特許 6769719 オゾン殺菌方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6769719

(24)【登録日】2020年9月28日

(45)【発行日】2020年10月14日

(54)【発明の名称】オゾン殺菌方法

(51)【国際特許分類】

   A61L 2/20 20060101AFI20201005BHJP

   A61L 2/04 20060101ALI20201005BHJP

   A61L 2/18 20060101ALI20201005BHJP

   B65B 55/02 20060101ALI20201005BHJP

   B65B 55/10 20060101ALI20201005BHJP

   A23L 3/3409 20060101ALI20201005BHJP

   A61L 101/10 20060101ALN20201005BHJP

   A61L 101/22 20060101ALN20201005BHJP

   A61L 101/36 20060101ALN20201005BHJP

【ＦＩ】

   A61L2/20 100

   A61L2/04

   A61L2/18 102

   B65B55/02 E

   B65B55/10 C

   A23L3/3409

   A61L101:10

   A61L101:22

   A61L101:36

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-51900(P2016-51900)

(22)【出願日】2016年3月16日

(65)【公開番号】特開2017-164260(P2017-164260A)

(43)【公開日】2017年9月21日

【審査請求日】2019年2月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】309036221

【氏名又は名称】三菱重工機械システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100077

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 充

(74)【代理人】

【識別番号】100136010

【弁理士】

【氏名又は名称】堀川 美夕紀

(74)【代理人】

【識別番号】100130030

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 夕香子

(74)【代理人】

【識別番号】100203046

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 聖子

(72)【発明者】

【氏名】杉山 茂広

(72)【発明者】

【氏名】田中 大輔

(72)【発明者】

【氏名】竹内 靖恵

(72)【発明者】

【氏名】上田 敦士

(72)【発明者】

【氏名】水野 資広

【審査官】 横山 敏志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１３０００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５９６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１７６３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２６７１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０８０２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４００７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０８００５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１３０４９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００７−５０６４８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｌ２／００−２／２８

Ａ６１Ｌ１１／００−１２／１４

Ａ２３Ｌ３／００−３／３５９８

Ｂ６５Ｂ３／００−５５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

殺菌が必要な環境を区画するチャンバの内側にオゾンガスを供給するオゾンガス供給ステップと、
前記オゾンガス供給ステップの開始に続いて、前記チャンバの内側に水を散布する水散布ステップと、
前記オゾンガスおよび前記水のミストが存在する前記チャンバ内の雰囲気を、ファンを用いて循環させる循環ステップと、を含み、
前記水散布ステップが開始された直後から、前記ファンを作動させて前記循環ステップを行うことで、前記水散布ステップおよび前記循環ステップを並行して行い、
前記循環ステップを含む第１殺菌ステップと、６０℃以上に加温された温水を前記チャンバの内側に散布する第２殺菌ステップと、を行うことで、殺菌を行い、
前記第２殺菌ステップにおいて、前記ファンを作動させる、
ことを特徴とするオゾン殺菌方法。

【請求項2】

前記オゾンガス供給ステップでは、
前記オゾンガスを加湿して得られた湿潤オゾンガスを前記チャンバの内側に供給する、
ことを特徴とする請求項１に記載のオゾン殺菌方法。

【請求項3】

前記オゾンガス供給ステップでは、
前記チャンバ内の雰囲気のオゾンガス濃度が、体積％濃度で０．５％以上となるまで前記オゾンガスまたは前記オゾンガスを加湿して得られた湿潤オゾンガスを前記チャンバの内側に供給する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のオゾン殺菌方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飲料や食品の製造設備等の環境の殺菌にオゾンガスを用いる方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

無菌環境下で清涼飲料等を容器に充填する無菌充填システムでは、薬剤や熱水等、殺菌可能な媒体を用いて容器および環境の殺菌が行われている（例えば、特許文献１）。
殺菌可能な媒体としては、オゾン（Ｏ_３）ガスも知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−８０２０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

オゾンガスは、殺菌剤等と比べて温度管理やリンス等の観点から取り扱いが容易であり、また、強力な酸化力により、殻を持つ芽胞菌等をも殺菌できるので、オゾンガスによる衛生環境の殺菌を実用化したい。
そこで、本発明は、オゾンガスを使用し、殺菌が必要な環境を対象として、実用化に足りる殺菌能力を得ることのできる殺菌方法および殺菌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】

本発明のオゾン殺菌方法は、殺菌が必要な環境を区画するチャンバの内側にオゾンガスを供給するオゾンガス供給ステップと、前記オゾンガス供給ステップの開始に続いて、チャンバの内側に水を散布する水散布ステップと、オゾンガスおよび水のミストが存在するチャンバ内の雰囲気を、ファンを用いて循環させる循環ステップと、を含み、水散布ステップが開始された直後から、ファンを作動させて循環ステップを行うことで、水散布ステップおよび前記循環ステップを並行して行い、循環ステップを含む第１殺菌ステップと、６０℃以上に加温された温水をチャンバの内側に散布する第２殺菌ステップと、を行うことで、殺菌を行い、第２殺菌ステップにおいて、ファンを作動させることを特徴とする。

【0006】

本発明のオゾン殺菌方法では、水散布ステップが開始された直後から、循環ステップを行う。

【0007】

本発明のオゾン殺菌方法におけるオゾンガス供給ステップでは、オゾンガスを加湿して得られた湿潤オゾンガスをチャンバの内側に供給することが好ましい。

【0008】

また、本発明のオゾン殺菌方法は、オゾンを含有し、かつ加湿されている湿潤オゾンガスを、殺菌が必要な環境を区画するチャンバの内側に供給するオゾンガス供給ステップと、湿潤オゾンガスが存在するチャンバ内の雰囲気を循環させる循環ステップと、を含むことを特徴とする。

【0009】

本発明のオゾン殺菌方法におけるオゾンガス供給ステップでは、チャンバ内の雰囲気のオゾンガス濃度が、体積％濃度で０．５％以上となるまでオゾンガスまたは湿潤オゾンガスをチャンバの内側に供給することが好ましい。

【0010】

本発明のオゾンガス殺菌方法は、循環ステップを含む第１殺菌ステップと、６０℃以上に加温された温水をチャンバの内側に散布する第２殺菌ステップと、を有する。

【0011】

本発明のオゾンガス殺菌装置は、殺菌が必要な環境を区画するチャンバと、オゾンを含有するオゾンガスをチャンバの内側に供給するオゾンガス供給装置と、水をチャンバの内側に散布する水散布装置と、チャンバ内の雰囲気に、チャンバ内を循環する循環流を発生させる循環手段と、を備えることを特徴とする。

【0012】

本発明におけるオゾンガス供給装置は、オゾンガスを加湿して得られた湿潤オゾンガスをチャンバの内側に供給することが好ましい。

【0013】

また、本発明のオゾン殺菌装置は、殺菌が必要な環境を区画するチャンバと、オゾンを含有し、かつ加湿されている湿潤オゾンガスをチャンバの内側に供給する湿潤オゾンガス供給装置と、チャンバ内の雰囲気に、チャンバ内を循環する循環流を発生させる循環手段と、を備えることを特徴とする。

【0014】

本発明の無菌充填機は、上述のオゾン殺菌装置と、チャンバ内で容器に内容物を充填する充填装置と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、オゾンガスとミスト状の水とを別々にチャンバ内に供給する、あるいは、湿潤オゾンガスをチャンバ内に供給し、チャンバ内の雰囲気を循環させることにより、チャンバ内に供給されたオゾンガスに含まれるＯ_３を最大限に利用し、実用化に足りる殺菌能力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態に係る無菌充填機を模式的に示す平面図である。

【図2】（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る殺菌方法を説明するための図である。

【図3】（ａ）〜（ｃ）は、オゾンガスおよび水が存在するチャンバ内で形成された循環流により得られる作用を説明するための図である。

【図4】第２実施形態に係る無菌充填機を模式的に示す平面図である。

【図5】第２実施形態に係る殺菌方法を説明するための図である。

【図6】第３実施形態に係る無菌充填機を模式的に示す平面図である。

【図7】本発明の変形例に係る無菌充填機を模式的に示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。
以下で説明する各実施形態では、本発明の殺菌装置を備えた無菌充填機を例に取り、説明する。
〔第１実施形態〕
まず、図１を参照し、無菌充填機１の構成を簡単に説明する。
無菌充填機１は、図示しない容器を搬送しながら洗浄・殺菌し、清涼飲料等の飲料を容器に充填した後、容器の口部を閉塞する。
無菌充填機１による処理は、大気に対して陽圧としたチャンバ２内で行われる。
無菌充填機１は、チャンバ２と、チャンバ２内に配置された殺菌装置１５と、充填装置１１と、キャッパ１２とを備えている。殺菌装置１５，充填装置１１およびキャッパ１２と、コンベヤ１３，１４および複数の回転体１６等とを含んで、容器の搬送装置が構成されている。チャンバ２内は、図示しない隔壁により、殺菌装置１５が配置される第１区画と、充填装置１１およびキャッパ１２が配置される第２区画とに区分されており、異物混入防止のため、第１区画内の圧力に対して第２区画内の圧力を高くしている。
なお、搬送装置の構成は、図示したものに限らず、適宜に構成することができる。

【0018】

容器の構成は特に限定されない。容器は、例えば、ＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）等の樹脂材料から形成されたボトルや、アルミニウム合金等の金属材料から形成されたボトル缶である。

【0019】

チャンバ２は、飲料を充填するにあたり、殺菌により衛生を確保する必要のある環境１Ｅを区画している。
無菌充填機１は、環境１Ｅつまりチャンバ２の内側を殺菌するオゾン殺菌装置１０を含んで構成されている。環境１Ｅは、オゾン殺菌装置１０により、所定の頻度で殺菌される。
オゾン殺菌装置１０による殺菌対象は、例えば、殺菌装置１５、充填装置１１、キャッパ１２、コンベヤ１３，１４、回転体１６等を構成する部材や、チャンバ２の内壁２Ｗ、チャンバ２内のフロア、そしてチャンバ２の内部空間である。つまり、チャンバ２内に配置される部材や、チャンバ２自体、そしてチャンバ２内の気体を含め、チャンバ２の内部の全体が、オゾン殺菌装置１０により殺菌される。そうして無菌化されたチャンバ２内で、無菌充填機１は、容器を搬送しつつ、例えば、薬剤や熱水を用いて、あるいはオゾンガスを用いて容器を殺菌し、清浄な容器の内部に飲料（内容物）を充填する。

【0020】

本実施形態は、オゾン（Ｏ_３）ガスおよび水のミストがチャンバ２内に存在する状態で、チャンバ２内の雰囲気２Ａに流動を与えてチャンバ２内を循環させることを特徴としている。
以下、チャンバ２内の環境１Ｅを殺菌するオゾン殺菌装置１０の構成について説明する。
オゾン殺菌装置１０（図１）は、上述したチャンバ２と、オゾンガス供給装置３と、水ミスト供給装置４（水散布装置）と、循環ファン５と、温水散布装置６とを備えている。

【0021】

オゾンガス供給装置３は、オゾンを含有するオゾンガスをチャンバ２内に供給する。オゾンガス供給装置３は、オゾンガス生成器３１と、生成されたオゾンガスをチャンバ２内に供給する供給部３２とを備えている。オゾンガスは空気よりも重いため、供給部３２を通じて上方からチャンバ２内に供給されることが好ましい。
オゾンガス生成器３１は、酸素（Ｏ_２）ガスを原料として、酸素ガスの一部がオゾン（Ｏ_３）ガスに置換されたガスを生成する。原料ガスとして、酸素を含む他のガス、例えば空気を用いることも可能である。

【0022】

本明細書において、「オゾンガス」は、オゾン（Ｏ_３）ガスと、酸素（Ｏ_２）ガス等の他のガスとが混合したガスのことも含むものとする。かかる混合ガスにおけるオゾン濃度は、典型的には、体積％濃度で１０％〜２０％程度である。

【0023】

オゾン生成の方式には無声放電方式、電気分解方式、紫外線ランプ方式等がある。工業的用途には無声放電方式が用いられており、無声放電方式を適用することが好ましいが、他の方式を採用することを妨げない。ここで、無声放電（Silent discharge）とは、平行電極間に誘電体（dielectric）を設け、この間に酸素ガスを供給し、両極間に交流高電圧を印加する際に観察される放電現象である。この無声放電により気体中に電子ｅが放出される。この電子ｅを安定な酸素分子Ｏ_２に衝突させて、酸素分子Ｏ_２を酸素原子Ｏに解離させるステップ（１）と、酸素原子Ｏ、酸素分子Ｏ_２、および第三の物質Ｍ（例えば、窒素分子）を含めた三体衝突が生ずるステップ（２）とにより、オゾンが生成される。オゾンガスには、第三の物質も含まれる。
ステップ（１） Ｏ２＋ｅ→２Ｏ＋ｅ
ステップ（２） Ｏ＋Ｏ２＋Ｍ→Ｏ３＋Ｍ
また、必要に応じてＰＳＡ法（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ： 圧力スイング法）によるオゾン濃縮が併用されることもある。

【0024】

水ミスト供給装置４は、水道等の水供給源に接続されたノズル４１を含んで構成されており、ノズル４１を通じてチャンバ２内に水を散布する。ノズル４１の小さな開口からは霧状の水（水ミスト）が噴霧される。
公知の適宜な方法により水をミスト化することができる。例えば、ポンプや圧縮空気等により水を圧送してノズル４１からミストを噴霧することができる。あるいは、高速の空気流を利用して水を吸い上げて霧状にするジェット式や、超音波を水に照射することで水を霧状にする超音波式によっても、ノズル４１から水のミストを噴霧することができる。

【0025】

少なくとも１つの水ミスト供給装置４がオゾン殺菌装置１０に備えられていれば足りるが、２以上の水ミスト供給装置４がオゾン殺菌装置１０に備えられていてもよい。例えば、破線で示す位置にも、水ミスト供給装置４を設けることができる。

【0026】

オゾンガスは、水（Ｈ_２Ｏ）を介して菌（有機物）と化学反応することで殺菌作用を発揮する。
環境１Ｅの殺菌にオゾンガスと共に用いる水としては、一般の上水道からの常温の水を用いることができる。水は、安価であり、排液処理も必要ない。
水を介した反応に伴って強い殺菌力が得られるので、水自体に殺菌力は必要ないが、加温した水、あるいは過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）や過酢酸（ＣＨ_３ＣＯＯＯＨ）等の薬剤を加えた酸性水を用いることも、殺菌能力を上積みする等の目的から許容される。水を加温すると、反応が促進されて殺菌力が向上する。酸性水には、オゾン濃度を安定させる効果がある。
本明細書において、「水」には、温水や、酸性水も含まれる。

【0027】

循環ファン５は、チャンバ２内の雰囲気２Ａに、チャンバ２内を循環する循環流ＦＣを発生させる。ここでは、チャンバ２の内部に循環ファン５が設置されている。循環ファン５のブレードの回転に伴い、チャンバ２内のガスが循環ファン５に吸い込まれつつ、循環ファン５から送り出されることにより、チャンバ２内でガスが循環される。
ここで、「循環」は、自然対流を含まず、強制的な流れをチャンバ２内の雰囲気２Ａの全体に与えてチャンバ２内を循環させることをいうものとする。
循環ファン５として、遠心ファンや軸流ファン等の適宜な送風機、あるいはブロワを用いることができる。
また、無菌エアを無菌チャンバ２内に供給するためにチャンバ２の天井等に設置されているファンフィルターユニットの外気取り込み経路をダンパー等で閉じ、内気循環に変更することで、循環ファン５に代替することも可能である。

【0028】

温水散布装置６は、６０℃以上に加温された温水をチャンバ２内に散布する。この温水散布装置６は、無菌水を貯留するタンク等の無菌水供給源６１と、無菌水を加温するヒータ６２と、加温された無菌温水（以下、単に温水）を圧送するポンプ６３と、温水をチャンバ２内に散布するスプリンクラ６４とを備えている。スプリンクラ６４は、チャンバ２内に設置された装置よりも上方からノズル６４Ａにより温水を散布する。
なお、温水散布装置６が、スプリンクラ６４に代えて、チャンバ２内に温水を噴射するノズルを備えて構成されていてもよい。

【0029】

本実施形態では、以下で説明する方法により、容器に飲料が充填される環境１Ｅを殺菌する。
まず、図２（ａ）に示すように、オゾンガス供給装置３により、チャンバ２内にオゾンガスを吹き込み、チャンバ２内にオゾンガスを充満させる（オゾンガス供給ステップＳ１１）。チャンバ２内の雰囲気２Ａのオゾンガス濃度が、体積％濃度で０．５％以上となるまで、チャンバ２内にオゾンガスを供給することが好ましい。環境１Ｅの殺菌に許容される殺菌時間も考慮する必要があるが、殺菌能力を高める観点からは、できるだけ高い濃度のオゾンガスをチャンバ２内に充満させることが好ましい。

【0030】

オゾンガス供給ステップＳ１１では循環ファン５を停止していてもよいが、循環ファン５を作動させてチャンバ２内の雰囲気２Ａを循環させると、チャンバ２内のオゾンガスの濃度が均一化されるので好ましい。

【0031】

オゾンガス供給ステップＳ１１に続いて、あるいは並行して、図２（ｂ）に示すように、水ミスト供給装置４によりチャンバ２内に水を散布しながら、循環ファン５を作動させてチャンバ２内の雰囲気２Ａを循環させる（水散布ステップＳ１２および循環ステップＳ１３）。このとき、チャンバ２内には、オゾンガスおよび水ミストが存在している。そのチャンバ２内の雰囲気２Ａには、チャンバ２内で循環する循環流ＦＣが形成される。

【0032】

チャンバ２内に水が散布されると、チャンバ２内の装置の部材等に水が付着するほか、チャンバ２内の循環流ＦＣに水ミストが巻き込まれながら流動する。水は、自重により、いずれチャンバ２内の装置の部材やフロアに滴下するものの、水のミストが循環流ＦＣに巻き込まれて雰囲気２Ａ中を流動している間に、後述するように高い殺菌効果を得ることができる。

【0033】

水ミスト供給装置４のノズル４１から噴霧された水ミストは、循環流ＦＣに乗ってチャンバ２内の全体に拡散される。ノズル４１から噴霧された霧粒が細かい程、少ない水によりチャンバ２内の全体に亘り濡らすことができる。例えば、チャンバ２の内壁２Ｗの表面積の１平米あたり０．１〜１０Ｌ（リットル）の量の水をノズル４１から噴霧することにより、チャンバ２の内壁２Ｗや、チャンバ２内に設置された装置の部材の全体を満遍なく水で濡らすことができる。水ミストの粒径は、例えば、数μｍ〜数十μｍである。
散布される水の量は、より好ましくは、０．５〜２．０Ｌ／ｍ^２である。例示した水の量は、チャンバ２内に散布される水の合計の量であり、２つの水ミスト供給装置４が用いられる場合は、各水ミスト供給装置４により、例えば、半量ずつ散布される。

【0034】

水散布ステップＳ１２および循環ステップＳ１３において、チャンバ２内には、オゾンガスと水との気液界面が随所に形成される。
ここでいう「気液界面」は、例えば、チャンバ２の内壁２Ｗに付着した水と、周囲のオゾンガスとの界面に相当する。また、循環流ＦＣに巻き込まれながら移動する水ミストの表面に存在する気液界面にも相当する。本明細書において、「気液界面」は、これらの気液界面を包含している。
オゾンガスと水とが接触している気液界面において、オゾンガスが水を介して有機物と反応し、その反応時に生成されるヒドロキシラジカル等のラジカルが発現する酸化力によって有機物が分解される。この酸化力は強力であって、芽胞菌等の殻を持つ菌をも、その殻を破壊して死滅させることができる。

【0035】

ここで、オゾンガスを用いることにより得られる殺菌能力は、オゾンガスの濃度にも依存する。チャンバ２内のオゾンガス濃度は、上述したように例えば、体積％濃度で０．５％であり、高いとは言えない。したがって、環境１Ｅの殺菌に要求される、例えば５分〜２０分間程度の時間内で、チャンバ２内の随所にオゾンガスと水との気液界面を形成し、その気液界面と有機物とが接触する機会を多くすることが、殺菌能力の向上に寄与する。
本実施形態では、オゾンガスおよび水ミストが存在するチャンバ２内の雰囲気２Ａを所定時間だけ循環させることに伴う殺菌作用により、チャンバ２内の全体に亘り十分に殺菌することができる。

【0036】

以上で述べたステップＳ１１〜Ｓ１３により、オゾンガスおよび水を用いる第１殺菌ステップＳ１が完了する。
続いて、図２（ｃ）に示すように、温水の散布により殺菌する第２殺菌ステップＳ２（温水散布ステップ）を行う。この第２殺菌ステップＳ２では、主としてカビを殺菌対象としている。
第２殺菌ステップＳ２では、温水散布装置６により、６０℃以上の温水をスプリンクラ６４を通じてチャンバ２の天井から下方に向けて散布する。温水は、スプリンクラ６４の複数のノズル６４Ａから、チャンバ２内の全体に散布される。
カビを含め、第１殺菌ステップＳ１の後に残存していた菌は、温水の熱により死滅する。
殺菌能力をより十分に確保するため、６５℃以上の温水をノズル６４Ａから１０秒間以上噴射することで、その間、チャンバ２内の全体を６０℃以上に保つことが好ましい。
第２殺菌ステップＳ２では、循環ファン５を停止していてもよいが、循環ファン５を作動させていると、チャンバ２内の雰囲気温度の上昇を促進させることができる。

【0037】

温水の散布により、チャンバ２の内部が洗い流される。つまり、第２殺菌ステップＳ２は、第１殺菌ステップＳ１による残留物のリンスも兼ねている。
温水散布による殺菌およびリンスを確実に行う観点から、例えば、５０〜２００Ｌ／ｍ^２程度の温水を散布することが好ましい。

【0038】

以上により、環境１Ｅの殺菌が完了する。オゾンは活性種であるため、チャンバ２内のオゾンガスはいずれ酸素ガスへと変化して安定する。オゾンガスは、例えば、活性炭等を通すことにより容易に無害化することができるので、排出処理が容易である。

【0039】

さて、図３を参照し、オゾンガスおよび水ミストが供給されたチャンバ２内で循環流ＦＣが形成されることによる作用を説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、チャンバ２内の部材の表面７に付着したり雰囲気２Ａ中に存在する水Ｗ１，Ｗ２と、チャンバ２内の雰囲気２Ａに含まれるオゾン（Ｏ_３）ガスとの或る一瞬を捉えたものである。部材の表面７に、菌（有機物）が存在するものとして説明する。
オゾンガスと水Ｗ１とが接触している気液界面１００（図３（ａ））において、オゾンガスが水Ｗ１を介して有機物と反応する。そのとき、ヒドロキシラジカル等のラジカルを放出し、オゾンガスおよび有機物の分解を伴いながら、反応が進行する。

【0040】

ここで、仮に、チャンバ２内の雰囲気２Ａが流動しておらず、有機物との反応により生成された酸素等のガス（図３（ａ）に「Ｏ_２」と図示）がその場に留まると、その場に存在する有機物の分解がそれ以上には進行しない。
しかし、本実施形態では、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、チャンバ２内の循環流ＦＣにより、反応後のガス（Ｏ_２）がその場から流れ去り、それに伴い、新たにオゾンガス（Ｏ_３）が流入する。つまり、有機物との反応によりオゾンガスが消費されても、循環流ＦＣにより、次から次へとオゾンガスが供給されるので、有機物を確実に分解することができる。

【0041】

水を介したオゾンガスと有機物との反応は、チャンバ２内の循環流ＦＣの中でも起こっている。循環流ＦＣに巻き込まれている水ミストＷ２の表面は、オゾンガスと水との気液界面１００に相当する。循環流ＦＣは、オゾンガスに無数の水ミストＷ２を巻き込みながら流れているので、チャンバ２の内部空間や、チャンバ２内に配置された部材の表面７に存在する有機物がオゾンガスおよび水ミストＷ２に接触して分解される。循環流ＦＣにおいて、水ミストＷ２は周囲のオゾンガスに対して相対的に変位するように流れており、循環流ＦＣに巻き込まれている水ミストＷ２にも、図３（ａ）および（ｂ）に示す水Ｗ１と同様に、次々と新たなオゾンガスが供給されるので、殺菌を効率よく行える。
上記のように循環流ＦＣに巻き込まれつつ流動する水ミストＷ２により、殺菌効果を高めることができる。殺菌効果を高める観点より、水散布ステップＳ１２の開始直後から循環ファン５を作動させて循環流ＦＣを形成することが好ましい。

【0042】

図３（ｃ）は、水散布ステップＳ１２が開始された直後に、水ミストＷ２が部材の表面７に付着している様子を示している。水の散布が開始された直後であるため、部材の表面７には、水ミストＷ２が互いに分離した状態で存在している。このように水ミストＷ２が表面７に付着していると、その後に、表面７に別の水ミストＷ２が降り掛かり水ミストＷ２同士が結合して作られる水溜まりに比べて、気液界面１００の表面積が大きい。しかも、水ミストＷ２の周囲が雰囲気２Ａに開放されているので、水ミストＷ２とオゾンガスとの気液界面１００で有機物との反応により生成されたガスがその場からスムーズに流出し、新たなオゾンガスに置き換わる。以上で述べた観点からも、殺菌を効率よく行える。
水ミストＷ２が互いに分離した状態で部材の表面７に存在するとき、つまり、水散布ステップＳ１２が開始された直後は、それ以降と比べてチャンバ２内のオゾンガスの濃度が高い。オゾンガスの濃度が高い、水散布ステップＳ１２の開始直後において殺菌効果が高いことは、殺菌能力向上への貢献度が高い。

【0043】

上記より示唆されているが、水散布ステップＳ１２を開始する前には、チャンバ２内に水が散布されておらず、部材の表面７が濡れていないことが好ましい。先にチャンバ２内に散布された水が部材の表面７に滞留しているとすれば、オゾンガスは水に溶け難いので、オゾンガスが有機物にアクセスするにあたり、水が障壁となって、それ以上にオゾンガスと有機物との反応が起こり難い。そのため、スプリンクラ６４により温水を散布する第２殺菌ステップＳ２は、水散布ステップＳ１２および循環ステップＳ１３よりも後に行う必要がある。

【0044】

図３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明した現象が複合的に生じることにより、チャンバ２内の全体として、オゾンガスと有機物とが継続して反応しており、チャンバ２内の全体に亘って殺菌が行われることとなる。
したがって、チャンバ２内のオゾンガスの濃度が低いとしても、所定の殺菌時間内に十分に殺菌することができる。

【0045】

ところで、オゾンガスおよび水を用いて殺菌対象を殺菌する方法としては、他に、オゾンガスの微小気泡を溶存させた水、あるいは電気分解により水に含まれる酸素を利用して作られたオゾン水をスプリンクラ等によりチャンバ２内に噴射する方法も考えられる。しかし、その方法により得られる水中のオゾンガス濃度は低いので、それらの水を大量に使用したとしても、十分な殺菌能力を得ることが難しい。オゾンガスの微小気泡を溶存させた水やオゾン水のオゾンガス濃度は、濃度を高めるために低温環境にて生成した場合でも、体積％濃度で数ｍｇ／Ｌ〜数十ｍｇ／Ｌであり、それらの水を大量に使用したとしても、十分な殺菌能力を得ることが難しく、コストも高くつく。

【0046】

以上で説明した本実施形態によれば、オゾンガスおよび水のミストを別々にチャンバ２内に供給し、チャンバ２内の雰囲気２Ａに循環流ＦＣを形成することにより、チャンバ２内に供給されたオゾンガスに含まれるＯ_３を最大限に利用して高い殺菌能力を得ることができる。本実施形態の殺菌方法によれば、要求される殺菌時間内に、生存菌を１／１０^６に減少させるレベル６Ｄの殺菌能力を実現することができる。オゾンガス供給ステップＳ１１により０．５％以上の体積％濃度となるまでオゾンガスをチャンバ２内に供給して上述のように殺菌を行うことにより、オゾンガスを補充しないでレベル６Ｄの殺菌能力が得られることが確認されている。
本実施形態の殺菌方法に用いる水およびオゾンガスは、薬剤や熱水等を用いる場合と比べて、処理や装置のコストが安価であり、容器に匂いが残留しない。

【0047】

〔第２実施形態〕
次に、図４を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。
以下、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。
第２実施形態では、オゾンガスおよび水を用いる殺菌方法による殺菌能力をさらに高めるため、加湿されたオゾンガスを用いる。

【0048】

第２実施形態のオゾン殺菌装置１０は、図４に示すように、チャンバ２と、加湿機能を有するオゾンガス供給装置３と、水ミスト供給装置４と、循環ファン５とを備えている。
オゾンガス供給装置３（湿潤オゾンガス供給装置）は、オゾンガス生成器３１と、生成されたオゾンガスを加湿する加湿部３３と、供給部３２とを備えている。
加湿部３３は、オゾンガス生成器３１により生成されたオゾンガスに水を含ませることで、意図的に湿度が高められた湿潤オゾンガスを得る。湿潤オゾンガスの湿度は、例えば、９０％以上である。湿潤オゾンガスが供給部３２によりチャンバ２内に供給される。

【0049】

適宜な方法によりオゾンガスを加湿することができる。加湿方法の例としては、水中にオゾンガスをバブリングさせる気泡溶解法、別々に生成された湿潤ガス（酸素等）とオゾンガスとを混合する混合法、シャワー状に散布される水にオゾンガスを供給するシャワー法等を挙げることができる。

【0050】

図５を参照し、環境１Ｅを殺菌する第２実施形態の殺菌方法について説明する。
まず、オゾンガス供給装置３により、湿潤オゾンガスをチャンバ２内に供給する（湿潤オゾンガス供給ステップＳ３１）。第１実施形態と同様に、オゾンガス濃度が０．５％以上となるように湿潤オゾンガスをチャンバ２内に充満させることが好ましい。また、循環ファン５を作動させ、オゾンガス濃度の均一化を図ることも好ましい。

【0051】

ステップＳ３１に続いて、あるいは並行して、水ミスト供給装置４によりチャンバ２内に水を散布するとともに、循環ファン５を作動させる（水散布ステップＳ１２および循環ステップＳ１３）。ステップＳ１２，Ｓ１３の間に、オゾンガスと水とがチャンバ２内の随所で形成する気液界面１００（図３）において有機物が分解される。

【0052】

さらに、第２実施形態では、次の殺菌作用が得られる。
チャンバ２内には、水ミスト供給装置４により散布される水に加えて、湿潤オゾンガス中の水分も存在するので、チャンバ２内の雰囲気２Ａ中の水分量が第１実施形態におけるチャンバ２内の水分量よりも多い。湿潤オゾンガス中に含まれる水蒸気とオゾンガスとに有機物が接触することにより、殺菌が行われる。チャンバ２内の循環流ＦＣにおいて、湿潤オゾンガス中の水蒸気とオゾンガスとが相対的に流動することで、水蒸気の周囲のオゾンガスが次々に入れ替わるので、オゾンガスと有機物との反応が停滞せずに継続して行われる。
第２実施形態によれば、湿潤オゾンガスに含まれる水蒸気の分だけ、殺菌能力を高めることができる。

【0053】

参考として、ある一点空間に、体積％濃度で１０％のオゾンガスを１０Ｌ／minの流量で供給し、バブリングによる加湿有無をパラメータとして実施した殺菌試験結果を下記の表に示す。殺菌対象は、Bacillus atrophaeusであり、殺菌時間は６０秒である。

【0054】

【表1】

【0055】

ＬＲＶ（Logarithmic Reduction Value）は、菌の対数減少値であり、ＬＲＶ「１」は，10個の菌を1個に減少させる殺菌性能を意味する。
上記の表より、オゾンガスを加湿すると、殺菌性能（能力）が向上する。

【0056】

第２実施形態によれば、カビについても、６Ｄの殺菌能力を実現できる。
したがって、第２実施形態では、第２殺菌ステップＳ２としての温水散布が必要ない。そのため、無菌水や加温に要するコストを抑えることができる。また、温水散布が必要ない分、殺菌時間を短縮したり、あるいは、省略した温水散布の時間の分だけ、オゾンガスおよび水を用いる殺菌ステップに時間を掛けて、殺菌能力を高めることができる。

【0057】

なお、第２実施形態においても、第２殺菌ステップＳ２として温水散布を行うことを妨げるものではない。ステップＳ３１とステップＳ１２，Ｓ１３に続いて、あるいは並行して、上述した温水散布装置６によりチャンバ２内に温水を散布することも許容される。

【0058】

〔第３実施形態〕
図６は、本発明の第３実施形態を示している。
第３実施形態では、チャンバ２内に湿潤オゾンガスを供給する。チャンバ２内には水を散布しないことが第２実施形態とは相違する。
第３実施形態のオゾン殺菌装置１０は、図６に示すように、チャンバ２と、加湿機能を有するオゾンガス供給装置３と、循環ファン５とを備えている。
チャンバ２内に湿潤オゾンガスを充満させ、湿潤オゾンガスが存在するチャンバ２内の雰囲気２Ａに循環流ＦＣを形成する。そうすることで、湿潤オゾンガスに含まれる水分に対して、その水分の周囲のオゾンガスが相対的に流動するので、水を介したオゾンガスと有機物との反応が停滞せずに進行する。循環流ＦＣにより湿潤オゾンガスがチャンバ２内の隅々にまで行き渡るので、チャンバ２の内部の全体に亘り、湿潤オゾンガスが接触した部材の表面等が殺菌される。

【0059】

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することが可能である。
図７に示す例のように、チャンバ２に接続されたダクト８の一端から、ダクト８内に配置されたファン９によってチャンバ２内のガスの一部をダクト８内に吸い出し、ダクト８の他端からチャンバ２内にガスを送り込むことにより、チャンバ２内の雰囲気が循環するように構成することもできる。この場合、ダクト８およびファン９が循環手段に相当する。

【0060】

チャンバ２内に供給したオゾンガスを回収し、環境１Ｅや容器の殺菌にリサイクルすることにより、コストダウンすることができる。

【符号の説明】

【0061】

１ 無菌充填機
１Ｅ 環境
２ チャンバ
２Ａ 雰囲気
２Ｗ 内壁
３ オゾンガス供給装置
４ 水ミスト供給装置（水散布装置）
５ 循環ファン（循環手段）
６ 温水散布装置
７ 表面
８ ダクト
９ ファン
１０ オゾン殺菌装置
１１ 充填装置
１２ キャッパ
１３，１４ コンベヤ
１５ 殺菌装置
１６ 回転体
３１ オゾンガス生成器
３２ 供給部
３３ 加湿部
４１ ノズル
６１ 無菌水供給源
６２ ヒータ
６３ ポンプ
６４ スプリンクラ
６４Ａ ノズル
１００ 気液界面
ＦＣ 循環流
Ｓ１ 第１殺菌ステップ
Ｓ２ 第２殺菌ステップ
Ｓ１１ オゾンガス供給ステップ
Ｓ１２ 水散布ステップ
Ｓ１３ 循環ステップ
Ｓ３１ 湿潤オゾンガス供給ステップ
Ｗ１ 水
Ｗ２ 水ミスト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】