JP2013203452A - グローブボックス - Google Patents

Abstract

【課題】作業者に頼ることなく、グローブが正常に保持されていることを確認できるグローブボックスを提供することを目的とする。
【解決手段】内部が無菌状態に維持される無菌チャンバ５０と、無菌チャンバ５０の内部に配置される充填装置１４を外部から処理するために無菌チャンバ５０に設けられるグローブ５２と、グローブ５２を所定の状態に保持する治具５５が装着されたことを検知する治具検知センサと、治具５５が正常に装着されていることを治具検知センサが検知している場合に限り、無菌チャンバ５０の内部の充填装置１４の動作を許可する制御部と、を備える無菌飲料充填機。
【選択図】図３

Description

本発明は、飲料水等の液体を容器に充填するための充填装置に関し、特に無菌環境下で充填を行う無菌充填装置に適用するのが好適なグローブボックスに関する。

飲料水等の液体をＰＥＴボトルやガラス瓶、ボトル缶等の容器に充填する装置として、回転式の充填装置が用いられている。この回転式の充填装置は、回転する円形のホイールの外周部に複数の充填バルブを備えており、ホイールがほぼ１回転して容器が周方向に搬送される間に、充填バルブから容器内への充填を行う。そして、容器への液体の充填が終了した後、キャッパ（打栓機）により容器へのキャップの装着が行われる。

液体が飲料水の場合、雑菌が容器内へ混入するのを防ぐことが必要である。そこで、殺菌剤により容器およびキャップを殺菌した後、製品液の充填及びキャップ装着といった一連の工程を行ういわゆる無菌充填が採用されている。
無菌充填方式においては、容器やキャップだけではなく、充填を行う環境も殺菌する必要がある。このため、充填装置において、充填する液体の流れる配管や充填バルブ等の液体流路内に殺菌剤を流すことが行われている（例えば、特許文献１）。また、充填装置は、装置本体を囲う壁が設けられることでチャンバを形成するが、このチャンバ内に液体や気体状態の殺菌剤が供給され、これによって製品液の充填を行うチャンバ内の殺菌も行われる。

特開２０１０−１８９０３４号公報 特開２０００−２３７６０６号公報

チャンバ内で例えば容器の搬送異常が生じた場合、無菌性を維持したままで復旧作業が外部からできるようにするためには、チャンバの壁面にグローブを設置すればよい。作業者は、搬送異常が生じたときに、グローブに手を挿入して異常を解消するための作業を行なう。つまり、グローブが設けられた無菌充填装置は、グローブボックスとして機能する。
グローブは使用しない時、つまりチャンバ内の装置が正常に動作している時には、チャンバ内の装置との接触を避ける必要がある。また、グローブが適切に殺菌されていることが、異常時の作業を行う上で要求される。そこで、グローブの内部に治具を挿入することで、グローブを延ばした状態とし、かつ、チャンバ内の装置の動作範囲から避けた位置に保持されることが有効である。例えば、斜め上方に向けた姿勢でグローブを治具により固定すれば、チャンバ内に設けられた散布ノズルから散布される殺菌剤、すすぎを受けるのに適している。
ところが、グローブが正常な位置に保持されているかどうかの確認はよういではない。また、例えば作業者の交代が合った場合には、確認自体を怠ることも想定される。そうすると、グローブがチャンバ内の装置と接触することで、当該装置の正常な運転を妨げるおそれがある。そうすると、充填装置の生産効率を落としてしまう。また、生産チャンバ内の装置と接触を回避できたとしても、グローブが殺菌不良になるおそれがあり、そうすると、異常時に殺菌が不十分なグローブで復旧作業を行なうことにより、殺菌不良の製品を生み出してしまい、これもまた生産効率を落とす要因となる。
特許文献２には、グローブボックス内で殺菌を行なうことが開示されているが、グローブを正常な位置に保持することについての開示、示唆はなされていない。
そこで本発明は、作業者に頼ることなく、グローブが正常に保持されていることを確認できるグローブボックスを提供することを目的とする。

本発明は、内部が外部と相違する環境に維持されるチャンバと、チャンバの内部に配置される機器、装置類を外部から処理するためにチャンバに設けられるグローブと、グローブを所定の状態に保持する治具が装着されたことを検知する治具検知センサと、治具が必要な位置に装着されていることを治具検知センサが検知していない場合に、チャンバの内部に配置される機器、装置類の動作を許可しない制御部と、を備えること特徴とするグローブボックスである。
本発明は、グローブを正常な位置に保持するために治具を用いることを前提とし、その治具が必要な位置に装着されていることを治具検知センサにより検知することにしたので、作業者に頼ることなく、グローブが正常な位置に保持されていることを確認できる。
また、本発明によると、治具が必要な位置に装着されていない場合には、当該機器、装置類が動作するのを許可しない。したがって、グローブを使って内部に配置される機器、装置類が処理されていることが想定される間に、誤って機器、装置類が動作しないので、滞りなく機器、装置類の処理を行うことができる。

本発明のグローブボックスにおいて、治具が誤った状態でチャンバに装着された場合に、治具検知センサによる治具の装着の検知を回避する検知回避手段を治具に設けることが好ましい。正しい状態で治具が装着された場合にのみ、治具検知センサが治具の装着を検知することで、機器、装置類が誤って動作するのを確実に避けるためである。
検知回避手段は治具検知センサの種類に応じて定めればよいが、例えば光電センサを治具検知センサに用いたとすると、誤った状態で治具が装着された場合に光電センサからの検出光が照射される面に無反射膜を形成する、あるいは、検出光の進行方向であって光電センサの検出距離を超える位置に当該面を後退させる、ことができる。いずれも、簡易な構成でありながら正しい状態で治具が装着されていることを正確に検知できる。

本発明によれば、グローブを正常な位置に保持するための治具が必要な位置に装着されていることを治具検知センサにより検知することにしたので、作業者に頼ることなく、グローブが正常な位置に保持されていることを確認できる。

本実施形態における無菌飲料充填機の全体構成を説明するための図である。 充填装置に付随して設けられたグローブの近傍を示す部分断面図であり、作業員が充填装置の異常を解除するための処理を行っている様子を示す図である。 充填装置に付随して設けられたグローブの近傍を示す部分断面図であり、グローブが治具により保持されている様子を示す図である。 治具の保持構造を示す部分断面図である。 治具の保持構造を示す部分断面図であり、治具の変形例を示す図である。 治具の保持構造を示す部分断面図であり、治具の他の変形例を示す図である。 治具検知センサの配置の変形例を示す図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１に示すように、無菌飲料充填機１は、容器１００を無菌飲料充填機１内に搬入する搬入コンベア１０、容器１００を殺菌する殺菌装置１１、容器１００をすすぐすすぎ装置１３、殺菌およびすすぎを終えた容器１００に液体を充填する充填装置１４、液体が充填された容器１００にキャップ２０を装着するキャッパ１５、容器１００を無菌飲料充填機１外に搬出する搬出コンベア１６を備えている。これら、搬入コンベア１０、殺菌装置１１、すすぎ装置１３、充填装置１４、キャッパ１５、搬出コンベア１６間には、搬送スターホイール１７が設けられ、これによって、各装置間における容器１００の搬送及び受け渡しが行われるようになっている。
無菌飲料充填機１は、以上の殺菌装置１１、すすぎ装置１３などの各装置の動作を制御する制御部１８を備えている。制御部１８は、後述する治具検知センサ６０からの治具５５の装着有無に関する情報を取得する。

これら殺菌装置１１、すすぎ装置１３、充填装置１４、キャッパ１５において容器１００の搬送経路は、ベース架台２１上に設けられ、ベース架台２１上には、殺菌装置１１、すすぎ装置１３、充填装置１４、キャッパ１５における容器１００の搬送経路を無菌環境に維持するため、ベース架台２１上の空間の側方および上方を覆う無菌チャンバ５０が設けられている。そして、無菌チャンバ５０内の上部及び下部には、無菌チャンバ５０内に殺菌剤、すすぎ液等を散布するため、シャワー状、あるいはスプリンクラー状の散布ノズル５１（図２）が無菌チャンバ５０の上壁５０１に取り付けられている。また、ベース架台２１には、散布された殺菌剤やすすぎ液を回収するドレン口（図示無し）が形成され、ドレン口には、開閉弁が設けられている。

充填装置１４に異常が生じ、例えば容器１００の搬送ができなくなる場合に備えて、無菌チャンバ５０の壁面には、グローブ５２が取り付けられている。これは、異常からの復旧作業が、無菌チャンバ５０内の無菌状態を維持したまま外部から行えるようにするためである。したがって、無菌チャンバ５０は、グローブボックスとして機能すると言える。そして、容器１００の搬送ができなくなると、図２に示されるように、作業員がグローブ５２に手を入れて必要な作業を行なう。
グローブ５２は、無菌チャンバ５０の側壁５０２に空けられた操作窓５３に取り付け治具５４を介して固定されている。

異常時に作業を行なう以外の時には、グローブ５２は、無菌チャンバ５０内の充填装置１４などの各種装置との接触を避けるために、図３に示すように、斜め上方に向けた所定位置に保持される。グローブ５２を保持するのに、治具５５が用いられる。
治具５５は、グローブ５２の中に挿入されてグローブ５２を所定の向きに保持するアーム５６と、アーム５６の基端部を支持する支持部５７と、を備えている。図３に示されるように、アーム５６がグローブ５２の中に挿入され、かつ支持部５７が無菌チャンバ５０の操作窓５３に対応する位置で側壁５０２に固定されることで、グローブ５２は無菌チャンバ５０の内部に斜め上方に向けた所定位置に保持される。

治具５５の側壁５０２に対する固定構造を図４に示す。
側壁５０２には、治具５５の支持部５７を下方において支持する下ブラケット５０３と、支持部５７を上方において支持する上ブラケット５０５と、を備える。下ブラケット５０３は、保持溝５０４を備えており、支持部５７の下端部がこの保持溝５０４に挿入されることで、支持部５７の水平方向及び鉛直方向下向きの動きを拘束して保持する。一対の上ブラケット５０５は、鉛直方向に支持部５７が挿通できる間隔を隔てて配置されており、支持部５７がこの間隔に配置されると、一対の上ブラケット５０５は支持部５７の水平方向の動きを拘束して保持する。治具５５は、耐食性の優れた金属材料、例えばステンレス鋼から構成される。
なお、以上の固定構造はあくまで一例であり、治具５５を固定することができる限り、本発明は他の固定構造を採用できる。

さて、本実施形態の無菌飲料充填機１は、下ブラケット５０３と上ブラケット５０５により治具５５が保持されているか否かを検知する治具検知センサ６０を備えている。治具検知センサ６０は、上ブラケット５０５よりも所定の間隔を空けて側壁５０２に取り付けられている。
治具検知センサ６０は、例えば光電センサから構成することができる。この治具検知センサ６０は検知光６１を下向きに出射する。この検知光６１は一対の上ブラケット５０５の間を進む。治具５５の支持部５７が下ブラケット５０３と上ブラケット５０５により保持されていると、検知光６１は支持部５７の上面に照射されることで反射され、治具検知センサ６０に戻る。治具検知センサ６０は、反射され検知光６１を受光することで、治具５５が適切に装着されていること、換言すればグローブ５２が無菌チャンバ５０の内部に斜め上方に向けた所定位置に保持されていること、を検知することができる。治具検知センサ６０が検知できる距離に限界があるため、治具５５が装着されていないと、反射光を受光できない。したがって、治具検知センサ６０は、治具５５が装着されていないことを、反射光を受光できないことにより検知することができる。

無菌飲料充填機１の制御部１８は、治具検知センサ６０における検知結果に関する情報を取得する。制御部１８は、検知結果に関する情報を取得して、無菌飲料充填機１の動作を制御する。
つまり、制御部１８は、治具検知センサ６０から治具５５が装着されているとの検知結果を取得した場合には、無菌飲料充填機１の動作を許可する許可状態にする。無菌飲料充填機１は、許可状態にあれば、別途設けられる運転スイッチを操作することにより、所定の動作を行なうことができる。
一方、治具検知センサ６０から治具５５が装着されていないとの検知結果を取得した場合には、制御部１８は無菌飲料充填機１の動作を許可しない不許可状態とする。無菌飲料充填機１は、不許可状態にあれば、別途設けられる運転スイッチを操作したとしても、所定の動作を行なうことができない。
また、制御部１８は、治具検知センサ６０から治具５５が装着されていないとの検知結果を取得した場合には、作業者に対して治具５５が装着されていない旨の情報を発することもできる。例えば、治具５５が装着されていない旨の視覚的な表示をディスプレイに示すことができるし、治具５５が装着されていない旨の警告音をスピーカから出力させることもできる。

さて、無菌飲料充填機１は、以下のように動作する。
無菌飲料充填機１において、例えば充填装置１４に容器１００の搬送が停止する異常が発生したとする。作業者は、異常発生まで装着されていた治具５５を取り外してグローブ５２を使用できるようにする。治具検知センサ６０は治具５５が取り外されたことを検知し、制御部１８は
治具検知センサ６０からの情報に基づいて無菌飲料充填機１の動作を許可状態から不許可状態にする。また、制御部１８は、前述したように、治具５５が装着されていない旨の情報を発することができる。

作業者は、図２に示すように、グローブ５２に手を入れ、異常を取り除くための作業を行なう。この間、例えば他の作業員が誤って無菌飲料充填機１を動作させようとしても、制御部１８により無菌飲料充填機１は不許可状態とされているので、異常を取り除くための作業を行なっている作業員の安全が確保される。

作業が完了したならば、作業者は治具５５を装着する。治具検知センサ６０は、治具５５が装着されたこと、つまりグローブ５２が所定の位置に保持されていることを治具５５からの反射光を受光することで検知し、検知結果を取得した制御部１８は、無菌飲料充填機１を許可状態にする。作業者が運転スイッチを操作することで、殺菌装置１１以降の各装置が正規の動作を行なうことで、容器１００への飲料充填が再開する。
一方、作業者が治具５５を装着するのを忘れてしまった場合には、無菌飲料充填機１は不許可状態のままであるから、作業者が運転スイッチを操作したとしても、殺菌装置１１以降の各装置が動作することがない。作業員は、治具５５が装着されていないことを、殺菌装置１１以降の各装置が動作しないことから認識することができる。

以上のように、本実施形態の無菌飲料充填機１によると、グローブ５２が正常な位置に保持されているかどうかを、作業者の目視に頼ることなく確実に確認することができる。したがって、グローブ５２が無菌チャンバ５０内の装置と接触することがない。また、グローブ５２が正常な位置に保持されているので、散布ノズル５１から必要な量の殺菌剤がグローブ５２に散布されるので、殺菌不良になることもない。
また、無菌飲料充填機１は、治具検知センサ６０による治具５５の装着有無に応じて許可状態・不許可状態になるので、異常解消のための作業中に誤って運転されることがない。したがって、無菌飲料充填機１は、作業員は異常解消の作業を滞りなく行なうことができる。

極めてまれではあろうが、上下を逆さまにして治具５５を装着することも想定される。そうすると、グローブ５２は下向きに保持されてしまう。この場合、以上で説明した無菌飲料充填機１では、治具検知センサ６０は治具５５が装着されたものと誤って検知してしまう。本発明は、この誤検知に対する対策として、治具５５が誤った状態装着された場合に、治具検知センサ６０による治具５５の装着の検知を回避する。
１つめの対策は、支持部５７からの検知光６１の反射を阻止するものである。つまり、図５に示すように、治具５５を上下逆さまに装着した場合に、検知光６１が照射される支持部５７の面に無反射フィルム５８を貼り付ける。そうすれば、検知光６１が支持部５７に到達したとしても、反射されることがないので、治具検知センサ６０が誤って治具５５を装着されていることを検知することがない。

２つめの対策は、治具検知センサ６０が検知できる距離に限界があることを利用するものである。つまり、図６に示すように、支持部５７治具５５を上下逆さまに装着した場合に、検知光６１が照射される支持部５７の面から所定の深さまで溝５９を掘る。そうすれば、治具検知センサ６０から照射された検知光６１は溝５９の底まで到達するが、底から治具検知センサ６０までの距離が長いと反射光が弱く、治具検知センサ６０の受光部が受ける受光量が少ないために、治具検知センサ６０が誤って治具５５を装着されていることを検知することがない。
なお、溝５９の深さは、治具検知センサ６０の検知距離に応じて適宜設定される。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の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することが可能である。
例えば、以上では、充填装置１４に対応してグローブ５２を設ける例ついて説明したが、殺菌装置１１など他の装置に対応してグローブ５２を設け、それに用いられる治具５５に本発明を適用することができる。
また、治具検知センサ６０は、治具５５（支持部５７）の上方に設ける例を示したが、図７に示すように側方に設けることもできる。
さらに、以上で説明した治具５５は無菌チャンバ５０（側壁５０２）から完全に取り外しができることを前提にしているが、支持部５７の一部を側壁５０２に対して回転軸を介して回転可能に取り付けることもできる。
さらにまた、治具検知センサ６０は光電センサに限るものでなく、治具５５の装着有無を検知できる近接センサなどのセンサを広く本発明に適用することができる。

１ 無菌飲料充填機
１０ 搬入コンベア
１１ 殺菌装置
１３ すすぎ装置
１４ 充填装置
１５ キャッパ
１６ 搬出コンベア
１７ 搬送スターホイール
１８ 制御部
２１ ベース架台
５０ 無菌チャンバ
５０１ 上壁
５０２ 側壁
５０３ 下ブラケット
５０４ 保持溝
５０５ 上ブラケット
５１ 散布ノズル
５２ グローブ
５３ 操作窓
５４ 取り付け治具
５５ 治具
５６ アーム
５７ 支持部
５８ 無反射フィルム
５９ 溝
６０ 治具検知センサ
６１ 検知光
１００ 容器

Claims (3)

1. 内部が外部と相違する環境に維持されるチャンバと、
   前記チャンバの内部に配置される機器、装置類を外部から処理するために前記チャンバに設けられるグローブと、
   前記グローブを所定の状態に保持する治具が装着されたことを検知する治具検知センサと、
   前記治具が正常に装着されていることを前記治具検知センサが検知している場合に限り、前記チャンバの内部に配置される前記機器、装置類の動作を許可する制御部と、
   を備えること特徴とするグローブボックス。
2. 前記治具が誤った状態で前記チャンバに装着された場合に、前記治具検知センサによる前記治具の装着の検知を回避する検知回避手段を前記治具が備える、
   請求項１に記載のグローブボックス。
3. 前記治具検知センサが光電センサであり、
   前記検知回避手段は、
   誤った状態で前記治具が装着された場合に前記光電センサからの検出光が照射される面に形成される無反射膜であるか、
   または、
   前記検出光の進行方向であって前記光電センサの検出距離を超える位置に当該面を後退させる、
   請求項２に記載のグローブボックス。

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