(57)【要約】【課題】生産効率を高めるとともに、コスト低減を図ることのできる液体充填装置、液体充填方法等を提供することを目的とする。【解決手段】充填装置３０Ａでは、スプレッダを用いること無く液体を容器１に充填する構成とするため容器１に液体を充填するに際し、その流量を複数段階に変化させ、充填の初期段階では流量を抑え、後の段階で流量を増加させるようにした。また、充填ノズル部４０の導入流路７４の開口面積を、排出流路７５の開口面積よりも小さくなるようにし、導入流路７４側の気体の流速を排出流路７５から排出される気体の流速よりも高めて、導入流路７４から流れ出た気体が容器１内に流下せず、そのまま排出流路７５に吸い込まれて排出されてしまうのを防止するようにした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体とその上部に気体が貯留される貯液タンクと、
液体を充填すべき容器を保持する容器保持部と、
前記容器保持部で保持された前記容器の開口部に対向するノズル部と、
前記貯液タンク内から液体を前記ノズル部に供給する液体供給路と、
前記液体供給路に設けられ、前記ノズル部に対する液体の供給を制御するバルブと、
を備え、
前記ノズル部は、前記液体供給路を介して前記容器の底部に向けて液体を自然落下させる液体供給ノズルと、
前記容器内に液体を充填するに先立ち当該容器内に前記貯液タンクの気体を送り込む気体導入部と、
前記気体導入部または前記液体供給ノズルから前記容器に気体または液体を供給するにともなって当該容器内から押し出される気体を排出する気体排出部と、を有することを特徴とする液体充填装置。
【請求項２】
前記ノズル部は、前記液体供給ノズルの外周側に前記気体導入部および前記気体排出部が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項３】
前記気体導入部から前記容器内に送り込まれる気体の流速が、前記気体排出部から排出される気体の流速よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の液体充填装置。
【請求項４】
前記容器保持部で保持された前記容器に対し、前記バルブを開くことで前記液体供給ノズルから供給する液体の流量を、前記容器に充填された液体の量に応じて制御する流量制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体充填装置。
【請求項５】
前記液体供給ノズルの周囲に設けられ、前記容器保持部に保持された前記容器の開口部が押し付けられるシール部材をさらに備え、
前記容器保持部は、液体がガス入り液体であるときには前記容器の開口部を前記シール部材に密着させて液体の充填を行い、
液体がノンガス液体であるときには、前記容器の開口部を前記シール部材に非接触として液体の充填を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液体充填装置。
【請求項６】
液体とその上部に気体が貯留される貯液タンクと、
液体を充填すべき容器を保持する容器保持部と、
前記容器保持部で保持された前記容器の開口部に対向する液体供給ノズルと、
前記貯液タンク内から液体を前記液体供給ノズルに供給する液体供給路と、
前記液体供給路に設けられ、前記液体供給ノズルに対する液体の供給を制御するバルブと、
前記バルブを開くことで前記液体供給ノズルから前記容器に供給する液体の流量を、前記容器に充填された液体の量に応じて制御する流量制御部と、
を備えることを特徴とする液体充填装置。
【請求項７】
前記液体供給ノズルの周囲に設けられ、前記容器保持部に保持された前記容器の開口部が押し付けられるシール部材と、
前記シール部材の内方にて、前記液体供給ノズルから前記容器に液体を供給するにともなって当該容器から押し出される気体を前記貯液タンク内に送り込む気体流路と、
をさらに備え、
前記流量制御部は、前記液体供給ノズルから前記容器に液体を供給するにともなって当該容器から前記気体流路を介して前記貯液タンクに送り込まれる気体の流量を制御することで、前記液体供給ノズルから供給する液体の流量を制御することを特徴とする請求項６に記載の液体充填装置。
【請求項８】
前記流量制御部は、前記バルブの開度を変えることで、前記液体供給ノズルから供給する液体の流量を制御することを特徴とする請求項６に記載の液体充填装置。
【請求項９】
前記液体供給路を介して供給する液体の量を調整する流量制御弁をさらに備え、
前記流量制御部は、前記流量制御弁の開度を変えることで、前記液体供給ノズルから供給する液体の流量を制御することを特徴とする請求項６に記載の液体充填装置。
【請求項１０】
前記容器の開口部と前記液体充填装置は非接触の状態であることを特徴とする請求項８または９に記載の液体充填装置。
【請求項１１】
所定以上のクリーン度の環境下で容器に液体を充填する無菌充填装置であって、
液体とその上部に気体が貯留される貯液タンクと、
液体を充填すべき容器を保持する容器保持部と、
前記容器保持部で保持された容器の開口部に対向し、前記貯液タンク内の液体を前記容器内に流し込む液体供給ノズルと、
前記容器内に液体を充填するに先立ち、前記容器保持部で保持された前記容器内に前記貯液タンクの気体を送り込む気体導入部と、
前記気体導入部から前記容器に気体を供給するにともなって当該容器内から気体を排出する気体排出部と、
前記容器保持部で保持された前記容器に対し前記液体供給ノズルから供給する液体の流量を、前記容器に充填された液体の量に応じて変化させる流量制御部と、
を備えることを特徴とする無菌充填装置。
【請求項１２】
外部から供給される液体を容器に充填するためのノズル装置であって、
外部から供給される液体を前記容器に流入させる液体供給ノズルと、
前記容器内に液体を充填するに先立ち当該容器内を置換する置換ガスを送り込む気体導入部と、
前記気体導入部から前記容器に置換ガスを供給するにともなって当該容器内から押し出される気体を排出する気体排出部と、
を備え、
前記液体供給ノズルの外周側に前記気体導入部および前記気体排出部が配設されていることを特徴とするノズル装置。
【請求項１３】
前記気体導入部の開口面積が前記気体排出部の開口面積よりも小さいことを特徴とする請求項１２に記載のノズル装置。
【請求項１４】
容器に液体を充填する方法であって、
液体供給ノズルを前記容器の上方に位置させた状態で、当該液体供給ノズルから前記容器の底部に向けて、液体を第一の流量で自然落下させる工程と、
前記容器内に液体が所定量充填されたことを検出して以降、前記液体供給ノズルから前記容器への液体の流量を前記第一の流量よりも増加させて、前記容器の底部に向けて液体を自然落下させる工程と、
を有することを特徴とする液体充填方法。
【請求項１５】
前記容器の底部に向けて液体を自然落下させるに先立ち、前記容器内の第一の気体を第二の気体に置換する工程をさらに有し、
前記第二の気体に置換する工程では、前記容器内に前記第二の気体を送り込みつつ、前記容器内の前記第一の気体を前記第二の気体の流速より低い流速で排出することを特徴とする請求項１４に記載の液体充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飲料等の液体を容器に充填する液体充填装置、無菌充填装置、ノズル装置、液体充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲料工場等において、飲料等の液体を、ペットボトルやビン、缶等の容器に自動的に充填するには、充填装置が用いられている。
図１２に示すように、充填装置は、容器１を保持するホルダ２と、保持した容器１に液体を充填するノズル部３と、このノズル部３に供給する液体と気体が貯えられたタンク４と、タンク４からノズル部３に液体を供給する供給系統５と、を備えている。
そして、図１３に示すように、ノズル部３には、タンク４から供給系統５を介して供給された液体が流れる流路６と、この流路６を開閉する弁体７とが備えられ、この弁体７を上下動させることで流路６を開閉し、液体の供給・遮断を切り換えるようになっている。
また、弁体７の中央部には孔７ａが形成され、この孔７ａとタンク４の気層とを連結する配管８（図１２参照）が設けられている。また、容器１内の気体を外部に排出する配管９も備えられている。
【０００３】
（給ビン工程）
このような概略構成の充填装置において、例えばガス入り飲料（炭酸飲料）を容器１に充填する場合、図１２（ａ）に示すように、容器１をホルダ２で保持した後、図１２（ｂ）に示すように、容器１をノズル部３のシール部材１０（図１３参照）に押し付ける。
【０００４】
（シールガス工程）
この状態で、図１２（ｃ）に示すように、バルブ１１を開き、配管８を介し弁体７の孔７ａを通して、タンク４の気層の気体（液体が炭酸飲料の場合はＣＯ２ガス）を容器１内に充填する。タンク４内の液体が炭酸飲料の場合、タンク４内の気体は大気圧よりも加圧されている。これにより、タンク４内の気体は配管８を介して容器１内に流れ込み、容器１内を満たしていた大気、および弁体７の孔７ａから容器１内に送り込まれる気体は、排気バルブ１２を開くことで容器１外に排出される。このようにして、容器１内が大気からタンク４から送り込まれた気体に置換される。
【０００５】
（カウンタ工程）
この後、図１２（ｄ）に示すように、排気バルブ１２を閉じ、容器１とタンク４の内圧を平衡させる。
【０００６】
（充填工程）
続いて、図１４（ａ）に示すように、弁体７を上昇させて流路６を開き、タンク４内の液体を、供給系統５を介して容器１内に充填する。このとき、容器１内の気体は、弁体７の孔７ａから配管８を介してタンク４の気層に押し戻される。
図１４（ｂ）に示すように、所定量の液体が容器１内に充填された時点で、弁体７を下降させて流路６を閉塞することで、容器１への液体の充填を完了する。
【０００７】
（スニフト工程）
この後、図１４（ｃ）に示すように、排気バルブ１２を開き、これまでタンク４内と平衡していた容器１の圧力を大気解放する。これにより、容器１内に充填された液体が発泡することがある。
しかる後は、図１４（ｄ）に示すように、ホルダ２を下降させ、液体の充填が完了した容器１をノズル部３のシール部材１０から離し、これを排出する。
【０００８】
ところで、液体を容器１内に充填する際、上記のように容器１の上方から液体を注ぎ込む方式（これを自然落下方式と称することとする）では、注ぎ込んだ液体が容器１の底部に衝突し、周囲の気体を巻き込んで泡立ってしまう。すると、所定量の液体を容器１に充填するのに時間がかかり、生産効率が低下するという問題に至る。特に液体がガス入り飲料の場合、気体を巻き込むだけでなく、容器１の底部との衝突によって液体に含まれるガスも発泡するため、この問題はより顕著になる。
【０００９】
このため、図１３に示したように、従来より、ノズル部３の先端に、スプレッダと称される部材が備えられていた。
スプレッダ１５は、弁体７から下方に延出し、その先端部１５ａが、徐々にその外径が拡径する笠形状とされている。
液体を容器１に充填する際、流路６と弁体７の隙間から流出した液体は、スプレッダ１５の外周面に沿って流れ、その流れは先端部１５ａで笠状に広がる。
これにより、液体は、容器１の首部１ａから外方に広がる肩部１ｂから側壁面１ｃに沿って流れ落ちる。
このとき、液体は、容器１の内周面全周に広がり、また容器１の内周面との摩擦によりその流速が抑えられるため、底部での泡立ちが抑えられるようになっている。その結果、単に液体を注ぎ込む自然落下方式に比べ、短時間で液体を容器１に充填することができ、高い生産効率が得られている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−３４２９９４号公報（第６頁、図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スプレッダ１５は、容器１の形状、特に肩部１ｂの形状に応じ、先端部１５ａの最適な形状が異なるため、充填装置で取り扱う容器１の種類が変わる毎に、スプレッダ１５を交換しなければならない。１台の充填装置には、複数のノズル部３が備えられているのが通常であるため、スプレッダ１５の交換には手間がかかり、生産効率を低下させる要因となる。
また、複数の種類の容器１の形状に対応できるよう、スプレッダ１５の先端部１５ａの形状を最適化することも可能ではあるが、これには試行錯誤のテスト等が必要であり、これにも手間とコストが掛かる。しかも、そのようなスプレッダ１５を用いたとしても、対応しきれない容器１の形状もあるため、これが問題解決の最上の手段とはなり得ない。
【００１２】
さらに、ガス入り飲料の場合、液体中からのガスの放出を防ぐためにシールガス工程、カウンタ工程が必要であり、そのために容器１をノズル部３のシール部材１０に押し付ける必要がある。このため、時間の経過とともにシール部材１０が劣化し、シール性が低下するという問題もある。
【００１３】
ところで、上記のようにガス入り飲料を充填できる充填装置にて、ノンガス飲料を充填する場合、基本的には上記ガス入り飲料の場合と同様、給ビン工程（図１５（ａ）参照）、容器１のシール部材１０への密着（図１５（ｂ）参照）、容器１内のガス置換によるシールガス工程（図１５（ｃ）参照）、カウンタ工程（図１５（ｄ）参照）、液体の充填工程（図１６（ａ）、（ｂ）参照）、スニフト工程（図１６（ｃ）参照）、容器１の排出工程（図１６（ｄ）参照）という流れを経る。
なおここで、充填する液体が酸化しやすいものである場合、シールガス工程では、気室１６に収められたＮ２等の不活性ガスで容器１をガス置換するのが好ましい。
【００１４】
さて、このような工程の流れでの液体の充填は、ガス入り飲料を充填できる充填装置にて、ノンガス飲料を充填する場合、つまり充填装置がガス入り飲料とノンガス飲料の兼用機の場合に行われる。
容器１にノンガス飲料（非炭酸飲料）を充填する場合、本来、ノンガス飲料専用の充填装置であれば、シールガス工程、カウンタ工程を省略することができ、さらには容器１をノズル部３のシール部材１０に押し付ける必要も無い。つまり、図１５（ａ）、（ｂ）の工程の後、図１５（ｃ）、（ｄ）の工程を経ず、図１６（ａ）、（ｂ）、（ｄ）の工程を行い、また図１５（ｂ）、図１６（ａ）、（ｂ）に示す工程では、容器１をノズル部３のシール部材１０に対し非接触とすることができる。
しかし、充填装置を、ガス入り飲料、ノンガス飲料の双方を取り扱える兼用機とする場合、スプレッダ１５を用いているため、ノンガス飲料であっても、容器１をノズル部３のシール部材１０に押し付け、シールガス工程、カウンタ工程を経て液体の充填を行っているのが現状である。
【００１５】
近年、飲料メーカ側からは、特にノンガス飲料において、装置自体、充填する液体、および室内環境をクリーンな状態とした、いわゆる無菌環境下で充填を行うことのできる無菌充填装置が望まれている。
図１７に示すように、無菌充填装置は、スターホイール２０と称される回転テーブル上で、容器１を円周経路に沿って搬送する過程で、容器１の上方に設けられたノズル２１からＮ２等のシールガスを容器１内に吹き込んだ後、充填ノズル２２が複数設けられた回転テーブル２３上に容器１を移載し、この容器１に対し、充填ノズル２２から液体を充填する構成となっている。
【００１６】
しかしながら、このような無菌充填装置では、図１７（ｂ）に示すように、容器１にシールガスを吹き込むノズル２１が、スターホイール２０上で搬送される容器１に対し、非接触でしかも固定設置されているため、シールガスの充填効率が悪い。その結果、シールガスの使用量増大を招き、無菌充填装置の稼動コストを上昇させる要因となっている。
【００１７】
また、無菌充填装置は、そもそもクリーンな環境で液体の充填を行うことを目的としているため、充填ノズル２２と容器１とを非接触とするのが好ましく、スプレッダ１５を用いることが困難である。スプレッダ１５を用いない構成、つまり自然落下方式とすると、容器１に対する液体の充填効率が低下するため、それを補うために充填ノズル２２の数を増やすなどの対応が採られており、その分、設備コストの上昇を招いている。
【００１８】
さらに、無菌充填装置は、充填ノズル２２と容器１とを非接触とするため、この部分の接触を必須の構成とするガス入り飲料用の充填装置とは、充填工程が固定され変更することができない充填装置では兼用することができない。
その結果、飲料メーカ側では、充填する液体の種類に応じ、複数種の充填装置を備えなければならないのが現状であり、設備コストの上昇を招く要因となる。また、備えている充填装置の数に応じ、液体の種類毎に生産能力の限界が有り、液体の販売実績等に応じ、柔軟な生産体制を整えることが困難となる、という問題も派生する。
【００１９】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、生産効率を高めるとともに、コスト低減を図ることのできる液体充填装置、液体充填方法等を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的のもと、本発明の液体充填装置は、液体とその上部に気体が貯留される貯液タンクと、液体を充填すべき容器を保持する容器保持部と、容器保持部で保持された容器の開口部に対向するノズル部と、貯液タンク内から液体をノズル部に供給する液体供給路と、液体供給路に設けられ、ノズル部に対する液体の供給を制御するバルブと、を備える。そして、ノズル部は、液体供給路を介して容器の底部に向けて液体を自然落下させる液体供給ノズルと、容器内に液体を充填するに先立ち容器内に貯液タンクの気体を送り込む気体導入部と、気体導入部または液体供給ノズルから容器に気体または液体を供給するにともなって容器内から押し出される気体を排出する気体排出部と、を有することを特徴とする。
このような液体充填装置は、液体供給ノズルにて、容器の底部に向けて液体を自然落下させる。つまり従来のようにスプレッダを用いて容器の側壁に沿って液体を流すのではなく、容器の側壁とは非接触で液体を注ぎ込むことで、スプレッダレスの構成となっている。
この場合、ノズル部は、液体供給ノズル、気体導入部、気体排出部を備えるのであればこれらをいかなる配置としても良いが、スペースを有効に利用するには、液体供給ノズルの外周側に気体導入部および気体排出部を配設し、いわゆる二重管のような構成とするのが好ましい。
また、気体導入部から容器に置換ガスを供給する際、置換ガスの流速を、置換ガスの供給にともなって容器内から押し出される気体の流速よりも高めるのが好ましい。これには、例えば、気体導入部の開口面積を気体排出部の開口面積よりも小さくすれば良い。
【００２１】
ところで、液体充填装置において、液体を自然落下させて充填する場合、特にガス入り液体を取り扱う場合には、液体が発泡しやすい。このため、容器に対し液体供給ノズルから供給する液体の流量を、流量制御部にて、容器に充填された液体の量に応じて制御するのが好ましい。具体的には、液体の供給の初期段階では液体の流量を抑え、ある程度液体が充填された時点で、液体の流量を増加させることで、発泡を抑えつつ液体の充填速度を高める。これは、もちろん、ノンガス液体の場合にも有効である。
【００２２】
さて、このような液体充填装置は、ガス入り液体専用機、ノンガス液体専用機とすることもできるが、ガス入り液体とノンガス液体の双方を取り扱うことのできる兼用機とすることができる。兼用機とする場合、液体がガス入り液体であるときには、容器の開口部を液体供給ノズルの周囲に設けられたシール部材に密着させて液体の充填を行い、液体がノンガス液体であるときには、容器の開口部をシール部材に非接触として液体の充填を行うこともできる。
【００２３】
本発明の液体充填装置は、液体供給路のバルブを開くことで貯液タンク内から液体供給ノズルを介して容器に供給する液体の流量を、容器に充填された液体の量に応じ、流量制御部にて制御することを特徴とする。
液体供給ノズルから容器に供給される液体の流量を制御するには、液体供給ノズルから容器に液体を供給するにともなって容器から気体流路を介して貯液タンクに送り込まれる気体の流量を制御する方法を採用することができる。このように気体を用いて液体の流量制御を行う場合、液体供給ノズルの周囲に、容器保持部に保持された容器の開口部が押し付けられるシール部材を設けることが必須となる。
また、液体供給ノズルから供給する液体の流量を直接制御することもできる。これには、バルブの開度を変えればよい。さらに、液体供給路を介して供給する液体の量を調整する流量制御弁を備えれば、この流量制御弁の開度を変えることで液体供給ノズルから供給する液体の流量を制御することもできる。このように、液体供給ノズルから供給する液体の流量を直接制御する場合、容器の開口部と液体充填装置は非接触の状態とすることも可能である。
【００２４】
さて、本発明は、所定以上のクリーン度の環境下で容器に液体を充填する無菌充填装置として捉えることもできる。この無菌充填装置は、液体とその上部に気体が貯留される貯液タンクと、液体を充填すべき容器を保持する容器保持部と、容器保持部で保持された容器の開口部に対向し、貯液タンク内の液体を容器内に流し込む液体供給ノズルと、容器内に液体を充填するに先立ち、容器保持部で保持された容器内に貯液タンクの気体を送り込む気体導入部と、気体導入部から容器に気体を供給するにともなって容器内から気体を排出する気体排出部と、容器保持部で保持された容器に対し液体供給ノズルから供給する液体の流量を、容器に充填された液体の量に応じて変化させる流量制御部と、を備えることを特徴とする。
このような無菌充填装置は、容器保持部で保持された容器の開口部に対向して、液体供給ノズルだけでなく、気体導入部と気体排出部を備えているので、液体の供給と置換ガスの供給を一つの装置で行うことができる。
【００２５】
本発明は、上記したような液体充填装置、無菌充填装置等に備えられるノズル装置単体として捉えることもできる。この場合、ノズル装置は、容器に充填するための液体を外部から供給され、液体供給ノズルにてこの液体を容器に流入させる。容器内に液体を充填するに先立っては、気体導入部にて容器内を置換する置換ガスを送り込むとともに、この置換ガスを容器に供給するにともなって容器内から押し出される気体を、気体排出部から排出する。このような構成において、液体供給ノズルの外周側に気体導入部および気体排出部を配設するのである。
また、気体導入部の開口面積を気体排出部の開口面積よりも小さくするのが好ましい。これにより、気体導入部から容器内に送り込まれる置換ガスの流速を、気体排出部から排出される気体の流速よりも大きくすることができる。
【００２６】
本発明を容器に液体を充填する方法として捉える場合、液体供給ノズルを容器の上方に位置させた状態で、液体供給ノズルから容器の底部に向けて、液体を第一の流量で自然落下させる工程と、容器内に液体が所定量充填されたことを検出して以降、液体供給ノズルから容器への液体の流量を第一の流量よりも増加させて、容器の底部に向けて液体を自然落下させる工程と、を有することを特徴とすることができる。つまり、容器に液体を充填する初期の段階では、液体の流量を少なくし、後に流量を増加させるのである。
このとき、液体の流量は、無段階に、つまり徐々に連続的に増加させても良いし、複数段階に増加させてもよい。
【００２７】
また、容器の底部に向けて液体を自然落下させるに先立ち、容器内の第一の気体を第二の気体に置換するようにしてもよい。このとき、第二の気体にガス置換する工程では、容器内に第二の気体を送り込みつつ、容器内の第一の気体を第二の気体の流速より低い流速で排出するのが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
〔第一の実施の形態〕
図１および図２は、本実施の形態における充填装置３０Ａの基本的な構成を説明するための図である。
図１および図２に示すように、充填装置３０Ａには、円周経路に沿って搬送されるペットボトル等の容器１に対し、液体を充填する充填ノズル部（ノズル部、ノズル装置）４０と、充填ノズル部４０で充填すべき液体を貯えた貯液タンク５０が設けられている。
充填ノズル部４０は、円周方向に所定間隔毎に複数設けられ、これら充填ノズル部４０を円周経路に沿って移動させる移動機構（図示無し）が備えられている。これにより、充填装置３０Ａでは、円周経路に沿って搬送される容器１に対し、充填ノズル部４０が容器１と等速度で移動しつつ、貯液タンク５０から供給された液体を充填する。
【００２９】
図２に示すように、貯液タンク５０の内部の液層には、容器１に充填すべき液体が貯留され、その上部の気層には、液体の種類に応じた気体が貯えられている。また、この貯液タンク５０の外部には、Ｎ２ガス等の気体を貯える気室５１が設けられている。
【００３０】
貯液タンク５０の底部には、個々の充填ノズル部４０に液体を供給する液体供給管４１が接続されている。この液体供給管４１には、充填ノズル部４０における液体の供給を制御するため、電磁流量計等の流量計４２が備えられている。
【００３１】
さて、充填ノズル部４０は、その全体が、図示しないエアシリンダやカム−カムフォロワ機構等により、上下動可能となっている。これにより、充填ノズル部４０は、メンテナンス時等に、上方に退避させることができるようになっている。
【００３２】
図３に示すように、充填ノズル部４０には、液体供給管４１から液体が送り込まれる流路（液体供給路）４３を有した本体ブロック４４が備えられている。流路４３は、本体ブロック４４の中央部に沿って上下方向に連続し、本体ブロック４４の下面に開口した垂直流路部４３ａと、垂直流路部４３ａの上部から側方に伸び、本体ブロック４４の側面に開口した水平流路部４３ｂとからなる略Ｌ字状で、本体ブロック４４の側面にて、水平流路部４３ｂに液体供給管４１が接続されている。
流路４３の垂直流路部４３ａは、その下部において、その内径が徐々に縮小するスリバチ状とされ、後述する弁体（バルブ）６４が当接する弁座４５を構成している。
【００３３】
本体ブロック４４には、その上面と垂直流路部４３ａを貫通する孔４６が形成され、この孔４６には、上下方向に連続するロッド６０が上下方向に摺動可能な状態で貫通している。
図２に示したように、ロッド６０は、本体ブロック４４の上部に支持ブロック６１を介して設けられたエアシリンダ６２のロッド６２ａに接続され、エアシリンダ６２を駆動させることで上下方向に移動するようになっている。また、ロッド６０には外方に張り出すフランジ部６０ａが形成され、このフランジ部６０ａと支持ブロック６１の下部台座６１ａの間には、ロッド６０を上方に付勢する圧縮状態のスプリング６３が介装されている。これにより、ロッド６０は上方に向けて付勢されている。
【００３４】
図３に示したように、ロッド６０の下端部には、弁体６４が取り付けられている。この弁体６４は、下面６４ａが、上方にいくにしたがいその径が拡大する笠状とされており、その最大径部は、弁座４５の下部の内径よりも大径とされている。
弁体６４は、エアシリンダ６２でロッド６０を上下動させることで、弁座４５に密着・離間するようになっており、これにより、弁体６４で、流路４３を開放・閉塞できるようになっている。
【００３５】
本体ブロック４４の下面には、垂直流路部４３ａの下端に連続する流路７０ａを有したノズル（液体供給ノズル）７０が取り付けられている。このノズル７０は、鉛直下方に延び、その先端部７０ｂは、例えば斜めに形成されている。また、ノズル７０内には、異物除去のため、多数の孔が形成されたスクリーンメッシュ７２が装着されている。
また、本体ブロック４４には、弁座４５の下方に、垂直流路部４３ａから側方に凹んだ凹部４７が形成されている。この凹部４７は、後述するように、容器１への充填完了時に、ノズル７０内の液体を流下させるためのものである。
【００３６】
また、本体ブロック４４の下面には、ノズル７０の外周側に、エアブロック７３が設けられている。このエアブロック７３は、所定の厚さを有した円盤状で、容器１内に気体を導入する導入流路（気体導入部）７４と、容器１内から気体を排出させる排出流路（気体排出部）７５とが形成されている。
エアブロック７３には、その下面側に、ノズル７０の外径よりも所定寸法大きな内径を有した穴７３ａが形成されている。図４に示すように、この穴７３ａとノズル７０の外周面との間に形成される隙間は、仕切り壁７６によって二分割されている。また、図３に示したように、エアブロック７３には、その側面から仕切り壁７６の一方の側にて穴７３ａの側面に貫通する流路７３ｂと、仕切り壁７６の他方の側にて穴７３ａの側面に貫通する流路７３ｃが形成されている。そして、仕切り壁７６の一方の側において、流路７３ｂから、穴７３ａとノズル７０の隙間に至る部分が導入流路７４、仕切り壁７６の他方の側において、流路７３ｃから、穴７３ａとノズル７０の隙間に至る部分が排出流路７５とされている。
【００３７】
さて、図２に示したように、エアブロック７３の側面にて、導入流路７４には、気体を供給する気体供給管８０の一端が接続されている。この気体供給管８０は上方に延び、途中で配管８０ａ、８０ｂ、８０ｃに分岐し、配管８０ａはＮ２ガスが貯えられた気室５１に接続され、残りの配管（気体流路）８０ｂ、８０ｃは貯液タンク５０の上部の気層に対応した部分に接続されている。
配管８０ａ、８０ｂ、８０ｃは、それぞれ、制御弁８２ａ、８２ｂ、８２ｃによって開閉制御が行われるようになっている。
【００３８】
また、エアブロック７３の側面にて、排出流路７５には、気体を排出する気体排出管８４の一端が接続されている。この気体排出管８４は、排出管８４ａ、８４ｂに分岐し、それぞれに、制御弁８５ａ、８５ｂが設けられ、開閉制御が行われるようになっている。
【００３９】
さらに、図３に示したように、エアブロック７３の下面には、容器１が密着するシールガスケット（シール部材）８７が、押さえ部材８８によって固定されている。
【００４０】
上記したような構成の充填装置３０Ａにおいて、流量計４２での検出信号は制御装置（流量制御部）９０に伝達され、制御装置９０では、これに基づいてエアシリンダ６２、制御弁８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８５ａ、８５ｂの動作を制御するようになっている。
【００４１】
以下、上記充填装置３０Ａにおける液体の充填工程について説明する。充填装置３０Ａにおいて液体を充填するための動作は、上記制御装置９０で、充填装置３０Ａの各部を制御することによって実行される。
（給ビン工程）
充填装置３０Ａにおいて、図１２（ａ）に示した工程と同様、容器１をホルダ（容器保持部）２で保持した後、図１２（ｂ）に示したのと同様、容器１をシールガスケット８７に押し付ける。
【００４２】
（シールガス工程）
この状態で、図１２（ｃ）に示したのと同様にして、制御弁８２ｂ、８２ｃを開き、気体供給管８０の配管８０ｂ、８０ｃを介し、導入流路７４から、貯液タンク５０の気層の気体（第二の気体：液体がガス入り飲料の場合はＣＯ２ガス、ノンガス飲料の場合は大気またはＮ２ガス）を容器１内に充填する。貯液タンク５０内の気体は大気圧よりも加圧されており、制御弁８２ｂ、８２ｃを開くことで、貯液タンク５０内の気体の圧力により気体は導入流路７４から容器１内に流れ込む。そして、容器１内を満たしていた大気（第一の気体）は、制御弁８５ａ、８５ｂが開かれた気体排出管８４から外部のチャンバ（図示無し）等に排出され、容器１内が大気から貯液タンク５０内の気体にガス置換される。
【００４３】
このようにして容器１をガス置換するとき、導入流路７４側の気体の流速を、排出流路７５から排出される気体の流速よりも高めるのが好ましい。これには、図４（ｂ）に示すように、充填ノズル部４０の導入流路７４の開口面積が、排出流路７５の開口面積よりも小さくなるようにする。これによって、導入流路７４から流れ出た気体が容器１内に流下せず、そのまま排出流路７５に吸い込まれて排出されてしまうのを防止できる。
【００４４】
（カウンタ工程）
この後、図１２（ｄ）と同様、気体排出管８４の制御弁８５ａ、８５ｂを閉じる。これにより、気体供給管８０を介して貯液タンク５０と容器１とが連通した状態となり、容器１と貯液タンク５０の内圧とが平衡する。
【００４５】
（充填工程）
ところで、弁体６４は、流路４３の弁座４５に密着した状態となっており、貯液タンク５０の液層の液体は、液体供給管４１から流路４３を満たした状態となっている。
上記カウンタ工程の後、図１４（ａ）の工程と同様、エアシリンダ６２を作動させ、弁体６４を上昇させて弁座４５から離間させる。これにより流路４３が開かれ、貯液タンク５０の液層の液体は、液体供給管４１から流路４３を介し、ノズル７０の流路７０ａを通り、容器１内に流れ込む。
このとき、制御弁８２ｂ、８２ｃを開いたままにしておくことで、容器１内の気体は、気体供給管８０の配管８０ｂ、８０ｃを介し、貯液タンク５０の気層に押し戻される。
【００４６】
さて、このようにして容器１に液体を充填するに際し、充填装置３０Ａでは、上記説明から明らかなように、従来のようなスプレッダを備えないノズル７０を用いている。このため、ノズル７０の流路７０ａから流れ落ちる液体は、容器１の底部に自然落下し、そのままでは泡立って充填効率が大幅に低下してしまう。
そこで、液体の流量制御を行うのが好ましい。すなわち、容器１に対し、液体の流量を複数段階に切り換えて充填を行う。より詳しくは、特に泡立ちを生じやすい初期段階では、より少ない流量で液体を充填し、後に、流量を増加させて液体を充填するのである。
【００４７】
本実施の形態では、この流量制御を行うために、容器１に液体を充填するにともなって気体供給管８０の配管８０ｂ、８０ｃから貯液タンク５０の気層に押し戻される気体の流量を、複数段階に制御する。このため、本実施の形態では、貯液タンク５０に繋がる配管８０ｂ、８０ｃを２系統とし、それぞれに制御弁８２ｂ、８２ｃを設けた。
容器１に対して液体の充填を開始した初期の段階では、一方の制御弁８２ｂのみを開き、一方の配管８０ｂのみから気体を排出する。すると、気体の排出量が制限されるため、ノズル７０からの液体の流量（第一の流量）は、配管８０ｂの開口面積に応じたものとなる。
このとき、配管８０ｂにはオリフィス（絞り）を設け、ノズル７０からの液体の流量を、より少なくなるように制限することも有効である。
【００４８】
そして、流量計４２において計測している、容器１に充填を開始してからの液体の供給量が、予め設定しておいたしきい値に達した時点で、制御装置９０はもう一方の配管８０ｃの制御弁８２ｃを開く。
すると、２本の配管８０ｂ、８０ｃで容器１から気体を排出することになるので、ノズル７０から容器１に供給される液体の流量は増加することになる。
【００４９】
このようにして、容器１に供給する液体の流量を複数段階に制御し、初期の段階ではその流量を抑えることで、液体の泡立ちを抑えつつ、単に自然落下させた場合に比較して充填速度を大幅に高めることができる。
ところで、このような構成では、２本の配管８０ｂ、８０ｃで容器１から排出する気体の流量をコントロールするため、容器１をシールガスケット８７に密着させることが必須の条件となる。
【００５０】
なお、液体の流量は、２段階に限らず、３段階以上に切り換えるようにしても良い。
また、上記のような、２本の配管８０ｂ、８０ｃを制御弁８２ｂ、８２ｃの開閉で切り換えることで液体の流量を制御するのではなく、その開度を自在にコントロールできる流量調整弁を用いるようにしても良い。このような流量調整弁を用いる場合、その開度を無段階に変化させ、よりきめ細やかに流量制御を行うこともできる。
しかし、上記した、２本の配管８０ｂ、８０ｃを制御弁８２ｂ、８２ｃの開閉で切り換える構成は、非常にシンプルであり、低コストでしかもトラブル発生の可能性も低く抑えることができるという利点を有している。
【００５１】
さて、上記したようにして液体を容器１に充填していき、流量計４２において計測している、容器１に充填を開始してからの液体の供給量が、予め設定しておいた所定の量に達した時点で、図１４（ｂ）の工程と同様、エアシリンダ６２を作動させて弁体６４を下降させ、弁座４５に密着させる。
これにより、流路４３が閉塞されて液体の容器１への供給が遮断され、容器１への液体の充填が完了する。このとき、制御弁８２ｂ、８２ｃも閉じる。
【００５２】
（スニフト工程）
この後、図１４（ｃ）に示した工程と同様、気体排出管８４の制御弁８５ａ、８５ｂを開き、これまで貯液タンク５０内と平衡状態にあった容器１の圧力を開放する。
【００５３】
（排ビン工程）
しかる後は、図１４（ｄ）と同様、ホルダ２を下降させ、液体の充填が完了した容器１をシールガスケット８７から離し、容器１を搬出する。
この後は、次に液体を充填すべき空の容器１が充填装置３０Ａの充填ノズル部４０の下方に搬送されてくるので、以降は上記工程を繰り返す。
【００５４】
ところで、容器１への液体の充填が完了した時点で、弁体６４を弁座４５に密着させることで、液体の容器１への供給を遮断するわけであるが、この後にノズル７０から液体が容器１内に滴下すると、容器１に充填される液体の量の精度が悪くなるという問題が生じる。
このため、図５（ａ）に示すように、本実施の形態においては、ノズル７０の先端部７０ｂは斜めにカットされ、これによって液体の容器１への供給を遮断した時、ノズル７０内の液体が速やかに容器１内に流下するようにしている。
さらに、弁座４５の下方には、側方に凹んだ凹部４７が形成されている。特に液体がガス入り飲料の場合、液体の充填完了後のスニフト工程にて容器１内の圧力を開放すると、図５（ｂ）に示すように、凹部４７内の液体に含まれるガス分が発泡し、これによって凹部４７からノズル７０内の液体が押し出され、より速やかに流下するのである。
充填工程では、このようにして充填完了後にノズル７０から流下する液体の量を勘案し、液体を充填するようにする。
【００５５】
上記は、ノズル７０内の液体を積極的に流下させるための構成であるが、これとは反対に、液体をノズル７０内に保持させるための構成とすることも可能である。例えば、図６に示すように、ノズル７０の先端部７０ｂを水平にし、そこに複数の孔１００ａが形成されたスクリーンメッシュ１００等を装着する構成としても良い。このような構成とした場合、液体の容器１への供給を遮断すると、各孔１００ａにおいて、液体Ｌの表面張力により、液体Ｌは滴下せずにノズル７０内に保持されるのである。
【００５６】
なお、上記した（給ビン工程）、（シールガス工程）、（カウンタ工程）、（充填工程）、（スニフト工程）、（排ビン工程）の工程は、ガス入り飲料を充填する場合の工程であり、充填装置３０Ａを、ガス入り飲料とノンガス飲料の兼用機、あるいはノンガス飲料の専用機とする場合、ノンガス飲料を容器１に充填するときには、図１５、図１６に示したのと同様に、上記した（給ビン工程）、（シールガス工程）、（カウンタ工程）、（充填工程）、（スニフト工程）、（排ビン工程）のうち、（シールガス工程）、（カウンタ工程）、（スニフト工程）を省略することも可能であり、酸化しやすい液体の場合は、これに（シールガス工程）を追加することもできる。
【００５７】
上述したようにして、充填装置３０Ａでは、スプレッダを用いること無く液体を容器１に充填する構成となっているので、容器１の形状等が変わっても、当然スプレッダの交換が不要であり、その結果、生産効率を大幅に向上させることができる。
また、充填装置３０Ａでは、容器１に液体を充填するに際し、その流量を複数段階に変化させ、充填の初期段階では流量を抑え、後の段階で流量を増加させるようにしたので、容器１の底部での液体の衝突エネルギーを抑えるとともに、液体が周囲の気体を巻き込むのを防止し、液体の泡立ちを抑えることが可能となっている。これにより、このような流量制御を行わない場合に比較し、容器１に対する液体の充填速度を高めることができ、生産効率を向上させることができる。
【００５８】
図７は、液体にガス入り飲料を用い、容器１に所定量を充填した時の、単位時間あたりの平均充填流量と、スニフト工程後における液体の泡立ち量との関係を示すものである。この図７において、符号（イ）で示すものは、液体を単に自然落下させた際の流量と泡立ち量との関係を示すものである。この図７に示すように、スプレッダを用いた従来のバルブ（図中×印）では、自然落下させた場合よりも泡立ち量が少ないのがわかる。また、上記充填ノズル部４０を備えた構成では、液体を充填するにともなって容器１から排出される気体の流量を定速とした場合（図中◇印）には自然落下させた場合とほぼ同等の泡立量になっているものの、前記した気体の流量を２段に変速する（図中□印）ことによって、泡立ち量が自然落下させた場合よりも少なくなっていることがわかる。これにより、容器１に供給する液体の流量を複数段階に制御することで、液体の泡立ち量を有効に低減できることがわかる。
【００５９】
また、図４（ｂ）に示したように、充填ノズル部４０の導入流路７４の開口面積が、排出流路７５の開口面積よりも小さくなるようにすれば、導入流路７４側の気体の流速を、排出流路７５から排出される気体の流速よりも高めることができる。その結果、導入流路７４から流れ出た気体が容器１内に流下せず、そのまま排出流路７５に吸い込まれて排出されてしまうのを防止でき、気体の充填効率（置換効率）を高めることができる。
【００６０】
図８は、容器１内をガス置換する際の、経過時間とガス置換効率との関係を示すものである。この図８において、符号（ロ）に示すものは、スプレッダを用いた従来のバルブにおいて、容器１をシール部材に密着（シール）させてガス置換を行なった場合、（ハ）はスプレッダを用いた従来のバルブにおいて、容器１をシール部材に密着させない（ノンシール）状態でガス置換した場合である。また、符号（ニ）に示すものは、図４（ａ）に示した充填ノズル部４０、すなわち導入流路７４と排出流路７５の開口面積が等しい構成において、容器１をシールガスケット８７に密着させない（ノンシール）でガス置換を行なった場合、（ホ）は、図４（ａ）に示した充填ノズル部４０において、容器１をシールガスケット８７に密着（シール）させてガス置換を行なった場合である。これに対し、符号（ヘ）は、図４（ｂ）に示した充填ノズル部４０、すなわち導入流路７４の開口面積が、排出流路７５の開口面積が小さい（例えば１／３）構成において、容器１をシールガスケット８７に密着させない（ノンシール）でガス置換を行なった場合、（ト）は、図４（ｂ）に示した充填ノズル部４０において、容器１をシールガスケット８７に密着（シール）させてガス置換を行なった場合である。
符号（ニ）と（ヘ）、符号（ホ）と（ト）を比較すれば明らかなように、図４（ａ）に示した充填ノズル部４０の構成よりも、図４（ｂ）に示した充填ノズル部４０の方がガス置換効率が明らかに高い。
これにより、導入流路７４側の気体の流速を、排出流路７５から排出される気体の流速よりも高めることで、これによって、導入流路７４から流れ出た気体が容器１内に流下せず、そのまま排出流路７５に吸い込まれて排出されてしまうのが防止されていることがわかる。
【００６１】
また、上記したような充填装置３０Ａは、既存の充填装置（例えば図１３の充填装置）に対し、エアブロック７３、充填ノズル部４０等を取り付けるのみで構成できるので、特に既存の充填装置を改造する場合に好適である。
【００６２】
〔第二の実施の形態〕
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。
上記第一の実施の形態では、容器１に液体を充填するに際し、その流量を複数段階に変化させるために、容器１に液体を充填するにともなって気体供給管８０の配管８０ａから貯液タンク５０の気層に押し戻される気体の流量を制御する構成としたが、以下に示す第二の実施の形態では、流路４３から供給する液体の流量を直接制御する。このため、上記第一の実施の形態で示したような、貯液タンク５０に繋がる配管８０ｂ、８０ｃを２系統とし、制御弁８２ｂ、８２ｃを設ける構成は備えておらず、図９に示すように、貯液タンク５０には、制御弁８２ｂを備えた１系統の配管８０ｂのみを備える構成とする。
なお、以下の説明において、充填装置３０Ｂの全体的な構成は上記第一の実施の形態と同様であるため、図９および図１０において、第一の実施の形態と共通する構成については同符号を付し、その説明を省略する。
【００６３】
図１０に示すように、本実施の形態において、充填装置３０Ｂでは、流路４３から供給する液体の流量を直接制御するため、弁体６４の開度が複数段階に調整できるようになっている。これには、エアシリンダ６２を直列に２段設ける（図示略）のが、構成的にも簡易であり、制御も容易である。
このような構成の充填装置３０Ｂでは、上記第一の実施の形態と同様にして、（給ビン工程）、（シールガス工程）、（カウンタ工程）、（充填工程）、（スニフト工程）、（排ビン工程）を経て、液体を容器１に充填する。
【００６４】
充填工程では、容器１に対して液体の充填を開始した初期の段階で、２段構成のうちの一方のエアシリンダ６２のみを作動させ、図１１に示すように、弁体６４をこの一方のエアシリンダ６２の作動ストロークに応じた所定の開度（ｉ）だけ開き、ここから液体を流出させる。
【００６５】
そして、流量計４２において計測している、容器１に充填を開始してからの液体の供給量が、予め設定しておいたしきい値に達した時点で、制御装置９０はもう一方のエアシリンダ６２を作動させ、弁体６４を、このエアシリンダ６２の作動ストロークに応じた所定の開度（ｉｉ）だけさらに開き、ここから液体を流出させる。このとき、弁体６４の弁座４５からの開度（ｉｉｉ）は開度（ｉ）＋開度（ｉｉ）となる。
これにより、弁体６４の開度が増加することになるので、ノズル７０から容器１に供給される液体の流量は増加することになる。
【００６６】
そして、液体を容器１に充填していき、流量計４２において計測している、容器１に充填を開始してからの液体の供給量が、予め設定しておいた所定の量に達した時点で、２段のエアシリンダ６２の双方を作動させて弁体６４を下降させ、弁座４５に密着させる。
これにより、流路４３が閉塞され、液体の容器１への供給が遮断されて容器１への液体の充填が完了する。
【００６７】
このようにして、容器１に供給する液体の流量を複数段階に制御し、初期の段階ではその流量を抑えることで、液体の泡立ちを抑えつつ、単に自然落下させた場合に比較して充填速度を大幅に高めることができる。
なお、液体の流量は、２段階に限らず、３段階以上に切り換えるようにしても良い。
【００６８】
ところで、上記のように、ノズル７０の直上に位置する弁体６４の開度を複数段階に切り換えると、開度に応じ、ノズル７０からの液体の流れが乱れることがある。このため、弁座４５および弁体６４は、ノズル７０からなるべく上流側に離間させるのが好ましい。
【００６９】
さらには、弁体６４の開度を複数段階に切り換えるのではなく、液体供給管４１に、その開度を複数段階に切換可能な流量調整弁を設け、この流量調整弁によって容器１に供給する液体の流量を複数段階に制御する構成とすることもできる。
このような構成においても、流量調整弁は、ノズル７０から離間させ、なるべく上流側に配設するのが好ましい。
【００７０】
上述したような充填装置３０Ｂにおいても、スプレッダを用いることなく液体を容器１に充填する構成となっている。しかも上記第一の実施の形態のように、気体による流量制御を行う構成ではないので、ノンガス飲料を充填する場合には、図１０に示したように、容器１をシールガスケット８７に対して必ずしも密着させる必要が無くなる。したがって、この充填装置３０Ｂを、無菌充填装置とすることが可能となる。つまり、ガス入り飲料とノンガス飲料兼用の充填装置を充填バルブ部では構造上兼用できる可能性ができたのである。無菌充填装置に適用する場合は凹部４７が無い充填装置３０Ｂが望ましく、また弁体６４による液体の制御ではなくダイヤフラム弁を用いた直管タイプの方が望ましい。またノンガス飲料が主体で無菌充填装置に拡張するような場合はノズル７０はスクリーンメッシュ７２までの先端が斜めに形成されていないタイプが望ましい。
本発明のガス置換装置を備えた無菌充填装置では、図１７に示した従来の無菌充填装置に比較し、スターホイール２０でのガス置換が不用となり、装置コストを低減することができる。また、容器１と等速度で移動する充填ノズル部４０からシールガスを容器１に吹き込むことができるため、シールガスの充填効率を高めることができ、その結果、シールガスの使用量を低減して充填装置３０Ｂの稼動コストを抑えることができる。
【００７１】
もちろん、この充填装置３０Ｂは、上記第一の実施の形態の充填装置３０Ａと同様、また、スプレッダを用いること無く液体を容器１に充填する構成となっているので、容器１の形状等が変わっても、当然スプレッダの交換が不要であり、その結果、生産効率を大幅に向上させることができる。
そして、充填装置３０Ｂにおいても、容器１に液体を充填するに際し、その流量を複数段階に変化させ、充填の初期段階では流量を抑え、後の段階で流量を増加させるようにしたので、容器１の底部での液体の衝突エネルギーを抑えるとともに、液体が周囲の気体を巻き込むのを防止し、液体の泡立ちを抑えることが可能となっている。これにより、このような流量制御を行わない場合に比較し、容器１に対する液体の充填速度を高めることができ、低コストで生産効率を向上させることができる。
【００７２】
上記したような充填装置３０Ｂは、上記第一の実施の形態で示した既設の充填装置に対して適応が容易な充填装置３０Ａに対し、充填装置を新設する場合に適用するのが好ましい。
【００７３】
なお、上記実施の形態において、充填ノズル部４０を、中心部にノズル７０が位置し、その周囲に導入流路７４、排出流路７５が形成された、いわゆる二重管の如き構成をなしているが、液体を供給する部分と、気体を供給する部分と、気体を排出する部分とを備えるのであれば、その位置関係等はいかなるものであっても良い。ただし、限られたスペースを有効利用するという観点からすれば、上記のような構成が最適である。
また、容器１に気体を供給してガス置換する際、その置換効率を高めるために、導入流路７４の開口面積よりも排出流路７５の開口面積を大きくする構成としたが、導入流路７４から流れ出た気体が容器１内に流下せず、そのまま排出流路７５に吸い込まれて排出されてしまうのを有効に防止できるのであれば、導入流路７４の先端部と排出流路７５の先端部の高さを変えたり、これらの間に仕切り板等を入れても良い。
【００７４】
また、上記実施の形態では、液体の流量を切り換えるタイミングを、容器１に供給した液体の流量に基づいて制御するようにしたが、これには、容器１に供給された液体の重量を計測し、これに基づいた制御を行うような構成とすることも可能である。
この他、液体の容器１への供給を遮断した時、ノズル７０内の液体を速やかに容器１内に流下させるため、ノズル７０の先端部７０ｂを斜めにカットする構成や、弁座４５の下方に凹部４７を形成する構成を示したが、これらはいずれか一方のみでも良いし、双方を組み合わせる構成としても良い。
加えて、取り扱う液体の種類は言うまでも無く飲料に限るものでは無く、また容器１もペットボトルの他、ビン、缶等、種々のものとすることができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スプレッダを用いること無く液体を容器に充填する構成としたので、スプレッダの交換が不要であり、生産効率を大幅に向上させることができる。
また、容器に液体を充填するに際し、その流量を複数段階に変化させ、充填の初期段階では流量を抑え、後の段階で流量を増加させるようにしたので、液体の泡立ちを抑えることができ、容器に対する液体の充填速度を高めることができ、生産効率を向上させることができる。
さらに、容器内の気体を置換するに際し、気体の導入流路の開口面積を、排出流路の開口面積よりも小さくなるようにすれば、導入流路から流れ出た気体がそのまま排出流路に吸い込まれて排出されてしまうのを防止でき、気体の充填効率（置換効率）を高めることができる。
ところで、液体の流量を複数段階に変化させるに際し、供給する液体の流量自体を直接制御するようにすれば、ノンガス飲料を充填する場合には、容器をシールガスケットに対して必ずしも密着させる必要が無くなる。また、従来の無菌充填装置に比較し、シールガスのガス置換効率を高めてその使用量を低減し、充填装置の稼動コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における充填装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】第一の実施の形態における充填装置の構成を示す立断面図である。
【図３】充填ノズル部の構造を示す立断面図である。
【図４】図３の（Ａ）−（Ａ）断面図である。
【図５】弁体を閉じたときの液体の挙動を示す図である。
【図６】ノズルで液体を保持する場合の構成を示す図である。
【図７】液体の流量を切り換えた場合とそうでない場合とで、平均充填流量とスニフト後の泡立ち量の関係を示す図である。
【図８】容器内のガス置換に要する時間とガス置換効率との関係を示す図である。
【図９】第二の実施の形態における充填装置の構成を示す立断面図である。
【図１０】供給する液体の流量制御を、液体供給側で行う場合の充填装置の構成を示す図である。
【図１１】弁体の開度を複数段階に切り換える場合を示す図である。
【図１２】ガス入り飲料を充填する場合の工程の流れを示す図である。
【図１３】スプレッダを用いたノズル部の構成を示す立断面図である。
【図１４】図１２に続く工程の流れを示す図である。
【図１５】ノンガス飲料を充填する場合の工程の流れを示す図である。
【図１６】図１５に続く工程の流れを示す図である。
【図１７】従来の無菌充填装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１…容器、２…ホルダ（容器保持部）、３０Ａ…充填装置、３０Ｂ…充填装置、４０…充填ノズル部（ノズル部、ノズル装置）、４１…液体供給管、４２…流量計、４３…流路（液体供給路）、４５…弁座、５０…貯液タンク、６２…エアシリンダ、６４…弁体（バルブ）、７０…ノズル（液体供給ノズル）、７０ｂ…先端部、７４…導入流路（気体導入部）、７５…排出流路（気体排出部）、８０…気体供給管、８０ｂ、８０ｃ…配管（気体流路）、８２ｂ、８２ｃ…制御弁、８４…気体排出管、８７…シールガスケット（シール部材）、９０…制御装置（流量制御部）
【図１】
2004217246.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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