JP2015157652A - 電荷担体による容器殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高レベルの稼働時においても効率的な殺菌が可能な装置および方法を提供する。
【解決手段】電荷担体が通過する出射窓８を有する処理ヘッド５と、電荷担体を発生させる電荷担体発生源と、出射窓の上方に配され、電荷担体を出射窓８の方向に加速する加速装置６と、出射窓を冷却する冷却装置３０とを備えた容器１０の殺菌装置１。冷却装置３０は、出射窓８の下方に配されガス状媒体を少なくとも部分的に下方から出射窓８へ向け案内するガス状媒体用の供給口３２を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は容器の殺菌装置、より詳しくは充填前の容器の殺菌装置に関する。特に、本発明に係る装置により、被充填容器または瓶の内壁が殺菌されるものとする。容器殺菌装置および方法は様々なものが従来技術より知られている。

国際公開公報第２００７／１４５５６１号Ａ１には、容器殺菌方法が記載されている。この場合の容器は殺菌される部位が２つに分割され、これら２つの部位が２つの部位における電子ビーム装置により殺菌される。

国際公開公報第２００７／０９５２０５号Ａ２より、容器の開口を通して容器内に導入することができる電子ガンが知られている。

国際公開公報第９７／０７０２４号には、製品容器の殺菌方法が記載されている。この場合、電子ガンは管の形状で設けられ、殺菌は電子ビームにより行われる。独国特許公開第１０１３４０３７号Ａ１には、プラズマ滅菌装置および方法が記載されている。欧州特許公開第１１２０１２１号Ａ２には、紫外線による容器殺菌装置が記載されている。

電子による容器の内部殺菌技術は、独国特許出願第１９８８２２５２号Ｔ１より知られている。この場合、外側から容器内部に放射を案内する電子放射源が設けられる。ただしここに記載される装置の場合、例えば容器の開口を通して容器内部に案内され、次いで内壁を殺菌するため、特に加熱に関して様々な問題が生じる。

したがって、本発明の目的は、高レベルの稼働時においても効率的な殺菌が可能な装置および方法を提供することにある。

これは本発明により、特許請求の範囲に記載の独立請求項に係る装置および方法によって達成される。従属項の主題は、有利な実施形態およびさらなる展開により構成される。

本発明に係る容器殺菌装置は、電荷担体が通過可能な出射窓を有する処理ヘッドを有する。また、本装置は、電荷担体を発生させる電荷担体発生源と、出射窓の上方に配されて電荷担体を出射窓の方向に加速する加速装置とを有する。また、本装置は、出射窓を冷却する冷却装置を有する。本発明によれば、冷却装置は、媒体、特にガス状媒体用の供給口を有し、この供給口は出射窓の下方に配され、ガス状媒体を少なくとも部分的に下方から出射窓に向け案内する。

加速装置を出射窓の上方に配するとは、装置が上方から容器の開口を通して容器内部に案内される一般的な操作において、加速装置が出射窓の上方に設けられていると理解されるべきである。その他の構成の場合に装置が下方から容器に導入される場合は、加速装置はこれに対応して出射窓の下方に配されるであろう。ただし、本発明によれば、加速装置を出射窓の一方に配し、出射窓を挟んで反対側に供給口を配することが提案される。

したがって、出射窓または出射窓の面は、供給口と加速装置との間に配される。このように冷却装置または供給口は、出射窓を通過した電荷担体が存在する面と同一の面内に配される。

ガス状媒体を部分的に下方から案内するとは、ガス状媒体が、出射窓の面に沿って延びるのではなく少なくとも斜めに下方からこの面に衝突する少なくとも一方向の流れを有するものと理解されるべきである。このように、ガス状媒体の流動装置はまた、出射窓に対して直角の部材を有する。

処理ヘッドは、容器の開口を通過することができるように、また、加速装置が、出射窓から出る電荷担体を容器の内壁に向け案内可能であるように電荷担体を加速するよう、その断面が設計されていることが好ましい。電荷担体は電子であることが好ましい。

これに関連し、出願人による未公開の欧州特許出願第０７００７９７７．７を参照する。同出願の開示内容は、本参照によりその全体が本出願の開示内容に含まれる。

ガス状媒体は、空気、ヘリウム、窒素、アルゴン、二酸化炭素、これらの混合物等を含むガス状媒体の群から選択するのが好ましい。出射窓および加速装置はハウジング内部に配されるのが好ましく、このハウジングは、容器の開口を通って案内され得るように設計されている。

さらに有利な実施形態の場合、装置は、好ましくはその内部に加速装置が収容される内側ハウジングと、この内側ハウジングを囲む外側ハウジングとを有する。外側ハウジングと内側ハウジングとの間に、処理ヘッドに到るまで延出し、出射窓を冷却するためにガス状媒体を搬送することができる空間が形成されていると好適である。このように、冷却媒体は好ましくは内側ハウジングと外側ハウジングとの間で実質的に周縁状に形成される空間内を搬送される。

さらに有利な実施形態の場合、冷却装置はガス状媒体用の供給管を少なくとも１つ有し、この供給管は少なくとも部分的に、好ましくは実質的に完全に出射窓の下方に延びている。このように、ガス状媒体はまず出射窓の下方に位置する領域内に偏向され、次いで下方から出射窓に向け案内される。このようにして出射窓の全領域を冷却することができ、特に、中央領域の冷却度合がその他の領域より低くなるのを防ぐことができる。

さらに有利な実施形態の場合、供給管は直線状に延びる部分を有する。直線状に延びるこの部分が、処理ヘッドを起点として実質的に垂直に下方に延びていることが好ましい。これにより、装置を容器内に導入する際に供給管が干渉するのを防ぐ。

さらに有利な実施形態の場合、供給管は曲線部分を有する。供給管はこの部位において実質的にＵ字状に曲がっていることが好ましく、すなわちガス状媒体はこの曲線距離において、１００°〜２００°、好ましくは１３０°〜１９０°、特に好ましくは１４０°〜１８０°、特に好ましくは１５０°〜１８０°の間の所定角度にて偏向される。

上述したように、供給管は少なくとも部分的に装置の長手方向に沿って延びるのが好ましい。これにより装置すなわち供給管は、特に簡便に下方に向け案内することができる。

供給管は内側ハウジングと外側ハウジングとの間に形成される空間に連結していることが好ましい。これは、空間を通過するガス状媒体が実質的に完全に、１または複数の供給管内に搬送されることを意味する。
供給管の外壁が、外側ハウジングの外壁よりさらに装置の径方向内側に位置していることが好ましい。

装置はガス状媒体用の供給管を複数有していることが好ましい。この場合、この複数の供給管が周縁方向に実質的に等間隔に配されることで、複数の側から出射窓に対してガス状媒体を働かせることが好ましい。さらに有利な実施形態の場合、少なくとも１つの冷却管は金属から形成され、好ましくは、例えばステンレス鋼などの高級鋼から形成される。これにより冷却管は高温にも耐えることができる。装置の外側ハウジングもまた高級鋼またはステンレス鋼から形成されていることが好ましい。好適な実施形態では、管の内側管はチタンから形成される。特に好適な形態では、出射窓がチタン箔からなる。

さらに有利な実施形態の場合、装置が、底部で空間の終端を成し少なくとも１つの供給管が突出するリングを有する。これにより、供給管を通して媒体を全体的に搬送することができ、出射窓を特に効率良く冷却することができる。

本発明はさらに、上述の種類の装置を複数有する、容器処理装置に関する。本装置は、容器を装置に対して容器の長手方向に移動させる移動装置を有していることが好ましい。加えて、例示の装置は、容器の膨張装置および容器充填装置の間に配されていることが好ましい。

本発明はさらに上述の種類の容器殺菌装置において、電荷担体を発生させて処理ヘッド上に配された出射窓の方向に加速し、また、出射窓が冷却装置により冷却される容器の殺菌方法に関する。冷却装置は、出射窓の下方に位置するガス状媒体用の供給口により、ガス状媒体を少なくとも部分的に下方から出射窓に向けて案内することが好ましい。

ガス状媒体は、少なくとも部分的に出射窓の下方に配される供給管を介して流通するのが好ましい。さらに好適な方法の場合、ガス状媒体は少なくとも部分的に、出射窓が位置する内側ハウジング回りを流通する。

殺菌装置は、容器の内壁を殺菌するために、殺菌する容器内部に導入されるのが好ましい。この場合、装置は容器の開口を通して容器内部に導入されるのが好ましい。装置はまた、殺菌工程中に、容器に対して容器の長手方向に移動されるのが好ましく、この場合、装置および容器の双方を移動させてもよい。

さらなる効果および実施形態は、添付の図面において見ることができる。
本発明に係る装置の一部の概略図である。 図１に示す装置の冷却装置の詳細図である。

図１は、本発明に係る容器殺菌装置１の切欠図である。本装置１はその下端部に、その全体が符号５で示され、電子ビームが出射可能な出射窓８が設けられた、処理ヘッドを有している。この場合、従来技術で一般的なように、電子はまず、例えばタングステンカソードにより発生される。これら電子は次いで、加速装置６（詳細は図示せず）により加速される。この場合、電子発生源として使用する電子源は点形状とすることができ、または面形状であってもよい。容器殺菌装置１は外側ハウジング１６および内側ハウジング２０を有する。この場合、図１に示す実施形態においては、これら２つのハウジングがそれぞれ、実質的に円形断面を有するよう設計される。このように装置は二重壁で構成され、この場合、外側ハウジング１６と内側ハウジング２０との間に連続空隙２２が形成され、これに沿って、特に空気もしくはその他のガス状媒体、または任意で液体媒体も搬送することができる。ただし、連続空隙に代えて、装置の特に長手方向Ｌに延びる複数の導管を設けることもできる。

全体を符号３０で示す冷却装置がこれら導管または空隙２２にそれぞれ隣接する。この場合、この冷却装置３０は、出射窓８を冷却するため、ガス状媒体Ｍを下方から開口３２を通して出射窓８に向けて案内できるように、まず長手方向Ｌに沿い、次いで曲線部に渡って形成される複数の冷却管３４を有する。この設計により、特に出射窓８の中央領域をも充分に冷却することができる。

この場合、装置稼働中にガスジェットＭを出射窓８に向け案内することができるが、装置が非稼働または放射源が非稼働の期間にガス流を出射窓に向け案内することも可能である。この場合、出射される電子ビームが気流の影響を受けるのを防ぐことができる。この場合、ガス流は出射窓の冷却に用いられるのであって、特に、電子ビームの案内に用いられるのではないことを指摘しておく。

原則として、加速電圧が最適に選択されている場合、相応に必要な１回分の量を容器内に可能な限り短時間で発生させる決定的要因はビーム流である。ただし、出射窓８はその設計次第で遅かれ早かれ電子放射ユニットまたは装置１の最大出射出力を制限するため、このビーム流は出射窓８において低下することになる。しかし、記載の空気、ガス、または流体による冷却によって、出射窓に必要な冷却を行なうことができる。言い換えると、最大可能ビーム流、すなわち最大可能処理能力を得るためには、放射ユニットの数を最小とするかまたは経過時間を増加すべきである。これに加え、大気上、すなわち出射窓８外部における散乱配置を改良することもできる。

電子は１００ｋｅＶ〜２００ｋｅＶ、好適には１２０ｋｅＶ〜１８０ｋｅＶ、さらに好適には１３０ｋｅＶ〜１７０ｋｅＶの範囲のエネルギーに加速される。

装置内部または内側ハウジングもしくは内側管２０内部に、内側ハウジング２０内で電子ビームを径方向に偏向させる偏向装置を設けることも可能である。この場合、例えば、内側ハウジング２０が、処理ヘッドの領域内にテーパー状に拡大する端部を有することができる。この端部により、電子ビームを比較的大きな角度にて偏向することができる。

加えて、内側ハウジング２０および外側ハウジング１６の間にスペーサ部材を設けることができ、これらが内側ハウジングおよび外側ハウジングとの接触を防止し断熱につながる。スペーサ部材が電気的に絶縁されているのも好適である。

図１に示す実施形態の場合、出射窓８は破線Ｅで示す面内に位置し、図の面に対し直角に位置している。ただし、出射窓を円弧状とすることもでき、特に、内方に向け円弧状とすることができる。

図２は本発明に係る冷却装置３０の一部の詳細図である。ここで、参照符号２８は、図１に示す装置１の下端に配設可能なカバーを示す。この場合、空隙２２を実質的に覆うこのカバー２８から、３本の冷却管３４が延出している。これらの冷却管３４は、装置の長手方向Ｌに延びる第１部分３４ａと、第２曲線部分３４ｂと、再び直線状に延びて空気またはガスの流れを下方から出射口３２を通って出射窓８へ向け斜めに案内する効果を有する第３部分３４ｃとを有する。この場合の曲線部分３４の曲率は、１００°〜１８０°、好ましくは１００°〜１７０°、特に好ましくは１３０°〜１７０°の間である。図２に示す実施形態の場合、この種の３本の冷却管３４が、リング２８すなわちカバーの外周縁上に等間隔で配されるよう示している。しかし、異なる数の冷却管を使用することもできるし、加えて、個々の冷却管３４の部位３４ｂにおける曲率をそれぞれ異ならせることもできる。

本出願書類に開示の特徴は全て、従来技術と比して個別にまたは組合わせで新規である範囲において、本発明にとって不可欠のものとして請求される。

Claims (12)

1. 電荷担体が通過可能な出射窓（８）を有する処理ヘッド（５）と、電荷担体を発生させる電荷担体発生源と、前記出射窓（８）の上方に配され、前記電荷担体を出射窓（８）の方向に加速する加速装置（６）と、前記出射窓を冷却する冷却装置（３０）とを有する容器（１０）の殺菌装置（１）であって、
   前記処理ヘッド（５）は、容器（１０）の開口を通過することができるように、かつ、加速装置（６）が、出射窓（８）から出る電荷担体を容器（１０）の内壁に向け案内可能であるように電荷担体を加速するように、その断面が設計され、
   前記冷却装置（３０）が媒体用の供給口（３２）を有し、該供給口（３２）は前記出射窓（８）の下方に配され、媒体を、少なくとも部分的に下方から出射窓（８）へ向け案内すること、
   当該装置（１）が、加速装置（６）を収容する内側ハウジング（２０）と、この内側ハウジング（２０）を囲む外側ハウジング（１６）を有すること、および
   処理ヘッド（５）に到るまで延び、前記出射窓（８）を冷却するためにガス状媒体を搬送することができる空間（２２）が、前記外側ハウジング（１６）と前記内側ハウジング（２０）との間に形成されており、
   前記冷却装置（３０）が、少なくとも部分的に前記出射窓（８）の下方に延びるガス状媒体用の複数の供給管（３４）を有し、
   前記供給管（３４）のそれぞれが、前記空間（２２）に結合されることを特徴とする、装置（１）。
2. 少なくとも１つの前記供給管（３４）が直線状に延びる部分（３４ａ）を有することを特徴とする、請求項２に記載の装置（１）。
3. 少なくとも１つの前記供給管（３４）が曲線部分（３４ｂ）を有することを特徴とする、請求項２に記載の装置（１）。
4. 少なくとも１つの前記供給管（３４）が少なくとも部分的に当該装置（１）の長手方向（Ｌ）に延びることを特徴とする、請求項２に記載の装置（１）。
5. 少なくとも１つの前記供給管（３４）が金属またはステンレス鋼から形成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置（１）。
6. 当該装置（１）が、前記空間（２２）の終端を成し少なくとも１つの供給管（３４）が突出するリング（２８）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか1項に記載の装置（１）。
7. 少なくとも１つの前記供給管（３４）の外壁が、外側ハウジング（１６）の外壁よりさらに装置（１）の径方向内側に位置していることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか1項に記載の装置（１）。
8. 少なくとも１つの前記供給管（３４）が周縁方向に実質的に等間隔に配されることで、複数の側から出射窓（８）に対してガス状媒体を働かせることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか1項に記載の装置（１）。
9. 請求項１に記載の装置（１）を複数有する、容器の殺菌装置（４０）。
10. 請求項１に記載の容器の殺菌装置（１）において、電荷担体を発生させ、処理ヘッド（５）内に配される出射窓（８）の方向に加速し、前記出射窓（８）が冷却装置（３０）により冷却される容器の内壁を殺菌方法であって、
    前記冷却装置（３０）が、前記出射窓（８）の下方に位置するガス状媒体用の供給口（３２）によりガス状媒体を少なくとも部分的に下方から出射窓（８）へ向け案内することを特徴とする、方法。
11. 前記ガス状媒体が前記出射窓（８）の下方に配される供給管（３４）を流通することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 前記ガス状媒体が少なくとも部分的に、前記出射窓（８）が位置する内側ハウジング（２０）回りを流通することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。

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