特許 7444635 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】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】充填装置および充填方法

(51)【国際特許分類】

   B67C 3/28 20060101AFI20240228BHJP

【ＦＩ】

B67C3/28

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020030427

(22)【出願日】2020-02-26

(65)【公開番号】P2021133954

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2022-09-06

(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】100130030

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 夕香子

(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】伊藤 良悟

(72)【発明者】

【氏名】津尾 篤志

【審査官】佐藤 秀之

(56)【参考文献】

【文献】特表２００２－５２７３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１５６６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１７６７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１１４０６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１８７０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２５５１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０１－０７６５００（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６７Ｃ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体を供給源から受け入れて貯留する貯液タンクと、
前記貯液タンクから前記液体が移送される充填機と、
前記充填機に備えられ、前記充填機に移送された前記液体が分配される複数の充填バルブと、
前記貯液タンクよりも下流で、前記複数の充填バルブへの分配前における前記液体の流量を調整可能に構成される液調整部と、
前記液調整部よりも上流における前記液体の圧力Ｐ１を測定する第１圧力計と、
前記液調整部よりも下流であって前記充填機よりも上流における前記液体の圧力Ｐ２を測定する第２圧力計と、
前記液調整部を制御する制御部と、を備え、
前記液調整部は、
互いに並列に接続される２以上の並列弁を含み、
前記制御部は、
前記圧力Ｐ１が減少するのに対し、
前記圧力Ｐ２が一定になるように、前記並列弁のそれぞれの開度を制御する充填装置。

【請求項2】

前記２以上の並列弁のそれぞれの流量に係る特性が互いに異なる、
請求項１に記載の充填装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記複数の充填バルブのノズルにそれぞれ流入する前記液体の充填流量を計測する複数の分配後流量計によりそれぞれ計測された前記充填流量の総和、あるいは、前記充填バルブへの分配前の前記液体の流量または圧力に基づいて、前記２以上の並列弁のそれぞれの開度を調整する、
請求項１または２に記載の充填装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記複数の分配後流量計によりそれぞれ前記充填流量を計測しつつ、前記充填流量の総和、あるいは、前記充填バルブへの分配前の前記液体の流量または圧力の目標値に対する偏差を解消するように前記２以上の並列弁のそれぞれの開度を調整するフィードバック制御を行うとともに、
前記液調整部の一次側および二次側の少なくとも一方における前記液体の圧力または流量の変動に際して、
前記２以上の並列弁を所定の開度に調整するフィードフォワード制御を行う、
請求項３に記載の充填装置。

【請求項5】

前記貯液タンクと前記複数の充填バルブとの間には、別のタンクが介在しておらず、前記液調整部が介在している、
請求項１から４のいずれか一項に記載の充填装置。

【請求項6】

前記液調整部は、
前記並列弁のうちの１以上に対して直列に接続される直列弁を含む、
請求項１から５のいずれか一項に記載の充填装置。

【請求項7】

前記複数の充填バルブのそれぞれには、
前記充填バルブに備わるノズルに流入する前記液体の充填流量を調整可能な電動シリンダが設けられている、
請求項１から６のいずれか一項に記載の充填装置。

【請求項8】

液体を供給源から受け入れて貯留する貯液タンクから充填機へと移送された前記液体が分配される複数の充填バルブを用いて充填を行う方法であって、
前記貯液タンクよりも下流で前記複数の充填バルブへの分配前における前記液体の流量を調整可能な液調整部が、互いに並列に接続される２以上の並列弁を含んで構成されており、
前記複数の充填バルブのノズルにそれぞれ流入する前記液体の充填流量の総和、あるいは、前記充填バルブへの分配前の前記液体の流量または圧力に基づいて、前記液調整部よりも上流において第１圧力計で計測される前記液体の圧力Ｐ１が減少するのに対し、前記液調整部よりも下流であって前記充填機よりも上流において第２圧力計で計測される前記液体の圧力Ｐ２が一定になるように、前記２以上の並列弁のそれぞれの開度を調整する、充填方法。

【請求項9】

前記並列弁の開度に加え、
前記並列弁の１以上に対して直列に接続される直列弁の開度を調整する、
請求項８に記載の充填方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、液体を充填する充填装置および充填方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、飲料等の製品液を容器に充填する回転式の充填装置は、回転体と共に回転方向に移動しつつ、容器に製品液を吐出する複数の充填バルブを有する充填機、および充填機と同規模に大型の貯液タンクを備えている。
製品液は、原料の調合や成分の抽出等の調製処理を行う設備により例えば30分程度のサイクルで調製され、一括して貯液タンクに移送される。一括して移送される製品液を受け入れて貯留できるように、貯液タンクには大容積が与えられている。無菌充填に用いられる典型的な貯液タンクは、密閉されている。

【0003】

貯液タンクに貯留されている製品液は、充填機に備わる充填タンクへと移送される。そして、充填タンクから複数の充填バルブへと水頭差（ヘッド差）により製品液が供給される。充填バルブを通じて容器に一定量の製品液を充填するため、充填タンクの液位が一定に制御される。

【0004】

特許文献１に記載された充填システムは、大気に開放された貯液タンクを備えている。貯液タンクから充填機に移送された製品液は、充填機に備わるチャンバーを介して複数の充填バルブへと分配される。
特許文献１では、貯液タンクの内部に立設した仕切により貯液タンク内を上流側と下流側とに区分し、仕切の貫通孔を通じて上流側から下流側に製品液を送り込み、下流側から仕切の上端を超えて上流側に製品液を溢れ出させる。貯液タンクの液位は、貫通孔の位置から仕切の上端の位置までの間に維持され、貯液タンクと充填バルブとの水頭差により充填に必要な圧力を得ている。
また、特許文献１では、始動時の運転過渡期における流量変化に対処するため、貯液タンク内の下流区画と充填機のチャンバーとの間に流量調整弁を設けている。流量調整弁は、充填中の容器の数あるいは充填機の速度に応じて、予め設定された開度に調整される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平９－１５６６９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

調製設備から製品液が一括して移送される際等に貯液タンクの液位が顕著に変動するのに伴い、貯液タンクから下流に供給される液の圧力および流量の過大な変化が発生すると、特許文献１に記載された流量調整弁の開度調整をもってしても、所定の圧力および流量により充填量を一定にすることは難しい。特許文献１では、貯液タンクが大気開放されていることを前提としてオーバーフローさせる構造を採用しているため、圧力および流量の過大な変動は想定されていない。

【0007】

以上より、本発明は、貯液タンクの液位変動に伴い液体の圧力や流量が変動したとしても安定して充填可能な充填装置および充填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】

【0008】

本開示に係る充填装置は、液体を供給源から受け入れて貯留する貯液タンクと、貯液タンクから液体が移送される充填機と、充填機に備えられ、充填機に移送された液体が分配される複数の充填バルブと、貯液タンクよりも下流で、複数の充填バルブへの分配前における液体の流量を調整可能に構成される液調整部と、を備える。
液調整部は、互いに並列に接続される２以上の並列弁を含む。

【0009】

また、本開示は、液体を供給源から受け入れて貯留する貯液タンクから充填機へと移送された液体が分配される複数の充填バルブを用いて充填を行う方法であって、貯液タンクよりも下流で複数の充填バルブへの分配前における液体の流量を調整可能な液調整部が、互いに並列に接続される２以上の並列弁を含んで構成されており、複数の充填バルブのノズルにそれぞれ流入する液体の充填流量の総和、あるいは、充填バルブへの分配前の液体の流量または圧力に基づいて、２以上の並列弁のそれぞれの開度を調整する。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、液調整部の並列弁を選択的に動作させることにより、貯液タンクへの液体の受け入れ時や操業開始・停止時に液体に発生する圧力および流量の変動にかかわらず、一定の充填流量を得て安定した充填処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本開示の実施形態に係る充填装置を模式的に示す図である。

【図2】図１に示す並列接続された流量調整弁の特性を模式的に示す図である。

【図3】液調整部の制御について説明するためのタイミングチャートである。

【図4】変形例に係る充填装置を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照しながら、実施形態について説明する。
〔充填装置の全体構成〕
図１に示す充填装置１は、容器入り飲料製品を製造するラインの一部を構成し、図示しないボトル等の容器に製品液を充填する。
充填装置１は、製品液を貯留する貯液タンク２と、貯液タンク２から製品液が移送される充填機３と、充填機３に移送された製品液が分配される複数の充填バルブ４と、製品液の流量を調整可能に構成される液調整部１０と、液調整部１０を制御可能な制御部５とを備えている。充填装置１は、例えば、無菌状態の環境下で充填処理を行う。

【0013】

〔貯液タンク〕
貯液タンク２は、原材料の調合や成分の抽出等の処理を行う図示しない調製設備（製品液の供給源）から製品液を受け入れて貯留する。
充填バルブ４に製品液を送り、充填バルブ４のノズルから吐出させる圧力（充填液圧力）を製品液に得るため、貯液タンク２内の製品液の水頭が用いられる。水頭と、製品液を圧送するポンプとが併用されてもよい。

【0014】

貯液タンク２には、例えば30分を要する調合や抽出等の調製処理を終えた液を一度に受け入れ可能な容積が与えられている。貯液タンク２の液位は、貯液タンク２から充填機３への製品液の移送に伴い次第に低下する。貯液タンク２の液位は、一例として、図１にＲ_Ｌで示す範囲で変動する。
貯液タンク２には、液面より上方の気体の圧力を検知する圧力計２１が設けられている。貯液タンク２内の気体の圧力は、貯液タンク２に気体を導入する弁および貯液タンク２から気体を排出させる弁（いずれも図示しない）の開閉動作により加減される。

【0015】

〔充填機および充填バルブ〕
充填機３は、詳しい図示を省略するが、立設された軸部３０を中心に回転駆動される回転体３１と、回転体３１に設けられて容器を保持するグリッパ等の容器保持具（図示しない）と、回転体３１と共に回転方向に移動しつつ、容器保持具に保持された容器にノズル４Ａを通じて製品液を吐出する充填バルブ４とを備えている。回転体３１には、充填バルブ４および容器保持具がそれぞれ回転方向に一定ピッチで設けられている。
図示しない回転体から回転体３１へと容器が順次供給され、充填バルブ４により一定量の製品液が充填された容器が回転体３１からキャッパ等の図示しない回転体へと順次渡される。

【0016】

充填機３は、典型的な充填機に備わる充填タンク（フィラーボウル）を備えていない。典型例によると、充填タンクの液位を一定に維持し、充填タンクと充填バルブ４との水頭差に基づいて充填タンクから各充填バルブ４へと分配された製品液が、充填バルブ４のノズル４Ａを通じて吐出される。それに対して、本実施形態では、貯液タンク２と複数の充填バルブ４との間には、上記のような充填タンクが介在していない。貯液タンク２と複数の充填バルブ４との間には、液調整部１０が介在している。

【0017】

貯液タンク２から移送路６に流出した製品液は、液調整部１０を経て、充填機３の軸部３０に設けられた図示しないロータリージョイントを介して液供給路に導入され、その図示しない液供給路から各充填バルブ４に向けて分配される。
充填バルブ４は、例えば、製品液が流れる流路を開閉する弁体と、圧縮空気を用いて弁体を駆動するエアシリンダ４１とを備えて構成されている。

【0018】

充填機３には、複数の充填バルブ４のノズル４Ａにそれぞれ流入する製品液の流量を計測する複数の分配後流量計７が設けられている。回転体３１に設けられた多数の充填バルブ４のうち、並行して製品液を充填する充填バルブ４の数の最大がＮであるとすると、充填バルブ４に個別に対応する分配後流量計７により、Ｆ_１～Ｆ_ｎのＮ個の流量値を得ることができる。

【0019】

飲料製品の製造は、充填装置１等の装置の内部や、装置が置かれた環境の洗浄および殺菌の処理を適時に行いながら実施される。
例えば洗浄処理後の操業開始により、充填機３の回転体３１に容器が順次供給されると、充填機３は、受け取った容器に対応する充填バルブ４から順次、製品液の充填を開始する。容器に製品液を並行して充填する充填バルブ４の数（開弁数ｎ）が次第に増加して最大数Ｎに達すると、充填機３は、Ｎ個の充填バルブ４から並行して製品液を容器に充填する定常運転を継続する。定常運転時における開弁数ｎ（最大数Ｎ）は、例えば100である。充填機３は、例えば600～900 BPM（Bottle Per Minute）の能力を実現するため、容器に高速で充填する。
操業終了時は、回転体３１への容器の供給の停止に伴い、開弁数ｎが次第に減少し、回転体３１から最後の容器が排出された後、充填機３を停止させる。

【0020】

〔液調整部および制御部〕
液調整部１０は、貯液タンク２よりも下流で、複数の充填バルブ４への分配前における製品液の流量を調整可能に構成されている。液調整部１０は、貯液タンク２と充填機３とを結ぶ移送路６に設けられている。
液調整部１０は、互いに並列に接続された複数の流量調整弁である並列弁１１～１３を備えている。加えて、外乱に対してより安定して流量調整を行うため、液調整部１０は、並列弁１１～１３に対して直列に接続される流量調整弁である直列弁１４を備えていることが好ましい。

【0021】

並列弁１１～１３および直列弁１４のそれぞれの数は、あくまで一例である。液調整部１０が、２あるいは４以上の並列弁を備えていたり、２以上の直列弁を備えていたりしてもよい。液調整部１０は、必ずしも直列弁１４を備えていなくてもよい。
また、直列弁１４の接続形態は、図１に示す例に限らず、並列弁１１～１３の少なくとも１つに対して直列弁１４が直列に接続されていればよい。
さらに、液調整部１０が、必要に応じて、図示しない他の弁を備えていてもよい。例えば、並列弁１１～１３のそれぞれの上流に、各並列弁に対して直列に、並列弁と比べて応答性の高い電磁開閉弁（図示しない）が配置されていてもよい。この場合、電磁開閉弁を閉じた状態で各並列弁を所定開度まで開いた後、電磁開閉弁を開くことにより、並列弁を単体で用いる場合と比べて応答性を向上させることができる。

【0022】

まず、並列弁１１～１３について説明する。充填機３による充填の実施に伴い貯液タンク２から製品液が下流へ流出し、制御部５による並列弁１１～１３のそれぞれの開度の調整により、並列弁１１～１３のうちの１以上を流れて充填機３へ供給される。制御部５は、開度指令を生成して並列弁１１～１３のそれぞれの開度を調整する。並列弁１１～１３の一次側６Ａ（上流側）には圧力計６１が設けられ、二次側６Ｂ（下流側）には圧力計６２が設けられている。並列弁１１～１３の制御には、圧力計６１，６２によりそれぞれ検知される圧力Ｐ_１，Ｐ_２の差が用いられる。

【0023】

第１～第３の並列弁１１～１３のそれぞれの流量に係る特性は互いに異なることが好ましい。
図２に第１～第３の並列弁１１～１３のそれぞれの開度－流量特性を模式的に示すように、第１～第３の並列弁１１～１３は、異なる流量範囲に対応している。
第１～第３の並列弁１１～１３は、図２に二点鎖線で示すように仮想の単一の流量調整弁として機能することで、流量範囲Ｒ_Ｆに適用可能である。そのため、第１～第３の並列弁１１～１３は、充填機３に供給される製品液の最小流量から最大流量までの流量範囲の全体に亘り対応できる。

【0024】

流量に係るバルブの特性を示す値として、容量係数が用いられる。
容量係数は、バルブを全開にしたとき、単位時間あたりにバルブを通過する流体の体積、または重量を言う。容量係数としてはＣ_ｖ値、Ｋ_ｖ値、Ａ_ｖ値があり、典型的にはＣ_ｖ値が用いられる。バルブの容量係数には、バルブが適切に機能する流量範囲（適正領域）が定められている。バルブは、圧力が変動しても適正領域においては一定の流量に調整可能である。図２に示す並列弁１１～１３のそれぞれの流量範囲は、適正領域に相当する。

【0025】

JIS B0100より、Ｃ_ｖ値は、特定のトラベルにおける圧力差（バルブ出入口の圧力差）が1 lbf/in²（PSi）のときバルブを流れる60°Fの温度の水の流量をUS gal/min で表す数値のことを言い、次式（１）によって求める。

【0026】

Ｃ_ｖ＝Ｑ√（Ｇ／Δｐ） （１）
Ｑ ：流量（US gal/min）
Δｐ：圧力差（1 lbf/in²）
Ｇ ：流体の比重(水の比重である1)

【0027】

並列接続される複数の並列弁１１～１３に製品液を分配可能であって、並列弁１１～１３の１以上を選択的に動作させることにより、並列弁１１～１３がそれぞれ調整を受け持つ流量範囲を適正領域に留めることができるので、単一の流量調整弁を用いる場合と比べ、圧力変動に対して安定して流量調整を行える。
したがって、並列弁１１～１３の容量係数の総和として、充填バルブ４への分配前における製品液に必要な最大流量に対応しつつ、最小流量から最大流量までに亘り、圧力変動に対して安定して流量調整を行うことができる。

【0028】

並列接続に加え、並列弁１１～１３のそれぞれの流量に係る特性が互いに異なることによれば、充填機３に供給される製品液の最小流量から最大流量までに亘り、少ない数の流量調整弁により効率よく流量調整を行うことができる。

【0029】

定常時における充填バルブ４の開弁数ｎ（最大数Ｎ）が多いほど、開弁数ｎが0から最大数Ｎまで増加する、あるいは、最大数Ｎから0へと減少する非定常時の流量変化が大きい。そして、充填機３の能力が高いほど、開弁数ｎの増減に伴って流量が急激に変化する。
並列接続される複数の並列弁１１～１３によれば、非定常時の広い流量範囲に亘る急激な流量変化に対しても安定して、応答性良く流量調整を行うことができる。

【0030】

製品液の流量に係る外乱としては、例えば、調整設備により調整された製品液を貯液タンク２に一度に受け入れることによる貯液タンク２内の液位の顕著で急激な変動が該当する。貯液タンク２の液位によっては、充填液圧力に対して貯液タンク２と充填バルブ４との水頭差が過大である。貯液タンク２内の液位の急激な変動に伴い、貯液タンク２の下流に製品液の流量変化および圧力変動が発生したとしても、制御部５により液調整部１０の並列弁１１～１３のそれぞれの開度が適切に調整されることにより、充填バルブ４への製品液の安定供給を継続することができる。

【0031】

より十分に外乱に対処するため、並列弁１１～１３に加えて、直列弁１４を用いることができる。直列弁１４の開度が調整されることで、直列弁１４の二次側における製品液の圧力および流量を安定させる。直列弁１４が、並列弁１１～１３の二次側に設けられることも許容される。
なお、直列弁１４を用いることに代えて、あるいは直列弁１４の使用と併せ、貯液タンク２への窒素ガス等の供給量の調整により貯液タンク２の内圧を加減することで、貯液タンク２からの送液圧力Ｐ_１の変動を抑制することも有効である。

【0032】

〔液調整部の制御による充填方法〕
充填機３は、回転体３１に供給された容器に対して、複数の充填バルブ４により、充填バルブ４が開いている間に一定量の製品液を充填する。
したがって、制御部５は、各充填バルブ４に流入する製品液の充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの総和を液調整部１０の二次側に得るため、計測された充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの演算による総和に基づいて、並列弁１１～１３および直列弁１４をいずれも所定の開度に調整する制御を行う。
ここで、制御部５は、移送路６や充填機３の管路における圧力損失、回転体３１の回転に伴う遠心力等の影響をも加味し、充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの演算による総和に基づいて並列弁１１～１３および直列弁１４の開度調整を行うものとする。
充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの総和は算出できるため、液調整部１０の二次側６Ｂに必ずしも分配前流量計８が設けられている必要はない。分配前流量計８は、液調整部１０の校正のために用いることができる。
あるいは、充填装置１が分配前流量計８を備えているならば、充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの総和を算出する必要がなく、その場合は、分配後流量計７を備えている必要がない。

【0033】

制御部５は、各分配後流量計７により充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎを計測しつつ、目標値に対する充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの総和の偏差を解消するように並列弁１１～１３および直列弁１４の開度を調整するフィードバック制御を行うことができる。目標値は、開弁数ｎおよび充填機３の能力に応じた規定の充填流量の総和に相当する。

【0034】

液調整部１０の二次側６Ｂに位置する分配前流量計８は、充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの総和に対応する流量Ｆ_０を示す。したがって、液調整部１０のフィードバック制御には、充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの演算による総和に代えて、分配前流量計８により計測された流量Ｆ_０、または、充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの演算による総和および計測された流量Ｆ_０の双方を用いることができる。
あるいは、充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの総和や流量Ｆ_０を用いてフィードバック制御することは、液調整部１０の二次側の圧力Ｐ_２を一定にすることとなるから、充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの総和や流量Ｆ_０に代えて、圧力Ｐ_２をフィードバック制御に用いることも可能である。

【0035】

上記のようなフィードバック制御に加えて、制御部５は、貯液タンク２への液の受け入れ時や、操業の開始時または停止時等、圧力または流量の予測可能な変動に際して、フィードフォワード制御を行うことが好ましい。このとき制御部５は、液調整部１０の一次側６Ａおよび二次側６Ｂの少なくとも一方における製品液の圧力または流量の変動に際し、開度指令を与えて並列弁１１～１３および直列弁１４を所定の開度に調整する。所定の開度は、計算や試験により予め適切に定められるものとする。
操業の開始時または停止時であれば、開弁数ｎに応じて並列弁１１～１３を段階的に開閉させるように、並列弁１１～１３に所定の開度を与える。例えば、第１～第３の並列弁１１～１３のうち第１の並列弁１１および第２の並列弁１２のみを開弁数ｎに対応した合計の充填流量から定められた所定の開度で開き、第３の並列弁１３を全閉する。
あるいは、回転体３１への容器の受け渡し後に容器保持具に容器が存在しているか否かを検知し、容器が存在していないならば充填バルブ４を閉じる場合にも、第１～第３の並列弁１１～１３のそれぞれを充填バルブ４の実際の開弁数ｎに対応した合計の充填流量から定められた所定の開度で開くように制御するとよい。
フィードフォワード制御によれば、圧力および流量の変動を液調整部１０の各弁の開度設定により打ち消すことができるので、外乱発生の前後に亘り、充填バルブ４に規定の充填流量の製品液を安定して供給することができる。

【0036】

図３を参照し、液調整部１０の制御例について説明する。
縦軸は、バルブのＣ_ｖ値や製品液の圧力、流量等の変化量を示す変化軸である。横軸は、時間軸である。
図３において変化量を示す記号の意味を以下に示す。
Ｃ_ｖ０：直列弁１４のＣ_ｖ値
Ｃ_ｖ：並列弁１１～１３のＣ_ｖ値の総和
Ｃ_ｖ１：第１の並列弁１１のＣ_ｖ値
Ｃ_ｖ２：第２の並列弁１２のＣ_ｖ値
Ｃ_ｖ３：第３の並列弁１３のＣ_ｖ値
Ｐ_２：液調整部１０の二次側の圧力
Ｐ_１：貯液タンク２からの送液圧力
Ｆ_ｎ：充填バルブ４の代表充填流量
Ｆ：全充填流量
ｎ：充填バルブ４の開弁数

【0037】

図３では、充填機３による充填処理を開始し、短い定常運転の後、充填処理を停止した場合を想定している。非定常運転時には開弁数ｎが増減する。
充填処理の進行に伴い、貯液タンク２内の液位が減少することで、液調整部１０の一次側６Ａの圧力Ｐ_１が次第に減少する。直列弁１４の開度制御によれば、圧力Ｐ_１の変化に対して、直列弁１４の二次側（並列弁１１～１３の一次側）の圧力の安定を図ることができる。図３に示す例では、直列弁１４の開度調整により、Ｃ_ｖ０を次第に増加させている。

【0038】

充填処理の開始から定常運転を経て充填処理を停止するまでに亘り、図３に実線で示すように開弁数ｎに対応したＣ_ｖに制御することで、各充填バルブ４の充填流量を一定にすることができる。
貯液タンク２から送られる製品液の流量調整を仮に単一の流量調整弁のみによって行う場合は、図３に破線で示すようにＣ_ｖが実線の理想状態に対してシフトしてしまうとしても、並列弁１１～１３のＣ_ｖ１～Ｃ_ｖ３を適宜に組み合わせるならば、並列弁１１～１３の全体として実線で示すＣ_ｖを実現することができる。

【0039】

また、充填処理に伴う貯液タンク２内の液位の変化に起因して一次側６Ａの圧力Ｐ_１が変動したとしても、直列弁１４の開度制御により直列弁１４の二次側の圧力を安定させつつ、充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの総和、あるいは、充填バルブ４への分配前の製品液の流量Ｆ_０または圧力Ｐ_２に基づいて並列弁１１～１３のそれぞれの開度を制御するフィードバック制御を行うことにより、二次側６Ｂに一定の圧力Ｐ_２を得て、充填流量への影響を避けながら充填処理を安定して行うことができる。
さらに、開弁数ｎに応じて並列弁１１～１３を段階的に開閉し、Ｆ_１～Ｆ_ｎの総和、あるいは、充填バルブ４への分配前の製品液の流量Ｆ_０または圧力Ｐ_２に対応する流量Ｆを二次側６Ｂに与えるフィードフォワード制御により、開弁数ｎが変化する非定常時において充填流量Ｆ_ｎが破線で示すように実線の理想状態に対してシフトしてしまうことなく、充填流量を常時一定に制御することができる。

【0040】

以上で説明した本実施形態の充填装置１および充填方法によれば、典型例とは異なり、貯液タンク２と充填バルブ４とが充填タンクを介さないで接続されている構造にあって、液調整部１０の並列弁１１～１３を選択的に動作させることにより、貯液タンク２への製品液の受け入れ時や操業開始・停止時に製品液に発生する圧力および流量の変動にかかわらず、一定の充填流量を得て安定した充填処理が可能となる。
また、貯液タンク２および充填タンクの２つのタンクを備えた典型例に対し、充填タンクを備えていない分、製造コストを抑えることができる上、タンクの洗浄および殺菌に要する非生産時間を削減できるので生産効率を向上させることができる。

【0041】

〔変形例〕
図４に示す充填機３の複数の充填バルブ４のそれぞれには、電動シリンダ４２が設けられている。電動シリンダ４２に備わるモータに制御部５から制御指令を与えることで、対応する充填バルブ４を任意の開度に調整可能である。そのため、各充填バルブ４に分配された製品液の流量がばらついていたとしても、分配後流量計７により計測された充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎに基づいて電動シリンダ４２により充填バルブ４毎に開度が調整されることで、各充填バルブ４から吐出される製品液の流量を一定にすることができる。
また、電動シリンダ４２を用いることで、充填バルブ４により製品液を充填するサイクルの開始時と終了時における充填流量をサイクルの中間時の充填流量と比べて低くするといった制御を容易に実現できる。

【0042】

上記以外にも、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
本開示の充填装置および充填方法により充填される液体は、飲料に限らず、医薬品等であってもよい。

【0043】

〔付記〕
上記実施形態に記載の充填装置および充填方法は、以下のように把握される。
（１）充填装置１は、液体を供給源から受け入れて貯留する貯液タンク２と、貯液タンク２から液体が移送される充填機３と、充填機３に備えられ、充填機３に移送された液体が分配される複数の充填バルブ４と、貯液タンク２よりも下流で、複数の充填バルブ４への分配前における液体の流量を調整可能に構成される液調整部１０とを備える。液調整部１０は、互いに並列に接続される２以上の並列弁１１～１３を含む。
（２）２以上の並列弁１１～１３のそれぞれの流量に係る特性が互いに異なる。
（３）充填装置１は、液調整部１０を制御する制御部５を備える。制御部５は、複数の充填バルブ４のノズル４Ａにそれぞれ流入する液体の充填流量を計測する複数の分配後流量計７によりそれぞれ計測された充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの総和、あるいは、充填バルブ４への分配前の液体の流量または圧力に基づいて、２以上の並列弁１１～１３のそれぞれの開度を調整する。
（４）制御部５は、複数の分配後流量計７によりそれぞれ充填流量を計測しつつ、充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの総和、あるいは、充填バルブ４への分配前の液体の流量または圧力の目標値に対する偏差を解消するように２以上の並列弁１１～１３のそれぞれの開度を調整するフィードバック制御を行うとともに、液調整部１０の一次側６Ａおよび二次側６Ｂの少なくとも一方における液体の圧力または流量の変動に際して、２以上の並列弁１１～１３を所定の開度に調整するフィードフォワード制御を行う。
（５）貯液タンク２と複数の充填バルブ４との間には、別のタンクが介在しておらず、液調整部１０が介在している。
（６）液調整部１０は、並列弁１１～１３のうちの１以上に対して直列に接続される直列弁１４を含む。
（７）複数の充填バルブ４のそれぞれには、充填バルブ４に備わるノズル４Ａに流入する液体の充填流量を調整可能な電動シリンダ４２が設けられている。
（８）液体を供給源から受け入れて貯留する貯液タンク２から充填機３へと移送された液体が分配される複数の充填バルブ４を用いて充填を行う方法であって、貯液タンク２よりも下流で複数の充填バルブ４への分配前における液体の流量を調整可能な液調整部１０が、互いに並列に接続される２以上の並列弁１１～１３を含んで構成されており、複数の充填バルブ４のノズル４Ａにそれぞれ流入する液体の充填流量Ｆ_１～Ｆ_ｎの総和、あるいは、充填バルブ４への分配前の液体の流量または圧力に基づいて、２以上の並列弁１１～１３のそれぞれの開度を調整する。
（９）並列弁１１～１３の開度に加え、並列弁１１～１３の１以上に対して直列に接続される直列弁１４の開度を調整する。

【符号の説明】

【0044】

１ 充填装置
２ 貯液タンク
３ 充填機
４ 充填バルブ
４Ａ ノズル
５ 制御部
６ 移送路
６Ａ 一次側
６Ｂ 二次側
７ 分配後流量計
８ 分配前流量計
１０ 液調整部
１１～１３ 並列弁
１４ 直列弁
２１ 圧力計
３０ 軸部
３１ 回転体
４１ エアシリンダ
４２ 電動シリンダ
６１，６２ 圧力計
Ｆ_０ 流量
Ｆ_１～Ｆ_ｎ 充填流量
Ｐ_１，Ｐ_２ 圧力
Ｒ_Ｆ 流量範囲
ｎ 開弁数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】