JP7174753B2 - filling method - Google Patents

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    • B67C3/12Pressure-control devices

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Description


本発明は、可撓性の容器に炭酸入りの飲料を充填するのに好適な充填方法に関する。

The present invention relates to a filling method suitable for filling a flexible container with a carbonated beverage.


従来、炭酸入りの飲料を容器に充填する方法として、例えば特許文献1に開示されるカウンタープレッシャー方式が一般的であった。

カウンタープレッシャー方式は充填に要する時間が長くかかることから、近年、特許文献2、特許文献3に開示されるように、あらかじめ内部を負圧にしている容器に、貯留槽において加圧されている炭酸入りの製品液を一気に注入させる方法が提案されている。この充填は、炭酸入りの製品液を容器に噴出させながら、容器の内部の圧力上昇の継時変化を監視することで充填量を制御する。

Conventionally, as a method of filling a container with a carbonated beverage, for example, the counter pressure method disclosed in Patent Document 1 has been common.

Since the counter-pressure method takes a long time for filling, in recent years, as disclosed in Patent Documents 2 and 3, a container whose interior is previously made to have a negative pressure is filled with carbonic acid pressurized in a storage tank. A method has been proposed in which the product liquid is injected all at once. This filling controls the amount of filling by monitoring the change over time in the pressure rise inside the container while the carbonated product liquid is ejected into the container.


特許文献2,3によるプリエバキュエーション方式による充填は、容器と貯留層の間の圧力差を利用して製品液を充填するので、カウンタープレッシャー方式に比べて極めて高速で製品液を充填することができる。

The filling by the pre-evacuation method according to Patent Documents 2 and 3 uses the pressure difference between the container and the reservoir to fill the product liquid, so it is possible to fill the product liquid at an extremely high speed compared to the counter pressure method. can.


実公昭59-23758号公報Japanese Utility Model Publication No. 59-23758 特開2015-199545号公報JP 2015-199545 A 特開2015-199546号公報JP 2015-199546 A


以上のように、特許文献2,3による充填は、炭酸入りの製品液を短時間で容器に充填することができるが、対象となる容器に制限がある。つまり、プリエバキュエーション方式は、製品液の充填に先立って容器の内部を負圧にすることが必要であることから、ガラスびんのように剛性を有する容器にしか適用できない。例えば、可撓性を有するプラスチック製容器に特許文献2,3によるプリエバキュエーション方式を適用すると、プラスチック製容器は負圧に耐えられずに潰れてしまう。

As described above, the filling according to Patent Documents 2 and 3 can fill a container with a carbonated product liquid in a short period of time, but there are restrictions on the target container. In other words, the pre-evacuation method can only be applied to rigid containers such as glass bottles because it is necessary to create a negative pressure inside the container prior to filling the product solution. For example, if the pre-evacuation method according to Patent Documents 2 and 3 is applied to a flexible plastic container, the plastic container cannot withstand the negative pressure and collapses.


そこで本発明は、可撓性の容器であってもその形状を維持したままで炭酸入りの製品液を高速で充填できる充填方法を提供することを目的とする。

SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of filling a flexible container with a carbonated liquid product at high speed while maintaining its shape.


はじめに、図1を参照して、本発明の充填装置における基本的な原理を説明する。

図1(a)に示すように、容器の内部の圧力(容器圧力)Pと貯留槽に付加される圧力(カウンタ)Pとの間に予め圧力PB3に相当する圧力差が形成されているものとする。当初の容器圧力Pは例えば大気圧であり、カウンタ圧力Pは取り扱う製品液に必要な大気圧より高い圧力である。

図1(a)において、容器圧力Pが所定の設定圧力PB1になるまで製品液を充填するとQ11だけの量を容器に充填できる。この設定圧力PB1は圧力PB3と平衡になる圧力未満の圧力である。同様に、容器圧力Pが貯留槽と平衡になる圧力PB3になるまで製品液を充填するとQ13だけの量を容器に充填できる。この充填量Q13は、それぞれ一回の差圧形成と充填、つまり一段充填により容器に充填できる最大の量(Qmax)である。

一方で、容器が可撓性を有していても、容器圧力Pが大気圧以上の正圧であれば、容器がつぶれることはない。

First, with reference to FIG. 1, the basic principle of the filling device of the present invention will be explained.

As shown in FIG. 1(a), a pressure difference corresponding to pressure PB3 is formed in advance between the pressure inside the container (container pressure) PB and the pressure (counter) PF applied to the reservoir. shall be The initial container pressure P B is, for example, atmospheric pressure, and the counter pressure P F is the above atmospheric pressure required for the product liquid to be handled.

In FIG. 1(a), when the product liquid is filled until the container pressure PB reaches a predetermined set pressure PB1 , the container can be filled with the amount of Q11 . This set pressure PB1 is a pressure less than the pressure that equilibrates with the pressure PB3 . Similarly, when the product liquid is filled until the pressure PB of the container reaches a pressure PB3 that is in equilibrium with the reservoir, the quantity of Q13 can be filled into the container. This filling amount Q13 is the maximum amount (Qmax) that can be filled into the container by one-time differential pressure formation and filling, that is, one-step filling.

On the other hand, even if the container has flexibility, the container will not collapse if the container pressure PB is a positive pressure equal to or higher than the atmospheric pressure.


以上が本発明の原理であるが、容器の容積、容器圧力Pおよびカウンタ圧力Pなどの条件によっては、一段充填で、目標とする量の製品液を充填できないことがある。このような場合には、差圧形成と充填を複数回繰り返せばよい。図1(b)は、差圧形成、充填を二回繰り返す二段充填の例を示している。

予め圧力差が形成されている状態(第一差圧形成)から、容器圧力Pがカウンタ圧力PFと平衡になるまで製品液の充填(第一充填)を行うとQ21の量だけ充填される。しかし、これでは目標充填量Q(=Q21+Q22)には達しない。そこで、また容器と貯留槽の間に圧力差(第二差圧形成)を設けてから、目標充填量Qとの差分(Q22)だけ製品液の充填(第二充填)を行う。

第二差圧は、容器圧力Pを大気圧まで下げて行うことができるし、大気圧を超える圧力まで下げて行うこともできる。

The above is the principle of the present invention, but depending on conditions such as the volume of the container, the container pressure PB, and the counter pressure PF , it may not be possible to fill the target amount of the product liquid with the one - stage filling. In such a case, differential pressure formation and filling may be repeated multiple times. FIG. 1(b) shows an example of two-stage filling in which differential pressure formation and filling are repeated twice.

When the product liquid is filled (first filling) from the state where the pressure difference is formed in advance ( first differential pressure formation) until the container pressure PB reaches equilibrium with the counter pressure PF , the amount of Q21 is filled. be done. However, this does not reach the target filling amount Q (=Q 21 +Q 22 ). Therefore, after creating a pressure difference (second differential pressure formation) between the container and the storage tank, the product liquid is filled by the difference (Q 22 ) from the target filling amount Q (second filling).

The second differential pressure can be achieved by reducing the vessel pressure PB to atmospheric pressure or above atmospheric pressure.


以上の原理に基づく本発明の充填方法は、液供給路を介して貯留槽に貯えられる製品液を容器に充填する方法であって、液供給路を閉じた状態で、容器の内部の容器圧力Pと貯留槽に付加されるカウンタ圧力Pとの間に圧力差を設ける差圧形成ステップと、液供給路を開いた状態で、圧力差を利用して製品液を貯留槽から容器に充填する充填ステップと、を備える。

本発明の差圧形成ステップにおいて、容器圧力Pが、大気圧以上の正圧であり、かつ、貯留槽におけるカウンタ圧力Pより低い圧力に保たれ、貯留槽のカウンタ圧力Pとの間に圧力差が形成された状態で、容器と充填ノズルとを密封状態に係合させる、ことを特徴とする。

本発明の充填ステップにおいて、好ましくは、容器圧力Pがカウンタ圧力Pと平衡になるまで、または、容器圧力Pがカウンタ圧力P未満の所定の圧力になるまで、製品液が充填される。

The filling method of the present invention based on the above principle is a method of filling a container with a product liquid stored in a storage tank through a liquid supply channel, wherein the container pressure inside the container is reduced with the liquid supply channel closed. A differential pressure forming step for creating a pressure difference between PB and a counter pressure PF applied to the storage tank, and a product liquid is transferred from the storage tank to the container using the pressure difference while the liquid supply path is open. and a filling step of filling.

In the differential pressure forming step of the present invention, the container pressure PB is a positive pressure equal to or higher than the atmospheric pressure and is maintained at a pressure lower than the counter pressure PF in the reservoir, and the pressure between the counter pressure PF in the reservoir and The container and the filling nozzle are sealingly engaged with each other with a pressure difference formed between them.

In the filling step of the present invention, the product liquid is preferably filled until the container pressure PB is in equilibrium with the counter pressure P F or until the container pressure P B is a predetermined pressure below the counter pressure P F. be.


本発明の充填方法において、好ましくは、差圧形成ステップにおいて、容器圧力Pのガス成分を密閉し、充填ステップにおいて、容器の内部のガス成分を外部に排出することなく、容器の内部のガス成分を密閉したままで、圧力差により製品液を容器に充填する。

本発明の差圧形成ステップにおいて、好ましくは、容器圧力Pのガス成分を密閉し、充填ステップにおいて、容器の内部のガス成分の容器圧力Pが大気圧以上の圧力場合に、ガス成分の一部を容器の外部へ排出した後にまたは排出しながら、圧力差により製品液を容器に充填する。

In the filling method of the present invention, preferably, in the differential pressure forming step, the gas component of the container pressure PB is sealed, and in the filling step, the gas inside the container is discharged without discharging the gas component inside the container to the outside. The pressure differential fills the container with the product liquid while the ingredients remain sealed.

In the differential pressure forming step of the present invention, preferably, the gas component at the container pressure P B is sealed, and in the filling step, when the container pressure P B of the gas component inside the container is equal to or higher than the atmospheric pressure, the gas component The pressure difference fills the container with the product liquid after or while part of it is being discharged to the outside of the container.


本発明の充填方法において、一回の差圧形成ステップと充填ステップで目標充填量を満たす製品液を容器に充填することができるが、差圧形成ステップと充填ステップを複数回、例えば二回、三回と繰り返すことで、目標充填量を満たす製品液を容器に充填することもできる。

In the filling method of the present invention, the container can be filled with the product liquid that satisfies the target filling amount in a single differential pressure forming step and a single filling step. By repeating three times, the container can be filled with the product liquid that satisfies the target filling amount.


本発明の充填方法は、好ましくは、差圧形成ステップと充填ステップを二回繰り返すことで目標充填量を満たす製品液を容器に充填する。

この充填方法は、容器圧力Pとカウンタ圧力Pとの間に第一圧力差を設ける第一差圧形成ステップと、第一圧力差を利用して製品液を貯留槽から容器に充填する第一充填ステップと、第一充填ステップの後に、容器圧力Pとカウンタ圧力Pの間に第二圧力差を設ける第二差圧形成ステップと、第二圧力差を利用して製品液を貯留槽から容器に充填する第二充填ステップと、を備える。

この第一充填ステップにおいて、所定の設定量の製品液を充填し、第二充填ステップにおいて、目標充填量と設定量との差分の製品液を充填する。

In the filling method of the present invention, preferably, the pressure difference forming step and the filling step are repeated twice to fill the container with the product liquid that satisfies the target filling amount.

The filling method includes a first differential pressure forming step of providing a first pressure differential between the container pressure PB and the counter pressure PF , and using the first pressure differential to fill the container with the product liquid from the reservoir. a first filling step; after the first filling step, a second differential pressure forming step of providing a second pressure differential between the container pressure PB and the counter pressure PF ; and a second filling step of filling the container from the reservoir.

In the first filling step, a predetermined set amount of the product liquid is filled, and in the second filling step, the difference between the target filling amount and the set amount is filled.


また、本発明の第一充填ステップにおいて、容器圧力Pとカウンタ圧力Pとが平衡になるまで製品液が容器に充填できるが、これが容器に充填できる最大の液量である。

この第一充填ステップは、二回以上に分割して行うこともできる。次の第二充填ステップも同様である。

Also, in the first filling step of the present invention, the product liquid can be filled into the container until the container pressure P B and the counter pressure P F are in equilibrium, which is the maximum amount of liquid that can be filled into the container.

This first filling step can also be divided into two or more times. The same applies to the following second filling step.


本発明の第二差圧形成ステップにおいて、容器のヘッドスペースに含まれるガス成分を容器の外部に排出することにより、第二圧力差を設けることができる。

この第二差圧形成ステップにおいて、差分に対応する量のガス成分を容器の外部に排出できる。

この第二差圧形成ステップにおいて、所定容積を有する圧力調整室にガス成分を排出することで、ガス成分を容器の外部に排出できる。

In the second differential pressure forming step of the present invention, the second pressure differential can be provided by discharging gas components contained in the headspace of the container to the outside of the container.

In this second differential pressure forming step, an amount of gas component corresponding to the difference can be discharged to the outside of the container.

In this second differential pressure forming step, the gas component can be discharged to the outside of the container by discharging the gas component into a pressure regulation chamber having a predetermined volume.


本発明における圧力調整室は、差分に対応する所定容積を有することで、第二充填ステップにおいて、容器圧力Pが設定圧力まで上昇またはカウンタ圧力Pと平衡になるまで、または、前記容器圧力Pが設定圧力まで上昇するまで製品液を容器に充填できる。この圧力調整室は所定容積を任意に変更できることが好ましい。

The pressure regulating chamber in the present invention has a predetermined volume corresponding to the difference, so that in the second filling step, the container pressure PB rises to the set pressure or reaches equilibrium with the counter pressure PF , or until the container pressure The product liquid can be filled into the container until the PB rises to the set pressure. It is preferable that the predetermined volume of the pressure adjustment chamber can be changed arbitrarily.


本発明の第二充填ステップにおいて、圧力調整室における室内圧力Pの上昇に基づいて、製品液の容器への充填を制御することができる。また、本発明の第二充填ステップにおいて、室内圧力Pが上昇して、設定圧力に達したならば、製品液の容器への充填を終了することができる。

また、本発明の第二充填ステップにおいて、第二圧力差を設けた後に、圧力調整室を通じてガス成分を系外に排出しながら、圧力調整室の室内圧力Pが低下して設定圧力に達したならば、ガス成分の系外への排出を停止し、次いで目標充填量に対する差分の製品液を容器に充填することもできる。

In the second filling step of the present invention, the filling of the product liquid into the container can be controlled based on the increase in the internal pressure PR in the pressure regulation chamber. In addition, in the second filling step of the present invention, when the internal pressure PR rises and reaches the set pressure, the filling of the product liquid into the container can be completed.

Further, in the second filling step of the present invention, after the second pressure difference is provided, the internal pressure PF of the pressure regulating chamber decreases to reach the set pressure while discharging the gas component to the outside of the system through the pressure regulating chamber. Then, it is also possible to stop discharging the gas component to the outside of the system, and then fill the container with the product liquid of the difference from the target filling amount.


本発明の充填方法の差圧形成ステップにおいて、好ましくは、容器の内部と連通させることにより、液供給路の空隙からなる補室を容器と同じ容器圧力Pにして、カウンタ圧力Pとの間に圧力差を形成し、充填ステップにおいて、液供給路を開くことで、製品液が補室を通って、目標充填量を満たす製品液が容器に充填される。

この充填方法における補室は、好ましくは、一段階の充填ステップにより目標充填量を満たす製品液を容器に充填するのに必要な容積に設定される。

In the differential pressure forming step of the filling method of the present invention, preferably, by communicating with the inside of the container, the auxiliary chamber formed by the gap of the liquid supply path is set to the same container pressure PB as the container, and the counter pressure PF By forming a pressure difference between them and opening the liquid supply path in the filling step, the product liquid passes through the auxiliary chamber and the container is filled with the product liquid that satisfies the target filling amount.

The auxiliary chamber in this filling method is preferably set to the volume required to fill the container with the product liquid that satisfies the target filling volume in one filling step.


本発明の充填方法において、充填ステップを終了したときに容器の内部の圧力Pを維持したままで封緘できる。

本発明の充填方法において、差圧形成ステップの前に、製品液の特性維持に必要なガス成分で容器の内部を置換できる。このガス成分による置換は、ガス置換が既になされた容器を差圧形成ステップが行われる位置に供給する形態、及び、差圧形成ステップが行われる位置においてガス置換を行う形態の両者を包含する。

本発明の充填方法において、製品液は、炭酸入りの飲料に限るものではなく、炭酸を含まない飲料にも適用できる。

In the filling method of the present invention, the container can be sealed while maintaining the pressure PB inside the container when the filling step is completed.

In the filling method of the present invention, the inside of the container can be replaced with a gas component necessary to maintain the properties of the product liquid before the differential pressure forming step. This replacement with a gas component includes both a form in which a container in which gas replacement has already been performed is supplied to the position where the differential pressure forming step is performed, and a form in which gas replacement is performed at the position where the differential pressure forming step is performed.

In the filling method of the present invention, the product liquid is not limited to carbonated beverages, and can also be applied to non-carbonated beverages.


本発明の充填装置によれば、差圧形成ステップで容器圧力Pとカウンタ圧力Pの間に差圧(圧力P<圧力P)が形成されている状態で、容器に製品液が充填されるので、高速な充填が実現される。しかも、製品液の充填前における差圧形成ステップにおける容器圧力Pおよびカウンタ圧力Pのいずれもが大気圧以上の正圧であるから、差圧形成ステップおよび充填ステップを通じて容器が潰れることがなくその形状を維持できる。

According to the filling device of the present invention, the product liquid is filled in the container in a state where a differential pressure (pressure PB < pressure PF ) is formed between the container pressure PB and the counter pressure PF in the differential pressure forming step. Since it is filled, high-speed filling is realized. Moreover, since both the container pressure PB and the counter pressure PF in the differential pressure forming step before filling the product liquid are positive pressures equal to or higher than the atmospheric pressure, the container is not crushed during the differential pressure forming step and the filling step. It can keep its shape.


本発明の原理を示す図であり、(a)は一回の差圧形成ステップと充填ステップで充填を完了する一段充填の例を示し、(b)は二回の差圧形成ステップと充填ステップで充填を完了する二段充填の例を示している。FIG. 2 is a diagram showing the principle of the present invention, in which (a) shows an example of one-stage filling in which filling is completed by one differential pressure forming step and one filling step, and (b) shows two differential pressure forming steps and a filling step. It shows an example of two-stage filling in which filling is completed at . 本発明の第1実施形態に係る充填装置を実施する充填装置の主要な構成を示す図である。It is a figure showing the main composition of the filling device which carries out the filling device concerning a 1st embodiment of the present invention. 図2の充填装置の充填動作の開始時を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the beginning of the filling operation of the filling device of FIG. 2; 図3に引き続き、(a)は第一充填の開始時を示し、(b)は第一充填の終了時を示す。Continuing from FIG. 3, (a) shows the start of the first filling, and (b) shows the end of the first filling. 図4に引き続き、(a)は第二充填Aの開始時を示し、(b)は第二充填Aの終了時を示す。Continuing from FIG. 4, (a) shows the time when the second filling A starts, and (b) shows the time when the second filling A ends. 変形例に係る補室を使用する第二充填Bを示し、(a)は補室の容積を大きくした様子を示し、(b)は補室の容積を小さくした様子を示す。The second filling B using the auxiliary chamber according to the modification is shown, (a) showing a state in which the volume of the auxiliary chamber is increased, and (b) a state in which the volume of the auxiliary chamber is reduced. 第1実施形態に係る充填方法の手順を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows the procedure of the filling method concerning a 1st embodiment. 本発明の第1実施形態に係る充填装置の充填部分の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the filling part of the filling apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図8の充填装置を用いて製品液を充填する動作を示しており、(a)は製品液を充填する前を示し、(b)は炭酸ガスを気密な密閉室に供給する様子を示し、(c)は製品液の充填中を示し、(d)はキャップを装着する様子を示す。It shows the operation of filling the product liquid using the filling device of FIG. (c) shows the filling of the product liquid, and (d) shows how the cap is attached. 図4に引き続き、(a)は第二充填Cの開始時を示し、(b)は第二充填Cの終了間際を示し、(c)は第二充填Cの終了時を示す。Continuing from FIG. 4, (a) shows the start of the second filling C, (b) shows the end of the second filling C, and (c) shows the end of the second filling C. As shown in FIG. 図4に引き続き、(a)は第二充填Dの開始時を示し、(b)は第二充填Dにおける容器内と圧力調整室内の炭酸ガスの系外への排出状態を示し、(c)は第二充填Dの終了間際を示す。Continuing from FIG. 4, (a) shows the start of the second filling D, (b) shows the discharge state of carbon dioxide gas in the container and the pressure adjustment chamber during the second filling D, and (c) indicates the end of the second filling D. 本発明の第2実施形態に係る充填方法を実施する充填装置の主要な構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the main configuration of a filling device that implements a filling method according to a second embodiment of the present invention; 図12の充填装置の動作を示し、(a)は差圧形成ステップであり、(b)は充填ステップを示す。FIG. 12 shows the operation of the filling device of FIG. 12, where (a) is the differential pressure forming step and (b) is the filling step.


[第1実施形態]

以下、図2~図11を参照して本発明の第1実施形態に係る充填方法を説明する。

第1実施形態に係る充填装置は、製品液Lが貯えられている貯留槽3と製品液Lが充填される容器100との間の圧力差を利用することで、二段充填により容器100に目標充填量だけ製品液Lを高速で充填する。この製品液Lは本発明の一例として炭酸飲料が適用される。第1実施形態の充填装置は、充填を開始する時点で、容器100の内部は大気圧以上の正圧とされているために、プラスチック製の容器100であってもその形状を維持したままで製品液Lの充填を終えることができる。この高速充填のことを、以下では第一機能という。

また、第1実施形態に係る充填装置は、高速で製品液Lが充填された容器100の位置を実質的に変えることなく、即座にキャップ103を装着して封緘する。この充填位置におけるキャップ103の装着のことを、以下では第二機能という。

[First embodiment]

Hereinafter, a filling method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 11. FIG.

The filling device according to the first embodiment utilizes the pressure difference between the reservoir 3 in which the product liquid L is stored and the container 100 in which the product liquid L is filled, thereby filling the container 100 with two-stage filling. The product liquid L is filled at high speed by the target filling amount. A carbonated beverage is applied to this product liquid L as an example of the present invention. In the filling apparatus of the first embodiment, since the inside of the container 100 is at a positive pressure higher than the atmospheric pressure when filling is started, even the plastic container 100 can maintain its shape. The filling of the product liquid L can be finished. This high-speed filling is hereinafter referred to as the first function.

Further, the filling apparatus according to the first embodiment attaches the cap 103 immediately to seal the container 100 filled with the product liquid L at high speed without substantially changing the position of the container 100 . Attachment of the cap 103 in this filling position is hereinafter referred to as the second function.


[第一機能の構成要素]

図2~図6を参照して、第1実施形態に係る第一機能を説明する。

図2は充填装置1Aの中で第一機能に関る最小単位の構成を示している。

充填装置1Aは、図2に示すように、製品液Lが貯えられている貯留槽3と、貯留槽3に貯えられている製品液Lを容器100に導く液供給路7と、を備える。貯留槽3の製品液Lよりも上方の空間であるガス相3Sには炭酸ガスCGが貯えられている。ガス相3Sにおける炭酸ガスCGの圧力Pは充填する製品液Lの特性に対応した大気圧を超える一定の圧力になるように制御されている。この圧力Pを制御するために第二圧力センサ17が設けられている。また、製品液Lは、容器100に充填される分が補充され、貯留槽3における液面が定位置になるように制御される。圧力Pを以下ではカウンタ圧力と称する。

液供給路7の一端側は貯留槽3の下端部に接続され、液供給路7の他端側は容器100の口部101に対峙するように設けられている。液供給路7は、製品液Lが流れる流路を開閉する液弁VLを備える。

なお、製品液Lを充填する際には、液供給路7の他端側は容器100の口部とは気密に封止される。第一ガス排出路11も同様である。また、図2は、一つの貯留槽3から一つの容器100に製品液Lが充填される例を示しているが、これはあくまで充填装置1Aの最小単位を示しているにすぎない。実際の生産に用いる充填装置においては、一つの貯留槽3から複数の容器100に製品液Lが充填される。

[Constituent elements of the first function]

The first function according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 6. FIG.

FIG. 2 shows the configuration of the minimum unit related to the first function in the filling device 1A.

As shown in FIG. 2, the filling device 1A includes a storage tank 3 in which the product liquid L is stored, and a liquid supply path 7 that guides the product liquid L stored in the storage tank 3 to the container 100. As shown in FIG. A gas phase 3S, which is a space above the product liquid L in the storage tank 3, stores carbon dioxide CG. The pressure PF of the carbon dioxide gas CG in the gas phase 3S is controlled to be a constant pressure exceeding the atmospheric pressure corresponding to the characteristics of the product liquid L to be filled. A second pressure sensor 17 is provided to control this pressure PF . Further, the product liquid L is replenished by the amount filled in the container 100, and controlled so that the liquid level in the storage tank 3 is at a fixed position. The pressure PF is referred to below as the counterpressure.

One end side of the liquid supply path 7 is connected to the lower end portion of the storage tank 3 , and the other end side of the liquid supply path 7 is provided so as to face the mouth portion 101 of the container 100 . The liquid supply path 7 is provided with a liquid valve VL for opening and closing a channel through which the product liquid L flows.

When the product liquid L is filled, the other end of the liquid supply path 7 is hermetically sealed from the opening of the container 100 . The first gas discharge path 11 is also the same. Also, FIG. 2 shows an example in which one container 100 is filled with the product liquid L from one storage tank 3, but this merely shows the minimum unit of the filling device 1A. In a filling apparatus used for actual production, a plurality of containers 100 are filled with product liquid L from one storage tank 3 .


充填装置1Aは、図2に示すように、製品液Lを容器100に充填している過程で容器100の内部のガス成分が排出される補室槽5と、補室槽5と容器100を接続する第一ガス排出路11と、を備える。補室槽5は、容器100の容器を補完するものであって、内部の空隙が圧力調整室6をなしており、後述する第二充填Aにおいて容器100のヘッドスペース105の炭酸ガスCGがこの圧力調整室6に排出される。この圧力調整室6の容積Vは、第二充填Aにおいて容器100に充填される量に対応した所定容積にされている。なお、第一ガス排出路11が本発明の下流流路に該当する。

The filling apparatus 1A, as shown in FIG. and a first gas discharge path 11 to be connected. The auxiliary chamber tank 5 complements the container of the container 100, and the internal space forms the pressure adjustment chamber 6, and the carbon dioxide gas CG in the head space 105 of the container 100 in the second filling A to be described later. It is discharged to the pressure regulation chamber 6 . The volume V R of the pressure regulation chamber 6 is set to a predetermined volume corresponding to the amount of the container 100 filled in the second filling A. As shown in FIG. In addition, the first gas discharge path 11 corresponds to the downstream flow path of the present invention.


圧力調整室6は、同等の容積を有する第一ガス排出路11および第二ガス排出路13の一方または双方で代替できる。つまり、本発明における圧力調整室は、第一ガス排出路11および第二ガス排出路13のように所定の容積を有する配管を包含する概念を有している。

The pressure regulation chamber 6 can be replaced by one or both of the first gas discharge passage 11 and the second gas discharge passage 13 having the same volume. That is, the pressure adjustment chamber in the present invention has a concept including piping having a predetermined volume like the first gas discharge passage 11 and the second gas discharge passage 13 .


第一ガス排出路11は、一端側が補室槽5に接続されるとともに、他端側が容器100に対峙するように設けられている。第一ガス排出路11は、容器100から炭酸ガスCGが流れる流路を開閉する第一ガス弁VG1を備える。また、第一ガス排出路11には、第一ガス弁VG1と補室槽5の間に絞りを設けてもよい。

充填装置1Aは、補室槽5と系外を繋ぐ第二ガス排出路13を備える。第二ガス排出路13は、補室槽5から炭酸ガスCGが系外に流れる流路を開閉する第二ガス弁VG2を備える。

The first gas discharge passage 11 is provided so that one end side is connected to the auxiliary chamber tank 5 and the other end side faces the container 100 . The first gas discharge path 11 includes a first gas valve VG1 that opens and closes a flow path through which the carbon dioxide gas CG flows from the container 100 . Further, a throttle may be provided between the first gas valve VG1 and the auxiliary chamber tank 5 in the first gas discharge passage 11 .

The filling device 1A includes a second gas discharge path 13 that connects the auxiliary chamber tank 5 and the outside of the system. The second gas discharge path 13 has a second gas valve VG2 that opens and closes a path through which the carbon dioxide gas CG flows from the auxiliary chamber tank 5 to the outside of the system.


充填装置1Aは、容器100の内部の圧力Pを検知する第一圧力センサ15と、貯留槽3のガス相3Sのカウンタ圧力Pを検知する第二圧力センサ17と、圧力調整室6の圧力Pを検知する第三圧力センサ19と、を備える。容器100の内部の圧力Pは、製品液Lが充填される前の差圧形成時点においては容器100の容積の全体の圧力であり、製品液Lが充填されると製品液Lの液面より上方に生じるヘッドスペース105の圧力である。なお、製品液Lが充填されだすと、圧力Pは上昇する。

第一圧力センサ15は、第一ガス弁VG1と容器100の間の第一ガス排出路11に設けられる。第二圧力センサ17は貯留槽3のガス相3Sに接続される。また、第三圧力センサ19は補室槽5の圧力調整室6に接続される。

The filling device 1A includes a first pressure sensor 15 for detecting the pressure PB inside the container 100, a second pressure sensor 17 for detecting the counter pressure PF of the gas phase 3S in the storage tank 3, and a pressure regulating chamber 6. and a third pressure sensor 19 for detecting the pressure PR . The internal pressure PB of the container 100 is the pressure of the entire volume of the container 100 at the time when the differential pressure is formed before the product liquid L is filled, and when the product liquid L is filled, the liquid level of the product liquid L is It is the headspace 105 pressure that occurs higher up. It should be noted that the pressure PB rises when the product liquid L begins to be filled.

A first pressure sensor 15 is provided in the first gas discharge passage 11 between the first gas valve VG1 and the container 100 . A second pressure sensor 17 is connected to the gas phase 3S of the reservoir 3 . Also, the third pressure sensor 19 is connected to the pressure regulation chamber 6 of the auxiliary chamber tank 5 .


充填装置1Aにおいて、図2に示すように、貯留槽3に付加される圧力をPとし、容器内部の圧力をP、容器の容積をVとする。また、圧力調整室6の内部の圧力(室内圧力)P、容積をVとする。なお、以下では、貯留槽3に付加される圧力をカウンタ圧力Pと称し、容器の内部の圧力を容器圧力Pと称し、圧力調整室6の圧力を室内圧力Pと称する。

In the filling apparatus 1A, as shown in FIG. 2, the pressure applied to the storage tank 3 is PF , the pressure inside the container is PB , and the volume of the container is VB . Also, the internal pressure (internal pressure) of the pressure regulating chamber 6 is P R and the volume is V R . In the following description, the pressure applied to the storage tank 3 will be referred to as counter pressure PF , the pressure inside the container will be referred to as container pressure PB , and the pressure in pressure regulation chamber 6 will be referred to as room pressure PR .


充填装置1Aは、貯留槽3に付随して製品液の給液並びにガスの給排気を制御する給排機構40を備える。

給排機構40は、ポンプ42および液制御弁48が設けられている液供給路41を備える。液供給路41は、ポンプ42および液制御弁48の動作により図示を省略する供給源から製品液Lを、貯留槽3に補充する。

また、給排機構40は、貯留槽3のガス相3Sに炭酸ガスCGを供給するガス供給路43と、貯留槽3のガス相3Sから炭酸ガスCGを排出するガス排出路45と、を備える。ガス供給路43にはガス弁44が、また、ガス排出路45にはガス弁46が設けられている。

The filling device 1A is provided with a supply/discharge mechanism 40 attached to the storage tank 3 for controlling the supply/exhaust of the product liquid and the supply/exhaust of the gas.

The supply/discharge mechanism 40 includes a liquid supply path 41 provided with a pump 42 and a liquid control valve 48 . The liquid supply path 41 replenishes the storage tank 3 with the product liquid L from a supply source (not shown) by the operation of the pump 42 and the liquid control valve 48 .

Further, the supply/discharge mechanism 40 includes a gas supply path 43 that supplies the carbon dioxide CG to the gas phase 3S of the storage tank 3, and a gas discharge path 45 that discharges the carbon dioxide CG from the gas phase 3S of the storage tank 3. . A gas valve 44 is provided in the gas supply path 43 and a gas valve 46 is provided in the gas discharge path 45 .


充填装置1Aは、液弁VL、第一ガス弁VG1および第二ガス弁VG2の開閉動作を制御する制御器2を備える。

制御器2は、第一圧力センサ15、第二圧力センサ17および第三圧力センサ19で検知された容器圧力P,カウンタ圧力P,室内圧力Pを取得して、液弁VL~第二ガス弁VG2の開閉動作を制御する。また、制御器2は、充填装置1Aが製造する製品液Lに必要な設定条件に基づき、液弁VL~第二ガス弁VG2の開閉動作を制御する。さらに、制御器2は、貯留槽3における製品液Lの液面が定位置になるように、液供給路41のポンプ42および液制御弁48の動作を制御する。さらにまた、制御器2は、カウンタ圧力Pが一定になるように、ガス供給路43のガス弁44とガス排出路45のガス弁46の開閉を制御する。

なお、以下で説明する図3~図7において、開いている液弁VL~第二ガス弁VG2は白抜きで示し、閉じている液弁VL~第二ガス弁VG2は黒塗りで示す。

The filling device 1A includes a controller 2 that controls opening and closing operations of the liquid valve VL, the first gas valve VG1 and the second gas valve VG2.

The controller 2 acquires the container pressure P B , the counter pressure P F and the internal pressure P R detected by the first pressure sensor 15, the second pressure sensor 17 and the third pressure sensor 19, and controls the liquid valves VL to the third pressure sensor. It controls the opening/closing operation of the two-gas valve VG2. Further, the controller 2 controls opening/closing operations of the liquid valve VL to the second gas valve VG2 based on the set conditions necessary for the product liquid L produced by the filling device 1A. Further, the controller 2 controls the operation of the pump 42 of the liquid supply path 41 and the liquid control valve 48 so that the liquid level of the product liquid L in the storage tank 3 is at a fixed position. Furthermore, the controller 2 controls the opening and closing of the gas valve 44 of the gas supply line 43 and the gas valve 46 of the gas discharge line 45 so that the counter pressure PF is constant.

3 to 7 described below, the liquid valve VL to the second gas valve VG2 that are open are shown in white, and the liquid valve VL to the second gas valve VG2 that are closed are shown in black.


[飲料充填の手順]

次に、充填装置1Aを用いて容器100に製品液Lを充填する方法を説明する。

第1実施形態による充填方法は、第一充填および第二充填Aからなる。第一充填は、大気圧の炭酸ガスCGで容器100内が置換された状態で閉塞されている容器100へ圧力差により製品液Lを充填するが、目標充填量よりも少ない設定量の製品液Lを充填する。第二充填Aは目標充填量と設定量との差分を補うように製品液Lを容器100に充填する。一連の工程は、図3に示すように、液弁VL、第一ガス弁VG1および第二ガス弁VG2の全ての弁が閉じられている初期状態からはじまる。初期状態において、容器100および圧力調整室6は、一例として炭酸ガスCGで満たされた大気圧(P,P=大気圧)の雰囲気とされている。

一方で、貯留槽3の内部において、製品液Lにはガス相3Sから大気圧を超えるカウンタ圧力Pが加えられており、容器100の内部と貯留槽3の内部との間には圧力差が形成されている(図7 第一差圧形成ステップ S101)。

以下、各工程を順に説明する。ガス相3Sは、製品液Lの特性を維持するために必要なガス成分、例えば炭酸ガスからなる。

[Beverage filling procedure]

Next, a method of filling the container 100 with the product liquid L using the filling device 1A will be described.

The filling method according to the first embodiment consists of a first filling and a second filling A. In the first filling, the product liquid L is filled into the closed container 100 with the inside of the container 100 being replaced with atmospheric pressure carbon dioxide CG due to the pressure difference. Fill L. The second filling A fills the container 100 with the product liquid L so as to compensate for the difference between the target filling amount and the set amount. A series of steps starts from an initial state in which all the liquid valve VL, the first gas valve VG1 and the second gas valve VG2 are closed, as shown in FIG. In the initial state, the container 100 and the pressure regulating chamber 6 are filled with, for example, carbon dioxide CG and are at atmospheric pressure (P B , P R =atmospheric pressure).

On the other hand, inside the storage tank 3, a counter pressure PF exceeding the atmospheric pressure is applied to the product liquid L from the gas phase 3S. is formed (first differential pressure forming step S101 in FIG. 7).

Each step will be described in order below. The gas phase 3S consists of a gas component necessary for maintaining the properties of the product liquid L, such as carbon dioxide gas.


[第一充填(図4(a)、(b)、図7)]

第一充填は、図4(a)に示すように、はじめに液弁VLを開いて、貯留槽3と容器100を連通させる。貯留槽3は大気圧を超えるカウンタ圧力Pが印加された加圧環境下であるのに対して、容器圧力Pは大気圧とされる。したがって、カウンタ圧力Pと容器圧力P(大気圧)の圧力差に対応する流量および流速で製品液Lが貯留槽3から容器100に高速で充填され始める(図7 第一充填ステップ S103)。充填が進むのにつれて容器圧力Pは上昇し、容器圧力Pに設定圧力を設けておけばこの設定圧力に対応する設定量だけ製品液Lが容器100に充填される。

[First filling (Fig. 4 (a), (b), Fig. 7)]

In the first filling, as shown in FIG. 4(a), the liquid valve VL is first opened to allow the storage tank 3 and the container 100 to communicate with each other. The storage tank 3 is in a pressurized environment with a counter pressure P F exceeding the atmospheric pressure, while the container pressure P B is the atmospheric pressure. Therefore, the product liquid L starts to be filled from the storage tank 3 into the container 100 at high speed at a flow rate and a flow rate corresponding to the pressure difference between the counter pressure P F and the container pressure P B (atmospheric pressure) (first filling step S103 in FIG. 7). . As the filling progresses, the container pressure PB rises. If a set pressure is set for the container pressure PB , the product liquid L is filled into the container 100 by a set amount corresponding to this set pressure.


ここで、第一充填の間には、第一圧力センサ15により第一ガス導出路11の圧力が継続的に検知される。第一圧力センサ15により検知される圧力は、容器100のヘッドスペース105における容器圧力Pである。第一圧力センサ15が検知する圧力が設定圧力P1に達したならば、図4(b)に示すように、液弁VLを閉じて製品液Lの充填を停止する。これで第一充填が終了し、設定量の製品液が充填される。この第一充填の間、容器100に収容されていた炭酸ガスCGは、容器100に閉じ込められたままで充填が進行するので、容器圧力Pが上昇する。この場合、設定圧力P1の最大限度は貯留槽3に付加されたカウンタ圧力Pと容器100が平衡になる圧力である。従って設定圧力P1の最大圧力をカウンタ圧力Pとすることができる。ここで、第一充填の終了時には、容器圧力Pは大気圧よりも高いカウンタ圧力Pまで上昇するのに対して、圧力調整室6の室内圧力Pは大気圧のままである。

なお、ここでは圧力の設定圧力P1に基づいて液弁VLを閉じるが、第1実施形態はこれに限らない。例えば、設定圧力P1に達する時間に関する設定時間T1を予め実験的に求めておき、この時間に関する設定時間T1に基づいて液弁VLを閉じることもできる。ただし、設定時間T1は、実験的に求めた値と完全に一致する必要はない。充填時間を短縮することを目的として実験値より短い設定時間T1を設定できるし、製品液Lの状態を安定させることを目的として実験値より長い設定時間T1を設定できる。第二充填Aにおいても同様である。

Here, the pressure in the first gas lead-out passage 11 is continuously detected by the first pressure sensor 15 during the first filling. The pressure sensed by the first pressure sensor 15 is the container pressure PB at the headspace 105 of the container 100 . When the pressure detected by the first pressure sensor 15 reaches the set pressure P1, the liquid valve VL is closed to stop the filling of the product liquid L, as shown in FIG. 4(b). This completes the first filling and fills the set amount of the product liquid. During this first filling, the carbon dioxide gas CG contained in the container 100 continues to be filled while confined in the container 100, so the container pressure PB rises. In this case, the maximum limit of the set pressure P1 is the pressure at which the counter pressure PF applied to the reservoir 3 and the container 100 are in equilibrium. Therefore, the maximum pressure of the set pressure P1 can be used as the counter pressure PF . Here, at the end of the first filling, the container pressure P B rises to a counter pressure P F which is higher than atmospheric pressure, while the internal pressure P R of the pressure regulation chamber 6 remains at atmospheric pressure.

Although the liquid valve VL is closed here based on the set pressure P1, the first embodiment is not limited to this. For example, a set time T1 relating to the time to reach the set pressure P1 may be obtained experimentally in advance, and the liquid valve VL may be closed based on the set time T1 relating to this time. However, the set time T1 does not need to completely match the experimentally obtained value. For the purpose of shortening the filling time, the set time T1 can be set shorter than the experimental value, and for the purpose of stabilizing the state of the product liquid L, the set time T1 can be set longer than the experimental value. The same is true for the second filling A.


ここで、第一充填における容器100への第一充填量Qは以下の式(1)により求められる。なお、この第一充填量Qは容器圧力Pが貯留槽3のカウンタ圧力Pと平衡になることを前提としている。また、第一充填量Qだけ製品液Lが充填された後の容器100のヘッドスペース105の容積Vは以下の式(2)により求められる。一例として補室槽5の圧力調整室6は、目標充填量Qと第一充填量Qの差分とその容積Vとが一致するように作製されている。なお、式(1)および式(2)は、ボイルの法則に基づいており、後述する式(3)~式(7)も同様である。また、目標充填量Qと第一充填量Qの差分は、第二充填ステップにおける第二充填量Qと一致する。

第一充填量Q=(1-P/P)×V … 式(1)

ヘッドスペース容積VH1=P/P×V … 式(2)

:容器100の圧力

:容器100の容積

H1:第一充填後のヘッドスペース105の容積

:ガス相3Sの圧力(一定)

Here, the first filling amount Q1 into the container 100 in the first filling is obtained by the following formula ( 1 ). The first filling amount Q1 is based on the premise that the container pressure PB and the counter pressure PF of the storage tank 3 are in equilibrium. Further, the volume VH of the head space 105 of the container 100 after the first filling amount Q1 is filled with the product liquid L is obtained by the following equation (2). As an example, the pressure regulating chamber 6 of the auxiliary chamber tank 5 is made so that the difference between the target filling amount Q and the first filling amount Q1 matches the volume VR . Equations (1) and (2) are based on Boyle's law, and the same applies to equations (3) to (7) described later. Also, the difference between the target filling amount Q and the first filling amount Q1 matches the second filling amount Q2 in the second filling step.

First filling amount Q 1 = (1−P B /P F )×V B … Formula (1)

Headspace volume V H1 =P B /P F ×V B Expression (2)

P B : Pressure of container 100

V B : Volume of container 100

V H1 : Volume of headspace 105 after first filling

P F : pressure of gas phase 3S (constant)


例えば、ガス相3Sのカウンタ圧力Pを5気圧(正圧)、容器圧力Pを1気圧(大気圧)とする。そうすると、第一充填量Qおよびヘッドスペース容積VH1は以下の通りであり、製品液Lは第一充填において容器100の容積Vの4/5に相当する量だけ充填されるので、残りのQ-4/5×Vに相当する量を第二充填Aにおいて充填する必要がある。この残りのQ-4/5×Vに相当する量が、容器100に予定されている目標充填量にするために必要な差分である第二充填量Qに該当する。

第一充填量Q=4/5・V

ヘッドスペース容積VH1=1/5・V

ここで、第一充填の過程において、容器圧力Pは容器100の耐圧力未満であることが必要である。これは、第二充填A~第二充填Dおよび第2実施形態の一段充填においても同様である。

容器100の耐圧力をPとし、製品液Lの第一充填後の容器圧力Pとすると、以下の式(3)を満たす必要がある。ガス相3Sのカウンタ圧力Pが5気圧(正圧)、容器100の当初の容器圧力Pが1気圧(大気圧)とすると、容器100の第一充填の終了後の容器圧力Pはカウンタ圧力Pと平衡となる5気圧である。したがって、この第一充填に対して要求される容器100の耐圧力Pは5気圧である。

>P=V/(V-Q) … 式(3)

For example, the counter pressure PF of the gas phase 3S is 5 atmospheres (positive pressure), and the container pressure PB is 1 atmosphere (atmospheric pressure). Then, the first filling amount Q1 and the headspace volume VH1 are as follows, and the product liquid L is filled in the first filling by an amount corresponding to 4/5 of the volume VB of the container 100, so the remaining must be charged in the second charge A to be equal to Q-4/5*VB of . The remaining amount corresponding to Q−4/5×V B corresponds to the second filling amount Q 2 which is the difference required to achieve the target filling amount scheduled for the container 100 .

First filling amount Q 1 = 4/5·V B

Headspace volume V H1 = 1/5·V B

Here, in the process of the first filling, the container pressure PB must be less than the withstand pressure of the container 100 . This is the same for the second filling A to second filling D and the one-stage filling of the second embodiment.

Assuming that the withstand pressure of the container 100 is PP and the container pressure after the first filling of the product liquid L is PB , the following formula (3) must be satisfied. Assuming that the counter pressure P F of the gas phase 3S is 5 atmospheres (positive pressure) and the initial container pressure P B of the container 100 is 1 atmosphere (atmospheric pressure), the container pressure P B after the first filling of the container 100 is 5 atmospheres in equilibrium with the counter pressure PF . Therefore, the withstand pressure PP of the container 100 required for this first filling is 5 atmospheres.

P P >P B =V B /(V B −Q 1 ) Equation (3)


[第二充填A(図5(a)、(b)、図7)]

第一充填の後には第二充填Aが行われる。第二充填Aは目標充填量Qと第一充填量Qの差分の量だけ製品液Lの充填を行う。

第二充填Aは、図5(a)に示すように、第一ガス弁VG1を開く。なお、第一ガス弁VG1および液弁VLを同時に開いてもよいし、第一ガス弁VG1を先行して開いてもよい。

[Second filling A (Figs. 5(a), (b), Fig. 7)]

A second fill A is performed after the first fill. In the second filling A, the product liquid L is filled in an amount equal to the difference between the target filling amount Q and the first filling amount Q1.

The second fill A opens the first gas valve VG1, as shown in FIG. 5(a). The first gas valve VG1 and the liquid valve VL may be opened simultaneously, or the first gas valve VG1 may be opened first.


第一ガス弁VG1を開くと、容器100のヘッドスペース105と補室槽5の圧力調整室6が連通するが、ヘッドスペース105における容器圧力Pが圧力調整室6の室内圧力Pより高い。したがって、ヘッドスペース105を満たしている炭酸ガスCGの一部は補室槽5の圧力調整室6に排出される。これにより、容器圧力Pは貯留槽3のガス相3Sのカウンタ圧力Pよりも低くなり、容器圧力Pとカウンタ圧力Pには圧力差(第二差圧)が生じる(図7 第二差圧形成ステップ S105)。

圧力調整室6は、ヘッドスペース105を満たしている炭酸ガスCGの排出を受けるが、これにより容器100の容積が圧力調整室6の分だけ増えたものとみなすことができる。つまり、圧力調整室6は、第二差圧を形成するという観点からすると、容器100の一部として機能する補室を構成している。

When the first gas valve VG1 is opened, the headspace 105 of the container 100 and the pressure regulating chamber 6 of the auxiliary chamber tank 5 are communicated, but the container pressure PB in the headspace 105 is higher than the internal pressure PR of the pressure regulating chamber 6. . Therefore, part of the carbon dioxide CG filling the head space 105 is discharged to the pressure regulation chamber 6 of the auxiliary chamber tank 5 . As a result, the container pressure PB becomes lower than the counter pressure PF of the gas phase 3S in the storage tank 3, and a pressure difference (second differential pressure) is generated between the container pressure PB and the counter pressure PF (Fig. Second differential pressure formation step S105).

The pressure regulating chamber 6 receives the discharge of the carbon dioxide gas CG filling the head space 105 , and it can be considered that the volume of the container 100 is increased by the amount of the pressure regulating chamber 6 . That is, from the viewpoint of forming the second differential pressure, the pressure regulation chamber 6 constitutes an auxiliary chamber that functions as part of the container 100 .


この圧力差が生じている状態で液弁VLが開いていれば、貯留槽3から容器100に圧力差に対応する流量および流速で製品液Lが充填される(図7 第二充填ステップ S107)。このときに充填される量が差分に該当する。第二充填Aを終えて充填された製品液Lの量、つまり目標充填量Qは、下記の式(4)により求められる。また、目標充填量Qを満たす製品液Lが充填された後の容器100のヘッドスペース105のヘッドスペース容積VH2は以下の式(5)により求められる。

目標充填量Q=(1-P/P)×(V+V) … 式(4)

ヘッドスペース容積VH2=P/P×(V+V)-V … 式(5)

If the liquid valve VL is open while this pressure difference is occurring, the product liquid L is filled from the storage tank 3 into the container 100 at a flow rate and flow rate corresponding to the pressure difference (second filling step S107 in FIG. 7). . The amount filled at this time corresponds to the difference. The amount of the product liquid L filled after the second filling A, that is, the target filling amount Q is obtained by the following formula (4). Also, the headspace volume VH2 of the headspace 105 of the container 100 after being filled with the product liquid L that satisfies the target filling amount Q is obtained by the following equation (5).

Target filling amount Q=(1−P B /P F )×(V B +V R ) Equation (4)

Headspace volume V H2 = P B /P F × (V B + V R ) - V R … Equation (5)


式(4)と式(1)の比較、式(5)と式(2)の比較より、第二充填Aにおいて、圧力調整室6の容積Vの分だけ貯留槽3から容器100に製品液Lが充填されることがわかる。換言すれば、第二充填Aにおいて充填したい量、つまり目標充填量Qと第一充填量Qの差分である第二充填量Qに一致するように補室槽5の容積Vが定められる。

From the comparison of formula (4) and formula (1) and the comparison of formula (5) and formula (2), in the second filling A, the volume VR of the pressure regulation chamber 6 from the storage tank 3 to the container 100 product It can be seen that the liquid L is filled. In other words, the volume VR of the auxiliary chamber tank 5 is determined so as to match the amount desired to be filled in the second filling A, that is, the second filling amount Q2, which is the difference between the target filling amount Q and the first filling amount Q1. be done.


第二充填Aにおいても、第一圧力センサ15により第一ガス排出路11の圧力を継続的に検知する。第一圧力センサ15が検知する圧力が設定圧力P1に達したならば、図5(b)に示すように、液弁VLおよび第一ガス弁VG1を閉じる。これで第二充填Aが終了し、容器100に目標充填量Qを満たす製品液Lが充填される。設定圧力P1は、差分を充填するのに必要な圧力となる。

Also in the second filling A, the first pressure sensor 15 continuously detects the pressure in the first gas discharge passage 11 . When the pressure detected by the first pressure sensor 15 reaches the set pressure P1, the liquid valve VL and the first gas valve VG1 are closed as shown in FIG. 5(b). With this, the second filling A is completed, and the container 100 is filled with the product liquid L that satisfies the target filling amount Q. The set pressure P1 is the pressure required to fill the difference.


以上では、圧力調整室6の容積が固定された例を示したが、第1実施形態は補室槽5の容積を任意に変えることもできる。例えば容積が異なる複数種類の容器100を充填の対象とするときには、容器100の種類に応じて第二充填Aで充填する製品液Lの量を変える必要がある。そこで、補室槽5の内容積を任意に可変とすることにより、容器100の種類に応じた充填量を実現できる。

Although an example in which the volume of the pressure regulation chamber 6 is fixed has been described above, the volume of the auxiliary chamber tank 5 can be changed arbitrarily in the first embodiment. For example, when a plurality of types of containers 100 having different capacities are to be filled, it is necessary to change the amount of product liquid L to be filled in the second filling A according to the type of container 100 . Therefore, by arbitrarily varying the internal volume of the auxiliary chamber tank 5, a filling amount corresponding to the type of the container 100 can be realized.


例えば図6(a),(b)に示すように、ピストン-シリンダ機構からなる補室槽5とすればよい。つまり、この補室槽5は、ピストン5Aとピストン5Aが進退するシリンダ5Bとから構成される。この補室槽5を用いて行う第二充填を第二充填Bと称する。

第二充填Bにおける第二充填量Qが多いときは図6(a)に示すように、ピストン5Aを後退させることでピストン5Aとシリンダ5Bで形成される容積Vを大きくする。第二充填Bにおける充填量Qが少ないときには図6(b)に示すように、ピストン5Aを前進させることでピストン5Aとシリンダ5Bで形成される容積Vを小さくする。このように、シリンダ5Bに対するピストン5Aの相対的な位置を変えることにより補室槽5の容積を任意に変更できる。

For example, as shown in FIGS. 6(a) and 6(b), the auxiliary chamber tank 5 may be made up of a piston-cylinder mechanism. That is, the auxiliary chamber tank 5 is composed of a piston 5A and a cylinder 5B in which the piston 5A advances and retreats. The second filling performed using this auxiliary chamber tank 5 is called second filling B. As shown in FIG.

When the second filling amount Q2 in the second filling B is large, the volume VA formed by the piston 5A and the cylinder 5B is increased by retracting the piston 5A, as shown in FIG. 6(a). When the filling amount Q2 in the second filling B is small, the volume VA formed by the piston 5A and the cylinder 5B is reduced by advancing the piston 5A as shown in FIG. 6(b). Thus, by changing the relative position of the piston 5A with respect to the cylinder 5B, the volume of the auxiliary chamber tank 5 can be arbitrarily changed.


なお、容積が固定された補室槽5を用いる場合でも、容器100の種類に応じた容積の異なる複数種類の補室槽5を用意しておき、容器100の種類に応じて使用する補室槽5を交換することもできる。ただし、内容積が可変の補室槽5を用いる方が、補室槽5を交換するのに比べて格段に作業負担が小さい。

Even when the auxiliary chamber tank 5 having a fixed volume is used, a plurality of types of auxiliary chamber tanks 5 having different volumes according to the type of the container 100 are prepared, and the auxiliary chamber to be used according to the type of the container 100 is prepared. The tank 5 can also be exchanged. However, using the auxiliary chamber tank 5 with a variable internal volume is much less work-intensive than exchanging the auxiliary chamber tank 5 .


[第一機能の効果]

以上説明した第1実施形態の第一機能に関する奏する効果を説明する。

第1実施形態は、製品液Lの第一充填および第二充填Aを開始するときに、容器圧力Pが大気圧である。よって、第1実施形態によれば、樹脂製で可撓性を有する容器100を充填の対象としたとしても、容器100が潰れることなくその形状を維持できる。

[Effect of the first function]

The effects of the first function of the first embodiment described above will be described.

The first embodiment is that when starting the first filling and the second filling A of the product liquid L, the container pressure PB is atmospheric pressure. Therefore, according to the first embodiment, even if the container 100 made of resin and having flexibility is used as a filling target, the shape of the container 100 can be maintained without being crushed.


しかも、第1実施形態は、製品液Lの第一充填および第二充填A,Bを開始するときに、貯留槽3のカウンタ圧力Pが容器圧力Pよりも高く設定されている。よって、第1実施形態によれば、この圧力差を利用して製品液Lが容器100に送出されるので、製品液Lを高速で容器100に充填することができる。

Moreover, in the first embodiment, the counter pressure PF of the storage tank 3 is set higher than the container pressure PB when the first filling and the second filling A, B of the product liquid L are started. Therefore, according to the first embodiment, the product liquid L is delivered to the container 100 using this pressure difference, so that the container 100 can be filled with the product liquid L at high speed.


さらに、第1実施形態は、第一充填と第二充填A,Bからなる二段充填を行うので、目標充填量Qを満たす量の製品液Lを容器100に確実に充填できる。

Furthermore, in the first embodiment, the two-stage filling consisting of the first filling and the second fillings A and B is performed, so that the container 100 can be reliably filled with the product liquid L in an amount that satisfies the target filling amount Q.


さらに、第1実施形態の第一充填および第二充填A,Bにおいて容器100に充填された直後には瞬間的に圧力が開放されるために炭酸ガスCGが泡となって現れる。ところが、この泡は微細であるのに加えて充填終了時に容器圧力Pはカウンタ圧力Pであるから、泡はすぐに製品液に再溶解して消失する。よって、第1実施形態によれば、第一充填および第二充填A,Bを経た後に、封緘材103を容器100に装着する作業を迅速に始めることができる。これは、第1実施形態の第二機能として実現される。

Furthermore, immediately after the container 100 is filled in the first filling and the second filling A, B of the first embodiment, the pressure is instantaneously released, so the carbon dioxide gas CG appears as bubbles. However, since the bubbles are fine and the container pressure P B is the counter pressure P F at the end of filling, the bubbles immediately dissolve again in the product liquid and disappear. Therefore, according to the first embodiment, after the first filling and the second fillings A and B, the work of attaching the sealing material 103 to the container 100 can be quickly started. This is realized as the second function of the first embodiment.


第1実施形態において、第一充填に先立って容器100の内部が所定濃度の炭酸ガスCGで置換されている。これにより、第1実施形態は、製品液Lに酸素が混入するのを避けつつ製品液Lに含まれる炭酸ガスの濃度を所定の値に保つことができる。

In the first embodiment, the inside of the container 100 is replaced with carbon dioxide gas CG of a predetermined concentration prior to the first filling. As a result, the first embodiment can keep the concentration of carbon dioxide gas contained in the product liquid L at a predetermined value while avoiding mixing of oxygen into the product liquid L. FIG.


[第二機能]

以下、第1実施形態に係る第二機能を図8および図9を参照して説明する。

充填装置1Aは、図8に示すように、外部に対して気密に保持される密閉室21を有する密閉チャンバ20を備える。

密閉チャンバ20には、図示しないガス供給源とガス供給路28が接続されるとともに、ガス排出路29が接続されている。ガス供給路28からのガス成分の供給およびガス排出路29からのガス成分の排出を制御することにより、充填ステップの最中に、密閉チャンバ20の内部が容器圧力Pにほぼ等しいガス成分と圧力に加圧、保持される。

図8および図9において、ガス供給路28とガス排出路29は、弁が白抜きであれば開いており、弁が黒塗りであれば閉じられている。

[Second function]

The second function according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 8 and 9. FIG.

The filling device 1A, as shown in FIG. 8, includes a sealed chamber 20 having a sealed chamber 21 that is kept airtight from the outside.

A gas supply source (not shown) and a gas supply path 28 are connected to the sealed chamber 20 , and a gas discharge path 29 is also connected. By controlling the supply of gas components from the gas supply line 28 and the discharge of gas components from the gas discharge line 29, during the filling step, the interior of the closed chamber 20 has a gas composition approximately equal to the container pressure PB . Pressurized and held under pressure.

8 and 9, the gas supply line 28 and the gas discharge line 29 are open if the valves are white, and closed if the valves are black.


また、密閉チャンバ20には、液供給路7と第一ガス排出路11が同期して進退可能に接続されている。液供給路7と第一ガス導出路11は、内側に液供給路7が設けられ、外側に第一ガス導出路11が設けられる、二重管構造22に組み込まれている。二重管構造22は、図9(d)に示す待機位置と図9(a)~(c)に示す動作位置との間を往復移動する。また、二重管構造22の先端にはノズル25が設けられている。ノズル25は、製品液Lの充填の際に、図9(b),(c)に示すように、容器100の口部101に押し付けられる。押し付けられた部分は口部101に密着されて、容器100の内外を封止する。ノズル25は、図8に実線で示す待機位置と仮想線で示す動作位置の間で昇降可能に設けられている。

Further, the liquid supply path 7 and the first gas discharge path 11 are synchronously connected to the closed chamber 20 so as to move forward and backward. The liquid supply channel 7 and the first gas lead-out channel 11 are incorporated in a double tube structure 22 with the liquid supply channel 7 provided on the inside and the first gas lead-out channel 11 provided on the outside. The double tube structure 22 reciprocates between the standby position shown in FIG. 9(d) and the operating positions shown in FIGS. 9(a) to 9(c). A nozzle 25 is provided at the tip of the double tube structure 22 . The nozzle 25 is pressed against the mouth portion 101 of the container 100 as shown in FIGS. 9B and 9C when the product liquid L is filled. The pressed portion is brought into close contact with the mouth portion 101 to seal the inside and outside of the container 100 . The nozzle 25 is provided so as to be able to move up and down between a standby position indicated by a solid line in FIG. 8 and an operating position indicated by a virtual line.


第一充填、第二充填において、液弁VLを開くと、貯留槽3の製品液Lが液供給路7を通って密閉チャンパ20まで引き込まれ、容器100に充填される。

また、第二充填において、第一ガス弁VG1を開くと、容器100のヘッドスペース105の炭酸ガスCGが第一ガス排出路11を通って補室槽5に向かう。

When the liquid valve VL is opened in the first filling and the second filling, the product liquid L in the storage tank 3 is drawn into the sealed chamber 20 through the liquid supply path 7 and filled in the container 100 .

Also, in the second filling, when the first gas valve VG1 is opened, the carbon dioxide gas CG in the head space 105 of the container 100 goes through the first gas discharge passage 11 toward the auxiliary chamber tank 5 .


また、密閉チャンバ20は、図8に示すように、容器100に製品液Lを充填するときに、容器100の口部101が挿入される容器保持開口27を備える。容器保持開口27は、密閉チャンバ20を貫通し、密閉室21と外部を連通する。

容器保持開口27は、口部101に取り付けられる封緘材103の外径よりも大きな開口径を有する。容器100の口部101に封緘材103を取り付けるときにも、容器100の口部101は容器保持開口27に保持されている。

口部101が容器保持開口27に保持されている間に、密閉室21が外部に対して気密な状態を保つために、容器保持開口27の周りに図示を省略するシール部材が設けられる。

The closed chamber 20 also includes a container holding opening 27 into which the mouth portion 101 of the container 100 is inserted when the container 100 is filled with the product liquid L, as shown in FIG. The container holding opening 27 penetrates the sealed chamber 20 and communicates the sealed chamber 21 with the outside.

The container holding opening 27 has an opening diameter larger than the outer diameter of the sealing material 103 attached to the mouth portion 101 . The mouth portion 101 of the container 100 is held in the container holding opening 27 even when the sealing material 103 is attached to the mouth portion 101 of the container 100 .

A sealing member (not shown) is provided around the container holding opening 27 to keep the sealed chamber 21 airtight from the outside while the mouth portion 101 is held by the container holding opening 27 .


次に、密閉チャンバ20には、図8に示すように、封緘機としての封緘ヘッド30が昇降可能に設けられている。

封緘ヘッド330は、先端(図中の下端)で封緘材103を保持しながら、待機位置(図8、図9(a))と動作位置(図9(d))の間を昇降する。封緘ヘッド30は、口部101に封緘材103を装着した後には、新たな封緘材103が補充、保持されてから、動作位置から待機位置に移動する。

Next, as shown in FIG. 8, the sealed chamber 20 is provided with a sealing head 30 as a sealing machine that can move up and down.

The sealing head 330 moves up and down between a standby position (FIGS. 8 and 9(a)) and an operating position (FIG. 9(d)) while holding the sealing material 103 at its tip (lower end in the figure). After the sealing material 103 is attached to the opening 101, the sealing head 30 moves from the operating position to the standby position after a new sealing material 103 is replenished and held.


次に、密閉チャンバ20、封緘ヘッド30の動作を説明する。

[充填前準備]

はじめに、図9(a)に示すように、容器100が容器保持開口27の下方で位置合わせされる。二重管構造22は動作位置まで移動するが、ノズル25は待機位置に留まっている。

その後、図9(b)に示すように、容器100の口部101が容器保持開口27に挿入されかつ容器保持開口27の内側に保持される。また、ノズル25は前進しかつ容器100の口部101まで下降する。そうすると、密閉室21及び容器100が外部に対して気密に封止される。この後、ガス供給路28からガス成分としての炭酸ガスを密閉室21へ供給しつつ排気して密閉室のガス成分を炭酸ガスに置換する。この時置換された密閉室の炭酸ガスの圧力は、貯留槽3に付加されるカウンタ圧力P(容器圧力P)と一致するように供給される。

なお、ガス供給路28から加えられるガス成分としての炭酸ガスは、貯留槽3以外のガス供給源から供給されるものであってもよい。

図示を省略するが、容器100はグリッパと称される把持具により口部101で支持されており、グリッパに密閉チャンバ20に向けて負荷を加えることにより、口部101を密閉チャンパ20に気密に押し付けることができる。

Next, operations of the sealing chamber 20 and sealing head 30 will be described.

[Preparation before filling]

First, the container 100 is aligned under the container holding opening 27, as shown in FIG. 9(a). The double tube structure 22 moves to the operating position, while the nozzle 25 remains in the standby position.

Thereafter, the mouth portion 101 of the container 100 is inserted into the container holding opening 27 and held inside the container holding opening 27, as shown in FIG. 9(b). Also, the nozzle 25 advances and descends to the mouth 101 of the container 100 . Then, the sealed chamber 21 and the container 100 are hermetically sealed from the outside. Thereafter, carbon dioxide gas as a gas component is supplied from the gas supply path 28 to the sealed chamber 21 and exhausted to replace the gas component in the sealed chamber with carbon dioxide gas. The pressure of the replaced carbon dioxide gas in the sealed chamber at this time is supplied so as to match the counter pressure P F (container pressure P B ) applied to the storage tank 3 .

Carbon dioxide as a gas component added from the gas supply path 28 may be supplied from a gas supply source other than the storage tank 3 .

Although illustration is omitted, the container 100 is supported at the mouth 101 by a gripping tool called a gripper, and by applying a load to the gripper toward the closed chamber 20, the mouth 101 is airtightly attached to the closed chamber 20. can be pushed.


[第一充填および第二充填A]

第一充填および第二充填Aは、図9(c)に示すように、容器100の口部101が容器保持開口27に保持されるのを維持したままで、かつ、ノズル25が動作位置に移動して行われる。封緘ヘッド30は待機位置に置かれている。

[First filling and second filling A]

The first filling and the second filling A are performed while maintaining the mouth portion 101 of the container 100 held in the container holding opening 27 and the nozzle 25 in the operating position, as shown in FIG. 9(c). It is done by moving. The sealing head 30 is placed in the standby position.


前述した第一充填の手順に従って液弁VLを開く。そうすると、液供給路7を通って充填量Qだけ製品液Lが容器100の内部に充填される。その後、第一ガス弁VG1を開くと、容器100のヘッドスペース105を満たす炭酸ガスCGは第一ガス排出路11を通って補室槽5に向けて排出される。

第一充填を終えると、前述した手順で第二差圧形成を行った後に、第二充填Aが行われる。

また、第二充填Aにおいても、二重管構造22は第一充填のままの状態として、前述した第二充填Aの手順に従って液弁VLおよび第一ガス弁VG1を開く。そうすると、液供給路7を通って製品液Lが容器100の内部に充填され、目標充填量Qを満たす量の製品液Lが100に充填される。このとき、ヘッドスペース105を満たす炭酸ガスCGは第一ガス導出路11を通って補室槽5に向かう。

Open the liquid valve VL according to the procedure for the first filling described above. Then, the container 100 is filled with the product liquid L by the filling amount Q1 through the liquid supply path 7 . After that, when the first gas valve VG1 is opened, the carbon dioxide gas CG filling the headspace 105 of the container 100 is discharged through the first gas discharge passage 11 toward the auxiliary chamber tank 5.

After completing the first filling, the second filling A is performed after forming the second differential pressure according to the procedure described above.

Also in the second filling A, the liquid valve VL and the first gas valve VG1 are opened according to the procedure of the second filling A described above, with the double pipe structure 22 remaining in the state of the first filling. Then, the container 100 is filled with the product liquid L through the liquid supply path 7 , and the product liquid L in an amount that satisfies the target filling amount Q is filled in the container 100 . At this time, the carbon dioxide gas CG filling the head space 105 goes through the first gas lead-out passage 11 toward the auxiliary chamber tank 5 .


[封緘]

第二充填Aを終えると、図9(d)に示すように、二重管構造22およびノズル25が待機位置に後退した後に、封緘ヘッド30が動作位置まで前進する。封緘ヘッド30を動作させることにより、キャップ103を口部101に装着する(図7 キャッピングステップ S109)。封緘材103を装着するまで、容器100の口部101が容器保持開口27に保持されている。これにより、容器圧力Pを維持したままで、封緘材103を装着できる。

封緘材103の装着後には、封緘ヘッド30が待機位置まで後退する。また、封緘材103が装着された容器100は容器保持開口27から離脱するとともに、さらに下流の工程に向けて搬送される。さらに、後続の製品液Lの充填対象となる容器100に装着される封緘材103が容器保持開口27に装填され、待ち受けている封緘ヘッド30に補充される。封緘材103が補充された封緘ヘッド30は、次の充填作業のために、待機位置まで後退する。

[sealing]

After finishing the second filling A, the sealing head 30 advances to the operating position after the double tube structure 22 and the nozzle 25 retreat to the standby position, as shown in FIG. 9(d). By operating the sealing head 30, the cap 103 is attached to the opening 101 (FIG. 7, capping step S109). The mouth portion 101 of the container 100 is held in the container holding opening 27 until the sealing material 103 is attached. As a result, the sealing material 103 can be attached while maintaining the container pressure PB .

After the sealing material 103 is attached, the sealing head 30 retreats to the standby position. Further, the container 100 with the sealing material 103 mounted thereon is separated from the container holding opening 27 and is transported further downstream. Further, the sealing material 103 attached to the container 100 to be filled with the subsequent product liquid L is loaded into the container holding opening 27, and the sealing head 30 waiting is replenished. The sealing head 30 replenished with the sealing material 103 retreats to the standby position for the next filling operation.


[第二機能の効果]

以上説明した第1実施形態の第二機能に関する奏する効果を説明する。

第1実施形態は、製品液Lを充填する密閉チャンバ20に封緘ヘッド30が組み込まれており、製品液Lが充填された容器100の移動を伴うことなく封緘材103を容器100に装着できる。したがって、製品液Lが充填された容器100に迅速に封緘材103を装着できるので、高速で行われる充填と相まって、飲料製品を短時間で製造することができる。

[Effect of the second function]

The effects of the second function of the first embodiment described above will be described.

In the first embodiment, the sealing head 30 is incorporated in the sealed chamber 20 filled with the product liquid L, and the sealing material 103 can be attached to the container 100 without moving the container 100 filled with the product liquid L. Therefore, since the sealing material 103 can be quickly attached to the container 100 filled with the product liquid L, the beverage product can be produced in a short period of time in combination with the high-speed filling.


[第1実施形態の変形例]

以上、本発明の第1実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、第1実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に置き換えたりすることができる。

はじめに、第1実施形態は圧力調整室6の容積を第二充填Aで差分の充填量に整合させる容積制御方式を採用しているが、これに限らず、第二充填Aで差分の充填量を充填できる他の方式を採用できる。その一例として、圧力の変動に基づいて充填を制御する圧力制御方式がある。圧力制御方式は、第二充填Cと第二充填Dの二形態があり、いずれも補室槽5を用いるものの、圧力調整室6の容積を第二充填において容器100に充填される量に予め特定する必要がない。

以下、図10及び図11を参照して第二充填C、第二充填Dの順に説明する。なお、第一充填は、第二充填Aと同じ手順で行われ、また、ガス置換が始まる前の容器圧力Pおよび補室内圧力Pは大気圧とする。

[Modification of First Embodiment]

Although the first embodiment of the present invention has been described above, the configurations described in the first embodiment can be selected or replaced with other configurations without departing from the gist of the present invention.

First, the first embodiment employs a volume control method that matches the volume of the pressure regulation chamber 6 with the differential filling amount in the second filling A. Other schemes can be employed that can fill the One example is a pressure control method that controls filling based on pressure fluctuations. There are two types of pressure control methods, the second filling C and the second filling D, both of which use the auxiliary chamber tank 5. No need to specify.

Hereinafter, the second filling C and the second filling D will be described in order with reference to FIGS. 10 and 11. FIG. The first filling is performed in the same procedure as the second filling A , and the container pressure PB and the supplementary chamber pressure PR before gas replacement is started are atmospheric pressure.


[第二充填C]

第二充填Cは、図10(a)に示すように、はじめに第一ガス弁VG1を開く。そうすると、容器100のヘッドスペース105に充填されている炭酸ガスCGが補室槽5に導出されるので、ヘッドスペース105とガス相3Sとの間に圧力差が生じる。第一ガス弁VG1を開くと、容器圧力Pと室内圧力Pは容器ヘッドスペースと補室容量の合計による平均圧力になる。その結果、カウンタ圧力Pと圧力差が形成される。なお、第三圧力センサ19は圧力調整室6の室内圧力Pを継続して検知している。

[Second filling C]

The second filling C first opens the first gas valve VG1, as shown in FIG. 10(a). Then, the carbon dioxide gas CG filled in the head space 105 of the container 100 is led out to the auxiliary chamber tank 5, so that a pressure difference is generated between the head space 105 and the gas phase 3S. When the first gas valve VG1 is opened, the vessel pressure PB and the chamber pressure PR will be the average pressure due to the sum of the vessel headspace and auxiliary chamber volume. As a result, a counterpressure PF and a pressure differential are formed. The third pressure sensor 19 continues to detect the internal pressure PR of the pressure regulation chamber 6 .


その後、図10(b)に示すように、液弁VLを開く。そうすると、貯留槽3から容器100に製品液Lが充填されるが、充填量が増えて入身線が上昇するのに伴って容器100のヘッドスペース105を満たしていた炭酸ガスCGが次第に補室槽5に導出される。これにより、圧力調整室6の室内圧力Pが上昇する。

After that, as shown in FIG. 10(b), the liquid valve VL is opened. Then, the container 100 is filled with the product liquid L from the storage tank 3, but as the filling amount increases and the inlet line rises, the carbon dioxide gas CG filling the head space 105 of the container 100 is gradually released into the auxiliary chamber. It is led out to the tank 5 . As a result, the internal pressure P R of the pressure regulation chamber 6 rises.


制御器2は、第一圧力センサ15または第三圧力センサ19が検知した室内圧力Pを取得するとともに予め定められた設定圧力P’と比較する。制御器2は、室内圧力Pが設定圧力P’まで上昇したならば、第一充填で不足した製品液Lの充填が終了したものと認定し、図10(c)に示すように、先に第一ガス弁VG1を閉じてからその後に液弁VLを閉じる。これで圧力差に対応する製品液Lが目標充填量まで充填され、第二充填が終了する。

The controller 2 acquires the indoor pressure P R detected by the first pressure sensor 15 or the third pressure sensor 19 and compares it with a predetermined set pressure P B '. When the indoor pressure P R rises to the set pressure P B ', the controller 2 recognizes that the filling of the product liquid L, which was insufficient in the first filling, has been completed, and as shown in FIG. 10(c), First, the first gas valve VG1 is closed, and then the liquid valve VL is closed. With this, the product liquid L corresponding to the pressure difference is filled up to the target filling amount, and the second filling is completed.


第二充填Cで充填される製品液Lの量は以下の式(6)および式(7)で特定される。

第二充填量Q=VH1×(1-P/PB’)+V×(1-P/PB’) … 式(6)

目標充填量Q=Q+Q … 式(7)

The amount of product liquid L filled in the second fill C is specified by equations (6) and (7) below.

Second filling amount Q 2 = V H1 × (1-PR/PB B ') + V R × (1- PR /PB B ') Equation (6)

Target filling amount Q=Q 1 +Q 2 Expression (7)


[第二充填D]

第二充填Dは、図11(a)に示すように、はじめに第一ガス弁VG1を開く。そうすると、容器100のヘッドスペース105に充填されている炭酸ガスCGが補室槽5に導出される。第三圧力センサ19は、圧力調整室6の室内圧力Pを継続して検知している。なお、ここまでは第二充填Cと同じである。

[Second filling D]

The second filling D first opens the first gas valve VG1, as shown in FIG. 11(a). Then, the carbon dioxide gas CG filled in the head space 105 of the container 100 is led out to the auxiliary chamber tank 5 . The third pressure sensor 19 continues to detect the internal pressure PR of the pressure regulation chamber 6 . In addition, it is the same as the second filling C so far.


その後、図11(b)に示すように、第一ガス弁VG1を開いたままで第二ガス弁VG2を開く。そうすると、補室槽5を満たしている炭酸ガスCGが第二ガス導出路13を通って系外に導出されるので、室内圧力Pが低下する。なお、第二ガス弁VG2は、流路を全て開くのではなく部分的に開くことで、微量の炭酸ガスCGが導出されるようにする。絞りを介し一定流量で炭酸ガスCGを導出することで、容器100のヘッドスペース105、補室槽5の室内圧力Prを一定に保持しながら目標量との差分が充填される時間まで継続した後に、液弁VLと第2ガス弁GV2を閉止する。

After that, as shown in FIG. 11(b), the second gas valve VG2 is opened while the first gas valve VG1 remains open. Then, the carbon dioxide gas CG filling the auxiliary chamber tank 5 is led out of the system through the second gas lead-out passage 13, so that the indoor pressure PR is lowered. It should be noted that the second gas valve VG2 does not fully open the flow path, but partially opens it so that a very small amount of carbon dioxide gas CG is discharged. By deriving the carbon dioxide gas CG at a constant flow rate through the throttle, while maintaining the head space 105 of the container 100 and the internal pressure Pr of the auxiliary chamber tank 5 constant, the difference from the target amount is filled. , the liquid valve VL and the second gas valve GV2 are closed.


第二ガス弁VG2を開いたままで、制御器2は、第三圧力センサ19が検知した室内圧力Pを取得するとともに予め定められた設定圧力P’と比較する。制御器2は、室内圧力Pが設定圧力P’まで低下したならば、図11(c)に示すように、まず、第二ガス弁VG2を閉じる。これで、貯留槽3のガス相3Sと容器100のヘッドスペース105の間に圧力差を設けることができる。

次いで、図11(c)に示すように、液弁VLを開く。これで圧力差に対応する製品液Lが目標充填量Qまで充填され、第二充填Dが終了する。第二充填Dにおける製品液Lの充填量は、系外へ排出される炭酸ガスCGを加味することを除けば、第二充填Cと同様に算出できる。

With the second gas valve VG2 kept open, the controller 2 acquires the room pressure P R detected by the third pressure sensor 19 and compares it with the predetermined set pressure P B '. The controller 2 first closes the second gas valve VG2 as shown in FIG. 11(c) when the indoor pressure P R has decreased to the set pressure P B '. A pressure differential can now be established between the gas phase 3S of the reservoir 3 and the headspace 105 of the vessel 100. FIG.

Then, as shown in FIG. 11(c), the liquid valve VL is opened. With this, the product liquid L corresponding to the pressure difference is filled up to the target filling amount Q, and the second filling D is completed. The filling amount of the product liquid L in the second filling D can be calculated in the same manner as in the second filling C except that the carbon dioxide gas CG discharged to the outside of the system is taken into consideration.


以上の通りであり、第二充填Cおよび第二充填Dは、圧力調整室6で検知される圧力に基づいて、差分の充填量を補うので、圧力調整室6の容積を予め特定する必要がない。ただし、圧力調整室6は差分の充填量を超える容積を有している必要はある。

As described above, the second filling C and the second filling D compensate for the differential filling amount based on the pressure detected in the pressure adjustment chamber 6, so it is necessary to specify the volume of the pressure adjustment chamber 6 in advance. do not have. However, the pressure regulating chamber 6 must have a volume exceeding the differential filling amount.


[第2実施形態]

次に、本発明の第2実施形態を説明する。

第2実施形態は、一回の充填サイクルにより目標充填量Qを満たす量の充填をする一段充填に関する。一段充填は、一度の圧力差の形成および製品液Lの充填により、容器100に目標充填量の製品液Lを満たす。以下、図12~図13を参照して、第2実施形態を説明する。なお、以下では第1実施形態と相違する部分を中心に説明する。

[Second embodiment]

Next, a second embodiment of the invention will be described.

The second embodiment relates to one-stage filling that fills the target filling amount Q in one filling cycle. In the first-stage filling, the container 100 is filled with the target filling amount of the product liquid L by forming a pressure difference and filling the product liquid L once. The second embodiment will be described below with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. In addition, below, it demonstrates centering on the part which is different from 1st Embodiment.


第2実施形態の充填装置1Bは、図12に示すように、第1実施形態の充填装置1Aが備えていた第一ガス排出路11~第二ガス排出路13の代替として、第三ガス排出路14を備えている。第三ガス排出路14は、容器100に対して気密に接続されている。第三ガス排出路14には第三ガス弁VG3が設けられており、第1実施形態における第一ガス排出路11から補室槽5(圧力調整室6)を除いた構成を有しているとみなすことができる。第三ガス排出路14として、例えば飲料充填装置が備えるCIP(Cleaning In Place:定置洗浄)装置における洗浄液の戻り配管回路を用いることができる。

ただし、第一ガス排出路11~第二ガス弁VG2を備える充填装置1Aで一段充填を実施することもできる。この場合、第一ガス排出路11~第二ガス弁VG2の機能を使用しないことになるが、この充填装置1Aは一段充填と複数段充填の兼用の装置である。

As shown in FIG. 12, the filling device 1B of the second embodiment has a third gas discharge path instead of the first gas discharge passage 11 to the second gas discharge passage 13 provided in the filling device 1A of the first embodiment. A path 14 is provided. The third gas discharge path 14 is airtightly connected to the container 100 . A third gas valve VG3 is provided in the third gas discharge passage 14, and has a configuration in which the auxiliary chamber tank 5 (pressure adjustment chamber 6) is removed from the first gas discharge passage 11 in the first embodiment. can be regarded as As the third gas discharge path 14, for example, a cleaning liquid return piping circuit in a CIP (Cleaning In Place) apparatus provided in the beverage filling apparatus can be used.

However, the one-stage filling can also be performed by the filling device 1A having the first gas discharge passage 11 to the second gas valve VG2. In this case, the functions of the first gas discharge passage 11 to the second gas valve VG2 are not used, but this filling device 1A is a device for both single-stage filling and multi-stage filling.

充填装置1Bは、容器100と第三ガス弁VG3を繋ぐ第三ガス排出路14の内部の空隙を容器100の容積の一部としての機能を積極的に持たせる。つまり、図12において、第三ガス弁VG3を閉じると、容器100よりも第三ガス弁VG3の側、つまり容器100よりも下流側の第三ガス排出路14の内部は補室容積VB3を有する空隙となる。この空隙が、以下説明するように、本発明における第一補室容積に該当する。The filling device 1B positively functions as part of the volume of the container 100 in the space inside the third gas discharge passage 14 connecting the container 100 and the third gas valve VG3. That is, in FIG. 12, when the third gas valve VG3 is closed, the interior of the third gas discharge passage 14 on the side of the third gas valve VG3 from the container 100, that is, on the downstream side from the container 100, has an auxiliary chamber volume VB3 . voids. This gap corresponds to the first auxiliary chamber volume in the present invention, as described below.

ここで容器100の容積をVB1とおくと、連通したときの両者の合計の容積はVB1+VB3(=V)となり、容器100の容積が見掛け上は増えることになる。したがって、下記の式(1a),(1b)に示すように、補室容積VB3を備える場合(式(1b))と補室容積VB3を備えない場合(式(1a))を比較すれば、前者による製品液Lの充填量が補室容積VB3の分だけ増える。
充填量Q1=(1-P/P)×VB1 … 式(1a)
充填量Q1=(1-P/P)×(VB1+VB3) … 式(1b)
Assuming that the volume of the container 100 is V B1 , the total volume of both when they communicate is V B1 +V B3 (=V B ), and the apparent volume of the container 100 increases. Therefore, as shown in the following formulas (1a) and (1b), the case where the auxiliary chamber volume VB3 is provided (formula (1b)) and the case where the auxiliary chamber volume VB3 is not provided (formula (1a)) should be compared. For example, the filling amount of the product liquid L due to the former increases by the auxiliary chamber volume VB3 .
Filling amount Q1=(1−P B /P F )×V B1 … Formula (1a)
Filling amount Q1=(1−P B /P F )×(V B1 +V B3 ) … Formula (1b)

下記式(1c)に示すように、充填量Q1が目標充填量Qに一致するように容器100と第三ガス弁VG3との間の第三ガス排出路14の補室容積VB3を設定すれば、一段充填だけで製品液Lを容器100に目標充填量Qだけ充填できることになる。さらに、下記式(1c)に示すように、充填量Q1が目標充填量Qを超えるように補室容積VB3を設定して、液弁VLの開閉を制御することによっても、一段充填だけで容器100に目標充填量Qを満たす製品液Lを充填できる。
目標充填量Q=充填量Q1=(1-P/P)×(VB1+VB3) … 式(1c)
As shown in the following formula (1c), the auxiliary chamber volume VB3 of the third gas discharge passage 14 between the container 100 and the third gas valve VG3 should be set so that the filling amount Q1 matches the target filling amount Q. For example, the container 100 can be filled with the target filling amount Q of the product liquid L only by one-stage filling. Furthermore, as shown in the following formula (1c), by setting the auxiliary chamber volume VB3 so that the filling amount Q1 exceeds the target filling amount Q and controlling the opening and closing of the liquid valve VL, it is possible to perform only one-stage filling. The product liquid L that satisfies the target filling amount Q can be filled in the container 100 .
Target filling amount Q=filling amount Q1=(1−P B /P F )×(V B1 +V B3 ) Equation (1c)

[差圧形成ステップ]
第2実施形態においても、図13(a)に示すように、液弁VLを閉じることで、充填装置1Bは貯留槽3と容器100の間にカウンタ圧力Pが容器圧力Pよりも大きい圧力差を形成する。カウンタ圧力Pおよび容器圧力Pがともに大気圧以上の正圧であることは第1実施形態と同じである。容器100の内部には例えば大気圧の炭酸ガスCGが充填されている。この差圧形成ステップおよび次の充填ステップを通じて、第三ガス弁VG3は閉じられている。
[Differential pressure formation step]
Also in the second embodiment, as shown in FIG. 13(a), by closing the liquid valve VL, the filling device 1B causes the counter pressure P F between the storage tank 3 and the container 100 to be greater than the container pressure P B. form a pressure differential. As in the first embodiment, both the counter pressure P F and the container pressure P B are positive pressures equal to or higher than the atmospheric pressure. The container 100 is filled with, for example, carbon dioxide gas CG at atmospheric pressure. The third gas valve VG3 is closed throughout this differential pressure building step and the subsequent filling step.

[充填ステップ]
次に、図13(b)に示すように、液弁VLを開くと、貯留槽3に貯えられている製品液Lは液供給路7を通って容器100に充填される。この充填は、容器100液供給路7との接続部分を除く部分は密閉して、炭酸ガスCGを容器100の外部に逃がすことなく閉じ込めたままで圧力差により製品液Lを充填する。
[Filling step]
Next, as shown in FIG. 13(b), when the liquid valve VL is opened, the product liquid L stored in the storage tank 3 passes through the liquid supply path 7 and fills the container 100. As shown in FIG. In this filling, the container 100 is sealed except for the connection with the liquid supply path 7, and the product liquid L is filled by the pressure difference while confining the carbon dioxide gas CG without escaping to the outside of the container 100.

この充填ステップにおいて、貯留槽3に付加されているカウンタ圧力Pに容器100のヘッドスペース105における容器圧力Pが平衡になるまで充填が継続される。In this filling step, filling continues until the counter pressure P F applied to the reservoir 3 is balanced by the container pressure P B in the headspace 105 of the container 100 .

ここで、容器100への充填量Q1は、以下に再掲する式(1c)により求められる。
目標充填量Q=充填量Q1=(1-P/P)×(VB1+VB3) … 式(1c)
Here, the filling amount Q1 into the container 100 is obtained by the following formula (1c).
Target filling amount Q=filling amount Q1=(1−P B /P F )×(V B1 +V B3 ) Equation (1c)

カウンタ圧力Pおよび容器圧力Pを、第1実施形態と同様にそれぞれ5気圧(正圧)、1気圧(大気圧)とする。また、容器100の容積VB1を520mlとし、目標充填量Qを500mlとする。
これらを式(1c)に代入して、VB3について解くと以下の通りである。つまり、105(ml)以上の補室容積VB3が確保されれば、容積VB1が520mlの容器100に対して、500mlの目標充填量Qを充填できる。これをケース1とする。
目標充填量Q=500=(1-1/5)×(520+VB3
B2=(500-416)×4/5=105(ml)
The counter pressure P F and the container pressure P B are set to 5 atmospheres (positive pressure) and 1 atmosphere (atmospheric pressure), respectively, as in the first embodiment. Also, the volume V B1 of the container 100 is assumed to be 520 ml, and the target filling amount Q is assumed to be 500 ml.
Substituting these into equation (1c) and solving for V B3 yields: In other words, if the auxiliary chamber volume V B3 of 105 (ml) or more is secured, the container 100 with the volume V B1 of 520 ml can be filled with the target filling amount Q of 500 ml. Let this be Case 1.
Target filling amount Q = 500 = (1-1/5) x (520 + V B3 )
V B2 = (500-416) x 4/5 = 105 (ml)

[第2実施形態の変形例]
また、第1実施形態は二段充填行う充填装置1Aを説明し、第2実施形態は一段充填を行う充填装置1Bを説明した。ところが、充填装置1Aは、一段充填と二段充填の兼用の充填装置として用いることができる。
[Modification of Second Embodiment]
Also, the first embodiment explained the filling apparatus 1A for two-stage filling, and the second embodiment explained the filling apparatus 1B for one-stage filling. However, the filling device 1A can be used as a filling device for both one-stage filling and two-stage filling.

ここで、一段充填で目標充填量を充填できるか否かは、容器100の容積および目標充填流量によるところが大きい。そこで、一段充填で目標充填量を充填できる例である前述のケース1に対して二段充填が必要となるケース2を示す。なお、ケース2においても、補室容積VB3はケース1と同じ(105ml)ものとする。Here, whether or not the target filling amount can be filled in one-stage filling largely depends on the volume of the container 100 and the target filling flow rate. Therefore, case 2, which requires two-stage filling, is shown in contrast to case 1, which is an example in which the target filling amount can be filled by one-stage filling. Also in case 2, the auxiliary chamber volume VB3 is the same as in case 1 (105 ml).

ケース1、ケース2について、差圧に基づいて製品液Lを充填した後の容器内の圧力と充填量を求めた。結果は以下の通りであり、容器の容積が500mlと小さいケース1であれば一段充填で目標充填量Qを満たすことができる。これに対して、容器の容量が1000mlと大きいケース2においては一段充填では目標充填量Qを満たすことができない。また、仮に一段充填で目標充填量Qを満たすように充填すると、充填後の容器圧力Pが容器100の耐圧力Pを超えてしまう。したがって、ケース2については、複数段充填、例えば二段充填を採用することが必要である。For Case 1 and Case 2, the pressure inside the container after filling with the product liquid L and the filling amount were obtained based on the differential pressure. The results are as follows, and in Case 1 where the volume of the container is as small as 500 ml, the target filling amount Q can be satisfied by one-stage filling. On the other hand, in case 2 where the capacity of the container is as large as 1000 ml, the target filling amount Q cannot be satisfied with the one-stage filling. Also, if one-stage filling is performed so as to satisfy the target filling amount Q, the container pressure P B after filling will exceed the withstand pressure PP of the container 100 . Therefore, for Case 2, it is necessary to adopt multi-stage filling, for example, two-stage filling.

ケース1:
容器の容積VB1:520ml 補室容積VB3:105ml 目標充填量Q:500ml
カウンタ圧力P=5気圧
充填前の容器の圧力P=1気圧
容器の耐圧力P=7気圧
充填後の容器の圧力P=(VB1+VB3)/(VB1+VB3-Q)
=625/(625-500)=5気圧
充填量Q1=(1-P/P)×(VB1+VB3)=4/5×625=500ml
Case 1:
Container volume V B1 : 520 ml Complementary chamber volume V B3 : 105 ml Target filling quantity Q: 500 ml
Counter pressure P F = 5 atm container pressure before filling P B = 1 atm Container withstand pressure P P = 7 atm container pressure after filling P B = (V B1 +V B3 )/(V B1 +V B3 −Q )
= 625/(625-500) = 5 atm Filling amount Q1 = (1-P B /P F ) x (V B1 + V B3 ) = 4/5 x 625 = 500 ml

ケース2:
容器の容積VB1:1040ml 補室容積VB3:105ml 目標充填量Q:1000ml
カウンタ圧力P=5気圧
充填前の容器の圧力P=1気圧
容器の耐圧力P=7気圧
充填後の容器の圧力P=(VB1+VB3)/(VB1+VB3-Q)
=1145/(1145-1000)=7.9気圧
充填量Q1=(1-P/P)×(VB1+VB3)=4/5×1145=916ml
Case 2:
Container volume V B1 : 1040 ml Complementary chamber volume V B3 : 105 ml Target filling amount Q: 1000 ml
Counter pressure P F = 5 atm container pressure before filling P B = 1 atm Container withstand pressure P P = 7 atm container pressure after filling P B = (V B1 +V B3 )/(V B1 +V B3 −Q )
= 1145/(1145-1000) = 7.9 atm Filling amount Q1 = (1-P B /P F ) x (V B1 + V B3 ) = 4/5 x 1145 = 916 ml

一段充填を行う専用の充填装置と複数段充填を行う専用の充填装置を揃えることもできる。しかしこれでは、一段充填専用の充填装置を使用しているときに複数段充填専用の充填装置が空いてしまうこともあり得る。したがって、飲料製造者にとって、一段充填と複数段充填を兼用できる充填装置が存在することが好ましい。第1実施形態で示した充填装置1Aに必要な構成を加えれば、一段充填と複数段充填を個別に実現できる。 A dedicated filling device for single-stage filling and a dedicated filling device for multi-stage filling can be arranged. However, in this case, there is a possibility that the filling device dedicated to multi-stage filling may become vacant while the filling device dedicated to single-stage filling is being used. Therefore, it is desirable for a beverage manufacturer to have a filling machine that can be used for both single-stage filling and multi-stage filling. By adding a necessary configuration to the filling apparatus 1A shown in the first embodiment, one-stage filling and multi-stage filling can be realized separately.

主に制御器2(図2)が加えることが必要な構成を備える。
制御器2は、生産の対象となる容器の種類を特定する。この種類は、容積を含む概念を有している。
一例として、容器を切り替えて生産する度に、制御器2が充填装置1Aのオペレータに容器の種類を入力するように促す。制御器2は、オペレータの制御器2への入力を受けることで容器の種類を特定する。また他の例として、制御器2に所定の期間、例えば一週間の生産計画が入力される。この生産計画に容器の種類が含まれていれば、制御器2は一週間分の容器の種類を特定できる。
It comprises mainly the configuration that the controller 2 (Fig. 2) needs to add.
The controller 2 specifies the type of container to be produced. This type has a concept involving volume.
As an example, the controller 2 prompts the operator of the filling apparatus 1A to input the type of container each time the container is switched for production. The controller 2 identifies the type of container by receiving an operator's input to the controller 2 . As another example, a production plan for a predetermined period, for example, one week is input to the controller 2 . If the production plan includes the types of containers, the controller 2 can specify the types of containers for one week.

また、制御器2は、容器の種類(大きさ)に応じて一段充填と二段充填のいずれを行うかを判断する。そのためには、制御器2は、容器の種類と充填の段数とが対応付けられた容器-充填段数情報を備えることが好ましい。制御器2は、生産の開始にあたって容器の種類を特定すると、この容器-充填段数情報を参照して、一段充填か二段充填のいずれかを選択する。ここでは二段充填までしか説明しないが、三段、四段などのより多い段数の充填を選択できるようにしてもよい。 Further, the controller 2 determines whether to perform one-stage filling or two-stage filling according to the type (size) of the container. For this purpose, the controller 2 preferably has container-filling level information in which the type of container and the number of filling levels are associated with each other. When the controller 2 specifies the type of container at the start of production, it refers to this container-filling stage number information and selects either one-stage filling or two-stage filling. Here, only up to two stages of filling will be described, but it is also possible to select filling with a larger number of stages, such as three stages or four stages.

制御器2は、一段充填か二段充填が選択されると、一段充填または二段充填が実現できるように、第一ガス弁VG1、第二ガス弁VG2および液弁VLの動作を制御する。一段充填の動作は第2実施形態で説明した通りであり、二段充填の動作は第1実施形態で説明した通りである。 When one-stage filling or two-stage filling is selected, the controller 2 controls the operation of the first gas valve VG1, the second gas valve VG2 and the liquid valve VL so that the one-stage filling or the two-stage filling can be realized. The operation of one-stage filling is as described in the second embodiment, and the operation of two-stage filling is as described in the first embodiment.

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、種々の変更を加えることができる。
例えば、第1実施形態および第2実施形態においては、製品液として炭酸入りの飲料の例を説明したが、本発明は炭酸が含まれていない飲料、その他の製品液にも適用できる。
また、以上で説明したガス置換は、炭酸入りの飲料を対象としているために、炭酸ガス用いる。ところが、本発明における置換ガスは炭酸ガスに限らず、容器に充填される製品液の特性維持に必要なガス成分、例えば窒素ガスなどの不活性ガスによりガス置換することができる。
また、本実施形態で説明した容器100は樹脂製であるが、本発明において充填の対象は樹脂製の容器に限らず、可撓性を有する他の容器、例えば金属製の缶容器にも適用できる。また、本発明は可撓性を有しない例えばガラス製のびんを充填の対象から排除するものではない。
Although preferred embodiments of the present invention have been described above, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the first and second embodiments, carbonated beverages were used as product liquids, but the present invention can also be applied to non-carbonated beverages and other product liquids.
Further, since the gas replacement described above is intended for carbonated beverages, carbon dioxide gas is used. However, the replacement gas in the present invention is not limited to carbon dioxide gas, and can be replaced with gas components necessary for maintaining the characteristics of the product liquid filled in the container, for example, inert gas such as nitrogen gas.
In addition, although the container 100 described in the present embodiment is made of resin, the filling object of the present invention is not limited to resin containers, and can also be applied to other flexible containers such as metal cans. can. Moreover, the present invention does not exclude non-flexible bottles made of glass, for example, from the objects of filling.

さらに、一段充填は第2実施形態の手法に限るものではない。例えば、容器100の内部と貯留槽3のガス相3Sとの差圧が十分に大きく、かつ、製品液Lが目標充填量に達したときの容器100のヘッドスペース105が大きいという条件を満足すれば、一段充填を実現できる場合がある。
また、貯留槽3と容器100を繋ぐ液供給路7に容器100の容積の一部としての機能を積極的に持たせることによっても一段充填は実現される。つまり、図12において、液弁VLを閉じると、貯留槽3と液弁VLとの間は製品液Lが満たされるが、液弁VLよりも容器100の側の内部は容積VB2を有する空隙をなす。この空隙は液弁VLと容器100の間に設けられる、本発明の第二補室容積に該当する。なお、上述した第1実施形態および第2実施形態においては、補室容積VB2をゼロ、つまり第二補室容積は存在しないものとみなしている。
Furthermore, the one-stage filling is not limited to the technique of the second embodiment. For example, the condition that the pressure difference between the inside of the container 100 and the gas phase 3S in the storage tank 3 is sufficiently large and the head space 105 of the container 100 when the product liquid L reaches the target filling amount is large. In some cases, single stage filling can be achieved.
In addition, one-stage filling can also be achieved by actively allowing the liquid supply path 7 connecting the storage tank 3 and the container 100 to function as part of the volume of the container 100 . That is, in FIG. 12, when the liquid valve VL is closed, the space between the reservoir 3 and the liquid valve VL is filled with the product liquid L, but the interior on the container 100 side of the liquid valve VL is a void having a volume VB2 . form. This gap corresponds to the second auxiliary chamber volume of the present invention, which is provided between the liquid valve VL and the container 100. FIG. In the first and second embodiments described above, it is assumed that the auxiliary chamber volume VB2 is zero, that is, the second auxiliary chamber volume does not exist.

1A,1B 充填装置
2 制御器
3 貯留槽
3S ガス相
5 補室槽
6 圧力調整室
5A ピストン
5B シリンダ
7 液供給路
11 第一ガス導出路
13 第二ガス導出路
14 第三ガス排出路
15 第一圧力センサ
17 第二圧力センサ
19 第三圧力センサ
20 密閉チャンバ
21 密閉室
22 二重管構造
23 内管
24 外管
25 ノズル
27 容器保持開口
28 ガス供給路
29 ガス排出路
30 封緘材ヘッド
40 給排機構
41 液供給路
43 ガス供給路
44,46 ガス弁
45 ガス排出路
100 容器
101 口部
103 封緘材
105 ヘッドスペース
VG1 第一ガス弁
VG2 第二ガス弁
VG3 第三ガス弁
VL 液弁
1A, 1B Filling device 2 Controller 3 Storage tank 3S Gas phase 5 Auxiliary chamber tank 6 Pressure adjustment chamber 5A Piston 5B Cylinder 7 Liquid supply path 11 First gas lead-out path 13 Second gas lead-out path 14 Third gas discharge path 15 One pressure sensor 17 Second pressure sensor 19 Third pressure sensor 20 Sealed chamber 21 Sealed chamber 22 Double tube structure 23 Inner tube 24 Outer tube 25 Nozzle 27 Container holding opening 28 Gas supply path 29 Gas discharge path 30 Sealant head 40 Supply Exhaust mechanism 41 Liquid supply path 43 Gas supply paths 44, 46 Gas valve 45 Gas exhaust path 100 Container 101 Mouth 103 Sealing material 105 Head space VG1 First gas valve VG2 Second gas valve VG3 Third gas valve VL Liquid valve

Claims (13)

液供給路および充填ノズルを介して貯留槽に貯えられる製品液を容器に充填する方法であって、
前記液供給路を閉じた状態で、前記容器の内部の容器圧力Pと前記貯留槽に付加されるカウンタ圧力Pとの間に圧力差を設ける差圧形成ステップと、
前記液供給路を開いた状態で、前記圧力差を利用して前記製品液を前記貯留槽から前記容器に前記充填ノズルを介して充填する充填ステップと、を備え、
前記差圧形成ステップにおいて、
前記容器圧力Pが、大気圧以上の正圧であり、かつ、前記貯留槽における前記カウンタ圧力Pより低い圧力に保たれ、前記貯留槽の前記カウンタ圧力Pとの間に前記圧力差が形成された状態で、前記容器と前記充填ノズルとを密封状態に係合させ、
前記容器圧力P と前記カウンタ圧力P との間に第一圧力差を設ける第一差圧形成ステップと、
前記第一圧力差を利用して前記製品液を前記貯留槽から前記容器に充填する第一充填ステップと、
前記第一充填ステップの後に、前記容器圧力P と前記カウンタ圧力P の間に第二圧力差を設ける第二差圧形成ステップと、
前記第二圧力差を利用して前記製品液を前記貯留槽から前記容器に目標充填量まで充填する第二充填ステップと、を備え、
前記第一充填ステップにおいて、所定の設定量の前記製品液を充填し、
前記第二充填ステップにおいて、前記目標充填量と前記設定量との差分の前記製品液を充填する、
ことを特徴とする充填方法。
A method of filling a container with a product liquid stored in a storage tank through a liquid supply channel and a filling nozzle, comprising:
a differential pressure forming step of creating a pressure difference between a container pressure PB inside the container and a counter pressure PF applied to the storage tank with the liquid supply path closed;
a filling step of filling the container with the product liquid from the storage tank through the filling nozzle using the pressure difference while the liquid supply path is open;
In the differential pressure forming step,
The container pressure PB is a positive pressure equal to or higher than atmospheric pressure and is maintained at a pressure lower than the counter pressure PF in the reservoir, and the pressure difference between the counter pressure PF in the reservoir is formed, sealingly engaging the container and the filling nozzle ;
a first differential pressure forming step of providing a first pressure differential between the vessel pressure PB and the counter pressure PF ;
a first filling step of filling the container with the product liquid from the reservoir using the first pressure difference;
a second differential pressure forming step , after the first filling step, of providing a second pressure difference between the vessel pressure PB and the counter pressure PF ;
a second filling step of filling the container with the product liquid from the storage tank to a target filling amount using the second pressure difference;
In the first filling step, a predetermined set amount of the product liquid is filled,
In the second filling step, the difference between the target filling amount and the set amount is filled with the product liquid.
A filling method characterized by:
液供給路をおよび充填ノズル介して貯留槽に貯えられる製品液を容器に充填する方法であって、
前記液供給路を閉じた状態で、前記容器の内部の容器圧力P と前記貯留槽に付加されるカウンタ圧力P との間に圧力差を設ける差圧形成ステップと、
前記液供給路を開いた状態で、前記圧力差を利用して前記製品液を前記貯留槽から前記容器に前記充填ノズルを介して充填する充填ステップと、を備え、
前記差圧形成ステップにおいて、
前記容器圧力P が、大気圧以上の正圧であり、かつ、前記貯留槽における前記カウンタ圧力P より低い圧力に保たれ、前記貯留槽の前記カウンタ圧力P との間に前記圧力差が形成された状態で、前記容器と前記充填ノズルとを密封状態に係合させ、
前記差圧形成ステップにおいて、
前記容器の内部と連通させることにより、前記液供給路の空隙からなる補室を前記容器と同じ前記容器圧力P にして、前記カウンタ圧力P との間に前記圧力差を形成し、
前記充填ステップにおいて、
前記液供給路を開くことで、前記製品液が前記補室を通って、目標充填量を満たす前記製品液が前記容器に充填される、
ことを特徴とする充填方法。
A method of filling a container with a product liquid stored in a reservoir via a liquid supply channel and a filling nozzle, comprising:
a differential pressure forming step of creating a pressure difference between a container pressure PB inside the container and a counter pressure PF applied to the storage tank with the liquid supply path closed ;
a filling step of filling the container with the product liquid from the storage tank through the filling nozzle using the pressure difference while the liquid supply path is open;
In the differential pressure forming step,
The container pressure PB is a positive pressure equal to or higher than atmospheric pressure and is maintained at a pressure lower than the counter pressure PF in the reservoir, and the pressure difference between the counter pressure PF in the reservoir is formed, sealingly engaging the container and the filling nozzle;
In the differential pressure forming step,
By communicating with the interior of the container, the auxiliary chamber formed by the gap of the liquid supply path is set to the same container pressure PB as the container , and the pressure difference is formed between the counter pressure PF ,
In the filling step,
By opening the liquid supply path, the product liquid passes through the auxiliary chamber, and the container is filled with the product liquid that satisfies the target filling amount.
A filling method characterized by:
前記充填ステップにおいて、
前記容器圧力Pが前記カウンタ圧力Pと平衡になるまで、または、前記カウンタ圧力P未満の所定の圧力の状態になるまで、前記製品液が充填される、
請求項に記載の充填方法。
In the filling step,
The product liquid is filled until the vessel pressure PB equilibrates with the counter pressure P F or is at a predetermined pressure below the counter pressure P F.
The filling method according to claim 2 .
前記差圧形成ステップにおいて、
前記容器の内部に前記容器圧力Pのガス成分を密閉し、
前記充填ステップにおいて、
前記容器の内部の前記ガス成分を外部に排出することなく、前記容器の内部の前記ガス成分を密閉したままで、前記圧力差により前記製品液を前記容器に充填する、
請求項2または請求項に記載の充填方法。
In the differential pressure forming step,
sealing the gas component at the container pressure PB inside the container;
In the filling step,
Filling the container with the product liquid by the pressure difference without discharging the gas component inside the container to the outside and keeping the gas component inside the container sealed.
The filling method according to claim 2 or 3 .
前記差圧形成ステップにおいて、
前記容器の内部に前記容器圧力Pのガス成分を密閉し、
前記充填ステップにおいて、
前記容器の内部の前記ガス成分の前記容器圧力Pが大気圧以上の圧力の場合に、前記ガス成分の一部を前記容器の外部へ排出した後にまたは排出しながら、前記圧力差により前記製品液を前記容器に充填する、
請求項~請求項4のいずれか一項に記載の充填方法。
In the differential pressure forming step,
sealing the gas component at the container pressure PB inside the container;
In the filling step,
When the container pressure PB of the gas component inside the container is a pressure equal to or higher than atmospheric pressure, the pressure difference causes the product to filling the container with a liquid;
The filling method according to any one of claims 2 to 4.
前記第二差圧形成ステップにおいて、
前記容器のヘッドスペースに含まれるガス成分を前記容器の外部に排出する、
請求項1に記載の充填方法。
In the second differential pressure forming step,
discharging gas components contained in the headspace of the container to the outside of the container;
The filling method according to claim 1.
前記第二差圧形成ステップにおいて、
前記差分に一致する量の前記ガス成分を前記容器の外部に排出する、
請求項6に記載の充填方法。
In the second differential pressure forming step,
discharging the gas component in an amount matching the difference to the outside of the container;
The filling method according to claim 6.
前記第二差圧形成ステップにおいて、
所定容積を有する圧力調整室に前記ガス成分を排出することで、前記ガス成分を前記容器の外部に排出する、
請求項7に記載の充填方法。
In the second differential pressure forming step,
discharging the gas component to the outside of the container by discharging the gas component into a pressure regulating chamber having a predetermined volume;
The filling method according to claim 7.
前記圧力調整室は、
前記差分に一致する前記所定容積を有し、
前記第二充填ステップにおいて、
前記容器圧力Pが前記カウンタ圧力Pと平衡になるまで、または、前記容器圧力Pが前記設定圧力まで上昇するまで前記製品液を前記容器に充填する、
請求項8に記載の充填方法。
The pressure regulation chamber is
having the predetermined volume that matches the difference;
In the second filling step,
filling the container with the product liquid until the container pressure PB equilibrates with the counter pressure PF or until the container pressure PB rises to the set pressure;
The filling method according to claim 8.
前記第二充填ステップにおいて、
前記圧力調整室における室内圧力Pの上昇に基づいて、前記製品液の前記容器への充填を制御する、
請求項8または請求項9に記載の充填方法。
In the second filling step,
controlling the filling of the product liquid into the container based on an increase in the indoor pressure P R in the pressure regulation chamber;
The filling method according to claim 8 or 9.
前記第二充填ステップにおいて、
前記第二圧力差を設けた後に、前記圧力調整室を通じて前記ガス成分を系外に排出しながら、前記圧力調整室の前記室内圧力Pが低下して前記設定圧力に達したならば、前記ガス成分の系外への排出を停止し、
次いで前記目標充填量に対する前記差分の前記製品液を前記容器に充填する、
請求項10に記載の充填方法。
In the second filling step,
After setting the second pressure difference, while discharging the gas component to the outside of the system through the pressure adjustment chamber, if the indoor pressure PR in the pressure adjustment chamber decreases and reaches the set pressure, the Stop the discharge of gas components to the outside of the system,
Then filling the container with the product liquid of the difference with respect to the target filling amount;
The filling method according to claim 10.
前記圧力調整室は前記所定容積を任意に変更できる、
請求項8~請求項11のいずれか一項に記載の充填方法。
The pressure adjustment chamber can arbitrarily change the predetermined volume,
The filling method according to any one of claims 8 to 11.
前記補室は、
一段階の前記充填ステップにより前記目標充填量を満たす前記製品液を前記容器に充填するのに必要な容積に設定されている、
請求項に記載の充填方法。
The auxiliary chamber is
The volume is set to the volume required to fill the container with the product liquid that satisfies the target filling amount by one stage of the filling step.
The filling method according to claim 2 .
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