JPH0815902B2 - 無菌充填機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、食品機械の充填システムに適用される無菌
充填機に関するものである。

（従来の技術） 第13図に従来の充填機例を概略で示している。

第13図において、204は制御装置であり、これにより
作業の各工程を制御する。移送されてきた容器201は、
軸205a周りに揺動する分配装置205で振り分けられ、コ
ンベア206で送られ、案内壁207により整列せしめられ
る。Ｂの位置で整列した容器201は、その頭上をフレー
ム208a,208aに案内されて往復動する配列装置208によ
り、第11図に示す如く、所定のピッチP_X,P_Yで、用意さ
れたパレット上に配列して載せされる。

各容器201は第12図に示す如くパレット202に設けられ
た受皿203によりその底部を支持されてパレット上に載
置される。受皿203は、その中央部に操作孔203aを有
し、且つパレット202に形成された操作孔202aとテーパ
ー係合し、これにより容器201は受皿203とともにパレッ
ト202の上方向に着脱自在である。

容器201を載置したパレット202は、コンベア209でＡ
方向に移送され、この移送中に、パレット上の容器201
に対し溶液充填、キャッピング及び異物検査の各作業を
行なう行程C,D,Eが設けられる。

第13図中、210は充填装置、225はキャッピング装置、
244a及び244bは第１段及び第２段の異物検査装置であ
り、キャッピング工程及び異物検査工程Ｅではパレット
202をローラコンベア229,233により１ピッチP_Xずつ移送
する。

異物検査工程Ｅが終わるとパレット202は容器搬出装
置245まで運ばれ、コンベア209の端部と搬出コンベア24
6上に設けられたフレーム245a,245aに案内されて往復動
する。容器把持装置245bによりパレット上の容器201を
把持して搬出用のコンベア246上に載置する。搬出用コ
ンベア246上の容器201はラインコンベア247により１列
状態に整列されて次工程へと移送される。

一方、容器201が取り去られたパレット202はリターン
コンベア248によって容器配列装置208まで返送される。

（発明が解決しようとする問題点） （１） 近年、製品寿命の向上と製品の味の向上を目指
して、飲料製品の無菌化への要求が高まりつつあるが、
前述した様な従来技術ではこうした要求に応じられず、
無菌製品が生産できない。

（２） 消費者の嗜好が多様化するに伴い、複数の種類
の充填液を同時に生産できる設備への要望が生産性向上
の観点からも高まりつつあるが、従来技術では満足され
ていない。

（問題点を解決するための手段） このため本発明は、前部を後部に室を有し、複数個の
容器を支持搬送する多数の容器ホルダがその内部を循環
する無菌チャンバと、同無菌チャンバの容器入側及び出
側に、プレ滅菌時に閉とし、通常の無菌充填時に開とさ
れる高圧、高熱に耐える密閉構造の扉を設け、前記無菌
チャンバ内に容器滅菌装置、容器に滅菌済充填液を充填
する充填装置及び充填容器に滅菌済蓋で密封する密封装
置を設けると共に、前記前室には前工程からの搬送容器
を受け取る装置を設け、前記後室には後工程へ充填容器
を受け渡す装置を設けてなるもので、これを課題解決の
ための手段とするものである。

（作用） （１） 無菌チャンバ内のプレ滅菌を例えば高温蒸気で
行なうことにより、チャンバ内部及び容器ホルダが滅菌
される。無菌チャンバ内には無菌エアが供給され陽圧を
保持することにより無菌状態を維持する。

（２） このように無菌とされたチャンバ内で容器ホル
ダにより容器を搬送し、容器滅菌、充填、蓋シールを順
次行ない、無菌製品を製造する。

（３） 複数種類の容器、複数種類の充填液が制御装置
により制御されて充填部で充填液種の選択が行なわれ、
一つのラインで随時、複数品種を無菌状態で生産をなし
て、多様化に対応する。

（実施例） 以下、本発明を図示実施例に基づき更に詳しく説明す
る。

第１図乃至第10図に本発明の代表的な実施例を示す。

本発明は、無菌チャンバを設け、無菌チャンバ内に容
器ホルダを循環させるようにしたこと、無菌チャンバは
入側及び出側に高圧、高熱に耐える密閉構造の扉を設
け、チャンバ内をプレ滅菌するときは扉を閉にし、通常
生産運転時は扉を開にできるようにしたこと、このプレ
滅菌後の無菌チャンバ内を無菌エアを陽圧に保つように
するため、無菌チャンバ前後の扉の内側にそれぞれ前
室、後室が設けてあり、例えば無菌チャンバ中央部との
仕切部に容器が通過できる程度の小孔を設けて、外部空
気が無菌チャンバ内に入らないようにする。

無菌チャンバ内で複数個の容器が容器ホルダによって
搬送される間に、容器滅菌部、滅菌済充填液の充填部
（２段充填可能）及び滅菌した仮シール蓋の被せシール
部を設けて無菌製品を製造できるようにしたこと、をそ
の構成要件とし、更には容器ホルダは複数種類の容器ホ
ールドをできるようにしたこと、及び充填部で第１充
填、第２充填・・・・のように複数段の充填ができるよ
うにし、且つ第１充填でも同一容器ホルダ内の複数容器
に対して別々の種類の充填液が充填できるようにしたこ
と、により多様化対応ができるようにする。

第１図は本発明が適用された充填ラインの全体を概略
的に示したものである。

同図において、１はバルクアンローダであり、びん等
の容器がパレット、ケース等により矢印２から供給さ
れ、容器を図示せぬ容器ホルダに受渡して、コンベア４
で矢印14の方向に搬送させる。一方の空ケース等は矢印
３の方向へ搬出されるようになっている。

５は洗浄機で、空容器の内外に付いているほこり等の
汚れをとるために洗浄する機械であり、例えば特願昭60
−159962号の洗浄工程Ｂに示された方法で行なう。

６は本発明の対象となる無菌充填機であって、その詳
細については後述する。

７はキャッパであり、無菌充填機６により被充填物を
詰められた容器の口にキャップを装着して巻き締めを行
なう装置で、例えば特願昭60−159962号のキャッピング
工程Ｄに示された方法で行なう。

８はコンベア４と同様の構造と機能をもつコンベア
で、無菌充填機６以降に配設されている。

９は温びん機で、無菌充填された容器（びん）の表面
は結露する虞れがあり、この結露した水滴によって段ボ
ールケース等のケースに悪影響を及ぼすことがあるの
で、結露防止のためにびんを温める装置である。

10はケースパッカで、上記ケースアンローダ11から取
り出されたケース等にびんをケース詰めする機械であ
り、ケース詰めされたびんは矢印12側の図示しないパレ
ットローダ側へ搬出される。

13は以上のバルクアンローダ１からケースパッカ10に
至るライン全体をコントロールするための制御装置であ
る。

第２図乃至第10図は本発明に係る無菌充填機６の一実
施例を示している。これらの図において、21は断面が円
形、楕円形或は矩形等の細長い胴体から成る無菌チャン
バで、その前・後部に前室22と後室23をもっている。前
室22は無菌チャンバ21の延長になる胴部、無菌チャンバ
21との仕切壁24、及び外部との遮断を可能とした前扉25
とから構成されている。前扉25は開閉でき、外部との遮
断をするときは前室22の端部と密着できるような構造と
されている。後室23も前室22と同様の構造をもち、仕切
壁26と後扉27とで構成され、後扉27は前扉25と同様の構
造となっている。

第３図乃至第７図において、28は複数個の容器20を同
時に搬送する容器ホルダであり、特願昭61−218200号に
その１例が示されている。容器ホルダ28は１対のホルダ
レール29A,29Aに支持され、１対のホルダガイド30A,30A
に案内されて図示しない駆動機構により、容器20を容器
滅菌部31、第１充填部32、第２充填部33、仮シール蓋被
せ部34、仮シール部35へと間歇的に搬送するようになっ
ている。

第２図では容器ホルダ28が１度に２個づつ間歇搬送さ
れる例を示している。容器ホルダ28は容器受渡し部36で
容器受渡し装置37により容器20が取り出されると、図示
せぬ容器ホルダ28の下降装置により矢印38のように下降
され、以下第３図に示す下方の１対のホルダレール29B,
29Bに支持され、同時に１対のホルダガイド30B,30Bに案
内されて図示しない駆動機構により上流側へ搬送される
ようになっている。

容器ホルダ28が前室22側の容器受取り部39に到達する
と図示せぬ容器ホルダ上昇装置により矢印40のように上
昇され、次いで容器受取り装置41により空容器20が受け
渡されるようになっている。このようにして容器ホルダ
28は無菌室21内を循環されるようになっている。なお、
容器受渡し部36、容器受取り部39の上方にある各仕切壁
26,24の天井面には容器20が通過できる程度の開口部42,
43があけられている。

第２図のＶ−Ｖ矢視図である第３図において、50A〜5
0Fはノズル取付板51に取付けられる第１充填部32の充填
ノズルである。52は摺動バーで、その下端はノズル取付
板51に取付けられ、上端はサポートバー54に取付けられ
ており、レばー55、レバー56、ピン57、ピン58、図示し
ない固定フレームに取付けられたピン59、作動バー60を
介して図示しない往復動駆動機構による矢印61の往復動
により矢印62のように昇降されるようになっており、無
菌チャンバ21の上方に設けられた摺動ガイド53により昇
降動をガイドされるようになっている。

摺動バー52の上昇時、摺動ガイド53より上方の無菌で
ない雰囲気中に突出された摺動バー52が次に下降すると
き、菌を付着させたまま下降する。こうした摺動バー52
の昇降の繰り返しにより菌が無菌チャンバ内に持ち込ま
れないように、例えば高温の蒸気が吹込み口53Aから入
れられ、封出口53Bから出されるような構造がとられ前
記摺動部が熱により滅菌されるようになっている。

64A〜64Fはフレキシブルチューブであり、その下端は
各充填ノズル50A〜50Fと接手63A〜63fを介して接続さ
れ、上端は無菌チャンバ21に固定された液パイプ66A〜6
6Fと接手65A〜65Fを介して接続されており、摺動バー52
の昇降62に対応して屈伸するようになっている。

67Aは液パイプ66Aと66Bをつなぎ合わせるジョイント
を示し、67Bは同様に液パイプ66Cと66Dを、また67Cは液
パイプ66Eと66Fをつなぎ合わせるジョイントである。

68A〜68Cは充填液タンクであって、その内部に滅菌さ
れた充填液が入れられており、また、その下流はパイ
プ、図示しない充填ピストン、切換バルブ、パイプを経
て前記各ジョイント67A67Cに接続されている。

本実施例では、容器ホルダ28は６個の容器を搬送し、
充填ノズル50A,50Bは液種（Ａ）を、充填ノズル50C,50D
は液種（Ｂ）を、充填ノズル50E,50Fは液種（Ｃ）を充
填する例を示している。

なお、液充填は第４図に示すように充填ノズル50A〜5
0Fが下降して容器20の口部内に入った状態のときに行な
われるようになっている。

第２図のＷ−Ｗ矢視図である第５図において、70A〜7
0Fは第２充填部における第１充填機33aの充填ノズルを
示し、ノズル取付板71に取付けられている。

以下、符号72〜86までは上記第１充填部32と同様の構
造であり、符号52に相当するものが符号72、符号53に相
当するものが符号73……、符号66A〜66Fに相当するもの
が符号86A〜86Fとなっている。87はジョイントパイプで
あり、パイプ86A〜86Fと接続され、図示しない切換バル
ブ、充填ピストン、パイプを経て充填液タンク88a（第
２図）と接続されている。

33a〜33cは第２充填部33における第１充填機〜第３充
填機で、充填液がそれぞれに異なった液種a,b,cに対応
できるようになっている。

第２図のＸ−Ｘ矢視図である第６図において90A〜90F
はそれぞれ噴霧ノズルを示し、第２図の容器滅菌部31に
おける過酸化水素噴霧装置31Aにおいて容器20内を滅菌
するための霧状の過酸化水素（例えば35％濃度）を噴霧
するための噴霧ノズルで、第１充填部32の場合と同様の
機構であり矢印91のように往復動し、第４図と同様に噴
霧ノズル90A〜90Fが下降して容器20の口部内に入った状
態で、過酸化水素が噴霧されるようになっている。過酸
化水素の霧は図示しない霧発生装置で作られ、パイプ92
を経て供給されるようになっている。

第２図及び第７図の31B〜31Hはそれぞれ乾燥装置を示
し、容器滅菌部31において過酸化水素を噴霧された容器
20を乾燥させるために、高温（例えば100℃）の無菌エ
アを吹付けて乾燥させる装置で、エアノズル95A〜95Fか
ら高温の無菌エアを常時吹き出している。エアノズル95
A〜95Fは第１充填部32の場合と同様に矢印96のように往
復動し、容器ホルダ28が搬送される間は上昇状態になり
容器ホルダ28が停止している間は下降状態になるように
されている。この下降状態のときは、エアノズル95A〜9
5Fが容器の口部内に入れられて高温の無菌エアの吹付け
効果を大きくするようにしている。乾燥装置31B〜31Hが
上記の如く多段階に設けられているのは容器20内の過酸
化水素の乾燥を十分にするためである。

なお、同図中97は高温の無菌エアをエアノズル95A〜9
5Fに供給するためのパイプである。

第８図は第２図のＺ部における作動説明図であり、10
0は容器20の口部に滅菌されている仮シール蓋102を被せ
るための仮シール蓋102を供給するシュートで、本実施
例では６列の容器に対応して６列設けられている。

第２図及び第８図において、仮シール蓋102は蓋コン
ベア101内で滅菌され、整列されてシュート100に図示し
ないセレクタで供給されるようになっている。仮シール
蓋102は第８図（ａ）〜第８図（ｃ）に図示したように
容器20が矢印103の向きに搬送されるにしたがって、容
器の口部20Aが仮シール蓋102と係合して嵌められるよう
になっている。

第２図において105は仮シール蓋102を容器20の口部20
Aにヒートシールするための仮シール部35に設けられた
シールヒータで、第１充填部32の充填ノズル50A〜50Fと
類似した機構をもち、シールヒータ105自身が昇降する
ようになっていて、下降した状態で仮シール蓋102を押
付け、ヒートシールするようになっている。

110は前室22に設けられた容器受取り装置41の容器グ
リッパを示し、容器20の口部をグリップ及び開放するも
のであり、グリッパヘッド111に６個×２列のグリッパ1
10が取付けられ、摺動台113の図示しないガイドに沿っ
て、往復駆動機構112により矢印114の方向に往復動され
るようになっている。なお、往復動機構112とグリッパ
ヘッド111は図示しない構造により、必要なときだけ係
合できるようになっている。115はグリッパヘッド111を
昇降させる駆動装置で、グリッパヘッド111を矢印116及
び矢印117の方向に往復動させるようになっている。

後室23内に設けられる容器受渡し装置37も、上記容器
受取り装置41とほぼ同様の構造となっている。

120は無菌エア及び蒸気を矢印121の向きに投入するた
めの投入口で、無菌チャンバ21の長手方向の中央に近い
ところに設けられている。122は無菌チャンバ21内のド
レン水を矢印123の向きに排出するためのドレン口で、
無菌チャンバ21の前記投入口120とは反対側に設けられ
ている。無菌チャンバ21内は、投入口120から投入され
る無菌エア及び容器滅菌部31から吹出される無菌エアで
陽圧になるが、無菌エアには容器滅菌部31で蒸発された
過酸化水素も混じっている。排出口124は過酸化水素を
含んだ空気が開口部43を経て前室22内に溢れ出たとき、
この空気を図示しないブロアで吸引して排出するための
排出口で矢印125の向きに排出される。排出空気量は無
菌チャンバ21内の空気量とのバランスを保つ必要がある
ので、排出口124にはダンパ126が設けられ、その開度が
調整されるようになっている。なお、後室23にも同様の
排出口124及びダンパ126が設けられている。

無菌チャンバ21には第３図に示す様にマンホール130
が設けられ、生産運転時はマンホール130が密閉状態で
閉じられ、メンテナンス時等にはこれを開けて内部を操
作できるようにしている。マンホール130は無菌チャン
バ21の長手方向の適所に設けられている。131は無菌チ
ャンバ21内のメンテナンス用空間で、必要により人が入
れる程度の広さとなっている。

次に、その作用について述べる。

〔無菌チャンバのプレ滅菌〕

無菌充填生産をする前に無菌チャンバ内を滅菌しなけ
ればならないが、そのプレ滅菌は次のようにして行な
う。

（１） 前扉25、後扉27を閉じるためにコンベア４、コ
ンベア８が図示しない移動機構で前室22と後室23からそ
れぞれ外部へ移動される。次いで前扉25、後扉27が第２
図の２点鎖線の様に閉じられ無菌チャンバ21内が密閉状
態となる。

（２） 投入口120から高温蒸気が投入され、無菌チャ
ンバ21内の内壁面および構造物が高熱で滅菌される。

（３） 無菌チャンバ21のプレ滅菌中、又は滅菌時、又
は滅菌後に、第１充填部32及び第２充填部33の内部も前
工程から送られてくる高温蒸気によって滅菌される。

（４） 同様に容器滅菌部31及び仮シール蓋被せ部34の
内部も滅菌される。

（５） 所要時間滅菌した後、高温蒸気の供給が止めら
れ、次いで高温乾燥無菌エアによって内部が乾燥され
る。なお、必要に応じて無菌チャンバ21内に溜まったド
レン水は、ドレン口122から内部の無菌状態がこわれな
いように、外部へ排出される。

（６） 無菌チャンバ内が乾燥すると、高温無菌エアが
常温の無菌エアに切り換えられて内部は無菌エアにより
陽圧にされる。

（７） 必要に応じて、排出口124から余分な無菌エア
が排出される。

（８） 本実施例では無菌チャンバ内のプレ滅菌に高温
蒸気を使用した例を示したが、35％過酸化水素の噴霧で
滅菌する方法もある。この場合、無菌チャンバ内には図
示しない噴霧ノズルが適所に必要な数だけ配置され、噴
霧の後、投入口120からの高温乾燥無菌エアが投入され
て霧状の過酸化水素で湿った無菌チャンバ内を乾燥する
ことにより滅菌される。

〔無菌チャンバのプレ滅菌後〕

（１） 無菌チャンバ21内に陽圧用の無菌エアが供給さ
れたままで前扉25及び後扉27が第２図の実線で示す様に
開けられ、コンベア４とコンベア８が前室22と後室23の
各所定位置に移動される。

（２） 前工程から容器20が容器ホルダ28により搬送さ
れ、容器受取り装置41によって容器20が６個×２列＝12
個を１度に無菌チャンバ内の容器ホルダ28に受渡され、
無菌チャンバ21内を順次搬送されて容器滅菌部31で容器
滅菌された後、第１充填部32で容器４個づつの単位で異
なった液種（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）が充填される。次いで、
第２充填部33で第１充填機33aの液種ａが充填される。
続いて、容器20は第２充填機、第３充填機を通され、そ
れぞれ異なる液種b,cが充填される。第１充填部32及び
第２充填部33において、充填される液種（A,B,C,a,b,
c）の選択は、予め制御装置13によって決定されてい
る。

（３） 充填後は仮シール蓋被せ部34で仮シール蓋102
が被せられ、次いでヒートシールされる。（第９図） （４） 次いで容器受渡し部36において、容器受渡し装
置37により容器20が外部の容器ホルダ28に受け渡され、
コンベア８により搬送されてキャッパ７でキャップを巻
き締めされる。（第10図） 上記実施例では第２充填部32において、第１充填機33
aで液種ａを６個×２列＝12個の容器20に充填する例と
して説明したが、例えば第１充填機33aで液種ａを４個
の容器のみに充填するように、ジョイントパイプ87とパ
イプ86A〜86Fとの接合部に切換バルブを設けることもで
きる。また、第１充填部32と第２充填部33を種々組合わ
せることにより、多種類の液種に対応できるとともに、
容器ホルダ28に供給される容器20についても各種の容器
を選択することにより、一つのラインで随時、複数品種
の容器と液種の組合わせが可能になる。

このようにして多品種の製品を一度に無菌充填するこ
とができ、多様化に対応した生産性のよい生産をするこ
とができる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明した如く本発明は食品機械における
充填ラインに組込んで無菌充填を可能にしたもので、更
には異なった種類の容器に複数種類の被充填物を同時に
無菌充填できるようになり、需要の多様化に即応できる
と共に生産性の向上が図れるものである。また無菌チャ
ンバ内の装置設備を滅菌でき、その後扉を開き無菌環境
の中で無菌充填ができ、更に高圧、高熱に耐える密閉構
造の扉を設けて陽圧に保つため、運転中に無菌チャンバ
内の無菌状態を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての無菌充填機の前後工
程を含んだ充填ラインの概略を示す全体図、第２図は同
無菌充填機の正面断面図、第３図は充填ノズルが上昇し
たときの第２図のＶ−Ｖ矢視図、第４図は充填ノズルが
下降したときの同じくＶ−Ｖ矢視図、第５図は第２図の
Ｗ−Ｗ矢視図、第６図は第２図のＸ−Ｘ矢視図、第７図
は第２図のＹ−Ｙ矢視図、第８図は第２図のＺ部詳細
図、第９図は仮シール蓋がなされた容器口部の断面図、
第10図はキャップ後の容器口部断面図、第11図は従来の
充填機に使用されるパレットの平面図、第12図は同正面
図、第13図は従来の充填機の平面図である。 図の主要部分の説明 20……容器 21……無菌チャンバ 22……前室 23……後室 24,26……仕切壁 25……前扉 27……後扉 28……容器ホルダ 31……容器滅菌部 32,33……充填部 34……蓋被せ部 35……仮シール部 37……容器受渡し装置 41……容器受取り装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前部と後部に室を有し、複数個の容器を支
   持搬送する多数の容器ホルダがその内部を循環する無菌
   チャンバと、同無菌チャンバの容器入側及び出側に、プ
   レ滅菌時に閉とし、通常の無菌充填時に開とされる高
   圧、高熱に耐える密閉構造の扉を設け、前記無菌チャン
   バ内に容器滅菌装置、容器に滅菌済充填液を充填する充
   填装置及び充填容器に滅菌済蓋で密封する密封装置を設
   けると共に、前記前室には前工程からの搬送容器を受け
   取る装置を設け、前記後室には後工程へ充填容器を受け
   渡す装置を設けることを特徴とする無菌充填機。