JP2022135777A - 無菌充填方法及び無菌充填機 - Google Patents

Abstract

【課題】プリフォームからボトルを成形し、成形されたボトルを殺菌し、殺菌されたボトルに内容物を充填する無菌充填機において、成形されたボトルを殺菌するまでにホットエアを吹き付けて短時間に加熱することができる方法及び装置が求められる。【解決手段】成形された前記ボトルが搬送される搬送路の少なくとも上流の左右２箇所及び下流の左右２箇所から、同時にボトルの胴部の外形に接し、ボトルの外周を一定方向に回転するように、ボトルにホットエアを吹き付ける。【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吹き付けることによりボトルを殺菌し、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、ボトルに殺菌剤を吹き付ける前にボトルを加熱し、殺菌効果を上げ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。）。

成形されたボトルに過酸化水素を吹き付ける前に、ボトルにノズルを挿入し、ノズルから熱風が送り込まれて、ボトルを予熱することで殺菌効果を高めることも提案されている（特許文献３参照）。

さらに、トンネル状の走行路を搬送されるボトルに、トンネルの上流で無菌のホットエアを吹き付け、中央部で過酸化水素を吹き付け、下流で無菌ホットエアを吹き付けることも行われている（特許文献４参照）。上流での無菌ホットエアの吹き付けは微生物の侵入を阻止し、ボトルの清浄性を保持するとあるが、殺菌効果も高めることが推定される。

特開２００６－１１１２９５号公報 特開２０１０－１５５６３１号公報 特開２００１－３９４１４号公報 特開２０１５－１１６８１４号公報

プリフォームからボトルを成形し、成形されたボトルを殺菌し、殺菌されたボトルに内容物を充填する無菌充填機によれば、ボトルの成形から殺菌剤によるボトルの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。しかし、成形されたボトルをすべて殺菌工程及び充填工程へと送るので、殺菌工程時に温度が低く殺菌剤の殺菌効果が十分でないボトルにも飲料が充填され、殺菌不良を生じるおそれがある。

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、殺菌効果を高めるために一定温度を高く設定すると排出されるボトルが多くなり、無駄が発生する。一定温度を低く設定すると殺菌不良を生じるおそれがある。

プリフォームからボトルを成形し、成形されたボトルを殺菌し、殺菌されたボトルに内容物を充填する成形から充填までを連続して行う連続無菌充填機において、成形されたボトルの温度を成形時の予熱のみにより殺菌に適した温度とするのは殺菌不良を生じるおそれがある。加熱されたプリフォームからボトルへの成形時の温度低下、及び成形から殺菌までの搬送によるボトルの温度低下を補完するために、成形されたボトルを殺菌するまでにホットエアを吹き付けて加熱することが有効である。

連続無菌充填機は充填速度が速く、成形後の温度低下は少ないがホットエアを吹き付ける時間も短くなる。長時間吹き付けるとすると、ホットエアを吹き付ける装置部分が長大となり装置のコンパクトに反することとなる。

従来、ボトルにホットエアを吹き付ける方法としては、特許文献３のようにボトル内にノズルを挿入してホットエアをボトル内部に吹き付ける方法があった。しかし、ボトル内にノズルを挿入するためには、そのためにホイールが少なくとも一つ増え、装置コストもアップとなる。

また、トンネル内を搬送されるボトルの上部からボトルにホットエアを吹き付ける特許文献４の方法では、ボトルが十分に加熱されない。

プリフォームからボトルを成形し、成形されたボトルを殺菌し、殺菌されたボトルに内容物を充填する連続無菌充填機において、成形されたボトルを殺菌するまでにホットエアを吹き付けて加熱することで、殺菌を確実に行うことができる。そのためには、簡便な装置により短時間でボトルを加熱することができる方法及び装置を備える無菌充填方法及び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。

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ボトルにブロー成形し、成形された前記ボトルが搬送される搬送路の少なくとも上流の左右２箇所及び下流の左右２箇所から、同時に前記ボトルの胴部の外形に接し、前記ボトルの外周を一定方向に回転するように、前記ボトルにホットエアを吹き付け、前記ホットエアが吹き付けられた前記ボトルに殺菌剤を吹き付けて殺菌し、殺菌された前記ボトルに殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填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、前記搬送路の２箇所以上で前記ホットエアを吹き付けると好適である。

また、本発明に係る無菌充填方法において、前記ボトルの胴部の全てに前記ホットエアを吹き付けると好適である。

また、本発明に係る無菌充填方法において、前記ホットエアの温度が５０℃～７０℃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ブロー成形装置、成形された前記ボトルが搬送される搬送路の少なくとも上流の左右２箇所及び下流の左右２箇所から、同時に前記ボトルの胴部の外形に接し、前記ボトルの外周を一定方向に回転するように、前記ボトルにホットエアを吹き付けるホットエア吹き付けノズル、前記ホットエアが吹き付けられた前記ボトルに殺菌剤を吹き付ける殺菌剤吹き付けノズル、及び殺菌された前記ボトルに殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填する充填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、前記ホットエア吹き付けノズルを、前記搬送路の２箇所以上に設けると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機において、前記ホットエア吹き付けノズルを、前記ボトルの胴部の全てに前記ホットエアを吹き付けるように構成すると好適である。

また、本発明に係る無菌充填機において、前記ホットエア吹き付けノズルが５０℃～７０℃のホットエアを吹き付け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、成形されたボトルが搬送される搬送路の少なくとも上流の左右２箇所及び下流の左右２箇所から、ボトルの胴部の外形に接し、ボトルの外周を一定方向に回転するように、ボトルにホットエアを吹き付ける。このボトルへのホットエアの吹き付けにより、ボトル周辺でホットエアが乱流し、ホットエアがボトルを包み込むこととなり、短時間でボトルの温度を上昇させることが可能となる。ボトルの温度が上昇することにより、ボトルに吹き付けられる殺菌剤の殺菌効果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吹き付け工程を、（Ｅ－２）は殺菌剤吹き付けノズルをボトルに挿入して行う殺菌剤吹き付け工程を、（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方法における、丸形ボトルに対するホットエア吹き付け工程を示す。 本発明の実施の形態に係る無菌充填方法における、角形ボトルに対するホットエア吹き付け工程を示す。 本発明の実施の形態に係る無菌充填機に備えられるホットエア吹き付けノズルを示す。

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、ボトルにホットエアを吹き付けるホットエア吹き付けノズル、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７により説明する。本実施形態によれば、プリフォームから成形されたボトルにホットエアを吹き付けることで、ボトルの殺菌効果を高めることができる。

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の外観を検査するボトル検査装置２４、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にホットエアを吹き付けるホットエア吹き付けノズル５４、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及びボトル検査装置２４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。

ボトル検査装置２４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。

図１では、ホットエア吹き付けノズル５４を雰囲気遮断チャンバー２７内のホイール２６に設けているが、ボトル２を殺菌する箇所の上流であれば、いずれの箇所にホットエア吹き付けノズル５４を設けても構わない。例えば、殺菌部チャンバー３３内のホイール２８に設けても構わない。ボトル２に殺菌剤を吹き付ける殺菌剤吹き付けノズル３１の直前に設けることが好ましい。すなわち、ボトル２に殺菌剤を吹き付ける直前に、ボトル２にホットエアを吹き付け、昇温したボトルを昇温直後に殺菌することが好ましい。

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内の例示した圧力値よりも低い。

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。ボトルの外観をボトル検査装置２４により検査する。外観検査結果が許容範囲内のボトル２をボトル殺菌装置３０に搬送する。外観検査結果が許容範囲を超えるボトル２は、ボトル除去装置１７により無菌充填機外に除去される。

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。外観不良が認められなかったボトル２に、ホットエア吹き付けノズル５４によりホットエアが吹き付けられる。ホットエアが吹き付けられたボトル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吹き付けてボトル２を殺菌する。

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により吹き付けて、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及び無菌充填機について以下に説明する。

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に受け渡されたボトル２は、ボトル検査装置２４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、ボトル２の胴部、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、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外観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。

ボトル除去装置１７とボトル殺菌装置３０の間にホットエア吹き付けノズル５４を設け、ボトル２にホットエアを吹き付ける。図５に示すように、成形されたボトル２が搬送される搬送路の中心線５５に位置するボトル２の搬送路の少なくとも上流の左右２箇所及び下流の左右２箇所から、同時にボトル２の胴部の外形に接し、ボトル２の外周を一定方向に回転するように、ボトル２にホットエアを吹き付ける。

成形されたボトル２が搬送される搬送路の中心線５５に位置するボトル２の搬送路の少なくとも上流の左右２箇所及び下流の左右２箇所から、同時に前記ボトル２の胴部の外形に接し、ボトル２の外周を一定方向に回転するように、ボトル２にホットエアを吹き付けるホットエア吹き付けノズル５４が設けられる。

ホットエア吹き付けノズル５４は上述のように、４個を１セットとして複数のセットを設けても構わない。すなわち、ボトル２の搬送路の２箇所以上にホットエア吹き付けノズル５４のセットを設けても構わない。

ホットエア吹き付けノズル５４は、搬送されるボトル２が図３（Ｅ－１）に示すようなトンネル内を搬送されるとき、トンネル内に設けられても構わない。

ホットエア吹き付けノズル５４は、ボトル除去装置１７とボトル殺菌装置３０の殺菌剤吹き付けノズル３１の間に設けられる。図１では雰囲気遮断チャンバー２７内のホイール２６に設けられるが、殺菌部チャンバー３３内であっても、殺菌剤吹き付けノズル３１の上流であれば、ホイール２８又はホイール２９に設けても構わない。

ボトル２は、ホイールの周辺に一定間隔で設けられるサポートリング１ｂをグリッパ２２に把持され、ホイールを旋回する。ボトル２が搬送される搬送路の中心線５５とは、把持されるボトル２の円形の口部の中心点が移動する軌跡である。ボトル２は搬送路の中心線５５を描くように移動する。図５に示すように、移動するボトル２に、ボトル２の搬送路の上流側２箇所及び下流側２箇所にボトル２に向かってホットエアを吹き付けるホットエア吹き付けノズル５４が４個設けられる。

少なくとも４個のホットエア吹き付けノズル５４から、同時にボトル２の胴部の外形の面に接するようにボトル２にホットエアが吹き付けられる。吹き付けられるホットエアは、ボトル２の外形の面に接する前に他のホットエア吹き付けノズル５４から吹き付けられるホットエアと交差しないように吹き付けられる。したがって、ボトル２の胴部の外形に接し、ボトル２の外周を一定方向に回転するようにホットエアは吹き付けられる。隣接するホットエア吹き付けノズル５４から吹き付けられるホットエアの吹き付ける向きが直交するように、ホットエアを吹き付ける。対向するホットエア吹き付けノズル５４同士のホットエアの吹き付ける向きは逆向きで平行となる。

図５は、ボトル２が停止した状態でのホットエアを吹き付ける向きを示している。実際には、ボトル２は高速で搬送される。しかし、図５のようにボトル２にホットエアを吹き付けることにより、ボトル２の周辺でホットエアは乱流し、ボトル２を抱き込むようにボトル２の周辺を旋回する。ボトル２を回転することなく、ボトル２の外面全体をホットエアにより加熱することができる。図５に示すような向きへのホットエアの吹き付けにより、ボトル２を短時間に昇温することができる。

図５は丸形のボトルを示しているが、図６は角型のボトル２に対するホットエアの吹き付けを示している。角型でも丸形と同様にボトル２の胴部の外形に接し、ボトル２の外周を一定方向に回転するようにホットエアは吹き付けられる。角型の場合、グリッパ２２がボトル２を把持する位置により、ホットエアの吹き付ける向きに対してボトル２の胴部の面が異なるが、ホットエア吹き付けノズル５４の吹き付ける向きを図６に示すようにすることにより、ボトル２の加温状態に差異はない。

図５及び図６では、ホットエア吹き付けノズル５４は搬送路の上流の左右２箇所及び下流の左右２箇所に設けるとしているが、左右３箇所以上でも構わない。左右に３箇所設ける場合、ボトル２の胴部の外形に接し、ボトル２の胴部の外周を一定方向に回転するように、ボトル２にホットエアを吹き付けるが、隣接するホットエア吹き付けノズル５４から吹き付けられるホットエアの吹き付ける向きが、６０°で交わるようにホットエアを吹き付ける。対向するホットエア吹き付けノズル５４同士のホットエアの吹き付ける向きは逆向きで平行となる。

ホットエア吹き付けノズル５４は、ボトル２の垂直軸に直交する向きにホットエアを吹き付けることが好ましい。ホットエア吹き付けノズル５４は、図７に示すように、ホットエアをホットエア供給導管５６から供給される。ホットエアは、ブロワにより発生するエアを加熱装置により加熱し、供給される。ホットエアの温度は４０℃～１３０℃である。ボトル２がポリエチレンテレフタレートからなる場合、ガラス転移点以上の温度に加熱すると変形するおそれがあるため、ホットエアの温度は好ましくは５０℃～７０℃である。

ホットエアは無菌フィルタを通し、無菌エアとすることが好ましい。ボトル２及びボトル殺菌装置３０より下流の無菌充填機の汚染を防止すためである。ボトル２を殺菌する前であるため、ホットエアを無菌エアとしなくても構わない。

図７に示すように、ホットエア吹き付けノズル５４に供給されるホットエアは、ホットエア吹き付けノズル５４により吹き付ける幅に広げられる。ホットエアが吹き付けられるのは、少なくともボトル２の垂直軸方向の胴部全てである。ホットエアはボトル２のネック部、口部１ａ及び底部に吹き付けられても構わない。ネック部、口部１ａ及び底部は肉厚であり、プリフォーム１の状態で成形するために加熱された温度から低下していないため、ホットエアを吹き付けなくても構わない。図７に示すように、ボトル２はサポートリング１ｂをグリッパ２２に把持されて搬送される。ホットエア吹き付けノズル５４はグリッパ２２の旋回領域の障害とならないように設けられる。

ホットエア吹き付けノズル５４の先端部には、ボトル２の垂直軸と平行にスリットが設けられ、スリットからホットエアが吹き付けられる。スリットは０．５ｍｍ～５ｍｍの幅が好ましい。０．５ｍｍ未満ではボトル２が十分加熱されない。５ｍｍを超えると吹き付け幅が広くなり、ホットエアの乱流が生じにくくなる。

吹き付けるホットエアの流速を一定とするために、スリットの幅が中心部を広く、上端又は下端に向かって狭くしても構わない。また、スリットではなく、円形の孔をボトル２の垂直軸と平行に多数設けても構わない。円形の孔の径は０．５ｍｍ～５ｍｍが好ましい。理由はスリットと同様である。また、径を中心部が大きく、上端又は下端に向かって小さくしても構わない。

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吹き付けるとき、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の内側及び外側の表面温度は、４０℃以上、好ましくは５０℃以上でなければならない。ブロー成形され、金型２０から取り出されたボトル２はボトル殺菌装置３０に搬送されるまでに温度が低下する。温度低下したボトル２にホットエアを吹き付けることにより４０℃以上、好ましくは５０℃以上に昇温することにより、十分な殺菌効果を得ることができる。

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への殺菌剤の吹き付け工程を図３（Ｅ－１）に示す。ボトル２に殺菌剤を吹き付けるため、殺菌剤吹き付けノズル３１が設けられる。殺菌剤吹き付けノズル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吹き付けトンネル３２が設けられる。殺菌剤吹き付けノズル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５７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５７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５８と、この殺菌剤供給部５８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５９を備える。殺菌剤供給部５８は、殺菌剤供給路５８ａ及び圧縮空気供給路５８ｂ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５９内に噴霧するようになっている。気化部５９は、内外壁間にヒータ５９ａ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吹き付けノズル３１から気化部５９外に噴出する。ヒータ５９ａに換えて誘導加熱により気化部５９を加熱しても構わない。

殺菌剤供給部５８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５８ａに、１ｇ／ｍｉｎ．～１００ｇ／ｍｉｎ．の範囲で供給される。また、気化部５９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５７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５７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）に示す密封工程のように、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
６…加熱装置
１６…ブロー成形装置
１７…ボトル除去装置
２０…金型
２４…ボトル検査装置
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…ホットエア吹き付けノズル

Claims (8)

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ボトルにブロー成形し、
   成形された前記ボトルが搬送される搬送路の少なくとも上流の左右２箇所及び下流の左右２箇所から、同時に前記ボトルの胴部の外形に接し、前記ボトルの外周を一定方向に回転するように、前記ボトルにホットエアを吹き付け、
   前記ホットエアが吹き付けられた前記ボトルに殺菌剤を吹き付けて殺菌し、
   殺菌された前記ボトルに殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填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、
   前記搬送路の２箇所以上で前記ホットエアを吹き付け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、
   前記ボトルの胴部の全てに前記ホットエアを吹き付けることを特徴とする無菌充填方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の無菌充填方法において、
   前記ホットエアの温度が５０℃～７０℃であることを特徴とする無菌充填方法。
5. 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ブロー成形装置、
   成形された前記ボトルが搬送される搬送路の少なくとも上流の左右２箇所及び下流の左右２箇所から、同時に前記ボトルの胴部の外形に接し、前記ボトルの外周を一定方向に回転するように、前記ボトルにホットエアを吹き付けるホットエア吹き付けノズル、
   前記ホットエアが吹き付けられた前記ボトルに殺菌剤を吹き付ける殺菌剤吹き付けノズル、及び
   殺菌された前記ボトルに殺菌された内容物を無菌雰囲気で充填する充填装置を備えることを特徴とする無菌充填機。
6. 請求項５に記載の無菌充填機において、
   前記ホットエア吹き付けノズルを前記搬送路の２箇所以上に設けることを特徴とする無菌充填機。
7. 請求項５又は請求項６に記載の無菌充填機において、
   前記ホットエア吹き付けノズルを、前記ボトルの胴部の全てに前記ホットエアを吹き付けるように構成することを特徴とする無菌充填機。
8. 請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の無菌充填機において、
   前記ホットエア吹き付けノズルが５０℃～７０℃のホットエアを吹き付け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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