JP2003040396A - 回転式無菌充填機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特に種々のサイズの缶や瓶に対応出来るよう
に缶や瓶を載置する容器台と充填ノズルの間の高さを調
整できる機構を備え、無菌の環境下で充填を行う回転式
無菌充填機を提供すること。 【解決手段】 無菌の環境下で大きさの異なる缶や瓶等
の容器５０に飲料水等の充填液を充填する回転式充填機
であって、充填液を充填する充填機本体２０の周囲に、
容器５０を載せる容器台５、容器５０に充填液を充填す
る充填ノズル１０、及び前記容器台５に容器５０を搬送
する搬送手段５１，５３，５４を内包する無菌室３０を
形成したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、飲料等の液体を無
菌状態で缶や瓶等の容器に充填する充填機、詳しくは充
填ノズル等の要部の容積が小さくなるように囲む無菌室
を備えた回転式無菌充填機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、飲料等の液体（以下充填液と呼
ぶ）を缶や瓶等の容器に充填する場合、充填液がかび等
によって汚染されないように無菌の状態で充填する必要
があるが、充填液の殺菌の方法としては、容器に充填し
た後に熱で殺菌する方法と、予め殺菌した容器に殺菌し
た充填液を無菌室内で充填する方法があり、充填装置と
しては回転式充填機を用いるのが一般である。

【０００３】予め殺菌した充填液を殺菌した容器に充填
する充填方法、充填装置、あるいは充填環境については
種々のものが提案されており、例えば、特開平４−３１
２２６号に示されるように、充填装置全体を無菌チャン
バー内に収容配置して充填を行う方法、特許第２，９１
８，５４８号に示されるように、瓶の循環経路に充填液
を貯蔵する環状の容器の下面と、この環状容器の真下に
配置された充填ノズルの下面とを用いてクリーンルーム
（無菌室）を画成した回転式充填機等がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、無菌室内
で充填を行う従来の充填方法や装置は、それぞれ充填液
や容器や環境の種類の特定の組合せに対して利点を有す
るが、組合わせが異なる場合はいろいろ不具合が生じて
そのままでは適用出来ないことが多い。

【０００５】特に、無菌室内で充填を行う場合には、無
菌室と室外との境界の開口部からの細菌の侵入を防止す
る為に、無菌エア発生装置で作られた無菌エアを無菌室
内に常時吹込んで室内を陽圧に保っておき、開口部や隙
間では、常に無菌エアが室内から室外に流出する流れを
作り、外部空気の流入を防止している。従って、充填装
置全体を無菌室内に収容して充填を行う場合は、無菌室
の容積が大きくなって供給する無菌エアの量が増え、ま
た装置の摺動部にできる隙間が大きいと外気に流出する
無菌エアの損失量が増えるので、無菌室を可及的に小さ
くし、摺動部等にできる隙間を極力小さくするように考
慮されている。

【０００６】本発明は、特に種々のサイズの缶や瓶に対
応出来るように缶や瓶を載置する容器台と充填ノズルの
間の高さを調整できる機構を備え、無菌の環境下で充填
を行う回転式無菌充填機を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、無菌の環境下で大きさの異なる缶や瓶等の
容器に飲料水等の充填液を充填する回転式充填機であっ
て、充填液を充填する充填機本体の周囲に、容器を載せ
る容器台、容器に充填液を充填する充填ノズル、及び前
記容器台に容器を搬送する搬送手段を内包する無菌室を
形成したことにある。また、本発明は、上記無菌室を、
固定された外壁部と、この外壁部の上下に配設された天
壁および底壁と、充填機本体とともに回転するとともに
上記天壁および底壁との間にシール部を有する回転内壁
部とで形成したことにある。さらに、本発明は、充填液
を収容した環状ボウル、周縁部に一定間隔で充填ノズル
を配設した回転テーブル、上記容器を載せる容器台を周
縁部に設けた回転台を同一軸線上に上下方向に配設し、
これら環状ボウル、回転テーブル、回転台相互間の周縁
部を摺動壁で連結して回転内壁部を形成し、かつ、上記
環状ボウルと天壁の間を塞ぐ円筒状の上スカート壁と、
上記容器台と固定底壁の間を塞ぐ円筒状の下スカート壁
とで回転内壁部上下部を覆って上記外壁部との間に無菌
室を形成したことにある。またさらに、本発明は、上記
環状ボウルの下面外周部と前記回転テーブルの上面外周
部の間を塞ぐ円筒状の内壁を、その下端を前記回転テー
ブルの上面に固着し、その上端に上向きのシール材を備
え、該シール材を介して前記環状ボウルの下面と気密を
保ちながら半径方向に摺動可能に構成したことにある。
また、本発明は、上記回転テーブルと容器台の間を塞ぐ
円筒状の摺動壁を、その上端を前記回転テーブルの下面
に固着し、その下端に内向きのシール材を備えた外摺動
壁と、下端を前記容器台の上面に固着した内摺動壁とで
構成し、この内摺動壁の外側面を前記外摺動壁のシール
材を介して気密を保ちながら上下に摺動可能に構成した
ことにある。さらに、本発明は、上記上スカート壁の上
端部を外側に折返して下向きとし、該上スカート壁と前
記下スカート壁の下向きの端部を、それぞれ前記固定天
壁及び固定底壁に設けた殺菌水を貯留する上向きの貯液
溝に挿入してウオータシールを形成して気密を保つこと
にある。またさらに、本発明は上記回転テーブルの前記
容器台に対する高さを調整可能にしたことにある。ま
た、本発明は、上記固定天壁にエアダクトを設け、この
エアダクトから無菌エアを供給して無菌室を陽圧に保つ
ことにある。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。図１は缶用の回転式充
填機の概略平面図であり、瓶用の回転式充填機もほぼ同
様の構成なので、本発明の回転式無菌充填機は瓶用の充
填機にもそのまま適用できる。図２は、Ｄ−Ｄ線断面図
である。

【０００９】図１において、６は後述する基台上に回転
自在に支持され、軸４を中心として回転駆動される回転
テーブルで、外周縁部には一定間隔に複数（図示例では
１２個）の充填ノズル１０が配設されている。容器（缶
又は瓶）５０は矢印Ａで示すように供給コンベア５１に
載せられて無菌室３０内に入り、供給スクリュ５２で間
隔ピッチを揃えられて供給スターホイール５３を経て充
填ノズル１０の真下の容器台５上に移送されて保持され
る。そして、容器５０には、回転テーブル６が矢印Ｂ方
向にほぼ３／４回転する間に充填液を注入され、送出コ
ンベア５４で矢印Ｃ方向に送出される。

【００１０】図２は図１をＤ−Ｄ線で断面にした図で、
図２において、１は脚によって床面上に支持されて持上
げられた基台である。基台１は、内側に配置された基台
１ａと、外側に配置された基台１ｂで構成されている。
２は回転台で、この回転台２は、ベアリング３を介して
軸４（図１参照）を中心に回転自在に基台１ａに支承さ
れている。上記回転台２には、外周部に、容器５０を載
置する容器台５が固定されている。６は回転台２の上方
に同一軸線上に配置された回転テーブルである。この回
転テーブル６は、回転台２と共に回転し、かつ軸方向
（上下方向）に摺動可能に構成されている。この回転テ
ーブル６の外周部には、断面Ｌ字状の立上部６ａが設け
られている。

【００１１】７は、内外壁が２つの円筒で形成された充
填液を貯留する環状ボウル（フィラボウル）であり、回
転テーブル６の上方に同一軸線上に配置されている。こ
の環状ボウル７は、内周側および外周側の内外壁７ａ、
天井部の天壁７ｂ、及び底壁７ｃで構成されている。８
はねじ機構によって回転テーブル６の容器台５に対する
高さを調節する複数のテーブル高調節装置で、駆動用の
ギヤードモータ９によって駆動される。上記回転テーブ
ル６の外周部の立上部６ａには、円周方向に等間隔で複
数の充填ノズル１０が配設されている。この充填ノズル
１０には、カムフォロワ１１が設けられている。

【００１２】１２は基台１に固設されたカムで、このカ
ム１２は、カムフォロワ１１と係合してこれを上下動さ
せて充填ノズル１０を昇降させるものである。１３（図
１参照）は回転テーブル６の中心部に設けられた制御盤
である。１４は外部からロータリバルブを経て充填液を
環状ボウル７に送る配管で、１５は環状ボウル７から充
填液を充填ノズル１０に送る配管である。なお、環状ボ
ウル７、及び充填ノズル１０は従来周知の無菌充填の機
能を有するものである。以上で充填機の本体２０が構成
されている。

【００１３】図１及び図２に２本細線でハッチングした
範囲３０は充填機本体２０の周囲に配設された無菌室で
ある。無菌室３０は外側側面部及び上下を、基台１ｂに
固定された固定外壁部３１、固定底壁３２、及び固定天
壁３３で形成された固定外壁部で囲われている。固定底
壁３２は基台１ｂに固定された厚板で、固定外壁部３１
は補強材付の薄板で、それぞれ構成されている。固定天
壁３３は薄板で構成された箱型のエアダクトを兼ねた構
造となっていて、その底壁は多孔板（パンチングメタ
ル）３３ａで無菌室３０内部と仕切られ、その天壁３３
には複数個の無菌エア供給口３３ｂ（図１参照）が設け
てある。なお、固定外壁部３１には図示を省略したが内
部の維持作業を容易に行うことができるように、要部に
気密に閉じるアクセスドアを設けておくのがよい。

【００１４】固定外壁部３１、固定底壁３２、及び固定
天壁３３で成る静止した固定外壁部は、充填ノズル１
０、カム１２、供給コンベア５１、供給スクリュ５２、
供給スターホイール５３、送出コンベア５４等を内包
し、無菌室３０の容積が可及的に小さくなるように形成
されている。

【００１５】無菌室３０の固定外壁部３１に対向する内
側（図２の右側）の回転する回転内壁部は、環状ボウル
７（主として外壁７ａ）、回転テーブル６（主として立
上部６ａ）、容器台５、及び環状ボウル７の底壁７ｃと
回転テーブル６の立上部６ａの間を塞ぐ内壁３４、回転
テーブル６の下面外周部と容器台５の上面を塞ぐ二重に
なって互いに摺動する外摺動壁３５と内摺動壁３６、並
びに環状ボウル７の天壁７ｂ、固定天壁３３の内壁との
間を塞ぐ上スカート壁３７、容器台５の下面外周部と固
定底壁３２の内周部とを塞ぐ下スカート壁３８とで形成
する。

【００１６】上記回転テーブル６と環状ボウル７とは連
結固定されているが、環状ボウル７は充填液の熱で半径
方向に膨張するので、図３に示すように内壁３４の上端
に上向きの溝３４ａを設けてシール材３９を嵌めて環状
ボウル７の下面との間を摺動自在として、両者の間に相
対的な移動が生じても両者に無理な力が生じないように
してある。内壁３４は回転テーブル６の周縁部に設けら
れた立上部６ａの上面に固定され、上端を環状ボウル７
の底壁７ｃとシール材３９を介して連結されている。

【００１７】また、回転テーブル６の下面外周部と容器
台５の上面を塞ぐ二重になって互いに摺動する外摺動壁
３５と内摺動壁３６は図４に示すように構成されてい
る。外摺動壁３５の上端は回転テーブル６の下面外周部
に固着され、外摺動壁３５の下端には図４に示すように
内側に向く溝３５ａを設けてシール材４０を嵌め、一
方、内摺動壁３６は下端を容器台５の上面に固着され、
外側面が外摺動壁３５の内側面に僅かの隙間を隔て対向
し、シール材４０と摺動して気密を保つようになってお
り、両摺動壁の重なり部の上下長さは回転テーブル６の
高さ調整代に見合うようになっている。なお、シール材
４０は、内摺動壁３６の外面に外側に向く溝を設けてこ
の溝内に配設することもできる。

【００１８】また、上スカート壁３７の上部は外側に逆
Ｕ字形に折曲げられて形成され、この下向きの端部３７
ａは固定天壁３３の内側に設けられた上向きの貯液溝４
１内に挿入され、貯液溝４１内に貯留された殺菌水に浸
かってウオータシールを形成し、貯液溝４１内の殺菌水
の深さは回転テーブル６の高さ調整代に見合うようにな
っている。一方、下スカート壁３８の下端は、底壁３２
の上面に設けられた貯液溝４２内に挿入され、貯液溝４
２内に貯留された殺菌水に浸かってウオータシールを形
成しており、下スカート壁３８は上下に移動しないので
殺菌水の深さは比較的浅くなっている。

【００１９】上記構成の回転式無菌充填機の作用を説明
する。無菌室３０は、外側側面及び上下の３方向を固定
外壁部３１、固定天壁３３、固定底壁３２で成る固定外
壁部で囲まれ、内側側面は上から上スカート壁３７、環
状ボウル７（外壁７ａ）、内壁３４、回転テーブル６
（立上部６ａ）、外摺動壁３５及び内摺動壁３６、容器
台５、下スカート壁３８で成る回転内壁部によって囲ま
れて気密になっている。そして、開口部は容器５０が出
入りする図示しない容器入口と容器出口のみである。一
般に容器入口と容器出口は無菌の通路と連結しており、
外気に対しての開口部は無菌室３０から遠い位置にな
る。

【００２０】充填作業開始に先立ち、最初に充填する容
器５０の高さに対応して、ギヤードモータ９でテーブル
高調節装置８を駆動して回転テーブル６の容器台５に対
する高さを所定の高さに調節する。このとき外摺動壁３
５と内摺動壁３６は相対的に上下に移動するが、両摺動
壁３５，３６の隙間はシール材４０によって気密に保た
れ、また上スカート壁３７の下向端は貯液溝４１内の殺
菌水内に留まっていて気密が保たれる。

【００２１】次いで、図示省略の無菌エア発生装置から
無菌エア供給口３３ｂ、固定天壁３３のエアダクト、多
孔板３３ａを経て無菌エアを無菌室３０内に供給して無
菌室３０内を陽圧に保つておく。容器５０は矢印Ａで示
すように供給コンベア５１に載せられて無菌室３０内に
入り、供給スクリュ５２によって容器５０の間隔を所定
の距離に調整され、供給スターホイール５３を経て容器
台５上の充填ノズル１０の真下の位置に載置される。そ
して、回転テーブル６の回転中に充填液が注入され、送
出コンベア５４によって矢印Ｃ方向に送出される。この
間、無菌室３０は容器５０の出入口を除いて完全に気密
に保たれている。容器５０の出入口では、常に無菌エア
は無菌室３０から外に向かって流れており、外から無菌
室３０内に外気が入ることはなく、また充填ノズル１０
は周知の無菌充填用なので、容器５０内の充填液が細菌
に汚染されることはない。

【００２２】また、本発明の無菌充填機によれば、無菌
室３０を形成する静止した固定外壁と回転する回転内壁
の間をウオータシールとしたので、完全に密閉を保つこ
とができる。さらに、深い貯液溝４１によるウオータシ
ールと、シール材４０を介して摺動する内外２重の摺動
壁３５，３６によって、使用する容器５０の高さに対応
して気密を保ちながら回転テーブル６の高さ変更が可能
となる。またさらに、環状ボウル７と回転テーブル６の
間を塞ぐ内壁３４の上端をシール材３９を介して摺動自
在にしたので、充填液の熱によって環状ボウル７が膨張
しても構成部材に無理な力が発生しない。

【００２３】なお、本発明は、上記実施の形態のみに限
定されるものではなく、例えば、シール部としては、ウ
オータシール以外のシール構造とすることもできるなど
本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施し
得ることはいうまでもない。

【００２４】

【発明の効果】本発明の回転式無菌充填機によって次の
効果が得られる。請求項１において、無菌の環境下で大
きさの異なる缶や瓶等の容器に飲料水等の充填液を充填
する回転式充填機であって、充填液を充填する充填機本
体の周囲に、容器を載せる容器台、容器に充填液を充填
する充填ノズル、及び前記容器台に容器を搬送する搬送
手段を内包する無菌室を形成したので、充填ノズル等の
要部の容積が小さくなるように囲むことから無菌室を可
及的に縮小することができる。請求項２において、上記
無菌室を、固定された外壁部と、この外壁部の上下に配
設された天壁および底壁と、充填機本体とともに回転す
るとともに上記天壁および底壁との間にシール部を有す
る回転内壁部とで形成したので、無菌室の容積を極力縮
小できることから、無菌室内の気密性を容器の出入り口
を除いて完全に保つことができる。請求項３において、
充填液を収容した環状ボウル、周縁部に一定間隔で充填
ノズルを配設した回転テーブル、上記容器を載せる容器
台を周縁部に設けた回転台を同一軸線上に上下方向に配
設し、これら環状ボウル、回転テーブル、回転台相互間
の周縁部を摺動壁で連結して回転内壁部を形成し、か
つ、上記環状ボウルと天壁の間を塞ぐ円筒状の上スカー
ト壁と、上記容器台と固定底壁の間を塞ぐ円筒状の下ス
カート壁とで回転内壁部上下部を覆って上記外壁部との
間に無菌室を形成したので、構成部品を利用して無菌室
を形成することができることから装置の小型化を図るこ
とができる。請求項４において、上記環状ボウルの下面
外周部と前記回転テーブルの上面外周部の間を塞ぐ円筒
状の内壁を、その下端を前記回転テーブルの上面に固着
し、その上端に上向きのシール材を備え、該シール材を
介して前記環状ボウルの下面と気密を保ちながら半径方
向に摺動可能に構成したので、環状ボウルと回転テーブ
ルの間を塞ぐ内壁の上端をシール材を介して摺動自在に
したことから、充填液の熱によって環状ボウルが膨張し
ても構成部材に無理な力が発生しない。請求項５におい
て、上記回転テーブルと容器台の間を塞ぐ円筒状の摺動
壁を、その上端を前記回転テーブルの下面に固着し、そ
の下端に内向きのシール材を備えた外摺動壁と、下端を
前記容器台の上面に固着した内摺動壁とで構成し、この
内摺動壁の外側面を前記外摺動壁のシール材を介して気
密を保ちながら上下に摺動可能に構成したので、回転テ
ーブルの昇降に対して十分なシール性を保つことができ
る。請求項６において、上記上スカート壁の上端部を外
側に折返して下向きとし、該上スカート壁と前記下スカ
ート壁の下向きの端部を、それぞれ前記固定天壁及び固
定底壁に設けた殺菌水を貯留する上向きの貯液溝に挿入
してウオータシールを形成して気密を保つので、無菌室
を形成する静止した固定外壁と回転する回転内壁の間を
ウオータシールとすることにより完全に密閉を保つこと
ができる。請求項７において、上記回転テーブルの前記
容器台に対する高さを調整可能にしたので、使用する容
器の高さに対応して気密を保ちながら回転テーブルの高
さ変更が可能となる。特に、深い貯液溝によるウオータ
シールと、シール材を介して摺動する内外２重の摺動壁
によって、使用する容器の高さに対応して気密を保ちな
がら回転テーブルの高さ変更が可能となる。請求項８に
おいて、上記固定天壁にエアダクトを設け、このエアダ
クトから無菌エアを供給して無菌室を陽圧に保つので、
外から無菌室に外気が入ることはなく、容器内の充填液
が細菌に汚染されることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す缶用の回転式充填機
の概略平面図である。

【図２】図１のＤ−Ｄ断面図である。

【図３】図２中のＥ部の拡大図である。

【図４】図２中のＦ部の拡大図である。

【符号の説明】

５ 容器台 ６ 回転テーブル ７ 環状ボウル １０ 充填ノズル ２０ 充填機本体 ３０ 無菌室 ３１ 固定外壁部 ３２ 固定底壁 ３３ 固定天壁 ３４ 内壁 ３５ 外側摺動壁 ３６ 内側摺動壁 ３７ 上スカート壁 ３８ 下スカート壁 ３９ シール材 ４０ シール材 ４１ 貯液溝 ４２ 貯液溝 ５０ 容器 ５１ 供給コンベア ５３ 送出コンベア

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無菌の環境下で大きさの異なる缶や瓶等
   の容器に飲料水等の充填液を充填する回転式充填機であ
   って、充填液を充填する充填機本体の周囲に、容器を載
   せる容器台、容器に充填液を充填する充填ノズル、及び
   前記容器台に容器を搬送する搬送手段を内包する無菌室
   を形成したことを特徴とする回転式無菌充填機。
2. 【請求項２】 上記無菌室を、固定された外壁部と、こ
   の外壁部の上下に配設された天壁および底壁と、充填機
   本体とともに回転するとともに上記天壁および底壁との
   間にシール部を有する回転内壁部とで形成したことを特
   徴とする請求項１に記載の回転式無菌充填機。
3. 【請求項３】 充填液を収容した環状ボウル、周縁部に
   一定間隔で充填ノズルを配設した回転テーブル、上記容
   器を載せる容器台を周縁部に設けた回転台を同一軸線上
   に上下方向に配設し、これら環状ボウル、回転テーブ
   ル、回転台相互間の周縁部を摺動壁で連結して回転内壁
   部を形成し、かつ、上記環状ボウルと天壁の間を塞ぐ円
   筒状の上スカート壁と、上記容器台と固定底壁の間を塞
   ぐ円筒状の下スカート壁とで回転内壁部上下部を覆って
   上記外壁部との間に無菌室を形成したことを特徴とする
   請求項２に記載の回転式無菌充填機。
4. 【請求項４】 上記環状ボウルの下面外周部と前記回転
   テーブルの上面外周部の間を塞ぐ円筒状の内壁を、その
   下端を前記回転テーブルの上面に固着し、その上端に上
   向きのシール材を備え、該シール材を介して前記環状ボ
   ウルの下面と気密を保ちながら半径方向に摺動可能に構
   成したことを特徴とする請求項３に記載の回転式無菌充
   填機。
5. 【請求項５】 上記回転テーブルと容器台の間を塞ぐ円
   筒状の摺動壁を、その上端を前記回転テーブルの下面に
   固着し、その下端に内向きのシール材を備えた外摺動壁
   と、下端を前記容器台の上面に固着した内摺動壁とで構
   成し、この内摺動壁の外側面を前記外摺動壁のシール材
   を介して気密を保ちながら上下に摺動可能に構成したこ
   とを特徴とする請求項３または４に記載の回転式無菌充
   填機。
6. 【請求項６】 上記上スカート壁の上端部を外側に折返
   して下向きとし、該上スカート壁と前記下スカート壁の
   下向きの端部を、それぞれ前記固定天壁及び固定底壁に
   設けた殺菌水を貯留する上向きの貯液溝に挿入してウオ
   ータシールを形成して気密を保つことを特徴とする請求
   項３ないし５のいずれか１項に記載の回転式無菌充填
   機。
7. 【請求項７】 上記回転テーブルの前記容器台に対する
   高さを調整可能にしたことを特徴とする請求項３ないし
   ６のいずれか１項に記載の回転式無菌充填機。
8. 【請求項８】 上記固定天壁にエアダクトを設け、この
   エアダクトから無菌エアを供給して無菌室を陽圧に保つ
   ことを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記
   載の回転式無菌充填機。