JP6292254B2 - キャップ殺菌装置および内容物充填システム - Google Patents

Description

本発明は、キャップ殺菌装置および内容物充填システムに関する。

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した場合であっても、キャップを確実に殺菌することが可能な、キャップ殺菌装置および内容物充填システム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、キャップが導入される第１導入チャンバーと、ホットエアが送り込まれる第２導入チャンバーと、前記第２導入チャンバーから供給されたキャップに対して殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧チャンバーとを備え、前記第１導入チャンバー、前記第２導入チャンバー及び前記殺菌剤噴霧チャンバーは、前記キャップの搬送方向に沿ってこの順番に配置され、前記第１導入チャンバーと前記第２導入チャンバーとの間が隔壁によって互いに分離されていることを特徴とするキャップ殺菌装置である。

本発明は、前記殺菌剤噴霧チャンバーで殺菌剤が噴霧された前記キャップをエアリンスするエアリンスチャンバーを更に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、前記第１導入チャンバーの内部の圧力は、−１００Ｐａ以上１０Ｐａ以下に保持されていることを特徴とするキャップ殺菌装置である。

本発明は、前記第２導入チャンバーの内部の圧力は、５０Ｐａ以上２００Ｐａ以下に保持されていることを特徴とするキャップ殺菌装置である。

本発明は、前記キャップの搬送速度が１００ｃｐｍ以上１５００ｃｐｍ以下であることを特徴とするキャップ殺菌装置である。

本発明は、前記キャップ殺菌装置を備えたことを特徴とする内容物充填システムである。

本発明によれば、キャップの搬送速度を高速化した場合であっても、キャップを確実に殺菌することができる。

図１は、本発明の第１の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、本発明の第１の実施の形態によるキャップ殺菌装置を示す概略正面図。 図３は、本発明の第２の実施の形態によるキャップ殺菌装置を示す概略正面図。 図４は、本発明の第３の実施の形態によるキャップ殺菌装置を示す概略正面図。 図５は、本発明の第４の実施の形態によるキャップ殺菌装置を示す概略正面図。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１および図２を参照して説明する。図１および図２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℃〜８５℃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、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）の外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、外部から搬入されたキャップ３３は、予め多数集められ、キャップ装着装置１６に向かって列になって搬送される。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。

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、およびキャップ装着装置１６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。

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２により、上述したキャップ殺菌装置５０の構成について説明する。図２は、本実施の形態によるキャップ殺菌装置５０を示す概略正面図である。なお、図２において、紙面上方及び下方が、それぞれ鉛直方向上方及び下方を示している。

図２に示すように、キャップ殺菌装置５０は、第１導入チャンバー５１と、第２導入チャンバー５２と、殺菌剤噴霧チャンバー５３と、エアリンスチャンバー５４と、洗浄チャンバー５５とを備えている。これら、第１導入チャンバー５１、第２導入チャンバー５２、殺菌剤噴霧チャンバー５３、エアリンスチャンバー５４、及び洗浄チャンバー５５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。各チャンバー５１、５２、５３、５４、５５は、筐体６０の内部に配置されている。

第１導入チャンバー５１と第２導入チャンバー５２とは、間に設けられた隔壁６１で分離されている。同様に、第２導入チャンバー５２と殺菌剤噴霧チャンバー５３とは、隔壁６２で分離され、第２導入チャンバー５２とエアリンスチャンバー５４とは、隔壁６３で分離され、殺菌剤噴霧チャンバー５３とエアリンスチャンバー５４とは、隔壁６４で分離されている。さらに、エアリンスチャンバー５４と洗浄チャンバー５５とは、隔壁６５で分離されている。

これら隔壁６１、６２、６３、６４、６５は、各チャンバー５１、５２、５３、５４、５５間でガスや水等が流通することを防ぎ、各チャンバー５１、５２、５３、５４、５５内の圧力を安定させる役割を果たす。但し、隔壁６１、６２、６３、６４、６５には、それぞれキャップ３３等が通過できる程度の隙間が形成されている。この隙間は、各チャンバー５１、５２、５３、５４、５５内の圧力が変化しないように、最小限、例えば１個分のキャップ３３程度の大きさに抑えられている。

第１導入チャンバー５１の前工程側であって、筐体６０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、第１導入チャンバー５１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。

第１導入チャンバー５１及び第２導入チャンバー５２内には、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、自重で第１導入チャンバー５１側から第２導入チャンバー５２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、第１導入チャンバー５１から第２導入チャンバー５２へ高速でキャップ３３を搬送することができる。

第２導入チャンバー５２、殺菌剤噴霧チャンバー５３、エアリンスチャンバー５４、及び洗浄チャンバー５５の内部には、それぞれキャップ３３を回転搬送する回転搬送機構７１〜７６が設けられている。このうち第１回転搬送機構７１は、第２導入チャンバー５２内に設けられ、第２回転搬送機構７２は、殺菌剤噴霧チャンバー５３内に設けられている。エアリンスチャンバー５４及び洗浄チャンバー５５の内部には、合計４つの回転搬送機構７３〜７６（第３回転搬送機構７３、第４回転搬送機構７４、第５回転搬送機構７５、第６回転搬送機構７６）が設けられている。このうち３つの回転搬送機構７３〜７５は、エアリンスチャンバー５４の内部に配置され、第６回転搬送機構７６は、エアリンスチャンバー５４及び洗浄チャンバー５５に跨がって配置されている。回転搬送機構７１〜７６は、それぞれ水平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。回転搬送機構７１〜７６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と、スターホイール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とを有している。キャップ３３は、スターホイールが駆動することによって搬送され、レールによって案内されて収容されて回転（公転）する。このような回転搬送機構７１〜７６を用いることにより、キャップ殺菌装置５０内でキャップ３３を高速で搬送することができる。

また、筐体６０の底面６６であって、第２導入チャンバー５２の内部に、排液管６７が形成されている。また底面６６は、洗浄チャンバー５５から第２導入チャンバー５２に向けて下方に傾斜している。これにより、結露等により筐体６０内部に生じた液滴を排液管６７から筐体６０の外部に排出することができる。排液管６７は途中がＳ字状に湾曲しており、このＳ字状の部分に排液が滞留しており、これにより、第２導入チャンバー５２の内部の圧力が保持されている（水封機構）。

次に、各チャンバー５１、５２、５３、５４、５５の構成について更に説明する。

第１導入チャンバー５１は、キャップ検査機５８からのキャップ３３が導入されるものであり、第２導入チャンバー５２の上方に配置されている。第１導入チャンバー５１の内部は、陰圧又は微陽圧（例えば−１００Ｐａ以上１０Ｐａ以下）に保持されており、殺菌剤を含む蒸気が筐体６０の外部に漏れないようになっている。第１導入チャンバー５１は、主として殺菌剤を含む蒸気が外部に漏洩することを防止するために設けられており、このため、第１導入チャンバー５１の容積は、第２導入チャンバー５２の容積よりも小さくて良い。また、第２導入チャンバー５２と異なり、第１導入チャンバー５１には、キャップ３３を回転搬送する回転搬送機構は設けられていない。

第２導入チャンバー５２には、搬送ガイド７０によって第１導入チャンバー５１からキャップ３３が供給される。第２導入チャンバー５２には、第１ホットエア供給機７９からの無菌ホットエアが送り込まれている。無菌ホットエアの温度は、例えば４０℃以上１２０℃以下である。このため、第２導入チャンバー５２の内部が、例えば３０℃以上８０℃以下の温度に保持されている。これにより、第２導入チャンバー５２の内部で殺菌剤が結露することが抑えられ、キャップ３３に液状の殺菌剤が残存することにより複数のキャップ３３間で殺菌の程度がばらつくことを防止することができる。さらに、第２導入チャンバー５２の内部は、陽圧（例えば０Ｐａ以上２００Ｐａ以下）に保持され、この結果、殺菌剤が第２導入チャンバー５２内に過度に流入しないようになっている。また、第２導入チャンバー５２内において、搬送ガイド７０には開閉自在の第１ストッパ７７が設けられている。第１ストッパ７７を開放した場合、キャップ３３が第１回転搬送機構７１に送られ、第１ストッパ７７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。なお、第１ホットエア供給機７９を第１回転搬送機構７１の搬送経路上に配置し、第１ホットエア供給機７９からのホットエアによってキャップ３３の予備昇温を行っても良い。

殺菌剤噴霧チャンバー５３は、第１回転搬送機構７１によって第２導入チャンバー５２から供給されたキャップ３３に対して殺菌剤を噴霧するものである。殺菌剤噴霧チャンバー５３は、第２導入チャンバー５２の上方に配置されている。なお、第１回転搬送機構７１等の位置関係によっては、第２導入チャンバー５２が殺菌剤噴霧チャンバー５３よりも上方に位置しても良い。ここで殺菌剤は、例えば過酸化水素水である。第１回転搬送機構７１から送られたキャップ３３は、第２回転搬送機構７２に受け渡され、第２回転搬送機構７２によって搬送されながら、噴霧ノズル８１Ａ、８１Ｂによって殺菌剤が噴霧される。殺菌剤噴霧チャンバー５３の上部には、２つの殺菌剤噴霧装置８２Ａ、８２Ｂが配置されている。このうち一方の殺菌剤噴霧装置８２Ａ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、他方の殺菌剤噴霧装置８２Ｂ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。なお、第２回転搬送機構７２の搬送経路上で、まず噴霧ノズル８１Ｂによってキャップ３３の内面に殺菌剤を供給し、その後、噴霧ノズル８１Ａによってキャップ３３の外面に殺菌剤を供給することが好ましい。さらに、第２回転搬送機構７２の上部であって噴霧ノズル８１Ａ、８１Ｂの周囲には、例えば扇形乃至円弧状のカバー８３が配置されている。カバー８３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。殺菌剤噴霧チャンバー５３の内部は、陽圧（例えば０Ｐａ以上５０Ｐａ以下）に維持され、これにより、殺菌剤が過度に殺菌剤噴霧チャンバー５３の外部に流出しないようになっている。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。

エアリンスチャンバー５４は、殺菌剤噴霧チャンバー５３で殺菌剤が噴霧されたキャップ３３をエアリンスするものである。キャップ３３は、エアリンスチャンバー５４内で回転搬送機構７３〜７６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。エアリンスチャンバー５４には、第２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。この場合、無菌ホットエアは、第４回転搬送機構７４を通過するキャップ３３に対して吹き付けられる。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、１秒以上２０秒以下、好ましくは３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。エアリンスチャンバー５４の内部は、陽圧（例えば３０Ｐａ以上２００Ｐａ以下、好ましくは５０Ｐａ以上１５０Ｐａ以下）に保持されている。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。

洗浄チャンバー５５は、エアリンスチャンバー５４でエアリンスされたキャップ３３を洗浄するものである。キャップ３３は、洗浄チャンバー５５内で、第６回転搬送機構７６によって搬送される。この間、まず洗浄ノズル８４によって、キャップ３３の内面及び外面に無菌水が吹き付けられる。これにより、キャップ３３に異物が付着している場合であっても、異物を確実に除去することができ、かつ無菌ホットエアで加熱されたキャップ３３を冷却することができる。次いで、エアブローノズル８５によって、キャップ３３の内面及び外面に無菌エアが吹き付けられ、無菌水が除去される。なお、無菌エアが吹き付けられた後も、キャップ３３に無菌水が若干残存している。これにより、後述するシュート５９によってキャップ３３が搬送される間、キャップ３３とシュート５９との間の潤滑を良好にし、シュート５９との摩擦熱によってキャップ３３の温度が上昇することを防止することができる。このようにキャップ３３の温度上昇が抑えられることにより、キャップ装着装置１６におけるキャップ３３の巻締め作業を安定して行うことができる。洗浄チャンバー５５の内部は、陽圧（例えば５０Ｐａ以上２００Ｐａ以下）に保持されている。これにより、殺菌剤を含む雰囲気がキャップ装着装置１６側に流出することを防止している。なお、本実施の形態において、洗浄チャンバー５５は必ずしも設けられていなくても良い。

洗浄チャンバー５５には、キャップ３３をキャップ装着装置１６側に搬送するシュート５９が連結されている。シュート５９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が収容されて搬送される。なお、洗浄チャンバー５５内において、シュート５９には開閉自在の第２ストッパ７８が設けられている。第２ストッパ７８を開放した場合、キャップ３３がシュート５９によりキャップ装着装置１６に送られる。一方、第２ストッパ７８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。あるいは、第２ストッパ７８は、シュート５９上であって、キャップ装着装置１６の近傍に設けられていても良い。

本実施の形態において、第１導入チャンバー５１、第２導入チャンバー５２、殺菌剤噴霧チャンバー５３、エアリンスチャンバー５４、及び洗浄チャンバー５５には、それぞれ排気管８６Ａ〜８６Ｅが接続されている。そして各排気管８６Ａ〜８６Ｅを介して、第１導入チャンバー５１、第２導入チャンバー５２、殺菌剤噴霧チャンバー５３、エアリンスチャンバー５４、及び洗浄チャンバー５５が、それぞれ排気されている。排気管８６Ａ〜８６Ｅには、排気管８６Ａ〜８６Ｅ内のガスを引き込むブロア６８が接続され、ブロア６８には、ガスのうち殺菌剤の成分を処理するスクラバー６９が接続されている。

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、第２導入チャンバー５２やエアリンスチャンバー５４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。

本実施の形態において、回転搬送機構７１〜７６の回転軸が水平方向を向いており、キャップ３３が略鉛直面内で搬送される場合を例にとって説明した。しかしながら、これに限らず、回転搬送機構７１〜７６の回転軸が鉛直方向を向き、キャップ３３が略水平面内で搬送されるようにしても良い。

（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（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℃〜８５℃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℃〜８５℃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２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の外部からホッパー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、第１導入チャンバー５１に向けて一列になって搬送される。

第１導入チャンバー５１に導入されたキャップ３３は、搬送ガイド７０によって第２導入チャンバー５２に送られる。上述したように第２導入チャンバー５２の内部は、無菌ホットエアにより例えば３０℃以上８０℃以下に保持されている。次に、キャップ３３は、第２導入チャンバー５２内で第１回転搬送機構７１によって搬送され、殺菌剤噴霧チャンバー５３に送られる。次いで、殺菌剤噴霧チャンバー５３内で、キャップ３３は、第２回転搬送機構７２によって搬送されながら、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。

続いて、殺菌剤が噴霧されたキャップ３３は、エアリンスチャンバー５４に送られる。このエアリンスチャンバー５４において、キャップ３３は、回転搬送機構７３〜７６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。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。

次に、キャップ３３は、エアリンスチャンバー５４から洗浄チャンバー５５に送られる。この洗浄チャンバー５５内で、キャップ３３は、第６回転搬送機構７６によって搬送されながら、洗浄ノズル８４によって無菌水を吹き付けられ、付着した異物等が除去されるとともに冷却される。続いて、キャップ３３は、エアブローノズル８５によって無菌エアが吹き付けられ、無菌水が除去される。

その後、キャップ３３は、エアリンスチャンバー５４から搬出され、シュート５９によってキャップ装着装置１６に送られる。

再度図１を参照すると、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以上かつ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３３が導入される第１導入チャンバー５１、無菌ホットエアが送り込まれる第２導入チャンバー５２、及びキャップ３３に対して殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧チャンバー５３が、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。また、第１導入チャンバー５１と第２導入チャンバー５２との間が隔壁６１によって互いに分離されている。これにより、殺菌剤噴霧チャンバー５３内の殺菌剤の濃度を高めた場合であっても、殺菌剤噴霧チャンバー５３からの殺菌剤を含む蒸気が、キャップ殺菌装置５０の外部に漏洩しないようになっている。したがって、殺菌剤噴霧チャンバー５３内の殺菌剤の濃度を高めることができるので、キャップ３３の搬送速度を高速化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。

また、本実施の形態によれば、殺菌剤噴霧チャンバー５３で殺菌剤が噴霧されたキャップ３３をエアリンスするエアリンスチャンバー５４が設けられている。これにより、殺菌剤噴霧チャンバー５３でキャップ３３に付着した殺菌剤を確実に除去することができる。

また、本実施の形態によれば、第１導入チャンバー５１の内部の圧力は−１００Ｐａ以上１０Ｐａ以下（負圧乃至微陽圧）に保持されているので、第１導入チャンバー５１からキャップ殺菌装置５０の外部に殺菌剤を含む蒸気が漏洩することを防止することができる。また、第２導入チャンバー５２の内部の圧力は５０Ｐａ以上２００Ｐａ以下（陽圧）に保持されているので、殺菌剤噴霧チャンバー５３から第２導入チャンバー５２の内部へ流入する殺菌剤の量を抑えることができ、第２導入チャンバー５２から第１導入チャンバー５１を介してキャップ殺菌装置５０の外部に漏洩する殺菌剤の量をより確実に減少させることができる。

さらにまた、本実施の形態によれば、各チャンバー５１、５２、５３、５４、５５を排気することにより、各チャンバー５１、５２、５３、５４、５５内部の圧力が高くなりすぎることを防止している。これにより、キャップ３３が各チャンバー５１、５２、５３、５４、５５内に確実に導入することができる。他方、仮に各チャンバー５１、５２、５３、５４、５５の排気が十分に行われない場合、各チャンバー５１、５２、５３、５４、５５の内圧が高くなりすぎて、キャップ３３が各チャンバー５１、５２、５３、５４、５５内に進入できないおそれがある。

このように、キャップ殺菌装置５０内でのキャップ３３の搬送速度を１００ｃｐｍ以上１５００ｃｐｍと高速にした場合であっても、筐体６０から殺菌剤が漏れることを防止しつつ、キャップ３３を確実に殺菌することができる。

（第２の実施の形態）
次に、図３を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は本発明の第２の実施の形態によるキャップ殺菌装置を示す概略正面図である。図３に示す第２の実施の形態は、エアリンスチャンバー５４内の回転搬送機構の構成が異なるものであり、他の構成は上述した第１の実施の形態と略同一である。図３において、第１の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３に示すキャップ殺菌装置５０Ａにおいて、エアリンスチャンバー５４内に、回転搬送機構７１、７２、７６よりも大きい大型回転搬送機構８７が設けられている。大型回転搬送機構８７は、水平方向に平行な軸に沿って回転（自転）し、これにより、第２回転搬送機構７２から第６回転搬送機構７６に直接キャップ３３を搬送する。大型回転搬送機構８７は、回転搬送機構７１、７２、７６と同様、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と、スターホイールの周囲に配置された複数本のレールとを有していても良い。あるいは、大型回転搬送機構８７は、ロータリージョイントからなっていても良い。

本実施の形態によれば、キャップ殺菌装置５０Ａをコンパクトに構成することができる。また、本実施の形態によれば、エアリンスチャンバー５４内で、無菌ホットエアをロータリージョイント等の大型回転搬送機構８７に追従しながら供給させることができるので、大型のキャップ３３であっても確実に温度を上昇させることができる。

（第３の実施の形態）
次に、図４を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。図４は本発明の第３の実施の形態によるキャップ殺菌装置を示す概略正面図である。図４に示す第３の実施の形態は、主にシュート８８によりキャップ３３を搬送する点が、第１の実施の形態と異なるものである。図４において、第１の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に示すように、キャップ殺菌装置５０Ｂは、上方から下方に向かって、第１導入チャンバー５１と、第２導入チャンバー５２と、殺菌剤噴霧チャンバー５３と、エアリンスチャンバー５４と、洗浄チャンバー５５とを備えている。各チャンバー５１、５２、５３、５４、５５は、筒状体８９の内部に配置されている。

チャンバー５１、５２、５３、５４、５５内には、複数のキャップ３３を一列に搬送するシュート８８が設けられている。シュート８８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。なお図４においてシュート８８は略直線状に延びているが、これに限らず、螺旋状に延びていても良い。

第１導入チャンバー５１と第２導入チャンバー５２とは、隔壁６１で分離され、第２導入チャンバー５２と殺菌剤噴霧チャンバー５３とは、隔壁６２で分離されている。また、殺菌剤噴霧チャンバー５３とエアリンスチャンバー５４とは、隔壁６４で分離され、エアリンスチャンバー５４と洗浄チャンバー５５とは、隔壁６５で分離されている。さらに、洗浄チャンバー５５の下流側（キャップ装着装置１６側）には、隔壁９１が設けられている。

第１導入チャンバー５１は、キャップ検査機５８からのキャップ３３が導入されるものである。第１導入チャンバー５１からのキャップ３３は、第２導入チャンバー５２に供給される。第２導入チャンバー５２には、第１ホットエア供給機７９からの無菌ホットエアが送り込まれている。

殺菌剤噴霧チャンバー５３は、第２導入チャンバー５２から供給されたキャップ３３に対して殺菌剤を噴霧するものである。第２導入チャンバー５２内で、キャップ３３には、シュート８８によって搬送されながら殺菌剤が噴霧される。エアリンスチャンバー５４は、殺菌剤噴霧チャンバー５３で殺菌剤が噴霧されたキャップ３３をエアリンスするものである。キャップ３３は、エアリンスチャンバー５４内で、シュート８８によって搬送され、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。

洗浄チャンバー５５は、エアリンスチャンバー５４でエアリンスされたキャップ３３を洗浄するものである。キャップ３３は、洗浄チャンバー５５内で、まず洗浄ノズル８４によって、無菌水が吹き付けられ、次いで、エアブローノズル８５によって無菌エアが吹き付けられて無菌水が除去される。なお、洗浄チャンバー５５は設けなくてもよい。

洗浄チャンバー５５から搬出されたキャップ３３は、シュート８８によってキャップ装着装置１６に送られる。

本実施の形態によれば、既存の設備（シュート８８等）を用い、これを改造することによってキャップ３３の殺菌を行うことができるので、既存の設備を効率良く使用することができる。

（第４の実施の形態）
次に、図５を参照して本発明の第４の実施の形態について説明する。図５は本発明の第４の実施の形態によるキャップ殺菌装置を示す概略正面図である。図５に示す第４の実施の形態は、ソーター５７を用いてキャップ３３の殺菌を行う点が、第１の実施の形態と異なるものである。図５において、第１の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５に示すように、キャップ殺菌装置５０Ｃは、ソーター５７内に設けられている。このようなキャップ殺菌装置５０Ｃは、下方から上方に向かって、第１導入チャンバー５１と、第２導入チャンバー５２と、殺菌剤噴霧チャンバー５３と、エアリンスチャンバー５４とを備えている。

チャンバー５１、５２、５３、５４内には、複数のキャップ３３を下方から上方に向けて搬送するコンベア９２が設けられている。コンベア９２は、例えば無端状のものであり、上下に循環しながら、ホッパー５６からのキャップ３３をソーター５７を介してシュート５９へと搬送する。シュート５９には、洗浄チャンバー５５が設けられており、洗浄チャンバー５５には排液管６７が連結されている。なお、必ずしも洗浄チャンバー５５は設けられていなくてもよい。

第１導入チャンバー５１は、ホッパー５６からのキャップ３３が導入されるものである。第１導入チャンバー５１からのキャップ３３は、第２導入チャンバー５２に供給される。第２導入チャンバー５２には、第１ホットエア供給機７９からの無菌ホットエアが送り込まれている。

殺菌剤噴霧チャンバー５３は、第２導入チャンバー５２から供給されたキャップ３３に対して殺菌剤を噴霧するものである。第２導入チャンバー５２内で、コンベア９２によって上昇しているキャップ３３に対して殺菌剤が噴霧される。エアリンスチャンバー５４は、殺菌剤噴霧チャンバー５３で殺菌剤が噴霧されたキャップ３３をエアリンスするものである。キャップ３３は、エアリンスチャンバー５４内で、コンベア９２によって搬送され、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。

エアリンスチャンバー５４から搬出されたキャップ３３は、シュート５９によって、洗浄チャンバー５５を介してキャップ装着装置１６に送られる。

洗浄チャンバー５５は、エアリンスチャンバー５４でエアリンスされたキャップ３３を洗浄するものである。キャップ３３は、洗浄チャンバー５５内で、まず洗浄ノズル８４によって、無菌水が吹き付けられ、次いで、エアブローノズル８５によって無菌エアが吹き付けられて無菌水が除去される。

本実施の形態によれば、キャップ殺菌装置５０Ｃをコンパクトに構成することができる。

なお、上述したキャップ殺菌装置（キャップ搬送・殺菌装置）５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは、実際にキャップ３３を用いた製造を行う前に過酸化水素や過酢酸洗浄剤で殺菌することが好ましい。

１０ 内容物充填システム
３０ ボトル
３３ キャップ
５０ キャップ殺菌装置
５１ 第１導入チャンバー
５２ 第２導入チャンバー
５３ 殺菌剤噴霧チャンバー
５４ エアリンスチャンバー
５５ 洗浄チャンバー

Claims (4)

1. キャップ殺菌装置であって、
   キャップが導入される第１導入チャンバーと、
   ホットエアが送り込まれる第２導入チャンバーと、
   前記第２導入チャンバーから供給されたキャップに対して殺菌剤を噴霧する殺菌剤噴霧チャンバーとを備え、
   前記第１導入チャンバー、前記第２導入チャンバー及び前記殺菌剤噴霧チャンバーは、前記キャップの搬送方向に沿ってこの順番に配置され、
   前記第１導入チャンバーと前記第２導入チャンバーとの間が隔壁によって互いに分離され、
   前記第１導入チャンバーの内部の圧力は、−１００Ｐａ以上１０Ｐａ以下に保持され、
   前記第２導入チャンバーの内部の圧力は、５０Ｐａ以上２００Ｐａ以下に保持されていることを特徴とするキャップ殺菌装置。
2. 前記殺菌剤噴霧チャンバーで殺菌剤が噴霧された前記キャップをエアリンスするエアリンスチャンバーを更に備えたことを特徴とする請求項１記載のキャップ殺菌装置。
3. 前記キャップの搬送速度が１００ｃｐｍ以上１５００ｃｐｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のキャップ殺菌装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載のキャップ殺菌装置を備えたことを特徴とする内容物充填システム。

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