JP2011522685A - 自動製造ライン上の容器から残留物質および／または粒子を除去する方法および装置 - Google Patents

Abstract

容器、例えば特にガラス管から残留物質および／または粒子を除去する方法および装置（５０）は、前記管（５）内の静電力を調整する手段（４０）と、前記残留物質を除去する手段（６０）とを備える。前記除去手段（６０）は、ノズル（２）によって前記容器（５）内に噴射する、調節した速度の流体噴流を用いることができる一方で、前記静電力を調整する手段（４０）は、調節した抵抗率を有する導電性流体（８）を前記容器（５）に流入させる要素（１）を有することができる。このようにして、前記流体（８）、例えばイオン化空気は、前記残留物質（３０）と前記容器の表面との間の静電荷を、従って静電力を減少させおよび／または消去するために作用し、流体の噴流または吸引手段による除去に役立つ。

Description

本発明は、管状ガラスの製造および加工分野に関し、特に、自動製造ライン上で管、またはガラス管から得た容器から残留物質および／または粒子を除去するための装置に関する。

さらに、本発明は、高品質を要する他の種類の製品にも応用することができる。

以下の説明では残留物質との記載があるが、この用語は、容器を形成する材料と同様の材料（例えば、ガラス）の残留物質と、容器表面に付着するおそれのある異なる材料の粒子との双方を意味するものである。

ガラス製の管、またはガラス管から得られる他の種類の容器の最先端技術による製造は、特に、医療産業で利用される多くの重要な用途を有するため、とりわけ本発明に関連する。

例えば、ガラス管から出発して工業的に生産される種々の製品のなかで、製薬産業で用いられるバイアル、アンプル、カートリッジ、シリンジ等、および化学研究室で採用されるメスシリンダ、ピペット、ビュレット、保冷容器等のような実験器具としての容器が挙げられる。

工業分野では、未加工のガラス管を、これらが連続的な製造ラインに乗ることを可能にする前に、特定の品質規制および所定の寸法特性に適合させなければならない。

例えば、製薬産業では特定の条件を満たすガラス管、特に、前記した製品の最高の品質および生産効率を確保するために、高い化学安定性、低い熱膨張係数（これによって、ガラス管は関連する温度変化に耐えることが可能となる）、および厳密に制御された寸法特性を備えるガラス管を必要とする。特に、ガラスは、その外部表面と、とりわけその内部表面との双方において、残留物質または粒子を含んでいてはならない。製薬分野での使用の殆どで、ガラス容器は「粒子非含有」であるべきであって、製造者も、製品に粒子が含まれていないことを保証しなければならない。

しかし、管の製造工程においては、材料特有の性質から、また特に、ガラスに対する種々の切断および加工作業によって必ず残留物質が発生してしまう。

より詳細には、炉の下流での加熱成形後、ガラス管は、最終用途品とほぼ同じ長さに初めて切断される。切断機器は、ガラス管引き速度に同調する回転装置とし、引き速度に同調させることによって、連続管を回転刃によって切断部位で切断する。

さらなる切断ステップは、切断面を改良し、所望の許容誤差で最終的な所望の長さを得るために、管の両端部で実施する。

前述した切断ステップは、管の外側または内面に付着するおそれのある残留物質および／または粒子を発生させる。切断面が新たに関与する他の過程、例えば、搬送ガイドもしくは調心ホイールまたは機械の他の部品あるいはパッケージとの接触等でさえも汚染粒子の潜在的発生源である。

製造工程には、半製品として管を梱包または納品する前に、管内部からガラス残留物質または他の粒子を除去するための少なくとも１つの製造工程が含まれる。

外側表面に付着する残留物質または粒子は、ブラッシング、洗浄または空気噴流によって容易に除去することができる。他方、内側表面に付着する残留物質または粒子は、前述同様簡単に除去することはできない。

先行技術によると、管内側表面に付着する残留物質または粒子の除去ステップでは、固着残留物質を除去するために、空気等の流体を、所定の速度で管内に向けて噴射する。

除去ステップが失敗または効果不十分であると、特に製薬産業では製品の最終条件が満たされず、残留物質は、ガラス特有の硬度、脆性および尖鋭度のために極めて有害な結果の潜在的発生源であり、注射製材用容器において決して容認できないことに留意されたい。

この不都合を克服するため、さらなる検査および選別のステップ、ならびに洗浄ステップ等の手段を充填工程の前に最終容器に対して実行し、品質区分から外れた製品をさらなる処理もしくは分析にかけ、または除外するので、いずれの場合にも、コストおよび製造時間に影響を及ぼす。

さらに、標準容器を製造し、即座に使用できるように密封して販売する場合、前述した洗浄作業に対して付加的な制限が生じる。これらの容器、特に「D型」アンプルまたはRTF(R)（Ready To Fill）シリンジ等は、洗浄なしの直接充填用と考えられており、従って、極めて高い品質条件、特に、容器が最初の製造ラインから出る際、残留物質および／または粒子が既にまったく存在していないことが要求される。

前述した除去ステップに関する欠点の中でもとりわけ、この方法では残留物質の一部分しか除去することができず、残りの残留物質が依然として容器に固着したままとなるという欠点がある。このことは、主に、空気噴流が打ち勝つことができない静電気力によって、残留物質が管の内側壁面に付着していることによる。このような力は、管製造ステップの終り、特に切断工程の後に、残留物質および／または粒子上に電荷が存在することによって発生する。

残留物質を容器の内側表面に付着させる静電気力を、イオン化空気を用いて減少させ、または除去する種々のシステムが知られている。

特許文献１（米国特許出願公開第２００７／２４０７８４号明細書）および特許文献２（米国特許出願公開第２００３／１１５７１０号明細書）では、逆さまに配置したプラスチックボトルから粒子を除去するように適合させた方法が説明されている。イオン化空気をボトル内に噴射し、次に通常の空気を続けて噴射して粒子を除去する。この方法は、長くて鉛直に進められないガラス管には適さない。

特許文献３（米国特許第３０７１４９７号明細書）では、薬剤および製薬製品を収容するために用いるアンプル、バイアル、シリンジ、カートリッジのようなガラス容器から粒子を除去するよう適合させた方法が説明されている。この方法では、開口を下に向けた容器に対して、イオン化空気を外部から噴射し、次に機械的な振動を与えることによって、重力により粒子を落下させることができる。このケースでも、その方法は、本発明の対象となるガラス管のような長いガラス管には適合していない。短いガラス管、またはガラス管から形成される短い容器の場合においても、特許文献３に記載の方法は、残留物質または粒子に関する極めて厳しい条件のために、使用することができない。

米国特許出願公開第２００７／２４０７８４号明細書 米国特許出願公開第２００３／１１５７１０号明細書 米国特許第３０７１４９７号明細書

本発明の概略的な目的は、自動製造ライン上でガラス管またはガラス管から得た容器から残留物質および／または粒子を除去し、前述した問題を解決する方法を提供することである。

本発明の他の特徴は、自動製造ライン上でガラス管またはガラス管から得た容器から残留物質および／または粒子を除去し、所定の確率より低い残留物質しか存在しないことを確実にした容器を生産物として得る方法を提供することである。

また、本発明の特徴は、前述した方法を利用するよう適合した装置を提供することによって同様の目的を達成することである。

本発明のさらなる特徴は、自動製造ライン上で容器から残留物質および／または粒子を除去する装置であって、構造的に簡単で、使い易い装置を提供することである。

また、本発明のさらなる特徴は、容器から残留物質および／または粒子を除去する装置であって、所望の種類の製品および所望の種類の自動製造ラインに対して柔軟に対応できる装置を提供することである。

さらに、本発明のさらなる特徴は、開口した両端または開口端および閉鎖端を有する、ガラス管またはガラス管から得た容器から、残留物質および／または粒子を除去する装置を提供することである。

本発明のこれらおよび他の目的は、本発明の第１態様においては、
自動製造ライン上で、ガラス管またはガラス管から得た容器から残留物質を除去する方法であって、前記自動製造ラインでは、前記ガラス管またはガラス管から得た容器が水平に配置された搬送ライン上を搬送される該方法において、
・水平に配置した前記ガラス管またはガラス管から得た容器を搬送するステップと、
・前記残留物質と前記ガラス管またはガラス管から得た容器の内側表面との間の静電力を変化させる、すなわち、減少させ、または消去するステップと、
・前記残留物質を前記ガラス管またはガラス管から得た容器の前記内側表面から移動させるステップと、
・前記残留物質を前記ガラス管またはガラス管から得た容器の前記内側表面から吹き飛ばすステップと
を備える方法によって達成する。

有利には、前記静電力を変化させるステップは、
・前記残留物質の電荷を変化させるステップと、
・ガラス管またはガラス管から得た容器の電荷を変化させるステップと、
・前記残留物質、および／または前記ガラス管またはガラス管から得た容器に作用する電場を変化させるステップと、
・これらの組み合わせと、
からなる群から選択したものとする。

好ましくは、前記変化ステップ、前記移動ステップおよび前記除去ステップを、
・前記ガラス管またはガラス管から得た容器のための前記搬送ラインに沿って、３つの連続するステーションで、
・前記ガラス管またはガラス管から得た容器のための前記搬送ラインに沿って、２つのステーションで、または
・前記ガラス管またはガラス管から得た容器のための前記搬送ラインに沿って、単一のステーションで
実行する。

有利には、前記除去ステップを、調節した速度を有する空気等の流体の少なくとも１つの噴流を前記容器内に導入する。

本発明による方法の第１の例示的な実施形態では、前記電荷を変化させるステップは、調節した抵抗率を有する導電性流体の前記容器内への導入を含む。

有利には、前記導電性流体を、予めイオン化した空気等の電気的に中性な気体から得る。

特に、前記容器内への前記流体の導入に先立って、前記気体をイオン化するステップを含み、
該イオン化ステップは、適切な強度の電場で加速させた前記流体の分子間衝突を用いて、前記分子間の電子の分離もしくは付加または交換をもたらし、前記流体の帯電した分子の割合を急速に増大させることを含む。有利には、前記移動ステップを、前記管の軸に垂直な方向の力学的運動量を前記残留物質に伝達することによって行い、
前記力学的運動量を、所定の周波数、振幅および極性を有する振動の前記ガラス管またはガラス管から得た容器に対する付与等によって得る。

好ましくは、前記振動を、前記ガラス管またはガラス管から得た容器との適正な接触を確実にする手段を有する適切な振動要素を用いて付与する。

本発明による方法の第１例示的実施形態では、
前記適正な接触を確実にする手段は、前記管が該管に作用する重力に従って変換器の表面上に配置される構造になり、または
前記適正な接触を確実にする手段は、前記ガラス管またはガラス管から得た容器に上方から接触して、前記ガラス管またはガラス管から得た容器を下方の前記振動要素に接触させる対立要素を有する。

有利には、前記周波数を５０Ｈｚ以上、好ましくは１ｋＨｚ以上とし、最も好ましくは、前記周波数を２０ｋＨｚ以上とする。

好ましくは、前記移動ステップを前記除去ステップと同一のステーションで実行し、
前記変化ステップおよび前記除去ステップを２つの連続するステーションで実行する場合には、前記移動ステップを前記除去ステップと同時に実行し、かつ前記導電性流体および前記流体の噴流をそれぞれ異なる流速および流出速度で導入することによって、前記イオン化流体と前記残留物質を除去する流体との双方の効果を増大させる一方で、コストを低減する。

代替的に、前記変化ステップおよび前記除去ステップを同一のステーションで実行する場合には、
前記移動ステップを前記変化ステップおよび前記除去ステップの双方と同時に実行し、かつ、
前記導電性流体および前記残留物質を除去する前記流体の噴流を所定の割合で混合し、または
前記導電性流体を、静電力を調整する媒体として機能させると共に、前記残留物質を除去する媒体としても機能させ、
それにより、前記ステーションを簡素化し、前記残留物質の除去をより効率的なものとする。

本発明による方法の第２例示的実施形態では、
前記変化ステップは、前記容器に外部電場を付与し、または前記容器に平面平行コンデンサの対向表面間を通過させることを含み、
前記電場における複数の極性の交互切替えによって、前記残留物質および前記容器に作用する静電気的付着力を一時的に減少または消滅させる。

この場合、有利には、前記変化ステップおよび前記除去ステップを同一のステーションで実行する、すなわち、前記コンデンサの通過の際に、前記容器内へ流体の噴流を導入する。

本発明による方法のさらなる例示的実施形態では、前記変化ステップおよび前記除去ステップの実行を、前記導電性流体の前記容器内への射出と、該射出の際に行う前記容器への外部電場の付与との双方によって行う。

有利には、前記除去ステップは、前記流体の噴流を射出するステップの後に行う吸引段階を含み、
該吸引段階は、前記流体の噴流が前記管または容器を出た後、前記流体の噴流を受容することによって、残留物質が周囲を汚染するのを防ぐとともに高めた圧力差を前記噴流に与えるよう適合されている。

本発明の他の態様によると、自動製造ライン上で、ガラス管またはガラス管から得た容器から残留物質を除去する装置は、
・水平に配置された前記ガラス管またはガラス管から得た容器を搬送する手段と、
・前記残留物質と前記ガラス管またはガラス管から得た容器の内側表面との間の静電力を変化させ、減少させ、または消去する手段と、
・前記残留物質を前記ガラス管またはガラス管から得た容器の前記内側表面から移動させる手段と、
・前記残留物質を前記ガラス管またはガラス管から得た容器の前記内側表面から除去する手段と
を備える。

特に、前記静電力を調整する手段は、
・前記残留物質および／または前記容器の電荷を調整する手段と、
・前記残留物質および／または前記容器に作用する電場を調整する手段と、
・これらの組み合わせと
からなる群から選択したものである。

好ましくは、前記移動手段は、変換器等の少なくとも１つの振動要素であって、前記静電力を調整する手段の作動後または作動中に、所定の周波数、振幅および極性を有し、前記管の軸に垂直な方向の力学的運動量を伝達することができる該振動要素を備える。

好ましくは、前記除去手段は、前記残留物質を移動させる前記振動手段の作動後または作動中に前記容器内に流入させられる、調節した速度を有する少なくとも１つの空気等の流体の噴流を用いる。

有利には、第１の例示的実施形態によれば、前記静電力を調整する手段は、
・調節した抵抗率を有する導電性流体であって、前記残留物質と前記容器の表面との間の静電荷を、従って静電力を減少させおよび／または消去するよう適合されている該導電性流体を前記容器内に流入させる手段
を備える。

好ましくは、前記導電性流体はイオン化された空気等の流体であり、
前記導電性流体を流入させる手段は、流体イオン化装置を有する。

このようにして、容器内に射出されたイオン化空気等の導電性流体は、静電気力によって壁に付着した残留物質を包み、流体内に存在する反対の電荷で、残留物質に存在する静電荷を部分的または全体的に中性化することを可能にする。この方法では、残留物質に存在する電荷の一部は、流体に移動する。同様の現象が、容器の内側表面の残留物質が付着している部位の反対電荷に対して同時かつ対称的に起こるので、全体的な結果として、流体導体によって、残留物質、およびガラス管またはガラス管から得た容器の内側表面のそれぞれに存在する、付着力の原因である静電荷が相殺される。

容器内における流体の停滞時間を長くすればするほど、イオン濃度が高くなり、中性化処理の効果が高まる。

有利な実施形態では、管または容器の外側表面と接触する少なくとも１個の振動要素であって、所定の極性、周波数および振幅の力学的運動量を管または容器に伝達する振動要素を採用することによって、残留物質を管または容器の内側表面から容易に移動、すなわち遊離させ、それにより、残留物質を付着させる静電気力をイオン化空気によって減少させ、または消去する効果を引き出す。

調節した速度の流体の噴流を与える前記手段は、流体速度が低い「境界層」と呼ばれる前記内側表面付近の領域から移動させられて、流体が完全な速度に達することのできる領域に存在している残留物質を移動させ、
前記流体は、前記残留物質を前記ガラス管またはガラス管から得た容器から効果的に引き離して排出する。好ましくは、
前記静電力調整手段および前記除去手段は、互いに連続して配置されており、
前記移動手段は、前記除去手段と併行して作動する。

特に、前記導電性流体および前記流体の噴流がそれぞれ異なる流速および流出速度で導入されることによって、空気消費量が減少するとともに、コストが低減されている。

代替的に、前記静電力調整手段および前記除去手段は、前記自動製造ライン上で互いに一致するよう配置されており、前記移動手段は、前記手段の双方と併行して作動する。この場合、前記導電性流体および前記流体の噴流は所定の割合で混合され、または
前記導電性流体が、静電力を調整する媒体として機能すると共に、前記残留物質を除去する媒体としても機能し、
それにより、構造が簡素化され、前記残留物質の除去効率が最大化されている。

有利には、前記静電力調整手段および前記除去手段は、前記容器の開口から所定の深さまで挿入されている。特に、この解決手段は、閉鎖端を有する容器に対して効果的である。

このようにして、導電性流体および流体の噴流は、より広い作用領域を有し、容器の深部および底部に位置する残留物質に到達する。

好ましくは、前記静電力を変化させる手段、前記移動手段および前記除去手段を、前記容器の存在およびその位置に応じて自動的に作動させるように適合されたセンサー手段を備える。

第２の例示的な実施形態では、前記静電力を調整する手段は、
前記容器を受容し、該容器に電場を付与するよう適合されたコンデンサ装置であって、前記電場は複数の極性を交互に切り替えて、一時的に前記残留物質と前記容器との間の静電気的付着力を減少させる該コンデンサ装置を有する。

このようにして、コンデンサを通過する容器は、外部の可変電場の影響を受けるので、内側表面および外側表面に付着した残留物質の静電力は、一時的に減少および／または消去される。特に、外部電場の極性は、所定のタイミングで交代することができる。これにより、容器の表面に付着した残留物質に作用している負または正のいずれかの付着力を調整することが可能となる。

連続して行うまたは併行して行うステップは、前述した場合のように、容器の内側表面から残留物質を確実に除去する流体噴流の導入を含む。

有利には、前記静電力を調整する手段および前記除去手段に対向して配置され、前記残留物質を収容して、前記残留物質が周囲に飛散することを防ぐように適合された吸引装置を備える。

ガラス管を形成するための回転心棒を備える製造装置の概略図である。 ガラス管を正確に切断するための、残留物質を発生する主な原因の１つである装置の概略図である。 本発明による、容器の自動製造ライン上で残留物質を除去する装置の全体図である。 図３の残留物質除去装置の拡大図であって、静電力調整手段の配置および残留物質除去手段の配置の概要を記載した図である。 本発明による、残留物質除去装置のさらなる例示的な実施形態の図である。 図５の装置の拡大図であって、作動センサーを示す図である。 容器の壁に付着した残留物質に対する導電性流体の作用を詳細に示す図である。 第１ステップにおける、イオン化流体の適用中または適用後の内側表面に付着した粒子を示す、図７の拡大断面図である。 第１ステップにおける、イオン化流体の適用中または適用後の内側表面に付着した粒子を示す、図７の拡大断面図である。 図７に続く、調節した速度の流体噴流によって最終的な残留物質の除去を実行する第２ステップを示す図である。 内側表面から分離された粒子を示す、図８の拡大断面図である。 静電力調整手段を導入した、閉鎖端を有する容器の図である。 図９に連続するステップであって、閉鎖端を有する容器内に残留物質除去手段を連続して挿入するステップの図である。 図９および図１０に示すような閉鎖端を有する容器の製造ラインに設置する残留物質除去装置を示す図である。 本発明による、容器が通過する外部電場を付与するように適合されたコンデンサの概略図である。 本発明による、容器表面から粒子を移動させる振動要素を設けた容器製造ラインの概略図である。 本発明による、容器表面から粒子を移動させる振動要素を設けた容器製造ラインの概略図である。 本発明による、図１３および図１４に示す振動要素に代わる振動要素のさらなる例示的な実施形態を示す図である。 本発明による、図１３および図１４に示す振動要素に代わる振動要素のさらなる例示的な実施形態を示す図である。 管または容器の外側表面と接触する振動要素を示す図である。 センサーが管と空気ノズルとの整列を信号で伝えた際に発生させるパルス状噴流によって行う除去ステップの概略図である。 気流の境界層内の位置から移動させられた残留物質の図である。

本発明をより明らかにすべく、その例示的かつ非限定的な実施形態につき、添付図面を参照し以下に説明する。

図１を参照すると、市場のほとんどのニーズに対応する種々の直径および厚さのガラス管を作製するための最も一般的で、実用的で、正確で、および柔軟性のある既知の工程を有する水平式の自動製造システム１０が概略的に示されている。

具体的には、水平式システム１０は、耐火性材料（心棒）の管であって、適切に処理して特殊鋼の回転軸１１ａ上に設置する管で構成し、この回転軸１１ａ上で、「キャストビーク（casting beak）」１２によって、ガラス１３の連続流が流れる。

その後、「キャストビーク」１２から流れるガラス１３であって、適切な流体であって、均質に心棒１１に広がるガラス１３は、端部１４に到達して、この端部１４で、ガラス１３は吹かれて連続管５として連続し始める。

具体的には、心棒１１を所定の温度で炉または「マッフル炉」１６で包囲し、ガラス１３の制御冷却を確実なものとし、管５の壁の寸法不良を回避する。また、心棒１１は固定された制御速度を有する。詳細には、サポート軸１１ａは、軸上中空部（図示せず）を有し、この軸上中空部を通じて空気を吹き込み、管の寸法が同一となるように調整する。

連続ガラス管５は、まず、搬送軌道のグラファイト製ローラー１７によって支持され、所謂「管引き装置」１８、すなわち、心棒１１が連続回転運動を与えた後、管５を自動的に引き、かつ回転させて、最終製品の変形を回避する機械に到達する。

連続ステップでは、図面には示していないが、引き上げ装置１８の直後で、管５は所望の最終的な長さよりもわずかに長い長さに切断される。切断システムは、管を切断するために切込み、熱衝撃および機械的応力を組み合わせた複数の装置を備える。

製造ラインの終端には、切断した管の寸法または品質が特定の所定範囲から外れている場合にその管を除外して自動的に破砕機に送る一方で、許容した管を最終的な長さに切断する機械へそのまま通過させる選別装置（図示せず）を備える。

図２を参照すると、管を従来技術によって公知の方法で最終的な長さに切断し、または熱衝撃で「トリミング」する２０で示される装置が図示されている。具体的には、この装置は、搬送ライン２５に設置されており、管５の両端部５ａをそれぞれのバーナー２１と、これに対向して配置されており水で冷却される切断ホイール２２とによって切断する。

具体的には、図２は管５の一端部５ａの切断ステップを示す。バーナー２１は、ガラス管５のみが通過する切断領域２４に熱を集中させるのに適する方向に向いた高温の薄い芯を有する炎２３を生じさせる。冷却ホイール２２に接触させることによって生じる過熱とそれに続く急冷の複合効果によって、きれいな切断面を生じさせる。

続くステップは、図示していないものの、端部を焼成するステップを含む。このステップによってガラス管５に、より耐久性のある端部と、さらにより良好な審美的効果とをもたらす。

前述した特に２つの切断ステップ、および説明していない整列ステップは、残留物質および／または粒子、特に、ガラス管５の内側表面に付着する（図７および図８に示す）ガラス残留物質３０を発生させる。

容器内部に収容された薬剤または注射液等の物質に最終的には接触する、容器５の内側表面に品質問題が生じる。

ガラス等の材料は、通常、同数の正電荷および負電荷を含む。製造処理中の研磨、移動、切断または解放等の操作は、このバランスに影響を与え、本体間または表面間に電荷を発生させ、特に、表面および／または残留物質に電荷を発生させて、この中性を崩すおそれが有る。

従って、残留物質および／または粒子３０をガラス管５の内側壁に容易に除去できない方法で付着させる静電力が発生し、その結果、最終製品、例えば高品質が要求される製薬産業におけるものの品質または適合性に影響を与える。このような粒子は、特に、細長いガラス管から除去することが困難である。

図３を参照すると、本発明の例示的な実施形態による、ガラス管５から残留物質および／または粒子を除去する装置５０の全体図が示されている。

具体的には、装置５０は、静電力を調整する手段４０および残留物質を除去する手段６０を備える。さらに、例示的実施形態では図示していないが、両手段を組み合わせたものを設けることができる。

詳細には、静電力を調整する手段は、残留物質３０および／または管５の電荷を調整する手段４０、または残留物質３０および／または管５に作用する電場を一時的に調整する（図１２に示す）手段４０’を備える。

この特徴は、周知の法則Ｆ＝ｑＥが静電力（Ｆ）、電荷（ｑ）および電場（Ｅ）を含んでいることで説明される。特に、静電力（Ｆ）は、電荷（ｑ）および電場（Ｅ）で生成される。

よって、この公式によると静電力は、電荷または電場のいずれかに作用を及ぼすことによって変化させることができる。

図３〜図１０に示す解決手段は、ここに説明するが、残留物質３０および／または管５の電荷を調整する手段４０を指し、（図１２に図示する）コンデンサを有する解決手段は、特には外部電源を用い、電場を変化させる手段４０’を指す。

図３の例示的な実施形態では、除去手段６０は、調節した速度で、インジェクタ２によって管５内に導入する流体噴流９を用いる一方で、静電力を調整する手段は、第１例示的実施形態によれば、調節した抵抗率を有する導電性流体８を管５に導入するための要素１を有する。

特に、導電性流体８はイオン化した流体、特に空気とする。また、この導電性流体８を与える手段４０は、流体のイオン化装置を有する。

流体８のイオン化は、特に、適切な強度の電場で加速させた流体の分子間衝突に伴うこれら分子間の電子の分離もしくは付加または交換によって生じさせる。

このようにして、管５または（図９および図１０に示す）５’に射出するイオン化空気等の導電性流体８は、静電力によって壁に付着する残留物質３０を包み、流体８に存在する反対電荷で、残留物質３０に影響を与える静電荷の部分的または全体的な中性化を可能にする。このようにして、残留物質３０上に存在する電荷の一部は、流体８に移動する。同様の現象が、容器の内側表面５ｂの残留物質３０の付着点に誘導された反対電荷によって同時かつ対称的に起こり、その結果、残留物質３０および管５または５’上にそれぞれ存在する、付着力の原因である静電荷を導電性流体８により相殺することができる。

図３に、図２に示した切断領域直後に設置する本発明による残留物質を除去する装置５０を示す。残留物質を除去する装置５０の工程では、具体的には、ガラス管５を搬送表面７上に水平に載置しておき、ガラス管５を（図４に示す）ドラッグ要素１５によって、管５が搬送表面７上を矢印５５で示すように転がるようにして移動させる。このようにして、各管５の端部５ａを、残留物質を除去する装置５０によって処理するために開放する。

図３では、導電性流体の射出および残留物質３０の最終的な除去を実行する噴流８および９を制御する装置３、３’も示す。

図４に図３の拡大図を示す。図４において、ガラス管５は、製造ラインの搬送方向５４に従って、電荷を調整する手段４０および残留物質を除去する手段６０を連続して通過する。加えて、流体の消費を低減させ、生産効率を向上させるように（図３に示す）装置３を作動させるセンサー６によって前述した手段の自動的な作動を達成する。

特に、導電性流体８および流体噴流９をそれぞれ異なる流速および流出速度で導入することによって、イオン化流体８および空気噴流９の消費を低減させ、従ってコストを低減させて、最適な結果を得る。

さらに、管の内壁から残留物質を移動させる要素を、図１３〜図１６を参照して以下で説明するように設けることができる。

図５および図６に、前掲した図に対する２個の異なる斜視図を用い、粒子除去装置５０の他の例示的構造を示す。特に、この実施形態は、２本のノズル１および２のため単一のサポート４８を有する。さらに、容器内の流れおよび容器に対する装置の効果を最適化するために、管５の直径に応じて別のノズルに交換可能なノズル４７を示す。

前述の構成に準じ、図５および図６に示した装置には、ソレノイドバルブを用いて流体噴流９および除去手段６０を自動的に作動させることで、管５の内側表面に付着した残留物質３０を確実に放出するよう適合させたセンサー６を採用する。図６にセンサー６の配置を示す。

図７ならびに関連する拡大図７Ａおよび７Ｂは、管５内に射出する導電性流体８が生じる効果を概略的に示す。特に、イオン化空気の流れ等の流体８は、静電力によって管５の内側表面５ｂ上に付着した残留物質３０を包む。流体８に存在する陽イオンおよび陰イオン８ａは、残留物質３０に相互作用を及ぼして電子の移動を生じさせ、それにより残留物質３０の電荷を減少させ、従って付着力を減少させる。この現象は、容器５の内側表面５ｂ上でも同時に起こり、２つの相反する電荷を相殺する（図７Ａ）。イオン８ａが高密度で管５に長く留まるほど、除去効果は高まる。

これに続く図８に示すステップは、調節した速度の流体噴流９を用いる。残留物質３０を容器の壁５ｂに付着させる静電力を、イオン化空気８を用いた事前処理によって減少させ、および／または消去しているので、流体噴流９は、管５の内側表面５ｂから残留物質３０を容易に引き離す。

特に、粒子を、図８Ａに示すように内側表面５ｂから事前に移動させていると、流体噴流９によって全ての粒子３０を完全に除去することが常に達成される。

図示しない例示的な構造によれば、静電力を調整するための手段４０および除去手段６０を、自動製造ライン上の同一の容器に作用するように配置する。この場合、導電性流体８および流体噴流９を所定の割合に従って混合し、または誘電性流体８を、電荷を調整する媒体４０として機能させると共に、残留物質を除去する媒体６０としても機能させる。この構成は、構造的に小型であり、また、残留物質３０の除去効率を最大化するよう最適化することができる。

図９および図１０に示すさらなる例示的実施形態では、電荷を調整する手段４０および除去手段６０を、管５’の開口を越えて所定の深さまで導入する。この解決手段は、図９および図１０に示したように、閉鎖端部を有する管５’に対して効果的であり、採用することができる。

このようにして、導電性流体８および流体噴流９に、より広い作用領域を与え、閉鎖端部を有する管５’の底部に位置する残留物質３０を包ませることができる。

特に、図９は、調整された形状および寸法を有する、閉鎖端部５’を有する容器に挿入された針様ノズル１’を示している。このようにして、針様ノズル１’から出たイオン化空気の流れは、容器５’内の各表面上に、従って各残留物質３０にイオン８ａを供給するのに適した速度および運動を有する。

図１０は、図９に類似するが、容器５’に挿入したノズル２’を示す。このノズル２’から、前述した動作と同様の動作に従って容器５’の各内側領域に到達し、各残留物質３０を捕える流体噴流９を噴出させる。

このような解決手段によって、閉鎖端部を有するこの種の管５’に求められる特別な品質条件を効果的に解決する。特に、このような管５’は、一部の例では、搬送の間確実に無菌状態を維持し、内部洗浄を必要としない直接充填を可能とするために密封して商品化されていると考えられている。このことはさらに、最終品質が、第１製造ラインから出る際、すなわち容器を封鎖する瞬間に残留物質または粒子が既に完全に存在していないことを保証するのに適していることを要求する。さらには、封鎖管は前述したような開放管から得るので、管が既に粒子を含んでいないことによって、これらの管から得る封鎖管容器ができるだけ少ない粒子しか含んでいないことが極めて重要である。

図１１に、閉鎖端部を有する容器５’の製造ライン、特に、残留物質を除去する装置５０’を配置する領域を示す。特に、この装置はイオン化流体の流れ８を流出させる第１ニードル４３を備え、第１ニードル４３には、残留物質を除去するために空気噴流９を噴出する一連のノズル４４が続いている。針様ノズル４３および４４の特別な形状が、容器５’内に挿入すると、図９および図１０に示すように、イオン化流体の流れ８および空気の流れ９を侵入させて底壁および側壁に到達させるのに役立つ。

図１２に、静電力調整手段４０’が外部電場を付与する第２の例示的実施形態を示す。図１２に示した装置は、管５に電場８０を付与するように管５を収容するよう適合されたコンデンサ４１を備える。特に、電場８０は、残留物質３０と管５の間の静電力を一時的に減少させるのに適した、極性の第１構造と第２構造との間を交互に切り替わる。

このようにして、コンデンサ４１を通過する管５には、内側表面５ｂに付着した残留物質３０に作用する静電力、および外側表面に付着した残留物質３０に作用する静電力を一時的に減少させ、および／または消去し、および／または反転させるように可変外部電場８０を付与する。特に、外部電場８０の形態を所定のタイミングで交互に変化させることができ、または回転する電場等を形成するために複数の極性に従って調整することができる。このことによって、強度または信号を調整できるだけではなく、容器５の表面に付着した残留物質３０に作用する負および正の双方の力の方向をも調整することができる。

これに続く、残留物質を排除するステップは、前述した例のように、内側表面からの残留物質の移動ステップと、これに併行して行う容器の内側表面から残留物質３０を確実に除去する流体噴流９の導入とを含む。しかし、図１２に示すように、残留物質に作用する静電力の変化はこの例では一時的なものにすぎず、排除のための噴流は外部電場の「分離」作用および移動作用中に作動される必要があるので、このステップをコンデンサ４１を通過する管５の移動と併行して行う。

前述した粒子除去装置の図示しないさらに最適化した実施形態は、電荷を調整する手段４０と電場を一時的に調整する手段４０’との組み合わせを備える。この例では、管５がコンデンサ４１の帯電表面を通過した後、導電性流体８の通過の効果を付加する。その直後、または併行して、前述した例のように、粒子を除去するために空気噴流９を供給する。

さらには、周囲への残留物質３０および粒子のさらなる放出を減少させるために、図示しない吸引装置を、管５または５’から放出される残留物質３０および周囲の作業空間から出る残留物質３０を吸引することができるように、静電力を調整する手段４０または４０’、および除去手段６０に対向して設ける。

図１３および図１４を参照し説明すると、管の内側表面から粒子を移動させる手段は、静電力を調整する手段の作動後またはこれと併行して、所定の周波数、振幅および極性の力学的運動量を管５の軸と垂直な方向に伝達することができる少なくとも１つの振動要素、例えば変換器９０を備える。

図１３および図１４に示した本発明の第１の例示的実施形態では、管は、変換器の表面上を当該管に作用する重力に従って転がる。特に、管５が変換器９０上を短時間転がるように、搬送表面７は切込み７’を有する。

代替的に、図１５、図１５Ａおよび図１６に示すように、変換器との適正な接触を確実にする手段は、上方からガラス管５に接触して下方の振動要素９０への接触を強いる力９７を生じる対立要素９５、例えば、ゴム製パッドを有する。

特に、残留物質を付着させる静電力をイオン化空気によって減少させ、および／または消去した効果を生かすべく、振動要素９０を採用することによって、図１８に示すように、残留物質をガラス管５の内側表面５ｂから容易に移動、すなわち遊離させる。

流体噴流９は、流体速度が低い「境界層」９１と呼ばれる内側表面付近の領域から振動９２によって移動させられ、流体が完全な速度を有する領域９３に存在している移動残留物質３０’を生じさせ、流体は残留物質を、ガラス管またはガラス管から得た容器から効果的に引き離して排出することができる。特に、残留物質３０は、放電させられていたとしても、完全な流体速度を利用せず、効果的に引き離されない。他方、内側表面から遊離させた、流体速度が完全になる領域内の残留物質３０’は、効果的に引き離すことができる。

図１７を参照し説明すると、有利には空気噴流９を、管５がノズル２を通過する際のみセンサー６によってトリガー信号を送るパルス噴流とする。従って、空気噴流パルス９８は、管５がノズル２と整列する位置５’に到達する速さに応じ、時間間隔によって互いに離間している。

特定の実施形態の前述した説明は、概念的な観点に従って本発明を、当業者が既存の知識を適用することによって、さらなる調査なしにかつ本発明の技術思想から逸脱することなく、このような実施形態を種々の用途のために修正および／または調整することができる程度に十分明らかにするものであり、従って、このような調整および修正は、特定の実施形態と均等なものであるとみなされなければならないことを理解されたい。この理由から、本明細書で説明した種々の機能を実現するための手段および材料は、本発明の範囲を逸脱することなく異なる性質を有することができる。本明細書で採用する言い回しまたは技術用語は、説明のためのものであって、本発明を限定するものではないことを理解されたい。

Claims (30)

1. 自動製造ライン上で、ガラス管またはガラス管から得た容器から残留物質を除去する方法であって、前記自動製造ラインでは、前記ガラス管またはガラス管から得た容器が水平に配置された搬送ライン上を搬送される該方法において、
   ・水平に配置した前記ガラス管またはガラス管から得た容器を搬送するステップと、
   ・前記残留物質と前記ガラス管またはガラス管から得た容器の内側表面との間の静電力を変化させる、すなわち、減少させ、または消去するステップと、
   ・前記残留物質を前記ガラス管またはガラス管から得た容器の前記内側表面から移動させるステップと、
   ・前記残留物質を前記ガラス管またはガラス管から得た容器の前記内側表面から吹き飛ばすステップと
   を備える方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記静電力を変化させるステップは、
   ・前記残留物質の電荷を変化させるステップと、
   ・ガラス管またはガラス管から得た容器の電荷を変化させるステップと、
   ・前記残留物質、および／または前記ガラス管またはガラス管から得た容器に作用する電場を変化させるステップと、
   ・これらの組み合わせと、
   からなる群から選択したものである方法。
3. 請求項１に記載の方法において、前記変化ステップ、前記移動ステップおよび前記除去ステップを、
   ・前記ガラス管またはガラス管から得た容器のための前記搬送ラインに沿って、３つの連続するステーションで、
   ・前記ガラス管またはガラス管から得た容器のための前記搬送ラインに沿って、２つのステーションで、または
   ・前記ガラス管またはガラス管から得た容器のための前記搬送ラインに沿って、単一のステーションで
   実行する方法。
4. 請求項１に記載の方法において、前記除去ステップを、調節した速度を有する空気等の流体の少なくとも１つの噴流を前記容器内に導入することによって実行する方法。
5. 請求項１に記載の方法において、前記電荷を変化させるステップは、調節した抵抗率を有する導電性流体の前記容器内への導入を含む方法。
6. 請求項１に記載の方法において、前記導電性流体を、予めイオン化した空気等の電気的に中性な気体から得る方法。
7. 請求項１に記載の方法において、
   前記容器内への前記流体の導入に先立って、前記気体をイオン化するステップを含み、
   該イオン化ステップは、適切な強度の電場で加速させた前記流体の分子間衝突を用いて、前記分子間の電子の分離もしくは付加または交換をもたらし、前記流体の帯電した分子の割合を急速に増大させることを含む方法。
8. 請求項１に記載の方法において、
   前記移動ステップを、前記管の軸に垂直な方向の力学的運動量を前記残留物質に伝達することによって行い、
   前記力学的運動量を、所定の周波数、振幅および極性を有する振動の前記ガラス管またはガラス管から得た容器に対する付与等によって得る方法。
9. 請求項１に記載の方法において、前記振動を、前記ガラス管またはガラス管から得た容器との適正な接触を確実にする手段を有する適切な振動要素を用いて付与する方法。
10. 請求項１に記載の方法において、
    前記適正な接触を確実にする手段は、前記管が該管に作用する重力に従って変換器の表面上に配置される構造になり、または
    前記適正な接触を確実にする手段は、前記ガラス管またはガラス管から得た容器に上方から接触して、前記ガラス管またはガラス管から得た容器を下方の前記振動要素に接触させる対立要素を有する方法。
11. 請求項１に記載の方法において、前記周波数を５０Ｈｚ以上、好ましくは１ｋＨｚ以上とし、最も好ましくは、前記周波数を２０ｋＨｚ以上とする方法。
12. 請求項１に記載の方法において、
    前記移動ステップを前記除去ステップと同一のステーションで実行し、
    前記変化ステップおよび前記除去ステップを２つの連続するステーションで実行する場合には、前記移動ステップを前記除去ステップと同時に実行し、かつ前記導電性流体および前記流体の噴流をそれぞれ異なる流速および流出速度で導入することによって、前記イオン化流体と前記残留物質を除去する流体との双方の効果を増大させる一方で、コストを低減する方法。
13. 請求項１に記載の方法において、
    前記変化ステップおよび前記除去ステップを同一のステーションで実行する場合には、
    前記移動ステップを前記変化ステップおよび前記除去ステップの双方と同時に実行し、かつ、
    前記導電性流体および前記残留物質を除去する前記流体の噴流を所定の割合で混合し、または
    前記導電性流体を、静電力を調整する媒体として機能させると共に、前記残留物質を除去する媒体としても機能させ、
    それにより、前記ステーションを簡素化し、前記残留物質の除去をより効率的なものとする方法。
14. 請求項１に記載の方法において、
    前記変化ステップは、前記容器に外部電場を付与し、または前記容器に平面平行コンデンサの対向表面間を通過させることを含み、
    前記電場における複数の極性の交互切替えによって、前記残留物質および前記容器に作用する静電気的付着力を一時的に減少または消滅させる方法。
15. 請求項１に記載の方法において、前記変化ステップおよび前記除去ステップを同一のステーションで実行する、すなわち、前記コンデンサの通過の際に、前記容器内へ流体の噴流を導入する方法。
16. 請求項１に記載の方法において、前記変化ステップおよび前記除去ステップの実行を、前記導電性流体の前記容器内への射出と、該射出の際に行う前記容器への外部電場の付与との双方によって行う方法。
17. 請求項１に記載の方法において、
    前記除去ステップは、前記流体の噴流を射出するステップの後に行う吸引段階を含み、
    該吸引段階は、前記流体の噴流が前記管または容器を出た後、前記流体の噴流を受容することによって、残留物質が周囲を汚染するのを防ぐとともに高めた圧力差を前記噴流に与えるよう適合されている方法。
18. 自動製造ライン上で、ガラス管またはガラス管から得た容器から残留物質を除去する装置であって、
    ・水平に配置された前記ガラス管またはガラス管から得た容器を搬送する手段と、
    ・前記残留物質と前記ガラス管またはガラス管から得た容器の内側表面との間の静電力を変化させ、減少させ、または消去する手段と、
    ・前記残留物質を前記ガラス管またはガラス管から得た容器の前記内側表面から移動させる手段と、
    ・前記残留物質を前記ガラス管またはガラス管から得た容器の前記内側表面から除去する手段と
    を備える装置。
19. 請求項１８に記載の装置において、前記静電力を調整する手段は、
    ・前記残留物質および／または前記容器の電荷を調整する手段と、
    ・前記残留物質および／または前記容器に作用する電場を調整する手段と、
    ・これらの組み合わせと
    からなる群から選択したものである装置。
20. 請求項１８に記載の装置において、前記移動手段は、変換器等の少なくとも１つの振動要素であって、前記静電力を調整する手段の作動後または作動中に、所定の周波数、振幅および極性を有し、前記管の軸に垂直な方向の力学的運動量を伝達することができる該振動要素を備える装置。
21. 請求項１８に記載の装置において、前記除去手段は、前記残留物質を移動させる前記振動手段の作動後または作動中に前記容器内に流入させられる、調節した速度を有する少なくとも１つの空気等の流体の噴流を用いる装置。
22. 請求項１８に記載の装置において、前記静電力を調整する手段は、
    ・調節した抵抗率を有する導電性流体であって、前記残留物質と前記容器の表面との間の静電荷を、従って静電力を減少させおよび／または消去するよう適合されている該導電性流体を前記容器内に流入させる手段
    を備える装置。
23. 請求項１８に記載の装置において、
    前記導電性流体はイオン化された空気等の流体であり、
    前記導電性流体を流入させる手段は、流体イオン化装置を有する装置。
24. 請求項１８に記載の装置において、
    調節した速度の流体の噴流を与える前記手段は、流体速度が低い「境界層」と呼ばれる前記内側表面付近の領域から移動させられて、流体が完全な速度に達することのできる領域に存在している残留物質を移動させ、
    前記流体は、前記残留物質を前記ガラス管またはガラス管から得た容器から効果的に引き離して排出し、
    前記静電力調整手段および前記除去手段は、互いに連続して配置されており、
    前記移動手段は、前記除去手段と併行して作動する装置。
25. 請求項１８に記載の装置において、前記導電性流体および前記流体の噴流がそれぞれ異なる流速および流出速度で導入されることによって、空気消費量が減少するとともに、コストが低減されている装置。
26. 請求項１８に記載の装置において、
    前記静電力を調整する手段および前記除去手段は、前記自動製造ライン上で互いに一致するよう配置されており、前記移動手段は、前記手段の双方と併行して作動し、
    前記導電性流体および前記流体の噴流は所定の割合で混合され、または
    前記導電性流体が、静電力を調整する媒体として機能すると共に、前記残留物質を除去する媒体としても機能し、
    それにより、構造が簡素化され、前記残留物質の除去効率が最大化されている装置。
27. 請求項１８に記載の装置において、前記静電力を調整する手段および前記除去手段は、前記容器の開口から所定の深さまで挿入されている装置。
28. 請求項１８に記載の装置において、前記静電力を変化させる手段、前記移動手段および前記除去手段を、前記容器の存在およびその位置に応じて自動的に作動させるように適合されたセンサー手段を備える装置。
29. 請求項１８に記載の装置において、前記静電力を調整する手段は、
    前記容器を受容し、該容器に電場を付与するよう適合されたコンデンサ装置であって、前記電場は複数の極性を交互に切り替えて、一時的に前記残留物質と前記容器との間の静電気的付着力を減少させる該コンデンサ装置を有する装置。
30. 請求項１８に記載の装置において、前記静電力を調整する手段および前記除去手段に対向して配置され、前記残留物質を収容して、前記残留物質が周囲に飛散することを防ぐように適合された吸引装置を備える装置。

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