JP4235617B2 - 無菌状態で容器を取扱う瓶詰めシステムの構成装置 - Google Patents

Description

この発明は、無菌状態で容器を取扱う瓶詰めシステムの構成装置に関する。

無菌状態下で、瓶等の飲料容器を瓶詰めして包装するシステムでは、雑菌の混入を防止するために、（例えば、殺菌装置、洗浄装置、充填装置、蓋被せ装置等の）瓶容器処理区域は、外部環境から隔離されて、無菌状態を適切に維持する方策がとられなければならない。

従来からの第１の解決手段は、瓶詰めシステムの各種装置（例えば、殺菌装置、洗浄装置、充填装置、蓋被せ装置等）を、全体として、外部環境に対して高圧雰囲気に保たれた大規模な無菌室の中に収容する構成である。大規模無菌室内の高圧雰囲気化は、送風機を用いて、無菌室内に噴射される空気によって実現される。このとき、アブソリュートフィルタ（高性能フィルタ）を介して、清浄化された空気が、無菌室内に流入する構成となっている。上記送風機によって発生される高圧空気は、システムの各種装置や要素が収容されている無菌室に瓶容器が搬入され、あるいは、無菌室から瓶容器が搬出されるための搬入／搬出用の開口部から、外部に向けて一方的な流れを持つ。この方法によれば、微生物が、瓶容器処理区域に進入するのを防止できる公算が大となる。

しかしながら、瓶詰めシステムの各種装置（例えば、殺菌装置、洗浄装置、充填装置、蓋被せ装置等）は回転する機械であり、回転する機械は概してかなり大きいので、無菌室も大規模となる。それゆえ、大規模な無菌室を管理して無菌状態を維持するのが困難となる。

そこで、第２の解決手段として、無菌室を小規模化するために、装置の全体を無菌室に収容する代わりに、装置内の瓶容器処理区域だけを無菌室に収容して外界から隔離するようにし、装置の残りの部分は無制御の雰囲気に残す構成が提供されている。ここで、回転装置では、隔離の必要な瓶容器処理区域は、装置の回転側部分と固定側部分との間で画定される。そして回転側部分と固定側壁との間に障壁が必要とされる。ここで、回転部分には、処理用治具（例えば、殺菌装置の消毒ノズル、充填装置の充填バルブ、蓋被せ装置の蓋閉めヘッド）が実装されている。また、固定側壁は、例えば、装置の外方から身を守る、または、伝達装装置から身を守る保護用ケーシング等である。

この目的のために、エラストマー材料からなるガスケットが従来から障壁として用いられてきた。この種のガスケットは、一般に回転側部分に取り付けられて、金属からなる固定側部分に接して摺動する構成となっている。
解決に必要な信頼性の条件（低摩擦係数を持つ円滑で固いスライド表面、低いスライド速度等）を考慮すれば、この第２の解決手段の欠点は、ガスケットの磨耗によるシール性の劣化にあることは、明らかである。

ガスケットの不都合を解決する解決手段としては、ラビリンスシールの使用がある。ラビリンスシールは、固定側部分と回転側部分との間で、物理的な接触無しで、相対的に移動するので、ガスケットが磨り減るというような問題は生じない。

しかしながら、ラビリンスシールの品質が、移動部分間の距離に依存するという問題がある。移動部分間の距離が減少するほど、シール品質は向上するが、距離を数１０ｍｍ程度にまで短くするのは、大型装置にとっては、複雑で困難で高価である。加えて、外部環境との空気の入れ替えの通路は、ラビリンスシールによって与えられるので、適切な高圧を得るためには、無菌空気の高速流が必要となる。これは、高価である反面、隔離性を損なう虞もある。

この発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたもので、容器処理区域を外部環境から非常に簡易で低コストな方法で隔離することができる瓶詰めシステムの構成装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、この発明の構成は、瓶詰めシステムの構成装置として、実質的に無菌状態で、回転体に配置されて、容器（１０）を取扱う複数の回転式ステーション（９）と、同装置内の非無菌区域（１１）を、同装置内の、無菌状態が保たれていて、処理対象たる前記容器（１０）が通行する無菌区域（１２）から密封状態に隔離する密封手段とを備える装置に係り、前記密封手段は、同装置の固定部位側に設けられ、液体が少なくとも部分的に充填されて用いられる環状溝（１５）と、同装置の回転部位（１１）側に設けられ、前記液体が充填された前記環状溝（１５）内で回転する、前記環状溝（１５）と軸心を共通にする環状部材（１６）とからなると共に、前記環状溝（１５）内の前記液体の常時存在を確保するためのレベル制御装置が設けられ、かつ、無菌の容器搬送用床台又は容器搬送装置（７）が、前記回転体への容器搬入区域と前記回転体からの容器搬出区域とに対応して、搬入装置と搬出装置とに分かれて設置されていて、これらの搬入装置と搬出装置との間に、前記容器搬入区域又は／及び容器搬出区域にオペレータがアクセスできる区域（８）が設けられていることを特徴としている。

前記密封手段は、トラップとして具現化される構成となっている。
前記無菌区域は、アブソリュートフィルタを介して無菌空気を導入することによって、外部環境と比較して、高圧状態が維持される構成となっている。

前記各環状溝は、過度の液体を減らすための溢出装置を備えているのが好ましく、前記レベル制御装置は、中央制御ユニットと、該中央制御ユニットに接続されて、環状溝毎に設けられたレベルプローブとからなると共に、中央制御ユニットは、環状溝の中の液位が予め設定された液位よりも低いときは、対応する環状溝に液体を補充する制御を行うのが好ましい。

瓶詰めシステムの概略構成を示す平面図である。 充填装置と蓋被せ装置とをセットで詳細に示す図である。 図２のＡ−Ｂ線に沿う充填装置の縦断面図である。 図２のＣ−Ｄ線に沿う充填装置と蓋被せ機との縦断面図である。 シーリング手段及びシーリング溝の中の液体を制御する中央制御ユニットの詳細を示す図である。

この特徴と他の特徴が、次述する、この発明の好ましい実施態様を図面と共に検討すれば、よりたやすく明白になる。
図１に示すように、無菌瓶詰めシステム１は、全体として、（例えば、消毒剤をスプレーするタイプの）殺菌装置２と、洗浄装置３と、充填装置４と、蓋被せ機５とから構成されている。処理される瓶容器１０は、搬入用スター型コンベヤ６ａによって、上記した各種装置に搬入される一方、搬出用スター型コンベヤ６ｂによって、上記した各種装置から搬出される構成となっている。スター型コンベヤ６ａ、６ｂは、搬送装置又は搬送用床台７に収納されている。搬送装置又は搬送用床台７は、外部環境と比較して高圧力の雰囲気下にあるので、無菌状態が保たれている。上記搬送装置又は搬送用床台７は、一般には電動式支持台と無菌処理がなされない構成部材とからなっていて、高圧状態のトンネルを支持する構成となっている。上記トンネルには、無菌状態にある搬送部材が収納されている。
元来、搬送装置又は搬送用床台７は、装置の回転体の搬入区域と搬出区域とに対応して、完全に2つに分かれていて、搬入区域と搬出区域との間には、オペレータが近づくことができる、幅０．５−１．５ｍの区域８が形成されている。

特に、図２及び図３に示すように、回転式の充填装置４は、瓶容器１０を取扱うための複数のステーション９を備えている。これらのステーション９は、回転体（装置の回転部分）の円周縁に沿って等間隔に配列された充填用バルブからなっている。回転体の円周縁に接して、かつ、充填装置４のプラットフォームの回転に同期して、２つのスター型コンベヤ（空の瓶容器を搬入するための搬入用コンベヤ６ａと満杯の瓶容器を搬出するための搬出用コンベヤ６ｂ）が配置されている。

ここで、瓶容器の取り扱い又は処理する環境は、外部環境から隔離されている。しかし、無菌区域を画成する壁に設けられた、図示せぬ適当な開口部を介して、空の瓶容器の搬入を可能にすると共に、満杯の瓶容器の搬出を可能にする構成となっている。

図３、図４及び図５に示すように、装置を構成する各区域（部分）のうち、符号１１は、非無菌区域（多くの場合、装置の回転部分が該当する）を示し、これに対して、符号１２は、無菌状態とされている区域（多くの場合、装置の固定部分が該当する）、処理される瓶容器１０が通行する区域である。区域１２は、無菌状態に保たれている。具体的には、区域１２は、アブソリュートフィルタ（高性能フィルタ）１４を介して、ダクト１３から供給される空気の導入によって生成される高圧雰囲気の結果として、無菌状態を保たれる。

この実施例では、非無菌区域１１と無菌区域１２との間のシールは、液体で部分的に充填された固定環状溝１５によって達成される。固定環状溝１５と軸心を共有する環状部材１６を固定環状溝１５の中で、摺動回転するように構成されている。環状部材１６は、装置の回転側部位に水密状態で連結されている。環状部材１６は、環状溝１５内の液体の中に部分的に浸漬されている。装置の回転力によって駆動されて、環状溝１５内を回転する構成となっている。液体は、バクテリアを死滅できる程の殺菌能力のある液体、好適な例としては、塩素水溶液が好ましい。この実施例では、上記液体は、無菌区域と外界とを切り離す隔離装置として機能する。

明らかに、固定部側の環状溝１５は、回転体側の環状部材１６と協働して、無菌区域と非無菌区域との間に境界区域を構成する。無菌区域１２内の軽度の高圧力ゆえに、無菌区域１２と非無菌区域１１との僅かの圧力差（数ミリバール）のために、（数ｍｍの水中で圧力差に等しい水中）高度差（水面差）が、環状溝１５内に存在する液体に形成される。ここで、環状部材１６を境に、水位の高い方の液体は、外界と接触していて、一方、環状部材１６を境に、水位の低い方の液体は、無菌室と接触する構成となる。

図４は、環状溝１５が適用された蓋被せ装置５の構成を示す部分縦断面図である。同図では、設置高さが異なる２つの環状溝１５が示されている。各環状溝１５内の液体を一定量に保つために、レベル制御システムが備えられている。
図５に示されるように、上記レベル制御システムは、好適には、単一の中央制御ユニットと、環状溝毎に、カップ２１の中に浸けられてレベルを測定するプローブ１９と、図示せぬタンクから補充の液体を注入してもらう調節バルブ２０と、カップ２１の中に挿入された溢出管２２とから構成されていて、もしも、予め設定されたレベル（パイプ自身の先端部の設置位置によって決まる）を超えると、液体の自動排出を可能にする構成となっていて、無菌室内に液体がこぼれるのを防止している。

本質的には、カップ２１内のプローブ１９によって測定されるレベル（水位）が、予め設定された最小基準水位よりも低いときは、中央制御ユニットが、カップに液体を補充する制御を行う構成となっている。溝レベルごとにカップが設けられている。しかしながら、単一のキャップに接続された複数の分岐溝で構成するようにしても良い。なお、分岐チャネルはグランドから同一の高さに設置されなければならない。

このように、この発明の構成によれば、２つのシーリング手段１５、１６で実質的にトラップを具現化することができるので、ラビリンスシールを用いる場合よりも空気の使用が少なくて済むし、磨耗の問題も生じない。
また、メカニカルな作動プロセスの品質に関係なく、シールが保証されるので、無菌区域の気密シールに関連する部分に対して特別高価な作動プロセスは必要としない。

加えて、この発明の構成によれば、システムからの無菌空気の漏れは、容器の搬入／搬出用開口部からだけであるので、無菌空気の僅かな使用で、システム全体の無菌状態を効率良く制御できる。
この発明は、瓶詰めシステムの中で用いられるどのような装置（例えば、殺菌装置、洗浄装置、充填装置、カプセル装置、蓋被せ装置等）にも適用可能である。

Claims (10)

1. 瓶詰めシステムの構成装置として、実質的に無菌状態で、回転体に配置されて、容器（１０）を取扱う複数の回転式ステーション（９）と、同装置内の非無菌区域（１１）を、同装置内の、無菌状態が保たれていて、処理対象たる前記容器（１０）が通行する無菌区域（１２）から密封状態に隔離する密封手段とを備える装置であって、
   前記密封手段は、同装置の固定部位側に設けられ、液体が少なくとも部分的に充填されて用いられる環状溝（１５）と、同装置の回転部位（１１）側に設けられ、前記液体が充填された前記環状溝（１５）内で回転する、前記環状溝（１５）と軸心を共通にする環状部材（１６）とからなると共に、
   前記環状溝（１５）内の前記液体の常時存在を確保するためのレベル制御装置が設けられ、かつ、
   無菌の容器搬送用床台又は容器搬送装置（７）が、前記回転体への容器搬入区域と前記回転体からの容器搬出区域とに対応して、搬入装置と搬出装置とに分かれて設置されていて、これらの搬入装置と搬出装置との間に、前記容器搬入区域又は／及び容器搬出区域にオペレータがアクセスできる区域（８）が設けられている
   ことを特徴とする瓶詰めシステムの構成装置。
2. 前記液体は、殺菌能力のある水溶液からなることを特徴とする請求項１記載の瓶詰めシステムの構成装置。
3. 前記密封手段は、トラップとして具現化されることを特徴とする請求項１記載の瓶詰めシステムの構成装置。
4. 前記無菌区域（１２）は、アブソリュートフィルタ（１４）を介して無菌空気を導入することによって、外部環境と比較して、高圧状態が維持されることを特徴とする請求項１記載の瓶詰めシステムの構成装置。
5. 前記環状溝（１５）は、シーリング手段を必要とする装置毎に用いられていることを特徴とする請求項１記載の瓶詰めシステムの構成装置。
6. 前記各環状溝（１５）は、過度の液体を減らすための溢出装置（２２）を備えていることを特徴とする請求項１記載の瓶詰めシステムの構成装置。
7. 前記レベル制御装置は、中央制御ユニット（１８）と、該中央制御ユニット（１８）に接続されて、環状溝（１５）毎に設けられたレベルプローブ（１９）とからなると共に、中央制御ユニット（１８）は、環状溝（１５）の中の液位が予め設定された液位よりも低いときは、対応する環状溝（１５）に液体を補充する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の瓶詰めシステムの構成装置。
8. 前記無菌区域（１２）が、装置の固定部側に設定される一方、前記非無菌区域（１１）が、装置の回転体側に設定されていることを特徴とする請求項１記載の瓶詰めシステムの構成装置。
9. オペレータがアクセスできる前記区域（８）の幅は、０．５ｍ−１．５ｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１記載の瓶詰めシステムの構成装置。
10. 前記環状溝内の前記液体が、予め設定されたレベルを超えると、溢出管（２２）が、前記液体の自動排出を可能にする構成になされている請求項１記載の瓶詰めシステムの構成装置。

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