(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの充填液タンクに充填ノズルを備えた複数系列の充填機構を配設し、各系列の充填機構において、前記充填液タンクから充填ノズルを介して容器に充填される液体の充填量を重量計で計測しつつ、充填液タンクと充填ノズルとの間の液体通路の開閉を行う充填バルブを所定のタイミングで一定速で閉動作させて前記容器に目標重量の液体を充填させる液体充填方法であって、
前記液体の充填における複数パターンの流量とそれらの実落差量との対応関係を示す複数の制御点間を結んで補間した曲線、あるいは、前記複数の制御点に近似させた曲線からなる落差特性曲線が管理されていない場合には、該液体の複数パターンの流量においてそれぞれ、前記容器に該液体を充填しているときに前記充填バルブを閉動作させて該充填を中断し、該中断時の前記充填バルブの閉動作開始後にその充填バルブから流出した仮落差量を計測したあと、前記容器に対する充填を再開して前記容器に対して目標重量から前記仮落差量を差し引いた所定重量となったタイミングで前記充填バルブを閉動作させ、前記容器に対する定量充填を実行するとともに、該定量充填時の前記充填バルブの閉動作開始後にその充填バルブから流出した実落差量を求め、その後、前記複数パターンの流量における実落差量の計測が完了したら、前記各パターンの流量と実落差量との対応関係を示す複数の制御点間を結んで補間した落差特性曲線、あるいは、前記複数の制御点に近似させた落差特性曲線を作成・管理し、
前記落差特性曲線が管理された後は、充填中における一定時間内の増加重量から流量を求め、前記落差特性曲線に基づいて、常時、充填中の充填液の流量に応じた充填バルブの閉動作開始後に流出する予測落差量を得、容器に対する液体の充填量が、目標重量から前記予測落差量を差し引いた所定重量となったタイミングで前記充填バルブを閉動作させ、前記容器に対する定量充填を実行することを特徴とする液体充填方法。
【請求項２】
前記落差特性曲線が管理された後は、個々の容器に対する液体の充填完了時に、該容器への液体の充填完了直前における流量と実落差量を計測し、その計測した実落差量をフィードバックして、前記落差特性曲線を更新する制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の液体充填方法。
【請求項３】
１つの充填液タンクに対して配設される複数系列の充填機構のそれぞれを構成する液体充填装置であって、
容器内に充填される液体の重量を計測する重量計と、
前記充填液タンクから給送される液体を前記重量計にセットされた容器内に充填する充填ノズルと、
前記充填液タンクから前記充填ノズルの液体を導く液体通路の開閉を行なう充填バルブと、
前記液体の充填における複数パターンの流量とそれらの実落差量との対応関係を示す複数の制御点間を結んで補間した曲線、あるいは、前記複数の制御点に近似させた曲線からなる落差特性曲線が管理されていない場合には、該液体の複数パターンの流量においてそれぞれ、前記容器に該液体を充填している時に該充填を中断し、該中断時の前記充填バルブの閉動作開始後にその充填バルブから流出した仮落差量を計測し、前記容器に対する充填の再開後は前記容器に対して目標重量から前記仮落差量を差し引いた所定重量となったタイミングで前記充填バルブを閉動作させ、該定量充填時の前記充填バルブの閉動作開始後にその充填バルブから流出した実落差量を求め、前記液体の流量と実落差量とを対応させた複数の制御点間を結んで補間し、あるいは、前記複数の制御点に近似させて前記落差特性曲線を作成・管理し、前記落差特性曲線が管理された後には、前記落差特性曲線に基づき、充填中の充填液の流量に対応した予測落差量を求める落差量決定手段と、
充填中における一定時間内の増加重量から流量を算出する流量換算手段と、
前記充填バルブを閉じる制御を行なうバルブ開閉制御手段と、
を備えたことを特徴とする液体充填装置。
【請求項４】
前記落差量決定手段は、前記落差特性曲線が管理された後は、容器に対する液体の充填完了時に計測される該容器への液体の充填完了直前における流量と実落差量との対応関係を示す複数の制御点を、前記落差特性曲線に反映させて該落差特性曲線を更新する制御を行なうことを特徴とする請求項３に記載の液体充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重量計を用いて容器内に液体を定量充填する液体充填方法および液体充填装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
容器内に充填液を定量充填する際に、計量台に載置された容器の重量を計測するロードセル等の重量計と、充填液タンクから供給された充填液を前記計量台上の容器内に注入する充填ノズルと、この充填ノズルに供給される充填液の通路を開閉する充填バルブとを備えた液体充填装置を用い、前記充填バルブを開放して充填を開始した後、前記重量計により計測した容器の重量（正確には液体が充填された容器全体の重量から容器自体の重量を除いた正味重量。以下、この正味重量を「充填重量」という）が所定重量になったときに、前記充填バルブを閉じて充填を終了する液体充填方法が実行されている。
【０００３】
このような液体充填方法においては、充填バルブを閉じた後も、この充填バルブよりも下流側の液が充填ノズルを介して容器内に落下するため（以下、この充填バルブ閉鎖後の落下分を「落差量」という）、重量計によって容器内の充填液の充填重量が目標重量に達したことを検出して充填バルブを閉鎖したのでは、充填重量に落差量分だけ多く充填液が注入されてしまう。そのため、一般に、容器内に充填された液体の重量が目標重量から落差量を引いた重量を前記所定重量として求め、この所定重量となった段階で充填バルブを閉じ、その後の落差量を加えた最終的な充填重量が目標重量となるようにしている。
【０００４】
しかしながら、充填液の流量（単位時間当りの重量変化量）は、例えば、同一の充填液タンクから複数に分岐して同時充填される容器の個数の増減、液体の物性変化、充填液タンク内における充填液の加圧力変化などにより刻々と変化する。
【０００５】
例えば、ロータリー式、直列式の充填装置において複数本同時に充填バルブを開放して容器内への充填を行なう場合に、容器が搬送されなかったり、装置の稼働停止直前などで同時に開放して充填を行なう規定の本数に足りないような場合は同時に開放して充填を行なう充填バルブの本数が少なくなるため、充填装置全体での充填液の流量は減少する。この流量の減少に比例して、充填タンク調圧装置の反応遅れによりタンク内の圧力が一時的に増大するため、充填バルブが開放して充填を継続している個々の充填ノズルからの吐出圧力が増大し、これらの個々の充填ノズルの流量は一時的に増加することとなる。
【０００６】
逆に、充填装置の稼働開始直後には、容器が順に搬送され、同時に開放して充填を行なう充填バルブの本数が増えるため、充填装置全体での充填液の流量は増加する。この流量の増加に比例して充填タンク内の圧力が一時的に減少し、、充填バルブが開放して充填を継続している個々の充填ノズルからの吐出圧力が小さくなり、これらの個々の充填ノズルの流量は一時的に減少することとなる。
【０００７】
また、充填液の液質が環境温度等の要因で変化する（例えば、粘性が高くなる等）ことによっても充填液の流量は変化する。
【０００８】
そして、前記充填バルブを閉じる応答速度をその稼働環境に応じて随時調整することができない以上、充填液の流量が変化すれば、当然に落差量も変化する。
【０００９】
そこで、従来より、その落差量を、充填液の流量に応じて都度変更（補正）する制御として、特許文献１に示すように、充填中における一定時間内の増加重量から充填液の流量を算出する流量検出手段と、充填液の流量に対応した充填バルブの閉鎖タイミングを記憶した記憶手段と、前記流量検出手段により検出された充填液の流量に対応した充填バルブ閉鎖タイミングを前記記憶手段により読み出して充填バルブの開閉を制御するバルブ開閉指令手段とを備え、充填液の流量から充填バルブの閉鎖タイミングを決定して充填不良発生を防止する落差量補正方法がある。
【００１０】
この落差量補正方法は、充填中に一定時間内の増加重量から流量Ｘを求め、前回の落差量Ａおよび前回の流量Ｂと、今回の流量Ｘとから今回の充填における予測落差量Ｙを計算式により算出し、目標の充填重量からその予測落差量Ｙを引いた重量になったときに、充填バルブを閉じるようにする。なお、計算式は以下のとおりであり、Ｋは流量比例係数である。
Ｙ＝Ｋ×Ａ×Ｘ／Ｂ＋（１−Ｋ）×Ａ                  
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０９−１６９３９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、発明者らが充填液の流量と落差量との関係について種々検討した結果、前述の従来の落差量補正方法のように、重量式充填装置における「落差量」が充填時の流量（単位時間当りの液量）に一部においてでも正比例して変化することを前提とする計算式を用い、直近の充填時の流量を当て嵌めて予測落差量を求めても、目標重量に対する充填誤差を小さくすることができず、適量の充填がなし得ない場合が多いことが判明した。
【００１３】
重量計を用いる充填装置において、流量と落差量とが必ずしも正比例とならないことの理由としては、例えば、容器内への充填液の吐出圧力が重量計に作用する大きさが、充填ノズルの吐出口と液面との距離寸法によって異なるため、重量計での重量の計測の精度に大きな差が生じることなどが考えられる。例えば、充填ノズルを容器口上部に固定して高い位置から充填液が容器内に落下するようにして充填する場合と、充填ノズルを容器内に差し込み、充填した液面と一定の距離を保ちながら充填ノズルを上昇させる場合とでは、重量計での計測の精度に大きな差が生じる。
【００１４】
そこで、本発明は、常に充填液を目標重量に過不足なく充填し、また、充填された結果物の充填量のばらつきも少なくすることができ、充填液の物性や充填環境等の外乱変化に迅速に対応することのできる液体充填方法および液体充填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】
【００１５】
そして、本発明の液体充填方法の第１の特徴は、１つの充填液タンクに充填ノズルを備えた複数系列の充填機構を配設し、各系列の充填機構において、前記充填液タンクから充填ノズルを介して容器に充填される液体の充填量を重量計で計測しつつ、充填液タンクと充填ノズルとの間の液体通路の開閉を行う充填バルブを所定のタイミングで一定速で閉動作させて前記容器に目標重量の液体を充填させる液体充填方法であって、前記液体の充填における複数パターンの流量とそれらの実落差量との対応関係を示す複数の制御点間を結んで補間した曲線、あるいは、前記複数の制御点に近似させた曲線からなる落差特性曲線が管理されていない場合には、該液体の複数パターンの流量においてそれぞれ、前記容器に該液体を充填しているときに該充填を中断し、該中断時の前記充填バルブの閉動作開始後にその充填バルブから流出した仮落差量を計測したあと、前記容器に対する充填を再開して前記容器に対して目標重量から前記仮落差量を差し引いた所定重量となったタイミングで前記充填バルブを閉動作させ、前記容器に対する定量充填を実行するとともに、該定量充填時の前記充填バルブの閉動作開始後にその充填バルブから流出した実落差量を求め、その後、前記複数パターンの流量における実落差量の計測が完了したら、前記各パターンの流量と実落差量との対応関係を示す複数の制御点間を結んで補間した落差特性曲線、あるいは、前記複数の制御点に近似させた落差特性曲線を作成・管理し、前記落差特性曲線が管理された後は、充填中における一定時間内の増加重量から流量を求め、前記落差特性曲線に基づいて、常時、充填中の充填液の流量に応じた充填バルブの閉動作開始後に流出する予測落差量を得、容器に対する液体の充填量が、目標重量から前記予測落差量を差し引いた所定重量となったタイミングで前記充填バルブを閉動作させ、前記容器に対する定量充填を実行する点にある。
【００１６】
このような液体充填方法によれば、管理している落差特性曲線を用い、リアルタイムに変化する充填時の流量に応じ、最も適正な予測落差量を求めることができるので、充填液を目標重量に過不足なく高精度に充填することが可能になる。
【００１７】
また、本発明の液体充填方法の第２の特徴は、前記落差特性曲線が管理された後は、個々の容器に対する液体の充填完了時に、該容器への液体の充填完了直前における流量と実落差量を計測し、その計測した実落差量をフィードバックして、管理されている落差特性曲線を更新する制御を行なう点にある。
【００１８】
このような液体充填方法によれば、容器に対する充填液の充填完了毎に実落差量を落差量特性曲線にフィードバックして前記落差特性曲線を更新する落差量補正を行なうことで、充填液を目標重量に過不足なく充填し、充填液の物性や充填環境等の外乱変化に迅速に対応することができる。
【００１９】
また、本発明の液体充填装置の第１の特徴は、１つの充填液タンクに対して配設される複数系列の充填機構のそれぞれを構成する液体充填装置であって、容器内に充填される液体の重量を計測する重量計と、前記充填液タンクから給送される液体を前記重量計にセットされた容器内に充填する充填ノズルと、前記充填液タンクから前記充填ノズルの液体を導く液体通路の開閉を行なう充填バルブと、前記液体の充填における流量と実落差量との対応関係を示す複数の制御点間を結んで補間した曲線、あるいは、前記複数の制御点に近似させた曲線からなる落差特性曲線が管理されていない場合には、該液体の複数パターンの流量においてそれぞれ、前記容器に該液体を充填している時に該充填を中断し、該中断時の前記充填バルブの閉動作開始後にその充填バルブから流出した仮落差量を計測し、前記容器に対する充填の再開後は前記容器に対して目標重量から前記仮落差量を差し引いた所定重量となったタイミングで前記充填バルブを閉動作させ、該定量充填時の前記充填バルブの閉動作開始後にその充填バルブから流出した実落差量を求め、  前記液体の流量と前記実落差量とを対応させた複数の制御点間を結んで補間し、あるいは、前記複数の制御点に近似させて前記落差特性曲線を作成・管理し、前記落差特性曲線が管理された後には、前記落差特性曲線に基づき、充填中の充填液の流量に対応した予測落差量を求める落差量決定手段と、充填中における一定時間内の増加重量から流量を算出する流量換算手段と、前記充填バルブを閉じる制御を行なうバルブ開閉制御手段と、を備えた点にある。
【００２０】
このように構成された液体充填装置によれば、該液体の複数パターン（好ましくは４パターン以上）の流量において、前記充填バルブの閉動作開始後にその充填バルブから流出する実落差量を計測し、落差量決定手段に前記各パターンの流量と実落差量との対応関係を示す複数の制御点間を結んで補間した落差特性曲線、あるいは、前記複数の制御点に近似させた落差特性曲線を作成し、管理しておき、該落差特性曲線の管理後は、流量換算手段において充填中における一定時間内の増加重量から流量をリアルタイムで検出し、落差量決定手段において、前記落差特性曲線に基づいて、常時、充填中の充填液の流量に応じた充填バルブの閉動作開始後に流出する予測落差量を求めておき、バルブ開閉制御手段においては、容器に対する液体の充填量が、目標重量から前記予測落差量を差し引いた所定重量となったタイミングで前記充填バルブを閉動作させることで、前述の第１の特徴を有する液体充填方法を実行し、充填液を目標重量に過不足なく充填することができる。
【００２１】
そして、本発明の液体充填装置の第２の特徴は、落差量決定手段は、前記個々の容器に対する液体の充填完了時に計測される該容器への液体の充填完了直前における流量と実落差量との対応関係を示す複数の制御点を、管理している落差特性曲線に反映させて該落差特性曲線を更新する制御を行なう点にある。
【００２２】
このように構成された液体充填装置によれば、前述の第２の特徴を有する液体充填方法を実行し、充填液を目標重量に過不足なく充填し、充填液の物性や充填環境等の外乱変化に迅速に対応することができる。
【発明の効果】
【００２３】
このように、本発明の液体充填方法および液体充填装置によれば、充填液を目標重量に過不足なく充填し、また、充填された結果物の充填量のばらつきも少なくすることができ、充填液の物性や充填環境等の外乱変化に迅速に対応することができるといった優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の液体充填装置の実施形態における構成を示すブロック図
【図２】本発明の液体充填方法の第１の実施形態における定量充填の制御を説明するフローチャート
【図３】本発明の液体充填方法の第１の実施形態において落差特性曲線を作成するための制御を説明するフローチャート
【図４】本実施形態の液体充填方法において作成する落差特性曲線の一例
【図５】図４の落差特性曲線に基づいて１ｇ／ｓ単位の流量に対応する落差量を求め、作成したテーブルデータの一例
【図６】本実施形態の液体充填方法の第２の実施形態における定量充填の制御を説明するフローチャート
【図７】落差特性曲線更新制御の実施例を説明するためのグラフ
【図８】図７の各落差特性曲線に基づいてそれぞれ１ｇ／ｓ単位の流量に対応する落差量を求め、作成したテーブルデータの一例
【図９】落差特性曲線更新制御の別の実施例（比較例）を説明するためのグラフ
【図１０】図９の各落差特性曲線に基づいてそれぞれ１ｇ／ｓ単位の流量に対応する落差量を求め、作成したテーブルデータの一例
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に説明する本実施形態の液体充填装置は、しょう油、食用油、シャンプー等の充填用の液体（充填液）を貯留する充填液タンクと、この充填液タンクに複数系列配設された充填機構とから構成されるロータリー式、あるいは直列式の液体充填装置を想定している。前記充填機構は同様に構成されているため、一系列の充填機構と、その充填機構を用いた液体充填方法についてのみ説明し、他の充填機構とその充填機構を用いた液体充填方法については説明を省略する。
【００２７】
＜液体充填装置＞
本実施形態の液体充填装置（充填機構）は、図１に示すように、不図示の容器内に充填される充填液の重量を計測する重量計としてのロードセル１と、内部圧力を所望の値で一定に保持するように管理された充填液タンク２から給送される充填液をロードセル１にセットされた不図示の容器内に充填する充填ノズル３と、充填液タンク２から充填ノズル３の充填液を導く液体通路２ａの開閉を行なう、公知の構成の充填バルブ４と、充填バルブ４を所定のタイミングおよび所定速度で閉動作させ、容器に目標重量の充填液を充填させる制御を行なうロードセル制御部５とを備える。なお、充填ノズル３と充填バルブ４は一体型に形成されていてもよい。
【００２８】
ここで、ロードセル１は、インジケーターからなるロードセル制御部５を構成する流量換算手段５ａを介して、中央制御装置６と、ＣＣ−Ｌｉｎｋ等の通信手段により信号を送信可能に接続されている。ロードセル１が重量変化を検知したら、流量換算手段５ａはその重量（ｗ）を流量換算する。すなわち、流量換算手段５ａは充填中における一定時間内の増加重量から流量（例えば、０．１ｇ／ｓ単位）を検出し、そのときの充填液の重量および流量を中央制御装置６の流量管理部８へデジタル信号化して送信する。
【００２９】
また、充填バルブ４は、ロードセル制御部５を構成するバルブ開閉制御手段５ｂと接続され、該バルブ開閉制御手段５ｂによって開閉動作可能とされている。バルブ開閉制御手段５ｂは、中央制御装置６の入力部９等から入力設定された、充填液の目標重量と、後述の中央制御装置６の落差量決定手段７から取得する予測落差量に従い、容器に対する液体の充填量が、後述するように、目標重量から前記予測落差量を差し引いた所定重量となったタイミングで充填バルブ４を閉動作させるように制御する。
【００３０】
前記中央制御装置６は、流量換算手段５ａから送信された流量を記憶する流量管理部８、流量と実落差量との対応関係を示す複数の制御点（ポイント）間を結んで補間した曲線、あるいは、前記複数の制御点に近似させた曲線からなる、流量と実落差量との対応関係を示す落差特性曲線を管理し、その落差特性曲線に基づき、充填中の充填液の流量に対応した予測落差量を求める落差量決定手段７、タッチパネルやキー等の入力部９、液晶パネル等の表示部１０、その他の各種データを記憶する記憶部１１等を有している。  
【００３１】
なお、本実施形態において、中央制御装置６の落差量決定手段７は、さらに、流量と実落差量との対応関係を示す複数の制御点間を結んで補間した曲線、あるいは、前記複数の制御点に近似させて、前記落差特性曲線を作成可能とされている。複数の制御点に基づき落差特性曲線を作成する方法は公知の方法を用い、その落差特性曲線を自動作成するためのツールも、公開されているコンピュータプログラムを中央制御装置６において実行することができる。
【００３２】
また、充填液タンク２は、圧力調整手段１３により内部圧力を調整可能とされており、圧力調整手段１３は中央制御装置６の圧力制御手段１４によって制御されるように構成されている。
【００３３】
次に、本発明の液体充填方法の２つの実施形態を具体的に説明する。
本発明の液体充填方法においては、前述のように構成された液体充填装置を用い、充填液タンク２から充填ノズル３を介して容器に充填される液体の充填量をロードセル１で計測しつつ、充填液タンク２と充填ノズル３との間の液体通路２ａの開閉を行う充填バルブ４を所定のタイミングで所定速度で閉動作させて前記容器に目標重量の液体を充填させる。
【００３４】
なお、以下の説明では、ある流量における充填バルブ４の閉動作開始後に充填ノズル３から流出した実際の液量を「実落差量」と定義し、ある流量における充填バルブ４の閉動作開始後に充填ノズル３から流出すると予測される液量を「予測落差量」と定義する。さらには、後述する落差特性曲線を作成するために実落差量を計測する際に、充填液の供給を中断する充填バルブ４の閉動作開始後に充填ノズル３から流出する液量を「仮落差量」と定義する。
【００３５】
また、該液体充填装置には、予め、充填液の目的重量に関するデータ等の必要なデータは入力されているものとする。
【００３６】
＜液体充填方法１＞
図２は、液体充填方法における定量充填のための制御の流れを説明するフローチャートである。
【００３７】
本実施形態の液体充填方法おいては、容器に目標重量の充填液を充填する時には、充填液について、ｎパターン（ｎは４以上の整数）の流量における実落差量を計測し、この計測結果から、流量と実落差量との対応関係を示す複数の制御点間を結んで補間した曲線、あるいは、前記複数の制御点に近似させた曲線からなる落差特性曲線を管理する必要がある。
【００３８】
よって、液体充填装置を稼働させたら、先ず、この度の充填用の落差特性曲線が作成されているか否かを確認し（ＳＴ１）、まだ、この度の充填用の落差特性曲線が作成され、管理されていなければ（ＳＴ１のＮｏ）、前記落差特性曲線を作成する（ＳＴ２）。すでに、この度の充填用の落差特性曲線が作成され、管理されていれば（ＳＴ１のＹes）、前記落差特性曲線を作成する工程を省き、その次のステップ（ＳＴ３）へ進む。
【００３９】
図３は、この落差特性曲線を作成するために、落差量決定手段７において実行される、落差の計測と補間曲線の作成に関する制御のフローチャートである。
【００４０】
この制御においては、充填液の流量を４パターンとするために、充填液タンク２内の圧力を計測毎に変化させるようにする。充填液タンク２内の圧力は、実際の充填液の充填時における流量が得られる範囲内において複数設定することが望ましい。そこで、先ず最初に、中央制御装置６の入力部９から、計測するパターン数（ｎ）を４以上の整数で入力するとともに、各パターンにおける充填液タンク２内の圧力を設定する（ＳＴ１０１）。本実施形態においては、４パターンの充填液の流量における実落差量を計測する場合を想定し（ｎ＝４）、充填液タンク２内の圧力も０．０５Ｍｐａ、０．０６Ｍｐａ、０．０７Ｍｐａ、０．０８ＭＰａの略等差圧の４段階に設定する。この設定は、適宜、落差量決定手段７の記憶領域（記憶部１１である場合を含む。以下同じ）に記憶される。
【００４１】
次に、落差計測回数ｎのカウントをリセットしてｎ＝０とする（ＳＴ１０２）。
【００４２】
続いて、現在の落差計測回数ｎに１を加える（ＳＴ１０３）。
【００４３】
そして、圧力制御手段１４は、落差量決定手段７の記憶領域で管理されている該パターン（ｎ＝１）に設定された圧力とするべく、圧力調整手段１３を制御して充填液タンク２内の圧力を調整する（ＳＴ１０４）。
【００４４】
その後、バルブ開閉制御手段５ｂにより充填バルブ４を開状態とし、ロードセル１にセットされた容器に対して、充填液の１回目の充填を開始する（ＳＴ１０５）。
【００４５】
この充填に際しては、ロードセル１は、容器がセットされた段階で風袋重量をキャンセルするべく、重量計を０にセットしておく。このようにすることで、充填量の正量を検出することができる。
【００４６】
本実施形態においては、落差特性曲線を作成するため、まず、容器に目標重量の半分量（目的重量を２００ｇと仮定すれば、１００ｇ）が充填されたことを流量換算手段５ａが検出したところで、一旦、充填バルブ４を閉じて充填を中断し、このときの落差量（仮落差量）を求める。そして、再び充填バルブ４を開いて充填を再開するようにする。なお、落差特性曲線を作成するために最初に供給する充填液量は、前述の目標重量の半分量に限らない。最初に供給する充填液量と目標重量との比率は自由に設定可能とする。そして、容器に目標重量−仮落差量の充填液が充填されたことを流量換算手段５ａが検出したところで、充填バルブ４を閉じ、１回目の充填を完了させる（ＳＴ１０６）。つまり、仮落差量に基づく充填バルブ４の閉鎖タイミングで充填を完了させる。
【００４７】
そして、この１回目の充填条件下における実落差量（落差計測時実落差量）を求める（ＳＴ１０７）。このときの実落差量は、最終的な充填液量（実充填重量）、目標重量及び仮落差量の関係から、下式のように求めることができる。
落差計測時実落差量＝（実充填重量−目標重量）＋仮落差
【００４８】
そして、充填バルブ４を閉じる直前の流量と、落差計測時実落差量を中央制御装置６の流量管理部８へ送信し、この流量管理部８を介して落差量決定手段７の記憶領域に記憶する（ＳＴ１０８）。
【００４９】
続いて、落差計測回数について、設定された落差計測回数ｎ（本実施形態においては４回、ｎ＝４）であるか否かを確認し（ＳＴ１０９）、未だ設定された落差計測回数ｎに到らない場合（ＳＴ１０９のＮｏ）には、再びＳＴ１０３に戻って、現在の落差計測回数ｎに１を加え、続くＳＴ１０４乃至ＳＴ１０８を繰り返す。
【００５０】
設定された落差計測回数ｎとなったら（ＳＴ１０９のＹｅｓ）、すなわち、本実施形態においてはｎ＝４となったら、次に、落差量と流量との関係を表すグラフに前記落差量決定手段７の記憶領域に記憶されている各落差計測回毎の流量と実落差量との対応関係を示す制御点をプロットし、前記制御点間を公知の補間法等を利用して結んで補間した曲線を、充填時に参照可能な落差特性曲線として作成し、あるいは、前記制御点に近似させた曲線を前記落差特性曲線として作成して、落差量決定手段７の記憶領域に記憶する（ＳＴ１１０）。
【００５１】
なお、図４には、充填液タンク２内の圧力を０．０５Ｍｐａとした１回目の落差計測における制御点ｎ＝１（流量：７３ｇ／ｓ、落差量：２１．５ｇ）、充填液タンク２内の圧力を０．０６Ｍｐａとした２回目の落差計測における制御点ｎ＝２（流量：８８ｇ／ｓ、落差量：２４．６ｇ）、充填液タンク２内の圧力を０．０７Ｍｐａとした３回目の落差計測における制御点ｎ＝３（流量：１０６ｇ／ｓ、落差量：２７．７ｇ）、そして、充填液タンク２内の圧力を０．０８Ｍｐａとした４回目の落差計測における制御点ｎ＝４（流量：１２８ｇ／ｓ、落差量：３０．７ｇ）間を公知の補間法等を利用して結んで補間し、作成した落差特性曲線の一例を示す。図４に示す落差特性曲線においては、流量５０．０ｇ／ｓ〜１４９．０ｇ／ｓを想定した落差特性曲線を作成している。
【００５２】
そして、図２に戻り、液体充填方法における定量充填のための制御においては、ロードセル制御部５において、ロードセル１に容器がセットされたことが確認される（ＳＴ２のＹｅｓ）と、バルブ開閉制御手段５ｂにより充填バルブ４を開き、充填液タンク２から充填液を充填ノズル４を介して容器内へ供給する（ＳＴ３）。
【００５３】
なお、ロードセル１は、容器がセットされた段階で風袋重量をキャンセルするべく、重量計を０にセットする。充填液の充填が開始される（ＳＴ４）と、ロードセル１により、容器の重量変化、換言すれば、容器に充填される充填液の充填量（重量）をリアルタイムで測定する（ＳＴ５）。
【００５４】
そして、流量換算管理手段５ａにおいては、充填液の重量からその時々の流量をリアルタイムで求め、その充填液の流量を中央制御装置６の流量管理部８へデジタル信号化して送信する（ＳＴ６）。
【００５５】
続いて、中央制御装置６では、落差量決定手段７において、前記落差特性曲線に基づき、流量管理部８に送信された現在における充填液の流量に応じた予測落差量を求める（ＳＴ７）。そして、バルブ開閉制御手段５ｂは、常時、中央制御装置６の落差量決定手段７から予測落差量を取得し、容器に対する充填液の充填量が目標重量から、流量の変化に応じて刻々と変化する予測落差量を差し引いた所定重量となったか否かを継続管理（ＳＴ８のＮｏからＳＴ４へ戻る循環）し、充填液の充填量が所定重量となったタイミングで、充填バルブ４を閉動作させるように制御する（ＳＴ９）。
【００５６】
このあと、本作業を終了させるか否かを判断し（ＳＴ１０）、本作業を続ける場合（ＳＴ１０のＮｏ）には、再びＳＴ３に戻り、次に供給される容器に対する定量充填を行なう。
【００５７】
本実施形態によっても、充填バルブ４が閉動作を開始してから全閉状態となるまでの間に充填液は流出するが、本実施形態の液体充填方法においては、この流出量を予測落差量として勘案しているので、容器内には目標重量に対して過不足なく正確に液体を充填することができる。
【００５８】
このように、本実施形態の液体充填装置を用い、ロードセル１により充填時の流量をリアルタイムで測定し、管理している落差特性曲線を用い、リアルタイムに変化する充填時の流量に応じて最も適正な予測落差量を求め、容器の充填量が目標重量に達する前に予測落差量を見込んで充填バルブ４を閉鎖する液体充填方法を実行することができる。これにより、譬え、充填バルブ３の閉動作直前に何らかの事情により流量に変化が生じたとしても、その流量変化に応じた予想落差量を得、リアルタイムで充填バルブ４の閉動作タイミングの取得に反映させることができるので、充填液を目標重量に過不足なく充填することが可能になる。
【００５９】
なお、落差量決定手段７は、前記落差特性曲線に基づいて、流量と予測落差量とを対応させたテーブルデータを作成して記憶することとし、液体充填方法において、前記落差特性曲線に基づいて流量と予測落差量とを対応させたテーブルデータを作成し、充填時の流量に応じた予測落差量を前記テーブルデータを参照して求めるようにしてもよい。図５は、図４の落差特性曲線に基づいて、１．０ｇ単位で１００パターンの流量に対応する落差量を求めたテーブルデータの一例である。
【００６０】
このように充填時の流量に応じた予測落差量をテーブルデータとして記憶しておき、このテーブルデータを参照することで、落差特性曲線に基づいてその都度、充填の流量に対応する予測落差量を求める制御を行う場合に比べ、充填バルブの閉動作タイミングを決定する処理等を極めて短時間で迅速に行うことが可能となり、液体の充填量をより厳密に制御することが可能となる。
【００６１】
＜液体充填方法２＞
図６は、本実施形態の液体充填方法における定量充填のための制御の流れを説明するフローチャートである。本実施形態の液体充填方法は、図２に示す前述の実施形態における液体充填方法と、容器に対する液体の充填完了時に、該容器への液体の充填完了直前における流量と実落差量を計測し、その計測した実落差量をフィードバックして、管理されている落差特性曲線を更新する制御を行なう点において異なる。
【００６２】
なお、図２に示す前述の実施形態におけるＳＴ１乃至ＳＴ９と共通する工程について、図６にはそれぞれＳＴ２１乃至ＳＴ２９と示し、その説明を省略するが、本実施形態の液体充填装置においては、流量換算手段５ａは流量のみならず、そのときの充填液の重量をも中央制御装置６の流量管理部８へデジタル信号化して送信するものとし、ＳＴ２５およびＳＴ２６の工程においては、容器に充填される充填液の充填量（重量）をリアルタイムで測定し（ＳＴ２５）、流量換算手段５ａにおいて充填液の重量からその時々の流量をリアルタイムで求め、その充填液の重量および流量を流量管理部８へデジタル信号化して送信する（ＳＴ２６）ものとする。
【００６３】
本実施形態の液体充填方法は、容器に対する液体の充填量が目標重量から予測落差量を差し引いた所定重量となったタイミングで充填バルブ４を閉動作させたあと（ＳＴ２９）、落差量決定手段７において、流量管理部８へ送信された重量に基づき、容器への充填液の充填条件下における実落差量を求める（ＳＴ３０）。
【００６４】
このときの実落差量（通常充填時実落差）は、最終的な充填液量（実充填重量）と充填バルブを閉じ始めるときの重量、すなわち、目標重量から予測落差量を引いた重量との関係から、下式のように求めることができる。
通常充填時実落差量＝実充填重量−（目標重量−予測落差量）
【００６５】
そして、充填バルブ４を閉じる直前の流量と、前記通常充填時実落差量との対応関係を示すポイントを補正点として、前記落差特性曲線にフィードバック（反映）させて、前記落差特性曲線を更新する落差量補正をおこない、その更新された落差特性曲線を記憶する（ＳＴ３１）。
【００６６】
このあと、本作業を終了させるか否かを判断し（ＳＴ３２）、本作業を続ける場合（ＳＴ３２のＮｏ）には、再びＳＴ２３に戻り、ＳＴ３１までの工程で次に供給される容器に充填液を充填するとともに、再度、落差特性曲線を更新する補正制御（以下、落差特性曲線更新制御という）をおこなう。
【００６７】
このように、本実施形態の液体充填方法２においては、容器に対する充填液の充填毎に実落差量をフィードバックして落差特性曲線を更新する落差特性曲線更新制御を行なうことで、落差特性曲線が、その時々の外乱変化に迅速に対応した、より真値に近いものとなるので、充填液をより目標重量に過不足なく高精度に充填することが可能となる。
【００６８】
＜落差特性曲線更新制御の実施例１＞
ここで、落差特性曲線更新制御の具体的方法について説明する。
図７は、図４に示す落差特性曲線を用いた充填制御において、図５のＮｏ．２１に示す流量７０．０ｇ／ｓの際の通常充填時実落差量を２２．８ｇとする処理が５回連続で行われた場合を想定した補正の一例を示しており、図中の第１回乃至第５回は、それぞれの補正処理後の落差特性曲線を示す。また、図８は、各回の処理後に補正された落差特性曲線に基づいて、１．０ｇ／ｓ単位の流量に対応する１００の落差量を求めたテーブルデータの一例である。
【００６９】
この図７および図８に示す落差特性曲線更新制御においては、補正の基準となる現在管理中の落差特性曲線から、この度の補正点（流量７０．０ｇ／ｓ、通常充填時実落差量２２．８ｇ）の流量を基準とする１０．０ｇ／ｓ単位の流量に対応する落差量を示す複数のポイントを抽出し、この複数のポイントを制御点とした近似曲線からなる落差特性曲線を作成することで、落差量決定手段７に管理する落差特性曲線を更新している。
【００７０】
すなわち、１回目の補正は、図４に示す落差特性曲線および図５に示すテーブルデータを補正（更新）の対象として、補正点の流量７０．０ｇ／ｓを基準として１０．０ｇ／ｓ単位でポイントを抽出する。すなわち、本実施形態においては、流量５０．０ｇ／ｓに対応する落差量１５．８ｇを示すポイント、流量６０．０ｇ／ｓに対応する落差量１８．４を示すポイント、流量７０．０ｇ／ｓに対応する落差量２０．８ｇを示すポイント、流量８０．０ｇ／ｓに対応する落差量２３．０ｇを示すポイント、流量９０．０ｇ／ｓに対応する落差量２５．０ｇを示すポイント、流量１００．０ｇ／ｓに対応する落差量２６．８ｇを示すポイント、流量１１０．０ｇ／ｓに対応する落差量２８．４ｇを示すポイント、流量１２０．０ｇ／ｓに対応する落差量２９．８ｇを示すポイント、流量１３０．０ｇ／ｓに対応する落差量３１．０ｇを示すポイント、流量１４０．０ｇ／ｓに対応する流量３２．０ｇを示すポイントを抽出する。
【００７１】
その１０のポイントの落差量のうち、補正点である７０．０ｇ／ｓにおける落差量２０．８ｇを補正値の２２．８ｇとし、この１０のポイントを制御点として落差特性曲線を作成し（図７の「第１回」に示す曲線を参照）、新たな落差特性曲線を管理中の落差特性曲線と置き換えることで、落差量決定手段７に管理する落差特性曲線を更新する。この第１回の補正で作成された落差特性曲線に基づく、１０．０ｇ単位の流量に対応する落差量は、図８の「第１回」のテーブルデータに示す通りとなる。
【００７２】
このように、容器に対する充填液の充填毎に実落差量をフィードバックして落差特性曲線を更新する落差量補正を行なうことで、落差特性曲線は、少しずつ、補正の必要のない、流量に対応する落差量を求めることのできる落差特性曲線に修正することができる。
【００７３】
続く、２回目の補正は、図７の「第１回」に示す落差特性曲線および図８の「第１回」のテーブルデータを補正（更新）の対象として、同様に、１０のポイントを抽出する。
【００７４】
その１０のポイントの落差量のうち、補正点である流量７０．０ｇ／ｓにおける落差量２１．４ｇを補正値の２２．８ｇとし、この１０のポイントを制御点として落差特性曲線を作成し（図７の「第２回」に示す曲線を参照）、落差量決定手段７において管理する落差特性曲線を更新する。
【００７５】
この第２回の補正で作成された落差特性曲線に基づく、１．０ｇ／ｓ単位の流量に対応する落差量は、図８の「第２回」のテーブルデータに示す通りとなる。
【００７６】
同様に、流量７０．０ｇ／ｓの際の通常充填時実落差量を２２．８ｇとする検出がなされるたびに、第３回の補正乃至第５回の補正を行い、落差特性曲線を更新する（それぞれ、図７の「第３回」乃至「第５回」に示す落差特性曲線、および図８の「第３回」乃至「第５回」に示すテーブルデータを参照）。
【００７７】
本実施例において、補正点である７０．０ｇ／ｓにおける落差量は、第２回の補正後は２１．８ｇ、第３回の補正後も２２．１ｇ、第４回の補正により２２．４ｇとなり、第５回の補正後には２２．５ｇとなった。
【００７８】
このように、補正の基準となる管理中の落差特性曲線から、補正点を含む、４以上の複数のポイント（流量は等差であることが好ましい）を制御点とした近似曲線からなる落差特性曲線を作成し、落差量決定手段７に管理する落差特性曲線を更新することで、補正点の数値を大きく反映させた落差量補正を行うことができる。
【００７９】
＜落差特性曲線更新制御の実施例２（比較例）＞
図９および図１０に示す落差特性曲線更新制御においては、補正の基準となる現在管理中の落差特性曲線から、この度の補正点（流量７０．０ｇ／ｓ、通常充填時実落差量２２．８ｇ）の流量を基準とする１．０ｇ／ｓ単位の流量に対応する落差量を示す１００のポイントを抽出し、この１００のポイントを制御点とした近似曲線からなる落差特性曲線を作成することで、落差量決定手段７に管理する落差特性曲線を更新している。
【００８０】
すなわち、１回目の補正は、図４に示す落差特性曲線および図５に示すテーブルデータを補正（更新）の対象として、１．０ｇ／ｓ単位で補正点の流量７０．０ｇ／ｓを含む、５０．０ｇ／ｓから１４９．０ｇ／ｓの１００のポイントを抽出する。
【００８１】
その１００のポイントの落差量のうち、補正点である７０．０ｇ／ｓにおける落差量２０．８ｇを２２．８ｇに補正して落差特性曲線を作成し（図９の「第１回」に示す曲線を参照）、この作成した落差特性曲線を以て補正の基準とした現在管理中の落差特性曲線と置き換えることで、落差量決定手段７に管理する落差特性曲線を更新する。
【００８２】
この第１回の補正で作成された落差特性曲線に基づく、１．０ｇ単位の流量に対応する落差量は、図１０の「第１回」のテーブルデータに示す通りとなる。
【００８３】
続く、２回目の補正は、図９の「第１回」に示す落差特性曲線および図１０の「第１回」のテーブルデータを補正（更新）の対象として、１００のポイントの落差量のうち、補正点である７０．０ｇ／ｓにおける落差量２０．８ｇを２２．８ｇに補正して落差特性曲線を作成し（図９の「第２回」に示す曲線を参照）、この作成した落差特性曲線を以て補正の基準とした現在管理中の落差特性曲線と置き換えることで、落差量決定手段７において管理する落差特性曲線を更新する。
【００８４】
この第２回の補正で作成された落差特性曲線に基づく、１．０ｇ単位の流量に対応する落差量は、図１０の「第２回」のテーブルデータに示す通りとなる。
【００８５】
同様に、流量７０．０ｇ／ｓの際の通常充填時実落差量を２２．８ｇとする検出がされるたびに、第３回乃至第５回の補正を行い、落差特性曲線を更新する（それぞれ、図９の「第３回」乃至「第５回」に示す落差特性曲線、および図１０の「第３回」乃至「第５回」に示すテーブルデータを参照）。
【００８６】
この実施例２の落差特性曲線更新制御においては、補正点である７０．０ｇ／ｓにおける落差量は、第２回の補正後は２０．９ｇ、第３回の補正後も２０．９ｇ、第４回の補正により２１．０ｇとなり、第５回の補正によっても２１．０ｇであった。
【００８７】
このように、落差特性曲線更新制御においては、実際に補正を反映させる必要が在る補正点は、落差特性曲線を作成する１００の制御点中のたった１つの制御点でしかないため、その数値が落差特性曲線に反映されにくく、正しい落差特性曲線に更新されるまでに多くの充填を繰り返す必要がある。
【００８８】
よって、本発明による液体充填の落差特性曲線更新制御においては、補正の基準となる管理中の落差特性曲線から、補正点を含む、４以上の複数のポイントを制御点として落差特性曲線を補正することが望ましいことがわかった。
【００８９】
＜その他の実施形態＞
液体充填装置（充填機構）は、落差量決定手段７において、充填バルブ４を閉じる直前の充填液の単位重量増加当たりの必要時間と、実落差量との対応関係を示す制御点間を結ぶ補間曲線、あるいは、前記複数の制御点に近似させた近似曲線からなる落差特性曲線を作成、管理し、この落差特性曲線に基づき、充填液の流量に対応した予測落差量を求めるようにし、バルブ開閉制御手段５ｂにおいては、前記流量換算手段５ａにより検出された充填液の単位重量増加当たりの必要時間に対応した予測落差量を落差量決定手段７から得て、目標重量から該予測落差量を差し引いた所定重量をロードセル１が計測したことを契機として、充填バルブ４を閉じる制御を行なうこととしてもよい。
【００９０】
要は、流量の逆数を以て落差特性曲線を作成することとなるが、流量によって予測落差量を管理する場合に比して、より精細に充填量を管理することができるので、より確実に充填液を目標重量に過不足なく高精度に充填できるのみならず、充填された結果物の充填量のばらつきも少なくすることが可能となる。
【００９１】
その場合においても、容器に対する充填液の充填毎に実落差量を落差特性曲線にフィードバックし、前記落差特性曲線を更新する落差量補正を行なうことができる。このように落差量補正を行なうことにより、充填液を目標重量に過不足なく充填し、充填液の物性や充填環境等の外乱変化に迅速に対応することができる。
【００９２】
さらには、落差量決定手段７は、前記落差特性曲線に基づいて充填液の単位重量増加当たりの必要時間と予測落差量とを対応させたテーブルデータを作成して記憶することとし、液体充填方法において、前記落差特性曲線に基づいて液体の単位重量増加当たりの必要時間と予測落差量とを対応させたテーブルデータを作成し、充填時の単位重量増加当たりの必要時間に応じた予測落差量を前記テーブルデータを参照して求めるようにしてもよい。
【００９３】
その場合においても、落差特性曲線に基づいてその都度、充填の流量に対応する予測落差量を求める制御を行う場合に比べ、充填バルブの閉動作タイミングを決定する処理等を極めて短時間で迅速に行うことが可能となり、液体の充填量をより厳密に制御することが可能となる。
【００９４】
またさらに、前述の落差特性曲線更新制御の実施例１においては、落差特性曲線を作成するための制御点を決定する際に、補正の基準となる現在管理中の落差補正曲線からこの度の補正点の流量を基準とする１０．０ｇ／ｓ単位の流量に対応する落差量を示す複数のポイントを抽出したが、前記制御点の決定方法は、この方法に限るものではない。たとえば、予め定めた複数のポイントに、この度の補正点の流量に対応する落差量を示すポイントを加え、それらのポイントを制御点としてもよい。具体的には、予め、５０．０ｇ／ｓ、６０．０ｇ／ｓ、７０．０ｇ／ｓ、８０．０ｇ／ｓ、９０．０ｇ／ｓ、１００．０ｇ／ｓ、１１０．０ｇ／ｓ、１２０．０ｇ／ｓ、１３０．０ｇ／ｓの流量に対応する落差量を示すポイントは前記制御点として用いることとし、これに、この度の補正点に対応する落差量を示すポイント（たとえば、流量６７．０ｇ／ｓが補正点であったとすると、この流量に対応する落差量を示すポイント）をも加えた制御点を用いて、新たな落差特性曲線を作成するようにしてもよい。この落差特性曲線の更新制御によれば、この度の補正点を新しい落差特性曲線に大きく反映させることができる（補正点の「重み」が増す）ので、より早く、補正の効果を得ることができる。
【００９５】
なお、本発明は前述の実施形態に何等制限されるものでなく、本発明の要旨に反しない限り本発明に包含される。
【符号の説明】
【００９６】
１  ロードセル（重量計）
２  充填液タンク
３  充填ノズル
４  充填バルブ
５  ロードセル制御部
５ａ  流量換算手段
５ｂ  バルブ開閉制御手段
６  中央制御装置
７  落差量決定手段
８  流量管理部
９  入力部
１０  表示部
１１  記憶部
１３  圧力調整手段
１４  圧力制御手段
【要約】      （修正有）【課題】充填液を目標重量に過不足なく充填し、また、充填された結果物の充填量のばらつきも少なくすることができ、充填液の物性や充填環境等の外乱変化に迅速に対応することのできる液体充填方法ならびに液体充填装置を提供する。【解決手段】容器に目標重量の液体を充填する本作業開始前に、予め、液体の複数パターンの流量において、充填バルブの閉鎖動作開始後にその充填バルブから流出する実落差量を計測し、各パターンの流量と実落差量との対応関係を示す複数の制御点間を結んで補間、あるいは、前記複数の制御点に近似させた落差特性曲線を作成し、本作業中には、重量計により充填時の流量をリアルタイムで測定し、前記落差特性曲線に基づいて、充填中の充填液の流量に応じた充填バルブの閉鎖動作開始後に流出する予測落差量を常時得て、液体の充填量が、目標重量から予測落差量を差し引いた所定重量となったタイミングで充填バルブを閉動作させる。【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図４】
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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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