JP2021041938A - Filling method and filling device - Google Patents

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Abstract

To provide a filling method of filling even a flexible container with product liquid containing carbonic acid in high speed while keeping a shape of the container.SOLUTION: In a filling method of product liquid in the present invention, the product liquid stored in a storage tank applied with counter pressure PF via a liquid feed passage is filled in a container 100 with inside initial pressure PB0 set at positive pressure higher than the atmospheric pressure, and the method has a differential pressure filling step and an exhaust gas filling step. In the differential pressure filling step, product liquid L is filled from a storage tank 3 into a container 100 by a pressure difference between the initial pressure PB0 and the counter pressure PF. In the exhaust gas filling step, while keeping the pressure PB of the container 100 at a keeping pressure PB3 of the counter pressure PF or less, and while exhausting gas components in the container 100, the product liquid L is filled into the container 100 from the storage tank 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、可撓性の容器に飲料などの製品液を充填するのに好適な充填方法に関する。 The present invention relates to a filling method suitable for filling a flexible container with a product liquid such as a beverage.

従来、例えば炭酸入りの飲料を容器に充填する方法として、特許文献1に開示されるカウンタープレッシャー方式が一般的であった。
カウンタープレッシャー方式は充填に要する時間が長くかかることから、近年、特許文献2および特許文献3に開示されるように、あらかじめ内部を負圧にしている容器に、貯留槽において加圧されている炭酸入りの製品液を一気に注入させる方法が提案されている。この充填は、炭酸入りの製品液を容器に噴出させながら、容器の内部の圧力上昇の継時変化を監視することで充填量を制御する。
Conventionally, as a method of filling a container with a carbonated beverage, for example, the counter pressure method disclosed in Patent Document 1 has been generally used.
Since the counter pressure method takes a long time to fill, as disclosed in Patent Documents 2 and 3, in recent years, carbonic acid is pressurized in a storage tank in a container whose inside is negatively pressured in advance. A method has been proposed in which the contained product liquid is injected at once. In this filling, the filling amount is controlled by monitoring the change over time of the pressure rise inside the container while ejecting the product liquid containing carbonic acid into the container.

特許文献2および特許文献3によるプリエバキュエーション方式による充填は、容器と貯留層の間の圧力差を利用して製品液を充填するので、カウンタープレッシャー方式に比べて極めて高速で製品液を充填することができる。 In the filling by the pre-evacuation method according to Patent Documents 2 and 3, the product liquid is filled by utilizing the pressure difference between the container and the reservoir, so that the product liquid is filled at an extremely high speed as compared with the counter pressure method. be able to.

実公昭59−23758号公報Jikken Sho 59-23758 特開2015−199545号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-199545 特開2015−199546号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-199546

以上のように、特許文献2および特許文献3による充填は、製品液を短時間で容器に充填することができるが、対象となる容器に制限がある。つまり、プリエバキュエーション方式は、製品液の充填に先立って容器の内部を負圧にすることが必要であることから、ガラスびんのように剛性を有する容器にしか適用できない。例えば、可撓性を有するプラスチック製容器に特許文献2および特許文献3によるプリエバキュエーション方式を適用すると、プラスチック製容器は負圧に耐えられずに潰れてしまう。また、特許文献3には、チャンバー内に容器の全体が収納されたチャンバーをプリエバキュエーションすることが記載されているが、大掛かりな装置が必要となり、構造的にも複雑で、経済的にも不利になる。 As described above, in the filling according to Patent Document 2 and Patent Document 3, the product liquid can be filled in the container in a short time, but the target container is limited. That is, since the pre-evacuation method needs to make the inside of the container a negative pressure prior to filling the product liquid, it can be applied only to a container having rigidity such as a glass bottle. For example, when the pre-evacuation method according to Patent Documents 2 and 3 is applied to a flexible plastic container, the plastic container cannot withstand negative pressure and is crushed. Further, Patent Document 3 describes that a chamber in which the entire container is housed is pre-evacuated in the chamber, but a large-scale device is required, which is structurally complicated and economical. It will be disadvantageous.

そこで本発明は、可撓性の容器であってもその形状を維持したままで、飲料、その他の製品液を高速で充填できる充填方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a filling method capable of filling a beverage or other product liquid at high speed while maintaining its shape even in a flexible container.

本発明における製品液の充填方法は、カウンタ圧力Pが付加されて貯留槽に貯えられる製品液を、内部の初期圧力PB0が大気圧以上の正圧とされた容器に充填液供給通路を介して目標充填量Qを充填する。
本発明における充填方法は、差圧充填ステップと排気充填ステップを備える。
差圧充填ステップは、容器の初期圧力PB0と初期圧力PB0よりも高いカウンタ圧力Pとの圧力差に基づいて製品液を貯留槽から容器に充填する。
排気充填ステップは、容器の内部のガス成分を排気しながら、容器の圧力Pをカウンタ圧力P以下の維持圧力PB3に維持しつつ、目標充填量Qとの差分に対応する量の製品液を貯留槽から容器に充填する。
Method of filling product solution in the present invention, the product solution counter pressure P F is stored in the storage tank is added, the filling liquid supply passage in a container inside the initial pressure P B0 is the more positive atmospheric pressure filling the target filling amount Q G through.
The filling method in the present invention includes a differential pressure filling step and an exhaust filling step.
Differential pressure filling step fills the container the product solution from the storage tank on the basis of the pressure difference between the high counter pressure P F than the initial pressure P B0 and the initial pressure P B0 of the container.
In the exhaust filling step, the pressure P B of the container is maintained at the maintenance pressure P B3 which is equal to or lower than the counter pressure P F while exhausting the gas component inside the container, and the amount corresponding to the difference from the target filling amount Q G. Fill the container with the product liquid from the storage tank.

本発明の差圧充填ステップにおいて、好ましくは、圧力Pがカウンタ圧力P未満の設定圧力PB1に達したならば、製品液の供給を停止する。 In differential pressure filling step of the present invention, preferably, if the pressure P B reaches a set pressure P B1 below counter pressure P F, to stop the supply of the product solution.

本発明の充填方法において、好ましくは、差分算出ステップを備える。このステップは、製品液の供給が停止された後に測定された容器のピーク圧力PB2に基づいて、差分に対応する量を算出する。排気充填ステップにおいて、差分算出ステップで算出された差分に対応する量の製品液が充填される。 The filling method of the present invention preferably includes a difference calculation step. This step calculates the amount corresponding to the difference based on the peak pressure P B2 of the container measured after the supply of the product liquid is stopped. In the exhaust filling step, the product liquid in an amount corresponding to the difference calculated in the difference calculation step is filled.

本発明において、ピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pより高い場合に、好ましくは、容器の圧力Pを設定圧力PB3まで下げてから、排気充填ステップが行われる。また、本発明において、ピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pより低い場合に、好ましくは、容器の圧力Pを設定圧力PB3まで上げてから、排気充填ステップが行われる。 In the present invention, when the peak pressure P B2 is higher than the counter pressure P F , the exhaust filling step is preferably performed after lowering the container pressure P B to the set pressure P B 3. Further, in the present invention, when the peak pressure P B2 is lower than the counter pressure P F , the exhaust filling step is preferably performed after raising the container pressure P B to the set pressure P B 3.

本発明の差圧充填ステップにおいて、好ましくは、容器の内部に密閉された圧力Pのガス成分を外部に排気することなく、圧力差により製品液を容器に充填する。 In the differential pressure filling step of the present invention, preferably, the product liquid is filled in the container by the pressure difference without exhausting the gas component of the pressure P B sealed inside the container to the outside.

本発明は、カウンタ圧力Pが付加された環境下で製品液が貯えられる貯留槽と、貯留槽から製品液を容器に充填する充填液供給通路と、を備える充填装置を提供する。本発明の充填装置は、大気圧以上の正圧であって、かつ、貯留槽におけるカウンタ圧力Pより低い初期圧力PB0に保たれた容器に、カウンタ圧力Pと容器の圧力Pとの圧力差に基づいて、製品液を充填する。本発明の充填装置は、次いで、カウンタ圧力P以下の維持圧力PB3に圧力Pを維持しつつ、容器の内部のガス成分を排気しながら、目標充填量Qとの差分に対応する量の製品液を貯留槽から容器に充填する。 The present invention provides a reservoir product solution is stored under a counter pressure P F is added environment, and filling liquid supply passage for filling the product solution into the container from the reservoir, the filling device comprising a. Filling device of the present invention is a positive pressure above atmospheric pressure, and the kept at the counter pressure P lower than the F initial pressure P B0 in the reservoir container, and the pressure P B of the counter pressure P F and the container Fill the product solution based on the pressure difference of. Filling device of the present invention, then, while maintaining the pressure P B in the counter pressure P F less maintenance pressure P B3, while exhausting the inside of the gas component of the container, corresponding to the difference between the target charge Q G Fill the container with the amount of product liquid from the storage tank.

本発明によれば、差圧充填ステップにおいて、容器の初期圧力PB0とカウンタ圧力Pの間に差圧(圧力PB0<圧力P)が形成されている状態で、容器に製品液が充填されるので、高速な充填が実現される。しかも、本発明によれば、製品液の充填前における初期圧力PB0およびカウンタ圧力Pのいずれもが大気圧以上の正圧であるから、差圧充填ステップを通じて容器が潰れることがなくその形状を維持できる。さらに本発明によれば、差圧充填ステップで不足した充填量を排気充填ステップにおいて補うので、目標量を高速で充填することができる。 According to the present invention, in the differential pressure filling step, in a state in which the differential pressure (pressure P B0 <pressure P F) is formed between the initial pressure P B0 and counter pressure P F of the container, the product liquid in the container is Since it is filled, high-speed filling is realized. Moreover, according to the present invention, since a positive pressure either is equal to or higher than atmospheric pressure in the initial pressure P B0 and counter pressure P F before filling product solution, without the container collapses through the differential pressure filling step shape Can be maintained. Further, according to the present invention, since the filling amount deficient in the differential pressure filling step is supplemented in the exhaust filling step, the target amount can be filled at high speed.

本発明に係る充填方法の基本的な手順を示す図である。It is a figure which shows the basic procedure of the filling method which concerns on this invention. 本発明の実施形態に係る充填方法を実施する充填装置の主要な構成を示す図である。It is a figure which shows the main structure of the filling apparatus which carries out the filling method which concerns on embodiment of this invention. 図2の充填装置の充填動作の開始時を示す図である。It is a figure which shows the start time of the filling operation of the filling device of FIG. 図3に引き続き、(a)は差圧充填の開始時を示し、(b)は差圧充填の終了時を示す。Continuing from FIG. 3, (a) indicates the start time of differential pressure filling, and (b) indicates the end time of differential pressure filling. 図4に引き続き、(a)は排気充填の開始時を示し、(b)は排気充填の終了時を示す。Continuing from FIG. 4, (a) shows the start time of exhaust gas filling, and (b) shows the end time of exhaust gas filling. 実施形態に係る充填方法の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the filling method which concerns on embodiment. 本実施形態の変形例に係る手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure which concerns on the modification of this embodiment. 図7(b)に係る手順を実行するための充填装置の主要な構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a main configuration of a filling device for performing the procedure according to FIG. 7 (b).

以下、添付する図1〜図8を参照して、本実施形態について説明する。
[実施形態の充填手順]
はじめに、図1を参照して、本実施形態における充填方法の基本的な手順の概要を説明する。この手順は、図1に示されるように、差圧充填ステップと排気充填ステップを備え、差圧充填ステップにおいて目標充填量に満たない量の製品液Lを排気充填ステップで補う。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8 attached.
[Filling procedure of the embodiment]
First, with reference to FIG. 1, the outline of the basic procedure of the filling method in the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, this procedure includes a differential pressure filling step and an exhaust filling step, and the exhaust filling step supplements an amount of product liquid L that is less than the target filling amount in the differential pressure filling step.

差圧充填ステップにおいて、製品液Lを貯留する貯留槽3と容器100の圧力差によって充填される。なお、貯留槽3などについては図2を参照願いたい。また、図1において、左側の縦軸は圧力Pを示し、右側の縦軸は製品液Lの充填量Qを示し、横軸は経過時間Tを示す。また、当該グラフにおいて、VLおよびVGの符号が付されている線分は、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeのON(開)およびOFF(閉)を示している。液供給弁VLとは、貯留槽3から容器100への製品液Lの充填を制御する開閉弁であり、ガス排気弁VGeとは、容器100から系外への気体の排出を制御する開閉弁である。 In the differential pressure filling step, the product liquid L is filled by the pressure difference between the storage tank 3 and the container 100 for storing the product liquid L. Please refer to FIG. 2 for the storage tank 3 and the like. Further, in FIG. 1, the vertical axis on the left side indicates the pressure P, the vertical axis on the right side indicates the filling amount Q of the product liquid L, and the horizontal axis indicates the elapsed time T. Further, in the graph, the line segments labeled VL and VG indicate ON (open) and OFF (closed) of the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe. The liquid supply valve VL is an on-off valve that controls the filling of the product liquid L from the storage tank 3 into the container 100, and the gas exhaust valve VGe is an on-off valve that controls the discharge of gas from the container 100 to the outside of the system. Is.

図1に示すように、容器100の内部の初期圧力PB0と貯留槽3に付加されるカウンタ圧力P(>PB0)との間に予め差圧ΔP(P−PB0)が形成される。初期圧力PB0は例えば大気圧(1気圧)であり、カウンタ圧力Pは取り扱う製品液Lに必要な大気圧より高い圧力、例えば5気圧である。
差圧充填ステップは、差圧ΔP(P−PB0)を利用して製品液Lを容器100に充填する。閉じられていた(OFF)液供給弁VLを開く(ON)と、初期圧力PB0がカウンタ圧力Pに向けて上昇しながら、製品液Lが容器100に充填される。
As shown in FIG. 1, previously the pressure difference ΔP between the counter pressure P F to be added to the internal of the initial pressure P B0 of the container 100 to the reservoir 3 (> P B0) (P F -P B0) is formed Will be done. Initial pressure P B0 is, for example, atmospheric pressure (1 atm), the counter pressure P F is the pressure above atmospheric pressure necessary for product liquid L handled, for example, 5 atm.
Differential pressure filling step fills the product liquid L in the container 100 by utilizing the pressure difference ΔP (P F -P B0). Closed and had the Open (OFF) liquid supply valve VL (ON), the initial pressure P B0 is with increased toward the counter pressure P F, the product liquid L is filled into the container 100.

ここで、図1は、液供給弁VLを閉じると同時に容器100への製品液Lの充填が停止されるものと仮定し、容器100の圧力Pがカウンタ圧力Pに一致するまで製品液Lが容器100に充填される例を示している。しかし、詳しくは後述するが、本実施形態に係る差圧充填において、圧力Pがカウンタ圧力Pを超える場合もあるし、圧力Pがカウンタ圧力Pに満たない場合もある。 Here, FIG. 1 assumes that the filling of the product liquid L into the container 100 is stopped at the same time as closing the liquid supply valve VL, and the product liquid until the pressure P B of the container 100 matches the counter pressure P F. An example in which L is filled in the container 100 is shown. However, as will be described later in detail, in the differential pressure filling according to the present embodiment, to some cases where the pressure P B exceeds the counter pressure P F, there is a case where the pressure P B is less than the counter pressure P F.

容器100が可撓性を有していても、初期圧力PB0を含み、圧力Pが大気圧以上の正圧に保たれていれば容器100が潰れることはない。本実施形態においては、差圧充填ステップを通じて、圧力Pは大気圧〜カウンタ圧力Pの範囲、例えば1〜5気圧の範囲に保たれるので、容器100は潰れない。 Even if the container 100 has flexibility, the container 100 will not be crushed as long as the initial pressure P B0 is included and the pressure P B is maintained at a positive pressure equal to or higher than the atmospheric pressure. In the present embodiment, through the differential pressure filling step, the pressure P B is atmospheric pressure to counter a range of pressure P F, so is maintained in a range of, for example, 1 to 5 atmospheres, container 100 does not collapse.

図1に示すように、差圧充填ステップにおける充填量をQ11とすると、差圧充填量Q11は容器100の目標充填量Qを満たさない。この目標充填量Qに対して不足する排気充填量Q12を排気充填ステップにおいて補う。
なお、排気充填ステップの前に、図1に示すように、排気充填量Q12を演算により求める算出ステップが行われ、この間は液供給弁VLおよびガス排気弁VGeともに閉じられている。算出ステップについては後述する。
As shown in FIG. 1, when the filling amount of the differential pressure filling step and Q 11, the differential pressure loading Q 11 does not satisfy the target filling amount Q G of the container 100. The exhaust loading Q 12 is insufficient relative to the target filling amount Q G supplement in the exhaust filling step.
Note that before the exhaust filling step, as shown in FIG. 1, is performed calculating step of obtaining by calculation the exhaust charge Q 12, during which is closed both the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe. The calculation step will be described later.

排気充填ステップにおいては、図1に示すように、ガス排気弁VGeおよび液供給弁VLをともに開く。製品液Lは、圧力PB3が一定に維持されながら、貯留槽3から排気充填量Q12に達するまで容器100に充填される。この間、圧力Pはカウンタ圧力P以下の維持圧力PB3に一定に維持される。この間、ガス排気弁VGeを開くことにより容器100に含まれていた例えば炭酸ガスが容器100から排出され、排出された炭酸ガスに見合う量の製品液Lが容器100に充填される。排気充填量Q12が充填されたならば、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeをともに閉じる。
以上の通りであり、差圧充填ステップおよび排気充填ステップにより、容器100には目標充填量Qの製品液Lが充填される。
In the exhaust filling step, both the gas exhaust valve VGe and the liquid supply valve VL are opened as shown in FIG. The product liquid L is filled in the container 100 from the storage tank 3 until the exhaust filling amount Q 12 is reached while the pressure P B 3 is maintained constant. During this time, the pressure P B is maintained constant to maintain the pressure P B3 below the counter pressure P F. During this time, by opening the gas exhaust valve VGe, for example, carbon dioxide gas contained in the container 100 is discharged from the container 100, and the container 100 is filled with the product liquid L in an amount corresponding to the discharged carbon dioxide gas. If the exhaust loadings Q 12 is filled, both closing the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe.
Are as described above, the differential pressure filling step and the exhaust fill step, the container 100 product liquid L target filling amount Q G is filled.

[充填装置および充填方法の詳細]
以下、図2〜図6を参照して本実施形態に係る充填装置および充填方法を説明する。
本実施形態に係る充填装置1Aは、製品液Lが貯えられている貯留槽3と製品液Lが充填される容器100との間の圧力差を利用する差圧充填ステップと、差圧充填だけでは目標充填量に不足する量を充填する排気充填ステップと、を行うことで製品液Lを高速で充填する。この製品液Lは本発明の一例として飲料が適用される。本実施形態の充填装置1Aは、充填を開始する時点で、容器100の内部は大気圧以上の正圧とされているために、プラスチック製の容器100であってもその形状を維持したままで製品液Lの充填を終えることができる。
[Details of filling device and filling method]
Hereinafter, the filling device and the filling method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 6.
The filling device 1A according to the present embodiment has only a differential pressure filling step utilizing the pressure difference between the storage tank 3 in which the product liquid L is stored and the container 100 in which the product liquid L is filled, and differential pressure filling. Then, the product liquid L is filled at high speed by performing the exhaust filling step of filling the amount insufficient to the target filling amount. Beverages are applied to this product liquid L as an example of the present invention. In the filling device 1A of the present embodiment, since the inside of the container 100 has a positive pressure of atmospheric pressure or higher at the time of starting filling, the shape of the plastic container 100 is maintained. The filling of the product liquid L can be completed.

[充填装置1Aの構成要素]
充填装置1Aは、図2に示すように、製品液Lが貯えられている貯留槽3と、貯留槽3に貯えられている製品液Lを容器100に導く充填液供給通路7と、を備える。貯留槽3の製品液Lよりも上方の空間であるガス相3Sには例えば炭酸ガスCGが貯えられている。ガス相3Sにおける貯留槽3における炭酸ガスCGのカウンタ圧力Pは充填する製品液Lの特性に対応した大気圧を超える一定の圧力になるように制御されている。このカウンタ圧力Pを制御するために第2圧力センサ17が設けられている。また、製品液Lは、容器100に製品液Lが充填されるとその分が補充され、貯留槽3における液面が定位置になるように制御される。
[Components of Filling Device 1A]
As shown in FIG. 2, the filling device 1A includes a storage tank 3 in which the product liquid L is stored, and a filling liquid supply passage 7 for guiding the product liquid L stored in the storage tank 3 to the container 100. .. For example, carbon dioxide gas CG is stored in the gas phase 3S, which is a space above the product liquid L in the storage tank 3. Counter pressure P F of carbon dioxide CG in the reservoir 3 in the gas phase 3S is controlled to a constant pressure above atmospheric corresponding to the characteristics of the product liquid L filling. The second pressure sensor 17 is provided for controlling the counter pressure P F. Further, the product liquid L is replenished when the container 100 is filled with the product liquid L, and the liquid level in the storage tank 3 is controlled to be in a fixed position.

充填液供給通路7の一端側は貯留槽3の下端部に接続され、充填液供給通路7の他端側は容器100の口部101に対峙するように設けられている。充填液供給通路7は、製品液Lが流れる流路を開閉する液供給弁VLを備える。
なお、製品液Lを充填する際には、充填液供給通路7の他端側は容器100の口部と気密に封止される。ガス排気路11も同様である。また、図2は、一つの貯留槽3から一つの容器100に製品液Lが充填される例を示しているが、これはあくまで充填装置1Aの最小単位を示しているにすぎない。実際の生産に用いる充填装置においては、一つの貯留槽3から複数の容器100に製品液Lを充填できる。
One end side of the filling liquid supply passage 7 is connected to the lower end portion of the storage tank 3, and the other end side of the filling liquid supply passage 7 is provided so as to face the mouth portion 101 of the container 100. The filling liquid supply passage 7 includes a liquid supply valve VL that opens and closes a flow path through which the product liquid L flows.
When the product liquid L is filled, the other end side of the filling liquid supply passage 7 is hermetically sealed with the mouth portion of the container 100. The same applies to the gas exhaust passage 11. Further, FIG. 2 shows an example in which the product liquid L is filled from one storage tank 3 to one container 100, but this merely shows the minimum unit of the filling device 1A. In the filling device used for actual production, the product liquid L can be filled from one storage tank 3 into a plurality of containers 100.

ガス排気路11は、一端側が容器100に対峙するように設けられ、他端が大気圧下の環境に解放されている。ガス排気路11は、容器100から炭酸ガスCGが流れる流路を開閉するガス排気弁VGeを備える。また、ガス排気路11には、ガス排気弁VGeよりも上流側に絞り13が備えられている。絞り13は、容器100からの炭酸ガスCGの排気量を制御する。 The gas exhaust passage 11 is provided so that one end side faces the container 100 and the other end is open to the environment under atmospheric pressure. The gas exhaust passage 11 includes a gas exhaust valve VGe that opens and closes a flow path through which carbon dioxide CG flows from the container 100. Further, the gas exhaust passage 11 is provided with a throttle 13 on the upstream side of the gas exhaust valve VGe. The throttle 13 controls the amount of carbon dioxide CG exhausted from the container 100.

充填装置1Aは、容積Vの容器100の内部の圧力Pを検知する第1圧力センサ15と、貯留槽3のガス相3Sのカウンタ圧力Pを検知する第2圧力センサ17と、を備える。容器100の内部の圧力Pは、製品液Lが充填される前の差圧形成時点においては容器100の容積の全体の圧力であり、製品液Lが充填されると製品液Lの液面より上方の空間であるヘッドスペースの圧力である。なお、製品液Lが充填されだすと、圧力Pは初期圧力PB0からカウンタ圧力Pに向けて上昇する。
第1圧力センサ15は、絞り13と容器100の間のガス排気路11に設けられる。第2圧力センサ17は貯留槽3のガス相3Sに接続される。
Filling device 1A includes a first pressure sensor 15 for detecting the internal pressure P B of the container 100 of volume V B, and the second pressure sensor 17 for detecting a counter pressure P F of the gas phase 3S of reservoir 3, the Be prepared. The pressure P B inside the container 100 is the total pressure of the volume of the container 100 at the time of forming the differential pressure before the product liquid L is filled, and when the product liquid L is filled, the liquid level of the product liquid L is high. It is the pressure of the head space, which is the space above. When the product liquid L begins to be filled, the pressure P B rises from the initial pressure P B 0 toward the counter pressure P F.
The first pressure sensor 15 is provided in the gas exhaust passage 11 between the throttle 13 and the container 100. The second pressure sensor 17 is connected to the gas phase 3S of the storage tank 3.

充填装置1Aは、貯留槽3に付随して製品液Lの給液並びにガスの給排気を制御する給排機構40を備える。
給排機構40は、ポンプ42および液制御弁48が設けられている液供給路41を備える。液供給路41は、ポンプ42および液制御弁48の動作により図示を省略する供給源から製品液Lを、貯留槽3に補充する。
また、給排機構40は、貯留槽3のガス相3Sに炭酸ガスCGを供給するガス供給路43と、貯留槽3のガス相3Sから炭酸ガスCGを排出するガス排出路45と、を備える。ガス供給路43にはガス弁44が、また、ガス排出路45にはガス弁46が設けられている。
The filling device 1A includes a supply / exhaust mechanism 40 that controls the supply / exhaust of the product liquid L and the supply / exhaust of gas in association with the storage tank 3.
The supply / discharge mechanism 40 includes a liquid supply path 41 provided with a pump 42 and a liquid control valve 48. The liquid supply path 41 replenishes the storage tank 3 with the product liquid L from a supply source (not shown) due to the operation of the pump 42 and the liquid control valve 48.
Further, the supply / discharge mechanism 40 includes a gas supply path 43 for supplying carbon dioxide gas CG to the gas phase 3S of the storage tank 3 and a gas discharge path 45 for discharging carbon dioxide gas CG from the gas phase 3S of the storage tank 3. .. A gas valve 44 is provided in the gas supply path 43, and a gas valve 46 is provided in the gas discharge path 45.

充填装置1Aは、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeの開閉動作を制御する制御器2を備える。
制御器2は、第1圧力センサ15および第2圧力センサ17で検知された容器100の内部の圧力P、カウンタ圧力Pを取得して、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeの開閉動作を制御する。また、制御器2は、充填装置1Aが充填する製品液Lに必要な設定条件に基づき、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeの開閉動作を制御する。さらに、制御器2は、貯留槽3における製品液Lの液面が定位置になるように、液供給路41のポンプ42および液制御弁48の動作を制御する。さらにまた、制御器2は、カウンタ圧力Pが一定になるように、ガス供給路43のガス弁44とガス排出路45のガス弁46の開閉動作を制御する。
The filling device 1A includes a controller 2 that controls the opening / closing operation of the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe.
The controller 2 acquires the pressure P B and the counter pressure P F inside the container 100 detected by the first pressure sensor 15 and the second pressure sensor 17, and opens and closes the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe. To control. Further, the controller 2 controls the opening / closing operation of the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe based on the setting conditions required for the product liquid L filled by the filling device 1A. Further, the controller 2 controls the operations of the pump 42 and the liquid control valve 48 of the liquid supply path 41 so that the liquid level of the product liquid L in the storage tank 3 is in a fixed position. Furthermore, the control unit 2, so that the counter pressure P F is constant, to control the opening and closing operation of the gas valve 46 of the gas valve 44 and the gas discharge passage 45 of the gas supply passage 43.

[飲料充填の手順]
次に、図3〜図6を参照して、充填装置1Aを用いて容器100に製品液Lを充填する方法を説明する。なお、図3〜図6において、開いている液供給弁VLおよびガス排気弁VGeは白抜きで示し、閉じている液供給弁VLおよびガス排気弁VGeは黒塗りで示す。
本実施形態による充填方法は、差圧充填ステップおよび排気充填ステップを含む。
差圧充填ステップは、一例として大気圧の炭酸ガスCGで置換されている容器100に、貯留槽3との圧力差により製品液Lを充填する。この差圧充填においては、容器100における目標充填量よりも少ない量の製品液Lしか充填されない。排気充填ステップは、目標充填量への不足分の製品液Lを容器100に充填する。
[Beverage filling procedure]
Next, a method of filling the container 100 with the product liquid L using the filling device 1A will be described with reference to FIGS. 3 to 6. In FIGS. 3 to 6, the open liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are shown in white, and the closed liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are shown in black.
The filling method according to the present embodiment includes a differential pressure filling step and an exhaust filling step.
In the differential pressure filling step, as an example, the container 100 replaced with carbon dioxide gas CG at atmospheric pressure is filled with the product liquid L by the pressure difference from the storage tank 3. In this differential pressure filling, only the product liquid L, which is smaller than the target filling amount in the container 100, is filled. In the exhaust filling step, the container 100 is filled with the product liquid L that is insufficient for the target filling amount.

[差圧形成ステップ(図6 S101)]
一連の工程は、図3に示すように、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeの両方が閉じられている初期状態からはじまる。初期状態において、容器100は、初期圧力PB0の一例として炭酸ガスCGで置換された大気圧(PB0=大気圧)とされている。
一方で、貯留槽3の内部において、製品液Lにはガス相3Sから大気圧を超えるカウンタ圧力Pが加えられており、容器100の内部と貯留槽3の内部との間には圧力差が形成されている(図6 差圧形成ステップ S101)。
以下、各工程を順に説明する。ガス相3Sは、製品液Lの特性を維持するために必要なガス成分、例えば炭酸ガスからなる。
[Differential pressure formation step (FIG. 6 S101)]
As shown in FIG. 3, the series of steps starts from the initial state in which both the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are closed. In the initial state, the container 100 is at atmospheric pressure (P B0 = atmospheric pressure) replaced with carbon dioxide gas CG as an example of the initial pressure P B0.
Meanwhile, inside the reservoir 3, the product liquid L has been added is the counter pressure P F above atmospheric pressure from the gas phase 3S, pressure differential between the interior of the container 100 and the interior of the reservoir 3 Is formed (FIG. 6, differential pressure forming step S101).
Hereinafter, each step will be described in order. The gas phase 3S is composed of a gas component necessary for maintaining the characteristics of the product liquid L, for example, carbon dioxide gas.

[差圧充填ステップ(図4(a)、(b)、図6 S103)]
差圧充填は、図4(a)に示すように、はじめに液供給弁VLを開いて、貯留槽3と容器100を連通させる。貯留槽3は大気圧を超えるカウンタ圧力Pが印加された加圧環境下であるのに対して、圧力Pは大気圧とされる。したがって、カウンタ圧力Pと初期圧力PB0の圧力差に対応する流量および流速で製品液Lが貯留槽3から容器100に高速で充填され始める(図6 差圧充填ステップ S103)。充填が進むにしたがって圧力Pは上昇する。
[Differential pressure filling step (FIGS. 4 (a), 4 (b), 6 S103)]
For differential pressure filling, as shown in FIG. 4A, the liquid supply valve VL is first opened to allow the storage tank 3 and the container 100 to communicate with each other. The storage tank 3 whereas a lower pressure environment counter pressure P F is applied above atmospheric pressure P B is the atmospheric pressure. Thus, the product liquid L starts to be filled at high speed in a container 100 from reservoir 3 at a flow rate and a flow rate corresponding to the pressure difference between the counter pressure P F and the initial pressure P B0 (FIG differential pressure filling step S103). The pressure P B rises as the filling progresses.

ここで、差圧充填の間には、第1圧力センサ15により容器100の圧力が継続的に検知される。第1圧力センサ15により検知される圧力は、容器100のヘッドスペース105における圧力Pである。
第1圧力センサ15が検知する圧力Pが設定圧力PB1に達したならば、図4(b)に示すように、液供給弁VLを閉じて製品液Lの充填を停止する。製品液Lは第1入味線TL1まで充填される。これで差圧充填の動作が終了し、製品液Lが差圧充填量Q11だけ充填される。この差圧充填の間、容器100に収容されていた炭酸ガスCGは、容器100に閉じ込められたままで充填が進行するので、容器100の内部の圧力Pが上昇する。
Here, the pressure of the container 100 is continuously detected by the first pressure sensor 15 during the differential pressure filling. The pressure detected by the first pressure sensor 15 is the pressure P B in the head space 105 of the container 100.
When the pressure P B detected by the first pressure sensor 15 reaches the set pressure P B1 , the liquid supply valve VL is closed to stop the filling of the product liquid L, as shown in FIG. 4 (b). The product liquid L is filled up to the first taste line TL1. This ends the operation of the differential pressure filling, the product liquid L is filled by the differential pressure filling amount Q 11. During this differential pressure filling, the carbon dioxide gas CG contained in the container 100 is filled while being confined in the container 100, so that the pressure P B inside the container 100 rises.

なお、ここでは設定圧力PB1に基づいて液供給弁VLを閉じるが、本実施形態はこれに限らない。例えば、容器100の圧力Pの上昇波形を求め、その波形による経過時間と圧力から設定時間Tを予め実験的に求めておき、この設定時間Tに基づいて液供給弁VLを閉じることもできる。ただし、設定時間Tは、実験的に求めた値と完全に一致する必要はない。充填時間を短縮することを目的として実験値より短い設定時間Tを設定できるし、製品液Lの状態を安定させることを目的として実験値より長い設定時間Tを設定できる。排気充填においても同様である。 Here, the liquid supply valve VL is closed based on the set pressure P B1 , but the present embodiment is not limited to this. For example, the rising waveform of the pressure P B of the container 100 is obtained, the set time TF is experimentally obtained in advance from the elapsed time and the pressure according to the waveform, and the liquid supply valve VL is closed based on this set time TF. You can also. However, the set time T F does not have to be exactly the same as the experimentally obtained value. It can be set shorter setting time T F than experimental value for the purpose of shortening the filling time can be set longer set time T F than experimental value for the purpose of stabilizing the state of the product liquid L. The same applies to exhaust filling.

[排気充填量算出ステップ(図6 S105)]
差圧充填において容器100へ充填される差圧充填量Q11は以下の式(1)により求められる。なお、この差圧充填量Q11は、図1に示すように、容器100のピーク圧力PB2が貯留槽3のカウンタ圧力Pと一致することを前提としている。ピーク圧力PB2は、第1圧力センサ15により検知される。また、差圧充填量Q11だけ製品液Lが充填された後の容器100のヘッドスペース105(図4(b))の容積Vは以下の式(2)により求められる。なお、式(1)および式(2)は、ボイルの法則に基づいており、後述する式(3)〜式(7)も同様である。目標充填量Qと差圧充填量Q11の差分は、排気充填ステップにおける排気充填量Q12と一致する。
[Exhaust filling amount calculation step (FIG. 6 S105)]
Differential pressure loading Q 11 to be filled into the container 100 in the differential pressure filling is obtained by the following equation (1). As shown in FIG. 1, the differential pressure filling amount Q 11 is based on the premise that the peak pressure P B2 of the container 100 coincides with the counter pressure P F of the storage tank 3. The peak pressure P B2 is detected by the first pressure sensor 15. Moreover, the volume V H of the differential pressure loadings Q 11 only product liquid L headspace 105 of the container 100 after it has been filled (FIG. 4 (b)) is obtained by the following equation (2). The equations (1) and (2) are based on Boyle's law, and the same applies to the equations (3) to (7) described later. The difference between the target filling amount Q G and the differential pressure filling amount Q 11 coincides with the exhaust filling amount Q 12 in the exhaust filling step.

差圧充填量Q11=(1−PB0/PB2)×V … 式(1)
ヘッドスペース容積VH1=PB0/PB2×V … 式(2)
B0:容器100の初期圧力
B2:容器100のピーク圧力
:容器100の容積
H1:差圧充填後のヘッドスペース105の容積
Differential pressure filling amount Q 11 = (1-P B0 / P B2 ) × V B … Equation (1)
Headspace volume V H1 = P B0 / P B2 x V B ... Equation (2)
P B0 : Initial pressure of container 100 P B2 : Peak pressure of container 100 V B : Volume of container 100 V H1 : Volume of headspace 105 after differential pressure filling

例えば、容器100の初期圧力PB0を1気圧およびピーク圧力PB2を5気圧とする。そうすると、排気充填量Q12およびヘッドスペース容積VH1は以下の通りであり、製品液Lは差圧充填において容器100の容積Vの4/5に相当する差圧充填量Q11だけ充填されるので、残りのQ−4/5×Vに相当する量を排気充填において充填する必要がある。この残りのQ−4/5×Vに相当する量が、容器100の目標充填量Qを満たすのに必要な排気充填量Q12に該当する。
以上の演算処理は制御器2で行われ、制御器2は排気充填量Q12が得られるように、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeの開閉動作を制御する。
排気充填量Q12=4/5・V
ヘッドスペース容積VH1=1/5・V
For example, the initial pressure P B0 of the container 100 is 1 atm and the peak pressure P B2 is 5 atm. Then, the exhaust filling amount Q 12 and the head space volume V H1 are as follows, and the product liquid L is filled by the differential pressure filling amount Q 11 corresponding to 4/5 of the volume V B of the container 100 in the differential pressure filling. Therefore, it is necessary to fill the remaining amount corresponding to Q G -4/5 × V B in the exhaust filling. The amount corresponding to the remaining Q G -4/5 × V B corresponds to the exhaust filling amount Q 12 required to satisfy the target filling amount Q G of the container 100.
Above arithmetic processing is performed by the control unit 2, the control unit 2 so that the exhaust charge Q 12 obtained, controls the opening and closing operation of the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe.
Exhaust filling amount Q 12 = 4/5 ・ V B
Headspace volume V H1 = 1/5 ・ V B

ここで、差圧充填の過程において、容器100の耐圧力は容器100の内部に加わる圧力Pよりも高いことが必要である。これは、排気充填においても同様である。
容器100の耐圧力をPとし、製品液Lの差圧充填後の圧力Pとすると、以下の式(3)を満たす必要がある。ガス相3Sのカウンタ圧力Pが5気圧、容器100の初期圧力PB0が1気圧とし、容器100の差圧充填の終了後のピーク圧力PB2が例えば6気圧が最大値だとすると、この差圧充填に対して要求される容器100の耐圧力Pは6気圧である。
>P=V/(V−Q11) … 式(3)
Here, in the process of differential pressure filling, the withstand pressure of the container 100 needs to be higher than the pressure P B applied to the inside of the container 100. This also applies to exhaust filling.
The pressure resistance of the container 100 and P P, when the pressure P B after the differential pressure filling product liquid L, it is necessary to satisfy the following equation (3). Assuming that the counter pressure P F of the gas phase 3S is 5 atm, the initial pressure P B0 of the container 100 is 1 atm, and the peak pressure P B2 after the completion of the differential pressure filling of the container 100 is, for example, 6 atm, this differential pressure is the maximum value. pressure resistance P P of the container 100 required for the filling is 6 atm.
P P > P B = V B / (V B −Q 11 )… Equation (3)

[排気充填ステップ(図5(a)、(b)、図6 S107)]
差圧充填の後に排気充填が行われる。排気充填は目標充填量Qと差圧充填量Q11の差分である排気充填量Q12だけ製品液Lの充填を行う。
排気充填は、図5(a)に示すように、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeを開く。
[Exhaust filling step (FIGS. 5 (a), 5 (b), FIG. 6 S107)]
Exhaust filling is performed after differential pressure filling. Exhaust filling only exhaust charge Q 12 is a difference between the target charge Q G and the differential pressure loading Q 11 performs the filling of the product liquid L.
For exhaust filling, as shown in FIG. 5A, the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are opened.

ガス排気弁VGeを開くと、容器100のヘッドスペース105はガス排気路11を介して大気と連通するが、ヘッドスペース105における圧力Pが大気圧より高い。したがって、ヘッドスペース105を満たしている炭酸ガスCGは大気に排出される。これに伴って貯留槽3から容器100に製品液Lが充填される(図6 排気充填ステップ S107)。ガス排気路11に絞り13が設けられており、容器100の圧力Pは安定して維持圧力PB3に一定に保持される一方、製品液Lは一定の充填速度Sで容器100に充填される。製品液Lを第2入味線TL2に達して排気充填量Q12だけ充填したならば、図5(b)に示すように、液供給弁VLとガス排気弁VGeを閉じる。なお、絞り13は開度が一定のものおよび開度を調整できるものの両者を適用できる。 When the gas exhaust valve VGe is opened, the head space 105 of the container 100 communicates with the atmosphere through the gas exhaust passage 11, but the pressure P B in the head space 105 is higher than the atmospheric pressure. Therefore, the carbon dioxide gas CG that fills the headspace 105 is discharged to the atmosphere. Along with this, the product liquid L is filled from the storage tank 3 into the container 100 (FIG. 6, exhaust filling step S107). A throttle 13 is provided in the gas exhaust passage 11, and the pressure P B of the container 100 is stably held constant at the maintenance pressure P B 3 , while the product liquid L is filled in the container 100 at a constant filling speed S. To. If the product liquid L filled by exhaust filling amount Q 12 reaches the second Nyuaji line TL2, as illustrated in FIG. 5 (b), closing the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe. Both the diaphragm 13 having a constant opening degree and the diaphragm 13 having an adjustable opening degree can be applied.

制御器2は、一定の充填速度Sと排気充填量Q12に基づいて、排気充填量Q12を充填するのに必要な充填時間T12を式(4)により求め、液供給弁VLとガス排気弁VGeを閉じることができる。
充填時間T12=Q12/S … 式(4)
The control unit 2, based on the exhaust gas loading Q 12 a constant filling rate S, the filling time T 12 required to fill the exhaust filling amount Q 12 obtained by the equation (4), a liquid supply valve VL and gas The exhaust valve VGe can be closed.
Filling time T 12 = Q 12 / S ... Equation (4)

また、制御器2は、以下の手法によっても排気充填ステップによる製品液Lの排気充填量Q12を制御できる。
容器100における目標充填量Qに対応する入味線の高さを基準高さとして予め設定しておく。製品液Lが充填された容器100の液面を画像処理システムで撮影処理し、デジタルカメラで撮影される製品液Lの入味線が基準高さに達したならば、排気充填量Q12が充填されたものとてして、液供給弁VLとガス排気弁VGeを閉じる。
Further, the controller 2 can also control the exhaust filling amount Q 12 of the product liquid L by the exhaust filling step by the following method.
Set in advance as the reference height the height of Nyuaji line corresponding to the target filling amount Q G in the container 100. The liquid level of the container 100 filled with the product liquid L is photographed by an image processing system, and when the taste line of the product liquid L photographed by the digital camera reaches the reference height, the exhaust filling amount Q 12 is filled. The liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are closed.

このときに充填される量が差分に該当する。排気充填を終えて充填された製品液Lの量、つまり目標充填量Qは、下記の式(5)により求められる。
目標充填量Q=(1−PB0/PB2)×V … 式(5)
The amount filled at this time corresponds to the difference. The amount of filled finished exhaust filling product liquid L, i.e. the target filling amount Q G is determined by the following equation (5).
Target filling amount Q G = (1-P B0 / P B2 ) × V B … Equation (5)

[キャッピングステップ(図6 S109)]
目標充填量Qの充填を終えたなら、その場でまたは他の場所に移送されてから、容器100の口部101にキャップが施される(キャッピングステップ)。さらに、容器100にラベルを貼り付けられる等して、容器100への製品液Lの充填を中心にする飲料製品の製造の一連の工程を終える。
[Capping step (FIG. 6 S109)]
Upon completion of the filling of the target filling amount Q G, from being transferred to situ or elsewhere, the cap is applied to the mouth portion 101 of the container 100 (capping step). Further, a label is attached to the container 100, and the like, the series of steps of manufacturing a beverage product centering on filling the container 100 with the product liquid L is completed.

[容器100のピーク圧力PB2のずれ]
以上では、液供給弁VLを閉じると同時に容器100への製品液Lの充填が停止されるものと仮定した、容器100のピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pと一致する例を説明した。しかし、現実的には、ピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pより大きくなることもあれば、ピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pよりも小さくなることもある。以下、前者を形態1、後者を形態2という。
[Deviation of peak pressure P B2 of container 100]
In the above, an example has been described in which the peak pressure P B2 of the container 100 coincides with the counter pressure P F , assuming that the filling of the product liquid L into the container 100 is stopped at the same time when the liquid supply valve VL is closed. However, in reality, some of the peak pressure P B2 is greater than the counter pressure P F, the peak pressure P B2 is sometimes smaller than the counter pressure P F. Hereinafter, the former is referred to as Form 1 and the latter is referred to as Form 2.

ピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pと一致せずに形態1または形態2となる主たる要因は二つある。 There are two main factors in which the peak pressure P B2 does not match the counter pressure P F and becomes Form 1 or Form 2.

一つ目の要因は、圧力差を用いて容器100に充填される製品液Lに慣性が生じていることである。つまり、液供給弁VLを閉じたとしても、慣性が生じている製品液Lの運動はすぐには止まらないので、容器100への製品液Lの供給が続く。その結果、例えば容器100の圧力Pがカウンタ圧力Pに達した時点で液供給弁VLを閉じても製品液Lが容器100に充填されるので、その分だけ容器100のピーク圧力PB2はカウンタ圧力Pを超えてしまう。 The first factor is that inertia is generated in the product liquid L filled in the container 100 by using the pressure difference. That is, even if the liquid supply valve VL is closed, the movement of the product liquid L in which inertia is generated does not stop immediately, so that the supply of the product liquid L to the container 100 continues. As a result, for example, even if the liquid supply valve VL is closed when the pressure P B of the container 100 reaches the counter pressure P F , the product liquid L is filled in the container 100, so that the peak pressure P B2 of the container 100 is increased accordingly. It would exceed the counter pressure P F.

二つ目の要因は、製品液Lが容器100に充填される際に製品液Lからガス成分の一部が一旦は放出されるがその後は製品液Lに再溶解されることである。つまり、製品液Lはそれまでの貯留槽3よりも圧力の低い容器100に充填されるので、ガス成分は製品液Lから放出される。しかし、充填が進むと容器100の圧力も高くなるので、一旦は放出されたガス成分が製品液Lに再溶解される。その結果、例えば圧力Pが一時的にはカウンタ圧力Pに達したとしても、ガス成分の再溶解によって、圧力Pはカウンタ圧力Pよりも低い値にずれてしまう。大気もガス成分に含まれるが、大気に比べると炭酸ガスの方が放出および再溶解が顕著である。 The second factor is that when the product liquid L is filled in the container 100, a part of the gas component is once released from the product liquid L, but then redissolved in the product liquid L. That is, since the product liquid L is filled in the container 100 having a lower pressure than the storage tank 3 up to that point, the gas component is released from the product liquid L. However, as the filling progresses, the pressure of the container 100 also increases, so that the gas component once released is redissolved in the product liquid L. As a result, for example, even in the pressure P B is temporarily reaches the counter pressure P F, the re-dissolution of the gas components, the pressure P B is shifted to a value lower than the counter pressure P F. Atmosphere is also included in the gas components, but carbon dioxide is more prominently released and redissolved than the atmosphere.

以上の一つ目の要因に対応する形態1においては、圧力Pがカウンタ圧力Pに達する以前に液供給弁VLを閉じることが必要である。また、二つ目の要因に対応する形態2においては、炭酸ガスの放出および再溶解を考慮して液供給弁VLを閉じることが必要である。以下、図7および図8を参照して、形態1および形態2を説明する。なお、図8に示される充填装置1Bは形態2を実行するのに必要なガス供給路12およびガス供給弁VGsを備えている以外は、図2に示される充填装置1Aと同じ構成を備えている。ガス供給路12は図示を省略するガス供給源に接続されており、ガス供給弁VGsの開閉により、容器100へのガス成分、本実施形態においては炭酸ガスの供給および停止が制御される。 In the above embodiment 1 corresponding to the factors of First, it is necessary to close the previously liquid supply valve VL the pressure P B reaches a counter pressure P F. Further, in the second form corresponding to the second factor, it is necessary to close the liquid supply valve VL in consideration of the release and redissolution of carbon dioxide gas. Hereinafter, the first and second forms will be described with reference to FIGS. 7 and 8. The filling device 1B shown in FIG. 8 has the same configuration as the filling device 1A shown in FIG. 2 except that the filling device 1B provided with the gas supply path 12 and the gas supply valves VGs necessary for executing the second embodiment. There is. The gas supply path 12 is connected to a gas supply source (not shown), and the supply and stop of the gas component to the container 100, and in the present embodiment, carbon dioxide gas is controlled by opening and closing the gas supply valves VGs.

[形態1:ピーク圧力PB2>カウンタ圧力P
図7(a)を参照して、形態1における差圧充填から排気充填までの手順を説明する。
液供給弁VLを開いて差圧充填を開始してから圧力Pが設定圧力PB1に達したならば、液供給弁VLを閉じる。設定圧力PB1はカウンタ圧力Pよりも低い。慣性により容器100には製品液Lが供給され続けるので、圧力Pはカウンタ圧力Pを超えたピーク圧力PB2に達する。
[Form 1: Peak pressure P B2 > Counter pressure P F ]
The procedure from differential pressure filling to exhaust filling in the first embodiment will be described with reference to FIG. 7A.
When the pressure P B reaches the set pressure P B1 after opening the liquid supply valve VL and starting the differential pressure filling, the liquid supply valve VL is closed. The set pressure P B1 is lower than the counter pressure P F. Since the product liquid L continues to be supplied to the container 100 due to inertia, the pressure P B reaches the peak pressure P B 2 exceeding the counter pressure P F.

その後、ガス排気弁VGeを開いて、ピーク圧力PB2よりも低い維持圧力PB3まで圧力Pが下がると、ガス排気弁VGeを開いたままで液供給弁VLを開いて排気充填を行う。排気充填量Q12が充填されたならば、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeを閉じて、排気充填を終える。 After that, when the gas exhaust valve VGe is opened and the pressure P B drops to the maintenance pressure P B3 lower than the peak pressure P B2 , the liquid supply valve VL is opened with the gas exhaust valve VGe open to fill the exhaust gas. When the exhaust gas filling amount Q 12 is filled, the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are closed to finish the exhaust filling.

形態1における設定圧力PB1は、種々の値で実験的に充填を行って、最適な値を選択することができる。相対的には、設定圧力PB1が低すぎるとピーク圧力PB2はカウンタ圧力Pを超えることができない。また、設定圧力PB1が高すぎてピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pを大きく超えてしまうと、ピーク圧力PB2を維持圧力PB3まで下げるのに時間を要する。 The set pressure P B1 in the first embodiment can be experimentally filled with various values to select the optimum value. Relatively, the peak pressure P B2 when the set pressure P B1 is too low can not exceed the counter pressure P F. Further, if the set pressure P B1 is too high and the peak pressure P B2 greatly exceeds the counter pressure P F , it takes time to lower the peak pressure P B2 to the maintenance pressure P B3.

[形態2:ピーク圧力PB2<カウンタ圧力P
次に、形態2について、図7(b)を参照して、差圧充填から排気充填までの手順を説明する。
液供給弁VLを開いて差圧充填を開始してから圧力Pが設定圧力PB1に達したならば、液供給弁VLを閉じる。設定圧力PB1はカウンタ圧力Pよりも小さい。圧力Pはカウンタ圧力Pよりも低いピーク圧力PB2に達する。ピーク圧力PB2に達した後に、差圧充填の際に製品液Lから放出されたガス成分が製品液Lに再溶解することにより、圧力Pはピーク圧力PB2よりも低い一定の圧力に収まる。この圧力もカウンタ圧力Pよりも低い。
[Form 2: Peak pressure P B2 <Counter pressure P F ]
Next, with respect to the second form, the procedure from the differential pressure filling to the exhaust filling will be described with reference to FIG. 7 (b).
When the pressure P B reaches the set pressure P B1 after opening the liquid supply valve VL and starting the differential pressure filling, the liquid supply valve VL is closed. The set pressure P B1 is smaller than the counter pressure P F. The pressure P B reaches a peak pressure P B2 lower than the counter pressure P F. After reaching the peak pressure P B2 , the gas component released from the product liquid L during differential pressure filling is redissolved in the product liquid L, so that the pressure P B becomes a constant pressure lower than the peak pressure P B 2. It fits. This pressure is also lower than the counter pressure P F.

その後、ガス供給弁VGsを開いて容器100にガス成分を供給する。圧力Pがカウンタ圧力Pに等しい維持圧力PB3に達したなら、ガス供給弁VGsを閉じるとともに、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeを開くことで排気充填を行う。排気充填量Q12が充填されたならば、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeを閉じて、排気充填を終える。 After that, the gas supply valves VGs are opened to supply the gas component to the container 100. When the pressure P B reaches the maintenance pressure P B3 equal to the counter pressure P F , the gas supply valve VGs is closed and the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are opened to fill the exhaust gas. When the exhaust gas filling amount Q 12 is filled, the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are closed to finish the exhaust filling.

形態2における設定圧力PB1についても、種々の値で実験的に充填を行って、最適な値を選択することができる。相対的には、設定圧力PB1が低すぎると容器100にガス成分を供給する時間が長くなる。また、設定圧力PB1が高すぎると、ガス成分の放出および再溶解があっても、ピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pを超えてしまう。 The set pressure P B1 in the second embodiment can also be experimentally filled with various values to select the optimum value. Relatively, if the set pressure P B1 is too low, the time for supplying the gas component to the container 100 becomes long. Further, if the set pressure P B1 is too high, the peak pressure P B2 exceeds the counter pressure P F even if the gas component is released and redissolved.

[本実施形態の効果]
以上説明した本実施形態が奏する効果を説明する。
本実施形態は、製品液Lの差圧充填を開始するときに、圧力Pが大気圧である。よって、本実施形態によれば、樹脂製で可撓性を有する容器100を充填の対象としたとしても、容器100が潰れることなくその形状を維持できる。
[Effect of this embodiment]
The effects of the present embodiment described above will be described.
In this embodiment, the pressure P B is atmospheric pressure when the differential pressure filling of the product liquid L is started. Therefore, according to the present embodiment, even if the container 100 made of resin and having flexibility is targeted for filling, the shape of the container 100 can be maintained without being crushed.

しかも、本実施形態は、製品液Lの差圧充填および排気充填を開始するときに、貯留槽3のカウンタ圧力Pが容器100の初期圧力PB0よりも高く設定されている。よって、本実施形態によれば、この圧力差を利用して製品液Lが容器100に送出されるので、製品液Lを高速で容器100に充填することができる。 Moreover, in the present embodiment, when the differential pressure filling and the exhaust filling of the product liquid L are started, the counter pressure P F of the storage tank 3 is set higher than the initial pressure P B 0 of the container 100. Therefore, according to the present embodiment, since the product liquid L is sent to the container 100 by utilizing this pressure difference, the product liquid L can be filled in the container 100 at high speed.

さらに、本実施形態は、差圧充填と排気充填からなる二段充填を行うので、目標充填量Qを満たす量の製品液Lを容器100に確実に充填できる。 Further, in the present embodiment, since the two-stage filling including the differential pressure filling and the exhaust filling is performed, the container 100 can be reliably filled with the product liquid L in an amount satisfying the target filling amount Q G.

さらに、本実施形態の差圧充填において容器100に充填される直後には瞬間的に圧力が開放されるために炭酸ガスCGが泡となって現れる。ところが、この泡は微細であるのに加えて充填終了までの時間に圧力Pは上昇するので、泡はすぐに製品液に再溶解して消失する。よって、本実施形態によれば、差圧充填および排気充填を経た後に、キャップを容器100に装着する作業を迅速に始めることができる。 Further, in the differential pressure filling of the present embodiment, the carbon dioxide gas CG appears as bubbles because the pressure is momentarily released immediately after the container 100 is filled. However, in addition to the fineness of the bubbles, the pressure P B rises in the time until the completion of filling, so that the bubbles are immediately redissolved in the product liquid and disappear. Therefore, according to the present embodiment, the work of attaching the cap to the container 100 can be started quickly after the differential pressure filling and the exhaust filling.

本実施形態において、炭酸ガスCG入り飲料の充填では、差圧充填に先立って容器100の内部が所定濃度の炭酸ガスCGで置換されている。これにより、本実施形態は、製品液Lに酸素が混入するのを避けつつ製品液Lに含まれる炭酸ガスの濃度を所定の値に保つことができる。尚ノンガス飲料では大気圧の空気のままでもよい In the present embodiment, in the filling of the beverage containing carbon dioxide gas CG, the inside of the container 100 is replaced with the carbon dioxide gas CG having a predetermined concentration prior to the differential pressure filling. As a result, in the present embodiment, the concentration of carbon dioxide gas contained in the product liquid L can be maintained at a predetermined value while avoiding oxygen from being mixed in the product liquid L. For non-gas beverages, the air pressure may remain at atmospheric pressure.

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記本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。 In addition to the above, as long as the gist of the present invention is not deviated, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.

また、本実施形態においては、製品液として炭酸入りの飲料の例を説明したが、本発明は炭酸が含まれていない飲料、その他の製品液にも適用できる。
また、本実施形態において、カウンタ圧力Pおよび充填前に容器100の内部のガスは、炭酸入りの飲料を対象としているために、炭酸ガス用いる。ところが、本発明において炭酸ガスに限らず、容器に充填される製品液の特性維持に必要なガス成分、例えば窒素ガスなどの不活性ガスを用いるとこができる。
また、本実施形態で説明した容器100は樹脂製であるが、本発明において充填の対象は樹脂製の容器に限らず、可撓性を有する他の容器、例えば金属製の缶容器にも適用できる。また、本発明は可撓性を有しない例えばガラス製のびんを充填の対象から排除するものではない。
Further, in the present embodiment, an example of a beverage containing carbonic acid as a product liquid has been described, but the present invention can be applied to a beverage containing no carbonic acid and other product liquids.
Further, in the present embodiment, the gas inside of the container 100 before the counter pressure P F and filling for directed to a carbonated beverage, is used carbon dioxide gas. However, in the present invention, not only carbon dioxide gas but also a gas component necessary for maintaining the characteristics of the product liquid filled in the container, for example, an inert gas such as nitrogen gas can be used.
Further, although the container 100 described in the present embodiment is made of resin, the filling target in the present invention is not limited to the resin container, but is also applicable to other flexible containers such as metal can containers. it can. Further, the present invention does not exclude, for example, glass bottles having no flexibility from the filling target.

1A,1B 充填装置
2 制御器
3 貯留槽
7 充填液供給通路
11 ガス排気路
12 ガス供給路
13 絞り
15 第1圧力センサ
17 第2圧力センサ
40 給排機構
41 液供給路
42 ポンプ
43 ガス供給路
44,46 ガス弁
48 液制御弁
100 容器
101 口部
105 ヘッドスペース
1A, 1B Filling device 2 Controller 3 Storage tank 7 Filling liquid supply passage 11 Gas exhaust passage 12 Gas supply passage 13 Squeezing 15 First pressure sensor 17 Second pressure sensor 40 Supply / discharge mechanism 41 Liquid supply passage 42 Pump 43 Gas supply passage 44,46 Gas valve 48 Liquid control valve 100 Container 101 Mouth 105 Headspace

Claims (7)

カウンタ圧力Pが付加されて貯留槽に貯えられる製品液を、内部の初期圧力PB0が大気圧以上の正圧とされた容器に充填液供給通路を介して目標充填量Qを充填する方法であって、
前記容器の前記初期圧力PB0と前記初期圧力PB0よりも高い前記カウンタ圧力Pとの圧力差に基づいて前記製品液を前記貯留槽から前記容器に充填する差圧充填ステップと、
前記容器の内部のガス成分を排気しながら、前記容器の圧力Pを前記カウンタ圧力P以下の維持圧力PB3に維持しつつ、前記目標充填量Qとの差分に対応する量の前記製品液を前記貯留槽から前記容器に充填する排気充填ステップと、
を備える製品液の充填方法。
The counter pressure P F is the product solution to be stored in the storage tank is added to fill the target filling amount Q G through the filling liquid supply passage in a container inside the initial pressure P B0 is the more positive atmospheric pressure It ’s a method,
Differential pressure filling step of filling the product solution based on the pressure difference between the initial pressure P B0 and the initial pressure P B0 said counter pressure P F is higher than of the container into the container from the reservoir,
While exhausting the gas component inside the container and maintaining the pressure P B of the container at the maintenance pressure P B3 equal to or lower than the counter pressure P F , the amount corresponding to the difference from the target filling amount Q G. An exhaust filling step of filling the container with the product liquid from the storage tank, and
A method of filling a product liquid comprising.
前記差圧充填ステップにおいて、
前記圧力Pが前記カウンタ圧力P未満の設定圧力PB1に達したならば、前記製品液の供給を停止する、
請求項1に記載の充填方法。
In the differential pressure filling step
When the pressure P B reaches the set pressure P B1 which is less than the counter pressure P F , the supply of the product liquid is stopped.
The filling method according to claim 1.
前記製品液の供給が停止された後に測定された前記容器のピーク圧力PB2に基づいて、前記差分に対応する量を算出する差分算出ステップを備え、
前記排気充填ステップにおいて、前記差分算出ステップで算出された前記差分に対応する量の前記製品液が充填される、
請求項2に記載の充填方法。
A difference calculation step for calculating an amount corresponding to the difference based on the peak pressure P B2 of the container measured after the supply of the product liquid is stopped is provided.
In the exhaust filling step, the product liquid in an amount corresponding to the difference calculated in the difference calculation step is filled.
The filling method according to claim 2.
前記ピーク圧力PB2が前記カウンタ圧力Pより高い場合に、
前記容器の圧力Pを前記設定圧力PB3まで下げてから、前記排気充填ステップが行われる、
請求項3に記載の充填方法。
If the peak pressure P B2 is higher than the counter pressure P F,
After lowering the pressure P B of the container to the set pressure P B 3 , the exhaust filling step is performed.
The filling method according to claim 3.
前記ピーク圧力PB2が前記カウンタ圧力Pより低い場合に、
前記容器の圧力Pを前記設定圧力PB3まで上げてから、前記排気充填ステップが行われる、
請求項3に記載の充填方法。
If the peak pressure P B2 is lower than the counter pressure P F,
After raising the pressure P B of the container to the set pressure P B 3 , the exhaust filling step is performed.
The filling method according to claim 3.
前記差圧充填ステップにおいて、
前記容器の内部に密閉された前記圧力Pのガス成分を外部に排気することなく、前記圧力差により前記製品液を前記容器に充填する、
請求項1〜請求項5の請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の充填方法。
In the differential pressure filling step
The product liquid is filled in the container by the pressure difference without exhausting the gas component of the pressure P B sealed inside the container to the outside.
The filling method according to any one of claims 1 to 5, according to claim 1.
カウンタ圧力Pが付加された環境下で製品液が貯えられる貯留槽と、
前記貯留槽から前記製品液を容器に充填する充填液供給通路と、を備え、
大気圧以上の正圧であって、かつ、前記貯留槽における前記カウンタ圧力Pより低い初期圧力PB0に保たれた前記容器に、前記カウンタ圧力Pと前記容器の圧力Pとの圧力差に基づいて、前記製品液を充填し、
次いで、前記カウンタ圧力P以下の維持圧力PB3に前記圧力Pを維持しつつ、前記容器の内部のガス成分を排気しながら、目標充填量Qとの差分に対応する量の前記製品液を前記貯留槽から前記容器に充填する、充填装置。
A reservoir where the product solution is stored under a counter pressure P F is added environment,
A filling liquid supply passage for filling the container with the product liquid from the storage tank is provided.
A positive pressure above atmospheric pressure, and the vessel kept at the counter pressure P lower than the F initial pressure P B0 in the reservoir, the pressure of the pressure P B of the container and the counter pressure P F Based on the difference, the product liquid is filled and
Then, while maintaining the pressure P B in the counter pressure P F less maintenance pressure P B3, while exhausting the inside of the gas component of the container, the amount of the product corresponding to the difference between the target charge Q G A filling device that fills the container with liquid from the storage tank.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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