(57)【要約】【課題】製品液の温度が高い場合であっても容器内の空気を置換するのに必要となる炭酸ガスの消費量を抑制する。【解決手段】液体供給路１３と、貯液タンクＴに貯留される第１圧力の炭酸ガスを缶容器Ｃに供給する第１炭酸ガス供給路１１と、第１炭酸ガス供給路１１の流入位置１１ａに第１圧力よりも低い第２圧力の炭酸ガスを供給する第２炭酸ガス供給路１２と、液弁１４と、第１炭酸ガス供給路１１の流入位置１１ａよりも上流側に設けられる第１カウンタ弁１６と、第２炭酸ガス供給路１２に設けられる第２カウンタ弁１７と、第１カウンタ弁１６及び第２カウンタ弁１７を制御する制御部２２と、を備え、制御部２２は、第１カウンタ弁１６及び液弁１４を閉状態としかつ第２カウンタ弁１７を開状態として缶容器Ｃに第２圧力の炭酸ガスを供給し、第１カウンタ弁１６及び液弁１４を開状態として缶容器Ｃに製品液を充填する飲料充填装置１０を提供する。【選択図】図２
2019131249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸ガスが溶解した製品液と該製品液の上部に炭酸ガスとが貯留されるタンクから前記製品液を容器へ供給する液体供給路と、
前記タンクに貯留される第１圧力の炭酸ガスを前記容器に供給する第１炭酸ガス供給路と、
前記第１炭酸ガス供給路の流入位置に前記第１圧力よりも低い第２圧力の炭酸ガスを供給する第２炭酸ガス供給路と、
前記液体供給路に設けられる液弁と、
前記第１炭酸ガス供給路の前記流入位置よりも上流側に設けられる第１開閉弁と、
前記第２炭酸ガス供給路に設けられる第２開閉弁と、
前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記第１開閉弁及び前記液弁を閉状態としかつ前記第２開閉弁を開状態として前記容器に前記第２圧力の炭酸ガスを供給し、
前記第１開閉弁及び前記液弁を開状態として前記容器に前記製品液を充填する液体充填装置。
【請求項２】
前記第２炭酸ガス供給路は、前記流入位置よりも上流側の分岐位置で前記第１炭酸ガス供給路から分岐した流路であり、前記第１圧力から前記第２圧力へ炭酸ガスの圧力を減圧する第１減圧部を備える請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項３】
前記第２圧力の炭酸ガスが貯留されるチャンバを備え、
前記第２炭酸ガス供給路は、前記チャンバから導入される前記第２圧力の炭酸ガスを前記第１炭酸ガス供給路の前記流入位置に供給する流路である請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項４】
前記容器に前記第２圧力の炭酸ガスを供給する際に前記容器から排出される気体を流通させる主排気路と、
前記主排気路から分岐されるとともに前記気体の圧力を減圧する第２減圧部を有する副排気路と、
前記主排気路に設けられる第３開閉弁と、
前記副排気路に設けられる第４開閉弁と、を備え、
前記制御部は、
前記容器に前記第２圧力の炭酸ガスを供給する際に、前記第３開閉弁及び前記第４開閉弁を開状態とし、
前記第１圧力の炭酸ガスにより加圧された前記容器の内部空間を減圧する際に、前記第３開閉弁を閉状態としかつ前記第４開閉弁を開状態とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体充填装置。
【請求項５】
前記第２開閉弁及び前記第３開閉弁は、同一の開閉機構により構成されている請求項４に記載の液体充填装置。
【請求項６】
前記制御部は、第１制御モードと第２制御モードとを切り替えて実行可能であり、
前記第１制御モードは、前記第１開閉弁及び前記液弁を閉状態としかつ前記第２開閉弁を開状態として前記容器に前記第２圧力の炭酸ガスを供給し、前記第１開閉弁及び前記液弁を開状態として前記容器に前記製品液を充填するモードであり、
前記第２制御モードは、前記液弁を閉状態としかつ前記第１開閉弁を開状態として前記容器に前記第１圧力の炭酸ガスを供給し、前記第１開閉弁及び前記液弁を開状態として前記容器に前記製品液を充填するモードである請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の液体充填装置。
【請求項７】
前記容器に前記第２圧力の炭酸ガスを供給する際に前記容器から排出される気体を流通させる主排気路と、
前記主排気路から分岐されるとともに前記気体の圧力を減圧する第２減圧部を有する副排気路と、
前記主排気路に設けられる第３開閉弁と、
前記副排気路に設けられる第４開閉弁と、を備え、
前記制御部は、前記第２制御モードにおいて、
前記容器に前記第１圧力の炭酸ガスを供給する際に、前記第３開閉弁及び前記第４開閉弁を開状態とし、
前記第１圧力の炭酸ガスにより加圧された前記容器の内部空間を減圧する際に、前記第３開閉弁を閉状態としかつ前記第４開閉弁を開状態とする請求項６に記載の液体充填装置。
【請求項８】
液体充填装置により容器に液体を充填する液体充填方法であって、
前記液体充填装置は、
炭酸ガスが溶解した製品液と該製品液の上部に炭酸ガスとが貯留されるタンクから前記製品液を前記容器へ供給する液体供給路と、
前記タンクに貯留される第１圧力の炭酸ガスを前記容器に供給する第１炭酸ガス供給路と、
前記第１炭酸ガス供給路の流入位置に前記第１圧力よりも低い第２圧力の炭酸ガスを供給する第２炭酸ガス供給路と、
前記液体供給路に設けられる液弁と、
前記第１炭酸ガス供給路の前記流入位置よりも上流側に設けられる第１開閉弁と、
前記第２炭酸ガス供給路に設けられる第２開閉弁と、を備え、
前記第１開閉弁及び前記液弁を閉状態としかつ前記第２開閉弁を開状態として前記容器に前記第２圧力の炭酸ガスを供給するガス置換工程と、
前記第１開閉弁及び前記液弁を開状態として前記容器に前記製品液を充填する液体充填工程と、を備える液体充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体充填装置及び液体充填方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭酸ガス入り飲料等を貯液タンクから容器に充填する液体充填装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１は、容器に液体を充填するのに先立って、貯液タンクのヘッドスペースから容器へカウンタガスを供給することにより、容器内の空気を炭酸ガスと置換するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２１１６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、省エネの観点から、貯液タンクに貯留される製品液を予め冷却する工程を極力削減して冷却に要する電力や充填後の加温に伴うユーティリティを低減することが望まれている。
しかしながら、製品液を予め冷却する工程を削減して貯液タンクに貯留される製品液の温度を上昇させると（例えば、約２℃から約２０℃への上昇）、それに伴って貯液タンクのヘッドスペースにかける炭酸ガスの圧力を上昇させる必要がある（例えば、約０．２Ｍｐａから約０．４Ｍｐａへ上昇）。これは、炭酸ガスの溶解度が製品液の温度上昇に応じて低下するためである。
【０００５】
そして、貯液タンクのヘッドスペースに貯留される炭酸ガスの圧力が上昇すると、容器内の空気と置換するカウンタガスの圧力が上昇し、容器内の空気と炭酸ガスとの置換効率が悪化してしまう。排気通路の断面積に制約があるため、カウンタ圧が高いと、排気効率が下がるためである。
そのため、容器内の空気を炭酸ガスとの置換を十分に行う（例えば、置換率を９０％以上とする）には、それに必要となる炭酸ガスの消費量が増加してしまう。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、タンクに貯留される製品液の温度が高い場合でも容器内の空気を置換するのに必要となる炭酸ガスの消費量を抑制することが可能な液体充填装置及び液体充填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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の一態様にかかる液体充填装置は、炭酸ガスが溶解した製品液と該製品液の上部に炭酸ガスとが貯留されるタンクから前記製品液を容器へ供給する液体供給路と、前記タンクに貯留される第１圧力の炭酸ガスを前記容器に供給する第１炭酸ガス供給路と、前記第１炭酸ガス供給路の流入位置に前記第１圧力よりも低い第２圧力の炭酸ガスを供給する第２炭酸ガス供給路と、前記液体供給路に設けられる液弁と、前記第１炭酸ガス供給路の前記流入位置よりも上流側に設けられる第１開閉弁と、前記第２炭酸ガス供給路に設けられる第２開閉弁と、前記第１開閉弁及び前記第２開閉弁を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１開閉弁及び前記液弁を閉状態としかつ前記第２開閉弁を開状態として前記容器に前記第２圧力の炭酸ガスを供給し、前記第１開閉弁及び前記液弁を開状態として前記容器に前記製品液を充填する。
【０００８】
本発明の一態様にかかる液体充填装置によれば、第１開閉弁及び液弁を閉状態としかつ第２開閉弁を開状態として容器に第２圧力の炭酸ガスを供給することにより、タンクの上部に貯留される第１圧力の炭酸ガスよりも低圧の第２圧力の炭酸ガスで容器内の空気が置換される。そのため、タンクの上部に貯留される炭酸ガスの圧力が高い場合でも、炭酸ガスと容器内の空気との混合が抑制され、容器内の空気を炭酸ガスにより効率良く置換し、容器内の空気を置換するのに必要となる炭酸ガスの消費量を抑制することができる。また、第１開閉弁及び液弁を閉状態としかつ第２開閉弁を開状態として容器に第２圧力の炭酸ガスを供給することにより、製品液を容器に充填する際に製品液と置換される炭酸ガスをタンクに戻すことができる。
【０００９】
本発明の一態様にかかる液体充填装置において、前記第２炭酸ガス供給路は、前記流入位置よりも上流側の分岐位置で前記第１炭酸ガス供給路から分岐した流路であり、前記第１圧力から前記第２圧力へ炭酸ガスの圧力を減圧する第１減圧部を備えていてもよい。
第２炭酸ガス供給路が第１炭酸ガス供給路から供給される炭酸ガスの圧力を第１圧力から第２圧力に減圧する機能を備えるため、第２圧力の炭酸ガスを供給する別途の供給源を設けることなく、第２圧力の炭酸ガスを容器へ供給することができる。
【００１０】
本発明の一態様にかかる液体充填装置においては、前記第２圧力の炭酸ガスが貯留されるチャンバを備え、前記第２炭酸ガス供給路は、前記チャンバから導入される前記第２圧力の炭酸ガスを前記第１炭酸ガス供給路の前記流入位置に供給する流路であってもよい。
第２炭酸ガス供給路へチャンバから第２圧力の炭酸ガスを供給することで、第２炭酸ガス供給路に第１炭酸ガス供給路から供給される炭酸ガスを減圧する機能を設けることなく、第２圧力の炭酸ガスを容器へ供給することができる。
【００１１】
本発明の一態様にかかる液体充填装置においては、前記容器に前記第２圧力の炭酸ガスを供給する際に前記容器から排出される気体を流通させる主排気路と、前記主排気路から分岐されるとともに前記気体の圧力を減圧する第２減圧部を有する副排気路と、前記主排気路に設けられる第３開閉弁と、前記副排気路に設けられる第４開閉弁と、を備え、前記制御部は、前記容器に前記第２圧力の炭酸ガスを供給する際に、前記第３開閉弁及び前記第４開閉弁を開状態とし、前記第１圧力の炭酸ガスにより加圧された前記容器の内部空間を減圧する際に、前記第３開閉弁を閉状態としかつ前記第４開閉弁を開状態とする構成としてもよい。
【００１２】
本構成の液体充填装置によれば、容器へ製品液を充填した後に容器の内部空間を減圧するために用いられる副排気路を、容器に炭酸ガスを供給する際に容器から排出される気体を排気する流路として利用することができる。そのため、主排気路のみを用いて容器から排出される気体を排気する場合に比べ、排気に利用される流路の断面積を大きくして排気効率を向上させることができる。
【００１３】
上記構成の液体充填装置において、前記第２開閉弁及び前記第３開閉弁は、同一の開閉機構により構成されていてもよい。
第２開閉弁及び第３開閉弁を同一の開閉機構により開閉することにより、第２開閉弁及び第３開閉弁を別途の開閉機構で開閉する場合に比べ、開閉機構の数を削減することができる。
【００１４】
本発明の一態様にかかる液体充填装置において、前記制御部は、第１制御モードと第２制御モードとを切り替えて実行可能であり、前記第１制御モードは、前記第１開閉弁及び前記液弁を閉状態としかつ前記第２開閉弁を開状態として前記容器に前記第２圧力の炭酸ガスを供給し、前記第１開閉弁及び前記液弁を開状態として前記容器に前記製品液を充填するモードであり、前記第２制御モードは、前記液弁を閉状態としかつ前記第１開閉弁を開状態として前記容器に前記第１圧力の炭酸ガスを供給し、前記第１開閉弁及び前記液弁を開状態として前記容器に前記製品液を充填するモードとする構成でもよい。
【００１５】
タンクの上部に貯留される炭酸ガスの圧力が高い場合には、第１制御モードを実行することにより、タンクの上部に貯留される第１圧力の炭酸ガスよりも低圧の第２圧力の炭酸ガスで容器内の空気を置換することができる。また、タンクの上部に貯留される炭酸ガスの圧力が低い場合には、第２制御モードを実行することにより、タンクの上部に貯留される第１圧力の炭酸ガスで容器内の空気を置換することができる。このように、第１制御モードと第２制御モードを切り替えて実行することにより、タンクの上部に貯留される炭酸ガスの圧力に応じて、適切な圧力の炭酸ガスを容器に供給することができる。
【００１６】
上記構成の液体充填装置においては、前記容器に前記第２圧力の炭酸ガスを供給する際に前記容器から排出される気体を流通させる主排気路と、前記主排気路から分岐されるとともに前記気体の圧力を減圧する第２減圧部を有する副排気路と、前記主排気路に設けられる第３開閉弁と、前記副排気路に設けられる第４開閉弁と、を備え、前記制御部は、前記第２制御モードにおいて、前記容器に前記第１圧力の炭酸ガスを供給する際に、前記第３開閉弁及び前記第４開閉弁を開状態とし、前記第１圧力の炭酸ガスにより加圧された前記容器の内部空間を減圧する際に前記第３開閉弁を閉状態としかつ前記第４開閉弁を開状態としてもよい。
【００１７】
このような液体充填装置によれば、タンクの上部に貯留される炭酸ガスの圧力が低い場合に実行される第２制御モードにおいて、容器へ製品液を充填した後に容器の内部空間を減圧するために用いられる副排気路を、容器に炭酸ガスを供給する際に容器から排出される気体を排気する流路として利用することができる。そのため、主排気路のみを用いて容器から排出される気体を排気する場合に比べ、排気に利用される流路の断面積を大きくして排気効率を向上させることができる。
【００１８】
本発明の一態様にかかる液体充填方法は、液体充填装置により容器に液体を充填する方法であって、前記液体充填装置は、炭酸ガスが溶解した製品液と該製品液の上部に炭酸ガスとが貯留されるタンクから前記製品液を容器へ供給する液体供給路と、前記タンクに貯留される第１圧力の炭酸ガスを前記容器に供給する第１炭酸ガス供給路と、前記第１炭酸ガス供給路の流入位置に前記第１圧力よりも低い第２圧力の炭酸ガスを供給する第２炭酸ガス供給路と、前記液体供給路に設けられる液弁と、前記第１炭酸ガス供給路の前記流入位置よりも上流側に設けられる第１開閉弁と、前記第２炭酸ガス供給路に設けられる第２開閉弁と、を備え、前記第１開閉弁及び前記液弁を閉状態としかつ前記第２開閉弁を開状態として前記容器に前記第２圧力の炭酸ガスを供給するガス置換工程と、前記第１開閉弁及び前記液弁を開状態として前記容器に前記製品液を充填する液体充填工程と、を備える。
【００１９】
本発明の一態様にかかる液体充填方法によれば、第１開閉弁及び液弁を閉状態としかつ第２開閉弁を開状態として容器に第２圧力の炭酸ガスを供給することにより、タンクの上部に貯留される第１圧力の炭酸ガスよりも低圧の第２圧力の炭酸ガスで容器内の空気が置換される。そのため、タンクの上部に貯留される炭酸ガスの圧力が高い場合であも、炭酸ガスと容器内の空気との混合が抑制され、容器内の空気を炭酸ガスにより効率良く置換し、容器内の空気を置換するのに必要となる炭酸ガスの消費量を抑制することができる。また、第１開閉弁及び液弁を閉状態としかつ第２開閉弁を開状態として容器に第２圧力の炭酸ガスを供給することにより、製品液を容器に充填する際に製品液と置換される炭酸ガスをタンクに戻すことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、タンクに貯留される製品液の温度が高い場合でも容器内の空気を置換するのに必要となる炭酸ガスの消費量を抑制することが可能な液体充填装置及び液体充填方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の飲料充填システムのレイアウトを示す平面図である。
【図２】第１実施形態の飲料充填装置を示す概略構成図である。
【図３】第１実施形態の飲料充填システムが実行する処理を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態の第１カウンタ弁，第２カウンタ弁，ガッシングリターン弁，スニフト弁，液弁の開閉状態及び缶容器の容器内圧力を示すタイミングチャートである。
【図５】第２実施形態の飲料充填装置を示す概略構成図である。
【図６】第３実施形態の飲料充填システムが実行する処理を示すフローチャートである。
【図７】第３実施形態の第１カウンタ弁，第２カウンタ弁，ガッシングリターン弁，スニフト弁，液弁の開閉状態及び缶容器の容器内圧力を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る飲料充填システム（液体充填システム）１について、図面を参照して説明する。本実施形態の飲料充填システム１は、炭酸ガスが溶解した製品液を缶容器Ｃに充填するシステムであり、缶蓋の取り付け、缶蓋の巻き締めを行う次工程に製品液が充填された缶容器Ｃを搬送する。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の飲料充填システム１は、搬送コンベア１００により連続的に搬送される缶容器Ｃをスターホイール２から受け取る（給缶処理）。飲料充填システム１には、スターホイール２の周囲に複数の飲料充填装置（液体充填装置）１０（図１には省略）が配置されており、転送スターホイール１０１から受け取った缶容器Ｃが給缶地点Ｓから排缶地点Ｅまで円周上を移動する間に、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缶容器Ｃは、缶蓋の取り付け、缶蓋の巻き締めを行う次工程に向けて排出される。なお、図１のＳ１０１〜Ｓ１１５は、図４に示す各処理に対応している。
【００２４】
図２に示すように、飲料充填システム１は、製品液（ビール等の炭酸ガスが溶解した液体）が貯留される液領域Ｔｌと、液領域Ｔｌの上部に配置されて飲料充填装置１０を介して缶容器Ｃに供給する高圧の炭酸ガス（ＣＯ２含有ガス）が貯留されるガス領域Ｔｇと、を有する貯液タンクＴを備える。ガス領域Ｔｇに貯留される炭酸ガスは、ガッシング処理（ノンシールガッシング処理及びシールガッシング処理からなるガス置換処理）およびカウンタ処理の際に缶容器Ｃに供給される。なお、図１は、飲料充填システム１が備える複数の飲料充填装置１０のうちの１つを示している。
【００２５】
貯液タンクＴの液領域Ｔｌに貯留される製品液は、例えば、２℃以上かつ３０℃以下の温度となっている。製品液には炭酸ガスが溶解しているが、製品液の温度が上昇すると炭酸ガスの溶解度が低下し、製品液中に溶解していた炭酸ガスがガス領域Ｔｇに放出される。そのため、製品液中の溶存炭酸ガス濃度を維持させるために、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇの炭酸ガス圧力を上昇させる必要がある。
【００２６】
貯液タンクＴのガス領域Ｔｇには、炭酸ガス供給源（図示略）から圧力調整弁３により圧力調整された炭酸ガスが供給される。ガス領域Ｔｇに貯留される炭酸ガスは、炭酸ガス供給源から供給される炭酸ガスと、製品液から放出された炭酸ガスの双方を含んでいる。ガス領域Ｔｇに貯留される炭酸ガスの圧力（第１圧力）Ｐ１は、例えば、０．２〜０．６ＭＰａＧである。
【００２７】
図２に示すように、飲料充填装置１０は、第１炭酸ガス供給路１１と、第２炭酸ガス供給路１２と、液体供給路１３と、液弁１４と、流量計１５と、第１カウンタ弁（第１開閉弁）１６と、第２カウンタ弁（第２開閉弁）１７と、主排気路１８と、副排気路１９と、ガッシングリターン弁（第３開閉弁）２０と、スニフト弁（第４開閉弁）２１と、制御部２２と、を備える。
【００２８】
第１炭酸ガス供給路１１は、貯液タンクＴに貯留される圧力Ｐ１の炭酸ガスを缶容器Ｃに供給する流路である。第１炭酸ガス供給路１１の一端は貯液タンクＴのガス領域Ｔｇと連通しており、第１炭酸ガス供給路１１の他端は液弁１４の内部を通過して缶容器Ｃの開口と対向する位置と連通している。
【００２９】
第２炭酸ガス供給路１２は、第１炭酸ガス供給路１１の流入位置１１ａに圧力Ｐ１よりも低い圧力（第２圧力）Ｐ２の炭酸ガスを供給する流路である。第２炭酸ガス供給路１２の一端は流入位置１１ａで第１炭酸ガス供給路１１に接続されており、第２炭酸ガス供給路１２の他端は分岐位置１１ｂで第１炭酸ガス供給路１１に接続されている。
【００３０】
第２炭酸ガス供給路１２は、流入位置１１ａよりも上流側の分岐位置１１ｂで第１炭酸ガス供給路１１から分岐した流路であり、圧力Ｐ１から圧力Ｐ２へ炭酸ガスの圧力を減圧するオリフィス１２ａを備える。オリフィス１２ａは、第２炭酸ガス供給路１２における最小流路断面積となる領域を形成する部材である。オリフィス１２ａにより形成される最小流路断面積は、第１炭酸ガス供給路１１における最小流路断面積よりも更に小さい。第１炭酸ガス供給路１１から圧力Ｐ１で第２炭酸ガス供給路１２に供給された炭酸ガスは、オリフィス１２ａにより減圧されて圧力Ｐ２となる。圧力Ｐ２は、例えば、０．２ＭＰａＧである。
【００３１】
液体供給路１３は、貯液タンクＴの液領域Ｔｌから製品液を缶容器Ｃへ供給する流路である。液体供給路１３の一端は貯液タンクＴの液領域Ｔｌと連通しており、液体供給路１３の他端は液弁１４の内部を通過して缶容器Ｃの開口と対向する位置と連通している。
【００３２】
液弁１４は、液体供給路１３に設けられており、貯液タンクＴの液領域Ｔｌから液体供給路１３に供給される製品液を缶容器Ｃへ充填する充填状態と、製品液を缶容器Ｃへ充填しない非充填状態とを切り替える弁体（図示略）を内部に備える。
【００３３】
流量計１５は、液体供給路１３及び液弁１４を介して貯液タンクＴの液領域Ｔｌから缶容器Ｃに供給される製品液の流量を計測する装置である。流量計１５の計測結果は制御部２２に伝達される。
【００３４】
第１カウンタ弁１６は、第１炭酸ガス供給路１１の流入位置１１ａよりも上流側かつ分岐位置１１ｂよりも下流側に設けられる開閉弁である。
第２カウンタ弁１７は、第２炭酸ガス供給路１２に設けられる開閉弁である。
【００３５】
主排気路１８は、缶容器Ｃに圧力Ｐ２の炭酸ガスを供給する際に缶容器Ｃから排出される気体を流通させる流路である。主排気路１８へ導かれた気体（空気と炭酸ガスの混合気）は、飲料充填システム１の系外へ導かれる。
【００３６】
副排気路１９は、主排気路１８から分岐されるとともに缶容器Ｃから排出される気体の圧力を減圧するオリフィス（第２減圧部）１９ａを有する流路である。オリフィス１９ａは、副排気路１９における最小流路断面積となる領域を形成する部材である。オリフィス１９ａにより形成される最小流路断面積は、主排気路１８における最小流路断面積よりも更に小さい。主排気路１８から副排気路１９に供給された気体は、オリフィス１９ａにより減圧され、飲料充填システム１の系外へ導かれる。
【００３７】
ガッシングリターン弁２０は、主排気路１８に設けられる開閉弁である。
スニフト弁２１は、副排気路１９に設けられる開閉弁である。
制御部２２は、第１カウンタ弁１６，第２カウンタ弁１７，ガッシングリターン弁２０，スニフト弁２１の開閉状態を制御する装置である。
【００３８】
次に、以上説明した飲料充填装置１０を備える飲料充填システム１により製品液を缶容器Ｃに充填する工程を、図３及び図４を参照して説明する。
図３は、第１実施形態の飲料充填システム１が実行する処理を示すフローチャートである。図４は、第１カウンタ弁１６，第２カウンタ弁１７，ガッシングリターン弁２０，スニフト弁２１，液弁１４の開閉状態及び缶容器Ｃの容器内圧力を示すタイミングチャートである。図３の各処理は、スターホイール２が１回転する間に、特定の飲料充填装置１０が実行する１サイクルの処理を示している。
【００３９】
［給缶処理］
ステップＳ１０１において、搬送コンベア１００から転送された缶容器Ｃは、転送スターホイール１０１により飲料充填装置１０の液弁１４の下方まで搬送される。缶容器Ｃが液弁１４の下方まで搬送されたタイミングが図４における時刻Ｔ１である。
【００４０】
［ガッシング処理］
缶容器Ｃが液弁１４の下方まで搬送されると、ステップＳ１０３及びステップＳ１０５において、ガッシング処理が行われる。製品液は、酸素と接触すると酸化してしまうため、製品液を充填する前に缶容器Ｃの内部の空気を炭酸ガスで置換するガッシング処理を行う。ガッシング処理を、ノンシールガッシング処理と、シールガッシング処理との二段階で行うことで、缶容器Ｃ内の空気を炭酸ガスに効率よく置換する。
【００４１】
［ノンシールガッシング処理］
ノンシールガッシング処理は、図３のステップＳ１０３の処理であり、図４に示す時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで行われる。ノンシールガッシング処理は、液弁１４と缶容器Ｃの間に隙間がある状態（図２における破線で示す位置に缶容器Ｃが配置される状態）で、ガス領域Ｔｇから第１炭酸ガス供給路１１を介して炭酸ガスを缶容器Ｃへ供給する。缶容器Ｃの内部に供給された炭酸ガスは、缶容器Ｃの容量に対して余剰となった分が空気とともに、液弁１４と缶容器Ｃの間の隙間から外部に排出される。このようにすることで、缶容器Ｃの内部の空気を排出させるとともに、缶容器Ｃ内を炭酸ガスで置換することで酸素濃度を低くする。
【００４２】
ノンシールガッシング処理は、当初から缶容器Ｃ内に存在している空気を短時間で炭酸ガスに置換するのに適しているが、缶容器Ｃ内の酸素濃度をある程度までしか低くすることができない。よって、さらにシールガッシング処理を行なう。なお、液弁１４と缶容器Ｃの間の隙間、炭酸ガスの供給時間などの条件は、缶容器Ｃの容量、炭酸ガスの単位時間あたりの流量などに応じて調整することができる。
【００４３】
図４に示すように、ノンシールガッシング処理において、制御部２２は、第１カウンタ弁１６及び液弁１４を閉状態としかつ第２カウンタ弁１７を開状態として缶容器Ｃに圧力Ｐ２の炭酸ガスを供給する。缶容器Ｃには、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される圧力Ｐ１の炭酸ガスではなく、圧力Ｐ１よりも低い圧力Ｐ２の炭酸ガスが供給される。液弁１４と缶容器Ｃの間に隙間があるため、缶容器Ｃの容器内圧力は大気圧（０ＭＰａＧ）のまま維持される。
【００４４】
［シールガッシング処理］
シールガッシング処理は、図３のステップＳ１０５の処理であり、図４に示す時刻Ｔ２から時刻Ｔ３まで行われる。シールガッシング処理は、液弁１４と缶容器Ｃの開口を密着させた状態（図２における実線で示す位置に缶容器Ｃが配置される状態）で、ガス領域Ｔｇから第１炭酸ガス供給路１１を介して炭酸ガスを缶容器Ｃへ供給する。
【００４５】
缶容器Ｃに残存していた空気および炭酸ガスは、主排気路１８及び副排気路１９の双方を流通して飲料充填システム１の系外へ排出される。シールガッシング処理により、缶容器Ｃ内の酸素濃度をさらに低くすることができる。なお、液弁１４と缶容器Ｃの開口とを密着させる機構は、缶容器Ｃを固定して液弁１４を移動させる機構であっても良いし、液弁１４を固定して缶容器Ｃを移動させる機構であってもよい。
【００４６】
図４に示すように、シールガッシング処理において、制御部２２は、第１カウンタ弁１６及び液弁１４を閉状態としかつ第２カウンタ弁１７を開状態として缶容器Ｃに圧力Ｐ２の炭酸ガスを供給する。缶容器Ｃには、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される圧力Ｐ１の炭酸ガスではなく、圧力Ｐ１よりも低い圧力Ｐ２の炭酸ガスが供給される。液弁１４と缶容器Ｃの開口が密着しているため、缶容器Ｃの容器内圧力は大気圧（０ＭＰａＧ）から圧力Ｐ２へ上昇する。図４に示すように、圧力Ｐ２は貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される炭酸ガスの圧力Ｐ１よりも十分に低い。
【００４７】
［カウンタ処理］
カウンタ処理は、図３のステップＳ１０７の処理であり、図４に示す時刻Ｔ３から時刻Ｔ４まで行われる。カウンタ処理で、制御部２２は、開いていたガッシングリターン弁２０及びスニフト弁２１を閉じて缶容器Ｃから炭酸ガスが主排気路１８及び副排気路１９へ導かれないように密閉する。また、制御部２２は、第２カウンタ弁１７を閉状態とする一方で第１カウンタ弁１６を開状態とし、第１炭酸ガス供給路１１を介して貯液タンクＴのガス領域Ｔｇから缶容器Ｃへ圧力Ｐ１の炭酸ガスを供給する。これにより、缶容器Ｃの内部は炭酸ガスで圧力Ｐ１に加圧された状態となる。
【００４８】
［充填処理］
充填処理は、図３のステップＳ１０９の処理であり、図４に示す時刻Ｔ４から時刻Ｔ５まで行われる。充填処理で、制御部２２は、第１カウンタ弁１６及び液弁１４を開状態として缶容器Ｃに製品液を充填する。充填処理で、制御部２２は、第１カウンタ弁１６を開状態とする。そのため、缶容器Ｃへの製品液の充填により置換される炭酸ガスは、第１炭酸ガス供給路１１を介して貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに導かれる。
制御部２２は、流量計１５から伝達される計測結果を監視し、缶容器Ｃに供給される製品液が所定量に達したと判断すると、第１カウンタ弁１６及び液弁１４を閉状態として充填処理を終了する。
【００４９】
［ホールド処理］
ホールド処理は、図３のステップＳ１１１の処理であり、図４に示す時刻Ｔ５から時刻Ｔ６まで行われる。制御部２２は、第１カウンタ弁１６，第２カウンタ弁１７，ガッシングリターン弁２０，スニフト弁２１，液弁１４の全てを閉状態とする。充填処理が終了した時点で製品液の上面に泡および液中に気泡核が発生するが、ホールド処理により、気泡核を製品液中に溶解させることで、泡を低減または消滅させる。
【００５０】
［スニフト処理］
スニフト処理は、図３のステップＳ１１３の処理であり、図４に示す時刻Ｔ６から時刻Ｔ７まで行われる。スニフト処理では、缶容器Ｃ内の製品液より上方の空隙（ヘッドスペース）の圧力を大気圧まで減圧させる。スニフト処理を行うのは、空隙を加圧した状態で缶容器Ｃの密閉状態を解除すると、空隙の圧力が急低下し、製品液に溶解した炭酸ガスが放出されて泡が発生してしまうためである。
【００５１】
スニフト処理において、制御部２２は、ガッシングリターン弁２０を閉状態としかつスニフト弁２１を開状態とする。そのため、スニフト処理において、缶容器Ｃ内の炭酸ガスは、副排気路１９のオリフィス１９ａを通過して飲料充填システム１の系外へ導かれる。オリフィス１９ａにおいて炭酸ガスが減圧されるため、缶容器Ｃの上方の空隙の圧力が急低下することがない。
【００５２】
［排缶処理］
排缶処理は、図３のステップＳ１１５の処理であり、スニフト処理の後に実行される。製品液が充填された缶容器Ｃは、液弁１４から離脱されてから、図１の排缶地点Ｅにおいて搬送コンベア１０２に移送される。移送された缶容器Ｃは、缶蓋の取り付け、缶蓋の巻き締めを行う次工程に搬送される。
【００５３】
以上説明した本実施形態の飲料充填装置１０が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の飲料充填装置１０によれば、第１カウンタ弁１６及び液弁１４を閉状態としかつ第２カウンタ弁１７を開状態として缶容器Ｃに圧力Ｐ２の炭酸ガスを供給することにより、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される圧力Ｐ１の炭酸ガスよりも低圧の圧力Ｐ２の炭酸ガスで缶容器Ｃ内の空気が置換される。
【００５４】
そのため、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される炭酸ガスの圧力Ｐ１が高い場合でも、炭酸ガスと缶容器Ｃ内の空気との混合が抑制され、缶容器Ｃ内の空気を炭酸ガスにより効率良く置換し、缶容器Ｃ内の空気を置換するのに必要となる炭酸ガスの消費量を抑制することができる。また、第１カウンタ弁１６及び液弁１４を閉状態としかつ第２カウンタ弁１７を開状態として缶容器Ｃに圧力Ｐ２の炭酸ガスを供給することにより、製品液を缶容器Ｃに充填する際に製品液と置換される炭酸ガスを貯液タンクＴに戻すことができる。
【００５５】
本実施形態の飲料充填装置１０は、第２炭酸ガス供給路１２は、流入位置１１ａよりも上流側の分岐位置１１ｂで第１炭酸ガス供給路１１から分岐した流路であり、圧力Ｐ１から圧力Ｐ２へ炭酸ガスの圧力を減圧するオリフィス１２ａを備える。
第２炭酸ガス供給路１２が第１炭酸ガス供給路１１から供給される炭酸ガスの圧力を圧力Ｐ１から圧力Ｐ２に減圧する機能を備えるため、圧力Ｐ２の炭酸ガスを供給する別途の供給源を設けることなく、圧力Ｐ２の炭酸ガスを缶容器Ｃへ供給することができる。
【００５６】
本実施形態の飲料充填装置１０の制御部２２は、缶容器Ｃに圧力Ｐ２の炭酸ガスを供給する際に、ガッシングリターン弁２０及びスニフト弁２１を開状態とし、圧力Ｐ１の炭酸ガスにより加圧された缶容器Ｃの空隙（内部空間）を減圧する際に、ガッシングリターン弁２０を閉状態としかつスニフト弁２１を開状態とする。
【００５７】
本実施形態の飲料充填装置１０によれば、缶容器Ｃへ製品液を充填した後に缶容器Ｃの空隙を減圧するために用いられる副排気路１９を、缶容器Ｃに炭酸ガスを供給するガッシング処理をする際に缶容器Ｃから排出される気体を排気する流路として利用することができる。そのため、主排気路１８のみを用いて缶容器Ｃから排出される気体を排気する場合に比べ、排気に利用される流路の断面積を大きくして排気効率を向上させることができる。
【００５８】
本実施形態の飲料充填装置１０においては、第２カウンタ弁１７及びガッシングリターン弁２０は、それぞれ別途の開閉機構であるものとしたが、他の態様であってもよい。図４に示すように、第２カウンタ弁１７及びガッシングリターン弁２０は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ７まで開閉状態が同じであるため、これらを同一の開閉機構により開閉するようにしてもよい。
第２カウンタ弁１７及びガッシングリターン弁２０を同一の開閉機構により開閉することにより、これらを別途の開閉機構で開閉する場合に比べ、開閉機構の数を削減することができる。
【００５９】
〔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装置１０Ａについて、図面を参照して説明する。
本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
【００６０】
第１実施形態の飲料充填装置１０は、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇから第２炭酸ガス供給路１２に圧力Ｐ１の炭酸ガスを導き、オリフィス１２ａで圧力Ｐ２まで減圧するものであった。
それに対して本実施形態の飲料充填装置１０Ａの第２炭酸ガス供給路１２Ａは、チャンバ２３から導入される圧力Ｐ２の炭酸ガスを第１炭酸ガス供給路１１の流入位置１１ａに供給するものである。
【００６１】
図５に示すように、本実施形態の飲料充填装置１０Ａは、圧力Ｐ２の炭酸ガスが貯留されるチャンバ２３を備える。チャンバ２３には、炭酸ガス供給源（図示略）から圧力調整弁４により圧力Ｐ２に圧力調整された炭酸ガスが供給される。
【００６２】
本実施形態の第２炭酸ガス供給路１２Ａは、チャンバ２３から導入される圧力Ｐ２の炭酸ガスを第１炭酸ガス供給路１１の流入位置１１ａに供給する流路である。第２炭酸ガス供給路１２Ａはオリフィス１２ａを備えていない点で、第１実施形態の第２炭酸ガス供給路１２と異なる。
【００６３】
本実施形態の飲料充填装置１０Ａによれば、第２炭酸ガス供給路１２Ａへチャンバ２３から圧力Ｐ２の炭酸ガスを供給することで、第２炭酸ガス供給路１２Ａに第１炭酸ガス供給路１１から供給される炭酸ガスを減圧する機能を設けることなく、圧力Ｐ２の炭酸ガスを缶容器Ｃへ供給することができる。
【００６４】
〔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装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
本実施形態は、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される炭酸ガスの圧力Ｐ１が高い場合にはガッシング処理で第２炭酸ガス供給路１２を利用し、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される炭酸ガスの圧力Ｐ１が低い場合には第１炭酸ガス供給路１１を利用するものである。
【００６５】
図６は、第３実施形態の飲料充填システム１が実行する処理を示すフローチャートである。図７は、第１カウンタ弁１６，第２カウンタ弁１７，ガッシングリターン弁２０，スニフト弁２１，液弁１４の開閉状態及び缶容器Ｃの容器内圧力を示すタイミングチャートである。図６の各処理は、スターホイール２が１回転する間に、特定の飲料充填装置１０が実行する１サイクルの処理を示している。
【００６６】
飲料充填装置１０の制御部２２は、まず始めに第１制御モードを実行するか第２制御モードを実行するかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ１０１に処理を進め、ＮＯであればステップＳ２０１に処理を進める。飲料充填装置１０の操作者は、入力デバイス（図示略）を介して第１制御モードまたは第２制御モードのいずれを実行するかの設定情報を予め入力しておくものとする。制御部２２は、操作者により入力された設定情報に基づいて、第１制御モードを実行するか第２制御モードを実行するかを判断する。
【００６７】
ここで、第１制御モードは、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される炭酸ガスの圧力Ｐ１が高い場合に実行されるモードであり、ガッシング処理で第２炭酸ガス供給路１２を利用する。一方、第２制御モードは、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される炭酸ガスの圧力Ｐ１が低い場合に実行されるモードであり、ガッシング処理で第２炭酸ガス供給路１２を利用せずに第１炭酸ガス供給路１１を利用する。操作者は、例えば、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される炭酸ガスの圧力Ｐ１が０．４ＭＰａＧである場合に第１制御モードを設定し、そうでなければ第２制御モードを設定する。
【００６８】
第１制御モードにおいて、飲料充填システム１は、図６に示すステップＳ１０１，Ｓ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０７，Ｓ１０９，Ｓ１１１，Ｓ１１５を実行する。なお、ステップＳ１０１，Ｓ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０７，Ｓ１０９，Ｓ１１１，Ｓ１１３，Ｓ１１５は、第１実施形態で説明したステップＳ１０１，Ｓ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０７，Ｓ１０９，Ｓ１１１，Ｓ１１５と同様であるため、以下での説明を省略する。
【００６９】
第２制御モードにおいて、飲料充填システム１は、図６に示すステップＳ２０１，Ｓ２０３，Ｓ２０５，Ｓ２０７，Ｓ２０９，Ｓ２１１，Ｓ２１３，Ｓ２１５を実行する。なお、ステップＳ２０１，Ｓ２０７，Ｓ２０９，Ｓ２１１，Ｓ２１３，Ｓ２１５は、それぞれ第１実施形態で説明したステップＳ１０１，Ｓ１０７，Ｓ１０９，Ｓ１１１，Ｓ１１３，Ｓ１１５と同様の処理である。以下では、第１実施形態と異なる部分であるステップＳ２０３，Ｓ２０５についてのみ説明する。
【００７０】
第１実施形態の飲料充填システム１で、制御部２２は、ステップＳ１０３及びステップＳ１０５のガッシング処理で、第１カウンタ弁１６及び液弁１４を閉状態とし、第２カウンタ弁１７を開状態とするものであった。それに対して、本実施形態の飲料充填システム１で、制御部２２は、図７に示すように、ステップＳ２０３及びステップＳ２０５（時刻Ｔ１から時刻Ｔ３）のガッシング処理で、第２カウンタ弁１７及び液弁１４を閉状態とし、第１カウンタ弁１６を開状態とする。
【００７１】
本実施形態によれば、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される炭酸ガスの圧力Ｐ１が高い場合には、第１制御モードを実行することにより、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される圧力Ｐ１の炭酸ガスよりも低圧の圧力Ｐ２の炭酸ガスで缶容器Ｃ内の空気を置換することができる。また、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される炭酸ガスの圧力Ｐ１が低い場合には、第２制御モードを実行することにより、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される圧力Ｐ１の炭酸ガスで缶容器Ｃ内の空気を置換することができる。このように、第１制御モードと第２制御モードを切り替えて実行することにより、貯液タンクＴのガス領域Ｔｇに貯留される炭酸ガスの圧力に応じて、適切な圧力の炭酸ガスを缶容器Ｃに供給することができる。
【００７２】
図４及び図７に示すように、第１制御モード及び第２制御モードの双方において、ガッシング処理を行う時刻Ｔ１から時刻Ｔ３の期間に、ガッシングリターン弁２０に加えてスニフト弁２１が開状態となる。スニフト弁２１は、時刻Ｔ６から時刻Ｔ７のスニフト処理において開状態となる弁であるが、ガッシング処理を行う際に開状態とすることで、副排気路１９を、缶容器Ｃに炭酸ガスを供給するガッシング処理をする際に缶容器Ｃから排出される気体を排気する流路として利用することができる。そのため、製品液温度が低く炭酸ガスの圧力Ｐ１が低い場合に実行される第２制御モードにおいても、ガッシング処理時に排気に利用される流路の断面積を大径化して排気効率が向上し、ガッシング処理で消費される炭酸ガスの消費量を減らすことができる。
【００７３】
〔他の実施形態〕
以上の説明においては、ガッシング処理を、ノンシールガッシング処理と、シールガッシング処理との二段階で行うものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、ノンシールガッシング処理を実行せずにシールガッシング処理のみを実行してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１      飲料充填システム（液体充填システム）
２      スターホイール
３，４  圧力調整弁
１０，１０Ａ  飲料充填装置（液体充填装置）
１１    第１炭酸ガス供給路
１１ａ  流入位置
１１ｂ  分岐位置
１２，１２Ａ  第２炭酸ガス供給路
１２ａ  オリフィス（第１減圧部）
１３    液体供給路
１４    液弁
１５    流量計
１６    第１カウンタ弁（第１開閉弁）
１７    第２カウンタ弁（第２開閉弁）
１８    主排気路
１９    副排気路
１９ａ  オリフィス（第２減圧部）
２０    ガッシングリターン弁（第３開閉弁）
２１    スニフト弁（第４開閉弁）
２２    制御部
１００  搬送コンベア
１０１  転送スターホイール
Ｃ      缶容器
Ｅ      排缶地点
Ｓ      給缶地点
Ｔ      貯液タンク
Ｔｇ    ガス領域
Ｔｌ    液領域
【図１】
2019131249.tif 000003
【図２】
2019131249.tif 000004
【図３】
2019131249.tif 000005
【図４】
2019131249.tif 000006
【図５】
2019131249.tif 000007
【図６】
2019131249.tif 000008
【図７】
2019131249.tif 000009