JP7079474B2 - 殺菌装置及び殺菌方法 - Google Patents

Description

本発明は、容器を殺菌する乾式の殺菌装置及び殺菌方法に関し、特に、小径の開口部を有する容器の内側から紫外線を照射して殺菌する殺菌装置及び殺菌方法に関する。

従来の殺菌装置としては、電源と、電源から電力の供給を受けて紫外線を発光する複数のＬＥＤ光源と、先端領域において複数のＬＥＤ光源を支持する棒状の光源支持体を備え、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のボトルの前駆体である試験管形状のプリフォームの内部に、光源支持体を挿入して紫外線を照射するものが知られている。（例えば、特許文献１を参照）。

この殺菌装置においては、矩形状のＬＥＤ光源体が光源支持体の先端領域にのみ配置されて紫外線の発光源が形成されている。また、殺菌処理の対象物は、成型後のボトルではなく、その前駆体としての試験管状のプリフォームである。
したがって、プリフォームの状態で殺菌処理が行われても、プリフォームからボトルに成型される工程あるいはその取扱い過程において菌の付着等が懸念される。
また、この殺菌装置を、プリフォームではなく面積の大きいボトルに適用する場合、十分な殺菌処理を行うには時間を要し、生産性が低下する虞がある。

また、他の殺菌装置としては、電源と、電源から電力の供給を受けて紫外線を発光する複数の光源と、外周面の全域において複数の光源を支持する棒状の光源支持体と、光源支持体の内部を冷却する冷却機構を備え、光源支持体をボトルの前駆体である試験管形状のプリフォームの内部に挿入して紫外線を照射するものが知られている。（例えば、特許文献２を参照）。

この殺菌装置においては、光源支持体が、略角柱形状に形成され、その四方の各々の側面において複数の光源が二列に配列されて紫外線の発光源が形成されている。また、一つの光源としては、ＬＥＤ発光素子を四辺が約５ｍｍ程度のハウジング内に収容してパッケージ化されたものを使用している。すなわち、複数の光源が配列された四角柱状の光源支持体において、その断面の対角線の長さはプリフォームの開口部の直径より僅かに小さい値となる。
したがって、この光源支持体をプリフォームの開口に対して挿脱する際には、干渉しないように操作する必要がある。その結果、殺菌処理の円滑な操作が妨げられ、殺菌処理の迅速化には限界がある。また、個々の光源の発熱が大きいため、冷却機構を必要としており、構造の複雑化を招いている。

特開２０１６－７８８９５号公報 特開２０１７－１４３９７１号公報

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、構造の簡素化、小型化等を図りつつ、殺菌処理を確実に行うことができ、殺菌処理の円滑化及び高速化、生産性の向上、低コスト化等を達成できる殺菌装置及び殺菌方法を提供することにある。

本発明の殺菌装置は、開口部を有する容器に紫外線を照射して殺菌処理を施す殺菌装置であって、開口部から容器の内部に挿入され得る外輪郭でかつ容器の深さ方向の全域に亘る長さに形成されて放射状に紫外線を発光する筒面状光源と、筒面状光源を容器に対して進退自在に支持及び駆動する支持駆動機構とを備え、筒面状光源は、容器の深さ方向の全域に亘る長さに形成された円柱状の保持部材と、平板状に形成され放射状に紫外線を発光するべく保持部材の外周面に巻き付けて固定された面状光源を含み、支持駆動機構は、保持部材を介して筒面状光源を支持している、ことを特徴としている。
この構成によれば、支持駆動機構を駆動して、筒面状光源を容器の開口部から内部に挿入し、筒面状光源を発光させて容器の内壁面に向けて紫外線を照射することにより、容器に対して変形や劣化を生じさせることなく、殺菌処理を施すことができる。
ここでは、発光源が紫外線を放射状に発光する筒面状光源として形成されているため、殺菌処理の対象物として、樹脂製のボトル、ガラス製の容器、金属製の容器等、小径の開口部を有する種々の容器を適用することができる。
特に、筒面状光源が容器の深さ方向の全域をカバーするため、挿入完了後に即座に発光させることで、殺菌処理の高速化、生産性の向上等を達成することができる。
また、深紫外線を照射することにより、極短時間（例えば、０．５秒～２分程度）の照射で確実に殺菌処理を施すことができ、電力の使用量を抑制して低コスト化等を達成することができる。
さらに、筒面状光源が、容器の深さ方向の全域に亘る長さに形成された円柱状の保持部材と、平板状に形成され放射状に紫外線を発光するべく保持部材の外周面に巻き付けて固定された面状光源により形成されているため、面状光源だけを湾曲させて筒状に形成したものに比べて、構造をより堅固にして耐久性を高めることができ、又、筒面状光源を容器に挿入する際に先端側の振れ等を防止でき、容器に対して筒面状光源をより高精度に位置決めすることができる。

上記殺菌装置において、面状光源は、容器の深さ方向に長尺で周方向に隣接して配列された複数の放電チューブと、複数の放電チューブの一端側領域及び他端側領域にそれぞれ隣接するように配置された少なくとも一対の薄膜電極と、複数の放電チューブ及び一対の薄膜電極を保持するフレキシブル基板とを含む、構成を採用してもよい。
この構成によれば、フレキシブル基板上に、適宜絶縁層を介して薄膜電極及び複数の放電チューブを積層した平面をなす面状光源を準備し、この面状光源を適宜筒状に変形させて筒面状光源を形成することができる。
特に、円柱状の保持部材の外周面に対して、フレキシブル基板が接するように面状光源を巻き付けて接着剤等により固着させることで、容易に筒面状光源を形成することができる。

上記殺菌装置において、支持駆動機構は、複数の容器に対応させるべく、筒面状光源を複数配列させた状態で支持及び駆動するように形成されている、構成を採用してもよい。
この構成によれば、複数の容器に対して、同時に殺菌処理を施すことができる。それ故に、生産性をさらに向上させることができる。

上記殺菌装置において、容器の外側から紫外線を照射する外部面状光源を含む、構成を採用してもよい。
この構成によれば、筒面状光源により容器の内側から紫外線を照射して殺菌処理を施すと共に、外部面状光源により容器の外側から紫外線を照射して殺菌処理を施すことができる。
これにより、殺菌処理をより確実に行うことができる。

上記殺菌装置において、外部面状光源は、所定方向に長尺で互いに隣接して配列された複数の放電チューブと、複数の放電チューブの一端側領域及び他端側領域にそれぞれ隣接するように配置された少なくとも一対の薄膜電極と、複数の放電チューブ及び一対の薄膜電極を保持するフレキシブル基板とを含む、構成を採用してもよい。
この構成によれば、フレキシブル基板上に、適宜絶縁層を介して薄膜電極及び複数の放電チューブを積層した平面をなす面状光源を、容器に対向させるように配置することで、容器の外側から紫外線を照射する構造を得ることができる。
ここで、放電チューブの伸長方向は、容器の深さ方向に限るものではなく、種々の方向に方向付けて面状光源を形成することができる。

上記殺菌装置において、外部面状光源は、容器を複数配列した状態で、複数の容器の外壁面に対向するように平面状に又は湾曲面状に形成されている、構成を採用してもよい。
この構成によれば、外部面状光源を平面状に形成した場合は、直線的に配列された複数の容器に対向させるように外部面状光源を配置することができる。また、外部面状光源を湾曲面状に形成した場合は、環状に配列された複数の容器に対向させるように外部面状光源を配置することができる。
また、外部面状光源を平板又は湾曲板に張り付けて平板状に又は湾曲面状に形成した場合は、外部面状光源をより堅固に形成でき、所定の位置に確実に設置することができる。

上記殺菌装置において、容器を筒面状光源の軸線回りに回転させる回転機構を含む、構成を採用してもよい。
この構成によれば、回転機構により容器を回転させることにより、外部面状光源から発せられる紫外線を容器の外壁に斑無く照射することができる。

本発明の殺菌方法は、開口部を有する容器に紫外線を照射して殺菌処理を施す殺菌方法であって、開口部から容器の内部に挿入され得る外輪郭でかつ容器の深さ方向の全域に亘る長さに形成された円柱状の保持部材及び平板状に形成され放射状に紫外線を発光するべく保持部材の外周面に巻き付けて固定された面状光源を含み放射状に紫外線を発光する筒面状光源を、容器の内部に挿入する挿入工程と、挿入工程の後に、筒面状光源に電力を供給して紫外線を発光させる発光工程を含む、ことを特徴としている。
この構成によれば、挿入工程において筒面状光源を容器の開口部から内部に挿入し、その後、発光工程において筒面状光源を発光させて容器の内壁面に向けて紫外線を照射することにより、容器に対して変形や劣化を生じさせることなく、殺菌処理を施すことができる。
特に、筒面状光源を容器に挿入するだけで、容器の深さ方向の全域をカバーするため、殺菌処理の高速化、生産性の向上等を達成することができる。
また、深紫外線を照射することにより、極短時間（例えば、０．５秒～２分程度）の照射で確実に殺菌処理を施すことができ、電力の使用量を抑制して低コスト化等を達成することができる。
さらに、筒面状光源が、容器の深さ方向の全域に亘る長さに形成された円柱状の保持部材と、平板状に形成され放射状に紫外線を発光するべく保持部材の外周面に巻き付けて固定された面状光源により形成されているため、面状光源だけを湾曲させて筒状に形成したものに比べて、構造をより堅固にして耐久性を高めることができ、又、筒面状光源を容器に挿入する際に先端側の振れ等を防止でき、容器に対して筒面状光源をより高精度に位置決めすることができる。

上記殺菌方法において、挿入工程及び発光工程は、複数の容器に対して同時に施される、構成を採用してもよい。
この構成によれば、複数の容器に対して、同時に殺菌処理を施すことができる。それ故に、生産性をさらに向上させることができる。

上記殺菌方法において、挿入工程の後に、容器の外側から対向する外部面状光源に電力を供給して紫外線を発光させる第２発光工程を含む、構成を採用してもよい。
この構成によれば、第２発光工程により容器の外側から紫外線を照射して殺菌処理を施すことができる。これにより、容器の内側及び外側に対して同時に殺菌処理を施すことができる。

上記殺菌方法において、上記第２発光工程と同時に、容器を筒面状光源の軸線回りに回転させる回転工程を含む、構成を採用してもよい。
この構成によれば、回転工程により容器を回転させることで、外部面状光源から発せられる紫外線を容器の外壁に斑無く照射することができる。

上記構成をなす殺菌装置及び方法によれば、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、殺菌処理を確実に行うことができ、又、殺菌処理の円滑化及び高速化、生産性の向上、低コスト化等を達成することができる。

本発明に係る殺菌装置の一実施形態を示す外観斜視図である。 図１に示す殺菌装置の一部をなす筒面状光源を示す斜視図である。 図１に示す殺菌装置の一部をなす筒面状光源が容器の内部に挿入された状態を示す断面図である。 筒面状光源を形成する前の平面状の面状光源を示す平面図である。 図４に示す面状光源の一部を切断した部分断面図である。 本発明に係る殺菌装置の他の実施形態を示す外観斜視図である。 図６に示す殺菌装置の一部を示す部分斜視図である。 図６に示す殺菌装置の一部をなす外部面状光源を示す斜視図である。 本発明に係る殺菌装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
この実施形態に係る殺菌装置は、図１に示すように、搬送コンベアＣ上をトレイＴに載置された状態で移動する容器Ｐの内部を殺菌処理するものである。
搬送コンベアＣは、トレイＴ上に載置された容器Ｐの脱落を防止するべく、吸盤、ガイド溝、ガイド壁、あるいは容器Ｐの首部を把持する把持機構等を適宜備えていてもよい。

また、容器Ｐは、プリフォームをブロー成型等により成形した樹脂（ＰＥＴ）製のボトルであり、２０ｍｍ程度の口径をなす開口部Ｐ１、開口部Ｐ１に連続する本体部Ｐ２を備えている。尚、処理対象物としての容器Ｐは、樹脂製のボトルに限るものではなく、ブロー成型前のプリフォームでもよく、又、ガラス製や金属製の容器であってもよい。

殺菌装置は、筒面状光源１０、筒面状光源１０を支持すると共に昇降させる支持駆動機構２０、筒面状光源１０に電力を供給すると共に支持駆動機構２０の駆動を制御する制御盤３０等を備えている。

筒面状光源１０は、図２及び図３に示すように、軸線Ｓ方向に伸長する保持部材１１、保持部材１１の外周面に沿うように巻き付けて固定された面状光源１２を備えている。

保持部材１１は、樹脂材料又は金属材料等を用いて形成され、直径１０ｍｍ程度の円柱状の保持ロッド部１１ａ、保持ロッド部１１ａの上方に連続して形成された円柱状の連結ロッド部１１ｂを備えている。

保持ロッド部１１ａは、図２及び図３に示すように、容器Ｐの深さ方向に長尺でかつ容器Ｐの深さ方向の全域に亘る長さに形成され、又、面状光源１２のフレキシブル基板１２ａを例えば貼着等により固定し得るように形成されている。
尚、保持ロッド１１ａの直径は、容器Ｐの開口部Ｐ１の口径に応じて、適宜選択され得るものであり、面状光源１２を巻き付けた状態においてその外輪郭が容器Ｐの開口部Ｐ１から容易に挿入され得る寸法に設定される。

連結ロッド部１１ｂは、支持駆動機構２０に連結されるものであり、又、面状光源１２の配線１２ｅをガイドする役割をなすように形成されている。
例えば、連結ロッド１１ｂは、その内部において配線１２ｅを通す貫通路を備えていてもよい。

面状光源１２は、図４に示すように、横寸法Ｗが約３０ｍｍ～３２ｍｍ程度でかつ縦寸法Ｄが容器Ｐの深さと同等以上の長さをなす略矩形の平板状に形成されている。
そして、面状光源１２は、図４及び図５に示すように、フレキシブル基板１２ａ、フレキシブル基板１２ａ上に積層された一対の薄膜電極１２ｂ，１２ｂ、薄膜電極１２ｂ，１２ｂ上に積層された絶縁層１２ｃ、絶縁層１２ｃ上に接合して配列された複数の放電チューブ１２ｄ、一対の電極１２ｂ，１２ｂに接続された配線１２ｅを備えている。

フレキシブル基板１２ａは、絶縁性を有するポリイミド系の樹脂材料等を用いて、薄膜電極１２ｂ，１２ｂ、絶縁層１２ｃ、及び複数の放電チューブ１２ｄを積層した状態で保持し得るように、略矩形の平板状に形成されている。

一対の薄膜電極１２ｂ，１２ｂは、銅やアルミニウム等の電導材料を用いて、それぞれ、横寸法がＷより僅かに小さい寸法でかつ縦寸法がＤ／２よりも小さい寸法をなす矩形状に形成されている。
そして、一対の薄膜電極１２ｂ，１２ｂは、縦方向（軸線Ｓ方向）において所定の隙間をおいて平行に配列され、フレキシブル基板１２ａ上に積層されている。
ここでは、一対の薄膜電極１２ｂ，１２ｂが設けられているが、放電チューブ１２ｄが比較的長い場合は、二対以上の薄膜電極が設けられてもよい。

絶縁層１２ｃは、絶縁性を有するシリコーン樹脂等の接着性材料を用いて、一対の薄膜電極１２ｂ，１２ｂを覆うように形成され、複数の放電チューブ１２ｄを付着させるものである。

複数の放電チューブ１２ｄは、図３ないし図５に示すように、容器Ｐの深さ方向（軸線Ｓ方向）に長尺で、横方向に所定の隙間をおいて配列され、絶縁層１２ｃを介して一対の薄膜電極１２ｂ，１２ｂ上に積層して固着されている。
また、この積層状態において、一対の薄膜電極１２ｂ，１２ｂの一方は、複数の放電チューブ１２ｄの一端側領域に隣接し、一対の薄膜電極１２ｂ，１２ｂの他方は、複数の放電チューブ１２ｄの他端側領域に隣接するように配置される。

ここで、各々の放電チューブ１２ｄは、酸化ケイ素及び酸化ホウ素等を主成分とするガラス材料を用いて、フレキシブル基板１２ａの縦寸法Ｄと同等以下の長さで、その断面が扁平な楕円形状に、例えば、長径が約２ｍｍ程度で短径が約１ｍｍ程度の楕円形状に形成されている。
また、放電チューブ１２ｄは、内部において、紫外線蛍光体を備えると共に、例えばネオン及びキセノンを混合した放電ガスが注入された後に封止されている。
蛍光体としては、ＵＶ－Ｃバンド（２００ｎｍ～２８０ｎｍ）、特に、殺菌効果を高めるには、中心波長２５８ｎｍ、半値幅５０ｎｍ程度の深紫外線を発光する蛍光体が好ましい。

そして、面状光源１２においては、配線１２ｅを介して、一対の薄膜電極１２ｂ，１２ｂ間に正弦波の電圧が印加されることにより、放電ガスがプラズマ化され、プラズマにより蛍光体が励起されて、殺菌作用を及ぼす紫外線が発光される。

上記構成をなす筒面状光源１０を形成する際は、予め、処理対象となる容器Ｐの開口部Ｐ１の口径及び容器Ｐの深さ寸法に応じて形成された保持部材１１及び面状光源１２が準備される。
続いて、面状光源１２が、放電チューブ１２ｄを保持部材１１の軸線Ｓ方向に沿わせつつフレキシブル基板１２ａを保持ロッド部１１ａの外周面に巻き付けるように湾曲させて、接着等の手法により保持部材１１に固定される。

これにより、複数の放電チューブ１２ｄが、容器Ｐの深さ方向に長尺で保持ロッド部１１ａの外周面に沿って周方向に隣接して配置され、円筒をなす筒面状光源１０が形成される。
すなわち、開口部Ｐ１から容器Ｐの内部に挿入され得る外輪郭でかつ容器Ｐの深さ方向の略全域に亘る長さに形成されて放射状に紫外線を発光する筒面状光源１０が得られる。

筒面状光源１０は、図３に示すように、容器Ｐの開口部Ｐ１の口径よりも小さい外輪郭をなすため容器Ｐの内部に容易に挿入することができ、又、容器Ｐの深さ方向の略全域をカバーするため挿入完了後に即座に発光させることで、殺菌処理の高速化、生産性の向上等を達成することができる。
特に、深紫外線を照射することにより、極短時間（例えば、０．５秒～２分程度）の照射で確実に殺菌処理を施すことができ、電力の使用量を抑制して低コスト化等を達成することができる。

また、筒面状光源１０は、放熱性も高いため、従来のような冷却機構も不要であり、構造の簡素化、小型化等を達成することができる。
さらに、筒面状光源１０が、円柱状の保持部材１１の外周面に面状光源１２を巻き付けることにより形成されているため、構造をより堅固にして耐久性を高めることができ、又、筒面状光源１０を容器Ｐに挿入する際に先端側の振れ等を防止でき、容器Ｐに対して筒面状光源１０をより高精度に位置決めすることができる。

支持駆動機構２０は、図１に示すように、支柱２１、支柱２１に固定されたアクチュエータ２２、アクチュエータ２２により昇降駆動される昇降ロッド２３、昇降ロッド２３に固定された把持アーム２４等を備えている。

支柱２１は、処理エリアにおいて直立して設置されている。
アクチュエータ２２は、支柱２１に固定され、昇降ロッド２３に対して昇降駆動力を及ぼすものである。アクチュエータ２２の機構としては、昇降駆動力を発生させるものであればよく、例えば、油圧ピストン機構、ラック及びピニオン機構、電磁ソレノイド機構等が適用され、又、その他種々の手法を採用することができる。

昇降ロッド２３は、アクチュエータ２２の駆動力を受けて、筒面状光源１０が容器Ｐの最深部まで挿入された下降位置と、筒面状光源１０が容器Ｐから引き抜かれて離脱した上昇位置との間を昇降するように形成されている。
把持アーム２４は、昇降ロッド２３の上端部に固定されて水平方向に伸長し、その先端領域において保持部材１１の連結ロッド１１ｂを着脱自在に把持するように形成されている。

すなわち、支持駆動機構２０は、アクチュエータ２２が適宜駆動制御されることにより、筒面状光源１０を容器Ｐに対して進退自在に支持及び駆動するようになっている。
例えば、オン－オフ制御により、オン時に、筒面状光源１０が下降させられて容器Ｐ内に挿入され、オフ時に、筒面状光源１０が上昇させられて容器Ｐから離脱される。

上記支持駆動機構２０は、一例であって、これに限定されるものではなく、容器Ｐの仕様及び大きさ、処理量等に応じて、適宜相応しい形態を適用することができる。

制御盤３０は、支柱２１の側部に設けられており、筒面状光源１０に対する電力供給を制御する電力制御と、支持駆動機構２０の駆動を制御する駆動制御を司るものである。
一般的には、コンピュータを内蔵して、自動制御が行われるようになっている。
尚、制御盤３０の構成及び配置形態は、一例であって、これに限るものではなく、その他の構成及び配置形態を採用することができる。

次に、上記構成をなす殺菌装置を用いた容器Ｐの殺菌処理について説明する。
先ず、搬送コンベアＣにより送られてきた処理対象となる容器Ｐが所定の処理位置に至ると、所定の検知信号に基づき、搬送コンベアＣが停止する。
続いて、制御盤３０が制御信号を発して、支持駆動機構２０のアクチュエータ２２が下降駆動される。これにより、筒面状光源１０が、開口部Ｐ１から容器Ｐの内部に挿入される（挿入工程）。

続いて、挿入完了の検知信号に基づき、制御盤３０が制御信号を発して、筒面状光源１０に対する電力の供給が行われ、筒面状光源１０は、複数の放電チューブ１２ｄから放射状に紫外線を発光する（発光工程）。
これにより、容器Ｐの内壁面に直接紫外線が照射され、殺菌処理が施される。
ここで、筒面状光源１０による紫外線の照射時間は、約０．５秒～２分程度の範囲であり、消費電力を低減でき、又、紫外線を照射するだけであるため、容器Ｐに変形や劣化を及ぼすこともない。

そして、所定時間の紫外線照射が完了すると、制御盤３０が制御信号を発して、筒面状光源１０が発光を停止し、支持駆動機構２０のアクチュエータ２２が上昇駆動される。
これにより、筒面状光源１０が、開口部Ｐ１から容器Ｐの外部に抜き取られる（抜き取り工程）。
その後、搬送コンベアＣが作動して、処理済みの容器Ｐは、下流側に搬送される。
以下、搬送コンベアＣにより搬送される複数の容器Ｐに対して、順次同様の殺菌処理が施される。

以上述べた殺菌装置及び殺菌方法によれば、支持駆動機構２０を駆動して、筒面状光源１０を容器Ｐの開口部Ｐ１から内部に挿入し、筒面状光源１０を発光させて容器Ｐの内壁面に向けて紫外線を照射することにより、容器Ｐに対して変形や劣化を生じさせることなく、殺菌処理を施すことができる。
すなわち、紫外線の照射では、そのエネルギの大部分が細菌細胞内のＤＮＡに光化学反応を起こすために費やされるため、容器Ｐのエネルギ吸収は軽微であり、発熱等による容器Ｐの変形や素材の劣化等を生じることはない。

ここでは、発光源が筒面状光源１０として形成されているため、殺菌処理の対象物として、樹脂製のボトル、ガラス製の容器、金属製の容器等、小径の開口部を有する種々の容器を適用することができる。
また、筒面状光源１０が容器Ｐの深さ方向の略全域をカバーするため、挿入完了後に即座に発光させることで、殺菌処理の高速化、生産性の向上等を達成することができる。

特に、深紫外線を照射することにより、極短時間（例えば、０．５秒～２分程度）の照射で確実に殺菌処理を施すことができ、電力使用の抑制による低コスト化等を達成することができる。
すなわち、低消費電流、高出力の深紫外線（ＵＶ－Ｃ）光源を使用することで、省エネルギ化、低コスト化を達成することができる。
さらに、深紫外線と大気中の酸素との光化学反応により、若干量のオゾンが生成されるものの、オゾン自体に殺菌効果があり、又、再び酸素に分解されるため、安全性への影響もなく、殺菌効果を得ることができる。

図６ないし図８は、本発明に係る殺菌装置の他の実施形態を示すものであり、複数の容器Ｐに対して同時に殺菌処理を施すようになっている。尚、前述の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
すなわち、この実施形態に係る殺菌装置は、図６に示すように、二列の搬送コンベアＣ，Ｃ上をトレイＴに載置された状態で移動する複数の容器Ｐの内部及び外部を殺菌処理するものである。
尚、この実施形態では、二列の搬送コンベアＣ，Ｃを示したが、一列の搬送コンベアＣ上において、二列に並んで複数の容器Ｐが搬送される構成であってもよい。

この実施形態において、殺菌装置は、複数の筒面状光源１０、複数の筒面状光源１０を支持すると共に昇降させる支持駆動機構２０´、制御盤３０、複数の容器Ｐの外側から紫外線を照射する外部面状光源４０、複数の容器Ｐを筒面状光源１０の軸線Ｓ回りに回転させる回転機構５０等を備えている。

支持駆動機構２０´は、図１及び図７に示すように、支柱２１、支柱２１に固定されたアクチュエータ２２、アクチュエータ２２により昇降駆動される昇降ロッド２３、昇降ロッド２３に固定された複数の把持アーム２４´等を備えている。
複数の把持アーム２４´は、搬送される複数の容器Ｐのピッチと等間隔に配置されて、一つの昇降ロッド２３により昇降されるようになっている。
そして、上記構成をなす支持駆動機構２０´は、二つの搬送コンベアＣ，Ｃに隣接して二つ配置されている。

すなわち、支持駆動機構２０´は、アクチュエータ２２が適宜駆動制御されることにより、複数の筒面状光源１０を対応する複数の容器Ｐに対して同時に進退自在に支持及び駆動するようになっている。
例えば、オン－オフ制御により、オン時に、複数の筒面状光源１０が下降させられて複数の容器Ｐ内に同時に挿入され、オフ時に、複数の筒面状光源１０が上昇させられて複数の容器Ｐから同時に離脱される。
尚、一つの支持駆動機構２０´で、二つの搬送コンベアＣ，Ｃ上に載置された複数の容器Ｐに対応する把持アーム２４´を備えていてもよい。

外部面状光源４０は、図６及び図８に示すように、二つの搬送コンベアＣ，Ｃの間において搬送方向に平行に直立して配置されている。
外部面状光源４０は、略矩形の保持基板４１の両面においてそれぞれ平面状の面状光源１２´，１２´が設けられたものである。

面状光源１２´は、前述の面状光源１２の寸法を変更して、複数の容器Ｐに対向し得る大きさに形成されたものである。
保持基板４１は、面状光源１２´を保持し得る平面を画定するものであり、樹脂材料や金属材料等により形成されている。

ここでは、外部面状光源４０が、平板状の保持基板４１の両側面に平面状の面状光源１２´を張り付けることにより形成されているため、構造をより堅固にして耐久性を高めることができる。それ故に、外部面状光源４０を複数の容器Ｐに対して確実に対向させることができる。

尚、外部面状光源４０は、筒面状光源１０の軸線Ｓ方向に長尺で互いに隣接して配列された複数の放電チューブ１２ｄを備えているが、放電チューブ１２ｄの配列方向は容器Ｐの深さ方向に限定されるものではなく、複数の容器Ｐの外壁面と対向する構成であれば、別の方向に配列されていてもよい。

回転機構５０は、図７に示すように、搬送される複数の容器Ｐのピッチと等間隔に配置された複数の歯車５１、歯車５１から上方に伸長して対応する位置に達したトレイＴを支える支持ロッド５２、複数の歯車５１と噛合するラック５３、ラック５３を往復動させる駆動源（不図示）等を備えている。

そして、ラック５３が一方向に移動すると、複数の歯車５１及び支持ロッド５２が同時に一方向に回転し、対応する複数の容器Ｐが一方向に回転させられるようになっている。
一方、ラック５３が他方向に移動すると、複数の歯車５１及び支持ロッド５２が同時に他方向に回転し、対応する複数の容器Ｐが他方向に回転させられるようになっている。
そして、上記構成をなす回転機構５０は、二つの搬送コンベアＣ，Ｃに対応させて二つ配置されている。

尚、この実施形態において、制御盤３０は、複数の筒面状光源１０に対する電力供給を制御する電力制御と、外部面状光源４０に対する電力供給を制御する電力制御と、支持駆動機構２０´の駆動を制御する駆動制御と、回転機構５０の駆動を制御する駆動制御を司るものである。

次に、上記構成をなす殺菌装置を用いた複数の容器Ｐの殺菌処理について説明する。
先ず、搬送コンベアＣにより送られてきた処理対象となる複数の容器Ｐが所定の処理位置に至ると、所定の検知信号に基づき、搬送コンベアＣが停止する。
続いて、制御盤３０が制御信号を発して、支持駆動機構２０´のアクチュエータ２２が下降駆動される。これにより、複数の筒面状光源１０が、対応する複数の容器Ｐの内部に挿入される（挿入工程）。

続いて、挿入完了の検知信号に基づき、制御盤３０が制御信号を発して、複数の筒面状光源１０に対する電力の供給が行われ、複数の筒面状光源１０は、複数の容器Ｐの内側から放射状に紫外線を発光する（発光工程）。
これにより、複数の容器Ｐの内壁面に直接紫外線が照射され、殺菌処理が施される。
ここで、複数の筒面状光源１０による紫外線の照射時間は、約０．５秒～２分程度の範囲であり、消費電力を低減でき、又、紫外線を照射するだけであるため、容器Ｐに変形や劣化を及ぼすこともない。

また、上記発光工程と同時に、外部面状光源４０に対する電力の供給が行われ、外部面状光源４０は、対向する複数の容器Ｐの外側から紫外線を発光する（第２発光工程）。
これにより、複数の容器Ｐの外壁面に直接紫外線が照射され、殺菌処理が施される。
ここで、外部面状光源４０による紫外線の照射時間は、約０．５秒～２分程度の範囲であり、消費電力を低減でき、又、紫外線を照射するだけであるため、容器Ｐに変形や劣化を及ぼすこともない。

さらに、上記第２発光工程と同時に、回転機構５０が駆動され、複数の容器Ｐが筒面状光源１０の軸線Ｓ回りに回転させられる（回転工程）。
このように、複数の容器Ｐを回転させることで、外部面状光源４０から発せられる紫外線を複数の容器Ｐの外壁面に斑無く照射することができる。

そして、所定時間の紫外線照射が完了すると、制御盤３０が制御信号を発して、複数の筒面状光源１０及び外部面状光源４０が発光を停止し、回転機構５０が停止し、支持駆動機構２０´のアクチュエータ２２が上昇駆動される。
これにより、複数の筒面状光源１０が、複数の容器Ｐの外部に抜き取られる（抜き取り工程）。
その後、搬送コンベアＣが作動して、処理済みの複数の容器Ｐは、下流側に搬送される。以下、搬送コンベアＣにより搬送される複数の容器Ｐに対して、順次同様の殺菌処理が施される。

以上述べた殺菌装置及び殺菌方法によれば、複数の容器Ｐに対して同時に殺菌処理を施すことができる。それ故に、生産性をさらに向上させることができる。
また、複数の筒面状光源１０により複数の容器Ｐの内側から紫外線を照射して殺菌処理を施すと共に、外部面状光源４０により複数の容器Ｐの外側から紫外線を照射して殺菌処理を施すことができるため、殺菌処理をより確実に行うことができる。

また、複数の筒面状光源１０が複数の容器Ｐの深さ方向の略全域をカバーするため、挿入完了後に即座に発光させることで、殺菌処理の高速化、生産性の向上等を達成することができる。
特に、深紫外線を照射することにより、極短時間（例えば、０．５秒～２分程度）の照射で確実に殺菌処理を施すことができ、電力の使用量を抑制して低コスト化等を達成することができる。すなわち、低消費電流、高出力の深紫外線（ＵＶ－Ｃ）光源を使用することで、省エネルギ化、低コスト化を達成することができる。

図９は、本発明に係る殺菌装置のさらに他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
この実施形態においては、搬送コンベアＣ´が湾曲して配置されている。そして、殺菌処理エリアＡにおいて、前述の複数の筒面状光源１０が湾曲状に配列されると共に、二つの外部面状光源４０´，４０´´が搬送コンベアＣ´に隣接して設置されている。

外部面状光源４０´は、搬送コンベアＣ´上を移動する複数の容器Ｐの外壁面に対向するように凹状をなす湾曲面状に形成され、複数の容器Ｐに対して紫外線を照射し得るようになっている。
外部面状光源４０´´は、搬送コンベアＣ´上を移動する複数の容器Ｐの外壁面に対向するように凸状をなす湾曲面状に形成され、複数の容器Ｐに対して紫外線を照射し得るようになっている。

上記実施形態においては、前述のような回転機構５０を備えていなくても、容器Ｐの外壁面に対して斑無く紫外線を照射することができる。
この実施形態でも、前述同様に、複数の容器Ｐに対して同時に殺菌処理を施すことができ、生産性を向上させることができる。
また、複数の筒面状光源１０により複数の容器Ｐの内側から紫外線を照射して殺菌処理を施すと共に、外部面状光源４０´，４０´´により複数の容器Ｐの外側から紫外線を照射して殺菌処理を施すことができるため、殺菌処理をより確実に行うことができる。

＜実験例＞
以下に、面状光源による殺菌効果をサンプルで確認した実験結果を示す。
［面状光源］
面状光源として、８０ｍｍ×６０ｍｍの矩形状で、中心波長２５８ｎｍ、半値幅５０ｎｍ、出力２００ｍＷの深紫外線を発光する面状光源を使用した。
［殺菌処理の対象物］
処理の対象物として、指標菌（枯草菌；Bacillus Pumilus）１０^４個をＰＥＴシートに摂取したサンプルシートを使用した。
［実験手法］
サンプルシートを面状光源の前方２５ｃｍに正対させて、深紫外線（ＵＶ－Ｃ）を５秒、１０秒、１５秒、２０秒間、照射した。
この時の深紫外線の照射強度は、２．５ｍＷ／ｃｍ^２であった。
照射後のサンプルを、それぞれ培養した結果、１５秒及び２０秒の照射サンプルでは、いずれも指標菌の増殖は認められず、十分な殺菌処理行われたことが分かった。
このことは、指標菌（枯草菌；Bacillus Pumilus）の９９．９９％殺菌に必要な深紫外線量が４８ｍＷ・ｓ／ｃｍ^２（ｍＪ／ｃｍ^２）であることから、１５秒間照射時の３７．５ｍＷ・ｓ／ｃｍ^２（ｍＪ／ｃｍ^２）では線量以上の効果が得られていることになる。
これは、深紫外線が中心波長２５８ｎｍ、半値幅５０ｎｍで、細菌類の殺菌に最も効果の高い波長成分が含まれていることに起因すると考えられる。
すなわち、本発明に係る面状光源により、殺菌処理を確実に行うことができることを示すものである。

上記実施形態においては、筒面状光源として、保持部材１１の外周面に面状光源１２を巻き付けて形成した筒面状光源１０を示したが、これに限定されるものではなく、機械的強度を確保できるものであれば、面状光源１２を筒状に成形した筒面状光源を採用してもよい。

上記実施形態においては、搬送コンベアとして、トレイＴを備えた搬送コンベアＣ，Ｃ‘を示したが、これに限定されるものではなく、容器Ｐの首部を把持しつつ容器Ｐを持ち上げて空中を搬送する搬送コンベアであってもよい。

上記実施形態においては、回転機構として、一つの搬送コンベアＣに対応する回転機構５０を、それぞれの搬送コンベアＣ，Ｃに設けた場合を示したが、これに限定されるものではなく、二つの搬送コンベアＣ，Ｃに載置された複数の容器Ｐを同時に回転させる別の回転機構を採用してもよい。

また、上記実施形態においては、回転機構として、搬送コンベアＣ上のトレイＴを回転させる回転機構５０を示したが、これに限定されるものではなく、容器Ｐの首部を把持する把持機構等を採用し、把持機構が容器Ｐを回転させる回転機構も備えている構成を採用してもよい。

上記実施形態においては、筒面状光源として、一つの放電チューブ１２ｄが容器Ｐの深さ方向の略全域に亘る長さに形成された面状光源１２を備えた筒面状光源１０を示したが、これに限定されるものではなく、容器Ｐの深さが一般の樹脂（ＰＥＴ）製ボトルよりも遥かに深い場合は、所定長さの放電チューブ１２ｄが軸線Ｓ方向に２つ以上配列された面状光源を備えた筒面状光源を採用してもよい。

以上述べたように、本発明の殺菌装置及び殺菌方法によれば、構造の簡素化、小型化等を達成しつつ、殺菌処理を確実に行うことができ、又、殺菌処理の円滑化及び高速化、生産性の向上、低コスト化等を達成することができるため、飲料関係の容器の殺菌処理は勿論のこと、医薬品等の容器、その他の分野の殺菌を要する容器の殺菌処理においても有用である。

Ｐ 容器
Ｐ１ 開口部
Ｓ 軸線
１０ 筒面状光源
１１ 保持部材
１２，１２´ 面状光源
１２ａ フレキシブル基板
１２ｂ 薄膜電極
１２ｄ 放電チューブ
２０，２０´ 支持駆動機構
４０，４０´，４０´´ 外部面状光源
５０ 回転機構

Claims (11)

1. 開口部を有する容器に紫外線を照射して殺菌処理を施す殺菌装置であって、
   前記開口部から前記容器の内部に挿入され得る外輪郭でかつ前記容器の深さ方向の全域に亘る長さに形成されて放射状に紫外線を発光する筒面状光源と、
   前記筒面状光源を前記容器に対して進退自在に支持及び駆動する支持駆動機構と、
   を備え、
   前記筒面状光源は、前記容器の深さ方向の全域に亘る長さに形成された円柱状の保持部材と、平板状に形成され放射状に紫外線を発光するべく前記保持部材の外周面に巻き付けて固定された面状光源を含み、
   前記支持駆動機構は、前記保持部材を介して前記筒面状光源を支持している、
   ことを特徴とする殺菌装置。
2. 前記面状光源は、前記容器の深さ方向に長尺で周方向に隣接して配列された複数の放電チューブと、前記複数の放電チューブの一端側領域及び他端側領域にそれぞれ隣接するように配置された少なくとも一対の薄膜電極と、前記複数の放電チューブ及び一対の薄膜電極を保持するフレキシブル基板と、を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
3. 前記支持駆動機構は、複数の容器に対応させるべく、前記筒面状光源を複数配列させた状態で支持及び駆動するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の殺菌装置。
4. 前記容器の外側から紫外線を照射する外部面状光源を含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つに記載の殺菌装置。
5. 前記外部面状光源は、所定方向に長尺で互いに隣接して配列された複数の放電チューブと、前記複数の放電チューブの一端側領域及び他端側領域にそれぞれ隣接するように配置された少なくとも一対の薄膜電極と、前記複数の放電チューブ及び一対の薄膜電極を保持するフレキシブル基板と、を含む、
   ことを特徴とする請求項４に記載の殺菌装置。
6. 前記外部面状光源は、前記容器を複数配列した状態で、前記複数の容器の外壁面に対向するように平面状に又は湾曲面状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の殺菌装置。
7. 前記容器を前記筒面状光源の軸線回りに回転させる回転機構を含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一つに記載の殺菌装置。
8. 開口部を有する容器に紫外線を照射して殺菌処理を施す殺菌方法であって、
   前記開口部から前記容器の内部に挿入され得る外輪郭でかつ前記容器の深さ方向の全域に亘る長さに形成された円柱状の保持部材及び平板状に形成され放射状に紫外線を発光するべく前記保持部材の外周面に巻き付けて固定された面状光源を含み放射状に紫外線を発光する筒面状光源を、前記容器の内部に挿入する挿入工程と、
   前記挿入工程の後に、前記筒面状光源に電力を供給して紫外線を発光させる発光工程と、を含む、
   ことを特徴とする殺菌方法。
9. 前記挿入工程及び発光工程は、複数の容器に対して同時に施される、
   ことを特徴とする請求項８に記載の殺菌方法。
10. 前記挿入工程の後に、前記容器の外側から対向する外部面状光源に電力を供給して紫外線を発光させる第２発光工程を含む、
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の殺菌方法。
11. 前記第２発光工程と同時に、前記容器を前記筒面状光源の軸線回りに回転させる回転工程を含む、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の殺菌方法。

Images