JPS5890096A - 回転式充填機の液面制御装置 - Google Patents

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】 本発明は、壜、缶詰機等の回転式充填機における回転タ
ンク内の液面制御装置に関するものである。

前記の回転式充填機における回転タンク内の液面制御装
置の従来例を第１図に示し１図中（１）は定圧に保たれ
た貯液タンク、（２１は貯液タンク（２）Ｋ連通した固
定配管、（３）は固定配管（２）の先端側にロータリー
シール機構（４）を介して軸！！（４）を中心に回転す
る回転タンクであって、定圧の貯液タンク（１１内の充
填液（ａ）が固定配管（２）、ロータリーシール機構（
４）を介して回転タンク（３）内に送られ、該回転タン
ク（３）Ｋ付設された公知の充填パルプ（図示省略）に
より紋充填パルプに配置された壜（又は缶）等の容器に
充填されるようになっている。

また、回転タンク（３）の一方の上面に排気口α２を設
け、該排気口α３の下側に設けたフロート保持枠０に７
−ムＩを枢着し、アームα荀の先端に取付けたフロー）
Ｏ５を回転タンク（３）内の液面（ａ′）上に浮上せし
めて、前記液面（１’）Ｋよるフロートａ９の昇降によ
り、アームＩの基部側上に付設した排気弁ＱｅＫて前記
排気口Ｑ２を開閉せしめる構造を付設し、さらに１回転
タンク（３）の他方の上面には給気弁翰を内蔵した給気
口Ｑυを殻は該給気口０υをロータリーシール機構−な
介して給気管［有］に連通せしめるとともに、前記給気
口ＱＩ）の下側に設けたフロート保持枠ＧｎＫアーム（
ハ）を枢着し、該アーム（ハ）の先端に取付けたフロー
）（ハ）の液面（ｇ’）Ｋよる昇降により、アーム（ハ
）の基部側にて前記給気弁（至）を開閉せしめる構造に
なっている。よって、前記装置では、回転タンク（３）
内の液面（ａりが低下すると、フロート峙が下がりアー
ム〇が回転して該アームＩ上の排気前置が排気口ａ３か
ら離れて開口されるので、回転タンク（初内のガスが排
気口０２１から放出サレ即ち回転タンク（３）内のガス
圧が低下し、その結果、定圧の貯液タンク（１）からそ
の圧力にて回転タンク（３）へ充填液（＠）が供給され
同タンク（３）内の液面（ｇ′）が上昇する。次に、液
面（ａ′）上昇に伴ないフロートα９によりアームａ４
が回転して排気弁ａｅが排気口ａ３を塞ぎ１回転タンク
（３）内のガス圧が上昇するようＫなり、貯液タンク（
１）から回転タンク（３）への送り液量が減少する。さ
らに、前記液面（６′ンの上昇が続くと、他方のフロー
ト（ホ）が上昇しアーム（ハ）が回転して給気弁霞の弁
棒（２０りを持上げ給気口Ｑａを開き、図示外の公知機
構の圧力源から配管ｃ！３．ロータリーシール機構（２
）、給気口Ｑυにより回転タンク（３）内に、より高い
一定圧力のガスが供給され回転タンク（３）内のガス圧
を急増させる。その結果、回転タンク（３）から貯液タ
ンク（１）へ液が逆流して液面（ａつが低下するため、
フロート（ハ）が下がりアーム（ハ）が回転して給気弁
霞が下がり給気口Ｑυが塞がれて、回転タンク（３）内
が前記の一定圧力となり貯液タンク（１１への液の逆流
が止まり。

以上の作用により回転タンク（３）内の液面（αつは。

回転タンク（３）内の圧力を変化させることＫより一定
範囲内に保たれるようＫなっている。

従って、前記したような従来の液面制御装置においては
。

（イ）回転タンク（３）内にフロートα９、＠、給排気
弁←ｅ、　ｃ！１等の機構があり、満液にして回転タン
ク（３）内を洗浄する際の邪摩となる。また、前記の両
弁は回転系内にあるためその開閉操作を自動化すること
が難かしく複雑な機構になる・ ←）　回転タンク（３１内の圧力は、定圧の貯液タンク
（１１のガス圧力および液位、貯液タンク（ｎと回転タ
ンク（３）間の管路の摩擦損失により決まるため１回転
タンク内のガス圧のみの制御ではその液面位を一定に保
つことができず、また、回転タンク（３）内から壜（又
は缶）等の容器に液を移送することに起因する回転タン
ク内の円周方向の液面位の変化、バラツキにより回転タ
ンク内への送液量に変化を生ずることＫなる。

（ハ）回転タンク（３１内の液面（ａつを回転系外で設
定変更することが困難であり、定圧の貯液タンク（１１
内の圧力を設定変更すると、液面（６２２位の制御特性
が変化する。

よって、同転タンク（３）内の液面（α′）変動、圧力
変化が大きく、また、基本的に回転タンク（３）内の圧
力を変化させないと液面（α′〕制御ができないため、
容器に液を充填する条件が一定せず、特に発泡しやすい
ビール、ガス飲料等の液体充填において入味精度が悪く
なりその影響が顕著である・さらに供給液の流量にムラ
を生じ、加熱又は冷却等の温度制御等の液処理を行なう
際に負荷変動を生じそれらの制御を正１ｉ１に行なうこ
とができないなどの欠点を有している。

本発明は、従来の回転式充填機の液面制御装置における
前記したような欠点を解消するにあり。

回転式充填機の回転タンク内に供給される液の圧力およ
び同回転タンク内の圧力をそれぞれ回転系外に設けた検
出端で検出してその差圧を検出する検出器と、同検出器
からの差圧と液の物性とから回転タンク内の液面位を演
算して、これと回転タンク内の目標液面位とから流量制
御信号を出力するボントローラと、同コントローラから
の信号により前記回転タンク内へ供給される液の流量を
制御する流量制御機器とよりなる構成に特徴を有するも
のであって、その目的とする処は、回転タンク内から液
面検出、制御用の各種機構を排除したサニタリー構造（
接液系の簡素化）とし１回転タンク内の液面を、回転系
外に設けた機構にて検出し、回転タンク内の圧力とは無
関係にそのレベルを容易に設定できかつ一定レールに保
つことができ、さらに、回転タンク内の圧力を回転系外
で容易に設定し内部のガス純度も容易に調節し得る回転
式充填機の液面制御装置を供する点にある。

本発明は、前記した構成になっており１回転系外（固定
部）に設置した検出器により、回転タンク内に供給され
る液の圧力および回転タンク内の圧力（ガス）を検出し
てその差圧を検出し、コント四−ラにより、前記の差圧
と液の物性とから回転タンク内の液面位を演算して、こ
れと回転タンク内の目標液面位とから流量制御信号を出
力し、前記コントローラからの信号により、流量制御機
器が制御駆動されて回転タンク内へ供給される液の流量
が制御されるので１回転タンク内の液面を、回転系外（
Ｉｆ定部）に設置した検出器により検出して容易に設定
できかつ回転タンク内の圧力とは無関係に同定レイルに
保つことができるとともＫ。

回転タンク内の圧力を、液面位に関係なく回転系外で容
易に設定することができ、また１回転タンク内のガス純
度も回転系外で容易Ｅｌ１節することができて、回転タ
ンク内の液面、圧力の制御機能が著しく向上されるとと
もに、容器への充填条件設定が容易にかつ正確となり、
操作性能が大幅に向上される。

さらに、本発明においては、回転タンク内から液面検出
、同制御等の機構を排除することができ。

回転タンクの洗浄などの保守管理が容易となり。

そのサニタリー性（接液系の簡素化）が向上される。

以下、本発明の実施例を図示について説明する。

第２図に本発明の一実施例を示し１、図中（１１は貯液
タンク、（２１は固定配管、（３）は固定配管（２）の
先端部に四−タリーシール機構（４）を介し連通され軸
（Ａ）を中心に回転可能に配設された回転タンク、（７
Ｑは固定配管（２１中に介装され貯液タンク（１）から
充填用の液（α）を回転タンク（３）内に圧送する圧送
装置であって、貯液タンク（１）から固定配管（２）、
四−タリーシール機構（４）を経て回転タンク（３）へ
管路が続き、回転タンク（３）内のガス圧は、四−タリ
ーシール機構−を通って固定配管のに導びかれており、
さらに、（２７りは、充填用の液（−）が通る固定配管
（２１に液（α）の動圧がかからないよさに設置した高
圧側の圧力検出端、＜２７４）は、固定配管＠に設置し
た低圧側の圧力検出端、＠は、圧力検出端（２７す（２
７すから圧力伝達用チ瓢−ゾ（２ｇ’ｇ）（２８’ｊ）
　　を介して伝達される圧力の差を検出する差圧伝送器
であって。

前記の両正力検出端（２７す（２７す、圧力伝達用チュ
ーブ（２８’　Ｇ）　（２８’リ　および差圧伝送器＠
にて、回転タンク（３）内に供給される液（α）の圧力
および回転タイク（３）内の圧力をそれぞれ回転系外に
設けた検出端（２７す（２７ｊ）で検出してその差圧を
検出する検出器とし、該検出器の差圧伝送器（ホ）から
前記の差圧信号を信号伝送フィン（至）を介しコントロ
ーラ四に伝送するようになっている。

また、（至）は、固定配管（２１中に介装された流量制
御機器（例えば自動弁）であって、コントローラ（２）
から信号伝送ライン（至）を介し伝送される信号に応じ
固定配管（２）を流れる液（α）の流量を制御するもの
であり、６１）は、固定配管（２）を流れる液（−の流
量を検出する流量計であって、信号伝送ツイン（至）を
介しコントローラ四に測定流量信号を伝送する。

さらに−１（至）は、軸（８）を中心に回転する同定タ
ンク（３）の回転角速度に比例した信号を図示省略の手
段にて検出する回転計であって、信号伝送ツイン（財）
を介しコントローラ（２）に測定回転角速度を伝送する
ようになっている。

第２図に示す実施例は、前記したような構造になってい
るので、 （１）回転タンク（３）内の液面（ａ′）位は、両正カ
検出端（２７す、（２７ｂ入圧力伝達用チユーブ（２８
′α入（２８’　Ａ人差圧伝送器（ハ）よりなる検出器
により、回転タンク（３）内に供給される液（α）の圧
力および１「１１転タンク（３）内のガス圧力をそれぞ
れ検出してその差圧をコントローラ（ハ）に信号し、そ
の差圧と液（α）の物性とからコントローラ（イ）内で
演算して求めることができる。

（２）充填用の液（α）が固定配管（２）中を流れた時
に、圧力検出端（２７りから回転タンク（３）内の液面
（ａ′）までの間の管路の流体摩擦による圧力損失が大
きい場合には、コントローラ翰内で流量計Ｃ１１ｌによ
り検出した流量、管路の構造、液体の物性とから算出し
得る値を用いて前記（１１で求めた回転タンク（３）内
の液面（ａ′）位の演算結果を補正することができる。

（３）　　さらに、回転タンク（３）が軸（Ａ）を中心
に回転した時に、遠心力による圧力低下が大きい場合に
は、コントローラー内で回転計６２１により検出した回
転タンク（３）の回転角速度に比例した信号、＠転タン
ク（３）の構造とから演算した値を用いて、前記（１１
で求めた回転タンク（３）内の液面（α９位の演算結果
を補正することができる。

（４）　　前記（１）、（２１あるいは（１１、（３）
、あるいは（１）、（２：、（３１によって演算して求
めた回転タンク内の液面（１’）位と１図示省略の手段
にてコントローラ（２）に与えた回転ｔンク内の液面（
ａ′）の目標液面位との偏差を小さくする流量制御信号
を、コン）０−２翰が流量制御機器側に与え、固定配管
（２）を流れる液（−の流量を制御する。その結果、回
転タンクの液面（α′〕はプントルーラＧ’１に与えた
目標［藺位に制御することができる。

前記した流量制御機器（至）は、第２図に示すような自
動弁を用いることが可能であり、又は定容量式ポンプ等
の回転数制御による流量制御手段をとることも一可能に
して、コントローラ翰より与えられる回転タンクの液面
（ａ′）を一定に保つのに必要な液流量を調節するもの
である。

また、前述の第２図に示す（至）は、回転式充填機に図
示省略の公知手段により導入され、また公知機構の昇降
装置（至）によりさらに公知機構の充填部顛にクランプ
された容器、＠は充填部（４１にクランプされた容器（
至）の有無を検出するための検出端であって、第３図に
示すように、容器（至）はコンはア０４上を搬送され、
図示省略の公知手段にて回転式スターホイル姉に受渡さ
れたのち、図示外の公知手段により回転式スターホイル
（社）から回転式充填機＠Ｄに受渡され、回転式充填機
器りに受渡された容器（至）には、回転軸（Ａ）のまわ
りを回転しながら回転タンク（３）の充填部顛から液（
α）が充填され、充填完了後、図示外の機構により回転
式スターホイル娼に受渡されて搬出されるようｋなって
おり、第２図の充填部（４（ｌにクランプされた容器（
至）の有無を検出するための検出端（９）は、第６図に
示すように容器−に液充填が開始される付近に設置され
ている。

よって、検出端（ロ）によって検出された容器有無信号
と回転計＠により検出した回転タンク（３）の回転角速
度に比例した信号と、回転タンク（３）に取付けである
充填部−の個数（立本数）と液（ａ）を充填する際の１
個当りの充填液量および容器１個当りの充填容量とから
、回転タンク（３）から液（−）が充填されている際中
の容器の個数および回転タンク（３）から充填中の全容
器への総充填流量を；ンＦローラ（ハ）内で逐次計算す
る。そし【、（Ａ）、この総充填流量の計算値の時間的
変化量が大きい場合には、コントロー′ｙ＠で計算した
回転タンク（３）内の液面（５）の液位とは無関係に、
この総光ｊｊ１ｆｌＬ量の計算値が固定配管（２）に流
れるようにコントローラ翰からの信号で流量制御機器（
至）により流量制御をすることができる。また、＠）、
総充填流量の計算値の時間的変化量が小さい時には、コ
ントローラ（２）で計算した回転タンク（３）内の液面
（ａ′）位が、予めコン）ｐ−ラ翰内に設定した目標液
面位に近づくように、流量制御機器（至）を制御する。

また、前記囚から（Ｂ）の状態への切換えは、流量計Ｇ
Ｉ）の流量変化が小さくなった時に行なわれる。

前記したような装置において、固定配管（２）を流れる
液（ｇ）の流量変化が大きい場合には、固定配管（２）
内の圧力がその流量変化量に応じて急激に変化する。こ
の時、現実のプラントでは差圧伝送器（ハ）、流量計ｒ
３１Ｊ等の信号検出遅れ、特性の違い、コントローラ翰
の演算上の制限等により、回転タンク（３）の液面（ａ
′）位を正しく計算することが困難となる。従って、容
器導入開始時等の非定常時にも回転タンクの液面（ａ′
）の液位な許容範囲内に保つために、必然的に固定配管
（２）内の流量変化が大きくなる状態ができる場合には
、固定配管（２）の流量変化が大きくなる状態をコント
ローラ翰で判断し。

流量変化が大きい時には回転タンク（３）の液面（ａ′
）の計算液位とは無関係にコントローラ四で計算した総
充填流量を固定配管（２１ｇ＠ｌ、て、回転タンクの液
面（−′ンの液位な保つことができ、有効な制御となる
。

さらに、第４図、第５図に回転タンク（３）内の液１１
ｉＦ（＠’）を検出するさらに具体例を示し、１中（２
７４）（２７Ｊ）自体には公知機構の隔膜式の圧力検出
端、（２ｇ’α）　（２８’りは圧力を圧力検出端（２
７す（２７Ａ）　　から差圧伝送器（至）へ伝達するた
めに比重量γ０の液を封入した公知のフレキシブルチュ
ーブを使用することができ、図中（ｔＬ’）は回転タン
ク（３）内の比重量γの液（ｇ］の液面、ルは圧力検出
端（２７ｇ）から液面（α′）までの鉛直距離、Ｈは圧
力検出端（２７α）と（２１）間の鉛直距離を示し、回
転タンク（３）は、圧力検出端（２７ｊ）と鉛直距離を
一定に保ちながら１図示省略の公知機構にて上下可能な
構造になっている。なお、第５図は第４１１の回転タン
ク（３）および圧力検出端（２７４）を鉛直方向にΔＨ
だけ上げた時の状態を示している・よって、第４＠、第
５図において、回転タンク（３）の下面から回転タンク
の液面（α′）までの鉛直距離りを一定にした場合、第
４図において差圧伝送器（至）で検出した差圧信号Ｃ１
は。

Ｃ１＝Ｈγ０−ルγ＋Ｂ ただし、Ｂは差圧伝送器（ハ）の調整によって決まる一
定値。第５図においては、差圧伝送器（至）で検出する
差圧信号Ｃ２は Ｃ２＝（Ｈ＋ΔＨ）γ、−（Ａ＋ΔＨ）γ＋Ｂ＝Ｈγ、
−Ａγ＋Ｂ÷ΔＨ（γ０−γ）＝Ｃ１＋ΔＨ（γ−−γ
） ここで、封入液の比重量γ０は充填液の比重量γとはほ
ぼ等しい、従って、Ｌが一定の場合には第４図、第５図
の差圧伝送器（至）で検出する差圧信号Ｃ１とＣ２はほ
ぼ等しくなる。

従って、回転タンク（３）の下面から回転タンクの液面
（ａ′）までの鉛直距離を一定に保った場合。

回転タンク（３）の上下で圧力検出端（２７Ａ）も−一
に上下する構造にすることにより、差圧伝送器（至）か
らの差圧信号にはぼ尋しくなり、差圧伝送器（至）の出
力信号の零位−節をする必要がない。

さらに、ａｉ６図には回転タンク（３）のガス圧を；制
御する機構を示しており、図中−は、回転タンク（３）
のガス圧力よりも高い圧力を保ち図示外の公知ガス圧力
供給源に接続された配管であって、配管５υと−に分岐
し、その後、配管脅に合流し、ロータリーシール機構＠
を通って回転タンク（３）の上部空間気相部に接続され
ている。＠は回転タンク（３）の上部空間気相部からロ
ータリークール機構＠を通って大気あるいは回転タンク
（３）内ガス圧力よりも低い圧力を持つタンクに接続さ
れている配管。ｅυは回転タンク（３）内ガス圧力を圧
カプント四−ツーに導く配管。輸および６７７は、それ
ぞれ配管１）ｌおよび−め途中に接続されたガス流量を
スントロールするタメのコント冒−ルパルゾで、圧カコ
ント四−ラ■から信号ライン關を通って指示される信号
によって開閉するようになっている。岐は配管−の途中
に接続された開閉弁、＠は配管ｒ５１の途中に接続され
たガス流量調節用の可変絞りである。圧力プン）ｏ−ラ
ーは、圧力設定が可能な図示しない公知の構造を持って
いる。第７図にも回転タンク（３）のガス圧力制御する
機構を示し、開閉弁−、可変絞り−を給気用配管＠に接
続する代りに、排気用配管−から分岐した配管−に接続
した点においてのみ第６図のものと異なっている。

よって、前記の構造によれば、配管６υを介して検出さ
れる回転タンク（３）内のガス圧力が、圧力コント四−
ラ−に予め設定された圧力よりも高い場合には、圧力プ
ンＦローラーからの信号に基づいて、コントローラパル
プ６Ｄｔ−開き回転タンク（３）内のガスを配管（ト）
から排出し、回転タンク（３１内ガス圧力を下げること
ができる。（この時コントロールバルジ５６は閉）逆に
回転タンク（３）内ガス圧力が、圧力コント四−ツーの
設定圧よりも低い場合には、コントロールバルジ■を開
き図示しない公知のガス圧力供給源から回転タンク（３
）内にガスを供給する。この時、コントロールバルジ６
？）ハ閉。

以上の制御動作により、回転タンク（３）内のガス圧力
は圧力コントローラーの設定圧力に制御される。

回転タンク（３）内の液位変化等の原因により同タンク
のガス圧力が上昇した場合、コントローラバルジ輪が全
閉になっても、開閉弁−を開にし可変絞り一を調節する
ことによって、回転タンク（３）への最小限度必要なガ
ス供給流量を保つことができる。

なお、第７ｍの例は回転タンク（３）内のガスを可変絞
り−、開閉弁−な介して回転タンク（３）内より排出す
ることができる。

図示した実施例は、前記したようになっており。

それらの実施例によれば、回転タンク内のメカニカル７
四−ト等を全て除くことができ、装置外部に′″Ｃ回転
回転タンク液間のみならずガス圧、ガス純度をも正確に
設定しかつ一定に保つ制御ができるとともに、前記した
ような作用、効果のはかｋも１回転タンクの液面位を一
定に保つことにより回転タンク内の液林量を一定に保ち
１回転タンク内の円周方向のＷｌｖＩｉ位の変化に影響
されない信号を検出し得るとともに５回転タンクに送液
する液流量がより一定となって、回転タンクの上部気相
部のガス圧力を一定に制御しやすくなるし、さらｋは５
回転タンク内のガス純度を間接的に容易に調整−調節し
得ることができる。

以上本発明を実施例について説明したが、勿論本発明は
このような実施例にだけ局限されるものではな（１本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の鷺変を施し
さるものである。

【図面の簡単な説明】

第１１！Ｉは従来の回転式充填機の液面制御装置の機構
図、第２図は本発明の一実施例を示す機構図、第３図は
回転式充填機の容器搬送の機構図、第４図は第２図の液
面検出機構の説明図、第５図は第４図と同様な説明図、
第６図は第２図の回転タンクのガス圧力制御の機構図、
第７図は第６ｖ！Ｊの他の実施例図である。 α：充填用の液　α′：液面　１：貯液タンク２：固定
配管　３：回転タンク　４．２２：ロータリーシール機
構　２３：固定配管　２７１．’７Ａ：圧力検出端　２
８：差圧伝送器　２９：コンドロー２′３０：流量制御
機器　３１：流量計　３２＝回転計　３８：容器　４０
：充填部。 復代理人　弁理士脚本重文 外２名 馬４図　　　　　第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転式充填機の回転タンク内に供給される液の圧力およ
   び同回転タンク内の圧力をそれぞれ回転系外に設けた検
   出端で検出してその差圧を検出する検出器と、同検出器
   からの差圧と液の物性とから回転タンク内の液面位を演
   算して、これと回転タンク内の目標液面位とから流量制
   御信号を出力するコント田−ツと、同コントローツから
   の信号により前記回転タンク内へ供給される液の流量を
   制御する流量制御機器とよりなる構成に特徴を有する回
   転式充填機の液面制御装置。