JP7040247B2

JP7040247B2 - 無菌充填機用無菌エア吹き付けノズル

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Description

本発明は、プリフォームを加熱し、加熱されたプリフォームを容器に成形し、成形された容器を殺菌し、殺菌された容器に殺菌された飲料等の内容物を充填し、内容物が充填された容器を殺菌された蓋材により密封する無菌充填機の容器殺菌において、容器の殺菌に用いる無菌エアを容器に吹き付ける無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルに関する。

従来、プリフォームを加熱し、加熱されたプリフォームを容器に成形し、成形された容器を殺菌し、殺菌された容器に殺菌された飲料等の内容物を充填し、内容物が充填された容器を殺菌された蓋材により密封する無菌充填機において、容器の殺菌は成形された容器に殺菌剤のガスを吹き付け、その後加熱された無菌エアを吹き付けることより行われている（特許文献１、２、３）。

容器の殺菌は、殺菌剤が吹き付けられるときに行われるが、その後の加熱無菌エアの吹き付けにより殺菌剤が活性化することで殺菌が完了する。したがって、殺菌剤の吹き付け量及び殺菌剤吹き付け温度は殺菌効果を左右する要素であるが、無菌エアの吹き付け方法、無菌エアの吹き付け量、無菌エアの温度及び無菌エアの吹き付け時間も殺菌効果を決定する要素である。

殺菌効果に関係する無菌エアを容器に吹き付ける条件のなかで、無菌エアの温度及び無菌エアの吹き付け時間は、供給する無菌エアの温度及び吹き付け時間を調節することで容易に変更できる。また、無菌エアの吹き付け量も供給量の調節により変更できる。しかし、無菌エアの吹き付け方法は一旦装置を作製すると容易に変更することができない。通常、無菌エアの容器内面への吹き付けはノズルによって行われる。ノズルの形状及び動作により無菌エアの吹き付け方法は決定される。特許文献１（第１図Ｓ１２、第４図Ｓ２２）、特許文献２（図２）及び特許文献３（図１、図２）において、いずれも無菌エア吹き付けノズルの先端は円筒状であり、開口形は円形である。円筒状ノズルは容器の口部から容器内に無菌エアを吹き付ける、或いは容器の口部から円筒状ノズルを容器内に挿入して容器内に無菌エアを吹き付ける。

容器への殺菌剤吹き付け後、無菌エアの容器への吹き付けは、殺菌効果を向上させるための殺菌剤の活性化、残留する殺菌剤の除去及び容器内の異物除去という目的がある。無菌エアの吹き付けは、これらの目的をバランス良く最大限に達成することが求められる。殺菌剤吹き付け後に無菌エアを容器に吹き付けるノズルの先端開口形状は円形であるが、容器内の異物除去を目的としたノズルとして、円筒状ノズルの先端や側面に開口を設けるノズルが提案されている（特許文献４）。

国際公開第２００３／０２２６８９号報特開２０１０－１０７８号公報国際公開第２０１２／０４６５５５号報特開２０１２－１７０８５２号公報

プリフォームを加熱し、加熱されたプリフォームを容器に成形し、成形された容器を殺菌し、殺菌された容器に殺菌された飲料等の内容物を充填し、内容物が充填された容器を殺菌された蓋材により密封する無菌充填機において、容器を殺菌する際に容器に殺菌剤を吹き付け、容器表面に残存する殺菌剤に無菌エアを吹き付けて、吹き付けられる無菌エアにより殺菌剤を活性化することによる容器表面の殺菌、容器表面に残存する殺菌剤の除去及び容器内部の異物の排除を行う。

容器の殺菌、殺菌剤の除去及び異物の排除は、内容物が充填される容器の内部について、外部よりも高いレベルが求められる。容器内部への無菌エアの吹き付けが、これら３つの目的の達成度に大きく影響する。とりわけ、容器内部に無菌エアを吹き付けるノズルの形状が影響すると考えられる。しかし、従来、容器内部に無菌エアを吹き付けるノズルの先端開口形状は円形であった。ノズル先端の開口径が無菌エアの供給量との兼ね合いで、容器内部に流入して流出する無菌エアの流速を決定し、比較的に高速であることが容器表面に残存する殺菌剤の除去及び容器内部の異物の排除にとって効果的であることが議論されていた程度であった。

先端の開口形状が円形である円筒状無菌エア吹き付けノズルにより得られる容器の殺菌、殺菌剤の除去及び異物の排除の効果は十分として無菌充填機は運転されている。しかし、容器への無菌エアの吹き付けによる、より高いレベルの効果が求められる。

本発明は、上記のような無菌エア吹き付けノズルに求められる容器の殺菌、殺菌剤の除去及び異物の排除という容器への無菌エア吹き付けの目的をより高いレベルで達成することができる無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルを提供するものである。

本願発明に係る無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルは、容器の内面に殺菌剤を吹き付け、殺菌剤が吹き付けられた容器内面に無菌エアを吹き付けるノズルであって、前記ノズルは筒状であり、前記ノズルの先端は前記ノズルの軸に対して垂直な平面であって、前記ノズルの先端の面が直下を走行するボトルの口部に正対し得るように向けられ、前記ボトルの口部に向けて前記無菌エアを吹き付けるように構成され、前記ノズルの先端の中央部に中央開口があり、当該中央開口の周囲に当該中央開口の開口面積よりも小さな開口面積である周辺開口が設けられることを特徴とする。

また、本願発明に係る無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルは、前記中央開口が円形であり、前記中央開口を中心として等距離に円形の前記周辺開口が４以上設けられると好適である。

また、本願発明に係る無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルは、前記中央開口が円形であり、前記中央開口を中心として等距離に円弧状の前記周辺開口としてのスリットが設けられると好適である。

また、本願発明に係る無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルは、前記中央開口の開口面積が、前記周辺開口の開口面積の合計よりも大きいと好適である。

容器を殺菌する際に容器に殺菌剤を吹き付け、殺菌剤が残存する容器内面に無菌エアを吹き付けることにより、吹き付けられる無菌エアにより活性化する残存殺菌剤による容器表面の殺菌、容器表面に残存する殺菌剤の除去及び容器内部の異物の排除を行う。本願発明による無菌エア吹き付けノズルにより、殺菌剤が吹き付けられた容器に無菌エアを吹き付けることで、従来の先端開口形状が円形であるノズルにより無菌エアを吹き付ける場合に比べ、格段に殺菌効果を向上させることができる。容器表面に残存する殺菌剤の除去及び容器内部の異物の排除については、従来の円筒状ノズルに比べ遜色ない。したがって、本願発明の無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルを備えることにより、無菌充填機の殺菌能力を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルを備える無菌充填機の一例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用無菌エア吹き付けノズルを備える無菌充填機の一例におけるプリフォーム供給工程（Ａ）、プリフォーム加熱工程（Ｂ）、ブロー工程（Ｃ）及びボトル取り出し工程（Ｄ）を示す。本発明の実施の形態に係る無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルを備える無菌充填機の一例における殺菌剤ガス吹き付け工程（Ｅ－１、Ｅ－２）、無菌エア吹き付け工程（Ｆ－１、Ｆ－２）、充填工程（Ｇ）及び密封工程（Ｈ）を示す。本発明の実施の形態に係る無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルを備える無菌充填機の一例におけ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用無菌エア吹き付けノズルの先端開口の一例を示す。本発明の実施の形態に係る無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルの先端開口の一例を示す。本発明の実施の形態に係る無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルの先端開口の一例を示す。本発明の実施の形態に係る無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルの先端開口の一例を示す。

以下に本発明を実施するための形態について説明する。

図１に本発明の実施の形態に係る無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルを備える無菌充填機の一例の概略を示す。容器としてのボトルを殺菌する無菌充填機であり、プリフォームの供給から加熱部、成形部、検査部、ボトル殺菌部、無菌エア吹き付け部、充填部、密封部及び排出部からなる無菌充填機の概要を図１により説明し、各部の詳細を図２、図３により説明する。さらに本願発明に係る無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルについて図５、図６、図７及び図８により説明する。本実施形態による無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルにより、殺菌剤が吹き付けられた容器に無菌エアを吹き付けることで、従来に比べ格段に殺菌効果を向上させることができる。

（実施の形態の概要）
図１に示すように、本実施の形態に係る無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルを備える無菌充填機は、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部６、加熱されたプリフォーム１をボトル２に成形する成形部１６、成形されたボトル２を殺菌するボトル殺菌部３０、殺菌されたボトル２に無菌エアを吹き付ける無菌エア吹き付け部３４、無菌エアが吹き付けられたボトル２に殺菌された内容物を充填する充填部３９、密封部材であるキャップ３を殺菌するキャップ殺菌部５２、内容物が充填されたボトル２を殺菌されたキャップ３により密封する密封部４４、密封されたボトル２を排出コンベヤ５０に載置する排出部４７及び排出コンベヤ５０によりボトル２を非無菌ゾーンに排出する出口部５１を備える。

加熱部６は加熱部チャンバー１２、成形部１６は成形部チャンバー１７、ボトル殺菌部３０はボトル殺菌部チャンバー３３、無菌エア吹き付け部３４は無菌エア吹き付け部チャンバー３６、充填部３９は充填部チャンバー４１、密封部４４は密封部チャンバー４６、排出部４７は排出部チャンバー４９及び出口部５１は出口部チャンバー５３により各々遮蔽されている。ボトル殺菌部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成形部１６に流入しないように、成形部１６とボトル殺菌部３０の間には雰囲気遮断チャンバー２７が設けられている。ボトル殺菌部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、成形部１６に流入することはない。ここで、加熱部６と成形部１６は単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。また、キャップ殺菌部５２と密封部４４も単一のチャンバーにより遮蔽されても構わない。さらに、密封部４４と排出部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、ボトル殺菌部チャンバー３３、無菌エア吹き付け部チャンバー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及び出口部チャンバー５３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、無菌エア吹き付け部チャンバー３６、ボトル殺菌部チャンバー３３と上流に行くほど低く設定される。また、充填部チャンバー４１から密封部チャンバー４６、排出部チャンバー４９、出口部チャンバー５３と下流に行くにほどチャンバー内を陽圧にする圧力は低く設定される。雰囲気遮断チャンバー２７は排気されることで、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。

本願発明の無菌充填機用無菌エア吹き付けノズル３８は、殺菌剤が吹き付けられたボトル２に無菌エア吹き付け部３４で無菌エアを吹き付けるために使用される。

（実施の形態の詳細）
まず、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ヤ５により所望の速度で連続的に加熱部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。この口部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。

加熱部６に供給されたプリフォーム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、加熱部搬送ホイール９に達する。ここで、図２（Ｂ）のようにグリッパ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、成形部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を挟み込む。続いてブローノズル２１がプリフォーム１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内に挿入されることによりプリフォーム１は縦延伸される。同時にブローノズル２１からプリフォーム１内に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。

成形されたボトル２は、検査ホイール２３の周辺に備えられた検査機材２４により、ボトル温度、ボトル胴部、サポートリング、ボトル口部天面、ボトル底部等が検査され、異常と判断された場合は、図示しない排出装置により、無菌充填機の外部に排出される。ボトルの検査は成形部チャンバー１７内で行われるが、検査部として別個のチャンバーにより遮蔽しても構わない。

ボトル温度検査は、ボトル２の表面温度を検査して、ボトル２の良否を判断する。温度センサは、例えば赤外線放射温度計（赤外線放射カメラ）であるが、他の温度計を使用することも可能である。ボトル成形時の余熱がボトル２に残存することが、ボトル２を適正に殺菌するために必要である。温度センサにより検出される温度は５０℃以上であることが好ましい。

また、ボトル胴部、サポートリング、ボトル口部天面、ボトル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。

検査機材２４による検査により異常と判断されなかったボトル２は、ボトル殺菌部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成形部１６に流入しないように、成形部１６とボトル殺菌部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、ボトル殺菌部３０に搬送される。

ボトル殺菌部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。ボトル２を殺菌するためのボトル２への殺菌剤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とを備える。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に換えて誘電加熱により気化部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５７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。

ボトル殺菌部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、無菌エア吹き付け部３４に搬送される。ボトル２は、図１に示す無菌エア吹き付けホイール３５において、図３（Ｆ－１）に示すように無菌エア吹き付けノズル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。無菌エアの温度は４０℃～１７０℃が好ましい。４０℃未満では加熱による殺菌剤の分解が不十分で加熱による殺菌効果の向上が期待できない。１７０℃を超えると、ボトル２は変形するおそれがある。

搬送されるボトル２に追従する無菌エア吹き付けノズル３８は、その先端のノズル面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向けられ、ボトル２の口部１ａに向けて無菌エアを吹き付ける。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、異物を排除するためには、倒立させたボトル２の口部１ａの近傍を吸引することが好ましい。

無菌エア吹き付けノズル３８に供給される無菌エアは、ブロワや圧縮エア発生装置によるエアを除菌フィルタに通したものである。吹き付けられる無菌エアの量は、ボトル１本当たり２．５Ｌ～１２５Ｌが好ましい。２．５Ｌ未満では、殺菌効果が小さく残存殺菌剤の除去が不十分である。また１２５Ｌを超えると、無菌エアの吹き付けが長くなり、生産性が劣る。

無菌エアのボトル２への吹き付けは、グリッパ２２により把持され無菌エア吹き付けホイール３５の外周を一定速度で搬送されるボトル２に対して追従して移動する無菌エア吹き付けノズル３８により行われる。

無菌エア吹き付けノズル３８の本体は筒状であり、その断面は円形、多角形等どのような形状でも構わない。ノズルの先端はノズルの軸に対して垂直な平面であって、平面の中央部に中央開口６０があり、当該中央開口の周囲に当該中央開口の開口面積よりも小さな開口面積である周辺開口６１が設けられる。周辺開口６１は中央開口６０の中心点から等距離の周辺に設けられる。無菌エア吹き付けノズル３８からボトル２の口部１ａの略中央に無菌エア吹き付けノズル３８の中央開口６０が位置し、周辺開口６１がボトル２の口部１ａ内の中心から周辺に位置するように固定されて、無菌エア吹き付けノズル３８から無菌エアがボトル２の口部１ａからボトル２の内部に吹き付けられる。

図５、図６及び図７に示すように、無菌エア吹き付けノズル３８の先端面の中央開口６０が円形であり、中央開口６０を中心として等距離に円形の前記周辺開口６１が設けられる。例えば、図５に示すように、中央開口６０は５ｍｍφで、中央開口６０の中心点から９ｍｍの位置に２ｍｍφの周辺開口６１が中央開口６０の中心点に対して９０°の等角度に４個設けられる。通常の飲料用ボトルの口部内径は２８ｍｍφである、中央開口６０及び周辺開口６１から吹き出される無菌エアはボトル２の口部１ａからボトル２の内部に吹き付けることができる。

図６のように、中央開口６０は６ｍｍφで、中央開口６０の中心点から９ｍｍの位置に１ｍｍφの周辺開口６１が中央開口６０の中心点に対して４５°の等角度に８個設けられる。

図７のように、中央開口６０は５ｍｍφで、中央開口６０の中心点から９ｍｍの位置に１ｍｍφの周辺開口６１が中央開口６０の中心点に対して３０°の等角度に１２個設けられる。

図５、図６及び図７における中央開口６０の径、周辺開口６１の径、周辺開口６１の中央開口６０中心からの位置及び周辺開口６１の数は任意である。但し、周辺開口６１の径は中央開口６０の径よりも小さく、周辺開口６１は無菌エアを吹き付けるボトル２の口部１ａの内径内に位置しなければならない。

従来のように、開口が単一の円形である円筒状ノズルにより無菌エアをボトル２の内部に吹き付けると、吹き付けられた無菌エアはボトル２の底部に到達し、ボトル２の側面に沿ってボトル２の口部１ａから排出される。本願発明の無菌エア吹き付けノズル３８により無菌エアをボトル２の内部に吹き付けると、中央開口６０から吹き付けられた無菌エアはボトル２の底部に到達し、ボトル２の側面に沿ってボトル２の口部１ａからボトル２の外部に出ようとするが、周辺開口６１から吹き付けられボトル２の側面側を流れる無菌エアと衝突し、ボトル２の側面では無菌エアの滞留が生じていると推定される。ボトル２の側面及び口部１ａの内面近傍で生じる無菌エアの滞留が無菌エアのよる殺菌効果の向上に寄与していると推定される。したがって、周辺開口６１から吹き付けられる無菌エアの流量は中央開口６０から吹き付けられボトル底部に到達してボトル側面側を底部から反転して流れる無菌エアの流量よりも多いとすると、吹き付けられる無菌エアのボトル内部での滞留が生じて、残存する殺菌剤を排出し、ボトル２の内部に異物を排除することを阻害することとなる。よって、無菌エア吹き付けノズル３８の先端平面に設けられる周辺開口６１の径は中央開口６０の径よりも小さくなければならない。

また、本願発明に係る無菌エア吹き付けノズル３８の先端平面は、図８に示すように中央開口６０が円形であり、中央開口６０を中心として等距離に周辺開口６１としての円弧状スリットが設けられても構わない。図８では、６ｍｍφの中央開口６０の中心から９ｍｍの円周上に幅０．４ｍｍの略９０°の円弧状スリットである周辺開口６１を４個を一定間隔で設ける。

前述のように、ボトル２の内部に吹き付けられる無菌エアはボトル２の内部から排除されなければならない。よって、ボトル２の内部で排除を妨げる無菌エアの吹き付けられる無菌エアの滞留が生じることのないように、無菌エア吹き付けノズル３８の先端平面に設けられる中央開口６０の開口面積が、中央開口６０の周辺に設けられる周辺開口６１の開口面積の合計よりも大きいことが望ましい。

無菌エア吹き付け部３４で無菌エアが吹き付けられたボトル２は図１に示すように、ホイール３７を経て、充填部３９に搬送される。充填部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を経て密封部４４に搬送される。密封部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、キャップ殺菌部５２により殺菌された密封部材であるキャップ３が、殺菌キャップ搬送路５４によりキャップ供給ホイール５８及びキャップ受け取りホイール５９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から排出部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は排出コンベヤ５０に載置される。排出コンベヤ５０に載置されたボトル２は出口部チャンバー５３内から無菌充填機の外部に排出される。

ボトル殺菌部チャンバー３３、無菌エア吹き付け部チャンバー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及び出口部チャンバー５３内は無菌充填機の稼働前に殺菌される。

無菌充填機の運転開始前に、ボトル殺菌部チャンバー３３、無菌エア吹き付け部チャンバー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及び出口部チャンバー５３内は殺菌される。各チャンバー内には、一流体スプレーまたは殺菌剤を圧縮エアと混合して噴霧する二流体スプレーが殺菌剤吹き付けノズルとして設けられる。殺菌剤吹き付けノズルは、殺菌剤を殺菌が必要な各チャンバー内の全域に付着するように吹き付ける。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。殺菌剤吹き付けノズルは各チャンバー内の全域に殺菌剤が付着するように配置される。殺菌剤が吹き付けられた後に各チャンバー内には常温又は加熱された無菌エアが吹き付けられ、各チャンバー内に残存する殺菌剤を活性化させ、さらに排除する。無菌エアの吹き付け前に無菌水を各チャンバー内に吹き付けることにより殺菌剤を排除しても構わない。

ボトル殺菌部チャンバー３３、無菌エア吹き付け部チャンバー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及び出口部チャンバー５３内には、殺菌された後に、除菌フィルタにより無菌化された無菌エアが供給され、各チャンバーの内部が陽圧に保持される。各チャンバー内が無菌エアにより陽圧に保持されることにより、ボトル殺菌部チャンバー３３より下流の無菌充填機内の無菌性が維持される。各チャンバー内を陽圧に保持する圧力は、充填部チャンバー４１内が最も高く、無菌エア吹き付け部チャンバー３６、ボトル殺菌部チャンバー３３と上流ほど低く設定される。雰囲気遮断チャンバー２７は排気されることで、その内部は大気圧とほぼ同一の圧力に保持される。

以下、本発明を実施例により説明する。

（操作方法）
口部内径２８ｍｍφの５００ｍｌ容量のＰＥＴボトル２の内部に、Bacillus atrophaeus 菌を２．３×１０⁴ｃｆｕ、２．３×１０⁵ｃｆｕ及び２．３×１０⁶ｃｆｕ付着させた。その後、図４に示す殺菌剤ガス生成器５５により過酸化水素を３５質量％含む過酸化水素水をガス化させ、得られた殺菌剤ガスをボトル２の内部に吹き付けた。ガス化条件は、気化部５７の温度が３００℃、過酸化水素水の供給量が５０ｇ／ｍｉｎ．であった。

殺菌剤ガスが吹き付けられたボトル２の内部に、９５℃の無菌エアを２５０Ｌ／ｍｉｎ．の流量で、各実施例及び比較例のノズルにより２秒間吹き付けた。無菌エア吹き付けノズル３８の先端はボトル２の口部から４ｍｍ離した。

実施例１は中央開口６０が６ｍｍφで、中央開口６０の中心点から９ｍｍの位置に２ｍｍφの周辺開口６１を中央開口６０の中心点に対して９０°の等角度に４個設けた。実施例２は中央開口６０が５ｍｍφで、中央開口６０の中心点から９ｍｍの位置に１ｍｍφの周辺開口６１が中央開口６０の中心点に対して４５°の等角度に８個設けた。実施例３は中央開口６０が５ｍｍφで、中央開口６０の中心点から９ｍｍの位置に１ｍｍφの周辺開口６１を中央開口６０の中心点に対して３０°の等角度に１２個設けた。また、比較例１は７ｍｍφの開口のみの円筒状無菌エア吹き付けノズルであった。比較例２はノズル先端平面の１３ｍｍφの円周上に２ｍｍφの開口を１２個設けた。

（殺菌効果測定）
無菌エア吹き付け後のボトル２にＳＣＤ培地５０ｍｌを充填後密封し、３５℃で７日間保存し、培地の混濁度合により殺菌されているか否かを判断した。この結果により殺菌効果をＬＲＶ＝ｌｏｇ（付着菌数）／（生残存菌数）で表した。

（残留過酸化水素量測定）
無菌エア吹き付け後のボトル２に無菌水を充填し、直ちに無菌水中の過酸化水素量を測定した。

（実施例及び比較例の結果）
表１に、実施例及び比較例の、殺菌効果（ＬＲＶ）及び残留過酸化水素量（ｐｐｍ）を示す。

上記の実施例によれば、殺菌剤ガス吹き付け後のボトル内に本願発明に係る無菌エア吹き付けノズル３８により無菌エアを吹き付けることで、比較例１のような従来の円筒状ノズル、また比較例２のように中央開口がなく周辺開口のみの無菌エア吹き付けノズルに比べ、殺菌効果は良好であり、残留過酸化水素量についても比較例１に比べ遜色ないという結果が得られた。

１…プリフォーム
２…ボトル
３…キャップ
３０…ボトル殺菌部
３４…無菌エア吹き付け部
３６…無菌エア吹き付け部チャンバー
３８…無菌エア吹き付けノズル
６０…中央開口
６１…周辺開口

Claims

容器の内面に殺菌剤を吹き付け、殺菌剤が吹き付けられた容器内面に無菌エアを吹き付けるノズルであって、
前記ノズルは筒状であり、前記ノズルの先端は前記ノズルの軸に対して垂直な平面であって、前記ノズルの先端の面が直下を走行するボトルの口部に正対し得るように向けられ、前記ボトルの口部に向けて前記無菌エアを吹き付けるように構成され、
前記ノズルの先端の中央部に中央開口があり、当該中央開口の周囲に当該中央開口の開口面積よりも小さな開口面積である周辺開口が設けられることを特徴とする無菌充填機用無菌エア吹き付けノズル。
請求項１に記載の無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルにおいて、
前記中央開口が円形であり、前記中央開口を中心として等距離に円形の前記周辺開口が４以上設けられることを特徴とする無菌充填機用無菌エア吹き付けノズル。
請求項１に記載の無菌充填機用無菌エア吹き付けノズルにおいて、
前記中央開口が円形であり、前記中央開口を中心として等距離に円弧状の前記周辺開口としてのスリットが設けられることを特徴とする無菌充填機用無菌エア吹き付けノズル。
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機用無菌エア吹き付けノズルにおいて、
前記中央開口の開口面積が、前記周辺開口の開口面積の合計よりも大きいことを特徴とする無菌充填機用無菌エア吹き付けノズル。