(57)【要約】【課題】様々な製品を処理できる単一の充填器を提供する代わりに、様々な製品を充填するべく、いくつかの充填システムをプラントに提供する。【解決手段】容器充填弁は、磁気的に結合されたシャトル及び駆動スリーブを含んでもよい。駆動スリーブの運動は、シャトルを充填弁が閉鎖された位置から充填弁が開放状態にある位置に運動させてもよい。容器取扱アームは、容器を保持するように構成された遠端と、ロードセルを含む近端と、を含んでもよい。低流量設定点システムは、その充填弁が部分的に閉鎖される際に、充填弁の閉鎖を抑止するように構成されてもよい。圧力制御システムは、リザーバ内の又はそのリザーバからの流路内の望ましい圧力を維持するように構成されてもよい。製品再循環システムは、製品再循環システム内の流量を調節するように構成されてもよい。【選択図】  図１Ａ
2018188223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器充填システムにおいて、
飲料製品リザーバと、
前記リザーバに接続され、且つ、前記リザーバからの、１ｃｐｓ〜４００ｃｐｓの粘度を有する飲料製品によって容器を充填するように構成された飲料容器充填弁と、
前記リザーバの内部を含む流体空間に接続された負圧供給源と、
前記流体空間を周辺気圧超の圧力において流体の供給源に接続する圧力制御弁と、
前記リザーバ内部からの流路内の圧力を示す圧力トランスデューサ信号を生成するように構成された圧力トランスデューサと、
所望の流量及び前記飲料製品の粘度に基づいてターゲット圧力値に対応した入力データを受け取るように構成されたコントローラであって、前記圧力トランスデューサ信号を受け取るように構成され、且つ、前記圧力弁を開閉するべく、前記受け取った圧力トランスデューサ信号と、前記入力データと、に基づいて、圧力弁制御信号を生成し、且つ、ターゲット圧力において圧力を維持するように構成されたコントローラと、
を有することを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１３年３月２２日付けで出願された「Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｆｉｌｌｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｖａｌｖｅ  ｆｏｒ  Ｓａｍｅ」という名称の米国仮特許出願第６１／８０４，４５２号明細書の利益を主張する。米国仮特許出願第６１／８０４，４５２号明細書は、引用により、そのすべてが本明細書に包含される。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、容器充填システム及び容器充填システム用の弁に関する。
【背景技術】
【０００３】
飲料製品は、通常は、飲用することによって人間によって消費されるべく意図された製品のカテゴリである。飲料製品は、一般に、流通及び販売用のなんらかのタイプのプライマリパッケージ内に配置される。プライマリパッケージは、様々な容器タイプのうちのいずれかを含むことができる。例には、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＨＤＰＥ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ）、又はその他のプラスチックから形成された瓶、ガラス瓶、アルミニウム瓶、カンなどが含まれる。プライマリパッケージは、単一タイプの製品の場合にも、様々なサイズ及び形状を有しうる。
【０００４】
プライマリパッケージ容器を飲料製品によって充填するシステムは、一般に、充填されている容器内への製品の流れを開始及び停止させる充填弁を含む。充填弁は、通常、対象である大量の飲料製品を保持するタンク又はその他のタイプのリザーバに接続されている。容器を充填する方式は、異なるタイプの飲料製品ごとに異なっている。いくつかのタイプの飲料製品の場合には、容器は、低温充填されてもよい。低温充填プロセスにおいては、製品は、その製品が冷却されるか又は室温状態にある間に容器内に供給される。いくつかのタイプの飲料製品の場合には、容器は、温間充填（ｗａｒｍ  ｆｉｌｌ）又は高温充填される。これらのタイプの充填プロセスにおいては、製品は、その製品が加熱された状態にある間に容器内に供給される。更にその他のタイプの飲料製品は、無菌状態において無菌状態の容器内に配置されなければならず、これは、無菌充填と呼称されるプロセスである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プライマリパッケージ容器を飲料製品によって充填する現在のシステムは、狭い範囲の製品タイプ及び充填シナリオを処理するように設計されている。例えば、大部分の充填システムは、低温充填、温間／高温充填、賞味期間延長充填（ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｓｈｅｌｆ  ｌｉｆｅ  ｆｉｌｌｉｎｇ）、強酸無菌充填、又は弱酸無菌充填のうちの１つのみのために設計されている。別の例として、入手可能な充填システムは、容器を相当に狭い範囲の粘度を有する製品によって充填するように設計されている。又、従来のシステムは、製品中に存在しうる有形物質（ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）のタイプ、サイズ、及び濃度の関連においても制限されている。又、容器を低粘度ではない製品によって充填する際（例えば、製品粘度が約２０センチポイズ（０．０２Ｐａ・ｓ）を上回っている場合）又は容器を有形物質を含む製品によって充填する際には、このような多くの従来のシステムは、格段に低減された速度において動作しなければならない。
【０００６】
これらの制限は、単一の充填システムによって正常にパッケージ化されうる製品空間を厳しく制限する。そして、この結果、高価な生産設備の柔軟性及び有用性が制限されることになる。製品容積が大幅に低下した場合には、或いは、１つの製品タイプがもはや不要となった場合には、異なるタイプの飲料製品によって容器を充填するべく使用可能な機器への変換は、時間と費用を所要する可能性がある。飲料充填システムの製造者は、様々な製品を処理できる単一の充填器を提供する代わりに、様々な製品を充填するべく、いくつかの充填システムをプラントに提供することを（即ち、複数の飲料充填プラットフォームを提供することを）選好している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この「課題を解決するための手段」の節は、「発明を実施するための形態」の節において更に後述される概念の選択結果を単純化された形態で紹介するべく提供されるものである。この「課題を解決するための手段」の節は、本発明の主要な特徴又は本質的な特徴を識別するべく意図されたものではない。
【０００８】
実施形態は、容器充填弁を含む。充填弁は、機械的に結合されたシャトル及び駆動スリーブを含んでもよい。駆動スリーブの運動は、充填弁が閉鎖された位置から充填弁が開放状態にある位置にシャトルを運動させうる。
【０００９】
又、実施形態は、容器取扱アームをも含む。アームは、容器を保持するように構成された遠端と、ロードセルを含む近端と、を含んでもよい。アームは、容器によって印加される負荷とロードセルに対して印加される負荷の間の比率を変更するべく調節可能であってもよい。いくつかの実施形態においては、アームの調節は、自動的に実行されてもよい。
【００１０】
実施形態は、低流量設定点システムを更に含む。このシステムは、その充填弁が部分的に閉鎖される際に充填弁の閉鎖を抑止するように構成されてもよい。このシステムは、調節可能であってもよく、且つ、弁のシャトル運動を抑止するべく構成された流体アクチュエータを含んでもよい。
【００１１】
又、実施形態は、圧力制御システムを含む。このシステムは、リザーバ内において又はこのリザーバからの流路内において望ましい圧力を維持するように構成されてもよい。システムは、負圧である望ましい圧力を維持するように構成されてもよい。
【００１２】
実施形態は、例えば、高温充填動作の際に使用されうる製品再循環システムを更に含む。このシステムは、製品再循環システム内の流量を調節するように構成されてもよい。いくつかの実施形態においては、流量は、可変速度ポンプの流量を調節することにより、調節されてもよい。その他の実施形態においては、流量は、その他の方法で調節されてもよい。
【００１３】
実施形態は、複数のタイプの充填条件下において様々な容器タイプを様々な製品によって充填するように構成可能な充填システムを含む。製品は、１センチポイズ（ｃｐｓ）（０．００１Ｐａ・ｓ）〜４００ｃｐｓ（０．４Ｐａ・ｓ）の範囲の粘度を有してもよい。又、製品は、有形物質を含んでもよい。有形物質は、１０ミリメートル四方の立方体ほどの大きさのサイズを有すると共に／又は１０００立方ミリメートルほどの大きさの容積を有する塊又は粒子の形態を有してもよい。このような有形物質は、例えば、１ミリメートル×１ミリメートル×１ミリメートルの立方体内にフィットする有形物質などのように、１ミリメートルほどに小さくてもよい。又、有形物質は、１０ミリメートルほどの長さを有する果肉嚢及び２０ミリメートルほどの長さの繊維の形態を有することもできよう。製品は、複数のタイプの有形物質（粒子、塊、果肉、及び／又は繊維）を含んでもよい。製品中の有形物質の容積計測百分率は、５０％ほどに高くてもよい。
【００１４】
実施形態は、本明細書に記述されている装置及びシステムを使用する方法を含む。
【００１５】
本明細書には、更なる実施形態が記述されている。
【００１６】
いくつかの実施形態は、限定ではなく、一例として、添付図面の各図に示されており、これらの図面においては、同一の参照符号によって類似の要素を参照している。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】充填器ユニット及び対応する容器取扱アームの左側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの充填器ユニット及び容器取扱アームの正面図である。
【図２】図１Ａの充填器ユニット及び取扱アームを含むカルーセルタイプの飲料製品容器充填システムの部分概略平面図である。
【図３Ａ】図１Ａの充填器ユニットの拡大された正面図である。
【図３Ｂ】図１Ａの充填器ユニットの拡大された左側面図である。
【図３Ｃ】図１Ａの充填器ユニットの拡大された右側面図である。
【図３Ｄ】図１Ａの充填器ユニットの拡大された背面図である。
【図３Ｅ】図１Ａの充填器ユニットの拡大された左斜視図である。
【図３Ｆ】図１Ａの充填器ユニットの拡大された右斜視図である。
【図３Ｇ】図１Ａの、但し、特定のコンポーネントが除去された状態の、充填器ユニットの拡大左背面斜視図である。
【図４Ａ】図３Ａに示されている場所から取得した部分断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに類似した、但し、充填弁が開放状態にある、断面図である。
【図５Ａ】図１Ａの充填器ユニットのシャトルの拡大平面斜視図である。
【図５Ｂ】図１Ａの充填器ユニットのシャトルの平面図である。
【図５Ｃ】図１Ａの充填器ユニットのシャトルの底面斜視図である。
【図５Ｄ】図５Ｂに示されている場所から取得した断面図である。
【図５Ｅ】図５Ａ〜図５Ｄの、但し、特定の要素が除去された状態の、シャトルの拡大側面斜視図である。
【図５Ｆ】図１Ａの充填器ユニットのメインチューブ内のシャトルの拡大平面図である。
【図５Ｇ】図５Ｆに示されている場所から取得した拡大断面図である。
【図５Ｈ】特定のその他の実施形態によるシャトルの拡大された平面図である。
【図５Ｉ】特定のその他の実施形態によるシャトルの拡大された底部斜視図である。
【図６Ａ】図１Ａの充填器ユニットの充填弁駆動スリーブの拡大断面斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａの駆動スリーブの斜視図である。
【図７Ａ】図１Ａの容器取扱アームの左正面斜視図である。
【図７Ｂ】図１Ａの容器取扱アームの右正面斜視図である。
【図７Ｃ】図１Ａの容器取扱アームの右側面図である。
【図７Ｄ】代替構成における図１Ａの容器取扱アームの右側面図である。
【図８Ａ】図１Ａの充填器ユニットの、ある実施形態による低流量設定点システムの動作を更に説明する、背面図の部分概略図である。
【図８Ｂ】図１Ａの充填器ユニットの、ある実施形態による低流量設定点システムの動作を更に説明する、背面図の部分概略図である。
【図８Ｃ】図１Ａの充填器ユニットの、ある実施形態による低流量設定点システムの動作を更に説明する、背面図の部分概略図である。
【図８Ｄ】図１Ａの充填器ユニットの、ある実施形態による低流量設定点システムの動作を更に説明する、背面図の部分概略図である。
【図８Ｅ】図１Ａの充填器ユニットの、ある実施形態による低流量設定点システムの動作を更に説明する、背面図の部分概略図である。
【図８Ｆ】図１Ａの充填器ユニットの、ある実施形態による低流量設定点システムの動作を更に説明する、背面図の部分概略図である。
【図８Ｇ】図１Ａの充填器ユニットの、ある実施形態による低流量設定点システムの動作を更に説明する、背面図の部分概略図である。
【図８Ｈ】図１Ａの充填器ユニットの、ある実施形態による低流量設定点システムの動作を更に説明する、背面図の部分概略図である。
【図８Ｉ】別の実施形態による低流量設定点システムを内蔵した充填器ユニットの部分概略背面図である。
【図８Ｊ】別の実施形態による低流量設定点システムを内蔵した充填器ユニットの部分概略背面図である。
【図８Ｋ】別の実施形態による低流量設定点システムを内蔵した充填器ユニットの部分概略背面図である。
【図８Ｌ】別の実施形態による低流量設定点システムを内蔵した充填器ユニットの部分概略背面図である。
【図８Ｍ】別の実施形態による低流量設定点システムを内蔵した充填器ユニットの部分概略背面図である。
【図８Ｎ】別の実施形態による低流量設定点システムを内蔵した充填器ユニットの部分概略背面図である。
【図８Ｏ】別の実施形態による低流量設定点システムを内蔵した充填器ユニットの部分概略背面図である。
【図８Ｐ】別の実施形態による低流量設定点システムを内蔵した充填器ユニットの部分概略背面図である。
【図９Ａ】少なくともいくつかの実施形態による圧力制御システムを含む飲料容器充填システムの一部分を示す概略図である。
【図９Ｂ】少なくともいくつかの実施形態による製品再循環システムを含む飲料容器充填システムの一部分を示す概略図である。
【図９Ｃ】更なる実施形態による製品再循環システムを内蔵する飲料容器充填システムの各部分を示す概略図である。
【図９Ｄ】更なる実施形態による製品再循環システムを内蔵する飲料容器充填システムの各部分を示す概略図である。
【図１０】いくつかの実施形態による充填システムコントローラに対する入力及び出力を示すブロック図である。
【図１１Ａ】図８Ａ〜図８Ｈ及び図８Ｉ〜図８Ｐに示されている動作との関連において充填システムコントローラによって実行されうるアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図１１Ｂ】図８Ａ〜図８Ｈ及び図８Ｉ〜図８Ｐに示されているものに類似した動作との関連において充填システムコントローラによって実行されうる代替アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図１１Ｃ】圧力制御システムとの関連において充填システムコントローラによって実行されうるアルゴリズムの一例を示すブロック図である。
【図１１Ｄ】製品再循環システムとの関連において充填システムコントローラによって実行されうるアルゴリズムの一例を示すブロック図である。
【図１２Ａ】特定の実施形態による方法のステップを示すブロック図である。
【図１２Ｂ】特定の実施形態による方法のステップを示すブロック図である。
【図１２Ｃ】特定の実施形態による方法のステップを示すブロック図である。
【図１２Ｄ】特定の実施形態による方法のステップを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
様々な実施形態の以下の説明においては、本明細書の一部分を形成する添付図面が参照されており、且つ、これらの添付図面には、例示を目的として、様々な実施形態が示されている。その他の実施形態が存在しており、且つ、構造的且つ機能的な変更が施されてもよいことを理解されたい。本発明の実施形態は、特定の部分及びステップにおいて物理的な形態を有してもよく、これらの例については、以下の説明において詳述されると共に本明細書の一部分を形成する添付図面において図示されることになる。
【００１９】
請求項を含む本出願において使用されている以下の用語は、それぞれ後述されている意味を有するものとする。「＜機能又は動作＞のために構成された」は、特定のコンポーネント、装置、又はシステムとの関連において使用された際に、対象のコンポーネント、装置、又はシステムが、識別された動作又は機能を実行する用意が整っている状態にコンポーネント、装置、又はシステムを配置する構造を含んでいることを示している。「流体」とは、そうではない旨が示されていない限り、液体であるか、気体であるか、又は液体と気体の混合物であってもよい。「含む」は、「有する」と同義である。例えば、「Ｘは、要素Ｙを含む」という記述は、Ｘがその他の要素を含むことを排除するものではない。
【００２０】
少なくともいくつかの実施形態による飲料容器充填システムは、充填弁及び／又は本明細書に記述されているその他の機器を含んでもよい。更に詳細に後述するように、これらの充填システムは、異なるタイプの容器を様々な飲料製品によって且つ複数の異なる充填シナリオ下において充填することができる。例えば、１つの期間において、充填システムは、低温充填（Ｃｏｌｄ  Ｆｉｌｌ：ＣＦ）システムとして動作してもよく、且つ、冷却された又は室温の飲料製品によって容器を充填してもよい。別の期間において、この同一の充填システムは、高温充填（Ｈｏｔ  Ｆｉｌｌ：ＨＦ）システムとして動作してもよく、且つ、加熱された飲料製品によって容器を充填してもよい。更に別の期間において、この充填システムは、賞味期間延長（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｓｈｅｌｆ  Ｌｉｆｅ：ＥＳＬ）充填システムとして動作してもよい。その他の期間において、この充填システムは、強酸無菌（Ｈｉｇｈ  Ａｃｉｄ  Ａｓｅｐｔｉｃ：ＨＡＡ）充填システムとして又は弱酸無菌（Ｌｏｗ  Ａｃｉｄ  Ａｓｅｐｔｉｃ：ＬＡＡ）充填システムとして動作してもよい。
【００２１】
又、いくつかの実施形態による充填システムは、様々な飲料製品タイプに対応したものであってもよい。少なくともいくつかのこのようなシステムは、約１センチポイズ（ｃｐｓ）（０．００１Ｐａ・ｓ）〜約４００ｃｐｓ（０．４Ｐａ・ｓ）の範囲の粘度を有する飲料製品によって容器を充填することができる。この粘度範囲内の飲料製品の非限定的な例には、水（１ｃｐｓ（０．００１Ｐａ・ｓ））、ミルク（３ｃｐｓ（０．００３Ｐａ・ｓ））、フルーツジュース（５５〜７５ｃｐｓ（０．０５５〜０．０７５Ｐａ・ｓ））、トマトジュース（１８０ｃｐｓ（０．１８Ｐａ・ｓ））、及び飲用可能なヨーグルト（５０〜４００ｃｐｓ（０．０５〜０．４Ｐａ・ｓ））が含まれる。
【００２２】
又、いくつかの実施形態によるシステムは、硬質又は軟質の有形物質を有する液体を有する複数相の飲料製品によって容器を充填している。有形物質は、塊、粒子、果肉、及び／又は繊維の形態を有してもよい。軟質有形物質の例は、フルーツ塊、野菜塊、ガム片、タピオカ片、その他のタイプの軟質食品製品、完全なフルーツ果肉嚢、及びフルーツ繊維を含む。硬質有形物質の例は、種、ナッツ片、及び穀物を含む。少なくともいくつかの実施形態においては、システムは、約１０ミリメートル（ｍｍ）×約１０ｍｍ×約１０ｍｍの立方体ほどに大きなサイズを有する又はこの内部にフィットしうる粒状物質又は塊タイプの有形物質（硬質又は軟質）、１０ｍｍほどの長さの果肉嚢有形物質、及び２０ｍｍほどの長さの繊維有形物質を有する飲料製品によって容器を充填することができる。製品は、複数タイプの有形物質（粒子、塊、果肉、及び／又は繊維）を含んでもよい。このような製品中の有形物質の百分率（容積による）は、５０％ほどに大きくてもよく、１％ほどに（或いは、場合によっては、０％ほどに）小さくてもよく、或いは、これらの間の任意の百分率値であってもよい。但し、いくつかの例として、様々な実施形態においては、システムは、１％未満の、約１％の、１％〜５％の、５％〜１０％の、１０％〜１５％の、１５％〜２０％の、少なくとも２０％の、少なくとも２５％の、少なくとも３０％の、少なくとも３５％の、少なくとも４０％の、又は少なくとも４５％の容積計測濃度の有形物質を有する飲料製品によって容器を充填することができる。これらの容積計測有形物質濃度のそれぞれに対応した実施形態においては、有形物質の少なくとも一部分のそれぞれは、１立方ミリメートル以下の容積（例えば、有形物質のそれぞれは、１ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの立方体内においてフィットしている）、少なくとも１２５立方ミリメートルの容積（例えば、５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍの立方体）、少なくとも２１６立方ミリメートルの容積（例えば、６ｍｍ×６ｍｍ×６ｍｍの立方体）、少なくとも３４３立方ミリメートルの容積（例えば、７ｍｍ×７ｍｍ×７ｍｍの立方体）、少なくとも４００立方ミリメートルの容積（例えば、７．３７ｍｍ×７．３７ｍｍ×７．３７ｍｍの立方体）、少なくとも５１２立方ミリメートルの容積（例えば、８ｍｍ×８ｍｍ×８ｍｍの立方体）、又は少なくとも７２９立方メートルの容積（例えば、９ｍｍ×９ｍｍ×９ｍｍの立方体）を有してもよい。有形物質は、球体であってもよく、或いは、任意のその他の形状を有してもよい。
【００２３】
図１Ａは、少なくともいくつかの実施形態による充填器ユニット１０及び関連する容器取扱アーム２０の左側面図である。図１Ｂは、充填器ユニット１０及び取扱アーム２０の正面図である。図１Ａ及び図１Ｂは、充填器ユニット１０の下方の充填位置において飲料容器Ｃを保持する取扱アーム２０を示している。容器Ｃがその充填位置にある間に、充填器ユニット１０の充填弁は、飲料製品が容器Ｃの首部内の開口部に流入することを制御自在に許容してもよい。充填器ユニット１０及び容器取扱アーム２０の更なるコンポーネントのみならず、それらの動作についても、後述する。又、こちらも後述するように、いくつかの実施形態における完成した充填システムは、充填器ユニット１０と同一の複数の更なる充填器ユニットと、アーム２０に類似した複数の容器取扱アームと、を含んでもよい。
【００２４】
充填器ユニット１０は、支持棚１１に取り付けられている。図２との関連において更に詳細に後述するように、支持棚１１は、円形パターンにおいて位置するように配列された更なる充填器ユニットを保持してもよい。充填器ユニット１０の入口チューブは、供給チューブ１２を通じて製品リザーバ（図１Ａ及び図１Ｂには、示されていない）に接続されている。再循環パイプ１３は、本明細書において更に詳しく記述されるように、製品を再循環させるべく使用されうるシステムの一部分である。
【００２５】
図１Ａの破線は、バリア３０の一部分を概略的に示している。バリア３０内の空間は、充填器ユニット１０の下方において、且つ、同一の充填システム内のその他の充填器ユニットの下方において、無菌ゾーン３１を形成している。従来の充填システム内において見出される無菌ゾーンバリアに類似しうるバリア３０は、それぞれ、上部の、内側の、下部の、及び外側のパーティション３２、３３、３４、及び３５を含んでもよい。殺菌済みの空気が無菌ゾーン３１内にポンプ供給されてもよい。次いで、この殺菌済みの空気は、汚染物質が無菌ゾーン３１に進入することを防止するべく、パーティション３２〜３５内の又はこれらの間の開口部から流出する。取扱アーム２０、再循環パイプ１３、及びその他の装置（図示されてはいない）は、このような開口部を通じて無菌ゾーン３１内に延在してもよい。図１Ｂには、上部パーティション３２、内側パーティション３３、及び下部パーティション３４が、外側パーティション３５が省略された状態において、示されている。図１Ｂの右側及び左側の湾曲したラインによって示されているように、バリア３０は、その他の充填器ユニットの下方において無菌ゾーン３１を延在させるように、充填器ユニット１０の両側部を超えて継続してもよい。図１Ａ及び図１Ｂは、棚１１を内蔵したバリア３０を示しているが、これに限定される必要はない。いくつかの実施形態においては、例えば、無菌ゾーンバリアの上部パーティションは、その弁のその他の部分に対して充填弁のカップを接続するクランプ（例えば、図１Ａ及び図１Ｂの棚１１の直接下方に示されているクランプ）の下方に配置されてもよい。
【００２６】
図２は、充填器ユニット１０（円として象徴的に示されている）と取扱アーム２０（矩形として象徴的に示されている）を含むカルーセルタイプの飲料製品容器充填システム４０の部分概略平面図である。充填システム４０は、７１個の更なる充填器ユニット１０と、７１個の更なる取扱アーム２０と、を含む。利便を目的として、１つの充填器ユニット１０及び１つの取扱アーム２０のシンボルのみにラベルが付与されている。その他の充填器ユニット１０及び取扱アーム２０の場所は、ラベル付与されたシンボルに類似したその他のシンボルの位置から明らかである。充填システム４０は、図示のように、時計回りの方向において回転する。充填器ユニット１０は、システム４０のカルーセルの外周の近傍において配列されている。これらの充填器ユニット１０のそれぞれと関連付けられた取扱アーム２０は、システム４０のカルーセルの中心に向かって半径方向を内向きに延在している。先程示されているように、棚１１は、円形の構成で充填器ユニットを保持するように、リングの形態であってもよい（或いは、リングを形成するべく結合された複数のブラケットであってもよい）。更なるブラケット（図示されてはいない）が、取扱アーム及び充填システム４０のその他のコンポーネントを支持してもよい。又、図２には、バリア３０の境界も示されている。上部パーティション３２、内側パーティション３３、及び下部パーティション３４は、外側パーティション３５が静止状態に留まった状態において、充填システム４０の回転するカルーセル部分に装着されてもよい。外側パーティション３５は、コンベアが空の容器をカルーセル内に供給するための、且つ、別のコンベアがカルーセルから充填済みの容器を搬送するための、開口部を含んでもよい。図２には、これらのコンベア用の適切な場所が、空の容器がカルーセルに移動する方向及び充填済みの容器がカルーセルから移動する方向を示す矢印により、示されている。
【００２７】
図２には示されていないが、充填システム４０のその他のコンポーネントが、充填器ユニット１０及びこれらの対応する取扱アーム２０によって取り囲まれた中央カルーセル領域内に配置されてもよい。これらのコンポーネントは、限定を伴うことなしに、製品リザーバ、製品再循環システム、圧力制御システム、及び本明細書に記述されているその他のコンポーネントを含むことができる。図２は、いくつかの実施形態による充填器ユニット及び取扱アームの１つの構成を示すものに過ぎない。その他の実施形態は、更に少ない又は更に多い数の充填器ユニットと取扱アームのぺアを含んでもよい。充填システムは、回転可能である必要はない。例えば、いくつかの実施形態においては、本明細書に記述されているものなどの充填器ユニット及び／又は容器取扱アームが線形で配列されてもよい。
【００２８】
図３Ａは、充填器ユニット１０の拡大正面図である。図３Ｂは、充填器ユニット１０の拡大左側面図である。図３Ｃは、充填器ユニット１０の拡大右側面図である。図３Ｄは、充填器ユニット１０の拡大背面図である。図３Ｅは、充填器ユニット１０の左正面斜視図である。図３Ｆは、充填器ユニット１０の右正面斜視図である。
【００２９】
充填器ユニット１０は、図３Ａ〜図３Ｆにおいては閉鎖されている充填弁５０を含む。充填弁５０は、入口チューブ５１、メインチューブ５２、及びカップ５３によって形成されたハウジングを含む。メインチューブ５２の下部部分は、支持棚１１内の開口部を通じて延在すると共に保持バー５４及びねじ５５によって定位置において保持されている。メインチューブ５２は、それぞれ、カップ５３及び入口チューブ５１に従来型のクランプ５６及び５７によって装着されてもよい。クランプ５６及び５７のそれぞれは、当技術分野において「トリクランプ（Ｔｒｉ−Ｃｌａｍｐ）」と一般に呼称されるタイプであってもよい。接続を封止形成するべく、従来の衛生ガスケット（例えば、「トリクランプ」クランプと共に一般に使用されているタイプのもの）が、入口チューブ５１とメインチューブ５２の間に且つメインチューブ５２とカップ５３の間に存在してもよい。製品再循環パイプ１３は、カップ５３の底部から製品再循環システムまで延在している。この製品再循環システムのコンポーネント及び動作については、図９Ｂとの関連において後述する。
【００３０】
又、充填弁５０は、メインチューブ５２を取り囲む磁気駆動スリーブ６０をも含む。駆動スリーブ６０は、メインチューブ５２に沿って運動可能である。更に詳細に後述するように、充填弁５０のハウジングの内部に配置されたシャトルが駆動スリーブ６０に磁気結合されている。充填弁５０が閉鎖された際に、シャトルの底部端部上の止め具は、カップ５３の底部内の供給出口を閉鎖するように、位置決めされる。入口チューブ５１に向かう駆動スリーブ６０の運動は、シャトルを上向きに運動させ、これにより、シャトルの止め具を出口から外に運動させ、且つ、製品が、出口から外に、且つ、カップ５３の下方の充填位置に配置された容器内に、流れることを許容する。
【００３１】
弁５０に加えて、充填ユニット１０は、２つの流体アクチュエータ７０及び８０を含む。流体アクチュエータ７０は、メインハウジング７１を含む。アクチュエータ７０のロッド７２は、ハウジング７１から延長及び退却すると共にハウジング７１の内部の運動可能なピストンに結合されている。同様に、流体アクチュエータ８０も、メインハウジング８１と、ハウジング８１から延長及び退却すると共にハウジング８１内のピストンに結合されたロッド８２と、を含む。アクチュエータ７０及び８０の下部端部は、支持棚１１に回動自在に装着されている。ロッド７２及び８２の上部端部７３及び８３は、後述するように、更なるコンポーネントを介して、駆動スリーブ６０に結合されている。アクチュエータ７０は、充填弁５０を開閉するように構成されている。充填弁５０を開放するべく、結合部７５を通じたハウジング７１の上部ピストンチャンバからの空気の逃避が許容された状態において、加圧された空気が、結合部７４を通じてハウジング７１の下部ピストンチャンバに導入される。充填弁５０を閉鎖するべく、加圧された空気が結合部７５を通じて上部チャンバに導入される状態において、結合部７４を通じた下部チャンバからの空気の逃避が許容される。アクチュエータ７０のチャンバの内部への且つこれから外への空気の流れは、図示されてはいない従来型のソレノイドによって作動する空気弁を使用することにより、制御されてもよい。
【００３２】
アクチュエータ８０は、駆動スリーブ６０の運動を停止させるように構成されている。具体的には、且つ、図８Ａ〜図８Ｈとの関連において更に詳細に後述するように、アクチュエータ８０は、調節自在の低流量設定点システムの一部分である。流体は、結合部８４を通じてハウジング８１の下部ピストンチャンバに進入し、且つ、これから離脱する。流体は、結合部８５を通じてハウジング８１の上部ピストンチャンバに進入し、且つ、これから離脱する。
【００３３】
図３Ｇは、充填器ユニット１０の、但し、充填ユニット１０の特定の基礎をなす構造を相対的に良好に示すべくアクチュエータ７０及び８０並びに様々なその他のコンポーネントが除去された状態の、拡大左背面斜視図である。図３Ａ〜図３Ｆにおけるように、充填弁５０は、図３Ｇにおいては、閉鎖されている。ライザブラケット９１の下部端部は、駆動スリーブ６０に装着されている。クロスバー９２が上部端部の近傍においてライザブラケット９１に装着されている。又、ガイドブロック９３が上部端部の近傍においてライザブラケット９１に装着されている。ガイドロッド９４は、ガイドロッド９４の底部端部が支持棚１１に装着された状態において、ガイドブロック９３内の孔９５を通じて上向きに延在している。孔９５は、ガイドブロック９３がロッド９４に沿って上下に摺動しうるように、サイズ設定されている。アクチュエータ７０及び８０のロッド７２及び８２の上部端部７３及び８３は、クロスバー９２に装着されている。
【００３４】
調節自在のロッド１１０（図３Ｃ）が駆動スリーブ６０の上向きの運動を制限している。ロッド１１０の底部上の止め具１１１は、駆動スリーブ６０がその上向きのストロークの最上部に存在している際に、プレート１１２の裏面に当接する。１つ又は複数のコイルスプリング１１３が、ガイドロッド９４上において位置決めされると共にガイドロッド９４を通じてピンによって拘束されている。別のガイドブロック１１５（図３Ｃにおいて可視状態にある）が、ライザブラケット９１の下端部に装着されており、且つ、更には、駆動スリーブ６０が上昇又は下降するのに伴って、ガイドロッド９４上において摺動する。スプリング１１３は、駆動スリーブ６０が上昇した際に、ガイドブロック１１５及びピンによって圧縮される。従って、スプリング１１３は、充填弁５０を閉鎖位置に対して付勢する。この結果、停電の場合に弁５０を自動的に閉鎖するフェイルセーフ閉鎖機能が提供される。光学フラグ１２０が、クロスバー９２（図３Ｅ）に装着されてもよく、且つ、光学センサ１２１内のスロットの内部に且つこれから外に運動してもよい。センサ１２１については、図８Ａ〜図８Ｈとの関連において更に詳細に後述する。
【００３５】
図４Ａは、図３Ａに示されている場所から取得した部分断面図である。クランプ５６及び５７並びに充填器ユニット１０のその他の外部コンポーネントは、図４Ａから省略されている。図４Ａの断面には、入口チューブ５１、メインハウジング５２、カップ５３、及び駆動スリーブ６０が示されている。図４Ａは、充填弁５０のシャトル２００を明示している。シャトル２００は、図４Ａの断面には、示されていない。
【００３６】
シャトル２００は、中央ステム２０１と、４つの磁気駆動リング２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、及び２１０ｄと、を含む。駆動リング２１０ａ〜２１０ｄは、「リング２１０」と集合的に呼称され、リング２１０のうちの任意のものも、一般的に、「リング２１０」と呼称される。この説明の別のところにおいても、複数の類似の又は同一のコンポーネントに対して添え字を有する共通的な参照符号が割り当てられている場合には、同様の表記法が使用される。
【００３７】
更に詳細に後述するように、リング２１０のそれぞれは、駆動スリーブ６０の磁石との間において反発状態となるように方向付けされると共にリング２１０のステンレス鋼エンクロージャ内において封止された複数の磁石を含む。ステム２０１は、案内羽根要素２０２及び端部要素２０３によって延長されている。案内羽根要素２０２は、ねじが切られた接続２０４においてステム２０１に接続され、且つ、ねじが切られた接続２０５において端部要素２０３に装着されている。充填弁５０が閉鎖された際に、且つ、図４Ａに示されているように、端部要素２０３の一部分は、出口４９を通じた製品の流れを妨げるように、出口４９の内部エッジ及び肩部上において休止する。
【００３８】
図４Ｂは、図４Ａに類似した、但し、充填弁５０が開放状態にある、断面図である。充填弁５０が開放状態にある際には、且つ、図４Ｂに示されているように、駆動スリーブ６０は上昇する。駆動スリーブ６０及び駆動リング２１０の磁石は、反発状態にあることから、リング２１０は、メインチューブ５２の長手方向の中心線の周りにおいてセンタリングされた状態に留まる。更に詳しく後述するように、リング２１０及びスリーブ６０内の磁石の磁気力により、「磁気スプリング」が形成される。このスプリングは、図４Ａにおいては、圧縮されたものとして示されてはいない。シャトル２００は、スリーブ６０に磁気的に結合されていることから、スリーブ６０によって上下に運動する。シャトル２００が上方に運動した際には、端部要素２０３は、開口部４９から退却し、且つ、製品は、開口部４９からカップ５３の下方において位置決めされた容器に流れることができる。
【００３９】
図４Ａ及び図４Ｂにおいて観察されるように、充填弁５０のハウジングの内部を通じた流路は、実質的にまっすぐである。いくつかの実施形態においては、出口４９は、約０．６２５インチ（１．５８７５ｃｍ）の幅を有する。開口部又はその他の流路のサイズを記述する際に本明細書において使用されている「幅」は、開口部又は通路が円形である場合には、直径であってもよいであろう。
【００４０】
図５Ａは、充填弁５０から取り外されたシャトル２００の平面斜視図である。以下に示されている点を除いて、駆動リング２１０は、実質的に互いに同一である。リング２０１ｂ〜２０１ｄのそれぞれは、リング２１０ａの内側壁２１１ａ及び外側壁２１２ａと同様の内側壁２１１及び外側壁２１２を含む。又、リング２１０のそれぞれは、スイーパ隆起部２３２をも含み、これらのスイーパ隆起部については、後述する。図５Ｄ及び図５Ｅとの関連において後述するように、磁石は、それぞれのリング２１０の内側壁２１１と外側壁２１２の間の空間内において封止されている。リング２１０は、３つの半径方向の羽根２２０によってステム２０１に接続されている。図示の実施形態においては、羽根２２０のそれぞれは、中実であると共にリング２１０の長さ全体にわたって延在している。羽根２２０は、互いに等しく離隔していてもよく、即ち、隣接する羽根２２０の間の角度は、１２０°であってもよい。従って、羽根２２０及びリング２１０の内側壁２１２は、３つの等しくサイズ設定された１２０°の扇形２２１を形成している。図５Ｂは、シャトル２００の平面図である。少なくともいくつかの実施形態においては、扇形２２１は、１０ｍｍの立方体の有形物質が通過しうるように、サイズ設定されている。
【００４１】
図５Ｃは、シャトル２２０の底部斜視図である。案内羽根要素２０２は、充填弁５０を通じて供給されている飲料製品の流れをまっすぐにすることを支援する３つの半径方向に延在する羽根２０８を含む。端部要素２０３は、カップ５３の出口４９を封止する丸い止め具２２４を含む。止め具要素２０３の終端端部２２５は、出口４９を通じて延在するように、サイズ設定されている。弁５０の閉鎖の際に、終端端部２２５は、明確な中断を提供するように、出口４９の喉部内において捕獲されうる有形物質を切断するせん断力を提供する。この結果、閉鎖された出口４９からの断片の発散が回避される。これらの断片は、高温充填又は無菌充填動作において望ましくないであろう。更に詳細に後述するように、終端端部２２５は、製品の流れを低減すると共に過充填を防止し且つ充填精度を改善するように、低流量動作の際には、出口４９内に部分的に位置してもよい。
【００４２】
図５Ｄは、図５Ｂに示されている場所からのシャトル２００の断面図である。上述のように、且つ、図５Ｄにおいて可視状態にあるように、羽根２２０は、すべての４つの駆動リング２１０の長さにわたって延在している。それぞれの羽根２２０は、２つの隣接したリング２１０の間の空間内においてわずかな凹入を含む。図５Ｄにおいて観察されるように、且つ、図５Ｇとの関連において更に後述するように、それぞれのリング２１０の内側壁２１１は、上部フランジ２２８と、下部フランジ２２７と、を含む。それぞれのリング２１０のスイーパ隆起部２３２は、その上部フランジ２２８から外向きに延在している。磁石２３０は、内側壁２１１、それぞれの関連するフランジ２２７及び２２８、並びに、外側壁２１２の間の空間内に配置されている。
【００４３】
図５Ｅには、リング２１０内の磁石２３０の配列が更に示されている。図５Ｅは、特定の要素が除去された状態のシャトル２００の側面斜視図である。内側壁２１１ａの外側面２３１ａ及び下部フランジ２２７ａの内側エッジを明示するべく、外側壁２１２ａ及び磁石２３０がリング２１０ａから取り外されている。磁石２３０を明示するべく、リング２１０ｂ及び２１０ｃの外側壁２１２ｂ及び２１２ｃが取り外されている。磁石２３０は、リング２１０ａ及び２１０ｄ内において同様の方式によって配列されている。
【００４４】
図５Ｆは、充填弁５０のその他の要素が省略された状態におけるメインチューブ５２内のシャトル２００の平面図である。図５Ｇは、図５Ｆに示されている場所から取得した拡大部分断面図である。それぞれの駆動リング２１０は、３つのバンド内に配列された磁石２３０を含む。それぞれのバンドは、個々の磁石２３０の４つの同心サブバンドを含む。図５Ｅにおいて観察されるように、磁石２３０のそれぞれは、駆動リング２１０の周囲の小さな扇形に跨ってのみ延在している。バンド内の磁石２３０は、リング２１０を囲むように、エンドツーエンド状態で配列されている。
【００４５】
又、図５Ｇも、スイーパ隆起部２３２の更なる詳細を示している。リング２１０とメインチューブ５２の内側壁の間のクリアランスは、種又はその他の有形物質がメインチューブ５２とリング２１０の間の空間に到達することを妨げるように、スイーパ隆起部２３２の領域内において狭められている。いくつかの実施形態においては、スイーパ隆起部２３２の外側エッジとメインチューブ５２の内側壁の間のクリアランスは、約０．０１インチ（０．０２５４ｃｍ）である。リング２１０の（外側壁２１２の外側における）外側側部とメインチューブ５２の内側壁の間のクリアランスは、種又はその他の小さな有形物質が駆動リング２１０とメインチューブ５２の内側壁の間において挟まることを防止するように、サイズ設定されてもよい。少なくといくつかの実施形態においては、このクリアランスは、約０．０４９インチ（０．１２４５ｃｍ）であってもよい。
【００４６】
スイーパ隆起部２３２の上部面は、角度αだけ、リング２１０の中心に向かって下方に傾斜している。これらの下向きに傾斜した面は、シャトル２００の上向きのストロークの際に、且つ、製品がメインチューブ５２を通じて且つシャトル２００を通過して流れている間に、シャトル２００の中心に向かって有形物質をガイドすることを支援する。いくつかの実施形態においては、下部フランジ２２７の底面は、角度βだけ、リングの中心に向かって上向きに傾斜させられてもよい。これらの上向きに傾斜した面は、シャトル２００の下向きのストロークの際にシャトル２００の中心に向かって有形物質をガイドすることを支援する。いくつかの実施形態においては、α及びβは、それぞれ、約６度であってもよい。最上部のリング２１０ａのスイーパ隆起部２３２ａは、唇部２３４を更に含んでもよい。唇部２３４の上部面は、相対的に相当に鋭い角度で中心シャトル２００に向かって下方に傾斜していてもよい。
【００４７】
図５Ｇにおいて更に観察されるように、リング２１０の外側壁２１２は、相対的に薄い。いくつかの実施形態においては、外側壁２１２は、弱い磁気吸着力を有する０．００６インチ（０．０１５２ｃｍ）の厚さの加工硬化型３１６Ｌオーステナイトステンレス鋼から形成されている。組立を促進するべく、壁２１２を形成する薄片が硬質状態において使用される。壁２１２の薄さは、シャトル２００の磁石２３０とスリーブ６０の磁石２３０の間の距離を極大化させつつ、壁２１２とメインチューブ５２の内側壁の間のクリアランスを極大化させる。外側壁２１２は、磁石２３０をリング２１０内において封止すると共にそれぞれの磁石２３０が弁５０を通過しうる飲料製品又は洗浄溶液に接触することを防止するべく、定位置においてレーザー溶接されてもよい。外側壁２１２のレーザー溶接は、清浄さを促進するべく、研磨されてもよい。
【００４８】
少なくともいくつかの実施形態においては、フランジ２２７及び２２８、スイーパ隆起部２３２、唇部２３４、羽根２２０、及びステム２０１を含むそれぞれのリング２１０の内側壁２１１は、３１６オーステナイトステンレス鋼の単一の一体片による一体的ユニットとして形成されてもよい。単一片ユニットは、例えば、電気放電機械加工（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ：ＥＤＭ）により、形成されてもよい。又、案内羽根要素２０２及び止め具要素２０３も、３１６Ｌオーステナイトステンレス鋼から機械加工されてもよい。シャトル用の軟質のオーステナイト材料の使用は、シャトル２００と磁石２３０の磁界の間の相互作用を極小化する。
【００４９】
図５Ｈ及び図５Ｉは、それぞれ、特定のその他の実施形態によるシャトル２００’の拡大平面図及び底面斜視図である。シャトルの代替肢として、シャトル２００’が充填弁５０内において使用されてもよい。シャトル２００’は、羽根２２０’との関連を除いてシャトル２００と同一であってもよい。具体的には、シャトル２００’は、リング２１０ａ’〜２１０ｄ’を中心ステムに接続する６つの半径方向の羽根２２０’を含む。羽根２２０’は、大扇形２２１及び小扇形２２２を形成するように、配列されてもよい。大扇形２２１は、１０ｍｍの立方体の有形物質物が通過しうるように、サイズ設定されてもよい。
【００５０】
上述のように、リング２１０は、メインチューブ５２内において上下に移動する。又、いくつかの実施形態においては、メインチューブ５２は、３１６Ｌオーステナイトステンレス鋼から形成されている。メインチューブ５２の例示用の壁の厚さは、約０．０４４インチ（０．１１１８ｃｍ）であり、例示用の円筒度は、０．００２５インチ（０．００６４ｃｍ）以内である。
【００５１】
少なくともいくつかの実施形態においては、カップ５３は、ＰＥＥＫ（ＰｏｌｙＥｔｈｅｒ  Ｅｔｈｅｒ  Ｋｅｔｏｎｅ）から形成されている。ＰＥＥＫは、非常に剛性であると共に丈夫であるが、端部要素２０３の止め具２２４と出口４９の内側上部エッジ及び肩部の間の封止を許容するための十分な柔軟性を有しており、これにより、弁５０が閉鎖された際に出口４９を封止するための更なるガスケットの必要性が回避される。
【００５２】
図６Ａは、駆動スリーブ６０の拡大断面斜視図である。図６Ａ内の断面プレーンは、図４Ａ及び図４Ｂのものと同一である。図６Ｂは、内部構造の詳細を更に明らかにするべく、スリーブ６０のリングが分離されている駆動スリーブ６０の斜視図である。図示の実施形態においては、駆動スリーブ６０は、磁気保持リング３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、及び３００ｄを含む。それぞれのリング３００は、２つのハーフリングを含む。例えば、リング３００ｄは、ハーフリング３０１ｄ及び３０２ｄを含む。ハーフリング３０１ｄ及び３０２ｄの端部は、結合部３０３ｄ及び３０４ｄにおいて会合している。第２リング３００ｃは、結合部３０３ｃ及び３０４ｃにおいて会合しているハーフリング３０１ｃ及び３０２ｃを含む。第３リング３００ｂは、結合部３０３ｂ及び３０４ｂにおいて会合しているハーフリング３０１ｂ及び３０２ｂを含む。第４リング３００ａは、結合部３０３ａ及び３０４ａにおいて会合しているハーフリング３０１ａ及び３０２ａを含む。カバープレート３１０は、結合部３１３及び３１４において会合している２つのハーフプレート３１１及び３１２を含む。
【００５３】
ハーフリングのそれぞれは、ＰＥＥＫから機械加工されてもよく、且つ、上部表面内において形成された７つのチャネルを含んでもよい。この結果、磁石２３０の２つの列は、それぞれのチャネル内において配置され、且つ、止めねじ３２０により、定位置において保持される。後述するスリーブ６０内の磁石２３０の向きは、それぞれの磁石２３０を、半径方向を外向きに押す磁気反発力を結果的にもたらす。止めねじ３２０は、これらの外向きの力に抵抗し、且つ、磁石２３０を固定する。磁石２３０及び止めねじ３２０は、そのチャネル３１９の更なる詳細を示すべく、ハーフリング３０１ｃ内のチャネル３１９のうちの１つから省略されている。ハーフリング３０１ａ、３０２ａ、３０１ｂ、３０２ｂ、３０１ｃ、３０２ｃ、３０１ｄ、及び３０２ｄ内のそれぞれのチャネル３１９は、ボルトがそれを通じて挿入されると共に下部ハーフリング内においてねじが切られた孔３２２に固定される皿孔３２１を含む。これは、ハーフリング３０１ｃ内の１つの孔３２１及びハーフリング３０１ｄ内の対応する孔３２２について、不均等な破線によって示されている。
【００５４】
それぞれのリング３００の向きは、隣接するリング３００との関係において９０度だけ回転されている。例えば、リング３００ｄの結合部３０３ｄ及び３０４ｄの間のラインは、リング３００ｃの結合部３０３ｃ及び３０４ｃの間のラインに対して垂直である。リング３００ｃ及び３００ｂ及びリング３００ｂ及び３００ａとの関連において、類似のパターンが使用されている。リング３００のハーフリングは、互いに直接的にボルト締結されてはいない。その代わりに、それぞれのリング３００のハーフリングは、隣接するリング３００に対するそれぞれの装着により、定位置において保持されている。例えば、リング３００ｄのハーフリング３０１ｄは、ハーフリング３０１ｃの一端及びハーフリング３０２ｃの一端に装着されている。同様に、ハーフリング３０２ｄも、ハーフリング３０１ｃ及び３０２ｃの他端に装着されている。ハーフリング３０１ｂ及び３０２ｂとの関係において、ハーフリング３０１ｃ及び３０２ｃについて、且つ、ハーフリング３０２ａ及び３０２ａとの関係において、ハーフリング３０１ｂ及び３０２ｂについて、類似のパターンが使用されている。
【００５５】
駆動スリーブ６０は、ハーフリング３０１ｄ及び３０２ｄのチャネル３１９内に磁石２３０を装填し、これらの磁石２３０を止めねじ３２０によって固定し、且つ、次いで、ハーフリング３０１ｄ及び３０２ｄをメインチューブ５２の周りの定位置に配置することにより、組み立てることができる。次いで、磁石２３０が設置されていない状態において、メインチューブ５２の周りの位置に、且つ、ハーフリング３０１ｄ及び３０２ｄの上部において、ハーフリング３０１ｃ及び３０２ｃを配置することができる。次いで、留め具をハーフリング３０１ｃ及び３０２ｃのチャネル３１９内の孔３２１を通じてハーフリング３０１ｄ及び３０２ｄの孔３２２内に配置し、且つ、締め付ける。次いで、磁石２３０をハーフリング３０１ｃ及び３０２ｃのチャネル３１９内に配置することが可能であり、且つ、止めねじ３２０によって固定することができる。類似の手順は、リング３００ｂ及び３００ａについて実行することができる。最後に、ボルト（図６Ｂには示されていない）をハーフプレート３１１及び３１２内の皿孔及びハーフリング３０１ａ及び３０２ａ内の孔３２２を通じて挿入することにより、ハーフプレート３１１、３１２をリング３００ａの上部において設置する。又、図６Ｂには、スリーブ６０がそれによってライザブラケット９１に装着されうる孔３９９ａ（リング３００ａ）及び３９９ｃ（リング３００ｃ）も、示されている（図３Ｇを参照されたい）。
【００５６】
少なくともいくつかの実施形態においては、シャトル２００の磁石２３０及び駆動スリーブ６０は、湾曲したネオジミウム鉄ボロン（ＮＤＦｅＢ）グレードのＮ４５Ｈであってもよい。この最大で２４８°Ｆの動作温度に対応したグレードによれば、磁石２３０は、洗浄及び／又は殺菌サイクルの際に弁５０の殺菌と関連した温度に耐えることができる。更に高い最大動作温度を有する磁石が、入手可能であり、且つ、いくつかの実施形態においては、使用されてもよい。磁石２３０は、エンドツーエンド状態において配置された１４個の磁石が、４３ｍｍの外径、３９ｍｍの内径、及び５ｍｍの高さを有するバンドを形成するように、サイズ設定されてもよい。磁化は、それぞれの磁石のＮ極が外部面上に位置するように、内部湾曲部から外側湾曲部までであってもよい。磁石２３０は、Ｎ極面が、内向きに、且つ、シャトル２００に向かって、方向付けされるように、スリーブ６０内に配置される。磁石２３０は、Ｎ極面が、外向きに、且つ、スリーブ６０に向かって、方向付けされるように、シャトル２００内において配置される。
【００５７】
いくつかの実施形態においては、スリーブ６０のいくつかのチャネル３１９内の磁石２３０は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）ベアリング要素によって置換されてもよい。例えば、孔３９９ａ（矢印３９８ａによって示されている）の直接上方におけるリング３００ａのチャネル３１９内のすべての磁石２３０及びリング３００ａ（矢印３９７ａによって示されている）の他側部上のチャネル３１９内のすべての磁石、結合部３０３ｄ（矢印３９５ｄ及び３９６ｄによって示されている）の両側部上のリング３００ｄのチャネル３１９内のすべての磁石２３０及び結合部３０４ｄ（矢印３９３ｄ及び３９４ｄによって示されている）の両側部上のリング３００ｄのチャネル３１９内のすべての磁石２３０は、省略されてもよい。次いで、ＰＴＦＥベアリングが、これらの磁石２３０が省略されているチャネル３１９のそれぞれの内部に挿入されてもよい。いくつかの実施形態においては、これらのＰＴＦＥベアリングは、７／１６インチ（１７．７８／４０．６４ｃｍ）の直径のストックＰＴＦＥロッドから約９／１６インチ（２２．８６／４０．６４ｃｍ）の長さの断片を切り出すことにより、製造されてもよい。これらのＰＴＦＥベアリングは、それぞれの個々のチャネル３１９の止めねじ３２０から、且つ、リング３００ａ及び３００ｄの内径をわずかに超えて、延在している。次いで、それぞれの止めねじ３２０を使用することにより、それぞれのＰＴＦＥベアリングの内側端部がメインチューブ５２の外側壁に接触するように、ＰＴＦＥベアリング上における圧縮を調節してもよい。このようなＰＴＦＥベアリングの使用は、メインチューブ５２上におけるスリーブ６０の移動を滑らかにし、且つ、メインチューブ５２上における損耗を低減しうる。
【００５８】
図４Ａ及び図４Ｂから理解できるように、且つ、図５Ａ〜図５Ｇとの関連におけるシャトル２００の説明及び図６Ａ及び図６Ｂとの関連におけるスリーブ６０の説明に鑑み、シャトル２００の駆動リング２１０ａの磁石２３０は、スリーブリング３００ａ及びスリーブリング３００ｂの磁石２３０によって挟まれている。シャトル２００のリング２１０ｂ及び２１０ｃの磁石は、それぞれ、リング３００ｂ及び３００ｃ並びにリング３００ｃ及び３００ｄの磁石により、挟まれている。磁石２３０の反発力は、それぞれのリング２１０がそのリング２１０の直接上方又は下方にあるスリーブ６０のリング３００を通過するように運動することを妨げる。この結果、スリーブ６０を上下に運動させることによってシャトル２００を上下に運動させることができる結合が得られる。
【００５９】
リング３００との関係におけるリング２１０の千鳥状の構成は、更なる利点を提供する。例えば、この構成は、リング３００とリング２１０の間の反発力を正確且つ反復可能な垂直方向のアライメント状態に配置する。更には、この千鳥状の構成は、所定程度の磁気スプリング力を提供する。具体的には、下向きの垂直方向の力をもリング６０に印加しつつ、止め具要素２０３が（図４Ａに示されているように）出口４９の内部エッジ及び肩部上に休止している際に、上向きの垂直方向の力をシャトル２００に印加することにより、リング３００ａ〜３００ｄは、それぞれ、リング２１０ａ〜２１０ｄに更に近接した状態に運動する。リング３００とリング２１０の間の間隔が減少するのに伴って、これらの２つのリングを分離するべく試みる反発磁気力が増大する。次いで、スリーブ６０が再度上向きに運動した際に、シャトル２００は、スリーブ６０との関係においてそのオリジナルの場所にスプリングによって戻る。この結果、スリーブ６０は、弁５０を閉鎖した際に、シャトル２００をわずかに過移動させることが可能であり、この結果、磁気スプリングが圧縮され、且つ、シャトルが、一定の力を出口４９の内部エッジ及び肩部に対して印加する結果となる。
【００６０】
又、図４Ａにおいて観察されるように、リング２１０及び３００は、それぞれのリング２１０の上方においてリング３００が存在しているが、２１０ａ、２１０ｂ、及び２１０ｃの下方においてのみ、リング３００が存在するように、千鳥状になっている。この構成によれば、閉鎖の際に弁５０を封止するべくシャトル２００上において増大した利用可能な下向きの力を提供するように、下向き方向における相対的に大きな磁気結合が可能である。少なくともいくつかの実施形態においては、下向きの方向におけるシャトル２００とスリーブ６０の間の結合力は、十分な閉鎖力と、十分に高速の閉鎖時間と、を提供するべく、少なくとも３０ポンド（１３．６０７ｋｇ）である。又、この閉鎖力は、弁５０が閉鎖している際に出口４９内において休止しうる有形物質のせん断を促進する。
【００６１】
いくつかの実施形態においては、単一のリング磁石により、リング２１０内の磁石２３０のセグメント化された組立体を置換しうるであろう。同様に、単一のリング（又は、ハーフリング）磁石により、スリーブ６０のリング内において使用されている磁石２３０のセグメント化された組立体を置換しうるであろうが、リング３００用の単一のリング磁石は、リング２１０用に使用される単一のリング磁石よりも大きな直径を有することになろう。又、このような単一のリング磁石は、ＮＤＦｅＢグレードのＮ４５Ｈであってもよいであろう。
【００６２】
図１Ａ及び図１Ｂを簡潔に再度参照すれば、いくつかの実施形態においては、充填器ユニット１０は、容器取扱アーム２０との関連において使用されている。後述するいくつかのアーム２０のコンポーネントのわずかな運動を除いて、アーム２０は、充填ユニット１０との関係において実質的に固定されている。空の容器Ｃは、充填動作の開始時点において、又はこの前に、アーム２０のグリッパ内において受け取られる。充填器ユニット１０の充填弁５０を開放した際に、飲料製品は、充填弁５０の出口４９から、且つ、その容器Ｃの開放した上部を通じて、供給される。この容器Ｃの重量は、充填されるのに伴って増大する。アーム２０内のロードセルは、この重量を示す信号を送信する。この結果、コントローラは、これらの信号に基づいて、充填弁５０を閉鎖する際を判定してもよい。
【００６３】
容器Ｃは、従来の方式によってアーム２０上に配置されてもよい。例えば、充填システム４０（図２）のアーム２０のうちの１つは、連続的に回転するカルーセルが、このアーム２０を、第１コンベアが空の容器Ｃを通過する取扱アームによって受け取られるように供給する（例えば、図２の６時の位置における）場所を通過するように、回転させるのに伴って、容器Ｃを受け取ってもよい。次いで、カルーセルが第２コンベアに向かう回転を継続するのに伴って、このアーム２０に対応した充填器ユニット１０により、受け取られた容器Ｃ内に製品が供給される。このアーム２０がカルーセルの回転によって（例えば、図２の１２時の位置における）第２コンベアの場所に移動する時点までに、いま充填されている容器Ｃは、このアーム２０から取り除かれ、且つ、第２コンベアシステムにより、離れるように搬送される。次いで、カルーセルの回転により、このアーム２０は、新しい空の容器Ｃを受け取るべく、第１コンベアに戻る。
【００６４】
図７Ａは、少なくともいくつかの実施形態による容器取扱アーム２０の左正面斜視図である。アーム２０の支持ビーム４０１は、ブーム４０２と、ライザ４０３と、ロードセル装着延長部４０４と、を含む。少なくともいくつかの実施形態においては、ビーム４０１は、単一片である。ビーム４０１は、剛性であり、且つ、アーム２０が対応している充填ユニット１０との関係において固定された状態に留まっている。具体的には、ライザ４０３は、カルーセル又はアーム２０を内蔵する充填システムのその他の構造に対してボルト締結されてもよく、或いは、これにその他の方法によって装着されてもよい。充填システムの構造に対する装着の際に、ブーム４０２は、片持ち支持され、且つ、水平方向において方向付けられる。
【００６５】
ブーム４０２に装着されるアーム２０のコンポーネントは、支点ブラケット４０５のペアと、ロードセル４０６と、ロードセルリンク機構４０７と、を含む。バランスレバー４０８が、ブラケット４０５によって定位置において保持された支点要素４０９により、ブーム４０２に対して回動自在に結合されている。支点要素４０９は支点要素４０９を中心としたレバー４０８の回転運動を許容するように、複数の回動場所のうちの１つにおいてレバー４０８の協働形状と相互作用する。アーム２０の実施形態においては、支点要素４０９は、ボルト又はピンであってもよく、且つ、協働するアームの形状は、レバー４０８内の孔４１０ａ〜４１０ｆのうちの１つである。図７Ｄにおいては、孔４１０ｅ及び４１０ｆが可視状態にある。
【００６６】
いくつかの構成においては、且つ、図７Ａ及び図７Ｂに示されているように、アンチヨーブラケット４１１が、ブーム４０２の遠端において装着されてもよい。ブラケット４１１は、レバー４０８の運動をブーム４０２の左又は右に制約すると共に垂直方向プレーン内においてブーム４０２との間においてアライメントされた状態でレバー４０８を維持することを支援するガイドスロット４１２を含む。ガイドスロット４１２は、レバー４０８がスロット４１２内において上下に自由運動しうるように、サイズ設定されている。後述するその他の構成においては、ブラケット４１１が省略されてもよい。
【００６７】
容器グリッパ４１５が、ブラケット４１６及びボルト４１７により、レバーアーム４０８の遠端に装着されている。図７Ａ〜図７Ｄに示されている構成においては、グリッパ４１５は、容器Ｃの首部の一部分を受け入れると共に保持するようにサイズ設定されたスプリングによって負荷が印加された顎部４１８を有する従来型のグリッパである。いくつかの実施形態においては、グリッパ４１５は、２８ｍｍ〜４３ｍｍの首部完成サイズを有する瓶を保持するように構成されてもよい。顎部４１８のばね張力は、表面４１９に対して圧接状態で水平方向において押す容器の首部の力により（例えば、上述の第１コンベアシステムから空の容器を受け取る際）、且つ、顎部４１８内から外向きに押す収容された首部の力により（例えば、充填された容器が上述の第２コンベアシステムによって取り除かれる際）、克服することができる。グリッパ４１５は、取り外されることが可能であり、且つ、異なるタイプの容器を取り扱うべく、異なるタイプのグリッパによって交換されうる。その他のタイプのグリッパを使用することができる。例えば、いくつかの実施形態においては、グリッパは、スプリングによって負荷印加された顎部を有していなくてもよく、且つ、単に、容器の首部の形状に対応した凹入を有するブラケットであってもよい。
【００６８】
ロードセル４０６の近端は、支持ビーム４０１の延長部４０４に対してボルト４２１によって固定状態で装着されている。ロードセル４０６の遠端は、リンク機構４０７により、レバー４０８の近端に結合されている。リンク機構４０７の下部端部は、ピン４２２により、ロードセル４０６に対して回動自在に装着されている。リンク機構４０７の上部端部は、ピン４２３により、レバー４０８に対して回動自在に装着されている。図７Ｃに示されているように、グリッパ４１５内に保持された容器は、下向きの力Ｆ１を印加する。この結果、支点要素４０９を中心としたレバー４０８の回転を通じて、リンク機構４０７上において引っ張る上向きの力Ｆ２が得られる。力Ｆ２は、リンク機構４０７によってロードセル４０６に伝達され、この結果、ロードセル４０６のわずかな変形がもたらされる。歪ゲージ及びロードセル４０６内のその他の要素は、この変形の大きさに、且つ、従って、力Ｆ２の大きさに、対応した信号ＳＬＣを生成し、且つ、ケーブル４２５を通じて信号ＳＬＣを出力する。信号ＳＬＣ、アーム２０の既知の寸法、及びブラケット４０５の構成（後述される）に基づいて、アーム２０を内蔵した充填システムのコントローラは、アーム２０によって保持された容器の重量を判定することができる。この容器の容積及び供給されている飲料製品の密度が既知であることから、このコントローラは、信号ＳＬＣを使用して容器が充填された程度を判定することもできる。
【００６９】
少なくともいくつかの実施形態においては、ロードセル４０６は、０〜７．５キログラム（ｋｇ）の範囲を有する。ロードセルは、歪ゲージを利用して変形を検出すると共にこの変形を生成した力を示す信号を出力する周知の重量トランスデューサである。ロードセルと、ロードセルの信号出力を処理するための制御ソフトウェアは、多数の供給者から市販されている。
【００７０】
一般に、ロードセルの精度は、そのロードセルの相対的に大きな範囲の能力が利用された場合に、増大する。例えば、容器Ｃが、充填された際に、製品の２０流体オンスを保持し、且つ、対象の製品がミルクであると仮定しよう。ミルクの２０流体オンスの重量は、約０．６１ｋｇである。ロードセル４０６は、容器Ｃが完全に充填された際に、ロードセル４０６によって計測される重量が、０．６１ｋｇのみだけ、増大し、且つ、ロードセル４０６が、７．５ｋｇという利用可能範囲を有するように、構成されていると仮定しよう。このシナリオにおいては、空とフル状態の容器の間の差を計測するべく、ロードセル４０６の計測能力の約８％のみ（０．６１ｋｇ／７．５ｋｇ）が使用される。ここで、ロードセル４０６は、その同一の容器Ｃがミルクによって充填されるのに伴って、ロードセル４０６によって計測されるロードが、２．５８ｋｇ（倍数が４．２２７）だけ、増大するように、構成されていると仮定しよう。このシナリオにおいては、ロードセル４０６の能力の約３４％が利用されることになり、且つ、重量計測精度が改善されることになろう。又、この第２シナリオにおいては、ロードセル４０６の変形も増大することになろう。但し、最大負荷においても、ロードセルの変形の大きさは、相対的に小さい。
【００７１】
容器及びその内容物の重量とロードセル４０６が経験する重量の間の関係は、グリッパ４１５及びリンク機構４０７との関係における支点要素４０９の位置に基づいて変化する。容器及びその内容物における力の中心が顎部４１８の把持エリアの中心を通過していると仮定した場合に、且つ、支点要素４０９が、顎部４１８の中心とリンク機構４０７のピン４２３の間において等距離に位置している場合には、その製品によってロードセル４０６に対して印加される結果的に得られる重量に対する充填された製品の重量の比率は、１：１である。但し、支点要素４０９が、ピン４２３に近接するように運動した場合には、この比率は増大する。一般に、把持された容器及びその内容物における力Ｆ１の中心と支点要素４０９の間の距離がｘであり、且つ、支点要素４０９とピン４２３の間の距離がｙである場合に、容器及びその内容物の重量によってロードセル４０６に印加される力Ｆ２は、（ｘ／ｙ）＊Ｆ１である。
【００７２】
いくつかの実施形態においては、アーム２０は、異なる重量を有する充填済みの容器を結果的にもたらす充填動作に相対的に良好に対応するように、再構成することができる。具体的には、ブラケット４０５及び支点要素４０９を保持するボルト４３０を取り外すことが可能であり、且つ、支点要素４０９が孔４１０のうちの異なるものと協働するように、ブラケット４０５を再度位置決めすることができる。図７Ａ〜図７Ｃにおいては、ブラケット４０５は、ボルト４３０が孔４１０ｅの両側においてブーム４０２内の孔を通過するように、且つ、支点要素４０９が孔４１０ｅと協働するように、位置決めされている。図７Ｄにおいては、アンチヨーブラケット４１１が、取り外されており、且つ、ブラケット４０５が、ブーム４０２の遠端において再位置決めされている。この位置において、ボルト４３０は、孔４１０ａの両側においてブーム４０２内の孔を通過し、且つ、支点要素４０９は、孔４１０ａと協働する。ブラケット４０５は、支点要素４０９が孔４１０ａ〜４１０ｆのいずれかと協働するように、交互に位置決めされうるであろう。
【００７３】
いくつかの実施形態においては、レバー４０８及びその他のアーム２０のコンポーネントは、孔４１０ａ〜４１０ｆのそれぞれ内の支点要素４０９の位置決めと関連する力Ｆ１（容器及び内容物）に対する力Ｆ２（容器及び内容物からロードセルに対して結果的に得られる力）の比率が図１に示されているようになるように、サイズ設定されている。
【００７４】
【表１】
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【００７５】
いくつかの実施形態においては、標識が、孔４１０のそれぞれに隣接したレバー４０８に追加されてもよい。この標識は、容器の特定のタイプを充填するように充填システムをセットアップする際に充填システムのコントローラに入力される設定に対応しうるであろう。これに加えて、又はこの代わりに、この標識は、それぞれの孔４１０と関連する容器サイズを識別することもできよう。これに加えて、又はこの代わりに、このような標識は、これに加えて、又はその代わりに、特定の容器サイズにおけるブラケット４０５の場所を通知するべく、ブーム４０２上において含まれることもできよう。
【００７６】
いくつかの実施形態においては、アーム２０は、レバー４０８の運動の範囲を制限する１つ又は複数の調節可能な止め具を含んでもよい。例えば、支持ビーム４０１のライザ４０３は、レバー４０８の近端上において延在する突出部４３１を含んでもよい。第１ボルト４３２は、突出部４３１の端部内のねじが切られた孔を通じて延在してもよく、且つ、ナット４３３を含んでもよい。ボルト４３２は、ボルト４３２の端部が、レバー４０８の上方において既定の距離だけ離隔するように、調節されてもよいと共にナット４３３によって固定されてもよい。不注意により、レバー４９８の遠端に過大な下向きの力が印加された場合には、レバー４０８の最上部は、ボルト４３２の遠端に接触することになり、且つ、リンク機構４０７及びロードセル４０６上における上向きの力を制限することになる。第２ボルト４３４は、レバー４０８の近端の端部内のねじが切られた孔を通じて延在してもよく、且つ、ナット４３５を含んでもよい。ボルト４３４は、ボルト４３４の端部がブーム４０２の最上部の上方において既定の距離だけ離隔するように、調節されてもよいと共にナット４３５によって固定されてもよい。不注意により、レバー４０８の遠端に過大な上向きの力が印加された場合に、ボルト４３４の端部は、ブーム４０２の最上部に接触することになり、且つ、リンク機構４０７及びロードセル４０６上における下向きの力を制限することになる。
【００７７】
アーム２０は、様々な製品タイプによって様々な飲料容器を充填する単一の充填システムの使用を促進する多数の利点を提供する。飲料容器を充填する際には、充填動作においてその容器内に配置される飲料の量を監視することが重要である可能性がある。充填不足の容器は、販売不能となる場合がある。容器の過充填は、製品の浪費と、生産機器を汚染しうる流出と、を結果的にもたらす。従来は、容器を充填している状態において充填弁を通じて流れる製品の量を監視するべく、流量計が使用されている。但し、大きな有形物質を有する飲料によって容器を充填する際には、既存の流量計は、容器内の製品の充填レベルを監視するには、十分に正確ではない。容器及びその内容物の重量に基づいて容器の充填レベルを監視するべくアーム２０を使用することにより、充填レベルを判定するための流量計の使用が回避される。アーム２０の調節可能性は、様々なサイズの容器を有する、且つ、大幅に異なる密度の製品のための、充填システムの使用を促進する。更には、アーム２０上においてロードセル４０６を位置決めすることにより、無菌領域内に配置されなければならないコンポーネントの数が極小化される。
【００７８】
又、アーム２０の構成は、更なる利点を提供する。具体的には、レバー４０８、リンク機構４０７、支持ビーム４０１、及びその他のコンポーネントの構成は、グリッパ４１５内への及びこれから外への容器の強制移動などの制御されていない環境的な力からロードセル４０６を隔離している。図７Ａ〜図７Ｄに示されている構成においては、垂直方向プレーン内の力のみがロードセル４０６に伝達されている。ロードセル４０６が負荷下において偏向する制限された量に起因し、この結果、事実上、ロードセル４０６上に純粋に垂直方向の力のみがもたらされる。ロードセル４０６上におけるトルク及び側面荷重が除去され、これにより、側面荷重又はトルクが引き起こしうる計測精度の低減が回避される。ロードセル４０６上の垂直方向の力は、ボルト４３２及び４３４の止め具により、安全な範囲に制限される。リンク機構４０８は、緊張状態に留まり、これにより、メカニズムにおけるバックラッシュが除去され、且つ、重量計測におけるばらつきが低減される。
【００７９】
いくつかの実施形態においては、アーム２０に類似した取扱アームは、支点要素の位置の調節が自動化されるように、変更されてもよい。但し、このような実施形態の一例として、ブラケット４０５は、スライダ又はその他の線形運動装置上において取り付けられることも可能であり、且つ、サーボ又はその他のタイプのアクチュエータによって運動可能であってもよいであろう。更なるサーボを使用することにより、支点要素をレバー４０８上の位置へ且つこれから外に移動させることが可能であり、且つ、支点要素の位置が調節されている間にレバー４０８を支持することもできよう。
【００８０】
単一の容器を充填するために必要とされる時間を低減するべく、且つ、これにより、全体的な生産速度を増大させるべく、相対的に大きな流量で容器を充填することが有用である。但し、容器内の製品のレベルがその望ましいレベルに接近するのに伴って、製品がその容器に流入する速度を低減することが望ましい。具体的には、相対的に低速の流量は、製品の流れを完全に停止させるために相対的に多くの時間を許容し、且つ、従って、相対的に正確な望ましいレベルへの充填を許容する。
【００８１】
その充填弁が、様々なタイプの製品に対応するべく意図されたシステムの一部分である場合には、充填弁を通じた流れを予測可能に低減することが相対的に複雑になる。充填弁を通じた流れは、部分的に充填弁を閉鎖すると共にこれによって製品が充填弁から容器に流れる開口部のサイズを低減することにより、低減することができる。充填弁を部分的に閉鎖しなければならない程度は、製品の粘度及び有形物質の存在の影響を受ける可能性がある。流れを低減するべき時間は、容器のサイズの影響を受ける可能性がある。
【００８２】
少なくともいくつかの実施形態においては、充填器ユニットは、調節可能な低流量設定点への充填弁の閉鎖を促進するコンポーネントを含む。例えば、且つ、図３Ａ〜図３Ｆとの関連において示されているように、充填器ユニット１０は、低流量設定点システムの一部分であるアクチュエータ８０を含む。中断可能な流体回路がアクチュエータ８０の２つのチャンバを接続している。容器の充填を開始するべき際には、アクチュエータ７０は、充填弁５０を開放するべく、クロスバー９２を上方に押す。クロスバー９２に印加された上向きの牽引力は、アクチュエータ８０のロッド８２を引き上げる。アクチュエータ８０のチャンバ間における流体の流れが許容された場合には、アクチュエータ８０内のピストンは、運動することが可能であり、これにより、ハウジング８１からのロッド８２の退却が許容される。容器がほぼフルの状態になった際に、アクチュエータ７０は、クロスバー９２を下向きに引っ張ることにより、充填弁５０の閉鎖を開始する。クロスバー９２に印加された下向きの力は、ロッド８２を押し上げ、これにより、今度は、アクチュエータ８０のピストンが押し下げられる。当初、流体は、アクチュエータ８０のピストンがロッド８２による押し出しに応答して下向きに運動するのに伴って、アクチュエータ８０のチャンバ間において逆方向に流れることが許容される。但し、充填弁５０が製品の低流量設定点に到達し、且つ、容器が充填された際には、アクチュエータ８０のチャンバの間における流体の流れは中断される。この結果、アクチュエータ８０のピストンが運動を停止し、且つ、クロスバー９２の下向きの運動が停止することにより、充填弁５０は、弁５０が部分的にのみ開放状態にある低流量設定点において保持される。容器及びその内容物の重量が適切なレベルへの充填を通知したら、アクチュエータ８０のチャンバの間における流れが再度許容され、且つ、充填弁５０は、完全に閉鎖された位置に運動することができる。
【００８３】
図８Ａ〜図８Ｈは、低流量設定点システムの動作を更に説明する充填器ユニット１０の部分概略図面である。図８Ａ〜図８Ｈは、充填器ユニット１０の背面図である。棚１１、駆動スリーブ６０、ライザブラケット９１、クロスバー９２、光学フラグ１２１、及び光学センサ１２０が、単純化された形態で示されている。アクチュエータ８０のハウジング７１及びロッド７２並びにアクチュエータ８０のハウジング８１及びロッド８２も、単純化された形態で示されている。図３Ａ〜図３Ｇに示されている充填器ユニット１０のその他の要素は、利便を目的として、図８Ａ〜図８Ｈから省略されている。
【００８４】
先程示されたように、且つ、いまや、図８Ａ〜図８Ｈにおいて可視状態にあるように、アクチュエータ７０は、ピストン５０１を含む。ピストン５０１は、アクチュエータ７０内のチャンバ５０２及び５０３の間においてバリアとして機能する。ピストン５０１が上方に運動した際に、チャンバ５０２の容積は増大し、且つ、チャンバ５０３の容積は減少する。ロッド７２の下部端部は、ピストン５０１に装着されている。ロッド７２は、ハウジング７１の上部壁内の封止された開口部を通じてハウジング７１から外に延在している。ピストン５０１は、流体がピストン５０１のエッジを通過してチャンバ５０２及び５０３の間を通過することを防止する封止材を含む。ハウジング７１からロッド７２を延在させるべく、流体がチャンバ５０３を離脱することが許容された状態において、加圧された流体をチャンバ５０２に導入することができる。ロッド７２をハウジング７１内に退却させるべく、流体がチャンバ５０２を離脱することが許容された状態において、加圧された流体をチャンバ５０３に導入することができる。いくつかの実施形態においては、アクチュエータ７０は、市販の流体アクチュエータであってもよく、且つ、圧縮された空気を作動流体として使用することにより、動作させられてもよい。利便を目的として、図８Ａ〜図８Ｈの説明の残りの部分においては、アクチュエータ７０の作動流体を空気として参照することになり、且つ、空気を示すべく、点描を使用することとする。その他の実施形態においては、異なる作動流体が使用されてもよい。
【００８５】
圧縮された空気は、ポート５０５を通じて、チャンバ５０２に進入し、且つ、これから離脱する。圧縮された空気は、ポート５０６を通じて、チャンバ５０３に進入し、且つ、これを離脱する。結合部７４及び７５（図３Ｄ）が、それぞれ、ポート５０５及び５０６に装着されてもよい。二位置制御弁５０７がポート５０６に接続されている。制御弁５０７がその第１位置にある際には、ポート５０６は、圧縮された空気の供給源との流体連通状態にある。制御弁５０７がその第２位置にある際には、ポート５０６は、制限された排気口５０８を通じて雰囲気との流体連通状態にある。制御弁５０７の位置は、ソレノイド５０９によって制御される。ソレノイド５０９にエネルギー供給されていない際には、スプリングが制御弁５０７をその第２位置に付勢する。ソレノイド５０９にエネルギー供給された際に、制御弁５０７は、その第１位置に運動する。ソレノイド５０９は、後述するように、コントローラからの制御信号に応答してエネルギー供給する。
【００８６】
別の二位置制御弁５１７がポート５０５に接続されている。制御弁５１７がその第１位置にある際には、ポート５０５は、圧縮された空気の供給源との流体連通状態にある。制御弁５１７がその第２位置にある際には、ポート５０５は、制限された排気口５１８を通じて雰囲気との流体連通状態にある。制御弁５１７の位置は、後述するように、コントローラから制御信号を受け取るソレノイド５１９によって制御されている。スプリングは、ソレノイド５１９がエネルギー供給されていない際に、制御弁５１７をその第２位置に付勢する。ソレノイド５１９にエネルギー供給することにより、制御弁５１７は、その第１位置に運動する。
【００８７】
又、図８Ａ〜図８Ｈに更に示されているように、アクチュエータ８０は、ピストン５５１を含む。ピストン５５１は、アクチュエータ８０内のチャンバ５５２及び５５３の間のバリアとして機能する。ピストン５５１が上方に運動した際に、チャンバ５５２の容積は増大し、且つ、チャンバ５５３の容積は減少する。ロッド８２の下部端部は、ピストン５５１に装着されている。ロッド８２は、ハウジング８１の上部壁内の封止された開口部を通じてハウジング８１から外に延在している。ピストン５５１は、流体がピストン５５１のエッジを通過してチャンバ５５２及び５５３の間を通過することを防止する封止材を含む。
【００８８】
二位置制御弁５５７が、アクチュエータ８０のポート５５５及び５５６を接続する流体回路５６０内に差し挟まれている。結合部８４及び８５（図３Ｃ）が、それぞれ、ポート５５５及び５５６に装着されてもよい。制御弁５５７がその第１位置にある際には、流体回路５６０が封鎖され、且つ、オイルがチャンバ５５２及び５５３の間において流れることができる。制御弁５５７がその第２位置にある際には、流体回路５６０は閉鎖されず、且つ、オイルがチャンバ５５２及び５５３の間において流れることができる。制御弁５５７の位置は、後述するように、コントローラからの制御信号を受け取るソレノイド５５９によって制御される。スプリングは、ソレノイド５５９にエネルギー供給されていない際に、制御弁５５７をその第２位置に対して付勢する。ソレノイド５５９にエネルギー供給することにより、制御弁５５７は、その第１位置に運動する。スプリングによって負荷印加された供給弁５６１は、回路５６０内の流体レベルを維持するべく、流体回路５６０を重力供給型のオイルの供給源５６２に接続している。
【００８９】
ハウジング８１からロッド８２を退却させるべく、流体は、流体がチャンバ５５３を離脱することが許容されている状態において、チャンバ５５２に進入することが許容される。ロッド８２をハウジング８１内に押し込むことを許容するべく、流体は、流体がチャンバ５５２から流れ出ることが許容されている状態において、チャンバ５５３内への流入が許容される。いくつかの実施形態においては、アクチュエータ８０は、市販の流体アクチュエータであってもよく、且つ、液体（例えば、食品グレードのシリコーンオイル）を使用することにより、動作させられてもよい。利便を目的として、図８Ａ〜図８Ｈの説明の残りの部分は、アクチュエータ８０の作動流体をオイルとして参照することになり、且つ、これを示すべく、シェーディングを使用することとする。その他の実施形態においては、異なる作動流体が使用されてもよい。アクチュエータ８０との関連において使用される流体は、ロッド８２がハウジング８１から引き出されるか又はこの内部に押し込まれうる速度を制御するように、粘度に基づいて選択することができる。
【００９０】
図８Ａは、時点Ｔ１における充填器ユニット１０を示している。時点Ｔ１においては、（図４Ａにおいて示されているように）、充填弁５０は、閉鎖され、且つ、シャトル２００は、そのストロークの底部に位置している。時点Ｔ１は、１つの容器の充填が完了した後の、且つ、次の容器の充填を開始する前の、時点であってもよい。ピストン５０１及び５５１は、それぞれ、ハウジング７１及び８１内においてそれぞれのストロークの底部に位置している。ソレノイド５０９、５１９、及び５５９は、エネルギー供給されておらず、且つ、従って、制御弁５０７、５１７、及び５５７のそれぞれは、その第２位置（チャンバ５０２及び５０３は、雰囲気に換気され、流体回路５６０は、封鎖されていない）にある。光学センサ１２１は、フラグ１２０がセンサ１２１内に配置されているのに応答して、検出信号を生成している。但し、充填ユニット１０の動作のこの段階においては、コントローラは、検出信号に基づいて、なんらの動作をも実行しない。
【００９１】
図８Ｂは、時点Ｔ１の後の時点Ｔ２における充填器ユニット１０を示している。時点Ｔ２において、充填器ユニット１０は、充填弁５０の開放を開始する。ソレノイド５１９は、コントローラからの信号に応答して、エネルギー供給され、且つ、制御弁５１７をその第１位置（チャンバ５０２を圧縮された空気の供給源に接続する）に運動させる。ソレノイド５０９は、エネルギー供給されておらず、且つ、制御弁５０７は、その第２位置（チャンバ５０３を雰囲気に換気する）に留まっている。又、ソレノイド５５９は、エネルギー供給されておらず、且つ、制御弁５５７は、その第２位置（流体回路５６０が封鎖されていない）に留まっている。圧縮された空気は、チャンバ５０２への流入と、ピストン５０１の押し上げと、を開始する。この結果、ロッド７２は、上向きに、且つ、ハウジング７１から外に、押し出され、ロッド７２がクロスバー９２を押し上げる。クロスバー９２は、ライザブラケット９１及び駆動スリーブ６０を介してシャトル２００に結合されていることから、クロスバー９２の上向きの運動は、シャトル２００の上向きの運動と、充填弁５０の開放と、を結果的にもたらす。光学フラグ１２０が依然として光学センサ１２１内にあることから、センサ１２１は、検出信号の出力を継続する。但し、充填器ユニット１０の動作のこの段階においては、コントローラは、検出信号に基づいて、なんらの動作をも実行しない。
【００９２】
流体回路５６０は、封鎖されていないことから、オイルは、アクチュエータ８０のチャンバ５５２及び５５３の間において流れることができる。アクチュエータ７０のロッド７２からのクロスバー９２に印加された上向きの力により、クロスバー９２は、アクチュエータ８０のロッド８２を引っ張る。ロッド８２に印加されたこの牽引力により、ロッド８２がハウジング８１から引っ張られるのに伴って、ピストン５５１の上向きの運動が生成される。ピストン５５１の運動により、オイルは、その容積が減少するのに伴って、チャンバ５５３から流出し、且つ、その容積が増大するのに伴って、チャンバ５５２に流入する。
【００９３】
利便を目的として、図８Ｂは、空気の流れの方向を示す矢印をポート５０５及び５０６の近傍において含む。同様に、ポート５５５及び５５６の近傍の矢印は、オイルの流れの方向をも示している。ライザブラケット９１の最上部近傍において位置決めされた矢印は、クロスバー９２及びその結合されたコンポーネント（ピストン５０１及び５５１、ロッド７２及び８２、光学フラグ１２０、ライザブラケット９１、及び駆動スリーブ６０（並びに、従って、シャトル２００））が運動している方向を示している。
【００９４】
図８Ｃは、時点Ｔ２の後の時点Ｔ３における充填器ユニット１０を示している。時点Ｔ３において、充填弁１０は、フル開放状態にあり、且つ、シャトル２００は、そのストロークの最上部に位置している。ソレノイド５１９は、コントローラからの信号に応答してエネルギー供給された状態に留まり、且つ、制御弁５１７をその第１位置（チャンバ５０２を圧縮された空気の供給源に接続する）において維持している。ソレノイド５０９は、エネルギー供給されていない状態に留まり、且つ、制御弁５０７は、その第２位置（チャンバ５０３を雰囲気に換気する）に留まっている。又、ソレノイド５５９は、エネルギー供給された状態に留まり、且つ、制御弁５５７は、その第２位置（流体回路５６０が封鎖されていない）にある。クロスバー９２及びその結合されたコンポーネントの上向きの運動は、調節可能なロッド１１０（図３Ｄ）によって停止させられている。ピストン５０１がもはや運動していないことから、ポート５０５及び５０６を通じた空気の流れは、制御弁５１７がその第１位置にあり、且つ、制御弁５０７がその第２位置にあるにもかかわらず、停止している。同様に、且つ、流体回路５６０が封止されていないにもかかわらず、ポート５５５及び５５６を通じたオイルの流れも、停止しており、その理由は、ピストン５５１がもはや運動していないからである。光学フラグ１２０は、光学センサ１２１から外に運動しており、且つ、センサ１２１は、もはや検出信号を送信していない。
【００９５】
図８Ｄは、時点Ｔ３の後の時点Ｔ４における充填器ユニット１０を示している。時点Ｔ３及びＴ４の間において、アーム２０のロードセル４０６から出力された１つ又は複数の信号ＳＬＣは、充填されている容器及びその内容物の重量が、その容器の既定の「ほぼ充填」充填レベルに対応したレベルに到達していることをコントローラに対して通知している。時点Ｔ４において、且つ、「ほぼフル」通知に応答して、コントローラは、ソレノイド５０９にエネルギー供給する信号を送信し、且つ、ソレノイド５１９にエネルギー供給する信号の送信を停止する。この結果、制御弁５０７のその第１位置への（チャンバ５０３を圧縮された空気の供給源に接続する）運動が生成され、且つ、制御弁５１７がその第２位置（チャンバ５０２を雰囲気に換気する）に戻される。ソレノイド５５９は、エネルギー供給されていない状態に留まり、且つ、流体回路５６０は、封鎖されていない状態に留まっている。
【００９６】
圧縮された空気がチャンバ５０３に流入し、且つ、空気がチャンバ５０２から流出する結果として、且つ、オイルが流体回路５６０内において流れることができることから、ピストン５０１は、下向きに運動する。この結果、ロッド７２及びクロスバー９２が下向きに引っ張られる。クロスバー９２の下向きの運動は、ライザブラケット９１、駆動スリーブ６０、及びシャトル２００の下向きの運動のみならず、ロッド８２及びピストン５５１の下向き運動をも、結果的にもたらす。ポート５０５及び５０６の近傍の矢印は、空気の流れの方向を示している。ポート５５５及び５５６の近傍の矢印は、オイルの流れの方向を示している。ライザブラケット９１の最上部近傍において位置決めされた矢印は、クロスバー９２及びその結合されたコンポーネントが運動している方向を示している。
【００９７】
図８Ｅは、時点Ｔ４の後の時点Ｔ５における充填器ユニット１０を示している。クロスバー９２及びその結合されたコンポーネントは、下向きの運動を継続している。ソレノイド５０９は、エネルギー供給された状態に留まり、且つ、ソレノイド５１９及び５５９は、エネルギー供給されていない状態において留まっている。空気及びオイルは、示された方向における流れを継続している。
【００９８】
図８Ｆは、時点Ｔ５の後の時点Ｔ６における充填器ユニット１０を示している。クロスバー９２の下向きの運動により、光学フラグ１２０は、センサ１２１によって検出される地点に到達している。この結果、光学センサ１２１は、検出信号をコントローラに送信する。検出信号に応答して、コントローラは、ソレノイド５５９にエネルギー供給する信号を送信する。この結果、制御弁５５７のその第１位置（流体回路５６０を封鎖する）への運動が生成される。ソレノイド５０９は、エネルギー供給された状態に留まり、且つ、ソレノイド５１９は、エネルギー供給されていない状態に留まっている。オイルがもはや流体回路５６０内において流れることができないことから、オイルは、もはや、チャンバ５５２及び５５３の間において運動することができない。この結果、ピストン５５１の運動は、停止させられる。この結果、ロッド８２、クロスバー９２、及びクロスバー９２に結合されたその他のコンポーネントは、運動を停止する。制御弁５０７は、その第１位置（チャンバ５０３を圧縮された空気の供給源に接続する）にあり、且つ、制御弁５１７は、その第２位置（チャンバ５０２を雰囲気に換気する）にあるが、ピストン５０１は、クロスバー９２に対するその結合により、定位置において保持され、且つ、空気は、アクチュエータ７０の内部に又はこれから外に流れない。
【００９９】
時点Ｔ６におけるシャトル２００の位置は、低流量設定点に対応している。シャトル２００がこの位置にある際には、開口部４９を通じた飲料製品の流れは、製品が開口部４９から容器に流れる速度が低減された状態において、部分的に妨げられる。低流量設定点は、飲料タイプに基づいて変化することになり、且つ、容器タイプに基づいて変化しうる。例えば、有形物質を有していない相対的に低い粘度の製品に対応した第１低流量設定点は、開口部４９をほとんど完全に閉鎖する第１位置にシャトル２００を配置しうる。相対的に粘度が高いと共に／又は有形物質を有する製品に対応した第２低流量設定点は、開口部４９を部分的に、但し、第１位置よりも少ない程度に、遮断する第２位置にシャトル２００を配置しうる。
【０１００】
上述のシステムは、低流量設定点の単純な調節を許容する。具体的には、光学センサ１２１及びフラグ１２０の場所により、駆動スリーブ６０の下向きの運動が抑止される際が制御される。光学センサ１２１を上下に運動させる（と共に／又は、相対的なクロスバー９２上におけるフラグ１２０の位置を調節する）ことにより、低流量設定点を変更することができる。
【０１０１】
いくつかの実施形態においては、低流量設定点は、光学センサの使用を伴うことなしに、制御されている。この代わりに、コントローラは、「ほぼフル」通知を受け取った際に、タイマを起動している。タイマは、ソレノイド５０９にエネルギー供給するべく制御信号を送信し（且つ、ソレノイド５１９にエネルギー供給する制御信号を相応して休止し）た後に、スリーブ６０が低流量設定点位置まで下向きに移動するために必要とされる時間を表す値に設定される。タイマ値は、対象の製品によって充填器ユニット１０の何回かの試行ランを実行し、且つ、低流量設定点に到達するために必要とされる時間を計測することにより、容易に判定することができる。次いで、この時間値は、その充填器ユニットについて、且つ、充填システム内のその他の充填器ユニットについて、使用されうるであろう。
【０１０２】
図８Ｇは、Ｔ６の後の時点Ｔ７における充填器ユニット１０を示している。アーム２０のロードセル４０６から出力された１つ又は複数の信号ＳＬＣは、充填されている容器及びその内容物の重量がフル充填された容器に対応した値に到達していることをコントローラに対して通知している。「フル」通知に応答して、コントローラは、ソレノイド５５９にエネルギー供給するための信号の送信を停止する。この結果、その第２位置（流体回路５６０を封鎖しない）への制御弁５５７の運動が生成される。コントローラは、ソレノイド５０９にエネルギー供給する信号の送信を継続し、これにより、制御弁５０７をその第１位置（チャンバ５０３を圧縮された空気の供給源に接続する）において維持する。ソレノイド５１９は、エネルギー供給されておらず、且つ、制御弁５１７は、その第２位置（チャンバ５０２を雰囲気に換気する）にある。オイルは、いまや、チャンバ５５３からチャンバ５５２に流れることができることから、ピストン５０１及び５５１及びそれぞれの結合されたコンポーネント（シャトル２００を含む）の下向きの運動が再開される。
【０１０３】
図８Ｈは、Ｔ７の後の時点Ｔ８における充填器ユニット１０を示している。時点Ｔ８においては、充填弁５０は、完全に閉鎖されている。ソレノイド５０９にエネルギー供給するコントローラからの信号は、いまや、充填器ユニット１０を図８Ａに示されている状態に戻すように、中断することができる。次いで、次の容器が充填のための位置にある際に、図８Ｂ〜図８Ｈに示されている動作を反復することができる。いくつかの実施形態においては、コントローラは、充填弁５０を再度開放するべき時点まで、ソレノイド５０９にエネルギー供給する信号の送信を継続している。
【０１０４】
図８Ｉ〜図８Ｐは、別の実施形態による低流量設定点システムを内蔵した充填器ユニットの部分概略背面図である。図８Ｉ〜図８Ｐの充填器ユニットは、図８Ａ〜図８Ｈに示されている充填器ユニット１０に類似している。但し、図８Ｉ〜図８Ｐの実施形態においては、シリンダ８０は、シリンダ８１’によって置換された状態にある。シリンダ８０’は、シリンダ８０に類似しており、ハウジング８１’、ロッド８２’、ピストン５５１’、ポート５５５’及び５５６’、チャンバ５５２’、並びに、チャンバ５５３’は、シリンダ８０のハウジング８１、ロッド８２、ピストン５５１、ポート５５５及び５５６、チャンバ５５２、並びに、チャンバ５５３にそれぞれ類似している。
【０１０５】
但し、流体回路５６０は、置換されている。チャンバ５５２’は、ポート５５５’を介して、２つの経路により、オイルリザーバ５８１に接続されている。第１経路は、チェック弁５８３を含む。第２経路は、制御弁５５７に類似した制御弁５５７’と、流量制限オリフィス５８２と、を含む。制御弁５５７’は、流れが封鎖される第１位置と、流れが封鎖されない第２位置と、を有する。制御弁５５７’の位置は、後述するように、コントローラから制御信号を受け取るソレノイド５５９’によって制御されている。スプリングが、ソレノイド５５９’がエネルギー供給されていない際に、制御弁５５７’をその第２位置に付勢している。ソレノイド５５９’にエネルギー供給することにより、制御弁５５７’は、その第１位置に運動する。
【０１０６】
チャンバ５５３’は、ポート５５６’を介して、オイルリザーバ５８１の最上部に接続されている。図８Ｉ〜図８Ｐの実施形態においては、オイルは、下部チャンバ５５２’とオイルリザーバ５８１の間において流れている。チャンバ５５３’は、空気と、封止及び潤滑用の少量のオイルのみと、を収容している。チャンバ５５３’は、ポート５５６’を通じて放出されうるすべてのオイルがオイルリザーバ５８１に戻ることができるように、オイルリザーバ５８１に接続されている。オイルリザーバ５８１の上部部分は、雰囲気に換気されている。又、図８Ｉ〜図８Ｐの実施形態において使用されるオイルは、食品グレードのシリコーンオイルであってもよい。
【０１０７】
チェック弁５８３は、ピストン５５１’が上向きに運動した際には、オイルリザーバ５８１からチャンバ５５２’への流れを許容するが、ピストン５５１’が下向きに運動した際には、もう１つの方向における流れを封鎖する。オリフィス５８２は、いずれの方向における流れをも許容するが、その流量を制限する。この結果、オリフィス５８２は、ピストン５５１’の下向きの運動を減速させる。この結果、止め具２２５が出口４９に衝突することを防止すると共に早期の損耗が生じることを防止するように、シャトル２００の下向き運動が減速される。弁５０が開放された際には、チェック弁５８３は、シャトルの相対的に迅速な上昇を許容するように、オイルがオリフィス５８２をバイパスすることを許容する。
【０１０８】
同一の弁の運動を実現するべく、図８Ａ〜図８Ｈの実施形態において使用されている同一の制御信号が図８Ｉ〜図８Ｐの実施形態において使用されてもよい。図８Ｉ（時点Ｔ１）においては、充填弁５０は、閉鎖され、シャトル２００は、そのストロークの底部に位置し、ピストン５０１及び５５１’は、それぞれのストロークの底部に位置し、且つ、ソレノイド５０９、５１９、及び５５９’は、エネルギー供給されていない。光学センサ１２１は、フラグ１２０がセンサ１２１内に配置されていることに応答して、検出信号を生成している。但し、充填器ユニットの動作のこの段階においては、コントローラは、検出信号に基づいて、なんらの動作をも実行しない。
【０１０９】
時点Ｔ２（図８Ｊ）において、充填器ユニットは、充填弁５０の開放を開始している。ソレノイド５１９が、コントローラからの信号に応答して、エネルギー供給される。ソレノイド５０９は、エネルギー供給されない。エネルギー供給されていないソレノイド５５９’及び制御弁５５７’は、その第２位置（封鎖されていない）に留まっている。オイルは、ピストン５５２’が上向きに運動するのに伴って、リザーバ５８１から、チャンバ５５２’の増大する容積に流れる。このオイルは、チェック弁５８３を通じて、且つ、相対的に少ない程度にオリフィス５８２及び制御弁５５７’を通じて、流れる。
【０１１０】
時点Ｔ３（図８Ｋ）において、充填弁は、フル開放状態にあり、且つ、シャトル２００は、そのストロークの最上部に位置している。ソレノイド５１９は、コントローラからの信号に応答してエネルギー供給された状態に留まっている。ソレノイド５０９は、エネルギー供給されていない状態に留まっている。又、ソレノイド５５９’は、エネルギー供給された状態において留まり、且つ、制御弁５５７’は、その第２位置（封鎖されていない）にある。ピストン５０１及び５５１’は、もはや運動していないことから、空気及びオイルの流れは、停止している。光学フラグ１２０は、光学センサ１２１から外に運動しており、且つ、センサ１２１は、もはや、検出信号を送信してはいない。
【０１１１】
時点Ｔ４（図８Ｌ）においては、「ほぼフル」通知に応答して、コントローラは、ソレノイド５０９にエネルギー供給する信号を送信し、且つ、ソレノイド５１９にエネルギー供給する信号の送信を停止している。ソレノイド５５９’は、エネルギー供給されていない状態に留まり、且つ、制御弁５５７’は、その封鎖されていない位置に留まっている。オイルは、オイルリザーバ５８１からチャンバ５５２’に、但し、制御弁５５７’及びオリフィス５８２を通じてのみ、流れている。
【０１１２】
時点Ｔ５（図８Ｍ）において、ソレノイド５０９は、エネルギー供給された状態に留まり、且つ、ソレノイド５１９及び５５９’は、エネルギー供給されていない状態に留まっている。空気及びオイルは、示された方向における流れを継続する。
【０１１３】
時点Ｔ６（図８Ｎ）において、弁５０は、その低流量設定点に到達しており、且つ、光学センサ１２１は、検出信号をコントローラに送信する。これに応答して、コントローラは、ソレノイド５５９’にエネルギー供給する信号を送信する。この結果、制御弁５５７’のその第１位置（流体の流れを封鎖する）への運動が生成される。ソレノイド５０９は、エネルギー供給された状態において留まり、且つ、ソレノイド５１９は、エネルギー供給されていない状態に留まっている。オイルは、もはやチャンバ５５２’からオイルリザーバ５８１へ流れることができないことから、ピストン５５１’の運動は停止される。
【０１１４】
時点Ｔ７（図８Ｏ）において、コントローラは、「フル」通知を受け取っており、且つ、ソレノイド５５９’にエネルギー供給するための信号の送信を停止する。この結果、その第２位置（封鎖されていない）への制御弁５５７’の運動が生成される。コントローラは、ソレノイド５０９にエネルギー供給する信号の送信を継続する。ソレノイド５１９は、エネルギー供給されていない。オイルは、いまや、チャンバ５５２’からオイルリザーバ５８１へ流れることができることから、ピストン５０１及び５５１’の下向きの運動が再開される。
【０１１５】
時点Ｔ８（図８Ｐ）において、充填弁５０は、完全に閉鎖される。いまや、充填器ユニットを図８Ｉに示されている状態に戻すように、ソレノイド５０９にエネルギー供給するコントローラからの信号を中断することができる。
【０１１６】
先程示されたように、いくつかの実施形態においては、充填器ユニット１０は、複数のタイプの飲料製品によって容器を充填しうる充填システム内において使用されている。これらの製品は、様々な粘度を有してもよく、且つ、有形物質を有してもよく、或いは、有さなくてもよい。相対的に大きな有形物質を有する製品に対応するべく、充填弁５０の開口部４９は、これらの有形物質が通過しうるように、サイズ設定される。例えば、カップ５３の開口部４９は、約０．６２５インチ（１．５８７５ｃｍ）の幅を有してもよい。但し、相対的に大きな有形物質（例えば、１０ｍｍの立方体）を通過させるようにサイズ設定された開口部は、有形物質を欠いていると共に／又は相対的に小さな粘度を有する製品の場合に、望ましくない大きな流量を結果的にもたらす場合がある。又、いくつかの実施形態においては、充填弁５０を含む充填システムは、その充填システム内の所定の場所において望ましい圧力を維持する圧力制御システムを含んでもよい。この場所は、１つ又は複数の充填弁に供給する製品リザーバ内に位置してもよく、或いは、これは、そのリザーバからの流路内に位置してもよい。いくつかの製品の場合には、望ましい圧力は、充填弁を通じた製品の流れを促進するように、気圧超であってもよい。その他の製品の場合には、望ましい圧力は、充填弁を通じた製品の流れを減速させるように、気圧未満（即ち、負圧）であってもよい。本明細書において使用されている「気圧の」、「気圧」、及び「周辺気圧」は、いずれも、１つ又は複数の充填弁の出口における空間を含む充填システムを取り囲む空間内の周辺圧力を意味している。
【０１１７】
図９Ａは、少なくともいくつかの実施形態による圧力制御システム６００を含む飲料容器充填システムの一部分を示す概略図である。図９Ａに示されている充填システムの部分は、図２に示されている充填システム４０などの充填システムの一部分であってもよく、且つ、充填弁５０を含むことができよう。充填弁５０は、図９Ａにおいては、矩形として象徴的に示されていることから、１つ又は複数の再循環パイプ１３の場所は、向きを目的として示されている。不均一な破線によって示されているように、更なる充填弁５０が並列状態で含まれてもよい。図９Ａ及び図９Ｂの残りの説明の全体を通じて、「１つ又は複数の充填弁５０」は、１〜ｎ個の充填弁５０が存在することを示しており、この場合に、ｎは、任意の数である（例えば、図２の充填システム４０の場合には、７２である）。１つ又は複数の充填弁５０の１つ又は複数の再循環パイプ１３は、製品再循環システムに接続されている。この製品再循環システムについては、図９Ｂとの関連において更に説明する。
【０１１８】
１つ又は複数の充填弁５０は、製品リザーバ６０１に接続されている。リザーバ６０１の内部は、充填されている複数の容器の組み合わせられた容積を上回る量の飲料製品を保持するための容量を有する。１つ又は複数の充填弁５０のそれぞれの充填弁のハウジングの内部は、製品リザーバ６０１の内部と流体連通状態にある。圧力トランスデューサ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ＰＴ）６０２が、リザーバ６０１と１つ又は複数の充填弁５０の間の流体経路内に配置されている。いくつかの実施形態においては、圧力トランスデューサ６０２は、例えば、１つ又は複数の充填弁５０に至る出口近傍のリザーバ６０１の内部の下部領域内などのように、リザーバ６０１内に配置されてもよい。圧力トランスデューサ６０２は、信号ＳＰＴをコントローラに対して出力する。図９Ａには示されていないが、コントローラは、圧力制御サブシステム６００（並びに、本明細書において記述されているその他のシステム）の一部分を形成しており、且つ、図１０との関連において後述される。信号ＳＰＴは、リザーバ６０１と１つ又は複数の充填弁５０の間の流体経路内においてトランスデューサ６０２によって様々な時点において検出される圧力を示している。レベルトランスデューサ（Ｌｅｖｅｌ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ：ＬＴ）６０３は、リザーバ６０１内において配置され、信号ＳＬＴをコントローラに対して出力し、信号ＳＬＴは、様々な時点におけるリザーバ６０１内の流体レベルを通知する。
【０１１９】
リザーバ６０１は、供給入口６０６を通じて飲料製品によって充填される。供給入口６０６は、図９Ｂとの関連において説明するように、低温殺菌器又は滅菌器から飲料製品を受け取ってもよい。
【０１２０】
リザーバ圧力制御システム６００は、リザーバ圧力制御ライン６０７によってリザーバ６０１の内部に接続されている。ライン６０７のみならず、システム６００との関連において説明するその他のラインは、加圧された流体を収容する能力を有すると共に、システム６００のいくつかの部分の場合に、潰れることなしに負圧を保持する能力を有する１つ又は複数のパイプ、チューブ、又はその他のタイプのコンジットを含んでもよい。リザーバ加圧制御システム６００の作動流体は、例えば、空気、窒素、二酸化炭素などのようなガス又はガス混合物であってもよい。ライン６０７内の流体の圧力を調節することにより、リザーバ６０１内の（並びに、リザーバ６０１からの流路内の場所における）圧力は、制御されてもよい。ライン６０７は、不注意による大きな負圧の結果としてのタンクの潰れを防止するための負圧遮断器６０８のみならず、ライン６０７内の不注意による過圧力に起因したシステム損傷を防止するための逃し弁６０９を含んでもよい。
【０１２１】
ライン６０７の第１ブランチは、圧力制御弁６１０の出力に接続されている。圧力制御弁６１０は、電流−圧力トランスデューサ（Ｉ／Ｐ）６１１によって選択的に開閉される。圧力制御弁６１０の入力側は、更なるラインにより、加圧された空気の供給源６１８（又は、その他の加圧された作動流体の供給源）に接続されている。圧力制御弁６１０及び供給源６１８を接続するこれらのラインには、アングルシート弁６１４、フィルタ６１５及び６１６、並びに、手動弁６１７が含まれてもよい。フィルタ６１５及び６１６は、０．２マイクロメートルフィルタであってもよく、且つ、微生物又はその他の汚染物質がリザーバ６０１に進入することを防止するために含まれてもよい。無菌充填動作の場合には、フィルタ６１５及び６１６は、殺菌可能なＨＥＰＡ／ＵＬＰＡフィルタであってもよい。手動弁６１８は、供給源６１８からシステム６００を隔離するべく使用されてもよい。又、アングルシート弁６１４は、フィルタ６１５及び６１６を加圧された状態において維持しつつ、供給源６１８からシステム６００を隔離するべく使用されてもよい。アングルシート弁６１２は、供給源６１８と弁６１０の入力側の間において、システム６００の各部分を排出口６１３に接続している。
【０１２２】
リザーバ圧力制御ライン６０７の第２ブランチは、負圧ポンプ６２２の入力側に接続されている。負圧ポンプ６２２の出口は、排出口６２３に接続されている。アングルシート弁６２０は、負圧ポンプ６２２をライン６０７に接続するライン内において含まれてもよい。調節可能な負圧逃しオリフィス６２１（例えば、ニードル弁）が、アングルシート弁６２０と負圧ポンプ６２２の間において、流体経路に接続されている。
【０１２３】
圧力トランスデューサ６０２、レベルトランスデューサ６０３、負圧遮断器６０８、逃し弁６０９、圧力制御弁６１０、電流−圧力トランスデューサ６１１、アングルシート弁６１２、６１４、及び６２０、フィルタ６１５及び６１６、手動弁６１７、負圧オリフィス６２１、並びに、負圧ポンプ６２２は、従来型の市販のコンポーネントであってもよい。従って、且つ、本明細書に記述されている新規の且つ発明のシステム内におけるその使用との関連を除いて、これらのコンポーネントの更なる詳細は提供されない。
【０１２４】
ライン６０７内の圧力は、ＰＴａｒｇｅｔにおける又はこの近傍（例えば、＋／−０．１ｐｓｉ（６８９．４７Ｐａ）、＋／−０．０５ｐｓｉ（３４４．７４Ｐａ）など）における圧力トランスデューサ６０２に対応した場所において圧力ＰＴａｒｇｅｔを維持するように、調節される。上述のように、この場所は、図９Ａにおいて、リザーバ６０１と１つ又は複数の充填弁５０の間である。その他の実施形態においては、この場所は、リザーバ６０１内の又はリザーバ６０１からの流路内のどこか別の場所であってもよい。ＰＴａｒｇｅｔ圧力は、気圧未満（負圧）であってもよく、気圧であってもよく、或いは、気圧超の圧力であってもよい。リザーバ６０１の内容物からの上部圧力に起因し、ライン６０７内の実際の圧力は、トランスデューサ６０２によって計測される圧力未満である場合がある。これにも拘らず、ライン６０７内の圧力を低減することにより、リザーバ６０１と１つ又は複数の充填弁５０の間の圧力が低減され、且つ、ライン６０７内の圧力を増大させることにより、リザーバ６０１と１つ又は複数の充填弁（５０）の間の圧力が増大される。
【０１２５】
負圧ポンプ６２２は、このライン内に気圧未満の圧力（即ち、負圧）を生成するべく、ライン６０７から流体を引き出す。弁６１０は、その入力側からの加圧された流体がその出力側から流れることを許容するべく、開放することができる。弁６１０が開放される程度に応じて、弁６１０からの出力は、ライン６０７内の気圧未満の圧力を低減することが可能であり、ライン６０７内の気圧未満の圧力を中和してライン６０７の圧力を気圧にすることも可能であり、或いは、ライン６０７の圧力を気圧超にするように、負圧ポンプ６２２により、ライン６０７内において生成された気圧未満の圧力を克服することもできる。コントローラは、圧力トランスデューサ６０２から信号ＳＰＴを受け取る。図１１Ｃとの関連において後述する制御アルゴリズムを使用することにより、且つ、受け取った信号ＳＰＴ及び予め設定された制御パラメータに基づいて、コントローラは、信号ＳＰＣをトランスデューサ６１１に出力する。これらの信号ＳＰＣに応答して、トランスデューサ６１１は、ポンプ６２２によって生成される気圧未満の圧力を大幅に克服するべく（これにより、ライン６０７内の圧力を増大させるべく）、圧力制御弁６１０を開放し、或いは、ポンプ６２２によって生成される気圧未満の圧力を小幅に克服するべく（これにより、ライン６０７内の圧力を減少させるべく）、制御弁６１０を閉鎖する。
【０１２６】
アングルシート弁６１２、６１４、及び６２０のそれぞれは、通常、完全に開放されるか、又は完全に閉鎖される。これらのアングルシート弁のそれぞれは、コントローラからの信号に応答して、図示されてはいないソレノイド（又は、ソレノイドによって制御されるガス圧アクチュエータ）により、作動可能である。コントローラは、システム６００が稼働している間にアングルシート弁６１４を開放状態において維持するべく、信号を送信し、且つ、システム６００が動作していない際に、或いは、なんらかの理由から高圧力の流れを切断する必要がある場合に、この信号の送信を停止する。コントローラは、システムが稼働している間に、アングルシート弁６２０を開放状態において維持するべく、信号を送信し、且つ、システムが動作していない際に、或いは、なんらかの理由から圧力側から負圧側を隔離する必要がある場合に、この信号の送信を停止する。アングルシート弁６１２は、動作の際には、閉鎖された状態において留まっており、コントローラは、高圧側から空気を放出する必要がある場合には、弁６１２を開放するための信号を送信してもよい。
【０１２７】
圧縮された流体の供給源６１８と負圧ポンプ６２２の両方を使用して圧力を調節することにより、特に、ライン６０７内において負圧を維持することが必要とされる際に、相対的に良好な制御が可能となる。動作の際に、弁６１７、６１４、及び６２０は、開放されてもよく、弁６１２は、閉鎖されてもよく、且つ、負圧ポンプ６２２は、１つ又は複数の弁５０のうちのいずれかを開放する前に、エネルギー供給されてもよい。圧力制御弁６１０がその最適な動作範囲の中央において設定された状態において、オリフィス６２１は、トランスデューサ６０２によって検出される圧力がＰＴａｒｇｅｔとなるように、調節されてもよい。次いで、コントローラは、後述する圧力制御アルゴリズムの実行を開始してもよく、且つ、１つ又は複数の弁５０を伴う充填動作が開始されてもよい。
【０１２８】
望ましいＰＴａｒｇｅｔは、対象である飲料製品に、特に、その製品の粘度に、依存することになる。特定の飲料製品の望ましいＰＴａｒｇｅｔは、（例えば、１４ｐｓｉａ（９６５２５．４２７Ｐａ）と１５．５ｐｓｉａ（１０６８６８．５４４Ｐａ）の間において０．１ｐｓｉａ（６８９．４７４Ｐａ）のインターバルにおける）限られた数の試験を実行して充填弁５０の入力圧力を対象の製品の充填弁５０の出口４９を通じた流量に対してマッピングすることにより、判定することができる。望ましい流量を選択することが可能であり、且つ、次いで、対応する圧力を使用してもよい。次いで、フルシステム試験を実行してこの圧力を調節することにより、リザーバから製品を受け取る１つ又は複数の充填弁５０を明らかにすることができる。
【０１２９】
図９Ａに示されているシステム６００の実施形態においては、圧力制御弁６１０の出力及び負圧ポンプ６２２の入力は、圧力制御ライン６０７に接続されている。図９Ａから理解することができるように、ライン６０７及びリザーバ６０１の内部は、共通流体空間を形成している。その他の実施形態においては、圧力制御弁の出力及び負圧ポンプ（或いは、その他の負圧供給源）の入力は、リザーバの内部を含む共通流体空間を形成するラインの異なる構成に接続されてもよい。
【０１３０】
リザーバ６０１は、封止されており、且つ、気圧超において、気圧において、又は気圧未満において、維持されうる。いくつかの実施形態においては、リザーバ６０１は、雰囲気に換気されてもよく、且つ、充填動作は、「雰囲気への開放」モードにおいて実行されてもよい。
【０１３１】
高温充填動作を実行する際には、リザーバ内の飲料製品の温度は、製品内及びその製品によって充填された容器内の両方における微生物の成長を防止するべく、上昇させてもよい。例えば、加熱された製品は、容器の内部の殺菌を支援しうる。いくつかの充填動作においては、容器は、加熱された製品によって充填されると共に栓によって蓋がされた後に、反転させられる。この結果、容器内の加熱された製品が栓の内側表面を殺菌する。
【０１３２】
高温充填動作の際には、内部充填弁５０のコンポーネントの温度をリザーバの上昇した温度の近傍において維持することが望ましい。充填弁の温度が過剰に低下した場合には、容器内に供給される製品の温度も、過剰に低くなる場合がある。充填弁５０が閉鎖された際に製品の流れが完全に停止した場合には、充填弁が次の容器充填動作の開始を待っているのに伴って、充填弁５０の内部コンポーネントが冷却される場合がある。例えば、且つ、図２との関連において上述したように、充填弁５０は、連続的に回転するカルーセル上に配置されてもよく、且つ、その充填弁５０が６時の場所と１２時の場所の間において運動している間に、容器内に飲料製品を供給してもよい。この充填弁５０が、別の容器を受け入れると共に新しい充填動作を開始するべく、１２時の場所と６時の場所の間において運動している間には、製品は、その充填弁５０の出口４９から流れない。
【０１３３】
充填弁が閉鎖されている間の充填弁の過剰な冷却を防止するべく、少量の加熱された製品を、この充填弁を通じて、且つ、製品タンクに戻るように、再循環させることが知られている。但し、多くのタイプの製品の場合に、過剰な再循環は、製品品質を劣化させる可能性がある。従って、再循環の流れは、充填弁を加熱された状態において維持するべく十分なものであることを要するが、充填弁が開放状態にある際の充填弁を通じた流れとの関係において格段に低減された流量におけるものであることを要する。
【０１３４】
上述のように、充填弁５０は、容器を様々な飲料製品によって充填するべく使用されてもよい。これらの製品のいくつかは、相対的に大きな有形物質を有していてもよい。大きな有形物質を有する製品を再循環させるには、相対的に大きな流体通路が必要とされる。例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍの有形物質を有する飲料製品を再循環させるには、流路が少なくとも０．６２５インチ（１．５８７５ｃｍ）の幅（例えば、丸い通路の場合には、０．６２５インチ（１．５８７５ｃｍ）の直径）を有することが望ましい。但し、有形物質を伴わない相対的に低い粘度の飲料の場合には、このサイズの通路を含むように従来型の製品再循環システムを単純に変更すれば、相対的に小さな有形物質を有する（或いは、有形物質をまったく有していない）低粘度の製品の場合に、望ましくない高再循環流量が結果的に得られることになろう。
【０１３５】
いくつかの実施形態においては、充填システムは、大きな有形物質の製品を再循環させることができるが、望ましくない高流量において再循環させることなしにその他の製品を再循環させることもできる、製品再循環システムを含んでもよい。この再循環システムを通じた流量は、流量計を使用して監視されてもよい。この流量計の出力に基づいて、再循環システム内の流量は、調節されてもよく、且つ、予め定義されたレベルに維持されてもよい。
【０１３６】
図９Ｂは、少なくともいくつかの実施形態による製品再循環システム６５０を含む飲料容器充填システムの一部分を示す概略図である。図９Ｂは、図９Ａの拡張であり、且つ、同一の飲料容器充填システムの別の部分を示している。
【０１３７】
製品再循環システム６５０の流路は、可変周波数駆動部（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｒｉｖｅ：ＶＦＤ）６５２を装備した可変速度容積式ポンプ６５１を含む。ポンプ６５１の入力は、１つ又は複数の充填弁５０の１つ又は複数の再循環チューブ１３に接続されている。ポンプ６５１の出力は、バランスタンク６５５に流れている。流量計６５３が、ポンプ６５１の出力とバランスタンク６５５の間の流路の一部分内に配置されている。質量流量計及び流量発信器又はその他のタイプのトランスデューサを含みうる流量計６５３は、流量計６５３を通じた、且つ、従って、製品再循環システム６５０の流路を通じた、流量を示す信号ＳＲＦＭを出力する。フラッシュクーラー又はその他の熱交換器６５４が、製品再循環システム６５０の流路内に配置されてもよく、且つ、長期間にわたる加熱からの損傷を防止するべく、飲料製品を冷却してもよい。ポンプ６５１、可変周波数駆動部６５２、流量計６５３、及び熱交換器６５４は、従来型の市販のコンポーネントであってもよい。従って、且つ、本明細書に記述されている新規の且つ発明のシステムにおけるその使用との関連を除いて、これらのコンポーネントの更なる詳細は提供されない。
【０１３８】
流量計６５３からの信号ＳＲＦＭは、コントローラによって受け取られる。図９Ｂには示されていないが、コントローラは、製品再循環システム６５０の一部分を形成しており、且つ、図１０との関連において説明される。図１１Ｄとの関連において後述する制御アルゴリズムを使用することにより、且つ、受け取った信号ＳＲＦＭ及び予め設定された制御パラメータに基づいて、コントローラは、信号ＳＲＦＣを駆動部６５２に出力する。これらの信号ＳＲＦＣに応答して、駆動部６５２は、ポンプ６５１の出力側における流量を調節するべく、ポンプ６５１の速度を増加又は減少させる。
【０１３９】
バランスタンク６５５は、可変周波数駆動部６５７によって駆動される第２可変速度容積式ポンプ６５６の入力に対して出力する。レベルトランスデューサ６５９は、タンク６５５内の製品レベルを通知する信号ＳＬＴＢをコントローラに出力する。これらの信号ＳＬＴＢに基づいて、コントローラは、ポンプ６５６の速度（並びに、従って、流量）を増加又は減少させるべく、信号ＳＦＢＣを生成する。レベルトランスデューサ６５９、ポンプ６５６、及び可変周波数駆動部６５７は、従来型の市販のコンポーネントであってもよい。
【０１４０】
ポンプ６５６の出力は、サージタンク６５８への入力である。サージタンク６５８の出力は、可変周波数駆動部によって駆動される第３可変速度容積式ポンプ６６０の入力に接続されている。ポンプ６６０の出力は、プロセッサ６６１に流れている。プロセッサ６６１は、低温殺菌器又はその他の滅菌器であってもよい。プロセッサ６６１の出力は、リザーバ６０１に流れている。プロセッサ６６１からリザーバ６０１への流れは、（電流−圧力トランスデューサ６６５に接続された）バラフライ弁６６４によって制御されている。コントローラは、レベルトランスデューサ６０３（図９Ａ）からの信号ＳＬＴに基づいて弁６６４の位置を制御するべく、信号ＳＬＬを生成する。プロセッサ６６１の出力における再循環ループは、電流−圧力トランスデューサ６６３に接続された別のバタフライ弁６６２を含む。図示されてはいないコントローラからの信号が弁６６２の位置を制御している。弁６６２は、例えば、リザーバ６０１への流れが減速又は中断された場合に、開放することができる。弁６６２からの流れは、第２フラッシュクーラー６６９を通じて、飲料製品をサージタンク６５８に戻す。ポンプ６５６の後の図９Ｂに示されているシステムの部分（即ち、サージタンク６５８、ポンプ及び駆動部６６０、プロセッサ６６１、弁６６２及びトランスデューサ６６３、弁６６４、フラッシュクーラー６６９、並びに、トランスデューサ６６５）は、加熱された製品を充填弁に供給する充填システムタンクに供給するべく使用される従来型のシステムに類似していてもよい。いくつかの実施形態においては、製品再循環システム６５０内の通路は、０．６２５インチ（１．５８７５ｃｍ）の最小幅を有する。
【０１４１】
図９Ｃは、少なくともいくつかの実施形態による製品再循環システム６５０’を含む飲料容器充填システムの一部分を示す概略図である。このような一実施形態との関連において、図９Ｃは、図９Ｂではなく、図９Ａの拡張である。図９Ｃに示されている実施形態のいくつかの態様は、図９Ｂの実施形態に類似しており、図９Ｃの要素は、同一の参照符号を有する図８Ｂの要素の類似しており、且つ、これらと同様の方式によって動作する。但し、再循環システム６５０’においては、可変流量弁６７１が追加されている。弁６７１は、従来型のダイアフラム弁又はその他のタイプの流量低減弁であってもよい。可変速度ポンプ６７０及びその関連する可変周波数駆動部は、ポンプ６５１及び駆動部６５２に類似している。システム６５０’において、弁６７１は、流量を調節するべく使用されている。コントローラは、弁６７１にシステム６５０’の流路を通じた製品の流量を増加又は減少させる信号ＳＲＦＣｖを（例えば、弁６７１に接続された電流−圧力トランスデューサに対して）送信する。コントローラは、流量計６５３から受け取った信号ＳＲＦＭに基づいて、信号ＳＲＦＣｖを生成してもよい。いくつかの実施形態においては、且つ、いくつかの設定における弁６７１の例外を伴って、製品再循環システム６５０’内の通路は、０．６２５インチ（１．５８７５ｃｍ）の最小幅を有する。但し、コントローラは、弁６７１内の有形物質のすべての蓄積が洗い流されることを許容するべく十分である開放位置に弁６７１を定期的に脈動させてもよい。
【０１４２】
図９Ｄは、少なくともいくつかの更なる実施形態による製品再循環システム６５０’’を含む飲料容器充填システムの一部分を示す概略図である。このような一実施形態との関連において、図９Ｄは、図９Ｂではなく、図９Ａの拡張である。図９Ｄに示されている実施形態のいくつかの態様は、図９Ｂの実施形態に類似しており、図９Ｄの要素は、同一の参照符号を有する図８Ｂの要素に類似しており、且つ、これらと同様の方式によって動作する。但し、再循環システム６５０’’においては、バランスタンク６５５が、加圧されたバランスタンク６８０によって置換されている。タンク６８０は、弁６７３が電流−圧力トランスデューサ６７２に接続された状態において、圧力制御弁６７３を通じて圧縮された空気の供給源に接続されている。可変速度ポンプ６７０及びその関連する可変周波数駆動部は、ポンプ６５１及び駆動部６５２に類似している。但し、システム６５０’’においては、弁６７３は、タンク６８０内の圧力を増加又は減少させることによってシステム６５０’’内の流路内の背圧を増加又は減少させることにより、流量を調節するべく使用されている。コントローラは、弁６７３にタンク６８０内への圧縮された空気の流量を増加又は減少させる信号ＳＲＦＣｐを電流−圧力トランスデューサ６７２に送信する。コントローラは、流量計６５３から受け取った信号ＳＲＦＭに基づいて信号ＳＲＦＣｐを生成してもよい。いくつかの実施形態においては、製品再循環システム６５０’’内の通路は、０．６２５インチ（１．５８７５ｃｍ）の最小幅を有する。
【０１４３】
図１０は、いくつかの実施形態による充填システムのコントローラ１０００に対する入出力を示すブロック図である。コントローラ１０００は、マイクロプロセッサ、プログラム可能な集積回路（ＩＣ）、特殊目的ＩＣ、プログラム可能なロジックコントローラ（ＰＬＣ）、フィールドプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は信号を受け取り、命令を実行し、且つ、受け取った信号及び命令に基づいて信号を出力しうるその他のタイプの装置であってもよい。コントローラ１０００は、命令及びデータを保存するためのメモリを含んでもよいと共に／又は、別個のメモリコンポーネント（図示されてはいない）にアクセスしてもよい。図１０は、単一のコントローラ１０００を示しているが、いくつかの実施形態においては、充填システムは、複数のコントローラを含んでもよく、本明細書に記述されているものなどのコントローラの動作は、これらの複数のコントローラの間において分配されている。
【０１４４】
コントローラ１０００は、コントローラ１０００がその上部において様々な充填システムのコンポーネントから信号を受け取る１つ又は複数の入力信号ラインに接続されている。これらの入力信号ラインのいくつかは、アーム２０（図７Ａ〜図７Ｄ）のロードセル４０６からの信号ＳＬＣを搬送している。図１０に示されているように、コントローラ１０００は、複数のロードセル４０６のそれぞれから別個の入力を受け取ってもよい。これらの入力のそれぞれは、単一の充填器ユニット１０に対応したアーム２０のロードセル４０６からの信号ＳＬＣであってもよい。又、コントローラ１０００は、コントローラ１０００が、その上部において、圧力トランスデューサ６０２（図９Ａ）からの信号ＳＰＴ、流量計６５３からの信号ＳＲＦＭ（図９Ｂ）、レベルトランスデューサ６５９からの信号ＳＬＴＢ、及びレベルトランスデューサ６０３（図９Ａ）からの信号ＳＬＴを受け取る入力信号ラインにも接続されている。コントローラ１０００は、その他のトランスデューサからの信号やプログラミング命令などを受け取るための更なる信号ラインを含んでもよい。例えば、且つ、上述のように、コントローラ１０００は、充填弁５０が低流量設定点にある際に、光学センサ１２１から信号を受け取る。
【０１４５】
又、コントローラ１０００は、コントローラ１０００がその上部において制御信号を様々な充填システムコンポーネントに出力する１つ又は複数の出力信号ラインにも接続されている。これらの出力信号ラインのいくつかは、信号を複数の充填器ユニット１０のそれぞれの充填器ユニットのアクチュエータのソレノイドまで搬送している。図１０に示されているように、これは、それぞれの充填器ユニット１０ごとに、ソレノイド５０９、５１９、及び５５９（図８Ａ〜図８Ｈ）のそれぞれに対する別個の信号ライン（又は、図８Ｉ〜図８Ｐの実施形態におけるソレノイド５０９、５１９、及び５５９’に対する信号ライン）を含んでもよい。コントローラ１０００は、入力信号ラインが、充填器ユニット１０に対応したアーム２０のロードセル４０６からの信号ＳＬＣを搬送する状態において、出力信号ラインのそれぞれのグループを充填器ユニット１０内のソレノイド５０９、５１９、及び５５９の組に対して関連付ける。又、コントローラ１０００は、コントローラ１０００が、その上部において、信号ＳＰＣをトランスデューサ６１１（図９Ａ）に送信し、信号ＳＲＦＣを可変周波数駆動部６５２（図９Ｂ）に送信し、且つ、信号ＳＦＢＣを駆動部６５７に送信し、且つ、信号ＳＬＬをトランスデューサ６６５（図９Ｂ）に送信する出力信号ラインにも接続されている。コントローラ１０００は、コントローラ１０００がその上部において信号をその他の充填システムコンポーネントに送信する更なる信号ラインを含んでもよい。これらの信号は、限定を伴うことなしに、アングルシート弁６１２、６１４、及び６２０に対する信号、電流−圧力トランスデューサ６６３及び６６５に対する信号、（図９Ｃの実施形態における）弁６７１に対する信号、（図９Ｄの実施形態における）トランスデューサ６７２に対する信号、ポンプ６６０の駆動部に対する信号、（図９Ｃ及び図９Ｄの実施形態における）ポンプ６７０の駆動部に対する信号、及び負圧ポンプ６２２に対するオン／オフ信号を含んでもよい。
【０１４６】
図１１Ａは、図８Ａ〜図８Ｈ又は図８Ｉ〜図８Ｐに示されている動作との関連においてコントローラ１０００によって実行されるアルゴリズムの一例である。図１１Ａのアルゴリズムは、単一の充填器ユニット及びその対応するアーム２０に関係しており、且つ、これらとの関係において説明することとする。但し、コントローラ１０００は、それぞれの充填器ユニット及びその対応するアーム２０ごとに、図１１Ａアルゴリズムの別個のインスタンスを同時に実行してもよい。
【０１４７】
図８Ａ又は図８Ｉに示されている充填器ユニットの状態に対応しうるステップ１１０１において、コントローラ１０００は、空の容器がアーム２０のグリッパ４１５内に配置されているかどうかを判定する。いくつかの実施形態においては、コントローラ１０００は、容器を検出するべくグリッパ４１５上において位置決めされた別個の光学又は接触センサに基づいて、この判定を実施してもよい。更にその他の実施形態においては、コントローラ１０００は、ロードセル４０６からの現時点において受け取られた信号ＳＬＣが空の容器の重量に対応しているかどうかに基づいて、この判定を実施している。「いいえ」ループによって示されているように、コントローラ１０００は、空の容器がアーム２０内に存在する時点まで、ステップ１１０１の判定の実施を継続する。その時点において、アルゴリズムは、「はい」ブランチ上において、ステップ１１０２に進む。図８Ｂ（又は、図８Ｊ）に示されている充填器ユニットの状態に対応しうるステップ１１０２において、コントローラ１０００は、ソレノイド５１９にエネルギー供給するべく信号を送信する。
【０１４８】
次いで、コントローラ１０００は、ステップ１１０３に継続し、ここで、コントローラ１０００は、充填されている容器が、例えば、９０％のフル状態などのように、「ほぼフル」であるかどうかを判定する。ステップ１１０３は、図８Ｃ（又は、図８Ｋ）に示されている充填器ユニットの状態に対応しうる。いくつかの実施形態においては、ステップ１１０３における判定は、ロードセル４０６からの信号ＳＬＣがほぼフル状態の容器に対応した重量を示しているかどうかに基づいている。「いいえ」ループによって示されているように、ステップ１１０３は、容器がほぼフル状態であると判定される時点まで、反復される。この判定が実施されたら、コントローラ１０００は、「はい」ブランチ上においてステップ１１０４に進む。図８Ｄ（又は、図８Ｌ）に示されている充填器ユニットの状態に対応しうるステップ１１０４において、コントローラ１０００は、ソレノイド５１９に対する信号の送信を停止し、且つ、ソレノイド５０９に対する信号の送信を開始する。
【０１４９】
次いで、コントローラ１０００は、ステップ１１０５に進み、ここで、コントローラ１０００は、光学センサ１２１から信号を受け取ったかどうかを判定している。ステップ１１０５は、図８Ｅ（又は、図８Ｍ）に示されている充填器ユニットの状態に対応しうる。「いいえ」ループによって示されているように、ステップ１１０５は、光学センサ１２１からの信号が受け取られる時点まで、反復される。この光学センサ信号が受け取られたら、コントローラは、「はい」ブランチ上においてステップ１１０６に進む。図８Ｆ（又は、図８Ｎ）に示されている充填器ユニットの状態に対応しうるステップ１１０６において、コントローラ１０００は、ソレノイド５５９（又は、ソレノイド５５９’）にエネルギー供給するべく信号を送信する。次いで、コントローラ１０００は、ステップ１１０７に進み、且つ、充填されている容器が完全にフル状態であるかどうかを判定している。コントローラ１０００は、ロードセル４０６から受け取った信号ＳＬＣがフル容器の重量を示しているかどうかに基づいて、ステップ１１０７において判定を実施してもよい。ステップ１１０７は、肯定的なフル容器判定が実施される時点まで、反復され（「いいえ」ループ）、その時点で、コントローラ１０００は、ステップ１１０８に継続する。
【０１５０】
図８Ｇ（又は、図８Ｏ）に示されている充填器ユニットの状態に対応しうるステップ１１０８において、コントローラ１０００は、ソレノイド５５９（又は、ソレノイド５５９’）にエネルギー供給するための信号の送信を停止している。次いで、コントローラ１０００は、ステップ１１０９に進み、且つ、アーム２０が空であるかどうかを、即ち、充填済みの容器が取り除かれているかどうかを判定する。いくつかの実施形態においては、コントローラ１０００は、アーム２０上の光学又は接触センサからの信号に基づいて、ステップ１１０９の判定を実施している。その他の実施形態においては、コントローラ１０００は、ロードセル４０６からの信号ＳＬＣが、装填物が除去されたアーム２０の重量に対応しているかどうかに基づいて、ステップ１１０９における判定を実施している。ステップ１１０９は、肯定的な空のアームの判定が実施される時点まで、反復され（「いいえ」ループ）、その時点において、コントローラ１０００は、ステップ１１１０に継続する。ステップ１１１０において、コントローラ１０００は、ソレノイド５０９にエネルギー供給するための信号の送信を停止している。次いで、コントローラ１０００は、ステップ１１０１に戻り、且つ、次の空の容器がアーム２０内の位置にあることを通知する信号を待つ。
【０１５１】
図１１Ｂは、図８Ａ〜図８Ｈ及び図８Ｉ〜図８Ｐに示されているものに類似した動作との関連においてコントローラ１０００によって実行されうる代替アルゴリズムの一例であるが、この場合には、光学センサ１２０は使用されていない。ステップ１１２１、１１２２、１１２３、１１２６、１１２７、１１２８、１１２９、及び１１３０は、それぞれ、図１１Ａのステップ１１０１、１１０２、１１０３、１１０６、１１０７、１１０８、１１０９、及び１１１０に類しており、且つ、従って、更なる説明は省略する。ステップ１１２４において、コントローラ１０００は、図１１Ａのステップ１１０４のものに類似した動作を実行しているが、タイマをも起動している。このタイマは、充填弁がフル開放状態から望ましい低流量設定点に対応した部分開放状態に進むために必要とされる時間を表す値を有する。ステップ１１２５において、コントローラ１０００は、タイマが満了しているかどうかを判定している。コントローラ１０００は、このタイマが満了する時点まで、ステップ１１２５（「いいえ」ループ）を反復し、且つ、その時点において、コントローラ１０００は、「はい」ブランチ上においてステップ１１２６に進む。
【０１５２】
又、上述のように、コントローラ１０００は、圧力制御弁６１０（図９Ａ）の位置を調節するための信号ＳＰＣを送信することにより、リザーバ６０１内の（又は、リザーバ６０１からの経路内の）圧力を制御する。いくつかの実施形態においては、コントローラ１０００は、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御ループアルゴリズムを使用して圧力弁６１０の設定を制御するべく、命令を実行している。図１１Ｃは、このようなアルゴリズムの一例を示すブロック図である。コントローラ１０００のクロックサイクルｔにおいて、アルゴリズムは、２つの入力を受け取っている。第１入力は、リザーバ６０１内において（又は、リザーバ６０１からの流路内において）維持されるべき望ましいターゲット圧力（ＰＴａｒｇｅｔ）の値に対応したデータである。この値は、プログラムパラメータとしてメモリ内に保存された定数であってもよい。第２入力は、ＳＰＴ（ｔ）であり、クロックサイクルｔにおいて受け取った圧力トランスデューサ６０２からの信号ＳＰＴの値である。加算器１１５１は、入力のうちの一方を他方から減算し、且つ、結果的に得られた差を時点ｔにおける圧力誤差値であるＥＰｒ（ｔ）として出力する。ＥＰｒ（ｔ）値は、比例計算器ブロック１１５２、積分計算器ブロック１１５３、及び微分計算器ブロック１１５４によって受け取られる。値Ｐ（１）、Ｐ（２）、及びＰ（３）は、チューニングパラメータであり、「Ｔ」は、積分時間インターバル（例えば、アルゴリズムが実行を開始した以降の合計経過時間）である。ブロック１１５２、１１５３、及び１１５４の出力は、第２加算器ブロック１１５５によって受け取られ、第２加算器ブロック１１５５は、合計をクロックサイクルｔにおける制御信号ＳＰＣであるＳＰＣ（ｔ）として（電流／圧力トランスデューサ６１１に対して）出力する。コントローラ１０００の次のクロックサイクル（ｔ＋１）において、図１１Ｃのアルゴリズムは、時間ｔ＋１における圧力誤差値であるＥＰｒ（ｔ＋１）を得るべく、第２入力として、ＳＰＴ（ｔ）の代わりに、ＳＰＴ（ｔ＋１）を使用することにより、再度実行され、これにより、ＥＰｒ（ｔ＋１）がブロック１１５２〜１１５４などに提供される。信号ＳＰＴ（ｔ＋１）は、サイクルｔ＋１において、且つ、圧力弁６１０がＳＰＣ（ｔ）に応答して調節された後に、受け取られる信号ＳＰＴの値となろう。図１１Ｃのアルゴリズムは、後のクロックサイクルにおいて類似の方式によって反復されることになろう。
【０１５３】
又、上述したように、コントローラ１０００は、ポンプ６５１（図９Ｂ）の速度を調節するための信号ＳＲＦＣを送信することにより、容積式ポンプ６５１の速度を制御する。いくつかの実施形態においては、コントローラ１０００は、別のＰＩＤ制御ループアルゴリズムを使用することにより、ポンプ６５１の設定を制御するための命令を実行する。図１１Ｄは、このようなアルゴリズムの一例を示すブロック図である。コントローラ１０００のクロックサイクルｔにおいて、アルゴリズムは、２つの入力を受け取っている。第１入力は、製品再循環システム６５０の流路を通じた望ましい流量に対応したデータである。いくつかの実施形態においては、この値（ＦＬＴａｒｇｅｔ）は、リザーバ６０１内への合計流量の５％〜１５％である。コントローラ１０００は、リザーバ６０１内への流量の百分率を算出することにより、ＦＬＴａｒｇｅｔの値を算出してもよい。リザーバ６０１内への流量は、時間に伴うレベルトランスデューサ６０３からの連続的データに基づいてコントローラ１０００によって判定されてもよい。例えば、値ＳＬＴ（ｔ）及びＳＬＴ（ｔ−ｎ）に基づいた流量は、［［ＳＬＴ（ｔ）に対応したリザーバ６０１の容積］−［ＳＬＴ（ｔ−ｎ）に対応したリザーバ６０１の容積］／［（ｔ）−（ｔ−ｎ）］］として算出することが可能であり、ここで、ｎは、製品レベルの変化を検出するために十分に長い期間に対応したクロックサイクルの数である。第２入力は、クロックｔにおいて受け取った流量計６５３からの信号ＳＲＦＭの値であるＳＲＦＭ（ｔ）である。加算器１１６１は、入力のうちの一方を他方から減算し、且つ、結果的に得られる差を時点ｔにおけう流量誤差値であるＥＦＬ（ｔ）として出力する。ＥＦＬ（ｔ）値は、比例計算器ブロック１１６２、積分計算器ブロック１１６３、及び微分計算器ブロック１１６４によって受け取られる。値Ｐ（４）、Ｐ（５）、及びＰ（６）は、チューニングパラメータであり、且つ、「Ｔ」は、積分時間インターバルである（例えば、アルゴリズムが実行を開始した以降の合計経過時間である）。ブロック１１６２、１１６３、及び１１６４の出力は、第２加算器ブロック１１６５によって受け取られ、第２加算器ブロック１１６５は、合計をクロックサイクルｔにおける制御信号ＳＲＦＣであるＳＲＦＣ（ｔ）として（可変周波数駆動部６５２に対して）出力する。コントローラ１０００の次のクロックサイクル（ｔ＋１）において、図１１Ｄのアルゴリズムは、時点ｔ＋１における流量誤差値であるＥＦＬ（ｔ＋１）を得るべく、第２入力として、ＳＲＦＭ（ｔ）の代わりに、ＳＲＦＭ（ｔ＋１）を使用することにより、再度実行され、これにより、ＥＦＬ（ｔ＋１）がブロック１１６２〜１１６４などに提供される。信号ＳＲＦＭ（ｔ＋１）は、サイクルｔ＋１において、且つ、ポンプ６５１の速度がＳＲＦＣ（ｔ）に応答して調節された後に、受け取られる信号ＳＲＦＭの値となろう。図１１Ｄのアルゴリズムは、後のクロックサイクルにおいて類似の方式によって反復されることになろう。チューニングパラメータＰ（４）、Ｐ（５）、及びＰ（６）の値は、既存のタイプの流体の流れシステムに使用されるＰＩＤコントローラを初期化及び調節するための従来の技法を使用することにより、判定することができる。
【０１５４】
図９Ｃの実施形態においては、コントローラ１０００は、値６７１を調節するための制御信号ＳＲＦＶｃを送信することにより、システム６５０’の流路を通じた流量を制御している。いくつかの実施形態においては、コントローラは、ＳＲＦＣではなく、出力として、ＳＲＦＣｖを伴って、図１１Ｄのものに類似したＰＩＤ制御ループアルゴリズムを使用することにより、信号ＳＲＦＶｃを生成している。図９Ｄの実施形態においては、コントローラ１０００は、弁６７３を調節するための制御信号ＳＲＦＶｐを送信することにより、システム６５０’’の流路を通じた流量を制御している。いくつかの実施形態においては、コントローラは、ＳＲＦＣではなく、出力として、ＳＲＦＣｐを伴って、図１１Ｄのものに類似したＰＩＤ制御ループアルゴリズムを使用することにより、信号ＳＲＦＶｐを生成している。
【０１５５】
又、上述のように、コントローラ１０００は、信号ＳＦＢＣを生成することにより、ポンプ６５６の速度を制御する。いくつかの実施形態においては、コントローラ１０００は、別のＰＩＤ制御ループアルゴリズムを使用することにより、且つ、入力としてのレベルトランスデューサ６５９からの信号ＳＬＴＢに基づいて、信号ＳＦＢＣを生成している。例えば、バランスタンク６５５内の製品レベルの変化のターゲット値（ΔＬＴａｒｇｅｔ）は、０において設定されてもよいであろう。入力ΔＬ（ｔ）は、時間に伴ってＳＬＴＢの値に基づいて算出されうるであろう。次いで、アルゴリズムは、タンク６５５内において一定レベルの製品を維持するように、チューニングされうるであろう。或いは、この代わりに、信号ＳＦＢＣを生成するためのアルゴリズムは、格段に単純なものであってもよいであろう。例えば、タンク６５５のレベルが特定の値（例えば、８０％フル）に到達した際には、常に、コントローラは、タンク６５５内のレベルが別のレベル（例えば、２０％のフル状態）に到達する時点までポンプ６５６を予め設定された速度で稼働させる信号ＳＦＢＣを生成しうるであろう。
【０１５６】
図１２Ａは、いくつかの実施形態による方法のステップを示すブロック図である。第１ステップ１２０１において、充填システムのリザーバは、第１飲料製品の供給源によって充填される。この充填システムは、本明細書において記述されているものなどの充填システムであってもよく、且つ、１つ又は複数の充填弁５０及び／又は本明細書において記述されているものなどのその他のコンポーネントを含んでもよい。ステップ１２０２において、充填システムは、第１飲料製品を有するリザーバからの容器の高温充填のために使用されている。具体的には、容器が、１つ又は複数の充填弁との関係において充填位置内に配置され、且つ、加熱された製品が、これらの容器内に供給される。ステップ１２０２の後に、充填システムは、ステップ１２０３において第２飲料製品の供給源によって充填されている。次いで、ステップ１２０４において、充填システムは、第２飲料製品を有するリザーバからの容器の無菌充填のために使用されている。ステップ１２０４の後に、充填システムは、ステップ１２０５において第３飲料製品の供給源によって充填されている。次いで、ステップ１２０６において、充填システムは、第３飲料製品を有するリザーバからの容器の充填のために使用されている。ステップ１２０６の充填動作は、第３製品が冷却されるか又は室温にある間に、且つ、無菌状態を維持することなしに、実行されてもよい。図１２Ａには示されていないが、更なるセットアップ、浄化、及び／又は殺菌動作が、ステップ１２０１の前に、ステップ１２０２及び１２０３の間において、ステップ１２０４及び１２０５の間において、且つ、ステップ１２０６の後に、実行されてもよい。
【０１５７】
第１、第２、又は第３飲料製品のいずれかは、１ｃｐｓ（０．００１Ｐａ・ｓ）〜４００ｃｐｓ（０．４Ｐａ・ｓ）の粘度を有してもよい。第１、第２、又は第３飲料製品のいずれかは、（上述の範囲内のサイズと、上述の範囲内の濃度と、を有する）有形物質を含んでいてもよく、或いは、有形物質を含んでいなくてもよい。但し、一例として、いくつかの実施形態においては、第１、第２、及び第３飲料製品のうちの１つは、有形物質を含んでおらず、且つ、第１、第２、及び第３飲料製品の別のものは、（例えば、２５％で、４００立方ミリメートルであるなどのように）、少なくとも１０％の容積計測百分率で、１２５立方ミリメートル〜１０００立方ミリメートルの容積を有する有形物質を含む。いくつかの実施形態においては、第１、第２、又は第３飲料製品のうちの１つは、約１ｃｐｓ（０．００１Ｐａ・ｓ）〜約５０ｃｐｓ（０．０５Ｐａ・ｓ）の粘度を有し、第１、第２、又は第３飲料製品の別のものは、約５０ｃｐｓ（０．０５Ｐａ・ｓ）〜約１００ｃｐｓ（０．１Ｐａ・ｓ）の粘度を有し、且つ、飲料製品の別のものは、約１００ｃｐｓ（０．１Ｐａ・ｓ）〜約２００ｃｐｓ（０．２Ｐａ・ｓ）の粘度を有する。いくつかの実施形態においては、第１、第２、又は第３飲料製品のうちの１つは、約１ｃｐｓ（０．００１Ｐａ・ｓ）〜約５０ｃｐｓ（０．０５Ｐａ・ｓ）の粘度を有し、且つ、第１、第２、又は第３飲料製品の別のものは、約１００ｃｐｓ（０．１Ｐａ・ｓ）〜約２００ｃｐｓ（０．２Ｐａ・ｓ）の粘度を有する。いくつかの実施形態においては、第１、第２、又は第３飲料製品のうちの１つは、約１ｃｐｓ（０．００１Ｐａ・ｓ）〜約１００ｃｐｓ（０．１Ｐａ・ｓ）の粘度を有し、且つ、第１、第２、又は第３飲料製品の別のものは、約２００ｃｐｓ（０．２Ｐａ・ｓ）〜約４００ｃｐｓ（０．４Ｐａ・ｓ）の粘度を有する。
【０１５８】
図１２Ａのステップは、図示の順序において実行される必要はない。例えば、充填システムが、第１飲料製品によって容器を高温充填し、第２飲料製品によって容器を無菌充填し、且つ、第３飲料製品によって容器を低温充填するべく使用される順序は、変更することができよう。
【０１５９】
図１２Ｂは、いくつかの実施形態による別の方法のステップを示すブロック図である。ステップ１２１１において、容器取扱アームは、第１タイプの容器を充填するための第１構成に配置されている。容器取扱アームは、アームによって保持された容器及びその容器の内容物の力Ｆ１に応答してロードセルに印加される力Ｆ２を示す信号を出力するロードセルを含む。第１構成においては、力Ｆ２は、力Ｆ１の第１比率である。ステップ１２１２において、第１構成にある容器取扱アームは、充填弁からの飲料製品によって充填されている間に、第１タイプの容器を保持するべく使用されている。ステップ１２１３において、容器取扱アームは、第２タイプの容器を充填するべく第２構成に配置されている。第２構成においては、力Ｆ２は、力Ｆ１の第２比率である。第２比率は、第１位比率とは異なっている。ステップ１２１４において、第２構成における容器取扱アームは、充填弁からの飲料製品によって充填されている間に、第２タイプの容器を保持するべく使用されている。その他の実施形態においては、図１２Ｂの方法は、容器取扱アームが、更なるタイプの容器を充填するための更なる構成に配置される更なるステップを含んでもよく、更なる構成のそれぞれは、異なるＦ１：Ｆ２比率に対応しており、且つ、容器取扱アームは、飲料製品による充填の際に、且つ、その更なる構成にある際に、更なるタイプの容器を保持するように使用されている。図１２Ｂには示されていないが、例えば、ステップ１２１２及び１２１３の間において又はステップ１２１３及び１２１４の間において、更なるセットアップ、浄化、及び／又は殺菌動作が実行されてもよい。
【０１６０】
図１２Ｃは、いくつかの実施形態による更なる方法のステップを示すブロック図である。ステップ１２２１において、充填システムのリザーバは、第１飲料製品の供給によって充填されている。この充填システムは、本明細書において記述されているものなどの充填システムであってもよく、且つ、１つ又は複数の充填弁５０及び／又は本明細書に記述されているものなどのその他のコンポーネントを含んでもよい。ステップ１２２２において、充填システムは、第１飲料製品を有するリザーバからの容器の充填のために使用されている。具体的には、容器は、１つ又は複数の充填弁との関係において充填位置に配置され、且つ、製品が、これらの容器内に供給される。ステップ１２２２において、リザーバの内部の場所における（或いは、リザーバの内部からの流路内における）圧力が第１レベルにおいて維持されている。ステップ１２２３において、充填システムのリザーバは、第２飲料製品の供給によって充填されている。ステップ１２２４において、充填システムは、第２飲料製品を有するリザーバからの容器の充填のために使用されている。ステップ１２２４においては、同一の場所における圧力が、第１レベルとは異なる第２レベルにおいて維持されている。第１及び第２レベルのうちの少なくとも１つは、気圧未満の圧力である。充填システムが、その他の飲料製品を有するリザーバからの容器の充填のために、且つ、場所における圧力を１つ又は複数のその他のレベルにおいて維持しつつ、使用される更なるステップが実行されてもよい。いくつかの実施形態においては、圧力は、その圧力を望ましいレベルの＋／−０．１ｐｓｉ（６８９．４７４Ｐａ）以内に維持することにより、望ましいレベルにおいて維持されている。許容範囲は、その他の値（例えば、＋／−０．０５ｐｓｉ（３４４．７３７Ｐａ）を有してもよい。いくつかの実施形態においては、第１圧力レベルは、気圧未満であり、且つ、第２圧力レベルは、気圧以上であり、且つ、第１飲料は、第２飲料よりも粘度が低い。いくつかの実施形態においては、第１圧力レベルは、気圧以上であり、且つ、第２圧力は、気圧未満であり、且つ、第１飲料は、第１飲料よりも粘度が高い。図１２Ｃには示されていないが、更なるセットアップ、浄化、及び／又は殺菌動作が、例えば、ステップ１２２２及び１２２３の間において実行されてもよい。いくつかの実施形態においては、図１２Ｃの方法は、第３飲料製品の供給によってリザーバを充填する更なるステップと、次いで、リザーバが雰囲気に換気されている間に、この第３飲料製品を有するリザーバから容器を充填する更なるステップと、を含んでもよい。
【０１６１】
図１２Ｄは、いくつかの実施形態による更なる方法のステップを示すブロック図である。第１ステップ１２３１において、充填システムのリザーバは、第１飲料製品の供給によって充填されている。この充填システムは、本明細書において記述されているものなどの充填システムであってもよく、且つ、１つ又は複数の充填弁５０及び本明細書において記述されているものなどのその他のコンポーネントを含んでもよい。ステップ１２３２において、且つ、第１期間において、充填システムは、第１飲料瀬品を有するリザーバからの飲料容器の高温充填のために使用されている。具体的には、容器は、１つ又は複数の充填弁との関係において充填位置に配置され、且つ、製品は、これらの容器内に供給される。第１期間において、充填システムは、（例えば、図９Ｂの実施形態におけるその流路内の可変流量ポンプの速度を調節することにより、図９Ｃの実施形態における可変流量弁の設定を調節することにより、図９Ｄの実施形態における圧力制御弁を調節することにより）、製品再循環流路を通じた流量を自動的に維持している。ステップ１２３３において、充填システムのリザーバは、第２飲料製品の供給によって充填されている。ステップ１２３４において、且つ、第２期間において、充填システムは、第２飲料製品を有するリザーバからの飲料容器の高温充填のために使用されている。第２期間において、充填システムは、この場合にも、その製品再循環流路を通じた流量を自動的に維持している。図１２Ｄには示されていないが、更なるセットアップ、浄化、及び／又は殺菌動作が、例えば、１つの製品による容器の充填とその後の異なる製品によるリザーバの充填の間において、実行されてもよい。
【０１６２】
第１及び第２飲料製品のうちの一方は、（上述の範囲内のサイズと、上述の範囲内の濃度と、を有する）有形物質を有し、且つ、第１及び第２飲料製品の他方は、有形物質を欠いている。但し、一例として、第１及び第２飲料製品のうちの１つは、少なくとも２５％の容積計測百分率で有形物質を有してもよい。これらの有形物質の少なくとも一部分のそれぞれは、少なくとも４００立方ミリメートルの個別容積を有してもよい。リザーバが、その他のサイズ及び／又はその他の濃度を有する有形物質（例えば、約１％の濃度及び１ｍｍの立方体内にフィットするサイズを有する有形物質）を有するその他の製品によって充填される更なる又は代替ステップが実行されてもよく、且つ、次いで、充填システムは、製品再循環流路を通じた流量を自動的に維持しつつ、容器内へのその他の製品の加熱された充填を実行するべく使用される。
【０１６３】
様々な実施形態によるシステムは、従来型のシステムを使用して可能であるものよりも格段に様々な製品タイプによる容器の充填を許容している。又、様々な実施形態によるシステムは、製品が約２０ｃｐｓ（０．０２Ｐａ・ｓ）超の粘度を有する際に、或いは、製品が有形物質を有する際に、従来型のシステムによって実際的であるものよりも大きな速度における容器の充填をも許容している。
【０１６４】
以上において記述されている変形及び実施形態に加えて、更なる実施形態は、異なる特徴及び／又は特徴の異なる組合せを含んでもよい。例は、限定を伴うことなしに、以下のものを含む。
【０１６５】
その他のタイプ、形状、及び構成の磁石が充填弁内において使用されてもよい。シャトル及び／又は駆動スリーブは、その他の構成を有することができよう。シャトルは、羽根２０８などの流れをまっすぐにさせる羽根を欠いてもよいと共に／又は、異なる構成の流れをまっすぐにする羽根を有してもよい。異なるタイプの端部要素が、（例えば、異なるサイズの開口部を有するカップと共に使用されるべく）シャトルに装着されてもよい。いくつかの実施形態においては、カップ５３などの充填弁カップは、別のタイプのカップによって置換されうるであろう。図１Ａ、図１Ｂ、及び図３Ａ〜図４Ｂから理解できるように、カップ５３は、クランプ５６を緩め、カップ５３を取り外し、且つ、新しいカップを位置に載置し、且つ、クランプ５６を再締結することにより、容易に置換されうる。１つのシナリオにおいては、容器が充填されるべき１つ又は複数の飲料製品は、有形物質を欠いてもよく、或いは、相対的に小さな有形物質を有してもよく、且つ、大きな有形物質の通過を許容するようにサイズ設定された出口を有するカップに対する必要性が存在しなくてもよい。このようなシナリオにおいては、置換用のカップは、充填の際に相対的に高い精度を得るように、且つ／又は、相対的に小さな開口部を有する容器を充填するように、相対的に小さな開口部を有してもよいであろう。別のシナリオにおいては、高温充填を実行する必要性が存在しなくてもよく、且つ、従って、製品再循環が不要であってもよい。このシナリオにおいては、置換カップは、再循環パイプ１３などの再循環パイプを含まなくてもよいであろう。
【０１６６】
容器取扱アームは、代替構成において構成及び／又は結合されたレバー、支持ビーム、及びロードセルを含むことができよう。
【０１６７】
低流量設定点システムは、制御弁の代替構成及び／又は様々なコンポーネントの代替位置決めを含むことができよう。
【０１６８】
リザーバ圧力制御システムのコンポーネントは、代替方式によって構成されうるであろう。代替タイプの流体制御弁、トランスデューサ、及びその他のコンポーネントが使用されうるであろう。
【０１６９】
製品再循環システムのコンポーネントは、代替方式によって構成されうるであろう。代替タイプのコンポーネントが使用されうるであろう。
【０１７０】
充填弁５０の特徴のいくつか又はすべてを有する充填弁は、容器取扱アーム２０などの容器取扱アーム、図８Ａ〜図８Ｈ（又は、図８Ｉ〜図８Ｐ）との関連において記述されているものなどの低流量設定点制御システム、図９Ａとの関連において記述されているものなどの圧力制御システム、又は図９Ｂ〜図９Ｄとの関連において記述されているものなどの製品再循環システムを含まない充填システムにおいて使用されてもよい。
【０１７１】
アーム２０の特徴のいくつか又はすべてを有する容器取扱アームは、充填弁５０などの充填弁、容器取扱アーム２０などの容器取扱アーム、図８Ａ〜図８Ｈ（又は、図８Ｉ〜図８Ｐ）との関連において記述されているものなどの低流量設定点制御システム、図９Ａとの関連において記述されているものなどの圧力制御システム、又は図９Ｂ〜図９Ｄとの関連において記述されているものなどの製品再循環システムを含まない充填システムにおいて使用されてもよい。
【０１７２】
図８Ａ〜図８Ｈ（又は、図８Ｉ〜図８Ｐ）との関連において記述されているものなどの低流量設定点システムは、その他のタイプの充填弁との関連において使用されてもよく、且つ／又は、容器取扱アーム２０などの容器取扱アーム、図９Ａとの関連において記述されているものなどの圧力制御システム、又は図９Ｂ〜図９Ｄとの関連において記述されているものなどの製品再循環システムを含まないシステムにおいて使用されてもよい。
【０１７３】
図９Ａとの関連において記述されているものなどの圧力制御システムは、その他のタイプの充填弁との関連において使用されてもよく、且つ／又は、アーム２０などの容器取扱アーム、図８Ａ〜図８Ｈ（又は、図８Ｉ〜図８Ｐ）との関連において記述されているものなどの低流量設定点制御システム、又は図９Ｂ〜図９Ｄとの関連において記述されているものなどの製品再循環システムを含まないシステムにおいて使用されてもよい。
【０１７４】
図９Ｂ〜図９Ｄとの関連において記述されているものなどの製品再循環システムは、その他のタイプの充填弁との関連において使用されてもよく、且つ／又は、アーム２０などの容器取扱アーム、図８Ａ〜図８Ｈ（又は図８Ｉ〜図８Ｐ）との関連において記述されているものなどの低流量設定点制御システム、又は図９Ａとの関連において記述されているものなどの圧力制御システムを含まないシステム内において使用されてもよい。
【０１７５】
又、本明細書において記述されているシステムは、その他のタイプの液体によって容器を充填するべく使用することができる。これらの製品は、限定を伴うことなしに、その他のタイプの食品製品、ペンキ、インク、及びその他の液体を含んでもよい。又、このようなその他の製品は、飲料製品について先程示された範囲内の粘度及び有形物質を有してもよい。
【０１７６】
実施形態の上述の説明は、例示及び説明を目的として提示されたものである。上述の説明は、本発明のすべてを網羅することを意図したものではなく、或いは、本発明の実施形態を開示された形態そのままに限定することを意図したものでもなく、且つ、上述の教示内容に鑑み、変更及び変形が、可能であり、或いは、様々な実施形態の実施を通じて取得されうる。本明細書において説明されている実施形態は、当業者が本発明を様々な実施形態において且つ想定される特定の使用に適した様々な変更を伴って利用することを可能にするべく、様々な実施形態の原理及び特性並びにその実際的な用途を説明するために選択及び記述されたものである。上述の実施形態からの特徴の任意の且つすべての組合せ、サブ組合せ、及び順列は、本発明の範囲に含まれる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図８Ｊ】
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【図８Ｋ】
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【図８Ｌ】
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【図８Ｍ】
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【図８Ｎ】
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【図８Ｏ】
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【図８Ｐ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年10月3日(2018.10.3)
【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】
飲料製品リザーバと、
前記リザーバに接続され、前記リザーバからの飲料製品によって容器を充填する飲料容器充填弁と、
前記リザーバの内部を含む流体空間に接続された負圧供給源と、
前記流体空間を流体の供給源に接続可能な圧力制御弁と、
ターゲット圧力値を含む前記リザーバ内部の圧力を示す圧力トランスデューサ信号を生成する圧力トランスデューサと、
特定の粘度を有する特定の飲料製品の所望の流量に基づいて前記リザーバ内部のターゲット圧力値に対応する入力データを受け取り、前記圧力トランスデューサ信号及び前記入力データに基づいて、圧力弁制御信号を生成するコントローラであって、前記圧力弁制御信号が、前記圧力弁を開閉し、前記ターゲット値において圧力を維持する信号である、コントローラと、
前記容器を受け取り保持する部材と、前記容器の重量を検出するロードセルとを少なくとも備える容器取扱アームであって、前記充填弁との関係において充填位置で容器を保持し、前記容器及びその内容物の重量を示す信号を出力し、前記保持する部材に対して印可される重量及び前記ロードセルに対して結果的に印可される重量の間の比率を変更すべく調節可能である容器取扱アームと、
を有することを特徴とする容器充填システム。
【請求項２】
前記負圧供給源は、負圧ポンプであることを特徴とする請求項１に記載の容器充填システム。
【請求項３】
前記リザーバの内部は、複数の飲料製品容器の組み合わせられた容積を上回る容積を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の容器充填システム。
【請求項４】
前記リザーバの内部は、飲料製品を収容す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容器充填システム。
【請求項５】
周辺気圧超の圧力において、前記圧力制御弁は、前記流体空間と前記流体の供給源とを接続する請求項１から４のいずれか一項に記載の容器充填システム。
【請求項６】
前記圧力トランスデューサ信号は、前記リザーバからの流路の圧力を示す値をさらに含み、前記コントローラは、前記圧力トランスデューサ信号及び前記入力データに基づいて圧力弁制御信号を生成し、前記圧力弁制御信号は、前記圧力弁を開閉し、前記リザーバ内部における圧力と、前記リザーバからの流路の一部における圧力との少なくとも一方を維持する信号である、請求項１から５のいずれか一項に記載の容器充填システム。
【請求項７】
前記ターゲット圧力は、周辺気圧未満であることを特徴とする請求項６に記載の容器充填システム。
【請求項８】
前記ターゲット圧力は、周辺気圧以上であることを特徴とする請求項６に記載の容器充填システム。
【請求項９】
前記システムは、前記リザーバが大気に換気されている間に、容器を充填することを特徴とする請求項６に記載の容器充填システム。
【請求項１０】
周辺気圧超の圧力で負圧供給源及び液体供給源に接続されているリザーバに、粘度が１ｃｐｓと４００ｃｐｓとの間の値を有する第１飲料製品を充填することと、
圧力トランスデューサ信号及びコントローラにより生成される入力ターゲット圧力信号に基づいて開閉する圧力制御弁を使用し、前記第１飲料製品の所望の流量及び前記粘度に基づいて前記リザーバ内のターゲット圧力を自動的に維持しつつ、前記リザーバに接続された充填弁を通じて、第１期間において、前記第１飲料製品によって容器を充填することであって、前記ターゲット圧力の値は、周辺気圧値未満である第１のターゲット圧力値を含む、前記第１飲料製品によって容器を充填することと、
を有する、容器を充填する方法。
【請求項１１】
前記ターゲット圧力の値が、周辺気圧値以上である第２ターゲット圧力値をさらに含み、
前記リザーバに第２飲料製品を充填することと、
前記第２ターゲット圧力値において、前記リザーバ内の圧力及び前記リザーバからの流路の一部分内の圧力の少なくとも一方を自動的に維持しつつ、前記充填弁を通じて、前記第１期間とは異なる第２期間において、前記第２飲料製品によって容器を充填することと、
を更に有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１飲料製品の粘度は、前記第２飲料製品の粘度未満であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記充填弁の出口の幅は、少なくとも０．６２５インチ（１．５８７５ｃｍ）であることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１ターゲット圧力値において、前記リザーバ内の圧力及び前記リザーバからの流路の一部分内の圧力の少なくとも一方を自動的に維持することは、前記流体空間が負圧供給源にも接続されている間に、加圧された流体供給源を前記リザーバの内部を含む流体空間と接続する圧力制御弁を開閉することを含む、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記リザーバを別の飲料製品で充填することと、
前記リザーバが大気に換気されている状態において、容器を前記別の飲料製品で充填することと、
を更に有することを特徴とする請求項１０から１４のいずれか一項に記載の方法。