電子線殺菌装置
【課題】 ボトルキャップを低コストで殺菌する電子線殺菌装置を提供する。
【解決手段】 電子線殺菌装置は、ペットボトルを第１経路に沿ってガイドする第１搬送部と、ボトルキャップを第２経路に沿ってガイドする第２搬送部と、電子線発生装置が発生する電子線を第１のタイミングで第１経路に照射し、電子線発生装置が発生する電子線を第２のタイミングで偏向して第２経路に照射する電子線照射装置とを備える。一つの電子線発生装置によってペットボトルとボトルキャップを並行して殺菌するため、設備コストが低く抑えられる。
【解決手段】 電子線殺菌装置は、ペットボトルを第１経路に沿ってガイドする第１搬送部と、ボトルキャップを第２経路に沿ってガイドする第２搬送部と、電子線発生装置が発生する電子線を第１のタイミングで第１経路に照射し、電子線発生装置が発生する電子線を第２のタイミングで偏向して第２経路に照射する電子線照射装置とを備える。一つの電子線発生装置によってペットボトルとボトルキャップを並行して殺菌するため、設備コストが低く抑えられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボトルキャップを殺菌する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペットボトル等の食品容器を製造し、内容物を充填してボトルキャップを装着する工程において、殺菌をする技術が重要である。通常、殺菌は過酸化水素に例示される薬剤を用いて行われる。
【０００３】
薬剤の使用に代えて電子線を用いて殺菌する技術が検討されている。電子線を用いた殺菌は、薬剤を使用しないことから、薬剤のコストが不要となること、薬剤をすすぐ工程が不要となること等の点で優れている。
【０００４】
特許文献１には、殺菌を短時間で行うことができ、ラインの高速運転が可能であり、しかも、装置全体を大型化する必要のないキャップ殺菌装置を提供することを目的とするキャップ殺菌装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００２‐１２８０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ボトルキャップを確実に殺菌することを可能にする電子線殺菌装置を提供することである。
本発明の他の目的は、構成が簡易な電子線殺菌装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、安価な電子線殺菌装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００７】
本発明による電子線殺菌装置は、第１搬送物（５２）を第１経路（１８）に沿ってガイドする第１搬送部と、第２搬送物（５４）を第２経路（２０）に沿ってガイドする第２搬送部と、電子線発生装置（３６）を備え、電子線発生装置（３６）が発生する電子線を第１のタイミングで第１経路（１８）に照射し、電子線発生装置（３６）が発生する電子線を第２のタイミングで偏向して第２経路（２０）に照射する電子線照射装置（２１）とを具える。
【０００８】
こうした構成によれば、複数の経路の各々に沿って搬送される殺菌対象物、例えばボトルとボトルキャップに対して、ひとつの電子線発生装置をタイムシェアリングすることによって能率的殺菌を行うことが可能である。搬送経路は、３つ以上であってもよい。その場合、電子線発生装置は、３つ以上の経路に対してタイムシェアリングして電子線の照射を行う。
【０００９】
本発明による電子線殺菌装置において、第２搬送部は第１搬送物である容器（５２）に装着されるキャップ（５４）を第２搬送物として支持する。
【００１０】
本発明による電子線殺菌装置において、電子線照射装置（２１）は第１走査方向（ｙ）に沿って第１経路（１８）に電子線を照射する。第１走査方向（ｙ）の水平面への射影は、第１経路（１８）の水平面への射影に対して傾いている。
【００１１】
本発明による電子線殺菌装置において、電子線照射装置（２１）は第１走査方向（ｙ）と略平行な第２走査方向に沿って第２経路（２０）に電子線を照射する。
【００１２】
本発明による電子線殺菌装置において、第１経路（１８）と第２経路（２０）とは略平行である。電子線照射装置（２１）は第２経路（２０）に平行な第２走査方向に沿って第２経路（２０）に電子線を照射する。
【００１３】
本発明による電子線殺菌装置において、第１経路（１８）と第２経路（２０）とは鉛直方向に高さが異なる。
【００１４】
本発明による電子線殺菌装置において、電子線照射装置（２１）は、電子線発生装置（３６）から第１経路（１８）の方向に第１走査角度（θＭ）で広がる第１スキャンホーンと、電子線発生装置（３６）から第２経路（２０）の方向に第１走査角度よりも小さい第２走査角度（θＳ）で広がる第２スキャンホーンとを備える。
【００１５】
本発明による電子線殺菌装置において、第２搬送部は、自転を伴って第２経路（２０）を通過するように第２搬送物（５４）を第２経路（２０）に沿ってガイドする。
【００１６】
本発明による充填システムは、本発明による電子線殺菌装置と、電子線殺菌装置が設置される殺菌室（４）と、殺菌室において電子線を照射された第１搬送物が自動的に運び込まれる充填室（８）と、充填室に設置され、第１搬送物の開口を通して内部に内容物を充填する充填装置（３０）と、充填室において内容物を充填された第１搬送物と殺菌室において電子線を照射された第２搬送物とが自動的に運び込まれるキャッパ室（１０）と、キャッパ室に設置され、第１搬送物の開口を第２搬送物を装着することによって塞ぐキャッパ装置（３２）とを備える。
【００１７】
本発明による電子線殺菌装置は、第１経路と第２経路とを格納し、外部よりも清浄度が高い殺菌室を備える。電子線照射装置の表面のうち電子線の照射口を含む一部は殺菌室の内部に位置する。表面のうちの他の一部は外部に位置する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ボトルキャップを確実に殺菌することを可能にする電子線殺菌装置が提供される。
更に本発明によれば、構成が簡易な電子線殺菌装置が提供される。
更に本発明によれば、安価な電子線殺菌装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２０】
（実施の第１形態）
本実施の形態におけるキャップ殺菌装置は、ペットボトル５２とボトルキャップ５４を殺菌するために使用される。図２３には、ボトルキャップ５４の構成が示されている。ボトルキャップ５４は、中心軸６６を中心として略回転対称な円筒形状をしている。ボトルキャップ５４は、ペットボトル５２に装着されたときに外側に露出する筒状の曲面である側面８０を有する。側面８０には、周方向に直交する凹凸が設けられている。ボトルキャップ５４は、ペットボトル５２に装着されたときに外側に露出する円形の面である上面８２を有する。上面の反対側には、ペットボトル５２にねじ込むための開口８６が設けられている。開口８６の内側の内側面８４には、ペットボトル５２に設けられたおねじと螺合するめねじが設けられている。
【００２１】
図１は、本実施の形態におけるボトルキャップ殺菌装置が適用される食品容器充填システムの構成を示す。食品容器充填システム２は、ペットボトル５２の流れに沿って上流側から順に、殺菌室４、すすぎリンサ室６、充填室８及びキャッパ室１０を備える。これらの室はすべてクリーンルームである。
【００２２】
殺菌室４は、飲料が充填されるペットボトル５２を殺菌室４に導入するためのボトル入口１２と、ボトル入口１２から導入されるペットボトル５２をすすぎリンサ室６の入口まで所定のボトル経路１８に沿って搬送する搬送装置とを備える。ボトル経路１８の途中には、ペットボトル５２に電子線を照射して殺菌するための電子線照射装置２１が設置される。殺菌室４は更に、ボトルキャップ５４を殺菌室４に導入するためのキャップ入口１４と、キャップ入口１４から導入されるボトルキャップ５４をキャップ経路２０に沿って殺菌室４の外部まで導く搬送装置を備える。キャップ経路２０の一部は、電子線照射装置２１による電子線の照射範囲の中に位置する。その照射範囲の上流側には、ボトルキャップ５４を電子線照射装置２１に送るためのキャップ送り装置１６が設置される。その照射範囲の下流側には、電子線照射装置２１から送られてくるボトルキャップ５４を受け取って下流側に送るためのキャップ受取装置２４が設置される。キャップ受取装置２４から送られるボトルキャップ５４は、キャップ経路２６に沿って無菌環境下で殺菌室４からキャッパ室１０に搬送される。
【００２３】
すすぎリンサ室６は、殺菌室４から搬送されたペットボトル５２を水、空気等によってすすぐ装置であるすすぎリンサ２８と、すすがれたペットボトル５２を充填室８に搬送する搬送装置とを備える。充填室８は、すすぎリンサ室６から搬送されたペットボトル５２に飲料を充填する装置である充填機３０と、飲料が充填されたペットボトル５２をキャッパ室１０に搬送する搬送装置とを備える。キャッパ室１０は、充填室８から搬送されたペットボトル５２に、キャップ経路２６を通って搬送されたボトルキャップ５４を装着する装置であるキャッパ３２と、ボトルキャップ５４が装着されたペットボトル５２をボトル出口３４に搬送する搬送装置とを備える。
【００２４】
図２は、電子線照射装置２１の構成を示す正面図である。電子線照射装置２１は、図２の上側、すなわち図に描かれた直交座標系におけるｚ軸の正の向きが鉛直方向の上側となるように設置される。電子線照射装置２１は電子線供給部３６を備える。電子線供給部３６は、図２のｙ軸方向に電子線を走査しながら供給することができる。電子線のエネルギーは９００ＫｅＶ程度である。
【００２５】
電子線照射装置２１は更に、スキャンホーン２２ａを備える。スキャンホーン２２ａは、電子線供給部３６によって供給される電子線が通過する空洞を内部に有する。その空洞は、電子線供給部３６から鉛直方向下側に向かって電子線の走査方向に広がるテーパ形状をしている。スキャンホーン２２ａの内部の空洞は後述するようにｘ軸方向に二股に分岐している。第１の分岐した空洞の下端は、メイン電子線照射口３８に取り付けられる薄膜によって密閉される。第２の分岐した空洞の下端は、メイン電子線照射口３８に重なるため描かれていないサブ電子線照射口に取り付けられる薄膜によって密閉される。
【００２６】
メイン電子線照射口３８とサブ電子線照射口とは殺菌室４の内部に面する。電子線照射装置２１のうち、メイン電子線照射口３８とサブ電子線照射口を除く部分は、殺菌室４の外部に位置することが好ましい。その外部は、要求される清浄度が殺菌室４よりも低い。こうした構成によれば、電子線発生装置のうちの殺菌室の外部に位置する部分をメンテナンスすることが容易である。
【００２７】
電子線照射装置２１によって電子線が照射される照射範囲に、ペットボトル５２の通過する経路が設置される。ペットボトル５２は、下方から支持部材によって支持される。パイプスクリュー４０‐１は、軸受け４２‐１によって支持される回転軸を中心にして回転することによってその回転軸と平行な方向にペットボトル５２を搬送する。ペットボトル５２の搬送経路の鉛直方向下側には、電子線を反射する反射板４６が設置される。パイプスクリューの上側には、ペットボトル５２の上部と高さが重なる位置に、電子線を反射する反射板４８が設置される。軸受け４２‐１に対してパイプスクリュー４０‐１の反対側には、ペットボトル５２の搬送経路に沿って、パイプスクリュー４０‐１と高さが重なる位置に、反射板４４‐１が設置される。
【００２８】
図３は、電子線照射装置２１の構成を示す上面図である。前述したように、スキャンホーン２２ａの下端はメイン電子線照射口３８とサブ電子線照射口５０ａとに分岐する。図３においては電子線供給部３６とスキャンホーン２２ａとが省略され、メイン電子線照射口３８とサブ電子線照射口５０ａ及びそれよりも鉛直方向下側の構成が描かれている。
【００２９】
メイン電子線照射口３８の長手方向とサブ電子線照射口５０ａの長手方向とは略平行である。メイン電子線照射口３８の下方には、ペットボトル５２の搬送経路が設置される。ペットボトル５２の搬送方向の水平面に対する射影と、メイン電子線照射口３８の長手方向の水平面に対する射影とは、平行ではなく傾いている。図３においては、ペットボトル５２はｙ軸の正方向に搬送され、かつｙ方向よりも小さい速度でｘ軸の負方向に搬送される。
【００３０】
ペットボトル５２は、電子線照射範囲の上流域において、一側面が反射板４４‐１に接し、反対側の一側面がパイプスクリュー４０‐２に接した状態で、軸受け４２‐２を中心としたパイプスクリュー４０‐２の回転により下流側に搬送される。
【００３１】
ペットボトル５２は、電子線照射範囲の中流域（即ち、軸受け４２‐１よりも下流側且つ軸受け４２‐２よりも上流側）において、一側面がパイプスクリュー４０‐１に接し、反対側の一側面がパイプスクリュー４０‐２に接した状態で、同じ速度で回転するパイプスクリュー４０‐１、４０‐２の回転により下流側に搬送される。
【００３２】
ペットボトル５２は、電子線照射範囲の下流域（即ち、軸受け４２‐２よりも下流側）において、一側面が反射板４４‐２に接し、反対側の一側面がパイプスクリュー４０‐１に接した状態で、パイプスクリュー４０‐１の回転により下流側に搬送される。
【００３３】
サブ電子線照射口５０ａの下方には、ボトルキャップ５４が通過するキャップ経路２０ａが設置される。電子線照射範囲において、サブ電子線照射口５０ａの長手方向とキャップ経路２０ａの流れ方向とは略平行である。
【００３４】
図４は、電子線照射装置２１の構成を示す側面図である。図３のｃ−ｃ断面が描かれている。スキャンホーン２２ａは、電子線供給部３６から下方に向かって二股に分岐する。スキャンホーン２２ａにより、メイン電子線５６が通るメイン電子線通路と、サブ電子線５８が通るサブ電子線通路５８とが確保される。メイン電子線５６の経路とサブ電子線５８の経路とは角αをなす。図２に記載されているメイン電子線走査角θＭはメイン電子線５６の走査角である。サブ電子線照射角θＳは、サブ電子線５８の走査角である。本実施の形態において、メイン電子線走査角θＭ＝サブ電子線走査角θＳである。
【００３５】
キャップ経路２０ａにおいて、ボトルキャップ５４は、開口８６がサブ電子線照射口５０ａの方を向くように配置される。この向きで配置されることにより、飲料が充填される空間に接する内側面８４がより高度に殺菌される。
【００３６】
図５は、電子線照射装置２１が備える図示しない制御装置が電子線供給部３６を制御する方法を示すタイミングチャートである。電子線供給部３６が備える電子銃は、所定の周期で電流を供給されて電子線のパルスを発生する。電子線が発生するタイミングに同期して、電子線の方向を走査方向（ｙ軸方向）に偏向するための走査磁石に電流が流される。走査磁石によって発生される磁界により、電子線は１パルスの間に角θＭ＝θＳを走査する。
【００３７】
図５においては、電子線のパルスの６回に１回、電子線を副走査方向に偏向するための副走査磁石に電流が供給される。このとき電子線は、副走査方向（ｘ軸方向）に偏向される。副走査磁石に電流が供給されないとき、電子線はメイン電子線５６の方向に供給される。副走査磁石に電流が供給されるとき、電子線はサブ電子線５８の方向に供給される。
【００３８】
図１８は、キャップ経路２０の付近の構成を示している。キャップ経路２０において、電子線照射範囲の上流側には、キャップ送り装置１６ａが設置される。電子線照射範囲の下流側には、キャップ受取装置２４ａが設置される。
【００３９】
図１９は、キャップ経路２０の延長方向に垂直な方向から見たボトルキャップ５４とキャップ経路２０の拡大図である。キャップ経路２０は、第１側面ガイド６０、第２側面ガイド６２及び上面ガイド６４を備える。これらはキャップ経路２０の延長方向を長手方向として互いに平行に配置される中空のステンレス管である。これらは、下流側の方が上流側よりも低く位置するように傾斜して設置される。
【００４０】
キャップ送り装置１６ａがボトルキャップ５４に十分な初速を与えられる場合は、キャップ経路２０は延長方向が水平になるように設置されてもよい。
【００４１】
第１側面ガイド６０と第２側面ガイド６２とは鉛直方向の下側から側面８０に接触する。第２側面ガイド６２は第１側面ガイド６０よりも電子線の照射範囲の中心に近い。第２側面ガイド６２は、第１側面ガイド６０に対して高い位置に配置されている。第１側面ガイド６０がボトルキャップ５４に接触する点と第２側面ガイド６２がボトルキャップ５４に接触する点とを結ぶ線と水平面とは角βをなす。
【００４２】
上面ガイド６４は、鉛直方向の下側から上面８２に接触する。ボトルキャップ５４は、開口８６を斜め上に向けた状態で、第１側面ガイド６０、第２側面ガイド６２及び上面ガイド６４によって支持される。
【００４３】
図１９においては中心軸６６が水平面に対して正の角βをなし、開口８６が斜め上を向いている。電子線は上方から照射されるため、開口８６が上を向いていると、ボトルキャップ５４の内側面８４が確実に殺菌され好ましい。電子線照射装置２１が照射する電子線のエネルギーが十分に高い場合は、ボトルキャップ５４の開口８６が上を向いていなくても内側面８４が確実に殺菌される。その場合、例えば角βがゼロであり、上面ガイド６４は水平方向からボトルキャップ５４の上面８２に接する構成でもよい。
【００４４】
第１側面ガイド６０、第２側面ガイド６２及び上面ガイド６４の中には、冷却用の流体、例えば冷却水が流される。
【００４５】
以上の構成を備えた食品容器充填システム２は、次のように動作する。
【００４６】
ボトルキャップ５４を装着される前のペットボトル５２がボトル入口１２から殺菌室４に導入される。ボトルキャップ５４がキャップ入口１４から殺菌室４に導入される。ペットボトル５２は搬送装置によって搬送され、電子線照射装置２１に到達する。
【００４７】
ボトルキャップ５４はキャップ送り装置１６ａによって加速度を与えられて転がる。ボトルキャップ５４は、側面８０が第１側面ガイド６０と第２側面ガイド６２に転がり接触し、上面８２が上面ガイド６４によって下から支持された状態で、電子線照射装置２１に到達する。
【００４８】
電子線供給部３６は電子線を供給する。電子線は走査磁石によってｙ軸方向に偏向する。このメイン電子線５６はメイン電子線照射口３８から出て、ペットボトル５２を走査する。ペットボトル５２は電子線により殺菌される。パイプスクリュー４０‐１、４０‐２は電子線が照射されることによって加熱される。パイプスクリュー４０‐１、４０‐２の内部に冷却水が流されることにより、温度の上昇が抑制される。殺菌されたペットボトル５２は搬送装置によってすすぎリンサ室６に搬送される。
【００４９】
電子線は６パルス毎に１パルス、副走査磁石によってｘ軸方向に偏向する。このサブ電子線５８はサブ電子線照射口５０ａから出て、ボトルキャップ５４に照射される。ボトルキャップ５４は電子線により殺菌される。第１側面ガイド６０、第２側面ガイド６２及び上面ガイド６４は電子線が照射されることにより加熱される。第１側面ガイド６０、第２側面ガイド６２及び上面ガイド６４の内部に冷却水が流れることにより、温度の上昇が抑制される。殺菌されたボトルキャップ５４は、キャップ受取装置２４へ搬送され、キャップ経路２６を通ってキャッパ室１０に送られる。
【００５０】
ペットボトル５２はすすぎリンサ室６においてすすがれ、充填室８において飲料を充填されてキャッパ室１０に搬送される。キャッパ３２は、ペットボトル５２にボトルキャップ５４を装着する。ボトルキャップ５４が装着されたペットボトル５２はボトル出口３４から搬出される。
【００５１】
こうした食品容器充填システム２は、ペットボトル５２とボトルキャップ５４が同じ電子銃から供給される電子線によって殺菌されるために、コストが低く、設備がコンパクトである。ペットボトル５２とボトルキャップ５４が電子線によって殺菌されるため、殺菌・洗浄用の薬品が不要である。そのため、ボトルの内部に薬品が残留することを防止するための手段が省かれる。さらに、薬品と薬品をすすぐための水とが不要であるため、ランニングコストが抑制される。
【００５２】
（実施の第２形態）
図１に示された食品容器充填システム２の電子線照射装置２１として、他の構成が適用されうる。図６は、電子線照射装置２１の構成を示す正面図である。本実施の形態における電子線照射装置２１において、サブ電子線照射口５０ｂはメイン電子線照射口３８よりも高い位置にある。他の構成は、実施の第１形態と同じである。メイン電子線の走査角度θＭとサブ電子線の走査角度θＳとは同じ角度である。そのため、サブ電子線照射口５０ｂはメイン電子線照射口３８よりも走査方向の長さが短い。
【００５３】
図７は、電子線照射装置２１の構成を示す上面図である。図８は、電子線照射装置２１の構成を示す側面図である。キャップ経路２０ｂの上端は、メイン電子線照射口３８の下端よりも高い位置にある。図９は、電子線照射装置２１が備える図示しない制御装置が電子線供給部３６を制御する方法を示すタイミングチャートである。
【００５４】
こうした構成によれば、スキャンホーン２２ｂのサブ電子線側の分岐、及びキャップ経路２０ｂの位置が実施の第１形態よりも高く、ペットボトル５２の搬送経路からより離れている。そのため、ペットボトル５２の搬送装置、反射板等とボトルキャップ５４の搬送装置、反射板等の位置が干渉し難くなる。その結果、設計が容易になり、メンテナンスが容易になる。
【００５５】
（実施の第３形態）
図１に示された食品容器充填システム２の電子線照射装置２１として、更に他の構成が適用されうる。図１０は、電子線照射装置２１の構成を示す正面図である。本実施の形態において、サブ電子線の照射角度θＳはメイン電子線の照射角度θＭよりも小さく、例えばθＳ＝（１／２）θＭである。なお、図１０においてはメイン電子線の走査角度の一端がサブ電子線の走査角度の一端に重なっているが、サブ電子線照射口はボトル経路１８及びキャップ経路２０が干渉しない位置に設置することが望ましい。
【００５６】
図１１は、電子線照射装置２１の構成を示す上面図である。キャップ経路２０ｃは、サブ電子線照射口５０ｃによる電子線の照射範囲よりも下流側且つメイン電子線照射口３８の下流側の端部よりも上流側の位置で、屈折する。特に、上方に屈折することが好ましい。図１２は、電子線照射装置２１の構成を示す側面図である。
【００５７】
図１３は、電子線照射装置２１が備える図示しない制御装置が電子線供給部３６を制御する方法を示すタイミングチャートである。副走査磁石電流が流されるとき、すなわちサブ電子線照射口５０ｃの方に電子線が偏向されるとき、走査磁石電流は、サブ電子線が角度θＳを走査するように、メイン電子線を照射するときよりも小さい範囲で変化する。
【００５８】
こうした構成によれば、スキャンホーン２２ｃのサブ電子線側の分岐が実施の第１形態よりも小さい。更に、キャップ経路２０ｃが屈折することで、スキャンホーン２２ｃのサブ電子線側の分岐がコンパクト化されて空いたスペースが何もないスペースとして残される、あるいは他の部材を配置することができる。そのため、システムの設計に余裕ができ、メンテナンスが容易になる。こうした観点から、サブ電子線照射口５０ｃがメイン電子線照射口３８よりも高く配置されることも好ましい。その場合、キャップ経路２０ｃの上端がメイン電子線照射口３８の下端よりも上に配置されることが更に好ましい。
【００５９】
（実施の第４形態）
図１に示された食品容器充填システム２の電子線照射装置２１として、更に他の構成が適用されうる。図１４は、電子線照射装置２１の構成を示す正面図である。本実施の形態において、サブ電子線の照射角度θＳはメイン電子線の照射角度θＭよりも小さく、例えばθＳ＝（１／２）θＭである。メイン電子線の走査角度の一端は、サブ電子線の走査角度の一端と重なっていることが好ましい。
【００６０】
図１５は、電子線殺菌装置の構成を示す上面図である。キャップ経路２０ｄは、ボトル経路１８と平行に設置される。ボトル経路１８はメイン電子線照射口３８に対して平行ではなく傾いている。サブ電子線照射口５０ｄは、キャップ経路２０ｄに平行に設けられる。サブ電子線照射口５０ｄの水平面への射影は、メイン電子線照射口３８の水平面への射影に対して平行ではなく、傾いている。
【００６１】
キャップ経路２０ｄは、サブ電子線照射口５０ｄによる電子線の照射範囲よりも下流側且つメイン電子線照射口３８の下流側の端部よりも上流側の位置で、屈折する。特に、上方に屈折することが好ましい。図１６は、電子線照射装置２１の構成を示す側面図である。
【００６２】
図１７は、電子線照射装置２１が備える図示しない制御装置が電子線供給部３６を制御する方法を示すタイミングチャートである。副走査磁石電流が流されるとき、すなわちサブ電子線照射口５０ｃの方に電子線が偏向されるとき、走査磁石電流は、サブ電子線が角度θＳを走査するように、メイン電子線を照射するときよりも小さい範囲で変化する。副走査磁石電流が流されないとき、電子線はメイン電子線照射口３８の方向に向かう。より大きい副走査磁石電流が流されると、電子線はメイン電子線照射口３８からｘ軸方向により離れた方向に偏向する。本実施の形態においては、サブ電子線照射口５０ｄがメイン電子線照射口３８に対して傾いているため、サブ電子線５８がサブ電子線照射口５０ｄに沿って照射されるように、副走査磁石電流は走査磁石電流の変化に随伴して変化する。
【００６３】
こうした構成によれば、ボトル経路１８とキャップ経路２０とが平行であるため、搬送ラインのスペースがコンパクトである。
【００６４】
（実施の第５形態）
図１８及び１９に示されたキャップ経路２０の付近の構成に代えて、他の構成を採用することが可能である。そのような構成として、図２０には、図１８のキャップ経路２０の延長方向に垂直な方向から見た断面図が描かれている。キャップ経路２０は、Ｌ字部材６８を備える。Ｌ字部材６８に接して冷却用の流体が流される冷却配管７０が設置される。
【００６５】
Ｌ字部材６８の表面は金属である。Ｌ字部材６８は、長手方向に垂直な線が水平面に対して傾斜する第１の金属面と、第１の金属面に対して長手方向に垂直な方向に隣接して配置された第２の金属面とを有する。ボトルキャップ５４は、Ｌ字部材６８に沿って転がる。ボトルキャップ５４の側面８０は第１の金属面に下から支持され、転がり接触する。ボトルキャップ５４の上面８２は第２の金属面に下から支持される。Ｌ字部材６８は、長手方向に沿って下流側に向かって低くなるように傾斜する。
【００６６】
こうした構成によれば、サブ電子線照射口５０から照射される電子線がＬ字部材によって反射してボトルキャップ５４に照射される。そのため、ボトルキャップ５４がより効率的にかつ均一に殺菌される。
【００６７】
（実施の第６形態）
図１８及び図１９に示されたキャップ経路２０の付近の構成に代えて、更に他の構成を採用することが可能である。図２１はそのような構成の正面図、図２２は上面図である。
【００６８】
キャップ経路２０は、上流側コンベア７２と下流側コンベア７４とを備える。上流側コンベア７２の上面は金属製である。この上面は水平に配置され、ｙ軸正方向に移動する。下流側コンベア７４の上面は金属製である。この上面は水平に配置され、ｙ軸正方向に移動する。上流側コンベア７２と下流側コンベア７４とは、移行部７６においてｘ軸方向に隙間なく隣接する。
【００６９】
上流側コンベア７２と下流側コンベア７４との上方には、ガイドレール７８が固定される。ガイドレール７８は、法線が水平な接触面を有する。移行部よりも上流側においてこの接触面は上流側コンベア７２の上方に位置する。移行部７６よりも下流側において接触面は下流側コンベア７４の上方に位置する。ガイドレール７８の水平面に対する射影は、サブ電子線照射口５０の水平面に対する射影に対して傾いている。
【００７０】
キャップ送り装置１６ｂは、ボトルキャップ５４を上流側コンベア７２に供給する。ボトルキャップ５４の姿勢は、上面８２が上流側コンベア７２に接し開口８６が上を向く姿勢であることが好ましい。電子線のエネルギーが十分に高い場合は、ボトルキャップ５４が姿勢に依存せずに十分に殺菌されるため、姿勢は任意でよい。ボトルキャップ５４が供給される位置は、ガイドレール７８の接触面に対して上流側である。
【００７１】
キャップ送り装置１６ｂによって供給されたボトルキャップ５４は、上流側コンベア７２と下流側コンベア７４とによって、ｙ軸の正方向の速度成分を与えられる。その速度成分があるために、ボトルキャップ５４はガイドレール７８に接触する。ボトルキャップ５４は、ガイドレール７８によってｘ軸の正方向の速度成分を与えられる。ボトルキャップ５４は、ガイドレール７８に接触を保って下流側へ搬送される。ボトルキャップ５４は側面８０においてガイドレール７８に転がり接触して中心軸６６を中心に自転する。
【００７２】
以上の構成により、ボトルキャップ５４はサブ電子線照射口５０に対して斜めに移動し、かつ自転しながら移動する。これらの運動により、ボトルキャップ５４には電子線が効率よく均一に照射される。ボトルキャップ５４の開口８６が上を向いていることにより、飲料が充填される空間に接するボトルキャップ５４の内側がより高度に殺菌される。コンベアの表面が金属であることにより、電子線が反射される。その反射された電子線によってボトルキャップ５４が更に殺菌される。コンベアが上流側コンベア７２と下流側コンベア７４とに分かれていることにより、下流側コンベア７４には上流側コンベア７２においてすでに殺菌されたボトルキャップ５４が供給されることになり、下流側の無菌状態が確保される。
【００７３】
以上の実施例の変形例として、キャップ経路２０は、ボトルキャップ５４を搬送する複数列の搬送ラインを備えていてもよい。更に、ボトルキャップ５４をパイプスクリューで搬送してもよい。その場合、ボトルキャップ５４は開口８６が上を向いた状態で搬送される。ボトルキャップ５４の側面８０はラインの片側の固定部材に接触しながら、反対側のパイプスクリューによって搬送される。電子線照射領域において、ボトルキャップ５４は、固定部材と転がり接触して自転しながらパイプスクリューによって並進運動をする。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１は、食品容器充填システムの構成を示す。
【図２】図２は、電子線殺菌部の正面図を示す。
【図３】図３は、電子線殺菌部の上面図を示す。
【図４】図４は、電子線殺菌部の側面図を示す。
【図５】図５は、電子線の照射タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図６】図６は、電子線殺菌部の正面図を示す。
【図７】図７は、電子線殺菌部の上面図を示す。
【図８】図８は、電子線殺菌部の側面図を示す。
【図９】図９は、電子線の照射タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、電子線殺菌部の正面図を示す。
【図１１】図１１は、電子線殺菌部の上面図を示す。
【図１２】図１２は、電子線殺菌部の側面図を示す。
【図１３】図１３は、電子線の照射タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、電子線殺菌部の正面図を示す。
【図１５】図１５は、電子線殺菌部の上面図を示す。
【図１６】図１６は、電子線の照射タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】図１７は、電子線殺菌部の正面図を示す。
【図１８】図１８は、ボトルキャップの搬送装置の構成を示す正面図である。
【図１９】図１９は、ボトルキャップの側面図である。
【図２０】図２０は、ボトルキャップの側面図である。
【図２１】図２１は、ボトルキャップの搬送装置の構成を示す正面図である。
【図２２】図２２は、ボトルキャップの搬送装置の構成を示す上面図である。
【図２３】図２３は、ボトルキャップの斜視図である。
【符号の説明】
【００７５】
２…食品容器充填システム
４…殺菌室
６…すすぎリンサ室
８…充填室
１０…キャッパ室
１２…ボトル入口
１４…キャップ入口
１６…キャップ送り装置
１８…ボトル経路
２０…キャップ経路
２１…電子線照射装置
２２…スキャンホーン
２４…キャップ受取装置
２６…キャップ経路
２８…すすぎリンサ
３０…充填機
３２…キャッパ
３４…ボトル出口
３６…電子線供給部
３８…メイン電子線照射口
４０…パイプスクリュー
４２…軸受け
４４…反射板
４６…反射板
４８…反射板
５０…サブ電子線照射口
５２…ボトル
５４…ボトルキャップ
５６…メイン電子線
５８…サブ電子線
６０…第１側面ガイド
６２…第２側面ガイド
６４…上面ガイド
６６…中心軸
６８…Ｌ字部材
７０…冷却配管
７２…上流側コンベア
７４…下流側コンベア
７６…移行部
７８…ガイドレール
８０…側面
８２…上面
８４…内側面
８６…開口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボトルキャップを殺菌する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ペットボトル等の食品容器を製造し、内容物を充填してボトルキャップを装着する工程において、殺菌をする技術が重要である。通常、殺菌は過酸化水素に例示される薬剤を用いて行われる。
【０００３】
薬剤の使用に代えて電子線を用いて殺菌する技術が検討されている。電子線を用いた殺菌は、薬剤を使用しないことから、薬剤のコストが不要となること、薬剤をすすぐ工程が不要となること等の点で優れている。
【０００４】
特許文献１には、殺菌を短時間で行うことができ、ラインの高速運転が可能であり、しかも、装置全体を大型化する必要のないキャップ殺菌装置を提供することを目的とするキャップ殺菌装置が記載されている。
【特許文献１】特開２００２‐１２８０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ボトルキャップを確実に殺菌することを可能にする電子線殺菌装置を提供することである。
本発明の他の目的は、構成が簡易な電子線殺菌装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、安価な電子線殺菌装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００７】
本発明による電子線殺菌装置は、第１搬送物（５２）を第１経路（１８）に沿ってガイドする第１搬送部と、第２搬送物（５４）を第２経路（２０）に沿ってガイドする第２搬送部と、電子線発生装置（３６）を備え、電子線発生装置（３６）が発生する電子線を第１のタイミングで第１経路（１８）に照射し、電子線発生装置（３６）が発生する電子線を第２のタイミングで偏向して第２経路（２０）に照射する電子線照射装置（２１）とを具える。
【０００８】
こうした構成によれば、複数の経路の各々に沿って搬送される殺菌対象物、例えばボトルとボトルキャップに対して、ひとつの電子線発生装置をタイムシェアリングすることによって能率的殺菌を行うことが可能である。搬送経路は、３つ以上であってもよい。その場合、電子線発生装置は、３つ以上の経路に対してタイムシェアリングして電子線の照射を行う。
【０００９】
本発明による電子線殺菌装置において、第２搬送部は第１搬送物である容器（５２）に装着されるキャップ（５４）を第２搬送物として支持する。
【００１０】
本発明による電子線殺菌装置において、電子線照射装置（２１）は第１走査方向（ｙ）に沿って第１経路（１８）に電子線を照射する。第１走査方向（ｙ）の水平面への射影は、第１経路（１８）の水平面への射影に対して傾いている。
【００１１】
本発明による電子線殺菌装置において、電子線照射装置（２１）は第１走査方向（ｙ）と略平行な第２走査方向に沿って第２経路（２０）に電子線を照射する。
【００１２】
本発明による電子線殺菌装置において、第１経路（１８）と第２経路（２０）とは略平行である。電子線照射装置（２１）は第２経路（２０）に平行な第２走査方向に沿って第２経路（２０）に電子線を照射する。
【００１３】
本発明による電子線殺菌装置において、第１経路（１８）と第２経路（２０）とは鉛直方向に高さが異なる。
【００１４】
本発明による電子線殺菌装置において、電子線照射装置（２１）は、電子線発生装置（３６）から第１経路（１８）の方向に第１走査角度（θＭ）で広がる第１スキャンホーンと、電子線発生装置（３６）から第２経路（２０）の方向に第１走査角度よりも小さい第２走査角度（θＳ）で広がる第２スキャンホーンとを備える。
【００１５】
本発明による電子線殺菌装置において、第２搬送部は、自転を伴って第２経路（２０）を通過するように第２搬送物（５４）を第２経路（２０）に沿ってガイドする。
【００１６】
本発明による充填システムは、本発明による電子線殺菌装置と、電子線殺菌装置が設置される殺菌室（４）と、殺菌室において電子線を照射された第１搬送物が自動的に運び込まれる充填室（８）と、充填室に設置され、第１搬送物の開口を通して内部に内容物を充填する充填装置（３０）と、充填室において内容物を充填された第１搬送物と殺菌室において電子線を照射された第２搬送物とが自動的に運び込まれるキャッパ室（１０）と、キャッパ室に設置され、第１搬送物の開口を第２搬送物を装着することによって塞ぐキャッパ装置（３２）とを備える。
【００１７】
本発明による電子線殺菌装置は、第１経路と第２経路とを格納し、外部よりも清浄度が高い殺菌室を備える。電子線照射装置の表面のうち電子線の照射口を含む一部は殺菌室の内部に位置する。表面のうちの他の一部は外部に位置する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ボトルキャップを確実に殺菌することを可能にする電子線殺菌装置が提供される。
更に本発明によれば、構成が簡易な電子線殺菌装置が提供される。
更に本発明によれば、安価な電子線殺菌装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２０】
（実施の第１形態）
本実施の形態におけるキャップ殺菌装置は、ペットボトル５２とボトルキャップ５４を殺菌するために使用される。図２３には、ボトルキャップ５４の構成が示されている。ボトルキャップ５４は、中心軸６６を中心として略回転対称な円筒形状をしている。ボトルキャップ５４は、ペットボトル５２に装着されたときに外側に露出する筒状の曲面である側面８０を有する。側面８０には、周方向に直交する凹凸が設けられている。ボトルキャップ５４は、ペットボトル５２に装着されたときに外側に露出する円形の面である上面８２を有する。上面の反対側には、ペットボトル５２にねじ込むための開口８６が設けられている。開口８６の内側の内側面８４には、ペットボトル５２に設けられたおねじと螺合するめねじが設けられている。
【００２１】
図１は、本実施の形態におけるボトルキャップ殺菌装置が適用される食品容器充填システムの構成を示す。食品容器充填システム２は、ペットボトル５２の流れに沿って上流側から順に、殺菌室４、すすぎリンサ室６、充填室８及びキャッパ室１０を備える。これらの室はすべてクリーンルームである。
【００２２】
殺菌室４は、飲料が充填されるペットボトル５２を殺菌室４に導入するためのボトル入口１２と、ボトル入口１２から導入されるペットボトル５２をすすぎリンサ室６の入口まで所定のボトル経路１８に沿って搬送する搬送装置とを備える。ボトル経路１８の途中には、ペットボトル５２に電子線を照射して殺菌するための電子線照射装置２１が設置される。殺菌室４は更に、ボトルキャップ５４を殺菌室４に導入するためのキャップ入口１４と、キャップ入口１４から導入されるボトルキャップ５４をキャップ経路２０に沿って殺菌室４の外部まで導く搬送装置を備える。キャップ経路２０の一部は、電子線照射装置２１による電子線の照射範囲の中に位置する。その照射範囲の上流側には、ボトルキャップ５４を電子線照射装置２１に送るためのキャップ送り装置１６が設置される。その照射範囲の下流側には、電子線照射装置２１から送られてくるボトルキャップ５４を受け取って下流側に送るためのキャップ受取装置２４が設置される。キャップ受取装置２４から送られるボトルキャップ５４は、キャップ経路２６に沿って無菌環境下で殺菌室４からキャッパ室１０に搬送される。
【００２３】
すすぎリンサ室６は、殺菌室４から搬送されたペットボトル５２を水、空気等によってすすぐ装置であるすすぎリンサ２８と、すすがれたペットボトル５２を充填室８に搬送する搬送装置とを備える。充填室８は、すすぎリンサ室６から搬送されたペットボトル５２に飲料を充填する装置である充填機３０と、飲料が充填されたペットボトル５２をキャッパ室１０に搬送する搬送装置とを備える。キャッパ室１０は、充填室８から搬送されたペットボトル５２に、キャップ経路２６を通って搬送されたボトルキャップ５４を装着する装置であるキャッパ３２と、ボトルキャップ５４が装着されたペットボトル５２をボトル出口３４に搬送する搬送装置とを備える。
【００２４】
図２は、電子線照射装置２１の構成を示す正面図である。電子線照射装置２１は、図２の上側、すなわち図に描かれた直交座標系におけるｚ軸の正の向きが鉛直方向の上側となるように設置される。電子線照射装置２１は電子線供給部３６を備える。電子線供給部３６は、図２のｙ軸方向に電子線を走査しながら供給することができる。電子線のエネルギーは９００ＫｅＶ程度である。
【００２５】
電子線照射装置２１は更に、スキャンホーン２２ａを備える。スキャンホーン２２ａは、電子線供給部３６によって供給される電子線が通過する空洞を内部に有する。その空洞は、電子線供給部３６から鉛直方向下側に向かって電子線の走査方向に広がるテーパ形状をしている。スキャンホーン２２ａの内部の空洞は後述するようにｘ軸方向に二股に分岐している。第１の分岐した空洞の下端は、メイン電子線照射口３８に取り付けられる薄膜によって密閉される。第２の分岐した空洞の下端は、メイン電子線照射口３８に重なるため描かれていないサブ電子線照射口に取り付けられる薄膜によって密閉される。
【００２６】
メイン電子線照射口３８とサブ電子線照射口とは殺菌室４の内部に面する。電子線照射装置２１のうち、メイン電子線照射口３８とサブ電子線照射口を除く部分は、殺菌室４の外部に位置することが好ましい。その外部は、要求される清浄度が殺菌室４よりも低い。こうした構成によれば、電子線発生装置のうちの殺菌室の外部に位置する部分をメンテナンスすることが容易である。
【００２７】
電子線照射装置２１によって電子線が照射される照射範囲に、ペットボトル５２の通過する経路が設置される。ペットボトル５２は、下方から支持部材によって支持される。パイプスクリュー４０‐１は、軸受け４２‐１によって支持される回転軸を中心にして回転することによってその回転軸と平行な方向にペットボトル５２を搬送する。ペットボトル５２の搬送経路の鉛直方向下側には、電子線を反射する反射板４６が設置される。パイプスクリューの上側には、ペットボトル５２の上部と高さが重なる位置に、電子線を反射する反射板４８が設置される。軸受け４２‐１に対してパイプスクリュー４０‐１の反対側には、ペットボトル５２の搬送経路に沿って、パイプスクリュー４０‐１と高さが重なる位置に、反射板４４‐１が設置される。
【００２８】
図３は、電子線照射装置２１の構成を示す上面図である。前述したように、スキャンホーン２２ａの下端はメイン電子線照射口３８とサブ電子線照射口５０ａとに分岐する。図３においては電子線供給部３６とスキャンホーン２２ａとが省略され、メイン電子線照射口３８とサブ電子線照射口５０ａ及びそれよりも鉛直方向下側の構成が描かれている。
【００２９】
メイン電子線照射口３８の長手方向とサブ電子線照射口５０ａの長手方向とは略平行である。メイン電子線照射口３８の下方には、ペットボトル５２の搬送経路が設置される。ペットボトル５２の搬送方向の水平面に対する射影と、メイン電子線照射口３８の長手方向の水平面に対する射影とは、平行ではなく傾いている。図３においては、ペットボトル５２はｙ軸の正方向に搬送され、かつｙ方向よりも小さい速度でｘ軸の負方向に搬送される。
【００３０】
ペットボトル５２は、電子線照射範囲の上流域において、一側面が反射板４４‐１に接し、反対側の一側面がパイプスクリュー４０‐２に接した状態で、軸受け４２‐２を中心としたパイプスクリュー４０‐２の回転により下流側に搬送される。
【００３１】
ペットボトル５２は、電子線照射範囲の中流域（即ち、軸受け４２‐１よりも下流側且つ軸受け４２‐２よりも上流側）において、一側面がパイプスクリュー４０‐１に接し、反対側の一側面がパイプスクリュー４０‐２に接した状態で、同じ速度で回転するパイプスクリュー４０‐１、４０‐２の回転により下流側に搬送される。
【００３２】
ペットボトル５２は、電子線照射範囲の下流域（即ち、軸受け４２‐２よりも下流側）において、一側面が反射板４４‐２に接し、反対側の一側面がパイプスクリュー４０‐１に接した状態で、パイプスクリュー４０‐１の回転により下流側に搬送される。
【００３３】
サブ電子線照射口５０ａの下方には、ボトルキャップ５４が通過するキャップ経路２０ａが設置される。電子線照射範囲において、サブ電子線照射口５０ａの長手方向とキャップ経路２０ａの流れ方向とは略平行である。
【００３４】
図４は、電子線照射装置２１の構成を示す側面図である。図３のｃ−ｃ断面が描かれている。スキャンホーン２２ａは、電子線供給部３６から下方に向かって二股に分岐する。スキャンホーン２２ａにより、メイン電子線５６が通るメイン電子線通路と、サブ電子線５８が通るサブ電子線通路５８とが確保される。メイン電子線５６の経路とサブ電子線５８の経路とは角αをなす。図２に記載されているメイン電子線走査角θＭはメイン電子線５６の走査角である。サブ電子線照射角θＳは、サブ電子線５８の走査角である。本実施の形態において、メイン電子線走査角θＭ＝サブ電子線走査角θＳである。
【００３５】
キャップ経路２０ａにおいて、ボトルキャップ５４は、開口８６がサブ電子線照射口５０ａの方を向くように配置される。この向きで配置されることにより、飲料が充填される空間に接する内側面８４がより高度に殺菌される。
【００３６】
図５は、電子線照射装置２１が備える図示しない制御装置が電子線供給部３６を制御する方法を示すタイミングチャートである。電子線供給部３６が備える電子銃は、所定の周期で電流を供給されて電子線のパルスを発生する。電子線が発生するタイミングに同期して、電子線の方向を走査方向（ｙ軸方向）に偏向するための走査磁石に電流が流される。走査磁石によって発生される磁界により、電子線は１パルスの間に角θＭ＝θＳを走査する。
【００３７】
図５においては、電子線のパルスの６回に１回、電子線を副走査方向に偏向するための副走査磁石に電流が供給される。このとき電子線は、副走査方向（ｘ軸方向）に偏向される。副走査磁石に電流が供給されないとき、電子線はメイン電子線５６の方向に供給される。副走査磁石に電流が供給されるとき、電子線はサブ電子線５８の方向に供給される。
【００３８】
図１８は、キャップ経路２０の付近の構成を示している。キャップ経路２０において、電子線照射範囲の上流側には、キャップ送り装置１６ａが設置される。電子線照射範囲の下流側には、キャップ受取装置２４ａが設置される。
【００３９】
図１９は、キャップ経路２０の延長方向に垂直な方向から見たボトルキャップ５４とキャップ経路２０の拡大図である。キャップ経路２０は、第１側面ガイド６０、第２側面ガイド６２及び上面ガイド６４を備える。これらはキャップ経路２０の延長方向を長手方向として互いに平行に配置される中空のステンレス管である。これらは、下流側の方が上流側よりも低く位置するように傾斜して設置される。
【００４０】
キャップ送り装置１６ａがボトルキャップ５４に十分な初速を与えられる場合は、キャップ経路２０は延長方向が水平になるように設置されてもよい。
【００４１】
第１側面ガイド６０と第２側面ガイド６２とは鉛直方向の下側から側面８０に接触する。第２側面ガイド６２は第１側面ガイド６０よりも電子線の照射範囲の中心に近い。第２側面ガイド６２は、第１側面ガイド６０に対して高い位置に配置されている。第１側面ガイド６０がボトルキャップ５４に接触する点と第２側面ガイド６２がボトルキャップ５４に接触する点とを結ぶ線と水平面とは角βをなす。
【００４２】
上面ガイド６４は、鉛直方向の下側から上面８２に接触する。ボトルキャップ５４は、開口８６を斜め上に向けた状態で、第１側面ガイド６０、第２側面ガイド６２及び上面ガイド６４によって支持される。
【００４３】
図１９においては中心軸６６が水平面に対して正の角βをなし、開口８６が斜め上を向いている。電子線は上方から照射されるため、開口８６が上を向いていると、ボトルキャップ５４の内側面８４が確実に殺菌され好ましい。電子線照射装置２１が照射する電子線のエネルギーが十分に高い場合は、ボトルキャップ５４の開口８６が上を向いていなくても内側面８４が確実に殺菌される。その場合、例えば角βがゼロであり、上面ガイド６４は水平方向からボトルキャップ５４の上面８２に接する構成でもよい。
【００４４】
第１側面ガイド６０、第２側面ガイド６２及び上面ガイド６４の中には、冷却用の流体、例えば冷却水が流される。
【００４５】
以上の構成を備えた食品容器充填システム２は、次のように動作する。
【００４６】
ボトルキャップ５４を装着される前のペットボトル５２がボトル入口１２から殺菌室４に導入される。ボトルキャップ５４がキャップ入口１４から殺菌室４に導入される。ペットボトル５２は搬送装置によって搬送され、電子線照射装置２１に到達する。
【００４７】
ボトルキャップ５４はキャップ送り装置１６ａによって加速度を与えられて転がる。ボトルキャップ５４は、側面８０が第１側面ガイド６０と第２側面ガイド６２に転がり接触し、上面８２が上面ガイド６４によって下から支持された状態で、電子線照射装置２１に到達する。
【００４８】
電子線供給部３６は電子線を供給する。電子線は走査磁石によってｙ軸方向に偏向する。このメイン電子線５６はメイン電子線照射口３８から出て、ペットボトル５２を走査する。ペットボトル５２は電子線により殺菌される。パイプスクリュー４０‐１、４０‐２は電子線が照射されることによって加熱される。パイプスクリュー４０‐１、４０‐２の内部に冷却水が流されることにより、温度の上昇が抑制される。殺菌されたペットボトル５２は搬送装置によってすすぎリンサ室６に搬送される。
【００４９】
電子線は６パルス毎に１パルス、副走査磁石によってｘ軸方向に偏向する。このサブ電子線５８はサブ電子線照射口５０ａから出て、ボトルキャップ５４に照射される。ボトルキャップ５４は電子線により殺菌される。第１側面ガイド６０、第２側面ガイド６２及び上面ガイド６４は電子線が照射されることにより加熱される。第１側面ガイド６０、第２側面ガイド６２及び上面ガイド６４の内部に冷却水が流れることにより、温度の上昇が抑制される。殺菌されたボトルキャップ５４は、キャップ受取装置２４へ搬送され、キャップ経路２６を通ってキャッパ室１０に送られる。
【００５０】
ペットボトル５２はすすぎリンサ室６においてすすがれ、充填室８において飲料を充填されてキャッパ室１０に搬送される。キャッパ３２は、ペットボトル５２にボトルキャップ５４を装着する。ボトルキャップ５４が装着されたペットボトル５２はボトル出口３４から搬出される。
【００５１】
こうした食品容器充填システム２は、ペットボトル５２とボトルキャップ５４が同じ電子銃から供給される電子線によって殺菌されるために、コストが低く、設備がコンパクトである。ペットボトル５２とボトルキャップ５４が電子線によって殺菌されるため、殺菌・洗浄用の薬品が不要である。そのため、ボトルの内部に薬品が残留することを防止するための手段が省かれる。さらに、薬品と薬品をすすぐための水とが不要であるため、ランニングコストが抑制される。
【００５２】
（実施の第２形態）
図１に示された食品容器充填システム２の電子線照射装置２１として、他の構成が適用されうる。図６は、電子線照射装置２１の構成を示す正面図である。本実施の形態における電子線照射装置２１において、サブ電子線照射口５０ｂはメイン電子線照射口３８よりも高い位置にある。他の構成は、実施の第１形態と同じである。メイン電子線の走査角度θＭとサブ電子線の走査角度θＳとは同じ角度である。そのため、サブ電子線照射口５０ｂはメイン電子線照射口３８よりも走査方向の長さが短い。
【００５３】
図７は、電子線照射装置２１の構成を示す上面図である。図８は、電子線照射装置２１の構成を示す側面図である。キャップ経路２０ｂの上端は、メイン電子線照射口３８の下端よりも高い位置にある。図９は、電子線照射装置２１が備える図示しない制御装置が電子線供給部３６を制御する方法を示すタイミングチャートである。
【００５４】
こうした構成によれば、スキャンホーン２２ｂのサブ電子線側の分岐、及びキャップ経路２０ｂの位置が実施の第１形態よりも高く、ペットボトル５２の搬送経路からより離れている。そのため、ペットボトル５２の搬送装置、反射板等とボトルキャップ５４の搬送装置、反射板等の位置が干渉し難くなる。その結果、設計が容易になり、メンテナンスが容易になる。
【００５５】
（実施の第３形態）
図１に示された食品容器充填システム２の電子線照射装置２１として、更に他の構成が適用されうる。図１０は、電子線照射装置２１の構成を示す正面図である。本実施の形態において、サブ電子線の照射角度θＳはメイン電子線の照射角度θＭよりも小さく、例えばθＳ＝（１／２）θＭである。なお、図１０においてはメイン電子線の走査角度の一端がサブ電子線の走査角度の一端に重なっているが、サブ電子線照射口はボトル経路１８及びキャップ経路２０が干渉しない位置に設置することが望ましい。
【００５６】
図１１は、電子線照射装置２１の構成を示す上面図である。キャップ経路２０ｃは、サブ電子線照射口５０ｃによる電子線の照射範囲よりも下流側且つメイン電子線照射口３８の下流側の端部よりも上流側の位置で、屈折する。特に、上方に屈折することが好ましい。図１２は、電子線照射装置２１の構成を示す側面図である。
【００５７】
図１３は、電子線照射装置２１が備える図示しない制御装置が電子線供給部３６を制御する方法を示すタイミングチャートである。副走査磁石電流が流されるとき、すなわちサブ電子線照射口５０ｃの方に電子線が偏向されるとき、走査磁石電流は、サブ電子線が角度θＳを走査するように、メイン電子線を照射するときよりも小さい範囲で変化する。
【００５８】
こうした構成によれば、スキャンホーン２２ｃのサブ電子線側の分岐が実施の第１形態よりも小さい。更に、キャップ経路２０ｃが屈折することで、スキャンホーン２２ｃのサブ電子線側の分岐がコンパクト化されて空いたスペースが何もないスペースとして残される、あるいは他の部材を配置することができる。そのため、システムの設計に余裕ができ、メンテナンスが容易になる。こうした観点から、サブ電子線照射口５０ｃがメイン電子線照射口３８よりも高く配置されることも好ましい。その場合、キャップ経路２０ｃの上端がメイン電子線照射口３８の下端よりも上に配置されることが更に好ましい。
【００５９】
（実施の第４形態）
図１に示された食品容器充填システム２の電子線照射装置２１として、更に他の構成が適用されうる。図１４は、電子線照射装置２１の構成を示す正面図である。本実施の形態において、サブ電子線の照射角度θＳはメイン電子線の照射角度θＭよりも小さく、例えばθＳ＝（１／２）θＭである。メイン電子線の走査角度の一端は、サブ電子線の走査角度の一端と重なっていることが好ましい。
【００６０】
図１５は、電子線殺菌装置の構成を示す上面図である。キャップ経路２０ｄは、ボトル経路１８と平行に設置される。ボトル経路１８はメイン電子線照射口３８に対して平行ではなく傾いている。サブ電子線照射口５０ｄは、キャップ経路２０ｄに平行に設けられる。サブ電子線照射口５０ｄの水平面への射影は、メイン電子線照射口３８の水平面への射影に対して平行ではなく、傾いている。
【００６１】
キャップ経路２０ｄは、サブ電子線照射口５０ｄによる電子線の照射範囲よりも下流側且つメイン電子線照射口３８の下流側の端部よりも上流側の位置で、屈折する。特に、上方に屈折することが好ましい。図１６は、電子線照射装置２１の構成を示す側面図である。
【００６２】
図１７は、電子線照射装置２１が備える図示しない制御装置が電子線供給部３６を制御する方法を示すタイミングチャートである。副走査磁石電流が流されるとき、すなわちサブ電子線照射口５０ｃの方に電子線が偏向されるとき、走査磁石電流は、サブ電子線が角度θＳを走査するように、メイン電子線を照射するときよりも小さい範囲で変化する。副走査磁石電流が流されないとき、電子線はメイン電子線照射口３８の方向に向かう。より大きい副走査磁石電流が流されると、電子線はメイン電子線照射口３８からｘ軸方向により離れた方向に偏向する。本実施の形態においては、サブ電子線照射口５０ｄがメイン電子線照射口３８に対して傾いているため、サブ電子線５８がサブ電子線照射口５０ｄに沿って照射されるように、副走査磁石電流は走査磁石電流の変化に随伴して変化する。
【００６３】
こうした構成によれば、ボトル経路１８とキャップ経路２０とが平行であるため、搬送ラインのスペースがコンパクトである。
【００６４】
（実施の第５形態）
図１８及び１９に示されたキャップ経路２０の付近の構成に代えて、他の構成を採用することが可能である。そのような構成として、図２０には、図１８のキャップ経路２０の延長方向に垂直な方向から見た断面図が描かれている。キャップ経路２０は、Ｌ字部材６８を備える。Ｌ字部材６８に接して冷却用の流体が流される冷却配管７０が設置される。
【００６５】
Ｌ字部材６８の表面は金属である。Ｌ字部材６８は、長手方向に垂直な線が水平面に対して傾斜する第１の金属面と、第１の金属面に対して長手方向に垂直な方向に隣接して配置された第２の金属面とを有する。ボトルキャップ５４は、Ｌ字部材６８に沿って転がる。ボトルキャップ５４の側面８０は第１の金属面に下から支持され、転がり接触する。ボトルキャップ５４の上面８２は第２の金属面に下から支持される。Ｌ字部材６８は、長手方向に沿って下流側に向かって低くなるように傾斜する。
【００６６】
こうした構成によれば、サブ電子線照射口５０から照射される電子線がＬ字部材によって反射してボトルキャップ５４に照射される。そのため、ボトルキャップ５４がより効率的にかつ均一に殺菌される。
【００６７】
（実施の第６形態）
図１８及び図１９に示されたキャップ経路２０の付近の構成に代えて、更に他の構成を採用することが可能である。図２１はそのような構成の正面図、図２２は上面図である。
【００６８】
キャップ経路２０は、上流側コンベア７２と下流側コンベア７４とを備える。上流側コンベア７２の上面は金属製である。この上面は水平に配置され、ｙ軸正方向に移動する。下流側コンベア７４の上面は金属製である。この上面は水平に配置され、ｙ軸正方向に移動する。上流側コンベア７２と下流側コンベア７４とは、移行部７６においてｘ軸方向に隙間なく隣接する。
【００６９】
上流側コンベア７２と下流側コンベア７４との上方には、ガイドレール７８が固定される。ガイドレール７８は、法線が水平な接触面を有する。移行部よりも上流側においてこの接触面は上流側コンベア７２の上方に位置する。移行部７６よりも下流側において接触面は下流側コンベア７４の上方に位置する。ガイドレール７８の水平面に対する射影は、サブ電子線照射口５０の水平面に対する射影に対して傾いている。
【００７０】
キャップ送り装置１６ｂは、ボトルキャップ５４を上流側コンベア７２に供給する。ボトルキャップ５４の姿勢は、上面８２が上流側コンベア７２に接し開口８６が上を向く姿勢であることが好ましい。電子線のエネルギーが十分に高い場合は、ボトルキャップ５４が姿勢に依存せずに十分に殺菌されるため、姿勢は任意でよい。ボトルキャップ５４が供給される位置は、ガイドレール７８の接触面に対して上流側である。
【００７１】
キャップ送り装置１６ｂによって供給されたボトルキャップ５４は、上流側コンベア７２と下流側コンベア７４とによって、ｙ軸の正方向の速度成分を与えられる。その速度成分があるために、ボトルキャップ５４はガイドレール７８に接触する。ボトルキャップ５４は、ガイドレール７８によってｘ軸の正方向の速度成分を与えられる。ボトルキャップ５４は、ガイドレール７８に接触を保って下流側へ搬送される。ボトルキャップ５４は側面８０においてガイドレール７８に転がり接触して中心軸６６を中心に自転する。
【００７２】
以上の構成により、ボトルキャップ５４はサブ電子線照射口５０に対して斜めに移動し、かつ自転しながら移動する。これらの運動により、ボトルキャップ５４には電子線が効率よく均一に照射される。ボトルキャップ５４の開口８６が上を向いていることにより、飲料が充填される空間に接するボトルキャップ５４の内側がより高度に殺菌される。コンベアの表面が金属であることにより、電子線が反射される。その反射された電子線によってボトルキャップ５４が更に殺菌される。コンベアが上流側コンベア７２と下流側コンベア７４とに分かれていることにより、下流側コンベア７４には上流側コンベア７２においてすでに殺菌されたボトルキャップ５４が供給されることになり、下流側の無菌状態が確保される。
【００７３】
以上の実施例の変形例として、キャップ経路２０は、ボトルキャップ５４を搬送する複数列の搬送ラインを備えていてもよい。更に、ボトルキャップ５４をパイプスクリューで搬送してもよい。その場合、ボトルキャップ５４は開口８６が上を向いた状態で搬送される。ボトルキャップ５４の側面８０はラインの片側の固定部材に接触しながら、反対側のパイプスクリューによって搬送される。電子線照射領域において、ボトルキャップ５４は、固定部材と転がり接触して自転しながらパイプスクリューによって並進運動をする。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１は、食品容器充填システムの構成を示す。
【図２】図２は、電子線殺菌部の正面図を示す。
【図３】図３は、電子線殺菌部の上面図を示す。
【図４】図４は、電子線殺菌部の側面図を示す。
【図５】図５は、電子線の照射タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図６】図６は、電子線殺菌部の正面図を示す。
【図７】図７は、電子線殺菌部の上面図を示す。
【図８】図８は、電子線殺菌部の側面図を示す。
【図９】図９は、電子線の照射タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】図１０は、電子線殺菌部の正面図を示す。
【図１１】図１１は、電子線殺菌部の上面図を示す。
【図１２】図１２は、電子線殺菌部の側面図を示す。
【図１３】図１３は、電子線の照射タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図１４】図１４は、電子線殺菌部の正面図を示す。
【図１５】図１５は、電子線殺菌部の上面図を示す。
【図１６】図１６は、電子線の照射タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図１７】図１７は、電子線殺菌部の正面図を示す。
【図１８】図１８は、ボトルキャップの搬送装置の構成を示す正面図である。
【図１９】図１９は、ボトルキャップの側面図である。
【図２０】図２０は、ボトルキャップの側面図である。
【図２１】図２１は、ボトルキャップの搬送装置の構成を示す正面図である。
【図２２】図２２は、ボトルキャップの搬送装置の構成を示す上面図である。
【図２３】図２３は、ボトルキャップの斜視図である。
【符号の説明】
【００７５】
２…食品容器充填システム
４…殺菌室
６…すすぎリンサ室
８…充填室
１０…キャッパ室
１２…ボトル入口
１４…キャップ入口
１６…キャップ送り装置
１８…ボトル経路
２０…キャップ経路
２１…電子線照射装置
２２…スキャンホーン
２４…キャップ受取装置
２６…キャップ経路
２８…すすぎリンサ
３０…充填機
３２…キャッパ
３４…ボトル出口
３６…電子線供給部
３８…メイン電子線照射口
４０…パイプスクリュー
４２…軸受け
４４…反射板
４６…反射板
４８…反射板
５０…サブ電子線照射口
５２…ボトル
５４…ボトルキャップ
５６…メイン電子線
５８…サブ電子線
６０…第１側面ガイド
６２…第２側面ガイド
６４…上面ガイド
６６…中心軸
６８…Ｌ字部材
７０…冷却配管
７２…上流側コンベア
７４…下流側コンベア
７６…移行部
７８…ガイドレール
８０…側面
８２…上面
８４…内側面
８６…開口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１搬送物を第１経路に沿ってガイドする第１搬送部と、
第２搬送物を第２経路に沿ってガイドする第２搬送部と、
電子線発生装置を備え、前記電子線発生装置が発生する電子線を第１のタイミングで前記第１経路に照射し、前記電子線発生装置が発生する電子線を第２のタイミングで偏向して前記第２経路に照射する電子線照射装置
とを具備する
電子線殺菌装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電子線殺菌装置であって、
前記第２搬送部は前記第１搬送物である容器に装着されるキャップを前記第２搬送物として支持する
電子線殺菌装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された電子線殺菌装置であって、
前記電子線照射装置は第１走査方向に沿って前記第１経路に電子線を照射し、
前記第１走査方向の水平面への射影は、前記第１経路の水平面への射影に対して傾いている
電子線殺菌装置。
【請求項４】
請求項３に記載された電子線殺菌装置であって、
前記電子線照射装置は前記第１走査方向と平行な第２走査方向に沿って前記第２経路に電子線を照射する
電子線殺菌装置。
【請求項５】
請求項３に記載された電子線殺菌装置であって、
前記第１経路と前記第２経路とは略平行であり、
前記電子線照射装置は前記第２経路に略平行な第２走査方向に沿って前記第２経路に電子線を照射する
電子線殺菌装置。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載された電子線殺菌装置であって、
前記第１経路と前記第２経路とは鉛直方向に高さが異なる
電子線殺菌装置。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載された電子線殺菌装置であって、
前記電子線照射装置は、
前記電子線発生装置から前記第１経路の方向に第１走査角度で広がる第１スキャンホーンと、
前記電子線発生装置から前記第２経路の方向に前記第１走査角度よりも小さい第２走査角度で広がる第２スキャンホーン
とを備える
電子線殺菌装置。
【請求項８】
請求項１乃至７に記載された電子線殺菌装置であって、
前記第２搬送部は、自転を伴って前記第２経路を通過するように前記第２搬送物を前記第２経路に沿ってガイドする
電子線殺菌装置。
【請求項９】
請求項１乃至８に記載された電子線殺菌装置と、
前記電子線殺菌装置が設置される殺菌室と、
前記殺菌室において電子線を照射された前記第１搬送物が自動的に運び込まれる充填室と、
前記充填室に設置され、前記第１搬送物の開口を通して内部に内容物を充填する充填装置と、
前記充填室において前記内容物を充填された前記第１搬送物と前記殺菌室において電子線を照射された前記第２搬送物とが自動的に運び込まれるキャッパ室と、
前記キャッパ室に設置され、前記第１搬送物の開口を前記第２搬送物を装着することによって塞ぐキャッパ装置
とを具備する
充填システム。
【請求項１０】
請求項１乃至８に記載された電子線殺菌装置であって、
更に、前記第１経路と前記第２経路とを格納し、外部よりも清浄度が高い殺菌室
を具備し、
前記電子線照射装置の表面のうち前記電子線の照射口を含む一部は前記殺菌室の内部に位置し、
前記表面のうちの他の一部は前記外部に位置する
電子線殺菌装置。
【請求項１】
第１搬送物を第１経路に沿ってガイドする第１搬送部と、
第２搬送物を第２経路に沿ってガイドする第２搬送部と、
電子線発生装置を備え、前記電子線発生装置が発生する電子線を第１のタイミングで前記第１経路に照射し、前記電子線発生装置が発生する電子線を第２のタイミングで偏向して前記第２経路に照射する電子線照射装置
とを具備する
電子線殺菌装置。
【請求項２】
請求項１に記載された電子線殺菌装置であって、
前記第２搬送部は前記第１搬送物である容器に装着されるキャップを前記第２搬送物として支持する
電子線殺菌装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された電子線殺菌装置であって、
前記電子線照射装置は第１走査方向に沿って前記第１経路に電子線を照射し、
前記第１走査方向の水平面への射影は、前記第１経路の水平面への射影に対して傾いている
電子線殺菌装置。
【請求項４】
請求項３に記載された電子線殺菌装置であって、
前記電子線照射装置は前記第１走査方向と平行な第２走査方向に沿って前記第２経路に電子線を照射する
電子線殺菌装置。
【請求項５】
請求項３に記載された電子線殺菌装置であって、
前記第１経路と前記第２経路とは略平行であり、
前記電子線照射装置は前記第２経路に略平行な第２走査方向に沿って前記第２経路に電子線を照射する
電子線殺菌装置。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載された電子線殺菌装置であって、
前記第１経路と前記第２経路とは鉛直方向に高さが異なる
電子線殺菌装置。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載された電子線殺菌装置であって、
前記電子線照射装置は、
前記電子線発生装置から前記第１経路の方向に第１走査角度で広がる第１スキャンホーンと、
前記電子線発生装置から前記第２経路の方向に前記第１走査角度よりも小さい第２走査角度で広がる第２スキャンホーン
とを備える
電子線殺菌装置。
【請求項８】
請求項１乃至７に記載された電子線殺菌装置であって、
前記第２搬送部は、自転を伴って前記第２経路を通過するように前記第２搬送物を前記第２経路に沿ってガイドする
電子線殺菌装置。
【請求項９】
請求項１乃至８に記載された電子線殺菌装置と、
前記電子線殺菌装置が設置される殺菌室と、
前記殺菌室において電子線を照射された前記第１搬送物が自動的に運び込まれる充填室と、
前記充填室に設置され、前記第１搬送物の開口を通して内部に内容物を充填する充填装置と、
前記充填室において前記内容物を充填された前記第１搬送物と前記殺菌室において電子線を照射された前記第２搬送物とが自動的に運び込まれるキャッパ室と、
前記キャッパ室に設置され、前記第１搬送物の開口を前記第２搬送物を装着することによって塞ぐキャッパ装置
とを具備する
充填システム。
【請求項１０】
請求項１乃至８に記載された電子線殺菌装置であって、
更に、前記第１経路と前記第２経路とを格納し、外部よりも清浄度が高い殺菌室
を具備し、
前記電子線照射装置の表面のうち前記電子線の照射口を含む一部は前記殺菌室の内部に位置し、
前記表面のうちの他の一部は前記外部に位置する
電子線殺菌装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００７−７６７０４（Ｐ２００７−７６７０４Ａ）
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６８２７６（Ｐ２００５−２６８２７６）
【出願日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願人】（５０５１９３３１３）三菱重工食品包装機械株式会社 (146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月１５日（２００５．９．１５）
【出願人】（５０５１９３３１３）三菱重工食品包装機械株式会社 (146)
【Ｆターム（参考）】
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