JP2004203401A - 無菌チャンバの圧力モニタリング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無菌チャンバの圧力状態を目視による従来の方法よりもきめ細かく正確に監視することが可能なモニタリング方法を提供する。
【解決手段】無菌充填機が収納された無菌チャンバ２の内外の圧力差に応じた電気信号を出力する差圧発信機８を設置し、その差圧発信機８からの出力信号をレコーダ４にて記録する。レコーダ４からの出力により無菌チャンバ２の内外の圧力差を常時監視可能とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無菌チャンバにて囲まれた無菌充填機における圧力のモニタリング方法及びその方法を実施可能な無菌充填機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
包装袋に内容物を充填する装置として、例えば、包装袋を予め滅菌しておき、滅菌した内容物を無菌の環境下で充填し、その包装袋の開口部をシールして無菌室の外へ排出する無菌充填機がある（特許文献１）。
【０００３】
この種の無菌充填機は一般に無菌チャンバにて外部から区分されている。充填機の稼働中は、滅菌された無菌エアが無菌チャンバ内に絶えず供給されて無菌チャンバー内が陽圧（大気圧よりも高い状態）に維持される。これにより無菌チャンバの出入口からの微生物等の侵入が阻止される。陽圧の維持は無菌充填を保証する上で極めて重要である。そのため、従来はマノメーターと呼ばれる差圧計やＵ字型連通管により、目視にて無菌チャンバの陽圧度を適宜確認していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−６８１４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、無菌性の維持の重要度がクローズアップされるに伴って、無菌チャンバの圧力状態のモニタリングの強化が要請されている。これに対して、従来のマノメーターやＵ字型連通管による目視の確認手段では十分なモニタリングが不可能であった。
【０００６】
そこで、本発明は無菌チャンバの陽圧度を目視による確認方法よりもきめ細かく正確に監視することができるモニタリング方法及び無菌充填機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００８】
本発明のモニタリング方法は、無菌充填機が収納された無菌チャンバ（２）の内外の圧力差に応じた電気信号を出力する差圧検出手段（８）を設置し、その差圧検出手段からの出力信号をレコーダ（４）にて記録することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の無菌充填機は、内外を区分し、無菌エアが導入可能な無菌チャンバ（２）と、前記無菌チャンバの内外の圧力差に応じた電気信号を出力する差圧検出手段（８）と、前記差圧検出手段からの出力信号を記録するレコーダ（４）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、無菌チャンバの内外の圧力差に応じた電気信号がレコーダに出力されて記録される。従って、レコーダの記録内容から無菌チャンバの陽圧度を目視による確認方法よりもきめ細かく正確に監視することができる。
【００１１】
本発明において、前記レコーダからの出力により前記無菌チャンバの内外の圧力差を常時監視可能としてもよい。
【００１２】
本発明において、差圧検出手段は、チャンバの内外の圧力差を電気信号に置き換えて出力できるものであれば適宜に利用できる。好適には、前記差圧検出手段として、一対の電極間に配置されたダイヤフラムの一方の側に無菌チャンバの内圧を、他方の側に無菌チャンバの外圧をそれぞれ導入し、前記ダイヤフラムの変形に応じた前記電極間の静電容量を電気信号に変換して取り出す差圧発信機を使用することができる。このような差圧発信機によれば、ダイヤフラムの微妙な変形を静電容量の変化に置き換えて取り出すことができる。従って、微少な圧力変動にも十分に追従でき、無菌チャンバ内の圧力が大気圧に比べて僅かに大きい程度であっても、その陽圧度の変化を高精度にモニタリングすることができる。
【００１３】
本発明において、レコーダは差圧検出手段から出力される電気信号を記録できるものであれば各種の記録手段を利用できる。レコーダは、受け取った電気信号に基づいて、圧力差を紙等の媒体に可視的に記録するものでもよいし、電気信号を電子的に記録するものでもよい。レコーダからの出力形態も紙等に記録するものでもよいし、モニタ等に電子的に出力するものでもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用した充填機１の概略を示す平面図である。この充填機１は、包装袋としてのパウチ１００（図３参照）に内容物としての食品を充填する装置として構成されている。パウチ１００は、例えば、開口部１００ａのシール面１００ｂを残して１対のフィルムの全周をヒートシールすることにより形成される。食品は、例えばカレー、おかゆ等の具（固形物）を含む。
【００１５】
充填機１は、無菌チャンバ２と、充填やシール等の各種の処理を制御するための制御装置３と、制御装置３の出力装置としてのレコーダー４とを備える。
【００１６】
無菌チャンバ２には、噴霧ノズル５…５と、無菌エア供給口６…６と排気口７…７とが複数配置される。噴霧ノズル５…５からは、過酸化水素水等の薬剤が噴霧される。これにより、無菌チャンバ２は充填機１の作動開始前に滅菌される。無菌エア供給口６…６は、例えばフィルターとブロアーとを含む無菌エア供給装置（不図示）の一部として構成される。無菌エア供給口６…６からフィルターで濾過された無菌エアが供給されることにより、無菌チャンバ２は陽圧に保たれる。これにより、無菌チャンバ２の開放部位において外気からの微生物の進入が防止される。
【００１７】
無菌チャンバ２には、無菌チャンバ２の陽圧度を測定するための微差圧発信機８が設けられる。微差圧発信機８は、例えば図２に示すダイヤフラム圧力計を利用することができる。この図にしめすように、微差圧発信機８は、固定部材９と、固定部材９の内壁に取り付けられた1対の電極１０、１１と、電極１０、１１間に取り付けられたシリコン製のダイヤフラム１２とを備える。固定部材９の内部には、ダイヤフラム１２によって区分されたスペース１３、１４とが形成されている。スペース１３、１４にはそれぞれ、孔部１５、１６を介して無菌チャンバ２の内圧、無菌チャンバ２の外圧を導入可能である。これにより、ダイヤフラム１２がスペース１３及びスペース１４の圧力差により移動し、電極１０、１１間の静電容量がスペース１３、１４の差圧に比例して変化する。微差圧発信機８は、その変化を電気信号に変換して制御装置３に常時出力する。
【００１８】
図１の制御装置３は、微差圧発信機８からの信号に基づいて、無菌チャンバ２の陽圧度をレコーダー４に出力する。レコーダー４に記録された陽圧度はレコーダー４からの出力によりいつでも監視することができる。出力対象は紙媒体でもよいし、モニタへの出力でもよい。このような微差圧発信機８とレコーダー４との設置により、無菌チャンバ２の陽圧度を常時モニタリングするとともに、記録を残すことが可能である。なお、レコーダー４は、ペンレコーダーのように紙に記録するものでもよいし、ハードディスク等の記録媒体に電子的に記録するものでもよい。
【００１９】
無菌チャンバ２には、食品の充填前のパウチ１００を収納するストック部２０と、パウチ１００に食品を充填する充填部３０とが設けられる。ストック部２０のパウチ１００は、無菌チャンバ２に設けられたベルトコンベア２１によって、充填部３０に搬送される。
【００２０】
充填部３０には、パウチ１００を搬送する搬送装置３１が設けられる。搬送装置３１には、例えば充填部３０の中心を支点として回転する１０本のアームが等間隔に設けられる。各アームは搬送装置３１の半径方向に延びており、その外周側の端部（先端部）において、パウチ１００の面を搬送装置３１の周方向に沿うようにしてパウチ１００を保持可能である。さらに、２個のパウチ１００を搬送装置３１の周方向に並べて保持可能である。従って、図３に矢印ｙ１で示すように、パウチ１００は２個１組で搬送装置３１の周方向に順次搬送される。なお、アームの端部において、パウチ１００をこれとは異なる向き、並べ方で保持可能であってもよい。なお、搬送装置３１の外周には、１０本のアームに対応してステーションＳＴ１〜ＳＴ１０が設けられる。各アームはステーションＳＴ１からＳＴ１０へと所定の時間間隔で間欠的に移動する。各ステーションではアームの回転に同期して各種の処理が実行される。すなわち、パウチ１００に食品を充填し、無菌チャンバ２から排出するための処理が行われる。
【００２１】
ステーションＳＴ１にはパウチ１００をアームに供給する供給装置３２が、ステーションＳＴ３には開口部１００ａを開口する開口装置３３が、ステーションＳＴ４にはパウチ１００に食品を充填する充填ノズル３４、３４及び液だれを検出するための液だれセンサ３５、３５が、ステーションＳＴ５にはパウチ１００から脱気する脱気装置３６が、ステーションＳＴ６には開口部１００ａを線シールする一次シール装置３７が、ステーションＳＴ７には開口部１００ａを面シールする二次シール装置３８が、ステーションＳＴ８には開口部１００ａを冷却する冷却装置３９が、ステーションＳＴ９にはパウチ１００を無菌チャンバ２から排出する排出装置４０がそれぞれ設けられる。ステーションＳＴ２及びＳＴ１０は空きステーションであり、何ら処理は行われない。但し、これらのステーションにて何らかの処理を行ってもよいことは勿論である。二次シール装置３８は、面シールの際にシール面１００ｂに具が挟まる噛み込みが発生したか否かを検出するための噛み込みセンサ４１、４１を備える。
【００２２】
液だれセンサ３５、３５及び噛み込みセンサ４１、４１の検出信号はそれぞれ制御装置３に出力される。制御装置３は、その検出信号に基づいて、シール不良が発生するおそれのあるパウチ１００を正常にシールされたパウチ１００から除外して排出するように排出装置４０に指示する。排出装置４０は、制御装置からの信号に基づいて、正常にシールされたパウチ１００と、シール不良が発生するおそれのあるパウチ１００とを区別して排出する。
【００２３】
図３〜図５を参照して、ステーションＳＴ４について説明する。
【００２４】
図１にも示した充填ノズル３４、３４は、パウチ１００に食品を充填する充填機（不図示）の一部として構成され、その下端３４ａが開口部１００ａの上方となる位置ｐ１と、下端３４ａが開口部１００ａからパウチ１００の内部に挿入される位置ｐ２との間を上下動可能に取り付けられる（図３参照）。従って、包装袋１００に食品を充填する際には、充填ノズル３４をパウチ１００に挿入することにより、食品がシール面１００ｂに付着する可能性を低くすることができる。
【００２５】
液だれセンサ３５は、例えば帯状のレーザービームＬを投射する投射部３５ａと、そのレーザービームＬを受光して液だれの有無を検知する受光部３５ｂとを含むレーザセンサとして構成される。投射部３５ａ及び受光部３５ｂは、レーザービームＬが開口部１００ａの上方に投射されるように配置される。また、レーザービームＬが位置ｐ１にある充填ノズル３４の下端３４ａに近接して通過するように配置される。液だれセンサ３５は、受光部５１ｂが液だれした食品に遮断されることなくレーザービームＬを受光できたか否かを判別し、制御装置３に検出信号を出力する。ここで、レーザービームＬは位置ｐ１にある充填ノズル３４の下端３４ａに近接して通過するため、充填ノズル３４から垂れ落ちた食品だけでなく、充填ノズル３４に垂れ下がっている食品も検出することができる。
【００２６】
液だれセンサ３５が液だれを検出した場合、制御装置３は、その検出時に充填ノズル３４の直下を通過したおそれがあるパウチ１００を他のパウチ１００から除外して排出するように排出装置４０に指示する。例えば、実際にシール面１００ｂに食品が付着したか否かに関らず、液だれ検出時に充填ノズル３４の位置を基準として所定範囲に含まれるパウチ１００をシール不良が発生したおそれのあるパウチ１００とみなしている。例えば、液だれ検出時にノズル３４の直下に位置していたパウチ１００が排出装置４０の位置まで搬送されるまでに排出装置４０に搬送されるパウチ１００の個数は決まっているため、ノズル３４からの液だれが検出されてから排出装置４０に運ばれるパウチ１００の個数を計数することにより、液だれ検出時にノズル３４の直下に位置していたパウチ１００が排出装置４０に達したか否かをその計数値に従って判別して、液だれが生じている可能性のあるパウチ１００を確実に排除することができる。
【００２７】
なお、１回の液だれ検出につき、複数のパウチ１００を排除するように指示してもよい。例えば、図４に示すように、液だれセンサＡから所定範囲内にパウチ▲１▼が、液だれセンサＢから所定範囲内にパウチ▲２▼が配置されており、液だれセンサＡ、Ｂの所定範囲内にパウチ▲３▼、▲４▼が次に配置される状況において、一対のノズル３４のうち、パウチの搬送方向前方に位置しているノズル３４に対応する液だれセンサＡが液だれを検出したときは、パウチ▲１▼、▲２▼、▲３▼を除外排出するように指示し、パウチの搬送方向後方に位置しているノズル３４に対応する液だれセンサＢが液だれを検出したときは、パウチ▲２▼、▲３▼、▲４▼を除外排出するように指示してもよい。このようにすることで、確実にシール不良のパウチ１００を排除することが可能である。
【００２８】
図５は、搬送装置３１のパウチ１００の搬送、充填ノズル３４の昇降、充填ノズル３４からの充填、及び液だれセンサ３５による検出のタイミングを示す図である。この図では、搬送装置３１のアームが１のステーションで停止してから次のステーションにて再び停止するまでを１サイクルとして表している。時刻ｔ１では、搬送装置３１がパウチ１００の搬送を停止するとともに、充填ノズル３４から食品の充填が開始される。時刻ｔ２では、時刻ｔ１以前から下降していた充填ノズル３４が位置ｐ２に達する。時刻ｔ３では、充填が終了するとともに、充填ノズル３４が上昇を開始する。時刻ｔ４では、パウチ１００の搬送が開始される。時刻ｔ５では、充填ノズル３４が位置ｐ１に達するとともに、液だれセンサ３５による液だれ検出が開始される。時刻ｔ６では、充填ノズル３４が下降を開始するとともに、液だれ検出が終了する。時刻ｔ７では、パウチ１００の搬送が終了する。以降、同様にしてパウチ１００の搬送等が繰り返される。
【００２９】
このように、液だれの検出は、充填ノズル３４が位置ｐ１にて停止している間に行われる。従って、昇降する充填ノズル３４や充填ノズル３４から充填されている内容物を、液だれと取り違えて検出することはない。また、充填ノズル３４の下方をシール面１００ｂが通過する時間を検出するため、液だれした食品のシール面１００ｂへの付着を確実に検出することができる。さらに、上述したタイミングでは、パウチ１００の搬送中に充填ノズル３４の下降を開始し（時刻ｔ６）、充填ノズル３４が下降中に充填を開始し（時刻ｔ１）、充填ノズル３４が上昇中にパウチ１００の搬送を開始する（時刻ｔ４）ことにより、１サイクルの時間を短くしている。その一方で、充填が終了してから充填ノズル３４の上昇を開始させることにより（時刻ｔ３）、液だれした食品がシール面１００ｂに付着する可能性を低くしている。
【００３０】
図６（ａ）、（ｂ）は、一次シール装置３７、及び二次シール装置３８によるシールの様子を示す図である。一次シール装置３７はパウチ１００を挟み込む加圧具５０及び加圧具５１を、二次シール装置３８はパウチ１００を挟み込む加圧具５２、５２を備える。各加圧具５０〜５２は不図示のヒーターにより所定の温度まで加熱される。加熱された加圧具５０〜５２によってパウチ１００が挟み込まれることにより、パウチ１００の開口部１００ａがヒートシールされる。
【００３１】
加圧具５０は、加圧面５０ａの上下の幅が比較的狭く（例えば１〜２ｍｍ）、また、加圧面５０ａがシール面１００ｂの範囲内を加圧するように形成されている。一方、加圧具５１の加圧面５１ｂは加圧面５０ａよりも広く形成されている。すなわち、加圧具５０及び加圧具５１は、シール面１００ｂの範囲内でパウチ１００を線状に挟み込むように形成されている。このため、一次シール装置３７は、シール面１００ｂの狭い範囲を比較的高い圧力で加圧可能である。従って、シール面１００ｂに具が付着していても、その具を加圧具５０によって切断し、パウチ１００をヒートシールすることが可能である。なお、加圧具５０によって線シールされる位置は、シール面１００ｂの上部から下部のいずれでもよく、充填する食品の種類、パウチ１００の材質、シール面１００ｂの大きさ等の条件に応じて適宜設定してよい。
【００３２】
一方、加圧具５２は、加圧面５２ａがシール面１００ｂと上下の幅がほぼ同じになるように形成されている。すなわち、シール面１００ｂを面シールするように形成されている。一次シール装置３７による線シール、二次シール装置３８による面シールの２段階のシールを行うことより、シールの完全性が向上する。このように開口部１００ａの密封を、線状にシールする一次シールと、その一次シールよりも広い範囲でシールする二次シールとに分けて行うことにより、開口部１００ａへの固形物の噛み込みを防ぐことができる。
【００３３】
図７は、加圧具５２と噛み込みセンサ４１との関係を示している。二次シール装置３８は図７に示す加圧装置６０を備える。加圧装置６０は、一本のアームに保持される２個のパウチ１００に対応して、二次シール装置３８に２個設けられる。加圧装置６０は、バー６１と、バー６１に取り付けられた軸６２、６２と、軸６２、６２に回動可能に取り付けられたシール用アーム６３、６３とを備える。図７にも示した加圧具５２、５２は、シール用アーム６３、６３の下端に設けられている。シール用アーム６３、６３の上端６３ａ、６３ａは不図示のばねによって互いに近づく方向に付勢されており、これにより図７（ａ）に示すようにアーム６３、６３が軸６２を支点に回転して加圧具５２、５２が開位置に移動する。また、加圧装置６０は、バー６１に対して上下動可能に取り付けられたバー６４と、バー６４に取り付けられた楔部材６５とを備える。楔部材６５は上端６３ａ、６３ａの間に挿入される。楔部材６５を下降させることにより、上端６３ａ、６３ａが押し広げられ、図７（ａ）の加圧具５２、５２が開いた状態から、図７（ｂ）に示す加圧具５２、５２が閉じた状態（閉位置）となる。これにより、パウチ１００を加圧してヒートシールすることができる。
【００３４】
バー６４には噛み込みセンサ４１が、バー６１には検知用部材６６が取り付けられている。噛み込みセンサ４１は、例えば渦電流式の変位センサとして構成され、検知用部材までの距離に対応した検出信号を制御装置３に出力する。
【００３５】
バー６４が下降すると、噛み込みセンサ４１と検知用部材６６との距離は、図７（ａ）に示す距離ｄ１から、図７（ｂ）に示す距離ｄ２まで短縮される。もし、シール面１００ｂに具が噛み込まれていれば、加圧具５２、５２は完全に閉じることができず、その結果、距離ｄ２は具が付着していない場合よりも長くなる。従って、制御装置３は、距離ｄ２が所定の距離以上であるか否かにより、噛み込みが発生したか否かを判定することができる。
【００３６】
制御装置３は、噛み込みが発生したと判定した場合は、その噛み込みが発生したパウチ１００を除外排出するように排出装置４０に指示する。一本のアームが保持する２個のパウチ１００のそれぞれに対応して噛み込みセンサ４１は設けられており、２個のパウチ１００の一方において噛み込みが発生した場合は、その一方のパウチ１００だけを特定して除外すればよい。
【００３７】
以上の充填機によれば、一次シール装置３７及び二次シール装置３８によって線シールと面シールを行うとともに、液だれ検出センサ３５による液だれの検出結果、噛み込みセンサ４１による噛み込みの検出結果に基づいて、排出部４０がシール不良が発生するおそれのあるパウチ１００を除外排出することにより、シールの完全性を確保することが可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、無菌チャンバの内外の圧力差に応じた電気信号がレコーダに出力されて記録される。従って、レコーダの記録内容から無菌チャンバの陽圧度を目視による確認方法よりもきめ細かく正確に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された充填機の平面図。
【図２】微差圧発信機の構成を示す概略図。
【図３】内容物を充填するノズルとセンサとの関係を示す図。
【図４】液だれが検出されたノズルと、シール不良として識別されるパウチとの対応関係を示す図。
【図５】パウチの搬送、ノズルの上下動、充填ノズルからの内容物の充填タイミング、及び液だれ検出タイミングの相互の関係を示すタイムチャート。
【図６】一次シール装置及び二次シール装置の要部を示す図。
【図７】二次シール装置の要部を示す図。
【符号の説明】
【符号の説明】
２ 無菌チャンバ
３ 制御装置
４ レコーダ
８ 微差圧発信機
３４ 充填ノズル
３５ 液だれセンサ
３５ａ 照射部
３５ｂ 受光部
３７ 一次シール装置
３８ 一次シール装置
４０ 排出装置
４１ 噛み込みセンサ
５２ 加圧具
６１ バー
６４ バー
１００ パウチ
１００ａ 開口部

Claims (4)

1. 無菌充填機が収納された無菌チャンバの内外の圧力差に応じた電気信号を出力する差圧検出手段を設置し、その差圧検出手段からの出力信号をレコーダにて記録することを特徴とする無菌充填機のチャンバの圧力モニタリング方法。
2. 前記レコーダからの出力により前記無菌チャンバの内外の圧力差を常時監視可能としたことを特徴とする請求項１に記載の圧力モニタリング方法。
3. 前記差圧検出手段として、一対の電極間に配置されたダイヤフラムの一方の側に無菌チャンバの内圧を、他方の側に無菌チャンバの外圧をそれぞれ導入し、前記ダイヤフラムの変形に応じた前記電極間の静電容量を電気信号に変換して取り出す差圧発信機を使用することを特徴とする請求項１に記載の圧力モニタリング方法。
4. 内外を区分し、無菌エアが導入可能な無菌チャンバと、
   前記無菌チャンバの内外の圧力差に応じた電気信号を出力する差圧検出手段と、
   前記差圧検出手段からの出力信号を記録するレコーダと、
   を備えることを特徴とする無菌充填機。

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