(57)【要約】  容器を受け入れるように構成された少なくとも１つのグリッパ（１２２）と、第１フィラーホイール電子線照射野を発生する第１フィラーホイール電子線ユニット（１２４）とを有するフィラーホイール（４７）であって、第１フィラーホイール電子線ユニットが、少なくとも１つのグリッパに対し、照射野が容器を受け取る前にそのグリッパを取り囲むように向けられる、容器に製品を充填するように構成されたフィラーホイールと、フィラーホイールから容器を受け取るように構成された搬送機構（５４）と、フィラーホイールから容器を受け取るように構成されたキャッパアセンブリ（４８）であって、キャッパ（４８）が搬送機構から容器を受け取るように構成され、容器の上にキャップを配置するように構成されたキャッパアセンブリとを備える、容器を無菌充填する装置。
2010533108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器を無菌充填する装置であって、
容器を受け取るように構成された少なくとも１つのグリッパと、第１フィラーホイール電子線ユニットとを有するフィラーホイールであって、前記第１フィラーホイール電子線ユニットが、少なくとも１つのグリッパに、前記グリッパが前記容器を受け取る前に電子線処理を受けるように向けられる、前記容器に製品を充填するように構成されたフィラーホイールと、
容器を受け取るように構成された少なくとも１つのグリッパと、搬送ホイール電子線ユニットとを有する搬送ホイールであって、前記搬送ホイール電子線ユニットが、少なくとも１つのグリッパに、前記グリッパが前記容器を受け取る前に電子線処理を受けるように向けられる、搬送ホイールと、
キャッパチャックと第１キャッパ電子線ユニットとを有するキャッパホイールであって、前記キャッパ電子線ユニットが、前記キャッパチャックに、前記キャッパホイールが前記容器上に前記キャップを配置する前に前記キャッパチャックに搭載されたキャップが電子線処理を受けるように向けられる、キャッパホイールと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
ハウジングと前記ハウジング内の取入ホイールとを有するアイソレータユニットをさらに備え、前記取入ホイールが、前記容器を受け取り、前記容器を前記フィラーホイールに渡すように構成され、前記アイソレータユニットが、前記ハウジング内に空気を提供するように構成されるろ過空気源をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記取入ホイールが一対の協働する取入ホイールを備えることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ろ過空気源が、前記アイソレータユニットに正圧を提供することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記フィラーホイールに動作的に関連する局部空気管理システムをさらに備え、前記フィラーホイール局部空気管理システムが、吸気マニホルドと、中間供給部と、前記容器のための経路を画定する略環状溝とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記中間供給部が、前記フィラーホイールによって前記容器に製品が充填されている時に、前記容器の開口部に近接して空気を供給するための出口を画定することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記中間供給部が垂直部材および湾曲端を有し、前記垂直部材が、一端が前記吸気マニホルドの開口部に接続され、前記湾曲端が、前記環状溝を加圧するように構成された拡大する出口領域を画定する広がり出口部を有することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記環状溝が、環状内壁および環状外壁によって画定され、前記環状外壁が前記環状内壁から隔置されることにより前記容器のための経路を画定することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
搬送ホイール空気管理システムをさらに備え、前記搬送ホイール空気管理システムが排気マニホルドと連通する吸気ダクトを備え、前記吸気ダクトがろ過空気源に接続され、前記ろ過空気源が、前記排気マニホルドまで下方にろ過空気を提供することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１キャッパホイール電子線照射装置が、前記キャッパチャックに搭載された前記キャップに向けられ、前記キャッパチャックが、前記キャップの内面の実質的にすべてが前記第１キャッパホイール電子線照射装置に曝されるように前記キャップを回転させることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記キャッパホイールが、前記キャッパチャックと前記容器開口部との間に位置する空隙に向けられた第２キャッパホイール電子線照射装置を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
容器を無菌充填する方法であって、
（Ａ）アイソレータユニットにおいて容器を受け取るステップであって、前記アイソレータユニットが、少なくとも１つのグリッパを有しかつ前記容器を前記アイソレータユニットからフィラーアセンブリに渡す搬送ホイールを備える、ステップと、
（Ｂ）前記フィラーアセンブリのフィラーホイールに位置する容器グリッパを、充填するために前記容器を受け取る前に前記容器グリッパ面に第１フィラーホイール電子線照射装置を向けることにより処理し、前記グリッパで容器を受け取り、前記容器に充填するステップと、
（Ｃ）搬送ホイールに位置するグリッパを、前記充填された容器を受け取る前に前記搬送ホイールの前記容器グリッパ面に電子線照射装置を向けることにより処理し、前記充填された容器をキャッパホイールに渡すステップと、
（Ｄ）キャッパホイールに位置するキャッパチャックを、前記キャッパチャックに第１キャッパ電子線照射装置を向けることにより処理し、さらに前記キャッパチャックに位置するキャップを、前記キャップを前記充填された容器の上に配置する前に処理するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
（Ａ）が、前記アイソレータユニットに空気を搬送するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
（Ｂ）が、前記容器に空気流を向けるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
（Ｂ）が、前記容器グリッパを、容器を受け取る前に第１フィラーホイール電子線照射装置で処理するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
（Ｂ）が、前記第１フィラーホイール電子線照射装置および前記第２フィラーホイール電子線照射装置を、前記容器と接触する前記グリッパの表面に近接するように向けるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
（Ｃ）が、前記充填された容器の上部に空気流を向けるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
（Ｃ）が、前記搬送ホイール電子線照射装置を、前記容器と接触する、前記グリッパの表面に近接する領域に向けるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
（Ｄ）が、第２電子線照射装置をキャップの内面に、前記容器にキャップを取り付ける前に向け、それにより、前記キャップが前記キャッパチャックによって回転する時に、前記キャップの前記内面の実質的にすべてが前記第２電子線照射装置に曝されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
容器を無菌充填する装置であって、
容器を受け取るように構成された少なくとも１つのグリッパと、第１フィラーホイール電子線照射野を発生する第１フィラーホイール電子線ユニットとを有するフィラーホイールであって、前記第１フィラーホイール電子線ユニットが、前記少なくとも１つのグリッパに、前記照射野が前記容器を受け取る前の前記グリッパを取り囲むように向けられる、前記容器に製品を充填するように構成されたフィラーホイールと、
前記フィラーホイールから前記容器を受け取るように構成された搬送機構と、
前記搬送機構から前記容器を受け取るように構成され、前記容器の上にキャップを配置するように構成されたキャッパアセンブリと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２１】
前記フィラーホイールが、前記グリッパに関連しかつ前記容器に製品を充填するように構成されたフィラーバルブを有し、前記フィラーバルブ電子線照射野がさらに前記フィラーバルブを取り囲むことを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記フィラーホイールが空気管理システムを有し、前記空気管理システムが、前記フィラーホイールにより前記容器に製品が充填されている際に、容器の開口部に近接して空気を供給するための導管を提供することを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記空気管理システムが、吸気マニホルドと、中間供給部と、容器のための経路を提供する略環状溝とを備えることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記搬送機構が、前記フィラーホイールから前記容器を受け取るように構成された少なくとも１つのグリッパを有する搬送ホイールを有し、前記搬送機構が、搬送ホイール電子線照射野を発生する搬送ホイール電子線ユニットをさらに有し、前記搬送ホイール電子線ユニットが前記少なくとも１つのグリッパに向けられ、前記搬送ホイール電子線照射野が、前記フィラーホイールから前記容器を受け取る前の前記搬送ホイールグリッパを取り囲むことを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２５】
前記搬送機構が空気管理システムをさらに有し、前記システムが、前記搬送機構上の前記容器を越えて下方向に空気を供給するための導管を有することを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２６】
前記キャッパアセンブリが、前記容器の上に配置されるキャップを受け取るように構成されたキャッパチャックを有するキャッパホイールと、
前記キャッパホイールと動作的に関連し、第１キャッパホイール電子線照射野を発生する第１キャッパホイール電子線照射装置とを有し、
前記キャッパホイールが、前記キャップを受け取る前であるように構成された開始位置において、前記キャッパチャックを前記第１電子線照射野内に移動させることを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２７】
前記キャッパホイールと動作的に関連する第２キャッパホイール電子線照射装置をさらに備え、前記第２キャッパホイール電子線照射装置が第２電子線照射野を発生し、前記キャッパホイールが、キャップ搭載位置において前記キャッパチャックを前記第２電子線照射野内に移動させることを特徴とする、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記第２キャッパホイール電子線照射装置が、前記キャッパチャックの下方に配置され、前記第２電子線照射野が、前記キャッパチャックの下側面に向かって下方に向けられることを特徴とする、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記キャッパチャックが中心軸を有し、前記キャッパチャックが前記第２キャッパホイール電子線照射野にある間に、前記キャッパホイールが前記中心軸を中心に前記キャッパチャックを回転させることを特徴とする、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記キャッパホイールと動作的に関連する第３キャッパホイール電子線照射装置をさらに備え、前記第３電子線照射装置が第３キャッパホイール電子線照射野を発生し、前記キャッパホイールが、キャップ取付位置において前記キャッパチャックを前記第３キャッパホイール電子線照射野内に移動させることを特徴とする、請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】
前記第３電子線照射野が、前記キャッパチャックの下方の空隙に向けられることを特徴とする、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
ハウジングと前記ハウジング内の取入ホイールとを有するアイソレータユニットをさらに備え、前記取入ホイールが、前記容器を受け取りかつ前記容器を前記フィラーホイールに渡すように構成され、前記アイソレータユニットが、前記ハウジング内に空気を提供するように構成されたろ過空気源をさらに有することを特徴とする、請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
前記取入ホイールが一対の協働する取入ホイールを備えることを特徴とする、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記ろ過空気源が、前記アイソレータユニットに正圧を提供することを特徴とする、請求項３２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｓｔｅｒｉｌｅ  Ｆｉｌｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｂｅｖｅｒａｇｅ  Ｃｏｎｔａｉｎｅｒｓ」と題する２００７年７月１１日出願の米国仮特許出願第６０／９４９，１４９号明細書に対する優先権およびその明細書の利益を主張し、かつその一部継続出願であり、その出願は参照により本明細書に援用されかつその一部となっている。
【技術分野】
【０００２】
本明細書で開示する例示的な実施形態は、飲料用容器の無菌充填に関し、特に、容器を充填し閉鎖するために閉じられた衛生的環境（ｃｏｎｆｉｎｅｄ  ｈｙｇｉｅｎｉｃ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）（「ＣＨＥ」）において能動的滅菌ゾーンをもたらすインライン充填装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
消費者によっていずれ消費されるために、さまざまなタイプの飲料または製品が種々のタイプの容器に貯蔵される。飲料および他の製品は、通常、自動充填プロセスにおいて熱可塑性またはガラス液体容器等の容器に充填される。消費者が期待するそれぞれの品質属性を有する安全な製品を消費者に提供するために、製品、容器、およびキャップ等の容器閉鎖具はすべて、滅菌され、すなわち微生物がいない状態でなければならない。
【０００４】
通常、容器には、「低温充填」プロセスかまたは「高温充填」プロセスのいずれかで飲料を充填することができる。図１は、通常低温充填プロセスで用いられる、一タイプの容器充填・キャッピング装置のブロック図を開示している。図２は、典型的な無菌低温充填プロセスのプロセス図を示す。低温充填の応用では、飲料製品は、所定時間、いかなる微生物も死滅させるように高温に加熱され（低温殺菌と呼ぶ）、その後、概して周囲温度まで冷却される。そして、フィラー（充填機）１１において、事前滅菌された容器に冷却された滅菌済み製品が充填され、キャッパ１３によって事前滅菌されたキャップが取り付けられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
消費者に対して安全な製品を保証するために、低温充填システムの充填領域は、決して汚染されてはならない。作業者は、衛生服を着用しなければならず、無菌室に入るものはすべて滅菌しなければならない。無菌環境に汚染物質が入ったという疑いが少しでもある場合、プロセスを停止しなければならず、システムを滅菌しなければならない。しかしながら、汚染された無菌環境を無菌標準に戻すように洗浄することは時間がかかる。関連する機器の洗浄および滅菌はすべて生産停止中に行われなければならず、したがって生産能力が制限される。これら要因により、無菌充填ラインが運用上煩雑になる。
【０００６】
高温充填プロセスでは、高温の飲料自体を用いて充填段階において容器を滅菌する。図３に示すように、高温充填の応用では、最初に空の容器を洗浄し、その後、フィラー１１により、容器に滅菌のために高温に加熱された飲料を充填する。高温の飲料は、容器の機能に影響を与えるほど、または容器を変形させるほど高温ではない。同時経路で、充填の直後にキャッパ１３によりキャップが提供され、容器の上に配置される。キャップが取り付けられると、容器は反転され、それにより、キャップと容器のヘッドスペースとが、キャップ滅菌装置１５において加熱された製品を利用して滅菌される。その後、キャップが取り付けられた容器を、冷却トンネル１７において、さらに処理されるために冷却することができる。
【０００７】
こうした高温充填プロセスでは、使用される容器は、高温の飲料の高い温度に耐えることができる頑強な壁構造を有していなければならない。プロセス全体において、容器がグリッパによる容器の反転に耐えることができることが必要であり、したがって、容器の重量が比較的重いことが必要であり、それにより材料コストが高くなる。さらに、飲料および容器が冷却される際、材料の収縮によりキャップが取り付けられた容器内で真空が発生する。この真空のために、容器は、収縮を吸収するように真空パネルを有していなければならない。最後に、飲料製品は、容器およびキャップを滅菌するために十分な時間、液体が高温のままであるようなものでなければならず、その後に冷却されなければならないため、高温充填プロセスでは著しいエネルギーが周囲環境の中に失われる。これら要素は、高温充填プロセスにおいて容器を充填する著しい材料コストおよび運用コストの要因となる。低温充填プロセスと同様に、高温充填フィラー／キャッパ機器の洗浄には生産の停止が必要であり、生産能力が制限される。
【０００８】
例示的な実施形態は、上述した問題および容器設計が制限される等の他の問題を解決するように、かつこのタイプの従来のシステムによって提供されない利点および態様を提供するように提供される。それにもかかわらず、開示する例示的な実施形態を用いて、上述した容器を充填することができる。さらに、例示的な実施形態は、このタイプの従来のシステムより高い設計自由度を提供するように提供される。開示する例示的な実施形態の特徴および利点の完全な説明は、後の詳細な説明において行う。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の例示的な実施形態は、容器を無菌充填するシステムおよび方法を提供する。このシステムは、ＣＨＥにおいて能動的滅菌ゾーンを提供し、容器リンサおよび容器滅菌ユニットを含むことができる第１モジュールと、フィラーアセンブリおよびキャッパアセンブリを含むことができ、さらに関連する滅菌ユニットを有する第２モジュールとを有する。
【００１０】
１つの例示的な実施形態によれば、容器は、インラインコンベアアセンブリを介して第１モジュールおよび第２モジュールを通るように向けられる。容器は、デパレタイズされ、コンベアアセンブリを介して第１モジュールに向けられると、水なし洗浄ステーションを通過し、その後、高出力電子線照射装置を有する容器滅菌ユニットに向けられ、そこで容器に対し最初の滅菌が施される。その後、容器は、フィラーアセンブリを有する第２モジュールに搬送され、そこで、無菌状態下で容器に飲料または製品が充填される。その後、容器はキャッパアセンブリに搬送される。第２モジュールでは、フィラーアセンブリおよびキャッパアセンブリに第２滅菌ユニットが動作的に関連している。１つの例示的な実施形態では、滅菌ユニットは、飲料、液体または食品等の製品の充填およびキャッピングに無菌環境を提供する低出力電子線照射装置を有する。滅菌ユニットと他の関連する構造およびシステムは、容器が移動するＣＨＥに能動的滅菌ゾーンを提供する。本明細書で開示する滅菌技法を用いて、容器が、たとえばろ過された製品、保存処理された製品または低温殺菌された製品のいずれを受け取るように構成されていようと、いかなるタイプの容器をも滅菌することができる。製品は、概して周囲温度で維持される。そして、無菌充填されキャップが取り付けられた容器は、さらに包装されるように向けられる。容器を無菌充填する装置および方法を開示する。
【００１１】
本方法および装置は、概して、アイソレータユニット、フィラーホイール、搬送ホイールおよびキャッパホイールを有する。アイソレータユニットは、ハウジングと、ハウジング内に位置する取入ホイールとを有する。取入ホイールは、容器を受け取り、その容器をフィラーホイールに渡すように構成される。アイソレータユニットは、ハウジング内に空気および正圧を提供するように構成されるろ過空気源を有する。容器に製品を充填するように構成されたフィラーホイールは、容器を受け入れるように構成された少なくとも１つのグリッパと、第１フィラーホイール電子線ユニットとを有する。第１フィラーホイール電子線ユニットは、少なくとも１つのグリッパに、そのグリッパが容器を受け取る前に電子線処理を受けるように向けられる。搬送ホイールは、容器を受け取るように構成された少なくとも１つのグリッパと、搬送ホイール電子線ユニットとを有する。搬送ホイール電子線ユニットは、少なくとも１つのグリッパに、そのグリッパが容器を受け取る前に電子線処理を受けるように向けられる。キャッパホイールは、キャッパチャックと第１キャッパ電子線ユニットとを有する。第１キャッパ電子線ユニットは、キャッパチャックに、キャッパホイールが容器上にキャップを配置する前にキャッパチャックに搭載されたキャップが電子線処理を受けるように向けられる。キャッパチャックは、キャップの内面の実質的にすべてが第１キャッパホイール電子線照射装置に曝されるようにキャップを回転させる。キャッパホイールはまた、キャッパチャックと容器開口部との間に位置する空隙に向けられた第２キャッパホイール電子線照射装置を有する。
【００１２】
別の態様では、局部空気管理システムが、フィラーホイールに動作的に関連する。フィラーホイール局部空気管理システムは、吸気マニホルドと、中間供給部と、容器のための経路を画定する略環状溝とを備える。中間部は、フィラーホイールによって容器に製品が充填されている際に、容器の開口部に近接して空気を供給するための出口を画定する。上記中間供給部は、垂直部材および湾曲端を有し、垂直部材は、一端が吸気マニホルドの開口部に接続されている。湾曲端は、環状溝を加圧するように構成された拡大する出口領域を画定する広がり出口部を有する。環状溝は、環状内壁および環状外壁によって画定され、環状外壁は、環状内壁から隔置されることにより容器のための経路を画定する。
【００１３】
さらなる態様では、搬送ホイール機構は、空気管理システムも有する。搬送ホイール空気管理システムは、排気マニホルドと連通する吸気ダクトを有する。吸気ダクトはろ過空気源に接続され、ろ過空気源は、排気マニホルドまで下方にろ過空気を提供する。
【００１４】
容器を無菌充填する方法を開示する。アイソレータユニットにおいて容器が受け取られ、アイソレータユニットは、少なくとも１つのグリッパを有する搬送ホイールと、アイソレータユニット内に空気を供給する空気源とを備える。容器は、アイソレータユニットから出てフィラーアセンブリに渡される。そして、フィラーアセンブリのフィラーホイールに位置する容器グリッパが、充填するために容器を受け取る前に、容器と接触することになるグリッパの表面に近接する容器グリッパ面に第１フィラーホイール電子線照射装置および第２フィラーホイール照射装置を向けることによって、処理される。そして、容器は、グリッパで受け取られ、空気が容器の開口部に近接して供給されている間に、容器に製品が充填される。そして、搬送ホイールに位置するグリッパが、充填された容器を受け取る前に搬送ホイールの容器グリッパ面に電子線照射装置を向けることにより処理される。そして、充填された容器はキャッパホイールに渡され、キャッパホイールに位置するキャッパチャックが、キャッパチャックにキャッパ電子線照射装置を向けることにより処理される。そして、キャッパチャックに位置するキャップが、充填された容器の上にキャップを配置する前に、キャップがキャッパチャックによって回転する時に、キャップの内面の実質的にすべてが電子線照射装置に曝されるように処理される。
【００１５】
本発明の他の特徴および利点は、以下の図面に関連する以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【００１６】
ここで、本発明の理解のために、本発明を、例として添付図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】容器充填プロセスの従来技術の概略図である。
【図２】従来の無菌低温充填容器充填プロセスの概略図である。
【図３】従来の高温充填容器充填プロセスの概略図である。
【図４】例示的な実施形態による能動的滅菌環境充填プロセスのブロック図である。
【図５】例示的な実施形態による能動的滅菌環境充填システム／プロセスの概略図である。
【図６】例示的な実施形態による能動的滅菌環境充填システム／プロセスの概略図であり、第１モジュールおよび第２モジュールを示す。
【図７】電子線照射装置／滅菌装置によって生成される電子線照射野内にある容器の概略図である。
【図８】容器把持および容器反転を示す電子線照射野内の２つの容器の概略図である。
【図９】電子線照射野を生成する電子線照射装置およびその電子線照射野内を通過する容器の概略図である。
【図１０】例示的な実施形態のシステムの第２モジュールの略平面図である。
【図１１−１】図１１は例示的な実施形態のシステムの第２モジュールの部分斜視図である。
【図１１−２】図１１ａは例示的な実施形態のシステムの第２モジュールの部分斜視図である。
【図１２】例示的な実施形態のシステムの第２モジュールのアイソレータアセンブリの斜視図である。
【図１３】アイソレータアセンブリの部分斜視図である。
【図１４】例示的な実施形態のシステムの第１モジュールと第２モジュールとの間の境界領域の略部分断面図である。
【図１５−１】図１５は第２モジュールの部分平面図であり、フィラーアセンブリを示す。
【図１５−２】図１５ａはフィラーグリッパの部分断面図である。
【図１６】フィラーアセンブリの部分斜視図である。
【図１７】フィラーアセンブリの部分組立分解図である。
【図１８】フィラーホイールの空気管理システムの吸気マニホルドの部分立面図である。
【図１９】図１８の吸気マニホルドの平面図である。
【図２０】吸気マニホルドの部分断面図である。
【図２１】吸気マニホルドの部分断面図である。
【図２２】吸気マニホルドの部分断面図である。
【図２３】フィラーアセンブリの部分断面図であり、フィラーホイール空気管理システムの空気流路を示す。
【図２４】容器の周囲の空気流の概略図である。
【図２５】第２モジュールの搬送機構の部分斜視図である。
【図２６】搬送機構空気管理システムの空気流を示す部分断面図である。
【図２７】容器の周囲の下向きの空気流の概略図である。
【図２８】第２モジュールのキャッパアセンブリを示す部分平面図である。
【図２９】第２モジュールのキャッパアセンブリの別の図である。
【図３０】第２モジュールのキャッパアセンブリを示す部分斜視図である。
【図３１】第２モジュールのキャッパアセンブリを示す部分斜視図である。
【図３２】第２モジュールのキャッパアセンブリを示す部分斜視図である。
【図３３】第２モジュールのキャッパアセンブリを示す部分断面図である。
【図３４】第２モジュールのキャッパアセンブリの別の部分斜視図である。
【図３５】キャッパアセンブリに関連する電子線照射装置の概略図である。
【図３６】本発明のシステムの第１モジュールおよび第２モジュールに関連する環境制御システムの概略図である。
【図３７】第２モジュールの動作を示す第２モジュールの略平面図である。
【図３８】第２モジュールの動作を示す第２モジュールの略平面図である。
【図３９】第２モジュールの動作を示す第２モジュールの略平面図である。
【図４０】第２モジュールの動作を示す第２モジュールの略平面図である。
【図４１】フィラーバルブの斜視図である。
【図４２】フィラーアセンブリの部分断面図である。
【図４３】本発明のシステムの第２モジュールの別の実施形態の略平面図である。
【図４４】本発明のシステムの第２モジュールの別の実施形態の略平面図である。
【図４５】本発明のシステムの第２モジュールの別の実施形態の略平面図である。
【図４６】本発明のシステムの第２モジュールの別の実施形態の略平面図である。
【図４７】本発明のシステムの第２モジュールの別の実施形態の略平面図である。
【図４８】本発明のシステムの第２モジュールの別の実施形態の略平面図である。
【図４９】本発明のシステムの第２モジュールの別の実施形態の略平面図である。
【図５０】本発明のシステムの第２モジュールの別の実施形態のさらなる図を開示する。
【図５１】本発明のシステムの第２モジュールの別の実施形態のさらなる図を開示する。
【図５２】本発明のシステムの第２モジュールの別の実施形態のさらなる図を開示する。
【図５３】本発明のシステムの第２モジュールの別の実施形態のさらなる図を開示する。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、多くの異なる形態での実施形態が可能であるが、本開示は本発明の原理の例示としてみなされるべきであり、本発明の広い態様を、例示する実施形態に限定するようには意図されていない、ということの了解を前提として、本発明の例示的な実施形態を図面に示しかつ本明細書で説明する。
【００１９】
ここで図面、最初に図４〜図６を参照すると、全体として参照数字１０で示す、容器を無菌充填する装置の例示的な実施形態が示されている。１つの例示的な実施形態では、容器は飲料用容器であるが、システム１０を、無菌充填および閉鎖を必要とする他のさまざまな容器の用途で用いることができる。システム１０は、概して第１モジュールまたはステーション１２と第２モジュールまたはステーション１４とを有している。第１ステーション１２および第２ステーション１４は、後により詳細に説明するように、協働して閉じられた衛生的環境（「ＣＨＥ」）１８を画定する、いくつかの関連する構造１６を有する。後により詳細に説明するように、ＣＨＥ１８は、本明細書で開示する種々の例示的な実施形態の間でさまざまな形態をとることができる。たとえば、１つの例示的な実施形態では、ＣＨＥ１８を第２モジュール１４と動作的に関連付けてもよい。後により詳細に説明するように、複数の容器Ｃを第１モジュールまたはステーション１２および第２モジュールまたはステーション１４を通して搬送するために、システム１０の一部としてインラインコンベアアセンブリ２０が利用される。
【００２０】
図４を参照すると、第１モジュール１２は、概して、デパレタイザ２２、水なしリンサ３０および容器滅菌装置３２を有している。第２モジュール１４は、概して、フィラーアセンブリ４６およびキャッパアセンブリ４８を有している。さらなる例示的な実施形態（図１０に概略的に示す）では、第２モジュール１４は、電子線滅菌ユニット５０、アイソレータアセンブリ５２、フィラーアセンブリ４６、搬送機構５４、キャッパアセンブリ４８および環境制御システム５６をさらに有していてもよい。図４に示しかつ後にさらに説明するように、キャッパアセンブリ４８は、電子線滅菌ユニット５０の一部として電子線滅菌を利用してもよいが、キャッパアセンブリに対し、図４に示すように蒸気、外部照射および化学処理を含む他の滅菌方法を採用してもよい。図４は、容器Ｃ内に注入される製品が、フィラーアセンブリ４６に供給される前に、計量、熱プロセスを通ってフィラー供給タンクまで進んでもよいことをさらに示している。図５は、第１モジュール１２および第２モジュール１４のさらなる概略図を示すとともに、複数の容器Ｃ内に注入される飲料製品に対する計量プロセスに関するさらなる詳細も示している。まず、第１モジュール１２および第２モジュール１４の概略的な構造について説明し、その後、第１モジュール１２および第２モジュール１４の動作について説明する。
【００２１】
コンベアアセンブリ
図４〜図６にさらに概略的に示すように、コンベアアセンブリ２０は、複数の容器を自動的に搬送することができるインラインシステムである。コンベアシステム２０は、本技術分野において既知である従来の構造を有しており、汎用搬送用の構造とともに、容器を、システム１０を通して必要に応じて略直線経路および略弓形経路を介して移動させる、把持構造を有している。特に、コンベアアセンブリ２０は、容器の首を介して容器Ｃを搬送してもよい。コンベアアセンブリ２０は、要求に応じて、容器を、図４において２２で示すデパレタイザステーションからシステム１０を通して、図４において２４で示すさらなる包装機構まで搬送するように、互いに動作的に接続された複数の個々のコンベアを有していてもよい。第１モジュール１２および第２モジュール１４の他の構成要素が、容器Ｃをシステム１０内で搬送するために用いられるさまざまなホイール等、コンベアアセンブリ２０の一部を形成してもよい、ということが理解される。１つの例示的な実施形態では、コンベアアセンブリ２０の多くの部分が回転式コンベアである。容器を直線状にまたは割出し配置で搬送するコンベア等、他のタイプのコンベアを採用することができる、ということが理解される。他のコンベアアセンブリもまた、首部分とは異なり容器Ｃの基部を介して、容器Ｃを搬送することができる。
【００２２】
第１モジュール
上述したように、第１モジュール１２は、デパレタイザ２２、水なしリンサ３０および容器滅菌装置３２を有している。空の容器Ｃは、通常、パレットでシステム１０に搬送される。デパレタイザ２２は、空の容器Ｃをパレットからコンベアアセンブリ２０まで移動させるために用いられる既知の構造である。図５にさらに示すように、水なしリンサ３０は、連続して配置された複数のエアノズル３１を有していてもよい。水なし洗浄ステーション３０は、コンベアアセンブリ２０から空の容器Ｃを受け取り、最初に容器Ｃを洗浄して微生物負荷および異物を取り除く。水なしリンサ３０は、ＣＨＥ１８の一部であるとはみなされないが、異物がＣＨＥ１８に入らないようにするのを促進するのに役立つ。図５および図６から理解することができるように、コンベアアセンブリ２０はその後、容器を容器滅菌装置３２に搬送する。
【００２３】
容器滅菌装置
１つの例示的な実施形態では、容器滅菌装置３２は、電子源として電子線照射装置３３を使用して容器Ｃを滅菌することができる。しかしながら、容器Ｃを滅菌するためにいかなる既知の方法も用いることができる。電子線容器滅菌装置３２は、図６〜図９に示す高出力電子線照射装置３３を有することができる。容器滅菌装置３２は、容器Ｃのインライン滅菌のためにコンベアアセンブリ２０の一部を収容する。図７〜図９は、容器滅菌装置３２の一部を概略的に示し、そこでは、電子線照射装置３３が能動的無菌電子線照射野３６すなわち電子線照射野３６を生成する。
【００２４】
容器Ｃが容器滅菌装置３２内に入ると、その首を把持し、容器Ｃを、能動的無菌野３６を形成する電子線照射装置３３によって発生される電子線の照射野を通過するように搬送することができる。図７および図９に示すように、容器Ｃを、電子線照射野３６を通る２回目のパスで反転させ回転させることができ、それにより、容器Ｃのすべての面が電子線３６の無菌野を通ることが確実になる。これにより、容器Ｃのすべての面と容器Ｃの口部および底部の周囲の任意のかつすべてのコールドスポットの滅菌が確実になる。無菌野３６は、残っているいかなる微生物負荷の繁殖も防止し、さらなる増殖も停止し、成長を終了させる。繁殖の防止は生物の死滅と等価である。滅菌装置３２が容器Ｃを滅菌すると、容器Ｃ内部で生成されるオゾンを除去するためにエアパージが提供される。空気は、モジュールから排出され、周囲空気内に放出される前に処理される。容器滅菌装置３２は、電子線照射装置３３を介して、容器Ｃが移動するコンベア経路を取り囲む能動的無菌野３６を生成する。
【００２５】
容器滅菌装置の電子線発生器
図９は、１つのタイプの電子線照射装置３３の概略図を示す。電子線照射装置３３では、電子がフィラメント６０から移送される。フィラメント６０は、電子を加速させるために真空チャンバ６４内に収容されている。周囲環境６６と真空チャンバ６４とを隔離するためにチタン窓６２が設けられている。電子は、窓６２を通して加速され、それにより能動的無菌電子線照射野３６を形成する。それは、容器Ｃを滅菌するために好適な距離延在し、かつ好適な領域を覆う。１つの例示的な実施形態では、電子線照射装置３３は、各容器Ｃのすべての面に対し１０ｋＧｙ〜１５ｋＧｙの放射線量を提供するように設計されており、それにより、容器表面に微生物の約６対数減少（ｌｏｇ  ｃｏｕｎｔ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）（「ＬＣＲ」）が達成される。こうした照射装置３３は、高エネルギー電子線照射装置と考えられる。しかしながら、電子線を、こうしたエネルギー性能を有する好適な電子線照射装置によって発生させることができる。こうしたユニットは、容器の内側および外側を滅菌するのに十分な強度の電子線を発生させることができる。
【００２６】
そして、容器Ｃは、容器滅菌装置３２から出て第２モジュール１４に搬送される。このように、容器滅菌装置３２は、ＣＨＥ１８の能動的滅菌ゾーンにおいて製品を充填するために、第２モジュール１４に搬送される無菌容器Ｃを準備をする。
【００２７】
上述したように、１つの例示的な実施形態では、容器滅菌装置３２は、滅菌のために高エネルギー電子線照射装置を利用する。第１モジュール１２の容器滅菌装置３２は、他の形態の滅菌、たとえば照射、化学薬品または熱／温度滅菌を利用することができる。したがって、第２モジュール１４に無菌容器Ｃを提供するために他の滅菌構造およびプロセスを使用することができる。
【００２８】
第２モジュール１４
第１モジュール１２における容器Ｃの滅菌後、容器Ｃは、さらに処理されるために第２モジュール１４に搬送される。上述したように、第２モジュール１４では、容器Ｃは、ＣＨＥ１８において能動的滅菌ゾーンで製品が充填され、キャップが取り付けられ、さらに包装されるために送り出される。上述したように、図１０および図１１に示す１つの例示的な実施形態では、第２モジュール１４は、概して、電子線滅菌ユニット５０、アイソレータアセンブリ５２、フィラーアセンブリ４６、搬送機構５４、キャッパアセンブリ４８および環境制御システム５６を有している。ここで、これら構成要素についてより詳細に説明する。コンベアアセンブリ２０の一部が、容器Ｃを第２モジュール１４内で移動させるのに役立つ。
【００２９】
電子線滅菌ユニット
電子線滅菌ユニット５０は複数の電子線照射装置を含み、それらは、重要な機械面、構成要素、および構成要素を直接包囲する空気のみが電子線に曝され、飲料製品自体は曝されないように、第２モジュール１４内の容器移動ゾーン内のいくつかの場所および領域に配置されている。電子線滅菌ユニット５０は、第２モジュール１４のＣＨＥ１８の一部を形成する。例示的な実施形態では、電子線照射装置は、低エネルギー電子線照射装置である。特定の実施形態では、電子線照射装置は１５０ｋＶモデルである。他の好適な電子線照射装置を使用することができることが理解される。電子線滅菌ユニット５０は、概して、フィラーホイール滅菌ユニット７０、搬送機構滅菌ユニット７２およびキャッパアセンブリ滅菌ユニット７４を有している。１つの例示的な実施形態では、電子線照射装置はサイズが３インチ（約７．６２センチメートル）×１０インチ（約２５．４センチメートル）の出口窓を有するが、このサイズは要求に応じて変更することができる。電子線照射装置は、通常、図３０に示すように、ヨーク７３に取り付けられており、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸において完全に連接されている。電子線照射装置が発生する電子線照射野を、水平に、垂直に、または要求に応じて他の何らかの角度で構成してもよい。これら滅菌ユニットに関するさらなる構造については、第２モジュール１４の他の構造に関連してさらに後述する。これら電子線照射装置の動作についても後により詳細に説明する。後の説明から理解されるように、さまざまな電子線照射装置が、容器が充填されキャップが取り付けられている時、システム１０の稼動中に第２モジュール１４のいくつかの構成要素を滅菌する。したがって、電子線照射装置は、システム１０が稼働している時に構成要素の能動的滅菌または再滅菌を提供する。
【００３０】
アイソレータ
第１モジュール１４によって滅菌された容器Ｃは、まず第２モジュール１４のアイソレータアセンブリ５２に搬送される。図１０〜図１４に示すように、アイソレータアセンブリ５２は、概して、エアロック構造７６、第１取入ホイール７８、第２取入ホイール８０、および空気系統８４が動作的に関連付けられているハウジング８２を有している。
【００３１】
図１２〜図１４に示すように、エアロック構造７６は、第１モジュール１２と第２モジュール１４との間の境界領域８６に、特にアイソレータアセンブリ５２の入口に配置されている。エアロック構造７６は、水平壁８８と第１垂下壁９０および第２垂下壁９２とを有しており、開放底端部９４を画定している。エアロック構造７６はシュラウド構造を提供する。壁８８、９０、９２は、第１モジュール１２の分割壁に接続されており、したがって、概して、第１モジュール１２と第２モジュール１４との間の開口部の周囲に封止を提供する。第１取入ホイール７８は、複数のグリッパ７９を有し、ホイール７８が回転する際に、グリッパ７９がエアロック構造７６に近接するように配置されている。後により詳細に説明するように、グリッパ７９は、第１モジュール１２のグリッパを備えたホイールと協働して、第１モジュール１２から無菌容器Ｃを受け取る。第２取入ホイール８０は、複数のグリッパ８１を有し、第１取入ホイール７８に近接して配置され、後述するようにそれと協働する。第１取入ホイール７８および第２取入ホイール８０は、それぞれのグリッパ７９、８１が回転し動作するように、動力が供給され、かつ適当なシステムを有することが理解される。さらに、適当なサイズおよび数のグリッパが、フィラーアセンブリ４６および第１モジュール１２に関連する搬送ホイールのサイズと適合した場合、単一取入ホイールを採用することができることが理解される。
【００３２】
アイソレータアセンブリ５２のハウジング８２は、第１取入ホイール７８および第２取入ホイール８０の周囲に配置された筐体１０２を画定する、床９６、複数の側壁部材９８および上部部材１００を有している。１つの側壁部材９８が、容器入口開口部１０４を有し、エアロック構造７６に連結されており、そこでエアロック構造７６は、筐体１０２と連通している。第２側壁９８には、フィラーアセンブリ４６に近接して配置された容器出口開口部１０６が設けられている。側壁部材９８は、作業者がハウジング８２の中を見るための窓１０８を有していてもよい。窓１０８は、各々、第１取入ホイール７８および第２取入ホイール８０に容易に届くことができるようにヒンジを有している。窓１０８は、各窓１０８の外周部に配置された窓ロックおよびシールをさらに有することができる。上部部材１００は、後により詳細に説明する空気管理システムのエアダクトに接続する空気入口としての役割を果たす、開口部１１０を有している。空気供給は、正圧とハウジング８２内に入りエアロック構造７６の開放底部９４から出る下方流とを維持するのに役立つ。床は、アクセスドア１１４が備えられていてもよい側壁部材９８のうちの１つに向かって、傾斜部１１２を有することができる。アクセスドア１１４には空気シリンダ１１５が備えられていてもよく、それは、側壁９８とドア１１４との間に動作的に接続されることによりドア１１４の自動開閉を可能にする。側壁部材９８を、ステンレス鋼カバーを有する鉛および合板の個々の層から形成することができる。部材９８に、ゴムシールを設けてもよく、それは、エアロック構造７６の周囲にかつ第１モジュール１２に対して当接することにより、さらなる封止を提供することができる。アイソレータアセンブリ５２に、第２取入ホイール８０に関連する容器排斥機構を設けることができる。容器排斥機構は、第１モジュール１２における滅菌プロセス中に不注意で変形した容器等、充填に適していない容器を排斥するように構成されている。容器排斥機構１０１に、グリッパを開放するように構成されるカムと、変形した容器を検知するように構成される検知機構とを設けることができる。
【００３３】
使用されるフィラーアセンブリのタイプおよび使用される第１モジュールのタイプの特徴に応じて、容器を第１モジュールからフィラーアセンブリに搬送するために、アイソレータアセンブリ５２に対し別の構造を使用することができることが留意される。この例示的な実施形態では、構造または取入コンベアを使用して、第１モジュール１２から無菌容器Ｃを受け入れ、容器Ｃをフィラーアセンブリ４６に搬送する。この例示的な実施形態では、アイソレータアセンブリ５２がこれを達成するのは、アイソレータアセンブリ５２が初期無菌状態にあり、システム１０の稼動中にこうした状態を維持するためである。
【００３４】
フィラーアセンブリ４６
フィラーアセンブリ４６は、無菌容器Ｃを受け入れ、さらに、容器Ｃ内に注入されるかまたは充填される液体飲料等の計量された完成製品の供給を受け入れる構成要素を有している。フィラーアセンブリ４６は、概して、フィラーホイール４７、フィラーホイール滅菌ユニット７０およびフィラーホイール空気管理／隔離システム１１８を有している。
【００３５】
フィラーホイール４７は、略円形構造であり、回転用の支持システムを有している。図１５および図１５ａに示すように、フィラーホイール４７は、概して互いに隣接しかつフィラーホイール４７の周囲に配置される複数のフィラーバルブ１２０を有している。フィラーバルブ１２０は、既知のように好適な導管、ラインまたはホースを介して計量された製品の供給と動作的に流体連通している。例示的な実施形態では、フィラーバルブ１２０は、容器Ｃと接触しない非接触バルブであるが、接触バルブを使用することができることが留意される。フィラーホイール４７は、フィラーバルブ１２０の数に対応する複数のフィラーグリッパ１２２をさらに有している。グリッパ１２２は、概してフィラーバルブ１２０の下方に配置され、アイソレータアセンブリ５２の第２取入ホイール８０から受け取られる容器Ｃを把持する。フィラーホイールは、容器入口部４９および容器出口部５１を有している。フィラーホイール４７は、概して第２取入ホイール８０に近接して配置されている。フィラーホイール４７は回転機構であるが、直線形フィラー等の他のタイプのフィラーを使用することも可能である。
【００３６】
図４１および図４２に、例示的なフィラーバルブ１２０を示す。図４１に示すように、フィラーバルブ構造は、概して、滅菌中に電子線の遮蔽を低減するように低側壁面を有することにより、バルブのより有効な能動的滅菌を可能にする。図４２は、フィラーバルブ１２０の部分断面図を示す。フィラーバルブ１２０には、ＣＩＰ処置に関連して使用されるキャップ機構１２１が設けられている。図４２はまた、バルブ１２０が、遠位端に、動作の前にバルブを洗浄するために定置洗浄処置で使用されるキャップを有することも示している。
【００３７】
フィラーホイール滅菌
フィラーホイール滅菌ユニット７０は、概して、第１フィラーホイール電子線照射装置１２４および第２フィラーホイール電子線照射装置１２６を有している。電子線照射装置１２４、１２６は、フィラーホイールの動作中に滅菌を提供し、能動的滅菌ゾーンを提供する。フィラーホイール電子線照射装置１２４、１２６は、容器入口部４９と容器出口部５１との間においてフィラーホイール４７に近接して、かつ後述するフィラーホイール空気管理システム１１８に関連する開口部内に配置されている。電子線照射装置１２４、１２６は、図１７に示すように複数の軸に沿って完全に連接されているヨークに取り付けられている。電子線照射装置１２４、１２６は、フィラーアセンブリ４６の下部に近接して配置され、フィラーグリッパ１２２に向かって上方に向けられており、それにより、それらはフィラーグリッパ１２２およびフィラーバルブ１２０の下側面に向けられている。電子線照射装置１２４、１２６は、電子線照射野を発生し、１つの例示的な実施形態では、図１５ａに示すようにそれぞれの電子線照射野は互いに部分的に重なっている。後により詳細に説明するように、フィラーホイール４７が回転している時、フィラーバルブ１２０およびグリッパ１２２は電子線照射野を通過してバルブ１２０およびグリッパ１２２を滅菌する。
【００３８】
図１０および図１５〜図１７から理解することができるように、容器Ｃがフィラーホイール４７に配置される前に、フィラーホイール電子線照射装置１２４、１２６が、容器Ｃを受け入れる前のフィラーグリッパ１２２を滅菌する。さらに、フィラーホイール電子線照射装置１２４、１２６は、フィラーバルブヘッドが製品を容器に提供する直前にフィラーバルブ１２０も滅菌するように配置される。フィラーホイール電子線照射装置１２４、１２６が配置される突き当たりの程度により、フィラーバルブは、グリッパ１２２と同時に電子線照射野を通過する。これにより、電子線照射野は、フィラーバルブ１２０、フィラーバルブヘッドおよびグリッパの各々と接触することができる。したがって、フィラーバルブヘッドおよびグリッパに存在する可能性のあるいかなる微生物も死滅し、両方とも無菌であり続ける。フィラーホイール電子線照射装置１２４、１２６によって生成される電子線ゾーンは、フィラーバルブ１２０のヘッドを完全に包囲することにより、充填の前にすべての面を滅菌する。各充填事象の直前にフィラーバルブヘッドを滅菌することにより、フィラーバルブヘッドに存在するいかなる微生物も製品に移らないことが保証される。例として、直径がおよそ７６インチ（約１．９３メートル）であり６０個のフィラーバルブを支持するフィラーホイール４７では、十分な滅菌を達成するために、フィラーホイール電子線照射装置１２４、１２６により、各バルブ１２０およびグリッパ１２２に対し、６秒間に１回照射することができる。容器Ｃは、充填されると、後述する搬送機構５４まで運ばれる。
【００３９】
フィラーホイール空気系統
例示的な実施形態では、図１６〜図２３に示すように、フィラーホイール４７に、局部フィラーホイール空気管理システム１１８が設けられている。フィラーホイール空気管理システム１１８は、概して、吸気マニホルド１２８、中間供給部１３０および略環状溝１３２を有している。後により詳細に説明するように、空気管理システム１１８は、フィラーホイール４７によって容器Ｃに製品が充填されている際に、容器Ｃの開口部に近接して空気を供給するための導管を提供する。
【００４０】
図１７〜図２２に示すように、吸気マニホルド１２８は、略湾曲構成を有し、蹄鉄形であるとみなすことができる。したがって、吸気マニホルドは、間に間隙１３６を画定する一対の端部１３４を有している。吸気マニホルド１２８は、中間部に、後により詳細に説明するＨＥＰＡろ過空気を供給する吸気ダクト１３８と連通する、開口部を有している。図１７、図１８および図２０〜図２２にさらに示すように、吸気マニホルド１２８は端部１３４に向かって先細りになっており、それにより、端部１３４の間の位置において容積が大きくなっている。先細り端部は、吸気マニホルド１２８において空気速度を一定に維持するのに役立つ。吸気マニホルドは、複数の開口部１４２がある上面１４０を有している。中間供給部１３０は、一端が開口部１４２に接続され、別の湾曲端が、増大する出口領域を画定する広がり出口部１４６を有する、垂直部材１４４を有している。広がり出口部１４６は、ろ過空気の供給を略水平方向に向けることが理解される。
【００４１】
環状溝１３２は、概してフィラーホイール４７の周囲に取り付けられている。環状溝１３２は、容器Ｃが環状溝１３２に入りかつそこから出る場所を概して画定する間隙１３３を有することが理解される。環状溝１３２は、環状内壁１４８および環状外壁１５０を有している。環状内壁１４８は、環状外壁１５０から隔置されていることにより、それらの間に経路１５２を画定する。環状溝１３２は、環状底壁１５４をさらに有している。環状内壁１４８は開口部１５６を有し、そこで環状内壁がフィラーホイール４７に取り付けられており、そこで出口部１４６が環状内壁１４８の開口部１５６と位置合せされる。図１７および図２３にさらに示すように、環状内壁１４８は、開口部１５６の上に配置されるスクリーン１５８を有している。開口部１５６を覆うために、空気の均一なパターンおよび分散を提供するいかなる網状のスクリーンまたは構造も適している。さらに、開口部をすべて覆ういかなる構造もなしに、所望の空気流を達成してもよい。環状外壁１５０は、複数の取外し可能セグメント１６０の形態であってもよい。取外し可能セグメント１６０は、作業者が経路１５２にある容器Ｃを見ることができるように窓を有していてもよい。
【００４２】
図１７にさらに示すように、中間供給部１３０は複数の供給部１３０を含むことが理解される。したがって、複数の垂直部材１４４が、吸気マニホルド１２８のそれぞれの開口部１４２から上方に延在している。各広がり出口部１４６が、フィラーホイール４７の周囲に互いに隣接して配置されており、そこで出口１４６がまとめて、環状内壁１４８の開口部１５６と連通している。隣接する出口部１４６間の平滑な接続は、平滑な空気流を維持するのに役立つ。後にさらに詳細に説明するように、フィラーホイール空気管理システム１１８の構成要素は、まとめて、容器Ｃがフィラーバルブ１２０によって充填されている際に、容器Ｃの開口部に近接してろ過空気を供給する導管を画定する。
【００４３】
搬送機構
図２５および図２６に示すように、搬送機構５４は、製品が充填された容器Ｃをフィラーアセンブリ４６からキャッパアセンブリ４８まで搬送する。搬送機構５４は、概して、搬送ホイール１６２、搬送機構電子線滅菌ユニット７２および搬送機構空気管理／隔離システム１６４を有している。
【００４４】
搬送ホイール１６２は、略円形構造であり、回転用の支持システムを有している。搬送ホイール１６２は、複数のグリッパ１６３、容器入口部１８１および容器出口部１８３を有している。搬送ホイール１６２は、概してフィラーアセンブリ４６に隣接して配置されており、それにより、フィラーアセンブリ４６から充填された容器Ｃを受け取ることができる。しかしながら、充填された容器をフィラーアセンブリ４６からキャッパアセンブリ４８に搬送するために、いかなる好適な搬送機構を使用することも可能である。たとえば、必要に応じてフィラーアセンブリ４６から直線状に容器Ｃを搬送する機構を使用することができる。
【００４５】
搬送ホイール滅菌ユニット
例示的な実施形態では、搬送機構電子線滅菌ユニット７２は、概して、容器入口部１８１と容器出口部１８３との間の搬送ホイール１６２に隣接して配置されかつホイール１６２に向けられた、単一の搬送電子線照射装置１６６を有している。ユニット７２とともに追加の電子線照射装置を利用することも可能であることが理解される。容器Ｃに飲料製品が充填された後、容器Ｃは、閉鎖具で封止されるためにキャッパアセンブリに搬送される。容器の口の上にまたは製品の中に汚染物質が導入されないように、充填された開放容器Ｃを保持するグリッパ１６３と、容器の真上の移動ゾーンとを滅菌する必要がある。したがって、図１０および図１１に示すように、フィラーホイール４７から容器Ｃを受け取る前に、搬送ホイール電子線照射装置１６６によって生成される電子線照射野は、搬送ホイール１６２の上に位置するグリッパ１６３を滅菌する。一実施形態では、搬送ホイール１６２は、直径がおよそ４０インチ（約１メートル）である。したがって、６００ｂｐｍでは、各グリッパ１６３に、搬送ホイール電子線照射装置１６６によりおよそ２．８秒間に１回照射される。滅菌後、搬送ホイール１６２上のグリッパ１６３は、フィラーアセンブリ４６から容器Ｃを受け取り、各充填容器Ｃ上にキャップ２０２を配置するために、容器Ｃをキャッパアセンブリ４８に搬送する。
【００４６】
搬送機構空気管理システム
図２５および図２６に示す例示的な実施形態では、搬送ホイール５６に、局部空気管理システム１６４が設けられている。搬送機構空気管理システムは、概して、吸気ダクト１６８および排気マニホルド１７０を有している。
【００４７】
吸気ダクト１６８は、概して、一端がＵＬＰＡ／ＨＥＰＡろ過空気の供給に接続された空気ラインを有している。ダクト１６８は、増大する出口領域を有する広がり出口端１７２を有している。例示的な実施形態では、吸気ダクト１６８は、複数の隔置されたダクト１６８を備えており、それらは各々、広がり出口端１７２を有している。吸気ダクト１６８は、すべて共通のろ過空気源に接続されていてもよい。
【００４８】
排気マニホルド１７０は、概して上壁１７４と一対の垂下壁１７６とを有している。排気マニホルド１７０は、概して、断面がＵ字型である。上壁１７４は、吸気ダクト１６８の広がり出口端１７２に対応しかつそれと連通している開口部１７８を有している。図２６に示すように、上壁１７４の下側面に対してかつ開口部１７８の上にスクリーン１８０が配置されている。この場合もまた、開口部１７８を覆うために、空気の均一なパターンおよび分散を提供するいかなる網状スクリーンまたは構造も適している。また、フィラーアセンブリに関して上述したように、開口部を合わせて覆ういかなる構造もなしに、所望の空気流を達成してもよい。排気マニホルド１７０は、湾曲形状を有しており、長さが、搬送ホイール１６２の一部を覆っている。１つの例示的な実施形態では、排気マニホルド１７０は、フィラーアセンブリ４６に近接して配置される入口端１７３と、キャッパアセンブリ４８に近接して配置される出口端１７５とを有している。後により詳細に説明するように、搬送機構空気管理システム１６４の構成要素は、ろ過空気を開放容器Ｃの上部に向かって下向きに供給する導管を提供する。
【００４９】
キャッパアセンブリ
図２９に示すように、キャッパアセンブリ４８は、搬送機構５４から受け取ったそれぞれの充填された容器Ｃにキャップを配置する。これは、無菌環境を維持しながら行われる。図２８、図２９および図３５に示すように、キャッパアセンブリ４８は、概して、キャッパホイール１９０、キャッパホイール滅菌ユニット７４およびキャップローダ１９２を有している。
【００５０】
キャッパホイール１９０は、略円形構造であり、回転用の支持システムを有している。キャッパホイール１９０は、複数のグリッパ１９１とともに、後述するキャップを受け入れるように設計された複数のキャップチャック１９３を有している。グリッパ１９１は、搬送ホイール１６２から充填された容器を受け取る。キャップチャック１９３は、キャップを内部に保持するとともに回転移動のための関連構造を有している。キャッパホイール１９０は、概して搬送機構５４に隣接して配置されており、さらなる包装のために充填されキャップが取り付けられた容器Ｃを排出する。
【００５１】
キャッパホイール滅菌ユニット７４は、複数の電子線照射装置、すなわち、第１キャップ電子線照射装置１９４、第２キャップ電子線照射装置１９６、第３キャップ電子線照射装置１９８および第４キャップ電子線照射装置２００を有している。第１キャップ電子線照射装置１９４および第２キャップ電子線照射装置は、概してキャッパホイール１９０に隣接する場所に互いに隣接して配置されており、キャップは最初にそれぞれのキャップチャック１９３上に取り付けられる。照射装置１９４、１９６によって生成される電子線照射野は部分的に重なってもよく、キャップチャック１９３の回転とともに、キャップのすべての面が十分に滅菌されることが確実になる。第３キャップ電子線照射装置１９８および第４キャップ電子線照射装置は、後述するように、キャッパホイール１９０の別の回転経路に隣接して配置されることにより、キャップが容器Ｃの上にねじ込まれる間に充填された容器Ｃが占有する無菌野を提供する。
【００５２】
キャップローダ
キャップローダ１９２は穴あき板と、板の回転用の構造とを有している。穴は、キャップを受け入れるような寸法である。キャップを板の各穴に供給するためにキャップシュートを提供することができる。既知であるように、キャップチャック１９３は、キャッパホイール１９０によりキャップローダ１９２と動作的に協働して移動し、そこでキャップはキャップチャック１９３に搭載される。
【００５３】
環境制御システム
図３６に示すように、システム１０は、全環境制御システム２２０をさらに有している。システム２２０は、上述した空気管理システムを支援するとともに、ＣＨＥ１８の能動的滅菌ゾーンにおいて容器Ｃに充填しキャップを取り付けるのを容易にする追加のシステムおよび構造を提供する。環境制御システムは、概して、ハウジング筐体２２２、ろ過空気搬送システム２２４およびＨ２Ｏ２／オゾン処理システム２２６を有している。
【００５４】
ハウジング筐体２２２は、概して、第２モジュール１４の構成要素を密閉する。図１０、図１１、図１１ａおよび図３６に示すように、ハウジング筐体２２２は、第２モジュール１４の構成要素の周囲に配置された複数の壁および障壁２２８を有している。作業者または他の人員が第２モジュール１４に手が届くように、アクセスドア２３０を設けてもよい。壁および障壁は、作業者が電子線に曝されないように、合板で補強されたステンレス鋼で覆われた鉛パネル等のｘ線および照射遮蔽を有している。さらに、鉛ガラスから構成された窓（図示せず）により、作業者が第２モジュールの動作を視覚的に点検することができる。１つの例示的な実施形態では、ハウジング筐体２２２を、ＣＨＥの一部とみなしてもよい。この構造を、クラス１０００〜１０，０００の筐体とみなすことができるように形成してもよい。
【００５５】
ろ過空気搬送システム２２４は、システムのさまざまな部分に空気を向ける複数のろ過空気源を備えている。図３６にさらに示すように、ろ過空気を容器滅菌装置３２に搬送するために、ろ過空気搬送システム２２４の第１セット２３２が設けられている。各システム２３２は、送風機２３４およびＵＬＰＡ／ＨＥＰＡフィルタ２３６を有している。このセットのシステムのうちの１つは、加熱蒸気源２３８も有している。これらシステムは、容器滅菌装置３２にＵＬＰＡまたはＨＥＰＡろ過空気を提供し、それにより滅菌装置３２において正圧を維持する。この空気を、滅菌装置３２から排気することができる。第２モジュール１４のいくつかの構成要素にろ過空気を搬送するために、ろ過空気搬送システムの第２セット２４０が設けられている。隔離無菌空気供給システム２４２が設けられており、プレフィルタ２４４、送風機２４６、加熱蒸気源２４８およびＵＬＰＡ／ＨＥＰＡフィルタ２５０を有している。隔離無菌空気供給システム２４２は、第１出力２５２、第２出力２５４および第３出力２５６を有している。第１出力２５２は、アイソレータ５２の上部部材開口部１１０（図１１および図１１ａ）に接続されている。第２出力２５４は、フィラーホイール空気管理システム１１８に接続されている。第３出力２５６は、搬送ホイール空気管理システム１６４に供給される。筐体空気供給システム２５８が送風機２６０およびＵＬＰＡ／ＨＥＰＡフィルタ２６２を有することにより、ハウジング筐体２２２にろ過空気および正圧を提供する。
【００５６】
最後に、図３６にさらに示すように、Ｈ２Ｏ２処理システム２２６は、関連する送風機２６４およびＨ２Ｏ２モジュール２６６を有している。しかしながら、第２モジュールからオゾンを除去することができるいかなる好適な形態の化学処理も使用することができる。処理システム２２６は、容器滅菌装置３２およびハウジング筐体２２２の両方に動作的に接続されている。第２モジュール１４は、照射装置によってもたらされるいかなるオゾンも除去するように排気され、空気は、周囲環境に放出される前に処理される。
【００５７】
システム１０の全体的な動作
ここで、システム１０の全体的な動作について説明する。当業者には、システム１０が、当業者には既知であるようにシステム１０の動作を行いかつ制御するために、必要な電源および関連するコントローラを有していることが理解される。第１モジュール１２および第２モジュール１４の構成要素は、最初にセットアップされ、システム１０は、充填およびキャッピングのために容器を受け取る用意ができている。さらに、動作の前に、システム１０は、過酸化水素等の化学薬品を用いて、さらに電子線照射装置と組み合せて事前滅菌されている。他の事前滅菌技法も使用することができる。したがって、システム１０の稼動の前に、システム１０は、いかなる汚染物質または微生物等も除去するように滅菌される。後述するように、システム１０の構造は、容器Ｃがシステム１０内の移動経路を通して前進するに従い、システム１０の稼動中にさまざまな能動的滅菌ゾーンおよび閉じられた衛生的環境を提供する。
【００５８】
第１モジュールの動作
図４および図５から理解することができるように、通常プラスチック飲料用容器の形態である空の容器Ｃは、デパレタイザ２２によりパレットから取り除かれてコンベア２０上に搭載される。コンベア２０は、容器Ｃを水なしリンサ３０まで搬送し、そこで容器Ｃに清浄な圧縮空気が供給され、容器Ｃは完全に洗浄され、いかなる汚染物質も吸引される。コンベア２０は、容器Ｃを容器滅菌装置３２まで搬送する。容器滅菌装置３２はまた、容器Ｃに対し、ＵＬＰＡ／ＨＥＰＡろ過空気処理とともにＨ２Ｏ２処理を行ってもよい。容器滅菌装置３２の高エネルギー電子線照射装置は、容器Ｃが辿る経路を取り囲む電子線照射野を生成する。上述したように、容器滅菌装置３２は、容器Ｃのすべての面が滅菌されるのを確実にするために容器Ｃを反転させるように好適な構造を有していてもよい。したがって、容器Ｃは、容器滅菌装置３２の出口ホイールに達すると、清浄な無菌状態にある。上述したように、容器滅菌装置３２は、１つの例示的な実施形態では高エネルギー電子線照射装置を利用する。要求に応じて、第１モジュール１２に、他の形態の容器滅菌を使用することも可能である。第１モジュール１２の最終的な結果は、図３２に示すように第２モジュール１４への無菌容器Ｃの搬送である。
【００５９】
第２モジュールの動作
上述したように、第２モジュール１４は、その動作の前に、化学薬品および電子線処理を用いて滅菌される。システムのいくつかの構成要素は、フィラーホイール空気管理システムの吸気マニホルド等、こうした洗浄用の組込みシステムを有していてもよい。水および／または過酸化水素等の洗浄液を、空気管理システムのスクリーンを通して注入する構造を提供してもよい。
【００６０】
図３７にさらに示すように、容器Ｃは、アイソレータアセンブリ５２のエアロック構造７６によって概して画定される境界領域８６において、第１モジュール１２から第２モジュール１４に搬送される。アイソレータアセンブリ５２のいかなるアクセス窓およびドアも閉鎖される。図１１、図１１ａおよび図３６から理解されるように、ＵＬＰＡ／ＨＥＰＡろ過空気が、隔離無菌空気供給システム２４２によってアイソレータアセンブリに搬送されることにより、アイソレータアセンブリ５２内の正の空気圧が維持される。エアロック構造７６が開放底端９４を有するため、供給空気は、開放底端９４を通って下方に流れることができる。そして、供給空気は、ハウジング筐体２２２内に入り、ハウジング筐体２２２が排気されることが理解されるため、要求に応じて排気されることが可能である。要約すると、正の空気圧は、下方の空気流と同様に維持され、いかなるあり得る微生物も容器Ｃの開口部を含む容器Ｃから出るように向けられることを確実にするのに役立つ。容器Ｃは、グリッパ７９を介して、第１モジュール１２の出口ホイールから第１取入ホイール７８まで渡される。第１取入ホイール７８は、グリッパ８１を介して容器Ｃを第２取入ホイール８０に渡す。グリッパ７９、８１はアイソレータアセンブリ５２の環境と同様に、すべて無菌状態にあることが理解される。そして、第２取入ホイール８０は、容器出口開口部１０６を通して無菌容器Ｃをフィラーアセンブリ４６に搬送する。ＵＬＰＡ／ＨＥＰＡ空気は、取入ホイール７８、８０およびグリッパ７９、８１によって常に循環し、無菌状態を維持している。アイソレータアセンブリ５２は、アセンブリ５２が最初に滅菌され、その後は空気流が無菌状態を維持するのを支援する受動的滅菌とみなすことができる。
【００６１】
上述したように、容器排斥機構１０１は、第２取入ホイール８０に近接する容器Ｃを検知し、第１モジュール１２における滅菌プロセス中にいずれかの容器Ｃが破損したか否かを判断する。これは、たとえば、滅菌装置３２の滅菌プロセスにより容器Ｃの壁が変形し、容器Ｃが充填およびキャッピングに適さなくなった場合等に、発生する可能性がある。こうした場合、容器排斥機構は、変形した容器Ｃを検知し、その容器Ｃをグリッパ８１から放出し、排斥された容器Ｃはアイソレータアセンブリ５２の床９６に落下する。このように、グリッパ８１は、開放する信号を受け取り、そこで、グリッパ８１は容器Ｃを落下させる。床９６の傾斜部１１２は、容器Ｃをアクセスドア１１４に向ける。空気シリンダ１１６を、アクセスドア１１４を開放するように作動させることができ、排斥された容器Ｃをアイソレータアセンブリ５２から取り除いて破棄することができる（図１２）。システム１０は、容器Ｃが排斥され、フィラーホイール４７のフィラーバルブ／グリッパに容器Ｃが載っていないことになった場合、フィラーバルブが液体製品等を供給するように作動されないように設計されていることが理解される。上述したように、第１モジュール１２の出口ホイールおよび第２モジュール１４の取入ホイールのサイズに応じて、アイソレータアセンブリ５２の単一取入ホイールを採用することができる。
【００６２】
図３８にさらに示すように、フィラーホイール４７は、容器入口部４９において第２取入ホイール８０から容器Ｃを受け取る。したがって、フィラーホイール４７のグリッパ１２２は、第２取入ホイール８０のグリッパ８１から容器Ｃを把持する。これにより、容器Ｃは、関連するフィラーバルブ１２０の下方に配置され、容器Ｃ、グリッパ８１およびフィラーバルブ１２０は、フィラーホイール４７が回転するに従って弓状経路を移動する。第２取入ホイール８０からフィラーホイール４７への搬送の直前に、フィラーホイール４７のグリッパ１２２が滅菌される。この目的で、第１フィラー電子線照射装置１２４および第２フィラー電子線照射装置１２６は、互いに部分的に重なる電子線照射野を提供する。（たとえば、図１５ａ参照）。電子線照射野は、フィラーホイール４７のグリッパ１２２およびフィラーバルブ１２０が移動する経路を取り囲むように十分広い。図３８に示すように、電子線照射装置１２４、１２６は、グリッパ１２２が第２取入ホイール８０から無菌容器Ｃを受け取る直前に滅菌されるように配置されていることが理解される。さらに、これを達成するために、電子線照射装置１２４、１２６は、容器入口部４９と容器出口部５１との間に配置されている。グリッパ１２２およびバルブ１２０は、容器Ｃと接触するため滅菌される。したがって、グリッパ１２２およびバルブ１２０がフィラーホイール４７の一定回転下で能動的に再滅菌されるため、無菌状態が維持され続ける。
【００６３】
次に、フィラーアセンブリ４６により、容器内に飲料製品が注入される。本明細書で用いる一意の滅菌構造およびプロセスのために、製品を、概して周囲温度および無菌状態で搬送することができる。製品温度を上昇させる必要はない。フィラーホイール４７がその中心軸を中心に回転する際に、製品は容器Ｃ内に注入される。特に、計量された液体製品と流体連通しているフィラーバルブ１２０は、容器Ｃに充填し始めるように起動される。フィラーバルブ１２０は、フィラーホイール４７上で回転する際に容器Ｃに充填する。上述したように、フィラーホイール空気管理システム１１８は、充填プロセス中にフィラーホイール４７にＵＬＰＡ／ＨＥＰＡろ過空気を供給する。隔離空気供給システム２４２の第２出力２５４（図３６）は、フィラーホイール空気管理システム１１８の吸気マニホルド１２８にろ過空気を提供する。したがって、湾曲したマニホルド１２８全体が充填される。マニホルド１２８が先細り設計であるため、ろ過空気の安定した供給が確実になり、空気速度が一定に維持される。図２３から理解することができるように、ろ過空気は、中間供給部１３０および広がり出口部１４６を通して上方に流れ続ける。広がり出口部１４６は、容器Ｃへの空気流を生成するのに役立つ。空気は、スクリーン１５８を通って流れ続け、したがって、ろ過空気は環状溝１３２内に提供される。図２３にさらに示すように、出口部１４６およびスクリーン１５８は、概して、容器Ｃの開口部に近接して配置されている。スクリーン１５８は、一定量の抵抗を空気流に提供することにより、環状溝１３２全体内に十分な安定した空気流を提供する。環状内壁１４８および環状外壁１５０を介する環状溝１３２の構造のために、空気流は、概して、容器開口部の周囲に、容器Ｃの長手方向軸に沿って下方に、環状溝１３２内を下方に、向けられる。環状溝１３２の底部にいくつかの間隙が残っており、そこでろ過空気が下方にハウジング構造２２２の環境に漏出することができる、ということが理解される。したがって、環状溝１３２は、ろ過空気の供給によって加圧される。図２４は、概して、製品が容器内に注入される際の容器Ｃの周囲の空気流を示す。この空気流は、容器Ｃを隔離し、さらに微生物または他の望ましくない物質が容器Ｃに入るいかなる可能性も最小限にするのに役立つ。空気流は、概して、容器Ｃの首部に近接するように向けられる。図２４に示すように、空気は、首部において、容器の首部の外周の周囲を流れ、容器軸に対して平行な容器の外周の経路を辿って下方に流れる。したがって、正の空気圧が容器Ｃのこの部分の周囲で維持され、容器Ｃの開口部から離れる方向に下方に向けられる。しかしながら、正の空気圧が環状溝１３２内で維持される限り、特定の空気流パターンは重要ではない。
【００６４】
したがって、フィラーグリッパ１２２は、容器Ｃと無菌で係合する直前に滅菌され、ろ過空気が、容器Ｃが充填されている際に無菌状態を強化し維持するために容器Ｃの周囲に提供される。容器Ｃがフィラーホイール４７の周囲を回転すると、充填プロセスは完了するように設計されている。そして、容器Ｃを、容器出口部５１の搬送機構５４に渡すことができる。
【００６５】
図３９に示すように、搬送機構５４は、容器入口部１８１においてフィラーホイール４７から容器Ｃを受け取り、容器出口部１８３においてキャッパアセンブリ４８に容器Ｃを搬送する。搬送ホイール１６２のグリッパ１６３は、フィラーホイール４７から充填された開放容器Ｃを受け取る前に、容器入口部１８１と容器出口部１８３との間に配置された搬送ホイール電子線照射装置１６６によって滅菌される。図１１、図１１ａおよび図３９に示すように、搬送ホイール電子線照射装置１６６は、搬送ホイール１６２に隣接して配置されており、搬送ホイール１６２がその中心軸を中心に回転する際にグリッパ１６３が占有する経路を取り囲む無菌電子線照射野を提供する。したがって、グリッパ１６３は、フィラーホイール４７から充填された開放容器Ｃを把持する直前に、搬送ホイール電子線照射装置１６６によって滅菌される。したがって、容器Ｃの無菌状態が維持されつづける。
【００６６】
上述したように、搬送機構空気管理システム１６４は、搬送ホイール１６２において容器ＣにＵＬＰＡ／ＨＥＰＡろ過空気を提供する。隔離無菌空気供給システム２４２の第３出力２５６（図３６）は、吸気ダクト１６８および広がり出口端１７２に無菌空気を提供する。ろ過空気は、スクリーン１８０を通って下方にかつ排気マニホルド１７０内に向けられる。スクリーン１８０は、搬送ホイール１７２上を横切る、充填された開放容器Ｃの上にわたって下方に流れるのを確実にするために一定量の抵抗を提供する。空気管理システム１６４は、搬送ホイールグリッパ１６３が容器Ｃと係合する時から、搬送グリッパ１６３が容器Ｃをキャッパアセンブリ４８に渡す時までに概して対応する長さである。ろ過空気流は、容器開口部において下方に向けられることによりエアカーテンを形成し、微生物または他の汚染物質を容器Ｃの開口部から隔離するのに役立つ。図２６および図２７は、容器の開口部の周囲のろ過空気流を示し、そこでは空気流は容器Ｃを越えて下方に向けられている。ろ過空気流は、ハウジング筐体２２２に排気される。
【００６７】
図４０に示すように、充填された容器Ｃは、搬送ホイール１６２からキャッパアセンブリ４８のキャッパホイール１９０に搬送される。キャッパアセンブリ４８に関連するいかなる電子線照射野も、充填された開放容器Ｃ内に向けられないことを確実にするために、搬送ホイール１６２に追加の隔離板を設けてもよい。キャッパホイールグリッパ１９１が、充填された開放容器Ｃと係合する。この係合の前に、キャッパホイール１９０は、容器Ｃにキャップ２０２を取り付ける用意ができている。上述したように、キャッパホイール１９０は、容器Ｃの上に配置されるキャップ２０２を受け取る複数のキャッパチャック１９３を有している。しかしながら、この動作の前に、キャップ２０２、キャッパチャック１９３およびキャッパグリッパ１９１は、プロセス全体の無菌状態を維持するように滅菌されている。
【００６８】
図２８、図２９、図３５および図４０に示すように、第１キャッパホイール電子線照射装置１９４は、キャッパチャック１９３が移動する経路を取り囲むようにその電子線照射野を集束させるように配置されている。このように、キャッパチャック１９３は、開始位置２０１においてキャップ２０２を受け取る前に滅菌される。キャッパチャック１９３がキャッパホイール１９０上で回転し続ける際、キャップローダ１９２は、キャップ２０２をキャッパチャック１９３内に挿入するように機能する。キャップローダ１９２は回転板を有し、それは、キャップシュートを介して板に供給されるキャップ２０２を受け取る溝穴を有している。キャップローダ１９２は、キャッパホイール電子線照射装置に対応するようにずれた位置に配置されている。図２９にさらに示すように、キャップ２０２は、キャップチャック１９３をわずかに越えて延在してもよい。キャップ２０２がキャップチャック１９３上に搭載されると、図３１〜図３４に示すように、第２キャッパホイール電子線照射装置１９６は、キャップ２０２の下側に向かって上方に焦点が合わせられる。第２キャッパホイール電子線照射装置１９６によって発生する電子線照射野は、キャップ２０２を支持しているキャッパチャック１９３が移動する経路を取り囲む。このように、キャップ２０２の下側面が、キャップ搭載位置２０３において第２キャッパホイール電子線照射装置１９６によって滅菌される。キャッパチャック１９３は、キャッパホイール１９０によって弓状経路に沿って回転し続ける時、第２キャッパホイール電子線照射装置１９６が発生する電子線照射野にありながら、およそ１８０度回転する。キャップ２０２は垂下スカートを有しており、キャップ２０２の垂下スカートのために、下側面の一部に対し、電子線照射野の透過が妨げられる可能性があることが理解される。キャッパチャック１９３の回転により、この妨げられる可能性のある面が１８０度回転し、そこで、第２キャップ電子線照射装置１９６に面することができる。キャップ２０２を、キャッパチャック１９３の回転なしで十分に滅菌することができるが、第２キャッパホイール電子線照射装置１９６の照射野内でキャッパチャック１９３を回転させることにより、キャップ２０２の無菌状態がさらに強化される。
【００６９】
キャッパホイール１９０は、それぞれのキャッパチャック１９３によって保持されるキャップ２０２を回転させ続け、搬送ホイール１６２は、充填された開放容器Ｃをキャッパホイール１９０上のキャッパグリッパ１９１に渡す。そして、キャッパチャック１９３は、図２９において矢印で示すように下方向に移動しているキャッパグリッパ１９３によって保持される、充填された容器Ｃの上に、キャップ２０２を回転させる。図２９、図３５および図４０にさらに示すように、このプロセス中、第３キャッパホイール電子線照射装置１９８およびさらなるキャッパホイール電子線照射装置２００は、キャップ２０２がキャッパグリッパ１９３によって保持される容器Ｃ上にねじ込まれる際、キャッパホイール１９０の経路、特にキャップ２０２を有するキャッパチャック１９３の経路を取り囲む電子線無菌野を発生する。図２９において矢印によって示すように、キャッパは下方に移動して、容器Ｃの上にキャップを取り付ける。第３電子線照射装置１９８および第４電子線照射装置２００は、キャップ２０２が容器Ｃの上にねじ込まれる際、容器Ｃとキャップ２０２との間の空隙（たとえば、キャッパチャックの下方でありかつキャッパグリッパに近接している）にそれらのそれぞれの照射野を集束させ、それにより、キャップ取付部２０５においてキャッピングプロセスの無菌状態が維持される。第３電子線照射装置１９８および第４電子線照射装置２００の角度により、空隙およびキャッパチャック１９３を同時に滅菌することができる。さらに、キャッパチャック１９３がキャップ２０２を容器Ｃの上にねじ込んだ後、キャッパチャック１９３が仕上げ位置２０７においてキャップ２０２から離れるように持ち上げられる際、第３電子線照射装置１９８および第４電子線照射装置２００が、キャップ２０２の外面を滅菌する。
【００７０】
容器Ｃは、キャップが取り付けられると、キャッパホイール１９０によってさらに前進し、その後、コンベア２０のさらなる部分に向けられ、そこで、容器Ｃは、さらなる包装作業２４（図４および図３５）および後の出荷のために、第２モジュール１４から出るように搬送される。
【００７１】
このように、上記説明から理解することができるように、容器Ｃは、閉じられた衛生的環境において充填され、搬送され、かつキャップが取り付けられ、動作中、第２モジュール１４に能動的滅菌ゾーンが提供される。これらシステムにより、表面汚染および空中浮遊汚染が防止される。容器Ｃの充填およびキャッピングにおいて、容器Ｃの経路全体が制御される。システム１０の構成要素、特に第２モジュール１４の構成要素は、存在し得る汚染物質または微生物に対し厳しい環境を提供する。システムは、動作の前に、化学的にかつ電子線によって処理されるため、最初に無菌状態で開始する。戦略的な位置に配置されたさまざまな電子線照射装置が、能動的滅菌ゾーンを提供し、無菌状態が維持され、かつ容器Ｃが充填動作、搬送動作およびキャッピング動作中に処理されている間に汚染されないにことが確実になる。処理動作および充填動作中に制御された無菌空気流を提供する隔離システムは、容器Ｃが充填されキャップが取り付けられている間に通過するＣＨＥを提供することにより、無菌状態の維持に役立つ。システム１０の動作中に、ＵＬＰＡ／ＨＥＰＡ空気がＣＨＥに常に供給されかつ入れ替えられることが理解される。アイソレータ空気管理システム、フィラーホイール空気管理システム、および搬送ホイールの局部空気管理システムの各々は、単体でまたは組合せでＣＨＥとみなすことができる。ＣＨＥは能動的滅菌ゾーンとともに、すべて、充填動作、搬送動作およびキャッピング動作中に容器Ｃが移動する経路を包囲する環境を制御する。したがって、１つの例示的な実施形態では、容器Ｃは、アイソレータアセンブリ５２からキャッパアセンブリ４８への第２モジュール１４における移動中、閉じられた衛生的環境において移動する。本システム１０の設計により、容器Ｃに充填されている製品はいかなる電子線滅菌または照射にも曝されない一方で、重要な面のみが電子線滅菌を受けることが理解される。本システム１０の設計により、酸度の低い製品および酸度の高い製品を含むさまざまなタイプの飲料を容器に充填することができることが理解される。さらに、容器Ｃに充填されている製品を、微生物増殖特性を低減しまたは抑制するように、要求に応じて前処理してもよい。
【００７２】
代替的な第２モジュール−電子線アセンブリ
代替的な実施形態では、第２モジュール、特に電子線滅菌ユニットを、後述するように変更することができる。概して、追加の電子線照射装置が利用され、上述したアイソレータアセンブリ５２は利用されない。図４３〜図４９に示すように、電子線滅菌ユニットは、概して、第１取入ホイール電子線照射装置Ｆ１、フィラーホイール電子線照射装置Ｆ２、搬送ホイール電子線照射装置Ｆ３、第１キャッパホイール電子線照射装置Ｆ４、第２キャッパホイール電子線照射装置Ｆ５、第１キャップシュート電子線照射装置Ｃ１および第２キャップシュート電子線照射装置Ｃ２を有することができる。
【００７３】
この場合もまた、電子線照射装置は、重要な機械表面、構成要素および構成要素を直接包囲する空気のみが電子線を受け、飲料製品自体は受けないように、配置されている。１つの例示的な実施形態では、電子線アセンブリは、後の説明に従って配置される。第１搬送ホイール電子線照射装置Ｆ１は、第１搬送ホイール５５４上におよそ９時に位置する電子線ゾーンを有している。フィラーホイール電子線照射装置Ｆ２は、フィラーホイール５４７の上におよそ５時に位置する電子線ゾーンを有している。第２搬送ホイール電子線照射装置Ｆ３は、第２搬送ホイール５５６の上におよそ１２時に位置する電子線ゾーンを有している。第１キャッパホイール電子線照射装置Ｆ４は、キャッパホイール５５７の上におよそ６時に位置する電子線ゾーンを有している。第２キャッパホイール電子線照射装置Ｆ５は、キャッパホイール５５７の上におよそ２時に位置する電子線ゾーンを有しており、それは、トルクヘッドおよびキャップと容器口部との間の空隙に近接している。この場合もまた、電子線ゾーンの位置および数の変形が可能であることが理解される。
【００７４】
代替的な第１転送ホイール滅菌
この代替的な実施形態では、図４３に示すように、第２モジュールからアイソレータが取り除かれており、第１搬送ホイールには、容器の無菌状態を維持するために電子線照射装置Ｆ１を設けることができる。無菌容器は、（上述したような）エアロック構造内を移動した後、取入ホイール５５３により第２モジュール内に入れられ、第１搬送ホイール５５４に搬送される。第１搬送ホイール５５４が容器の首を把持するため、第１搬送ホイール５５４上のグリッパ５７０は、図４３に示すように、グリッパ５７０に存在するいかなる微生物も容器の首または口を汚染しないように、容器Ｃを受け取る前に滅菌される。したがって、第１搬送ホイール５５４に位置するグリッパ５７０は、第１搬送ホイール電子線照射装置Ｆ１が生成する電子線ゾーンに曝される。図４３に示すように、第１搬送ホイール電子線照射装置Ｆ１は、第１搬送ホイール５５４の上で回転しているグリッパ５７０を概して取り囲む電子線照射野を提供する。グリッパ５７０は、概して、電子線照射野内に入りかつ通過することが理解される。一実施形態では、第１搬送ホイール５５４は、およそ２１ｒｐｍ（６００ｂｐｍ）の速度で移動し、各首操作グリッパ５７０には、２．８秒間に１回照射され、すべての容器が滅菌されたグリッパによって把持されることを確実にする。グリッパ５７０は、第１搬送ホイール電子線照射装置Ｆ１が生成する電子線ゾーンに曝された後、第１モジュールに関連すると考えられ得るコンベア５２０の取入ホイール５５３から容器を受け取る。そして、第１搬送ホイール５５４は、フィラー５４６に容器を搬送する。
【００７５】
代替的なフィラーホイール滅菌
図４４および図４５に示すように、容器がフィラーホイール５４７に配置される前に、フィラーホイール電子線照射装置Ｆ２は、容器を受け取る前にフィラーホイールグリッパ５７２を滅菌する。さらに、フィラーホイール電子線照射装置Ｆ２は、フィラーバルブヘッドが容器に接触する直前にフィラーバルブも滅菌するように配置されている。フィラーホイール電子線照射装置Ｆ２が配置される突き当たりの程度により、フィラーバルブは、グリッパ５７２と同時に電子線照射野を通過する。したがって、フィラーバルブヘッドに存在する可能性のあるいかなる微生物も死滅し、グリッパ５７２およびフィラーバルブヘッドは無菌状態のままである。フィラーホイール電子線照射装置Ｆ２が生成する電子線ゾーンは、充填の前にすべての面を滅菌するようにフィラーバルブヘッドを完全に取り囲む。各充填事象の直前にフィラーバルブヘッドを滅菌することにより、フィラーバルブヘッドに存在するいかなる微生物も製品に移されないことが保証される。例として、およそ７６インチ（約１．９３メートル）径のフィラーホイールを有する６０個のフィラーバルブヘッドを備えたフィラーでは、十分な滅菌を達成するために、各バルブおよびグリッパに、フィラーホイール電子線照射装置Ｆ２によって６秒間に１回照射することができる。容器は、充填されると、第２搬送ホイール５５６に渡される。
【００７６】
代替的な搬送ホイール滅菌
容器は、飲料製品が充填された後、閉鎖具で封止されるために、第２搬送ホイール５５６を介してキャッパに搬送される。容器の口にまたは製品内に汚染物質が導入されないように、充填された開放容器を保持するグリッパ５７４と容器の真上の移動ゾーンとを滅菌する必要がある。したがって、図３９に示すように、フィラーホイール５４７から容器を受け取る前に、第２搬送ホイール電子線照射装置Ｆ３が生成する電子線ゾーンは、第２搬送ホイール５５６に位置するグリッパ５７４を滅菌する。一実施形態では、第２搬送ホイール５５６は、直径がおよそ４０インチ（約１メートル）である。したがって、６００ｂｐｍで、各グリッパ５７４に対し、第２搬送ホイール電子線照射装置Ｆ３によりおよそ２．８秒間に１回照射される。滅菌後、第２搬送ホイール５５６のグリッパ５７４は、フィラー５４６から容器を受け取り、キャッパホイール５５７に容器を搬送し、それによって、キャッパ５４８が各充填された容器にキャップを取り付けることができる。
【００７７】
代替的な空気系統
別の実施形態では、第１搬送ホイールおよび第２搬送ホイールならびにフィラーホイールに、各々別個の空気系統を提供することができる。図５１に示すように、フィラーホイール５４７は、フィラーバルブの後方からＵＬＰＡろ過空気を供給する流路５０６を有している。これにより、空気５４０の均一な分散がもたらされ、それは、容器口部から離れる方向に移動し、容器口部、フィラーバルブまたは首グリッパに汚染物質が落ちるのを防止する。空気５４０は、図５０に示すように、スポーク状パターンでフィラーホイールの中心から軸上に広がる供給ダクトを通して均一に分散される。図５２に示すように、第２流路５０８は、搬送ホイール５５４、５５６、５５８に対し同じ目的に応える。第２流路５０８および流路カバー５４４が、容器の上部にわたって安定した空気流をもたらし、搬送ホイール５５４、５５６、５５８の中心から空気を押し出す。第２流路５０８は、流路カバー５４４の下側にエアカーテンが生成されるように形成される。空気の速度および量は、流れが回転するフィラーおよび搬送ホイールの乱れ運動より大きいようなものである。空気流は、製品および重要な容器経路から離れる方向に放射状外側方向に生成される。キャッパホイール５５７に対し、同様の方法を用いることができる。
【００７８】
図５１は、フィラーホイールに空気を提供するように実施することができる別の例示的な方法を示す。図５１に示すように、フィラーホイール５４７は、フィラーバルブ５２２の後方からＵＬＰＡ／ＨＥＰＡろ過空気を供給する第１流路５０６を有している。これにより、空気５４０の均一な分散がもたらされ、それは、容器口部から離れる方向に移動し、容器口部、フィラーバルブまたは首グリッパに汚染物質が落ちるのを防止する。空気５４０は、図５０に示すように、スポーク状パターンでフィラーホイールの中心から軸状に広がる供給ダクトを通して均一に分散される。
【００７９】
別の例示的な実施形態では、図５２に示すように、第３搬送ホイール５５６は、ＵＬＰＡ／ＨＥＰＡろ過空気を供給する第２流路５０８を有することができる。第２流路５０８は、搬送ホイール５５６に対し同じ目的に応える。第２流路５０８および流路カバー５４４が、容器の上部にわたって安定した空気流をもたらし、搬送ホイール５５６の中心から空気を押し出す。第２流路５０８は、流路カバー５４４の下側にエアカーテンが生成されるように形成される。空気の速度および量は、流れが回転するフィラーおよび搬送ホイールの乱れ運動より大きいようなものである。空気流は、製品および重要な容器経路から離れる方向に放射状外側方向に生成される。必要に応じて、キャッパホイール５５７に対し、同様の方法を用いることができる。
【００８０】
汚染をさらに低減するために、フィラーホイール５４７の充填領域を、定置洗浄（「ＣＩＰ」）処置で洗浄することができる。図５３に示すように、フィラーホイール５４７はまた板６２０を収容し、それは、フィラーバルブ５２２および他の移動する部品を容器充填領域６２４から分離する。フィラーバルブ５２２は、各々、関連するフィラーポート６３２を有している。各フィラーバルブ５２２は、関連するＣＩＰキャッピング機構６２８を有している。ＣＩＰキャッピング機構６２８は、ポート６３４の各々１つに固定されている。各ＣＩＰキャッピング機構６２８は、ＣＩＰキャップ６２６と、キャッピングポスト６３６に回転可能に固定されているキャッピングアーム６３０とを有している。図５３に示すように、板６２０は、フィラーバルブ５２２および移動する部品を容器充填領域６２４から分離するように、無菌設計で使用される。この分離により、充填動作に対して清浄な環境が維持され、汚染を受け易い部品が低減する。フィラーバルブ５２２を密閉することで、フィラーホイール５４７の回転がもたらす乱流も低減し、より大きい空気流がもたらされる。密封した部品には、保守のために取外し可能なカバー（図示せず）を介して届くことができる。この低温充填技法は、本方法の下で展開される一意の能動的滅菌ゾーンの一部である。
【００８１】
能動的滅菌ゾーン環境
例示的な実施形態のシステムは、充填プロセスを通して構成要素間で物理的に搬送されかつシステムの構成要素の上で培養される微生物をなくすように設計されている。本システムは、電子線技術を利用して、容器、キャップおよび重要な接触面を滅菌する。
【００８２】
照射装置は、容器Ｃが最終包装に出るまで滅菌環境にあり続けるように「能動的」滅菌ゾーンを生成する。電子線は空気系統と組み合わさって、システムの重要な接触面上の微生物を死滅させるのに役立つ。さらに、電子線発生器は、二次電子線およびＸ線を生成する。電子線はまた、酸素（Ｏ２）および窒素と反応して硝酸およびオゾン（Ｏ３）をもたらす。上記（電子線、空気、ｘ線、硝酸、オゾン（Ｏ３）および二次電子線）の各々は、微生物から空気、水および他の栄養分等の必要不可欠なものを奪うことにより、システムの微生物を排除するのに役立つ。
【００８３】
受動的滅菌技法を用いる従来の低温充填ラインでは、環境に入るすべての構成要素が事前滅菌されている必要がある。それらは、無菌環境のいかなる汚染も防止するためにこの事前滅菌に頼っている。しかしながら、環境が一旦汚染されると、環境を再び真に無菌にすることは非常に困難である。能動的滅菌ゾーンを有することにより、ゾーンに入る可能性のあるいかなる汚染物質も、重要な表面と接触する時に即時に滅菌することができ、システムのダウンタイムおよびコストが最小限になる。
【００８４】
本明細書で開示されている例示的な実施形態により理解することができるように、飲料製品を加熱すること、およびヘッドスペースを滅菌するために高温の容器を反転させることはもはや必要ではない。容器は高温でないため、容器冷却器はもはや必要ではない。機器からこれら２つの部分を取り除くことにより、容器充填プロセスがさらに簡略化し能率的になる。例示的な実施形態のシステムにより、高温充填プロセスで先に充填された容器を、ここでは周囲温度で充填することができ、容器に注入される製品は周囲温度である。したがって、容器は、以前のように頑強な側壁構造を有する必要はない。したがって、容器を、より少ない材料で作製することができ、その結果、材料コストが著しく節減される。これにより、容器設計により高い柔軟性が提供される。さらに、飲料製品がもはやそれほど長く高温で保持される必要がないため、必要なエネルギーが低減する。また、本システムは、容器に飲料を無菌充填することができる一方で、許容可能な貯蔵寿命要件を満たすために追加の保存料が不要である。容器材料節減に加えて、他の持続可能性の利点には、水の節約、天然ガスの節約および温室効果ガスの低減がある。システム設計はさらに、各充填事象すべてにおいて容器の局部充填箇所が再滅菌されることも可能にする。最後に、電子線技術は、１秒の何分の１かで許容可能な照射を提供し、それにより高度なインライン滅菌および充填プロセスが提供される。
【００８５】
本明細書では、いくつかの代替的な実施形態および例について説明した。当業者は、個々の実施形態の特徴と、構成要素のあり得る組合せおよび変形とを理解するであろう。当業者は、さらに、実施形態のいずれも、本明細書で開示した他の実施形態と任意に組み合せて提供することができることを理解するであろう。本発明を、その趣旨または中心的な特徴から逸脱することなく他の所定形態で具現化してもよいということが理解される。したがって、本例および実施形態は、すべての点で、限定的ではなく例示的であるものとみなされるべきであり、本発明は、本明細書に記載されている詳細に限定されるべきではない。したがって、所定の実施形態について例示し説明したが、本発明の趣旨から大幅に逸脱することなく、多数の変形が思いつき、保護の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１１ａ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１５ａ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【国際調査報告】
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