JP4259721B2 - Aseptic filling nozzle - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固形物を含有する液体を無菌状態で口栓を持たない不定形の容器に充填するのに好適な充填装置の無菌充填ノズルに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、液体や固形物入りの液体(以下充填液と呼ぶ)を容器に充填する場合には、充填液の種類、充填される容器の種類、或いは充填する環境等に対して種々の充填方法、充填装置や装置に用いられる充填ノズルが提案されている。
【0003】
充填液の殺菌については、充填後に熱で殺菌する方法と、先に殺菌した容器に殺菌した充填液を無菌室内で充填する方法があり、容器への充填は容器の口栓(注入口)と充填ノズルを近付けてパッキンを介してシールして充填する方法や、口栓を持たない不定形容器では上部を開いて保持した開口部に充填ノズルの先端を挿入して充填する方法があり、充填する充填液の分量は、ピストンを用いて容積を計量する方法や、流量と時間を計測して算出する方法があり、また充填後にノズルの先端に残っ充填液が滴下しないように吸入する方法などがある。
【0004】
このような従来の充填方法は、それぞれの充填液や容器や環境の種類の特定の組合せに対して利点を有するが、組合わせが異なる場合はいろいろ問題が発生する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
固形物を多く含む液体を口栓を具備しない不定形容器(パウチ等)に無菌の環境で充填する充填ノズルには次に示すような要求条件がある。
【0006】
(1)充填作業開始前や充填作業終了後の充填ノズルの殺菌・洗浄は充填ノズルを分解しないで行なうことができること。
【0007】
(2)固形分を含む液充填の固形分を開閉液弁部に挟み込むことなく充填できること。
【0008】
(3)充填動作終了後のノズルに残った液が滴下する後垂れを無くすこと(特に口栓を持たない不定形容器では、容器の入口に充填液が付着すると熱シール性が阻害される。)。
【0009】
(4)無菌室を小さくし、可動部分のシールを確実に行ない、環境の維持に優れていること。
【0010】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、上記要件を改善した固形物を多く含む充填液を口栓を具備しない不定形容器に無菌の環境で充填する無菌充填ノズルを提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
無菌充填ノズルは、大きく分けて、上部、中間、及び下部外筒でなる外筒と、外筒の中心部を上下動するプラグロッドと、上部外筒の上に取付けられプラグロッドを上下に駆動する最大、中間、及び最小の3つのストロークを有するサーボシリンダで形成する。
中間外筒の上部にはリニアベアリングを、下部にはフランジによって外筒内壁と繋がり上方へ伸びて開く薄肉内筒と蒸気入口管(接続管)を設け、下部外筒は大、中、小の3段に縮径された内径部を備え、大内径部に蒸気出口管、中内径部にフラッシングエア入口管、小径内径部に充填液入口管を設ける。また下部外筒下端部にはエア入口管を備えた筒状のエア吹出管を螺着する。
プラグロッドは、上部に摺動筒部を、下部にプラグ部を、中間部にプラグ部より大径の摺動弁部を有し、これらを若干径の小さいロッドで連結してなり、上端の摺動筒部と中間外筒に設けた薄肉内筒とでラビリンス通路を形成し、中間部の摺動弁部と中内径部を滑嵌合させて流れ平行弁の開閉弁を形成し、また下部のプラグ部を小径部と滑嵌合させて充填液用の流れ直角弁のピストン弁(液弁)を形成する。サーボシリンダが最大ストロークのときには、充填液の注入口をプラグ部で閉じ、中間ストロークのときには充填液の注入口を開き、最小ストロークのときにはプラグ部と摺動弁部をそれぞれ開いてプラグロッドと外筒の間は全面に亙って隙間ができて連通し、適宜の入口管と出口管を開閉して充填ノズルの外筒内の洗浄を行なえるように構成する。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1、図2、及び図3は、それぞれ本発明の一実施形態に係る無菌充填ノズルの待機中、充填中、及び洗浄中の状態にあるときの縦断面図、図4及び図5は図1に示した無菌充填ノズルの上部及び下部の拡大図である。
【0013】
上記図1〜図5において、1は無菌充填ノズル、10は無菌充填ノズル1を一体に纏めている外筒で、上部外筒11、中間外筒12、及び下部外筒13からなり、半割継手金具によってフランジ結合されている。
【0014】
上部外筒11は薄肉の筒で、上部にサーボシリンダ14が取付けられ、上下に伸縮するサーボシリンダ14のロッド14aを収容している。このロッド14aの先端には、T字形溝を備えた継手金具15が螺着されている。上記サーボシリンダ14は、ロッド14aの先端が図3に示す最上限の位置で停止し、かつ可変速である。
【0015】
中間外筒12は複数の部材からなり、上半分が厚肉筒部12a、下半分が薄肉筒部12bとなっており、厚肉筒部12aの上部内側にはリニアベアリング(メタル)12cが、薄肉筒部12bの下部外周には蒸気入口管(接続管)12dが設けられている。また、中間外筒12の内側には隙間を隔てて仕切筒16が配設され、下部に設けられたフランジ16aによって薄肉筒部12bの内壁下端に連接されている。
【0016】
下部外筒13の内径は上から下に3段に縮径され、大内径部13a、中内径部13b,小内径部13cとなり、外径は大小2段となっており、大内径部13aの下部外側に蒸気出口管13d、中内径部13bの下部外周にフラッシングエア入口管13e、また小内径部13cの上下の中間部外周に充填液を導く充填液入口管13f及び下部外周に雄ねじ13gが設けられている。17は下部外筒13の下端に取付けられてこれを覆い、下部外筒13の下端外壁と相俟って先細筒状のエア通路を形成しているエア吹出管で、外周にエアの入口管17aを備え、ユニオンナット17bによって下部外筒13下部の雄ねじ13gに螺着されている。
【0017】
20は外筒10の中心部を上下動するプラグロッドで、複数の部材で構成されているが、その連結方法については説明を省略する。
【0018】
摺動筒部20aの上端に設けたT字形突起を、継手金具15のT字形溝に係合させてサーボシリンダ14のロッド14aに連結しており、上部に大径の摺動筒部20a、下部に小径のプラグ部20b、両者の間で下側寄りに中径の摺動弁部20c、及びこれらを繋ぐロッド部20d、20eを備えている。摺動筒部20aは中間外筒12のリニアベアリング12cに摺動自在に内嵌装され、摺動弁部20cはパッキン20fを備えていて下部外筒13の中内径部13bに液密で摺動自在に内嵌装され、小径のプラグ部20bは上部にパッキン20gを備えていて小内径部13cに液密で摺動自在に内嵌装されている。
【0019】
また、摺動筒部20aは下側の大半が下側に開く薄肉のスカート筒となっていて、このスカート筒を厚肉筒部12a及び薄肉筒部12bの内壁と仕切筒16の外壁との間に間隙を設けて挿入され、蒸気入口管12dから入り、摺動筒部20aのスカート筒部の内壁と仕切筒16の外壁の間の隙間を通って上昇し、折返して仕切筒16の内壁とロッド部20dとの間の隙間を通って下降し、大内径部13aの内側に通ずるラビリンス通路(図4中のL参照)が形成されるようになっている。また、プラグ部20bは小内径部13cに開けられた充填液入口管13f用の開口孔13hとでピストン弁を形成しており、下端は円錐状に窪み中心から垂直に上り水平に屈折してロッド部20eの側面に開口する細孔20hが設けられている。
【0020】
30は無菌室の天板で、この下側が無菌室、上側が工場内の一般空間である。31は天板30の開口部の周りに気密に固設された環状の深溝トラフ、32は蒸気入口管12dの下部の適宜の位置で無菌充填ノズル1に取付けられた覆蓋である。この覆蓋32は周端部に垂直に垂れ下がったカーテン部32aを備えており、下端部を深溝トラフ31の中に挿入している。深溝トラフ31には消毒剤を含む水が所定高さに満たされている。この水は図示省略の循環ポンプによって緩やかに循環しており、無菌充填ノズル1の下端を容器の中に挿入するために、無菌充填ノズル1を上下動させてもカーテン部32aは常に深溝トラフ31内の水に浸かっているようになっている。
なお、40は口栓を持たない不定形容器の開口した上端部を示している。
【0021】
次に上記のように構成された無菌充填ノズル1の作用を説明する。
充填を行なう前の無菌充填ノズル1は、図1に示す待機状態にあり、サーボシリンダ14はロッド14aのストロークを延ばしてプラグロッド20は下がって最下限位置にあり、プラグ部20bの下端は下部外筒13に螺着されたエア吹出管17の下端と一致している。
【0022】
無菌状態の不定形容器(パウチ)40が開いた口を上側にして無菌充填ノズル1の真下に送られて停止すると、無菌充填ノズル1は図示省略の昇降装置によって所定距離(例えば40mm程度)下降し、小内径部13cの下端を図2に示すように不定形容器40の中に挿入する。
【0023】
次いでサーボシリンダ14がロッド14aを縮めてプラグロッド20を中間位置まで引上げ、図2に示すようにプラグ部20bの下端を開口孔13hの上側に一致させてピストン弁を全開させ、図示省略の計量装置で計量された所定量の殺菌済みの充填液を不定形容器40内に充填する。
【0024】
充填が終わったら、サーボシリンダ14のロッド14aのストロークを延ばして図1に示す待機位置に戻す。下部外筒13側の開口孔13hとプラグ部20bは、流れ直角弁(ピストン弁)を形成しているので、プラグ部20bの下降に際して充填液中の固形物は切断され上下から挟まれて止められることはない。
【0025】
プラグロッド20が定位置まで下降すると、下降したプラグ部20bの下端面には下部外筒13の小内径部13cの内壁面からしごき取られた充填液の液や固形物が垂れ下がるように付着しているので、図示省略のクリーンエア供給源の開閉弁を開いて、圧縮クリーンエアをフラッシングエア入口管13e及びエア吹出管17のエア入口管17aに供給し、フラッシングエア入口管13eから入ったエアは、小内径部13cとプラグ部20bとの隙間から、細孔20hを通って中央側から吹出し、エア入口管17aから入ったエアは、エア吹出管17を通って外側から付着した充填液を吹飛ばす。
【0026】
次いで、図示省略の昇降装置で無菌充填ノズル1を元の位置まで上昇させた後、不定形容器40は下流のステーションに送られ、内部の空気抜き、開口部のシーリング等の工程を経て無菌室を出る。
【0027】
上記充填工程中は、図示省略の蒸気供給源から蒸気入口管12dに蒸気が送られ、蒸気は前述のラビリンス通路を経て圧力を落とし、大内径部13aとロッド部20dの間を通り、蒸気出口管13dから室外に排出される。中間外筒12内は、無菌充填ノズル1の外側に対して常に正圧に保たれており、また長いラビリンス通路を備えているので、プラグロッド20が上下動してもリニアベアリング12cとの摺動部から外気が下部外筒13内に侵入することはない。なお、充填液の種類によっては上述の蒸気に代えて圧縮クリーンエアを用いることもある。
【0028】
充填作業開始前の殺菌洗浄及び充填作業後の無菌充填ノズル1の洗浄を行なう場合には、図3に示すように無菌充填ノズル1の下端のエア吹出管17に洗浄用キャップ50を気密に装着し、サーボシリンダ14のロッド14aを最上限まで引上げて洗浄状態にする。この洗浄状態では、プラグロッド20の摺動弁部20cは下部外筒13の大内径部13aに移動して両者の間に隙間が生じ、プラグ部20bは中内径部13bに移動して両者の間に隙間が生じるので、中間外筒12及び下部外筒13の内壁とプラグロッド20の外壁の間はラビリンス通路を含めて全体が連通する。従って、蒸気入口管12dから蒸気、消毒液、またはクリーンエアを供給し充填液入口管13fから排出すれば、図示省略の充填液タンクを含め無菌充填ノズル1を分解することなく内部の充填液と接触する全ての部分を殺菌洗浄することができる。
【0029】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明の無菌充填ノズルによって次の効果が得られる。
【0030】
(1)従来行なわれていた充填作業後の人手による分解洗浄作業を、分解することなく自動で行なうことができ、作業の効率を高めることができる。
【0031】
(2)充填液の充填通路の開閉弁をプラグロッドを用いた流れ直角弁のピストン弁とし、従来の流れ平行弁のように閉弁時に固形物を上下から挟んで止めることがないので固形物を含む充填液に好適に適用できる。
【0032】
(3)充填終了にノズル下端に付着する充填液を中心部及び外周部の両方からエアで吹き払うので、充填液の後垂れによる不具合の発生を完全に防止できる。
【0033】
(4)水封式シールを用い支持構造や付属機器のついた上下動する充填ノズルの上部を無菌室外に出すので、無菌室を小さくすることができ、あわせて無菌室内で使用するクリーンエアの量を削減でき、コストの低減に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る無菌充填ノズルの待機中の縦断面図。
【図2】同実施形態における無菌充填ノズルの充填中の縦断面図。
【図3】同実施形態における無菌充填ノズルの洗浄中の縦断面図。
【図4】図1に示した無菌充填ノズルの上半分の拡大図。
【図5】図1に示した無菌充填ノズルの下半分の拡大図。
【符号の説明】
1 …無菌充填ノズル
10 …外筒
11 …上部外筒
12 …中間外筒
12a 厚肉筒部
12b 薄肉筒部
12c…リニアベアリング
12d…蒸気入口管
13 …下部外筒
13a…大内径部
13b…中内径部
13c…小内径部
13d…蒸気出口管
13e…フラッシングエア入口管
13f…充填液入口管
13h…開口孔
14 …サーボシリンダ
14a…サーボシリンダのロッド
16 …仕切筒
16a…フランジ
17 …エア吹出管
17a…エア入口管
17b…ユニオンナット
20 …プラグロッド
20a…摺動筒部
20b…プラグ部
20c…摺動弁
20d…ロッド部
20e…ロッド部
20f…パッキン
20g…パッキン
20h…細孔
30 …天板
31 …深溝トラフ
32 …覆蓋
32a…カーテン部
40 …不定形容器
50 …洗浄用キャップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aseptic filling nozzle of a filling apparatus suitable for filling a liquid containing a solid substance in an aseptic condition and having an unshaped container without a stopper.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when a container is filled with a liquid or a liquid containing solids (hereinafter referred to as a filling liquid), various filling methods and fillings are performed depending on the type of filling liquid, the type of container to be filled, or the environment to be filled. An apparatus and a filling nozzle used in the apparatus have been proposed.
[0003]
For sterilization of the filling liquid, there are a method of sterilizing with heat after filling, and a method of filling the sterilized container with the sterilized filling liquid in an aseptic room, and filling the container with a stopper (inlet) of the container. There are a method of filling by filling the sealing nozzle close to the packing nozzle, and a method of filling the container by inserting the tip of the filling nozzle into the opening that is held open by opening the upper part of an irregular container without a cap. There are two methods for measuring the volume of the filling liquid: a method of measuring the volume using a piston, a method of calculating the flow rate and time, and a method of sucking so that the remaining filling liquid does not drip at the tip of the nozzle after filling. There is.
[0004]
Such conventional filling methods have advantages over specific combinations of each filling liquid, container and environment type, but various problems arise when the combinations are different.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
A filling nozzle that fills an irregularly shaped container (such as a pouch) that does not have a stopper with a solid-rich liquid in a sterile environment has the following requirements.
[0006]
(1) The filling nozzle can be sterilized and washed before the filling operation is started and after the filling operation is completed without disassembling the filling nozzle.
[0007]
(2) Capable of filling the solid content of the liquid containing the solid content without being sandwiched in the opening / closing liquid valve portion.
[0008]
(3) Elimination of trailing dripping of the liquid remaining in the nozzle after completion of the filling operation (especially in an irregular container having no stopper, if the filling liquid adheres to the inlet of the container, the heat sealing property is hindered. ).
[0009]
(4) The sterilization chamber should be made small, the movable parts should be securely sealed, and the environment should be excellent.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an aseptic filling nozzle that fills an amorphous container having no stopper with a filling liquid containing a large amount of solid matter with improved requirements in an aseptic environment. The purpose is that.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The aseptic filling nozzle is roughly divided into an outer cylinder composed of upper, middle and lower outer cylinders, a plug rod that moves up and down the center of the outer cylinder, and a plug rod that is mounted on the upper outer cylinder and drives the plug rod up and down. Formed with servo cylinders having three strokes, maximum, middle and minimum.
A linear bearing is provided at the upper part of the intermediate outer cylinder, and a thin inner cylinder and a steam inlet pipe (connection pipe) that are connected to the inner wall of the outer cylinder by a flange and open upward are provided at the lower part. The inner diameter part is reduced in three stages, a steam outlet pipe is provided in the large inner diameter part, a flushing air inlet pipe is provided in the middle inner diameter part, and a filling liquid inlet pipe is provided in the smaller inner diameter part. Further, a cylindrical air outlet pipe provided with an air inlet pipe is screwed to the lower end portion of the lower outer cylinder.
The plug rod has a sliding cylinder part at the upper part, a plug part at the lower part, and a sliding valve part with a larger diameter than the plug part at the middle part, which are connected by a rod with a slightly smaller diameter. A labyrinth passage is formed by the sliding cylinder part and the thin inner cylinder provided in the intermediate outer cylinder, and the sliding valve part of the intermediate part and the inner diameter part are slidably fitted to form a flow parallel valve on-off valve. The lower plug part is slidably fitted to the small diameter part to form a flow right angle valve piston valve (liquid valve) for the filling liquid. When the servo cylinder is at the maximum stroke, the filling liquid inlet is closed by the plug.When the servo cylinder is at the intermediate stroke, the filling liquid inlet is opened. At the minimum stroke, the plug and the sliding valve are opened. Between the cylinders, a gap is formed over the entire surface so as to communicate with each other, and the inside of the outer cylinder of the filling nozzle can be cleaned by opening and closing appropriate inlet pipes and outlet pipes.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1, FIG. 2, and FIG. 3 are longitudinal sectional views of the aseptic filling nozzle according to one embodiment of the present invention in a standby state, a filling state, and a washing state, respectively, and FIG. 4 and FIG. 2 is an enlarged view of an upper part and a lower part of the aseptic filling nozzle shown in FIG.
[0013]
1 to 5, reference numeral 1 is an aseptic filling nozzle, and 10 is an outer cylinder in which the aseptic filling nozzle 1 is integrated. The outer cylinder includes an upper outer cylinder 11, an intermediate
[0014]
The upper outer cylinder 11 is a thin-walled cylinder. A
[0015]
The intermediate
[0016]
The inner diameter of the lower
[0017]
[0018]
A T-shaped protrusion provided on the upper end of the sliding cylinder portion 20a is engaged with a T-shaped groove of the
[0019]
Further, the sliding cylinder portion 20a is a thin skirt cylinder that is open on the lower side most of the lower side, and this skirt cylinder is formed between the inner wall of the thick cylinder section 12a and the
[0020]
30 is a top plate of the aseptic room, the lower side is a sterile room and the upper side is a general space in the factory.
[0021]
Next, the operation of the aseptic filling nozzle 1 configured as described above will be described.
The aseptic filling nozzle 1 before filling is in the standby state shown in FIG. 1, the
[0022]
When the sterile unfilled container (pouch) 40 is opened with the opening opened upward and sent directly under the aseptic filling nozzle 1, the aseptic filling nozzle 1 is lowered by a predetermined distance (for example, about 40 mm) by a lifting device (not shown). Then, the lower end of the small
[0023]
Next, the
[0024]
When the filling is finished, the stroke of the rod 14a of the
[0025]
When the
[0026]
Next, after the aseptic filling nozzle 1 is raised to its original position by an elevating device (not shown), the
[0027]
During the filling process, steam is sent from a steam supply source (not shown) to the steam inlet pipe 12d, and the steam drops through the labyrinth passage described above, passes between the large inner diameter portion 13a and the
[0028]
When performing sterilization washing before the start of the filling operation and washing of the aseptic filling nozzle 1 after the filling operation, as shown in FIG. 3, a washing cap 50 is airtightly attached to the
[0029]
【The invention's effect】
As described in detail above, the following effects can be obtained by the aseptic filling nozzle of the present invention.
[0030]
(1) A manual disassembly and cleaning operation after a filling operation that has been conventionally performed can be automatically performed without disassembly, and the efficiency of the operation can be increased.
[0031]
(2) Since the on-off valve of the filling passage of the filling liquid is a piston valve of a flow right angle valve using a plug rod, the solid substance is not sandwiched from above and below when closed, unlike the conventional flow parallel valve. It can apply suitably for the filling liquid containing.
[0032]
(3) Since the filling liquid adhering to the lower end of the nozzle is blown off by air from both the central portion and the outer peripheral portion at the end of filling, it is possible to completely prevent the occurrence of problems due to the trailing of the filling liquid.
[0033]
(4) Since the upper part of the filling nozzle that moves up and down with a support structure and attached equipment is taken out of the aseptic chamber using a water seal, the aseptic chamber can be made smaller and the clean air used in the aseptic chamber can be reduced. The amount can be reduced and the cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a sterile filling nozzle according to an embodiment of the present invention during standby.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view during filling of the aseptic filling nozzle in the same embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the aseptic filling nozzle in the same embodiment during cleaning.
4 is an enlarged view of the upper half of the aseptic filling nozzle shown in FIG. 1. FIG.
5 is an enlarged view of the lower half of the aseptic filling nozzle shown in FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Aseptic filling
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