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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023063136
(43)【公開日】2023-05-09
(54)【発明の名称】充填装置
(51)【国際特許分類】
B67C 3/28 20060101AFI20230427BHJP
【ＦＩ】
B67C3/28
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021173465
(22)【出願日】2021-10-22
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-07-13
(71)【出願人】
【識別番号】315001682
【氏名又は名称】岩井ファルマテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101236
【弁理士】
【氏名又は名称】栗原 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100166914
【弁理士】
【氏名又は名称】山▲崎▼ 雄一郎
(72)【発明者】
【氏名】金城 潤
(72)【発明者】
【氏名】中川 明郎
【テーマコード（参考）】
3E079
【Ｆターム（参考）】
3E079AA06
3E079AB06
3E079CC01
3E079CD21
3E079DD02
3E079DD32
3E079FF01
(57)【要約】
【課題】各容器の充填量をより均一化することができる充填装置を提供する。
【解決手段】ノズル部６２は、充填針６１に繋がる供給流路６３と、開閉バルブ６４と、質量流量計６５と、を有し、制御部１０は、質量流量計６５から出力されるパルス信号に基づいて開閉バルブの開閉動作を制御するバルブ制御手段１１を有し、バルブ制御手段１１は、開閉バルブ６４を開動作させた後、質量流量計６５から出力されるパルス信号の数が目標パルス数となるように開閉バルブ６４を閉動作させ、容器１００への液体の充填が終了した時点でのパルス信号の実測数と目標パルス数との差分に基づいて開閉バルブ６４を閉動作させるタイミングを変更する。
【選択図】図２
【解決手段】ノズル部６２は、充填針６１に繋がる供給流路６３と、開閉バルブ６４と、質量流量計６５と、を有し、制御部１０は、質量流量計６５から出力されるパルス信号に基づいて開閉バルブの開閉動作を制御するバルブ制御手段１１を有し、バルブ制御手段１１は、開閉バルブ６４を開動作させた後、質量流量計６５から出力されるパルス信号の数が目標パルス数となるように開閉バルブ６４を閉動作させ、容器１００への液体の充填が終了した時点でのパルス信号の実測数と目標パルス数との差分に基づいて開閉バルブ６４を閉動作させるタイミングを変更する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体が貯留される貯留タンクと、前記貯留タンクと導入流路を介して接続され容器に前記液体を充填するための充填針を含む複数のノズル部を有する充填ユニットと、前記充填ユニットの動作を制御する制御部と、を備える充填装置であって、
前記ノズル部は、
前記充填針に繋がる供給流路と、
前記供給流路を開閉するための開閉バルブと、
前記供給流路の前記開閉バルブよりも上流側に設けられて、前記供給流路を通過する前記液体の流量に応じてパルス信号を出力する質量流量計と、を有し、
前記制御部は、前記容器に所定量の前記液体が充填されるように、前記質量流量計から出力されるパルス信号に基づいて前記開閉バルブの開閉動作を制御するバルブ制御手段を有し、
前記バルブ制御手段は、前記開閉バルブを開動作させた後、前記質量流量計から出力されるパルス信号の数が予め設定された目標パルス数となるように前記開閉バルブを閉動作させ、前記容器への液体の充填が終了した時点でのパルス信号の実測数と前記目標パルス数との差分に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更する
ことを特徴とする充填装置。
前記ノズル部は、
前記充填針に繋がる供給流路と、
前記供給流路を開閉するための開閉バルブと、
前記供給流路の前記開閉バルブよりも上流側に設けられて、前記供給流路を通過する前記液体の流量に応じてパルス信号を出力する質量流量計と、を有し、
前記制御部は、前記容器に所定量の前記液体が充填されるように、前記質量流量計から出力されるパルス信号に基づいて前記開閉バルブの開閉動作を制御するバルブ制御手段を有し、
前記バルブ制御手段は、前記開閉バルブを開動作させた後、前記質量流量計から出力されるパルス信号の数が予め設定された目標パルス数となるように前記開閉バルブを閉動作させ、前記容器への液体の充填が終了した時点でのパルス信号の実測数と前記目標パルス数との差分に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更する
ことを特徴とする充填装置。
【請求項2】
請求項１に記載の充填装置であって、
前記バルブ制御手段は、前記容器への前記液体の充填が複数回終了したタイミングで、各回の前記差分の平均値を算出し、この平均値に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更する
ことを特徴とする充填装置。
前記バルブ制御手段は、前記容器への前記液体の充填が複数回終了したタイミングで、各回の前記差分の平均値を算出し、この平均値に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更する
ことを特徴とする充填装置。
【請求項3】
請求項２に記載の充填装置であって、
前記バルブ制御手段は、前記平均値の１／２の値分だけ前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更する
ことを特徴とする充填装置。
前記バルブ制御手段は、前記平均値の１／２の値分だけ前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更する
ことを特徴とする充填装置。
【請求項4】
請求項１～３の何れか一項に記載の充填装置であって、
前記充填ユニットは、前記導入流路が接続されて当該導入流路よりも流路面積が広い分配流路を有し、各ノズル部の前記供給流路は前記分配流路に接続されており、
前記バルブ制御手段は、前記ノズル部毎に、前記質量流量計から出力されるパルス信号に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更する
ことを特徴とする充填装置。
前記充填ユニットは、前記導入流路が接続されて当該導入流路よりも流路面積が広い分配流路を有し、各ノズル部の前記供給流路は前記分配流路に接続されており、
前記バルブ制御手段は、前記ノズル部毎に、前記質量流量計から出力されるパルス信号に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更する
ことを特徴とする充填装置。
【請求項5】
請求項１～４の何れか一項に記載の充填装置であって、
前記容器に充填された前記液体を秤量する秤量手段を備え、
前記バルブ制御手段は、前記秤量手段による秤量結果に基づいて前記目標パルス数を変更する
ことを特徴とする充填装置。
前記容器に充填された前記液体を秤量する秤量手段を備え、
前記バルブ制御手段は、前記秤量手段による秤量結果に基づいて前記目標パルス数を変更する
ことを特徴とする充填装置。
【請求項6】
請求項１～５の何れか一項に記載の充填装置であって、
前記充填ユニットが防塵室に設置されていると共に、前記貯留タンクは前記防塵室の外部に設置され、
且つ前記導入流路には、前記防塵室内の前記充填ユニット近傍に前記液体をろ過するフィルター装置が設けられている
ことを特徴とする充填装置。
前記充填ユニットが防塵室に設置されていると共に、前記貯留タンクは前記防塵室の外部に設置され、
且つ前記導入流路には、前記防塵室内の前記充填ユニット近傍に前記液体をろ過するフィルター装置が設けられている
ことを特徴とする充填装置。
【請求項7】
請求項６に記載の充填装置であって、
前記充填ユニットは、前記導入流路が接続されて当該導入流路よりも流路面積が広い分配流路を有し、各ノズル部の前記供給流路は前記分配流路に接続されており、
前記分配流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記貯留タンク内の圧力を調整する圧力調整手段と、を備え、
前記圧力調整手段は、前記圧力検出手段によって検出される前記分配流路内の圧力が所定圧力となるように前記貯留タンク内の圧力を調整する
ことを特徴とする充填装置。
前記充填ユニットは、前記導入流路が接続されて当該導入流路よりも流路面積が広い分配流路を有し、各ノズル部の前記供給流路は前記分配流路に接続されており、
前記分配流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記貯留タンク内の圧力を調整する圧力調整手段と、を備え、
前記圧力調整手段は、前記圧力検出手段によって検出される前記分配流路内の圧力が所定圧力となるように前記貯留タンク内の圧力を調整する
ことを特徴とする充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体を各種容器に充填する充填装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、液体を容器に充填する充填装置としては、液体が貯留される貯留タンクを備え、この貯留タンクから供給される液体を充填針（充填ノズル）によって各容器に充填するものがある。このような充填装置は、容器に充填される液体の量（充填量）をできるだけ一定とすることが望まれるが、特に、薬液等の液体をバイアル等の小容量の容器に充填する場合には、比較的高精度に充填量を管理することが望まれる。
【0003】
このような要望に対し、充填針の上流側に、質量流量計と、この質量流量計から出力されるパルス信号に基づいて制御される開閉バルブと、を備え、この開閉バルブの開放時間を適宜変更することで、容器に充填される液体の量（充填量）を調整するようにした充填装置が知られている。例えば、質量流量計から出力されるパルス信号に基づいて開閉バルブの開放時間を制御することで、容器に所定量の液体が充填されるようにしたものがある（例えば、特許文献１，２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００３－２３１５９０号公報
【特許文献2】特開２００６－３３５３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記文献に記載のように、質量流量計から出力されるパルス信号に基づいて開閉バルブを制御することで、各容器に対する充填量の均一化を図ることはできる。しかしながら、各容器に対する充填量を高精度に管理することは難しく、さらなる向上が望まれている。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、各容器の充填量をより均一化することができる充填装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、液体が貯留される貯留タンクと、前記貯留タンクと導入流路を介して接続され容器に前記液体を充填するための充填針を含む複数のノズル部を有する充填ユニットと、前記充填ユニットの動作を制御する制御部と、を備える充填装置であって、前記ノズル部は、前記充填針に繋がる供給流路と、前記供給流路を開閉するための開閉バルブと、前記供給流路の前記開閉バルブよりも上流側に設けられて、前記供給流路を通過する前記液体の流量に応じてパルス信号を出力する質量流量計と、を有し、前記制御部は、前記容器に所定量の前記液体が充填されるように、前記質量流量計から出力されるパルス信号に基づいて前記開閉バルブの開閉動作を制御するバルブ制御手段を有し、前記バルブ制御手段は、前記開閉バルブを開動作させた後、前記質量流量計から出力されるパルス信号の数が予め設定された目標パルス数となるように前記開閉バルブを閉動作させ、前記容器への液体の充填が終了した時点でのパルス信号の実測数と前記目標パルス数との差分に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更することを特徴とする充填装置にある。
【0008】
本発明の第２の態様は、第１の態様の充填装置であって、前記バルブ制御手段は、前記容器への前記液体の充填が複数回終了したタイミングで、各回の前記差分の平均値を算出し、この平均値に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更することを特徴とする充填装置にある。
【0009】
本発明の第３の態様は、第２の態様の充填装置であって、前記バルブ制御手段は、前記平均値の１／２の値分だけ前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更することを特徴とする充填装置にある。
【0010】
本発明の第４の態様は、第１～３の何れか一つの態様の充填装置であって、前記充填ユニットは、前記導入流路が接続されて当該導入流路よりも流路面積が広い分配流路を有し、各ノズル部の前記供給流路は前記分配流路に接続されており、前記バルブ制御手段は、前記ノズル部毎に、前記質量流量計から出力されるパルス信号に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更することを特徴とする充填装置にある。
【0011】
本発明の第５の態様は、第１～４の何れか一つの態様の充填装置であって、前記容器に充填された前記液体を秤量する秤量手段を備え、前記バルブ制御手段は、前記秤量手段による秤量結果に基づいて前記目標パルス数を変更することを特徴とする充填装置にある。
【0012】
本発明の第６の態様は、第１～５の何れか一つの態様の充填装置であって、前記充填ユニットが防塵室に設置されていると共に、前記貯留タンクは前記防塵室の外部に設置され、且つ前記導入流路には、前記防塵室内の前記充填ユニット近傍に前記液体をろ過するフィルター装置が設けられていることを特徴とする充填装置にある。
【0013】
本発明の第７の態様は、第６の態様の充填装置であって、前記充填ユニットは、前記導入流路が接続されて当該導入流路よりも流路面積が広い分配流路を有し、各ノズル部の前記供給流路は前記分配流路に接続されており、前記分配流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記貯留タンク内の圧力を調整する圧力調整手段と、を備え、前記圧力調整手段は、前記圧力検出手段によって検出される前記分配流路内の圧力が所定圧力となるように前記貯留タンク内の圧力を調整することを特徴とする充填装置にある。
【発明の効果】
【0014】
かかる本発明に係る充填装置では、容器への液体の充填が終了した時点でのパルス信号の実測数と目標パルス数との差分に基づいて開閉バルブを閉動作させるタイミングを適宜変更（補正）するようにした。これにより、各容器の充填量をより均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施形態１に係る充填装置を含む液体処理システムの概略構成を示す図である。
【図2】本発明の実施形態１に係る充填装置の概略構成を示す図である。
【図3】本発明の実施形態１に係る充填装置の動作を説明する図である。
【図4】容器への液体充填時におけるノズル部の薬液の流量変化を示す図である。
【図5】本発明の実施形態２に係る充填装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0017】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る充填装置を含む液体処理システムの概略構成を示す図である。液体処理システムＩは、液体の一例として液状の医薬品（以下、薬液）を製造するプラントの一部であり、充填装置１を含んで構成されている。
図１は、本発明の実施形態１に係る充填装置を含む液体処理システムの概略構成を示す図である。液体処理システムＩは、液体の一例として液状の医薬品（以下、薬液）を製造するプラントの一部であり、充填装置１を含んで構成されている。
【0018】
具体的には、液体処理システムＩは、調合タンク２と、殺菌器３と、貯留タンク４、フィルター装置５及び充填ユニット（充填機）６を含む充填装置１と、これらの機器類を接続する配管からなる製造ラインＬと、を備えて構成されている。
【0019】
調合タンク２は、薬液の原料や水などの溶媒を調合して薬液を得るためのタンクである。殺菌器３は、熱処理やフィルターによるろ過処理などによって薬液を殺菌するための装置である。
【0020】
貯留タンク４、フィルター装置５及び充填ユニット６を含む充填装置１は、調合した薬液を容器に充填する装置であるが、詳細な構成は後述する。
【0021】
製造ラインＬは、薬液や洗浄用の流体が流通する配管であり、調合タンク２と、殺菌器３と、充填装置１の貯留タンク４と、フィルター装置５と、充填ユニット６とを順次接続する。つまり調合タンク２内の薬液は、製造ラインＬによって、殺菌器３、貯留タンク４及びフィルター装置５を介して充填ユニット６に流通するようになっている。
【0022】
また液体処理システムＩは、第１洗浄ユニット７１及び第２洗浄ユニット７２を備えている。なおこれら第１洗浄ユニット７１及び第２洗浄ユニット７２とをまとめて洗浄ユニット７と称する。
【0023】
この洗浄ユニット７（７１，７２）は、液体処理システムＩを定置洗浄（ＣＩＰ）する洗浄装置及び定置滅菌（ＳＩＰ）をするための滅菌装置である。図示は省略するが、洗浄ユニット７は、定置洗浄に用いる洗浄用液体の供給源、定置滅菌に用いる滅菌用流体の供給源、これらの洗浄用液体及び滅菌用流体を圧送するための装置（ポンプやガスによる圧送を行う装置）、定置洗浄及び定置滅菌を終えたあとの洗浄用液体及び滅菌用流体を廃棄又は再利用するための処理装置、洗浄用液体及び滅菌用流体の流れを制御するためのバルブ、送液を開始・停止させるために上記の各種装置を制御する制御装置等から構成されている。
【0024】
本実施形態では、第１洗浄ユニット７１は、調合タンク２、殺菌器３及び充填装置１を構成する貯留タンク４を、定置洗浄及び定置滅菌するために用いられる。具体的には、第１洗浄ユニット７１は、洗浄用液体を、第１洗浄ラインＡを介して調合タンク２、殺菌器３及び貯留タンク４に送液する。そして、第１洗浄ユニット７１は、貯留タンク４から排出される洗浄用液体を第１洗浄ラインＢを介して回収する。第１洗浄ユニット７１は、このような定置洗浄後に、洗浄用液体と同様にして滅菌用流体を供給及び回収することで定置滅菌を行う。
【0025】
第２洗浄ユニット７２は、フィルター装置５及び充填ユニット６を定置洗浄及び定置滅菌するために用いられる。具体的には、第２洗浄ユニット７２は、洗浄用液体を、第２洗浄ラインＣを介してフィルター装置５、充填ユニット６に送液する。そして、第２洗浄ユニット７２は、充填ユニット６から排出される洗浄用液体を第２洗浄ラインＤを介して回収する。第２洗浄ユニット７２は、そのような定置洗浄後に、洗浄用液体と同様にして滅菌用流体を供給及び回収することで定置滅菌を行う。
【0026】
なお、洗浄用液体は、水に苛性ソーダ等のアルカリ性薬剤を添加したもの、水に酸性薬剤を添加したもの、界面活性剤を含む水、またはそれらの薬剤を含まない水などである。もちろん、これらは併用してもよい。滅菌用流体は、精製水などを加熱して得られた温水又は蒸気である。
【0027】
上述した液体処理システムＩの構成は一例であり、液体処理システムＩはこの構成に限定されない。例えば、第１洗浄ユニット７１、第２洗浄ユニット７２は、定置洗浄、定置滅菌を行う対象ごとに設ける必要はない。また液体処理システムＩは、上記以外の機器類を含んで構成されていてもよい。また、薬液を製造する製造ラインＬの構成についても上述した構成に限定されない。
【0028】
【0029】
図２に示すように、本実施形態に係る充填装置１は、例えば、バイヤル等の容器１００に薬液を充填するための装置であり、上述のように貯留タンク４と、フィルター装置５と、充填ユニット６と、を備えている。貯留タンク４と、充填ユニット６とは、製造ラインＬを構成する導入管（導入流路）８によって接続されている。フィルター装置５は、薬液の除菌等を行うための装置であり、導入管８の充填ユニット６近傍に設けられている。
【0030】
そして本実施形態に係る充填装置１において、充填ユニット６及びフィルター装置５はクリーンルーム（防塵室）ＣＲ内に設置され、貯留タンク４はクリーンルームＣＲの外部に設置されている。充填装置１をこのような構成とすることで、クリーンルームＣＲ内に設置する機器類を少なく抑えることができる。それに伴い、クリーンルームＣＲを小型化することができるため、維持管理費等のコストの削減を図ることができる。さらには充填装置１の保守性を高めることができる。
【0031】
より詳しくは、クリーンルームＣＲには、無菌エアが一方向（例えば、水平方向）に流れるラミナーフローが形成されたラミナーフローブース（無菌エリア）が設けられ、充填ユニット６等の機器類は、このラミナーフローブースに設置されている。クリーンルームＣＲ内に設置される機器類が少なく抑えられていることで、ラミナーフローブースの小型化を図ることができる。これにより、コストの削減を図ることができる。
【0032】
またクリーンルームＣＲ内に設置される機器類が少なく抑えられていることで、無菌管理を行うにあたり、埃や微粒子を排除してクリーンルームＣＲ内、特にラミナーフローブース内の清掃度を高め易くなる。さらに機器類が少ないことで、配管の継ぎ目も少なくなるため、液漏れリスクが低下する。これにより、クリーンルームＣＲ内の汚染リスク、つまり容器１００に充填される薬液の汚染リスク、が低下する。
【0033】
また機器類が少ないことで、クリーンルームＣＲ内でのメンテナンス作業、特にラミナーフローブースにおけるメンテナンス作業が少なくなる。クリーンルームＣＲ内で作業を行う場合、作業者はその都度、更衣が必要となるが、クリーンルームＣＲ内でのメンテナンス作業が少なくなることで、更衣回数も少なくて済む。したがって、メンテナンス作業者の負担の軽減を図ることもできる。
【0034】
また充填装置１は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等を含んで構成される制御装置（制御部）１０を備えている。詳しくは後述するが、この制御装置１０によって、充填装置１が備える各機器が制御されている。
【0035】
貯留タンク４は、上述のように調合タンク２によって調合され、殺菌器３によって殺菌された薬液が貯留される比較的大型のタンクであり、例えば、１０～６０００リットル程度のものが用いられる。勿論、貯留タンク４の容量は、特に限定されるものではなく、例えば、６０００リットルよりも大きい容量であってもよい。なお各容器１００に充填する薬液の量は、適宜調整することができるが、例えば、１０～５００ミリリットル程度である。
【0036】
また貯留タンク４には、内部の圧力を調整するための圧力調整手段が設けられている。本実施形態では、圧力調整手段としてのガス供給装置９が貯留タンク４に接続されている。このガス供給装置９によって所定のガス（例えば、圧縮空気等）が、貯留タンク４内に適宜供給されることで、貯留タンク４の内圧が略一定の値となるように調整される。
【0037】
充填ユニット６は、貯留タンク４からフィルター装置５を介して供給された薬液を容器１００に充填するものであり、容器１００に薬液を充填するための充填針６１を含む複数のノズル部６２を備えている。すなわち充填ユニット６は、複数個（ｎ個）の充填針６１を備えており、同時に複数個（ｎ個）の容器１００に薬液を充填できるように構成されている。また本実施形態では、複数個の充填針６１が一列に配置されている。勿論、複数本の充填針６１の配置は特に限定されるものではない。
【0038】
なお充填装置１は、図示しない搬送装置（搬送手段）を備えており、液体が充填される容器１００は、この搬送装置によって連続的に搬送され、充填ユニット６の各充填針６１に対応する位置に搬入される。また薬液が充填された各容器１００は、搬送装置によって充填針６１に対応する位置から充填ユニット６の外部に搬出される。搬送装置の構成は特に限定されず、既存の構成を採用すればよいため、詳細な説明は省略する。
【0039】
各ノズル部６２は、充填針６１と、充填針６１に繋がる供給管（供給流路）６３と、供給管６３を開閉するための開閉バルブ６４と、供給管６３の開閉バルブ６４よりも上流側に設けられて供給管６３を通過する薬液の流量に応じてパルス信号を出力する質量流量計６５と、を有する。
【0040】
また各ノズル部６２を構成する供給管６３は、所定間隔で分配管（分配通路）６６に接続されている。つまり各充填針６１は、供給管６３を介して分配管６６に接続されている。この分配管６６は、導入管８よりも広い流路面積（断面積）で形成され、導入管８を介して貯留タンク４に接続され、貯留タンク４から供給された薬液を各ノズル部６２に分配する役割を果たす。つまり分配管６６には、各ノズル部６２に供給される量の薬液が一時的に貯留される。
【0041】
ここで、分配管６６内の圧力は、各充填針６１から容器１００に薬液を充填する際に多少の変動が生じるものの、貯留タンク４の薬液が導入管８を介して分配管６６に適宜供給されることで、常に略一定の値となる。すなわち分配管６６内の圧力が常に略一定となるように、貯留タンク４の内圧が、ガス供給装置９によって適宜調整されている。
【0042】
本実施形態では、分配管６６に、その内圧を検出するための圧力センサ（圧力検出手段）６７が設けられている。上述したガス供給装置９は、この圧力センサ６７の検出結果に基づいて作動する。すなわち圧力センサ６７の検出結果は制御装置１０に送られ、制御装置１０がこの検出結果に基づいてガス供給装置９を適宜作動させる。これにより、分配管６６内の圧力が略一定の値となるように、貯留タンク４内の圧力が調整される。
【0043】
なお分配管６６の大きさ（容積）は、各ノズル部６２（充填針６１及び供給管６３）に供給される薬液を一時的に貯留できる大きさ以上であればよいが、分配管６６に接続される全てのノズル部６２の容積の合計よりも十分に大きいことが望ましい。これにより分配管６６内の圧力を略一定の値に維持し易くなる。
【0044】
また各ノズル部６２における開閉バルブ６４と質量流量計６５との配置は、特に限定されないが、本実施形態では、開閉バルブ６４よりも上流側に質量流量計６５が配置されている。
【0045】
そして本実施形態に係る充填装置１では、このような構成の充填ユニット６が制御装置１０によって適宜制御され、各容器１００に所定量の薬液が充填される。具体的には、制御装置１０は、容器１００に所定量の薬液が充填されるように、質量流量計６５から出力されるパルス信号に基づいて各開閉バルブ６４の開閉動作を制御するバルブ制御手段１１を備えている。
【0046】
ここで、各ノズル部６２の供給管６３は、例えば、ゴム等の可撓性を有する材料からなるチューブで形成されている。開閉バルブ６４は、例えば、供給管６３の径方向に移動可能な押圧部材を備え、押圧部材で供給管６３が押圧されていない状態では供給管６３が開放されており、開閉バルブ６４を閉動作させて供給管６３を押圧部材で押圧することで供給管６３が閉鎖されるように構成されている。勿論、開閉バルブ６４の構成は、上記のものに限定されない。また質量流量計６５の構成は特に限定されず、既存のものを採用すればよいため、詳細な説明は省略する。
【0047】
このような構成の複数のノズル部６２を含む充填ユニット６を備える充填装置１では、バルブ制御手段１１が、次のように開閉バルブ６４を開閉動作させることで、各容器１００に薬液を充填する。図３は、容器に対する薬液の充填手順を説明する図であり、開閉バルブ６４が開放された状態を白塗りで表し、開閉バルブ６４が閉鎖された状態を黒塗りで表している。
【0048】
まず図３（ａ）に示すように、開閉バルブ６４が閉鎖された状態で、搬送装置によって容器１００を充填針６１に対応する位置まで搬入し、容器１００を上昇或いは充填針６１を下降させ、充填針６１を容器１００内に挿入する。この状態で、図３（ｂ）に示すように、開閉バルブ６４を開動作させることで、分配管６６からノズル部６２の供給管６３に薬液が供給されて、各充填針６１から容器１００内に薬液が充填される。
【0049】
所定期間だけ開閉バルブ６４の開放状態を維持し、所定量の薬液がノズル部６２に供給されると、図３（ｃ）に示すように、開閉バルブ６４を閉動作させる。これにより供給管６３が閉鎖され、所定量の薬液が容器１００に充填された時点で充填針６１への薬液の供給が停止される。つまり所定量の薬液が容器１００に充填された時点で充填針６１への薬液の供給が停止されるタイミングで開閉バルブ６４を閉動作させる。その後は、容器１００を下降又は充填針６１を上昇させ、充填針６１を容器１００から抜き取り、搬送装置によって容器１００を充填ユニット６から搬出する。
【0050】
図４は、容器１００に薬液を充填する際に、ノズル部６２の供給管６３に供給される薬液の流量の変化を示す図である。図４に示すように、タイミングＴ１で開閉バルブ６４を開動作させると、タイミングＴ２で開閉バルブ６４の開動作が完了するまで、つまり供給管６３が開放されるまで、薬液の流量は徐々に増加する（Ｔ１－Ｔ２間）。開閉バルブ６４が開放された状態では、供給管６３に供給される流量は最大流量Ｆ１で維持される（Ｔ２－Ｔ３間）。
【0051】
その後、所定量の薬液がノズル部６２に供給されたと判断して、タイミングＴ３で開閉バルブ６４を閉動作させると、タイミングＴ４で開閉バルブ６４が完全に閉鎖されるまで、ノズル部６２に供給される薬液の流量が徐々に減少する（Ｔ３－Ｔ４間）。つまり、この間（Ｔ３－Ｔ４間）にも、充填針６１から容器１００には薬液が充填され、タイミングＴ４で開閉バルブ６４が完全に閉鎖されると、容器１００への薬液の充填が終了する。
【0052】
ここで、バルブ制御手段１１によって開閉バルブ６４を閉動作させるタイミングＴ３、すなわち開閉バルブ６４が開放されている期間を、各質量流量計６５から出力されるパルス信号の数に基づいて決定している。
【0053】
具体的には、タイミングＴ１で開閉バルブ６４を開動作させた後、タイミングＴ４で質量流量計６５から出力されるパルス信号の数が予め設定された目標パルス数Ｐ１となるように、バルブ制御手段１１によって開閉バルブ６４を閉動作させるタイミングＴ３を決定している。
【0054】
より詳しくは、予め、質量流量計６５から出力される１つのパルス信号に対応する薬液の流量を、実験等により求めておく。また開閉バルブ６４を閉動作させてから開閉バルブ６４が完全に閉鎖されるまでの間（Ｔ３－Ｔ４間）に、ノズル部６２に供給される薬液の流量を実験等により予め求めると共に、この結果から、Ｔ３－Ｔ４間に質量流量計６５から出力されるパルス信号の数（予測パルス数）Ｐ２を算出する。
【0055】
そしてタイミングＴ１で開閉バルブ６４を開動作させた後、質量流量計６５から出力されるパルス信号の数が目標パルス数Ｐ１から予測パルス数Ｐ２を減算した所定パルス数Ｐ３（＝Ｐ１－Ｐ２）となるタイミングを、開閉バルブ６４を閉動作させるタイミングＴ３と決定する。
【0056】
これにより、バルブ制御手段１１は、開閉バルブ６４をタイミングＴ１で開動作させた後、質量流量計６５から出力されるパルス信号の数が所定パルス数Ｐ３となるタイミングＴ３にて開閉バルブ６４を閉動作させることになる。その結果、タイミングＴ４で質量流量計６５から出力されるパルス信号の数が目標パルス数Ｐ１となるようにしている。
【0057】
ところで、このようにタイミングＴ３で開閉バルブ６４を閉動作させても、タイミングＴ４において実際に測定されるパルス信号の数（実測数）Ｐ４が目標パルス数Ｐ１とは一致しない場合がある。すなわち各容器１００に充填される薬液の量にばらつきが生じてしまう場合がある。その要因は様々であるが、例えば、パッキン等の消耗品の劣化に伴うバルブの応答性低下、クリーンルームＣＲ内の室圧、分配管６６内の液圧、薬液の温度、溶存酸素等が挙げられる。
【0058】
そこで、バルブ制御手段１１は、ノズル部６２毎に、容器１００への薬液の充填が終了した時点でのパルス信号の実測数Ｐ４と目標パルス数Ｐ１との差分Ｄ１に基づいて開閉バルブ６４を閉動作させるタイミングＴ３を適宜変更（補正）している。本実施形態では、バルブ制御手段１１は、容器１００への薬液の充填が複数回（例えば、３回）終了する毎に上記差分Ｄ１を算出し、この差分Ｄ１に基づいてタイミングＴ３を変更している。具体的には、複数回の充填における差分Ｄ１の平均値Ａｖ１を求め、所定パルス数Ｐ３からこの平均値Ａｖ１以下の値を減算することでタイミングＴ３を変更する。
【0059】
減算する値は、適宜決定されればよく、例えば、平均値Ａｖ１としてもよいし、平均値Ａｖ１の１／２の値としてもよい。すなわち、開閉バルブ６４を閉動作させるタイミングＴ３を平均値Ａｖ１の値分だけ変更してもよいし、開閉バルブ６４を閉動作させるタイミングＴ３を平均値Ａｖ１の１／２の値分だけ変更してもよい。
【0060】
このように開閉バルブ６４を閉動作させるタイミングＴ３を適宜変更することで、各容器１００に対して均一な量の薬液を充填することができる。特に、開閉バルブ６４を閉動作させるタイミングＴ３を、ノズル部６２毎に適宜変更することで、各容器１００に対する充填量をより均一化することができる。
【0061】
また本実施形態では、薬液の充填が複数回終了した際に、タイミングＴ３を変更するようにしたが、勿論、薬液の充填が１回終了する毎に、タイミングＴ３を変更するようにしてもよい。この場合、所定パルス数Ｐ３から差分Ｄ１以下の値を減算することでタイミングＴ３を変更すればよい。
【0062】
（実施形態２）
図５は、実施形態２に係る充填装置の概略構成を示す図である。なお図中同一部材には同一符号を付し、実施形態１と重複する説明は省略する。
図５は、実施形態２に係る充填装置の概略構成を示す図である。なお図中同一部材には同一符号を付し、実施形態１と重複する説明は省略する。
【0063】
図５に示すように、本実施形態に係る充填装置１は、秤量部（秤量手段）２０を備えており、この秤量部２０以外の構成は、実施形態１と同様である。
【0064】
秤量部２０は、例えば、電子天秤等の秤量装置を備えて構成され、各ノズル部６２で容器１００に充填された薬液を秤量する。秤量部２０には、薬液が充填された容器１００が、複数回（例えば、３回）の充填毎にサンプリングされて搬送装置によって搬入され、秤量部２０にて薬液の秤量が行われる。秤量部２０による薬液の秤量手順は、特に限定されないが、例えば、薬液が充填された容器１００の質量を測定し、その測定結果から予め記憶されている容器１００の質量を減算することで薬液の質量を求める。
【0065】
そしてバルブ制御手段１１は、必要に応じて、この秤量部２０による秤量結果に基づいて予め設定されている目標パルス数Ｐ１を変更する。例えば、秤量部２０で薬液の秤量を所定回数行った後、これらの秤量結果の平均値を求める。その平均値が目標パルス数Ｐ１から算出される薬液の充填量と一致しない場合には、秤量結果の平均値から、所望の充填量に対応するパルス数を算出し、算出したパルス数を新たな目標パルス数Ｐ１として設定する（目標パルス数Ｐ１を変更する）。
【0066】
このように目標パルス数Ｐ１を適宜変更することで、各容器１００への充填量をより均一化することができる。
【0067】
なお、本実施形態では、充填装置１が秤量部２０を備えた構成を例示したが、秤量部２０は、充填装置１とは独立する装置であってもよい。またバルブ制御手段１１が、秤量部２０の秤量結果に基づいて目標パルス数Ｐ１を変更するようにしたが、勿論、秤量部２０の秤量結果に基づいて目標パルス数Ｐ１を任意のタイミングで手動で変更することもできる。
【0068】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【0069】
例えば、上述の実施形態では、薬液を容器に充填する充填装置を一例として本発明を説明したが、本発明は、薬液以外の液体、例えば、化粧品、飲料、インク等を充填するための装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【0070】
Ｉ…液体処理システム、 １…充填装置、 ２…調合タンク、 ３…殺菌器、 ４…貯留タンク、 ５…フィルター装置、 ６…充填ユニット、 ６１…充填針、 ６２…ノズル部、 ６３…供給管、 ６４…開閉バルブ、 ６５…質量流量計、 ６６…分配管、 ６７…圧力センサ、 ７…洗浄ユニット、 ７１…第１洗浄ユニット、 ７２…第２洗浄ユニット、 ８…導入管、 ９…ガス供給装置、 １０…制御装置、 １１…バルブ制御手段、 ２０…秤量部、 １００…容器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2022-04-15
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体が貯留される貯留タンクと、前記貯留タンクと導入流路を介して接続され容器に前記液体を充填するための充填針を含む複数のノズル部を有する充填ユニットと、前記充填ユニットの動作を制御する制御部と、を備える充填装置であって、
前記ノズル部は、
前記充填針に繋がる供給流路と、
前記供給流路を開閉するための開閉バルブと、
前記供給流路の前記開閉バルブよりも上流側に設けられて、前記供給流路を通過する前記液体の流量に応じてパルス信号を出力する質量流量計と、を有し、
前記制御部は、前記容器に所定量の前記液体が充填されるように、前記質量流量計から出力されるパルス信号に基づいて前記開閉バルブの開閉動作を制御するバルブ制御手段を有し、
前記バルブ制御手段は、前記開閉バルブを開動作させた後、前記質量流量計から出力されるパルス信号の数が予め設定された目標パルス数となるように前記開閉バルブを閉動作させ、前記容器への液体の充填が終了した時点でのパルス信号の実測数と前記目標パルス数との差分に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更し、
前記容器への前記液体の充填が複数回終了したタイミングで、各回の前記差分の平均値を算出し、前記平均値の１／２の値分だけ前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更する
ことを特徴とする充填装置。
前記ノズル部は、
前記充填針に繋がる供給流路と、
前記供給流路を開閉するための開閉バルブと、
前記供給流路の前記開閉バルブよりも上流側に設けられて、前記供給流路を通過する前記液体の流量に応じてパルス信号を出力する質量流量計と、を有し、
前記制御部は、前記容器に所定量の前記液体が充填されるように、前記質量流量計から出力されるパルス信号に基づいて前記開閉バルブの開閉動作を制御するバルブ制御手段を有し、
前記バルブ制御手段は、前記開閉バルブを開動作させた後、前記質量流量計から出力されるパルス信号の数が予め設定された目標パルス数となるように前記開閉バルブを閉動作させ、前記容器への液体の充填が終了した時点でのパルス信号の実測数と前記目標パルス数との差分に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更し、
前記容器への前記液体の充填が複数回終了したタイミングで、各回の前記差分の平均値を算出し、前記平均値の１／２の値分だけ前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更する
ことを特徴とする充填装置。
【請求項2】
請求項１に記載の充填装置であって、
前記充填ユニットは、前記導入流路が接続されて当該導入流路よりも流路面積が広い分
配流路を有し、各ノズル部の前記供給流路は前記分配流路に接続されており、
前記バルブ制御手段は、前記ノズル部毎に、前記質量流量計から出力されるパルス信号
に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更する
ことを特徴とする充填装置。
前記充填ユニットは、前記導入流路が接続されて当該導入流路よりも流路面積が広い分
配流路を有し、各ノズル部の前記供給流路は前記分配流路に接続されており、
前記バルブ制御手段は、前記ノズル部毎に、前記質量流量計から出力されるパルス信号
に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更する
ことを特徴とする充填装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の充填装置であって、
前記容器に充填された前記液体を秤量する秤量手段を備え、
前記バルブ制御手段は、前記秤量手段による秤量結果に基づいて前記目標パルス数を変
更する
ことを特徴とする充填装置。
前記容器に充填された前記液体を秤量する秤量手段を備え、
前記バルブ制御手段は、前記秤量手段による秤量結果に基づいて前記目標パルス数を変
更する
ことを特徴とする充填装置。
【請求項4】
請求項１～３の何れか一項に記載の充填装置であって、
前記充填ユニットが防塵室に設置されていると共に、前記貯留タンクは前記防塵室の外
部に設置され、
且つ前記導入流路には、前記防塵室内の前記充填ユニット近傍に前記液体をろ過するフ
ィルター装置が設けられている
ことを特徴とする充填装置。
前記充填ユニットが防塵室に設置されていると共に、前記貯留タンクは前記防塵室の外
部に設置され、
且つ前記導入流路には、前記防塵室内の前記充填ユニット近傍に前記液体をろ過するフ
ィルター装置が設けられている
ことを特徴とする充填装置。
【請求項5】
請求項４に記載の充填装置であって、
前記充填ユニットは、前記導入流路が接続されて当該導入流路よりも流路面積が広い分
配流路を有し、各ノズル部の前記供給流路は前記分配流路に接続されており、
前記分配流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記貯留タンク内の圧力を調整する圧力調整手段と、を備え、
前記圧力調整手段は、前記圧力検出手段によって検出される前記分配流路内の圧力が所
定圧力となるように前記貯留タンク内の圧力を調整する
ことを特徴とする充填装置。
前記充填ユニットは、前記導入流路が接続されて当該導入流路よりも流路面積が広い分
配流路を有し、各ノズル部の前記供給流路は前記分配流路に接続されており、
前記分配流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記貯留タンク内の圧力を調整する圧力調整手段と、を備え、
前記圧力調整手段は、前記圧力検出手段によって検出される前記分配流路内の圧力が所
定圧力となるように前記貯留タンク内の圧力を調整する
ことを特徴とする充填装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0007】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、液体が貯留される貯留タンクと、前記貯留タンクと導入流路を介して接続され容器に前記液体を充填するための充填針を含む複数のノズル部を有する充填ユニットと、前記充填ユニットの動作を制御する制御部と、を備える充填装置であって、前記ノズル部は、前記充填針に繋がる供給流路と、前記供給流路を開閉するための開閉バルブと、前記供給流路の前記開閉バルブよりも上流側に設けられて、前記供給流路を通過する前記液体の流量に応じてパルス信号を出力する質量流量計と、を有し、前記制御部は、前記容器に所定量の前記液体が充填されるように、前記質量流量計から出力されるパルス信号に基づいて前記開閉バルブの開閉動作を制御するバルブ制御手段を有し、前記バルブ制御手段は、前記開閉バルブを開動作させた後、前記質量流量計から出力されるパルス信号の数が予め設定された目標パルス数となるように前記開閉バルブを閉動作させ、前記容器への液体の充填が終了した時点でのパルス信号の実測数と前記目標パルス数との差分に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更し、前記容器への前記液体の充填が複数回終了したタイミングで、各回の前記差分の平均値を算出し、前記平均値の１／２の値分だけ前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更することを特徴とする充填装置にある。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
本発明の第２の態様は、第１の態様の充填装置であって、前記充填ユニットは、前記導入流路が接続されて当該導入流路よりも流路面積が広い分配流路を有し、各ノズル部の前記供給流路は前記分配流路に接続されており、前記バルブ制御手段は、前記ノズル部毎に、前記質量流量計から出力されるパルス信号に基づいて前記開閉バルブを閉動作させるタイミングを変更することを特徴とする充填装置にある。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0011】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様の充填装置であって、前記容器に充填された前記液体を秤量する秤量手段を備え、前記バルブ制御手段は、前記秤量手段による秤量結果に基づいて前記目標パルス数を変更することを特徴とする充填装置にある。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0012】
本発明の第４の態様は、第１～３の何れか一つの態様の充填装置であって、前記充填ユニットが防塵室に設置されていると共に、前記貯留タンクは前記防塵室の外部に設置され、且つ前記導入流路には、前記防塵室内の前記充填ユニット近傍に前記液体をろ過するフィルター装置が設けられていることを特徴とする充填装置にある。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0013】
本発明の第５の態様は、第４の態様の充填装置であって、前記充填ユニットは、前記導入流路が接続されて当該導入流路よりも流路面積が広い分配流路を有し、各ノズル部の前記供給流路は前記分配流路に接続されており、前記分配流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記貯留タンク内の圧力を調整する圧力調整手段と、を備え、前記圧力調整手段は、前記圧力検出手段によって検出される前記分配流路内の圧力が所定圧力となるように前記貯留タンク内の圧力を調整することを特徴とする充填装置にある。