JP2020075763A - 容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、特願2018-185483(出願日:30年9月28日)を「先の出願」とする国内優先権主張出願である。特許請求の範囲の請求項1〜10、明細書の第1〜3実施形態の説明及び図1〜8は、先の出願に記載された内容と同一である。
本発明は、容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置に関する。
更に、本発明に係る容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置は、一面に於いて、垂直方向に延在する比較的太い管径の両端部分、Y字形状の細い管径の中央部、及び垂直方向に延在する細い管径のU字形状部から形成されている発光管を備えている。
更に、上記キセノンフラッシュランプ照射装置では、更に、前記発光管の全体を覆う1つの石英製ジャケットを備えていてもよい。
更に、上記キセノンフラッシュランプ照射装置では、冷媒注入管が、前記石英製ジャケット上部の発光管取付部から前記発光管のU字形状部近傍まで延伸していてもよい。
更に、本発明に係る大量の容器を短時間で殺菌処理するに適した殺菌処理システムは、一面に於いて、所定の速度で回転するターンテーブルと、前記ターンテーブルの円周に沿って取り付けられた複数個のキセノンフラッシュランプ照射装置と、前記ターンテーブルの回転に同期して回転する昇降シリンダー、該昇降シリンダーに接続された容器保持部材とを備え、前記ターンテーブルが回転するにしたがって、前記容器保持部材に保持された容器が上昇して前記キセノンフラッシュランプ照射装置に徐々に接近し、該キセノンフラッシュランプ照射装置の発光管U字形状部を収納した段階で殺菌処理を行い、更に、該キセノンフラッシュランプ照射装置から徐々に離れる殺菌処理システムである。
更に、キセノンフラッシュランプ照射装置では、ランプ近傍に取り付けた光センサを備え、ランプ点灯動作中に不点灯を起こしたランプを検出してもよい。
更に、キセノンフラッシュランプ照射装置では、ランプ近傍に取り付けた照度センサを備え、システム稼働中、ランプ照度が規定の照度範囲にあるかを確認してもよい。
本実施例に係る容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置の特徴は、従来のキセノンフラッシュランプ照射装置と比較して、ランプの一部又は全部がジャケットで包まれている点にある。従って、本実施例に係るキセノンフラッシュランプ照射装置の理解を容易にするため、最初に、従来のキセノンフラッシュランプ及びこれを利用した照射装置に関して簡単に説明する。
(キセノンフラッシュランプ)
図1は、従来のキセノンフラッシュランプを説明する図である。従来のキセノンフラッシュランプ110aは、希ガスのキセノンを封入した発光管102の両端に、陽極電極104aと陰極電極104bとが対向して配置された構造となっている。発光管102は、紫外線透過率の高い石英ガラスから成り、両端が封止された一定の太さの直線状の円筒形に成形されている。
図2は、容器の内面を光照射して殺菌する従来のキセノンフラッシュランプ照射装置110bの概要を説明する図である。なお、図を簡略化して分かり易くするためトリガー線は省略しているが、実際は図1と同様にトリガー線が発光管2の外周面に沿って存在している。
の管径が、中央部102b及び垂直部分(U字形状部分)102b−1の管径より太い点で相違する。両端部分102a,102cの管径を図1に示すランプの管径と同じにする
ことで、従来の電極を使用することができ、発光出力も従来と同じに維持できる。一方、U字形状部分102b−1の管径が比較的細く形成されているので、容器12の開口部から内部に挿入可能となる。
発光管:材質は一般石英管、
中央部:外径d=φ6.0、肉厚t=1.0mm
両端部:外径d=φ16、肉厚t=1.0mm
ガス圧:Xeガス500 torr
電極:φ13
図3は、殺菌対象の容器の代表例であるプリフォームを説明する図である。図3(A)は、プリフォーム12、図3(B)は、プリフォームから整形されたペットボトル14、図3(C)は、ペットボトルに飲料を充填した商品16を示している。プリフォーム12は、ペットボトルとして膨らませる前段階の中間製品であり、ペットボトルに比べて1/5
〜1/10の体積であるため、輸送コストと環境負荷の低減に貢献するため広く用いられている。
図4(A)は、第1実施形態に係るキセノンフラッシュランプ照射装置20aを説明する断面図、図4(B)は、そのIV-IV断面図である。IV-IV断面図は、分かり易くするため、図4(A)に示す発光管のU字形状部の管径より太く描かれていることに注意されたい。この照射装置20aの特徴は、次の通りである。
(1)発光管2のU字形状部分2b−1が、ジャケット6aで覆われている。
(2)発光管2の冷却は、自然空冷である。
2b−1の周囲をジャケット6aが包囲し、これがプリフォーム12内に挿入されている。
されているが、これに限定されない。ランプ設置台19は、耐熱性及び絶縁性を有する材料、例えば、石英、磁器、ガラス等で形成されているが、これに限定されない。
ある。発光管2を効率よく冷却するため、図示するように、上端開口部付近の口径を拡げて、ジャケット6a内に空気が流入し易くすることが好ましい。
囲することで、ランプの石英ガラスが割れた場合、容器12に向かって飛散するガラス破片をジャケット6a内に取り込み、容器に到達するのを防ぐことが出来る。ジャケット6aは、上端開口部付近の口径を拡げることにより、冷却空気の流入を容易にしている。
図5(A)は、第2実施形態に係るキセノンフラッシュランプ照射装置20bを説明する断面図、図5(B)は、そのV-V断面図である。V-V断面図は、相対的に拡大されて描かれていることに注意されたい。この照射装置20bの特徴は、次の通りである。
(1)発光管2の略全体が、ジャケット6a及び6bで覆われている。
(2)発光管2の冷却は、強制冷却である。水冷及び空冷のいずれでもよい。なお、水
冷を例にとって以下説明するが、空冷の場合には、給水口→給気口、排水口→排気口、給水管→給気管、のように読み替えて頂きたい。
(3)給水口からジャケット6a及び6b内に流入した冷却水が、発光管のU字形状部
分全体を有効に冷却出来るように、冷却水仕切り板36が設けられている。
われている。但し、陽極4a及び陰極4bに繋がるリード線、発光管2の外周面に沿って延在するトリガー線に繋がるトリガー・リード線の部分は除かれている。
8cが形成され、ジャケット6bに対して給水及び排水が出来る。即ち、ジャケット6a,6bは、給水口18bと排水口18c部分を除き、強制水冷の場合には液密封止構造であり、強制空冷の場合には気密封止構造となっている。比較的低温の冷却水の給水口を陰極電極4c側に設け、比較的高温の冷却水の排水口を陽極電極4a側に設けることが好ましい。しかし、これに限定されず、逆であってもよい。
のU字形状部分2b−1の間に冷却水仕切り板36が配置され、これらの周囲をジャケット6aが包囲し、これがプリフォーム12内に挿入されている。
透光性が必要であるため、典型的には石英板から形成される。
図6(A)は、第3実施形態に係るキセノンフラッシュランプ照射装置20cを説明する断面図、図6(B)は、そのVI-VI断面図である。VI-VI断面図は、分かり易くするため、相対的に拡大されて描かれていることに注意されたい。この照射装置20cの特徴は、次の通りである。
(1)発光管2の略全体が、ジャケット6a及び6bで覆われている。
(2)発光管2の冷却は、強制冷却である。水冷及び空冷のいずれでもよい。
(3)給水口に接続する給水管(冷媒注入管)18dが、発光管のU字形状部分の折り
曲げ付近の給水管端部18d−1まで延在している。
図7は、第1〜3実施形態に示すキセノンフラッシュランプの点灯回路30の一例を説明する図である。ここで、符号10aはランプであり、符号8はトリガー線である。点灯回路30は、商用交流電源22と、これを昇圧し整流する充電用高圧電源回路24と、この出力を蓄電する充放電用コンデンサ26と、波形調整用コイル28とを備え、ランプ10にパルス電圧を給電している。更に、始動用外部トリガー発生回路32と、トリガーパルスを昇圧してトリガー線8に送るパルス昇圧トランス34とを備えている。
図8は、第1〜3実施形態に示すキセノンフラッシュランプ照射装置を使用した殺菌工
程50を説明する図である。図8(A)は、殺菌工程50を上方から見た平面図、(B)は、ステップのフロー図である。この殺菌工程50は、大別すると、容器12を搬入する際の搬入コンベヤ40と、容器内面を殺菌処理する際のターンテーブル(「回転円盤」ともいう。)44と、容器12を搬出する際の搬出コンベヤ42とを備えている。なお、容器12の外周面を殺菌処理する工程は省略されている。外周面の殺菌処理は、搬入コンベヤ40、ターンテーブル44、搬出コンベヤ42のいずれかにおいて、又はその他の段階で行われる。
ステップS2で、容器12が、例えば適当な画像診断装置によって、所定の位置に搬入されたかチェックされる。必要に応じて、搬入位置の修正が行われる。
ステップS3で、必要に応じて、容器12の内部の液体洗浄処理が行われる。
ステップS4で、液体洗浄後の乾燥処理が行われる。
ステップS5で、キセノンフラッシュランプ照射装置の発光管2のU字形状部2bが、容器12の内部に挿入される。
ステップS6で、発光管2から容器内面に対して光照射が行われる。
ステップS7で、発光管2のU字形状部2bが、容器12から引き抜かれる。
ステップS8で、容器12は、作動装置48により、ターンテーブル44から搬出コンベヤ42に移動させられる。
第4実施形態は、第1〜3実施形態に係るキセノンフラッシュランプ照射装置を基に、大量の容器(例えば、プリフォーム)を短時間で殺菌処理するに適したキセノンフラッシュランプ照射装置に関する。
(1)ランプ発光管は、変形Y字形状を採用する。
(2)Y字形状のランプ全体を覆う1つの石英製ジャケットを採用する。
以下、図面に沿って説明する。
第5実施形態は、第4実施形態に係るキセノンフラッシュランプ照射装置を基に、大量の容器(例えば、プリフォーム)を短時間で殺菌処理するに適した殺菌処理システムに関する。現在、例えば大量のプリフォームの殺菌処理として、基本的には500〜1000 bt/m(1分間あたりの処理ボトル)が望まれている。第5実施形態の特徴は、大量の容器の短時間処理の要請に応じて、次の通りである。
(1)多数のランプを取り付けたターンテーブルと、ランプの回転に同期しながら下方からプリフォームを上昇し、ランプのU字形状部をプリフォームが収納した段階で殺菌処理を行い、その後プリフォームを下降する、殺菌処理システムを提供する。
(2) この殺菌処理システムでは、ランプ近傍に光センサが取り付けてある。ランプ点灯動作中に不点灯を起こしたランプを検出し、未殺菌の容器を取り除き、適切な対処をすることが出来る。
(3) この殺菌処理システムでは、発光管の照度を検出する照度センサが取り付けてある。
以下、図面に沿って説明する。
ランプ給電用円盤68に設置された陽極用給電端子4a−2、陰極用給電端子4c−2、トリガー線給電端子108aから、ランプユニット20dの夫々の端子に給電される。更に、図示していないが、ランプユニット20dに対する給水用配管、排水用配管も設置される。一旦、ターンテーブル60に設置した各ランプユニット20dは、不点灯等の故障がない限り、交換等はない。
以上、本発明に係る容器殺菌用のキセノンフラッシュランプの実施形態に関し説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を何等限定するものではない。本実施形態に対して当業者が容易に成し得る追加、削除、変更、改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。
8:トリガー線、 10a:ランプ、 12:容器,プリフォーム、 14:ペットボトル、 16:商品、 18:ランプハウス、 18a:給水口、 18a:開口、 1
8b:給水口、 18c:排水口、 18d、:冷媒注入管,給水管、 18d−1:給水管端部、 19:ランプ設置台、 20a,20b,20c:キセノンフラッシュランプ照射装置、 20d:ランプユニット、 22:商用交流電源、 24:充電用高圧電源回路、 26:充放電用コンデンサ、 28:波形調整用コイル、 30:点灯回路、 32:始動用外部トリガー発生回路、 34:パルス昇圧トランス、 36:仕切り、 40:搬入コンベヤ、 42:搬出コンベヤ、 44:ターンテーブル,回転円盤、 46i:内側ガイド、 46o:外側ガイド、 48:作動装置、 48:中心軸、 50: 殺菌工程、 52:発光管取付部、 54:ジャケット保持部、60:ターンテーブル、 62:回転軸、 63:プリフォーム供給円盤、 64:昇降シリンダー、 66:プリフォーム保持部、 68:ランプ給電用円盤、
Claims (16)
- 容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置において、
中央部をU字形状に折り曲げた部分を有する発光管と、
前記U字形状に折り曲げた部分を包囲する透光性を有する有底の透光性ジャケットとを備え、
前記透光性ジャケット内に冷媒を流して発光管を冷却し、
前記U字形状に折り曲げた部分を前記容器の開口部から挿入可能にして該容器の内面を殺菌照射する、キセノンフラッシュランプ照射装置。 - 請求項1に記載の容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置において、
前記発光管は、相対的に管径が太い両端部と、管径が細い中央部とを有する円筒状の石英ガラス管で形成されている、キセノンフラッシュランプ照射装置。 - 請求項1又は2に記載の容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置において、
前記透光性ジャケットの上端開口部付近の口径が拡がっていることを特徴とした、キセノンフラッシュランプ照射装置。 - 請求項1又は2に記載の容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置において、
前記U字形状に折り曲げた発光管の間に介在するように配置され、前記透光性ジャケットの内部空間を部分的に2つの空間に分ける仕切り板を設け、前記冷媒は、該2つの空間の一方の空間から流入し、他方の空間から流出することを特徴とする、キセノンフラッシュランプ照射装置。 - 請求項4記載の容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置において、
前記透光性ジャケットの開口部に更に前記発光管の電極部分まで包囲する樹脂製ジャケットを接続し、
前記透光性ジャケットと前記樹脂製ジャケットの内部空間は冷媒が相互に流通可能であり、
前記仕切り板は、前記樹脂製ジャケットの内部空間に延伸し、該樹脂製ジャケットの内部空間を部分的に2つの空間に分けることを特徴とする、キセノンフラッシュランプ照射装置。 - 請求項1又は2に記載の容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置において、
前記U字形状に折り曲げた発光管の間に介在するように冷媒注入管を設け、該冷媒注入管は、該U字形状部の下端まで延伸し、注入した冷媒は、下端を冷却しながら、前記透光性ジャケット内を流通することを特徴とした、キセノンフラッシュランプ照射装置。 - 請求項6記載の容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置において、
前記透光性ジャケットの開口部に更に前記発光管の電極部分まで包囲する樹脂製ジャケットを接続し、
前記透光性ジャケットと前記樹脂製ジャケットの内部空間は冷媒が相互に流通可能であり、
前記冷媒注入管は樹脂製ジャケットから透光性ジャケットに延伸していることを特徴とするキセノンフラッシュランプ照射装置。 - 請求項3〜7のいずれか一項に記載の容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置において、
前記樹脂製ジャケットに、前記透光性ジャケットから見て電極部分より遠い位置に冷媒の流出口を設けたことを特徴とする、キセノンフラッシュランプ照射装置。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置において、
前記冷媒は、冷却水又は冷却空気である、キセノンフラッシュランプ照射装置。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置において、
前記発光管の外周には、トリガー線が配置されている、キセノンフラッシュランプ照射装置。 - 容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置において、
垂直方向に延在する比較的太い管径の両端部分、Y字形状の細い管径の中央部、及び垂直方向に延在する細い管径のU字形状部から形成されている発光管を備えたキセノンフラッシュランプ照射装置。 - 請求項11に記載のキセノンフラッシュランプ照射装置において、更に、
前記発光管の全体を覆う1つの石英製ジャケットを備えたキセノンフラッシュランプ照射装置。 - 請求項12に記載のキセノンフラッシュランプ照射装置において、
冷媒注入管が、前記石英製ジャケット上部の発光管取付部から前記発光管のU字形状部近傍まで延伸していることを特徴とする、キセノンフラッシュランプ照射装置。 - 大量の容器を短時間で殺菌処理するに適した殺菌処理システムにおいて、
所定の速度で回転するターンテーブルと、
前記ターンテーブルの円周に沿って取り付けられた複数個の請求項12のキセノンフラッシュランプ照射装置と、
前記ターンテーブルの回転に同期して回転する昇降シリンダー及び該昇降シリンダーに接続された容器保持部材とを備え、
前記ターンテーブルが回転するにしたがって、前記容器保持部材に保持された容器が上昇して前記キセノンフラッシュランプ照射装置に徐々に接近し、該キセノンフラッシュランプ照射装置の発光管U字形状部を収納した段階でパルス光照射による殺菌処理を行い、更に、該キセノンフラッシュランプ照射装置から徐々に離れる、殺菌処理システム。 - 請求項12に記載のキセノンフラッシュランプ照射装置において、更に、
ランプ近傍に取り付けた光センサを備え、ランプ点灯動作中に不点灯を起こしたランプを検出する、殺菌処理システム。 - 請求項12に記載のキセノンフラッシュランプ照射装置において、更に、
ランプ近傍に取り付けられた照度センサを備え、システム稼働中、ランプ照度が規定の照度範囲にあるかを確認している、殺菌処理システム。
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