JP2001213498A - 流量式充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 制御装置１５が各充填ノズル１４を開放
させて容器３へ充填液の充填を開始すると、該開放され
た充填ノズル１４に対応する電磁流量計１８によって導
管１７中を流通する充填液の流量が検出信号として制御
装置１５に伝達される。制御装置１５は、電磁流量計１
８の検出信号に基づいて容器３内への充填液の充填量が
所定量となったものと判断すると、それに対応する充填
ノズル１４を閉鎖させて充填液の充填を終了させる。隣
り合う位置の両電磁流量計１８の励磁コイル２３に対し
て、異なる励磁周波数の励磁電流を供給するようにして
いる。 【効果】 隣り合う位置の両電磁流量計１８に零点のド
リフトが発生することを防止できる。したがって、充填
精度が高い流量式充填装置１を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は充填流量を検出しな
がら液体の充填を行う流量式充填装置に関し、より詳し
くは電磁流量計を備えた流量式充填装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁流量計および複数の電磁流量
計を用いた流量式充填装置は知られている（例えば、電
磁流量計として特開平４−１１８５２２号公報、流量式
充填装置として特開平１０−８６９９８号公報が公知で
ある）。従来より電磁流量計は、導管内に磁界を発生さ
せる励磁コイルと、上記励磁コイルに励磁電流を供給す
る励磁回路と、導管内に配置され、液体が磁界をよぎる
ことによりその体積流量に比例して生じる起電力を検出
する電極と、上記電極によって検出した起電力を所要の
タイミングでサンプリングするサンプリング回路と、上
記サンプリング回路がサンプリングした起電力をアナロ
グ信号からデジタル信号に変換して流量信号として出力
するＡ／Ｄ変換器とを備えている。上述した従来の電磁
流量計では、励磁電流は所定の周波数を有し（励磁周波
数）、２つの定常値間を周期的に切り換えて供給される
ようになっている。そして、この切り換わり時にノイズ
起電力が発生し、ノイズとして上記電極に検出されるこ
とが知られている。このノイズは発生後徐々に減衰する
ので、従来ではノイズが発生してからこのノイズが十分
に減衰したタイミングで、上述したサンプリング回路に
よるサンプリングを行うことによりノイズを排除してい
る。したがって、このタイプの電磁流量計においては、
励磁電流の周波数に応じたタイミングでサンプリングを
行うようにしている。また、この他のノイズ対策として
は、上記特開平４−１１８５２２号公報に示唆されてい
るように、所要のタイミングでノイズを含んだ状態の起
電力を検出し、ノイズに相当する分を演算によって排除
するものもあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した電
磁流量計を複数の充填バルブごとに配設した流量式充填
装置は、上記特開平１０−８６９９８号公報等で知られ
ている。このような流量式充填装置では、隣り合う電磁
流量計が近接して配置されることになる。そのため、隣
接位置の一方の電磁流量計に対して、他方の電磁流量計
の磁界が及び、上記一方の電磁流量計に悪影響を及ぼす
という欠点があった。より詳細には、通常各電磁流量計
は励磁電流の周波数（励磁周波数）を同じ値に設定して
いるが、実際に励磁コイルに流れる励磁電流の周期に
は、各電磁流量計ごとに０．０１Ｈｚ程度の非常に僅か
なずれが生じている。このずれは時間の経過に伴って次
第に大きくなり、異なる電磁流量計間における励磁電流
の周期は位相のずれと重なりを繰り返すようになる。さ
らに、電磁流量計のサンプリングタイミングは励磁電流
の周期に同期しているため、隣接位置の一方の電磁流量
計のサンプリングタイミングに、他方の電磁流量計から
及ぶ磁界で発生するノイズ起電力が検出される場合が生
じる。このようにノイズの発生タイミングと電磁流量計
のサンプリングタイミングが重なると、液体が導管内を
流通しなかったにも拘らず検出信号が出力され、これが
周期的に繰り返されるようになる。この周期は、隣接す
る電磁流量計間の励磁周波数の差の逆数に比例し、通常
１００秒以上となる。従来一般に、この現象を『零点の
ドリフト』と称している。一方、電磁流量計を充填装置
に用いる場合には、流量信号に比例したパルスが出力さ
れ、これを積算した値が所定値となったら充填バルブを
閉鎖させるように制御している。このため、一方の電磁
流量計に、隣接する他方の電磁流量計の励磁による零点
のドリフトが図６に示すように発生すると、流量がなく
てもパルスが積算され、その電磁流量計の出力信号をも
とにした充填バルブの閉鎖タイミングが誤ったものとな
り、したがって、容器内への充填液の充填精度が悪くな
るという欠点が生じる。そこで、本発明の目的は、隣り
合う位置の両電磁流量計が他方の電磁流量計による磁界
の影響を受ける場合にも、充填精度の高い流量式充填装
置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、容
器内に充填液を充填する複数の充填バルブと、各充填バ
ルブを充填液の供給源と接続する複数の導管と、各充填
バルブごとに設けられて導管内を流通する充填液の流量
を検出する電磁流量計とを備えた流量式充填装置におい
て、隣り合う位置に配置された各電磁流量計における励
磁周波数を異ならせたものである。また、請求項２に記
載した発明は、上記構成を前提として、隣り合う位置に
配置された各電磁流量計における励磁周波数を、発生す
る零点のドリフトの周期が充填時間に比べて短くなるよ
うに選定したものである。

【０００５】上述した構成によれば、隣り合う一方の電
磁流量計からの影響をなくして充填精度の高い流量式充
填装置を提供することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下図示実施例について本発明を
説明すると、図１ないし図２において、１は回転式の流
量式充填装置である。この流量式充填装置１は時計方向
に回転される回転テーブル２を備えており、回転テーブ
ル２の外周部における円周方向等間隔位置に容器３を載
置する載置台４を設けている。各載置台４には容器３の
外周部と係合する円弧状のガイド部材４Ａを取り付けて
いる。回転テーブル２の上面の円周方向複数箇所に支柱
５を立設してあり、これらの支柱５の上端に円板状部材
６を水平に固定してあり、さらに円板状部材６の外周部
の上方に複数の支持軸７を介して環状部材８を水平とな
るように固定している。各載置台４の上方位置に従来公
知の充填バルブ１１を配置してあり、各充填バルブ１１
は取付部材１２によって円板状部材６に連結されて所定
高さに支持されている。各充填バルブ１１は、内蔵した
弁機構を作動させるシリンダ装置１３と、容器３内に充
填液を充填する充填ノズル１４を備えている。装置の上
方部には、ロータリージョイント１６を配置してあり、
上記各充填バルブ１１は、給液通路となる各導管１７を
介して上記ロータリージョイント１６と連通し、さらに
図示しない充填液タンクと連通している。これにより、
充填液タンク内の充填液は各導管１７を介して各充填ノ
ズル１４へ流通するようになっている。各充填バルブ１
１のシリンダ装置１３の作動は、制御装置１５によって
制御されるようになっている。

【０００７】さらに、流量式充填装置１は、各充填バル
ブ１１ごとに電磁流量計１８を備えており、各電磁流量
計１８は、板状のブラケット２１によって２セットずつ
取り付けられ、上記環状部材８の円周方向等間隔位置に
近接して配置されている。板状のブラケット２１は、隣
接する２つの電磁流量計１８の間に配置されており、こ
れを接地電位に保つ遮蔽板として機能させている。各電
磁流量計１８は、検出部１８Ａと信号処理部１８Ｂとを
備えており、検出部１８Ａを各充填バルブ１１に対応す
る導管１７に取り付けてあり、信号処理部１８Ｂは制御
装置１５と電気的に接続されている。後に詳述するが、
検出部１８Ａによって導管１７内を流通する充填液によ
って生じる起電力（電圧）を検出できるようになってお
り、信号処理部１８Ｂは検出部１８Ａに磁界を発生させ
る励磁電流を供給するとともに、検出部１８Ａによって
検出した起電力をデジタル信号に変換して制御装置１５
に伝達するようになっている。なお、電磁流量計１８は
充填バルブ１１の下流側に設けてもよい。ここで、流量
式充填装置１の概略の作動を説明すると、先ず、回転テ
ーブル２が回転している状態において、供給位置Ａにお
いてスターホイール２２によって各載置台４に順次容器
３が供給される。上記供給位置Ａにおいて、容器３の近
接上方側に充填バルブ１１の充填ノズル１４が位置す
る。この後、載置台４に載置された容器３が充填ゾーン
Ｂに移動すると、制御装置１５が容器３の上方位置とな
る充填バルブ１１のシリンダ装置１３を作動させるの
で、充填バルブ１１の弁機構が開放される。これによ
り、充填ノズル１４を介して容器３内への充填液の充填
が開始される。これにともない、開放された充填ノズル
１４に接続した導管１７内を充填液が流通する。そし
て、この導管１７内を流通する充填液の流量は、この導
管１７に配置した電磁流量計１８によって検出されてお
り、電磁流量計１８は、検出した充填液の流量を信号に
変換して制御装置１５に伝達するようになっている。充
填を開始してから充填中の容器３が充填ゾーンＢ内を移
動していく過程において、容器３内への充填液の充填が
進行する。ここで、制御装置１５は、電磁流量計１８か
ら伝達される信号をもとに充填液の流量が予め記憶した
所定流量となったことを確認すると、その電磁流量計１
８に対応する充填バルブ１１のシリンダ装置１３を作動
させて弁機構を閉鎖させる。これにより、容器３内への
充填液の充填が終了して、充填が終了した容器３は充填
ゾーンＢを通過する。さらに、この後、図示しない排出
位置において、充填終了後の容器３が図示しない排出ス
ターホイールによって載置台４上から排出される。以上
のように、制御装置１５は、各載置台４の上方側の充填
バルブ１１の弁機構を開放させて充填を開始した後、各
充填バルブ１１ごとに設けた各電磁流量計１８の検出信
号をもとにして各充填バルブ１１の弁機構を閉鎖させる
ようにしている。

【０００８】次に、図３に基づいて電磁流量計１８の構
成を説明する。すなわち、電磁流量計１８は、通電され
た際に磁界を発生させる励磁コイル２３と、一対の電極
２４，２５を備えており、充填バルブ１１よりも上流側
となる導管１７の所定位置に、これら励磁コイル２３お
よび一対の電極２４，２５を設けている。一対の電極２
４，２５は、導管１７と絶縁して該導管１７の内周部に
配置している。励磁コイル２３と一対の電極２４，２５
とによって検出部１８Ａを構成している。また、電磁流
量計１８は、上記励磁コイル２３に所定の励磁周波数で
励磁電流を供給する励磁回路２６を備えるとともに、こ
の励磁回路２６に対して設定された周波数（励磁周波
数）に応じた切り換えタイミングを出力するマイクロプ
ロセッサ２７を備えている。マイクロプロセッサ２７か
ら励磁回路２６に対して、設定された周波数に応じた切
り換えタイミングが出力されると、励磁回路２６は、そ
の切り換えタイミングに応じて正負の２つの定常値間を
所定の周期で切り換えられる励磁電流を励磁コイル２３
に供給するようになっている。これにより、励磁コイル
２３が励磁されるようになっている。この励磁コイル２
３が励磁されて磁界が発生した状態において、導管１７
内を充填液Ｑが流通し始めると（容器３内への充填液Ｑ
の充填が開始されると）、充填液Ｑが磁界中をよぎるこ
とにより、その体積流量（流速）に応じた起電力（電
圧）が発生する。このようにして発生した起電力は、上
記両電極２４，２５によって検出されるようになってい
る。さらに、電磁流量計１８は、差動増幅器３１、サン
プリング回路３２およびＡ／Ｄ変換回路（アナログ／デ
ジタル変換回路）３３を備えており、上記両電極２４，
２５が検出した起電力は差動増幅器３１によって増幅さ
れるようになっている。マイクロプロセッサ２７は、所
要のタイミングでサンプリング信号をサンプリング回路
３２に伝達するようになっており、サンプリング信号が
マイクロプロセッサ２７からサンプリング回路３２に伝
達されると、サンプリング回路３２は差動増幅器３１と
接続されて、差動増幅器３１によって増幅された起電力
をサンプリングするようになっている。

【０００９】そして、サンプリング回路３２がサンプリ
ングした起電力は、Ａ／Ｄ変換回路３３によってアナロ
グ信号からデジタル信号に変換されてマイクロプロセッ
サ２７に伝達され、さらにマイクロプロセッサ２７は、
このデジタル信号を流量信号として制御装置１５に伝達
するようにしている。上記励磁回路２６、差動増幅器３
１、サンプリング回路３２、Ａ／Ｄ変換回路３３、マイ
クロプロセッサ２７によって信号処理部１８Ｂを構成し
ている。各電磁流量計１８は、以上のように構成されて
いる。なお、このような電磁流量計１８の構成は、上述
の特開平４−１１８５２２号公報等によって公知であ
る。ここで制御装置１５と各電磁流量計１８との関係を
説明する。供給位置Ａにおいて各載置台４に順次容器３
が供給された後、各容器３およびそれに対応する充填バ
ルブ１１が充填ゾーンＢ内に移動すると、制御装置１５
は充填バルブ１１の弁機構を開放させる。一方、各電磁
流量計１８による検出信号は常時制御装置１５に伝達さ
れるようになっている。これにより、充填バルブ１１に
よって容器３内へ充填液の充填が開始されるとととも
に、充填液が導管１７を流通するので、電磁流量計１８
の両電極２４，２５によって、流通する充填液Ｑの体積
流量に比例する起電力が検出される。この起電力は差動
増幅器３１で常時増幅されており、サンプリング回路３
２によってサンプリングされてからＡ／Ｄ変換回路３３
によってデジタル信号に変換されてマイックロプロセッ
サ２７に伝達され、さらにマイックロプロセッサ２７か
ら制御装置１５に伝達される。サンプリング回路３２の
サンプリング周期は、導管１７を流通する充填液の流れ
の立上り、立下りを十分とらえることができるように設
定されている。一方、制御装置１５は、各電磁流量計１
８から伝達される起電力に基づくデジタル信号を各電磁
流量計１８ごとに所定のタイミングでサンプリングし、
その都度流量に比例する周波数のパルス信号に変換し
て、そのパルス数を順次積算してゆき、積算した値（充
填量）が予め定めた所定値となったら対応する充填バル
ブ１１のシリンダ装置１３に閉鎖信号を出力して弁機構
を閉鎖させる。

【００１０】このような構成において本発明では、励磁
コイル２３に供給する励磁電流の周波数（励磁周波数）
の設定値を、複数の充填バルブ１１ごとに設けられた隣
り合う電磁電流計１８で異ならせたものである。より詳
しくは、マイクロプロセッサ２７に記憶させる周波数の
設定値を各々異ならせて、励磁回路２６が励磁コイル２
３に供給する励磁電流の周波数（励磁周波数）を隣り合
う電磁流量計１８ごとに異ならせたものである。図４は
電磁流量計の作動状況を説明する波形図である。（ａ）
は正負の２つの定常値間で周期的に切り換えられて供給
される励磁電流を示し、（ｂ）はその際に発生する磁界
を示している。また、（ｃ）は電極２４、２５が導管１
７内に生じた起電力を検出する様子を表したものであ
り、（ｄ）は（ａ）で示す周期で発生するノイズ起電力
を示している。さらに（ｅ）は（ｃ）で検出される起電
力をサンプリングするタイミングを表している。この図
から理解されるように励磁電流の切り換り時にノイズ起
電力が発生している。しかしながらノイズ起電力が十分
に減衰したタイミングでサンプリングを行っているの
で、ノイズ成分を含むことなく充填液Ｑが導管１７内を
流通して生じる起電力だけを検出できるものである。
（ａ１）は、上記（ａ）〜（ｅ）で示される一方の電磁
流量計１８に対して隣り合う位置の他方の電磁流量計１
８’の励磁電流を示し、（ｄ１）は（ａ１）で示す周期
で発生するノイズ起電力が隣り合う一方の電磁流量計１
８で現れる様子を示している。（ａ１）で示されるよう
に本発明においては、隣り合う他方の電磁流量計１８’
の励磁周波数の設定値を一方の電磁流量計１８の設定値
とは異ならせており実際に励磁コイル２３に流れる励磁
電流の周期も異なるものである。これによってサンプリ
ングタイミングとノイズの発生周期が合致することはな
くなり、一方の電磁流量計１８に及ぶ他方の電磁流量計
１８’の磁界で発生するノイズ起電力が、一方の電磁流
量計１８のサンプリングタイミング（ｅ）では検出され
る回数は大幅に減少され、零点がドリフトする幅（検出
されるノイズの起電力量）は小さくなる。なお、サンプ
リングタイミング（ｅ）の４番目のタイミングで示すよ
うに、なおも周期的に電磁流量計１８’のノイズ起電力
が含まれる場合も生じるが、本発明ではこのように検出
されるノイズ起電力に対し、さらに図７で示すようにド
リフトの周期が充填時間（ｔｆ）に比べて十分短くなる
ように各励磁周波数を設定することによって充填誤差が
小さくなるようにしている。すなわち、図７において、
隣接する電磁流量計の磁界により発生する零点のドリフ
トは、時間とともに正負に変化する。これを積算して平
均化すると、図中の”１”と”２”の部分は相殺され
る。”３”と”４”、”５”と”６”も同様で結局”
７”の部分のみが誤差として残る。零点がドリフトする
周期は隣接する電磁流量計間の励磁周波数の逆数に比例
するので、周波数の差を大きくすればドリフトの周期は
短くなる。よって、図７で示すように、充填時間ｔｆ内
に零点が複数回正負の値を取るように、すなわち、ドリ
フトの周期が充填時間ｔｆに比べて十分短くなるよう
に、隣接した各電磁流量計の励磁周波数を異なる値に設
定すれば、充填誤差を小さくすることができる。

【００１１】これに対して、（ａ２）は従来例を示すも
のであり、隣り合う位置の他方の電磁流量計１８’の励
磁周波数の設定を一方の電磁流量計１８の設定値と同じ
にしたものである。この場合には、実際に励磁コイル２
３に流れる励磁電流の周期は非常に僅かではあるが異な
っているので時間の経過とともに位相ずれが生じてく
る。このため隣り合う電磁流量計１８に及ぶ電磁流量計
１８’のノイズ起電力は（ｄ２）で示すように電磁流量
計１８の全てのサンプリングタイミングで検出されるこ
とになる。この位相ずれは時間の経過とともに大小を繰
り返えすので充填液の流通停止時の零点での検出値が大
きく増減することになり零点のドリフトを引きおこすこ
とになる。図５は、本発明に係る流量式充填装置におけ
る各電磁流量計の励磁周波数の設定値の具体例を示すも
のである。第１の充填バルブ１１から第７の充填バルブ
１１に対応する各電磁流量計１８の励磁周波数の設定値
を１．５Ｈｚずつ増加させ、第８の電磁流量計以降これ
を繰り返えすようにしている。なお、設定値を異ならせ
る例はこれに限るものではなく、充填ノズル１１の数が
偶数である場合には、２つの設定値を順次交互に設定す
るようにしてもよい。

【００１２】したがって、本発明によれば充填バルブを
近接して配置しても隣り合う電磁流量計間で零点のドリ
フトが発生することがなく正確な流量信号を出力するこ
とができ、容器３内への充填液の充填精度が良好なもの
となる。このように、本実施例においては、従来の装置
と比較して充填精度の高い流量式充填装置１を提供でき
る。なお、上述した実施例は、本発明を回転式の流量式
充填装置１に適用した場合について説明したが、一直線
上の等間隔位置に複数の充填ノズル１４を配置し、かつ
各充填ノズル１４ごとに電磁流量計を設けたライン式の
流量式充填装置にも本発明を適用することができる。ま
た、上述した実施例では、電磁流量計を検出部１８Ａと
信号処理部１８Ｂとが一対で備えられたものとして示し
たが、複数の検出部１８Ａに対して信号処理部１８Ｂを
一体的に構成しても良い。さらに、上述した実施例で
は、ノイズ起電力が十分に減衰するタイミングでサンプ
リングを行うよう設定された電磁流量計について説明し
たが、ノイズ起電力が十分減衰しない状態で起電力を検
出し、所定の演算により検出値からノイズ成分を除いて
正確な流量信号を得るようにした上述の特開平４−１１
８５２２で示される電磁流量計を備えた流量式充填装置
に採用した場合であっても同様の効果を得ることができ
る。

【００１３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来と
比較して充填精度の高い流量式充填装置を提供できると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す流量式充填装置１の要
部の平面図

【図２】図１にＩＩ−ＩＩ線に沿う要部の断面図

【図３】図１に示した電磁流量計の回路構成を示す図

【図４】図１に示した本実施例と従来装置とにおける電
磁流量計の作動状況を説明する波形図

【図５】図１に示した本実施例における各電磁流量計の
励磁周波数の設定値の具体例を示す表

【図６】従来における零点のドリフトの周期と充填時間
の関係を示す波形図

【図７】本発明における零点のドリフトの周期と充填時
間の関係を示す波形図

【符号の説明】

１ 流量式充填装置 ２ 回転
体 ３ 容器 １１ 充
填バルブ １７ 導管 １８ 電
磁流量計 ２１ ブラケット（遮蔽板） ２３ 励
磁コイル ２４，２５ 電極 ２６ 励
磁回路 ３２ サンプリング回路 ３３ Ａ
／Ｄ変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 泰美 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内 (72)発明者 北山 太郎 石川県金沢市大豆田本町甲58番地 澁谷工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F035 BE05 CA02 CB05 CB10 3E018 AB06 BA07 BB02 DA02 DA05 EA01 3E079 AB01 CD21 DD02 FF03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に充填液を充填する複数の充填バ
   ルブと、各充填バルブを充填液の供給源と接続する複数
   の導管と、各充填バルブごとに設けられて導管内を流通
   する充填液の流量を検出する電磁流量計とを備えた流量
   式充填装置において、 隣り合う位置に配置された各電磁流量計における励磁周
   波数を異ならせたことを特徴とする流量式充填装置。
2. 【請求項２】 隣り合う位置に配置された各電磁流量計
   における励磁周波数を、発生する零点のドリフトの周期
   が充填時間に比べて短くなるように選定したことを特徴
   とする請求項１に記載の流量式充填装置。
3. 【請求項３】 上記電磁流量計は、励磁電流が流れて上
   記導管内に磁界を発生させる励磁コイルと、該励磁コイ
   ルに励磁電流を供給する励磁回路と、上記導管内に発生
   する起電力を検出する電極と、該電極によって検出した
   起電力を所要のタイミングでサンプリングするサンプリ
   ング回路とを備え、 検出された起電力に基づいて充填量を求め、充填量が予
   め定めた所定値となったら充填バルブを閉鎖して容器内
   への充填液の充填を終了することを特徴とする請求項１
   ないし請求項２に記載の流量式充填装置。
4. 【請求項４】 回転自在に設けた回転体を備え、上記各
   充填バルブおよび各電磁流量計は、上記回転体の円周方
   向等間隔位置に配設されていることを特徴とする請求項
   １ないし請求項２に記載の流量式充填装置。
5. 【請求項５】 隣り合う位置に配置された各電磁流量計
   の間に、接地電位になった遮蔽板を設けたことを特徴と
   する請求項１ないし請求項２に記載の流量式充填装置。