電子線殺菌装置
【課題】十分な殺菌能力を有しながらも、小型かつ軽量な電子線殺菌装置を提供することを目的とする。
【解決手段】容器収容チャンバ２０は、殺菌対象である一つのペットボトルＰＢを収容するキャビティ２４を備える。電子線照射銃４０は、電子線を生成する銃本体４１と、銃本体４１に連なるノズル４２からなる。ノズル４２は、銃本体４１で生成される電子線が通る電子線通路５２と、電子線通路５２を通ってきた電子線を外部に出射する出射口５１とを有する。また、電子線偏向磁石３５は、出射口５１から出射される電子線をキャビティ２４に収容されるペットボトルＰＢの側面に向かわせる磁界を発生させる。
【解決手段】容器収容チャンバ２０は、殺菌対象である一つのペットボトルＰＢを収容するキャビティ２４を備える。電子線照射銃４０は、電子線を生成する銃本体４１と、銃本体４１に連なるノズル４２からなる。ノズル４２は、銃本体４１で生成される電子線が通る電子線通路５２と、電子線通路５２を通ってきた電子線を外部に出射する出射口５１とを有する。また、電子線偏向磁石３５は、出射口５１から出射される電子線をキャビティ２４に収容されるペットボトルＰＢの側面に向かわせる磁界を発生させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料などの容器を殺菌する殺菌装置に係り、特に、電子線を照射することにより容器を殺菌する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポリエチレンテレフタレート製のボトル（以下、ペットボトル）を殺菌する殺菌装置として、ペットボトルに対して電子線を照射するようにしたものが知られている（特許文献１〜特許文献3等）。
例えば、特許文献１の図１には、略円形通路を有する放射線遮蔽トンネルと、曲線状通路に沿って沿設させた被照射体の搬送コンベアと、放射線遮蔽トンネルの通路途中に設けた電子線照射室とを具える殺菌装置が記載されている。そして、この殺菌装置は、電子線照射室内の電子線照射により発生した放射線を遮蔽トンネル内の曲線状通路内で反射変向させながら散乱減衰させ、遮蔽トンネルの出入口部からの漏洩放射線を許容レベル以下に減衰させるとともに、遮蔽トンネルの少なくとも一部に前記通路が開放される開閉扉を設けたことを特徴としている。
【０００３】
特許文献１の殺菌装置は複数本のペットボトルを一度に殺菌処理することを念頭においている。したがって、特許文献１の殺菌装置は、高エネルギの電子線を照射することになるが、電子線照射により二次的に発生するＸ線を外部に漏洩させないための遮蔽構造が大きくかつ重くなるという問題がある。また、特許文献２、特許文献３も同様であるが、特許文献１は、遮蔽構造の内部にペットボトルを搬送するコンベア装置の一部が通過するため、遮蔽構造の容積が殺菌処理されるペットボトルのそれを大きく超える。このことも、遮蔽構造が大きくかつ重くなるのを助長する要因となっている。
また、電子線をペットボトルに照射する殺菌装置は、電子線照射によってオゾンが生じるので、それを排気する装置が必要であるが、このオゾンの回収装置も大がかりなものになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１４３００号公報
【特許文献２】特開２００３−２４５０６１号公報
【特許文献３】特許第３４０２１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、電子線を用いた殺菌装置をより小型かつ軽量にすることが望まれる。ただしこの前提として、ペットボトル等の容器で殺菌が必要な箇所に電子線を漏れなく照射する殺菌能力を有することが要求される。したがって本発明は、高い殺菌能力を有しながらも、小型かつ軽量な電子線殺菌装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電子線殺菌装置は、容器収容チャンバと、電子線照射手段と、電子線偏向手段と、から構成される。
容器収容チャンバは、殺菌対象である一つの容器を収容するキャビティを有する。この容器収容チャンバは、容器の挿入及び排出に開放状態をなし、殺菌処理を行う際には閉塞状態をなす。
電子線照射手段は、電子線を生成する電子線生成部と、電子線生成部に連なるノズルと、を備える。ノズルは、電子線生成部で生成される電子線が通る電子線通路と、電子線通路を通ってきた電子線を外部に出射する出射口と、を備えている。
電子線偏向手段は、キャビティに収容される容器の側方に配置される。この電子線偏向手段は、ノズルの出射口から出射される電子線を放射状に偏向してキャビティに収容される容器の側面に向かわせる磁界を発生させる。
【０００７】
本発明の電子線殺菌装置において、電子線照射手段は一つの容器に対して殺菌に必要な電子線を与えるものであるから、低エネルギの電子線を生成するもので足りる。したがって、本発明の電子線殺菌装置は、小型の電子線照射手段を用いることができる。また、容器収容チャンバはキャビティ（容器）内に導入される電子線により二次的に生じるＸ線を外部に漏洩するのを防ぐ遮蔽構造を必要とするが、低エネルギの電子線であるために、従来の電子線殺菌装置に比べると軽微な遮蔽構造にすることができる。加えて本発明の電子線殺菌装置は、容器収容チャンバのキャビティは、実質的には容器を収容できる容積を備えれば足りるので、容器収容チャンバを最小限の大きさに抑えることができる。以上より、本発明の電子線殺菌装置は小型かつ軽量にできる。
また、本発明の電子線殺菌装置は、電子線照射手段のノズルが、殺菌処理時にキャビティに収容される容器の内部に挿入される。このとき、ノズルの出射口から出射される電子線の大部分は直進して容器の底部に向かう。しかしこれでは、容器の側面への電子線の照射量が不足するおそれがある。そこで、本発明の電子線殺菌装置は、ノズルの出射口から出射される電子線を放射状に偏向して、容器の側面に向かわせる磁界を発生する電子線偏向手段を設ける。これにより、本発明の電子線殺菌装置は高い殺菌能力を確保できる。
【０００８】
また、本発明では、電子線偏向手段が、部位ごとに異なる磁界強度を発生させることで、容器の部位ごとに異なる量の電子線を照射させることができる。
部位ごとに異なる磁界強度を発生させるには、少なくとも２つの選択肢がある。つまり、異なる磁界強度を発生させる永久磁石を複数用意し、容器の側方にこれら複数の永久磁石を並べて配置することで、部位ごとに異なる強度の磁界を発生させることができる。また、複数の電磁石を部位ごとに区分して設け、各電磁石に異なる電力を供給することで、部位ごとに異なる強度の磁界を発生させることができる。
【０００９】
本発明は、電子線偏向手段を、キャビティに収容されている容器に対する位置を変えない固定式のものとしてもよいが、殺菌処理の経過に伴って位置を変える可動式のものとすることもできる。この位置は相対的なものであり、電子線偏向手段側の位置を固定する一方、容器側の位置を変えるようにしてもよいし、容器側の位置を固定する一方、電子線偏向手段側の位置を変えるようにしてもよい。電子線偏向手段の位置を移動させながら発生する磁界の強度を変えることもできる。
【００１０】
本発明において、電子線偏向手段は、容器を中心に対称の位置の一方にＮ極が、また、他方にＳ極が印加される磁界分布を生じさせる。このような磁界分布を容器に印加することで、電子線を偏向させて容器の側面に向かわせることができる。そして、この磁界分布を、Ｎ極とＳ極の相対的な位置関係を保ちながら、容器を中心にして相対的に回転させる。磁界分布が一回転する間に電子線は放射状に偏向されるので、容器の周方向の全域に電子線を照射させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い殺菌能力を有しながらも、小型かつ軽量な電子線を用いた殺菌装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態における電子線殺菌システムの構成を示す図である。
【図２】本実施の形態における容器収容チャンバの部分断面図である。
【図３】電子線照射銃の概略構成を示す断面図である。
【図４】（ａ）が容器収容チャンバを開放した状態を、（ｂ）がペットボトルＰＢを収容後に容器収容チャンバを閉塞して殺菌処理を開始した状態を、（ｃ）は電子線照射銃を中間まで下げた状態を、（ｄ）は電子線照射銃を最下端まで下げた状態、を各々示している。
【図５】ペットボトルＰＢを中心に電子線偏向磁石を回転させながら電子線を照射する様子を示す平面図である。
【図６】複数の電子線偏向磁石を設けた容器収容チャンバの構成を示す部分断面図である。
【図７】電機子コイルから電子線偏向磁石を構成した場合の電子線を照射する様子を示す平面図である。
【図８】ペットボトルＰＢを回転させながら電子線を照射する様子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施の形態における電子線殺菌システム１０は、図１に示されるように、複数の容器収容チャンバ２０と、容器収容チャンバ２０の周囲に設けられる電子線偏向磁石３５と、容器収容チャンバ２０に対応して設けられる電子線照射銃４０と、を備えており、図示を省略した手段で搬送されるペットボトルＰＢを殺菌処理するものである。
電子線殺菌システム１０は、電子線照射による殺菌処理時にオゾンが発生するのを防止する酸素排除部６０を備えている。酸素排除部６０は、酸素排除配管Ｌ１を介して各容器収容チャンバ２０の排気経路２８と連通されている。また、電子線殺菌システム１０は、各電子線照射銃４０で電子線を生成するための電力を供給する電源８０を備えている。電源８０は、電力線Ｌ２を介して各電子線照射銃４０と電気的に接続されている。
なお、図１は複数の容器収容チャンバ２０（電子線照射銃４０）が直線上に並んで固定されている例を示しているが、本発明はこの配置に限ることはなく、円周上に容器収容チャンバ２０（電子線照射銃４０）を配置し、かつ相対的に回転可能にする、などの種々の配置を採用することができる。
【００１４】
＜容器収容チャンバ２０＞
容器収容チャンバ２０は、図１、図２に示すように、下部２１と、本体２２という複数の要素から構成される。下部２１と本体２２の間には、電子線照射により二次的に発生するＸ線、電子線及びオゾン（以下、Ｘ線等と総称することがある）の漏洩を防止するためのＯリングなどの封止体ＯＲを介在させている。容器収容チャンバ２０の外観は円筒状をなしている。容器収容チャンバ２０は、Ｘ線、電子線が外部に漏洩するのを阻止するために、主要部分は鉛から構成されている。
下部２１と本体２２は、殺菌処理をこれから行うペットボトルＰＢを容器収容チャンバ２０に挿入し、又は、殺菌処理が終了したペットボトルＰＢを容器収容チャンバ２０からペットボトルＰＢを排出する際には、図４（ａ）に示すように、容器収容チャンバ２０が開放状態となるように、下部２１を降下させることで本体２２から分離する。このとき、電子線照射銃４０はキャビティ２４から退避した上方に位置する。ペットボトルＰＢを殺菌処理する際には、下部２１と本体２２とを密着させることで、容器収容チャンバ２０を閉塞状態とする。
【００１５】
容器収容チャンバ２０は、ペットボトルＰＢを収容するキャビティ２４を備えている。
キャビティ２４は、容器収容チャンバ２０が閉塞状態において、ペットボトルＰＢを十分に収容できるサイズの円筒状の空隙である。サイズの異なるペットボトルＰＢを処理するには、キャビティ２４は、電子線殺菌システム１０で処理される最大のサイズのペットボトルＰＢを収容できるサイズを有していることが好ましい。
キャビティ２４は下部２１及び本体２２に亘って形成されるものであり、そのために、下部２１には第１空隙２５が、また、本体２２には第２空隙２６が形成される。キャビティ２４にペットボトルＰＢが収容されたときに、ペットボトルＰＢの底面を除いて、ペットボトルＰＢの外面と容器収容チャンバ２０の内面の間にクリアランスが設けられる。ペットボトルＰＢに傷が着くのを防ぐためである。第１空隙２５及び第２空隙２６は、このクリアランスを考慮して形成される。
【００１６】
本体２２の上部には、キャビティ２４の上部開口と繋がるノズル挿入路２７が形成されている。電子線照射銃４０のノズル４２は、このノズル挿入路２７を介してキャビティ２４内に配置される。
また、本体２２の上部には、ノズル挿入路２７を介してキャビティ２４と繋がる排気経路２８が形成されている。排気経路２８は、酸素排除配管Ｌ１を介して酸素排除部６０に繋がっている。電子線による殺菌処理中にキャビティ２４（ペットボトルＰＢ）で発生したオゾンが発生するのを防止することを目的として、酸素排除部６０は真空ポンプを備えている。殺菌処理する前にキャビティ２４を真空引きすることで、オゾン発生の要因である酸素をキャビティ２４から排除する。真空引きは、殺菌処理中も継続して行うことが好ましい。
酸素排除部６０として真空引きするものを示したが、オゾンの発生防止のためには、キャビティ２４内の大気を窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスで置換することで、殺菌処理前にキャビティ２４内の酸素を排除することもできる。もちろん、真空引きした後に不活性ガスをキャビティ２４に充填することもできる。
【００１７】
＜電子線照射銃４０＞
電子線照射銃４０は、図３に示すように、電子線を生成する銃本体４１と、銃本体４１に連なるノズル４２と、から構成される。銃本体４１及びノズル４２はともに中空円筒状の形態をなし、銃本体４１の下端とノズル４２の上端が繋がっている。
銃本体４１は、外筒４３内の上部に電子生成器４４が設けられている。電子生成器４４は、ケース４５を有している。ケース４５は、その外面が外筒４３の内面から所定の距離を離して設けられているので、外筒４３とケース４５の間に高電圧ギャップを作り出すことができる。
ケース４５の内部には、電子発生用のフィラメント４６が配置されている。このフィラメント４６には、絶縁体４７及び電力線Ｌ２を介して電源８０から電力が供給される。フィラメント４６は、供給される電力によって加熱され、自由電子（ｅ−）を生成させる。生成された電子は、静電レンズ４８に形成された開口部４９及びケース４５先端に形成された開口部５０を通過してノズル４２に向けて出射される。
【００１８】
電子生成器４４のケース４５とノズル４２の先端にある出射口５１との間に、電源８０から高電圧が印加される。なお、出射口５１は、接地されている。電子生成器４４と出射口５１との間の電位差によって、フィラメント４６で生成した電子が、ノズル４２内の電子線通路５２を出射口５１に向けて通過しながら加速され、さらに出射口５１を通過して外部に出射される。このように、キャビティ２４に収容されているペットボトルＰＢの内面に電子線が照射されることで、当該面を殺菌処理することができる。
【００１９】
＜電子線偏向磁石３５＞
電子線偏向磁石３５は、出射口５１から出射される電子線をキャビティ２４に収容されるペットボトルＰＢの側面に向かわせる磁界を発生させる。
電子線偏向磁石３５は、ペットボトルＰＢの上下方向に往復動可能とされている。また、電子線偏向磁石３５は、図５に示すように、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂとから構成され、容器収容チャンバ２０の周囲に対象の位置に配置される。第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂは、ペットボトルＰＢを中心にして、Ｎ極とＳ極が対向するように配置されている。第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂは、相対的な位置関係を保ちながら、ペットボトルＰＢを中心にして回転可能に支持されている。
なお、電子線偏向磁石３５を構成する第１永久磁石３５ａ、第２永久磁石３５ｂは最も基本的な構成の一例にすぎず、本発明の目的に沿って電子線を偏向できる永久磁石の構成、配置を広く採用することができることは言うまでもない。
【００２０】
＜殺菌処理手順＞
電子線殺菌システム１０は、以下のように動作してペットボトルＰＢを殺菌することができる。
図４（ａ）に示すように、ペットボトルＰＢが容器収容チャンバ２０に収容されるまでは、キャビティ２４から上方に退避した初期位置にある。ペットボトルＰＢが容器収容チャンバ２０に収容されると、下部２１と本体２２とを密着させることで、容器収容チャンバ２０を閉塞状態とする。そうすると、電子線照射銃４０は初期位置から降下してペットボトルＰＢ内に挿入される。電子線照射銃４０は、ペットボトルＰＢの口部（図４（ｂ））、中間部（図４（ｃ））を通って最下端（図４（ｄ））まで降下しながら電子線を出射する。電子線照射銃４０の降下に同期して電子線偏向磁石３５は降下する。つまり、電子線偏向磁石３５は、電子線照射銃４０がペットボトルＰＢの口部にいるときには口部に対応する位置に降下し、電子線照射銃４０がペットボトルＰＢの中間部にいるときには中間部に対応する位置に降下し、さらに電子線照射銃４０が最下端にいるときには最下端に対応する位置に降下する。
【００２１】
電子線照射銃４０は、初期位置から最下端まで降下する過程で電子線を出射する。出射口５１から出射される電子線はそのままでは直進する。しかし、電子線殺菌システム１０は電子線偏向磁石３５を備えているので、出射口５１から出射される電子線の一部はペットボトルＰＢの側面に向けて偏向される。偏向されずにそのまま直進する電子線もある。
【００２２】
図５に示すように、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂがペットボトルＰＢを中心にしてＮ極とＳ極が対向するように配置されていると、電子線照射銃４０から出射される（図５の上方から出射される）電子線ＥＢは、ペットボトルＰＢの中心から円周方向に向けて偏向される。例えば、図５（ａ）のように第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂが図中の上下方向に沿っていると、電子線ＥＢは図中の右に向けて曲げられる。したがって、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂが固定されていると、電子線ＥＢをペットボトルＰＢの周方向の一部にしか照射することができない。そこで、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂを、ペットボトルＰＢを中心にして回転させる。図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂを一回転させると、電子線ＥＢはペットボトルＰＢの周方向の全域に照射される。電子線ＥＢは、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂが一回転する間に、ペットボトルＰＢの側面に向けて放射状に偏向される。なお、本実施の形態では第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂが一回転する間に、電子線ＥＢがペットボトルＰＢの側面に向けて放射状に偏向されるが、本発明は同時刻に電子線が放射状に偏向される形態をも包含する。
【００２３】
第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂを、ペットボトルＰＢを中心にして回転させながら、かつ上述したように電子線ＥＢを出射する電子線照射銃４０を初期位置（図４（ａ））から最下端（図４（ｄ））まで降下させる。そうすることでと、電子線殺菌システム１０は、ペットボトルＰＢの高さ方向及び周方向の全域に電子線ＥＢを漏れなく照射することができる。
ペットボトルＰＢの口部Ｎは肉厚であるために、より多くの電子線を照射することが殺菌のために必要である。本実施の形態によると、電子線照射銃４０がペットボトルＰＢの口部Ｎにいるときには口部Ｎに対応する位置に電子線偏向磁石３５がいるので、口部Ｎに多くの電子線を照射することができる。また、ペットボトルＰＢの底部Ｂも肉厚であるために、多くの電子線を照射する必要がある。これについても、電子線照射銃４０を最下端まで降下させることに加えて、出射口５１から出射される電子線の一部を電子線偏向磁石３５が発生させる磁界に抗して直進するようにすれば、底部Ｂに必要な量の電子線を照射させることができる。
【００２４】
電子線照射銃４０は、最下端まで降下して殺菌処理が終了すると、初期位置に向けて上昇する。この上昇の過程で電子線を出射することもできる。電子線照射銃４０が初期位置に戻ると殺菌処理が終了し、その後に容器収容チャンバ２０を開放状態（図４（ａ））としてペットボトルＰＢを取り出す。
以上の動作は一例であり、初期位置に上昇する過程のみに電子線を出射することができる。また、電子線照射銃４０及び電子線偏向磁石３５（第１永久磁石３５ａ、第２永久磁石３５ｂ）は、一定の速度で降下させることができるが、例えば口部Ｎに対応する領域では電子線の照射量を多くするために降下の速度を遅くする又は停止させるというように、降下速度を変えることもできる。
また、ここで示した電子線照射銃４０は、ノズル４２の先端にある出射口５１から電子線が出射されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、ノズル４２の側面からも電子線が出射されるものであってもよい。
【００２５】
電子線殺菌システム１０は、以上説明したようにペットボトルＰＢ等の容器で殺菌が必要な箇所に電子線を漏れなく照射できる高い殺菌能力を有するのに加えて、以下の効果を奏する。
電子線殺菌システム１０において、電子線照射銃４０は一つの容器収容チャンバ２０に対して殺菌に必要な電子線を与えるものであるから、低エネルギの電子線を生成するもので足りる。したがって、電子線殺菌システム１０は、小型の電子線照射銃４０を用いることができる。また、容器収容チャンバ２０はＸ線等を外部に漏洩するのを防ぐ遮蔽構造を必要とするが、導入されるのが低エネルギの電子線であるために、従来の電子線殺菌装置に比べると軽微な遮蔽構造にすることができる。加えて電子線殺菌システム１０は、容器収容チャンバ２０のキャビティ２４が、実質的にはペットボトルＰＢを収容できる容積を備えれば足りるので、容器収容チャンバを最小限の大きさに抑えることができる。
【００２６】
また、電子線殺菌システム１０は、容器収容チャンバ２０に排気経路２８を設け、酸素排除部６０から真空引きをするので、容器収容チャンバ２０にオゾンが残留するのを避けることができる。したがって、人体あるいは飲料の安全性が確保される。また、残留したオゾンは、容器収容チャンバ２０内に大気があるとその中の水素、窒素と反応して硝酸を生成させ、容器収容チャンバ２０を構成する金属部材を腐食させるおそれがある。したがって、オゾンの発生を防止することで、金属部材の腐食低減にも効果を発揮する。さらに、酸素排除部６０から真空引きをすることで、他の異物の除去にも有効である。
【００２７】
＜電子線偏向磁石の変更例＞
以上の例では、電子線偏向磁石３５を降下させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、容器収容チャンバ２０の上部、中間及び下部に対応して複数の電子線偏向磁石３６、３７及び３８を配置することもできる。この形態によれば、電子線偏向磁石３５を降下させる機構を設ける必要がない。この場合、各電子線偏向磁石３６、３７及び３８が発生させる磁界の強度を等しくすることができるし、また、異ならせることもできる。例えば、電子線偏向磁石３６、３７及び３８が発生させる磁界の強度をＨａ、Ｈｂ及びＨｃとすると、Ｈａ＞Ｈｃ＞Ｈｂの関係を満足することができる。これは、ペットボトルＰＢの中で、口部Ｎと底部Ｂは肉厚が厚いので照射する電子線の量を多くする必要があるのに対して、胴体部は肉厚が薄いので照射する電子線の量は少なくてよい。したがって、Ｈａ及びＨｃをＨｂより大きく設定するのである。また、口部Ｎは出射口５１の距離が近く、偏向角度を大きくする必要があるため、より強い磁界を作用させるべきである。そこで、Ｈａ＞Ｈｃとする。
以上のように、本発明の電子線偏向手段は、部位ごとに異なる磁界強度を発生させることで、ペットボトルＰＢ容器の部位ごとに異なる量の電子線を照射させることができる。
なお、図６の例は、電子線偏向磁石を３つに区分したが２または４以上に区分することもできる。
また、Ｈａ＞Ｈｃ＞Ｈｂは各電子線偏向磁石の磁界強度の関係の一例にすぎず、処理する容器に応じてＨａ＞Ｈｂ＞Ｈｃ、あるいはＨａ＜Ｈｂ＜Ｈｃという種々の関係を採用することができる。
【００２８】
また、以上の例では、電子線照射銃４０を降下させているが、例えば図６に示す位置に電子線照射銃４０の位置を固定にすることもできる。この場合も、電子線偏向磁石を設けることで電子線をペットボトルＰＢの側面の必要な箇所に導くことができる。
さらに、本発明では、電子線偏向磁石を特定の部位だけに設けることもできる。例えば、図４（ｂ）に示すように電子線偏向磁石３５を口部Ｎに対応する位置に固定させることもできる。電子線偏向磁石３５により電子線が偏向する角度を広範囲に調整すれば、電子線偏向磁石３５が固定されていても、電子線をペットボトルＰＢの高さ方向の全域に漏れなく照射させることができる。
【００２９】
さらにまた、電子線偏向磁石３５〜３８は永久磁石から構成するものとしたが、本発明は電子線偏向磁石を電磁石で構成することを許容する。この場合、電子線偏向磁石３５のように可動式としてもよいし、電子線偏向磁石３６、３７及び３８に対応するように複数の電磁石を設ける固定式としてもよい。
電子線偏向磁石を電磁石で構成する場合、図７に示すように、ペットボトルＰＢの周囲を取り囲むように複数の電機子コイル３９Ａ〜３９Ｌを配置することで電子線偏向磁石３９を構成できる。ペットボトルＰＢを中心にして対象の位置にある２つの電機子コイルを一対とすると、ペットボトルＰＢを中心にして複数組の電機子コイルが配置される。そして、一対の電機子コイルの一方にＮ極、他方にＳ極が生じるように電流を供給する。この動作を、複数対の電機子コイルに連続的に行う。
例えば、図７において、以下の組合せが一対の電機子コイルをなす。
電機子コイル３９Ａと３９Ｇ 電機子コイル３９Ｂと３９Ｈ 電機子コイル３９Ｃと３９Ｉ
電機子コイル３９Ｄと３９Ｊ 電機子コイル３９Ｅと３９Ｋ 電機子コイル３９Ｆと３９Ｌ
ある時点（図７（ａ））において、電機子コイル３９ＡにＮ極、電機子コイル３９ＧにＳ極を生じさせると、電子線ＥＢは図中の右側に偏向される。
次のある時点（（図７（ｂ））において、電機子コイル３９ＤにＮ極、電機子コイル３９ＪにＳ極を生じさせると、電子線ＥＢは図中の下向きに偏向される。このとき、先行する一対の電機子コイルへの電流供給は停止される。なお、電機子コイル３９Ｂと３９Ｈの対、及び電機子コイル３９Ｃと３９Ｉの対への動作（図７（ａ）と（（図７（ｂ）の間）の説明は省略している。
このような動作を順次繰り返すことで、図７（ａ）〜図７（ｄ）に示すように、電子線ＥＢはペットボトルＰＢの側面に向けて放射状に偏向される。このとき、Ｎ極とＳ極からなる磁界分布は、その相対的な位置関係を保ちながら、ペットボトルＰＢを中心にして回転される。
この電機子コイルを用いる場合も、図７に示す複数の電機子コイルからなる電子線偏向磁石を、図６に示すように、ペットボトルＰＢの高さ方向に複数の組を設けることができる。そして、この場合、各組に供給する電流を変えることで、各組が異なる磁界強度を発生し、ペットボトルＰＢ容器の部位ごとに異なる量の電子線を照射させることができる。
【００３０】
次に、本発明は、ペットボトルＰＢを回転させることにより、電子線ＥＢをペットボトルＰＢの側面に向けて放射状に偏向させることもできる。この例では、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂの位置は固定されている。しかし、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、ペットボトルＰＢをその軸を中心に一回転させることにより、電子線ＥＢをペットボトルＰＢの側面に向けて放射状に偏向させながら、その周方向の全域に照射させることができる。このとき、Ｎ極とＳ極からなる磁界分布は、その相対的な位置関係を保ちながら、ペットボトルＰＢを中心にして相対的に回転される。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは公知の他の構成に適宜変更することが可能である。
例えば、電子線偏向磁石３５は、容器収容チャンバ２０の外側に設けたが、容器収容チャンバ２０内に設けてもよいし、容器収容チャンバ２０の内側に設けてもよい。
また、容器収容チャンバ２０は、開放状態の一形態として下部２１を降下させることで本体２２から分離する構造としたが、観音開きする構造を採用することで、開放状態と閉塞状態をなすこともできる。
【符号の説明】
【００３２】
１０…電子線殺菌システム
２０…容器収容チャンバ
２１…下部、２２…本体
２４…キャビティ、２８…排気経路
３５，３６，３７，３８，３９…電子線偏向磁石
３５ａ…第１永久磁石、３５ｂ…第２永久磁石、３９Ａ〜３９Ｌ…電機子コイル
４０…電子線照射銃
４１…銃本体、４２…ノズル、４４…電子生成器、５１…出射口、５２…電子線通路
６０…酸素排除部、８０…電源
ＰＢ…ペットボトル
Ｌ１…酸素排除配管、Ｌ２…電力線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料などの容器を殺菌する殺菌装置に係り、特に、電子線を照射することにより容器を殺菌する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポリエチレンテレフタレート製のボトル（以下、ペットボトル）を殺菌する殺菌装置として、ペットボトルに対して電子線を照射するようにしたものが知られている（特許文献１〜特許文献3等）。
例えば、特許文献１の図１には、略円形通路を有する放射線遮蔽トンネルと、曲線状通路に沿って沿設させた被照射体の搬送コンベアと、放射線遮蔽トンネルの通路途中に設けた電子線照射室とを具える殺菌装置が記載されている。そして、この殺菌装置は、電子線照射室内の電子線照射により発生した放射線を遮蔽トンネル内の曲線状通路内で反射変向させながら散乱減衰させ、遮蔽トンネルの出入口部からの漏洩放射線を許容レベル以下に減衰させるとともに、遮蔽トンネルの少なくとも一部に前記通路が開放される開閉扉を設けたことを特徴としている。
【０００３】
特許文献１の殺菌装置は複数本のペットボトルを一度に殺菌処理することを念頭においている。したがって、特許文献１の殺菌装置は、高エネルギの電子線を照射することになるが、電子線照射により二次的に発生するＸ線を外部に漏洩させないための遮蔽構造が大きくかつ重くなるという問題がある。また、特許文献２、特許文献３も同様であるが、特許文献１は、遮蔽構造の内部にペットボトルを搬送するコンベア装置の一部が通過するため、遮蔽構造の容積が殺菌処理されるペットボトルのそれを大きく超える。このことも、遮蔽構造が大きくかつ重くなるのを助長する要因となっている。
また、電子線をペットボトルに照射する殺菌装置は、電子線照射によってオゾンが生じるので、それを排気する装置が必要であるが、このオゾンの回収装置も大がかりなものになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１４３００号公報
【特許文献２】特開２００３−２４５０６１号公報
【特許文献３】特許第３４０２１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、電子線を用いた殺菌装置をより小型かつ軽量にすることが望まれる。ただしこの前提として、ペットボトル等の容器で殺菌が必要な箇所に電子線を漏れなく照射する殺菌能力を有することが要求される。したがって本発明は、高い殺菌能力を有しながらも、小型かつ軽量な電子線殺菌装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電子線殺菌装置は、容器収容チャンバと、電子線照射手段と、電子線偏向手段と、から構成される。
容器収容チャンバは、殺菌対象である一つの容器を収容するキャビティを有する。この容器収容チャンバは、容器の挿入及び排出に開放状態をなし、殺菌処理を行う際には閉塞状態をなす。
電子線照射手段は、電子線を生成する電子線生成部と、電子線生成部に連なるノズルと、を備える。ノズルは、電子線生成部で生成される電子線が通る電子線通路と、電子線通路を通ってきた電子線を外部に出射する出射口と、を備えている。
電子線偏向手段は、キャビティに収容される容器の側方に配置される。この電子線偏向手段は、ノズルの出射口から出射される電子線を放射状に偏向してキャビティに収容される容器の側面に向かわせる磁界を発生させる。
【０００７】
本発明の電子線殺菌装置において、電子線照射手段は一つの容器に対して殺菌に必要な電子線を与えるものであるから、低エネルギの電子線を生成するもので足りる。したがって、本発明の電子線殺菌装置は、小型の電子線照射手段を用いることができる。また、容器収容チャンバはキャビティ（容器）内に導入される電子線により二次的に生じるＸ線を外部に漏洩するのを防ぐ遮蔽構造を必要とするが、低エネルギの電子線であるために、従来の電子線殺菌装置に比べると軽微な遮蔽構造にすることができる。加えて本発明の電子線殺菌装置は、容器収容チャンバのキャビティは、実質的には容器を収容できる容積を備えれば足りるので、容器収容チャンバを最小限の大きさに抑えることができる。以上より、本発明の電子線殺菌装置は小型かつ軽量にできる。
また、本発明の電子線殺菌装置は、電子線照射手段のノズルが、殺菌処理時にキャビティに収容される容器の内部に挿入される。このとき、ノズルの出射口から出射される電子線の大部分は直進して容器の底部に向かう。しかしこれでは、容器の側面への電子線の照射量が不足するおそれがある。そこで、本発明の電子線殺菌装置は、ノズルの出射口から出射される電子線を放射状に偏向して、容器の側面に向かわせる磁界を発生する電子線偏向手段を設ける。これにより、本発明の電子線殺菌装置は高い殺菌能力を確保できる。
【０００８】
また、本発明では、電子線偏向手段が、部位ごとに異なる磁界強度を発生させることで、容器の部位ごとに異なる量の電子線を照射させることができる。
部位ごとに異なる磁界強度を発生させるには、少なくとも２つの選択肢がある。つまり、異なる磁界強度を発生させる永久磁石を複数用意し、容器の側方にこれら複数の永久磁石を並べて配置することで、部位ごとに異なる強度の磁界を発生させることができる。また、複数の電磁石を部位ごとに区分して設け、各電磁石に異なる電力を供給することで、部位ごとに異なる強度の磁界を発生させることができる。
【０００９】
本発明は、電子線偏向手段を、キャビティに収容されている容器に対する位置を変えない固定式のものとしてもよいが、殺菌処理の経過に伴って位置を変える可動式のものとすることもできる。この位置は相対的なものであり、電子線偏向手段側の位置を固定する一方、容器側の位置を変えるようにしてもよいし、容器側の位置を固定する一方、電子線偏向手段側の位置を変えるようにしてもよい。電子線偏向手段の位置を移動させながら発生する磁界の強度を変えることもできる。
【００１０】
本発明において、電子線偏向手段は、容器を中心に対称の位置の一方にＮ極が、また、他方にＳ極が印加される磁界分布を生じさせる。このような磁界分布を容器に印加することで、電子線を偏向させて容器の側面に向かわせることができる。そして、この磁界分布を、Ｎ極とＳ極の相対的な位置関係を保ちながら、容器を中心にして相対的に回転させる。磁界分布が一回転する間に電子線は放射状に偏向されるので、容器の周方向の全域に電子線を照射させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い殺菌能力を有しながらも、小型かつ軽量な電子線を用いた殺菌装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態における電子線殺菌システムの構成を示す図である。
【図２】本実施の形態における容器収容チャンバの部分断面図である。
【図３】電子線照射銃の概略構成を示す断面図である。
【図４】（ａ）が容器収容チャンバを開放した状態を、（ｂ）がペットボトルＰＢを収容後に容器収容チャンバを閉塞して殺菌処理を開始した状態を、（ｃ）は電子線照射銃を中間まで下げた状態を、（ｄ）は電子線照射銃を最下端まで下げた状態、を各々示している。
【図５】ペットボトルＰＢを中心に電子線偏向磁石を回転させながら電子線を照射する様子を示す平面図である。
【図６】複数の電子線偏向磁石を設けた容器収容チャンバの構成を示す部分断面図である。
【図７】電機子コイルから電子線偏向磁石を構成した場合の電子線を照射する様子を示す平面図である。
【図８】ペットボトルＰＢを回転させながら電子線を照射する様子を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施の形態における電子線殺菌システム１０は、図１に示されるように、複数の容器収容チャンバ２０と、容器収容チャンバ２０の周囲に設けられる電子線偏向磁石３５と、容器収容チャンバ２０に対応して設けられる電子線照射銃４０と、を備えており、図示を省略した手段で搬送されるペットボトルＰＢを殺菌処理するものである。
電子線殺菌システム１０は、電子線照射による殺菌処理時にオゾンが発生するのを防止する酸素排除部６０を備えている。酸素排除部６０は、酸素排除配管Ｌ１を介して各容器収容チャンバ２０の排気経路２８と連通されている。また、電子線殺菌システム１０は、各電子線照射銃４０で電子線を生成するための電力を供給する電源８０を備えている。電源８０は、電力線Ｌ２を介して各電子線照射銃４０と電気的に接続されている。
なお、図１は複数の容器収容チャンバ２０（電子線照射銃４０）が直線上に並んで固定されている例を示しているが、本発明はこの配置に限ることはなく、円周上に容器収容チャンバ２０（電子線照射銃４０）を配置し、かつ相対的に回転可能にする、などの種々の配置を採用することができる。
【００１４】
＜容器収容チャンバ２０＞
容器収容チャンバ２０は、図１、図２に示すように、下部２１と、本体２２という複数の要素から構成される。下部２１と本体２２の間には、電子線照射により二次的に発生するＸ線、電子線及びオゾン（以下、Ｘ線等と総称することがある）の漏洩を防止するためのＯリングなどの封止体ＯＲを介在させている。容器収容チャンバ２０の外観は円筒状をなしている。容器収容チャンバ２０は、Ｘ線、電子線が外部に漏洩するのを阻止するために、主要部分は鉛から構成されている。
下部２１と本体２２は、殺菌処理をこれから行うペットボトルＰＢを容器収容チャンバ２０に挿入し、又は、殺菌処理が終了したペットボトルＰＢを容器収容チャンバ２０からペットボトルＰＢを排出する際には、図４（ａ）に示すように、容器収容チャンバ２０が開放状態となるように、下部２１を降下させることで本体２２から分離する。このとき、電子線照射銃４０はキャビティ２４から退避した上方に位置する。ペットボトルＰＢを殺菌処理する際には、下部２１と本体２２とを密着させることで、容器収容チャンバ２０を閉塞状態とする。
【００１５】
容器収容チャンバ２０は、ペットボトルＰＢを収容するキャビティ２４を備えている。
キャビティ２４は、容器収容チャンバ２０が閉塞状態において、ペットボトルＰＢを十分に収容できるサイズの円筒状の空隙である。サイズの異なるペットボトルＰＢを処理するには、キャビティ２４は、電子線殺菌システム１０で処理される最大のサイズのペットボトルＰＢを収容できるサイズを有していることが好ましい。
キャビティ２４は下部２１及び本体２２に亘って形成されるものであり、そのために、下部２１には第１空隙２５が、また、本体２２には第２空隙２６が形成される。キャビティ２４にペットボトルＰＢが収容されたときに、ペットボトルＰＢの底面を除いて、ペットボトルＰＢの外面と容器収容チャンバ２０の内面の間にクリアランスが設けられる。ペットボトルＰＢに傷が着くのを防ぐためである。第１空隙２５及び第２空隙２６は、このクリアランスを考慮して形成される。
【００１６】
本体２２の上部には、キャビティ２４の上部開口と繋がるノズル挿入路２７が形成されている。電子線照射銃４０のノズル４２は、このノズル挿入路２７を介してキャビティ２４内に配置される。
また、本体２２の上部には、ノズル挿入路２７を介してキャビティ２４と繋がる排気経路２８が形成されている。排気経路２８は、酸素排除配管Ｌ１を介して酸素排除部６０に繋がっている。電子線による殺菌処理中にキャビティ２４（ペットボトルＰＢ）で発生したオゾンが発生するのを防止することを目的として、酸素排除部６０は真空ポンプを備えている。殺菌処理する前にキャビティ２４を真空引きすることで、オゾン発生の要因である酸素をキャビティ２４から排除する。真空引きは、殺菌処理中も継続して行うことが好ましい。
酸素排除部６０として真空引きするものを示したが、オゾンの発生防止のためには、キャビティ２４内の大気を窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスで置換することで、殺菌処理前にキャビティ２４内の酸素を排除することもできる。もちろん、真空引きした後に不活性ガスをキャビティ２４に充填することもできる。
【００１７】
＜電子線照射銃４０＞
電子線照射銃４０は、図３に示すように、電子線を生成する銃本体４１と、銃本体４１に連なるノズル４２と、から構成される。銃本体４１及びノズル４２はともに中空円筒状の形態をなし、銃本体４１の下端とノズル４２の上端が繋がっている。
銃本体４１は、外筒４３内の上部に電子生成器４４が設けられている。電子生成器４４は、ケース４５を有している。ケース４５は、その外面が外筒４３の内面から所定の距離を離して設けられているので、外筒４３とケース４５の間に高電圧ギャップを作り出すことができる。
ケース４５の内部には、電子発生用のフィラメント４６が配置されている。このフィラメント４６には、絶縁体４７及び電力線Ｌ２を介して電源８０から電力が供給される。フィラメント４６は、供給される電力によって加熱され、自由電子（ｅ−）を生成させる。生成された電子は、静電レンズ４８に形成された開口部４９及びケース４５先端に形成された開口部５０を通過してノズル４２に向けて出射される。
【００１８】
電子生成器４４のケース４５とノズル４２の先端にある出射口５１との間に、電源８０から高電圧が印加される。なお、出射口５１は、接地されている。電子生成器４４と出射口５１との間の電位差によって、フィラメント４６で生成した電子が、ノズル４２内の電子線通路５２を出射口５１に向けて通過しながら加速され、さらに出射口５１を通過して外部に出射される。このように、キャビティ２４に収容されているペットボトルＰＢの内面に電子線が照射されることで、当該面を殺菌処理することができる。
【００１９】
＜電子線偏向磁石３５＞
電子線偏向磁石３５は、出射口５１から出射される電子線をキャビティ２４に収容されるペットボトルＰＢの側面に向かわせる磁界を発生させる。
電子線偏向磁石３５は、ペットボトルＰＢの上下方向に往復動可能とされている。また、電子線偏向磁石３５は、図５に示すように、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂとから構成され、容器収容チャンバ２０の周囲に対象の位置に配置される。第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂは、ペットボトルＰＢを中心にして、Ｎ極とＳ極が対向するように配置されている。第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂは、相対的な位置関係を保ちながら、ペットボトルＰＢを中心にして回転可能に支持されている。
なお、電子線偏向磁石３５を構成する第１永久磁石３５ａ、第２永久磁石３５ｂは最も基本的な構成の一例にすぎず、本発明の目的に沿って電子線を偏向できる永久磁石の構成、配置を広く採用することができることは言うまでもない。
【００２０】
＜殺菌処理手順＞
電子線殺菌システム１０は、以下のように動作してペットボトルＰＢを殺菌することができる。
図４（ａ）に示すように、ペットボトルＰＢが容器収容チャンバ２０に収容されるまでは、キャビティ２４から上方に退避した初期位置にある。ペットボトルＰＢが容器収容チャンバ２０に収容されると、下部２１と本体２２とを密着させることで、容器収容チャンバ２０を閉塞状態とする。そうすると、電子線照射銃４０は初期位置から降下してペットボトルＰＢ内に挿入される。電子線照射銃４０は、ペットボトルＰＢの口部（図４（ｂ））、中間部（図４（ｃ））を通って最下端（図４（ｄ））まで降下しながら電子線を出射する。電子線照射銃４０の降下に同期して電子線偏向磁石３５は降下する。つまり、電子線偏向磁石３５は、電子線照射銃４０がペットボトルＰＢの口部にいるときには口部に対応する位置に降下し、電子線照射銃４０がペットボトルＰＢの中間部にいるときには中間部に対応する位置に降下し、さらに電子線照射銃４０が最下端にいるときには最下端に対応する位置に降下する。
【００２１】
電子線照射銃４０は、初期位置から最下端まで降下する過程で電子線を出射する。出射口５１から出射される電子線はそのままでは直進する。しかし、電子線殺菌システム１０は電子線偏向磁石３５を備えているので、出射口５１から出射される電子線の一部はペットボトルＰＢの側面に向けて偏向される。偏向されずにそのまま直進する電子線もある。
【００２２】
図５に示すように、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂがペットボトルＰＢを中心にしてＮ極とＳ極が対向するように配置されていると、電子線照射銃４０から出射される（図５の上方から出射される）電子線ＥＢは、ペットボトルＰＢの中心から円周方向に向けて偏向される。例えば、図５（ａ）のように第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂが図中の上下方向に沿っていると、電子線ＥＢは図中の右に向けて曲げられる。したがって、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂが固定されていると、電子線ＥＢをペットボトルＰＢの周方向の一部にしか照射することができない。そこで、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂを、ペットボトルＰＢを中心にして回転させる。図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂを一回転させると、電子線ＥＢはペットボトルＰＢの周方向の全域に照射される。電子線ＥＢは、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂが一回転する間に、ペットボトルＰＢの側面に向けて放射状に偏向される。なお、本実施の形態では第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂが一回転する間に、電子線ＥＢがペットボトルＰＢの側面に向けて放射状に偏向されるが、本発明は同時刻に電子線が放射状に偏向される形態をも包含する。
【００２３】
第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂを、ペットボトルＰＢを中心にして回転させながら、かつ上述したように電子線ＥＢを出射する電子線照射銃４０を初期位置（図４（ａ））から最下端（図４（ｄ））まで降下させる。そうすることでと、電子線殺菌システム１０は、ペットボトルＰＢの高さ方向及び周方向の全域に電子線ＥＢを漏れなく照射することができる。
ペットボトルＰＢの口部Ｎは肉厚であるために、より多くの電子線を照射することが殺菌のために必要である。本実施の形態によると、電子線照射銃４０がペットボトルＰＢの口部Ｎにいるときには口部Ｎに対応する位置に電子線偏向磁石３５がいるので、口部Ｎに多くの電子線を照射することができる。また、ペットボトルＰＢの底部Ｂも肉厚であるために、多くの電子線を照射する必要がある。これについても、電子線照射銃４０を最下端まで降下させることに加えて、出射口５１から出射される電子線の一部を電子線偏向磁石３５が発生させる磁界に抗して直進するようにすれば、底部Ｂに必要な量の電子線を照射させることができる。
【００２４】
電子線照射銃４０は、最下端まで降下して殺菌処理が終了すると、初期位置に向けて上昇する。この上昇の過程で電子線を出射することもできる。電子線照射銃４０が初期位置に戻ると殺菌処理が終了し、その後に容器収容チャンバ２０を開放状態（図４（ａ））としてペットボトルＰＢを取り出す。
以上の動作は一例であり、初期位置に上昇する過程のみに電子線を出射することができる。また、電子線照射銃４０及び電子線偏向磁石３５（第１永久磁石３５ａ、第２永久磁石３５ｂ）は、一定の速度で降下させることができるが、例えば口部Ｎに対応する領域では電子線の照射量を多くするために降下の速度を遅くする又は停止させるというように、降下速度を変えることもできる。
また、ここで示した電子線照射銃４０は、ノズル４２の先端にある出射口５１から電子線が出射されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、ノズル４２の側面からも電子線が出射されるものであってもよい。
【００２５】
電子線殺菌システム１０は、以上説明したようにペットボトルＰＢ等の容器で殺菌が必要な箇所に電子線を漏れなく照射できる高い殺菌能力を有するのに加えて、以下の効果を奏する。
電子線殺菌システム１０において、電子線照射銃４０は一つの容器収容チャンバ２０に対して殺菌に必要な電子線を与えるものであるから、低エネルギの電子線を生成するもので足りる。したがって、電子線殺菌システム１０は、小型の電子線照射銃４０を用いることができる。また、容器収容チャンバ２０はＸ線等を外部に漏洩するのを防ぐ遮蔽構造を必要とするが、導入されるのが低エネルギの電子線であるために、従来の電子線殺菌装置に比べると軽微な遮蔽構造にすることができる。加えて電子線殺菌システム１０は、容器収容チャンバ２０のキャビティ２４が、実質的にはペットボトルＰＢを収容できる容積を備えれば足りるので、容器収容チャンバを最小限の大きさに抑えることができる。
【００２６】
また、電子線殺菌システム１０は、容器収容チャンバ２０に排気経路２８を設け、酸素排除部６０から真空引きをするので、容器収容チャンバ２０にオゾンが残留するのを避けることができる。したがって、人体あるいは飲料の安全性が確保される。また、残留したオゾンは、容器収容チャンバ２０内に大気があるとその中の水素、窒素と反応して硝酸を生成させ、容器収容チャンバ２０を構成する金属部材を腐食させるおそれがある。したがって、オゾンの発生を防止することで、金属部材の腐食低減にも効果を発揮する。さらに、酸素排除部６０から真空引きをすることで、他の異物の除去にも有効である。
【００２７】
＜電子線偏向磁石の変更例＞
以上の例では、電子線偏向磁石３５を降下させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、容器収容チャンバ２０の上部、中間及び下部に対応して複数の電子線偏向磁石３６、３７及び３８を配置することもできる。この形態によれば、電子線偏向磁石３５を降下させる機構を設ける必要がない。この場合、各電子線偏向磁石３６、３７及び３８が発生させる磁界の強度を等しくすることができるし、また、異ならせることもできる。例えば、電子線偏向磁石３６、３７及び３８が発生させる磁界の強度をＨａ、Ｈｂ及びＨｃとすると、Ｈａ＞Ｈｃ＞Ｈｂの関係を満足することができる。これは、ペットボトルＰＢの中で、口部Ｎと底部Ｂは肉厚が厚いので照射する電子線の量を多くする必要があるのに対して、胴体部は肉厚が薄いので照射する電子線の量は少なくてよい。したがって、Ｈａ及びＨｃをＨｂより大きく設定するのである。また、口部Ｎは出射口５１の距離が近く、偏向角度を大きくする必要があるため、より強い磁界を作用させるべきである。そこで、Ｈａ＞Ｈｃとする。
以上のように、本発明の電子線偏向手段は、部位ごとに異なる磁界強度を発生させることで、ペットボトルＰＢ容器の部位ごとに異なる量の電子線を照射させることができる。
なお、図６の例は、電子線偏向磁石を３つに区分したが２または４以上に区分することもできる。
また、Ｈａ＞Ｈｃ＞Ｈｂは各電子線偏向磁石の磁界強度の関係の一例にすぎず、処理する容器に応じてＨａ＞Ｈｂ＞Ｈｃ、あるいはＨａ＜Ｈｂ＜Ｈｃという種々の関係を採用することができる。
【００２８】
また、以上の例では、電子線照射銃４０を降下させているが、例えば図６に示す位置に電子線照射銃４０の位置を固定にすることもできる。この場合も、電子線偏向磁石を設けることで電子線をペットボトルＰＢの側面の必要な箇所に導くことができる。
さらに、本発明では、電子線偏向磁石を特定の部位だけに設けることもできる。例えば、図４（ｂ）に示すように電子線偏向磁石３５を口部Ｎに対応する位置に固定させることもできる。電子線偏向磁石３５により電子線が偏向する角度を広範囲に調整すれば、電子線偏向磁石３５が固定されていても、電子線をペットボトルＰＢの高さ方向の全域に漏れなく照射させることができる。
【００２９】
さらにまた、電子線偏向磁石３５〜３８は永久磁石から構成するものとしたが、本発明は電子線偏向磁石を電磁石で構成することを許容する。この場合、電子線偏向磁石３５のように可動式としてもよいし、電子線偏向磁石３６、３７及び３８に対応するように複数の電磁石を設ける固定式としてもよい。
電子線偏向磁石を電磁石で構成する場合、図７に示すように、ペットボトルＰＢの周囲を取り囲むように複数の電機子コイル３９Ａ〜３９Ｌを配置することで電子線偏向磁石３９を構成できる。ペットボトルＰＢを中心にして対象の位置にある２つの電機子コイルを一対とすると、ペットボトルＰＢを中心にして複数組の電機子コイルが配置される。そして、一対の電機子コイルの一方にＮ極、他方にＳ極が生じるように電流を供給する。この動作を、複数対の電機子コイルに連続的に行う。
例えば、図７において、以下の組合せが一対の電機子コイルをなす。
電機子コイル３９Ａと３９Ｇ 電機子コイル３９Ｂと３９Ｈ 電機子コイル３９Ｃと３９Ｉ
電機子コイル３９Ｄと３９Ｊ 電機子コイル３９Ｅと３９Ｋ 電機子コイル３９Ｆと３９Ｌ
ある時点（図７（ａ））において、電機子コイル３９ＡにＮ極、電機子コイル３９ＧにＳ極を生じさせると、電子線ＥＢは図中の右側に偏向される。
次のある時点（（図７（ｂ））において、電機子コイル３９ＤにＮ極、電機子コイル３９ＪにＳ極を生じさせると、電子線ＥＢは図中の下向きに偏向される。このとき、先行する一対の電機子コイルへの電流供給は停止される。なお、電機子コイル３９Ｂと３９Ｈの対、及び電機子コイル３９Ｃと３９Ｉの対への動作（図７（ａ）と（（図７（ｂ）の間）の説明は省略している。
このような動作を順次繰り返すことで、図７（ａ）〜図７（ｄ）に示すように、電子線ＥＢはペットボトルＰＢの側面に向けて放射状に偏向される。このとき、Ｎ極とＳ極からなる磁界分布は、その相対的な位置関係を保ちながら、ペットボトルＰＢを中心にして回転される。
この電機子コイルを用いる場合も、図７に示す複数の電機子コイルからなる電子線偏向磁石を、図６に示すように、ペットボトルＰＢの高さ方向に複数の組を設けることができる。そして、この場合、各組に供給する電流を変えることで、各組が異なる磁界強度を発生し、ペットボトルＰＢ容器の部位ごとに異なる量の電子線を照射させることができる。
【００３０】
次に、本発明は、ペットボトルＰＢを回転させることにより、電子線ＥＢをペットボトルＰＢの側面に向けて放射状に偏向させることもできる。この例では、第１永久磁石３５ａと第２永久磁石３５ｂの位置は固定されている。しかし、図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、ペットボトルＰＢをその軸を中心に一回転させることにより、電子線ＥＢをペットボトルＰＢの側面に向けて放射状に偏向させながら、その周方向の全域に照射させることができる。このとき、Ｎ極とＳ極からなる磁界分布は、その相対的な位置関係を保ちながら、ペットボトルＰＢを中心にして相対的に回転される。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは公知の他の構成に適宜変更することが可能である。
例えば、電子線偏向磁石３５は、容器収容チャンバ２０の外側に設けたが、容器収容チャンバ２０内に設けてもよいし、容器収容チャンバ２０の内側に設けてもよい。
また、容器収容チャンバ２０は、開放状態の一形態として下部２１を降下させることで本体２２から分離する構造としたが、観音開きする構造を採用することで、開放状態と閉塞状態をなすこともできる。
【符号の説明】
【００３２】
１０…電子線殺菌システム
２０…容器収容チャンバ
２１…下部、２２…本体
２４…キャビティ、２８…排気経路
３５，３６，３７，３８，３９…電子線偏向磁石
３５ａ…第１永久磁石、３５ｂ…第２永久磁石、３９Ａ〜３９Ｌ…電機子コイル
４０…電子線照射銃
４１…銃本体、４２…ノズル、４４…電子生成器、５１…出射口、５２…電子線通路
６０…酸素排除部、８０…電源
ＰＢ…ペットボトル
Ｌ１…酸素排除配管、Ｌ２…電力線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器収容チャンバと、電子線照射手段と、電子線偏向手段と、を備え、
前記容器収容チャンバは、
殺菌対象である一つの容器を収容するキャビティと、
前記容器の挿入及び排出に開放状態をなし、殺菌処理を行う際には閉塞状態をなし、
前記電子線照射手段は、
電子線を生成する電子線生成部と、
前記電子線生成部に連なり、前記電子線生成部で生成される前記電子線が通る電子線通路と、前記電子線通路を通ってきた前記電子線を外部に出射する出射口と、を有し、殺菌処理時に前記キャビティに収容される前記容器の内部に挿入されているノズルと、を備え、
前記電子線偏向手段は、
前記キャビティに収容される前記容器の側方に配置され、前記出射口から出射される前記電子線を放射状に偏向して前記キャビティに収容される前記容器の側面に向かわせる磁界を発生させる、
ことを特徴とする電子線殺菌装置。
【請求項２】
前記電子線偏向手段は、
部位ごとに異なる磁界強度を発生させることで、前記容器の部位ごとに異なる量の電子線を照射させる、
請求項１に記載の電子線殺菌装置。
【請求項３】
前記電子線偏向手段は、
前記キャビティに収容されている前記容器に対する位置を変える可動式のものである、
請求項１または２に記載の電子線殺菌装置。
【請求項４】
前記電子線偏向手段は、
前記容器を中心に対称の位置の一方にＮ極が、また、他方にＳ極が印加される磁界分布を生じさせるとともに、
前記磁界分布を、前記Ｎ極と前記Ｓ極の相対的な位置関係を保ちながら、前記容器を中心にして相対的に回転させる、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子線殺菌装置。
【請求項１】
容器収容チャンバと、電子線照射手段と、電子線偏向手段と、を備え、
前記容器収容チャンバは、
殺菌対象である一つの容器を収容するキャビティと、
前記容器の挿入及び排出に開放状態をなし、殺菌処理を行う際には閉塞状態をなし、
前記電子線照射手段は、
電子線を生成する電子線生成部と、
前記電子線生成部に連なり、前記電子線生成部で生成される前記電子線が通る電子線通路と、前記電子線通路を通ってきた前記電子線を外部に出射する出射口と、を有し、殺菌処理時に前記キャビティに収容される前記容器の内部に挿入されているノズルと、を備え、
前記電子線偏向手段は、
前記キャビティに収容される前記容器の側方に配置され、前記出射口から出射される前記電子線を放射状に偏向して前記キャビティに収容される前記容器の側面に向かわせる磁界を発生させる、
ことを特徴とする電子線殺菌装置。
【請求項２】
前記電子線偏向手段は、
部位ごとに異なる磁界強度を発生させることで、前記容器の部位ごとに異なる量の電子線を照射させる、
請求項１に記載の電子線殺菌装置。
【請求項３】
前記電子線偏向手段は、
前記キャビティに収容されている前記容器に対する位置を変える可動式のものである、
請求項１または２に記載の電子線殺菌装置。
【請求項４】
前記電子線偏向手段は、
前記容器を中心に対称の位置の一方にＮ極が、また、他方にＳ極が印加される磁界分布を生じさせるとともに、
前記磁界分布を、前記Ｎ極と前記Ｓ極の相対的な位置関係を保ちながら、前記容器を中心にして相対的に回転させる、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子線殺菌装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−５５５５６（Ｐ２０１２−５５５５６Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０３０５０（Ｐ２０１０−２０３０５０）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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