JP2001287796A - 回転式飲料充填機 - Google Patents
回転式飲料充填機Info
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Abstract
おいても、定常運転時と同様の量の飲料を容器に充填す
ることができる回転式飲料充填機を提供する。 【解決手段】 主液管17に介在させた流量調整弁18
と、最初に供給された容器31への飲料の充填が完了す
る運転開始過渡期間に充填弁14を流れる飲料の流量、
および最後に供給された容器31への飲料の充填が完了
する運転終了過渡期間に充填弁を流れる飲料の流量が、
それぞれ定常運転期間に充填弁を流れる飲料の流量に等
しくなるように流量制御弁18の開度を制御する弁制御
手段33とを備えている。
Description
の飲料を容器に充填する回転式飲料充填機に関するもの
である。
バが飲料によって満たされるように主液管を介して該液
チャンバに飲料を供給する主液タンクと、前記液チャン
バの周方向に所定の間隔で配列する複数の充填弁とを備
えた回転式飲料充填機が提案されている。
共に移動する各充填弁に容器が順次接続されて、該液チ
ャンバ内の飲料がそれらの充填弁を介して対応する容器
に充填される。そして、充填を終了した容器は、順次対
応する充填弁から取り除かれる。
タンクから供給される飲料によって常時満たされるの
で、その内部に気液界面が存在しない。したがって、飲
料の成分の酸化による強固な汚れがチャンバ内に付着す
るという不都合が発生せず、その結果、液チャンバの洗
浄作業に要する時間が短くて済む。また、液チャンバ内
に気相部が存在しないことから、該チャンバが圧力容器
としての規制を受けず、このため、コストダウンを図る
ことが可能である。
に1本目の容器が供給されて、その容器への飲料の充填
が開始されたとすると、その充填開始時点からの一定期
間(後述の運転開始過渡期間T1)においては、図4に
示すように、主液管における飲料の流量がステップ的に
増大する。
いては、1本目の容器への飲料の充填が開始された後、
所定の時間間隔(液チャンバの回転数と充填弁の配列間
隔に基づいて決定される)をおきながら2本目、3本目
・・・の容器に対する飲料の供給が順次開始されること
になるので、主液管における飲料の流量がステップ的に
増大する。なお、最初に供給された1本目の容器への飲
料の充填が完了すると、上記主液管における飲料の流量
が一定になるので、この充填完了時点が上記運転開始過
渡期間T1の終了時点になる。
期間T3(運転停止過渡期間)においては、主液管を介
して液チャンバに流入する飲料の流量がステップ的に減
少することになる。すなわち、上記運転停止過渡期間T
3においては、容器の供給停止後、液チャンバにおける
容器の連結本数が1本づつ減少していくことになるの
で、上記流量がステップ的に減少する。そして、最後に
供給された容器への飲料の充填が完了すると、主液管に
おける飲料の流れが停止し、その停止時点が上記運転停
止過渡期間T3の終了時点になる。
は、容器に対する飲料の充填量を流量計によって計測
し、その計測した充填量が所定値になった時点で充填弁
を閉じるようにしている。しかし、上記運転開始過渡期
間T1および運転停止過渡期間T3においては、容器へ
の飲料の充填量が定常運転期間T2よりも多くなる。以
下、その理由について説明する。
ギーは、前記主液タンク内の飲料の液面に作用するガス
圧と容器中の圧力との差圧と、該飲料の位置エネルギー
との和であり、前記主液管および充填弁の圧損によって
消費される。上記運転開始過渡期間T1および運転終了
過渡期間T3においては、上記主液管における圧損が定
常運転期間よりも小さくなる。なぜなら、主液管におけ
る飲料の流量が定常運転期間T2よりも少ないからであ
る。
よび運転終了過渡期間T3では、上記主液管での圧損の
低下分だけ充填弁の圧損が上昇することになる。つま
り、この充填弁での消費エネルギーが上昇すること、換
言すれば、図5に実線で示すように該充填弁を通る飲料
の流量が増加することになる。なお、運転終了過渡期間
T3においては、慣性によって飲料が加速されることか
ら、上記充填弁における飲料の流量の増加傾向が運転開
始過渡期間T1よりも顕著になる。
充填弁での流量変化が実線で、上記運転開始過渡期間T
1および運転終了過渡期間T3における充填弁での流量
変化が点線でそれぞれ示されている。定常運転期間T2
では、充填開始後、所定の不感時間(例えば、0.2s
ec〜0.3sec)を経てから流量計が計量を開始す
る。そして、流量計の出力に基づいて所定の充填量が計
測されると、その時点で充填弁のアクチュエータを閉作
動させる指令が発生するが、このアクチュエータの動作
遅れのため、充填弁は上記閉指令の発生時点から所定の
時間(例えば、0.1sec〜0.2sec)後に閉じ
ることになる。
た面積に相当する量の飲料が容器に充填されることにな
る。なお、図6においては、定常運転時における流量計
作動域がA1で示され、また、流量計によって感知され
なかった充填量がハッチングによって示されている。
渡期間では、前記したように、充填弁を流れる流量が増
加するので、点線囲まれた面積に対応した量の飲料が容
器に充填され、この場合、流量計作動域がA1よりも短
いA2になる。そして、点線で囲まれた面積から流量計
作動域A2の部分の面積を除いた面積と、ハッチング付
した部分の面積の比較から明らかなように、例え流量計
によって容器への飲料の充填量を管理しても、運転開始
過渡期間および運転終了過渡期間では上記充填量が定常
運転期間よりも多くなる。つまり、定常運転時よりも多
量の飲料が容器に充填されて、製品の飲料充填量が不揃
いになる。なお、以上では、流量計によって充填量を管
理する場合について説明したが、容器への飲料の充填量
を時間で管理する場合においても、上記と同様の不都合
が発生する。
運転開始過渡期間および運転終了過渡期間においても、
定常運転時と同様の量の飲料を容器に充填することがで
きる回転式飲料充填機を提供することにある。
回転する環状の液チャンバと、該液チャンバが飲料によ
って満たされるように主液管を介して該液チャンバに飲
料を供給する主液タンクと、前記液チャンバの周方向に
所定の間隔で配列する複数の充填弁とを備え、前記各充
填弁を介して順次対応する容器に前記液チャンバ内の飲
料を充填するように構成された回転式飲料充填機であっ
て、前記主液管に介在させた流量調整弁と、最初に供給
された容器への前記飲料の充填が完了する運転開始過渡
期間に前記充填弁を流れる前記飲料の流量、および最後
に供給された容器への前記飲料の充填が完了する運転終
了過渡期間に前記充填弁を流れる前記飲料の流量が、そ
れぞれ定常運転期間に前記充填弁を流れる前記飲料の流
量に等しくなるように前記流量制御弁の開度を制御する
弁制御手段と、を備えている。請求項2に係る発明は、
請求項1に係る発明において、前記弁制御手段が、少な
くとも前記主液タンク内における前記飲料の液面高さ
と、前記容器の供給本数とに基づいて前記流量制御弁の
開度を設定するように構成されている。請求項3に係る
発明は、請求項1または2に係る発明において、前記主
液タンクが閉構造を有し、前記液チャンバにガスチャン
バを一体配設して、このガスチャンバを前記主液タンク
の気相部に連通させるとともに、前記ガスチャンバを前
記充填弁を介して前記容器の気相部に連通させた構成を
有する。請求項4に係る発明は、請求項1または2に係
る発明において、前記主液タンクを大気に開放した構成
を有する。請求項5に係る発明は、請求項3に係る発明
において、前記弁制御手段が、少なくとも前記主液タン
ク内における前記飲料の液面高さと、前記容器の供給本
数と、前記主液タンクの気相部のガス圧力と前記ガスチ
ャンバにおけるガス圧力の差とに基づいて前記流量制御
弁の開度を設定するように構成されている。
10は、軸線11aを中心として回転し得るように支持
された環状の液チャンバ11と、この液チャンバ11の
上方に一体配設されたガスチャンバ12と、液チャンバ
11の底部に給液管13を介して連結された充填弁14
と、コーラ、ビール等の炭酸飲料15を貯溜した主液タ
ンク16とを備えている。なお、充填弁14は、液チャ
ンバ11の周方向に所定の間隔で多数個(例えば、10
0個)配列している。
タリジョイントを介して上記液チャンバ11に連結され
るとともに、他端が主液タンク16の底部に連結され、
かつ、その途中に流量調整弁18が配設されている。ガ
ス管19は、一端が図示していないロータリジョイント
を介して上記ガスチャンバ12に連結されるとともに、
他端が主液タンク16の上部に連結されている。従っ
て、ガスチャンバ12は、ガス管19を介して主液タン
ク16の気相部に連通している。
20,21および22を介して給液管24、給ガス管2
5および排ガス管26が接続されている。また、この主
液タンク16には、飲料15の液面高さを検出する液面
高さセンサ27と、該飲料15の液面に作用するガス
(この例では、炭酸ガス)の圧力を検出する圧力センサ
28が配設されている。
27の出力に基づいて、主液タンク16内の飲料15の
液面が常に液チャンバ11よりもHだけ高い位置に保持
されるように流量調整弁20を制御し、また、圧力セン
サ28の出力に基づいて、主液タンク16内の気相部の
ガス圧力PT が常に所定の圧力に保持されるように流量
調整弁21および22を制御する。
1と共に回転移動する各充填弁14に対して順次容器3
1が供給されると、容器31内とガスチャンバ12を同
圧にして充填弁13を開き、容器31への充填を開始す
る。液チャンバ11内の飲料は、主液タンク16内の飲
料15の液面に作用するガス圧力と該液面と主液チャン
バ11間の落差(ヘッド)Hとによって加圧されている
ので、上記充填弁14の開動作に伴って容器31内に飲
料が流入することになる。そして、このとき、容器31
内のガスは、カウンタ管路32を介してガスチャンバに
戻される。
4に流れる飲料の流量を積算し、その積算流量値が容器
31の充填容積に一致したときに充填完了信号を出力す
る。そして、充填弁14は、上記充填完了信号に基づく
アクチュエータの作動によって閉止される。
開始過渡期間T1および運転停止過渡期間T3において
は、容器への飲料の充填量が定常運転期間T2よりも多
くなる。このような問題を解決するためには、運転開始
過渡期間T1および運転終了過渡期間T3に前記流量制
御弁18の開度を小さくして、流動圧損を加えれば良
い。
過渡期間T3における前記流量制御弁18の開度をCV
とすると、この開度をCV は、下式(1)によって与え
られる。
飲料の目標平均充填流量をq、容器31の供給本数をn
とすると、上式におけるQ(t)は、下式(2)のよう
に表わされる。
2における平均充填流量に設定される。
ば、500ml)とすると 図4に示すように、前記運
転開始過渡期間T1の長さはVB /qと表わされる。ま
た、定常運転期間T2に主液管17を流れる飲料の流量
は、液チャンバ11の回転数をN(rpm)とすると、
N・VB である。それ故、上式(A)におけるdQ(t)
/dtは、下式(3)によって与えられる。
すように、充填弁14の形状損失係数をζ’、断面積を
A’、前記カウンタ管路32の形状損失係数をζ”、断
面積をA”とすると、下式(4)によって与えられる。
した手順を実行して流量制御弁18の開度を制御する。
図2のステップ100では、充填開始指令が入力された
か否かが判断され、この充填開始指令が入力された場合
には、ステップ101でタイマがリセットされる。そし
て、次のステップ102では、前記液面高さセンサ27
によって検出される液面高さHと、前記圧力センサ28
によって検出される主液タンク16内のガス圧力P
T と、圧力センサ34によって検出されるガスチャンバ
12内のガス圧力PC (≒充填中における容器31内の
ガス圧)と、容器31の供給本数nとが取込まれる。な
お、容器31の供給本数nは、例えば、図示していない
容器供給機構から与えられる容器供給信号をカウントす
ることによって得ることができる。
2で取込んだ各種検出情報等と、前記(1)、(2)お
よび(3)式とに基づいて、上記流量制御弁18の開度
CVが演算される。そして、次のステップ104では、
流量制御弁18の開度がステップ101で演算された開
度CV になるように該流量制御弁18が制御される。
間tが予め設定した時間VB /q以上になったか否かが
判断され、その判断の結果がNOである間はステップ1
02〜104の手順が繰り返される。そして、タイマの
計時時間tが設定時間VB /q以上になったと判断され
た場合には、運転開始過渡期間が終了したことになるの
で、ステップ106で流量制御弁18の開度がその判断
時点の開度に維持される。
始過渡期間において充填弁14に流れる飲料の流量が上
記目標平均充填流量qになるので、該運転開始過渡期間
における充填流量の増加傾向が抑制される(図5の点線
参照)。したがって、運転開始過渡期間T1において
も、定常運転期間T2での充填特性と同様の特性で充填
が実行されて、適正量の飲料が容器31に充填されるこ
とになる。
制御弁18の制御について述べたが、前記運転終了過渡
期間T3においてもこの流量制御弁18の制御が実行さ
れる。この場合、上記とは逆に容器31の供給が停止さ
れることになるが、図2に示す手順に準じた手順を実行
することによって、充填弁14に流れる飲料の流量を上
記目標平均充填流量qに設定することができる。なお、
上記においては、液チャンバ11の回転数Nが一定であ
るとみなして、この回転数Nを検出していないが、回転
数Nが変動する虞のある場合や、その回転数Nが変更調
整される場合には、該回転数を適宜なセンサで検出する
必要がある。この場合、上記弁制御部33は、上記セン
サで検出される回転数Nを図2に示したステップ102
において取込むことになる。
への飲料の充填量を流量計35の出力に基づいて管理し
ているが、この充填量をタイマを用いて時間管理するこ
とも可能である。また、上記実施形態では、(1)式の
演算を実行するための情報として主液タンク16内のガ
ス圧力PT を弁制御部33に取込んでいるが、これに代
えて、液チャンバ11内の飲料の圧力PM を用いること
ができる。なぜなら、上記両圧力PT ,PM には、下式
(5)の関係があるからである。もちろん、圧力PM を
用いる場合には、圧力センサによってこの圧力PM を検
出することになる。
省略することも可能である。なぜなら、上記ガス圧力P
T は、液面・圧力制御部30によって定値に保持されて
いるからである。そして、同様の理由により、液面高さ
Hの取込みも省略可能である。但し、時々刻々の圧力P
T (または、圧力PM )や液面高さHを検出して、こ
れらを流量制御弁18の開度の演算に反映させるように
すれば、該開度をより精度良く制御することができる。
ように、主液タンク16内のガス圧力PT とガスチャン
バ12内のガス圧力PC (ガス圧力PC は、ガス置換や
カウンタ工程での消費ガス、充填中の容器から排出され
るガスによって変動する)の差PT −PC を開度CV の
演算に使用しているが、この圧力差PT −PC は小さい
ので、これをゼロとみなして上記演算を簡易的に行なう
ことも可能である。そして、この圧力差PT −PC をゼ
ロとみなした場合、センサ34による上記ガス圧PC の
検出も不要になる。
適用する回転式飲料充填機においては、主液タンク16
として密閉構造でないものが使用される。そして、この
ような充填機においては、充填時に容器内のガスが大気
に放出されるので、上記ガスチャンバ12が不要にな
る。もちろん、本発明は、このような充填機にも適用可
能であり、その場合、前記(1)式の(PT −PC )/
γが(大気圧/γ)に置き換えられる。
量調整弁と、最初に供給された容器への飲料の充填が完
了する運転開始過渡期間に充填弁を流れる飲料の流量、
および最後に供給された容器への飲料の充填が完了する
運転終了過渡期間に充填弁を流れる飲料の流量が、それ
ぞれ定常運転期間に充填弁を流れる飲料の流量に等しく
なるように流量制御弁の開度を制御する弁制御手段と、
を備えているので、運転開始過渡期間および運転終了過
渡期間においても、定常運転時と同様の量の飲料を容器
に充填することができる。
した概念図。
ローチャート。
フ。
フ。
量の相違を示すしめ」充填価値お十手ブラッシローラを
用いた従来の物品排出装置の要部平面図。
Claims (5)
- 【請求項1】 回転する環状の液チャンバと、該液チャ
ンバが飲料によって満たされるように主液管を介して該
液チャンバに飲料を供給する主液タンクと、前記液チャ
ンバの周方向に所定の間隔で配列する複数の充填弁とを
備え、前記各充填弁を介して順次対応する容器に前記液
チャンバ内の飲料を充填するように構成された回転式飲
料充填機であって、 前記主液管に介在させた流量調整弁と、 最初に供給された容器への前記飲料の充填が完了する運
転開始過渡期間に前記充填弁を流れる前記飲料の流量お
よび最後に供給された容器への前記飲料の充填が完了す
る運転終了過渡期間に前記充填弁を流れる前記飲料の流
量が、それぞれ定常運転期間に前記充填弁を流れる前記
飲料の流量に等しくなるように前記流量制御弁の開度を
制御する弁制御手段と、 を備えることを特徴とする回転式飲料充填機。 - 【請求項2】 前記弁制御手段が、少なくとも前記主液
タンク内における前記飲料の液面高さと、前記容器の供
給本数とに基づいて前記流量制御弁の開度を設定するよ
うに構成されていることを特徴とする請求項1に記載の
回転式飲料充填機。 - 【請求項3】 前記主液タンクが閉構造を有し、前記液
チャンバにガスチャンバを一体配設して、このガスチャ
ンバを前記主液タンクの気相部に連通させるとともに、
前記ガスチャンバを前記充填弁を介して前記容器の気相
部に連通させたことを特徴とする請求項1または2に記
載の回転式飲料充填機。 - 【請求項4】 前記主液タンクが大気に開放されている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の回転式飲料
充填機。 - 【請求項5】 前記弁制御手段が、少なくとも前記主液
タンク内における前記飲料の液面高さと、前記容器の供
給本数と、前記主液タンクの気相部のガス圧力と前記ガ
スチャンバにおけるガス圧力の差とに基づいて前記流量
制御弁の開度を設定するように構成されていることを特
徴とする請求項3に記載の回転式飲料充填機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000103166A JP4384781B2 (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 回転式飲料充填機 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP4384781B2 JP4384781B2 (ja) | 2009-12-16 |
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Family Applications (1)
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- 2000-04-05 JP JP2000103166A patent/JP4384781B2/ja not_active Expired - Lifetime
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