JP4399702B2 - Filling seal device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器に内容物を充填し、蓋材で容器を密封する充填シール装置に関し、特に清涼飲料や乳飲料、米飯、惣菜などの無菌処理された内容物を無菌のカップまたはトレイ状容器などの容器に収納してガス置換、密封を連続的に行う無菌充填シール装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来たとえば特許文献1などにおいて、窒素ガスにより陽圧に保たれた無菌室内に、開封状態のカップなどの容器とその蓋材を連続的に供給し、無菌室内において、容器を殺菌し、内容物を充填するとともに容器のヘッドスペース部を窒素ガスで置換して密封する無菌充填機が知られている。
【0003】
【特許文献1】
特開平2−45323号公報
【0004】
無菌充填機においては、容器の無菌化とともに内容物の酸化防止のために容器のヘッドスペースをガス置換することによりヘッドスペースの酸素濃度を減少させる必要がある。しかるに、上記従来の無菌充填機においては、無菌室が容器の殺菌、内容物充填、蓋材密封を行う部分のみでなく、容器移送のためのベルトコンベアを含む充填機のほぼ全体にわたって設けられているために極めて広い無菌空間を必要とし、このため無菌化と酸素濃度減少の双方を窒素ガスで行おうとすると大量の窒素ガスを供給させなければならず、経済的に成り立たないために、容器の無菌化は無菌空気を容器に吹き込むことにより行い、酸素濃度減少のためのヘッドスペースのガス置換のみを窒素ガスで行うようにしている。
【0005】
しかし、この装置においては、ヘッドスペースのガス置換は、ヘッドスペース内に存在する無菌空気を窒素ガスで置換しようとするものであるから、どうしてもヘッドスペース内に空気が残存し、このためガス置換効率が低く、ヘッドスペースの残存酸素濃度を約2%以下にすることはできない。
【0006】
容器の内容物がコーヒー、茶等酸素に敏感な内容物の場合は、ヘッドスペースの残存酸素濃度が約2%では充分な酸化防止ができず、したがって、上記従来の無菌充填機ではこのような酸素敏感内容物の無菌充填に対応することができない。
【0007】
本出願人は上記従来の無菌充填機の問題点にかんがみ、容器詰食品の常温流通に対応する無菌性を維持しながら、密封直後のヘッドスペース濃度を1%以下にすることができる連続無菌包装装置を提供することを目的として、
特願2002−216287号にかかる装置にかかる連続無菌包装装置を開発した。この連続無菌包装装置は、内部を大気以外の無菌ガスで置換した容器に無菌内容物を充填し、殺菌した蓋材で容器を密封する連続無菌包装装置において、容器の進行方向に所定の間隔で配置され容器を保持する容器受け部材を移動可能に収容する無菌室と、該無菌室内の大気を大気以外の無菌ガスで置換するガス置換装置と、該容器受け部材に設けられた磁石と、該無菌室外に設けられた容器受け部材駆動用コンベアと、該容器受け部材に設けられた磁石に対応するように該コンベアの進行方向に前記所定の間隔で該コンベアに取付けられた磁石であって、該容器受け部材に設けられた磁石と逆極性の磁石とを備えることを特徴とするものである。
【0008】
この装置によれば、容器および容器受け部材のみが無菌室内を移動し、容器受け部材の駆動は無菌室外から行うようにしたので、無菌室の容積を従来の無菌充填機に比べて著しく小さくすることができ、このため経済性を損なうことなく容器の無菌化およびヘッドスペースのガス置換の双方を同時に窒素ガスで行うことができる。したがって、ヘッドスペースのガス置換は従来のように空気に囲まれた状態で窒素ガス置換するのではなくほぼ窒素ガスの環境下で窒素ガス置換を行うことになり、ヘッドスペースの残存酸素濃度を1%以下にすることができるという優れた効果を奏することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記装置においては、容器受け部材が無菌室内を移動する際、容器受け部材は無菌室の底壁によってコンベアから隔離され、容器受け部材の磁石が対応するコンベアの磁石によって吸引されながら無菌室の底壁の上面を滑動するので、容器受け部材の底面と無菌室の底壁の上面との間の摩擦が大きく、たとえば容器受け部材1個あたり2kgf=20N程度の摩擦抵抗が生じる。したがって、無菌室内を通過する容器受け部材の数が多いとコンベアに強大な引張り力すなわち駆動力が必要となり、エネルギーコストが嵩む上にコンベヤチェーンが伸び易くなり、コンベヤチェーンがスプロケットから外れる等の故障を生じ易くなる。また、摩擦が大きいため容器受け部材の底面に設けられた滑り材または無菌室の底壁のいずれか柔らかい方が削られ、部材の寿命が短くなるという欠点が生じる。
【0010】
本発明は、上記磁石搬送による充填シール装置の問題点にかんがみなされたものであって、容器受け部材が無菌室内を移動する際の摩擦を低減し、容器受け部材搬送に要する駆動力を小さくした連続無菌充填シール装置を提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的を達成する充填シール装置は、容器に内容物を充填し、蓋材で容器を密封する充填シール装置であって、
容器を保持する容器受け部材と、
該容器受け部材を容器の移動方向に案内する誘導部材と、
該誘導部材の底板に形成された複数のガス噴出孔と、
該ガス噴出孔と連通するガス供給手段とを備える充填シール装置において、該容器受け部材に設けられた磁石と、
容器受け部材駆動用コンベアと、
該容器受け部材に設けられた磁石に対応するように該コンベアの進行方向に該コンベアに取付けられた磁石であって、該容器受け部材に設けられた磁石と逆極性の磁石とをさらに備えることを特徴とするものである。
【0015】
本発明の他の側面において、該連続的に供給される複数の容器受け部材は進行方向に隣合う容器受け部材が隙間なく配置されていることを特徴とする。
【0016】
本発明のさらに他の側面において、無菌充填シール装置は、該隙間なく配置された複数の容器受け部材の列に対しその一端部において駆動力を加える手段をさらに備えることを特徴とする。
【0017】
【作用】
本発明によれば、誘導部材または無菌室の底板に形成された複数のガス噴出孔からガスが噴出され、このガスは誘導部材に案内されまたは無菌室を移動する容器受け部材の底面に当たり、容器受け部材を押上げるように作用するので、容器受け部材と誘導部材底板または無菌室底板との間の摩擦が顕著に低減し、容器受け部材を駆動するために必要な駆動力が低減する。したがって、エネルギーコストを節約できる上にコンベヤチェーンの伸びによる歯飛び等の故障を防止でき、また容器受け部材または誘導部材底板もしくは無菌室底板の摩耗が防止される結果、装置の部材を交換するまでの期間を延長することができる。
【0018】
また、本発明の1側面によれば、進行方向に隣合う容器受け部材が隙間なく配置されているので、容器受け部材を個々に駆動する手段が不必要となり、連続配置された容器受け部材の列の一部、たとえば容器受け部材の列の一端部にのみ駆動力を加えればすむことになり、たとえば磁石やコンベヤチェーンが不要となる等装置の構造を大幅に簡素化することができる。
【0019】
また、本発明のこの側面によれば、容器受け部材が繋がっていて、容器受け部材の上面だけを窒素置換すればよいので、窒素使用量を低減することができ、また窒素ガスは繋がった容器受け部材の上面上を層流となって流れ無菌室内に乱流が生じないので、容器のヘッドスペースに酸素が混入することも少なくなる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
第1実施形態
図1は本発明の充填シール装置として無菌充填シール装置の1実施形態を説明的に示す側面図、図2はその要部の平面図、図3は図1のX−X断面図、図4(a)はカップ受け台の平面図、図4(b)は図4(a)のY−Y断面図、図5はコンベヤチェーンに取り付ける磁石取付け板を示す平面図、図6は無菌室の底板における窒素ガス噴出孔の配置を示す図である。
【0021】
図1において、充填シール装置は、包装容器としてカップを使用し、ジュース等の液体内容物を充填する装置であって、カップ供給部A、カップ殺菌部K、カップ乾燥部L、無菌ガス置換部B、蓋材殺菌部C、蓋材乾燥部D、蓋材第1シール部F、蓋材第2シール部G、冷却部H、トリミング部I、カップ排出部Jを備えている。 カップ殺菌部K、カップ乾燥部Lおよび無菌ガス置換部Bは無菌室Mを構成する。
【0022】
カップ供給部Aにおいては、殺菌済みカップ1はベルトコンベヤ20によって矢印P方向に移送され、ベルトコンベヤ20の先端から下方の矢印O方向に移動するコンベヤチェーン12によって移送されるカップ受け台2のカップ保持孔21(図4)内に落下し保持される。カップ保持孔21の径はカップ1の上端部の径よりも僅かに大径に設定されており、カップ1はその蓋部1a(図3)のみがカップ受け台2の頂面2aに支持されてぶら下がるように構成されている。カップ受け台2は本発明の容器受け部材を構成するものである。
【0023】
カップ受け台2は、図4に拡大して示すように、長方形の板からなり、中央部にカップ保持孔21が板を貫通して形成されている。カップ受け台2の長手方向においてカップ保持孔21の両側には永久磁石13、13が埋め込まれている。
【0024】
一方2本のコンベヤチェーン12には、その移動方向に所定の間隔で、図3および図5に示す磁石取付け板22が断面L字形の取付け金具23により取付けられており、磁石取付け板22の中央部上面には永久磁石24が配置され、その上を覆う固定板25により磁石取付け板22に取り付けられている。ボルトナット26(図5)は取付け金具23および固定板25の双方を磁石取付け板22に固定するために使用される。
【0025】
磁石24は、そのカップ受け台2側の磁極がコンベヤチェーン12の進行方向にN極とS極が交互に配置されるようにしてコンベヤチェーン12に固定されている。またカップ受け台2は、その磁石13が、そのコンベヤチェーン側の磁極がコンベヤチェーン12の進行方向にN極とS極が交互に配置されるようにして配置されている。
【0026】
無菌室Mの外部においては、カップ受け台2は、その磁石13がコンベヤチェーン12に所定間隔で固定された磁石24の中、逆極性のものと相互に吸引するようにして磁石24の表面に吸着され保持されている。したがって、カップ受け台2は磁石24が配置される間隔でコンベヤチェーン12上に配置され、コンベヤチェーン12の移動に伴って図1中矢印O方向に移動する。
【0027】
無菌室Mは、頂板30、両側板31、31、中央部が長手方向に開口した底板32からなり、横断面形状がカップ受け台2の横断面形状とほぼ相似形でカップ受け台2の横断面よりも面積が若干大きい扁平な長方形の筒状のカップ受け台収容部33と、この開口した底板32の開口部34の下方に突出するようにして無菌室Mの長手方向に延長して形成され、カップ1の横断面形状とほぼ相似形でカップ1の横断面よりも僅かに大きい面積を有する横断面形状を有するカップ収容部35からなる。このように、無菌室Mを横断面がカップ受け台2と相似形のカップ受け台収容部33と横断面がカップ1と相似形のカップ収容部35により構成することにより、無菌室Mの容積をカップ受け台2とカップ1が通過できるために必要最小限の大きさに設計することが可能となり、無菌室内を窒素ガスで満たすことが、必要最小限の窒素ガス量ですみ、経済性を向上させることができる。
【0028】
無菌室Mの下方に設けられた1対の装置の枠体36、36はそれぞれ両側部36a、36aおよびベース部36bを備えており、両側部36a、36aの間の空間部に臨むベース部36bの頂面にはコンベヤチェーン12が走行するレール37、37が敷設されている。両側部36a、36aには内側に開口するようにして磁石取り付け板の両側端部が嵌入する磁石取り付け板案内溝38、38がコンベヤチェーン12の進行方向に沿って延長するようにして形成されている。
【0029】
無菌室Mのカップ受け台収容部33の底板32には、図3および図6に示すように、幅方向に4個ずつ長手方向に適当な間隔で窒素ガス噴出孔32aが形成されている。窒素ガス噴出孔32の長手方向間隔は、図4に破線で示すように、無菌室M内においてカップ受け台2が停止した時各カップ受け台2の下に8個の窒素ガス噴出孔32aが配置されるように定められている。
【0030】
また、無菌室Mのカップ受け台収容部33の底板32の下方には、無菌室Mの長手方向にカップ収容部35の両側に各2本の窒素ガス供給管14が配置されており、これらの窒素ガス供給管14には無菌室M外の窒素ガス発生装置17からの無菌窒素ガスが滅菌済みフイルター16を介して供給される。各窒素ガス供給管14の上側にはカップ受け台収容部33の底板32に開設された窒素ガス噴出孔32aに対応する位置に開口部が形成されており、窒素ガス供給管14の内部は窒素ガス噴出孔32aを介して無菌室Mのカップ受け台収容部33と連通している。
【0031】
無菌室Mのカップ移送方向上流側端部に位置するカップ殺菌部Kにおいては、殺菌剤ノズル54−1、54−2が所定の間隔をおいて縦列配置されている。これらの殺菌剤ノズル54−1、54−2には無菌室外の殺菌剤タンク53から過酸化水素液が供給され、ノズル54−1、54−2は過酸化水素液を霧状にしてカップ1に吹き付ける。
【0032】
カップ殺菌部Kの下流側に位置するカップ乾燥部Lには殺菌剤乾燥ノズル55−1、55−2が所定の間隔をおいて縦列配置されている。これらのノズル55−1、55−2には無菌室外の乾燥空気発生装置15から滅菌済みフイルター56を介して100℃の乾燥空気が供給されており、過酸化水素を吹き付けられたカップ1はカップ乾燥部Lを通過する際に乾燥空気により乾燥され、その際殺菌が行われる。
【0033】
無菌ガス置換部Bのカップ受け台収容部33の上部空間にはカップ1のヘッドスペースを窒素ガスで置換するための窒素ガスノズル4−1、4−2、4−3、4−4、4−5がコンベヤチェーン12の進行方向に所定間隔をおいて縦列配置されており、窒素ガスノズル4−2と窒素ガスノズル4−3の間にはジュース等の液体内容物3をカップ1に充填するための液体内容物充填ノズル5−1が配置され、窒素ガスノズル4−3と窒素ガスノズル4−4の間には液体内容物充填ノズル5−2が配置されている。窒素ガスノズル4−1〜4−5には無菌室M外の窒素ガス発生装置17からの無菌窒素ガスが滅菌済みフイルター16を介して供給される。また、液体内容物充填ノズル5−1、5−2には無菌室2外の無菌液体内容物タンク18からの無菌液体内容物が供給される。なお、図2においては、簡略化して窒素ガスノズル4−2と4−4を省略した。また図1においてはカップ受け台2はコンベヤチェーン12上に所定間隔で規則正しく配列されているが、図2においては、理解を助けるために無菌室2の中央部および無菌室Mの入り口の直前においてはコンベヤチェーン12の磁石24上にカップ受け台2が存在しない状態で示す。また、図2においては、カップ殺菌部Kとカップ乾燥部Lは図示を省略してある。
【0034】
蓋材供給部Eは無菌室M外に配置され、蓋材供給ローラ6から繰り出される帯状の蓋材7は、案内ローラ40、41、42、43、44、45、46、47、48に案内されて蓋材巻取りローラ10に巻き取られる。
【0035】
蓋材殺菌部Cは無菌室M外の蓋材7の通路に配置され、蓋材7を殺菌するための過酸化水素等の殺菌剤を貯蔵するタンク50を備えている。蓋材7はタンク50の殺菌剤中を通る間に殺菌される。
【0036】
蓋材乾燥部Dは無菌室Mの外において蓋材殺菌部Cと無菌室Mの出口の間の蓋材7の通路に設けられたダクト状のチャンバで、乾燥空気発生装置15から滅菌済みフイルター56を介して乾燥空気が供給されている。蓋材7は蓋材乾燥部Dを通過する際に乾燥空気により乾燥される。
【0037】
無菌室Mのカップ移送方向下流側端部におけるカップ受け台収容部33の空間は案内ローラ45に案内されて送られる蓋材7によってほぼ完全に閉ざされており、無菌室Mの上流側端部におけるカップ受け台収容部33の空間は大気に開放されているので、カップ1のヘッドスペースのガスを置換するために窒素ガスノズル4−1〜4−5および窒素ガス供給管14から噴射される窒素ガスは無菌室Mのカップ受け台収容部33内においてカップ移送方向下流側から上流側すなわちカップ移送方向と逆方向に流れ、上流側端部から大気中に放散されることにより、無菌室M内を微陽圧に保ち大気が無菌室M内に流入することを防止する。これによって無菌室M内は作業中無菌窒素ガスにより常時無菌状態に保たれる。したがって、上記の無菌室Mの下流側端部(出口)を閉じ、上流側端部(入り口)を大気に開放した構造および窒素ガスノズル4−1〜4−5は本発明における無菌室内の大気を大気以外の無菌ガスで置換するガス置換装置を構成する。なお、無菌室M内の窒素ガスによる陽圧を強くして無菌状態をより完全に維持するために、作業中窒素ガス発生装置17からの窒素を窒素ガスノズル4−1〜4−5に対する供給分に加えて無菌室Mの下流側端部に常時供給するようにしてもよい。
【0038】
無菌室Mの出口から外にはコンベヤチェーン12の進行方向に順に蓋材第1シール部F、蓋材第2シール部G、冷却部H、トリミング部I、カップ排出部Jが設けられている。
【0039】
蓋材第1シール部Fは供給された蓋材7をカップ1の上に載置し予備シールし、蓋材第2シール部Gは予備シールされたカップ1上の蓋材をカップ1の頂縁部に熱融着してシールを完成し、冷却部Hは冷却空気によりこの熱融着部を冷却し、トリミング部Iはカップ1に熱融着された蓋材を打ち抜いて余分の蓋材を切除する。カップ排出部Jは進行してくるカップ受け台2の下方に設けられた突き上げレバー52を突き上げることによりカップ1をカップ受け台2から飛び出させ、製品11として系外に排出する。
【0040】
次に上記装置の動作を説明する。
カップ1はカップ供給部Aからコンベヤチェーン12によって移送されるカップ受け台2のカップ保持孔21に落下し無菌室Mに移送される。無菌室Mの上流側端部においてカップ受け台2は無菌室M内に入り、カップ受け台2の磁石13はコンベヤチェーン12によって移動するコンベヤチェーン12側の磁石24に吸着されたままカップ受け台2の滑り材14が無菌室Mの底面上を滑るようにして、カップ受け台2は無菌室M内を下流側に移動する。
【0041】
その際無菌室Mの底板32に形成された複数の窒素ガス噴出孔32aから窒素ガスが噴出され、この窒素ガスは無菌室Mを移動するカップ受け台2の底面に当たり、カップ受け台2を押上げるように作用するので、カップ受け台2と無菌室Mの底板32との間の摩擦が低減し、カップ受け台2を駆動するために必要な駆動力が低減することにより、カップ受け台2を容易に移動させることができる。カップ受け台2の底面に当たった窒素ガスは僅かに押上げられたカップ受け台2の底面と無菌室Mの底板32の上面との間に生じる僅かな隙間を通ってカップ受け台2の側面と無菌室Mの側板31の内側面との間に存在する空隙に流れカップ受け台2の上側を層流となって流れる窒素ガスに合流する。
【0042】
カップ1およびカップ受け台2はカップ殺菌部Kにおいて殺菌剤ノズル54−1、54−2から噴霧される過酸化水素液を噴霧された後カップ乾燥部Lにおいて殺菌剤乾燥ノズル55−1、55−2から噴射される乾燥空気により乾燥され、その際に殺菌が行われる。次ぎにカップ1およびカップ受け台2は次段の無菌ガス置換部Bに送られる。無菌ガス置換部Bにおいては、カップ1およびカップ受け台2の進行につれて窒素ガスノズル4−1〜4−5からは順次窒素ガスが噴き出され、カップ1のヘッドスペースのガス置換が行われる。また、液体内容物充填ノズル5−1、5−2からはカップ1内にジュース等内容物3の充填が行われる。
【0043】
無菌ガス置換部B内で内容物3が充填されヘッドスペースのガス置換が完了したカップ1は無菌室Mの下流側端部(出口)から排出され、カップ受け台2は再びコンベヤチェーン12によって直接移送され、蓋材第1シール部F、蓋材第2シール部G、冷却部H、トリミング部Iを経由して蓋材7の予備シール、シールの熱融着、熱融着部の冷却、蓋材の打ち抜きが順次行なわれた後カップ1はカップ排出部Jによって製品として系外に排出される。
【0044】
第 2 実施形態
次ぎに図7〜図12を参照して本発明にかかる無菌充填シール装置の他の実施形態について説明する。
この実施形態においては、連続的に供給されるカップ受け台は進行方向に隣合うカップ受け台が隙間なく配置されており、これらの隙間なく配置されたカップ受け台の列に対しその一端部において駆動力を加えることによりカップ受け台の列を移動させるように構成されており、上記第1実施形態のようにカップ受け台に磁石が設けられておらず、磁石を備えたコンベヤチェーンも設けられていない。
【0045】
この実施形態において上記の第1実施形態と同一の構成部分は同一符号で示し、その詳細な説明を省略する。
【0046】
図7は、無菌室を図3と同一の断面で示す図3と同様の断面図、図8は窒素噴射孔付近の構造を示す断面図、図9は無菌室におけるカップ受け台の配置状態を示す平面図、図10(a)はカップ受け台の平面図、(b)は図10(a)のW−W断面図、図11はカップ受け台の全体の移送方法を示す平面図、図12は無菌室の底板における窒素ガス噴出孔の配置を示す図である。
【0047】
まず本実施形態におけるカップ受け台102の装置全体における移送方法について図11を参照して説明する。
【0048】
図11において、無菌充填シール装置200に付随してカップ受け台洗浄装置202およびカップ受け台乾燥装置203が設けられており、無菌充填シール装置200はカップ受け台移送路204および211によりカップ受け台洗浄装置202に連結され、カップ受け台乾燥装置202はカップ受け台移送路205により無菌充填シール装置200に連結されている。なお、移送路211、カップ受け台洗浄装置202およびカップ受け台乾燥装置203においてはカップ受け台の図示を省略している。また、無菌充填シール装置200は、包装容器としてカップを使用し、ジュース等の液体内容物を充填する装置であって、カップ供給部、カップ殺菌部、カップ乾燥部、無菌ガス置換部、蓋材殺菌部、蓋材乾燥部、蓋材第1シール部、蓋材第2シール部、冷却部、トリミング部、カップ排出部を備えているが、これらの装置は上記第1実施形態と同様のものであるので、その図示および説明を省略する。この実施形態においても、カップ殺菌部、カップ乾燥部および無菌ガス置換部は無菌室Mを構成する。
【0049】
無菌充填シール装置200におけるカップ受け台102の移送方法については後述するが、無菌充填シール装置200から排出されたカップ受け台102はエアシリンダ206により押されてカップ受け台移送路204上を移送され、その終点に至るとエアシリンダ207に押されてカップ受け台移送路211上を移送される。カップ受け台102はカップ受け台洗浄装置202において洗浄され、次いでカップ受け台乾燥装置203において乾燥された後カップ受け台移送路205上に排出される。次いでカップ受け台102はエアシリンダ208に押されてカップ受け台移送路205上を移送され、その終点においてエアシリンダ209に押されて無菌充填シール装置200のカップ供給部Aに移送される。こうしてカップ受け台102は各装置200、202、203および移送路204、205、211からなる平面的な経路を循環して移送される。
【0050】
カップ受け台102は、図10に示すように、磁石を備えていない点で図4に示すカップ受け台2と異なる。
【0051】
本実施形態における無菌室Mの構造は、図7の断面図に示すように、第1実施形態の無菌室と同様のものであるが、図8および図9に示すように、連続的に供給されるカップ受け台102は進行方向に隣合うカップ受け台102が隙間なく配置されて移送されるように構成されている。したがって、図11において、本発明の容器受け部材の列に対してその一端部に駆動力を加える手段を構成するエアシリンダ209を矢印の方向に駆動することにより、無菌充填シール装置200に搭載された全カップ受け台102が同時に移送される。したがって、本実施形態においては、第1実施形態における磁石付きのコンベヤチェーンを必要とせずにカップ受け台102を移送することができる。
【0052】
無菌充填シール装置200においては無菌室Mはエアシリンダ209のそばまで延長されており、受け台がカップ受け台洗浄装置202において洗浄され、次いでカップ受け台乾燥装置203で乾燥された後に、外部から閉鎖された空間を通るため、受け台は清浄を保たれる。
【0053】
上記各実施形態において、窒素ガス噴出孔32aの数は1個のカップ受け台に対して8孔ずつ割り当てられるように構成されているが、窒素ガス噴出孔の数はこれに限らず、適宜増減できるものである。
【0054】
上記各実施形態は、容器受け部材を移動可能に収容する無菌室を備える無菌充填シール装置であるが、これらの無菌室において特に無菌状態を維持する必要がない場合は、これらの無菌室は容器受け部材を案内する誘導部材として機能する。その場合、誘導部材の屋根は省略することもできる。
【0055】
また装置全体を覆う全体チャンバやクリーンルームを使用して無菌化を行う場合も、このような誘導部材を使用することができる。
【0056】
ガス置換機構によるガス置換は、上記各実施形態のものに限らず、シール前であれば内容物充填の前後どこでもよく、また無菌室を使用する場合は、たとえばノズルにより容器に向けてガスを噴射したり無菌室の屋根等にノズルを設ける等種々の態様が可能である。
【0057】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、誘導部材または無菌室の底板に形成された複数のガス噴出孔からガスが噴出され、このガスは誘導部材に案内されまたは無菌室を移動する容器受け部材の底面に当たり、容器受け部材を押上げるように作用するので、容器受け部材と誘導部材底板または無菌室底板との間の摩擦が顕著に低減し、容器受け部材を駆動するために必要な駆動力が低減する。したがって、エネルギーコストを節約できる上にコンベヤチェーンの伸びによる歯飛び等の故障を防止でき、また容器受け部材または誘導部材底板もしくは無菌室底板の摩耗が防止される結果、装置の部材を交換するまでの期間を延長することができる。
【0058】
また、本発明の1側面によれば、進行方向に隣合う容器受け部材が隙間なく配置されているので、容器受け部材を個々に駆動する手段が不必要となり、連続配置された容器受け部材の列の一部、たとえば容器受け部材の列の一端部にのみ駆動力を加えればすむことになり、たとえば磁石やコンベヤチェーンが不要となる等装置の構造を大幅に簡素化することができる。
【0059】
また、本発明のこの側面によれば、容器受け部材が繋がっていて、容器受け部材の上面だけを窒素置換すればよいので、窒素使用量を低減することができ、また窒素ガスは繋がった容器受け部材の上面上を層流となって流れ無菌室内に乱流が生じないので、容器のヘッドスペースに酸素が混入することも少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる充填シール装置の1実施形態を説明的に示す側面図である。
【図2】同装置の要部の平面図である。
【図3】図1のX−X断面図である。
【図4】(a)はカップ受け台の平面図、(b)は図4(a)のY−Y断面図である。
【図5】コンベヤチェーンに取付ける磁石取付け板を示す平面図である。
【図6】無菌室の底板における窒素ガス噴出孔の配置を示す図である。
【図7】本発明にかかる充填シール装置の他の実施形態における無菌室の断面図である。
【図8】窒素ガス噴射孔付近の構造を示す平面図である。
【図9】無菌室におけるカップ受け台の配置を示す平面図である。
【図10】(a)はカップ受け台の平面図、(b)は図11(a)のW−W断面図である。
【図11】カップ受け台の全体の移送方法を示す平面図である。
【図12】無菌室の底板における窒素ガス噴出孔の配置を示す図である。
【符号の説明】
1 カップ
2、102 カップ受け台
12 コンベヤチェーン
13 磁石
24 磁石
M 無菌室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a filling and sealing device for filling a container with the contents and sealing the container with a lid, and in particular, aseptically processed contents such as soft drinks, milk drinks, cooked rice, and prepared dishes, aseptic cups or tray-like containers The present invention relates to an aseptic filling and sealing device that is housed in a container such as the above and performs gas replacement and sealing continuously.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2-45323
[0004]
In an aseptic filling machine, it is necessary to reduce the oxygen concentration in the head space by sterilizing the container and replacing the gas in the head space of the container to prevent oxidation of the contents. However, in the above conventional aseptic filling machine, the aseptic room is provided not only for the part for sterilizing the container, filling the contents, and sealing the lid, but also for the whole filling machine including the belt conveyor for transferring the container. For this reason, an extremely wide aseptic space is required. Therefore, if both sterilization and oxygen concentration reduction are performed with nitrogen gas, a large amount of nitrogen gas must be supplied, which is not economically viable. Sterilization is performed by blowing sterile air into the container, and only the head space gas replacement for reducing the oxygen concentration is performed with nitrogen gas.
[0005]
However, in this apparatus, the gas replacement in the head space is intended to replace the sterile air existing in the head space with nitrogen gas, so air always remains in the head space, and thus the gas replacement efficiency. The residual oxygen concentration in the head space cannot be reduced to about 2% or less.
[0006]
When the contents of the container are sensitive to oxygen, such as coffee and tea, sufficient oxidation cannot be prevented when the residual oxygen concentration in the head space is about 2%. Cannot handle aseptic filling of oxygen sensitive contents.
[0007]
In view of the problems of the above conventional aseptic filling machine, the applicant of the present invention can maintain the sterility corresponding to the normal temperature distribution of the packaged food while maintaining the head space concentration immediately after sealing to 1% or less. For the purpose of providing a device,
The continuous aseptic packaging apparatus concerning the apparatus concerning Japanese Patent Application No. 2002-216287 was developed. This continuous aseptic packaging device is a continuous aseptic packaging device in which aseptic contents are filled into a container whose interior is replaced with aseptic gas other than the atmosphere, and the container is sealed with a sterilized lid, and the container is sealed at predetermined intervals in the traveling direction of the container. A sterile chamber that movably accommodates a container receiving member disposed and holding the container, a gas replacement device that replaces the atmosphere in the sterile chamber with a sterile gas other than the atmosphere, a magnet provided in the container receiving member, A container receiving member driving conveyor provided outside the sterile room, and a magnet attached to the conveyor at the predetermined interval in the traveling direction of the conveyor so as to correspond to the magnet provided on the container receiving member, A magnet provided on the container receiving member and a magnet having a reverse polarity are provided.
[0008]
According to this apparatus, since only the container and the container receiving member move in the aseptic chamber, and the container receiving member is driven from outside the aseptic chamber, the volume of the aseptic chamber is significantly reduced as compared with the conventional aseptic filling machine. Therefore, both sterilization of the container and gas replacement of the head space can be performed simultaneously with nitrogen gas without impairing the economy. Therefore, the gas replacement in the head space is not performed in a state surrounded by air as in the conventional case, but nitrogen gas replacement is performed in an environment of almost nitrogen gas, and the residual oxygen concentration in the head space is set to 1. % Can be achieved.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the above apparatus, when the container receiving member moves in the sterile chamber, the container receiving member is isolated from the conveyor by the bottom wall of the sterile chamber, and the bottom of the sterile chamber is sucked by the magnet of the corresponding conveyor while the magnet of the container receiving member is attracted by the corresponding conveyor magnet. Since the upper surface of the wall is slid, the friction between the bottom surface of the container receiving member and the upper surface of the bottom wall of the aseptic chamber is large. For example, a frictional resistance of about 2 kgf = 20 N is generated per container receiving member. Therefore, if the number of container receiving members that pass through the sterile room is large, the conveyor requires a strong pulling force, that is, a driving force, which increases the energy cost and makes the conveyor chain easy to extend, and the conveyor chain comes off from the sprocket. Is likely to occur. Further, since the friction is large, the softer one of the sliding material provided on the bottom surface of the container receiving member or the bottom wall of the sterilization chamber is scraped, resulting in a disadvantage that the life of the member is shortened.
[0010]
The present invention has been made in view of the problems of the above-described filling and sealing device using the magnet conveyance, which reduces the friction when the container receiving member moves in the sterile chamber and reduces the driving force required for conveying the container receiving member. A continuous aseptic filling and sealing device is to be provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The filling and sealing device for achieving the object of the present invention is a filling and sealing device that fills a container with contents and seals the container with a lid.Because,
A container receiving member for holding the container;
A guide member for guiding the container receiving member in the moving direction of the container;
A plurality of gas ejection holes formed in the bottom plate of the guide member;
A gas supply means communicating with the gas ejection hole;In the filling and sealing device provided, a magnet provided on the container receiving member;
A container receiving member driving conveyor;
A magnet attached to the conveyor in a traveling direction of the conveyor so as to correspond to a magnet provided on the container receiving member, further comprising a magnet having a polarity opposite to that of the magnet provided on the container receiving member.It is characterized by this.
[0015]
In another aspect of the present invention, the plurality of continuously supplied container receiving members are characterized in that the container receiving members adjacent in the traveling direction are arranged without any gap.
[0016]
In still another aspect of the present invention, the aseptic filling and sealing apparatus further includes means for applying a driving force at one end to a row of the plurality of container receiving members arranged without gaps.
[0017]
[Action]
According to the present invention, gas is ejected from a plurality of gas ejection holes formed in the induction member or the bottom plate of the sterilization chamber, and this gas is guided by the induction member or hits the bottom surface of the container receiving member that moves through the sterilization chamber. Since it acts to push up the receiving member, the friction between the container receiving member and the guide member bottom plate or the aseptic chamber bottom plate is significantly reduced, and the driving force necessary to drive the container receiving member is reduced. Therefore, energy costs can be saved, and failures such as tooth skipping due to the extension of the conveyor chain can be prevented, and wear of the container receiving member, the guide member bottom plate, or the sterile chamber bottom plate can be prevented. Can be extended.
[0018]
In addition, according to one aspect of the present invention, the container receiving members adjacent in the traveling direction are arranged without gaps, so that means for individually driving the container receiving members is unnecessary, and the container receiving members arranged continuously are not required. It is only necessary to apply a driving force to a part of the row, for example, one end of the row of the container receiving member, and the structure of the apparatus can be greatly simplified, for example, a magnet or a conveyor chain is not required.
[0019]
Further, according to this aspect of the present invention, since the container receiving member is connected and only the upper surface of the container receiving member needs to be replaced with nitrogen, the amount of nitrogen used can be reduced, and the nitrogen gas is connected to the container. Since it flows as a laminar flow on the upper surface of the receiving member and no turbulent flow is generated in the sterile chamber, oxygen is less likely to enter the head space of the container.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First embodiment
1 is a side view illustratively showing one embodiment of an aseptic filling and sealing apparatus as a filling and sealing apparatus of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the main part thereof, FIG. 3 is a sectional view taken along line XX of FIG. (A) is a plan view of a cup cradle, FIG. 4 (b) is a YY sectional view of FIG. 4 (a), FIG. 5 is a plan view showing a magnet mounting plate attached to a conveyor chain, and FIG. It is a figure which shows arrangement | positioning of the nitrogen gas ejection hole in a bottom plate.
[0021]
In FIG. 1, the filling and sealing device is a device that uses a cup as a packaging container and fills liquid contents such as juice, and includes a cup supply unit A, a cup sterilization unit K, a cup drying unit L, and a sterile gas replacement unit. B, a lid material sterilization part C, a lid material drying part D, a lid material first seal part F, a lid material second seal part G, a cooling part H, a trimming part I, and a cup discharge part J. The cup sterilization unit K, the cup drying unit L, and the aseptic gas replacement unit B constitute an aseptic chamber M.
[0022]
In the cup supply unit A, the sterilized
[0023]
As shown in an enlarged view in FIG. 4, the
[0024]
On the other hand, a
[0025]
The
[0026]
Outside the sterilization chamber M, the
[0027]
The sterilization chamber M is composed of a
[0028]
A pair of apparatus frames 36 and 36 provided below the sterilization chamber M are provided with both
[0029]
In the
[0030]
Further, below the
[0031]
In the cup sterilization section K located at the upstream end of the sterilization chamber M in the cup transfer direction, the sterilizing agent nozzles 54-1 and 54-2 are arranged in a row at predetermined intervals. These sterilizing agent nozzles 54-1 and 54-2 are supplied with a hydrogen peroxide solution from a sterilizing
[0032]
In the cup drying section L located on the downstream side of the cup sterilizing section K, sterilizing agent drying nozzles 55-1 and 55-2 are arranged in a column at a predetermined interval. These nozzles 55-1 and 55-2 are supplied with dry air of 100 ° C. from a
[0033]
Nitrogen gas nozzles 4-1, 4-2, 4-3, 4-4, 4-4 for replacing the head space of the
[0034]
The lid material supply unit E is disposed outside the aseptic chamber M, and the belt-
[0035]
The lid material sterilizing section C is disposed in the passage of the
[0036]
The lid material drying section D is a duct-like chamber provided in the passage of the
[0037]
The space of the cup
[0038]
Outside the exit of the sterilization chamber M, a lid material first seal portion F, a lid material second seal portion G, a cooling portion H, a trimming portion I, and a cup discharge portion J are provided in the direction of travel of the
[0039]
The lid material first seal portion F places the supplied
[0040]
Next, the operation of the above apparatus will be described.
The
[0041]
At that time, nitrogen gas is ejected from a plurality of nitrogen gas ejection holes 32 a formed in the
[0042]
After the
[0043]
The
[0044]
First 2 Embodiment
Next, another embodiment of the aseptic filling and sealing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, the cup cradle that is continuously supplied has cup cradles adjacent to each other in the advancing direction arranged without gaps, and at one end of the cup cradles arranged without gaps. It is configured to move the row of cup holders by applying a driving force, and no magnet is provided on the cup holder as in the first embodiment, and a conveyor chain including magnets is also provided. Not.
[0045]
In this embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0046]
7 is a cross-sectional view similar to FIG. 3 showing the sterilization chamber in the same cross section as FIG. 3, FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure near the nitrogen injection hole, and FIG. 9 is an arrangement state of the cup cradle in the sterilization chamber. FIG. 10 (a) is a plan view of the cup cradle, FIG. 10 (b) is a cross-sectional view taken along the line WW of FIG. 10 (a), and FIG. 11 is a plan view illustrating the entire method of transferring the cup cradle. 12 is a view showing the arrangement of nitrogen gas ejection holes in the bottom plate of the sterile room.
[0047]
First, a transfer method for the entire apparatus of the
[0048]
In FIG. 11, a cup
[0049]
The method for transferring the
[0050]
As shown in FIG. 10, the
[0051]
The structure of the sterilization chamber M in this embodiment is the same as that of the sterilization chamber of the first embodiment as shown in the cross-sectional view of FIG. 7, but it is continuously supplied as shown in FIGS. The
[0052]
In the aseptic filling and sealing
[0053]
In each of the above embodiments, the number of nitrogen
[0054]
Each of the above embodiments is an aseptic filling and sealing device including an aseptic chamber that movably accommodates a container receiving member. However, when it is not particularly necessary to maintain aseptic conditions in these aseptic chambers, these aseptic chambers are containers. It functions as a guide member for guiding the receiving member. In that case, the roof of the guide member can be omitted.
[0055]
Such a guide member can also be used when sterilization is performed using an entire chamber or a clean room that covers the entire apparatus.
[0056]
The gas replacement by the gas replacement mechanism is not limited to that in each of the above embodiments, and may be anywhere before and after filling the contents as long as it is before sealing. In addition, when using a sterile chamber, gas is injected toward the container by, for example, a nozzle. Various modes are possible, such as providing a nozzle on the roof of a sterile room or the like.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, gas is ejected from a plurality of gas ejection holes formed in the induction member or the bottom plate of the sterilization chamber. Since it acts to push up the container receiving member when it hits the bottom surface of the member, the friction between the container receiving member and the bottom plate of the induction member or the aseptic chamber bottom plate is remarkably reduced, and the drive necessary to drive the container receiving member Power is reduced. Therefore, energy costs can be saved, and failures such as tooth skipping due to the extension of the conveyor chain can be prevented, and wear of the container receiving member, the guide member bottom plate, or the sterile chamber bottom plate can be prevented. Can be extended.
[0058]
In addition, according to one aspect of the present invention, the container receiving members adjacent in the traveling direction are arranged without gaps, so that means for individually driving the container receiving members is unnecessary, and the container receiving members arranged continuously are not required. It is only necessary to apply a driving force to a part of the row, for example, one end of the row of the container receiving member, and the structure of the apparatus can be greatly simplified, for example, a magnet or a conveyor chain is not required.
[0059]
Further, according to this aspect of the present invention, since the container receiving member is connected and only the upper surface of the container receiving member needs to be replaced with nitrogen, the amount of nitrogen used can be reduced, and the nitrogen gas is connected to the container. Since it flows as a laminar flow on the upper surface of the receiving member and no turbulent flow is generated in the sterile chamber, oxygen is less likely to enter the head space of the container.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view illustratively showing an embodiment of a filling and sealing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the main part of the apparatus.
3 is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG.
4A is a plan view of a cup cradle, and FIG. 4B is a YY cross-sectional view of FIG. 4A.
FIG. 5 is a plan view showing a magnet attachment plate attached to the conveyor chain.
FIG. 6 is a diagram showing the arrangement of nitrogen gas ejection holes in the bottom plate of a sterile room.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a sterilization chamber in another embodiment of the filling and sealing apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a structure near a nitrogen gas injection hole.
FIG. 9 is a plan view showing the arrangement of the cup cradle in the sterile room.
10A is a plan view of a cup cradle, and FIG. 10B is a WW cross-sectional view of FIG.
FIG. 11 is a plan view showing a method of transferring the entire cup cradle.
FIG. 12 is a diagram showing the arrangement of nitrogen gas ejection holes in the bottom plate of the sterile room.
[Explanation of symbols]
1 cup
2,102 Cup cradle
12 Conveyor chain
13 Magnet
24 Magnet
M aseptic room
Claims (3)
容器を保持する容器受け部材と、
該容器受け部材を容器の移動方向に案内する誘導部材と、
該誘導部材の底板に形成された複数のガス噴出孔と、
該ガス噴出孔と連通するガス供給手段とを備える充填シール装置において、
該容器受け部材に設けられた磁石と、
容器受け部材駆動用コンベアと、
該容器受け部材に設けられた磁石に対応するように該コンベアの進行方向に該コンベアに取付けられた磁石であって、該容器受け部材に設けられた磁石と逆極性の磁石とをさらに備えることを特徴とする充填シール装置。Filling the contents into a container, a filling sealing device for sealing the container with a lid,
A container receiving member for holding the container;
A guide member for guiding the container receiving member in the moving direction of the container;
A plurality of gas ejection holes formed in the bottom plate of the guide member;
In Filling sealing device and a gas supply means communicating with the gas ejection hole,
A magnet provided on the container receiving member;
A container receiving member driving conveyor;
A magnet attached to the conveyor in the advancing direction of the conveyor so as to correspond to a magnet provided on the container receiving member, further comprising a magnet having a polarity opposite to that of the magnet provided on the container receiving member. A filling seal device characterized by the above.
容器を保持する容器受け部材と、
該容器受け部材を容器の移動方向に案内する誘導部材と、
該誘導部材の底板に形成された複数のガス噴出孔と、
該ガス噴出孔と連通するガス供給手段とを備える充填シール装置において、
該連続的に供給される複数の容器受け部材は進行方向に隣合う容器受け部材が隙間なく配置されていることを特徴とする充填シール装置。Filling the contents into a container, a filling sealing device for sealing the container with a lid,
A container receiving member for holding the container;
A guide member for guiding the container receiving member in the moving direction of the container;
A plurality of gas ejection holes formed in the bottom plate of the guide member;
In Filling sealing device and a gas supply means communicating with the gas ejection hole,
The filling and sealing device according to claim 1, wherein the plurality of continuously supplied container receiving members are arranged such that the container receiving members adjacent to each other in the advancing direction are arranged without a gap .
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