JP4838314B2 - 容器の充填レベルの検出装置および方法および容器の充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、容器の充填レベルの検出装置、容器の充填装置並びに容器の充填レベルの検出方法に関するものである。

米国特許第４１８８８２６号およびドイツ特許第２７２３９９９Ｃ２号から、導電液のレベル高さの電気的測定装置が既知である。この場合、伸長電極が液体内に浸漬される。電極の抵抗それ自身は液体内への電極の接触抵抗よりも小さくなければならない。電極の２つの端部に電圧が印加される。液体と接触している電極に沿って電位の高さが異なることにより、液体内に漂遊電流が形成される。電極の浸漬部分の中央に対して正確に対称に走行する漂遊電流の場合、漂遊電流の範囲外の液体の電位は電極の液体浸漬部分の中央の電位に対応する。浸漬電極の漂遊電流範囲外の電位を検出するために、かなり離れた容器壁が使用されている。この測定装置により、測定電圧と充填レベルとの間の線形線図が得られる。

欧州特許第０６５８５１１Ｂ１号、ドイツ特許公開第４３２２０８８Ａ１号、スイス特許第３３８６４０号および欧州特許第０５９８８９２Ｂ１号から、電極が液体と接触可能であり、したがって両方の電極間の短絡により充填レベルが推測可能なボトル内液体レベルの検出装置が既知である。この場合には、線形充填レベル測定は不可能であるかまたはきわめて困難であり、即ちきわめて多数の個別抵抗および対応接点を用いてはじめてこれが可能となる。しかしながら、この接触測定は、導電性容器壁が必要ではないという利点を有している。
米国特許第４１８８８２６号明細書 ドイツ特許第２７２３９９９Ｃ２号明細書 欧州特許第０６５８５１１Ｂ１号明細書 ドイツ特許公開第４３２２０８８Ａ１号明細書 スイス特許第３３８６４０号明細書 欧州特許第０５９８８９２Ｂ１号明細書

できるだけ簡単且つ確実な方法で、非導電性容器の場合でもできるだけ良好な精度で充填レベルが検出可能な、容器の充填レベルの検出装置および方法並びに容器の充填装置を提供することが本発明の課題である。

この課題は請求項１の装置、請求項１０の装置および請求項１１の方法により解決される。好ましい実施形態が従属請求項に開示されている。
充填レベルの検出装置において、容器内に挿入可能であり且つ２つの位置において電気接続された抵抗区間を含む測定センサが設けられている。この抵抗区間を用いて充填レベルを検出するための線形測定方法が可能である。

しかも、液体内の基準電位を測定可能な電極が測定センサそれ自身内に組み込まれている。基準電位電極が抵抗区間に比較的接近して配置されているような配置によりはじめて、確実な充填レベル測定が可能であることがわかった。このとき、導電性容器壁はもはや必要ではないので、ガラス・ボトルまたはプラスチック・ボトルが可能な容器として使用可能である。

基準電位電極を抵抗区間に対して電気絶縁するために、絶縁部材が設けられていることが有利である。接着剤、シール等のみによる絶縁もまた考えられよう。
この場合、基準電位電極が測定センサの下端部に配置されているような配置が特に有利である。この範囲内においては、液体内の抵抗区間からの漂遊電流は比較的少ないので、測定において良好な線形性が達成される。

抵抗区間はチューブ部材として形成されていることが有利である。これはコスト的に有利で且つ簡単な抵抗区間の構造を可能にする。さらに、抵抗区間のこの構造は、例えば抵抗区間または基準電位電極にチューブ内部を通して電気ラインを導き且つこのようにしてこれらを充填物から分離して保持することを可能にする。

この場合、チューブの下端部が絶縁部材および／または基準電位電極と接続されていることが有利である。ここで、種々の部分を相互にシールするために、対応シールが設けられていてもよいことが有利である。

抵抗区間に３本のラインが接続されている配置が特に有利であり、この場合、２本のラインは直流または交流電圧を抵抗区間に印加するために使用され、第３のラインは電位を測定するために使用される。このような配置により、外部からの散乱放射線による外乱影響が十分に遮断される。

容器を充填するために、特に、上記のような充填レベルの検出装置を有する装置が有利である。
方法においては、はじめに、測定センサが容器内に挿入され且つこのとき容器は徐々に充填される。充填において、抵抗区間は充填物と徐々に接触する。基準電位は、充填物内に浸漬され且つ測定センサに配置されている基準電位電極により決定される。

抵抗区間を有する測定センサ内に基準電位電極を配置することにより、ただ１つのセンサが容器内に挿入されるだけでよいことによって簡単な取扱いが可能である。
本発明の有利な実施形態が添付図面により示されている。

図１に測定センサ１が示され、測定センサ１はバー２の下端部に配置されている。バー２は導電性であってもまたは非導電性であってもよい。バー２の下端部にチューブ部材３が装着され、チューブ部材３は導電性であり且つその抵抗は液体との接触抵抗に比較して相対的に小さくあるべきである。チューブ２およびチューブ部材３は１本のチューブから一体に形成されていてもよく、この場合、チューブ部材３は接点１２（下記参照）により区別される。チューブ部材３は、その上方は接点１２と接続され、その下方は接点１３と接続されている。接点１２に１本のライン８が接続され、接点１３には２本のライン９および１０が接続されている。しかしながら、２本のライン９および１０の代わりにただ１本のラインが設けられていてもよい。これは、ライン９またはライン１０のいずれかが省略されることを意味する。

チューブ部材３の下端部にシール６が設けられ、シール６に絶縁部材４が続く。この場合、絶縁部材４は測定センサに沿う方向に長さを有し、その長さはチューブ部材３の長さの１／５０および半分の間の値を有している。チューブ部材３の長さの１／５および１／１０の間の範囲内の長さが好ましい。

測定センサ１の下端部にシール７によりシールされて基準電位電極５が設けられ、基準電位電極５は導電性材料から形成されている。この基準電位電極５は接点１４においてライン１１と接続されている。

異なる部分２、３、４および５は、それぞれ隣接部分と例えばねじ結合により結合されてもよい。シール６、７はねじ込みにより圧着され、これにより良好なシールが得られる。

充填レベルを測定するために、ライン８および９の間に直流または交流電圧が印加される。これにより、チューブ部材３に沿って接点１２および１３の間に電位降下が形成される。抵抗区間３の抵抗は抵抗区間３およびそれを包囲する液体の間の接触抵抗に比較して相対的に小さいことにより、この電位降下は充填レベルとは比較的無関係である。

抵抗区間３に沿った液体レベルの高さに応じてそれぞれ、液体は、種々の高さの電位を有する抵抗区間の部分と接触することになる。これにより、液体の電位それ自身は充填レベルの上昇と共に変化する。この液体の電位は基準電位電極５により検出可能である。即ち、このために、例えばライン１０および１１の間の電圧差が決定されても、またはライン１０がない場合には、ライン９および１１の間またはライン８および１１の間の電圧差が決定されてもよい。

したがって、この測定センサを用いて、充填量が変化する間に変化する電圧によって充填レベル高さの連続検出が可能である。
一実施例が図２に示されている。ここでは、液体１６が充填されているボトル１５内に測定センサ１が浸漬されている。ここでは、チューブ部材３はその一部が液体１６内に浸漬されている。さらに、基準電位電極５は抵抗区間３の下端部の下側に配置されているので、基準電位電極５もまた液体内に浸漬されている。

図２においては、図を見やすくするために、液体１６がそれによりボトル１５内に注入される充填弁ないしは充填パイプは示されていない。充填パイプはセンサのほぼ近くに配置されていても、またはセンサと同軸に配置されていてもよい。

方法においては、測定センサ１がボトル１５内に挿入される。このときまたはその前に、液体１６がボトル１５内に注入される充填過程が開始される。基準電位電極５およびそれに続いて抵抗区間３の下端部が、上昇する液面１７と接触される。この状態においては、基準電位電極５は抵抗区間３の下端部と同じ電位を有している。液面１７がさらに上昇すると共に、液体１６の電位は、接点１２（図１参照）によって設定されている電位の方向に変化するであろう。この変化した液体の電位は基準電位電極５を用いて検出可能である。簡単な電圧測定により決定可能な希望の充填レベルが到達されたとき直ちに充填が停止される。それに続いて、測定センサが容器１５から取り出される。

このようなボトル充填は、例えば多数の充填ステーション（５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０または１００より多い）を有する回転充填機またはリニア充填機においても実行可能である。

図１は測定センサの略断面図を示す。 図２は容器内の測定センサの略図を示す。

符号の説明

１ 測定センサ
２ バー（チューブ）
３ チューブ部材（抵抗区間）
４ 絶縁部材
５ 基準電位電極
６、７ シール
８、９、１０、１１ 電気ライン
１２、１３、１４ 接点
１５ ボトル
１６ 液体（充填物）
１７ 液面

Claims (11)

1. 容器内に挿入可能であり且つ２つの位置（１２，１３）において電圧源に電気接続された抵抗区間（３）を含む測定センサであって、この場合、前記抵抗区間が容器充填物と種々の充填レベル高さにおいて接触可能である、前記測定センサを備えた、ボトルのような容器の充填レベルの検出装置において、
   前記抵抗区間（３）は、前記２つの位置の間で電圧勾配を有し、容器充填物（１６）と種々の充填レベル高さにおいて接触したとき、充填レベル高さに応じて前記容器充填物（１６）の電位を変化させ、
   前記測定センサ（１）が、前記容器充填物（１６）の電位を検出する基準電位電極（５）を有し、
   容器の充填レベルが前記容器充填物（１６）の電位に基づいて検出され、
   前記抵抗区間（３）がチューブ部材を含み、このチューブ部材の下端部には、絶縁部材（４）、絶縁接着剤及び絶縁シールのうち少なくとも１つを介して前記基準電位電極（５）に接続されていることを特徴とする容器の充填レベルの検出装置。
2. 前記基準電位電極（５）が前記抵抗区間（３）に対してそれにより電気絶縁される絶縁部材（４）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記基準電位電極（５）が前記絶縁部材により前記抵抗区間（３）に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記基準電位電極（５）が前記測定センサ（１）の下端部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記抵抗区間（３）がチューブ部材を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記チューブ部材の内部に、前記抵抗区間（３）の前記２つの位置にそれぞれ電気的に接続される第１及び第２の電気ライン（８、９）、及び、前記基準電位電極（５）に電気的に接続され、前記基準電位電極（５）の検出電位を出力するための第３の電気ライン（１１）が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記チューブ部材の下端部が絶縁部材（４）を介して前記基準電位電極（５）と接続されていることを特徴とする請求項５または６に記載の装置。
8. 充填物内に浸漬可能な部分間にシール（６、７）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記抵抗区間（３）に追加の測定信号ライン（１０）が接続されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか一項に記載の充填レベルの検出装置が設けられていることを特徴とするボトルのような容器の充填装置。
11. ２つの位置において電圧源に電気接続された抵抗区間（３）を含む測定センサ（１）を用い、次のステップ、即ち、前記測定センサが容器内に挿入され且つ容器が徐々に充填され、これにより、前記抵抗区間（３）が容器充填物（１６）と種々の充填レベル高さにおいて接触可能であるというステップを有する、ボトルのような容器の充填レベルの検出方法において、
    前記抵抗区間（３）は、チューブ部材を含み、前記２つの位置が第１及び第２の電気ライン（８、９）により前記電圧源に接続されて前記２つの位置の間で電圧勾配を有し、容器充填物（１６）と種々の充填レベル高さにおいて接触したとき、充填レベル高さに応じて前記容器充填物の電位を変化させ、
    前記容器充填物（１６）内に浸漬された、前記測定センサ（１）において前記チューブ部材の下端部に、絶縁部材（４）、絶縁接着剤及び絶縁シールの少なくとも１つを介して配置されている基準電位電極（５）により前記容器充填物（１６）の電位が与えられ、前記基準電位電極（５）が前記容器充填物（１６）の電位を前記基準電位電極（５）に接続された第３の電気ライン（１１）により出力し、この前記容器充填物（１６）の電位により容器の充填レベルが検出されることを特徴とする容器の充填レベルの検出方法。

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