JP4095146B2 - 無菌充填システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器の成形から飲料物等の無菌的な充填までを行なうシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中性飲料、乳製品等を常温で流通させる場合、容器および内容物の双方を無菌化し、さらに無菌化された環境で内容物を容器に充填する必要がある。これまでの無菌充填では、容器を無菌状態で輸送および供給し、その後、無菌充填機内で充填を行なっている。あるいは、無菌化されていない容器を搬入して所定の装置内でこれを殺菌し、その後、殺菌された容器をクリーンルームに搬入して充填を行なう場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、充填前の容器を製造地から充填地まで輸送しているため、輸送コストが嵩む。輸送途中では容器の外面の汚染が避けられないため、容器の搬入後の洗浄や殺菌を入念に行なう必要があり、その面でもコストが嵩む。洗浄剤や殺菌剤を大量に消費するため、それらの後処理にも手間がかかる。
【０００４】
そこで、本発明は、充填コストを大きく削減できる無菌充填システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【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。
【０００６】
請求項１の発明は、多数の予備成形体（２００）を受け入れて整列させる予備成形体搬入装置（１）と、前記整列後の前記予備成形体を容器（２５０）へと成形する成形装置（２）と、前記成形装置にて成形された容器の内部を殺菌する殺菌装置（４、５、６）と、前記殺菌された容器の内部に所定の内容物を充填する充填装置（８）と、を具備し、前記成形装置から前記充填装置に至るまでが搬送ライン（９）にて結ばれている無菌充填システムであって、前記充填装置は、前記容器の外面を殺菌する外面殺菌部（８０）と、前記外面が殺菌された容器に内容物を充填する充填部（８２）と、内容物を充填した後の容器の口栓部を密封するキャッピング部（８３）と、を具備し、前記外面殺菌部は、前記容器の周面に対して殺菌剤が混入された圧縮エアーを供給する複数のエアー供給管（１０１）を備え、前記エアー供給管は、その軸線が搬送方向下流側に向けて配置され且つ前記容器の搬送方向に対して左右に配置される左右エアー供給管と、前記容器の底面に配置される底部エアー供給管と、を具備し、前記容器は、前記底部エアー供給管から供給される圧縮エアーによって持ち上げられつつ、前記左右エアー供給管から供給される圧縮エアーによって搬送され、前記キャッピング部は、下方に凹部（１５１ａ）を有するキャッピングヘッド（１５１）と、当該凹部の内部に装着され前記容器の口栓部に取り付けられるキャップ（２７０）を挟んで保持する一対のキャップ保持爪（１５２）と、前記一対のキャップ保持爪に掛け渡されて配置された弾性部材（１５３）と、前記一対のキャップ保持爪の下端部の最小開口幅を規制するストッパ（１５４）と、前記キャッピングヘッドを前記キャップの軸線廻りに回転可能であって、上下左右方向に移動可能な駆動機構部と、を具備し、前記キャップ保持爪の下端部の最大開口幅は、前記キャッピングヘッドの凹部の内側側面によって規制され、前記一対のキャップ保持爪は、下方に向かって開くように傾斜して配置され、前記弾性部材は、それぞれのキャップ保持爪の下端部が互いに引き寄せられるように配置され、前記駆動機構部によって前記キャッピングヘッドを前記キャップの上方から下方に移動させ、前記キャップに対してキャップ保持爪を押し当てて前記弾性部材の弾性力により前記キャップを挟んで保持した状態で、前記キャップを前記容器の口栓部と突き合わせ、前記キャッピングヘッドを回転させて前記キャップを前記キャップ保持爪から離脱させ、前記キャップを前記容器の口栓部に取り付けることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、成形装置（２）で成形された容器（２５０）を搬送ライン（９）で搬送しつつその殺菌および内容物の充填を連続的に行なうことができる。また、容器（２５０）に内容物を充填するための搬送ライン（９）上に成形装置（２）を設置して予備成形体（２００）から容器（２５０）への成形を行なうので、容器（２５０）の成形から充填までを同一のシステム内で一貫して行なうことができる。従って、容器（２５０）を遠隔地に輸送する必要がなくなってその輸送コストが低減される。予備成形体（２００）の体積は容器（２５０）のそれに比して遙かに小さいので、予備成形体（２００）の輸送コストは容器（２５０）の輸送コストに比して小さく、容器（２５０）を成形するコストの増加を考慮してもなお全体的なコストダウンが達成できる。また、成形された容器（２５０）をクリーンルームや無菌チャンバ等の充填環境外に晒すことなく内容物を充填して密封できるので、容器（２５０）の無菌度の維持が容易であり、容器（２５０）の洗浄や殺菌に要する手間が省ける。洗浄剤や殺菌剤の使用量も削減でき、それらの後処理に要する手間も軽減される。また、ボトルの外面を殺菌可能であるとともに、当該殺菌用に用いられる圧縮エアーによって次工程に搬送することができる。さらに、キャップを確実に保持しつつ容器の口栓部に取り付けることとができる。
【０００８】
請求項２の発明は、多数の予備成形体を受け入れて整列させる予備成形体搬入装置と、前記整列後の前記予備成形体を容器へと成形する成形装置と、前記成形装置にて成形された容器の内部にミスト化された殺菌剤を供給する殺菌剤供給装置（４）と、前記ミスト化された殺菌剤が供給された容器の口栓部（２５１）に内栓（２６０）を装着する打栓装置（５）と、前記内栓が装着された容器を所定の高温に保持する高温保持装置（６）と、前記高温保持装置にて所定時間以上高温に保持された容器を受け入れて内容物を充填する充填装置と、を具備し、前記成形装置から前記殺菌剤供給装置、前記打栓装置および前記高温保持装置を経て前記充填装置に至るまでが搬送ラインにて結ばれている無菌充填システムであって、前記充填装置は、前記容器の外面を殺菌する外面殺菌部（８０）と、前記容器から内栓を取り外す抜栓部（８１）と、抜栓された容器に内容物を充填する充填部（８２）と、内容物を充填した後の容器の口栓部を密封するキャッピング部（８３）と、を具備し、前記外面殺菌部は、前記容器の周面に対して殺菌剤が混入された圧縮エアーを供給する複数のエアー供給管（１０１）を備え、前記エアー供給管は、その軸線が搬送方向下流側に向けて配置され且つ前記容器の搬送方向に対して左右に配置される左右エアー供給管と、前記容器の底面に配置される底部エアー供給管と、を具備し、前記容器は、前記底部エアー供給管から供給される圧縮エアーによって持ち上げられつつ、前記左右エアー供給管から供給される圧縮エアーによって前記抜栓部に搬送され、、前記キャッピング部は、下方に凹部（１５１ａ）を有するキャッピングヘッド（１５１）と、当該凹部の内部に装着され前記容器の口栓部に取り付けられるキャップ（２７０）を挟んで保持する一対のキャップ保持爪（１５２）と、前記一対のキャップ保持爪に掛け渡されて配置された弾性部材（１５３）と、前記一対のキャップ保持爪の下端部の最小開口幅を規制するストッパ（１５４）と、前記キャッピングヘッドを前記キャップの軸線廻りに回転可能であって、上下左右方向に移動可能な駆動機構部と、を具備し、前記キャップ保持爪の下端部の最大開口幅は、前記キャッピングヘッドの凹部の内側側面によって規制され、前記一対のキャップ保持爪は、下方に向かって開くように傾斜して配置され、前記弾性部材は、それぞれのキャップ保持爪の下端部が互いに引き寄せられるように配置され、前記駆動機構部によって前記キャッピングヘッドを前記キャップの上方から下方に移動させ、前記キャップに対してキャップ保持爪を押し当てて前記弾性部材の弾性力により前記キャップを挟んで保持した状態で、前記キャップを前記容器の口栓部と突き合わせ、前記キャッピングヘッドを回転させて前記キャップを前記キャップ保持爪から離脱させ、前記キャップを前記容器の口栓部に取り付けることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、搬入装置（１）にて受け入れた予備成形体（２００）を成形装置（２）にて容器（２５０）へと成形し、その成形された容器（２５０）の内部に殺菌剤を充填し、内栓（２６０）にて容器（２５０）を密封し、その状態で容器（２５０）を所定時間高温に保持する。これにより、容器（２５０）の成形から内部の殺菌までを連続的に行なうことができる。殺菌後は、容器（２５０）を充填装置（８）による充填工程へと移すことができる。また、ボトルの外面を殺菌可能であるとともに、当該殺菌用に用いられる圧縮エアーによって抜栓部まで搬送することができる。また、キャップを確実に保持しつつ容器の口栓部に取り付けることとができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２に記載の無菌充填システムにおいて、前記殺菌剤供給装置は、前記容器の口栓部に対して前記殺菌剤を供給するノズル（４１）を備え、前記ノズルは、前記容器の搬送方向に対して左右に配置されていることを特徴とする。
この発明によれば、ボトルの内部に万遍なくミスト化された殺菌剤を送り込むことができる。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無菌充填システムにおいて、予備成形体は、口栓部（２０３）と、当該口栓部の下方周方向に突出して形成された長さ方向にわたって略同一の径を有するネックリング（２０２）と、当該ネックリングの下方に形成された胴部（２０１）を有しており、前記予備成形体搬入装置は、断面が円形状であって、傾斜して平行に並べて配置された一対のガイドロッド（１６）を備え、前記ガイドロッド間は、上方を入口とする前記胴部を挿入するための空間を有しており、前記各ガイドロッドは、前記胴部が挿入される方向に回転し、前記予備成形体は、前記入口から前記空間内に向かってその胴部が前記ガイドロッド間に挿入されるとともに、前記突出部が当該ガイドロッドの周面によって下方から支持されることを特徴とする。
この発明によれば、複数の予備成形体を一列に整列させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明が適用された無菌充填システムの全体構成を示す斜視図である。本システムは、図２に示すパリソン（予備成形体）２００を受け入れて整列させるパリソン搬入装置１と、そのパリソン２００を図３に示すボトル（容器）２５０へと成形する成形装置２と、成形装置２にて成形されたボトル２５０の外観を検査する検査装置３と、ボトル２５０の内面にミスト化された殺菌剤を供給する殺菌剤供給装置４と、ボトル２５０の口栓部２５１に所定の内栓を打ち込む打栓装置５と、内栓が打ち込まれたボトル２５０を所定時間高温に保持する高温保持装置６と、ボトル２５０を貯蔵するアキューム装置７と、アキューム装置７から取り出されたボトル２５０に所定の飲料物を充填する充填装置８とを有している。成形装置２から充填装置８までは所定の搬送ライン９にて結ばれている。充填装置８は無菌チャンバＣ１にて覆われ、その他の装置１〜７はすべてクリーンルームＣ２に設置される。
【００１３】
図４および図５はパリソン搬入装置１の要部を示すものである。パリソン搬入装置１のパリソン受入部１ａには、バケット１０と、そのバケット１０を支軸１０ａの廻りに回転駆動するエアーシリンダ等のアクチュエータ１１とが設けられる。バケット１０には多数のパリソン２００が投入される。バケット１０がアクチュエータ１１によって図４の想像線の位置へ回転駆動されるとパリソン２００がベルトコンベア１２の上に移される。ベルトコンベア１２は鉛直方向に重ね合わせて複数段（例えば３段）設けられ、各段の走行方向は上下に隣接する他の段に対して反対方向に走行するよう設定される。最下段のベルトコンベア１２の一端にはホッパ１３が取り付けられ、そのホッパ１３に落下したパリソン２００はベルトコンベア１４の歯部１４ａと係合して斜め上方へと拾い上げられる。
【００１４】
図５（ａ）から明らかなように、ベルトコンベア１４の上端部にはホッパ１５が設けられ、そのホッパ１５の下部は一対のガイドロッド１６，１６の上端部に連なっている。図５（ｂ）および（ｃ）にも示したように、一対のガイドロッド１６は円形の断面を有しており、それらの間隔はパリソン２００の胴部２０１の直径よりも広くかつネックリング２０２の直径よりも狭く設定される。また、ガイドロッド１６は不図示の駆動装置によりそれぞれの軸線廻りに回転駆動される。この回転運動の方向は、ガイドロッド１６の軸線と直交する断面上で左側のガイドロッド１６が時計方向、右側のガイドロッド１６が反時計方向にそれぞれ設定される。この回転運動により、ガイドロッド１６の上端部に落下したパリソン２００の胴部２０１をガイドロッド１６の隙間へと引き込む力が生じ、パリソン２００がガイドロッド１６に沿って一列に整列する。整列したパリソン２００は成形装置２へ向けてガイドロッド１６上を滑り落ちる。
【００１５】
図６は成形装置２の要部を示す平面図である。パリソン搬入装置１のガイドロッド１６に沿って滑り落ちたパリソン２００は成形装置２の搬入口２ａに到達し、さらにその搬入口２ａから加熱テーブル２０の外周に装着された多数のマンドレル２１の一つに挿入される。マンドレル２１は、加熱テーブル２０によって中心軸２２の回りを図中の時計方向に搬送される。加熱テーブル２０の回りには、パリソン２００をブロー成形可能な温度（例えば１２０°Ｃ）まで加熱するための加熱装置２３が設けられる。
【００１６】
加熱装置２３にて加熱されたパリソン２００は、移送部２４においてブロー成形用の金型２５に搬入される。金型２５は回転軸２６の回りに時計方向に搬送される。金型２５の内部には不図示のブロー装置からエアーが送られ、これにより図３のボトル２５０が成形される。成形されたボトル２５０は搬出装置２７により金型２５から取り出されて成形装置２から搬出される。
【００１７】
図１に示すように、成形装置２から取り出されたボトル２５０は搬送ライン９ａ，９ｂによって検査装置３、殺菌剤供給装置４および打栓装置５へと順次送られる。検査装置３ではボトル２５０の傷の有無等が検査される。殺菌剤供給装置４では、ボトル２５０の内部にミスト化された過酸化水素が供給される。
【００１８】
図７〜図９は殺菌剤供給装置４の要部を示すものである。この殺菌剤供給装置４は、過酸化水素のミストを発生させるミスト発生装置４０と、ボトル２５０の搬送経路を挟む込むように設けられた一対またはそれ以上のノズル４１と、ミスト発生装置４０からノズル４１へミスト化された過酸化水素を導くための案内路４２とを有している。
【００１９】
図７および図８に示すように、ノズル４１は、その軸線Ｌｎをボトル２５０の軸線Ｌｂに対して所定角度θ（例えば４５°）傾けつつボトル２５０の口栓部２５１の上方に配置される。また、各ノズル４１は、ボトル２５０の搬送方向（図８の矢印Ｆ方向）に所定の距離Ａをおいて互い違いに配置されている。このような配置により、搬送ライン９によって搬送される途中のボトル２５０の内部に万遍なくミスト化された殺菌剤（過酸化水素）を送り込むことができる。
【００２０】
図９に示すように、ミスト発生装置４０は、二流体スプレー４３および気化管４４を有する。二流体スプレー４３の内部には、エアー供給管４３ａから圧縮エアーが、液体注入管４３ｂから過酸化水素溶液がそれぞれ導入され、これらの混合によって過酸化水素の殺菌剤が気化管４４の内部にスプレーされる。気化管４４に導入された過酸化水素は気化管４４の壁面に埋め込まれたヒータ４５にてその沸点以上（例えば２５０°Ｃ程度）に瞬間的に加熱されて気化する。気化した過酸化水素はガス状のまま気化管４４の開口４４ａから案内路４２（図７参照）を介してノズル４１に導かれる。ノズル４１から過酸化水素のガスが噴出されると、そのガスが外気に冷やされて微細なミストが生成される。なお、過酸化水素以外のものを殺菌剤として使用した場合でも、気化管４４をその殺菌剤の沸点以上に加熱してミストを生成する点は同じである。発生装置４０は図９の構成に限ることなく、種々のものを使用して構わない。
【００２１】
図１０は打栓装置５の要部を示す図である。この装置５は、内栓２６０を一定の姿勢で取り出すためのパーツフィーダ５１と、そのパーツフィーダ５１から取り出されてシュート５２の終端部５２ａに達した内栓２６０を保持する打栓ヘッド５３とを備えている。打栓ヘッド５３は、不図示の駆動機構により鉛直方向（矢印Ｖ方向）および水平方向（矢印Ｈ方向）に駆動され、シュート５２の終端部５２ａに設定された内栓吸着位置Ｐ１と、搬送ライン９上に設定された打栓位置Ｐ２との間を往復移動可能である。駆動機構は、モータ等のアクチュエータと直線案内装置等とを組み合せた各種の機構を利用できる。
【００２２】
打栓ヘッド５３の下面には内栓２６０の吸着面５３ａが形成され、その吸着面５３ａには吸引孔５３ｂが開口する。吸引孔５３ｂは例えばフレキシブルホース５４および制御弁５５を介してサクションポンプ５６の吸込側と接続される。サクションポンプ５６を作動させた状態で、サクションポンプ５６と吸引孔５３ｂとが通じるように制御弁５５を切り替えると吸引孔５３ｂに負圧が作用し、吸着面５３ａへの内栓２６０の吸着が可能となる。サクションポンプ５６と吸引孔５３ｂとの接続が断たれるように制御弁５５を切り替えると吸引孔５３ｂが大気圧に開放され、内栓２６０の吸着力が失われる。
【００２３】
内栓吸着位置Ｐ１に導かれた内栓２６０を打栓ヘッド５３の吸着面５３ａに吸着させ、その状態で打栓ヘッド５３を打栓位置Ｐ２へ移動させ、続いて打栓ヘッド５３を降下させることにより、内栓２６０がボトル２５０の口栓部２５１に打ち込まれる。この後、吸着面５３ａに作用する吸着力を開放し、打栓ヘッド５３を内栓吸着位置Ｐ１へ戻す。以上の動作の繰り返しにより、連続的に搬送されるボトル２５０に内栓２６０が逐次打ち込まれる。内栓２６０の打ち込みにより、ボトル２５０の内部にはミスト化された殺菌剤が閉じ込められる。
【００２４】
なお、殺菌剤供給装置４の手前から打栓装置５を経るまでの搬送ライン９ｂは、ボトル２５０の転倒を防止する機能を備えることが望ましい。その一例として、外周に螺旋状の溝が形成された一対のスクリューコンベアを互いに平行に配置してそれらの溝間でボトル２５０の胴部２５２（図３参照）を挟持し、各スクリュー軸の回転によりボトル２５０を連続的に搬送する構成の搬送ラインが使用できる。
【００２５】
図１に示すように、打栓装置５にて内栓２６０が打ち込まれたボトル２５０は搬送ライン９ｃにより高温保持装置６へと送られる。図１１および図１２にも示したように、高温保持装置６は、恒温槽６０と、その恒温槽６０の内部でボトル２５０を保持する保持機構６１とを有している。保持機構６１は、恒温槽６０の長手方向両端部に配置されたチェーン等の走行体６２，６２とそれら走行体６２，６２の間に掛け渡された保持レール６３とを有している。各走行体６２は、鉛直面に沿って設定されたエンドレスの略三角形状の経路に沿って走行可能であり、少なくとも一方の走行体６２が不図示の駆動機構と連結されて図１２の矢印方向に駆動される。
【００２６】
保持レール６３は走行体６２の長手方向に適宜の間隔を置いて多数取り付けられる。図１２では一部の保持レール６３のみを示しているが、実際にはボトル２５０が干渉しない程度の間隔を空けて走行体６２の走行方向に密に保持レール６３が並べられる。図１３にも示したように、保持レール６３はボトル２５０の口栓部２５１を受け入れる中空形状に形成される。そして、保持レール６３の開口端側には、ボトル２５０のネックリング２５３と係合して口栓部２５１の抜けを防止する一対の係合部６３ａ，６３ａが設けられる。
【００２７】
図１２に示したように、走行体６２の走行経路の下部にはボトル２５０の搬入位置Ｐ３および搬出位置Ｐ４がそれぞれ隣り合わせて設定される。搬入位置Ｐ３に繰り出された保持レール６３は打栓装置５からの搬送ライン９ｃと一直線に整列し、搬出位置Ｐ４に繰り出された保持レール６３はアキューム装置７へ続く搬送ライン９ｄと一直線に整列する。打栓装置５から搬送ライン９ｃを介して送られるボトル２５０は搬入位置Ｐ３において保持レール６３に順次受け渡される。一本の保持レール６３に所定数のボトル２５０が装着されると、走行体６２が保持レール６３の並ぶピッチだけ図１２の矢印方向に駆動されて空の保持レール６３が搬入位置Ｐ３に繰り出され、その保持レール６３に対して後続するボトル２５０が装着される。この動作の繰り返しによって、各保持レール６３に順次ボトル２５０が装着される。ボトル２５０が装着された保持レール６３が搬出位置Ｐ４に繰り出されると、不図示の払い出し機構によりボトル２５０が保持レール６３から搬送ライン９ｄへと払い出される。この払い出し機構は、例えば保持レール６３と平行な方向に往復運動するエアーシリンダ等のアクチュエータを利用して、ボトル２５０を保持レール６３に沿って押し出すように構成される。
【００２８】
図１２に示すように、恒温槽６０にはホットエア供給装置６５が接続される。ホットエア供給装置６５は、エアポンプ６６と、そのエアポンプ６６から吐出された空気を恒温槽６０へ導く管路６７と、その管路６７の途中に設けられたヒータ６８とを有している。上述したボトル２５０の搬入および搬出動作と並行してホットエア供給装置６５からはヒータ６８によって加熱された空気が逐次導入される。これにより、恒温槽６０の内部が所定温度（例えば３５°Ｃ〜６０°Ｃ）に保持される。恒温槽６０内部の加熱によりボトル２５０の内部に密封されたミスト状の過酸化水素の乾燥が促進される。ボトル２５０内に常温の過酸化水素をスプレーする場合と比較してボトル２５０内に導入される過酸化水素の量も少ないため、短時間のうちに乾燥工程を終了することができる。例えば、ボトル２５０が恒温槽６０の搬入位置Ｐ３から搬出位置Ｐ４まで数十分程度で移動するように保持機構６１の運転を制御すれば、ボトル２５０の内部の殺菌を完全に終えてそのまま充填工程へとボトル２５０を受け渡すことが可能である。
【００２９】
図１に示すように、高温保持装置６から搬出されたボトル２５０は搬送ライン９ｄを介してアキューム装置７へ導かれる。アキューム装置７は、高温保持装置６から搬出されるボトル２５０を一時的に保持するために設けられている。このアキューム装置７の設置により、仮に充填装置８以降のラインが一時的に停止しても、高温保持装置６から上流側のラインを停止させる必要がなくなり、システムの復旧に要する手間を最小限に止めることができる。
【００３０】
アキューム装置７を経由したボトル２５０は搬送ライン９ｅにより充填装置８へと導かれる。図１４にも示したように、充填装置８には、ボトル２５０の外面を殺菌する外面殺菌装置８０と、ボトル２５０から内栓２６０を取り外す抜栓装置８１と、抜栓されたボトル２５０に飲料物を充填する充填機８２と、飲料物充填後のボトル２５０の口栓部２５１を密封するキャッピング装置８３とが設けられる。
【００３１】
外面殺菌装置８０は、無菌チャンバＣ１内にて抜栓装置８１までボトル２５０を搬送する搬送ライン９ｆとしても機能するものであり、無菌チャンバＣ１の外側から搬入口１００を介してチャンバＣ１内に引き込まれた複数本のエアー供給管１０１と、各エアー供給管１０１に対して殺菌剤が混入された圧縮エアーを供給する無菌エアー供給装置１１０とを備えている。
【００３２】
図１５にも示したように、複数のエアー供給管１０１は、搬入口１００におけるボトル２５０の搬送方向（図１４に矢印Ｆで示す。）と平行に、かつボトル２５０を取り囲むように設けられる。エアー供給管１０１は、例えばボトル２５０の下面中央に一本、ボトル２５０の側面を挟むように左右各一本、そして、ボトル２５０のネックリング２５３を下面側から支えるように左右各一本の合計五本が設けられている。ネックリング２５３をエアー供給管１０１と係合させてボトル２５０を支持したとき、ボトル２５０の側面および下面がエアー供給管１０１に接触しないように各管１０１の位置が調整されている。
【００３３】
各エアー供給管１０１の壁面には、無菌エアー供給装置１１０から送られる殺菌剤を含んだエアーをチャンバＣ１内へ噴出させるノズル孔１０２がボトル２５０の搬送方向に適当な間隔をおいて多数形成される。図１６に示すように、各ノズル孔１０２の軸線は、水平面内で搬送ライン９ｅを横断する方向（図１６の左右方向）に対して搬送方向下流側（図１６の上側）へ所定角φだけ傾けられる。従って、ノズル孔１０２から噴出する圧縮エアー（図１６に矢印ＣＡで示す。）により、ボトル２５０はその外面が殺菌されつつ下流側へ押し出される。なお、ノズル孔１０２毎に傾斜角φを変化させてもよい。
【００３４】
図１５に矢印で示したように、ノズル孔１０２は水平方向に対して上下にランダムに傾けられる。これにより、圧縮エアーがボトル２５０の外面に満遍なく接触する。ボトル２５０の下面側のエアー供給管１０１については、ノズル孔１０２を上向きに形成するとよい。これにより、ボトル２５０を圧縮エアーで持ち上げつつ搬送してエアー供給管１０１とボトル２５０との接触を防止できる。
【００３５】
なお、エアー供給管１０１は図１７に示すように構成してもよい。この例では、エアー供給管１０１が、ボトル２５０の口栓部２５１を受け入れ可能な凹部１０５ａを有する中空管状に形成される。エアー供給管１０１の凹部１０５ａの下端にはネックリング２５３と係合してこれを支持する係合部１０６が設けられる。エアー供給管１０１の内側面１０５ｂ，１０５ｂには、ボトル２５０の搬送方向に向かってエアーを噴出可能な多数のノズル孔１０７…が形成される。ノズル孔１０７は例えばスリット状に形成される。エアー供給管１０１には無菌エアー供給装置１１０が接続され、その装置１１０から供給される無菌エアーがノズル孔１０７から噴出してボトル２５０が所定方向に搬送される。
【００３６】
図１８に詳しく示したように、無菌エアー供給装置１１０は、エアー供給源としてのエアーブロア１１１と、このエアーブロア１１１とダクト１１１ａを介して連結されたフィルタボックス１１２とを有する。フィルタボックス１１２はステンレス等で製造され、その内部にはフィルタ１１３が収容される。エアーブロア１１１から供給されるエアー中の超微粒子はフィルタ１１３に捕捉され、それによりエアーが無菌化される。
【００３７】
フィルタボックス１１２に供給するエアーの温度を調整できるように、ダクト１１１ａにはヒータ等の加熱装置１１４が設けられる。また、エアーブロア１１１から供給されたすべてのエアーがフィルタ１１３を通過するように、フィルタ１１３はその全周がフィルタボックス１１２の内面と密着するようにしてフィルタボックス１１２内に取り付けられる。フィルタ１１３を通過した無菌エアーはダクト１１５を介してエアー供給管１０１に導かれる。なお、図１４に想像線で示したように、ダクト１１６を介して無菌チャンバＣ１内にも無菌エアーを導くようにしてもよい。フィルタ１１３にはＨＥＰＡフィルタが好適に用いられる。エアーブロア１１１に代え、エアーコンプレッサにて圧縮エアーを供給してもよい。
【００３８】
フィルタ１１３とダクト１１５の接続口との間にはミスト発生装置１１７が接続されている。ミスト発生装置１１７は、上述した図９に示すミスト発生装置４０と同一の構成であり、詳細は省略する。ミスト発生装置１１７からミスト化された過酸化水素がフィルタボックス１１２へ導かれ、その過酸化水素が無菌エアーとともにダクト１１５を介してエアー供給管１０１に送られる。
【００３９】
なお、殺菌剤ミストの供給によってボトル２５０の外面に液滴が付着するときは、無菌チャンバＣ１内に乾燥装置８４を設けてボトル２５０を乾燥させることが望ましい。
【００４０】
外面殺菌装置８０にて外面が殺菌されたボトル２５０は抜栓装置８１へと送られる。図１９〜図２１は抜栓装置８１の要部を示すものである。図１９および図２０に示したように、抜栓装置８１には、モータ等の駆動源１２０によって駆動軸１２１の廻りに回転駆動される円盤状のターンテーブル１２２が設けられる。ターンテーブル１２２の外周にはボトル２５０の口栓部２５１と係合する拘束溝１２２ａが周方向に一定のピッチで形成されている。拘束溝１２２ａの上方には略Ｕ字状の抜栓腕１２３が配置され、その抜栓腕１２３はターンテーブル１２２によって上下方向に移動自在に支持されたカム軸１２４の上端部に固定される。カム軸１２４の下端はカムリング１２５の上端に形成されたカム面１２５ａと接触する。
【００４１】
カムリング１２５は駆動軸１２１の廻りを一周するように設けられ、そのカム面１２５ａの高さは周方向に沿って変化する。外面殺菌装置８０から送られたボトル２５０は図１９に矢印Ｆで示すように拘束溝１２２ａの一つと係合するように抜栓装置８１へと取り込まれる。この取り込み位置では、図２１（ａ）に示すように、ボトル２５０の口栓部２５１が拘束溝１２２ａと係合し、抜栓腕１２３が内栓２６０の下方に差し込まれる。
【００４２】
この状態からターンテーブル１２２が駆動軸１２１の廻りに回転駆動されると、ボトル２５０が不図示のテーブルによってその下面側から支持されつつ、ターンテーブル１２２と一緒に駆動軸１２１の廻りを回転する。この回転に伴ってカム軸１２４がカム面１２５ａにより徐々に押し上げられ、それに伴って抜栓腕１２３が上方に駆動されて内栓２６０と係合し、さらにそれ以上に上昇する。このとき、ネックリング２５３がターンテーブル１２２の下面側と係合してボトル２５０の上方への移動が阻止されているため、図２１（ｂ）に示すように、内栓２６０のみが抜栓腕１２３とともに上方へ駆動されて口栓部２５１から抜き取られる。
【００４３】
内栓２６０が抜き取られたボトル２５０はターンテーブル１２２の旋回経路の所定位置に設定された取り出し位置にてターンテーブル１２２の外方へ抜き取られて充填機８２へと送られる。充填機８２では所定の飲料物がボトル２５０の内部へと充填される。充填機８２は従来から使用されている一般的なものでよい。飲料物が充填されたボトル２５０はキャッピング装置８３へと送られる。
【００４４】
図２２〜図２４はキャッピング装置８３の要部を示すものである。キャッピング装置８３は、キャップ２７０を一定の姿勢で供給するキャップフィーダ１３０と、そのキャップフィーダ１３０から取り出されたキャップ２７０を殺菌するキャップ殺菌機１４０と、キャップ殺菌機１４０から送り出されてシュート１６０の終端部１６０ａに達したキャップ２７０を保持するキャップ取付機１５０とを備えている。
【００４５】
図２３はキャップ殺菌機１４０の要部を示す図である。キャップ殺菌機１４０はキャップフィーダ１３０から送られたキャップ２７０にミスト化された過酸化水素を吹き付けて殺菌する殺菌部１４１と、その殺菌部１４１を通過したキャップ２７０に加熱された空気を吹き付けてキャップ２７０を乾燥させる乾燥部１４２とを有している。殺菌部１４１では、キャップフィーダ１３０からシュート１４３を介して送られたキャップ２７０がコンベア１４４に移し替えられて一列に搬送され、その搬送経路の所定区間にミスト化された殺菌剤（過酸化水素）が供給される。ミスト化された殺菌剤の発生装置は図９に示すものと同一構成であり、詳細は省略する。
【００４６】
一方、乾燥部１４２にはターンテーブル１４５が設置され、その外周にキャップ２７０の保持部１４６が周方向に適宜間隔を置いて設けられる。コンベア１４４にて搬送されたキャップ２７０は移送用ベルト１４７に拾い上げられてターンテーブル１４５の保持部１４６へ移される。ターンテーブル１４５の周囲には、不図示のホットエア供給装置から加熱された空気が供給され、そのため、ターンテーブル１４５に乗って旋回する間にキャップ２７０が乾燥する。乾燥したキャップ２７０は取出位置Ｐ５にてターンテーブル１４５からシュート１６０へと移し替えられる。
【００４７】
図２２および図２４に示すように、キャップ取付機１５０は、キャッピングヘッド１５１と、そのヘッド１５１の下端部に装着された一対のキャップ保持爪１５２，１５２とを有している。キャッピングヘッド１５１は不図示の駆動機構により鉛直方向（矢印Ｖ方向）および水平方向（矢印Ｈ方向）に駆動されて、シュート１６０の終端部１６０ａに設定されたキャップ取込位置Ｐ６と、ボトル受け部１６１上に設定されたキャップ装着位置Ｐ７との間を往復移動可能である。駆動機構は、モータ等のアクチュエータと直線案内装置等とを組み合せた各種の機構を利用できる。また、キャッピングヘッド１５１は、不図示の回転駆動機構によりキャップ保持爪１５２，１５２に保持されたキャップ２７０の軸線の廻りに回転駆動可能である。
【００４８】
図２４に詳しく示したように、キャップ保持爪１５２，１５２はキャッピングヘッド１５１に設けられた凹部１５１ａの内部に装着される。そして、キャップ保持爪１５２，１５２には引張ばね１５３が掛け渡され、その引張力によりキャップ保持爪１５２がストッパ１５４，１５４に押し付けられる。これにより、キャップ保持爪１５２は、それぞれの先端部が互いに離反した開状態(図２４（ａ）の状態）に保持される。一方、図２４（ｂ）に示すようにキャップ保持爪１５２，１５２の間にキャップ２７０が押し込まれるとキャップ保持爪１５２，１５２の先端部がばね１５３の力に抗して押し開かれるとともに、引張力によりキャップ保持爪１５２の先端部が閉じてキャップ２７０が確実に保持される。
【００４９】
キャップ取込位置Ｐ６に導かれたキャップ２７０に向けてキャッピングヘッド１５１を降下させると、キャップ保持爪１５２，１５２の間にキャップ２７０が取り込まれる。その状態で、キャッピングヘッド１５１をキャップ装着位置Ｐ７に移動させ、その位置Ｐ７に繰り出されたボトル２５０の口栓部２５１とキャップ２７０とを突き合わせる。この状態でキャッピングヘッド１５１を回転駆動すれば、キャップ２７０が口栓部２５１へ徐々にねじ込まれてキャップ保持爪１５２，１５２から離脱する。この後、キャッピングヘッド１５１をキャップ取込位置Ｐ６へ戻して次のキャップ２７０の取り込みを行なう。以上の動作の繰り返しにより、連続的に搬送されるボトル２５０にキャップ２７０を装着してボトル２５０を密封できる。密封されたボトル２５０は無菌チャンバＣ１から搬出され、ラベルの貼付を経て出荷用のケースに収容される。
【００５０】
図２５は以上の充填システムによるボトル成形から飲料物の出荷に至るまでの手順を示す工程図である。この工程図において、パリソン供給（ステップＳ０）がパリソン搬入装置１の処理に、ボトル成形（ステップＳ１）が成形装置２の処理に、外観検査（ステップＳ２）が検査装置３の処理に、Ｈ₂Ｏ₂ミスト噴霧（ステップＳ３）が殺菌剤供給装置４の処理に、内栓打栓（ステップＳ４）が打栓装置５の処理に、高温保持（ステップＳ５）が高温保持装置６の処理に、アキューム（ステップＳ６）がアキューム装置７の処理に、外面殺菌（ステップＳ７）が外面殺菌装置８０の処理に、抜栓（ステップＳ８）が抜栓装置８１の処理に、充填（ステップＳ９）が充填機８２の処理に、キャッピング（ステップＳ１０）がキャッピング装置８３の処理にそれぞれ相当する。
【００５１】
この工程図からも明らかなように、本実施形態の無菌充填システムでは、パリソン２００をボトル２５０に成形する処理からボトル２５０の殺菌、充填、密封までを連続した搬送ライン９上にて行なうので、遠隔地で製造されたボトルを充填ラインの設置個所まで輸送する従来のシステムと比べて輸送コストが低減される。すなわち、ボトル２５０よりもパリソン２００の方が体積が小さいため、輸送に使用するパレットのサイズを縮小して輸送コストを抑えることができる。また、成形後のボトル２５０がクリーンルームまたは無菌チャンバに保持されて外部環境に晒されないので、ボトル２５０の無菌度の維持が容易であり、ボトルの洗浄や殺菌に要する手間が大幅に削減され、洗浄剤や殺菌剤の使用量を減らしてそれらの後処理を容易に行なえる。
【００５２】
本発明は上述した実施形態に限らず、種々の形態で実施できる。例えば、成形直後のボトル２５０の内面を殺菌するために殺菌剤供給装置４、打栓装置５および高温保持装置６をそれぞれ設けたが、単一の装置により成形直後のボトル２５０を殺菌してもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、容器の成形から殺菌、充填、密封までを連続的に行なうことができるので、容器の成形と充填とを別々の個所で行なう従来のシステムや方法に比べて容器の輸送コストを削減できる。また、成形された容器を直ちに殺菌して充填工程へと移すので、容器の汚染度を最小限に抑えることができ、洗浄剤や殺菌剤の使用量を最小限に抑えてそれらの後処理に要する手間を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された無菌充填システムの一実施形態を示す斜視図。
【図２】図１の無菌充填システムに搬入される予備成形体としてのパリソンを示す図。
【図３】図１の無菌充填システムにて成形されるボトル（容器）を示す図。
【図４】図１のパリソン搬入装置の前段の要部を示す図。
【図５】図１のシステムを構成するパリソン搬入装置の要部を示す図で、（ａ）は図４に続く要部を示す図、（ｂ）はガイドロッドの平面図、（ｃ）はガイドロッドの軸直角断面図。
【図６】図１のシステムを構成する成形装置の要部を示す平面図。
【図７】図１のシステムを構成する殺菌剤供給装置の要部を示す図。
【図８】図７のノズルとボトルの口栓部との関係を示す平面図。
【図９】図７の殺菌剤供給装置で使用されるミスト発生装置を示す図。
【図１０】図１のシステムを構成する打栓装置の要部を示す図。
【図１１】図１のシステムを構成する高温保持装置の恒温槽の垂直断面図。
【図１２】図１１の恒温槽の横断面図。
【図１３】図１２の恒温槽内に配置される保持レールの拡大図。
【図１４】図１のシステムを構成する充填装置の要部を示す平面図。
【図１５】図１４のXV−XV線に沿った断面図。
【図１６】図１５のXVI−XVI線に沿った断面図。
【図１７】図１５の変形例を示す図。
【図１８】図１４の無菌チャンバに接続される無菌エアー供給装置の構成を示す斜視図。
【図１９】図１の充填装置内に設置される抜栓装置の要部の垂直断面図。
【図２０】図１９の装置を同図の矢印XX方向からみた平面図。
【図２１】図１９の装置の動作を示す図。
【図２２】図１の充填装置内に設置されるキャッピング装置の要部を示す図。
【図２３】図２２のキャッピング装置に付設されるキャップの殺菌装置を示す平面図。
【図２４】図２２のキャッピング装置に設けられるキャッピングヘッドの下端部を拡大して示す図。
【図２５】図１のシステムにて実行される充填作業の工程図。
【符号の説明】
１ パリソン搬入装置（予備成形体搬入装置）
２ 成形装置
３ 検査装置
４ 殺菌剤供給装置
５ 打栓装置
６ 高温保持装置
７ アキューム装置
８ 充填装置
９ 搬送ライン
８０ 外面殺菌装置
８１ 抜栓装置
８２ 充填機
８３ キャッピング装置
２００ パリソン（予備成形体）
２５０ ボトル（容器）
２６０ 内栓
２７０ キャップ

Claims (4)

1. 多数の予備成形体を受け入れて整列させる予備成形体搬入装置と、前記整列後の前記予備成形体を容器へと成形する成形装置と、前記成形装置にて成形された容器の内部を殺菌する殺菌装置と、前記殺菌された容器の内部に所定の内容物を充填する充填装置と、を具備し、前記成形装置から前記充填装置に至るまでが搬送ラインにて結ばれている無菌充填システムであって、
   前記充填装置は、
   前記容器の外面を殺菌する外面殺菌部と、前記外面が殺菌された容器に内容物を充填する充填部と、内容物を充填した後の容器の口栓部を密封するキャッピング部と、を具備し、
   前記外面殺菌部は、
   前記容器の周面に対して殺菌剤が混入された圧縮エアーを供給する複数のエアー供給管を備え、
   前記エアー供給管は、
   その軸線が搬送方向下流側に向けて配置され且つ前記容器の搬送方向に対して左右に配置される左右エアー供給管と、前記容器の底面に配置される底部エアー供給管と、を具備し、
   前記容器は、前記底部エアー供給管から供給される圧縮エアーによって持ち上げられつつ、前記左右エアー供給管から供給される圧縮エアーによって搬送され、
   前記キャッピング部は、
   下方に凹部を有するキャッピングヘッドと、当該凹部の内部に装着され前記容器の口栓部に取り付けられるキャップを挟んで保持する一対のキャップ保持爪と、前記一対のキャップ保持爪に掛け渡されて配置された弾性部材と、前記一対のキャップ保持爪の下端部の最小開口幅を規制するストッパと、前記キャッピングヘッドを前記キャップの軸線廻りに回転可能であって、上下左右方向に移動可能な駆動機構部と、を具備し、
   前記キャップ保持爪の下端部の最大開口幅は、前記キャッピングヘッドの凹部の内側側面によって規制され、
   前記一対のキャップ保持爪は、下方に向かって開くように傾斜して配置され、
   前記弾性部材は、それぞれのキャップ保持爪の下端部が互いに引き寄せられるように配置され、
   前記駆動機構部によって前記キャッピングヘッドを前記キャップの上方から下方に移動させ、前記キャップに対してキャップ保持爪を押し当てて前記弾性部材の弾性力により前記キャップを挟んで保持した状態で、前記キャップを前記容器の口栓部と突き合わせ、前記キャッピングヘッドを回転させて前記キャップを前記キャップ保持爪から離脱させ、前記キャップを前記容器の口栓部に取り付けることを特徴とする無菌充填システム。
2. 多数の予備成形体を受け入れて整列させる予備成形体搬入装置と、前記整列後の前記予備成形体を容器へと成形する成形装置と、前記成形装置にて成形された容器の内部にミスト化された殺菌剤を供給する殺菌剤供給装置と、前記ミスト化された殺菌剤が供給された容器の口栓部に内栓を装着する打栓装置と、前記内栓が装着された容器を所定の高温に保持する高温保持装置と、前記高温保持装置にて所定時間以上高温に保持された容器を受け入れて内容物を充填する充填装置と、を具備し、前記成形装置から前記殺菌剤供給装置、前記打栓装置および前記高温保持装置を経て前記充填装置に至るまでが搬送ラインにて結ばれている無菌充填システムであって、
   前記充填装置は、
   前記容器の外面を殺菌する外面殺菌部と、前記容器から内栓を取り外す抜栓部と、抜栓された容器に内容物を充填する充填部と、内容物を充填した後の容器の口栓部を密封するキャッピング部と、を具備し、
   前記外面殺菌部は、
   前記容器の周面に対して殺菌剤が混入された圧縮エアーを供給する複数のエアー供給管を備え、
   前記エアー供給管は、
   その軸線が搬送方向下流側に向けて配置され且つ前記容器の搬送方向に対して左右に配置される左右エアー供給管と、前記容器の底面に配置される底部エアー供給管と、を具備し、
   前記容器は、前記底部エアー供給管から供給される圧縮エアーによって持ち上げられつつ、前記左右エアー供給管から供給される圧縮エアーによって前記抜栓部に搬送され、
   前記キャッピング部は、
   下方に凹部を有するキャッピングヘッドと、当該凹部の内部に装着され前記容器の口栓部に取り付けられるキャップを挟んで保持する一対のキャップ保持爪と、前記一対のキャップ保持爪に掛け渡されて配置された弾性部材と、前記一対のキャップ保持爪の下端部の最小開口幅を規制するストッパと、前記キャッピングヘッドを前記キャップの軸線廻りに回転可能であって、上下左右方向に移動可能な駆動機構部と、を具備し、
   前記キャップ保持爪の下端部の最大開口幅は、前記キャッピングヘッドの凹部の内側側面によって規制され、
   前記一対のキャップ保持爪は、下方に向かって開くように傾斜して配置され、
   前記弾性部材は、それぞれのキャップ保持爪の下端部が互いに引き寄せられるように配置され、
   前記駆動機構部によって前記キャッピングヘッドを前記キャップの上方から下方に移動させ、前記キャップに対してキャップ保持爪を押し当てて前記弾性部材の弾性力により前記キャップを挟んで保持した状態で、前記キャップを前記容器の口栓部と突き合わせ、前記キャッピングヘッドを回転させて前記キャップを前記キャップ保持爪から離脱させ、前記キャップを前記容器の口栓部に取り付けることを特徴とする無菌充填システム。
3. 前記殺菌剤供給装置は、
   前記容器の口栓部に対して前記殺菌剤を供給するノズルを備え、
   前記ノズルは、
   前記容器の搬送方向に対して左右に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の無菌充填システム。
4. 前記予備成形体は、口栓部と、当該口栓部の下方周方向に突出して形成されたネックリングと、当該ネックリングの下方に形成された長さ方向にわたって略同一の径を有する胴部を有しており、 前記予備成形体搬入装置は、
   断面が円形状であって、傾斜して平行に並べて配置された一対のガイドロッドを備え、
   前記ガイドロッド間は、上方を入口とする前記胴部を挿入するための空間を有しており、
   前記各ガイドロッドは、前記胴部が挿入される方向に回転し、
   前記予備成形体は、前記入口から前記空間内に向かってその胴部が前記ガイドロッド間に挿入されるとともに、前記突出部が当該ガイドロッドの周面によって下方から支持されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無菌充填システム。

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