JP6372536B2

JP6372536B2 - 無菌充填機

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Publication number: JP6372536B2
Application number: JP2016185809A
Authority: JP
Inventors: 仁高久
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
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Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
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Description

本発明は、プリフォームを殺菌し、殺菌したプリフォームをボトルに成形し、当該ボトルに無菌雰囲気で、殺菌された内容物を充填後、殺菌されたキャップにより密封する無菌充填機において、成形後のボトルを無菌雰囲気で検査する検査部を備えた無菌充填機に関する。

従来、プリフォームを連続走行させながら、プリフォームに殺菌剤を塗布し、そのままプリフォームを加熱炉内に導入し、加熱炉内でプリフォームを容器に成形するための温度まで加熱し、この加熱によってプリフォームに塗布した殺菌剤の乾燥、活性化を同時に行なう殺菌方法が提案されている（特許文献１，２）。しかし、これらの特許文献にはプリフォームをボトルに成形した後のボトルの検査については記載されていない。

一方、プリフォームを成形したボトルを殺菌する前に、各種の検査をすることが提案されている（特許文献３）。検査により、異常なボトルを排除し、正常に成形されたボトルのみに内容物を充填することで、適正な製品を市場に供給できるとしている。ここで、プリフォームをボトルに成形する成形装置を備える成形部内の菌や、殺菌装置を備える殺菌部でボトルに吹き付けられる殺菌剤が、検査機材を備える検査部に流入するおそれがある。これを阻止するために、検査部に無菌エアを供給し、検査部を成形部や殺菌部よりも陽圧化することが提案されている。特に、殺菌剤の流入により検査機材が腐食するのを防止するために、検査部と殺菌部との間に雰囲気遮断チャンバーを設けるとしている（特許文献４）。

また、プリフォームを予熱し、予熱したプリフォームに過酸化水素ミスト又はガスを吹き付け、さらにプリフォームを成形温度まで加熱し、成形温度に達したプリフォームを同じく連続走行するブロー成形型内でボトルに成形し、ブロー成形型からボトルを取り出し、その後、ボトルに飲料を充填してキャップで密封する飲料充填方法が提案されている（特許文献５、６参照。）。特許文献５はプリフォームを殺菌し、ボトルに成形した後にボトルの検査を行い、さらにボトルを殺菌している。特許文献６はプリフォームのみを殺菌しているが、殺菌後のプリフォーム及びプリフォームを成形したボトルの無菌性を維持するために、成形部と検査部が一体化したチャンバー内に無菌エアを吹き込んでいる。

通常、無菌充填機の無菌性を確保するために、無菌充填機を稼働する前に、無菌充填機の無菌ゾーンとすべきチャンバーを殺菌している（特許文献７）。稼働前に無菌充填機の無菌ゾーンに侵入した菌等を殺菌しなければ、無菌充填機としての機能を発揮できないためである。

特開２００８−１８３８９９号公報特表２００８−５４６６０５号公報特開２０１０−１５５６３１号公報特開２０１３−２１６３９１号公報特開２０１３−３５５６１号公報特開２０１３−３５５６２号公報特開平１１−２０８７８２号公報

上記従来技術によると、プリフォームをボトルに成形した後に、当該ボトルを殺菌する場合、成形後のボトルの検査は非無菌ゾーンで行うことができる。検査部において菌等がボトルに付着したとしても、検査部の下流に殺菌部があるために、内容物の充填前に殺菌することができるからである。しかし、検査部は殺菌部と隣接するため、殺菌部で生じる殺菌剤のガスやミストが検査部に流入しないようにしなければならない。これは検査部の検査機材が殺菌剤により腐食するのを防止するためである。

従来、ボトルの無菌充填機は、成形後のボトルを殺菌していたが、殺菌剤が多量に必要であり、装置も過大となることから、プリフォームの段階で殺菌する無菌充填機が広まりつつある。しかし、プリフォームの段階で殺菌された後、内容物を充填する充填部まで無菌性を維持することが課題となっている。特に、ボトル成形後の検査部において、ボトルへの菌等の付着を防ぐ必要がある。特許文献６には無菌充填機の稼働時に無菌エアを検査部に吹き込むことが提案されている。これを実施することで、稼働時に検査部に菌等が流入することは防止することができる。しかし、無菌充填機の稼働前に検査部を殺菌できないため、稼働前に検査部に侵入した菌等がボトルに付着したり、ボトルに付着した菌等が下流の充填部まで持ち込まれ、菌等による汚染が広がるおそれがある。したがって、プリフォームの段階で殺菌された後に成形されたボトルを検査する検査部は、無菌充填機稼働前に殺菌されなければならない。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、プリフォームの殺菌を行う無菌充填機において、確実に無菌性を維持することができる検査部を備える無菌充填機を提供することを目的とする。

本発明に係る無菌充填機は、少なくとも、プリフォームを殺菌する殺菌部と、前記プリフォームを加熱してボトルを成形する成形部と、前記ボトルを検査する検査部と、前記ボトルに内容物を充填する充填部と、前記内容物を充填した前記ボトルを密封する密封部を備える無菌充填機において、前記検査部が、殺菌剤のミスト又はガスにより腐食や劣化を生じることのない密閉された容器に収納された検査機材を備え、前記検査部を遮蔽する検査部チャンバー内を殺菌するために導入される殺菌剤のガスや無菌エアの圧力よりも高い圧力の無菌エアを前記密閉された容器に供給する無菌エア供給装置が設けられることを特徴とする。

また、本発明に係る無菌充填機は、前記検査部チャンバーの内部を殺菌する殺菌装置が、前記検査部チャンバーに設けられると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機は、前記無菌エア供給装置には、前記密閉された容器の内部を陽圧に保持する無菌エアを加熱する加熱装置が設けられると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機は、前記密閉された容器の壁の少なくとも一部に、光透過窓が設けられると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機は、前記検査機材が、前記ボトルの胴部を検査する第１の検査機材、前記ボトルのサポートリングを検査する第２の検査機材、前記ボトルの口部の天面を検査する第３の検査機材、前記ボトルの底部を検査する第４の検査機材、のうち少なくとも１以上を備えると好適である。

本発明によれば、プリフォームを殺菌する無菌充填機において、プリフォームを成形した後のボトルを検査する検査部を、無菌充填機の稼働前に殺菌することが可能となり、無菌充填機の無菌性を確保し、維持することができる。

本発明の実施の形態に係る無菌充填機の一例の概略を示す平面図である本発明の実施の形態に係る無菌充填機におけるプリフォームの殺菌工程を示し、（Ａ）はプリフォームへの殺菌剤ガスの吹き付け工程を、（Ｂ）はプリフォームへのエアの吹き付け工程を示す。本発明の実施の形態に係る無菌充填機に組み込まれた、殺菌剤ガス生成器を示す。本発明の実施の形態に係る無菌充填機に組み込まれた、エア吹き付けノズルを示す。本発明の実施の形態に係る無菌充填機における成形部の工程を示し、（Ｃ）はプリフォームの加熱工程を、（Ｄ）はプリフォームの成形部への搬送工程を、（Ｅ）はプリフォームのボトルへの成形工程を、（Ｆ）は成形されたボトルの取り出し工程を、（Ｇ）はボトルの検査部への搬送工程を示す。本発明の実施の形態に係る無菌充填機の検査部における検査を示し、（Ｈ）はボトル胴部検査を、（Ｉ）はサポートリング検査を、（Ｊ）はボトル口部天面検査を、（Ｋ）はボトル底部検査を示す。本発明の実施の形態に係る無菌充填機の検査部に組み込まれた、検査機材を収納する密閉された容器の一例を示す。本発明の実施の形態に係る無菌充填機の検査部チャンバーに組み込まれた、殺菌装置の一例を示す。本発明の実施の形態に係る無菌充填機の充填部及び密封部の工程を示し、（Ｌ）はボトルへの内容物の充填工程を、（Ｍ）は内容物が充填されたボトルの密封工程を示す。

以下に本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

最初に、プリフォーム供給装置から供給されたプリフォームを殺菌する殺菌部、殺菌されたプリフォームをボトルに成形する成形部、成形されたボトルの検査を行う検査部、検査されたボトルに内容物を充填する充填部及び内容物が充填されたボトルを密封する密封部からなる無菌充填機の概要を図１により説明し、各部の詳細を図２、図４、図５、図６、図８及び図９により説明する。この実施の形態によれば、プリフォームを殺菌する無菌充填機の稼働前に、検査部の殺菌が可能となるため、稼働中の無菌充填機の無菌性を確実に維持することができる。

（無菌充填機の概要）
図１に示すように、本実施形態に係る無菌充填機は、プリフォーム１を供給するプリフォーム供給装置３、供給されたプリフォーム１を殺菌する殺菌部６、プリフォーム１をボトル２に成形する成形部１８、成形されたボトル２を検査する検査部２４、検査されたボトル２に殺菌された内容物を充填する充填部３１、内容物が充填されたボトル２を殺菌されたキャップ６１により密封する密封部３５を備えている。

プリフォーム１の殺菌部６は殺菌部チャンバー５、プリフォーム１ヘのエア吹き付け部及びプリフォーム１のボトル２への成形部１８は成形部チャンバー１９、ボトル２の検査部２４は検査部チャンバー２５、ボトル２への内容物の充填部３１及び内容物が充填されたボトル２の密封部３５は充填部チャンバー３２により各々遮蔽されている。

成形部チャンバー１９、検査部チャンバー２５、充填部チャンバー３２には、除菌フィルタにより無菌化された無菌エアが供給され、無菌充填機の稼働中は、各チャンバー内部が無菌エアにより陽圧に保持される。陽圧に保持される圧力は、充填部チャンバー３２を最高圧として、検査部チャンバー２５、成形部チャンバー１９と上流に行くにしたがい、低く設定される。プリフォーム１の殺菌部チャンバー５は殺菌部チャンバー５内のエア中の殺菌剤を分解するフィルタ４２と、ブロワ４３からなる排気手段が連結される。無菌充填機の稼働中に殺菌部チャンバー５内のエアが排気されることにより、隣接する成形部１８への殺菌剤の流入を防止することができる。

（無菌充填機の詳細）
まず、図２（Ａ）に示すプリフォーム１が、図１に示すプリフォーム供給装置３から供給され、所望の速度でプリフォームコンベヤ４により連続的にプリフォーム１の殺菌部６に搬送される。

本実施形態におけるプリフォーム１は試験管状の有底筒状体であり、図９（Ｍ）に示したボトル２と同様な口部１ａがその成形当初に付与される。この口部１ａにはプリフォーム１の成形と同時に雄ネジが形成される。また、プリフォーム１には口部１ａの下部に搬送のためのサポートリング１ｂが形成される。プリフォーム１又はボトル２はこのサポートリング１ｂを介してグリッパ３９により保持されつつ、無菌充填機内を走行する。プリフォーム１は射出成形、圧縮成形等によって成形される。プリフォーム１の材質はポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂からなり、これらの熱可塑性樹脂単体又は混合物であっても構わないし、リサイクルされた熱可塑性樹脂を含んでも構わない。また、バリア性を付与するために、エチレンービニルアルコール共重合体、メタキシリレンジアミンのような芳香族アミンをモノマーとするポリアミド等の熱可塑性樹脂を層として、又は混合物として含んでも構わない。

プリフォーム１は、プリフォームコンベヤ４から殺菌剤ガス吹き付けホイール７に一定間隔で設けられたグリッパ３９に把持され、殺菌剤ガス吹き付けホイール７に受け渡される。受け渡されたプリフォーム１は図２（Ａ）に示すように、プリフォーム１を殺菌するために殺菌剤ガス吹き付けノズル８により、殺菌剤のガスが吹き付けられる。

図２（Ａ）に示すように、この殺菌剤のガスは、殺菌剤ガス吹き付けノズル８内で二手に分かれて流れ、その一方のノズル８ａからプリフォーム１の内部に向かって吹き付けられ、他方のノズル８ｂからプリフォーム１の外面に向かって吹き付けられる。殺菌剤のガスは、殺菌剤ガス吹き付けノズル８から出た後、ガス状態のままで、若しくはミストとなって又はそれらの混合物となって、プリフォーム１の内部に流入し、あるいはプリフォーム１の外面に接触する。

プリフォーム１の内部に向かって吹き付けられる殺菌剤のガスは、プリフォーム１内に流入した後、プリフォーム１の口部１ａから溢れ出るが、この溢れ出た殺菌剤のガス等の流れは傘状部材４０に衝突し、傘状部材４０の内面に案内されて、プリフォーム１の外面へと向かって流れを変え、プリフォーム１の外面に接触する。傘状部材４０に環状溝４０ａが設けられると、溢れ出た殺菌剤のガス等はプリフォーム１の外面に沿って流れる。

このように殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物がプリフォーム１の内外面に接触し、付着することにより、プリフォーム１の表面に付着した菌等が殺菌される。

図２（Ａ）に示す殺菌剤ガス吹き付けノズル８は一個のみならず、複数個をプリフォーム１の走行路に沿って配置し、これらの殺菌剤ガス吹き付けノズル８から殺菌剤のガスをプリフォーム１に向かって吹き付けるようにしても構わない。また、殺菌剤ガス吹き付けノズル８、ノズル８ａ又はノズル８ｂの径やノズル８ｂに設けられた殺菌剤ガス吹き出し口の径及び個数を変化させることにより、プリフォーム１の内面と外面への殺菌剤の付着量を各々調整することが可能である。

なお、殺菌剤ガス吹き付けノズル８、ノズル８ａ，ノズル８ｂには、これらの途中から、常温又は加熱された無菌エアを供給して、無菌エアにより希釈された殺菌剤のガスがプリフォーム１に吹き付けられても構わない。

なお、図２（Ａ）に示したプリフォーム１への殺菌剤のガスの吹き付けの直前に、プリフォーム１に熱風を吹き付ける等してプリフォーム１を予備加熱してもよい。この予備加熱によりプリフォーム１の殺菌効果をさらに高めることができる。

プリフォーム１に吹き付けられる殺菌剤のガスは、図３に示す殺菌剤ガス生成器４１によって生成される。殺菌剤ガス生成器４１は、殺菌剤を滴状にして供給する二流体スプレーノズルである殺菌剤供給部４４と、この殺菌剤供給部４４から供給された殺菌剤を分解温度以下に加熱して気化させる気化部４５とを備える。殺菌剤供給部４４は、殺菌剤供給路４４ａ及び圧縮空気供給路４４ｂからそれぞれ殺菌剤と圧縮空気を取り込んで、殺菌剤を気化部４５内に噴霧するようになっている。気化部４５は内外壁間にヒータ４５ａを挟み込んだパイプであり、このパイプ内に吹き込まれた殺菌剤を加熱し気化させる。気化した殺菌剤のガスは殺菌剤ガス吹き付けノズル８から気化部４５外に噴出する。ヒータ４５ａに換えて誘電加熱により気化部４５を加熱しても構わない。

殺菌剤供給部４４の運転条件としては、例えば圧縮空気の圧力は０．０５ＭＰａ〜０．６ＭＰａの範囲で調整される。また、殺菌剤は重力落下であっても圧力を加えても構わないし、供給量は自由に設定することができ、例えば１ｇ／ｍｉｎ．〜１００ｇ／ｍｉｎ．の範囲で供給する。また、気化部４５の内表面は１４０℃から４５０℃に加熱されることで、噴霧された殺菌剤が気化する。

噴出する殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物は、図２（Ａ）に示すように殺菌剤ガス吹き付けノズル８からプリフォーム１に吹き付けられる。殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物の吹き付け量は任意であるが、吹き付け量は殺菌剤ガス生成器４１に供給される殺菌剤の量と吹き付け時間により決まる。殺菌剤ガス生成器４１は複数備えても構わない。吹き付け量はプリフォーム１の大きさによっても変動するが、殺菌剤を過酸化水素水とした場合、過酸化水素の量として１×１０^-3ｇ／ｍｍ²〜１ｇ／ｍｍ²の範囲が適当である。１×１０^-3ｇ／ｍｍ²未満では殺菌が不十分となり、１ｇ／ｍｍ²を超えるとプリフォーム１への過酸化水素の残留が多くなる。

殺菌剤は少なくとも過酸化水素を含んでいることが好ましい。その含有量は０．５質量％〜６５質量％の範囲が適当である。０．５質量％未満では殺菌力が不足する場合があり、６５質量％を超えると安全上、扱いが困難となる。また、さらに好適なのは０．５質量％〜４０質量％であり、４０質量％以下では扱いがより容易であり、低濃度となるために殺菌後の過酸化水素の残留量を低減できる。

また、殺菌剤は水を含んでなるが、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトンなどのケトン類、グリコールエーテル等の１種又は２種以上を含んでもかまわない。

さらに、殺菌剤は過酢酸、酢酸、塩素化合物、オゾン等殺菌効果を有する化合物、陽イオン界面活性剤、非イオン系界面活性剤、リン酸化合物等の添加剤を含んでも構わない。

殺菌剤のガスが吹き付けられたプリフォーム１は、図１に示すようにエア吹き付けホイール９に受け渡される。エア吹き付けホイール９に受け渡されたプリフォーム１は、図２（Ｂ）に示すように、グリッパ３９により搬送されつつエア吹き付けノズル１０により無菌化されたエアが吹き付けられる。

エアの吹き付けにより、プリフォーム１の表面に付着した殺菌剤が活性化され、プリフォーム１の表面に存在した菌等が殺菌される。また、エアの吹き付けによってプリフォーム１に付着した殺菌剤はプリフォーム１の表面から速やかに除去される。プリフォーム１に付着した殺菌剤は、加熱炉１４内に入る以前に、エアの吹き付けによりプリフォーム１から除去されているため、殺菌剤による成形部１８内のシール部材等各種機器の損傷は防止される。また、プリフォーム１の殺菌剤の付着に起因するボトルの白化、歪、成形ムラ等成形不良の発生が防止される。

プリフォーム１に吹き付けられるエアは常温でも、加熱されたホットエアでも構わないが、ホットエアとすることが好ましく、ホットエアとすることにより、殺菌剤の分解が促進され、殺菌効果が高まり、殺菌剤の残留も低減する。プリフォーム１に吹き付けられるホットエアの温度は４０℃から１４０℃にすることが望ましい。４０℃未満では加熱による効果が少なく、プリフォーム１の温度が７０℃を超えるとプリフォーム１の口部１ａの変形などの不都合を生じるため、ホットエアの温度は１４０℃を超えないことが望ましい。

図２（Ｂ）に示すように、無菌化されたエアはエア吹き付けノズル１０の主体をなす箱状のマニホルド１０ｂに形成したスリット状の吹出口１０ａから吹き付けられるようになっている。

さらに、図４（Ａ）に示すように、エア吹き付けノズル１０は、エア吹き付けホイール９の円弧に倣って湾曲する箱状のマニホルド１０ｂを有し、このマニホルド１０ｂの底面にスリット状の吹出口１０ａを有する。エア吹き付けノズル１０は、吹出口１０ａがエア吹き付けホイール９におけるプリフォーム１の走行路に沿って伸びるように、エア吹き付けにホイール９に配置される。また、図４（Ｂ）に示すように、マニホルド１０ｂには、ブロワ４６と、除菌フィルタ４７と、電熱器４８とが連結される。ブロワ４６から取り込まれた外気が除菌フィルタ４７により除菌され、電熱器４８により加熱され、ホットエアとなってエア吹き付けノズル１０内に送られる。

エア吹き付けノズル１０に供給するエアは、ブロワ４６からのエアではなく、より推進力の高い圧縮空気を除菌フィルタで無菌化したものであっても良い。また、成形機２０内でブロー成形に使用する高圧エアを回収し、リユースしても良い。

図２（Ｂ）に示すように、エア吹き付けノズル１０のマニホルド１０ｂ内に供給されたエアは、吹出口１０ａから噴き出し、吹出口１０ａの下を、口部１ａを上に向けて走行するプリフォーム１に吹き付けられ、吹き付けられたエアの一部がプリフォーム１の内部に流入し、他部がプリフォーム１の外面に沿って流れる。

プリフォーム１ヘのエアの吹き付けは、筒状の吹き付けノズルからエアをプリフォーム１に向かって吹き付けるようにしても構わない。さらに、筒状の吹き付けノズルの近傍に吸引管を配置し、筒状の吹き付けノズルからエアをプリフォーム１内に吹き込んだ際に、プリフォーム１外に排出される塵埃等の異物を吸引管で吸引するようにしてもよい。このように吸引管で異物を回収することで、他のプリフォーム１や後に成形されるボトル２内に異物が混入するのを防止することができる。筒状の吹き付けノズルからエアをプリフォーム１に吹き込む場合、プリフォーム１を倒立させて、筒状の吹き付けノズルを上向きに配置しても構わない。このとき、異物は、吹き込まれるエアの風圧によるほか、異物の自重によりプリフォーム１外に落下することになる。

また、エアの吹き付けは、図２（Ａ）に示す殺菌剤ガス吹き付けノズル８と同様なエア吹き付けノズルにより行っても構わない。

プリフォーム１へのエアの吹き付けは必須ではなく、行わなくても構わない。その場合、プリフォーム１は殺菌剤のガスを吹き付けられた後に、プリフォーム１はそのまま加熱される。殺菌剤のガスが吹き付けられたプリフォーム１の内外面の表面には、殺菌剤が付着しており、プリフォーム１が成形温度まで加熱されると、付着した殺菌剤は活性化され、プリフォーム１の表面は殺菌される。また、余剰の殺菌剤は加熱により揮散する。

殺菌工程を終了したプリフォーム１は、図１に示すホイール１１に受け渡される。ここで、グリッパ３９から解放され、図５（Ｃ）に示すようにプリフォーム１の口部１ａにスピンドル４９が挿入され、無端チェーン１２により、加熱炉１４内へと搬送される。

加熱炉１４に入ったプリフォーム１は、図５（Ｃ）に示すように、赤外線ヒータ１５又はその他の加熱手段によって、後のブロー成形に適した温度まで加熱される。この温度は９０℃から１３０℃であると好適である。

なお、プリフォーム１の口部１ａの温度は、変形等を防止するため、７０℃以下の温度に抑えられる。

また、プリフォーム１は図５（Ｃ）に示すように、口部１ａにスピンドル４９が挿入され、回転しながら、加熱炉１４内を搬送される。スピンドル４９は無端チェーン１２に一定間隔で設けられている。無端チェーン１２はプーリ１３ａ及び１３ｂにより回転する。スピンドル４９に代えてマンドレルをプリフォーム１に挿入することによって、プリフォーム１を倒立状態で回転させつつ搬送することも可能である。

加熱されたプリフォーム１は、図１に示すように、スピンドル４９から解放され、ホイール１６のグリッパ３９に受け渡され、口部１ａ側からプリフォーム無菌エア供給装置１７から無菌エアを吹き付けられつつ、成形機２０に搬送される。加熱後のプリフォーム１への無菌エアの吹き付けにより、プリフォーム１は無菌性を維持しつつ成形機２０の金型２１に供給される。

加熱されたプリフォーム１に吹き付けられる無菌エアはホットエアであってもよい。ホットエアの吹き付けにより、プリフォーム１の温度低下が防止される。

図５（Ｄ）にプリフォーム無菌エア供給装置１７の詳細を示す。加熱後のプリフォーム１のホイール１６における搬送路には、プリフォーム１の搬送路を囲むようにプリフォームトンネル５１が設けられる。プリフォームトンネル５１はプリフォーム１の口部１ａをその上方から覆い、天井部分は、傾斜面を有する屋根状に形成される。また、天井部分には、無菌エアをプリフォーム１の口部１ａの方に向かって吹き出すプリフォーム無菌エア供給ノズル５０が、パイプの列状又はスリット状に設けられる。これにより、無菌エアがプリフォーム１へと効率的に供給され、プリフォーム１は成形部チャンバー１９内にあって無菌性を維持しつつ走行することができる。

無菌エアの吹き付けにより無菌性を維持してホイール１６を搬送されるプリフォーム１は、図５（Ｅ）に示すように、成形機２０の金型２１内に収納され、ボトル２にブロー成形される。金型２１及びブローノズル５２は、成形機２０の回りに複数個配置され、成形機２０の回転とともに成形機２０の周りを一定速度で旋回する。加熱されたプリフォーム１が到来すると、金型２１はプリフォーム１を挟み込む。続いてブローノズル５２がプリフォーム１内に挿入され、ブローノズル５２からプリフォーム１内に空気等の気体が吹き込まれ、図示しない延伸ロッドによりプリフォーム１の底部が延ばされることにより、金型２１内でボトル２が成形される。

成形されたボトル２は金型２１が開かれ、図５（Ｆ）に示すようにホイール２２のグリッパ３９により取り出される。ボトル２は、図１に示すように、検査部２４に搬送されるまでの間、ボトル無菌エア供給装置２３により、口部１ａ側から無菌エアを吹き付けられる。ボトル２は、ホイール２２において、無菌エアを吹き付けられつつ搬送されることにより、菌等に汚染されずに、検査部２４に搬送される。

図５（Ｇ）にボトル無菌エア供給装置２３の詳細を示す。ボトル２を搬送するホイール２２における搬送路には、ボトル２の搬送路を囲むようにボトルトンネル５４が設けられる。ボトルトンネル５４は、ボトル２の口部１ａをその上方から覆い、天井部分は、傾斜面を有する屋根状に形成される。また、天井部分には、無菌エアをボトル２の口部１ａの方に向かって吹き出すボトル無菌エア供給ノズル５３が、パイプの列状又はスリット状に設けられる。これにより、無菌エアがボトル２へと効率的に供給され、ボトル２は成形部チャンバー１９内にあって無菌性を維持しつつ走行することができる。

成形部チャンバー１９は稼働前に殺菌される。例えば、殺菌方法の一つとして、１０ｍｇ／Ｌ以下の濃度で過酸化水素を含有するエアで成形部チャンバー１９内をガス殺菌しても良い。また、プリフォーム１やボトル２が接触する部位をＵＶランプで照射（紫外線殺菌）しても良い。また、液状の殺菌剤を滴下等の方法により、プリフォーム１の内部に導入し、殺菌剤がプリフォーム１の内部に残留した状態のまま、プリフォーム１内にブローノズル５２から空気等を吹き込み、殺菌剤を成形機２０及び成形部チャンバー１９内に拡散させることにより、成形機２０及び成形部チャンバー１９内を殺菌しても構わない。

ボトル２はホイール２２を経て検査部２４の検査ホイール２６に受け渡される。検査により不良がないことが確認されたボトル２だけが、さらに充填部３１に搬送される。成形不良などによる異常なボトル２を使用して不適正な製品を生産しないように、ボトル２を検査部２４で検査しなければならない。検査により異常が発見された場合、そのボトルは図１に示す不良ボトル排出装置２８により無菌充填機の外部に排出される。

検査部２４は稼働前に殺菌され、稼働時には無菌エアが供給される無菌ゾーンとなる。稼働前の殺菌において、ボトル２を検査する検査機材が殺菌剤と接触しないように、検査機材は密閉された容器５７に収納される。検査機材が殺菌剤に接触して、腐食等が生じないようにするためである。すなわち、検査部２４は密閉された容器５７に収納された検査機材を備える。

図６（Ｈ）に示すように、検査ホイール２６又はホイール２７の周りの所定位置には、ボトル２の円筒形、角筒形等の胴部を撮像して、ボトル２の良否を判別するボトル胴部を検査する第１の検査機材が設けられる。具体的には、ボトル胴部検査機材は、照明手段であるランプ５５と撮像手段であるカメラ５６を備えている。ランプ５５から発せられた照明光がボトル２の胴部を通過し、カメラ５６がボトル２の透過光を受けてボトル２の胴部を撮像する。このボトル２の胴部の画像は図示しない画像処理装置により処理され、傷、異物、変色等の異常の存否について判断される。許容範囲を超える傷、異物、変色等を生じたボトル２は不良品と判断される。

ランプ５５やカメラ５６のような検査機材を検査部２４にそのまま設置すると、これらの検査機材は稼働前の殺菌による殺菌剤のガス又はミストに暴露される。殺菌剤は、検査機材を構成する材料を腐食等する作用があるため、検査機材が劣化し、正常な検査に支障をきたすこととなる。これを防止するために、検査機材が殺菌剤と接触しないように、検査機材は密閉された容器５７に収納される。

密閉された容器５７に収納された検査機材と無菌充填機の外部に設置された画像処理装置とは無線又は有線で信号の交換がなされる。密閉された容器５７は曲面、平面又はこれらの組み合わせで構成される。密閉された容器５７の材料は殺菌剤のミスト又はガスにより腐食や劣化を生じることがなければ、どのようなものでも構わない。例えば、通常、無菌充填機の部材として使用されるステンレスやガラスが好ましい。特に、光を使用して検査するため、図６（Ｈ）に示すように光が通過する部分には透明素材からなる光透過窓５８が設けられている。当該透明素材はガラスが好ましい。

ボトル２の検査には、図６（Ｈ）に示すボトル胴部検査のほかに、（Ｉ）に示すサポートリング検査、（Ｊ）に示すボトル口部天面検査、（Ｋ）に示すボトル底部検査がある。これら検査の配置順序は適宜入れ替え可能であり、他の検査を追加しても、図６で示したいずれの検査を省略しても構わない。これらの各検査に使用する検査機材も、ボトル胴部検査機材と同様に、図６（Ｉ）,（Ｊ），（Ｋ）に示すように、密閉された容器５７に収納される。

図６（Ｉ）はサポートリング検査を示す。サポートリング１ｂを検査する第２の検査機材としてのランプ５５は、サポートリング１ｂの上方に環状に設けられる。例えば、ランプ５５は赤色ＬＥＤを環状に配置することにより構成される。また、撮像のタイミングに合わせて発光するようにしても構わない。カメラ５６は、ランプ５５の照明光がサポートリング１ｂの上面に反射した光を受け取るように配置される。カメラ５６は、例えば、魚眼レンズを有し、魚眼レンズで捉えた撮像をＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子により電気信号に変換するものである。他の検査においても、上記のランプ５５やカメラ５６が検査機材として使用される。ランプ５５を反射光が通過する箇所は、ランプ５５の環状中心部で、反射光の通過に妨げとならないように構成されている。また、ランプ５５及びカメラ５６等の機材は、密閉された容器５７に収納され、照明光及び反射光が通過する箇所は光透過窓５８により構成されている。

カメラ５６によりサポートリング１ｂの上部が撮像され、サポートリング１ｂの上面の状態が検査される。サポートリング１ｂは、グリッパ３９により下部が把持されているため、サポートリング１ｂの撮像がグリッパ３９により妨げられることはない。サポートリング１ｂの画像は図示しない画像処理装置により処理され、傷、変形等の異常の存否について判断される。サポートリング１ｂは、例えば、内容物が飲料である場合に、製品としてのボトル２の購入者が、図９（Ｍ）に示すキャップ６１を開封する際に触れる可能性があるため、傷、変形等が許容範囲を超える場合、ボトル２は不良品と判断される。

図６（Ｊ）はボトル口部天面検査を示す。ボトル２の口部１ａの天面１ｃを検査する第３の検査機材としてのランプ５５は、口部１ａの天面１ｃの上方に環状に設けられる。また、カメラ５６はランプ５５の照明光が口部１ａの天面１ｃの上面に反射した光を受け取るように配置される。ランプ５５を反射光が通過する箇所は、ランプ５５の環状中心部であり、反射光の通過に妨げとならない。また、ランプ５５及びカメラ５６等の機材は密閉された容器５７に収納され、照明光及び反射光が通過する箇所は光透過窓５８により構成されている。

カメラ５６により撮像された画像は図示しない画像処理装置により処理され、傷、変形等の異常の存否について判断される。ボトル口部１ａの天面１ｃは、キャップ６１の内側天面が当たることにより、ボトル２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、天面１ｃに傷、変形を生じたボトル２は不良品と判断される。

図５（Ｋ）はボトル底部検査を示す。ボトル２の底部を検査する第４の検査機材としてのランプ５５は、ボトル２の底部の下方に環状に設けられる。また、カメラ５６はランプ５５の照明光がボトル２の底部を透過した光を受け取るように、ボトルの口部１ａの上方に配置される。ランプ５５及びカメラ５６等の機材は各々密閉された容器５７に収納され、照明光及び反射光が通過する箇所は光透過窓５８により構成されている。この場合、ランプ５５は環状でなくても円形でも構わない。

カメラ５６が撮像したボトル２の底部の画像は、図示しない画像処理装置により処理され、傷、異物、変色等の異常の存否について判断される。許容範囲を超える傷、異物、変色等を生じたボトル２は不良品と判断される。

密閉された容器５７は、内部に殺菌剤が流入しないように構成されるが、図７に示すように、密閉された容器５７の内部を陽圧に保持するために、ブロワ６２により取り込んだ空気を、除菌フィルタ６３により無菌化する無菌エア供給装置５９を設けることが好ましい。密閉された容器５７を陽圧に保持することで、検査機材が殺菌剤のミスト又はガスと接触することを完全に防止できる。密閉された容器５７の内圧は、無菌充填機の稼働前に検査部チャンバー２５を殺菌するために導入される殺菌剤のガスや無菌エアの圧力よりも高く設定される。例えば、密閉された容器５７の内圧は１〜１００Ｐａに設定されることが好ましい。１Ｐａ未満では密閉された容器５７に微細なピンホールが存在した場合、殺菌剤のミスト又はガスの流入を防ぐことができない可能性がある。また、１００Ｐａを超える圧力は殺菌剤のミスト又はガスの流入を防ぐ目的を達成するために過剰な圧力となり好ましくない。なお、密閉された容器５７に供給される無菌エアは密閉された容器５７に設けられた排気口により、図７に示すように、無菌充填機の外部に排出されるようにしても構わない。

この時供給される無菌エアが、検査部チャンバー２５の雰囲気温度よりも低い場合、密閉された容器５７の外面に結露を生じるおそれがある。また、無菌エアを供給しない場合でも、密閉された容器５７の内部温度が検査部チャンバー２５よりも低い場合は、密閉された容器５７の外面に結露を生じるおそれがある。そこで、無菌エアを加熱し、密閉された容器５７の内部温度が検査部チャンバー２５の温度よりも低くなることを防止するために、無菌エア加熱装置６０を無菌エア供給装置５９に設けることが好ましい。光透過窓５８に結露した場合、検査結果に誤認を生じることとなるからである。密閉された容器５７に供給される無菌エアの温度は３０℃から５０℃が好ましい。３０℃未満では密閉された容器５７の外面に結露を生じるおそれがある。また、５０℃を超える温度は結露を防止するためには高温に過ぎる。密閉された容器５７への無菌エアの供給は、無菌充填機の稼働前の検査部チャンバー２５を殺菌するときだけでなく、無菌充填機の稼働時に行われても構わない。これにより、稼働時の密閉された容器５７の外面への結露も防止できる。

検査ホイール２６及び２７で検査されたボトル２が、不良と判断された場合、ホイール２９に設けられた不良ボトル排出装置２８により、ボトル２は検査部チャンバー２５の外部に排出される。不良と判断されたボトル２は充填部３１に搬送されない。

検査部２４を遮蔽する検査部チャンバー２５内は無菌充填機の稼働前に殺菌される。そのため、図８に示す検査部チャンバー殺菌装置７３を無菌充填機に設ける。検査部チャンバー殺菌装置７３は図８に示すように、殺菌剤用スプレーノズル６４、加熱水用スプレーノズル６５及び検査部チャンバー無菌エア供給装置６６から成る。

殺菌剤用スプレーノズル６４は、殺菌剤を圧縮エアと混合して噴霧する二流体スプレーが使用され、殺菌剤を検査部チャンバーの全域に付着するように噴霧する。噴霧された殺菌剤により、検査部チャンバー２５が殺菌される。殺菌剤用スプレーノズル６４は、検査部チャンバー２５内の全域に殺菌剤が付着するように配置される。殺菌剤はプリフォーム１を殺菌するために使用される殺菌剤と同様のものが使用でき、過酢酸や過酸化水素を含む殺菌剤を使用することが好ましい。殺菌剤の噴霧は、異なる殺菌剤を複数回噴霧しても構わない。

殺菌剤用スプレーノズル６４から殺菌剤を噴霧した後に、加熱水用スプレーノズル６５により、検査部チャンバー２５の全域に加熱水が吹き付けられるように、加熱水が噴射される。当該加熱水により、検査部チャンバー２５内に残存する殺菌剤が洗浄される。加熱水用スプレーノズル６５は、加熱水が検査部チャンバー２５の全域に吹き付けられるように配置される。加熱水は１２１℃以上で４分以上加熱されたり、除菌フィルターを通すことで無菌化された水が使用される。検査部チャンバー２５に加熱水用スプレーノズル６５から吹き付けられる加熱水は６０℃〜１００℃に加熱されることが好ましい。加熱水用スプレーノズル６５としては、例えばスピンボールを用いたスプレーノズルが使用される。

検査部チャンバー無菌エア供給装置６６は、検査部チャンバー２５に残存する加熱水用スプレーノズル６５から吹き付けられた加熱水を気化させて除去する。また、検査部チャンバー無菌エア供給装置６６は、無菌充填機稼働時に検査部チャンバー２５内の無菌性を維持するため、検査部チャンバー２５内に無菌エアを供給する。検査部チャンバー無菌エア供給装置６６はそのダクトが検査部チャンバー２５の天井に接続される。ダクトには図８に示すように、水平部６７と検査部チャンバー２５の天井に向かって垂下する垂直部６８とが設けられる。水平部６７には上流から下流に向かって、ブロワ６９、加熱装置７０及び除菌フィルタ７１が設けられる。

ブロワ６９によるエアが加熱装置７０により加熱され、除菌フィルタ７１により除菌された後に、無菌エアとなって検査部チャンバー２５内に供給される。無菌充填機の稼働時には無菌エアにより検査部チャンバー２５は陽圧に保たれ、検査部チャンバー２５から流出する無菌エアは、成形部チャンバー１９内に流入する。成形部チャンバー１９も充填部チャンバー３２も同様に無菌エアにより陽圧に保たれるが、充填部チャンバー３２を最高圧として、検査部チャンバー２５、成形部チャンバー１９の順にチャンバー内の圧力は下げられる。例えば、充填部チャンバー３２内は３０〜１００Ｐａ、検査部チャンバー２５内は１０〜３０Ｐａ、成形部チャンバー１９内は０〜１０Ｐａである。また、プリフォーム１に殺菌剤のガスを吹き付ける殺菌部チャンバー５は排気されるため、−３０〜０Ｐａに設定される。

無菌充填機稼働前の殺菌において、殺菌剤用スプレーノズル７２により、殺菌剤が噴霧されることにより、ダクトの垂直部６８及び除菌フィルタ７１の表面及び検査部チャンバー２５の内面側が殺菌される。加熱水用スプレーノズル６５から吹き付けられる加熱水も同様にダクトの垂直部６８及び除菌フィルタ７１の表面及び検査部チャンバー２５の内面を殺菌することができる。

殺菌剤の噴霧、加熱水の吹き付け及び無菌エアの供給の順序、回数は任意であり、検査部チャンバー２５が殺菌される条件であればどのようなものでも構わない。

無菌充填機稼働前の検査部チャンバー２５の殺菌における、殺菌剤の噴霧、加熱水の吹き付け、加熱無菌エアの供給から密閉された容器５７は検査機材を保護する。結果として、検査機材の劣化、損傷などを防止し、検査結果の正確性を確保することができる。

検査により不良と判断されなかったボトル２はホイール３０を経て充填部３１の充填ホイール３３に受け渡される。充填ホイール３３の外周には、図示しない殺菌装置により殺菌された内容物を充填するための充填ノズル７４が多数設けられている。図９（Ｌ）に示すように、充填ホイール３３において、グリッパ３９により把持されたボトル２に殺菌された内容物は充填ノズル７４により充填される。

内容物が充填されたボトル２はホイール３４を経て密封部３５の密封ホイール３６に受け渡される。密封ホイール３６の外周には、図示しない殺菌装置により殺菌されたキャップ６１をキャッピングする密封装置が多数設けられている。図９（Ｍ）に示すように、密封ホイール３６において、グリッパ３９に把持されたボトル２は、口部１ａに殺菌されたキャップ６１が取り付けられることにより密封される。

密封されたボトル２はホイール３７を経て、図示しないコンベヤに載置され、排出チャンバー３８を経て、無菌充填機の外部に排出される。

充填部チャンバー３２は、検査部チャンバー２５と同様に、図８に示すような殺菌装置が設けられており、無菌充填機の稼働前に検査部チャンバー２５と同様に殺菌される。

本発明は以上説明したように構成されるが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨内において種々変更可能である。

１…プリフォーム
２…ボトル
５…殺菌部チャンバー
８…殺菌剤ガス吹き付けノズル
１０…エア吹き付けノズル
１７…プリフォーム無菌エア供給装置
１８…成形部
１９…成形部チャンバー
２０…成形機
２３…ボトル無菌エア供給装置
２４…検査部
２５…検査部チャンバー
３１…充填部
３２…充填部チャンバー
３５…密封部
３９…グリッパ
４１…殺菌剤ガス生成器
５７…密閉された容器
５８…光透過窓
５９…無菌エア供給装置
６０…無菌エア加熱装置
６１…キャップ
７３…検査部チャンバー殺菌装置

Claims

少なくとも、プリフォームを殺菌する殺菌部と、前記プリフォームを加熱してボトルを成形する成形部と、前記ボトルを検査する検査部と、前記ボトルに内容物を充填する充填部と、前記内容物を充填した前記ボトルを密封する密封部を備える無菌充填機において、
前記検査部が、殺菌剤のミスト又はガスにより腐食や劣化を生じることのない密閉された容器に収納された検査機材を備え、
前記検査部を遮蔽する検査部チャンバー内を殺菌するために導入される殺菌剤のガスや無菌エアの圧力よりも高い圧力の無菌エアを前記密閉された容器に供給する無菌エア供給装置が設けられることを特徴とする無菌充填機。
請求項１に記載の無菌充填機において、
前記検査部チャンバーの内部を殺菌する殺菌装置が、前記検査部チャンバーに設けられていることを特徴とする無菌充填機。
請求項１又は請求項２に記載の無菌充填機において、
前記無菌エア供給装置には、前記密閉された容器の内部を陽圧に保持する無菌エアを加熱する加熱装置が設けられたことを特徴とする無菌充填機。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無菌充填機において、
前記密閉された容器の壁の少なくとも一部に、光透過窓が設けられたことを特徴とする無菌充填機。
請求項１乃至請求項４に記載のいずれか１項に記載の無菌充填機において、
前記検査機材が、前記ボトルの胴部を検査する第１の検査機材、前記ボトルのサポートリングを検査する第２の検査機材、前記ボトルの口部の天面を検査する第３の検査機材、前記ボトルの底部を検査する第４の検査機材、のうち少なくとも１以上を備えることを特徴とする無菌充填機。