JP2021006477A - 容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ランプを形成する石英ガラスが割れた場合にガラス破片の飛散を防止し、且つ従来のランプと同等以上のランプ寿命を有する、容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置を提供することを目的とする。【解決手段】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、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。【選択図】図４

Description

（関連出願の相互参照）
特願2018-185483を「先の出願」とする国内優先権主張出願として、「後の出願」として特願2019-178996を出願している。本願は、「後の出願」の分割出願である。「後の出願」では出願当初の請求項１１−１６に記載の発明に関する権利化を目指し、この分割出願では同請求項１−１０に記載の発明に関する権利化を目指している。
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。

食品や飲料水の製造・加工メーカーでは、それらの容器を確実に殺菌処理することが重要である。消費者ニーズの多様化により、食品や飲料水の低塩化、保存料の廃止、賞味期限の延長等により、容器に対する確実な殺菌処理が求められている。

現在、加熱処理、薬剤による殺菌処理に代わり又はこれと併用して、非加熱・非接触で殺菌が可能な殺菌技術の開発が進められている。このような、非加熱・非接触の殺菌技術として、閃光パルス殺菌処理が注目されている。

閃光パルス殺菌処理には、キセノンフラッシュランプが使用されている。キセノンフラッシュランプの発光には、殺菌に有効な波長200〜300ｎｍの紫外線を豊富に含んでいる。キセノンフラッシュランプを利用した閃光殺菌処理は、殺菌効果が強力であり、発光のパルス制御が容易であり、非接触のため残留物が発生せず、極めて短時間のパルス照射のため処理対象物（容器等）への影響が少ない等の利点を有している。

その反面、閃光パルス殺菌処理は、光が照射できる部分しか殺菌できないという欠点がある。そのため、容器の外部からキセノンフラッシュランプを照射しても、容器内面の一部（例えば、容器底面や開口の小さいボトル形状の肩部）に光が十分に届かず、十分な殺菌が行われないおそれがある。

このため、ペットボトル、プリフォーム、飲料カップ、ミルクカートン等の容器の内面を殺菌する技術に関し、フラッシュランプの一部を容器内部に挿入してパルス照射する殺菌方法が提案されている（例えば、下記特許文献１，４）。この際、フラッシュランプの形状をＵ字管にすることで、容器に挿入した部分に、発光に対して電極・端子等の遮蔽物が無い構造となり、殺菌する容器内面の全面に良好な光を照射する提案が成されている（例えば、下記特許文献１）。

特開2001-247108「容器殺菌方法及び装置」（公開日：2001.09.11）出願人：石川島播磨重工業株式会社、プリマハム株式会社、食品産業電子利用技術研究組合 特開2017-226187「プリフォームの殺菌方法及び装置」（公開日：2017.12.28）出願人：大日本印刷株式会社 特許第2747961号「容器殺菌装置」（公報発行日：1998.05.06）出願人：株式会社豊振化学産業所 特開2000-53111「容器殺菌方法及び装置」（公開日：2002.02.22）出願人：石川島播磨重工業株式会社 特開平11-216467「水処理殺菌用ランプユニット」（公開日：1999.08.10）出願人：ウシオ電機株式会社 特開2001-225065「水殺菌装置」（公開日：2001.08.21）出願人：リズム時計工業株式会社

殺菌対象は、飲料品又は食品用の容器である。このため、予期しない何らかのトラブルによってフラッシュランプを形成する石英ガラスが割れた場合、容器に挿入した部分のガラス破片が容器内に向かって飛散することは許されない。即ち、ランプを形成するガラス破片の飛散を防止する何らかの対策が必要である。

しかし、例えば、ランプのＵ字管を保護スリーブで覆ってガラス破片の飛散を防止しようとした場合、Ｕ字管の発する熱が逃げ場を失い保護スリーブ内にこもり、電極付近の温度が上昇するおそれがある。この温度上昇により、発光管の石英ガラスの劣化、電極部材の温度上昇及び陰極電極のスパッター量が増加し発光管内面に付着して石英ガラスの劣化等を招き、ランプの寿命が短くなるおそれがある。

そこで、本発明は、ランプを形成する石英ガラスが割れた場合に容器に挿入した部分のガラス破片の飛散を防止し、且つ従来のランプと同等以上のランプ寿命を有する、容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置を提供することを目的とする。

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、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。

更に、上記容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置では、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てもよい。

更に、上記容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置では、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ようにしてもよい。

更に、上記容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置では、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ようにしてもよい。

更に、上記容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置では、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つの空間に分けるようにしてもよい。

更に、上記容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置では、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ようにしてもよい。

更に、上記容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置では、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ようにしてもよい。

更に、上記容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置では、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るようにしてもよい。

更に、上記容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置では、前記冷媒は、冷却水又は冷却空気であってよい。

更に、上記容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置では、前記発光管の外周には、トリガー線が配置されているようにしてもよい。
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。

本発明によれば、ランプを形成する石英ガラスが割れた場合にガラス破片の飛散を防止し、且つ従来のランプと同等以上のランプ寿命を有する、容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照射装置を提供することができる。

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。 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の概要を説明する図である。 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を説明する断面図、図４（Ｂ）は、そのIV-IV断面図である。 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を説明する断面図、図５（Ｂ）は、そのV-V断面図である。 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を説明する断面図、図６（Ｂ）は、そのVI-VI断面図である。 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照射装置の点灯回路３０の一例を説明する図である。 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を説明する図である。 図９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説明する断面図である。 図１０は、大量の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を説明する図である。 図１１は、図１０で説明した殺菌処理システムのランプユニットの配置を説明する平面図である。

以下、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の実施形態に関し、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図中、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複する説明を省略する。
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。

［従来技術］
（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。

発光管１０２の外周面に沿って、トリガー線（「始動用補助電極」ともいう。）１０８が配置されている。トリガー線１０８は、各々が発光管１０２の外周面に密着しながら発光管を取り囲む複数個のリング部ワイヤ１０８−１と、発光管の軸線に沿って延在して複数個のリング部ワイヤ１０８−１を連結する連結部ワイヤ１０８−２とから成る。

陽極電極１０４ａは、電極リード棒１０４ａ−１の先端部（発光管側）を円柱状に成形加工した陽極大径部１０４ａ−２を備えるタングステンロッドによって形成されている。一方、陰極側電極１０４ｂは、電極リード棒１０４ｂ−１の先端部（発光管側）を円柱状に成形加工して陰極大径部１０４ｂ−２とし、この陰極大径部の端部上面に電子放出性物質から成る円柱状の焼結体（「エミッタ部」ともいう。）１０４ｂ−３が固着されたタングステンロッドによって形成されている。エミッタ部１０４ｂ−３の先端周囲にリング部ワイヤ１０８−１が位置決めされている。電極リード棒１０４ａ−１，１０４ｂ−１の発光管と反対側は、リードワイヤ１０３ａ，１０３ｂに夫々接続されている。

（キセノンフラッシュランプ照射装置）
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。

図２に示す照射装置に使用されているランプは、図１に示す従来のキセノンフラッシュ
ランプ１１０ａと比較すると、次の相違点が有る。発光管１０２が、全体としてＴ字形状に形成されている。Ｔ字形状の発光管１０２は、水平部分の両端部分１０２ａ，１０２ｃ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１０２の両端部分１０２ａ，１０２ｃ、中央部１０２ｂ、及びＵ字形状部分１０２ｂ−１は、同じ放電空間が形成されるように接続されている。陽極電極１０４ａと陰極電極１０４ｂは、両端部分１０２ａ，１０２ｃに夫々成形され、端部は封止されている。これら電極構造は、従来のキセノンフラッシュランプ１１０ａと同様である。

本発明者等の試作したこのＴ字形状発光管の仕様は、次の通りである。但し、これに限定されない。
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

（殺菌対象の容器）
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。

図示していないが、プリフォーム１２は加熱され、ペットボトル形状の雌型金型に配置され、延伸ロッドを開口部から内部に挿入してエアーを注入してボトルの形状に成形されてペットボトル１４となり、飲料を充填して商品１６となる。

なお、殺菌対象の容器は、プリフォームに限定されない。キセノンフラッシュランプを利用した閃光殺菌処理は、殺菌効果が強力であり、発光のパルス制御が容易であり、非接触のため残留物が発生せず、極めて短時間のパルス照射のため処理対象物（容器等）への影響が少ない等の利点を有している。その反面、閃光パルス殺菌処理は、光が照射できる部分しか殺菌できないという欠点がある。そのため、容器の外部からキセノンフラッシュランプを照射しても、容器内面の一部（例えば、容器の底面、開口の小さいボトル形状の肩部内面）に光が届かず、十分な殺菌が行われないおそれがある。従来の図２に示す照射装置及び図４〜５に示す本実施形態に係る照射装置は、このような外部照射で十分な殺菌が行われない形状の容器に対して、内部から照射するために開発されている。従って、殺菌対象の容器は、外部照射で十分な殺菌が行われない形状の任意の容器が対象となる。

以下、本発明の実施形態に関して説明するが、図４〜図６に夫々示す第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２０ａ〜２０ｃは、図を簡略化するため、トリガー線は省略し、各電極形状も簡略化している。しかし、実際は、トリガー線が発光管２の外周面に沿って存在し、陽極・陰極の電極構造４ａ、４ｂは図１に関連して説明したものと同様である。更に、本実施形態の特徴を理解するに必要な要素は、中線又は太線で描かれ、それ以外の要素は細線で描かれている。

［第１実施形態］
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。

以下、説明する。全体的に見て、照射装置２０ａは、ランプハウス１８の内部に、ランプ設置台１９が配置されている。各電極線はランプハウス１８内に設置されている円錐台碍子にそれぞれ接続されており、トリガー線は陰極電極線と共に円錐台碍子に取り付けられているが、各電極線及びトリガー線自体は図示を省略している。以下の実施形態も同様である。更に、ランプハウス１８とランプ設置台１９には、同じ箇所に開口１８ａ，１９aが形成されている。

発光管２のＵ字形状部分２ｂ−１（図２参照）は、ジャケット６ａで覆われている。なお、図では、ジャケット６ａは破線で描かれているが、他の要素と識別し易くするためであり、破線自体に意味は無い。これ以降の実施形態に関しても同様である。図４（Ｂ）に示す発光管２のＵ字形状部分２ｂ−１のIV-IV断面図で分かるとおり、中心から、２本の
Ｕ字形状部分
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。

各要素について説明する。ランプハウス１８は、例えば、SUS（ステンレス鋼）で形成
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。

ジャケット６ａは、ランプの発光を通すため透光性が必要であり、代表的には石英で形成されているが、これに限定されない。ジャケット６ａは、下端部が閉じられた円筒形である。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。

第１実施形態の利点・効果は、ランプ２のＵ字形状部分２ｂ−１をジャケット６ａで包囲することで、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。

［第２実施形態］
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。

以下、説明する。全体的に見て、照射装置２０ｂのランプハウス１８には、給水口１８
aと排水口１８ｃが形成されている。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。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。

ジャケット６ａ，６ｂは、適当な手段で接続され、冷却水が相互に流通可能な内部冷却空間を形成している。照射装置２０ｂのランプハウス１８には、給水口１８aと排水口１
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。

ジャケット６ｂに、ジャケット６ａから見て電極部分４ａ、４ｂより遠い位置に冷媒の給水口１８ｂ及び排水口１８ｃが設けられている。給水口からジャケット６ｂ内に流入した冷却水が、発光管のＵ字形状部分を有効に冷却出来るように、ジャケット６ａ及び６ｂの冷却空間を陰極側（図で見て右半分）と陽極側（左半分）の２つの空間に部分的に分ける冷却水仕切り板３６が設けられている。冷却水仕切り板３６は、図で見て、ジャケット６ｂの上端部から始まり、ジャケット６ａ内は発光管２のＵ字形状部分２ｂ−１（図２参照）の間を延在し、Ｕ字形状部分２ｂ−１の下端の曲がり部付近まで設置され、下端部で２つの空間は流通可能になっている。

図５（Ｂ）に示す発光管２のＵ字形状部分２ｂ−１のV-V断面図で分かるとおり、２本
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。

各要素に関して説明する。発光管２のＵ字形状部分２ｂ−１を包囲するジャケット６ａは、第１実施形態と同様に、代表的には石英で形成されていが、これに限定されない。Ｔ字形状の発光管２の水平部分を包囲するジャケット６ｂは、フッ素系樹脂、典型的には、テフロン（登録商標）から形成されている。ジャケット６ｂは、テフロン（登録商標）の膜又はテフロン（登録商標）の管体のいずれでもよい。冷却水仕切り板３６は、耐熱性、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。

第２実施形態の利点・効果は、第１実施形態の利点・効果に加えて、ランプ全体を効果的に冷却することが出来る。ランプ点灯中の最高温度は、電極付近、特に陰極電極付近であるため、電極付近も効果的に冷却することが出来る。更に、冷却水仕切り板３６を設けたことにより、新しい冷却水が、発光管２のＵ字形状部分２ｂ−１の先端部付近まで到達して冷却する。Ｕ字形状部分２ｂ−１の先端の折り曲げ部内側は、高温に達してガラス管の失透現象、孔が開いてリークする現象が発生する場合があった。第２実施形態では、この折り曲げ部付近も効果的に冷却することが出来る。

［第３実施形態］
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。

以下、説明する。全体的に見て、照射装置２０ｃのランプハウス１８には、給水口１８ｂと２箇所の排水口１８ｃが形成されている。給水口１８ｂには、給水管（冷媒注入管）１８ｄが設けられ、その端部１８ｄ−１は、発光管２のＵ字形状部分の折り曲げ付近にあり、ここからジャケット６ａ内に給水される。給水された冷却水は、Ｕ字形状部分２ｂ−１を包囲するジャケット６ａ内を圧送されて上昇し、ジャケット６ｂに到達し、２箇所の排水口１８ｃから排出する。

図６（Ｂ）に示す発光管２のＵ字形状部分２ｂ−１（図２参照）のVI-VI断面図で分か
るとおり、給水管１８ｄ及び２本のＵ字形状部分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。

各要素に関して説明する。給水管１８ｄは、耐熱性、透光性を有することが必要であるため、典型的には石英板から形成される。

第３実施形態の利点・効果は、第２実施形態の利点・効果に加えて、新しい冷却水が、最初に、発光管２のＵ字形状部分２ｂ−１の先端部まで到達して冷却することにある。発光管２のＵ字形状部分２ｂ−１の先端の折り曲げ部内側は、高温に達してガラス管の失透、孔が開いてリークする現象が発生する場合がある。第３実施形態では、この折り曲げ部付近も最も低温な冷却水で効果的に冷却することが出来る。

［キセノンフラッシュランプの点灯回路］
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。

［殺菌工程］
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。

ターンテーブル４４は、中心軸４８により一定方向に回転している。容器１２の移動を制御する内側ガイド４６ｉ及び外側ガイド４６ｏは、ターンテーブル４４の回転に同期して回転している。この回転は、所望により、連続的であっても、回転−停止を繰り返す段階状であってもよい。

ステップＳ１で、容器１２は、搬入コンベヤ４０によってターンテーブル４４に搬入される。
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利用して、殺菌工程５０により、容器１２の内面は、連続的に殺菌処理される。

［第４実施形態］
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。

第４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)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。

図９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２０ｄを説明する断面図であり、図９（Ａ）は、電極を装着した発光管のランプ軸線に沿った断面図であり、（Ｂ）は，発光管をジャケット６に挿入し、ジャケット保持部５４で保持し、発光管取付部に取り付けた発光管の断面図であり、（Ｃ）はそのVII断面図である。

図９（Ａ）に示すように、発光管２は、垂直方向に延在する比較的太い管径の両端部分２ａ、Ｙ字形状の細い管径の中央部２ｂ、及び垂直方向に延在する細い管径のＵ字形状部２ｃから形成されている。本出願書類では、この形状を「変形Ｙ字形状」という。

変形Ｙ字形状の発光管２は、第１〜３実施形態に係るＴ字形状の発光管と比較して、平面図的に見て（ランプ上方から見た場合）占有面積が小さいという特徴を有する。そのため、多数のランプを取り付けた第５実施形態で説明する殺菌処理システムでは、ランプの個数を一層増やすことが出来る。また、ランプの個数が少ない殺菌処理システムでは、システム自体の小型化が実現できる効果を有している。

図９（Ｂ）に示すように、発光管取付部５２により、ジャケット６の上端開口部が固定され、ジャケット６内に変形Ｙ字形状発光管２が挿入されている。発光管取付部５２には、図示を省略するが冷媒の給水口と排水口が形成され、冷媒の給水口につながる冷媒注入管１８ｄは、発光管のＵ字形状部分２ｃの途中まで延在している。冷媒は、典型的には水であるが、空気であってもよい。即ち、ランプの冷却方法は、強制冷却の水冷又は空冷である。本出願書類では、図９（Ｂ）に示すランプの状態を、「ランプユニット」という。更に、発光管取付部５２には、電源供給リード線、トリガー線１０８等を通す開孔も形成されているが、図示を省略する。

ジャケット６は、発光管のＵ字形状部２ｃの上端部で、ジャケット保持部５４により保持されている。第５実施形態で説明するターンテーブルに取り付け回転した場合に、上下に移動したり振動したりせず、所定の位置に保持するためである。

図９（Ｂ）に示すように、ジャケット６は、変形Ｙ字形状のランプ２の全体を覆う1つ
の石英製ジャケットを採用している。第２及び３実施形態では、発光管２のＵ字形状部分２ｂ−１を包囲するジャケット６ａは石英製であり、水平部分を包囲するジャケット６ｂ
はフッ素系樹脂であり、これらを接続した２ピース構造である（図５，６参照）。これに対し、第４実施形態では、１ピース構造の石英製ジャケットを採用している。１ピース構造ジャケットを採用したことにより、２ピース構造ジャケットに比較して、低コスト化を図ることができる。

［第５実施形態］
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。

図１０は、大量の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を説明する図である。回転軸６２には、ランプユニット２０ｄを取り付けるターンテーブル６０と、ランプユニット２０ｄに給電するためのランプ給電用円盤６８と、プリフォーム１２を取り付け、ランプユニット２０ｄまで上昇し、殺菌処理後に下降して排出するプリフォーム供給円盤６３が取り付けられている。回転軸６２が回転すると、各円盤６８，６０，６３は、同一方向に同速度で回転する。

回転軸６２に取り付けられたターンテーブル６０の円周端領域に、発光管取付部５２を使って、図９のランプユニット２０ｄのジャケット６が取り付けられる。ジャケット６をターンテーブル６０に取り付ける際、ジャケット保持部５４は、コレットチャック構造を採用して、ターンテーブル６０に対して発光管のＵ字形状部２ｃが垂直に固定されている。
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。

プリフォーム１２は、プリフォーム供給円盤６３に取り付けられる。円盤６３の円周端領域に、プリフォーム１２を昇降する昇降シリンダー６４が取り付けられている。昇降シリンダー６４の頂部に、プリフォーム保持部６６が取り付けられ、プリフォーム１２は、プリフォーム保持部６６に保持される。

最初に、図１０の左図に示すように、昇降シリンダー６４は最下位に位置している（例えば、図１１の位置Ｓに対応する。）。この位置Ｓで、図示していないプリフォーム取付・取外し装置により、プリフォーム１２が、プリフォーム保持部６６に取り付けられる。昇降シリンダー６４は、回転に合わせて上昇し、右図に示すように最上位では、プリフォーム１２内の底部付近まで、ジャケット６で覆われた発光管Ｕ字形状部２ｃが挿入された状態になる。更に回転するに合わせて下降し、左図の最下位の位置まで戻る（例えば、図
１１の位置Ｅに対応する。）。この位置Ｅで、図示していないプリフォーム取付・取外し装置により、プリフォーム１２が、プリフォーム保持部６６から取り外される。このように、プリフォーム供給円盤６３に取り付けたプリフォームは、円盤６３が１回転すると、殺菌処置が完了し、取り外される。殺菌対象は、プリフォームに限定されない。一端が開口され、発光管ユニットが挿入可能な容器であれば、この殺菌処理システムで処理が可能である。

図に示していないが、ランプ近傍に照度センサを取り付け、ランプ点灯動作時において、規定の照度範囲にあるかを確認している。規定の範囲外の場合、供給電圧を増減して、照度を範囲内になるように調整する。全ての発光管に照度センサを取り付ける必要は無く、典型的には１箇所取り付ければよい。

図１１は、図１０で説明したランプユニット２０ｄのターンテーブル６０上の配置を説明する平面図である。図１１に示す殺菌処理システムでは、ランプユニット２０ｄが、ターンテーブル６０の円周端部に沿って、回転中心から見て角度１５度ごとに、３０個配置されている。例えば、900 bt/mの場合、1分間に30回転、2秒間に1回転して30個のプリフ
ォームを殺菌処理している。

発光管２を変形Ｙ字形状にすることにより、ターンテーブル６０の円周に沿って配置された場合に、占有面積を小さくすることが出来る。各ランプユニット２０ｄのランプ近傍には、光センサ（図示せず）が取り付けられ、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、不点灯ランプの交換など適切な対処をすることが出来る。なお、ランプユニット２０ｄの配置個数は、３０個に限定されず、ユーザの要求によって決定される。

図には示していないが、各ランプユニット２０ｄの上端は、碍子製の蓋で覆われている。蓋には、ランプ給電用リード線及びトリガー線、給水口、排水口の開孔が形成され、Ｏリングのパッキンを使って密封され、ネジ止めされている。ネジを緩めて蓋を外すことにより、ジャケット６内にあるランプの交換が容易にできる。

［結び］
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。

２：発光管，キセノンフラッシュランプ，ランプ、 ２ｂ：Ｕ字形状部、 ４ａ：陽極電極構造，陽極電極部分、 ４ａ：陽極電極、 ４ｃ：陰極電極構造，陰極電極、 ６，６ａ：透光性ジャケット、 ６ｂ：樹脂製ジャケット，テフロン（登録商標）製ジャケット、
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、 ５
０： 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、

本発明は、容器殺菌用のキセノンフラッシュランプ照明装置に関する。

Claims (16)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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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