JP6438265B2 - 飲料用容器の殺菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、飲料用容器に紫外線を照射して殺菌する装置に関する。

従来、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のボトルに代表される飲料用容器（以下、単に容器ということがある）に飲料を充填するにあたって、容器の内外が殺菌される。また、ボトル成形前のプリフォームの段階で殺菌されることもある。
この容器成形前及び容器成形後に殺菌するのに、過酸化水素や次亜塩素酸ソーダ等の殺菌用薬剤溶液を容器の内部に注入した後、その薬剤溶液を排出し、さらに、容器の内側を水で洗浄する作業が行われていた。

しかし、薬剤溶液による殺菌処理方法は、環境負荷が大きく、薬剤コストや廃液処理コストも高いという問題があるために、いわゆる乾式の殺菌方法が提案されている。乾式の殺菌方法としては、紫外線を照射する方法（例えば、特許文献１）及び電子線を照射する方法が知られている。ところが、電子線を照射する方法は、電子線照射により二次的に生成するＸ線を外部に漏洩させないための遮蔽構造が大きくかつ重い。また、電子線を容器に照射する殺菌装置は、電子線照射によってオゾンが生じるので、それを排気する装置が必要であり、このオゾンの回収装置も手伝って、大がかりなものになる傾向がある。これに比べて、紫外線を照射する方法は、殺菌装置の構成が簡易である。

特開平１０−２４０９２号公報

紫外線照射による容器の殺菌において、紫外線を容器にムラなく照射することが容易でない。特許文献１に記載されるように、光源で発光した紫外線を容器に導くのに線状又は棒状の導光体を用いることができるが、紫外線は導光体の先端から出射されるので、容器の内部を殺菌する場合に、底には紫外線を十分に照射できるものの、側面に殺菌に足りる紫外線を照射することは難しい。
また、飲料容器としてのプリフォームを殺菌の対象とする場合には、プリフォームの開口の径が例えば２０ｍｍ程度と小さいために、プリフォームに挿入する紫外線照射部分の寸法に制約がある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、小型の紫外線照射部分を備えながらも、容器の内部に挿入された状態で、容器の底に加えて側面にもムラなく紫外線を照射することができる容器の殺菌装置を提供することを目的とする。

かかる目的のもとになされた本発明の容器の殺菌装置は、電力の供給を受けて紫外線を発光する複数のＬＥＤ光源と、複数のＬＥＤ光源を支持し、容器の内部を相対的に往復移動して進退が可能な光源支持体と、少なくともＬＥＤ光源を覆う、光拡散カバーとを備え、光源支持体は、容器の側面に対向する側面と、容器の底面に対向する先端と、を備え、複数のＬＥＤ光源は、光源支持体の側面に均等間隔で設けられるとともに、光源支持体の先端に設けられる。

本発明における光拡散カバーは、透明な基材と、基材に含まれる、基材とは屈折率の異なる材料からなる粒子と、を含む複合材からなる。
または、本発明における光拡散カバーは、ＬＥＤ光源が対向する面側にレンズ拡散機能を備える光学材料により形成される。
ＬＥＤ光源から放射される紫外線は指向性が高いので、容器をムラなく殺菌するためには、ＬＥＤ光源の数を確保すればよい。これに対して、ＬＥＤ光源から発光される紫外線を光拡散カバーにて受光し、光拡散カバーから拡散して容器に向けて照射するようにすれば、ＬＥＤ光源を設ける数を少なくすることができる。

本発明の殺菌装置において、容器の内部への往路及び容器から外部への復路の両方において、ＬＥＤ光源から紫外線を照射することが好ましい。これにより、往路だけの場合又は復路だけの場合に比べて、容器が受ける紫外線の照射量を増やすことができる。

本発明によれば、紫外線の発光源として小型化が可能なＬＥＤを用いるので、例えば、容器としてプリフォームを殺菌対象にする場合でも、容器の内部に無理なく挿入することができる。また、ＬＥＤにより発光される紫外線はある程度の指向性を有しているが、照射方向を相違させた複数のＬＥＤを配置することにより、容器の底及び容器の側面をムラなく殺菌することができる。

本実施の形態における容器の殺菌装置の構成概略を示す図である。 図１の殺菌装置の要部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のIIｂ−IIｂ線矢視断面図、（ｃ）は底面図である。 第２実施形態における殺菌装置の要部を示す図である。 第３実施形態における殺菌装置の動作を示す図である。

〔第１実施形態〕
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における容器の殺菌装置１の最小限の構成要素を示している。
殺菌装置１は、電源２と、電源２から電力の供給を受けて紫外線ＵＶを発光する複数のＬＥＤ光源４と、複数のＬＥＤ光源４を支持し、ＰＥＴボトルの前駆体であるプリフォーム３０の内部を進退する光源支持体６と、を備えている。殺菌装置１は、プリフォーム３０の内部を紫外線ＵＶにより殺菌する装置である。ＬＥＤ光源４は、殺菌処理時に、光源支持体６を操作することにより、把持具３で支持されたプリフォーム３０の開口３１を通過して、プリフォーム３０の内部に挿入され、往復進退される。ＬＥＤ光源４は、プリフォーム３０の内部を進退しながら、紫外線ＵＶをプリフォーム３０の底面３３及び側面３５に向けて照射する。ここで、底面３３及び側面３５という直交する二つの面に向けて、紫外線ＵＶを照射するために、複数のＬＥＤ光源４は、以下に説明するように配置されている。

ＬＥＤ光源４は、図２に示すように、光源支持体６の先端６Ｅに設けられている。先端６Ｅに設けられるＬＥＤ光源４（４Ｅとする）は、専らプリフォーム３０の底面３３を対象にして紫外線ＵＶを照射して殺菌処理する。また、ＬＥＤ光源４は、光源支持体６の先端６Ｅに近い側面６Ｓにも設けられている。側面６Ｓに設けられるＬＥＤ光源４（４Ｓとする）は、専らプリフォーム３０の側面３５を対象にして紫外線ＵＶを照射して殺菌処理する。本実施形態においては、複数（４つ）のＬＥＤ光源４Ｓが、側面６Ｓの周方向に均等間隔で設けられており、この４つで一列をなすＬＥＤ光源４Ｓが、軸方向（図中の上下方向）に二列に並んで配列されている。なお、光源支持体６には、ＬＥＤ光源４に電力を供給する配線が設けられるが、図示を省略している。

さて、プリフォーム３０を殺菌処理するには、図１（ａ）に示すように、ＬＥＤ光源４を、プリフォーム３０の開口３１に挿入される際に発光させておき、開口３１に挿入されたＬＥＤ光源４は、図１（ｂ）に示す最下端の位置までの往路を移動する間に発光を継続する。ＬＥＤ光源４は、最下端まで降下すると、図１（ｃ）に示すように、発光を停止して、そのまま開口３１から退出する復路を移動して、当初の位置に復帰する。なお、復路を移動する際は、殺菌処理に関わらないので、往路よりも移動速度を速くすることができる。

以上説明したように、本実施形態の殺菌装置１は、紫外線の発光源として小型化が可能なＬＥＤ光源４（４Ｅ，４Ｄ）を用いるので、例えば、容器としてプリフォーム３０を殺菌対象にする場合でも、プリフォーム３０の内部に無理なく挿入することができる。また、ＬＥＤ光源４により発光される紫外線はある程度の指向性を有しているが、殺菌装置１は、専ら底面３３を殺菌対象とするＬＥＤ光源４Ｅと、専ら側面３５を殺菌対象とするＬＥＤ光源４Ｓを備え、かつ、光源支持体６をプリフォーム３０に進退させながら紫外線ＵＶを照射させるので、プリフォーム３０の底面３３及び側面３５をムラなく殺菌することができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を、図３を参照して説明する。
第２実施形態は、ＬＥＤ光源４を周囲から取り囲む光拡散カバー１０を備えることに加えて、ＬＥＤ光源４の数が減らされている点で、第１実施形態と相違する。以下、この相違点を中心にして、第２実施形態を説明する。

光拡散カバー１０は、概ねカップ状の形態をなしており、その内部に光源支持体６に設けられたＬＥＤ光源４が収容されるように、光源支持体６に固定される。この固定の手段は任意であるが、光拡散カバー１０の開口している上部は、ＬＥＤ光源４から発光された紫外線ＵＶが漏れ出ないように、光学的に封止されていることが好ましく、本実施形態では、光拡散カバー１０の内部に臨む面が紫外線ＵＶを反射する膜を備える光遮蔽蓋１１で、光拡散カバー１０の開口を閉じる。

本実施形態において、ＬＥＤ光源４から発光された紫外線ＵＶは、光拡散カバー１０により受光され、光拡散カバー１０を透過する過程で拡散されることにより、光拡散カバー１０から出射される際には、光拡散カバー１０の表面が全体的に均一な照度で発光する。これにより、光拡散カバー１０に対向するプリフォーム３０の部分は、光拡散カバー１０からムラのない均一な紫外線ＵＶが照射される。

光拡散カバー１０は、受光した紫外線ＵＶを拡散してから均一な照度で発光させる機能を有している限り、限定されるものでないが、例えば、ポリカーボネート、アクリル、ガラスからなる透明な基材の中に、基材とは屈折率の異なる材料からなる粒子、例えばアクリル粒子、スチレン粒子を拡散材として含む複合材を用いることができる。また、受光面側、ここでは光拡散カバー１０のＬＥＤ光源４が対向する面側にレンズ拡散機能を備える光学材料により形成される。レンズ拡散機能とは、微小でランダムなレンズアレイを、ポリカーボネートやアクリルなどの基材の表面に多数有することにより生じる。

以上説明したように、本実施形態は、光拡散カバー１０を設けることにより、ＬＥＤ光源４からの指向性の高い紫外線ＵＶを均一な照度でプリフォーム３０の殺菌対象面にムラなく照射することができる。これにより、光源支持体６に設けるＬＥＤ光源４を減らしても、ムラのない殺菌処理を実現できる。光拡散カバー１０の光り拡散性能によっては、１つのＬＥＤ光源４だけでも、プリフォーム３０の殺菌処理を実現することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を、図４を参照して説明する。第３実施形態は、用いる殺菌装置１の構成は第１，２実施形態を問わないが、プリフォーム３０を殺菌処理する手順が第１，２実施形態と相違する。以下では、この相違点を中心にして説明する。
第３実施形態は、図４（ａ）に示すように、ＬＥＤ光源４が、プリフォーム３０の開口３１に挿入される際にはすでに発光されており、開口３１に挿入されたＬＥＤ光源４は、図４（ｂ）に示す最下端の位置までの往路を移動する間に発光を継続する。ＬＥＤ光源４は、最下端まで降下すると、今度は、開口３１から退出する復路を移動するが、図４（ｃ），（ｄ）に示すように、この復路を移動する間も、発光を継続する。

以上説明したように、第３実施形態は、プリフォーム３０を進退移動する間中、発光を継続して、プリフォーム３０の殺菌処理を行う。このことは、以下のことを示唆する。
ＬＥＤ光源４が往路及び復路のそれぞれを移動するのに要する時間をｔとし、この時間ｔをかけてＬＥＤ光源４が往路又は復路の片道だけ移動すれば、所望する殺菌性能が得られるものとする。この場合には、２ｔ時間をかけてプリフォーム３０を殺菌処理するので、片道だけよりもまんべんなく紫外線ＵＶを照射することができるので、殺菌をより確実に行うことができる。一方で、ＬＥＤ光源４が移動する速度を２倍にしたとしても、往路及び復路の両方で殺菌処理をｔ時間だけ行うことができるので、所望する殺菌性能を得ることができる。このように、往路及び復路の両方でＬＥＤ光源４を発光させ、さらに、進退の移動速度を調整することにより、任意の殺菌性能を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、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したりすることが可能である。
例えば、殺菌処理対象はプリフォーム３０に限るものではなく、プリフォーム３０から成形されたペットボトルを殺菌処理する際に本発明の殺菌装置を用いることができる。
また、複数のＬＥＤ光源４を備える場合には、殺菌処理する容器あるいは要求される殺菌性能に対応して発光させるＬＥＤ光源４の数を増減することができる。

１ 殺菌装置
２ 電源
３ 把持具
４ ＬＥＤ光源
４Ｅ ＬＥＤ光源
４Ｓ ＬＥＤ光源
６ 光源支持体
６Ｅ 先端
６Ｓ 側面
１０ 光拡散カバー
１１ 光遮蔽蓋
３０ プリフォーム
３１ 開口
３３ 底面
３５ 側面
ＵＶ 紫外線

Claims (3)

1. 電力の供給を受けて紫外線を発光する複数のＬＥＤ光源と、
   複数の前記ＬＥＤ光源を支持し、殺菌対象である容器に対して相対的に進退が可能な光源支持体と、
   少なくとも前記ＬＥＤ光源を覆う、光拡散カバーと、を備え、
   前記光源支持体は、
   前記容器の側面に対向する側面と、
   前記容器の底面に対向する先端と、を備え、
   複数の前記ＬＥＤ光源は、
   前記光源支持体の前記側面に均等間隔で設けられるとともに、前記光源支持体の前記先端に設けられ、
   前記光拡散カバーは、
   透明な基材と、
   前記基材に含まれる、前記基材とは屈折率の異なる材料からなる粒子と、を含む複合材からなることを特徴とする殺菌装置。
   
2. 電力の供給を受けて紫外線を発光する複数のＬＥＤ光源と、
   複数の前記ＬＥＤ光源を支持し、殺菌対象である容器に対して相対的に進退が可能な光源支持体と、
   少なくとも前記ＬＥＤ光源を覆う、光拡散カバーと、を備え、
   前記光源支持体は、
   前記容器の側面に対向する側面と、
   前記容器の底面に対向する先端と、を備え、
   複数の前記ＬＥＤ光源は、
   前記光源支持体の前記側面に均等間隔で設けられるとともに、前記光源支持体の前記先端に設けられ、
   前記光拡散カバーは、
   前記ＬＥＤ光源が対向する面側にレンズ拡散機能を備える光学材料により形成されることを特徴とする殺菌装置。
   
3. 前記容器の内部への往路及び前記容器から外部への復路の両方において、前記ＬＥＤ光源から紫外線を照射する請求項１または請求項２に記載の殺菌装置。

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