(57)【要約】【課題】充填液の他にカウンター用のガス、液バルブ作動用のエア等を分配供給するロータリジョイント１８の、構造を複雑にすることなく、無菌環境の維持を可能にする。【解決手段】メインチャンバー２内に充填機本体４が配置されている。この充填機本体４は、回転体６の外周に円周方向等間隔で設けられた充填バルブ８、充填液の通路を開閉する液バルブ、容器１０を支持する容器支持手段１２等を備えている。外部からメインチャンバー２内に充填液等を供給するロータリジョイント１８は、メインチャンバー２の天面２ａに形成された取付孔２ｂを貫通して、固定部１８ａがメインチャンバー２上に固定されている。この固定部１８ｂの周囲をサブチャンバー２８によって覆っている。サブチャンバー２８には、給気手段７０および排気手段７４が接続され、生産運転時には、メインチャンバー２内よりも低い圧力の陽圧に維持している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部と遮断されたメインチャンバー内に設置された回転体と、この回転体に設けられた給液通路と、この給液通路に接続された充填手段と、メインチャンバーの外部から回転体に充填液を供給する給液管と、固定部と回転部とを有し、前記給液管と回転側の給液通路とを液密を保持して接続するロータリジョイントとを備えた無菌充填装置において、
前記ロータリジョイントの固定部を前記メインチャンバーの天面に気密を保持して連結するとともに、ロータリジョイントのメインチャンバーよりも上方に突出した部分をサブチャンバー内に収容し、かつ、これらチャンバー内の圧力を制御する圧力制御手段により、このサブチャンバー内の圧力を、前記メインチャンバー内の圧力よりも低い陽圧に制御することを特徴とする無菌充填装置。
【請求項２】
前記回転体に加圧ガス通路を設け、この加圧ガス通路と外部から回転体に加圧ガスを供給するガス供給管とを、前記ロータリジョイントを介して接続したことを特徴とする請求項１に記載の無菌充填装置。
【請求項３】
前記サブチャンバー内に滅菌ガスを供給する滅菌ガス供給手段を接続したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無菌充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ロータリ型の充填装置に係り、特に、無菌状態で充填を行う無菌充填装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
充填装置によって、飲料水等の液体を容器内に充填する場合に、容器内に充填された液中に細菌その他の異物が混入しないようにするために、近年では、充填バルブ等を含む充填装置全体を無菌チャンバー内に設置して、無菌環境で容器内に充填を行うようにした無菌充填装置が広く用いられている。
【０００３】
無菌充填装置は、一般に、回転体の外周に円周方向等間隔で設けられて容器内に液体を充填する充填ノズルと、この充填ノズルに液体を供給する給液通路と、充填液の通路を開閉する液バルブと、前記容器を載せて充填ノズルと一体的に回転移動するびん台等の容器支持手段を備えており、これら回転体に設けられた充填ノズルおよびびん台等の充填機本体を無菌チャンバー内に設置するとともに、充填液を貯留する充填液タンクを前記無菌チャンバーの外部に設置し、この充填液タンク内の充填液を固定側の給液管から前記給液通路に送るようになっており、これら固定側の給液管と前記回転側の給液通路とを、ロータリジョイントを介して液密を保持して接続している。
【０００４】
前記のような無菌充填装置に用いられるロータリジョイントは、回転部を有しているため、回転摺動部の外から微生物が侵入するおそれがある。また、この微生物やその他の異物が無菌チャンバー内に侵入すると、無菌チャンバー内を汚染してしまうので、微生物等の侵入を防止する必要がある。そこで、前記充填装置の回転側の部分を無菌チャンバー内に収容し、この回転側と外部に設置されている固定側の給液管とを接続するロータリジョイントを、無菌チャンバーの外部に設置するようにした無菌充填装置がすでに提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、ロータリジョイントは、それ自体の内部を滅菌して無菌化することが好ましい。そこで、ロータリジョイントの内部にスチームを導入して摺動部を滅菌するようにしたロータリジョイントがすでに提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
ところが、前記ロータリ型の無菌充填装置でガス詰め充填を行う場合には、容器内にＣＯ２ガス等の加圧ガスを供給した後、液バルブを開放して充填液を充填するようにしている。従って、ガス詰め充填装置では、充填液の他に、加圧ガス、前記液バルブ開閉用のエアおよび電磁弁作動用の電線等を、ロータリジョイントを介して固定側から回転体側へ供給するようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１１００９４号公報（第３−４頁、図１）
【特許文献１】
特開平８−１４５２５８号公報（第３−５頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記ロータリ型の無菌充填装置では、充填液の通路やガス通路などの複数の回路を有するロータリジョイントに、前記特許文献２のような滅菌技術を採用すると、複数の回路すべてにそれぞれ滅菌用の構造が必要となり、非常に複雑な構成になってしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、ロータリジョイントが多数の回路を有する場合でも、極めて構造が簡単で、確実に無菌状態を維持することができる無菌充填装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係る無菌充填装置は、外部と遮断されたメインチャンバー内に設置された回転体と、この回転体に設けられた給液通路と、この給液通路に接続された充填手段と、メインチャンバーの外部から回転体に充填液を供給する給液管と、固定部と回転部とを有し、前記給液管と回転側の給液通路とを液密を保持して接続するロータリジョイントとを備えたものであって、さらに、前記ロータリジョイントの固定部を前記メインチャンバーの天面に気密を保持して連結するとともに、ロータリジョイントのメインチャンバーよりも上方に突出した部分をサブチャンバー内に収容し、かつ、これらチャンバー内の圧力を制御する圧力制御手段により、このサブチャンバー内の圧力を、前記メインチャンバー内の圧力よりも低い陽圧に制御するようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る無菌充填装置では、ロータリジョイントの固定部をチャンバーの天面に取り付けてその周囲をサブチャンバーによって覆ってあり、しかも、このサブチャンバー内を陽圧にしてあるので、このロータリジョイントの外部に微生物の発生がないので、内部に微生物が侵入するおそれが無く、蒸気による滅菌等を行うための複雑な構造にしなくとも良い。また、サブチャンバー内をメインチャンバー内よりも低圧にしているので、サブチャンバー内の雰囲気が回転体を含む充填機本体側に侵入するおそれもない。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明に係る無菌充填装置は、前記回転体に加圧ガス通路を設け、この加圧ガス通路と外部から回転体に加圧ガスを供給するガス供給管とを、前記ロータリジョイントを介して接続したことを特徴とするものである。
【００１３】
この発明に係る無菌充填装置では、前記のようにロータリジョイント内のシール部材等を蒸気等による滅菌をしなくとも無菌性を保持できるので、充填液を供給する通路や加圧ガスを供給する通路等の多数の通路があっても、ロータリジョイントの内部の構造を複雑にする必要がない。
【００１４】
さらに、請求項３に記載の発明に係る無菌充填装置は、前記サブチャンバー内に滅菌ガスを供給する滅菌ガス供給手段を接続したことを特徴とするものである。
【００１５】
この発明に係る無菌充填装置では、生産運転中に、ロータリジョイントを収容したサブチャンバー内に、滅菌ガスを供給しているので、ロータリジョイント内の無菌性を一層向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態にかかる無菌充填装置の全体の構成を簡略化して示す概略構成図、図２は前記無菌充填装置の要部（ロータリジョイントの取付部）を拡大して示す図である。この実施の形態に係る無菌充填装置は、無菌チャンバー２（以下、メインチャンバーと呼ぶ）により囲まれた無菌雰囲気の空間内に配置されているロータリ式の充填機本体（全体として符号４で示す）と、このメインチャンバー２の外部に設置された充填液貯留タンク（図示せず）とを備えている。
【００１７】
前記充填機本体４は、回転体６の外周部に円周方向等間隔で複数の充填手段（充填バルブ）８を備えている。これら各充填バルブ８の下方には、容器１０を保持して昇降する容器保持手段１２がそれぞれ設けられており、前記充填バルブ８と一体的に回転しつつ、保持している容器１０を昇降させる。また、回転体６の上部には、前記充填バルブ８や後に説明する流量計を制御するためのシーケンサや電磁弁などの制御ユニット１４を配置している。なお、この実施の形態では、液体が充填される容器１０は、ＰＥＴボトル等の軽量の樹脂容器であり、前記容器保持手段１２が容器１０の首部を保持して吊り下げた状態で昇降させるようになっている。また、充填バルブ８よって容器１０内に充填される液体は、炭酸ガス入りの飲料である。
【００１８】
メインチャンバー２内に配置された充填機本体４と切り離して、メインチャンバー２の外部に充填液貯留タンクが設置されており、この充填液貯留タンクからの給液管１６が、ロータリジョイント１８を介して前記ロータリ式充填機本体４に接続されて充填液を供給する。さらに、供給された充填液は、給液マニホールド２０により分岐された複数（充填バルブ８と同数）の給液通路２２から前記各充填バルブ８に送られる。
【００１９】
前記各給液通路２２には、フローメータ２４が設けられており、給液通路２２を介して充填バルブ８に供給されて容器１０内に充填される充填液の流量を検出している。なお、充填バルブ８の構造は、一般的に知られた構成であるので、その図示および詳細な説明は省略するが、例えば、特願２００３−１１２７７７号に開示された充填バルブ等を適用することができる。
【００２０】
前記メインチャンバー２の天面２ａには、円形の取付孔２ｂが設けられており、ロータリジョイント１８の固定部１８ａが、シール部材２６を介してこの取付孔２ｂの上方に取り付けられている。従って、ロータリジョイント１８の回転部１８ｂは、メインチャンバー２の内部側に位置している。メインチャンバー２の天面２ａの上方には、このメインチャンバー２の上方に突出しているロータリジョイント１８の固定部１８ａの周囲を覆うサブチャンバー２８が取り付けられている。そして、充填液タンクから充填機本体４に充填液を供給する給液管１６は、サブチャンバー２８の天面２８ａを貫通して、上方からロータリジョイント１８の固定部１８ａに接続されている。なお、メインチャンバー２とサブチャンバー２８との取付部および給液管１６がサブチャンバー２８を貫通している部分には、それぞれシール部材３０、３２（図示を省略）が装着されて、サブチャンバー２８内の気密を保持している。
【００２１】
この実施の形態に係る充填装置はガス詰め充填装置であり、図示しない加圧ガス源（この実施の形態ではＣＯ２ガス源）からのカウンタ用のガス供給管３４がロータリジョイント１８の固定部１８ａに接続されて、充填機本体４にガスを供給するようになっている。このガス供給管３４を介して充填機本体４に供給されるＣＯ２ガスは、ロータリジョイント１８の回転部１８ｂから分岐された各加圧ガス通路（カウンタ通路）３６を介して、各充填バルブ８に供給される。
【００２２】
さらに、充填機本体４には、図示しない圧力エア源に接続された給気管３８からロータリジョイント１８を介して加圧エアが供給されるようになっており、ロータリジョイント１８の回転部１８ｂから分岐した各エア通路４０を介して前記各充填バルブ８にエアを送る。なお、充填バルブ８に送られたエアは、この充填バルブ８の内部に設けられている充填液通路を連通遮断する液バルブの開閉用エアシリンダを作動させるものである。前記カウンタ用ガス供給管３４および給気管３８は、それぞれ、前記サブチャンバー２８の側壁２８ｂを貫通してロータリジョイント１８の固定部１８ａに接続されており、これらガス供給管３４および給気管３８がサブチャンバー２８を貫通している部分には、それぞれシール部材４２、４４が装着されて、サブチャンバー２８内の気密を保持している。
【００２３】
各充填バルブ８には、容器１０内の気体を排出する排気通路４６が設けられており、これら排気通路４６は、充填機本体４の下部側に設置されたロータリジョイント５０および排気管５２を介して、外部に設置された排気チャンバー（図示せず）に接続されている。また、前記充填バルブ８にはスニフト通路５４が設けられており、このスニフト通路５４は、下部側ロータリジョイント５０およびスニフト用配管５６を介して大気に開放されるようになっている。
【００２４】
前記回転体１０を支持している回転テーブル５８上にカバー６０が取り付けられており、このカバー６０によって、下部側ロータリジョイント５０と前記メインチャンバー２内の充填バルブ８等を含む充填部との間を区画している。なお、このカバー６０と回転テーブル５８との取付部や、排気通路５２およびスニフト通路５６がカバー６０を貫通している部分には、それぞれシール部材６２、６４、６６が装着されて気密を保持している。
【００２５】
前記メインチャンバー２には、エア供給管６８を介して給気手段７０が接続されるとともに、排気管７２を介して排気手段７４が接続されており、メインチャンバー２内に無菌エアを給排できるようになっている。これら給気手段７０および排気手段７４は、図示しない圧力制御手段によって制御されるようになっており、生産運転中は、供給された無菌エアによってメインチャンバー２内を所定の陽圧に保持するようになっている。
【００２６】
また、サブチャンバー２８にも、エア供給管７６を介して給気手段７８が接続されるとともに、排気管８０を介して排気手段８２が接続されており、サブチャンバー２８内に無菌エアを給排できるようになっている。これらサブチャンバー２８の給気手段７８および排気手段８２は、メインチャンバー２の給気手段７０および排気手段７４と同様に、図示しない圧力制御手段によって制御されるようになっており、生産運転中は、このサブチャンバー２８内をメインチャンバー２内の圧力よりも低い所定の陽圧に保持するようになっている。
【００２７】
また、前記メインチャンバー２およびサブチャンバー２８には、図示しない滅菌ガス供給手段が設けられており、生産運転を行う前に、過酸化水素ガスあるいは過酸化水素水等の滅菌剤を各チャンバー２、２８内に供給して、これらチャンバー２、２８内を滅菌するようにしている。
【００２８】
以上の構成に係る無菌充填装置の作動について説明する。先ず、図示しない容器搬送手段によって搬送されてきた容器１０がメインチャンバー２内に設置されている充填機本体４に供給され、各容器保持手段１２によってその首部を保持される。容器保持手段１２は昇降可能になっており、容器１０を保持して上昇しする。この実施の形態に係る無菌充填装置はガス詰め充填装置であって、容器１０の口部を密閉して充填を行うようになっており、容器１０の口部を充填バルブ８の下端に設けられたびん口パッキン（図示せず）に密着させてこの容器１０内を密封する。
【００２９】
容器１０内を密封した後、カウンタ通路３６に設けられているカウンタバルブ（図示せず）を開放し、ＣＯ２ガス源からカウンタ用のガス供給管３４、ロータリジョイント１８および充填機本体４内のカウンタ通路３６を介して、容器１０内に加圧したＣＯ２ガスを供給する。
【００３０】
前記カウンタ動作により容器１０内にＣＯ２ガスを導入して所定の圧力に加圧した後、カウンタバルブを閉鎖し、続いて、排気通路４６に設けられている排気バルブ（図示せず）を開放し、排気通路４６から容器１０内のガスを排出する。排気動作が終了して所定時間経過した後、排気バルブは開放したまま、充填バルブ８内の液バルブを開放して充填を開始する。液バルブは、充填バルブ８の上部に設けられているエアシリンダの作動によって開閉されるようになっており、このエアシリンダの圧力室に、前記給気管３８およびエア通路４０からエアを導入し、また、排出することにより液バルブを開閉する。
【００３１】
充填バルブ８に充填液を供給する給液通路２２にはフローメータ２４が設けられて、容器１０内に充填される液体の流量を計測しており、所定量の液体が充填されると、液バルブを閉じて充填を終了する。
【００３２】
容器１０内への充填が終了した後、スニフト通路５４に設けられているスニフトバルブを開放してスニフト動作を行う。以上の動作を順次行うことにより、充填液貯留タンク内に貯留されている充填液を、充填機本体４の充填バルブ８に送って容器１０内に充填する。
【００３３】
この実施の形態では、メインチャンバー２の天面２ａに取り付けたロータリジョイント１８の、メインチャンバー２上に出ている部分（固定部１８ａ）をサブチャンバー２８によって覆い、充填運転中は、メインチャンバー２内に給気手段７０および排気手段７４によって無菌エアを給排し、所定の陽圧に保持するとともに、サブチャンバー２８内にも、給気手段７８および排気手段８２によって無菌エアを給排して、このサブチャンバー２８内をメインチャンバー２内よりも低い圧力の陽圧に保持しているので、外部の微生物等がサブチャンバー２８内に配置されているロータリジョイント１８に侵入することがなく、しかも、サブチャンバー２８の雰囲気が、充填機本体４の設置されているメインチャンバー２内に侵入することも防止できる。
【００３４】
なお、前記実施の形態では、ロータリジョイント１８の内部の構造については特に説明をしていないが、前記特許文献２の構成のように、ロータリジョイント内のシール部材を蒸気滅菌するようにしても良い。無菌充填装置全体の構成を前述の構成とすることによりサブチャンバー２８内に外部から微生物が侵入することを防止することができ、さらにこの構成に加えて、ロータリジョイント１８の内部も滅菌するようにしたことにより、一層確実に無菌性を維持することができる。
【００３５】
図３は、第２の実施の形態に係る無菌充填装置を示す図であり、前記第１の実施の形態の装置と基本的には同一の構成であるので、同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。前記第１の実施の形態では、ロータリジョイント１８の固定部１８ａを囲むサブチャンバー２８に、給気手段７８および排気手段８２を接続し、生産運転時には、サブチャンバー２８内に無菌エアを供給して、メインチャンバー２よりも低い圧力の陽圧に保持するようにしていたが、この実施の形態では、過酸化水素ガス発生手段９０と循環ポンプ９２とを有する配管９４をサブチャンバー２８に接続して循環回路を形成している。
【００３６】
この実施の形態では、生産運転時には、過酸化水素ガス発生手段９０により発生した過酸化水素ガスを循環ポンプ９２によりサブチャンバー２８内に供給して循環させることにより、このサブチャンバー２８内を過酸化水素ガス雰囲気にするとともに所定の陽圧に維持する。なお、前記第１実施の形態と同様に、サブチャンバー２８内の圧力はメインチャンバー２内の圧力よりは低圧とする。この実施の形態でも、チャンバー２、２８の外部から微生物がチャンバー２、２８内に侵入することを防止するとともに、サブチャンバー２８内の雰囲気が充填機本体４の設置されているメインチャンバー２内に侵入することも防止できる。また、前記実施の形態では、ガス詰め飲料の充填を行う無菌充填装置について説明したが、ガス詰め充填に限るものではなく、加圧せずに充填を行うノンガス飲料の無菌充填装置にも適用可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、外部と遮断されたメインチャンバー内に設置された回転体と、この回転体に設けられた給液通路と、この給液通路に接続された充填手段と、メインチャンバーの外部から回転体に充填液を供給する給液管と、固定部と回転部とを有し、前記給液管と回転側の給液通路とを液密を保持して接続するロータリジョイントとを備えた無菌充填装置において、前記ロータリジョイントの固定部を前記メインチャンバーの天面に気密を保持して連結するとともに、ロータリジョイントのメインチャンバーよりも上方に突出した部分をサブチャンバー内に収容し、かつ、これらチャンバー内の圧力を制御する圧力制御手段により、このサブチャンバー内の圧力を、前記メインチャンバー内の圧力よりも低い陽圧に制御することにより、ガス詰め充填のように多数の回路を有するロータリジョイントの構造を複雑にすることなく、無菌環境を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る無菌充填装置の全体の構成を示す概略構成図である。
【図２】前記無菌充填装置の要部を拡大して示す図である。
【図３】第２の実施の形態に係る無菌充填装置の全体の構成を示す概略構成図である。
【符号の説明】
２    チャンバー（メインチャンバー）
６    回転体
８    充填手段（充填バルブ）
１６    給液管
１８    ロータリジョイント
１８ａ  ロータリジョイントの固定部
１８ｂ  ロータリジョイントの回転部
２２    給液通路
２８    サブチャンバー
３４    ガス供給管
３６    加圧ガス通路（カウンタ通路）
９０    滅菌ガス供給手段
【図１】
2005014918.tif 000003
【図２】
2005014918.tif 000004
【図３】
2005014918.tif 000005