JP2002527313A - 流動生成物でのコンテナの充填を制御する方法及び前記方法を実施する充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、生成物タンク１、及びいくつかのコンテナ５を同時に充填する充填ユニット３からなる充填装置において、可動生成物での、コンテナ５の充填を制御する方法及び装置に関する。前記方法は、充填ユニット３によりコンテナ５の全体のセットに配給された生成物の実際の総流量を測定することと、充填ユニット３内で充填されているコンテナ５の数ｎを検出することと、個々のコンテナ５の充填物の理論上の流量ｑを表示することと、測定された実際の総流量と、理論上の流量ｎ・ｑとを比較することと、必要に応じて、実際の総流量を補正して理論上の流量と一致させることとからなる。これにより装置の運転は、実際の個別の充填流量の重大なばらつきなしに、実際に同時に充填されるコンテナの正確な数に適合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、生成物タンク、及びいくつかのコンテナを同時に充填可能な充填ユ
ニットからなる充填装置において、コンテナを流動生成物で充填する分野に関す
る。

【０００２】 コンテナ充填技術に関する課題は、所定量（容積、重量等）の流動生成物を各
コンテナに最短時間で（言い換えれば、最高充填速度又は最高流量で）配給する
ことであり、コンテナの実容積及び／又はその幾何学上、寸法上の特徴及び／又
は充填される生成物の流動学上の特徴に関わらずにそうすることである。

【０００３】 これらの要求は、特に、可動コンテナが連続的に交互に充填される装置（イン
ライン充填システム）において多数の困難を引き起こす。

【０００４】 第１の困難は、各充填ノズルにより供給される流量を迅速かつ正確に調節する
必要性に関する。もちろん、通常の状態で人手が充填プラントに介在することが
可能であるが、このことはあるタイプの装置（人手介入するとシステムの停止、
及びシステムを再始動する前の十分な汚染除去を必要とする滅菌環境における充
填装置）においては除外されなければならない。

【０００５】 他の困難は、一度に操作される充填ノズル（ノズルは原則的に一定のレベルを
有するタンクからの重力の力によって供給される）の数によって変化する高圧力
損にある。特に、これらの圧力損は、充填ノズルが使われる場合に装置が運転開
始又は停止する段階において変化し、通常、既に作動中のノズルにおける流量の
変動を伴う。

【０００６】 さらに、装置が連続的に運転されると、一つ又はそれ以上のコンテナに供給す
る際に事故が発生する（コンテナが不在となるあるいはノズルの下に間違って配
置される）。装置の技術的レイアウトによって、対応するノズルは生成物を配給
し、生成物はその後失われるか（生成物廃棄）、あるいはノズルは削除されて他
のノズルの流量が修正される。

【０００７】 現在、プラント内の全ての充填ノズルの個々の流量を積極的に瞬時に制御する
遠隔操作方法（例えばシステム中に人手の介入を要さないもの）に対する要求が
あり、このような制御システムは容易な操作、できる限り低コストなこと、及び
メンテナンスに関して要求の少ないことを要する。

【０００８】 これらの目的のために、本発明によって提案された第１の態様のひとつは、生
成物タンクと、いくつかのコンテナを同時に充填可能な充填ユニットとからなる
充填システム内で、流動生成物でのコンテナの充填を制御する方法であって、前
記方法が、本発明によって提案されたように構成され、 充填ユニットによって全てのコンテナに配給された生成物の実際の総流量を測
定し、 充填ユニット内で充填される理論上のコンテナの数ｎを検出し、 コンテナの理論上の個々の充填量ｑを表示し、 測定した実際の総流量と理論上の流量ｎ・ｑとを比較し、 必要に応じて、理論上の流量を用いて実際の総流量を補正してそれをラインに
反映させ、その結果、充填装置の操作が、実際の個々の充填量の重大なばらつき
なしで、同時に充填されるコンテナの数に適合できることを特徴とする方法であ
る。

【０００９】 この方法の実施は、流量が十分に自動的に管理され、装置内で人手を必要とす
ることがないので、所望の要求を満たすことができる。この方法の適用は、滅菌
環境での充填装置に対して特別の利点になる。

【００１０】 さらに、調節は素早く行われ、特に専門家ならリアルタイムで作動する電子的
手段を容易に構成できる。その結果、本発明により提案された方法をインライン
充填装置に適用することは完全に可能になる。最適な流量で個々のコンテナを充
填する、装置の変化段階（運転開始、停止）を含む連続運転中のプロセスを管理
すること、特に、コンテナへの供給における故障（コンテナの不在又はノズル下
への誤配置）を処理することが、高流量で操作されても可能になる。

【００１１】 第２の態様として、本発明は、生成物タンクと、いくつかのコンテナを同時に
充填可能な複数の充填ノズルを備えた充填ユニットとからなる、コンテナを流動
生成物で充填する装置であって、前記装置が本発明によって提案されたように構
成され、 充填ユニットと生成物タンクとの間の供給ライン中に組込まれた比例可制御バ
ルブと、 充填ユニット内を効果的に循環する生成物の実際の総流量を測定する手段と、 充填ユニット内で充填されるコンテナの数ｎを決定するように設計されたセン
サ手段と、 コンテナの理論上の個々の充填量ｑを表示する手段と、 充填ユニットに供給される生成物の全体的な理論上の流量ｎ・ｑを決定する計
算手段と、 測定手段によって測定された実際の総流量を含むデータと計算手段によって計
算された理論上の流量とを受けて比較するコンパレータ手段とを具備し、前記コ
ンパレータ手段が、充填ユニットに供給される生成物流量を調節するバルブのた
めのコントロールに結合されたコントロール出力を有することを特徴とする装置
を提案する。

【００１２】 本説明において、比例的に調節できるバルブを比例バルブと呼ぶ。

【００１３】 一つの可能な実施形態において、実際の総生成物流量を測定する手段は、主比
例バルブに直列に配置された、比較的高流量を測定するための流量計と、比較的
低流量の測定に関しては低流量を測定するための流量計と第２の比例バルブとを
有する主比例バルブを迂回する循環路とを具備し、測定される流量により、主バ
ルブ及び第２のバルブが選択的に作動される。

【００１４】 他の一つの可能な実施形態において、実際の生成物の流量を測定する手段は、
それぞれ充填ノズルと協動する複数の個々の流量計と、検出された個々の流量ｑ _ｉ の合計Σｑ_ｉを決定する合計手段とからなる。

【００１５】 本発明により提案された手段は好ましくは、充填ユニットが、周囲に配置され
た充填ノズルを有する回転コンベヤ形として構成され、コンテナが、ノズルに続
く循環経路の所定の角領域に充填される装置に適用され、さらに具体的には、コ
ンテナを滅菌環境で充填するように構成された装置に適用できる。

【００１６】 本発明は、どの目的にも限定されない実例を示して、かつ添付した図面を参照
して、以下の確定した実施形態の詳細な説明から容易に理解されるであろう。

【００１７】 まず第一に、図１において、流動生成物（一般に液体）が、生成物を一定のレ
ベルに維持する装置（図示せず）であるタンク１に配給される。

【００１８】 引液パイプ２は流動生成物を、実際には回転木馬型又は同様の型のインライン
充填ユニットである充填ユニット３に配給する。

【００１９】 充填ユニット３は、コンテナ５の（ネックによる及び／又は基台による）支持
手段を有する複数の充填ノズル４を備えている。

【００２０】 このような装置の一般的レイアウトは、本発明の範囲内に含まれず、関連した
機能及び所望の性能に適した型のレイアウトからなる。

【００２１】 本発明によれば、比例遮断弁６はパイプ２内に設けられ、比例制御部材７によ
って操作される。この制御システムは種々のタイプ（空気圧、油圧、機械式等）
が可能であるが、この場合、以下に説明する、本発明の目的のために使用される
操作手段の故に電子式が好ましい。

【００２２】 充填ユニット３の操作が比例バルブ６を用いて制御される原理は、充填ユニッ
ト３に配給された生成物の瞬間の実際の流量と、充填ユニット３が供給すべき瞬
間の理論上の流量とを測定して比較し、この比較に基づいて、瞬間の理論上の流
量を用いてラインに反映させるために充填ユニット３に配給される瞬間の実際の
総流量を調節するバルブのための制御信号を決定することにある。

【００２３】 この目的のために、パイプ２を流れて充填ユニット３に配給される生成物の瞬
間の実際の総流量を表わす電気信号Ｓ_ｒを供給する流量計８もライン２上に備え
られている。

【００２４】 充填されているコンテナの数ｎを検出するための手段９が充填ユニット３内に
設けられている。

【００２５】 装置１０は、各コンテナに配給されるべき流れｑの理論上の値を示す。

【００２６】 値ｎ及びｑを表わす電気信号を受ける掛け算器１１は、充填ユニット３に供給
すべき瞬間の理論上の流量を表わす信号Ｓ_ｔｈを構成する積ｎ×ｑを算出する。

【００２７】 そして２つの信号Ｓ_ｒ、Ｓ_ｔｈは、瞬間の実際の総流量を瞬間の理論上の流量
に整合させるようにバルブを作動させるための、制御部材７への制御信号（Ｓ_ｒ −Ｓ_ｔｈ）を出力するコンパレータ１２で比較される。

【００２８】 最近の工業用に利用される電子装置（マイクロプロセッサ）は、所望の調節を
リアルタイムで行うために上述の機能を実行するための必要なデータ処理容量及
び速度を有している。

【００２９】 流量計は、高流量測定及び低流量測定の両方を扱うことができない作動範囲を
有するので、図２に示されたタイプのレイアウトを、図１に示された装置の作動
範囲を拡大する手段として選ぶことが考えられる。

【００３０】 高流量を測定するのに適した流量計８は、パイプ２内に直列に主比例バルブ６
と共に配置されている。主バルブ６を迂回して、低流量の測定に適した流量計１
４が第２の比例バルブ１５と直列に結合されている。コンパレータ１２と協働す
るプロセッサ１３は、検出された流量のレベルによってバルブ６及び１５を選択
的に開閉し、かつ使用するバルブ６又は１５のどちらかを調節できるように、流
量計１４により供給される信号Ｓ_ｒ１と、流量計１８により供給される信号Ｓ_{ｒ ２} の２つの信号から適切な信号を選択する。

【００３１】 図３に示す他の実施形態において、各充填ノズル４は、個別の流量計１７を備
えている。それらの流量計により測定されたデータｑ_ｉは、充填ユニット３によ
って配給される瞬間の実際の総流量を表わす信号Ｓ_ｒ＝Σｑ_ｉを出力する総和デ
バイス１８で合計される。そうでなければ装置は、図１に関して上述したのと同
様のレイアウトからなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明により提案された装置の第１の実施形態のレイアウトを示す図である。

【図２】 図１に示された装置の一部の別の実施形態の図である。

【図３】 本発明により提案された装置の別の実施形態のレイアウトを示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生成物タンク（１）と、いくつかのコンテナ（５）を同時に
   充填可能な充填ユニット（３）とからなる充填装置内で、流動生成物でのコンテ
   ナ（５）の充填を制御する方法において、 充填ユニット（３）によって全てのコンテナ（５）に配給された生成物の実際
   の総流量を測定し、 充填ユニット（３）内で充填されたコンテナ（５）の数ｎを検出し、 コンテナ（５）に対する理論上の個々の充填量ｑを表示し、 測定した実際の総流量と理論上の流量ｎ・ｑとを比較し、 必要に応じて、理論上の流量を用いて実際の総流量を補正してそれをラインに
   反映させ、その結果、充填装置の操作を、実際の個々の充填量の重大なばらつき
   なしで、同時に効果的に充填されるコンテナの正確な数に適合できることを特徴
   とする方法。
2. 【請求項２】 生成物タンク（１）と、いくつかのコンテナ（５）を同時に
   充填可能な複数の充填ノズル（４）を備えた充填ユニット（３）とからなる、コ
   ンテナを流動生成物で充填する装置において、 生成物タンク（１）と充填ユニット（３）との間の供給ライン（２）中に挿入
   された比例調整バルブ（６）と、 充填ユニット（３）内を循環する生成物の実際の総流量を測定する手段（８、
   １４、１７、１８）と、 充填ユニット（３）内で充填されるコンテナの数ｎを決定するのに適したセン
   サ手段（９）と、 コンテナ（５）の理論上の個々の充填量ｑを表示する手段（１０）と、 充填ユニット（３）に配給される生成物の全体的な理論上の流量ｎ・ｑを決定
   する計算手段（１１）と、 計算手段によって測定された実際の総流量データを受けて比較するコンパレー
   タ手段（１２）とを具備し、前記コンパレータ手段が、充填ユニット（３）に配
   給される生成物流量を比例調節するバルブ（６）のためのコントロール（７）に
   結合されたコントロール出力を有することを特徴とする装置。
3. 【請求項３】 生成物の実際の総流量を測定する手段が、生成物をタンク（
   １）から充填ユニット（３）へ運ぶパイプ（２）内に配置された流量計（８）を
   含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】 実際の総生成物流量を測定する手段が、広範囲の流量測定を
   扱うために、主比例バルブ（６）に直列に配置された、比較的高流量を測定する
   ための流量計（８）と、比較的低流量を測定するために、主比例バルブを迂回し
   、低流量を測定するための流量計（１４）と第２の比例バルブ（１５）とからな
   る循環路とを具備し、測定される流量により、主バルブ及び第２のバルブを選択
   的に作動させるために制御手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記
   載の装置。
5. 【請求項５】 実際の総生成物流量を測定する手段が、それぞれ充填ノズル
   （４）と協動する複数の個々の流量計（１７）と、検出された個々の流量ｑ_ｉの
   合計Σｑ_ｉを決定する合計手段（１８）とからなることを特徴とする請求項２に
   記載の装置。
6. 【請求項６】 充填ユニット（３）が、周囲に配置された充填ノズル（４）
   を有する回転コンベヤの形で構成され、コンテナ（５）が、ノズルに続く循環経
   路の所定の角領域に充填されることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項
   に記載の装置。
7. 【請求項７】コンテナを滅菌環境で充填できるように構成されていることを
   特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の装置。