JP3335182B2 - 容器の充填方法およびその装置 - Google Patents
容器の充填方法およびその装置Info
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- JP3335182B2 JP3335182B2 JP54653298A JP54653298A JP3335182B2 JP 3335182 B2 JP3335182 B2 JP 3335182B2 JP 54653298 A JP54653298 A JP 54653298A JP 54653298 A JP54653298 A JP 54653298A JP 3335182 B2 JP3335182 B2 JP 3335182B2
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- Japan
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- filling
- container
- gas
- liquid
- pressure
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
- B67C—CLEANING, FILLING WITH LIQUIDS OR SEMILIQUIDS, OR EMPTYING, OF BOTTLES, JARS, CANS, CASKS, BARRELS, OR SIMILAR CONTAINERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; FUNNELS
- B67C3/00—Bottling liquids or semiliquids; Filling jars or cans with liquids or semiliquids using bottling or like apparatus; Filling casks or barrels with liquids or semiliquids
- B67C3/30—Filling of barrels or casks
- B67C3/32—Filling of barrels or casks using counterpressure, i.e. filling while the container is under pressure
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- Filling Of Jars Or Cans And Processes For Cleaning And Sealing Jars (AREA)
- Basic Packing Technique (AREA)
- Vacuum Packaging (AREA)
- Special Conveying (AREA)
- Devices For Dispensing Beverages (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、液体の充填に先立ってプリストレスガス
（vorspanngas）で予め圧力が加えられた容器、特に小
樽に対して供給管路に接続された充填ステーションの充
填バルブによって液体を容器に供給し、充填処理の際
に、容器内部に存在するプリストレスガスを除去するこ
とにより、容器に少なくとも１種類のガスが溶解した液
体を充填する方法およびこの方法を実行するための装置
に関する。
（vorspanngas）で予め圧力が加えられた容器、特に小
樽に対して供給管路に接続された充填ステーションの充
填バルブによって液体を容器に供給し、充填処理の際
に、容器内部に存在するプリストレスガスを除去するこ
とにより、容器に少なくとも１種類のガスが溶解した液
体を充填する方法およびこの方法を実行するための装置
に関する。
ビール等の炭酸ガスを含有する飲料は、液体表面上の
CO2の分圧が少なくとも液体内の飽和圧以上である場合
は、CO2を溶液内でのみ保持する。液体表面上の気圧が
飽和圧未満である場合は、液体からCO2が失われる。し
かしながら、気圧が飽和圧よりも相当に高い場合には、
溶体内に更なるCO2が取り込まれるおそれがある。ガス
の取り込みは、液体内の飽和圧と液体表面上の分圧との
圧力差、通常は容器の充填時間に等しいガス交換に要す
る時間、さらに、ガス交換領域の大きさ、即ち、液体の
表面積に依存する。ガスが取り込まれるおそれは、充填
処理の際に液体に乱れが生じることにより著しく増大す
る。しかしながら、液体と液体上の雰囲気との間のガス
交換は、CO2だけではなく、該雰囲気中に存在する他の
ガス、特に、酸素にも関するものであり、この酸素は、
同様の法則に従って液体に取り込まれる。さらに、酸素
は、液体製品の品質に大きな影響を与えるものであり、
液体が微生物により劣化したり、液体の成分が酸化して
保存性が損なわれる可能性がある。
CO2の分圧が少なくとも液体内の飽和圧以上である場合
は、CO2を溶液内でのみ保持する。液体表面上の気圧が
飽和圧未満である場合は、液体からCO2が失われる。し
かしながら、気圧が飽和圧よりも相当に高い場合には、
溶体内に更なるCO2が取り込まれるおそれがある。ガス
の取り込みは、液体内の飽和圧と液体表面上の分圧との
圧力差、通常は容器の充填時間に等しいガス交換に要す
る時間、さらに、ガス交換領域の大きさ、即ち、液体の
表面積に依存する。ガスが取り込まれるおそれは、充填
処理の際に液体に乱れが生じることにより著しく増大す
る。しかしながら、液体と液体上の雰囲気との間のガス
交換は、CO2だけではなく、該雰囲気中に存在する他の
ガス、特に、酸素にも関するものであり、この酸素は、
同様の法則に従って液体に取り込まれる。さらに、酸素
は、液体製品の品質に大きな影響を与えるものであり、
液体が微生物により劣化したり、液体の成分が酸化して
保存性が損なわれる可能性がある。
ボトルもしくは小樽に関わらず、バルブを介して製品
を容器に取り入れるためには、供給管路と容器との間の
圧力差が必要である。この圧力差の大きさにより、製品
の流入速度が決定される。通常、液体の乱れによる表面
積の増加を回避するために、低い流速で製品の充填を開
始し、徐々に流速が高められる。このため、容器は、該
容器内に溶解されたガスの飽和圧よりも相当に高い気圧
に予め加圧される。実際に充填される液体もまた、タン
クやポンプによってこの圧力レベルに維持されて充填マ
シンに供給される。供給される液体の圧力にまで容器が
加圧された後、容器と製品の供給管路との間の接続が得
られる。容器の製品による充填は、該容器内に存在する
プロストレスガスの排気を制御することによって行われ
る。この処理において、液体の流速は、発生した圧力差
によって決定される。さらに、充填の終了間際にガスの
排気を絞ることによって容器と供給管路との間の圧力差
を減少させる方法が知られている。この方法により、充
填処理の終了間際に単位時間当たりの製品の充填量が減
少し、一定の分量に到達する際に供給の遮断を高精度に
行うことができる。この方法は、「バックガス制御（Ｒ
ckgasregelung）」と呼ばれている。この制御方法の
利点は、液体表面上の気圧が常時CO2ガスの飽和圧を超
えることにある。
を容器に取り入れるためには、供給管路と容器との間の
圧力差が必要である。この圧力差の大きさにより、製品
の流入速度が決定される。通常、液体の乱れによる表面
積の増加を回避するために、低い流速で製品の充填を開
始し、徐々に流速が高められる。このため、容器は、該
容器内に溶解されたガスの飽和圧よりも相当に高い気圧
に予め加圧される。実際に充填される液体もまた、タン
クやポンプによってこの圧力レベルに維持されて充填マ
シンに供給される。供給される液体の圧力にまで容器が
加圧された後、容器と製品の供給管路との間の接続が得
られる。容器の製品による充填は、該容器内に存在する
プロストレスガスの排気を制御することによって行われ
る。この処理において、液体の流速は、発生した圧力差
によって決定される。さらに、充填の終了間際にガスの
排気を絞ることによって容器と供給管路との間の圧力差
を減少させる方法が知られている。この方法により、充
填処理の終了間際に単位時間当たりの製品の充填量が減
少し、一定の分量に到達する際に供給の遮断を高精度に
行うことができる。この方法は、「バックガス制御（Ｒ
ckgasregelung）」と呼ばれている。この制御方法の
利点は、液体表面上の気圧が常時CO2ガスの飽和圧を超
えることにある。
プリストレス圧は、試行錯誤により決定される。充填
の開始時においては、製品は、局所的な低圧を生み出す
乱れによってCO2を放出するべきである。これにより、
液体表面上に望ましい人工的な泡が発生するが、この泡
の粒は、それぞれ放出されたCO2のみを含有し、製品と
該製品上の酸素を含有する雰囲気との接触を阻止する。
充填を続けているうちにこの乱れおよび局所的な低圧は
消滅する。その後、充填中に製品は再びCO2を取り込
む。即ち、大切なことは、放出されるCO2と、CO2の含有
量、温度、容器の大きさ、および推定充填時間の関数で
ある取り込まれるCO2との均衡を達成することにある。
の開始時においては、製品は、局所的な低圧を生み出す
乱れによってCO2を放出するべきである。これにより、
液体表面上に望ましい人工的な泡が発生するが、この泡
の粒は、それぞれ放出されたCO2のみを含有し、製品と
該製品上の酸素を含有する雰囲気との接触を阻止する。
充填を続けているうちにこの乱れおよび局所的な低圧は
消滅する。その後、充填中に製品は再びCO2を取り込
む。即ち、大切なことは、放出されるCO2と、CO2の含有
量、温度、容器の大きさ、および推定充填時間の関数で
ある取り込まれるCO2との均衡を達成することにある。
バックガス制御においては、容器を飽和圧よりも予め
相当に高い圧力にすること、さらに、充填速度を制御す
るために排気を制御することが必要であるが、充填の最
終段階で充填速度が減少すると問題が生じる。液体の流
入口の圧力が一定であるならば、流速は圧力差が減少す
る場合にのみ減少する。このため、従来技術において
は、ガスの排出が絞られ（極端な場合は遮断され）、液
体の水位が上昇することにより容器の中に存在する残余
のガスが圧縮され、反対圧力が所望の値に上昇するまで
待機する。この時間は、ビール用の容器の場合は特に長
時間になる。従って、通常50リットルの小樽では入口の
断面がDN21（公称直径）であり、圧力差が0.8バールの
場合は、最大充填速度は毎秒2.5リットルになる。小樽
に35リットル充填された時には、15リットルのガス空間
は、0.7バール分だけ圧縮されることになり、流速が減
少する。これには、15×0.7＝10.5リットルの液体と、
（充填速度の減少を考慮すると）８秒程度の充填時間が
必要になる。即ち、特に供給圧力における変動の可能性
を伴う場合には、高速かつ精度の高い制御は不可能であ
る。１種類のガス（例えばCO2）だけでなく、２種類の
ガス（例えばCO2およびN2）を意図的に製品中に溶解さ
せている場合は一層深刻である。近年、N2が泡の安定化
のためにビールに添加されている。最も良い例は、栓を
抜いた際に溶解されたN2が放出されることによってクリ
ーミーで長持ちする泡が作られるスタウトビールであ
る。しかしながら、N2とCO2とは、互いに全く異なる溶
解性と飽和圧曲線を有している。CO2は、溶液に取り込
まれやすく、溶液から取り出されにくい。一方、N2は、
溶液に極めて取り込まれにくく、微少の乱れで極めて簡
単に溶液から取り出される。２種類のガスを用いたシス
テムの場合には、充填開始時にガスを放出することと、
充填の際に失われたガスを再度取り込むこととをバラン
スさせることは不可能に近い。従って、充填された製品
の品質は一様でない。この欠点を補うために、溶解され
ているガスを除き、雰囲気中のガスCO2とN2の比率を維
持しようとする試みがなされている。しかし、この試み
は、決まった単一の温度や決まった単一の容器のサイ
ズ、さらに、決まった単一の製品供給圧のもとでしか行
うことができない。制御技術によってこれら多数の要因
を完全に克服し、許容誤差の範囲内にすることは不可能
である。
相当に高い圧力にすること、さらに、充填速度を制御す
るために排気を制御することが必要であるが、充填の最
終段階で充填速度が減少すると問題が生じる。液体の流
入口の圧力が一定であるならば、流速は圧力差が減少す
る場合にのみ減少する。このため、従来技術において
は、ガスの排出が絞られ（極端な場合は遮断され）、液
体の水位が上昇することにより容器の中に存在する残余
のガスが圧縮され、反対圧力が所望の値に上昇するまで
待機する。この時間は、ビール用の容器の場合は特に長
時間になる。従って、通常50リットルの小樽では入口の
断面がDN21（公称直径）であり、圧力差が0.8バールの
場合は、最大充填速度は毎秒2.5リットルになる。小樽
に35リットル充填された時には、15リットルのガス空間
は、0.7バール分だけ圧縮されることになり、流速が減
少する。これには、15×0.7＝10.5リットルの液体と、
（充填速度の減少を考慮すると）８秒程度の充填時間が
必要になる。即ち、特に供給圧力における変動の可能性
を伴う場合には、高速かつ精度の高い制御は不可能であ
る。１種類のガス（例えばCO2）だけでなく、２種類の
ガス（例えばCO2およびN2）を意図的に製品中に溶解さ
せている場合は一層深刻である。近年、N2が泡の安定化
のためにビールに添加されている。最も良い例は、栓を
抜いた際に溶解されたN2が放出されることによってクリ
ーミーで長持ちする泡が作られるスタウトビールであ
る。しかしながら、N2とCO2とは、互いに全く異なる溶
解性と飽和圧曲線を有している。CO2は、溶液に取り込
まれやすく、溶液から取り出されにくい。一方、N2は、
溶液に極めて取り込まれにくく、微少の乱れで極めて簡
単に溶液から取り出される。２種類のガスを用いたシス
テムの場合には、充填開始時にガスを放出することと、
充填の際に失われたガスを再度取り込むこととをバラン
スさせることは不可能に近い。従って、充填された製品
の品質は一様でない。この欠点を補うために、溶解され
ているガスを除き、雰囲気中のガスCO2とN2の比率を維
持しようとする試みがなされている。しかし、この試み
は、決まった単一の温度や決まった単一の容器のサイ
ズ、さらに、決まった単一の製品供給圧のもとでしか行
うことができない。制御技術によってこれら多数の要因
を完全に克服し、許容誤差の範囲内にすることは不可能
である。
バックガス制御の別の欠点は、ガス、通常はCO2によ
って予め飽和圧よりも相当に高い圧力にすることによっ
て、充填の際の圧力降下により容器内部の圧力が最低に
なった時においてもガスが飽和圧を超える圧力を保つよ
うにしなければならないことである。ガスは大気中に排
気されるため、結果としてエネルギーの消費に加えて温
室効果ガスであるCO2の消費が増大することになる。さ
らに、作業に立ち会う人間が大量のCO2の排出による負
担を負うことになる。
って予め飽和圧よりも相当に高い圧力にすることによっ
て、充填の際の圧力降下により容器内部の圧力が最低に
なった時においてもガスが飽和圧を超える圧力を保つよ
うにしなければならないことである。ガスは大気中に排
気されるため、結果としてエネルギーの消費に加えて温
室効果ガスであるCO2の消費が増大することになる。さ
らに、作業に立ち会う人間が大量のCO2の排出による負
担を負うことになる。
この種の処理として、英国特許第2,116,530号（GB−
Ａ−2,116,530）において、小樽が下向きの接続用フィ
ッティングによって充填され、該接続用フィッティング
の二酸化炭素バルブを介して液体が流入し、排出された
ガスが排気バルブを介して排出されることが開示されて
いる。ビールが最終的に垂直パイプの上側端部を超えて
流れた際に、容器は完全に一杯になる。ビールの小樽へ
の充填の際には、乱れが少なく、泡立ちが少なくなるよ
うに、特に、３つの段階において充填が行われるという
特徴がある。最初の段階においては、第１の所定の分量
の液体が測定されて容器に徐々に導入される。第２の段
階においては、第２の所定の分量の液体が測定されて迅
速に容器内に導入される。そして完全に容器を充填する
最後の段階においては、所定の分量の液体が測定され
て、徐々に容器内に導入される。各段階において、小樽
に導入される液体の分量は、液体管路における指示計器
によって確認され、測定された電圧が電子評価切替シス
テムに転送されてデジタル化された後、「リットル」の
目盛りが付けられた計器に転送され、容器内の全分量が
表示される。個々の充填段階において望ましいとされる
分量は、目標値調節ユニットによって決められる。個々
の充填段階において、異なる分量の充填を行うために、
充填速度が高い段階においては、追加の充填管路が接続
される。従って、従来の処理においては、流量のパラメ
ータ化が可能な２つの極限値が与えられ、これらの極限
値に達した際に、大型の充填管路と小型の充填管路との
切り替えを行うことができる。製品供給管路においては
流速は調節されない。
Ａ−2,116,530）において、小樽が下向きの接続用フィ
ッティングによって充填され、該接続用フィッティング
の二酸化炭素バルブを介して液体が流入し、排出された
ガスが排気バルブを介して排出されることが開示されて
いる。ビールが最終的に垂直パイプの上側端部を超えて
流れた際に、容器は完全に一杯になる。ビールの小樽へ
の充填の際には、乱れが少なく、泡立ちが少なくなるよ
うに、特に、３つの段階において充填が行われるという
特徴がある。最初の段階においては、第１の所定の分量
の液体が測定されて容器に徐々に導入される。第２の段
階においては、第２の所定の分量の液体が測定されて迅
速に容器内に導入される。そして完全に容器を充填する
最後の段階においては、所定の分量の液体が測定され
て、徐々に容器内に導入される。各段階において、小樽
に導入される液体の分量は、液体管路における指示計器
によって確認され、測定された電圧が電子評価切替シス
テムに転送されてデジタル化された後、「リットル」の
目盛りが付けられた計器に転送され、容器内の全分量が
表示される。個々の充填段階において望ましいとされる
分量は、目標値調節ユニットによって決められる。個々
の充填段階において、異なる分量の充填を行うために、
充填速度が高い段階においては、追加の充填管路が接続
される。従って、従来の処理においては、流量のパラメ
ータ化が可能な２つの極限値が与えられ、これらの極限
値に達した際に、大型の充填管路と小型の充填管路との
切り替えを行うことができる。製品供給管路においては
流速は調節されない。
従って、本発明の課題は、より精密な充填、さらに、
プリストレスガスの消費を低減することにある。
プリストレスガスの消費を低減することにある。
この課題は、容器内のプリストレスガスが、充填する
液体内に溶解したガスのうち１種類のガスの飽和圧に概
ね相当する分圧にしか予め加圧されず、流速を製品供給
管路において測定し、製品の流量を直接調節することに
よって制御することを特徴とする本発明によって基本的
に解決されるものである。
液体内に溶解したガスのうち１種類のガスの飽和圧に概
ね相当する分圧にしか予め加圧されず、流速を製品供給
管路において測定し、製品の流量を直接調節することに
よって制御することを特徴とする本発明によって基本的
に解決されるものである。
従来技術とは異なり、これは、当初の製品の流入速度
を遅くし、充填の最終段階にかけて流速を増加させるこ
とを小樽内部の圧力を変化させることによって間接的に
調節するのではなく、製品の流量を直接制御するもので
ある。
を遅くし、充填の最終段階にかけて流速を増加させるこ
とを小樽内部の圧力を変化させることによって間接的に
調節するのではなく、製品の流量を直接制御するもので
ある。
この新しい方法の主な利点は、製品圧力が流速の生成
に際し重要ではないため、従来必要であった製品圧力セ
ンサの設置が完全に不要になることにある。従って、極
めて精密かつ精度の高いセンサの使用や、該センサの技
術的な測定目盛りの調節が不要になる。
に際し重要ではないため、従来必要であった製品圧力セ
ンサの設置が完全に不要になることにある。従って、極
めて精密かつ精度の高いセンサの使用や、該センサの技
術的な測定目盛りの調節が不要になる。
反対圧力ガスが充填された容器においては、比較的大
量のガスの圧力の加減をガスの排出を開閉することによ
って行うため、製品圧力の変動に対する対応が遅くなら
ざるをえない。圧力は、容器内部の徐々に上昇する製品
レベルに依存して変化する。本発明においては、流れの
断面積が変化することによる製品圧力やガスの反対圧力
が変化するにもかかわらず、小樽内への製品の流速を望
ましい所定の値で一定にすることができる。
量のガスの圧力の加減をガスの排出を開閉することによ
って行うため、製品圧力の変動に対する対応が遅くなら
ざるをえない。圧力は、容器内部の徐々に上昇する製品
レベルに依存して変化する。本発明においては、流れの
断面積が変化することによる製品圧力やガスの反対圧力
が変化するにもかかわらず、小樽内への製品の流速を望
ましい所定の値で一定にすることができる。
熱い小樽に冷たい製品が最初に流入する際に、該容器
内部の残余の容量を占める雰囲気中の消毒用の蒸気が急
激に凝縮する。従来の圧力調節による方法においては、
このような圧力の急激な変化を十分に迅速に制御するこ
とができない。この新しい方法は、本課題を容易に解決
し、精密な充填に必須条件とされる製品の流速を低速に
制御することを確実に行うものである。
内部の残余の容量を占める雰囲気中の消毒用の蒸気が急
激に凝縮する。従来の圧力調節による方法においては、
このような圧力の急激な変化を十分に迅速に制御するこ
とができない。この新しい方法は、本課題を容易に解決
し、精密な充填に必須条件とされる製品の流速を低速に
制御することを確実に行うものである。
本発明の別の実施の形態においては、特定の容器の大
きさ、フィッティングのタイプ、製品の異なる温度、お
よび（または）特定の燃料ガス比率（Treibgasanteile
n）を考慮するために種々の充填曲線がデータ処理ユニ
ットに入力されている。これらの曲線は、計算や実験に
よって求められるアルゴリズムによって作成され、上述
した容器の部材や製品の条件に応じて適切な流速を自動
的に相関させる。従って、製品（容器）を新しい組み合
わせにした場合であっても、本システムにおいては、最
適な自己学習による充填特性を構築して処理することが
できる。充填曲線は、製品の流量を調節するために使用
されるセットポイント値である。
きさ、フィッティングのタイプ、製品の異なる温度、お
よび（または）特定の燃料ガス比率（Treibgasanteile
n）を考慮するために種々の充填曲線がデータ処理ユニ
ットに入力されている。これらの曲線は、計算や実験に
よって求められるアルゴリズムによって作成され、上述
した容器の部材や製品の条件に応じて適切な流速を自動
的に相関させる。従って、製品（容器）を新しい組み合
わせにした場合であっても、本システムにおいては、最
適な自己学習による充填特性を構築して処理することが
できる。充填曲線は、製品の流量を調節するために使用
されるセットポイント値である。
本発明のこの思想による好ましい実施の形態において
は、充填曲線は製作の際に、例えば、グラッフィック相
互作用システムを用いて図形的に変更されて調節され
る。
は、充填曲線は製作の際に、例えば、グラッフィック相
互作用システムを用いて図形的に変更されて調節され
る。
次に、容器内部のガスは、注入された製品によって簡
素なオーバーフローバルブを介して強制的に排出され
る。これには、従来通常に使用された高価な制御装置を
必要としない。数種類の溶解したガスを含有する液体の
場合には、最適なガスの組成は容器内部で決定される。
なぜならば、容器内部の圧力が充填処理の全処理時間に
渡って同一に保たれるからである。従来のバックガス制
御においては、充填処理の際に、容器内部の圧力の変動
によって異なるガス交換作用が生じるため、多くの充填
段階において、製品の品質に影響が及ぶ。この問題は、
本発明によって完全に解決される。
素なオーバーフローバルブを介して強制的に排出され
る。これには、従来通常に使用された高価な制御装置を
必要としない。数種類の溶解したガスを含有する液体の
場合には、最適なガスの組成は容器内部で決定される。
なぜならば、容器内部の圧力が充填処理の全処理時間に
渡って同一に保たれるからである。従来のバックガス制
御においては、充填処理の際に、容器内部の圧力の変動
によって異なるガス交換作用が生じるため、多くの充填
段階において、製品の品質に影響が及ぶ。この問題は、
本発明によって完全に解決される。
本発明の好ましい実施の形態においては、充填の後に
飽和圧に対応して容器内部のプリストレス圧が調節され
る。本発明の思想は、ビール用の小樽が消毒のために蒸
気を当てられた後、まだ熱いままの容器に冷たい製品が
注入されるという事実を前提としている。100℃の温度
の約12kgの金属製容器に約３℃の温度の50リットルのビ
ールが注入される。熱交換により温度が同一化すること
によって、供給温度に対して容器内の製品の温度が約４
℃上昇する。これによって、溶解されたガスの飽和圧に
当然に変化が生じるため、本発明においては、充填され
た容器内の製品の飽和圧に相当するように圧力値が調節
されなければならない。従来においては、反対圧力は常
に飽和圧よりも相当に高いものであったため、この問題
が生ずることはなかった。
飽和圧に対応して容器内部のプリストレス圧が調節され
る。本発明の思想は、ビール用の小樽が消毒のために蒸
気を当てられた後、まだ熱いままの容器に冷たい製品が
注入されるという事実を前提としている。100℃の温度
の約12kgの金属製容器に約３℃の温度の50リットルのビ
ールが注入される。熱交換により温度が同一化すること
によって、供給温度に対して容器内の製品の温度が約４
℃上昇する。これによって、溶解されたガスの飽和圧に
当然に変化が生じるため、本発明においては、充填され
た容器内の製品の飽和圧に相当するように圧力値が調節
されなければならない。従来においては、反対圧力は常
に飽和圧よりも相当に高いものであったため、この問題
が生ずることはなかった。
上記の方法を実行するために、本発明の装置は、充填
ステーションを有し、容器に充填される液体製品を供給
管路を介して供給し、除去されるプリストレスガスを容
器から戻りガス管路を介して排出するようにしている
が、充填ステーションの供給管路における流速を求める
ための流速計と、製品の流量を調節するためのダイヤフ
ラムを有する。従って、個々の充填ステーションにおけ
る流量は、充填量や、充填レベルの関数として、充填さ
れる製品の供給圧力に対して完全に独立してそれぞれ別
個に調整することが可能であり、充填マシンにおいて存
在しうる他の充填ステーションに対して独立している。
さらに、多くの場合、製品に影響を与えることなく、飽
和圧において最適なガスの混合比率に調節することが可
能であるため、各充填機械の上流側の共通の圧力タンク
とその制御が簡素化される。製品の流量は流速計によっ
て求められた実測値である流速、さらに好ましくは、容
器の大きさ、フィッティングのタイプ、製品の異なる温
度、および（または）製品内の特定の燃料ガスによって
調節されてデータ処理ユニットに保存されたセットポイ
ント値である充填曲線に基づいてコントローラによって
調節される。このため、本発明においては、ダイヤフラ
ムの断面積を常時調節することが可能になっている。
ステーションを有し、容器に充填される液体製品を供給
管路を介して供給し、除去されるプリストレスガスを容
器から戻りガス管路を介して排出するようにしている
が、充填ステーションの供給管路における流速を求める
ための流速計と、製品の流量を調節するためのダイヤフ
ラムを有する。従って、個々の充填ステーションにおけ
る流量は、充填量や、充填レベルの関数として、充填さ
れる製品の供給圧力に対して完全に独立してそれぞれ別
個に調整することが可能であり、充填マシンにおいて存
在しうる他の充填ステーションに対して独立している。
さらに、多くの場合、製品に影響を与えることなく、飽
和圧において最適なガスの混合比率に調節することが可
能であるため、各充填機械の上流側の共通の圧力タンク
とその制御が簡素化される。製品の流量は流速計によっ
て求められた実測値である流速、さらに好ましくは、容
器の大きさ、フィッティングのタイプ、製品の異なる温
度、および（または）製品内の特定の燃料ガスによって
調節されてデータ処理ユニットに保存されたセットポイ
ント値である充填曲線に基づいてコントローラによって
調節される。このため、本発明においては、ダイヤフラ
ムの断面積を常時調節することが可能になっている。
本発明の好ましい実施の形態においては、オーバーフ
ローバルブを戻りガス管路に設けることにより、このオ
ーバーフローバルブを介して戻りガスが取り除かれる。
ローバルブを戻りガス管路に設けることにより、このオ
ーバーフローバルブを介して戻りガスが取り除かれる。
本発明のその他の改変例、利点、利用可能性について
は、以下の実施の形態の説明および図面より理解できよ
う。請求の範囲に記載された内容に関わらず、ここに説
明および（もしくは）図示された全ての特徴は、それぞ
れ個別に、もしくはそれらを組み合わせることによって
本発明の主題を構成するものである。
は、以下の実施の形態の説明および図面より理解できよ
う。請求の範囲に記載された内容に関わらず、ここに説
明および（もしくは）図示された全ての特徴は、それぞ
れ個別に、もしくはそれらを組み合わせることによって
本発明の主題を構成するものである。
本明細書において、図１は、本発明の充填ステーショ
ンを概略的に示し、図２は、本発明の充填曲線の作成に
影響を与える要因を概略的に示し、図3a、図3bは、従来
のバックガス制御と本発明の制御との対比を示してい
る。
ンを概略的に示し、図２は、本発明の充填曲線の作成に
影響を与える要因を概略的に示し、図3a、図3bは、従来
のバックガス制御と本発明の制御との対比を示してい
る。
本発明の主題の一部を構成する原出願DE19718130.9に
記載されているように、容器が排気されることによりガ
スの反対圧力が低くなるという原則に基づいて図１の充
填ステーション30が示されている。充填ステーション30
は、基本的に供給管路３を介してガスが溶解したビール
のような液体が供給される充填バルブ２からなる。液体
製品が充填される容器、特に小樽４は、充填バルブ２の
部位に配置される。
記載されているように、容器が排気されることによりガ
スの反対圧力が低くなるという原則に基づいて図１の充
填ステーション30が示されている。充填ステーション30
は、基本的に供給管路３を介してガスが溶解したビール
のような液体が供給される充填バルブ２からなる。液体
製品が充填される容器、特に小樽４は、充填バルブ２の
部位に配置される。
供給管路３においては、それぞれの充填ステーション
１において、管路区間８を通る製品の流速を求めるため
の流速計31と、例えば、メンブレン制御バルブのような
常時調節可能なダイヤフラム32とが設けられている。流
速計31は、ダイヤフラム32の上流側もしくは下流側に配
置され、実際の流量（もしくは流速）を実測値として制
御ユニット34に受け渡す実測値処理ユニット33に対して
得られた製品の流れに関するデータを供給する。
１において、管路区間８を通る製品の流速を求めるため
の流速計31と、例えば、メンブレン制御バルブのような
常時調節可能なダイヤフラム32とが設けられている。流
速計31は、ダイヤフラム32の上流側もしくは下流側に配
置され、実際の流量（もしくは流速）を実測値として制
御ユニット34に受け渡す実測値処理ユニット33に対して
得られた製品の流れに関するデータを供給する。
小樽４においては、充填バルブ２の戻りガス管路10に
接続された垂直パイプ９が設けられている。戻りガス管
路10は、戻りガスの排気管12へのアクセスを制御するオ
ーバーフローバルブ11に接続している。さらに、戻りガ
ス管路10は、バルブ14によって閉じることが可能なプリ
ストレスガス管路13に接続している。
接続された垂直パイプ９が設けられている。戻りガス管
路10は、戻りガスの排気管12へのアクセスを制御するオ
ーバーフローバルブ11に接続している。さらに、戻りガ
ス管路10は、バルブ14によって閉じることが可能なプリ
ストレスガス管路13に接続している。
容器４を充填するには、まず最初に、この容器４をプ
リストレスガス管路13および戻りガス管路10を用いてプ
リストレスガス、特にCO2によって予め加圧しておく。
スタウトビールのような特定の液体については、CO2とN
2のような幾つかのガスの混合物がプリストレスガスと
して用いられる。小樽４内部のプリストレス圧は、概ね
ビール内のCO2（もしくはN2）の飽和圧に相当する分圧
であるか、該分圧よりも若干高い圧力（例えば、1.4バ
ール）に過ぎないが、供給管路３の管路区間８における
充填バルブ２の上流側に加えられた製品圧力（2.5バー
ル）よりも低くなっている。小樽４内部のプリストレス
ガスの反対圧力は、小樽４に充填した後の、即ち、充填
された容器内に溶解されたガスの飽和圧に相当する。充
填の際に通常蒸気処理に施されて約100℃に加熱される
容器４内部で、充填された約３℃のビールの温度が約４
℃上昇することが考慮されている。このように、当初の
プリストレス圧を設定する際に、飽和圧の変化が発生す
ることが既に考慮されている。
リストレスガス管路13および戻りガス管路10を用いてプ
リストレスガス、特にCO2によって予め加圧しておく。
スタウトビールのような特定の液体については、CO2とN
2のような幾つかのガスの混合物がプリストレスガスと
して用いられる。小樽４内部のプリストレス圧は、概ね
ビール内のCO2（もしくはN2）の飽和圧に相当する分圧
であるか、該分圧よりも若干高い圧力（例えば、1.4バ
ール）に過ぎないが、供給管路３の管路区間８における
充填バルブ２の上流側に加えられた製品圧力（2.5バー
ル）よりも低くなっている。小樽４内部のプリストレス
ガスの反対圧力は、小樽４に充填した後の、即ち、充填
された容器内に溶解されたガスの飽和圧に相当する。充
填の際に通常蒸気処理に施されて約100℃に加熱される
容器４内部で、充填された約３℃のビールの温度が約４
℃上昇することが考慮されている。このように、当初の
プリストレス圧を設定する際に、飽和圧の変化が発生す
ることが既に考慮されている。
充填の際、制御機構33は常時流速計31から供給された
実測値と、容器の大きさ、フィッティングのタイプ、製
品の温度、燃料ガスの比率、もしくは他のパラメータに
適合するように充填曲線によって生成された設定値とを
比較し、必要であれば流量を変更する。このため、断面
積を変化させて所与の流速（変数）をいつでも生み出す
ことができるリニア駆動（制御変数：ストローク）によ
って常時調節可能なダイヤフラム32が使用される。この
ように、製品管路もしくはガス空間における通常の圧力
の変化が極めて短い制御距離で遅滞なく同一化されて補
正される。反対圧力が飽和圧に常時維持されるととも
に、供給管路における製品の内部圧力にさらに影響を与
えることなく高精度に所定の充填曲線に従った処理が行
われる。
実測値と、容器の大きさ、フィッティングのタイプ、製
品の温度、燃料ガスの比率、もしくは他のパラメータに
適合するように充填曲線によって生成された設定値とを
比較し、必要であれば流量を変更する。このため、断面
積を変化させて所与の流速（変数）をいつでも生み出す
ことができるリニア駆動（制御変数：ストローク）によ
って常時調節可能なダイヤフラム32が使用される。この
ように、製品管路もしくはガス空間における通常の圧力
の変化が極めて短い制御距離で遅滞なく同一化されて補
正される。反対圧力が飽和圧に常時維持されるととも
に、供給管路における製品の内部圧力にさらに影響を与
えることなく高精度に所定の充填曲線に従った処理が行
われる。
充填曲線の作成に影響を与える要因が図２に示されて
いる。計算や実験に基づいて求められたアルゴリズムに
よる充填曲線の他に、新しい製品と容器との組み合わせ
のために自己学習による最適な充填特性が構成されて処
理される。さらに、作成サイクルの間にグラッフィック
相互システムに基づいて充填曲線を変更するための暫定
値が作り出される。
いる。計算や実験に基づいて求められたアルゴリズムに
よる充填曲線の他に、新しい製品と容器との組み合わせ
のために自己学習による最適な充填特性が構成されて処
理される。さらに、作成サイクルの間にグラッフィック
相互システムに基づいて充填曲線を変更するための暫定
値が作り出される。
図3aおよび図3bは、従来の「バックガス制御」と本発
明の制御との対比を示している。流速に対する間接的な
圧力制御のもとでは、交点において大きな問題が発生す
るが、流れの断面積（流量）と流速との直接制御が本発
明においては平行に行われる。従って、極めて迅速な圧
力の変化に対する応答が可能である。
明の制御との対比を示している。流速に対する間接的な
圧力制御のもとでは、交点において大きな問題が発生す
るが、流れの断面積（流量）と流速との直接制御が本発
明においては平行に行われる。従って、極めて迅速な圧
力の変化に対する応答が可能である。
プリストレスバルブ14が閉まった後、充填バルブ２が
開いた場合には、当初は少量の製品しか流入しない。圧
力差にもかかわらず、供給量を特に減少させることによ
って製品の散乱が阻止される。その後、過度に大きな乱
れを生じさせることなく充填速度を徐々に増加させるこ
とができる。充填バルブ２において、環状のギャップ15
を介して供給管路８より小樽４内部に送り込まれるビー
ルにより、小樽４の内部に存在するプリストレスガス
が、小樽４より垂直パイプ９を介して強制的に排出され
る。プリストレスガスは、オーバーフローバルブ11を介
して戻りガスの排気管12に排出される。オーバーフロー
バルブ11によって生み出される戻りガスの圧力は、例え
ば、1.5バールで一定である。
開いた場合には、当初は少量の製品しか流入しない。圧
力差にもかかわらず、供給量を特に減少させることによ
って製品の散乱が阻止される。その後、過度に大きな乱
れを生じさせることなく充填速度を徐々に増加させるこ
とができる。充填バルブ２において、環状のギャップ15
を介して供給管路８より小樽４内部に送り込まれるビー
ルにより、小樽４の内部に存在するプリストレスガス
が、小樽４より垂直パイプ９を介して強制的に排出され
る。プリストレスガスは、オーバーフローバルブ11を介
して戻りガスの排気管12に排出される。オーバーフロー
バルブ11によって生み出される戻りガスの圧力は、例え
ば、1.5バールで一定である。
本発明の実施の形態の重要な点は、小樽４内部に予め
加える圧力をビール内のCO2（もしくはN2）の飽和圧に
概ね相当する分圧に調節するだけでよく、この圧力は、
従来用いられていたプリストレス圧よりも相当に低いこ
とにある。制御ユニット31〜39を個々の充填ステーショ
ン30にそれぞれ設けることにより、遅滞なく小樽４内部
の充填速度を制御することが可能となり、充填の際に、
従来では成し遂げられなかった製品の保護が可能とな
る。所望しないCO2の放出や取り込み、もしくはプリス
トレスガスからの酸素の取り込みによる製品の劣化を阻
止することが可能となり、プリストレスガスの排出が40
パーセント少なくなり、製品の品質が大幅に向上する。
加える圧力をビール内のCO2（もしくはN2）の飽和圧に
概ね相当する分圧に調節するだけでよく、この圧力は、
従来用いられていたプリストレス圧よりも相当に低いこ
とにある。制御ユニット31〜39を個々の充填ステーショ
ン30にそれぞれ設けることにより、遅滞なく小樽４内部
の充填速度を制御することが可能となり、充填の際に、
従来では成し遂げられなかった製品の保護が可能とな
る。所望しないCO2の放出や取り込み、もしくはプリス
トレスガスからの酸素の取り込みによる製品の劣化を阻
止することが可能となり、プリストレスガスの排出が40
パーセント少なくなり、製品の品質が大幅に向上する。
参照符号のリスト ２ 充填バルブ ３ 供給管路 ４ 小樽 ８ 管路区間 ９ 垂直パイプ 10 戻りガス管路 11 オーバーフローバルブ 12 戻りガスの排気管 13 プリストレス管路 14 バルブ 15 環状のギャップ 30 充填ステーション 31 流速計 32 ダイヤフラム 33 実測値処理ユニット 34 コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 一ノ瀬 覚 (56)参考文献 特開 昭63−218003（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開117449（ＥＰ，Ａ １) 英国特許出願公開2116530（ＧＢ，Ａ) 英国特許出願公開2182319（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B67C 3/00 - 3/34 B65B 3/00 - 3/36
Claims (10)
- 【請求項１】液体の充填に先立ってプリストレスガスで
予め圧力が加えられた容器（４）に対して供給管路
（３、８）に接続された充填ステーション（30）の充填
バルブ（２）によって前記液体を前記容器（４）に供給
し、充填処理の際に、前記容器（４）内部に存在する前
記プリストレスガスを除去することにより、前記容器
（４）に少なくとも１種類のガスが溶解した液体を充填
する方法において、前記プリストレスガスが充填される
前記液体内に溶解されたガスのうち、CO2もしくはN2の
飽和圧に概ね相当する分圧にしか予め加圧されず、流速
を液体供給管路において測定し、液体の流量を直接調節
することによって制御することを特徴とする容器の充填
方法。 - 【請求項２】請求項１記載の方法において、供給管路
（８）における前記流速は、前もって求められてデータ
処理ユニットに保存された充填曲線に基づいて調節され
ることを特徴とする容器の充填方法。 - 【請求項３】請求項２記載の方法において、前記充填曲
線は、容器の大きさ、フィッティングのタイプ、液体の
温度、および（または）液体内の燃料ガスの比率に応じ
て求められ、データ処理ユニットに入力されることを特
徴とする容器の充填方法。 - 【請求項４】請求項２または３記載の方法において、前
記充填曲線が、グラッフィック相互作用システムにより
調節可能であることを特徴とする容器の充填方法。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法
において、前記容器（４）内部の前記プリストレスガス
は、流入する液体によって前記容器（４）より強制的に
排出されることを特徴とする容器の充填方法。 - 【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法
において、前記プリストレスガスで予め圧力が加えられ
た前記容器（４）内部の圧力は、充填された前記容器
（４）内部に溶解されたガスの飽和圧に概ね相当するよ
うに調節されることを特徴とする容器の充填方法。 - 【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法
を達成するための充填ステーション（30）を有する装置
であって、前記充填ステーション（30）が前記充填ステ
ーション（30）に設けられた容器（４）を充填する液体
を供給するための供給管路（３、８）と、前記容器
（４）から排出されるプリストレスガスを除去するため
の戻りガス管路（10）とを備え、前記充填ステーション
（20）の供給管路（８）における流速を求めるための流
速計（31）と、製品の流量を変更するための調節可能な
ダイヤフラム（32）とが充填ステーション（30）に設け
られ、コントローラ（34）により実測値として前記流速
計（31）によって求められた流速および設定値としてデ
ータ処理ユニットに入力された充填曲線に基づいて前記
ダイヤフラム（32）の開閉が調節されることを特徴とす
る容器の充填装置。 - 【請求項８】請求項７記載の装置において、種々の容器
の大きさ、フィッティングのタイプ、液体の温度、およ
び（または）液体内の燃料ガスの比率に応じた複数の充
填曲線がデータ処理ユニットに入力されることを特徴と
する容器の充填装置。 - 【請求項９】請求項７または８に記載の装置において、
前記ダイヤフラム（32）は、メンブラン制御バルブであ
ることを特徴とする容器の充填装置。 - 【請求項１０】請求項７〜９のいずれか１項に記載の装
置において、前記戻りガスを除去する前記戻りガス管路
（10）にオーバーフローバルブ（11）が設けられること
を特徴とする容器の充填装置。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19718130 | 1997-04-29 | ||
| DE19718130.9 | 1997-04-29 | ||
| DE19741254.8 | 1997-09-18 | ||
| DE19741254A DE19741254C2 (de) | 1997-04-29 | 1997-09-18 | Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Gebinden |
| PCT/EP1998/002058 WO1998049089A1 (de) | 1997-04-29 | 1998-04-08 | Verfahren und vorrichtung zum füllen von gebinden |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000511140A JP2000511140A (ja) | 2000-08-29 |
| JP3335182B2 true JP3335182B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=26036181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54653298A Expired - Lifetime JP3335182B2 (ja) | 1997-04-29 | 1998-04-08 | 容器の充填方法およびその装置 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6196277B1 (ja) |
| EP (1) | EP0979207B1 (ja) |
| JP (1) | JP3335182B2 (ja) |
| AT (1) | ATE203489T1 (ja) |
| BR (1) | BR9809432A (ja) |
| DE (1) | DE29718062U1 (ja) |
| DK (1) | DK0979207T3 (ja) |
| ES (1) | ES2161050T3 (ja) |
| RU (1) | RU2181101C2 (ja) |
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| DE10343281A1 (de) * | 2003-09-18 | 2005-04-21 | Adelholzener Alpenquellen Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung und Abfüllung von mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeiten |
| DE102008016846A1 (de) * | 2008-04-01 | 2009-10-15 | Khs Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von insbesondere großvolumigen Behältern |
| US9475607B2 (en) * | 2008-10-01 | 2016-10-25 | Rehrig Pacific Company | Plastic beer keg |
| EP2421762B1 (en) * | 2009-04-20 | 2016-02-10 | Rehrig Pacific Company | Plastic beer keg |
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| US9045325B2 (en) | 2010-11-09 | 2015-06-02 | Rehrig Pacific Company | Plastic beer keg |
| DE102013106756A1 (de) | 2013-06-27 | 2014-12-31 | Khs Gmbh | Verfahren sowie Füllsystem zum Füllen von Behältern |
| JP2016008089A (ja) | 2014-06-23 | 2016-01-18 | レーリグ パシフィック カンパニー | プラスチック製ビア樽 |
| DE102014110161A1 (de) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | Krones Aktiengesellschaft | Verfahren zum Befüllen eines Behälters mit einem Füllprodukt mittels eines Proportionalventils |
| DE102015111536A1 (de) | 2015-07-16 | 2017-01-19 | Khs Gmbh | Verfahren sowie Füllsystem zum Befüllen von Behältern |
| DE102015014276A1 (de) | 2015-11-06 | 2017-05-11 | Cool-System Keg Gmbh | Einweg Getränkefass aus Edelstahl |
| EP3578504A1 (en) * | 2018-06-06 | 2019-12-11 | NicheSolutions (GB) Limited | Keg filling apparatus |
| DE102022130813A1 (de) * | 2022-11-22 | 2024-05-23 | Khs Gmbh | Verfahren sowie Vorrichtung zum Füllen von mit jeweils einem KEG-Fitting ausgestatteten KEGs |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2123949C3 (de) * | 1971-05-14 | 1975-04-03 | Enzinger-Union-Werke Ag, 6800 Mannheim | Kesselloser Gegendruck-Faßfüller |
| DE3209166A1 (de) * | 1982-03-13 | 1983-09-15 | Seitz Enzinger Noll Maschinenbau Ag, 6800 Mannheim | Verfahren und vorrichtung zum fuellen von mit fuell- und zapfarmaturen verschlossenen behaeltern, vorzugsweise kegs |
| DE3306922A1 (de) * | 1983-02-26 | 1984-08-30 | Leifeld und Lemke Maschinenfabrik GmbH & Co KG, 4993 Rahden | Steuerungseinrichtung zum abfuellen von fluessigkeiten |
| GB2182319B (en) * | 1985-11-05 | 1989-01-11 | Gkn Sankey Ltd | Method of filling containers |
| ES2004035A6 (es) * | 1986-12-24 | 1988-12-01 | Construcciones Y Estructuras M | Dispositivo para el llenado volumetrico de envases |
-
1997
- 1997-10-11 DE DE29718062U patent/DE29718062U1/de not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-04-08 RU RU99124755/13A patent/RU2181101C2/ru active
- 1998-04-08 BR BR9809432-7A patent/BR9809432A/pt not_active IP Right Cessation
- 1998-04-08 ES ES98920505T patent/ES2161050T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-08 EP EP98920505A patent/EP0979207B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-08 WO PCT/EP1998/002058 patent/WO1998049089A1/de active IP Right Grant
- 1998-04-08 JP JP54653298A patent/JP3335182B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-08 DK DK98920505T patent/DK0979207T3/da active
- 1998-04-08 AT AT98920505T patent/ATE203489T1/de active
- 1998-04-08 US US09/381,003 patent/US6196277B1/en not_active Expired - Lifetime
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