JP2022093895A - 無菌充填方法及び無菌充填機 - Google Patents

Abstract

【課題】ボトルの内側の表面が定められた温度未満であるとすると、ボトルの内面殺菌が不十分となり、不良製品を生産するおそれがある。【解決手段】プリフォームを加熱し、加熱されたプリフォームを金型に封入し、金型に封入されたプリフォームをボトルにブロー成形し、ボトル内側の表面温度測定装置をボトルに挿入して、成形されるボトルの口部、胴部及び底部のうち少なくとも胴部の内側の表面温度を測定し、測定されるボトルの内側の表面温度が定められた温度未満であるボトルを除去する。【選択図】図５

Description

本発明は、プリフォームからボトルを成形し、成形されたボトルに殺菌剤を接触させることにより殺菌し、殺菌されたボトルに殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填し、内容物が充填されたボトルを殺菌された蓋材により密封する無菌充填機において、成形されるボトルの内側の表面温度を測定し、定められた表面温度以上のボトルを殺菌し、内容物を充填する無菌充填方法及び無菌充填機に関する。

従来の無菌充填機として、プリフォームからブロー成形によりボトルを成形する成形部と、成形部で成形されたボトルを殺菌剤により殺菌する殺菌部と、殺菌部で殺菌されたボトルをエアリンスするエアリンス部と、エアリンス部でエアリンスされたボトルに内容物を充填し密封する充填部とが連結され、成形部から殺菌部及びエアリンス部を経て充填部へとボトルを連続走行させる走行手段が設けられ、成形部から充填部に至る箇所がチャンバーで覆われたものが知られている。この無菌充填機によれば、ボトルが成形段階で加えられた熱を利用して、殺菌剤としての過酸化水素のミストによる殺菌効果を高めることができる（特許文献１参照。）。

また、プリフォームから成形されたボトルの表面温度を検査し、ボトルの表面温度が一定温度以上であることが確認されたボトルのみを殺菌部に搬送し、一定温度未満であるボトルを除去する無菌充填機も知られている（特許文献２参照。）。

特開２００６－１１１２９５号公報 特開２０１０－１５５６３１号公報

従来の無菌充填機によれば、ボトルの成形からボトルの殺菌剤による殺菌を経て飲料の充填に至るまでを連続的に行うことができるが、成形したボトルをすべて殺菌工程及び充填工程へと送るので、ボトルの不良品にも飲料が充填され、そのまま出荷されてしまうおそれがある。例えば、温度が不十分なままボトルが殺菌工程に送られた場合、殺菌が不完全になることがあり、このようなボトルにも飲料が充填され出荷されてしまうというおそれがある。

そこで、特許文献２のように、成形されたボトルの表面温度を測定し、一定温度以上のボトルのみ殺菌部に搬送することが行われている。しかし、これまで、成形されたボトルの表面温度の測定は、ボトルの外側の表面の温度について行われていた。プリフォームをボトルに成形するとき、プリフォームを加熱し、加熱されたプリフォームの内部に延伸ロッドを挿入し、プリフォームの底部を押し延ばし、さらに高圧のエアをプリフォームの内部に吹き込み、プリフォームを外側に延伸しながら金型に押し付けてプリフォームをボトルに賦形する。ボトルの胴部を形成する金型は加温されており、加温された金型に密着して賦形されるボトルの外側の表面は金型により加熱されることで、内側の表面よりも高い温度となる可能性がある。

ボトルの内側の表面は、常温の高圧エアが吹き込まれることから、金型により熱が付与される外側の表面に比べて低い温度になるおそれがある。ボトルの殺菌は、殺菌剤をボトルの内面及び外面に接触させて、ボトルの内外面を殺菌しなければならない。特に、内容物が充填されるボトルの内面は完全に殺菌されなければならない。ボトルの外側の表面の温度を測定し、測定される温度が定められた温度以上であることから、殺菌、充填及び密封工程を経て製品となったとしても、ボトルの内側の表面の温度が定められた温度未満であるとすると、ボトルの内面の殺菌が不十分となり、不良製品を生産するおそれがある。

成形されるボトルの外側の面だけではなく、内側の表面温度も測定し、測定される温度が定められた温度以上でなければ、ボトルを殺菌工程に進めないようにする必要がある。成形されたボトルの内側の表面温度を測定し、定められた温度未満のボトルを除去しなければならない。そのためには、プリフォームをボトルに成形し、殺菌する前にボトルの内側の表面温度を測定する測定装置を備えた無菌充填機が求められる。

本発明は、上記の問題点を解消することができる無菌充填方法及び無菌充填機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。

本発明に係る無菌充填方法は、プリフォームを加熱し、加熱された前記プリフォームを金型に封入し、前記金型に封入された前記プリフォームをボトルにブロー成形し、成形される前記ボトルの口部、胴部及び底部の内側の表面温度のうち少なくとも前記胴部の内側の表面温度を測定し、測定される前記ボトルの前記内側の表面温度が、定められた温度未満のボトルを除去し、測定される前記ボトルの前記内側の表面温度が、定められた温度以上の前記ボトルに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を接触させ、前記ボトルの表面を殺菌し、殺菌された前記ボトルに殺菌された内容物を充填し、前記内容物が充填された前記ボトルを殺菌された蓋材により密封することを特徴とする。

また、本発明に係る無菌充填方法において、成形される前記ボトルの口部、胴部及び底部の外側の表面温度のうち少なくとも前記胴部の外側の表面温度を測定し、測定される前記ボトルの前記外側の表面温度が、定められた温度未満のボトルを除去し、測定される前記ボトルの前記外側の表面温度が、定められた温度以上の前記ボトルに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を接触させると好適である。

また、本発明に係る無菌充填方法において、前記定められた温度とは４０℃であると好適である。

本発明に係る無菌充填機は、プリフォームを加熱する加熱装置、加熱された前記プリフォームをボトルにブロー成形するために前記プリフォームを封入する金型、前記金型に封入された前記プリフォームを前記ボトルにブロー成形するブロー成形装置、ブロー成形された前記ボトルのネック部、胴部及び底部の内側の表面温度のうち少なくとも胴部の内側の表面温度を測定するボトル内側の表面温度測定装置、測定される前記ボトルの前記内側の表面温度が、定められた温度未満のボトルを除去するボトル除去装置、前記ボトルに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を接触させて殺菌するボトル殺菌装置、殺菌された前記ボトルに殺菌された内容物を充填する充填装置、前記内容物が充填された前記ボトルを殺菌された蓋材により密封する密封装置及び前記加熱装置から前記密封装置まで前記プリフォーム又は前記ボトルを搬送する搬送装置を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る無菌充填機において、成形される前記ボトルの口部、胴部及び底部の外側の表面温度のうち少なくとも前記胴部の外側の表面温度を測定するボトル外側の表面温度測定装置、測定される前記ボトルの前記外側の表面温度が、定められた温度未満のボトルを除去するボトル除去装置を備えると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機において、前記定められた温度とは４０℃であるように構成されると好適である。

加熱されたプリフォームをブロー成形することにより得られるボトルに、プリフォームの加熱による熱が残留するうちに、ボトルの内外面に殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を接触させることにより、ボトルの殺菌効果が向上する。殺菌剤が殺菌効果を発揮するためには、殺菌されるボトルの表面温度が定められた温度以上でなくてはならない。これまで、ボトルの外側の表面温度は測定されていたが、ボトルの内側の表面温度は測定されていなかった。本発明に係る無菌充填方法及び無菌充填機により、成形後に殺菌前のボトルの内側の表面温度を測定することが可能となり、ボトルの内側の表面の殺菌を確実に行うことにより、内容物が充填された無菌充填製品の無菌性を高めることができる。

本発明の実施の形態に係る無菌充填機の概略を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る無菌充填機のプリフォームの加熱装置及びブロー成形装置における工程を示し、（Ａ）はプリフォーム供給工程を、（Ｂ）はプリフォーム加熱工程を、（Ｃ）はブロー成形工程を、（Ｄ）はボトル取り出し工程を示す。 本発明の実施の形態に係る無菌充填機のボトル殺菌装置及び充填装置における工程を示し、（Ｅ－１）はボトルをトンネルにより遮蔽して行う殺菌剤ガス吹き付け工程を、（Ｅ－２）は殺菌剤ガス吹き付けノズルをボトルに挿入して行う殺菌剤ガス吹き付け工程を、（Ｆ－１）はボトルを正立状態でエアリンスするエアリンス工程を、（Ｆ－２）はボトルを倒立状態でエアリンスするエアリンス工程を、（Ｇ）は充填工程を、（Ｈ）は密封工程を示す。 本発明の実施の形態に係る無菌充填機に組み込まれる殺菌剤ガス生成器を示す。 本発明の実施の形態に係る無菌充填機に備えられるボトル内側の表面温度測定装置を示す。 本発明の実施の形態に係る無菌充填機に備えられるボトル外側の表面温度測定装置を示す。

以下に本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１に本発明に係る無菌充填機を示す。プリフォームの供給から加熱装置、ブロー成形装置、ボトル内側の表面温度測定装置、ボトル外側の表面温度測定装置、ボトル除去装置、ボトル殺菌装置、充填装置及び密封装置からなる無菌充填機の概要を図１により説明し、各装置における工程の詳細を図２、図３、図４により説明する。本実施形態によれば、プリフォームをボトルに成形するためにプリフォームに付与された熱が残留し、内側の表面が定められた温度以上のボトルを適正にボトル殺菌装置に搬送することができる。

図１に示すように、実施の形態に係る無菌充填機は、プリフォーム１を供給するプリフォーム供給装置４、プリフォーム１をボトル２に成形する温度に加熱する加熱装置６、加熱されたプリフォーム１をボトル２に成形するブロー成形装置１６、ブロー成形されたボトル２の内側の表面の温度を測定するボトル内側の表面温度測定装置２４、ボトル２の外側の表面の温度を測定するボトル外側の表面温度測定装置５４、ブロー成形されたボトル２の表面温度が定められた温度以上にないボトル及び外観が不良と認められるボトルを除去するボトル除去装置１７、ボトル２を殺菌するボトル殺菌装置３０、殺菌されたボトル２をエアリンスするエアリンス装置３４、エアリンスされたボトル２に殺菌された内容物を充填する充填装置３９、密封部材である蓋材３を殺菌する蓋材殺菌装置５２、内容物が充填されたボトル２を殺菌された蓋材３により密封する密封装置４４、密封されたボトル２を無菌充填機の外部に排出する排出装置４７を備える。

無菌充填機は、加熱装置６から密封装置４４までプリフォーム１又はボトル２を搬送する搬送装置を備える。

プリフォーム１を加熱する加熱装置６、ブロー成形装置１６、ボトル内側の表面温度測定装置２４及びボトル外側の表面温度測定装置５４は成形部チャンバー１２により、ボトル殺菌装置３０は殺菌部チャンバー３３により、エアリンス装置３４はエアリンス部チャンバー３６により、充填装置３９は充填部チャンバー４１により、密封装置４４は密封部チャンバー４６により、及び排出装置４７及び排出コンベア５０は排出部チャンバー４９により各々遮蔽されている。

ボトル内側の表面温度測定装置２４及びボトル外側の表面温度測定装置５４を成形部チャンバー１２内に設けず、成形部チャンバー１２とは別なチャンバー内に設けても構わない。

ボトル殺菌装置３０で発生する殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物がブロー成形装置１６に流入しないように、ブロー成形装置１６とボトル殺菌装置３０の間には雰囲気遮断チャンバー２７を設けても構わない。ボトル殺菌装置３０で発生する殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物は、雰囲気遮断チャンバー２７が排気されることで、ブロー成形装置１６に流入することはない。殺菌部チャンバー３３に排気装置を設け、殺菌部チャンバー３３内に発生する余剰の殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を排気しても構わない。

ここで、充填装置３９及び密封装置４４は単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。また、蓋材殺菌装置５２と密封装置４４は単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。さらに、密封装置４４と排出装置４７も単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。

無菌充填機の稼働中には、殺菌部チャンバー３３、エアリンス部チャンバー３６、充填部チャンバー４１、密封部チャンバー４６及び排出部チャンバー４９は、除菌フィルタにより無菌化された無菌エアが供給され、各チャンバー内の圧力を無菌エアの供給により陽圧にすることで、無菌充填機の無菌性が維持される。陽圧にする圧力は、充填部チャンバー４１内が最も高く、エアリンス部チャンバー３６、殺菌部チャンバー３３と上流に行くほど低く設定される。また、密封部チャンバー４６、排出部チャンバー４９と下流に行くにほど低く設定される。雰囲気遮断チャンバー２７を排気することで、雰囲気遮断チャンバー２７内の圧力は、大気圧とほぼ同一又は大気圧以下に保持される。例えば、充填部チャンバー４１内の圧力を２０Ｐａ～４０Ｐａとすると、他のチャンバー内の圧力は充填部チャンバー４１内の圧力よりも低い。

無菌充填機の加熱装置６でプリフォーム１を加熱し、加熱されたプリフォーム１をブロー成形装置１６が備える２個の胴部金型２０ａ及び底部金型２０ｂからなる金型２０に封入し、金型２０に封入されたプリフォーム１をボトル２にブロー成形する。成形されるボトル２の口部１ａ、胴部２ａ及び底部２ｂの内側の表面温度のうち少なくとも胴部２ａの内側の表面温度をボトル内側の表面温度測定装置２４により測定する。測定されるボトル２の内側の表面温度が定められた温度以上であるボトル２をボトル殺菌装置３０に搬送する。測定されるボトル２の内側の表面温度が定められた温度未満であるボトル２はボトル除去装置１７により、無菌充填機の外部に除去される。金型２０の胴部金型２０ａ及び底部金型２０ｂの温度は、金型温度調節装置により調節され、成形されるボトル２の表面温度を定められた温度以上に維持する。

ボトル殺菌装置３０に搬送されるボトル２に、殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物をボトル殺菌装置３０により接触させて、ボトル２の内側及び外側の表面を殺菌し、殺菌されたボトル２に殺菌された内容物を充填装置３９により充填し、内容物が充填されたボトル２を殺菌された蓋材３を密封部材として密封装置４４により密封する無菌充填方法について以下に説明する。

無菌充填機において、プリフォーム１を加熱し、加熱されたプリフォーム１を胴部金型２０ａ及び底部金型２０ｂを有する金型２０に封入し、金型２０に封入されたプリフォーム１をボトル２にブロー成形し、成形されるボトル２の口部１ａ、胴部２ａ及び底部２ｂの少なくとも胴部２ａの内側の表面温度を測定し、測定された内側の表面温度が定められた温度未満のボトル２を除去する。ここで内側の表面温度の測定は胴部２ａだけを測定しても、２箇所若しくは３箇所又は４箇所以上を測定しても構わない。

成形されるボトル２に外観不良がある場合もボトル２は除去される。無菌充填機は、ボトル２を除去するボトル除去装置１７を備える。ボトル除去装置１７は、図１において雰囲気遮断チャンバー２７内に設けられているが、ボトル２を殺菌する前であればいずれの箇所に設けられても構わない。ボトル２の口部１ａ、胴部２ａ及び底部２ｂの測定される温度のすべてが定められた温度以上で、外観不良がみとめられなかったボトル２に、殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を接触させてボトル２を殺菌する。ボトル２における口部１ａ、胴部２ａ及び底部２ｂの範囲を図２（Ｄ）に示す。

図２（Ａ）に示すプリフォーム１が、図１に示すプリフォーム供給装置４から、プリフォーム供給コンベア５により所望の速度で連続的に加熱装置６に搬送される。

プリフォーム１は試験管状の有底筒状体であり、図２（Ｄ）に示したボトル２と同様な口部１ａがその成形当初に付与される。口部１ａにはプリフォーム１の成形と同時に雄ネジが形成される。また、プリフォーム１には口部１ａの下部に搬送のためのサポートリング１ｂが形成される。プリフォーム１又はボトル２はこのサポートリング１ｂを介してグリッパ２２により把持され、無菌充填機内を走行する。プリフォーム１は射出成形、圧縮成形等によって成形される。プリフォーム１の材質はポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂からなり、これらの樹脂単体又は混合物であっても構わないし、リサイクルされた熱可塑性樹脂を含んでも構わない。また、バリア性を付与するために、エチレン－ビニルアルコール共重合体、メタキシリレンジアミンのような芳香族アミンをモノマーとするポリアミド等の熱可塑性樹脂を層として、又は混合物として含んでも構わない。

加熱装置６に供給されるプリフォーム１は、一定ピッチで多数のグリッパ２２が設けられたホイール７、８により搬送され、加熱装置搬送ホイール９に達する。ここで、図２（Ｂ）に示すようにグリッパ２２から解放され、プリフォーム１の口部１ａにスピンドル１９が挿入されて搬送される。

プリフォーム１は、図２（Ｂ）に示すように、赤外線ヒータ１４又はその他の加熱手段によって、後のブロー成形に適した温度まで加熱される。この温度は９０℃から１３０℃であると好適である。

なお、プリフォーム１の口部１ａの温度は、変形等を防止するため７０℃以下の温度に抑えられる。

プリフォーム１は図２（Ｂ）に示すように、口部１ａにスピンドル１９が挿入され、赤外線ヒータ１４により加熱され、回転しながら無端チェーン１３により搬送される。スピンドル１９は無端チェーン１３に一定間隔で設けられている。無端チェーン１３はプーリ１０及び１１により回転する。スピンドル１９に代えてマンドレルをプリフォーム１に挿入することにより、プリフォーム１を倒立状態で回転させつつ搬送することも可能である。

加熱されたプリフォーム１は、スピンドル１９から解放され、グリッパ２２に把持されて、ホイール１５を経て、ブロー成形装置１６の成形ホイール１８に搬送される。成形ホイール１８に備えられた金型２０により、図２（Ｃ）に示すように、プリフォーム１はボトル２にブロー成形される。金型２０は、胴部金型２０ａ及び底部金型２０ｂを有する。胴部金型２０ａは割型となっており、対を成し通常は２個である。底部金型２０ｂは通常単数である。金型２０及びブローノズル２１は、成形ホイール１８の回りに複数個配置され、成形ホイール１８の回転とともに成形ホイール１８の周りを一定速度で旋回する。

加熱されたプリフォーム１が到来すると、金型２０はプリフォーム１を挟み込み、封入する。続いてブローノズル２１がプリフォーム１の口部１ａに接合され、図示しない延伸ロッドがブローノズル２１に設けられた孔に導かれ、プリフォーム１内に挿入され、挿入される延伸ロッドによりプリフォーム１は縦延伸され、同時にブローノズル２１からプリフォーム１内に高圧の空気等の気体が吹きこまれ横延伸されることにより、金型２０内でボトル２が成形される。成形されたボトル２は、図２（Ｄ）に示すように、金型２０が開き、金型２０から取り出され、検査ホイール２３に設けられたグリッパ２２によりサポートリング１ｂを把持され、検査ホイール２３に受け渡される。

検査ホイール２３には、成形されるボトル２の口部１ａ、胴部２ａ及び底部２ｂの内側の表面温度を測定するボトル内側の表面温度測定装置２４が設けられる。図５に示すように、ボトル内側の表面温度測定装置２４は、ボトル２の口部１ａからボトル２の内部に挿入され、ボトル２の内側の表面の温度を測定する。ボトル内側の表面温度測定装置２４は非接触温度計である。ボトル内側の表面温度測定装置２４は、底部２ｂの表面温度を測定するセンサ、及び上下に移動しながら口部１ａ及び胴部２ａの内側の表面温度を測定するセンサ２個の少なくとも２個のセンサを有する。口部１ａ及び胴部２ａについて、ボトル２の異なる軸方向について２箇所を測定するときは、口部１ａ及び胴部２ａを測定するセンサが少なくとも２個必要となる。図５は、底部２ｂ及びボトル２の軸方向について２箇所を測定するボトル内側の表面温度測定装置２４を示す。胴部金型２０ａは２個あり、異なる金型が接触するボトルの内面２箇所を測定することが好ましい。

温度センサはボトル２の内側の表面から放出される赤外線により温度測定を行うが、これに限られるものではない。温度センサの先端は測定面に対してほぼ垂直に向き合うことが好ましい。底部２ｂの内側の表面の温度測定については、ボトル内側の表面温度測定装置２４の先端に設ける温度センサにより直接測定することができる。口部１ａ及び胴部２ａの内側の表面温度を測定する場合、測定面に温度センサ先端が正対していないが、温度センサの先端に測定面から発する赤外線を９０度に角度変換するミラーを取り付けることで、ボトル内側の表面温度測定装置２４の側面となる口部１ａ及び胴部２ａの表面温度を測定することができる。例えば、温度センサの径が１５ｍｍφとすると、ボトル内側の表面温度測定装置２４の同じ位置に内封すると３０ｍｍ程度の幅となり、口部１ａの内径が２８ｍｍφのとき、挿入することができない。しかし、ボトル内側の表面温度測定装置２４の軸方向に並列して内封すると１５+αｍｍ程度の幅となりボトルの口部内径が小さなボトル２にも挿入できる。温度センサの径をより小さなものを選択することで、２個の温度センサを同じ位置に内封することもできる。底部２ｂと口部１ａ及び胴部２ａを測定するセンサはボトル内側の表面温度測定装置２４に内封する位置が相違するため、ボトル内側の表面温度測定装置２４の軸方向に同じ位置に設ける必要はない。底部２ｂの表面温度を測定する温度センサをボトル内側の表面温度測定装置２４の先端に設け、口部１ａ及び胴部２ａを測定する温度センサを底部２ｂの表面温度を測定する温度センサの上部に設ける。

ブロー成形後に金型２０が開き、ボトル２が取り出された後、検査ホイール２３に受け渡されたボトル２は、ボトル内側の表面温度測定装置２４により内側の表面温度が測定される。ボトル内側の表面温度測定装置２４は検査ホイール２３に設けられ、ホイールの回転と共に回転し、成形されたボトル２の内部に挿入されながらボトル２の内側の表面温度を測定する。ボトル内側の表面温度測定装置２４の先端に封入される温度センサにより底部２ｂを測定する。ボトル内側の表面温度測定装置２４にミラーを備えた温度センサが２個封入される場合、ボトル内側の表面温度測定装置２４はボトル２に挿入されながら、ボトル２の内側の表面の２箇所をボトル２の軸方向に連続的に測定する。

成形されるボトル２は全数について、内側の表面温度が測定されることが好ましい。しかし、複数個に１個測定しても構わない。そのとき、定められた温度未満のボトル２が発生した場合、定められた温度未満のボトルの前後の温度測定が行われないボトルを除去することが好ましい。

プリフォーム１は加熱装置６で９０℃から１３０℃に加熱される。１３０℃はポリエチレンテレフタレートの結晶化温度であり、これ以上に加熱され、徐冷されるとポリエチレンテレタレートが結晶化し、白化するおそれがある。そこで、プリフォーム１がポリエチレンテレフタレートである場合を想定して、プリフォーム１の加熱は１３０℃以下とされる。加熱されたプリフォーム１はブロー成形されるが、成形後のボトル２の表面温度はポリエチレンテレフタレートのガラス転移点である７０℃以下とすることが好ましい。成形後のボトル表面温度が７０℃を超えると、ガラス転移点を経て冷却され、ボトル２の一部が収縮して形状が変化するおそれがあるからである。

ボトル２の表面に殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を接触するとは、例えば、殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物をボトル２に吹き付けることである。吹き付けられる殺菌剤の殺菌効果を十分に得るためには、殺菌剤が吹き付けられる際、ボトル２の内側の表面温度は４０℃以上、好ましくは５０℃以上である。ブロー成形され、金型２０から取り出されたボトル２の内側の表面温度が測定されるが、殺菌剤が吹き付けられる直前のボトル２の表面温度は４０℃以上であり、好ましくは５０℃以上である。４０℃未満では十分な殺菌効果が得られない。したがって、ブロー成形されるボトル２の内側の表面温度の定められた温度とは４０℃であり、好ましくは５０℃である。

測定される内側の表面温度が７０℃を超えるとき、ボトル２を除去しても構わない。内側の表面温度が７０℃を超えるとき、殺菌は十分に行われるが、ボトル２に白化及び形状の変化を発生するおそれがあるためである。このようなボトル２の外観については、外観検査を行い、限度を超える不良が認められるボトル２を除去しても構わない。

検査ホイール２３には成形されるボトル２の口部１ａ、胴部２ａ及び底部２ｂの外側の表面温度を測定するボトル外側の表面温度測定装置５４を設けても構わない。図６に示すように、ボトル外側の表面温度測定装置５４は、ボトル２の口部１ａの外側の表面温度を測定する口部外側の表面温度測定装置５４ａ、胴部２ａの外側の表面温度を測定する胴部外側の表面温度測定装置５４ｂ及び底部２ｂの表面温度を測定する底部外側の表面温度測定装置５４ｃを備える。ボトル外側の表面温度測定装置５４はボトル２の外面から放出される赤外線により温度測定を行うが、これに限られるものではない。成形されるボトル２の口部１ａ、胴部２ａ及び底部２ｂの外側の表面温度のうち少なくとも胴部２ａの外側の表面温度を測定する。ボトル２の底部２ｂの表面温度を底部外側の表面温度測定装置５４ｃにより測定するとしたが、図６に示すように、ボトル２の底部２ｂの外側の表面温度を底部２ｂの側面を測定する底部外側の表面温度測定装置５４ｄにより測定しても構わない。

ボトル２の表面にガス若しくはミスト又はこれらの混合物として吹き付けられる殺菌剤の殺菌効果を十分に得るためには、殺菌剤が吹き付けられる際、ボトル２の外側の表面温度は４０℃以上、好ましくは５０℃以上である。ブロー成形され、金型２０から取り出されたボトル２の外側の表面温度が測定されるが、殺菌剤が吹き付けられる直前のボトル２の表面温度は４０℃以上であり、好ましくは５０℃以上である。４０℃未満では十分な殺菌効果が得られない。したがって、ブロー成形されるボトル２の外側の表面温度の定められた温度とは４０℃であり、好ましくは５０℃である。測定される外側の表面温度が４０℃未満のボトルは除去される。

測定される外側の表面温度が７０℃を超えるとき、ボトル２を除去しても構わない。外側の表面温度が７０℃を超えるとき、殺菌は十分に行われるが、ボトル２に白化及び形状の変化を発生するおそれがあるためである。このようなボトル２の外観については、外観検査を行い、限度を超える不良が認められるボトル２を除去しても構わない。

殺菌剤が吹き付けられるボトル２の表面温度を定められた温度である４０℃以上とするために、金型２０の温度は金型温度調節装置により定められた温度範囲とされる。

胴部金型２０ａ及び底部金型２０ｂの温度は定められた温度範囲に管理されなければならない。加熱されたプリフォーム１はブロー成形されるが、成形後にボトル２の表面温度が定められた温度である４０℃以上でなければ、ボトル２の表面にガス若しくはミスト又はこれらの混合物として吹き付けられる殺菌剤の殺菌効果が十分得られないおそれがある。胴部金型２０ａ及び底部金型２０ｂに循環させる金型温度調節媒体の温度を定められた温度範囲に制御することで、金型２０の温度を定められた温度範囲とし、ボトル２の表面温度を定められた温度以上とすることができる。

プリフォーム１の口部１ａは加熱装置６により７０℃を超えて加熱されないが、４０℃以上に加熱される。プリフォーム１の口部１ａはブロー成形により変化しないため、ブロー成形によるエアにより温度低下はあるが、４０℃未満となるおそれは少ない。しかし、口部１ａの天面付近は温度低下し４０℃未満となる可能性があることから、表面温度測定は必要である。

図２（Ｃ）に示すように、胴部金型２０ａはプリフォーム１のサポートリング１ｂの下部からボトル２の肩部及び胴部２ａを成形するための金型である。プリフォーム１のサポートリング１ｂの下部からボトル２の肩部を成形する部分は、比較的形成する樹脂量が多く、熱容量が大きく殺菌剤が吹き付けられるまでの搬送による温度低下は少ない。プリフォーム１のサポートリング１ｂの下部は、加熱装置６により９０℃～１３０℃に加熱される。９０℃～１３０℃に加熱されたプリフォーム１のサポートリング１ｂから成形されたボトル２の肩部は、４０℃未満となるおそれは少ない。

ボトル２の胴部２ａは最も延伸される部分であり、加熱装置６により９０℃～１３０℃に加熱されるプリフォーム１に付与される熱の残留が少なく、ボトル２に成形されることで最も温度が低下する部分である。したがって、胴部２ａは必ず表面温度を測定し、測定される温度が４０℃以上でなければならない。

プリフォーム１がボトル２に成形されるときにボトル２の底部２ｂを形成する部分は、加熱装置６により９０℃～１３０℃に加熱される。ボトル２の底部２ｂはプリフォーム１の底部を延伸ロッドにより押し伸ばすことにより形成される。そのため、プリフォーム１の厚さよりも薄くなるが、ボトル２の胴部２ａよりも肉厚であり熱容量が大きく、ブロー成形により急激に冷却されることはない。徐冷されることで、ボトル２を形成する樹脂の結晶化が進行し底部が脆くなる可能性があるため、ブロー成形時にボトル２の底部２ｂを賦形させる底部金型２０ｂは冷却される。冷却が過多となる場合、底部２ｂの表面温度は４０℃未満となるおそれがある。

検査ホイール２３に受け渡されたボトル２は、ボトル内側の表面温度測定装置２４により内側の表面温度が測定される。また、ボトル外側の表面温度測定装置５４により外側の表面温度が測定されても構わない。さらに、ボトル外観検査装置によりボトル２の外観が検査される。成形されたボトル２は、検査ホイール２３の周辺、又は別に設けられるホイールに備えられるボトル検査装置により、ボトル２の胴部２ａ、サポートリング１ｂ、ボトル２の口部１ａの天面、ボトル２の底部２ｂ等が検査され、異常と判断された場合は、ボトル除去装置１７により、無菌充填機の外部に除去される。

ボトル２の胴部２ａ、サポートリング１ｂ、ボトル２の口部１ａ、ボトル２の天面、ボトル２の底部２ｂはカメラにより撮像され、各箇所の状態が検査される。撮像された画像は画像処理装置により処理され、傷、異物、変形、変色等の異常の存否について判断される。許容範囲を超えたボトル２は異常と判断される。

ボトル検査装置による検査により異常と判断されなかったボトル２は、ボトル殺菌装置３０で発生する殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物がブロー成形装置１６に流入しないように、ブロー成形装置１６とボトル殺菌装置３０の間に設けられた雰囲気遮断チャンバー２７内のホイール２５、２６を経て、ボトル殺菌装置３０に搬送される。

ホイール２５にはボトル除去装置１７が設けられ、ボトル２の測定される表面温度が定められた温度未満である場合、成形されたボトル２は除去される。さらに、ボトル外観検査装置により異常と判断されたボトル２も除去される。

ボトル殺菌装置３０に搬送されたボトル２は、ホイール２８において殺菌される。殺菌はボトル２に殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を吹き付ける。ボトル２を殺菌するためのボトル２への殺菌剤のガス吹き付け工程を図３（Ｅ－１）に示す。ボトル２に殺菌剤のガスを吹き付けるため、殺菌剤ガス吹き付けノズル３１が設けられる。殺菌剤ガス吹き付けノズル３１は、その先端のノズル孔が直下を走行するボトル２の口部１ａの開口に正対し得るように固定される。また、必要に応じて殺菌剤ガス吹き付けノズル３１の下方にボトル２の走行路に沿って、図３（Ｅ－１）に示すように殺菌剤ガス吹き付けトンネル３２が設けられる。殺菌剤ガス吹き付けノズル３１は一本であっても複数本であっても構わない。ボトル２に吹き付けられた殺菌剤のガスがボトル２の内部に流入し、ボトル２の内面を殺菌する。このとき、ボトル２が殺菌剤ガス吹き付けトンネル３２内を走行することで、殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物が、ボトル２の外面にも流れて、ボトル２の外面が殺菌される。

また、図３（Ｅ－２）に示すように、殺菌剤ガス吹き付けノズル３１をボトル２の搬送に追従させ、殺菌剤吹き付けノズル３１をボトル２の内部に挿入して、殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物をボトル２の内面に直接吹き付けても構わない。ボトル２から溢れた出た殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物は、殺菌剤ガス吹き付けノズル３１を囲繞して設けた案内部材３１ａに衝突し、ボトル２の外面に流れボトル２の外面に接触する。案内部材３１ａにはノズル３１と同軸のフランジ部とフランジ部から外周に突出する環状壁部が設けられている。

殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物は、図４に示す殺菌剤ガス生成器５５によりガス化される殺菌剤又はガス化された殺菌剤が凝結したミスト又はこれらの混合物である。殺菌剤ガス生成器５５は、殺菌剤を滴状にして供給する二流体スプレーノズルである殺菌剤供給部５６と、この殺菌剤供給部５６から供給された殺菌剤を分解温度以下に加熱して気化させる気化部５７を備える。殺菌剤供給部５６は、殺菌剤供給路５６ａ及び圧縮空気供給路５６ｂからそれぞれ殺菌剤と圧縮空気を導入して殺菌剤を気化部５７内に噴霧するようになっている。気化部５７は、内外壁間にヒータ５７ａを挟み込んだパイプであり、このパイプ内に吹き込まれた殺菌剤を加熱し気化させる。気化した殺菌剤のガスは殺菌剤ガス吹き付けノズル３１から気化部５７外に噴出する。ヒータ５７ａに換えて誘導加熱により気化部５７を加熱しても構わない。

殺菌剤供給部５６の運転条件としては、例えば圧縮空気の圧力は０．０５ＭＰａ～０．６ＭＰａの範囲で調整される。また、殺菌剤は重力落下であっても圧力を加えられても構わないし、供給量は自由に設定することができ、例えば殺菌剤は殺菌剤供給路５６ａに、１ｇ／ｍｉｎ．～１００ｇ／ｍｉｎ．の範囲で供給される。また、気化部６０の内表面は１４０℃から４５０℃に加熱されることで噴霧された殺菌剤が気化する。

殺菌剤のガスは、図３（Ｅ）に示すように殺菌剤ガス吹き付けノズル３１からボトル２に吹き付けられる。殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物の吹き付け量は任意であるが、吹き付け量は、殺菌剤ガス生成器５５に供給される殺菌剤の量と吹き付け時間により決まる。殺菌剤ガス生成器５５は複数備えても構わない。吹き付け量はボトル２の大きさによっても変動する。

殺菌剤は少なくとも過酸化水素を含有することが好ましい。その含有量は０．５質量％～６５質量％の範囲が適当である。０．５質量％未満では殺菌力が不足する場合があり、６５質量％を超えると安全上、扱いが困難となる。また、さらに好適なのは０．５質量％～４０質量％であり、４０質量％以下では扱いがより容易であり、低濃度となるために殺菌後のボトル２への殺菌剤の残留量を低減できる。

殺菌剤を過酸化水素水とした場合、過酸化水素水のガスの吹き付け量は以下の通りとなる。殺菌剤のガス吹き付けノズル３１からボトル２の内面に吹き付けられる過酸化水素水のガスにより、ボトル２の内面に付着する過酸化水素の量は、過酸化水素を３５質量％含む過酸化水素水の量として、３０μＬ／ボトル～１５０μＬ／ボトルが好ましく、より好ましくは５０μＬ／ボトル～１００μＬ／ボトルである。また、ボトル２に吹き付けられる過酸化水素水のガスの過酸化水素濃度は、２ｍｇ／Ｌ～２０ｍｇ／Ｌが好ましく、より好ましくは５ｍｇ／Ｌ～１０ｍｇ／Ｌである。

また、殺菌剤は水を含んでなるが、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ノルマルプロピルアルコール、ブチルアルコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトンなどのケトン類、グリコールエーテル類等の１種又は２種以上を含んでも構わない。

さらに、殺菌剤は過酢酸、酢酸等の有機酸、次亜塩素酸ナトリウム等の塩素化合物、オゾン等の殺菌効果を有する化合物、陽イオン界面活性剤、非イオン系界面活性剤、リン酸化合物等の添加剤を含んでも構わない。

ボトル殺菌装置３０で殺菌されたボトル２は図１に示すように、ホイール２９を経て、エアリンス装置３４に搬送される。ボトル２は、図１に示すエアリンスホイール３５において、図３（Ｆ－１）に示すようにエアリンスノズル３８により正立状態のボトル２に無菌エアが吹き付けられる。無菌エアは常温でも構わないが、加熱されることが好ましい。無菌エアは、ボトル２の内部に残存する殺菌剤を排出し、残存する殺菌剤を分解してさらに殺菌効果を高め、ボトル２の内部に異物が存在する場合は排除する効果もある。また、図３（Ｆ－２）に示すようにボトル２を倒立状態にして無菌エアをボトル２内に吹き付けても構わない。この場合、異物の排除には正立状態よりも効果的である。さらに、図（Ｅ－２）の殺菌剤吹き付けノズル３１と同様に、エアリンスノズル３８を囲繞して案内部材を設けることで、ボトル２の内部に導入され、口部１ａから溢れ出る無菌エアが案内部材に衝突し、口部１ａの外周部もリンスすることとなり、口部１ａの外周部の温度が上昇し、口部１ａの外周部の殺菌効果が高まる。

エアリンスノズル３８は上下動可能として、無菌エアをボトル２内に吹き込んでも構わない。また、無菌エアではなく、無菌水をボトル２の内部に導入して、ボトル２の内部をリンスしても構わない。さらに無菌エアと無菌水を併用してボトル２をリンスしても構わない。

エアリンス装置３４でエアリンスされたボトル２は図１に示すように、ホイール３７を経て、充填装置３９に搬送される。充填装置３９では、図１に示す充填ホイール４０にて、図３（Ｇ）に示す充填工程のように、充填ノズル４２によりボトル２に内容物が充填される。内容物はあらかじめ殺菌されており、ボトル２と同期的に走行する充填ノズル４２により、ボトル２内に一定量の飲料等の内容物が充填される。

内容物が充填されたボトル２は、図１に示すホイール４３を経て密封装置４４に搬送される。密封装置４４に設けられた密封ホイール４５では、図３（Ｈ）に示す密封工程ように、蓋材殺菌装置５２により殺菌された密封部材である蓋材３が、殺菌蓋材搬送路５１により蓋材供給ホイール５３ａ及び蓋材受け取りホイール５３ｂを経て、密封ホイール４５に供給され、図示しないキャッパーにより、ボトル２の口部１ａに巻き締められ、ボトル２は密封される。

密封されたボトル２は、密封ホイール４５のグリッパ２２から排出装置４７の排出ホイール４８のグリッパ２２に受け渡される。排出ホイール４８に受け渡されたボトル２は排出コンベア５０に載置される。排出コンベア５０に載置されたボトル２は無菌充填機の外部に排出される。

殺菌部チャンバー３３、エアリンス部チャンバー３６、充填部チャンバー４１、密封部チャンバー４６、排出部チャンバー４９内は無菌充填機の稼働前に殺菌される。

殺菌が必要な各チャンバー内の全域に殺菌剤が付着するように各チャンバー内に殺菌剤が吹き付けられる。吹き付けられた殺菌剤により、各チャンバー内が殺菌される。殺菌剤はボトル２を殺菌するために使用される殺菌剤と同様のものが使用でき、過酢酸や過酸化水素を含む殺菌剤を使用することが好ましい。殺菌剤の吹き付けは、異なる殺菌剤を複数回吹き付けても構わない。

本発明は以上説明したように構成されるが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨内において種々変更可能である。

１…プリフォーム
１ａ…口部
２…ボトル
２ａ…胴部
２ｂ…底部
６…加熱装置
１６…ブロー成形装置
１７…ボトル除去装置
２０…金型
２０ａ…胴部金型
２０ｂ…底部金型
２４…ボトル内側の表面温度測定装置
３０…ボトル殺菌装置
３９…充填装置
４４…密封装置
４９…排出部チャンバー
５４…ボトル外側の表面温度測定装置

Claims (6)

1. プリフォームを加熱し、加熱された前記プリフォームを金型に封入し、
   前記金型に封入された前記プリフォームをボトルにブロー成形し、
   成形される前記ボトルの口部、胴部及び底部の内側の表面温度のうち少なくとも前記胴部の内側の表面温度を測定し、
   測定される前記ボトルの前記内側の表面温度が、定められた温度未満のボトルを除去し、
   測定される前記ボトルの前記内側の表面温度が、定められた温度以上の前記ボトルに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を接触させ、
   前記ボトルの表面を殺菌し、
   殺菌された前記ボトルに殺菌された内容物を充填し、
   前記内容物が充填された前記ボトルを殺菌された蓋材により密封することを特徴とする無菌充填方法。
2. 請求項１に記載の無菌充填方法において、
   成形される前記ボトルの口部、胴部及び底部の外側の表面温度のうち少なくとも前記胴部の外側の表面温度を測定し、
   測定される前記ボトルの前記外側の表面温度が、定められた温度未満のボトルを除去し、
   測定される前記ボトルの前記外側の表面温度が、定められた温度以上の前記ボトルに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を接触させることを特徴とする無菌充填方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の無菌充填方法において、
   前記定められた温度とは４０℃であることを特徴とする無菌充填方法。
4. プリフォームを加熱する加熱装置、
   加熱された前記プリフォームをボトルにブロー成形するために前記プリフォームを封入する金型、
   前記金型に封入された前記プリフォームを前記ボトルにブロー成形するブロー成形装置、
   ブロー成形された前記ボトルのネック部、胴部及び底部の内側の表面温度のうち少なくとも胴部の内側の表面温度を測定するボトル内側の表面温度測定装置、
   測定される前記ボトルの前記内側の表面温度が、定められた温度未満のボトルを除去するボトル除去装置、
   前記ボトルに殺菌剤のガス若しくはミスト又はこれらの混合物を接触させるボトル殺菌装置、
   殺菌された前記ボトルに殺菌された内容物を充填する充填装置、
   前記内容物が充填された前記ボトルを殺菌された蓋材により密封する密封装置及び
   前記加熱装置から前記密封装置まで前記プリフォーム又は前記ボトルを搬送する搬送装置を備えることを特徴とする無菌充填機。
5. 請求項４に記載の無菌充填機において、
   成形される前記ボトルの口部、胴部及び底部の外側の表面温度のうち少なくとも前記胴部の外側の表面温度を測定するボトル外側の表面温度測定装置、
   測定される前記ボトルの前記外側の表面温度が、定められた温度未満のボトルを除去するボトル除去装置を備えることを特徴とする無菌充填機。
6. 請求項４又は請求項５に記載の無菌充填機において、
   前記定められた温度とは４０℃であるように構成されることを特徴とする無菌充填機。

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