(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
圧縮空気が上流側から下流側に向けて流れる流路の任意の位置でベンチュリ効果を生じさせることで、貯留ポットに貯えられた液状の殺菌剤を前記流路に吸引し、前記圧縮空気の圧力により前記殺菌剤をミスト状にする第一ステップと、
前記圧縮空気により搬送される、ミスト状にされた前記殺菌剤を、前記任意の位置よりも下流側の前記流路を通過する過程で気化させる第二ステップと、
を備え、
前記第一ステップにおいて、
吸込口と吐出口を備える吸引管を介して前記液状の殺菌剤を吸引し、
前記吸引管は、
前記吸込口が、前記貯留ポットに貯えられた前記液状の殺菌剤に差し入れられ、
前記吐出口が、前記ベンチュリ効果が生じた前記流路に連通し、
前記吸込口が、前記殺菌剤に差し入れられる深さdを調整することにより、吸引される前記液状の殺菌剤の量を一定に制御することを特徴とする殺菌剤の気化方法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
二流体ノズルを用いて過酸化水素のミストを生成するには、二流体ノズルに過酸化水素の水溶液を供給する系統と圧縮空気を供給する系統が必要である。飲料の充填システムは、通常、スターホイールと称される回転式の搬送装置に保持された多数の容器に対応する数の充填用ノズルを用意し、この充填用ノズルを介して飲料が充填される。特許文献1における二流体ノズルを含む過酸化水素を気化する機構も、充填用ノズルに対応する数だけ必要である。したがって、過酸化水素の水溶液を供給する系統と圧縮空気を供給する系統の全体としての数が多くなり、その構成が複雑になる。
そこで、本発明は殺菌剤を気化して殺菌対象に供給するシステムにおいて、殺菌剤及び圧縮空気に関する供給系統の構成を簡易にすることができる殺菌剤の気化方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の殺菌剤の気化方法は、圧縮空気が上流側から下流側に向けて流れる流路の任意の位置でベンチュリ効果を生じさせることで、貯留ポットに貯えられた液状の殺菌剤を流路に吸引し、圧縮空気の圧力により殺菌剤をミスト状にする第一ステップと、圧縮空気により搬送される、ミスト状にされた殺菌剤を、任意の位置よりも下流側の流路を通過する過程で気化させる第二ステップと、を備えることを特徴とする。
本発明の殺菌剤の気化方法は、ベンチュリ効果を生じさせて殺菌剤を吸引し、流路を流れる圧縮空気により殺菌剤をミスト状にする。したがって、本発明の殺菌剤の気化方法によれば、殺菌剤の供給については貯留ポットに貯えておくだけで足りるので、例えば二流体ノズルを用いる場合には殺菌剤を圧送する機構が必要になるのに比べて、システム構成を簡易かつ低コストにできる。加えて、通常、ベンチュリ効果を得るためのベンチュリ管は二流体ノズルに比べて安価であるため、本発明を適用する殺菌システムは低コストになる。
【0006】
本発明における殺菌剤の気化方法は、第一ステップにおいて、流路に吸引される液状の殺菌剤の量を一定に制御することができる。
これにより、第二ステップにおいて、圧縮空気に含まれる気化された殺菌剤の濃度を一定にできるので、所望する殺菌性能を得ることができる。
【0007】
流路に吸引される液状の殺菌剤の量を一定に制御する手段は種々採用することができるが、本発明は以下の手段を採用することができる。つまり、第一ステップにおいて、吸込口と吐出口を備える吸引管を介して液状の殺菌剤を吸引し、吸引管は、吸込口が、貯留ポットに貯えられた液状の殺菌剤に差し入れられ、吐出口が、ベンチュリ効果が生じた流路に連通し、吸込口が、殺菌剤に差し入れられる深さdを調整することにより、吸引される液状の殺菌剤の量を一定に制御することができる。
【0008】
本発明における殺菌剤の気化方法は、第二ステップにおいて、流路の周囲に設けられたヒータが流路を加熱することにより、ミスト状にされた殺菌剤を気化させることができる。
このように、流路の周囲にヒータを設ければ、ヒータを設ける場所を格別に設ける必要がないので、殺菌システムの省スペース化に寄与する
【0009】
本発明における殺菌剤の気化方法は、第一ステップにおいて、圧縮空気を予め加熱することができる。
これにより、第二ステップにおける殺菌剤の気化をより確実に行うことかできる。
【0010】
本発明は、以上説明した本発明の殺菌剤の気化方法を実現する以下の気化装置を提供する。
すなわち本発明の殺菌剤の気化装置は、圧縮空気が上流側から下流側に向けて流れる流路を有する供給管と、供給管の流路の任意の位置に設けられ、スロート部に圧力取出し口が設けられるベンチュリ管と、一端に吸込口が、他端に吐出口が設けられ、吐出口が圧力取出し口に接続される吸引管と、液状の殺菌剤が貯められ、吸引管の吸込口の側が差し入れられる貯留ポットと、ベンチュリ管よりも下流側の流路を加熱するヒータと、を備えることを特徴とする。
【0011】
本発明の殺菌剤の気化装置において、吸引管の吸込口の側が、貯留ポットに貯えられる殺菌剤への差込み深さdを、調整可能とすることが好ましい。
【0012】
本発明の殺菌剤の気化装置において、差込み深さdが、一定に制御されることが好ましい。
【0013】
本発明の殺菌剤の気化装置において、貯留ポットを昇降可能に設けることが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明の殺菌剤の気化方法によれば、殺菌剤の供給については貯留ポットに貯えておくだけで足りるので、例えば二流体ノズルを用いる場合には殺菌剤を圧送する機構が必要になるのに比べて、システム構成を簡易かつ低コストにできる。加えて、通常、ベンチュリ効果を得るためのベンチュリ管は二流体ノズルに比べて安価であるため、本発明を適用する殺菌システムは低コストになる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る殺菌システム1は、
図1に示すように、例えばPETボトルからなる容器100の内周面を殺菌する。この殺菌システム1は、温水により内周面を洗浄する洗浄ステップS1と、容器100の内部に温風を吹き込んで乾燥する乾燥ステップS3と、容器100の内部に気化された殺菌剤を吹き込んで内周面を殺菌する殺菌ステップS5と、最後に、容器100の内周面に付着した殺菌剤を洗い流すすすぎステップS7と、を含む。本実施形態は、殺菌ステップにおいて、殺菌剤を気化する方法に特徴を有している。
なお、
図1は殺菌に係るステップのみを示しているが、これらのステップからなる殺菌方法の前工程で容器100を連続的に形成したり、後工程では、容器100の内部に連続的に飲料を充填したりする。
【0017】
本実施形態の殺菌システム1では、まず、洗浄ステップS1がなされる。
洗浄ステップS1は、容器100の内周面に付着する異物を洗い流すことを目的として行われる。洗浄ステップS1は、倒立状態の容器100の口部101から内部へノズル2が挿入され、ノズル2から温水が吹き込まれることで、容器100の内周面を洗浄する。
殺菌システム1は、洗浄ステップS1を行うために、温水源5と、温水源5で生成された温水をノズル2まで導く温水管6と、温水管6に設けられるポンプ7と、を備えている。温水源5は、例えば、ヒータが備えられた水槽により構成される。
なお、吹き込まれる温水は、60〜80℃程度であればよい。
【0018】
洗浄ステップS1で洗浄された容器100は、乾燥ステップS3に供される。乾燥ステップS3は、洗浄ステップS1において内周面に残留した温水(水分)を除去することを目的に行われる。水分が内周面に残留していると、次に行われる過酸化水素による殺菌の効率が劣るためである。乾燥ステップS3は、容器100の口部101から内部へノズル3が挿入され、ノズル3から温風が吹き込まれることで、容器100の内周面に残留した水分を乾燥して除去する。
殺菌システム1は、乾燥ステップS3を行うために、エア供給源9と、エア供給源9で生成された圧縮空気をノズル3まで導くエア供給管10と、エア供給管10の周囲に設けられるヒータ11と、を備えている。
なお、吹き込まれる温風は、60〜100℃程度であればよい。
【0019】
内周面が乾燥された容器100は、次に、殺菌ステップS5に供される。殺菌ステップS5は、容器100の口部101から内部へノズル12が挿入され、ノズル12から気化された過酸化水素が吹き込まれることで、容器100の内周面を殺菌処理する。殺菌ステップS5は、過酸化水素を気化する気化装置20を備えている。この気化装置20は、本実施形態における特徴部分であり、具体的な構成は後述する。
【0020】
殺菌処理がなされた容器100は、次に、すすぎステップS7に供される。すすぎステップS7は、容器100の口部101から内部へノズル13が挿入され、ノズル13からすすぎ水が吹き込まれることで、容器100の内周面に残留した殺菌剤を洗い流す。殺菌システム1は、すすぎステップS7を行うために、すすぎ水貯留タンク14と、すすぎ水貯留タンク14に貯留されるすすぎ水をノズル13まで導くすすぎ水管15と、すすぎ水管15に設けられるポンプ16と、を備えている。すすがれた容器100は、下工程、例えば飲料の充填工程に移送される。
【0021】
次に、気化装置20について説明する。
気化装置20は、圧縮空気が流れる流路にベンチュリ効果により液状の殺菌剤を引き込むとともにミスト状にし、さらに圧縮空気をキャリアとしてミスト状の殺菌剤が流路を流れる過程で加熱することで、殺菌剤を気化させる。気化装置20は、この殺菌剤の気化をなすために、以下の構成を備える。
【0022】
気化装置20は、
図2及び
図3に示すように、圧縮空気CAが上流側から下流側に向けて流れる流路31が内部に形成される供給管30と、供給管30の流路31の任意の位置に設けられるベンチュリ管40と、一端に吸込口51が、他端に吐出口52が設けられ、吐出口52がベンチュリ管40の圧力取出し口47に接続される吸引管50と、を備える。また、気化装置20は、液状の殺菌剤Sが貯えられる貯留ポット55と、ベンチュリ管40よりも下流側において流路31を加熱するヒータ58と、を備える。
【0023】
ベンチュリ管40は、
図3の中段に示すように、円筒型のベンチュリ管であり、最も上流側に位置する入口円筒部41と、入口円筒部41の下流側に連なる入口円錐部42と、入口円錐部42の下流側に連なるスロート部43と、スロート部43の下流側に連なる出口円錐部44と、出口円錐部44に連なり、最も下流側に位置する出口円筒部45と、を備えている。ベンチュリ管40は、入口円筒部41から出口円筒部45まで貫通する流路46が形成されている。ベンチュリ管40のスロート部43には、外部と流路46を連通する圧力取出し口47が穿孔されている。
【0024】
ベンチュリ管40は、入口円筒部41と出口円筒部45は、流路46の開口径が上流側から下流側に向けて等しく形成されている。入口円錐部42は、流路46の開口径が上流側から下流側に向けて連続的に減少しており、出口円錐部44は、流路46の開口径が上流側から下流側に向けて連続的に増加している。入口円錐部42と出口円錐部44の間に位置するスロート部43は、流路46の開口径が上流側から下流側に向けて等しく形成されている。入口円錐部42と出口円錐部44を比べると、入口円錐部42の方が出口円錐部44よりも開口径が減少(変化)する程度が急峻である。
【0025】
圧縮空気CAがベンチュリ管40を通過する際に、流路46において以下の振る舞いが生じる。なお、
図3の上段の圧力線図を参照願いたい。
入口円筒部41から入った圧縮空気CAは、入口円錐部42、スロート部43を順に流れる過程で流路46が狭まるために流速が上がる。このため、ベルヌーイの定理により圧力エネルギは速度エネルギに変換されるので、スロート部43における圧力が最も降下する。スロート部43には圧力取出し口47が穿孔され、そこには吸引管50が接続されているので、吸引管50の吸込口51を介して流体を吸い込むことができる。本実施形態では、貯留ポット55に貯えられた殺菌剤Sを吸い込み、吸い込まれた殺菌剤Sは吸引管50を通ってスロート部43に対応する流路46に吐出される。流路46には圧縮空気CAが連続的に流れているので、吐出された殺菌剤Sは圧縮空気CAの力を受けて微粒化されミスト状になる。
スロート部43よりも下流側においては、下流側に向けて開口径が増加する出口円錐部44が設けられているため、圧縮空気CAの圧力が回復して、より下流側に向けて供給管30を流れる。
【0026】
貯留ポット55は、殺菌剤Sを貯える貯留槽56を備えており、ベンチュリ管40の吸引管50の下向きの延長線上に貯留槽56が位置するように配置される。貯留槽56は、殺菌システム1が連続的に運転される間に、殺菌剤Sが不足しないように容量が設定される。
貯留ポット55は、アクチュエータ57に支持されており、アクチュエータ57が駆動されることにより昇降が可能であり、
図4に示すように、貯留ポット55は吸引管50の吸込口51が貯留槽56から抜け出る下方の位置(
図4(d)参照)から吸込口51の側が貯留槽56の底の近くまで差し入れられる上方の位置(
図4(c)参照)の間で昇降可能である。
予定されていた本数の殺菌が終了し、貯留槽56に貯えられる殺菌剤Sが不足すると、貯留ポット55を下方の位置まで降下させて、殺菌剤Sを補充する。殺菌を連続的に行う際には、貯留槽56に貯えられる殺菌剤Sの液面SSから所定の深さdだけ吸引管50が差し入れられる高さに貯留ポット55を配置させる。その後は殺菌剤Sが消費されて液面SSが下がっても、吸引管50が殺菌剤Sの浮面から差し入れられる深さdが維持されるように、アクチュエータ57を駆動して貯留ポット55を上昇させる。この貯留ポット55を上昇させる制御は任意であり、殺菌を開始してからの時間の経過に基づく制御、貯留槽56に貯えられる殺菌剤Sの液面SSの高さの変化に基づく制御、貯留槽56に貯えられる殺菌剤Sの重さの変化に基づく制御を採用することができる。
この深さdによって吸引される殺菌剤Sの量が定まるので、本実施形態では吸引される殺菌剤Sの量が一定になるように、深さdを一定に制御する。以上のように、本実施形態では、差込み深さdが調整可能とされている。
【0027】
ヒータ58は、ベンチュリ管40よりも下流側の供給管30の流路31を加熱する。
ヒータ58による流路31の加熱は、流路31を圧縮空気CAによって流れるミスト状の過酸化水素を気化するためのものであるから、200〜300℃の範囲、好ましくは240〜260℃の範囲に加熱する。この加熱条件が得られるのであれば、ヒータ58の形態は問われない。本実施形態では、供給管30の外周に配置されたヒータ58を示しているが、ヒータ58を供給管30の内周面に配置することができる。
【0028】
さて、次に、殺菌システム1の動作について、気化装置20を中心にして説明する。
洗浄ステップS1及び乾燥ステップS3を経た容器100が、殺菌ステップS5の所定位置まで移送されると、エア供給源53を駆動して、供給管30の流路31に圧縮空気CAを吹き込む。このときには、吸引管50の吸込口51は貯留槽56に貯えられている殺菌剤Sの液面SSより所定の深さdまで差し入れられているのに加えて、ヒータ58が流路46を温めている。そうすると、殺菌剤Sは、吸引管50に吸い込まれ、さらにスロート部43の圧力取出し口47を通って流路46に吐出される。流路46に吐出された液状の殺菌剤Sは、流路46を流れる圧縮空気CAの力を受けてミスト状になる。本発明の第一ステップに該当する。
圧縮空気CAをキャリアとして搬送されるミスト状の殺菌剤Sは、流路46の加熱領域を通過する過程で気化される。本発明の第二ステップに該当する。気化された殺菌剤Sは、圧縮空気CAとともに容器100の内部に供給されることで、容器100の内周面の殺菌に供される。
【0029】
次に、本実施形態による殺菌システム1の効果を説明する。
はじめに、殺菌システム1における気化装置20は、ベンチュリ管40の流路46にベンチュリ効果を生じさせて殺菌剤Sを吸引管50により吸引し、流路46を流れる圧縮空気CAにより殺菌剤Sをミスト状にする。したがって、殺菌システム1によれば、殺菌剤Sの供給については貯留ポット55に貯えておくだけで足りるので、例えば二流体ノズルを用いる場合には殺菌剤Sを圧送する機構が必要になるのに比べて、システム構成を簡易かつ低コストにできる。加えて、通常、ベンチュリ管40は二流体ノズルに比べて安価であるため、気化装置20は殺菌システム1の低コスト化に寄与する。
【0030】
ここで、本実施形態では、単一の殺菌ステップS5についてのみ説明したが、実際の飲料充填システムでは、回転式の搬送装置により多数本の容器100を搬送しながらそれぞれの容器100について、気化された殺菌剤Sを供給する。したがって、処理される容器100の本数に応じた数のミスト化の手段が必要であるから、殺菌システム1のコストを下げるためには、システム構成を簡易かつ低コストにすることが重要である。
【0031】
次に、気化装置20は、吸引管50の吸込口51が殺菌剤Sの液面SSから差し入れられる深さdを一定に維持するので、吸引管50により吸引される殺菌剤Sの量を、殺菌ステップS5の進捗状況に係らず、一定にすることができる。これにより、容器100に圧縮空気CAとともに供給される殺菌剤Sの濃度を維持することができるので、容器100の殺菌効果を安定して得ることができる。しかも、本実施形態は、吸引管50に対する貯留ポット55の位置を制御するだけで足りるので、制御が簡易である。
【0032】
また、気化装置20は、ミスト状にされた殺菌剤Sを圧縮空気CAとともに流路31を通過する過程で、ヒータ58による加熱により気化されるので、ヒータ部材に直接的に触れる可能性は極めて低い。
例えば、加熱されたヒータ部材に滴下することにより液状の殺菌剤Sを気化させることもできるが、ミスト状に比べて気化に必要なエネルギが大きくなる。
また、液状の殺菌剤Sをヒータ部材に滴下すると、殺菌剤Sの種類によっては、気化後にヒータ部材に残渣が生じる。例えば、殺菌剤としての過酢酸水溶液は、化学的な平衡を保つために安定化剤を含んであり、この安定化剤が残渣となる。そうすると、必要な加熱を継続して行うことができるように、残渣を除去しなければならず、殺菌システムを連続運転する妨げとなる。
これに対して気化装置20は、ミスト状にされた殺菌剤Sが圧縮空気CAとともに流路46を通過する過程で気化されるものであるから、気化エネルギが小さくて済み、かつ残渣が生じる可能性は極めて小さいので、残渣によって連続運転の妨げが生じる可能性は極めて小さい。
さらに、気化装置20は、ヒータ58を供給管30の周囲に設ければよいので、ヒータ58を設ける場所を格別に設ける必要がないので、殺菌システム1の省スペース化に寄与する
【0033】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施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。
【0034】
本実施形態では、ヒータ58をベンチュリ管40より下流側に設ける例を示したが、ヒータをベンチュリ管40の上流側に設けることもできる。この上流側のヒータは、ベンチュリ管40に流入する圧縮空気CAを予備的に加熱するために設けることもできる。
また、圧縮空気CAを予備加熱するのであれば、殺菌ステップS5の前工程である乾燥ステップS3で用いる温風を、圧縮空気CAとして用いることができる。つまり、エア供給源9をエア供給源53として共用することができるので、殺菌システム1のコストを下げることができる。
【0035】
また、本実施形態では、吸引管50の吸込口51が殺菌剤Sの液面SSからの挿入深さdを維持するために、貯留ポット55を上昇させているが、深さdを維持できるのであれば、その手段は問われない。例えば、本発明は、消費される量だけ殺菌剤Sを継ぎ足すことを許容する。また、深さdは、例えば製品液の種類によって変動し得るものであり、製品液Xの場合にはdX、製品液Yの場合にはdYというように変えることができる。
【0036】
また、本実施形態では、洗浄ステップS1、乾燥ステップS3、殺菌ステップS5及びすすぎステップS7という手順を経る例を説明したが、本発明の要旨は殺菌ステップS5にあり、その前工程及び後工程については任意である。