(57)【要約】【課題】混合液の種類に拘わらず、混合液における原料液の濃度が規定範囲から外れることを抑止できる液体混合装置を提供する。【解決手段】液体混合装置１は、第１供給配管１１と、第２供給配管２１と、第１供給配管から供給される第１液体と第２供給配管から供給される第２液体とを混合する混合部３０と、を備える。第２供給配管は、第２供給配管を流れる第２液体の濃度を測定する濃度測定部２２と、第２供給配管を流れる第２液体の流量を制御する流量制御要素２４と、を有する。また、濃度測定部から混合部までの配管長ＬＯが、ＬＯ≧ＴＧ・Ｕ２の関係を満たす。ただし、ＴＧは、濃度測定部で第２液体の濃度を測定してから第２液体の流量が制御されるまでの時間であり、Ｕ２は、定常流のときの第２液体の流速である。【選択図】図１
2019107601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１液体を供給する第１供給配管と、
第２液体を供給する第２供給配管と、
前記第１供給配管から供給される前記第１液体と前記第２供給配管から供給される前記第２液体とを混合する混合部と、を備え、
前記第２供給配管は、
前記第２供給配管を流れる前記第２液体の濃度を測定する濃度測定部と、
前記第２供給配管を流れる前記第２液体の流量を制御する流量制御要素と、を有し、
前記濃度測定部から前記混合部までの配管長ＬＯが、ＬＯ≧ＴＧ・Ｕ２の関係を満たすことを特徴とする液体混合装置。
ただし、
ＴＧ：前記濃度測定部で前記第２液体の濃度を測定してから前記第２液体の流量が制御されるまでの時間、
Ｕ２：定常流のときの前記第２液体の流速、
である。
【請求項２】
前記配管長ＬＯが、ＬＯ≧ＴＧ・Ｕ２ｍａｘの関係を満たす、
請求項１に記載の液体混合装置。
ただし、
Ｕ２ｍａｘ：定常流のときの、液体混合装置の仕様により規定される前記第２液体の最大流速、
である。
【請求項３】
前記流量制御要素を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、前記第２液体の濃度が規定範囲から変化したときに、前記流量制御要素を動作させて前記第２液体の濃度が前記規定範囲になるように前記第２液体の流量を制御する、
請求項１または請求項２に記載の液体混合装置。
【請求項４】
前記ＴＧは、前記濃度測定部の濃度測定時間、前記制御部の演算時間、前記流量制御要素の反応時間および通信系の伝送遅れ時間の少なくともいずれかを含む、
請求項３に記載の液体混合装置。
【請求項５】
前記第２液体は飲料の原料液であり、
前記第１液体は前記原料液を希釈する液体であり、
前記濃度測定部および前記流量制御要素は、前記原料液が流れる第２供給配管に設けられる、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液体混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の液体を規定の混合比で混合して混合液を製造する液体混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原料液であるシロップと原料液を希釈する液体（水）とを規定の混合比で混合して製造される飲料がある。この飲料を製造する際には、混合液における原料液の濃度が規定範囲となるように、原料液と水を混合する混合部の前段で原料液の濃度を計測し、この計測結果に基づいて原料液の流量を弁などの流量制御要素で制御する。
【０００３】
上記の混合部に送られる原料液の濃度は、例えば、製造設備の運転開始時や運転終了前、または原料液を供給するタンクを切り替えたときに変化することがある。
【０００４】
また、所定の濃度に満たない混合液（薄液）に原料液を追加する専用の薄液再調合タンクを設け、薄液再調合タンクで薄液に原料液を追加して濃度を調整することで、薄液の廃棄を防止する液体混合装置も提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−８３５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
原料液の濃度変化が生じるときには、原料液の濃度変化に応じて原料液または水の流量を制御すれば、原料液の濃度が規定範囲となるように原料液と水が混合される。しかし、上記の制御が間に合わずに、濃度に対して原料液または水の流量が適切に制御されていない状態で原料液が混合部に流れ込むと、混合液における原料液の濃度が規定範囲から外れてしまうことがある。
この場合には、各工程要素のタンクにそれまでに貯えられていた混合液は廃棄される。タンクに貯えられる混合液の量は少なくないため、昨今の多品種小ロット製造にあっては、製品の総量に対して無視できない量の混合液が廃棄されうる。
【０００７】
また、特許文献１の構成によると、混合液の薄液を再度製品化するので混合液の廃棄量を少なくできる。しかし、特許文献１の構成は、混合液の製造系統に薄液を戻すループができるので飲料の種類によってはこの構成を採用できない。また、特許文献１の構成では、混合液における原料液の濃度を測定する必要があるが、炭酸飲料の場合には発泡の影響で混合液の正確な濃度測定が困難である。
【０００８】
以上より、本発明は、混合液の種類に拘わらず、混合液における原料液の濃度が規定範囲から外れることを抑止できる液体混合装置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】
【０００９】
本発明の液体混合装置は、第１液体を供給する第１供給配管と、第２液体を供給する第２供給配管と、第１供給配管から供給される第１液体と第２供給配管から供給される第２液体とを混合する混合部と、を備える。第２供給配管は、第２供給配管を流れる第２液体の濃度を測定する濃度測定部と、第２供給配管を流れる第２液体の流量を制御する流量制御要素と、を有する。また、濃度測定部から混合部までの配管長ＬＯが、ＬＯ≧ＴＧ・Ｕ２の関係を満たす。
ただし、ＴＧは、濃度測定部で第２液体の濃度を測定してから第２液体の流量が制御されるまでの時間であり、Ｕ２は、定常流のときの第２液体の流速である。
【００１０】
本発明において、配管長ＬＯが、ＬＯ≧ＴＧ・Ｕ２ｍａｘの関係を満たしてもよい。ただし、Ｕ２ｍａｘは、定常流のときの、液体混合装置の仕様により規定される第２液体の最大流速である。
【００１１】
本発明の液体混合装置は、流量制御要素を制御する制御部を備えていてもよい。また、制御部は、第２液体の濃度が規定範囲から変化したときに、流量制御要素を動作させて第２液体の濃度が規定範囲になるように第２液体の流量を制御してもよい。
【００１２】
本発明において、ＴＧは、濃度測定部の濃度測定時間、制御部の演算時間、流量制御要素の反応時間および通信系の伝送遅れ時間の少なくともいずれかを含んでいてもよい。
【００１３】
本発明において、第２液体は飲料の原料液であり、第１液体は原料液を希釈する液体であってもよい。また、濃度測定部および流量制御要素は、原料液が流れる第２供給配管に設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の液体混合装置において、第２供給配管は、第２供給配管を流れる第２液体の濃度を測定する濃度測定部と、第２供給配管を流れる第２液体の流量を制御する流量制御要素と、を有する。そして、濃度測定部から混合部までの配管長ＬＯが、ＬＯ≧ＴＧ・Ｕ２の関係を満たす。
【００１５】
本発明においては濃度測定部から混合部までの配管長ＬＯが、第２液体の濃度の測定から第２液体の流量が制御されるまでの時間ＴＧと第２液体の流速Ｕ２との積以上である。つまり、第２液体が濃度測定部から混合部に到達するまでの時間は時間ＴＧ以上となり、第２液体が混合部に到達するまでに液体の流量を制御する時間を確保できる。
【００１６】
したがって、本発明によれば、濃度に対して流量が適切に制御されていない状態で第２液体が混合部に流れ込むことがなくなり、混合液における第２液体の濃度が規定範囲から外れることを抑止できる。
【００１７】
また、本発明は、混合部よりも前段の部分で第２液体の流量を制御する構成であり、混合液の製造系統にループも生じないので、混合液の種類に拘わらずに広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態の液体混合装置を示す図である。
【図２】図２（ａ）は濃度計の測定結果の例を示す図であり、図２（ｂ）は流量制御弁の開度の例を示す図である。
【図３】図３（ａ）は本実施形態における濃度計の測定結果の例を示す図であり、図３（ｂ）は本実施形態における流量制御弁の開度の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の液体混合装置は、例えば、原料液を希釈する液体（第１液体）である水と、原料液（第２液体）であるシロップとを使用し、これらの混合液に所定の処理を行って製品液である飲料を製造する。以下、液体混合装置の構成を説明した後、液体混合装置の動作を説明する。
【００２０】
〔液体混合装置の構成〕
液体混合装置１は、図１に示すように、第１液体供給源１０と、第２液体供給源２０と、混合部３０と、処理部４０と、充填部５０および制御部６０とを有する。第１液体供給源１０、第２液体供給源２０、混合部３０、処理部４０および充填部５０は、それぞれ配管により接続される。これらの配管には、図示以外にも、ポンプ、弁、ドレン等を必要な箇所に設けることができる。なお、図１においては制御部６０と要素との接続線の図示は省略している。
【００２１】
〔第１液体供給源１０〕
第１液体供給源１０は、原料液（シロップ）を希釈するための第１液体（水）を混合部３０に供給する。第１液体供給源１０と混合部３０とは、第１供給配管１１により接続されている。第１供給配管１１には、上流側から順に、第１供給配管１１を流れる第１液体の流量を制御する流量制御弁１３と、第１供給配管１１を流れる第１液体の流量を測定する流量計１２とが直列に設けられている。なお、第１供給配管１１には、第１液体である水に溶存する酸素等の気体を除去するデェアレータ（不図示）が設けられていてもよい。
【００２２】
〔第２液体供給源２０〕
第２液体供給源２０は、第２液体（原料液）を貯留するタンク（不図示）を有し、このタンクに貯留された第２液体を混合部３０に供給する。第２液体は、例えば、上記のタンクに原料を入れて規定量の第１液体で原料を混合することにより調合される。
また、第２液体供給源２０と混合部３０とは、第２供給配管２１により接続されている。
【００２３】
第２供給配管２１には、上流側から順に、濃度計２２と、第２供給配管２１を流れる第２液体の流量を制御する流量制御弁２４と、第２供給配管２１を流れる第２液体の流量を測定する流量計２３とが直列に設けられている。濃度計２２は濃度測定部の一例であり、流量制御弁２４は流量制御要素の一例である。
【００２４】
また、本実施形態において、図１に示すように、第２供給配管２１における濃度計２２から混合部３０までの管路長をＬＯと定義する。
【００２５】
濃度計２２は、第２供給配管２１を流れる第２液体の濃度を計測する。本実施形態における第２液体の濃度は、ブリックス（Ｂｒｉｘ）を意味する。ブリックスとは、液体中の可溶性固体の重量含有率のことをいう。第２液体（ショ糖水溶液）におけるブリックスは、ショ糖水溶液の単位重量（例えば１００ｇ）に含まれるショ糖の重量をいう。
濃度計２２としては、液の屈折率あるいは密度の測定値に基づいてブリックスを算出するブリックス計を用いることができる。
【００２６】
〔混合部３０〕
混合部３０は、第１液体供給源１０から供給される第１液体と、第２液体供給源２０から供給される第２液体とを混合する。これによって製品に定められた規定範囲の濃度の混合液が作られる。なお、混合部３０としては公知の種々のブレンダを採用できる。
また、混合部３０と処理部４０とは、送液配管３１により接続されている。
【００２７】
〔処理部４０〕
処理部４０は、混合部３０により得られた混合液に所定の処理を行って製品液を得る。
例えば、製品液が炭酸飲料である場合、処理部４０は、混合部３０により得られた混合液に規定量の炭酸ガスを溶解させるカーボネータで構成される。また、製品液が炭酸を含まない無炭酸飲料である場合、処理部４０は、例えば混合部３０により得られた混合液を加熱して殺菌処理する殺菌器で構成される。
また、処理部４０と充填部５０とは、送液配管４１により接続されている。
【００２８】
〔充填部５０〕
充填部５０は、処理部４０によって得られた製品液を、例えばプラスチック容器などの容器に充填する。充填部５０としては、例えば、連続的に供給される容器に製品液を充填する回転式の充填機を用いることができる。
【００２９】
〔制御部６０〕
制御部６０は、液体混合装置１の各要素を制御する。例えば、制御部６０は、流量計１２から第１供給配管１１を流れる第１液体の流量の情報を受けるとともに、流量計２３から第２供給配管２１を流れる第２液体の流量の情報を受ける。また、制御部６０は、濃度計２２から第２供給配管２１を流れる第２液体の濃度の情報を受ける。また、制御部６０は、流量制御弁１３および流量制御弁２４の開度をそれぞれ制御する。
【００３０】
制御部６０は、第２液体の濃度が規定範囲にあるときには、第１液体と第２液体とが予め規定された一定の流量になるように流量制御弁１３，２４を制御する。これにより、第１液体と第２液体がそれぞれ一定の流量で混合部３０に流入するので、混合部３０における混合比が一定に保たれる。
【００３１】
第１液体と第２液体を一定の流量で混合部３０に流入させて混合液の混合比を一定に保つためには、上記のように、前提条件として第２液体の濃度が規定範囲にあることが要求される。しかし、飲料の製造において、第２液体の濃度は、例えば以下の（Ａ）−（Ｃ）のときに変化する。
【００３２】
（Ａ）液体混合装置１の運転開始時
液体混合装置の運転前には定置洗浄（Cleaning In Place）等で機器洗浄が行われる。定置洗浄には洗浄液として水が使用されるので、運転開始時の液体混合装置１には、第２液体供給源２０のタンクや各配管に水が残存している。この残水の影響で運転開始時において混合液における第２液体の濃度は低くなるが、次第に残水の影響が小さくなるので第２液体の濃度が高くなる傾向を示す。
【００３３】
（Ｂ）第２液体供給源２０におけるタンクの切替時
製品液の製造量が多い場合には、第２液体供給源２０に複数のタンクを用意し、それぞれのタンクに第２液体を調合しておく。製造の進行に応じて、第２液体を供給するタンクを順番に切り替えることで製品液を連続して製造する。
ところが、これらのタンク間で第２液体の濃度が異なることがある。この場合には第２液体を供給するタンクを切り替えると、第２液体供給源２０から供給される第２液体の濃度が変化する。
【００３４】
（Ｃ）液体混合装置１の運転終了前
例えば、第２液体供給源２０が圧力差を利用してタンクから第２液体を送り出す場合、液体混合装置１の運転終了前になると、第２液体供給源２０のタンクの下限から混合部３０までの配管内に送りきれなかった第２液体が残る。このような配管内に残った第２液体は、水やエアにより圧力を付与して混合部３０に押し出して使用される。このとき、水による押し出しの場合には水に希釈されて第２液体の濃度が低下する。また、エアによる押し出しの場合には第２液体だけでなくエアも配管を流れるので、配管を流れる第２液体の密度が低下する。したがって、液体混合装置１の運転終了前に水やエアで第２液体の押し出しを行うと、いずれの場合にも第２液体の濃度が低下する。
【００３５】
制御部６０は、上記のように、濃度計２２から第２供給配管２１を流れる第２液体の濃度の情報を受ける。そして、制御部６０は、第２供給配管２１を流れる第２液体の濃度が規定範囲から変化すると、第２液体の濃度が規定範囲になるように流量制御弁２４の開度を制御する。
【００３６】
例えば、第２液体の濃度が規定範囲より低くなると、制御部６０は流量制御弁２４の開度を大きくして、第２供給配管２１を流れる第２液体の流量を増加させる。
また、第２液体の濃度が規定範囲より高くなると、制御部６０は流量制御弁２４の開度を小さくして、第２供給配管２１を流れる第２液体の流量を減少させる。
なお、第２液体の濃度が規定範囲よりも高くなるときには、制御部６０は流量制御弁２４の開度を変化させずに、流量制御弁１３の開度を大きくして第１供給配管１１における第１液体の流量を増加させてもよい。
【００３７】
また、制御部６０は、流量制御弁２４の開度を制御するときに、流量制御弁１３の開度を同時に制御してもよい。
例えば、第２供給配管２１を流れる第２液体の濃度が低い場合には、制御部６０は、流量制御弁２４の開度を大きくする制御と、流量制御弁１３の開度を小さくする制御を行う。これにより、第２供給配管２１を流れる第２液体の流量が増加する一方で、第１供給配管１１を流れる第１液体の流量が減少する。流量制御弁１３の開度を制御しない場合と比べると、混合部３０で第２液体を希釈する第１液体の量が減少することにより、混合液における第２液体の濃度は高くなりやすくなる。
また、第２供給配管２１を流れる第２液体の濃度が高い場合には、制御部６０は、流量制御弁２４の開度を小さくする制御と、流量制御弁１３の開度を大きくする制御を行う。これにより、第２供給配管２１を流れる第２液体の流量が減少する一方で、第１供給配管１１を流れる第１液体の流量が増加する。流量制御弁１３の開度を制御しない場合と比べると、混合部３０で第２液体を希釈する第１液体の量が増加することにより、混合液における第２液体の濃度は低くなりやすくなる。
【００３８】
なお、混合液の製造量を一定にするために、制御部６０は、第１供給配管１１の第１液体の流量と第２供給配管２１の第２液体の流量との総和が一定になるように、流量制御弁２４の開度と流量制御弁１３の開度を制御してもよい。
以上のようにして、制御部６０は、流量制御弁１３および流量制御弁２４の制御により、混合液における第２液体の濃度を一定に保つ。
【００３９】
ここで、図２を参照して、濃度計２２の測定結果に基づく流量制御弁２４の開度の制御を説明する。図２（ａ）の縦軸は第２液体の濃度（ＣＯＮＳ［％］）を示し、横軸は時間ｔを示す。また、図２（ｂ）の縦軸は流量制御弁２４の開度（ＶＯＰ［％］）を示し、横軸は時間ｔを示す。なお、図２においては、第１供給配管１１における流量制御弁１３の開度の制御について省略している。
【００４０】
例えば、図２（ａ）に示すように、濃度計２２の測定した第２液体の濃度が時刻ｔＡにおいて１０％から５％に低下すると、図２（ｂ）に示すように、制御部６０は流量制御弁２４の開度を５０％から１００％に変更する。
このとき、濃度計２２で第２液体の濃度を測定してから流量制御弁２４が動作するまでには一定の時間が必要である。例えば、図２では、流量制御弁２４の開度は時刻ｔＡよりも遅い時刻ｔＢに１００％となる。この時刻ｔＢと時刻ｔＡとの差（ｔＢ−ｔＡ）が時間ＴＧである。
【００４１】
上記の時間ＴＧの間にも第２液体は混合部３０に向けて第２供給配管２１を流れていく。図２（ａ）では、混合部３０における第２液体の濃度の変化を鎖線で示す。混合部３０においては、時刻ｔＡよりも遅い時刻ｔＡ’に第２液体の濃度が１０％から５％に低下する。なお、図２に示す時刻ｔＡと時刻ｔＡ’との時間差ＴＯ１は、濃度計２２から混合部３０までの管路長ＬＯに応じて変化する。
【００４２】
図２においては、時刻ｔＡと時刻ｔＡ’との時間差ＴＯ１の方が時間ＴＧよりも短い。そのため、図２の例は、上記の時間ＴＧの間に第２液体が混合部３０に流れ込んでしまうことを示している。この場合には、濃度に対して流量が適切に制御されていない状態で第２液体が混合部３０に流れ込むので、混合液における第２液体の濃度が規定範囲から外れるおそれがある。
【００４３】
そこで、本実施形態においては、上記の時間ＴＧの影響を考慮して液体混合装置１が構成される。具体的には、第２供給配管２１における濃度計２２から混合部３０までの管路長ＬＯが以下のように設定される。
【００４４】
〔管路長ＬＯの設定〕
以下、本実施形態における管路長ＬＯについて説明する。
まず、第２供給配管２１を流れる第２液体の流速Ｕ２（ｔ）は、以下の式（１）で示される。
Ｕ２（ｔ）＝Ｑ２（ｔ）／Ａ２    ……式（１）
この式（１）における変動要素の内訳は、以下の通りである。
Ｑ２（ｔ）：流量計２３で測定される瞬時体積流量
Ａ２：第２供給配管２１における流路の面積（配管の開口面積）
【００４５】
第２液体が定常流のときに、第２液体は非圧縮性流体とみなせるので、Ｑ２（ｔ）＝ｃｏｎｓｔとなる。そのため、式（１）は、定常状態において式（２）のように書き換えることができる。なお、Ｕ２は、定常流のときの第２液体の流速を示す。
Ｕ２＝Ｑ２／Ａ２    ……式（２）
【００４６】
また、第２液体が濃度計２２から混合部３０に到達するまでの時間ＴＯは、第２供給配管２１における濃度計２２から混合部３０までの管路長ＬＯを用いて、以下の式（３）で示される。
ＴＯ＝ＬＯ／Ｕ２    ……式（３）
【００４７】
一方、濃度計２２で第２液体の濃度を測定してから第２液体の流量が制御されるまでの時間をＴＧと定義する。この時間ＴＧの内訳は、以下の通りである。
ＴＧ＝（濃度計２２の測定時間）＋（制御部６０の演算時間）＋（流量制御弁２４の反応時間）＋（通信系の伝送遅れ時間）    ……式（４）
【００４８】
ここで、濃度計２２の測定時間は、濃度計２２が濃度の測定開始から測定終了までに必要な時間を意味する。制御部６０の演算時間は、制御部６０が流量制御弁２４の制御量を演算するために必要な時間を意味する。流量制御弁２４の反応時間は、流量制御弁２４の動作開始から動作終了までに必要な時間を意味する。通信系の伝送遅れ時間は、要素間の通信で生じた伝送遅れの総和を意味する。
【００４９】
第２液体が濃度計２２から混合部３０に到達するまでの時間ＴＯよりも上記の時間ＴＧが短ければ、第２液体が混合部３０に到達するまでに第２液体の流量を制御できる。この場合には、濃度に対して流量が適切に制御された状態で第２液体が混合部３０に流れ込むことになる。
したがって、濃度計２２から混合部３０までの管路長ＬＯとして必要となる管路長の最短長さＬｍｉｎは、以下の式（５）で示される。
Ｌｍｉｎ＝ＴＧ・Ｕ２    ……式（５）
【００５０】
以上から、濃度に対して流量が適切に制御されていない状態で第２液体が混合部３０に流れ込むことを抑止するためには、以下の式（６）に示すように、濃度計２２から混合部３０までの管路長ＬＯが最短長さＬｍｉｎ以上となるように設計すればよい。
ＬＯ≧Ｌｍｉｎ＝ＴＧ・Ｕ２    ……式（６）
【００５１】
式（６）には変動要素として定常状態の第２液体の流速Ｕ２が含まれ、このＵ２の値は運転条件などによって変化する。つまり、流速Ｕ２は一定値ではなく範囲を有する。
したがって、管路長ＬＯを設定するに当たっては、以下の式（７）に示すように、定常流のときの、液体混合装置１の仕様により規定される第２液体の最大流速Ｕ２ｍａｘをＵ２の代わりに使用すればよい。そうすると、液体混合装置１の仕様でＵ２ｍａｘの値は一義的に定まるので、管路長ＬＯを容易に設定できる。また、Ｕ２の値はＵ２ｍａｘの値を常に下回るため管路長ＬＯに不足が生じるおそれもない。
ＬＯ≧Ｌｍｉｎ＝ＴＧ・Ｕ２ｍａｘ    ……式（７）
【００５２】
一例として、以下の仕様における管路長ＬＯの設定を説明する。
（仕様）
濃度計２２の測定時間：１．０秒
制御部６０の演算時間：０．５秒
流量制御弁２４の反応時間：１．０秒
通信系の伝送遅れ：０．１秒
Ｕ２ｍａｘ：３ｍ／秒
【００５３】
上記の仕様におけるＴＧ，Ｌｍｉｎの値はそれぞれ以下の通りである。
ＴＧ＝１．０＋０．５＋１．０＋０．１＝２．６秒
Ｌｍｉｎ＝ＴＧ・Ｕ２ｍａｘ＝２．６×３＝７．８ｍ
よって、上記の仕様においては、濃度計２２から混合部３０までの管路長ＬＯを７．８ｍ以上にすれば、濃度に対して流量が適切に制御された第２液体が混合部３０に流れ込むことになる。
【００５４】
ここで、図３を参照しつつ、ＬＯ≧Ｌｍｉｎ＝ＴＧ・Ｕ２ｍａｘを満たす本実施形態における流量制御弁２４の開度の制御について説明する。図３の説明においては、図２の例との相違点を中心に説明する。
【００５５】
図３（ａ）に示すように、濃度計２２の測定した第２液体の濃度が時刻ｔＡにおいて１０％から５％に低下すると、図３（ｂ）に示すように、制御部６０は流量制御弁２４の開度を時刻ｔＢにおいて５０％から１００％に変更する。
また、図３（ａ）に示すように、混合部３０においては、時刻ｔＡよりも遅い時刻ｔＡ”に第２液体の濃度が１０％から５％に低下する。
【００５６】
本実施形態の構成はＬＯ≧Ｌｍｉｎ＝ＴＧ・Ｕ２ｍａｘを満たすので、時刻ｔＡと時刻ｔＡ”との時間差ＴＯ２は時間ＴＧ以上となる。なお、図３においては、ＴＯ２がＴＧよりも大きい。
つまり、図３に示すように、流量制御弁２４の開度が制御される時刻ｔＢよりも、濃度計２２で濃度を測定した第２液体が混合部３０に流れ込む時刻ｔＡ”の方が遅くなる。このように、本実施形態によれば、第２液体が混合部３０に到達するまでに、流量制御弁２４で第２液体の流量を制御する時間を確保できることが分かる。
【００５７】
〔液体混合装置１の動作〕
次に、本実施形態の液体混合装置１の動作を説明する。
液体混合装置１の運転を開始すると、第１液体供給源１０から供給される第１液体が、第１供給配管１１を介して混合部３０に供給される。また、第２液体供給源２０から供給される第２液体が、第２供給配管２１を介して混合部３０に供給される。
【００５８】
第２供給配管２１を流れる第２液体の濃度は、濃度計２２によって測定される。第２供給配管２１を流れる第２液体の濃度が規定範囲から変化すると、制御部６０は第２液体の濃度が規定範囲になるように流量制御弁２４の開度を制御する。
【００５９】
濃度計２２で第２液体の濃度を測定してから流量制御弁２４が動作するまでには一定の時間が必要である。本実施形態において、濃度計２２から混合部３０までの管路長ＬＯが、第２液体の濃度の測定から第２液体の流量が制御されるまでの時間ＴＧと第２液体の流速Ｕ２との積で規定される管路長の最短長さＬｍｉｎ以上に設定されている（ＬＯ≧Ｌｍｉｎ＝ＴＧ・Ｕ２）。
本実施形態においては、第２液体が濃度計２２から混合部３０に到達するまでの時間ＴＯが時間ＴＧ以上である。そのため、第２液体が濃度計２２から混合部３０に到達するまでに第２液体の流量の制御が実行できる。
【００６０】
混合部３０においては、第２液体の濃度が規定範囲となるように第１液体と第２液体が混合される。混合部３０で得られた混合液は、送液配管３１を介して処理部４０に送られる。処理部４０においては、混合液に所定の処理が行われることで製品液が完成する。この製品液は、送液配管４１を介して充填部５０に送られる。充填部５０においては製品液が容器に連続的に充填される。
【００６１】
〔本実施形態の効果〕
以下、本実施形態の効果を述べる。
本実施形態における制御部６０は、濃度計２２から第２液体の濃度の情報を受け、第２供給配管２１を流れる第２液体の濃度が規定範囲から変化すると、第２液体の濃度が規定範囲になるように流量制御弁２４の開度を制御する。
濃度計２２で第２液体の濃度を測定してから流量制御弁２４が動作するまでには一定の時間が必要である。本実施形態においては濃度計２２から混合部３０までの管路長ＬＯが、第２液体の濃度の測定から第２液体の流量が制御されるまでの時間ＴＧと第２液体の流速Ｕ２との積で規定される管路長の最短長さＬｍｉｎ以上に設定されている（ＬＯ＞Ｌｍｉｎ＝ＴＧ・Ｕ２）。
【００６２】
これにより、第２液体が濃度計２２から混合部３０に到達するまでの時間ＴＯが時間ＴＧ以上となる。そのため、第２液体が混合部３０に到達するまでに第２液体の流量を制御する時間を確保できるので、制御部６０は、濃度に対して第２液体の流量を適切に制御できる。
したがって、本実施形態によれば、濃度に対して流量が適切に制御されていない状態で第２液体が混合部３０に流れ込むことがない。そのため、混合液における第２液体の濃度が規定範囲から外れることを抑止でき、混合液の廃棄量が少なくなることで飲料製造の歩留まりを向上できる。
【００６３】
本実施形態によれば、第２供給配管２１における配管長の設定によって第２液体の流量を制御する時間を確保する。混合部３０よりも前段の部分で第２液体の流量を適切に制御できることから、混合液の製造系統にループも生じない。したがって、本実施形態の構成は、混合部３０で混合された後の混合液の種類に拘わらずに広く適用できる。例えば、本実施形態の液体混合装置１は、製品液の飲料が炭酸飲料であっても無炭酸飲料であっても同様に適用できる。
【００６４】
また、混合部３０よりも前段の部分で第２液体の流量を適切に制御できることから、本実施形態の構成は、複数種類の第２液体を混合する液体混合装置にも問題なく適用できる。つまり、本実施形態においては、第１液体と１種類の第２液体を混合する液体混合装置１を説明しているが、第１液体と２種類以上の第２液体を混合する液体混合装置にも同様に適用できる。
【００６５】
また、本実施形態の構成によれば、第２液体や混合液を貯留するタンク等を増設する必要はない。したがって、例えば、特許文献１のようにタンクを増設する構成と比べると、液体混合装置１を設置するときのコストを低減でき、また、増設したタンクの洗浄の手間が増えること等によって生産時間の目減りなども生じない。
【００６６】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択することや、他の構成に適宜変更することが可能である。
【００６７】
上記実施形態においては、濃度計２２によって第２液体の濃度を測定する例を説明したが、例えば、ｐＨ計、アルコール濃度計、導電率計などで他の物理量を測定し、これらの測定結果から第２液体の濃度を求めてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態においては、流量制御弁２４によって第２液体の流量を制御する例を説明した。しかし、第２供給配管２１に第２液体を送り出すポンプ（不図示）を設け、このポンプを流量制御要素として第２液体の流量を制御してもよい。
【００６９】
また、第１液体は水に限定されるものではない。例えば、第１液体がアルコール飲料であり、第２液体が果汁であってもよい。また、第１液体がコーヒーであり、第２液体がミルクであってもよい。
【００７０】
上記実施形態においては、飲料の製造工程で第１液体と第２液体を混合して混合液を得る液体混合装置１の例を説明したが、本発明が対象とする混合液は飲料の製造に限定されることなく、複数種類の液体を混合する液体混合装置に広く適用できる。
【００７１】
また、上記実施形態においては、一方の配管（第２供給配管２１）だけに濃度計、流量計、流量制御弁を設けているが、供給される液体によっては、他方の配管（第１供給配管１１）にも濃度計、流量計、流量制御弁などの濃度を調整するための要素を設けてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１    液体混合装置
１０  第１液体供給源
１１  第１供給配管
１２  流量計
１３  流量制御弁
２０  第２液体供給源
２１  第２供給配管
２２  濃度計
２３  流量計
２４  流量制御弁
３０  混合部
３１  送液配管
４０  処理部
４１  送液配管
５０  充填部
６０  制御部
【図１】
2019107601.tif 000003
【図２】
2019107601.tif 000004
【図３】
2019107601.tif 000005