(57)【要約】【課題】容器１４内に一定量の液体を充填する定量充填と、容器１４内に充填された充填液の液面を一定にする定液面充填とを兼用可能にする。【解決手段】フィラーボウル２に接続された充填液通路８にフローメータ１６が設けられ、充填バルブ１２を開放して容器１４内に液体を充填する際の流量を計測している。容器１４の口部１４ａを密封するシール手段２０と、フィラーボウル２の液面上の空間６と容器１４内の空間とを連通する連通管２２と、密封された容器１４内に加圧ガスを供給する気体供給手段３０とを備えている。前記連通管２２の下端部（ベントチューブ２６）を容器１４内に挿入し、この下端部２６よりも上方まで充填を行う。その後、加圧ガスを供給すると、下端部よりも上方の充填液は、容器１４から排出され、連通管２２を通ってフィラーボウル２内に送られる。容器１４内の液面の高さは、前記連通管２２の下端部２６の高さに一致する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填量を計測しつつ容器内に液体を充填する充填方法において、
容器内を密封するとともに、充填液を収容した充填液タンクの液面上の空間と容器内の空間とを連通管によって連通し、かつ、この連通管の下端を、容器内の設定された充填液面の高さに位置させ、充填量を計測しつつ前記連通管の下端よりも上方まで液体を充填した後、この容器内を加圧して前記連通管の下端よりも上方の充填液を連通管を介して排出することを特徴とする充填方法。
【請求項２】
充填液通路を開閉する充填バルブと、充填量を計測する計測手段とを備え、この計測手段により充填量を計測しつつ容器内に液体を充填する充填装置において、
容器の口部を密封するシール手段と、充填液を収容した充填液タンクの液面上の空間と容器内の空間とを連通する連通管と、密封された容器内に加圧気体を供給する気体供給手段とを備え、かつ、この連通管の下端を、容器内の設定された充填液面の高さに位置させ、前記計測手段によって充填量を計測しつつこの連通管の下端よりも上方まで液体を充填した後、気体供給手段によって容器内に加圧気体を供給することにより、前記連通管の下端よりも上方の充填液を連通管を介して排出することを特徴とする充填装置。
【請求項３】
充填液を排出する排出通路を、切換弁を介して前記連通管に接続したことを特徴とする請求項２に記載の充填装置。
【請求項４】
前記連通管の少なくとも容器内に挿入される部分が着脱自在に構成され、前記下端部の高さが変更可能であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は容器内に液体を充填する充填方法および充填装置に関するもので、特に、容器内に一定量の液体を充填する定量充填と、容器内に充填された液体の液面高さを一定にする定液面充填とを兼用することを可能にした充填方法および充填装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
容器内に一定量の充填を行う定量充填装置として各種構成のものが知られているが、例えば、フローメータ式の充填装置では、フローメータによって流量を計測しつつ容器内に充填を行い、計測した充填量が所定値に達したときに充填バルブを閉じて充填を終了する。
【０００３】
このような定量充填装置は、容器内に正確な量の液体を充填することができるので、ペットボトル等のような寸法精度の良い容器への充填には適しており、また、リシール缶（ボトル形状缶）のような中身の見えない容器の場合には問題はないが、ガラスびんのように寸法精度の良くない容器の場合には、容器内に充填された液体の液面の高さが一定とならず、ばらつきを生じてしまう。
【０００４】
また、容器内に充填された液体の液面高さが一定になるように充填を行う定液面充填装置として、メカニカル式のグラビティバルブや炭酸飲料用バルブを用いた構成のものが従来から知られているが、このような定液面充填装置は構造が複雑で洗浄性が悪いという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の定量充填装置では定液面充填ができず、また、定液面充填装置では定量充填ができないので、定量充填に適しているペットボトルやリシール缶への充填と、定液面充填に適しているガラスびんへの充填を兼用することはできなかった。
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、定量充填と定液面充填を兼用することが可能な充填方法および充填装置を提供することを目的とするものである。特に、フローメータ、重量計、タイマー等の充填量の計量手段を備えた、液通路の構造がシンプルで洗浄性が良い充填装置を、定液面充填に兼用することを可能にした充填方法および充填装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る充填方法は、充填量を計測しつつ容器内に液体を充填する充填方法であって、特に、容器内を密封するとともに、充填液を収容した充填液タンクの液面上の空間と容器内の空間とを連通管によって連通し、かつ、この連通管の下端を、容器内の設定された充填液面の高さに位置させ、充填量を計測しつつ前記連通管の下端よりも上方まで液体を充填した後、この容器内を加圧して前記連通管の下端よりも上方の充填液を連通管を介して排出することを特徴とするものである。
【０００８】
この発明に係る充填方法では、充填量を計測しつつ充填を行う定量充填装置に、充填液タンクと容器内とを連通する連通管を設け、この連通管の下端部よりも上方まで液体を充填をした後、容器内を加圧して連通管の下端よりも上方の充填液を排出するようにしたので、簡単な構成で、各容器内に充填された充填液の液面の高さを常に一致させることができ、定量充填と定液面充填とを兼用することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明に係る充填装置は、充填液通路を開閉する充填バルブと、充填量を計測する計測手段とを備え、この計測手段により充填量を計測しつつ容器内に液体を充填するものであって、さらに、容器の口部を密封するシール手段と、充填液を収容した充填液タンクの液面上の空間と容器内の空間とを連通する連通管と、密封された容器内に加圧気体を供給する気体供給手段とを備え、かつ、この連通管の下端を、容器内の設定された充填液面の高さに位置させ、前記計測手段によって充填量を計測しつつこの連通管の下端よりも上方まで液体を充填した後、気体供給手段によって容器内に加圧気体を供給することにより、前記連通管の下端よりも上方の充填液を連通管を介して排出するようにしたものである。
【００１０】
この発明に係る充填装置では、計測手段によって流量を計測しつつ充填を行う定量充填装置に、容器の口部を密封するシール手段と、充填液タンクと容器の内部を連通する連通管と、容器内に加圧気体を供給する気体供給手段を設けるだけの簡単な構成で、容器内に充填した液体の液面高さを、連通管の下端部の高さに一致させることができ、定量充填装置によって定液面充填を行うことも可能になった。
【００１１】
さらに、請求項３に記載された発明に係る充填装置では、充填液を排出する排出通路を、切換弁を介して前記連通管に接続したことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明では、充填液タンクと容器内を連通する連通管に排出通路を接続しているので、容器内の連通管の下端部よりも上方まで充填された液体を、充填液タンク以外に排出することができる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明に係る充填装置は、前記連通管の少なくとも容器内に挿入される部分が着脱自在に構成され、前記下端部の高さが変更可能であることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明に係る充填装置では、定液面充填を行う際には、連通管を容器の内部の設定された充填液面の高さまで挿入するが、定量充填を行う際には、連通管を交換して、その下端部が充填液に接しない高さに位置させておくことにより、充填液が連通管に接触することによって充填量が影響を受けてしまうことを防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る充填装置の構成を簡略化して示す断面図である。２は内部に充填液４を収容する充填液タンク（フィラーボウル）であり、この実施の形態では、このフィラーボウル２の内部は密封され、充填液４の上部に形成された空間６内に加圧ガスが導入されている。このフィラーボウル２の底面２ａには、充填液通路８が接続されている。この充填液通路８の下端に充填ノズル１０が設けられており、充填バルブ１２の開閉により、前記フィラーボウル２内の充填液４を容器１４内に充填する。この充填液通路８には、充填量の計測手段としてのフローメータ１６が設けられており、充填バルブ１２を開放して容器１４内に充填を行う際に、その充填液の流量を計測する。
【００１６】
前記充填ノズル１０の下方には、外部から供給された容器１４を載せて昇降するびん台１８が配置されている。また、充填ノズル１０の外周側には、シール手段（びん口パッキン）２０が設けられており、前記びん台１８上に供給された容器１４が上昇して、口部１４ａがこのびん口パッキン１８の下面側に押し付けられることにより、容器１４内が密封される。
【００１７】
前記フィラーボウル２内に収容されている充填液４の上部に形成された空間６内と、密封された容器１４の内部とを連通する連通管（カウンター通路）２２が設けられている。このカウンター通路２２には、第１の開閉バルブ２４が設けられており、この第１開閉バルブ２４の開閉によって、フィラーボウル２の上部空間６と容器１４の内部とを連通し、また遮断する。
【００１８】
カウンター通路２２の下端部（容器１４側の端部）には、その一部を構成するベントチューブ２６が取付けられ、容器１４の内部に伸びている。この実施の形態では、ベントチューブ２６は、前記びん口パッキン２０上に設けた着脱部２８に螺合することにより固定されており、びん口パッキン２０を貫通して容器１４の内部に伸びている。従って、このベントチューブ２６は容易に交換することができ、後に説明するように、定液面充填を行う際には図１に示す長いベントチューブ２６（２６Ａ）を取り付け、定量充填を行う際には図２に示す短いベントチューブ２６（２６Ｂ）を取り付けるようにしている。
【００１９】
また、この充填装置には、びん口パッキン２０によって密封された容器１４内に加圧ガスを供給する気体供給手段３０が設けられている。この気体供給手段３０は、前記フィラーボウル２の上部空間６内の圧力（Ｐｏ）よりも高い圧力（Ｐ１）のガス（この実施の形態では炭酸ガス）を供給できるようになっている（Ｐ１＞Ｐｏ）。この気体供給手段３０からびん口パッキン２０に至る供給通路３２には、第２の開閉バルブ３４が設けられており、この第２開閉バルブ３４を開閉することにより加圧ガスを容器１４内に供給し、また供給を停止できるようになっている。
【００２０】
さらに、容器１４内を大気に開放するスニフト通路３６が設けられている。このスニフト通路３６には第３の開閉バルブ３８が設けられており、前記容器１４内への液体の充填が終了した後、このスニフト通路３６に設けられた第３開閉バルブ３８を開放することにより、密封された容器１４の上部空間に残留していた圧力ガスが放出される。
【００２１】
前記構成に係る充填装置によって炭酸飲料の定液面充填を行う場合の工程について説明する。先ず、外部からこの充填装置内に供給されてびん台１８上に載せられた容器１４を、びん台１８とともに上昇させ、容器１４の口部１４ａを前記上方のびん口パッキン２０の下面に押し付けて、この容器１４内を密封する。次に、第２開閉バルブ３４を開放し、気体供給手段３０から加圧した炭酸ガスを前記密封された容器１４内に供給してカウンター加圧する。
【００２２】
続いて、気体供給手段３０からの第２開閉バルブ３４を閉じて、連通管（カウンター通路）２２に設けられた第１開閉バルブ２４を開放する。この第１開閉バルブ２４の開放により、容器１４内とフィラーボウル２の充填液４上の空間６内とが、カウンター通路２２およびその一部を構成するベントチューブ２６を介して連通し、容器１４内と前記上部空間６の圧力が同一になる。
【００２３】
前記状態にした後、充填液通路８に設けられた充填バルブ１２を開放して充填を開始する。フィラーボウル２内の充填液４が充填液通路８を通って容器１４内に流入するとともに、密封されている容器１４内に充満している気体は、第１開閉バルブ２４が開放しているカウンター通路２２を通ってフィラーボウル２の上部空間６内に排出される。
【００２４】
充填バルブ１２が開放されて充填液通路８内を流れる充填液の流量は、フローメータ１６により計測されており、計測流量が所定量に達したことを検出すると、前記充填バルブ１２を閉じて充填を停止する。なお、充填バルブ１２を閉じる所定量とは、容器１４内の設定された液面の高さ（図１中に符号Ｆ１で示す）に相当する量を上回る量に設定される。この実施の形態では、前記ベントチューブ２６の下端部の高さが、設定された充填液面の高さＦ１になっており、このベントチューブ２６の下端が充填液中に没する量の充填液が充填される。この充填バルブ１２の閉鎖時における容器１４内の液面の高さを符号Ｆ２で示す。前記のようにベントチューブ２６の下端部が充填液中に没する高さまで充填されて充填バルブ１２を閉じた時点では、圧力がバランスする高さまで充填液がカウンター通路２２内を上昇している。
【００２５】
容器１４内への充填液の充填が終了した後、第２開閉バルブ３４を開放して気体供給装置３０から容器１４内に加圧ガスを供給してトッピング（液面補正）を行う。充填液の充填が終了した時点では、容器１４内の液面Ｆ２は、前記ベントチューブ２６の下端部の高さよりも上方にあり、この液面Ｆ２上の密封された空間内に、前記フィラーボウル２の上部空間６の圧力（Ｐ０）よりも高圧（Ｐ１）のガスが導入されると、ベントチューブ２６の下端よりも上方に位置していた部分の充填液が、カウンター通路２２を通ってフィラーボウル２内に排出される。このように容器１４内への充填液の充填が終了した後、容器１４内に加圧ガスを吹き込んで液面高さの補正をするようにしたので、すべての容器１４内の液面高さＦ１を、ベントチューブ２６の下端部の高さに一致させることができる。前述のように定液面充填における液面高さは、ベントチューブ２６の下端部の高さで決定するので、設定する液面の高さを変更する場合には、ベントチューブ２６を長さの異なるものに変更することにより対応することが可能である。
【００２６】
トッピングを行った後、前記第１開閉バルブ２４および第２開閉バルブ３４を閉じ、スニフト通路３６の第３開閉バルブ３８を開放する。この第３開閉バルブ３８を開放することにより、密封されている容器１４の液面Ｆ１上の空間内に導入されている加圧ガスを、徐々に放出して、容器１４内を大気圧にする。その後、びん台１８を下降させることににより容器１４の口部１４ａをびん口パッキン２０から離して密封状態を解除する。これで一本の容器１４に対する充填工程が完全に終了する。
【００２７】
次の容器１４が供給されて、びん台１８の上昇により容器１４の口部１４ａが密封された後、前回の充填工程と同様に、第２開閉バルブ３４を開放して気体供給手段３０から加圧ガスを容器１４内に導入し、カウンター加圧を行う。前回の容器１４のトッピングにより容器１４内から排出された充填液が、カウンター通路２２内に残留していることがあるが、気体供給手段３０によりフィラーボウル２の上部空間６の圧力よりも高圧（Ｐ１＞Ｐ０）のガスで、次の容器１４をカウンター加圧をすることで、カウンター通路２２を介して容器１４からフィラーボウル２へガスが送られるため、この残留液はフィラーボウル２内に放出される。従って、この残留液が次の容器１４内に吹き込まれることを防止することができる。
【００２８】
なお、前記実施の形態の充填工程では、カウンター通路２２の第１開閉バルブ２４を閉じた状態で、気体供給手段３０の第２開閉バルブ３４を開放してカウンター加圧を行い、その後、第１開閉バルブ２４を開放して密封された容器１４内とフィラーボウル２の上部空間６内の圧力を等しくするようにしているが、第１開閉バルブ２４および第２開閉バルブ３４を同時に開放してカウンター加圧を行うようにしても良い。
【００２９】
前記実施の形態では、容器１４内にベントチューブ２６（２６Ａ）の下端よりも上方まで充填液を充填した後、このベントチューブ２６の下端よりも上方に位置している充填液を、カウンター通路２２を介してフィラーボウル２内に排出するようにしているが、必ずしもフィラーボウル２内に排出する必要はなく、カウンター通路２２を介して容器１４の外部に排出すればよい。例えば、図１のフィラーボウル２の下部に想像線で示すような排液マニホールド４０を設けるとともに、この排液マニホールド４０に、前記カウンター通路２２の第１開閉バルブ２４よりも容器１４寄りの部分から分岐した排出通路４２を接続し、この排出通路４２に第４の開閉バルブ４４を設けた場合でも前記実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３０】
前記のように排液マニホールド４０を設けた場合には、フローメータ１６で計測しつつ、容器１４内のベントチューブ２６（２６Ａ）の下端部よりも上方まで充填液を充填した後、カウンター通路２２の第１開閉バルブ２４を閉じるとともに、排出通路４２の第４開閉バルブ４４を開放し、この状態で、供給通路３２の第２開閉バルブ３４を開放して気体供給手段３０から容器１４内に加圧ガスを供給してトッピングを行う。容器１４内に加圧ガスを導入することにより、ベントチューブ２６の下端部よりも上方まで充填されている液体は、ベントチューブ１６およびカウンター通路２２の下部を通って、分岐している排出通路４２から排液マニホールド４０に排出される。その後、供給通路３２の第２開閉バルブ３４および排出通路４２の第４開閉バルブ４４を閉じ、スニフト通路３６の第３開閉バルブ３８を開放してスニフトを行う。
【００３１】
このように容器１４内に余分に充填された充填液をフィラーボウル２ではなく排液マニホールド４０に排出するようにした場合も、前記実施の形態と同様の効果を奏することができる。なお、請求項３の切換弁は、この実施の形態ではカウンター通路２２の第１開閉バルブ２４と排出通路４２の第４開閉バルブ４４によって構成されている。
【００３２】
前記構成の充填装置で炭酸飲料の定量充填を行う場合には、図２に示すように、前記長いベントチューブ２６Ａを取り外して短いベントチューブ２６Ｂを取り付ける。定量充填に用いられるこの短いベントチューブ２６Ｂは、下端部が充填液に接触しない長さになっている。あるいは着脱部２８から完全に取り外して、容器１４内に全く挿入されないようにしても良い。
【００３３】
この状態で、びん台１８上に供給された容器１４が、びん台１８の上昇によってびん口パッキン２０の下面に押し付けられ、その内部が密封されると、先ず、カウンター通路２２の第１開閉バルブ２４を開放してカウンター加圧を行う。その後、充填液通路８の充填液バルブ１２を開放して充填を開始する。この充填量はフローメータ１６によって計測されており、所定量（予め設定された充填量）に達したことをフローメータ１６が検出すると、充填バルブ１２が閉じ、この時点で充填が完了する。充填完了時の液面の高さＦ１は、ベントチューブ２６（２６Ｂ）の下端部よりも低くなっている。その後、スニフト通路３６の第３開閉バルブ３８を開放してスニフトを行う。なお、この定量充填時には、気体供給装置３０による加圧は行わない。
【００３４】
この実施の形態に係る充填装置を用いた充填方法では、ベントチューブ２６の長さを変えるだけで、ペットボトルやリシール缶への充填に適した定量充填と、ガラスびんなどの充填に適した定液面充填を容易に兼用することができる。しかも、基本的な構造がフローメータ式充填装置なので、液通路の構造がシンプルで洗浄性が優れているという従来のフローメータ式充填装置の長所をそのまま生かすことができる。なお、フローメータ式充填装置に限らず、重量計やタイマー等により充填量を計測して充填を行う充填装置の場合も、同様にその長所を生かしたまま、定液面充填を兼用することが可能である。また、前記実施の形態では、定液面充填から定量充填に切り換える際に、ベントチューブ２６を短いものに交換したが、ベントチューブ２６の下端を上回らない範囲で充填量を設定できる場合には、必ずしもベントチューブ２６を交換しなくとも良い。
【００３５】
また、前記構成の充填装置を、例えば、ビールの充填用に用いる場合には、図３に示すように、カウンター通路２２、気体供給通路３２およびスニフト通路３６に加えて、第５の開閉バルブ５０を有するプレエバキュエーション通路５２を設ける。このプレエバキュエーション通路５２は、バキューム源５４に接続されており、第５開閉バルブ５０の開閉によって、容器１４内の気体を吸引することができる。
【００３６】
ビールの充填を行う場合には、気体供給通路３２の第２開閉バルブ３４を開放してカウンター加圧を行う前に、プレエバキュエーション通路５２の第５開閉バルブ５０を開放して容器１４内を真空吸引する。以降は前記実施の形態と同様の工程を行う。このように充填を開始する前に容器１４内を予め真空吸引することによって、容器１４がびん台１８に供給された時点でこの容器１４内に入っていた空気を排出しておくので、容器１４内に充填される充填液（ビール）内に空気が溶け込むことを防止することができる。なお、前記実施の形態では、炭酸飲料およびビールの充填を行う場合について説明したが、炭酸飲料等に限るものではなく、無炭酸飲料の充填にも用いることができることは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載した発明は、充填量を計測しつつ容器内に液体を充填する充填方法において、容器内を密封するとともに、充填液を収容した充填液タンクの液面上の空間と容器内の空間とを連通管によって連通し、かつ、この連通管の下端を、容器内の設定された充填液面の高さに位置させ、充填量を計測しつつ前記連通管の下端よりも上方まで液体を充填した後、この容器内を加圧して前記連通管の下端よりも上方の充填液を連通管を介して排出するようにしたので、ペットボトルやリシール缶の充填に適した定量充填と、ガラスびん等の充填に適した定液面充填とを容易に兼用することができる。
【００３８】
請求項２に記載の発明に係る充填装置は、計測手段によって流量を計測しつつ充填を行う定量充填装置に、容器の口部を密封するシール手段と、充填液タンクと容器内を連通する連通管と、容器内に加圧気体を供給する気体供給手段を設けるだけの簡単な構成で、容器内に充填した液体の液面高さを、連通管の下端部の高さに一致させることができるので、定量充填装置によって定液面充填を行うことが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る充填装置の構成を簡略化して示す縦断面図であり、定液面充填を行う場合の構成を示す。
【図２】前記充填装置により定量充填を行う場合の構成を示す縦断面図である。
【図３】前記充填装置によりビールの充填を行う場合の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
２　　充填液タンク（フィラーボウル）
６　　充填液タンクの液面上の空間
１２　　充填バルブ
１４　　容器
１６　　計測手段（フローメータ）
２０　　シール手段（びん口パッキン）
２２　　連通管（カウンター通路）
２６　　ベントチューブ
３０　　気体供給手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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