JP5354365B2 - 流量式充填装置 - Google Patents

Description

本発明は流量式充填装置に関し、詳しくは複数の充填手段にそれぞれ流量測定手段を設けた流量式充填装置に関する。

従来、飲料等の液体を充填する充填装置として、液体の流量を計測しながら充填する流量式充填装置が知られている。
このような流量式充填装置は、複数設けられた充填手段と、各充填手段に液体を供給する供給手段と、各充填手段の液体通路を開閉するバルブと、各充填手段に設けられて液体の流量を測定する流量測定手段と、該流量測定手段からの流量信号に応じて上記バルブを開閉する制御手段とを備えている（特許文献１、２）。

特許４２０８０３９号公報 特開２００３−９０７４９号公報

ここで、例えば飲料を充填する充填装置では、飲料の品種を変更する場合や生産を開始する場合に、飲料が通過した接液部を高温の洗浄液や蒸気で洗浄殺菌する必要があり、その結果高温の洗浄液等によって上記充填手段に設けられた流量測定手段も高温となる。
そして、この洗浄工程の直後に新たな液体を液体通路に流通させると、上記流量測定手段は高温の状態を維持していることから、流通する液体との間に温度差が生じることとなる。
上記温度差は流量測定手段の温度低下によって解消されてゆくが、流量測定手段の温度が変化する間、該流量測定手段から出力される流量信号は安定せず、計測される液体の流量に誤差が生じるため、設定した充填量通りに飲料が充填されないという問題が発生した。
このような問題に鑑み、本発明は温度変化による流量測定手段の測定誤差を解消し、かつランニングコストの低い流量式充填装置を提供するものである。

すなわち、本発明にかかる流量式充填装置は、複数設けられた充填手段と、各充填手段に液体を供給する給液手段と、各充填手段の液体通路を開閉する液バルブと、各充填手段に設けられて液体の流量を測定する流量測定手段と、該流量測定手段からの流量信号に応じて上記液バルブを開閉する制御手段とを備えた流量式充填装置において、
上記充填手段に、上記流量測定手段と略同一の温度特性を有するダミー流量測定手段と、該ダミー流量測定手段を構成する部材の温度を測定して上記制御手段に温度信号を送信する温度測定手段とを設け、
上記制御手段は、上記温度測定手段が測定した上記ダミー流量測定手段を構成する部材の温度に応じて、流量測定手段が検出する流量を補正し、上記液バルブを制御することを特徴としている。

上記発明によれば、充填手段に流量測定手段と略同一の温度特性を有するダミー流量測定手段を設けることで、このダミー流量測定手段では流量測定手段と同じような温度変化が生じることとなる。
つまり、このダミー流量測定手段に設けた温度測定手段は流量測定手段における温度変化と略同じ温度変化を測定することが可能となっている。
そして、温度測定手段がこのダミー流量測定手段の温度変化を測定することにより、流量測定手段と充填する液体との温度差による、流量測定手段が検出する流量を補正することができ、充填量を一定に保つことが可能となる。
また、上記流量測定手段は所定期間ごとに交換する必要があるが、上記温度測定手段は上記ダミー流量測定手段に設けられていることから、上記流量測定手段と同時に交換する必要はなく、ランニングコストを抑えることが可能となる。

本実施例にかかる流量式充填装置の平面図。 流量式充填装置の一部を示す側面図。 流量測定手段およびダミー流量測定手段を示す図。

以下図示実施例について説明すると、図１は流量式充填装置１の平面図を示し、容器Ｐを供給する供給ホイール２と、容器Ｐに飲料を充填するフィラ３と、飲料の充填された容器Ｐを排出する排出ホイール４とを備え、この流量式充填装置１は図２に示す制御手段５によって制御されるようになっている。
上記フィラ３は、水平に回転する回転ホイールＨと、この回転ホイールＨの外周に等間隔に設けられ、容器Ｐのネック部分を把持するグリッパＧとを備えている（図２参照）。
そして、上記供給ホイール２から容器Ｐを受け取り、容器を搬送しつつ充填作業を行った後に、上記排出ホイール４へ容器Ｐを受け渡すようになっている。

図１に示すように、フィラ３は上記回転テーブルＨに等間隔に設けた各グリッパＧの上部に、それぞれ図示しない供給手段から供給された飲料を容器Ｐに排出する充填手段１１を備え、各充填手段１１と上記供給手段との間には飲料を流通させるチューブ１２が接続されている。
各充填手段１１は、飲料を容器Ｐに吐出する充填ノズル１１ａと、供給手段から充填ノズル１１ａにかけて形成された液体通路を開閉する液バルブ１３と、上記液体通路を流通する飲料の流量を測定する流量測定手段１４とを備えている。
上記液バルブ１３は上記制御手段５によって開閉が制御されるようになっており、また上記流量測定手段１４は上記制御手段５に流量信号を送信するようになっている。
さらに図１に示すように、複数の充填手段１１のうち、いずれか１つの充填手段１１には、上記流量測定手段１４のすぐ上流側となる位置に、上記流量測定手段１４と略同一の温度特性を有するダミー流量測定手段１５が設けられている。
なお、ダミー流量測定手段１５の配置位置は上流に限らず、流量測定手段１４のすぐ下流に配置しても良い。
図２はこのダミー流量測定手段１５の設けられた充填手段１１の位置を示すフィラ３の側面図であって、上記ダミー流量測定手段１５は上記流量測定手段１４の上部に接近した位置に設けられている。
そして後に詳述するが、上記ダミー流量測定手段１５には温度測定手段１６が設けられており、この温度測定手段１６は上記制御手段５に該ダミー流量測定手段１５の温度についての温度信号を送信するようになっている。

図３は上記流量測定手段１４の断面図を示し、上記充填手段１１の途中に設けられた測定管２１と、測定管２１の内周面に設けられたライニング２２と、該測定管２１およびライニング２２の側面を貫通してライニング２２の内周面に露出する電極２３と、該電極２３に隣接した位置に設けた励磁コイル２４と、これらを収納するハウジング２５とから構成されている。
上記測定管２１は金属やセラミックからなる非磁性体により製造され、図示上下方向となる対向した位置には上記電極２３が貫通する貫通孔と、該貫通孔に隣接して上記電極２３を保持するホルダ２１ａが設けられている。
上記ライニング２２は耐食性および電気絶縁性を有する樹脂からなり、例えばＰＦＡ（パーフロロアルコキシ樹脂）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン樹脂）、ＰＰ（ポリプロピレン樹脂）、ＰＥ（ポリエチレンテレフタレート樹 脂）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン樹脂）から製造されている。
このライニング２２には上記測定管２１の貫通孔と同じ位置に貫通孔が形成され、また上記測定管２１の貫通孔を介して上記測定管２１の内周面および上記ホルダ２１ａの内面に形成されており、上記測定管２１と電極２３とを絶縁した状態で保持するようになっている。
さらに、上記ライニング２２の厚さは、内周面の径が上記チューブ１２の径と同型となるように設定され、該ライニング２２の内周面に上記電極２３の先端部が露出するようになっている。

上記電極２３はステンレス等からなる非磁性材料によって製作され、その先端部には大径のフランジ部２３ａが形成されるとともに、該フランジ部２３ａはライニング２２の内周面に露出することで、上記チューブ１２を流通する飲料に接触するようになっている。
電極２３の後端部には上記制御手段５に接続される図示しないリード線が接続され、電極２３の後端部に設けたつば部２３ｂと上記測定管２１のホルダ２１ａ部との間にはばね２６が弾装されている。
上記ばね２６は電極２３を上記測定管２１に対して外側に向けて付勢し、これにより上記フランジ部２３ａがライニング２２の貫通孔に係合するため、電極２３とライニング２２との間に飲料が流入するのを防止するようになっている。
そして上記励磁コイル２４は上記電極２３に対して測定管２１の周方向に９０°位相をずらした位置で対向するように配置され、図示しない電線を介して通電させると磁界が発生するようになっている。

上記構成を換言すると、上記電極２３は測定管２１の内部を流れる飲料の流れ方向に対して直交するように設けられ、上記励磁コイル２４は、発生させる磁界が電極２３の軸線と飲料の流れの双方に対して直交するように設けられている。
そして励磁コイル２４に通電させると、測定管２１の内部に電極２３の軸線および飲料の流れ方向と直交する方向の磁界が発生し、液体流路を流通する飲料の内部には上記電極２３の設けられた方向に起電力が発生する。
上記電極２３が上記起電力を検出すると、これを流量信号として上記制御手段５に送信し、制御手段５はこの流量信号に基づいて上記流量測定手段１４を流通する飲料の流量を算出するようになっている。
なお、このようないわゆる電磁式流量測定手段は従来公知であり、これ以上の詳細な説明は省略する。

次に、上記ダミー流量測定手段１５は、上記流量測定手段１４に対して上記温度測定手段１６が設けられている他は略同一の構成を有している。具体的には、上記流量測定手段１４の電極２３や励磁コイル２４に接続されているリード線や電線を省略した構成となっている。
このため、上記流量測定手段１４と上記ダミー流量測定手段１５とは、略同一の温度特性を有するようになっている。したがって、温度特性に誤差が発生しない範囲であれば、上記流量測定手段１４の構成から熱的に影響のない部品を省略したり、部品の追加や形状変更を行ってもよい。
上記温度測定手段１６は、図３に示す流量測定手段１４をダミー流量測定手段１５として考えた場合、想像線に示すような上記測定管２１の外周面に密着した熱電対となっており、該温度測定手段１６は測定管２１の外周面の温度を測定して、上記制御手段５へと温度信号を送信するようになっている。

上記制御手段５は、上記流量測定手段１４からの流量信号に基づいて飲料の流量を算出する流量算出部５ａと、上記温度測定手段１６からの温度信号に基づいて上記流量算出部５ａが算出した流量を補正する補正部５ｂと、該補正部５ｂが補正した流量に応じて上記液バルブ１３の開閉を制御する開閉制御部５ｃとから構成されている。
上記流量算出部５ａには、予め流量測定手段１４から受信する流量信号に基づいて飲料の流量を算出する数式が登録されており、算出した流量を順次上記開閉制御部５ｃに送信するようになっている。
上記補正部５ｂは、上記温度測定手段１６から受信する温度信号に基づいて上記ダミー流量測定手段１５における測定管２１の表面温度を求めるようになっており、また該測定管２１の表面温度に応じて上記流量算出部５ａが算出した飲料の流量を補正する補正値が予め登録されている。
具体的には予め実験を行い、上記流量測定手段１４を高温とした状態で充填手段１１に低温の液体を流通させ、その際における流量測定手段１４が測定した流量と実際の流量との誤差を測定し、この誤差がなくなるように上記補正値を設定する。
そして、補正部５ｂが上記温度測定手段１６から温度信号を受信すると、補正部５ｂは測定した温度から適切な補正値を選択して上記開閉制御部５ｃに順次送信するようになっている。
上記開閉制御部５ｃは、上記流量算出部５ａからの飲料の流量と、上記補正部５ｂからの補正値とを受信すると、上記流量及び補正値から補正流量を算出し、この補正流量を積算することで容器Ｐに充填された飲料の充填量を算出する。
そして、充填量が容器Ｐの容量に達すると、開閉制御部５ｃは上記液バルブ１３を閉鎖させて飲料の充填を停止させる。なお、液バルブ１３を閉鎖するタイミングは、液バルブ１３の閉鎖直後に充填手段１１から容器Ｐに充填される飲料の量を考慮したものとなっている。

上記本実施例における流量式充填装置１によれば、充填手段１１にダミー流量測定手段１５および温度測定手段１６を設け、ダミー流量測定手段１５の温度に応じて流量測定手段１４が測定した流量を補正することで、容器Ｐへの飲料の充填量を一定に保つことが可能となっている。
具体的に説明すると、上記流量式充填装置１において飲料の品種を変更する場合や生産を開始する場合、それまで充填していた飲料をチューブ１２や充填手段１１から除去し、その上でこれらを高温の洗浄液や蒸気によって洗浄殺菌する必要がある。
この洗浄工程を行うことで、充填手段１１に設けられた流量測定手段１４は上記高温の洗浄液等によって高温状態に加熱されることととなり、その熱は流量測定手段に蓄えられることとなる。
そして洗浄工程の直後に新たな飲料により充填を再開し、充填手段１１に低温の飲料が流通するようになると、充填再開直後は上記流量測定手段１４は高温状態を維持していることから、これら飲料と流量測定手段１４との間には温度差が生じることとなる。
流量測定手段１４はその後飲料の温度に応じて徐々に冷却されてゆくが、この流量測定手段１４が温度変化する間、該流量測定手段から出力される流量信号は安定せず、上記流量算出部５ａが算出する流量には誤差が生じることとなる。
つまり、上記流量測定手段１４が十分に冷却されるまでの間は、誤差の生じた流量に基づいて充填量を算出してしまうと、設定した充填量通りに飲料が充填されないという問題が生じることとなる。

このような問題に対し、本実施例では上記流量測定手段１４に隣接した位置に略同一の温度特性を有するダミー流量測定手段１５を設けているため、当該ダミー流量測定手段１５も流量測定手段と同じように上記高温の洗浄液によって加熱され、また低温の飲料によって徐々に冷却されることとなる。
そして、このダミー流量測定手段１５の温度変化を温度測定手段１６が測定して、流量測定手段１４が測定した流量を補正することにより、上記流量測定手段１４が検出した流量の誤差が補正され、一定の充填量を維持することが可能となっている。

さらに、本実施例の流量式充填装置１によれば、上記ダミー流量測定手段１５に温度測定手段１６を設けるとともに、ダミー流量測定手段１５を複数の充填手段１１におけるいずれかの充填手段１１に設けることで、流量式充填装置１のランニングコストを低減させることが可能となっている。
上記流量測定手段１４は一定の期間使用した後は交換する必要があるものの、上記温度測定手段１６はそれよりも耐用年数が長いことから、上記ダミー流量測定手段１５に温度測定手段１６を設けることで、流量測定手段１４の交換の際に温度測定手段１６を交換する必要がなく、交換費用を安価にすることが可能となる。
また、流量式充填装置１において、全ての充填手段１１における温度変化にそれ程の差はないといえるため、本実施例のようにひとつの充填手段１１にのみダミー流量測定手段１５を設けた場合であっても、全ての充填手段１１において同じ補正値を用いて流量の補正を行うことができる。

なお、上記実施例では上記ダミー流量測定手段１５をひとつの充填手段１１に対して設けているが、例えば所定の充填手段１１ごとに等間隔に複数のダミー流量測定手段１５を設けてもよい。
また、上記温度測定手段１６としては熱電対を使用したが、その他の温度測定可能な素子を用いてもよく、また測定場所も上記測定管２１の外周面に限らず、電極２３や励磁コイル２４やハウジング２５の外面を測定場所にしても良い。

１ 流量式充填装置 ５ 制御手段
１１ 充填手段 １３ 液バルブ
１４ 流量測定手段 １５ ダミー流量測定手段
１６ 温度測定手段

Claims (3)

1. 複数設けられた充填手段と、各充填手段に液体を供給する給液手段と、各充填手段の液体通路を開閉する液バルブと、各充填手段に設けられて液体の流量を測定する流量測定手段と、該流量測定手段からの流量信号に応じて上記液バルブを開閉する制御手段とを備えた流量式充填装置において、
   上記充填手段に、上記流量測定手段と略同一の温度特性を有するダミー流量測定手段と、該ダミー流量測定手段を構成する部材の温度を測定して上記制御手段に温度信号を送信する温度測定手段とを設け、
   上記制御手段は、上記温度測定手段が測定した上記ダミー流量測定手段を構成する部材の温度に応じて、流量測定手段が検出する流量を補正し、上記液バルブを制御することを特徴とする流量式充填装置。
2. 複数の充填手段のうち、いずれか１つの充填手段に上記ダミー流量測定手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の流量式充填装置。
3. 上記流量測定手段および上記ダミー流量測定手段は、それぞれ液体を流通させる測定管と、測定管の内周面に形成されたライニングと、該測定管およびライニングの側面を貫通してライニングの内周面に露出する電極と、該電極に隣接した位置に設けた励磁コイルとを備え、
   上記ダミー流量測定手段における温度測定手段は、上記測定管の外周面に密着した熱電対であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の流量式充填装置。

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