JPH05193695A - 液体充填における炭酸液充填方法および液体充填における炭酸液定量充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】框体における送出管に接続した吐出部材から充
填を、高速かつ高精度に行なうことができる液体充填に
おける炭酸液定量充填装置を提供する。 【構成】框体７内において、送出管21の終端に臨ませた
炭酸液の定量送出部材８へ、駆動手段９を連係させて、
充填する炭酸液の送出量を制御手段28による数値制御に
より規制する。 【効果】框体における送出管に接続した吐出部材からの
容器への充填を、連続的で高速かつ高精度に行なうこと
ができ、また、炭酸液の充填が大気圧中の容器内におい
て行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、清涼，果実等の容器入
り炭酸飲料を製造する業界等において用いる液体充填に
おける炭酸液定量充填装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、清涼，果実等の容器入り炭酸飲料
を製造する業界においてその製造にあっては、あらかじ
め、シロップと処理された水を所定の糖度に混合し、そ
の後、カーボネーションタンクにて炭酸ガスを吸収させ
て炭酸飲料とし、炭酸水用専用充填装置で希釈する炭酸
飲料を製造していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記した業界におい
て、炭酸飲料等の液体の充填にあっては、充填されるべ
き容器の口部に充填ノズルを挿入し、かつ、周囲を密閉
した上に、供給される炭酸飲料と同圧なる圧力を空ボト
ルに供給し、液圧と同圧近くになった後に充填を開始
し、この圧力下において、液の発泡を極力避けてボトル
に充填する。

【０００４】充填量は、ノズルに設けられたガス抜き用
孔まで液が充填され、それ以上液面が上昇しない方式で
あり、充填途中の流量制御は行なえないため、充填時間
のコントロールと、充填時に発生する液の発泡を抑える
ことは困難である。

【０００５】また、充填終了後、容器内の圧力を除去す
る際に再び発泡することが多く、精度の高い炭酸飲料水
の充填が困難である。

【０００６】しかるに、当業界にあっては、容器内に無
駄な圧力をかけることなく、更に、液こぼれを生ずるこ
となく短時間に精度の高い充填を行なうことが求められ
ている。

【０００７】しかしながら現実の充填作業においては、
前記した液体の充填にあって、いずれの充填方式におい
ても、容器内に規定量の液体を充填するための手段は、
それぞれ容器一本毎に加圧，充填、そして、充填終了減
圧の工程を必要とし、かつ、充填自体は、液のグラビテ
ィーであって流量のコントロールはできず、大量充填を
行なうための一本当たりの充填時間の短縮が計れない問
題点を有するものであった。

【０００８】本発明は、前記した問題点を解決するため
になされたもので、框体内において送出管の終端に臨ま
せた炭酸液の定量送出部材へ、駆動手段を連係させて、
充填する炭酸液の送出量を数値制御により規制すると共
に、前記送出管に接続した多孔質の吐出部材から充填を
高速かつ高精度に行なうことができる液体充填における
炭酸液充填方法およびその定量充填装置を提供すること
を目的としている。

【０００９】

【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は、所定に加圧された炭酸液を、微
細通孔を有する吐出部材から大気圧中に設けられた原液
入りの容器へ充填する方法において、加圧炭酸液が前記
吐出部材の内壁より外壁へ向かって前記微細通孔を流動
するに伴って生ずる圧力変化により、該吐出部材の外壁
面に達したときに炭酸ガスと微粒状液とにより分離さ
せ、微細通孔にて再び吸収され、瞬時にて炭酸液に復元
させて前記原液へ混入させる液体充填における炭酸液の
定量充填方法にある。

【００１０】また、一側に炭酸液を供給する受入管と他
側に送出管とを有する框体と、該框体内に設けて前記送
出管に終端を臨ませた炭酸液の定量送出部材と、該定量
送出部材に連係させて炭酸液の送出速度を数値制御によ
り規制する制御手段を連係させた駆動手段と、前記送出
管に接続してその終端に設け、大気圧中において設けた
原液入りの容器内へ臨ませた多孔質の吐出部材とを備え
させた液体充填における炭酸液定量充填装置の構成にあ
る。

【００１１】

【作用】前記のように構成される本発明の液体充填にお
ける炭酸液充填方法および定量充填装置は、以下に述べ
る作用を奏する。充填にあって、あらかじめ、駆動手段
により操作される定量充填部材による容器への充填量を
制御手段へ数値入力しておくもので、この状態で、框体
における受入管へ炭酸液を供給すると、該炭酸液は框体
の一側に充満する。

【００１２】このとき、定量充填部材を駆動手段により
操作すると、前記框体内において充満された炭酸液は、
框体の他側における送出管から送り出され、終端の吐出
部材より吐出されるもので、この吐出部材の下方に待機
させておいた原液入りの容器内へ所定量の炭酸液が充填
されるものである。

【００１３】この充填にあって炭酸液は、大気圧中にお
いて載置された原液入りの容器内へ移動するもので、定
量充填部材により送り出された加圧炭酸液は、前記吐出
部材の内部において、その内壁の前記微細通孔へ侵入
し、外壁へ向かって該微細通孔を流動するときこれに伴
って生ずる圧力変化、すなわち、高圧状態から容器内の
大気圧へと近付くため、あらかじめ加圧された炭酸液の
圧力が漸減することにより、この吐出部材の内部を通過
して外壁面に移動したときに略大気圧となるもので、こ
の減圧状態において炭酸水は急激な圧力変動に伴う発泡
現象を起こし、炭酸ガスと微粒状液とにより分離する。

【００１４】しかし、炭酸ガスはそれ自体極めて水溶性
を有するため、再び、微細通孔中において微粒状液へ該
炭酸ガスは吸収させて、充填前と同様な炭酸液に復元す
るので、前記定量充填部材の作用と相俟って容器内に規
定量が充満され、前記原液との混合がなされ炭酸飲料が
製造される。

【００１５】

【実施例】次に、本発明に関する液体充填における炭酸
液充填方法およびその定量充填装置の一実施例を図面に
基づいて説明する。

【００１６】図３において１は、本発明に係る液体充填
における炭酸液定量充填装置Ａを採用した充填包装ライ
ンの一部を示すもので、PET ボトル等の容器２の移送ラ
イン３の途中において、移送される容器２の内部を洗浄
する洗浄手段４へシロップを所定量充填する手段５を接
続し、シロップの充填を終えた容器２は液体充填におけ
る炭酸液定量充填装置Ａに移送されるもので、この近傍
に設けた施蓋機６により施蓋され次工程の撹拌混合手段
（図示せず）へ送られるものである。

【００１７】この炭酸液は、清涼，果実等による炭酸飲
料に使用されるもので、例えば、炭酸水温度２℃，炭酸
ガス圧力３〜４Kg/cm²，ガスボリューム推定3.0 〜5.0
に調整されているものであり、炭酸水以外にも、果実等
の濃厚飲料の場合は果汁，水または湯等の非炭酸水を用
いることもある。

【００１８】そして、前記した炭酸液の定量充填装置Ａ
は、図２に示すように、框体７と、定量送出部材８と、
駆動手段９と、吐出部材10と、制御手段28とにより基本
的に構成されるもので、充填機ｂにおける駆動軸（図示
せず）により所定速度で連続に回転される回転体11へ、
多数組を取付部材12により取り付けてあって、この回転
体11の外周には、該定量充填装置Ａに対応させて容器支
持円板13を水平に取り付け、この容器支持円板13の周部
に昇降部材14により適宜昇降される容器受板15を間隔的
に多数支承させてあって、移送ライン３における複列の
移送部材3aを集合装置16により、一列に整列させて供給
された容器２を一本ずつ前記容器受板15上に受け入れて
炭酸液を充填する。

【００１９】前記した框体７は、前記回転体11の支持体
17に設けた取付部材12へその外框を支承させてあって、
該回転体11の回転に連れて所定速度で連続に一方向へ移
動するもので、一側、すなわち、図２においては上部
に、炭酸液を収容したタンク18と連結した受入管19をそ
の上部に設けた収容室20に配設し、他側、すなわち、同
図においては下部に、後記する定量送出部材８により計
量された炭酸液を送り出す送出管21を設けてある。

【００２０】前記した定量送出部材８は、前記框体７に
おける収容室20下部の計量室22に内設して、前記炭酸液
のタンク18からの該炭酸液を一定量吐出部材10へ繰り出
すものであって、公知の回転容量型の一軸偏心ねじポン
プを採用するもので、その構成は、弾性材等により断面
長円形で空洞に形成した波形の固定部材23を前記計量室
22へ取り付け、該波形に合わせて金属製により断面真円
形に形成した波形の回転体24を回転自在に挿嵌してあ
り、この上端部へ前記収容室20を貫通させた自在接手25
を介して框体７の上部に駆動軸26を突設し、この駆動軸
26へサーボモータ等の数値制御が可能な駆動手段９を連
結してあるもので、あらかじめ規制値を入力した慣用の
マイクロコンピュータやシーケンサー等の制御手段28に
より該駆動手段９を適宜操作することにより、前記回転
体24の回転量および回転速度を任意に変換され、炭酸液
の充填量および充填速度を希望する条件に設定すること
ができる。

【００２１】前記した吐出部材10は、前記定量送出部材
８より繰り出された炭酸液を前記受板15上の容器２へ充
填するもので、燒結金属，セラミックス等により、15〜
100μｍ，好ましくは、60μｍ均一に開口させた微細通
孔29a による多孔質状の散出体29からなり、この微細通
孔29a は該散出体29の略全面に有するものであって、送
出管21から送り出される炭酸液は、図４に示すように、
前記した散出体29の微細通孔29a を通過することによ
り、前記したように３〜４Kg/cm²に加圧されている状態
から、大気圧中において設けられた容器２に充填される
ときは該大気圧に戻されるものである。

【００２２】そして、前記計量室22の下端において接続
した送出管21の途中に、サーボモータや流体シリンダ等
の開閉部材31により流量を制御される開閉弁32を取り付
けてあって、その端部に延設した連管33に取り付けてあ
る。

【００２３】なお、充填において加圧炭酸液を用いる場
合は、前記計量室22内が常に加圧状態にあるため、送出
管21とのシール精度が低下すると液漏れを生じて量目の
ばらつきを生ずると共に、圧力変化により計量室22内に
おいて気泡が発生するので、前記した開閉弁32により非
充填時は該圧力維持をするものであって、加圧されない
非炭酸液を使用する場合は、図示してないが、前記開閉
弁32を介さずに直接送出管21へ前記吐出部材29を連結す
るものである。

【００２４】前記した構成により、例えば、炭酸飲料を
充填する場合は、供給タンク18から框体７へ流入した希
釈用炭酸液は框体７内の収容室20に充満されるもので、
このとき、制御手段28に入力した数値にしたがって駆動
手段９へ送信され、これにより駆動手段９が操作され
て、充填機ｂにおける回転体11を所定回転させると、固
定部材23と回転体11との間に封入された希釈用炭酸液
は、規定量が終端部において吐出され送出管21へと送り
出される。

【００２５】したがって、容器受板15上にシロップを充
填させた容器２を供給し、この状態において、前記弁32
を開放すると、送出管21における終端の散出体29の微細
通孔29a を通過して、該希釈用炭酸液が容器２内へ大気
開放され噴出される、いわゆる、オープン充填が行なわ
れる。

【００２６】なお、前記した制御手段28に入力された数
値は、容器２への炭酸液の理想充填状態を保持させるよ
うに設定させることが望ましいものであって、例えば、
炭酸液の充填量とその充填時間とが、図７に示すグラフ
の曲線となる、すなわち、充填開始時の立ち上がりは少
量ずつ炭酸液を供給し、ある程度の量が充填されたなら
ば、一度にできるだけ大量の液を供給して充填効率を向
上させ、その終了時は緩やかに液を供給することによ
り、充填圧等による液の吹きこぼれを防止する充填状態
が好ましい。

【００２７】また、このとき、前記定量充填部材８によ
り送り出された加圧炭酸液は、前記吐出部材10における
散出体29の内部において、多数散在させたその内壁の前
記微細通孔29a へ侵入し、外壁へ向かって該微細通孔29
a を流動するときこれに伴って生ずる圧力変化、すなわ
ち、高圧状態から常圧である容器２内の大気圧へと近付
くため、あらかじめ加圧された炭酸液の圧力が漸減する
ことにより、前記散出体29の内部を通過して外壁面に達
したときに略大気圧となるもので、この減圧状態におい
て炭酸水は急激な圧力変動に伴う発泡現象を起こし、炭
酸ガスと微粒状液とにより分離する。

【００２８】しかし、炭酸ガスはそれ自体極めて水溶性
を有するため、再び、微細通孔29a内にて直ちに該炭酸
ガスは微粒状液へ吸収されて、安定した炭酸水となり、
充填前と同様な炭酸液に復元するので、前記定量充填部
材８の作用と相俟って容器２内に規定量が充満され、前
記原液との混合がなされ炭酸飲料が製造される。

【００２９】この充填にあっては、従来、課題であった
フォーミング現象に起因する希釈用炭酸液の充填量の目
減りや炭酸ガスの損失を可及的に減少させることができ
るものである。

【００３０】図５および図６において34は吐出部材10に
おける炭酸液の吐出量調整手段で、この炭酸液の充填速
度の低下によって生ずる散出体29内の圧力低下により、
液の飛び出し速度も比例的に減速を来し、同時に散出体
29内にて発泡現象が生じ、微細通孔29a において分離，
再吸収する工程が得られないため、炭酸ガスの再吸収効
率が減退する。そのため、安定した炭酸液が得られな
い。

【００３１】これを防止するために、該手段34により炭
酸液の充填速度を遅くしても液の飛び出し速度を減速さ
せないようする。

【００３２】その構成は、図５に示す場合は、連管33に
連結した散出体29の外周を包囲するように接近させて中
空の外筒35を挿嵌してあり、該外筒35を流体シリンダや
モータ等の昇降手段36により昇降自在に吊持させてあ
る。

【００３３】そして、液の充填速度が低くなったとき
は、散出体29へ挿嵌した外筒35を降下させて一部の微細
通孔29a を閉塞することにより、液の飛び出し面積が減
少して散出体29内の圧力を一定に保持することができ
る。

【００３４】また、図６に示す場合は、連管33に連結し
た散出体29の外周を包囲するように数mm程度の間隔を設
けて中空の外筒37を挿嵌してあり、該外筒35を流体シリ
ンダやモータ等の昇降手段38により昇降自在に吊持させ
てある。

【００３５】そして、液の充填速度が低くなったとき
は、散出体29へ挿嵌した外筒37を降下させて、所定の間
隔により該散出体29を包囲することにより、微細通孔29
a を通過する炭酸液は一度炭酸ガスと水とに分離し、更
に再び吸収され、安定した炭酸液に復元するもので、充
填終了時において液吹きを防止することができる。

【００３６】

【発明の効果】前述のように構成される本発明の液体充
填における炭酸液の定量充填装置は、一側に炭酸液を供
給する受入管と他側に送出管とを有する框体と、該框体
内に設けて前記送出管に終端を臨ませた炭酸液の定量送
出部材と、該定量送出部材に連係させて炭酸液の送出量
を数値制御により規制する制御手段を連係させた駆動手
段と、前記送出管に接続してその終端に設け、大気圧中
において設けた原液入りの容器内へ臨ませた吐出部材と
を備えさせたものであるから、容器内への加圧がなくな
り、加圧工程，減圧工程が省略でき、また、加圧工程で
の容器破損がなくなり安全であって、かつ、容器への充
填量が高速で高精度に規制され、炭酸液の充填が大気圧
中の容器内において、すなわち、オープン充填により均
一に行なうことができる。

【００３７】また、充填にあっては、原液となるシロッ
プと炭酸液とを別々に充填するものであるから、該定量
充填装置の管路中に原液の香り，味や色が付着しないの
で、充填終了後あるいは充填前の洗浄操作が簡単でしか
も短時間行なえる。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における炭酸液の定量
充填装置の一実施例を示す正面図である。

【図２】図１における一ヘッドの拡大一部縦断正面図で
ある。

【図３】本発明に係る装置の一実施例を採用した充填包
装ラインの一部を示す概略的な平面図である。

【図４】図１における吐出部材を拡大して示す断面図で
ある。

【図５】図１における炭酸液の吐出量調整部材を示す一
部を破断した正面図である。

【図６】図５における他の変形例を示す一部を破断した
正面図である。

【図７】図１における炭酸液の充填状態を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

２ 容器 ７ 框体 ８ 定量送出部材 ９ 駆動手段 10 吐出部材 19 受入管 21 送出管 28 制御手段 29a 微細通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若林 憲光 東京都千代田区三崎町３丁目３番23号昭和 炭酸株式会社内 (72)発明者 石井 吉昭 東京都千代田区三崎町３丁目３番23号昭和 炭酸株式会社内 (72)発明者 武井 俊夫 静岡県三島市安久127番地の５

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定に加圧された炭酸液を、微細通孔を
   有する吐出部材から大気圧中に設けられた原液入りの容
   器へ充填する方法において、加圧炭酸液が前記吐出部材
   の内壁より外壁へ向かって前記微細通孔を流動するに伴
   って生ずる圧力変化により、該吐出部材の外壁面に達し
   たときに炭酸ガスと微粒状液とにより分離させ、微細通
   孔にて再び吸収され、瞬時にて炭酸液に復元させて前記
   原液へ混入させることを特徴とする液体充填における炭
   酸液の定量充填方法。
2. 【請求項２】 一側に炭酸液を供給する受入管と他側に
   送出管とを有する框体と、該框体内に設けて前記送出管
   に終端を臨ませた炭酸液の定量送出部材と、該定量送出
   部材に連係させて炭酸液の送出速度を数値制御により規
   制する制御手段を連係させた駆動手段と、前記送出管に
   接続してその終端に設け、大気圧中において設けた原液
   入りの容器内へ臨ませた多孔質の吐出部材とを備えさせ
   たことを特徴とする液体充填における炭酸液定量充填装
   置。