JP5373223B2 - 回転式充填機及び回転式充填機の充填量演算方法 - Google Patents
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Description
本発明は、回転式充填機及び回転式充填機の充填量演算方法に関する。
従来、回転式充填機においては、コスト性やメンテナンス性の向上を図るために、充填バルブ毎に計量手段を必要としない充填方式や装置により所定量の液体を正確に充填することが求められている。
回転式充填機においては、下記特許文献１が開示されている。
下記特許文献１においては、容器を回転コラムの容器保持部に保持して円形の充填経路に沿って移動させ、充填の開始位置から充填バルブで容器内に液体を大流量で所定充填時間充填した後、充填経路上のレベル検出位置でレベルセンサにより容器の液面高さを検出し、目標液面高さと測定された液面高さとの差から残りの補充充填量と小流量充填時間とを演算し、次いで充填バルブから容器内に液体を小流量で小流量充填時間充填する。小流量充填時の流量と充填量を充分に小さくすることで、大流量充填する容器部分に変形があっても、充分に高精度で容器内の液面を一定に制御している。このように、充填バルブ毎に計量器やロードセルを設けることなく、タイマーと、液面高さを測定する手段により充填する装置が開示されている。
下記特許文献１においては、容器を回転コラムの容器保持部に保持して円形の充填経路に沿って移動させ、充填の開始位置から充填バルブで容器内に液体を大流量で所定充填時間充填した後、充填経路上のレベル検出位置でレベルセンサにより容器の液面高さを検出し、目標液面高さと測定された液面高さとの差から残りの補充充填量と小流量充填時間とを演算し、次いで充填バルブから容器内に液体を小流量で小流量充填時間充填する。小流量充填時の流量と充填量を充分に小さくすることで、大流量充填する容器部分に変形があっても、充分に高精度で容器内の液面を一定に制御している。このように、充填バルブ毎に計量器やロードセルを設けることなく、タイマーと、液面高さを測定する手段により充填する装置が開示されている。
また、固定式の充填機においては下記特許文献２が開示されている。
特許文献２によれば、容器内に液体を注入可能な充填針と、この充填針に接続されていると共に液体が貯留されたマニホールドと、この充填針とマニホールドとの間の流路を開閉する開閉弁を備える固定式充填機において、マニホールドに設けられた圧力計を用いて所定の周期で液体圧力を測定すると共に、測定圧力と圧力―充填量関数とから充填量を演算している。そして、この演算結果を積算し、目標充填量に達した時点で開閉弁を閉として充填を完了している。
この構成によれば、充填バルブ毎に流量計やロードセル等を設けることなく液体を充填することが可能である。
特許文献２によれば、容器内に液体を注入可能な充填針と、この充填針に接続されていると共に液体が貯留されたマニホールドと、この充填針とマニホールドとの間の流路を開閉する開閉弁を備える固定式充填機において、マニホールドに設けられた圧力計を用いて所定の周期で液体圧力を測定すると共に、測定圧力と圧力―充填量関数とから充填量を演算している。そして、この演算結果を積算し、目標充填量に達した時点で開閉弁を閉として充填を完了している。
この構成によれば、充填バルブ毎に流量計やロードセル等を設けることなく液体を充填することが可能である。
しかしながら、先行特許文献１の技術は、充填量を計測する手段として、流量計やロードセルの代わりにタイマーとセンサを利用した方式である。従って、たとえば容器の材質や色(不透明な容器など)、液面の泡による液面の誤差など充填液の液面を正確に検出できない場合には本先行技術を適用できないという課題があった。
また、先行特許文献２の技術は、回転式充填機に適用しようとすると、充填機の運転速度に応じて生ずる遠心力による誤差が生じて、液体の充填量を正確に制御することができないという問題があった。
また、先行特許文献２の技術は、回転式充填機に適用しようとすると、充填機の運転速度に応じて生ずる遠心力による誤差が生じて、液体の充填量を正確に制御することができないという問題があった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、回転式充填機において簡素な構成で充填流量を正確に演算することを第一の課題とし、演算結果に基づいて充填量を正確に制御することを第二の課題とする。
前記の課題に対し、本発明は以下の手段により解決を図る。
すなわち、本発明に係る回転式充填機は、回転中心軸周りに回転可能な回転体と、前記回転体に設けられ、外部から供給された液体を貯留する液分配室と、前記回転体において前記回転中心軸周りに配列されていると共に、それぞれ前記液分配室に接続された液通路及び前記液通路に設けられた液弁によって容器内に個別に液体を導くための流体通路が構成された複数の充填流路構成ユニットと、前記各液弁を制御して前記容器に対する前記液体の充填量を制御する充填制御装置と、固定部に設けられ、前記液分配室に前記液体を供給する液体供給部と、を有する回転式充填機において、前記液分配室の前記液体の圧力である液分配室圧力、及び、前記回転体の任意の半径方向位置において前記充填流路構成ユニット内の流れ解放部の圧力として検出される充填雰囲気圧力の差圧情報を検出する差圧情報検出部と、前記回転体の回転情報を検出する回転情報検出部と、を有し、前記充填制御装置は、前記検出した前記差圧情報と前記回転情報、及び、予め求められた前記差圧情報と前記回転情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係に基づいて、前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量を演算して、前記容器に対する前記液体の充填量を制御することを特徴とする。
この構成によれば、予め求められた、充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口における液体の流量と回転情報と差圧情報との関係に基づいて、検出した差圧情報と回転情報とから充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口からの液体の流量を求めるので、充填流路構成ユニット（流体流路）における回転による遠心力を受ける液体の流量を求めることができる。これにより、充填流路構成ユニット毎に流量計やロードセル等を設ける必要がなくなると共に、簡素な構成で充填量を正確に制御することができる。
なお、「予め求められた前記差圧情報と前記回転情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係」は、例えば差圧及び回転情報を変数とする、液出口部から流出する液体の流量を求める関数を用いることができる。
すなわち、本発明に係る回転式充填機は、回転中心軸周りに回転可能な回転体と、前記回転体に設けられ、外部から供給された液体を貯留する液分配室と、前記回転体において前記回転中心軸周りに配列されていると共に、それぞれ前記液分配室に接続された液通路及び前記液通路に設けられた液弁によって容器内に個別に液体を導くための流体通路が構成された複数の充填流路構成ユニットと、前記各液弁を制御して前記容器に対する前記液体の充填量を制御する充填制御装置と、固定部に設けられ、前記液分配室に前記液体を供給する液体供給部と、を有する回転式充填機において、前記液分配室の前記液体の圧力である液分配室圧力、及び、前記回転体の任意の半径方向位置において前記充填流路構成ユニット内の流れ解放部の圧力として検出される充填雰囲気圧力の差圧情報を検出する差圧情報検出部と、前記回転体の回転情報を検出する回転情報検出部と、を有し、前記充填制御装置は、前記検出した前記差圧情報と前記回転情報、及び、予め求められた前記差圧情報と前記回転情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係に基づいて、前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量を演算して、前記容器に対する前記液体の充填量を制御することを特徴とする。
この構成によれば、予め求められた、充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口における液体の流量と回転情報と差圧情報との関係に基づいて、検出した差圧情報と回転情報とから充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口からの液体の流量を求めるので、充填流路構成ユニット（流体流路）における回転による遠心力を受ける液体の流量を求めることができる。これにより、充填流路構成ユニット毎に流量計やロードセル等を設ける必要がなくなると共に、簡素な構成で充填量を正確に制御することができる。
なお、「予め求められた前記差圧情報と前記回転情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係」は、例えば差圧及び回転情報を変数とする、液出口部から流出する液体の流量を求める関数を用いることができる。
また、回転中心軸周りに回転可能な回転体と、前記回転体に設けられ、外部から供給された液体を貯留する液分配室と、前記回転体において前記回転中心軸周りに配列されていると共に、それぞれ前記液分配室に接続された液通路及び前記液通路に設けられた液弁によって容器内に個別に液体を導くための流体通路が構成された複数の充填流路構成ユニットと、前記各液弁を制御して前記容器に対する前記液体の充填量を制御する充填制御装置と、固定部に設けられ、前記液分配室に前記液体を供給する液体供給部と、を有する回転式充填機において、前記液分配室の前記液体の圧力である液分配室圧力、及び、前記回転体の前記液通路の液出口と略同一の半径方向位置において前記充填流路構成ユニット内の流れ解放部の圧力として検出される前記容器の充填雰囲気圧力の差圧情報を検出する差圧情報検出部を有し、前記充填制御装置は、前記検出した前記差圧情報、及び、予め求められた前記差圧情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係に基づいて、前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量を演算して、前記容器に対する前記液体の充填量を制御することを特徴とする。
この構成によれば、予め求められた、充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口における液体の流量と差圧情報との関係に基づいて、検出した差圧情報から充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口からの液体の流量を求めるので、充填流路構成ユニット（流体流路）における回転による遠心力を受ける液体の流量を求めることができる。これにより、充填流路構成ユニット毎に流量計やロードセル等を設ける必要がなくなると共に、簡素な構成で充填量を正確に制御することができる。
即ち、容器への液体の充填量の制御に回転情報の検出が不要であるので、さらに簡素な装置構成にすることができる。
この構成によれば、予め求められた、充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口における液体の流量と差圧情報との関係に基づいて、検出した差圧情報から充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口からの液体の流量を求めるので、充填流路構成ユニット（流体流路）における回転による遠心力を受ける液体の流量を求めることができる。これにより、充填流路構成ユニット毎に流量計やロードセル等を設ける必要がなくなると共に、簡素な構成で充填量を正確に制御することができる。
即ち、容器への液体の充填量の制御に回転情報の検出が不要であるので、さらに簡素な装置構成にすることができる。
また、回転中心軸周りに回転可能な回転体と、前記回転体に設けられ、外部から供給された液体を貯留する液分配室と、前記回転体において前記回転中心軸周りに配列されていると共に、それぞれ前記液分配室に接続された液通路及び前記液通路に設けられた液弁、前記容器内の充填雰囲気を封止する封止具、充填中の戻りガスを容器から圧力制御された戻りガス室に導く戻りガス通路及び前記戻りガス通路に設けられた戻りガス弁によって容器内に個別に液体を導くための流体通路が構成された複数の充填流路構成ユニットと、前記容器に対して圧力制御されたガスを供給する加圧ガス通路及び前記加圧ガス通路に設けられた加圧ガス弁と、充填終了時に前記容器及び前記封止具内に残存する加圧ガスを排出する排出ガス通路及び前記排出ガス通路に設けられた排出ガス弁と、前記各液弁を制御して前記容器に対する前記液体の充填量を制御する充填制御装置と、固定部に設けられ、前記液分配室に前記液体を供給する液体供給部と、を有する回転式充填機において、前記液分配室の前記液体の圧力である液分配室圧力、及び、前記回転体の任意の半径方向位置において前記充填流路構成ユニット内の流れ解放部の圧力として検出される前記戻りガス室の戻りガス室圧力との差圧情報を検出する差圧情報検出部と、前記回転体の回転情報を検出する回転情報検出部と、を有し、前記充填制御装置は、前記検出した前記差圧情報と前記回転情報、及び、予め求められた前記差圧情報と前記回転情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係に基づいて、前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量を演算して、前記容器に対する前記液体の充填量を制御することを特徴とする。
この構成によれば、予め求められた、充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口における液体の流量と差圧情報との関係に基づいて、検出した差圧情報から充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口からの液体の流量を求めるので、流体流路における回転による遠心力を受けるガス入りの液体の流量を求めることができる。これにより、充填流路構成ユニット毎に流量計やロードセル等を設ける必要がなくなると共に、簡素な構成で充填量を正確に制御することができる。
この構成によれば、予め求められた、充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口における液体の流量と差圧情報との関係に基づいて、検出した差圧情報から充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口からの液体の流量を求めるので、流体流路における回転による遠心力を受けるガス入りの液体の流量を求めることができる。これにより、充填流路構成ユニット毎に流量計やロードセル等を設ける必要がなくなると共に、簡素な構成で充填量を正確に制御することができる。
また、回転中心軸周りに回転可能な回転体と、前記回転体に設けられ、外部から供給された液体を貯留する液分配室と、前記回転体において前記回転中心軸周りに配列されていると共に、それぞれ前記液分配室に接続された液通路及び前記液通路に設けられた液弁、前記容器内の充填雰囲気を封止する封止具、充填中の戻りガスを容器から圧力制御された戻りガス室に導く戻りガス通路及び前記戻りガス通路に設けられた戻りガス弁によって容器内に個別に液体を導くための流体通路が構成された複数の充填流路構成ユニットと、前記容器に対して圧力制御されたガスを供給する加圧ガス通路及び前記加圧ガス通路に設けられた加圧ガス弁と、充填終了時に容器及び封止具内に残存する加圧ガスを排出する排出ガス通路及び前記排出ガス通路に設けられた排出ガス弁と、前記各液弁を制御して前記容器に対する前記液体の充填量を制御する充填制御装置と、固定部に設けられ、前記液分配室に前記液体を供給する液体供給部と、を有する回転式充填機において、前記液分配室の前記液体の圧力である液分配室圧力、及び、前記回転体の前記液通路の液出口と略同一の半径方向位置において前記充填流路構成ユニット内の流れ解放部の圧力として検出される前記戻りガス室の戻りガス室圧力の差圧情報を検出する差圧情報検出部を有し、前記充填制御装置は、前記検出した前記差圧情報、及び、予め求められた前記差圧情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係に基づいて、前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量を演算して、前記容器に対する前記液体の充填量を制御することを特徴とする。
この構成によれば、予め求められた、充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口における液体の流量と差圧情報との関係に基づいて、検出した差圧情報から充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口からの液体の流量を求めるので、流体流路における回転による遠心力を受けるガス入りの液体の流量を求めることができる。これにより、充填流路構成ユニット毎に流量計やロードセル等を設ける必要がなくなると共に、簡素な構成で充填量を正確に制御することができる。
即ち、容器への液体の充填量の制御に回転情報の検出が不要であるので、さらに簡素な装置構成にすることができる。
この構成によれば、予め求められた、充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口における液体の流量と差圧情報との関係に基づいて、検出した差圧情報から充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口からの液体の流量を求めるので、流体流路における回転による遠心力を受けるガス入りの液体の流量を求めることができる。これにより、充填流路構成ユニット毎に流量計やロードセル等を設ける必要がなくなると共に、簡素な構成で充填量を正確に制御することができる。
即ち、容器への液体の充填量の制御に回転情報の検出が不要であるので、さらに簡素な装置構成にすることができる。
また、前記液分配室は、前記液体で満たされていることが望ましい。
この構成によれば、液分配室が液体で満たされているので、液分配室圧力を液分配室の様々な場所から容易に得ることができる。
この構成によれば、液分配室が液体で満たされているので、液分配室圧力を液分配室の様々な場所から容易に得ることができる。
また、前記液分配室には、前記液体による液相とガスによる気相とが形成されており、前記液分配室における前記液体の液位を制御する液位制御部を液分配室と液体供給部との間に備えることが望ましい。
この構成によれば、液分配室に気相が形成される構成においても、充填量を正確に制御することができる。
この構成によれば、液分配室に気相が形成される構成においても、充填量を正確に制御することができる。
また、前記差圧情報検出部は、前記液分配室に設けられ、前記液分配室圧力を検出する第一検出体と、前記回転体のうち前記第一検出体から離間して設けられ、前記充填流路構成ユニットの流れ解放部の圧力を検出する第二検出体と、前記第一検出体と前記第二検出体とにそれぞれ接続され、それぞれの内部に封入液が封入された一対のキャピラリーチューブと、前記一対のキャピラリーチューブを介して、前記第一検出体から伝播された圧力と前記第二検出体から伝播された圧力との差を前記差圧情報として出力する検出器本体と、を有することを特徴とする。
この構成によれば、第一検出体と第二検出体とにそれぞれ接続された一対のキャピラリーチューブを備えるので、差圧情報の検出位置を種々選択可能になる。これにより、回転式充填機の設計の自由度を向上させることができる。
この構成によれば、第一検出体と第二検出体とにそれぞれ接続された一対のキャピラリーチューブを備えるので、差圧情報の検出位置を種々選択可能になる。これにより、回転式充填機の設計の自由度を向上させることができる。
また、前記差圧情報検出部は、前記液分配室に設けられ、前記液分配室圧力を検出する第一検出部と、前記第一検出部と略同一の半径方向位置に設けられ、前記充填流路構成ユニットの流れ解放部の圧力を検出する第二検出部と、を有することが望ましい。
この構成によれば、差圧情報検出部が液分配室に設けられているので、装置構成を簡素にすることができる。
この構成によれば、差圧情報検出部が液分配室に設けられているので、装置構成を簡素にすることができる。
また、本発明に係る回転式充填機は、回転中心軸周りに回転可能な回転体と、前記回転体に設けられ、外部から供給された液体を貯留する液分配室と、前記回転体において前記回転中心軸周りに配列されていると共に、それぞれ前記液分配室に接続された液通路及び前記液通路に設けられた液弁によって容器内に個別に液体を導くための流体通路が構成された複数の充填流路構成ユニットと、固定部に設けられ、前記液分配室に前記液体を供給する液体供給部と、を有する回転式充填機の充填量演算方法において、前記充填流路構成ユニットにおける流れの入口側圧力及び前記充填流路構成ユニット内の流れ解放部側の流れ解放側圧力の差圧情報、並びに、前記回転体の回転情報を検出する情報検出工程と、前記検出した前記差圧情報と前記回転情報、及び、予め求められた前記差圧情報と前記回転情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係に基づいて、前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量を求める演算工程と、を有することを特徴とする。
このようにすれば、予め求められた、充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口における液体の流量と回転情報と差圧情報との関係に基づいて、検出した差圧情報と回転情報とから充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口からの液体の流量を求めるので、流体流路における回転による遠心力を受ける液体の流量を求めることができる。
このようにすれば、予め求められた、充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口における液体の流量と回転情報と差圧情報との関係に基づいて、検出した差圧情報と回転情報とから充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口からの液体の流量を求めるので、流体流路における回転による遠心力を受ける液体の流量を求めることができる。
また、回転中心軸周りに回転可能な回転体と、前記回転体に設けられ、外部から供給された液体を貯留する液分配室と、前記回転体において前記回転中心軸周りに配列されていると共に、それぞれ前記液分配室に接続された液通路及び前記液通路に設けられた液弁によって容器内に個別に液体を導くための流体通路が構成された複数の充填流路構成ユニットと、固定部に設けられ、前記液分配室に前記液体を供給する液体供給部と、を有する回転式充填機の充填量演算方法において、前記充填流路構成ユニットにおける流れの入口側圧力及び前記液通路出口と略同一半径方向位置での前記充填流路構成ユニット内の流れ解放部側の流れ解放側圧力の差圧情報を検出する情報検出工程と、前記検出した前記差圧情報、及び、予め求められた前記差圧情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係に基づいて、前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量を求める演算工程と、を有することを特徴とする。
このようにすれば、予め求められた、充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口における液体の流量と差圧情報との関係に基づいて、検出した差圧情報から充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口からの液体の流量を求めるので、流体流路における回転による遠心力を受ける液体の流量を求めることができる。
このようにすれば、予め求められた、充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口における液体の流量と差圧情報との関係に基づいて、検出した差圧情報から充填流路構成ユニット（流体流路）の液通路の液出口からの液体の流量を求めるので、流体流路における回転による遠心力を受ける液体の流量を求めることができる。
本発明によれば、回転式充填機において簡素な構成で充填流量を正確に演算することができる。さらに、演算結果に基づいて充填量を正確に制御することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
「第一実施形態」
以下、本発明の第一実施形態について図を用いて説明する。
図１は本発明の第一実施形態に係る回転式充填機Ｆ１の概略斜視図であり、図２は回転式充填機Ｆ１の概略構成図である。
「第一実施形態」
以下、本発明の第一実施形態について図を用いて説明する。
図１は本発明の第一実施形態に係る回転式充填機Ｆ１の概略斜視図であり、図２は回転式充填機Ｆ１の概略構成図である。
図１及び図２に示すように、回転式充填機Ｆ１は、液体Ｌを、容器Ｃの口部Ｃ１を封止しない状態、即ちノンシール状態で、容器Ｃに充填するものであり、回転体１と、回転体１に液体Ｌを供給する液体供給部７０と、液体Ｌの充填量を制御する充填流路構成ユニット８の液弁４ａを制御する充填制御装置（充填量制御部）２０と、差圧検出器（差圧情報検出部）３０と、回転計（回転情報検出部）４０とを有している。
なお、このノンシール状態での充填（ノンシール充填）は、多くの場合、液体中に炭酸ガスをほとんど(基本的に)含有しないノンガス飲料を容器Ｃに充填する際に行われる。
なお、このノンシール状態での充填（ノンシール充填）は、多くの場合、液体中に炭酸ガスをほとんど(基本的に)含有しないノンガス飲料を容器Ｃに充填する際に行われる。
回転体１は、回転体１の外周部１ａにおいて回転中心軸Ｐ周りに等間隔に配設された複数の充填流路構成ユニット８と、これら複数の充填流路構成ユニット８に接続された液分配室３と、回転体１に導入された容器Ｃが載置される載置台１ｃ（図１において不図示）とを備えている。
液分配室３は、回転体１の中央部１ｂにおいて回転中心軸Ｐ上に配設されており、液体供給部７０から供給された液体Ｌを各充填流路構成ユニット８に分配する。
各充填流路構成ユニット８は、図１に示すように、それぞれ液分配室３に接続された液通路４及び液通路４に設けられた液弁４ａを備えている。
液通路４は、基端側が液分配室３に接続される一方、先端側に液出口４ｂが形成されており、液分配室３から径方向外方に延びた後に下方に延びている。この液通路４の液出口４ｂは、載置台１ｃに導入された容器Ｃの開口部と同心線上に配設されており、載置台１ｃ（図２参照）に向けて開口している。
液弁４ａは、液通路４に配設されており、充填制御装置２０によって開閉制御される。
このような構成により、各充填流路構成ユニット８には、容器Ｃ内に個別に液体Ｌを導くための流体通路９が液通路４及び液弁４ａによって構成されている。
液弁４ａは、液通路４に配設されており、充填制御装置２０によって開閉制御される。
このような構成により、各充填流路構成ユニット８には、容器Ｃ内に個別に液体Ｌを導くための流体通路９が液通路４及び液弁４ａによって構成されている。
液体供給部７０は、外部から送られて来る液体Ｌを図示しない公知の方法で貯留される液体の液位（レベル）を制御して貯留する液体貯留部７１と、液体Ｌを液分配室３に送るために必要な圧力を設定調整する液体供給圧力制御部７２とを備えている。
液体貯留部７１は、回転体１の外部の固定部に設置されており、上部に気相部７１ｇを有し、外部から液体Ｌを供給する液体供給管７１ａに接続され、またロータリージョイント（不図示）と給液配管１３とを介して、回転体１の液分配室３に接続されている。
液体供給圧力制御部７２は、気相部７１ｇに接続されている抽気管７１ｂ、ガス供給管７４と抽気管７１ｂとの間に接続されている給気用の圧力調整バルブ７５Ｂ、抽気管７１ｂ側に接続されている排気用の圧力調整バルブ７５Ａ、気相部７１ｇに設置されている圧力センサ７６、圧力センサ７６から検出された圧力に基づいて、一対の圧力調整バルブ７５Ａ，７５Ｂを制御して液体供給部７０の圧力を調整する圧力制御装置７３とから構成されている。この圧力制御装置７３は、液体供給部７０のガスの圧力を調整して、給液配管１３を介して、液分配室３に液体Ｌを供給する。なお、本実施形態では圧力センサ７６は、気相部７１ｇに設置されているが、液体貯留部７１や給液配管１３に設置しても良い。
充填制御装置２０は、回転計４０が検出した回転体１の回転速度（角速度、回転情報）ωと、差圧検出器３０が検出した差圧（差圧情報）△ｐとから液通路４の液出口４ｂから流れる流量を演算して、容器Ｃに対する液体Ｌの充填量を制御する。
図３は回転式充填機Ｆ１における遠心力に起因する水頭上昇と差圧検出器３０の設置位置との関係を示す図である。
差圧検出器３０は、液分配室３における液体Ｌの圧力である液分配室圧力と、液体Ｌを充填する雰囲気の圧力である大気圧（充填雰囲気圧力＝充填流路構成ユニット８の流れ解放部である容器Ｃ内の圧力）との差圧△ｐを検出するものであり、一体的に形成された第一検出部３１と第二検出部３２と検出器本体３３とを備えている。この差圧検出器３０は、図３に示すように、液分配室３を画定する隔壁３ａにおいて回転中心軸Ｐからの半径方向距離ｒがｒ１だけ離れた位置（以下、設置位置ｒ１という。）に設置されており、この設置位置ｒ１において第一検出部３１が液分配室圧力を受けるように、また、第二検出部３２が大気圧を受けるようになっている。そして、第一検出部３１での圧力から第二検出部３２での圧力を差し引いた検出差圧△ｐを、検出器本体３３が充填制御装置２０に出力する。
なお、液分配室３の内部は第一検出部３１の位置での回転による水頭上昇分が検出できるよう、液体Ｌが満水となるように設計してある。
差圧検出器３０は、液分配室３における液体Ｌの圧力である液分配室圧力と、液体Ｌを充填する雰囲気の圧力である大気圧（充填雰囲気圧力＝充填流路構成ユニット８の流れ解放部である容器Ｃ内の圧力）との差圧△ｐを検出するものであり、一体的に形成された第一検出部３１と第二検出部３２と検出器本体３３とを備えている。この差圧検出器３０は、図３に示すように、液分配室３を画定する隔壁３ａにおいて回転中心軸Ｐからの半径方向距離ｒがｒ１だけ離れた位置（以下、設置位置ｒ１という。）に設置されており、この設置位置ｒ１において第一検出部３１が液分配室圧力を受けるように、また、第二検出部３２が大気圧を受けるようになっている。そして、第一検出部３１での圧力から第二検出部３２での圧力を差し引いた検出差圧△ｐを、検出器本体３３が充填制御装置２０に出力する。
なお、液分配室３の内部は第一検出部３１の位置での回転による水頭上昇分が検出できるよう、液体Ｌが満水となるように設計してある。
回転計４０は、回転体１の回転中心軸Ｐ上に設けられており、回転体１と共に回転して、回転体１の回転速度ωを検出し、検出回転速度ωを充填制御装置２０に出力する。
次に、上述した回転式充填機Ｆ１の作用について説明する。
通常、無回転式充填機での液通路４を流れる液体Ｌの流量（充填流量）Ｑは、比重量・液体温度等の液体Ｌの特性と、充填流路構成ユニット８の流路の寸法、形状から求められる流動特性と、液通路４の液体入口部と液体出口部（液出口４ｂ＝大気圧）との差圧△ｐと、から計算できる。
ここで、液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８（流体通路９）の流動特性は、充填する液体Ｌと充填機の構造が決まれば変化しないことから、結果的に、回転がない状態の液通路４での流量Ｑは差圧（△ｐ）のみをパラメータとして
流量Ｑ＝ｆ’（△ｐ） ｆ’：充填流路構成ユニット流量特性関数
と計算できる。
通常、無回転式充填機での液通路４を流れる液体Ｌの流量（充填流量）Ｑは、比重量・液体温度等の液体Ｌの特性と、充填流路構成ユニット８の流路の寸法、形状から求められる流動特性と、液通路４の液体入口部と液体出口部（液出口４ｂ＝大気圧）との差圧△ｐと、から計算できる。
ここで、液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８（流体通路９）の流動特性は、充填する液体Ｌと充填機の構造が決まれば変化しないことから、結果的に、回転がない状態の液通路４での流量Ｑは差圧（△ｐ）のみをパラメータとして
流量Ｑ＝ｆ’（△ｐ） ｆ’：充填流路構成ユニット流量特性関数
と計算できる。
一方、回転式充填機Ｆ１において回転体１が回転する場合、回転数が増すと、上記の充填流路構成ユニット流量特性関数ｆ’から求められた流量Ｑに比べて、実際の流量Ｑが増加する。この原因は、図３に回転体１内での水頭上昇状況を示したように、遠心力に起因する水頭上昇にある。
この回転による水頭上昇分ｈは、回転体１の回転中心軸Ｐを基準として、図３に示すように回転体１の回転中心軸Ｐからの半径方向距離ｒの増加に伴って増え、また、回転速度ωの増加に伴って増える。
これを式化すると回転による水頭上昇分ｈは、半径方向距離ｒと回転速度ωとの関数ｈ（ｒ，ω）として計算される。
従って、差圧検出器３０の設置位置ｒ１における回転による水頭上昇分ｈｒ１は、
ｈｒ１＝ｈ（ｒ１，ω）
充填流路構成ユニット８の液出口４ｂの位置Ｒ（半径方向距離ｒ＝Ｒ）における回転による水頭上昇分ｈＲは、
ｈＲ＝ｈ（Ｒ，ω）
となる。
これを式化すると回転による水頭上昇分ｈは、半径方向距離ｒと回転速度ωとの関数ｈ（ｒ，ω）として計算される。
従って、差圧検出器３０の設置位置ｒ１における回転による水頭上昇分ｈｒ１は、
ｈｒ１＝ｈ（ｒ１，ω）
充填流路構成ユニット８の液出口４ｂの位置Ｒ（半径方向距離ｒ＝Ｒ）における回転による水頭上昇分ｈＲは、
ｈＲ＝ｈ（Ｒ，ω）
となる。
即ち回転体１が回転すると、差圧検出器３０が検出する検出差圧△ｐには、差圧検出器３０の設置位置ｒ１の液体Ｌの水頭上昇分ｈｒ１に相当する圧力上昇分は含まれるが、充填流路構成ユニット８の液出口４ｂの位置Ｒでの水頭上昇分ｈＲに相当する圧力上昇は含まれないために、流量Ｑの算出にあたっては、差圧検出器３０の設置位置ｒ１と液出口４ｂの位置Ｒとをパラメータとして回転速度ωに応じた補正が必要となる。なお、検出差圧△ｐに含まれる大気圧は設置位置ｒ１で計測しているが、充填流路構成ユニット８の液出口４ｂの位置Ｒの大気圧とみなしている。
ここで、差圧検出器３０の設置位置ｒ１と液出口４ｂの位置Ｒは構造によって決まる値で変化せず、また液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８の流動特性は充填する液体Ｌが決まって回転式充填機Ｆ１の構造が決まれば変化しないため、結果的に回転式充填機Ｆ１での流量Ｑは、差圧△ｐ及び回転速度ωをパラメータとして、
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
つまり、回転速度ω毎に、差圧検出器３０の設置位置ｒ１での水頭上昇分ｈｒ１を含んだ差圧△ｐと、充填流路構成ユニット８の液出口４ｂの位置Ｒでの水頭上昇分ｈＲを含んだ差圧との関係が定まることから、予め回転速度ωと差圧△ｐと、遠心力の影響を受けた流量Ｑとの関係を求めて充填流路構成ユニット流量特性関数ｆを設定すれば、検出差圧△ｐ及び検出回転速度ωとから正確な流量Ｑを求めることが可能となる。
なお、充填流路構成ユニット８の流動特性は充填流路構成ユニット８毎に微妙に異なることが考えられることから、充填流路構成ユニット流量特性関数ｆは、充填流路構成ユニット８毎に準備するのが好ましい。
なお、充填流路構成ユニット８の流動特性は充填流路構成ユニット８毎に微妙に異なることが考えられることから、充填流路構成ユニット流量特性関数ｆは、充填流路構成ユニット８毎に準備するのが好ましい。
以上の結果を使用して、充填制御装置２０は、回転計４０が検出した検出回転速度ωと差圧検出器３０が検出した検出差圧△ｐと、充填流路構成ユニット流量特性関数ｆ（△ｐ，ω）とから各液通路４（液出口４ｂ）の流量Ｑを時々刻々（たとえば１ｍｓ毎）演算する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の流量（計測間の流量）を積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標充填量と一致した時に充填流路構成ユニット８の液弁４ａを閉にして充填を完了する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の流量（計測間の流量）を積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標充填量と一致した時に充填流路構成ユニット８の液弁４ａを閉にして充填を完了する。
以上説明したように、本実施形態によれば、予め求められた充填流路構成ユニット流量特性関数ｆ（△ｐ，ω）に基づいて、検出差圧△ｐと検出回転情報ωとから充填流路構成ユニット８の液通路４（液出口４ｂ）における液体Ｌの流量Ｑを求めるので、回転によって発生する遠心力を考慮した流量Ｑが求められる。これにより、この流量Ｑに基づいて充填量を制御することで、液体Ｌを正確に制御することができる。
従って、重量計量器、流量計、タイマーなど充填量の計量装置が不要となるので、構造が簡素でメンテナンス性や洗浄性、コスト性を向上させることができる。
従って、重量計量器、流量計、タイマーなど充填量の計量装置が不要となるので、構造が簡素でメンテナンス性や洗浄性、コスト性を向上させることができる。
「第二実施形態」
以下、本発明の第二実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
以下、本発明の第二実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
図４は本発明の第二実施形態に係る回転式充填機Ｆ２の概略構成図である。
図４に示すように、回転式充填機Ｆ２は、上述した第一実施形態の回転式充填機Ｆ１が備えていた差圧検出器３０に代えて、キャピラリーチューブ式の差圧検出器（差圧情報検出部）５０を備えている。差圧検出器５０は、差圧検出器３０と同様に、液分配室３における液体Ｌの圧力である液分配室圧力と、液体Ｌを充填する雰囲気の圧力である大気圧（充填雰囲気圧力＝充填流路構成ユニット８の流れ解放部である容器Ｃ内の圧力）との差圧△ｐを検出し、充填制御装置２０に出力する。
図４に示すように、回転式充填機Ｆ２は、上述した第一実施形態の回転式充填機Ｆ１が備えていた差圧検出器３０に代えて、キャピラリーチューブ式の差圧検出器（差圧情報検出部）５０を備えている。差圧検出器５０は、差圧検出器３０と同様に、液分配室３における液体Ｌの圧力である液分配室圧力と、液体Ｌを充填する雰囲気の圧力である大気圧（充填雰囲気圧力＝充填流路構成ユニット８の流れ解放部である容器Ｃ内の圧力）との差圧△ｐを検出し、充填制御装置２０に出力する。
図５は回転式充填機Ｆ２における遠心力に起因する水頭上昇状況と差圧検出器５０の設置位置との関係を示す図である。
差圧検出器５０は、液分配室３における液体Ｌの液分配室圧力を受ける第一検出体５１と、第一検出体５１から任意の半径方向距離（ｒ２−ｒ１）だけ離れた位置において大気圧を受ける第二検出体５２と、第一検出体５１と第二検出体５２とにそれぞれ接続され、それぞれの内部に封入液が封入された一対のキャピラリーチューブ５１ａ，５１ｂ（図５において不図示）と、一対のキャピラリーチューブ５１ａ，５１ｂを介して、第一検出体５１から伝播された圧力と第二検出体５２から伝播された圧力との差圧△ｐを出力する検出器本体５３とを有している。
差圧検出器５０は、液分配室３における液体Ｌの液分配室圧力を受ける第一検出体５１と、第一検出体５１から任意の半径方向距離（ｒ２−ｒ１）だけ離れた位置において大気圧を受ける第二検出体５２と、第一検出体５１と第二検出体５２とにそれぞれ接続され、それぞれの内部に封入液が封入された一対のキャピラリーチューブ５１ａ，５１ｂ（図５において不図示）と、一対のキャピラリーチューブ５１ａ，５１ｂを介して、第一検出体５１から伝播された圧力と第二検出体５２から伝播された圧力との差圧△ｐを出力する検出器本体５３とを有している。
第一検出体５１は、図５に示すように、液分配室３を画定する隔壁３ａにおいて設置位置ｒ１に設けられている。
第二検出体５２は、回転体１において回転中心軸Ｐから半径方向距離ｒがｒ２だけ離れた位置（以下、設置位置ｒ２という。）において取付部材（不図示）を介して設置されている。
第一検出体５１と第二検出体５２とは、同一の高さに設定されており、設置高さの差によって発生する圧力差を計測しないようにしてある。なお、設置高さに差を設ける場合においては、封入液体の比重量に高さを乗算した分だけ検出値を補正することにより、設置高さの差の影響を除去した差圧△ｐを求めることができる。
検出器本体５３は、回転体１に取付部材（不図示）を介して固定されている。
第二検出体５２は、回転体１において回転中心軸Ｐから半径方向距離ｒがｒ２だけ離れた位置（以下、設置位置ｒ２という。）において取付部材（不図示）を介して設置されている。
第一検出体５１と第二検出体５２とは、同一の高さに設定されており、設置高さの差によって発生する圧力差を計測しないようにしてある。なお、設置高さに差を設ける場合においては、封入液体の比重量に高さを乗算した分だけ検出値を補正することにより、設置高さの差の影響を除去した差圧△ｐを求めることができる。
検出器本体５３は、回転体１に取付部材（不図示）を介して固定されている。
無回転式充填機での液通路４を流れる液体Ｌの流量（充填流量）Ｑは、差圧検出器５０を使用した場合にも、第一実施形態と同様に、比重量・液体温度等の液体Ｌの特性と、予め設定されている充填流路構成ユニット８の流動特性と、充填流路構成ユニット８の液体入口部と液体出口部との差圧（△ｐ）と、から計算できる。
ここで、液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８の流動特性は、充填する液体Ｌが決まり充填機の構造が決まれば変化しないことから、結果的に、無回転式充填機での流量Ｑは、第一実施形態と同様に、差圧△ｐのみをパラメータとして
流量Ｑ＝ｆ’（△ｐ） ｆ’：充填流路構成ユニット流量特性関数
と計算できる。
ここで、液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８の流動特性は、充填する液体Ｌが決まり充填機の構造が決まれば変化しないことから、結果的に、無回転式充填機での流量Ｑは、第一実施形態と同様に、差圧△ｐのみをパラメータとして
流量Ｑ＝ｆ’（△ｐ） ｆ’：充填流路構成ユニット流量特性関数
と計算できる。
図５に回転体１内での水頭上昇状況を示したように、遠心力に起因する水頭上昇分ｈは、上述した第一実施形態と同様に、半径方向距離ｒと回転速度ωとの関数ｈ（ｒ，ω）として計算される。
従って、差圧検出器５０の設置位置ｒ１における回転による水頭上昇分ｈｒ１は、
ｈｒ１＝ｈ（ｒ１，ω）
第二検出体５２の設置位置ｒ２における回転による水頭上昇分ｈｒ２は、
ｈｒ２＝ｈ（ｒ２，ω）
液出口４ｂの位置Ｒにおける回転による水頭上昇分ｈＲは、
ｈＲ＝ｈ（Ｒ，ω）となる。
従って、差圧検出器５０の設置位置ｒ１における回転による水頭上昇分ｈｒ１は、
ｈｒ１＝ｈ（ｒ１，ω）
第二検出体５２の設置位置ｒ２における回転による水頭上昇分ｈｒ２は、
ｈｒ２＝ｈ（ｒ２，ω）
液出口４ｂの位置Ｒにおける回転による水頭上昇分ｈＲは、
ｈＲ＝ｈ（Ｒ，ω）となる。
差圧検出器５０による検出差圧△ｐは、キャピラリーチューブ５１ａ内の封入液体は回転体１の外周方向に遠心力を受けて水頭上昇分ｈｒ１だけ引っ張られて、キャピラリーチューブ５１ｂ内の封入液体も回転体１の外周方向に遠心力を受けて水頭上昇分ｈｒ２だけ引っ張られる。その結果、検出器本体５３が検出する検出差圧△ｐには、第一実施形態における検出差圧△ｐよりも水頭上昇分ｈｒ２−ｈｒ１だけ高い圧力が検出されるが、液出口４ｂの位置Ｒでの水頭上昇分ｈＲに相当する圧力上昇分は含まれない。
従って、流量Ｑの算出にあたっては、第一検出体５１の設置位置ｒ１と第二検出体５２の設置位置ｒ２と液出口４ｂの位置Ｒとをパラメータとして回転速度ωに応じた補正が必要となる。
ここで、第一検出体５１の設置位置ｒ１と第二検出体５２の設置位置ｒ２と液出口４ｂの位置Ｒは構造によって決まる値で変化せず、また液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８の流動特性は充填する液体Ｌが決まり回転式充填機Ｆ２の構造が決まれば変化しないため、結果的に、差圧検出器５０を使用した回転式充填機Ｆ２での流量Ｑも、差圧△ｐ、回転速度ωをパラメータとして、
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
つまり、回転速度ω毎に、設置位置ｒ１と設置位置ｒ２とにおける水頭上昇分ｈｒ２−ｈｒ１を含んだ差圧△ｐと、液出口４ｂの位置Ｒでの水頭上昇分ｈＲを含んだ差圧との関係が定まることから、予め回転速度ω毎に差圧△ｐと、遠心力の影響を受けた流量Ｑとの関係を求めて充填流路構成ユニット流量特性関数ｆを設定すれば、正確な流量Ｑを求めることが可能となる。
以上の結果を使用して、充填制御装置２０において、回転計４０の検出回転速度ωと差圧検出器５０からの検出差圧△ｐと、充填流路構成ユニット流量特性関数ｆ（△ｐ，ω）とから各充填流路構成ユニット８の液通路４（液出口４ｂ）の流量Ｑを時々刻々（たとえば１ｍｓごと）演算する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の流量Ｑを積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標充填量と一致した時に液弁４ａを閉にして充填を完了する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の流量Ｑを積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標充填量と一致した時に液弁４ａを閉にして充填を完了する。
以上説明したように、本実施形態によれば、差圧検出器５０を使用することで差圧△Ｐの検出位置を種々選択可能になり、また取付スペースを要する検出器本体５３を自由に配置できる。これにより、回転式充填機Ｆ２の設計の自由度を向上させることができる。
「第三実施形態」
以下、本発明の第三実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
以下、本発明の第三実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図６は本発明の第三実施形態に係る回転式充填機Ｆ３の概略構成図である。
図６に示すように、回転式充填機Ｆ３は、上述した第一実施形態の構成と同様の構成であるが、回転計(回転情報検出部)４０を省略した点と、液分配室３を径方向に拡大した点と、差圧検出器３０の設置位置が液出口４ｂの上方（半径方向距離ｒ＝Ｒ）に設定されている点とで、上述した第一実施形態の構成と異なっている。
図６に示すように、回転式充填機Ｆ３は、上述した第一実施形態の構成と同様の構成であるが、回転計(回転情報検出部)４０を省略した点と、液分配室３を径方向に拡大した点と、差圧検出器３０の設置位置が液出口４ｂの上方（半径方向距離ｒ＝Ｒ）に設定されている点とで、上述した第一実施形態の構成と異なっている。
本実施形態の液分配室３は、液出口４ｂの上方にまで拡大されて構成されている。
充填流路構成ユニット８は、この液分配室３の外周部から下方に向けて延びる液通路４及び液弁４ａで構成されている。
図７は回転式充填機Ｆ３における遠心力に起因する水頭上昇状況と差圧検出器の設置位置との関係を示す図である。
差圧検出器３０の設置位置Ｒは、図７に示すように、液分配室３を画定する隔壁３ａにおいて回転中心軸Ｐから半径方向距離ｒ（＝Ｒ）だけ離れた位置であり、この設置位置Ｒにおいて第一検出部３１が液分配室３の液体Ｌから圧力を受けるように、また、第二検出部３２が大気圧を受けるようになっている。そして、第一検出部３１での圧力から第二検出部３２での圧力を差し引いた差圧△ｐを、検出器本体３３が充填制御装置２０に出力する。
差圧検出器３０の設置位置Ｒは、図７に示すように、液分配室３を画定する隔壁３ａにおいて回転中心軸Ｐから半径方向距離ｒ（＝Ｒ）だけ離れた位置であり、この設置位置Ｒにおいて第一検出部３１が液分配室３の液体Ｌから圧力を受けるように、また、第二検出部３２が大気圧を受けるようになっている。そして、第一検出部３１での圧力から第二検出部３２での圧力を差し引いた差圧△ｐを、検出器本体３３が充填制御装置２０に出力する。
この回転式充填機Ｆ３は、差圧検出器３０の設置位置Ｒを、流量Ｑに関係する液出口４ｂの位置Ｒと同一円周上に設定することにより、回転による水頭上昇分ｈＲを差圧検出器３０が直接検出することができるようにしている。そして、回転速度ωに関する計算を不要として回転計４０を省略している。
何故ならば、差圧検出器３０の設置位置Ｒを液出口４ｂの位置Ｒとして、差圧検出器３０が検出する液体Ｌの水頭上昇分を、流量に関係する液出口４ｂの位置Ｒでの水頭上昇分ｈＲ＝ｈ（Ｒ，ω）に等しくしている。これにより、回転による遠心力が流量に与える影響分を差圧検出器３０で直接検出することで、流量算出にあたって回転速度ωに応じた補正を不要としている。
何故ならば、差圧検出器３０の設置位置Ｒを液出口４ｂの位置Ｒとして、差圧検出器３０が検出する液体Ｌの水頭上昇分を、流量に関係する液出口４ｂの位置Ｒでの水頭上昇分ｈＲ＝ｈ（Ｒ，ω）に等しくしている。これにより、回転による遠心力が流量に与える影響分を差圧検出器３０で直接検出することで、流量算出にあたって回転速度ωに応じた補正を不要としている。
ここで、液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８の流動特性は、充填する液体Ｌと充填機との構造が決まれば変化しないことから、回転がない状態の充填流路構成ユニット８の液通路４での流量Ｑは差圧（△ｐ）のみをパラメータとして
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
つまり、差圧検出器３０の設置位置Ｒでの水頭上昇分ｈＲを含んだ検出差圧△ｐが検出されることから、回転速度ωを考慮せずに設定した充填流路構成ユニット流量特性関数ｆによって、正確な流量Ｑが求められる。
以上の結果を使用して、充填制御装置２０において、差圧検出器３０からの計測値△ｐと、充填流路構成ユニット流量特性関数ｆ（△ｐ）とから各充填流路構成ユニット８の液通路４（液出口４ｂ）の流量Ｑ（△ｐ）を時々刻々（たとえば１ｍｓごと）計算する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の計算流量を積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標流量と一致した時に液弁４ａを閉にして充填を完了する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の計算流量を積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標流量と一致した時に液弁４ａを閉にして充填を完了する。
以上より、差圧検出器３０の設置位置を液出口４ｂと同一円周上にすることにより、流量Ｑの算出にあたり回転情報ωを不要にすることで回転計４０を省略することができ、更に簡素な装置構成にすることができる。
「第四実施形態」
以下、本発明の第四実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
以下、本発明の第四実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図８は本発明の第四実施形態に係る回転式充填機Ｆ４の概略構成図である。
図８に示すように、回転式充填機Ｆ４は、上述した第二実施形態の構成と同様の構成であるが、回転計(回転情報検出部)４０を省略した点と、差圧検出器５０の設置位置を変更した点とで、上述した第二実施形態の構成と異なっている。
図８に示すように、回転式充填機Ｆ４は、上述した第二実施形態の構成と同様の構成であるが、回転計(回転情報検出部)４０を省略した点と、差圧検出器５０の設置位置を変更した点とで、上述した第二実施形態の構成と異なっている。
図９は回転式充填機Ｆ４における遠心力に起因する水頭上昇状況と差圧検出器の設置位置との関係を示す図である。
図９に示すように、回転式充填機Ｆ４は、第二検出体５２の設置位置を、液弁４ａの配設位置とほぼ同一円周上（設置位置Ｒ）に配置して、回転による水頭上昇分を直接検出し、回転速度ωに関する計算を不要として回転計４０を省いたものである。
図９に示すように、回転式充填機Ｆ４は、第二検出体５２の設置位置を、液弁４ａの配設位置とほぼ同一円周上（設置位置Ｒ）に配置して、回転による水頭上昇分を直接検出し、回転速度ωに関する計算を不要として回転計４０を省いたものである。
第二実施形態と同様に、差圧検出器５０による検出差圧は、キャピラリーチューブなしの場合に比べ封入液体により検出器本体５３ではｈＲ−ｈｒ１の水頭分だけ高い圧力上昇を検出する。
すなわち、差圧検出器５０を使用した場合、回転体１を回転することによる圧力上昇分は、第一検出体５１の液体Ｌの水頭上昇分ｈｒ１に相当する圧力上昇分と、第一検出体５１から第二検出体５２の封入液の水頭上昇分ｈＲ−ｈｒ１に相当する圧力上昇分を加えたものとなり、通常、液体Ｌの比重量と封入液の比重量は近似する値であることより、結果的に回転することによる圧力上昇分はほぼ封入液の水頭上昇分ｈＲに相当する圧力上昇分となる。
第四実施形態では、液体Ｌの比重量と封入液の比重量との僅かな差を考慮して、第二検出体５２の半径方向距離ｒをほぼ充填流路構成ユニット８の設置位置Ｒとして第二検出体５２の位置を設定している。これにより、差圧検出器５０が検出する回転による水頭上昇分を流量に関係する液出口４ｂの位置Ｒでの水頭上昇分ｈＲとすることができ、回転が流量に与える影響分を直接検出することとなり、流量算出にあたって回転速度ωに応じた補正を不要とすることができる。
従って、この場合回転速度ωに関する考慮が不要となり、液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８の流動特性は充填する液体Ｌが決まり充填機の構造が決まれば変化しないため、結果的に回転式充填機Ｆ４での流量Ｑは、差圧△ｐのみをパラメータとして、
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
以上の結果を使用して、充填制御装置２０において、差圧検出器５０からの計測値△ｐと、充填流路構成ユニット流量特性関数ｆ（△ｐ）とから各充填流路構成ユニット８の液通路４（液出口４ｂ）の流量Ｑ（△ｐ）を時々刻々（たとえば１ｍｓごと）計算する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の計算流量を積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標充填量と一致した時に液弁４ａを閉にして充填を完了する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の計算流量を積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標充填量と一致した時に液弁４ａを閉にして充填を完了する。
以上より、差圧検出器５０の第二検出体５２の設置位置を液出口４ｂと同一円周上にすることにより、流量Ｑの算出にあたり回転情報ωを不要とし、回転計４０を不要とすることができ、更に簡素な装置構成にすることができる。
第三実施形態では、差圧検出器５０を液出口４ｂと同一円周上の液体Ｌの液分配室３上に設置することにより、回転計を不要としているが、液体Ｌの液分配室３を液出口４ｂ上にまで拡大することが出来ないような回転式充填機（たとえば大型の回転式充填機)の場合には、第三実施形態の構成をとることが難しい。
そのため、大型の回転式充填機の場合には、第四実施形態の回転式充填機Ｆ４のように、差圧検出器５０を用いることで、第二検出体５２の設置位置を液出口４ｂと同一円周上にすることができることから、本発明を容易に適用することができる。
「第五実施形態」
以下、本発明の第五実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
以下、本発明の第五実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１０は本発明の第五実施形態に係る回転式充填機Ｆ５の概略構成図であり、図１１は本発明の第五実施形態にかかわるシール充填およびノンシール充填における動作ステップを示している。
上述した第一実施形態〜第四実施形態（回転式充填機Ｆ１〜Ｆ４）においては、液体Ｌをノンシール充填する回転式充填機について本発明を適用したが、本実施形態の回転式充填機Ｆ５は、容器Ｃの口部Ｃ１を封止した状態、即ちシール状態で、容器Ｃに液体Ｌを充填するものである。尚、このシール状態での充填（シール充填）は、多くの場合、液体Ｌ中に炭酸ガスを多く含有するガス入り飲料を容器Ｃに充填する際に行われる。
図１０に示すように、回転式充填機Ｆ５は、第一実施形態〜第四実施形態に示す回転式充填機において、液体Ｌを充填可能とするに必要な要件として周知の構成が付加されており、具体的に付加される主なものは、容器内の充填雰囲気を封止する封止具６０、大気圧より高い圧力のガス（例えばＣＯ２や不活性ガス）を容器Ｃ内へ導入する加圧ガス通路６、液体Ｌ充填中の戻りガスを流通させる戻りガス通路５、充填終了時に容器Ｃ及び封止具６０内に残存するガスを排出する排出ガス通路７と、戻りガス圧力制御部８０である。
上述した第一実施形態〜第四実施形態（回転式充填機Ｆ１〜Ｆ４）においては、液体Ｌをノンシール充填する回転式充填機について本発明を適用したが、本実施形態の回転式充填機Ｆ５は、容器Ｃの口部Ｃ１を封止した状態、即ちシール状態で、容器Ｃに液体Ｌを充填するものである。尚、このシール状態での充填（シール充填）は、多くの場合、液体Ｌ中に炭酸ガスを多く含有するガス入り飲料を容器Ｃに充填する際に行われる。
図１０に示すように、回転式充填機Ｆ５は、第一実施形態〜第四実施形態に示す回転式充填機において、液体Ｌを充填可能とするに必要な要件として周知の構成が付加されており、具体的に付加される主なものは、容器内の充填雰囲気を封止する封止具６０、大気圧より高い圧力のガス（例えばＣＯ２や不活性ガス）を容器Ｃ内へ導入する加圧ガス通路６、液体Ｌ充填中の戻りガスを流通させる戻りガス通路５、充填終了時に容器Ｃ及び封止具６０内に残存するガスを排出する排出ガス通路７と、戻りガス圧力制御部８０である。
封止具６０は、液通路４の液出口４ｂ、戻りガス通路５のガス入口５ｂ、加圧ガス通路６のガス出口６ｂ、排出ガス通路７のガス入口７ｂの各孔を有する封止具固定部材６０ａ、封止具固定部材６０ａに摺動可能に嵌合し、図示しない公知の手段で昇降される昇降部材６０ｅ、封止具固定部材６０ａと昇降部材６０ｅの嵌合部からガスの漏れを止めるための嵌合部シール部材６０ｂ、昇降部材６０ｅが下降した際、容器Ｃの口部Ｃ１との接触部からガスの漏れを止めるために昇降部材６０ｅに設けた容器口シール部材６０ｃ、から構成されており、昇降部材６０ｅを下降させ容器Ｃの口部に容器口シール部材６０ｃを当接させることにより、液通路４の液出口４ｂ、戻りガス通路５のガス入口５ｂ、加圧ガス通路６のガス出口６ｂ、排出ガス通路７のガス入口７ｂを、容器Ｃの内部と連通させた状態で、容器Ｃの開口部を封止して容器Ｃの内部に密閉空間を形成する。
加圧ガス通路６は、大気圧より高く圧力制御されたガスを容器Ｃ内へ導入（供給）するものであり、加圧ガス弁６ａが配設されている。加圧ガス通路６は、封止具６０毎に配設されており、それぞれ加圧ガス系マニホールド６ｃにおいて他の加圧ガス通路６に合流している。この加圧ガス系マニホールド６ｃは、液体貯留部７１の上部に加圧配管６ｄを介して接続されており、液体貯留部７１の上部の気相部７１ｇに連通している。
戻りガス通路５は、容器Ｃの内部に充填される液体Ｌと入れ違いに、容器Ｃの内部に充填されていたガスを、戻りガスとしてガス出口６ｂから容器Ｃの外部に排出するものであり、戻りガス弁５ａが配設されている。戻りガス通路５は、封止具６０毎に配設されており、それぞれ流れ解放部となる戻りガス系マニホールド（戻りガス室）５ｃにおいて他の戻りガス通路５に合流している。この戻りガス系マニホールド５ｃは、戻りガス圧力制御部８０の戻りガス回収部８５に戻り配管５ｄを介して接続されている。
また、この戻りガス通路５及び戻りガス弁５ａ及び容器Ｃの密閉空間は、液体Ｌを容器に充填する際の戻りガスが流れた時のこの部分の圧力損失が、液通路４、液弁４ａでの液体Ｌの流れにより生じる圧力損失に比べて無視できる程度に小さくなるように設計されている。
戻りガス系マニホールド５ｃは、半径方向距離ｒが回転中心軸Ｐからｒ１だけ離間した位置に形成されている。
また、この戻りガス通路５及び戻りガス弁５ａ及び容器Ｃの密閉空間は、液体Ｌを容器に充填する際の戻りガスが流れた時のこの部分の圧力損失が、液通路４、液弁４ａでの液体Ｌの流れにより生じる圧力損失に比べて無視できる程度に小さくなるように設計されている。
戻りガス系マニホールド５ｃは、半径方向距離ｒが回転中心軸Ｐからｒ１だけ離間した位置に形成されている。
排出ガス通路７は、液体Ｌ充填後の容器Ｃ内の空隙部に残存した大気圧より高いガスを大気Ｊへ排出するものであり、排出ガス弁７ａが配設されている。排出ガス通路７は、封止具６０毎に配設されており、それぞれ排出系マニホールド７ｃにおいて他の排出ガス通路７に合流している。この排出系マニホールド７ｃは、排出配管７ｄを介して大気Ｊに接続されている。
本実施形態においては、上述した第一実施形態〜第四実施形態が液通路４及び液弁４ａによって構成された充填流路構成ユニット８を有していたのに対して、液通路４及び液弁４ａ、封止具６０、戻りガス通路５及び戻りガス弁５ａによって構成された充填流路構成ユニット８Ａを有している。そして、これら液通路４及び液弁４ａ、封止具６０、戻りガス通路５及び戻りガス弁５ａによって、容器Ｃ内に個別に液体Ｌを導き、戻りガスを容器Ｃから外部に戻すための流体通路９Ａが構成されている。
すなわち、ノンシール充填においては充填流路構成ユニット８を適用していたのに対して、シール充填においては充填流路構成ユニット８Ａを適用する。
すなわち、ノンシール充填においては充填流路構成ユニット８を適用していたのに対して、シール充填においては充填流路構成ユニット８Ａを適用する。
戻りガス圧力制御部８０は、充填中の戻りガスを回収する戻りガス回収部８５と、戻りガス回収部の圧力を調整する圧力調整バルブ８２Ａ、圧力調整バルブ８２Ｂ、圧力制御装置８１、圧力センサ８６と各機器を接続する抽気管８４、ガス供給管８３で構成されている。
戻りガス圧力制御部８０の戻りガス回収部８５は、ガス供給管８３に連通する抽気管８４と、上述した戻り配管５ｄとに接続されている。この戻りガス回収部８５においては、ガスの圧力が大気圧よりも高くなっている。
ガス供給管８３には、圧力調整バルブ８２Ａが接続され、さらに圧力調整バルブ８２Ａには圧力調整バルブ８２Ｂが接続されて、対をなしている。そして、圧力調整バルブ８２Ａと圧力調整バルブ８２Ｂの間に抽気管８４を介して戻りガス回収部８５が、接続されている。
圧力制御装置８１は、戻りガス回収部８５に設置された圧力センサ８６から検出された圧力に基づいて、一対の圧力調整バルブ８２Ａ、８２Ｂを制御して、戻りガス回収部８５のガスの圧力を調整する。
差圧検出器３０は、充填流路構成ユニット８Ａの入口部と出口部との差圧、即ち、液分配室における液体Ｌの圧力である液分配室圧力と戻りガス系マニホールド５ｃの戻りガス室圧力との差圧△ｐ（差圧情報）を検出するものである。この差圧検出器３０は、図１０に示すように、液分配室３を画定する隔壁３ｂにおいて回転中心軸Ｐから半径方向距離ｒがｒ１だけ離れた位置（設置位置ｒ１）に設置されており、この設置位置ｒ１において第一検出部３１が液分配室３の液体Ｌから圧力を受けるように、また、第二検出部３２が戻りガス系マニホールド５ｃのガスから圧力を受けるようになっている。そして、第一検出部３１での圧力から第二検出部３２での圧力を差し引いた差圧△ｐを、検出器本体３３が充填制御装置２０に出力する。
なお、液分配室３の内部は液体Ｌが満水となるように設計されている。
なお、液分配室３の内部は液体Ｌが満水となるように設計されている。
次に、回転式充填機Ｆ５の作用について図を用いて説明する。
まず、液体Ｌをシール充填する回転式充填機Ｆ５の動作ステップは、図１１に示すように、容器導入ステップＳ１、封止ステップＳ２、加圧ステップＳ３、充填ステップＳ４、大気開放ステップＳ５、封止解除ステップＳ６、容器排出ステップＳ７の順に処理がなされる。
まず、液体Ｌをシール充填する回転式充填機Ｆ５の動作ステップは、図１１に示すように、容器導入ステップＳ１、封止ステップＳ２、加圧ステップＳ３、充填ステップＳ４、大気開放ステップＳ５、封止解除ステップＳ６、容器排出ステップＳ７の順に処理がなされる。
最初に各封止具６０の直下に容器Ｃが導入され（容器導入ステップＳ１）、次に、容器Ｃの開放部を封止具６０によって封止して容器Ｃの内部に密閉空間を形成する（封止ステップＳ２）。これらの際、液弁４ａ、戻りガス弁５ａ、加圧ガス弁６ａ、排出ガス弁７ａは全て閉となっている。
次に、加圧ガス通路６の加圧ガス弁６ａを開とし、容器Ｃの密閉空間をガスによって加圧することで、容器Ｃの内部空間を所定の圧力まで上昇させる（加圧ステップＳ３）。この際、液弁４ａ、戻りガス弁５ａ、加圧ガス弁６ａ、排出ガス弁７ａは全て閉となっている。
次に、加圧ガス弁６ａを閉とした後、液通路４の液弁４ａ及び戻りガス通路５の戻りガス弁５ａを開とし、液体Ｌを所定量容器Ｃに充填した後、充填制御装置２０が液弁４ａを閉に制御する（充填ステップＳ４）。この充填ステップＳ４により、容器Ｃの密閉空間のガスを液体Ｌに置き換える。すなわち、液通路４から液体Ｌが充填されると共に、ガスが戻りガス通路５、戻りガス系マニホールド５ｃを介して戻りガス回収部８５に回収される。尚、適切な充填流量Ｑとするために必要な充填流路構成ユニットの入口部と出口部の差圧△ｐが得られるように、戻りガス圧力制御部８０の戻りガス回収部８５の圧力を設定している。
次に、戻りガス通路５の戻りガス弁５ａを閉とした後、排出ガス通路７の排出ガス弁７ａを開とすることで、容器Ｃに残存した高圧のガスを大気Ｊに開放する（大気開放ステップＳ５）。
次に、封止具６０を容器Ｃの開口部から脱着し、容器Ｃの開口部の封止を解除し（封止解除ステップＳ６）、容器Ｃを回転体１の外部に排出する（容器排出ステップＳ７）。この際、液弁４ａ、戻りガス弁５ａ、加圧ガス弁６ａ、排出ガス弁７ａは全て閉となっている。
上述した充填ステップ４を、回転体１の回転を停止した状態で実施した場合、液通路４を流れる液体Ｌの流量Ｑは、充填流路構成ユニット８Ａの流路の寸法、形状から求められる流動特性と、充填流路構成ユニット８Ａの流路を流れる流体の特性、即ち、比重量・液体温度等の液体Ｌの特性及び戻りガスの圧力、温度、成分等のガスの特性及び状態と、充填流路構成ユニット８Ａの入口部と出口部との差圧△ｐと、さらにガスの流れを含むことから充填流路構成ユニット８Ａの入口部の圧力とから計算できる。
ここで、前述のとおり封止具６０と容器Ｃにより形成される密閉空間及び戻りガス通路５、戻りガス弁５ａにおけるガス流れにより生じる圧力損失が、液通路４、液弁４ａでの液体Ｌの流れにより生じる圧力損失に比べて無視できる程度に小さくなるように設計されていることから、ガス流れについては無視でき、結果的に、回転体１の回転を停止した状態で実施した場合の液通路４を流れる液体Ｌの流量Ｑは、充填流路構成ユニット８Ａの液体の流路の寸法、形状から求められる流動特性と、比重量・液体温度等の液体Ｌの特性と、充填流路構成ユニット８Ａの入口部と出口部との差圧△ｐとから計算できる。
従って、液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８Ａ（流体通路９Ａ）の流動特性は、充填する液体Ｌと充填機の構造が決まれば変化しないことから、結果的に、回転がない状態の液通路４での流量Ｑは差圧（△ｐ）のみをパラメータとして
流量Ｑ＝ｆ’（△ｐ） ｆ’：充填流路構成ユニット流量特性関数
と計算できる。
一方、上述した充填ステップＳ４において回転体１が回転する場合、回転による水頭上昇分ｈが加わって、上記の充填流路構成ユニット流量特性関数ｆ’から求められた流量Ｑに比べて、実際の流量Ｑが増加する。
この回転による水頭上昇分ｈは、回転体１の回転中心軸Ｐを基準として、回転体１の回転中心軸Ｐからの距離の増加に伴って増え、また、回転速度ωの増加に伴って増える（図３参照）。
これを式化すると回転による水頭上昇分ｈは、半径方向距離ｒと回転速度ωとの関数ｈ（ｒ，ω）として計算される。
従って、差圧検出器３０の設置位置ｒ１における回転による水頭上昇分ｈｒ１は、
ｈｒ１＝ｈ（ｒ１，ω）
液出口４ｂの位置Ｒにおける回転による水頭上昇分ｈＲは、
ｈＲ＝ｈ（Ｒ，ω）
となる。
ここで、前述のとおり封止具６０と容器Ｃにより形成される密閉空間及び戻りガス通路５、戻りガス弁５ａにおけるガス流れにより生じる圧力損失が、液通路４、液弁４ａでの液体Ｌの流れにより生じる圧力損失に比べて無視できる程度に小さくなるように設計されていることから、ガス流れについては無視でき、結果的に、回転体１の回転を停止した状態で実施した場合の液通路４を流れる液体Ｌの流量Ｑは、充填流路構成ユニット８Ａの液体の流路の寸法、形状から求められる流動特性と、比重量・液体温度等の液体Ｌの特性と、充填流路構成ユニット８Ａの入口部と出口部との差圧△ｐとから計算できる。
従って、液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８Ａ（流体通路９Ａ）の流動特性は、充填する液体Ｌと充填機の構造が決まれば変化しないことから、結果的に、回転がない状態の液通路４での流量Ｑは差圧（△ｐ）のみをパラメータとして
流量Ｑ＝ｆ’（△ｐ） ｆ’：充填流路構成ユニット流量特性関数
と計算できる。
一方、上述した充填ステップＳ４において回転体１が回転する場合、回転による水頭上昇分ｈが加わって、上記の充填流路構成ユニット流量特性関数ｆ’から求められた流量Ｑに比べて、実際の流量Ｑが増加する。
この回転による水頭上昇分ｈは、回転体１の回転中心軸Ｐを基準として、回転体１の回転中心軸Ｐからの距離の増加に伴って増え、また、回転速度ωの増加に伴って増える（図３参照）。
これを式化すると回転による水頭上昇分ｈは、半径方向距離ｒと回転速度ωとの関数ｈ（ｒ，ω）として計算される。
従って、差圧検出器３０の設置位置ｒ１における回転による水頭上昇分ｈｒ１は、
ｈｒ１＝ｈ（ｒ１，ω）
液出口４ｂの位置Ｒにおける回転による水頭上昇分ｈＲは、
ｈＲ＝ｈ（Ｒ，ω）
となる。
即ち回転体１が回転すると、差圧検出器３０による検出差圧△ｐは、差圧検出器３０の設置位置ｒ１の液体Ｌの水頭上昇分ｈｒ１に相当する圧力上昇分は含まれるが、流量に関係する液出口４ｂの位置Ｒでの水頭上昇分ｈＲに相当する圧力上昇は含まれないために、流量Ｑの算出にあたっては、差圧検出器３０の設置位置ｒ１と液出口４ｂの位置Ｒとをパラメータとして回転速度ωに応じた補正が必要となる。
ここで、差圧検出器３０の設置位置ｒ１と液出口４ｂの位置Ｒは構造によって決まる値で変化せず、また液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８Ａの流動特性は充填する液体Ｌが決まり充填機の構造が決まれば変化しないため、結果的に回転式充填機Ｆ５での流量Ｑは、検出差圧△ｐ、回転速度ωをパラメータとして、
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
なお、充填流路構成ユニット８Ａの流動特性は充填流路構成ユニット８Ａ毎に微妙に異なることが考えられることから、充填流路構成ユニット流量特性関数ｆは、充填流路構成ユニット８Ａ毎に準備するのが好ましい。
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
なお、充填流路構成ユニット８Ａの流動特性は充填流路構成ユニット８Ａ毎に微妙に異なることが考えられることから、充填流路構成ユニット流量特性関数ｆは、充填流路構成ユニット８Ａ毎に準備するのが好ましい。
以上の結果を使用して、充填制御装置２０は、回転計４０の回転速度ωと差圧検出器３０からの検出差圧△ｐと、充填流路構成ユニット流量特性関数ｆ（△ｐ，ω）とから各充填流路構成ユニット８Ａの液通路４（液出口４ｂ）の流量Ｑ（△ｐ，ω）を時々刻々（たとえば１ｍｓ毎）演算する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の流量（計測間の流量）を積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標充填量と一致した時に液弁４ａを閉にして充填を完了する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の流量（計測間の流量）を積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標充填量と一致した時に液弁４ａを閉にして充填を完了する。
以上説明したように、本実施形態によれば、戻りガス通路５の戻りガス系マニホールド５ｃにおけるガスの圧力と、液分配室３の液体Ｌの圧力とから差圧△ｐを求めることができる。これにより、予め求められた充填流路構成ユニット流量特性関数ｆ（△ｐ，ω）に基づいて、検出差圧△ｐと検出回転情報ωとから、充填流路構成ユニット８Ａの液通路４（液出口４ｂ）において回転による遠心力を受ける液体Ｌの流量Ｑを求めることができる。従って、この流量Ｑに基づいて充填量を制御することで、液体Ｌを正確に制御することができる。
また、重量計量器、流量計、タイマーなど充填量の計量装置が不要となるので、構造が簡素でメンテナンス性や洗浄性、コスト性を向上させることができる。
また、重量計量器、流量計、タイマーなど充填量の計量装置が不要となるので、構造が簡素でメンテナンス性や洗浄性、コスト性を向上させることができる。
「第六実施形態」
以下、本発明の第六実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
以下、本発明の第六実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１２は本発明の第六実施形態に係る回転式充填機Ｆ６の概略構成図である。
図１２に示すように、回転式充填機Ｆ６は、上述した第五実施形態が備えていた差圧検出器３０に代えて、差圧検出器５０を備えている。
図１２に示すように、回転式充填機Ｆ６は、上述した第五実施形態が備えていた差圧検出器３０に代えて、差圧検出器５０を備えている。
第一検出体５１は、図１２に示すように、液分配室３を画定する隔壁３ａにおいて回転中心軸Ｐから半径方向距離ｒがｒ１だけ離れた位置に設置されており、液分配室３の液体Ｌから圧力を受けるように設定されている。
第二検出体５２は、回転体１の戻りガス通路５の戻りガス系マニホールド５ｃにおいて、回転中心軸Ｐから半径方向距離ｒがｒ２だけ離れた位置に設置されており、ガスから圧力を受けるように設定されている。
第二検出体５２は、回転体１の戻りガス通路５の戻りガス系マニホールド５ｃにおいて、回転中心軸Ｐから半径方向距離ｒがｒ２だけ離れた位置に設置されており、ガスから圧力を受けるように設定されている。
液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８Ａの流動特性は、充填する液体Ｌが決まり充填機の構造が決まれば変化しないことから、結果的に、充填ステップ４Ｓにおいて、回転体１の回転を停止した状態で実施した場合の流量Ｑは、差圧△ｐのみをパラメータとして
流量Ｑ＝ｆ’（△ｐ） ｆ’：充填流路構成ユニット流量特性関数
と計算できる。
流量Ｑ＝ｆ’（△ｐ） ｆ’：充填流路構成ユニット流量特性関数
と計算できる。
遠心力に起因する水頭上昇分ｈは、上述した第二実施形態と同様に、半径方向距離ｒと回転速度ωとの関数ｈ（ｒ，ω）として計算される（図５参照）。
従って、差圧検出器５０の第一検出体５１の設置位置ｒ１における回転による水頭上昇分ｈｒ１は、
ｈｒ１＝ｈ（ｒ１，ω）
第二検出体５２の設置位置ｒ２における回転による水頭上昇分ｈｒ２は、
ｈｒ２＝ｈ（ｒ２，ω）
液出口４ｂの位置Ｒにおける回転による水頭上昇分ｈRは、
ｈR＝ｈ（Ｒ，ω）となる。
従って、差圧検出器５０の第一検出体５１の設置位置ｒ１における回転による水頭上昇分ｈｒ１は、
ｈｒ１＝ｈ（ｒ１，ω）
第二検出体５２の設置位置ｒ２における回転による水頭上昇分ｈｒ２は、
ｈｒ２＝ｈ（ｒ２，ω）
液出口４ｂの位置Ｒにおける回転による水頭上昇分ｈRは、
ｈR＝ｈ（Ｒ，ω）となる。
差圧検出器による検出差圧は、キャピラリーチューブ５１ａ内の封入液体は回転体の外周方向に遠心力を受けて水頭上昇分ｈｒ１分だけ引っ張られて、キャピラリーチューブ５１ｂ内の封入液体も回転体１の外周方向に遠心力を受けて水頭上昇分ｈｒ２分だけ引っ張られる。その結果、検出器本体５３が検出する検出差圧△ｐには、第五実施形態における検出差圧△ｐよりも水頭上昇分ｈｒ２−ｈｒ１だけ高い圧力が検出されるが、流量Ｑに関係する液出口４ｂの位置Ｒでの水頭上昇分ｈRに相当する圧力上昇分は含まれない。
従って、流量の算出にあたっては、第一検出体５１の設置位置ｒ１と第二検出体５２の設置位置ｒ２と液出口４ｂの位置Ｒとをパラメータとして回転速度ωに応じた補正が必要となる。
ここで、第一検出体５１の設置位置ｒ１と第二検出体５２の設置位置ｒ２と液出口４ｂの位置Ｒは構造によって決まる値で変化せず、また液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８Ａの流動特性は充填する液体Ｌが決まり充填機の構造が決まれば変化しないため、結果的に、差圧検出器５０を使用した回転式充填機Ｆ５での流量Ｑも、差圧△ｐ、回転速度ωをパラメータとして、
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
つまり、回転速度ω毎に、設置位置ｒ１と設置位置ｒ２とにおける水頭上昇分ｈｒ２−ｈｒ１を含んだ検出差圧△ｐと、液出口４ｂの位置Ｒでの水頭上昇分ｈRを含んだ差圧との関係が定まることから、予め回転速度ω毎に差圧△ｐと、遠心力の影響を受けた流量Ｑとの関係を求めて充填流路構成ユニット流量特性関数ｆを設定すれば、正確な流量Ｑを求めることが可能となる。
以上の結果を使用して、充填制御装置２０において、回転計４０の回転速度ωと差圧検出器５０からの計測値△ｐと、充填流路構成ユニット流量特性関数ｆ（△ｐ，ω）とから各充填流路構成ユニット８Ａの液通路４（液出口４ｂ）の流量Ｑ（△ｐ，ω）を時々刻々（たとえば１ｍｓごと）演算する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の計算流量を積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標充填量と一致した時に液弁４ａを閉にして充填を完了する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の計算流量を積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標充填量と一致した時に液弁４ａを閉にして充填を完了する。
以上説明したように、本実施形態によれば、差圧検出器５０を使用することで戻りガス通路５の戻りガス系マニホールド５ｃの戻りガス室圧力を容易に検出することができると共に、取付けスペースを要する検出器本体５３を自由に配置できることから、回転式充填機Ｆ５の設計の自由度を向上させることができる。
図１３は本発明の第六実施形態に係る回転式充填機Ｆ６の変形例であるＦ６Ｂの概略構成図である。
この回転式充填機Ｆ６Ｂは、上述した第六実施形態における戻りガス通路５の戻りガス系マニホールド５ｃを液通路４と略同一の半径方向位置（Ｒ）に配設、従って第二検出体５２も戻りガス系マニホールド５Ｃの液通路４と略同一の半径方向位置（Ｒ）に配設したこと、および回転計(回転情報検出部)４０を不要としたこと、が回転式充填機Ｆ６と異なる。なお、図１３においては、理解容易のために、液通路４及び液弁４ａを一転鎖線で図示している。
この回転式充填機Ｆ６Ｂは、上述した第六実施形態における戻りガス通路５の戻りガス系マニホールド５ｃを液通路４と略同一の半径方向位置（Ｒ）に配設、従って第二検出体５２も戻りガス系マニホールド５Ｃの液通路４と略同一の半径方向位置（Ｒ）に配設したこと、および回転計(回転情報検出部)４０を不要としたこと、が回転式充填機Ｆ６と異なる。なお、図１３においては、理解容易のために、液通路４及び液弁４ａを一転鎖線で図示している。
第一検出体５１は、図１３に示すように、液分配室３を画定する隔壁３ａにおいて回転中心軸Ｐから半径方向距離ｒがｒ１だけ離れた位置に設置されており、液分配室３の液体Ｌから圧力を受けるように設定されている。
第二検出体５２は、回転体１の戻りガス通路５の戻りガス系マニホールド５ｃにおいて、回転中心軸Ｐから半径方向距離ｒがＲだけ離れた位置に設置されており、ガスから圧力を受けるように設定されている。
第二検出体５２は、回転体１の戻りガス通路５の戻りガス系マニホールド５ｃにおいて、回転中心軸Ｐから半径方向距離ｒがＲだけ離れた位置に設置されており、ガスから圧力を受けるように設定されている。
液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８Ａの流動特性は、充填する液体Ｌが決まり充填機の構造が決まれば変化しないことから、結果的に、充填ステップ４Ｓにおいて、回転体１の回転を停止した状態で実施した場合の流量Ｑは、差圧△ｐのみをパラメータとして
流量Ｑ＝ｆ’（△ｐ） ｆ’：充填流路構成ユニット流量特性関数
と計算できる。
流量Ｑ＝ｆ’（△ｐ） ｆ’：充填流路構成ユニット流量特性関数
と計算できる。
遠心力に起因する水頭上昇分ｈは、上述した第四実施形態と同様に、半径方向距離ｒと回転速度ωとの関数ｈ（ｒ，ω）として計算される（図９参照）。
従って、差圧検出器５０の第一検出体５１の設置位置ｒ１における回転による水頭上昇分ｈｒ１は、
ｈｒ１＝ｈ（ｒ１，ω）
第二検出体５２の設置位置Ｒにおける回転による水頭上昇分ｈRは、
ｈR＝ｈ（Ｒ，ω）
液出口４ｂの位置Ｒにおける回転による水頭上昇分ｈRは、
ｈR＝ｈ（Ｒ，ω）となる。
即ち第四実施形態と同様に第二検出体５２の設置位置を液通路４と略同一の半径方向位置（Ｒ）に配設したことにより回転情報が不要となるものである。
従って、差圧検出器５０の第一検出体５１の設置位置ｒ１における回転による水頭上昇分ｈｒ１は、
ｈｒ１＝ｈ（ｒ１，ω）
第二検出体５２の設置位置Ｒにおける回転による水頭上昇分ｈRは、
ｈR＝ｈ（Ｒ，ω）
液出口４ｂの位置Ｒにおける回転による水頭上昇分ｈRは、
ｈR＝ｈ（Ｒ，ω）となる。
即ち第四実施形態と同様に第二検出体５２の設置位置を液通路４と略同一の半径方向位置（Ｒ）に配設したことにより回転情報が不要となるものである。
以上説明したように、本実施形態によれば、第二検出体５２の設置位置を液通路４と略同一の半径方向位置（Ｒ）に配設したことにより回転情報が不要となり、さらに簡素な装置構成にすることができる。
図１４は、回転式充填機Ｆ６の変形例である回転式充填機Ｆ６Ａである。
この回転式充填機Ｆ６Ａは、上述した第五実施形態の回転式充填機Ｆ６から、加圧ガス通路６、加圧ガス弁６ａ、加圧ガス系マニホールド６ｃ、加圧配管６ｄ、戻りガス圧力制御部８０、戻り配管５ｄが省略されていると共に、液体貯留部７１の上部と戻りガス系マニホールド５ｃを接続する戻り配管５ｅが追加されている。
この回転式充填機Ｆ６Ａは、充填流路構成ユニット８Ａの戻りガス通路５が合流している戻りガス系マニホールド５ｃを、戻りガス圧力制御部８０の戻りガス回収部８５に接続するかわりに、液体貯留部７１の上部に接続することにより、容器Ｃの密閉空間を加圧するためのガスを液体供給部７０の気相部７１ｇから供給し、容器Ｃの密閉空間からの充填中の戻りガスを同じ液体供給部７０の気相部７１ｇに回収するように構成されている。本実施形態の場合は、加圧ガス通路６と戻りガス通路５とを共有にすることで、回転式充填機６Ａの構造をより簡易な構成としている。
尚、液体供給部７０の液体貯留部７１は、液体貯留部７１内の液体Ｌの液面が充填流路構成ユニット８Ａの液通路４の液出口４ｂよりも水頭差ＨＬだけ上方になるように設置されている。充填流路構成ユニット８Ａの液体の流路の寸法、形状は、この水頭差ＨＬを基に得られる充填流路構成ユニット８Ａの前後の差圧△ｐによって必要な充填流量Ｑが得られるように設計されている。
この回転式充填機Ｆ６Ａは、上述した第五実施形態の回転式充填機Ｆ６から、加圧ガス通路６、加圧ガス弁６ａ、加圧ガス系マニホールド６ｃ、加圧配管６ｄ、戻りガス圧力制御部８０、戻り配管５ｄが省略されていると共に、液体貯留部７１の上部と戻りガス系マニホールド５ｃを接続する戻り配管５ｅが追加されている。
この回転式充填機Ｆ６Ａは、充填流路構成ユニット８Ａの戻りガス通路５が合流している戻りガス系マニホールド５ｃを、戻りガス圧力制御部８０の戻りガス回収部８５に接続するかわりに、液体貯留部７１の上部に接続することにより、容器Ｃの密閉空間を加圧するためのガスを液体供給部７０の気相部７１ｇから供給し、容器Ｃの密閉空間からの充填中の戻りガスを同じ液体供給部７０の気相部７１ｇに回収するように構成されている。本実施形態の場合は、加圧ガス通路６と戻りガス通路５とを共有にすることで、回転式充填機６Ａの構造をより簡易な構成としている。
尚、液体供給部７０の液体貯留部７１は、液体貯留部７１内の液体Ｌの液面が充填流路構成ユニット８Ａの液通路４の液出口４ｂよりも水頭差ＨＬだけ上方になるように設置されている。充填流路構成ユニット８Ａの液体の流路の寸法、形状は、この水頭差ＨＬを基に得られる充填流路構成ユニット８Ａの前後の差圧△ｐによって必要な充填流量Ｑが得られるように設計されている。
この構成においても、上述した充填ステップＳ４において、充填流路構成ユニット８Ａの戻りガス通路５を開の状態を保持したまま、充填流路構成ユニット８Ａの液通路４の液弁４ａを開とする。このようにすることで、充填流路構成ユニット８Ａの液通路４から液体Ｌが充填されると共に、戻りガスが充填流路構成ユニット８Ａの戻りガス通路５を介して液体供給部７０の気相部７１ｇに回収される。
そして、充填時における戻りガスの圧力を戻りガス系マニホールド５ｃで検出し、これを充填雰囲気圧力として差圧△ｐを検出する。
そして、充填時における戻りガスの圧力を戻りガス系マニホールド５ｃで検出し、これを充填雰囲気圧力として差圧△ｐを検出する。
この変形例によれば、装置構成を更に簡素にすることができる。例えば、上述した第五実施形態の回転式充填機Ｆ５においても、液体供給部７０の液体貯留部７１を、液体貯留部７１内の液体Ｌの液面が充填流路構成ユニット８Ａの液通路４の液出口４ｂよりも水頭差ＨＬだけ上方になるように設置し、充填流路構成ユニット８Ａの液体の流路の寸法、形状を、この水頭差ＨＬを基に得られる充填流路構成ユニット８Ａの前後の差圧△ｐによって必要な充填流量Ｑが得られるように設計することにより、装置構成を簡素化することができる。
「第七実施形態」
以下、本発明の第七実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
以下、本発明の第七実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１５は本発明の第七実施形態に係る回転式充填機Ｆ７の概略構成図である。
上述した第一実施形態に係る回転式充填機Ｆ１においては、液分配室３の内部を満水にして液体Ｌの液相のみで構成し、また、差圧検出器３０を液分配室３の隔壁３ａに配置した。これに対して、本実施形態の回転式充填機Ｆ７は、液分配室３Ａの内部を液体Ｌの液相と例えば、空気、窒素ガスなどの気相部３ｇとで構成し、また、差圧検出器３０を液分配室３Ａの隔壁３ｂに配置している。さらに、回転式充填機Ｆ７は、液分配室３の気相部３ｇの圧力を調整する液分配室ガス圧力制御部１００と、液分配室３Ａの液体Ｌの液位を制御する液分配室液レベル制御部９０とを備えている。
上述した第一実施形態に係る回転式充填機Ｆ１においては、液分配室３の内部を満水にして液体Ｌの液相のみで構成し、また、差圧検出器３０を液分配室３の隔壁３ａに配置した。これに対して、本実施形態の回転式充填機Ｆ７は、液分配室３Ａの内部を液体Ｌの液相と例えば、空気、窒素ガスなどの気相部３ｇとで構成し、また、差圧検出器３０を液分配室３Ａの隔壁３ｂに配置している。さらに、回転式充填機Ｆ７は、液分配室３の気相部３ｇの圧力を調整する液分配室ガス圧力制御部１００と、液分配室３Ａの液体Ｌの液位を制御する液分配室液レベル制御部９０とを備えている。
差圧検出器３０は、液分配室３Ａを画定する隔壁３ｂにおいて回転中心軸Ｐから半径方向距離ｒがｒ１だけ離れた位置（設置位置ｒ１）に設置されており、この設置位置ｒ１において第一検出部３１が液分配室３Ａの液体Ｌから圧力を受けるように、また、第二検出部３２が大気Ｊから圧力を受けるようになっている。
液分配室ガス圧力制御部１００は、圧力制御装置１０１と、液分配室３Ａの気相部３ｇに供給するガスが流通する気体流通管１０３と、気体流通管１０３に設けられた一対の圧力調整弁１０２Ａ，１０２Ｂと、気体流通管１０３における一対の圧力調整弁１０２Ａ，１０２Ｂの間と液分配室３Ａとの間を接続する導入管１０４と、液分配室３Ａの隔壁３ａに設けられて液分配室３Ａの気相部３ｇの圧力を検出する圧力センサ１０５とを備えている。
圧力制御装置１０１は、圧力センサ１０５が検出した液分配室３Ａの気相部３ｇの圧力の検出値に基づいて、一対の圧力調整弁１０２Ａ，１０２Ｂを制御し、液分配室３Ａの気相部３ｇの圧力を設定された値に制御する。
圧力制御装置１０１は、圧力センサ１０５が検出した液分配室３Ａの気相部３ｇの圧力の検出値に基づいて、一対の圧力調整弁１０２Ａ，１０２Ｂを制御し、液分配室３Ａの気相部３ｇの圧力を設定された値に制御する。
液分配室液レベル制御部９０は、液分配室３Ａに送られる液体Ｌが給液配管１３内を流れる流量を調整する流量制御弁９１を制御する液位制御装置９２と、液位制御装置９２に液分配室３Ａ内の液体Ｌの液位を指し示す差圧信号を出力する差圧式液位計９３とを備えている。
差圧式液位計９３は、差圧検出器５０と同様のものであり、第一検出体９４が隔壁３ｂに設置されて液分配室３Ａの液体Ｌから圧力を受けるようになっており、第二検出体９５が隔壁３ａに設置されて液分配室３Ａの気相部３ｇの圧力を受けるようになっている。そして、第一検出体９４での圧力から第二検出体９５での圧力を差し引いた差圧を、検出器本体９６が液位制御装置９２に出力する。
これら第一検出体９４と第二検出体９５の半径方向距離ｒは、液分配室３Ａの内半径の略半分となる位置にそれぞれ設置されており、制御の基準となる液位が回転体１の停止時における液位と回転時の液位とが略同一になるように設定されている。
これら第一検出体９４と第二検出体９５の半径方向距離ｒは、液分配室３Ａの内半径の略半分となる位置にそれぞれ設置されており、制御の基準となる液位が回転体１の停止時における液位と回転時の液位とが略同一になるように設定されている。
液位制御装置９２は、差圧式液位計９３から入力された差圧が、基準液位に対応する基準差圧から変化した場合に、流量制御弁９１を制御して給液配管１３から液分配室３Ａに送液する液体Ｌの流量を調整して液分配室３Ａ内の液位を必要条件に保持する制御を行う。
次に上述した回転式充填機Ｆ７の作用について説明する。
回転式充填機Ｆ７において回転体１が回転する場合、図３に示すように、遠心力に起因する水頭上昇によって流量Ｑが増加する。この時、液分配室３Ａ内の液面はすり鉢状の曲面を呈し、図１５に示すように回転体１の回転中心軸Ｐを含む断面をとった時の液面の曲線Ｋ２は図３に示す遠心力に起因する水頭上昇曲線Ｋ１と同じ曲線となる。
これを式化すると回転による水頭上昇分ｈは、半径方向距離ｒと回転速度ωとの関数ｈ（ｒ，ω）として計算される。従って、差圧検出器３０の設置位置ｒ１における回転による水頭上昇分ｈｒ１は、
ｈｒ１＝ｈ（ｒ１，ω）
液出口４ｂの位置Ｒにおける回転による水頭上昇分ｈRは、
ｈR＝ｈ（Ｒ，ω）
となる。
回転式充填機Ｆ７において回転体１が回転する場合、図３に示すように、遠心力に起因する水頭上昇によって流量Ｑが増加する。この時、液分配室３Ａ内の液面はすり鉢状の曲面を呈し、図１５に示すように回転体１の回転中心軸Ｐを含む断面をとった時の液面の曲線Ｋ２は図３に示す遠心力に起因する水頭上昇曲線Ｋ１と同じ曲線となる。
これを式化すると回転による水頭上昇分ｈは、半径方向距離ｒと回転速度ωとの関数ｈ（ｒ，ω）として計算される。従って、差圧検出器３０の設置位置ｒ１における回転による水頭上昇分ｈｒ１は、
ｈｒ１＝ｈ（ｒ１，ω）
液出口４ｂの位置Ｒにおける回転による水頭上昇分ｈRは、
ｈR＝ｈ（Ｒ，ω）
となる。
即ち回転体１が回転すると、差圧検出器３０による検出差圧△ｐは、差圧検出器３０の設置位置ｒ１の液体Ｌの水頭上昇分ｈｒ１に相当する圧力上昇分は含まれるが、流量に関係する充填流路構成ユニット８の液出口４ｂの位置Ｒでの水頭上昇分ｈRに相当する圧力上昇は含まれないために、流量Ｑの算出にあたっては、差圧検出器３０の設置位置ｒ１と充填流路構成ユニット８の液出口４ｂの位置Ｒとをパラメータとして回転速度ωに応じた補正が必要となる。
ここで、差圧検出器３０の設置位置ｒ１と液出口４ｂの位置Ｒは構造によって決まる値で変化せず、また液体Ｌの特性と充填流路構成ユニット８の流動特性は充填する液体Ｌが決まり充填機の構造が決まれば変化しないため、結果的に回転式充填機Ｆ７での流量Ｑは、検出差圧△ｐ、回転速度ωをパラメータとして、
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω） ｆ：充填流路構成ユニット流量特性関数
として計算できることになる。
つまり、回転速度ω毎に、差圧検出器３０の設置位置ｒ１での水頭上昇分ｈｒ１を含んだ検出差圧△ｐと、充填流路構成ユニット８の液出口４ｂの位置Ｒでの水頭上昇分ｈRを含んだ差圧との関係が定まることから、予め回転速度ω毎に差圧△ｐと、遠心力の影響を受けた流量Ｑとの関係を求めて充填流路構成ユニット流量特性関数ｆを設定すれば、正確な流量Ｑを求めることが可能となる。
なお、充填流路構成ユニット８の流動特性は充填流路構成ユニット８毎に微妙に異なることが考えられることから、充填流路構成ユニット流量特性関数fは、充填流路構成ユニット８毎に準備するのが好ましい。
なお、充填流路構成ユニット８の流動特性は充填流路構成ユニット８毎に微妙に異なることが考えられることから、充填流路構成ユニット流量特性関数fは、充填流路構成ユニット８毎に準備するのが好ましい。
以上の結果を使用して、充填制御装置２０は、回転計４０の回転速度ωと差圧検出器３０からの検出差圧△ｐと、充填流路構成ユニット流量特性関数ｆ（△ｐ，ω）とから各充填流路構成ユニット８の液通路４（液出口４ｂ）の流量Ｑ（△ｐ，ω）を時々刻々（たとえば１ｍｓ毎）演算する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の流量（計測間の流量）を積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標充填量と一致した時に充填流路構成ユニット８の液弁４ａを閉にして充填を完了する。
充填制御装置２０は、この時々刻々の流量（計測間の流量）を積算・演算し、積算・演算結果の値が予め設定されている目標充填量と一致した時に充填流路構成ユニット８の液弁４ａを閉にして充填を完了する。
以上説明したように、この構成によれば、液分配室３Ａに気相部３ｇが形成される構成においても、充填量を正確に制御することができる。
なお、本実施形態においては、液分配室３Ａの気相部３ｇの圧力を調整するために液分配室ガス圧力制御部１００を設けたが、気相部３ｇに圧力を必要としない場合には、液分配室ガス圧力制御部１００を省略して大気開放する構成にしてもよい。
また、第二実施形態のように、差圧検出器３０の代わりにキャピラリーチューブ式の差圧検出器５０を使用してもよい。
なお、本実施形態においては、液分配室３Ａの気相部３ｇの圧力を調整するために液分配室ガス圧力制御部１００を設けたが、気相部３ｇに圧力を必要としない場合には、液分配室ガス圧力制御部１００を省略して大気開放する構成にしてもよい。
また、第二実施形態のように、差圧検出器３０の代わりにキャピラリーチューブ式の差圧検出器５０を使用してもよい。
「第八実施形態」
以下、本発明の第八実施形態について図１６を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
以下、本発明の第八実施形態について図１６を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
回転式充填機Ｆ８は、第五実施形態の回転式充填機Ｆ５と同様の構成であるが、液分配室（ガス戻り室）３Ａは液で満たされない気相部３ｇを有する点、液分配室３Ａの気相部３ｇの圧力を調整する液分配室ガス圧力制御部１００を有する点、液分配室３Ａ内の液体Ｌの液位を制御する液分配室液レベル制御部９０を有する点、加圧ガス通路６が液体貯留部７１の上部の気相部７１ｇに接続する代わりに液分配室３Ａの気相部３ｇと接続されている点で、回転式充填機Ｆ５と異なる。
差圧検出器３０は、図１６に示すように、液分配室３を画定する隔壁３ｂにおいて回転中心軸Ｐから半径方向距離ｒがｒ１だけ離れた位置（設置位置ｒ１）に設置されており、この設置位置ｒ１において第一検出部３１が液分配室３Ａの液体Ｌから圧力を受けるように、また、第二検出部３２が戻りガス系マニホールド５ｃのガスから圧力を受けるようになっている。そして、第一検出部３１での圧力から第二検出部３２での圧力を差し引いた差圧△ｐを、検出器本体３３が充填制御装置２０に出力する。
この構成によれば、液分配室３Ａに気相部３ｇがある場合においても、上述した第五実施形態と同様の作用を得ることができ、液体Ｌを正確に充填することが可能となる。
図１７は、回転式充填機Ｆ８の変形例である回転式充填機Ｆ８Ａを示す図である。
回転式充填機Ｆ８Ａは、回転式充填機Ｆ８から、加圧ガス通路６、加圧ガス弁６ａ、戻りガス圧力制御部８０、戻り配管５ｄが省略されていると共に、充填流路構成ユニット８Ａの戻りガス通路５が戻りガス系マニホールド５ｃに接続される代わりに、液分配室３Ａの気相部３ｇに接続されている。
尚、液分配室３Ａは、液分配室内の液体Ｌの液面が充填流路構成ユニット８Ａの液通路４の液出口４ｂよりも水頭差ＨＬだけ上方になるように設置されている。充填流路構成ユニット８Ａの液体の流路の寸法、形状は、この水頭差ＨＬを基に得られる充填流路構成ユニット８Ａの前後の差圧△ｐによって必要な充填流量Ｑが得られるように設計されている。
回転式充填機Ｆ８Ａは、回転式充填機Ｆ８から、加圧ガス通路６、加圧ガス弁６ａ、戻りガス圧力制御部８０、戻り配管５ｄが省略されていると共に、充填流路構成ユニット８Ａの戻りガス通路５が戻りガス系マニホールド５ｃに接続される代わりに、液分配室３Ａの気相部３ｇに接続されている。
尚、液分配室３Ａは、液分配室内の液体Ｌの液面が充填流路構成ユニット８Ａの液通路４の液出口４ｂよりも水頭差ＨＬだけ上方になるように設置されている。充填流路構成ユニット８Ａの液体の流路の寸法、形状は、この水頭差ＨＬを基に得られる充填流路構成ユニット８Ａの前後の差圧△ｐによって必要な充填流量Ｑが得られるように設計されている。
この回転式充填機Ｆ８Ａは、戻りガス通路５で容器Ｃの密閉空間に加圧ガスを供給すると共に、戻りガスを液分配室３Ａの気相部３ｇに回収するように構成されている。
本実施形態の場合は、加圧ガス通路６と戻りガス通路５とを共有にすることで、回転式充填機の構造をより簡易な構成とすることを可能としている。
本実施形態の場合は、加圧ガス通路６と戻りガス通路５とを共有にすることで、回転式充填機の構造をより簡易な構成とすることを可能としている。
本実施形態においては、充填流路構成ユニット８Ａの戻りガスの出口を、回転式充填機Ｆ８では戻りガス系マニホールド５ｃとしていたのに対して、液分配室３Ａの気相部３ｇとしている。
また、この回転式充填機Ｆ８Ａは、差圧検出器３０の代わりに差圧検出器５０を有している。より具体的には、第一検出体５１が液分配室３Ａの隔壁３ｂにおいて設置位置ｒ１に、第二検出体５２が隔壁３ａにおいて設置位置ｒ２に配設され、本実施形態の充填流路構成ユニット８Ａの流れ解放部となる液分配室３Ａの気相部３ｇの圧力を、戻りガス室圧力として検出するようになっている。
この変形例によれば、第六実施形態の回転式充填機Ｆ６Ａと同様に、装置の全体構成を更に簡素にすることができる。
なお、上述した実施の形態では、差圧式液位計９３を設ける構成にしたが、差圧検出器５０の検出差圧△ｐを液位制御装置９２に入力するようにして差圧式液位計９３を省略してもよい。
なお、上述した実施の形態では、差圧式液位計９３を設ける構成にしたが、差圧検出器５０の検出差圧△ｐを液位制御装置９２に入力するようにして差圧式液位計９３を省略してもよい。
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上述した各実施形態においては、上記の流量計算式においては、圧力情報と回転情報をパラメータとして流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω）としたが、液体Ｌの液体温度Ｔを計測し、液体温度Ｔもパラメータとした流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω，Ｔ）として計算してもよい。
例えば、上述した各実施形態においては、上記の流量計算式においては、圧力情報と回転情報をパラメータとして流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω）としたが、液体Ｌの液体温度Ｔを計測し、液体温度Ｔもパラメータとした流量Ｑ＝ｆ（△ｐ，ω，Ｔ）として計算してもよい。
また、上述した実施の形態においては、液分配室３，３Ａを円柱状に構成したが、他の形状、例えば円環状に構成してもよい。
また、上述した実施形態においては、容器Ｃは昇降せず載置台１ｃに静置させると共に封止具６０の昇降部材６０ｅを昇降させたが、封止具６０を静止させると共に容器Ｃを載置した載置装置を昇降させてもよい。
１…回転体
３，３Ａ…液分配室
５ｃ…戻りガス系マニホールド（戻りガス室）
８，８Ａ…充填流路構成ユニット
２０…充填制御装置
３０，５０…差圧検出器（差圧情報検出部）
４０…回転計（回転情報検出部）
５１…第一検出体
５１ａ…キャピラリーチューブ
５１ｂ…キャピラリーチューブ
５２…第二検出体
５３…検出器本体
６０…封止具
７０…液体供給部
８０…戻りガス圧力制御部
９０…液分配室液レベル制御部
１００…液分配室ガス圧力制御部
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ６Ａ，Ｆ６Ｂ，Ｆ７，Ｆ８，Ｆ８Ａ…回転式充填機
Ｃ…容器
Ｊ…大気
Ｌ…液体
Ｐ…回転中心軸
Ｑ…流量
ｒ…半径方向距離
３，３Ａ…液分配室
５ｃ…戻りガス系マニホールド（戻りガス室）
８，８Ａ…充填流路構成ユニット
２０…充填制御装置
３０，５０…差圧検出器（差圧情報検出部）
４０…回転計（回転情報検出部）
５１…第一検出体
５１ａ…キャピラリーチューブ
５１ｂ…キャピラリーチューブ
５２…第二検出体
５３…検出器本体
６０…封止具
７０…液体供給部
８０…戻りガス圧力制御部
９０…液分配室液レベル制御部
１００…液分配室ガス圧力制御部
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６，Ｆ６Ａ，Ｆ６Ｂ，Ｆ７，Ｆ８，Ｆ８Ａ…回転式充填機
Ｃ…容器
Ｊ…大気
Ｌ…液体
Ｐ…回転中心軸
Ｑ…流量
ｒ…半径方向距離
Claims (10)
- 回転中心軸周りに回転可能な回転体と、
前記回転体に設けられ、外部から供給された液体を貯留する液分配室と、
前記回転体において前記回転中心軸周りに配列されていると共に、それぞれ前記液分配室に接続された液通路及び前記液通路に設けられた液弁によって容器内に個別に液体を導くための流体通路が構成された複数の充填流路構成ユニットと、
前記各液弁を制御して前記容器に対する前記液体の充填量を制御する充填制御装置と、
固定部に設けられ、前記液分配室に前記液体を供給する液体供給部と、を有する回転式充填機において、
前記液分配室の前記液体の圧力である液分配室圧力、及び、前記回転体の任意の半径方向位置において前記充填流路構成ユニット内の流れ解放部の圧力として検出される充填雰囲気圧力の差圧情報を検出する差圧情報検出部と、
前記回転体の回転情報を検出する回転情報検出部と、を有し、
前記充填制御装置は、前記検出した前記差圧情報と前記回転情報、及び、予め求められた前記差圧情報と前記回転情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係に基づいて、前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量を演算して、前記容器に対する前記液体の充填量を制御することを特徴とする回転式充填機。 - 回転中心軸周りに回転可能な回転体と、
前記回転体に設けられ、外部から供給された液体を貯留する液分配室と、
前記回転体において前記回転中心軸周りに配列されていると共に、それぞれ前記液分配室に接続された液通路及び前記液通路に設けられた液弁によって容器内に個別に液体を導くための流体通路が構成された複数の充填流路構成ユニットと、
前記各液弁を制御して前記容器に対する前記液体の充填量を制御する充填制御装置と、
固定部に設けられ、前記液分配室に前記液体を供給する液体供給部と、を有する回転式充填機において、
前記液分配室の前記液体の圧力である液分配室圧力、及び、前記回転体の前記液通路の液出口と略同一の半径方向位置において前記充填流路構成ユニット内の流れ解放部の圧力として検出される前記容器の充填雰囲気圧力の差圧情報を検出する差圧情報検出部を有し、
前記充填制御装置は、前記検出した前記差圧情報、及び、予め求められた前記差圧情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係に基づいて、前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量を演算して、前記容器に対する前記液体の充填量を制御することを特徴とする回転式充填機。 - 回転中心軸周りに回転可能な回転体と、
前記回転体に設けられ、外部から供給された液体を貯留する液分配室と、
前記回転体において前記回転中心軸周りに配列されていると共に、それぞれ前記液分配室に接続された液通路及び前記液通路に設けられた液弁、前記容器内の充填雰囲気を封止する封止具、充填中の戻りガスを容器から圧力制御された戻りガス室に導く戻りガス通路及び前記戻りガス通路に設けられた戻りガス弁によって容器内に個別に液体を導くための流体通路が構成された複数の充填流路構成ユニットと、
前記容器に対して圧力制御されたガスを供給する加圧ガス通路及び前記加圧ガス通路に設けられた加圧ガス弁と、
充填終了時に前記容器及び前記封止具内に残存する加圧ガスを排出する排出ガス通路及び前記排出ガス通路に設けられた排出ガス弁と、
前記各液弁を制御して前記容器に対する前記液体の充填量を制御する充填制御装置と、
固定部に設けられ、前記液分配室に前記液体を供給する液体供給部と、を有する回転式充填機において、
前記液分配室の前記液体の圧力である液分配室圧力、及び、前記回転体の任意の半径方向位置において前記充填流路構成ユニット内の流れ解放部の圧力として検出される前記戻りガス室の戻りガス室圧力との差圧情報を検出する差圧情報検出部と、
前記回転体の回転情報を検出する回転情報検出部と、を有し、
前記充填制御装置は、前記検出した前記差圧情報と前記回転情報、及び、予め求められた前記差圧情報と前記回転情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係に基づいて、前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量を演算して、前記容器に対する前記液体の充填量を制御することを特徴とする回転式充填機。 - 回転中心軸周りに回転可能な回転体と、
前記回転体に設けられ、外部から供給された液体を貯留する液分配室と、
前記回転体において前記回転中心軸周りに配列されていると共に、それぞれ前記液分配室に接続された液通路及び前記液通路に設けられた液弁、前記容器内の充填雰囲気を封止する封止具、充填中の戻りガスを容器から圧力制御された戻りガス室に導く戻りガス通路及び前記戻りガス通路に設けられた戻りガス弁によって容器内に個別に液体を導くための流体通路が構成された複数の充填流路構成ユニットと、
前記容器に対して圧力制御されたガスを供給する加圧ガス通路及び前記加圧ガス通路に設けられた加圧ガス弁と、
充填終了時に容器及び封止具内に残存する加圧ガスを排出する排出ガス通路及び前記排出ガス通路に設けられた排出ガス弁と、
前記各液弁を制御して前記容器に対する前記液体の充填量を制御する充填制御装置と、
固定部に設けられ、前記液分配室に前記液体を供給する液体供給部と、を有する回転式充填機において、
前記液分配室の前記液体の圧力である液分配室圧力、及び、前記回転体の前記液通路の液出口と略同一の半径方向位置において前記充填流路構成ユニット内の流れ解放部の圧力として検出される前記戻りガス室の戻りガス室圧力の差圧情報を検出する差圧情報検出部を有し、
前記充填制御装置は、前記検出した前記差圧情報、及び、予め求められた前記差圧情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係に基づいて、前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量を演算して、前記容器に対する前記液体の充填量を制御することを特徴とする回転式充填機。 - 前記液分配室は、前記液体で満たされていることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の回転式充填機。
- 前記液分配室には、前記液体による液相とガスによる気相とが形成されており、
前記液分配室における前記液体の液位を制御する液位制御部を液分配室と液体供給部との間に備えることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の回転式充填機。 - 前記差圧情報検出部は、前記液分配室に設けられ、前記液分配室圧力を検出する第一検出体と、
前記回転体のうち前記第一検出体から離間して設けられ、前記充填流路構成ユニットの流れ解放部の圧力を検出する第二検出体と、
前記第一検出体と前記第二検出体とにそれぞれ接続され、それぞれの内部に封入液が封入された一対のキャピラリーチューブと、
前記一対のキャピラリーチューブを介して、前記第一検出体から伝播された圧力と前記第二検出体から伝播された圧力との差を前記差圧情報として出力する検出器本体と、
を有することを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載の回転式充填機。 - 前記差圧情報検出部は、前記液分配室に設けられ、前記液分配室圧力を検出する第一検出部と、
前記第一検出部と略同一の半径方向位置に設けられ、前記充填流路構成ユニットの流れ解放部の圧力を検出する第二検出部と、を有することを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載の回転式充填機。 - 回転中心軸周りに回転可能な回転体と、
前記回転体に設けられ、外部から供給された液体を貯留する液分配室と、
前記回転体において前記回転中心軸周りに配列されていると共に、それぞれ前記液分配室に接続された液通路及び前記液通路に設けられた液弁によって容器内に個別に液体を導くための流体通路が構成された複数の充填流路構成ユニットと、
固定部に設けられ、前記液分配室に前記液体を供給する液体供給部と、を有する回転式充填機の充填量演算方法において、
前記充填流路構成ユニットにおける流れの入口側圧力及び前記充填流路構成ユニット内の流れ解放部側の流れ解放側圧力の差圧情報、並びに、前記回転体の回転情報を検出する情報検出工程と、
前記検出した前記差圧情報と前記回転情報、及び、予め求められた前記差圧情報と前記回転情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係に基づいて、前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量を求める演算工程と、
を有することを特徴とする回転式充填機の充填量演算方法。 - 回転中心軸周りに回転可能な回転体と、
前記回転体に設けられ、外部から供給された液体を貯留する液分配室と、
前記回転体において前記回転中心軸周りに配列されていると共に、それぞれ前記液分配室に接続された液通路及び前記液通路に設けられた液弁によって容器内に個別に液体を導くための流体通路が構成された複数の充填流路構成ユニットと、
固定部に設けられ、前記液分配室に前記液体を供給する液体供給部と、を有する回転式充填機の充填量演算方法において、
前記充填流路構成ユニットにおける流れの入口側圧力及び前記液通路出口と略同一半径方向位置での前記充填流路構成ユニット内の流れ解放部側の流れ解放側圧力の差圧情報を検出する情報検出工程と、
前記検出した前記差圧情報、及び、予め求められた前記差圧情報と前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量との関係に基づいて、前記液通路の液出口から流出する前記液体の流量を求める演算工程と、
を有することを特徴とする回転式充填機の充填量演算方法。
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