(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定温度に加熱された液体を送液する送液手段と、容器を供給する供給コンベヤと、供給コンベヤ上を進退動可能なストッパと、供給コンベヤによって供給された容器内に液体を充填する充填ノズルを有するフィラと、前記ストッパの作動を制御する制御手段と、充填液の温度を測定する温度センサとを備え、
前記制御手段は、予め設定された充填液の温度を記憶する記憶部と、前記温度センサの測定した充填液の温度と前記設定温度とを比較する比較部と、容器内へ充填を行う生産モードと液受け手段に充填液を放出する昇温モードとに切り換え可能な指令部とを有し、前記フィラが停止した場合は、前記ストッパを前進させて供給コンベヤ上の容器を停止させるとともに、フィラ内で充填途中の容器を払い出し、運転再開時には、温度センサの測定した温度が前記設定温度未満の間は、昇温モードで運転を行い、測定した温度が設定温度に達した後にストッパを後退させるとともに容器の供給を開始して生産モードに切り換えることを特徴とする充填機。
【請求項２】
前記温度センサは、充填ノズルから吐出される充填液の温度を検出することを特徴とする請求項１に記載の充填機。
【請求項３】
前記充填ノズルの下方に設けられた進退動可能な液受け手段に温度センサを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の充填機。
【請求項４】
温度センサは、充填ノズル内または充填ノズルへの液通路内の液温を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の充填機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は充填機に係り、特に、液体を高温に加熱して殺菌した後容器内に充填し、その高温の液体を一定時間接触させることによって容器およびキャップの内面を殺菌するホットパック充填を行う充填機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飲料水等の製造ラインでは、高度の品質管理が要求されており、充填される液体および容器やキャップ等を完全に殺菌しなければならない。そこで、加熱した高温の液体を容器内に充填するホットパック充填が広く行われている。ホットパック充填は、容器内に充填される液体の温度を、例えば８０℃ないし８７℃の範囲に維持するように温度管理を行い、この高温の液体を、充填ノズルを介して容器内に充填し、キャッピングを行った後、この容器を転倒させることにより高温の充填液をキャップの内面や容器の上部内面に所定時間接触させてこれらの部分の殺菌を行うようになっている。
【０００３】
前記のように充填される液体の温度が８０℃ないし８７℃になるように加熱しても、ラインの停止等により充填液の温度が低下して前記基準温度以下になってしまう場合がある。このように充填液の温度が基準より低くなると、殺菌効果が低下してしまう。そのため充填液の温度が基準温度を下回らないようにさらに高温に加熱して充填することも可能であるが、最近飲料水等の充填容器として広く用いられているペットボトルは、耐熱性が低く、上限が８７℃までの液温の充填液しか充填することが出来ない。従って、充填容器がペットボトルの場合には、充填液の温度を十分に高くして充填することは不可能であり、前記基準温度内で充填するようにしている。
【０００４】
ところで、前記のようなホットパック充填では、通常、充填する液体を調合タンクで調合した後、クッションタンクに送って貯留し、さらに、加熱殺菌装置において加熱をした後加圧タンクに送り、この加圧タンクからフィラ（充填機）へ送液して、容器内に充填するようになっている。
【０００５】
前記のような送液ラインで、加熱殺菌装置において加熱した液体をフィラまで送って容器内に充填するようになっているが、運転の開始時には、加熱殺菌装置からフィラに至る配管の温度が充填される液体の温度よりも低いので、実際にフィラに到達して充填ノズルから吐出される液体の温度は設定温度よりも低くなってしまう。そこで、容器内への充填を開始する前に、配管や液バルブ等の充填液の通路を十分暖める必要があるため、前記送液ラインに加熱した液体を流し充填ノズルから放出することにより液通路の昇温を行っている。そして、充填液の通路等を十分に暖めて充填ノズルから吐出される液体の温度が設定温度に達したことを確認するために、従来は、充填ノズルから吐出される充填液の液温を人手により測定し、設定温度に達したことを確認した後、フィラに容器を供給して生産を開始するようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来はオペレータによる温度測定によって生産を開始するようにしているので、温度管理のレベルが低いという問題があった。また、人手による温度計測作業は手間がかかり、特に、９０℃近い温度を測定する作業は大変であった。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、人手を介さずに充填液の温度測定を行い、昇温作業から生産開始への移行を行えるようにした充填機を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る充填機は、所定温度に加熱された液体を送液する送液手段と、容器を供給する供給コンベヤと、供給コンベヤ上を進退動可能なストッパと、供給コンベヤによって供給された容器内に液体を充填する充填ノズルを有するフィラと、前記ストッパの作動を制御する制御手段と、充填液の温度を測定する温度センサとを備え、前記制御手段は、予め設定された充填液の温度を記憶する記憶部と、前記温度センサの測定した充填液の温度と前記設定温度とを比較する比較部と、容器内へ充填を行う生産モードと液受け手段に充填液を放出する昇温モードとに切り換え可能な指令部とを有し、前記フィラが停止した場合は、前記ストッパを前進させて供給コンベヤ上の容器を停止させるとともに、フィラ内で充填途中の容器を払い出し、運転再開時には、温度センサの測定した温度が前記設定温度未満の間は、昇温モードで運転を行い、測定した温度が設定温度に達した後にストッパを後退させるとともに容器の供給を開始して生産モードに切り換えることを特徴とするものである。
【００１０】
【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機を備えた飲料製造ラインの構成を簡略化して示す構成図、図２はその充填機を簡略化して示す平面図であり、充填される液体（製品液である飲料）は、調合タンク２内で調合されクッションタンク４に送られて貯留される。この時点では、液体は常温である。
【００１１】
前記クッションタンク４に貯留された液体は、ポンプ６によって超高温による加熱殺菌装置（ＵＨＴ）８に送られ、所定の温度に加熱されて殺菌された後、配管１０を通って加圧された無菌エアーにより微加圧タンク１２に送られる。この加熱殺菌装置８から微加圧タンク１２への配管１０中に、第１切換バルブ１４が設けられており、この切換バルブ１４からの分岐管（第１戻り通路）１５がクーラ１６を介して前記クッションタンク４に接続されて第１ディバージョン回路が構成されている。前記微加圧タンク１２内には、レベルセンサ（図示せず）が設けられており、この微加圧タンク１２の貯留液量が所定値を越えると、レベルセンサからの信号により第１切換バルブ１４が切り換えられ、加熱殺菌装置８で加熱殺菌された液体は、第１戻り通路１５からクーラー１６に送られて冷却された後クッションタンク４に戻される。
【００１２】
微加圧タンク１２内に貯留された液体は、ポンプ１８により吐出されストレーナ２０を介して加圧タンク２２に送られる。さらに加圧タンク２２で加圧された液体は、配管２７を介してフィラ（充填機）２４に供給され、フィラ２４の外周寄りに円周方向等間隔で設けられた充填ノズル２６から容器２８（図２参照）内に充填される。
【００１３】
前記加圧タンク２２からフィラ２４への配管２７内に第２の切換バルブ３０が設けられており、この第２切換バルブ３０からの分岐管（第２戻り通路）３２が回収タンク３４に接続されている。この回収タンク３４に回収された液体は、ポンプ３６により前記クーラー１６に送られ、第１切換バルブ１４からの還流液と同様に、クーラー１６で冷却された後クッションタンク４に戻される。これら第２切換バルブ以降の第２戻り通路３２、回収タンク３４およびクーラ１６等により第２ディバージョン回路が構成されている。なお、この回収タンク３４を省略して、第２切換バルブ３０に接続された第２戻り通路３２からの回収液を直接クーラー１６に送るようにしても良い。
【００１４】
前記フィラ２４には、図２に示すように、容器供給コンベヤ３８によって搬送されてきた容器２８が、インフィードスクリュー４０によって所定の間隔に切り離された後、入口スターホイール４２を介して供給される。フィラ２４に供給された容器２８は、図示しない容器保持手段等によって保持されて回転搬送される間に、前記図１に示す給液ライン（給液手段）から供給された液体が充填ノズル２６を介して充填される。液体が充填された容器２８は、出口スターホイール４４を介して搬送コンベヤ４６上に排出されて次の工程に送られる。前記容器供給コンベヤ３８の側部には、供給コンベヤ３８上に向かって進退動する容器導入ストッパ４８が設けられており、供給コンベヤ３８上に出没して容器２８の供給および供給の停止を行うことができる。このストッパ４８の作動は、後に説明する制御装置５０によって制御される。なお、この実施の形態では、容器供給コンベヤ３８として、搬送面上に容器２８を載せて搬送する通常のコンベヤを用いているが、エア搬送コンベヤ等その他のコンベヤを用いることもできる。
【００１５】
フィラ２４の外周側には、所定の長さに亘って円弧状の樋（液受け手段）５２が配設されている。この樋５２は、前記制御装置５０によって作動を制御されるシリンダ５４によって進退動されるようになっており、前記充填ノズル２６の下方に進出して充填ノズル２６から吐出される液体を受ける位置と、後退して充填時の容器２８と干渉しない位置との間を進退動する。また、充填液を容器２８内に充填せずに放出する場合には、この樋５２を前進させるとともに、図示しない液バルブ開放手段を移動させるシリンダ６６（図３参照）の作動によってこの樋５２の設けられている区間だけ充填ノズル２６の液バルブ（図示せず）を開放して、液体を充填ノズル２６から樋５２内に放出するようになっている。なお、この樋５２が設置されている区間は、エンコーダ５６の信号によって認識される。さらに、この樋５２には、充填ノズル２６から吐出された液体の温度を測定する温度センサ５８が設けられている。
【００１６】
制御装置５０は、図３に示すように、予め設定された充填液の液温を記憶する記憶部６０と、前記温度センサ５８によって測定された温度とこの記憶部６０に記憶されている設定温度とを比較する比較部６２とを備えており、この比較部６２からの信号により指令部６４が、前記容器導入ストッパ４８、樋進退動用シリンダ５４および充填ノズル２６の液バルブ開放用シリンダ６６の作動指令を出力する。
【００１７】
以上の構成に係る飲料製造ラインの作動について説明する。充填される液体（飲料）は、調合タンク２内で調合され、クッションタンク４に送られて貯留される。液体はこの時点では常温である。クッションタンク４内に貯留された液体は、ポンプ６によって吐出され、加熱殺菌装置８に送られて所定の温度まで加熱され、加圧された無菌エアーにより下流側の微加圧タンク１２に送られる。
【００１８】
加熱殺菌装置８から微加圧タンク１２への配管１０に設けられている第１切換バルブ１４は、微加圧タンク１２内に設けられているレベルセンサからの信号により、微加圧タンク１２側と第１戻り通路（分岐管）１５側とを切り換えられるようになっており、微加圧タンク１２内の液量が所定のレベルに達すると、第１戻り通路１５側に切り換えて、余剰の液体を第１ディバージョン回路を介してクッションタンク４に還流させる。なお、超高温による加熱殺菌装置（ＵＨＴ）８は調整が非常にデリケートであり、流量、温度等を常に一定の条件で運転しなければならないので、運転が開始した後は、フィラ２４等の下流側の装置が停止した場合でも常に同量送液している。しかも液量は、フィラ２４の消費量よりも多く設定されている。従って、微加圧タンク１２のレベルセンサにより液量を検出して余剰流量を適宜第１戻り通路１５から還流させるようになっている。
【００１９】
微加圧タンク１２内に貯留された液は、さらに、ポンプ１８によって吐出され、ストレーナ２０を介して加圧タンク２２に送られる。加圧タンク２２では、この液体を一定の圧力でフィラ２４に送液している。通常の生産運転時には、第２切換バルブ３０はフィラ２４側に切り換えられている。また、液受け用の樋５２は、後退位置にあることはいうまでもない。なお、この実施の形態では、微加圧タンク１２と加圧タンク２２とを備えているが、微加圧タンク１２を省略することもできる。この場合には、加圧タンク２２内に設けたレベルセンサによって余剰液量を検出し第１ディバージョン回路から還流させる。
【００２０】
前述のように生産運転が行われているときには、第２切換バルブ３０はフィラ２４側に切り換えられ、第１切換バルブ１４は、通常は微加圧タンク１２側に接続され、微加圧タンク１２内の液量が過剰になったときには、切り換えられて第１戻し通路１５からクーラー１６を介して余剰流量をクッションタンク４に還流させるようになっているが、ライン停止時（充填ノズル２６の液バルブが開放されない状態の時）には以下のように作動する。
【００２１】
ラインの停止時間が一分未満の場合には、給液ライン内に滞留している液体の温度があまり低下しないので、生産モードのままで、フィラ２４の運転再開後そのまま容器２８内への充填が行われる。１分以上停止した場合には、第２切換バルブ３０からフィラ２４までの間に滞留している液は温度が低下してしまうため充填することはできないが、この間の液を直ちにブローせず、液通路内の温度低下を防止するために保持しておく。なお、フィラ２４が停止すると、容器供給コンベヤ３８のストッパ４８が作動して供給コンベヤ３８上の容器２８を停止させる。また、フィラ２４内で充填途中の容器２８は払い出される。
【００２２】
前記のような停止状態から２０分以内にフィラ２４の運転が再開されたときには、フィラ２４を昇温モードに切り換える。この実施の形態では、オペレータが操作盤の昇温スイッチを押す。昇温モードでは、樋５２を充填ノズル２６の下方へ前進させるとともに、フィラ２４を回転させ、充填ノズル２６の液バルブを樋５２の設けられている区間だけ開放して樋５２内に液を放出する。なお、樋５２の設けられている区間はエンコーダ５６によって識別している。
【００２３】
第２切換バルブ３０以降のフィラ２４側に滞留していた液が、充填ノズル２６から樋５２に放出されるのに続いて、さらに、第１切換バルブ１４から第２切換バルブ３０の間の区間に滞留していた液体も、フィラ２４に送られ、充填ノズル２６から樋５２内に吐出されてフィラ２４の昇温作業に使用される。樋５２内に吐出された液体は、温度センサ５８によって液温が測定されている。この温度センサ５８からの信号が制御装置５０の比較部６２に送られており、記憶部６０に記憶されている設定温度と比較され、温度センサ５８が測定した温度が設定温度に達すると、指令部６４がフィラ２４を生産モードに切り換える。
【００２４】
生産モードに切り換えられると、液受け用の樋５２がシリンダ５４の作動により後退するとともに、樋５２の区間で充填ノズル２６の液バルブを開放していたバルブ開放手段をシリンダ６６によってバルブを開放しない位置に後退させる。さらに、容器導入ストッパ４８を容器供給コンベヤ３８上から後退させて容器２８の供給を再開する。フィラ２４内に供給された容器２８には、充填ノズル２６から設定温度に加熱された液体が充填される。
【００２５】
ラインの停止が２０分以上になった場合には、第１切換バルブ１４から第２切換バルブ３０までの間に滞留している液体は製品として充填できないと判断されるが、液通路の温度低下を防止するために直ちに第２切換バルブ３０を切り換えて第２戻り通路３２に送液することはしない。その後、運転が再開されたときにオペレータが操作盤の昇温スイッチを押して昇温モードに切り換える。すると、樋５２が前進するとともに、フィラ２４が回転し、樋５２の区間だけ液バルブを開放して第２切換バルブ３０よりも下流側に滞留していた液を樋５２内に放出する。さらに、第２切換バルブ３０をフィラ２４側から第２戻り通路３２側に切り換えて、第１切換バルブ１４から第２切換バルブ３０の間に滞留していた液を、第２戻り通路３２の回収タンク３４、クーラー１６等を介してクッションタンク４に還流させる。
【００２６】
この実施の形態では、長時間にわたりラインが停止した場合には、運転再開後に第２切換バルブ３０をフィラ２４側から第２戻り通路３２側に切り換えて、第１切換バルブ１４から第２切換バルブ３０の間に滞留していた液をクッションタンク４に還流させ、その他の場合には、第２切換バルブ３０をフィラ２４側に接続し、第２戻り通路３２側を遮断しているが、この遮断時にも第２戻り通路３２側に僅かの液を流すようにしている。回収タンク３４が密閉型であればその必要はないが、この実施の形態では、回収タンク３４が半密閉型であるため、サニタリー性を確保するために第２戻り通路３２の第２切換バルブ３０から回収タンク３４までの間の部分には常時液を満たしておくようにしている。従って、回収タンク３４内の液面レベルは、絶えず第２戻り通路３２の回収タンク３４内への開口部よりも上のレベルになっている。そして、回収タンク３４内に徐々に流れ込む液は、定期的、定量的に第２戻り通路３２の下流部分を介して、クーラー１６を通りクッションタンク４に戻されるようになっている。
【００２７】
なお、クッションタンク４に戻される液は、クーラー１６を通して冷却されるようになっている。たとえ、ライン停止が長時間に及んで送液ライン中に滞留していた液の温度が低下したとしても、クッションタンク４内の常温の液体よりは遙かに高温であり、この高温の液をクッションタンク４に戻すとクッションタンク４内の液温が変動してしまう。このような温度差の大きい液体を加熱殺菌装置８に供給して加熱すると、加熱殺菌装置８から排出される液体の温度がばらついてしまうからである。
【００２８】
その後、第２切換バルブ３０を切り換えてフィラ２４側に接続し、加熱殺菌装置８によって加熱された液を、微加圧タンク１２および加圧タンク２２等を介してフィラ２４に供給する。加熱された液体が給液ラインを通過して液通路内を昇温しつつ、充填ノズル２６から樋５２内に放出される。樋５２内に放出された液は、温度センサ５８によって液温を測定されており、その検出信号が制御装置５０の比較部６２に入力される。比較部６２では、記憶部６０に記憶されている設定温度とこの測定された温度とを比較し、設定温度に達すると、指令部６４がフィラ２４を生産モードに切り換え、樋５２を後退させるとともに、液体を樋５２に放出する際に充填ノズル２６の液バルブを開放するバルブ開放手段をシリンダ６６によって後退させる。さらに、容器導入ストッパ４８を後退させて容器２８の供給を開始する。フィラ２４内に供給された容器２８には、充填ノズル２６から設定温度に加熱された液体が充填される。
【００２９】
なお、温度センサは各種の構成のものを使用することができ、接触式および非接触式のいずれも使用可能である。例えば、非接触式であれば、前記のように、樋５２にブラケットを介して取付け、あるいは、充填ノズル２６の表面温度を検出するようにしても良く、また、オペレータがハンディタイプのセンサを持って検出することもできる。接触式の場合には、樋５２内の液が吐出される位置に熱電対を配置するようにしても良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、所定温度に加熱された液体を送液する送液手段と、容器を供給する供給コンベヤと、供給コンベヤ上を進退動可能なストッパと、供給コンベヤによって供給された容器内に液体を充填する充填ノズルと、前記ストッパの作動を制御する制御手段と、充填液の温度を測定する温度センサとを備え、前記制御手段は、予め設定された充填液の温度を記憶する記憶部と、前記温度センサの測定した充填液の温度と前記設定温度とを比較する比較部とを有しており、温度センサの測定した温度が前記設定温度未満の間は、ストッパを前進させて容器の供給を停止し、測定した温度が設定温度に達した後にストッパを後退させて容器の供給を開始するようにしたことにより、ラインが停止した場合に、昇温作業を行った後、人手を介さずに温度を計測して生産開始へ移行することができる。
【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機を備えた飲料製造ラインの全体の構成を簡略化して示す図である。
【図２】前記飲料製造ラインに設けられた充填機の構成図である。
【図３】前記充填機に設けられた液受け用樋および容器導入ストッパの作動を制御する制御装置の構成図である。
【符号の説明】
２４    充填機（フィラ）
２６    充填ノズル
２８    容器
３８    供給コンベヤ
４８    ストッパ
５０    制御装置
５２    液受け手段（樋）
５８    温度センサ
６０    制御装置の記憶部
６２    制御装置の比較部
６４    制御装置の指令部
【図１】
0004411701.tif 000002
【図２】
0004411701.tif 000003
【図３】
0004411701.tif 000004