JP6397173B2 - 殺菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、飲料用の容器、典型的にはペットボトルの内部を殺菌する殺菌装置に関する。

お茶、果汁飲料、コーヒー飲料等を無菌充填する場合、飲料を充填する前に、充填される容器の内外を殺菌する必要がある。そのため、紙容器やペットボトル等のプラスチック容器等は、無菌充填システムで殺菌される。

従来の殺菌方法として、例えば、特許文献１に記載の殺菌方法が知られている。
特許文献１の殺菌方法は、殺菌剤供給管（ノズル）に殺菌剤供給管と同軸のフランジと、そのフランジの外周から飲料容器側に突出する環状の壁とが設けられた案内部材を口部の近傍に配置している（特許文献１ 図５）。
そして、特許文献１は、この殺菌剤供給管を用いて飲料容器を殺菌すると、飲料容器の口部の外面と内面との境界部分を効率よくかつ確実に殺菌できるとしている。

特許４５２６８２０号公報

通常、口部を介して容器の内部に挿入されたノズルから吐出された殺菌剤は、容器の底部から口部に向けて気流とともに移動する過程で、容器の内面に付着され、殺菌に供される。しかし、飲料容器の口部は開口径が狭くなっているために、口部を通過する殺菌剤は、それまでよりも速度が速くなる。したがって、口部の内面は、付着する殺菌剤の量が少なくなる。口部の内面を十分に殺菌するためにはより多くの殺菌剤を吐出すればよいが、口部よりも下方の部分に対しては過剰となってしまう。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、飲料容器の口部の内面における殺菌の程度を向上させることができる殺菌装置を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明の殺菌装置は、殺菌対象となる正立状態のプラスチック飲料容器の内部に上方から挿入され、殺菌剤を噴射する殺菌剤供給管と、殺菌剤供給管がプラスチック飲料容器に挿入された際に、プラスチック飲料容器の口部近傍に配置され、プラスチック飲料容器内で噴射された殺菌剤が口部から排出されることを抑制する抵抗体と、を備え、抵抗体は口部から所定の間隔をおいて配置されることで、口部の上面を覆う第１抵抗体であって、殺菌剤供給管の外面と口部の内面の間の開口面積Ａ１と、第１抵抗体と口部の上面の間の開口面積Ａ２が、Ａ１≧Ａ２の関係式を満たすことを特徴とする。
殺菌対象となるプラスチック飲料容器の内部に挿入され、殺菌剤を噴射する殺菌剤供給管と、殺菌剤供給管がプラスチック飲料容器に挿入された際に、プラスチック飲料容器の口部近傍に配置され、プラスチック飲料容器内で噴射された殺菌剤が口部から排出されることを抑制する抵抗体とを備える。
プラスチック飲料容器の口部近傍に抵抗体を設けることで、口部を通過する殺菌剤の速度を小さくできる。そのため、口部の内面に付着する殺菌剤の量を増加させることができるため、口部の内面における殺菌の程度を向上させることができる。
開口面積Ａ２を開口面積Ａ１以下とすることで、殺菌剤が第１流路を通過する速度を小さくできる。そのため、口部の内面に付着する殺菌剤の量を増加させることができる。

また、本発明の殺菌装置における抵抗体は、殺菌剤供給管に設けられることが好ましい。
抵抗体を殺菌剤供給管に設けることで、抵抗体を殺菌剤供給管の動作に追従させて動かすことができるため、抵抗体を所定の位置に手間をかけずに配置できる。

また、本発明の殺菌装置において、第１抵抗体から容器側に延びる第２抵抗体が設けられ、口部の外面と第２抵抗体との間に形成される第３流路の開口面積Ａ３が、Ａ１≧Ａ２≧Ａ３の関係式を満たすことが好ましい。
第２抵抗体を設け、第３流路の開口面積Ａ３を第２流路の開口面積Ａ２以下とすることで、さらに第１流路を通過する殺菌剤の速度を小さくできる。そのため、第２抵抗体を設けない場合と比べて、口部の内面に付着する殺菌剤の量を増加させることができる。

さらに、第２抵抗体を設けた殺菌装置において、第１抵抗体と第２抵抗体の接続部分の内側がＲ状に形成されていることが好ましい。
接続部分の内側をＲ状とすることで、第２流路から排出される殺菌剤を対流しやすくできる。対流が生じると、殺菌剤が第３流路で滞留するため、殺菌剤が第３流路から排出する速度が小さくなる。そうすると、殺菌剤が第１流路を通過する速度がさらに小さくなるため、口部の内面に殺菌剤の付着する量を増加させることができる。

本発明の殺菌装置は、殺菌対象となる正立状態のプラスチック飲料容器の内部に上方から挿入され、殺菌剤を噴射する殺菌剤供給管と、殺菌剤供給管がプラスチック飲料容器に挿入された際に、プラスチック飲料容器の口部の内周面と対向する殺菌剤供給管の外面に、プラスチック飲料容器内で噴射された殺菌剤が口部から排出されることを抑制する第３抵抗体と、を備え、第３抵抗体は螺旋状からなることを特徴とする。
第３抵抗体により螺旋状の流路を形成することで、殺菌剤が口部を通過する距離が長くなり、かつ、通過する速度が小さくなるため、殺菌剤が口部の内面に殺菌剤の付着量を増加させることができる。また、殺菌剤を螺旋流路に沿って通過することで生じた旋回流により、遠心力が殺菌剤に加わるため、殺菌剤は内面に付着しやすくなる。

本発明によれば、飲料容器の口部の近傍に抵抗体を設けるため、口部を通過する殺菌剤の速度を小さくできる。そのため、口部の内面に殺菌剤を十分に付着させることができ、口部における殺菌の程度を向上させることができる。

本発明の第１実施形態における無菌飲料充填機の概略構成を示す図である。 図１の無菌飲料充填機に適用される容器の殺菌装置を示す図である。 図２における容器の口部付近を示す拡大図である。 第２流路の開口面積を説明するための図である。 本発明の第２実施形態を示す図である。 本発明の第２実施形態の変形例を示す図である。 本発明の第３実施形態を示す図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の殺菌装置を無菌飲料充填機に適用した実施形態に基づいて説明する。
図１に示すように、無菌飲料充填機１は、容器１００を無菌飲料充填機１内に搬入する搬入コンベア１０と、容器１００を殺菌する殺菌装置１１と、容器１００をすすぐすすぎ装置１３と、殺菌およびすすぎを終えた容器１００に液体（飲料）を充填する充填装置１４と、飲料が充填された容器１００にキャップ２０を装着するキャッパ１５と、容器１００を無菌飲料充填機１外に搬出する搬出コンベア１６と、を各構成要素として備えている。これら、各構成要素の間には、搬送スターホイール１７が設けられ、これによって、各構成要素の間で容器１００の受け渡しが行われるようになっている。

無菌飲料充填機１に搬送される容器１００は、図２に示すように、本体部１０１と、本体部１０１に連通する口部１０３と、から構成される。
本体部１０１は、有底角筒状をなし、飲料が充填される。口部１０３は、円筒状をなし、殺菌処理の際に殺菌剤供給管３１が挿入される。

殺菌装置１１、すすぎ装置１３、充填装置１４、キャッパ１５において容器１００の搬送経路は、ベース架台２１上に設けられ、ベース架台２１上には、殺菌装置１１、すすぎ装置１３、充填装置１４、キャッパ１５における容器１００の搬送経路を無菌環境に維持するため、ベース架台２１上の空間の側方および上方を覆うチャンバーＣが設けられている。
そして、チャンバーＣ内には、チャンバーＣの内部に殺菌剤、すすぎ液等を散布するため、シャワー状、あるいはスプリンクラー状の散布ノズル（図示無し）が設けられている。
また、ベース架台２１には、散布された殺菌剤やすすぎ液を回収するドレン口（図示無し）が形成され、回収された殺菌剤等はドレン口を通って外部の回収部に排出される。

殺菌装置１１には、殺菌剤供給タンク１１ａが付随して設けられている。殺菌剤供給タンク１１ａは、殺菌剤をチャンバーＣ及び殺菌装置１１に供給する。チャンバーＣに供給される殺菌剤はチャンバーＣの内部を殺菌するのに用いられ、殺菌装置１１に供給される殺菌剤は容器１００の内部及び外部を殺菌するのに用いられる。殺菌剤には、例えば、過酢酸、過酸化水素などの薬剤を広く適用できる。

殺菌装置１１は、殺菌剤供給部３０と容器保持部５０を備えている。殺菌装置１１は、搬送スターホイール１７の容器保持部５０で容器１００を保持しながら搬送する過程で、容器１００の内面を殺菌する。
殺菌剤供給部３０は、図２に示すように、殺菌剤供給管３１を容器１００の内部の所定位置まで挿入すると、殺菌剤供給管３１に液状の殺菌剤を供給する。殺菌剤供給部３０は、殺菌剤を殺菌剤供給管３１の先端から噴射させる（矢印Ａ）ことで、容器１００の内面に付着させて殺菌を行う。
殺菌剤供給部３０は、所定量の殺菌剤を噴射した後、容器１００から殺菌剤供給管３１を引き上げる。

殺菌剤供給管３１は、中空円筒状の管本体３２と、管本体３２の内部に形成され、殺菌剤が通過する通路３８と、通路３８に連なり管本体３２の先端に開口するノズル孔３９と、管本体３２の後端側の周囲に張出す円板状の抵抗フランジ（第１抵抗体）３３とから構成される。
管本体３２が容器１００内に挿入されると、図３（ａ）に示すように、管本体３２と口部１０３の内周面（内面）１０３ｃの間に、第１流路４１が形成される。なお、第１流路４１の開口面積をＡ１とする。容器１００の底内で噴射された殺菌剤はその一部が本体部１０１の内部に付着されながら上昇し、口部１０３に達する。殺菌剤は口部１０３においても内面１０３ｃに付着して殺菌に供されるが、付着しなかった殺菌剤は、容器１００の外部に排出される。
以上のように、殺菌剤は本体部１０１に付着して相当量が消費されるので、口部１０３に達する量は少なくなる。また、口部１０３は開口径が狭くなるために、口部１０３を通過する殺菌剤は、それまでよりも速度が速くなる。したがって、口部１０３に付着する殺菌剤の量はどうしても不足しがちになる。

抵抗フランジ３３は、口部１０３の上方に殺菌剤の流路上に配置されることで、殺菌剤の流れに対して抵抗となって、殺菌剤が排出される速度を小さくする。
抵抗フランジ３３は、その直径が口部１０３の開口径を越えるように形成されている。また、抵抗フランジ３３は、管本体３２に対し垂直となるように設けられている。殺菌処理時に、殺菌剤供給管３１は口部１０３（容器１００）と軸が一致するように、容器１００に挿入される。したがって、抵抗フランジ３３は、第１流路４１から排出される殺菌剤の流路に対して、垂直に設けられている。
抵抗フランジ３３は、図４に示すように、殺菌処理時に口部１０３の先端１０３ａとの間に第２流路４２が形成されるように、先端１０３ａから鉛直方向Ｙに所定の間隔Ｇをあけて配置される。間隔Ｇは殺菌剤供給管３１の容器１００に対する挿入位置によって調整することができる。第１流路４１を通過した殺菌剤は、第２流路４２をさらに通過して、容器１００の外部に排出される。なお、第２流路４２の開口面積をＡ２とすると、開口面積Ａ２は、口部１０３の外周の長さＬに間隔Ｇを乗じて算出される。
本実施形態では、第２流路４２の開口面積Ａ２が、第１流路４１の開口面積Ａ１以下（Ａ１≧Ａ２）となるように間隔Ｇを設定する。

次に、管本体３２に抵抗フランジ３３を設ける効果について説明する。
口部１０３を通過した殺菌剤は、抵抗フランジ３３に衝突する。そうすると、殺菌剤は運動エネルギーを失うことで速度が小さくなり、さらに進行方向を変える。このように殺菌剤が抵抗フランジ３３に衝突すると、第２流路４２の内部で殺菌剤の流れが乱れる。
また、開口面積Ａ２を開口面積Ａ１以下とすることで、殺菌剤の自由度が制限される。そうすると、殺菌剤は第２流路４２から排出されにくくなる。つまり、第２流路４２を通過する殺菌剤の速度が小さくなる。
第２流路４２から排出する殺菌剤の速度が小さくなると、第１流路４１から排出する殺菌剤の速度も小さくなる。
したがって、開口面積Ａ２が開口面積Ａ１以下となるように、抵抗フランジ３３を設けると、第１流路４１を通過する殺菌剤の速度は小さくなる。そのため、内面１０３ｃに対する殺菌剤の付着量は増加し、内面１０３ｃの殺菌の程度は向上する。
したがって、抵抗フランジ３３を設け、内面１０３ｃに付着する殺菌剤の量を増加させることで、口部１０３の内面１０３ｃの殺菌の程度を向上させることができる。

［第２実施形態］
本実施形態では、図５（ａ）に示すように、第１実施形態の構成に加えて抵抗スリーブ３５（第２抵抗体）を形成する。
抵抗スリーブ３５を形成する以外は、第１実施形態と同様な構成をとるため、同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
抵抗スリーブ３５は、抵抗フランジ３３の周縁から鉛直方向Ｙに垂下し、口部を周囲から覆うように形成されている。抵抗スリーブ３５を設けることで、図５（ｂ）に示すように、抵抗スリーブ３５と口部１０３の外面１０３ｄの間に第３流路４３が形成される。
そのため、容器１００に噴射され、口部１０３に達した殺菌剤は、第１流路４１、第２流路４２、及び第３流路４３をこの順に通過し、外部に排出される。
ここで、第３流路４３の開口面積をＡ３とすると、抵抗スリーブ３５は、第３流路４３の開口面積Ａ３が、第２流路４２の開口面積Ａ２以下となるように設けられている。そのため、各流路（４１，４２及び４３）の各開口面積の間には、Ａ１≧Ａ２≧Ａ３の関係が成立する。
このように、本実施形態は、開口面積Ａ３を開口面積Ａ２以下となるように抵抗スリーブ３５を設けるところに特徴を有する。

抵抗スリーブ３５は、第２流路４２から排出される殺菌剤に対して抵抗となる。さらに、開口面積Ａ３を開口面積Ａ２以下とすることで、抵抗スリーブ３５を設けない場合と比較し、第２流路４２を通過する殺菌剤の速度は小さくなる。第２流路４２における通過の速度が小さくなると、第１流路４１の通過の速度も小さくなる。そのため、内面１０３ｃに付着する殺菌剤の量をさらに増加させることができる。したがって、内面１０３ｃにおける殺菌の程度をより向上させることができる。

［変形例］
本実施形態では、図６に示すように、抵抗フランジ３３と抵抗スリーブ３５の接続部分の内側にＲ部（図６点線部）を形成することもできる。
接続部分にＲ部を設けることで、殺菌剤が第２流路４２から第３流路４３へ排出される際に、矢印Ｂで示すような殺菌剤の対流が生じやすくなる。対流が生じると、第３流路４３において滞留する殺菌剤の量が増加するため、殺菌剤が第３流路４３から外部に排出されにくくなる。
そうすると、殺菌剤が第１流路４１及び第２流路４２を通過する速度が小さくなるため、口部１０３の内面１０３ｃに付着する殺菌剤の量が増加する。そのため、内面１０３ｃの殺菌の程度をさらに向上させることができる。

［第３実施形態］
上記実施形態では、抵抗体（抵抗フランジ３３）が容器１００の外部に配置されるように、管本体３２に設けた殺菌剤供給管３１を説明した。
本実施形態では、抵抗体が容器１００の内部に配置されるように管本体３２に設ける。
具体的には、図７に示すように、管本体３２の外周面に螺旋板３７を設ける。
螺旋板３７は、殺菌剤供給管３１を容器１００に挿入した際、管本体３２の口部１０３の内面１０３ｃと対向する位置に配置される。
螺旋板３７は、左巻きに形成され、螺旋板３７と管本体３２によって螺旋状の第４流路４４を形成する。容器１００に噴射され、本体部１０１を通過した殺菌剤は、第４流路４４を通過し、外部に排出される。
なお、螺旋板３７のピッチの幅は適宜変更できるし、螺旋板３７の巻き方向も右巻きとしてもよい。

本実施形態の螺旋板３７によれば、本体部１０１から直線的に排出される殺菌剤の進行方向を、螺旋状の第４流路４４が形成されている方向に変換する。そして、内面１０３ｃに付着した殺菌剤以外は、第４流路４４を通過した後、外部に排出される。
そのため、螺旋板３７は、殺菌剤に対して抵抗となり、殺菌剤が口部１０３を通過する速度が小さくなる。そうすると、内面１０３ｃに付着する殺菌剤の量が増加する。
また、螺旋板３７を設けると、殺菌剤が口部１０３を直線的に通過する距離よりも、第４流路４４を通過する距離の方が長くなる。そうすると、殺菌剤が通過するためにかかる時間が長くなる。
さらに、殺菌剤を第４流路４４に沿って通過させることで、旋回流が生じる。そうすると、旋回流による遠心力が殺菌剤に加わり、殺菌剤が内面１０３ｃと接触する確率が高まるため、内面１０３ｃに付着しやすくなる。
以上説明したように、第４流路４４を形成することで、殺菌剤が口部１０３を直線的に通過する場合と比べ、内面１０３ｃにおける殺菌の程度を向上させることができる。

以上、本実施形態について説明したが、これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
例えば、抵抗体は、殺菌剤供給管３１が容器に挿入された際に、口部１０３からの殺菌剤の排出を抑制すればよいため、抵抗体の設ける箇所は殺菌剤供給管３１以外でも構わない。ただし、抵抗体を殺菌剤供給管３１に設けることが好ましい。抵抗体は殺菌剤供給管３１の動作に追従して動くため、抵抗体を所定の位置に手間をかけずに配置できるためである。
また、本実施形態の抵抗フランジ３３は、円形に限定されず、矩形や多角形の板を使用しても構わない。
さらに、本発明は第１流路４１から排出される殺菌剤の進行を妨げればよいため、抵抗フランジ３３は口部１０３の先端１０３ａの一部を覆っていればよい。

また、第２実施形態の変形例において、さらに殺菌剤を第３流路に滞留させるために、抵抗スリーブ３５の先端から口部１０３に向けて、突出する部材を設けてもよい。

さらに、第３実施形態では、内面１０３ｃと対向する位置に殺菌剤に対し、抵抗体が形成されていればよい。そのため、螺旋板３７以外の抵抗体、例えば、内面１０３ｃに向けて形成する突起が設けられていても、本発明の効果を享受できる。

１ 無菌飲料充填機
１０ 搬入コンベア
１１ 殺菌装置
１１ａ 殺菌剤供給タンク
１３ すすぎ装置
１４ 充填装置
１５ キャッパ
１６ 搬出コンベア
１７ 搬送スターホイール
２０ キャップ
２１ ベース架台
３０ 殺菌剤供給部
３１ 殺菌剤供給管
３２ 管本体
３３ 抵抗フランジ（第１抵抗体）
３５ 抵抗スリーブ（第２抵抗体）
３７ 螺旋板
４１ 第１流路
４２ 第２流路
４３ 第３流路
４４ 第４流路
５０ 容器保持部
１００ 容器
１０１ 本体部
１０３ 口部
１０３ａ 先端
１０３ｃ 内周面（内面）
１０３ｄ 外面
Ｃ チャンバー
Ｙ 鉛直方向

Claims (5)

1. 殺菌対象となる正立状態のプラスチック飲料容器の内部に上方から挿入され、殺菌剤を噴射する殺菌剤供給管と、
   前記殺菌剤供給管が前記プラスチック飲料容器に挿入された際に、前記プラスチック飲料容器の口部を所定の間隔をおいて上方から覆い、前記プラスチック飲料容器内で噴射された前記殺菌剤が前記口部から排出されることを抑制する第１抵抗体と、を備え、
   前記第１抵抗体は、
   前記殺菌剤供給管の外周面と前記口部の内周面の間の開口面積Ａ１と、
   前記第１抵抗体と前記口部の上端の間の開口面積Ａ２が、
   Ａ１≧Ａ２
   の関係式を満たす、
   ことを特徴とする殺菌装置。
2. 前記抵抗体は、前記殺菌剤供給管に設けられる、
   請求項１に記載の殺菌装置。
3. 前記第１抵抗体の周縁から垂下し、所定の間隔をおいて前記口部を周囲から覆う第２抵抗体が設けられ、
   前記口部の外周面と前記第２抵抗体の内周面の間に形成される第３流路の開口面積Ａ３が、
   Ａ１≧Ａ２≧Ａ３
   の関係式を満たす、
   請求項１又は請求項２に記載の殺菌装置。
4. 前記第１抵抗体と前記第２抵抗体の接続部分の内側がＲ状に形成されている、
   請求項３に記載の殺菌装置。
5. 殺菌対象となる正立状態のプラスチック飲料容器の内部に上方から挿入され、殺菌剤を噴射する殺菌剤供給管と、
   前記殺菌剤供給管が前記プラスチック飲料容器に挿入された際に、前記プラスチック飲料容器の口部の内周面と対向する前記殺菌剤供給管の外面に、
   前記プラスチック飲料容器内で噴射された前記殺菌剤が前記口部から排出されることを抑制する第３抵抗体と、を備え、
   前記第３抵抗体は螺旋状からなる、
   ことを特徴とする殺菌装置。
   

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