JP4903608B2

JP4903608B2 - 開口容器用電子線照射装置

Info

Publication number: JP4903608B2
Application number: JP2007074328A
Authority: JP
Inventors: 志郎江口; 知行彦坂; 智強崎; 崇之鈴木; 重勝佐藤; 橋本　　勲
Original assignee: Japan AE Power Systems Corp
Current assignee: Japan AE Power Systems Corp
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2027-03-22
Also published as: JP2008230667A

Description

本発明は開口容器用電子線照射装置に係り、特に電子線の照射効率を向上して開口容器の内外面を良好に殺菌できる開口容器用電子線照射装置に関する。

飲料や食品や医薬品、更には化粧品の充填のために、プラスチック製の開口容器が使用される。開口容器は、内容物の充填前に、内部を滅菌処理して無菌状態にし、その後内容物を充填して密封している。開口容器の滅菌処理は、設備が大掛かりとなる薬剤を用いるものに代えて電子線を使用し、高速で搬送する開口容器の内外面を滅菌することが行われてきている。

以下、一般的なＰＥＴボトル等のプラスチック製の開口容器で、その内外面を滅菌処理する電子線照射装置の例で説明する。開口容器は、搬送中に直立状態から横倒し状態として、電子線発生手段を設けた電子線の照射区域内を回転しながら移動させ、電子線で開口容器の内外面を滅菌処理することが提案されている（例えば特許文献１参照）。

また、電子線の照射区域に電子線発生手段を縦長状に配置し、開口容器は直立状態で照射区域内に搬送し、開口容器を自転させて移動させるときに、電子線発生手段からの電子線で、開口容器の内外面を滅菌処理することが提案されている（例えば特許文献２参照）。同様に、直立状態で照射区域内に開口容器を搬送するとき、照射区域内には一つの電子線照射手段を設け、この電子線照射手段からの電子線を、交流磁場で容器の搬送方向に沿って走査し、電子線を放射状ノズルで細分化させ、複数個の開口容器に順次電子線を照射して滅菌処理することも提案されている（特許文献３参照）。

上記特許文献１の電子線照射装置では、直立した状態で搬送している開口容器を一旦横倒し、この横倒し移送状態で照射処理を行うものであるから、生産ライン中に殺菌装置を配置するには、横倒し機構や引起し機構が必要になり、これらの機構のために、開口容器の搬送速度が著しく低下するため、高速で搬送して生産効率の向上が望まれる生産ラインに組み込みにくい問題がある。

また、特許文献２の電子線照射装置では、各種製品の生産ライン中に組み込むことができる。しかし、開口容器を連続搬送中に電子線発生手段の一個所の電子線照射窓部分を通過する過程で、個々の開口容器を電子線で側面から照射して滅菌処理を施すものなので、開口容器の内外面を十分に滅菌するには、搬送速度を遅くしたりするか、高エネルギーの電子線発生手段を用いねばならない問題がある。

更に、特許文献３の電子線照射装置では、連続搬送される各開口容器の照射処理のため、一つの電子線照射手段に多数の放射状ノズルを分岐して設ける必要があって複雑な構造となるし、開口容器の内部まで十分に電子線で照射して滅菌するには、搬送速度を落とす必要があり、生産ラインの効率向上に支障をきたす問題がある。

これを改善するため、本発明者らは開口容器用電子線照射装置を、照射処理槽内に回転搬送体を配置して回転可能にすると共に、回転搬送体の外面に等間隔に設ける複数の保持機構で開口容器は各保持機構で保持し、順に高速で回転搬送できる構造とすることを提案している。この装置では、照射処理槽と回転搬送体との間に形成する搬送路の特定範囲を照射区域とし、照射区域の搬送路の上方に電子線発生手段を配置し、電子線発生手段からの電子線の照射で、開口容器を滅菌処理する。

特開平１０−２６８１００号公報特開平１１−１２１２号公報特開２００２−１０４３３４号公報

しかし、上記した開口容器用電子線照射装置では、照射処理槽の照射区域に回転搬送されてきた開口容器は、照射処理槽の上面の小さな照射窓部分を通過させた電子線で照射され、滅菌処理するものである。このため、電子線は、電子線発生手段における電子線発生源のグリッドの放出口と照射処理槽の照射窓、更に開口容器の位置が、同一線上とならずに少しでもずれると、開口容器への電子線の照射量は減少してしまい、極端な場合には開口容器の電子線の照射効率は半分以下になってしまう恐れがある。

また、この種の開口容器用電子線照射装置は、電子線発生手段から電子線は連続照射しているから、上記のようにずれてしまうと照射窓に対向する位置の開口容器だけでなく、隣接する開口容器の外面に照射され、開口容器に対する電子線の照射が過剰となってしまう恐れがある。

照射対象以外の開口容器への電子線の照射を防ぐためには、回転搬送体の保持機構の間隔を広げて開口容器を搬送するようにし、また各保持機構部分に電子線シールドを取り付け、電子線照射の範囲を制限する等の工夫が必要となる。この結果、回転搬送体及び照射処理槽の寸法が大きくなるし、また電子線発生手段の電源装置の容量も大きなものとなるから、高速で開口容器を搬送する生産ラインに適用する開口容器用電子線照射装置は、全体が大型化して経済的に製作できなる問題が生じている。

本発明の目的は、開口容器に対する電子線の照射効率を大幅に向上させ、開口容器を効果的に滅菌処理でき、小型化できて経済的に製作できる開口容器用電子線照射装置を提供することにある。

本発明の開口容器用電子線照射装置は、照射処理槽内に回転搬送体を回転可能に配置し、前記回転搬送体の外面に等間隔に複数の保持機構を設け、前記照射処理槽と回転搬送体との間に形成する搬送路の特定範囲を電子線の照射区域とし、前記照射区域の搬送路の上方に電子線発生手段を配置し、前記回転搬送体の各保持機構により開口容器を保持して回転搬送し、前記照射区域で電子線発生手段からの電子線を、前記照射処理槽の照射窓から照射して開口容器の内外面を滅菌処理するものであって、前記回転搬送体の回転軸は電子線発生手段側へ機密に貫通させ、前記回転軸に電子線発生手段の電子線発生源のグリット板を回転可能に取り付け、前記グリット板には複数個の放出口を回転搬送体の保持機構と同じ間隔で形成し、前記照射区域において前記放出口と前記照射処理槽の照射窓と開口容器を保持する前記保持機構とが略同一の垂直線上に位置するように構成したことを特徴としている。

また、本発明の開口容器用電子線照射装置は、照射処理槽内に回転搬送体を回転可能に配置し、前記回転搬送体の外面に等間隔に複数の保持機構を設け、前記照射処理槽と回転搬送体との間に形成する搬送路の特定範囲を電子線の照射区域とし、前記照射区域の搬送路の上方に電子線発生手段を配置し、前記回転搬送体の各保持機構により開口容器を保持して回転搬送し、前記照射区域で電子線発生手段からの電子線を、前記照射処理槽の照射窓から照射して開口容器の内外面を滅菌処理するものであって、前記照射処理槽には内部を負圧状態に維持する減圧手段を備え、前記回転搬送体の回転軸は電子線発生手段側へ機密に貫通させ、前記回転軸に電子線発生手段の電子線発生源のグリット板を回転可能に取り付け、前記グリット板には複数個の放出口を回転搬送体の保持機構と同じ間隔で形成し、前記照射区域において前記放出口と前記照射処理槽の照射窓と開口容器を保持する前記保持機構とが略同一の垂直線上に位置するように構成したことを特徴としている。

好ましくは、前記グリット板に設ける電子線の放出口及び照射処理槽に設ける照射窓は、開口容器の内面用と外面用とを区分して設けたことを特徴としている。

また、好ましくは、前記グリット板の複数の放出口は、開口容器の内面用孔とこの同心円上に配置する外面用孔とからなり、前記照射処理槽に設ける照射窓は、開口容器の内面用円弧溝とこの内側及び外側の外面用円弧溝からなることを特徴としている。

本発明のように開口容器用電子線照射装置を構成すれば、照射処理槽内の照射処理区画で電子線により開口容器の滅菌処理を行う際に、電子線を無駄なく開口容器の内外面に照射できるので、電子線の照射効率を大幅に向上できる。このため、開口容器の内外面に対する電子線の照射を、内外差もなく良好に行えるから、開口容器を効果的に滅菌処理できる。

また、電子線の照射効率が向上するので、電子線照射手段の電源装置の容量を小さくできるし、回転搬送体に設ける保持機構の間隔を狭くし、またシールドや冷却手段等も省略或いは簡略化できる。このため、回転搬送体及び照射処理槽の寸法を小さくできるから、開口容器用電子線照射装置の全体を小型化して、経済的に製作することができる。

本発明の開口容器用電子線照射装置は、照射処理槽内に回転搬送体を回転可能に配置し、前記回転搬送体の外面に等間隔に複数の保持機構を設けている。照射処理槽と回転搬送体との間に形成する搬送路の特定範囲を電子線の照射区域とし、そして照射区域の搬送路の上方に電子線発生手段を配置する。回転搬送体の各保持機構で開口容器を保持して回転搬送し、照射区域で電子線発生手段からの電子線は、照射処理槽の照射窓を通して照射して開口容器の内外面を滅菌処理する。回転搬送体の回転軸は電子線発生手段側へ機密に貫通させ、この回転軸に電子線発生手段の電子線発生源のグリット板を回転可能に取り付けている。グリット板には、複数個の放出口を回転搬送体の保持機構と同じ間隔で形成し、照射区域において前記放出口と前記照射処理槽の照射窓と開口容器を保持する前記保持機構とが略同一の垂直線上に位置するように構成する。
配置して構成する。

本発明を適用する開口容器用電子線照射装置の原理を図１（ａ）に示しており、開口容器としてプラスチック製ボトルを用いている。中央に配置する照射処理槽１０の側面部に隣接して、前圧力調整槽２０と後圧力調整槽３０を配置して一体に連結している。これら各槽１０、２０、３０内には、駆動機構（図示せず）により同期させて矢印で示すように回転させる回転搬送体１１、２１、３１を回転可能に配置している。

回転搬送体１１、２１、３１の配置で、各槽１０、２０、３０の外壁面との間に、開口容器１を順に搬送する環状の搬送路を形成している。したがって、開口容器１の生産ライン中には、前処理ラインに連なる前圧力調整槽２０、次に照射処理槽１０、最後に後処理ラインに連なる後圧力調整槽３０が順に配置される状態になる。

各回転搬送体１１、２１、３１は、その外面に開口容器１を保持して搬送する保持機構２を等間隔で複数を設けている。各保持機構２によって、開口容器１は前処理ラインから後処理ラインまでの間で、各槽１０、２０、３０内の回転搬送体１１、２１、３１の相互間を、直立状態のままで順に円滑に受け渡しできる構成としている。

照射処理槽１０内は、この例では内部を減圧できる耐圧の密封構造とし、この照射処理槽１０に真空排気装置１３を含む排気手段に連なる配管１４を接続し、搬送する開口容器１の周囲の雰囲気を、所定の負圧の状態に維持している。しかも、照射処理槽１０に設ける照射区域内で、電子線照射室となる搬送路に対応する部分に、電源に接続する電子線の電子線発生手段４０を少なくとも一つを備えている。電子線発生手段４０から、負圧状態の照射処理槽１０内の電子線照射室となる搬送路に向けて電子線を照射し、搬送移動してくる開口容器１を連続して、順に滅菌処理をする。

負圧雰囲気の照射処理槽１０内で、開口容器１の内外面に電子線を照射して滅菌処理する場合は、電子線発生手段４０には１５０ｋＶ以下の加速電圧である低エネルギーのものを使用できる。照射処理槽１０内が減圧状態にあると、電子線の減衰が大幅に軽減されるから、低エネルギーの電子線であっても、電子の飛程（飛行距離）が長くなり、しかも電子線の発散量が少なく、開口容器１の内外面への電子線の照射が効果的に行える。

照射処理槽１０内の負圧状態を維持可能にし、電子線の照射を良好に行えるようにするため、開口容器１の搬入側である前処理ライン側及び搬出側である後処理ラインに連なる前圧力調整槽２０と後圧力調整槽３０は、内部に配置する回転搬送体２１、３１構造を工夫している。回転搬送体２１、３１は、それぞれ各保持機構２間を区分する隔壁３を突設し、回転搬送体２１、３１の回転移動時に、各保持機構２の両側の隔壁３と槽壁面との間で、複数の小区画２２、３２が形成できる構造としている。

そして、前圧力調整槽２０側では、開口容器１を前工程ラインから取り込んだ位置から照射処理槽１０に移動する範囲に存在する複数の小区画２２を減圧するため、壁面にそれぞれ真空排気装置２３を含む排気手段に連なる配管２４を接続している。これにより、開口容器１を前工程ラインから前圧力調整槽２０に搬入してから、照射処理槽１０までの範囲に存在する小区画２２を、大気圧から所望の負圧までの圧力調整範囲に管理している。

また、同様に後圧力調整槽３０側では、開口容器１を照射処理槽１０から後工程ラインの位置に移動する範囲に形成される小区画３２を減圧するため、壁面にそれぞれ真空排気装置３３を含む排気手段に連なる配管３４を接続している。これにより、照射処理槽１０から後圧力調整槽３０の後工程ライン側に、開口容器１が搬出される範囲の小区画３２は、所望の負圧から大気圧までの状態となる圧力調整範囲に管理している。

小区画２２、３２を形成する各隔壁３は、図１（ｂ）に示すように各槽２０、３０の外壁との間に微小な間隙Ｇを有するように設けている。隔壁３は、照射処理槽１０から前圧力調整槽２０や後圧力調整槽３０の大気開放側の各範囲に、複数個存在することになるから、ラビリンスシール構造の働きと同様なる。このため、照射処理槽１０から大気圧の外部までの流路抵抗が大きくなるので、特別にシール等を使用する必要もなく、照射処理槽１０の負圧状態を維持することができる。

上記の開口容器用電子線照射装置では、開口容器１は前工程ラインからの直立状態のまま各前圧力調整槽２０に送り込まれ、順に前圧力調整槽２０から照射処理槽１０を経て、後圧力調整槽３０から後工程ラインに搬出される。開口容器１を搬送中の照射処理槽１０部分の所定範囲は照射区域とし、この部分に電子線発生手段４０を配置しているから、電子線発生手段４０からの電子線で、移動しながら自転する開口容器１を照射し、負圧雰囲気内で滅菌処理する。したがって、飲料等の生産ラインで、直立状態のまま高速で搬送される開口容器１は、低エネルギーの電子線発生手段４０を使用して、電子線による開口容器１の滅菌処理を効果的に行うことができる。

本発明の具体的な開口容器用電子線照射装置の図２の具体例では、照射処理槽１０の直径は、一体に連結する前圧力調整槽２０及び後圧力調整槽３０よりも大きく形成している。この照射処理槽１０には、開口容器１の搬送路の照射区域に対向する上面部分の円弧状の範囲に、少なくとも一つの電子線発生手段４０を配置し、電源装置（図示せず）に接続している。この構造においても、開口容器１は上述したものと同様に、前工程ライン側から後工程ライン側まで移動する途中で、照射処理槽１０の照射区域で電子線の照射を受け、滅菌処理される。

本発明を適用した照射処理槽１０部分のみを、図３に示している。照射処理槽１０は、照射区域となる搬送路に対向する上部に、電子線発生手段４０を設けている。電子線発生手段４０は、内部に１０^-５Ｐａのような高真空にする電子線発生源４１を備えている。電子線発生源４１からの電子線ＥＢは、破線で示すように照射区域の上板１０Ａに形成して薄膜（図示せず）を設けた照射窓４３を通過し、開口容器１の内外面を電子線ＥＢで照射して滅菌処理を実施する。

回転搬送体１１の回転軸１２は、照射処理槽１０の上板１０Ａを貫通させ、回転軸１２の一部を電子線発生手段４０内に突出させている。回転軸１２は、照射処理槽１０を貫通する部分に、気密を保持できる例えばラビリンス構造の如き回転真空シール部材１２Ａを設けている。

電子線発生源４１は、良く知られているようにフィラメント４４やグリッド板４５を有し、これらはリード線５０、５１や電子線発生手段４０を貫通する絶縁端子を介して、電源装置（図示せず）に接続しており、高真空中で発生した電子線を加速し、グリッド板４５に設けた放出口４６から、照射処理槽１０内の照射区域の搬送路に照射する。

電子線発生源４１のグリッド板４５は、本発明により電子線発生手段４０内へ突出させた回転軸１２に、絶縁支持回転部材４７を介して回転可能に取り付けており、回転軸１２とグリッド板４５とは同一方向に同じ回転をする。このため、回転するグリッド板４５には、グリッド電圧供給用の回転接続部材４９を設けており、この回転接続部材４９にリード線５１を接続することで、グリッド板４５への電圧供給を行える構成としている。

そして、グリッド板４５には、照射窓４３と対向する位置の同心円上に、複数の放出口４６を設けている。しかも、各放出口４６は、その間隔（ピッチ）を回転搬送体１１に設ける保持機構２の間隔（搬送ピッチ）と同じに形成している。これにより、回転軸１２と同じ回転のグリッド板４５の放出口４６と、回転搬送体１１の開口容器１を保持する保持機構２とは、常に同位置を保ったままで回転する構造としているから、放出口４６と保持機構２に保持されて移動する開口容器１とが、上下で略同一の位置関係になる。

複数の放出口４６は、グリッド板４５の全周面に保持機構２と同じ間隔で形成するとき、例えば図４に示す如く開口容器１の中心と合わせる内面用孔４６Ａと、開口容器１の外面用孔４６Ｂとを区分して設けており、しかも開口容器１内に電子線を入れるための中央の内面用孔４６Ａは、外面用孔４６Ｂに比べて大きく形成している。

また、照射処理槽１０の上板１０Ａに設ける照射窓４３も、照射区域の範囲にグリッド板４５の放出口４６に対抗させて複数を設けている。各照射窓４３は、例えば図４に示す如く内面用孔４６Ａと外面用孔４６Ｂと同様な大きさとする内面用円弧溝４３Ａと、この内側及び外側の外面用円弧溝４３Ｂとを区分して設けており、これら内面用円弧溝４３Ａと外面用円弧溝４３Ｂの下部の搬送路に、開口容器１が存在する間は電子線の照射ができる。

このようにすると、グリッド板４５の放出口４６と開口容器１を保持した保持機構２が回転移動し、照射処理槽１０の照射区域に達し、照射窓４３とも略同一の垂直線上に位置している間は、電子線発生手段４０内の電子線発生源４１から常時放出されている電子線が、開口容器１に向けて照射されて、電子線で開口容器１の内外面に対して滅菌処理を施すことになる。

したがって、電子線発生手段４０内の電子線発生源４１からの電子線は、確実に開口容器１の内外面に殆ど差がなく、電子線の照射効率を大幅に向上することができる。また、放出口４６と保持機構２は、同じ間隔で位置が一致した状態で回転移動する構造であるので、照射窓４３と略同一の垂直線上となったときのみ、開口容器１に対して電子線の照射を行うことになる。このため、照射対象の開口容器１に隣接する他の開口容器に対して電子線を照射することがなくなり、電子線を無駄なく照射できるから、電子線照射手段４０の電源装置の容量を著しく小さくできる。

しかも、放出口４６と照射窓４３と保持機構２は、これらが略同一の垂直線上となるとき電子線の照射となるので、対象の開口容器のみを滅菌処理できるから、回転搬送体に設ける保持機構の間隔を狭くし、また保持機構２部分に必要としていたシールドや冷却手段等も省略或いは簡略化できる。このため、回転搬送体１１ばかりか照射処理槽１０の寸法を小さくできるから、開口容器用電子線照射装置の全体を小型化して、経済的に製作することができる。

なお、上記した実施例の開口容器用電子線照射装置では、照射処理槽１０は内部を負圧に維持するものを用いて説明したが、本発明はこのように構成するに限定するものではなく、前記照射処理槽１０の照射区域において、回転するグリッド板の放出口４６と照射処理槽１０の照射窓４３と保持機構２に保持される開口容器１とが略同一の垂直線上に位置する構成は、照射処理槽１０内を大気圧或いはガス雰囲気とするもの等にも全て適用することができる。

本発明を適用する開口容器用電子線照射装置の原理を示す概略図である。本発明を適用する開口容器用電子線照射装置を一部断面して示す概略平面図である。本発明の一実施例の開口容器用電子線照射装置を示す概略縦断面図である。図３の開口容器用電子線照射装置の要部例を示す斜視図である

符号の説明

１…開口容器、２…保持機構、３…隔壁、１０…照射処理槽、１１…回転搬送体、１２…回転軸、４０…電子線発生手段、４１…電子線発生源、４３…照射窓、４３Ａ…内面用円弧溝、４３Ｂ…外面用円弧溝、４５…グリッド板、４６…放出口、４６Ａ…内面用孔、４６Ｂ…外面用孔、４７…絶縁支持回転材、ＥＢ…電子線。

Claims

照射処理槽内に回転搬送体を回転可能に配置し、前記回転搬送体の外面に等間隔に複数の保持機構を設け、前記照射処理槽と回転搬送体との間に形成する搬送路の特定範囲を電子線の照射区域とし、前記照射区域の搬送路の上方に電子線発生手段を配置し、前記回転搬送体の各保持機構により開口容器を保持して回転搬送し、前記照射区域で電子線発生手段からの電子線を、前記照射処理槽の照射窓から照射して開口容器の内外面を滅菌処理するものであって、前記回転搬送体の回転軸は電子線発生手段側へ機密に貫通させ、前記回転軸に電子線発生手段の電子線発生源のグリット板を回転可能に取り付け、前記グリット板には複数個の放出口を回転搬送体の保持機構と同じ間隔で形成し、前記照射区域において前記放出口と前記照射処理槽の照射窓と開口容器を保持する前記保持機構とが略同一の垂直線上に位置するように構成したことを特徴とする開口容器用電子線照射装置。
照射処理槽内に回転搬送体を回転可能に配置し、前記回転搬送体の外面に等間隔に複数の保持機構を設け、前記照射処理槽と回転搬送体との間に形成する搬送路の特定範囲を電子線の照射区域とし、前記照射区域の搬送路の上方に電子線発生手段を配置し、前記回転搬送体の各保持機構により開口容器を保持して回転搬送し、前記照射区域で電子線発生手段からの電子線を、前記照射処理槽の照射窓から照射して開口容器の内外面を滅菌処理するものであって、前記照射処理槽には内部を負圧状態に維持する減圧手段を備え、前記回転搬送体の回転軸は電子線発生手段側へ機密に貫通させ、前記回転軸に電子線発生手段の電子線発生源のグリット板を回転可能に取り付け、前記グリット板には複数個の放出口を回転搬送体の保持機構と同じ間隔で形成し、前記照射区域において前記放出口と前記照射処理槽の照射窓と開口容器を保持する前記保持機構とが略同一の垂直線上に位置するように構成したことを特徴とする開口容器用電子線照射装置。
請求項１又は２において、前記グリット板に設ける電子線の放出口及び照射処理槽に設ける照射窓は、開口容器の内面用と外面用とを区分して設けたことを特徴とする開口容器用電子線照射装置。
請求項１から３のいずれかにおいて、前記グリット板の複数の放出口は、開口容器の内面用孔とこの同心円上に配置する外面用孔とからなり、前記照射処理槽に設ける照射窓は、開口容器の内面用円弧溝とこの内側及び外側の外面用円弧溝からなることを特徴とする開口容器用電子線照射装置。