JP6581381B2 - 充填用容器に充填物を充填する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、飲料充填設備において容器に充填物を充填する（好ましくは、ビール、ソフトドリンク、ミネラルウォーターなどの炭酸入り充填物を充填する）方法および装置に関する。

飲料充填設備において充填物を充填する幾つもの方法および装置が知られている。炭酸入り充填物（ビール、ソフトドリンク、ミネラルウォーターなど）を充填するために、例えば、充填用容器を加圧することが知られている。加圧は、充填物が充填される前に加圧ガスにより行なわれる。充填は、そのようにして加圧された容器に対してのみ行なわれる。ここで用いられる加圧ガスは、例えば二酸化炭素である。したがって、充填用容器が充填される間、二酸化炭素が結合した炭酸入り充填物は、容器の二酸化炭素圧が高められた状態で充填される。これにより、充填物からの二酸化炭素の放出が抑制あるいは完全に防止されうる。この方法は、カウンタープレッシャー充填法とも称される。このようにして、充填用容器内の充填物の発泡を抑制あるいは防止でき、充填工程が全体として短縮される。

加圧ガスにより充填用容器が加圧される前に、当該容器がまず全排気され、次いで加圧ガスでパージがなされるのが普通である。そして当該容器は、充填物が実際に導入される前に、加圧ガスによって加圧状態をもたらすために再び排気される。排気とパージの結果として、所定のガス雰囲気（特に酸素が非常に少ない雰囲気）が容器内に形成される。当該雰囲気は、特にビールなどの酸素に敏感な製品の場合に望まれる。

カウンタープレッシャー充填法の構成によっては、加圧および充填がなされた容器において充填量の調整もなされうる。これは、戻しガスパイプを通じて充填物を充填物リザーバへ押し戻す工程である。戻しガスパイプは、容器に充填された充填物に浸される。この工程は、例えば、加圧下において充填済み容器をさらに加圧ガス（二酸化炭素など）に曝すことによりなされうる。充填物は、戻しガスパイプが充填物に浸らなくなるまで、当該戻しガスパイプを通じて容器から押し出される。そして、加圧ガスは、戻しガスパイプを通じて、充填済み容器から充填物リザーバへ直接抜け出す。

カウンタープレッシャー充填法においてそのような戻しガスパイプを用いる結果、容器の内部と充填物リザーバ内の充填物の上方にある気体スペースの圧力は、充填物が容器へ流入している間、同じ正圧レベルに維持されうる。

また、真空充填法とも称される方法が知られている。この方法においては、予め排気された充填用容器に無炭酸の液体が導入される。吸引パイプを容器内の充填物に浸し、当該吸引パイプに印加した負圧によって所望の充填量になるまで充填物を容器から引き戻すことにより、正確な充填量調整が行なわれる。所望の充填量（高さ）は、吸引パイプの下端の位置として規定される。この場合、吸引パイプは、負圧が印加される充填物リザーバ内の充填物の上方と連通される。これにより、液体は迅速に吸い出され、充填物は滴り落ちることなく吸引パイプ内に保持されうる。このような真空充填の例は、特許文献１と２に記載されている。

例えばクロネスＶＶ、ＶＶＨＫ、ＶＶＨＬ型のような真空充填の場合、充填工程の完了後に調整工程が行なわれる。この場合、リングボウルに印加された真空が戻し空気パイプに接続される。充填量は、戻し空気パイプの各容器への浸し量により制御されうる。戻し空気パイプをリングボウル内の真空に連通させることにより、戻し空気パイプの下端に位置する充填物がリングボウルへ吸い出される。例えば蒸留酒の充填時においては、このときにフレーバーとアルコールの少なくとも一方が期せずして失われることがある。

真空充填法において吸引パイプを用いる結果、容器内部と充填物リザーバ内の充填物の上方の空間は、同じ圧力値とされうる。

真空充填装置あるいは真空充填法は、炭酸飲料の充填には用いられていない。印加される負圧あるいは真空によって、炭酸飲料内の二酸化炭素が直ちに放出されて発泡が生じる傾向があり、充填工程に長時間を要してしまうからである。したがって、真空充填法による炭酸入り充填物の充填は、従来技術から除外される。

特許文献３は、二酸化炭素を含まない（すなわち炭酸入りでない）飲料が容器に充填されうる飲料充填装置を開示している。無菌状態を達成し、充填された二酸化炭素を含まない飲料を酸素から保護するために、飲料充填装置の充填ステーションは、排気された充填ハウジングの内部に入り込む。容器は、充填ハウジングに導入されるだけで排気される。すなわち、容器は、充填ハウジング内に存在する負圧により排気され、次いで充填位置へ供給され、充填に供される。容器は、搬送ホイールを通じて充填ハウジングの内部に導入され、充填後に充填ハウジングから搬出されるため、充填ハウジング内で用いられうる負圧は非常に限られている。

無菌状態を維持するために加圧された容器に充填物を充填する手法も知られている（例えば特許文献４を参照）。

独国実用新案第８３０８６１８Ｕ１号公報 独国実用新案第８３０８８０６Ｕ１号公報 独国特許出願公開第１９９１１５１７Ａ１号公報 独国特許出願公開第４１２６１３６Ａ１号公報

上記に鑑み、本発明は、容器を充填物（好ましくは炭酸入りの充填物）で充填する方法および装置であって、充填性が向上したものを提供することを目的とする。

この目的は、請求項１に記載の特徴を有する容器の充填法により達成される。さらなる有利な構成は、従属請求項に記載の特徴により得られる。

ここに提案される方法は、飲料充填施設において容器を充填物で充填する方法であって、充填物を正圧にするステップと、充填用の容器を排気して負圧にするステップとを備えている。本発明によれば、前記正圧の前記充填物が前記負圧の前記容器内に供給される。

正圧の充填物が負圧の容器に供給されることにより、容器に入る充填物の流速が高められうる。特に、充填用容器の充填物による急速充填が可能とされる。

充填用容器の負圧により、容器の充填中において、容器の内部からガスが置換されず、負圧が減少するのみである。すなわち、充填物の流れに逆らう流体の流れが生じない。特に、充填物により充填される容器の口部からガスが出て行かない。よって、容器を充填するために、口部の断面全体を充填物の流入に利用できる。また、戻りガスパイプの必要が強いられても利用可能な口部の断面を最大限にできる。

例えばカウンタープレッシャー法のような従来の充填方法においては、逆に容器からのガス置換が必要とされる。充填物が流入すると同時にガスが口部を通じて逃げる。すなわち、反対方向を向く二つの流体流れが充填用容器の口部の断面を共有する。具体的には、充填物の流体流れが容器内に向かう一方、置換ガスの流体流れが容器外へ向かう。

真空充填法においても、口部の断面の全体を利用できない。従来より知られている充填高さ補正を行なうための戻りガスパイプが、口部の断面を通じて案内されるからである。よって、従来の真空充填法においても、反対方向を向く二つの流体流れが生じる。具体的には、充填物が充填用容器に流れ込む一方、戻りガスあるいは真空が戻りガスパイプを通じて逆に流れる。戻りガスや真空の流れは、補正段階において、逆流する充填物によって代わられる。

好ましくは、前記充填物が供給される前に前記容器が排気される。前記負圧は、絶対圧０．５バールから０．０５バールであり、好ましくは０．３バールから０．１バールであり、より好ましくは０．１バールである。排気によりこのような負圧とされた容器に充填物が流れ込むことにより、充填中においては、充填物によりガスが置換されない。すなわち、容器の内部からガスが流れ出さない。むしろ、容器の口部の断面全体が、充填物の流入に使用されうる。換言すると、容器内へ向かう充填物の流れは、ここでは僅かである。また、充填物の容器内への充填は、充填用容器内の負圧と充填物リザーバ内の正圧の間の圧力差により支援される。

さらに有利な方法の構成においては、空気圧に対応する正圧（好ましくは絶対圧１バール）で充填物が供給される。よって、当該正圧は、容器内の負圧に対する正圧の形態であり、供給される充填物と容器の間には圧力勾配が存在する。

前記正圧は、前記充填物の飽和圧に対応していてもよく、好ましくは絶対圧１．１バールから６バールである。正圧が飽和圧であることにより、炭酸入り充填物からの二酸化炭素の放出が抑制される。

別例においては、前記正圧は、前記飽和圧を上回っており、好ましくは絶対圧１．６バールから９バールである。特に充填物の飽和圧を上回るような高い正圧により、当該充填物中の二酸化炭素が飽和するとともに、供給された充填物と容器の圧力勾配がより大きくなり、充填動作の速度がさらに上がる。

充填物と容器の間の圧力勾配により、容器の急速充填がなされる。例えば、一般的なビール瓶は、約０．３秒で充填物により充填される（従来の充填法では約４．５秒）。この場合、急速充填は充填動作の開始時に行なわれる。充填動作の終了に近づくにつれ、容器の大部分が既に充填物により充填済みであると、容器のヘッドスペースにおける圧力と正圧で供給された充填物の圧力との間に平行状態が形成される。容器中に残っているガスは、大気圧か充填物の圧力まで上昇しているからである。しかしながら、圧力勾配や圧力平衡の形成は、初期圧力（特に充填用容器の初期負圧）に依存する。

すなわち、充填中における充填用容器内の圧力変化は、充填動作の開始時における充填用容器の内圧に依存する。容器が充填物により充填されるにつれ、充填物は空きスペースを残留ガスと共有する。これにより、容器内の圧力が上昇する。得られる圧力変化曲線から、容器の充填状態を判断することもできる。例えば、充填の終了に至ったことを判断することもできる。

特に衛生的かつ低酸素で充填物を容器に充填するために、充填物の充填のために実排気が行なわれる前に、充填用容器は、初めに一度排気に供され、次いでパージガスによりパージされていることが特に好ましい。その後、当該容器は上述の負圧になるまで排気される。そして、排気された当該容器へ充填物が充填される。このようにして、容器内の残留ガスの大部分を所定のガス（二酸化炭素など）にできる。これにより、充填用容器を所定の雰囲気下（特に低酸素雰囲気下）で充填に供させることができる。結果として、ビールのような酸素に敏感な充填物であっても、保存期間の長い充填が可能となる。

好ましくは前記充填物が供給された後に、充填済みの前記容器が加圧ガスに曝される。前記加圧ガスは、絶対圧２バールから９バールであり、好ましくは絶対圧３．５バールから７バールであり、より好ましくは絶対圧３．８バールから５．５バールである。この場合、用いられる加圧ガスは、二酸化炭素などの不活性ガスであることが特に好ましい。

充填された容器が圧力の高められた加圧ガス（例えば二酸化炭素）に曝されると、充填部の泡が、容器のヘッドスペースへ強制的に戻され、容器内に押し込められる。また、充填物ライン内に残る泡や充填物が空にされる。さらに、容器が加圧ガスに曝されることにより、充填物への二酸化炭素の再結合や再溶解が可能とされる。これにより、充填済み容器内で充填物が沈静するまでの時間、ひいては充填済み容器が搬出やキャッピングされるまでの時間が短縮されうる。

前記充填物が供給された後に、充填済みの前記容器が加圧ガスに曝され、前記加圧ガスは、前記充填物の前記正圧に対応する正圧で供給されることが特に好ましい。

上述の方法は、炭酸飲料の充填に用いられることが好ましい。負圧や真空にされた容器には炭酸入りの充填物を充填できないという従来の見方に反し、ここに提案される方法によれば、容器が負圧や真空にされ、充填物リザーバが正圧とされることで、充填物による容器の急速充填が可能とされる。

充填済み容器内で充填物が沈静するまでの時間を短縮し、充填後に容器が大気圧とされた際に充填物が発泡したり噴き出したりすることを防止するために、充填済みの容器は、容器内部を外気に触れさせることなくキャップされることが好ましい。特に好ましくは、充填済み容器は、任意で加圧ガスに曝された後、充填済み容器におけるヘッドスペースの圧力状態が変化されることなく（特に外気に触れさせることなく）キャップされる。

前記正圧の前記充填物が充填された後に、好ましくは前記容器が大気圧まで圧抜きされることなく、当該容器がキャップされる。これにより、充填物の発泡、溢れ出し、噴き出しが防止される。よって、充填物が沈静するのを待つ必要がなく、すぐにキャッピングがなされうる。ここで、充填された前記容器は、正圧状態でキャップされることが好ましい。前記正圧は、絶対圧２バールから９バールであり、好ましくは絶対圧２．５バールから６バールであり、あるいは前記充填物の飽和圧に対応しており、好ましくは絶対圧１．１バールから６バールであり、またあるいは前記飽和圧を上回っており、好ましくは絶対圧１．６バールから９バールである。充填済み容器がキャップされる際の正圧は、加圧ガスによりもたらされることが好ましい。

充填済み容器のキャッピングは、公知のキャッパーにより公知のキャップでなされうる。例えば、クラウンキャップ、ストッパー、スクリューキャップ、ロールオンキャップが充填済み容器に装着される。

柔らかい容器（例えば、ＰＥＴ容器や薄いプラスチック容器など）の排気は、当該容器が排気チャンバに導入されることにより可能とされる。当該容器の内部の排気中に、同じ圧力値になるまで前記排気チャンバも排気される。この場合、充填チャンバが排気されうる。あるいは、各容器を収容する個別のスペースが提供され、排気に供される充填用容器の内部と外部の圧力条件が一致するように、当該スペースの排気が可能とされる。これにより、柔らかい容器を提案の方法による充填に供させることが可能である。

好ましくは、前記排気がなされる前に、前記容器は、充填物ラインに液密的に接続される。前記充填物ラインは、真空、前記充填物、および前記加圧ガスを供給するためのものである。

好ましくは、前記容器への前記充填物の供給に先立ち、あるいは供給中に、またあるいは供給後に、当該容器に投入される香料、飲料添加物、および飲料成分の少なくとも一つが計量される。飲料添加物とは、シロップや保存料を含む意味である。

容器に投入される香料、飲料添加物、および飲料成分の少なくとも一つが計量されることにより、香料、飲料添加物、および飲料成分の少なくとも一つの柔軟な計量が可能とされうる。これにより、フレーバーの迅速な変更が可能とされる。前述のように迅速に充填がなされることにより、カルーセル充填機の一部が別の機能に割り当てられうる。したがって、前述の方法は、香料、飲料添加物、および飲料成分の少なくとも一つを計量する手段をさらに提供でき、フレーバーの迅速な変更を可能にできる点において有利である。

また、上記の目的は、請求項１５に記載の特徴を有する装置によって達成される。さらなる有利な構成は、従属請求項に記載の特徴により得られる。

当該装置は、上述の方法により容器を充填物で充填する装置であって、前記充填物を供給する充填物供給部と、充填用の前記容器に対して液密的に接触可能である充填物ラインと、充填用の前記容器を排気する真空装置と、制御装置と、を備えている。本発明によれば、前記制御装置は、前記真空装置によってまず前記容器を排気し、排気された当該容器に前記充填物を導入するように構成されている。

予め圧抜きをしたり、大気圧と前記容器の圧力平衡をとったりすることなく、当該容器をキャッピング可能なキャッパーを備えていることが特に好ましい。これにより、充填済み容器の減圧が回避され、充填動作の速度が高められうる。充填物の発泡、溢れ出し、噴出しを避けるためにキャッピング前に充填物が沈静するのを待つ必要がないからである。むしろ、キャッピングが充填時と同じ圧力条件下で行われうる。

充填済み容器のキャッピングは、周知のキャッパー（クラウンキャッパー、ストッパーキャッパー、スクリューキャッパー、ロールオンキャッパーなど）により周知のキャップを用いて行なわれうる。

好ましくは、外部から遮断されたキャッピングヘッドスペースを有するキャッピングヘッドが提供される。前記キャッピングヘッドスペースは、前記充填物ライン、キャッパー、及び充填用の前記容器の口部を収容する。特に好ましくは、前記キャッピングヘッドスペースは、前記容器を収容および解放するために開閉可能である。前記キャッピングヘッドスペースは、好ましくは前記容器を収容および解放し、容器キャップを供給するために開閉可能な二つのキャッピングヘッド掴みを有している。そのようなキャッピングヘッドにより、キャッピングヘッドスペース内において充填とキャッピングが同じガス雰囲気および同じ圧力下で行われうる。

前記充填物供給部は、正圧に曝されうることが有利であり、好ましくはガススペースまたはガスライン、より好ましくは隙間なく充填されたラインを有する充填物リザーバとして構成される。

有利な別の例においては、前記充填物ラインは、充填用の前記容器の口部の断面と同じ断面を有している。特に、前記容器の前記口部の断面の全体を前記充填物の充填に使用可能である。容器の口部の断面の全体を使用することにより、特に迅速な充填物の容器への充填がなされうる。

有利なさらに別の例においては、前記容器に投入される香料、飲料添加物、および飲料成分の少なくとも一つを計量するフレーバー計量手段が提供される。フレーバー計量手段は、例えば、蠕動ポンプの形態である。これにより、香料、飲料添加物、および飲料成分の少なくとも一つが対応するリザーバから送り出され、計り入れられる。

さらに、上記の目的は、請求項２２に記載の特徴を有する充填設備により達成される。

すなわち、充填物を容器に充填する充填設備が提供される。当該充填設備は、複数の容器を充填物で充填する複数の充填ステーションを有する充填機と、前記充填機の下流に配置され、充填済みの複数の容器をキャッピングする複数のキャッピングステーションを有するキャッパーと、を備えている。本発明によれば、前記複数の充填ステーションの数は、前記複数のキャッピングステーションの数とほぼ対応している。

すなわち、キャッパーと充填機は、同じ寸法を有しうる。両者は、一体化されていることが特に好ましい。そのような構成は、充填速度が向上されることにより可能とされる。充填用容器の充填に要する時間と当該容器をキャップするのに要する時間がほぼ一致するからである。

このようにして、小型の充填設備が構成されうる。提案の方法により容器の急速充填が可能になるため、充填動作からキャッピング動作への迅速な移行が可能となる。

このようにして、充填ステーションの数がキャッピングステーションの数よりもはるかに多い従来の構成に比べ、さらに小型の充填設備が提供されうる。

好ましい例においては、前記複数の充填ステーションの数は、前記複数のキャッピングステーションの数の１倍から３倍、好ましくは１倍から２倍に対応している。よって、充填機がキャッパーよりも小さく構成されうる。この構成によっても、充填時間の大幅な短縮がなされうる。

本発明のさらなる好適な実施形態と態様は、以下に列挙する図面と以降の記載を通じてより詳細に説明される。

容器に充填物を充填する装置を模式的に示している。 容器に充填物を充填する装置を模式的に示す別図である。 容器に充填物を充填する装置を模式的に示す別図であり、充填済み容器を含んでいる。 容器を充填する装置のキャッピングヘッドを側方から見た断面を模式的に示す図である。 上記キャッピングヘッド（閉位置）の平面図である。 上記キャッピングヘッド（開位置）の平面図である。 上記キャッピングヘッドを一部断面視で模式的に示す側面図である。 別実施形態に係るキャッピングヘッドを模式的に示す断面図である。 別実施形態に係るキャッピングヘッドを模式的に示す断面図である。 容器に充填物を充填する別装置を模式的に示す断面図であり、充填用容器を供給するキャッピングヘッド（開位置）とキャップを含んでいる。 容器に充填物を充填する別装置を模式的に示す断面図であり、キャッピングヘッド（閉位置）と、充填容器の初期排気中に容器の内部に接続される充填物ラインを含んでいる。 容器に充填物を充填する別装置を模式的に示す断面図であり、充填用容器が加圧ガスでパージされている。 容器に充填物を充填する別装置を模式的に示す断面図であり、充填用容器に負圧が印加されている。 容器に充填物を充填する別装置を模式的に示す断面図であり、負圧下にある充填用容器に正圧が印加されている。 容器に充填物を充填する別装置を模式的に示す断面図であり、一旦充填物で充填された充填用容器が加圧ガスに曝されている。 容器に充填物を充填する別装置を模式的に示す断面図であり、キャッピングヘッドのスペースが加圧ガスに曝されている。 容器に充填物を充填する別装置を模式的に示す断面図であり、充填済み容器から充填物ラインの接続が解除されている。 容器に充填物を充填する別装置を模式的に示す断面図であり、充填物ラインが引き出されている。 容器に充填物を充填する別装置を模式的に示す断面図であり、充填済み容器がキャッピングされている。 容器に充填物を充填する別装置を模式的に示す断面図であり、キャッピングヘッドのスペースが減圧されている。 容器に充填物を充填する別装置を模式的に示す断面図であり、充填およびキャッピングがなされた容器を搬出するためにキャッピングヘッドが開かれている。 容器に充填物を充填する装置がフレーバー計量手段を備える場合を模式的に示す図１に対応する図である。 容器に充填物を充填する装置がフレーバー計量手段を備える場合を模式的に示す図２に対応する図である。 容器に充填物を充填する装置がフレーバー計量手段を備える場合を模式的に示す図４に対応する図である。

図面の補助を得つつ、好適な実施形態の例が以下に記載される。各図においては、同一または同様の要素、あるいは同一の効果を奏する要素は、同一の参照符号により指示される。これらの要素について繰り返しとなる説明の一部は、冗長性を避けるために省略される。

図１は、容器１００を充填物１１０で充填する装置１を模式的に示している。充填に供される充填物１１０は、容器１００の上方に配置された充填物供給部内に収容されている。この充填物供給部は、充填物リザーバ２の態様を呈しており、例えばセンターボウルやカルーセル充填機のリングボウルとして提供されうる。充填物１１０は、充填物リザーバ２の下部に位置している。これにより、充填物リザーバ２内の充填物１１０の上方にガススペース２０が形成されている。

充填に供される充填物１１０に応じて、適当なガスまたは混合ガスがガススペース２０内に存在している。例えば、炭酸飲料が充填に供される場合、ガススペース２０は、二酸化炭素を、好ましくは正圧下で含む。結果として、炭酸飲料に結合した二酸化炭素は、放出されない。さらに、ガススペース内の酸素は、二酸化炭素により置換される。これにより、充填物リザーバ２内には酸素がほとんど存在しないか、全く存在しなくなり、例えばビールのような酸素に敏感な充填物の場合に非常に好適である。炭酸を含まない飲料が充填される場合、ガススペース２０には別の不活性ガスが存在しうる。これにより、充填物１１０の非常に丁重な取扱いが可能になる。

センタリングベル３０を備える充填物ライン３は、同図において模式的に示されている。充填用容器１００の口部１０２は、センタリングベル３０に対して封止的に押し付けられる。これにより、気密液密接続が形成される。すなわち、充填物ライン３と容器１００のの内部の間には、センタリングベル３０によって気密液密接続が存在する。

充填物バルブ３２によって、充填物１００は、充填物リザーバ２から充填物ライン３を経由して容器１００の内部に至る。充填物バルブ３２は、充填の開始と終了を制御する。これにより、容器１００は、所定量の充填物１１０により充填される。

充填の終了、ひいては充填物バルブ３２の閉塞は、例えば、容器１００内の所定の充填高さＮ、所定の充填重量、所定の充填体積の少なくとも一つに到達したことをもって判断されうる。あるいは、計量チャンバが設けられうる。計量チャンバにおいては、充填物が予め計量され、負圧が印加される。計量チャンバが空になると、充填工程は終了する。

またあるいは、充填の終了を判断するにあたって、充填物１００の充填中における充填用容器１００内の圧力変化が考慮されうる。この圧力変化に基づいて、充填の終了が制御されうる。例えば、容器１００の内圧が所定値を上回ると、充填終了に至ったとされうる。この場合、圧力センサ３８が充填物ライン３に設けられうる。圧力センサ３８は、充填工程中における容器１００の圧力状態をモニタする。

フロー制御バルブ３６は、物流ラインにおける充填物バルブ３２の上流側に設けられうる。フロー制御バルブ３６によって、充填物バルブ３２が開かれたときの最大流量が制御されうる。フロー制御バルブ３６によって、充填動作の進行が意図的に変更されうる。例えば正確に充填の終了に到達できるようにするために、充填動作の終了に近づくにつれて流量を少なく制限してもよい。

真空バルブ４０を介して充填物ライン３、ひいては容器１００の内部と連通される真空装置４が、さらに設けられている。真空装置４によれば、容器１００の内部が排気されうる。これにより、容器１００の内部のガスが吸い出される。真空装置４により容器１００の内部にもたらされうる圧力は、好ましくは絶対圧０．５バールから０．０５バールであり、より好ましくは０．３バールから０．１バールであり、さらに好ましくは、約０．１バールである。すなわち、容器１００の内部にあるガスの大部分は、真空装置４によって吸い出されうる。

充填物リザーバ２内のガススペース２０は、圧力ライン２２により正圧に供されうる。これにより、充填物リザーバ２は全体として負圧とされる。特に充填物１１０がビールなどの炭酸飲料である場合、充填物リザーバ２のガススペース２０に収容されたガスは、不活性ガスであることが好ましく、より好ましくは二酸化炭素である。

充填物１１０が炭酸入りである場合、圧力ライン２２を通じて二酸化炭素を供給することにより、二酸化炭素が充填物１１０から放出されるのを防止する圧力が、充填物１１０の上方のガススペース２０に提供されうる。ガススペース２０内の圧力は、絶対圧１バールから９バールで維持されることが好ましい。より好ましくは、絶対圧２．５バールから６バール、さらに好ましくは、絶対圧２．８バールから３．３バールで維持されることが好ましい。

一実施形態において、充填物リザーバ２内の充填物１１０は、大気圧に対応する正圧（好ましくは、絶対圧１バール）とされる。また、充填物リザーバ２内の充填物１１０は、その飽和圧に対応する正圧（好ましくは、絶対圧１．１バールから６バール）とされうる。別の構成においては、充填物リザーバ２内の充填物１１０は、その飽和圧を上回る正圧（好ましくは、絶対圧１．６バールから９バール）とされうる。

充填物１１０による実際の充填動作に先立ち、充填物ライン３を介して容器１００の内部と連通されうる真空装置４によって、容器１００は排気されうる。この場合、真空バルブ４０が開かれると、真空装置４を通じて容器１００内に位置するガスが抜き出される。例えば常圧状態から到来した容器１００がセントラルベル３０に接続されると、真空装置４を通じて容器１００内に位置する空気が抜き出される。容器１００が既にガス雰囲気（不活性ガスや二酸化炭素など）に曝されている場合、真空装置４は、このガス雰囲気を容器から抜き出す。真空装置４は、非常に高い負圧（例えば、絶対圧０．５バールから０．０５バールの領域）を容器内にもたらしうるように構成されることが好ましい。

バルブ（特に充填物バルブ３２と真空バルブ４０）は、制御装置７により操作される。制御装置７は、アナログコントローラあるいは適当にプログラムされたコントローラ（ＰＣや産業用コンピュータなど）として実現されうる。また、制御装置７は、カルーセル充填機、カルーセルキャッピング機、あるいは充填プラントの全プラントコントローラにおけるモジュールでありうる。

制御装置７は、後述する方法を遂行し、対応するプラント部品を制御するように構成（プログラム）されている。すなわち、バルブ群と部品群は、当該方法が進行するにつれて相次いで操作される。

図示はされていないが、制御装置７は、センサ群およびトランスデューサ群と接続されていることが好ましい。センサ群およびトランスデューサ群は、例えば、容器１００内あるいは容器１００に接続された充填物ライン３、および充填物リザーバ２内の圧力状態をモニタする。

図１に係る装置１により遂行されうる充填方法は、まず充填物リザーバ２または充填物リザーバ２内のガススペース２０を正圧に曝す。当該正圧は、例えば、圧力ライン２２を通じて加圧されたガスを供給することによりもたらされうる。

図示されていない実施形態においては、加圧された充填物１１０が流通するラインの形態で充填物供給部も設けられうる。当該ラインは、ボイドレス充填ライン（すなわち、ガススペースなく完全に充填されたライン）とも称される。

容器１００を充填物１１０で充填するために、容器１００の内部が真空装置４により排気される。このとき、充填物バルブ３２は閉じられ、真空バルブ４０は開かれる。これにより、容器１００の内部は負圧とされる。容器１００の内部が所定の負圧（例えば０．１バール）に達すると、真空バルブ４０が閉じられ、充填物バルブ３２が開かれる。容器１００の内部（負圧）と充填物リザーバ２（正圧）の圧力差が大きいため、容器１００は、急速に充填物１１０により充填される。よって、充填動作の迅速な遂行、ひいては迅速な終了が可能である。

充填動作の間、容器１００の内部が既に負圧とされているため、少なくとも充填の第一フェーズにおいて、容器１００からはガスが出て行かない。充填物１１０が流入すると、負圧が小さくなるだけである。充填物１１０は、容器１００の口部１０２（直径ｄ）全体を通じて当該容器１００内に流入できる。

このようにして容器１００が充填物１１０により充填される場合、充填動作の少なくとも大部分において、流体の流れは一方向（すなわち、容器１００へ流れ込む向き）とされうる。ガスなどの逆流は生じない。容器１００から充填物ライン３と充填物リザーバ２の少なくとも一方へのガスの置換が行なわれないからである。むしろ、容器１００が充填されることにより、容器１００内の負圧の緩やかな減少のみが起こる。但し、充填動作の終了時が近づくと、容器１００のヘッドスペースＫの圧力は緩やかに上昇する。ヘッドスペースＫとは、容器１００内の充填物１１０の充填高さＮの上方に位置する空間である。そして、容器１００内の圧力状態は、充填物ライン３内の圧力状態と等しくなり、充填物リザーバ２から流れ込む充填物１１０の速度が落ちる。

しかしながら、容器１００内にもたらされる負圧に応じて、そのような速度の低下は回避されうる。充填用容器１００内の圧力が低いほど、顕著な速度の低下は小さくなる。充填用容器の圧力が低ければ、充填物バルブ３２が閉じられた後であっても、かなりの負圧が容器１００内に残っているからである。

したがって、速度の低下が起こるタイミングは、容器１００内の負圧、すなわち真空装置４の仕様に依存する。容器１００内の圧力が低いほど、圧力平衡状態の成立が遅れる。容器１００内が高い真空状態とされる極端な場合、圧力平衡状態の成立は起こらない。むしろ、所望の充填高さＮに到達し、充填物バルブ３２が閉じられた後であっても、ヘッドスペースＫには負圧が残る。

充填物リザーバ２内の正圧は、ほぼ一定に保たれる。これに対し、容器１００内の圧力は、充填中における充填物１１０の流入により上昇する。充填動作の終了が近づくにつれて容器１００（特にヘッドスペースＫ）の内圧が特定の値を上回るように充填用容器１００内の負圧が選択されると、圧力上昇の結果として容器１００への充填物の流入が規制されうる。すなわち、充填物の流速は、充填動作の終了が近づくにつれて低下する。これにより、充填終了への到達が容易にサポートされうる。次いで、充填物バルブ３２が閉じられうる。

したがって、図１に示される容器１００を充填物１１０で充填する装置１によれば、非常に迅速かつ急速な充填物１１０の容器１００への充填が可能とされる。充填物リザーバ２と容器１００の内部に大きな圧力勾配が存在し、当該圧力勾配により（充填物リザーバ２の立場からは）充填物がいわば圧縮され、（容器１００の立場からは）容器１００内へ吸引されるため、流速が速くなる。このとき、充填用容器１００内の負圧は、流体の流れが容器１００内へ向かう一方向となり、ガスの逆流が生じないことを確実にする。これにより、直径ｄを有する容器１００の口部１０２全体を使った容器の充填が可能とされる。

結果として、容器１００の充填を非常に短い時間で終えることが可能である。例えば、一般的な０．５Ｌのビール瓶の場合、充填時間は０．３秒である。比較対象として静水圧によるカウンタープレッシャー法で同じ瓶を充填すると、充填時間は４．５秒程度である。すなわち、開示の方法によれば、容器１００の急速充填が可能とされ、充填工程全体もより迅速に遂行される。これにより、充填機のサイズが同一であれば処理能力が大きくなる。あるいは、ロータリー充填機のような充填機を小型化でき、充填ステーションの数を減らせる。

充填ステーションの数は、キャッピングステーションの数とほぼ対応していることが好ましい。一実施形態においては、充填ステーションの数は、キャッピングステーションの１から２倍であることが好ましい。このようにして、非常にコンパクトな充填プラントが提供されうる。

図２は、装置１の別例を示している。充填物バルブ３２を介して充填物ライン３に接続された充填物リザーバ２と、真空バルブ４０を介して充填物ライン３に接続された真空装置４に加え、加圧ガス装置５が設けられている。加圧ガス装置５も同様にして、加圧ガスバルブ５０を介して充填物ライン３に接続可能とされている。加圧ガスバルブ５０もまた、制御装置７によって操作されうる。制御装置７は、このような方法を実施可能に設定される。

加圧ガスバルブ５０が開かれると、加圧ガス装置５によって、例えば二酸化炭素が充填物ライン３を通じて容器１００へ導入されうる。用いられる加圧ガスは、他の不活性ガスでもよい。加圧ガスは、充填済みの容器１００に対して絶対圧２バールから９バール（好ましくは絶対圧３．５バールから７バール、より好ましくは絶対圧３．８バールから５．５バール）で印加されうる。

好適な構成においては、加圧ガス装置５は、充填物リザーバ２のガススペース２０に接続されている。このようにして容器１００に供給されるガスは、ガススペース２０に収容されたガスと同じもので同じ圧力となる。

図１を参照して説明した充填法の変形例である好適な充填法においては、最初に真空バルブ４０が開かれ、充填物バルブ３２が閉じられ、加圧ガスバルブ５０が閉じられた状態で、容器１００の排気が可能とされる。排気の結果として圧力が０．１バールになると、空気中の酸素の９０％は、容器１００から除去される。容器１００内が所望の負圧（例えば０．１バール）に達すると、真空バルブ４０が閉じられ、加圧ガスバルブ５０が開かれる。これにより、二酸化炭素のような加圧ガスが加圧ガス装置５を通じて容器１００へ供給される。

加圧ガス装置５を通じて加圧ガスが供給されると、加圧ガスバルブ５０が再び閉じられ、真空バルブ４０が再び開かれる。これにより、混合ガスは、真空装置４によって再び容器外へ取り出される。このようにして容器１００の内圧が再び０．１バールまで下げられると、容器１００内の酸素成分が初期状態よりも低減される。

容器１００がこのように排気されると、図１に示されるように真空バルブ４０が閉じられ充填物バルブ３２が開かれた後に、負圧下において充填物リザーバ２から充填物１１０が突発的に充填される。容器１００内が所望の充填高さＮに達すると、充填物バルブ３２が閉じられる。

特に好ましい変形例においては、充填物バルブ３２が閉じられた後、加圧ガスバルブ５０が再び開かれうる。そして、加圧ガス装置５により加圧ガスが充填物ライン３へ供給される。結果として、ヘッドスペースＫあるいは容器１００内に残っている負圧が減じられる代わりに正圧が形成されるか、既にヘッドスペースＫに存在している正圧がさらに高められる。このとき、充填物ライン３内にある残存充填物は、流入する加圧ガスにより容器１００へ押し出される。特に充填物１１０が高い発泡性を有する場合、容器１００の充填物による急速充填の後、充填物ライン３と容器１００のヘッドスペースＫ内に充填物の泡が存在しうる。加圧ガスバルブ５０が開かれて充填物ライン３とヘッドスペースＫが加圧ガスに曝されることにより、この泡は容器１００内へ押し戻されうる。これにより、充填物ライン３内には充填物（特に充填物の泡）がほとんどなくなる。

圧力の高められた（１．１バールから３バール、好ましくは２バール）加圧ガス（二酸化炭素など）に容器１００あるいは容器１００のヘッドスペースＫが曝されると、容器１００内の炭酸入り充填物１１０からの二酸化炭素の放出が防止される。あるいは、高められた圧力により、充填動作中に放出された二酸化炭素の再結合が助長されうる。

図３は、装置１のさらに別例を模式的に示している。その構成は、図２のものと同様である。容器１００は、充填物リザーバ２の形態をとる充填物供給部から充填物ライン３を通じて供給される充填物１１０により再充填されうる。真空や加圧ガスは、対応する真空装置４や加圧ガス装置５により、容器１００へ供給されうる。真空と加圧ガスは、結合ガスライン４５内を流通する。真空装置４と加圧ガス装置５の共用ガスライン４５を充填物ライン３から遮断する遮断バルブ３４が設けられている。遮断バルブ３４もまた制御装置７により操作されうる。制御装置７は、このような方法を実施可能に構成される。

これにより、充填高さＮに達したとき、容器の最大充填高さＡと充填高さＮの間にヘッドスペースＫが形成される。また、フォームスペースＣが形成される。フォームスペースＣは、充填高さＮと充填物バルブ３２および遮断バルブ３４の間の体積に対応している。すなわち、フォームスペースＣは、ヘッドスペースＫと充填物ライン３の一部（充填済み容器１００の口部１０２と充填物バルブ３２および遮断バルブ３４の間の部分）の和に対応する体積を有している。

容器１００が炭酸入りの充填物１１０で急速充填される場合に発泡を少量に抑えるために、フォームスペースＣは、できる限り小さいことが好ましい。フォームスペースＣあるいは充填物ライン３が加圧ガス装置５からの加圧ガス（正圧の二酸化炭素など）に曝されることにより、泡をフォームスペースＣから容器１００へ押し出すことができる。フォームスペースＣを最小限にし、加圧ガス装置５を通じて適切な所定の正圧が印加されることにより、すべての泡が容器１００に押し込まれうる。また、フォームスペースＣが適切な体積であれば、充填の正確性が増す。充填物バルブ３２が閉じられた後は、フォームスペースＣ内に残っている充填物は充填高さＮにほとんど影響を与えないため、正確な充填が可能になる。

好適な構成においては、フォームスペースＣのヘッドスペースＫに対する比率は、１．１から３であり、好ましくは約２である。これにより、加圧ガスを注入して充填物の泡のすべてを容器１００へ導入できる。

図４から図７は、模式的に示された容器１００を充填物で充填する装置１の一部の好適な構成を示している。この場合、キャッピングヘッド６が設けられている。キャッピングヘッド６は、容器１００の充填と充填済み容器１００のキャッピングを行なう。

充填用容器１００の口部１０２の辺りがキャッピングヘッド６により封止保持される。この場合、キャッピングヘッド６は、容器シール６００を有している。容器シール６００は、容器１００の口部１０２の辺りに封止接触する。キャッピングヘッド６は、キャッピングヘッドスペース６０を有している。キャッピングヘッドスペース６０には、容器の口部が突出している。キャッピングヘッドスペース６０は、容器の口部を介して容器の内部と連通している。

充填物ライン３は、センタリングベル３０を備えている。センタリングベル３０は、シール３００を備えている。シール３００は、気密液密接続を形成するために、容器１００の口部１０２を封止するように配置されうる。すなわち、充填物ライン３と容器１００の内部の気密液密封止がなされうる。充填物ライン３は、センタリングベル３０とともに変位方向Ｘに変位可能である。これにより、センタリングベル３０が、容器１００の口部１０２を封止するように接触配置される。しかしながら、図４に示される状態において、センタリングベル３０は後退されており、キャッピングヘッドスペース６０における口部１０２の上方に空間が形成されている。センタリングベル３０の前進位置は、図７に模式的に示されている。当該前進位置において、センタリングベル３０は、口部１０２に対して封止接触する。

充填物ライン３のキャッピングヘッドスペース６０に至る通路は、充填物ラインシール６２０により封止される。これにより、キャッピングヘッドスペース６０は、充填物ライン３が変位方向Ｘに変位されても、外部環境に対して密封される。

図示の例においては、さらにキャッパー６２が設けられている。キャッパー６２は、磁石６２２により容器キャップ１０４を保持している。本例において、容器キャップ１０４は、クラウンキャップ形状を呈している。キャッパー６２は、ストローク方向Ｙに沿って上下動可能とされている。キャッパー６２は、キャッパーシール６４０により、外部環境に対してキャッピングヘッドスペース６０を密封している。

容器キャップ１０４を確実に容器１００に装着するために、キャッパー６２は、容器１００の容器軸１０６と同軸に配置されている。したがって、キャッパー６２は、容器１００の口部１０２と同軸に配置されている。

図５は、キャッピングヘッド６を平面視で示している。キャッピングヘッド６が二つのキャッピングヘッド掴み６４、６６を備えていることがわかる。キャッピングヘッド掴み６４、６６は開閉可能であり、例えば図６に示される状態から結合されうる。図５に示されるように、キャッピングヘッドスペース６０は、キャッピングヘッド掴み６４、６６が閉じられることにより、容器１００の口部１０２の周辺に形成されうる。この場合、キャッパー６２は、容器１００の口部１０２の上方に配置される。これにより、容器１００がキャッピングに供されうる。

図６に示されるようにキャッピングヘッド６のキャッピングヘッド掴み６４、６６が開位置とされると、容器１００は着脱可能とされうる。

この場合に行なわれる充填方法の例は、図７に模式的に示されている。キャッピングヘッド６が閉じられ、容器１００が封止保持される。これにより、容器１００の口部１０２は、キャッピングヘッドスペース６０内に配置される。充填物ライン３が前進してセンタリングベル３０のシール３００が容器１００の口部１０２に封止押圧されると、充填物ライン３、ひいては容器１００の内部と、充填物リザーバ２、真空装置４、および加圧ガス装置５との間の直接的な接続が形成されうる。

次いで実際の充填動作が、図２と図３を参照して説明した方法で行なわれる。特に、二酸化炭素で容器１００のパージングを最初に行なうことが非常に好ましい。具体的には、真空装置４によりまず排気が行なわれ、次いで容器１００が二酸化炭素で満たされる。その後、真空装置４による排気が再度行なわれ、充填物バルブ３２が開かれると、真空状態あるいは負圧状態が形成された容器１００内に充填物が導入される。これにより、容器１００の充填物１１０による急速充填が行なわれる。

充填終了に至り、充填物バルブ３２が再び閉じられると、加圧ガス装置５により加圧ガスが印加される。これにより、フォームスペースに残ることの多い泡が完全に容器１００へ押し込まれ、容器１００のヘッドスペースに正圧状態が形成される。

容器１００内が所望の正圧に達すると、センタリングベル３０が持ち上げられるなどして、センタリングベル３０による容器１００内部の封止が解除される。次いで、充填物ライン３が後退され、センタリングベル３０は、例えば図４に示される待機位置へ後退される。

充填物ライン３が後退された後、キャッピングヘッドスペース６０も同様に加圧ガスに曝される。このとき充填物ライン３は、キャッピングヘッドスペース６０と連通する。すなわち、図４に示されるセンタリングベル３０の後退位置において、キャッピングヘッドスペース６０もまた、充填物ライン３を通じて二酸化炭素などの加圧ガスに曝されうる。変形例においては、キャッピングヘッドスペース６０は、容器１００が充填される前であっても加圧ガスに曝されうる。容器１００に未だ封止接触されていないセンタリングベル３０を通じて加圧ガスに曝されることが好ましい。

すなわち、センタリングベル３０が取り外されたとき、容器１００内の圧力が解放されることはなく、むしろ加圧ガス装置５により容器１００の内部に印加される圧力が維持され続ける。この現象は、特にキャッピングヘッドスペース６０が容器１００の内部と連通している場合に起こる。よって、容器１００の口部１０２からの二酸化炭素の放出や充填物の噴出しを回避できる。そして、容器１００が急速充填され、次いで容器１００のヘッドスペースが加圧ガスに曝された後も、同状態が維持される。換言すると、充填物や泡の溢れ出しや噴出しを回避できる。充填物ライン３が口部１０２から取り外されても容器１００内の圧力値が変化しないからである。

充填物ライン３が後退されてセンタリングベル３０が図４に示される待機位置に配置されると、キャッパー６２が下降され、クラウンキャップなどの容器キャップ１０４が容器１００に装着されうる。したがって、容器１００は、キャッピングヘッド６０内に存在する圧力（すなわち正圧）の下でキャップされる。

容器キャップ１０４が容器１００に装着されるとすぐに、キャッピングスペース６０内の圧力が解放されうる。図示の実施形態においては、キャッピングヘッド掴み６４、６６が開かれることにより、圧力解放がなされる。その後、充填が完了しキャップされた容器１００が搬出されうる。

上述のキャッピングヘッド掴み６４、６６は、複数のシールを備えている。これらは、容器１００の口部１０２の辺りを確実に封止できるだけでなく、図５などに示されるようにキャッピングヘッド掴み６４、６６が閉じられたときに、可動体である充填物ライン３やキャッパー６２に対する封止も提供できる。各部品は、対応して形成された凹部によりキャッピングヘッド掴み６４、６６内に受容される。

キャッピングヘッド掴み６４、６６の開閉時において、センタリングベル３０を備える充填物ライン３とキャッパー６２は、ほぼ同じ位置にある。キャッピングヘッド掴み６４、６６の開位置においては、充填用容器１００の受け入れが可能になるだけでなく、新しい容器キャップ１０２がキャッパー６２内に搬送されうる。

センタリングベル３０を備える充填物ライン３とキャッパー６２が外部と隔離されたキャッピングヘッドスペース６０内に配置されることにより、充填完了後に容器１００のキャップがされうる。このとき、容器１００を圧力から解放することも、充填時とキャッピング時において圧力状態を変更することもない。

キャッピングヘッドスペース６０内は正圧とされることが好ましい。当該正圧は、好ましくは絶対圧２バールから９バールであり、より好ましくは絶対圧２．５バールから６バールである。あるいは、当該正圧は、充填物１１０の飽和圧に対応する圧力である（好ましくは絶対圧１．１バールから６バール）。あるいは、当該正圧は、充填物１１０の飽和圧を上回る圧力である（好ましくは絶対圧１．６バールから９バール）。このような正圧により、特に二酸化炭素が加圧ガスとして用いられる場合は、急速充填された炭酸入りの充填物１１０から二酸化炭素が放出されるのを防止できる。これにより、センタリングベル３０が取り外された後に容器１００の口部１０２から発泡した充填物１１０が溢れ出したり噴き出したりすることが防止されうる。

上述の構成によれば、キャッパーと充填機が組み合わされたシステムが提供される。ここで、充填部材の数は、キャッピング部材の数にほぼ対応している。充填ステーションの数は、キャッピングステーションの数の１から２倍であることが特に好ましい。一変形例においては、充填部材とキャッピング部材は、異なるカルーセルに設けられうる。しかしながら、この場合においても、充填部材の数とキャッピング部材の数は、ほぼ等しい。

開示の方法における異なる工程、例えば、バルブの開閉、センタリングベル３０の進退動あるいは回動、キャッパー６２の上下動、キャッピングヘッド掴み６４、６６の開閉のすべては、あるいは少なくとも大部分は、制御装置７により制御される。制御装置７は、各工程が前述の通り進行するように設計あるいは構成される。

図８は、キャッピングヘッド６の変形例を示している。充填物ライン３は、図４から図７に示されるようにその長さ方向へ可動ではなく、回動軸３２０を中心として回動可能である。センタリングベル３０は、容器１００の口部１０２を封止するシール３００を備えている。センタリングベル３０が口部１０２を覆うように配置されることにより、容器１００は充填されうる。充填動作が完了すると、充填物ライン３は、回動軸３２０を中心として待機位置へ向けてキャッピングヘッドスペース６０内を回動されうる。これにより、キャッパー６２は、容器１００をキャップできる。

図示の実施形態例においても、充填物バルブ３２と遮断バルブ３４が設けられている。充填物バルブ３２と遮断バルブ３４は、ともにベベルシートバルブとして構成されている。遮断バルブ３４は、真空と加圧ガスのいずれかを充填物ライン３を通じて提供する共用ガスライン４５を遮断する。これらのラインとバルブは、流体が流通するラインの接続をできる限りシンプルにするために、回動軸３２０に沿って伸びている。

図８に示される実施形態例においても、充填物ライン３が待機位置へ回動されると、キャッピングヘッドスペース６０は、充填物ライン３を通じて加圧ガスに曝されうる。本例においても、充填動作が始まる前にキャッピングヘッドスペース６０が加圧ガスに曝されていてもよい。

充填物バルブ３２と遮断バルブ３４がセンタリングベル３０の非常に近くに配置されているため、フォームスペースＣの体積を非常に小さくできる。これにより、容器１００の正確な充填が可能とされる。また、加圧ガスにより充填物ライン３内の残留物を完全に掃き出すことができるため、滴下のない充填が可能とされる。

図９は、キャッピングヘッド６のさらなる別実施形態を示している。ここでは充填物ラインは図示されていない。二個のキャッピングヘッド掴み６４、６６が設けられている。これらは相対回動可能とされており、容器１００を受容するためにキャッピングヘッドスペース６０を迅速かつ容易に開放可能にしている。このとき、前方のキャッピングヘッド掴み６６は、矢印で示される上方へ回動される。前方のキャッピングヘッド掴み６６は、垂直トグルクランプ６８０により、容器１００を受容するために、あるいは充填済み容器１００を搬出するために、外側方へ回動可能とされている。この開放は、容器キャップ１０４をキャッパー６２に搬送するためにも行なわれる。

図９に示される実施形態例においては、容器１００あるいは容器１００の口部１０２のみが回動するキャッピングヘッド掴み６４、６６に受容される。しかしながら、他の部品（キャッパー６２や不図示の充填物入口など）は、キャッピングヘッド掴み６４、６６の双方により収容されるのではなく、固定側のキャッピングヘッド掴み６４内に受容されている。これにより、キャッピング動作と各シールによる封止動作が改善されうる。

不図示の実施形態例においては、容器１００ごとに個別のチャンバが設けられる。当該チャンバは、キャッピングヘッドスペース６０とは独立して、外部環境から遮断された空間に容器１００を受容する。この場合、少なくとも容器１００の口部１０２だけは、キャッピングヘッドスペース６０内に進入できるように自由とされる。

容器１００が収容される個別のチャンバにおいても、負圧を印加できる。当該負圧は、容器１００内に形成される負圧に対応していることが好ましい。このようにして同じ圧力状態が充填用容器１００の内外に形成されうる。これにより、柔軟な壁を有する容器１００でも排気できる。充填物は、負圧に曝された容器内に充填されうる。

次に、図１０から図２１を参照しつつ、特に好ましい実施形態について提案の方法を説明する。

図１０は、容器１００を充填物で充填する装置１を模式的に示している。容器１００は、口部１０２を有している。充填物は、口部１０２を通じて容器１００の内部に導入される。

装置１は、充填物ライン３を備えている。充填物ライン３は、センタリングベル３０を有している。センタリングベル３０は、容器１００の口部１０２を受容するように構成されている。充填物ライン３は、変位方向Ｘに変位して容器１００の口部１０２の上方に配置されうる。図１０に示される後退位置においては、キャッパー６２が容器キャップ１０４を装着可能とされている。

図１０において、キャッパー６２もまた後退位置にある。当該位置においては、容器キャップ１０４（本例においてはクラウンキャップの形態が示されている）がキャッパー６２に供給されうる。キャッパー６２は、ストローク方向Ｙに上下動可能であり、図１０に示される後退位置とキャッピング位置の間で移動可能である。

充填物ライン３とキャッパー６２は、模式的に描かれたキャッピングヘッド６の内部まで延びている。キャッピングヘッド６は、キャッピングヘッドスペース６０を内包している。充填物ライン３の貫通部は、充填物ラインシール６２０により圧密的に封止されている。キャッパー６２の貫通部の圧密的封止は、キャッパーシール６４０によりなされている。容器１００の口部１０２の圧密的受容は、容器シール６００によりなされている。図１０に示される実施形態例においては、キャッピングヘッド６が開かれることにより、容器キャップ１０４がキャッパー６２に供給可能とされるだけでなく、容器１００が口部１０２から導入可能とされる。口部１０２は、容器シール６００により受容される。これにより、容器１００の内部全体がキャッピングヘッドスペース６０により封止される。両者はともに外部環境から遮断された空間を形成する。

すなわち、図１０は、例えばキャッピングヘッド掴み（ここでは不図示）が開かれることにより、キャッピングヘッド６が開かれた状態の装置１を示している。これにより、キャッパー６２に容器キャップ１０４が供給可能となり、充填用容器１００が口部１０２から封止的に受容されうる。この状態においては、キャッパー６２と充填物ライン３の双方が後退位置（待機位置など）に配置されることが好ましい。当該位置においては、両者は相互に干渉することなく、充填用容器１００の受容を阻止することもない。

キャッパー６２は、容器１００の口部１０２に容器キャップ１０４を装着できるようにするために、容器軸１０６に沿ってストローク方向Ｙに移動する。キャッパー６２は、図１０から図２１に示されるように、クラウンキャップを装着できる装置である。しかしながら、別の構成においては、キャッパー６２は、ロールオンキャップ、スクリューキャップ、ストッパーも装着できる。図示の実施形態におけるキャッパー６２は、模式的に示されているに過ぎず、クラウンキャップのキャッパーに限られるものではない。キャッパー６２の対応物により、あらゆるタイプの蓋が装着されうる。

容器１００あるいはその口部１０２に容器キャップ１０４の装着を可能にするために、キャッピングヘッド６の容器受け６８は、容器シール６００とともに容器１００を保持するように構成されている。これにより、キャッパー６２による容器１００のキャッピングが問題なく行なわれうる。第一に、容器受け６８（ここでは単に模式的に示されている）は、口部１０２がキャッパー６２に対してほぼセンタリングがなされた状態で配置されるように構成されている。これにより、キャッパー６２がストローク方向Ｙに下降されると、容器キャップ１０４が直接口部１０２に装着されうる。また、容器受け６８内で容器１００がほぼ変位されることなくキャッパー６２からの締め力がキャッピングヘッド６へ発散されうるように、容器受け６８が構成されている。キャッパー６２がクラウンキャップ用として構成される場合、キャッパー６２から容器１００の口部１０２にかかるストローク方向Ｙの力が吸収されうるように、容器１００が容器受け６８内に保持される。

スクリューキャップを装着するスクリューキャッパーとして、あるいはロール音キャップを装着するロールオンキャッパーとしてキャッパー６２が構成される場合、容器受け６８は、スクリューキャッパーから入力されるトルクを打ち消しうるように構成される。これにより、容器１００の容器受け６８内における回転が皆無あるいは極僅かとなる。

さらに、容器受け６８は、容器１００の口部１０２がキャッピングヘッドスペース６０内に突出するように構成される。突出の程度は、キャッパー６２や容器キャップ１０４がキャッピングヘッドスペース６０を区画するキャッピングヘッド６の内面に当接せずに、キャッピングが問題なく可能となるように定められる。

前述のように、充填物ライン３は、充填物バルブ３２を介して充填物リザーバ２の形態である充填物供給部に接続され、真空バルブ４０を介して真空装置４に接続され、加圧ガスバルブ５０を介して加圧ガス装置５に接続される。

容器１００を充填物（特にビール、炭酸入りソフトドリンク、ミネラルウォーター、スパークリングワインなどの炭酸入り充填物）で充填する特に好適な方法について、以下説明する。

図１０において、容器１００は容器受け６８に供給され、容器キャップ１０４はキャッパー６２に供給されている。続いて、キャッピングヘッド６が閉じられ、キャッピングヘッドスペース６０が気密圧密的に外部環境から遮断される。

図１１は、次の工程を示している。容器１００は、充填物ライン３に接続されている。真空バルブ４０は開かれており、真空装置４は、充填物ライン３を介して容器１００の内部と連通している。すなわち、容器１００の内部は排気されている。このようにして、容器１００内に残っている空気は、容器１００の内部から抜き出される。

図１２においては、真空バルブ４０が閉じられ、加圧ガスバルブ５０が開かれている。これにより、不活性ガス（好ましくは二酸化炭素）が、加圧ガス装置５によって容器１００の内部へ導入される。結果として、図１１に示される排気工程後も容器１００内に残っている空気が、不活性ガスにより希釈される。

図１３に示される次の工程においては、真空バルブ４０が再び開かれ、容器１００の内部が、充填物ライン３を介して真空装置４と連通される。これにより、容器１００内に残っている残留空気が、不活性ガス（二酸化炭素など）とともに抜き出される。これにより、充填用容器１００内に負圧が形成される。当該負圧は、絶対圧０．５バールから０．０５バールであり、好ましくは０．３バールから０．１バールであり、より好ましくは０．１バールとされる。このようにして負圧とされた容器内において、内部Ｖにおける残留酸素成分が減少されうる。これにより、初期状態と比較すると、空気中の酸素の例えば９９％が除去される。充填用容器１００の内部Ｖがそのような低酸素状態とされることは、例えばビールやフルーツジュースのように酸素に敏感な充填物が充填される場合において重要である。

容器１００内に負圧が形成されると、図１３に示される工程において、充填バルブ３２が開かれ、充填物供給部２が充填物ライン３および容器１００と連通する。充填物供給部２は、容器１００の負圧よりも正圧で充填物１１０を収容している。充填物供給部２内の正圧は、好ましくは絶対圧１バールから９バール、より好ましくは絶対圧２．５バールから６バール、さらに好ましくは絶対圧２．８バールから３．３バールである。

図１４に示される工程において、充填物バルブ３２が再び開かれると、充填物１１０は、充填物ライン３を介して容器１００の内部Ｖへ突発的に噴射される。容器１００は、急速に充填物で充填される。充填の終了に至ると、充填物バルブ３２は、再び閉じられる。

容器１００は絶対真空までは排気されておらず、好ましくは絶対圧０．５バールから０．０５バールまで排気されている。そのため、充填物による充填に伴って、容器１００内の負圧は徐々に減少する。しかしながら、容器充填部２は１バールから９バールの正圧とされているため、容器１００と充填物供給部２の間の圧力勾配は、充填動作の終了が近づいても確保される。

充填終了、ひいては充填物バルブ３２を閉じるタイミングは、様々な方法で判断されうる。例えば、流量計を用いた容積測定が可能である。あるいは、所定の動作時間後に充填物バルブ３２が再び閉じられるといった時間ベースの充填が可能である。

あるいは、充填終了を判断するために、容器１００内の圧力上昇が判断される。容器１００内の圧力が所定値を上回ると、充填物バルブ３２が閉じられる。

充填物バルブ３２が閉じられると、容器１００の充填物による充填は完了する。しかしながら、炭酸入りの充填物は、負圧下で充填されたために二酸化炭素の放出に伴う発泡が起こりやすい状態にある。これにより、充填物ライン３と容器１００のヘッドスペースＫに泡が存在する。

図１５においては、容器１００を加圧ガス装置５と連通させるために、加圧ガスバルブ５０が開かれている。加圧ガスは、好ましくは絶対圧２バールから９バールで、より好ましくは絶対圧３．５バールから７バールで、さらに好ましくは絶対圧３．８バールから５．５バールで供給される。加圧ガス装置５により供給される加圧ガスの圧力は、充填物供給部２の圧力と同一である。

充填物ライン３と容器１００（特に容器１００のヘッドスペースＫ）が加圧ガスに曝されることにより、充填物ライン３内に残る泡が容器１００へ押し出される。これにより、充填物ライン３の内部をほぼ空にできる。さらに、容器１００のヘッドスペースＫが加圧ガスに曝されるので、当該箇所に残っている泡もまた押し戻される。また、高圧の加圧ガスにより、充填物への二酸化炭素の再溶解が促進されるため、充填物がより迅速に沈静する。

図１４に示される状態においては、充填物が負圧下で充填用容器１００に充填されることにより、二酸化炭素の部分的な放出が生じている。すなわち、多くの二酸化炭素の微小気泡が、容器１００に充填された充填物内に存在している。加圧ガスに曝されることにより、充填物のより迅速な沈静化がなされうる。

図１５に示される工程においては、加圧ガスバルブ５０が開かれることにより、充填物ライン３と容器１００のヘッドスペースＫの双方が加圧ガスに曝されている。図１６に示されるように、充填物ライン３は、容器１００の口部１０２からやや上方へ持ち上げられている。これにより、キャッピングヘッドスペース６０もまた加圧ガスに曝される。したがって、圧力平衡が形成されると、同じガスが同じ圧力でヘッドスペースＫとキャッピングヘッドスペース６０の双方に存在することになる。よって、キャッピングヘッドスペース６０もまた不活性ガス（二酸化炭素など）の圧力となる。当該圧力は、絶対圧２バールから９バールであり、好ましくは絶対圧３．５バールから７バールであり、より好ましくは３．８バールから５．５バールであり、さらに好ましくは、充填物供給部２内の圧力と同じ圧力である。

図１７は、次の工程を示している。充填物ライン３は持ち上げられ、容器１００の口部１０２から完全に離れている。加圧ガスバルブ５０は開かれたままである。

したがって、容器１００のヘッドスペースＫとキャッピングヘッド６のキャッピングヘッドスペース６０の圧力は、ともに充填物ライン３を通じて維持されている。このようにして、充填物ライン３は、容器１００の口部１０２から充填物が噴出したり、泡が溢れ出したりすることなく、口部１０２から離間されうる。キャッピングヘッドスペース６０に印加された圧力が、容器１００のヘッドスペースＫにおける泡を押し戻すだけでなく、容器１００内の二酸化炭素の再溶解を促進するからである。

すなわち、キャッピングヘッドスペース６０が正圧とされた加圧ガスに曝されることにより、ビールのような炭酸入りの充填物により容器１００の急速充填がなされても、充填物が充填されて間もなく、未だ沈静していない状態（二酸化炭素の一部が溶解していない状態）においても、口部１０２から充填物が溢れ出ることなく、充填物ライン３が持ち上げられうる。

図１８は、充填物ライン３が変位方向Ｘに後退され、待機位置に配置されている状態を模式的に示している。キャッピングヘッドスペース６０における加圧ガスの圧力は、加圧ガスバルブ５０が開かれることにより、引き続き維持されている。

したがって、図１９に模式的に示されるように、キャッパー６２は、ストローク方向Ｙへ下降されうる。これにより、容器キャップ１０４が容器１００の口部１０２に装着されうる。キャッピングヘッドスペース６０は、引き続き加圧下にある。加圧ガスがキャッピングスペース６０に残っているからである。容器１００のヘッドスペースＫもまた、引き続き加圧下（特にキャッピングヘッドスペース６０の圧力と同じ圧力下）にある。したがって、キャッパー６２を通じて正圧下で容器キャップ１０４が装着されることにより、充填物が溢れ出すことなく容器１００のキャッピングが遂行されうる。

キャッピング動作の完了に続き、図２０に示されるように、キャッピングヘッドスペース６０は、通気バルブ６０２により通気される。これにより、キャッピングヘッドスペース６０内の正圧は、大気圧に戻される。

続いて、図２１に示されるように、キャッピングヘッド６が開かれ、容器キャップ１０４が装着された充填済み容器が搬出されうる。続いて、図１０に示されるように、次の充填用容器１００が同じ方法で充填されうる。

図２０においてキャッピングヘッドスペース６０が通気される前に、加圧ガスバルブ５０は閉じられる。

図２２は、図１を参照して説明された装置１の別実施形態を示している。図１に示される特徴に加え、フレーバー計量手段３９が設けられている。フレーバー計量手段３９は、容器１００に投入される香料、飲料添加物、飲料成分の少なくとも一つを計量する。飲料添加物とは、シロップや保存料を含むものである。

図示の実施形態例においては、フレーバー計量手段３９は、充填物ライン３に合流している。これにより、香料、飲料添加物、飲料成分の少なくとも一つが、充填物ライン３を通じて供給される充填物と同じ経路を通って容器１００の内部へ供給される。

図示の実施形態例においては、フレーバー計量手段３９は、充填物バルブ３２の下流において充填物ライン３と合流している。これにより、充填物バルブ３２が閉じられていても、香料、飲料添加物、飲料成分の少なくとも一つが計量されうる。よって、計量は、充填物供給部２からの充填物の導入に先立って行なわれてもよいし、充填物の充填中に行なわれてもよいし、充填動作の完了後に行なわれてもよい。本例における計量は、充填動作の完了後、あるいは容器１００内の充填物が沈静してから行なわれることが好ましい。

この場合、フレーバー計量手段３９は、例えば蠕動ポンプの形態として構成されうる。これにより、各香料や飲料添加物のリザーバから正確な分量を計り取ることができる。

多くのフレーバー計量手段３９が設けられてもよいし、複数の香料、複数の飲料添加物、複数の飲料成分の少なくともいずれかが単一のフレーバー計量手段３９を通じて供給されてもよい。充填動作ごとに異なる香料濃度、異なる飲料添加物濃度、異なる飲料成分濃度の少なくとも一つが選べるように、少なくとも一つのフレーバー計量手段３９が操作されうる。しかしながら、通常の充填動作中は、作業手順上の理由により、あるフレーバーについての充填がまとめてなされてから、フレーバーの変更がなされることが一般的である。種別が異なる飲料の間（例えば、果実繊維が入っている飲料と入っていない飲料の間）の変更についても同様である。

図２３は、図２に示される実施形態の別例を示している。この場合においても、フレーバー計量手段３９は、充填物バルブ３２の下流において充填物ライン３に合流している。

図２４は、図４に示される装置１の別例を示している。模式的に描かれた進退可能あるいは回動可能な充填物ライン３に加えて、フレーバー計量手段３９の入口がキャッピングヘッド６内に設けられている。

フレーバー計量手段３９は、容器１００の口部１０２の上方に配置され、容器１００内に投入される香料、飲料添加物、飲料成分の少なくとも一つを計量する。この場合、フレーバー計量手段３９は、充填物による容器１００の充填前に口部１０２の上方に配置されてもよいし、充填動作の完了後に配置されてもよい。したがって、充填物ライン３とフレーバー計量手段３９は、入れ違いに容器１００の口部１０２の上方に配置される。

発明の範囲から逸脱することなく可能の範囲内において、各実施形態例について記載された各特徴は、組合せと交換の少なくとも一方が可能である。

１：容器を充填する装置、１００：容器、１０２：口部、１０４：容器キャップ、１０６：容器軸、１１０：充填物、２：充填物供給部（好ましくは充填物リザーバまたはライン）、２０：ガススペース、２２：圧力ライン、３：充填物ライン、３０：センタリングベル、３２：充填物バルブ、３４：遮断バルブ、３６：流量制御バルブ、３８：圧力センサ、３９：フレーバー計量手段、３００：シール、３２０：回転軸、４：真空装置、４０：真空バルブ、４５：結合ガスライン、５：加圧ガス装置、５０：加圧ガスバルブ、６：キャッピングヘッド、６０：キャッピングヘッドスペース、６２：キャッパー、６４：キャッピングヘッド掴み、６６：キャッピングヘッド掴み、６８：容器受け、６００：容器シール、６０２：通気バルブ、６２０：充填物ラインシール、６２２：磁石、６４０：キャッパーシール、６６０：キャッピングヘッドシール、６８０：垂直トグルクランプ、７：制御装置、Ａ：最大充填高さ、Ｋ：ヘッドスペース、Ｎ：充填高さ、Ｃ：フォームスペース、Ｖ：容器の内部、Ｘ：充填物ラインの変位方向、Ｙ：キャッパーのストローク方向、ｄ：口部の断面

Claims (23)

1. 飲料充填施設において容器（１００）を充填物（１１０）で充填する方法であって、
   充填物（１１０）を正圧にするステップと、
   充填用の容器（１００）を排気して負圧にするステップと、
   を備えており、
   前記正圧の前記充填物（１１０）が前記負圧の前記容器（１００）内に供給され、
   前記正圧の前記充填物（１１０）が充填された後に、前記容器（１００）が圧抜きされることなく、当該容器（１００）がキャッピングされることを特徴とする、
   方法。
2. 前記充填物（１１０）が供給される前に前記容器（１００）が排気され、
   前記負圧は、絶対圧０．５バールから０．０５バールであることを特徴とする、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記正圧は、絶対圧１バールから９バールであることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記正圧は、大気圧に対応しており、あるいは前記充填物（１１０）の飽和圧に対応しており、
   前記充填物（１１０）は、溶解した炭酸を含んでいることを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記充填物（１１０）が供給された後に、充填済みの前記容器（１００）が加圧ガスに曝され、
   前記加圧ガスは、絶対圧２バールから９バールであることを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記充填物（１１０）が供給された後に、充填済みの前記容器（１００）が加圧ガスに曝され、
   前記加圧ガスは、前記充填物（１１０）の前記正圧に対応する正圧で供給されることを特徴とする、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 充填用の前記容器（１００）が充填される前に、まず充填用の当該容器（１００）が初期排気され、次いでパージガスでパージされ、次いで充填用の当該容器（１００）が排気されることを特徴とする、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記充填物（１１０）は、炭酸入りの充填物であることを特徴とする、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記正圧の前記充填物（１１０）が充填された後に、前記容器（１００）が大気圧まで圧抜きされることなく、当該容器（１００）がキャップされることを特徴とする、
   請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 充填された前記容器（１００）は、正圧状態でキャップされ、
    前記正圧は、絶対圧２バールから９バールであり、あるいは前記充填物（１１０）の飽和圧に対応しており、またあるいは前記飽和圧を上回っていることを特徴とする、
    請求項９に記載の方法。
11. 前記加圧ガスの正圧に対応する正圧で前記充填物（１１０）が充填された後、前記容器（１００）がキャップされることを特徴とする、
    請求項５または６に記載の方法。
12. 前記排気がなされる前に、前記容器（１００）は、排気チャンバに導入され、
    前記容器（１００）の内部の排気中に、同じ圧力値になるまで前記排気チャンバも排気されることを特徴とする、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記排気がなされる前に、前記容器（１００）は、充填物ライン（３）に液密的に接続され、
    前記充填物ライン（３）は、真空、前記充填物（１１０）、および前記加圧ガスを供給するためのものであり、
    前記容器（１００）は、キャップが気密的に装着されるまで外気から遮断されていることを特徴とする、
    請求項５または６に記載の方法。
14. 前記容器（１００）への前記充填物（１１０）の供給に先立ち、あるいは供給中に、またあるいは供給後に、当該容器（１００）に投入される香料、飲料添加物、および飲料成分の少なくとも一つが計量されることを特徴とする、
    請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法により容器（１００）を充填物（１１０）で充填する装置（１）であって、
    正圧の前記充填物（１１０）を供給する充填物供給部（２）と、
    充填用の前記容器（１００）に対して液密的に接触可能である充填物ライン（３）と、 充填用の前記容器（１００）を排気する真空装置（４）と、
    制御装置（７）と、
    を備えており、
    前記制御装置（７）は、前記真空装置（４）によってまず前記容器（１００）を排気し、排気された当該容器（１００）に前記正圧の前記充填物（１１０）を導入するように構成されており、
    前記正圧の前記充填物（１１０）が充填された後に、圧抜きすることなく前記容器（１００）をキャッピングするキャッパー（６２）を備えていることを特徴とする、
    装置。
16. 前記キャッパー（６２）は、大気圧と前記容器（１００）の圧力平衡をとることなく、当該容器（１００）をキャッピングすることを特徴とする、
    請求項１５に記載の装置。
17. 外部から遮断されたキャッピングヘッドスペース（６０）を有するキャッピングヘッド（６）を備えており、
    前記キャッピングヘッドスペース（６０）は、前記充填物ライン（３）、前記キャッパー（６２）、及び充填用の前記容器（１００）の口部（１０２）を収容することを特徴とする、
    請求項１５または１６に記載の装置。
18. 前記キャッピングヘッドスペース（６０）は、前記容器（１００）を収容および解放するために開閉可能であり、
    前記キャッピングヘッドスペース（６０）は、前記容器（１００）を収容および解放するために開閉可能な二つのキャッピングヘッド掴み（６４、６６）を有していることを特徴とする、
    請求項１７に記載の装置。
19. 前記充填物供給部（２）は、正圧に曝されることが可能であり、ガススペース（２０）または隙間なく充填されたラインを有する充填物リザーバ（２）として構成されることを特徴とする、
    請求項１５から１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 前記充填物ライン（３）は、充填用の前記容器（１００）の口部の断面（ｄ）と同じ断面を有しており、
    前記容器（１００）の前記口部の断面（ｄ）の全体を前記充填物（１１０）の充填に使用可能であることを特徴とする、
    請求項１５から１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 前記容器（１００）に投入される香料、飲料添加物、および飲料成分の少なくとも一つを計量するフレーバー計量手段（３９）を備えていることを特徴とする、
    請求項１５から２０のいずれか一項に記載の装置。
22. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法により容器（１００）を充填物（１１０）で充填する充填設備であって、
    複数の容器を充填物で充填する複数の充填ステーションを有する充填機と、
    前記充填機の下流に配置され、充填済みの複数の容器をキャッピングする複数のキャッピングステーションを有するキャッパーと、
    を備えており、
    前記複数の充填ステーションの数は、前記複数のキャッピングステーションの数とほぼ対応していることを特徴とする、
    充填設備。
23. 前記複数の充填ステーションの数は、前記複数のキャッピングステーションの数の１倍から３倍に対応しており、あるいは、前記複数のキャッピングステーションの数は、前記複数の充填ステーションの数の１倍から３倍に対応していることを特徴とする、
    請求項２２に記載の充填設備。

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