JP2019182453A - 充填システム - Google Patents

Abstract

【課題】投入するエネルギが少なくても固形物の沈殿を抑制できる液体充填システムを提供すること。【解決手段】本発明の飲料充填システム１は、貯留タンクに貯えられている製品液を送給する送液部１０と、送液部から供給される製品液を容器に充填する充填部３０と、送液部１０と充填部３０の間に設けられる流路切替部２０と、送液部１０と流路切替部２０を接続する第一送液路４０と、流路切替部２０と充填部を接続する第二送液路５０と、を備える。本発明の飲料充填システム１は、流路切替部２０が、送液部１０から送給される製品液Ｌを充填部３０に流す第一流路と、送液部１０から送給される製品液Ｌを第一流路に戻す第二流路と、が切り替えられる。第一送液路４０は、流路切替部２０が第二流路に切り替えられているときに、第二流路及び貯留タンク１１を通る、製品液Ｌが循環する循環経路を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、製品液を容器に充填するシステムに関し、特に固形物を含む飲料の充填に有効な充填システムに関する。

固形物を含む飲料を充填する際に、何らかの事情により充填が一時中断すると、充填機への液体の供給が中断し、充填機の運転も中断するので、充填機システムには飲料が停滞する。飲料が停滞すると飲料に含まれる固形物は液体に比べて比重が大きいので固形物が沈殿し、固形物と液体の分離が起こる。分離が生じたままで充填運転を再開すると、例えば最初は沈殿している固形物の含有率が高くなりその後固形物の含有率が極端に低下し、時間の経過とともに均一な固形物含有率に復帰する。

この課題に対して、特許文献１は、固形物入り液体を充填する際の固形物含有率を一定にできる液体充填システムを提案している。つまり、特許文献１の液体充填システムは、液体を貯蔵する貯蔵タンク及びこの液体を容器内に充填するフィラを有する液体充填ラインにおいて、製品送液配管から流路切替により、液体を戻して循環させることを可能とする。

特許第４４６８１８１号公報

特許文献１が提案する液体充填システムによれば、液体が常に循環しているので、固形物含有率を一定にできる。しかし、常に循環させるために投入するエネルギは無視できない。
以上より、本発明は、投入するエネルギが少なくても固形物の沈殿を抑制できる液体充填システムを提供することを目的とする。

本発明の充填システムは、貯留タンクに貯えられる製品液を送給する送液部と、送液部から供給される製品液を容器に充填する充填部と、送液部と充填部の間に設けられる流路切替部と、送液部と流路切替部を接続する第一送液路と、流路切替部と充填部を接続する第二送液路と、を備える。
本発明の充填システムにおける流路切替部は、送液部から送給される製品液を充填部に流す第一流路と、送液部から送給される製品液を第一流路に戻す第二流路と、が切り替えられる。本発明の充填システムにおける第一送液路は、流路切替部が第二流路に切り替えられているときに、第二流路及び貯留タンクを通る、製品液が循環する循環経路を備える。

本発明における第一送液路は、貯留タンクと流路切替部を接続し、製品液が貯留タンクから流路切替部に向けて流れる第一往路配管と、流路切替部と貯留タンクを接続し、製品液が流路切替部から貯留タンクに向けて流れる復路配管と、を備えることができる。そして、本発明における循環経路は、第一往路配管、流路切替部の第二流路、復路配管及び貯留タンクにより構成される。

本発明における送液部は、送液部を定置洗浄する第一定置洗浄部を備えることができる。
本発明における循環経路は、第一定置洗浄部を構成する定置洗浄配管の一部を通る、ことが好ましい。
また、本発明における復路配管は、第一定置洗浄部を構成する定置洗浄配管の一部を通る、ことが好ましい。

本発明の充填システムは、好ましくは、循環経路に滞留する製品液を流体の圧力によって貯留タンクに押し出して回収する回収機構を備える。
この回収機構は、好ましくは、流体としてエアを循環経路の復路配管に供給する。
また、この回収機構は、好ましくは、流路切替部を介して復路配管にエアを供給する。
さらに、この回収機構は、好ましくは、製品液を容器に充填している間にもエアを復路配管に供給する。

本発明における送液部は、好ましくは、送液部を定置洗浄する第一定置洗浄部を備え、充填部は、充填部を定置洗浄する第二定置洗浄部を備えることができる。第一定置洗浄部と第二定置洗浄部は、流路切替部により区分されており、各々が独立して定置洗浄が行われる。
本発明における充填部は、充填部をすすぐリンス部を備えることができ、好ましくは、第二定置洗浄部がリンス部を兼ねる。

本発明の充填システムは、好ましくは、貯留タンクから充填部に向けて製品液を送給するポンプを備える。
このポンプを備える充填システムにおいて、第一送液路が、貯留タンクと流路切替部を接続し、製品液が貯留タンクから流路切替部に向けて流れる第一往路配管と、流路切替部と貯留タンクを接続し、製品液が流路切替部から貯留タンクに向けて流れる復路配管と、を備える場合、ポンプは、好ましくは、第一往路配管に設けられる。

本発明の充填システムは、流路切替部が、送液部から送給される製品液を充填部に流す第一流路 と、送液部から送給される製品液を第一流路に戻す第二流路と、が切り替えられる構成を採用するのに加えて、本発明における第一送液路は、流路切替部の第二流路が選択されているときに、第二流路及び貯留タンクを通る、製品液が循環する循環経路を備える。これにより、本発明の充填システムによれば、充填機の運転が中断している間だけ、流路切替部の第二流路を選択することにより、製品液を循環させることができる。この製品液の循環のときは、単に製品液を循環すれば足りるので、循環量は少なくてもよい。したがって、本発明によれば、製品液の充填のときに比べてポンプを低負荷で運転できるので、製品液の循環に費やすエネルギを最小限に抑えることができる。

本発明の実施形態に係る飲料充填システムの構成を示す図である。 飲料の充填が行われている、図１の飲料充填システムを示す図である。 飲料の充填が中断している、図１の飲料充填システムを示す図である。 飲料の充填の再開の前に無菌エアの供給が行われている、図１の飲料充填システムを示す図である。 充填部のみ定置洗浄が行われている、図１の飲料充填システムを示す図である。 図１の飲料充填システムの制御手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る飲料充填システム１ついて説明する。
飲料充填システム１は、充填部３０の運転が例えば下流工程の事由により中断して充填部３０への製品液Ｌの供給が中断すると、送液部１０と流路切替部２０の間で製品液Ｌを循環させる。これにより、飲料充填システム１は製品液Ｌに含まれる固形物の沈殿を防止することができる。
飲料充填システム１は無菌状態で製品液Ｌを容器１００に充填する、いわゆる無菌充填システムである。

以下、飲料充填システム１の構成を説明した後にその運転動作を説明する。なお、本実施形態の製品液Ｌに含まれる固形物の例としては、みかんのさのう、タピオカ及びナタデココが掲げられるが、本発明においては他の固形物を用いることもできる。

［飲料充填システム１の全体構成］
飲料充填システム１は、図１に示すように、貯留された製品液Ｌを充填機に向けて供給する送液部１０と、送液部１０から供給された製品液Ｌを容器１００に充填する充填部３０と、送液部１０から供給された製品液Ｌの流路を切り替える流路切替部２０と、を備える。

また、飲料充填システム１は、送液部１０と流路切替部２０の間を接続し、製品液Ｌが流れる第一送液路４０と、流路切替部２０と充填部３０の間を接続し、製品液Ｌが流れる第二送液路５０と、を備えている。

飲料充填システム１は、後述するポンプ１３、流路切替部２０などの動作を司る制御部７０を備えている。

［送液部１０］
送液部１０は、充填部３０で製品液Ｌを容器１００に充填している間、製品液Ｌを充填部３０に向けて供給する。
送液部１０は、図１に示すように、製品液Ｌを貯留する貯留タンク１１と、貯留タンク１１と流路切替部２０とを接続する第一往路配管４１と、第一往路配管４１に設けられ、貯留タンク１１に貯留される製品液Ｌを送給するポンプ１３と、を備える。

貯留タンク１１は、無菌タンク（aseptic tank）からなり、殺菌された製品液Ｌを貯留する。図示を省略するが、貯留タンク１１は攪拌器を有するのが一般的であり、これは製品液Ｌが固形物を含む場合に限らず含まない場合にも適用される。これは、貯留タンク１１は、後述する充填タンク３１に比べての容量が大きいためである。

製品液Ｌを無菌状態で充填するシステムは、例えば容器に充填する飲料の種類を切り替えるか又は定期的に、システム内の飲料が流れる経路を構成する配管類、タンク類を洗浄して、付着した汚れを除去するとともに、その殺菌が行われる。
この洗浄は、ＣＩＰ（cleaning in place：定置洗浄）と称され、配管系内に洗浄液を循環させることにより行われる。また、配管類、タンク類を無菌状態に維持するために、蒸気や熱水を経路内に循環させるＳＩＰ（sterilization in place：定置滅菌）と称される殺菌処理が定置洗浄に引き続いて行うこともできる。定置洗浄については第一送液路４０の説明のところで具体的に説明する。

ポンプ１３は、貯留タンク１１に貯留されている製品液Ｌを充填部３０に向けて供給する。また、ポンプ１３は、充填部３０に向けた製品液Ｌの充填を中断している間に、製品液Ｌを第一送液路４０が備える循環経路を循環させるように運転される。

ポンプ１３は、制御部７０からの指示に基づいて運転される。製品液Ｌを充填部３０に向けて供給する際には、制御部７０は、充填部３０が備える液面検知計３７からの充填タンク３１における製品液Ｌの液面高さに関する情報を取得する。制御部７０は、取得した液面高さに関する情報に基づいて、充填タンク３１における製品液Ｌの液面高さが所望する範囲になるように、ポンプ１３の運転を制御する。

本実施形態に用いるポンプ１３の種類は問われず、ターボ式ポンプ、容積式ポンプなど公知の形式のポンプを用いることができるが、固形物を取り扱う上では、容積式ポンプであることが好ましい。ただし、飲料充填システム１は無菌充填システムであるから、ポンプ１３には無菌環境向けのポンプを用いることが好ましい。

［流路切替部２０］
流路切替部２０について、図１を参照しながら説明する。流路切替部２０は、以下の３つの流路を切り替えることのできる弁である。この流路の切替は、制御部７０からの指示に基づいて行われる。
［第一流路（図２）］
第一流路は、飲料充填システム１が製品液Ｌの充填を行う定常運転時に選択される。
第一流路は、送液部１０の貯留タンク１１から供給される製品液Ｌを、充填部３０の充填タンク３１に向けて流す。製品液Ｌは、第一往路配管４１、流路切替部２０及び第二往路配管５１をこの順に通って充填タンク３１に供給される。

［第二流路（図３）］
第二流路は、定常運転していた充填部３０が、例えば下流工程の要因に基づいて運転を中断している間に選択される。
第二流路は、貯留タンク１１、第一往路配管４１を通ってきた製品液Ｌを、流路切替部２０から復路配管４３に向けて流すことで、貯留タンク１１、第一往路配管４１、流路切替部２０及び復路配管４３で形成される循環経路を製品液Ｌが循環させる。
流路切替部２０が第二流路を選択しただけでは製品液Ｌを循環させる経路を構成できないので、飲料充填システム１は、復路配管４３とＣＩＰ配管４５の間に流路切替弁４４を備える。製品液Ｌを循環させるときには、流路切替弁４４は復路配管４３への製品液Ｌの流れを許容するが、ＣＩＰ配管４５への流れを阻止するように流路が選択される。この流路を流路切替弁４４における第一流路とする。第一流路とは逆に、復路配管４３への製品液Ｌの流れを阻止するが、ＣＩＰ配管４５への流れを許容する流路を、流路切替弁４４の第二流路とする。

［第三流路（図５）］
第三流路は、定置洗浄（ＣＩＰ）を行う際に選択される。
飲料充填システム１は、送液部１０の側と充填部３０の側を独立して定置洗浄を行うことができるように、送液部１０と充填部３０の間に流路切替部２０を介在させている。つまり、飲料充填システム１は、流路切替部２０を境にして、送液部１０と充填部３０の定置洗浄が独立して行われる。このように送液部１０と充填部３０を独立して定置洗浄すれば、それぞれで定置洗浄される経路を短くできる。したがって、本実施形態によれば、送液部１０と充填部３０を一気通貫して定置洗浄するのに比べて、短い時間で定置洗浄を終えることができる。

第三流路は、送液部１０の側の定置洗浄を行うために、貯留タンク１１、第一往路配管４１を通ってきたＣＩＰ液を、流路切替部２０から復路配管４３に向けて流すように流路が選択される。ＣＩＰ液は、定置洗浄を行う際に用いられる洗浄液などの総称である。なお、ＣＩＰ液は、第一定置洗浄部４６から供給される。この流路は、第二流路と同じであるが、復路配管４３とＣＩＰ配管４５の間に設けられた流路切替弁４４の流路が第二流路の逆であり、ＣＩＰ配管４５への流れを許容する流路を形成する。

また、第三流路は、充填部３０の側の定置洗浄を行うために、ＣＩＰ供給配管５３を通ってきたＣＩＰ液を、流路切替部２０から第二往路配管５１に向けて流す流路が選択される。なお、ＣＩＰ液は、第二定置洗浄部５５から供給される。第二往路配管５１に流れたＣＩＰ液は、充填タンク３１、充填バルブ３３、ＣＩＰキャップ３６及びＣＩＰ戻配管５７を通って第二定置洗浄部５５に戻る。

第一定置洗浄部４６、第二定置洗浄部５５の構成は任意であり、例えば洗浄液タンク、殺菌液タンク、送液ポンプ、熱交換器からなる加熱装置及びこれらを接続する配管より構成される。

［充填部３０］
次に、充填部３０について図１を参照して説明する。
充填部３０は、容器１００に充填される製品液Ｌが一時的に貯留される充填タンク３１と、充填タンク３１から供給される製品液Ｌを容器１００の内部に吐出する複数の充填バルブ３３と、容器１００から漏れた製品液Ｌを受けるドレンパン３５と、を備えている。ここでは簡略化して記載しているが、充填部３０は、例えばスターホイールと称される回転する円板の周縁に容器１００を保持しながら、充填バルブ３３から製品液Ｌが容器１００に充填される。充填タンク３１は、製品液Ｌが固形物を含む場合には、図示を省略する攪拌器を備えることが好ましい。
また、充填タンク３１は、内部に貯留される製品液Ｌの液面の高さを検知する液面検知計３７を備えており、ここで検知された液面の高さに関する情報は制御部７０に送られる。
充填部３０は、図示を省略するが、充填タンク３１などの無菌状態を維持するために充填タンク３１などの要素を覆い周囲の環境から隔離するチャンバを備えている。

［第一送液路４０］
次に、第一送液路４０について図１を参照して説明する。
第一送液路４０は、以下の三つの機能を発揮する。
第一機能：貯留タンク１１に貯留されている製品液Ｌを、流路切替部２０を介して、充填タンク３１に供給する。
第二機能：充填部３０の運転が中断している間に、製品液Ｌを循環させる。
第三機能：貯留タンク１１を含めて送液部１０の側の定置洗浄を実行する。

第一送液路４０は、以上の三つの機能を発揮するために、以下の構成を備えている。
第一送液路４０は、一端が貯留タンク１１の下端に連なり、他端が流路切替部２０に連なる第一往路配管４１を備えている。第一往路配管４１の途中には、ポンプ１３が設けられており、ポンプ１３が運転されると貯留タンク１１の製品液Ｌが第一往路配管４１を通って流路切替部２０まで送られる。

第一往路配管４１の貯留タンク１１とポンプ１３の間には、液面検知計４７が設けられている。液面検知計４７は、第一往路配管４１における製品液Ｌの液面の高さを検知し、制御部７０はこの検知結果を取得する。

第一送液路４０は、一端が貯留タンク１１の上部空間に連なり、他端が流路切替部２０に連なる復路配管４３を備えている。復路配管４３は、第一送液路４０が第二機能を発揮するとき及び第三機能を発揮するときに用いられる。つまり、復路配管４３は、第二機能を発揮するときには流路切替部２０から貯留タンク１１に向けて製品液Ｌが流れ、第三機能を発揮するときにはＣＩＰ液が流路切替部２０から流路切替弁４４まで流れる。

第一送液路４０は、一端が流路切替弁４４に連なり、他端が貯留タンク１１の上部空間に連なるＣＩＰ配管４５を備えている。ＣＩＰ配管４５は、第一送液路４０が第三機能を発揮するときに、復路配管４３とともに用いられ、復路配管４３及び流路切替弁４４を通ってきたＣＩＰ液を貯留タンク１１に向けて流す。
ＣＩＰ配管４５には、流路切替弁４４と貯留タンク１１の間に第一定置洗浄部４６が設けられており、第一定置洗浄部４６で生成されたＣＩＰ液が第一定置洗浄部４６、貯留タンク１１、第一往路配管４１、流路切替部２０、復路配管４３、流路切替弁４４及びＣＩＰ配管４５の順に流れることで、送液部１０の側の定置洗浄が実行される。

以上の通りであるから、循環経路は、第一定置洗浄部４６を構成するＣＩＰ配管４５の一部を通り、また、復路配管４３が、第一定置洗浄部４６を構成するＣＩＰ配管４５の一部を通る。換言すれば、循環経路とＣＩＰ配管４５は流路を共用している部分があり、また、復路配管４３とＣＩＰ配管４５は一部の流路を共用している。これらの配管同士の共用は、第一送液路４０における配管構成の簡略化に貢献している。

［第二送液路５０］
次に、第二送液路５０について図１を参照して説明する。
第二送液路５０は、以下の三つの機能を発揮する。
第一機能：流路切替部２０を通ってきた製品液Ｌを充填タンク３１に流す。
第二機能：充填タンク３１を含めて充填部３０の側の定置洗浄を実行する。
第三機能：充填タンク３１を含めて充填部３０の側のリンス（すすぎ）を実行する。

第二送液路５０は、以上の三つの機能を発揮するために、以下の構成を備えている。
第二送液路５０は、一端が充填タンク３１に連なり、他端が流路切替部２０に連なる第二往路配管５１を備えている。第二往路配管５１は、第二送液路５０が第一機能を発揮するとき、流路切替部２０を通ってきた製品液Ｌを充填タンク３１に供給する。
第二送液路５０は、一端がＣＩＰキャップ３６に連なり、他端が第二定置洗浄部５５に連なるＣＩＰ戻配管５７を備えている。ＣＩＰ戻配管５７は、第二機能を発揮するときに、ＣＩＰ液を第二定置洗浄部５５に向けて流す。第二定置洗浄部５５は、第三機能を発揮するときは、すすぎ用の水を供給する。つまり、第二定置洗浄部５５は本願発明のリンス部を兼ねる一例である。

第二送液路５０は、一端が第二定置洗浄部５５に連なり、他端が流路切替部２０に連なるＣＩＰ供給配管５３を備えている。ＣＩＰ供給配管５３は、第二機能を発揮するときに、ＣＩＰ液を第二定置洗浄部５５から流路切替部２０に流す。
ＣＩＰ供給配管５３は、第二定置洗浄部５５と流路切替部２０の間に開閉弁５８を備えている。第二送液路５０において定置洗浄を実行するときには開閉弁５８が開き、それ以外のときには開閉弁５８を閉じる。

［無菌エア供給部６０］
飲料充填システム１は、図１に示すように、無菌エア供給部６０を備えている。
無菌エア供給部６０は、送液部１０の側で製品液Ｌを循環させた後に、復路配管４３に残っている製品液Ｌを貯留タンク１１に押し出して回収する回収機構を構成する。
無菌エア供給部６０は、以上の機能を発揮するために、エア供給源６１と、エア供給源６１から供給される無菌とされたエアを流路切替部２０に向けて流すエア供給配管６３と、エア供給配管６３の流路切替部２０より手前に設けられる流路切替弁６５と、を備えている。

エア供給配管６３は、流路切替弁６５で分岐配管６３Ａと分岐配管６３Ｂに分岐しており、分岐配管６３Ａは流路切替部２０に接続され、分岐配管６３Ｂは、エア供給源６１から流路切替弁６５までの間をＳＩＰにより殺菌する際の末端部となる。殺菌・冷却完了後には、分岐配管６３Ｂ側は常時閉とされる。

送液部１０の側における製品液Ｌの循環運転を終えた後に、エア供給源６１から無菌エアを供給する。このとき、流路切替弁６５は分岐配管６３Ａの側の流路が選択されており、供給された無菌エアは分岐配管６３Ａ、流路切替部２０を通って復路配管４３に流入し、復路配管４３の内部に残されている製品液Ｌを貯留タンク１１に向けて搬送する。
無菌エア供給部６０は、流路切替部２０よりも下流側から流路切替部２０を介して復路配管４３に無菌エアを供給する。これにより、流路切替部２０の内部に残されている製品液Ｌも貯留タンク１１に向けて押し出す。

［飲料充填システム１の運転］
以上の構成を備える飲料充填システム１の運転項目を図２〜図６を参照して説明する。
［充填運転（図２、図６（Ｓ１０１））］
飲料充填システム１の定常運転にあたる製品液Ｌの充填の際にはポンプ１３を運転することにより、図２に示すように、貯留タンク１１の製品液Ｌが第一往路配管４１、流路切替部２０及び第二往路配管５１を通って充填タンク３１に供給され、供給された製品液Ｌは充填バルブ３３から容器１００に充填される。図２において、太線で示されている配管類は、製品液Ｌが流れていることを示している。図３〜図５において、製品液Ｌだけではなく無菌エア、ＣＩＰ液についても同様に示される。

飲料充填システム１は、充填タンク３１における製品液Ｌの液面の高さの制御はポンプ１３の運転を制御することにより行われる。飲料充填システム１は、この製品液Ｌの充填の際に、固形物を含む製品液Ｌが流れる流路の径は一定である。これが、ポンプ１３を使って固形物を含む製品液Ｌの充填を行う利点になるが、詳しくは後述する効果のところで説明する。ちなみに、バルブの開度によって製品液Ｌの流量、換言すれば製品液Ｌの液面の高さを制御する方式だと、流量を絞るためにバルブの開度を狭くする必要がある。この開度を狭くすると、固形物が流れる障害になり得る。

充填運転の際には、流路切替部２０は製品液Ｌが第一往路配管４１を通って第二往路配管５１に流れる第一流路が選択される。

［循環運転（図３，図６（Ｓ１０７，Ｓ１０９））］
飲料充填システム１が充填運転をしていたが、何らかの事由により充填部３０の運転を中断する必要があることがある。この場合、運転を再開するまでの間に、貯留タンク１１から充填タンク３１までの経路に製品液Ｌが停滞すると、固形物が沈殿してしまう。循環運転はこの固形物の沈殿を防止するために行われるが、飲料充填システム１はポンプ１３により製品液Ｌを送給するので循環運転を容易に行うことができる。

循環運転は、ポンプ１３の運転は継続して行われるが、流路切替部２０の流路が前述した第二流路に切り替えられる。これより、ポンプ１３により送給される製品液Ｌは、図３に示すように、第一往路配管４１、流路切替部２０、復路配管４３及び貯留タンク１１を経由して第一往路配管４１に戻るという循環経路を流れる。この循環は、充填部３０における充填運転が再開されるまで続けられる。

［無菌エア供給運転（図４，図６（Ｓ１１１））］
飲料充填システム１は、充填部３０における充填運転が再開される前に、無菌エア供給運転が行われる。この運転は、循環運転を行った後に復路配管４３に残っている製品液Ｌを、流体（無菌エア）により押し出して貯留タンク１１に回収するために行われる。
無菌エア供給運転は、エア供給源６１を運転させることにより、図４に示すように、エア供給配管６３、流路切替弁６５、分岐配管６３Ａ、流路切替部２０及び復路配管４３をこの順に無菌エアが通って貯留タンク１１に流れ込む。この無菌エアの流れによって、復路配管４３に残っている製品液Ｌが貯留タンク１１に回収される。
無菌エア供給運転が終了すると、充填運転が再開される。

［定置洗浄運転（図５，図６（Ｓ１１３））］
所定量の製品液Ｌの充填を終えて、製品液の種類を切り替えるか又は定期的な時期に至っていれば、定置洗浄運転が行われる。
定置洗浄運転は、図５に示すように、送液部１０の側と充填部３０の側の両方で独立して行われる。

送液部１０の側では、第一定置洗浄部４６を稼働させると、ＣＩＰ配管４５、貯留タンク１１、第一往路配管４１、流路切替部２０及び復路配管４３の順にＣＩＰ液が通ることで定置洗浄が行われる。
送液部１０の側の定置洗浄は、流路切替弁４４を切り替えることにより、図５に太線で示される経路とは異なる経路を洗浄の対象とすることができる。この経路は、第一定置洗浄部４６を稼働させると、ＣＩＰ配管４５、貯留タンク１１、第一往路配管４１、流路切替部２０、復路配管４３、流路切替弁４４、ＣＩＰ配管４５、貯留タンク１１の順にＣＩＰ液が通る。この洗浄経路は、流路切替弁４４から図中の上方に立ち上がっているＣＩＰ配管４５の部分をＣＩＰ液が通る点で、図５と相違する。
送液部１０の定時洗浄運転中において、流路切替弁４４を定期的に切替えることにより、送液部１０の全ての配管、機器類を定置洗浄する。

また、充填部３０の側では、第二定置洗浄部５５を稼働させると、ＣＩＰ液がＣＩＰ供給配管５３、開閉弁５８、流路切替部２０、第二往路配管５１、充填タンク３１、充填バルブ３３、ＣＩＰキャップ３６及びＣＩＰ戻配管５７の順にＣＩＰ液が通ることで定置洗浄が行われる。

充填部３０の側の定置洗浄を行う前に、リンス用の水をＣＩＰ供給配管５３、開閉弁５８、第二往路配管５１、充填タンク３１および充填バルブ３３へ供給し製品液Ｌをリンス水で置換しながらドレンパン３５へ排水しておくことが好ましい。この好ましい形態は、第二定置洗浄部５５がリンス部を兼ねることで実現される。また、このとき容器１００は取り除かれている。
定置洗浄を終えると、必要に応じてＳＩＰ及びその他の保守作業を行った後に、次の製品液Ｌの充填が開始される。

［飲料充填システム１の制御手順（図６）］
次に、図６を参照して、飲料充填システム１の運転を制御する手順を図６に基づいて説明する。
飲料充填システム１は、ポンプ１３を運転して製品液Ｌの容器１００への充填を開始する（図６ Ｓ１０１）。
所定の本数の製品液Ｌの容器１００への充填を終えると生産終了となる（図６ Ｓ１０３ Ｙ）。そうすると、飲料充填システム１は、定置洗浄へ移行する（図６ Ｓ１１３，Ｓ１１５）。

飲料充填システム１において、充填作業の中断は、飲料充填システム１よりも下流の工程、例えば容器１００にキャップを付ける工程で起こることもあれば、飲料充填システム１で起こることもある。
制御部７０は、製品液Ｌの充填を中断する要因が発生しない限り、継続して製品液Ｌの充填を続ける（図６ Ｓ１０５ Ｎ）。

一方、制御部７０は、製品液Ｌの充填を中断する事由が発生すると、製品液Ｌの充填、つまり充填部３０の運転を停止してから、循環運転に移行する（図６ Ｓ１０７）。循環運転へ移行するには、流路切替部２０の流路を第一流路から第二流路に切り替える。

制御部７０は、充填を中断していた事由が解消されたか否かを監視し、その結果に基づいて充填運転を再開するか否かを判断する（図６ Ｓ１０９）。製品液Ｌの充填を再開する場合には（図６ Ｓ１０９ Ｙ）、循環運転を停止するとともに、無菌エア供給を行う（図６ Ｓ１１１）。製品液Ｌの充填を再開するに至らない場合には（図６ Ｓ１０９ Ｎ）、循環運転が継続して行われる（図６ Ｓ１０７）。

また、生産中に充填部３０のみが無菌ブレークした場合には、送液部１０の側にしてみれば、充填部３０が中断と判断されるため、循環運転、無菌エア供給へ移行する（図６ Ｓ１０５，Ｓ１０７，Ｓ１１１）。この場合には、生産終了後に行われる定置洗浄は、充填部３０のみを対象にできる。

生産が終了すると（図６ Ｓ１０３ Ｙ）、ポンプ１３、充填部３０の運転を停止してから、定置洗浄（ＣＩＰ）を行う（図６ Ｓ１１３）。定置洗浄においては、送液部１０の側と充填部３０の側でそれぞれ独立して行われる。
生産終了後、送液部１０を定置洗浄運転に移行するには、流路切替部２０の流路を第二流路から第三流路に切り替えるとともに、流路切替弁４４を第二流路に切り替える。

制御部７０は、定置洗浄を終えると（図６ Ｓ１１５ Ｙ）、次の生産が控えているか否かを判断し、次の生産が控えていなければ（図６ Ｓ１１７ Ｎ）、飲料充填システム１の動作を停止する。
制御部７０は、次の生産が控えていれば（図６ Ｓ１１７ Ｙ）、送液部１０および充填部３０を定置殺菌（ＳＩＰ，図６ Ｓ１１９，Ｓ１２１）するように指示する。定置殺菌を終えると、次の生産が開始される（図６ Ｓ１１７ Ｙ，Ｓ１０１）。

［飲料充填システム１の効果］
次に、飲料充填システム１が奏する効果を説明する。
＜循環運転による効果＞
飲料充填システム１は、充填部３０の運転が中断し、製品液Ｌの充填部３０への供給が中断すると、送液部１０の側で循環運転を行う。これにより、飲料充填システム１は、送液部１０の側の配管類における固形物の沈殿を防ぐことができる。
しかも、飲料充填システム１は、流路切替部２０の第二流路が選択されているときに、第二流路及び貯留タンク１１を通る、製品液Ｌが循環する循環経路を備える。これにより、飲料充填システム１によれば、充填部３０の運転が中断している間だけ、流路切替部２０の第二流路を選択することにより、製品液Ｌを循環させることができる。この製品液Ｌの循環のときは、単に製品液Ｌを循環すれば足りるので、循環量は少なくてもよい。したがって、飲料充填システム１によれば、製品液Ｌの充填のときに比べてポンプ１３を低負荷で運転できるので、製品液Ｌの循環に費やすエネルギを最小限に抑えることができる。

飲料充填システム１は、循環経路が流路切替部２０を含んで構成されており、充填部３０及び第二送液路５０を除く広い領域で循環運転を行うことができる。これにより、飲料充填システム１は、充填部３０を中断している間の固形物の沈殿を広い範囲で防ぐことができる。

また、飲料充填システム１は、循環運転を行う循環経路がＣＩＰ配管４５の一部を利用している。これにより、循環経路を構成する配管を少なくできるとともに配管が専有する面積を抑えることができる。
また、循環経路がＣＩＰ配管４５の一部を利用し、かつ、流路切替部２０を含んで構成されている。これにより、飲料充填システム１は、循環経路を設けながら、送液部１０と充填部３０の独立した定置洗浄を実現できる。

＜無菌エア供給による効果＞
飲料充填システム１は、循環運転に続いて循環経路に無菌エアを供給することで、循環経路、特に復路配管４３に滞留した製品液Ｌを貯留タンク１１に回収できる。これにより、固形物を含む製品液Ｌが、復路配管４３に滞留し続けて廃棄の対象となるのを防ぐことができる。
飲料充填システム１は、製品液Ｌの充填運転中にも無菌エアを復路配管４３に供給して管路内を陽圧にすることで、当該経路を無菌状態に維持することができる。

＜ポンプ送給による効果＞
飲料充填システム１は、ポンプ１３が送液部１０から充填部３０への製品液Ｌの供給し、かつ充填タンク３１における製品液Ｌの液面制御を担う。ここで、バルブの開度によって製品液Ｌの流量、換言すれば製品液Ｌの液面制御をするものとすれば、液面制御のためにバルブの開度を広狭させる必要がある。ところが、開度が狭くなると製品液Ｌに含まれる固形物がバルブに詰まるおそれがある。これに対して、ポンプ１３を用いる飲料充填システム１は、この製品液Ｌの充填の際に、固形物を含む製品液Ｌが流れる流路の径を広狭させることがなく一定である。したがって、固形物が詰まるおそれのない流路径を採用しておけば、以後の充填運転の際に固形物が配管経路で詰まるのを防ぐことができる。

また、飲料充填システム１は、製品液Ｌの供給にポンプ１３を用いるので、充填待機中の循環運転を容易に実現できる。製品液Ｌを供給するのに貯留タンク１１を加圧タンクにして貯留タンク１１と充填タンク３１の圧力差を利用できるが、圧力差によって循環運転を行うのは容易ではないが、ポンプ１３を用いれば容易に循環運転を実現できる。

さらに、飲料充填システム１は、製品液Ｌの供給にポンプ１３を用いるので、製品液Ｌの流速を確保しやすく、充填運転中に固形成分が沈殿しにくい。つまり、ポンプ１３を用いれば、貯留タンク１１と充填タンク３１の間に設けられる配管の径を小さくしても流量を稼ぐことができる。これにより、製品液Ｌの流速を一定以上に保つことが可能となるので、固形物が撹拌されることで沈殿するおそれが小さい。

さらにまた、飲料充填システム１は、ポンプ１３を流路切替部２０よりも上流であって貯留タンク１１との間に設けている。これにより、飲料充填システム１によれば、定置洗浄を行う際のＣＩＰ液の払い出しを無理なく行うことができる。
ここで、仮に貯留タンク１１を加圧することにより製品液Ｌを圧送する場合を想定する。固形物の沈殿を防ぐために製品液Ｌの流速を確保するためには配管経路の開口径を小さくする必要がある。ところが、ＣＩＰ液を循環させるのに必要な圧力に耐えられる貯留タンク１１は相当高価なものになる。

＜リンス機能による効果＞
次に、飲料充填システム１は、リンス機能を備えるので、流路切替部２０及び充填部３０において滞留する固形物を含む製品液Ｌをリンス水で置換することができる。これにより、後に行われる定置洗浄において、特に充填バルブ３３、ＣＩＰキャップ３６に固形物が詰まるのを防ぐことができる。つまり、定置洗浄を行う前に、定置洗浄とは独立するリンス運転を有する事により充填バルブ３３から十分にドレンを行うことによって、配管経路内をリンス水で置換しておくことで、定置洗浄の際に固形物が充填バルブ３３、ＣＩＰキャップ３６などに詰まるのを防ぐことができる。

＜循環経路による効果＞
充填の中断時には、第一往路配管４１、流路切替部２０および第二往路配管５１は、製品液Ｌの移動ができないため、配管中の固形物は滞留し、沈殿、分離する可能性がある。なお、ここでいう充填の中断とは、充填部３０へ製品液の供給を開始した後、ライン全体を含めてのあらゆる中断を意味している。
ここで、第一往路配管４１の始端から流路切替部２０を経由して第二往路配管５１の末端までの総配管長は、飲料充填システム１を設置する場所、レイアウトにより長短が生じ得るが、この配管長は短いほうが好ましい。

飲料充填システム１は、第一往路配管４１と流路切替部２０の間に復路配管４３を設けることにより、循環経路を構成することができる。これにより、第一往路配管４１と流路切替部２０の間の固形物の沈殿を防ぐことができるので、第一往路配管４１と流路切替部２０の間の配管長を短くするように配慮する必要がなくなる。換言すると、第一往路配管４１と流路切替部２０の間の距離が長いほど、その効果は大きいといえる。
ここで、充填が中断して固形物が沈殿した後に、充填が復帰して製品液Ｌを充填するときの容器１００における固形物の含有量のばらつきが懸念される。許容値を超えて含有量がばらつくと、不良品として扱われる。つまり、第一往路配管４１と流路切替部２０の間の距離が長いほどこの間に保留される製品液Ｌの量は増えるので、固形物のばらつきによる影響が大きくなるが、飲料充填システム１によれば、この懸念がなくなる。

以上、本発明の好ましい一実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、本実施形態の製品液Ｌは飲料を例にするが、本発明が対象とする製品液Ｌは飲料に限るものでなく、液体に固形物を含む食品、薬品などに適用することもできる。また、本実施形態の製品液Ｌは固形物を含むことを前提にしているが、本発明の飲料充填システムは、固形物を含む製品液Ｌの充填と固形物を含まない製品液Ｌの充填に併用できる。
また、本実施形態は、循環経路が、第一定置洗浄部４６を構成するＣＩＰ配管４５の一部を通り、また、復路配管４３が、第一定置洗浄部４６を構成するＣＩＰ配管４５の一部を通る構成としてが、本発明はこれに限定されない。循環経路及び復路配管４３の一方又は双方が、第一定置洗浄部４６を構成する配管類とは独立した経路を有することもできる。

１ 飲料充填システム
１０ 送液部
１１ 貯留タンク
１３ ポンプ
２０ 流路切替部
３０ 充填部
３１ 充填タンク
３３ 充填バルブ
３５ ドレンパン
３６ ＣＩＰキャップ
３７ 液面検知計
４０ 第一送液路
４１ 第一往路配管
４３ 復路配管
４４ 流路切替弁
４５ ＣＩＰ配管
４６ 第一定置洗浄部
４７ 液面検知計
５０ 第二送液路
５１ 第二往路配管
５３ ＣＩＰ供給配管
５５ 第二定置洗浄部
５７ ＣＩＰ戻配管
５８ 開閉弁
６０ 無菌エア供給部
６１ エア供給源
６３ エア供給配管
６３Ａ 分岐配管
６３Ｂ 分岐配管
６５ 流路切替弁
７０ 制御部
１００ 容器

Claims (12)

1. 貯留タンクに貯えられる製品液を送給する送液部と、
   前記送液部から供給される前記製品液を容器に充填する充填部と、
   前記送液部と前記充填部の間に設けられる流路切替部と、
   前記送液部と前記流路切替部を接続する第一送液路と、
   前記流路切替部と前記充填部を接続する第二送液路と、を備え、
   前記流路切替部は、
   前記送液部から送給される前記製品液を前記充填部に流す第一流路と、
   前記送液部から送給される前記製品液を前記第一流路に戻す第二流路と、が切り替えられ、
   前記第一送液路は、
   前記流路切替部が前記第二流路に切り替えられているときに、前記第二流路及び前記貯留タンクを通る、前記製品液が循環する循環経路を備える、
   ことを特徴とする充填システム。
   
2. 前記第一送液路は、
   前記貯留タンクと前記流路切替部を接続し、前記製品液が前記貯留タンクから前記流路切替部に向けて流れる第一往路配管と、
   前記流路切替部と前記貯留タンクを接続し、前記製品液が前記流路切替部から前記貯留タンクに向けて流れる復路配管と、を備え、
   前記循環経路は、
   前記第一往路配管、前記流路切替部の前記第二流路、前記復路配管及び前記貯留タンクにより構成される、
   請求項１に記載の充填システム。
   
3. 前記送液部は、前記送液部を定置洗浄する第一定置洗浄部を備え、
   前記循環経路は、
   前記第一定置洗浄部を構成する定置洗浄配管の一部を通る、
   請求項１又は請求項２に記載の充填システム。
   
4. 前記流路切替部と前記貯留タンクを接続し、前記製品液が前記流路切替部から前記貯留タンクに向けて流れる復路配管を備え、
   前記復路配管は、前記第一定置洗浄部を構成する定置洗浄配管の一部を通る、
   請求項３に記載の充填システム。
   
5. 前記循環経路に滞留する前記製品液を流体の圧力によって前記貯留タンクに押し出して回収する回収機構を備える、
   請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の充填システム。
   
6. 前記流路切替部と前記貯留タンクを接続し、前記製品液が前記流路切替部から前記貯留タンクに向けて流れる復路配管を備え、
   前記回収機構は、
   前記流体としてエアを前記循環経路の前記復路配管に供給する、
   請求項５に記載の充填システム。
   
7. 前記回収機構は、
   前記流路切替部を介して前記復路配管に前記エアを供給する、
   請求項６に記載の充填システム。
   
8. 前記回収機構は、
   前記製品液を前記容器に充填している間にも前記エアを前記復路配管に供給する、
   請求項６又は請求項７に記載の充填システム。
   
9. 前記送液部は、前記送液部を定置洗浄する第一定置洗浄部を備え、
   前記充填部は、前記充填部を定置洗浄する第二定置洗浄部を備え、
   前記第一定置洗浄部と前記第二定置洗浄部は、前記流路切替部により区分されており、各々が独立して定置洗浄を行う、
   請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の充填システム。
   
10. 前記充填部は、前記充填部をすすぐリンス部を備え
    前記第二定置洗浄部が前記リンス部を兼ねる、
    請求項９に記載の充填システム。
    
11. 前記貯留タンクから前記充填部に向けて前記製品液を送給するポンプを備える、
    請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の充填システム。
    
12. 前記第一送液路は、
    前記貯留タンクと前記流路切替部を接続し、前記製品液が前記貯留タンクから前記流路切替部に向けて流れる第一往路配管と、
    前記流路切替部と前記貯留タンクを接続し、前記製品液が前記流路切替部から前記貯留タンクに向けて流れる復路配管と、を備え、
    前記ポンプは、前記第一往路配管に設けられる、
    請求項１１に記載の充填システム。

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