JPH0885593A - 液体充填装置およびその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】液体吐出により発生する振動や充填圧，慣性力
を計量手段へ伝達させることなく、安定した計測を行な
うことができ、充填開始時から正確な重量計測が可能と
なり、充填中のリアルタイムでの正確な液面追従充填を
行なうことができる液体充填装置およびその方法を提供
する。 【構成】充填手段２による容器ｂ内への液体充填にあっ
て、充填手段２における液体流路中に設けた液体の流量
制御手段６の操作により、充填開始時は小流量により行
なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、容器への液体等の充填
包装業界において用いられる液体充填装置およびその方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液体充填包装業界にあって容器へ
の液体の定量充填においては、容器内に充填ノズルが挿
入され、この状態で充填ノズルから吐出する液体は、液
体タンクに接続した充填バルブの開放と共に、大流量に
よって一気に定量液体が容器内へ供給される。

【０００３】そして、容器の瓶台に設けた重量計により
内部重量を計測しつつ、規定量に達したとき、この信号
を前記充填バルブに送って、このバルブを閉塞させて充
填を完了させていた。

【０００４】しかしながら、瓶台に取り付けた重量計は
精密に形成されていて、液体吐出によって容器へ伝達さ
れる振動や充填圧あるいは慣性力は、これらを重量計が
微細に重量信号として検出してしまうので、充填された
容器内の実重量の計測が不正確となったり、計測が不能
となったりする。

【０００５】特に、液体充填包装業界にあっては、充填
中の液体の飛散や発泡等の発生の回避は不可欠なもので
あり、このために採用される手段として、充填ノズルを
液面に対して昇降させる液面追従によって充填を行なう
ことが一般的である。

【０００６】しかし、従来の充填方法は、充填開始から
大流量による一連的な充填であるため、その充填途中
は、前記したように、重量計による液体重量の計測値が
不安定となるばかりか、計測できない事態となるので、
液面に対応した正確なノズル昇降の作動が行なわれな
い。

【０００７】そのため、一部ではこの問題点に対処する
ため、ある一定の充填量まではノズル昇降を計量手段の
信号とは関係なく自動的に行なわせる、いわゆる、コン
ピュータプログラムによる見込み追従をさせる技術も提
案されている。

【０００８】しかし、この充填は、液種によっては、ノ
ズルと液面との間隔が変化してしまって、前記した間隔
が大きくなると、これに起因する発泡した充填液が充填
終了時になってもおさまらず、容器口元から充填液があ
ふれ出る。

【０００９】あるいは、前記間隔がなくなると、充填ノ
ズルが液中にもぐって該ノズルの外周を濡らすので、充
填終了後に容器から引き抜いたとき、これにより、容器
の外面に液垂れを起こして後の処理工程に不都合を起こ
す。

【００１０】また、圧送される充填液の送液圧力が変化
したり、その充填速度が変化したときなどは一層前記し
た現象が顕著となる。等の様々な問題点を有するもので
あった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記した
問題点を解決するためになされたもので、充填手段によ
る容器内への液体充填にあって、充填手段における液体
流路中に設けた液体の流量制御手段の操作により、充填
開始時は小流量により行なうことより、液体吐出による
振動や充填圧，慣性力を計量手段へ伝達させることな
く、安定した計測を行なうことができ、充填開始時から
正確な重量計測が可能となり、充填中のリアルタイムで
の正確な液面追従充填を行なうことができる液体充填装
置およびその方法を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ための本発明の手段において、本発明の装置は、容器の
受台と、該受台上の容器の注ぎ口に対応させて、その上
部に設けた容器へ液体を充填する充填手段と、前記受台
か充填手段かに連係させた昇降手段と、前記受台へ付設
して容器の充填液重量を計測する計量手段と、前記昇降
手段と充填手段および計量手段に連係させた制御手段と
からなる液体充填装置にあって、充填手段における液体
流路中に液体の流量を制御する流量制御手段を設ける構
成にある。

【００１３】また、前記流量制御手段は、絞り弁を有す
る流量制御弁か、切換部材により作動される複数の異な
る断面積を有するオリフィスのいずれかである。

【００１４】そして、本発明の方法は、充填手段により
その下側に設けた容器内へ液体を充填する液体充填にあ
って、充填手段における液体流路中に設けた液体の流量
制御手段の操作により、充填開始時の初期重量までは小
流量により行なう。

【００１５】

【作用】前記のように構成される本発明は以下に述べる
作用を奏する。

【００１６】容器の受台あるいは充填手段の充填部に昇
降手段が連係されており、充填手段の充填先端部と液面
との間隔が定められた基準値内に保持された液面追従に
よる充填を行なう。

【００１７】そして、制御手段へ、容器に対して充填す
る液体の充填開始時の初期重量をあらかじめ入力してお
く。

【００１８】液体の充填開始に伴って、制御手段の信号
により流量制御手段が操作されて、充填手段からの液体
の流量が小流量に絞られて容器内へ供給される。

【００１９】したがって、計量手段へ掛かる液体吐出に
よる振動や充填圧，慣性力はわずかで、該計量手段への
悪影響は掛からないため、容器内へ液体が充填された当
初から正確な重量計測が行なえる。

【００２０】これにより、昇降手段に対する正確な移動
量が与えられ、充填手段における充填先端部と液面との
間隔が常に定められた設定基準値内に維持される。

【００２１】

【実施例】次に本発明に関する液体充填装置およびその
方法の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００２２】図１および図２においてＡは、本発明の一
実施例方法を採用した液体充填装置で、図１に示す装置
Ａは、容器ｂの昇降式で、図２に示す装置Ａは充填ノズ
ル１２の昇降式をそれぞれ示す。

【００２３】そして、その構成は、容器ｂの受台１と、
充填手段２と、昇降手段３と、計量手段４と、制御手段
５と、流量制御手段６とよりなる。

【００２４】図１に示す装置Ａにあって、受台１は、機
台７へ昇降自在の取付体８を介して取り付けられてい
て、その上部に容器ｂが安定載置される受面１ａが形成
されている。

【００２５】また、前記した充填手段２は、充填すべき
液体の所定量を収容した液タンク９と、該液タンク９と
配管１０により接続されて送液と液停止とを行なう充填
バルブ１１と、この充填バルブ１１に連接して垂下させ
た充填ノズル１２とにより構成され、該充填ノズル１２
の下縁部から液タンク９の液体が吐出される。

【００２６】前記した昇降手段３は、受台１における取
付体８へ連係させてあって、数値制御されるサーボモー
タ等の駆動部材１３により操作される螺軸１４の移動に
よって、取付体８すなわち受台１の任意量が昇降され
る。

【００２７】なお、前記した駆動部材１３は、制御手段
５による数値制御可能の駆動源であれば任意の手段が採
用されるものである。

【００２８】前記した計量手段４は、受台１へ付設して
該受台１上に載置された容器ｂの充填液重量を計測する
もので、慣用のひずみ計（ロードセル）等が用いられる
もので、この検出信号は制御手段５へ送られる。

【００２９】前記した制御手段５は、昇降手段３と充填
手段２および計量手段４に連係させてあって、入力部や
出力部，表示部，記憶部，演算部，制御部等を備えたコ
ンピュータを用いる。

【００３０】前記した流量制御手段６は、充填手段２に
おける液体流路中に設けて、充填ノズル１２の先端部１
２ａからの単位時間当たりの液体の流量を制御して、容
器ｂへの液体の充填を小流量あるいは大流量とするもの
で、この二形態に限定されるものではないものであっ
て、無段階式の流量制御も可能である。

【００３１】本実施例においての液体充填にあって、一
容器ｂの充填経過に対して三様の充填流量により行なわ
れるもので、その概略の形態を図３の各図に示すと、充
填開始時の初期重量ｘ，第一設定重量ｙ，最終の第二設
定重量ｚとに分けられる。

【００３２】そして、その作動は、図３（ａ）に示すよ
うに、充填開始時の初期重量ｘまでは、小流量に変換さ
せて、充填ノズル１２からの吐出圧等により容器ｂの底
面に衝撃を与えることで、受台１に連結した計量手段４
への悪影響や発泡、ミスト化等を防止するもので、液体
充填に伴って前記悪影響の発生しない量に達するまでが
初期重量ｘであって、例えば、全重量の５〜１５％程度
である。

【００３３】また、図３（ｂ）においては、大流量に変
換させて充填効率を高めるもので、第一設定重量ｙに達
するまで継続されるものであって、その量は全重量の９
０〜９５％が適当である。

【００３４】更には、図３（ｃ）に示すように、第一設
定重量ｙから第二設定重量ｚまでの最終重量ｒの充填
は、再び、弁を絞った小流量として容器ｂへの規定量の
充填精度を向上させるものである。

【００３５】なお、前記した第二設定重量ｘとは、例え
ば、容器ｂに対する規定充填量である１００％充填量で
あって、容器ｂにおける容量表示の場合は、重量を容量
に変換した値であり、この量に達したものは、充填手段
２による液体充填が停止され容器ｂへの充填が終了する
ものであり、前記した最終重量ｒは全重量の５〜１０％
程度である。

【００３６】そして、この流量制御手段６の構成は、例
えば、図４（ａ），（ｂ）に示すような、停止部１７と
大流量部１８と小流量部１９とからなる絞り弁状の弁体
２０を、充填ノズル１２と接続した送出口２１に取り付
けてあって、前記各部１７，１８，１９を選択的に送出
口２１の内孔へ対応させることで希望する流量が得られ
るものであり、前記した充填バルブ１１と兼用されるこ
ともあって、更には、図示してないが、慣用の無段階式
の絞り弁を有する流量制御弁も用いることができる。

【００３７】なお、この図４（ａ）に示す場合は、液体
の小流量充填を、また、図４（ｂ）に示す場合は、液体
の大流量充填の状態をそれぞれ示す。

【００３８】更に、図４（ｃ）に示すような、複数の異
なる断面積のオリフィス２２と、これに複数のオリフィ
ス２２を回動手段等により選択的に切り替える切換部材
２３とからなる段階的なもの等が用いられるもので、該
オリフィスタイプは、充填開始時の初期重量ｘまで、あ
るいは、第一設定重量ｙから第二設定重量ｚまでの充填
は、小断面積のオリフィス２２を選択する。

【００３９】したがって、前記した実施例装置Ａおよび
方法によれば、液体１Ｋｇ（約１０００ccであるが、比
重等により変化する。）を容器ｂへ充填する場合には、
あらかじめ、容器ｂの形状や、図３（ａ）〜（ｃ）に示
すような、充填開始時の初期重量ｘの５０ｇ、および、
第一設定重量ｙの９００ｇ、第二設定重量ｚの５０ｇ、
そして、容器ｂ内へ充填されたその液面と、充填手段２
における充填ノズル１２の充填先端部１２ａとの間隔、
すなわち、図３（ａ），（ｂ）に示すように、設定基準
値Ｌの１０mmを制御手段５（コンピュータ）へ入力して
おく。

【００４０】そして、この液体を容器ｂへ充填するとき
は、図１に示すように、受台１へ容器ｂを供給した後、
該受台１を昇降手段３により、同図の仮想線で示す位置
まで容器ｂを上昇させると充填準備ができる。 容器ｂ内
への液体の充填を開始すると、充填開始時の初期重量ｘ
までは流量制御手段６が作動して、単位秒当たり５０cc
に制限された小流量により液体充填されるので、液体の
容器ｂに与える充填圧はわずかで計量手段４への過荷重
が掛からないと共に、充填中において液体の飛散や発泡
等の発生がない。

【００４１】これに伴って、受台１に付設した計量手段
４が液体の充填量を計測し始め、この信号は、逐次、制
御手段５へ送られ、初期重量ｘの５０ｇに達すると、流
量制御手段６の作動により、単位秒当たり２５０ccとな
る大流量に変わって、急速充填となる。

【００４２】なお、初期重量ｘに達した後に液体充填が
大流量となっても、すでに充填された充填層が吐出され
た液体の緩衝作用を行なって、計量手段４への過荷重等
の悪影響を与えない。

【００４３】また、充填開始より、制御手段５では計量
手段４が検出した充填重量に基づいて、容器ｂ内に充填
されている実容積を演算して、受台２の昇降手段３へ作
動信号が送って、ボトルｂを降下させ、充填ノズル１２
の先端部１２ａと液面との間隔が、常に、設定基準値Ｌ
内である１０mm（誤差±２〜３mm）に維持され第一設定
重量ｙに至る。

【００４４】すると、この第一設定重量ｙの９００ｇを
検出すると、該重量信号が制御手段５を介して昇降手段
３に伝達され、容器ｂの降下を停止する。

【００４５】一方、充填手段２における流量制御手段６
にも、前記重量信号が制御手段５を介して伝達され、そ
の充填流量が小流量に変換して緩やかな小流量により行
なわれて、第二設定重量ｚまでの最終重量ｒの円滑な充
填が続けられる。

【００４６】第二設定重量ｚの１Ｋｇを計量手段４が検
出すると、この信号により、充填手段２の充填バルブ１
１が作動して、液体の液タンク９からの供給を停止して
容器ｂへの充填を完了するもので、容器ｂ内には希望す
る１Ｋｇの規定量が充填される。

【００４７】この間、容器ｂ内において発泡することも
なく、液吹きや泡の破裂によるミトス化により容器ｂや
周囲の機器を汚染することはない。

【００４８】計量にあっては、計量手段４へは、充填圧
による過重量が掛かることなく正確な重量を計測するこ
とができた。

【００４９】なお、前記した充填ノズル１２の先端部１
２ａと液面との間隔である設定基準値Ｌは、充填工程に
おいて一定であったり、あるいは、図５に示すように、
充填中においてＬ１，Ｌ２，Ｌ３のように変化してもよ
いものであるが、このＬ１〜Ｌ３の値は前記設定基準値
内に保持される。

【００５０】図２においてＡは、充填ノズル１２の昇降
式の例を示す液体充填装置で、容器ｂの受台１は取付体
８を介して機台７へ固着されており、また、充填手段２
および受台１へ連係させた計量手段４，制御手段５の構
成は、前記した受台昇降式の例とほぼ同様の構成による
ので、その詳細な説明は省略する。

【００５１】この例における昇降手段３は、機体７へ昇
降自在（図示せず）に支承させた充填バルブ１１や充填
ノズル１２を、数値制御されるサーボモータ等の駆動部
材２５により操作される螺軸２６の移動によって充填ノ
ズル１２すなわちその先端部１２ａが任意量に昇降され
る。

【００５２】なお、この駆動部材２５は、前記した駆動
部材１３と同様に、数値制御可能の駆動源であれば任意
の手段が採用されるものである。

【００５３】したがって、この例の装置Ａも、前記した
例と同様の作用効果が得られるものである。

【００５４】

【発明の効果】前述のように構成される本発明は、充填
手段における液体流路中に、液体の流量を制御する流量
制御手段を設けて、充填開始時は小流量によって行なう
ことにより、液体の吐出圧等による悪影響が計量手段へ
掛からないので、充填された量に対する正確な計量が行
なえて、充填当初からの正確な重量計測によって、充填
中のリアルタイムによる正確な液面追従を行ないながら
液体充填が行なえる。

【００５５】この結果、充填液の発泡やミスト化による
容器からの液漏れや液吹き等の不都合の発生を抑えるこ
とができる。

【００５６】充填手段による充填圧の変化や充填速度の
変化を生じても、計量手段への計量能力になんら悪影響
を与えないので、定められた液面と充填先端部との間隔
にバラツキを生じさせない。等の格別な効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する液体充填方法を実施した装置の
受台昇降式を概略的に示す要部の正面図である。

【図２】本発明に関する液体充填方法を実施した装置の
充填ノズル昇降式を概略的に示す要部の正面図である。

【図３】本発明に関する液体充填方法を段階的に示す説
明図である。

【図４】図１または図２における液体充填装置に用いる
流量制御手段の各例を示す説明図である。

【図５】図１における設定基準値を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ 液体充填装置 ｂ 容器 １ 受台 ２ 充填手段 ３ 昇降手段 ４ 計量手段 ５ 制御手段 ６ 流量制御手段 ｘ 初期重量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊賀 久人 静岡県清水市天神二丁目８番１号 靜甲株 式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器の受台と、該受台上の容器の注ぎ口
   に対応させて、その上部に設けた容器へ液体を充填する
   充填手段と、前記受台か充填手段かに連係させた昇降手
   段と、前記受台へ付設して容器の充填液重量を計測する
   計量手段と、前記昇降手段と充填手段および計量手段に
   連係させた制御手段とからなる液体充填装置にあって、
   充填手段における液体流路中に液体の流量を制御する流
   量制御手段を設けたことを備えさせたことを特徴とする
   液体充填装置。
2. 【請求項２】 前記流量制御手段は、絞り弁を有する流
   量制御弁か、切換部材により作動される複数の異なる断
   面積を有するオリフィスのいずれかであることを特徴と
   する請求項１記載の液体充填装置。
3. 【請求項３】 充填手段によりその下側に設けた容器内
   へ液体を充填する液体充填にあって、充填手段における
   液体流路中に設けた液体の流量制御手段の操作により、
   充填開始時の初期重量までは小流量により行なうことを
   特徴とする液体充填方法。