JP2021095178A - 電子線殺菌装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器とグリッパとを電子線を用いて十分に殺菌することが可能な装置および方法を提供すること。【解決手段】電子線殺菌装置１０は、第１グリッパ３１が設けられた第１回転体１３と、第１グリッパから容器を受け取る第２グリッパ３２が設けられた第２回転体１４と、第１グリッパに把持された状態の容器に対して電子線を照射する第１照射部４１と、第２グリッパに把持された状態の容器に対して電子線を照射する第２照射部４２と、容器を把持していない状態の第２グリッパに対して電子線を照射するグリッパ照射部４３とを備える。第１グリッパおよび第２グリッパはそれぞれ、容器を間に受け入れ、両側から閉じて首部を挟む一対の爪を含む。一対の爪は、首部に接触または近接する把持領域を含む。グリッパ照射部は、第２回転体の回転に伴い移動する第２グリッパに対して、少なくとも把持領域に亘り電子線を照射する。【選択図】図１

Description

本開示は、例えば、飲料、食品、医薬品等が充填される容器を電子線により殺菌する装置および方法に関する。

樹脂製のボトル状の容器の内面および外面を、コストを抑えつつ確実に殺菌するための技術開発が続けられている。かかるボトル容器は、プリフォームと呼ばれる前駆体からブロー成形により形成される。このプリフォームに対する殺菌も行われている（特許文献１）。
特許文献１では、プリフォームに対して行う予備殺菌に続いて、ブロー成形により得られた容器に対する本殺菌が行われる。特許文献１によると、予備殺菌は、プリフォームを連続走行させながら、予備殺菌温度まで予熱し、予熱したプリフォームに過酸化水素を含んだミストまたはガスを吹き付けることで行われる。その後、さらにプリフォームを成形温度まで加熱し、成形温度に達したプリフォームを同じく連続走行するブロー成形機により容器に成形したならば、成形された容器を連続走行させながら、例えば、過酸化水素、過酢酸、オゾン等を含むミストやガスを吹き付けることで容器の本殺菌を行う。

殺菌処理に用いられる薬剤のコスト、容器のリンス、廃液処理等によるランニングコストを考慮し、薬液をなるべく使用しないで、電子線を用いる殺菌技術が期待されている。
電子線殺菌装置を開示する特許文献２では、回転式搬送機構の回転体（スターホイール）に設けられて容器の首部を把持するグリッパの爪に貫通孔が形成されている。貫通孔は、グリッパの表面から裏面へとグリッパを貫通している。電子線照射装置から発せられ、容器の軸線方向に沿って進行する電子線が、貫通孔を通じてグリッパの裏側にも供給されることにより、殺菌効果が高められている。

特開２０１６−２７９８９号公報 特開２０１３−１３３１１１号公報

特許文献２のようにグリッパの爪に形成された貫通孔を通じて、グリッパの爪の裏側、つまりグリッパ爪に隠れている容器の部位に電子線が供給されるものの、電子線が到達する領域は、空気への散乱を考慮しても、貫通孔の投影範囲およびその近傍に留まる。
また、容器に接触するグリッパ爪も、殺菌して無菌化しておく必要があるが、特許文献２では、グリッパ爪の表面に照射される電子線が、貫通孔の近傍を除いてグリッパ爪の裏面には照射されない。また、グリッパ爪の内壁と首部との間の隙間が狭いので、グリッパ爪の内壁に十分に電子線を供給することが難しい。グリッパ爪に剛性を確保する必要上、内壁と首部との間の隙間や、貫通孔の径を大きくすることは難しい。
以上より、容器およびグリッパの電子線による殺菌処理には改善の余地がある。
本開示は、プリフォームやボトル等の容器と、容器の首部を把持するグリッパとを電子線を用いて十分に殺菌することが可能な装置および方法を提供することを目的とする。

本開示の電子線殺菌装置は、容器を把持する第１グリッパが設けられた第１回転体と、第１グリッパから容器を受け取る第２グリッパが設けられた第２回転体と、第１グリッパに把持された状態の容器に対し、第１回転体の径方向の外側から内側に向けて電子線を照射する第１照射部と、第２グリッパに把持された状態の容器に対し、第２回転体の径方向の外側から内側に向けて電子線を照射する第２照射部と、容器を把持していない状態の第２グリッパに対し、第２回転体の径方向の外側から内側に向けて電子線を照射するグリッパ照射部と、を備える。
第１グリッパおよび第２グリッパはそれぞれ、容器の首部を間に受け入れ、両側から閉じて首部を挟む一対の爪を含む。
一対の爪は、首部に接触または近接する把持領域を含む。
グリッパ照射部は、第２回転体の回転に伴い移動する第２グリッパに対し、少なくとも把持領域に亘り電子線を照射する。

本開示の他の電子線殺菌装置は、容器を把持する複数の第１グリッパが設けられた第１回転体と、第１グリッパからそれぞれ容器を受け取る複数の第２グリッパが設けられた第２回転体と、
第１グリッパに把持された状態の容器に対し、第１回転体の径方向の外側から内側に向けて電子線を照射する第１照射部と、第２グリッパに把持された状態の容器に対し、第２回転体の径方向の外側から内側に向けて電子線を照射する第２照射部と、第２回転体において周方向に分布している奇数個の第２グリッパに対して、１個おきに第１グリッパから容器が渡される。
上記の電子線殺菌装置のいずれも、電子線殺菌方法に展開することができる。

さらに、本開示は、電子線に代えて紫外線を照射することで容器を殺菌する装置および方法にも展開することができる。

本開示によれば、第１グリッパにより把持された状態の容器の殺菌と、第２グリッパに把持された状態の容器の殺菌とを順次実施し、かつ、容器を把持していない第２グリッパの殺菌をも行うことができるので、容器の外周部の全域に亘り十分に殺菌することができる。

本開示の第１実施形態に係る電子線殺菌装置を模式的に示す平面図である。 図１に示す電子線殺菌装置の回転体に備わるグリッパを示す平面図および斜視図である。 第１回転体の第１グリッパと、第２回転体の第２グリッパとを示す図である。 電子線をそれぞれ照射する第１照射部および第２照射部を示す斜視図である。 グリッパの一対の爪の形状および電子線の出射方向を模式的に示す図である。 第２回転体の回転に伴い移動する空の状態の第２グリッパと、第２グリッパに入射する電子線を模式的に示す図である。 揺動可能な第２グリッパの挙動の例を示す模式図である。 揺動可能な第２グリッパに対する電子線照射の例を示す模式図である。 本開示の第２実施形態に係る電子線殺菌装置を模式的に示す平面図である。 第２実施形態の変形例に係る電子線殺菌装置を模式的に示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、各実施形態について説明する。
［第１実施形態］
〔装置全体の構成〕
図１に示す電子線殺菌装置１０は、電子線を照射することにより、容器２、および容器２を把持可能なグリッパ３を殺菌する。
電子線殺菌装置１０は、容器２に飲料、食料、医薬品等の内容物を充填する充填装置１６、および容器２を密封する図示しない密封装置と共に、チャンバ１７で覆われた無菌充填システム１を構成している。無菌充填システム１は、図示しないブロー成形機等から供給された容器２を複数の回転体１１，１２等からなる回転式搬送機構により、導入区画１０１、殺菌区画１０２、および充填・密封区画１０３に連続した所定の搬送路１００を搬送しながら、容器２の殺菌、充填、および密閉を行う。

チャンバ１７の内側は、ブロー成形等の上流工程から容器２が導入される導入区画１０１と、容器２およびグリッパ３の殺菌が行われる殺菌区画１０２と、殺菌済みの容器２に内容物を充填し、蓋の装着により容器２を密封する充填・密封区画１０３とに仕切られている。

容器２は、回転体１１，１２等にそれぞれ設けられたグリッパ３（図２および図３）により首部２１（図３）が把持された状態で、回転体にそれぞれ備わるグリッパ３間を受け渡されながら搬送される。
殺菌区画１０２において、電子線殺菌装置１０により容器２の外周部が電子線の照射により殺菌される。容器２の外周部の殺菌を確実ならしめるため、グリッパ３の殺菌も行われる。

容器２の内部は、電子線殺菌装置１０による容器２の外周部の殺菌の前あるいは後において、少なくとも充填される前までに別途行われる。
殺菌区画１０２よりも前に、容器２の内部を適宜な方法、例えば、過酢酸や過酸化水素、オゾンを含むミストやガス、あるいは電子線、紫外線等を用いて殺菌し、必要に応じて容器２を圧縮空気や無菌状態の水等を用いてリンスする内部殺菌用の区画を設けることができる。
容器２の内部および外部の殺菌は、殺菌用装置の導入や、薬剤等の殺菌用媒体の購入、廃棄等を含めた運用に要するコスト、および要求される殺菌効果指標を考慮して、適宜に採用することができる。

〔容器の構成〕
本実施形態の容器２は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）等の樹脂材料からボトル状に形成されている。容器２は、図３および図４に示すように、筒状の首部２１と、首部２１の上方で開口した口部２２と、首部２１よりも径が大きい胴部２３と、胴部２３の下側の底部２４とを備えている。
首部２１は、図示しない蓋が装着されるねじ２１Ａと、ねじ２１Ａの下側で首部２１の径方向外側に突出した複数の円環状のフランジ２１Ｂ，２１Ｃとを備えている。
胴部２３の横断面の形状は、円形に限らず、矩形等であってもよい。

容器２は、図示しないプリフォームからブロー成形により形成することができる。プリフォームにも、ボトルの首部２１と同様の首部が備えられている。プリフォームも、グリッパにより首部が把持された状態で搬送可能である。
本明細書における「容器」には、首部を備えたボトルのほか、首部を備えたプリフォームも含まれるものとする。

プリフォームの内部および外部は、適宜な方法で殺菌することができる。プリフォームの内部のみを例えば過酢酸や過酸化水素、オゾンを含むミストやガス、あるいは電子線、紫外線等を用いて殺菌し、内部の殺菌性を維持したままブロー成形された容器２の外周部を電子線殺菌装置１０により殺菌することで、容器２を内部および外周部の全体に亘り殺菌してもよい。あるいは、プリフォームの内部および外部をそれぞれ適宜な方法で殺菌し、内部の殺菌性を維持したままブロー成形された容器２の外周部を電子線殺菌装置１０により殺菌するようにしてもよい。

〔電子線殺菌装置の構成〕
電子線殺菌装置１０（図１）は、導入区画１０１に配置される搬送用第１回転体１１および搬送用第２回転体１２と、殺菌区画１０２に配置されるいずれも円盤状の第１回転体１３および第２回転体１４と、第１回転体１３により搬送中の容器２に電子線を照射して殺菌する第１照射部４１と、第２回転体１４により搬送中の容器２に電子線を照射して殺菌する第２照射部４２と、第２回転体１４に設けられたグリッパ３を殺菌するグリッパ照射部４３とを備えている。

（第１グリッパを備えた第１回転体、および第２グリッパを備えた第２回転体）
第１回転体１３は、第１回転体１３の軸に設けられたモータの回転駆動力により、あるいは、他の回転体の軸に設けられたモータから伝達される回転駆動力により、軸周りに、図１に示す矢印の向きに回転する。第２回転体１４も同様である。
第１回転体１３には、容器２を把持する複数のグリッパ３（図２および図３）が設けられている。
なお、図１には、搬送中の多数の容器２のうち一部の容器２のみが示されており、また、図示された容器２を把持するグリッパ３のみが示されているが、実際は、それぞれの回転体の全周に亘り、多数のグリッパ３が等しいピッチで分布している。
第１回転体１３に設けられたグリッパ３のことを第１グリッパ３１と称する。第１回転体１３の回転に伴い、第１グリッパ３１は第１回転体１３の軸周りに周回する。

第２回転体１４には、第１グリッパ３１から容器２を受け取る複数のグリッパ３（第２グリッパ３２と称する）が設けられている。第２グリッパ３２は、第２回転体１４の全周に亘り、等しいピッチで分布して設けられており、第２回転体１４の回転に伴い、第２回転体１４の軸周りに周回する。
なお、第１グリッパ３１および第２グリッパ３２を特定する必要がない場合は、単にグリッパ３と称する。

第１グリッパ３１は、搬送用第２回転体１２のグリッパ３から受け渡し箇所Ｐ１で１本ずつ容器２を受け取った後、第１回転体１３の回転に伴い周方向に移動し、第１回転体１３と第２回転体１４との間の受け渡し箇所Ｐ２で容器２を第２グリッパ３２へ渡す。容器２を受け取った第２グリッパ３２は、第２回転体１４の回転に伴い周方向に移動し、受け渡し箇所Ｐ３で充填・密封区画１０３の回転体１０３Ａに設けられている図示しないグリッパへ容器２を渡す。
グリッパ３間で容器２を確実に受け渡すことができるように、グリッパ３が設けられている回転体は、いずれも等しい周速に制御される。
搬送用第２回転体１２のグリッパ３、第１グリッパ３１、第２グリッパ３２、および回転体１０３Ａのグリッパに順次把持される容器２は、図１に破線で示す搬送路１００を通過する。

（第１照射部、第２照射部、およびグリッパ照射部）
第１照射部４１は、第１グリッパ３１に把持された状態の容器２の外周部に対して電子線を照射する。第１照射部４１は、搬送路１００の受け渡し箇所Ｐ１から受け渡し箇所Ｐ２までの円弧状の第１区間１００Ａ上の適宜な位置を選び、第１区間１００Ａの近傍に配置されている。この第１照射部４１は、第１区間１００Ａを搬送される容器２に対し、図４に示すように、第１回転体１３の径方向Ｄ１の外側から内側に向けて電子線を照射する。

第２照射部４２は、第２グリッパ３２に把持された状態の容器２の外周部に対して電子線を照射する。第２照射部４２は、搬送路１００の受け渡し箇所Ｐ２から受け渡し箇所Ｐ３までの円弧状の第２区間１００Ｂ上の適宜な位置を選び、第２区間１００Ｂの近傍に配置されている。この第２照射部４２は、第２区間１００Ｂを搬送される容器２に対し、図４に示すように、第２回転体１４の径方向Ｄ１の外側から内側に向けて電子線を照射する。

グリッパ照射部４３（図１）は、容器２を把持していない状態の第２グリッパ３２に電子線を照射する。
第２回転体１４の円周方向において受け渡し箇所Ｐ３から受け渡し箇所Ｐ２までの間は、容器２を把持していない、空の状態の第２グリッパ３２が移動する範囲に相当する。グリッパ照射部４３は、この範囲における適宜な位置を選び、第２グリッパ３２の軌道の近傍に配置されている。このグリッパ照射部４３は、第２回転体１４の回転に伴い移動する第２グリッパ３２に対し、第２回転体１４の径方向Ｄ１の外側から内側に向けて電子線を照射する。

第１照射部４１、第２照射部４２、およびグリッパ照射部４３には、３００ｋｅＶ以下の電子線を放射する低エネルギータイプであって、面内において均一なエネルギー量の電子線を窓から出射可能な電子線放出装置を好ましく用いることができる。低エネルギータイプを採用すると、容器２による電子線の吸収が小さいため、容器２の除電が必ずしも必要ない。

図４を参照し、第１照射部４１、第２照射部４２、およびグリッパ照射部４３に採用可能な低エネルギーでかつ面照射タイプの電子線照射装置４０の一例を説明する。
電子線照射装置４０は、電子線を発生する電子銃を内蔵する電子加速部４０１と、電圧印加により電子線を加速させて出射する矩形状の出射窓４０２と、電子加速部４０１から出射窓４０２に対応する平面状の領域まで電子線を拡げながら輸送する電子輸送部４０３と、図示しない高電圧電源および制御部とを備えている。
電子線照射装置４０では、電子銃から発せられた電子ビームのエネルギーの一部がＸ線に変換される。そのため、電子線照射装置４０は、Ｘ線を遮蔽するための筐体に収容されている。Ｘ線を遮蔽する筐体は、チャンバ１７の殺菌区画１０２であってもよい。

出射窓４０２からは、長手方向にほぼ均一なエネルギーの電子線が出射される。電子線照射装置４０は、出射窓４０２の長手方向を鉛直方向と一致させて、容器２の搬送路１００の近傍に設置されている。出射窓４０２から出射された電子線は、基本的には出射窓４０２に対して直交する方向（出射方向Ｄ２）へ進行しつつも、大気中の空気分子と衝突しながら散乱され、出射窓４０２の領域の前方に拡がりながら、出射窓４０２の前方を通過する容器２、および容器２を把持するグリッパ３へと照射される。
電子線に散乱する成分が存在することで、電子線は、出射方向Ｄ２に対して交差する容器２やグリッパ３の部位のみならず、出射方向Ｄ２に対して平行な物体の部位（例えば底部２４やグリッパ３の表面および裏面）にも入射可能である。
また、首部２１とグリッパ３との間の隙間に入射した電子線が、胴部２３の上部への反射により、フランジ２１Ｂ，２１Ｃの裏側にも入射可能である。

第１照射部４１、第２照射部４２、およびグリッパ照射部４３がそれぞれ「径方向Ｄ１の外側から内側に向けて電子線を照射する」ことは、電子線の照射方向を厳密に意味するものではない。上述のように電子線が散乱することも考慮し、回転体の径方向Ｄ１にほぼ沿う方向に、第１照射部４１、第２照射部４２、およびグリッパ照射部４３からそれぞれ電子線が照射されていれば足りる。

容器２およびグリッパ３へと電子線を十分に、かつ容器２の軸線やグリッパ３に対して対称に照射するために、出射窓４０２からの電子線が照射される範囲に容器２およびグリッパ３の全体を収めつつ、搬送路１００の法線が出射窓４０２に対して直交するように電子線照射装置４０が配置されることが好ましい。

図４に示すように、第１グリッパ３１により把持された状態で搬送される容器２が、第１照射部４１を通過する間に、容器２の外周部において、第１回転体１３の径方向Ｄ１外側を向いている約１／２周の領域に電子線が直接的に照射される。容器２の外周部の残りの領域には電子線は照射されない。その後、受け渡し箇所Ｐ２で第１グリッパ３１から第２グリッパ３２へと容器２が持ち替えられる。このとき、グリッパ照射部４３により既に殺菌されている第２グリッパ３２へと容器２が持ち替えられるので、容器２の首部２１における殺菌済の領域は、第２グリッパ３２が接触した後も、無菌状態に維持される。

第２グリッパ３２への持ち替え後、容器２は、第２回転体１４の回転に伴い第２照射部４２に向けて移動する。このとき、容器２の外周部における残りの領域が第２回転体１４の径方向Ｄ１の外側に向いている。つまり、第１グリッパ３１により把持されている間は電子線に対して隠れていた容器２の部分は、第２グリッパ３２に把持されている間は電子線に対して露出する。そして、図４に示すように、第２グリッパ３２により把持された状態で搬送される容器２が第２照射部４２を通過する間に、容器２の外周部において電子線が未照射である約１／２周の領域に電子線が直接的に照射される。
以上によれば、第１グリッパ３１から第２グリッパ３２への受け渡しに先行して第２グリッパ３２を殺菌しつつ、第１グリッパ３１により把持された状態の容器２の殺菌と、第２グリッパ３２に把持された状態の容器２の殺菌とを順次実施することにより、首部２１、胴部２３、および底部２４を含めた容器２の外周部の全域に亘り十分に無菌化することができる。

（グリッパ）
図２〜図５にグリッパ３の一例を示すように、グリッパ３は、板状の基体３０と、基体３０に対して直交する軸３０１，３０２を中心にそれぞれ回転可能に設けられる一対の爪３Ａ，３Ｂとを備えており、取付具３５により第１回転体１３や第２回転体１４に取り付けられている。
基体３０および爪３Ａ，３Ｂは、ステンレス鋼等の金属材料を用いて形成することができる。
各グリッパ３は、それぞれの軸線３Ｘに対して対称に配置されている。軸線３Ｘの方向は、各グリッパ３がそれぞれ設けられる回転体の径方向Ｄ１に相当する。

一対の爪３Ａ，３Ｂは、容器２の首部２１を間に受け入れ、両側から閉じて首部２１を挟む。爪３Ａ，３Ｂは、基体３０に設けられたカムローラ３０４により、基体３０に設けられたコイルばね３０３の弾性力に抗して両側に開かれる。図２に両矢印で示すように、爪３Ａ，３Ｂは、軸線３Ｘに対して対称に離間する。
容器２の受け渡しに際して離間させた爪３Ａ，３Ｂの間に容器２の首部２１が配置されると、コイルばね３０３の弾性力により爪３Ａ，３Ｂが両側から閉じられることで、爪３Ａ，３Ｂの間に首部２１が把持される。
なお、グリッパ３は、口部２２を上方に向けた正立の姿勢の容器２の首部２１を把持することも、逆向きに倒立した姿勢の容器２の首部２１を把持することもできる。

爪３Ａ，３Ｂの間に把持された首部２１は、グリッパ３に備わる３箇所の部位３１１〜３１３により支持される。部位３１１〜３１３は、首部２１の周長の１／２以上の長さに亘り分布している。これらの部位３１１〜３１３により、容器２は搬送中でも安定して支持される。
部位３１３は、爪３Ａ，３Ｂがなす凹部３０５の内側で首部２１を支持する中間支持部３１３に相当する。
部位３１１，３１２は、一対の爪３Ａ，３Ｂのそれぞれの先端側に形成された支持突起３１１，３１２に相当する。支持突起３１１は爪３Ｂに向けて突出し、支持突起３１２は爪３Ａに向けて突出している。

爪３Ａと首部２１との間には、支持突起３１１から中間支持部３１３までの範囲に亘り隙間３２１が形成される。爪３Ｂと首部２１との間には、支持突起３１２から中間支持部３１３までの範囲に亘り隙間３２２が形成される。これらの隙間３２１，３２２を通じて、第１照射部４１または第２照射部４２から出射された電子線を爪３Ａ，３Ｂの裏側に隠れている容器２の部位に到達させることができる。
隙間３２１，３２２に加えて、爪３Ａ，３Ｂをそれぞれ厚さ方向に貫通する貫通孔３０６を例えば二点鎖線で示す位置に形成することによっても、その貫通孔３０６を通じて爪３Ａ，３Ｂの裏側に電子線を到達させることができる。

一対の爪３Ａ，３Ｂは、首部２１に接触または近接する把持領域Ｒ１を含んでいる。図２〜図５に示す例における把持領域Ｒ１は、一対の爪３Ａ，３Ｂにおいて、支持突起３１１，３１２および中間支持部３１３を含む内壁３１０（図５）の全体に相当する。グリッパ３により容器２が把持されているならば、支持突起３１１，３１２および中間支持部３１３のそれぞれの先端は、首部２１に接触する。このとき、支持突起３１１の先端と中間支持部３１３の先端との間は、隙間３２１を介して首部２１に近接する。同様に、支持突起３１２の先端と中間支持部３１３の先端との間も、隙間３２２を介して首部２１と近接する。
「把持領域」は、グリッパの一対の爪において首部に接触する部分、および隙間を介して首部に近接する部分の双方を包含するものとする。

第１グリッパ３１と第２グリッパ３２とは、図１に示すように、受け渡し箇所Ｐ２において容器２を挟んで互いに対向する。このとき第１グリッパ３１と第２グリッパ３２とのそれぞれの軸線３Ｘは、同一直線上に位置している。

容器２を受け渡す際に第１グリッパ３１と第２グリッパ３２とが干渉しないように、図３に示す如く、第１グリッパ３１の爪３Ａ，３Ｂの先端側３３１と、第２グリッパ３２の爪３Ａ，３Ｂの先端側３３２とは、首部２１の高さ方向における位置が異なっている。
一例として、第１グリッパ３１の爪３Ａ，３Ｂは、首部２１のフランジ２１Ｃの下側に配置されてフランジ２１Ｃを支持する。第２グリッパ３２の爪３Ａ，３Ｂは、首部２１のフランジ２１Ｂとフランジ２１Ｃとの間に配置されて上側のフランジ２１Ｂを支持する。

（電子線を用いた殺菌作用）
さて、図５は、容器２を把持していない状態の第２グリッパ３２に対して、グリッパ照射部４３により出射された電子線ＥＢ１，ＥＢ２を模式的に示している。
図５に示す状態では、電子線ＥＢ１，ＥＢ２に対して第２グリッパ３２が正対している。「正対」は、一対の爪３Ａ，３Ｂの対称の軸線３Ｘと、グリッパ照射部４３からの電子線の出射方向とが平行または略平行である状態を言うものとする。
グリッパ照射部４３から、図５に示すように第２グリッパ３２の軸線３Ｘに沿って、爪３Ａの先端に向けて出射された電子線ＥＢ１は、電子線ＥＢ１に対して影となる支持突起３１１の裏側（斜線で示す）には、直接的に照射されない。また、散乱等により間接的にも照射され難い。爪３Ｂの先端に向かう電子線ＥＢ２に対して影となる支持突起３１２の裏側も同様である。
以上より、支持突起３１１，３１２には、グリッパ照射部４３が出射する電子線に対する第２グリッパ３２の正対時に、電子線が支持突起３１１，３１２に遮られて影となる部位が存在する。こうした影となる部位が、第２グリッパ３２の把持領域Ｒ１に含まれる。影となる部位は、例えば、図５および図６において斜線を付して示した部位に相当する。
本実施形態では、第２回転体１４の回転に伴い移動する第２グリッパ３２に対してグリッパ照射部４３により電子線を照射することで、正対時に影となる部位を含め、第２グリッパ３２の爪３Ａ，３Ｂにおける少なくとも把持領域Ｒ１の全体に亘り電子線を入射させる。

図６に示すように、第２グリッパ３２は、第２回転体１４の回転に伴い、第２回転体１４の軸周り方向へ、矢印で示す電子線に対して相対変位する。そのため、正対時に影となる、支持突起３１１，３１２の裏側にも電子線が直接的に照射される。電子線が直接的に照射されることで、十分な殺菌効果を得ることができる。

図６は、同一の第２グリッパ３２が第２回転体１４の回転に伴い、電子線に対して漸次に相対変位する様子を示している。
電子線に対する第２グリッパ３２の正対時（図５）のみならず、第２グリッパ３２の電子線に対する所定の位相範囲に亘り、把持領域Ｒ１において、影となる部位（例えば、支持突起３１１，３１２の裏側）が存在する。図６に示すように、ある位相で影となる部位には、影とはならない位相のときに電子線が直接的に照射される。
図６に示す各状態Ｓ１〜Ｓ４を順に説明すると、先ず、状態Ｓ１の如く、第２グリッパ３２において爪３Ｂの支持突起３１２の裏側を含む領域に電子線ＥＢ３，ＥＢ４が入射する。このとき支持突起３１２の裏側に電子線ＥＢ３が入射する。なお、上述した電子線の散乱により、爪３Ａ，３Ｂの表面３Ｓおよび裏面にも電子線が入射する。

次に、状態Ｓ２の如く、爪３Ｂの先端近傍であって、凹部３０５の外側に電子線ＥＢ５が入射する。このとき凹部３０５の内壁における電子線ＥＢ６よりも左側の領域には電子線が直接的には照射されない。但し、電子線の散乱等により、間接的には照射され得る。
続いて、状態Ｓ３の如く、第２グリッパ３２の軸線（状態Ｓ３における一点鎖線）の方向と電子線ＥＢ７の出射方向とが平行であるときは、中間支持部３１３を含め、凹部３０５の内壁の大部分の領域に電子線が入射する。
さらに、状態Ｓ４の如く、爪３Ａの支持突起３１１の裏側を含む領域に電子線ＥＢ８，ＥＢ９が入射する。爪３Ａの支持突起３１１の裏側には電子線ＥＢ８が入射する。

以上のように、移動する第２グリッパ３２に対してグリッパ照射部４３から電子線が照射されることにより、第２グリッパ３２における電子線の照射範囲が変わるので、第２グリッパ３２の少なくとも正対時に影となる部位を含む、把持領域Ｒ１の全体に亘り電子線を直接的に照射することができる。その結果、爪３Ａ，３Ｂの表面３Ｓ、裏面、凹部３０５の内壁および外側を含む全体に亘り十分に殺菌することができる。

電子線の照射による第２グリッパ３２の殺菌効果を高めるため、爪３Ａ，３Ｂが半開あるいは全開の状態の第２グリッパ３２に対してグリッパ照射部４３から電子線を照射するようにすることもできる。爪３Ａ，３Ｂを開くことで、第２回転体１４の周方向における爪３Ａ，３Ｂの寸法が増大する。そのため、一対の爪３Ａ，３Ｂが完全に閉じている状態の第２グリッパ３２に対して電子線を照射する場合に対し、同一の周速下において、グリッパ照射部４３から爪３Ａ，３Ｂの内側に電子線が照射される時間をより長く確保して殺菌効果を向上させることが可能となる。

爪３Ａ，３Ｂが開いた状態の第２グリッパ３２に対して電子線を照射する場合は、制御部によるカムローラ３０４の制御の下、グリッパ照射部４３よりも手前から爪３Ａ，３Ｂを開く動作を開始し、グリッパ照射部４３を第２グリッパ３２が通過する間に亘り、爪３Ａ，３Ｂが開いた状態を維持することが好ましい。第２グリッパ３２がグリッパ照射部４３を通過した後も、受け取り箇所Ｐ２で第１グリッパ３１から容器２を受け取るまでの間は爪３Ａ，３Ｂが開いた状態を維持すればよい。

以上で説明した本実施形態によれば、第１回転体１３の第１グリッパ３１から第２回転体１４の第２グリッパ３２へ容器２を持ち替える前後において、第１照射部４１により容器２の殺菌を実施し（第１照射ステップ）、かつ第２照射部４２により容器２の殺菌を実施する（第２照射ステップ）とともに、受け取り箇所Ｐ２における容器２の受け渡しに先行して、容器２を把持していない状態の第２グリッパ３２の殺菌をグリッパ照射部４３により実施する（グリッパ照射ステップ）。そうすることで、第１照射部４１により既に殺菌済みの容器２の領域が第２グリッパ３２により汚染されることなく、容器２の外周部全域に亘る殺菌を確実ならしめることができる。
電子線を用いる殺菌方法は、薬剤を用いる殺菌方法と比べて、導入コストおよび運用コスト共に安価であるため、容器２入り製品の製造コストの低減に寄与できる。

グリッパ照射部４３から第２グリッパ３２に対して電子線が照射される時間をより長く確保する観点から、グリッパ照射部４３の出射窓４０２は、第２グリッパ３２の幅に対して第２回転体１４の周方向に十分に広いことが好ましい。この観点からは、図４に示す電子線照射装置４０の向きとは異なり、出射窓４０２の短手方向が鉛直方向と一致する向きに、グリッパ照射部４３の電子線照射装置４０が配置されることが好ましい。

上述したように、第２グリッパ３２への電子線の照射時に第２グリッパ３２の爪３Ａ，３Ｂを開くことに代えて、あるいはそれと並行して、図７に示すように、第２グリッパ３２を第２回転体１４の回転方向の前方ｒ＋および後方ｒ−の少なくとも一方に向けて揺動させることもできる。なお、図７では、第２グリッパ３２の爪３Ａ，３Ｂの内壁のみを模式的に示している。
第２グリッパ３２の揺動によれば、第２回転体１４の同一の周速下において、上述した影となる部位に電子線が照射される時間をより長く確保して、第２グリッパ３２の殺菌効果を高めることができる。この場合、第２グリッパ３２において少なくとも、爪３Ａ，３Ｂを支持する部分（図２〜図５の例で言えば基体３０）が、例えば、第２回転体１４の回転軸の方向に沿った図示しない所定の軸の周りに揺動可能に構成されていることが好ましい。当該軸は、爪３Ａ，３Ｂの軸３０１，３０２（図２）とは別に設定される。当該軸の周りに、第２グリッパ３２が、爪３Ａ，３Ｂの軸線３Ｘの方向が第２回転体１４の径方向に一致する状態を基準として、第２回転体１４の周方向の両側に揺動可能に構成されていることが好ましい。なお、カム等を用いて、当該軸に対して非対称に第２グリッパ３２が揺動可能に構成されていてもよい。

第２グリッパ３２を揺動させながら電子線を照射する場合は、制御部による制御の下、例えば図７に示すように、電子線に対する正対時の位置Ｐ０に第２グリッパ３２が近接するように移動する間（図８の状態Ｓ１−１および状態Ｓ２−１）には、第２グリッパ３２を第２回転体１４の回転方向の後方ｒ−に向けて揺動させる。また、第２グリッパ３２が、正対時の位置Ｐ０を超えた後（図８の状態Ｓ４−１）は、位置Ｐ０から遠ざかる第２グリッパ３２を前方ｒ＋に向けて揺動させる。
第２グリッパ３２を揺動させることにより、特に状態Ｓ１−１および状態Ｓ４−１に示すように、少なくとも正対時に影となる部位が電子線に対して露出する時間を長く確保できるので、殺菌効果の向上に寄与できる。

上述したグリッパ３の構成は一例であり、グリッパ３の爪３Ａ，３Ｂが必ずしも支持突起３１１，３１２や中間支持部３１３を備えている必要はない。支持突起３１１，３１２等を備えていない爪３Ａ，３Ｂの平滑に形成された内壁の全体に亘り、首部２１に接触または近接する把持領域が設定されていてもよい。こうした把持領域が設定された第２グリッパに対しても、第２回転体１４の回転に伴い移動させつつ、上述した把持領域Ｒ１が設定された第２グリッパ３２と同様に、第２グリッパの少なくとも正対時には影となる部位を含め、把持領域の全体に亘り電子線を入射させることができる。

電子線に代えて紫外線を照射することによっても、容器２および第２グリッパ３２の殺菌が可能である。そのため、第１照射部４１、第２照射部４２、およびグリッパ照射部４３の少なくとも一つを、紫外線を照射する構成に置き換えることができる。
また、以下で述べる第２実施形態の第１照射部４１および第２照射部４２の少なくとも一つを、紫外線を照射する構成に置き換えることもできる。

［第２実施形態］
次に、図９を参照し、本開示の第２実施形態に係る電子線殺菌装置５０を説明する。
以下、第１実施形態と相違する事項を中心に説明する。第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付している。

電子線殺菌装置５０は、第１グリッパ３１が設けられた第１回転体１３と、第２グリッパ３２が設けられた第２回転体１４と、第１グリッパ３１に把持された状態の容器２に対し、第１回転体１３の径方向外側から電子線を照射する第１照射部４１と、第２グリッパ３２に把持されている容器２に対し、第２回転体１４の径方向外側から電子線を照射する第２照射部４４とを備えている。

図示しない搬送用回転体のグリッパから第１回転体１３の第１グリッパ３１へと導入された容器２は、第１回転体１３および第２回転体１４を搬送される間に外周部の殺菌が行われ、第３回転体１５へと移送される。第３回転体１５は、例えば、充填機の回転体に相当する。あるいは、第３回転体１５を介して他の装置に容器２が転送される。

第２実施形態では、以下に述べるように、第２照射部４４により、第２グリッパ３２に把持されている容器２に加えて、容器２を把持していない状態の第２グリッパ３２に対しても電子線の照射を行い殺菌することが可能となる。

第２実施形態では、奇数個（図９に示す例では７つ）の第２グリッパ３２が第２回転体１４の周方向に分布している。これら奇数個の第２グリッパ３２に対し、１個おきに第１グリッパ３１から容器２が渡される。図９において、第１グリッパ３１および第２グリッパ３２にはそれぞれ四角形で囲んだ番号が付されている。図９に示す例においては、第１回転体１３の第１グリッパ３１のピッチα、第２回転体１４の第２グリッパ３２の１個おきのピッチα、および第３回転体１５のグリッパ３のピッチαはいずれも同一に設定されている。受け渡し箇所Ｐ２において、第１グリッパ３１の周速と、第１グリッパ３１から容器２を受け取る第２グリッパ３２の周速とが同一であるから、容器２を容易に受け渡すことができる。受け渡し箇所Ｐ３においても同様であり、第２グリッパ３２から第３回転体１５のグリッパ３へと容器２を容易に受け渡すことができる。
いま、１番の第１グリッパ３１により把持された容器２が、受け渡し箇所Ｐ２において１番の第２グリッパ３２へ渡されるものとする。次は、２番の第１グリッパ３１に把持された容器２が、２番の第２グリッパ３２へと渡される。このとき、１番の第２グリッパ３２と２番の第２グリッパ３２との間の第２グリッパ３２には、容器２は渡されないので、容器２が存在しない。
続いて、３番の第１グリッパ３１が、第２グリッパ３２を１つ飛ばして３番の第２グリッパ３２へと渡され、その後も同様に繰り返される。

第１実施形態と同様に、第１照射部４１により、第１グリッパ３に把持された容器２の外周部の約１／２周に電子線が照射される（第１照射ステップ）。第１グリッパ３１から第２グリッパ３２へと容器２が持ち替えられた後、第２照射部４４により、第２グリッパ３２により把持された容器２の残りの約１／２周に電子線が照射される（第２照射ステップ）。

ここで、図９に示すように、奇数個の第２グリッパ３２の１個おきに容器２が把持されるため、第２照射部４４は、第２グリッパ３２に把持された状態の容器２と、容器２を把持していない状態の第２グリッパ３２とに対して交互に電子線を照射する。
第２照射部４４により外周部の殺菌を終えた容器２は、受け渡し箇所Ｐ３において第２グリッパ３２から第３回転体１５の第３グリッパ３３へと渡される。それによって第２グリッパ３２は、空の状態となり、受け渡し箇所Ｐ２へと戻る。
しかし、第２グリッパ３２の数が奇数であって、１個おきに第１グリッパ３１から第２グリッパ３２へと容器２が渡されるから、受け渡し箇所Ｐ２へ戻った第２グリッパ３２は、第１グリッパ３１から容器２を受け取らずに、空の状態のまま、第２照射部４４により電子線が照射される。
このとき、第１実施形態と同様に、第２回転体１４の回転に伴い移動している第２グリッパ３２に対して電子線が照射されるので、第１実施形態の説明と同様に、第２グリッパ３２の把持領域Ｒ１の全体に亘り直接的に電子線を照射して十分に殺菌することができる。電子線の照射時に第２グリッパ３２の爪３Ａ，３Ｂを開いた状態としたり、第２グリッパ３２を第２回転体１４の回転方向の前方および後方に向けて揺動させたりすると、同一の周速下における電子線の照射時間を長く確保して殺菌効果を向上させることができる。

第２照射部４４により殺菌された第２グリッパ３２は、容器２を把持していないため、第３回転体１５の第３グリッパ３３を単に通過し、無菌状態を維持しつつ、受け取り箇所Ｐ２にて第１グリッパ３１から容器２を受け取る。この第２グリッパ３２は、第３グリッパ３３を単に通過しただけなので、第２照射部４４により無菌化された状態が維持されている。したがって、第２グリッパ３２により受け取られた容器２の外周部において電子線が未照射の領域に第２照射部４４により電子線が照射されることで、容器２の外周部全域に亘る無菌化が完了する。

［第２実施形態の変形例］
図１０に示す例では、第１回転体１３の第１グリッパ３１のピッチが可変である。第１グリッパ３１は、アーム３０７の伸縮により第１回転体１３の径方向に変位可能に構成されている。そのため、受け渡し箇所Ｐ２に向けて移動する第１グリッパ３１のアーム３０７を伸長させて第１グリッパ３１のピッチを拡大することにより、受け渡し箇所Ｐ２において、第２グリッパ３２の１個おきのピッチαに対応する広いピッチを第１グリッパ３１に与えつつ、アーム３０７の収縮により、第１グリッパ３１を相対的に狭いピッチで並べることができる。そうすると、回転体を設置するためのスペースを節減できる上、第１〜第３回転体１３〜１５の上流から下流に亘るまでグリッパのピッチを狭く設定して単位時間あたりの容器移送数を増加させることが可能となるので、搬送能力の向上に寄与できる。
第３回転体１５のグリッパ３のピッチも同様に、アーム３０７の伸縮により可変である。そのため、受け渡し箇所Ｐ３においても、第２グリッパ３２の１個おきのピッチαに対応する広いピッチを第３回転体１５のグリッパ３に与えつつ、第３回転体１５の径の寸法を抑えながら、同一周速における容器２の受け渡しを実現可能となる。

第２実施形態によれば、第１実施形態のグリッパ照射部４３を備えることなく、つまり電子線照射装置の台数を低減してコストを抑えながら、第１実施形態と同様に、容器２の外周部全域に亘り十分に殺菌することができる。

上記以外にも、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１ 無菌充填システム
２ 容器
３ グリッパ
３Ａ，３Ｂ 爪
３Ｓ 表面
３Ｘ 軸線
１０，５０ 電子線殺菌装置
１１ 搬送用第１回転体
１２ 搬送用第２回転体
１３ 第１回転体
１４ 第２回転体
１５ 第３回転体
１６ 充填装置
１７ チャンバ
２１ 首部
２１Ｂ，２１Ｃ フランジ
２２ 口部
２３ 胴部
２４ 底部
３０ 基体
３１ 第１グリッパ
３２ 第２グリッパ
３３ 第３グリッパ
３５ 取付具
４０ 電子線照射装置
４１ 第１照射部
４２ 第２照射部
４３ グリッパ照射部
４４ 第２照射部
１００ 搬送路
１００Ａ，１００Ｂ 区間
１０１ 導入区画
１０２ 殺菌区画
１０３ 充填・密封区画
１０３Ａ 回転体
３０１，３０２ 軸
３０３ コイルばね
３０４ カムローラ
３０５ 凹部
３０６ 貫通孔
３０７ アーム
３１０ 内壁
３１１，３１２ 支持突起
３１３ 中間支持部
３２１，３２２ 隙間
３３１，３３２ 先端側
４０１ 電子加速部
４０２ 出射窓
４０３ 電子輸送部
Ｄ１ 径方向
Ｄ２ 出射方向
ＥＢ１〜ＥＢ９ 電子線
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 受け渡し箇所
Ｒ１ 把持領域
ｒ＋ 前方
ｒ− 後方
Ｓ１〜Ｓ４ 状態
α ピッチ

Claims (13)

1. 容器を把持する第１グリッパが設けられた第１回転体と、
   前記第１グリッパから前記容器を受け取る第２グリッパが設けられた第２回転体と、
   前記第１グリッパに把持された状態の前記容器に対し、前記第１回転体の径方向の外側から内側に向けて電子線を照射する第１照射部と、
   前記第２グリッパに把持された状態の前記容器に対し、前記第２回転体の径方向の外側から内側に向けて電子線を照射する第２照射部と、
   前記容器を把持していない状態の前記第２グリッパに対し、前記第２回転体の径方向の外側から内側に向けて電子線を照射するグリッパ照射部と、を備え、
   前記第１グリッパおよび前記第２グリッパはそれぞれ、
   前記容器の首部を間に受け入れ、両側から閉じて前記首部を挟む一対の爪を含み、
   前記一対の爪は、前記首部に接触または近接する把持領域を含み、
   前記グリッパ照射部は、
   前記第２回転体の回転に伴い移動する前記第２グリッパに対し、
   少なくとも前記把持領域に亘り電子線を照射する、
   電子線殺菌装置。
2. 前記第２グリッパの前記把持領域は、
   前記グリッパ照射部により前記第２回転体の径方向の外側から内側に向けて出射した電子線に対して前記第２グリッパの少なくとも正対時には影となる部位を含む、
   請求項１に記載の電子線殺菌装置。
3. 前記第２グリッパの前記一対の爪は、それぞれの先端側に、
   相手の前記爪に向けて突出して前記首部を支持する支持突起を備え、
   前記支持突起には、
   少なくとも前記正対時に電子線が前記支持突起に遮られて前記影となる部位が存在する、
   請求項２に記載の電子線殺菌装置。
4. 前記第２グリッパは、
   前記一対の爪がなす凹部の内側で前記首部を支持する中間支持部を備え、
   前記第２グリッパの前記把持領域は、前記中間支持部を含む、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の電子線殺菌装置。
5. 前記グリッパ照射部は、
   前記一対の爪が開かれた状態の前記第２グリッパに対して電子線を照射する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の電子線殺菌装置。
6. 前記第２グリッパは、
   前記第２回転体の回転方向における前方および後方の少なくとも一方に向けて揺動可能に構成されている、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の電子線殺菌装置。
7. 容器を把持する複数の第１グリッパが設けられた第１回転体と、
   前記第１グリッパからそれぞれ前記容器を受け取る複数の第２グリッパが設けられた第２回転体と、
   前記第１グリッパに把持された状態の前記容器に対し、前記第１回転体の径方向の外側から内側に向けて電子線を照射する第１照射部と、
   前記第２グリッパに把持された状態の前記容器に対し、前記第２回転体の径方向の外側から内側に向けて電子線を照射する第２照射部と、
   前記第２回転体において周方向に分布している奇数個の前記第２グリッパに対して、１個おきに前記第１グリッパから前記容器が渡される、
   電子線殺菌装置。
8. 容器、および前記容器を把持可能なグリッパに対して電子線を照射する電子線殺菌方法であって、
   第１回転体に設けられた第１グリッパに把持されている前記容器に対し、前記第１回転体の径方向の外側から内側に向けて電子線を照射する第１照射ステップと、
   第２回転体に設けられ、前記第１グリッパから前記容器を受け取る第２グリッパに把持されている前記容器に対し、前記第２回転体の径方向の外側から内側に向けて電子線を照射する第２照射ステップと、
   前記容器を把持していない状態の前記第２グリッパに対し、前記第２回転体の径方向の外側から内側に向けて電子線を照射するグリッパ照射ステップと、を備え、
   前記第１グリッパおよび前記第２グリッパはそれぞれ、
   前記容器の首部を間に受け入れ、両側から閉じて前記首部を挟む一対の爪を含み、
   前記一対の爪は、前記首部に接触または近接する把持領域を含み、
   前記グリッパ照射ステップでは、
   前記第２回転体の回転に伴い移動する前記第２グリッパに対し、
   少なくとも前記把持領域に亘り電子線を照射する、
   電子線殺菌方法。
9. 前記グリッパ照射ステップは、
   前記第２グリッパの前記一対の爪を開いた状態で行われる、
   請求項８に記載の電子線殺菌方法。
10. 前記第２グリッパの前記把持領域は、
    前記グリッパ照射ステップにより前記第２回転体の径方向の外側から内側に向けて出射した電子線に対して前記第２グリッパの少なくとも正対時には影となる部位を含む、
    請求項８または９に記載の電子線殺菌方法。
11. 前記第２グリッパの前記一対の爪は、それぞれの先端側に、
    相手の前記爪に向けて突出して前記首部を支持する支持突起を備え、
    前記グリッパ照射ステップでは、
    前記支持突起において、少なくとも前記正対時に電子線が前記支持突起に遮られて前記影となる部位にも電子線を照射する、
    請求項１０に記載の電子線殺菌方法。
12. 前記グリッパ照射ステップでは、
    前記正対時の位置に向けて前記第２グリッパを移動させながら前記第２回転体の回転方向の後方に向けて揺動させ、前記正対時の位置を超えて前記第２グリッパを移動させながら前記回転方向の前方に向けて揺動させる、
    請求項１０または１１に記載の電子線殺菌方法。
13. 容器、および前記容器を把持可能なグリッパに対して電子線を照射する電子線殺菌方法であって、
    前記容器を把持する第１グリッパに把持されている前記容器に対し、第１回転体の径方向外側から内側に向けて電子線を照射する第１照射ステップと、
    前記第１グリッパから前記容器を受け取る第２グリッパに把持されている前記容器に対し、第２回転体の径方向外側から内側に向けて電子線を照射する第２照射ステップと、を備え、
    前記第２回転体において周方向に奇数個が分布している前記第２グリッパに対して、１個おきに前記第１グリッパから前記容器を渡しつつ、前記第１照射ステップおよび前記第２照射ステップが行われる、
    電子線殺菌方法。

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