JP2001171623A - 冷却機構を具えた殺菌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高出力のパルス光を放出することに因み、過
熱状態になりやすい放電管を、効果的に冷却し得る新規
な冷却機構を具えた殺菌装置を提供する。 【解決手段】 本発明の冷却機構を具えた殺菌装置１
は、ランプハウス１０内に放電管１１と、リフレクタ１
２とを具えて成る殺菌ランプ５から高出力のパルス光を
殺菌対象物に照射して殺菌処理を行うものであって、こ
のランプハウス１０内には、放電管１１そのものを冷却
する作動風が供給される。またランプハウス１０内を仕
切るようにリフレクタ１２を構成したことによって、作
動風を放電管１１に沿った長手方向に流すようにし、更
にリフレクタ１２に形成された冷却スリット１２Ａによ
って、リフレクタ１２の背面を流れる作動風をほぼ放電
管１１の直交方向から作用させるようにしたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高出力のパルス光
を樹脂製の飲料用ボトル等のワークに照射して殺菌処理
を行う装置に関するものであって、特に高出力のパルス
光を放出することに因み、過熱状態になりやすい放電管
を、効果的に冷却し得る冷却機構を具えた新規な殺菌装
置に係るものである。

【０００２】

【発明の背景】近時ＰＥＴボトルと呼ばれるポリエチレ
ンテレフタレート製の樹脂製のボトルに充填された飲料
が広く普及をみている。このものは、容器が樹脂製のボ
トルであることに因んで、製造時に通常行われている殺
菌においても、樹脂製ボトルに適した手法が採られてい
る。具体的には、容器が樹脂製であるため長時間、高温
雰囲気下におく殺菌手法は、極めて不向きであって、こ
のため従来、殺菌作用のある紫外線等をボトル内部やキ
ャップ等に照射する手法が多く採られていた。因みにこ
のような殺菌手法については、例えば特許第２５７１４
３７号「容器殺菌装置」や実公昭６２−４０５９６号
「閃光殺菌装置」等に開示されている。

【０００３】ところで閃光殺菌すなわち高出力のパルス
光を照射する殺菌手法では、パルス光を放出する放電管
そのものが高温を発するものであり、そのため放電管に
風を送り冷却を図ることが、前記実公昭６２−４０５９
６号に開示されている。しかしながら、この開示内容
は、単に放電管に風を送り込むという簡単な冷却手法で
あって、冷却を効率的に行う技術的な工夫については開
示されていなかった。加えて殺菌対象物が樹脂製の容器
等である場合には、殺菌雰囲気が過熱状態になれば、当
然、素材の溶融等の変質を生起させることもあり、この
ような点においても、より厳密に温度管理が行える冷却
手法が求められていた。もちろんこのような冷却にあた
って、送り込んだ風から雑菌が混入して飲料物等の内容
物が汚染されることの防止を、まず第一に考慮すること
はいうまでもない。

【０００４】

【開発を試みた技術的課題】本発明はこのような背景を
認識してなされたものであって、作動風による雑菌等の
混入を完全に回避しながら、効率的に殺菌ランプを冷却
するとともに、処理ゾーンにおける素材への悪影響を防
止する冷却機構を具えた新規な殺菌装置の開発を試みた
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち請求項１記載の
冷却機構を具えた殺菌装置は、殺菌ランプから高出力の
パルス光を放出させ、これを殺菌対象物に照射して殺菌
処理を行う装置において、前記殺菌ランプは、ランプハ
ウス内にパルス光を放出する放電管と、この光を反射さ
せるリフレクタとを具えて成るとともに、ランプハウス
内には、放電管そのものを冷却する作動風が供給される
ことを特徴として成るものである。この発明によれば、
紫外線と熱とを相乗的に作用させた効果的な殺菌が行え
るとともに、高温状態になる放電管そのものを効率的に
冷却するため、放電管内部の電極の劣化を効果的に防止
し、放電管の長寿命化が図れる。また冷却作用を担う作
動風そのものも、パルス光によって殺菌されるため、作
動風から感染して飲料物等の内容物を汚染してしまうこ
とがない。

【０００６】また請求項２記載の冷却機構を具えた殺菌
装置は、前記請求項１記載の要件に加え、前記作動風
は、放電管に沿った長手方向と、放電管の長手方向にほ
ぼ直交する方向との、少なくとも二系統から作用するこ
とを特徴として成るものである。この発明によれば、放
電管は、少なくとも二系統の作動風、すなわち長手方向
に沿った風と、長手方向にほぼ直交する方向から送られ
る風とによって、より効率的に冷却される。

【０００７】更にまた請求項３記載の冷却機構を具えた
殺菌装置は、前記請求項２記載の要件に加え、前記作動
風を少なくとも二系統から作用させるにあたっては、前
記リフレクタによって、ランプハウス内を仕切るように
構成するとともに、作動風をリフレクタの背面から放電
管に作用させるためのスリットを、リフレクタに形成し
たことを特徴として成るものである。この発明によれ
ば、特に新たな部材を要することなく、リフレクタの構
造を一部変更する程度、すなわち仕切り構造とスリット
を形成する程度で、リフレクタ後背部から放電管に作用
する作動風を簡単に構成し得る。またこのため装置のコ
ストも安価に抑えることができ、メンテナンスも容易に
行い得る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の冷却機構を具えた殺
菌装置１を図示の実施の形態に基づいて具体的に説明す
る。なお本発明の殺菌装置１は、食品、包装材、容器、
医療機器、医薬品、水など種々のものを殺菌対象とする
ものであるが、以下の説明では飲料物を充填するポリエ
チレンテレフタレート製のボトルＢを例に挙げ、特にそ
の口頸部Ｎの外側全面を殺菌する実施の形態について説
明する。因みにこの口頸部Ｎを殺菌するにあたっては、
従来、紫外線による照射手法が多く採用されていたが、
この口頸部Ｎが、平面視ほぼ円形であることや、キャッ
プを螺合させるためのネジ部凹凸が形成されているこ
と、あるいは直接飲料物が触れる部分ではないことなど
から、ボトルＢの内部ほどには厳密な殺菌が行われてい
ない部位であった。

【０００９】そして殺菌装置１は、一例として図１に示
すように、実質的な殺菌作用を担う殺菌ランプユニット
２と、この殺菌ランプユニット２の照射域にボトルＢを
臨ませるように搬送するボトル移送装置３と、殺菌ラン
プユニット２の放電体そのものを冷却する冷却ユニット
４とを具えて成るものである。以下各構成部について説
明する。まず殺菌ランプユニット２について説明する。
このものは、一例として高出力のパルス光を照射する殺
菌ランプ５と、パルス光のタイミング等を制御するコン
トロールユニット６とを具えて成るものである。

【００１０】殺菌ランプ５は、例えばスペクトル値で紫
外線ランプが、１秒間に出すエネルギーの１〜数百倍の
エネルギーを百万分の１〜一万分の１秒程度の時間で放
出するものであって、一例として図１、２に示すよう
に、概ね直方体状を成す密閉可能なランプハウス１０内
に、キセノンガスを封入した放電管１１と、この放電管
１１から放出された光をボトルＢ等のワークに向けて反
射するリフレクタ１２とを取り付けて成るものである。
そしてランプハウス１０には、放電管１１を挟んでリフ
レクタ１２に対向する側すなわち光を照射する側に、紫
外線を充分に透過する石英ガラス等が嵌め込まれた扉１
３が開閉自在に取り付けられている。

【００１１】なお殺菌ランプ５は、上述したように高出
力のパルス光を放出するため、そのままでは放電管１１
そのものが過熱し、放電管内部の電極が劣化してしま
う。このためランプハウス１０内には、この放電管１１
を冷却するために、一例として、外部とは遮断された閉
鎖回路の作動風を、後述する冷却ユニット４によって循
環させるものであり、これに伴いランプハウス１０の背
後に作動風の導入口１４と、排出口１５とが形成され
る。このため本発明では、リフレクタ１２は、単にパル
ス光を反射するだけの作用にとどまらず、この冷却をよ
り効率的に行うように構成される。具体的には、リフレ
クタ１２で、まずランプハウス１０内を前面すなわち反
射側と背面側とに仕切るように構成し、これによってそ
の両側で作動風を放電管１１に沿って、長手方向に流す
ようにしている。更にリフレクタ１２の放電管１１に沿
った部位に、冷却スリット１２Ａが形成され、これによ
ってリフレクタ１２の背面を流れる作動風が、ほぼ放電
管１１を直交する方向から作用するように構成してい
る。

【００１２】このように放電管１１は、長手方向と、長
手方向にほぼ直交する方向との、少なくとも二系統から
作用する作動風によって、効果的に冷却が行われる。な
おリフレクタ１２の背面から放電管１１に作動風を作用
させるにあたっては、必ずしもスリットである必要はな
く、例えばリフレクタ１２の背面を流れる作動風を放電
管１１側に導けるようなパイプ状部材を適用しても構わ
ない。またリフレクタ１２には、その反射効率を高める
ため、例えばアルミニウム蒸着等の処理が適宜施され
る。更に殺菌ランプ５は、高出力のパルス光を発するこ
とに因み、作業者が、直視しないようにトンネル状のカ
バー１６等で覆うような形態が好ましい。

【００１３】因みに高出力のパルス光は、紫外線による
殺菌効果はもとより、広域なスペクトルを有すること等
に起因して、ワーク表面に瞬間的な昇温をもたらすもの
であり、この瞬間的な昇温によって殺菌効果が一層促進
される。すなわち高出力のパルス光によって、紫外線と
熱とが相乗的に作用した効率的な殺菌が行えるのであ
る。また図１は、口頸部Ｎを上方から照射する殺菌ラン
プ５を二基設ける形態を示したが、この数は適宜変更可
能であって、例えば一基の殺菌ランプ５で口頸部Ｎを照
射する場合には、図３に骨格的に示すように、リフレク
タ１２を多段状に形成し、口頸部Ｎを満遍なく照射する
形態が好ましい。このときボトルＢを回転させなくて
も、口頸部Ｎの外側全面を満遍なく照射できるのであれ
ば、あえてボトルＢを回転させる必要はない。

【００１４】次にボトル移送装置３について説明する。
このものは、ボトルＢの口頸部Ｎを殺菌ランプ５の有効
照射範囲内に搬送するものであって、一例として図１に
示すように、ボトルＢを搬送するコンベヤ７に、殺菌ラ
ンプ５に対してボトルＢの向きを変える偏向機構８を組
み込んで成るものである。なおここでの有効照射範囲と
は、口頸部Ｎに対し、ボトルＢの内部と同程度の、入念
な殺菌が行える範囲を示すものであって、これはボトル
Ｂと殺菌ランプ５との相対的な位置関係、照射時間等種
々の条件によって変わるものである。

【００１５】コンベヤ７は、一例として、搬送面上に回
転自在に支持された載置体２０を具えて成るものであ
り、ボトルＢを移送するにあたっては、ボトルＢをこの
載置体２０上に載せて搬送するものである。なお載置体
２０の外周には、一例として図４（ａ）に示すように、
ピニオン２１が形成されるとともに、コンベヤ７の側方
部内側に、このピニオン２１と噛み合うラック２２が形
成され、照射に伴い移送途中のボトルＢをコンベヤ７上
で回転させるように構成されている。ここで偏向機構８
とは、上述した載置体２０、ピニオン２１、ラック２２
等を含め、ボトルＢを回転させる作動に関与する部材を
総称するものである。

【００１６】なお偏向機構８は、必ずしもこのような形
態に限るものではなく、例えば図４（ｂ）に示すよう
に、移送されて来る載置体２０上のボトルＢを挟み込む
ように一対の回転ローラ３０を、コンベヤ７上に複数組
設け、ボトルＢがこのローラ間を通過した時に、ローラ
を駆動させ適宜の角度ずつ回転させる形態が採り得る。
この場合、一対の回転ローラ３０の回転軸３０Ａをベル
ト等の連結体３１によって接続することにより、一対の
回転ローラ３０の同調が図れ、より確実にボトルＢを回
転させ得るものである。またボトルＢの一度の回転角度
を大きく設定したい場合等には、図４（ｃ）に示すよう
に、ボトルＢを挟み込む回転ローラ３０に代えて、比較
的短寸のコンベヤ３２を適用することが可能である。

【００１７】次に冷却ユニット４について説明する。こ
のものは、殺菌ランプ５の説明でも若干述べたように、
そのままでは熱くなり過ぎる放電管１１そのものを冷却
し、主に放電管１１内の電極の劣化を防止するためのも
のであって、一例として図２（ａ）に併せて示すよう
に、実質的に作動風を冷却するクーラ４０と、作動風を
送り込んだり吸い込んだりして循環させるブロワ４１
と、このブロワ４１を介してクーラ４０と殺菌ランプ５
とを接続するダクト４２とを具えて成るものである。な
お回路中、例えばクーラ４０等に、作動風の浄化作用を
担うフィルタ等が適宜設けられる。ここで作動風とは、
大気中の空気を主成分とするが、冷却効果を高めるため
に、適宜窒素ガス等が混入されてもよく、このような冷
却効果を高めた空気を、一般的な空気と区別する場合、
本明細書では便宜上「エア」と称して区別するものであ
る。

【００１８】クーラ４０は、一例として冷却液を内部に
充填する中空状のケースを具え、この中空部分に作動風
を送り込み、ケース壁面を介して冷却液と作動風との熱
交換を図る、いわゆるウォータージャケットタイプの冷
却手法が採られる。しかしながらクーラ４０は、必ずし
もこのような形態に限ることなく、例えば冷却液と作動
風とを直接接触させて熱交換を図る、いわゆるクーリン
グタワータイプのものであっても構わない。更には必ず
しも冷却液を適用する必要はなく、例えばダクト４２等
の作動風の通路に放熱フィンを設置し、作動風の熱を大
気中に放出させる形態も可能である。この場合、上述し
たクーラ４０そのものは必要ないが、冷却効果をより高
めるために、放熱フィンに別途、風等を送り込むことが
好ましい。

【００１９】また殺菌ランプ５に供給される作動風は、
一例として外部と非接触の閉鎖回路で循環されるため、
ランプハウス１０内や冷却ユニット４にあらかじめ綺麗
なエアを供給すれば、作動風は循環中、常にクリーンな
状態が維持され、この作動風から感染して飲料物等を汚
染することがない。なお放電管１１から放出されるパル
ス光は、ランプハウス１０内の気体、特に放電管１１の
周辺に存在するものを殺菌する効果もあるため、キャッ
プの実質的な照射を行う前に、ランプハウス１０内や冷
却ユニット４の気体を充分に殺菌する準備運転を行え
ば、あえて最初に綺麗なエアを供給する必要はない。更
に殺菌処理を行う作業室全体が、殺菌されたクリーン状
態に維持されていれば、もとより上述した作動風を閉鎖
回路で循環させる必要はなく、当然、先に述べたランプ
ハウス１０も、密閉状態に構成する必要はない。またこ
の場合、単に作業室内の空気を作動風として放電管１１
に送り込んで、必要な冷却効果が得られれば、必ずしも
作動風を冷却する必要もない。

【００２０】なおこの実施の形態では、ほぼ固定状態に
取り付けた殺菌ランプ５に対して、偏向機構８によって
ボトルＢを回転させ、口頸部Ｎの外側全面を満遍なく照
射する形態を主に述べてきたが、逆に図５に示すよう
に、照射中、ボトルＢを動かさずに、殺菌ランプ５を回
転させても構わない。更に、口頸部Ｎを満遍なく照射す
るにあたっては、必ずしも殺菌ランプ５とボトルＢとを
相対的に回転させる必要はなく、例えば図６（ａ）に示
すように、一定範囲を照射する殺菌ランプ５を、その照
射範囲が異なるように複数基設ける形態が可能である。
このとき当然ボトルＢは、回転させずに、単に殺菌ラン
プ５に沿って移送されるように構成する。なお図中符号
Ｗ１〜Ｗ４は、平面から視たボトルＢの周囲を四分割し
たポイントを示すものであって、ボトルＢそのものが非
回転で移送される様子を示している。

【００２１】更に殺菌ランプ５とボトルＢとを回転させ
ない他の形態としては、例えば図６（ｂ）に示すよう
に、上述したコンベヤ７の代わりに、ボトルＢをロータ
リー状に移送するターンテーブル２３を適用し、その上
方に複数の殺菌ランプ５を適宜の角度毎に配設する形態
が採り得る。なおこの場合、ボトルＢは、例えば図中に
おける上下位置では、ほぼ殺菌ランプ５に沿って平行に
移送されるが、左右位置では、ほぼ殺菌ランプ５を垂直
に横切るように移送され、ランプに対する移送方向が種
々変化する。このため各部位での殺菌効果の違いが懸念
される場合には、ターンテーブル２３の回転運動を、ラ
ンプが設置された角度毎の間欠運動とする形態が好まし
い。すなわち一つのボトルＢが、ある部位を照射されて
いる際には、ターンテーブル２３の回転を停止し、一定
時間後、適宜の角度回転して、今度は次のランプによっ
て未照射部位を照射するようにすれば、ランプに対する
移送方向の違いを極力抑えることができる。

【００２２】本発明の殺菌装置１は、以上のように構成
されるものであって、これによってボトルＢは、その口
頸部Ｎの外側全面にパルス光が満遍なく照射され、ボト
ルＢの内部とほぼ同レベルの入念な殺菌が施される。そ
の際、殺菌ランプ５内部には、放電管１１そのものを冷
却するための作動風が供給されるが、この作動風は図２
に示すように、放電管１１に沿って流れるものの他、冷
却スリット１２Ａを通って、リフレクタ１２の背後から
放電管１１に作用するようにも流れ、放電管１１を効率
的に冷却するものである。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、紫外線と熱とを相乗的
に作用させた効果的な殺菌が行えるとともに、高温状態
になる放電管１１そのものを冷却するため、放電管内部
の電極の劣化が効果的に防止でき、放電管１１の長寿命
化が図れる。また冷却作用を担う作動風そのものも、パ
ルス光によって殺菌されるため、作動風から感染して飲
料物等の内容物を汚染してしまうことがない。また放電
管１１は、少なくとも二系統の作動風、すなわち長手方
向に沿った風と、長手方向にほぼ直交する方向から送ら
れる風とによって、より効果的に冷却される。そしてリ
フレクタ１２の背面から放電管１１に作用する作動風
は、特に新たな部材を要することなく、リフレクタ１２
の構造を修正する程度で、簡単に構成し得る。またこの
ため装置のコストも安価に抑えることができ、メンテナ
ンスも容易に行い得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却機構を具えた殺菌装置を骨格的に
示す説明図である。

【図２】本発明に適用される殺菌ランプを示す斜視図
（ａ）、並びに放電管に作動風が作用する様子を示す説
明図（ｂ）である。

【図３】多段状に形成したリフレクタを用いて、一基の
殺菌ランプでボトル口頸部を殺菌する様子を示す縦断面
図である。

【図４】種々の偏向機構を示す骨格的平面図である。

【図５】ボトルを動かさずに殺菌ランプを回転させなが
ら照射を行う様子を示す骨格的平面図である。

【図６】一定範囲を照射する殺菌ランプを各範囲毎に複
数基設けた実施の形態を示す骨格的平面図（ａ）、並び
に複数基の殺菌ランプをボトルの移送方向に沿って設け
た実施の形態を示す骨格的平面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１ 殺菌装置 ２ 殺菌ランプユニット ３ ボトル移送装置 ４ 冷却ユニット ５ 殺菌ランプ ６ コントロールユニット ７ コンベヤ ８ 偏向機構 １０ ランプハウス １１ 放電管 １２ リフレクタ １２Ａ 冷却スリット １３ 扉 １４ 導入口 １５ 排出口 １６ カバー ２０ 載置体 ２１ ピニオン ２２ ラック ２３ ターンテーブル ３０ 回転ローラ ３０Ａ 回転軸 ３１ 連結体 ３２ コンベヤ ４０ クーラ ４１ ブロワ ４２ ダクト Ｂ ボトル Ｎ 口頸部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 殺菌ランプから高出力のパルス光を放出
   させ、これを殺菌対象物に照射して殺菌処理を行う装置
   において、前記殺菌ランプは、ランプハウス内にパルス
   光を放出する放電管と、この光を反射させるリフレクタ
   とを具えて成るとともに、ランプハウス内には、放電管
   そのものを冷却する作動風が供給されることを特徴とす
   る冷却機構を具えた殺菌装置。
2. 【請求項２】 前記作動風は、放電管に沿った長手方向
   と、放電管の長手方向にほぼ直交する方向との、少なく
   とも二系統から作用することを特徴とする請求項１記載
   の冷却機構を具えた殺菌装置。
3. 【請求項３】 前記作動風を少なくとも二系統から作用
   させるにあたっては、前記リフレクタによって、ランプ
   ハウス内を仕切るように構成するとともに、作動風をリ
   フレクタの背面から放電管に作用させるためのスリット
   を、リフレクタに形成したことを特徴とする請求項２記
   載の冷却機構を具えた殺菌装置。