(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無菌環境に設けられていて、無菌状態でプリフォームの成形、ボトル化およびボトル内への飲料水の充填を行う無菌充填システムであって、
プリフォーム成形機と、
前記プリフォーム成形機により成形されたプリフォームを膨らませてボトル化するためのブロー機と、
前記ブロー機と特定の連結構造によって一体化されており、前記ブロー機でボトル化されたボトルに飲料水を充填するための充填機と
を含み、
前記ブロー機と前記充填機とを一体化する前記特定の連結構造は、回転可能で、その周縁部にボトルを保持することのできる複数のスターホイールを含み、
前記複数のスターホイールは、
前記ブロー機で作られるボトルを取り出すための搬出用スターホイールと、
前記充填機へボトルを供給するための充填用スターホイールとを含み、
前記搬出用スターホイールと前記充填用スターホイールとの間には、前記搬出用スターホイールで保持されたボトルを前記充填用スターホイールに受け渡すための受け渡し用スターホイールが備えられており、
前記受け渡し用スターホイールは、前記搬出用スターホイールおよび前記充填用スターホイールに係合した稼働状態と、少なくともいずれかのホイールから外れて、前記搬出用スターホイールと前記充填用スターホイールとの間を一時的に閉鎖可能な退避状態とに変位できるものであり、
前記ブロー機で作られるボトルは、前記複数のスターホイールを順次経由して前記充填機へ送られることを特徴とする無菌充填システム。
【請求項２】
無菌環境に設けられていて、無菌状態でプリフォームの成形、ボトル化およびボトル内への飲料水の充填を行う無菌充填システムであって、
プリフォーム成形機と、
前記プリフォーム成形機により成形されたプリフォームを一時貯留するためのプリフォームバッファと、
前記プリフォームを膨らませてボトル化するためのブロー機と、
前記ブロー機と特定の連結構造によって一体化されており、前記ブロー機でボトル化されたボトルに飲料水を充填するための充填機と
を含み、
前記ブロー機と前記充填機とを一体化する前記特定の連結構造は、回転可能で、その周縁部にボトルを保持することのできる複数のスターホイールを含み、
前記複数のスターホイールは、
前記ブロー機で作られるボトルを取り出すための搬出用スターホイールと、
前記充填機へボトルを供給するための充填用スターホイールとを含み、
前記搬出用スターホイールと前記充填用スターホイールとの間には、前記搬出用スターホイールで保持されたボトルを前記充填用スターホイールに受け渡すための受け渡し用スターホイールが備えられており、
前記受け渡し用スターホイールは、前記搬出用スターホイールおよび前記充填用スターホイールに係合した稼働状態と、少なくともいずれかのホイールから外れて、前記搬出用スターホイールと前記充填用スターホイールとの間を一時的に閉鎖可能な退避状態とに変位できるものであり、
前記ブロー機で作られるボトルは、前記複数のスターホイールを順次経由して前記充填機へ送られることを特徴とする無菌充填システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の無菌充填システムにおいて、
前記プリフォーム成形機は、樹脂を連続で溶融させながら、バッチ式で射出成形する射出成形機を含み、
前記射出成形機には、射出成形時に閉じられ、プリフォームを取り出す際に開かれる少なくとも２分割部材を含む金型と、金型が開いた際、一方の金型に付着しているプリフォームを取り外して所定の位置へ搬出する取り外しユニットとが備えられ、
前記金型および前記取り外しユニットは、所定の条件を満たす無菌環境内に設けられていることを特徴とする、無菌充填システム。
【請求項４】
請求項３記載の無菌充填システムにおいて、
前記射出成形機による射出成形開始時には、予め定める回数だけ前記バッチ式の射出成形が行われてプリフォームが成形され、成形されたプリフォームは前記取り外しユニットにより取り出され、前記所定の条件を満たす無菌環境外へ搬出されることを特徴とする、無菌充填システム。
【請求項５】
請求項２記載の無菌充填システムにおいて、
前記プリフォーム成形機は、樹脂を連続で溶融させながら、バッチ式で射出成形する射出成形機を含み、
前記射出成形機には、射出成形時に閉じられ、プリフォームを取り出す際に開かれる少なくとも２分割部材を含む金型と、金型が開いた際、一方の金型に付着しているプリフォームを取り外して所定の位置へ搬出する取り外しユニットとが備えられ、
前記取り外しユニットが取り外して搬出する前記所定の位置には搬送路が設けられ、当該搬送路は、プリフォームを前記プリフォームバッファに順次搬送し、搬送中にプリフォームをエアにより冷却することを特徴とする、無菌充填システム。
【請求項６】
請求項２または５に記載の無菌充填システムにおいて、
前記プリフォームバッファは、このシステムにより作られるボトルに飲料水が充填されるに当たり、前記ブロー機に供給するプリフォームを一時保管する容量にされていることを特徴とする、無菌充填システム。
【請求項７】
請求項６記載の無菌充填システムにおいて、
前記プリフォームバッファは、所定数（所定量）のプリフォームを保管するためのバッファタンクを含むことを特徴とする、無菌充填システム。
【請求項８】
請求項６記載の無菌充填システムにおいて、
前記プリフォームバッファは、所定数（所定量）のプリフォームを載置して搬送するためのバッファ用ベルトを含むことを特徴とする、無菌充填システム。
【請求項９】
請求項２または５〜８のいずれかに記載の無菌充填システムにおいて、
前記プリフォームバッファに一時保管されたプリフォームの量または数を検出する検出ユニットと、
前記検出ユニットで検出されるプリフォームの量または数に基づいて、前記プリフォーム成形機の成形速度を調整する成形速度制御ユニットとを含むことを特徴とする無菌充填システム。
【請求項１０】
請求項２または５〜９のいずれかに記載の無菌充填システムにおいて、
前記プリフォームバッファと前記ブロー機との間には、前記プリフォームバッファから搬出されるプリフォームを前記ブロー機へ搬送するための無菌搬送ユニットが備えられていることを特徴とする、無菌充填システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の無菌充填システムにおいて、
前記ブロー機は、搬送されてくるプリフォームを所定の温度に加熱するためのオーブンと、
前記オーブンにより加熱されたプリフォームを膨らませてボトル化するボトル化機構とを含むことを特徴とする、無菌充填システム。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の無菌充填システムにおいて、
前記受け渡し用のスターホイールが前記退避状態において、前記ブロー機と前記充填機との連通路を一時的に閉じるシャッターユニットが備えられており、
前記シャッターユニットを閉じた状態において、前記ブロー機側を乾燥状態で滅菌することができ、
前記充填機側を湿式方式を用いて滅菌することができる、無菌充填システム。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の無菌充填システムにおいて、
前記プリフォーム成形機、前記ブロー機および前記充填機は、内部に無菌環境を区画するクリーンブースで覆われており、かつ、当該クリーンブース内は、クリーンブース外に比べて気圧の高い陽圧となっていることを特徴とする、無菌充填システム。
【請求項１４】
請求項２または５〜１０のいずれかに記載の無菌充填システムにおいて、
前記プリフォーム成形機、前記ブロー機および前記充填機は、内部に無菌環境を区画するクリーンブースで覆われており、前記プリフォームバッファも、前記クリーンブースと連通されたクリーンブースで覆われており、かつ、当該クリーンブース内は、クリーンブース外に比べて気圧の高い陽圧となっていることを特徴とする、無菌充填システム。
【請求項１５】
請求項１３または１４記載の無菌充填システムにおいて、
前記各機器を覆う前記クリーンブースには、その上面にクリーンブース外の空気を吸い込むためのファン、および、ファンで吸い込まれる空気を濾過するためのＨＥＰＡフィルタまたはＵＬＰＡフィルタが、所定の間隔をあけて配列されており、
前記クリーンブースには、その下面側にクリーンブース内の空気が排出される排気窓が形成されていることを特徴とする、無菌充填システム。
【請求項１６】
請求項１５記載の無菌充填システムにおいて、
前記各機器を覆う前記クリーンブース(システム全体)は、さらに、所定のクリーン度の無菌環境内に設けられていることを特徴とする、無菌充填システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無菌充填システム、詳しくは、原料樹脂を成形してボトルを成形する工程からボトルへ飲料水を充填する工程までを無菌環境で行い、さらに、飲料水の充填後、ボトル内部を陽圧に保持したままシールするシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラスチックボトル入り清涼飲料水（スポーツドリンク、ミネラルウォーター、紅茶、炭酸飲料など）が増えてきている。プラスチックボトル入り清涼飲料水は、たとえば、ＰＥＴなどの原料樹脂を成形してボトルを作った後、当該ボトルに飲料水を充填し、ボトルにキャップをしてシールすることにより製造される。このような製造ラインは、人が摂取する飲料水や人の口に触れるボトルを取り扱うので、無菌状態に管理されている必要がある。【０００３】
たとえば、プリフォーム成形機とボトル成形機とを一体的に有し、ペレット樹脂をプリフォームに成形する工程と、プリフォームを膨らませてボトルに成形する工程とを連続して行うプリフォーム・ボトル連続成形機と、ボトルを充填工程に搬送する無菌エアコンベアと、無菌エアコンベアの終端に設置された充填装置とを備えるプラスチックボトルの無菌充填設備が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１６７２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、上記のような無菌状態に管理されるプラスチックボトル入り清涼飲料水の製造ラインにおいて、（１）製品品質の向上（無菌状態の徹底）、（２）作業員の安全性の向上、（３）製造コストの低減、および（４）環境負荷の低減の４つの目的を達成しようと検討してきた。
特許文献１の設備（システム）では、ラインの上流側に設置されたプリフォーム・ボトル連続成形機により、ペレット樹脂を最終形状のボトルにまで一気に成形し、ボトル形状のままエアコンベアで充填装置へ搬送する。そのため、大きく膨らんだボトルを並べておくことが可能な長いエアコンベアを設置する必要があり、そのようなエアコンベアの設置スペースを確保できる大きな工場が必要である。そのため、（３）製造コスト（設備コスト）が高くつく。【０００６】
また、何らかのトラブルにより後工程の充填装置などが一時停止して、エアコンベアから充填装置へのボトルの受け渡しができなくなると、成形機から搬出されたボトルがエアコンベア上に溜まっていき、最終的には成形機の停止を余儀なくされる。逆も同様に、成形機などが一時停止した場合にも、充填装置などの停止を余儀なくされる。このように、システムを構成する装置が１つでもトラブルにより一時停止すると、その他の装置が影響を受け、結果としてシステム全体を停止させることになるので、効率的ではない。また、システムを再稼動したときに、再稼動前後の製品の品質にバラツキが生じて、（１）製品品質を維持できない場合もある。【０００７】
また、特許文献１の設備により、プラスチックボトル入り清涼飲料水の製造ラインにおける（２）作業員の安全性の向上、および（４）環境負荷の低減を十分に達成できるとは言い難い。
本発明の目的は、プラスチックボトル入り清涼飲料水の製造ラインにおいて、（１）製品品質の向上（無菌状態の徹底）、（２）作業員の安全性の向上、（３）製造コストの低減、および（４）環境負荷の低減の４つの目的を達成することができる無菌充填システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、無菌環境に設けられていて、無菌状態でプリフォームの成形、ボトル化およびボトル内への飲料水の充填を行う無菌充填システムであって、プリフォーム成形機と、前記プリフォーム成形機により成形されたプリフォームを膨らませてボトル化するためのブロー機と、前記ブロー機と特定の連結構造によって一体化されており、前記ブロー機でボトル化されたボトルに飲料水を充填するための充填機とを含み、前記ブロー機と前記充填機とを一体化する前記特定の連結構造は、回転可能で、その周縁部にボトルを保持することのできる複数のスターホイールを含み、前記複数のスターホイールは、前記ブロー機で作られるボトルを取り出すための搬出用スターホイールと、前記充填機へボトルを供給するための充填用スターホイールとを含み、前記搬出用スターホイールと前記充填用スターホイールとの間には、前記搬出用スターホイールで保持されたボトルを前記充填用スターホイールに受け渡すための受け渡し用スターホイールが備えられており、前記受け渡し用スターホイールは、前記搬出用スターホイールおよび前記充填用スターホイールに係合した稼働状態と、少なくともいずれかのホイールから外れて、前記搬出用スターホイールと前記充填用スターホイールとの間を一時的に閉鎖可能な退避状態とに変位できるものであり、前記ブロー機で作られるボトルは、前記複数のスターホイールを順次経由して前記充填機へ送られることを特徴とする無菌充填システムである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、無菌環境に設けられていて、無菌状態でプリフォームの成形、ボトル化およびボトル内への飲料水の充填を行う無菌充填システムであって、プリフォーム成形機と、前記プリフォーム成形機により成形されたプリフォームを一時貯留するためのプリフォームバッファと、前記プリフォームを膨らませてボトル化するためのブロー機と、前記ブロー機と特定の連結構造によって一体化されており、前記ブロー機でボトル化されたボトルに飲料水を充填するための充填機と含み、前記ブロー機と前記充填機とを一体化する前記特定の連結構造は、回転可能で、その周縁部にボトルを保持することのできる複数のスターホイールを含み、前記複数のスターホイールは、前記ブロー機で作られるボトルを取り出すための搬出用スターホイールと、前記充填機へボトルを供給するための充填用スターホイールとを含み、前記搬出用スターホイールと前記充填用スターホイールとの間には、前記搬出用スターホイールで保持されたボトルを前記充填用スターホイールに受け渡すための受け渡し用スターホイールが備えられており、前記受け渡し用スターホイールは、前記搬出用スターホイールおよび前記充填用スターホイールに係合した稼働状態と、少なくともいずれかのホイールから外れて、前記搬出用スターホイールと前記充填用スターホイールとの間を一時的に閉鎖可能な退避状態とに変位できるものであり、前記ブロー機で作られるボトルは、前記複数のスターホイールを順次経由して前記充填機へ送られることを特徴とする無菌充填システムである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の無菌充填システムにおいて、前記プリフォーム成形機は、樹脂を連続で溶融させながら、バッチ式で射出成形する射出成形機を含み、前記射出成形機には、射出成形時に閉じられ、プリフォームを取り出す際に開かれる少なくとも２分割部材を含む金型と、金型が開いた際、一方の金型に付着しているプリフォームを取り外して所定の位置へ搬出する取り外しユニットとが備えられ、前記金型および前記取り外しユニットは、所定の条件を満たす無菌環境内に設けられていることを特徴とする、無菌充填システムである。【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の無菌充填システムにおいて、前記射出成形機による射出成形開始時には、予め定める回数だけ前記バッチ式の射出成形が行われてプリフォームが成形され、成形されたプリフォームは前記取り外しユニットにより取り出され、前記所定の条件を満たす無菌環境外へ搬出されることを特徴とする、無菌充填システムである。【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の無菌充填システムにおいて、前記プリフォーム成形機は、樹脂を連続で溶融させながら、バッチ式で射出成形する射出成形機を含み、前記射出成形機には、射出成形時に閉じられ、プリフォームを取り出す際に開かれる少なくとも２分割部材を含む金型と、金型が開いた際、一方の金型に付着しているプリフォームを取り外して所定の位置へ搬出する取り外しユニットとが備えられ、前記取り外しユニットが取り外して搬出する前記所定の位置には搬送路が設けられ、当該搬送路は、プリフォームを前記プリフォームバッファに順次搬送し、搬送中にプリフォームをエアにより冷却することを特徴とする、無菌充填システムである。【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項２または５に記載の無菌充填システムにおいて、前記プリフォームバッファは、このシステムにより作られるボトルに飲料水が充填されるに当たり、前記ブロー機に供給するプリフォームを一時保管する容量にされていることを特徴とする、無菌充填システムである。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の無菌充填システムにおいて、前記プリフォームバッファは、所定数（所定量）のプリフォームを保管するためのバッファタンクを含むことを特徴とする、無菌充填システムである。【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項６記載の無菌充填システムにおいて、前記プリフォームバッファは、所定数（所定量）のプリフォームを載置して搬送するためのバッファ用ベルトを含むことを特徴とする、無菌充填システムである。
請求項９記載の発明は、請求項２または５〜８のいずれかに記載の無菌充填システムにおいて、前記プリフォームバッファに一時保管されたプリフォームの量または数を検出する検出ユニットと、前記検出ユニットで検出されるプリフォームの量または数に基づいて、前記プリフォーム成形機の成形速度を調整する成形速度制御ユニットとを含むことを特徴とする無菌充填システムである。【００１５】
請求項１０記載の発明は、請求項２または５〜９のいずれかに記載の無菌充填システムにおいて、前記プリフォームバッファと前記ブロー機との間には、前記プリフォームバッファから搬出されるプリフォームを前記ブロー機へ搬送するための無菌搬送ユニットが備えられていることを特徴とする、無菌充填システムである。
請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の無菌充填システムにおいて、前記ブロー機は、搬送されてくるプリフォームを所定の温度に加熱するためのオーブンと、前記オーブンにより加熱されたプリフォームを膨らませてボトル化するボトル化機構とを含むことを特徴とする、無菌充填システムである。【００１８】
請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１のいずれかに記載の無菌充填システムにおいて、前記受け渡し用のスターホイールが前記退避状態において、前記ブロー機と前記充填機との連通路を一時的に閉じるシャッターユニットが備えられており、前記シャッターユニットを閉じた状態において、前記ブロー機側を乾燥状態で滅菌・殺菌することができ、前記充填機側を、湿式方式を用いて滅菌・殺菌することができる、無菌充填システムである。
【００１９】
請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２のいずれかに記載の無菌充填システムにおいて、前記プリフォーム成形機、前記ブロー機および前記充填機は、内部に無菌環境を区画するクリーンブースで覆われており、かつ、当該クリーンブース内は、クリーンブース外に比べて気圧の高い陽圧となっていることを特徴とする、無菌充填システムである。
請求項１４記載の発明は、請求項２または５〜１０のいずれかに記載の無菌充填システムにおいて、前記プリフォーム成形機、前記ブロー機および前記充填機は、内部に無菌環境を区画するクリーンブースで覆われており、前記プリフォームバッファも、前記クリーンブースと連通されたクリーンブースで覆われており、かつ、当該クリーンブース内は、クリーンブース外に比べて気圧の高い陽圧となっていることを特徴とする、無菌充填システムである。
【００２０】
請求項１５記載の発明は、請求項１３または１４記載の無菌充填システムにおいて、前記各機器を覆う前記クリーンブースには、その上面にクリーンブース外の空気を吸い込むためのファン、および、ファンで吸い込まれる空気を濾過するためのＨＥＰＡフィルタまたはＵＬＰＡフィルタが、所定の間隔をあけて配列されており、前記クリーンブースには、その下面側にクリーンブース内の空気が排出される排気窓が形成されていることを特徴とする、無菌充填システムである。
【００２１】
請求項１６記載の発明は、請求項１５記載の無菌充填システムにおいて、前記各機器を覆う前記クリーンブース(システム全体)は、さらに、所定のクリーン度の無菌環境内に設けられていることを特徴とする、無菌充填システムである。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１記載の発明によれば、プリフォームを成形する工程、プリフォームをボトル化する工程、およびボトルに飲料水を充填する工程が、無菌環境で一貫して行われる。しかも、ブロー機と充填機とが連結構造によって一体化されていて、ブロー機と充填機との間の無菌状態が良好に保つことができるので、飲料水充填前にボトルに薬剤滅菌・殺菌を施さないか、施す場合でも薬剤の使用量を減らすことができる。したがって、菌や薬剤への製品（ボトル入り飲料水）の暴露量を減らすことができる。その結果、（１）製品（ボトル入り飲料水）の品質を向上させることができる。【００２３】
また、滅菌・殺菌用の薬剤を使用しないか、その使用量を減らすことができるので、（２）作業員の安全性を向上させることもできる。また、薬剤の不使用もしくは使用量の低減に伴い、廃棄物（薬剤）の量を減らすことができるので、（４）環境負荷を低減することもできる。
また、ブロー機および充填機が一体化されていることにより、製造ラインをコンパクトにすることができ、システムの設置スペースを縮小することができる。その結果、（３）製造コスト（設備コスト）を低減することができる。さらに、システムがコンパクトなので、システム全体や各装置の無菌状態を容易に管理することができる。
また、複数のスターホイールを用いることにより、ブロー機から充填機へのボトルの受け渡しを、確実かつ効率的に行うことができる。また、ブロー機と充填機との連結・一体化の構成が、省スペースで、かつ設計自由度が高く実現できる。
【００２４】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様に、プリフォームを成形する工程、プリフォームをボトル化する工程、およびボトルに飲料水を充填する工程が、無菌環境で一貫して行われる。しかも、ブロー機と充填機とが連結構造によって一体化されていて、ブロー機と充填機との間の無菌状態が良好に保たれるので、飲料水充填前にボトルに薬剤滅菌・殺菌を施さないか、施す場合でも薬剤の使用量を減らすことができる。したがって、菌や薬剤への製品（ボトル入り飲料水）の暴露量を減らすことができる。その結果、（１）製品（ボトル入り飲料水）の品質を向上させることができる。【００２５】
また、滅菌・殺菌用の薬剤を使用しないか、その使用量を減らすことができるので、（２）作業員の安全性を向上させることもできる。また、薬剤の不使用もしくは使用量の低減に伴い、廃棄物（薬剤）の量を減らすことができるので、（４）環境負荷を低減することもできる。
また、ブロー機および充填機が一体化されていることにより、製造ラインをコンパクトにすることができ、システムの設置スペースを縮小することができる。その結果、（３）製造コスト（設備コスト）を低減することができる。さらに、システムがコンパクトなので、システム全体や各装置の無菌状態を容易に管理することができる。【００２６】
さらに、この請求項２記載の発明では、プリフォーム成形機が、何らかのトラブルなどで一時停止した場合でも、ブロー機および充填機を止めることなく、プリフォームバッファに貯留されているプリフォームを搬送して、無菌充填を継続することができる。
また、後工程（ブロー機および／または充填機）が何らかのトラブルなどにより一時停止した場合でも、プリフォーム成形機から搬出されたプリフォームを一時的にプリフォームバッファに貯留することができる。そのため、後工程の装置が一時停止している間も、プリフォーム成形機を停止させずに稼動させ続けることができる。プリフォーム成形機を一時停止させると、成形されるプリフォーム（樹脂）が焦げるなどにより劣化する可能性がある。プリフォームバッファを設けることにより、後工程がトラブルで一時停止してもバッファに貯めることができる間は、プリフォーム成形機を停止させなくてよいから、稼働率を向上させることができる。さらに、プリフォーム成形機を停止させなくてよいので、良好な品質を保持することができる。【００２７】
しかも、一時貯留される物がボトルではなくプリフォームであるため、設備コストをかけることなく、コンパクトなバッファでも十分な効果を達成することができる。
また、プリフォーム成形機の連続稼動により、プリフォームの品質を均一に保持することができるので、製品（ボトル入り飲料水）の品質を維持しやすい。さらに、成形機の再稼動回数が減るので、劣化樹脂のプリフォーム廃棄（捨て打ち）の回数を低減することができる。その結果、捨て打ちにより生じる廃棄物を低減することができ、環境負荷の低減を図ることができる。
また、複数のスターホイールを用いることにより、ブロー機から充填機へのボトルの受け渡しを、確実かつ効率的に行うことができる。また、ブロー機と充填機との連結・一体化の構成が、省スペースで、かつ設計自由度が高く実現できる。
【００２８】
請求項３記載の発明によれば、人手を介さずに、成形されたプリフォームを無人で取り出すことができるので、システムの無菌環境を良好に維持することができる。
請求項４記載の発明によれば、プリフォームの成形開始時に、金型内の劣化樹脂を、人手を介さずにプリフォームの形態でパージすることができる。そのため、システムの無菌環境を一層良好に維持することができる。【００２９】
請求項５記載の発明によれば、プリフォームが搬送中に冷却されて固化するので、プリフォームバッファ内においてプリフォーム同士が接触し合っても、プリフォームの変形を防止することができる。
請求項６記載の発明によれば、プリフォーム成形機が何らかのトラブルなどで一時停止した場合でも、ブロー機および充填機を止めることなく、プリフォームバッファに貯留されているプリフォームを搬送して、無菌充填を継続することができる。【００３０】
プリフォームバッファの具体例としては、請求項７または８に記載のように、バッファタンクを含む構成とすることができるし、また、バッファ用ベルトを含む構成とすることも可能である。あるいは、それらの組合せでも良い。
請求項９記載の発明によれば、プリフォームの量または数が増加傾向のときにはプリフォーム成形機の成形速度を遅くして、プリフォームの成形数量を減らし、一方、プリフォームの量または数が減少傾向のときにはプリフォーム成形機の成形速度を速くして、プリフォームの成形数量を増やすことにより、プリフォームバッファにおけるプリフォームの保管量を適当な量に維持することができる。つまりプリフォーム成形機を停止させること無く、連続的にバッファタンク内のプリフォームの払い出しが可能である。またバッファタンク内にプリフォームの長時間滞留がないため、プリフォームの品質および無菌性がより向上できる。【００３１】
また、プリフォーム成形機の成形速度を遅くしてバッファタンクの満杯時間を延長できるため、プリフォーム成形機の停止回数を減らすことができる。またはバッファタンクの小型化が可能である。
請求項１０記載の発明によれば、プリフォームバッファとブロー機との間に、無菌搬送ユニットを設けることにより、プリフォーム成形機およびプリフォームバッファと、ブロー機および充填機とのレイアウトの自由度が増す。【００３２】
また、無菌搬送ユニットの搬送速度を調整することにより、ブロー機へのプリフォームの供給速度（搬送速度）が安定し、ブロー機におけるプリフォームのボトル化を良好に行うことができる。
無菌搬送ユニットは、たとえば、プリフォームを係止するための突起（係止突起）を一定間隔で有するベルトコンベアを用いて構成することができる。【００３３】
そして、ベルトコンベアで搬送する間に、プリフォームを整列させ、ブロー機に対して一定の姿勢で、かつ、一定の間隔でプリフォームを供給することができる。
【００３４】
請求項１２記載の発明によれば、システムが設置された無菌環境内を、良好に滅菌・殺菌し、無菌状態とすることができる。
請求項１３および１４記載の発明によれば、クリーンブース内がクリーンブース外に比べて陽圧であるため、クリーンブース内への菌や塵の混入を阻止することができる。その結果、クリーンブース内のプリフォーム成形機、プリフォームバッファ、ブロー機および充填機の無菌状態を良好に維持することができる。
【００３５】
請求項１５記載の発明によれば、作業員がクリーンブースを出入りする時などに菌や塵がクリーンブース内に混入した場合でも、ＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタで濾過しながら、クリーンブース内とクリーンブース外との間に空気を循環させておくことにより、ケース内の無菌状態を良好に維持することができる。
請求項１６記載の発明によれば、各クリーンブースの周囲が無菌環境に維持されているので、きれいな空気をＨＥＰＡフィルタやＵＬＰＡフィルタで濾過しながら、クリーンブース内とクリーンブース外との間に循環させることができる。 
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る無菌充填システムの概略構成図である。
【図２】図２は、プリフォーム成形機の概略的な側断面図であって、プリフォーム成形機での射出成形の方法を説明するための図である。
【図３】図３は、吸引装置およびプリフォームバッファの概略的な側面図であって、プリフォーム成形機とプリフォームバッファとの間におけるプリフォームの流れを説明するための図である。
【図４】図４は、プリフォームバッファの概略的な側面図であって、プリフォームバッファとブロー機との間におけるプリフォームの流れを説明するための図である。
【図５】図５は、ブロー機の概略的な平面図であって、ブロー機でのボトル化の方法を説明するための図である。
【図６】図６は、充填機の概略的な平面図であって、充填機での飲料水充填の方法を説明するための図である。
【図７】図７は、プリフォームバッファの他の実施形態を説明するための図であって、無菌充填システムの概略的な要部側面図である。
【図８】図８は、プリフォームバッファの他の実施形態を説明するための図であって、無菌充填システムの概略的な要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
＜無菌充填システムの全体構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る無菌充填システムの概略構成図である。
この無菌充填システム１は、たとえば、ＩＳＯクラス４（０．１μｍ径の粒子の許容濃度が１００００個／ｆｔ３である。）やＩＳＯクラス５（０．１μｍ径の粒子の許容濃度が１０００００個／ｆｔ３である。）相当の設備をもってクリーン度が保持され、室温が２０℃〜３０℃程度に保持された無菌環境のクリーンルーム２内に設置されている。
【００３８】
無菌充填システム１は、当該クリーンルーム２内において、ＰＥＴ樹脂原料からなるプリフォーム３を成形し、プリフォーム３を膨らませてボトル化し、ボトル４内に飲料水および液体窒素（ＬＮ２）を充填し、キャップ５（ＣＡＰ）を巻き締めることによって、ＰＥＴボトル入り飲料水を製造するシステムである。
無菌充填システム１は、製造ラインの上流側から下流側へかけて順に、プリフォーム成形機６と、特定の連結構造７を介して一体化されたブロー機８および充填機９とを備えている。また、この実施形態では、プリフォーム成形機６と、ブロー機８および充填機９の連結・一体化機器との間には、プリフォーム成形機６により成形されたプリフォーム３を一時貯留するためのプリフォームバッファ１０が設けられている。ここで、プリフォーム３とは、ボトル化するのに必要な量のＰＥＴ樹脂からなり、キャップ５を巻き締めるねじ部１１と、ボトル４の収容室となる胴部１２と、ねじ部１１と胴部１２との間に形成されたフランジ状の首部１３とを含む試験管のようなものである。
【００３９】
プリフォーム成形機６とプリフォームバッファ１０との間は、搬送路としての第１搬送路１４により接続され、プリフォームバッファ１０とブロー機８および充填機９の連結・一体化機器との間は、無菌搬送ユニットとしての第２搬送路１５により接続されている。これにより、複数の機器間でプリフォーム３やボトル４の受け渡しをクリーンルーム２内で行うことができ、ＰＥＴ樹脂からＰＥＴボトル入り飲料水（製品）までを無菌状態で一貫生産できる無菌製造ラインが構成されている。
【００４０】
この無菌製造ラインにおいて、プリフォーム成形機６とプリフォームバッファ１０とは、成形速度制御ユニットとしての制御装置１６により互いに電気的に接続されている。制御装置１６は、この実施形態では、プリフォームバッファ１０に一時保管されたプリフォーム３の量に基づいて、プリフォーム成形機６の成形速度を調整する。したがって、制御装置１６によりフィードバック制御することにより、プリフォーム３の量が増加傾向のときにはプリフォーム成形機６の成形速度を遅くして、プリフォーム３の成形数量を減らし、一方、プリフォーム３の量が減少傾向のときにはプリフォーム成形機６の成形速度を速くして、プリフォーム３の成形数量を増やすことができる。これにより、プリフォームバッファ１０におけるプリフォーム３の保管量を適当な量に維持することができる。つまりプリフォーム成形機６を停止させること無く、連続的にバッファタンク（プリフォームバッファ１０）内のプリフォーム３の払い出しが可能である。
【００４１】
無菌製造ラインは、クリーンルーム２よりもさらにクリーン度の高い（たとえば、クリーン度が、ＩＳＯクラス２（０．１μｍ径の粒子の許容濃度が１００個／ｆｔ３であり、以下、クラス１００とする。））設備を備えた無菌環境を区画するクリーンブース１７で覆われている。クリーンブース１７内は、クリーンブース１７外に比べて（クリーンルーム２内に比べて）気圧の高い陽圧となっている。このような陽圧環境は、たとえば、クリーンブース１７外からクリーンブース１７内に除塵エアを導入してクリーンブース１７内に空気を充満させることによって作り出すことができる。このクリーンブース１７は、たとえば、適当な大きさのアルミニウム製の板部材を組立てることにより、構成することができる。そして、そのようなクリーンブース１７は、プリフォーム成形機６、プリフォームバッファ１０、ブロー機８および充填機９などの各機器を覆うケースと、機器間を接続する搬送路を覆うケースとが一体的に接続されて構成されている。
【００４２】
各機器を覆うケースには、その上面にケース外の空気を吸い込むためのファン１８と、ファン１８で吸い込まれる空気を濾過するためのフィルタ１９（ＨＥＰＡフィルタまたはＵＬＰＡフィルタ）が設けられている。ファン１８およびフィルタ１９は、ファン１８が外側で、フィルタ１９が内側になるように所定の間隔をあけて配列されている。プリフォーム成形機６、プリフォームバッファ１０、ブロー機８および充填機９を覆うケースのファン１８を稼動させることにより、クリーンブース１７外からクリーンブース１７内に、フィルタ１９で除塵された除塵エアを導入することができる。
【００４３】
また、各機器を覆うケースの下面側には、ケース内の空気が排出される排気窓２０が形成されている。排気窓２０には、たとえば、ヒンジ機構を備える蓋２１が開閉自在に設けられている。たとえば、作業者は、蓋２１を閉めてクリーンルーム２を密閉にした状態でファン１８を稼動させることにより、クリーンブース１７内を陽圧にすることができ、一方、蓋２１を開けてクリーンブース１７の一部を開放した状態でファン１８を稼動させることにより、ファン１８から排気窓２０へ向かう方向（上方から下方へ向かう方向）の空気の流れを作り、クリーンブース１７内の菌や塵をクリーンブース１７外へ排出するための換気を行なうことができる。
【００４４】
以下では、図２〜図６を参照して、プリフォーム成形機６、プリフォームバッファ１０、ブロー機８および充填機９の構成を説明するとともに、無菌充填システム１によるＰＥＴボトル入り飲料水の製造工程を順に説明する。
＜プリフォーム成形機６およびプリフォームバッファ１０＞
図２は、プリフォーム成形機の概略的な側断面図であって、プリフォーム成形機での射出成形の方法を説明するための図である。図３および図４は、プリフォームバッファの概略的な側断面図であって、プリフォーム成形機とプリフォームバッファとの間、およびプリフォームバッファとブロー機との間におけるプリフォームの流れを説明するための図である。
【００４５】
プリフォーム成形機６は、この実施形態では、ＰＥＴ樹脂を連続で溶融させながら、バッチ式で射出成形する射出成形機により構成されており、成形機本体２２と、金型２３と、取り外しユニットとしての吸引装置２４とを備えている。
成形機本体２２は、ＰＥＴ樹脂が投入されるホッパ２５と、ホッパ２５の下端に連結された可塑化装置２６と、可塑化装置２６の下端にさらに連結された射出装置２７とを備えている。
【００４６】
可塑化装置２６は、内部に筒状の空洞を有し、その空洞の軸線方向が水平方向に平行となるように設置されたシリンダ２８と、シリンダ２８の先端部に連結され、シリンダ２８から水平方向（前方）に送り出された溶融樹脂を重力方向へ送り出すためのバレルヘッド２９と、シリンダ２８の内部の空洞に配置され、溶融した樹脂をシリンダ２８からバレルヘッド２９に輸送するためのエクストルーダ３０（スクリュー）とを含んでいる。シリンダ２８には、たとえば、シリンダ２８を加熱するためのヒータ（たとえば、バンドヒータなど）（図示せず）が設けられている。
【００４７】
射出装置２７は、バレルヘッド２９に連結され、バレルヘッド２９から重力方向へ送り出された溶融樹脂を水平方向に平行な前後両方向に分配するためのディストリビュータ３１と、ディストリビュータ３１の後端に連結され、内部に溶融樹脂を予め定める量まで一時的に貯めることができる空洞を有するシューティングポット３２と、シューティングポット３２の内部の空洞に配置され、貯められた溶融樹脂を前方へ送り出すためのピストン３３と、ディストリビュータ３１の前端に連結され、シューティングポット３２から送り出された溶融樹脂を水平方向（前方）に射出するためのノズル３４とを含んでいる。
【００４８】
ディストリビュータ３１は、バレルヘッド２９、シューティングポット３２およびノズル３４のそれぞれに繋がる３通路を内部に有するディストリビュータ本体３５と、これら３通路の交差部に設けられ、内部にＴ字状の通路を有しており、回転により当該Ｔ字状通路と３通路それぞれとの間を連通または遮断することができる弁機構３６とを有している。
【００４９】
金型２３は、成形機本体２２の前方に設置されており、２分割可能な固定側金型３７および可動側金型３８からなる。この実施形態では、固定側金型３７および可動側金型３８が係合した状態で、金型２３内には、たとえばプリフォーム３の１２８個分に相当する１２８個のキャビティ３９が形成され、成形機本体２２のノズル３４からの１ショットで１２８個のプリフォーム３を一度に作ることができる。なお、1ショットで成形されるプリフォーム３の数は、金型により変更可能である。
【００５０】
固定側金型３７は、成形機本体２２の可塑化装置２６に対して固定されている。固定側金型３７は、その内部に溶融樹脂を流すためのホットランナー４０を有するマニホールド４１と、可塑化装置２６のノズル３４から射出された溶融樹脂をマニホールド４１にガイドするガイドブッシング４２と、マニホールド４１の前面に配置され、１本のホットランナー４０からキャビティ３９の数に対応する数に分岐した金型ノズル４３とを含んでいる。固定側金型３７では、射出成形時にホットランナー４０が加熱されることにより、可動側金型３８に比べて相対的に高温に制御される。
【００５１】
可動側金型３８は、固定側金型３７の前方において、固定側金型３７に対して近づく方向（後方向）および離れる方向（前方向）にスライド自在に設置されている。可動側金型３８は、射出成形時に固定側金型３７に係合してキャビティ３９を形成し、溶融樹脂の充填によりプリフォーム３を成形可能な状態にする型締状態と、固定側金型３７から離れて、成形されたプリフォーム３を取り出し可能な状態にする型開状態とに変位できる。また、可動側金型３８は、射出成形時には、相対的に低温に制御される。可動側金型３８は、固定側金型３７の金型ノズル４３に対向する位置に一つずつ設けられ、成形されたプリフォーム３を受けるための棒状のプリフォームコア金型４４を含んでいる。
【００５２】
吸引装置２４は、プリフォームコア金型４４に保持されたプリフォーム３を、吸引によりプリフォームコア金型４４から引き離して一時的に保持するための引離し吸引装置２４ａと、吸引により引離し吸引装置２４ａからプリフォーム３を受け取って、次工程へプリフォーム３を送るための受取吸引装置２４ｂとを含んでいる。
引離し吸引装置２４ａは、その前面にプリフォームコア金型４４の数に対応する数の吸引口４５を有する盤状に形成されており、金型２３に対して近づく方向および離れる方向にスライド自在に設置されている。各吸引口４５は、プリフォームコア金型４４から引離したプリフォーム３を保持するための部分であり、それぞれプリフォーム３の胴部１２を収容可能な凹状に形成されている。
【００５３】
引離し吸引装置２４ａは、可動側金型３８が型開状態のときに固定側金型３７と可動側金型３８との間の空間に配置され、可動側金型３８からプリフォーム３を吸引可能な稼動状態と、当該空間から金型２３の側方へ外れて、可動側金型３８を型締可能とする退避状態とに変位できる。また、引離し吸引装置２４ａは、図３に示すように、退避状態において、その前面（吸引口４５の開放面）が下方に向くように回転自在とされている。吸引口４５においてプリフォーム３を保持した状態で引離し吸引装置２４ａを回転させて吸引口４５の開放面を下方に向け、その後、引離し吸引装置２４ａの吸引を解除することにより、プリフォーム３を自重により落下させることができる。
【００５４】
受取吸引装置２４ｂは、盤状に形成されており、退避状態の引離し吸引装置２４ａに対して近づく方向および離れる方向にスライド自在に設置されている。また、受取吸引装置２４ｂの後面（引離し吸引装置２４ａに対向する面）には、引離し吸引装置２４ａの吸引口４５の数に対応する数の吸引突起７７が後方へ突出して設けられている。各吸引突起７７は、吸引口４５に保持された状態のプリフォーム３の胴部１２内に入り込む部分であり、それぞれプリフォーム３の胴部１２内に挿入可能な棒状に形成されている。また、受取吸引装置２４ｂは、図３に示すように、その後面（吸引突起７７が設置されている面）が下方に向くように回転自在とされている。吸引突起７７でプリフォーム３を保持した状態で受取吸引装置２４ｂ回転させて吸引突起７７を下方に向け、その後、受取吸引装置２４ｂの吸引を解除することにより、プリフォーム３を次工程に送ることができる。
【００５５】
また、このプリフォーム成形機６は、成形機本体２２が外側に配置されるように、クリーンブース１７で覆われていて、その内部は、一定の温度（たとえば、２５℃）に保持されている。これにより、ブロー機８に搬入される前のプリフォーム３の温度のばらつきを少なくすることができ、ブロー機８で良好にボトル化することができる。クリーンブース１７の下部には、引離し吸引装置２４ａから落下したプリフォーム３をクリーンブース１７外へ排出するためのプリフォーム排出口７８が形成されている。プリフォーム排出口７８には、たとえば、ヒンジ機構を備える蓋７９が開閉自在に設けられている。
【００５６】
図３を参照して、第１搬送路１４は、多列コンベア８０と、排出用コンベア８１と、第１バケット８２と、搬送用コンベア８３と、第２バケット８４とを含んでいる。
多列コンベア８０は、受取吸引装置２４ｂの下方に設置されており、受取吸引装置２４ｂからプリフォーム３を受け取り、受け取ったプリフォーム３を複数個（この実施形態では１６個×８列）に整列させる。そして、整列後のプリフォーム３を順次搬送し、プリフォーム成形機６のショット回数に合わせて排出用コンベア８１および第１バケット８２にプリフォーム３を振り分ける。多列コンベア８０の上方には、送風機４８が設置されている。これにより、搬送中のプリフォーム３を冷却風により冷却し、傷つけること無くプリフォームバッファ１０に保管することができる。
【００５７】
排出用コンベア８１は、無端ベルトコンベアにより構成されており、初回から予め定める回数までの成形処理（バッチ処理）により成形されたプリフォーム３を排出するための搬送路である。排出用コンベア８１は、クリーンブース１７の下部に形成されたプリフォーム排出口８５を介してクリーンブース１７外へ延びている。プリフォーム排出口８５には、たとえば、ヒンジ機構を備える蓋８６が開閉自在に設けられている。
【００５８】
第１バケット８２は、昇降バケットにより構成されており、多列コンベア８０からプリフォーム３を受け取る下降位置と、受け取ったプリフォーム３を搬送用コンベア８３に送出する上昇位置との間を上下方向に自在に昇降する。この第１バケット８２は、降下位置において１ショット分（例えば、１２８個分）のプリフォーム３を収容できる容量とされている。また、第１バケット８２の下部には、プリフォーム３の送出時に開閉する開閉蓋８７が設けられている。
【００５９】
搬送用コンベア８３は、無端ベルトコンベアにより構成されており、第１バケット８２から送出されたプリフォーム３を第２バケット８４へ順次搬送する。
第２バケット８４は、スライド式昇降バケットにより構成されており、搬送用コンベア８３からプリフォーム３を受け取る上昇位置と、受け取ったプリフォーム３をプリフォームバッファ１０に送出する下降位置との間を上下方向に自在に昇降する。また、第２バケット８４は、上昇位置において、搬送用コンベア８３の近傍と、プリフォームバッファ１０の直上との間をスライド自在に移動可能である。この第２バケット８４は、上昇位置において１ショット分（例えば、１２８個分）のプリフォーム３を収容できる容量とされている。また、第２バケット８４の底壁は、２枚の扉８８により構成されており、それらの扉８８が中央から両側に開くようになっている。２枚の扉８８を開くことにより、第２バケット８４内のプリフォーム３を自重により落下させることができる。
【００６０】
図３および図４を参照して、プリフォームバッファ１０は、第２バケット８４から受け入れたプリフォーム３をばらばらに積み上げて保管するバッファタンクで構成されている。このプリフォームバッファ１０は、たとえば、この無菌充填システム１により作られるボトル４に飲料水が充填されるに当たり、ブロー機８に供給するプリフォーム３を一時保管する容量とされている。これにより、後工程（ブロー機８、充填機９、その他包装設備）が何らかのトラブルにより一時停止した場合でもプリフォーム成形機６を停止させず、稼動させ続けることができる。またはプリフォーム成形機６が何らかのトラブルなどで一時停止した場合でも、ブロー機８および充填機９を止めることなく、プリフォームバッファ１０に貯留されているプリフォーム３を搬送して、無菌充填を継続することができる。
【００６１】
プリフォームバッファ１０の内壁上部には、タンク（プリフォームバッファ１０）内のプリフォーム３の量を検出するための検出ユニットとしての量検出センサ４６が設けられている。量検出センサ４６は、制御装置１６を介してプリフォーム成形機６に電気的に接続されている。
なお、量検出センサ４６に代えて、プリフォームバッファ１０内のプリフォーム重量を測定して、プリフォームの数に換算するプリフォーム数検出センサを設けてもよい。あるいは、プリフォームバッファ１０内へ搬入されるプリフォーム３の数Ａを検出し、かつ、プリフォームバッファ１０から搬出されるプリフォーム３の数Ｂを検出し、Ａ−Ｂをプリフォーム３の数として出力するセンサを設けてもよい。
【００６２】
また、プリフォームバッファ１０の内壁における前部下端には、プリフォームバッファ１０内のプリフォーム３を第２搬送路１５に搬出するための搬出口４７が形成されている。
また図３および図４において、第２搬送路１５は、プリフォームバッファ１０に積み上げられたプリフォーム３を順次上方へ輸送する（リフトアップする）第１搬送部４９と、第１搬送部４９の後端部に接続され、リフトアップされたプリフォーム３を順次一定の間隔に整列させて輸送する第２搬送部５０とを含んでいる。
【００６３】
第１搬送部４９は、プリフォーム３を係止するための突起（係止突起５１）を一定間隔で有する無端ベルトコンベアにより構成されている。第１搬送部４９（無端ベルトコンベア）は、その前端部がプリフォームバッファ１０の搬出口４７に臨むように、搬出口４７の高さ位置に対して斜め上方へ傾斜して設置されている。プリフォームバッファ１０内のプリフォーム３は、第１搬送部４９の稼動に伴い、搬出口４７を順次通過していく係止突起５１に、一つずつもしくは数個ずつ順に引っ掛けられて斜め上方へ輸送される。
【００６４】
第２搬送部５０は、プリフォーム３の首部１３を懸吊した状態でプリフォーム３を輸送する懸吊輸送機器により構成されている。第２搬送部５０は、プリフォーム３の首部１３をガイドして引っ掛けるための左右一対のガイドレール５２を有していて、リフトアップされたプリフォーム３は、一つずつ一対のガイドレール５２の間に引っ掛けられ、一定間隔を空けて順次輸送される。
【００６５】
そして、このプリフォーム成形機６によりプリフォーム３を成形するには、まず、可動側金型３８が型締状態にされる。これにより、固定側金型３７と可動側金型３８とが係合してキャビティ３９が形成される。また、ファン１８を稼動させてクリーンブース１７内に除湿エアを導入する。これにより、冷却されて成形されたプリフォーム３の除湿エアを浴びせることができ、プリフォーム３における結露の発生を防止することができる。
【００６６】
次いで、ホッパ２５にＰＥＴ樹脂が投入され、投入されたＰＥＴ樹脂がシリンダ２８で溶融されながら、エクストルーダ３０でバレルヘッド２９に送り出される。
送り出されたＰＥＴ樹脂は、ディストリビュータ３１によりまずシューティングポット３２に一時的に所定量（たとえば、２９ｇ×１２８個分程度）まで貯められる。ＰＥＴ樹脂の貯留後、ディストリビュータ３１の弁機構３６がシューティングポット３２とノズル３４との連通状態に切り替えられ、シューティングポット３２に貯められたＰＥＴ樹脂が、ピストン３３により押し出される。これにより、溶融ＰＥＴ樹脂がノズル３４から水平方向に射出され、溶融状態を維持したまま固定側金型３７のホットランナー４０を通過し、各金型ノズル４３からキャビティ３９内に充填される。
【００６７】
充填後、たとえば、７℃程度に制御された可動側金型３８により、キャビティ３９内のＰＥＴ樹脂が冷却される。
その後、可動側金型３８が型開状態にされることにより、成形されたプリフォーム３が、プリフォームコア金型４４に刺さっている状態で可動側金型３８とともに前方へ移動する。また、それとともに、引離し吸引装置２４ａがスライド移動して稼動状態とされることにより、引離し吸引装置２４ａの吸引口４５と、プリフォームコア金型４４に刺さっているプリフォーム３とが１対１で向き合った状態となる。
【００６８】
その状態において引離し吸引装置２４ａを稼動させることにより、プリフォーム３が吸引口４５に引き寄せられてプリフォームコア金型４４から引き抜かれる。
プリフォーム成形機６では、上記した、可動側金型３８を型締状態にするステップから、プリフォーム３をプリフォームコア金型４４から引き抜くステップまでが１バッチ処理（１２８個のプリフォーム３を成形する１ショット処理）として実行される。この１バッチ処理は、たとえば、９００ｍＬのＰＥＴボトルを製造する場合、６０秒当たり４００本のプリフォーム３を成形する成形速度で実行され、その成形速度は、プリフォームバッファ１０におけるプリフォーム３の量に基づいて適宜制御される。
【００６９】
そして、プリフォーム成形機６でのプリフォーム３成形にあたっては、初回（プリフォーム成形機６の立上げ時）から予め定める回数（たとえば、５回目）までのバッチ処理により成形されたプリフォーム３は、品質が悪く、受取吸引装置２４ｂにより搬出できないことが多い。そのため、最初の５ショット目までについては、プリフォーム３がプリフォームコア金型４４から引き抜かれた後、前面が下方に向くように引離し吸引装置２４ａが９０°傾き、吸引が解除されることにより、プリフォーム３が自重により落下して、プリフォーム排出口７８から廃棄（パージ）される（捨て打ち）。この廃棄方法としては、上記方法の他、たとえば、金型２３の下方に回収容器を設けておき、その回収容器に溜まった廃棄物（プリフォーム３）を、クリーンブース１７内の清掃のときなど、クリーンブース１７内に人が立ち入ってもよいときに、所定の条件を満たす無菌環境外としてのクリーンブース１７外へ持ち出して廃棄する方法などが挙げられる。
【００７０】
その後、６ショット目以降については、プリフォーム３がプリフォームコア金型４４から引き抜かれた後、受取吸引装置２４ｂが引離し吸引装置２４ａの位置まで移動し、吸引口４５内に保持されたプリフォーム３の胴部１２内に吸引突起７７が挿入される。そして、その状態から引離し吸引装置２４ａの吸引が解除されるとともに、受取吸引装置２４ｂで吸引することにより、プリフォーム３が吸引突起７７に吸い寄せられて、引離し吸引装置２４ａから受取吸引装置２４ｂへのプリフォーム３の受け渡しが完了する。その後、吸引突起７７が下方へ向くように受取吸引装置２４ｂが９０°傾き、吸引が解除されることにより、吸引突起７７に刺さった状態のプリフォーム３が、多列コンベア８０に整列されて搬送される。搬送中、プリフォーム３は、冷却風により冷却される。これにより、プリフォーム３が搬送中に固化するので、プリフォームバッファ１０に積み上げられたプリフォーム３同士が接触し合っても、プリフォーム３の変形を防止することができる。したがって、プリフォーム３のねじ部１１に対して、キャップ５を良好に巻き締めることができる。
【００７１】
この実施例では、６ショット目以降の処理により成形されたプリフォーム３についても、所定の回数が経過するまでは、経験上、形状や品質が十分安定とはいえないので、多列コンベア８０による搬送後、第１バケット８２に入れられずに、排出用コンベア８１上に落下させる。落下後、それらのプリフォーム３は、プリフォーム排出口８５から廃棄（パージ）される（捨て打ち）。なお、この６ショット目〜４０ショット目の処理は、製品の品質によっては、省略することも可能である。
【００７２】
一方、所定の回数の経過後の処理により成形されたプリフォーム３は、品質の安定した良好な製品であり、１ショット（例えば、１２８個）ごとに第１バケット８２に入れられる。そして、第１バケット８２が上昇し、上昇位置において、１ショット分のプリフォーム３が一括して搬送用コンベア８３に搬出される。その後、搬送用コンベア８３により搬送された１ショット分のプリフォーム３が第２バケット８４に入れられ、第２バケット８４をスライド後、プリフォームバッファ１０（バッファタンク）内に下降させる。そして、プリフォームバッファ１０において積み上げられたプリフォーム３の頂部付近に第２バケット８４が達したときに扉８８を開いて、１ショット分のプリフォーム３をプリフォームバッファ１０に貯留する。このとき、第２バケット８４が山積みのプリフォーム３の頂部付近にまで下降するので、扉８８を開いてプリフォーム３を落としたときに、山積みのプリフォーム３と落下するプリフォーム３とが衝突する際の衝撃をやわらげることができる。そのため、プリフォーム３を傷つけることなく良好な品質で保管することができる。
【００７３】
プリフォームバッファ１０に保管されたプリフォーム３は、プリフォームバッファ１０において無造作に積み上げられる。この際、プリフォームバッファ１０に積み上げられた量を量検出センサ４６により検出し、その検出結果に基づいて、制御装置１６により、プリフォーム成形機６（図２参照）の成形速度を調節する。
プリフォームバッファ１０に積み上げられたプリフォーム３は、搬出口４７から順次第１搬送部４９により斜め上方へ引き上げられ、その後、第２搬送部５０で一つずつ整列させられて、ブロー機８へと搬送される。
＜ブロー機８および充填機９＞
図５は、ブロー機の概略的な平面図であって、ブロー機でのボトル化の方法を説明するための図である。図６は、充填機の概略的な平面図であって、充填機での飲料水充填の方法を説明するための図である。
【００７４】
図５および図６において、ブロー機８および充填機９は、それぞれブロー機側ケース５３および充填機側ケース５４で覆われていて、これらのケースが連通路５５を介してつながっている。この連通路５５の前後には、ブロー機８と充填機９とを一体的に連結する特定の連結構造７としての複数のスターホイール５６が設けられていて、ブロー機８および充填機９は、これらのスターホイール５６により連結されている。
【００７５】
ブロー機８は、第２搬送路１５に連続する搬送路５７を内部に有するオーブン５８と、オーブン５８の出口に設置され、出口から搬出されるプリフォーム３を受けるための搬入用スターホイール５９と、プリフォーム３をボトル化するためのボトル化機構としてのブロー機本体６０とを含んでいる。
搬入用スターホイール５９の周縁部には、プリフォーム３を一つずつ保持することのできる凹部６１が等間隔に設けられている。オーブン５８の出口から出てきたプリフォーム３は、回転する搬入用スターホイール５９の凹部６１に一つずつ順に保持されてブロー機本体６０へ送られる。
【００７６】
ブロー機本体６０は、プリフォーム３を回転させながらボトル化可能なロータリー式ブロー機により構成されていて、その周縁部に、搬入用スターホイール５９の凹部６１および受け渡し用スターホイール６５の凹部６８（後述）と係合可能な凹部６２を等間隔に有している。ブロー機本体６０の各凹部６２には、プリフォーム３を一つずつボトル化するための金型（図示せず）が設けられている。
【００７７】
複数のスターホイール５６は、ブロー機側ケース５３に設置され、ブロー機本体６０で作られるボトル４を取り出すための搬出用スターホイール６３と、充填機側ケース５４に設置され、充填機９へボトル４を供給するための複数の充填用スターホイール６４と、連通路５５上に配置されて、搬出用スターホイール６３および充填用スターホイール６４に係合した稼働状態（図５および図６において実線で表された状態）と、充填用スターホイール６４から外れてブロー機側ケース５３内に移動して、搬出用スターホイール６３と充填用スターホイール６４との間を一時的に閉鎖可能な退避状態（図５において二点鎖線で表された状態）とに変位できる受け渡し用スターホイール６５とを含んでいる。搬出用スターホイール６３、充填用スターホイール６４および受け渡し用スターホイール６５は、それぞれ周縁部にボトル４を一つずつ保持することのできる凹部６６，６７，６８を等間隔に有している。なお、スターホイールが係合しているとは、互いに隣接するスターホイールの凹部同士がスターホイールの回転により向かい合ったときに、向かい合った凹部間でボトル４の受け渡しができる状態のことをいう。この実施形態では、搬出用スターホイール６３、充填用スターホイール６４および受け渡し用スターホイール６５の３つのスターホイールが互いにボトル４の受け渡しをできるように配置された上記の連結構造が、ロータリー式のブロー機８（ブロー機本体６０）とロータリー式の充填機９とを一体化させる特定の連結構造７を構成している。
【００７８】
搬出用スターホイール６３は、受け渡し用スターホイール６５よりも大きい径のホイールで構成されている。
また、充填用スターホイール６４は、受け渡し用スターホイール６５に近い側から順に第１ホイール６９、第２ホイール７０および第３ホイール７１を含んでいて、これらが互いに係合して設置されている。受け渡し用スターホイール６５に係合される第１ホイール６９は、受け渡し用スターホイール６５よりも大きい径のホイールで構成されており、第２ホイール７０も第１ホイール６９と同じ径のホイールで構成されている。第３ホイール７１は、第１ホイール６９および第２ホイール７０よりも小さい径のホイールで構成されている。
【００７９】
充填機９は、ボトル４を回転させながら飲料水の充填可能なロータリー式充填機により構成されていて、その周縁部には、第３ホイール７１の凹部６７と係合可能な凹部７２を等間隔に有している。充填機９の各凹部７２の上方には、ボトル４に飲料水を充填するための充填ライン７３が設けられている（図６では、１つだけ表している。）。
連通路５５には、連通路５５を遮断するためのシャッター７４が上下方向にスライド自在に設置されている。受け渡し用スターホイール６５を退避状態にし、シャッター７４を下ろすことにより連通路５５を遮断することができる。連通路５５の遮断により、クリーンブース１７における充填機９および充填機９よりも下流側部分（充填機側ケース５４）と、クリーンブース１７におけるブロー機８およびブロー機８よりも上流側部分（ブロー機側ケース５３）との間の液体の流通を防止し、それらのケースをそれぞれ独立したケースにすることができる。
【００８０】
また、ブロー機側ケース５３には、ブロー機側ケース５３内に過酸化水素ガス（Ｈ２Ｏ２ガス）を供給するためのＨ２Ｏ２ガス供給ライン７５が接続されており、充填機側ケース５４には、充填機側ケース５４内に過酢酸殺菌液を供給するための過酢酸殺菌液供給ライン７６が接続されている。
そして、図４に示す第２搬送路１５により無菌状態で搬送されるプリフォーム３は、まずオーブン５８で加熱される。そして、無菌環境に保持されたブロー機側ケース５３内にＨ２Ｏ２ガスを供給しておき、オーブン５８から搬入用スターホイール５９に搬出されて凹部６１に保持されたプリフォーム３を、殺菌する。
【００８１】
次いで、オーブン５８で加熱されて軟化した状態のプリフォーム３を、搬入用スターホイール５９を経由させてブロー機本体６０に送り出す。そして、ブロー機本体６０に設けられた金型（図示せず）でプリフォーム３を挟み込み、プリフォーム３内に空気を吹き込むことにより、プリフォーム３を大きく膨らませてボトル化する。
プリフォーム３のボトル化後、受け渡し用スターホイール６５を稼動状態にしておいて、形成されたボトル４を、ブロー機本体６０から、搬出用スターホイール６３、受け渡し用スターホイール６５、第１ホイール６９、第２ホイール７０および第３ホイール７１を順次経由させて、充填機９に送り出す。
【００８２】
充填機９では、飲料水をボトル４に充填し、その後、キャップ５を巻き締める。これにより、ＰＥＴボトル入り飲料水が得られる。その後、得られたＰＥＴボトル入り飲料水は、必要に応じてラベルが貼られて出荷される。
上記のような無菌充填システム１の無菌状態は、定期的にクリーンルーム２内およびクリーンブース１７内を滅菌・殺菌処理することにより、長期間良好に保持することができる。
【００８３】
滅菌・殺菌処理は、たとえば、まず、クリーンルーム２内全体を、ホルマリンガスで殺菌する。次いで、図５および図６に示す連通路５５をシャッター７４で遮断した状態で、クリーンブース１７におけるブロー機８よりも上流側部分を、Ｈ２Ｏ２ガスで殺菌する。また、クリーンブース１７における充填機９および充填機９よりも下流側部分を、過酢酸で滅菌・殺菌する。その後、クリーンルーム２の室圧を、大気圧に比べて陽圧にすることにより、クリーンルーム２内へ菌や塵などが極力入らないようにして、無菌環境を維持することができる。
＜作用効果＞
この無菌充填システム１によれば、プリフォーム３を成形する工程、プリフォーム３をボトル化する工程、およびボトル４に飲料水を充填する工程が、クリーンルーム２内さらにはクリーンブース１７内の無菌環境で一貫して行われる。しかも、ブロー機８と充填機９とが複数のスターホイール５６による連結構造７によって一体化されていて、ブロー機８と充填機９との間の無菌状態が良好に保たれる。そのため、飲料水充填前にボトル４に薬剤滅菌・殺菌を施さず、補助的なＨ２Ｏ２ガスによる殺菌で足りるので、薬剤の使用量を削減することができる。したがって、菌や薬剤への製品（ＰＥＴボトル入り飲料水）の暴露量を減らすことができる。その結果、（１）製品の品質を向上させることができる。
【００８４】
また、滅菌・殺菌用の薬剤の使用をなくすことができるので、（２）作業員の安全性を向上させることもできる。また、薬剤の不使用に伴い、廃棄物（薬剤）の量を減らすことができるので、（４）環境負荷を低減することもできる。
また、ブロー機８および充填機９が一体化されていることにより、製造ラインをコンパクトにすることができ、無菌充填システム１の設置スペースを縮小することができる。その結果、（３）製造コスト（設備コスト）を低減することができる。さらに、無菌充填システム１がコンパクトなので、システム全体や各装置の無菌状態を容易に管理することができる。
【００８５】
さらに、プリフォームバッファ１０が設置されているので、プリフォーム成形機６が、何らかのトラブルなどで一時停止した場合でも、後工程のブロー機８および充填機９を止めることなく、プリフォームバッファ１０に貯留されているプリフォーム３を第２搬送路１５に搬送して、無菌充填を継続することができる。
また、後工程（ブロー機８および／または充填機９）が何らかのトラブルなどにより一時停止した場合でも、プリフォーム成形機６から搬出されたプリフォーム３を一時的にプリフォームバッファ１０に貯留することができる。そのため、後工程の装置が一時停止している間も、プリフォーム成形機６を停止させずに稼動させ続けることができる。プリフォーム成形機６を一時停止させると、成形されるプリフォーム３（樹脂）が焦げるなどにより劣化する可能性がある。プリフォームバッファ１０を設けることにより、後工程がトラブルで一時停止しても、プリフォーム成形機６を停止させなくてよいから、稼働率を向上させることができる。
【００８６】
しかも、一時貯留される物がボトル４ではなくプリフォーム３であるため、設備コストをかけることなく、コンパクトなバッファタンクなどで十分な効果を達成することができる。
また、プリフォーム成形機６の連続稼動により、プリフォーム３の品質を均一に保持することができるので、製品（ＰＥＴボトル入り飲料水）の品質を維持しやすい。さらに、プリフォーム成形機６の再稼動回数が減るので、劣化樹脂のプリフォーム３廃棄（捨て打ち）の回数を低減することができる。その結果、捨て打ちにより生じる廃棄物（プリフォーム）を低減することができ、環境負荷の低減を図ることができる。
【００８７】
また、プリフォーム成形機６に吸引装置２４が設置されているので、成形されて可動側金型３８に付着しているプリフォーム３を、クリーンルーム２外からの遠隔操作により引離し吸引装置２４ａおよび受取吸引装置２４ｂを稼動させることにより、成形されたプリフォーム３を無人で取り出すことができる。その結果、無菌充填システム１の無菌環境を良好に維持することができる。さらに、そのようなプリフォーム３の取出しは、プリフォーム３の成形開始時に、成形されたプリフォーム３の形状や品質が安定する間にも行なうことができる。つまり、金型内で劣化した樹脂をプリフォーム状態で、人手を介さずにパージすることができる。そのため、無菌充填システム１の無菌環境を一層良好に維持することができる。
【００８８】
また、ブロー機本体６０および充填機９がいずれもロータリー式の機器であり、さらにブロー機本体６０から充填機９へのボトル４の受け渡しを、ボトル４を一つずつ保持可能な凹部を周縁部に有する複数のスターホイール５６を用いて行うので、ボトル４の首部１３を架けて搬送を行う場合などに比べて、確実かつ効率的に行うことができる。また、ブロー機８と充填機９との連結・一体化の構成が、省スペースで、かつ設計自由度が高く実現できる。
＜プリフォームバッファの他の実施形態＞
図７は、プリフォームバッファの他の実施形態を説明するための図であって、無菌充填システムの概略的な要部側面図である。図８は、プリフォームバッファの他の実施形態を説明するための図であって、無菌充填システムの概略的な要部平面図である。なお、図７および図８において、図１〜図４に示す各部に対応する部分には、それらの各部と同一の参照符号を付している。また、以下では、同一の参照符号を付した部分についての詳細な説明を省略する。
【００８９】
前述の実施形態では、プリフォーム成形機６により成形されたプリフォーム３を一時貯留するプリフォームバッファ１０は、プリフォーム３を無造作に積み上げて保管するバッファタンクにより構成されている。しかしながら、プリフォームバッファは、プリフォームバッファ１０よりも前工程の処理速度と、後工程の処理速度との間の速度差を緩衝する作用を有するものであれば、図７および図８に示すように、ベルトコンベアにより構成されていてもよい。
【００９０】
具体的には、この実施形態では、プリフォームバッファ１０、第１バケット８２、搬送用コンベア８３、第２バケット８４、第１搬送部４９が省略されている。
それらの省略された設備に代えて、この実施形態では、通常運転時（後工程にトラブルがない場合）に多列コンベア８０からプリフォーム３を受け取る第３バケット８９と、後工程でトラブルが発生した場合に多列コンベア８０からプリフォーム３を受け取る第４バケット９０と、第３バケット８９からプリフォーム３を受け取り、第２搬送部５０へプリフォーム３を搬送する第１コンベア９１と、第４バケット９０からプリフォーム３を受け取り、第２搬送部５０へプリフォーム３を搬送する第２コンベア９２とが備えられている。
【００９１】
第３バケット８９は、第１バケット８２と同様に、昇降バケットにより構成されており、多列コンベア８０からプリフォーム３を受け取る下降位置と、受け取ったプリフォーム３を第１コンベア９１に送出する上昇位置との間を上下方向に自在に昇降する。この第３バケット８９は、降下位置において１ショット分（例えば、１２８個分）のプリフォーム３を収容できる容量とされている。
【００９２】
第４バケット９０は、第１バケット８２と同様に、昇降バケットにより構成されており、多列コンベア８０からプリフォーム３を受け取る下降位置と、受け取ったプリフォーム３を第２コンベア９２に送出する上昇位置との間を上下方向に自在に昇降する。この第４バケット９０は、降下位置において１ショット分（例えば、１２８個分）のプリフォーム３を収容できる容量とされている。
【００９３】
第１コンベア９１（通常時搬送コンベア）は、複数の無端ベルトコンベアの組み合わせにより構成されており、始端部が第３バケット８９の上昇位置に接続され、その終端部が第２搬送部５０に接続されている。第１コンベア９１は、第３バケット８９から送出されたプリフォーム３を１本ずつ、第２搬送部５０へ順次搬送する。
第２コンベア９２（トラブル時搬送コンベア）は、終端部が第２搬送部５０に接続された、相対的に幅狭のベルト（搬送用コンベア９３）と、第４バケット９０の上昇位置と搬送用コンベア９３の始端部との間を接続する、相対的に幅広のベルト（バッファ用コンベア９４）とを有している。
【００９４】
搬送用コンベア９３は、第１コンベア９１とほぼ同じ長さおよび同じ幅の複数の無端ベルトコンベアの組み合わせにより構成されている。したがって、搬送用コンベア９３と第１コンベア９１とは、同じ搬送速度条件では、単位時間当たり同じ量のプリフォーム３を搬送することができる（搬送能力が同じ）。
バッファ用コンベア９４は、搬送用コンベア９３とは分離された無端ベルトコンベアにより構成されており、搬送速度が搬送用コンベア９３に対して独立して制御される。バッファ用コンベア９４は、第４バケット９０から送出された１ショット分のプリフォーム３を山状に積み上げた状態で搬送可能なベルト幅を有している。たとえば、約３０分間（最大６０分間）、プリフォーム３がブロー機８へ供給されないように設計されている。
【００９５】
そして、この実施形態では、第１コンベア９１を通過するルート（通常ルート９５）とは異なる搬送ルート（バッファルート９６）が設けられている。当該バッファルート９６には、搬送用コンベア９３に対して独立して速度制御されるバッファ用コンベア９４が、第４バケット９０の上昇位置と搬送用コンベア９３との間に設置されている。
そのため、後工程（ブロー機８および／または充填機９）が何らかのトラブルなどにより一時停止した場合、多列コンベア８０上を搬送されるプリフォーム３を第４バケット９０に入れることにより、プリフォーム３の搬送ルートを通常ルート９５からバッファルート９６に切り替える。これにより、第４バケット９０に収容されたプリフォーム３が、第１コンベア９１と搬送能力を有する搬送用コンベア９３に進入するまでの時間を、バッファ用コンベア９４により稼ぐことができる。これにより、後工程の装置が一時停止している間も、プリフォーム成形機６を停止させずに稼動させ続けることができる。なお、バッファ用コンベア９４上に山積みにされたプリフォーム３は、バッファ用コンベア９４と搬送用コンベア９３とのコンベア幅を利用して切り崩されて、搬送用コンベア９３に１本ずつ搬送される。
【００９６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、プリフォーム成形機６の金型２３からプリフォーム３を取り外すユニットは、前述の実施形態のように吸引により取り外す吸引装置２４に限らず、たとえば、金型２３に付着しているプリフォーム３を掴んで取り外す機構であってもよい。
また、プリフォーム成形機６により成形されたプリフォーム３を一時貯留するプリフォームバッファ１０は、前述の実施形態のようにプリフォーム３を無造作に積み上げて保管するバッファタンクやバッファ用コンベア９４に限らず、プリフォーム３がプリフォーム成形機６から第２搬送路１５に達するまでの時間をある程度かせげるように、多列コンベア８０を長くした構成であってもよい。
【００９７】
また、使用される樹脂は、ＰＥＴ樹脂に限らず、用途に応じて適宜変更することができる。
また、プリフォームバッファ１０におけるプリフォーム３の保管量は、前述の実施形態のようにプリフォーム３の量を検出することにより判断してもよいし、プリフォーム３の数を検出することにより判断してもよい。プリフォーム３の数を検出するには、たとえば、ＰＥＴボトル入り飲料水の生産数量からプリフォーム成形機６による成形数量を差し引けばよい（この際、途中の工程で生じたロスは考慮する。）。
【００９８】
本発明の無菌充填システム１で充填される飲料水としては、たとえば、スポーツドリンク、ミネラルウォーター、紅茶、炭酸飲料などの清涼飲料水が挙げられる。
また、本発明の実施形態は、本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の精神および範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
【００９９】
また、本発明の各実施形態において表した構成要素は、本発明の範囲で組み合わせることができる。
本出願は、２０１０年５月２５日に日本国特許庁に提出された特願２０１０−１１９４３８号に対応しており、この出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
【符号の説明】
【０１００】
１・・・無菌充填システム、２・・・クリーンルーム、３・・・プリフォーム、４・・・ボトル、６・・・プリフォーム成形機、７・・・連結構造、８・・・ブロー機、９・・・充填機、１０・・・プリフォームバッファ、１４・・・第１搬送路、１５・・・第２搬送路、１６・・・制御装置、１７・・・クリーンブース、１８・・・ファン、１９・・・フィルタ、２０・・・排気窓、２３・・・金型、２４・・・吸引装置、３７・・・固定側金型、３８・・・可動側金型、４６・・・量検出センサ、４８・・・送風機、５５・・・連通路、５６・・・複数のスターホイール、５８・・・オーブン、６０・・・ブロー機本体、６３・・・搬出用スターホイール、６４・・・充填用スターホイール、６５・・・受け渡し用スターホイール、７４・・・シャッター、９４・・・バッファ用コンベア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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