JP2003034314A - 高電圧を利用した容器用殺菌装置およびそれを用いた容器の殺菌方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理容器の特性を損なわずに、被処理容器
の各種菌を常温、常圧下で容易に効率よく殺菌でき、前
処理や後処理が不要であり、安全性が高い容器用殺菌装
置およびそれを用いた被処理容器の殺菌方法を提供す
る。 【解決手段】 高電圧を発生する電源部と、この電源部
で発生した高電圧を印加する放電側電極を被処理容器内
へ配設する配設手段および被処理容器外へ配設する接地
側電極を備えた処理装置と、被処理容器内へ希ガスを供
給する供給手段とを備えた殺菌装置であって、前記配設
手段により放電側電極を被処理容器内へ配設し、被処理
容器外へ接地側電極を配設し、被処理容器内へ希ガスを
供給しつつ両電極間でパルスストリーマ放電を発生する
容器用殺菌装置を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ペットボトルな
どのプラスチック容器、紙容器あるいは紙とプラスチッ
クを用いた容器、ガラスビンなどの容器全般に適用可能
であって、特にペットボトルに適用できる高電圧を利用
した容器用殺菌装置およびそれを用いた容器の殺菌方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、過酸化水素や過酢酸などの薬剤を
用いてペットボトル内を殺菌し、薬剤の残留量を基準値
以下にして充填物を無菌充填することが行われている
が、薬剤使用による環境汚染などの問題がある上、殺菌
が十分でなく、夏場などにかびなどが発生する問題があ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、従来の問題を解決し、薬剤を使用せず、ペットボト
ルなどの容器の特性を損なうことなく、常温、常圧下で
容易に効率よく殺菌でき、前処理および／または後処理
が不要であり、安全性が高い容器用殺菌装置を提供する
ことであり、本発明の第２の目的は、この容器用殺菌装
置を用いて容器を容易に殺菌する方法を提供することで
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、従来の問
題を解決するために鋭意研究した結果、高電圧をパルス
的に印加した放電側電極を被処理容器内へ配設し、被処
理容器外へ接地側電極を配設し、被処理容器内へヘリウ
ム、ネオン、アルゴンなどの希ガスを供給しつつ両電極
間でパルスストリーマ放電を発生させることにより、常
温、常圧下で芽胞菌などを含む各種菌を容易に効率的に
経済的に殺菌できることを見出し、この発明を完成する
に到った。

【０００５】上記課題を解決するため請求項１記載の容
器用殺菌装置は、高電圧を発生する電源部と、この電源
部で発生した高電圧を印加する放電側電極を被処理容器
内へ配設する配設手段および被処理容器外へ配設する接
地側電極を備えた処理装置と、被処理容器内へ希ガスを
供給する供給手段とを備えた殺菌装置であって、前記配
設手段により放電側電極を被処理容器内へ配設し、被処
理容器外へ接地側電極を配設し、被処理容器内へ希ガス
を供給しつつ両電極間でパルスストリーマ放電が発生さ
せらることを特徴とする。

【０００６】本発明の請求項２は、高電圧を発生する電
源部で発生した高電圧を印加する放電側電極を被処理容
器内へ配設し、被処理容器外へ接地側電極を配設し、被
処理容器内へ希ガスを供給しつつ両電極間でパルススト
リーマ放電を発生させることにより被処理容器を殺菌す
ることを特徴とする容器の殺菌方法である。

【０００７】本発明においては、被処理容器内へ希ガス
を供給しつつ前記電極間でパルスストリーマ放電を発生
させることにより被処理容器の各種菌を殺菌する。放電
側電極に、立ち上がり時間数１０ｎＳ（ナノ秒）、持続
時間１μＳ（マイクロ秒）程度以下のパルス高電圧を印
加すると、放電側電極から線状に伸びるストリーマー放
電が発生し、電極間の広い範囲をプラズマ化でき、容器
を殺菌できる。直流電圧印加時のコロナ放電では放電側
電極のごく近傍が発光するのみであるが、パルスストリ
ーマ放電でははるかに広い領域をプラズマ化できる。こ
れは、パルスストリーマ放電では直流コロナ放電でのス
パーク電圧より高い電圧が瞬間的に印加でき高電界領域
を広くできること、また直流コロナではイオン空間電荷
により放電側電極近傍の電離域の電界強度が低下するた
め放電が抑制されるが、パルスストリーマ放電では電圧
の立ち上がりが急峻なため空間電荷電界による放電抑制
がわずかであることなどによるものと考えられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について説明する。図１は、本実施形態におけ
る高電圧を利用した容器用殺菌装置の概要を示す構成図
である。図１において、本発明の容器用殺菌装置１は、
高電圧を発生する電源部２と、発生した高電圧を印加す
る放電側電極（例えばステンレス製針状電極）３と、放
電側電極３を被処理容器４内へ配設する図示しない配設
手段と、被処理容器４外へ配設した接地側電極５とを備
えた処理装置６を有するとともに、被処理容器４内へ希
ガスを供給する供給手段７を備えている。電源部２にお
いて、電源２１（ＡＣ２００Ｖ、５０Ｈｚ）から入力さ
れた電圧をスライダック２２および高電圧トランス２３
にて昇圧し、全波整流ブリッジ２４にて整流する。その
後、抵抗２５にて電流値を下げ、コンデンサ２６を充電
する。コンデンサ２６に充電された電気エネルギーは、
ギャップ２７を通して瞬間的に放電され、パルス電圧と
なって処理装置６の放電側電極３と接地側電極４間に印
加される。２８は抵抗、２９は接地手段である。

【０００９】図２は、図１に示した処理装置６の説明図
である。処理装置６中にセラミック板（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、
アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの誘電体８を
被処理容器４側に積層して介在させた接地側電極５が配
設されており、放電側電極３が被処理容器４内へ配設さ
れており、供給手段７により被処理容器４内へ矢印で示
したように希ガスが供給される。

【００１０】上述したように放電側電極３と接地側電極
５を配設し、供給手段７により被処理容器４内へ希ガス
を供給した本発明の容器用殺菌装置１において、電源部
２において発生した高電圧は、パルス電圧（例えば、エ
ネルギー波を１秒間に約１００回発生させる）となって
処理装置６の放電側電極３と接地側電極４間に印加さ
れ、常温、常圧下、放電側電極３と接地側電極５間でパ
ルスストリーマ放電を発生させることにより被処理容器
４の殺菌が行われる。

【００１１】放電側電極３と接地側電極５の形状、大き
さなど、印加電圧、パルス数、投入エネルギー（ｃａｌ
／ｃｍ³ ）、電界強度などは殺菌対象物である被処理容
器４の種類、形態、寸法、形状などによって異なるので
特に限定されず、充分に殺菌できるように、適宜決める
のが好ましい。

【００１２】希ガスとしては、ヘリウム、ネオン、アル
ゴン、クリプトン、キセノン、ラドンなどの単独あるい
は２種以上の任意の割合の混合物を挙げることができ
る。中でもヘリウム、アルゴンあるいはこれらの任意の
割合の混合物は好ましく使用できる。希ガスを使用する
と、絶縁破壊電圧を低下でき、パルスストリーマ放電を
むらなく均一に行って良好な殺菌を行うことができる。

【００１３】パルスストリーマ放電による殺菌により被
処理容器４が昇温して変形、収縮などの恐れがある場合
などに於いては、適宜の温度に冷却した希ガスを供給す
ることができる。

【００１４】使用した希ガスは廃棄してもよいが、精製
して、あるいはそのままリサイクルして再使用すること
ができる。

【００１５】放電側電極３と接地側電極５の形状の具体
例としては、放電側電極３が針状電極または棒状電極で
あり、接地側電極５が平板状電極あるいは円筒状電極で
ある例を挙げることができる。一般的には、印加電圧、
パルス数、投入エネルギー、電界強度ともに大きい方が
殺菌に有効であり、またパルス数よりも印加電圧が高い
方が有効であり、同一投入エネルギーにおいては電界強
度が高い方が有効である。

【００１６】また、殺菌処理時間、処理量、攪拌の有
無、湿度などの殺菌条件も、被処理容器の種類、形態、
寸法、形状などによって異なるので適宜選定して決める
のが好ましく特に限定されない。しかし、実用上、１５
秒程度の殺菌処理時間で殺菌率９０〜９９．９９％が得
られるように選定することが好ましい。

【００１７】図１および図２に示した本発明の容器用殺
菌装置１を用いて、断面四角の形状の５００ｍｌ容量の
ペットボトル内面に、予め枯草菌芽胞液（栄研器材製）
を１０³ ｃｆｕ／ｇおよび１０⁴ ｃｆｕ／ｇ付着せしめ
た後、印加電圧５４〜８０ｋｖ、電極間距離２３ｍｍ、
誘電体（セラミックス、厚さ３ｍｍ）、アルゴンガス流
量５リットル／分、殺菌処理時間１５秒／ボトルの条件
で常温、常圧下でペットボトルの殺菌を行った。殺菌し
た後、ペットボトル内に寒天を流し込み、２日間培養し
て殺菌効果を測定した。表１に、印加電圧（ｋｖ）、周
波数（ｐｐｓ）、殺菌効果（１Ｄは９０％、２Ｄは９９
％、３Ｄは９９．９％、４Ｄは９９．９９％の殺菌率を
示す）、ペットボトルの変形の有無（目視による判定）
を示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１からペットボトルの変形なしに効率よ
く殺菌して高い殺菌率を得ることができる殺菌条件があ
ることが判る。なお、アルゴンガスを空気に替えた場合
は上記の殺菌条件下で殺菌効果は１Ｄ〜２Ｄであり、ア
ルゴンガスを窒素に替えた場合は上記の殺菌条件下で殺
菌効果は１Ｄ〜２Ｄであった。

【００２０】図３は、本発明の他の実施形態における高
電圧を利用した容器用殺菌装置の概要を示す構成図であ
る。図３において、本発明の容器用殺菌装置の処理装置
６は、高電圧を発生する電源部２と、発生した高電圧を
印加する放電側電極３と接地側電極５、希ガスの供給手
段７などを備えている。被処理容器４はマニピュレータ
９によって円形のターンテーブル３０上の円筒状の接地
側電極（接地側電極内側には図示しない誘電体８が設置
されている）５内に配設される。

【００２１】被処理容器４を接地側電極５内に配設する
箇所５Ａを図４に示す。接地側電極５は円形のターンテ
ーブル３０上に装着されており、図４は該ターンテーブ
ルを上方から見た平面図である。図４に示すように、前
記箇所５Ａは、ターンテーブル３０の回転軸１０に対し
て円周方向に等間隔に４つ設けられている。ターンテー
ブル３０は、モータ１１が回転駆動されることにより、
位置Ａにおいてマニピュレータ９によって配設された被
処理容器４を回転角度９０°毎に間欠的に矢印Ｘ方向に
移送する。

【００２２】また、上述した接地側電極５およびモータ
１１の回転軸１０は電気的に接続されており、かつ該回
転軸１０は摺動ブラシの接地手段２９によって回転自在
な状態で接地されている。

【００２３】位置Ｂの上方には図３に示すように、例え
ば、オピニオン・ラック機構からなる昇降手段１２に絶
縁部材１３を介して固定された放電側電極３が設けられ
ており、駆動手段１４が駆動されることにより放電側電
極３が上下動するように構成されている。この放電側電
極３は、高交流電圧あるいは高電圧をパルス的に発生す
る電源部２に接続されている。

【００２４】マニピュレータ１５は、ターンテーブル３
０の回転によって移送されてきた殺菌後の容器４を掴み
取り、図示しない所定の容器に入れるなど次の工程に移
送する。

【００２５】上述したモータ１１には、その回転角度を
検出する図示しない位置検出センサが設けられており、
制御手段１６は、この位置検出センサの出力信号に基づ
いてモータ１１、マニピュレータ９、１５、及び駆動手
段１４の作動をそれぞれ制御する。また、駆動手段１４
には放電側電極３の上下方向の移動位置を検出する図示
しない位置センサが設けられており、制御手段１６は、
この位置センサの出力信号に基づいて電源部２のＯＮ／
ＯＦＦを制御する。また、被処理容器４内に希ガスを供
給する供給手段７が設けられており、図示しない供給開
始センサの出力信号に基づいて制御手段１６は、この供
給手段７に信号を送って作動させて被処理容器４内に希
ガスを供給する。

【００２６】次に、上述した殺菌装置の動作に付いて詳
しく説明する。まず、稼働ボタンが操作されて該容器用
殺菌装置が動作を開始すると、制御手段１６は、マニピ
ュレータ９を駆動させて位置Ａにおいて被処理容器４を
接地側電極５内に配設する。該容器４がターンテーブル
３０上の接地側電極５内に配設されると、制御手段１６
は、モータ１１を駆動して該容器４を位置Ｂ（ターンテ
ーブルの回転角度として９０°）まで搬送させる。

【００２７】該容器４が位置Ｂで停止すると、制御手段
１６は、駆動手段１４を制御して昇降手段１２を駆動
し、放電側電極３を降下させて該容器４内に配設させ
る。そして、放電側電極３が該容器４内の所定位置に配
設されたことを検出すると、電源部２を「ＯＮ」状態と
して放電側電極３に高電圧を印加させる。図示しない供
給開始センサの出力信号に基づいて制御手段１６は、供
給手段７に信号を送って作動させて被処理容器４内に希
ガスを供給する。

【００２８】この結果接地側電極５は接地されているの
で、放電側電極３と該容器４を介して対向する接地側電
極５との間にパルスストリーマ放電が発生し、該パルス
ストリーマ放電によって照射されたイオンや電子によっ
て該容器４が殺菌される。

【００２９】次に、パルスストリーマ放電が終了する
と、制御手段１６は、駆動手段１４を制御して昇降手段
１２を駆動し、放電側電極３を上昇させて該容器４から
離間させる。そして、駆動手段１４に設けられた図示し
ない位置センサによって放電側電極３の該容器４からの
離間を検出すると、モータ１１を駆動して該容器４を位
置Ｃまで搬送させる。そして、該容器４が位置Ｃに停止
したことを検出すると、マニピュレータ１５を駆動させ
て該容器４を掴み取って該容器４を図示しない所定の容
器に入れるなど次の工程に移送する。

【００３０】ここで、先に該容器４が位置Ｂに停止した
時点で、制御手段１６は、位置Ａにおいてマニピュレー
タ９を駆動させて次の被処理容器４を該ターンテーブル
３０上の接地電極５内に配設する。したがって、該容器
４は位置Ｂに順次搬送されてパルスストリーマ放電によ
る殺菌がなされる。

【００３１】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸
脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の容器用殺菌装置
は高交流電圧あるいは高電圧をパルス的に印加した放電
側電極を被処理容器内へ配設し、被処理容器外へ接地側
電極を配設し、被処理容器内へヘリウム、ネオン、アル
ゴンなどの希ガスを供給しつつ両電極間でパルスストリ
ーマ放電を発生させることにより、常温、常圧下で芽胞
菌などを含む各種菌を容易に効率的に経済的に殺菌でき
るという顕著な効果を奏する。構成が簡単である上、薬
剤や加熱をしないため被処理容器（ペットボトルなどの
プラスチック容器、紙容器あるいは紙とプラスチックを
用いた容器、ガラスビンなどの容器全般に適用可能）の
特性を損なうことなく、薬剤などを残留することなく被
処理容器を殺菌することができ、前処理や後処理が不要
であり、また高電圧を用いるが電流値は極微小なため、
安全性が高くかつ、低エネルギーであるという顕著な効
果を奏する。

【００３３】本発明の請求項２記載の殺菌方法により、
常温、常圧下で被処理容器の芽胞菌などを含む各種菌を
容易に効率的に経済的に殺菌できるという顕著な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の高電圧を利用した容器用殺菌装置の
概要を示す構成図である。

【図２】 図１に示した本発明の容器用殺菌装置の処理
装置の説明図である。

【図３】 本発明の高電圧を利用した他の容器用殺菌装
置の概要を示す構成図である。

【図４】 図３に示した本発明の容器用殺菌装置のター
ンテーブルを上方から見た平面図である。

【符号の説明】

１ 容器用殺菌装置 ２ 高電圧を発生する電源部 ３ 放電側電極 ４ 被処理容器 ５ 接地側電極 ６ 処理装置 ７ 供給手段 ８ 誘電体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧を発生する電源部と、この電源部
   で発生した高電圧を印加する放電側電極を被処理容器内
   へ配設する配設手段および被処理容器外へ配設する接地
   側電極を備えた処理装置と、被処理容器内へ希ガスを供
   給する供給手段とを備えた殺菌装置であって、前記配設
   手段により放電側電極を被処理容器内へ配設し、被処理
   容器外へ接地側電極を配設し、被処理容器内へ希ガスを
   供給しつつ両電極間でパルスストリーマ放電が発生させ
   らることを特徴とする高電圧を利用した容器用殺菌装
   置。
2. 【請求項２】 高電圧を発生する電源部で発生した高電
   圧を印加する放電側電極を被処理容器内へ配設し、被処
   理容器外へ接地側電極を配設し、被処理容器内へ希ガス
   を供給しつつ両電極間でパルスストリーマ放電を発生さ
   せることにより被処理容器を殺菌することを特徴とする
   容器の殺菌方法。