JP2014517793A - 容器蓋の殺菌ユニット - Google Patents

Abstract

少なくとも１つの蓋処理ステーション（２）と、その蓋処理ステーション（２）に複数の容器蓋（１００）を供給する装置（３）とを備える容器蓋の殺菌ユニット（１）が記述される。供給装置（３）は、搬送路（Ｐ）を画定するガイド手段（４）を備え、このガイド手段は少なくとも１つの直線管（Ｐ１）から成り、それに沿って少なくとも１つの処理ステーション（２）が配置される。供給装置（３）は、ガイド手段（４）と動作的に結合する搬送手段（７）を備え、複数の蓋（１００）に動作的に作用して、互いに実質的に等しい間隔で搬送路（P）沿いを処理ステーション（２）に向かわせる。

Description

本発明は、容器処理の分野に関し、特に瓶詰工業に関する。

具体的には、本発明は関連する容器に使用される蓋の殺菌ユニットに関する。

周知のように、食品工業においては、飲料などの食品を充填する前に容器を内部、外部共に殺菌する必要がある。

一般に、殺菌には、紙、段ボール、金属およびプラスチックを含む実質的にあらゆるタイプの材料に適用可能な過酸化水素、ペルオキシ酢酸のような化学薬品が使用される。

充填作業を確実に無菌状態で実行するためには、容器の殺菌が必要であるばかりでなく、充填後に容器を密閉するために使用するキャップや栓などの蓋もまた同様の処理を受ける必要がある。

典型的には蓋の殺菌は、キャップの場合においても栓の場合においてもイオン化放射又は化学薬品によって行われる。

イオン化放射は、原子又は分子から電子を分離させるのに十分なエネルギーを有する粒子又は電磁波を含み、それによって原子又は分子のイオン化を行う。単一粒子又は単一光子による直接のイオン化は、遊離基すなわち不対電子を含む原子や分子を生成し、その電子構造のためにこれらは特に化学的な反応性が高くなる傾向がある。その一方で、粒子や光子と原子や分子との間の相互作用はまた、一つ又は複数の電子を遊離させ、次にこれが更なるイオン生成を可能にする。

具体的には当分野においては、殺菌目的として電子ビームエミッタが一般的に利用されている。実際には、電子ビームを殺菌対象の物体に照射し、ウィルスや菌類やバクテリアなどの病原体に電子を直接作用させてそれらのＤＮＡに損傷を与え、生存に必要な蛋白質及び酵素を不活性化する。

イオン化源を用いる殺菌は、化学薬品や水や殺菌物質の消費量が、皆無とは言わなくても大幅に低減されるために、充填／瓶詰工場の運転コストの低減にとって重要な利点となる。

更にイオン化放射源を殺菌剤として利用することは、化学残留物の廃棄などの環境問題に対してプラスに作用する。

キャップや栓の殺菌に特に関連して、キャップや栓のためのマガジンを装備し、それを上記の種類のイオン化放射を受ける殺菌ゾーンに供給するためのシュートに接続した装置が、瓶詰工業においてはよく知られている。

この種の装置は、完全な信頼性のおける殺菌を保証できないという大きな欠点を持っている。事実、供給シュート上に一列に並んで配置された隣接する２つの蓋の面が互いに接触する部分には、一般的に陰のゾーンが形成されやすい。このような陰のゾーンにおいては、イオン化放射は十分にその機能を達成できない。その結果、このような陰のゾーンにある病原体は除去されない可能性が非常に高く、キャップであっても栓であっても、蓋の全体としての殺菌性は大いに損なわれてしまう。

国際公開第２００９／１３９０１３号パンフレットには、容器蓋の供給装置に関連した殺菌ユニットが開示されている。この装置は、処理ステーションに蓋を搬送するガイドと、蓋を収納するのに好適な複数の突起と窪みを有し、ガイドと動作的に結合する星形車とを備えていて、一定の時間間隔で蓋を処理ステーションに投入するようになっている。

星形車は、殺菌ステーションへ近づこうとする蓋の列を阻止する位置と、蓋の列が殺菌ステーションに向かって前進可能とする位置との間を交互に動くことができる。

ただしこの構成が正しく動作するためには、星形車が回転してそれぞれの蓋に初速を与え、次いで重力とガイドの傾斜の組み合わせ効果によって蓋が加速されることが必要である。

従って、ガイドの傾斜は少なくとも摩擦を相殺できるだけの大きさである必要がある。その一方で、傾斜を大きくし過ぎて、蓋が殺菌手段にさらされる時間が短くなり過ぎるような速度になってはならない。従ってこれらの設計上の限界は常に考慮に入れられなければならない。

更に、星形車は、個々の蓋に十分な初速を与えられるように動作させる必要がある。その上、隣り合う蓋同士が適切な距離を確保するために、星形車の動作タイミングを慎重に制御する必要がある。従って、国際公開第２００９／１３９０１３号パンフレットに示されるような方法には、設計上の特定の本質的な制約による欠点があり、回転と停止を交互に行う周波数と星形車から１つ１つの蓋に与える速度の両方に対して星形車の動作を正確に制御することによってはじめてうまく機能させることができる。

このような設計上の制約の結果として、寸法の異なる蓋、又は異なる特性（例えば、材質及びその結果としてガイド面に対する摩擦係数とか、殺菌剤への最小露出時間の違い、など）の蓋に対して、このタイプの殺菌ユニットを適合させることは困難になる場合がある。更に、設備の生産性を上げなければならない場合にも、星形車の動作を規定する設定を注意深く変更することが必要になって、困難となる可能性がある。つまり、このタイプの殺菌ユニットは調節機能と適応性において十分に満足のいくものではあり得ない。

国際公開第２００９／１３９０１３号パンフレット

本発明の目的は、上記の欠点を直接的かつ安価な方法で克服することを可能とする殺菌ユニットを提供することである。

この目的は請求項１に記載の容器蓋殺菌ユニットによって達成される。

本発明の非制限的な実施形態を、添付の図面を参照しながら次に例示として説明する。

本発明の教示による殺菌ユニットの概略的な展開斜視図である。 図１の殺菌ユニットの概略拡大平面図である。 図１及び図２の殺菌ユニットの細部の拡大斜視図である。 本発明による殺菌ユニットの別の実施形態の側面図である。 図４の実施形態の細部の拡大正面図である。

図１の符号１は、特にビンなどの関連する容器に用いられるキャップ及び栓のための容器蓋殺菌ユニットの全体を表す。

殺菌ユニット１は、少なくとも１つの蓋処理ステーション２と、複数の容器蓋１００（図２及び３参照）を蓋処理ステーション２へ供給するための装置３とから成っている。

図２に詳細を示すように供給装置３はガイド手段４を備え、このガイド手段４は、殺菌に供する蓋１００を供給する装填手段又は蓋格納ユニット（図示せず）に連通する蓋１００用の入り口５と、少なくとも１つの直線管Ｐ１（すなわち、垂直方向に対して一定傾斜となっている１つの管）を備え、それに沿って少なくとも１つの処理ステーション２が配置されている搬送路Ｐと、殺菌ユニット１の下流に配置された更なるユニット（図示せず）に連通する蓋用の出口６と、を画定する。

有利には供給装置３は、一列に並んだ蓋１００に動作的に作用して、処理ステーション２に向かって搬送路Ｐ沿いに互いに等間隔に前進させる搬送手段７を備えている（図２参照）。具体的には、搬送手段７はガイド手段４と動作的に結合している。

好ましくは、搬送手段７は螺旋コイル８（図３参照）を備える。これは、蓋１００の列に動作的に作用してこれらの蓋を搬送路Ｐ沿いに前進させ、少なくとも１つの処理ステーション２へ搬送路Ｐ沿いに相互に等間隔に離間した状態で供給されるようにする。

具体的には、螺旋コイル８の長手軸が搬送路Ｐの管Ｐ１と平行になっている。

図３の実施形態において、螺旋コイル８は、実質的にコイル８と共軸であり、モータ手段１０によって駆動されるシャフト９に支えられている。より具体的には、螺旋コイル８は好ましくは、シャフト９から半径方向に延びかつシャフト上に等間隔に配置された複数の支持要素１１によってシャフト９に固定されている。そして、シャフト９はシャフト端部の取り付け部で、回転可能に取り付けられている。

搬送手段７とガイド手段４が動作的に結合していることにより、螺旋コイル８の軸を中心とする回転によって、螺旋コイル８が動作的に作用するすべての蓋に前進運動を与える。

特に、螺旋コイル８が一定速度で回転すると、螺旋コイル８が動作的に作用する蓋１００は、搬送路Ｐの管Ｐ１に沿って一定の直線速度で均一な前進運動をするように見える。すなわち、螺旋コイル８と協働することにより、蓋１００はすべてが同一速度で管Ｐ１沿いに前進する。

搬送手段７は好ましくはブラシレス電気モータによって駆動されるが、例えば歯車などの機械的な駆動手段を利用することも実行可能な代替手段となる。

図２を特に参照すると、ガイド手段４が好ましくは複数のガイド１２から成っている。ガイド１２は、少なくともその一部は、水平方向に対して傾斜しており、蓋１００が重力によって滑るようになっている。

図２に示す実施形態のように好ましくは、ガイド１２は、経路Ｐに沿う蓋１００の進行方向に関して連続的に入口部分１３と本体部分１４と出口部分１５とから成り、各部分は、（蓋の進行方向に関して）以前のものよりも水平方向に対してより大きく傾斜している。ただしこの後明らかとなるように、代替的な配置及び傾斜もまた、本発明においては可能である。

キャップや栓などの容器の蓋１００は通常、それぞれの軸Ｂに沿って延びる実質的な円筒形を有している。従って、容器蓋のそれぞれは、軸Ｂに対して実質的に直交する頂部面１０１と、軸Ｂに対して実質的に平行な側部（円筒）端面１０２とを持っている。

ガイド１２は具体的には、少なくとも搬送路Ｐの管Ｐ１に沿って、シャフト９に平行に延伸し、かつ蓋１００の側端部表面１０２に動作的に作用する一つ又は複数の第１のガイド１２’と、蓋１００の頂部表面１０１と協働する一つ又は複数の第２のガイド１２’’とを備える（図２参照）。

実際に蓋１００の側部端面１０１は、蓋１００を前進させるレールをシャフト９と共に実質的に画定する一つ又は複数の第１のガイド１２’上に載っている。

その一方でこの後明らかとなるように、蓋１００は蓋１００の両側に（すなわち、蓋１００の頂部と底部にそれぞれが面して）配置された複数の対の第２のガイド１２’’の間、又は片側の一つ又は複数の第２のガイド１２’’と反対側の支持壁との間、で実質的にガイドされる。

ガイド１２’が垂直方向に対して傾斜しているところで、螺旋コイル８が蓋１００に作用しないガイド１２’部分は、蓋１００は重力によって回転する。

殺菌ユニット１は更に、ガイド手段４と搬送手段７とを覆うようになっている外部ケース１６を備えている。図に示した実施例では、ケース１６はシェル部分１７とカバー部分１８とから成り、シェル部分は、ガイド１２、螺旋コイル８、シャフト９及びモータ手段１０とを実質的に覆うようになっている。

図１を特に参照すると、外側ケース１６は入口通路１９、中央本体２０及び出口通路２１から成り、搬送手段７とガイド手段４の一部は中央本体２０に覆われている。

中央本体２０は、蓋処理（すなわち殺菌）ステーション２の位置に少なくとも第１のサービス窓を有し、中央本体２０の内部にあるガイド手段４の部分によって画定される経路Ｐを移動する蓋１００の処理を可能とする。

好ましくは中央本体２０が更に、第１のサービス窓２２の反対に第２のサービス窓２３を備え、螺旋コイル８によって経路Ｐを搬送される蓋１００が両側から都合よく殺菌されるようにする。

入口通路１９は一般に、処理される蓋を格納及び供給するための装填手段又は蓋格納ユニット（図示せず）に連通している。

図１に示す実施形態において、殺菌ユニット１は、例えば電子ビーム、ガンマ線又はベータ線のエミッタである、イオン化放射源２４、２４’を一つ又は複数備えており、それぞれは関連するサービス窓２２、２３に相互に対向して配置されて、その間に蓋が通る搬送路Ｐがある。図１に示すような場合、一対のエミッタ２４、２４’の間にガイド手段と搬送手段が配置され、外側ケース１６の中央本体２０にあるそれぞれの窓２２、２３（図ではその１つだけが示されている）を通して蓋１００が照射される。従って、有利なことに蓋１００は頂部側と底部側の両側を処理することができる。

好適な実施形態において、螺旋コイル８は中空であり（図３の細部を参照）、有利なことにその内部を水などの熱伝導（例えば冷却）流体を流すことができる。この目的のために、有利には冷却流体用の入口と出口を螺旋コイル８の両端、例えばシャフト端部の両取り付け部に設けてもよい。

使用時には、電子ビームエミッタは、殺菌目的で一般に使用される他のイオン化放射源と同様に熱を放出する（例えば、当分野では約５００Ｗの熱出力が一般的である）。従って、殺菌ユニット１全体としての過熱防止のため、及びより重要なことには、螺旋コイル８の温度を所定範囲内に維持して熱膨張による形状変化をさせないための両方の観点から、少なくとも１つの処理ステーション２において放出された熱を除去することが望ましい。実際問題として、螺旋コイル８の熱変形は動作異常をもたらし、隣接するコイルの旋回部間のピッチが変化して、蓋１００との協働が不正確となって適切に機能しなくなったり、全く機能不能となったりすることがある。

図４の符号１．１は、本発明による殺菌ユニットの代替実施形態を全体として表している。

殺菌ユニット１．１は、殺菌ユニット１と類似であり、以下にはその違いの部分だけに関して説明し、殺菌ユニット１と１．１との同一または対応する部品に対しては可能な範囲で同一の符号を用いた。

より具体的には、殺菌ユニット１．１は、軸Ｈに平行で螺旋コイル８の旋回部に実質的に接している複数の強化ガイド要素３１．１を備えている点（図５の詳細も参照）が、殺菌ユニット１とは異なっている。好ましくは、強化ガイド要素３１．１は軸Ｈの周りに等間隔となっている。例えば、図４の実施形態においては、３つの強化ガイド要素３１．１が互いに１２０度ずれて備えられている。

図示した実施形態において、強化ガイド要素３１．１は螺旋コイル８の一部分に沿ってしか延伸していないが、螺旋コイル８の全長に亘って平行に延びていてもよい。

好ましくは殺菌ユニット１．１が更に、螺旋コイル８と動的に連結され、螺旋コイル８の一端において同軸的に延伸した回転遮蔽部３２．１を備えている。

螺旋コイル８とその旋回部分は、強化ガイド要素３１．１が螺旋コイル８の旋回部と蓋１００との適切な相互作用を妨げないように、設計されて配置される。

強化ガイド要素３１．１は螺旋コイル８が熱膨張によって偏向したり、変形を受けたりすることを防止する助けとなっており、それによって螺旋コイル８そのものの最適な機能性を保持するようになっている。

強化ガイド要素３１．１を備えることによるこのプラスの効果は、前述したような中空螺旋コイル８の中に冷却流体を流すことにより得られる効果に重畳することができることは明らかであろう。

殺菌ユニット１（１．１）の動作を次に簡単に説明する。

装填手段又は蓋格納ユニットから取り込まれた蓋１００は、入口通路１９内に配置されたガイド１２の部分に沿って滑って、経路Ｐ（具体的には図１参照）に沿って列を形成する。

螺旋コイル８はモータ手段１０によって軸９の周りを回転させられ、螺旋コイル８の旋回部とガイド１２は蓋１００と協働して搬送路Ｐの管Ｐ１に沿う蓋１００の前進運動を生成する。

これにより螺旋コイル８は、管Ｐ１に到達したすべての蓋１００に管Ｐ１に沿う均一な速度を付与し、少なくとも１つのサービス窓２２を横断して搬送する。そこで、蓋１００は都合よく、殺菌手段（電子ビームエミッタなど）の放射源２４の作用に曝される。螺旋コイル８の形状のおかげで、蓋１００は搬送路Ｐの管Ｐ１に沿って進行する際に、相互に均等な間隔を維持する。実際には、螺旋コイル８の旋回部は蓋１００とは実質的に外縁の一点で接する。従って、摩擦や、結果としてあり得る局所的な摩耗粉や塵埃の形成は有利なことに大幅に低減される。更に、蓋１００は螺旋コイル８のそれぞれの旋回部で相互に分離され、螺旋コイル８の隣接する旋回部及びガイド１２と緩い協働をしているので、出口通路２１に向かって前進するときに、蓋１００の回転運動（すなわち軸Ｂの周りの回転）が誘導される。この回転運動の結果、非常に有利なことに陰ゾーンの形成が防止される。

蓋１００が搬送路Ｐの管Ｐ１に沿って進む速度は、ガイド１２の傾斜及び蓋の材料特性（例えば摩擦係数、密度など）とは無関係に、シャフト９の回転速度を制御するだけで好都合かつ均一に制御される。

イオン化手段の放射源２４による余分の熱の発生を除去するために、水などの冷却流体が螺旋コイル８内部を流れるようにしてもよい。

本発明による殺菌ユニット１の利点は、上記の説明で明らかであろう。

特に、本発明による殺菌ユニット１は蓋１００同士の間の陰のゾーンの形成を防止し、蓋の完全かつ安全な殺菌処理を可能とする。更に、搬送手段７（螺旋コイル８）の回転速度のみの制御で、蓋を所定の間隔及び均一な所与の速度で均一な間隔を置いて経路Ｐに沿って前進させることが可能である。従って、すべての蓋が殺菌手段の放射源２４に、同一の処理時間でかつ実質的に等価な処理条件下で均一に曝され得る。特に、処理継続時間は使用時に好都合に調整可能である。更に、蓋１００が搬送路Ｐの管Ｐ１に沿って、すなわち実際に経路Ｐの殺菌プロセスに関係する部分に沿って前進する速度は、ガイド１２の垂直方向への傾斜に関係なく、搬送手段７によって一義的に制御されるので、非常に多くの設計の選択肢が可能となり、設計者が異なる形状及び間隔の制約に対しても殺菌ユニットを適合させることが可能となる。実際問題として、管Ｐ１は水平にでも又は垂直にでも配置可能である。

有利なことには、本発明による殺菌ユニットは、工場の生産性の要求に基づいて、例えば１時間当たりに栓をするビンの数の関数として、経路Ｐ上を前進する蓋の速度を調節することが可能である。

更に、本発明の殺菌ユニットは、螺旋コイル８の回転速度などのパラメータを時折調節したりする必要なしに、異なる材料の蓋を操作することが可能である。それは蓋１００とガイド１２との間の摩擦係数などの性質が殺菌手段の放射源２４への露出時間に関係しないからである。その上、螺旋コイル８をより小さな、又はより大きな蓋と協働するように適合された修正コイルに交換することで、異なる寸法の蓋１００に対して殺菌ユニット１を十分に機能的に操作可能であるようにできる。

本明細書で記述し説明した殺菌ユニット１に対して、添付の特許請求の範囲に規定される保護範囲から逸脱しなければ、変更を加えることが可能であることは明らかである。

Claims (11)

1. 少なくとも１つの蓋処理ステーション（２）と、
   前記蓋処理ステーション（２）へ複数の容器蓋（１００）を供給する装置（３）と、
   を備える、容器の蓋の殺菌ユニット（１；１．１）であって、
   前記供給装置（３）は、少なくとも１つの直線管（Ｐ１）から成り、それに沿って少なくとも１つの処理ステーション（２）が配置される搬送路（Ｐ）を画定するガイド手段（４）を備え、
   前記供給装置（３）は、前記ガイド手段（４）と動作的に結合し、前記複数の蓋（１００）に動作可能に作用して、前記搬送路（Ｐ）に沿って互いに実質的に等間隔となって前記処理ステーション（２）に向かって前進させる搬送手段（７）を備えることを特徴とする、殺菌ユニット。
2. 前記搬送手段（７）は、一列に並んだ前記蓋（１００）に動作可能に作用して前記搬送路（Ｐ）に沿って前進させ、均一の速度で前記少なくとも１つの処理ステーション（２）へ供給されるようにする螺旋コイル（８）を備える、請求項１に記載の殺菌ユニット。
3. 前記螺旋コイル（８）の長手軸（Ｈ）が、前記搬送路（Ｐ）の管（Ｐ１）に平行に延伸している、請求項２に記載の殺菌ユニット。
4. 前記螺旋コイル（８）は、実質的に前記コイル（８）と同軸になったシャフト（９）に支えられ、かつモータ手段（１０）によって駆動される、請求項２又は３に記載の殺菌ユニット。
5. 前記螺旋コイル（８）は中空であり、有利には熱伝導流体の流れが内部を貫流可能である、請求項２〜４のいずれか一項に記載の殺菌ユニット。
6. 前記ガイド手段（４）は好ましくは複数のガイド（１２）から成っている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の殺菌ユニット。
7. 前記ガイド（１２）は、少なくともその一部分が水平方向に対して傾斜している、請求項６に記載の殺菌ユニット。
8. 前記ガイド（１２）は、
   少なくとも前記搬送路（Ｐ）の管（Ｐ１）に沿って前記管（Ｐ１）に平行に延伸し、かつ蓋（１００）の側端面（１０２）に動作可能に作用する一つ又は複数の第１のガイド（１２’）と、
   前記蓋（１００）の頂部表面と協働する一つ又は複数の第２のガイド（１２’’）と、を備える、請求項６又は７に記載の殺菌ユニット。
9. 前記ガイド手段（４）と前記搬送手段（７）とを収納するように適合された外側ケース（１６）を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の殺菌ユニット。
10. 前記外側ケース（１６）は、前記蓋処理ステーション（２）の位置に配置された少なくとも第１のサービス窓（２２、２３）を備えて前記搬送路（Ｐ）に沿って移動する前記蓋（１００）の処理を可能とし、前記殺菌ユニット（１）は関連するサービス窓（２２、２３）の位置に配置された少なくとも１つのイオン化放射源（２４、２４’）を備える、請求項９に記載の殺菌ユニット。
11. 前記螺旋コイル（８）の前記軸（Ｈ）に平行に延び、かつ前記螺旋コイル（８）の旋回部に対して実質的に接している、複数の強化ガイド要素（３１．１）を備える、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の殺菌ユニット。

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