JP2022167554A - 殺菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子線や紫外線などの放射線出力を抑えながらも処理能力の異なる物品に対応可能な殺菌装置を提供する。【解決手段】殺菌装置１０は、物品Ｍをグリッパにより保持し搬送する第１中間ホイール２４、搬送ホイール２６と、ホイール２４、２６を収容した殺菌チャンバ１２と、放射線を物品に照射する照射窓１８Ａを有する放射線照射ユニット１８と、第１中間ホイール２４の上流側に設けられ、第１中間ホイール２４に受け渡される物品Ｍの搬送間隔を変更する第１ピッチ変更ホイール２２とを備える。第１殺菌モードでは第１ピッチ変更ホイール２２により第１中間ホイール２４のグリッパの間隔の整数倍の間隔で第１中間ホイール２４に物品Ｍを供給して殺菌を行う。第２殺菌モードでは第１ピッチ変更ホイール２２により第１中間ホイール２４のグリッパの間隔と等しい間隔で第１中間ホイール２４に物品Ｍを供給して殺菌を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、搬送される物品に電子線や紫外線などの放射線を照射して殺菌を行う殺菌装置に関する。

殺菌装置の一例としての電子線殺菌装置では、殺菌チャンバ内を連続搬送される物品に電子線を照射して物品の殺菌を行う。物品の搬送には、例えば外周に沿って所定ピッチでグリッパが設けられた搬送ホイールが用いられる。グリッパに把持されて搬送される物品には電子線照射ユニットの照射窓を通して電子線が照射される。すなわち、搬送ホイールにより物品が照射窓に対面する所定領域（照射領域）を移動する間に、物品は電子線に曝され殺菌される（特許文献１）。

特許第５６２１５６７号公報

電子線殺菌装置が用いられるラインとしては、例えばペットボトルなどの容器の充填ラインが挙げられる。このような充填ラインでは、充填容量の違いなどにより物品の大きさに応じて生産能力（供給量）が異なる。例えば、小容量の容器の単位時間当たりの生産能力は大容量の容器に比べて高い。そのため、種類に応じて処理能力が異なる物品を取り扱うラインにおいて電子線殺菌装置を兼用する場合、物品の種類に合わせてホイールによる搬送速度を変更する必要がある。一方、電子線殺菌装置における物品の吸収線量は、電子線出力と物品の照射領域滞在時間によって変化する。

例えば、５００ｍｌ容器を処理速度６００ｂｐｍで処理するＡモードと、２Ｌ容器を処理速度３００ｂｐｍで処理するＢモードとで殺菌装置を兼用する場合、従来の殺菌装置における搬送手段のグリッパ間隔は、隣合う容器同士が干渉しないよう大型の容器に適した間隔で設定される。したがって、搬送手段のグリッパ間隔はＢモードに適した間隔に設定され（例えば２００ｍｍピッチ）、電子線の照射領域が１ｍである場合、容器１本あたり照射領域に滞在する時間は２秒程度となる。一方、Ａモードの場合、搬送速度はＢモードの２倍であるため、容器１本あたり照射領域に滞在する時間は１秒程度となる。よって、Ａモードにおいて適正な吸収線量を維持するため、Ａモードでは電子線出力を増大する必要がある。

したがって、処理能力が高い小径の容器と大径の容器とを同一の殺菌装置で殺菌する充填ラインにおいては、小型容器に対して電子線出力を増大する必要がありランニングコストが増大してしまうといった問題があった。

本発明は、電子線や紫外線などの放射線出力を抑えながらも処理能力の異なる物品に対応可能な殺菌装置を提供することを課題としている。

本発明の殺菌装置は、物品を物品保持部により保持し搬送する物品搬送手段と、前記物品搬送手段を収容した殺菌チャンバと、放射線を物品に照射する照射窓を有する放射線照射ユニットとを備える殺菌装置にいて、前記物品搬送手段の上流側に設けられ、前記物品搬送手段に受け渡される物品の搬送間隔を変更する間隔変更搬送手段と、前記放射線殺菌装置の動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記間隔変更搬送手段により前記物品保持部の間隔の整数倍の間隔で前記物品搬送手段に物品を受け渡し物品の殺菌を行う第１殺菌モードと、前記間隔変更搬送手段により前記物品保持部の間隔と等しい間隔で前記物品搬送手段に物品を受け渡し物品の殺菌を行う第２殺菌モードとの間で動作モードを切り替え可能であることを特徴としている。

本発明によれば、電子線や紫外線などの放射線出力を抑えながらも処理能力の異なる物品に対応可能な殺菌装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である殺菌装置の配置を示す平面図である。 第１ピッチ変更ホイールを中心に、導入ホイール、第１中間ホイールの一部の配置を示す平面図である。 第１殺菌モードでの物品搬送の様子を示す平面図である。 第２殺菌モードでの物品搬送の様子を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である殺菌装置の配置を示す平面図である。

本実施形態の殺菌装置は、例えば電子線殺菌装置１０である。電子線殺菌装置１０は、単位時間当たりに供給される数量（処理能力）が異なる物品Ｍにおいて兼用される。物品Ｍは、例えば電子線殺菌装置１０の上流で充填やブロー成型などの処理が行われる容器であり、電子線殺菌装置１０は容量の異なる容器で兼用される。電子線殺菌装置１０は、殺菌チャンバ１２を備え、物品Ｍは搬入チャンバ１４から殺菌チャンバ１２内へと供給され、殺菌チャンバ１２内での殺菌処理が完了した後、排出チャンバ１６から排出される。

殺菌チャンバ１２には、電子線照射ユニット１８が隣接して配置され、殺菌チャンバ１２の側面には電子線照射ユニット１８の照射窓１８Ａに対応する位置に、照射窓１８Ａからの電子線を殺菌チャンバ１２内へ照射するための開口部１２Ａが設けられる。なお、電子線照射ユニット１８の出力は、制御装置２０によって制御可能である。

殺菌チャンバ１２内には、外周に沿て複数のグリッパ（物品保持部）が設けられる複数の回転ホイールが配置される。物品Ｍは各回転ホイールのグリッパ間で受け渡されて殺菌チャンバ１２内を搬送される。本実施形態の殺菌チャンバ１２には、上流側から第１ピッチ変更ホイール（間隔変更手段）２２、第１中間ホイール（物品搬送手段）２４、搬送ホイール（物品搬送手段）２６、第２中間ホイール２８、第２ピッチ変更ホイール（間隔変更手段）３０がこの順で配置される。

なお、第１ピッチ変更ホイール２２には搬入チャンバ１４内の導入ホイール１４Ａから物品Ｍが供給され、第２ピッチ変更ホイール３０が保持する物品Ｍは、排出チャンバ１６内の排出ホイール１６Ａを介して殺菌チャンバ１２から排出される。また、電子線殺菌装置１０において、第１ピッチ変更ホイール２２、第１中間ホイール２４、搬送ホイール２６、第２中間ホイール２８、第２ピッチ変更ホイール３０は各々同期して回転され、その回転は制御装置２０により制御される。

搬送ホイール２６は、電子線が照射される殺菌チャンバ１２内の領域（照射領域）をグリッパが通過するように開口部１２Ａに隣接して配置される。すなわち、搬送ホイール２６により搬送される物品Ｍは、搬送経路の一部において照射領域を通過し、同領域移送中に電子線に曝され殺菌される。

本実施形態において、搬送ホイール２６と第１、第２中間ホイール２４、２８のグリッパの間隔（搬送ピッチ）Ｐ１は、同一の値に固定されている。これらの搬送ピッチは、電子線殺菌装置１０において処理される物品Ｍのうち、最も供給速度が速い（処理能力が高い）物品Ｍに合わせた間隔に設定される。また、グリッパの間隔（搬送ピッチ）Ｐ２は、本実形態において小型容器の搬送に用いられ、例えば搬送ピッチＰ１の２倍に設定される。一方、導入ホイール１４Ａなど第１ピッチ変更ホイール２２よりも上流側のホイール、および排出ホイール１６Ａなど第２ピッチ変更ホイール３０よりも下流側のホイールのグリッパの間隔（搬送ピッチ）Ｐ３は、上流側装置および下流側装置の処理装置に応じて適宜設定される。

第１、第２ピッチ変更ホイール２２、３０は略同一の構成を備える。図２を参照して後述するように、第１、第２ピッチ変更ホイール２２、３０のグリッパ３２の間隔（搬送ピッチ）Ｐは、第１、第２中間ホイール２４、２８との物品Ｍの受け渡し区間Ａでは間隔Ｐ１またはＰ２に設定可能であり、導入ホイール１４Ａ、排出ホイール１６Ａとの物品Ｍの受け渡し区間Ｂでは間隔Ｐ３に設定される。本実施形態の第１ピッチ変更ホイール２２では、第１中間ホイール２４との物品Ｍの受け渡し区間Ａにおいてのみグリッパ３２の間隔ＰがＰ１またはＰ２に切り替え可能とされ、受け渡し区間Ｂを含むその他の区間ではＰ３とされる。なお、受け渡し区間Ａにおけるグリッパ３２の間隔（搬送ピッチ）は、処理対象とされる物品の処理能力に応じて選択される。

図２は、第１ピッチ変更ホイール２２を中心に、導入ホイール１４Ａ、第１中間ホイール２４の一部の配置を示す平面図である。図２に示されるように、導入ホイール１４Ａ、第１中間ホイール２４のグリッパ１４Ｇ、２４Ｇは、各々グリッパの回転軸に設けられたレバーの先端のカムフォロワ１４Ｆ、２４Ｆとカム１４Ｃ、２４Ｃとの係合により開閉される。また、第１ピッチ変更ホイール２２のグリッパ３２は、開閉機構を持たず、スプリング等によって引き付けられている一対のグリップ部材間に物品Ｍ（例えばＰＥＴボトルなどの首部）を押し込んで保持させるグリッパである。これにより、区間Ａ、Ｂ以外の搬送経路において各グリッパ１４Ｇ、３２、２４Ｇは物品Ｍを把持し、区間Ａ、Ｂにおいて物品Ｍの受渡しを行う。なお、搬送ホイール２６、第２中間ホイール２８、第２ピッチ変更ホイール３０、排出ホイール１６Ａのグリッパの開閉も同様の機構に行われるため、その説明を省略する。

第１（第２）ピッチ変更ホイール２２（３０）のカム３４は、区間Ａにおいて複数の第１可動カム３４Ａおよび第２カム３４Ｂを備える。第１、第２可動カム３４Ａ、３４Ｂは、各々エアシリンダなどを用いた進退機構３６により径方向に進退可能であり、一方が外側に押し出されカムとして機能するとき、他方は待機位置に引っ込められる。すなわち、グリッパ３２の向き、およびカムフォロワ３２Ｆの揺動は、区間Ａ以外においては、共通のカム３４により制御され、区間Ａにおいては、第１可動カム３４Ａ、第２可動カム３４Ｂの何れか一方により制御される。

区間Ａ以外の区間において、グリッパ３２は常に間隔Ｐ３で移動され、区間Ｂでは間隔Ｐ３を維持しながら搬送される。区間Ａにおいて、第１可動カム３４Ａが押し出された状態では、グリッパ３２は区間Ａにおいて間隔をＰ２に変更して搬送される。一方、第２可動カム３４Ｂが押し出されると、グリッパ３２は区間Ａにおいて間隔をＰ１に変更して搬送される。なお、図２において、第１可動カム３４Ａの進退機構３６は、第２可動カム３４Ｂの進退機構３６の下方に配置され、各進退機構３６の駆動は、例えば制御装置２０により制御される。

次に図３、図４を参照して、大容量の物品Ｍ１の殺菌を行う第１殺菌モードにおける搬送動作と、小容量の物品Ｍ２の殺菌を行う第２殺菌モードにおける搬送動作について説明する。なお、本実施形態において物品Ｍ１は大型の容器、物品Ｍ２は小型の容器である。

図３に示されるように、物品Ｍ１の殺菌処理を行う場合には、電子線殺菌装置１０は、第１殺菌モードに設定される。第１殺菌モードでは、第１可動カム３４Ａが選択され（押し出され）、物品Ｍ１はホイール２４、２６、２８において搬送ピッチＰ２で搬送される。ホイール２２、２４、２６、２８、３０は各々、物品Ｍ１に対応する回転速度で同期して回転され、電子線照射ユニット１８からは、物品Ｍ１に対応する強度で電子線が照射される。なお、第１殺菌モードにおいて、第１、第２中間ホイール２４、２８および搬送ホイール２６では、１つ置きのグリッパが物品Ｍ１を把持することで、物品Ｍ１は搬送ピッチＰ２で搬送される。

一方、図４に示されるように、物品Ｍ２の殺菌処理を行う場合には、電子線殺菌装置１０は、第２殺菌モードに設定される。第２殺菌モードでは、第２可動カム３４Ｂが選択され（押し出され）、第１ピッチ変更ホイール２２は導入ホイール１４Ａから搬送ピッチＰ３で物品Ｍ２を受け取り、搬送ピッチをＰ３からＰ１に変換した後、第１中間ホイール２４に受け渡す。また、第２ピッチ変更ホイール３０では、搬送ピッチＰ１で第２中間ホイール２８から物品Ｍ１が受け取られ、搬送ピッチＰ３に変換した後、排出ホイール１６Ａへと受け渡す。ホイール２２、２４、２６、２８、３０は各々、物品Ｍ２に対応する回転速度で同期して回転され、電子線照射ユニット１８からは、物品Ｍ２に対応する強度で電子線が照射される。なお、第１、第２中間ホイール２４、２８および搬送ホイール２６では、全てのグリッパが物品Ｍ２を把持し、物品Ｍ２は搬送ピッチＰ１で搬送される。

以上のように、本実施形態では、物品殺菌装置内において、物品の処理能力（単位時間当たりの物品供給量）に応じて搬送ピッチを変更可能とすることで、処理能力が高い物品を取り扱う場合には、搬送ピッチを小さくすることで、搬送速度が増大して物品の電子線照射領域通過時間が短くなるのを抑えることができる。すなわち、処理能力が高い物品でも、照射領域を移動する時間を長く設定することが可能となり、これにより、高い処理能力で物品が供給される場合にも、電子線出力を抑えて物品に十分な殺菌処理を施すことができる。

本実施形態の第１、第２ピッチ変更ホイールでは、グリッパの間隔（搬送ピッチ）はＰ１と、その２倍のＰ２とで変更可能であったが、更に３倍以上の整数倍の間隔に変換可能としてもよい。その場合、３以上の可動カムを用いて間隔の選択を行うことができる。また、本実施形態では、グリッパを用いたホイール搬送を例に説明を行ったが、物品の保持機構や搬送形態は、本実施形態に限定されるものではない。また、殺菌に用いられる放射線は、電子線に限られるものではなく紫外線など非電離放射線や、γ線などの電磁波または他の粒子線であっても良い。

１０ 電子線殺菌装置（殺菌装置）
１２ 殺菌チャンバ
１２Ａ 開口部
１８ 電子線照射ユニット（放射線照射ユニット）
１８Ａ 照射窓
２０ 制御装置（制御手段）
２２ 第１ピッチ変更ホイール（間隔変更手段）
２４ 第１中間ホイール（物品搬送手段）
２４Ｇ グリッパ（物品保持部）
２６ 搬送ホイール（物品搬送手段）

Claims (1)

1. 物品を物品保持部により保持し搬送する物品搬送手段と、前記物品搬送手段を収容した殺菌チャンバと、放射線を物品に照射する照射窓を有する放射線照射ユニットとを備える殺菌装置において、
   前記物品搬送手段の上流側に設けられ、前記物品搬送手段に受け渡される物品の搬送間隔を変更する間隔変更搬送手段と、
   前記殺菌装置の動作を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記間隔変更搬送手段により前記物品保持部の間隔の整数倍の間隔で前記物品搬送手段に物品を供給して物品の殺菌を行う第１殺菌モードと、前記間隔変更搬送手段により前記物品保持部の間隔と等しい間隔で前記物品搬送手段に物品を供給して物品の殺菌を行う第２殺菌モードとの間で動作モードを切り替え可能である
   ことを特徴とする殺菌装置。

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