JP3335181B2 - 容器の充填方法およびその装置 - Google Patents
容器の充填方法およびその装置Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
- B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
- B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
- B67C3/30—Filling of barrels or casks
- B67C3/32—Filling of barrels or casks using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/2931—Diverse fluid containing pressure systems
- Y10T137/2984—Foam control in gas charged liquids
- Y10T137/299—Separate handling of foam
Landscapes
- Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
- Basic Packing Technique (AREA)
- Devices For Dispensing Beverages (AREA)
- Special Conveying (AREA)
- Vacuum Packaging (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、液体の充填に先立ってプリストレスガス
（vorspanngas）で予め圧力が加えられた容器、特に小
樽に対して供給管路に接続された充填ステーションの充
填バルブによって液体を容器に供給し、充填処理の際
に、容器内部に存在するプリストレスガスを除去するこ
とにより、容器に少なくとも１種類のガスが溶解した液
体を充填する方法およびこの方法を実行するための装置
に関する。
（vorspanngas）で予め圧力が加えられた容器、特に小
樽に対して供給管路に接続された充填ステーションの充
填バルブによって液体を容器に供給し、充填処理の際
に、容器内部に存在するプリストレスガスを除去するこ
とにより、容器に少なくとも１種類のガスが溶解した液
体を充填する方法およびこの方法を実行するための装置
に関する。
ビール等の炭酸ガスを含有する飲料は、液体表面上の
CO2の分圧が少なくとも液体内の飽和圧以上である場合
は、CO2を液体内でのみ保持する。液体表面上の気圧が
飽和圧未満である場合は、液体からCO2が失われる。し
かしながら、気圧が飽和圧よりも相当に高い場合には、
溶体内に更なるCO2が取り込まれるおそれがある。ガス
の取り込みは、液体内の飽和圧と液体表面上の分圧との
圧力差、通常は容器の充填時間に等しいガス交換に要す
る時間、さらに、ガス交換領域の大きさ、即ち、液体の
表面積に依存する。ガスが取り込まれるおそれは、充填
処理の際に液体に乱れが生じることにより著しく増大す
る。しかしながら、液体と該液体上の雰囲気との間のガ
ス交換は、CO2だけではなく、該雰囲気中に存在する他
のガス、特に、酸素にも関するものであり、この酸素
は、同様の法則に従って液体に取り込まれる。さらに、
酸素は、液体製品の品質に大きな影響を与えるものであ
り、液体が微生物により劣化したり、液体の成分が酸化
して保存性が損なわれる可能性がある。
CO2の分圧が少なくとも液体内の飽和圧以上である場合
は、CO2を液体内でのみ保持する。液体表面上の気圧が
飽和圧未満である場合は、液体からCO2が失われる。し
かしながら、気圧が飽和圧よりも相当に高い場合には、
溶体内に更なるCO2が取り込まれるおそれがある。ガス
の取り込みは、液体内の飽和圧と液体表面上の分圧との
圧力差、通常は容器の充填時間に等しいガス交換に要す
る時間、さらに、ガス交換領域の大きさ、即ち、液体の
表面積に依存する。ガスが取り込まれるおそれは、充填
処理の際に液体に乱れが生じることにより著しく増大す
る。しかしながら、液体と該液体上の雰囲気との間のガ
ス交換は、CO2だけではなく、該雰囲気中に存在する他
のガス、特に、酸素にも関するものであり、この酸素
は、同様の法則に従って液体に取り込まれる。さらに、
酸素は、液体製品の品質に大きな影響を与えるものであ
り、液体が微生物により劣化したり、液体の成分が酸化
して保存性が損なわれる可能性がある。
ボトルもしくは小樽にかかわらず、バルブを介して製
品を容器に取り入れるためには、供給管路と容器との間
の圧力差が必要である。この圧力差の大きさにより、製
品の流入速度が決定される。通常、液体の乱れによる表
面積の増加を回避するために、低い流速で製品の充填を
開始し、徐々に流速が高められる。このため、容器は、
該容器内に溶解されたガスの飽和圧よりも相当に高い気
圧に予め加圧される。実際に充填される液体もまた、タ
ンクやポンプによってこの圧力レベルに維持されて充填
マシンに供給される。供給される液体の圧力にまで容器
が加圧された後、容器と製品の供給管路との間の接続が
得られる。容器の製品による充填は、該容器内に存在す
るプリストレスガスの排気を制御することによって行わ
れる。この処理において、液体の流速は、発生した圧力
差によって決定される。さらに、充填の終了間際にガス
の排気を絞ることによって容器と供給管路との間の圧力
差を減少させる方法が知られている。この方法により、
充填処理の終了間際に単位時間当たりの製品の充填量が
減少し、一定の分量に到達する際に供給の遮断を高精度
に行うことができる。この方法は、「バックガス制御
（Ｒckgasregelung）」と呼ばれている。この制御方
法の利点は、液体表面上の気圧が常時CO2ガスの飽和圧
を超えることにある。
品を容器に取り入れるためには、供給管路と容器との間
の圧力差が必要である。この圧力差の大きさにより、製
品の流入速度が決定される。通常、液体の乱れによる表
面積の増加を回避するために、低い流速で製品の充填を
開始し、徐々に流速が高められる。このため、容器は、
該容器内に溶解されたガスの飽和圧よりも相当に高い気
圧に予め加圧される。実際に充填される液体もまた、タ
ンクやポンプによってこの圧力レベルに維持されて充填
マシンに供給される。供給される液体の圧力にまで容器
が加圧された後、容器と製品の供給管路との間の接続が
得られる。容器の製品による充填は、該容器内に存在す
るプリストレスガスの排気を制御することによって行わ
れる。この処理において、液体の流速は、発生した圧力
差によって決定される。さらに、充填の終了間際にガス
の排気を絞ることによって容器と供給管路との間の圧力
差を減少させる方法が知られている。この方法により、
充填処理の終了間際に単位時間当たりの製品の充填量が
減少し、一定の分量に到達する際に供給の遮断を高精度
に行うことができる。この方法は、「バックガス制御
（Ｒckgasregelung）」と呼ばれている。この制御方
法の利点は、液体表面上の気圧が常時CO2ガスの飽和圧
を超えることにある。
プリストレス圧は、試行錯誤により決定される。充填
の開始時においては、製品は、局所的な低圧を生み出す
乱れによってCO2を放出するべきである。これにより、
液体表面上に望ましい人工的な泡が発生するが、この泡
の粒は、それぞれ放出されたCO2のみを含有し、製品と
該製品上の酸素を含有する雰囲気との接触を阻止する。
充填を続けているうちにこの乱れおよび局所的な低圧は
消滅する。その後、充填中に製品は再びCO2を取り込
む。即ち、大切なことは、放出されるCO2と、CO2の含有
量、温度、容器の大きさ、および推定充填時間の関数で
ある取り込まれるCO2との均衡を達成することにある。
の開始時においては、製品は、局所的な低圧を生み出す
乱れによってCO2を放出するべきである。これにより、
液体表面上に望ましい人工的な泡が発生するが、この泡
の粒は、それぞれ放出されたCO2のみを含有し、製品と
該製品上の酸素を含有する雰囲気との接触を阻止する。
充填を続けているうちにこの乱れおよび局所的な低圧は
消滅する。その後、充填中に製品は再びCO2を取り込
む。即ち、大切なことは、放出されるCO2と、CO2の含有
量、温度、容器の大きさ、および推定充填時間の関数で
ある取り込まれるCO2との均衡を達成することにある。
バックガス制御においては、容器を飽和圧よりも予め
相当に高い圧力にすること、さらに、充填速度を制御す
るために排気を制御することが必要であるが、充填の最
終段階で充填速度が減少すると問題が生じる。液体の流
入口の圧力が一定であるならば、流速は圧力差が減少す
る場合にのみ減少する。このため、従来技術において
は、ガスの排気が絞られ（極端な場合は遮断され）、液
体の水位が上昇することにより容器の中に存在する残余
のガスが圧縮され、反対圧力が所望の値に低下するまで
待機する。この時間は、ビール用の容器の場合は特に長
時間になる。従って、通常50リットルの小樽では入口の
断面がDN21（公称直径）であり、圧力差が0.8バールの
場合は、最大充填速度は毎秒３リットルになる。小樽に
35リットル充填された時には、15リットルのガス空間
は、0.7バール分だけ圧縮されることになり、流速が減
少する。これには、15×0.7＝10.5リットルの液体と、
（充填速度の減少を考慮すると）８秒程度の充填時間が
必要になる。即ち、特に供給圧力における変動の可能性
を伴う場合には、高速かつ精度の高い制御は不可能であ
る。１種類のガス（例えばCO2）だけでなく、２種類の
ガス（例えばCO2およびN2）を意図的に製品中に溶解さ
せている場合は一層深刻である。近年、N2が泡の安定化
のためにビールに添加されている。最も良い例は、栓を
抜いた際に溶解されたN2が放出されることによってクリ
ーミーで長持ちする泡が作られるスタウトビールであ
る。しかしながら、N2とCO2とは、互いに全く異なる溶
解性と飽和圧曲線を有している。CO2は、溶液に取り込
まれやすく、液体から取り出されにくい。一方、N2は、
溶液に極めて取り込まれにくく、微少の乱れで極めて簡
単に溶液から取り出される。２種類のガスを用いたシス
テムの場合には、充填開始時にガスを放出することと、
充填の際に失われたガスを再度取り込むこととをバラン
スさせることは不可能に近い。従って、充填された製品
の品質は一様でない。この欠点を補うために、溶解され
ているガスを除き、雰囲気中のガスCO2とN2の比率を維
持しようとする試みがなされている。しかし、この試み
は、決まった単一の温度や決まった単一の容器のサイ
ズ、さらに、決まった単一の製品供給圧のもとでしか行
うことができない。制御技術によってこれら多数の要因
を完全に克服し、許容誤差の範囲内にすることは不可能
である。
相当に高い圧力にすること、さらに、充填速度を制御す
るために排気を制御することが必要であるが、充填の最
終段階で充填速度が減少すると問題が生じる。液体の流
入口の圧力が一定であるならば、流速は圧力差が減少す
る場合にのみ減少する。このため、従来技術において
は、ガスの排気が絞られ（極端な場合は遮断され）、液
体の水位が上昇することにより容器の中に存在する残余
のガスが圧縮され、反対圧力が所望の値に低下するまで
待機する。この時間は、ビール用の容器の場合は特に長
時間になる。従って、通常50リットルの小樽では入口の
断面がDN21（公称直径）であり、圧力差が0.8バールの
場合は、最大充填速度は毎秒３リットルになる。小樽に
35リットル充填された時には、15リットルのガス空間
は、0.7バール分だけ圧縮されることになり、流速が減
少する。これには、15×0.7＝10.5リットルの液体と、
（充填速度の減少を考慮すると）８秒程度の充填時間が
必要になる。即ち、特に供給圧力における変動の可能性
を伴う場合には、高速かつ精度の高い制御は不可能であ
る。１種類のガス（例えばCO2）だけでなく、２種類の
ガス（例えばCO2およびN2）を意図的に製品中に溶解さ
せている場合は一層深刻である。近年、N2が泡の安定化
のためにビールに添加されている。最も良い例は、栓を
抜いた際に溶解されたN2が放出されることによってクリ
ーミーで長持ちする泡が作られるスタウトビールであ
る。しかしながら、N2とCO2とは、互いに全く異なる溶
解性と飽和圧曲線を有している。CO2は、溶液に取り込
まれやすく、液体から取り出されにくい。一方、N2は、
溶液に極めて取り込まれにくく、微少の乱れで極めて簡
単に溶液から取り出される。２種類のガスを用いたシス
テムの場合には、充填開始時にガスを放出することと、
充填の際に失われたガスを再度取り込むこととをバラン
スさせることは不可能に近い。従って、充填された製品
の品質は一様でない。この欠点を補うために、溶解され
ているガスを除き、雰囲気中のガスCO2とN2の比率を維
持しようとする試みがなされている。しかし、この試み
は、決まった単一の温度や決まった単一の容器のサイ
ズ、さらに、決まった単一の製品供給圧のもとでしか行
うことができない。制御技術によってこれら多数の要因
を完全に克服し、許容誤差の範囲内にすることは不可能
である。
バックガス制御の別の欠点は、ガス、通常はCO2によ
って予め飽和圧よりも相当に高い圧力にすることによっ
て、充填の際の圧力降下により容器内部の圧力が最低に
なった時においてもガスが飽和圧を超える圧力を保つよ
うにしなければならないことである。ガスは大気中に排
気されるため、結果としてエネルギーの消費に加えて温
室効果ガスであるCO2の消費が増大することになる。
って予め飽和圧よりも相当に高い圧力にすることによっ
て、充填の際の圧力降下により容器内部の圧力が最低に
なった時においてもガスが飽和圧を超える圧力を保つよ
うにしなければならないことである。ガスは大気中に排
気されるため、結果としてエネルギーの消費に加えて温
室効果ガスであるCO2の消費が増大することになる。
米国特許第3,395,739号において、炭酸化装置を用い
て動作するボトル充填装置が開示されている。炭酸ガス
の溶解性を向上させるために、ポンプが炭酸化装置の下
流に配置され、ポンプは飲料の圧力を液体の飽和圧より
も相当に高い圧力に上昇させる。コンデンサ（もしくは
物体を簡易に高温に加熱することができるコンデンサが
接続された加熱ユニット）がポンプに接続されることに
より、溶液の飽和圧が低下する。しかしながら、圧力維
持装置によって飽和圧よりも高い圧力に維持されるた
め、充填ヘッドに供給される液体は、35〜40psiにな
る。圧力の降下により充填ヘッドのバルブを介して充填
が行われるため、約6psiに予め圧力を加えられたボトル
内に液体が導入される前に液体圧力は、約10psiに低下
する。しかしながら、充填ヘッドのバルブには制御装置
が何も設けられていない。つまり、ボトルの上流側の充
填圧力は、プリストレス圧よりも高く、この圧力は、バ
ルブ内の圧力降下により低下する。しかしながら、圧力
の低下が一定であるため、製品圧力は、減圧バルブの上
流側でも減圧バルブの下流側でも一定である。即ち、充
填処理の際には圧力が上昇することがない。従って、容
器内部での充填レベルを関数として、充填速度の変更を
制御することは不可能である。
て動作するボトル充填装置が開示されている。炭酸ガス
の溶解性を向上させるために、ポンプが炭酸化装置の下
流に配置され、ポンプは飲料の圧力を液体の飽和圧より
も相当に高い圧力に上昇させる。コンデンサ（もしくは
物体を簡易に高温に加熱することができるコンデンサが
接続された加熱ユニット）がポンプに接続されることに
より、溶液の飽和圧が低下する。しかしながら、圧力維
持装置によって飽和圧よりも高い圧力に維持されるた
め、充填ヘッドに供給される液体は、35〜40psiにな
る。圧力の降下により充填ヘッドのバルブを介して充填
が行われるため、約6psiに予め圧力を加えられたボトル
内に液体が導入される前に液体圧力は、約10psiに低下
する。しかしながら、充填ヘッドのバルブには制御装置
が何も設けられていない。つまり、ボトルの上流側の充
填圧力は、プリストレス圧よりも高く、この圧力は、バ
ルブ内の圧力降下により低下する。しかしながら、圧力
の低下が一定であるため、製品圧力は、減圧バルブの上
流側でも減圧バルブの下流側でも一定である。即ち、充
填処理の際には圧力が上昇することがない。従って、容
器内部での充填レベルを関数として、充填速度の変更を
制御することは不可能である。
従って、本発明の課題は、より精密な充填処理を可能
とし、さらに、プリストレスガスの消費を低減すること
にある。
とし、さらに、プリストレスガスの消費を低減すること
にある。
この課題は、容器内部のプリストレスガスが、充填す
る液体内に溶解したガスのうち１種類のガスの飽和圧に
概ね相当する分圧、即ち、充填バルブの上流側の供給管
路に加えられる製品圧力よりも低い分圧にしか予め加圧
されないことを特徴とする本発明によって基本的に解決
されるものである。
る液体内に溶解したガスのうち１種類のガスの飽和圧に
概ね相当する分圧、即ち、充填バルブの上流側の供給管
路に加えられる製品圧力よりも低い分圧にしか予め加圧
されないことを特徴とする本発明によって基本的に解決
されるものである。
まず、充填バルブを開いた際に容器内に製品が撒き散
ることを阻止するために、充填バルブで直接加えられる
製品圧力まで容器が可能な限り予め正確に加圧される。
バックガス制御の場合のように、小樽内部の気圧レベル
を下げることによって充填処理のための圧力差を生み出
した上、製品の供給圧を一定にすることの代わりに、本
発明においては、容器内の内部気圧を一定にすることに
よって必要な圧力差を生み出し、容器入口での製品供給
圧を増大させることが提案されている。
ることを阻止するために、充填バルブで直接加えられる
製品圧力まで容器が可能な限り予め正確に加圧される。
バックガス制御の場合のように、小樽内部の気圧レベル
を下げることによって充填処理のための圧力差を生み出
した上、製品の供給圧を一定にすることの代わりに、本
発明においては、容器内の内部気圧を一定にすることに
よって必要な圧力差を生み出し、容器入口での製品供給
圧を増大させることが提案されている。
製品を管路に供給する方法は、基本的に二つ存在す
る。本発明における第１の実施の形態のように、容器内
部のプリストレス圧と同じ、もしくは、実際には若干低
い圧力を用いるか、または、本発明における第２の実施
の形態のように、容器内部のプリストレス圧よりも高い
圧力を用いることができる。
る。本発明における第１の実施の形態のように、容器内
部のプリストレス圧と同じ、もしくは、実際には若干低
い圧力を用いるか、または、本発明における第２の実施
の形態のように、容器内部のプリストレス圧よりも高い
圧力を用いることができる。
実施の形態の両者に共通な点は、充填のための製品の
供給圧と容器内部との圧力差が、（バックガス管路の代
わりに、供給管路で）圧力制御装置を用いてそれぞれの
充填ステーションのために制御されるということであ
る。この制御は、加圧ユニットもしくは減圧ユニットの
いずれかによって行われる。従って、容器内に対するい
かなる所望の圧力差にも極めて短い時間に個々に調節す
ることが可能になっており、バックガス制御の場合とは
対照的に、速やかな制御が達成される。
供給圧と容器内部との圧力差が、（バックガス管路の代
わりに、供給管路で）圧力制御装置を用いてそれぞれの
充填ステーションのために制御されるということであ
る。この制御は、加圧ユニットもしくは減圧ユニットの
いずれかによって行われる。従って、容器内に対するい
かなる所望の圧力差にも極めて短い時間に個々に調節す
ることが可能になっており、バックガス制御の場合とは
対照的に、速やかな制御が達成される。
次に、容器内部のガスは、注入された製品によって簡
素なオーバーフローバルブを介して強制的に排出され
る。これには、従来通常に使用されていた高価な制御装
置を必要としない。数種類の溶解したガスを含有する液
体の場合には、最適なガスの組成は容器内部で決定され
る。なぜならば、容器内部の圧力が充填処理の全処理時
間に渡って同一に保たれるからである。従来のバックガ
ス制御においては、充填処理の際に、容器内部の圧力の
変動によって異なるガス交換作用が異なる充填段階にお
いて生じるため、製品の品質に影響が及ぶ。この問題
は、本発明によって完全に解決される。
素なオーバーフローバルブを介して強制的に排出され
る。これには、従来通常に使用されていた高価な制御装
置を必要としない。数種類の溶解したガスを含有する液
体の場合には、最適なガスの組成は容器内部で決定され
る。なぜならば、容器内部の圧力が充填処理の全処理時
間に渡って同一に保たれるからである。従来のバックガ
ス制御においては、充填処理の際に、容器内部の圧力の
変動によって異なるガス交換作用が異なる充填段階にお
いて生じるため、製品の品質に影響が及ぶ。この問題
は、本発明によって完全に解決される。
本発明の好ましい実施の形態においては、充填の後に
飽和圧に相当するように容器内部のプリストレス圧が調
節される。本発明の思想は、ビール用の小樽が消毒のた
めに蒸気を当てられた後、まだ熱いままの容器に冷たい
製品が注入されるという事実を前提としている。100℃
の温度の約12kgの金属製容器に約３℃の温度の50リット
ルのビールが注入される。熱交換により温度が同一化す
ることによって、供給温度に対して容器内部の製品の温
度が約４℃上昇する。これによって、溶解されたガスの
飽和圧に当然に変化が生じるため、本発明においては、
充填された容器内部の製品の飽和圧に相当するように圧
力値が調節されなければならない。従来においては、反
対圧力は常に飽和圧よりも相当に高いものであったた
め、この問題が生ずることはなかった。
飽和圧に相当するように容器内部のプリストレス圧が調
節される。本発明の思想は、ビール用の小樽が消毒のた
めに蒸気を当てられた後、まだ熱いままの容器に冷たい
製品が注入されるという事実を前提としている。100℃
の温度の約12kgの金属製容器に約３℃の温度の50リット
ルのビールが注入される。熱交換により温度が同一化す
ることによって、供給温度に対して容器内部の製品の温
度が約４℃上昇する。これによって、溶解されたガスの
飽和圧に当然に変化が生じるため、本発明においては、
充填された容器内部の製品の飽和圧に相当するように圧
力値が調節されなければならない。従来においては、反
対圧力は常に飽和圧よりも相当に高いものであったた
め、この問題が生ずることはなかった。
上記の方法を実行するために、本発明の装置は、充填
ステーションを有し、容器に充填される液体製品を供給
管路を介して供給し、除去されるプリストレスガスを容
器から戻りガス管路を介して排出させるようにしている
が、充填ステーションで充填圧力を生み出すために、該
充填ステーションにおいて圧力制御装置を有する。従っ
て、製品圧力は、充填量や、充填レベルの関数として、
充填される製品の供給圧力に対して完全に独立してそれ
ぞれの充填ステーションにおいて別個に調整が可能であ
り、充填マシンにおいて必要に応じて設けられた他の充
填ステーションに対して独立している。さらに、多くの
場合、飽和圧において最適なガスの混合比率に調節可能
であるため、製品に影響を与えることなく、各充填マシ
ンの上流側に接続される共通の圧力タンクとその制御が
簡素化される。
ステーションを有し、容器に充填される液体製品を供給
管路を介して供給し、除去されるプリストレスガスを容
器から戻りガス管路を介して排出させるようにしている
が、充填ステーションで充填圧力を生み出すために、該
充填ステーションにおいて圧力制御装置を有する。従っ
て、製品圧力は、充填量や、充填レベルの関数として、
充填される製品の供給圧力に対して完全に独立してそれ
ぞれの充填ステーションにおいて別個に調整が可能であ
り、充填マシンにおいて必要に応じて設けられた他の充
填ステーションに対して独立している。さらに、多くの
場合、飽和圧において最適なガスの混合比率に調節可能
であるため、製品に影響を与えることなく、各充填マシ
ンの上流側に接続される共通の圧力タンクとその制御が
簡素化される。
圧力吸収装置（圧力センサ）が圧力制御装置に適切に
設けられてそれぞれの充填ステーションにおける製品圧
力が生み出される。
設けられてそれぞれの充填ステーションにおける製品圧
力が生み出される。
本発明の好ましい実施の形態においては、圧力制御装
置は、容器内に対するいかなる所望の圧力差をも瞬時に
生み出すことが可能な加圧ユニット、好ましくは周波数
制御ポンプである。
置は、容器内に対するいかなる所望の圧力差をも瞬時に
生み出すことが可能な加圧ユニット、好ましくは周波数
制御ポンプである。
個々の充填ステーションにおいて加圧ユニットを設け
る代わりに、例えば、集中式の加圧ユニットを配置した
上、減圧ユニット、特に、制御可能な減圧バルブを個々
の充填ステーシヨンに設けることもできる。この場合、
次のような問題がある。流量を少なくする場合には、減
圧ステーションの上流側の製品供給管路と減圧ステーシ
ョンの下流側の容器内部との圧力差が高いため、減圧ス
テーションのバルブの着座部を通過する製品に絞りを付
けて開度を極めて小さくする。バルブの着座部におい
て、製品の流速は高くなり、広がった管路に流入し、こ
の広がった管路において、平均の流速は遅くなる。従っ
て、溶解性の高いガスが「絞りを付けられて」放出され
るため、液体が泡立ち、組成に変化を及ぼすおそれがあ
る。
る代わりに、例えば、集中式の加圧ユニットを配置した
上、減圧ユニット、特に、制御可能な減圧バルブを個々
の充填ステーシヨンに設けることもできる。この場合、
次のような問題がある。流量を少なくする場合には、減
圧ステーションの上流側の製品供給管路と減圧ステーシ
ョンの下流側の容器内部との圧力差が高いため、減圧ス
テーションのバルブの着座部を通過する製品に絞りを付
けて開度を極めて小さくする。バルブの着座部におい
て、製品の流速は高くなり、広がった管路に流入し、こ
の広がった管路において、平均の流速は遅くなる。従っ
て、溶解性の高いガスが「絞りを付けられて」放出され
るため、液体が泡立ち、組成に変化を及ぼすおそれがあ
る。
本発明の思想に基づいた改良点の一つは、一定の条件
に基づいて平行に接続されるコンペンセータを設けるこ
とによって過度に高圧なガスが放出されることを阻止す
ることである。
に基づいて平行に接続されるコンペンセータを設けるこ
とによって過度に高圧なガスが放出されることを阻止す
ることである。
本発明の好ましい実施の形態においては、オーバーフ
ローバルブを戻りガス管路に設けることにより、このオ
ーバーフローバルブを介して戻りガスが取り除かれる。
ローバルブを戻りガス管路に設けることにより、このオ
ーバーフローバルブを介して戻りガスが取り除かれる。
本発明のその他の改変例、利点、利用可能性について
は、以下の実施の形態の説明および図面より理解できよ
う。請求の範囲に記載された内容に関わらず、ここに説
明および（もしくは）図示された全ての特徴は、それぞ
れ個別に、もしくはそれらを組み合わせることによって
本発明の主題を構成するものである。
は、以下の実施の形態の説明および図面より理解できよ
う。請求の範囲に記載された内容に関わらず、ここに説
明および（もしくは）図示された全ての特徴は、それぞ
れ個別に、もしくはそれらを組み合わせることによって
本発明の主題を構成するものである。
本明細書において、図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る充填ステーションを概略的に示し、図２は、本
発明の第２の実施の形態に係る充填ステーションを概略
的に示している。
態に係る充填ステーションを概略的に示し、図２は、本
発明の第２の実施の形態に係る充填ステーションを概略
的に示している。
図１に示された充填ステーション１は、基本的には、
供給管路３によってガスの溶解したビールのような液体
が送り込まれる充填バルブ２からなる。液体製品が充填
される容器、特に小樽４は、充填バルブ２の部位に配置
される。
供給管路３によってガスの溶解したビールのような液体
が送り込まれる充填バルブ２からなる。液体製品が充填
される容器、特に小樽４は、充填バルブ２の部位に配置
される。
個々の充填ステーション１に対し、加圧ポンプ５が供
給管路３に設けられるが、このポンプは、管路区間８に
おける圧力センサ７によって判定された充填バルブ２に
対する圧力と、小樽４内部のガスの圧力とを関数とし
て、周波数変換器６によって制御される。
給管路３に設けられるが、このポンプは、管路区間８に
おける圧力センサ７によって判定された充填バルブ２に
対する圧力と、小樽４内部のガスの圧力とを関数とし
て、周波数変換器６によって制御される。
充填バルブ２の戻りガス管路10に接続される垂直パイ
プ９が小樽４の内部に設けられる。この戻りガス管路10
は、オーバーフローバルブ11に接続されており、このオ
ーバーフローバルブ11によって戻りガスの排気管12が制
御されている。さらに、バルブ14によって閉塞されたプ
リストレスガス管路13が戻りガス管路10に接続されてい
る。
プ９が小樽４の内部に設けられる。この戻りガス管路10
は、オーバーフローバルブ11に接続されており、このオ
ーバーフローバルブ11によって戻りガスの排気管12が制
御されている。さらに、バルブ14によって閉塞されたプ
リストレスガス管路13が戻りガス管路10に接続されてい
る。
容器４を充填するには、まず最初に、この容器４をプ
リストレスガス管路13および戻りガス管路10を用いてプ
リストレスガス、特にCO2によって予め加圧しておく。
スタウトビールのような特定の液体については、CO2とN
2のような幾つかのガスの混合物がプリストレスガスと
して用いられる。小樽４内部のプリストレス圧は、ビー
ル内のCO2（もしくはN2）の飽和圧に概ね相当する分圧
に過ぎないが、供給管路３の管路区間８における充填バ
ルブ２の上流側に加えられた製品圧力に概ね等しくなっ
ている。小樽４内部のプリストレスガスの反対圧力は、
小樽４に充填した後の、即ち、充填された容器内部の溶
解されたガスの飽和圧に相当する。充填の際に通常蒸気
処理を施されて約100℃に加熱される容器４内部で、充
填されたビールの約３℃の温度が約４℃上昇することが
考慮されている。このように、当初のプリストレス圧を
設定する際に、飽和圧の変化が発生することが既に考慮
されている。
リストレスガス管路13および戻りガス管路10を用いてプ
リストレスガス、特にCO2によって予め加圧しておく。
スタウトビールのような特定の液体については、CO2とN
2のような幾つかのガスの混合物がプリストレスガスと
して用いられる。小樽４内部のプリストレス圧は、ビー
ル内のCO2（もしくはN2）の飽和圧に概ね相当する分圧
に過ぎないが、供給管路３の管路区間８における充填バ
ルブ２の上流側に加えられた製品圧力に概ね等しくなっ
ている。小樽４内部のプリストレスガスの反対圧力は、
小樽４に充填した後の、即ち、充填された容器内部の溶
解されたガスの飽和圧に相当する。充填の際に通常蒸気
処理を施されて約100℃に加熱される容器４内部で、充
填されたビールの約３℃の温度が約４℃上昇することが
考慮されている。このように、当初のプリストレス圧を
設定する際に、飽和圧の変化が発生することが既に考慮
されている。
プリストレスガスバルブ14を閉じた後、充填バルブ２
が開いている場合には、当初の圧力が均一化される。そ
の後、立ち上がりが「ランプ（直線的）」であるポンプ
５を作動させることにより、過度に大きな乱れが起きる
ことなく充填速度を徐々に増加させることができる。充
填バルブ２において、環状のギャップ15を介して供給管
路８より小樽４内部に送り込まれるビールの圧力によ
り、小樽４の内部に存在するプリストレスガスが、小樽
４より垂直パイプを介して送出される。プリストレスガ
スはオーバーフローバルブ11を介して戻りガスの排気管
12に排出される。
が開いている場合には、当初の圧力が均一化される。そ
の後、立ち上がりが「ランプ（直線的）」であるポンプ
５を作動させることにより、過度に大きな乱れが起きる
ことなく充填速度を徐々に増加させることができる。充
填バルブ２において、環状のギャップ15を介して供給管
路８より小樽４内部に送り込まれるビールの圧力によ
り、小樽４の内部に存在するプリストレスガスが、小樽
４より垂直パイプを介して送出される。プリストレスガ
スはオーバーフローバルブ11を介して戻りガスの排気管
12に排出される。
小樽内の製品の所望の供給圧と、プリストレスガスと
の圧力差は、ポンプ５により瞬時に生み出されるため、
個々の充填ステーション１に対してそれぞれ遅滞なく、
充填レベルに合わせて所望の充填速度になるように高精
度に制御することができる。
の圧力差は、ポンプ５により瞬時に生み出されるため、
個々の充填ステーション１に対してそれぞれ遅滞なく、
充填レベルに合わせて所望の充填速度になるように高精
度に制御することができる。
図２に示された第２の実施の形態は、基本的に図１の
実施に形態に対応するものであり、対応する構成要素に
ついては同一の参照符号を付し、ここで繰り返し詳細な
説明を行うことを省略する。
実施に形態に対応するものであり、対応する構成要素に
ついては同一の参照符号を付し、ここで繰り返し詳細な
説明を行うことを省略する。
第１の実施の形態との本質的な差異は、図２の実施の
形態では、充填ステーション20において、供給管路３に
おける加圧調節が、集中式加圧ユニット21によって行わ
れることにある。減圧バルブ22が個々の充填ステーショ
ン20にそれぞれ設けられ、このバルブは、圧力センサ７
によって供給圧を検知し、充填ステーション20における
製品供給のために、充填バルブ２での圧力を所望の供給
圧に減圧する。充填バルブ２が開いている場合には、当
初は、供給管路区間８と容器４内部との間で圧力が均一
となり、ビールの運搬に必要な圧力差は、供給管路８に
おける圧力計７により判定される圧力を考慮して、減圧
バルブ22によって調節可能である。しかしながら、充填
バルブ２が開かれた場合に供給管路８において圧力が高
い状態のままであっても、管路区間８において液体は圧
縮性を有さないため、大きな問題とはならない。
形態では、充填ステーション20において、供給管路３に
おける加圧調節が、集中式加圧ユニット21によって行わ
れることにある。減圧バルブ22が個々の充填ステーショ
ン20にそれぞれ設けられ、このバルブは、圧力センサ７
によって供給圧を検知し、充填ステーション20における
製品供給のために、充填バルブ２での圧力を所望の供給
圧に減圧する。充填バルブ２が開いている場合には、当
初は、供給管路区間８と容器４内部との間で圧力が均一
となり、ビールの運搬に必要な圧力差は、供給管路８に
おける圧力計７により判定される圧力を考慮して、減圧
バルブ22によって調節可能である。しかしながら、充填
バルブ２が開かれた場合に供給管路８において圧力が高
い状態のままであっても、管路区間８において液体は圧
縮性を有さないため、大きな問題とはならない。
液体製品が減圧バルブ22の着座部を通過して供給管路
３において高圧となり、「絞り」を付けられた際にガス
が放出されることを阻止するため、詳細には図示しない
が、コンペンセータが減圧バルブ22と平行に設けられ
る。その他の機能については、第１の実施の形態におけ
る機能に対応するものである。本実施の形態において
も、製品流入管路８と小樽４内部に予め加えられた圧力
は、減圧バルブ22によって極めて迅速に調節することが
できる。
３において高圧となり、「絞り」を付けられた際にガス
が放出されることを阻止するため、詳細には図示しない
が、コンペンセータが減圧バルブ22と平行に設けられ
る。その他の機能については、第１の実施の形態におけ
る機能に対応するものである。本実施の形態において
も、製品流入管路８と小樽４内部に予め加えられた圧力
は、減圧バルブ22によって極めて迅速に調節することが
できる。
本発明の第１および第２の実施の形態における重要な
点は、小樽４内部に予め加える圧力をビール内のCO
2（もしくはN2）の飽和圧に概ね相当する分圧に調節す
るだけでよく、この圧力は、従来用いられていたプリス
トレス圧よりも相当に低いことにある。圧力調節ユニッ
トを個々の充填ステーション１、20にそれぞれ設けるこ
とにより、遅滞なく小樽４内部の充填速度を制御するこ
とが可能となり、充填の際に、従来では成し遂げられな
かった製品の保護が可能となる。所望しないCO2の放出
や取り込み、もしくはプリストレスガスからの酸素の取
り込みによる製品の劣化を阻止することが可能となると
ともに、エネルギー消費とCO2の排出がより少なくな
り、製品の品質が大幅に向上する。
点は、小樽４内部に予め加える圧力をビール内のCO
2（もしくはN2）の飽和圧に概ね相当する分圧に調節す
るだけでよく、この圧力は、従来用いられていたプリス
トレス圧よりも相当に低いことにある。圧力調節ユニッ
トを個々の充填ステーション１、20にそれぞれ設けるこ
とにより、遅滞なく小樽４内部の充填速度を制御するこ
とが可能となり、充填の際に、従来では成し遂げられな
かった製品の保護が可能となる。所望しないCO2の放出
や取り込み、もしくはプリストレスガスからの酸素の取
り込みによる製品の劣化を阻止することが可能となると
ともに、エネルギー消費とCO2の排出がより少なくな
り、製品の品質が大幅に向上する。
参照符号のリスト １ 充填ステーション ２ 充填バルブ ３ 供給管路 ４ 小樽 ５ 加圧ポンプ ６ 周波数変換器 ７ 圧力センサ ８ 管路区間 ９ 垂直パイプ 10 戻りガス管路 11 オーバーフローバルブ 12 戻りガスの排気管 13 プリストレス管路 14 バルブ 15 環状のギャップ 20 充填ステーション 21 加圧ユニット 22 減圧バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B67C 3/00 - 3/34 B65B 3/00 - 3/36
Claims (12)
- 【請求項１】液体の充填に先立ってプリストレスガスで
予め圧力が加えられた容器（４）に対して供給管路
（３、８）に接続された充填ステーション（１、20）の
充填バルブ（２）によって前記液体を前記容器（４）に
供給し、充填処理の際に、前記容器（４）内部に存在す
る前記プリストレスガスを除去することにより、前記容
器（４）に少なくとも１種類のガスが溶解した液体を充
填する方法において、前記プリストレスガスは、充填さ
れる前記液体内に溶解されたガスのうち、CO2もしくはN
2の飽和圧に概ね相当する分圧にしか予め加圧されず、
前記分圧は、前記充填バルブ（２）の上流側の前記供給
管路（８）内に加えられる最大の液体圧力よりも小さ
く、充填のための液体供給と前記容器内部との間の圧力
差は、それぞれの充填ステーション（１、20）で圧力制
御装置（５、22）によって制御されて生み出されること
を特徴とする容器の充填方法。 - 【請求項２】請求項１記載の方法において、前記充填ス
テーション（１）への液体の供給は、前記プリストレス
ガスで予め圧力が加えられた前記容器（４）内部の圧力
と概ね同じであるか、それよりも若干小さな圧力で前記
圧力制御装置（５、22）の上流側の前記供給管路（３）
を介して行われることを特徴とする容器の充填方法。 - 【請求項３】請求項１記載の方法において、前記充填ス
テーション（20）への液体の供給は、前記プリストレス
ガスで予め圧力が加えられた前記容器（４）内部の圧力
よりも大きな圧力で前記圧力制御装置（５、22）の上流
側の前記供給管路（３）を介して行われることを特徴と
する容器の充填方法。 - 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法
において、前記容器（４）内部の前記プリストレスガス
は、流入する液体によって強制的に前記容器（４）から
排出されることを特徴とする容器の充填方法。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法
において、前記プリストレスガスで予め圧力が加えられ
た前記容器（４）内部の圧力は、充填された前記容器
（４）内部に溶解したガスの飽和圧に概ね相当するよう
に調節されることを特徴とする容器の充填方法。 - 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法
を達成するための充填ステーション（１、20）を有する
装置であって、前記充填ステーション（１、20）は、該
充填ステーション（１、20）に設けられた容器（４）に
充填される液体を供給するための供給管路（３、８）
と、前記容器（４）から排出されるプリストレスガスを
除去するための戻りガス管路（10）とを備え、前記充填
ステーション（１、20）の圧力制御装置（５、22）は、
前記充填ステーション（１、20）の供給管路区間（８）
における充填圧力を生み出すために設けられ、圧力セン
サ（７）は、前記圧力制御装置（５、22）に設けられて
前記充填ステーション（１、20）の供給管路区間（８）
において液体圧力を生み出すことを特徴とする容器の充
填装置。 - 【請求項７】請求項６記載の装置において、前記圧力制
御装置は、加圧ユニット（５）であることを特徴とする
容器の充填装置。 - 【請求項８】請求項７記載の装置において、前記加圧ユ
ニットは、周波数制御ポンプ（５）であることを特徴と
する容器の充填装置。 - 【請求項９】請求項６記載の装置において、集中式加圧
ユニット（21）が供給管路（３）に設けられ、減圧ユニ
ット（22）がそれぞれの充填ステーションに設けられる
ことを特徴とする容器の充填装置。 - 【請求項１０】請求項９記載の装置において、前記減圧
ユニットは、制御可能な減圧バルブ（22）であることを
特徴とする容器の充填装置。 - 【請求項１１】請求項９または10記載の装置において、
コンペンセータが前記減圧ユニット（22）と平行に設け
られることを特徴とする容器の充填装置。 - 【請求項１２】請求項６〜11のいずれか１項に記載の装
置において、戻りガスを除去するオーバーフローバルブ
（11）が前記戻りガス管路（10）に設けられることを特
徴とする容器の充填装置。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19718130.9 | 1997-04-29 | ||
| DE19718130 | 1997-04-29 | ||
| DE19720170A DE19720170C2 (de) | 1997-04-29 | 1997-05-14 | Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Gebinden |
| DE19720170.9 | 1997-05-14 | ||
| PCT/EP1998/001549 WO1998049088A1 (de) | 1997-04-29 | 1998-03-18 | Verfahren und vorrichtung zum füllen von gebinden |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000511139A JP2000511139A (ja) | 2000-08-29 |
| JP3335181B2 true JP3335181B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=26036180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54652098A Expired - Lifetime JP3335181B2 (ja) | 1997-04-29 | 1998-03-18 | 容器の充填方法およびその装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0979206B1 (ja) |
| JP (1) | JP3335181B2 (ja) |
| AT (1) | ATE202325T1 (ja) |
| DE (1) | DE29712148U1 (ja) |
| DK (1) | DK0979206T3 (ja) |
| ES (1) | ES2161047T3 (ja) |
| WO (1) | WO1998049088A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| DE19927823B4 (de) | 1999-06-18 | 2004-08-12 | Daimlerchrysler Ag | Elektromagnetischer Aktuator und Verfahren zur Justierung des elektromagnetischen Aktuators |
| CA2373912A1 (en) | 2001-03-01 | 2002-09-01 | Takeshi Hirasawa | Optical transmission system |
| SE525975C2 (sv) * | 2002-08-21 | 2005-06-07 | Eco Lean Res & Dev As | Anordning för kompensering av tryckfall och system för fyllning av förpackningar |
| DE10343281A1 (de) * | 2003-09-18 | 2005-04-21 | Adelholzener Alpenquellen Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung und Abfüllung von mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeiten |
| JP2006206101A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Shiga Yamashita:Kk | 液体輸送装置 |
| DE102006022464B4 (de) * | 2006-05-13 | 2008-09-25 | Khs Ag | Verfahren sowie Vorrichtung zum gesteuerten Aufschäumen eines in Flaschen oder dergleichen Behälter eingebrachten Füllgutes |
| KR101522928B1 (ko) * | 2013-10-04 | 2015-05-28 | 디에스플랜트(주) | 압력센서를 구비한 고속 유체 회전 충진시스템 |
| WO2016148326A1 (ko) * | 2015-03-19 | 2016-09-22 | 디에스플랜트(주) | 압력센서를 구비한 고속 유체 회전 충진시스템 |
| HK1218485A2 (zh) * | 2015-12-29 | 2017-02-17 | 劉育衡 號 | 底部往上液體灌注系統 |
| CN108689363B (zh) * | 2018-04-28 | 2024-08-13 | 大连普瑞康生物技术有限公司 | 一种培养基灌装设备 |
| EP3578504B1 (en) * | 2018-06-06 | 2024-08-07 | NicheSolutions (GB) Limited | Keg filling apparatus |
| NO346885B1 (en) * | 2020-01-20 | 2023-02-13 | Angeltvedt As | System and method for filling pressurized beverage keg |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2357245A (en) * | 1942-04-22 | 1944-08-29 | Wetherby-Williams Arthu Vivian | Apparatus for filling and closing containers |
| GB1084120A (ja) * | 1965-09-30 | |||
| DE2123949C3 (de) * | 1971-05-14 | 1975-04-03 | Enzinger-Union-Werke Ag, 6800 Mannheim | Kesselloser Gegendruck-Faßfüller |
| DE3216087A1 (de) * | 1982-04-30 | 1983-11-03 | Volker Dipl.-Ing. 6238 Hofheim Till | Verfahren zum fuellen von behaeltern sowie vorrichtung und anlage zur durchfuehrung eines solchen verfahrens |
-
1997
- 1997-07-10 DE DE29712148U patent/DE29712148U1/de not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-03-18 DK DK98916983T patent/DK0979206T3/da active
- 1998-03-18 US US09/380,361 patent/US6230763B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-03-18 WO PCT/EP1998/001549 patent/WO1998049088A1/de active IP Right Grant
- 1998-03-18 JP JP54652098A patent/JP3335181B2/ja not_active Expired - Lifetime
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