JP5755133B2 - 電子線殺菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、食品・飲料・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に関する。

食品・飲料・医薬品等の充填物を容器に充填する充填工程においては、容器に充填物を充填するのに先立ち、容器の殺菌が行われる。
容器の殺菌には、過酢酸・過酸化水素といった薬液や紫外線照射が多く用いられているが、近年、紫外線よりも殺菌力に勝る電子線照射による殺菌技術が注目され、鋭意開発が行われている。

ここで、殺菌を確実に行うには、容器の全体に電子線をむらなく照射することが必要となる。ところが、グリッパと称される保持具（または把持具）で掴んだままで容器を搬送する過程で電子線を照射すると、保持している部分への電子線の照射量（線量）が少なくなる。ペットボトルの場合、通常、キャップが取り付けられるネック部（又は首部）がグリッパで保持されるので、グリッパに隠れる領域の線量が不足することがある。
そこで、特許文献１（図３参照）は、容器の両側に位置する一対のグリップ部材の各々に、前後２箇所に配置された上下一対の突出部を形成し、これら突出部によって容器のネック部を両側から挟んで保持する。そうすることで、特許文献１はグリップ部材とネック部との間に大きな隙間を生み出し、この隙間を介して電子線をネック部に照射する。

特開２００９−１２０２３８号公報

ところが、特許文献１のグリッパ（グリッパ部材）は、突出部で容器のネック部を局所的に保持しているだけであるから、容器との接触面が小さく、容器の姿勢が不安定となり、搬送中に容器を落下させる懸念がある。また、突出部で保持しているため、容器が傷つく懸念もある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、グリッパと容器の間に大きな隙間を設けることなく、グリッパにより保持される部分へ十分な量の電子線を照射できるグリッパを備える電子線殺菌装置を提供する。

かかる目的のもと、本発明の電子線殺菌装置は、容器のネック部を両側から挟んで保持する一対のグリッパ部材からなるグリッパと、グリッパに保持された容器に電子線を照射して容器を殺菌する電子線照射部と、を備える。
本発明におけるグリッパ部材は、照射された電子線の進行方向にあって、電子線が照射される被照射面を有するグリッパ本体と、グリッパ本体に連なり、ネック部に接触して保持する保持縁と、を備え、グリッパ本体における被照射面には、電子線の進行方向に向けて表裏を貫通する電子線通過路が形成されている。そして、この電子線通過路は、グリッパ本体をグリッパ本体の厚さ方向に貫通する。本発明の電子線殺菌装置では、保持縁が、前記ネック部の周長の１／２以上の長さにわたってネック部に接触した状態で、容器が保持される。

本発明の電子線殺菌装置において、電子線通過路は、開口形状が円形又は楕円形であることが好ましい。飲料、その他の水分や汚れが付着しても溜まりにくく、また洗浄しやすくするためである。

本発明によれば、グリッパと容器の間に大きな隙間を設けることなく、グリッパにより保持される部分へ十分な量の電子線を照射できるグリッパを備える電子線殺菌装置が得られる。

本実施形態における飲料充填設備の概要を示すレイアウト図である。 本実施形態における殺菌装置の概略構成を示す図である。 グリッパを示す平面図および斜視図である。 ２台の殺菌装置を備える場合における、一方の殺菌装置のグリッパ（要部のみ記載）による容器の保持状態と、他方の殺菌装置のグリッパ（要部のみ記載）による容器の保持状態を示す図である。 殺菌装置に反射板を備えた構成を示す断面図である。 本実施形態において、容器に電子線を照射する様子を示す図である。 本実施形態における変形例を示す平面図である。 本実施形態における変形例を示す平面図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１に示すように、飲料充填設備においては、供給されたＰＥＴ樹脂からなる容器に対し、殺菌装置１０において電子線照射により殺菌する殺菌工程、充填装置３０において容器に飲料を充填する充填工程、飲料が充填された容器にキャッパ４０においてキャップを装着するキャッピング工程、を順次経ることで、容器への飲料の充填が行われる。互いに前後する装置間においては、スターホイール５０や搬送コンベア６０により容器が搬送される。
なお、本実施形態においては、殺菌装置１０を２台備え、容器１００を一方の側と他方の側とからそれぞれ殺菌する構成を有している。以下の説明においては、２台の殺菌装置１０を区別する必要があるときには、殺菌装置１０Ａ、１０Ｂと示し、そうでないときには単に殺菌装置１０と示す。

殺菌工程において用いられる殺菌装置１０は、容器１００を搬送しながら容器１００に電子線を照射して殺菌を行う。
殺菌装置１０は、円盤状の回転体１１の外周部に、図２に示すように、供給された容器１００を保持するグリッパ（容器保持具）１２が周方向に間隔を隔てて複数配置されている。
さらに、殺菌装置１０には、グリッパ１２で保持した容器１００に対して電子線を照射する電子線照射装置（電子線殺菌部）２０が、回転体１１の外周側に設けられている。

電子線照射装置２０は、電子線発生源２１と、ホーン２２と、コントローラ（図示無し）とを備える。
電子線発生源２１としては、いわゆる電子銃を用いることができる。この電子線発生源２１では、ビーム状の電子線を発生し、これを、容器１００に照射する。このとき、電子線照射装置２０には、図示しないスキャン用磁石が備えられている。スキャン用磁石は、それぞれ、印加される電流に応じて発生する磁界が変化するものであり、コントローラの制御により発生する磁界を変化させることで、電子線発生源２１で発生した電子線を所定の方向にスキャンさせるようになっている。ここで、電子線は容器１００の高さ方向にスキャンするのが望ましい。
ホーン２２は、電子線発生源２１から離れるにつれて、その断面寸法が拡大する筒状で、スキャン用磁石によって電子線のスキャンを行っているときの、電子線の照射領域を取り囲むように設けられる。

グリッパ１２は、回転体１１と等速で回転するスターホイール５０等の容器搬送手段から一本ずつ受け渡される空の容器１００を、そのネック部１００ｃを挟み込むことで保持する。
図３に示すように、グリッパ（容器保持具）１２（１２Ａ、１２Ｂ）は、それぞれ、ベース部材７０に、軸７１を介して回転可能に設けられ、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等の非磁性材料からなる一対のグリッパ爪（グリッパ本体）７２、７２を有し、グリッパ爪７２、７２が図示しないアクチュエータによって開閉駆動される。

ここで、本実施形態においては、前述したように、殺菌装置１０を２台備えており、搬送方向上流側の殺菌装置１０Ａにおいては、容器１００に対し、一方の側面側から電子線を照射し、下流側の殺菌装置１０Ｂにおいては、容器１００に対し、他方の側面側から電子線を照射する。このため、上流側の殺菌装置１０Ａと下流側の殺菌装置１０Ｂとの間では、殺菌装置１０Ａのグリッパ１２Ａと、殺菌装置１０Ｂのグリッパ１２Ｂは、容器１００の受け渡し位置において容器１００を挟んで互いに対向するよう設けられている。
さらに、図４に示すように、殺菌装置１０Ａのグリッパ１２Ａ（図４（ａ））と殺菌装置１０Ｂのグリッパ１２Ｂ（図４（ｂ））が干渉しないよう、殺菌装置１０Ａのグリッパ１２Ａのグリッパ爪７２、７２は、容器１００のネック部１００ｃに形成された円環状のフランジ部１００ｆの上側を保持し、図４（ｂ）に示すように、殺菌装置１０Ｂのグリッパ１２Ｂのグリッパ爪７２、７２はフランジ部１００ｆの下側を保持する。なお、グリッパ１２Ａ（殺菌装置１０Ａ）においてフランジ部１００ｆの下側を保持し、グリッパ１２Ｂ（殺菌装置１０Ｂ）においてフランジ部１００ｆの上側を保持してもよいことは言うまでもない。
図３に示すように、グリッパ１２Ａ、グリッパ１２Ｂが容器１００のネック部１００ｃを保持するとき、グリッパ爪７２、７２の保持縁７５が、ネック部１００ｃの周長の１／２以上の長さにわたって接触して保持する。したがって、搬送途中でも、容器１００の姿勢は安定している。

図３，４に示すように、このようなグリッパ１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ、グリッパ爪７２、７２に電子線通過路７３、７３が設けられている。これら電子線通過路７３、７３は、グリッパ爪７２、７２を厚さ方向に貫通する。
ここで、電子線通過路７３、７３は、円形の開口形状を有している。これは、仮に容器１００に充填する飲料、その他の水分がグリッパ爪７２，７２に飛散した時に、仮に電子線通過路が矩形だとするとその角部に貯まりやすいが、衛生上、これは飲料を扱うシステムとして避けたい事象である。そこで、本実施形態では、電子線通過路７３、７３の開口形状を円形にすることで、水分が付着したとしても貯まりにくくしている。この電子線通過路７３、７３は、図８に示すように、楕円形の開口形状にすることも同様の理由により好ましい。もっとも、電子線通過路７３、７３の開口形状は、主目的である電子線の通過にとって差異はないと言えるので、本発明は矩形の電子線通過路７３、７３を形成することを許容する。また、開口面積は任意であり、グリッパ爪７２，７２の形状、透過させたい電子線ＥＢの量などに応じて適宜設定すればよい。

図２に示したように、グリッパ１２（１２Ａ、１２Ｂ）で保持された容器１００に対し、電極１３を、図示しないシリンダ機構等によって挿入する構成とすることもできる。
電極１３は、例えばステンレス、タングステン等からなる導電性材料からなり、棒状で、その長さは、容器１００内に挿入されたときに、容器１００の口部１００ａから底部１００ｂの近傍まで位置するよう設定されている。

ここで、電極１３の構成について示す。
図５に示すように、容器１００の口部１００ａの近傍に、容器１００の側方に位置する電子線照射装置２０から照射される電子線ＥＢを反射し、容器１００の口部１００ａから内部に向けて照射させる反射板（反射部材）８０が設けられている。そして、電極１３は、この反射板８０に一体に設けることができる。

上記したような電極１３は、接地することができる。また、電極１３に、直流電源から、電圧を印加した状態とすることもできる。
殺菌装置１０においては、グリッパ１２で保持した容器１００を後工程側のスターホイール５０に受け渡すまでの間に、電子線照射装置２０の電子線発生源２１から電子線ＥＢを容器１００の外部から照射することで、容器１００を殺菌する。それと同時に、接地、または直流電源からの電圧が印加されて一定電圧とされた電極１３が容器１００内に挿入して、電子線照射を行うことで容器１００を形成する材料であるＰＥＴ膜内に蓄積した電荷を除去し、殺菌と除電を当時に行うことができる。

さらに、図２に示したように、電極１３には、交流電源（交流電圧印加源）１５を接続し、交流の電圧を印加することもできる。
このとき、印加する交流電流は、誘電体である容器１００に対して十分な損失作用及び電流通電作用をもたらす周波数が好適であり、１００Ｈｚ以上は必要であり、ｋＭＨｚ〜ＭＨｚ程度がより望ましい。
この場合、電子線ＥＢを容器１００の外部から照射して容器１００を殺菌すると同時に、交流の電圧が印加された電極１３が容器１００内に挿入される。これにより、電子線照射を行うことで容器１００を形成する材料であるＰＥＴ膜内に蓄積した電荷を除去し、殺菌と除電を当時に行う。

上述した構成によれば、殺菌装置１０Ａ、１０Ｂのそれぞれにおいて、容器１００の口部１００ａの近傍に反射板８０が設けられているため、容器１００の側方の電子線照射装置２０から照射される電子線ＥＢは反射板８０で反射して下向きに向きを変え、その一部は容器１００の口部１００ａから内部に向けて照射される。また、他の電子線ＥＢは口部１００ａ，フランジ部１００ｆの上縁部に照射されるとともに、グリッパ爪７２、７２にも照射される。ところが、グリッパ１２のグリッパ爪７２、７２に電子線通過路７３、７３が形成されているため、図６に示すように、グリッパ１２Ａのグリッパ爪７２、７２に到達した電子線ＥＢの一部は電子線通過路７３、７３を通過し、グリッパ爪７２、７２の下側に位置する容器１００に照射される。照射された電子線ＥＢは、容器１００により反射されて、その一部はフランジ部１００ｆの裏側に照射される。

図６は、グリッパ１２Ａで容器１００を保持している状態を示しているが、上述したように、次に容器１００はグリッパ１２Ｂに受け渡される。そうすると、図４（ａ），（ｂ）から明らかなように、それまでグリッパ１２ａで隠れていた容器１００の表面が露出するので、電子線ＥＢが直接照射される。また、グリッパ１２Ａで保持していたときと同様に、容器１００により反射されて、その一部はフランジ部１００ｆの裏側に照射される。

以上説明のように、本実施形態によると、グリッパ１２Ａ、グリッパ１２Ｂに電子線通過路７３，７３を設けたので、そこを通過した電子線ＥＢが容器１００に直接的に照射されるとともに、容器１００に反射することでフランジ部１００ｆの裏側にも照射できる。
しかも、フランジ部１００ｆの上側を保持するグリッパ１２Ａからフランジ部１００ｆの下側を保持するグリッパ１２Ｂに容器１００を受け渡す構成を採用しているので、一方が保持する際に電子線ＥＢに対して隠れている部分は他方が保持している際には露出する。そのため、容器１００の受け渡しの過程において、フランジ部１００ｆの大部分に電子線ＥＢを直接照射できる。

本実施形態において、図７に示すように、グリッパ１２（１２Ａ、１２Ｂ）のグリッパ爪７２、７２の容器１００に接触して保持する保持縁７５に複数の切欠き７４を間欠的に形成することができる。この切欠き７４は保持縁７５をその厚さ方向に貫通して形成されている。
このグリッパ１２によると、電子線ＥＢが切欠き７４を通過する過程でネック部１００ｃに照射されるのに加えて、切欠き７４を通過した電子線ＥＢは、見かけ上はグリッパ１２の陰になっている部分に照射される。
しかも、このグリッパ１２は、切欠き７４を設けない場合と、保持縁７５がネック部１００ｃを保持する範囲は変わらないので、搬送中に容器１００の姿勢を安定して保持できる。

なお、上記各実施の形態では、飲料充填設備、殺菌装置１０の各部の構成を示したが、本発明の主旨の範囲内であればいかなる構成のものとしても良い。
また、電極１３、反射板８０の構成も、上記に挙げた構成に限らず、本発明の主旨の範囲内であればいかなる構成のものとしても良い。
また、本発明において反射板８０は必須ではなく、反射板８０を備えずに、容器１００の口部１００ａ側から、容器１００の軸線方向に電子線ＥＢを照射する場合にも本発明は適用できる。
例えば、図２では容器１００を正立状態とし、図６の例では容器１００を倒立状態としているが、そのいずれとしてもよい。
また、図１の例においては、殺菌装置１０を２台備え、容器１００を一方の側と他方の側とからそれぞれ殺菌する構成を有しているが、これに限るものではない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、適宜組み合わせたり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ 殺菌装置
１１ 回転体
１２，１２Ａ，１２Ｂ グリッパ
１３ 電極
２０ 電子線照射装置
２１ 電子線発生源
２２ ホーン
３０ 充填装置
４０ キャッパ
５０ スターホイール
６０ 搬送コンベア
７０ ベース部材
７１ 軸
７２ グリッパ爪
７３ 電子線通過路
７５ 保持縁
８０ 反射板
１００ 容器
１００ａ 口部
１００ｂ 底部
１００ｃ ネック部
１００ｆ フランジ部

Claims (2)

1. 容器のネック部を両側から挟んで保持する一対のグリッパ部材からなるグリッパと、
   前記グリッパに保持された前記容器に電子線を照射して前記容器を殺菌する電子線照射部と、
   を備え、
   前記グリッパ部材は、
   照射された前記電子線の進行方向にあって、前記電子線が照射される被照射面を有するグリッパ本体と、
   前記グリッパ本体に連なり、前記ネック部に接触して保持する保持縁と、を備え、
   前記グリッパ本体における前記被照射面には、前記電子線の進行方向に向けて表裏を貫通する電子線通過路が形成され、かつ、
   前記電子線通過路が、前記グリッパ本体を前記グリッパ本体の厚さ方向に貫通するとともに、
   前記保持縁が、前記ネック部の周長の１／２以上の長さにわたって前記ネック部に接触した状態で、前記容器が保持されることを特徴とする電子線殺菌装置。
2. 前記電子線通過路は、開口形状が円形又は楕円形である、
   請求項１に記載の電子線殺菌装置。

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