JP2018104008A - 液体分注装置及び液体分注方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シートの複数の凹部に分注される液体が低粘性液である場合でも、液体のこぼれをなくし、シートの取り扱いを容易にする。【解決手段】幾つかの実施形態に係る液体分注装置は、被搬送物を搬送するための搬送面を有するコンベアと、前記搬送面を含む前記コンベアの一部を囲う冷却空間を内部に形成する冷却室と、前記冷却室のコンベア搬送方向下流側で、前記被搬送物に含まれるシートに形成された前記複数の凹部の各々に液体を注入し、前記被搬送物が保有する冷熱によって前記複数の凹部に注入された前記液体の少なくとも表層を凍結させるための分注部と、前記冷却室の前記冷却空間を極低温に冷却するための冷却部と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、液体をシートに形成された複数の凹部に分注するための液体分注装置及び液体分注方法に関する。

医薬品や食品等の包装分野では、カプセル、錠剤等の固形物や、粉状のものを包装するために、ピールオープンの包装シートやＰＴＰ（プレススルーパック）包装シートが用いられている。ピールオープンの包装シートやＰＴＰ包装シートなどのポケットを有する包装シートは、カプセルや錠剤等を二枚のアルミ蒸着フィルム或いはプラスチックシートとアルミ箔で挟んだシート状のもので、フィルムに内容物を収納する凹部が形成され、フィルムを引き裂いてポケットから中身を取り出したり、プラスチック部分を強く押すことで蓋部を形成するアルミ膜が裂け、内容物を容易に取り出すことができるようになっている。
例えば、特許文献１にはＰＴＰ包装シートの一構成例が開示され、特許文献２には、ＰＴＰシートを製造する包装機械の一構成例が開示されている。

特開２０１４−１７２６５６号公報 特開２０１５−２２４８７３号公報

ＰＴＰ包装シートなどの製造過程において、シートに形成された複数の凹部に固形物や粉状の原料、あるいは液状であっても高粘性液の原料を分注する場合、凹部からの原料のこぼれはあまり発生しないため、シートの取り扱いは比較的容易である。
しかし、シートの凹部に分注される原料が低粘性液の場合、低粘性液の液面が変動しやすいため、凹部の開口まで低粘性液を充填すると凹部からこぼれるおそれがある。そのため、ＰＴＰ包装シートの製造過程におけるシートの取り扱いに他の原料と比べて特別な配慮が必要となる。また、このような特別な配慮を不要とするためには、深底の凹部を形成したり、凹部の容積に比べて原料液の充填量を低く抑える、等の対策が必要となる。

幾つかの実施形態は、上記課題に鑑み、シートの複数の凹部に分注される液体が低粘性液である場合でも、液体のこぼれをなくし、シートの取り扱いを容易にすることを目的とする。

（１）幾つかの実施形態に係る液体分注装置は、
被搬送物を搬送するための搬送面を有するコンベアと、
前記搬送面を含む前記コンベアの一部を囲う冷却空間を内部に形成する冷却室と、
前記冷却室のコンベア搬送方向下流側で、前記被搬送物に含まれるシートに形成された前記複数の凹部の各々に液体を注入し、前記被搬送物が保有する冷熱によって前記複数の凹部に注入された前記液体の少なくとも表層を凍結させるための分注部と、
前記冷却室の前記冷却空間を極低温に冷却するための冷却部と、
を備える。
本明細書では、「被搬送物」はシートのみ又は少なくとも一部にシートを含む被搬送物を意味する。

上記（１）の構成において、上記冷却室の冷却空間は上記冷却部によって極低温に冷却されているため、上記冷却空間を通るコンベアの搬送面及び上記被搬送物は極低温に冷却される。そのため、上記分注室で被搬送物に形成された複数の凹部に分注された液体は、コンベアの搬送面及び被搬送物が保有する冷熱によって少なくとも表層が凍結する。ここで、「極低温」とは、例えば、−１２０℃〜−７０℃の温度を言う。

従って、分注室から出た被搬送物は、以後の工程において、凹部からの液体のこぼれを抑制できるため、被搬送物の取り扱いが容易になり、以後の工程での処理時間を短縮できる。
また、冷却室で被搬送物は極低温に冷却されるため、分注後の液体の表層を凍結可能な冷熱を保有できると共に、冷却部の所要動力は液体の表層を凍結するだけの動力で済む。
さらに、液体分注装置を冷却室及び分注部のみで構成するため、コンベアの搬送方向に沿って装置をコンパクトに配置できる。
なお、複数の凹部に注入される液体の容量が微小な場合は、凹部に注入された液体の全量を凍結させてもよい。凹部の容積が微小な場合、全量凍結しても冷却部の消費動力の増加を抑えることができる。

（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
前記冷却部は、
前記冷却室内で空気流を形成するための送風機と、
前記空気流を冷却するための冷却器と、
前記コンベアの上方及び下方の少なくとも一方から冷気噴射口が前記コンベアの上面又は下面に向けて配置され、前記冷気噴射口に向けて漸減する断面を有する複数の冷気ノズルと、
を含む。

上記（２）の構成によれば、冷気ノズルから噴射されコンベアの上面又は下面に噴き付けられる冷気の衝突噴流を形成できる。これによって、コンベアによって搬送される被搬送物及び被搬送物に含まれるシートの凹部に注入された液体の冷却効果を向上できる。

（３）一実施形態では、前記（１）又は（２）の構成において、
前記分注部は、
前記コンベアの上方に配置され前記シートの前記複数の凹部の各々に前記液体を注入するための複数の分注ノズルと、
前記複数の分注ノズルを前記コンベア搬送方向及び上下方向に沿って駆動するための駆動部と、
前記複数の分注ノズルを、前記シートに対して前記コンベア搬送方向へ並行させながら前記液体を前記複数の凹部に注入する注入動作と、前記注入動作以前の位置に復帰させる復帰動作とを行わせる制御部と、
を含む。

上記（３）の構成によれば、コンベアに搬送される被搬送物のシートに形成された複数の凹部の動きに対して、複数の分注ノズルの動きを追従させながら、凹部に液体を注入できる。そのため、コンベアを停止させることなく、液体の注入が可能となり、分注に要する時間を短縮できる。

（４）一実施形態では、前記（３）の構成において、
前記複数の凹部は、前記被搬送物が前記搬送面に載置されたとき、前記コンベア搬送方向及び前記コンベア搬送方向と交差する方向に沿って複数列に配置され、
前記複数の分注ノズルは、前記コンベア搬送方向に沿って１列又は複数列に配置され、前記コンベア搬送方向と交差する方向に沿って複数列に配置されると共に、前記複数の分注ノズルの相対的な位置関係が前記複数の凹部の少なくとも一部の相対的な位置関係と同一の位置関係で単一の基部に取り付けられ、
前記単一の基部は前記駆動部によって駆動されると共に、前記単一の基部の動作は前記制御部によって制御される。

上記（４）の構成によれば、上記単一の基部は上記駆動部及び上記制御部によって駆動及び制御されるため、複数の分注ノズルによる複数の凹部への同時分注が可能になり、分注効率を向上できる。
また、複数の分注ノズルを１個の基部に固定したまま動作させるため、複数の分注ノズルの動作制御が容易になり、そのため、上記駆動部及び上記制御部の構成を簡易かつ低コスト化できる。

（５）一実施形態では、前記（３）又は（４）の何れかの構成において、
前記分注部は、前記コンベアの搬送面の一部を囲い、上壁に前記コンベア搬送方向に沿う長辺を有する複数の長孔が形成された分注室をさらに備え、
前記制御部は、前記複数の分注ノズルを下降させ前記複数の長孔から前記分注室の内部に挿入させる下降動作と、前記下降動作の後で前記複数の分注ノズルを前記シート状被搬送物に対して前記コンベア搬送方向へ並行させながら前記液体を前記複数の凹部に注入する注入動作と、前記注入動作の後で前記複数の分注ノズルを前記分注室の外部へ上昇させる上昇動作と、前記上昇動作の後で前記複数の分注ノズルを前記コンベア搬送方向と逆方向へ移動させて前記下降動作以前の位置に戻る戻り動作と、を行わせるものである。

上記（５）の構成によれば、分注部において、コンベアの周囲を分注室で囲い、液体の分注を分注室の中で行うことで、凹部に注入された液体の温度上昇を抑制でき、冷却部の冷却効率の低下を抑制できると共に、液体への空気中の湿分及び微生物などの混入を防ぎ、液体の正常度を保つことができる。
また、複数の分注ノズルの動作を上記のように制御することで、シートの搬送を停止させることなく複数の凹部に連続的に液体を注入できるので、分注に要する時間を短縮できる。

（６）一実施形態では、前記（１）〜（５）の何れかの構成において、
前記被搬送物が、
前記シートと、
前記シートの上面に当接される上部枠体、及び前記シートの下面に当接される下部枠体と、を有し、前記上部枠体と前記下部枠体とで前記シートを挟持するシート押え治具と、
を含む。
上記（６）の構成によれば、上記シートに上記シート押え治具を装着してコンベア上を搬送させることで、剛性が低いシートであってもコンベア搬送面上の位置決め及び固定、その他の取り扱いが容易になる。

（７）幾つかの実施形態では、前記（６）の構成において、
前記上部枠体は、前記凹部を除く前記シートの上面全面に当接される金属製の枠体であり、
前記下部枠体は、少なくとも前記凹部を除く前記シートの下面全面に当接される金属製の枠体である。
上記（７）の構成によれば、シートの上面及び下面に金属製で熱伝導係数が大きい枠体を当接することで、これら枠体が保有する冷熱でシートの冷却効果を向上できる。また、コンベアによって被搬送物を搬送する間、シートを上下枠体で保護することができる。
なお、この実施形態では、上記下部枠体は、上記凹部を除いて下面全面に当接するものと、凹部を含めて下面全面に当接するものとを含む。前者は下方から吹き付けられる上記冷気の衝突噴流による液体の冷却効果を活かすことができ、後者は下部枠体が保有する冷熱による液体の冷却効果を活かすことができる。

（８）幾つかの実施形態では、前記（６）又は（７）の何れかの構成において、
前記シートを挟持した前記シート押え治具を前記コンベアの設定位置に固定するための固定部をさらに備える。
上記（８）の構成によれば、上記固定部を備えることで、上記被搬送物をコンベア搬送面の設定位置に正確に固定できるので、分注時の凹部からの液体のこぼれを防止し、液体を確実に凹部に分注できる。

（９）幾つかの実施形態に係る液体分注方法は、
複数の凹部が形成されたシートを含む被搬送物をコンベアで搬送する搬送工程と、
前記被搬送物を前記コンベアで搬送しながら、前記被搬送物を極低温冷却する冷却工程と、
前記冷却工程の後で、前記被搬送物を前記コンベアで搬送しながら、前記複数の凹部に液体を注入し、前記被搬送物が保有する冷熱によって前記複数の凹部に注入された前記液体の少なくとも表層を凍結させる分注工程と、
を含む。

上記（９）の方法において、上記冷却工程でシートを含む被搬送物は極低温に冷却される。その後、上記分注工程において、被搬送物が保有する冷熱によって上記複数の凹部に注入された液体の少なくとも表層を凍結させる。
これによって、以後の工程において凹部からの液体のこぼれを抑制でき、従って、被搬送物の取り扱いを容易にでき、以後の工程での処理時間を短縮できる。
また、冷却工程において、被搬送物は極低温に冷却されるため、分注後の液体の表層を凍結可能な冷熱を保有できると共に、液体の表層のみを凍結するだけの冷却負荷で済むため、冷却負荷を低減できる。
さらに、コンベア搬送方向に沿って冷却工程及び分注工程を行うだけであるので、工程全体の所要時間を短縮できる。従って、例えば、製薬などを包装する包装シートの製造工程などに適用しても、製造効率を低下させない。

（１０）幾つかの実施形態では、前記（９）の方法において、
前記冷却工程において、
前記被搬送物の周囲温度を−１２０℃〜−７０℃に極低温冷却する。
上記（１０）の方法によれば、被搬送物の周囲温度を上記極低温の温度に冷却することで、被搬送物が保有する冷熱量を増加でき、次の分注工程で被搬送物が保有する冷熱によって、シートに形成された凹部に注入された液体の少なくとも表層を凍結できる。これによって、以後の工程において上記凹部からの液体のこぼれを抑制でき、これによって、被搬送物の取り扱いが容易になる。

（１１）幾つかの実施形態では、前記（９）又は（１０）の方法において、
前記分注工程後、
前記液体を減圧下で昇華させ凍結乾燥するための凍結乾燥工程をさらに含む。
上記（１１）の方法によれば、分注工程後に凍結乾燥工程を行うことで、複数の凹部に分注された液体を乾燥粉末又は乾燥固形物にすることができる。この際、冷却工程で液体の少なくとも表層を凍結させることで、シートからの液体のこぼれを抑制でき、凍結乾燥工程における被搬送物の取り扱いが容易になる。また、冷却工程で液体を冷却することで、凍結乾燥工程で必要な冷却負荷を節減できる。

幾つかの実施形態によれば、被搬送物に含まれるシートに形成された複数の凹部に液体を分注する際に、液体が低粘性液である場合でも、液体のこぼれを抑制でき、これによって、シート状被搬送物の取り扱いが容易になる。また、冷却室で極低温に冷却したシートに液体を充填し凍結させるようにしたので、液体充填後の凍結用冷凍設備が不要になり、装置の全長を押さえることが出来る。

一実施形態に係る液体分注装置を概略的に示す全体構成図である。 図中のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。 一実施形態に係る冷却部の冷気ノズルを示す断面図である。 一実施形態に係る液体分注装置の斜視図である。 一実施形態に係る液体分注装置の斜視図である。 （Ａ）は一実施形態に係るシート押え治具の斜視図であり、（Ｂ）は該シート押え治具の展開図である。 一実施形態に係るシート押え治具の展開図である。 一実施形態に係る液体分注方法の工程図である。 一実施形態に係る冷凍機の系統図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

幾つかの実施形態に係る液体分注装置１０は、図１に示すように、被搬送物２２を搬送面に載置しかつ搬送するためのコンベア１２を備える。コンベア１２の搬送方向に沿って冷却室１４と分注部１６とが設けられる。冷却室１４は、コンベア１２の搬送面の一部を囲う冷却空間Ｓ_１を内部に形成する。冷却空間Ｓ_１はコンベア１２の出入り口を除いて実質的に密閉空間を形成する。冷却空間Ｓ_１内は冷却部２０（図２参照）の稼働によって極低温（例えば、−１２０℃〜−７０℃）に冷却される。冷却室１４内のコンベア１２の搬送面及びシート２３（図３参照）を含む被搬送物２２は極低温に冷却される。シート２３には、上面に複数の凹部２４が形成されている。

分注部１６は冷却室１４よりコンベア搬送方向下流側のコンベア搬送面に設けられ、分注部１６で複数の凹部２４の各々に液体Ｌを注入する。凹部２４に注入された液体Ｌは、冷却室１４で冷却された被搬送物２２が保有する冷熱で冷却され、少なくとも表層が凍結される。
一実施形態では、図２に示すように、冷却部２０は、冷却室１４の外部に設けられた冷凍機４２を備え、冷凍機４２から供給される冷媒又はブラインによって冷却空間Ｓ_１が冷却される。
液体Ｌは、例えば薬液などの溶液である。シート２３は、例えば熱伝導率が大きく伝熱効果が大きいアルミシートなどが用いられる。

上記構成によれば、分注部１６で複数の凹部２４に注入された液体Ｌの少なくとも表層が凍結するので、以後の工程において、凹部２４からの液体Ｌのこぼれを抑制でき、これによって、シート２３の取り扱いが容易になり、以後の工程での処理時間を短縮できる。
また、冷却室１４で被搬送物２２は極低温に冷却されるため、分注後の液体Ｌの表層を凍結可能な冷熱を保有できると共に、冷却部２０の所要動力は液体Ｌの表層を凍結するだけの動力で済む。
また、液体分注装置１０は冷却室１４及び分注部１６のみで構成されるため、コンベア１２の搬送方向に沿ってコンパクトに配置できる。
なお、複数の凹部２４の容量が微小な場合は、凹部２４に注入された液体Ｌの全量を凍結させるようにしてもよく、全量凍結しても冷却部２０の消費動力の増加を抑制できる。

一実施形態では、図１に示すように、冷却室１４の上流端にシート２３を含む被搬送物２２をコンベア１２の搬送面に載置するための搬入室２６がコンベア１２を囲むように設けられる。また、分注部１６の下流端に被搬送物２２をコンベア１２から搬出するための搬出室２８がコンベア１２を囲むように設けられる。搬入室２６及び搬出室２８を設けることで、被搬送物２２の搬入又は搬出時に外気及び外気の保有熱が直接冷却室１４又は分注部１６に侵入するのを抑制できる。

一実施形態では、コンベア１２は無端状のコンベアが用いられ、搬入室２６に設けられた従動スプロケット３０及び搬出室２８に設けられた駆動スプロケット３２に巻回され、これらのスプロケットによって駆動される。
コンベア１２はベルトコンベア、チェーンコンベア、その他任意の構成のコンベアを用いることができる。
また、一実施形態では、被搬送物２２及びシート２３は、図５に示すように、四角形の外形を有する。

一実施形態では、図１に示すように、搬入室２６で投入機（不図示）よって被搬送物２２がコンベア１２のコンベア面に載置される。分注部１６で液体Ｌの表層が凍結された後、被搬送物２２は搬出室２８から後工程（例えば、凍結乾燥機による凍結乾燥工程）を行うために搬出される。液体Ｌが薬液の場合、凍結乾燥工程で凹部２４に粉末状の製薬が収納された包装シートが製造される。

一実施形態では、図２に示すように、冷却部２０は、冷却室１４の内部でコンベア１２の上方及び下方の少なくとも一方からコンベア１２の上面又は下面に向かう空気流ａを形成するための送風機３４を備える。空気流ａは冷却室１４の内部に設けられた冷却器３６で冷却され、これによって、冷却空間Ｓ_１が冷却される。
また、図３に示すように、複数の冷気ノズル３８がコンベア１２の上方又は下方に設けられる。冷気ノズル３８は、冷気噴射口３８ｂがコンベア１２の上面又は下面に向けて配置され、冷気噴射口３８ｂに向けて漸減する断面を有する。
上記構成によれば、冷却器３６で冷却された空気流ａは、冷気噴射口３８ｂからコンベア１２の上面又は下面に向かって噴出しコンベア１２の上面又は下面に衝突する衝突噴流Ｆｃとなる。
衝突噴流Ｆｃによってコンベア１２の搬送面及び被搬送物２２が冷却されるため、被搬送物２２等が保有する冷熱によって複数の凹部２４に分注された液体Ｌの冷却効果を高めることができる。

図２及び図３に図示した実施形態では、複数の冷気ノズル３８がコンベア１２の上下に設けられ、冷気ノズル３８の冷気噴射口３８ｂがコンベア１２の上面及び下面に向けられている。冷気噴射口３８ｂからコンベア１２の上面及び下面に衝突噴流Ｆｃが噴出するので、液体Ｌの冷却効果を高めることができる。

一実施形態では、図２に示すように、冷却室１４の外側に冷凍機４２が設けられ、冷却空間Ｓ_１の上部に設けられた冷却器３６の内部に冷却管４４が設けられる。冷却管４４は管路４６を介して冷凍機４２に接続される。冷凍機４２で冷却されたブラインが管路４６を介して冷却管４４に循環される。冷却室１４の内部で送風機３４により空気流ａが形成され、冷却器３６を通る空気流ａは冷却管４４によって冷却される。

一実施形態では、図３に示すように、冷気ノズル３８は漏斗状の断面を有し、先端側に冷気の流れ方向に沿って等断面積の助走流路を形成する小径の噴出部３８ａを有する。複数の冷気ノズル３８は一側が開放されたケーシング４０に設けられ、空気流ａは開放側からケーシング４０に入り、冷気ノズル３８に進入する。空気流ａが噴出部３８ａを通ることで、乱流成分が除去され整流されて到達距離が長い衝突噴流Ｆｃが形成される。衝突噴流Ｆｃがコンベア１２の上面又は下面に衝突することで、液体Ｌの冷却効果を向上できる。
複数の冷気ノズル３８の各々は、長手方向がコンベア搬送方向と交差する方向に沿うスリット状の冷気噴射口３８ｂを有し、複数の冷気ノズル３８がコンベア搬送方向に沿って並列に並べられる（上記構成の冷気ノズルを備え、コンベアで搬送される被冷却物を連続的に冷却する冷却装置の構成について、詳しくは国際公開第２００６／０４６３１７号公報を参照）。

図４及び図５は一実施形態に係る液体分注装置１０を示し、図４は、冷却室１４及び後述する分注室６２の外観を示し、図５は冷却室１４及び分注室６２のハウジングを透過してこれらの内部を示す図である。
一実施形態では、分注部１６は、図４及び図５に示すように、複数の分注ノズル５０を備える。複数の分注ノズル５０は、コンベア１２の搬送面の上方に配置され、複数の凹部２４の各々に液体Ｌを注入するために用いられる。複数の分注ノズル５０は、駆動部５２によってコンベア搬送方向（図４及び図５中の矢印ｂ方向）及び上下方向に沿って移動する。

制御部５４は、複数の分注ノズル５０が設定された動作を行うように駆動部５２を制御する。即ち、複数の分注ノズル５０は、駆動部５２によって、シート２３に対してコンベア搬送方向へ並行しながら液体Ｌを複数の凹部２４に注入する注入動作と、この注入動作以前の位置に復帰する復帰動作とを行う。
これによって、シート２３に形成された複数の凹部２４のコンベア搬送方向の動きに対して、複数の分注ノズル５０を並行させ凹部２４の動きを追従させながら、凹部２４に液体Ｌを注入できる。従って、コンベア１２を停止させることなく、液体Ｌの注入が可能になる。

一実施形態では、図４及び図５に示すように、複数の分注ノズル５０の各々は供給ホース５６を介して複数のボンベ５８の各々に接続される。ボンベ５８の各々には液体Ｌが貯留され、各ボンベ５８の各分注ノズル５０への液体Ｌの供給動作は制御部５４によって制御される。
一実施形態では、図４及び図５に示すように、駆動部５２は第１の駆動部５２ａ及び第２の駆動部５２ｂを含む。第１の駆動部５２ａは基部６０が上下方向へスライド可能に設けられ、基部６０を上下方向の所望位置に移動可能である。第２の駆動部５２ｂは第１の駆動部５２ａがコンベア搬送方向へスライド可能に設けられ、基部６０に取り付けられた複数の分注ノズル５０をコンベア搬送方向の所望位置に移動可能である。

一実施形態では、図４及び図５に示すように、分注部１６は、コンベア１２の搬送面の一部を囲うように配置された分注室６２を有し、分注室６２の内部にコンベア１２の搬送面を囲う空間Ｓ_２が形成される。図４に示すように、分注室６２の上壁にコンベア搬送方向に沿う長辺を有する複数の長孔６４が形成される。複数の長孔６４はコンベア幅方向と交差する方向に並列に配置され、複数の長孔６４の間隔は分注ノズル５０の間隔と同一に設定される。

この実施形態では、制御部５４は、複数の分注ノズル５０を下降させ複数の長孔６４から分注室６２の内部に挿入させる下降動作と、この下降動作の後で、複数の分注ノズル５０をシート２３に対してコンベア搬送方向へ並行させながら液体Ｌを複数の凹部２４に注入する注入動作と、この注入動作の後で、複数の分注ノズル５０を分注室６２の外部へ上昇させる上昇動作と、この上昇動作の後で、複数の分注ノズル５０をコンベア搬送方向と逆方向へ移動させて上記下降動作以前の位置に戻る戻り動作と、を行わせる。
このように、分注部１６において、液体Ｌの分注を空間Ｓ_２の中で行うことができるので、凹部２４に注入された液体Ｌの温度上昇を抑制でき、これによって、液体分注装置全体の冷却効率を向上できる。

また、分注部１６において、コンベア１２の周囲を分注室６２で囲うことで、微生物などの混入を防止でき、液体Ｌの正常度を保持できる。
また、複数の分注ノズル５０の動作を上記のように制御することで、被搬送物２２の搬送を停止させることなく複数の凹部２４に連続的に液体Ｌを注入できるので、分注に要する時間を短縮できる。

また、例示的な実施形態では、複数の長孔６４に複数の分注ノズル５０の出入りを許容しながら複数の長孔６４の開口を閉鎖するシャッタを備え、分注ノズル５０が長孔６４に挿入されないとき、上記シャッタで長孔６４を閉じるように構成するようにしてもよい。これによって、外部からの空間Ｓ_２への熱侵入を抑制でき、冷却効率をさらに向上できる。

一実施形態では、図４及び図５に示すように、複数の凹部２４は、被搬送物２２がコンベア１２の搬送面に載置されたとき、コンベア搬送方向及びコンベア搬送方向と交差する方向に沿って複数列に設けられる。また、複数の分注ノズル５０は、コンベア搬送方向に沿って一列又は複数列配置され、かつコンベア搬送方向と交差する方向に沿って複数列に配置される。また、複数の分注ノズル５０は、複数の分注ノズル５０の相対的な位置関係が複数の凹部２４のうち少なくとも一部の相対的な位置関係と同一の位置関係で単一の基部６０に取り付けられる。単一の基部６０は駆動部５２によって駆動されると共に、基部６０の動作は制御部５４によって制御される。

上記構成によれば、単一の基部６０は駆動部５２及び制御部５４によって駆動及び制御されるため、複数の分注ノズル５０による複数の凹部２４への分注が同時に可能になり、分注効率を向上できる。
また、複数の分注ノズル５０を１個の基部６０に固定したまま同時に動作させるため、複数の分注ノズル５０の動作制御が容易になり、そのため、駆動部５２及び制御部５４の構成を簡易かつ低コスト化できる。
別な実施形態では、基部６０を複数設け、複数の基部６０に夫々複数の分注ノズル５０を取り付け、複数の基部６０を第１の駆動部５２ａに取り付けるか、又は複数の基部６０を夫々別な駆動部に取り付けるようにしてもよい。

一実施形態では、図５に示すように、複数の凹部２４は、シート２３にコンベア搬送方向及びコンベア搬送方向と交差する方向に沿って複数列設けられると共に、複数の分注ノズル５０は、コンベア搬送方向と交差する方向に沿って一列に配置されると共に、コンベア搬送方向と交差する方向において凹部２４と同数の分注ノズル５０が設けられる。
上記構成によって、基部６０をコンベア搬送方向と交差する方向へ移動させることなく、コンベア搬送方向に沿う移動のみによって、すべての凹部２４に液体Ｌを注入できる。これによって、基部６０の動きを簡素化できるため、制御部５４の構成を簡易かつ低コスト化できる。

一実施形態では、図５に示すように、複数の凹部２４は、被搬送物２２がコンベア１２の搬送面に載置されたとき、シート２３にコンベア搬送方向及びコンベア搬送方向と直交する方向（図４及び図５中の矢印ｃ方向。以下「コンベア幅方向」とも言う。）に沿って複数列設けられる。また、複数の分注ノズル５０は、コンベア搬送方向に沿って一列に配置されると共に、コンベア幅方向に沿って凹部２４の数と同数の分注ノズル５０が設けられる。
上記構成によれば、コンベア幅方向に配置されたすべての凹部２４に同時に液体Ｌを分注できる。また、基部６０をコンベア幅方向へ移動させることなく、コンベア搬送方向に沿う移動のみによってすべての凹部２４に液体Ｌを注入できるため、基部６０の動きを簡素化できると共に、基部６０の動きを制御する制御部５４の構成をさらに簡易かつ低コスト化できる。

幾つかの実施形態では、図６及び図７に示すように、被搬送物２２（２２ａ、２２ｂ）は、シート２３と、シート押え治具６６（６６ａ、６６ｂ）とを含む。シート押え治具６６は、シート２３の上面に当接される上部枠体６８（６８ａ、６８ｂ）と、シート２３の下面に当接される下部枠体７０（７０ａ、７０ｂ）とを備える。シート２３が上部枠体６８及び下部枠体７０で挟持された被搬送物２２がコンベア１２に載置され搬送される。
これによって、シート２３の剛性が低い場合であっても、上下枠体６８及び７０の装着によって強度が付与されるので、コンベア搬送面上の位置決めが容易になるなど、被搬送物２２の取り扱いが容易になる。

一実施形態では、図６に示すように、被搬送物２２（２２ａ）を構成するシート押え治具６６（６６ａ）の上部枠体６８（６８ａ）は、凹部２４を除くシート２３の上面全面に当接される金属製の枠体であり、下部枠体７０（７０ａ）は、少なくとも凹部２４を除くシート２３の下面全面に当接される金属製の枠体である。
このように、シート２３の上面及び下面に金属製で熱伝導係数が大きい上下枠体６８（６８ａ）及び７０（７０ａ）を当接することで、これら枠体が保有する冷熱でシート２３の冷却効果を高めることができる。また、シート２３を上下枠体６８及び７０で保護しながら搬送できる。また、被搬送物２２（２２ａ）の剛性を高め、コンベア搬送面への位置決め、その他取り扱いが容易になる。

図示した実施形態では、図６に示す下部枠体７０（７０ａ）は、凹部２４を除くシート２３の下面全面を覆うように形成されている。この実施形態では、冷却された空気流ａが直接凹部２４に噴き付けられるので、凹部２４に注入された液体Ｌの冷却効果を高めることができる。
別な実施形態では、下部枠体７０（７０ａ）は凹部２４を含むシート２３の下面全面を覆いかつ下面全面に当接するように形成されてもよい。この実施形態では、下部枠体７０の保有する冷熱による液体Ｌの冷却効果を向上できる。

例示的な実施形態では、図７に示すように、被搬送物２２（２２ｂ）を構成するシート押え治具６６（６６ｂ）は、シート２３の上面の周縁部のみに当接する上部枠体６８（６８ｂ）と、シート２３の下面の周縁部のみに当接する下部枠体７０（７０ｂ）を有する。
この実施形態によれば、上下枠体を軽量化及び低コスト化できると共に、シート２３に装着される上下枠体６８（６８ｂ）、７０（７０ｂ）によって、被搬送物２２（２２ｂ）の剛性を高め、コンベア搬送面への位置決め、その他取り扱いが容易になる。

一実施形態では、図６及び図７に示すように、下部枠体７０（７０ａ、７０ｂ）の上面四隅に突起７２が形成され、突起７２がシート２３及び上部枠体６８（６８ａ、６８ｂ）の四隅に形成された孔７４及び７６に嵌入することで、シート２３及び上部枠体６８及び下部枠体７０を互いに位置決めできる。

一実施形態では、図６及び図７に示すように、シート押え治具６６（６６ａ、６６ｂ）は、被搬送物２２をコンベア１２の設定位置に固定するための固定部７８をさらに備える。
固定部７８を備えることで、被搬送物２２をコンベア搬送面の設定位置に正確に固定できるので、分注部１６における凹部２４からの液体Ｌのこぼれを防止し、液体Ｌを確実に凹部２４に注入できる。
図示した実施形態では、固定部７８は、下部枠体７０の下面四隅に設けられた突起である。固定部７８である該突起がコンベア１２の搬送面に設けられた凹部（不図示）に嵌入することで、被搬送物２２はコンベア搬送面の所定位置に固定される。

なお、一実施形態では、被搬送物２２がコンベア幅方向への移動のみを規制し、コンベア搬送方向の移動を規制しない固定部を設けるようにしてもよい。これによって、被搬送物２２のシート２３の幅方向の位置ずれを防止できるので、被搬送物２２をコンベア搬送面の設定位置に固定できる。そのため、分注部１６において凹部２４へ液体Ｌを注入でき、凹部２４からの液体Ｌのこぼれを抑制できる。
図６及び図７に図示した実施形態では、固定部７８は、下部枠体７０の下面四隅に設けられた突起と、コンベア１２の各プラスチックチェーンの外側面とで構成される。

一実施形態では、図５に示すように、分注部１６において、シート２３が液体注入位置に来た時、シート押え治具６６のコンベア搬送方向上流側辺及び下流側辺を把持するチャック８０を備える。チャック８０は制御部５４によって動作され、シート２３が液体注入位置に来た時、上方に突出してシート押え治具６６を把持し、シート押え治具６６が搬送方向に動かないように固定する。
上記構成によって、分注時シート２３を正確に位置決めでき、複数の凹部２４が微小面積を有する場合でも、正確に複数の凹部２４の各々に液体Ｌを注入できる。

幾つかの実施形態に係る液体分注方法は、図８に示すように、少なくともコンベア搬送工程Ｓ１２と、冷却工程Ｓ１４と、分注工程Ｓ１６とを含む。
コンベア搬送工程Ｓ１２では、複数の凹部２４が形成されたシート２３を含む被搬送物２２を搬送する。冷却工程Ｓ１４では、被搬送物２２をコンベア１２で搬送しながら、被搬送物２２を極低温冷却する。分注工程Ｓ１６は、冷却工程Ｓ１４の後で行われ、被搬送物２２をコンベア１２で搬送しながら、複数の凹部２４に液体Ｌを注入し、被搬送物２２が保有する冷却熱を利用して、複数の凹部２４に注入された液体Ｌの少なくとも表層を凍結させる。

上記方法によれば、冷却工程Ｓ１４において極低温冷却された被搬送物２２が保有する冷熱によって、分注工程Ｓ１６において液体Ｌの少なくとも表層を凍結させることで、以後の工程において、凹部２４からの液体Ｌのこぼれを抑制でき、被搬送物２２の取り扱いが容易になり、以後の工程で処理時間を短縮できる。
また、冷却工程Ｓ１４において、被搬送物２２は極低温に冷却されるため、分注後の液体Ｌの表層を凍結可能な冷熱を保有できると共に、液体Ｌの表層のみを凍結するだけの冷却負荷で済むため、冷却負荷を低減できる。
さらに、コンベア搬送工程Ｓ１２中、コンベア搬送方向に沿って冷却工程Ｓ１４及び分注工程Ｓ１６を行うだけであるので、工程全体の所要時間を短縮できる。従って、例えば製薬などを包装する包装シートの製造工程などに適用しても、製造効率を低下させない。

一実施形態では、図１に示すように、冷却工程Ｓ１４は冷却室１４の中で行われ、分注工程Ｓ１６は分注室６２で行われる。
一実施形態では、図１及び図８に示すように、複数の凹部２４が形成されたシート２３を含む被搬送物２２が投入機（不図示）によって搬入室２６のコンベア１２の搬送面に載置される（シート投入工程Ｓ１０）。また、分注工程Ｓ１６の後で、被搬送物２２は搬出室２８に搬送され、搬出室２８から後工程（例えば凍結乾燥工程など）へ送られる（シート排出工程Ｓ１８）。

一実施形態では、冷却工程Ｓ１４において、被搬送物２２の周囲温度を−１２０℃〜−７０℃に極低温冷却する。
このように、被搬送物２２の周囲温度を上記温度範囲に極低温冷却することで、次の分注工程Ｓ１６で被搬送物２２が保有する冷熱によってシート２３に注入された液体Ｌの少なくとも表層を凍結できる。これによって、以後の工程において凹部２４からの液体Ｌのこぼれを抑制でき、被搬送物２２の取り扱いが容易になる。

また、分注部１６において、コンベア１２の周囲を分注室６２で囲うことで、微生物などの混入を防止でき、液体Ｌの正常度を保持できる。

一実施形態では、図８に示すように、分注工程Ｓ１６の後で、液体Ｌを減圧下で昇華させ凍結乾燥するための凍結乾燥工程Ｓ２０をさらに含む。
このように、凍結乾燥工程Ｓ２０を行うことで、複数の凹部２４に分注された液体Ｌを乾燥粉末にすることができる。この際、冷却工程Ｓ１４で液体Ｌの表層を凍結させることで、シート２３からの液体Ｌのこぼれを抑制でき、凍結乾燥工程Ｓ２０におけるシート２３の取り扱いが容易になる。また、冷却工程Ｓ１４で液体Ｌを冷却することで、凍結乾燥工程Ｓ２０で必要な冷熱を補助し、凍結乾燥工程Ｓ２０で必要な冷熱をつくるための動力を節減できる。
この実施形態では、包装シートに収納される粉末状の薬剤などの製造に適用できる。

図９は、冷却工程Ｓ１４において冷却室１４の冷却空間Ｓ_１を−１２０℃〜−７０℃に冷却するための冷凍機４２の一例を示す。
図９において、冷凍機４２は空気を冷媒として用いる冷凍機であり、冷媒循環路８２に圧縮機８４及び膨張機８６が設けられる。圧縮機８４及び膨張機８６はモータ８８の単一の出力軸８８ａに接続される。圧縮機８４で圧縮された高温高圧の冷媒は、一次冷却器９０で冷却水ｗと熱交換して一次冷却される。一次冷却された冷媒は、さらに冷却熱回収熱交換器９２で冷却器３６から戻る冷媒と熱交換されてさらに冷却され、膨張機８６に送られる。膨張機８６に供給された冷媒は膨張機８６で膨張して冷却され、−７０℃〜−１２０℃の温度となって冷却器３６に送られる。冷却器３６で冷却管４４を流れる冷媒は冷却空間Ｓ_１の空気を冷却した後、冷却熱回収熱交換器９２に戻る。

空気を冷媒とする冷凍機４２は、−７０℃以下の低温域では、ＮＨ_３，ＣＯ_２、代替フロン等を冷媒とする通常の汎用性ある冷凍機より高いＣＯＰ（成績係数）を有する。
また、冷凍機４２は、凍結乾燥工程Ｓ２０で用いられる凍結乾燥機に必要な冷却熱を供給できる。従って、冷凍機４２によって冷却空間Ｓ_１の冷却と凍結乾燥機の冷却とを兼用できる（空気冷媒を用いる冷凍機の詳細は、詳しくは特開２０１３−４４５１７号公報を参照）。

幾つかの実施形態によれば、シートに形成された複数の凹部に液体を分注する際に、液体が低粘性液である場合でも、液体のこぼれを抑制できるため、シートの取り扱いが容易になる。そのため、例えば、製薬などを包装する包装シートの製造工程に適用する場合、その製造時間を短縮できるが、包装シートの製造工程以外の用途にも適用可能であることは勿論である。

１０ 液体分注装置
１２ コンベア
１４ 冷却室
１６ 分注部
２０ 冷却部
２２（２２ａ、２２ｂ） 被搬送物
２３ シート
２４ 凹部
２６ 搬入室
２８ 搬出室
３０ 従動スプロケット
３２ 駆動スプロケット
３４ 送風機
３６ 冷却器
３８ 冷気ノズル
３８ａ 噴出部
３８ｂ 冷気噴出口
４０ ケーシング
４２ 冷凍機
４４ 冷却管
４６、４８ 管路
５０ 分注ノズル
５２ 駆動部
５２ａ 第１の駆動部
５２ｂ 第２の駆動部
５４ 制御部
５６ 供給ホース
５８ ボンベ
６０ 基部
６２ 分注室
６４ 長孔
６６（６６ａ、６６ｂ） シート押え治具
６８（６８ａ、６８ｂ） 上部枠体
７０（７０ａ、７０ｂ） 下部枠体
７２ 突起
７４、７６ 孔
７８ 固定部
８０ チャック
８２ 冷媒循環路
８４ 圧縮機
８６ 膨張機
８８ モータ
８８ａ 出力軸
９０ 一次冷却器
９２ 冷却熱回収熱交換器
Ｆｃ 衝突噴流
Ｌ 液体
Ｓ_１ 冷却空間
Ｓ_２ 空間
ａ 空気流
ｂ コンベア搬送方向
ｃ コンベア幅方向

Claims (10)

1. 被搬送物を搬送するための搬送面を有するコンベアと、
   前記搬送面を含む前記コンベアの一部を囲う冷却空間を内部に形成する冷却室と、
   前記冷却室のコンベア搬送方向下流側で、前記被搬送物に含まれるシートに形成された前記複数の凹部の各々に液体を注入し、前記被搬送物が保有する冷熱によって前記複数の凹部に注入された前記液体の少なくとも表層を凍結させるための分注部と、
   前記冷却室の前記冷却空間を極低温に冷却するための冷却部と、
   を備えることを特徴とする液体分注装置。
2. 前記冷却部は、
   前記冷却室内で空気流を形成するための送風機と、
   前記空気流を冷却するための冷却器と、
   前記コンベアの上方及び下方の少なくとも一方から冷気噴射口が前記コンベアの上面又は下面に向けて配置され、前記冷気噴射口に向けて漸減する断面を有する複数の冷気ノズルと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体分注装置。
3. 前記分注部は、
   前記コンベアの上方に配置され前記シートの前記複数の凹部の各々に前記液体を注入するための複数の分注ノズルと、
   前記複数の分注ノズルを前記コンベア搬送方向及び上下方向に沿って駆動するための駆動部と、
   前記複数の分注ノズルを、前記シートに対して前記コンベア搬送方向へ並行させながら前記液体を前記複数の凹部に注入する注入動作と、前記注入動作以前の位置に復帰させる復帰動作とを行わせる制御部と、
   を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体分注装置。
4. 前記複数の凹部は、前記被搬送物が前記搬送面に載置されたとき、前記コンベア搬送方向及び前記コンベア搬送方向と交差する方向に沿って複数列に配置され、
   前記複数の分注ノズルは、前記コンベア搬送方向に沿って１列又は複数列に配置され、前記コンベア搬送方向と交差する方向に沿って複数列に配置されると共に、前記複数の分注ノズルの相対的な位置関係が前記複数の凹部の少なくとも一部の相対的な位置関係と同一の位置関係で単一の基部に取り付けられ、
   前記単一の基部は前記駆動部によって駆動されると共に、前記単一の基部の動作は前記制御部によって制御されることを特徴とする請求項３に記載の液体分注装置。
5. 前記分注部は、前記コンベアの搬送面の一部を囲い、上壁に前記コンベア搬送方向に沿う長辺を有する複数の長孔が形成された分注室をさらに備え、
   前記制御部は、前記複数の分注ノズルを下降させ前記複数の長孔から前記分注室の内部に挿入させる下降動作と、前記下降動作の後で前記複数の分注ノズルを前記被搬送物に対して前記コンベア搬送方向へ並行させながら前記液体を前記複数の凹部に注入する注入動作と、前記注入動作の後で前記複数の分注ノズルを前記分注室の外部へ上昇させる上昇動作と、前記上昇動作の後で前記複数の分注ノズルを前記コンベア搬送方向と逆方向へ移動させて前記下降動作以前の位置に戻る戻り動作と、を行わせるものであることを特徴とする請求項３又は４に記載の液体分注装置。
6. 前記被搬送物が、
   前記シートと、
   前記シートの上面に当接される上部枠体、及び前記シートの下面に当接される下部枠体を有し、前記上部枠体と前記下部枠体とで前記シートを挟持するシート押え治具と、
   を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体分注装置。
7. 前記上部枠体は、前記凹部を除く前記シートの上面全面に当接される金属製の枠体であり、
   前記下部枠体は、少なくとも前記凹部を除く前記シートの下面全面に当接される金属製の枠体であることを特徴とする請求項６に記載の液体分注装置。
8. 前記シートを挟持した前記シート押え治具を前記コンベアの設定位置に固定するための固定部をさらに備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の液体分注装置。
9. 複数の凹部が形成されたシートを含む被搬送物をコンベアで搬送する搬送工程と、
   前記被搬送物を前記コンベアで搬送しながら、前記被搬送物を極低温冷却する冷却工程と、
   前記冷却工程の後で、前記被搬送物を前記コンベアで搬送しながら、前記複数の凹部に液体を注入し、前記被搬送物が保有する冷熱によって前記複数の凹部に注入された前記液体の少なくとも表層を凍結させる分注工程と、
   を含むことを特徴とする液体分注方法。
10. 前記冷却工程において、
    前記被搬送物の周囲温度を−１２０℃以上−７０℃以下に極低温冷却することを特徴とする請求項９に記載の液体分注方法。
    
    

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