JP7285190B2 - 容器の製造装置、製造設備、および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、容器の製造装置に関するものであり、特に容器の内壁面を殺菌する処理を行う容器の製造装置に関する。本発明はまた、容器の製造設備および製造方法にも関する。

従来、飲料が充填される紙パックなどの清浄性が求められる容器に対しては、飲料などの内容物が充填される前に、容器を殺菌する処理が行われる。そして殺菌済みの容器に内容物を充填した上で容器を密封することで、飲料などの内容物が充填された殺菌済み充填製品（例えば牛乳入り紙パック）が製造される。

こうした殺菌処理を行う既知の技術の一例として、特許文献１にはスリーブの殺菌方法および装置が記載されている。このスリーブの殺菌方法および装置では、紙製スリーブの底部が閉塞されて成形された紙容器の内面に殺菌剤のガスを吹き付けることで殺菌を行い、さらに、紙容器の内面にホットエアを吹き付けることで殺菌剤を除去するようになっている。

特許第６２１３６２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のスリーブの殺菌方法および装置においては、殺菌剤の吹き付けを行う器具および殺菌剤の除去を行う器具を配置しなければならないので、製造工程が多くなる上に、製造装置の寸法が大きくなってしまうという問題があった。

容器の殺菌処理を行う方法としては、殺菌剤の吹き付けの他に、紫外線を容器に照射するという方法がある。紫外線の照射を行う従来の容器の製造設備の一例として、紙パック製造設備９０を図１７に示す。この紙パック製造設備９０においては、紙パック９１の上方から紫外線ランプ９６で紫外線を照射することにより紙パック９１の殺菌が行われ、その紙パック９１に飲料（例えば牛乳）が充填されて密封されることより飲料入りの紙パック製品９９が製造される。

こうした従来の紙パック製造設備９０においても、紫外線ランプ９６による殺菌工程が他の工程とは独立して必要となり、紙パック製品９９の製造に必要な工程が多くなってしまう。また、紙パック９１の上方（外部）から紫外線ランプ９６で紫外線を照射する殺菌方法では、閉塞された底部を含む紙パック９１の内部に対して十分に紫外線を照射できない。このように、従来の殺菌方法では均一な殺菌が行われないおそれがある。

そこで本発明は、容器（紙パック）の成形を行うとともに、少ない工程で均一な殺菌を可能とし、必要な寸法も小さく済む容器の製造装置、それを備えた製造設備、および容器の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る実施形態の一例としての容器の製造装置は、壁板と、前記壁板に囲われた内部領域とを有する容器に対して、前記内部領域に面する前記壁板の内壁面を殺菌する処理を行う、容器の製造装置において、前記内部領域に挿入されて前記内壁面に接触し、前記容器を前記内部領域側から支持するマンドレルと、前記マンドレルの内部から前記内壁面へと紫外線を照射する紫外線照射器と、を備えることを特徴とする。

また好ましくは、前記マンドレルが、前記紫外線照射器から照射される紫外線を透過する紫外線透過材からなるものであるとよい。

また好ましくは、前記マンドレルに、前記紫外線照射器から照射される紫外線を通す光通路が設けられていてもよい。

また好ましくは、前記マンドレルが、前記紫外線照射器から照射される紫外線を拡散または集光する光路調節部材を備えるとよい。

また好ましくは、前記マンドレルと前記紫外線照射器との間に、前記マンドレルと前記紫外線照射器との間隔を保持する保持体が配置されているとよい。

また好ましくは、前記保持体が、前記紫外線照射器から照射される紫外線を反射するものであるとよい。

また、本発明に係る実施形態の一例としての容器の製造設備は、上述の容器の製造装置を備えた容器の製造設備であって、前記マンドレルを複数備えており、前記マンドレルを回転させるマンドレル回転体と、前記マンドレル回転体の前記マンドレルに成形前の容器を供給して前記容器の内部領域に前記マンドレルが挿入された状態にする容器供給体と、前記内部領域に前記マンドレルが挿入された状態で前記容器を成形する容器成形体と、前記容器成形体によって成形された前記容器を前記マンドレルから受け取る容器受取体と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る実施形態の一例としての容器の製造方法は、壁板と、前記壁板に囲われた内部領域とを有する容器に対して、前記内部領域に面する前記壁板の内壁面を殺菌する処理を行う、容器の製造方法において、前記内部領域に挿入されて前記内壁面に支持し、前記容器を内部領域側から支持するマンドレルの内部に配置された紫外線照射器であって、前記マンドレルとの間に、前記マンドレルとの間隔を保持する保持体が配置された前記紫外線照射器から前記内壁面へと紫外線を照射する紫外線照射工程を含むことを特徴とする。

本発明に係る実施形態の例示としての容器の製造装置によれば、容器がマンドレルに取り付けられている間に容器の内壁面を殺菌することができる。従って、容器の製造にあたっての工程が少なく済み、製造効率が向上する。

本発明に係る容器の製造装置を備えた製造設備の一例としての、紙パック製造設備を模式的に示す図。 図１に示すマンドレルのうち１つを示す斜視図。 図２に示すマンドレルが挿入された状態の、成形前の開放紙容器を一部破断して示す斜視図。 マンドレルの内部から紫外線照射器が紙容器の内壁面へ紫外線を照射する様子を示す断面図。 マンドレルに光通路が設けられている形態を示す断面図。 マンドレルの光通路が千鳥状に配置された形態を示す側面図であり、６Ａは１つの光通路が１つの紫外線光源に対応している形態、６Ｂは１つの光通路が２つの紫外線光源に対応している形態を示す。 光路調節部材の具体例を示す一部断面図であり、７Ａは反射防止構造部、７Ｂは紫外線拡散構造部、７Ｃは紫外線集光構造部、７Ｄは角部レンズ部材を示す。 光路調節部材がマンドレルの内側に配置された形態を示す断面図。 光路調節部材がマンドレルの外側に配置された形態を示す断面図。 光路調節部材がマンドレルの光通路に配置された形態を示す断面図。 無菌エア供給器により無菌エアが供給され、光通路と空気流通路により空気の流通が行われる形態を示す断面図。 マンドレルと紫外線照射器との間に保持体が配置された形態を示す断面図。 角部が湾曲した形状になっているマンドレルを示す斜視図。 マンドレルとマンドレル回転体との接続部を示す断面図。 マンドレルとマンドレル回転体との接続方式の一例を模式的に示す図。 図１の紙パック製造設備におけるマンドレル回転体での作業工程の順序を示す図。 従来の紙パック製造設備を示す図。

［容器の製造設備］
図１に、本発明に係る容器の製造装置を備えた製造設備の一例として、紙パック製造設備１０を模式的に示す。紙パック製造設備１０は、マンドレル２０を複数備えたマンドレル回転体２５を有する容器製造装置２４（容器の製造装置）と、マンドレル回転体２５のマンドレル２０に四角筒状の開放紙容器１１（成形前の容器）を供給する容器供給体４２と、開放紙容器１１の底部が閉塞されるように成形する底部成形体４３（容器成形体）と、底部が閉塞された紙容器１２をマンドレル２０から受け取って搬送する容器搬送路４６（容器受取体）と、を備える。

容器製造装置２４は、マンドレル回転体２５のほか、各種構成要素の駆動動作（例えばマンドレル回転体２５の回転や、後述の紫外線照射器３０による紫外線の照射）を制御する駆動制御器２６（例えばプロセッサやマイコン）と、冷却水の循環などにより紫外線照射器３０を冷却する冷却器２７と、紫外線照射器３０などの各種構成要素に電力を供給する電源２８とを備えている。

容器搬送路４６はマンドレル２０から受け取った紙容器１２を搬送方向（図中の左方向）に沿って搬送する。その搬送方向に沿って、マンドレル２０から紙容器１２を受け取る地点の下流側に内容物充填体４７が設けられており、それより更に下流側には頭部成形体４８が設けられている。内容物充填体４７は紙容器１２に飲料などの内容物を充填し、頭部成形体４８は内容物が充填された紙容器１２の頭部を閉塞するように成形する。これらにより、内容物が容器に充填されて密封がなされた紙パック製品１３が製造される。

なお本実施形態においては、図３に示すような、底部／頭部共に開放された状態の成形前の容器を開放紙容器１１と称し、開放紙容器１１の底部が閉塞された状態を紙容器１２と称し、紙容器１２に内容物が充填されて頭部が閉塞された状態を紙パック製品１３と称する。これらはいずれも紙パック製造設備１０において製造、殺菌、成形、充填の対象となる容器であり、製造工程の過程で変形していく容器を形状に応じて便宜上区別している。

開放紙容器１１は、紙および熱可塑性樹脂が積層された平板状のシート部材を素材とし、そのシート部材の向かい合う二辺が貼り合わせ部１５によって貼り合わされることによって筒状とされたものである。この開放紙容器１１はさらに、最終的な紙パック製品１３の形状へと変形することが容易となるように、事前に仮折り込みされたり、型押し機で特定部分が押圧されたりするなどの方法により、複数の折り目が予め形成されている。ここでは、四角筒状への変形を促進する筒成形折り目１１ａ、底部の成形を促進する底部成形折り目１１ｂ、頭部の成形を促進する頭部成形折り目１１ｃが予め形成されている。

［容器の製造装置］
紙パック製造設備１０においては、紙容器１２がマンドレル２０から容器搬送路４６へと受け取られた時点で紙容器１２の殺菌処理が完了している。以下、紙容器１２の殺菌処理を行う構成について、図２，図３，図４を参照して説明する。図２は、本実施形態におけるマンドレル２０の１つを拡大して示す斜視図である。マンドレル２０の内部に、多数の紫外線光源３２（例えば紫外線ＬＥＤ、紫外線ランプなど）を表面に備えた紫外線照射器３０が配置されている。

図１の容器供給体４２は、底部／頭部共に開放された状態の四角筒状の開放紙容器１１を、マンドレル２０に被せるようにして供給する。すなわち、図３の一部破断図に示すように、開放紙容器１１の壁板１６に囲われた内部領域１９にマンドレル２０が挿入された状態となるように開放紙容器１１の供給が行われる。ここで壁板１６は、開放紙容器１１を構成する紙の壁面のことを指している。後に行われる底部の成形が可能となるように、マンドレル２０が挿入されるのは開放紙容器１１のうち一部を残した部分、具体的には後述する底部成形折り目１１ｂが形成されている部分の手前までとなっている。

図１の容器供給体４２には開放紙容器１１が四角筒状に変形する前の状態で複数収納されており、例えば壁板１６となる部分が吸盤によって外面から吸着されて引っ張られることにより、開放紙容器１１が筒成形折り目１１ａに沿って屈曲して四角筒状の形状が得られるようになっている。しかし、例えば材質の紙が部分的に硬くなっていて筒成形折り目１１ａが十分に形成されずに薄くなっている部分があるといった場合に、吸盤による引っ張りだけでは十分に四角筒状へ変形せず、部分的に曲線状の辺や曲面状の面が残ることもある。そのような場合でも、図３に示すように、開放紙容器１１の内部領域１９に四角柱形のマンドレル２０が挿入されることによって、内部領域１９に面する壁板１６の内壁面１８にマンドレル２０の外面が接触し、マンドレル２０が開放紙容器１１を内部領域１９側から支持することになる。そのため、開放紙容器１１の胴部はマンドレル２０の外形に沿って変形し、望ましい形状の四角筒状に成形される。

図２、図３、図４に示すように、マンドレル２０の内部には紫外線照射器３０が配置されている。本実施形態においては、このマンドレル２０は紫外線を透過する紫外線透過材（例えば石英ガラス、紫外線透過樹脂、サファイアなど）からなるものである。従って、紫外線照射器３０の表面に備えられた紫外線光源３２が紫外線を発すると、その紫外線はマンドレル２０を透過して開放紙容器１１の内壁面１８へと到達することができる。つまりマンドレル２０の内部から内壁面１８へと紫外線が照射されることになるので、開放紙容器１１がマンドレル２０に装着された時点から、紫外線によって内壁面１８を殺菌する処理が行われることになる。

ここで、図２、図３に示すように、本実施形態の紫外線照射器３０は横断面視が四角形における４つの角を二等辺直角三角形で切り落とされた八角形（つまり紫外線照射器３０が八角柱状）になっており、切り落とされた４つの角における二等辺直角三角形の底辺にあたる部分が傾斜部３４となっている。この傾斜部３４にも紫外線光源３２が設けられているので、図３に示すように、四角筒状の開放紙容器１１の、横断面視で四角形の角部にあたる部分や、角部において重なり合っている貼り合わせ部１５と壁板１６との間の段差の陰となる部分に対しても紫外線が照射されることになる。

また、紫外線照射器３０の長手方向先端に位置する先端面３７、および傾斜部３４と先端面３７との間をつなぐ先端傾斜部３６にも紫外線光源３２が設けられているため、紫外線はマンドレル２０の長手方向先端面を越えた領域へも至ることとなる。従って、マンドレル２０と直接は向かい合っていない、図３において底部成形折り目１１ｂが形成されている部分（後に紙容器１２、紙パック製品１３の底部となる部分）の内壁面１８に対しても紫外線が照射される。このように、開放紙容器１１の内壁面１８の全体に紫外線が照射されて、内壁面１８の全体に対して殺菌処理が行われるようになっている。これにより、容器角部や底部の折り目部分など、成形後の容器外部からでは陰となる箇所にも紫外線が照射されて十分に殺菌される。そのため、図１７に示すような、上方から紫外線ランプ９６で紫外線を照射する従来の殺菌方法では殺菌が不十分となる箇所も十分に殺菌されるため、容器が菌により汚染されることや、充填される飲料や他の容器に菌が飛び移って汚染を広げてしまうことが防がれる。

［マンドレル回転体］
図１に示すように、マンドレル回転体２５は回転軸２５ａを中心として放射状に延びる複数の（ここでは８つの）マンドレル２０を備えており、これらの放射状に配置されたマンドレル２０を回転軸２５ａ周りで回転させることができる。容器製造装置２４が備える駆動制御器２６からの指令によりマンドレル回転体２５がマンドレル２０を回転させると、容器供給体４２からマンドレル２０へ供給された開放紙容器１１が、マンドレル２０によって内部領域１９から支持された状態でマンドレル２０と共に回転する。このとき、マンドレル２０は開放紙容器１１を内側から突っ張って支持しているため、マンドレル２０が回転して重力に対する姿勢が変化しても、開放紙容器１１が重力によってマンドレル２０の表面に沿って自然と滑ってしまうことはなく、マンドレル２０と開放紙容器１１との間の相対的な位置関係は維持される。

開放紙容器１１が回転して通過する経路上には底部成形体４３が配置されており、この底部成形体４３は、詳しい図示は省略するが開放紙容器１１を底部成形折り目１１ｂに沿って折り込む。その後、加熱圧着体４３ａによってその折り込んだ部分を加熱することにより、開放紙容器１１の材質に含まれる熱可塑性樹脂を溶融させ、その状態で折り込んだ部分を加熱圧着体４３ａがヒートシールの手法で圧着することにより、開放紙容器１１は底部が閉塞するように成形されて、紙容器１２へと変形する。このとき、マンドレル２０が開放紙容器１１を内部領域１９から支持しているため、加熱圧着体４３ａによる圧着の際に、加熱圧着体４３ａが紙容器１２の底部となる部分を挟んでマンドレル２０の長手方向先端面と突き当たる位置まで開放紙容器１１を押し込むようにする。これにより、押し込み過ぎたり、押し込みが足りなかったりすることはなく、底部が望ましい位置に成形される。

図４には、底部成形体４３による底部成形後の紙容器１２およびその内部のマンドレル２０、紫外線照射器３０の様子を表す断面図が示されている。図４に示されているように、底部成形後の紙容器１２に対しても、紫外線照射器３０は、マンドレル２０の内部から内壁面１８へと紫外線を照射する。ここで、前述の通り紫外線照射器３０の先端面３７にも紫外線光源３２が設けられているため、紙容器１２の底面にも紫外線が照射される。また、先端傾斜部３６にも紫外線光源３２が設けられているため、紙容器１２底側の角部にも紫外線が照射される。このように、底部成形後の紙容器１２に対しても内壁面１８の全体に紫外線が照射され、殺菌処理が行われる。

このように、本実施形態の容器製造装置２４を備えた紙パック製造設備１０によれば、底部成形体４３により紙容器１２の底部を成形する工程と、紫外線照射器３０により内壁面１８を殺菌する工程とが並行して行われる。従って、底部成形後の紙容器１２がマンドレル２０から容器搬送路４６へと受け取られた時点で紙容器１２の殺菌処理が完了していることになる。

以上、本発明に係る容器の製造設備について、実施形態の一例としての紙パック製造設備１０を基に説明したが、本発明は説明した実施形態に限定されるものではなく、様々に変形・改善することが可能である。以下にいくつかの変形例を説明するが、これらもあくまで一例であり、本発明がこれらの変形例に限定されることを意味するものではない。

［光通路］
上記の実施形態例においては、マンドレル２０が紫外線を透過する紫外線透過材からなるものとしたが、図５に示すように、マンドレル２０に紫外線を通す光通路２２（ここではマンドレル２０表面に開けられた透光孔）が設けられていれば、マンドレル２０は紫外線を透過しない材質（紫外線非透過材：例えば金属、セラミック、紫外線非透過樹脂）で構成されていてもよい。

ここで、紫外線が光通路２２を確実に通過できるように、光通路２２は少なくとも紫外線光源３２の直上を含む範囲に設けられていることが好ましい。例えば、紫外線照射器３０の外面上において紫外線光源３２が配置されている位置についての幾何学的法線の延長上にあたる位置が光通路２２の範囲に含まれているとよい。特に、紫外線光源３２が紫外線ＬＥＤのような指向性のある点光源である場合には、図５に示す通り、紫外線光源３２の投光方向上に光通路２２が設けられていると、紫外線が確実にマンドレル２０の外部、ひいては紙容器１２の内壁面１８へと到達することができる。なお、光通路２２はマンドレル２０の側面だけでなく、図５に示す通り長手方向先端面や、先端面と側面との間の角部に設けられてもよい。

また、図６Ａに示すように、マンドレルの表面（特に、紙容器１２の内部領域１９に面した部位）に光通路２２（および紫外線光源３２）が千鳥状に配置されていると、マンドレル２０に対して開放紙容器１１、紙容器１２が抜き差しされる際に、マンドレル２０の幅方向に沿ったどの位置でも内壁面１８が紫外線の照射を受けることになる。従って、ムラなく紫外線を内壁面１８へ照射することができる。このようにムラなく照射させるための光通路２２の配置は千鳥状に限らず、マンドレル２０の幅方向に沿った任意の位置において、マンドレル２０の長手方向に沿って１つ以上の光通路２２が配置されるようになっていればよい。例えばマンドレル２０の表面上で点在する光通路２２が螺旋状に（あるいは螺旋に類似した形状に沿って）配置されていてもよい。

また、光通路２２の形状は図６に示すような矩形形状でなくてもよく、例えば四角形以外の多角形状であったり、円形や楕円形などの曲線を含む形状であったりしてもよい。このように、光通路２２の形状は、紫外線が通過できて紫外線による殺菌を実現できるものであればよく、上記において例示した形状に限られるものではない。

また、図６Ａでは１つの光通路２２が１つの紫外線光源３２に対応するようになっているが、１つの光通路２２が複数の紫外線光源３２に対応していてもよい。例えば図６Ｂに示すように、１つ１つの光通路２２の寸法を大きくする（ここではマンドレル２０の長手方向に沿った辺の寸法を長くする）ことにより、複数（ここでは２つ）の紫外線光源３２からの紫外線が共通の光通路２２を通過するようにしてもよい。

なお、図５、図６では平板状の紫外線非透過材がマンドレル２０の外壁をなしており、その外壁に光通路２２としての透光孔が設けられているものとしているが、光通路２２の形態はこれに限るものではなく、マンドレル２０の内部から発した紫外線がマンドレル２０の外部へと到達できる構造となっていればよい。例えば、マンドレル２０が紫外線非透過材からなる金網状の部材として構成され、その網目が光通路２２となっていてもよい。
また、紫外線非透過材ではなく紫外線透過材からなるマンドレル２０に光通路２２が設けられてもよい。

［光路調節部材］
マンドレル２０内部の紫外線照射器３０から発して紙容器１２の内壁面１８へ照射される紫外線が適切な照射範囲、適切な照射強度となるように、マンドレル２０は図７に示されるような、紫外線の光路を調節する（例えば、紫外線を拡散または集束させる）光路調節部材５０を備えていてもよい。光路調節部材５０は紫外線透過材（マンドレル２０を構成する材質とは別のものでもよい）からなるものであることが好ましい。

光路調節部材５０の一例としては、図７Ａに示されるように、紫外線透過材からなる薄板状の光路調節部材５０がマンドレル２０の面（ここでは内面とする）を覆っており、紫外線が光路調節部材５０へと入射する方向側（図中の左側）の面に反射防止構造部５１が設けられたものが考えられる。図７Ａの反射防止構造部５１は矩形状の凹部が複数並んだものとして構成されており、マンドレル２０内面の法線に近い角度で入射してくる紫外線のみを通すことで、マンドレル２０の内面で紫外線が反射してしまうことが防止されるようになっている。

図７Ｂの光路調節部材５０は、紫外線が光路調節部材５０から出ていく側（図中の右側）の面に拡散構造部５２が設けられている。図７Ｂの拡散構造部５２は凹レンズ状の構造が複数並んだものとなっており、凹レンズ作用によって紫外線を拡散させるようになっている。図７Ｃの光路調節部材５０は、紫外線が光路調節部材５０から出ていく側（図中の右側）の面に集束構造部５３が設けられている。図７Ｃの集束構造部は凸レンズ状の構造が複数並んだものとなっており、凸レンズ作用によって紫外線を集束させるようになっている。

図７Ｄには光路調節部材５０の別形態としての角部レンズ部材５４が示されており、この角部レンズ部材５４は、マンドレル２０内の角部に設けられる。図７Ｄの角部レンズ部材５４はマンドレル２０の角部を埋めてマンドレル２０内側へは傾斜面を露出するようにして配置されており、これによりマンドレル２０の側面と先端面との間で面同士が垂直に交わっている角部がマンドレル内部に直接露出しないようになっている。このため、マンドレル２０の角部およびその近傍に向かう紫外線は角レンズ部材５４の傾斜面に入射することになり、傾斜面に入射した紫外線は角部レンズ部材５４により集束されてマンドレル２０外側の角部から出射する。

このとき、マンドレル２０の内面角部近傍に入射する紫外線は、角部レンズ部材５４がなければその一部がマンドレル２０の側面と先端面との間で反射するなどして外側の角部の方向へ十分な光量で出射されないおそれがある。そこで、角部レンズ部材５４を設置して、マンドレル２０の内面角部近傍に入射する紫外線を集束させることにより、外側の角部の方向にも紫外線が十分な光量で問題なく出射されるようになる。

なお、こうした光路調節部材５０は図７、図８に示されるようにマンドレル２０の内面側に配置されてもよいが、図９に示されるように、マンドレル２０の外面側に光路調節部材５０が配置されてもよい。

また、マンドレル２０に図５のような光通路２２が設けられている場合は、図１０に示されるように、光通路２２に光路調節部材５０が埋め込まれてもよい。ここで、マンドレル２０の角部に設けられた光通路２２には、角部レンズ部材５４が埋め込まれることが好ましい。なお、紫外線の光路を変更せず、そのまま透過させるもの（例えば平坦な石英ガラスなどの紫外線透過材）が光通路２２に嵌め込まれてもよい。

［空気流通路］
また、マンドレル２０には、マンドレル２０の内部と外部との間で空気の流通を可能とする空気流通路２３が設けられてもよい。ここで、図１１に示すように、光通路２２が紫外線だけでなく空気も通すものであってもよい。すなわち光通路２２が空気流通路２３を兼ねてもよい。また、図１１の右上近くに示されているように、光通路２２とは別に空気流通路２３が設けられてもよい。マンドレル２０に空気流通路２３が設けられている場合、マンドレル２０の内部（マンドレル２０と紫外線照射器３０との間）に無菌エアを供給する無菌エア供給器３８が設けられていてもよい。マンドレル２０の内部に無菌エアが供給されることにより、マンドレル２０および紫外線照射器３０の清浄性が高く保たれる。また、容器搬送路４６がマンドレル２０から紙容器１２を受け取る際に、空気流通路２３（または光通路２２）を有するマンドレル２０の内部に無菌エアが供給されれば、無菌エアは紙容器１２の内部領域１９にも供給されることになる。従って、内部領域１９からの空圧により紙容器１２がマンドレル２０から離脱しやすくなって、容器搬送路４６がスムーズに紙容器１２を受け取れるようになる。

［保持体］
また、図１２に示すように、マンドレル２０と紫外線照射器３０との間に、マンドレル２０と紫外線照射器３０との間隔を保持する保持体２１が配置されていてもよい。ここで、間隔を保持するとは、保持体２１によってマンドレル２０と紫外線照射器３０との位置関係が一定に保持されることを指しており、開放紙容器１１や紙容器１２を支持するマンドレル２０に外力が加わった際に、そのマンドレル２０に不可逆的な損傷が生じないようになっていればよい。すなわち、マンドレル２０と紫外線照射器３０との間に保持体２１が配置されていると、マンドレル２０外部から外力が加わった場合にも、マンドレル２０と紫外線照射器３０との位置関係がずれてしまうことがない。

例えば、マンドレル２０と紫外線照射器３０とが平面視において互いの中心位置が略同一位置となるように配置された状態で、マンドレル２０に外力が加わった際にも、平面視においてこれらの中心位置が略同一位置となった状態が保持される。外力の例としては、四角筒状に変形し切っていない開放紙容器１１にマンドレル２０が挿入されるときや、底部成形体４３が紙容器１２の底部を成形するときには、マンドレル２０の外部から外力が加わることになる。

このとき、マンドレル２０と紫外線照射器３０との間隔が長い、あるいは短い場合に保持体２１が配置されていないとすると、マンドレル２０に外力が加わった際にその外力自体でマンドレル２０が変形することや、あるいはマンドレル２０が揺れ動いてしまうことがある。そして、マンドレル２０が紫外線照射器３０やその他の周囲の物体と衝突するなどして、マンドレル２０や紫外線照射器３０に割れや折れといった不可逆的な損傷が生じることがある。また、マンドレル２０と紫外線照射器３０との位置関係がずれることで、光通路２２と紫外線光源３２との位置関係にもずれが生じて、光通路２２を通過する紫外線量が減少し、殺菌効果が低減することがある。

一方、保持体２１が配置されていれば、マンドレル２０と紫外線照射器３０との位置関係が一定に保持され、不可逆的な損傷や殺菌効果の低減が防がれる。また、マンドレル２０と保持体２１、あるいは紫外線照射器３０と保持体２１の接合部においては、物理的に接しているだけでもよいが、ボルトなどで固定されていることが好ましい。

保持体２１の位置はマンドレル２０と紫外線照射器３０の間である。保持体２１の配置方法の一例としては、マンドレル２０の長手方向先端面と、紫外線照射器３０の長手方向先端に位置する先端面３７とを接続するように保持体２１が配置されるとよい。このように保持体２１が配置されていると、底部成形体４３によって開放紙容器１１が加熱成形される際に、底部形成体４３による長手方向への押し込みに対してマンドレル２０が抗することができ、マンドレル２０が長手方向に圧縮されて膨張することが防がれる。

保持体２１の配置方法の他の例として、マンドレル２０の側面と、紫外線照射器３０の側面とを接続するように保持体２１が配置されてもよい。この場合、マンドレル２０が側面のうち一方向のみに偏って膨張することが防がれる。保持体２１の数はマンドレル２０の変形を防ぐために多い方が好ましいが、１つだけであっても、複数あってもよい。

また、保持体２１自体が紫外線反射材で構成される、あるいは紫外線反射材が保持体２１の表面に貼りつけられるなどして、保持体２１が紫外線を反射するものとなっていれば、紫外線を様々な方向に照射することができる。また、保持体２１は図１２に示すように棒状や板状の部材でもよいが、保持体２１が紫外線透過材からなるものであれば、マンドレル２０内部を充填する部材、例えば綿状の部材であってもよい。

［マンドレルの形状や支持構造］
以上の説明においてはマンドレル２０を四角柱形の形状として描写してきたが、マンドレル２０は湾曲した形状の領域を含むものであってもよく、例えば図１３に示されているように、マンドレル２０は角部（側面の角部、先端部の角部）が湾曲した形状であってもよい。このように角部が湾曲した形状であれば、開放紙容器１１にマンドレル２０が挿入される際に、マンドレル２０および開放紙容器１１が破損しにくくなる。なおマンドレル２０の形状が正確な四角柱形でなくとも、望ましい四角筒形状の内面の複数点または複数面に相当する部分で内壁面１８に接触して開放紙容器１１を内部領域１９側から支持するようになっていれば、開放紙容器１１を望ましい四角筒状の形状へ成形することは問題なく行われる。

また、マンドレル回転体２５とマンドレル２０とが別体のものであれば、単体で製造されたマンドレル回転体２５（例えば既存のもの）に、内部に紫外線照射器３０が配置されたマンドレル２０を別途取り付けることもできる。この場合、マンドレル２０とマンドレル回転体２５との間、および紫外線照射器３０とマンドレル回転体２５との間は、溶接などの物理的接合や、リブを介したボルト締めによる固定がなされる。

なお、マンドレル２０と紫外線照射器３０との間は、上述したように保持体２１によって位置関係が保持されていると好ましい。例えばマンドレル２０は、マンドレル回転体２５外面に設けられたマンドレル接続部２５ｂ（図１４）に対して溶接や接着剤によって固定されるとよい。この固定は、マンドレル回転体２５の運転時（駆動制御器２６からの指令による回転時）にマンドレル２０、マンドレル回転体２５、紫外線照射器３０が相互に取り外れないようになっているとよい。

一方、マンドレル回転体２５の停止時にはマンドレル２０および紫外線照射器３０がマンドレル回転体２５から取り外し可能となっていることが好ましい。この場合、停止時にマンドレル２０またはその内部の紫外線照射器３０を取り替えることができる。例えばマンドレル２０とマンドレル回転体２５との接続境界２０ａとなる箇所にゴムパッキンが挟まれるなどして、マンドレル２０がマンドレル回転体２５に対して着脱可能に取り付けられていると、運転時にはマンドレル２０がマンドレル回転体２５から取り外れることはない。そして、マンドレル２０や紫外線照射器３０が破損するなどの不具合が生じたときには、それらを交換するため停止時にマンドレル回転体２５から取り外すことが容易である。

また、図１５に示すように、マンドレル回転体２５に複数設けられた接続凹部２５ｃに、マンドレル２０の基部（先端部の反対側）から突出する接続凸部２９が挿入されることでマンドレル２０がマンドレル回転体２５に取り付けられれば、マンドレル２０の取り付けがより容易になるとともに、ゴムパッキンなどを介した着脱可能な取り付けも実現しやすくなる。また、マンドレル２０がマンドレル回転体２５に取り付けられていない状態でも、紫外線照射器３０が内部に配置されたマンドレル２０単体で殺菌処理を行うことは可能である。例えば紙パック製品１３の新製品試作の際に、単体のマンドレル２０に開放紙容器１１を取り付けて殺菌処理を試行するといったことが可能である。

［紫外線照射器］
なお、以上の説明においてはマンドレル２０の内部に配置される紫外線照射器３０について、多数の紫外線光源３２を備えたものを例示したが、単体の紫外線ランプを紫外線照射器３０として用いることも可能である。また、紫外線照射器３０の形状および紫外線光源３２の配置について、以上の説明では八角柱状の紫外線照射器３０を例示しており、その表面に紫外線光源３２が配置されるものとしているが、これらも例示の形状および配置に限定されるものではない。

紫外線照射器３０の形状や、紫外線光源３２の配置については、紫外線照射器３０から照射される紫外線がマンドレル２０を透過（あるいは光通路２２を通過）して、開放紙容器１１や紙容器１２に対して紫外線の均一な照射ができるものとなっていればよい。例えば、紫外線照射３０の形状は、４つの角を切り落としていない四角柱であっても、六角柱状であっても、円柱形状となっていてもよい。また紫外線光源３２の配置は、図２に示されるような縦方向（長手方向）にも横方向（幅方向）にもそれぞれ一列に整列したものに限られるものではなく、例えば図６Ａに示す光通路２２と同じく千鳥状に配置されてもよいし、螺旋状に配置されてもよい。

［容器殺菌工程］
図１６に、本発明に係る容器の製造方法の一例として、上記の実施形態例における容器製造装置２４を備えた紙パック製造設備１０のマンドレル回転体２５において開放紙容器１１、紙容器１２に対して行われる作業工程の順序を示す。なお、この図１６はマンドレル２０へと供給される開放紙容器１１（紙容器１２）の１つに対して行われる作業工程の順序を示すものであり、実際には複数の開放紙容器１１（紙容器１２）に対して並行して別々の作業工程が行われる。

まず、容器供給体４２によってマンドレル２０へと開放紙容器１１が供給される（開放紙容器１１の内部領域１９にマンドレル２０が挿入される）容器供給工程Ｓ０１が行われる。この時点から紫外線照射器３０により内壁面１８へ紫外線を照射する紫外線照射工程ＳＡが行われる。容器供給工程Ｓ０１の後、開放紙容器１１は紫外線照射工程ＳＡによる殺菌を受けながら、底部成形体４３によって底部成形折り目１１ｂに沿って折り込まれ、加熱圧着体４３ａによる加熱、すなわち加熱体接触工程Ｓ０２による加熱を受ける。その後、加熱圧着体４３ａによって、加熱された部分をヒートシールによって閉塞して底部として成形し、開放紙容器１１を紙容器１２へと変形させる容器成形工程Ｓ０３による成形を受ける。そして変形後の紙容器１２に対して、吸盤によってマンドレル２０から重力方向へ引き抜かれるなどして容器搬送路４６へと受け取られる容器受取工程Ｓ０４が行われる。開放紙容器１１（紙容器１２）に対する紫外線照射工程ＳＡは、容器供給工程Ｓ０１から、容器受取工程Ｓ０４まで継続して行われる。すなわち、開放紙容器１１（紙容器１２）に対して加熱体接触工程Ｓ０２および容器成形工程Ｓ０３が行われている間も、紫外線照射工程ＳＡが並行して行われる。

なお、加熱体接触工程Ｓ０２において開放紙容器１１へ与えられる熱が紫外線照射器３０に伝わって紫外線照射器３０が破損することのないように、加熱体接触工程Ｓ０２の間、または加熱体接触工程Ｓ０２よりも前から、（例えば、冷却水の温度を下げる、冷却水の循環速度を上昇させるなどして）冷却器２７による紫外線照射器３０の冷却機能が強化される冷却強化工程ＳＢが並行して行われることが好ましい。

以上において説明したような本発明によれば、殺菌のための工程・装置と成形のための工程・装置とを別々にする必要がないので、図１の紙パック製造設備１０は図１７に示された従来の紙パック製造設備９０に比べ、紙パック製品１３完成までの工程が少なく、紙パック製品１３の製造効率が高くなっている。また、底部成形後の紙容器１２が搬送される容器搬送路４６内に従来の紙パック製造設備９０のような殺菌装置９６を設ける必要もなく、容器の内壁面を殺菌するための機器をマンドレル２０の外部に設ける必要もない。従って容器搬送路４６の搬送方向寸法が短く済み、紙パック製造設備１０全体の寸法が小さくできる、つまり省スペースとなる。

なお、以上の説明においては紙パック製造設備１０において製造される容器として、四角筒状の開放紙容器１１、開放紙容器１１の底部が閉塞された紙容器１２、紙容器１２に内容物が充填されて頭部が閉塞された紙パック製品１３を例示したが、容器の形状は四角筒状に限るものではない。本発明に係る製造装置、製造設備、製造方法は様々な形状の容器を製造可能である。製造される容器の形状に応じて適切なマンドレルを使用すれば、例えば三角錐や円筒状の紙パックを製造することも可能である。また容器の材質も紙に限るものではなく、本発明によれば例えば柔軟な樹脂製容器を製造することも可能である。

１０ 紙パック製造設備
１１ 開放紙容器
１２ 紙容器
１３ 紙パック製品
１６ 壁板
１８ 内壁面
１９ 内部領域
２０ マンドレル
２２ 光通路
２３ 空気流通路
２４ 容器製造装置
２５ マンドレル回転体
３０ 紫外線照射器
３２ 紫外線光源
４２ 容器供給体
４３ 底部成形体
４３ａ 加熱圧着体
４６ 容器搬送路
４７ 内容物充填体
４８ 頭部成形体
５０ 光路調節部材
９０ 紙パック製造設備
９１ 紙パック
９６ 殺菌装置
９９ 紙パック製品
Ｓ０１ 容器供給工程
Ｓ０２ 加熱体接触工程
Ｓ０３ 容器成形工程
Ｓ０４ 容器受取工程
ＳＡ 紫外線照射工程
ＳＢ 冷却強化工程

Claims (7)

1. 壁板と、前記壁板に囲われた内部領域とを有する容器に対して、前記内部領域に面する前記壁板の内壁面を殺菌する処理を行う、容器の製造装置において、
   前記内部領域に挿入されて前記内壁面に接触し、前記容器を前記内部領域側から支持するマンドレルと、
   前記マンドレルの内部から前記内壁面へと紫外線を照射する紫外線照射器と、
   を備え、
   前記マンドレルと前記紫外線照射器との間に、前記マンドレルと前記紫外線照射器との間隔を保持する保持体が配置されていることを特徴とする、容器の製造装置。
2. 前記マンドレルが、前記紫外線照射器から照射される紫外線を透過する紫外線透過材からなることを特徴とする、請求項１に記載の容器の製造装置。
3. 前記マンドレルに、前記紫外線照射器から照射される紫外線を通す光通路が設けられていること
   を特徴とする、請求項１または請求項２に記載の容器の製造装置。
4. 前記マンドレルが、前記紫外線照射器から照射される紫外線を拡散または集光する光路調節部材を備えること
   を特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の容器の製造装置。
5. 前記保持体が、前記紫外線照射器から照射される紫外線を反射するものであること
   を特徴とする、請求項１に記載の容器の製造装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の容器の製造装置を備えた容器の製造設備であって、
   内部に前記紫外線照射器が配置された前記マンドレルを複数備えており、前記マンドレルを回転させるマンドレル回転体と、
   前記マンドレル回転体の、内部に前記紫外線照射器が配置された前記マンドレルに成形前の容器を供給して前記容器の内部領域に前記マンドレルが挿入された状態にする容器供給体と、
   前記内部領域に前記マンドレルが挿入された状態で前記容器を成形する容器成形体と、
   前記容器成形体によって成形された前記容器を前記マンドレルから受け取る容器受取体と、
   を備えることを特徴とする、容器の製造設備。
7. 壁板と、前記壁板に囲われた内部領域とを有する容器に対して、前記内部領域に面する前記壁板の内壁面を殺菌する処理を行う、容器の製造方法において、
   前記内部領域に挿入されて前記内壁面に接触し、前記容器を前記内部領域側から支持するマンドレルの内部に配置された紫外線照射器であって、前記マンドレルとの間に、前記マンドレルとの間隔を保持する保持体が配置された前記紫外線照射器から前記内壁面へと紫外線を照射する紫外線照射工程を含むことを特徴とする、容器の製造方法。

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