(57)【要約】液状または流動性の中身（３）を包装体（７）に充填するための装置（１、１’）を図示および説明する。装置（１、１’）は、充填対象の中身（３）のためのタンク（２）と、充填弁（５）を有する充填デバイス（４）であって、充填弁（５）は可変の流れ断面（Ｓ５）を有し、開位置と全閉位置との間で調整可能である、充填デバイス（４）と、タンク（２）を充填デバイス（４）に接続する管路（８）と、タンク（２）と充填デバイス（４）との間の管路（８）に配置された絞り弁（１０）であって、絞り弁（１０）は可変の流れ断面（Ｓ１０）を有し、第１の開位置と第２の開位置との間で調整可能である、絞り弁（１０）と、充填弁（５）と絞り弁（１０）とを制御するための制御デバイス（１２）と、を備える。充填用噴射の特性を最適化するために、絞り弁（１０）が充填時間（ｔＦ）全体にわたって少なくとも部分的に開いているように、制御デバイス（１２）および／または絞り弁（１０）が構成されることが提案される。液状または流動性の中身（３）を包装体（７）に充填するための方法も図示および説明する。【選択図】図１
2020506122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状または流動性の中身（３）を包装体（７）に充填するための装置（１、１’）であって、
−  充填対象の中身（３）のためのタンク（２）と、
−  充填弁（５）を有する充填デバイス（４）であって、
−  前記充填弁（５）は可変の流れ断面（Ｓ５）を有し、開位置と全閉位置との間で調整可能である、充填デバイス（４）と、
−  前記タンク（２）を前記充填デバイス（４）に接続する管路（８）と、
−  前記タンク（２）と前記充填デバイス（４）との間の前記管路（８）に配置された絞り弁（１０）であって、
−  前記絞り弁（１０）は可変の流れ断面（Ｓ１０）を有し、第１の開位置と第２の開位置との間で調整可能である、絞り弁（１０）と、
−  前記充填弁（５）と前記絞り弁（１０）とを制御するための制御デバイス（１２）と、
を備えた装置において、
前記制御デバイス（１２）および／または前記絞り弁（１０）は、前記絞り弁（１０）が充填時間（ｔＦ）全体にわたって少なくとも部分的に開いているように、構成されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記絞り弁（１０）の前記流れ断面（Ｓ１０）は、前記充填時間（ｔＦ）全体にわたって少なくとも３ｍｍ２、特に少なくとも１０ｍｍ２、であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記タンク（２）と前記充填デバイス（４）との間の前記管路（８）に配置される遮断弁（１１）を特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記制御デバイス（１２）および／または前記遮断弁（１１）は、前記遮断弁（１１）が前記充填時間（ｔＦ）全体にわたって少なくとも部分的に開いているように、構成されることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記遮断弁（１１）の流れ断面（Ｓ１１）は、前記充填時間（ｔＦ）全体にわたって少なくとも１ｍｍ２、特に少なくとも３ｍｍ２、であることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記タンク（２）と前記充填デバイス（４）との間の前記管路（８）に配置される流量計（９）を特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記絞り弁（１０）および／または前記遮断弁（１１）は、前記流れ断面（Ｓ１０、Ｓ１１）を調整するためのアクチュエータ（２１、２３）を有することを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記絞り弁（１０）および／または前記遮断弁（１１）は流路（２５）を有し、その流れ断面（Ｓ２５）を前記アクチュエータ（２１、２３）によって変化させることができる、特に完全に遮断可能である、ことを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記絞り弁（１０）および／または前記遮断弁（１１）は通路開口（１９）を有し、その流れ断面（Ｓ１９）は前記アクチュエータ（２１、２３）によって変化させることができない、特に完全には遮断できない、ことを特徴とする、請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
前記充填弁（５）はセグメント化されていない、またはセグメント化されている、ことを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の装置。
【請求項１１】
液状または流動性の中身（３）を包装体（７）に充填するための方法であって、
ａ）液状の中身（３）を包装体（７）に充填するための、充填弁（５）と絞り弁（１０）とを有する装置を用意するステップと、
ｂ）前記充填弁（５）を開弁するステップと、
ｃ）前記絞り弁（１０）の流れ断面（Ｓ１０）を第１の断面積から第２の断面積に拡大するステップと、
ｄ）前記絞り弁（１０）の前記流れ断面（Ｓ１０）を第２の断面積から第１の断面積に縮小するステップと、
ｅ）前記充填弁（５）を閉弁するステップと、
を含み、
前記絞り弁（１０）は充填時間（ｔＦ）全体にわたって少なくとも部分的に開いていることを特徴とする方法。
【請求項１２】
ステップａ）において、請求項１〜１０の何れか一項に記載の装置（１、１’）が用意されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ステップｂ）〜ｅ）は、ｂ−ｃ−ｄ−ｅの順に実施されることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
ｆ）前記遮断弁（１１）の流れ断面（Ｓ１１）を第１の断面積から第２の断面積に拡大するステップと、
ｇ）前記遮断弁（１１）の前記流れ断面（Ｓ１１）を第２の断面積から第１の断面積に縮小するステップと、
を特徴とし、
前記遮断弁（１１）は前記充填時間（ｔＦ）全体にわたって少なくとも部分的に開いている、請求項１１〜１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
ステップｆ）はステップｂ）〜ｅ）の前に実施されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ステップｇ）は、ステップｄ）の後、且つステップｅ）の前に実施されることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状または流動性の中身を包装体に充填するための装置であって、充填対象の中身のためのタンクと、充填弁を有する充填デバイスであって、充填弁は可変の流れ断面を有し、開位置と全閉位置との間で調整可能である、充填デバイスと、タンクを充填デバイスに接続する管路と、タンクと充填デバイスとの間の管路に配置された絞り弁であって、絞り弁は可変の流れ断面を有し、第１の開位置と第２の開位置との間で調整可能である、絞り弁と、充填弁と絞り弁とを制御するための制御デバイスと、を備えた装置に関する。
【０００２】
本発明は、液状または流動性の中身を包装体に充填するための方法であって、ａ）液状の中身を包装体に充填するための充填弁と絞り弁とを有する装置を用意するステップと、ｂ）充填弁を開弁するステップと、ｃ）絞り弁の流れ断面を第１の断面積から第２の断面積に拡大するステップと、ｄ）絞り弁の流れ断面を第２の断面積から第１の断面積に縮小するステップと、ｅ）充填弁を閉弁するステップと、を含む方法にも関する。
【背景技術】
【０００３】
包装体への液状の中身の充填は、例えば食品に関して、包装技術の分野において生じる課題である。したがって、液状または流動性の製品を指定された包装体に充填するための公知の可能性が多数存在する。液状または流動性の製品として、例えば、ミルク、果汁、ソース、またはヨーグルトなどの食品が挙げられる。包装体として、例えば、紙、厚紙、プラスチック、または金属の薄層をいくつか有する複合包装体を使用できる。
【０００４】
充填は、充填対象の中身のためのタンクと充填弁を有する充填デバイスとを有する装置によって行われることが多い。管路がタンクを充填デバイスに接続する。管路を傾斜させて充填のために重力を使用できるように、タンクは充填デバイスより高い位置に位置付けられることが多い。充填弁が開弁されると、充填弁が再び閉弁されるまで、中身が充填デバイスから包装体に流入できる。良好な封止が実現されて中身が充填デバイスから誤って流出しないように、充填弁は全閉可能であるものとする。特に、衛生上の理由により、充填対象の包装体が変更されたときに、中身が充填デバイスから流出しないこと、ひいては充填システムを汚染しないことが保証される必要がある。
【０００５】
多くの公知の装置においては、充填弁に加え、絞り弁など、更なる弁が設けられている。絞り弁は、特に流量の設定および調節に使用されている。このような装置は、特許文献１から公知である。絞り弁に関して、上記特許文献１は、充填工程中、絞り弁（上記特許文献１では、「第２の弁装置」）が流体の流れを、少なくとも一時的に、完全に遮断することを提案している。
【０００６】
包装体への充填において重要な一ステップは、高速タイミングひいては大容量を実現可能にするために、流動性または液状の製品を包装体にできる限り急速に充填することである。ただし、高流速にも拘らず、衛生要件を満たすために、更には包装体または充填機の汚染を回避するために、充填は、飛散および発泡がほぼ皆無で行われるものとする。特許文献１に提案されている方法は、充填弁の閉弁時に滴下しないクリーンな停止を実現可能にするが、この方法は、実際には他の理由により不利であることが実証されている。その理由は、充填弁が依然として開いているときに絞り弁を完全に締め切ると、製品流への空気の混入を引き起こすからである。これは、一方では、充填デバイスからの製品流の流出は、閉止された絞り弁と開いている充填弁との間の区間に負圧を引き起こし、空気が充填弁を通ってデバイスに引き込まれる、という事実による。空気は、製品流の流動方向とは逆に流れてデバイスに流入し、したがって製品流に望ましくない空気の混入を引き起こす。これは、包装体への中身の充填時に、停止を引き起こし、飛散の形成を増やす。負圧も充填対象の中身（例えばミルク）からの空気の浸出（「気体放出」）を引き起こし、更なる空気の混入を招く。この１つの結果は、衛生上の欠点、例えば充填システムの汚染、である。これにより、特に食品の無菌充填に関して準拠すべき高い衛生要件を殆ど満たすことができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第２  １９９  ２４９（Ｂ１）号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
したがって、本発明は、高速での充填においても、飛散および発泡なしに、充填が十分に可能であるように、先により詳細に説明した上記装置を再設計し、更に発展させるという課題に基づく。
【０００９】
この課題は、絞り弁が充填時間全体にわたって少なくとも部分的に開いているように制御デバイスおよび／または絞り弁が構成されることで、請求項１の前提部分に記載の装置によって解決される。
【００１０】
この装置は、液状または流動性の中身を包装体に充填するための装置である。液状または流動性の中身は、例えば、ミルク、果汁、ソース、またはヨーグルトなどの食品であり得る。包装体として、例えば、紙、厚紙、プラスチック、または金属の薄層をいくつか有する複合包装体の使用が可能である。装置は、先ず、充填対象の中身のためのタンクと充填弁を有する充填デバイスとを備える。タンクは、充填デバイスの少なくとも１０ｃｍ上方に配置されることが好ましい。充填弁は、可変の流れ断面を有し、開位置と全閉位置との間で調整可能である。したがって、充填弁の流れ断面を「ゼロ」にすることができる。装置は、タンクを充填デバイスに接続する管路と、タンクと充填デバイスとの間の管路に配置された絞り弁とを更に備える。したがって、充填対象の中身は、タンクから途中の絞り弁を通って充填デバイスに、更には充填弁に流れなければならない。絞り弁がタンクと充填弁との間の唯一の弁であるようにすることも、あるいは更なる弁が設けられるようにすることもできる。絞り弁は、可変の流れ断面を有し、第１の開位置と第２の開位置との間で調整可能である。絞り弁の全閉が不可能であるようにすることができる。装置は、最後に、充填弁と絞り弁とを制御するための制御デバイスを備える。この目的のために、制御デバイスは、充填弁と絞り弁とに接続されることが好ましい。
【００１１】
本発明によると、絞り弁が充填時間全体にわたって少なくとも部分的に開いているように、制御デバイスおよび／または絞り弁が構成されるようにする。充填時間とは、液状の中身が充填弁から流出できる時間、すなわち、充填弁の開弁と充填弁の閉弁との間の時間、を指す。本発明によると、この時間中、絞り弁の完全な締め切りが起きないものとする。したがって、絞り弁の流れ断面は、充填時間全体にわたって少なくとも部分的に開いているものとする。これは、以下のようなさまざまな方法で実現可能である。
−  制御デバイスの調整／構成による方法。充填時間中の何れの時点においても絞り弁が全閉されないように、制御デバイスが構成されるものとする。ただし、これは、機械的に可能であろう（「制御技術による解決策」）。
および／または
−  絞り弁の調整／構成による方法。絞り弁の全閉が機械的に、例えば通路開口の故に、不可能であるように、絞り弁が構成されるものとする（「機械的な解決策」）。
【００１２】
充填時間全体にわたって絞り弁が少なくとも部分的に開いていることの１つの利点は、充填弁の開閉時の圧力上昇が抑えられることである。これにより、吸気および／または気体放出の故の空気混入の危険が減り、停止の危険も減る。加えて、圧力上昇はタンクを膨張（独：entspannen，英：expand against）させ得るので、充填弁の手前に位置する製品の規定可能な状態を調整し、充填弁の手前の管空間において厳密に同じ開始条件を各充填サイクル前に設定できる。
【００１３】
充填時間外であっても絞り弁が継続的に少なくとも部分的に開いているように、制御デバイスおよび／または絞り弁が構成されるようにすることができる。
【００１４】
本装置の１つの実施形態によると、絞り弁の流れ断面が充填時間全体にわたって少なくとも３ｍｍ２、特に少なくとも１０ｍｍ２、であるようにされる。絞り弁を通過する流れ断面の最小サイズを設定することによって、絞り弁が流れを完全には遮断しないことを保証することも可能である。これにより、充填対象の中身が高粘度および／または塊の多い成分（例えば果肉）を有する場合でも、それに伴う不具合を回避できる。加えて、充填対象の中身からの気体放出を阻止できる。
【００１５】
本装置の一発展では、遮断弁が設けられる。遮断弁は、タンクと充填デバイスとの間の管路に配置される。絞り弁に加え、遮断弁を管路に設けることによって、包装体への充填をより柔軟に制御できる。加えて、この追加の弁によって段階的な、且つ特に強い、絞りを、停止なしに、実現できる。
【００１６】
この発展のために、遮断弁が充填時間全体にわたって少なくとも部分的に開いているように、制御デバイスおよび／または遮断弁が構成されることが更に提案される。絞り弁に関して既に説明したように、この更なる実施形態によると、遮断弁の完全な締め切りは充填時間中起こらないものとする。したがって、遮断弁の流れ断面は、充填時間全体にわたって少なくとも部分的に開いているものとする。これは、以下のようなさまざまな方法で実現可能である。
−  制御デバイスの調整／構成による方法。充填時間中何れの時点においても遮断弁が全閉されないように、制御デバイスが構成されるものとする。ただし、これは、機械的に可能であろう（「制御技術による解決策」）。
および／または
−  遮断弁の調整／構成による方法。遮断弁の全閉が機械的に、例えば通路開口の故に、不可能であるように、遮断弁が構成されるものとする（「機械的な解決策」）。
【００１７】
充填時間外であっても遮断弁が継続的に少なくとも部分的に開いているように、制御デバイスおよび／または遮断弁が構成されるようにすることができる。
【００１８】
装置の一発展によると、遮断弁の流れ断面が充填時間全体にわたって少なくとも１ｍｍ２、特に少なくとも３ｍｍ２、であるようにされる。遮断弁を通過する流れ断面の最小サイズを設定することによって、遮断弁が流れを完全には遮断しないことを保証することも可能である。これにより、充填対象の中身が高粘度および／または塊の多い成分（例えば果肉）を有する場合でも、それに伴う不具合を回避できる。
【００１９】
別の実施形態によると、装置に流量計を追加できる。流量計は、タンクと充填デバイスとの間の管路に配置される。流量計は、体積流量を測定するために使用される。収集されたデータは、充填弁および他の構成要素（例えば絞り弁）を制御するために使用され得る。特に、流量計は、同じ充填機において複数の異なる充填体積の充填を可能にする。流量計は、例えば、機械式流量計、磁気誘導式流量計、または質量流量計（例えば、ＣＭＤ：コリオリ質量流量計（独：Coriolis-Massendurchflussmesser，英：Coriolis mass flow meter））であり得る。
【００２０】
本装置の別の実施形態によると、絞り弁および／または遮断弁は、流れ断面を設定するためのアクチュエータを有するようにされる。アクチュエータは、弁位置を変化させる役割を果たし、例えば、（例えば空気圧式の）作動ユニットと（例えばプラスチック製の）膜とを含み得る。
【００２１】
この目的のために、絞り弁および／または遮断弁は、その流れ断面をアクチュエータによって変化させることができる、特に完全に遮断できる、流路を有することが更に提案される。流れ断面の断面積の可変性は、例えば、流路壁の形状を、例えば、膜によって、または別の変位可能な閉止部材によって、変化させることができるという事実によって、実現可能である。
【００２２】
代わりに、または加えて、絞り弁および／または遮断弁が通路開口を有し、その流れ断面をアクチュエータによって変化させることができない、特に完全には遮断できない、ようにすることができる。これは、通路開口がアクチュエータの可動部の範囲外に配置されることで、実現可能である。したがって、この通路開口は、遮断可能な弁領域同士を架橋する「バイパス」と見なされる。
【００２３】
本装置の別の実施形態によると、充填弁がセグメント化されていない、またはセグメント化されている、ようにされる。セグメント化されていない充填弁とは、単一の充填用噴射のみを形成する弁を意味すると理解されたい。他方、セグメント化されている充填弁とは、（例えば、噴射形状を変化させるために）充填用噴射を複数の部分流に分割する弁を意味すると理解されたい。セグメント化されていない充填弁の場合、充填用噴射のクリーンな開始および閉止（遮断）に特に注意を払う必要がある。これは、上記の装置によって特に適した方法で実現される。
【００２４】
上記の課題は、液状または流動性の中身を包装体に充填するための方法によっても解決される。この方法は、ａ）液状の中身を包装体に充填するための、充填弁と絞り弁とを有する装置を用意するステップと、ｂ）充填弁を開弁するステップと、ｃ）絞り弁の流れ断面を第１の断面積から第２の断面積に拡大するステップと、ｄ）絞り弁の流れ断面を第２の断面積から第１の断面積に縮小するステップと、ｅ）充填弁を閉弁するステップと、を含む。
【００２５】
本方法は、絞り弁が充填時間全体にわたって少なくとも部分的に開いていることを特徴とする。装置に関して既に説明したように、充填時間内は絞り弁の完全な締め切りは行われないものとする。これにより、充填対象の中身は、他の障害物がない限り、充填時間全体にわたって絞り弁を通って流れる。したがって、絞り弁の流れ断面は、充填時間全体にわたって少なくとも部分的に開いているものとする。これは、例えば、既に上で説明した２つの方法（「制御技術による解決策」、「機械的な解決策」）によって実現可能である。充填時間外でも絞り弁が継続的に少なくとも部分的に開いているように、制御デバイスおよび／または絞り弁が構成されるようにすることができる。
【００２６】
本方法の１つの実施形態によると、ステップａ）において、請求項１〜１０の何れか一項に記載の装置を用意するようにされる。制御デバイスおよび／または絞り弁の上記の構成によって、上記の装置は、本方法を特定の一方法で実施するために、例示されている全ての実施形態において適している。
【００２７】
本方法の別の実施形態によると、ステップｂ）〜ｅ）がｂ−ｃ−ｄ−ｅの順に実施されるようにされる。したがって、初めに充填弁の開弁が行われ（ステップｂ）、その後に絞り弁の流れ断面が拡大され（ステップｃ）、その後に再び縮小される（ステップｄ）。その後にのみ、充填弁が再び閉弁されるものとする（ステップｅ）。このようにして、充填時間は、充填量がそれぞれ異なるいくつかの相に分割される。充填時間の開始時は、充填量が低くなり（絞り弁の流れ断面が小さい）、その後、充填量が増加し（絞り弁の流れ断面がより大きい）、最終相において、充填量は再び低くなる（絞り弁の流れ断面が小さい）。充填時間の開始時における充填量の低下は、充填用噴射がより効果的且つ円滑に開始され、発生する運動量がより小さく、特に包装体内での、発泡が少ないという利点がある。充填時間の終了に向かっての充填量の低下は、飛散の発生が少ないという利点がある。
【００２８】
本方法の別の実施形態によると、ｆ）遮断弁の流れ断面を第１の断面積から第２の断面積に拡大するステップと、ｇ）遮断弁の流れ断面を第２の断面積から第１の断面積に縮小するステップとを本方法に追加できる。遮断弁は、充填時間全体にわたって少なくとも部分的に開いている。絞り弁に関して既に説明したように、遮断弁は、流れ断面および充填量を変化させることもできる。
【００２９】
この目的のために、ステップｆ）は、ステップｂ）〜ｅ）の前に実施されることが更に提案される。換言すると、遮断弁の開弁は、特に、充填弁の開弁前に、すでに行われるものとする。これは、充填弁の開弁時に、絞り弁によって可能にされた充填量で、そのまま充填を行えるという効果を有する。別の利点は、閉じ込められている可能性がある気泡を上昇させることができ、ひいては放出が実現されることである。
【００３０】
代わりに、または加えて、最後に、ステップｇ）は、ステップｄ）の後、且つステップｅ）の前に、実施されるようにされる。したがって、充填弁が再び全閉される前に、遮断弁の流れ断面が縮小されるものとする。これにより、充填時間の最終相において充填量の減少がもたらされる。別の利点は、滑らかな閉弁と充填用噴射の良好な遮断とが実現されることである。
【００３１】
以下においては、好適な一設計例のみを示す図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。図面には以下の図が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による装置の第１の実施形態の概略図である。
【図２】本発明による装置の第２の実施形態の概略図である。
【図３】従来技術から公知の一方法における弁位置の経時変化である。
【図４】本発明による方法の第１の実施形態における弁位置の経時変化である。
【図５】本発明による方法の第２の実施形態における弁位置の経時変化である。
【図６ａ】第１の弁位置にある本発明による装置のための弁である。
【図６ｂ】第２の弁位置にある図６ａの弁である。
【図７】体積流量の経時変化である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、本発明による装置１の第１の実施形態を概略図で示す。装置１は、先ず、充填対象の中身３のためのタンク２と充填弁５を有する充填デバイス４とを備える。充填デバイス４は包装体７のための搬送デバイス６の上方に配置されるので、充填弁５から出て来る中身３は、上部が開口している包装体７にほぼ鉛直に充填可能である。タンク２と充填デバイス４との間の接続は、管路８によって行われる。中身３は、管路８を通って（図１に矢印によって模式的に示されている中身３の流動方向に）流れることができる。装置１は、流量計９と、絞り弁１０と、遮断弁１１とを更に備える。これらは、流動方向に見て、上記の順番に次々と配置される。加えて、装置１は制御デバイス１２を有する。この点に関して好適な図１に示されている装置１において、制御デバイス１２は流量計９、絞り弁１０、遮断弁１１、および充填デバイス４（特にその充填弁５）に接続される。この接続は、管路によって、または無線で、行うことができる。
【００３４】
図２は、本発明による装置１’の第２の実施形態の概略図を示す。図１の装置１に関して既に説明されている装置１’の領域には、図２において対応する参照符号が付けられている。装置１’の第２の実施形態（図２）は、特に遮断弁１１が省かれているという点で、装置１の第１の実施形態（図１）と異なる。
【００３５】
図３は、従来技術から公知の一方法における弁位置の経時変化を示す。時間ｔが第１の、水平軸に示されており、充填時間がｔＦとして示されている。第２の、縦軸に、流れ断面Ｓが示されている。開度（独：Stufe，英：step）Ａは、完全に遮断された流れ断面Ｓに対応し、開度Ｂ〜Ｆは、大きさが異なる流れ断面Ｓに対応している。図３において、Ｓ１０（ｔ）と印された経時変化は絞り弁１０の流れ断面Ｓ１０に対応し、Ｓ５（ｔ）と印された経時変化は、充填弁５の流れ断面Ｓ５に対応している。両流れ断面Ｓ５、Ｓ１０は、初めに完全に閉じており（開度Ａ）、その後、充填時間ｔＦの開始時に充填弁５が開弁する（開度Ｅ）。これに続き、絞り弁１０が開弁する（開度Ｄ）。充填時間ｔＦ中でも、絞り弁１０は再び完全に閉弁する（開度Ａ）。その後、充填弁５は再び完全に閉弁し（開度Ａ）、これにより、充填時間ｔＦを終了させる。したがって、図示の経時変化において、絞り弁１０の流れ断面Ｓ１０は、充填時間ｔＦ中（充填時間ｔＦの開始時および終了時に）一時的に完全に閉じられる。図３に示されている経時変化は、特許文献１から公知の方法にほぼ対応する。
【００３６】
図４には、本発明による方法の第１の実施形態における弁位置の経時変化が示されている。従来技術から公知の弁位置の経時変化（図３）との基本的な違いは、図４に示されている弁の開度変化の場合、絞り弁１０の流れ断面Ｓ１０が充填時間ｔＦ全体の何れの時点においても完全には閉じられないことである。換言すると、絞り弁１０の流れ断面Ｓ１０は、充填工程全体にわたってゼロより大きい。充填弁５は初めに完全に閉じている（開度Ａ）が、絞り弁１０の流れ断面Ｓ１０は部分的に開いている（開度Ｃ）ことが明らかである。充填時間ｔＦの開始時に、充填弁５は開弁する（開度Ｅ）。これに続き、絞り弁１０はその流れ断面Ｓ１０を拡大する（開度Ｃから開度Ｄへ）。充填時間ｔＦ中でも、絞り弁１０はその流れ断面Ｓ１０を再び縮小する（開度Ｄから開度Ｃへ）が、完全には閉じない。その後、充填弁５は再び完全に閉弁し（開度Ａ）、これにより、充填時間ｔＦを終了させる。図４に示されている方法シーケンスは、例えば、図２に示されている装置１’において、実施可能である。
【００３７】
図５は、本発明による方法の第２の実施形態における弁位置の経時変化を示す。図５においても、Ｓ１０（ｔ）で示されている経時変化は、絞り弁１０に対応し、Ｓ５（ｔ）と印されている経時変化は、充填弁５に対応する。加えて、Ｓ１１（ｔ）と印されている経時変化は、遮断弁１１に対応する。従来技術から公知の弁位置の経時変化（図３）との基本的な違いは、図５に示されている弁の開度変化の場合、絞り弁１０の流れ断面Ｓ１０は充填時間ｔＦ全体の何れの時点においても完全には閉じられないこと、および遮断弁１１の流れ断面Ｓ１１は充填時間ｔＦ全体の何れの時点においても完全には閉じられないこと、である。換言すると、中身３は、充填工程全体にわたって、絞り弁１０および遮断弁１１を通って流れることができる。充填弁５は初めに完全に閉弁されている（開度Ａ）が、絞り弁１０の流れ断面Ｓ１０は部分的に開いており（開度Ｃ）、絞り弁１１の流れ断面Ｓ１１も部分的に開いている（開度Ｂ）ことが明らかである。充填時間ｔＦの開始前でも、遮断弁１１はその流れ断面Ｓ１１を拡大する（開度Ｂから開度Ｆへ）。充填時間ｔＦの開始時、充填弁５も開弁する（開度Ｅ）。これに続き、絞り弁１０はその流れ断面Ｓ１０を拡大する（開度Ｃから開度Ｄへ）。充填時間ｔＦ中でも、絞り弁１０はその流れ断面Ｓ１０を縮小する（開度Ｄから開度Ｃへ）が、完全には閉じない。その後、また充填時間ｔＦ中でも、遮断弁１１はその流れ断面Ｓ１１を再び縮小する（開度Ｆから開度Ｂへ）。その後、充填弁５は再び完全に閉弁し（開度Ａ）、これにより、充填時間ｔＦを終了させる。図５に示されている方法シーケンスは、例えば図１に示されている装置１において、実施可能である。
【００３８】
図６ａには、第１の弁位置にある本発明による装置のための弁が示されている。図６ｂは、第２の弁位置にある図６ａの弁を示す。図６ａおよび図６ｂに示されている弁１３は、例えば、絞り弁１０として、および／または遮断弁１１として、使用可能である。弁１３は、入口１５と出口１６とを有するハウジング１４を備える。ハウジング１４は、その内部に、封止面１８と通路開口１９とを有する突起１７を有する。ハウジング１４は、突起１７の反対側に、開口部２０を有する。開口部２０には、封止領域２２を有する膜２１が配置される。作動ユニット２３がハウジング１４の開口部２０に接続される。図６ａおよび図６ｂに示されている弁において、作動ユニット２３は空気圧式の作動ユニットである。作動ユニット２３では、圧力開口部２４を通して膜２１に作用し得る正圧または負圧の生成が可能である。
【００３９】
第１の弁位置（図６ａ）において、膜２１の封止領域２２は突起１７の封止面１８から浮き上がる。これは、作動ユニット２３内の負圧によって実現され得る。したがって、第１の弁位置において、弁１３は、矢印によって示されている２つの経路によって流れることが可能である。突起１７の通路開口１９を通って流れ得る部分流と、膜２１の封止領域２２と突起１７の封止面１８との間に形成された流路２５を通って流れ得る部分流である。これに対して、第２の弁位置（図６ｂ）では、膜２１の封止領域２２は突起１７の封止面１８に押し当てられており、これにより、流路２５（図６ｂには不図示）は閉鎖または遮断されている。ただし、この位置でも、一部分流が突起１７の通路開口１９を通過できるので、膜２１の位置にも拘らず、弁１３は完全には締め切られない。
【００４０】
図６ａおよび図６ｂに示されている弁１３は、流れ断面Ｓ１３を有する。この流れ断面Ｓ１３は、通路開口１９の（不変の）流れ断面Ｓ１９と流路２５の（可変且つ遮断可能な）流れ断面Ｓ２５とによって構成される。通路開口１９の故に、弁１３は、弁１３が常時少なくとも部分的に開いているように、ひいては充填時間全体にわたって開いているように、構成される。図６ａおよび図６ｂに示されている弁１３は、本発明を具現化するための構造上の、または機械的な、可能性を示す。代わりに、または加えて、流れの完全な遮断は、制御技術の方策によって防止することも可能である。
【００４１】
最後に、図７には、体積流量Ｖの経時変化が示されている。例えば、これは、図５に示されている弁位置が使用されているときに、図２に示されている装置１’の充填弁５を通る体積流量Ｖであり得る。体積流量Ｖの経時変化は、６つの時間間隔Ｉ〜ＶＩに分けられる。時間間隔Ｉは、充填時間ｔＦの開始前である。時間間隔ＩＩ〜Ｖは、充填時間ｔＦを共に形成する。時間間隔ＶＩは、充填時間ｔＦの終了後である。以下の表は、これら時間間隔の各々における弁位置を示す。
【００４２】
【表１】
2020506122.tif 000003
【符号の説明】
【００４３】
１、１’  液状の中身を充填するための装置
２  タンク
３  中身
４  充填デバイス
５  充填弁
６  搬送デバイス
７  包装体
８  管路
９  流量計
１０  絞り弁
１１  遮断弁
１２  制御デバイス
１３  弁
１４  ハウジング
１５  入口
１６  出口
１７  突起
１８  封止面
１９  通路開口
２０  開口部
２１  膜
２２  （膜２２の）封止領域
２３  作動ユニット
２４  圧力開口部
２５  流路
ｔ  時間
ｔＦ  充填時間
Ａ〜Ｆ  （弁位置の）開度
Ｓ  流れ断面
Ｓ５  （充填弁５の）流れ断面
Ｓ１０  （絞り弁１０の）流れ断面
Ｓ１１  （遮断弁１１の）流れ断面
Ｓ１３  （弁１３の）流れ断面
Ｓ１９  （通路開口１９の）流れ断面
Ｓ２５  （流路２５の）流れ断面
Ｓ５（ｔ）  （充填弁５の）流れ断面の経時変化
Ｓ１０（ｔ）  （絞り弁１０の）流れ断面の経時変化
Ｓ１１（ｔ）  （遮断弁１１の）流れ断面の経時変化
Ｖ  体積流量
Ｉ〜ＩＶ  時間間隔
【図１】
2020506122.tif 000004
【図２】
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【図３】
2020506122.tif 000006
【図４】
2020506122.tif 000007
【図５】
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【図６ａ】
2020506122.tif 000009
【図６ｂ】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年4月2日(2019.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状または流動性の中身（３）を包装体（７）に充填するための装置（１、１’）であって、
−  充填対象の中身（３）のためのタンク（２）と、
−  充填弁（５）を有する充填デバイス（４）であって、
−  前記充填弁（５）は可変の流れ断面（Ｓ５）を有し、開位置と全閉位置との間で調整可能であり、
−  充填時間（ｔＦ）とは、前記充填弁（５）の開弁と前記充填弁（５）の閉弁との間の時間を指す、充填デバイス（４）と、
−  前記タンク（２）を前記充填デバイス（４）に接続する管路（８）と、
−  前記タンク（２）と前記充填デバイス（４）との間の前記管路（８）に配置された絞り弁（１０）であって、
−  前記絞り弁（１０）は可変の流れ断面（Ｓ１０）を有し、第１の開位置と第２の開位置との間で調整可能である、絞り弁（１０）と、
−  前記タンク（２）と前記充填デバイス（４）との間の前記管路（８）に配置される遮断弁（１１）と、
−  前記充填弁（５）と前記絞り弁（１０）と前記遮断弁（１１）とを制御するための制御デバイス（１２）と、
を備えた装置において、
前記制御デバイス（１２）および／または前記絞り弁（１０）は、前記絞り弁（１０）が充填時間（ｔＦ）全体にわたって少なくとも部分的に開いているように、構成されることと、
前記制御デバイス（１２）および／または前記遮断弁（１１）は、前記遮断弁（１１）が前記充填時間（ｔＦ）全体にわたって少なくとも部分的に開いているように、構成されることと、
を特徴とする装置。
【請求項２】
前記絞り弁（１０）の前記流れ断面（Ｓ１０）は、前記充填時間（ｔＦ）全体にわたって少なくとも３ｍｍ２、特に少なくとも１０ｍｍ２、であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記遮断弁（１１）の流れ断面（Ｓ１１）は、前記充填時間（ｔＦ）全体にわたって少なくとも１ｍｍ２、特に少なくとも３ｍｍ２、であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記タンク（２）と前記充填デバイス（４）との間の前記管路（８）に配置される流量計（９）を特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記絞り弁（１０）および／または前記遮断弁（１１）は、前記流れ断面（Ｓ１０、Ｓ１１）を調整するためのアクチュエータ（２１、２３）を有することを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記絞り弁（１０）および／または前記遮断弁（１１）は流路（２５）を有し、その流れ断面（Ｓ２５）を前記アクチュエータ（２１、２３）によって変化させることができる、特に完全に遮断可能である、ことを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記絞り弁（１０）および／または前記遮断弁（１１）は通路開口（１９）を有し、その流れ断面（Ｓ１９）は前記アクチュエータ（２１、２３）によって変化させることができない、特に完全には遮断できない、ことを特徴とする、請求項５または６に記載の装置。
【請求項８】
前記充填弁（５）はセグメント化されていない、またはセグメント化されている、ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の装置。
【請求項９】
液状または流動性の中身（３）を包装体（７）に充填するための方法であって、
ａ）液状の中身（３）を包装体（７）に充填するための、充填弁（５）と絞り弁（１０）と遮断弁（１１）とを有する装置を用意するステップと、
ｂ）前記充填弁（５）を開弁するステップと、
ｃ）前記絞り弁（１０）の流れ断面（Ｓ１０）を第１の断面積から第２の断面積に拡大するステップと、
ｄ）前記絞り弁（１０）の前記流れ断面（Ｓ１０）を第２の断面積から第１の断面積に縮小するステップと、
ｅ）前記充填弁（５）を閉弁するステップと、
ｆ）前記遮断弁（１１）の流れ断面（Ｓ１１）を第１の断面積から第２の断面積に拡大するステップと、
ｇ）前記遮断弁（１１）の前記流れ断面（Ｓ１１）を第２の断面積から第１の断面積に縮小するステップと、
を含み、
充填時間（ｔＦ）とは、前記充填弁（５）の開弁と前記充填弁（５）の閉弁との間の時間を指し、前記絞り弁（１０）は前記充填時間（ｔＦ）全体にわたって少なくとも部分的に開いている、
方法において、
前記遮断弁（１１）は前記充填時間（ｔＦ）全体にわたって少なくとも部分的に開いていることを特徴とする方法。
【請求項１０】
ステップａ）において、請求項１〜８の何れか一項に記載の装置（１、１’）が用意されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップｂ）〜ｅ）は、ｂ−ｃ−ｄ−ｅの順に実施されることを特徴とする、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
ステップｆ）はステップｂ）〜ｅ）の前に実施されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
ステップｇ）は、ステップｄ）の後、且つステップｅ）の前に実施されることを特徴とする、請求項９または１２に記載の方法。
【国際調査報告】
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