JP3921133B2 - 容器内充填装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発酵麦芽飲料工場の製造工程で製品として出荷する容器に、発酵麦芽飲料（このものは発泡酒を含み、以下、単に「ビール」と称す）を充填する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビール製造工程においては、製品とするための容器内（特に、缶容器、壜、ペット容器、樽など）にビールを充填するための装置が設置されている。そして、この充填装置には、通常、充填流路の途中にビール通過量を実測するための流量計（以下、タービンメータと記載）が設置されている。このようなタービンメータを設けることにより、容器内に一定量のビールが安定して充填できるようになっている。さらに下流側には、タービンメータの付属機器が万が一、破損したとしても、破損分離した部材が充填されるビールとともに同伴されて容器内に充填されないように、ストレーナ（メッシュフィルタ）が垂直配管内に設置されている。より詳細には、垂直配管内に、メッシュ（約２０メッシュ）のストレーナが配管路を遮るように配管路に対して垂直に設置されている。
【０００３】
ところで、ビールの品種を切り替える場合、当該品種の切り替えを確実にするために、充填装置内を切り替える品種のビールで置換洗浄することが一般に行われる。品種切り替えの際の代表的動作の一例は、以下の通りである。
【０００４】
（１）ＣＩＰ洗浄、すなわち、所定温度の滅菌水で装置内を一度充満させた後に排水して装置内を洗浄した後、品種切り替え対象の置換すべきビール液で数回のビール置換洗浄を行う。
【０００５】
ビール置換洗浄に際しては、ビール回収操作および炭酸ガスによる微圧ドレイン操作等が行われる。
【０００６】
（２）このような操作が完了した後、品種切り替え対象のビールでの容器への充填操作が開始される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の充填装置では、ビールを容器に定量充填する動作において、充填されるビールの量が安定しないという現象が発生していた、特に、最初に充填される一番目の容器では規定量のビールが充填されないことが発生しやすい傾向にあるという現象が生じていた。このような充填量不足の容器は、充填装置の下流に設置されている重量検査機により、設定容量値以下の不良容器として判断され完全に排除されるので製品品質上は問題ないものの、上記一連の不安定要素は、原因を究明して製造工程から排除すべきものである。
【０００８】
このような実状のもと、上記の問題点を解決し、特に、初期充填操作を含めてビールの充填量が常に安定して行われる充填装置の開発が強く要望されていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが、初期充填不良の原因を追求すべく鋭意研究を重ねたところ、品種切り替えのための上記ビール置換洗浄の際に微圧ドレイン操作として用いられている炭酸ガスがストレーナ（メッシュフィルタ）の部分に、構造上、残存しやすくなっていることを見出し、この現象を回避すべき新規な構造を創案したものである。ちなみに、品種切り替え操作の際、従来のビール充填流路においては、ビールの流れとリターンガス（炭酸ガス）との向流流れ（counter current）に起因するビールと炭酸ガスとの「ぶつかり」の現象がストレーナ近傍で生じているものと考えられる。
【００１０】
すなわち、本発明は、発酵麦芽飲料を貯留させ実質的な発酵麦芽飲料供給源となるフィラーボールと、容器内に発酵麦芽飲料を充填するための充填バルブ本体とを有する発酵麦芽飲料の容器内充填装置であって、前記フィラーボールの上部には、発酵麦芽飲料供給のための加圧源並びに発酵麦芽飲料置換洗浄に際して、発酵麦芽飲料の回収操作および炭酸ガスによる微圧ドレイン操作のための加圧源となる炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給ラインが形成され、前記フィラーボールの下部には発酵麦芽飲料をフィラーボールに補充・供給するための発酵麦芽飲料補充ラインが形成され、前記フィラーボールと前記充填バルブ本体とは、容器への発酵麦芽飲料定量供給が可能となるように発酵麦芽飲料定量供給配管により連通されており、前記発酵麦芽飲料定量供給配管は、前記フィラーボールと前記充填バルブ本体に至るまでに実質的な水平配管部を有しており、当該水平配管部にメッシュ状のストレーナが設置されており、発酵麦芽飲料充填操作の際、発酵麦芽飲料定量供給配管内において微圧ドレイン操作として用いられていた炭酸ガスがストレーナの部分に残存することを抑制し、初期操作を含めて発酵麦芽飲料の充填量が安定して行われるように作用させてなるように構成される。
【００１１】
本発明の好ましい態様として、前記炭酸ガスラインから微圧ドレイン操作用に供給された炭酸ガスが前記発酵麦芽飲料定量供給配管に残存しており、その後、前記発酵麦芽飲料定量供給配管に発酵麦芽飲料を導入した際に、前記ストレーナは、発酵麦芽飲料の流れと炭酸ガスとのぶつかり現象が回避されるように作用してなるように構成される。
【００１２】
本発明の好ましい態様として、前記発酵麦芽飲料定量供給配管の実質的な水平配管部は、±２０度の傾斜を許容する範囲内の水平度で形成される。
【００１３】
本発明の好ましい態様として、前記ストレーナは、上部側分（実質的な上半分）と下部側分（実質的な下半分）とがそれぞれ異なるメッシュで形成されており、水平配管部に設置の際、水平配管部内の上部に小さなメッシュ（開口が大きい）が位置するように設置されてなるように構成される。
【００１４】
本発明の好ましい態様として、前記ストレーナは、同心円で区分される内部側分と外部側分とがそれぞれ異なるメッシュで形成されており、外部側分のメッシュが内部側分のメッシュよりも小さく（開口が大きい）設定される。
【００１５】
本発明の好ましい態様として、前記ストレーナは、フラットタイプとして構成される。
【００１６】
本発明の好ましい態様として、前記発酵麦芽飲料定量供給配管には、配管中を流通する発酵麦芽飲料を計量するための流量計が設置されており、当該流量計は前記メッシュ状のストレーナの上流側に設置されるように構成される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施の形態について、ビールを缶容器内に充填する装置を例に取り、図１を参照しつつ詳細に説明する。
【００２２】
図１に示されるように、本発明のビールの容器内充填装置１は、ビールを貯留させ実質的なビール供給源となるフィラーボール１０と、容器内にビールを充填するための充填バルブ本体５０とを有している。
【００２３】
フィラーボール１０の上部には、図示のごとくビール供給のための加圧源となる炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給ライン１１が形成され、フィラーボール１１の下部にはビールをフィラーボールに補充・供給するためのビール補充ライン２１（発酵麦芽飲料補充ライン２１）が形成されている。
【００２４】
炭酸ガス供給ライン１１の途中には、図示のごとく炭酸ガスの流通を制御（開閉）するための炭酸ガス用開閉バルブ１５が設置されている。ビール補充ライン２１の途中には、図示のごとくビール補充・供給を制御（開閉）するためのビール用開閉バルブ２５が設置されている。
【００２５】
本発明において、上記フィラーボール１０と充填バルブ本体５０とは、容器２（二点鎖線の想像線で描かれている）へのビールの定量供給が可能となるようにビール定量供給配管７０（発酵麦芽飲料定量供給配管７０）により連通されている。本実施の形態の場合、ビール定量供給配管７０は、上流側から垂直配管部７３、湾曲部７２、および実質的な水平配管部７１から構成されている。そして、垂直配管部７３に、配管中を流通するビールを計量するためのタービンメータ７５が設置され、このタービンメータ７５の下流側に存在する実質的な水平配管部７１にメッシュ状のストレーナ７７が設置されている。
【００２６】
本発明における最も重要な点は、ビール定量供給配管７０が前記フィラーボール１０から前記充填バルブ本体５０に至るまでの間に実質的な水平配管部７１を有しており、この水平配管部７１にストレーナ７７が設置されている点にある。
【００２７】
実質的な水平配管部７１は、水平を基準として±２０度の傾斜、好ましくは±１０度の傾斜、より好ましくは±５度の傾斜を許容する水平度の範囲内で形成される。真の水平状態が最も好ましい。傾斜が±２０度の範囲内を外れると、品種切り替えの際の操作において、メッシュ状のストレーナ７７に炭酸ガスが残存してしまうせいか、初期ビール充填操作の際のビールの充填量が不安定となってしまう傾向が生じる。水平配管部７１の長さは、例えば６０〜８０ｍｍ程度あればよい。
【００２８】
ストレーナ７７の形状は特に制限されるものではないが、いわゆる円錐形状を備えるコーンタイプのものよりは平板状のフラットタイプのものの方が好ましい。発泡しにくい、メッシュ網目が均一でバラツキが少ない、加工が容易で安価である等のメリットがあるからである。メッシュは、５〜３０、好ましくは、８〜２５とすることが望ましい。この範囲を逸脱すると本発明の作用効果が発揮しにくくなる。
【００２９】
ストレーナ７７のメッシュ形態は、以下の（１）および（２）の例に示すように１つのストレーナに２つ以上の異なるメッシュを組み合わせるのも好ましい態様である。
【００３０】
（１）すなわち、第１の態様として、理想的には円形のストレーナの上部側分（実質的な上半分）と下部側分（実質的な下半分）とをそれぞれ異なるメッシュで形成する。理想的には例えば、上部側分を１０メッシュ、下部側分を２０メッシュとする。そして、水平配管部７１に設置の際、上部に小さなメッシュ（開口が大きい）が位置するように設置する。ここで「実質的な」という文言は、３〜７割の面積占有をいう。
【００３１】
（２）また、第２の態様として、同心円で区分される内部側分（実質的な内半分）と外部側分（実質的な外半分）とをそれぞれ異なるメッシュで形成する。理想的には例えば、内部側分を２０メッシュ、外部側分を１０メッシュというように、内半分のメッシュが外半分のメッシュよりも大きく（開口が小さい）なるように設定する。ここで「実質的な」という文言は、３〜７割の面積占有をいう。このような（１）および（２）の構成により、本発明の効果はより一層、確実なものとなる。
【００３２】
充填バルブ本体５０は、下方を開放し得るバルブ筐体８０と、このバルブ筐体８０の内部の軸方向に沿って装着されるバルブ軸体９０とを備えている。そして、バルブ筐体８０の下部内周面には内側に突出したリング状の弁座８２が形成され、この一方で、前記バルブ軸体９０の下部外周部には、上記弁座８２とシール弁を構成すべき弁体部９２が形成されている。バルブ軸体９０の上部はシリンダ駆動装置８に連結されており、このシリンダ駆動装置８のストローク駆動により、バルブ軸体９０は軸方向に上下動できるようになっている。この上下運動に伴い、弁座８２と弁体部９２の離接による弁の開閉ができるようになっており、例えば、弁が「開」の状態で容器２内にビールが充填される（図１の状態）。
【００３３】
前記バルブ軸体９０の内部軸方向にはベントライン９４が形成されている。このベントライン９４の上部は、配管３１によりフィラーボール１０と連通しており、これにより、容器内にビールを充填する際、ビールと置換される容器内の気体がベントライン９４を介してフィラーボール１０に戻される。つまり、ベントライン９４は、ビール供給のための加圧源であるフィラーボール１０の上部空間と配管３１を介して連通することができるようになっている。配管３１の途中に炭酸ガスの供給を制御（開閉）するための開閉バルブ３５が形成されている。
【００３４】
前記バルブ筐体８０の下部の肉厚内には、気体抜き空間８９が所定の高さまで肉厚内にリング状に形成されている。この気体抜き空間８９は、容器２内の気体を放出するためのフラッシングリターンライン１０１および容器内炭酸ガスを放出するためのスニフトライン１１１に、バルブ１０５およびバルブ１１５をそれぞれ介して連通されている。フラッシングリターンライン１０１およびスニフトライン１１１は下流で合流して回収ライン１２０を形成している。
【００３５】
なお、このような充填バルブ本体５０は、例えば、回動しながらローラーカムで上下動できるように、円形状の充填ヘッドに取り付けられる。そして、充填バルブ本体５０が最下部位置にきたところで、バルブ筐体８０の最下部が容器の口部と密着し、この時点で充填が開始されるようになっている。充填完了後の例えば缶容器は、次工程で缶蓋の取り付け、缶蓋の巻き締め等の操作が行なわれる。
【００３６】
なお、本発明の容器内充填装置において、本来の充填動作ではないが、本発明の課題の発生の原因となるビール品種切り替えの際の代表的動作（交換すべき品種のビール液での置換洗浄）の一例を、以下簡単に説明しておく。
【００３７】
（１）ＣＩＰ洗浄
図２に示すごとく充填バルブ本体５０の充填口に相当する下部（バルブ筐体８０の最下部）に、当該充填口を塞ぐようにＣＩＰキャップ４０を装着する。ＣＩＰ液をビール補充ライン２１より注入する。この時、バルブ１５「閉」、バルブ２５「開」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「開」となるように作用している。このような操作条件のもとで、フィラーボール１０、充填バルブ本体５０、およびビール定量供給配管７０の内部は、ＣＩＰ液で満たされる。
【００３８】
（２）ビール補充ライン２１経由の残水戻し
次いで、炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば微圧で供給し、装置内に貯留しているＣＩＰ液をビール補充ライン２１を経て戻す。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「開」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「開」となるように作用している。
【００３９】
（３）フラッシングリターンライン１０１経由の残水戻し
引き続き炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば微圧で供給し、残留しているＣＩＰ液をフラッシングリターンライン１０１を経て戻す。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「閉」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「開」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「閉」となるように作用している。この場合、配管３１を経て導入される炭酸ガスは、ベントライン９４、ＣＩＰキャップ４０、気体抜き空間８９を経て、フラッシングリターンライン１０１に抜け出る。
【００４０】
（４）スニフトライン１１１経由の残水戻し
引き続き炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば微圧で供給し、残留しているＣＩＰ液をスニフトライン１１１を経て戻す。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「閉」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「開」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「閉」となるように作用している。この場合、配管３１を経て導入される炭酸ガスは、ベントライン９４、ＣＩＰキャップ４０、気体抜き空間８９を経て、スニフトライン１１１に抜け出る。
【００４１】
（５）フラッシング
以下、上記ＣＩＰキャップ４０を取り外し（以下の操作全て該当）、図１の状態で、炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば超微圧で供給し、ベントライン９４よりフラッシングする。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「閉」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「閉」となるように作用している。
【００４２】
（６）微圧ドレイン
次いで炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば超微圧で供給し、ベントライン９４および充填バルブ本体５０の充填口よりドレインする。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「閉」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「開」となるように作用している。
【００４３】
（７）ビール導入
ビールを導入する前に、炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば超微圧でフィラーボール１０に充填し、その後にビールをフィラーボール１０に導入する。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「開」、バルブ３５「閉」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「閉」となるように作用している。フィラーボール１０の所定容積、ビール定量供給配管７０、および充填バルブ本体５０の内部は、ビールで満たされる。
【００４４】
（８）ビール回収
次いで、炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば微圧で供給し、貯留しているビールをビール補充ライン２１を経て戻す。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「開」、バルブ３５「閉」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「閉」となるように作用している。ビール定量供給配管７０、および充填バルブ本体５０の内部は、ビールが残存する。
【００４５】
（９）微圧ドレイン
次いで、上記（６）と同じ操作、すなわち、炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば超微圧で供給し、ベントライン９４および充填バルブ本体５０の充填口より残存ビールをドレインする。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「閉」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「開」となるように作用している。
【００４６】
（１０）ビール導入およびビール回収
上記（７）および（８）の動作に準じる。
【００４７】
（１１）最終ビール導入
実質的に上記（７）と同じ動作が行なわれ、ビールの容器内充填がいつでも開始できる状態となる。
【００４８】
（１２）ビール充填
炭酸ガスの加圧により、所定量のビールが容器内に充填される。この際、ビール定量供給配管７０中を流通するビールはタービンメータ７５により計量される。
本発明の効果を具体的に示す５００ｍｌ缶容器を用いた検証実験によるデータを表１に示す。データは、最初（１回目）の充填量の平均値である。サンプル数は１００とした。本発明（実施例）は、水平配管部を形成させ、この水平配管部にストレーナ（２０メッシュ；フラットタイプ）を設置したものである。これに対して、比較例は、従来の方式、すなわちストレーナ（２０メッシュ；フラットタイプ）を垂直配管内に設置したものである。
【００４９】
【表１】
【００５０】
さらに、上記実施例および比較例で用いたフラットタイプのストレーナをコーンタイプのストレーナに変えて行なった実験においても上記表１と同等の傾向を示す結果が得られることが確認されている。
【００５１】
加えて、上記表１に示される本発明の実施例データに関し、水平配管部が±２０度の傾斜を許容する範囲内の水平度でほぼ良好な初期充填量を維持することができることが確認されている。
【００５２】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明の発酵麦芽飲料の容器内充填装置は、発酵麦芽飲料を貯留させ実質的な発酵麦芽飲料供給源となるフィラーボールと、容器内に発酵麦芽飲料を充填するための充填バルブ本体とを有し、前記フィラーボールの上部には、発酵麦芽飲料供給のための加圧源となる炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給ラインが形成され、前記フィラーボールの下部には発酵麦芽飲料をフィラーボールに補充・供給するための発酵麦芽飲料補充ラインが形成され、前記フィラーボールと前記充填バルブ本体とは、容器への発酵麦芽飲料定量供給が可能となるように発酵麦芽飲料定量供給配管により連通されており、前記発酵麦芽飲料定量供給配管は、前記フィラーボールと前記充填バルブ本体に至るまでに実質的な水平配管部を有しており、当該水平配管部にメッシュ状のストレーナが設置されてなるように構成されているので、特に問題となる初期充填操作を含めてビールの充填量が常に安定して行われるという極めて優れた効果が発現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のビールの容器内充填装置の概略構成を示した図面である。
【図２】品種切り替えの際、一時的に変形された本発明のビールの容器内充填装置の概略構成を示した図面である。
【符号の説明】
１…ビールの容器内充填装置
１０…フィラーボール
１１…炭酸ガス供給ライン
２１…ビール補充ライン
５０…充填バルブ本体
７０…ビール定量供給配管
７１…水平配管部
７５…タービンメータ
７７…ストレーナ
【発明の属する技術分野】
本発明は、発酵麦芽飲料工場の製造工程で製品として出荷する容器に、発酵麦芽飲料（このものは発泡酒を含み、以下、単に「ビール」と称す）を充填する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビール製造工程においては、製品とするための容器内（特に、缶容器、壜、ペット容器、樽など）にビールを充填するための装置が設置されている。そして、この充填装置には、通常、充填流路の途中にビール通過量を実測するための流量計（以下、タービンメータと記載）が設置されている。このようなタービンメータを設けることにより、容器内に一定量のビールが安定して充填できるようになっている。さらに下流側には、タービンメータの付属機器が万が一、破損したとしても、破損分離した部材が充填されるビールとともに同伴されて容器内に充填されないように、ストレーナ（メッシュフィルタ）が垂直配管内に設置されている。より詳細には、垂直配管内に、メッシュ（約２０メッシュ）のストレーナが配管路を遮るように配管路に対して垂直に設置されている。
【０００３】
ところで、ビールの品種を切り替える場合、当該品種の切り替えを確実にするために、充填装置内を切り替える品種のビールで置換洗浄することが一般に行われる。品種切り替えの際の代表的動作の一例は、以下の通りである。
【０００４】
（１）ＣＩＰ洗浄、すなわち、所定温度の滅菌水で装置内を一度充満させた後に排水して装置内を洗浄した後、品種切り替え対象の置換すべきビール液で数回のビール置換洗浄を行う。
【０００５】
ビール置換洗浄に際しては、ビール回収操作および炭酸ガスによる微圧ドレイン操作等が行われる。
【０００６】
（２）このような操作が完了した後、品種切り替え対象のビールでの容器への充填操作が開始される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の充填装置では、ビールを容器に定量充填する動作において、充填されるビールの量が安定しないという現象が発生していた、特に、最初に充填される一番目の容器では規定量のビールが充填されないことが発生しやすい傾向にあるという現象が生じていた。このような充填量不足の容器は、充填装置の下流に設置されている重量検査機により、設定容量値以下の不良容器として判断され完全に排除されるので製品品質上は問題ないものの、上記一連の不安定要素は、原因を究明して製造工程から排除すべきものである。
【０００８】
このような実状のもと、上記の問題点を解決し、特に、初期充填操作を含めてビールの充填量が常に安定して行われる充填装置の開発が強く要望されていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが、初期充填不良の原因を追求すべく鋭意研究を重ねたところ、品種切り替えのための上記ビール置換洗浄の際に微圧ドレイン操作として用いられている炭酸ガスがストレーナ（メッシュフィルタ）の部分に、構造上、残存しやすくなっていることを見出し、この現象を回避すべき新規な構造を創案したものである。ちなみに、品種切り替え操作の際、従来のビール充填流路においては、ビールの流れとリターンガス（炭酸ガス）との向流流れ（counter current）に起因するビールと炭酸ガスとの「ぶつかり」の現象がストレーナ近傍で生じているものと考えられる。
【００１０】
すなわち、本発明は、発酵麦芽飲料を貯留させ実質的な発酵麦芽飲料供給源となるフィラーボールと、容器内に発酵麦芽飲料を充填するための充填バルブ本体とを有する発酵麦芽飲料の容器内充填装置であって、前記フィラーボールの上部には、発酵麦芽飲料供給のための加圧源並びに発酵麦芽飲料置換洗浄に際して、発酵麦芽飲料の回収操作および炭酸ガスによる微圧ドレイン操作のための加圧源となる炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給ラインが形成され、前記フィラーボールの下部には発酵麦芽飲料をフィラーボールに補充・供給するための発酵麦芽飲料補充ラインが形成され、前記フィラーボールと前記充填バルブ本体とは、容器への発酵麦芽飲料定量供給が可能となるように発酵麦芽飲料定量供給配管により連通されており、前記発酵麦芽飲料定量供給配管は、前記フィラーボールと前記充填バルブ本体に至るまでに実質的な水平配管部を有しており、当該水平配管部にメッシュ状のストレーナが設置されており、発酵麦芽飲料充填操作の際、発酵麦芽飲料定量供給配管内において微圧ドレイン操作として用いられていた炭酸ガスがストレーナの部分に残存することを抑制し、初期操作を含めて発酵麦芽飲料の充填量が安定して行われるように作用させてなるように構成される。
【００１１】
本発明の好ましい態様として、前記炭酸ガスラインから微圧ドレイン操作用に供給された炭酸ガスが前記発酵麦芽飲料定量供給配管に残存しており、その後、前記発酵麦芽飲料定量供給配管に発酵麦芽飲料を導入した際に、前記ストレーナは、発酵麦芽飲料の流れと炭酸ガスとのぶつかり現象が回避されるように作用してなるように構成される。
【００１２】
本発明の好ましい態様として、前記発酵麦芽飲料定量供給配管の実質的な水平配管部は、±２０度の傾斜を許容する範囲内の水平度で形成される。
【００１３】
本発明の好ましい態様として、前記ストレーナは、上部側分（実質的な上半分）と下部側分（実質的な下半分）とがそれぞれ異なるメッシュで形成されており、水平配管部に設置の際、水平配管部内の上部に小さなメッシュ（開口が大きい）が位置するように設置されてなるように構成される。
【００１４】
本発明の好ましい態様として、前記ストレーナは、同心円で区分される内部側分と外部側分とがそれぞれ異なるメッシュで形成されており、外部側分のメッシュが内部側分のメッシュよりも小さく（開口が大きい）設定される。
【００１５】
本発明の好ましい態様として、前記ストレーナは、フラットタイプとして構成される。
【００１６】
本発明の好ましい態様として、前記発酵麦芽飲料定量供給配管には、配管中を流通する発酵麦芽飲料を計量するための流量計が設置されており、当該流量計は前記メッシュ状のストレーナの上流側に設置されるように構成される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施の形態について、ビールを缶容器内に充填する装置を例に取り、図１を参照しつつ詳細に説明する。
【００２２】
図１に示されるように、本発明のビールの容器内充填装置１は、ビールを貯留させ実質的なビール供給源となるフィラーボール１０と、容器内にビールを充填するための充填バルブ本体５０とを有している。
【００２３】
フィラーボール１０の上部には、図示のごとくビール供給のための加圧源となる炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給ライン１１が形成され、フィラーボール１１の下部にはビールをフィラーボールに補充・供給するためのビール補充ライン２１（発酵麦芽飲料補充ライン２１）が形成されている。
【００２４】
炭酸ガス供給ライン１１の途中には、図示のごとく炭酸ガスの流通を制御（開閉）するための炭酸ガス用開閉バルブ１５が設置されている。ビール補充ライン２１の途中には、図示のごとくビール補充・供給を制御（開閉）するためのビール用開閉バルブ２５が設置されている。
【００２５】
本発明において、上記フィラーボール１０と充填バルブ本体５０とは、容器２（二点鎖線の想像線で描かれている）へのビールの定量供給が可能となるようにビール定量供給配管７０（発酵麦芽飲料定量供給配管７０）により連通されている。本実施の形態の場合、ビール定量供給配管７０は、上流側から垂直配管部７３、湾曲部７２、および実質的な水平配管部７１から構成されている。そして、垂直配管部７３に、配管中を流通するビールを計量するためのタービンメータ７５が設置され、このタービンメータ７５の下流側に存在する実質的な水平配管部７１にメッシュ状のストレーナ７７が設置されている。
【００２６】
本発明における最も重要な点は、ビール定量供給配管７０が前記フィラーボール１０から前記充填バルブ本体５０に至るまでの間に実質的な水平配管部７１を有しており、この水平配管部７１にストレーナ７７が設置されている点にある。
【００２７】
実質的な水平配管部７１は、水平を基準として±２０度の傾斜、好ましくは±１０度の傾斜、より好ましくは±５度の傾斜を許容する水平度の範囲内で形成される。真の水平状態が最も好ましい。傾斜が±２０度の範囲内を外れると、品種切り替えの際の操作において、メッシュ状のストレーナ７７に炭酸ガスが残存してしまうせいか、初期ビール充填操作の際のビールの充填量が不安定となってしまう傾向が生じる。水平配管部７１の長さは、例えば６０〜８０ｍｍ程度あればよい。
【００２８】
ストレーナ７７の形状は特に制限されるものではないが、いわゆる円錐形状を備えるコーンタイプのものよりは平板状のフラットタイプのものの方が好ましい。発泡しにくい、メッシュ網目が均一でバラツキが少ない、加工が容易で安価である等のメリットがあるからである。メッシュは、５〜３０、好ましくは、８〜２５とすることが望ましい。この範囲を逸脱すると本発明の作用効果が発揮しにくくなる。
【００２９】
ストレーナ７７のメッシュ形態は、以下の（１）および（２）の例に示すように１つのストレーナに２つ以上の異なるメッシュを組み合わせるのも好ましい態様である。
【００３０】
（１）すなわち、第１の態様として、理想的には円形のストレーナの上部側分（実質的な上半分）と下部側分（実質的な下半分）とをそれぞれ異なるメッシュで形成する。理想的には例えば、上部側分を１０メッシュ、下部側分を２０メッシュとする。そして、水平配管部７１に設置の際、上部に小さなメッシュ（開口が大きい）が位置するように設置する。ここで「実質的な」という文言は、３〜７割の面積占有をいう。
【００３１】
（２）また、第２の態様として、同心円で区分される内部側分（実質的な内半分）と外部側分（実質的な外半分）とをそれぞれ異なるメッシュで形成する。理想的には例えば、内部側分を２０メッシュ、外部側分を１０メッシュというように、内半分のメッシュが外半分のメッシュよりも大きく（開口が小さい）なるように設定する。ここで「実質的な」という文言は、３〜７割の面積占有をいう。このような（１）および（２）の構成により、本発明の効果はより一層、確実なものとなる。
【００３２】
充填バルブ本体５０は、下方を開放し得るバルブ筐体８０と、このバルブ筐体８０の内部の軸方向に沿って装着されるバルブ軸体９０とを備えている。そして、バルブ筐体８０の下部内周面には内側に突出したリング状の弁座８２が形成され、この一方で、前記バルブ軸体９０の下部外周部には、上記弁座８２とシール弁を構成すべき弁体部９２が形成されている。バルブ軸体９０の上部はシリンダ駆動装置８に連結されており、このシリンダ駆動装置８のストローク駆動により、バルブ軸体９０は軸方向に上下動できるようになっている。この上下運動に伴い、弁座８２と弁体部９２の離接による弁の開閉ができるようになっており、例えば、弁が「開」の状態で容器２内にビールが充填される（図１の状態）。
【００３３】
前記バルブ軸体９０の内部軸方向にはベントライン９４が形成されている。このベントライン９４の上部は、配管３１によりフィラーボール１０と連通しており、これにより、容器内にビールを充填する際、ビールと置換される容器内の気体がベントライン９４を介してフィラーボール１０に戻される。つまり、ベントライン９４は、ビール供給のための加圧源であるフィラーボール１０の上部空間と配管３１を介して連通することができるようになっている。配管３１の途中に炭酸ガスの供給を制御（開閉）するための開閉バルブ３５が形成されている。
【００３４】
前記バルブ筐体８０の下部の肉厚内には、気体抜き空間８９が所定の高さまで肉厚内にリング状に形成されている。この気体抜き空間８９は、容器２内の気体を放出するためのフラッシングリターンライン１０１および容器内炭酸ガスを放出するためのスニフトライン１１１に、バルブ１０５およびバルブ１１５をそれぞれ介して連通されている。フラッシングリターンライン１０１およびスニフトライン１１１は下流で合流して回収ライン１２０を形成している。
【００３５】
なお、このような充填バルブ本体５０は、例えば、回動しながらローラーカムで上下動できるように、円形状の充填ヘッドに取り付けられる。そして、充填バルブ本体５０が最下部位置にきたところで、バルブ筐体８０の最下部が容器の口部と密着し、この時点で充填が開始されるようになっている。充填完了後の例えば缶容器は、次工程で缶蓋の取り付け、缶蓋の巻き締め等の操作が行なわれる。
【００３６】
なお、本発明の容器内充填装置において、本来の充填動作ではないが、本発明の課題の発生の原因となるビール品種切り替えの際の代表的動作（交換すべき品種のビール液での置換洗浄）の一例を、以下簡単に説明しておく。
【００３７】
（１）ＣＩＰ洗浄
図２に示すごとく充填バルブ本体５０の充填口に相当する下部（バルブ筐体８０の最下部）に、当該充填口を塞ぐようにＣＩＰキャップ４０を装着する。ＣＩＰ液をビール補充ライン２１より注入する。この時、バルブ１５「閉」、バルブ２５「開」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「開」となるように作用している。このような操作条件のもとで、フィラーボール１０、充填バルブ本体５０、およびビール定量供給配管７０の内部は、ＣＩＰ液で満たされる。
【００３８】
（２）ビール補充ライン２１経由の残水戻し
次いで、炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば微圧で供給し、装置内に貯留しているＣＩＰ液をビール補充ライン２１を経て戻す。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「開」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「開」となるように作用している。
【００３９】
（３）フラッシングリターンライン１０１経由の残水戻し
引き続き炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば微圧で供給し、残留しているＣＩＰ液をフラッシングリターンライン１０１を経て戻す。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「閉」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「開」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「閉」となるように作用している。この場合、配管３１を経て導入される炭酸ガスは、ベントライン９４、ＣＩＰキャップ４０、気体抜き空間８９を経て、フラッシングリターンライン１０１に抜け出る。
【００４０】
（４）スニフトライン１１１経由の残水戻し
引き続き炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば微圧で供給し、残留しているＣＩＰ液をスニフトライン１１１を経て戻す。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「閉」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「開」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「閉」となるように作用している。この場合、配管３１を経て導入される炭酸ガスは、ベントライン９４、ＣＩＰキャップ４０、気体抜き空間８９を経て、スニフトライン１１１に抜け出る。
【００４１】
（５）フラッシング
以下、上記ＣＩＰキャップ４０を取り外し（以下の操作全て該当）、図１の状態で、炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば超微圧で供給し、ベントライン９４よりフラッシングする。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「閉」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「閉」となるように作用している。
【００４２】
（６）微圧ドレイン
次いで炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば超微圧で供給し、ベントライン９４および充填バルブ本体５０の充填口よりドレインする。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「閉」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「開」となるように作用している。
【００４３】
（７）ビール導入
ビールを導入する前に、炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば超微圧でフィラーボール１０に充填し、その後にビールをフィラーボール１０に導入する。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「開」、バルブ３５「閉」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「閉」となるように作用している。フィラーボール１０の所定容積、ビール定量供給配管７０、および充填バルブ本体５０の内部は、ビールで満たされる。
【００４４】
（８）ビール回収
次いで、炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば微圧で供給し、貯留しているビールをビール補充ライン２１を経て戻す。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「開」、バルブ３５「閉」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「閉」となるように作用している。ビール定量供給配管７０、および充填バルブ本体５０の内部は、ビールが残存する。
【００４５】
（９）微圧ドレイン
次いで、上記（６）と同じ操作、すなわち、炭酸ガス供給ライン１１から炭酸ガスを、例えば超微圧で供給し、ベントライン９４および充填バルブ本体５０の充填口より残存ビールをドレインする。この時、バルブ１５「開」、バルブ２５「閉」、バルブ３５「開」、バルブ１０５「閉」、バルブ１１５「閉」とする。エアーシリンダ装置８は、弁座８２と弁体部９２とで構成される弁が「開」となるように作用している。
【００４６】
（１０）ビール導入およびビール回収
上記（７）および（８）の動作に準じる。
【００４７】
（１１）最終ビール導入
実質的に上記（７）と同じ動作が行なわれ、ビールの容器内充填がいつでも開始できる状態となる。
【００４８】
（１２）ビール充填
炭酸ガスの加圧により、所定量のビールが容器内に充填される。この際、ビール定量供給配管７０中を流通するビールはタービンメータ７５により計量される。
本発明の効果を具体的に示す５００ｍｌ缶容器を用いた検証実験によるデータを表１に示す。データは、最初（１回目）の充填量の平均値である。サンプル数は１００とした。本発明（実施例）は、水平配管部を形成させ、この水平配管部にストレーナ（２０メッシュ；フラットタイプ）を設置したものである。これに対して、比較例は、従来の方式、すなわちストレーナ（２０メッシュ；フラットタイプ）を垂直配管内に設置したものである。
【００４９】
【表１】
さらに、上記実施例および比較例で用いたフラットタイプのストレーナをコーンタイプのストレーナに変えて行なった実験においても上記表１と同等の傾向を示す結果が得られることが確認されている。
【００５１】
加えて、上記表１に示される本発明の実施例データに関し、水平配管部が±２０度の傾斜を許容する範囲内の水平度でほぼ良好な初期充填量を維持することができることが確認されている。
【００５２】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明の発酵麦芽飲料の容器内充填装置は、発酵麦芽飲料を貯留させ実質的な発酵麦芽飲料供給源となるフィラーボールと、容器内に発酵麦芽飲料を充填するための充填バルブ本体とを有し、前記フィラーボールの上部には、発酵麦芽飲料供給のための加圧源となる炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給ラインが形成され、前記フィラーボールの下部には発酵麦芽飲料をフィラーボールに補充・供給するための発酵麦芽飲料補充ラインが形成され、前記フィラーボールと前記充填バルブ本体とは、容器への発酵麦芽飲料定量供給が可能となるように発酵麦芽飲料定量供給配管により連通されており、前記発酵麦芽飲料定量供給配管は、前記フィラーボールと前記充填バルブ本体に至るまでに実質的な水平配管部を有しており、当該水平配管部にメッシュ状のストレーナが設置されてなるように構成されているので、特に問題となる初期充填操作を含めてビールの充填量が常に安定して行われるという極めて優れた効果が発現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のビールの容器内充填装置の概略構成を示した図面である。
【図２】品種切り替えの際、一時的に変形された本発明のビールの容器内充填装置の概略構成を示した図面である。
【符号の説明】
１…ビールの容器内充填装置
１０…フィラーボール
１１…炭酸ガス供給ライン
２１…ビール補充ライン
５０…充填バルブ本体
７０…ビール定量供給配管
７１…水平配管部
７５…タービンメータ
７７…ストレーナ
Claims (7)
- 発酵麦芽飲料を貯留させ実質的な発酵麦芽飲料供給源となるフィラーボールと、容器内に発酵麦芽飲料を充填するための充填バルブ本体とを有する発酵麦芽飲料の容器内充填装置であって、
前記フィラーボールの上部には、発酵麦芽飲料供給のための加圧源並びに発酵麦芽飲料置換洗浄に際して、発酵麦芽飲料の回収操作および炭酸ガスによる微圧ドレイン操作のための加圧源となる炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給ラインが形成され、前記フィラーボールの下部には発酵麦芽飲料をフィラーボールに補充・供給するための発酵麦芽飲料補充ラインが形成され、
前記フィラーボールと前記充填バルブ本体とは、容器への発酵麦芽飲料定量供給が可能となるように発酵麦芽飲料定量供給配管により連通されており、
前記発酵麦芽飲料定量供給配管は、前記フィラーボールと前記充填バルブ本体に至るまでに実質的な水平配管部を有しており、当該水平配管部にメッシュ状のストレーナが設置されており、発酵麦芽飲料充填操作の際、発酵麦芽飲料定量供給配管内において微圧ドレイン操作として用いられていた炭酸ガスがストレーナの部分に残存することを抑制し、初期操作を含めて発酵麦芽飲料の充填量が安定して行われるように作用させてなることを特徴とする発酵麦芽飲料の容器内充填装置。 - 前記炭酸ガスラインから微圧ドレイン操作用に供給された炭酸ガスが前記発酵麦芽飲料定量供給配管に残存しており、その後、前記発酵麦芽飲料定量供給配管に発酵麦芽飲料を導入した際に、前記ストレーナは、発酵麦芽飲料の流れと炭酸ガスとのぶつかり現象が回避されるように作用してなる請求項１に記載の発酵麦芽飲料の容器内充填装置。
- 前記発酵麦芽飲料定量供給配管の実質的な水平配管部は、±２０度の傾斜を許容する範囲内の水平度で形成されてなる請求項１または請求項２に記載の発酵麦芽飲料の容器内充填装置。
- 前記ストレーナは、上部側分（実質的な上半分）と下部側分（実質的な下半分）とがそれぞれ異なるメッシュで形成されており、水平配管部に設置の際、水平配管部内の上部に小さなメッシュ（開口が大きい）が位置するように設置されてなる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発酵麦芽飲料の容器内充填装置。
- 前記ストレーナは、同心円で区分される内部側分と外部側分とがそれぞれ異なるメッシュで形成されており、外部側分のメッシュが内部側分のメッシュよりも小さく（開口が大きい）設定されてなる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発酵麦芽飲料の容器内充填装置。
- 前記ストレーナは、フラットタイプである請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発酵麦芽飲料の容器内充填装置。
- 前記発酵麦芽飲料定量供給配管には、配管中を流通する発酵麦芽飲料を計量するための流量計が設置されており、当該流量計は前記メッシュ状のストレーナの上流側に設置されている請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の発酵麦芽飲料の容器内充填装置。
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