JP5967245B2 - 清涼飲料の充填方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ボトルの成形からボトルの殺菌を経て充填に至るまでを連続的に行う清涼飲料の充填方法及び装置に関する。
飲料充填装置として、PET(ポリエチレンテレフタレート)製のプリフォームからブロー成形によりボトルを成形する成形部と、成形部で成形されたボトルを過酸化水素のミストで殺菌する殺菌部と、殺菌部で殺菌されたボトルをエアリンスするエアリンス部と、エアリンスされたボトルを温水で洗浄する温水リンス部と、温水リンスされたボトルに飲料を充填し密封する充填部とが連結され、成形部から殺菌部等を経て充填部へとボトルを連続走行させる走行手段が設けられ、成形部から充填部に至る箇所がチャンバーで覆われたものが知られている。この飲料充填装置によれば、ボトルが成形段階で加えられた熱を利用して過酸化水素のミストによる殺菌効果を高めることができる(例えば、特許文献1参照。)。
清涼飲料の充填装置において成形済のボトルを供給して過酸化水素ミストで殺菌し、次いで温水リンス部でボトルをリンスする場合、70℃に加熱された無菌水を3秒間ボトル内に供給することが知られている(例えば、特許文献2参照。)。
ミネラルウォータの充填装置として、PET製のボトル内に温水を供給し、温水の熱でボトル内を殺菌し、しかる後に清涼飲料をボトル内に充填するものが知られている(例えば、特許文献3、4参照。)。
また、近年PET製ボトルのコストダウンを図るため、PET製ボトルの薄肉化が図られているが、ボトルの肉厚を薄くするとボトルが殺菌の際の加熱で変形しやすくなり、商品価値が低下するという問題を生ずる。これを防止するため、従来清涼飲料をオーバーフロー充填してキャッピングしたり(例えば、特許文献3参照。)、温水をボトル内に供給すると同時に冷水をボトル外に噴霧したり(例えば、特許文献4参照。)している。
特許文献1、2に記載される充填方法によれば、清涼飲料を充填するPET製ボトルを過酸化水素で殺菌することとなるので、ボトルに充填した清涼飲料内に残留過酸化水素が混入する可能性がある。従って、この充填方法は、清涼飲料がミネラルウォータである場合は使用することができない。
また、特許文献2、3に記載される充填方法によれば、ボトルを短時間で急激に加熱することになるので、PET製ボトルの熱による変形が生じやすいという問題があり、しかも大量の無菌の温水を消費するという問題があり、特許文献4に記載される充填方法によれば、無菌の温水と冷水を各々大量に用意しておかなければならないという問題がある。
したがって、本発明は、上記問題点を解消することができる清涼飲料の充填方法及び装置を提供することを目的とする。
本発明者等は上記課題を解決するため次のような構成を採用した。
なお、図面の参照符号を括弧付きで付するが、本発明はこれに限定されるものではない。
すなわち、請求項1に係る発明は、加熱されたプリフォーム(6)からブロー成形によりボトル(1)を成形し、上記プリフォーム(6)に加えた熱が残留してボトル(1)の温度が50℃〜80℃に達しているうちに、ボトル(1)内に70℃〜80℃の温水を供給してボトル(1)内面の全面に単位面積(1cm2)当たり0.1mL〜0.2mLの温水(w)を0.3秒〜1.0秒間接触させることによりボトル(1)内を殺菌し、上記温水(w)によるボトル(1)内面の殺菌を行う前に、過酸化水素のミスト(α)又はガス(β)をボトル(1)外に供給し、ボトル(1)の壁を伝わる上記温水(w)の熱でボトル(1)の外面に付着した過酸化水素を加熱することによってボトル(1)の外面を殺菌し、しかる後にボトル(1)内に清涼飲料(a)を充填して密封する清涼飲料の充填方法を採用する。
請求項2に記載されるように、請求項1に記載の清涼飲料の充填方法において、清涼飲料を酸性飲料又はミネラルウォータとすることができる。
請求項3に記載されるように、請求項1又は請求項2に記載の清涼飲料の充填方法において、成形されたボトル(1)をその密封に至るまで連続走行させる走行路を設け、この走行路を各々回りにグリッパー(28等)を備えたホイール(36a等)の列によって形成し、グリッパー(28等)が各ホイール(36a等)の回りでボトル(1)の首部(1a)を把持して旋回すると共にボトル(1)を上流側ホイールから下流側のホイールへと受け渡すようにすることも可能である。
請求項4に記載されるように、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の清涼飲料の充填方法において、加熱されたプリフォーム(6)からブロー成形によりボトル(1)を成形する工程からボトル(1)に清涼飲料(a)を充填して密封するまでの全工程を、ボトル(1)を連続走行させながら行い、上記ボトル(1)を成形した後殺菌する前に、プリフォーム加熱時の熱が残留したボトル(1)の温度を検査し、この温度が所定値に達していないボトル(1)を排除し、所定値に達したボトル(1)に対してのみ上記殺菌及び充填を行うようにしてもよい。
また、請求項5に係る発明は、加熱されたプリフォーム(6)からブロー成形によりボトル(1)を成形する成形部(7)と、成形部(7)で成形されたボトル(1)を温水によりリンスする温水リンス部(91)と、温水リンス部(91)を通過したボトル(1)に清涼飲料(a)を充填する充填部(10)とが連結され、上記成形部(7)から上記温水リンス部(91)を経て上記充填部(10)へとボトル(1)を走行路上で連続走行させる走行手段が設けられ、上記温水リンス部(91)から上記充填部(10)に至る箇所がチャンバー(9a等)で覆われた清涼飲料の充填装置において、上記走行手段は、上記成形部(7)から上記充填部(10)へと列状に配置されたホイール(19a等)と、各ホイール(19a等)の回りでボトル(1)の首部(1a)を把持して旋回すると共にボトル(1)を上流側ホイールから下流側のホイールへと受け渡すグリッパー(28等)とを具備し、上記グリッパー(28等)は、上記プリフォーム(6)に加えられボトル(1)に残留した熱が上記温水リンス部(91)でのボトル(1)の殺菌に必要な程度まで保たれるよう走行速度が制御されるようにし、上記温水リンス部(91)では、上記プリフォームに加えた熱が残留してボトルの温度が50℃〜80℃に達しているうちに、ボトル(1)内に70℃〜80℃の温水が供給されてボトル(1)内面の全面に1cm2当たり0.1mL〜0.2mLの温水(w)が0.3秒〜1.0秒間接触させられることによりボトル(1)内が殺菌されるようにし、上記温水リンス部の手前に過酸化水素供給手段が設けられ、この過酸化水素供給手段から過酸化水素のミスト(α)又はガス(β)がボトル(1)外に供給され、ボトル(1)の壁を伝わる上記温水(w)の熱でボトル(1)の外面に付着した過酸化水素が加熱されることによってボトル(1)の外面が殺菌されるようにした清涼飲料の充填装置を採用する。
請求項6に記載されるように、請求項5に記載の清涼飲料の充填装置において、上記ホイール(36a等)が所望の数の列に区分され、列ごとに別個のサーボモータ(S1等)で駆動されるものとすることができる。
請求項7に記載されるように、請求項5に記載の清涼飲料の充填装置において、上記ボトル成形部(7)側のホイール(19b)と、このホイール(19b)に隣接する下流側のホイール(36a)との間で、一方のホイールが停止した時にグリッパー(28,37)同士の干渉を防止するグリッパー干渉防止手段(42等)が設けられたものとすることができる。
本発明によれば、加熱されたプリフォーム(6)からブロー成形によりボトル(1)を成形し、上記プリフォーム(6)に加えた熱が残留してボトル(1)の温度が50℃〜80℃に達しているうちに、ボトル(1)内に70℃〜80℃の温水を供給してボトル(1)内面の全面に1cm2当たり0.1mL〜0.2mLの温水(w)を0.3秒〜1.0
秒間接触させることによりボトル(1)内を殺菌し、上記温水(w)によるボトル(1)内面の殺菌を行う前に、過酸化水素のミスト(α)又はガス(β)をボトル(1)外に供給し、ボトル(1)の壁を伝わる上記温水(w)の熱でボトル(1)の外面に付着した過酸化水素を加熱することによってボトル(1)の外面を殺菌し、しかる後にボトル(1)内に清涼飲料(a)を充填して密封する清涼飲料の充填方法であるから、残留熱と温水熱とによってボトル(1)内を適正かつ迅速に殺菌することができ、品質に優れた清涼飲料の包装体を製造することができる。
秒間接触させることによりボトル(1)内を殺菌し、上記温水(w)によるボトル(1)内面の殺菌を行う前に、過酸化水素のミスト(α)又はガス(β)をボトル(1)外に供給し、ボトル(1)の壁を伝わる上記温水(w)の熱でボトル(1)の外面に付着した過酸化水素を加熱することによってボトル(1)の外面を殺菌し、しかる後にボトル(1)内に清涼飲料(a)を充填して密封する清涼飲料の充填方法であるから、残留熱と温水熱とによってボトル(1)内を適正かつ迅速に殺菌することができ、品質に優れた清涼飲料の包装体を製造することができる。
また、ボトル(1)には70℃〜80℃の温水(w)がごく短時間だけ接触するので、ボトル(1)の収縮量が低減し、従って、薄肉のボトル(1)を使用してもボトル(1)の変形を防止することができ、ひいてはPET等のボトル形成用材料の使用量を低減することができる。
さらに、ボトル(1)内に温水(w)を短時間供給するのみでボトル(1)内を殺菌することができるので、温水(w)の使用量を顕著に低減することができ、しかも、温水(w)の使用量が少ないことから温水(w)を滅菌するための熱エネルギー(蒸気使用量)、二酸化炭素排出量を顕著に低減することができる。
本発明において、加熱されたプリフォーム(6)からブロー成形によりボトル(1)を成形する工程からボトル(1)に清涼飲料(a)を充填して密封するまでの全工程を、ボトル(1)を連続走行させながら行い、上記ボトル(1)を成形した後殺菌する前に、プリフォーム加熱時の熱が残留したボトル(1)の温度を検査し、この温度が所定値に達していないボトル(1)を排除し、所定値に達したボトル(1)に対してのみ上記温水リンス及び充填を行うようにした場合は、所定の温度に達したボトル(1)のみを殺菌処理等することになるので、品質が保証された適正な清涼飲料包装体のみを製造することができる。
また、温水によるボトル内面の殺菌を行う前に、過酸化水素のミスト(α)又はガス(β)をボトル外に供給してボトル外面を過酸化水素で殺菌する場合は、ボトル外面に付着した菌のボトル内への侵入を防止することができる。また、ボトル(1)には成形の際の熱が残留しているので、ボトル外面の殺菌に用いる過酸化水素の濃度や量を低減することができる。ボトルの内面だけでなく外面も温水で殺菌するとボトルが熱収縮しやすくなり、また、温水を無菌化するエネルギーも製造コスト高に繋がるのであるが、ボトル成形の熱が残留している状態でボトル外面に過酸化水素ガスまたはミストで殺菌することにより、そのような不具合を解消することができる。また、このようにボトル外面を殺菌処理しても、ボトル内面には過酸化水素が接触しないため、過酸化水素のボトル内への混入防止の面でも優れる。
また、本発明において、ボトル(1)を、その首部(1a)をグリッパー(28等)で把持して搬送するようにした場合は、ボトル(1)同士の接触が防止される。このグリッパー(28等)による搬送方式は、従来のエアによるボトル搬送方式に比べ、成形部(7)から温水リンス部(91)内に侵入するバイオバーデンが低下し、製品の無菌性保証レベル(Sterility Assurance Level:SAL)が向上する。更に、ボトル(1)の変形、傷、破損等が防止される。更に、従来、ボトルの大きさや形状を切り換える際、エア搬送路から充填部へとボトル(1)を導入するについて使用するスクリューやガイドをボトル(1)の胴部の大きさ、形状に合わせて取り替える必要があったが、この作業を無くすることができる。ボトル(1)の首部(1a)の形状、大きさはボトル本体の形状、大きさ等の如何を問わず一定であるから、グリッパーによるボトル(1)の搬送方式を採用することにより、従来必要とされたスクリューやガイドを省くことができ、また、交換作業等を解消することができる。
本発明において、上記ホイールが所望の数の列に区分され、列ごとに別個のサーボモータ(S1等)で駆動されるものとした場合は、温度検査部(46)、温水リンス部(91)、充填部(10)等の各々に属するホイールを互いに別個のサーボモータ(S1等)で駆動することで、各部を同期的に稼動させることができる。
本発明において、ボトル(1)の温度を検出してボトル(1)の良否を判別する温度検査手段(46等)が設けられたものとした場合は、殺菌効果を高めることができる温度のボトル(1)を温水リンス部(91)に送るようにすることが可能である。
本発明において、上記ボトル成形部(7)側のホイール(19b)と、このホイール(19b)に隣接する下流側のホイール(36a)との間で、一方のホイールが停止した時にグリッパー(28,37)同士の干渉を防止するグリッパー干渉防止手段(42等)が設けられたものとした場合は、グリッパーの損傷等を防止することができる。また、下流側のホイールの回転を続行させることで、正常に成形されたボトル(1)は温水リンス部(91)、充填部(10)へと送り、ボトル(1)の無駄を防止することができる。更に、ボトル(1)が温水リンス部(91)以降に滞留することなく流れることから、ボトル(1)に温水が長時間供給され変形する等の不具合が防止される。温度検査部(46)で検査されたボトル(1)はその残熱を保った状態で温水リンス部(91)に到達するので適正に殺菌され、従って、ボトル(1)の無駄が防止される。
以下に本発明を実施するための形態について説明する。
最初に、この清涼飲料の充填装置によって製造される清涼飲料包装体について説明すると、この清涼飲料包装体は、図1に示すように、容器であるボトル1と蓋であるキャップ2とを備える。符号aはボトル1内に充填された清涼飲料を示す。
ボトル1の胴部は略円筒形であるが、角筒形等その他の形状であってもよい。胴部の底は底部で閉じられ、上側には円形の開口を有した首部1aが設けられる。
ボトル1の首部1aには雄ネジ3が形成され、キャップ2には雌ネジ4が形成され、雌雄ネジ4,3の螺合によりボトル1の首部1aの開口が密封される。また、ボトル1の首部1aには、雄ネジ4の下方においてサポートリング5が形成される。後述するように、ボトル1はサポートリング5を介してグリッパーにより保持されつつ清涼飲料の充填装置内を走行する。
ボトル1は、後述するように、略試験管状のPET製プリフォーム6をブロー成形することにより形成される。ボトル1は、PET製に限らずポリプロピレン、ポリエチレン等他の樹脂を用いることも可能である。プリフォーム6は、射出成形等により成形され、略試験管状の本体とボトル1と同様な首部1aとを備える。この首部1aにはプリフォーム6の成形と同時に雄ネジ3が形成される。
キャップ2はポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂を材料にして射出成形等により形成され、キャップ2の成形と同時に雌ネジ4も形成される。
次に、上記ボトル1に清涼飲料aを充填する充填装置について説明する。
図2に示すように、この充填装置は、ボトル1の成形部7と、成形されたボトル1を検査する検査部8と、ボトル外面殺菌部9と、ボトル1内に温水を供給してボトル内面を殺菌する温水リンス部91と、飲料aをボトル1に充填し密封する充填部10とを具備する。
ボトルの成形部7はその全体がチャンバー7aにより覆われる。成形部7のチャンバー7aには、プリフォーム6の供給口とボトル1の排出口がそれぞれ設けられる。
成形部7のチャンバー7aの近傍にはプリフォーム供給機11が設置される。プリフォーム供給機11には、図3Aに示すプリフォーム6が多数装填される。プリフォーム供給機11は、プリフォームコンベア12によって、プリフォーム6を図3Aのごとく首部1aを上にした正立状態にして成形部7内に供給口から一個ずつ送り込むようになっている。
プリフォーム供給機11は公知の機械であるから、その詳細については説明を省略する。
図2に示すように、成形部7のチャンバー7a内には、上流側ホイール列と、下流側ホイール列と、上流側と下流側の両ホイール列間に設けられるターンテーブル列とが配置される。
上流側ホイール列内の始端ホイール13aは水平ホイールであり、上記プリフォームコンベア12に接続される。この始端ホイール13aの回りには、プリフォーム6の首部1aを把持する図示しないグリッパーが一定ピッチで多数設けられる。始端ホイール13aの回転と共にこれらのグリッパーも回転し、プリフォームコンベア12から供給されるプリフォーム6をサポートリング5の近傍で掴んで次の中間ホイール13bへと搬送する。中間ホイール13bは垂直に配置され、その回りには図示しないフォークが一定ピッチで多数設けられる。この中間ホイール13bはそのフォークで始端ホイール13aのグリッパーに把持されたプリフォーム6をサポートリング5下で挟むようにしてプリフォーム6を受け取った後、上方に回転してプリフォーム6を倒立状態にする。終端ホイール13cは始端ホイール13aと同様なグリッパーを有した水平ホイールであり、中間ホイール13bによって倒立状態にされたプリフォーム6をグリッパーで把持して受け取る。
ターンテーブル列は、環状に並べられた第一乃至第六のターンテーブル14a,14b,14c,14d,14e,14fを有する。これらのターンテーブル14a,14b,14c,14d,14e,14f間には無端体であるチェーン15が張られる。このチェーン15は第三のターンテーブル14cの回りで長く伸びて迂回路を形成する。このチェーン15の長く伸びた迂回路の箇所が、チャンバー7aに付設された加熱室16内を走行するようになっている。チェーン15は第一乃至第六のターンテーブル14a,14b,14c,14d,14e,14fの回転と共に図2中矢印で示される一方向に連続走行可能である。
チェーン15には、図3Bに示すマンドレル17が一定ピッチで多数連結される。マンドレル17はチェーン15に牽引されつつターンテーブル14a,14b,14c,14d,14e,14f上を起立状態で走行可能である。また、マンドレル17はチェーン15上でその軸回りに自転可能に支持される。
第一のターンテーブル14aは上流側ホイール列の終端ホイール13cに連結されており、この終端ホイール13cのグリッパーで保持された倒立状態のプリフォーム6の首部1a内に各マンドレル17が図3Bに示すように入り込んでプリフォーム6を受け取る。
上記加熱室16内の壁面には、図3Cに示すように、ヒータ16aが設けられている。プリフォーム6を受け取ったマンドレル17は加熱室16内をヒータ16aに沿って走行し、各マンドレル17に保持されたプリフォーム6は図3Cに示すごとくヒータ16aによって加熱される。この加熱によってプリフォーム6はブロー成形可能な温度まで上昇する。また、各マンドレル17は走行中その鍔部が図示しないレールに接触することによりプリフォーム6を伴って自転し、このためプリフォーム6はその首部1aよりも下方(図3Cでは上方)が均一に加熱される。
上記第五のターンテーブル14eの回りには、図3Dに示すようなブロー成形用金型18が一定ピッチで多数設けられる。ブロー成形用金型18は第五のターンテーブル14eの回転と共に回転可能である。
ブロー成形用金型18は左右対称に二つ割り可能であり、第四のターンテーブル14dから加熱されたプリフォーム6が到来すると、第五のターンテーブル14eの回りで回転しつつ、図3Dに示すように、プリフォーム6をマンドレル17ごと挟み込む。マンドレル17の中心には貫通孔が形成されており、続いてこの貫通孔内にブローノズル19がプリフォーム6内へと挿入される。そして、ブローノズル19からプリフォーム6内に空気等の気体が吹き込まれることによって、金型18の内部でボトル1が成形される。
ブロー成形用金型18は第六のターンテーブル14fに接近したところで型開きし、ボトル1を解放する。ブロー成形用金型18から解放されたボトル1は、図3Eのごとく、マンドレル17に保持された状態で第六のターンテーブル14fを経て第一のターンテーブル14aへと向かう。
下流側ホイール列内の始端ホイール19aは、上記第一のターンテーブル14aに接続され、終端ホイール19bは成形部7のチャンバー7aの排出口に接している。
始端ホイール19aは、第一のターンテーブル14aの回転によって図3Eのごとくマンドレル17に保持されたボトル1が到来すると、図3Fのごとく把持具98でボトルを把持してマンドレル17から抜き取り、正立状態へと上下に反転させる。
終端ホイール19bは、図4に示すようなグリッパー28を有する。このグリッパー28はボトル1の首部1aをその外側から挟む一対の挟み片28a,28bを有する。一対の挟み片28a,28bの基部はそれぞれ垂直ピンでホイール19bに回動可能に支持される。また、挟み片28a,28bの基部には垂直ピンを介して一対の噛み合う歯車30a,30bが固定される。さらに、一方の歯車30bにはレバー31を介してカムフォロア31aが連結され、他方の歯車30aはレバー32及びスプリング33を介して終端ホイール19bに連結される。このスプリング33の引張力により一対の挟み片30a,30bは開方向に常時付勢される。一方、カムフォロア31aが接するカム34が終端ホイール19bの内側において図示しないフレームに固定される。
これにより、終端ホイール19bが回転すると、カムフォロア31aとカム34との摺接作用によって、グリッパー28は一対の挟み片28a,28bを開いて始端ホイール19aのグリッパー20からボトル1の首部1aを受け入れた後にボトル1の首部1aを挟み込み、ボトル1を宙吊り状態で保持しつつ次の検査部8へと旋回する。グリッパー28が検査部8に到達したところで、カムフォロア31aとカム34との摺接作用によって一対の挟み片28a,28bが開き、ボトル1を検査部8側のホイール列に受け渡す。
この終端ホイール19bのグリッパー28は、始端ホイール19aの把持具98からボトル1を受け取ると、図6に示すように、ボトル1の首部1aをサポートリング5よりも下方で把持して搬送する。
図2に示すように、ボトル1の検査部8が上記ボトル1の成形部7に連結される。この検査部8もその全体がチャンバー8aにより覆われる。図11に示すように、成形部7のチャンバー7aとの間の隔壁35には、ボトル1の通過口35aが設けられる。
検査部8のチャンバー8a内には、図2に示すように、上記成形部7側のボトル1の走行手段である終端ホイール19bに連結されるホイール列が接続される。具体的には、このホイール列は三個のホイール36a,36b,36cで構成され、それらの外周にボトル1の走行路が設定される。また、各ホイール36a,36b,36cの回りには上記終端ホイール19bにおけるグリッパー28と同様なグリッパー28が設けられる。グリッパー28は、各ホイール36a,36b,36cの回りでボトル1の首部1aを把持して旋回しながら、ボトル1を始端ホイール36aから中間ホイール36bを経て終端ホイール36cへと受け渡す。これにより、ボトル1は上記成形部7内の終端ホイール19bから検査部8内のホイール36a,36b,36cの回りの走行路上を連続走行する。グリッパー28は、走行中その挟み片28a,28bでボトル1の首部1aを把持することから、ボトル1は宙吊り状態で走行する。図6に示すように、グリッパー28は始端ホイール36aにおいてボトル1の首部1aをサポートリング5よりも上方で把持し、中間ホイール36bにおいてボトル1の首部1aをサポートリング5よりも下方で把持し、終端ホイール36cにおいてボトル1の首部1aをサポートリング5よりも上方で把持するようにして、検査部8内を上流から下流へとボトル1を搬送する。
上記ボトル1の成形部7側の終端ホイール19bに接する上記検査部8内の始端ホイール36aには、上記ボトル成形部7側のターンテーブルやホイールが緊急停止した時に、成形部7側の終端ホイール19bに取り付けられたグリッパー28と検査部8側の始端ホイール36aのグリッパー28との間で干渉が生じないようにするために、グリッパー干渉防止手段が設けられている。
グリッパー干渉防止手段を有するため、図7に示すように、検査部8内の始端ホイール36aのグリッパー37は上記グリッパー28とは異なる構造となっている。
すなわち、図7に示すように、検査部8内の始端ホイール36aには、グリッパー37が所定のピッチで多数取り付けられ、各グリッパー37はボトル1の首部1aをその外側から挟む一対の挟み片37a,37bを有し、一対の挟み片37a,37bの基部はそれぞれ垂直ピンで始端ホイール36aに回動可能に支持され、挟み片37a,37bの基部には垂直ピンを介して一対の噛み合う歯車38a,38bが固定される。
さらに、一方の歯車38aにはレバー39を介してカムフォロア39aが連結される。レバー39のカムフォロア39aと反対側にはピン40a及び円弧状長孔40bを介して一方の挟み片37aに連結される。他方の挟み片37bは他方の歯車38bと一体であり、この挟み片37bにはピン41a及び円弧状長孔41bを介してピストン・シリンダ装置42のピストンロッド42aが連結される。ピストン・シリンダ装置42は、始端ホイール36aに支持される。歯車38a,38bとホイール36aとの間には、図示しないトーションバネが取り付けられ、このトーションバネのねじり力によって一対の挟み片37a,37bは閉方向に常時付勢される。また、カムフォロア39aがカム43に常時押し付けられる。
これにより、検査部8側の始端ホイール36aが回転すると、カムフォロア39aとカム43との摺接作用によって、グリッパー37は一対の挟み片37a,37bを開いて成形部7側の終端ホイール19bのグリップ28からボトル1の首部1aを受け入れた後にボトル1の首部1aを挟み込み、ボトル1を宙吊り状態で保持しつつ旋回する。挟み片37a,37bはトーションバネのねじり力に抗して開方向に回動し、その際、各ピン40a,41aが各円弧状長孔40b,41b内を摺動する。
ところが、成形部7側で何らかの異常が発生して成形部7側のターンテーブル列やホイール列が緊急停止する場合がある。そのときは、図7に示すように、ピストン・シリンダ装置42のピストンロッド42aが縮動作し、閉じ状態にあった一対の挟み片37a,37bは約180度の角度で拡開する。これにより、成形部7側の終端ホイール19bに取り付けられたグリッパー28と検査部8側の始端ホイール36aのグリッパー37との間での干渉が防止される。この場合、この始端ホイール36aおよびこれに後続するホイール36b以降の列は回転し続けるので、検査部8内に導入されたボトル1は下流側へと走行し続ける。
なお、グリッパー干渉防止手段としては、上記構成に限るものではなく、図14に示すようなグリッパー37を始端ホイール36aの半径方向で往復スライドさせるスライド機構を採用することも可能である。図14中、符号99で示すものはグリッパー37を保持する保持部材であり、この保持部材99にピストン・シリンダ装置100のピストンロッド100aが連結される。ピストン・シリンダ装置100は始端ホイール36aにその半径方向に沿うように固定される。
成形部7側で何らかの異常が発生して成形部7側のターンテーブル列やホイール列が緊急停止すると、図14に示すように、ピストン・シリンダ装置100のピストンロッド100aが縮動作し、グリッパー37は始端ホイール36aの半径方向外側に突出していたものが半径方向内側へと引っ込む。これにより、成形部7側の終端ホイール19bに取り付けられたグリッパー28と検査部8側の始端ホイール36aのグリッパー37との間での干渉が防止される。
なお、この図14のグリッパー干渉防止手段では、ピストンロッド100aが縮動作する際、グリッパー37の一対の挟み片37a,37bを開閉動作させるためのカム43は、例えば他のピストン・シリンダ装置の駆動でホイール36aの軸方向に移動することによって、カムフォロア39aに当たらない位置へと逃げるようになっている。
また、グリッパー干渉防止手段としては、図15に示すように、グリッパー37をホイール36aの上下方向で回動させる回動機構とすることも可能である。グリッパー37はホイール36aに対し上下方向に回動可能にヒンジ101で連結され、ピストン・シリンダ装置102を介して始端ホイール36aと一体で回転するホイール103に連結される。
成形部7側で何らかの異常が発生して成形部7側のターンテーブル列やホイール列が緊急停止すると、図15に示すように、ピストン・シリンダ装置102のピストンロッド102aが伸動作し、ホイール36aの半径方向に沿って突出していたグリッパー37はヒンジ101を支点にして下方に回動する。これにより、成形部7側の終端ホイール19bに取り付けられたグリッパー28と検査部8側の始端ホイール36aのグリッパー37との間での干渉が防止される。その他、図15中、符号104はホイール36a,103の旋回軸105を支持する機台を示す。
なお、上記例ではグリッパー37が下方に回動するようにしたが、上方に回動させても干渉を防止することが可能である。
図3G及び図5に示すように、検査部8内のチャンバー8a内で始端ホイール36aの回りの所定位置には、ボトル1の円筒形、角筒形等の胴部を撮像してボトル1の良否を判別するボトル胴部検査手段として、照明手段であるランプ44と撮像手段であるカメラ45が設けられている。ランプ44からの照射光がボトル1の胴部を透過し、カメラ45がその透過光を受けてボトル1の胴部を撮像する。このボトル1の胴部の画像は図示しない画像処理装置によって処理され、傷、異物、変色等の異常の存否について判別される。
図3H、図3I、図3J、図3K及び図5に示すように、始端ホイール36aに隣接する中間ホイール36bに沿って、ボトル1の温度を検出してボトル1の良否を判別する温度検査手段として、温度センサ46と、ボトル1の首部1aのサポートリング5を撮像してボトル1の良否を判別するサポートリング検査手段として、照明手段のランプ47及び撮像手段のカメラ48と、ボトル1の首部1aの平坦かつ平滑であるべきリング状の天面1dを撮像してボトル1の良否を判別するボトル首部天面検査手段として、照明手段のランプ49及び撮像手段のカメラ50と、ボトル1の底部を撮像してボトル1の良否を判別するボトル底部検査手段として、照明手段のランプ51及び撮像手段のカメラ52とが、順に設けられる。
なお、上記各種検査手段の配置順序は適宜入れ替え可能であり、位置も適宜変更可能である。また、適宜省略することも可能であり、他の検査項目のために他の検査手段を追加することも可能である。
温度センサ46は、例えば赤外放射温度計であるが、他の温度計を使用することも可能である。この温度センサ46が、図3Hに示すように、ボトル1の首部1aにおけるサポートリング5、底部にそれぞれ対向するように設置される。
ボトル1は、成形部7での残熱を保持しつつグリッパー28に把持されて所定の速度で始端ホイール36a、中間ホイール36bの回りを走行しながら、温度センサ46によって表面の温度を検出される。このボトル1の残熱は後にボトル1の外面を過酸化水素で適正に殺菌したり、ボトル1の内面を温水で殺菌したりするために必要なもので、温度センサ46による検出温度は50℃以上であることが望ましい。
これら二箇所の温度センサ46により検出されたボトル1の温度のいずれかが、所定の温度に達していない場合は、そのボトル1は不良品として判断される。所定の温度は50℃〜80℃である。すなわち所定の温度に達していないボトル1は後の過酸化水素によるボトル外面の殺菌や温水によるボトル内面の殺菌が不十分となる可能性がある。逆にボトル1の上記二箇所の温度がいずれも上記所定の温度に達しているボトル1の外面や内面は、後の過酸化水素や温水の供給によって十分に殺菌され得る。
なお、温度センサ46は上記二箇所に限られるものではなく、ボトル1の形状、大きさ、成形金型の種類等に応じて適宜増減可能である。例えば、上記二箇所のうち特にコールドスポットを生じやすい箇所に対してのみ温度センサ46を設置することも可能である。
また、ボトル1の薄肉部分は厚肉部分に比べて温度が低下しやすく熱が逃げやすいことから、例えばボトル1の胴部の薄い箇所に対向するように温度センサ46を設けるようにしてもよい。これにより、後の殺菌に必要最小限な温度の残熱を保ったボトル1のみをボトル外面殺菌部9へと搬送することができる。
図3I及び図5に示すように、サポートリング検査手段としてのランプ47は、ボトル首部1aのサポートリング5の上方に環状に設けられる。具体的には、LEDを環状に配置することによって構成される。カメラ48はランプ47の照明光がサポートリング5の上面で反射した光を受けるように配置される。このカメラ48によってサポートリング5が撮像される。このときグリッパー28の挟み片28a,28bは、図6に示すように、サポートリング5の下方で首部を把持しているので、サポートリング5の撮影がグリッパー28の挟み片28a,28bにより妨げられることはない。このサポートリング検査手段によってサポートリング5の特に上面の状態が重点的に検査される。
カメラ48が写したこのサポートリング5の画像は、図示しない画像処理装置によって処理され、傷、変形等の異常の存否について判別される。サポートリング5は清涼飲料包装体としてのボトル1の購入者等がキャップを開ける際に触れる可能性がある箇所であることから、傷や変形等の存在は好ましくない。傷や変形等がサポートリング5に許容値を超えて生じたボトル1は不良品と判断される。
図3J及び図5に示すように、ボトル首部天面検査手段としてのランプ49は、ボトル首部1aの天面1dの上方に環状に設けられる。具体的には、LEDを環状に配置することによって構成される。カメラ50はランプ49の照明光が天面1dで反射した光を受けるように配置される。このカメラ50によって天面1dが撮像される。カメラ50が写したこの天面1dの画像は、図示しない画像処理装置によって処理され、傷、変形等の異常の存否について判別される。このボトル首部1aの天面1dは、キャップ2の天井(図1参照)が当たることによりボトル1内を密封する箇所であることから、平坦かつ平滑である必要がある。このため傷や変形等が天面1dに生じたボトル1は不良品と判断される。
図3K及び図5に示すように、ボトル底部検査手段としてのランプ51は、ボトル1の底部の下方に環状に設けられる。具体的には、LEDを環状に配置することによって構成される。カメラ52はランプ51の照明光がボトル1の底部を透過した光を受けるようにボトル1の首部1aの上方に配置される。このカメラ52によってボトル1の底部が撮像される。カメラ52が写したボトル1の底部の画像は、図示しない画像処理装置によって処理され、傷、異物、変色等の異常の存否について判別される。
なお、図示しないが検査部8内を走行するグリッパー28には、つや消し表面加工が施されている。これにより、上記各種ランプ47,49,51からの照明光がグリッパー28で反射することによる検査ミスが発生しないようにすることができる。また、検査部8のチャンバー8aには図示しない覗き窓が設けられるが、その窓にはチャンバー8a外の光がチャンバー8a内に入らないように遮光ガラスが設けられる。
上記中間ホイール36bにその下流側から接する終端ホイール36cは、図8に示すように、上記中間ホイール36bのグリッパー28と同様なグリッパー28を有する。この終端ホイール36cが回転すると、カムフォロア31aとカム53との摺接作用によって、グリッパー28は一対の挟み片28a,28bを開いて中間ホイール36bのグリップ28からボトル1の首部1aを受け入れた後にボトル1の首部1aを挟み込み、ボトル1を宙吊り状態で保持しつつ次のボトル外面殺菌部9へと旋回する。グリップ28がボトル外面殺菌部9に到達したところで、カムフォロア31aとカム53との摺接作用によって一対の挟み片28a,28bが開き、ボトル1をボトル外面殺菌部9側のホイールに受け渡す。カム53は終端ホイール36cの内側の図示しない静止フレームに固定される。
この終端ホイール36cには、検査部8での検査により不良と判断されたボトル1を走行路から排除する排除手段が設けられる。
排除手段は、図8及び図9に示すようなグリッパー開放機構を有する。グリッパー開放機構は、上記カムフォロア31aの枢軸54に更に追加された上記カムフォロア31aと同様な形状の追加カムフォロア31bと、この追加カムフォロア31bに接する上記カム53と一部分だけ形状が相違する追加カム55をカム53の下方に有する。また、上記カム53の一部分だけ別体とされ可動化された可動カム部53aを具備する。
可動カム部53aは、静止した上記カム53の一部分が切り取られた跡に半径方向にスライド可能に挿入される。そして、終端ホイール36cの内側において図示しないフレームに連結されたピストン・シリンダ装置56のピストンロッド56aに連結される。また、追加カム55における上記可動カム部53aに対応した部分には追加カムフォロア31bが嵌り込む凹部55aが形成される。
その他、排除手段には、図2及び図5中、符号57で示す不良ボトル排除用の筒状のシューターが設けられる。
上記検査部8から不良品と判断されたボトル1について不良である旨の信号が発せられると、当初図9Aに示すように伸状態にあったピストン・シリンダ装置が同図Bに示すように縮動作し、可動カム部53aをカム53の半径方向内側へと後退させる。このため、追加カムフォロア31bが追加カム55の凹部55a内に没入し、グリッパー28の一対の挟み片28a,28bが二点鎖線で示す閉じ状態から実線で示す開状態に変化し、不良品のボトル1を解放する。不良品のボトル1はグリッパー28の下方に落下し、シューター57から所定の集積部へと送られる。良品のボトル1については、可動カム部53aが図9Aの位置に保持されることから、排除手段の箇所を素通りし、ボトル外面殺菌部9へと向かう。
図2に示すように、ボトル1のボトル外面殺菌部9がボトル1の検査部8に連結される。このボトル外面殺菌部9もその全体がチャンバー9aにより覆われる。
ボトル外面殺菌部9のチャンバー9a内には、図2に示すように、上記検査部8側のボトル1の走行手段である終端ホイール36cに連結されるホイール列が接続される。具体的には、このホイール列は三個のホイール58a,58b,58cで構成され、それらの外周にボトル1の走行路が設定される。また、各ホイール58a,58b,58cの回りには、図4に示したグリッパー28と同様なグリッパー28が設けられる。
グリッパー28は、各ホイール58a,58b,58cの回りでボトル1の首部1aを把持して旋回しながら、ボトル1を始端ホイール58aから終端ホイール58cへと順に受け渡す。これにより、検査済みの良品ボトル1は上記検査部8内の終端ホイール36cからボトル外面殺菌部9内の終端ホイール58bへと走行路上を連続走行する。グリッパー28は、走行中その挟み片28a,28bでボトル1の首部1aを把持することから、ボトル1は正立宙吊り状態で走行する。
ボトル外面殺菌部9のチャンバー9a内において始端ホイール58aに下流側から接する中間ホイール58bの回りの所定位置には、図3L及び図10に示すように、ボトル1の外面に殺菌剤である過酸化水素の凝結ミストαを供給する過酸化水素供給手段としての噴霧管59と樋60が設けられる。
噴霧管59は中間ホイール58bの回りの一箇所において、そこを通過するボトル1の胴部1b及び底を取り巻くように略U字形に屈曲する。そして、ボトルの胴部1b及び底に対向する箇所には過酸化水素の凝結ミストαを吐出する小孔59aが多数穿設される。ボトル1内への過酸化水素の流入を避けるため、小孔59aはボトル1の首部1aから離れた箇所に穿設される。
樋60は中間ホイール58bの回りのボトル走行路に沿って、ボトル1及び噴霧管59を囲みうるように、所定長さで伸びる。
なお、噴霧管59は、一本であっても複数本であってもよく、複数本の場合は上記中間ホイール58bの周囲に設置される。
また、図示例では噴霧管59及び樋60は、中間ホイール58bの回りに設置されるが、他のホイールの回りに設置することも可能である。
過酸化水素の凝結ミストαは、図10に示したミスト生成装置61によって噴霧し加熱した過酸化水素を凝結させることにより生成される。
このミスト生成装置61は、殺菌剤である過酸化水素の水溶液を滴状にして供給する二流体スプレーである過酸化水素供給部62と、この過酸化水素供給部62から供給された過酸化水素の噴霧をその沸点以上、非分解温度以下に加熱して気化させる気化部63とを備える。過酸化水素供給部62は、過酸化水素供給路62a及び圧縮空気供給路62bからそれぞれ過酸化水素の水溶液と圧縮空気を導入して過酸化水素の水溶液を気化部63内に噴霧するようになっている。気化部63は内外壁間にヒータ63aを挟み込んだパイプであり、パイプ内に吹き込まれた過酸化水素の噴霧を加熱し気化させる。気化した過酸化水素のガスは噴霧管59の多数の小孔59aから、ボトル1の底及び胴部1bに向かって凝結ミストαとなって噴出する。
ボトル1は中間ホイール58bの回りをその首部1aを上に向けた状態で搬送され、その走行路の樋60内において噴霧管59の多数の小孔59aがボトル1の胴部1b及び底に向かって対向する。噴霧管59内に送られた過酸化水素の凝結ミストαは、噴霧管59の小孔59aからボトル1の首部1aを除く胴部1b及び底に向かって連続して吹き出る。そして、吹き出た過酸化水素の凝結ミストαは走行するボトル1内に侵入することなくボトル1の外面を殺菌する。この時ボトル1は樋60内を走行することから、凝結ミストαはボトル1の外面に満遍なく接触する。
上記過酸化水素の凝結ミストαの供給量は、具体的には、500ccの容量のボトル1本当たり10μL〜30μLであるのが望ましい。この供給量は、従来の余熱が無い常温のボトル1に対して供給する場合の約5割程度である。
上述した少なくとも検査部8内の始端ホイール36aからボトル外面殺菌部9内の終端ホイール58cに至る部分のグリッパー28は、成形部7でのボトル成形の際にボトル1に残留した熱がボトル外面殺菌部9でのボトル1の外面の殺菌及び温水リンス部91でのボトル1の内面の殺菌に必要な程度まで保たれるよう走行速度が制御されるようになっている。
すなわち、図2に示すように、検査部8には検査部8内の全ホイール36a,36b,36cを動力的に連動するように駆動するサーボモータS1が設けられ、ボトル外面殺菌部9及び温水リンス部91にもボトル外面殺菌部9及び温水リンス部91内の全ホイール58a,58b,58c,92a,92b,92cを動力的に連動するように駆動するサーボモータS2、S3が各々設けられる。
これらのサーボモータS1,S2,S3の制御によってグリッパー28の走行速度が調整され、その結果、ボトル成形時にボトル1に残留した熱がボトル外面殺菌部9での殺菌に必要な程度まで保たれた状態で、グリッパー28に把持されたボトル1が噴霧管59の位置に到来する。また、ボトル外面殺菌部9で外面が殺菌されたボトル1が、次の温水によるボトル内面の殺菌に必要な程度まで残留熱が保たれた状態で温水リンス部91に到達する。
この噴霧管59の箇所におけるボトル1の温度は、50℃以上に保持されていることが望ましい。50℃以上に保持されていることで、ボトル外面に対する過酸化水素の凝結ミストαによる殺菌効果が適正に発揮される。成形後間もないボトル1は高温状態にあるので、少量の凝結ミストαによっても高い殺菌効果を得ることができる。
すなわち、本発明者等の実験によれば、ボトル1の表面に凝結する過酸化水素濃度は、ボトル1の温度が高いほど高濃度になる。それは過酸化水素の方が水よりも沸点が高いことに起因すると考えられる。具体的にはボトル温度が50℃、65℃、80℃の場合、ボトル1の表面に付着する過酸化水素濃度はそれぞれ重量%で約70%、約80%、約90%となる。温度が高い上に菌体の表面に付着する過酸化水素濃度が高まることから、少量の過酸化水素でボトル1の外面を滅菌することができる。
この清涼飲料充填装置では、検査部8内を上記成形部7内及び上記ボトル外面殺菌部9内よりも陽圧化するための陽圧化手段が設けられている。
すなわち、図11に示すように、検査部8のチャンバー8aとボトル外面殺菌部9のチャンバー9aとの間には雰囲気遮断チャンバー79が設けられる。成形部7のチャンバー7aと検査部8のチャンバー8aとの間には、ボトル1の通過口35aが開いた隔壁35が設けられ、この隔壁35と同様な隔壁80,81が、検査部8のチャンバー8aと雰囲気遮断チャンバー79との間、雰囲気遮断チャンバー79とボトル外面殺菌部9のチャンバー9aとの間に各々設けられる。また、ボトル外面殺菌部9のチャンバー9aと温水リンス部91のチャンバー91aとの間にも、同様な隔壁82が噴霧管59から過酸化水素の凝結ミストαを噴霧する箇所と温水リンス部91との間を隔てるように設けられる。
そして、検査部8のチャンバー8aには清浄化されたエアの供給手段として、チャンバー8aに給気用ダクト83が連結され、この給気用ダクト83に給気用ブロア84とフィルタ85とヒータ97とが設けられる。ヒータ97によってエアが加熱され、このエアがチャンバー8a内を走行するボトル1に接触することから、ボトル1の冷却が防止され、あるいは更に加熱される。なお、ボトル1の成形後の残熱がボトル外面殺菌部9での殺菌効果に支障を来たさない程度のものであれば、このヒータ97による加熱は省略可能である。
検査部8のチャンバー8a内にエア供給手段によって清浄なエアが吹き込まれることにより、検査部8のチャンバー8a内は大気圧よりも高い例えば3Pa程度に陽圧化される。
雰囲気遮断チャンバー79には排気手段として、排気用ダクト86が連結され、この排気用ダクト86に排気用ブロア87とフィルタ88とが設けられる。ボトル外面殺菌部9のチャンバー9aにおける雰囲気遮断チャンバー79に隣接した箇所にも必要に応じて排気用のダクト89が連結され、この排気用ダクト89が上記雰囲気遮断チャンバー79に連結された排気用ダクト86に接続される。この排気手段による排気によって、雰囲気遮断チャンバー79内は大気圧と同程度の0Paに維持される。
また、後述する充填部10のチャンバー10aには、図示しないが、清浄化されたエアの供給手段として、給気用ダクトがチャンバー10aに連結され、この給気用ダクトに給気用ブロアとフィルタとが設けられる。このエア供給手段によって、充填部10のチャンバー10a内に清浄なエアが大体20〜100Pa程度の圧力で吹き込まれる。このエアは温水リンス部91のチャンバー91a内を経てボトル外面殺菌部9のチャンバー9a内へと流れ、ボトル外面殺菌部9のチャンバー9a内を大体10Pa程度に陽圧化した後に、ボトル外面殺菌部9のチャンバー9aのダクト89及び雰囲気遮断チャンバー79の排気用ダクト86からチャンバー9a,79外へと流れる。
その他、上記成形部7のチャンバー7a内は略大気圧と同程度の0Paに維持される。また、雰囲気遮断チャンバー79とボトル外面殺菌部9のチャンバー9aとの間の隔壁81におけるボトル1の通過口81aには、この通過口81aをエアカーテンで遮断するためのエアノズル90が必要に応じて設けられる。
このような陽圧化手段により、ボトル外面殺菌部9のチャンバー9a内に流入した過酸化水素のミストα及びガスβはダクト89からチャンバー9a外へ排出され、また、検査部8のチャンバー8a内に流入した浄化されたエアは成形部7のチャンバー7aの方及び雰囲気遮断チャンバー79の方へと流れ、検査部8のチャンバー8a内への汚染されたエアや過酸化水素を含むエアの流入を阻止する。また、ボトル1の走行に伴って成形部7のチャンバー7aから検査部8のチャンバー8a内へとエアが引き込まれたとしても、このエアは雰囲気遮断チャンバー79からの排気によって、ボトル外面殺菌部9のチャンバー9a内への流入を阻止されるので、ボトル外面殺菌部9内の汚染が適正に防止される。
図2に示すように、上記ボトル外面殺菌部9には温水リンス部91が連結される。この温水リンス部91もその全体がチャンバー91aにより覆われる。ボトル外面殺菌部9のチャンバー9aとの間には、図示しない隔壁が設けられ、この隔壁にボトル1の通過口が設けられる。
温水リンス部91のチャンバー91a内には、上記ボトル外面殺菌部9側のボトル1の走行手段である終端ホイール58cに連結されるホイール列が接続される。具体的には、このホイール列は三個のホイール92a,92b,92cで構成され、それらの外周にボトル1の走行路が設定される。
また、始端ホイール92a及び終端ホイール92cの回りには、図4に示したグリッパー28と同様なグリッパー28が設けられる。
大径の中間ホイール92bの回りには、図12A及び図12Bに示すようなグリッパー20が一定ピッチで多数設けられる。
グリッパー20は、ボトル1の首部1aをその外側から挟む一対の挟み片20a,20bを有する。一対の挟み片20a,20bは基部21にそれぞれ垂直ピン22で回動可能に支持され、引張スプリング23により常時閉じ方向に引っ張られる。これにより、図12Bに示すように一対の挟み片20a,20bはボトル1の首部1aを常時把持しようとする。基部21には、円柱形の垂直軸24が双方の挟み片20a,20bの根元と嵌り合った状態で中間ホイール92bの半径方向でスライドしうるように取り付けられ、この垂直軸24に連結されたカムフォロア25が同じく中間ホイール92bの半径方向にスライド可能に取り付けられる。
中間ホイール92bの内方には、カムフォロア25の溝に係合し、所定の位置でカムフォロア25及び垂直軸24を中間ホイール92bの半径方向にスライドさせ、グリッパー20の挟み片20a,20bを開状態又は閉状態に切り換えるための図示しないカムが配置される。中間ホイール92bが回転してグリッパー20が中間ホイール92bのグリッパー28に保持されたボトル1に対向すると、このグリッパー20の挟み片20a,20bがボトル1の首部1aをサポートリング5よりも下側で把持し、ボトル1を宙吊り状態にして搬送する。
また、このグリッパー20には、図12A及び図12Bに示すように、中間ホイール92bの周方向に突出する水平枢軸26が設けられ、この水平枢軸26を介して中間ホイール92bに支持される。一方、図13に示すように、中間ホイール92bの旋回軸を中心にして円弧状に湾曲するカム27が設けられている。このカム27に各グリッパー20が接触するようになっている。中間ホイール92bの旋回によりグリッパー20がボトル1を受け取って旋回すると、カム27の案内によりグリッパー20が水平枢軸26を支点にしてボトル1ごと上下反転する。これにより、図3Mに示すようにボトル1も上下反転してその首部1aが下向きの倒立状態となる。
ボトル1が、図3Mのように、温水リンス部91内を中間ホイール92bのグリッパー20によって倒立状態にされて走行する際、首部1aから温水ノズル93が挿入され、ボトル1内に無菌の温水wが注入される。温水wはボトル1の内面の全面に接触して加熱した後、首部1aからボトル1外に流出する。温水ノズル93としては一般的なリンサーノズルを使用することができる。このノズルから温水wをボトル1内にスプレーする。
この温水リンス部91では、プリフォーム6の段階で加えた熱がボトル1に残留しているうちに、ボトル1内に望ましくは70℃〜80℃の温水wが供給され、温水wがボトル1の内面の全面に1cm2当たり0.1mL〜0.2mL接触させられることによりボトル1の内面が殺菌される。
なお、温水wの温度はより望ましくは70℃〜75℃である。
このように、ボトル1にはプリフォームに加えられた熱が残留していることから、温水wがごく短時間だけボトル1の内面に接触させることで、ボトル1に収縮等の変形を来すことなくボトル1内面を適正に殺菌することが可能である。
また、図3Lに示したように、ボトル外面殺菌部9において、過酸化水素がボトル1の外面に付着するが、上記温水wがボトル1内に供給されることによって、温水wの熱がボトル1の壁を伝ってボトル1の外面に付着した過酸化水素を加熱する。このため、ボトル1の外面の殺菌効果も高められる。
上記温水wによるボトル1内の殺菌及び洗浄後、ボトル1は中間ホイール92bのグリッパー20によって再び正立状態に戻され、終端ホイール92cのグリッパー28によって受け取られ、次の充填部10へと搬送される。
図2に示すように、上記温水リンス部91には充填部10が連結される。
この充填部10もその全体がチャンバー10aにより覆われる。温水リンス部91のチャンバー96aとの間には、図示しない隔壁が設けられ、この隔壁にボトル1の通過口が設けられる。
充填部10のチャンバー10a内には、図2に示すように、上記温水リンス部91側のボトル1の走行手段である終端ホイール92cに連結されるホイール列が接続される。
具体的には、このホイール列は六個のホイール94a,94b,94c,94d,94e,94fで構成され、それらの外周にボトル1の走行路が設定される。また、各ホイール94a,94b,94c,94d,94e,94fの回りには、図4に示したグリッパー28と同様なグリッパー28が設けられる。
充填部10のチャンバー10a内において、グリッパー28は各ホイール94a,94b,94c,94d,94e,94fの回りでボトル1の首部1aを把持して旋回しながら、ボトル1を始端ホイール94aから終端ホイール94fへと順に受け渡す。これにより、ボトル1は充填部10内を始端ホイール94aから終端ホイール94fへと連続走行する。グリッパー28は、走行中その挟み片28a,28bでボトル1の首部1aを把持することから、ボトル1は正立した宙吊り状態で走行する。
充填部10のチャンバー10a内において、中間ホイール94cは大径のホイールとされ、このホイール94cの回りの所定位置に、充填機が設置される。図3Nに示すように、この充填機のノズル95によってボトル1内に予め殺菌処理された清涼飲料aが充填される。このノズル95はボトル1と同期的に走行するようになっており、ボトル1に伴走しながらボトル1内に一定量の清涼飲料aを充填する。
また、充填機よりも下流における中間ホイール94eの回りの所定位置には、キャッパーが設置される。図3Oに示すように、このキャッパーによってボトル1の首部1aにキャップ2が取り付けられる。これにより、ボトル1が密封される。
この清涼飲料aが充填され、キャップ2で密封されたボトル1は、終端ホイール94fのグリッパー28から解放され、チャンバー10aの出口から充填装置の外部に排出される。
なお、充填機及びキャッパーは公知の装置であるから、それらの詳細な説明は省略する。
その他、図2に示すように、充填部10には、その内部のホイール94a,94b,94c,94d,94e,94fを所定の組み合わせで動力的に連動するように駆動するサーボモータS4,S5,S6が三基設けられる。そのうちの第一のサーボモータS4は始端ホイール94aを駆動し、第二のサーボモータS5は充填機の置かれる中間ホイール94cを駆動し、第三のサーボモータS6は充填機の置かれる中間ホイール94cよりも下流側のホイール94d,94e,94fを駆動するようになっている。
これにより、上記検査部8、ボトル外面殺菌部9、温水リンス部91、充填部10の各部におけるホイールやグリッパーの構造が互いに異なったものであっても、上記サーボモータS1,S2,S3,S4,S5,S6の制御によって、グリッパーの同期的な駆動が可能となり、ボトル1を成形部7から充填部10へと円滑に連続走行させることができる。
なお、上記実施の形態では、成形部7は図示しない通常の電動モータにより駆動されるようになっているが、成形部7のホイールやターンテーブルもサーボモータによって駆動することも可能である。
次に、上記清涼飲料の充填装置の作用について説明する。
(1)最初に、図3Aに示すようなプリフォーム6が用意される。プリフォーム6は図示しない射出成形によって成形された後に、この清涼飲料充填装置のプリフォーム供給機11に入れられる。
プリフォーム供給機11のコンベア12によってプリフォーム6が成形部7内に供給される。
(2)コンベア12によって図3Aのごとく正立状態で搬送されて来たプリフォーム6は、成形部7内において連続回転する始端ホイール13aのグリッパーに受け取られ、中間ホイール13bのグリッパーによって倒立状態とされる。
この倒立状態のプリフォーム6は、図3Bのごとく第一のターンテーブル14aのマンドレル17にその首部1aから被せられる。
プリフォーム6が被せられたマンドレル17は、図3Cに示すように、自転しながら加熱室16内を走行し、プリフォーム6はマンドレル17と共に自転しつつ加熱室16内を連続走行する。これにより、プリフォーム6は均一に加熱されてブロー成形可能な温度まで上昇する。
(3)加熱されたプリフォーム6は、図3Dに示すように、ブロー成形用金型18により挟まれ、マンドレル17を貫通するブローノズル19からエアが吹き込まれる。これにより、金型18内でボトル1が成形される。
成形されたボトル1は、金型18の型開きによって、金型18外にマンドレル17ごと取り出され、図3Eに示すように、倒立状態で第六のターンテーブル14fを経て第一のターンテーブルへ14aと向かう。
(4)第一のターンテーブル14aにおいてマンドレル17に保持されたボトル1は、図3Fに示すように、始端ホイール19aの把持具98によって把持され、正立状態にされる。このとき把持具98はボトル1の首部1aのサポートリング5よりも上側を把持する。続いて、終端ホイール19bの図4に示すようなグリッパー28によってボトル1が受け取られる。このときグリッパー28は、図6に示すように、ボトル1の首部1aのサポートリング5よりも下側を把持する。
(5)検査部8の始端ホイール36aのグリッパー37が成形部7の終端ホイール19bからボトル1の首部1aのサポートリング5よりも上側を把持して受け取る。このボトル1はグリッパー37に保持されつつ旋回運動を行う。
この旋回運動の間に、図3Gに示すように、ボトル胴部検査手段によってボトル1の胴部が検査される。この検査では、カメラ45により撮影されたボトル1の胴部の画像が図示しない画像処理装置によって処理され、傷、異物、変色等の異常の存否について判別される。
(6)ボトル1は始端ホイール36aのグリッパー37から中間ホイール36bのグリッパー28に受け渡され、この中間ホイール36bのグリッパー28によって、図3H及び図6に示すように、首部1aのサポートリング5よりも下側が把持されて旋回運動を行う。
この旋回運動の間に、図3Hに示すように、温度検査手段の温度センサ46によってボトル1の温度が検出される。この段階でのボトル1の温度は望ましくは50℃〜80℃である。温度センサ46による検出温度が例えば50℃に達しないときはそのボトル1は不良品と判断される。
(7)続いて、図3Iに示すように、サポートリング検査手段によって、ボトル1のサポートリング5の表面状態が検査される。この検査では、カメラ48により撮影されたサポートリング5の上面の画像が図示しない画像処理装置によって処理され、傷、変形等の異常の存否について判別される。
(8)サポートリング5の検査に続き、図3Jに示すように、ボトル首部天面検査手段によって、ボトル首部1aの天面1dの表面状態が検査される。この検査では、カメラ50により撮影されたボトル首部1aの天面1dの画像が図示しない画像処理装置によって処理され、傷、変形等の異常の存否について判別される。
(9)ボトル首部1aの天面1dの検査に続き、図3Kに示すように、ボトル底部検査手段によって、ボトル1の底部が検査される。この検査では、カメラ52により撮影されたボトル底部の画像が図示しない画像処理装置によって処理され、傷、異物、変色等の異常の存否について判別される。
(10)上記各種検査を経たボトル1は検査部8の終端ホイール36cの図8に示したグリッパー28に保持される。各種検査手段のいずれかによって異常信号が発せられると、図9に示すように、グリッパー開放機構が作動し、グリッパー28の一対の挟み片28a,28bが二点鎖線で示す閉じ状態から実線で示す開状態に変化し、不良品のボトル1を解放する。
これにより、ボトル1の胴部、底部、首部天面1d、サポートリング5に傷等が発生した不良品のボトル1が走行路から排除され、また、後の過酸化水素によるボトル外面殺菌工程及び温水リンスによるボトル内面殺菌工程で十分な殺菌効果を得られない温度のボトル1も走行路から排除される。
一方、良品のボトル1については、可動カム部53aが図9Aの位置に保持されることから、排除手段の箇所を素通りし、ボトル外面殺菌部9へと向かう。
(11)良品のボトル1は検査部8の終端ホイール36cのグリッパー28からボトル外面殺菌部9の始端ホイール58aのグリッパー28に受け渡され、以後下流側のホイールのグリッパー28へと受け渡されながら連続走行する。
良品のボトル1は中間ホイール58bの回りをグリッパー28で保持されつつ走行する際、図3Lに示すように、噴霧管59の箇所を通る。これにより、噴霧管59の小孔59aから吐出される過酸化水素の凝結ミストαがボトル1の外面に向かって吹き付けられ、ボトル1の外面が殺菌される。上述したように、適度に熱が残留した良品のボトル1のみが到来するので、これらのボトル1の外面は過酸化水素の凝結ミストαによって適正に殺菌された後に下流側へと走行する。
(12)図11に示すように、ボトル1が成形部7から検査部8を経てボトル外面殺菌部9へと至るボトル1の走行路には陽圧化手段が設けられることによって、ボトル外面殺菌部9のチャンバー9a内に流入した過酸化水素のミストαの余剰分は排気用ダクト86,89からチャンバー9a外へ排出され、また、検査部8のチャンバー8a内に流入した浄化されたエアは成形部7のチャンバー7aの方及び雰囲気遮断チャンバー79の方へと流れ、検査部8のチャンバー8a内への汚染されたエアや過酸化水素を含むエアの流入を阻止する。
また、ボトル1の走行に伴って成形部7のチャンバー7aから検査部8のチャンバー8a内へとエアが引き込まれたとしても、このエアは雰囲気遮断チャンバー79からの排気によって、ボトル外面殺菌部9のチャンバー9a内への流入を阻止されるので、ボトル外面殺菌部9内の汚染が適正に防止される。
(13)ボトル1が検査部8を通ってボトル外面殺菌部9以降へと搬送されているとき、成形部7側で何らかの異常が発生して成形部7側のホイール列が緊急停止した場合は、図7に示すように、ピストン・シリンダ装置42のピストンロッド42aが縮動作し、閉じ状態にあった一対の挟み片37a,37bが同図に示すように約180度の角度で拡開する。
これにより、成形部7側の終端ホイール19bに取り付けられたグリッパー28と検査部8側の始端ホイール36aのグリッパー37との間での干渉が防止される。
また、この始端ホイール36aおよびこれに後続するホイールの列は回転し続けるので、検査部8内に導入されたボトル1は下流側へと走行し続ける。したがって、正常に成形されたボトル1は検査部8での検査を受け、さらに検査部8を通過したボトル1はボトル外面殺菌部9へと向かうことになり、ボトル1の無駄が防止される。また、成形部7は停止しても検査部8以降は稼動が可能であるから、ボトル1はボトル外面殺菌部9以降を連続走行し続け、ボトル外面殺菌部9内で停止することによる過酸化水素の過剰付着や、ボトル1の冷却による殺菌不良等が防止され、また、温水リンス部91での過加熱によるボトル1の変形等が防止され、適正なボトル1にのみ清涼飲料aが充填されることとなる。
(14)ボトル外面殺菌部9内で過酸化水素の凝結ミストαを外面に吹き付けられたボトル1は、ボトル外面殺菌部9の終端ホイール58cのグリッパー28から温水リンス部91内へと送られ、温水リンス部91内のホイール92a,92b,92cの周りを上流側から下流側へと走行する。中間ホイール92bのグリッパー20によってボトル1は上下反転し、図3Mのごとく内部を無菌の温水wにより短時間内で殺菌、洗浄される。
この段階において、ボトル1にはプリフォーム時に加熱された際の熱が残留している。そこで、上述したようにボトル1内に70℃〜80℃の温水が供給され、ボトル1内面の全面に1cm2当たり0.1mL〜0.2mLの温水wが接触せしめられる。これにより、ボトル1内面が適正に殺菌され、また、ボトル1の変形が防止される。
温水リンス後のボトル1は、グリッパー20の反転動作によって、首部1aが上を向いた正立状態に戻される。
(15)温水リンスされたボトル1は、充填部10へと至り、ホイール94cの回りをグリッパー28により把持されつつ走行する際に、図3Nに示すように、飲料充填機のノズル95から清涼飲料aを所定量充填される。
(16)清涼飲料aが充填されたボトル1は、ホイール94eの回りをグリッパー28に把持されて走行し、その際、図3Oに示すように、キャッパーによってその首部1aにキャップ2を被せられる。これにより、ボトル1は密封され飲料包装体とされる。
飲料包装体となったボトル1は、この清涼飲料充填装置から外部に送り出される。
PET製プリフォームを流しつつボトル成形し、続いて温水リンスによってボトルを殺菌した。この工程を500ml、2Lの二種類のボトルについて複数本ずつ行って表1の結果を得た。
指標菌は、子のう菌類であるChaetomium globosum 胞子(耐熱性カビ)を用いた。
殺菌効果はLog Reduction Value(Log(付着菌数/生残菌数))が6以上であった。
また、ボトルに殺菌の前と後で注水し、温水リンスによるボトルの変形を確認したところ、容量で1%以内の収縮であった。ボトルの変形は目視によっても認めることができなかった。
なお、表1における使用温水の温度は70℃〜80℃としたが、より好ましくは70℃〜75℃である。
表1の結果から、ボトルの内面に接触させる単位面積当たりの温水は0.1mL/cm2〜0.2mL/cm2であるのが望ましいことが分かる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることなく種々の形態にて実施可能である。
例えば、本発明の清涼飲料充填装置が適用される容器はPETボトルに限定されず、種々の樹脂製容器に適用することができる。また、ボトルの成形もインジェクションブローに限定されず、ダイレクトブロー、射出成形等各種の成形方法によって成形可能である。また、プリフォームやボトルを搬送する搬送手段は、上述したホイール搬送装置に限定されない。ボトルが成形された順に所定の搬送速度で搬送可能な種々の搬送装置、例えばエア搬送装置、ベルト搬送装置、バケット搬送装置を使用することができる。
1…ボトル
6…プリフォーム
7…成形部
8…検査部
8a,9a…チャンバー
9…ボトル外面殺菌部
10…充填部
46…温度センサ
91…温水リンス部
a…清涼飲料
w…温水
α…過酸化水素の凝結ミスト
S1…サーボモータ
6…プリフォーム
7…成形部
8…検査部
8a,9a…チャンバー
9…ボトル外面殺菌部
10…充填部
46…温度センサ
91…温水リンス部
a…清涼飲料
w…温水
α…過酸化水素の凝結ミスト
S1…サーボモータ
Claims (7)
- 加熱されたプリフォームからブロー成形によりボトルを成形し、上記プリフォームに加えた熱が残留してボトルの温度が50℃〜80℃に達しているうちに、ボトル内に70℃〜80℃の温水を供給してボトル内面の全面に1cm2当たり0.1mL〜0.2mLの温水を0.3秒〜1.0秒間接触させることによりボトル内を殺菌し、上記温水によるボトル内面の殺菌を行う前に、過酸化水素のミスト又はガスをボトル外に供給し、ボトルの壁を伝わる上記温水の熱でボトルの外面に付着した過酸化水素を加熱することによってボトルの外面を殺菌し、しかる後にボトル内に清涼飲料を充填して密封することを特徴とする清涼飲料の充填方法。
- 請求項1に記載の清涼飲料の充填方法において、清涼飲料を酸性飲料又はミネラルウォータとすることを特徴とする清涼飲料の充填方法。
- 請求項1又は請求項2に記載の清涼飲料の充填方法において、成形されたボトルをその密封に至るまで連続走行させる走行路を設け、この走行路を各々回りにグリッパーを備えたホイールの列によって形成し、グリッパーが各ホイールの回りでボトルの首部を把持して旋回すると共にボトルを上流側ホイールから下流側のホイールへと受け渡すようにすることを特徴とする清涼飲料の充填方法。
- 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の清涼飲料の充填方法において、加熱されたプリフォームからブロー成形によりボトルを成形する工程からボトルに清涼飲料を充填して密封するまでの全工程を、ボトルを連続走行させながら行い、上記ボトルを成形した後殺菌する前に、プリフォーム加熱時の熱が残留したボトルの温度を検査し、この温度が所定値に達していないボトルを排除し、所定値に達したボトルに対してのみ上記殺菌及び充填を行うことを特徴とする清涼飲料の充填方法。
- 加熱されたプリフォームからブロー成形によりボトルを成形する成形部と、成形部で成形されたボトルを温水によりリンスする温水リンス部と、温水リンス部を通過したボトルに清涼飲料を充填する充填部とが連結され、上記成形部から上記温水リンス部を経て上記充填部へとボトルを走行路上で連続走行させる走行手段が設けられ、上記温水リンス部から上記充填部に至る箇所がチャンバーで覆われた清涼飲料の充填装置において、上記走行手段は、上記成形部から上記充填部へと列状に配置されたホイールと、各ホイールの回りでボトルの首部を把持して旋回すると共にボトルを上流側ホイールから下流側のホイールへと受け渡すグリッパーとを具備し、上記グリッパーは、上記プリフォームに加えられボトルに残留した熱が上記温水リンス部でのボトルの殺菌に必要な程度まで保たれるよう走行速度が制御されるようにし、上記温水リンス部では、上記プリフォームに加えた熱が残留してボトルの温度が50℃〜80℃に達しているうちに、ボトル内に70℃〜80℃の温水が供給されてボトル内面の全面に1cm2当たり0.1mL〜0.2mLの温水(w
)が0.3秒〜1.0秒間接触させられることによりボトル(1)内が殺菌されるようにし、上記温水リンス部の手前に過酸化水素供給手段が設けられ、この過酸化水素供給手段から過酸化水素のミスト又はガスがボトル外に供給され、ボトルの壁を伝わる上記温水の熱でボトルの外面に付着した過酸化水素が加熱されることによってボトルの外面が殺菌されるようにしたことを特徴とする清涼飲料の充填装置。 - 請求項5に記載の清涼飲料の充填装置において、上記ホイールが所望の数の列に区分され、列ごとに別個のサーボモータで駆動されることを特徴とする清涼飲料の充填装置。
- 請求項5に記載の清涼飲料の充填装置において、上記ボトル成形部側のホイールと、このホイールに隣接する下流側のホイールとの間で、一方のホイールが停止した時にグリッパー同士の干渉を防止するグリッパー干渉防止手段が設けられたことを特徴とする清涼飲料の充填装置。
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