JPH04239403A - 液体充填装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、紙製の筒状容器の内部
に液体内容物、例えば酒、ジュース、牛乳などを注入す
るための液体充填装置に関する。特に、液体充填装置の
内部を無菌状態に保持するための無菌保持装置を有する
液体充填装置に関する。

【従来の技術】上記液体充填装置は、いわゆる充填包装
装置を構成する一つの機器として用いられるものである
。ここにいう充填包装装置は、一般に、次のような各処
理行程、すなわち、両端が開放状態の筒状材料、いわゆ
るスリーブ材のいずれか一端を折り畳み、さらに該部を
封止して容器底部を形成する容器底部形成工程と、底部
を揺するに至った容器、すなわち底部付容器の頂部開口
を仮折りする容器頂部仮折り工程と、底部付容器に液体
内容物を注入する液体充填工程と、内容物が注入された
容器の頂部を加熱して該部に粘着性を付与する容器頂部
加熱工程と、そして粘着性を有するに至った容器頂部に
圧力をかけて容器頂部を封止する容器頂部封止工程とを
有している。

【０００２】本発明に係る液体充填装置は、上記一連の
工程のうちの液体充填工程を行うための装置である。こ
の液体充填装置は、一般に、液体内容物が収容された液
体タンクに連通するように配設された充填シリンダ装置
及び充填ノズルを有している。この充填シリンダ装置は
、筒状の充填シリンダと、その充填シリンダ内を摺動す
る充填ピストンとを有しており、充填ピストンの吸入行
程移動により、液体タンク内の内容物を一定量だけその
充填シリンダ内に吸入し、さらに充填ピストンの吐出行
程移動により、その吸入した一定量の内容物を充填ノズ
ルを介して外部へ吐出する。吐出された一定量の内容物
は、充填ノズルの下に置かれた底部付容器の内部へ注入
される。充填ピストンの吸入・吐出行程間の往復移動は
繰り返して行われ、一方、充填ノズルの下には底部付容
器が間欠的に連続して送られてくる。従って、上述した
容器への内容物の注入作業は、連続して自動的に行われ
る。

【０００３】上記の液体充填装置のうち内容物が通る配
管系は、容器への内容物の注入処理が開始されるのに先
立って、殺菌洗浄処理を受ける。この充填配管系の殺菌
洗浄処理は、一般に、ＣＩＰ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ　Ｉｎ
　Ｐｌａｃｅ）処理と呼ばれている。このＣＩＰ処理は
従来より知られており、その具体的な処理方法も種々提
案されているので、ここでの詳しい説明は省略するが、
このＣＩＰ処理を施すことにより、液体充填装置の内部
が殺菌洗浄される。もちろん、液体充填装置を構成する
充填シリンダの内部も殺菌洗浄される。

【０００４】こうして、一旦、殺菌洗浄された液体充填
装置の内部は、容器への内容物の注入作業が繰り返して
行われる間、常に、無菌状態に保持されていなければな
らない。内容物に細菌あるいは雑菌が混入するようでは
、内容物を飲料用として市場に供給することができなく
なる。

【０００５】液体充填装置の内部を無菌状態に保持する
方法として、従来、スチームバリヤ法と呼ばれる方法が
知られている。この方法は、充填ピストンと一体なピス
トンロッドが充填シリンダの壁面と摺動する部分の近傍
にスチーム（高温空気）を吹き付けて、該部にバリヤを
形成し、そのバリヤにより、ピストンロッドと充填シリ
ンダとの摺動部に形成される隙間から細菌あるいは雑菌
が内部へ侵入するのを防止して、充填シリンダの内部、
ひいては液体充填装置全体の内部を無菌状態に保持しよ
うとするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このス
チームバリヤ法を用いると、ピストンロッドの温度が上
昇し、内容物が焦げ付いたり、ピストンロッド自体が変
形したりして、ピストンロッドの摺動性が悪くなる。換
言すれば、充填ピストンの往復行程移動が滑らかでなく
なり、内容物を円滑に吸入及び吐出することができなく
なるという問題があった。また、スチームを吹き付ける
ための装置が必要となって、コストが高くなり、さらに
そのためのスペースも必要となるという問題もあった。

【０００７】本発明は、従来の無菌保持装置における上
記の問題点に鑑みてなされたものであって、液体充填装
置内における充填ピストンを長期間にわたって円滑に往
復行程移動させることのできる無菌保持装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の液体充填装置に
係る無菌保持装置は、液体が収容された液体タンク（１
９）に連通する筒状の充填シリンダ（３０）と、充填シ
リンダの内部を摺動する充填ピストン（３６）と、充填
ピストンと一体であって充填シリンダの外部へ突出する
ピストンロッド（３９）と、ピストンロッドを介して充
填ピストンを往復移動させるピストン駆動手段（充填揺
動アーム４６）とを有する液体充填装置の内部を無菌状
態に保持するために用いられる。この無菌保持装置は、
充填シリンダ（３０）の内部においてピストンロッド（
３９）のまわりに設けられた伸縮体（蛇腹部材７２）を
有しており、この伸縮体は、ピストンロッドの往復移動
方向へ伸縮移動自在であり、そして充填シリンダの内部
を外部から気密に遮蔽することを特徴としている。上記
伸縮体は、上述した特徴を備えたものでありさえすれば
良く、その材質及び具体的な構造を特定のものに限定す
る必要はない。例えば、いわゆるプラスチック製または
ゴム製の蛇腹状の部材を用いることができる。

【０００９】

【作用】ピストン駆動手段（充填揺動アーム４６）によ
ってピストンロッド（３９）が駆動され、それと一体な
充填ピストン（３６）が吸入行程及び吐出行程のための
往復移動をする。その際、伸縮体（蛇腹部材７２）はピ
ストンロッド及び充填ピストンと一体になって伸縮移動
し、ピストンロッドと充填シリンダ（３０）とが互いに
摺動する部分に形成される隙間から侵入する細菌、雑菌
等が充填シリンダの内部、ひいては液体充填装置の内部
全体に進行するのを防止する。これにより、充填装置内
の無菌状態が長期間にわたって保持される。

【００１０】

【実施例】本発明に係る液体充填装置を説明するのに先
立って、まず、その液体充填装置が付設される充填包装
装置、特に無菌充填包装装置について簡単に説明する。

【００１１】図７は、その無菌充填包装装置の一例の全
体を示している。この無菌充填包装装置は、大きく分け
て、スリーブ材殺菌部１と、容器底部形成部２と、そし
て成形充填部３とによって構成されている。これらの各
部は、いずれも、ステンレスの板材などによって形成さ
れた密閉チャンバ４及び５によってその全体が覆われて
おり、その内部は無菌あるいは減菌状態（以下、単に無
菌状態という）に保持されている。

【００１２】密閉チャンバ４及び５内を無菌状態に保持
する方法としては種々の方法が考えられるが、例えば、
密閉チャンバ４，５内の各所に殺菌液噴霧ノズル（図示
せず）を配設しておき、それらのノズルを介して密閉チ
ャンバ４，５内全域にむらなく殺菌液を噴霧し、次いで
ブロワ（図示せず）などによって密閉チャンバ４，５内
に高温乾燥空気を流すことによって、その内部を乾燥さ
せる。その後、無菌エアを密閉チャンバ４，５内に流し
、その空気流によて各チャンバの内部を陽圧、すなわち
外気圧よりも高い状態に保持する。この陽圧状態を維持
することにより、密閉チャンバ４，５内に細菌が侵入す
るのを防止して、各チャンバの内部を無菌状態に保持す
る。

【００１３】スリーブ材殺菌部１は、紙を主体とする積
層材料によって形成されていて両端が開放状態の筒状容
器材料、すなわちスリーブ材６の外面及び内面を殺菌処
理するための部分である。この殺菌処理を行うための具
体的な方法は既に公知であるので詳しい説明は省略する
が、例えば、過酸化水素水などといった殺菌液が収納さ
れた殺菌液タンク（図示せず）内にスリーブ材６の全体
を浸し、次いで、高温乾燥空気を吹き付けて乾燥処理を
施すなどといった殺菌処理を採用することができる。

【００１４】こうして殺菌処理を施されたスリーブ材６
は、容器底部形成部２に設置された８本のマンドレル７
のうちの１本の外周に押し込まれ、その外周にはめ込ま
れる。各マンドレル７は、センターブロック８を中心と
して矢印Ａ方向へ間欠的に回転する。この間欠回転の間
、１本のマンドレル７にはめ込まれたスリーブ材６の外
側開放端Ｐが、順次、第１ヒータ９及び第２ヒータ１０
によって加熱されて粘着性を付与され、そして、ボトム
折込み装置１１によって開放端Ｐを折り込み、さらに、
その折り込まれた部分をボトムプレス装置１２によって
押し付ける。この押し付け処理の際、上記のようにスリ
ーブ材６の開放端部分Ｐに付与された粘着性により、ス
リーブ材端部同士が接着されて、該端部に容器底部が形
成される。

【００１５】こうして形成された底部付容器は、マンド
レル７が鉛直下方を向く位置まで回転移動して停止した
ときに、容器取出し装置（図示せず）によって、そのマ
ンドレル７の下方へ引き抜かれる。

【００１６】成形充填部３の内部であってマンドレル７
の下方位置には、環状の容器搬送チェーン１３が張設さ
れている。この搬送チェーン１３は矢印Ｄ方向へ周回動
するようになっており、さらにその搬送チェーン１３の
外周面には、多数の搬送片１４が、容器幅よりもわずか
に広い適宜の間隔で等間隔に取り付けられている。

【００１７】マンドレル７から引き抜かれた上記底部付
容器１５は、その底部を下向きにして、順次、２つの搬
送片１４の間に降ろされ、搬送チェーン１３のＤ方向へ
の周回動に応じ、搬送片１４によって押されながら間欠
的に矢印Ｄ方向へ直線的に搬送される。この場合、搬送
チェーン１３の往動側一側面の下方位置には、予め、容
器１５の幅よりも狭い適宜の幅の板材によって形成され
た搬送レール１６が、施設されている。搬送片１４によ
って押されながら搬送チェーン１３の周回動に従って搬
送される底部付容器１５は、その底部が上記搬送レール
１６に載った状態で移動する。

【００１８】こうして搬送される容器１５は、一対の三
角状プレス片を備えた第１トップブレーカ１７によって
、その頂部が一次仮折りされる。頂部が一次仮折りされ
た容器１５は、次いで、液体充填装置１８へ送り込まれ
る。この液体充填装置１８は、内容物、例えば酒、ジュ
ース、牛乳などが収容されている液体タンク１９、第１
充填ノズル２０及び第２充填ノズル２１を有している。 液体充填装置１８へ送り込まれた容器１５には、各充填
ノズル２０，２１から吐出される液体タンク１９内の内
容物が注入される。

【００１９】内容物が注入された容器１５は、その後、
一対の三角状プレス片を備えた第２トップブレーカ２２
によって二次仮折りを施され、その後、ヒータ２３によ
って、その二次仮折りされた頂部が加熱される。この加
熱により、容器頂部に粘着性が付与される。加熱処理後
の容器１５は、トッププレス装置２４によって折り込み
及び加圧処理を受け、その結果、頂部が山形状に封止さ
れた、製品としての内容物入り容器２５が製造される。 この製品容器２５は、予め密閉チャンバ４の左端部（図
面手前側）に設けられた容器取出し用開口２６を介して
密閉チャンバ４の外側へ取り出される。

【００２０】なお、上記装置では、液体充填装置１８を
除いた全ての機器が、無菌状態に保持された密閉チャン
バ４の内部に格納されている。液体充填装置１８に関し
ても、充填ノズル２０，２１は密閉チャンバ４内に格納
されている。従って、スリーブ材６の投入から製品とし
ての内容物入り容器２５が製造されるまでの各工程は全
て無菌状態に保持された密閉チャンバ４，５の内部で行
われ、よって、製造された内容物入り容器２５の内部は
確実に無菌状態に保持される。

【００２１】以下、液体充填装置１８について詳細に説
明する。図１及び図２は、いずれも、図７の矢印Ｉ方向
から液体充填装置１８を見た場合に相当している。図１
は特に、液体充填装置１８の内容物注入機能を奏する機
構を示しており、図２は特に、後述する容器昇降機能を
奏する機構を示している。これらの図は、いずれも、同
じ方向から同じ部分を見たものであるから、原則的には
両図が重なって示されるものであるが、本明細書では、
上記の各機能をわかり易く説明するため、便宜的に両機
能を奏する部分を図１及び図２の２つの図に分けて示し
、説明上不要な部材はその図示を省略してある。

【００２２】上記の各機能を説明するのに先立って、ま
ず、図１及び図２に示された構造について説明する。両
図に示すように、液体充填装置１８は、それぞれが固定
して設置されている基台２７、中間機枠２８、そして上
部機枠２９の間に設けられている。既に説明した無菌状
態保持用の密閉チャンバ４は、中間機枠２８と上部機枠
２９との間に配置されている。

【００２３】まず、内容物注入処理に関与する構造につ
いて説明する。上部機枠２９の上には、充填シリンダ３
０と、連通管３１を介してその充填シリンダ３０に連通
する吐出シリンダ３２とによって構成された充填シリン
ダ装置３３が設けられている。充填シリンダ３０の上部
には、液体タンク１９（図７）に連通する内容物供給管
３４が接続されている。そして、吐出シリンダ３２の下
方には、密閉チャンバ４の内部へ突出する上記第１充填
ノズル２０が接続されている。充填ノズルに関しては、
図７及び図４に示すように、容器１５の搬送方向（Ｄ方
向）下流側にこの第１充填ノズル２０の他に、第２充填
ノズル２１も設置されている。この第２充填ノズル２１
に付随する構造は、第１充填ノズル２０に付随するもの
と全く同じであるので、これ以降の説明は、第１充填ノ
ズル２０に付随するものを例示して行うことにする。

【００２４】図１において、充填シリンダ３０の中央部
には弁座３５が形成され、そしてそのシリンダ３０の内
部には充填ピストン３６が上下方向へ摺動可能に設けら
れている。図３に示すように弁座３５には、圧縮バネ３
７のバネ力の下に吸入バルブ３８が下方から接触してい
る。充填ピストン３６はピストンロッド３９の上端に固
定されており、そのピストンロッド３９は上部機枠２９
を貫通して下方へ延びている。図１に示すように中間機
枠２８の上には、後述するいくつかの機能を併せて有す
る充填用エアシリンダ４０が固定して設置されており、
このエアシリンダ４０を軸方向に貫通するアクチュエー
タロッド４１の上端に、上記充填シリンダ３０側のピス
トンロッド３９の下端が回動自在に連結されている。ア
クチュエータロッド４１の中間部にはピストン４２が固
定されている。このピストン４２は、充填用エアシリン
ダ４０のエアポート４３あるいは４４を介してエアを吸
入あるいは排出することにより、上方あるいは下方へ付
勢される。

【００２５】中間機枠２８の下面には、下方へ延びるブ
ラケット４５が固定して取り付けられており、そのブラ
ケット４５によって充填揺動アーム４６が支持されてい
る。この充填揺動アーム４６は、支軸４７を中心として
自由に回動できるようになっている。充填揺動アーム４
６の左端部には、第１ギア４８及びそれと一体な送りネ
ジ４９が取り付けられている。この送りネジ４９に噛み
合うネジブロック５０を備えた移動アーム５１の上端が
、上記アクチュエータロッド４１の下端に回動自在に連
結されている。

【００２６】充填揺動アーム４６の左端部には、上記第
１ギア４８と噛み合う第２ギア５２が取り付けられてい
る。この第２ギア５２は、充填揺動アーム４６と平行に
延びる駆動ロッド５３の先端（左端）に固定されており
、この駆動ロッド５３の右端は、カップリング５４を介
してサーボモータ５５の出力軸に連結されている。この
サーボモータ５５は、充填揺動アーム４６から紙面垂直
方向奥側へ突出するブラケット５６に固定されていて充
填揺動アーム４６と一体になっている。また、この充填
揺動アーム４６は、図示されていない制御装置からの指
令に基づいて適時に、適宜の回転角度又は回転数だけ回
動する。

【００２７】充填揺動アーム４６において、移動アーム
５１と充填揺動アーム４６との連結点であるネジブロッ
ク５０と、揺動中心である支軸４７との間のほぼ中央位
置に、カムフォロワとしてのローラ５７が回転自在に設
けられている。また、このカムフォロワ５７の下には、
紙面垂直方向、すなわち容器搬送方向に対して並行に延
びる回転駆動軸５８の軸上に固定された偏心円盤カム５
９が配設されている。カムフォロワ５７は、充填用エア
シリンダ４０によって付与される圧力の下にカム５９に
接触している。

【００２８】本実施例に係る液体充填装置においては、
異なる容量、例えば１０００ｍｌと５００ｍｌの容量の
どちらの容器にも内容物の充填を行えるように設定され
ている。従って、容器の容量変更に対応して内容物の吐
出量を変更できるように、上記のカム５９の紙面奥側に
別の円盤カム６０が設けられている。符号６１で示す機
構は、カムフォロワ５７、従って充填揺動シリンダ４６
を駆動するためのカムを、カム５９とカム６０との間で
切り換えるためのカム切換え装置でる。

【００２９】充填揺動アーム４６の右端部の下方には、
ストッパ機構６２が設けられている。このストッパ機構
６２は、図６に示すように、基台２７に固定されたエア
シリンダ６３と、そのエアシリンダ６３の出力軸に連結
されると共に支持ブロック６４のピン６５を中心として
回動自在なストッパアーム６６と、そのストッパアーム
６６の先端にそのアームと一体に設けられた円柱状のス
トッパ６７とを有している。エアシリンダ６３がＯＦＦ
状態（出力軸突出時）のとき、充填揺動アーム４６と一
体に設けられた突出部材６８が上記ストッパ６７にぶつ
かり、充填揺動アーム４６がそれ以上下方へ揺動するこ
とが阻止される。一方、エアシリンダ６３がＯＮ状態（
出力軸吸引時）のとき、ストッパアーム６６は矢印Ｂ方
向へ回動し、ストッパ６７が充填揺動アーム４６の揺動
域から外れる。従って、充填揺動アーム４６は、より一
層下方へ揺動可能な状態となる。このストッパ６７の退
避移動は、必ずしも内容物の注入処理時に必要となるも
のではなく、充填配管系の殺菌洗浄処理、いわゆるＣＩ
Ｐ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ　Ｉｎ　Ｐｌａｃｅ）処理時に必
要となる動作である。詳しくは、後述する。

【００３０】図３において、連通管３１を介して充填シ
リンダ３０に連結された吐出シリンダ３２の下部に、弁
座６９が設けられ、さらにその下に充填ノズル２０が設
けられている。弁座６９には、圧縮バネ７０のバネ力の
下に吐出バルブ７１が下方から押し付けられている。

【００３１】また、充填シリンダ３０の内部において、
ピストンロッド３９の周囲には、該ロッド３９の軸方向
に関して伸縮自在であり、しかもそれ自身を境として内
外を気密に遮蔽する伸縮体、例えばゴム製の蛇腹部材７
２が設けられている。また、充填シリンダ３０の下部ブ
ロック７３には、蛇腹部材７２の内側と外気とを連通す
るエア通路７４が開けられている。上記の蛇腹部材７２
は、ピストンロッド３９、従って充填ピストン３６が上
下方向へ往復移動する際に、その往復移動に追従して伸
縮動作する。この伸縮動作の間にも、蛇腹部材７２を境
としてその内外の気密状態が保持される。エア通路７４
は、蛇腹部材７２が軸方向縮み移動する際に、内部エア
を外気へ逃がすことにより、その縮み移動を円滑に行わ
せるためのものである。

【００３２】以上が、液体充填装置１８に関する内容物
の注入処理に関与する部分の構造説明である。以下に、
液体充填装置１８が有する他の機能である、容器昇降機
能に関与する部分の構造について説明する。

【００３３】この容器昇降機能とは、後で詳しく説明す
るが、充填ノズル２０及び２１（図４及び図７参照）に
よって内容物を容器内へ注入する際、注入された内容物
が容器内部において跳ね返るのを防止する目的で、図４
に示すように、充填ノズル２０及び２１の下まで搬送さ
れた容器１５を、実線で示す通常の搬送高さから、鎖線
Ｃ１及びＣ２で示す上方位置まで持ち上げ、各ノズル２
０，２１からの内容物の吐出が開始された後、徐々にそ
れら容器１５の位置を下げてゆくというものである。第
１充填ノズル２０に関する容器持ち上げ高さと第２充填
ノズル２１に関する容器持ち上げ高さは、必ずしも同じ
ではなく、各ノズルの内容物吐出量に応じて適宜にその
持ち上げ高さが設定される。しかしながら、容器１５を
持ち上げるための機構の構造自体に違いはないので、こ
れ以降の説明は、第１充填ノズル２０に関する容器昇降
機構を例にあげて説明する。

【００３４】図２において、中間機枠２８の右端側に、
容器昇降用の支柱構造体８０が固定されている。この支
柱構造体８０は、図４に示すように、二つの充填ノズル
２０及び２１に対応して一つづつ設けられている。なお
、図７においては、便宜上これら支柱構造体８０の図示
を省略してある。

【００３５】支柱構造体８０は、図５に示すように、中
間機枠２８を貫通して上下方向に延びる円柱状の中心ロ
ッド８１と、中心ロッド８１の上端に固定されていて容
器押し下げ用の爪部材８３が固定されたキャップ８２と
、中心ロッド８１を覆うように上下方向に延びる円筒状
外管８４と、その外管８４を上下方向摺動自在に支持す
ると共に中間機枠２８に固定されているスリーブ８５と
、そして外管８４の上端に固定されていて容器リフタ８
７が固定された中間昇降部材８６とを有している。容器
リフタ８７の中央には上下方向に延びる長い溝８８が設
けられており、その溝８８の中に、前記の容器搬送用の
搬送レール１６が納められている。

【００３６】上記の中心ロッド８１は、図２に示すよう
に、中間機枠２８の下方に配置された容器昇降用エアシ
リンダ８９を貫通し、基台２７に取り付けられているリ
フト揺動アーム９０の右側先端に回動自在に連結されて
いる。リフト揺動アーム９０は、基台２７の左側に固定
された支軸９１を中心として回動自在となっている。ま
た、上記容器昇降用エアシリンダ８９のケーシングの上
端は、中心ロッド８１を覆う外管８４の下端に固定され
ており、エアシリンダ８９と外管８４は互いに一体にな
って上下移動するようになっている。

【００３７】図２において、リフト揺動アーム９０の揺
動中心、すなわち支軸９１の右側に、回転駆動軸５８上
に固定された偏心円盤カム９２が配置されている。そし
て、このカム９２に当たるように、カムフォロワとして
のローラ９３がリフト揺動アーム９０の手前側側面に回
転自在に設けられている。さらに、カム９２の右側には
、中間機枠２８の下面に垂下して設けられたＣＩＰ用エ
アシリンダ９４及びそのＣＩＰ用エアシリンダ９４の底
面に固定されたカム圧接用エアシリンダ９５が設けられ
ている。カム圧接用エアシリンダ９５のシリンダロッド
９６は、リフト揺動アーム９０に回動自在に接続されて
いる。

【００３８】先にも触れたように、本実施例に係る液体
充填装置においては、異なる容量、例えば１０００ｍｌ
と５００ｍｌの容量のどちらの容器にも内容物の充填を
行えるように設定されている。容量の異なる容器は、底
部から頂部までの高さが異なっている。従って、容器の
容量を変更する場合には、充填処理時における容器の持
ち上げ高さも変更する必要がある。この容器持ち上げ高
さの変更を可能とするため、上記のカム９２の紙面奥側
に別の偏心円盤カム９７が設けられている。符号９８で
示す機構は、カムフォロワ９３を駆動するためのカムを
カム９２とカム９７との間で切り換えるためのカム切換
え装置でる。

【００３９】図５において、中心ロッド８１の上端のキ
ャップ８２と、外管８４の上端の中間昇降部材８６との
間に、中心ロッド８１の軸方向に沿って伸び縮み自在で
あり、しかもその内側と外側とを気密に遮蔽する伸縮体
、例えば蛇腹部材９９が取り付けられている。また、既
述の密閉チャンバ４が横切る位置であるスリーブ８５の
上部と中間昇降部材８６との間にも、同様の伸縮体、例
えば蛇腹部材１００が取り付けられている。

【００４０】図２において、カム９２あるいは９７が駆
動軸５８によって回転駆動されると、それに応じてカム
フォロワ９３が上下動し、その結果、リフト揺動アーム
９０が矢印Ｅ−Ｅ′のように揺動回転する。この時、カ
ム圧接用エアシリンダ９５の作用により、カムフォロワ
９３が常にカム９２あるいは９７に一定圧力下で下方か
ら押し付けられ、カムフォロワが正確にカムに追従して
移動するようになっている。リフト揺動アーム９０が上
記のように揺動すると、そのアーム９０の右先端に連結
された中心ロッド８１及びエアシリンダ８９が一体にな
って上下方向に昇降移動する。この昇降移動の際、図５
において、中間昇降体８６及び上端キャップ８２が同時
に昇降移動し、その結果、それらに固定されている容器
リフタ８７及び爪部材８３が一定の間隔を保持した状態
で昇降移動する。容器リフタ８７が上方へ移動すると、
容器１５が鎖線Ｃ１で示すように上方へ持ち上げられ、
充填ノズル２０の下側先端がその容器１５の内部まで挿
入される。

【００４１】容器リフタ８７の上昇と共に一旦上昇した
爪部材８３が、リフト揺動アーム９０（図２）の下方（
Ｅ′方向）への揺動に応じて降下すると、容器リフタ８
７によって持ち上げられた上記の容器１５が、爪部材８
３によって押し下げられ、その底部が搬送レール１６に
当たる通常搬送高さまで降ろされる。

【００４２】既に簡単に触れたように、この液体充填装
置は、内容物注入機能、容器昇降機能及びＣＩＰ機能を
有している。また、内容物注入機能に関連して量目調整
機能を有している。内容物注入機能とは、容器の内部に
酒その他の内容物を注入するという機能のことである。 容器昇降機能とは、充填ノズルから内容物の吐出が開始
されるのに先立って、充填ノズルの下に位置する容器を
一旦上方へ持ち上げ、充填ノズルから内容物の吐出が開
始された後、容器を徐々に下降させてゆくことにより、
容器内へ注入される内容物がその容器内で跳ね上がるの
を防止するという機能である。容器内に注入される内容
物の種類が変わるとその内容物の比重が変化する。その
ように内容物の比重が変化したり、あるいは、装置周囲
の環境温度が変化したりすると、装置各部の初期設定条
件を一定に維持していたとしても、容器内に注入される
内容物の内容量が微妙に変化する。上記の量目調整機能
とは、そのような内容物の内容量変化を補正して常に希
望する一定量の内容物を容器内へ注入するという機能で
ある。ＣＩＰ機能とは、液体タンク１９（図７参照）内
に内容物を収納するのに先立って、その液体タンク１９
から充填ノズル２０，２１に至る充填配管系を殺菌洗浄
する機能のことである。

【００４３】以下、上記構成より成る液体充填装置につ
いて、上記の各機能別にその作用を説明する。

【００４４】内容物注入機能 図７あるいは図４において、容器１５が充填ノズル２０
あるいは２１の下方まで搬送されて停止すると、それら
の充填ノズルから内容物が吐出され、その内容物が容器
１５内へ注入される。この内容物注入処理は次のように
して実行される。

【００４５】図１において、装置下部のカム５９又は６
０が駆動軸５８によって駆動されて回転し、充填用エア
シリンダ４０の作用によりそのカム５９等に所定圧力で
押し付けられているカムフォロワ５７が上下移動する。 カムフォロワ５７が上下移動すると、充填揺動アーム４
６が支軸４７を中心として揺動回転し、その回転移動が
、移動アーム５１、アクチュエータロッド４１、そして
ピストンロッド３９を介して充填ピストン３６へ伝達さ
れ、その充填ピストン３６が充填シリンダ３０内を上下
往復移動する。この場合、充填ピストン３６は、図３に
示すように、実線Ｆで示す上死位置と破線Ｇで示す下死
位置との間を往復移動する。既述のように本装置では、
容量の異なった複数種類の容器、例えば１０００ｍｌ及
び５００ｍｌなどといった２種類の容量の容器へ内容物
の注入を行うことができるようになっている。このよう
に容器容量を変更する場合には、図１において、カムフ
ォロワ５７に当たるカムを、カム切換え装置６１によっ
てカム５９から別のカム６０に切り換え、これにより、
充填ピストン３６についての上記上死位置Ｆと下死位置
Ｇとの間のストロークを変更するようになっている。

【００４６】容量が異なるいずれの容器の場合にも、図
３において、充填ピストン３６が上死位置Ｆから下死位
置Ｇへ移動する間、吸入バルブ３８がバネ３７のバネ力
に抗して下方へ移動して該部が開放され、その結果、液
体タンク１９（図７）内の内容物が内容物供給管３４を
介して充填シリンダ３０内の液体室３０ａ内へ吸入され
る。充填ピストン３６が下死位置Ｇに達して一定量の内
容物が液体室３０ａ内へ吸入されると、充填ピストン３
６は、次いで、上死位置Ｆに向けて上昇を始める。充填
ピストン３６が上昇すると、吸入バルブ３８が弁座３５
に押し当てられて閉じ、液体室３０ａ内の内容物は、連
通管３１を介して吐出シリンダ３２へ送り込まれる。吐
出シリンダ３２内においては、充填シリンダ３０内の充
填ピストン３６が上昇工程にある間だけ、吐出バルブ７
１が開放状態にあり、この時、充填シリンダ３０の液体
室３０ａから送り込まれた一定量の内容物が、開放され
た吐出バルブ７１を通過して充填ノズル２０の下端開放
端から吐出される。吐出された内容物は、その充填ノズ
ル２０の下方位置に置かれた容器１５内へ注入される。

【００４７】以上の内容物注入処理が実行されている間
、図１の下部に示されたストッパ機構６２に関しては、
図６に示すようにストッパ６７が、充填揺動アーム４６
の下方への揺動回転を阻止する位置にセットされている
。ストッパ６７によって揺動アーム４６の揺動が停止さ
れる位置は、充填シリンダ３０内の充填ピストン３６が
上死位置Ｆ（図３）に達した位置に対応しており、従っ
て、充填ピストン３６の上死位置Ｆはストッパ６７によ
って、ばらつくことなく常に一定位置に保持される。そ
の結果、充填ノズル２０からの内容物吐出量も常に正確
に一定量に保持される。

【００４８】なお、充填揺動アーム４６の揺動がストッ
パ６７によって停止される時、すなわち充填ピストン３
６が上死位置Ｆ（図３）にある時、図１における充填用
エアシリンダ４０内のピストン４２は、実線で示す中間
位置Ｍに位置しており、その上部には、まだなお補助の
空間Ｎが設けられている。この空間ＮはＣＩＰ処理を行
うときに利用されるものであり、その働きについては後
述する。

【００４９】図７において説明したように、製品容器２
５の製造作業は、自動的に連続して行われる。しかしな
がら、充填包装装置を構成する各種の機器は、常に正常
に稼働するとは限らず、何等かの異常が発生することも
考えられる。例えば、本来であれば連続して搬送されな
ければならない容器１５が何等かの原因で搬送されなく
なる場合がある。このような場合、充填ノズル２０，２
１から連続して内容物の吐出が続行されると、内容物を
無駄に放出してしまうのみならず、装置を汚してしまう
ことになる。従って、充填包装装置の稼働を続行しては
ならない何等かの理由が発生した場合には、図１におい
て、充填用エアシリンダ４０の下部ポート４４からエア
を送り込み、ピストン４２を強制的に中間位置Ｍに保持
、すなわち充填揺動アーム４６の右端を強制的にストッ
パ６７に付勢して押し付ける。これにより、該揺動アー
ム４６の揺動回転が行われなくなり、その結果、充填シ
リンダ装置３３による内容物注入処理が停止され、内容
物の無駄な放出及び装置の汚れを防止できる。

【００５０】図３において、ピストンロッド３９の周囲
全域にわたって設けられた蛇腹部材７２は、充填シリン
ダ下部ブロック７３とピストンロッド３９との摺動部を
介して侵入する細菌が充填シリンダ３０内へ入り込むの
を防止している。充填シリンダ３０の内部へ細菌が侵入
するのを防止するための手段として、従来、スチームバ
リヤと呼ばれる方法がしばしば用いられていた。このス
チームバリヤ法というのは、ピストンロッド３９とシリ
ンダ下部７３との摺動部、すなわち充填シリンダ３０の
内部と外部との境界部にスチームを吹き付けてバリヤを
形成し、このバリヤによって外部からの細菌の侵入を防
止しようというものである。

【００５１】しかしながら、このスチームバリヤ法にお
いては、高温のスチームによってピストンロッド３９に
内容物が焦げ付いたり変形が生じ、そのピストンロッド
３９の上下滑り移動が悪くなるという問題があった。ま
た、スチームを吹き付けるための装置を別途用意しなけ
ればならないので、より大きなスペースとより多くのコ
ストを必要とするという問題もあった。これに対し、伸
縮体としての蛇腹部材７２を用いた本装置においては、
ピストンロッド３９の摺動性を損なうことなく、安価に
、しかもそれほど大きなスペースを必要とすることなし
に、確実に細菌の侵入を防止して、充填シリンダ３０の
内部を無菌状態に維持することができる。

【００５２】容器昇降機能 上述した内容物注入機能により、容器１５の内部に内容
物が注入される。この時、充填ノズル２０からの内容物
の吐出が開始されるのに先立って、図２において、カム
９２が回転してリフト揺動アーム９０が矢印Ｅのように
上方へ回動する。これにより、中心ロッド８１及び容器
昇降用エアシリンダ８９の両方が一体となって上方へ移
動する。エアシリンダ８９の上昇により、図５において
、そのエアシリンダ８９と一体な外管８４も上昇する。 外管８４の上端に固定された中間昇降部材８６には容器
リフタ８７が取り付けられているので、エアシリンダ８
９の上昇により、その容器リフタ８７が上昇し、その結
果、容器１５が鎖線Ｃ１で示すように上方へ持ち上げら
れ、充填ノズル２０がその持ち上げられた容器１５の中
に挿入される。この時、中心ロッド８１もエアシリンダ
８９と同じストロークだけ上昇するので、その中心ロッ
ド８１の上端のキャップ８２から延びる爪部材８３も容
器リフタ８７及びそれによって持ち上げられる容器１５
と一体になって上昇する。充填ノズル２０からの内容物
の吐出は、容器１５が容器リフタ８７によって所定の高
さまで持ち上げられた後に開始される。内容物の吐出が
開始されると、図２において、リフト揺動アーム９０が
矢印Ｅ′のように下方へ回動する。この下方への回動に
より、容器リフタ８７及び爪部材８３が一体になって下
降する。爪部材８３の下降により、容器１５が上方から
押し下げられ、その底部が搬送レール１６の上面に当た
る通常搬送高さまで徐々に下げられる。

【００５３】このように、充填ノズル２０から吐出され
た内容物が容器１５内に注入される際には、容器１５が
一旦上方へ持ち上げられ、時間の経過と共にその容器１
５が徐々に下降する。このような容器１５の昇降動作に
より、充填ノズル２０から吐出される内容物が勢いよく
容器内壁及び内容物液面に当たることが防止され、その
結果、内容物注入時における容器内での内容物の跳ね返
りがなくなり、内容物が容器１５の外にはね出たり、容
器頂部が内容物によって汚されるといった不都合が回避
される。

【００５４】容器１５の容量を変更する場合、例えば容
器の容量を１０００ｍｌから５００ｍｌへ変更する場合
には、容器１５の高さが低くなる。この場合には、図５
の鎖線Ｋで示すように、容器搬送レール１６の施設位置
が上方へ変更される。これにより、容器１５の高さが低
くなった場合にも、その容器１５の上端位置は変化する
ことのないように構成されている。このように容器搬送
レール１６の施設位置が変更される場合、すなわち容器
１５の底部の位置が変更される場合には、図２において
容器昇降用エアシリンダ８９内にエアが送り込まれ、中
心ロッド８１を移動させることなくエアシリンダ８９の
ケーシングを中心ロッド８１に対して適宜に上方へ移動
させる。これにより図５において、エアシリンダ８９の
ケーシングと一体な外管８４及び中間昇降部材８６が中
心ロッド８１に対して相対的に上方へ移動する。中間昇
降部材８６の移動により、それと一体な容器リフタ８７
が搬送レール１６に載っている容器１５の底部に接触す
るまで移動する。こうして、容量の異なる、すなわち高
さの異なる各種の容器に適合させて、容器リフタ８７の
位置を希望する位置へ自由に変更させることが可能とな
る。

【００５５】上端キャップ８２と中間昇降部材８６との
間及び中間昇降部材８６とスリーブ８５上端との間に取
り付けられた蛇腹部材９９及び１００は、容器リフタ８
７及び爪部材８３が上記のように昇降動作する場合、そ
れらの昇降動作に追従して伸び縮みする。このように伸
縮動作する蛇腹部材により、密閉チャンバ４の内外にわ
たって中心ロッド８１及び外管８４が往復移動する場合
にも、その蛇腹部材９９，１００によって密閉チャンバ
４の内部の気密状態を維持することができる。

【００５６】ＣＩＰ機能 この機能は、先に説明した内容物注入機能に先立って実
行されるものであり、液体タンク１９から充填ノズル２
０に至る液体充填配管系の内部を殺菌洗浄するための機
能である。この機能は、以下のようにして達成される。

【００５７】図１の底部右側に設けられているストッパ
機構６２において、エアシリンダ６３がＯＮ状態となり
、図６においてストッパ６７が矢印Ｂ方向へ移動し、ス
トッパ６７による充填揺動アーム４６の揺動停止作用が
解除される。そして同時に、図１の充填用エアシリンダ
４０においてピストン４２が中間位置Ｍよりもさらに上
方の補助空間Ｎへ押し上げられる。これにより図３にお
いて、充填シリンダ３０内の充填ピストン３６は、上死
位置Ｆよりもさらに上方の位置であるＣＩＰ位置（鎖線
）Ｑまで上昇して停止する。ピストン３６がこの位置ま
で上昇すると、そのピストン３６の底面とシリンダ３０
の内壁との間に隙間が形成される。次ぎに、図２におい
て、中間機枠２８に垂下されたＣＩＰ用エアシリンダ９
４が作動して、カム圧接用エアシリンダ９５と共にリフ
ト揺動アーム９０が鎖線で示す下方位置へ押し下げられ
る。すると、容器昇降用エアシリンダ８９及び中心ロッ
ド８１の両方が一体となって、アーム９０の下降分だけ
下方に降下する。これにより、それまで充填ノズル２０
の前面（図２の右側面）に位置していた爪部材８３が下
方へ降ろされ、充填ノズル２０の前面が大きく開放され
る。

【００５８】これまでの説明では特に触れなかったが、
図２に示すように、充填ノズル２０の前方（図の右方）
には、特にＣＩＰ処理時に使用するノズルアダプタ１０
１が配設されている。このノズルアダプタ１０１も密閉
チャンバ４の内部に納められていて、無菌状態下に置か
れている。このノズルアダプタ１０１は、充填ノズル２
０の下側先端を挿入できる大きさの凹部１０２と、その
凹部１０２から延びる液体排出管１０３とを有している
。そしてこのノズルアダプタ１０１は、矢印Ｒのように
図の左方へ前進移動して充填ノズル２０の下方位置まで
移動し、さらにその位置から矢印Ｔで示すようにわずか
に上昇して、上記凹部１０２を充填ノズル２０の下端に
はめ込むよう移動できるようになっている。ノズルアダ
プタ１０１をこのように前進及び上昇移動させるための
機構は、どのように構成しても差し支えないので、それ
についての説明は省略する。上記のように、ＣＩＰ用エ
アシリンダ９４によってリフト揺動アーム９０を大きく
降下させて、充填ノズル２０の前面（図２の右側面）を
大きく開放したのは、ノズルアダプタ１０１を上記のよ
うに前進及び上昇させて充填ノズル２０の下端に連結さ
せる際、爪部材８３の存在によってノズルアダプタ１０
１の移動が邪魔されることのないようにするためである
。ＣＩＰ処理を実行するにあたっては、上記のようにし
て充填ノズル２０の前面を大きく開放した状態で、ノズ
ルアダプタ１０１が充填ノズル２０の下端に接続される
。なお、このＣＩＰ処理時には、当然のことながら、容
器１５は充填ノズル２０の下へ運ばれていない。

【００５９】以上の状態の下、液体タンク１９（図７）
から殺菌液が流し込まれる。こうして流し込まれた殺菌
液は、図３において、内容物供給管３４を介して充填シ
リンダ３０の内部へ送り込まれる。この時吸入バルブ３
８は、予め、開放状態にセットされており、送り込まれ
た殺菌液は、そのバルブ３８を通過して液体室３０ａへ
入り、さらにＣＩＰ処理のために上方位置Ｑへ持ち上げ
られた充填ピストン３６とシリンダ内壁面とのあいだを
通ってシリンダ３０の下部へ流し込まれ、そのシリンダ
３０の内面全体を殺菌する。こうしてシリンダ３０内を
殺菌した殺菌液は、シリンダ３０の下部に設けられた排
液管３０ｂを介して外部へ排出される。殺菌処理が終了
すると、排液管３０ｂは外部から遮蔽され、該部を介し
て細菌が侵入することが防止される。こうして充填シリ
ンダ３０内が殺菌されると、それ以降、前述した内容物
注入処理が行われている間、蛇腹部材７２によって充填
シリンダ３０内の無菌状態が保持される。

【００６０】液体タンク１９（図７）から流し込まれた
殺菌液が上記のように、充填シリンダ３０の内部を流下
する間、他方において、連通管３１を介して殺菌液が吐
出シリンダ３２へも送り込まれる。この時、吐出シリン
ダ３２内の吐出バルブ７１は、予め、開放状態にセット
されており、流し込まれた殺菌液はその吐出バルブ７１
を通過して充填ノズル２０内を流下して該部を殺菌する
。前記のように、このＣＩＰ処理時においては、充填ノ
ズル２０の下端開放端に、ノズルアダプタ１０１（図２
）が接続されている。従って、充填ノズル２０を流下し
た殺菌液は、ノズルアダプタ１０１に設けられた凹部１
０２及び液体排出管１０３を介して外部へ排出される。 こうして、吐出バルブ３２及び充填ノズル２０が殺菌さ
れる。

【００６１】以上のようにしてＣＩＰ処理が終了した後
、既に説明した内容物充填処理が実行される。

【００６２】量目調整機能 容器の容量が変更される場合、図１において、充填揺動
アーム４６を揺動駆動するために使用するカムを、カム
５９とカム６０との間で変更することによって、容器へ
注入する内容物の量を変更することは既に説明した通り
である。使用するカムが決定されれば、充填シリンダ３
０内の充填ピストン３６の上下往復移動のストロークも
一義的に決定されるので、容器へ注入される内容物の量
は一定に保持されるはずである。しかしながら現実には
、内容物の比重や、充填シリンダ装置３３のまわりの環
境温度の変化等に起因して、内容物の注入量、すなわち
充填ノズル２０からの内容物吐出量が微妙に変化するの
が一般的である。この場合に、内容物の吐出量を微妙に
調節して、その吐出量を常に一定に保持しようというの
が、量目調整機能の目的である。この機能達成のため、
次のような動作が実行される。

【００６３】図１において、中間機枠２８の下方に配置
されたサーボモータ５５が、図示しない制御装置からの
指令に基づいて作動して、その出力軸が所定角度又は所
定回転数だけ回転する。この回転は、駆動ロッド５３、
第２ギヤ５２、そして第１ギヤ４８を介して送りネジ４
９に伝えられ、該送りネジ４９が指示された角度又は回
転数だけ回転する。送りネジ４９が回転すると、それに
噛み合っているネジブロック５０が図の左右いずれか任
意の方向へ希望する微少量だけ移動する。このネジブロ
ック５０の左右への移動により、支軸４７、すなわち充
填揺動アーム４６の揺動中心からネジブロック５０に至
る距離、すなわち揺動レバー４６のレバー比が任意の微
少量だけ変化し、それに応じて、充填シリンダ３０内の
充填ピストン３６の上下往復動のストロークも任意の微
少量だけ変化する。このように、モータ５５を適宜に回
転させて充填ピストン３６のストロークを任意の微少量
だけ変化させることにより、液体タンク１９から液体室
３０ａ内へ吸入する内容物の量を調整し、充填ノズル２
０から吐出される内容物の量の微調整、すなわち量目調
整を行うことができる。

【００６４】以上、好ましい実施例をあげて本発明を説
明したが、本発明はその実施例に限定されるものではな
い。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、ピストンロッド（３９
）のまわりに配置された伸縮体（蛇腹部材７２）により
、ピストンロッドと充填シリンダ（３０）の摺動部に形
成される隙間から侵入する細菌、雑菌などは伸縮体の内
部に留まり、それより先の充填シリンダ内部へ進行する
ことが防止される。伸縮体は、ピストンロッドに悪影響
、例えば内容物の焦げ付き、変形等を与えないので、ピ
ストンロッドは長期間にわたって円滑に摺動する。その
結果、充填シリンダ内における充填ピストンの往復行程
移動が長期間にわたって円滑に保持される。また、スチ
ームバリヤ法を用いるときのような複雑な付帯設備が不
要となるので、コストが低くなり、装置全体を小型にす
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体充填装置の一実施例を示す側
面図である。

【図２】上記液体充填装置を別の断面から見た場合の側
面図である。

【図３】上記液体充填装置の要部、特に充填シリンダ装
置を拡大して示す側面断面図である。

【図４】図１の矢印ＩＶに従って充填包装装置の充填ノ
ズルの近傍を示す正面図である。

【図５】図２の要部である支柱構造体を詳細に示す断面
図である。

【図６】図１の要部であるストッパ機構を示す斜視図で
ある。

【図７】本発明に係る液体充填装置が使用される充填包
装装置、特に無菌充填包装装置の全体を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１９　　液体タンク　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　３０　　充填シリンダ ３６　　充填ピストン　　　　　　　　　　　　　　　
　　　３９　　ピストンロッド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液体が収容された液体タンクに連通す
   る筒状の充填シリンダと、充填シリンダの内部を摺動す
   る充填ピストンと、充填ピストンと一体であって充填シ
   リンダの外部へ突出するピストンロッドと、ピストンロ
   ッドを介して充填ピストンを往復移動させるピストン駆
   動手段とを有する液体充填装置であって、充填シリンダ
   の内部においてピストンロッドのまわりに設けられてお
   り、ピストンロッドの往復移動方向へ伸縮移動自在であ
   り、そして充填シリンダの内部を外部から気密に遮蔽す
   る伸縮体を設けたことを特徴とする無菌保持装置を有す
   る液体充填装置。