JP6886642B2 - キャップ殺菌装置、内容物充填システム、キャップ殺菌方法および内容物充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、キャップ殺菌装置、内容物充填システム、キャップ殺菌方法および内容物充填方法に関する。

殺菌された容器（ＰＥＴボトル）に殺菌された内容物を無菌環境下で充填し、その後容器をキャップによって閉栓する無菌充填システム（アセプティック充填システム）が知られている。具体的には、無菌充填システムにおいて、成形した容器を無菌充填システムに供給し、無菌充填システム内で、容器に殺菌剤としての過酸化水素水溶液をスプレーする。その後これを乾燥して容器を殺菌し、次いで、容器に内容物を無菌充填する。他の方法としては、容器成形時に容器の内面に少量の殺菌剤を滴下し、口部を密封して気化した殺菌剤（過酸化水素）の蒸気によって容器の内面を殺菌し、この殺菌された容器を無菌充填システムに供給して、無菌充填システム内で容器の外面を殺菌した後、口部を開封して内容物を無菌充填する方法も存在する。

このような無菌充填システムで容器に内容物を充填し、キャップで巻締めを行って製品を製造するにあたっては、容器のみならずキャップの殺菌を行うことも必要となる。このようなキャップの殺菌を行うキャップ殺菌装置としては、例えば特許文献１乃至３に記載されたものが知られている。

しかしながら、従来のキャップ殺菌装置においては、キャップの搬送速度を高速化することが難しいという問題がある。仮に従来のキャップ殺菌装置でキャップの搬送速度を高速化すると、キャップ外面の殺菌効果が低下するおそれがある。また、キャップの搬送速度を高速化しようとすると、装置が大型化し、設備投資コストが上昇したり、殺菌に要する薬剤、熱エネルギー又は洗浄水のコストが増大したりする問題がある。さらに、近年、軽量キャップや炭酸キャップ等、多様なキャップが無菌充填システムで用いられるようになっており、短時間で滅菌することのほか、キャップの巻締め角度やトルクを規定の範囲に抑えること等が求められている。

特開平６−２９３３１９号公報 特開２０１１−１１８１１号公報 特開２０１２−５００７５９号公報

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、キャップの搬送速度を高速化することが可能な、キャップ殺菌装置、内容物充填システム、キャップ殺菌方法および内容物充填方法を提供することを目的とする。

本発明は、キャップ殺菌装置であって、キャップを回転しながら搬送するとともに、搬送されている前記キャップに対して殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧ホイールと、前記殺菌剤噴霧ホイールで殺菌剤が噴霧された前記キャップを回転しながら搬送するとともに、搬送されている前記キャップをエアリンスするエアリンスホイールとを備えたことを特徴とするキャップ殺菌装置である。

本発明は、前記殺菌剤噴霧ホイールは、前記キャップを回転しながら搬送する回転機構と、前記回転機構によって回転搬送される前記キャップに対して殺菌剤を吹き付ける噴霧ノズルとを有することを特徴とするキャップ殺菌装置である。

本発明は、前記殺菌剤噴霧ホイールは、殺菌剤を供給する供給スプレーと、前記供給スプレーからの前記殺菌剤を加熱するヒーターとを更に有し、前記ヒーターで加熱された前記殺菌剤が、前記噴霧ノズルに供給されることを特徴とするキャップ殺菌装置である。

本発明は、内容物充填システムであって、ボトルを殺菌するボトル殺菌装置と、前記ボトルに内容物を充填する充填装置と、前記キャップ殺菌装置と、前記キャップ殺菌装置から受け渡された前記キャップを、前記充填装置で内容物が充填された前記ボトルの口部に装着するキャップ装着装置とを備えたことを特徴とする内容物充填システムである。

本発明は、前記キャップ殺菌装置及び前記キャップ装着装置は、ともに無菌チャンバ内に配置されていることを特徴とする内容物充填システムである。

本発明は、前記ボトル殺菌装置、前記充填装置、前記キャップ殺菌装置及びキャップ装着装置は、ホイールによって互いに連結され、かつ無菌チャンバ内に配置されていることを特徴とする内容物充填システムである。

本発明は、キャップ殺菌方法であって、殺菌剤噴霧ホイールによって、キャップを回転しながら搬送するとともに、搬送されている前記キャップに対して殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧工程と、エアリンスホイールによって、殺菌剤が噴霧された前記キャップを回転しながら搬送するとともに、搬送されている前記キャップをエアリンスするエアリンス工程とを備えたことを特徴とするキャップ殺菌方法である。

本発明は、内容物充填方法であって、ボトル殺菌装置によって、ボトルに対して殺菌処理を行うボトル殺菌工程と、充填装置によって、前記ボトルに内容物を充填する充填工程と、キャップ殺菌装置の殺菌剤噴霧ホイールによって、キャップを回転しながら搬送するとともに、搬送されている前記キャップに対して殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧工程と、前記キャップ殺菌装置のエアリンスホイールによって、殺菌剤が噴霧された前記キャップを回転しながら搬送するとともに、搬送されている前記キャップをエアリンスするエアリンス工程と、キャップ装着装置によって、殺菌された前記キャップを前記ボトルの口部に装着するキャップ装着工程とを備えたことを特徴とする内容物充填方法である。

本発明は、前記ボトル殺菌装置、前記充填装置、前記キャップ殺菌装置及びキャップ装着装置は、ホイールによって互いに連結され、かつ無菌チャンバ内に配置されていることを特徴とする内容物充填方法である。

本発明によれば、キャップの搬送速度を高速化することができる。また、キャップ殺菌装置が無菌チャンバ内にあるため、キャップ滅菌用の専用の無菌チャンバーを設ける必要が生じない。

図１は、本発明の一実施の形態による内容物充填システムを示す概略平面図。 図２は、本発明の一実施の形態によるキャップ殺菌装置の殺菌剤噴霧ホイールを示す概略断面図（図１のII−II線断面図）。 図３は、本発明の一実施の形態によるキャップ殺菌装置のエアリンスホイールを示す概略断面図（図１のIII−III線断面図）。 図４は、本実施の形態の変形例（変形例１）による内容物充填システムを示す概略平面図。 図５は、本実施の形態の変形例（変形例２）による内容物充填システムを示す概略平面図。

以下、本発明の一実施の形態について、図１乃至図３を参照して説明する。図１乃至図３は本発明の一実施の形態を示す図である。なお、以下の各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。

（内容物充填システム）
まず図１により本実施の形態による内容物充填システム（無菌充填システム、アセプティック充填システム）について説明する。

図１に示す内容物充填システム１０は、ボトル（容器）３０に対して飲料等の内容物を充填するシステムである。ボトル３０は、合成樹脂材料を射出成形して製作したプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより作製することができる。ボトル３０の材料としては、熱可塑性樹脂、特にＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、又はＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）を使用することが好ましい。このほか、容器としては、ガラス、缶、紙、パウチ、またはこれらの複合容器であっても良い。本実施の形態においては、容器としてボトルを用いる場合を例にとって説明する。

図１に示すように、内容物充填システム１０は、ボトル供給部２１と、殺菌装置（ボトル殺菌装置）１１と、エアリンス装置１４と、無菌水リンス装置１５と、充填装置（フィラー）２０と、キャップ装着装置（キャッパー、巻締及び打栓機）１６と、製品ボトル搬出部２２とを備えている。これらボトル供給部２１、殺菌装置１１、エアリンス装置１４と、無菌水リンス装置１５、充填装置２０、キャップ装着装置１６、および製品ボトル搬出部２２は、ボトル３０の搬送方向に沿って、上流側から下流側に向けてこの順に配設されている。また、殺菌装置１１、エアリンス装置１４と、無菌水リンス装置１５、充填装置２０、およびキャップ装着装置１６の間には、これらの装置間でボトル３０を搬送する複数の搬送ホイール１２が設けられている。

ボトル供給部２１は、外部から内容物充填システム１０へ空のボトル３０を順次受け入れ、受け入れたボトル３０を殺菌装置１１へ向けて搬送するものである。

なお、ボトル供給部２１の上流側に、プリフォームを二軸延伸ブロー成形することによりボトル３０の成形を行うボトル成形部（図示せず）が設けられていても良い。このように、プリフォームの供給からボトル３０の成形を経て、ボトル３０への内容物の充填および閉栓に至る工程を連続して行っても良い。この場合、外部から内容物充填システム１０まで、容積の大きいボトル３０の形態ではなく容積の小さいプリフォームの形態で運搬することができるので、内容物充填システム１０を構成する設備をコンパクトにすることができる。

殺菌装置１１は、殺菌剤をボトル３０に噴射することにより、ボトル３０内を殺菌するものである。殺菌剤としては、例えば過酸化水素水溶液が用いられる。殺菌装置１１においては、１重量％以上、好ましくは３５重量％の濃度の過酸化水素水溶液を一旦気化させた後に凝縮したミスト又はガスが生成され、このミスト又はガスがボトル３０の内外面に噴霧される。このようにボトル３０内が過酸化水素水溶液のミスト又はガスで殺菌されるので、ボトル３０の内面がムラなく殺菌される。

エアリンス装置１４は、ボトル３０に無菌の加熱エア又は常温エアを供給することにより、過酸化水素の活性化を行いつつ、ボトル３０内から異物、過酸化水素等を除去するものである。

無菌水リンス装置１５は、殺菌剤である過酸化水素により殺菌されたボトル３０に対して、無菌の１５℃以上８５℃以下の水による洗浄を行うものである。これによりボトル３０に付着した過酸化水素を洗い流し、且つ異物が除去される。

充填装置２０は、ボトル３０の口部からボトル３０内へ、予め殺菌処理された内容物を充填するものである。この充填装置２０において、空の状態のボトル３０に対して内容物が充填される。この充填装置２０において、複数のボトル３０が回転（公転）されながら、ボトル３０の内部へ内容物が充填される。この内容物は常温でボトル３０内に充填されても良い。内容物は予め加熱等により殺菌処理され、３℃以上かつ４０℃以下の常温まで冷まされた上でボトル３０内に充填される。なお、充填装置２０で充填される内容物としては、例えば茶系飲料、ミルク系飲料等の飲料が挙げられる。

キャップ装着装置１６は、充填装置２０で内容物が充填されたボトル３０の口部にキャップ３３を装着することにより、ボトル３０を閉栓するものである。キャップ装着装置１６において、ボトル３０の口部はキャップ３３により閉じられ、ボトル３０内に外部の空気や微生物が侵入しないように密封される。キャップ装着装置１６において、内容物が充填された複数のボトル３０が回転（公転）しながらその口部にキャップ３３が装着される。このようにして、ボトル３０の口部にキャップ３３を装着することにより、製品ボトル３５が得られる。

キャップ３３は、予めキャップ殺菌装置５０によって殺菌される。キャップ殺菌装置５０は、例えば無菌チャンバ１３（後述）の内側であってキャップ装着装置１６の近傍に配置されている。キャップ殺菌装置５０において、無菌チャンバ１３の外方から搬入されたキャップ３３は、キャップ装着装置１６に向かって順番に搬送される。キャップ３３がキャップ装着装置１６に向かう途中で、過酸化水素のミスト又はガスがキャップ３３の内外面に向かって吹き付けられた後、ホットエアで乾燥し、殺菌処理される。なお、このようなキャップ殺菌装置５０の構成については後述する。

製品ボトル搬出部２２は、キャップ装着装置１６でキャップ３３を装着された製品ボトル３５を、内容物充填システム１０の外部へ向けて連続的に搬出するものである。

殺菌装置１１、エアリンス装置１４、無菌水リンス装置１５、充填装置２０、キャップ装着装置１６及びキャップ殺菌装置５０は、それぞれホイールを有している。そしてこれらの殺菌装置１１、エアリンス装置１４、無菌水リンス装置１５、充填装置２０、キャップ装着装置１６及びキャップ殺菌装置５０は、ホイール（搬送ホイール１２と、殺菌装置１１、エアリンス装置１４、無菌水リンス装置１５、充填装置２０及びキャップ装着装置１６の各ホイールと、キャップ殺菌装置５０の殺菌剤噴霧ホイール４１及びエアリンスホイール４２と）によって互いに連結されている。

なお、内容物充填システム１０は、無菌チャンバ１３を有している。無菌チャンバ１３の内部に、上述した殺菌装置１１、エアリンス装置１４、無菌水リンス装置１５、充填装置２０、キャップ装着装置１６、およびキャップ殺菌装置５０が収容されている。このような内容物充填システム１０は、例えば無菌充填システムからなっていても良い。この場合、無菌チャンバ１３の内部が無菌状態に保持されている。

さらに無菌チャンバ１３は、ボトル殺菌チャンバー１３ａと、充填・巻締チャンバー１３ｂとに区画されている。ボトル殺菌チャンバー１３ａと充填・巻締チャンバー１３ｂとの間にはチャンバー壁１３ｃが設けられ、チャンバー壁１３ｃを介してボトル殺菌チャンバー１３ａと充填・巻締チャンバー１３ｂとが互いに隣接している。ボトル殺菌チャンバー１３ａの内部には、殺菌装置１１とエアリンス装置１４と無菌水リンス装置１５とが配置されている。充填・巻締チャンバー１３ｂの内部には、充填装置２０とキャップ装着装置１６とキャップ殺菌装置５０とが配置されている。ここでは、ボトル殺菌チャンバー１３ａと、充填・巻締チャンバー１３ｂおよびキャップ滅菌用チャンバ４７（後述）との間にチャンバー壁１３ｃを設けたが、各ホイール毎にチャンバー壁を設けても良い。

あるいは、内容物充填システム１０は、８５℃以上かつ１００℃未満の高温下で内容物を充填する高温充填システムであっても良い。また、５５℃以上かつ８５℃未満の中温下で内容物を充填する中温充填システムであっても良い。

（キャップ殺菌装置）
次に、図１乃至図３により、上述したキャップ殺菌装置５０の構成、およびキャップ３３をキャップ殺菌装置５０に搬送するための機構について説明する。

図１に示すように、キャップ殺菌装置５０は、殺菌剤噴霧ホイール４１と、エアリンスホイール４２とを備えている。これら、殺菌剤噴霧ホイール４１及びエアリンスホイール４２は、キャップ３３の搬送方向に沿ってこの順番に配置されている。図１では、殺菌剤噴霧ホイール４１とエアリンスホイール４２をそれぞれ１つずつのホイールで構成したが、これに限らず、殺菌剤噴霧ホイール４１及び／又はエアリンスホイール４２のホイール数は複数であっても良い。

殺菌剤噴霧ホイール４１の前工程側であって、無菌チャンバ１３の外部には、ホッパー５６、ソーター５７、キャップ検査機５８がそれぞれ設けられている。このうちホッパー５６には、外部から多数のキャップ３３が無作為に投入される。ソーター５７は、ホッパー５６に無作為に投入されたキャップ３３を一列又は多列に並べ、鉛直方向下方から上方に向けて搬送する。キャップ検査機５８は、各キャップ３３の形状等を検査するとともに、検査で不合格となったキャップ３３を排出する。検査に合格したキャップ３３は、無菌チャンバ１３の内部に配置されたキャップ殺菌装置５０に向けて一列になって搬送される。

キャップ３３は、公知のものであって、内面側に開口を有する平面略円形のものが用いられる。なお、キャップ３３としては、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、生分解性プラスチック等の熱可塑性樹脂製のものを用いることができる。またキャップ３３としては、通常のボトルキャップのほか、複合キャップやスポーツキャップを用いても良い。

キャップ検査機５８とキャップ殺菌装置５０との間には、複数のキャップ３３を一列に搬送する搬送ガイド７０が設けられている。搬送ガイド７０は、例えば複数本のレールを含んでいても良い。この場合、複数本のレールで囲まれた領域に、キャップ３３が脱落しない程度の空間が形成され、この空間にキャップ３３が収容されて搬送する。なお、キャップ３３は、自重でキャップ検査機５８側からキャップ殺菌装置５０に向けて移送される。このような搬送ガイド７０を設けたことにより、キャップ検査機５８からキャップ殺菌装置５０へ向けて高速でキャップ３３を搬送することができる。搬送ガイド７０には、開閉自在のストッパ４９が設けられている。このストッパ４９を開放した場合、キャップ３３が搬送ガイド７０を介してキャップ装着装置１６に送られる。一方、ストッパ４９を閉鎖した場合、キャップ３３がこの位置に滞留するようになっている。搬送ガイド７０としてコンプレッサーエアやコンベアを用いて（あるいはこれらを併用し）、キャップ３３を高速で搬送してもよい。

殺菌剤噴霧ホイール４１は、キャップ３３を回転（公転）しながら搬送するとともに、搬送されているキャップ３３に対して殺菌剤を噴霧するものである。この殺菌剤噴霧ホイール４１は、エアリンスホイール４２に隣接して配置されている。なお、殺菌剤噴霧ホイール４１とエアリンスホイール４２の順番はそのままで、これらの中間に殺菌剤を付着させたまま滞留させるホイール（図示せず）を設けても良い。

図２に示すように、殺菌剤噴霧ホイール４１は、キャップ３３を回転しながら搬送する第１回転機構４３と、第１回転機構４３によって回転搬送されるキャップ３３に対して殺菌剤を吹き付ける噴霧ノズル８１Ａ、８１Ｂとを有している。第１回転機構４３は、鉛直方向に平行な軸に沿って回転（自転）し、これにより複数のキャップ３３を回転（公転）搬送する。第１回転機構４３は、それぞれ中央に位置するとともにキャップ３３を収容する切欠が設けられたスターホイール４３ａと、スターホイール４３ａの周囲に配置されキャップ３３の脱落を防止する複数本のレール４３ｂとを有している。キャップ３３は、スターホイール４３ａが駆動することによって搬送され、レール４３ｂによって案内されて回転（公転）する。このような第１回転機構４３を用いることにより、殺菌剤噴霧ホイール４１内でキャップ３３を高速で搬送することができる。

殺菌剤噴霧ホイール４１によって供給される殺菌剤は、例えば過酸化水素水である。搬送ガイド７０（図１参照）から送られたキャップ３３は、スターホイール４３ａに受け渡され、スターホイール４３ａによって回転（公転）搬送されながら、噴霧ノズル８１Ａ、８１Ｂによって殺菌剤が噴霧される。第１回転機構４３の上部には、殺菌剤を供給する供給スプレー９５と、供給スプレー９５からの殺菌剤を加熱するヒーター９６が設けられている。ヒーター９６には、殺菌剤を分岐して供給する第１の供給管９７Ａ及び第２の供給管９７Ｂが連結されている。このうち第１の供給管９７Ａは、キャップ３３の外面（天面部）側に殺菌剤を供給する外面用の噴霧ノズル８１Ａに連結されている。また、第２の供給管９７Ｂは、キャップ３３の内面（開口部）側に殺菌剤を供給する内面用の噴霧ノズル８１Ｂに連結されている。レール４３ｂの上部であって噴霧ノズル８１Ａ、８１Ｂの周囲には、例えば平面視略円弧状のトンネル４８が配置されている。トンネル４８は、噴霧ノズル８１Ａ、８１Ｂの周囲を覆い、噴霧ノズル８１Ａ、８１Ｂからの殺菌剤が周囲に飛散することを防止し、キャップ３３に対して効果的に殺菌剤を噴霧することを可能にする。キャップ３３を殺菌するために必要な過酸化水素の付着量は、３５％重量換算で０．６μＬ／ｃｍ^２以上４．７μＬ／ｃｍ^２以下（好ましくは１．２μＬ／ｃｍ^２以上２．４μＬ／ｃｍ^２以下）である。この範囲であれば、キャップ３３を高速で殺菌でき、後述のエアリンスで薬剤を確実に除去できる。

なお、殺菌剤としては、過酸化水素のほか、過酢酸、硝酸、塩素系殺菌剤、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、二酸化塩素、オゾン水、酸性水、界面活性剤を単体で用いても良く、これらのうち２種以上を任意の割合で組み合わせて用いても良い。

図１を参照すると、エアリンスホイール４２は、殺菌剤噴霧ホイール４１で殺菌剤が噴霧されたキャップ３３を回転（公転）しながら搬送するとともに、搬送されているキャップ３３をエアリンスするものである。このエアリンスホイール４２は、キャップ装着装置１６に隣接して配置されている。

図３に示すように、エアリンスホイール４２は、キャップ３３を回転しながら搬送する第２回転機構４４と、第２回転機構４４によって回転搬送されるキャップ３３に対して無菌ホットエアを吹き付けるエアリンスノズル９４Ａ、９４Ｂとを有している。第２回転機構４４は、鉛直方向に平行な軸に沿って回転（自転）し、これにより複数のキャップ３３を回転（公転）搬送する。第２回転機構４４は、それぞれ中央に位置するとともにキャップ３３を収容する切欠が設けられたスターホイール４４ａと、スターホイール４４ａの周囲に配置されキャップ３３の脱落を防止する複数本のレール４４ｂとを有している。キャップ３３は、スターホイール４４ａが駆動することによって搬送され、レール４４ｂによって案内されて回転（公転）する。このような第２回転機構４４を用いることにより、エアリンスホイール４２内でキャップ３３を高速で搬送することができる。

キャップ３３は、エアリンスホイール４２内で第２回転機構４４によって順次搬送され、この間、キャップ３３の内面及び外面に無菌ホットエアが吹き付けられる。エアリンスホイール４２には、無菌チャンバ１３の外部に位置するホットエア供給機８０からの無菌ホットエアが送り込まれる。ホットエア供給機８０には、無菌ホットエアを供給する第１のエア供給路９８Ａ及び第２のエア供給路９８Ｂが連結されている。このうち第１のエア供給路９８Ａは、キャップ３３の外面（天面部）側に無菌ホットエアを供給する外面用のエアリンスノズル９４Ａに連結されている。また、第２のエア供給路９８Ｂは、キャップ３３の内面（開口部）側に無菌ホットエアを供給する内面用のエアリンスノズル９４Ｂに連結されている。エアリンスノズル９４Ａ、９４Ｂは、エア供給路９８Ａ、９８Ｂを介してホットエア供給機８０から供給された無菌ホットエアを吹き出すようになっている。さらにレール４４ｂの上部であってエアリンスノズル９４Ａ、９４Ｂの周囲には、例えば平面視略円弧状のカバー９９が配置されている。カバー９９は、エアリンスノズル９４Ａ、９４Ｂの周囲を覆い、エアリンスノズル９４Ａ、９４Ｂからの無菌ホットエアによって吹き飛ばされた殺菌剤が周囲に飛散することを防止する。エアリンスノズル９４Ａ、９４Ｂは、固定配管のものであっても良く、ロータリージョイントを用いてキャップ３３に追従しながらホットエアをブローするものであっても良い。また殺菌剤噴霧ホイール４１上の下流側の位置に追加のホットエアノズルを予備的に設けても良い。さらに、キャップ３３の殺菌時間を短縮するために、殺菌剤噴霧ホイール４１の上流側に図示しないプレヒート用のホイールを設けても良い。

無菌ホットエアの温度は、例えば８０℃以上１４０℃以下、好ましくは９０℃以上１２０℃以下である。無菌ホットエアの風量は、例えば５ｍ^３／分以上２０ｍ^３／分以下である。また、無菌ホットエアのブロー時間は、０．５秒以上２０秒以下、好ましくは１秒以上１４秒以下である。無菌ホットエアが吹き付けられることにより、キャップ３３の温度が４０℃以上、好ましくは５０℃以上に高められる。これにより、キャップ３３に付着した殺菌剤が除去される。なお、無菌ホットエアには、過酸化水素等、殺菌剤の成分が微量に含まれていても良い。このように、エアリンスホイール４２で、エアリンスノズル９４Ａ、９４Ｂからキャップ３３に無菌ホットエアが吹き付けられる。これにより、殺菌剤噴霧ホイール４１でキャップ３３に付着した殺菌剤を確実に取り除くことができる。

このようにしてエアリンスホイール４２で無菌ホットエアによって殺菌剤が除去されたキャップ３３は、キャップ装着装置１６に受け渡される。その後、キャップ装着装置１６において、キャップ殺菌装置５０から受け渡されたキャップ３３をボトル３０の口部に装着する。

なお、キャップ殺菌装置５０の全体を通じて、キャップ３３の搬送速度は、１００ｃｐｍ以上１５００ｃｐｍ以下であり、好ましくは、５００ｃｐｍ以上１０００ｃｐｍ以下である。本実施の形態によるキャップ殺菌装置５０によれば、このように高速でキャップ３３を搬送した場合であっても、キャップ３３を確実に殺菌することができる。なお、ｃｐｍ（cap per minute）とは、所定の位置を１分間あたりに通過するキャップ３３の個数をいう。なお、例えばボトル３０が大型（内容量１Ｌ以上）のボトルである場合等、ボトル３０の充填速度が遅い場合には、この充填速度に合わせてキャップ３３の搬送速度を上記速度よりも遅くしても良い。この場合、キャップ３３の温度が上昇しないように、エアリンスホイール４２におけるホットエアの供給条件（温度、流量等）を調整しても良い。

また、殺菌剤噴霧ホイール４１、エアリンスホイール４２は未滅菌（滅菌途中）のキャップ３３が無菌チャンバ１３内に導入されるため、これらのホイール４１、４２（少なくとも殺菌剤噴霧ホイール４１）は別のチャンバで覆い、充填・巻締めエリアに菌がコンタミしないよう配慮することが好ましい。例えば図１に示すように、殺菌剤噴霧ホイール４１をキャップ滅菌用チャンバ４７で覆っても良い。キャップ滅菌用チャンバ４７には給気ライン４７ａと排気ライン４７ｂとが接続されている。これら給気ライン４７ａ及び排気ライン４７ｂは、無菌チャンバ１３の外方に連通されており、外部からキャップ滅菌用チャンバ４７へ清浄空気が給排気されるようになっている。またキャップ滅菌用チャンバ４７内部の圧力（陽圧）は、充填・巻締チャンバー１３ｂの内部の圧力よりも低く制御されている。これにより、未滅菌（滅菌途中）のキャップ３３に付着している菌が、充填・巻締チャンバー１３ｂへ侵入することを防止することができる。ボトル殺菌チャンバー１３ａの圧力も同様に、充填・巻締チャンバー１３ｂの圧力よりも低くすることが望ましい。

（内容物充填方法）
次に、上述した内容物充填システム１０（図１）を用いた内容物充填方法について説明する。なお、以下において、通常時における充填方法、すなわち飲料等の内容物をボトル３０に充填して製品ボトル３５を製造する内容物充填方法について説明する。

まず複数の空のボトル３０が、内容物充填システム１０の外部からボトル供給部２１へ順次供給される。このボトル３０は、搬送ホイール１２によってボトル供給部２１から殺菌装置１１へ送られる（容器供給工程）。

次に、殺菌装置１１において、ボトル３０に対して殺菌剤である過酸化水素水溶液を用いて殺菌処理が行われる（ボトル殺菌工程）。このとき、過酸化水素水溶液は、１重量％以上、好ましくは３５重量％の濃度の過酸化水素水溶液を一旦気化させた後に凝縮したガス又はミストであり、このガス又はミストがボトル３０に向かって供給される。

続いて、ボトル３０は、搬送ホイール１２によってエアリンス装置１４に送られ、エアリンス装置１４において、無菌の加熱エア又は常温エアを供給することにより、過酸化水素の活性化を行いつつ、ボトル３０から異物、過酸化水素等が除去される。次いで、ボトル３０は、搬送ホイール１２によって無菌水リンス装置１５に搬送される。この無菌水リンス装置１５において、無菌の１５℃以上８５℃以下の水による洗浄が施される（リンス工程）。具体的には、無菌の１５℃以上８５℃以下の水が、５Ｌ／ｍｉｎ以上かつ１５Ｌ／ｍｉｎ以下の流量でボトル３０内に供給される。その際、好ましくはボトル３０は倒立状態とされ、下向きになった口部からボトル３０内へ無菌水が供給され、この無菌水は口部からボトル３０の外方に流出する。この無菌水によって、ボトル３０に付着した過酸化水素を洗い流し、且つ異物が除去される。なお、ボトル３０内へ無菌水が供給される工程は必ずしも設けられていなくても良い。

続いて、ボトル３０は、搬送ホイール１２によって充填装置２０に搬送される。この充填装置２０において、ボトル３０は回転（公転）されながら、その口部からボトル３０内へ内容物が充填される（充填工程）。充填装置２０においては、殺菌されたボトル３０に、予め内容物が調合され、加熱殺菌処理され常温まで冷やされた内容物が常温で充填される。

続いて、内容物が充填されたボトル３０は、搬送ホイール１２によってキャップ装着装置１６に搬送される。

一方、キャップ３３は、予め図１に示すキャップ殺菌装置５０によって殺菌処理される（キャップ殺菌工程）。この間、まず多数のキャップ３３が、キャップ殺菌装置５０の外部に位置するホッパー５６に無作為に投入される。次に、ホッパー５６に無作為に投入されたキャップ３３は、ソーター５７によって整列され、その後キャップ検査機５８に搬送される。次にキャップ検査機５８において、各キャップ３３の形状等が検査され、検査に合格したキャップ３３は、搬送ガイド７０によってキャップ殺菌装置５０に向けて一列になって搬送される。

キャップ殺菌装置５０に導入されたキャップ３３は、殺菌剤噴霧ホイール４１に受け渡される。次いで、殺菌剤噴霧ホイール４１内で、キャップ３３は、第１回転機構４３によって回転搬送されながら、噴霧ノズル８１Ａ、８１Ｂから過酸化水素水等の殺菌剤が噴霧され、その内面及び外面が殺菌される（殺菌剤噴霧工程）。

続いて、殺菌剤が噴霧されたキャップ３３は、エアリンスホイール４２に受け渡される。このエアリンスホイール４２において、キャップ３３は、第２回転機構４４によって回転搬送され、この間キャップ３３の内面及び外面に無菌ホットエアが吹き付けられる（エアリンス工程）。これにより、キャップ３３に付着した殺菌剤がエアリンスされる。その後、キャップ３３は、エアリンスホイール４２からキャップ装着装置１６に受け渡される。

このようにしてキャップ殺菌装置５０で殺菌されたキャップ３３は、キャップ装着装置１６において、充填装置２０から搬送されてきたボトル３０の口部に装着される。これにより、ボトル３０とキャップ３３とを有する製品ボトル３５が得られる（キャップ装着工程）。

その後、製品ボトル３５は、キャップ装着装置１６から製品ボトル搬出部２２へ搬送され、内容物充填システム１０の外部へ向けて搬出される。

なお、上記殺菌工程からキャップ装着工程に至る各工程は、無菌チャンバ１３で囲まれた無菌の雰囲気内すなわち無菌の環境下で行われる。殺菌処理後は無菌エアが常時無菌チャンバ１３外に向かって吹き出るように、無菌チャンバ１３内に陽圧の無菌エアが供給される。

なお、内容物充填システム１０におけるボトル３０の生産（搬送）速度は、１００ｂｐｍ以上１５００ｂｐｍ以下とすることが好ましい。ここでｂｐｍ（bottle per minute）とは、１分間当たりのボトル３０の搬送速度をいう。

以上のように本実施の形態によれば、キャップ殺菌装置５０は、キャップ３３を回転しながら搬送するとともに、搬送されているキャップ３３に対して殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧ホイール４１と、キャップ３３を回転しながら搬送するとともに、搬送されているキャップ３３をエアリンスするエアリンスホイール４２とを備えている。これにより、キャップ３３の搬送と、キャップ３３の殺菌及びエアリンスとを連続的に行うことができるので、キャップ３３の搬送速度を高速化することができるとともに、効率良くキャップ３３を殺菌することができる。

また、本実施の形態によれば、エアリンスホイール４２で、エアリンスノズル９４Ａ、９４Ｂによってキャップ３３の内面及び外面の両方に無菌ホットエアが吹き付けられる。これにより、殺菌剤噴霧ホイール４１で噴霧ノズル８１Ａ、８１Ｂによってキャップ３３の内面及び外面に付着した殺菌剤を確実に取り除くことができる。したがって、殺菌剤噴霧ホイール４１においてキャップ３３に対して高濃度の殺菌剤を吹き付けることが可能となり、この結果、キャップ３３の搬送速度を高速化することができる。

また、本実施の形態によれば、キャップ殺菌装置５０及びキャップ装着装置１６は、ともに無菌チャンバ１３内に配置されているので、内容物充填システム１０全体をコンパクトに構成することかできる。

なお、本実施の形態において、キャップ殺菌装置５０は、充填装置２０及びキャップ装着装置１６を配置した平面と同一の平面上に設置されているが、これに限らず、キャップ殺菌装置５０をキャップ装着装置１６の上方に設置しても良い。

変形例
次に、図４および図５により、本実施の形態による内容物充填システムの変形例について説明する。図４および図５において、図１乃至図３に示す実施の形態と同一部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。

図４は、本実施の形態の変形例（変形例１）による内容物充填システム１０を示す平面図（図１に対応する図）である。図４において、図１乃至図３に示す実施の形態と異なり、キャップ滅菌用チャンバ４７は、無菌チャンバ１３の外方に位置するとともに、キャップ滅菌用チャンバ４７と無菌チャンバ１３とが互いに隣接して配置されている。また、キャップ滅菌用チャンバ４７から搬出されたキャップ３３は、キャップ搬送ホイール４６によってキャップ装着装置１６へ搬送される。

図５は、本実施の形態の変形例（変形例２）による内容物充填システム１０を示す平面図（図１に対応する図）である。図５において、図４に示す変形例１と異なり、エアリンスホイール４２が複数設けられ、複数のエアリンスホイール４２に跨がってカバー９９ａが設けられている。カバー９９ａは、キャップ３３の進行方向に沿って平面視で蛇行して設けられている。キャップ３３は、カバー９９ａの内部で移動しながら無菌ホットエアが吹き付けられる。

なお、エアリンスホイール４２を複数設けずにホイール１個とし、このホイールに図示しない上部ロータリージョイントを設けて、エアリンスノズルをキャップ３３に追従させながらキャップ３３に対してホットエアーブローしても良い。

１０ 内容物充填システム
１１ 殺菌装置
１２ 搬送ホイール
１３ 無菌チャンバ
１４ エアリンス装置
１５ 無菌水リンス装置
１６ キャップ装着装置
２０ 充填装置
２１ ボトル供給部
２２ 製品ボトル搬出部
３０ ボトル
３３ キャップ
４１ 殺菌剤噴霧ホイール
４２ エアリンスホイール
４３ 第１回転機構
４４ 第２回転機構
５０ キャップ殺菌装置
８１Ａ 噴霧ノズル
８１Ｂ 噴霧ノズル
９４Ａ エアリンスノズル
９４Ｂ エアリンスノズル

Claims (11)

1. 無菌チャンバ内に配置されたキャップ殺菌装置であって、
   キャップを回転しながら搬送するとともに、搬送されている前記キャップに対して殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧ホイールと、
   前記殺菌剤噴霧ホイールで殺菌剤が噴霧された前記キャップを回転しながら搬送するとともに、搬送されている前記キャップをエアリンスするエアリンスホイールとを備え、
   前記殺菌剤噴霧ホイールは、
   前記殺菌剤を加熱するヒーターと、
   前記キャップを回転しながら搬送する回転機構と、
   前記回転機構によって回転搬送される前記キャップの外面に対して殺菌剤を吹き付ける第１噴霧ノズルと、
   前記回転機構によって回転搬送される前記キャップの内面に対して殺菌剤を吹き付ける第２噴霧ノズルとを有し、
   前記ヒーターには、前記殺菌剤を分岐して供給する第１の供給管及び第２の供給管が連結され、
   前記第１の供給管は、前記第１噴霧ノズルに連結され、
   前記第２の供給管は、前記第２噴霧ノズルに連結され、
   前記殺菌剤噴霧ホイールは、前記無菌チャンバ内に設けられたキャップ滅菌用チャンバで覆われていることを特徴とするキャップ殺菌装置。
2. 前記殺菌剤噴霧ホイールの上流側に設けられ、前記キャップの予備加熱を行うプレヒートホイールを更に備える、請求項１記載のキャップ殺菌装置。
3. 内容物充填システムであって、
   ボトルを殺菌するボトル殺菌装置と、
   前記ボトルに内容物を充填する充填装置と、
   請求項１又は２記載のキャップ殺菌装置と、
   前記キャップ殺菌装置から受け渡された前記キャップを、前記充填装置で内容物が充填された前記ボトルの口部に装着するキャップ装着装置とを備えたことを特徴とする内容物充填システム。
4. 前記キャップ装着装置は、無菌チャンバ内に配置されていることを特徴とする請求項３記載の内容物充填システム。
5. 前記ボトル殺菌装置、前記充填装置、前記キャップ殺菌装置及びキャップ装着装置は、ホイールによって互いに連結され、かつ無菌チャンバ内に配置されていることを特徴とする請求項３又は４記載の内容物充填システム。
6. 前記キャップ殺菌装置は、前記キャップ装着装置の上方に設置されていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項記載の内容物充填システム。
7. キャップ殺菌方法であって、
   キャップ殺菌装置の殺菌剤噴霧ホイールによって、キャップを回転しながら搬送するとともに、搬送されている前記キャップに対して殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧工程と、
   前記キャップ殺菌装置のエアリンスホイールによって、殺菌剤が噴霧された前記キャップを回転しながら搬送するとともに、搬送されている前記キャップをエアリンスするエアリンス工程とを備え、
   前記殺菌剤噴霧ホイールは、
   前記殺菌剤を加熱するヒーターと、
   前記キャップを回転しながら搬送する回転機構と、
   前記回転機構によって回転搬送される前記キャップの外面に対して殺菌剤を吹き付ける第１噴霧ノズルと、
   前記回転機構によって回転搬送される前記キャップの内面に対して殺菌剤を吹き付ける第２噴霧ノズルとを有し、
   前記ヒーターには、前記殺菌剤を分岐して供給する第１の供給管及び第２の供給管が連結され、
   前記第１の供給管は、前記第１噴霧ノズルに連結され、
   前記第２の供給管は、前記第２噴霧ノズルに連結され、
   前記キャップ殺菌装置は、無菌チャンバ内に配置され、
   前記殺菌剤噴霧ホイールは、前記無菌チャンバ内に設けられたキャップ滅菌用チャンバで覆われていることを特徴とするキャップ殺菌方法。
8. 前記キャップ殺菌装置は、前記殺菌剤噴霧ホイールの上流側に設けられ、前記キャップの予備加熱を行うプレヒートホイールを更に備える、請求項７記載のキャップ殺菌方法。
9. 内容物充填方法であって、
   ボトル殺菌装置によって、ボトルに対して殺菌処理を行うボトル殺菌工程と、
   充填装置によって、前記ボトルに内容物を充填する充填工程と、
   請求項７又は８記載のキャップ殺菌方法により前記キャップを殺菌するキャップ殺菌工程と、
   キャップ装着装置によって、殺菌された前記キャップを前記ボトルの口部に装着するキャップ装着工程とを備えたことを特徴とする内容物充填方法。
10. 前記ボトル殺菌装置、前記充填装置、前記キャップ殺菌装置及びキャップ装着装置は、ホイールによって互いに連結され、かつ無菌チャンバ内に配置されていることを特徴とする請求項９記載の内容物充填方法。
11. 前記キャップ殺菌装置は、前記キャップ装着装置の上方に設置されていることを特徴とする請求項９又は１０記載の内容物充填方法。

Images