JP4265357B2 - 充填システム - Google Patents

Description

本発明は、容器内に充填液を充填する充填システムに係り、特に、高温の充填液を充填するホットパック充填や、固形物入りの充填液の充填などに有効な充填システムに関するものである。

飲料水等の製造ラインでは、高度の品質管理が要求されており、充填される液体および容器やキャップ等を完全に殺菌しなければならない。そこで、加熱した高温の液体を容器内に充填するホットパック充填が広く行われている。ホットパック充填は、容器内に充填される液体の温度を、一定範囲の高温に維持するように温度管理を行い、この高温の液体を、充填ノズルを介して容器内に充填し、キャッピングを行った後、この容器を横倒しにすることにより高温の充填液をキャップの内面や容器の上部内面に所定時間接触させてこれらの部分の殺菌を行うようになっている。

前記のように充填される液体の温度が所定範囲の高温になるように加熱しても、ラインの停止等により充填液の流れも停止し、充填液の温度が低下して基準温度以下になってしまう場合がある。このように充填液の温度が基準より低くなると、殺菌効果が低下してしまうため、温度の低下した充填液は充填することができず、充填を再開したときにブローしなければならない。

一定時間以上運転が停止した場合にライン内の充填液の温度が低下してしまうと、その充填液をブローしなければならず、ロスが大きいという問題が発生するため、一定時間以上運転が停止した場合に、配管内の液を戻すことにより、ロスする液の量を少なくすることができる充填システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された発明は、製品液を貯留するクッションタンクと、製品液を加熱殺菌する加熱殺菌装置と、加熱殺菌装置から送られた製品液を貯留するとともに、レベルセンサが設けられた微加圧タンクと、フィラに加圧して送液する加圧タンクと、加熱殺菌装置と微加圧タンクとの間に設けられた第１切換バルブと、第１切換バルブとクッションタンクとを接続する第１戻り通路とを備えた構成の飲料製造ラインに、さらに、加圧タンクとフィラとの間に第２切換バルブを設けるとともに、この第２切換バルブと前記クッションタンクとを接続する第２戻り通路を設けたものである。

この発明では、フィラが所定時間以上停止した場合に、第２切換バルブを第２戻り通路側へ切り換えて液体を回収するようにしている。

また、固形物入りの充填液の充填を行う充填装置では、フィラーボウル内に供給された充填液を攪拌羽根等により常に攪拌していないと、固形物が沈殿または浮上してしまい充填することができないという問題が発生する。そこで、循環ポンプを配置して充填を行いながら閉回路で循環を行うようにした充填装置がすでに提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２に記載された発明は、フィラーボウルに接続する給液分岐管と戻り分岐管を設け、戻り分岐管をリターン管に接続し、さらに、このリターン管を、貯蔵タンクからの製品液を送液する給液ポンプの吐出側に接続された給液管に、循環ポンプを介して接続し、この給液管に前記給液分岐管を接続した構成を有している。
特開２００１−７２１８９号公報（第３−４頁、図１） 実用新案登録登録第２５１３２７６号公報（第２−３頁、図３）

特許文献１に記載した発明の構成では、充填装置の運転が一定時間以上停止した場合には、配管内の充填液を回収するようにしているので、充填液のロスを減少させることができるが、それでもなお第２切換バルブ以降のフィラ側の充填液は回収できず放出しなければならないので、充填液のロスが大きいという問題があった。

また、特許文献２に記載した発明の構成では、運転を停止すると充填液中の固形物が沈殿してしまうという問題があった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、運転停止中も充填液を循環させるようにして、固形物入りの充填液の固形物が沈殿することを防止できるとともに、ホットパック充填においては、充填液のロスを極めて少なくすることができる充填システムを提供することを目的とするものである。

請求項１に記載の発明に係る充填システムは、充填液を貯留する充填液タンクと、充填液を容器内に充填する充填手段と、前記充填液タンクに充填液を供給する給液管と、この給液管に充填液を供給する送液手段とを備えており、さらに、少なくとも２本の給液管と、これら給液管を連通するバイパス通路と、このバイパス通路の回路を切り換える切換バルブとを設け、正常運転時には、前記複数の給液管を介して充填液タンクに充填液を供給するとともに、充填停止時には、前記切換バルブを切り換えて、いずれかの給液管により充填液を供給し、他の給液管で充填液タンクから充填液を戻すようにしたものである。

また、請求項２に記載の発明に係る充填システムは、前記送液手段が充填液を加熱する加熱手段を備えており、充填液タンクから戻された充填液を加熱して給液配管に送液することを特徴とするものである。

前記発明に係る充填システムでは、充填が停止した場合には、複数の給液管のいずれかにより充填液タンクに液体を供給し、その他の給液管により、充填液タンク内の充填液を戻すことによって充填液を循環させることができる。従って、充填システム内の充填液の温度低下を防止して、充填再開後にブローする液体の量を少なくすることができる。また、充填停止中も常に液体を循環させているので、固形物を含む充填液の場合でも固形物が沈殿することを防止することができる。

充填装置の停止中でも液温が低下することを防止し、運転再開時の昇温工程での液ブロー量を少なくするとともに、果肉等の固形物が混入した飲料でも、固形物が沈殿することを防止するという目的を、少なくとも２本の給液管と、これら給液管を連通するバイパス通路と、このバイパス通路の回路を切り換える切換バルブとを設けるという簡単な構成で達成することができる。

以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る充填システムの全体の構成を簡略化して示す構成図であり、この充填システムで充填される液体（例えば、果肉等の固形物が混入した飲料）は、図示しない調合タンク内で調合され、クッションタンク２に送られて貯留される。なお、この実施の形態ではホットパック充填が行われるが、クッションタンク２に供給された時点では、液体は常温である。

前記クッションタンク２に貯留された液体は、ポンプ４によって加熱手段としてのヒーター（熱交換器）６に送られ、所定の温度に加熱されて殺菌された後、配管８を通って脱気タンク１０に送られる。この脱気タンク１０は大気開放型であり、前記液体を所定の時間（例えば２分間）貯留することにより、中に含まれているエアを排出する。なお、充填液の性質や充填形態によっては、脱気タンク１０を省略しても良いし、また、前記特許文献１に記載されている微加圧タンクを採用しても良い。

前記脱気タンク１０に貯留されてエアが排出された液体は、給液ポンプ１２を介して給液管１４に送られる。この給液管１４（以下第１給液管と呼ぶ）にはバイパス通路１６が接続され、さらにこのバイパス通路１６には、切換バルブ１８を介して第２の給液管２０および戻し管２２が接続されている。切換バルブ１８は、通常の生産運転をしているときと、何らかのトラブル等が発生して停止した場合とで切り換えられるようになっており、停止検出センサ２４からの検出信号に応じて制御装置２６が出力する指令信号により切り換えられる。なお、停止検出センサ２４は、例えば、充填装置２８を回転させる駆動モータの停止信号や供給コンベヤ上の容器を検出するセンサ等を用いることができる。

第１給液管１４および第２給液管２０は、ロータリジョイント３０を介して充填装置２８の充填液タンク３２に接続されている。充填装置２８の充填液タンク３２は、図２に示すように、環状をしており、第１および第２の給液管１４、２０は、それぞれ、複数本（この実施の形態では３本）の分岐管１４ａ、２０ａを介してこの充填液タンク３２に接続されている。これら各給液管１４、２０の分岐管１４ａ、２０ａは、それぞれ等間隔で配置され、かつ、第１給液管１４の分岐管１４ａと第２給液管２０の分岐管２０ａとが円周方向に交互に配置されている。充填装置２８の充填液タンク３２には、その外周側に円周方向等間隔で複数の充填手段（充填バルブ）３４が設けられており、前記第１および第２の給液管１４、２０を介して充填液タンク２８内に供給された充填液を、これら充填バルブ３４を介して容器（図示せず）内に充填するようになっている。

前記切換バルブ１８に接続されている戻し管２２は、ポンプ３６およびクーラ（熱交換器）３８を介してクッションタンク２に接続されており、後に説明するようにこの切換バルブ１８を切り換えて第２給液管２０と戻し管２２とを接続したときには、充填液タンク３２内の液体をクーラー３８により冷却してクッションタンク２に戻すことができるようになっている。

以上の構成に係る充填システムの作動について説明する。通常の運転時には、切換バルブ１８を切り換えることによりバイパス通路１６と第２給液管２０とを接続するとともに、戻り通路２２を第１および第２の給液管１４、２０から遮断しており、脱気タンク１０内の液体を第１給液管１４および第２給液管２０の双方に送液できるようにしている。

容器内に充填される液体は、図示しない調合タンク内で調合され、クッションタンク２に送られて貯留される。この時点では液体は常温である。クッションタンク２内の液体は、ポンプ４によって吐出され、ヒーター６に送られて所定の温度まで加熱されて滅菌された後、脱気タンク１０に送られる。脱気タンク１０でエアが排出された液体は、給液ポンプ１２によって充填液タンク３２に供給される。

前記給液ポンプ１２から吐出された液体は、第１給液管１４と、この第１給液管１４に接続されたバイパス通路１６に送られる。さらにバイパス通路１６は、図３（ａ）に示すように、第２給液管２０に接続されるとともに、戻し管２２とは遮断されているので、給液ポンプ１２から吐出された液体は第１給液管１４および第２給液管２０の両方から、それぞれの分岐管１４ａ、２０ａを介して充填装置２８の充填液タンク３２に供給される。

一方、充填装置２８が停止した場合には、停止検出センサ２４がこれを検出し、この検出信号によって制御装置２６が切換バルブ１８を切り換える。この場合には、図３（ｂ）に示すように、第１給液管１４に接続されているバイパス通路１６が、第２給液管２０および戻し通路２２と遮断され、第２給液管２０と戻し通路２２とが接続される。

この状態で、ポンプ４によってクッションタンク２から送り出された液体は、ヒーター６を通って加熱されて脱気タンク１０に供給され、さらに、給液ポンプ１２の作動により吐出された液体は、切換バルブ１８によって第２給液管２０には送られず、第１給液管１４のみに送液されて充填液タンク３２に供給される。充填装置２８が停止しているので、充填液タンク３２内に供給された液体は、充填バルブ３４によって容器に充填されることはなく、第２給液管２０および戻し管２２から、クーラー３８を通って冷却された後、クッションタンク２に戻される。ホット充填の場合には、充填液タンク３２から還流する液体をそのままクッションタンク２に戻してしまうと、クッションタンク２内の温度が上昇してしまい、その後、ヒータ６を通過して供給される際にさらに液温が上昇して設定温度を超えてしまう。そのため、クッションタンク２から還流する液体をクーラー３８によって冷却してクッションタンク２内に貯留されている液体の温度とほぼ同じ温度に下げるようにしている。

前述のように、充填装置２８の停止時には、クッションタンク２、ヒータ６、脱気タンク１０、第１給液管１４、充填液タンク３２、第２給液管２０、戻し管２２およびクーラー３８を介してクッションタンク２に戻る閉回路を循環させるようにしているので、この充填システム内のほとんど全ての液体が設定温度を維持される。従って、運転再開時にブローしなければならない液量が極めて少なく（充填液タンク３２から充填バルブ３４に至る通路内の極めて少量である）、充填液のロスを最少にすることができる。また、運転停止中にも常に充填液を循環させているので、固形物入りの液体の場合でも、固形物が沈殿してしまうことがない。

なお、前記実施の形態では、固形物入りの液体をホットパック充填する場合について説明したが、このような場合に限定されるものではなく、例えば、固形物入り飲料をホットパックでない常温充填する場合や、固形物を含む飲料以外の通常の飲料をホットパック充填する場合にも適用できることは言うまでもない。また、前記実施の形態では、ホットパック充填を行うためにヒータ６およびクーラー３８を配置してあるが、常温での充填を行う場合には、ヒータ６およびクーラー３８は必要なく、省略することもできる。この場合には、クッションタンク２から供給される液体は、直接脱気タンク１０に送られ、また、充填装置２８の停止時に還流される液体は、クーラー３８を通らずそのままクッションタンク２に戻される。

充填システムの全体の構成を簡略化して示す概略構成図である。（実施例１） 前記充填システムの充填液タンクと給液管との接続状態を示す平面図である。 図（ａ）は前記充填システムの正常運転時の液体の流れを示す図、（ｂ）は充填装置の停止時の液体の流れを示す図である。

符号の説明

４ 送液手段（ポンプ）
６ 送液手段（ヒータ）
１０ 送液手段（脱気タンク）
１２ 送液手段（給液ポンプ）
１４ 給液管（第１給液管）
１６ バイパス通路
１８ 切換バルブ
２０ 給液管（第２給液管）
３２ 充填液タンク
３４ 充填手段（充填バルブ）

Claims (2)

1. 充填液を貯留する充填液タンクと、充填液を容器内に充填する充填手段と、前記充填液タンクに充填液を供給する給液管と、この給液管に充填液を供給する送液手段とを備えた充填システムにおいて、
   少なくとも２本の給液管と、これら給液管を連通するバイパス通路と、このバイパス通路の回路を切り換える切換バルブとを設け、
   正常運転時には、前記複数の給液管を介して充填液タンクに充填液を供給するとともに、充填停止時には、前記切換バルブを切り換えて、いずれかの給液管により充填液を供給し、他の給液管で充填液タンクから充填液を戻すことを特徴とする充填システム。
2. 前記送液手段は充填液を加熱する加熱手段を備えており、充填液タンクから戻された充填液を加熱して給液管に送液することを特徴とする請求項１に記載の充填システム。

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