JP2019509224A - 容器充填装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、容器を充填するための複数の充填要素を有する容器充填機械（１２）を有し、充填要素（１６）が、充填機械（１０）の共通の充填ベッセル（１４）から供給される、容器充填装置（１０）であって、充填ベッセル（１４）が、循環ライン（２２）と接続しており、この循環ラインによって、製品が、充填ベッセル（１４）から出て、再び充填ベッセル（１４）へ入るように移送され、循環ライン（２２）に、少なくとも２つの飲料成分供給装置（３９，４１，４３）、例えば水供給装置（３９）及び飲料基材供給装置（４１）が導通し、容器充填機械（１０）が、更に、制御装置（１８）を含み、この制御装置が、少なくとも１つの測定センサ（３２，３６）と接続され、この測定センサが、更にまた、充填ベッセル（１４）又は循環ライン（２２）と接続され（３０，３４）、制御装置（１８）が、飲料成分供給装置（３９，４１，４３）を測定センサ（３２，３６）の出力信号に依存して制御するために構成されていること、を特徴とする容器充填装置（１０）に関する。

Description

本発明は、容器を充填するための複数の充填要素を有する、例えばラウンド型充填機械として形成された容器充填機械を有し、充填要素が、充填機械の充填ベッセルから供給される、容器充填装置に関する。容器充填装置は、更に、容器充填機械の充填ベッセルと接続している少なくとも２つの飲料成分供給装置を含む。これは、通常は、例えば水供給装置及びシロップ供給装置、即ち、タンク、圧力容器、調整弁、ポンプ、導管及び測定センサのような、相応井の飲料成分の供給部と接続された全ての技術的要素である。

これまで、このような容器充填装置内には、充填機械とは別個の、専用のバッファタンクを有するミキサが存在したが、このミキサ内で、飲料成分が互いに混合され、混合された形態で充填ベッセルに供給された。この解決策は、欠点を有する。何故なら、特に、バッファタンクは飲料の交換毎に改めて清掃する必要があり、新しい飲料の充填の開始に時間がかかるからである。

従って、本発明の課題は、バッファタンクを有する別個のミキサなしで所望の組成の異なった飲料の充填を可能にする容器充填装置を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する容器充填装置によって解決される。本発明の有利な発展形は、従属請求項の対象である。本発明の有利な発展形は、明細書と図面にも記載されている。

本発明によれば、容器充填機械の充填ベッセルが、循環ラインと接続しており、この循環ラインによって、製品が、充填ベッセルから出て、再び充填ベッセルへ入るように移送され、循環ラインに、直接的又は間接的に、少なくとも２つの飲料成分供給装置、例えば水供給装置及び飲料基材供給装置、例えばシロップ供給装置が導通する。飲料成分供給装置と、循環ラインの少なくとも一部は、好ましくは容器充填機械とは別個に配置されている。容器充填装置は、更に、充填機械制御装置を有し、この充填機械制御装置が、少なくとも１つの測定センサと接続され、この測定センサが、更にまた、充填ベッセル及び／又は循環ラインと接続されている。充填機械制御装置は、飲料成分供給装置を測定センサの出力信号に依存して制御するため、従って、分析装置の出力信号に依存して例えば水及びシロップもしくは飲料基材のような少なくとも２つの飲料成分を充填ベッセルに供給するために構成されている。この場合、飲料成分供給装置は、循環ラインに導通する。このようにして、１つの飲料のために所定の組成の異なった飲料成分を混合することができる。

本発明による解決策の利点は、既に飲料成分の集中的な混合が行なわれる循環ラインへの飲料成分の添加混合が行なわれるので、これまでは必要な外部のバッファタンクを省略できることにある。更に、バッファタンクを有する別個のミキサのためのコストを無くすことができ、これはまた、スペース要量の低減と結びついている。更にまた、循環ライン内に、測定センサを良好に配置することもできるので、個々の飲料成分の供給の前及び／又は後に製品の組成を検出することができる。ここで、少なくとも１つの第１の測定センサが飲料供給装置の上流もしくは配量区間の上流に配置され、好ましくは少なくとも１つの第２の測定センサが飲料成分供給装置の下流、即ち配量区間の下流に、循環ラインに関連して配置されている場合は、最適ではあるが必須ではない。何故なら、この場合、製品組成に対する飲料供給装置の制御の影響を確認することができるからである。このようにして、製品に対する飲料供給装置の作用を連続的に検出し、飲料供給装置を制御するために使用することができる。これにより、容器充填装置の製品収容部内の残留水のために基準値からの組成の若干の偏差が見込まれる生産開始時でも、成分の所定の混合比を非常に狭い限度内に維持することができる。

循環ラインは、充填ベッセルを介して案内することが、即ち充填弁を含む充填ベッセルを介して又は充填ベッセルを除いて案内することができ、最初の２つの解決策が好ましい。

この本発明による解決策は、更に、これまで特に製品交換時に常に費用の掛かる清掃措置を必要とした別個のバッファタンクを有するミキサを使用することなく、飲料成分を任意の組成で製品に供給することを許容する。加えて、別個のバッファタンクの使用時には完全に混合された製品が充填ベッセルに供給されるまで、常に最初にかなりの時間が経過する。問題は、更に、製品が場合によってはバッファタンク内で最適に混合されていたにもかかわらず、充填ベッセルへの供給後にはもはや最適に混合されていない点にあった。何故なら、そこでは、前のフラッシング過程による水残留物もしくは製品組成の若干の違いを生じさせ得る凝縮水が未だ存在していたからである。

循環ラインの使用により、この問題は、既に充填ベッセル内に存在する製品が循環ラインを介して再び測定センサ及び飲料成分供給装置される場合に回避されるので、常に測定センサによって充填ベッセル内の飲料成分の現在の状態が検出される。その場合、相応に、飲料成分供給装置の制御は、充填機械制御装置が測定センサを介して受け取る信号に依存して行なわれる。

好ましくは、循環ラインは、測定回路を含み、この測定回路内に、好ましくは第１の測定センサが配置されており、測定回路は、測定条件を一定に保つため、循環ライン内の容積流に依存せずに一定の測定容積流を測定センサに供給するように設けられている。従って、測定回路は、飲料成分の組成を常に監視し、必要な場合に、飲料成分供給装置の相応の制御を介して組成を基準値に再調整するために利用することができる。

好ましくは、循環ラインが、ＣＯ_２供給装置と接続しており、充填機械制御装置が、ＣＯ_２供給を分析装置の出力信号に依存して循環ラインに供給するために構成されている。

このようにして、水、シロップ及びＣＯ_２のような重要な全ての飲料成分が、循環ラインを介して測定センサによって制御されるように充填ベッセルに供給される。

好ましくは、循環ライン内でＣＯ_２供給装置の下流に圧力調整装置又は流量調整装置が配置されているので、ＣＯ_２の添加は、圧力調整装置によって正確に制御することもできる。当然、圧力調整装置は、充填機械制御装置を介して、同様に好ましくは測定センサの信号に依存して制御されている。

本発明の有利な実施形態では、第１の測定センサが、循環ラインに関連して飲料成分供給装置の上流に配置されている。これにより、充填ベッセル内の飲料成分の組成に関する情報が得られる。

有利には、第２の測定センサが、循環ラインに関連して飲料成分供給装置の下流に配置されている。このようにして、飲料成分供給装置を介する飲料成分の添加後の製品の現在の組成が得られる。従って、両方の測定センサが設けられている場合、成分添加前の飲料組成と、成分添加後の飲料組成の両方が得られる。このようにして、充填ベッセル内の飲料の組成と、飲料成分供給に基づいた組成の変化を非常に正確に制御することができる。

好ましくは、第１及び／又は第２の測定センサが、それぞれ専用の測定回路内に配置されている。このようにして、一方では、測定センサが循環ライン内の製品流に影響を与えず、他方では、測定回路を、相応の閉鎖弁によって、例えば測定センサの交換又は整備のために、循環ライン自身が被害を受けることなく閉鎖することができる。

好ましくは、循環ライン内に少なくとも１つの移送ポンプが配置され、この移送ポンプにより、製品が、循環ラインを経て移送される。好ましくは、この移送ポンプは、測定センサの出力信号に依存して制御可能である。従って、このようにして、循環ライン内の製品流は、充填及び回路移動（循環）のような異なる運転状態に最適且つ迅速に適合できるように制御することができる。

例えば、測定センサは、製品内の飲料成分の組成を検出するために必要又は有利なセンサを、例えば、混合された製品の色を検出する−これは、製品内のシロップの割合の推定を許容する−光学センサ、飲料の圧力を測定するための圧力センサ、飲料のＣＯ_２含有量を測定するためのセンサ、及び、場合によっては飲料の化学的組成を検出するための少なくとも１つの化学センサのようなセンサを含む。個々に又は互いに組み合わせて使用することができるこのようなセンサにより、例えば水、シロップ及びＣＯ_２のような重要な飲料成分の組成は、非常に正確に制御もしくは調整することができる。

本発明の有利な発展形では、少なくとも１つの−好ましくは全ての−飲料成分供給装置が、少なくとも１つの調整式のポンプ及び／又は少なくとも１つの調整弁を備える。その場合、ポンプ及び／又は調整弁は、製品内の飲料成分の所望の組成を達成するため、飲料成分の所望の添加が実現されるように、好ましくは測定センサの出力信号に依存して制御可能である。

好ましくは、充填要素と充填ベッセルの間の接続ライン内に、測定センサの出力信号に依存して操作可能な少なくとも１つの弁が配置されている。このようにして、測定センサが充填ベッセル内の所望の最低充填レベルと、所定の限界値内で製品の所望の組成の達成の両方を検出した場合に初めて、製品が充填ベッセルから充填要素に供給される。

好ましくは、容器充填機械が、ラウンド型充填機械であり、充填ベッセルが、環状室として形成されており、この環状室は、ラウンド型充填機械の外周に沿って延在し、外周に配置された個々の充填要素に供給する。このような容器充填機械はそれ自身知られており、非常に信頼性を有する。

好ましくは、充填ベッセル内に、充填機械制御装置と接続している充填レベルセンサが配置されている。充填レベルセンサの信号は、充填機械制御装置に供給され、これにより、製品供給装置と、場合によっては充填ベッセルと充填容器の間に設けられる弁の両方が、特に充填レベルセンサの信号に依存して操作される。

同様に、本発明は、充填要素による容器の充填のために、バッファタンクを使用することなく、所定の混合比に応じた飲料成分が飲料成分供給装置を介して循環ラインに供給される、前で述べた容器充填装置内で容器を充填するための方法に関する。供給された飲料成分の混合は、循環ライン及び／又は充填機械の充填ベッセル内で行なわれる。次いで、製品が、充填ベッセルから循環ラインを介して測定センサに供給され、この測定センサが、充填ベッセル内の製品の組成を基準値と比較する。次いで、基準値とはことなる製品組成が、飲料成分供給装置の相応の制御によって修正され、飲料成分の更なる供給が、即ち飲料成分供給装置の制御が、現在の製品組成の恒常的な評価及び飲料成分供給装置の相応の個々の制御下で行なわれる。充填ベッセル内の充填レベルが、最小値に達し、製品組成が許容された限度内で基準値に一致した時に初めて、充填要素による容器の充填が行われる。このようにして、容器充填装置の充填開始から充填過程の終了まで、特に製品組成が容器充填装置の導管又は製品室内の残留水又は凝縮水によってしばしば変化させられる充填過程の開始時でも、製品の所定の組成を非常に狭い限度内に維持することを達成することができる。

この方法は、容器充填装置による容器の充填を、専用のバッファタンクを有するミキサを使用することなく許容する。好ましくは環状ベッセルとして形成された充填ベッセルは、好ましくは丸い、特に円形の横断面を有する。

本発明の前述の実施形態が任意に互いに組合せ可能であることは、当業者にとって周知である。

以下の用語は、同義語として使用される：飲料基材−シロップ；容器充填機械−ラウンド型充填機械；容器充填装置−充填装置；制御装置−充填機械制御装置；充填ベッセル−環状ベッセル；飲料成分供給装置を有する循環ライン部分−配量区間；

本発明を、以下で例示的に概略図により説明する。

ラウンド型充填機械の概略図

図１による容器充填装置１０は、シリンダ状のラウンド型充填機械１２を有し、このラウンド型充填機械には、例えば外側に充填ベッセル１４が接続し、この充填ベッセルは、例えばその下に配置されたラウンド型充填機械の充填要素１６−ここでは矢印として図示されている−に供給する。

充填ベッセル１４は、環状室として形成され、充填機械１２を包囲する。充填機械１０に関連して、充填機械制御装置１８が配置され、この充填機械制御装置は、充填ベッセル１４内に配置された充填レベルセンサ２０と接続されている。

充填ベッセル１４もしくは充填要素１６は、バイパス弁１７を介して循環ライン２２と接続され、この循環来は、通常は充填機械１外へ案内されている。循環ライン２２内には、循環ライン２２の入口２６から循環ライン２２の出口２８−両方とも充填ベッセル１４に導通する−に所望の製品量を移送するために、出力段ポンプ２４が配置されている。生産時、出力段ポンプは、出力調整（移送能力）を請け負う。

循環ライン２２から分岐して、入口２６の下流に第１のセンサ３２を有する測定回路２３が配置され、この測定回路内には、好ましくは測定回路２３内を一定の容積流に調整するための測定回路ポンプ２５が配置されている。循環ライン２２の終端で出口２８の上流に、第２の測定センサ３６が配置されている。

加えて、飲料成分を添加する前の飲料組成を確定するために、循環ライン２２内で飲料供給装置の直前、即ち配量区間の直前に第３の測定センサ３４を配置することができる。

第１の測定センサ３２に対して選択的又は付加的に、充填ベッセル内の製品組成を確定するために、充填ベッセル１４に関するオプションの測定センサ３７を設けることができる。

測定センサ３２，３４，３６，３７は、好ましくは信号ラインを介して充填機械制御装置と接続され、この充填機械制御装置は、測定センサの評価のために、別個の評価装置を有することができる。飲料組成に関して、原理的に、充填機械制御装置以外に別の別個の制御装置を設けることもできる。

循環ライン２２に関連して、水供給装置３９が配置され、この水供給装置は、水容器３８と、水供給ポンプ４４、好ましくは遠心ポンプと、それに付属する接続ラインを含み、これらにより、水が循環ラインに供給される。更に、循環ラインとシロップ供給装置４１が接続され、このシロップ供給装置は、シロップ容器４０と、シロップ供給ポンプ４８と、シロップ調整弁５０を有する。最後に、ＣＯ_２供給装置４３が設けられ、このＣＯ_２供給装置は、ＣＯ_２圧力調整弁を介して循環ライン２２と接続されている。水供給装置３９は、好ましくは、流れ方向で測定回路２３の下流に第１の供給装置として循環ライン２２に導通する。シロップ供給装置４１は、例えば水供給装置３９の下流で循環ライン２２に導通する。ＣＯ_２供給装置４３は、例えば出力段ポンプ２４と圧力調整ポンプ５４の間で循環ライン２２に導通し、圧力調整ポンプ５４は、好ましくは同様に充填機械制御装置１８によって制御されている。循環ライン２２内には、更にもう１つの出力調整弁５５が配置され、この出力調整弁は、好ましくは同様に充填機械制御装置１８を介して制御されている。従って、配量ポンプ、調整弁、移送ポンプ、圧力調整弁のような全ての制御調整装置が充填機械制御装置１８を介して、しかも測定センサ３２，３４，３６，３７及び場合によって充填レベルセンサ２０の出力信号に依存して、制御される。

オプションで、４つの測定センサ３２，３４，３６，３７の１つ、２つ又は３つと充填レベルセンサ２０省略することが可能である。好ましくは、配量区間の下流の第２の測定センサだけが唯一の測定センサとして使用される。循環ラインへの飲料成分供給装置３９，４１及び４３の配置もしくは順序も可変である。飲料成分供給装置３９，４１及び４３内には、それぞれ少なくとも１つの弁と少なくとも１つのポンプを配置すること、又は、選択的にそれぞれ少なくとも１つの弁又は少なくとも１つのポンプだけを配置することができる。ＣＯ_２供給装置は、ＣＯ_２含有飲料のためだけに必要である。飲料成分供給装置とポンプと弁が付属した循環ラインは、バッファタンクを必要としない容器充填装置の一体化された本発明による混合装置である。

本発明は、以下のように機能する：

開始時に、移送ポンプが起動され、水、シロップ及びＣＯ_２のような飲料成分が、飲料成分供給装置３９，４１及び４３を介して、飲料のレシピに個々に一致する所定の混合比で循環ライン２２に添加される。このようにして、充填ベッセル１４内の充填レベルが高まる。循環ライン２２の入口２２を介して常に製品が充填ベッセル１４から吸い込まれ、出口２８を介して再び充填ベッセル１４内へ戻されるので、好ましくは、第３の測定センサ３４を介して常に飲料成分供給装置３９，４１及び４３を介する飲料成分添加前の製品の組成が検出され、第２の測定センサ３６を介して常に飲料成分添加後の製品の組成が検出される。従って、充填容器１４内の製品組成に関する現在の情報だけでなく、飲料成分添加に基づく製品組成の変化に関する情報も得られる。測定回路２３内の第１の測定センサ３２は、充填ベッセル１４内の飲料成分の組成を示すが、この組成は、選択的に充填ベッセル１４内のオプションの測定センサ３７を介して確定することもできる。このようにして、最初から、製品の組成を所望の混合比及び所望のＣＯ_２含有量に調整することができ、充填ベッセル１４からの製品を循環させることにより、充填ベッセル内の現在の状況が常に考慮される。これは、充填過程の開始から、しかもバッファタンクを有する別個のミキサを使用することなく所望の飲料組成がタッセイサレルことを意味する。

前記の容器充填装置は、容易に清掃することができ、これまでに知られた設備よりも少ない構成要素しか含んでおらず、これにより、容器充填装置は、安価で効率的である。更に、供給装置３９，４１及び４３の個々の制御によって、飲料の所望の組成を実現し、飲料の組成の変化を確認することが、より迅速に可能である。

本発明は、図示した実施例に限定されているのではなく、特許請求の範囲の保護範囲内で任意に変更することができる。

１０ 容器充填装置
１２ 容器充填機械−ラウンド型充填機械
１４ 充填ベッセル−環状室
１６ 充填要素
１８ 充填機械制御装置
２０ 充填レベルセンサ
２２ 循環ライン
２３ 測定回路
２４ 出力段ポンプ
２５ 測定回路ポンプ
２６ 循環ラインの入口
２８ 循環ラインの出口
３２ 第１の測定センサ
３４ 第３の測定センサ
３６ 第２の測定センサ
３７ 充填ベッセルに関するオプションの測定センサ
３８ 水容器
３９ 水供給装置
４０ シロップ容器−飲料基材用の容器
４１ シロップ供給装置
４２ ＣＯ_２圧力容器
４３ ＣＯ_２供給装置
４４ 水供給ポンプ
４８ シロップ供給ポンプ
５０ シロップ調整弁
５２ ＣＯ_２調整弁
５４ 圧力調整ポンプ
５５ 出力調整弁

Claims (17)

1. 容器を充填するための複数の充填要素（１６）を有する容器充填機械（１２）を有し、充填要素（１６）が、充填機械（１０）の共通の充填ベッセル（１４）から供給される、容器充填装置（１０）であって、充填ベッセル（１４）が、循環ライン（２２）と接続しており、この循環ラインによって、製品が、充填ベッセル（１４）から出て、再び充填ベッセル（１４）へ入るように移送され、循環ライン（２２）に、少なくとも２つの飲料成分供給装置（３９，４１，４３）、例えば水供給装置（３９）及び飲料基材供給装置（４１）が導通し、容器充填機械（１０）が、更に、制御装置（１８）と接続され、この制御装置が、少なくとも１つの測定センサ（３２，３４，３６，３７）と接続され、この測定センサが、更にまた、充填ベッセル（１４）及び／又は循環ライン（２２）と接続され、制御装置（１８）が、飲料成分供給装置（３９，４１，４３）を測定センサ（３２，３４，３６，３７）の出力信号に依存して制御するために構成されていること、を特徴とする容器充填装置（１０）。
2. 循環ライン（２２）が、ＣＯ_２供給装置（４３）と接続しており、制御装置（１８）が、ＣＯ_２供給装置（４３）を測定センサ（３２，３６）の出力信号に依存して制御するために構成されていること、を特徴とする請求項１に記載の容器充填装置（１０）。
3. 循環ライン（２２）内でＣＯ_２供給装置（４３）の下流に圧力調整ポンプ（５４）が配置されていること、を特徴とする請求項２に記載の容器充填装置（１０）。
4. 容器充填装置が、バッファタンクを備えないこと、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の容器充填装置（１０）。
5. 第３の測定センサ（３４）が、循環ライン（２２）に関連して飲料成分供給装置（３９，４１，４３）の上流に配置されていること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の容器充填装置（１０）。
6. 第２の測定センサ（３６）が、循環ライン（２２）に関連して飲料成分供給装置（３９，４１，４３）の下流に配置されていること、を特徴とする請求項５に記載の容器充填装置（１０）。
7. 第１の測定センサ（３２）が、循環ラインから分岐した測定回路（２３）内に配置されていること、を特徴とする請求項５又は６に記載の容器充填装置（１０）。
8. 測定センサ（３７）が、充填ベッセル（１４）内に配置されていること、を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の容器充填装置（１０）。
9. 循環ライン（２２）内に、少なくとも１つの出力段ポンプ（２４）が配置されていること、を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の容器充填装置（１０）。
10. 出力段ポンプ（２４）が、測定センサ（３２，３６）の出力信号に依存して制御可能であること、を特徴とする請求項９に記載の容器充填装置（１０）。
11. 飲料成分供給装置（３９，４１，４３）の少なくとも１つが、少なくとも１つの調整式のポンプ（４４，４８）及び／又は少なくとも１つの調整弁（５０，５２）を備えること、を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の容器充填装置（１０）。
12. 充填要素（１６）と充填ベッセル（１４）の間の接続ライン内に、制御装置（１８）によって測定センサ（３２，３６）の出力信号に依存して操作可能な少なくとも１つの弁が配置されていること、を特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の容器受店装置（１０）。
13. 容器充填機械（１２）が、ラウンド型充填機械であり、充填ベッセル（１４）が、環状室として形成されていること、を特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の容器充填装置（１０）。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項による容器充填装置（１０）内で容器を充填するための方法において、
    容器充填機械（１２）の充填ベッセル（１４）の所定の充填度（２０）が達成されるまで、充填要素（１６）による容器の充填のために、所定の混合比に応じた飲料成分が飲料成分供給装置（３９，４１，４３）を介して循環ライン（２２）に供給され、次いで、製品が、充填ベッセル（１４）から循環ライン（２２）を介して少なくとも１つの測定センサ（３２，３６）に供給され、充填機械制御装置（１８）が、製品の組成を、測定センサ（３２，３６）の信号に基づいて基準値と比較し、次いで、基準値とはことなる製品組成が、飲料成分供給装置（３９，４１，４３）の相応の制御によって修正され、飲料成分の更なる供給が、現在の製品組成の恒常的な評価及び飲料成分供給装置（３９，４１，４３）の相応の個々の制御下で行なわれ、充填ベッセル（１４）内の充填レベルが、最小値に達し、製品組成が許容された限度内で基準値に一致した時に、容器の充填が行われること、を特徴とする方法。
15. 容器充填装置（１０）による容器の充填が、バッファタンクを有するミキサを使用することなく行なわれること、を特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 充填ベッセル（１４）が、飲料成分を混合するために利用されること、を特徴とする請求項１４又は１５に記載の方法。
17. 循環ライン（２２）内に配置された出力段ポンプ（２４）が、循環ライン（２２）用の回路ポンプとして利用されること、を特徴とする請求項１４又は１５に記載の方法。

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