電子ビーム照射装置
【課題】電子ビーム照射対象体が筒状の立体的なものであっても、電子ビーム照射対象体に対して電子ビームの照射を、部分的に過剰に照射することなく、確実かつ容易に行うことのできる電子ビーム照射装置を提供すること。
【解決手段】電子ビーム照射装置は、真空状態が形成された内部に電子ビーム発生器が配設されてなり、当該電子ビーム発生器において発生した電子ビームを放射するための電子ビーム出射窓を有する電子ビーム管と、当該電子ビーム管を収容するための電子ビーム管収容空間を有するケーシングとを備えた電子ビーム照射装置であって、前記電子ビーム管の電子ビーム出射窓から放射される電子ビームの放射方向に伸び、電子ビーム出射窓から放射される電子ビームを導通するための電子ビーム照射ノズルが設けられていることを特徴とする。
【解決手段】電子ビーム照射装置は、真空状態が形成された内部に電子ビーム発生器が配設されてなり、当該電子ビーム発生器において発生した電子ビームを放射するための電子ビーム出射窓を有する電子ビーム管と、当該電子ビーム管を収容するための電子ビーム管収容空間を有するケーシングとを備えた電子ビーム照射装置であって、前記電子ビーム管の電子ビーム出射窓から放射される電子ビームの放射方向に伸び、電子ビーム出射窓から放射される電子ビームを導通するための電子ビーム照射ノズルが設けられていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム照射装置に関し、更に詳しくは、開口を有する有底筒状の形態の容器を滅菌処理するために用いられる電子ビーム照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば医薬品、飲料水、化粧水などの人体に適用する物質を充填するための容器は、人体に有害な菌が繁殖することを回避するために滅菌処理を施すことが必要とされており、従来、この滅菌処理の方法としては、エチレンオキサイドガス（ＥＯＧ）や過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）ガスを容器に対して吹き付ける手法、赤外線または紫外線を容器に対して照射する手法などが知られている。
【０００３】
しかしながら、エチレンオキサイドガスや過酸化水素ガスを用いた滅菌処理は、薬剤が容器に残留することが問題とされており、また、赤外線または紫外線を用いた滅菌処理は、容器が樹脂や紙などの熱に弱い材質のものである場合には、容器が変質してしまうおそれがあるために適用することができないという問題がある。
而して、近年、滅菌処理の方法として、容器に対して電子ビームを照射する手法が着目されており、この電子ビームを用いた滅菌処理によれば、薬剤が容器に残留することもなく、また容器が熱に弱い材質よりなるものであっても、当該容器が変質するおそれがなくなる、と期待されている。
【０００４】
一方、電子ビーム照射装置の或る種のものは、図６に示すように、例えばガラスよりなる有底筒状のバルブ２１を備え、このバルブ２１の開口２１Ａが、電子ビーム出射窓２３を有する円板状の蓋部２２によって閉塞され、これにより密閉された内部が真空状態とされており、この真空状態が形成された内部に、カソード（図示せず）を備えた電子ビーム発生器２４が配設され、電子ビーム発生器２４において発生した電子ビームが電子ビーム出射窓２３から放射される構成を有する電子ビーム管２０を具備してなるものである。この電子ビーム管２０は、例えばエポキシ樹脂によってモールド化されたケーシング６２における、柱状であって当該ケーシング６２の一面６２Ａに形成された開口６２Ｂによって開放された状態の電子ビーム管収容空間６３内に、電子ビーム出射窓２３がケーシング６２の開口６２Ｂが形成されている一面６２Ａ側（図１において下側）に位置するよう挿入された状態で蓋部２２がケーシング６２の一面６２Ａに適宜の手法で固定されることによって固設されている。
ここに、電子ビーム管２０の電子ビーム出射窓２３は、蓋部２２の中央部分に形成された電子ビーム出射孔２２Ａを閉塞するよう設けられており、例えばシリコン製の肉厚１〜３μｍの薄膜よりなるものである。
図６において、１６は、電子ビーム管２０と電気的に絶縁した状態となるよう、モールド化されたケーシング６２に埋設されている高圧トランスであり、１９は、高圧トランス１６に電気的に接続された制御ユニットであり、６８は、ケーシング６２の外部に設置されたガス供給手段（図示せず）から供給されるガスを電子ビーム管収容空間６３内に流入させるためのガス流路であり、２６は、電子ビーム発生器２４のカソードに対して給電をするための給電端子であり、２７は、複数の給電端子２６を束ねるためのベースであり、１８は、高圧トランス１６に接続されている給電線１７の先端に設けられたコネクタである。
【０００５】
このような構成を有する電子ビーム照射装置を用いて容器の滅菌処理を行う場合においては、電子ビーム照射対象体である容器が開口を有する有底筒状の形態の立体的なものであるため、開口を上方にして正立した状態の容器に対して開口側から電子ビームを照射（図６参照）したのでは、容器の線量分布が均一にならないことに起因して弊害が生じる、という問題がある。
すなわち、電子ビームの照射線量が電子ビームが放射される電子ビーム出射窓からの離間距離が大きくなるに従って小さくなるため、電子ビーム照射対象体である容器における線量が最も小さくなる部分（具体的には底部）において必要とされる線量を得ようとすれば、線量が最も大きくなる部分（具体的には開口部）においては電子ビームが過剰に照射されることとなることから、容器における線量が最も大きくなる部分が部分的に劣化してしまう、という問題がある。
【０００６】
而して、電子ビーム照射装置を用いて容器の滅菌処理を行う場合には、例えば図７に示すように、電子ビーム照射対象体である容器（図の例においては紙コップ）７０に、当該容器７０に関する線量分布に基づいて遮蔽構造体、具体的には、紙コップにおける例えば飲み食口および飲み口部分近辺の側面などの線量が大きくなる部分に電子ビームを部分的に遮蔽するための飲み口用遮蔽部７１Ａおよび側面用遮蔽部７１Ｂよりなる遮蔽構造体７１を設け、この遮蔽構造体７１の上から電子ビームを照射することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
このような手法によれば、電子ビーム照射対象体である容器７０に対して所定の線量を均一に照射することができることから、容器７０に確実に滅菌処理を施すことができると共に、当該容器７０自体が電子ビームが照射されることによって部分的に劣化することを回避することができる、と期待されている。
【０００７】
しかしながら、このように遮蔽構造体を用いて電子ビーム照射装置によって滅菌処理を行う手法においては、電子ビームの照射前には、電子ビーム照射対象体である容器に遮蔽構造体を取り付け、かつ電子ビームの照射後には容器から遮蔽構造体を除去して回収する必要があるため、作業工数が増加してしまう、という問題があり、また遮蔽構造体を容器に取り付けるため、遮蔽構造体によって容器が汚染されることのないよう、遮蔽構造体に対しても滅菌処理を施さなくてはならないため、新たに準備作業が必要となり、結果として作業工数が増加してしまう、という問題もある。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１５１０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、電子ビーム照射対象体が筒状の立体的なものであっても、電子ビーム照射対象体に対して電子ビームの照射を、部分的に過剰に照射することなく、確実かつ容易に行うことのできる電子ビーム照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電子ビーム照射装置は、真空状態が形成された内部に電子ビーム発生器が配設されてなり、当該電子ビーム発生器において発生した電子ビームを放射するための電子ビーム出射窓を有する電子ビーム管と、当該電子ビーム管を収容するための電子ビーム管収容空間を有するケーシングとを備えた電子ビーム照射装置であって、
前記電子ビーム管の電子ビーム出射窓から放射される電子ビームの放射方向に伸び、電子ビーム出射窓から放射される電子ビームを導通するための電子ビーム照射ノズルが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電子ビーム照射装置においては、電子ビーム管の電子ビーム出射窓が露出された状態となるよう形成されたガス流路が設けられていることが好ましい。
このような構成の電子ビーム照射装置においては、ガス流路が、ケーシングに形成された、電子ビーム管を冷却するための冷却ガスを流動させるための領域を有し、当該冷却ガスが不活性ガスであることが好ましい。
【００１２】
本発明の電子ビーム照射装置においては、電子ビーム照射対象体が電子ビーム管に向かう方向に移動することを規制するための位置決めストッパが設けられていることが好ましい。
【００１３】
本発明の電子ビーム照射装置においては、電子ビーム管をケーシングにおける電子ビーム管収容空間内に固設するための電子ビーム管ホルダが設けられており、当該電子ビーム管ホルダに電子ビーム照射ノズルが設けられていることが好ましい。
【００１４】
本発明の電子ビーム照射装置は、電子ビーム照射ノズルが筒状の電子ビーム照射対象体の開口から挿入され、その状態において電子ビーム照射対象体に対して電子ビームが照射されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電子ビーム照射装置によれば、電子ビーム管の電子ビーム出射窓から放射される電子ビームを導通するための電子ビーム照射ノズルが設けられており、電子ビーム照射対象体に対して電子ビームを、電子ビーム照射ノズルによって部分的に遮蔽した状態で照射することができるため、電子ビーム照射対象体が筒状の立体的なものであっても、電子ビーム照射対象体に対して電子ビームの照射を、部分的に過剰に照射することなく、確実かつ容易に行うことができる。
従って、電子ビーム照射対象体としての開口を有する有底筒状の形態の容器に対して確実かつ容易に滅菌処理を施すことができると共に、当該容器自体が電子ビームが照射されることによって部分的に劣化することを防止することができる。
【００１６】
また、本発明の電子ビーム照射装置においては、電子ビーム管の電子ビーム出射窓が露出された状態となるよう形成されたガス流路を設けることにより、当該ガス流路に適宜のガスを流動させることによって充填させ、これにより、電子ビーム出射窓および当該電子ビーム出射窓から放射される電子ビームが大気に曝されることを抑制することができると共に、当該電子ビーム出射窓から放射される電子ビームが通過する空間の酸素分圧を低下させることができるため、電子ビーム出射窓からの電子ビームの放射によってオゾンが発生することを防止することができ、その結果、電子ビーム出射窓がオゾンの発生に起因して酸化することを防止することができる。
このような構成の本発明の電子ビーム照射装置においては、ガス流路を、ケーシングに形成された、電子ビーム管を冷却するための冷却ガスを流動させるための領域を有するものとし、このガス流路に電子ビーム管を冷却するための不活性ガスよりなる冷却ガスを流動させることにより、上記の効果と共に、電子ビーム管に高い加速電圧が印加される場合においても、冷却ガスによる冷却作用によって電子ビーム管が高温になることに起因してケーシングが劣化することを抑制することができ、かつ冷却ガスが電子ビーム管の外表面に沿うよう流動されることによって当該電子ビーム管の外表面に発生した静電気が除去されることから、不要なアーク放電の発生を防止することができる。
【００１７】
また、本発明の電子ビーム照射装置においては、電子ビーム照射対象体が電子ビーム管に向かう方向に移動することを規制するための位置決めストッパを設けることにより、電子ビーム照射対象体を確実に所期の電子ビーム照射位置に配置することによって必要とされる線量の電子ビームを確実に照射することが容易にできると共に、電子ビーム照射対象体に対する電子ビーム照射の際に、当該電子ビーム照射対象体が移動して電子ビーム出射窓に接触することに起因して当該電子ビーム出射窓が破損することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の電子ビーム照射装置の構成の一例を示す説明用概略図であり、図２は、図１の電子ビーム照射装置の要部を、電子ビーム照射対象体に電子ビームを照射している一状態で示す説明用部分拡大図であり、図３は、電子ビーム照射対象体に電子ビームを照射している他の状態を示す説明用部分拡大図である。
この電子ビーム照射装置１０は、開口１Ａを有する有底筒状の形態の容器（以下、「筒状容器」ともいう。）１を電子ビーム照射対象体として滅菌処理するためのものである。
【００１９】
電子ビーム照射装置１０は、例えばガラスよりなる有底筒状のバルブ２１を備え、このバルブ２１の開口２１Ａが、円板状の蓋部２２によって閉塞され、これにより密閉された内部が真空状態とされており、この真空状態が形成された内部に、カソード（図示せず）を備えた電子ビーム発生器２４が配設され、当該電子ビーム発生器２４において発生した電子ビームが電子ビーム出射窓２３から放射される構成を有する電子ビーム管２０を具備してなるものである。この電子ビーム管２０は、ケーシング１２における、柱状であって当該ケーシング１２の一面（以下、「開口形成面」ともいう。）１２Ａに形成された開口１２Ｂによって開放された状態の電子ビーム管収容空間１３内に、電子ビーム出射窓２３がケーシング１２の開口形成面１２Ａ側（図１において下側）に位置するよう挿入された状態で電子ビーム管ホルダ３０によって固設されている。
ここに、電子ビーム管２０の電子ビーム出射窓２３は、蓋部２２の中央部分に形成された電子ビーム出射孔２２Ａを閉塞するよう設けられており、例えばシリコン製の肉厚１〜３μｍの薄膜よりなるものである。また、ケーシング１２に形成されている電子ビーム管収容空間１３は、電子ビーム管２０の全長に適合した全長を有すると共に、電子ビーム管２０における蓋部２２の外径に適合した開口径を有し、開口形成面１２Ａ側に位置する、ケーシング１２の開口１２Ｂの開口径と同一の外径を有する蓋部固定空間と、当該蓋部固定空間の外径よりも小径かつ電子ビーム管２０のバルブ２１の外径よりも大径の外径を有するバルブ収容空間とよりなるものである。
【００２０】
この電子ビーム照射装置１０を構成する電子ビーム発生器２４には、カソードに対して給電をするための給電端子２６が複数接続されている。
これらの複数の給電端子２６が、当該電子ビーム管２０のバルブ２１から外方に突出し、ベース２７に束ねられた状態でケーシング１２内に埋設されている高圧トランス１６に接続された給電線１７の先端に設けられたコネクタ１８に嵌入されて接続されており、このようにして、電子ビーム管２０が高圧トランス１６に対して電気的に接続されている。 この図の例において、ケーシング１２は、電子ビーム管２０と高圧トランス１６とを電気的に絶縁するために、例えばエポキシ樹脂などの絶縁材料によってモールド化されてなるものであり、当該ケーシング１２には、外部に設置されたガス供給手段（図示せず）から供給されるガスを電子ビーム管収容空間１３内に流入させるためのガス流路用溝１４Ａが形成されている。また、高圧トランス１６は、ケーシング１２外部に設置された制御ユニット１９に接続されている。
【００２１】
そして、電子ビーム照射装置１０においては、電子ビーム管ホルダ３０に、電子ビーム管２０の電子ビーム出射窓２３から放射される電子ビームの放射方向（図１において下方向）に伸び、当該電子ビーム出射窓２３から放射される電子ビームを導通するための電子ビーム照射ノズルが設けられている。
この電子ビーム照射ノズルは、電子ビーム照射対象体である筒状容器１の開口１Ａから挿入されるものであることから、筒状容器１の開口１Ａの開口径および電子ビーム照射ノズルが挿入されるべき開口部分の内径よりも小径の外径を有するものであることが必要とされる。
ここに、電子ビーム照射ノズルは、例えばＳＵＳおよびアルミニウムなどの電子ビームに対して非透過性を示す材質のものである。
【００２２】
また、電子ビーム管ホルダ３０には、筒状容器１が電子ビーム管２０に向かう方向（図１において上方向）に移動することを規制するための位置決めストッパが設けられている。
【００２３】
この図の例においては、電子ビーム管ホルダ３０は、電子ビーム照射ノズルと位置決めストッパとが一体的に設けられてなる構成のものである。この電子ビーム管ホルダ３０は、全体が円筒形を有する、電子ビーム管２０を所定の位置に固定するための位置決め固定部３１と、当該位置決め固定部３１の外径に適合した外径の円板形態を有する、筒状容器１が電子ビーム管２０に向かう方向に移動することを規制するための位置決めストッパ部３３と、位置決め固定部３１よりも小径の円筒形態を有する電子ビーム照射ノズル部３５とを有し、その外観形状が、外径の異なる２つの円筒体が重ね合わせられてなる形態のものである。また、この電子ビーム管ホルダ３０においては、その中心軸を含む軸方向に平行な断面における内表面側の形状は、位置決め固定部３１に、電子ビーム管２０の蓋部２２に適合した形状を有する電子ビーム管組込み空間３１Ａと、当該電子ビーム管組込み空間３１Ａに連続し、電子ビーム管組込み空間３１Ａの外径よりも小さく、かつ電子ビーム出射窓２３によって閉塞されている電子ビーム出射孔２２Ａの孔径よりも大きい外径を有する電子ビーム通過空間３１Ｂとが形成されていることから、その内径が電子ビームの放射方向に向かうに従って中心軸に向かう方向に階段状に傾斜されなる形態とされている。 また、電子ビーム管ホルダ３０には、位置決め固定部３１側の端面と、当該位置決め固定部３１における電子ビーム通過空間３１Ｂを囲繞する内面との各々に開口を有するガス流路用溝３７Ａが形成されており、このガス流路用溝３７Ａは、ケーシング１２に形成されている、電子ビーム管収容空間１３のバルブ収容空間を囲繞する内面と、ケーシング１２の開口形成面１２Ａとの各々に開口を有するガス流路用溝１４Ｂに連通されている。
図２および図３において、３６は、ガス抜き孔であり、このガス抜き孔３６は、電子ビーム照射ノズル部３５の外径と筒状容器１の開口１Ａの開口径および開口部分の内径との差が小さい場合には、電子ビーム管収容空間１３および電子ビーム管ホルダ３０の内部にガス供給手段から供給されるガスが滞留することを抑制するために設けられていることが好ましく、その孔径は、電子ビーム照射ノズル部３５を経由して筒状容器１内にガスが充填されることを阻害することがないよう、例えば２ｍｍとされている。
【００２４】
電子ビーム管ホルダ３０は、ケーシング１２の電子ビーム管収容空間１３内に電子ビーム管２０が挿入され、当該電子ビーム管収容空間１３の蓋部固定空間に、電子ビーム管２０の蓋部２２の後端部分が組み込まれた状態において、当該電子ビーム管ホルダ３０の位置決め固定部３１側の端面がケーシング１２の開口形成面１２Ａに当接した状態で例えば螺子止めによりケーシング１２に対して固定されている。このようにして、電子ビーム管ホルダ３０は、位置決め固定部３１の電子ビーム管組込み空間３１Ａに、電子ビーム管２０の蓋部２２の先端部分が組み込まれることによって当該電子ビーム管２０をケーシング１２の電子ビーム管収容空間１３内の所定の位置に固定している。
【００２５】
また、電子ビーム照射装置１０には、ガス供給手段から供給されるガスを流動させるためのガス流路が形成されており、このガス流路によって電子ビーム管２０の電子ビーム出射窓２３が露出された状態とされている。
この図の例において、ガス流路は、ガス供給手段から供給されたガスが、ケーシング１２に形成されたガス流路用溝１４Ａ、電子ビーム管２０が配設された電子ビーム管収容空間１３のバルブ収容空間、ケーシング１２に形成されたガス流路用溝１４Ｂ、電子ビーム管ホルダ３０に形成されたガス流路用溝３７Ａおよび電子ビーム管ホルダ３０に係る電子ビーム通過空間３１Ｂをこの順に流動し、ガス抜き孔３６または電子ビーム照射ノズル部３５を介して電子ビーム照射装置１０内から排出されるよう形成されており、このガス流路の電子ビーム通過空間３１Ｂによって区画される領域において、電子ビーム出射窓２３が露出されている。
【００２６】
以下、本発明に係る電子ビーム照射装置１０における電子ビーム照射ノズル部３５および電子ビーム照射対象体である筒状容器１の一構成例を示す。
電子ビーム照射ノズル部３５は、外径が８ｍｍ、内径が７ｍｍ、全長が８ｍｍのものである。
筒状容器１は、開口径が９ｍｍ、開口部分の長さｌが８ｍｍ、全長が３３ｍｍのものである。
【００２７】
このような構成を有する電子ビーム照射装置１０によれば、以下のようにして電子ビーム照射対象体に対して滅菌処理を行うための電子ビームの照射が行われる。
【００２８】
先ず、図２に示すように、電子ビーム照射対象体である筒状容器１を、その開口１Ａを上方とした正立状態で電子ビーム照射装置１０の電子ビーム管ホルダ３０における電子ビーム照射ノズル部３５の真下に位置させ、上方（図１において上方）に移動させることによって当該筒状容器１の開口１Ａから、この開口１Ａが電子ビーム管ホルダ３０の位置決めストッパ部３３に当接する状態まで電子ビーム照射ノズル部３５を挿入する。
このように電子ビーム照射ノズル部３５が筒状容器１内に挿入された状態において、ガス供給手段から、例えば窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガスを供給してガス流路に流動させることにより、電子ビーム照射ノズル部３５を介して筒状容器１内に不活性ガスを導入する。
そして、筒状容器１内および電子ビーム管ホルダ３０内、並びに筒状容器１内に不活性ガスが充填された状態において、電子ビーム発生器２４を駆動して電子ビームを発生させることにより、電子ビーム出射窓２３から放射された電子ビームが、電子ビーム管ホルダ３０における電子ビーム通過空間３１Ｂを通過した後、電子ビーム照射ノズル部３５によって筒状容器１の内部に導通され、これにより、電子ビーム照射ノズル部３５が挿入されている開口１Ａおよび開口部分を除く内表面に電子ビームを照射する（以下、「電子ビーム内表面照射工程」ともいう。）。
図２においては、筒状容器１を破線で示し、また、電子ビームの放射方向を破線の矢印で示し、不活性ガスの流動方向を実線の矢印で示す。
【００２９】
次いで、図３に示すように、電子ビーム発生器２４が駆動されて電子ビーム出射窓２３から電子ビームが放射され、かつガス供給手段によってガス流路に不活性ガスが流動されて充填されている状態において、筒状容器１を下方（図２において下方）に移動させることによって当該筒状容器１の開口１Ａから電子ビーム照射ノズル部３５を引き抜き、更に、この筒状容器１を電子ビーム照射ノズル部３５の真下における所定の位置まで移動させる。このようにして、電子ビーム内表面照射工程において電子ビーム照射ノズル部３５が挿入されていた開口１Ａおよび開口部分に対して筒状容器１を移動させながら電子ビームを照射する（以下、「電子ビーム開口部照射工程」ともいう。）。
図３においては、図２と同様に電子ビームの放射方向を破線の矢印で示し、不活性ガスの流動方向を実線の矢印で示す。また、容器の移動方向を一点鎖線の矢印で示す。
【００３０】
以上のような電子ビーム照射装置１０によれば、電子ビーム管ホルダ３０に電子ビーム照射ノズル部３５が設けられていることから、電子ビーム照射対象体が、筒状容器１のような開口１Ａを有する有底筒状の形態の立体的なものであっても、筒状容器１に対して電子ビームを、電子ビーム照射ノズル部３５によって部分的に遮蔽した状態で照射することができるため、当該筒状容器１に対して所期の線量を均一に照射することができる。
すなわち、先ず、電子ビーム内表面照射工程において、筒状容器１の開口１Ａおよび開口部分に電子ビーム照射ノズル部３５を挿入することにより、この電子ビーム照射ノズル部３５が挿入されている部分を完全に遮蔽した状態で当該筒状容器１に電子ビームを照射し、このようにして筒状容器１の開口１Ａおよび開口部分を除く内表面に対して電子ビームを照射する。次いで、この電子ビーム内表面照射工程に連続する、電子ビーム開口部照射工程において、筒状容器１を、当該筒状容器１の開口１Ａから電子ビーム照射ノズル部３５を引き抜くよう下方に移動するという簡単な操作により、開口１Ａおよび開口部分に対して電子ビーム出射窓２３との離間距離を筒状容器１に関する線量分布に基づいて調整することによって照射線量を制御した状態で電子ビームを照射することができる。
従って、電子ビーム照射装置１０によれば、筒状容器１に対して電子ビームの照射を、その開口１Ａおよび開口部分に過剰に照射することなく、確実かつ容易に行うことができることから、当該筒状容器１に対して確実に滅菌処理を施すことができると共に、筒状容器１自体が電子ビームが照射されることによって部分的に劣化することを防止することができる。
【００３１】
また、電子ビーム照射装置１０においては、電子ビーム管３０の電子ビーム出射窓２３が露出された状態となるよう形成されたガス流路が設けられていることから、電子ビーム内表面照射工程および電子ビーム開口部照射工程のいずれの工程においても、このガス流路に不活性ガスを流動させた状態において充填させ、これにより、電子ビーム出射窓２３および当該電子ビーム出射窓２３から放射される電子ビームが大気に曝されることを抑制することができる。また、電子ビーム出射窓２３から放射される電子ビームが通過する空間、具体的には、電子ビーム管ホルダ３０の電子ビーム通過空間３１Ｂおよび電子ビーム照射ノズル部３５の内部空間における酸素分圧を低下させることができるため、電子ビーム出射窓２３からの電子ビームの放射によってオゾンが発生することを防止することができる。従って、電子ビーム出射窓２３がオゾンの発生に起因して酸化することを防止することができる。
更に、電子ビーム照射装置１０においては、ガス流路が、電子ビーム管２０の収容されているケーシング１２の電子ビーム管収容空間１３内を流動するよう形成されてなるものであることから、電子ビーム管２０に、例えば６０ｋＶもの高い加速電圧が印加される場合においても、冷却ガスによる冷却作用によって電子ビーム管２０が高温になることに起因してケーシング１２が劣化することを抑制することができ、かつ冷却ガスが電子ビーム管２０の外表面に沿うよう流動されることによって当該電子ビーム管２０の外表面に発生した静電気が除去されることから、不要なアーク放電の発生を防止することができる。
【００３２】
また、電子ビーム照射装置１０においては、電子ビーム管ホルダ３０に位置決めストッパ部３３が設けられていることにより、電子ビーム内表面照射工程においては、筒状容器１の開口１Ａを位置決めストッパ部３３に当接させることによって当該筒状容器１を確実に所望の電子ビーム照射位置に配置することができるため、筒状容器１の内表面に対して必要とされる線量の電子ビームを確実に照射することが容易にできる。その上、電子ビーム内表面照射工程および電子ビーム開口部照射工程において、筒状容器１に電子ビームを照射している最中に、当該筒状容器１が電子ビーム管２０に向かう方向に移動しても位置決めストッパ部３３に阻まれて電子ビーム出射窓２３に接触することがないため、筒状容器１が電子ビームの照射時に電子ビーム出射窓２３に接触することに起因して当該電子ビーム出射窓２３が破損することを防止することができる。
【００３３】
このような電子ビーム照射装置１０は、例えば医薬品、化粧水などの人体に適用する物質を容器に充填するための作業ライン上において、当該容器に必要とされる滅菌処理を行うためのものとして好適であり、例えば、電子ビーム照射装置１０により滅菌処理が施された容器を、当該電子ビーム照射装置１０に係る滅菌処理工程から、例えばベルトコンベアなどによって次工程である充填工程に搬送することにより、滅菌処理を容易にインラインで行うことができる。
【００３４】
以上、本発明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く、種々の変更を加えることができる。
例えば、電子ビーム照射装置は、電子ビーム管に、例えば６０ｋＶもの高い加速電圧が印加されるような場合には、冷却ガスが電子ビーム管収容空間内に流動されるよう形成されたガス流路が設けられてなるものであることが好ましいが、電子ビーム管に印加される加速電圧が比較的高くない場合には、図４に示すように、ガス流路が、ケーシング４１に形成された領域を有さずに、ガス供給手段が電子ビーム管ホルダ４５に形成されたガス流路用溝４９に直接的に接続されるよう形成されてなる構成のものであってもよい。図４に示されているケーシング４１は、ガス流路用溝１４Ａ、１４Ｂが設けられていないこと以外は、図１の電子ビーム照射装置１０に係るケーシング１２と同様の構成を有するものであり、また電子ビーム管ホルダ４５は、位置決め固定部３１、ガス抜き孔３６の形成された位置決めストッパ部３３および電子ビーム照射ノズル部３５を有するものであり、ガス流路用溝３７Ａに代えてガス流路用溝４９が設けられていること以外は図１の電子ビーム照射装置１０に係る電子ビーム管ホルダ３０と同様の構成を有するものである。
また、電子ビーム照射ノズルは、電子ビーム管ホルダに一体的に設けられているものである必要はなく、例えば図５に示すように、ガス流路用溝５９が形成されてなるリング状の電子ビーム管ホルダ５１の下方（図５において下方）に設けられるものであって、位置決めストッパと一体的に設けられてなる構成のものであってもよい。図５において、５５は、ガス抜き孔５８が形成された円板状の位置決めストッパ部５６と、この位置決めストッパ部５６に連続し、電子ビーム管２０の電子ビーム出射窓２３から放射される電子ビームの放射方向に伸びるよう突出する円筒状の形態を有する電子ビーム照射ノズル部５７とを有する電子ビーム照射ノズル構造体である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の電子ビーム照射装置の構成の一例を示す説明用概略図である。
【図２】図１の電子ビーム照射装置の要部を、電子ビーム照射対象体に電子ビームを照射している一状態で示す説明用部分拡大図である。
【図３】電子ビーム照射対象体に電子ビームを照射している他の状態を示す説明用部分拡大図である。
【図４】本発明の電子ビーム照射装置の構成の他の例における要部を示す説明用部分拡大図である。
【図５】本発明の電子ビーム照射装置の構成の更に他の例における要部を示す説明用部分拡大図である。
【図６】従来の電子ビーム照射装置の構成の一例を示す説明用概略図である。
【図７】従来の電子ビーム照射装置を用いて容器に電子ビームを照射する際に用いられる遮蔽構造体の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 容器
１Ａ 開口
１０ 電子ビーム照射装置
１２ ケーシング
１２Ａ 一面
１２Ｂ 開口
１３ 電子ビーム管収容空間
１４Ａ、１４Ｂ ガス流路用溝
１６ 高圧トランス
１７ 給電線
１８ コネクタ
１９ 制御ユニット
２０ 電子ビーム管
２１ バルブ
２１Ａ 開口
２２ 蓋部
２２Ａ 電子ビーム出射孔
２３ 電子ビーム出射窓
２４ 電子ビーム発生器
２６ 給電端子
２７ ベース
３０ 電子ビーム管ホルダ
３１ 位置決め固定部
３１Ａ 電子ビーム管組込み空間
３１Ｂ 電子ビーム通過空間
３３ 位置決めストッパ部
３５ 電子ビーム照射ノズル部
３６ ガス抜き孔
３７Ａ ガス流路用溝
４１ ケーシング
４５ 電子ビーム管ホルダ
４９ ガス流路用溝
５１ 電子ビーム管ホルダ
５５ 電子ビーム照射ノズル構造体
５６ 位置決めストッパ部
５７ 電子ビーム照射ノズル部
５８ ガス抜き孔
５９ ガス流路用溝
６２ ケーシング
６２Ａ 一面
６２Ｂ 開口
６３ 電子ビーム管収容空間
６８ ガス流路
７０ 容器
７１ 遮蔽構造体
７１Ａ 飲み口用遮蔽部
７１Ｂ 側面用遮蔽部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム照射装置に関し、更に詳しくは、開口を有する有底筒状の形態の容器を滅菌処理するために用いられる電子ビーム照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば医薬品、飲料水、化粧水などの人体に適用する物質を充填するための容器は、人体に有害な菌が繁殖することを回避するために滅菌処理を施すことが必要とされており、従来、この滅菌処理の方法としては、エチレンオキサイドガス（ＥＯＧ）や過酸化水素（Ｈ2 Ｏ2 ）ガスを容器に対して吹き付ける手法、赤外線または紫外線を容器に対して照射する手法などが知られている。
【０００３】
しかしながら、エチレンオキサイドガスや過酸化水素ガスを用いた滅菌処理は、薬剤が容器に残留することが問題とされており、また、赤外線または紫外線を用いた滅菌処理は、容器が樹脂や紙などの熱に弱い材質のものである場合には、容器が変質してしまうおそれがあるために適用することができないという問題がある。
而して、近年、滅菌処理の方法として、容器に対して電子ビームを照射する手法が着目されており、この電子ビームを用いた滅菌処理によれば、薬剤が容器に残留することもなく、また容器が熱に弱い材質よりなるものであっても、当該容器が変質するおそれがなくなる、と期待されている。
【０００４】
一方、電子ビーム照射装置の或る種のものは、図６に示すように、例えばガラスよりなる有底筒状のバルブ２１を備え、このバルブ２１の開口２１Ａが、電子ビーム出射窓２３を有する円板状の蓋部２２によって閉塞され、これにより密閉された内部が真空状態とされており、この真空状態が形成された内部に、カソード（図示せず）を備えた電子ビーム発生器２４が配設され、電子ビーム発生器２４において発生した電子ビームが電子ビーム出射窓２３から放射される構成を有する電子ビーム管２０を具備してなるものである。この電子ビーム管２０は、例えばエポキシ樹脂によってモールド化されたケーシング６２における、柱状であって当該ケーシング６２の一面６２Ａに形成された開口６２Ｂによって開放された状態の電子ビーム管収容空間６３内に、電子ビーム出射窓２３がケーシング６２の開口６２Ｂが形成されている一面６２Ａ側（図１において下側）に位置するよう挿入された状態で蓋部２２がケーシング６２の一面６２Ａに適宜の手法で固定されることによって固設されている。
ここに、電子ビーム管２０の電子ビーム出射窓２３は、蓋部２２の中央部分に形成された電子ビーム出射孔２２Ａを閉塞するよう設けられており、例えばシリコン製の肉厚１〜３μｍの薄膜よりなるものである。
図６において、１６は、電子ビーム管２０と電気的に絶縁した状態となるよう、モールド化されたケーシング６２に埋設されている高圧トランスであり、１９は、高圧トランス１６に電気的に接続された制御ユニットであり、６８は、ケーシング６２の外部に設置されたガス供給手段（図示せず）から供給されるガスを電子ビーム管収容空間６３内に流入させるためのガス流路であり、２６は、電子ビーム発生器２４のカソードに対して給電をするための給電端子であり、２７は、複数の給電端子２６を束ねるためのベースであり、１８は、高圧トランス１６に接続されている給電線１７の先端に設けられたコネクタである。
【０００５】
このような構成を有する電子ビーム照射装置を用いて容器の滅菌処理を行う場合においては、電子ビーム照射対象体である容器が開口を有する有底筒状の形態の立体的なものであるため、開口を上方にして正立した状態の容器に対して開口側から電子ビームを照射（図６参照）したのでは、容器の線量分布が均一にならないことに起因して弊害が生じる、という問題がある。
すなわち、電子ビームの照射線量が電子ビームが放射される電子ビーム出射窓からの離間距離が大きくなるに従って小さくなるため、電子ビーム照射対象体である容器における線量が最も小さくなる部分（具体的には底部）において必要とされる線量を得ようとすれば、線量が最も大きくなる部分（具体的には開口部）においては電子ビームが過剰に照射されることとなることから、容器における線量が最も大きくなる部分が部分的に劣化してしまう、という問題がある。
【０００６】
而して、電子ビーム照射装置を用いて容器の滅菌処理を行う場合には、例えば図７に示すように、電子ビーム照射対象体である容器（図の例においては紙コップ）７０に、当該容器７０に関する線量分布に基づいて遮蔽構造体、具体的には、紙コップにおける例えば飲み食口および飲み口部分近辺の側面などの線量が大きくなる部分に電子ビームを部分的に遮蔽するための飲み口用遮蔽部７１Ａおよび側面用遮蔽部７１Ｂよりなる遮蔽構造体７１を設け、この遮蔽構造体７１の上から電子ビームを照射することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
このような手法によれば、電子ビーム照射対象体である容器７０に対して所定の線量を均一に照射することができることから、容器７０に確実に滅菌処理を施すことができると共に、当該容器７０自体が電子ビームが照射されることによって部分的に劣化することを回避することができる、と期待されている。
【０００７】
しかしながら、このように遮蔽構造体を用いて電子ビーム照射装置によって滅菌処理を行う手法においては、電子ビームの照射前には、電子ビーム照射対象体である容器に遮蔽構造体を取り付け、かつ電子ビームの照射後には容器から遮蔽構造体を除去して回収する必要があるため、作業工数が増加してしまう、という問題があり、また遮蔽構造体を容器に取り付けるため、遮蔽構造体によって容器が汚染されることのないよう、遮蔽構造体に対しても滅菌処理を施さなくてはならないため、新たに準備作業が必要となり、結果として作業工数が増加してしまう、という問題もある。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１５１０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、電子ビーム照射対象体が筒状の立体的なものであっても、電子ビーム照射対象体に対して電子ビームの照射を、部分的に過剰に照射することなく、確実かつ容易に行うことのできる電子ビーム照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の電子ビーム照射装置は、真空状態が形成された内部に電子ビーム発生器が配設されてなり、当該電子ビーム発生器において発生した電子ビームを放射するための電子ビーム出射窓を有する電子ビーム管と、当該電子ビーム管を収容するための電子ビーム管収容空間を有するケーシングとを備えた電子ビーム照射装置であって、
前記電子ビーム管の電子ビーム出射窓から放射される電子ビームの放射方向に伸び、電子ビーム出射窓から放射される電子ビームを導通するための電子ビーム照射ノズルが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電子ビーム照射装置においては、電子ビーム管の電子ビーム出射窓が露出された状態となるよう形成されたガス流路が設けられていることが好ましい。
このような構成の電子ビーム照射装置においては、ガス流路が、ケーシングに形成された、電子ビーム管を冷却するための冷却ガスを流動させるための領域を有し、当該冷却ガスが不活性ガスであることが好ましい。
【００１２】
本発明の電子ビーム照射装置においては、電子ビーム照射対象体が電子ビーム管に向かう方向に移動することを規制するための位置決めストッパが設けられていることが好ましい。
【００１３】
本発明の電子ビーム照射装置においては、電子ビーム管をケーシングにおける電子ビーム管収容空間内に固設するための電子ビーム管ホルダが設けられており、当該電子ビーム管ホルダに電子ビーム照射ノズルが設けられていることが好ましい。
【００１４】
本発明の電子ビーム照射装置は、電子ビーム照射ノズルが筒状の電子ビーム照射対象体の開口から挿入され、その状態において電子ビーム照射対象体に対して電子ビームが照射されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電子ビーム照射装置によれば、電子ビーム管の電子ビーム出射窓から放射される電子ビームを導通するための電子ビーム照射ノズルが設けられており、電子ビーム照射対象体に対して電子ビームを、電子ビーム照射ノズルによって部分的に遮蔽した状態で照射することができるため、電子ビーム照射対象体が筒状の立体的なものであっても、電子ビーム照射対象体に対して電子ビームの照射を、部分的に過剰に照射することなく、確実かつ容易に行うことができる。
従って、電子ビーム照射対象体としての開口を有する有底筒状の形態の容器に対して確実かつ容易に滅菌処理を施すことができると共に、当該容器自体が電子ビームが照射されることによって部分的に劣化することを防止することができる。
【００１６】
また、本発明の電子ビーム照射装置においては、電子ビーム管の電子ビーム出射窓が露出された状態となるよう形成されたガス流路を設けることにより、当該ガス流路に適宜のガスを流動させることによって充填させ、これにより、電子ビーム出射窓および当該電子ビーム出射窓から放射される電子ビームが大気に曝されることを抑制することができると共に、当該電子ビーム出射窓から放射される電子ビームが通過する空間の酸素分圧を低下させることができるため、電子ビーム出射窓からの電子ビームの放射によってオゾンが発生することを防止することができ、その結果、電子ビーム出射窓がオゾンの発生に起因して酸化することを防止することができる。
このような構成の本発明の電子ビーム照射装置においては、ガス流路を、ケーシングに形成された、電子ビーム管を冷却するための冷却ガスを流動させるための領域を有するものとし、このガス流路に電子ビーム管を冷却するための不活性ガスよりなる冷却ガスを流動させることにより、上記の効果と共に、電子ビーム管に高い加速電圧が印加される場合においても、冷却ガスによる冷却作用によって電子ビーム管が高温になることに起因してケーシングが劣化することを抑制することができ、かつ冷却ガスが電子ビーム管の外表面に沿うよう流動されることによって当該電子ビーム管の外表面に発生した静電気が除去されることから、不要なアーク放電の発生を防止することができる。
【００１７】
また、本発明の電子ビーム照射装置においては、電子ビーム照射対象体が電子ビーム管に向かう方向に移動することを規制するための位置決めストッパを設けることにより、電子ビーム照射対象体を確実に所期の電子ビーム照射位置に配置することによって必要とされる線量の電子ビームを確実に照射することが容易にできると共に、電子ビーム照射対象体に対する電子ビーム照射の際に、当該電子ビーム照射対象体が移動して電子ビーム出射窓に接触することに起因して当該電子ビーム出射窓が破損することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の電子ビーム照射装置の構成の一例を示す説明用概略図であり、図２は、図１の電子ビーム照射装置の要部を、電子ビーム照射対象体に電子ビームを照射している一状態で示す説明用部分拡大図であり、図３は、電子ビーム照射対象体に電子ビームを照射している他の状態を示す説明用部分拡大図である。
この電子ビーム照射装置１０は、開口１Ａを有する有底筒状の形態の容器（以下、「筒状容器」ともいう。）１を電子ビーム照射対象体として滅菌処理するためのものである。
【００１９】
電子ビーム照射装置１０は、例えばガラスよりなる有底筒状のバルブ２１を備え、このバルブ２１の開口２１Ａが、円板状の蓋部２２によって閉塞され、これにより密閉された内部が真空状態とされており、この真空状態が形成された内部に、カソード（図示せず）を備えた電子ビーム発生器２４が配設され、当該電子ビーム発生器２４において発生した電子ビームが電子ビーム出射窓２３から放射される構成を有する電子ビーム管２０を具備してなるものである。この電子ビーム管２０は、ケーシング１２における、柱状であって当該ケーシング１２の一面（以下、「開口形成面」ともいう。）１２Ａに形成された開口１２Ｂによって開放された状態の電子ビーム管収容空間１３内に、電子ビーム出射窓２３がケーシング１２の開口形成面１２Ａ側（図１において下側）に位置するよう挿入された状態で電子ビーム管ホルダ３０によって固設されている。
ここに、電子ビーム管２０の電子ビーム出射窓２３は、蓋部２２の中央部分に形成された電子ビーム出射孔２２Ａを閉塞するよう設けられており、例えばシリコン製の肉厚１〜３μｍの薄膜よりなるものである。また、ケーシング１２に形成されている電子ビーム管収容空間１３は、電子ビーム管２０の全長に適合した全長を有すると共に、電子ビーム管２０における蓋部２２の外径に適合した開口径を有し、開口形成面１２Ａ側に位置する、ケーシング１２の開口１２Ｂの開口径と同一の外径を有する蓋部固定空間と、当該蓋部固定空間の外径よりも小径かつ電子ビーム管２０のバルブ２１の外径よりも大径の外径を有するバルブ収容空間とよりなるものである。
【００２０】
この電子ビーム照射装置１０を構成する電子ビーム発生器２４には、カソードに対して給電をするための給電端子２６が複数接続されている。
これらの複数の給電端子２６が、当該電子ビーム管２０のバルブ２１から外方に突出し、ベース２７に束ねられた状態でケーシング１２内に埋設されている高圧トランス１６に接続された給電線１７の先端に設けられたコネクタ１８に嵌入されて接続されており、このようにして、電子ビーム管２０が高圧トランス１６に対して電気的に接続されている。 この図の例において、ケーシング１２は、電子ビーム管２０と高圧トランス１６とを電気的に絶縁するために、例えばエポキシ樹脂などの絶縁材料によってモールド化されてなるものであり、当該ケーシング１２には、外部に設置されたガス供給手段（図示せず）から供給されるガスを電子ビーム管収容空間１３内に流入させるためのガス流路用溝１４Ａが形成されている。また、高圧トランス１６は、ケーシング１２外部に設置された制御ユニット１９に接続されている。
【００２１】
そして、電子ビーム照射装置１０においては、電子ビーム管ホルダ３０に、電子ビーム管２０の電子ビーム出射窓２３から放射される電子ビームの放射方向（図１において下方向）に伸び、当該電子ビーム出射窓２３から放射される電子ビームを導通するための電子ビーム照射ノズルが設けられている。
この電子ビーム照射ノズルは、電子ビーム照射対象体である筒状容器１の開口１Ａから挿入されるものであることから、筒状容器１の開口１Ａの開口径および電子ビーム照射ノズルが挿入されるべき開口部分の内径よりも小径の外径を有するものであることが必要とされる。
ここに、電子ビーム照射ノズルは、例えばＳＵＳおよびアルミニウムなどの電子ビームに対して非透過性を示す材質のものである。
【００２２】
また、電子ビーム管ホルダ３０には、筒状容器１が電子ビーム管２０に向かう方向（図１において上方向）に移動することを規制するための位置決めストッパが設けられている。
【００２３】
この図の例においては、電子ビーム管ホルダ３０は、電子ビーム照射ノズルと位置決めストッパとが一体的に設けられてなる構成のものである。この電子ビーム管ホルダ３０は、全体が円筒形を有する、電子ビーム管２０を所定の位置に固定するための位置決め固定部３１と、当該位置決め固定部３１の外径に適合した外径の円板形態を有する、筒状容器１が電子ビーム管２０に向かう方向に移動することを規制するための位置決めストッパ部３３と、位置決め固定部３１よりも小径の円筒形態を有する電子ビーム照射ノズル部３５とを有し、その外観形状が、外径の異なる２つの円筒体が重ね合わせられてなる形態のものである。また、この電子ビーム管ホルダ３０においては、その中心軸を含む軸方向に平行な断面における内表面側の形状は、位置決め固定部３１に、電子ビーム管２０の蓋部２２に適合した形状を有する電子ビーム管組込み空間３１Ａと、当該電子ビーム管組込み空間３１Ａに連続し、電子ビーム管組込み空間３１Ａの外径よりも小さく、かつ電子ビーム出射窓２３によって閉塞されている電子ビーム出射孔２２Ａの孔径よりも大きい外径を有する電子ビーム通過空間３１Ｂとが形成されていることから、その内径が電子ビームの放射方向に向かうに従って中心軸に向かう方向に階段状に傾斜されなる形態とされている。 また、電子ビーム管ホルダ３０には、位置決め固定部３１側の端面と、当該位置決め固定部３１における電子ビーム通過空間３１Ｂを囲繞する内面との各々に開口を有するガス流路用溝３７Ａが形成されており、このガス流路用溝３７Ａは、ケーシング１２に形成されている、電子ビーム管収容空間１３のバルブ収容空間を囲繞する内面と、ケーシング１２の開口形成面１２Ａとの各々に開口を有するガス流路用溝１４Ｂに連通されている。
図２および図３において、３６は、ガス抜き孔であり、このガス抜き孔３６は、電子ビーム照射ノズル部３５の外径と筒状容器１の開口１Ａの開口径および開口部分の内径との差が小さい場合には、電子ビーム管収容空間１３および電子ビーム管ホルダ３０の内部にガス供給手段から供給されるガスが滞留することを抑制するために設けられていることが好ましく、その孔径は、電子ビーム照射ノズル部３５を経由して筒状容器１内にガスが充填されることを阻害することがないよう、例えば２ｍｍとされている。
【００２４】
電子ビーム管ホルダ３０は、ケーシング１２の電子ビーム管収容空間１３内に電子ビーム管２０が挿入され、当該電子ビーム管収容空間１３の蓋部固定空間に、電子ビーム管２０の蓋部２２の後端部分が組み込まれた状態において、当該電子ビーム管ホルダ３０の位置決め固定部３１側の端面がケーシング１２の開口形成面１２Ａに当接した状態で例えば螺子止めによりケーシング１２に対して固定されている。このようにして、電子ビーム管ホルダ３０は、位置決め固定部３１の電子ビーム管組込み空間３１Ａに、電子ビーム管２０の蓋部２２の先端部分が組み込まれることによって当該電子ビーム管２０をケーシング１２の電子ビーム管収容空間１３内の所定の位置に固定している。
【００２５】
また、電子ビーム照射装置１０には、ガス供給手段から供給されるガスを流動させるためのガス流路が形成されており、このガス流路によって電子ビーム管２０の電子ビーム出射窓２３が露出された状態とされている。
この図の例において、ガス流路は、ガス供給手段から供給されたガスが、ケーシング１２に形成されたガス流路用溝１４Ａ、電子ビーム管２０が配設された電子ビーム管収容空間１３のバルブ収容空間、ケーシング１２に形成されたガス流路用溝１４Ｂ、電子ビーム管ホルダ３０に形成されたガス流路用溝３７Ａおよび電子ビーム管ホルダ３０に係る電子ビーム通過空間３１Ｂをこの順に流動し、ガス抜き孔３６または電子ビーム照射ノズル部３５を介して電子ビーム照射装置１０内から排出されるよう形成されており、このガス流路の電子ビーム通過空間３１Ｂによって区画される領域において、電子ビーム出射窓２３が露出されている。
【００２６】
以下、本発明に係る電子ビーム照射装置１０における電子ビーム照射ノズル部３５および電子ビーム照射対象体である筒状容器１の一構成例を示す。
電子ビーム照射ノズル部３５は、外径が８ｍｍ、内径が７ｍｍ、全長が８ｍｍのものである。
筒状容器１は、開口径が９ｍｍ、開口部分の長さｌが８ｍｍ、全長が３３ｍｍのものである。
【００２７】
このような構成を有する電子ビーム照射装置１０によれば、以下のようにして電子ビーム照射対象体に対して滅菌処理を行うための電子ビームの照射が行われる。
【００２８】
先ず、図２に示すように、電子ビーム照射対象体である筒状容器１を、その開口１Ａを上方とした正立状態で電子ビーム照射装置１０の電子ビーム管ホルダ３０における電子ビーム照射ノズル部３５の真下に位置させ、上方（図１において上方）に移動させることによって当該筒状容器１の開口１Ａから、この開口１Ａが電子ビーム管ホルダ３０の位置決めストッパ部３３に当接する状態まで電子ビーム照射ノズル部３５を挿入する。
このように電子ビーム照射ノズル部３５が筒状容器１内に挿入された状態において、ガス供給手段から、例えば窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性ガスを供給してガス流路に流動させることにより、電子ビーム照射ノズル部３５を介して筒状容器１内に不活性ガスを導入する。
そして、筒状容器１内および電子ビーム管ホルダ３０内、並びに筒状容器１内に不活性ガスが充填された状態において、電子ビーム発生器２４を駆動して電子ビームを発生させることにより、電子ビーム出射窓２３から放射された電子ビームが、電子ビーム管ホルダ３０における電子ビーム通過空間３１Ｂを通過した後、電子ビーム照射ノズル部３５によって筒状容器１の内部に導通され、これにより、電子ビーム照射ノズル部３５が挿入されている開口１Ａおよび開口部分を除く内表面に電子ビームを照射する（以下、「電子ビーム内表面照射工程」ともいう。）。
図２においては、筒状容器１を破線で示し、また、電子ビームの放射方向を破線の矢印で示し、不活性ガスの流動方向を実線の矢印で示す。
【００２９】
次いで、図３に示すように、電子ビーム発生器２４が駆動されて電子ビーム出射窓２３から電子ビームが放射され、かつガス供給手段によってガス流路に不活性ガスが流動されて充填されている状態において、筒状容器１を下方（図２において下方）に移動させることによって当該筒状容器１の開口１Ａから電子ビーム照射ノズル部３５を引き抜き、更に、この筒状容器１を電子ビーム照射ノズル部３５の真下における所定の位置まで移動させる。このようにして、電子ビーム内表面照射工程において電子ビーム照射ノズル部３５が挿入されていた開口１Ａおよび開口部分に対して筒状容器１を移動させながら電子ビームを照射する（以下、「電子ビーム開口部照射工程」ともいう。）。
図３においては、図２と同様に電子ビームの放射方向を破線の矢印で示し、不活性ガスの流動方向を実線の矢印で示す。また、容器の移動方向を一点鎖線の矢印で示す。
【００３０】
以上のような電子ビーム照射装置１０によれば、電子ビーム管ホルダ３０に電子ビーム照射ノズル部３５が設けられていることから、電子ビーム照射対象体が、筒状容器１のような開口１Ａを有する有底筒状の形態の立体的なものであっても、筒状容器１に対して電子ビームを、電子ビーム照射ノズル部３５によって部分的に遮蔽した状態で照射することができるため、当該筒状容器１に対して所期の線量を均一に照射することができる。
すなわち、先ず、電子ビーム内表面照射工程において、筒状容器１の開口１Ａおよび開口部分に電子ビーム照射ノズル部３５を挿入することにより、この電子ビーム照射ノズル部３５が挿入されている部分を完全に遮蔽した状態で当該筒状容器１に電子ビームを照射し、このようにして筒状容器１の開口１Ａおよび開口部分を除く内表面に対して電子ビームを照射する。次いで、この電子ビーム内表面照射工程に連続する、電子ビーム開口部照射工程において、筒状容器１を、当該筒状容器１の開口１Ａから電子ビーム照射ノズル部３５を引き抜くよう下方に移動するという簡単な操作により、開口１Ａおよび開口部分に対して電子ビーム出射窓２３との離間距離を筒状容器１に関する線量分布に基づいて調整することによって照射線量を制御した状態で電子ビームを照射することができる。
従って、電子ビーム照射装置１０によれば、筒状容器１に対して電子ビームの照射を、その開口１Ａおよび開口部分に過剰に照射することなく、確実かつ容易に行うことができることから、当該筒状容器１に対して確実に滅菌処理を施すことができると共に、筒状容器１自体が電子ビームが照射されることによって部分的に劣化することを防止することができる。
【００３１】
また、電子ビーム照射装置１０においては、電子ビーム管３０の電子ビーム出射窓２３が露出された状態となるよう形成されたガス流路が設けられていることから、電子ビーム内表面照射工程および電子ビーム開口部照射工程のいずれの工程においても、このガス流路に不活性ガスを流動させた状態において充填させ、これにより、電子ビーム出射窓２３および当該電子ビーム出射窓２３から放射される電子ビームが大気に曝されることを抑制することができる。また、電子ビーム出射窓２３から放射される電子ビームが通過する空間、具体的には、電子ビーム管ホルダ３０の電子ビーム通過空間３１Ｂおよび電子ビーム照射ノズル部３５の内部空間における酸素分圧を低下させることができるため、電子ビーム出射窓２３からの電子ビームの放射によってオゾンが発生することを防止することができる。従って、電子ビーム出射窓２３がオゾンの発生に起因して酸化することを防止することができる。
更に、電子ビーム照射装置１０においては、ガス流路が、電子ビーム管２０の収容されているケーシング１２の電子ビーム管収容空間１３内を流動するよう形成されてなるものであることから、電子ビーム管２０に、例えば６０ｋＶもの高い加速電圧が印加される場合においても、冷却ガスによる冷却作用によって電子ビーム管２０が高温になることに起因してケーシング１２が劣化することを抑制することができ、かつ冷却ガスが電子ビーム管２０の外表面に沿うよう流動されることによって当該電子ビーム管２０の外表面に発生した静電気が除去されることから、不要なアーク放電の発生を防止することができる。
【００３２】
また、電子ビーム照射装置１０においては、電子ビーム管ホルダ３０に位置決めストッパ部３３が設けられていることにより、電子ビーム内表面照射工程においては、筒状容器１の開口１Ａを位置決めストッパ部３３に当接させることによって当該筒状容器１を確実に所望の電子ビーム照射位置に配置することができるため、筒状容器１の内表面に対して必要とされる線量の電子ビームを確実に照射することが容易にできる。その上、電子ビーム内表面照射工程および電子ビーム開口部照射工程において、筒状容器１に電子ビームを照射している最中に、当該筒状容器１が電子ビーム管２０に向かう方向に移動しても位置決めストッパ部３３に阻まれて電子ビーム出射窓２３に接触することがないため、筒状容器１が電子ビームの照射時に電子ビーム出射窓２３に接触することに起因して当該電子ビーム出射窓２３が破損することを防止することができる。
【００３３】
このような電子ビーム照射装置１０は、例えば医薬品、化粧水などの人体に適用する物質を容器に充填するための作業ライン上において、当該容器に必要とされる滅菌処理を行うためのものとして好適であり、例えば、電子ビーム照射装置１０により滅菌処理が施された容器を、当該電子ビーム照射装置１０に係る滅菌処理工程から、例えばベルトコンベアなどによって次工程である充填工程に搬送することにより、滅菌処理を容易にインラインで行うことができる。
【００３４】
以上、本発明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く、種々の変更を加えることができる。
例えば、電子ビーム照射装置は、電子ビーム管に、例えば６０ｋＶもの高い加速電圧が印加されるような場合には、冷却ガスが電子ビーム管収容空間内に流動されるよう形成されたガス流路が設けられてなるものであることが好ましいが、電子ビーム管に印加される加速電圧が比較的高くない場合には、図４に示すように、ガス流路が、ケーシング４１に形成された領域を有さずに、ガス供給手段が電子ビーム管ホルダ４５に形成されたガス流路用溝４９に直接的に接続されるよう形成されてなる構成のものであってもよい。図４に示されているケーシング４１は、ガス流路用溝１４Ａ、１４Ｂが設けられていないこと以外は、図１の電子ビーム照射装置１０に係るケーシング１２と同様の構成を有するものであり、また電子ビーム管ホルダ４５は、位置決め固定部３１、ガス抜き孔３６の形成された位置決めストッパ部３３および電子ビーム照射ノズル部３５を有するものであり、ガス流路用溝３７Ａに代えてガス流路用溝４９が設けられていること以外は図１の電子ビーム照射装置１０に係る電子ビーム管ホルダ３０と同様の構成を有するものである。
また、電子ビーム照射ノズルは、電子ビーム管ホルダに一体的に設けられているものである必要はなく、例えば図５に示すように、ガス流路用溝５９が形成されてなるリング状の電子ビーム管ホルダ５１の下方（図５において下方）に設けられるものであって、位置決めストッパと一体的に設けられてなる構成のものであってもよい。図５において、５５は、ガス抜き孔５８が形成された円板状の位置決めストッパ部５６と、この位置決めストッパ部５６に連続し、電子ビーム管２０の電子ビーム出射窓２３から放射される電子ビームの放射方向に伸びるよう突出する円筒状の形態を有する電子ビーム照射ノズル部５７とを有する電子ビーム照射ノズル構造体である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の電子ビーム照射装置の構成の一例を示す説明用概略図である。
【図２】図１の電子ビーム照射装置の要部を、電子ビーム照射対象体に電子ビームを照射している一状態で示す説明用部分拡大図である。
【図３】電子ビーム照射対象体に電子ビームを照射している他の状態を示す説明用部分拡大図である。
【図４】本発明の電子ビーム照射装置の構成の他の例における要部を示す説明用部分拡大図である。
【図５】本発明の電子ビーム照射装置の構成の更に他の例における要部を示す説明用部分拡大図である。
【図６】従来の電子ビーム照射装置の構成の一例を示す説明用概略図である。
【図７】従来の電子ビーム照射装置を用いて容器に電子ビームを照射する際に用いられる遮蔽構造体の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 容器
１Ａ 開口
１０ 電子ビーム照射装置
１２ ケーシング
１２Ａ 一面
１２Ｂ 開口
１３ 電子ビーム管収容空間
１４Ａ、１４Ｂ ガス流路用溝
１６ 高圧トランス
１７ 給電線
１８ コネクタ
１９ 制御ユニット
２０ 電子ビーム管
２１ バルブ
２１Ａ 開口
２２ 蓋部
２２Ａ 電子ビーム出射孔
２３ 電子ビーム出射窓
２４ 電子ビーム発生器
２６ 給電端子
２７ ベース
３０ 電子ビーム管ホルダ
３１ 位置決め固定部
３１Ａ 電子ビーム管組込み空間
３１Ｂ 電子ビーム通過空間
３３ 位置決めストッパ部
３５ 電子ビーム照射ノズル部
３６ ガス抜き孔
３７Ａ ガス流路用溝
４１ ケーシング
４５ 電子ビーム管ホルダ
４９ ガス流路用溝
５１ 電子ビーム管ホルダ
５５ 電子ビーム照射ノズル構造体
５６ 位置決めストッパ部
５７ 電子ビーム照射ノズル部
５８ ガス抜き孔
５９ ガス流路用溝
６２ ケーシング
６２Ａ 一面
６２Ｂ 開口
６３ 電子ビーム管収容空間
６８ ガス流路
７０ 容器
７１ 遮蔽構造体
７１Ａ 飲み口用遮蔽部
７１Ｂ 側面用遮蔽部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空状態が形成された内部に電子ビーム発生器が配設されてなり、当該電子ビーム発生器において発生した電子ビームを放射するための電子ビーム出射窓を有する電子ビーム管と、当該電子ビーム管を収容するための電子ビーム管収容空間を有するケーシングとを備えた電子ビーム照射装置であって、
前記電子ビーム管の電子ビーム出射窓から放射される電子ビームの放射方向に伸び、電子ビーム出射窓から放射される電子ビームを導通するための電子ビーム照射ノズルが設けられていることを特徴とする電子ビーム照射装置。
【請求項２】
電子ビーム管の電子ビーム出射窓が露出された状態となるよう形成されたガス流路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム照射装置。
【請求項３】
ガス流路が、ケーシングに形成された、電子ビーム管を冷却するための冷却ガスを流動させるための領域を有し、当該冷却ガスが不活性ガスであることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム照射装置。
【請求項４】
電子ビーム照射対象体が電子ビーム管に向かう方向に移動することを規制するための位置決めストッパが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電子ビーム照射装置。
【請求項５】
電子ビーム管をケーシングにおける電子ビーム管収容空間内に固設するための電子ビーム管ホルダが設けられており、当該電子ビーム管ホルダに電子ビーム照射ノズルが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電子ビーム照射装置。
【請求項６】
電子ビーム照射ノズルが筒状の電子ビーム照射対象体の開口から挿入され、その状態において当該電子ビーム照射対象体に対して電子ビームが照射されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電子ビーム照射装置。
【請求項１】
真空状態が形成された内部に電子ビーム発生器が配設されてなり、当該電子ビーム発生器において発生した電子ビームを放射するための電子ビーム出射窓を有する電子ビーム管と、当該電子ビーム管を収容するための電子ビーム管収容空間を有するケーシングとを備えた電子ビーム照射装置であって、
前記電子ビーム管の電子ビーム出射窓から放射される電子ビームの放射方向に伸び、電子ビーム出射窓から放射される電子ビームを導通するための電子ビーム照射ノズルが設けられていることを特徴とする電子ビーム照射装置。
【請求項２】
電子ビーム管の電子ビーム出射窓が露出された状態となるよう形成されたガス流路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム照射装置。
【請求項３】
ガス流路が、ケーシングに形成された、電子ビーム管を冷却するための冷却ガスを流動させるための領域を有し、当該冷却ガスが不活性ガスであることを特徴とする請求項２に記載の電子ビーム照射装置。
【請求項４】
電子ビーム照射対象体が電子ビーム管に向かう方向に移動することを規制するための位置決めストッパが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電子ビーム照射装置。
【請求項５】
電子ビーム管をケーシングにおける電子ビーム管収容空間内に固設するための電子ビーム管ホルダが設けられており、当該電子ビーム管ホルダに電子ビーム照射ノズルが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電子ビーム照射装置。
【請求項６】
電子ビーム照射ノズルが筒状の電子ビーム照射対象体の開口から挿入され、その状態において当該電子ビーム照射対象体に対して電子ビームが照射されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電子ビーム照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１４５２９１（Ｐ２００８−１４５２９１Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３３３２１（Ｐ２００６−３３３３２１）
【出願日】平成１８年１２月１１日（２００６．１２．１１）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１１日（２００６．１２．１１）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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