JP7304779B2 - Filling method and filling equipment - Google Patents

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Description

本発明は、可撓性の容器に飲料などの製品液を充填するのに好適な充填方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a filling method suitable for filling a flexible container with a liquid product such as a beverage.

従来、例えば炭酸入りの飲料を容器に充填する方法として、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および特許文献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, for example, a carbonated beverage, the counterpressure 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, carbonic acid pressurized in a storage tank is placed in a container whose interior is previously made negative pressure. 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および特許文献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 Document 2 and Patent Document 3 uses the pressure difference between the container and the reservoir to fill the product liquid, so the product liquid is filled at an extremely high speed compared to the counter pressure method. be able to.

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および特許文献3による充填は、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および特許文献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。また、特許文献3には、チャンバー内に容器の全体が収納されたチャンバーをプリエバキュエーションすることが記載されているが、大掛かりな装置が必要となり、構造的にも複雑で、経済的にも不利になる。 As described above, the filling according to Patent Documents 2 and 3 can fill a container with a 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 disclosed in Patent Documents 2 and 3 is applied to a flexible plastic container, the plastic container cannot withstand the negative pressure and collapses. Further, Patent Document 3 describes pre-evacuating a chamber in which the entire container is housed. become disadvantageous.

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、飲料、その他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 filling method capable of filling beverages and other liquid products at high speed while maintaining the shape of a flexible container.

本発明における製品液の充填方法は、カウンタ圧力Pが付加されて貯留槽に貯えられる製品液を、内部の初期圧力PB0が大気圧以上の正圧とされた容器に充填液供給通路を介して目標充填量Qを充填する。
本発明における充填方法は、差圧充填ステップと排気充填ステップを備える。
差圧充填ステップは、容器の初期圧力PB0と初期圧力PB0よりも高いカウンタ圧力Pとの圧力差に基づいて製品液を貯留槽から容器に充填する。
排気充填ステップは、容器の内部のガス成分を排気しながら、容器の圧力Pをカウンタ圧力P以下の維持圧力PB3に維持しつつ、目標充填量Qとの差分に対応する量の製品液を貯留槽から容器に充填する。
In the method of filling the product liquid according to the present invention, the product liquid stored in the storage tank with the counter pressure PF applied is placed in a container whose internal initial pressure PB0 is a positive pressure equal to or higher than the atmospheric pressure, and is passed through the filling liquid supply passage. Fill the target fill quantity QG via.
The filling method in the present invention comprises a differential pressure filling step and an evacuation filling step.
The differential pressure filling step fills the container with the product liquid from the reservoir based on the pressure difference between the initial pressure P B0 of the container and a counter pressure P F that is higher than the initial pressure P B0 .
The exhaust filling step maintains the pressure PB of the container at a maintenance pressure PB3 that is equal to or lower than the counter pressure PF while discharging gas components inside the container, and fills an amount corresponding to the difference from the target filling amount QG . Fill the container with the product liquid from the reservoir.

本発明の差圧充填ステップにおいて、好ましくは、圧力Pがカウンタ圧力P未満の設定圧力PB1に達したならば、製品液の供給を停止する。 In the differential pressure filling step of the present invention, preferably, the supply of product liquid is stopped once the pressure PB reaches a set pressure PB1 which is less than the counter pressure PF .

本発明の充填方法において、好ましくは、差分算出ステップを備える。このステップは、製品液の供給が停止された後に測定された容器のピーク圧力PB2に基づいて、差分に対応する量を算出する。排気充填ステップにおいて、差分算出ステップで算出された差分に対応する量の製品液が充填される。 The filling method of the present invention preferably includes a difference calculation step. This step calculates the amount corresponding to the difference based on the peak pressure PB2 in the container measured after the product liquid supply was stopped. In the exhaust filling step, an amount of product liquid corresponding to the difference calculated in the difference calculating step is filled.

本発明において、ピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pより高い場合に、好ましくは、容器の圧力Pを設定圧力PB3まで下げてから、排気充填ステップが行われる。また、本発明において、ピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pより低い場合に、好ましくは、容器の圧力Pを設定圧力PB3まで上げてから、排気充填ステップが行われる。 In the present invention, if the peak pressure P B2 is higher than the counter pressure P F , preferably the container pressure P B is reduced to the set pressure P B3 before the evacuation and filling step is performed. Also, in the present invention, when the peak pressure PB2 is lower than the counter pressure PF , preferably the container pressure PB is increased to the set pressure PB3 before the evacuation and filling step is performed.

本発明の差圧充填ステップにおいて、好ましくは、容器の内部に密閉された圧力Pのガス成分を外部に排気することなく、圧力差により製品液を容器に充填する。 In the differential pressure filling step of the present invention, preferably, the product liquid is filled into the container by the pressure difference without discharging the gas component of the pressure PB sealed inside the container to the outside.

本発明は、カウンタ圧力Pが付加された環境下で製品液が貯えられる貯留槽と、貯留槽から製品液を容器に充填する充填液供給通路と、を備える充填装置を提供する。本発明の充填装置は、大気圧以上の正圧であって、かつ、貯留槽におけるカウンタ圧力Pより低い初期圧力PB0に保たれた容器に、カウンタ圧力Pと容器の圧力Pとの圧力差に基づいて、製品液を充填する。本発明の充填装置は、次いで、カウンタ圧力P以下の維持圧力PB3に圧力Pを維持しつつ、容器の内部のガス成分を排気しながら、目標充填量Qとの差分に対応する量の製品液を貯留槽から容器に充填する。 The present invention provides a filling apparatus comprising a reservoir in which the product liquid is stored under an environment to which a counter pressure P F is applied, and a filling liquid supply passage for filling the container with the product liquid from the reservoir. The filling apparatus of the present invention applies a counter pressure P F and a container pressure P B to a container maintained at an initial pressure P B0 that is a positive pressure higher than the atmospheric pressure and lower than the counter pressure P F in the reservoir. Fill the product liquid based on the pressure difference between The filling device of the present invention then maintains the pressure PB at a maintenance pressure PB3 below the counter pressure PF while evacuating the gas components inside the container while corresponding to the difference from the target filling amount QG . Fill the container with the amount of product liquid from the reservoir.

本発明によれば、差圧充填ステップにおいて、容器の初期圧力PB0とカウンタ圧力Pの間に差圧(圧力PB0<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、本発明によれば、製品液の充填前における初期圧力PB0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。さらに本発明によれば、差圧充填ステップで不足した充填量を排気充填ステップにおいて補うので、目標量を高速で充填することができる。 According to the present invention, in the differential pressure filling step, the product liquid is filled in the container while a differential pressure (pressure P B0 <pressure P F ) is formed between the initial pressure P B0 of the container and the counter pressure P F . Since it is filled, high-speed filling is realized. Moreover, according to the present invention, both the initial pressure P B0 and the counter pressure P F before filling the product liquid are positive pressures higher than the atmospheric pressure. can be maintained. Furthermore, according to the present invention, the insufficient filling amount in the differential pressure filling step is compensated in the exhaust filling step, so that the target amount can be filled at high speed.

本発明に係る充填方法の基本的な手順を示す図である。It is a figure which shows the basic procedure of the filling method which concerns on this invention. 本発明の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。It is a figure showing the main composition of the filling device which carries out the filling method concerning the 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)は差圧充填の開始時を示し、(b)は差圧充填の終了時を示す。Continuing from FIG. 3, (a) shows the start of differential pressure filling, and (b) shows the end of differential pressure filling. 図4に引き続き、(a)は排気充填の開始時を示し、(b)は排気充填の終了時を示す。Continuing from FIG. 4, (a) shows the start of exhaust filling, and (b) shows the end of exhaust filling. 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 an embodiment. 本実施形態の変形例に係る手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure which concerns on the modification of this embodiment. 図7(b)に係る手順を実行するための充填装置の主要な構成を示す図である。It is a figure which shows the main structures of the filling apparatus for performing the procedure which concerns on FIG.7(b).

以下、添付する図1~図8を参照して、本実施形態について説明する。
[実施形態の充填手順]
はじめに、図1を参照して、本実施形態における充填方法の基本的な手順の概要を説明する。この手順は、図1に示されるように、差圧充填ステップと排気充填ステップを備え、差圧充填ステップにおいて目標充填量に満たない量の製品液Lを排気充填ステップで補う。
The present embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 to 8 attached.
[Filling Procedure of Embodiment]
First, with reference to FIG. 1, the outline of the basic procedure of the filling method in this embodiment will be described. As shown in FIG. 1, this procedure comprises a differential pressure filling step and an exhaust filling step, and in the differential pressure filling step, the amount of product liquid L that is less than the target filling amount is compensated for in the exhaust filling step.

差圧充填ステップにおいて、製品液Lを貯留する貯留槽3と容器100の圧力差によって充填される。なお、貯留槽3などについては図2を参照願いたい。また、図1において、左側の縦軸は圧力Pを示し、右側の縦軸は製品液Lの充填量Qを示し、横軸は経過時間Tを示す。また、当該グラフにおいて、VLおよびVGの符号が付されている線分は、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeのON(開)およびOFF(閉)を示している。液供給弁VLとは、貯留槽3から容器100への製品液Lの充填を制御する開閉弁であり、ガス排気弁VGeとは、容器100から系外への気体の排出を制御する開閉弁である。 In the differential pressure filling step, the container 100 is filled with the pressure difference between the storage tank 3 storing the product liquid L and the container 100 . Please refer to FIG. 2 for the storage tank 3 and the like. In FIG. 1, the vertical axis on the left indicates the pressure P, the vertical axis on the right indicates the filling amount Q of the product liquid L, and the horizontal axis indicates the elapsed time T. As shown in FIG. In the graph, the line segments labeled VL and VG indicate ON (open) and OFF (closed) of the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe. The liquid supply valve VL is an on-off valve that controls the filling of the product liquid L from the storage tank 3 into the container 100, and the gas exhaust valve VGe is an on-off valve that controls the discharge of gas from the container 100 to the outside of the system. is.

図1に示すように、容器100の内部の初期圧力PB0と貯留槽3に付加されるカウンタ圧力P(>PB0)との間に予め差圧ΔP(P-PB0)が形成される。初期圧力PB0は例えば大気圧(1気圧)であり、カウンタ圧力Pは取り扱う製品液Lに必要な大気圧より高い圧力、例えば5気圧である。
差圧充填ステップは、差圧ΔP(P-PB0)を利用して製品液Lを容器100に充填する。閉じられていた(OFF)液供給弁VLを開く(ON)と、初期圧力PB0がカウンタ圧力Pに向けて上昇しながら、製品液Lが容器100に充填される。
As shown in FIG. 1, a differential pressure ΔP (P F −P B0 ) is formed in advance between the initial pressure P B0 inside the container 100 and the counter pressure P F (>P B0 ) applied to the storage tank 3. be done. The initial pressure P B0 is, for example, atmospheric pressure (1 atm) and the counter pressure P F is a pressure above the atmospheric pressure required for the product liquid L to be handled, for example, 5 atm.
The differential pressure filling step fills the container 100 with the product liquid L using the differential pressure ΔP (P F −P B0 ). When the closed (OFF) liquid supply valve VL is opened (ON), the product liquid L is filled into the container 100 while the initial pressure PBO rises toward the counter pressure PF .

ここで、図1は、液供給弁VLを閉じると同時に容器100への製品液Lの充填が停止されるものと仮定し、容器100の圧力Pがカウンタ圧力Pに一致するまで製品液Lが容器100に充填される例を示している。しかし、詳しくは後述するが、本実施形態に係る差圧充填において、圧力Pがカウンタ圧力Pを超える場合もあるし、圧力Pがカウンタ圧力Pに満たない場合もある。 Here, FIG. 1 assumes that filling of the container 100 with the product liquid L is stopped at the same time as the liquid supply valve VL is closed, and the product liquid is supplied until the pressure PB in the container 100 matches the counter pressure PF . An example in which L is filled into the container 100 is shown. However, although the details will be described later, in the differential pressure filling according to the present embodiment, the pressure PB may exceed the counter pressure PF or may be less than the counter pressure PF .

容器100が可撓性を有していても、初期圧力PB0を含み、圧力Pが大気圧以上の正圧に保たれていれば容器100が潰れることはない。本実施形態においては、差圧充填ステップを通じて、圧力Pは大気圧~カウンタ圧力Pの範囲、例えば1~5気圧の範囲に保たれるので、容器100は潰れない。 Even if the container 100 has flexibility, the container 100 will not collapse if the initial pressure PB0 is included and the pressure PB is maintained at a positive pressure equal to or higher than the atmospheric pressure. In this embodiment, the pressure P 2 B is maintained in the range of atmospheric pressure to the counter pressure P 2 F , eg, 1-5 atmospheres, throughout the differential pressure filling step, so that the container 100 does not collapse.

図1に示すように、差圧充填ステップにおける充填量をQ11とすると、差圧充填量Q11は容器100の目標充填量Qを満たさない。この目標充填量Qに対して不足する排気充填量Q12を排気充填ステップにおいて補う。
なお、排気充填ステップの前に、図1に示すように、排気充填量Q12を演算により求める算出ステップが行われ、この間は液供給弁VLおよびガス排気弁VGeともに閉じられている。算出ステップについては後述する。
As shown in FIG. 1 , if the filling amount in the differential pressure filling step is Q 11 , the differential pressure filling amount Q 11 does not satisfy the target filling amount QG of the container 100 . The exhaust filling amount Q12 , which is insufficient for this target filling amount QG , is compensated for in the exhaust filling step.
Before the exhaust filling step, as shown in FIG. 1, a calculation step is performed to obtain the exhaust filling amount Q12 by calculation, during which both the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are closed. The calculation step will be described later.

排気充填ステップにおいては、図1に示すように、ガス排気弁VGeおよび液供給弁VLをともに開く。製品液Lは、圧力PB3が一定に維持されながら、貯留槽3から排気充填量Q12に達するまで容器100に充填される。この間、圧力Pはカウンタ圧力P以下の維持圧力PB3に一定に維持される。この間、ガス排気弁VGeを開くことにより容器100に含まれていた例えば炭酸ガスが容器100から排出され、排出された炭酸ガスに見合う量の製品液Lが容器100に充填される。排気充填量Q12が充填されたならば、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeをともに閉じる。
以上の通りであり、差圧充填ステップおよび排気充填ステップにより、容器100には目標充填量Qの製品液Lが充填される。
In the exhaust filling step, as shown in FIG. 1, both the gas exhaust valve VGe and the liquid supply valve VL are opened. The product liquid L is filled into the container 100 from the storage tank 3 until the exhaust filling amount Q12 is reached while the pressure PB3 is kept constant. During this time, the pressure PB is maintained constant at a maintenance pressure PB3 that is equal to or lower than the counter pressure PF . During this time, by opening the gas exhaust valve VGe, for example, carbon dioxide gas contained in the container 100 is discharged from the container 100, and the container 100 is filled with the product liquid L in an amount corresponding to the discharged carbon dioxide gas. When the exhaust charge Q12 is filled, both the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are closed.
As described above, the container 100 is filled with the target filling amount QG of the product liquid L by the differential pressure filling step and the exhaust filling step.

[充填装置および充填方法の詳細]
以下、図2~図6を参照して本実施形態に係る充填装置および充填方法を説明する。
本実施形態に係る充填装置1A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差圧充填ステップと、差圧充填だけでは目標充填量に不足する量を充填する排気充填ステップと、を行うことで製品液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飲料が適用される。本実施形態の充填装置1A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。
[Details of filling equipment and filling method]
The filling apparatus and filling method according to the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 2 to 6. FIG.
The filling apparatus 1A according to the present embodiment includes only a differential pressure filling step using 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, and a differential pressure filling step. Then, the product liquid L is filled at a high speed by performing an exhaust filling step of filling an amount short of the target filling amount. A beverage is applied to this product liquid L as an example of the present invention. In the filling apparatus 1A of the present embodiment, since the inside of the container 100 is at a positive pressure higher than the atmospheric pressure at the start of filling, even the plastic container 100 can maintain its shape. The filling of the product liquid L can be finished.

[充填装置1Aの構成要素]
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に導く充填液供給通路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には例えば炭酸ガスCGが貯えられている。ガス相3Sにおける貯留槽3における炭酸ガスCGのカウンタ圧力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。このカウンタ圧力Pを制御するために第2圧力センサ17が設けられている。また、製品液Lは、容器100に製品液Lが充填されるとその分が補充され、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。
[Components of Filling Device 1A]
The filling device 1A includes, as shown in FIG. . A gas phase 3S, which is a space above the product liquid L in the storage tank 3, stores, for example, carbon dioxide CG. The counter pressure PF of the carbon dioxide gas CG in the storage tank 3 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 counter pressure PF . Further, the product liquid L is replenished when the container 100 is filled with the product liquid L, and the liquid level in the storage tank 3 is controlled so as to be at a fixed position.

充填液供給通路7の一端側は貯留槽3の下端部に接続され、充填液供給通路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。充填液供給通路7は、製品液Lが流れる流路を開閉する液供給弁VLを備える。
なお、製品液Lを充填する際には、充填液供給通路7の他端側は容器100の口部と気密に封止される。ガス排気路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を充填できる。
One end side of the filling liquid supply passage 7 is connected to the lower end portion of the storage tank 3 , and the other end side of the filling liquid supply passage 7 is provided so as to face the mouth portion 101 of the container 100 . The filling liquid supply passage 7 is provided with a liquid supply valve VL that opens and closes a channel through which the product liquid L flows.
When the product liquid L is filled, the other end of the filling liquid supply passage 7 is hermetically sealed with the opening of the container 100 . The gas exhaust 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 device used for actual production, a plurality of containers 100 can be filled with the product liquid L from one storage tank 3 .

ガス排気路11は、一端側が容器100に対峙するように設けられ、他端が大気圧下の環境に解放されている。ガス排気路11は、容器100から炭酸ガスCGが流れる流路を開閉するガス排気弁VGeを備える。また、ガス排気路11には、ガス排気弁VGeよりも上流側に絞り13が備えられている。絞り13は、容器100からの炭酸ガスCGの排気量を制御する。 The gas exhaust path 11 is provided so that one end faces the container 100, and the other end is open to the environment under atmospheric pressure. The gas exhaust path 11 includes a gas exhaust valve VGe that opens and closes a flow path through which the carbon dioxide gas CG flows from the container 100 . Further, the gas exhaust path 11 is provided with a throttle 13 on the upstream side of the gas exhaust valve VGe. The throttle 13 controls the exhaust amount of carbon dioxide CG from the container 100 .

充填装置1Aは、容積Vの容器100の内部の圧力Pを検知する第1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2圧力センサ17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の液面より上方の空間であるヘッドスペースの圧力である。なお、製品液Lが充填されだすと、圧力Pは初期圧力PB0からカウンタ圧力Pに向けて上昇する。
第1圧力センサ15は、絞り13と容器100の間のガス排気路11に設けられる。第2圧力センサ17は貯留槽3のガス相3Sに接続される。
The filling device 1A includes a first pressure sensor 15 for detecting the internal pressure PB of the container 100 having a volume VB , and a second pressure sensor 17 for detecting the counter pressure PF of the gas phase 3S in the storage tank 3. Prepare. 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 pressure in the headspace, which is the upper space. When the product liquid L starts to be filled, the pressure PB rises from the initial pressure PB0 toward the counter pressure PF .
A first pressure sensor 15 is provided in the gas exhaust path 11 between the throttle 13 and the container 100 . A second pressure sensor 17 is connected to the gas phase 3S of the reservoir 3 .

充填装置1Aは、貯留槽3に付随して製品液L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 supply of the product liquid L and gas supply/exhaust.
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、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeの開閉動作を制御する制御器2を備える。
制御器2は、第1圧力センサ15および第2圧力センサ17で検知された容器100の内部の圧力P、カウンタ圧力Pを取得して、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeの開閉動作を制御する。また、制御器2は、充填装置1Aが充填する製品液Lに必要な設定条件に基づき、液供給弁VLおよびガス排気弁VGe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の開閉動作を制御する。
The filling device 1A includes a controller 2 that controls opening and closing operations of the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe.
The controller 2 acquires the internal pressure P B and the counter pressure P F of the container 100 detected by the first pressure sensor 15 and the second pressure sensor 17, and opens and closes the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe. to control. Further, the controller 2 controls the opening and closing operations of the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe based on the set conditions necessary for the product liquid L filled 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 opening and closing operations of the gas valve 44 of the gas supply path 43 and the gas valve 46 of the gas discharge path 45 so that the counter pressure PF is constant.

[飲料充填の手順]
次に、図3~図6を参照して、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。なお、図3~図6において、開いている液供給弁VLおよびガス排気弁VGeは白抜きで示し、閉じている液供給弁VLおよびガス排気弁VGeは黒塗りで示す。
本実施形態による充填方法は、差圧充填ステップおよび排気充填ステップを含む。
差圧充填ステップは、一例として大気圧の炭酸ガスCGで置換されている容器100に、貯留槽3との圧力差により製品液Lを充填する。この差圧充填においては、容器100における目標充填量よりも少ない量の製品液Lしか充填されない。排気充填ステップは、目標充填量への不足分の製品液Lを容器100に充填する。
[Beverage filling procedure]
Next, a method of filling the container 100 with the product liquid L using the filling device 1A will be described with reference to FIGS. 3 to 6. FIG. 3 to 6, the liquid supply valve VL and gas exhaust valve VGe that are open are shown in white, and the liquid supply valve VL and gas exhaust valve VGe that are closed are shown in black.
The filling method according to this embodiment includes a differential pressure filling step and an evacuation filling step.
In the differential pressure filling step, for example, the product liquid L is filled into the container 100 that has been replaced with carbon dioxide gas CG at atmospheric pressure due to the pressure difference with the storage tank 3 . In this differential pressure filling, only an amount of the product liquid L smaller than the target filling amount in the container 100 is filled. In the exhaust filling step, the container 100 is filled with the product liquid L that is insufficient for the target filling amount.

[差圧形成ステップ(図6 S101)]
一連の工程は、図3に示すように、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeの両方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は、初期圧力PB0の一例として炭酸ガスCGで置換された大気圧(PB0=大気圧)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6 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。
[Differential pressure formation step (Fig. 6 S101)]
A series of steps starts from an initial state in which both the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are closed, as shown in FIG. In the initial state, the container 100 is at atmospheric pressure (P B0 =atmospheric pressure) replaced with carbon dioxide gas CG as an example of the initial pressure P B0 .
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 ( FIG. 6 differential pressure forming step S101).
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.

[差圧充填ステップ(図4(a)、(b)、図6 S103)]
差圧充填は、図4(a)に示すように、はじめに液供給弁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、圧力Pは大気圧とされる。したがって、カウンタ圧力Pと初期圧力PB0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6 差圧充填ステップ S103)。充填が進むにしたがって圧力Pは上昇する。
[Differential pressure filling step (Fig. 4 (a), (b), Fig. 6 S103)]
In the differential pressure filling, as shown in FIG. 4(a), first, the liquid supply valve VL is opened to allow the storage tank 3 and the container 100 to communicate with each other. The storage tank 3 is under a pressurized environment in which a counter pressure P F exceeding the atmospheric pressure is applied, while the pressure P B is the atmospheric pressure. Therefore, the container 100 begins to be filled with the product liquid L from the storage tank 3 at high speed at a flow rate and flow rate corresponding to the pressure difference between the counter pressure P F and the initial pressure P B0 (differential pressure filling step S103 in FIG. 6). The pressure PB increases as the filling progresses.

ここで、差圧充填の間には、第1圧力センサ15により容器100の圧力が継続的に検知される。第1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における圧力Pである。
第1圧力センサ15が検知する圧力Pが設定圧力PB1に達したならば、図4(b)に示すように、液供給弁VLを閉じて製品液Lの充填を停止する。製品液Lは第1入味線TL1まで充填される。これで差圧充填の動作が終了し、製品液Lが差圧充填量Q11だけ充填される。この差圧充填の間、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100の内部の圧力Pが上昇する。
Here, the pressure of the container 100 is continuously detected by the first pressure sensor 15 during differential pressure filling. The pressure sensed by the first pressure sensor 15 is the pressure PB in the headspace 105 of the container 100 .
When the pressure PB detected by the first pressure sensor 15 reaches the set pressure PB1 , the liquid supply valve VL is closed to stop the filling of the product liquid L, as shown in FIG. 4(b). The product liquid L is filled up to the first filling line TL1. This completes the differential pressure filling operation, and the product liquid L is filled by the differential pressure filling amount Q11 . During this differential pressure filling, the carbon dioxide gas CG contained in the container 100 continues to be filled while being confined in the container 100, so the pressure PB inside the container 100 rises.

なお、ここでは設定圧力PB1に基づいて液供給弁VLを閉じるが、本実施形態はこれに限らない。例えば、容器100の圧力Pの上昇波形を求め、その波形による経過時間と圧力から設定時間Tを予め実験的に求めておき、この設定時間Tに基づいて液供給弁VLを閉じることもできる。ただし、設定時間T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T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Tを設定できる。排気充填においても同様である。 Although the liquid supply valve VL is closed based on the set pressure PB1 here, the present embodiment is not limited to this. For example, the rise waveform of the pressure PB of the container 100 is obtained, the set time TF is experimentally obtained in advance from the elapsed time and pressure of the waveform, and the liquid supply valve VL is closed based on this set time TF . can also However, the set time TF does not have to match the experimentally obtained value completely. A set time TF shorter than the experimental value can be set for the purpose of shortening the filling time, and a set time TF longer than the experimental value can be set for the purpose of stabilizing the state of the product liquid L. The same applies to exhaust filling.

[排気充填量算出ステップ(図6 S105)]
差圧充填において容器100へ充填される差圧充填量Q11は以下の式(1)により求められる。なお、この差圧充填量Q11は、図1に示すように、容器100のピーク圧力PB2が貯留槽3のカウンタ圧力Pと一致することを前提としている。ピーク圧力PB2は、第1圧力センサ15により検知される。また、差圧充填量Q11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(図4(b))の容積Vは以下の式(2)により求められる。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。目標充填量Qと差圧充填量Q11の差分は、排気充填ステップにおける排気充填量Q12と一致する。
[Exhaust filling amount calculation step (Fig. 6 S105)]
The differential pressure filling amount Q11 with which the container 100 is filled in the differential pressure filling is obtained by the following equation (1). The differential pressure filling amount Q11 is based on the premise that the peak pressure PB2 of the container 100 matches the counter pressure PF of the storage tank 3, as shown in FIG. The peak pressure P B2 is detected by the first pressure sensor 15 . Further, the volume VH of the head space 105 (FIG. 4(b)) of the container 100 after the product liquid L is filled by the differential pressure filling amount Q11 is obtained by the following equation (2). Equations (1) and (2) are based on Boyle's law, and the same applies to equations (3) to (7) described later. The difference between the target filling amount QG and the differential pressure filling amount Q11 matches the exhaust filling amount Q12 in the exhaust filling step.

差圧充填量Q11=(1-PB0/PB2)×V … 式(1)
ヘッドスペース容積VH1=PB0/PB2×V … 式(2)
B0:容器100の初期圧力
B2:容器100のピーク圧力
:容器100の容積
H1:差圧充填後のヘッドスペース105の容積
Differential pressure filling amount Q 11 = (1−P B0 /P B2 )×V B … Equation (1)
Headspace volume V H1 =P B0 /P B2 ×V B Expression (2)
P B0 : Initial pressure of container 100 P B2 : Peak pressure of container 100 V B : Volume of container 100 V H1 : Volume of headspace 105 after differential pressure filling

例えば、容器100の初期圧力PB0を1気圧およびピーク圧力PB2を5気圧とする。そうすると、排気充填量Q12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は差圧充填において容器100の容積Vの4/5に相当する差圧充填量Q11だけ充填されるので、残りのQ-4/5×Vに相当する量を排気充填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の目標充填量Qを満たすのに必要な排気充填量Q12に該当する。
以上の演算処理は制御器2で行われ、制御器2は排気充填量Q12が得られるように、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeの開閉動作を制御する。
排気充填量Q12=4/5・V
ヘッドスペース容積VH1=1/5・V
For example, let the initial pressure P B0 of the vessel 100 be 1 atmosphere and the peak pressure P B2 be 5 atmospheres. Then, the exhaust filling amount Q12 and the headspace volume VH1 are as follows, and the product liquid L is filled by the differential pressure filling amount Q11 corresponding to 4/5 of the volume VB of the container 100 in the differential pressure filling. Therefore, the amount corresponding to the remaining Q G −4/5×V B must be filled in the exhaust filling. The amount corresponding to this remaining Q G −4/5×V B corresponds to the exhaust filling amount Q 12 required to satisfy the target filling amount Q G of the container 100 .
The above arithmetic processing is performed by the controller 2, and the controller 2 controls the opening/closing operations of the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe so as to obtain the exhaust filling amount Q12 .
Exhaust filling amount Q 12 = 4/5·V B
Headspace volume V H1 = 1/5·V B

ここで、差圧充填の過程において、容器100の耐圧力は容器100の内部に加わる圧力Pよりも高いことが必要である。これは、排気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の差圧充填後の圧力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、容器100の初期圧力PB0が1気圧とし、容器100の差圧充填の終了後のピーク圧力PB2が例えば6気圧が最大値だとすると、この差圧充填に対して要求される容器100の耐圧力Pは6気圧である。
>P=V/(V-Q11) … 式(3)
Here, in the process of differential pressure filling, the withstand pressure of the container 100 must be higher than the pressure PB applied to the interior of the container 100 . This also applies to exhaust filling.
Assuming that the pressure resistance of the container 100 is PP and the pressure of the product liquid L after differential pressure filling is PB , the following equation (3) must be satisfied. Assuming that the counter pressure P F of the gas phase 3S is 5 atm, the initial pressure P B0 of the container 100 is 1 atm, and the peak pressure P B2 after differential pressure filling of the container 100 is the maximum value, for example, 6 atm, this differential pressure The pressure resistance PP of the container 100 required for filling is 6 atmospheres.
P P >P B =V B /(V B −Q 11 ) Equation (3)

[排気充填ステップ(図5(a)、(b)、図6 S107)]
差圧充填の後に排気充填が行われる。排気充填は目標充填量Qと差圧充填量Q11の差分である排気充填量Q12だけ製品液Lの充填を行う。
排気充填は、図5(a)に示すように、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeを開く。
[Evacuation filling step (Fig. 5 (a), (b), Fig. 6 S107)]
Evacuation filling is performed after differential pressure filling. In the exhaust filling, the product liquid L is filled by the exhaust filling amount Q12 , which is the difference between the target filling amount QG and the differential pressure filling amount Q11 .
For exhaust filling, as shown in FIG. 5(a), the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are opened.

ガス排気弁VGeを開くと、容器100のヘッドスペース105はガス排気路11を介して大気と連通するが、ヘッドスペース105における圧力Pが大気圧より高い。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は大気に排出される。これに伴って貯留槽3から容器100に製品液Lが充填される(図6 排気充填ステップ S107)。ガス排気路11に絞り13が設けられており、容器100の圧力Pは安定して維持圧力PB3に一定に保持される一方、製品液Lは一定の充填速度Sで容器100に充填される。製品液Lを第2入味線TL2に達して排気充填量Q12だけ充填したならば、図5(b)に示すように、液供給弁VLとガス排気弁VGeを閉じる。なお、絞り13は開度が一定のものおよび開度を調整できるものの両者を適用できる。 When the gas exhaust valve VGe is opened, the headspace 105 of the container 100 communicates with the atmosphere through the gas exhaust line 11, but the pressure PB in the headspace 105 is higher than the atmospheric pressure. Therefore, the carbon dioxide gas CG filling the headspace 105 is discharged to the atmosphere. Along with this, the container 100 is filled with the product liquid L from the storage tank 3 (Fig. 6, exhaust filling step S107). A throttle 13 is provided in the gas exhaust path 11, and the pressure PB of the container 100 is stably maintained at the maintenance pressure PB3 , while the product liquid L is filled into the container 100 at a constant filling speed S. be. When the product liquid L reaches the second filling line TL2 and is filled with the exhaust filling amount Q12 , the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are closed as shown in FIG. 5(b). The diaphragm 13 can be of both a constant opening and an adjustable opening.

制御器2は、一定の充填速度Sと排気充填量Q12に基づいて、排気充填量Q12を充填するのに必要な充填時間T12を式(4)により求め、液供給弁VLとガス排気弁VGeを閉じることができる。
充填時間T12=Q12/S … 式(4)
Based on the constant filling speed S and the exhaust filling amount Q12 , the controller 2 obtains the filling time T12 required to fill the exhaust filling amount Q12 by the formula (4), and the liquid supply valve VL and the gas The exhaust valve VGe can be closed.
Filling time T 12 = Q 12 /S... Equation (4)

また、制御器2は、以下の手法によっても排気充填ステップによる製品液Lの排気充填量Q12を制御できる。
容器100における目標充填量Qに対応する入味線の高さを基準高さとして予め設定しておく。製品液Lが充填された容器100の液面を画像処理システムで撮影処理し、デジタルカメラで撮影される製品液Lの入味線が基準高さに達したならば、排気充填量Q12が充填されたものとてして、液供給弁VLとガス排気弁VGeを閉じる。
The controller 2 can also control the exhaust filling amount Q12 of the product liquid L in the exhaust filling step by the following method.
The height of the filling line corresponding to the target filling amount QG in the container 100 is preset as a reference height. The liquid surface of the container 100 filled with the product liquid L is photographed by the image processing system, and when the filling line of the product liquid L photographed by the digital camera reaches the reference height, the exhaust filling amount Q 12 is filled. Close the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe.

このときに充填される量が差分に該当する。排気充填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(5)により求められる。
目標充填量Q=(1-PB0/PB2)×V … 式(5)
The amount filled at this time corresponds to the difference. The amount of the product liquid L filled after the exhaust filling, that is, the target filling amount QG is obtained by the following equation (5).
Target filling amount Q G = (1−P B0 /P B2 )×V B … Equation (5)

[キャッピングステップ(図6 S109)]
目標充填量Qの充填を終えたなら、その場でまたは他の場所に移送されてから、容器100の口部101にキャップが施される(キャッピングステップ)。さらに、容器100にラベルを貼り付けられる等して、容器100への製品液Lの充填を中心にする飲料製品の製造の一連の工程を終える。
[Capping step (Fig. 6 S109)]
Once the target filling amount QG has been filled, the mouth 101 of the container 100 is capped (capping step) either in situ or after being transported to another location. Further, a label is affixed to the container 100, and a series of steps for manufacturing the beverage product centered on filling the container 100 with the product liquid L is completed.

[容器100のピーク圧力PB2のずれ]
以上では、液供給弁VLを閉じると同時に容器100への製品液Lの充填が停止されるものと仮定した、容器100のピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pと一致する例を説明した。しかし、現実的には、ピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pより大きくなることもあれば、ピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pよりも小さくなることもある。以下、前者を形態1、後者を形態2という。
[Deviation of peak pressure PB2 of container 100]
An example has been described above in which the peak pressure PB2 of the container 100 coincides with the counter pressure PF , assuming that the filling of the product liquid L into the container 100 is stopped at the same time as the liquid supply valve VL is closed. However, in reality, the peak pressure PB2 may be greater than the counter pressure PF , and the peak pressure PB2 may be less than the counter pressure PF . Hereinafter, the former is referred to as form 1, and the latter is referred to as form 2.

ピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pと一致せずに形態1または形態2となる主たる要因は二つある。 There are two main factors that cause the peak pressure PB2 to not match the counter pressure PF to form 1 or form 2.

一つ目の要因は、圧力差を用いて容器100に充填される製品液Lに慣性が生じていることである。つまり、液供給弁VLを閉じたとしても、慣性が生じている製品液Lの運動はすぐには止まらないので、容器100への製品液Lの供給が続く。その結果、例えば容器100の圧力Pがカウンタ圧力Pに達した時点で液供給弁VLを閉じても製品液Lが容器100に充填されるので、その分だけ容器100のピーク圧力PB2はカウンタ圧力Pを超えてしまう。 The first factor is that inertia is generated in the product liquid L filled in the container 100 using the pressure difference. That is, even if the liquid supply valve VL is closed, the movement of the product liquid L, which has inertia, does not immediately stop, so the supply of the product liquid L to the container 100 continues. As a result, even if the liquid supply valve VL is closed when the pressure PB of the container 100 reaches the counter pressure PF , for example, the product liquid L is filled into the container 100, and the peak pressure PB2 of the container 100 corresponding to that amount is increased. exceeds the counter pressure PF .

二つ目の要因は、製品液Lが容器100に充填される際に製品液Lからガス成分の一部が一旦は放出されるがその後は製品液Lに再溶解されることである。つまり、製品液Lはそれまでの貯留槽3よりも圧力の低い容器100に充填されるので、ガス成分は製品液Lから放出される。しかし、充填が進むと容器100の圧力も高くなるので、一旦は放出されたガス成分が製品液Lに再溶解される。その結果、例えば圧力Pが一時的にはカウンタ圧力Pに達したとしても、ガス成分の再溶解によって、圧力Pはカウンタ圧力Pよりも低い値にずれてしまう。大気もガス成分に含まれるが、大気に比べると炭酸ガスの方が放出および再溶解が顕著である。 The second factor is that when the product liquid L is filled into the container 100, part of the gas component is once released from the product liquid L, but is redissolved in the product liquid L thereafter. That is, since the product liquid L is filled in the container 100 having a pressure lower than that of the storage tank 3 up to that point, the gas component is released from the product liquid L. However, as the filling progresses, the pressure in the container 100 also increases, so that the once released gas components are dissolved in the product liquid L again. As a result, for example, even if the pressure PB temporarily reaches the counter pressure PF , the pressure PB deviates to a value lower than the counter pressure PF due to redissolution of the gas components. The air is also included in the gas component, but the release and redissolution of carbon dioxide gas are more remarkable than the air.

以上の一つ目の要因に対応する形態1においては、圧力Pがカウンタ圧力Pに達する以前に液供給弁VLを閉じることが必要である。また、二つ目の要因に対応する形態2においては、炭酸ガスの放出および再溶解を考慮して液供給弁VLを閉じることが必要である。以下、図7および図8を参照して、形態1および形態2を説明する。なお、図8に示される充填装置1Bは形態2を実行するのに必要なガス供給路12およびガス供給弁VGsを備えている以外は、図2に示される充填装置1Aと同じ構成を備えている。ガス供給路12は図示を省略するガス供給源に接続されており、ガス供給弁VGsの開閉により、容器100へのガス成分、本実施形態においては炭酸ガスの供給および停止が制御される。 In mode 1 corresponding to the above first factor, it is necessary to close the liquid supply valve VL before the pressure PB reaches the counter pressure PF . Also, in mode 2 corresponding to the second factor, it is necessary to close the liquid supply valve VL in consideration of the release and re-dissolution of carbon dioxide gas. Modes 1 and 2 will be described below with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. The filling device 1B shown in FIG. 8 has the same configuration as the filling device 1A shown in FIG. there is The gas supply path 12 is connected to a gas supply source (not shown), and the supply and stop of the gas component, carbon dioxide in this embodiment, to the container 100 is controlled by opening and closing the gas supply valve VGs.

[形態1:ピーク圧力PB2>カウンタ圧力P
図7(a)を参照して、形態1における差圧充填から排気充填までの手順を説明する。
液供給弁VLを開いて差圧充填を開始してから圧力Pが設定圧力PB1に達したならば、液供給弁VLを閉じる。設定圧力PB1はカウンタ圧力Pよりも低い。慣性により容器100には製品液Lが供給され続けるので、圧力Pはカウンタ圧力Pを超えたピーク圧力PB2に達する。
[Mode 1: Peak pressure P B2 > counter pressure P F ]
With reference to FIG. 7(a), the procedure from differential pressure filling to exhaust filling in mode 1 will be described.
When the pressure PB reaches the set pressure PB1 after the liquid supply valve VL is opened and differential pressure filling is started, the liquid supply valve VL is closed. The set pressure P B1 is lower than the counter pressure P F . As the product liquid L continues to be supplied to the container 100 by inertia, the pressure PB reaches a peak pressure PB2 exceeding the counter pressure PF .

その後、ガス排気弁VGeを開いて、ピーク圧力PB2よりも低い維持圧力PB3まで圧力Pが下がると、ガス排気弁VGeを開いたままで液供給弁VLを開いて排気充填を行う。排気充填量Q12が充填されたならば、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeを閉じて、排気充填を終える。 After that, when the gas exhaust valve VGe is opened and the pressure PB drops to the maintenance pressure PB3 lower than the peak pressure PB2 , the gas exhaust valve VGe is kept open and the liquid supply valve VL is opened to carry out exhaust filling. When the exhaust filling amount Q12 is filled, the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are closed to complete the exhaust filling.

形態1における設定圧力PB1は、種々の値で実験的に充填を行って、最適な値を選択することができる。相対的には、設定圧力PB1が低すぎるとピーク圧力PB2はカウンタ圧力Pを超えることができない。また、設定圧力PB1が高すぎてピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pを大きく超えてしまうと、ピーク圧力PB2を維持圧力PB3まで下げるのに時間を要する。 The set pressure P B1 in configuration 1 can be empirically filled with various values to select the optimum value. In comparison, if the set pressure P B1 is too low, the peak pressure P B2 cannot exceed the counter pressure P F . Also, if the set pressure PB1 is too high and the peak pressure PB2 greatly exceeds the counter pressure PF , it takes time to lower the peak pressure PB2 to the maintenance pressure PB3 .

[形態2:ピーク圧力PB2<カウンタ圧力P
次に、形態2について、図7(b)を参照して、差圧充填から排気充填までの手順を説明する。
液供給弁VLを開いて差圧充填を開始してから圧力Pが設定圧力PB1に達したならば、液供給弁VLを閉じる。設定圧力PB1はカウンタ圧力Pよりも小さい。圧力Pはカウンタ圧力Pよりも低いピーク圧力PB2に達する。ピーク圧力PB2に達した後に、差圧充填の際に製品液Lから放出されたガス成分が製品液Lに再溶解することにより、圧力Pはピーク圧力PB2よりも低い一定の圧力に収まる。この圧力もカウンタ圧力Pよりも低い。
[Mode 2: Peak pressure P B2 <counter pressure P F ]
Next, for form 2, a procedure from differential pressure filling to exhaust filling will be described with reference to FIG. 7(b).
When the pressure PB reaches the set pressure PB1 after the liquid supply valve VL is opened and differential pressure filling is started, the liquid supply valve VL is closed. The set pressure P B1 is less than the counter pressure P F. The pressure PB reaches a peak pressure PB2 which is lower than the counterpressure PF . After reaching the peak pressure PB2 , the pressure PB becomes a constant pressure lower than the peak pressure PB2 due to redissolution of the gas components released from the product liquid L during the differential pressure filling into the product liquid L. fit. This pressure is also lower than the counter pressure PF .

その後、ガス供給弁VGsを開いて容器100にガス成分を供給する。圧力Pがカウンタ圧力Pに等しい維持圧力PB3に達したなら、ガス供給弁VGsを閉じるとともに、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeを開くことで排気充填を行う。排気充填量Q12が充填されたならば、液供給弁VLおよびガス排気弁VGeを閉じて、排気充填を終える。 After that, the gas supply valve VGs is opened to supply the gas component to the container 100 . When the pressure PB reaches the maintenance pressure PB3 equal to the counter pressure PF , the gas supply valve VGs is closed, and the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are opened to perform exhaust filling. When the exhaust filling amount Q12 is filled, the liquid supply valve VL and the gas exhaust valve VGe are closed to complete the exhaust filling.

形態2における設定圧力PB1についても、種々の値で実験的に充填を行って、最適な値を選択することができる。相対的には、設定圧力PB1が低すぎると容器100にガス成分を供給する時間が長くなる。また、設定圧力PB1が高すぎると、ガス成分の放出および再溶解があっても、ピーク圧力PB2がカウンタ圧力Pを超えてしまう。 For the set pressure P B1 in mode 2, the optimum value can be selected by experimentally filling with various values. Relatively, if the set pressure PB1 is too low, the time to supply the gas component to the container 100 will be long. Also, if the set pressure PB1 is too high, the peak pressure PB2 will exceed the counter pressure PF even if the gas components are released and remelted.

[本実施形態の効果]
以上説明した本実施形態が奏する効果を説明する。
本実施形態は、製品液Lの差圧充填を開始するときに、圧力Pが大気圧である。よって、本実施形態によれば、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 this embodiment]
Effects of the present embodiment described above will be described.
In this embodiment, the pressure PB is the atmospheric pressure when the differential pressure filling of the product liquid L is started. Therefore, according to this 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、本実施形態は、製品液Lの差圧充填および排気充填を開始するときに、貯留槽3のカウンタ圧力Pが容器100の初期圧力PB0よりも高く設定されている。よって、本実施形態によれば、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 this embodiment, the counter pressure P F of the storage tank 3 is set higher than the initial pressure P B0 of the container 100 when differential pressure filling and exhaust filling of the product liquid L are started. Therefore, according to the present 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、本実施形態は、差圧充填と排気充填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, since the present embodiment performs two-stage filling consisting of differential pressure filling and exhaust filling, the container 100 can be reliably filled with the product liquid L in an amount that satisfies the target filling amount QG .

さらに、本実施形態の差圧充填において容器100に充填される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までの時間に圧力Pは上昇するので、泡はすぐに製品液に再溶解して消失する。よって、本実施形態によれば、差圧充填および排気充填を経た後に、キャップを容器100に装着する作業を迅速に始めることができる。 Furthermore, immediately after the container 100 is filled in the differential pressure filling of this embodiment, the pressure is instantaneously released, so the carbon dioxide gas CG appears as bubbles. However, since the bubbles are fine and the pressure PB rises until the filling is completed, the bubbles immediately dissolve again in the product liquid and disappear. Therefore, according to the present embodiment, the operation of attaching the cap to the container 100 can be quickly started after differential pressure filling and exhaust filling.

本実施形態において、炭酸ガスCG入り飲料の充填では、差圧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、本実施形態は、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。尚ノンガス飲料では大気圧の空気のままでもよい In this embodiment, when filling the beverage containing carbon dioxide gas CG, the inside of the container 100 is replaced with carbon dioxide gas CG of a predetermined concentration prior to differential pressure filling. As a result, the present embodiment can keep the concentration of carbon dioxide contained in the product liquid L at a predetermined value while avoiding oxygen from being mixed into the product liquid L. FIG. For non-gas beverages, air at atmospheric pressure may be used.

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記本実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。 In addition to the above, it is possible to select the configurations described in the present embodiment or to change them to other configurations as appropriate without departing from the gist of the present invention.

また、本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、本実施形態において、カウンタ圧力Pおよび充填前に容器100の内部のガスは、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、本発明において炭酸ガスに限らず、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を用いるとこができる。
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。
Further, in the present embodiment, an example of a carbonated beverage is described as the liquid product, but the present invention can also be applied to non-carbonated beverages and other liquid products.
Also, in this embodiment, the counter pressure PF and the gas inside the container 100 before filling is carbon dioxide gas because it is intended for carbonated beverages. However, in the present invention, not only carbon dioxide gas but also gas components necessary for maintaining the characteristics of the product liquid filled in the container, such as inert gas such as nitrogen gas, can be used.
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.

1A,1B 充填装置
2 制御器
3 貯留槽
7 充填液供給通路
11 ガス排気路
12 ガス供給路
13 絞り
15 第1圧力センサ
17 第2圧力センサ
40 給排機構
41 液供給路
42 ポンプ
43 ガス供給路
44,46 ガス弁
48 液制御弁
100 容器
101 口部
105 ヘッドスペース
1A, 1B filling device 2 controller 3 storage tank 7 filling liquid supply passage 11 gas exhaust passage 12 gas supply passage 13 throttle 15 first pressure sensor 17 second pressure sensor 40 supply and discharge mechanism 41 liquid supply passage 42 pump 43 gas supply passage 44, 46 gas valve 48 liquid control valve 100 container 101 mouth 105 head space

Claims (6)

カウンタ圧力Pが付加されて貯留槽に貯えられる製品液を、内部の初期圧力PB0が大気圧以上の正圧とされた容器に充填液供給通路を介して目標充填量Qを充填する方法であって、
前記容器の前記初期圧力PB0と前記初期圧力PB0よりも高い前記カウンタ圧力Pとの圧力差に基づいて前記製品液を前記貯留槽から前記容器に充填する差圧充填ステップと、
前記製品液の供給が停止された後に測定された前記容器のピーク圧力P B2 に基づいて、目標充填量Q との差分に対応する量を算出する差分算出ステップと、
前記容器の内部のガス成分を排気しながら、前記容器の圧力Pを前記カウンタ圧力P以下の維持圧力PB3に維持しつつ、前記差分算出ステップで算出された前記差分に対応する量の前記製品液を前記貯留槽から前記容器に充填する排気充填ステップと、
を備え
前記ピーク圧力P B2 が前記カウンタ圧力P より高い場合に、
前記容器の圧力P を前記維持圧力P B3 まで下げてから、前記排気充填ステップが行われる製品液の充填方法。
The product liquid stored in the storage tank to which the counter pressure P F is applied is filled to the target filling amount QG through the filling liquid supply passage into the container whose internal initial pressure P B0 is set to a positive pressure equal to or higher than the atmospheric pressure. a method,
a differential pressure filling step of filling the container with the product liquid from the reservoir based on the pressure difference between the initial pressure P B0 of the container and the counter pressure P F that is higher than the initial pressure P B0 ;
a difference calculation step of calculating an amount corresponding to the difference from the target filling amount QG based on the peak pressure PB2 of the container measured after the supply of the product liquid is stopped;
while maintaining the pressure PB of the container at a maintenance pressure PB3 equal to or lower than the counter pressure PF while exhausting the gas components inside the container, the amount corresponding to the difference calculated in the difference calculation step an exhaust filling step of filling the container with the product liquid from the storage tank;
with
If the peak pressure PB2 is higher than the counter pressure PF ,
A product liquid filling method , wherein the container pressure PB is reduced to the maintenance pressure PB3 before the evacuation and filling step is performed.
カウンタ圧力P Counter pressure P F. が付加されて貯留槽に貯えられる製品液を、内部の初期圧力Pis added to the product liquid stored in the storage tank, and the internal initial pressure P B0B0 が大気圧以上の正圧とされた容器に充填液供給通路を介して目標充填量QA target filling amount Q G. を充填する方法であって、A method of filling a
前記容器の前記初期圧力P said initial pressure P of said vessel B0B0 と前記初期圧力Pand the initial pressure P B0B0 よりも高い前記カウンタ圧力Psaid counter pressure P which is higher than F. との圧力差に基づいて前記製品液を前記貯留槽から前記容器に充填する差圧充填ステップと、a differential pressure filling step of filling the product liquid from the storage tank into the container based on the pressure difference between the
前記製品液の供給が停止された後に測定された前記容器のピーク圧力P The peak pressure P of the container measured after the supply of the product liquid is stopped B2B2 に基づいて、目標充填量Qbased on the target filling amount Q G. との差分に対応する量を算出する差分算出ステップと、A difference calculation step of calculating an amount corresponding to the difference from
前記容器の内部のガス成分を排気しながら、前記容器の圧力P While evacuating gas components inside the container, the pressure P of the container B. を前記カウンタ圧力Pthe counter pressure P F. 以下の維持圧力PMaintaining pressure P below B3B3 に維持しつつ、前記差分算出ステップで算出された前記差分に対応する量の前記製品液を前記貯留槽から前記容器に充填する排気充填ステップと、an exhaust filling step of filling the container with an amount of the product liquid corresponding to the difference calculated in the difference calculating step from the storage tank while maintaining the
を備え、with
前記ピーク圧力P The peak pressure P B2B2 が前記カウンタ圧力Pis the counter pressure P F. より低い場合に、if lower than
前記容器の圧力P pressure P of the container B. を前記維持圧力Pthe maintaining pressure P B3B3 まで上げてから、前記排気充填ステップが行われる製品液の充填方法。and then the evacuation and filling step is performed.
前記差圧充填ステップにおいて、
前記圧力Pが前記カウンタ圧力P未満の設定圧力PB1に達したならば、前記製品液の供給を停止する、
請求項1または請求項2に記載の充填方法。
In the differential pressure filling step,
if the pressure PB reaches a set pressure PB1 that is less than the counter pressure PF , stop supplying the product liquid;
The filling method according to claim 1 or 2 .
前記差圧充填ステップにおいて、
前記容器の内部に密閉された前記圧力Pのガス成分を外部に排気することなく、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1または請求項2に記載の充填方法。
In the differential pressure filling step,
Filling the container with the product liquid by the pressure difference without discharging the gas component of the pressure P B sealed inside the container to the outside;
The filling method according to claim 1 or 2 .
カウンタ圧力Pが付加された環境下で製品液が貯えられる貯留槽と、
前記貯留槽から前記製品液を容器に充填する充填液供給通路と、を備え、
大気圧以上の正圧であって、かつ、前記貯留槽における前記カウンタ圧力Pより低い初期圧力PB0に保たれた前記容器に、前記カウンタ圧力Pと前記容器の圧力Pとの圧力差に基づいて、前記製品液を充填し、
次いで、前記カウンタ圧力P以下の維持圧力PB3に前記圧力Pを維持しつつ、前記容器の内部のガス成分を排気しながら、前記製品液の供給が停止された後に測定された前記容器のピーク圧力P B2 に基づいて算出された目標充填量Qとの差分に対応する量の前記製品液を前記貯留槽から前記容器に充填し、
前記ピーク圧力P B2 が前記カウンタ圧力P より高い場合に、
前記容器の圧力P を前記維持圧力P B3 まで下げてから、前記充填が行われる、
充填装置。
a reservoir in which the product liquid is stored under an environment with a counter pressure P F ;
a filling liquid supply passage for filling the container with the product liquid from the storage tank,
A pressure equal to the counter pressure P F and the container pressure P B is applied to the container, which is maintained at an initial pressure P B0 that is positive above atmospheric pressure and lower than the counter pressure P F in the reservoir. fill the product liquid based on the difference,
Next, while maintaining the pressure PB at a maintenance pressure PB3 that is equal to or lower than the counter pressure PF , gas components inside the container are exhausted, and the container measured after the supply of the product liquid is stopped. Filling the container with an amount of the product liquid corresponding to the difference from the target filling amount QG calculated based on the peak pressure PB2 of from the storage tank ,
If the peak pressure PB2 is higher than the counter pressure PF ,
The pressure PB of the container is reduced to the maintenance pressure PB3 before the filling takes place.
filling device.
カウンタ圧力P Counter pressure P F. が付加された環境下で製品液が貯えられる貯留槽と、A reservoir in which the product liquid is stored in an environment to which
前記貯留槽から前記製品液を容器に充填する充填液供給通路と、を備え、 a filling liquid supply passage for filling the container with the product liquid from the storage tank,
大気圧以上の正圧であって、かつ、前記貯留槽における前記カウンタ圧力P A positive pressure equal to or higher than the atmospheric pressure, and the counter pressure P in the storage tank F. より低い初期圧力Plower initial pressure P B0B0 に保たれた前記容器に、前記カウンタ圧力PThe counter pressure P F. と前記容器の圧力Pand the vessel pressure P B. との圧力差に基づいて、前記製品液を充填し、Fill the product liquid based on the pressure difference between
次いで、前記カウンタ圧力P Then, the counter pressure P F. 以下の維持圧力PMaintaining pressure P below B3B3 に前記圧力Pto the pressure P B. を維持しつつ、前記容器の内部のガス成分を排気しながら、前記製品液の供給が停止された後に測定された前記容器のピーク圧力PThe peak pressure P of the container measured after the supply of the product liquid is stopped while evacuating the gaseous components inside the container while maintaining the B2B2 に基づいて算出された目標充填量QTarget filling amount Q calculated based on G. との差分に対応する量の前記製品液を前記貯留槽から前記容器に充填し、Filling the container with an amount of the product liquid corresponding to the difference from the storage tank,
前記ピーク圧力P The peak pressure P B2B2 が前記カウンタ圧力Pis the counter pressure P F. より低い場合に、if lower than
前記容器の圧力P pressure P of the container B. を前記維持圧力Pthe maintaining pressure P B3B3 まで上げてから、前記充填が行われる、and then said filling is carried out,
充填装置。filling device.
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