JP2014196148A

JP2014196148A - フィラーの浄化方法及び装置

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Publication number: JP2014196148A
Application number: JP2014145635A
Authority: JP
Inventors: 睦早川; Mutsumi Hayakawa; 誠司桑野; Seiji Kuwano
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2014-07-16
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2014-10-16
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: JP5892204B2

Abstract

【課題】飲料の充填作業におけるダウンタイムを短縮する。【解決手段】フィラー（１）が収納された無菌チャンバ（９）内で所定の作業流体を所定の順序で固定噴射ノズル（１７ａ）から噴出させることにより、ＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を行い、このＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を実行する際、所定の作業流体を所定の順序でフィラー（１）の外部に向かって吹き掛けるようにし、飲料をフィラー（１）内へと送る飲料供給系配管（２）について、フィラー（１）を停止させた状態でＣＩＰ及びＳＩＰの一方又は双方を行う際に、これと並行して上記ＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を行うようにし、これによりフィラーの浄化を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、多数の充填ノズルを旋回運動させつつボトル等の容器に飲料を充填するフィラーを、洗浄、殺菌によって浄化する方法及び装置に関する。

飲料を多数のボトルに高速で充填する充填機であるフィラーは、所定の水平面内の円周に沿って一定ピッチで配列される多数の充填ノズルを備える。このフィラーは無菌処理された飲料を無菌処理されたボトル内に微生物等の異物が入らないように充填するため、その全体が無菌チャンバ内に収納される。

飲料の充填時には、フィラーの全充填ノズルが一斉に高速で旋回運動しつつ、同期的に到来するボトルに飲料を一定量ずつ注入する。上述したようにフィラーは無菌チャンバ内に収納されていることから、この飲料の充填は無菌的に行われる。

飲料は、その調合装置からフィラーの充填ノズルへと、飲料供給系配管を通って供給されるが、この飲料供給系配管内は、定期的にあるいは飲料の種類を切り替える際に、ＣＩＰ（Cleaning in Place）処理に付されて残留物や異物が除去され、さらにはＳＩＰ（Sterilizing in Place）処理に付されて無菌化される（例えば、特許文献１，２，３参照。）。

ＣＩＰは、飲料供給系配管の管路内から充填機の充填ノズルに至るまでの流路に、例えば水に水酸化ナトリウム等のアルカリ性薬剤を添加した洗浄液を流すことにより行われる。これにより、飲料供給系配管路内に付着した前回の飲料の残留物等が除去される（例えば、特許文献１、２、３参照。）。

ＳＩＰは、例えば、上記ＣＩＰで洗浄した管路内に蒸気や熱水等を流すことによって行われ、蒸気や熱水等による加熱によって、飲料供給系配管内が殺菌処理される（例えば、特許文献３第０００３段落参照。）。

飲料供給系配管内についてＣＩＰ及びＳＩＰを洗浄液や熱水等の液体で行う場合は、次のようにして実施される。

液体を飲料供給系配管内で循環させたり、廃液を回収したりする必要があるので、静止した各充填ノズルのノズル口にカップが被せられる。カップは充填ノズルと共回り可能に配置される。充填ノズルの旋回運動における旋回軸の回りには、充填ノズル及びカップと共に旋回運動するマニホルドが予め設けられる。カップはマニホルドに管路で連結され、このマニホルドと洗浄液の貯留タンク及びポンプとが断続可能な管路によって結ばれる。洗浄液の貯留タンク及びポンプはフィラーの機枠又は無菌チャンバに固定される。

飲料供給系配管内についてＣＩＰやＳＩＰを実施する際は、充填ノズルやマニホルドの旋回運動が止められ、上記カップが自動的にノズル口に被せられることにより、カップがマニホルドに連通し、マニホルドと洗浄液の貯留タンクとが管路で接続される。そこで、洗浄液の貯留タンクから洗浄液が上記飲料供給系配管内に流れ込み、さらに充填ノズル内、ノズル口、カップ内及びマニホルド内へと流れ、所定時間内だけ循環する。これにより、飲料供給系配管や充填ノズルの内部のＣＩＰが行われる。また、ＳＩＰを熱水等の液体で行う場合は、上記ＣＩＰと同様にして熱水等が供給系配管内や充填ノズルの中に流され、供給系配管内や充填ノズルの内部が殺菌処理される。

また、無菌チャンバ内も、浄化のためＣＯＰ（Cleaning out of Place）及びＳＯＰ（Sterilizing out of Place）が行われる（例えば、特許文献４、５、６参照。）。

無菌チャンバ内の各所には、各種噴射ノズルが配置され、ＣＯＰ及びＳＯＰが行われる際は、これらのノズルから、アルカリ洗浄剤、過酢酸洗浄剤、過酸化水素水等の薬液、無菌水等が無菌チャンバ内で順に噴霧状又はシャワー状に噴射される。この薬液や水のミスト、シャワー等によって、無菌チャンバの内壁面やフィラー等の機器の表面が浄化され、無菌化される。

特開２００７−３３１８０１号公報特開２０００−１５３２４５号公報特開２００７−２２６００号公報特許３３１５９１８号公報特開２００４−２９９７２３号公報特開２０１０−１８９０３４号公報

上述したように、飲料供給系配管内についてＣＩＰ及びＳＩＰを行う際は、マニホルドと洗浄液の供給源とが管路で接続されることから、フィラーにおける充填ノズル等の旋回運動が止められる。そのため、飲料供給系配管についてＣＩＰ又はＳＩＰを行う際に、同時に無菌チャンバ内についてもＣＯＰやＳＯＰを行おうとすると、洗浄液や殺菌液がフィラーの外面に均一に行き届かず、洗浄不良、殺菌不良を生じ易くなる。ことに充填ノズルは複雑な形状、構造を有するものであるから、洗浄不良や殺菌不良を生じ易い。また、充填ノズルはボトルに飲料を充填する部分であるから、充填ノズルの表面に微生物や異物が残留しているとボトル内に入り込む危険性が高い。

そこで、従来、無菌チャンバ内についてのＣＯＰやＳＯＰは、飲料供給系配管についてのＣＩＰ及びＳＩＰが完了し、マニホルドと洗浄液の貯留タンクと間の管路が切り離された後、充填ノズルの旋回運動が可能になった状態で行われている。すなわち、フィラーが駆動され、充填ノズルが旋回運動を行っている状態で無菌チャンバ内の各種ノズルが洗浄液等を噴射すると、洗浄液等の噴霧やシャワーがフィラーの随所、殊に充填ノズルの隅々まで行き渡り、フィラーの洗浄と殺菌が適正に行われることになる。

ところが、飲料供給系配管についてのＣＩＰ及びＳＩＰの完了を待って無菌チャンバ内についてＣＯＰ及びＳＯＰを行うものとすると、フィラーひいては無菌充填装置全体のダウンタイム（生産休止時間）が長くなり、飲料詰め容器の生産性が低下する。

従って、本発明は上記問題点を解消することができるフィラーの洗浄方法及び装置を提供することを目的とするもので、本発明者は、ダウンタイムを短縮するべく無菌チャンバ内のノズル設置数を増やしたうえで、無菌チャンバ内のＣＯＰ及びＳＯＰを飲料供給系配管内のＣＩＰ及びＳＩＰと同時期に行うことを試みた。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。

なお、本発明を理解しやすくするため図面の符号を括弧付きで付すが、本発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、請求項１に係る発明は、フィラー（１）が収納された無菌チャンバ（９）内で所定の作業流体を所定の順序で固定噴射ノズル（１７ａ）から噴出させることにより、ＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を行い、このＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を実行する際、所定の作業流体を所定の順序でフィラー（１）の外部に向かって吹き掛けるようにし、飲料をフィラー（１）内へと送る飲料供給系配管（２）について、フィラー（１）を停止させた状態でＣＩＰ及びＳＩＰの一方又は双方を行う際に、これと並行して上記ＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を行うフィラーの浄化方法を採用する。
請求項２に係る発明は、フィラーが収納された無菌チャンバ（９）内で所定の作業流体を所定の順序で噴出させることによりＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を行う固定噴射ノズル（１７ａ）が設けられ、ＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を実行する際に、固定噴射ノズル（１７ａ）から所定の作業流体を所定の順序でフィラー（１）の外部に向かって吹き掛けるようにし、飲料をフィラー（１）内へと送る飲料供給系配管（２）について、フィラー（１）を停止させた状態でＣＩＰ及びＳＩＰの一方又は双方を行う際に、これと並行して上記ＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方が行われるようにしたフィラーの浄化装置を採用する。

本発明によれば、無菌チャンバ（９）内に収納されたフィラー（１）の外面の隅々まで所定の作業流体を行き渡らせることができるので、洗浄不良、殺菌不良の発生を防止し、適正なＣＯＰ、ＳＯＰを実施することができる。ことにフィラー（１）内の充填ノズル（７）は複雑な形状、構造を有するものであるから、洗浄不良や殺菌不良を生じ易いが、本発明によれば、充填ノズル（７）の表面における微生物や異物の残留を的確に防止し、微生物や異物がボトル（ｂ）等の容器内に入り込む危険性を解消することができる。

また、本発明において、飲料をフィラー（１）内へと送る飲料供給系配管（２）について、フィラー（１）を停止させた状態でＣＩＰ及びＳＩＰの一方又は双方を行う際に、これと並行して上記ＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を行うようにしたことから、ＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方をＣＩＰ及びＳＩＰの一方又は双方と同時期に行うことができるので、飲料の充填作業に早期に着手することができ、フィラー（１）等無菌充填装置の生産休止時間、飲料の切り替えの際の生産間時間を短縮し、生産効率を高めることができる。

本発明に係るフィラーの浄化方法により浄化する対象であるフィラー及び無菌チャンバの概略図であり、その左半分は飲料充填中の状態を示し、右半分は洗浄処理又は殺菌処理中の状態を示す。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

無菌充填装置には、飲料の図示しない調合タンクから図１に示すフィラー１へと飲料を供給する飲料供給系配管２が設けられる。図１中、符号３は飲料供給系配管の途中に設けられたサージタンクを示す。

また、無菌充填装置には、飲料を充填する容器であるボトルｂをフィラー１へと搬送し、フィラー１によって飲料を充填されたボトルｂを図示しないキャッパーへと搬送するボトル搬送路が設けられる。搬送路は、一般に多数のホイールの列、各ホイールの回りに配置されたグリッパ４等によって構成される。

フィラー１は、飲料を多数のボトルｂに高速で充填する充填機であって、図１に示すように、ボトルｂの搬送路の一部を構成するホイール５を備える。このホイール５は無菌充填装置の床面から垂直に起立する支軸６中、旋回軸６ａとなる部分に取り付けられる。ホイール５の回りには、ボトルｂの首部を把持するグリッパ４が一定ピッチで配置される。グリッパ４はホイール５と一体で一方向に旋回運動可能である。また、ホイール５の回りには、グリッパ４と同じピッチで配列される多数の充填ノズル７が取り付けられる。

上記支軸６の回転を止められる上部はフィラー１の機枠に固定され、旋回軸６ａの上端との間にロータリジョイント６ｂが設けられる。また、旋回軸６ａ中、ロータリジョイント６ｂの下方には上マニホルド８が設けられる。支軸６の上部から上マニホルド８に至る部分は中空であり、支軸６の上部に上記飲料供給系配管２が連結される。また、上マニホルド８から、各充填ノズル７へと上記飲料供給系配管２が伸びている。

フィラー１の稼働によってホイール５が高速で旋回運動し、この運動と同期して搬送路上をグリッパ４により把持されたボトルｂが高速で搬送されつつ充填ノズル７のノズル口７ａの直下に来ると、各ボトルｂ内に一定量の飲料が次々と充填されて行く。

また、フィラー１は、無菌処理された飲料を無菌処理されたボトルｂ内に微生物等の異物が入らないように充填するため、図１に示すように、その全体が無菌チャンバ９内に収納される。無菌チャンバ９には、上記ボトルｂの搬送路の上流側と下流側とで、ボトルｂの入口と出口が設けられるが、これらの図示は省略する。

上述したように、飲料はその調合装置からフィラー１の充填ノズル７へと、飲料供給系配管２を通って供給されるが、この飲料供給系配管２内は、定期的にあるいは飲料の種類を切り替える際に、ＣＩＰ処理され、さらにはＳＩＰ処理される。

ＣＩＰは、水、アルカリ性洗剤、酸性洗剤等の洗浄用作業流体を所定の順序で飲料供給系配管２内に通すことにより行われる。また、ＳＩＰは、殺菌液、熱水、蒸気等の殺菌用作業流体を飲料供給系配管２内に通すことにより行われる。

図１中、符号１０は洗浄液や殺菌液である作業流体の供給源としての貯留タンクを示し、符号１１は送液ポンプを示す。貯留タンク１０は所定の作業流体の種類に応じた個数設けられるが作図上一つのみ示す。また、蒸気等の殺菌用作業流体の供給源の図示は省略する。また、図１中、符号１２は貯留タンク１０から上記サージタンク３へと至る往路管を示し、符号１３は各充填ノズル７から貯留タンク１０へと至る帰路管を示す。往路管１２及び帰路管１３は上記飲料供給系配管２と共に洗浄液等の循環路を形成する。

上記帰路管１３の始端には、各充填ノズル７のノズル口７ａに対して各々接離可能なカップ１４を備える。ＣＩＰ又はＳＩＰを行う際に各カップ１４が図示しないアクチュエータによってフィラー１の充填ノズル７の先端のノズル口７ａに被せられることで帰路管１３の始端が、充填ノズル７のノズル口７ａに接続される。各カップ１４は帰路管１３の一部を構成する可撓性パイプによって下マニホルド１５に連結される。下マニホルド１５は、フィラー１の旋回軸６ａに取り付けられ、上記ホイール５、充填ノズル７等と一体で旋回運動が可能である。

上記帰路管１３が下マニホルド１５から貯留タンク１０へと伸びる箇所には、断続自在な継手１６が設けられる。上記ＣＩＰ又はＳＩＰの際にこの継手１６が接続される。その場合は、ホイール５、充填ノズル７等は旋回不能である。ＣＩＰ又はＳＩＰが終了し、継手１６が切り離されると、ホイール５、充填ノズル７等は旋回可能となる。

上記飲料供給系配管２内について行われるＣＩＰ，ＳＩＰと同様に、上記無菌チャンバ９内も、浄化のためにＣＯＰ及びＳＯＰが行われる。

ＣＯＰ及びＳＯＰは、過酸化水素水等の薬液、無菌水等所定の作業流体が無菌チャンバ９内で順に噴霧状又はシャワー状に噴射されることにより行われる。

図１中、符号１７ａ，１７ｂは無菌チャンバ９内において、無菌チャンバ９の内壁面とフィラー１の外面との間の各所に配置された噴射ノズルを示す。

噴射ノズルのうち、符号１７ａで示すものは無菌チャンバ９内の所定箇所に固定された固定噴射ノズルであり、符号１７ｂで示すものは上下方向に移動可能な可動噴射ノズルである。

可動噴射ノズル１７ｂは、図１に示すように、フィラー１をその外周から取り囲むように配置された環状パイプ１８の内側に一定ピッチで多数配置される。この可動噴射ノズル１７ｂを有する環状パイプ１８は一段のみならず複数段にわたって設けることも可能である。これらの可動噴射ノズル１７ｂは、望ましくは各々充填ノズル７に対向するように配置される。

環状パイプ１８は、上下往復移動手段に保持され、上下往復移動手段の駆動によってフィラー１の外周に沿って上下方向に往復移動可能である。具体的には、図１に示すように、フィラー１の機枠又は無菌チャンバ９の壁に垂直に固定されたアクチュエータであるエアシリンダ装置１９のロッド１９ａに連結される。望ましくは、エアシリンダ装置１９は無菌チャンバ９の天井の外部に固定され、ロッド１９ａは無菌チャンバ９内へと突出する。このため、無菌チャンバ９の内壁面とロッド１９ａとの間は、外気が無菌チャンバ９内に入らないようにするため、ベローズ２０で遮断される。エアシリンダ装置１９は図示例では二基のみ示してあるが、三基以上設けることも可能である。

また、符号２１はアルカリ洗浄剤、過酢酸洗浄剤、過酸化水素水等の薬液、無菌水等所定の作業流体の供給源である貯留タンクを示す。貯留タンク２１は過酸化水素水等の薬液、無菌水等の各々について設けられるが、便宜上一つのみ示す。また、符号２２は各貯留タンク２１から上記固定噴射ノズル１７ａへと至る供給管を示し、符号２３は各貯留タンク２１から可動噴射ノズル１７ｂへと至る可撓性供給管を示す。可撓性供給管２３は、具体的には上記環状パイプ１８に連結される。各供給管２２，２３にはポンプ２４が設けられる。

ＣＩＰ又はＳＯＰの際、エアシリンダ装置１９の駆動により、そのロッド１９ａと共に環状パイプ１８がフィラー１の外周に沿って上下に往復移動を行う。また、同時にＣＩＰ又はＳＯＰのための薬液、無菌水等所定の作業流体が所定の順序で可動噴射ノズル１７ｂからフィラー１の外部に向かって噴射され、これにより、フィラー１の外面に薬液等が吹き掛けられ、フィラー１の外面から異物等が洗い落され、また、殺菌処理される。

なお、環状パイプ１８の上下方向での行程は、フィラー１における充填ノズル７のみの外面を上下方向で倣い得るように設定することも可能である。このようにすれば、殊に複雑な形状、構造を有する充填ノズル７を他部分よりも念入りに洗浄、殺菌することができる。

次に、上記フィラーの浄化装置による浄化作業について説明する。

（１）フィラー１の駆動が停止され、これにより充填ノズル７等が旋回運動を止めて静止する。また、サージタンク３が空にされる。

（２）図１右半分に示すように、カップ１４で充填ノズル７のノズル口７ａが塞がれる。また、継手１６が接続される。これにより、ＣＩＰ、ＳＩＰの際に洗浄液、殺菌液等所定の作業流体を流すための循環路が形成される。

（３）ＣＩＰが開始され、アルカリ洗浄剤、水等所定の作業流体が所定の順序で貯留タンク１０からポンプ１１によって送り出される。洗浄液等は往路管１２を通って貯留タンク１０から上記サージタンク３へと流れ、飲料供給系配管２を通って、上マニホルド８内に流入した後、各充填ノズル７へと流れ、更に、帰路管１３を通って貯留タンク１０へと戻る。これにより、洗浄液等が循環路内を所定の順序で所定の時間だけ流れ、充填ノズル７の内部を含む飲料供給系配管２内が洗浄される。

（４）ＣＩＰが終了すると、ＳＩＰが開始され、熱水又は加熱蒸気等の所定の作業流体が上記循環路内に所定時間流される。これにより、充填ノズル７等を含む飲料供給系配管２内が殺菌処理される。

（５）上記ＣＩＰ及びＳＩＰが行われる際、これと並行して無菌チャンバ９内に対しＣＯＰ及びＳＯＰが行われる。

ＣＯＰ及びＳＯＰは、洗浄液、殺菌液等所定の作業流体が所定の順序でポンプ２４により各貯留タンク２１から送り出されることにより行われる。洗浄液等は供給管２２，２３を通って固定噴射ノズル１７ａ及び可動噴射ノズル１７ｂから噴霧状又はシャワー状に噴射され、無菌チャンバ９内のフィラー１等の外面に吹き付けられる。

また、可動噴射ノズル１７ｂは、エアシリンダ装置１９の駆動により環状パイプ１８と共にフィラー１の上下方向で往復移動しながら、洗浄液、殺菌液等を所定の順序でフィラー１の外部に向かって吹き掛ける。これにより、フィラー１の外面、殊に複雑な形状及び構造を有する充填ノズル７の外面の洗浄効果、殺菌効果が向上する。

また、ＣＩＰ及びＳＩＰと並行してＣＯＰ及びＳＯＰが行われることから、フィラー１を含む無菌充填装置のダウンタイムが短縮化され、飲料詰め製品の生産性が向上する。

なお、上記ＣＩＰ及びＳＩＰが行われた後に、無菌チャンバ９内に対するＣＯＰ及びＳＯＰが行われるようにしてもよい。この場合は、上記継手１６が分離された後、望ましくはフィラー１が旋回運動を行っている最中にＣＯＰ及びＳＯＰが行われる。フィラー１と共に充填ノズル７が高速で旋回運動を行っているところへ洗浄液、殺菌液等を吹き付けるようにすることで、洗浄効果、殺菌効果を高めることが可能である。

（６）上記ＣＩＰ、ＳＩＰ、ＣＯＰ及びＳＯＰが終了すると、ＣＩＰ及びＳＩＰのために接続されていた継手１６が分断され、図１中、左半分に示すように、各充填ノズル７のノズル口７ａからカップ１４が外される。

（７）飲料の充填作業が開始され、図示しない調合装置で調合され、殺菌処理された飲料が、浄化されたサージタンク３、飲料供給系配管２を通ってフィラー１内に至り、フィラー１の各充填ノズル７から容器である各ボトルｂに充填される。

飲料を充填されたボトルｂは、フィラー１のホイール５側のグリッパ４から次の図示しないキャッパーのホイール側のグリッパへと受け渡され、キャッパーによって殺菌済のキャップで口部を閉じられ、無菌充填装置外へと排出される。

本発明は以上説明したように構成されるが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々変更可能である。

例えば、上記可動充填ノズルは、無菌充填装置の床側から起立させるようにしてもよい。チャンバは無菌仕様に限定されるものではなく、クリーンルームなどで用いられるシュラウド構造でも良い。容器はボトルに限らず、紙容器であってもよい。

また、上記実施の形態では、飲料供給系配管等についてＣＩＰ及びＳＩＰの双方を行う際に、無菌チャンバ内についてＣＯＰ及びＳＯＰの双方を行うようにしたが、ＣＩＰを行う際にＣＯＰを行い、ＣＩＰを行う際にＳＯＰを行い、ＣＩＰを行う際にＣＯＰ及びＳＯＰの双方を行い、ＳＩＰを行う際にＣＯＰを行い、ＳＩＰを行う際にＳＯＰを行い、ＳＩＰを行う際にＣＯＰ及びＳＯＰの双方を行い、ＣＩＰ及びＳＩＰの双方を行う際にＣＯＰを行い、ＣＩＰ及びＳＩＰの双方を行う際にＳＯＰを行うようにしてもよい。

１…フィラー
２…飲料供給系配管
７…充填ノズル
９…無菌チャンバ
１７ａ…固定噴射ノズル
１７ｂ…可動噴射ノズル
１９…エアシリンダ装置
ｂ…ボトル

Claims

フィラーが収納された無菌チャンバ内で所定の作業流体を所定の順序で固定噴射ノズルから噴出させることにより、ＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を行い、このＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を実行する際、所定の作業流体を所定の順序でフィラーの外部に向かって吹き掛けるようにし、飲料をフィラー内へと送る飲料供給系配管について、フィラーを停止させた状態でＣＩＰ及びＳＩＰの一方又は双方を行う際に、これと並行して上記ＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を行うことを特徴とするフィラーの浄化方法。
フィラーが収納された無菌チャンバ内で所定の作業流体を所定の順序で噴出させることによりＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を行う固定噴射ノズルが設けられ、ＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方を実行する際に、固定噴射ノズルから所定の作業流体を所定の順序でフィラーの外部に向かって吹き掛けるようにし、飲料をフィラー内へと送る飲料供給系配管について、フィラーを停止させた状態でＣＩＰ及びＳＩＰの一方又は双方を行う際に、これと並行して上記ＣＯＰ及びＳＯＰの一方又は双方が行われるようにしたことを特徴とするフィラーの浄化装置。