JP7068996B2

JP7068996B2 - 殺菌装置

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Publication number: JP7068996B2
Application number: JP2018227734A
Authority: JP
Inventors: 浩一生杉; 拓也岡本; 直晃福田
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2022-05-17
Anticipated expiration: 2038-12-05
Also published as: JP2020090298A

Description

本発明は、容器、プリフォーム等の殺菌対象物を殺菌する殺菌装置及び殺菌装置の使用方法に関するものであり、特に、電子線の照射に弱い材質を構成の一部に有する殺菌対象物を殺菌する殺菌装置及び殺菌装置の使用方法に関するものである。

従来、容器、プリフォーム等の殺菌対象物を殺菌する殺菌装置としては、特許文献１に示すような殺菌装置がある。

特許文献１の殺菌装置は、プリフォームの内面を、電子線を照射して殺菌するためのプリフォーム殺菌装置であって、電子線の発生源と、少なくとも二本の平行な搬送用ベルトとを備え、前記搬送用ベルトは、当該搬送用ベルト間に前記プリフォームの円筒部を支持して当該プリフォームを搬送し、電子線の照射領域を通過させることによって、当該プリフォームの一端の開口部から当該プリフォームの内面に電子線を照射させるものである。特許文献１の殺菌装置は、プリフォームの一端の開口部から当該プリフォームの内側へ向けて、電子線を照射することにより、プリフォームの内面を殺菌する。特許文献１のような電子線を照射して殺菌を行う殺菌装置は、処理時間が早く、処理能力が高いというメリットがある。

一方で、上記殺菌装置により殺菌を行う殺菌対象物の中には、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜等の電子線の照射に弱い材質の膜が被覆されたもの、或いは、ポリプロピレンやポリエチレン等の電子線に弱い樹脂で被覆され、又は当該樹脂で一部を構成する容器がある。そして、このような殺菌対象物に対して電子線を照射して殺菌処理を行うと、被覆された上記膜が破損、劣化する等の問題がある。

そのため、電子線の照射に弱い材質を構成の一部に有する殺菌対象物については、当該材質を有する部分を当該材質に影響を及ぼさない紫外線によって殺菌し、当該材質を有さない部分を電子線によって殺菌するという殺菌処理が行われている。すなわち、紫外線を照射する紫外線照射器と、電子線を照射する電子線照射器と、を併用することで当該殺菌対象物の殺菌処理を行う。

特開２００１－２２５８１４号公報

しかしながら、殺菌対象物に対して紫外線と電子線とを同時に照射する殺菌装置においては、電子線照射器から照射される電子線や、電子線照射器からの電子線の照射により二次的に発生するエックス線（制動エックス線）が、紫外線照射器の紫外線光源に悪影響を及ぼし、紫外線光源の照射量の低下や故障を引き起こすという問題があった。また、電子線等による紫外線光源への影響を軽減するために、紫外線光源を電子線等が照射される領域から離して配置すると、殺菌装置自体が大型化するという問題がある。

そこで、本発明は、紫外線照射器の紫外線光源が、電子線照射器から電子線が照射されることにより発生する放射線からの影響を受けることなく、装置全体の小型化が可能な殺菌装置及び殺菌方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る殺菌装置は、紫外線及び電子線を照射することにより、一方の面と他方の面とを有する殺菌対象物を殺菌する殺菌装置であって、前記一方の面に前記紫外線を照射する紫外線照射器と、前記他方の面に前記電子線を照射する電子線照射器と、を備え、前記紫外線照射器は、前記紫外線を照射する紫外線光源と、前記電子線照射器から前記電子線が照射されることにより発生する放射線を遮蔽することによって、前記紫外線光源を前記放射線から保護する遮蔽体と、を有し、前記遮蔽体は、前記紫外線光源が前記殺菌対象物に対して前記紫外線を照射可能な構造に形成され、前記紫外線光源全体を覆う箱状体により構成され、前記紫外線光源が前記殺菌対象物に対して紫外線を照射可能な開口部を有し、前記紫外線光源からの紫外線を前記殺菌対象物に導く導光部材が、前記開口部と前記殺菌対象物との間に設けられ、前記遮蔽体の内部に、前記放射線を遮蔽する遮蔽板が設けられ、前記遮蔽板は、前記開口部からの前記放射線の進入を遮るように前記紫外線光源と前記開口部との間に配置され、前記紫外線光源と前記開口部との間に前記遮蔽板によって形成される空間に、前記紫外線光源からの紫外線を前記開口部に導く導光体が配置されるものである。

本発明に係る殺菌装置及び殺菌方法によると、紫外線照射器の紫外線光源が、電子線照射器から電子線が照射されることにより発生する放射線を遮断する遮断体によって当該放射線から保護されていることから、紫外線光源が当該放射線による影響を受け難くすることができる。また、紫外線照射器を電子線照射器の近傍に設置することができるため、殺菌装置自体を小型化することができる。

本発明の実施の形態１に係る殺菌装置の正面断面図である。本発明の実施の形態２に係る殺菌装置の正面断面図である。（ａ）は、本発明の実施の形態３に係る殺菌装置の正面断面図、（ｂ）は、本発明の実施の形態４に係る殺菌装置の正面断面図、（ｃ）は、本発明の実施の形態５に係る殺菌装置の正面断面図である。本発明の実施の形態６に係る殺菌装置の正面断面図である。本発明の実施の形態７に係る殺菌装置の正面断面図である。（ａ）は、本発明の実施の形態８に係る殺菌装置の平面断面図、（ｂ）は、本発明の実施の形態９に係る殺菌装置の平面断面図である。本発明の実施の別形態に係る殺菌装置の平面断面図である。

［実施の形態１］

以下、本発明の実施の形態１に係る殺菌装置１０について、図面に基づき説明する。

図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る殺菌装置１０は、容器９０（「殺菌対象物」の一例）の内面９０Ａ（「殺菌対象物の一方の面」の一例）及び外面９０Ｂ（「殺菌対象物の他方の面」の一例）を殺菌する装置である。容器９０は、例えば、ＰＥＴボトル等の容器であり、その内面９０Ａに、電子線Ｅの照射に弱い材質の膜であるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜が被覆されている。なお、本発明に係る殺菌装置１０が殺菌する殺菌対象物は容器９０に限定されるものではなく、内面及び外面を有する殺菌対象物であれば、例えば、容器９０を成形するためのプリフォームであっても構わない。また、容器９０は、その一方の面がポリプロピレンやポリエチレン等の樹脂で被覆され、又はその一方の面の一部を当該樹脂により構成する容器であっても構わない。さらに、容器９０は、例えば、目薬用の容器のように、電子線照射器の電子エミッタをその内部に挿入することができない容器であっても構わない。すなわち、容器９０は、何らかの事情によりその一方の面に電子線が照射できない、或いは電子線の照射が好ましくない容器である。

殺菌装置１０は、クリーンルーム又はアイソレータ等の無菌環境室（図示せず）に接続され、殺菌した容器９０を当該無菌環境室に供給する。図１に示すように、殺菌装置１０は、容器９０の外面９０Ｂに電子線Ｅを照射する電子線照射器１１と、容器９０の内面９０Ａに紫外線Ｕを照射する紫外線照射器２０と、を備える。

電子線照射器１１は、容器９０の外面９０Ｂに電子線Ｅを照射することにより容器９０の外面９０Ｂを殺菌するものである。電子線照射器１１は、電子線Ｅを発生させる電子線発生器１２を備える。電子線発生器１２には、例えば、発生した電子線Ｅを集束及び／又は発散させる図示しない静電レンズが必要に応じて配置される。なお、電子線照射器１１は、図１に示すような構造に限定されるものではなく、容器９０の外面９０Ｂに電子線Ｅを照射可能なものであれば構わない。

電子線照射器１１は、殺菌される容器９０の一方の側面（図１では、容器９０の右側面）側に、容器９０の一方の側面と対向させて配置される。すなわち、電子線照射器１１は、容器９０の一方向側から電子線Ｅを照射する。なお、電子線照射器１１の配置は、図１に示すような配置に限定されるものではなく、容器９０の外面９０Ｂに電子線Ｅを照射可能な配置であれば、例えば、容器９０の両側面（図１では、容器９０の左右両側面）側に、容器９０の両側面と対向させて配置しても構わない。すなわち、容器９０の他方向側から電子線Ｅを照射するように複数の電子線照射器１１を容器９０に対して配置しても構わない。

紫外線照射器２０は、容器９０の内面９０Ａに紫外線Ｕを照射することにより容器９０の内面９０Ａを殺菌するものである。紫外線照射器２０は、容器９０の上方に配置される。紫外線照射器２０は、紫外線Ｕを照射する紫外線光源２１と、紫外線光源２１を放射線から保護する遮蔽箱２２（「遮蔽体」の一例）と、を備える。

紫外線光源２１は、キセノン管、水銀ランプ等のアークランプ光源、発光ダイオード等のＬＥＤ光源、或いはプラズマを利用した光源等から構成される。紫外線光源２１は、その光源が容器９０の上部の開口９０Ｃに向けて下方向に配置されている。

上述のように、殺菌装置１０は、容器９０の外面９０Ｂを電子線照射器１１からの電子線Ｅにより殺菌する。また、殺菌装置１０による容器９０の殺菌時には、容器９０や周辺機器における電子線照射器１１からの電子線Ｅが吸収される箇所で、エックス線Ｘ（制動エックス線）が二次的に発生する。すなわち、容器９０や周辺機器を基点としてエックス線Ｘが発生する。さらに、二次的に発生したエックス線Ｘが、容器９０や周辺機器にあたり、新たなエックス線が発生する。紫外線光源２１は、電子線照射器１１からの電子線Ｅ及び二次的に発生するエックス線Ｘから影響を受け易い。そのため、紫外線光源２１は、電子線Ｅ又はエックス線Ｘが照射されることにより、紫外線Ｕの照射量が低下し、或いは故障する。そこで、殺菌装置１０においては、紫外線光源２１が遮蔽箱２２の内部に設けられている。これにより、紫外線光源２１は、電子線照射器１１から電子線Ｅが照射されることにより発生する放射線から保護される。ここで、電子線照射器１１から電子線Ｅが照射されることにより発生する放射線とは、電子線照射器１１から電子線Ｅが照射されることにより二次的に発生するエックス線Ｘ（制動エックス線）、及び電子線照射器１１から照射される電子線Ｅを例として含む放射線をいう。

遮蔽箱２２は、電子線、エックス線等の放射線を遮蔽する材質からなる箱状の遮蔽材により構成される。具体的には、遮蔽箱２２は、鉛、タングステン等の重金属から形成される箱体である。遮蔽箱２２は、その外面が、オゾン、硝酸による腐食を防止するために、ステンレス、チタン、セラミック等の耐食材、或いは金等の耐食材でメッキされた部材で覆われている。遮蔽箱２２には、紫外線光源２１を冷却するための冷媒管１５と、紫外線光源２１の電源用配線の配線取出し管１６と、が設けられる。遮蔽箱２２は、遮蔽箱２２自体を冷却するための水冷管（図示せず）或いはヒートシンク（図示せず）等を備えている。

遮蔽箱２２は、その下側面部に紫外線光源２１からの紫外線Ｕを取り出すための紫外線取出し窓２３（「開口部」の一例）が形成されている。紫外線取出し窓２３は、紫外線光源２１が容器９０に対して紫外線Ｕを照射可能な程度に開口する開口部である。紫外線取出し窓２３は、遮蔽箱２２の下側面部であって、遮蔽箱２２の中心軸Ｐを中心として開口する。紫外線取出し窓２３は、容器９０の殺菌時に、容器９０の開口９０Ｃと対向するように形成されている。

遮蔽箱２２は、その内部に紫外線光源２１及び集光レンズ２４が収納されている。紫外線光源２１及び集光レンズ２４は、遮蔽箱２２の中心軸Ｐを中心として所定の間隔を空けて配置されている。

集光レンズ２４は、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを紫外線取出し窓２３に向けて集光する集光部材である。集光レンズ２４は、紫外線光源２１の下方、且つ紫外線取出し窓２３の上方に配置される。紫外線光源２１からの紫外線Ｕを紫外線取出し窓２３に向けて集光することで、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを効率良く容器９０に照射させることができる。

遮蔽箱２２（紫外線取出し窓２３）と、容器９０との間には、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを容器９０の内面９０Ａに導くための導光部材２５が設けられている。導光部材２５は、紫外線Ｕを導光する長尺状の部材であり、例えば、導光用ロッド或いは導光用ファイバー等により構成される。導光部材２５は、その長尺状の部材の一端側が遮蔽箱２２の紫外線取出し窓２３に挿入されるとともに、その長尺状の部材の他端側が容器９０の開口９０Ｃから内部に挿入される。

次に、殺菌装置１０の使用方法について説明する。なお、殺菌装置１０の使用方法は、以下に示す使用方法に限定されるものではない。

図１に示すように、殺菌対象物である容器９０を、紫外線照射器２０の下方位置、且つ電子線照射器１１の正面位置まで搬送する（「搬送工程」）。なお、所定位置に配置された容器９０に対して、紫外線照射器２０を容器９０の上方から配置し、電子線照射器１１を容器９０の側方から配置しても構わない。紫外線照射器２０は、容器９０の開口９０Ｃから導光部材２５を挿入して、導光部材２５を遮蔽箱２２の紫外線取出し窓２３と容器９０の開口９０Ｃとの間に配置する。

導光部材２５が容器９０内に挿入されると、電子線照射器１１は、容器９０の外面９０Ｂに対して電子線Ｅを照射する（「電子線照射工程」）。これにより、電子線Ｅによる容器９０の外面９０Ｂの殺菌が開始される。電子線照射器１１からの電子線Ｅの照射が開始されて所定時間経過後、紫外線照射器２０は、容器９０の内面９０Ａに対して紫外線Ｕを照射する（「紫外線照射工程」）。これにより、紫外線Ｕによる容器９０の内面９０Ａの殺菌が開始される。ここで、所定時間とは、電子線照射器１１による電子線Ｅの照射によって容器９０を所定温度まで温めるために要する時間をいう。このように、殺菌装置１０は、電子線照射器１１から電子線Ｅを照射した後に、紫外線照射器２０から紫外線Ｕを照射することにより容器９０の殺菌を行う。すなわち、電子線Ｅの照射により容器９０を温めた状態で紫外線Ｕを照射する。これにより、紫外線照射器２０から照射される紫外線Ｕの殺菌効果が向上し、効率良く容器９０の内面９０Ａを殺菌することができる。

このように、本発明の実施の形態１に係る殺菌装置１０は、紫外線照射器２０の紫外線光源２１が遮蔽箱２２によって電子線照射器１１から電子線Ｅが照射されることにより発生する放射線から保護されていることから、紫外線光源２１が当該放射線による影響を受け難くすることができる。また、紫外線照射器２０を電子線照射器１１の近傍に設置することができるため、殺菌装置１０自体を小型化することができる。さらに、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを集光レンズ２４により紫外線取出し窓２３に向けて集光することで、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを効率良く容器９０に照射させることができる。

［実施の形態２］

次に、本発明の実施の形態２に係る殺菌装置１０Ａについて、図面に基づき説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、殺菌装置１０Ａの使用方法は、殺菌装置１０と同様のためその説明を省略する。

図２に示すように、本発明の実施の形態２に係る殺菌装置１０Ａは、遮蔽箱２２の紫外線取出し窓２３の開口面積を、本発明の実施の形態１に係る殺菌装置１０の遮蔽箱２２の紫外線取出し窓２３の開口面積より小さく形成している。本発明の実施の形態１に係る殺菌装置１０の遮蔽箱２２は、電子線照射器１１から電子線Ｅが照射されることにより発生する放射線（電子線Ｅ及びエックス線Ｘ）から紫外線光源２１を保護するものであるが、紫外線取出し窓２３から進入する当該放射線（特に、エックス線Ｘ）については充分に遮蔽することができない。そこで、殺菌装置１０Ａでは、紫外線取出し窓２３の開口面積を小さくすることで、紫外線取出し窓２３からの上記放射線の進入を防止している。

紫外線取出し窓２３は、その開口面積が、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを容器９０に対して照射可能な大きさで、且つ紫外線取出し窓２３からの上記放射線の進入を防止可能な大きさとなるように形成されている。具体的には、紫外線取出し窓２３は、その開口面積が、導光部材２５の幅方向の断面積と略同程度の大きさに形成される。紫外線取出し窓２３の開口面積は、紫外線光源２１と紫外線取出し窓２３間の距離、容器９０と紫外線取出し窓２３間の距離、電子線照射器１１から照射される電子線Ｅのエネルギー強度、容器９０の形状等の様々な要素を考慮して設定される。

殺菌装置１０Ａは、集光レンズ２４が紫外線取出し窓２３側に近づけて配置されている。集光レンズ２４を紫外線取出し窓２３側に近づけて配置することで、開口面積が小さい紫外線取出し窓２３に向けて紫外線光源２１からの紫外線Ｕを集光し易くなる。

このように、本発明の実施の形態２に係る殺菌装置１０Ａは、紫外線取出し窓２３の開口面積を小さく形成することで、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを容器９０に対して照射しつつ、紫外線取出し窓２３からの上記放射線の進入を防止することができる。

［実施の形態３］

次に、本発明の実施の形態３に係る殺菌装置１０Ｂについて、図面に基づき説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、殺菌装置１０Ｂの使用方法は、殺菌装置１０と同様のためその説明を省略する。

図３（ａ）に示すように、本発明の実施の形態３に係る殺菌装置１０Ｂは、紫外線光源２１が、遮蔽箱２２の中心軸Ｐからずらした位置に配置される。殺菌装置１０Ｂは、紫外線取出し窓２３が、遮蔽箱２２の中心軸Ｐからずらした位置で、且つ紫外線光源２１が配置されている側（図３（ａ）では右側）と反対側（図３（ａ）では左側）に配置される。紫外線取出し窓２３は、その開口面積を、導光部材２５の幅方向の断面積と略同程度の大きさに形成することで、紫外線取出し窓２３の開口面積を小さくしている。

殺菌装置１０Ｂは、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを反射するミラー２６が、中心軸Ｐからずらした位置で、且つ中心軸Ｐを挟んだ紫外線光源２１の反対側に配置される。上述のように、殺菌装置１０Ｂは、紫外線光源２１及び紫外線取出し窓２３が、中心軸Ｐからずらした位置にあるため、紫外線光源２１からの紫外線Ｕが紫外線取出し窓２３に向けて照射され難い。そのため、ミラー２６を中心軸Ｐからずらした位置で、且つ紫外線光源２１と対向する位置に配置することで、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを紫外線取出し窓２３に向けて反射させる。ミラー２６は、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを紫外線取出し窓２３に向けて反射可能な程度に、中心軸Ｐに対して所定の角度で傾斜して配置される。

このように、本発明の実施の形態２に係る殺菌装置１０Ｂは、紫外線光源２１を中心軸Ｐからずらした位置に配置し、且つ紫外線取出し窓２３を中心軸Ｐからずらした位置で紫外線光源２１が配置されている側と反対側に配置することで、紫外線取出し窓２３から進入する放射線が直接紫外線光源２１に照射されることを防止することができる。さらに、殺菌装置１０Ｂは、ミラー２６を設けることで、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを効率良く紫外線取出し窓２３に向けて集光することができる。

［実施の形態４］

次に、本発明の実施の形態４に係る殺菌装置１０Ｃについて、図面に基づき説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、殺菌装置１０Ｃの使用方法は、殺菌装置１０と同様のためその説明を省略する。

図３（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態４に係る殺菌装置１０Ｃは、紫外線光源２１が上方向に向けて配置される。すなわち、紫外線光源２１が、紫外線取出し窓２３が形成される方向と反対方向に向けて配置される。殺菌装置１０Ｃは、紫外線光源２１の下方（紫外線光源２１と紫外線取出し窓２３との間）に遮蔽板２７を配置することで紫外線取出し窓２３から進入する放射線を遮蔽する。遮蔽板２７は、鉛、タングステン等の重金属からなる板状の遮蔽材により構成される。

殺菌装置１０Ｃは、一対のミラー２６が、遮蔽箱２２の中心軸Ｐからずらした位置で、且つ紫外線光源２１の上方の紫外線光源２１を挟んで対向する位置に配置される。ミラー２６は、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを紫外線取出し窓２３に向けて反射可能な程度に、中心軸Ｐに対して所定の角度で傾斜して配置される。

このように、本発明の実施の形態４に係る殺菌装置１０Ｃは、紫外線光源２１を紫外線取出し窓２３と反対方向に向けて配置することで、紫外線取出し窓２３から進入する放射線が直接紫外線光源２１に照射されることを防止することができる。また、殺菌装置１０Ｃは、ミラー２６を設けることで、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを効率良く紫外線取出し窓２３に向けて集光することができる。

［実施の形態５］

次に、本発明の実施の形態５に係る殺菌装置１０Ｄについて、図面に基づき説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、殺菌装置１０Ｄの使用方法は、殺菌装置１０と同様のためその説明を省略する。

図３（ｃ）に示すように、本発明の実施の形態５に係る殺菌装置１０Ｄは、一対の紫外線光源２１が遮蔽箱２２の内部に配置されている。すなわち、複数の紫外線光源２１が遮蔽箱２２の内側側面に沿って配置されている。紫外線光源２１は、遮蔽箱２２の中心軸Ｐからずらした位置で、且つ他方の紫外線光源２１と対向する位置に配置される。具体的には、一方の紫外線光源２１を遮蔽箱２２の左側側面に沿って配置し、他方の紫外線光源２１を遮蔽箱２２の右側側面に沿って配置する。紫外線光源２１は、中心軸Ｐに対して所定の角度で傾斜して配置される。

殺菌装置１０Ｄは、複数のミラー２６（図３（ｃ）では４つのミラー２６）が、遮蔽箱２２の中心軸Ｐからずらした位置で、且つ紫外線光源２１の下方に他方のミラー２６と対向する位置に遮蔽箱２２の内側側面に沿って配置される。具体的には、一方のミラー２６を遮蔽箱２２の左側側面に沿って配置し、他方のミラー２６を遮蔽箱２２の右側側面に沿って配置する。ミラー２６は、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを紫外線取出し窓２３に向けて反射可能な程度に、中心軸Ｐに対して所定の角度で傾斜して配置される。

このように、本発明の実施の形態５に係る殺菌装置１０Ｄは、複数の紫外線光源２１が遮蔽箱２２の内側側面に沿って配置されることで、紫外線取出し窓２３から進入する放射線が直接紫外線光源２１に照射されることを防止することができる。また、殺菌装置１０Ｄは、ミラー２６を設けることで、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを効率良く紫外線取出し窓２３に向けて集光することができる。

［実施の形態６］

次に、本発明の実施の形態６に係る殺菌装置１０Ｅについて、図面に基づき説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、殺菌装置１０Ｅの使用方法は、殺菌装置１０と同様のためその説明を省略する。

図４に示すように、本発明の実施の形態６に係る殺菌装置１０Ｅは、遮蔽箱２２の内部に、紫外線取出し窓２３から進入する放射線を遮蔽し、且つ紫外線光源２１からの紫外線Ｕを透過する紫外線透過部材２８が設けられている。紫外線透過部材２８は、紫外線Ｕを除く放射線を遮断し、且つ紫外線Ｕを透過する板状体により構成される。紫外線透過部材２８は、例えば、鉛、タングステン等の重元素粒子を含む石英ガラス、板厚の厚い石英ガラス等から構成される。紫外線透過部材２８は、紫外線光源２１と紫外線取出し窓２３との間に配置される。紫外線透過部材２８は、紫外線取出し窓２３の開口部分の開口面積より大きな表面積の板状部材により構成される。

このように、本発明の実施の形態６に係る殺菌装置１０Ｅは、遮蔽箱２２の内部に紫外線透過部材２８を設けることで、紫外線取出し窓２３から進入する放射線が直接紫外線光源２１に照射されることを防止しつつ、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを紫外線取出し窓２３に向けて照射させることができる。

［実施の形態７］

次に、本発明の実施の形態７に係る殺菌装置１０Ｆについて、図面に基づき説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、殺菌装置１０Ｆの使用方法は、殺菌装置１０と同様のためその説明を省略する。

図５に示すように、本発明の実施の形態７に係る殺菌装置１０Ｆは、紫外線取出し窓２３から進入する放射線を遮蔽する遮蔽板２９が遮蔽箱２２の内部に設けられている。遮蔽板２９は、鉛、タングステン等の重金属からなる板状の遮蔽材により構成される。殺菌装置１０Ｆは、複数の遮蔽板２９（図５では２枚の遮蔽板２９）が、紫外線光源２１と、紫外線取出し窓２３との間で、遮蔽箱２２の上下方向に所定の間隔を空けて配置される。殺菌装置１０Ｆは、２枚の遮蔽板２９のうちの一方の遮蔽板２９が、遮蔽箱２２の一方の側面（左側側面）から水平に中心軸Ｐと直交するように突出して固定され、他方の遮蔽板２９が、遮蔽箱２２の他方の側面（右側側面）から水平に中心軸Ｐと直交するように突出して固定される。このように複数の遮蔽板２９を配置することで、平面視において紫外線取出し窓２３が遮蔽板２９によって塞がれた状態となり、紫外線取出し窓２３から進入する放射線を遮蔽板２９によって遮蔽することができる。

遮蔽箱２２の内部において、紫外線光源２１と紫外線取出し窓２３との間に遮蔽板２９によって形成される空間Ｋには、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを紫外線取出し窓２３に導く導光用ファイバー３０（「導光体」の一例）が配置されている。殺菌装置１０Ｆは、平面視において紫外線光源２１と紫外線取出し窓２３との間が遮蔽板２９によって遮蔽されているため、紫外線光源２１からの紫外線Ｕが紫外線取出し窓２３まで照射されない。そこで、殺菌装置１０Ｆでは、紫外線光源２１と紫外線取出し窓２３との間に遮蔽板２９によって形成される空間Ｋに導光用ファイバー３０を配置することで、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを、導光用ファイバー３０を介して紫外線取出し窓２３まで導光させる。導光用ファイバー３０は、遮蔽板２９によって形成される空間Ｋに沿って配置できるように、湾曲可能な部材により構成されている。

このように、本発明の実施の形態７に係る殺菌装置１０Ｆは、遮蔽箱２２の内部に遮蔽板２９を設けることで、紫外線取出し窓２３から進入する放射線が直接紫外線光源２１に照射されることを防止することができる。殺菌装置１０Ｆは、導光用ファイバー３０を設けることで、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを効率良く紫外線取出し窓２３に向けて集光することができる。なお、遮蔽板２９は、紫外線取出し窓２３から進入する放射線を遮蔽する遮蔽材により構成されているが、これに限定されるものではなく、紫外線透過部材２８と同様に、紫外線取出し窓２３から進入する放射線を遮蔽し、且つ紫外線光源２１からの紫外線Ｕを透過する紫外線透過部材により構成しても構わない。すなわち、遮蔽板２９は、紫外線Ｕを除く放射線を少なくとも遮蔽可能な部材により構成されていれば構わない。

［実施の形態８］

次に、本発明の実施の形態８に係る殺菌装置１０Ｇについて、図面に基づき説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図６（ａ）に示すように、本発明の実施の形態８に係る殺菌装置１０Ｇは、容器９０の内部に配置される紫外線照射器２０Ａによって容器９０の内面９０Ａを殺菌するものである。紫外線照射器２０Ａは、容器９０の内部中央であって、容器９０の長手方向に沿って配置される。紫外線照射器２０Ａは、紫外線Ｕを照射する紫外線光源２１Ａと、紫外線光源２１Ａを放射線から保護する遮蔽板群３１（「遮蔽体」の一例）と、を備える。

紫外線光源２１Ａは、キセノン管、水銀ランプ等の棒状のアークランプ光源、或いは紫外線Ｕを３６０°照射可能な発光ダイオード等のＬＥＤ光源の集合体、プラズマ光源から構成される。紫外線光源２１Ａは、その光源が容器９０の内面９０Ａと対向するように、容器９０の中央部に、容器９０の長手方向に沿って配置される。

遮蔽板群３１は、電子線、エックス線等の放射線を遮蔽する材質からなる複数の遮蔽板３１Ａ（図６（ａ）では６枚の遮蔽板３１Ａ）の集合体により構成される。遮蔽板３１Ａは、鉛、タングステン等の重金属からなる板状体により構成される。さらに、遮蔽板３１Ａは、その表面に紫外線Ｕの反射率が高い材質（例えば、アルミニウム）の膜が成膜されている。すなわち、遮蔽板３１Ａは、電子線、エックス線等の放射線を遮蔽するとともに、紫外線Ｕを反射する板状体である。遮蔽板３１Ａは、その長手方向の長さが紫外線光源２１の長手方向の長さと同程度又は若干長く形成されている。

遮蔽板群３１は、複数の遮蔽板３１Ａが紫外線光源２１の周囲に、紫外線光源２１の軸心と直交して配置される。遮蔽板３１Ａは、隣り合う遮蔽板３１Ａと互いに所定の間隔を空けて、互いに接触することなく配置される。また、紫外線光源２１の側面視において、紫外線光源２１の側面全周が複数の遮蔽板３１Ａによって覆われた状態となるように、遮蔽板３１Ａは、隣接する遮蔽板３１Ａに対して所定の角度で配置される。遮蔽板群３１は、このように遮蔽板３１Ａを配置することで、容器９０の側面から進入する電子線Ｅ及びエックス線Ｘを、紫外線光源２１に対して遮断するとともに、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを、遮蔽板３１Ａに反射させつつ、隣り合う遮蔽板３１Ａ間を進んで、容器９０の内面９０Ａに照射させる。

次に、殺菌装置１０Ｇの使用方法について説明する。なお、殺菌装置１０Ｇの使用方法は、以下に示す使用方法に限定されるものではない。

殺菌対象物である容器９０を、紫外線照射器２０Ａの下方位置、且つ電子線照射器１１の側方位置まで搬送する（「搬送工程」）。なお、所定位置に配置された容器９０に対して、紫外線照射器２０Ａを容器９０の上方から配置し、電子線照射器１１を容器９０の側方から配置しても構わない。続いて、紫外線照射器２０Ａを容器９０の開口９０Ｃから挿入して容器９０の内部に配置する。なお、容器９０を紫外線照射器２０Ａに対して挿入させても構わない。

紫外線照射器２０Ａが容器９０の内部に配置されると、容器９０が所定方向（図６（ａ）においては時計回り）に回転する。そして、電子線照射器１１は、回転する容器９０の外面９０Ｂに対して電子線Ｅを照射する（「電子線照射工程」）。これにより、電子線Ｅによる容器９０の外面９０Ｂの殺菌が開始される。電子線照射器１１からの電子線Ｅの照射が開始されて所定時間経過後、紫外線照射器２０Ａは、容器９０の内面９０Ａに対して紫外線Ｕを照射する（「紫外線照射工程」）。これにより、紫外線Ｕによる容器９０の内面９０Ａの殺菌が開始される。ここで、所定時間とは、電子線照射器１１による電子線Ｅの照射によって容器９０を所定温度まで温めるために要する時間をいう。

このように、本発明の実施の形態８に係る殺菌装置１０Ｇは、紫外線照射器２０Ａの紫外線光源２１Ａが、遮蔽板群３１によって、電子線照射器１１から電子線Ｅが照射されることにより発生する放射線から保護されていることから、紫外線光源２１Ａが当該放射線による影響を受け難くすることができる。また、紫外線照射器２０Ａを電子線照射器１１の近傍に設置することができるため、殺菌装置１０Ｇ自体を小型化することができる。

［実施の形態９］

次に、本発明の実施の形態９に係る殺菌装置１０Ｈについて、図面に基づき説明する。なお、上記実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、殺菌装置１０Ｈの使用方法は、殺菌装置１０Ｇと同様のためその説明を省略する。

図６（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態９に係る殺菌装置１０Ｈは、殺菌装置１０Ｇと同様に、容器９０の内部中央に配置される紫外線照射器２０Ｂによって容器９０の内面９０Ａを殺菌するものである。紫外線照射器２０Ｂは、紫外線Ｕ照射する紫外線光源２１Ａと、紫外線光源２１Ａを放射線から保護する中空状遮蔽体３２（「遮蔽体」の一例）と、を備える。

中空状遮蔽体３２は、石英、サファイヤ、フッ素樹脂等の紫外線Ｕを透過可能な中空状の透明体により構成される。さらに、中空状遮蔽体３２は、その透明体に電子線、エックス線等の放射線（紫外線Ｕを除く）を遮蔽するための鉛、タングステン等の重金属粒子が含有されている。すなわち。中空状遮蔽体３２は、電子線、エックス線等の放射線を遮蔽するとともに、紫外線Ｕを透過する透明体である。中空状遮蔽体３２は、その中空部分に紫外線光源２１Ａが挿着され、紫外線光源２１Ａの長手方向の外周を覆う。

このように、本発明の実施の形態９に係る殺菌装置１０Ｈは、紫外線照射器２０Ｂの紫外線光源２１Ａが、中空状遮蔽体３２によって、電子線照射器１１から電子線Ｅが照射されることにより発生する放射線から保護されていることから、紫外線光源２１Ａが当該放射線による影響を受け難くすることができる。また、紫外線照射器２０Ｂを電子線照射器１１の近傍に設置することができるため、殺菌装置１０Ｇ自体を小型化することができる。

以上のように、前記実施の形態１から９では、電子線、エックス線等の放射線（紫外線Ｕを除く）を遮蔽するための遮蔽箱２２、遮蔽板３１Ａ、中空状遮蔽体３２を、鉛、タングステン等の重金属の部材により構成しているが、これに限定されるものではなく、電子線照射器１１から電子線Ｅが照射されることにより発生する放射線のエネルギーが弱い場合には、遮蔽箱２２、遮蔽板３１Ａ、中空状遮蔽体３２を、重金属以外の他の金属、樹脂、ガラス、セラミック等で構成しても構わない。なお、このような部材により構成する場合には、部材の厚みを上記放射線を遮蔽可能な厚みにする必要がある。

また、前記実施の形態１から９では、紫外線Ｕと同時照射する放射線を電子線Ｅとしているが、これに限定されるものではなく、例えば、コバルト６０の放射線源を用いたγ線と紫外線Ｕとの同時照射であっても構わない。

さらに、前記実施の形態１から９では、電子線照射器１１からの電子線Ｅの照射（「電子線照射工程」）が開始されて所定時間経過後に、紫外線照射器２０Ａからの紫外線Ｕの照射（「紫外線照射工程」）を開始しているが、このような方法に限定されるものではなく、電子線照射器１１からの電子線Ｅの照射（「電子線照射工程」）と、紫外線照射器２０Ａからの紫外線Ｕの照射（「紫外線照射工程」）と、を同時に行っても構わない。両照射工程を同時に行うことで、容器９０の殺菌時間を短縮することができ、容器９０の殺菌を効率良く行うことができる。

さらに、前記実施の形態１から９では、殺菌対象物として、容器９０の内面９０Ａが電子線Ｅの照射に弱い材質の膜であるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜により被覆された容器９０としているが、これに限定されるものではなく、容器９０の外面９０Ｂが電子線Ｅの照射に弱い材質の膜で被覆された容器であっても構わない。なお、この場合には、殺菌装置を、容器の内面に電子線Ｅを照射し、容器の外面に紫外線Ｕを照射可能な構成とする必要がある。

さらに、前記実施の形態１から９では、殺菌対象物を容器９０としているが、これに限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、一方の表面が電子線に弱い材質で構成されるフィルム９５を、殺菌対象物としても構わない。この場合、フィルム９５において電子線に弱い材質で構成される一方の表面９５Ａ側に紫外線照射器２０Ｃを配置し、フィルム９５において電子線に強い材質で構成される他方の表面９５Ｂ側に電子線照射器１１を配置した殺菌装置１０Ｊを使用する。

紫外線照射器２０は、紫外線Ｕを照射する複数（図７では２体）の紫外線光源２１と、紫外線光源２１を放射線から保護する遮蔽箱２２（「遮蔽体」の一例）と、を備える。紫外線光源２１は、遮蔽箱２２内の一端側（図７では左側）に配置され、水平方向に紫外線Ｕを照射するように構成されている。遮蔽箱２２は、電子線、エックス線等の放射線を遮蔽する材質からなる箱状の遮蔽材により構成される。遮蔽箱２２は、その下側面部であって、紫外線光源２１が配置される側と反対側（図７では右側）に、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを取り出すための紫外線取出し窓２３が形成されている。紫外線取出し窓２３とフィルム９５との間には、紫外線光源２１からの紫外線Ｕをフィルム９５の表面９５Ａに導くための導光部材２５が設けられている。遮蔽箱２２内には、紫外線光源２１からの紫外線Ｕを反射するミラー２６が、紫外線光源２１が配置される側と反対側（図７では右側）に設けられている。

さらにまた、前記実施の形態１から９は、全ての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上述した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。前記実施の形態１～９で説明した構成のうち「課題を解決するための手段」での第１の発明として記載した構成以外については、任意の構成であり、適宜削除および変更することが可能である。

１０殺菌装置
１０Ａ～Ｊ殺菌装置
１１電子線照射器
２０紫外線照射器
２１紫外線光源
２１Ａ紫外線光源
２２遮蔽箱（遮蔽体）
２３紫外線取出し窓（開口部）
２５導光部材
２８紫外線透過部材
２９遮蔽板
３０導光用ファイバー（導光体）
３１遮蔽板群（遮蔽体）
３２中空状遮蔽体（遮蔽体）
９０容器（殺菌対象物）
９０Ａ容器の内面
９０Ｂ容器の外面
Ｅ電子線
Ｋ空間
Ｕ紫外線
Ｘエックス線

Claims

紫外線及び電子線を照射することにより、一方の面と他方の面とを有する殺菌対象物を殺菌する殺菌装置であって、
前記一方の面に前記紫外線を照射する紫外線照射器と、
前記他方の面に前記電子線を照射する電子線照射器と、
を備え、
前記紫外線照射器は、
前記紫外線を照射する紫外線光源と、
前記電子線照射器から前記電子線が照射されることにより発生する放射線を遮蔽することによって、前記紫外線光源を前記放射線から保護する遮蔽体と、
を有し、
前記遮蔽体は、
前記紫外線光源が前記殺菌対象物に対して前記紫外線を照射可能な構造に形成され、
前記紫外線光源全体を覆う箱状体により構成され、
前記紫外線光源が前記殺菌対象物に対して紫外線を照射可能な開口部を有し、
前記紫外線光源からの紫外線を前記殺菌対象物に導く導光部材が、前記開口部と前記殺菌対象物との間に設けられ、
前記遮蔽体の内部に、前記放射線を遮蔽する遮蔽板が設けられ、
前記遮蔽板は、前記開口部からの前記放射線の進入を遮るように前記紫外線光源と前記開口部との間に配置され、
前記紫外線光源と前記開口部との間に前記遮蔽板によって形成される空間に、前記紫外線光源からの紫外線を前記開口部に導く導光体が配置されること
を特徴とする殺菌装置。