JP6636693B2 - 注入可能な製品で物品を充填するための充填ユニットおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、注入可能な製品、特に注入可能な食品製品で物品を接触または非接触充填するための充填ユニットに関する。

本発明は、また、注入可能な製品、特に注入可能な食品製品で物品を接触または非接触充填するための充填方法に関する。

より詳しくは、充填装置は、接触形態により、炭酸食品、すなわち炭酸ガスを含有する食品製品で物品を充填し、または非接触形態により非発泡性の注入可能な製品で物品を充填するのに適応している。

公知の物品取扱い機械は、空き物品が供給され、かつ注入可能な食品製品で充填された物品を出力するのに適応している充填ステーションを備える。

充填ユニットは、実質的に、回転軸線を中心に回転する回転コンベヤと、注入可能な食品製品を収容するタンクと、回転コンベヤの回転軸線に対して半径方向外側の位置に回転コンベヤによって支持される複数の充填装置とを備える。

より詳しくは、回転コンベヤには、それぞれの充填装置に対してより低い位置にそれぞれの物品の口部を配置し、かつそれぞれの充填装置と一体化して上記の前記回転軸線を中心に円周方向円弧軌跡に沿って物品を変位させるように設けられるそれぞれの物品用の複数の支持要素が設けられる。

各充填装置は、本質的に、回転コンベヤに連結される固定本体と、開いた配置と閉じた配置との間で固定本体に対して摺動するシャッターとを備える。

より詳しくは、開いた配置に配置されると、シャッターは固定本体と共に開口を画定する。それによって、注入可能な製品は、タンクから開口を通して通過する関連物品の充填口まで流れる。

そうではなく、シャッターが閉じた配置に配置される場合には、これは固定本体によって画定される当接面に封止的に協働し、それによって、注入可能な製品がタンクから関連物品の口部の方へ流れることを阻止する。

炭酸製品の接触充填の場合には、各物品の口部は、それぞれの充填装置の本体に液密に押圧される。このように、食品製品に含有される炭酸ガスが、物品から周囲環境に漏出することが阻止される。

そうではなく、非発泡性の製品の非接触充填の場合には、充填装置の本体は、充填されるべき物品の口部から所与の距離に配置される。

そのうえ、炭酸食品による接触充填の場合には、充填装置は、注入可能な食品製品による充填に加えて、物品に複数の追加の操作を行うことが要求される。

より詳しくは、注入可能な食品製品によるそれの充填前に、物品は加圧操作を受ける。さらにより正確には、空き物品は、充填操作中に、物品の内側の圧力を注入可能な製品の圧力に等しくするように加圧ガスで充填される。

そのうえ、各物品の内部容積がそれぞれの充填装置の本体と液密に流体接触していることにより、充填装置は、物品に含まれるガスが物品の充填中に漏出できるようになることが要求される。

これらの要求すべてを満足させるために、たとえば米国特許出願公開第２００１／００４５２４２号明細書による充填装置が知られており、これは、
本体によって画定され、注入可能な食品製品で充填されるタンクの下部に流体接続される、充填チャンバと、
充填チャンバによって取り囲まれ、物品の口部の方へ開いている、戻りダクトと
を備える。

シャッターが閉じた配置にある場合には、充填チャンバは、注入可能な製品で充填される上部と物品の口部に面する下部に分割される。

そのうえ、米国特許出願公開第２００１／００４５２４２号明細書に示される充填装置は、
加圧ガス、たとえば炭酸ガスまたは二酸化窒素で充填されるタンクの上部から充填装置の充填チャンバの下部まで延在する、流体ラインと、
流体ラインに沿って介装される、加圧チャンバと、
物品の充填前に、加圧チャンバを充填チャンバの下部と流体接続するように制御され得る、複数の制御弁と
を備える。

そのうえ、制御弁は、物品の充填中に、戻りダクトを加圧チャンバと流体接続するように制御され得る。

炭酸製品による充填の場合には、シャッターは閉じた配置に保たれるが、物品の口は充填装置の本体と液密に流体接触しており、制御弁は、タンクの上部から充填装置の下部の方へ加圧ガスの流れを可能にするように制御される。

このように、物品は、それの充填前に加圧される。

この段階において、制御弁は、加圧ガスが充填装置の方へ流れることを阻止するように制御され、シャッターは、開いた配置に設定される。

したがって、食品製品は物品の内部容積の内側に流れるが、物品に含まれるガスは加圧チャンバおよびタンクの上部に向かって戻りダクトおよび流体ラインを逆流する。

結果として、物品の充填中に、物品に予め含まれるガスは、加圧チャンバおよび流体ラインの内側で、タンクから来る、かつまだ物品に到達していないガスと混合する。

戻りダクトに沿って戻るガスは、物品と接触しており、したがって、ある程度の不純物を含んでいる。結果として、ダクトから来るいくらかの不純物を有するガスが、チャンバの内側でタンクの上部から来る「清浄な」加圧ガスを汚染する。

したがって、最終的に物品の内部容積を加圧する加圧ガスは、必然的にいくらかの不純物を含む。

したがって、それの加圧中に物品を汚染する恐れがあり、それにより、後に物品が充填される食品製品も汚染する恐れが生じる。

食品製品を汚染するその恐れをできるだけ低減する必要性が、産業界内で感じられている。

そのうえ、充填装置はまた、食品製品によるそれの充填が完了した後に、物品を減圧する必要がある。

物品から出て来るガスが最終的に物品に注入されるガスを汚染するという恐れをできるだけ低減する必要性が、産業界内で感じられている。

米国特許出願公開第２００１／００４５２４２号明細書

本発明の目的は、上記の前記要求のうちの少なくとも１つを容易かつ費用効果的に満足させるようにする、注入可能な製品で物品を接触または非接触充填するための充填装置を提供することである。

上述の目的は、請求項１に規定されるように、注入可能な製品で物品を充填するための接触または非接触充填装置用の充填装置と関連する本発明によって達成される。

また、本発明は、請求項１２に規定されるように、注入可能な製品で物品を接触または非接触充填するための方法に関する。

１つの好ましい実施形態が、下文に非限定的な例としてかつ添付の図面を参照して、本発明のよりよい理解のために開示される。

明確にするために部品を取り外した、接触充填操作中の本発明による充填ユニットの概略図である。 明確にするために部品を取り外した、非接触充填操作中の図１の充填ユニットのいくつかの構成要素を断面で示す図である。 明確にするために部品を取り外した、接触充填操作中の図１の充填ユニットの概略図である。 明確にするために部品を取り外した、接触充填操作中の図１〜図３の充填ユニットのいくつかの構成要素を断面で示す図である。 図１〜図４の充填ユニットの上面図である。 明確にするために部品を取り外した、図１〜図５の充填ユニットの斜視図である。

図１〜図６を参照して、数字１は、注入可能な製品で物品２を充填するための充填ユニットを示している。

充填ユニット１は、非発泡性の食品製品で物品２を非接触充填するように、または炭酸食品、すなわち炭酸ガスを含有する食品製品で物品２を接触充填するのに適応している。

より詳しくは、充填ユニット１は、本質的に、
入力ステーションＩから出力ステーションＯまで延在する円弧形状経路Ｐに沿って、図示の場合には垂直な軸線Ａを中心に回転する、回転コンベヤ３と、
それぞれの物品２を注入可能な食品製品で充填するのに適応しており、回転コンベヤ３の軸線Ａの外側の周囲縁部によって支持される、複数の充填装置１０と、
を備える（図５および図６）。

また、回転コンベヤ３は、すべての充填装置１０に共通のタンク６を含み、このタンク６は、周囲圧力よりも高い圧力で注入可能な食品製品で充填される下部７と、ガスで充填される上部８とを備える。

特に、ガスは、加圧ガス、たとえば炭酸製品の接触充填の場合には炭酸ガスである。この場合には、ガスは、物品２の内部容積の圧力とタンク６の部分７の内側の注入可能な製品の圧力とを等しくするように、それの充填前に物品２の内側に流される。

非発泡性の製品の非接触充填の場合には、食品製品は、外部環境と接触する。したがって、食品製品の無菌性を確保することが必要である。このために、汚染物質がタンク６の内側に入り、注入可能な食品製品を汚染することを阻止するように、部分８に含まれるガスは通常、空気または窒素であり、タンク６の部分８を通して流される。

各物品２は、
充填ユニット１による物品２の充填、および続いて物品２から食品製品を注ぐことを可能にするのに適応している、口部１１と、
口部１１の直ぐ下に配置される首部１２と、
口部１１と反対側の底部壁１３と
を備える（図１〜図４）。

簡単にするために、装置１０は互いに同一であるので、次の説明は、１つの充填装置１０のみ、および関連物品２を参照することになる。

充填装置１０は、本質的に、
回転コンベヤ３に取り付けられるフレーム１５と、
フレーム１５によって画定され、軸線Ａに平行で、これから場所を少しずらして配列された軸線Ｂを中心に延在する、中空本体１９と、
本体１９の内側の軸線Ｂに沿って移動可能であるシャッター１６と、
充填装置１０との間を軸線Ｂに沿って移動可能であり、物品２の首部１２を把持するように構成される、把持装置１７と
を備える（図３および図４）。

把持装置１７は、軸線Ａを中心に充填装置１０および回転コンベヤ３と共にかつ同期して移動可能である。

そのうえ、把持装置１７は、
低くされた休止位置（図示せず）と、
物品２がいくつかの操作を受ける、高くなった操作位置と
の間で軸線Ｂに平行に移動可能である（図３および図４に示される）。

さらにより正確には、把持装置１７は、ステーションＩにおいて低くされた休止位置から高くなった操作位置まで移動し、ステーションＯにおいて高くなった操作位置から低くされた休止位置まで移動する。

軸線Ｂに沿って進む本体１９は、順に、
タンク６の下部７と流体接続される、開口２０と、
軸線Ｂの方へ突出し、円錐状通路２４を画定する環状突出部２２（図３に示される）と、
開口２０と反対側にあり、物品２の口部１１に面し、物品２の充填中にそれを通して食品製品が通過する、開口２１と、
突出部２２と開口２１との間で軸線Ｂに沿って介装され、突出部２２の反対の側で開口２１によって境界付けられている、キャビティ３１と
を備える。

特に、充填ユニット１は、各充填装置１０について、タンク６の下部７と充填装置１０の開口２０との間に介装される流体ライン１４を備え、それに沿って流量センサ２９、示された実施形態では流量計が配置される。

突出部２２は、開口２０と開口２１との間に軸線方向に介装され、軸線Ｂに沿って進む。

通路２４は、軸線Ｂと直交する断面で円形として形成されるということにより、食品製品は、物品２の充填中に軸線Ｂの円筒形流れを生じる。

示された実施形態においては、シャッター１６は、
軸線Ｂに沿って力を受け取る、ステム２３と、
開口２１の側に配置されるステム２３の端部に配置される、プランジャ２５と
を備える。

プランジャ２５は、軸線Ｂの円錐形であり、開口２１の形状に相応じて形成される開口２１の側に円錐状端部を備える。

そのうえ、突出部２２は、軸線Ｂの円錐形であり、開口２０から開口２１までテーパを付けている。

シャッター１６は、本体１９に対して、および
タンク６の下部７と開口２１との間の流体接続を可能にし、それにより食品製品による物品２の充填を可能にする、開いた配置（図３に示される）と、
タンク６の下部７と開口２１との間の流体接続を阻止する、閉じた配置（図４に示される）と
の間で軸線Ｂに沿って移動可能である。

本説明においては、接触充填との表現は、物品２が充填装置１０の本体１９に液密に押圧される充填形態を示すが、非接触充填との表現は、物品２が充填装置１０の本体１９から軸線Ｂに沿って間隔を置いて配置される充填形態を示す。

このように、食品製品は、接触充填の場合には外部環境と接触することが阻止されるが、食品製品は、非接触充填の場合には外部環境と接触する。

示された実施形態においては、シャッター１６が開いた配置にある場合には、プランジャ２５は、突出部２２から間隔を置いて配置され、自由通路２４を残す。

これに反して、シャッター１６が閉じた配置にある場合には、プランジャ２５は、突出部２２に当接し、通路２４を封止する。

そのうえ、把持装置１７が高くなった位置にあるとき、物品２の口部１１は、接触充填の場合には充填装置１０の開口２１に液密に押圧される。

これに反して、把持装置１７が高くなった位置にあるとき、物品２の口部１１は、非接触充填の場合には充填装置１０の開口２１から軸線Ｂに沿って間隔を置いて配置される。

また、本体１９は、複数の、示された実施形態では３つであるが、ダクト１８ａ、１８ｂ、１８ｃを備え（図１および図２に単に概略的に示されている）、これは、軸線Ｂに対して偏心して、かつそれの片側にのみ延在し、軸線Ｂに対してシャッター１６よりも外側半径方向に配置される（図３および図４を参照されたい）。

詳細には、各ダクト１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、端部開口３０を備える。開口３０は、突出部２２と開口２１との間で、すなわちキャビティ３１の内側で軸線Ｂに沿って軸線方向に介装される位置に本体１９の内側に開いている。

このように、開口３０は、シャッター１６が閉じた配置にある場合でさえも、物品２の口部１１と流体接続している。

示された実施形態においては、各ダクト１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、
軸線Ｂと平行に延在する、主要部分２６と、
突出部２２の内側に収容され、開口３０を画定する、端部２７と、
部分２６と反対側にあり、開口３２を画定し、その機能が本説明の下記で説明される、端部２８と
を備える。

部分２７は、示された実施形態においては、部分２６の反対の側で軸線Ｂの方に収束する。

部分２８は、示された実施形態においては、軸線Ｂに対して半径方向である。

また、充填ユニット１は、複数の流体ライン３５を備え（図１および図２）、これは、接触充填の場合には、タンク６の上部８から関連物品２の内部容積の内側に加圧ガスを選択的に運ぶのに適応している。

さらにより正確には、流体ライン３５は、
タンク６の部分８から始まり、すべての充填装置１０に共通である、共通部分３６と、
すべての充填装置１０に共通である、加圧チャンバ４０と、
それぞれの充填装置１０と結合し、チャンバ４０と関連ダクト１８ａの開口３２との間に介装される、関連部分３７と、
それぞれの充填装置１０と結合し、それの接触充填の場合には、それぞれの物品２の内部容積と流体接続している、関連ダクト１８ａと
を備える。

また、充填ユニット１は、
充填装置１０すべてに共通であり、上部８とチャンバ４０との間の流体ライン３５の部分３６に沿って介装される、弁４１と、
関連充填装置１０と結合し、各々、関連流体ライン３５の部分３７に沿って介装される、複数の弁４２と
を備える。

弁４１は、
タンク６の上部８に含まれるガスが部分３６に沿ってかつチャンバ４０の方へ流れるようになっている、開いた配置と、
タンク６の上部８に含まれるガスが部分３６に沿ってかつチャンバ４０の方へ流れることを阻止する、閉じた配置と
に選択的に配置され得る。

各弁４２は、
タンク６の上部８に含まれるガスがチャンバ４０から関連ダクト１８ａ、およびしたがって関連物品２の方へ流れるようになっている、開いた配置と、
タンク６の上部８に含まれるガスがチャンバ４０から関連ダクト１８ａ、およびしたがって関連物品２の方へ流れることを阻止する、閉じた配置と
に選択的に配置され得る。

また、充填ユニット１は、炭酸食品による物品２の接触充填の前に、物品２をタンク６の上部８に含まれるガスで加圧するように、弁４１、４２および充填装置１０のシャッター１６に対して構成される制御ユニット４５を備える（図１および図２に単に概略的に示されている）。

このために、制御ユニット４５は、炭酸食品による物品２の接触充填の場合には、
各充填装置１０のシャッター１６をそれぞれの閉じた配置に保ち、
タンク６の上部８に含まれるガスが流体ライン３５に沿って流れ、開口２０、および充填されるべき物品２の口部１１に到達するようになっているように、弁４１、４２がそれぞれの開いた配置に設定される
ように構成される。

また、充填ユニット１は、
タンク６の上部８にガスを供給するためのダクト３８と、
タンク６の上流のダクト３８に沿って配置され、タンク６に入るガスの量を調整するように制御可能である、弁３９と
を備える（図１および図２）。

有利なことに、充填ユニット１は、各充填装置１０およびそれに対応する物品２について、
それの接触充填中に、それぞれの物品２の内側に含まれるガスの漏出を可能にするため、流体ライン３５と異なり、かつ物品２の内部容積からタンク６と異なる排出口５５まで延在する、複数の流体ライン４４と、
それらにより物品２の内部容積に含まれるガスがそれぞれの流体ライン４４に沿って流れるようになる、それぞれの開いた配置に、あるいは物品２に含まれるガスがそれぞれの流体ライン４４に沿って流れることを阻止する、それぞれの閉じた配置に選択的に設定され得る、複数の弁４６と
を備え、
制御ユニット４５は、物品２の充填中に物品２に含まれるガスが排出されるようになるように、それぞれの物品２の接触充填の場合には、各充填装置１０のシャッター１６を開いた配置に、かつそれぞれの弁４６を開いた配置に設定するように構成される。

より詳しくは、物品２の接触充填の場合には、各流体ライン３５は、それに対応する流体ライン４４から流体隔離され、すなわち、それぞれの流体ライン４４に沿って各物品２から出て来るガスが、それに対応する流体ライン３５に到達することが阻止される。

本説明の下記から明白であるように、流体ライン３５、４４は、互いから物理的に隔離されるように要求されないが、タンク６の上部８に含まれるガスの優先的流れが、
物品２の接触充填前に、タンク６の上部８からそれぞれの流体ライン３５に沿って物品２の内部容積の方へ、かつ、
物品２の接触充填中に、物品２の内部容積から排出口５５の方へおよびそれぞれの流体ライン４４に沿って（図１および図２の矢印で示されるように）確立される。

より詳しくは、関連物品２の内部容積から排出口５５の方へ進む、流体ライン４４は、
接触充填の場合には、関連物品２の内部容積と流体接続している、それぞれの充填装置１０の関連ダクト１８ｂと、
それぞれの充填装置１０と結合し、関連ダクト１８ｂの開口３２から始まる、関連部分４７と、
すべての充填装置１０に共通である、戻りガスチャンバ４８と、
すべての充填装置１０に共通であり、戻りガスチャンバ４８から排出口５５まで延在する、部分４９と
を備える。

示された実施形態においては、各弁４６は、それに対応する流体ライン４４の関連部分４７に沿って介装される。

充填ユニット１は、ダクト６０を備え、これは、加圧チャンバ４０と部分４９との間に介装され、接続点６１で部分４９に接続される。

さらにより正確には、戻りガスチャンバ４８から排出口５５の方へ進む、流体ライン４４の共通部分４９は、
戻りガスチャンバ４８から接続点６１まで延在する、セグメント５６と、
接続点６１から排出口５５まで延在する、セグメント５７と
を備える。

好ましくは、充填ユニット１は、
流体ライン４４のセグメント５６に沿って配置される集中液圧損失６２と、
ダクト６０に沿って配置される集中液圧損失６３と
をさらに備える。

損失６２、６３は、示された実施形態においては絞りである。

加圧チャンバ４０は、圧力の第１の値にあり、戻りガスチャンバ４８は、圧力の第２の値にあり、排出口５５は、圧力の第３の値にある。

圧力の第１の値は、圧力の第２の値よりも高く、圧力の第２の値は、圧力の第３の値よりも高い。

加圧チャンバ４０と戻りガスチャンバ４８との間の圧力差は、セグメント５６およびダクト６０に沿った分散液圧損失によって、および集中液圧損失６２、６３によって生じる。

加圧チャンバ４０と戻りガスチャンバ４８との間のこの圧力差の結果として、物品２の接触充填中（図１および図３）に、戻りガスチャンバ４８に含まれるガスは、実質的にダクト６０に沿って移動することが阻止され、図１の矢印に示されるように、実質的にセグメント５７に沿って排出口５５の方へ移動せざるを得ない。

換言すれば、ガスは、それの接触充填の前にチャンバ４０から物品２の内部容積まで、および物品２の接触充填前に物品２の内部容積から戻りガスチャンバ４８まで、かつ戻りガスチャンバ４８から排出領域５５まで優先的に移動する。

上記で確認された圧力の第１の値と第２の値との間の差は、加圧チャンバ４０および戻りガスチャンバ４８の第１のおよび第２の圧力の広範囲の変化に対して一定であることを指摘することが重要である。

また、充填ユニット１は、流体ライン４４に沿って介装され、かつ流体ライン４４の端部で逆圧を生じるのに適応している調整弁５９を備える。

示された実施形態においては、調整弁５９は、充填ライン４４の部分４９に沿って介装される。

物品２の非接触充填の場合には、実質的に一定量のガスがタンク６の部分８を通して通過し、それによってタンク６の部分７の内側に含まれる食品製品の無菌性を確保するように、制御ユニット４５は、弁３９、４１を制御するようにプログラムされる。

そのうえ、制御ユニット４５は、流体ライン３５に沿って出て来るガスがダクト１８ａの開口３０からキャビティ３１の内側に、および次いで外部環境の内側に排出するようになっているように、物品２の非接触充填中に、対応する弁４２をそれぞれの開いた配置に設定するようにプログラムされる（図３）。

さらにより正確には、タンク６の上部８から出て来るガスは、充填装置１０の開口２１と物品２の関連口部１１との間の領域に排出され、これは、それぞれの充填装置１０から軸線Ｂに沿って所与の距離に配置される。

好ましくは、制御ユニット４５はまた、流体ライン３５に沿って出て来るガスがダクト１８ｂの開口３０からキャビティ３１の内側に、および次いで開口２１を通して外部環境の内側に排出するようになっているように、物品２の非接触充填中に、対応する弁４６をそれぞれの開いた配置に設定するようにプログラムされる（図３）。

さらにより正確には、タンク６の上部８から出て来るガスは、充填装置１０の開口２１と物品２の関連口部１１との間の領域に排出され、これは、それぞれの充填装置１０から軸線Ｂに沿って所与の距離に配置される。

そのうえ、充填ユニット１は、
それの接触充填の終わりに、およびそれらがステーションＯで排出される前に物品２の減圧を可能にする、複数の流体ライン７０と、
関連物品２のヘッドスペース８５に存在するガスが、関連流体ライン７０に沿ってドレイン８０に排出されるようになるそれぞれの開いた配置に、または、関連物品２のヘッドスペース８５に存在するガスが、関連流体ライン７０に沿ってドレイン８０まで流れることを阻止するそれぞれの閉じた配置に設定され得る、それぞれの流体ライン７０に沿って介装される、複数の弁７５と
を備える。

詳細には、各流体ライン７０は、ダクト１８ｃの開口３２から周囲圧力のドレイン８０まで延在する。

ダクト１８ｃの開口３２からドレイン８０まで進む、流体ライン７０は、
接触充填の場合には、関連物品２のヘッドスペースと流体接続している、それぞれの充填装置１０のそれぞれのダクト１８ｂと、
それぞれの充填装置１０と結合し、ダクト１８ｃのそれぞれの開口３２から始まる、それぞれの部分７１と、
すべての充填装置１０に共通である、減圧チャンバ７２と、
すべての充填装置１０に共通であり、減圧チャンバ７２からドレイン８０まで延在する、部分７３と
を備える。

弁７５は、ダクト１８ｃとそれぞれの部分７１との間に介装される。

制御ユニット４５は、
物品２の接触充填中に、それぞれの充填装置１０のシャッター１６がそれぞれの開いた配置にある場合に、弁７５をそれぞれの閉じた配置に設定し、
物品２の接触充填の完了の後に、それぞれの充填装置１０のシャッター１６がそれぞれの閉じた配置にあり、物品２が依然として関連充填装置１０と液密に流体接触している場合に、弁７５をそれぞれの開いた配置に設定する
ようにプログラムされる。

示された実施形態においては、加圧チャンバ４０、戻りガスチャンバ４８、および減圧チャンバ７２は、軸線Ａを中心に環状である。

最後に、示された実施形態においては、弁４２、４６、７５は、オン−オフ弁である。

充填ユニット１の操作は、まず第一に、炭酸製品による接触充填操作を基準として、かつ、ただ１つの充填装置１０およびそれぞれのただ１つの物品２およびただ１つの把持装置１７、およびただ１つのそれぞれの充填ライン３５、４４、７０を基準として説明される（図１および図３）。

タンク６の部分８は、加圧ガス、たとえば炭酸ガスで充填されるが、タンク６の部分７は、物品２が充填される食品製品で充填される。特に、タンク６の部分７の内側の食品製品の圧力は、周囲圧力よりも高い。

回転コンベヤ３は、入口ステーションＩにおいて空き物品２が供給され、物品２が炭酸食品で充填される経路Ｐに沿ってこれを前進させ、出口ステーションＯにおいて充填された物品２を排出する。

把持装置１７は、充填装置１０と一体化して軸線Ｂを中心に同期して回転する。

さらにより正確には、把持装置１７は、物品２の首部１２を把持し、ステーションＩにおいて低くされた位置から高くなった位置まで、および、ステーションＯにおいて高くなった位置から低くされた位置まで移動する。

物品２が高くなった位置にある場合には、物品２の口部１１は、充填装置１０の本体１９に封止的に押し付けられる。したがって、口部１１は、充填装置１０の開口２１に、かつダクト１８ａ、ダクト１８ｂ、ダクト１８ｃの開口３２と流体接続している。

経路Ｐに沿って移動するにつれて、充填装置１０は、物品２に対してその後続いて起こる操作を行う。すなわち、
物品２の内部容積の圧力をタンク６の部分７の食品製品の圧力と等しくするための、加圧ガスによる空き物品２の加圧と、
食品製品による物品２の充填と、
食品製品の発泡および／または物品２の破裂を回避するための、周囲圧力までの物品２のヘッドスペース８５の減圧と
である。

より詳しくは、充填装置１０がステーションＩにある場合には、制御ユニット４５は、弁４１を開いた配置に設定し、シャッター１６ならびに弁４２、４６、および７５をそれぞれの閉じた配置に設定する。

加圧ステップ中に、制御ユニット４５は、弁４２を開いた配置に設定し、それによって、タンク６の部分８に含まれる加圧ガスが流体ライン３５に沿って流れることができるようになる。

より詳しくは、加圧ガスは、部分８から流体ライン３５の部分３６に沿って圧力チャンバ４０まで、かつ圧力チャンバ４０から部分３７、および流体ライン３５のダクト１８ａに沿ってダクト１８ａの開口３０まで流れる。

ダクト１８ａの開口３０および物品２の内部容積がキャビティ３１と流体接続しているということにより、シャッター１６が閉じた配置にあり、物品２の口部１１が充填装置１０の本体１９に押し付けられる場合には、加圧ガスは、物品２の内部容積を充填し、加圧する。

物品２の内部容積の加圧が完了されると、制御ユニット４５は、弁４１、４２を閉じた配置に設定し、弁４６および充填装置１０のシャッター１６をそれぞれの開いた配置に設定する。

このように、食品製品は、通路２４および開口２１を通して物品２の内部容積の内側に流れることができ、それによって物品２を充填する。

同時に、物品２の内部容積の内側に含まれるガスは、流体ライン４４を通過し、排出口５５に到達する。

より詳しくは、物品２の内部容積の内側に含まれるガスは、ダクト１８ｂの開口３０に入り、ダクト１８ｂ、部分４７、戻りチャンバ４８、および部分４９を流れ、排出口５５に到達する。

集中液圧損失６２、６３、ならびに部分４９のセグメント５６およびダクト６０に沿った分散液圧損失の存在により、戻りガスチャンバ４８は、第２の圧力値に保たれ、これは、加圧チャンバ４０が保たれる第１の圧力値よりも低い。

そのうえ、第１の圧力値と第２の圧力値との間の差は、一定に保たれる。

さらに、圧力の第１の値が圧力の第２の値よりも低く、排出口５５の圧力の第３の値よりも高いということにより、物品２の内部容積から出て来るガスは、実質的に、ダクト６０に沿って流れることと、したがって図１に示されるように圧力チャンバ４０に到達することとが阻止される。

所望量の注入可能な製品が物品２を充填したとセンサ２９が検出すると、制御ユニット４５は、シャッター１６および弁４２を閉じた配置に設定し、その後、弁７５を開いた配置に設定する。

結果として、物品２のヘッドスペース８５に含まれるガスは、流体ライン７０に沿って流れ、減圧チャンバ７２および次いで排出口５５に到達することができる。このように、物品２のヘッドスペース８５は、周囲圧力まで減圧される。

次に、周囲圧力のヘッドスペースを持つ充填された物品２は、食品製品の発泡および／または物品２の破裂の恐れなしに、ステーションＯにおいて排出され得る。

次に、充填ユニット１の操作が、非発泡性の製品による非接触充填操作を基準として、かつ、ただ１つの充填装置１０およびそれぞれのただ１つの物品２、およびただ１つのそれぞれの充填ライン３５、４４、７０を基準として説明される（図２および図４）。

特に、タンク６の部分８は、ガス、すなわち炭酸ガスまたは窒素で充填されるが、タンク６の部分７は、物品２が充填される食品製品で充填される。

回転コンベヤ３は、入口ステーションＩにおいて空き物品２が供給され、物品２が炭酸食品で充填される経路Ｐに沿ってこれを前進させ、出口ステーションＯにおいて充填された物品２を排出する。

さらにより正確には、把持装置１７は、軸線Ａを中心に回転し、物品２の首部１２を把持し、ステーションＩにおいて低くされた位置から高くなった位置まで、および、ステーションＯにおいて高くなった位置から低くされた位置まで移動する。

物品２が高くなった位置にある場合には、物品２の口部１１は、充填装置１０の本体１９から軸線Ｂに沿って間隔を置いて配置される。したがって、ダクト１８ａ、１８ｂ、１８ｃの開口３０およびキャビティ３１は、充填装置１０を取り囲む環境と流体接触している。

制御ユニット４５は、シャッター１６を開いた配置に設定し、弁４１、４６、および７５をそれぞれの閉じた配置に設定する。

このように、シャッター１６は、突出部２２から軸線Ｂに沿って間隔を置いて配置され、食品製品は、自由に通路２４および開口２１を通過する。次いで、食品製品は、重力のために空き物品２の内側に落下する。

物品２が正しい量の食品製品で充填されたとセンサ２９が検出すると、制御ユニット４５は、シャッター１６を閉じた配置に設定する。

食品製品が接触充填中に環境と接触しているということにより、タンク６の部分７に含まれる食品製品は、ある程度の無菌性に保たれることを確保することが必要である。

このために、かつシャッター１６を閉じた配置に保って、制御ユニット４５は、タンク６の部分８を通して、および流体ライン３５の部分３６に沿ってガスの連続的な一定の流れを生じるように、弁３９、４１を制御する。その流れにより、汚染菌がタンク６の部分７の内側に入り食品製品を汚染することが阻止される。

タンク６の部分８から出て来るガスのその流れを排出するために、制御ユニット４５は、弁４２をそれぞれの開いた配置に設定する。

このように、タンク６の部分８から出て来るガスは、その圧力値により、流体ライン３５全体に沿ってダクト１８ａの開口３０まで流れることができる。次いで、部分８から出て来るガスは、キャビティ３１および充填装置１０の開口２１を通過し、図３に示されるように、最終的に外部環境に排出する。

また、制御ユニット４５は、タンク６の部分８から出て来るガスを排出するために、弁４６をそれぞれの開いた配置に設定することが好ましい。

このように、タンク６の部分８から出て来るガスはまた、その圧力値により、ダクト６０に沿って接続点６１の方へ、および接続点６１からセグメント５６に向かって戻りチャンバ４８の方へ、流れることができる。次いで、タンク６の部分８から出て来るガスは、部分５６およびダクト１８ｂに沿って流れる。最後に、そのガスは、ダクト１８ｂから本体１９のキャビティ３１の内側に、および充填装置１０を取り囲む環境に排出する。

充填ユニット１の特徴および本発明による方法の分析から、本発明が得ようとしている利点が明らかである。

特に、炭酸製品による物品２の接触充填の場合には、流体ライン４４は、流体ライン３５と異なり、戻りガスをタンク６と異なる排出口５５に排出する。

したがって、物品２について出て来る戻りガスは、タンク６の部分８から出て来る、物品２を加圧することを目的としているガスと混合することが阻止される。

したがって、物品２と接触しており、流体ライン４４に沿って流れるガスは、やはり物品２を加圧しなければならず、かつ流体ライン３５に沿って流れるガスを汚染する恐れは、実質的に全くない。

結果として、本説明の導入部で議論した既知の解決策と比較した場合に、注入可能な製品の無菌性が非常に高められる。

また、流体ライン３５、４４は物理的に隔離されていないが、本発明の好ましい実施形態においては、ダクト６０によって接続されることに留意することが重要である。

一方では、ダクト６０ならびに液圧損失５６、５７は、第１の圧力値および第２の圧力値の定値にかかわらず、圧力チャンバ４０のより高い第１の圧力値と戻りチャンバ４８のより低い第２の圧力値との間で一定の圧力差を保つときに効果的である。

他方では、ダクト６０およびセグメント５６に沿った分散液圧損失ならびに集中液圧損失６２、６３により、接触充填の場合には、チャンバ４０に存在するガスがチャンバ４８の方へ移動することが実質的に阻止され、逆もまた同じである。

換言すれば、（図１の矢印で示されるように）物品２を加圧することを目的としているガスの優先的流れが、物品２の加圧中にタンク６の部分８から物品２の内部容積まで確立され、戻りガスの優先的流れが、２つの流れの間のいかなる混合もなしに、充填ステップ中に物品２の内部容積から排出口５５まで確立される。

そのうえ、非接触充填の場合には、タンク６の部分８を通るガスの連続流れが、本体１９の開口２１と物品２の口部１１との間の領域で弁４２、４６を適切に制御することによって排出される。

このように、ガスのその連続流れを排出するように充填ユニット１に特定の領域を準備することは必要でない。

最後に、特許請求の範囲の保護の範囲から逸脱することなく、改変および変形が、本明細書において開示した充填ユニット１および方法について行われ得ることは明らかである。

特に、充填ユニット１は、ダクト６０を備えないこともある。

さらに、充填ユニット１は、損失６２を備えず、または損失６３を備えないこともある。

物品２の加圧および／または減圧ステップは、炭酸製品による物品２の接触充填の場合には存在しないこともある。

最後に、非接触充填の場合には、制御ユニット４５は、それぞれのシャッター１６をそれぞれの閉じた配置と、それぞれのシャッター１６をそれぞれの開いた配置のいずれかにして、弁４２および／または弁４６をそれぞれの開いた配置に設定することができる。

１ 充填ユニット
２ 物品
３ 回転コンベヤ
６ タンク
７ 下部
８ 上部
１０ 充填装置
１１ 充填口、口部
１２ 首部
１３ 底部壁
１４ 流体ライン
１５ フレーム
１６ シャッター
１７ 把持装置
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、３８、６０ ダクト
１９ 本体
２０、２１、３０、３２ 開口
２２ 突出部
２３ ステム
２４ 通路
２５ プランジャ
２６ 主要部分
２７ 端部
２８、３７、４７、７１、７３ 部分
２９ センサ
３１ キャビティ
３５、４４、７０ 流体ライン
３６ 共通部分
４０ 加圧チャンバ
３９、４１、４２、４５、４６、７１、７３、７５ 弁
４５ 制御ユニット
４８ 戻りガスチャンバ
４９ 共通部分
５５、８０ 排出口、ドレイン、排出領域
５６、５７ セグメント、液圧損失
５９ 調整弁
６１ 接続点
６２、６３ 集中液圧損失
７２ 減圧チャンバ
８５ ヘッドスペース
Ａ、Ｂ 軸線
Ｉ 入力（入口）ステーション
Ｏ 出力（出口）ステーション

Claims (12)

1. 注入可能な製品で物品（２）を接触または非接触充填するための充填ユニット（１）にして、
   前記注入可能な製品で充填可能な第１の領域（７）、および第１の気体で充填可能な第２の領域（８）を順に備えるタンク（６）と、
   少なくとも１つの充填装置（１０）と
   を備え、
   前記充填装置（１０）が、
   前記物品（２）を前記注入可能な製品で充填するように、前記タンク（６）の前記第１の領域（７）と前記物品（２）との間の流体接続を可能にする第１の開いた配置に、または、前記第１の領域（７）と前記物品（２）との間の流体接続を阻止する第１の閉じた配置に設定され得る、第１の弁（１６）と、
   接触充填の場合において前記タンク（６）の前記第２の領域（８）から前記物品（２）の内部容積まで延在している、前記第１の気体のための第１の流体ライン（３５）と、
   前記第１の流体ライン（３５）に沿って前記第１の気体の流れを可能にする第２の開いた配置に、または、前記気体が前記第１の流体ライン（３５）に沿って流れることを阻止する第２の閉じた配置に設定され得る、第２の弁（４２）と、
   注入可能な製品によるそれの充填の前に前記物品（２）を加圧するように、接触充填の場合に前記第１の弁（１６）を前記第１の閉じた配置に、および前記第２の弁（４２）を前記第２の開いた配置に設定するように構成される、制御ユニット（４５）と、
   前記第１の流体ライン（３５）と異なり、かつ前記物品（２）の前記内部容積から前記タンク（６）と異なる排出領域（５５）まで延在する、前記物品（２）の内部に含まれ且つその後、前記物品（２）から出てくる第２の気体のための、少なくとも１つの第２の流体ライン（４４）と、
   前記第２の流体ライン（４４）に沿った前記第１の気体および／または前記第２の気体の流れを可能にする第３の開いた配置に、あるいは、前記第１の気体および／または第２の気体が前記第２の流体ライン（４４）に沿って流れることを阻止する第３の閉じた配置に選択的に設定され得る、少なくとも１つの第３の弁（４６）と
   を備え、
   前記制御ユニット（４５）は、前記物品（２）の接触充填中に前記物品（２）に含まれる前記第１の気体および／または第２の気体が前記物品（２）から排出されるようになっているように、接触充填の場合に、前記第１の弁（１６）を前記第１の開いた配置に、および前記第３の弁（４６）を前記第３の開いた配置に設定するように構成される、充填ユニット（１）であって、
   前記第１の流体ライン（３５）に沿って介装された第１のチャンバ（４０）と、
   前記第２の流体ライン（４４）に沿って介装され、前記第１のチャンバ（４０）と異なる第２のチャンバ（４８）と
   を備え、
   前記第１の流体ライン（３５）と前記第２の流体ライン（４４）との間に介装され、前記充填装置（１０）の外側に配置されるダクト（６０）を備え、
   前記ダクト（６０）が、使用時に前記第１の流体ライン（３５）と前記第２の流体ライン（４４）との間に所与の圧力差を保つように適応している
   ことを特徴とする、充填ユニット。
2. 前記第１の流体ライン（３５）が、前記タンク（６）と反対の側に配置され、かつ使用時に前記充填装置（１０）の充填開口（２１）と流体接続している出口（１８ａ、３０）を有し、前記第２の流体ライン（４４）が、前記充填装置（１０）の側に配置され、かつ前記充填開口（２１）と流体接続している入口（１８ｂ、３０）を有し、
   前記出口および入口（１８ａ、３０；１８ｂ、３０）が、互いから分離されている
   ことを特徴とする、請求項１に記載の充填ユニット。
3. 前記第２の流体ライン（４４）および前記ダクト（６０）が流体接続される接続点（６１）を備え、
   前記第２の流体ライン（４４）が、前記第２のチャンバ（４８）と接続点（６１）との間に介装される部分（５６）を備え、
   前記充填ユニット（１）が、
   前記部分（５６）に沿って配置される第１の集中液圧損失（６２）、および／または
   前記ダクト（６０）に沿って配置される第２の集中液圧損失（６３）
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の充填ユニット。
4. 前記第１のチャンバ（４０）は、使用時に前記第２のチャンバ（４８）が保たれる第２の圧力値よりも高い第１の圧力値に使用時に保たれ、
   前記排出領域（５５）は、前記第１の気体および／または第２の気体が前記第２のチャンバ（４０）から前記排出領域（５５）に流れ、かつ前記第２のチャンバ（４０）から前記第１のチャンバ（４０）に流れることを実質的に阻止されるように、使用時に前記第２の圧力値よりも低い第３の圧力値に保たれることを特徴とする、請求項１または３に記載の充填ユニット。
5. 第３の入口（１８ｃ；３０）からさらなる排出領域（８０）まで延在し、前記物品（２）の接触充填の完了後に前記物品（２）から前記第１の気体および／または第２の気体の排出を可能にするように適応しており、前記第３の入口（１８ｃ；３０）が前記充填装置（１０）の前記開口（２１）と流体接続している、少なくとも１つの第３の流体ライン（７０）と、
   前記第１および前記第２の気体が前記第３の流体ライン（７０）に沿って流れるようになっている第４の開いた配置に、あるいは、前記第１および第２の気体が前記第３の流体ライン（７０）に沿って流れることを阻止する第４の閉じた配置に設定され得る、少なくとも１つの第４の弁（７５）と
   を備え、
   前記制御ユニット（４５）が、前記物品（２）の接触充填中に、前記第４の弁（７５）を前記第４の閉じた配置に、および前記第１の弁（１６）を前記第１の開いた配置に保つように、かつ、前記物品（２）の前記接触充填の完了後に前記物品（２）を減圧するように前記第１の弁（１６）を前記第１の閉じた配置に、および前記第４の弁（７５）を前記第４の開いた配置に設定するように構成され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充填ユニット。
6. 前記充填装置（１０）が、
   前記タンク（６）の前記第１の領域（７）と流体接続される第１の開口（２０）、および前記第１の開口（２０）と反対側の第２の開口（２１）を画定する、本体（１９）と、
   前記第１の開口（２０）を前記第２の開口（２１）から流体隔離するように前記本体（１９）に接触する第１の位置と、前記第２の開口（２１）を通して前記タンク（６）から前記充填口（１１）まで前記食品製品の通路を可能にするように前記本体（１９）と共に通路（２４）を画定する第２の位置との間で移動可能である、シャッター（１６）と
   を備え、
   前記本体（１９）が、
   前記第１の流体ライン（３５）の一部であり、前記第２の開口（２１）と流体接続される、第１のダクト（１８ａ）と、 前記第２の流体ライン（４４）の一部であり、前記第２の開口（２１）と流体接続される、第２のダクト（１８ｂ）と
   を少なくとも画定し、
   前記第１のダクトおよび前記第２のダクト（１８ａ、１８ｂ）が、互いに流体的に異なり、
   前記第１および第２のダクト（１８ａ、１８ｂ）が、前記本体（１９）の第１の軸線（Ｂ）に対して前記シャッター（１６）の半径方向外側にあり、
   前記第１の本体（１９）が、使用時に前記物品（２）と同軸であ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充填ユニット。
7. 前記タンク（６）の前記第２の部分（８）に入り、それから出て来る前記第１の気体の流れを制御するように構成されている弁手段（３９、４１）をさらに備え、
   前記制御ユニット（４５）が、前記物品（２）の非接触充填の場合に、
   前記タンク（７）の前記第２の部分（８）を通して前記第１の気体の連続流を確立するように、さらなる弁手段（３９、４１）を制御し、
   前記第１の気体を前記充填装置（１０）の前記第２の開口（２１）と前記物品（２）との間に画定される自由領域に排出するように、前記第２の弁（４２）を前記第２の開いた配置に設定する
   ように構成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充填ユニット。
8. 制御ユニット（４５）がまた、
   前記第２の気体の少なくとも一部を前記自由領域に排出するように、前記第３の弁（４６）を前記第３の開いた配置に設定する
   ように構成されることを特徴とする、請求項７に記載の充填ユニット。
9. 第２の軸線（Ａ）を中心に回転可能な回転コンベヤ（３）を備え、複数の前記充填装置（１０）を備え、前記第１および前記第２のチャンバ（４０、４８）が、前記軸線（Ａ）を中心に環状であ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充填ユニット。
10. 充填ユニット（１）を用いることによって注入可能な製品で物品（２）を接触または非接触充填する方法であって、
    当該充填ユニットは、
    前記注入可能な製品で充填される第１の領域（７）、および第１の気体で充填される第２の領域（８）を順に備える、タンク（６）と、
    少なくとも１つの充填装置（１０）と
    を備え、
    前記充填装置（１０）が、
    前記第１の領域（７）と前記物品（２）との間の流体接続を可能にする第１の開いた配置に、または、前記第１の領域（７）と前記物品（２）との間の前記流体接続を阻止する第１の閉じた配置に設定され得る、第１の弁（１６）と、
    前記タンク（６）の前記第２の領域（８）から前記物品（２）の内部容積まで延在する、前記気体のための少なくとも１つの第１の流体ライン（３５）と、
    前記第１の気体が前記第１の流体ライン（３５）に沿って流れることができるようになっている第２の開いた配置に、または、前記気体が前記第１の流体ライン（３５）に沿って流れることを阻止する第２の閉じた配置に設定され得る、第２の弁（４２）と
    を備え、
    ａ）前記第１の弁（１６）を前記第１の閉じた配置に設定するステップと、
    ｂ）それの充填前に前記物品（２）を加圧するように、接触充填の場合に前記第２の弁（４２）を前記第２の開いた配置に設定するステップと
    を含み、当該方法は、接触充填の場合に、
    ｃ）前記物品（２）に含まれる且つその後、前記物品（２）から出てくる第２の気体を排出するように、前記第１の流体ライン（３５）と異なり、かつ前記物品（２）の前記内部容積から前記タンク（６）と流体的に独立している排出領域（５５）まで延在する第２の流体ライン（４４）に沿って、前記物品（２）に含まれる前記第２の気体の流れを可能にする、第３の弁（４６）を第３の開いた配置に設定するステップ
    を含む、方法であって、
    ｇ）第１の圧力値に前記第１の流体ライン（３５）を保つステップと、
    ｈ）前記第１の圧力値よりも低く、前記排出領域（５５）の第３の圧力値よりも高い第２の圧力値に前記第２の流体ライン（４４）を保つステップと、
    ｉ）前記第１の流体ライン（３５）と第２の流体ライン（４４）との間にダクト（６０）を介装することによって、前記第１の圧力値と前記第２の圧力値との間に一定の差を生じるステップと
    を含む
    ことを特徴とする、方法。
11. ｄ）前記物品の接触充填中に、前記第１の気体または前記第２の気体が第３の流体ライン（７０）に沿って流れることを阻止する第４の閉じた配置に第４の弁（７５）を設定するステップと、
    ｅ）前記物品（２）の前記接触充填の完了後に、前記第１の弁（１６）を前記第１の閉じた配置に設定するステップと、
    ｆ）前記物品（２）を減圧するように、前記第１の気体または前記第２の気体が前記第３の流体ライン（７０）に沿って流れるようになっている第４の開いた配置に前記第４の弁（７５）を設定するステップと
    を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 非接触充填の場合に、
    ｊ）前記タンク（６）の前記第２の部分（８）を通して前記第１の気体の連続流を確立するステップと、
    ｋ）前記充填装置（１０）の開口（２１）を通して外部環境に前記第１の気体を排出するように、前記第２の弁（４１）を前記第２の開いた配置に設定するステップと
    を含むことを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。

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