JPH0551088A - 無菌充填機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 無菌充填機 【目的】 １つの殺菌装置で無菌チャンバおよび容器口
部の両方を殺菌する。 【構成】 昇降自在な充填ノズル23の下端吐出口21を無
菌チャンバ25で取り囲む。吐出口21直下の無菌チャンバ
25底壁に容器口部挿入孔24を設ける。無菌チャンバ25内
に容器口部挿入孔24と連通するように殺菌チャンバ26を
設ける。下降時の充填ノズル23との干渉を避けうるよう
に殺菌チャンバ26を開閉自在とする。殺菌チャンバ26内
に供給手段で殺菌剤を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、業務用の水
やウーロン茶のような比較的大容量の液体を収容する容
器の無菌充填機に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の無菌充填機には、一般的に、所
要充填空間を外気から遮断した無菌チャンバが備わって
いる。

【０００３】ところで、無菌充填を達成するためには無
菌チャンバ内を無菌状態に保つとともに、容器を無菌状
態に保つ必要がある。そのために、無菌チャンバおよび
容器をそれぞれ別々に殺菌するためのチャンバ殺菌装置
および容器殺菌装置が同無菌充填機に備えられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記充填機では、無菌
チャンバおよび容器を別々の殺菌装置で殺菌するように
しているため、充填機の製造コストが高価につくという
問題点がある。

【０００５】この発明の目的は、製造コストの安価な無
菌充填機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明による無菌充填
機は、無菌チャンバと、無菌チャンバ内に、開閉しうる
ように設けられている容器殺菌チャンバと、容器殺菌チ
ャンバ内に殺菌剤を供給する供給手段とを備えているも
のである。

【０００７】上記充填機において、昇降自在な充填ノズ
ルが、その少なくとも下端吐出口を無菌チャンバ内に臨
ませるように配され、充填ノズルの下端吐出口直下の無
菌チャンバ底壁に容器挿入孔が設けられ、容器挿入孔と
容器殺菌チャンバが連通され、開放時の容器殺菌チャン
バと下降時の充填ノズルとの干渉を避けうるようなされ
ていることが好ましい。

【０００８】

【作用】この発明による無菌充填機には、無菌チャンバ
と、無菌チャンバ内に、開閉しうるように設けられてい
る容器殺菌チャンバと、容器殺菌チャンバ内に殺菌剤を
供給する供給手段とが備わっているから、容器殺菌チャ
ンバを閉鎖した状態で容器殺菌チャンバ内に殺菌剤を供
給すると、容器殺菌チャンバ内に供給された殺菌剤で殺
菌チャンバ内の容器が殺菌されるし、容器殺菌チャンバ
を開放した状態で容器殺菌チャンバ内に殺菌剤を供給す
ると、容器殺菌チャンバ内に供給された殺菌剤が容器殺
菌チャンバからあふれ、あふれた殺菌剤で無菌チャンバ
内が殺菌される。

【０００９】昇降自在な充填ノズルが、その少なくとも
下端吐出口を無菌チャンバ内に臨ませるように配され、
充填ノズルの下端吐出口直下の無菌チャンバ底壁に容器
挿入孔が設けられ、容器挿入孔と容器殺菌チャンバが連
通され、開放時の容器殺菌チャンバと下降時の充填ノズ
ルとの干渉を避けうるようなされていると、容器挿入孔
を通じて殺菌チャンバ内に容器が導入され、容器の殺菌
後に殺菌チャンバを開放すると、開放時の殺菌チャンバ
内に充填ノズルが殺菌チャンバと干渉することなく入り
込み、殺菌チャンバ内において充填ノズルによって殺菌
済の容器に充填される。

【００１０】

【実施例】この発明の実施例を、図面を参照してつぎに
説明する。この実施例において、前後とは、図３を基準
として、その左側（図１および図２の左手前）を前、こ
れと反対側を後といい、左右とは、後に向かってその左
右の側を左右というものとする。

【００１１】容器11は、図２に最もあきらかに示されて
いるように、偏平状に折り畳まれている軟質プラスチッ
ク製袋12と、これの外周の一部に設けられた硬質プラス
チック製円筒状口部13とよりなる。口部13外面にはフラ
ンジ14が設けられ、フランジ14より上方の口部13には硬
質プラスチック製キャップ15が被せられている。キャッ
プ15外面上端にはフランジ16が設けられている。

【００１２】充填機は、下端に吐出口21を、上端近くに
前向き供給口22をそれぞれ有する天蓋付垂直筒状充填ノ
ズル23と、充填ノズル23が頂壁を貫通しかつ吐出口21直
下の底壁に円形口部挿入孔24が設けられている無菌チャ
ンバ25と、口部挿入孔24と連通するように無菌チャンバ
25内に設けられている殺菌チャンバ26とを備えている。
さらに、無菌チャンバ25内にはキャップ脱着装置27が配
置され、無菌チャンバ25外には容器保持装置28が配置さ
れている。

【００１３】無菌チャンバ25内の充填ノズル23には蛇腹
付垂直筒状シール部材31がはめ被せられ、シール部材31
の上端が無菌チャンバ25頂壁に設けられた充填ノズル貫
通孔32縁部に、その下端が充填ノズル23にそれぞれ固定
されている。

【００１４】充填ノズル23後方の無菌チャンバ25頂壁上
に垂直ガイド棒33が設けられ、これにそって昇降するよ
うに昇降体34が配されている。昇降体34は、前向きアー
ム35および後向きアーム36を有している。前向きアーム
35の先端に充填ノズル23が支持されている。後向きアー
ム36の先端には、無菌チャンバ25頂壁上に上向きに取付
けられたノズル昇降用流体圧シリンダ37のピストンロッ
ドが連結されている。充填ノズル貫通孔32左方の無菌チ
ャンバ25頂壁にはエア供給口38が設けられ、その右側壁
にはエア排出口39が設けられている。

【００１５】殺菌チャンバ26は、口部挿入孔24を挾んで
相対するようにその左右両側の無菌チャンバ25底面上に
設けられている左右一対の水平棒状固定仕切部材41，42
と、閉鎖位置では両固定仕切部材41，42にまたがって被
せられて両固定仕切部材41，42間を閉鎖し、開放位置で
は右側の固定仕切部材42のみに被せられて両固定仕切部
材41，42間を開放するように左右方向に移動自在な横断
面門型の可動仕切部材43とよりなる。

【００１６】左固定仕切部材41には、無菌チャンバ25の
左側壁を貫通してのびた殺菌剤供給管44が、右固定仕切
部材42には、無菌チャンバ25の右側壁を貫通してのびた
殺菌剤排出管45が、それぞれ殺菌チャンバ26内と連通す
るように接続されている。可動仕切部材43には、無菌チ
ャンバ25の左側壁に取付けられた殺菌チャンバ開閉用流
体圧シリンダ46から無菌チャンバ内にのびたピストンロ
ッドが連結されている。このピストンロッドには蛇腹付
水平筒状シール部材47がはめ被せられ、シール部材47の
左端がピストンロッド貫通孔48の縁部に、その右端がピ
ストンロッドにそれぞれ固定されている。可動仕切部材
43の前後側壁の内面には、スカート49がそれぞれの下縁
を無菌チャンバ25底面に摺接させるように取付けられて
いる。

【００１７】キャップ脱着装置27は、充填ノズル23の右
斜め後方の無菌チャンバ25頂壁に設けられた貫通孔51に
通されている垂直昇降ロッド52と、昇降ロッド52に、昇
降ロッド52とともに昇降はするが、回動は自在とするよ
うに取付けられている昇降筒53と、昇降筒53にそれぞれ
設けられている作動アーム54および係止アーム55と、前
端が作動アーム54に連結されかつ無菌チャンバ25後側壁
に設けられた貫通孔56に通されている前後方向進退ロッ
ド57を備えている。

【００１８】無菌チャンバ25内の昇降ロッド52には蛇腹
付垂直筒状シール部材58がはめ被せられ、その上端が貫
通孔51縁部に、その下端が昇降ロッド52にそれぞれ固定
されている。また、同じ様に、進退ロッド57にもシール
部材59がはめ被せられている。

【００１９】作動ロッド54の先端には切欠き61が設けら
れている。一方、進退ロッド57の前端に取付部材62を介
して垂直ピン63が設けられ、これが切欠き61にはめ入れ
られることにより、作動アーム54と進退ロッド57の連結
が果たされている。

【００２０】係止アーム55には、キャップ15をはめる底
面視Ｕ字状の下向き嵌合凹所64が設けられるとともに、
嵌合凹所64の側面に、キャップフランジ16をはめ入れる
係止溝65が設けられている。

【００２１】保持装置28は、無菌チャンバ25下方に配置
されている容器テーブル71と、無菌チャンバ25と容器テ
ーブル71間に突き出すように配置されている前方突出状
容器口部係止部材72とを備えている。さらに、保持装置
28には、位置決め用押圧部材73と、第１シール部材74お
よび第２シール部材75とが備えられている。

【００２２】容器テーブル71は、その下面中央部下方に
配置された上向きテーブル昇降用流体圧シリンダ76のピ
ストンロッドで受けられている。

【００２３】係止部材72の基部は、一対の垂直摺動筒81
の下端に渡し止められている。両摺動筒81は、方形支持
枠82の天板と底板に渡された一対の垂直ガイド棒83には
め合わされている。支持枠82は、無菌チャンバ25後側壁
に下半部を下方に突出させるように固定されている。支
持枠82の天板には係止部材昇降用流体圧シリンダ84が下
向きに取付けられており、そのピストンロッドが両摺動
筒81の上端には渡し止められた連結板に連結されてい
る。係止部材昇降用流体圧シリンダ84は、高低圧力切換
え可能なものである。

【００２４】係止部材72の先端部には、これ以外の部分
より一段高い段部91が設けられ、その段部91に前方開放
Ｕ字状の切欠き92が形成されている。切欠き92の開口巾
は、容器口部13の外径よりわずかに広いが、フランジ14
の外径よりは狭くなっている。係止部材72のＵ字の底に
は、口部13外面に合致する横断面略半円形状の位置決め
面93が設けられている。また、係止部材72の先端近くの
切欠き92の片側にピン孔94がそれぞれ形成されている。

【００２５】押圧部材73は、水平方形枠状のもので、そ
の左右枠部材が、無菌チャンバ25下面に設けられた一対
のガイド部材101 で前後方向に摺動自在に受けられてい
る。押圧部材73の後枠部材には、支持枠82に取付板102
を介して前向きに取付けられた押圧部材作動用流体圧シ
リンダ103 のピストンロッドが連結されている。そし
て、押圧部材73の前枠部材には後方突出状押圧部104 が
設けられ、その先端に、口部13外面の一部と合致する横
断面輪郭円弧状の押圧面105 が設けられている。第１お
よび第２シール部材74，75は、いずれも板状のもので、
弾性質合成樹脂よりなる。第１シール部材74は、昇降ス
トロークの上限に位置する係止部材72上面と無菌チャン
バ25下面の間に介在されるように係止部材72に取付けら
れている。第２シール部材75は、押圧部材73上面と無菌
チャンバ25下面の間に介在された状態で押圧部材73とと
もに移動するように押圧部材73に取付けられている。押
圧面105 が位置決め面93に対し接近したときに両シール
部材74，75が、それぞれの先端同しを突き合わせて合体
するようになされている。両シール部材74，75の合せ面
には、略半円形の切欠き106 ，107 が向き合うように形
成されているが、両シール部材74，75の合体時には、両
切欠き106 ，107 が口部フランジ14の外周面と半分ずつ
当接する。

【００２６】必要に応じて、充填ノズル23および無菌チ
ャンバ25内が洗浄・殺菌されるが、この際に用いられる
アダプタ110 について、図８を参照して、つぎに説明す
る。アダプタ110 は、洗浄液および殺菌用蒸気を回収す
るためのものであって、充填ノズル23の吐出口21に接続
されている接続筒111 と、接続筒111 の下端に一体に設
けられかつ係止部材72で受けられているフランジ112
と、接続筒111 にはめられて口部挿入孔24の縁部下面に
当接されているシール圧調節リング113 と、接続筒111
に上端部がはめ入れられて固着されている回収パイプ11
4 とよりなる。接続筒111 の上端部および外面にはシー
ルリング115 ，116 がそれぞれ取付けられている。フラ
ンジ112 には段付位置決めピン117 が下方突出状に設け
られ、これらが係止部材72のピン孔94にそれぞれはめ入
れられている。シール圧調節リング113 の上面内縁には
シールリング120が取付けられている。そして、フラン
ジ112 を貫通して吊りボルト118 がフランジ112 にねじ
込まれ、吊りボルト118にはめられた圧縮ばね119 がフ
ランジ112 とシール圧調節リング113 の間に介在され、
これにより、フランジ112 とシール圧調節リング113 の
上下方向の相対的な移動が自在となされている。

【００２７】図９〜図１７図を参照して、充填動作につ
いて、つぎに説明する。

【００２８】まず、図９を参照すると、充填ノズル23
は、上限位置にあり、殺菌チャンバ25は可動仕切部材43
が閉鎖位置にあって閉鎖されており、容器テーブル71お
よび係止部材72はいずれも下限位置にある。また、押圧
部材73は、非作動位置である前進限位置にある。この状
態で、図９に示すように、作業員によってテーブル71に
容器11がのせられてその口部13が係止部材に係止され
る。

【００２９】この状態から、容器テーブル71および係止
部材72がともに上昇し、その上限で停止すると、図１０
に示すように、容器口部13が口部挿入孔24を通じて殺菌
チャンバ23に挿入される。このときに、係止部材72によ
って第１シール部材74が無菌チャンバ25下面に押圧され
るが、その押圧力が比較的小さくなるように係止部材昇
降用流体圧シリンダ84には低圧の流体が供給される。そ
して、容器テーブル71および係止部材72が上限で停止す
ると、押圧部材73が前進限から後退限に向かって移動
し、後退限で停止すると、位置決め面93と押圧面105 の
間に口部13が挾まれ（図７参照）、これにより、口部13
の位置決めがなされ、かつ第１シール部材74と第２シー
ル部材75が合体される。ついで、係止部材昇降用流体圧
シリンダ84に供給される流体の圧力が低圧から高圧に切
換えられ、係止部材72の押圧力が大きくなり、第１シー
ル部材74および第２シール部材75が口部挿入孔24の縁部
に強圧され、両シール部材74，75の切欠き106 ，107 の
周面が容器口部フランジ14に圧接され、これにより、口
部挿入孔24の縁部と口部13の間が完全にシールされる。

【００３０】つぎに、図１１に示すように、供給管44を
通じて殺菌チャンバ26の内に、始めに過酸化水素ガス
が、続いて熱風が供給され、キャップ15外面を主とする
容器11外面の殺菌チャンバ26内にある部分が殺菌され
る。殺菌チャンバ26内に供給された過酸化水素ガスおよ
び熱風は排出管45を通じて無菌チャンバ25の外に排出さ
れる。

【００３１】容器殺菌が完了すると、可動仕切部材43が
閉鎖位置から開放位置へ移動して殺菌チャンバ26が開放
され、続いてキャップ脱着装置27の作動によって口部13
からキャップ15が取り去られ、図１２に示す状態とな
る。

【００３２】つぎに、図１３に示すように、充填ノズル
23が下降してその吐出口21が口部13に接続されると、こ
の状態で容器11への充填が行われる。

【００３３】容器充填が完了すると、図１４に示すよう
に、充填ノズル23が上昇し、キャップ脱着装置27の作動
により、今度は口部13にキャップ15が被せられ、可動仕
切部材43が開放位置から閉鎖位置へ移動して殺菌チャン
バ26が閉鎖される。

【００３４】最後に、図１５に示すように、容器テーブ
ル71および係止部材72がともに下降し、１サイクルの充
填動作が完了する。

【００３５】上記において、容器内のヘッドスペース
（内容物で占有されておらず、空気が残存している部
分）が大きいほど、酸化作用により内容物の劣化が進む
ため、ヘッドスペースは小さければ小さいほどよい。そ
のためには、容器11底面から口部13までの距離を適切に
調整する必要があるが、これは、容器テーブル71および
係止部材72を別々に昇降させることにより、両者間の間
隔を調節することにより行われる。

【００３６】さらに、上記においては、容器テーブル71
および係止部材72がともに昇降自在であるため問題がな
いが、仮に、容器テーブル71が固定式で係止部材72のみ
が昇降式であるとすると、充填時には容器11底面から口
部13までの距離が適切であっても、図１６に示すよう
に、充填後に係止部材72を下降させると、係止部材72で
容器が潰されるという不具合が発生する。また、逆に、
容器11底面から口部13までの距離が過大であると、図１
７に示すように、容器11に内容物が充填されていくにし
たがって、内容物の重みで口部13が無理に上向きに引っ
張られて、ヘッドスペースが大きくなるという不具合が
生じる。

【００３７】また、必要ならば、充填時に係止部材72は
その高さを一定にしておかなければならないが、容器テ
ーブル71は昇降させてもよい。

【００３８】つぎに、図１８および図１９を参照して、
充填ノズル23および無菌チャンバ25内の洗浄・殺菌作業
について説明する。

【００３９】図１８に示すように、殺菌チャンバ26を開
放し、充填ノズル23を下限位置まで下降させておいて、
係止部材72にアダプタ110 をのせ係止部材72を上昇させ
てアダプタ110 を充填ノズル23に接続する（図８参
照）。そして、供給管44を通じて殺菌チャンバ26内に過
酸化水素ガスを供給すると、殺菌チャンバ26から過酸化
水素ガスがあふれて無菌チャンバ25内全体にくまなく充
満される。これと同時に、供給口22から蒸気を充填ノズ
ル23に供給する。供給された蒸気は、充填ノズル23を通
過しアダプタ110 によって回収される。一定量の過酸化
水素ガスが供給されると、その供給を停止し、今度は供
給管44およびエア供給口38から熱風を無菌チャンバ25内
に供給する。そして、無菌チャンバ25内が乾燥される
と、熱風の供給を停止し、アダプタ110 を取り外せば、
洗浄・殺菌作業が完了する。

【００４０】

【発明の効果】請求項１の充填機によれば、容器殺菌チ
ャンバを閉鎖した状態で容器殺菌チャンバ内に殺菌剤を
供給すると、容器殺菌チャンバ内に供給された殺菌剤で
殺菌チャンバ内の容器が殺菌されるし、容器殺菌チャン
バを開放した状態で容器殺菌チャンバ内に殺菌剤を供給
すると、容器殺菌チャンバ内に供給された殺菌剤が容器
殺菌チャンバからあふれ、あふれた殺菌剤で無菌チャン
バ内が殺菌されるから、１つの殺菌装置で無菌チャンバ
および容器の両方を殺菌することができる。

【００４１】請求項２の充填機によれば、容器挿入孔を
通じて殺菌チャンバ内に容器が導入され、容器の殺菌後
に殺菌チャンバを開放すると、開放時の殺菌チャンバ内
に充填ノズルが殺菌チャンバと干渉することなく入り込
み、殺菌チャンバ内において充填ノズルによって殺菌済
の容器に充填されるから、無菌チャンバ内および容器を
無菌状態に保ったまま容器に充填することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による充填機の上半分の斜視図であ
る。

【図２】同充填機の下半分の斜視図である。

【図３】同充填機の垂直縦断面図である。

【図４】図３のIVーIV線にそう同充填機の水平横断面図
である。

【図５】図３のＶーＶ線にそう同充填機の底面図であ
る。

【図６】図３の一部を拡大して示す断面図である。

【図７】図６のVII ーVII 線にそう断面図である。

【図８】洗浄・殺菌用アダプタの垂直縦断面図である。

【図９】テーブルに容器をのせたときの動作説明図であ
る。

【図１０】テーブルを上昇させたときの動作説明図であ
る。

【図１１】殺菌チャンバ内に殺菌剤を供給しているとき
の動作説明図である。

【図１２】容器口部からキャップを取外したときの動作
説明図である。

【図１３】充填しているときの動作説明図である。

【図１４】充填後の容器口部にキャップを被せ、殺菌チ
ャンバを閉鎖したときの動作説明図である。

【図１５】テーブルを下降させたときの動作説明図であ
る。

【図１６】充填不良の説明図である。

【図１７】別の充填不良の説明図である。

【図１８】無菌チャンバ内に殺菌剤を供給しているとき
の動作説明図である。

【図１９】無菌チャンバ内に熱風を供給しているときの
動作説明図である。

【符号の説明】

11 容器 13 容器口部 21 吐出口 23 充填ノズル 24 口部挿入孔 25 無菌チャンバ 26 殺菌チャンバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 和生 徳島県板野郡北島町太郎八須字西の川10番 地の１ 四国化工機株式会社内 (72)発明者 西野 博道 徳島県板野郡北島町太郎八須字西の川10番 地の１ 四国化工機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無菌チャンバ25と、 無菌チャンバ25内に、開閉しうるように設けられている
   容器殺菌チャンバ26と、 容器殺菌チャンバ26内に殺菌剤を供給する供給手段と、 を備えている、無菌充填機。
2. 【請求項２】 昇降自在な充填ノズル23が、その少なく
   とも下端吐出口21を無菌チャンバ25内に臨ませるように
   配され、充填ノズル23の下端吐出口21直下の無菌チャン
   バ25底壁に容器挿入孔24が設けられ、容器挿入孔24と容
   器殺菌チャンバ26が連通され、開放時の容器殺菌チャン
   バ26と下降時の充填ノズル23との干渉を避けうるような
   されている、請求項１記載の無菌充填機。