いことが好ましく、撮影速度が１０００ｆｐｓ（frame per second）以上、さらには３０００ｆｐｓ以上のハイスピードカメラが適用される。
【００４２】
第一カメラ３１Ａで撮影される視野ＦＶ１は、図５に示すように、容器１００の首部１０３の部分である。製品液が充填される容器１００が第一撮影部３０Ａの第一カメラ３１Ａに対応する位置まで搬送されると、製品液は視野ＦＶ１の範囲内に達することが想定されている。
【００４３】
次に、第一撮影部３０Ａは、図２に示すように、搬送経路Ｒよりも外側に置かれ、搬送経路Ｒの内側に向けて照明光Ｌを発する光源３３を備える。
第一撮影部３０Ａは、第一カメラ３１Ａを挟んで二台の光源３３，３３を備えており、二台の光源３３，３３のそれぞれが発する照明光Ｌは、隣接する容器１００，１００の間を通って搬送経路Ｒよりも内側の反射体３５に到る。
【００４４】
光源３３は、面状光を発する面状光源を用いてもよいし、多数の点状光源を配列する構成にしてもよい。また、光源３３からの照明光Ｌは、連続光でもよいし、パルス状の光でもよい。
光源３３が発する照明光Ｌとしては、白色光、近赤外光（波長がおよそ７００〜２５００ｎｍ）を用いることができる。白色光は、製品液の色によっては透過しにくいため、例えば製品液が黒い場合には、近赤外光を用いるのがよい。近赤外光は、波長が８００〜９００ｎｍであることがより好ましい。
照明光Ｌを発する光源としては、消費電力の少ないＬＥＤ（発光ダイオード：Light Emitting Diode）のほかに、ハロゲンランプ、半導体レーザ、蛍光灯、白熱灯、ＨＩＤランプ（High-Intensity Discharge lamp）を用いることもできる。
【００４５】
また、第一撮影部３０Ａは、光源３３から照射される照明光Ｌを反射する反射体３５を備える。反射体３５は、搬送経路Ｒよりも内側の定点に置かれており、隣接する容器１００，１００の間を通過してきた照明光Ｌを第一カメラ３１Ａによる撮影対象の容器１００の背面に向けて反射させる。つまり、撮影対象となる容器１００には、第一カメラ３１Ａに対する背面側から反射された照明光Ｌが照射される。反射体３５から反射される照明光Ｌが照射対象の容器１００に集まるようにするために、第一カメラ３１Ａの両側に設けられる光源３３，３３は、図２に示すように、光軸を第一カメラ３１Ａに対して傾くように配置される。
【００４６】
反射体３５を構成する材料は任意であるが、容器１００に照明光Ｌが一様に反射されることが高い精度で液面レベルｈ１を検出するのに好ましい。
【００４７】
そのためには、容器１００に対向する面である反射面が白色を呈していることが好ましい。例えば、反射体３５の反射面にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン：Polytetrafluoroethylene)の膜を被覆する、ＰＴＦＥのシートを貼り付ける、あるいは、反射体３５を板状のＰＴＦＥで構成できる。また、白色を呈するセラミックス材料、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）焼結体から反射体３５を構成できる。さらに、反射面を白色にするには、反射面に白色の塗料を塗布することもできる。
【００４８】
反射体３５は、反射面が白色に限るものではなく、金属板、例えばステンレス鋼の表面を鏡面に研磨した反射体３５を用いることもできる。
【００４９】
反射体３５は、本実施形態においては平板状のものを用いたが、特定の形状に限定されず、容器１００に照明光Ｌを集めやすくするために反射面を円弧面にすることもできる。
【００５０】
［制御部５０］
制御部５０は、フィラ本体５を構成する搬送スターホイール６の回転及び充填バルブ１０の開度を制御する。充填バルブ１０の開度の制御は、本発明における製品液の充填状態の制御に対応し、本実施形態においては、充填バルブ１０を閉じることで充填を停止すること、充填バルブ１０の開度を変えることで製品液の充填流量を切り替える。ここでいう充填流量は、単位時間当たりの流量であり、単位としてはｍＬ／ｓｅｃが該当する。
【００５１】
制御部５０は、図５に示すように、第一カメラ３１Ａで撮影された液面レベルを含む画像情報を第一撮影部３０Ａから受け取り、受け取った画像情報を解析して液面レベルｈ１を求める。制御部５０は、特定した液面レベルｈ１と目標とされる最終入味線高さｈ０を比較することにより、充填バルブ１０を閉じる時間を制御する。制御部５０は、最終入味線高さｈ０に関する情報を保持する。具体的な制御手法は後述する。
ここで、最終入味線高さｈ０は、容器１００に適量の製品液が充填される目標となる液面レベルである。液面レベルは、容器１００の容器口１０１が上を向く正立した状態において、最終入味線高さｈ０からの鉛直方向Ｖの距離で特定される。
なお、図５において、ｈｃは製品液の充填流量が大流量から小流量に切り換えられるタイミングを示している。また、図５において、Ｈは水平方向を示している。
【００５２】
制御部５０は、液面レベル制御装置３０を通過する容器１００を第一カメラ３１Ａにより撮影することを指示する。
制御部５０は、搬送スターホイール６に保持されながら搬送されるそれぞれの容器１００の位置を認識する。つまり、容器供給地点ＩＮで搬送スターホイール６に受け渡された時点で容器１００が容器供給地点ＩＮにいることを認識できる。その後も、制御部５０は、搬送スターホイール６の回転に伴って搬送される位置を継続して認識し、容器排出地点ＥＸに達すれば、容器１００が容器排出地点ＥＸにいることを認識できる。
【００５３】
制御部５０は、第一カメラ３１Ａで撮影した画像を取得し、画像解析することにより、現時点の液面レベルｈ１を求める。この特定は画像の濃淡に基づいて行われるが、注意を要するのは製品液の液面に堆積する泡の存在と、製品液が連続的に充填され続けることである。つまり、撮影した画像の濃淡を検出する際に、撮影した画像の上から濃淡を検出すると、泡及び充填される製品液の影響を受けるおそれがあり、液面レベルを正確に検出できないこともある。例えば、泡の発生しやすい炭酸飲料の場合、制御部５０は泡の上面を液面レベルとして認識するおそれがある。そこで、特に発泡のしやすい炭酸飲料においては、画像の濃淡を検出する際に、撮影した画像の下方から順に濃淡を判別する。
【００５４】
制御部５０は、容器１００の容器口１０１からの距離と容器１００のヘッドスペースの容積とが対応付けられた情報である位置−容積情報を保持している。位置−容積情報の一例を図６に示している。容器口１０１からの距離を本願発明においては高さという。
【００５５】
本発明者らは、容器口１０１からの高さと、容器口１０１からこの高さまでを占める容積と、の関係を多数の容器１００について調査した。その結果、本発明者らが調査したそれぞれの容器１００の容積にはばらつきがあること、そして、このばらつきは容器１００の径の大きい胴部１０５ほど大きく、径の小さい首部１０３ほど小さいことを知見した。例えば、図６の破線及び一点鎖線がばらつきを示している。したがって、位置−容積情報を採用するとしても、容積のばらつきが小さい部分の位置−容積情報を用いることが好ましい。
【００５６】
ここでは一例として首部１０３の容積のばらつきが小さいことを説明したが、容器１００の種類、形状などの仕様によってばらつきの小さい部分及び大きい部分が相違することがあり得る。したがって、充填の対象となる容器１００について個別に位置−容積情報を特定し、その中でばらつき小さい部分を用いるのが好ましい。
【００５７】
制御部５０は、最終入味線高さｈ０及び液面レベル制御装置３０で検出された液面レベルｈ１を位置−容積情報に照合することにより、それ以後に充填バルブ１０を閉じるまでの停止時間ｔｓを求める。この停止時間ｔｓは、現時点の製品液の充填流量で停止時間ｔｓだけ充填を続けると、製品液が最終入味線高さｈ０に届くことを前提に求められる。より具体的な停止時間ｔｓの設定について、図５を参照して説明する。
【００５８】
図５において、第一カメラ３１Ａは、製品液の充填流量が小流量とされている領域に視野ＦＶ１を有し、この視野ＦＶ１において液面レベルｈ１を撮影すると、制御部５０は液面レベルｈ１を現時点の液面レベルｈ１と認識する。この後に製品液が、液面レベルｈ１と最終入味線高さｈ０の間の容積だけ充填されればよい。なお、この小流量の充填流量はＱで一定と仮定する。
【００５９】
制御部５０は、最終入味線高さｈ０及び現時点の液面レベルｈ１を位置−容積情報に照合することにより、最終入味線高さｈ０に達するまでに充填されるべき製品液の容積Ｖを求める。例えば、最終入味線高さｈ０と現時点の液面レベルｈ１が図６に示す通りとし、それぞれに対応する容器の容積をＶ０，Ｖ１（ｍＬ）とすると、充填されるべき製品液の容積Ｖ（ｍＬ）は、Ｖ１−Ｖ０である。いま、製品液の充填流量はＱ（ｍＬ／ｓｅｃ）であるから、容積Ｖを満たすまでの停止時間ｔｓ（ｓｅｃ）は以下の式（１）により求められる。制御部５０は、求められた停止時間ｔｓに基づいて充填バルブ１０を閉じる。
停止時間ｔｓ＝（Ｖ１−Ｖ０）／Ｑ  …  式（１）
【００６０】
［飲料充填機１の動作］
次に、飲料充填機１の製品液の充填パターンについて、図４及び図５を参照して説明する。この充填パターンは、充填の際に発泡しやすい炭酸飲料を製品液とする場合の一例である。
飲料充填機１は、中流量、大流量及び小流量の順に、容器１００に製品液を充填する。中流量、大流量及び小流量は、充填バルブ１０の開度を調整することにより実行される。なお、ここでいう中流量、大流量及び小流量は相対的な関係にすぎず、具体的な流量を特定するものではない。なお、図４において上段の三本の線図は充填バルブ１０の制御を示しており、下段の一本の線図は充填流量を示している。
【００６１】
充填当初は、発泡が生じやすいことから中流量で充填を行うが、ある程度の製品液が充填されると発泡が抑えられるので、大流量に切り換えられる。制御部５０は、中流量充填を開始してから予め定められている切換時間Ｔ１が経過したならば、充填バルブ１０の開度をそれまでの中流量に対応する開度から大流量に対応する開度に切り換える。
大流量充填を開始してから切換時間Ｔ２が経過したならば、制御部５０は、充填バルブ１０の開度をそれまでの大流量充填に対応する開度から小流量充填に対応する開度に切り換える。
【００６２】
［第一ステップ］
小流量充填に切り換えられてから、容器１００は第一カメラ３１Ａにより撮影できる位置まで搬送される。制御部５０は、容器１００が当該位置まで搬送されることを認識すると、第一カメラ３１Ａで容器１００を撮影するように指示する。
【００６３】
［第二ステップ］
撮影された視野ＦＶ１に関する画像情報は、第一カメラ３１Ａから制御部５０に送られ、画像情報を受け取った制御部５０は、前述した手順により、最終入味線高さｈ０及び取得した現時点の液面レベルｈ１を予め所持している位置−容積情報に照合することにより、停止時間ｔｓを求める。
制御部５０は、停止時間ｔｓが経過したら充填バルブ１０を閉じるように充填バルブ１０を制御する。この制御は、例えば充填バルブ１０の開閉を制御するタイマを用い、停止時間ｔｓが経過したら充填バルブ１０を閉じるようにタイマをセットする。これで、一本の容器１００へ製品液の充填を終了する。
【００６４】
［飲料充填機１の効果］
以上説明したように、飲料充填機１は、最終入味線高さｈ０及び液面レベルｈ１と位置−容積情報とを照合することにより充填バルブ１０の停止時間ｔｓを求める。したがって、飲料充填機１は、容器１００の性状に沿った停止時間ｔｓに基づいて、高い精度で最終入味線高さｈ０を制御できるので、最終入味線高さｈ０の揃った飲料製品を製造できる。
【００６５】
特に、本実施形態では、容器１００における容積のばらつきの小さい首部１０３の部分で現時点の液面レベルｈ１を撮影し、照合する位置−容積情報もばらつきの小さい首部１０３に対応する部分を用いるので、高い精度で最終入味線高さｈ０を制御するのに寄与する。
【００６６】
また、飲料充填機１は、第一カメラ３１Ａで撮影した画像の濃淡を検出する際に、撮影した画像の下から濃淡を検出するので、泡及びその他の要因を排して、液面レベルを正確に検出できる。例えば、泡を隠すマスキングを施せば泡及びその他の要因を排することはできるが、本実施形態はマスキングを用意する必要がない利点がある。
【００６７】
また、飲料充填機１は、製品液の充填パターンにおいて、相対的に充填流量の少ない小流量において、現時点の液面レベルｈ１を検出して製品液の充填を停止するまでの停止時間ｔｓを決定する。つまり、飲料充填機１は、液面レベルが上昇する速度の遅い領域で現時点の液面レベルｈ１を検出するので、液面レベルｈ１を検出する精度が高い。
【００６８】
また、飲料充填機１は、定点に設けられる一台の第一カメラ３１Ａだけでそれぞれの容器１００の液面レベルｈ１を検出し、検出された液面レベルｈ１に基づいてそれぞれの容器１００に対応する充填バルブ１０を閉じるタイミングを特定できる。したがって、本実施形態によれば、多数の容器１００のそれぞれに対応するカメラを設けるのに比べて、飲料充填機１の低コスト化に寄与する。
【００６９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る飲料充填機２を図７及び図８を参照して説明する。
飲料充填機２は、図７及び図８に示すように、第一カメラ３１Ａよりも上流側に、第二撮影部３０Ｂを構成する第二カメラ３１Ｂを備えている点が、飲料充填機１と相違する。図２（ａ）に示すように、第二撮影部３０Ｂは、第一撮影部３０Ａと同様に光源３３及び反射体３５を備えている。
飲料充填機２は、第一カメラ３１Ａ及び第二カメラ３１Ｂでそれぞれ撮影した画像から検出した二つの液面レベルの変動を用いて、現時点における製品液の充填流量Ｑを求める。第２実施形態は、充填バルブ１０から吐出される製品液の充填量にばらつきがある場合に有効である。
以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７０】
飲料充填機２は、図７及び図８に示すように、二台の第一カメラ３１Ａ及び第二カメラ３１Ｂを備えている。
第一カメラ３１Ａ及び第二カメラ３１Ｂは、充填流量が小流量の範囲内に設けられている。第一カメラ３１Ａは、第１実施形態と同じ位置に設けられ、第二カメラ３１Ｂは、第一カメラ３１Ａよりも所定距離だけ上流側に設けられており、図８（ａ），（ｂ）に示すように、第一カメラ３１Ａよりも下方に設けられている。つまり、第二カメラ３１Ｂにより撮影される視野ＦＶ２は、第一カメラ３１Ａで撮影される視野ＦＶ１よりも下方に設定される。
【００７１】
制御部５０は、第二カメラ３１Ｂで撮影された画像及び第一カメラ３１Ａで撮影された画像をこの順に取得し、それぞれの液面レベルｈ２（第二液面レベル），ｈ１（第一液面レベル）を求める。また、制御部５０は、自身が備えるタイマにより、第二カメラ３１Ｂで撮影した時間ｔ２及び第一カメラ３１Ａで撮影した時刻ｔ１をこの順に取得する。
制御部５０は、以上のように取得した情報及び位置−容積情報より、液面レベルｈ２と液面レベルｈ１の間における製品液の充填流量Ｑを以下のようにして求める。
【００７２】
液面レベルｈ２，ｈ１を図６に示す位置−容積情報に照合することにより、それぞれに対応する容器１００の容積Ｖ２，Ｖ１の差分（Ｖ２−Ｖ１）（ｍＬ）を求める。この差分（Ｖ２−Ｖ１）に相当する製品液の容積が、ｔ１−ｔ２（ｓｅｃ）の時間に充填されたことになる。したがって、この間の充填流量Ｑは、以下の式（２）により求められる。
Ｑ＝（Ｖ２−Ｖ１）／（ｔ1−ｔ２）  …  式（２）
【００７３】
制御部５０は、充填流量Ｑを求めたなら、第１実施形態で説明した下記の式（１）に基づいて停止時間ｔｓを決定し、求めた停止時間ｔｓに基づいて充填バルブ１０を閉じるように制御する。
停止時間ｔｓ＝（Ｖ２−Ｖ１）／Ｑ  …  式（１）
【００７４】
［飲料充填機２の効果］
以上説明した通りであり、飲料充填機２は飲料充填機１と同じ効果を奏するのに加えて、以下の効果を奏する。
飲料充填機２は、停止時間ｔｓを求めるのに実際に充填されている製品液の充填流量Ｑを求めている。
ここで、充填バルブ１０から吐出される製品液の充填流量は、開度が同じでも厳密には一定ではなくばらつくことがある。したがって、第１実施形態のように予め定められた充填流量Ｑに基づいて停止時間ｔｓを求めると、実際の充填流量Ｑに応じた停止時間ｔｓに対してずれが生ずるおそれがある。
【００７５】
これに対して、飲料充填機２は、実際の充填流量Ｑに基づいて停止時間ｔｓを求めるので、実際の充填流量Ｑに応じた停止時間ｔｓを求めることができる。したがって、飲料充填機２によれば、最終入味線高さｈ０が揃った飲料製品を得ることができる。
【００７６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る飲料充填機３を図９及び図１０を参照して説明する。
飲料充填機３は、図９及び図１０に示すように、第一カメラ３１Ａ及び第二カメラ３１Ｂよりも上流側に第三撮影部３０Ｃを構成する第三カメラ３１Ｃを備えている点が、第２実施形態の飲料充填機２と相違する。第三撮影部３０Ｃは、第一撮影部３０Ａと同様に光源３３及び反射体３５を備えている。
【００７７】
飲料充填機３は、制御部５０が第三カメラ３１Ｃで撮影した画像から検出した液面レベルを用いて大流量から小流量に切り替えるタイミングを制御する。こうすることにより、第二カメラ３１Ｂが撮影する際に、液面レベルが視野ＦＶ２の範囲からずれることなく視野ＦＶ２の範囲に確実に収めることができる。
その後、第一カメラ３１Ａ及び第二カメラ３１Ｂでそれぞれ撮影した画像から検出した二つの液面レベルを用いて、制御部５０が現時点における製品液の充填流量Ｑを求める点は、第２実施形態と同様である。
以下、第３実施形態を第２実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７８】
飲料充填機３は、図９及び図１０に示すように、第一カメラ３１Ａ、第二カメラ３１Ｂ及び第三カメラ３１Ｃと三台の撮影手段を備えている。
第一カメラ３１Ａ及び第二カメラ３１Ｂは、第２実施形態と同じように、小流量の範囲内に設けられ、それぞれの視野ＦＶ１及び視野ＦＶ２も第２実施形態と同じである。つまり、第二カメラ３１Ｂにより撮影される視野ＦＶ２は、第一カメラ３１Ａで撮影される視野ＦＶ１よりも下方に設定される。
【００７９】
次に、第三カメラ３１Ｃは、図９（ａ）に示すように、第二カメラ３１Ｂよりも所定距離だけ上流側に設けられており、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、第二カメラ３１Ｂよりも下方に設けられている。つまり、第三カメラ３１Ｃにより撮影される視野ＦＶ３は、第二カメラ３１Ｂで撮影される視野ＦＶ２よりも下方に設定される。
【００８０】
制御部５０は、第三カメラ３１Ｃで撮影された画像を取得する。この画像が撮影されるのは、製品液の充填流量が大流量のときである。
制御部５０は、第三カメラ３１Ｃで撮影された画像を取得し、液面レベル（第三液面レベル）ｈ３を特定し、この液面レベルｈ３及び液面レベルｈ２を位置−容積情報に照合する。なお、ここでいう液面レベルｈ２は仮想的に定められている高さであり、例えば視野ＦＶ２の１／２の位置である。これにより、液面レベルｈ２に達するまでに充填されるべき製品液の容積Ｖを求める。
【００８１】
以下は、第１実施形態と同様にして、制御部５０は、液面レベルｈ２に達するまでに充填されるべき製品液の容積Ｖ（ｍＬ）を求め、大流量から小流量に切り替えるまでの時間ｔｃ（ｓｅｃ）を以下の式（１）により求める。制御部５０は、求められた切換時間ｔｃに基づいて充填バルブ１０を大流量から小流量に開度を切り替えるように制御する。なお、図１０（ｂ）には、大流量から小流量に切り換えられるタイミングをｈｃとして示しているが、ｈｃにおいて制御的には大流量から小流量に切り換えたとしても、その後も容器１００には製品液が流入するので、この流入量を考慮して、切換時間ｔｃを求める。また、ここで用いる充填流量Ｑは大流量としての規定値である。
切換時間ｔｃ＝（Ｖ３−Ｖ２）／Ｑ  …  式（１）
【００８２】
以上のように、飲料充填機３は、充填バルブ１０を大流量から小流量に開度を切り替えるタイミングを制御するので、第二カメラ３１Ｂが撮影する際に、液面レベルが視野ＦＶ２の範囲からずれることなく視野ＦＶ２の範囲に確実に収めることができる。
【００８３】
以後は、第２実施形態と同様にして、制御部５０は、液面レベルｈ２と液面レベルｈ１の間の製品液の充填流量Ｑを上述した式（２）に基づいて求め、さらに、第１実施形態で説明した式（１）に基づいて停止時間ｔｓを決定し、求めた停止時間ｔｓに基づいて充填バルブ１０を閉じるように制御する。
【００８４】
［飲料充填機３の効果］
以上説明した通りであり、飲料充填機３は飲料充填機２と同じ効果を奏するのに加えて、以下の効果を奏する。
飲料充填機３は、最も上流側に設けられた第三カメラ３１Ｃにより検出した液面レベルに応じて、大流量から小流量に切り替えるタイミングを調整する。したがって、飲料充填機３によれば、第二カメラ３１Ｂが撮影する際に、液面レベルが視野ＦＶ２の範囲からずれることなく視野ＦＶ２の範囲に確実に収めることができる。加えて、第一カメラ３１Ａが撮影する際に、液面レベルが視野ＦＶ１の範囲からずれることなく視野ＦＶ１の範囲に確実に収めることができる。
よって、飲料充填機３によれば、より高い精度で最終入味線高さｈ０を制御できる。
【００８５】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る飲料充填機４を図１１及び図１２を参照して説明する。
飲料充填機４は、図１１及び図１２に示すように、第二カメラ３１Ｂを備えていない点が、第３実施形態の飲料充填機３と相違する。飲料充填機４は、充填バルブ１０からの製品液の充填流量が安定している場合に適用されるのが好ましい。
【００８６】
飲料充填機４は、第三カメラ３１Ｃで撮影した画像から検出した液面レベルを用いて大流量から小流量に切り替えるタイミングを制御する。充填バルブ１０における充填流量が安定していれば、第一カメラ３１Ａが撮影する際に、液面レベルが視野ＦＶ１の範囲からずれることなく視野ＦＶ１の範囲に確実に収めることができる。
その後、第一カメラ３１Ａが撮影した画像から検出した液面レベルｈ１を用いて、制御部５０が停止時間ｔｓを求める点は、第１実施形態と同様である。
以下、第４実施形態を第１実施形態及び第３実施形態との相違点を中心に説明する。
【００８７】
飲料充填機４は、図１１及び図１２に示すように、第一カメラ３１Ａ及び第三カメラ３１Ｃと二台の撮影手段を備えている。
第一カメラ３１Ａは、第１，３実施形態と同じように、小流量の範囲内に設けられ、視野ＦＶ１も第１，３実施形態と同じである。
【００８８】
次に、第三カメラ３１Ｃは、図１１（ａ）に示すように、第一カメラ３１Ａよりも所定距離だけ上流側に設けられており、かつ、図１２に示すように、第一カメラ３１Ａよりも下方に設けられている。つまり、第三カメラ３１Ｃにより撮影される視野ＦＶ３は、第一カメラ３１Ａで撮影される視野ＦＶ１よりも下方に設定される。
【００８９】
制御部５０は、第三カメラ３１Ｃで撮影された画像を取得する。この画像が撮影されるのは、製品液の充填流量が大流量のときである。
制御部５０は、第三カメラ３１Ｃで撮影された画像を取得し、液面レベルｈ３を特定し、この液面レベルｈ３及び液面レベルｈ１を位置−容積情報に照合する。なお、ここでいう液面レベルｈ１は仮想的に定められている高さであり、例えば視野ＦＶ１の１／２の位置である。これにより、液面レベルｈ１に達するまでに充填されるべき製品液の容積Ｖを求める。
【００９０】
以下は、第３実施形態と同様にして、制御部５０は、液面レベルｈ１に達するまでに充填されるべき製品液の容積Ｖ（ｍＬ）を求め、大流量から小流量に切り替えるまでの切換時間ｔｃ（ｓｅｃ）を以下の式（１）により求める。制御部５０は、求められた切換時間ｔｃに基づいて充填バルブ１０を大流量から小流量に開度を切り替えるように制御する。
切換時間ｔｃ＝（Ｖ３−Ｖ１）／Ｑ  …  式（１）
【００９１】
以上のように、飲料充填機４は、充填バルブ１０を大流量から小流量に開度を切り替えるタイミングを制御するので、第一カメラ３１Ａが撮影する際に、液面レベルが視野ＦＶ１の範囲からずれることなく視野ＦＶ１の範囲に確実に収めることができる。
【００９２】
以後は、第１実施形態と同様にして、制御部５０は、最終入味線高さｈ０と取得した現時点の液面レベルｈ３を予め所持している位置−容積情報に照合することにより、停止時間ｔｓを求め、求めた停止時間ｔｓに基づいて充填バルブ１０を閉じるように制御する。
【００９３】
［飲料充填機４の効果］
以上説明した通りであり、飲料充填機４は飲料充填機１と同様の効果を奏するのに加えて、第３実施形態の飲料充填機３に比べて、第二撮影部３０Ｂを一台省くことができるので、飲料充填機４の低コスト化に寄与する。
【００９４】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、第１実施形態〜第４実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【００９５】
例えば、充填流量Ｑについて、第１実施形態及び第４実施形態は既定値を用い、第２実施形態及び第３実施形態は二つの液面レベルから算出により求めたが、本発明は他の充填流量Ｑの特定手法を採用できる。例えば、液タンク９における製品液（液相領域９Ａ）の液面レベルを経時的に検出し、検出された液面高さの単位時間当たりの変位に基づいて、充填バルブ１０における充填流量Ｑを推定できる。推定された充填流量Ｑは第１実施形態及び第４実施形態における既定値の代わりに適用できる。
【００９６】
また、第１実施形態〜第４実施形態は、回転式の飲料充填機１〜４について説明したが、本発明の液面レベル制御手法は、直線状の搬送経路を搬送される容器への製品液の充填を行う充填機に適用できる。
【００９７】
また、本実施形態で説明した第一撮影部３０Ａ〜第三撮影部３０Ｃの構成はあくまで一例にすぎず、液面レベルを検出できる限り本発明における液面レベルの検査部分の構成は任意である。たとえば、本実施形態は二台の光源３３，３３を用いたが、本発明は一台の光源３３だけから照明光Ｌを照射することを許容する。
【００９８】
また、本実施形態では、製品液の充填流量が中流量、大流量及び小流量の三段階に切り替えられる例を示したが、本発明における製品液の充填流量は任意であり、例えば二段階あるいは四段階に切り換えられるのを許容する。
【００９９】
本発明に適用される製品液は任意であり、コーラ飲料のほかに、ビールなどのアルコール飲料、サイダーなどの清涼飲料に広く適用することができる。また、本発明は、炭酸飲料に代表されるガス入り飲料の充填に限らず、ガスを含まない飲料の充填を行うこともできる。さらに、本発明は、製品液の種類に限らずその効果を得ることができるので、飲料以外の製品液を容器に充填する際に適用することもできる。
【符号の説明】
【０１００】
１，２，３，４  飲料充填機５      フィラ本体
６      搬送スターホイール
７      搬入スターホイール
８      搬出スターホイール
９      液タンク
９Ａ    液相領域
９Ｂ    気相領域
１０    充填バルブ
３０    液面レベル制御装置
３０Ａ  第一撮影部
３０Ｂ  第二撮影部
３０Ｃ  第三撮影部
３１Ａ  第一カメラ
３１Ｂ  第二カメラ
３１Ｃ  第三カメラ
３３    光源
３５    反射体
５０    制御部
１００  容器
１０１  容器口
１０３  首部
１０５  胴部
ＦＶ１，ＦＶ２，ＦＶ３  視野
ＩＮ    容器供給地点
ＥＸ    容器排出地点
Ｌ      照明光
Ｐ１    給液路
Ｐ２    通気路
Ｒ      搬送経路
【図１】
2018144824.tif 000003
【図２】
2018144824.tif 000004
【図３】
2018144824.tif 000005
【図４】
2018144824.tif 000006
【図５】
2018144824.tif 000007
【図６】
2018144824.tif 000008
【図７】
2018144824.tif 000009
【図８】
2018144824.tif 000010
【図９】
2018144824.tif 000011
【図１０】
2018144824.tif 000012
【図１１】
2018144824.tif 000013
【図１２】
2018144824.tif 000014