JP7506302B2 - Liquid Delivery Device - Google Patents

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Description

本発明は、送液用のポンプを備える送液装置に関する。 The present invention relates to a liquid delivery device equipped with a pump for delivering liquid.

例えば飲料などの充填において、微加圧タンクに貯留された飲料を送液ポンプが設けられた送液管を通して加圧タンクへと供給し、加圧タンク内の飲料を充填ノズルを通して容器に供給する充填装置が知られている(特許文献1)。 For example, when filling beverages, a filling device is known that supplies the beverage stored in a slightly pressurized tank through a liquid delivery pipe equipped with a liquid delivery pump to a pressurized tank, and then supplies the beverage in the pressurized tank through a filling nozzle to a container (Patent Document 1).

特許第4311789号公報Patent No. 4311789

例えば、特許文献1の構成において充填部における充填作業を一定時間に亘り停止すると、加圧タンクへの液供給も停止する必要が発生する。加圧タンクへの液供給を即時に停止するには、送液管の加圧タンク手前にバルブを設け、これを閉鎖することが考えられる。しかし、送液ポンプを完全に停止させるのには時間が掛かるため、バルブ閉鎖タイミングとポンプ停止のタイミングにずれが生じ、送液管内にウォーターハンマーが発生する。 For example, in the configuration of Patent Document 1, if the filling operation in the filling section is stopped for a certain period of time, it becomes necessary to also stop the supply of liquid to the pressurized tank. In order to immediately stop the supply of liquid to the pressurized tank, it is possible to provide a valve in the liquid supply pipe before the pressurized tank and close this valve. However, since it takes time to completely stop the liquid supply pump, a lag occurs between the timing of valve closure and the timing of pump stop, resulting in water hammer in the liquid supply pipe.

本発明は、送液用のポンプを備える送液装置において、送液停止時のウォーターハンマーの発生を防止することを課題としている。 The objective of the present invention is to prevent the occurrence of water hammer when liquid delivery is stopped in a liquid delivery device equipped with a pump for delivering liquid.

本発明の第1の発明である送液装置は、液体を貯留する第1タンクと、前記第1タンク内を第1圧力に維持する第1加圧手段と、前記第1タンクの下流に配置される第2タンクと、前記第2タンク内を前記第1圧力以上の第2圧力に維持する第2加圧手段と、前記第2タンクの下流に配置されて容器に液体を充填する充填手段と、前記第1タンクと前記第2タンクとを連通する配管に設けられて前記第1タンク内の液体を前記第2タンクへと送液するポンプと、前記ポンプと前記第2タンクの間の配管に設けられた開閉可能な第1バルブと、前記ポンプの上流と下流の配管とを連通するバイパス通路と、前記バイパス通路の流通を制御する第2バルブと、前記ポンプの駆動および前記第1、第2バルブの動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記ポンプを停止する際、前記第1バルブを閉鎖するともに前記第2バルブを開放して前記バイパス通路を流通可能とすることを特徴としている。
A liquid delivery device according to a first aspect of the present invention includes a first tank for storing liquid, a first pressurizing means for maintaining a first pressure inside the first tank, a second tank disposed downstream of the first tank, a second pressurizing means for maintaining a second pressure inside the second tank that is equal to or higher than the first pressure, a filling means disposed downstream of the second tank for filling a container with liquid, a pump provided in a pipe connecting the first tank and the second tank and for delivering the liquid in the first tank to the second tank, a first valve provided in a pipe between the pump and the second tank that can be opened and closed, a bypass passage connecting pipes upstream and downstream of the pump, a second valve for controlling flow through the bypass passage, and a control means for controlling the drive of the pump and the operation of the first and second valves, wherein the control means closes the first valve and opens the second valve to allow flow through the bypass passage when the pump is stopped.

本発明の第2の発明である送液装置は、第1の発明において、前記第2タンク内の液面高さを検出するレベル検出手段を更に備え、前記制御手段が、前記レベル検出手段からの信号に基づき前記ポンプの駆動を制御することを特徴としている。 The second invention of the present invention is a liquid delivery device according to the first invention, further comprising a level detection means for detecting the liquid level in the second tank, and the control means controls the operation of the pump based on a signal from the level detection means.

本発明の第3の発明である送液装置は、第2の発明において、前記充填手段による容器への充填が開始されると、前記制御手段が、前記第1バルブを閉鎖するとともに前記第2バルブにより前記バイパス通路の流通を可能とした状態で前記ポンプを駆動し、前記ポンプの回転数が所定回転数以上に到達すると、前記第1バルブを開放するとともに、前記第2バルブにより前記バイパス通路の流通を遮断して前記第2タンクへ送液することを特徴としている。 The third invention of the present invention is a liquid delivery device according to the second invention, characterized in that when the filling means starts filling the container, the control means closes the first valve and drives the pump in a state in which the second valve allows flow through the bypass passage, and when the rotation speed of the pump reaches a predetermined rotation speed or higher, the control means opens the first valve and blocks flow through the bypass passage with the second valve to deliver liquid to the second tank.

本発明によれば、送液用のポンプを備える送液装置において、送液停止時のウォーターハンマーの発生を防止することができる。 According to the present invention, in a liquid delivery device equipped with a pump for delivering liquid, it is possible to prevent the occurrence of water hammer when liquid delivery is stopped.

本発明の一実施形態である送液装置(充填作業、送液作業時)の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a liquid delivery device according to an embodiment of the present invention (during a filling operation and a liquid delivery operation). FIG. 本実施形態のロータリ式のポンプの構造を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a structure of a rotary pump according to an embodiment of the present invention. 図2のロータリ式のポンプの送液動作を説明する断面図である。3 is a cross-sectional view illustrating a liquid delivery operation of the rotary pump of FIG. 2. 送液作業停止時の第1、第2バルブの状態を示す送液装置のブロック図である。10 is a block diagram of the liquid delivery device showing the states of the first and second valves when the liquid delivery operation is stopped. FIG. ポンプ駆動周波数の下限値を設定しない場合における問題点を示すグラフである。11 is a graph showing problems that may occur when a lower limit value for the pump drive frequency is not set. ポンプ駆動周波数の下限値を設定した本実施形態の送液装置における送液作業停止のタイミングを示すグラフである。13 is a graph showing the timing for stopping the liquid delivery operation in the liquid delivery device of the present embodiment in which a lower limit value of the pump drive frequency is set. 充填再開作業時においてポンプ駆動周波数が下限値以下の状態における第1、第2バルブの状態を示す送液装置のブロック図である。11 is a block diagram of the liquid delivery device showing the states of the first and second valves when the pump drive frequency is equal to or lower than a lower limit during a filling restart operation. FIG. 充填再開作業時においてポンプ駆動周波数が下限値以上の状態における第1、第2バルブの状態を示す送液装置のブロック図である。11 is a block diagram of the liquid delivery device showing the states of the first and second valves when the pump drive frequency is equal to or higher than a lower limit during a filling restart operation. FIG.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態である送液装置の構成を示すブロック図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a liquid delivery device according to one embodiment of the present invention.

本実施形態の送液装置10は、クッションタンク(第1タンク)12内に貯留された充填液Fを、フィラタンク(第2タンク)14へと送液し、フィラタンク14から充填機(充填手段)16へと供給する。充填機16は、例えば回転ホイールの外周に多数の充填ノズル16Aを備え、各充填ノズル16Aを通してボトルなどの容器にクッションタンク12から供給された充填液Fを充填する。なお、本実施形態において、充填液Fはナタデココやマスカット、パイン等の比較的大きな固形物が入れられた炭酸飲料である。 The liquid delivery device 10 of this embodiment delivers the filling liquid F stored in the cushion tank (first tank) 12 to the filler tank (second tank) 14, and supplies it from the filler tank 14 to the filling machine (filling means) 16. The filling machine 16 is equipped with a number of filling nozzles 16A on the outer periphery of a rotating wheel, for example, and fills the filling liquid F supplied from the cushion tank 12 into containers such as bottles through each filling nozzle 16A. In this embodiment, the filling liquid F is a carbonated beverage containing relatively large solids such as nata de coco, muscat, and pineapple.

炭酸飲料を取り扱う本実施形態では、クッションタンク12内の気相が図示しない加圧装置(第1加圧手段)により圧力P1に加圧され同圧力に維持されるともに、フィラタンク14内の気相が図示しない加圧装置(第2加圧手段)により圧力P1よりも高い圧力P2に加圧されるが、例えば炭酸を含まない充填液を取り扱う場合には、両タンク12、14を同圧に維持してもよい。 In this embodiment, which handles carbonated beverages, the gas phase in the cushion tank 12 is pressurized to pressure P1 by a pressurizing device (first pressurizing means) not shown and maintained at the same pressure, while the gas phase in the filler tank 14 is pressurized to pressure P2, which is higher than pressure P1, by a pressurizing device (second pressurizing means) not shown. However, for example, when handling a filling liquid that does not contain carbon dioxide, both tanks 12, 14 may be maintained at the same pressure.

クッションタンク12の底部には送液管18の上流端が接続され、送液管18の下流端は、フィラタンク14の側壁の所定の高さに接続される。また、フィラタンク14の底部には、充填機16にタンク内の充填液Fを供給する供給管20が接続される。供給管20は充填機16において多数に分岐され、各充填ノズル16Aに充填液Fを供給する。なお、充填ノズル16Aの各々は、バルブ機能を備え、ノズルが容器に挿入されている間に充填液Fが容器に充填される。 The upstream end of the liquid supply pipe 18 is connected to the bottom of the cushion tank 12, and the downstream end of the liquid supply pipe 18 is connected to a predetermined height of the side wall of the filler tank 14. A supply pipe 20 that supplies the filling liquid F in the tank to the filling machine 16 is also connected to the bottom of the filler tank 14. The supply pipe 20 branches into many pipes in the filling machine 16, and supplies the filling liquid F to each filling nozzle 16A. Each filling nozzle 16A has a valve function, and the filling liquid F is filled into the container while the nozzle is inserted into the container.

送液管18には、途中に充填液Fを送液するためのポンプ22が設けられる。本実施形態においてポンプ22は、例えばロータリーポンプである。また、送液管18のポンプ22よりも下流側にあって、フィラタンク14の手前には、送液管18の流通を制御する第1バルブ24が設けられる。 A pump 22 for delivering the filling liquid F is provided midway through the liquid delivery pipe 18. In this embodiment, the pump 22 is, for example, a rotary pump. In addition, a first valve 24 for controlling the flow of the liquid delivery pipe 18 is provided downstream of the pump 22 on the liquid delivery pipe 18 and before the filler tank 14.

また、送液管18には、ポンプ22をバイパスするバイパス通路26が設けられる。すなわち、バイパス通路26は、その一端がクッションタンク12とポンプ22の間のポンプ22の吸込口近くの送液管18に接続され、他端がポンプ22と第1バルブ24の間のポンプ22の吐出口近くの送液管18に接続され、ポンプ22の上流と下流の配管とを連通する。バイパス通路26には、その流通を制御する第2バルブ28が設けられ、本実施形態では第2バルブ28として開閉バルブが用いられる。 The liquid supply pipe 18 is provided with a bypass passage 26 that bypasses the pump 22. That is, one end of the bypass passage 26 is connected to the liquid supply pipe 18 near the suction port of the pump 22 between the cushion tank 12 and the pump 22, and the other end is connected to the liquid supply pipe 18 near the discharge port of the pump 22 between the pump 22 and the first valve 24, thereby connecting the upstream and downstream piping of the pump 22. The bypass passage 26 is provided with a second valve 28 that controls the flow of the bypass passage 26, and in this embodiment, an opening and closing valve is used as the second valve 28.

また、フィラタンク14には、タンク内の液面高さHを検知するレベルセンサ30が設けられ、レベルセンサ30の信号は制御部32へと送られる。制御部32は、レベルセンサ30からの信号に基づき、第1、第2バルブ24、28の動作およびポンプ22の駆動(ロータ回転数)を制御可能である。 The filler tank 14 is also provided with a level sensor 30 that detects the liquid level H in the tank, and the signal from the level sensor 30 is sent to the control unit 32. Based on the signal from the level sensor 30, the control unit 32 can control the operation of the first and second valves 24, 28 and the drive of the pump 22 (rotor rotation speed).

充填作業時には、第1バルブ24は開放され、第2バルブ28は閉じられた状態でポンプ22が駆動される。これにより、クッションタンク12内の充填液Fは、送液管18を通してフィラタンク14へと供給される。フィラタンク14に貯留された充填液Fは、供給管20により充填機16へ送られ、各充填ノズル16Aを通して各容器に充填される。 During the filling operation, the pump 22 is driven with the first valve 24 open and the second valve 28 closed. This causes the filling liquid F in the cushion tank 12 to be supplied to the filler tank 14 through the liquid supply pipe 18. The filling liquid F stored in the filler tank 14 is sent to the filling machine 16 through the supply pipe 20 and filled into each container through each filling nozzle 16A.

なお、充填作業時、ポンプ22は、フィラタンク14内の液面が所定高さH0に維持されるようにロータ回転数(周波数)がフィードバック制御され、送液管18を通してフィラタンク14へ供給される充填液Fの供給量が、充填機16による容器への単位時間当たりの充填量と釣り合うように制御される。なお、図では、閉塞されたバルブが黒塗で描かれ、開放されたバルブが白抜きで描かれる。 During the filling operation, the pump 22 has its rotor rotation speed (frequency) feedback-controlled so that the liquid level in the filler tank 14 is maintained at a predetermined height H0, and the amount of filling liquid F supplied to the filler tank 14 through the liquid supply pipe 18 is controlled so as to balance with the amount of filling per unit time into the container by the filling machine 16. In the figure, closed valves are drawn in black, and open valves are drawn in white.

図2は、ロータリ式のポンプ22の構造を示す断面図であり、図3(a)~図3(c)は、図2のポンプ22により送液される充填液Fの時系列の移動を示す断面図である。なお、図2では、ポンプ22の外殻22Aと、ロータ22Bの突出部22Cに斜線が施され、白抜き部は流路を示す。図3では、送液される充填液Fが斜線で示され、ポンプ22の断面は白抜き部として示される。 Figure 2 is a cross-sectional view showing the structure of a rotary pump 22, and Figures 3(a) to 3(c) are cross-sectional views showing the time-series movement of the filling liquid F pumped by the pump 22 of Figure 2. In Figure 2, the outer shell 22A of the pump 22 and the protruding portion 22C of the rotor 22B are shaded, and the white portion indicates the flow path. In Figure 3, the filling liquid F being pumped is shown by the shaded area, and the cross section of the pump 22 is shown as a white portion.

図2に示されるように、本実施形態のロータリポンプ22は、外殻22Aの内側に一対のロータ22Bを備える。各ロータ22Bは、径方向外側に向けて互いに反対向きに延出する扇型の一対の突出部22Cを備え、各突出部22Cは、ロータ22Bの1/4周分よりも僅かに狭い扇形形状を呈する。 As shown in FIG. 2, the rotary pump 22 of this embodiment has a pair of rotors 22B inside an outer shell 22A. Each rotor 22B has a pair of fan-shaped protrusions 22C that extend radially outward in opposite directions, and each protrusion 22C has a fan shape that is slightly narrower than 1/4 of the circumference of the rotor 22B.

一対のロータ22Bの回転軸は外殻22A内に平行に配置され、両ロータ22Bは反対向きに同じ速度で回転される。両ロータ22Bは、ロータ22B間に位置する一方のロータ22Bの突出部22Cが、他方のロータ22Bの一対の突出部22Cの間に位置するとともに、一方のロータ22Bの突出部22Cの外周面が他方のロータ22Bの本体(円筒部)の外周面に略接するように配置される。 The rotation axes of the pair of rotors 22B are arranged in parallel inside the outer shell 22A, and both rotors 22B rotate in opposite directions at the same speed. Both rotors 22B are arranged so that the protruding portion 22C of one rotor 22B located between the rotors 22B is located between a pair of protruding portions 22C of the other rotor 22B, and the outer circumferential surface of the protruding portion 22C of one rotor 22B is approximately in contact with the outer circumferential surface of the main body (cylindrical portion) of the other rotor 22B.

外殻22Aは、両ロータ22Bの外周を取り囲む長円形断面を有する。ポンプ22の吸込口と吐出口は、長円形の外殻22Aの両直線部中央に各々設けられ、両ロータ22Bの中間部に向けて開口する。また、長円形の外殻22Aの半円部の内周面は、回転する両ロータ22Bの突出部22Cの外周部が半円部の内周面とわずかな間隔を維持しつつ移動するように構成される。 The outer shell 22A has an elliptical cross section that surrounds the outer circumference of both rotors 22B. The suction port and discharge port of the pump 22 are provided at the center of both straight parts of the elliptical outer shell 22A, respectively, and open toward the middle part of both rotors 22B. In addition, the inner surface of the semicircular part of the elliptical outer shell 22A is configured so that the outer circumferences of the protruding parts 22C of both rotating rotors 22B move while maintaining a small gap from the inner surface of the semicircular part.

以上の構成により、ポンプ22の吸込口と吐出口は、常時ロータ22Bにより隔てられ、図3(a)~(c)に示されるように、充填液Fは、回転するロータ22Bの前後の突出部22Cと外殻22Aの半円部の内周面とにより画成される空間により、吸込口側から吐出口側へと所定量ずつ送り出される。 With the above configuration, the suction port and discharge port of the pump 22 are always separated by the rotor 22B, and as shown in Figures 3(a) to (c), the filling liquid F is pumped out in a predetermined amount from the suction port side to the discharge port side through the space defined by the front and rear protrusions 22C of the rotating rotor 22B and the inner surface of the semicircular portion of the outer shell 22A.

充填機16の充填ノズル16Aを閉弁して容器への充填作業が停止された場合、フィラタンク14への送液作業を停止する必要があるため、第1バルブ24を閉じるとともにポンプ22の駆動を停止す必要がある。制御部32は、レベルセンサ30の信号に基づきフィラタンク14内の充填液Fの液面高さHが所定値H1を超える(達する)と、充填機16での充填作業が停止したと判断し、第1バルブ24を閉じるとともにポンプ22の駆動を停止する。 When the filling nozzle 16A of the filling machine 16 is closed to stop the filling operation into the container, the liquid delivery operation to the filler tank 14 must be stopped, so the first valve 24 must be closed and the pump 22 must be stopped. When the liquid level H of the filling liquid F in the filler tank 14 exceeds (reaches) a predetermined value H1 based on the signal from the level sensor 30, the control unit 32 determines that the filling operation in the filling machine 16 has stopped, closes the first valve 24, and stops the pump 22.

しかし、第1バルブ24は、制御部32からの制御信号により即時に閉鎖されるものの、ポンプ22による送液は、ロータ22Bの回転慣性のため停止するまでにタイムラグが存在する。そのため、第1バルブ24を閉じ、これと略同時にポンプ22の駆動を停止すると、送液管18内にウォータハンマー現象が発生する。 However, although the first valve 24 is immediately closed by a control signal from the control unit 32, there is a time lag before the liquid delivery by the pump 22 stops due to the rotational inertia of the rotor 22B. Therefore, if the first valve 24 is closed and the operation of the pump 22 is stopped at approximately the same time, the water hammer phenomenon occurs in the liquid delivery pipe 18.

このような問題に対し、本実施形態の送液装置は、第1バルブ24を閉鎖し、ポンプ22の駆動を停止すると同時に、第2バルブ28を開放して、バイパス通路26を流通可能とする。これにより、制御部32がポンプ22の駆動を停止した後、ロータ22Bの慣性により吐出口側に送り出された充填液Fは吸込口側へと戻され、ウォータハンマー現象の発生が防止される。図4には、第1バルブ24を閉鎖するとともに、第2バルブ28を開放してバイパス通路26が流通可能とされた状態が示される。 To address this problem, the liquid delivery device of this embodiment closes the first valve 24, stops the operation of the pump 22, and simultaneously opens the second valve 28 to allow flow through the bypass passage 26. As a result, after the control unit 32 stops the operation of the pump 22, the filling liquid F that was sent to the discharge port side due to the inertia of the rotor 22B is returned to the suction port side, preventing the occurrence of the water hammer phenomenon. Figure 4 shows a state in which the first valve 24 is closed and the second valve 28 is opened to allow flow through the bypass passage 26.

一方、本実施形態において、送液作業停止のタイミングは、フィラタンク14内の充填液Fの液面高さHが所定値H1に達したか否かにより判断されるが、充填作業を行っている間にも液面高さHはある程度変動する。そのため、送液作業停止のタイミングを検知するための液面高さの所定値H1は、充填作業時の液面変動よりも大きな値に設定される。しかし、送液作業停止のタイミングを液面高さH1で、検知する場合には、以下のような問題が発生する。 Meanwhile, in this embodiment, the timing to stop the liquid delivery operation is determined based on whether the liquid level height H of the filling liquid F in the filler tank 14 has reached a predetermined value H1, but the liquid level height H fluctuates to a certain extent even while the filling operation is being performed. Therefore, the predetermined liquid level height value H1 for detecting the timing to stop the liquid delivery operation is set to a value greater than the liquid level fluctuation during the filling operation. However, if the timing to stop the liquid delivery operation is detected based on the liquid level height H1, the following problems arise.

図5は、上記問題を説明するためのグラフであり、横軸は時間、縦軸はフィラタンク14の液面高さ(左側縦軸)と、ポンプ22の駆動周波数(右側縦軸)を示す。なお、図5において、曲線Hは液面高さ、曲線fはポンプ駆動周波数を示す。 Figure 5 is a graph to explain the above problem, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing the liquid level in the filler tank 14 (left vertical axis) and the drive frequency of the pump 22 (right vertical axis). In Figure 5, curve H represents the liquid level, and curve f represents the pump drive frequency.

充填作業中、ポンプ22の駆動周波数(回転数)fは、レベルセンサ30の信号に基づき、フィラタンク14内の液面高さHが所定値H0に維持されるように制御される。このとき、クッションタンク12、フィラタンクl4の液面高さが同レベルとすると、ポンプ22の吐出圧ΔPは、ΔP>(P2-P1)となる周波数(回転数)f0で駆動され、充填機16における充填量に対応する所定流量Qで、クッションタンク12から送液管18を通してフィラタンク14に充填液Fが供給される。 During the filling operation, the driving frequency (rotation speed) f of the pump 22 is controlled based on the signal from the level sensor 30 so that the liquid level H in the filler tank 14 is maintained at a predetermined value H0. At this time, if the liquid levels in the cushion tank 12 and the filler tank 14 are at the same level, the pump 22 is driven at a frequency (rotation speed) f0 such that the discharge pressure ΔP is ΔP > (P2 - P1), and the filling liquid F is supplied from the cushion tank 12 to the filler tank 14 through the liquid supply pipe 18 at a predetermined flow rate Q corresponding to the filling amount in the filling machine 16.

何等かの理由で充填機16における充填作業が時点t0で停止されると、フィラタンク14から充填機16に充填液Fが供給されなくなり、フィラタンク14内の液面高さHは上昇する。制御部32は上昇する液面高さHをH0に維持しようとポンプ22の駆動周波数(回転数)fをf0から低下させるが、フィラタンク14内の充填液Fは排出されないので液面高さHは、緩やかに上昇を続ける。ポンプ22の駆動周波数fが一定周波数よりも下がると、ポンプ22の吐出圧ΔPが両タンクの圧力差(P2-P1)を下回り(ΔP<(P2-P1))、充填液Fは送液管18、ポンプ22内を逆流する。 If the filling operation in the filling machine 16 is stopped at time t0 for some reason, the filling liquid F is no longer supplied from the filler tank 14 to the filling machine 16, and the liquid level H in the filler tank 14 rises. The control unit 32 reduces the driving frequency (rotation speed) f of the pump 22 from f0 to maintain the rising liquid level H at H0, but the filling liquid F in the filler tank 14 is not discharged, so the liquid level H continues to rise slowly. If the driving frequency f of the pump 22 falls below a certain frequency, the discharge pressure ΔP of the pump 22 falls below the pressure difference (P2-P1) between the two tanks (ΔP<(P2-P1)), and the filling liquid F flows back through the liquid supply pipe 18 and the pump 22.

これにより、フィラタンク14の液面高さHは、送液作業停止する液面高さH1に達する前に下がり始め、制御部32は、液面高さHの下降とともにポンプ22の駆動周波数(回転数)fを再び上昇させる。このようなポンプ22の駆動周波数fの上昇下降がΔP=(P2-P1)を中心に小幅に繰り返され、最終的にポンプ22の吐出圧ΔPは、ΔP=(P2-P1)となる駆動周波数fs(<f0)で安定する。したがって、液面高さHは、送液作業停止のための所定高さH1に達することなく、一定の高さHs(H0<Hs<H1)に収束し平衡状態となる。平衡状態では、ポンプ22が周波数fsで駆動されているため、送液管18内の充填液Fは、ポンプ22により攪拌されることとなる。 As a result, the liquid level H in the filler tank 14 starts to drop before it reaches the liquid level H1 at which the liquid transfer operation stops, and the control unit 32 again increases the drive frequency (rotation speed) f of the pump 22 as the liquid level H drops. This increase and decrease in the drive frequency f of the pump 22 is repeated in small increments around ΔP = (P2 - P1), and the discharge pressure ΔP of the pump 22 finally stabilizes at the drive frequency fs (< f0) at which ΔP = (P2 - P1). Therefore, the liquid level H converges to a constant height Hs (H0 < Hs < H1) and reaches an equilibrium state without reaching the predetermined height H1 for stopping the liquid transfer operation. In the equilibrium state, the pump 22 is driven at the frequency fs, so the filling liquid F in the liquid transfer pipe 18 is stirred by the pump 22.

充填液Fが炭酸などのガスを含む液体の場合、充填液Fの送液管18やポンプ22内の逆流、および上記平衡状態でのポンプ22の駆動により、クッションタンク12、フィラタンク14、送液管18内には泡が発生するとともに、液体中の固形物にも負荷がかかり、つぶれや傷付きが発生する。そのため、図5に示される制御を行うと、充填機作業を再開時に容器内に泡立った充填液Fが充填され、正常な充填が行えない。 When the filling liquid F is a liquid containing gas such as carbon dioxide, backflow of the filling liquid F in the liquid supply pipe 18 and pump 22, and operation of the pump 22 in the above-mentioned equilibrium state, causes bubbles to form in the cushion tank 12, filler tank 14, and liquid supply pipe 18, and also places a load on solids in the liquid, causing them to be crushed or damaged. Therefore, if the control shown in Figure 5 is performed, the container will be filled with foamy filling liquid F when the filling machine operation is resumed, and normal filling will not be possible.

以上のことから本実施形態では、図6のグラフに示されるように、ポンプ22の駆動周波数fに下限値f1を設けている。なお、図6は図5に対応し、図6を参照して本実施形態における送液作業停止の手順を説明する。 For the above reasons, in this embodiment, as shown in the graph in Figure 6, a lower limit value f1 is set for the drive frequency f of the pump 22. Note that Figure 6 corresponds to Figure 5, and the procedure for stopping the liquid delivery operation in this embodiment will be described with reference to Figure 6.

図6に示されるように、充填装置16での充填作業が停止される時点t0までは、ポンプ22の駆動周波数fとフィラタンク14の液面高さHは図5と同様に推移する。本実施形態において、駆動周波数fの下限値f1は、平衡状態での駆動周波数fsよりも僅かに高く、逆流が発生しない周波数に設定される(fs<f1<f0)。そのため、充填作業が停止され(時点t0)、液面高さHが上昇して、ポンプ22の駆動周波数fが下限値f1に達すると、駆動周波数fは、下限値f1に固定される。下限値f1は、平衡状態での駆動周波数fsより高いので、ΔP>(P1-P2)となり、フィラタンク14内の液面高さHは上昇を続け、送液作業停止する所定値H1にまで達する。制御部32は、レベルセンサ30からの信号により、液面高さH=H1となると、送液作業を停止する(時点t1)。すなわち、前述したように、ポンプ22の駆動を停止するとともに、第1バルブ24を閉鎖すると同時に第2バルブ28を開放する。 As shown in FIG. 6, until the time t0 when the filling operation in the filling device 16 is stopped, the driving frequency f of the pump 22 and the liquid level H of the filler tank 14 change in the same manner as in FIG. 5. In this embodiment, the lower limit value f1 of the driving frequency f is set to a frequency that is slightly higher than the driving frequency fs in the equilibrium state and does not cause backflow (fs<f1<f0). Therefore, when the filling operation is stopped (time t0), the liquid level H rises, and the driving frequency f of the pump 22 reaches the lower limit value f1, the driving frequency f is fixed to the lower limit value f1. Since the lower limit value f1 is higher than the driving frequency fs in the equilibrium state, ΔP>(P1-P2), and the liquid level H in the filler tank 14 continues to rise and reaches the predetermined value H1 at which the liquid transfer operation is stopped. When the liquid level H=H1 due to a signal from the level sensor 30, the control unit 32 stops the liquid transfer operation (time t1). That is, as described above, the pump 22 is stopped, the first valve 24 is closed, and the second valve 28 is opened at the same time.

図7、図8は、充填再開作業の手順を示すブロック図である。以下、図7、図8を参照して、本実施形態における充填再開作業の手順について説明する。 Figures 7 and 8 are block diagrams showing the procedure for resuming filling. Below, the procedure for resuming filling in this embodiment will be explained with reference to Figures 7 and 8.

充填作業および送液作業が停止された状態では、ポンプ22が停止され、第1バルブ24が閉鎖られ、第2バルブ28が開放された状態にある(図7)。充填再開作業では、まず図7の状態においてポンプ22が始動される。始動直後、ポンプ22の駆動周波数fは上記下限値f1よりも低いが、徐々に駆動周波数fは増大される。ポンプ22の駆動周波数fが下限値f1に到達すると、第1バルブ24が開放されるとともに第2バルブ28が閉鎖され、図8の状態となる。以後、前述したレベルセンサ30の信号に基づくフィードバック制御を用いた通常の送液作業が開始されるとともに、充填機16での充填作業が開始される。 When the filling and liquid delivery operations are stopped, the pump 22 is stopped, the first valve 24 is closed, and the second valve 28 is open (Figure 7). When the filling operation is resumed, the pump 22 is first started in the state shown in Figure 7. Immediately after starting, the driving frequency f of the pump 22 is lower than the lower limit value f1, but the driving frequency f is gradually increased. When the driving frequency f of the pump 22 reaches the lower limit value f1, the first valve 24 is opened and the second valve 28 is closed, resulting in the state shown in Figure 8. After that, the normal liquid delivery operation using feedback control based on the signal from the level sensor 30 described above is started, and the filling operation in the filling machine 16 is started.

以上のように、本実施形態によれば、送液作業停止時のウォータハンマー現象の発生を防止できる。これにより例えば充填液に含まれる固形物の破損や、炭酸液などにおける泡の発生を防止できる。 As described above, this embodiment can prevent the occurrence of the water hammer phenomenon when the liquid delivery operation is stopped. This can prevent, for example, damage to solids contained in the filling liquid and the generation of bubbles in carbonated liquid, etc.

また、本実施形態では、ポンプ制御の下限値を設けることで、タンク内の液面レベルを被制御量としてポンプをフィードバック制御する場合にも、液面レベルに基づきポンプ停止のタイミングを計ることができる。 In addition, in this embodiment, by setting a lower limit for pump control, the timing for stopping the pump can be calculated based on the liquid level even when the pump is feedback controlled using the liquid level in the tank as the controlled quantity.

また、本実施形態では、ロータリーポンプを用いているため、充填液内に固形物が含まれる場合にも、ポンプにおいて固形物を傷つけることなく送液できる。 In addition, because a rotary pump is used in this embodiment, even if the filling liquid contains solid matter, the pump can pump the liquid without damaging the solid matter.

なお、本実施形態では、フィラタンクの液面高さが所定値に達したときにポンプの駆動を停止する構成としたが、送液作業の停止のタイミングを液面高さによらず、例えばポンプの駆動周波数が下限値f1に到達した時点で停止する構成とすることもできる。また、炭酸飲料の場合、ΔP=(P2-P1)となる駆動周波数fsは液体の種類によって変動するので、液体の種類ごとに平衡状態での駆動周波数fsを求めて駆動周波数fの下限値f1を設定しておくことにより、複数の液体に対応することが可能となる。 In this embodiment, the pump is stopped when the liquid level in the filler tank reaches a predetermined value, but the timing of stopping the liquid delivery operation can be independent of the liquid level, for example, when the pump drive frequency reaches a lower limit value f1. In addition, in the case of carbonated beverages, the drive frequency fs at which ΔP = (P2 - P1) varies depending on the type of liquid, so by determining the drive frequency fs at equilibrium for each type of liquid and setting the lower limit value f1 of the drive frequency f, it becomes possible to handle multiple liquids.

また、本実施形態では、第2バルブとしてバイパス通路に開閉バルブを設けたが、第2バルブとして送液管とバイパス通路の分岐部に3方向バルブを用い、ポンプ吐出口を送液作業中は送液管側に接続し、ポンプ停止時にはバイパス通路に接続する構成としてもよい。 In addition, in this embodiment, an opening/closing valve is provided in the bypass passage as the second valve, but a three-way valve may be used as the second valve at the branch point of the liquid supply pipe and the bypass passage, and the pump discharge port may be connected to the liquid supply pipe side during the liquid supply operation and connected to the bypass passage when the pump is stopped.

本実施形態では、炭酸飲料を例に説明したため、第2タンク(フィラタンク)内は第1タンク(クッションタンク)内よりも高い圧力に維持されたが、充填液の種類などによっては、両タンク内を同圧に維持することも可能である。 In this embodiment, a carbonated beverage is used as an example, so the second tank (filler tank) is maintained at a higher pressure than the first tank (cushion tank), but depending on the type of filling liquid, it is possible to maintain the same pressure in both tanks.

10 送液装置
12 クッションタンク(第1タンク)
14 フィラタンク(第2タンク)
16 充填機(充填手段)
18 送液管
22 ポンプ
24 第1バルブ
26 バイパス通路
28 第2バルブ
30 レベルセンサ
32 制御部(制御手段)
F 充填液
10 Liquid delivery device 12 Cushion tank (first tank)
14 Filler tank (second tank)
16 Filling machine (filling means)
18 Liquid delivery pipe 22 Pump 24 First valve 26 Bypass passage 28 Second valve 30 Level sensor 32 Control unit (control means)
F. Filling Fluid

Claims (3)

液体を貯留する第1タンクと、
前記第1タンク内を第1圧力に維持する第1加圧手段と、
前記第1タンクの下流に配置される第2タンクと、
前記第2タンク内を前記第1圧力以上の第2圧力に維持する第2加圧手段と、
前記第2タンクの下流に配置されて容器に液体を充填する充填手段と、
前記第1タンクと前記第2タンクとを連通する配管に設けられて前記第1タンク内の液体を前記第2タンクへと送液するポンプと、
前記ポンプと前記第2タンクの間の配管に設けられた開閉可能な第1バルブと、
前記ポンプの上流と下流の配管とを連通するバイパス通路と、
前記バイパス通路の流通を制御する第2バルブと、
前記ポンプの駆動および前記第1、第2バルブの動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記ポンプを停止する際、前記第1バルブを閉鎖するともに前記第2バルブを開放して前記バイパス通路を流通可能とする
ことを特徴とする送液装置。
a first tank for storing a liquid;
a first pressurizing means for maintaining an inside of the first tank at a first pressure;
A second tank disposed downstream of the first tank;
a second pressurizing means for maintaining an interior of the second tank at a second pressure equal to or higher than the first pressure;
a filling means disposed downstream of the second tank for filling a container with liquid;
a pump provided in a pipe communicating between the first tank and the second tank, the pump sending the liquid in the first tank to the second tank;
a first valve that is provided in a pipe between the pump and the second tank and that can be opened and closed;
a bypass passage communicating between the upstream and downstream pipes of the pump;
a second valve for controlling flow through the bypass passage;
a control means for controlling the driving of the pump and the operation of the first and second valves;
The liquid delivery device, wherein the control means closes the first valve and opens the second valve to allow flow through the bypass passage when stopping the pump.
前記第2タンク内の液面高さを検出するレベル検出手段を更に備え、前記制御手段が、前記レベル検出手段からの信号に基づき前記ポンプの駆動を制御することを特徴とする請求項1に記載の送液装置。 The liquid delivery device according to claim 1, further comprising a level detection means for detecting the liquid level in the second tank, and the control means controls the operation of the pump based on a signal from the level detection means. 前記充填手段による容器への充填が開始されると、前記制御手段が、前記第1バルブを閉鎖するとともに前記第2バルブにより前記バイパス通路の流通を可能とした状態で前記ポンプを駆動し、前記ポンプの回転数が所定回転数以上に到達すると、前記第1バルブを開放するとともに、前記第2バルブにより前記バイパス通路の流通を遮断して前記第2タンクへ送液することを特徴とする請求項2に記載の送液装置。 The liquid delivery device according to claim 2, characterized in that when the filling means starts filling the container, the control means closes the first valve and drives the pump in a state where the second valve allows flow through the bypass passage, and when the rotation speed of the pump reaches a predetermined rotation speed or higher, the control means opens the first valve and blocks flow through the bypass passage with the second valve to deliver liquid to the second tank.
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