JPH02191193A

JPH02191193A - 定量充填制御される充填方法とその装置

Info

Publication number: JPH02191193A
Application number: JP1009448A
Authority: JP
Inventors: Takeo Ide; 井手　武雄; Koichi Hatanaka; 畑中　耕一
Original assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Current assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Priority date: 1989-01-18
Filing date: 1989-01-18
Publication date: 1990-07-27
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: JP2660036B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、飲料や医薬品、酒類、ゲル化物等、容器に充
填するときの流体の充填機における定量充填制御される
充填方法とその装置に関する。

（従来の技術）従来、流体の充填機において、流体を定量充填すること
は、歩留り管理上重要な要因であり、充填ノズルに流体
の計量シリンダーを取付け、一定量ごと計量シリンダー
を介して充填ノズルから容器に流体を充填する方法が実
施されていた。

さらに、近年、無菌充填方法による流体の充填が増加し
、実開昭５８−１３３５９７号の如（、無菌化のための
改良がされてきている。

しかし、シリンダー計量による定量充填装置は、シリン
ダーの分だけ充填機構が大きくなり、無菌化のための構
成が複雑になるため、計量部分を充填タンク内に設けた
特開昭６２−１４６１９４号が提案されている。

しかし、これも少ない計量の時は良いが、大きな充填量
を充填する時や並列して複数個の容器に充填を行う時は
、充填機構の大型化を避けるため、計量方法として流量
計を用いて行うものが採用される。

流量計を用いるものは、充填ノズルにおける開閉バルブ
の性能によって充填量が変動し易（、したがって初期充
填時は大流量で充填し、規定量目に近づいたとき、バル
ブを小流量に変化させ定量充填させることを目的とした
特開昭５６−１５１６９５号が提案されている。

この案は、充填機の充填部分をコンパクトに設備できる
とともに、規定量目に近い充填を可能としている。

（発明が解決しようとする課Ｂ）シリンダー計量による定量充填は、複数充填や大流量充
填にすると装置構成が大きくなり、かつ充填中の量目の
変更が困難であるという問題があり、また無菌充填には
駆動部の無菌化が難しいという問題がある。

また、流量計を使用するものは、従来技術の如く、バル
ブの開閉動作の間も流体が流れることによる充填量の変
動があり、したがってパルプ性能が重要であることと、
流体の性質の変更による流体流量の変化や、充填タンク
の内圧や液面高さの変動による流量変動等によっても充
填量の変動が避けられないため、ノズルの段階的閉鎖制
御をしても、一定条件で作動するよう構成されているも
のは、流体の経時的変化や流体変更に対応できない。

さらに、流量計で定量を検知してから充填パルプを動作
させるまでの僅かな時間も流体は流れ続けるため、定量
充填は単に流量計の検知による充填パルプの作動制御で
は実現できない。

このように、充填量目を変動させる原因である充填流量
の変動要因として、流体物性の変化に起因する配管の圧
力損失の変化、充填タンク内のタンク上部空間における
気体圧力の変動や、充填タンク内流体の液面高さの変動
による流体圧力の変動及び充填パルプ動作時間の変動が
あげられる。

また、この要因により、流体の時間当りの流速が変化す
るため、充填時間も変動させる結果となる。

したがって、本発明は、特に無菌充填に有益な流量計を
使用する定量充填方法とその装置を提供することにより
、以上の課題を解決することを目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明は以上のような目的を達成するため、次のような
手段を講するものである。

すなわち、流体の充填機における充填パルプの前に充填
タンクと流量計を配置し、定量充填する方法において、
充填パルプの閉鎖信号をパルプの閉鎖動作中に流出する
流体量を予測して、流量計の流量が定量に達する前に出
力し動作させることを特徴とする定量充填制御される充
填方法であって、該方法における予測手段として、流体
の充填中の実質的充填量を連続して測定し、充填パルプ
の閉鎖動作中に流出した流体量と、それ以前の充填時に
おける充填パルプの閉鎖動作中に流出する流体量の差を
基礎として演算処理し、次回の充填時における充填バル
ブ動作中の流体流出量予測値を算出し、かつ流体の充填
に要する時間を測定し、充填時間が一定範囲内となるよ
うに充填タンクのタンク上部空間における気体圧力の調
整で行い、充填時間の変動を防止するようにした。

また、充填ノズルまで直列に給液バルブと充填タンクと
流量計と充填バルブを配置し、それぞれを連結するとと
もに、該流量計で流体流量を連続して測定し、その結果
から次回充填時の充填バルブ開動作中に流出する流体流
量値を算出する演算器と、充填タンク液面を検知して給
液バルブを動作させる信号を出力し、かつ流量計からの
流量信号と前記演算器の算出値とから充填バルブを作動
させる信号を出力する制御装置とで構成される定量充填
制御される充填装置であって、特には流体の流量計が質
量流量計である定量充填制御される充填装置である。

（作用）本発明のものは、充填バルブの前に充填タンクと流量計
を配置して定量充填する場合、充填する流体量を予測し
て、流量計の流量が定置に達する前に出力して動作させ
るものであり、その予測手段として、流体の充填中の実
質的充填量を連続して測定し、充填バルブの閉鎖動作中
に流出する流体量と、それ以前の充填時における充填バ
ルブの閉鎖動作中に流出する流体量の差を基礎として演
算処理し、次回の充填時における充填バルブ動作中の流
体流出量を予測算出するものである。

また、充填時間の変動を防止するために、タンク上部空
間の気体圧力の調整を行って、充填時間が一定範囲内と
なるようにする。

（実施例）以下、図面に示す実施例にもとづいて説明する。

図示のものは、充填バルブの前に充填タンクと流量計を
配置した充填機構の概略図であって、第１図において、
原料はタンク（７）からパイプ（９）の給液バルブ（１
）を介して充填タンク（２）に供給され、更にパイプ（
１０）の流量計（３）を介して充填バルブ（４）に供給
され、パイプ（１１）を通じて容器に原料が充填される
。

（５）は制御装置であって、充填タンク（２）につなが
るパイプ（１２）の気体バルブ（６）やパイプ（９）中
の給液バルブ（１）及びパイプ（１１）中の充填バルブ
（４）をｅｌｆ御する。

充填タンク（２）の液面制御は、液面センサー（８）の
検知で制御装置（５）を介して給液バルブ（１）を開閉
動作させることにより行われる。

また、設定される量目となるように、流量計（３）の値
と実質的流体充填量計測値（目標値）から充填バルブ（
４）の作動時間を制御する。

更に又、気体バルブ（６）は、次のようにして制御され
る。

すなわち、流量計（３）による充填時間の計測値から気
体バルブ（６）を制御するもので、これによって充填タ
ンク上部空間の気体圧力を調整する。

本発明のものは、流量計（３）により流体の充填中の実
質的充填量を連続して測定し、その時の充填バルブ（４
）の閉鎖動作中に流出する流体量と、それ以前の充填バ
ルブの閉鎖動作中に流出する流体量の差を基礎として、
制御装置（５）の演算器で演算処理して、次回の充填パ
ルプ動作中の流体流出量予測値を算出し、流量計（３）
の流量が定量に達する前に、充填バルブ（４）の閉鎖信
号を制御装置（５）から出力すると共に、充填タンク（
２）液面をセンサー（８）で検知して、給液バルブ（１
）を動作させる信号を制御装置（５）から出力する。

以上のように、制御袋！（５）によって給液バルブ（１
）、気体バルブ（６）及び充填バルブ（４）を制御して
、充填される流体流量の変動を防止し、かつ充填時間を
一定となるようにするものである。

そして、充填操作は制御装置からバルブ開信号が出力さ
れて、流量針で流量を計測すると共に、充填時間が計測
されて規定量に達すると、バルブ閉鎖信号が制御装置よ
り出力される。その後、ノズルからの流体の流出が完全
に止まるまで、流量計が働き充填時間が計測されるとと
もに、充填量が算出されて予測値が制御装置で演算され
、充填時間が規定内かどうかが判断され、規定時間内で
ないとき、タンク内圧調整を行う信号がバルブ（６）に
伝えられ、更に充填タンク液面高さがそれでよいかどう
かが判断されて、給液バルブ（１）に開閉制御信号が制
御装置から送られるサイクルが繰り返されて充填が行わ
れるのである。

充填タンク（２）の流体量の制御は、前述の如く流体液
面の検知によって行うが、流体の充填タンク内高さの変
動を極力防止するため、給液バルブ（１）の給液動作開
始液面と給液動作停止液面との差が少ないほど良い。

第２図は、充填時間が最適な範囲にある充填タンク（２
）の圧力範囲を示すもので、充填時間が早すぎると流体
の飛散や量目変動の要因性低下する。

したがって、充填時間の変動は、充填速度に影響するた
め一定の範囲内とするのが望ましく、第２図に示すよう
な最良充填圧力の範囲が自然に決定されてくる。

また、第３図は充填バルブ（４）の開動作中に流れる流
体量を示し、閉鎖指示からバルブが動作して完全に閉ま
るまでに流れる流体量を斜線部分で示す。

充填時間が長くなることは、流体流量が低下し、充填バ
ルブの閉鎖指示からバルブ閉鎖までの充填遅れ中の流体
流出が小さくできて、量目制御がし易く、バルブ閉鎖信
号は図上で右へずれ、斜線部分が小さくなる。

充填時間が早くなることは、流体流量が上昇し、充填遅
れ中の流体流出が大きくなり、量目制御がしにくく、バ
ルブ閉鎖信号は図上で左へずれ、かつ斜線部分が増える
。

この理論による充填量と先の理論による充填時間の関係
から、充填量を変動最少限にして制御するため、本発明
では、バルブの閉鎖動作中に流出する斜線部分の流体量
を予測して、流量が定量に達する前に充填バルブ（４）
の閉鎖信号を出力するものである。

なお、流量計は質量流量計、特にマイクロモーション質
量流量計を使用すると、これは電圧で流速をはかるもの
であるため摺動部がなく、したがって無菌保持がし易い
ものであり、無菌充填には好適である。

また、気体バルブ（６）の管系には、無菌保持のための
無菌フィルターや圧力調整のレギュレーターを設ける。

（発明の効果）本発明によれば、次のような効果を奏する。

■　流体の物性変化による流量変化に対しても、自動的
に充填バルブ作動が補正されるため、機器の調整に時間
を要することなく、かつ定量性が良い。

■　充填時間が一定となるように充填タンク内圧力を増
減し、タンク内の液面高さの変動や流体の粘度変化によ
る圧力損失の変化を打ち消すため、充填精度が良くなり
、かつ規定時間内に規定量の充填が可能となる。

■　バルブの予測動作が随時量目の測定とバルブの動作
中の流出量の算出により調整されるため、流体の経時的
粘性変化にも追従した充填が行なえる。

■　流体変更時の量目調整が自動的に行われ、人為的な
機器の調整による切替え時間を削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の充填機構概略図、第２図は充填時間と充填タンク圧力との関係を示す図、第３図は流量と充填時間との関係を示す図である。（１）・・・・・給液バルブ（２）・・・・・充填タンク（３）・・・・・流量計・充填パルプ・制御装置・気体バルブ・原料タンク

Claims

【特許請求の範囲】

（１）流体の充填機における充填バルブの前に充填タン
クと流量計を配置し、定量充填する方法において、充填
バルブの閉鎖信号をバルブの閉鎖動作中に流出する流体
量を予測して、流量計の流量が定量に達する前に出力し
動作させることを特徴とする定量充填制御される充填方
法。
（２）流体の充填中の実質的充填量を連続して測定し、
充填バルブの閉鎖動作中に流出した流体量と、それ以前
の充填時における充填バルブの閉鎖動作中に流出した流
体量の差を基礎として演算処理し、次回の充填時におけ
る充填バルブ動作中の流体流出量予測値を算出する請求
項（１）に記載の定量充填制御される充填方法。
（３）流体の充填に要する時間を測定し、充填時間が一
定範囲内となるように充填タンクの内圧をタンク上部空
間の気体圧力の調整で行う請求項（１）、（２）記載の
定量充填制御される充填方法。
（４）充填ノズルまで直列に給液バルブと充填タンクと
流量計と充填バルブを配置し、それぞれを連結し、かつ
該流量計で流体流量を連続して測定し、その結果から次
回充填時の充填バルブ開動作中に流出する流体流量値を
算出する演算器と、充填タンク液面を検知して給液バル
ブを動作させる信号を出力し、かつ流量計からの流量信
号と前記演算器の算出値とから充填バルブを作動させる
信号を出力する制御装置とで構成される定量充填制御さ
れる充填装置。
（５）流体の流量計が質量流量計である請求項（４）に
記載の定量充填制御される充填装置。