JP4549869B2 - 殺菌装置及び殺菌方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子線を容器に照射して殺菌を行う殺菌装置及び殺菌方法に関するものである。

電子線をペットボトルのような容器に照射して殺菌する方法及び装置は公知である。この従来の殺菌方法及び殺菌装置は、容器に電子線を照射するとともに、容器の影になる部分に電子線を照射させるために、偏向器を電子線照射領域内の容器を包囲するように複数配置して電子線を偏向するようにしている。この殺菌装置では、各偏向器によって電子線の偏向強度及び偏向方向が変化される。

さらに、従来の殺菌方法及び殺菌装置は、上記のように電子線照射領域内の容器を包囲するように偏向器を配置すると共に、該偏向器を電子線の照射方向に沿って揺動させて電子線を容器に照射するようにしている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００２−３０８２２９号

しかし、従来の殺菌方法及び装置は、コンベア上にある容器に対して電子線を照射するものであるので、容器の底面外部に電子線を照射することは困難である。

本発明の目的は、このような状況に鑑み、電子線を容器の底面外部を含めてむらなく照射することができ、かつ多種類の容器に適用可能な殺菌装置及び殺菌方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、電子線を透過させる窓の温度上昇を抑制して、該透過窓の過熱を防止することができる殺菌装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、容器を支持手段で支持しながら電子線照射に搬入する場合において、この支持手段の遮蔽作用を受けることなく容器の全域に電子線を照射することができる殺菌装置を提供することにある。
本発明のさらに別の目的は、容器の特定部位（例えば、口栓部）を偏りなく電子線殺菌することができ、また、上記特定部位を照射する電子線を透過させる真空容器の窓の温度上昇及び無駄なエネルギーの消費を抑制することができる殺菌方法を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、複数の走査磁石と該走査磁石で走査された電子線を偏向する複数の偏向磁石とを備える電子線偏向手段を用い、この電子線偏向手段から照射される電子線を容器に照射することによって該容器を殺菌する殺菌装置において、前記偏向磁石の中の少なくとも1つは、電子線を偏向して前記容器の底部外面に照射するように、かつ、前記底部外面の位置変化に対応させるべく移動可能に配置される。

前記各走査磁石で走査される電子線は、所定周期で発生する同期信号に同期して発生する電子線であってよい。この場合、前記各走査磁石を駆動するために、前記同期信号に同期して変化する電流波形を形成する波形生成手段が設けられる。前記電流波形は、予め設定された電子線禁照射域の一方の端から他方の端に電子線を移動させるための電流変化が前記同期信号の周期に相当する時間で実行されるように形成することが望ましい。

前記各走査磁石で走査される電子線は、所定周期で発生する同期信号に同期して発生する電子線であってよい。この場合、前記各走査磁石を駆動するために、前記同期信号に同期して変化する電流波形を形成する波形生成手段が設けられる。この波形生成手段は、予め設定された電子線照射域での前記電子線の本数を指定する手段と、指定された電子線の本数に基づいて前記照射域を規定する前記電流波形の変化時間を変更する手段とを備えることができる。

本発明は、複数の走査磁石と該走査磁石で走査された電子線を偏向する複数の偏向磁石とを備える電子線偏向手段を用い、この電子線偏向手段から照射される電子線を容器に照射することによって該容器を殺菌する殺菌方法において、前記偏向磁石の中の少なくとも１つによって電子線を偏向して前記容器の底部外面に照射するステップと、前記容器の種類の変更に基づく前記底部外面の位置変化に応じて、前記少なくとも１つの偏向磁石の位置を変更するステップと、含むようにしている。

本発明は、複数の走査磁石と該走査磁石で走査された電子線を偏向する複数の偏向磁石とを備える電子線偏向手段を用い、この電子線偏向手段から照射される電子線を容器に照射することによって該容器を殺菌する殺菌装置において、前記走査磁石の中の第１及び第２の走査磁石が、電子線を互いに直交する平面に沿って走査して前記容器に照射するように配置されている。

前記容器が口栓部を有する場合、前記第１及び第２の走査磁石は、それぞれによって走査した前記電子線を前記容器の口栓部に向って照射するように配置される。

本発明は、複数の走査磁石と該走査磁石で走査された電子線を偏向する複数の偏向磁石とを備える電子線偏向手段を用い、この電子線偏向手段から照射される電子線を容器に照射することによって該容器を殺菌する殺菌装置において、前記電子線を前記容器の特定部位に向って照射する第１の電子線照射位置と、前記電子線を前記容器の特定部位を除く部位に向って照射する第２の照射位置と、前記容器を支持手段で把持しながら前記第１の電子線照射位置から前記第２の電子線照射位置へと搬送する搬送手段と、を備える。前記支持手段は、前記容器が前記第１の照射位置に位置しているときに前記容器の前記特定部位を除いた部位を支持し、前記容器が前記第２の照射位置に位置しているときに前記特定部位を支持するように構成される。

前記第１の電子線照射位には、前記偏向磁石によって前記電子線を導くことができる。
また、前記容器が口栓部を備える場合、該口栓部が前記特定部位になり得る。

前記各走査磁石で走査される電子線は、所定周期で発生する同期信号に同期して発生する電子線であってよい。この場合、前記各走査磁石を駆動するために、前記同期信号に同期して変化する電流波形を形成する波形生成手段が設けられる。前記電流波形は、予め設定された電子線禁照射域の一方の端から他方の端に電子線を移動させるための電流変化が前記同期信号の周期に相当する時間で実行されるように形成されることが望ましい。

前記各走査磁石で走査される電子線は、所定周期で発生する同期信号に同期して発生する電子線であってよい。この場合、前記各走査磁石を駆動するために、前記同期信号に同期して変化する電流波形を形成する波形生成手段が設けられる。この波形生成手段は、予め設定された電子線照射域での前記電子線の本数を指定する手段と、指定された電子線の本数に基づいて前記照射域を規定する前記電流波形の変化時間を変更する手段とを備えることができる。

本発明は、複数の走査磁石と該走査磁石で走査された電子線を偏向する複数の偏向磁石とを備える電子線偏向手段を用い、この電子線偏向手段から照射される電子線を容器に照射することによって該容器を殺菌する殺菌方法において、
前記各走査磁石を駆動するための第１、第２の電流波形を形成するステップと、
前記容器を下記の関係を満たす配列間隔Ｌ及び速度ｖで搬送して順次所定の電子線照射位置に搬入するステップと、
Ｌ＝Ｎ・Ｔ・ｖ
ここで、Ｎ：正の整数、Ｔ：前記電流波形の発生周期。
前記容器の特定部位を含む部位が前記電子線照射位置を通過するタイミングで前記第１の電流波形によって前記各走査磁石を駆動し、前記容器の前記特定部位を含まない部位が前記電子線照射位置を通過するタイミングで前記第２の電流波形によって前記各走査磁石を駆動するステップと、を含み、
前記第１の電流波形は、前記特定部位を含む部位に電子線を照射するように設定され、前記第２の電流波形は、前記特定部位を含まない部位に電子線を照射するように形成される。前記容器が口栓部を備える場合、該口栓部が前記特定部位になり得る。

本発明に係る殺菌装置及び殺菌方法によれば、複数の偏向磁石の中の少なくとも1つが、電子線を偏向して容器の底部外面に照射するように、かつ、前記底部外面の位置変化に対応させるべく移動可能に配置されるので、電子線を容器の底面外部を含めてむらなく照射することができ、かつ多種類の容器の殺菌が可能になる。

また、本発明に係る殺菌装置によれば、前記走査磁石の中の第１及び第２の走査磁石が、電子線を互いに直交する平面に沿って走査して前記容器に照射するように配置されているので、例えば、容器の口栓部及び肩部を第１及び第２の走査磁石で走査される電子線の双方によって照射されることになる。
この場合、上記双方の電子線を透過させる透過窓は、一方のみの電子線を透過させる透過窓よりも面積が大きく設定されることになるので、前者の透過窓と後者の透過窓の電子線総透過量を等しく設定した場合、前者の透過窓における単位面積当たりの電子線透過量は後者の透過窓のそれよりも少なくなる。したがって、この殺菌装置によれば、電子線透過窓の温度上昇を抑制して、該透過窓の過熱を防止することができる。

さらに、発明に係る殺菌装置は、電子線を前記容器の特定部位に向って照射する第１の電子線照射位置と、前記電子線を前記容器の特定部位を除く部位に向って照射する第２の照射位置とを有し、前記容器を支持手段で把持しながら前記第１の電子線照射位置から前記第２の電子線照射位置へと搬送している。前記支持手段は、前記容器が前記第１の照射位置に位置しているときに前記容器の前記特定部位を除いた部位を支持し、前記容器が前記第２の照射位置に位置しているときに前記特定部位を支持するので、支持手段の遮蔽作用を受けることなく電子線で容器の全域を良好に照射することができ、かつ、支持手段の発熱を防止することができる。

また、本発明に係る殺菌方法は、容器の特定部位を含む部位が電子線照射位置を通過するタイミングで前記第１の電流波形によって前記各走査磁石を駆動し、前記容器の前記特定部位を含まない部位が前記電子線照射位置を通過するタイミングで前記第２の電流波形によって前記各走査磁石を駆動するステップと、を含み、前記第１の電流波形が、前記特定部位を含む部位に電子線を照射するように設定され、前記第２の電流波形が、前記特定部位を含まない部位に電子線を照射するように形成されている。したがって、容器の特定部位（例えば、口栓部）を偏りなく電子線殺菌することができ、また、上記特定部位を照射する電子線を透過させる真空容器の窓の温度上昇及び無駄なエネルギーの消費を抑制することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る殺菌装置の要部縦断面図であり、図２は、図１のＡ-Ａ断面図である。
この殺菌装置は、略門形の真空容器１の上方中央部に第１走査磁石３を配設し、さらに、この真空容器１の中心軸線Ｌを挟む左右対称位置に第１偏向磁石５Ｌ，５Ｒ、第２走査磁石７Ｌ，７Ｒ及び第２偏向磁石９Ｌ，９Ｒを順次下方に向かって配設した構成を有する。上記第１走査磁石３及び第２走査磁石７Ｌ，７Ｒは交流磁石であり、第１偏向磁石５Ｌ，５Ｒ及び第２偏向磁石９Ｌ，９Ｒは直流磁石である。

真空容器１は、第１走査磁石３の下方に位置する上部透過窓１１と、第２走査磁石７Ｌ，７Ｒの側方に位置する側部透過窓１３Ｌ，１３Ｒとを備えている。なお、上部透過窓１１は、図４に示すように、ｘ方向（図１における左右方向）に沿った平面形状を有している。
電子線の照射対象物（殺菌対象物）の一例であるペットボトル１５は、上記上部透過窓１１及び側部透過窓１３Ｌ，１３Ｒによって囲まれた通路空間１７を図１の紙面に垂直な方向（ｚ方向）に通過する。

ペットボトル１５は、図２に示すように、所定の間隔を置いて配列した状態で搬送テーブル１９等の搬送手段によって矢印２１で示した方向（ｚ方向）に所定速度で搬送される。上記搬送テーブル１９には、図３に示すようなボトル支持器具２３が設けられており、搬送中のペットボトル１５はこのボトル支持器具２３で支持される。
ボトル支持器具２３は、搬送テーブル１９に固定された基底部２５と、この基底部２５の両側から相対向して上方に延びる長尺状の一対の弾性板２７とによって構成されている。ペットボトル１５は、上記一対の弾性板２７の弾性によって挟持され、その際、その底部１５ｄは上記基底部２５よりも高い位置にある。

この実施の形態の殺菌装置において、上記第１走査磁石３は、上記真空容器１の上方から入射する電子銃６７からの電子線２９を走査して、電子線３１及び電子線３３Ｌ，３３Ｒを形成する。
電子線３１は、前記上部透過窓１１を透過してペットボトル１５の口栓部１５ａ及び肩部１５ｂを照射し、一方、電子線３３Ｌ，３３Ｒは、第１偏向磁石５Ｌ，５Ｒに入射する。

第１偏向磁石５Ｌ，５Ｒは、それぞれ電子線３３Ｌ，３３Ｒを前記真空容器１の中心軸線Ｌに沿った方向(ｙ方向)に偏向して電子線３５Ｌ，３５Ｒを形成し、第２走査磁石７Ｌ，７Ｒは、この電子線３５Ｌ，３５Ｒを走査して、電子線３７Ｌ，３７Ｒ及び電子線３９Ｌ，３９Ｒを形成する。電子線３７Ｌ，３７Ｒは、それぞれ前記側部透過窓１３Ｌ，１３Ｒを透過してペットボトル１５の口栓部１５ａ、肩部１５ｂ及び側部１５ｃを照射し、電子線３９Ｌ，３９Ｒは第２偏向磁石９Ｌ，９Ｒに入射する。

第２偏向磁石９Ｌ，９Ｒは、それぞれ電子線３９Ｌ，３９Ｒを偏向して、電子線４１Ｌ，４１Ｒを形成する。電子線４１Ｌ，４１Ｒは、側部透過窓１３Ｌ，１３Ｒを透過してペットボトル５の底部１５ｄ及び側部１５ｃの下方部を照射する。
したがって、この第１の実施形態に係る殺菌装置によれば、前記電子線３１，３７Ｌ，３７Ｒ，４１Ｌ，４１Ｒによってペットボトル１５の全体を殺菌することができる。
なお、図１においては、前記軸線Ｌを中心とする電子線３１の左方及び右方走査範囲(角度範囲)をそれぞれθ_1L及びθ_1Rで、電子線３９Ｌ，３９Ｒの走査範囲をそれぞれθ_2L及びθ_2Rで、また、電子線３７Ｌ，３７Ｒの走査範囲をそれぞれθ_3L及びθ_3Rで示している。

ところで、ペットボトル１５は、そのサイズに応じてその底部１５ｄの高さ位置が相違することになる。したがって、上記第２偏向磁石９Ｌ，９Ｒを図１に示す位置に固定配設した場合、同図に示すペットボトル１５よりは小サイズのペットボトルの底部を電子線４１Ｌ，４１で適正に照射することができなくなる。
そこで、この第１の実施形態に係る殺菌装置においては、第２偏向磁石９Ｌ，９Ｒの高さ位置を調整する高さ位置調整機構４３Ｌ，４３Ｒを設けてある。

この殺菌装置によれば、高さ位置調整機構４３Ｌ，４３Ｒで図５に示す高さまで第２偏向磁石９Ｌ，９Ｒを上昇させることによって、小サイズのペットボトル１５の底部１５ｄを有効に照射することができる。
上記のような小サイズのペットボトル１５に対する電子線殺菌を実施する場合には、図示のように、電子線３１の走査範囲θ_1L，θ_1Rをこのペットボトル１５の肩部１５ｂの面積に適合するように縮小することが望ましく、同様に、電子線３７Ｌ，３７Ｒの走査範囲θ_3L，θ_3Rをこのペットボトル１５の高さに適合するように縮小することが望ましい。

なお、被照射対象である容器は、上記ペットボトル１５に限定されない。また、走査磁石及び偏向磁石の数及び組合せも本発明の精神を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
さらに、上記実施形態では、第２偏向磁石９Ｌ，９Ｒのそれぞれに高さ位置調整機構４３Ｌ，４３Ｒを設けているが、いずれか一方のみに対して高さ位置調整機構４３を設けるようにしても、サイズの異なるペットボトル１５の底部１５ｄの電子線照射に対応することができる。

図６は、本発明に係る殺菌装置の第２の実施形態を示す縦断面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ断面図である。
この第２の実施形態に係る殺菌装置は、図４に示す上部透過窓１１に代えて、図８に示すような平面略十字形状の上部透過窓４５を真空容器１に形成した点と、交流磁石からなる第３走査磁石４７を新たに配設した点において前記第１の実施形態に係る殺菌装置と相違する。

上部透過窓４５は、ｘ，ｚ方向に延びるように形成されている。また、第３走査磁石４７は、第１走査磁石３と上部透過窓４５との間に配設され、図７に示すように、電子線２９をｘ方向に走査して、例えば、３本のペットボトル１５の口栓部１５ａ及び肩部１５ｂを照射し得る電子線４９を形成する。

この第２の実施形態に係る殺菌装置においては、第１走査磁石３によってｘ，ｙ平面内で走査された電子線３１及び第３走査磁石４７によって上記ｘ，ｙ平面に直交するｙ，ｚ平面内で走査された電子線４９が上部透過窓４５を透過するので、ペットボトル１５の口栓部１５ａ及び肩部１５ｂがそれらの電子線３１，４９の双方によって照射されることになる。

上記上部透過窓４５は、図４に示した上部透過窓１１よりも面積が大きい。したがって、透過窓１１と透過窓４５の電子線総透過量を等しく設定した場合、透過窓４５における単位面積当たりの電子線透過量は透過窓１１のそれよりも少なくなる。したがって、この第２の実施形態の殺菌装置は、上部透過窓４５の温度上昇を抑制して、該透過窓４５の過熱を防止することができる。

なお、この第２の実施形態の構成は、図１に示した第１の実施形態に係る殺菌装置にも適用することができる。

図９は本発明に係る殺菌装置の第３の実施形態を示す縦断面図、図１０は図９のＣ−Ｃ断面図である。この殺菌装置は、前記第１走査磁石３、第１偏向磁石５Ｌ，５Ｒ、第２走査磁石７Ｌ，７Ｒ及び第２偏向磁石９Ｌ，９Ｒに加えて、図１０に示す第３偏向磁石５１及び第４偏向磁石５３を設けてある。第３偏向磁石５１及び第４偏向磁石５３は、いずれも直流磁石である。

この殺菌装置の真空容器１'は、第１走査磁石３と通路空間１７との間に位置する部位からペットボトル１５の進行方向とは逆の方向に突出する電子線通路５５を設けてある。電子線通路５５は、ｚ方向に沿って延びる水平部５５ａと、この水平部５５ａの先端からｙ方向に沿って下方に延びる垂直部５５ｂとを備え、この垂直部５５ｂの下端に上部透過窓１１'が設けられている。上部透過窓１１'は、図１に示した通路空間１７の上部に設けられた上部透過窓１１に代わるものであり、したがってこの実施の形態では、通路空間１７の上部に上部透過窓が設けられていない。

電子線通路５５における水平部５５ａの長さは、垂直部５５ｂの中心軸線と真空容器１'の中心軸線Ｌとのなす距離がペットボトル１５の配列間隔Ｄの２倍の距離となるように設定されている。そして、この電子線通路５５の入口部位に上記第３偏向磁石５１が配設され、上記水平部５５ａと垂直部５５ｂの境界部位に上記第４偏向磁石５３が配設されている。

この第３の実施形態において、第１の走査磁石３を介して下方に向かう電子線５７は、第３偏向磁石５１によって変更されて電子線通路５５の水平部５５ａ内を進行し、ついで、第４偏向磁石５３によって偏向されて垂直部５５ｂ中を下方に向かって進行する。そして、上記電子線５７は、上部透過窓１１'を介してペットボトル１５の口栓部１５ａに照射され、これによって口栓部１５ａが殺菌される。

ところで、この第３の実施形態においては、図３に示したボトル支持器具２３とは若干構成の異なるボトル支持器具（図示せず）が使用される。このボトル支持器具は、前記弾性板２７をｘ，ｙ平面に沿って個別に傾倒させ得るように、これらの各弾性板２７の基部を前記基底部２５に枢支させた構成を有する。
また、この第３の実施形態においては、上記口栓部１５ａの殺菌を終えたペットボトル１５が所定距離進行した時点でその口栓部１５ａを把持する把持部材５９を配設してある。この把持部材５９は、図１１に示すように、ペットボトル１５の口栓部１５ａを移動可能に把持する溝５９ａを有している。

口栓部１５ａの殺菌を終えたペットボトル１５が例えば距離Ｄだけ進行すると、上記把持部材５９によってその口栓部１５ａが移動可能に把持され、かつ、図示していないアクチュエータによってボトル支持器具の進行方向前方側の弾性板２７が傾倒される。その後、ペットボトル１５は、ボトル支持器具の進行方向後方側の弾性板２７の押圧力によって進行し、やがて、真空容器１'の通路空間１７に到達する。

ペットボトル１５が通路空間１７に到達すると、図示していないアクチュエータによってボトル支持器具の進行方向後方側の弾性板２７が傾倒され、その結果、該ボトル１５は把持部材５９のみによって支持された状態になる。弾性板２７が除かれた状態のこのペットボトル１５は、図１に示した第１の実施の形態と同様に、第２走査磁石７Ｌ，７Ｒから照射される電子線３７Ｌ，３７Ｒによって肩部１５ｂ及び側部１５ｃが照射され、また、第２偏向磁石９Ｌ，９Ｒから照射される電子線４１Ｌ，４１Ｒによって底部１５ｄが照射される。

このように、この第３の実施の形態に係る殺菌装置によれば、まず、ペットボトル１５の口栓部１５ａの電子線照射が実行され、ついで、弾性板２７が除かれた状態の該ペットボトル１５の肩部１５ｂ及び側部１５ｃが電子線によって照射されることになるので、ペットボトル１５の側部１５ｃを弾性板２７による遮蔽作用を受けることなく電子線で全域照射することができ、かつ、弾性板２７の発熱を防止することができる。
なお、この第３の実施形態の構成は、図１に示した第１の実施形態に係る殺菌装置にも適用することができる。

ところで、図１に示した殺菌装置においては、電子線３１の走査範囲θ_1Lの左端と電子線３３Ｌとで挟まれた領域、及び、該電子線３１の走査範囲θ_1Rの右端と電子線３３Ｒとで挟まれた領域に電子線を照射することは避けるべきである。なぜなら、これらの領域に電子線を照射することは、該領域内に存在する物体を加熱損傷させるなどの不都合を発生させ、かつ無駄なエネルギーを消費することになるからである。そこで、上記各領域を第1禁照射域と呼ぶ。
同様の理由から、電子線３９Ｌの走査範囲θ_2Lの右端と電子線３７Ｌの走査範囲θ_2Lの下端とで挟まれた領域、及び、電子線３９Ｒの走査範囲θ２の左端と電子線３７Ｒの走査範囲θ３の下端とで挟まれた領域を第２禁照射域と呼ぶ。

以下、上記第１禁照射域及び第２禁照射域に電子線を照射しないための手法及び手段について説明する。
図１２に示す照射制御装置の同期信号発生部６１は、図１３（Ａ）に示す所定周期τの同期信号を発生し、この同期信号を電子銃駆動部６３及び磁石制御部６５に与える。電子銃駆動部６３は、上記同期信号が入力されるタイミングで電子銃６７に駆動パルスを供給し、その結果、電子銃６７が上記同期信号に同期した電子線２９を発生する。

上記電子線２９に基づいて形成される電子線３１の走査範囲θ_1L，θ_1Rは、第１走査磁石３に流す電流の値に依存し、また、電子線３９Ｌ，３９Ｒの走査範囲θ_2L，θ_2R及び電子線３７Ｌ，３７Ｒの走査範囲θ_3L，θ_3Rは、第２走査磁石７Ｌ，７Ｒに流す電流の値に依存する。
そこで、磁石制御部６５は、上記禁照射域１，２に含まれない電子線３１，３７Ｌ，３７Ｒ，４１Ｌ，４１Ｒを形成するために、上記第１走査磁石３に流す電流を図１３（Ｂ）に示す波形に基づいて制御し、また、第２走査磁石７Ｌ及び７Ｒへの供給電流をそれぞれ図１３（Ｃ）及び（Ｄ）に示す波形に基づいて制御する。

すなわち、ペットボトル１５が前記通路空間１７に到達した時点ｔ₀でのタイミング信号（この信号は、適宜なセンサによって得ることができる）に基づいて、図１３（Ｂ）に示すように第１走査磁石３の電流をａ（＝０）に設定する。これにより、第１走査磁石３に入射した電子線２９は、走査されることなく電子線３１として前記軸線Ｌ上を進行する。

その後、第１走査磁石３への供給電流は、所定個数の同期信号が発生した時点ｔ₁で値ｂ（電子線２９を角度θ_1Lだけ走査する電流値）に到達するように増大される。この電流変化a〜ｂにより、第１走査磁石３は電子線２９を走査して、角度θ_1Lに亘る前記電子線３１を形成する。
次に、第１走査磁石３の電流は、次の同期信号の発生時点ｔ₁'で値ｃ（電子線２９を電子線３３Ｌの位置まで走査する電流値）となるように急増され、その結果、時点ｔ₁'において電子線３３Ｌが生成されることになる。電流値がｂからｃへ急増される期間ｔ₁〜ｔ₁'（Δｔ＝τ）内では、同期信号が発生せず、このため、上記第１禁照射域に電子線が照射されることはない。

もし、第１走査磁石３の電流が時点ｔ₁よりも前に値ｂに到達すると、この値ｂよりも電流が増加したタイミングで上記電子線２９が発生するので、上記第１の禁照射域内に電子線が入り込むことになる。
また、第１走査磁石３の電流がｔ₁'の後に値ｃに到達すると、この値ｃよりも電流が小さいときに上記電子線２９が発生するので、やはり、上記第１の禁照射域内に電子線が入り込むことになる。

第１走査磁石３の電流が時点ｔ₁'で値ｃに到達した以後、所定個数の同期信号が発生する時点ｔ₃までこの電流値ｃが維持される。この電流の維持期間において発生される上記同期信号に同期した電子線３３Ｌは、第１偏向磁石５Ｌによって偏向された後、電子線３５Ｌとして第２走査磁石７Ｌに入射する。

第１走査磁石３の電流は、次の同期信号の発生時点ｔ₃'で値ｂ（（電子線２９を電子線３１の走査領域θ_1Lの終端まで走査する電流値）となるように急減される。電流値がｂからｃに急減される期間ｔ₃〜ｔ₃'（Δｔ＝τ）内では、前記同期信号が発生せず、したがって、上記第１禁照射域に電子線が照射されることが回避される。
第１走査磁石３への供給電流は、その後、所定個数の同期信号が発生した時点ｔ₄で値ａに到達するように減少される。この電流変化ｂ〜ａにより、前記角度θ_1Lに亘る電子線３１が形成されるように第１走査磁石３が電子線２９を走査する。

一方、第１走査磁石３の電流が値ｃに維持されている上記期間ｔ₁'〜ｔ₃においては、第２走査磁石７Ｌに図１３（Ｃ）に示すように変化する電流が供給される。すなわち、第２走査磁石７Ｌには、上記時点ｔ₁'において値ｃの電流が供給され、その後、この電流は、所定個数の同期信号が発生する時点ｔ₂で値ｄ（電子線３５Ｌを角度θ_2Lだけ走査する電流値）に到達するように増大される。この電流変化ｃ〜ｄにより、第２走査磁石７Ｌは電子線３５Ｌを走査して、角度θ_2Lに亘る前記電子線３９Ｌを形成する。この電子３９Ｌは、第２偏向磁石９Ｌで偏向されて、前記電子線４１Ｌを形成する。

次に、第２走査磁石７Ｌの電流は、次の同期信号の発生時点ｔ₂'で値ｅ（電子線３５Ｌを電子線３７Ｌの走査領域θ_3Lの始端まで走査する電流値）となるように急増される。この電流値がｄからｅに急増される期間ｔ₂〜ｔ₂'（Δｔ＝τ）内では同期信号が発生せず、したがって、上記第２禁照射域に電子線が照射されることはない。
その後、第２走査磁石７Ｌの電流は、所定個数の同期信号が発生する時間が経過した時点ｔ₃で値ｆを示すように増加され、これにより、走査領域θ_3Lにわたる前記電子線３７Ｌが形成される。

以上で、図１の軸線Ｌを中心とする左半部の電子線照射手順が終了する。上記軸線Ｌを中心とする右半部の電子線照射手順も同様に実行される。ただし、この場合には、図１３（Ｂ）及び（Ｄ）に示すように、第１走査磁石３及び第２走査磁石７Ｒにそれぞれ逆相の波形の電流（ダッシュ記号を付して示す）が供給される。

上記のようなパターンを有する波形に基づいて第１走査磁石３及び第２走査磁石７Ｒの電流を制御すれば、上記のように第１、第２禁照射域に電子線が照射されることが回避されるので、この第１、第２禁照射域内に存在する物体を加熱損傷させるなどの不都合が防止されるとともに、無駄なエネルギーの消費が防止される。
さらに、第１走査磁石３及び第２走査磁石７Ｌ、７Ｒを駆動する電源の最大出力電圧は、上記電流を急変させる時間Δｔに反比例するので、上記のようにこの時間Δtを同期信号の周期τに一致させれば、最大出力電圧を最小にできるという理由で上記電源のコストを低減することができる。
なお、上記第１、第２禁照射域に電子線が照射されることを回避するための電流波形作成手法は、前記第１〜第３の各実施形態のいずれに対してもに有効に適用することができる。

ところで、各電子線照射域における電子線の本数は、それらの領域における電子線の照射線量を規定するので、この電子線の本数を一定にした場合、ペットボトル１５の種類によっては、照射線量の不足や過剰照射を生じることになる。照射線量が不足すると、充分な殺菌効果が得られないことになり、また、過剰照射が行われた場合には、ペットボトル１５の熱変形や変色を生じることになる。
そこで、図１２に示す磁石制御部６５に、各電子線照射域における電子線の本数を調整する機能を持たせることができる。

たとえば、前記電子線３１の照射域θ_1Lにおける電子線の本数ｎ_aは、第１走査磁石３の電流を値ａから値ｂまで増加させる時間ｔ_a（図１３参照）に依存する。なぜなら、時間ｔ_aが長いほど、その時間ｔ_a内に発生する同期信号の発生個数が多くなるからである。同様に、電子線３９Ｌの照射域θ_2Lにおける電子線の本数ｎ_b、電子線３７Ｌの照射域θ_3Lにおける電子線の本数ｎ_c、・・・は、それぞれ図１３に示す時間ｔ_b、時間ｔ_c、・・・に依存する。

そこで、磁石制御部６５には、電子線の本数ｎ_a、ｎ_b、ｎ_c、・・・を電流波形の時間パラメータとして任意に指定する手段と、指定された電子線の本数ｎ_a、ｎ_b、ｎ_c、・・・に基づいて、時間ｔ_a、ｔ_b、ｔ_c、・・・がｔ_a＝ｎ_a×τ、ｔ_b＝ｎ_a×τ、ｔ_c＝ｎ_c×τ、・・・となるように電流波形を変更する手段とを設けることができる。
磁石制御部６５に、このような手段を設ければ、各照射領域における電子線の本数を適宜に設定して、照射線量の不足や過剰照射等の不都合を回避することが可能になるので、前記第１〜第３の実施の形態に係る殺菌装置の実用性を一層高めることができる。

ところで、図１に示す電子線３７Ｌ，３７Ｒの一部は、ペットボトル１５の底部内面も照射するが、その照射線量が目標線量に達しない場合もあり得る。この場合には、底部内面に対する電子線３７Ｌ，３７Ｒのエネルギー密度を高めるべく、図１４に例示するように、底部照射タイミング期間における第２走査磁石７Ｌ、７Ｒの電流波形（図４では、第２走査磁石７Ｌの電流波形のみを示す）の勾配を小さく設定して、走査ピッチを小さくすれば良い。

一方、電子線３７Ｌ，３７Ｒは、ペットボトル１５の口栓部及び肩部も照射するので、口栓部の下部周辺に位置した部位（首下部位）を除いた肩部の照射線量が過大になる場合がある。この場合には、首下よりも上方の部位に電子線３７Ｌ，３７Ｒが照射されないように電流の上限を規定し、かつ、首下に適量の線量、例えば、数パルスの電子線３７Ｌ，３７Ｒが入射するように第２走査磁石７Ｌ、７Ｒの電流波形を設定すればよい（図１４参照）。

次に、図１に示す上部透過窓１１からの電子線３１の照射量を低減するための手法について説明する。
図１５において、ペットボトル１５の配列間隔をＬ（ｍ）、電子線照射周期をＴ（ｓ）、ペットボトル１５の搬送速度をｖ（ｍ／ｓ）とすると、これらが下式の関係を満たすように設定される。
Ｌ＝Ｎ・Ｔ・ｖ
ここで、Ｎは正の整数である。このＮの値は、電子線の走査密度を勘案して設定され、例えば、Ｎ＝６に設定される。
上式によれば、電子線照射周期Ｔにおけるペットボトル１５の進行距離をＮ倍した距離がペットボトル１５の配列間隔Ｌになる。

上式の関係が満たされている場合、図示のように、電子線照射周期の第１周期目の開始時点でペットボトル１５の口栓部の中心を前記上部透過窓１１の中心に位置されれば、ｍ・Ｎ（ｍ＝１，２，・・・）周期目の開始時点でペットボトル１５の口栓部の中心と上部透過窓１１の中心とが一致する。

そこで、電子線照射周期の１周期及びｍ・Ｎ（ｍ＝１，２，・・・）周期において前記電子線３１及び３７Ｌ、３７Ｒ、４１Ｌ、４１Ｒを発生する電流波形を発生させ、他の周期において電子線３７Ｌ、３７Ｒ、３７Ｌ、３７Ｒ、４１Ｌ、４１Ｒのみを発生する電流波形を発生させるようにすれば、ペットボトル１５の口栓部及び肩部に電子線を偏り無く適正に照射することができる。また、前記上部透過窓１１への入熱が減少するので、該上部透過窓１１の温度上昇を抑制することができるとともに、過照射によるペットボトル１５の肩部の熱変形及び変色を防止することができる。

図１６は、電子線照射周期の第１周期及び第ｍ・Ｎ周期に採用する第１の電流波形を、また図１７は、電子線照射周期の他の周期に採用する第２の電流波形をそれぞれ例示したものである。
図１６に示す第１走査磁石３についての電流波形では、時間ｔ_x及びｔ_yにおいて図１の軸線Ｌ上を通過する電子線が発生されることになる。一方、図１７に示す第１走査磁石３についての電流波形では、軸線Ｌ上を通過する電子線が発生されずに、電子線３３Ｌ、３３Ｒのみが発生されることになる。

上記のような電子線の照射制御は、図１２に示す制御装置を用いて実行することができる。すなわち、磁石制御部６５は、最初に電子線を照射するペットボトル１５の口栓部の中心が前記上部透過窓１１の中心に位置されたことを位置検出手段（図示せず）によって検出し、以後、最初の電子線照射周期と第ｍ・Ｎ電子線照射周期に図１６に例示した電流波形に基づいて前記第１の走査磁石３と第２の走査磁石７Ｌ,７Ｒの電流を制御するとともに、他の周期に図１７に例示した電流波形に基づいて第１の走査磁石３と第２の走査磁石７Ｌ,７Ｒの電流を制御する。

この実施の形態によれば、電子銃６７（図１参照）の直下にペットボトル１５の口栓部が位置するタイミングで該電子銃６７からの電子線２９が上記ペットボトル１５の口栓部に向かって照射されるので、該口栓部を偏りなく電子線殺菌することができる。
また、最初の電子線照射周期と第ｍ・Ｎ電子線照射周期にのみに上記ペットボトル１５の口栓部に電子線が照射されるので、上部透過窓１１の温度上昇を抑制することができるとともに、無駄なエネルギーの消費を抑制することができ、しかも、ペットボトル１５の肩部の熱変形及び変色を防止することができる。

この実施の形態に係る技術は、第１、第２の実施形態に係る殺菌装置にも適用することができる。なお、この実施の形態では、ペットボトル１５の上方から照射される電子線が走査されていないが、この電子線を走査して図１の電子線３１に対応する電子線を形成するようにしても良い。

以上、発明の最良の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、容器として特にペットボトル１５を挙げて説明したが、その他の容器にも適用可能である。走査磁石の数を３個、偏向磁石の数を４個として説明したが、これらの数、組合わせは本発明の精神を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明による殺菌装置の概略縦断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 ボトル支持器具の構造を示す斜視図である。 上部透過窓の平面図である。 高さ位置調整機構で第２偏向磁石を上昇させた状態を示す概略図である。 本発明による殺菌装置の第２の実施形態を示す概略縦断面図である。 図６のＢ−Ｂ断面図である。 平面略十字形状の上部透過窓の平面図である。 本発明による殺菌装置の第３の実施形態を示す概略縦断面図である。 図９のＣ−Ｃ断面図である。 把持部材の構造を示す斜視図である。 照射制御装置の構成を例示したブロック図である。 第１、第２走査磁石に流す電流の波形の一例を示すタイムチャートである。 第２走査磁石に流す電流の波形の他の例を示すグラフである。 ペットボトルの位置と各電子線照射周期における電流波形との対応関係を示すタイムチャートである。 電子線照射周期の特定の周期に採用する電流波形の一例を示すタイムチャートである。 電子線照射周期の特定の周期を除く周期に採用する電流波形の一例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 真空容器
２ 第１走査磁石
５Ｌ，５Ｒ 第１偏向磁石
７Ｌ，７Ｒ 第２走査磁石
９Ｌ，９Ｒ 第２偏向磁石
１１、１１'、４５ 上部透過窓
１５ ペットボトル
１７ 通路空間
１９ 搬送テーブル
２３ ボトル支持器具
２７ 弾性板
２９、３１、３３Ｌ，Ｒ、３７Ｌ，Ｒ、３９Ｌ，Ｒ、４１Ｌ，Ｒ、 電子線
４３Ｌ，４３Ｒ 高さ位置調整機構
５１ 第３偏向磁石
５３ 第４偏向磁石
５５ 電子線通路
６１ 同期信号発生部
６３ 電子銃駆動部
６５ 磁石制御部
６７ 電子銃

Claims (13)

1. 複数の走査磁石と該走査磁石で走査された電子線を偏向する複数の偏向磁石とを備える電子線偏向手段を用い、この電子線偏向手段から照射される電子線を容器に照射することによって該容器を殺菌する殺菌装置において、
   前記偏向磁石の中の少なくとも１つは、電子線を偏向して前記容器の底部外面に照射するように、かつ、前記底部外面の位置変化に対応させるべく移動可能に配置されていることを特徴とする殺菌装置。
2. 前記各走査磁石で走査される電子線は、所定周期で発生する同期信号に同期して発生する電子線であり、前記各走査磁石を駆動するために、前記同期信号に同期して変化する電流波形を形成する波形生成手段を設け、前記電流波形は、予め設定された電子線禁照射域の一方の端から他方の端に電子線を移動させるための電流変化が前記同期信号の周期に相当する時間で実行されるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
3. 前記各走査磁石で走査される電子線は、所定周期で発生する同期信号に同期して発生する電子線であり、前記各走査磁石を駆動するために、前記同期信号に同期して変化する電流波形を形成する波形生成手段を設け、該波形生成手段は、予め設定された電子線照射域での前記電子線の本数を指定する手段と、指定された電子線の本数に基づいて前記照射域を規定する前記電流波形の変化時間を変更する手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
4. 複数の走査磁石と該走査磁石で走査された電子線を偏向する複数の偏向磁石とを備える電子線偏向手段を用い、この電子線偏向手段から照射される電子線を容器に照射することによって該容器を殺菌する殺菌方法において、
   前記偏向磁石の中の少なくとも１つによって電子線を偏向して前記容器の底部外面に照射するステップと、
   前記容器の種類の変更に基づく前記底部外面の位置変化に応じて、前記少なくとも１つの偏向磁石の位置を変更するステップと、
   含むことを特徴とする殺菌方法。
5. 複数の走査磁石と該走査磁石で走査された電子線を偏向する複数の偏向磁石とを備える電子線偏向手段を用い、この電子線偏向手段から照射される電子線を容器に照射することによって該容器を殺菌する殺菌装置において、
   前記走査磁石の中の第１及び第２の走査磁石は、電子線を互いに直交する平面に沿って走査して前記容器に照射するように配置されていることを特徴とする殺菌装置。
6. 前記容器が口栓部を有し、前記第１及び第２の走査磁石は、それぞれによって走査した前記電子線を前記容器の口栓部に向って照射するように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の殺菌装置。
7. 複数の走査磁石と該走査磁石で走査された電子線を偏向する複数の偏向磁石とを備える電子線偏向手段を用い、この電子線偏向手段から照射される電子線を容器に照射することによって該容器を殺菌する殺菌装置において、
   前記電子線を前記容器の特定部位に向って照射する第１の電子線照射位置と、
   前記電子線を前記容器の特定部位を除く部位に向って照射する第２の照射位置と、
   前記容器を支持手段で把持しながら前記第１の電子線照射位置から前記第２の電子線照射位置へと搬送する搬送手段と、を備え、
   前記支持手段は、前記容器が前記第１の照射位置に位置しているときに前記容器の前記特定部位を除いた部位を支持し、前記容器が前記第２の照射位置に位置しているときに前記特定部位を支持するように構成されていることを特徴とする殺菌装置。
8. 前記第１の電子線照射位には、前記偏向磁石によって前記電子線が導かれることを特徴とする請求項７に記載の殺菌装置。
9. 前記容器が口栓部を備え、前記特定部位が該口栓部であることを特徴とする請求項７に記載の殺菌装置。
10. 前記各走査磁石で走査される電子線は、所定周期で発生する同期信号に同期して発生する電子線であり、前記各走査磁石を駆動するために、前記同期信号に同期して変化する電流波形を形成する波形生成手段を設け、前記電流波形は、予め設定された電子線禁照射域の一方の端から他方の端に電子線を移動させるための電流変化が前記同期信号の周期に相当する時間で実行されるように形成されていることを特徴とする請求項７に記載の殺菌装置。
11. 前記各走査磁石で走査される電子線は、所定周期で発生する同期信号に同期して発生する電子線であり、前記各走査磁石を駆動するために、前記同期信号に同期して変化する電流波形を形成する波形生成手段を設け、該波形生成手段は、予め設定された電子線照射域での前記電子線の本数を指定する手段と、指定された電子線の本数に基づいて前記照射域を規定する前記電流波形の変化時間を変更する手段とを備えることを特徴とする請求項７に記載の殺菌装置。
12. 複数の走査磁石と該走査磁石で走査された電子線を偏向する複数の偏向磁石とを備える電子線偏向手段を用い、この電子線偏向手段から照射される電子線を容器に照射することによって該容器を殺菌する殺菌方法において、
    前記各走査磁石を駆動するための第１、第２の電流波形を形成するステップと、
    前記容器を下記の関係を満たす配列間隔Ｌ及び速度ｖで搬送して順次所定の電子線照射位置に搬入するステップと、
    Ｌ＝Ｎ・Ｔ・ｖ
    ここで、Ｎ：正の整数、Ｔ：前記電流波形の発生周期。
    前記容器の特定部位を含む部位が前記電子線照射位置を通過するタイミングで前記第１の電流波形によって前記各走査磁石を駆動し、前記容器の前記特定部位を含まない部位が前記電子線照射位置を通過するタイミングで前記第２の電流波形によって前記各走査磁石を駆動するステップと、を含み、
    前記第１の電流波形は、前記特定部位を含む部位に電子線を照射するように設定され、前記第２の電流波形は、前記特定部位を含まない部位に電子線を照射するように形成されていることを特徴とする殺菌方法。
13. 前記容器が口栓部を備え、前記特定部が該口栓部であることを特徴とする請求項１２に記載の殺菌方法。

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