特許 7388820 充填装置および充填方法

(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】

(24)【登録日】2023-11-20

(45)【発行日】2023-11-29

(54)【発明の名称】充填装置および充填方法

(51)【国際特許分類】

   A23L 2/42 20060101AFI20231121BHJP

   A23L 2/00 20060101ALI20231121BHJP

   A23L 2/54 20060101ALI20231121BHJP

   A23L 5/00 20160101ALI20231121BHJP

【ＦＩ】

A23L2/00 N

A23L2/00 T

A23L2/54

A23L2/42

A23L5/00 G

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019050537

(22)【出願日】2019-03-19

(65)【公開番号】P2020150813

(43)【公開日】2020-09-24

【審査請求日】2021-10-22

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】309036221

【氏名又は名称】三菱重工機械システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100077

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 充

(74)【代理人】

【識別番号】100136010

【弁理士】

【氏名又は名称】堀川 美夕紀

(74)【代理人】

【識別番号】100203046

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 聖子

(72)【発明者】

【氏名】岡本 賢一

【審査官】高山 敏充

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２４０８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２４０８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６７３２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ２３Ｌ

Ｂ６５Ｄ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

混合部と、
前記混合部から供給される混合液を一時的に貯留しながら、容器に充填する充填部と、を備え、
前記混合部は、
第１原料を供給する第１原料供給部と、
第２原料を供給する第２原料供給部と、
前記第１原料と前記第２原料を含む前記混合液を前記充填部に送る第１流路と、
前記第１流路に供給される前記第１原料の目標流量を設定し前記目標流量となるように前記第１原料の実流量を制御する第１流量制御部と、
前記第１流路に供給される前記第２原料の目標流量を設定し前記目標流量となるように前記第２原料の実流量を制御する第２流量制御部と、
前記第１原料と前記第２原料とが合流する第１合流部位よりも上流において、
前記第１原料の実流量を測定する第１流量計と、
前記第２原料の実流量を測定する第２流量計と、を備え、
前記第１原料の方が前記第２原料よりも前記混合液における混合量が大きい場合に、前記第１原料の目標流量の設定が前記第２原料の目標流量の設定より先に行われ、
前記第１流量制御部は、
前記充填部における前記混合液の貯留状態に応じて、前記第１原料の実流量を制御し、
前記第１流量計で測定された前記第１原料の実流量と前記第２流量計で測定された前記第２原料の実流量に基づいて評価される、前記第１原料と前記第２原料の混合比が、適正範囲から外れていれば、前記第１原料の実流量の制御および前記第２原料の実流量の制御が停止され、前記充填部に貯留されている前記混合液を排出する排液処理が行われる、
ことを特徴とする充填装置。

【請求項2】

前記第２流量制御部は、
前記貯留状態に応じて制御される前記第１原料の実流量に基づいて前記第２原料の実流量を制御する、
請求項１に記載の充填装置。

【請求項3】

前記第１流路が、前記充填部に直接的に接続される、
請求項１または請求項２に記載の充填装置。

【請求項4】

前記第１流量制御部および前記第２流量制御部は、
前記充填部における前記混合液の貯留量が一定の範囲に収まるように、
前記第１原料の実流量および前記第２原料の実流量を制御する、
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の充填装置。

【請求項5】

前記第１流量制御部および前記第２流量制御部は、
前記第１流路において、前記第１原料と前記第２原料とが合流する前記第１合流部位よりも上流に設けられる、
請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の充填装置。

【請求項6】

前記第１原料および前記第２原料は、
双方が液体であるか、または、一方が液体であり他方が気体である、
請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の充填装置。

【請求項7】

第３原料を供給する第３原料供給部と、
前記第１流路に供給される前記第３原料の目標流量を設定し前記目標流量になるように前記第３原料の実流量を制御する第３流量制御部と、
前記第１流路において、前記第１原料および前記第２原料を含む前記混合液と前記第３原料とが合流する第２合流部位よりも上流であって、前記第１原料と前記第２原料とが合流する前記第１合流部位よりも下流に設けられる、前記混合液の実流量を測定する第４流量計と、を備える、
請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の充填装置。

【請求項8】

前記第３原料の実流量を測定する第３流量計を備え、
前記第４流量計で測定された前記混合液の実流量と前記第３流量計で測定された前記第３原料の実流量に基づいて、前記第３原料の混合量が評価される、
請求項７に記載の充填装置。

【請求項9】

前記第１原料および前記第２原料は液体であり、
前記第３原料は気体である、
請求項７または請求項８に記載の充填装置。

【請求項10】

第１原料と第２原料を混合して得られる混合液を送給するステップ（ａ）と、
前記ステップ（ａ）により送給される前記混合液を一時的に貯留しながら、連続的に供給される複数の容器のそれぞれに前記混合液を充填するステップ（ｂ）と、
前記ステップ（ａ）における前記第１原料の設定された目標流量になるように前記第１原料の実流量および前記第２原料の設定された目標流量になるように前記第２原料の実流量を制御するステップ（ｃ）とを備え、
前記ステップ（ｃ）において、
前記第１原料の方が前記第２原料よりも前記混合液における混合量が大きい場合に、前記第１原料の目標流量の設定が前記第２原料の目標流量の設定より先に行われ、
前記第１原料は、前記混合液の一時的な貯留状態に基づいてその実流量が制御され、
前記第１原料の実流量と前記第２原料の実流量に基づいて評価される、前記第１原料と前記第２原料の混合比が、適正範囲から外れていれば、前記第１原料の実流量の制御および前記第２原料の実流量の制御が停止され、貯留されている前記混合液を排出する排液処理が行われる、充填方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数種類の液体を混合したり、液体と気体とを混合した後に容器に充填したりする充填装置および充填方法に関する。

【背景技術】

【0002】

清涼飲料水、乳飲料は、通常、複数種類の原料を混合部において混合して得られる。例えば、清涼飲料水は水とシロップが混合された後に充填部において容器に充填される。混合部および充填部を含む飲料充填装置は、例えば特許文献１（図１）に示すように、混合部と充填部のタンク（充填タンク）との間に混合液を溜めておくクッションタンクと称される貯留槽を備えている。

【0003】

混合部は、例えば水とシロップを混合する場合に、水とシロップの流量が予め定められた比率になるように、水とシロップのそれぞれに流量制御が行われている。
充填部は充填量の精度を確保するために、充填タンク内の混合液（製品液）の液面の高さを一定に保つようにしている。そのために、充填タンクに流入される混合液の液量が流量制御弁で制御される。
以上のように、混合部の側と充填部の側のそれぞれで個別に流量制御を行っているため、混合部と充填部を直接的に接続すると、両者の間に流量に不均衡が生ずる。そこで、混合部と充填部の間にクッションタンクを設けることで、この混合部と充填部の流量の不均衡を是正する。飲料充填装置においては、通常、混合部の流量を充填部の流量よりも多くして、クッションタンクに常に製品液が溜まるように運転される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１２－１４３１７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、クッションタンクを備える飲料充填装置には以下の課題がある。
クッションタンクに常に製品液が溜まるように運転されるため、所定量の飲料製品の充填を終えた時点で、クッションタンクの内部には製品液が残留する。残留した製品液は廃棄されるので、製品液の残留は製品液の製造歩留まりを落とす。
また、例えば飲料製品Ｘの製造から飲料製品Ｙの製造に切り替える際には、クッションタンクに残留する飲料製品Ｘをクッションタンクから排出するとともに、クッションタンクの内部を洗浄する必要がある。クッションタンクは相当の容量を有しているので、この排出および洗浄に費やす時間が長い。

【0006】

本発明は、以上の課題を解消できる混合装置および混合方法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】

本発明の充填装置は、混合部と、混合部から供給される混合液を一時的に貯留しながら、容器に充填する充填部と、を備える。
本発明における混合部は、第１原料を供給する第１原料供給部と、第２原料を供給する第２原料供給部と、第１原料と第２原料を含む混合液を充填部に送る第１流路と、第１流路に供給される第１原料の目標流量を設定し目標流量となるように第１原料の実流量を制御する第１流量制御部と、第１流路に供給される第２原料の目標流量を設定し目標流量となるように第２原料の実流量を制御する第２流量制御部と、を備える。
第１流量制御部は、充填部における混合液の貯留状態に応じて、第１原料の実流量を制御する。
本発明の充填装置において、好ましくは、第２流量制御部は、貯留状態に応じて制御される第１原料の実流量に基づいて第２原料の実流量を制御する。
本発明の充填装置において、好ましくは、第１流路が、充填部に直接的に接続される。

【0008】

本発明における第１流量制御部および第２流量制御部は、好ましくは、充填部における混合液の貯留量が一定の範囲に収まるように、第１原料の実流量および第２原料の実流量を制御する。

【0009】

本発明における第１流量制御部および第２流量制御部は、好ましくは、第１流路において、第１原料と第２原料とが合流する第１合流部位よりも上流に設けられる。

【0010】

本発明における充填装置において、好ましくは、第１合流部位よりも上流において、第１原料の実流量を測定する第１流量計と、第２原料の実流量を測定する第２流量計と、を備える。そして、第１流量計で測定された第１原料の実流量と第２流量計で測定された第２原料の実流量に基づいて、第１原料と第２原料の混合比が評価される。

【0011】

本発明における充填装置において、第１原料および第２原料は、双方が液体であるか、または、一方が液体であり他方が気体である。

【0012】

本発明における充填装置は、第３原料を供給する第３原料供給部と、第１流路に供給される第３原料の目標流量を設定し目標流量になるように第３原料の実流量を制御する第３流量制御部とを備えることができる。加えて、本発明における充填装置は、第１流路において、第１原料および第２原料を含む混合液と第３原料とが合流する第２合流部位よりも上流であって、第１原料と第２原料とが合流する第１合流部位よりも下流に設けられる、混合液の実流量を測定する第４流量計とを備えることができる。

【0013】

本発明における充填装置は、好ましくは、第３原料の実流量を測定する第３流量計を備え、第４流量計で測定された混合液の実流量と第３流量計で測定された第３原料の実流量に基づいて、第３原料の混合量が評価される。

【0014】

本発明における充填装置は、好ましくは、第１原料および第２原料は液体であり、第３原料は気体である。

【0015】

本発明は、第１原料と第２原料を混合して得られる混合液を送給するステップ（ａ）と、ステップ（ａ）により送給される混合液を一時的に貯留しながら、連続的に供給される複数の容器のそれぞれに混合液を充填するステップ（ｂ）と、ステップ（ａ）における第１原料の設定された目標流量になるように第１原料の実流量および第２原料の設定された目標流量になるように第２原料の実流量を制御するステップ（ｃ）とを備える充填方法を提供する。
本発明におけるステップ（ｃ）において、好ましくは、混合液の一時的な貯留状態に基づいて実流量が制御される。

【発明の効果】

【0016】

本発明の充填装置によれば、充填部における混合液の貯留状態に応じて、第１原料の目標流量を制御するので、混合部における流量を充填部における貯留状態に整合させることができる。したがって、本発明の充填装置によれば、混合部と充填部における流量の不均衡を是正するためのクッションタンクを設ける必要がなくなる。したがって、本発明の充填装置によれば、クッションタンクを設けるのに比べて、液状製品の充填を終えた時点で充填装置に残留する製品を著しく低くできるので、製品の製造歩留まりを向上できる。

【0017】

また、例えば飲料製品Ｘの製造から飲料製品Ｙの製造に切り替える際には、クッションタンクから飲料製品Ｘの排出およびクッションタンクの洗浄の必要がなくなる。したがって、飲料充填装置１によれば、クッションタンクを設けるのに比べて、生産性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係る飲料充填装置の概略構成を示す図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る飲料充填装置の制御手順を示すフローチャートである。

【図3】本発明の第２実施形態に係る飲料充填装置の概略構成を示す図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る飲料充填装置の制御手順を示すフローチャートである。

【図5】本発明の第３実施形態に係る飲料充填装置の概略構成を示す図である。

【図6】本発明の第３実施形態に係る飲料充填装置の制御手順を示すフローチャートである。

【図7】本発明において、２種類の液体原料（第１原料と第２原料）を混合する場合であって、第１原料の方が第２原料よりも混合量が大きい場合の制御手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示すように、第１実施形態に係る飲料充填装置１は、混合部１０と、充填部５０と、を備えている。飲料充填装置１は、混合部１０と充填部５０の間にクッションタンクが設けられておらず、混合部１０と充填部５０が第１流路６、第２流路７で直接的に接続されている。これにより、製品歩留まりの向上および生産性の向上がなされた飲料充填装置１が実現される。
以下、混合部１０および充填部５０の構成および動作、飲料充填装置１の制御手順を説明する。

【0020】

［混合部１０］
混合部１０は、第１原料供給部２０と第２原料供給部３０を備えている。第１原料供給部２０は第１原料としての水を供給し、第２原料供給部３０は第２原料としてのシロップを供給する。ここで、シロップとは、濃度の高い糖液の総称であり、第１原料供給部２０から供給される水に希釈される希釈対象物である。水とシロップは、通常、水の比率が高く、一例として水が３に対してシロップが１、または、水が５に対してシロップが１といった比率で混合される。
なお、飲料充填装置１において、上流（Ｕ）および下流（Ｄ）は水、シロップおよび水とシロップの混合液の流れる向きを基準に定められる。この上流（Ｕ）および下流（Ｄ）の定義は相対的な意味を有している。

【0021】

第１原料供給部２０は、水供給源２１と、水供給源２１に貯留される水を送り出す第１送液ポンプ２３と、水の目標流量を制御する第１流量調整弁２５と、供給される水の流量を測定する第１流量計２７と、を備える。
水供給源２１、第１送液ポンプ２３、第１流量調整弁２５および第１流量計２７は、第１流路６により充填部５０と接続されている。つまり、第１送液ポンプ２３から送り出される水は、第１流路６に設けられる第１流量調整弁２５によりその流量が調整され、第１流路６を通って充填部５０の充填タンク５１に供給される。また、第１流量計２７は第１流路６を流れる水の流量を測定する。

【0022】

第１流量調整弁２５は、後述する制御部６０の指示にしたがって弁の開閉量が調整される。
第１流量計２７は、第１流路６を流れる水の流量を継続して測定する。測定された水の流量（水実流量）に関する情報は後述する制御部６０に送られる。

【0023】

第２原料供給部３０は、シロップ供給源３１と、シロップ供給源３１に貯留されるシロップを送り出す第２送液ポンプ３３と、シロップの目標流量を制御する第２流量調整弁３５と、供給されるシロップの流量を測定する第２流量計３７と、を備える。
シロップ供給源３１、第２送液ポンプ３３、第２流量調整弁３５および第２流量計３７は、第２流路７により充填部５０と接続されている。つまり、第２送液ポンプ３３から送り出されるシロップは、第２流路７に設けられる第２流量調整弁３５によりその流量が調整され、第２流路７および第１流路６を通って充填部５０に供給される。また、第２流量計３７は第２流路７を流れるシロップの流量を測定する。

【0024】

第２流量調整弁３５は、後述する制御部６０の指示にしたがって弁の開閉量が調整される。
第２流量計３７は、第２流路７を流れるシロップの流量を継続して測定する。測定されたシロップの流量（シロップ実流量）に関する情報は後述する制御部６０に送られる。

【0025】

第１原料供給部２０と第２原料供給部３０において、第２流路７は第１合流部位ＣＰ１において第１流路６に接続される。この第１合流部位ＣＰ１において、第１流路６を流れてきた水と第２流路７を流れてきたシロップが混合される。ここでは図示を省略するが、第１合流部位ＣＰ１に水とシロップの混合を促進するための機器を設けることができる。

【0026】

第１実施形態においてはこの混合液に他の液体成分およびガス成分を加えることがないので、水とシロップの混合液は飲料充填装置１における製品液を構成する。

【0027】

［充填部５０］
充填部５０は、混合部１０で混合された製品液を容器に充填する。
充填部５０は、混合部１０で混合して得られた製品液を一時的に貯留する充填タンク５１と、充填タンク５１に充填された製品液を容器に充填する図示を省略する充填機と、充填タンク５１に貯留される製品液の充填タンク５１における液表面の位置である液位を測定する液位センサ５３と、充填タンク５１に残留する製品液を排出する排出路５５と、を備えている。この液位センサ５３で測定される液位は、製品液の貯留量または貯留状態を示している。
本実施形態において、充填機の形態は任意であり、例えば回転する円板状部材の外周縁で複数の容器を支持しながら順に製品液を充填するロータリー式の充填機を採用できる。

【0028】

液位センサ５３は、液位を継続して測定し、測定された液位（実液位）は後述する制御部６０に送られる。
排出路５５は、製造する製品液が切り替えられるとき、または、水とシロップの混合比が適正な範囲からずれたときに、充填タンク５１に残留する製品液を外部に排出するのに用いられる。排出路５５には開閉弁５７が設けられており、製品液を外部に排出する際に開閉弁５７は開くが、それ以外の時には開閉弁５７は閉じている。開閉弁５７は制御部６０の指示により開閉がなされる。

【0029】

［制御部６０］
制御部６０は、混合部１０と充填部５０の動作を制御する。以下、図２を参照しながら制御部６０による飲料充填装置１の制御手順を説明する。なお、制御部６０は、キーボード、タッチパネルなどからなる入力手段を備えるコンピュータ装置から構成される。

【0030】

制御部６０による制御は、基準液位および水とシロップの混合比が設定されることが前提である（図２ Ｓ１０１）。飲料充填装置１に従事するペレータが制御部６０の入力手段から基準液位および水とシロップの混合比が入力されると、制御部６０は基準液位および混合比を設定する。

【0031】

制御部６０は、基準液位が設定されると、充填タンク５１において液位センサ５３で測定される製品液の液位、つまり製品液の貯留状態を取得する（図２ Ｓ１０３）。制御部６０は、取得した液位が設定された液位に一致するように、第１原料供給部２０による水の目標流量および第２原料供給部３０におけるシロップの目標流量を以下のように制御して、水とシロップの混合量を調整する（図２ Ｓ１０５～Ｓ１１１）。

【0032】

設定される水とシロップの混合比を３：１と仮定すると、この混合比を満たすための水の流量およびシロップの流量の比も３：１である。そこで、制御部６０は、この混合比に基づいて、水の流量を例えば３ＦＲとして算出し（図２ Ｓ１０４）、算出された水流量３ＦＲに基づいて、水流量を制御する（図２ Ｓ１０５）。この制御は、算出された水流量３ＦＲに第１流量計２７で測定される実水流量が合致するように、第１原料供給部２０における第１送液ポンプ２３の吐出量および第１流量調整弁２５の開度の一方または双方を制御することにより行われる。

【0033】

制御部６０は、水流量の測定値（水実流量）を取得する（図２ Ｓ１０７）。取得した水実流量は後述するシロップ流量の算出および混合比の評価（図２ Ｓ１２１）で用いられる。

【0034】

また、制御部６０は、測定された水実流量および水とシロップの混合比に基づいて、シロップ流量を算出し（図２ Ｓ１０９）、シロップ流量を制御する（図２ Ｓ１１１）。シロップ実流量の制御は、第２流量計３７で測定されるシロップ実流量が算出されたシロップ流量に合致するように、第２原料供給部３０における第２送液ポンプ３３の吐出量および第２流量調整弁３５の開度の一方または双方を制御することにより行われる。
ここで、制御されるべきシロップ流量は、例えば水とシロップの混合比３：１を考慮すると、測定された水実流量と１／３の積として算出される。

【0035】

制御部６０は、シロップ流量の測定値を取得し（図２ Ｓ１１３）、先に取得した水流量の測定値とシロップ流量の測定値から混合比を算出する（図２ Ｓ１２１）。制御部６０は、算出した混合比が適正範囲から外れていないか否か（図２ Ｓ１２３）、つまり混合比の評価を行う。
制御部６０は、算出した混合比が適正範囲に入っていれば、その後も継続して混合比の算出、混合比の評価を行うとともに（図２ Ｓ１２１，Ｓ１２３）、従前の水流量の制御およびシロップ流量の制御を継続することで、充填タンク５１に製品液を供給し続けることで、製品液を貯液する。

【0036】

制御部６０は、所定量の製品液の充填を終えたならば（図２ Ｓ１１７ Ｙ）、水流量の制御およびシロップ流量の制御の停止、ならびに、液位の測定、水流量の測定およびシロップ流量の測定を停止する（図２ Ｓ１１９）。これで１バッチ分の飲料製造が完了する。製品液の充填が所定量に達していなければ（図２ Ｓ１１７ Ｎ）、液位の測定（図２ Ｓ１０１）以降の手順を継続して行う。つまり、充填部５０における製品液の貯留状態に応じて、第１原料である水の流量、ひいては第２原料であるシロップの流量を制御する。

【0037】

制御部６０は、算出した混合比が適正範囲から外れていれば、水流量の制御およびシロップ流量の制御を停止、ならびに、液位の測定、水流量の測定およびシロップ流量の測定を停止し（図２ Ｓ１２５）、充填タンク５１に貯留されている製品液を排出する排液処理を実行させる(図２ Ｓ１２７)。水流量の制御およびシロップ流量の制御の停止とは、第１送液ポンプ２３および第２送液ポンプ３３の運転を停止することを意味する。また、排液処理は、これまで閉じていた開閉弁５７を開いて排出路５５から製品液を排出させることにより実行される。

【0038】

図２において、例えば、液位の測定、水流量の測定およびシロップ流量の測定はこの順番に行われているが、実際にはいずれの測定も継続して行われている。つまり、図２における手順は、あくまで制御の内容を説明するためのものであって、実際に測定などを実行する順番を特定したものではない。

【0039】

［第１実施形態の効果］
次に、飲料充填装置１が奏する効果について説明する。
飲料充填装置１は、充填部５０における製品液の貯留状態に応じて、第１原料である水の流量を制御する。さらに、水の実流量に基づいて第２原料であるシロップの目標流量を制御するので、混合部１０における流量を充填部５０における貯留状態に整合させることができる。したがって、飲料充填装置１によれば、混合部１０と充填部５０における流量の不均衡を是正するためのクッションタンクを設ける必要がなくなる。つまり、飲料充填装置１によれば、クッションタンクを設けるのに比べて、飲料製品の充填を終えた時点で飲料充填装置１に残留する飲料製品を著しく低くできるので、飲料製品の製造歩留まりを向上できる。この効果は、飲料製品の充填を終えたときに限らず、混合比が適正な範囲からずれたときに製品液を廃棄するときにも当てはまる。

【0040】

また、例えば飲料製品Ｘの製造から飲料製品Ｙの製造に切り替える際には、クッションタンクから飲料製品Ｘの排出およびクッションタンクの洗浄の必要がなくなる。したがって、飲料充填装置１によれば、クッションタンクを設けるのに比べて、生産性を向上できる。

【0041】

さらに、クッションタンクを備えないことにより、飲料充填装置１に関するコストを下げることができる。このコストとしては、クッションタンク自体の製造コストに加えて、クッションタンクを設置するスペースを省くことができるので飲料充填装置１を設置するスペースに要するコストも下げることができる。さらに、クッションタンクの内部は、製品液の酸化を防ぐために不活性ガス、典型的には窒素ガスが加圧状態で充填されるが、飲料充填装置１によればこの不活性ガスの加圧充填に関するコストをも下げることができる。

【0042】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る飲料充填装置２について説明する。
第２実施形態に係る飲料充填装置２は、製造される製品液に炭酸ガスが含まれる点で飲料充填装置１と相違することを除けば、飲料充填装置１と同様の構成を備える。したがって、以下ではこの相違点を中心にして飲料充填装置２を説明する。

【0043】

飲料充填装置２は、第１原料供給部２０および第２原料供給部３０の他に第３原料供給部４０を備える。第３原料供給部４０は、第３原料としての炭酸ガス（ＣＯ_２）を水とシロップの混合液に混合するために設けられる。

【0044】

第３原料供給部４０は、ガス供給源４１と、炭酸ガスの流量を制御する第３流量調整弁４５と、供給される炭酸ガスの流量を測定する第３流量計４７と、を備える。
ガス供給源４１、第３流量調整弁４５および第３流量計４７は、第３流路８により第１流路６と接続されている。つまり、ガス供給源４１から送り出される炭酸ガスは、第３流路８に設けられる第３流量調整弁４５によりその流量が調整され、第３流路８を通って第１流路６に供給される。また、第３流量計４７は第３流路８を流れる炭酸ガスの流量を測定する。

【0045】

第３流量調整弁４５は、後述する制御部６０の指示にしたがって弁の開閉量が調整される。
第３流量計４７は、第３流路８を流れる炭酸ガスの混合液の流量を継続して測定する。測定された混合液の流量に関する情報は制御部６０に送られる。

【0046】

第１原料供給部２０と第３原料供給部４０において、第３流路８は第２合流部位ＣＰ２において第１流路６に接続される。この第２合流部位ＣＰ２において、第１流路６を流れてきた水とシロップの混合液に第３流路８を流れてきた炭酸ガスが混合される。ここでは図示を省略するが、第２合流部位ＣＰ２に混合液と炭酸ガスとの混合を促進するための機器を設けることができる。

【0047】

次に、図４を参照しながら、制御部６０による飲料充填装置２の制御手順を説明する。なお、ここでも飲料充填装置１の制御手順の相違点を中心に説明する。なお、図４において、図２と同じ制御手順については図２と同じ符号を付けている。

【0048】

飲料充填装置２は、基準液位および水とシロップの混合比に加えてガスボリューム（ＧＶ）を設定する（図４ Ｓ１０１）。ここでいうガスボリュームとは、混合液に含まれる炭酸ガスの濃度である。
飲料充填装置２において、液位の測定（図４ Ｓ１０３）～シロップ量の測定（図４ Ｓ１１３）までは、第１実施形態と同様に実行される。

【0049】

次に、飲料充填装置２は、シロップ流量の測定（図４ Ｓ１１３）の後に、第３流量計４７で測定した混合液の流量（実混合流量）を取得する（図４ Ｓ１１４）。混合液流量の測定は、次のＣＯ_２流量の算出および混合液に含まれる炭酸ガスの量（ガスボリューム）が適正範囲にあるか否かを判定するのに用いられる。

【0050】

次に、制御部６０は、測定された混合液流量と設定されているガスボリュームに基づいて、ＣＯ_２流量を算出し（図４ Ｓ１３１）、算出されたＣＯ_２流量が得られるようにＣＯ_２流量を制御する（図４ Ｓ１３３）。ＣＯ_２流量の制御は、第３流量計４７で測定されるＣＯ_２流量が算出されたＣＯ_２流量に合致するように、第３原料供給部４０における第３流量調整弁４５の開度を制御することにより行われる。
制御されるべきＣＯ_２流量は、設定されるガスボリュームをｎと、実混合流量をＦＲｍとすると、ｎとＦＲｍの積として算出される。

【0051】

制御部６０は、ＣＯ_２流量の測定値（実ＣＯ_２流量）を取得し（図４ Ｓ１３５）、先に取得した混合液流量の測定値とＣＯ_２流量の測定値からガスボリューム（ＧＶ）を算出する（図２ Ｓ１４１）。制御部６０は、算出したガスボリュームが適正範囲から外れているか否か（図２ Ｓ１４３）、つまりガスボリュームの評価を行う。
制御部６０は、算出したガスボリュームが適正範囲に入っていれば、その後も継続してガスボリュームの算出、ガスボリュームの評価を行うとともに（図４ Ｓ１４１，Ｓ１４３）、従前の水流量制御、シロップ流量制御およびＣＯ_２流量制御を継続することで、充填タンク５１に炭酸ガスを含む混合液を供給し続けることで、混合液を貯液する。

【0052】

制御部６０は、所定量の混合液の充填を終えたならば（図４ Ｓ１１７ Ｙ）、水流量制御、シロップ流量制御およびＣＯ_２流量制御の停止、ならびに、水流量測定、シロップ流量測定およびＣＯ_２流量測定を停止する（図４ Ｓ１１９）。これで１バッチ分の炭酸飲料の製造が完了する。

【0053】

制御部６０は、算出したガスホリュームが適正範囲から外れていれば、水流量の制御およびシロップ流量の制御を停止し（図２ Ｓ１２５）、充填タンク５１に貯留されている混合液を排出する排液処理を実行させる(図２ Ｓ１２７)。水流量の制御およびシロップ流量の制御の停止とは、第１送液ポンプ２３および第２送液ポンプ３３の運転を停止することを意味する。また、排液処理は、これまで閉じていた開閉弁５７を開いて排出路５５から混合液を排出させることにより実行される。

【0054】

［第２実施形態の効果］
第２実施形態に係る飲料充填装置２は、第１実施形態に係る飲料充填装置１が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。
飲料充填装置２は、基準液位に加えて設定されたガスボリュームに基づいて、水流量、シロップ流量およびＣＯ_２流量を制御する。したがって、飲料充填装置２は、炭酸ガスなどのガス成分を含む製品液を製造する場合であっても、混合部１０と充填部５０における流量の不均衡を是正するためのクッションタンクを設ける必要がない。

【0055】

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る飲料充填装置３について説明する。
第３実施形態に係る飲料充填装置３は、シロップを含まないことを除けば、第２実施形態に係る飲料充填装置２と同様の構成を備える。したがって、以下では第２実施形態との相違点を中心にして飲料充填装置３を説明する。

【0056】

飲料充填装置３は、図５に示すように、シロップを供給する第２原料供給部３０を備えておらず、原料の供給源としては、第１原料供給部２０と第３原料供給部４０の二つを備えている。第１原料供給部２０と第３原料供給部４０の構成要素としては、飲料充填装置２と同様であるが、飲料充填装置２が備えている第４流量計２９は省かれる。

【0057】

飲料充填装置３においては、図６に示すように、基準液位に加えてガスボリューム（ＧＶ）を設定する（図６ Ｓ１０１）。この点は第２実施形態と同様である。
その後の、液位の測定（図６ Ｓ１０３）、水流量の制御および水流量の測定（図６ Ｓ１０５，Ｓ１０７）、ＣＯ_２流量の算出、ＣＯ_２流量の制御およびＣＯ_２流量の測定（図６ Ｓ１３１，Ｓ１３３，Ｓ１３５）などは第２実施形態と同様にして実行される。
また、飲料充填装置３が扱う液体は水だけであるから、水とシロップの混合比の評価は行われないが、ガスボリュームの評価（図６ Ｓ１４１～Ｓ１４７）は実行される。

【0058】

［第３実施形態の効果］
第３実施形態に係る飲料充填装置３は、第１実施形態に係る飲料充填装置１が奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。
飲料充填装置３は、基準液位に加えて設定されたガスボリュームに基づいて、水流量およびＣＯ_２流量を制御する。したがって、飲料充填装置２は、炭酸ガスなどのガス成分を含む混合液を製造する場合であっても、混合部１０と充填部５０における流量の不均衡を是正するためのクッションタンクを設ける必要がない。

【0059】

［付記］
以上、本発明の好ましい形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択し、他の構成に置き換えることができる。
［適用対象］
第１実施形態～第３実施形態においては、原料として水、シロップおよび炭酸ガスを例示したが、本発明が対象とする原料は例示されたもの限らない。例えば、乳飲料、コーヒー飲料、紅茶飲料、アルコール飲料など多種多様な飲料製品に適用できる。また、ここでは飲料製品を例示したが、本発明は、飲料製品以外の製品液であって、複数の液体原料を混合するか、または、複数の液体原料に単一または複数のガス原料を混合する、さらに、単一の液体原料に単一または複数のガス原料を混合する場合に適用される。

【0060】

以上、本発明の適用対象を整理すると以下の通りであり、混合対象物の一方は液体であり、他方は液体および気体の一方または双方に集約される。
第１形態：液体Ａと液体Ｂの混合
液体Ａ；液体ａ１，液体ａ２，液体ａ３，…液体ａｎの少なくとも１種
液体Ｂ；液体ｂ１，液体ｂ２，液体ｂ３，…液体ｂｎの少なくとも１種
第２形態：液体ＡとガスＣの混合
液体Ａ；液体ａ１，液体ａ２，液体ａ３，…液体ａｎの少なくとも１種
ガスＣ；液体ｃ１，液体ｃ２，液体ｃ３，…液体ｃｎの少なくとも１種

【0061】

本発明は、固形物を含む液体を適用対象にすることができる。本発明の混合設備において固形物を液体に混合することは難しいので、予め固形物を含む液体を作製しておくことが好ましい。

【0062】

［複数種の液体混合の際の設定の順番］
第１実施形態および第２実施形態においては、水流量の設定を先に行ってからシロップ流量の算出、制御を行った。これは、水とシロップの混合比に基づいている。通常、水とシロップの混合において、水の混合量が多い。一例として、水：シロップ＝４：１といった具合である。そこで、混合量の多い水について水流量の設定を先に行っている。これは、逆だと誤差が大きくなりやすい。

【0063】

以上の通りであり、２種類の液体原料（第１原料と第２原料）を混合する場合であって、第１原料の方が第２原料よりも混合量が大きい場合には、図７に示すように、第１原料の設定、制御を先行させることが好ましい。

【0064】

［混合比、ガスボリュームの評価］
２種類の液体、例えば水とシロップの混合比を評価する場合には、水流量およびシロップ流量について、瞬間的な流量に基づいて評価することができるし、所定時間の間に積算した流量に基づいて評価することもできる。

【0065】

［混合部１０における制御基準］
第１実施形態～第３実施形態は、充填タンク５１における基準液位、水とシロップの混合比およびガスボリュームを設定し、この基準液位に基づいて水流量、シロップ流量、炭酸ガス（ＣＯ_２）流量を制御する。つまり、ここで説明した実施形態において、充填タンク５１の基準液位が混合部１０における制御の基準である。しかし、本発明における混合装置の制御の基準はこの基準液位に限るものではなく、液位と等価な要素を制御の基準にできる。つまり、液位は充填タンク５１に貯留される混合液の量を特定するものであり、これと等価な要素として、例えば混合液を含む充填タンク５１の質量をロードセルで計量して制御の基準にすることができる。つまり、充填タンク５１の質量は既知であるから、混合液を含む充填タンク５１の質量を計量すれば、混合液だけの質量を特定できる。

【符号の説明】

【0066】

１，２，３ 飲料充填装置
６ 第１流路
７ 第２流路
８ 第３流路
１０ 混合部
２０ 第１原料供給部
２１ 水供給源
２３ 第１送液ポンプ
２５ 第１流量調整弁
２７ 第１流量計
２９ 第４流量計
３０ 第２原料供給部
３１ シロップ供給源
３３ 第２送液ポンプ
３５ 第２流量調整弁
４０ 第３原料供給部
４１ ガス供給源
４５ 第３流量調整弁
４７ 第３流量計
５０ 充填部
５１ 充填タンク
５３ 液位センサ
５５ 排出路
５７ 開閉弁
６０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】