特許 6278980 液体状の充填製品を複数の缶又はこれと同様の容器に充填するための方法及び充填機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6278980

(24)【登録日】2018年1月26日

(45)【発行日】2018年2月14日

(54)【発明の名称】液体状の充填製品を複数の缶又はこれと同様の容器に充填するための方法及び充填機械

(51)【国際特許分類】

   B67C 3/10 20060101AFI20180205BHJP

   B67C 7/00 20060101ALI20180205BHJP

【ＦＩ】

   B67C3/10

   B67C7/00

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-561975(P2015-561975)

(86)(22)【出願日】2014年3月1日

(65)【公表番号】特表2016-508934(P2016-508934A)

(43)【公表日】2016年3月24日

(86)【国際出願番号】EP2014000534

(87)【国際公開番号】WO2014139641

(87)【国際公開日】20140918

【審査請求日】2017年2月28日

(31)【優先権主張番号】102013102547.1

(32)【優先日】2013年3月13日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】598125028

【氏名又は名称】カーハーエス・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100173521

【弁理士】

【氏名又は名称】篠原 淳司

(74)【代理人】

【識別番号】100153419

【弁理士】

【氏名又は名称】清田 栄章

(72)【発明者】

【氏名】クリュセラート・ルートヴィヒ

(72)【発明者】

【氏名】ヘルテル・マンフレート

(72)【発明者】

【氏名】クルリッチュ・ディーター−ルードルフ

【審査官】 谷川 啓亮

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３１３９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１９１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０５２９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５８８４６７７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０１２１６９５２（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６７Ｃ ３／００ − １１／０６

Ｂ６５Ｂ １／００ − ３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

充填プロセスの充填段階において液体状の充填製品を複数の容器に充填するための方法であって、前記充填製品を前記容器（２）に充填するための充填要素（７，７ａ）でシールされた状態に配置された各容器（２）の容器内部空間が、前記充填段階に時間的に先行する少なくとも１つの洗浄段階において、前記容器内部空間内へ導入される不活性ガスの形態の洗浄ガスによって、及び前記容器内部空間を通って洗浄ガス圧力（Ｐ_Ｓ）で流れる洗浄ガスの前記容器内部空間からの導出によって洗浄され、前記容器内部空間内での前記洗浄ガス圧力（Ｐ_Ｓ）が大気圧に対する０〜２．０ｂａｒの正圧と同一であり、前記洗浄ガスが前記充填要素（７，７ａ）の制御された第１の気体経路（２６）の少なくとも２つの戻り気体開口部（２７．１，２８．１）を介して前記容器内部空間から排出される、前記方法において、
前記充填要素（７，７ａ）の前記第１の気体経路（２６）がそれぞれ１つの制御弁（２９，３０）を有する少なくとも２つの気体通路（２７，２８）を備えていること、該気体通路（２７，２８）がそれぞれ１つの前記戻り気体開口部（２７．１，２８．１）を形成し、さらに、前記洗浄ガスが、制御された第２の気体経路（２２，２２ａ，２２ｂ）を介し、該第２の気体経路（２２，２２ａ，２２ｂ）に接続可能な気体空間（２１）又は全ての前記充填要素（７，７ａ）に共通の第２のリング状通路（１１）から前記容器内部空間へ制御可能な絞り装置（２４，２５；２５，４１；４３）を介して供給され、該絞り装置が、不活性ガス流を絞る第１の状態と不活性ガスを絞らない第２の状態の間で切換可能であること、及び前記絞り装置（２４，２５；２５，４１；４３）が、洗浄時に、前記洗浄ガスの圧力を洗浄圧力（Ｐ_Ｓ）へ低減するその第１の状態にあることを特徴とする方法。

【請求項2】

前記戻り気体開口部（２７．１，２８．１）に接続可能な第１のリング状通路（１２）が負圧を有していることを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記戻り気体開口部（２７．１，２８．１）が前記充填要素の軸線（ＦＡ）周りに１８０°ずらして、及び／又は前記容器がその容器開口部において前記充填要素（７，７ａ）においてシールされた状態で接触するリングシール（３１．１）に直接隣接して設けられている前記充填要素（７．７ａ）を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。

【請求項4】

前記容器（２）への圧力充填時に液体状の充填製品によって前記容器内部空間から排除される不活性ガスが制御された前記第２の気体経路（２２，２２ａ，２２ｂ）を介して前記気体空間（２１）内へ戻されるか、又は前記第２のリング状通路（１１）内へ戻されることと、このとき、前記絞り装置（２４，２５；２５，４１；４３）が、不活性ガス流を絞らない状態にあることとを特徴とする請求項１記載の方法。

【請求項5】

前記絞り装置が、前記制御弁（２４）と、該弁に対して並列に配置された絞り（２５）とで形成されているか、前記気体空間（２１）又は前記第２のリング状通路（１１）内への流れに対しては開放し、逆の流れに対しては閉止する逆止弁（４１）と、該逆止弁（４１）に対して並列に配置された絞りとで形成されているか、又は可変の流れ断面を有する絞り装置で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記絞り装置（２４，２５；２５，４１；４３）が、少なくとも前記充填要素（７，７ａ）の下部に設けられた液体バルブ（１６）の開放時に前記第１の状態から前記第２の状態へ切り換えられることを特徴とする請求項５記載の方法。

【請求項7】

前記液体バルブ（１６）の開放時又は閉鎖時に移動するバルブタペット（１７）が、前記絞り装置の一部であるか、又は該絞り装置を形成する制御可能な前記絞り（４３）の一部であることを特徴とする請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記充填段階に先行する前記容器（２）の不活性ガスによる予圧時及び充填段階中に、前記戻り気体通路（２７，２８）の前記制御弁（２９，３０）が閉鎖されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

容器（２）を充填するための充填機械又は充填システムであって、充填要素ケーシング（１３）内に形成され、かつ、少なくとも１つの液体バルブ（１６）を備えるとともに、当該充填機械又は充填システムにおいて循環する搬送要素（３）における充填製品容器（８）に接続され、かつ、当該充填要素（７，７ａ）の下側において少なくとも１つの充填製品排出開口部（１５）を形成する液体通路（１４）をそれぞれ有する、前記搬送要素（３）に設けられた、液体状の充填製品を前記容器（２）に充填するための複数の充填要素（７，７ａ）と、前記容器（２）の開口縁部に接触するケーシング部分（３１）におけるリングシール（３１．１）によって形成され、充填時に各容器（２）と前記充填要素が接触する容器接触面と、前記リングシールの内部又は前記ケーシング部分（３１）の内部における充填要素軸線（ＦＡ）に関して前記充填要素ケーシング（１３）の下側において開口する制御された第１の気体経路（２６）と、前記充填要素軸線（ＦＡ）に関して前記充填要素（７，７ａ）の下側において同心状に開口し、前記第１の気体経路（２６）の上方に配置された第２の気体経路（２２，２２ａ，２２ｂ）に接続可能な気体空間（２１）か、又は不活性ガスを圧力の下で案内する全ての前記充填要素（７，７ａ）に共通に通路として前記搬送要素（３）に設けられた第２のリング状通路（１１）かに接続されている制御された第２の気体経路（２２，２２ａ，２２ｂ）とを有する前記充填機械又は充填システムにおいて、
前記第１の気体経路（２６）が、それぞれ前記充填要素ケーシング（１３）の下側において戻り気体開口部（２７．１，２８．１）を介して開口する、それぞれ１つの独立した制御弁（２９，３０）を各通路に有する少なくとも２つの戻り気体通路（２７，２８）を備えていること、及び前記第２の気体経路（２２ｂ）の長さの一部が前記液体バルブ（１６）のバルブタペット（１７）内に設けられた気体通路（２０）にわたって形成されていること、前記液体バルブの開放時及び閉鎖時に軸方向に移動する前記バルブタペット（１７）が、前記排出開口部（１５）から離れたその端部において制御可能な絞り（４３）の一部となっていること、及び前記バルブタペット（１７）内に形成された前記気体通路（２０）が、このために、その端部において前記第２の気体経路（２２ｂ）の前記気体空間（２１）内へ開口する絞り開口部（２０．１）を備えており、該絞り開口部が、前記液体バルブ（１６）が閉鎖された状態に対応する前記バルブタペット（１７）の位置において前記絞り開口部（２０．１）を低減された流れ断面まで閉鎖し、前記液体バルブ（１６）が開放された状態に対応する前記バルブタペット（１７）の位置において前記絞り開口部（２０．１）をより大きな流れ断面のために解放する、前記充填要素ケーシング（１３）に固定された絞り本体部（４４）と協働することを特徴とする充填機械又は充填システム。

【請求項10】

前記リングシール（３１．１）を備えた前記ケーシング部分がセンタリングベル（３１）であることを特徴とする請求項９記載の充填機械。

【請求項11】

制御された前記第１の気体経路（２６）あるいはその戻り気体通路（２７，２８）が、全ての前記充填要素（７，７ａ）に共通の第１のリング状通路（１２）内へ開口していることを特徴とする請求項９又は１０記載の充填機械。

【請求項12】

少なくとも２つの前記戻り気体開口部（２７．１，２８．１）が、前記充填要素軸線（ＦＡ）周りに互いに１８０°ずらして配置されており、及び／又は前記リングシール（３１．１）の半径と同一の、前記充填要素軸線（ＦＡ）からの間隔を有していることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の充填機械。

【請求項13】

前記第２の気体経路（２２，２２ａ，２２ｂ）が、気体流を絞る第１の状態と気体流を絞らない第２の状態の間で制御することができる、制御可能な絞り装置（２４，２５；４１，２５；４３）を備えていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の充填機械。

【請求項14】

前記絞り装置が、不変の流れ断面を有する絞り（２５）と、該絞りに対して並列に配置された制御弁（２４）とで形成されているか、固定された流れ断面を有する絞り（２５）と、該絞りに対して並列に配置され、前記気体空間（２１）若しくは前記第２のリング状通路（１１）への流れのために開口し逆の方向への流れに対して閉止する逆止弁とで形成されているか、又は可変の流れ断面を有する制御可能な絞り（４３）によって形成されていることを特徴とする請求項１３記載の充填機械。

【請求項15】

前記第２の気体経路（２２，２２ａ，２２ｂ）において、該気体経路の制御された開放及び閉鎖のための別の制御弁（２３）が制御可能な前記絞り装置と直列に設けられていること、及び前記別の制御弁（２３）が、前記容器（２）の洗浄時、予圧時及び圧力充填時に開放されており、充填されるべき前記容器の、前記充填要素（７，７ａ）の下方への押し込み時、充填後の前記容器（２）の負荷軽減時及び充填された容器の取り出し時に閉鎖されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の充填機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前提部分に基づく方法及び請求項９の前提部分に基づく充填機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

液体状の充填製品を複数の容器、特にボトルの形状の容器に充填、特に圧力充填するための方法及びこれに関連した充填機械は、様々な形態において知られている。ここで、特に、充填要素においてシールされた状態に配置された複数のボトルを実際の充填段階に先行する洗浄段階においてボトル内部空間内で共に案内される空気の排除のためにＣＯ_２ガスの形態の洗浄ガスによって洗浄し、このとき、この洗浄ガスを中心で、すなわち垂直な充填要素軸線においてボトル内部空間内へ導入され、制御された気体経路を介してボトル内部空間から排出することが知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】独国特許出願公開第１００６４９５４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の課題は、特に缶の形態の容器においても容器内部空間あるいは缶内部空間の効果的な洗浄を可能とする方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この課題を解決するために、方法が請求項１に対応して形成されている。充填機械は請求項９の対象である。

【0006】

本発明の特徴は、各容器の洗浄時には第２の気体経路（２２）を介してのみの洗浄ガスの導入が低減された流れ断面において行われ、各容器からの洗浄ガスの排出が本質的により大きな流れ断面を有する第１の気体経路（２６）を介して行われることにあり、その結果、洗浄ガスは、大きな流量にもかかわらず低減された洗浄ガス圧力によって各容器内へ流入し、すなわちこのとき容器内には低減された（大気圧に対する）約０〜３．０ｂａｒ、例えば約０〜２．０ｂａｒの（過圧）、好ましくは約０．５〜１ｂａｒの過圧が生じる。少なくとも充填時には、第２の気体経路２２は、完全な、絞りによって低減されていない流れ断面を有しており、これにより、容器の迅速な予圧及び充填が達成される。

【0007】

本発明の意味における容器は、特に缶、飲料に通常利用される容器であるが、容器開口部の断面積が容器内部空間の断面積よりもわずかだけ小さな缶に類似する容器でもある。同一の方法はボトルの不活性ガス洗浄においても有利に応用可能である。

【0008】

「圧力充填」とは、本発明の意味において、一般的に、充填されるべきそれぞれの容器がシールされた状態において充填要素に接触し、通常実際の充填段階前に、すなわち液体バルブの開放前に、制御された少なくとも１つの、充填要素内に形成された気体経路を介して圧力下にある負荷ガス（不活性ガスあるいはＣＯ_２ガス）によって予圧されるものであり、この負荷ガスは、容器へ流入する充填製品の充填中に増大して戻りガスとして容器内部空間から同様に制御された少なくとも１つの、充填要素内に形成された気体経路を介して排除される。この予圧段階前には、他の処理段階、特に不活性ガス、例えばＣＯ_２ガス又は窒素によって、同様に充填要素内に形成された気体経路を介して容器内部空間の洗浄が行われる。

【0009】

「本質的に」あるいは「ほぼ」という表現は、本発明の意味において、それぞれ精確な値から±１０％、好ましくは±５％の偏差、及び／又は機能に対して意味をなさない変更の形態の偏差を意味する。

【0010】

本発明の実施形態、利点及び応用可能性は、複数の実施例の以下の説明及び図面から明らかである。このとき、記載される、及び／又は図示される全ての特徴自体又はこれらの適宜の組合せは、各請求項又はその引用におけるまとめにかかわらず基本的に本発明の対象である。また、請求項の内容も、明細書の一部をなすものである。

【0011】

以下に、本発明を実施例についての図面に基づいて詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】液体状の充填製品を缶の形態の容器に充填するための充填機械を概略的に示す平面図である。

【図2】図１の充填機械の充填位置を充填要素においてシールされた状態に配置された缶と共に概略的に示す図である。

【図3】図２の充填位置の充填要素の制御された２つの気体経路を概略的に示す機能図である。

【図4】図２の充填位置の充填要素の制御された２つの気体経路を概略的に示す機能図である。

【図5】定置洗浄及び／又は定置消毒のための充填機械の定置モードにおける図２の充填位置を示す図である。

【図6】本発明の他の実施形態における図２のような図示である。

【図7】図６の充填要素の制御された２つの気体経路を示す概略的な機能図である。

【図8】図６の充填要素の制御された２つの気体経路を示す概略的な機能図である。

【図9】異なる動作状態における本発明の充填要素の制御された気体経路を示す概略的な図である。

【図10】異なる動作状態における本発明の充填要素の制御された気体経路を示す概略的な図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１において全般的に１で示された充填機械は、缶の形態の複数の容器２に液体状の充填製品、例えばビール又はソフトドリンクを圧力充填する役割を担うものである。充填機械１はこのような循環式の構造としてロータ３によって形成されており、このロータは、充填動作中に垂直な機械軸線ＭＡ周りに回転駆動されているとともに、その周囲において複数の充填位置４を備えている。これら充填位置には充填されるべき複数の容器２が容器入口部５を介して供給され、そして、充填された容器２はその容器出口部６において取り出される。容器入口部５と容器出口部６の間のロータ３の回転運動（矢印Ａ）の角度範囲において容器２の充填がなされ、このために、これら容器は、その容器軸線を機械軸線ＭＡと平行にかつ充填箇所４の各軸線ＦＡと同軸又は本質的に同軸に配置されている。このプロセスは、回転式の充填機械について後に説明するが、例えばＰＥＴバレル、いわゆるビール用のいわゆるケグも充填され得るリニア式の充填と同様に機能する。

【0014】

図２に示されているように、各充填箇所４は本質的に充填要素７で構成されており、この充填要素は、ロータ３の周囲における他の充填箇所４の充填要素７と共に配置されて、充填機械１の充填システムを形成している。さらに、ロータ３には充填位置４全体について共通で、図示の実施形態ではリング状容器として形成された充填製品容器８が存在し、この充填製品容器は、下側の液体空間８．１と、例えば３〜５ｂａｒの充填圧力Ｐ_Ｆの圧力下にある不活性ガス、例えばＣＯ_２ガス又は窒素の気体空間８．２とを形成しつつ充填動作中に液体状の充填製品で部分的に満たされている。各充填要素７は、流量計９を有する固有の製品管路１０を介して液体空間８．１に接続されている。

【0015】

さらに、図示の実施形態においては、機械軸線ＭＡを包囲しつつ各充填箇所４あるいは充填要素に対して共通の２つのリング状通路１１，１２がロータ３に設けられており、これらリング状通路のうち図２における（第２の）上側のリング状通路１１は、充填動作中に、後に詳述する形態で、圧力下にある不活性ガス、例えばＣＯ_２ガス又は窒素を案内する。（下側の）第１のリング状通路１２は、特に容器２の洗浄の際にも、各充填要素７からの気体の排出のための回収気体通路としての役割を担う。第２のリング状通路１１内の圧力は、気体空間８．２内の充填圧力Ｐ_Ｆと同じか、本質的に同じであるか、又はこの充填圧力Ｐ_Ｆよりわずかに小さい。第１のリング状通路１２の圧力は、例えば大気圧又は負圧である。

【0016】

充填要素７は充填要素ケーシング１３内において液体通路１４で形成されており、この液体通路は、その上側範囲において製品管路１０に接続されているとともに、充填要素の下側において、軸線ＦＡを同心に包囲するリング状の排出開口部１５を形成している。充填の際には、この排出開口部１５を介して液体状の充填製品が各容器２へ流入する。液体通路１４内には、充填製品の流れ方向において排出開口部１５の手前に液体バルブ１６が設けられており、この液体バルブは、本質的に、バルブタペット１７に配置された弁体１８で形成されている。図２においては、液体バルブ１６が閉鎖された状態で示されており、この状態では、弁体１８が液体通路１４におけるバルブ面に対して接触している。液体バルブ１６の開放のために、軸線ＦＡと同軸に配置されたバルブタペット１７を有する弁体１８が好ましくは空圧的に制御される操作要素１９によって持ち上げられる。バルブタペット１７は、軸線ＦＡと同軸に排出開口部１５の範囲における下側に配置されつつこの排出開口部によってリング状に包囲されて開放されているとともにバルブタペット１７の上端部において、ケーシング１３内に形成された気体空間２１内へ開口する気体通路２０を有する気体配管として構成されている。

【0017】

容器２の圧力充填時に充填プロセスの様々な段階を制御するために、充填要素ケーシング１３内に制御可能な複数の気体経路が形成されている。気体空間２１は、制御可能な第２の気体経路２２を介して制御されつつ第２のリング状通路１１に接続可能である。図３においてより良好な理解のためにここでも機能図として示されたこの第２の気体経路２２は２つの制御弁２３，２４を含んでおり、これら制御弁は、第２のリング状通路１１と気体空間２１の間の接続部において直列に配置されているとともに、図示の実施形態では空圧的に操作可能な弁である。制御弁２４に対して並列に絞り２５が設けられており、この絞りは、固定して減少された流れ断面を備えているとともに、制御弁２４が閉鎖されているときに、減少された流れ断面を有する平行なバイパスにおける気体流を閉鎖された制御弁２４のそばを通過させることが可能とするものである。その結果、制御弁２３が開放されている場合には、制御弁２４の開閉によって、制御される第２の気体経路２２の有効流れ断面を変更可能である。

【0018】

同様に充填要素ケーシング１３内に形成され、制御された別の第１の気体経路２６を介して、２つの戻り気体開口部２７．１，２８．１が第１のリング状通路１２に接続可能である。戻り気体開口部２７．１，２８．１は、それぞれ充填要素７の下側に設けられており、しかも軸線ＦＡについて径方向外方へ排出開口部１５に対してずらされているとともに、軸線ＦＡの方向において軸方向に排出開口部１５の上方に設けられている。戻り気体開口部２７．１，２８．１は、図示の実施形態において１８０°だけ軸線ＦＡ周りにずらして配置されているとともに、戻り気体通路２７，２８の下側の開口部又は切断面を形成しており、これら戻り気体通路は、充填要素ケーシング１３において各戻り気体開口部から軸線ＦＡに対して平行に、又は本質的に平行に上方へ延在している。戻り気体通路２７，２８は、制御された第１の気体経路２６の一部であるとともに、それぞれ制御弁２９あるいは３０を含んでいる。制御弁２９，３０は、図示の実施形態においてここでも空圧的に操作可能な弁である。制御弁２９，３０の入口部は、それぞれ戻り気体通路２７あるいは２８に接続されている。両制御弁２９，３０の出口部は、第１のリング状通路１２に接続されている。より良好な理解のために、制御される第１の気体経路２６は、図４によって再度リング状通路１２と共に機能図において図示されている。

【0019】

さらに、充填要素７はセンタリングベル３１を含んでおり、このセンタリングベルは、少なくとも洗浄時、予圧時及び充填時に、リングシール３１．１によってシールされて容器支持部３２上に立設された容器２の開口縁部に接触している。その結果、充填要素７、センタリングベル３１及び容器２によって周囲に対してシールされる空間が形成され、この空間内には、排出開口部１５、気体通路２０の下端部２０及び戻り気体開口部２７．１，２８．１が開口している。例えば充填圧力Ｐ_Ｆで負荷されたベローズの形態の空圧的な操作要素３３によって、センタリングチューリップ状部材３１がレバー装置３４を介して容器２に密に接触するその下側の箇所へ予負荷されている。レバー装置３４に設けられたカムローラ３５と、その外側の、ロータ３と共に循環しない上昇曲線部との協働によって、センタリングチューリップ状部材３１が充填位置４への容器の押し込みのために、及び充填位置４から充填された容器２を取り出すために持ち上げられる。

【0020】

空圧的に操作される制御弁２３，２４，２９，３０のその開放状態と閉鎖状態の間での作動は電気空圧式な複数の弁３６によって行われ、この弁は、その側において充填機械１によって制御される。充填要素７を備えた充填機械により、特に容器２を以下の方法ステップによって圧力充填することが可能である：

【0021】

１．充填位置４への容器２の導入あるいは押し込み
各充填位置４へ容器２を導入するために、液体バルブ１６が閉鎖され、制御弁２３，２４及びこれに伴い第２の気体経路２２が閉鎖され、制御弁２９，３０及びこれに伴い第１の気体経路２６が開放され、センタリングチューリップ状部材３１が操作装置３３の作用に反して持ち上げられる。

【0022】

２．不活性ガスによる容器内部空間の洗浄
容器内部空間の洗浄のために容器２は充填要素７においてシールされた状態にある。すなわち、センタリングチューリップ状部材３１が、軸線ＦＡを同心状に包囲するそのリングシール３１．１において容器開口部の縁部に密に接触するように容器２へ下ろされる。液体バルブ１６が閉鎖され、制御弁２４が閉鎖されているときに制御弁２３，２９，３０が開放される。これにより、不活性ガスは、洗浄ガスとしてリング状通路１１から絞り２５を介して気体空間２１内へ流れ、そしてこの気体空間から気体通路２０を介して同心状に、又は中心において容器２の内部空間へ流れ、そこで不活性ガス流を形成する。この不活性ガス流は、とりわけ容器２の中心とりわけ容器底部まで到達し、符号３７で示すようにそこから容器壁部の内面に沿って外部上方へ向けられている。洗浄ガス及びこれにより連行される空気は、戻り気体開口部２７．１，２８．１及び開放された第１の気体経路２６を介して、例えば大気圧又は負圧を有するリング状通路１２へ排出される。

【0023】

充填要素７の上述の特別な形状により、特に第２の気体経路２２における絞り２５及び機能的に平行な両戻り気体通路２７，２８及び制御弁２９，３０により、すなわち絞り２５の流れ断面に比してかなり大きなここで得られた第１の気体経路２６の流れ断面により、各容器内で連行される空気が大気圧と約０．５〜２．０ｂａｒの正圧の間の洗浄圧力Ｐ_Ｓで、好ましくは最短時間において約１．０ｂａｒで容器内部空間から排除され、不活性ガス（例えばＣＯ_２ガス又は窒素）で置換されるようにこの洗浄プロセスが構成されている。これは、一方で、洗浄ガスが第２の気体経路２２の絞り２５を介して容器内部空間へ供給され、これにより容器２に流れ込む洗浄ガスの圧力がリング状通路１１内の圧力に比べてかなり低減されていることにより達成される。しかし、これは、容器２の内部空間からの気体排出が絞り２５の断面に比して大幅に大きな有効流れ断面においてなされること、すなわち、平行な両気体通路２７，２８を介してなされることによっても達成される。その結果、低減された洗浄圧力Ｐ_Ｓにおいて各容器２の内部における大きな気体流量となり、このことは、リング状通路１２における負圧によって更にサポートされることができる。さらに、洗浄過程を害する洗浄ガスの強い渦が空気によって少なくとも大部分は回避される。

【0024】

容器内部空間内部でのこの最適な洗浄あるいは最適な洗浄ガス流は、特に、気体の還流のための戻り気体開口部２７．１，２８．１が軸線ＦＡ周りに１８０°ずらして配置されているとともに、リングシール３１．１の内部でシールに直接、したがって容器２の開口縁部の内側に直接位置していること、すなわち戻り気体開口部２７．１，２８．１の軸線ＦＡからの径方向の間隔がリングシール３１．１の内側の軸線ＦＡからの対応する間隔と同じか、又はわずかに小さいことによっても達成される。

【0025】

洗浄時間が著しく低減され、これにより、洗浄時間の短縮につながり、これに伴い充填機械１の性能（単位時間当たりの容器２の充填数）の向上にもつながる。一定の洗浄時間により、気体流量及びこれに伴う不活性ガス消費も低減される。

【0026】

３．不活性ガスによる容器内部空間の予圧
このために、さらに、容器２は、センタリングベル３１が下ろされているときに、充填要素７においてシールされた状態にある。液体バルブ１６、制御弁２９，３０及びこれに伴い第１の気体経路２６は、閉鎖されている。両制御弁２３，２４は開放されており、その結果、不活性ガスが予圧ガス（ＣＯ_２ガス又は窒素）として絞り２５によって絞られることなく完全に開放された第２の気体経路２２を介して気体空間２１内へ、及びこの気体空間から気体通路２０を介して容器内部空間内へ流れることができ、そのため、この容器内部空間が一時的に充填圧力Ｐ_Ｆと同一か又は本質的に同一の圧力で予圧されている。

【0027】

４．容器内部空間の圧力充填
容器２は、引き続き充填要素７においてシールされた状態にある。制御弁２９，３０及びこれに伴い第１の気体経路２６は閉鎖されている。制御弁２３，２４は開放されている。充填段階の開始のために、液体バルブ１６が開放されるので、液体状の充填製品が、排出開口部１５を介して、この排出開口部１５の範囲における液体通路１４の円すい状の形成により容器内面に沿って容器内へ流入する。容器２からの充填製品によって排除される不活性ガスは、完全に開放された気体通路２０及び完全に開放された第２の気体経路２２を介してリング状通路１１へ還流される。容器２へ流入する充填製品の量は、流量計９によって監視される。必要な充填量に達すると、液体バルブ１６は、流量計９の測定信号によって作動され、操作要素１９を介して閉鎖される。

【0028】

５．充填された容器の容器内部空間の負荷軽減
引き続き充填要素においてシールされた状態にある容器２と、閉鎖された液体バルブ１６と、閉鎖された制御弁２３，２４とにおいて、制御弁２９，３０のうち少なくとも１つ、好ましくは両制御弁２９，３０を開放することで、充填製品によって占められる容器２のヘッド部空間の負荷軽減が第１の気体経路２６を介してリング状通路１２へなされる。このとき、部分的な負荷軽減のためにまず１つの制御弁２９又は３０のみを開放し、これにつづく完全な負荷軽減のために他の制御弁３０又は２９も開放することが可能である。

【0029】

６．充填された容器２の解放及びこの容器の押し出し
負荷軽減後に、液体バルブ１６及び弁２３，２４が閉鎖されており、引き続き制御弁２９，３０が開放されている場合に、カムローラ３５と協働する制御カムによってセンタリングベル３１の持上げがなされる。その結果、充填された容器２が容器導出部６において取り出される。

【0030】

基本的には、充填要素７によって、例えば液体バルブ１６の閉鎖前にそれぞれ制御弁２３が開放され、制御弁２４が閉鎖されることによって、ゆっくりとした充満及び／又はゆっくりとした充填である、更に別の方法ステップが可能である。

【0031】

図５には、充填機械１の洗浄動作状態及び／若しくは消毒動作状態又は定置モード（定置洗浄及び／又は定置消毒）における充填要素７が示されている。この状態では、充填要素７はそれぞれその充填要素ケーシング１３の下側に例えば洗浄キャップ３８の形態のふたを備えており、この洗浄キャップは、周囲に対して閉鎖された洗浄空間３９を形成し、排出開口部１５、下側へ開放した気体通路２０の端部及び両戻り気体開口部２７．１，２８．１が洗浄空間内へ開口している。この定置洗浄中及び／又は定置消毒中には、充填製品容器８が液体状の洗浄媒体及び／又は消毒媒体あるいは定置洗浄媒体で満たされている。両制御弁２３，２４、したがって第２の気体経路２２は閉鎖されており、制御弁２９，３０は開放されている。その結果、容器８からの定置洗浄媒体は、液体通路１４、開放された液体バルブ１６、排出開口部１５、洗浄空間３９及び両戻り気体通路２７，２８を通ってリング状通路１２へ流れることが可能であり、このリング状通路から定置洗浄媒体が排出される。この定置洗浄及び／又は定置消毒においても、開放された両制御弁２９，３０を有する第１の気体経路２６は、定置消毒媒体のための大きな有効流れ断面を可能とするとともに、これにより、集中的な処理を保証する大きな定置消毒媒体流量を可能とする。基本的には、例えば制御弁２９，３０が閉鎖されており、液体バルブ１６が引き続き開放され、制御弁２３，２４が開放されている場合に、第２の気体経路２２も充填製品容器８からの定置洗浄媒体によって処理する可能性も存在する。そして、この定置洗浄媒体は、リング状通路１１を介して排出される。

【0032】

充填機械１あるいは充填要素７によって形成された、この充填機械の充填システムの特徴は、とりわけ、各容器の洗浄時に洗浄ガスの導入が低減された流れ断面において絞り２５を介してのみなされる一方、各容器からの洗浄ガスの導出が本質的により大きな流れ断面において第１の気体経路２６を介してなされることにある。その結果、洗浄ガスは、大きな流量にもかかわらず低減された洗浄ガス圧で各容器２へ流入する。すなわち、このとき、容器２内には充填圧力Ｐ_Ｆに比べて低減された約０〜２．０ｂａｒ、例えば０．５〜２．０ｂａｒ、好ましくは０．５〜１．０ｂａｒの正圧が生じている。予圧時にも、また充填時にも、第２の気体経路２２は開放された制御弁２３，２４を通して全流れ断面を備えており、これにより、容器２の迅速な予圧及び充填が達成される。

【0033】

機能的に並列な２つの戻りガス通路２７，２８を有する第１の気体経路２６の形成により、制御弁２３，２４，２９，３０全体に対して基本的に同一な構造を有する弁を用いることで洗浄時に第２の気体経路２２に比べて大きな流れ断面を実現することが可能である。これら弁は、それぞれ内部のバネ手段によって初期状態へ付勢されているとともに、制御圧を作用させることによってその他の状態へ移行される。このとき、制御弁２３，２４は、好ましくはこれらが静止状態で開放されるように形成されている。制御弁２９，３０は、好ましくは静止状態で閉鎖されるように形成されている。これにより、電気空圧式の複数の弁３６による制御弁２３，２４，２９，３０の作動の単純化が可能となる。すなわち、制御弁２３に対してのみ独立した１つの電気空圧式の弁３６のみが必要であり、一方、制御弁２４，２９，３０が共通の電気空圧式の弁３６によって作動され、この弁は、アクティブな状態において、すなわち洗浄中に制御圧の作用により制御弁２４が閉じ、制御弁２９，３０が開く。その一方、予圧時及び充填時には、作動していない電気空圧式の制御弁３６によって両制御弁２３，２４がそのバネ手段によって開放され、制御弁２９，３０はそのバネ手段のため閉鎖されている。図２に示された電気空圧式の第３の弁３６は操作要素１９の作動に寄与する。

【0034】

図６には、別の実施形態として充填機械１ａあるいはこの充填機械の充填要素７ａのうち１つが示されている。充填機械１ａは、まず第１に、ロータ３に全充填要素７ａのための共通の負荷軽減通路としての役割を果たす別のリング状容器４０が設けられている点で充填機械１とは異なっている。

【0035】

充填要素７ａは、本質的に、制御される第２の気体経路２２の代わりに制御される第２の気体経路２２ａがリング状通路１１と気体空間２１の間の接続部に設けられている点でのみ充填要素７とは異なっている。この第２の気体経路２２ａは、図７において機能図内に図示されているとともに、単に制御弁２３を含んでいる。絞り２５に対して機能的に並列に逆止弁４１が配置されており、この逆止弁は、リング状通路１１からの流れのために閉じ、リング状通路１１への流れのために開くように形成されている。充填圧力Ｐ_Ｆの下にある、リング状通路１１からの不活性ガスによる容器２の洗浄及び予圧並びにここでは容器２から排除される不活性ガスの還流下での容器２の圧力充填という方法ステップは、充填要素７に関連して説明した方法ステップと同様に行われ、制御弁２３が開放され、逆止弁４１が閉鎖されている場合の洗浄時には、ここでも絞り２５によって、開放された両気体通路２７，２８との相互作用において、洗浄ガスが低減された洗浄圧力Ｐ_Ｓを有するリング状通路１１から容器２内へ導入され、この容器を高い流量で貫流する。容器２の予圧は、制御弁２３が開放されている場合に、充填要素７ａにおいて絞り２５を介してのみ行われる。容器２の圧力充填時には、流入する充填物によって排除された不活性ガスは、制御弁２３が開放されている場合に絞り２５を介して、及び主に開放された逆止弁４１を介してリング状通路１１へ還流される。

【0036】

それぞれ充填された容器２の解放は、充填要素７ａにおいて追加のリング状通路４０へなされる。このために、充填要素７ａは、制御された追加的な気体経路４２を戻り気体開口部２７．１とリング状通路４０の間の接続部として備えている。この気体通路は、図８に概略的に示されている。充填された容器２の負荷軽減時には、制御弁２３，２９，３０が閉鎖され、気体経路４２の制御弁２４が開放されている。その結果、リング状通路４０への負荷軽減がなされる。

【0037】

したがって、充填要素７ａにおいても、不活性ガスの流れは、洗浄、予圧及び充填時に第２の気体経路２２ａを介して、洗浄時及び予圧時には低減された流れ断面によって、しかし充填時には低減されていない流れ断面によってなされる。

【0038】

図９及び図１０には、それぞれ概略的な部分図示及び断面において、本発明の他の実施形態に基づく充填要素７ｂにおける気体空間２１の範囲における充填装置ケーシング１３が、リング状通路１１と気体通路２０の間の接続部における、制御された第２の気体経路２２ｂと共に示されている。この実施形態においては、気体空間２１は可変の絞り４３を有する制御された第２の気体経路２２ｂの一部であり、この絞りは、第２の気体経路２２ｂにおいて機能的に制御弁２３と直列に配置されているとともに、低減された絞り断面を有する第１の状態（図１０）と拡大された絞り断面を有する第２の状態（図９）の間で制御可能となっている。絞り４３は、液体バルブ１６が開放されている場合に、すなわちバルブタペット１７が持ち上げられている場合に、この開口部が液体バルブが閉鎖されている場合より、すなわちバルブタペット１７が下ろされている場合（図１０）より大きな開放断面（図９）を有するように、気体通路２０の絞り開口部２０．１においてバルブタペット１７の上端部に形成されている。これにより、自動的に、かつ、他の制御弁の必要性なく、ここでも、リング状通路１１からの各容器の洗浄及び予圧が第２の気体経路２２ｂを介しつつ低減された流れ断面（図１０）においてなされ、充填製品によって排除された不活性ガスの還流が第２の気体経路２２ｂの拡大された断面（図９）を介して圧力充填時になされることが達成される。図示の実施形態においては、バルブタペット１７と共に移動しないか、あるいは充填要素ケーシング１３に固定され、軸線ＦＡと同軸に配置された絞り本体部４４が設けられており、この絞り本体部は、絞り開口部２０．１内まで達するとともに、絞り４３の第１の状態及び第２の状態において異なる流れ断面を解放するものである。このために、絞り本体部４４が例えばきのこのかさ状に形成されており、その結果、この絞り本体部は、第１の状態（図１０）においてそのヘッド部において絞り開口部２０．１内に位置しているとともに、第２の状態（図９）においてヘッド部が気体通路２０の拡大部に収容され、断面において絞り本体部４４の低減された部分が絞り開口部２０．１内に位置している。

【0039】

本発明を、上記において複数の実施例について説明した。本発明の基礎をなす発明概念を逸脱しない限り、多数の変更及び修正が可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0040】

１，１ａ 充填機械
２ 容器
３ ロータ
４ 充填位置
５ 容器入口部
６ 容器出口部
７，７ａ 充填要素
８ 充填製品容器
８．１ 液体空間
８．２ 気体空間
９ 流量計
１０ 製品管路
１１，１２ リング状通路
１３ 充填要素ケーシング
１４ 液体通路
１５ 排出開口部
１６ 液体バルブ
１７ バルブタペット
１８ 弁体
１９ 操作要素
２０ 気体通路
２０．１ 絞り開口部
２１ 気体空間
２２，２２ａ，２２ｂ 制御された気体経路
２３，２４ 制御弁
２５ 絞り
２６ 制御された（第１の）気体経路
２７，２８ 戻り気体通路
２７．１，２８．１ 戻り気体開口部
２９，３０ 制御弁
３１ センタリングチューリップ状部材
３２ 容器支持部
３３ 操作要素
３４ レバー装置
３５ カムローラ
３６ 電気空圧式の制御弁
３７ 洗浄における不活性ガスの流れ
３８ 洗浄キャップ
３９ 洗浄空間
４０ 追加のリング状通路（負荷軽減通路）
４１ 逆止弁
４２ 制御された気体経路
４３ 絞り
４４ 絞り本体部
Ａ ロータ３の回転方向
ＦＡ 充填要素軸線
ＭＡ 機械軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】