電子線照射方法および電子線照射装置
【課題】低エネルギーの電子線であっても、電子線のエネルギーの消耗を抑制し得る電子線照射方法および電子線照射装置を提供する。
【解決手段】電子線照射対象物（飲料容器等）を内部に収容する電子線照射槽１内に向けて、電子線ＥＢを電子線照射手段３ａから照射する。電子線照射手段３ａまわりの雰囲気を第一の負圧に管理された雰囲気とし、電子線照射槽１内を前記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理された雰囲気とする。照射開始の後に、クリーンエア発生装置５１からのクリーンエアを電子線照射槽１内部に瞬間的に供給して、第二の負圧の高さを変える。
【解決手段】電子線照射対象物（飲料容器等）を内部に収容する電子線照射槽１内に向けて、電子線ＥＢを電子線照射手段３ａから照射する。電子線照射手段３ａまわりの雰囲気を第一の負圧に管理された雰囲気とし、電子線照射槽１内を前記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理された雰囲気とする。照射開始の後に、クリーンエア発生装置５１からのクリーンエアを電子線照射槽１内部に瞬間的に供給して、第二の負圧の高さを変える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物に電子線を照射する電子線照射方法、および電子線照射装置に係り、特に、例えば、飲食品、水、医薬品、漢方薬品、化粧品、飼料、肥料等、あるいはこれらに用いられる包装材料などを前記対象物とし、その殺菌を実施するために好適に使用しうる電子線照射方法、および電子線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子線照射方法および電子線照射装置としては、従来、高エネルギーの電子線を、その透過作用を利用して対象物に照射するものが一般的であった。しかし、このような高エネルギー型の電子線照射方法および電子線照射装置では、その施設が大規模となる傾向があり、また、エネルギー効率が悪いという課題がある。そこで、施設の簡素化、エネルギー効率の向上を目的として、低エネルギーの電子線を用いるとともに、磁場を利用して電子を偏向させたり、あるいは電子を反射板にて反射させることで、対象物に電子線をできるだけ均一に照射させ得る低エネルギー型の電子線照射方法および電子線照射装置が提案されている。
【０００３】
例えば、その代表的な例として、特許文献１、特許文献２に記載の技術が開示されている。
特許文献１に記載の技術では、電子線照射領域に向けて電子線を照射する電子線照射手段と、電子線照射領域の周囲に配置されて複数の磁場を発生させる複数の磁場偏向器とを備えている。そして、立体的な対象物を電子線照射領域内に搬送する搬送手段をさらに備えた電子線照射装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の技術では、電子線照射領域内の立体的な対象物に電子線を照射する電子線照射手段と、対象物の下方に配置した磁場偏向器と、対象物を搬送する搬送手段と、を備えた電子線照射装置が開示されている。
これら特許文献１、特許文献２に開示されている構成によれば、搬送手段にて対象物を電子線照射領域内に搬送し、次いで、電子線照射手段にて電子線を発生して電子線照射領域内に照射し、この照射された電子線をそれぞれの磁場偏向器にて偏向することによって、対象物の各所に電子線を照射することができる。
【特許文献１】特開２００２−３０８２２９号公報
【特許文献２】特開平１１−２８１７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、対象物の全面に電子線を均一に照射するには、磁場偏向器の配置やその磁場強度をいろいろと変化させる必要がある。しかし、このような照射を実施するためには、電子の飛程を長くとる必要があるが、電子線照射領域内の空気により、電子のエネルギーロスが発生するので、大幅な低エネルギー化は非常に難しく、上記各特許文献の技術によっても、対象物の全面に電子線をエネルギー効率よく均一に照射する上では未だ不十分である。
【０００６】
また、対象物が、例えば複雑な凹凸がある立体物である場合は、電子線照射手段の照射部に対し、対象物の反対面側への照射は、対象物や反射板での二次電子によって、対象物の反対面側に電子線を照射する提案もされているものの、このような二次電子はさらに空間距離による損失が大きいため、その照射量を確保し且つエネルギー効率よく均一に照射することはやはり難しい。
【０００７】
このように、この種の電子線照射装置から照射された電子線は、対象物以外に、その雰囲気である周辺ガス（気体）による、そのエネルギーの消耗が大きいため、様々な手段を用いても、対象物への低エネルギーの電子線のエネルギー効率がよく均一な照射をより難しいものとしている。
さらに、上述したような問題は、特に、対象物を連続的に搬送するような連続ラインで適用する場合には、その搬送される対象物に対して、低エネルギーの電子線を、そのエネルギー効率よく均一に照射することが、更に難しいものとなっている。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、低エネルギーの電子線であっても、電子線のエネルギーの消耗を抑制し得る電子線照射方法および電子線照射装置、並びに、電子線のエネルギーの消耗を抑制しながら、連続的に電子線を照射可能な電子線照射装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、電子線を、対象物を内部に収容する電子線照射槽内に前記対象物の表面に均一に照射可能な電子線照射手段から照射する方法であって、前記電子線照射手段まわりの雰囲気を第一の負圧に管理された雰囲気とし、前記電子線照射槽内を前記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理された雰囲気として前記電子線を照射することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、内部に対象物が収容される電子線照射槽と、その電子線照射槽内に前記対象物の表面に均一に照射可能な電子線照射手段と、を備える電子線照射装置であって、前記電子線照射手段は、内部の圧力を維持可能な電子線発生室内に設けられており、前記電子線照射槽は、その内部の圧力を前記電子線発生室とは別個に維持可能に前記電子線発生室に隣接されて構成されており、さらに、前記電子線発生室内を第一の負圧に管理するとともに、前記電子線照射槽内を前記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理する圧力管理手段を備えていることを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、電子線照射手段まわりの雰囲気を第一の負圧に管理された雰囲気とし、電子線照射槽内を第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理された雰囲気として電子線を照射するようにしているので、その雰囲気である周辺ガス（気体）は少なくなり、周辺ガス（気体）との衝突による電子線のエネルギーの消耗を抑制することができる。
【００１２】
ここで、前記圧力管理手段は、前記第二の負圧の高さを変えることで電子の発散度合いを変化させるようになっていることが好ましい。このような構成であれば、電子線照射槽（以下、単に「照射槽」ともいう）内での第二の負圧の高さを変えることで、電子の発散度合いを変化させることができるので、電子飛程方向の無秩序性を得られる。そのため、対象物に対し、より効率的な電子線の照射が可能となる。
【００１３】
また、内部の圧力を別個に維持可能に構成されて前記電子線照射槽に隣接して設けられる複数の予備室と、その複数の予備室と前記電子線照射槽との間で前記対象物を搬送する対象物搬送手段と、を備え、前記複数の予備室として、前記電子線照射槽内に向けて前記対象物を前記対象物搬送手段で移送可能な位置に設置される前予備室と、前記電子線照射槽内から前記対象物を前記対象物搬送手段で移送可能な位置に設置される後予備室と、を少なくとも有して構成されており、さらに、前記圧力管理手段は、前記複数の予備室の内部の圧力を前記電子線照射槽とは別個に管理するように構成されていることが好ましい。このような構成であれば、対象物を流している、バッチ式の生産ラインあるいは連続式の生産ラインの途中にて本発明を適用できる。特に、大気から連続的に電子線照射室に対象物が搬入、および搬出され、前記対象物を連続的に流すようにラインを構成する上で、電子線照射槽の前後に予備室をそれぞれ設けているので、上記第二の負圧の高さを好適に維持可能である。
【００１４】
また、前記複数の予備室を備える構成において、前記前予備室および後予備室内の圧力を、前記第二の負圧の高さに合わせるように変える構成が好ましい。このような構成であれば、上記電子線照射槽内での第二の負圧の維持がより確実になる。
また、前記照射槽内の雰囲気は、空気、酸素、窒素、水素、二酸化炭素、アルゴン、およびヘリウムから選ばれる一または複数のものであることが好ましい。このような構成であれば、例えば比重の小さいヘリウムなどを用いて、雰囲気を第二の負圧の状態に管理して、電子のエネルギーロスをより軽減することができる。そして、対象物の種類や照射目的に応じて、雰囲気のガスを適宜に選択して、対象物まわりの雰囲気を所定の状態に管理することができる。
【００１５】
また、前記複数の予備室は、前記照射槽に対し、直列または並列に配置されている構成とすれば、対象物搬送手段を構成する上で、そのレイアウトが容易である。
また、前記予備室は、搬送方向に連続して複数設けられており、隣り合う予備室は、回転式の扉およびラビリンスシール構造のうち少なくとも一方を有する隔壁で相互に分けられている構成とすれば、圧力のリークを抑制しつつ対象を連続的に搬送可能な構成とする上で好適である。更に、対象物が連続したシート状の場合は、ラビリンスシール構造を用いることが好適である。
【００１６】
また、前記前予備室、電子線照射槽および後予備室は、前記第二の負圧を管理する際に使用するリークガスとして、無塵および無菌のうち少なくとも一方の条件を満たすクリーンエアが供給される構成とすれば、例えば、飲食品、水、医薬品、漢方薬品、化粧品等、あるいはこれらに用いられる包装材料などを前記対象物とする上でより好ましい。
また、前記前予備室、電子線照射槽および後予備室は、それぞれ多段階に圧力制御可能になっており、気流を所望の向きに流すように構成されていることが好ましい。このような構成であれば、例えば、気流を後工程から前工程に向けて流すようにすれば、未処理工程（前工程）からの浮遊菌や塵が流入すること、および殺菌されて死滅した細菌等を含むガスが無秩序に飛散することを好適に防止する構成とすることができる。
【００１７】
また、前記対象物は容器またはシート部材であり、当該容器またはシート部材に電子線を照射してこれの殺菌に用いる用途で好適に利用できる。すなわち、本発明は、複雑形状の立体物から平面状のものまで、対象物の種類や形状に応じて本発明を用いることができるが、例えば、清涼飲料水用などのいわゆるＰＥＴボトル（ペットボトル）その他のプラスチック製の中空容器や、包装紙、プラスチックフィルム等のシート部材に電子線を照射してこれを殺菌する用途などで好適に利用できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低エネルギーの電子線であっても、電子線のエネルギーの消耗を抑制し得る電子線照射方法および電子線照射装置、並びに、電子線のエネルギーの消耗を抑制しながら、連続的に電子線を照射可能な電子線照射装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図である。なお、同図では、電子線照射装置の本体部分をなす略円筒形状の電子線の照射槽を、その軸線を含む断面にて示している。
この電子線照射装置は、同図に示すように、電子線ＥＢの照射槽であるチャンバ１を備えている。このチャンバ１は、その内部に、電子線ＥＢを照射する不図示の対象物（例えば後述の例での飲料容器３０）を収容するのに十分な大きさをもつ耐圧構造の密封容器であり、軸線を上下とする四角筒形状をなし、その内部の圧力を維持可能に構成されている。チャンバ１の材質は、鋼材、あるいはステンレス鋼製であり、さらに、その周囲はＸ線を遮蔽できる遮蔽材料２で囲われている。チャンバ１の壁面には、開閉可能に設けられた不図示の対象物搬入口を有しており、この対象物搬入口からチャンバ１内に対象物を搬入出可能になっている。
【００２０】
チャンバ１の上部には、中空半球状で耐圧構造の密封容器である電子線発生室３を備えている。この電子線発生室３は、その中空半球状の下面部が電子線照射窓５を介して、上記チャンバ１の上部に密接して設置されており、その内部の圧力を上記チャンバ１とは別個に維持可能に構成されている。そして、この電子線発生室３は、電子線照射領域となるチャンバ内に向けて電子線を照射する電子線照射手段３ａを内部に有する。この電子線照射手段３ａは、低エネルギーの電子線ＥＢを照射可能であり、その本体での出力は２００ｋＶ以下に設定されている。これにより、電子線照射手段３ａは、電子線照射窓５を通して低エネルギーの電子線ＥＢをチャンバ１内に照射できる構造となっている。
ここで、この電子線照射装置は、チャンバ１および電子線発生室３のそれぞれに、内部の圧力制御用の配管および圧力制御機器が付設されている。
【００２１】
詳しくは、チャンバ１には、その壁面に、ガス封入口６と、ガス吸引口７とが設けられている。ガス吸引口７は、手動弁４２、シリンダ弁４１Ｃおよび配管を介して真空排気装置１１に接続されている。なお、真空排気装置１１には、ドライポンプを用いている。一方、ガス封入口６は、可変流量弁４３およびシリンダ弁４１を介してクリーンエア発生装置５１に接続されている。このクリーンエア発生装置５１には、ＨＥＰＡフィルタ５２、バイオフィルタ５３を搭載しており、これらＨＥＰＡフィルタ５２、バイオフィルタ５３よりも流れの上流側にファン５１ａが装備されている。このファン５１ａは、同図での上方からの外気とクリーンエア発生装置５１の内気を取り入れてから下方向に向けて送風するようになっており、ＨＥＰＡフィルタ５２、バイオフィルタ５３を介することで、チャンバ１内にクリーンエアを供給可能に構成されている。これにより、供給されるクリーンエアは、無塵または無菌な状態とされたリークガスとしてチャンバ１内に供給可能になっている。また、クリーンエア発生装置５１側の配管と真空排気装置１１側の配管とは、相互にシリンダ弁４１Ｂを介して接続されている。
【００２２】
さらに、上記電子線発生室３についても、圧力制御用の配管および圧力制御機器が付設されている。つまり、上述のチャンバ１での配管等と同様に構成された、以下不図示のガス吸引口が付設されており、このガス吸引口が配管を介して電子線発生室３用の真空排気装置に接続されている。そして、電子線照射手段３ａまわりの雰囲気を所定の第一の負圧に管理された雰囲気としている。具体的には、当該電子線発生室３用の真空排気装置によってガス吸引口から電子線発生室３内部の空気ないしガスを吸引して、電子線発生室３内を第一の負圧である１０−３Ｐａ以下の高真空状態にするようになっている。
【００２３】
ところで、チャンバ１内に、電子線ＥＢを照射すると、チャンバ１内にある酸素などは、ラジカル反応や酸素プラズマ化によって消費されるので、負圧の環境下では酸素がなくなり易い。そのため、照射プロセスへの影響が懸念される。そこで、その影響を緩和するために、この電子線照射装置では、上記の可変流量弁４３とシリンダ弁４１Ａ〜４１Ｃとをそれぞれ制御する圧力管理手段を有する制御盤（不図示）を備えており、この制御盤での圧力管理処理によって、消費される分の酸素を供給しつつ、チャンバ１内の圧力を所定の第二の負圧として設定された一定の範囲内に制御するようになっている。また、この圧力管理処理では、前記第二の負圧の高さを変えることで電子の発散度合いを変化させている。これにより、チャンバ１内での電子飛程方向の無秩序性を得られるようになっている。また、制御盤での圧力管理処理は、電子線発生室３内の第一の負圧についても同時に管理している。
【００２４】
ここで、上記圧力管理手段には、この制御盤での、電子線発生室３内を所定の第一の負圧に管理するとともに、チャンバ１内を前記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理する圧力管理処理が対応する。
詳しくは、この制御盤は、その制御機能として、所定の制御信号に基づいて、各部の電源の入／切、シリンダ弁の開／閉、可変流量弁の流量調整、真空排気装置１１の電源の入／切、等を制御して、上記の圧力管理処理が実行可能に構成されている。そして、この制御盤は、以下、いずれも図示しない、所定の制御プログラムに基づいて、演算およびこの電子線照射装置のシステム全体を制御するＣＰＵと、所定領域にあらかじめＣＰＵの制御プログラム等を格納しているＲＯＭと、ＲＯＭ等から読み出したデータやＣＰＵの演算過程で必要な演算結果を格納するためのＲＡＭと、電子線照射装置の操作パネル等を含めた外部装置に対してデータの入出力を媒介するＩ／Ｆ（インターフェイス）とを備えて構成されている。これらは、データを転送するための信号線であるバスで相互にかつデータ授受可能に接続されている。そして、その操作パネルからは上記圧力管理処理の実行指令、および所定の負圧の雰囲気に応じた必要な設定値を入力可能になっている。なお、具体的な例として、上記の制御盤に、プログラマブルコントローラなどを使用すると好適である。
【００２５】
これにより、この電子線照射装置は、制御盤での圧力管理処理によって、チャンバ１内で、対象物（例えば飲料容器）まわりの雰囲気を所定の状態に管理可能になっている。この電子線照射装置では、所定の状態として、真空排気装置１１によってガス吸引口７からチャンバ１内部の空気ないしガスを吸引して、チャンバ１内を、上記第一の負圧である１０−３Ｐａ以下の高真空状態よりも絶対圧力の高い第二の負圧を維持するように管理している。具体的には、チャンバ１内を１０−３Ｐａを超えて０．１ＭＰａ以下の範囲の低真空状態に管理している。なお、制御される圧力制御値は、電子の必要飛程や照射プロセス等により決定されたものに対応可能になっている。
【００２６】
次に、この電子線照射装置の作用・効果について説明する。
この電子線照射装置では、まず、対象物（例えば飲料容器）を対象物搬入口からチャンバ１内に搬入し、チャンバ１内での所定の位置に設置した後に対象物搬入口を閉じる。
次いで、制御盤で圧力管理処理が実行されて、真空排気装置１１にて、チャンバ１内部の空気をガス吸引口７から吸引し、チャンバ１内が前記第二の負圧に、つまり、１０−３Ｐａを超えて０．１ＭＰａ以下の範囲の低真空状態に管理される。
【００２７】
次いで、電子線照射手段で電子を発生させるとともに加速して、電子線照射窓５から低エネルギーの電子線ＥＢをチャンバ１内に突入させる。このとき、電子線発生室３内は、制御盤での圧力管理処理で、第一の負圧である１０−３Ｐａ以下の高真空状態にされている。そのため、電子線発生室３内での電子線ＥＢのエネルギーロスはほとんどない。
【００２８】
ここで、この電子線照射装置では、チャンバ１内部の空気をガス吸引口７から真空排気装置１１で吸引して、１０−３Ｐａを超えて０．１ＭＰａ以下の範囲の低真空状態として、上記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧を維持するように管理しているので、ガス（気体）の存在量が少ないことから電子線ＥＢをチャンバ１内においても運動しやすい状態（エネルギーロスの少ない状況）にすることができる。そのため、チャンバ１内部のガス（気体）での電子線ＥＢのエネルギーロスが軽減される。したがって、低エネルギーの電子線であっても、電子線のエネルギーの消耗を抑制して、効率良く電子線ＥＢを照射することができる。また、この場合、不図示であるが、チャンバ１内面または外面に電子偏向手段を設置することで、更に効率よい照射が可能となる。
【００２９】
さらに、この電子線照射装置では、制御盤での圧力管理処理で、前記第二の負圧の高さを変えることで空気密度を変化させ電子の発散度合いを変化させるようになっているので、電子飛程方向の無秩序性を得られる。そのため、対象物に対し均一に電子線を照射し得て、より効率的な電子線の照射が可能となる。
なお、上述の圧力管理処理の構成は、対象物の形状などによる照射条件により、チャンバ１内部の雰囲気圧力をそれぞれの照射条件に応じた設定圧力値に変化させて、照射中は雰囲気圧力を一定とする構成に限定されるものではなく、照射中に雰囲気圧力を意図的に変化させる構成としてもよい。
【００３０】
また、上記の、照射中にチャンバ１内部の雰囲気圧力、すなわち第二の負圧の高さを変える圧力管理処理の具体的構成例として、例えば、１つの対象物への電子線照射工程において、先ずチャンバ１内部の空気をガス吸引口７から真空排気装置１１で吸引して、１０−３Ｐａを超えて０．１ＭＰａ以下の範囲の第二の負圧の一定の低真空状態に維持した状態で電子線ＥＢの対象物への照射を開始しておいて、その直後にガス封印口６に可変流量弁４３を介して接続されたシリンダ弁４１Ａに対して、閉、開、閉の順に操作を行って、クリーンエア発生装置５１からのクリーンエアをチャンバ１内部に供給することにより、チャンバ１内部に瞬間的に、例えば１秒以下の極めて短い時間にクリーンエアを封入してチャンバ１内の雰囲気圧力をその直前の第二の負圧より絶対圧力の高い負圧状態に変化させる、という雰囲気切り替え制御を行うようにすれば、この雰囲気切り替えの直前にチャンバ１内部の電子線照射窓５から遠い下部領域に到達していた電子線ＥＢが、雰囲気切り替え後、瞬間的に切り替え前の第二の負圧よりも絶対圧力の高い負圧状態のクリーンエア雰囲気に囲まれることになり、チャンバ１内部の下部領域でも、電子線ＥＢと多量に存在する雰囲気ガス分子との衝突が急激に発生するので、短時間ではあるが、チャンバ１内部の下部領域でも充分な量の電子シャワーを形成させて、対象物に対する均一な照射を行うことが可能となる。
【００３１】
一方、１つの対象部への電子線照射工程の全行程に亘って、チャンバ１内部を例えば常圧に近い負圧状態のクリーンエア雰囲気に維持したままで電子線照射を行う構成の場合には、チャンバ１内部に照射された電子線ＥＢが、チャンバ１内部のうち電子線照射窓５に近い上部領域において、多量に存在する雰囲気ガス分子との衝突によりエネルギーが消耗してしまうことにより、電子線照射窓５から遠い下部領域に到達する電子線ＥＢの量が少なくなってしまうので、充分な量の電子線シャワーを下部領域で形成することができないことになり、その分だけ対象物への電子線照射の均一性が低くなる。したがって、上述のような、電子線照射工程中に、第二の負圧の高さ、すなわち、チャンバ１内部の雰囲気圧力をその直前の第二の負圧よりも絶対圧力の高い負圧状態へ瞬間的に切り替える雰囲気切り替え制御を行う圧力管理処理の構成は、短時間ではあるが、対象物への均一性の高い電子線照射を行うことができる点で好適であり、また、電子線ＥＢの照射量等を適宜設定することにより、上記の短時間の均一照射の期間中に対象物が充分に殺菌されるようにすることができる。
【００３２】
なお、図１では不図示であるが、ガス封入口６に可変流量弁４３を介して接続されるシリンダ弁４１Ａを２個直列に設けてシリーズで開閉する制御を行う構成、あるいは、上記のシリンダ弁４１Ａの替わりに、より高速動作の可能なバタフライ弁を用いる構成とすることにより、雰囲気切り替え制御をより高速に行うことができるようになる。
また、ガス封入口６に可変量弁４３を介して接続されるシリンダ弁４１Ａを複数個直列に、且つ、隣接するシリンダ弁４１Ａ同士の間に所定の間隔を空けて設けた構成とすれば、複数のシリンダ弁４１Ａをその間の配管内にクリーンエアが充満された状態で閉じておき、その後、チャンバ１側に近い方のシリンダ弁４１Ａを開ける、という弁開閉操作を行うことにより、チャンバ１内部にクリーンエアを規定量だけ供給することが容易にできるようになる。
【００３３】
また、さらに、上記構成において、直列に設けられるシリンダ弁４１Ａの個数を３個以上とすれば、雰囲気切り替え制御の前に閉じておく２個のシリンダ弁４１Ａの組み合わせを選択することにより、閉じられた２個のシリンダ弁４１Ａの間の配管内に充満されたクリーンエア量を変えることができ、チャンバ１内部へのクリーンエア供給量を選択調整することが可能になる。
【００３４】
また、上述の雰囲気切り替え制御を行う圧力管理処理の構成は、本発明者らが、電子線の飛程や発散度合いと雰囲気条件との関係についての考察に基づいて着想したものであるが、電子線の飛程や発散度合いが電子線照射領域の雰囲気圧力や雰囲気ガスの種類に依存することは、例えば、Yoshiaki Arata et． el．「Some Fundamental Properties of Nonvacuum Electron Beam」 Transactions of J．W．S．September1970 p．40−p．59、の研究論文に開示されている。そして、この研究論文には、上記の依存性に関し、６０ｋＶの電圧で加速した電子線を用いて、空気およびヘリウムガスの２種類の雰囲気ガスについて、雰囲気圧力を１３．３３Ｐａ（１０−１ｍｍＨｇ）〜１０１３２５Ｐａ（７６０ｍｍＨｇ）の範囲で変えて行った、電子線発散（プラズマ化）の実験結果が示されている。
【００３５】
また、この電子線照射装置では、チャンバ１内には、前記第二の負圧を管理する際に使用するリークガスとして、無塵且つ無菌なクリーンエアが供給されるようになっているので、例えば、飲食品、水、医薬品、漢方薬品、化粧品等、あるいはこれらに用いられる包装材料などを前記対象物とする上で好適である。
なお、上記実施形態の例では、殺菌や材料改質のプロセス利用を考慮して、クリーンエア発生装置５１を装備した例で説明したが、照射プロセスに応じて、クリーンエア発生装置５１の替わりに、各種ガスの発生装置やガスボンベ等を接続してもよい。例えば、クリーンエア発生装置５１に替えて、配管を介してヘリウムガスが貯蔵されたボンベに接続することができる。そして、ガス封入口６からチャンバ１内へ、比重の軽いヘリウムガスを空気に替えてチャンバ１内に封入することでも同様に、電子線ＥＢをチャンバ１内で運動しやすい状態（エネルギーロスの少ない状況）にすることができる。
【００３６】
次に、本発明の第二の実施形態に係る電子線照射装置について図２を適宜参照しつつ説明する。
図２は、本発明の第二の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図であり、上述の第一の実施形態の電子線照射装置を、連続処理ラインに適用した例を示している。また、この実施の形態では、対象物として、清涼飲料水用などのＰＥＴボトル（ペットボトル）等の複雑形状をした中空の飲料容器３０に電子線を照射してこれを殺菌する用途に本発明に係る電子線照射装置を適用した例である。なお、図２（ａ）は、その電子線照射装置を平面方向から見た図であり、処理槽を搬送方向での断面にて示している。また、同図（ｂ）は、正面方向から見た図であり、同図においても、処理槽を搬送方向での断面にて図示している。なおまた、上記第一の実施形態と同様の構成については同一の符号を附し、その説明については適宜省略する。
【００３７】
この第二実施形態では、照射槽３１に隣接して設けられる複数の予備室と、その複数の予備室と照射槽３１との間で飲料容器３０を搬送する対象物搬送手段である対象物搬送装置２８と、を備えている。なお、照射槽３１は、搬送方向に沿って箱形に形成されている点以外は、上述のものと同様、耐圧構造の密封容器になっており、照射槽３１内で飲料容器３０まわりの雰囲気を所定の状態に管理可能になっている。さらに、この照射槽３１上部の略中央には、電子線ＥＢを照射槽３１内に広い面積で照射できる電子線発生室３を、上記第一の実施形態と同様に備えている。また、必要に応じて、不図示であるが、照射槽３１の内面および外面に電子偏向手段が設置されている。
【００３８】
複数の予備室は、この照射槽３１の前後に、前予備室３４、および後予備室３５として、それぞれ複数設けられている。同図の例では、それぞれ３室を搬送方向に沿って並列に有する例を示している。各室内の圧力は、内部の圧力を別個に維持可能に構成されており、上述の照射槽１と同様に、個別に大気圧から所望の負圧まで制御盤での圧力管理によって可変できるようになっている。
【００３９】
対象物搬送装置２８は、不図示のコンベア機構にて搬送方向に沿って飲料容器３０を搬送可能に構成されている。なお、搬送機構は、コンベア機構に限定されず、例えば送りねじ方式による搬送機構を採用することができる。
そして、前予備室３４および後予備室３５の搬送方向下流側には、それぞれ前方ゲートバルブ３２が設けられている。また、前予備室３４および後予備室３５の搬送方向上流側には、それぞれ後方ゲートバルブ３３が設けられている。ここで、各部屋の仕切りとなっているゲートバルブ３２、３３は、対象物搬送装置２８の受け渡し部が、薄く形成されている。これにより、各部屋の仕切り部分での特別な受け渡し機構を不要としている。
【００４０】
また、この照射槽３１、およびその前後の前予備室３４および後予備室３５には、上述した圧力制御用の配管および圧力制御機器が同様に付設されている。すなわち、同図に示すように、上述の第一実施形態と同様に、殺菌や材料改質のプロセス利用を考慮して、ＨＥＰＡフィルタ５２、バイオフィルタ５３を搭載したクリーンエア発生装置５１からクリーンエアを供給できるようになっている。また、真空排気装置１１には、上述の第一実施形態と同様に、ドライポンプを利用した構造を、前予備室３４および後予備室３５にも、それぞれ採用している。なおまた、本実施形態においても、照射プロセスに応じて、クリーンエア発生装置５１の替わりに、上記例示同様、各種ガス発生装置やガスボンベを接続可能なことは勿論である。
【００４１】
さらに、照射槽３１、およびその前後の前予備室３４および後予備室３５には、飲料容器３０の有無を確認可能に設置された不図示の近接センサがそれぞれ付設されている。そして、各近接センサは、飲料容器３０の有無に係る所定の信号を制御盤に出力可能に信号線を介して接続されている。また、各ゲートバルブ３２、３３は、制御盤で実行される、以下説明する所定の圧力管理処理によって、所望のタイミングで開閉可能に制御されている。
【００４２】
図４は、制御盤で実行される圧力管理処理のフローチャートである。
同図に示すように、制御盤で圧力管理処理が実行されると、まず、ステップＳ１に移行して前予備室３４の前方ゲートバルブ３２を開けてステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、対象物搬送装置２８にて、飲料容器３０を前予備室に搬入してステップＳ３に移行し、ステップＳ３では前方ゲートバルブ３２を閉じてステップＳ４に移行する。
【００４３】
続くステップＳ４で、前予備室３４内と照射槽３１内とを、同じ圧力にする処理がなされてステップＳ５に移行し、次いで、ステップＳ５では前予備室３４の後方ゲートバルブ３３を開けて、ステップＳ５ａに移行する。ステップＳ５ａでは、他予備室で飲料容器３０が照射槽３１に送り込まれるのが終了することを確認し、終了したら、すぐに、ステップＳ６に移行する。すなわち、当該処理において、前予備室３４内と照射槽３１内とは、上記第一の実施形態で説明した第二の負圧に、それぞれの圧力を設定しており、その所定の範囲に管理される。
【００４４】
ここで、この制御盤での圧力管理処理では、各部屋の仕切りとなっているゲートバルブ３２、３３を開く場合に、必ず前工程側の圧力を低めに設定するようになっている。したがって、このステップＳ６での処理では、同じ第二の負圧にするものの、ゲートバルブ３２を開くまでは、照射槽３１内よりも前予備室３４内の圧力を低くするようにしている。これにより、装置内の気流の流れを、後工程側から前工程側に向けて流れるように意図的に制御しており、前工程からの菌や塵埃が、後工程内に混入することを防止可能になっている（他のゲートバルブ開閉において同様である。）。
【００４５】
次いで、ステップＳ６では対象物搬送装置２８にて、他予備室から送り込まれた飲料容器３０に連続して、飲料容器３０を照射槽３１内に搬入してステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、電子線ＥＢを照射する処理がなされてステップＳ８に移行する。続くステップＳ８では、飲料容器３０が前予備室３４内から無くなったか否かを上記近接センサからの信号に基づいて確認する。すなわち、飲料容器３０が前予備室３４から無くなっていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ９に移行し、そうでなければ（ＮＯ）、ステップＳ８で待機する。そして、ステップＳ９では、前予備室３４の後方ゲートバルブ３３を閉じてステップＳ１０に移行し、ステップＳ１０では前予備室３４を大気圧にする処理が実行されてステップＳ１２に移行する。
【００４６】
続くステップＳ１１では、照射槽３１と後予備室３５との間の前方ゲートバルブ３２を開けてステップＳ１２に移行し、ステップＳ１２では、対象物搬送装置２８にて、電子線ＥＢを照射された飲料容器３０を照射槽３１内から連続して後予備室３５内に搬送する処理がされてステップＳ１３に移行する。
続くステップＳ１３では、その飲料容器３０を搬送後、後方ゲートバルブ３３を閉じるように各部に所定のタイミングで制御信号を出してステップＳ１４に移行する。次いで、ステップＳ１５では後予備室３５を大気圧にする処理がなされてステップＳ１５に移行し、次いで、ステップＳ１５では後予備室３５の後方ゲートバルブ３３を開けてステップＳ１５ａに移行する。ステップＳ１５ａでは、他予備室で飲料容器３０が後工程に送り込まれるのが終了することを確認し、終了したら、すぐに、ステップＳ１６に移行する。そして、ステップＳ１６では、対象物搬送装置２８にて、他予備室から送り込まれた飲料容器３０に連続して、飲料容器３０を後工程に搬送してステップＳ１７に移行する。
【００４７】
次いで、ステップＳ１７では、飲料容器３０が後予備室３５内から無くなったか否かを上記近接センサからの信号に基づいて確認する。すなわち、飲料容器３０が後予備室３５から無くなっていれば（ＹＥＳ）ステップＳ１８に移行し、そうでなければ（ＮＯ）、ステップＳ１７で待機する。そして、ステップＳ１８では、後予備室３５の後方ゲートバルブ３３を閉じてステップＳ１９に移行し、ステップＳ１９では、後予備室３５を照射槽３１と同じ圧力にするという一連の処理を実行してステップＳ２０に移行する。そして、ステップＳ２０では、圧力管理処理が終了か否かを、例えば上記前予備室３４の近接センサからの信号に基づいて確認する。すなわち、飲料容器３０が前予備室３４に供給されなくなっていれば（ＹＥＳ）圧力管理処理を終了し、そうでなければ（ＮＯ）、ステップＳ１に処理を戻す。ここで、この第二の実施形態の電子線照射装置では、上記圧力管理手段に、当該圧力管理処理が対応する。
【００４８】
このように、この第二の実施形態の電子線照射装置によれば、複数の前予備室３４および後予備室３５を備えており、さらに、制御盤での、上記の一連の圧力管理処理を実行することで、飲料容器３０を装置全体として連続的に流すことができる。
また、この電子線照射装置によれば、チャンバに対象物搬入出口を設けそれぞれに遮蔽扉であるゲートバルブ３２、３３を備えているので、チャンバ内を低真空や特定ガスの雰囲気にする等、対象物まわりの雰囲気を所定の状態に保つことがより容易になる。
【００４９】
また、この電子線照射装置によれば、前記前予備室３４、照射槽３１および後予備室３５は、それぞれ多段階に圧力制御可能になっており、気流を後工程から前工程に向けて流すように構成しているので、未処理工程（前工程）からの浮遊菌や塵が流入すること、および殺菌されて死滅した細菌等を含むガスが無秩序に飛散することを好適に防止することができる。
【００５０】
次に、本発明の第三の実施形態に係る電子線照射装置について図３を適宜参照しつつ説明する。なお、上記第一ないし第二の実施形態と同様の構成については同一の符号を附し、その説明については適宜省略する。
図３は、本発明の第三の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図であり、上述の第一の実施形態の電子線照射装置を、連続処理ラインに適用した例を示している。また、この実施の形態では、対象物として、第二実施形態同様の、中空の飲料容器３０に電子線を照射してこれを殺菌する用途に本発明に係る電子線照射装置を適用した例である。なお、図３（ａ）は、その電子線照射装置を平面方向から見た図であり、処理槽を搬送方向での断面にて示している。また、同図（ｂ）は、前予備室を、前工程側から見た図であり、前予備室を横断面にて図示している。また、同図（ｃ）は、同図（ｂ）での搬送部を拡大して示す図である。
【００５１】
同図に示すように、この第三の実施形態の電子線照射装置でも、上記第二実施形態同様に、照射槽６０に隣接して設けられる複数の予備室と、その複数の予備室と照射槽６０との間で飲料容器３０を搬送する対象物搬送手段と、を備えている。ここで、この照射槽６０は、搬送方向に沿って円環状に形成されている点以外は、上述のものと同様、耐圧構造の密封容器になっており、照射槽６０内で飲料容器３０まわりの雰囲気を所定の状態に管理可能になっている。さらに、この照射槽６０上部には、円環状の搬送領域に沿うように、電子線ＥＢを照射槽６０内に広い面積で照射できる電子線発生室３を、上記第一の実施形態と同様に備えている。また、必要に応じて、不図示であるが、照射槽６０の電子線発生室３の下部には電子偏向手段が設置されている。
【００５２】
この第三の実施形態での複数の予備室は、同図に示すように、それぞれ照射槽６０とほぼ同様の円環状をなして形成されており、照射槽６０の前後に隣接して設けられている。同図の例では、それぞれの予備室は、円環状の周方向に沿ってほぼ等間隔に多数の小部屋に隔壁６６で分割されている（同図の例では、それぞれ３６個の小部屋を有している。）。ここで、本実施形態では、各小部屋それぞれを、前予備室６１および後予備室６２として多数有している。
【００５３】
すなわち、同図に示すように、前予備室６１および後予備室６２の構造は、一つの内フレーム６４に仕切り板６６を径方向に向けて放射状に取り付けることで、各部屋に分割されており、それぞれの前予備室６１および後予備室６２は、隣接する仕切り板６６同士と外フレーム６３との間で囲まれた空間によって画成されている。ここで、各仕切り板６６と外フレーム６３との間には、図３（ｃ）に示すように、微少な隙間Ｇがあり、シール材等は使用されていない。また、各予備室内の圧力は、その圧力を処理ゾーン毎に管理可能に構成されており、上述の照射槽１と同様に、各処理ゾーン個別に大気圧から所望の負圧まで制御盤での圧力管理によって可変できるようになっている。
【００５４】
さらに、本実施形態では、前予備室６１および後予備室６２内の圧力を、搬送機構との協働によって、照射槽６０での第二の負圧の高さに合わせるように変える構成になっている。
詳しくは、照射槽６０は、その内フレーム６４と外フレーム６３とによって囲まれた密封空間になっており、外フレーム６３は、各予備室を構成する前処理ゾーンと後処理ゾーンとに亘って一体に形成されている。そして、照射槽６０、前処理ゾーンおよび後処理ゾーンには、それぞれその内フレーム６４に、各予備室６１、６２に対応して取り付けられた多数のハンド機構６５を有しており、このハンド機構６５によって飲料容器３０を把持し、さらに、照射槽６０および前処理ゾーンの前予備室６１相互間、並びに、照射槽６０および後処理ゾーンの後予備室６２相互間でそれぞれ飲料容器３０を受け渡し可能になっている。
【００５５】
そして、前処理ゾーンは、その内フレーム６４が、同図に示すように、時計方向に回転するように構成されている。ここで、各前予備室６１は、内フレーム６４が回転することで、前予備室６１が前工程から照射槽６０に近づくにつれて、少しずつ照射槽６０の負圧に引かれ、照射槽６０側に移動した時点では、照射槽６０と同じ圧力になるように構成されている。また、その逆に、各前予備室６１は、照射槽６０側から前工程側に近づくと、前工程側の大気圧に引かれて、前予備室６１が前工程側に移動した時点では、大気圧になっている。なお、後処理ゾーンの後予備室６２についても同様な構造であるのでその説明を省略する。
【００５６】
さらに、前処理ゾーンの前予備室６１を構成する部分の外フレーム部には、前工程から照射槽６０に移動する部分の外壁に、専用の真空排気装置６９と、数段の配管６８とを設置している。これにより、照射槽６０の真空排気装置１１の容量軽減と圧力制御の精度向上を図ることを可能としている。また、数段の配管６８は、照射槽６０に近い程、その配管径を大きくしており、真空排気装置６９の容量軽減、および、前予備室６１の圧力変化を円滑に行うことができるようになっている。なお、後処理ゾーンの後予備室６２についても同様な構造であるのでその説明を省略する。ここで、上記対象物搬送手段には、照射槽６０、前処理ゾーンおよび後処理ゾーンそれぞれの各内フレーム６４を回動可能に装備された不図示の回転機構と、その各内フレーム６４毎に多数装着された対象物用のハンド機構６５と、が対応する。
【００５７】
ここで、この照射槽６０は、基本的には密封空間となっているが、前予備室６１および後予備室６２の構造上、図３（ｃ）に示すように、周囲に微少な隙間Ｇがあるので、照射槽６０を負圧にした際、この微少な隙間Ｇからのリークが懸念される。しかし、仕切り板６６は、周方向に何層にも亘って設けられており、これにより流路抵抗が大きくなるため、リーク量を非常に少なくすることが可能となっており、真空排気装置の容量をリーク量分を見込んだ容量にすることで、照射槽６０内を一定の圧力に保つことができる。なお、この原理は、発電機などで採用されているラビリンスシール構造と同様の原理である。
【００５８】
また、同図に示すように、本実施形態においても、上述した第一実施形態同様に、殺菌や材料改質のプロセス利用を考慮して、ＨＥＰＡフィルタ５２、バイオフィルタ５３を搭載したクリーンエア発生装置５１からクリーンエアを供給できるようになっている。また、各真空排気装置１１には、上述の第一実施形態と同様に、ドライポンプを利用した構造を、前予備室６１および後予備室６２にも、それぞれ採用している。なおまた、本実施形態においても、照射プロセスに応じて、クリーンエア発生装置５１の替わりに、上記例示同様、各種ガス発生装置やガスボンベを接続可能なことは勿論である。
【００５９】
そして、この第三の実施形態では、その制御盤で、以下説明する所定の圧力管理処理が実行可能に構成される。
図５は、制御盤で実行される圧力管理処理のフローチャートである。
同図に示すように、この制御盤で圧力管理処理が実行されると、まず、ステップＳ３１に移行して、電子線発生室内を所定の第一の負圧に管理するとともに、照射槽６０内を所定の第二の負圧に管理して、ステップＳ３２に移行する。ここで、第一の負圧および第二の負圧については、上記第一の実施形態同様に、それぞれの圧力を設定しており、その所定の範囲に管理されるようになっている。
【００６０】
次いで、ステップＳ３２では、内フレーム６４を時計方向に回転させながら、前工程の回転搬送機構から各前予備室６１に取り付けられたハンド機構６５によって飲料容器３０を前処理ゾーンの内フレーム６４内に受け取るとともに、前処理ゾーンの内フレーム６４を時計方向にさらに回転させることで、飲料容器３０を把持して収容した前予備室６１を照射槽６０側に向けて移動させるという一連の処理がなされてステップＳ３３に移行する。その際、上述の構造により、前予備室６１内の圧力は照射槽６０内の第二の負圧に近づいていく。ここで、各前予備室６１で飲料容器３０が正しく搬送されているか否かは、上記第二実施形態同様の近接センサを設けることで判定可能になっている。
【００６１】
次いで、ステップＳ３３では、前処理ゾーンの各前予備室６１から順次に送られてくる飲料容器３０を、照射槽６０の内フレーム６４を反時計方向に回転させながら照射槽６０の内フレーム６４に取り付けられたハンド機構６５で受け取る一連の処理がなされてステップＳ３４に移行する。そして、ステップＳ３４では、第二の負圧に管理された、圧力一定の照射槽６０の中で、照射槽６０の内フレーム６４を反時計方向にさらに回転させ、この過程で、規定のプロセスに従って第一の負圧に管理された電子線発生室から、電子線ＥＢを飲料容器３０に照射（この例では、同図での円環状の照射槽６０の上半分の側で飲料容器３０に照射される。）しつつ、後処理ゾーン側に向けて飲料容器３０を搬送するという一連の処理がなされてステップＳ３５に移行する。
【００６２】
次いで、ステップＳ３５では、照射槽６０から順次に送られてくる、電子線ＥＢ照射後の飲料容器３０を、後処理ゾーン用の内フレーム６４の各後予備室６２に取り付けられたハンド機構６５によって、その内フレーム６４を時計方向に回転させながら受け取るという処理がなされてステップＳ３６に移行する。
次いで、ステップＳ３６では、後処理ゾーン用の内フレーム６４を時計方向にさらに回転させて、飲料容器３０を把持した後予備室６２を後工程側に移動させ、後工程の回転搬送機構に、飲料容器３０を順に受け渡しする処理がなされてステップＳ３７に移行する。その際、上述の構造により、後予備室６２の圧力が大気圧に次第に近づいていく。
【００６３】
ステップＳ３７では、当該圧力管理処理が終了か否かを、例えば上記前予備室６１の近接センサからの信号に基づいて確認する。すなわち、飲料容器３０が前予備室６１に供給されなくなっていれば（ＹＥＳ）、当該圧力管理処理を終了し、そうでなければ（ＮＯ）、ステップＳ３２に処理を戻す。ここで、この第三の実施形態の電子線照射装置では、上記圧力管理手段に、当該圧力管理処理が対応する。
【００６４】
このように、この第三の実施形態の電子線照射装置によれば、円環状に配置された照射槽６０、複数の前予備室６１および後予備室６２を備えており、これらの照射槽６０、複数の前予備室６１、および複数の後予備室６２において、上記一連の圧力管理処理を連続して実行することにより、前予備室６１から順次搬入されたライン上の飲料容器３０は、照射槽６０内の電子シャワー状態とした電子線照射領域内を通過し、各飲料容器３０に電子線ＥＢを照射後、後予備室６２に順次搬出することを可能としており、これにより、飲料容器３０を連続的に流すことができる。
【００６５】
さらに、この電子線照射装置によれば、制御盤での圧力管理処理は、複数の予備室の内部の圧力を、前処理ゾーンと後処理ゾーンとで別個に管理するように構成されているので、飲料容器３０を流している、バッチ式の生産ラインあるいは連続式の生産ラインの途中にて、第一実施形態に例示した構成を好適に適用できる。特に、飲料容器３０等の対象物を連続的に流すようにラインを構成する上で、照射槽６０の前後に内部の圧力を別個に管理できる予備室をそれぞれ設けているので、上記第二の負圧の高さを好適に維持可能である。
【００６６】
また、この電子線照射装置によれば、上述の構成において、前予備室６１および後予備室６２内の圧力を、照射槽６０の第二の負圧の高さに合わせるように変えられるので、照射槽６０内での第二の負圧の維持がより確実になる。
また、この電子線照射装置によれば、複数の予備室６１、６２は、隔壁６６を多数備えており、これら多数の隔壁６６がいわば回転式の扉になっており、搬送方向に多数配置されることで、ラビリンスシールを構成する隔壁として設けられているので、圧力のリークを好適に抑制しつつ対象物を連続的に搬送することができる。
また、この電子線照射装置によれば、複数の各予備室６１、６２は、飲料容器３０の近傍のみを囲い込むように画成されている。これにより、飲料容器３０まわりの雰囲気を所定の状態に管理する領域を最小限にする上で好適である。
【００６７】
次に、本発明の第四の実施形態に係る電子線照射装置について図６を適宜参照しつつ説明する。なお、上記第一ないし第三の実施形態と同様の構成については、同一の符号を附し、その説明については適宜省略する。
図６は、本発明の第四の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図であり、上述の第三の実施形態の電子線照射装置をシート部材への電子線照射に適用した例を示している。
【００６８】
図６に示すように、この第四の実施形態の電子線照射装置の基本構造としては、電子線発生室３を上下に設置された照射槽７０と、その前後に配置された複数の前予備室７５および後予備室７６が設置されており、この前予備室７５および後予備室７６の構成は、図６（ｂ）に示すように、四角形のフレーム７７の内に隔壁６６とギャップローラ７１とが設置されるとともに、例えば、乳飲料用などの紙容器として組み立てる前の紙製のシート部材３１が通過できる程度の微少なギャップＧをもっている予備室が複数直列に配置されてラビリンスシール構造となっている。この構成では、予備室に微少なギャップＧがあるが、予備室が複数直列配置された構造となっていて、これにより、流路抵抗が大きくなるため、第三の実施形態と同じように、照射槽７０の第二の負圧は、真空排気装置１１の容量をリーク量を考慮したものとすることにより、容易に管理することが可能となっている。
【００６９】
また、シート部材３１については、不図示であるが、後工程にてシート部材３１を引っ張る機構が設けられており、シート部材３１は、ギャップローラ７１とローラ７２とを介して、前工程から複数の前予備室７５を通過して、第二の負圧に管理された照射槽７０で、両面より電子線を照射され、複数の後予備室７６を通過して、後工程へと送られる。
上記のような第四の実施形態に係る電子線照射装置により、シート状部材についても同様に、エネルギー効率の良い照射が可能となる。
【００７０】
以上説明したように、本発明に係る電子線照射方法および電子線照射装置によれば、低エネルギーの電子線ＥＢであっても、対象物である飲料容器３０に対し、電子線ＥＢを均一に照射することができる。
なお、本発明に係る電子線照射方法および電子線照射装置は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
【００７１】
例えば、上記第二および第三の実施形態では、対象物として飲料容器３０を例に説明したが、これに限定されず、例えば、対象物として、飲食品、水、医薬品、漢方薬品、化粧品、飼料、肥料等、あるいはこれらに用いられる包装材料などであっても適用することができる。すなわち、本発明は、複雑形状の立体物から平面状のフィルムまで、対象物の種類や形状に応じて適宜用いることができる。
【００７２】
また、上記各実施形態では、対象物を殺菌する用途を例に説明したが、これに限定されず、殺菌以外の用途であっても適用することができる。
また、上記各実施形態では、チャンバは、対象物の種類に合わせて外形形状が予め決められている例で説明したが、これに限定されず、その内形形状を対象物の形状に応じて変えられる内形形状可変構造を有する構成とすることができる。このような内形形状可変構造の例としては、外形を構成する隔壁をスライド可能な組合わせ構造とする。このような構成であれば、対象物の形状に応じて、チャンバの内形形状を適宜に可変して対応することができる。そのため、対象物に対し、さらに効率的で均一な電子線の照射が可能となる。
【００７３】
また、上記実施形態では、チャンバ内の雰囲気は、チャンバ１内を低真空、つまり負圧の状態にし、照射プロセスの必要性に応じて、クリーンエア、あるいは空気に替えて比重の軽いヘリウムガスを封入可能とした例で説明したが、これに限定されず、例えば、チャンバ内の雰囲気は、空気、酸素、窒素、水素、二酸化炭素、アルゴン、およびヘリウムから選ばれる一または複数のものであってもよい。すなわち、対象物の種類や照射目的に応じて、チャンバ内の雰囲気を適宜に選択して、対象物まわりの雰囲気を所定の状態に管理することができる。例えば、雰囲気によるエネルギーロスを軽減する場合は、上記例示したように、比重の小さいヘリウムなどを好適に利用できる。
また、上記各実施形態は、それぞれの構成を適宜に選択して相互に組み合わせることができるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明の第三の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る電子線照射装置での制御盤で実行される圧力管理処理のフローチャートである。
【図５】本発明の第三の実施形態に係る電子線照射装置での制御盤で実行される圧力管理処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第四の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７５】
１、２１、６０、７０ チャンバ（照射槽）
２ 遮蔽材料
３ 電子線発生室
３ａ 電子線照射手段
５ 電子線照射窓
６ ガス封入口
７ ガス吸引口
１１、６９ 真空排気装置
２７ 遮蔽扉
２８ 対象物搬送装置（対象物搬送手段）
３０ 飲料容器（対象物）
３１ シート部材（対象物）
３２ 前方ゲートバルブ
３３ 後方ゲートバルブ
３４、６１、７５ 前予備室
３５、６２、７６ 後予備室
４１ シリンダ弁
４２ 手動弁
４３ 可変流量弁
５１ クリーンエア発生装置
５１ａ ファン
５２ フィルタ
５３ バイオフィルタ
６３ 外フレーム
６４ 内フレーム
６５ ハンド機構
６６ 隔壁
６８ 配管
６９ 真空排気装置
７１ ギャップローラ
７２ ローラ
７７ フレーム
ＥＢ 電子線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物に電子線を照射する電子線照射方法、および電子線照射装置に係り、特に、例えば、飲食品、水、医薬品、漢方薬品、化粧品、飼料、肥料等、あるいはこれらに用いられる包装材料などを前記対象物とし、その殺菌を実施するために好適に使用しうる電子線照射方法、および電子線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子線照射方法および電子線照射装置としては、従来、高エネルギーの電子線を、その透過作用を利用して対象物に照射するものが一般的であった。しかし、このような高エネルギー型の電子線照射方法および電子線照射装置では、その施設が大規模となる傾向があり、また、エネルギー効率が悪いという課題がある。そこで、施設の簡素化、エネルギー効率の向上を目的として、低エネルギーの電子線を用いるとともに、磁場を利用して電子を偏向させたり、あるいは電子を反射板にて反射させることで、対象物に電子線をできるだけ均一に照射させ得る低エネルギー型の電子線照射方法および電子線照射装置が提案されている。
【０００３】
例えば、その代表的な例として、特許文献１、特許文献２に記載の技術が開示されている。
特許文献１に記載の技術では、電子線照射領域に向けて電子線を照射する電子線照射手段と、電子線照射領域の周囲に配置されて複数の磁場を発生させる複数の磁場偏向器とを備えている。そして、立体的な対象物を電子線照射領域内に搬送する搬送手段をさらに備えた電子線照射装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の技術では、電子線照射領域内の立体的な対象物に電子線を照射する電子線照射手段と、対象物の下方に配置した磁場偏向器と、対象物を搬送する搬送手段と、を備えた電子線照射装置が開示されている。
これら特許文献１、特許文献２に開示されている構成によれば、搬送手段にて対象物を電子線照射領域内に搬送し、次いで、電子線照射手段にて電子線を発生して電子線照射領域内に照射し、この照射された電子線をそれぞれの磁場偏向器にて偏向することによって、対象物の各所に電子線を照射することができる。
【特許文献１】特開２００２−３０８２２９号公報
【特許文献２】特開平１１−２８１７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、対象物の全面に電子線を均一に照射するには、磁場偏向器の配置やその磁場強度をいろいろと変化させる必要がある。しかし、このような照射を実施するためには、電子の飛程を長くとる必要があるが、電子線照射領域内の空気により、電子のエネルギーロスが発生するので、大幅な低エネルギー化は非常に難しく、上記各特許文献の技術によっても、対象物の全面に電子線をエネルギー効率よく均一に照射する上では未だ不十分である。
【０００６】
また、対象物が、例えば複雑な凹凸がある立体物である場合は、電子線照射手段の照射部に対し、対象物の反対面側への照射は、対象物や反射板での二次電子によって、対象物の反対面側に電子線を照射する提案もされているものの、このような二次電子はさらに空間距離による損失が大きいため、その照射量を確保し且つエネルギー効率よく均一に照射することはやはり難しい。
【０００７】
このように、この種の電子線照射装置から照射された電子線は、対象物以外に、その雰囲気である周辺ガス（気体）による、そのエネルギーの消耗が大きいため、様々な手段を用いても、対象物への低エネルギーの電子線のエネルギー効率がよく均一な照射をより難しいものとしている。
さらに、上述したような問題は、特に、対象物を連続的に搬送するような連続ラインで適用する場合には、その搬送される対象物に対して、低エネルギーの電子線を、そのエネルギー効率よく均一に照射することが、更に難しいものとなっている。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、低エネルギーの電子線であっても、電子線のエネルギーの消耗を抑制し得る電子線照射方法および電子線照射装置、並びに、電子線のエネルギーの消耗を抑制しながら、連続的に電子線を照射可能な電子線照射装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、電子線を、対象物を内部に収容する電子線照射槽内に前記対象物の表面に均一に照射可能な電子線照射手段から照射する方法であって、前記電子線照射手段まわりの雰囲気を第一の負圧に管理された雰囲気とし、前記電子線照射槽内を前記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理された雰囲気として前記電子線を照射することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、内部に対象物が収容される電子線照射槽と、その電子線照射槽内に前記対象物の表面に均一に照射可能な電子線照射手段と、を備える電子線照射装置であって、前記電子線照射手段は、内部の圧力を維持可能な電子線発生室内に設けられており、前記電子線照射槽は、その内部の圧力を前記電子線発生室とは別個に維持可能に前記電子線発生室に隣接されて構成されており、さらに、前記電子線発生室内を第一の負圧に管理するとともに、前記電子線照射槽内を前記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理する圧力管理手段を備えていることを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、電子線照射手段まわりの雰囲気を第一の負圧に管理された雰囲気とし、電子線照射槽内を第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理された雰囲気として電子線を照射するようにしているので、その雰囲気である周辺ガス（気体）は少なくなり、周辺ガス（気体）との衝突による電子線のエネルギーの消耗を抑制することができる。
【００１２】
ここで、前記圧力管理手段は、前記第二の負圧の高さを変えることで電子の発散度合いを変化させるようになっていることが好ましい。このような構成であれば、電子線照射槽（以下、単に「照射槽」ともいう）内での第二の負圧の高さを変えることで、電子の発散度合いを変化させることができるので、電子飛程方向の無秩序性を得られる。そのため、対象物に対し、より効率的な電子線の照射が可能となる。
【００１３】
また、内部の圧力を別個に維持可能に構成されて前記電子線照射槽に隣接して設けられる複数の予備室と、その複数の予備室と前記電子線照射槽との間で前記対象物を搬送する対象物搬送手段と、を備え、前記複数の予備室として、前記電子線照射槽内に向けて前記対象物を前記対象物搬送手段で移送可能な位置に設置される前予備室と、前記電子線照射槽内から前記対象物を前記対象物搬送手段で移送可能な位置に設置される後予備室と、を少なくとも有して構成されており、さらに、前記圧力管理手段は、前記複数の予備室の内部の圧力を前記電子線照射槽とは別個に管理するように構成されていることが好ましい。このような構成であれば、対象物を流している、バッチ式の生産ラインあるいは連続式の生産ラインの途中にて本発明を適用できる。特に、大気から連続的に電子線照射室に対象物が搬入、および搬出され、前記対象物を連続的に流すようにラインを構成する上で、電子線照射槽の前後に予備室をそれぞれ設けているので、上記第二の負圧の高さを好適に維持可能である。
【００１４】
また、前記複数の予備室を備える構成において、前記前予備室および後予備室内の圧力を、前記第二の負圧の高さに合わせるように変える構成が好ましい。このような構成であれば、上記電子線照射槽内での第二の負圧の維持がより確実になる。
また、前記照射槽内の雰囲気は、空気、酸素、窒素、水素、二酸化炭素、アルゴン、およびヘリウムから選ばれる一または複数のものであることが好ましい。このような構成であれば、例えば比重の小さいヘリウムなどを用いて、雰囲気を第二の負圧の状態に管理して、電子のエネルギーロスをより軽減することができる。そして、対象物の種類や照射目的に応じて、雰囲気のガスを適宜に選択して、対象物まわりの雰囲気を所定の状態に管理することができる。
【００１５】
また、前記複数の予備室は、前記照射槽に対し、直列または並列に配置されている構成とすれば、対象物搬送手段を構成する上で、そのレイアウトが容易である。
また、前記予備室は、搬送方向に連続して複数設けられており、隣り合う予備室は、回転式の扉およびラビリンスシール構造のうち少なくとも一方を有する隔壁で相互に分けられている構成とすれば、圧力のリークを抑制しつつ対象を連続的に搬送可能な構成とする上で好適である。更に、対象物が連続したシート状の場合は、ラビリンスシール構造を用いることが好適である。
【００１６】
また、前記前予備室、電子線照射槽および後予備室は、前記第二の負圧を管理する際に使用するリークガスとして、無塵および無菌のうち少なくとも一方の条件を満たすクリーンエアが供給される構成とすれば、例えば、飲食品、水、医薬品、漢方薬品、化粧品等、あるいはこれらに用いられる包装材料などを前記対象物とする上でより好ましい。
また、前記前予備室、電子線照射槽および後予備室は、それぞれ多段階に圧力制御可能になっており、気流を所望の向きに流すように構成されていることが好ましい。このような構成であれば、例えば、気流を後工程から前工程に向けて流すようにすれば、未処理工程（前工程）からの浮遊菌や塵が流入すること、および殺菌されて死滅した細菌等を含むガスが無秩序に飛散することを好適に防止する構成とすることができる。
【００１７】
また、前記対象物は容器またはシート部材であり、当該容器またはシート部材に電子線を照射してこれの殺菌に用いる用途で好適に利用できる。すなわち、本発明は、複雑形状の立体物から平面状のものまで、対象物の種類や形状に応じて本発明を用いることができるが、例えば、清涼飲料水用などのいわゆるＰＥＴボトル（ペットボトル）その他のプラスチック製の中空容器や、包装紙、プラスチックフィルム等のシート部材に電子線を照射してこれを殺菌する用途などで好適に利用できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低エネルギーの電子線であっても、電子線のエネルギーの消耗を抑制し得る電子線照射方法および電子線照射装置、並びに、電子線のエネルギーの消耗を抑制しながら、連続的に電子線を照射可能な電子線照射装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図である。なお、同図では、電子線照射装置の本体部分をなす略円筒形状の電子線の照射槽を、その軸線を含む断面にて示している。
この電子線照射装置は、同図に示すように、電子線ＥＢの照射槽であるチャンバ１を備えている。このチャンバ１は、その内部に、電子線ＥＢを照射する不図示の対象物（例えば後述の例での飲料容器３０）を収容するのに十分な大きさをもつ耐圧構造の密封容器であり、軸線を上下とする四角筒形状をなし、その内部の圧力を維持可能に構成されている。チャンバ１の材質は、鋼材、あるいはステンレス鋼製であり、さらに、その周囲はＸ線を遮蔽できる遮蔽材料２で囲われている。チャンバ１の壁面には、開閉可能に設けられた不図示の対象物搬入口を有しており、この対象物搬入口からチャンバ１内に対象物を搬入出可能になっている。
【００２０】
チャンバ１の上部には、中空半球状で耐圧構造の密封容器である電子線発生室３を備えている。この電子線発生室３は、その中空半球状の下面部が電子線照射窓５を介して、上記チャンバ１の上部に密接して設置されており、その内部の圧力を上記チャンバ１とは別個に維持可能に構成されている。そして、この電子線発生室３は、電子線照射領域となるチャンバ内に向けて電子線を照射する電子線照射手段３ａを内部に有する。この電子線照射手段３ａは、低エネルギーの電子線ＥＢを照射可能であり、その本体での出力は２００ｋＶ以下に設定されている。これにより、電子線照射手段３ａは、電子線照射窓５を通して低エネルギーの電子線ＥＢをチャンバ１内に照射できる構造となっている。
ここで、この電子線照射装置は、チャンバ１および電子線発生室３のそれぞれに、内部の圧力制御用の配管および圧力制御機器が付設されている。
【００２１】
詳しくは、チャンバ１には、その壁面に、ガス封入口６と、ガス吸引口７とが設けられている。ガス吸引口７は、手動弁４２、シリンダ弁４１Ｃおよび配管を介して真空排気装置１１に接続されている。なお、真空排気装置１１には、ドライポンプを用いている。一方、ガス封入口６は、可変流量弁４３およびシリンダ弁４１を介してクリーンエア発生装置５１に接続されている。このクリーンエア発生装置５１には、ＨＥＰＡフィルタ５２、バイオフィルタ５３を搭載しており、これらＨＥＰＡフィルタ５２、バイオフィルタ５３よりも流れの上流側にファン５１ａが装備されている。このファン５１ａは、同図での上方からの外気とクリーンエア発生装置５１の内気を取り入れてから下方向に向けて送風するようになっており、ＨＥＰＡフィルタ５２、バイオフィルタ５３を介することで、チャンバ１内にクリーンエアを供給可能に構成されている。これにより、供給されるクリーンエアは、無塵または無菌な状態とされたリークガスとしてチャンバ１内に供給可能になっている。また、クリーンエア発生装置５１側の配管と真空排気装置１１側の配管とは、相互にシリンダ弁４１Ｂを介して接続されている。
【００２２】
さらに、上記電子線発生室３についても、圧力制御用の配管および圧力制御機器が付設されている。つまり、上述のチャンバ１での配管等と同様に構成された、以下不図示のガス吸引口が付設されており、このガス吸引口が配管を介して電子線発生室３用の真空排気装置に接続されている。そして、電子線照射手段３ａまわりの雰囲気を所定の第一の負圧に管理された雰囲気としている。具体的には、当該電子線発生室３用の真空排気装置によってガス吸引口から電子線発生室３内部の空気ないしガスを吸引して、電子線発生室３内を第一の負圧である１０−３Ｐａ以下の高真空状態にするようになっている。
【００２３】
ところで、チャンバ１内に、電子線ＥＢを照射すると、チャンバ１内にある酸素などは、ラジカル反応や酸素プラズマ化によって消費されるので、負圧の環境下では酸素がなくなり易い。そのため、照射プロセスへの影響が懸念される。そこで、その影響を緩和するために、この電子線照射装置では、上記の可変流量弁４３とシリンダ弁４１Ａ〜４１Ｃとをそれぞれ制御する圧力管理手段を有する制御盤（不図示）を備えており、この制御盤での圧力管理処理によって、消費される分の酸素を供給しつつ、チャンバ１内の圧力を所定の第二の負圧として設定された一定の範囲内に制御するようになっている。また、この圧力管理処理では、前記第二の負圧の高さを変えることで電子の発散度合いを変化させている。これにより、チャンバ１内での電子飛程方向の無秩序性を得られるようになっている。また、制御盤での圧力管理処理は、電子線発生室３内の第一の負圧についても同時に管理している。
【００２４】
ここで、上記圧力管理手段には、この制御盤での、電子線発生室３内を所定の第一の負圧に管理するとともに、チャンバ１内を前記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理する圧力管理処理が対応する。
詳しくは、この制御盤は、その制御機能として、所定の制御信号に基づいて、各部の電源の入／切、シリンダ弁の開／閉、可変流量弁の流量調整、真空排気装置１１の電源の入／切、等を制御して、上記の圧力管理処理が実行可能に構成されている。そして、この制御盤は、以下、いずれも図示しない、所定の制御プログラムに基づいて、演算およびこの電子線照射装置のシステム全体を制御するＣＰＵと、所定領域にあらかじめＣＰＵの制御プログラム等を格納しているＲＯＭと、ＲＯＭ等から読み出したデータやＣＰＵの演算過程で必要な演算結果を格納するためのＲＡＭと、電子線照射装置の操作パネル等を含めた外部装置に対してデータの入出力を媒介するＩ／Ｆ（インターフェイス）とを備えて構成されている。これらは、データを転送するための信号線であるバスで相互にかつデータ授受可能に接続されている。そして、その操作パネルからは上記圧力管理処理の実行指令、および所定の負圧の雰囲気に応じた必要な設定値を入力可能になっている。なお、具体的な例として、上記の制御盤に、プログラマブルコントローラなどを使用すると好適である。
【００２５】
これにより、この電子線照射装置は、制御盤での圧力管理処理によって、チャンバ１内で、対象物（例えば飲料容器）まわりの雰囲気を所定の状態に管理可能になっている。この電子線照射装置では、所定の状態として、真空排気装置１１によってガス吸引口７からチャンバ１内部の空気ないしガスを吸引して、チャンバ１内を、上記第一の負圧である１０−３Ｐａ以下の高真空状態よりも絶対圧力の高い第二の負圧を維持するように管理している。具体的には、チャンバ１内を１０−３Ｐａを超えて０．１ＭＰａ以下の範囲の低真空状態に管理している。なお、制御される圧力制御値は、電子の必要飛程や照射プロセス等により決定されたものに対応可能になっている。
【００２６】
次に、この電子線照射装置の作用・効果について説明する。
この電子線照射装置では、まず、対象物（例えば飲料容器）を対象物搬入口からチャンバ１内に搬入し、チャンバ１内での所定の位置に設置した後に対象物搬入口を閉じる。
次いで、制御盤で圧力管理処理が実行されて、真空排気装置１１にて、チャンバ１内部の空気をガス吸引口７から吸引し、チャンバ１内が前記第二の負圧に、つまり、１０−３Ｐａを超えて０．１ＭＰａ以下の範囲の低真空状態に管理される。
【００２７】
次いで、電子線照射手段で電子を発生させるとともに加速して、電子線照射窓５から低エネルギーの電子線ＥＢをチャンバ１内に突入させる。このとき、電子線発生室３内は、制御盤での圧力管理処理で、第一の負圧である１０−３Ｐａ以下の高真空状態にされている。そのため、電子線発生室３内での電子線ＥＢのエネルギーロスはほとんどない。
【００２８】
ここで、この電子線照射装置では、チャンバ１内部の空気をガス吸引口７から真空排気装置１１で吸引して、１０−３Ｐａを超えて０．１ＭＰａ以下の範囲の低真空状態として、上記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧を維持するように管理しているので、ガス（気体）の存在量が少ないことから電子線ＥＢをチャンバ１内においても運動しやすい状態（エネルギーロスの少ない状況）にすることができる。そのため、チャンバ１内部のガス（気体）での電子線ＥＢのエネルギーロスが軽減される。したがって、低エネルギーの電子線であっても、電子線のエネルギーの消耗を抑制して、効率良く電子線ＥＢを照射することができる。また、この場合、不図示であるが、チャンバ１内面または外面に電子偏向手段を設置することで、更に効率よい照射が可能となる。
【００２９】
さらに、この電子線照射装置では、制御盤での圧力管理処理で、前記第二の負圧の高さを変えることで空気密度を変化させ電子の発散度合いを変化させるようになっているので、電子飛程方向の無秩序性を得られる。そのため、対象物に対し均一に電子線を照射し得て、より効率的な電子線の照射が可能となる。
なお、上述の圧力管理処理の構成は、対象物の形状などによる照射条件により、チャンバ１内部の雰囲気圧力をそれぞれの照射条件に応じた設定圧力値に変化させて、照射中は雰囲気圧力を一定とする構成に限定されるものではなく、照射中に雰囲気圧力を意図的に変化させる構成としてもよい。
【００３０】
また、上記の、照射中にチャンバ１内部の雰囲気圧力、すなわち第二の負圧の高さを変える圧力管理処理の具体的構成例として、例えば、１つの対象物への電子線照射工程において、先ずチャンバ１内部の空気をガス吸引口７から真空排気装置１１で吸引して、１０−３Ｐａを超えて０．１ＭＰａ以下の範囲の第二の負圧の一定の低真空状態に維持した状態で電子線ＥＢの対象物への照射を開始しておいて、その直後にガス封印口６に可変流量弁４３を介して接続されたシリンダ弁４１Ａに対して、閉、開、閉の順に操作を行って、クリーンエア発生装置５１からのクリーンエアをチャンバ１内部に供給することにより、チャンバ１内部に瞬間的に、例えば１秒以下の極めて短い時間にクリーンエアを封入してチャンバ１内の雰囲気圧力をその直前の第二の負圧より絶対圧力の高い負圧状態に変化させる、という雰囲気切り替え制御を行うようにすれば、この雰囲気切り替えの直前にチャンバ１内部の電子線照射窓５から遠い下部領域に到達していた電子線ＥＢが、雰囲気切り替え後、瞬間的に切り替え前の第二の負圧よりも絶対圧力の高い負圧状態のクリーンエア雰囲気に囲まれることになり、チャンバ１内部の下部領域でも、電子線ＥＢと多量に存在する雰囲気ガス分子との衝突が急激に発生するので、短時間ではあるが、チャンバ１内部の下部領域でも充分な量の電子シャワーを形成させて、対象物に対する均一な照射を行うことが可能となる。
【００３１】
一方、１つの対象部への電子線照射工程の全行程に亘って、チャンバ１内部を例えば常圧に近い負圧状態のクリーンエア雰囲気に維持したままで電子線照射を行う構成の場合には、チャンバ１内部に照射された電子線ＥＢが、チャンバ１内部のうち電子線照射窓５に近い上部領域において、多量に存在する雰囲気ガス分子との衝突によりエネルギーが消耗してしまうことにより、電子線照射窓５から遠い下部領域に到達する電子線ＥＢの量が少なくなってしまうので、充分な量の電子線シャワーを下部領域で形成することができないことになり、その分だけ対象物への電子線照射の均一性が低くなる。したがって、上述のような、電子線照射工程中に、第二の負圧の高さ、すなわち、チャンバ１内部の雰囲気圧力をその直前の第二の負圧よりも絶対圧力の高い負圧状態へ瞬間的に切り替える雰囲気切り替え制御を行う圧力管理処理の構成は、短時間ではあるが、対象物への均一性の高い電子線照射を行うことができる点で好適であり、また、電子線ＥＢの照射量等を適宜設定することにより、上記の短時間の均一照射の期間中に対象物が充分に殺菌されるようにすることができる。
【００３２】
なお、図１では不図示であるが、ガス封入口６に可変流量弁４３を介して接続されるシリンダ弁４１Ａを２個直列に設けてシリーズで開閉する制御を行う構成、あるいは、上記のシリンダ弁４１Ａの替わりに、より高速動作の可能なバタフライ弁を用いる構成とすることにより、雰囲気切り替え制御をより高速に行うことができるようになる。
また、ガス封入口６に可変量弁４３を介して接続されるシリンダ弁４１Ａを複数個直列に、且つ、隣接するシリンダ弁４１Ａ同士の間に所定の間隔を空けて設けた構成とすれば、複数のシリンダ弁４１Ａをその間の配管内にクリーンエアが充満された状態で閉じておき、その後、チャンバ１側に近い方のシリンダ弁４１Ａを開ける、という弁開閉操作を行うことにより、チャンバ１内部にクリーンエアを規定量だけ供給することが容易にできるようになる。
【００３３】
また、さらに、上記構成において、直列に設けられるシリンダ弁４１Ａの個数を３個以上とすれば、雰囲気切り替え制御の前に閉じておく２個のシリンダ弁４１Ａの組み合わせを選択することにより、閉じられた２個のシリンダ弁４１Ａの間の配管内に充満されたクリーンエア量を変えることができ、チャンバ１内部へのクリーンエア供給量を選択調整することが可能になる。
【００３４】
また、上述の雰囲気切り替え制御を行う圧力管理処理の構成は、本発明者らが、電子線の飛程や発散度合いと雰囲気条件との関係についての考察に基づいて着想したものであるが、電子線の飛程や発散度合いが電子線照射領域の雰囲気圧力や雰囲気ガスの種類に依存することは、例えば、Yoshiaki Arata et． el．「Some Fundamental Properties of Nonvacuum Electron Beam」 Transactions of J．W．S．September1970 p．40−p．59、の研究論文に開示されている。そして、この研究論文には、上記の依存性に関し、６０ｋＶの電圧で加速した電子線を用いて、空気およびヘリウムガスの２種類の雰囲気ガスについて、雰囲気圧力を１３．３３Ｐａ（１０−１ｍｍＨｇ）〜１０１３２５Ｐａ（７６０ｍｍＨｇ）の範囲で変えて行った、電子線発散（プラズマ化）の実験結果が示されている。
【００３５】
また、この電子線照射装置では、チャンバ１内には、前記第二の負圧を管理する際に使用するリークガスとして、無塵且つ無菌なクリーンエアが供給されるようになっているので、例えば、飲食品、水、医薬品、漢方薬品、化粧品等、あるいはこれらに用いられる包装材料などを前記対象物とする上で好適である。
なお、上記実施形態の例では、殺菌や材料改質のプロセス利用を考慮して、クリーンエア発生装置５１を装備した例で説明したが、照射プロセスに応じて、クリーンエア発生装置５１の替わりに、各種ガスの発生装置やガスボンベ等を接続してもよい。例えば、クリーンエア発生装置５１に替えて、配管を介してヘリウムガスが貯蔵されたボンベに接続することができる。そして、ガス封入口６からチャンバ１内へ、比重の軽いヘリウムガスを空気に替えてチャンバ１内に封入することでも同様に、電子線ＥＢをチャンバ１内で運動しやすい状態（エネルギーロスの少ない状況）にすることができる。
【００３６】
次に、本発明の第二の実施形態に係る電子線照射装置について図２を適宜参照しつつ説明する。
図２は、本発明の第二の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図であり、上述の第一の実施形態の電子線照射装置を、連続処理ラインに適用した例を示している。また、この実施の形態では、対象物として、清涼飲料水用などのＰＥＴボトル（ペットボトル）等の複雑形状をした中空の飲料容器３０に電子線を照射してこれを殺菌する用途に本発明に係る電子線照射装置を適用した例である。なお、図２（ａ）は、その電子線照射装置を平面方向から見た図であり、処理槽を搬送方向での断面にて示している。また、同図（ｂ）は、正面方向から見た図であり、同図においても、処理槽を搬送方向での断面にて図示している。なおまた、上記第一の実施形態と同様の構成については同一の符号を附し、その説明については適宜省略する。
【００３７】
この第二実施形態では、照射槽３１に隣接して設けられる複数の予備室と、その複数の予備室と照射槽３１との間で飲料容器３０を搬送する対象物搬送手段である対象物搬送装置２８と、を備えている。なお、照射槽３１は、搬送方向に沿って箱形に形成されている点以外は、上述のものと同様、耐圧構造の密封容器になっており、照射槽３１内で飲料容器３０まわりの雰囲気を所定の状態に管理可能になっている。さらに、この照射槽３１上部の略中央には、電子線ＥＢを照射槽３１内に広い面積で照射できる電子線発生室３を、上記第一の実施形態と同様に備えている。また、必要に応じて、不図示であるが、照射槽３１の内面および外面に電子偏向手段が設置されている。
【００３８】
複数の予備室は、この照射槽３１の前後に、前予備室３４、および後予備室３５として、それぞれ複数設けられている。同図の例では、それぞれ３室を搬送方向に沿って並列に有する例を示している。各室内の圧力は、内部の圧力を別個に維持可能に構成されており、上述の照射槽１と同様に、個別に大気圧から所望の負圧まで制御盤での圧力管理によって可変できるようになっている。
【００３９】
対象物搬送装置２８は、不図示のコンベア機構にて搬送方向に沿って飲料容器３０を搬送可能に構成されている。なお、搬送機構は、コンベア機構に限定されず、例えば送りねじ方式による搬送機構を採用することができる。
そして、前予備室３４および後予備室３５の搬送方向下流側には、それぞれ前方ゲートバルブ３２が設けられている。また、前予備室３４および後予備室３５の搬送方向上流側には、それぞれ後方ゲートバルブ３３が設けられている。ここで、各部屋の仕切りとなっているゲートバルブ３２、３３は、対象物搬送装置２８の受け渡し部が、薄く形成されている。これにより、各部屋の仕切り部分での特別な受け渡し機構を不要としている。
【００４０】
また、この照射槽３１、およびその前後の前予備室３４および後予備室３５には、上述した圧力制御用の配管および圧力制御機器が同様に付設されている。すなわち、同図に示すように、上述の第一実施形態と同様に、殺菌や材料改質のプロセス利用を考慮して、ＨＥＰＡフィルタ５２、バイオフィルタ５３を搭載したクリーンエア発生装置５１からクリーンエアを供給できるようになっている。また、真空排気装置１１には、上述の第一実施形態と同様に、ドライポンプを利用した構造を、前予備室３４および後予備室３５にも、それぞれ採用している。なおまた、本実施形態においても、照射プロセスに応じて、クリーンエア発生装置５１の替わりに、上記例示同様、各種ガス発生装置やガスボンベを接続可能なことは勿論である。
【００４１】
さらに、照射槽３１、およびその前後の前予備室３４および後予備室３５には、飲料容器３０の有無を確認可能に設置された不図示の近接センサがそれぞれ付設されている。そして、各近接センサは、飲料容器３０の有無に係る所定の信号を制御盤に出力可能に信号線を介して接続されている。また、各ゲートバルブ３２、３３は、制御盤で実行される、以下説明する所定の圧力管理処理によって、所望のタイミングで開閉可能に制御されている。
【００４２】
図４は、制御盤で実行される圧力管理処理のフローチャートである。
同図に示すように、制御盤で圧力管理処理が実行されると、まず、ステップＳ１に移行して前予備室３４の前方ゲートバルブ３２を開けてステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、対象物搬送装置２８にて、飲料容器３０を前予備室に搬入してステップＳ３に移行し、ステップＳ３では前方ゲートバルブ３２を閉じてステップＳ４に移行する。
【００４３】
続くステップＳ４で、前予備室３４内と照射槽３１内とを、同じ圧力にする処理がなされてステップＳ５に移行し、次いで、ステップＳ５では前予備室３４の後方ゲートバルブ３３を開けて、ステップＳ５ａに移行する。ステップＳ５ａでは、他予備室で飲料容器３０が照射槽３１に送り込まれるのが終了することを確認し、終了したら、すぐに、ステップＳ６に移行する。すなわち、当該処理において、前予備室３４内と照射槽３１内とは、上記第一の実施形態で説明した第二の負圧に、それぞれの圧力を設定しており、その所定の範囲に管理される。
【００４４】
ここで、この制御盤での圧力管理処理では、各部屋の仕切りとなっているゲートバルブ３２、３３を開く場合に、必ず前工程側の圧力を低めに設定するようになっている。したがって、このステップＳ６での処理では、同じ第二の負圧にするものの、ゲートバルブ３２を開くまでは、照射槽３１内よりも前予備室３４内の圧力を低くするようにしている。これにより、装置内の気流の流れを、後工程側から前工程側に向けて流れるように意図的に制御しており、前工程からの菌や塵埃が、後工程内に混入することを防止可能になっている（他のゲートバルブ開閉において同様である。）。
【００４５】
次いで、ステップＳ６では対象物搬送装置２８にて、他予備室から送り込まれた飲料容器３０に連続して、飲料容器３０を照射槽３１内に搬入してステップＳ７に移行する。ステップＳ７では、電子線ＥＢを照射する処理がなされてステップＳ８に移行する。続くステップＳ８では、飲料容器３０が前予備室３４内から無くなったか否かを上記近接センサからの信号に基づいて確認する。すなわち、飲料容器３０が前予備室３４から無くなっていれば（ＹＥＳ）、ステップＳ９に移行し、そうでなければ（ＮＯ）、ステップＳ８で待機する。そして、ステップＳ９では、前予備室３４の後方ゲートバルブ３３を閉じてステップＳ１０に移行し、ステップＳ１０では前予備室３４を大気圧にする処理が実行されてステップＳ１２に移行する。
【００４６】
続くステップＳ１１では、照射槽３１と後予備室３５との間の前方ゲートバルブ３２を開けてステップＳ１２に移行し、ステップＳ１２では、対象物搬送装置２８にて、電子線ＥＢを照射された飲料容器３０を照射槽３１内から連続して後予備室３５内に搬送する処理がされてステップＳ１３に移行する。
続くステップＳ１３では、その飲料容器３０を搬送後、後方ゲートバルブ３３を閉じるように各部に所定のタイミングで制御信号を出してステップＳ１４に移行する。次いで、ステップＳ１５では後予備室３５を大気圧にする処理がなされてステップＳ１５に移行し、次いで、ステップＳ１５では後予備室３５の後方ゲートバルブ３３を開けてステップＳ１５ａに移行する。ステップＳ１５ａでは、他予備室で飲料容器３０が後工程に送り込まれるのが終了することを確認し、終了したら、すぐに、ステップＳ１６に移行する。そして、ステップＳ１６では、対象物搬送装置２８にて、他予備室から送り込まれた飲料容器３０に連続して、飲料容器３０を後工程に搬送してステップＳ１７に移行する。
【００４７】
次いで、ステップＳ１７では、飲料容器３０が後予備室３５内から無くなったか否かを上記近接センサからの信号に基づいて確認する。すなわち、飲料容器３０が後予備室３５から無くなっていれば（ＹＥＳ）ステップＳ１８に移行し、そうでなければ（ＮＯ）、ステップＳ１７で待機する。そして、ステップＳ１８では、後予備室３５の後方ゲートバルブ３３を閉じてステップＳ１９に移行し、ステップＳ１９では、後予備室３５を照射槽３１と同じ圧力にするという一連の処理を実行してステップＳ２０に移行する。そして、ステップＳ２０では、圧力管理処理が終了か否かを、例えば上記前予備室３４の近接センサからの信号に基づいて確認する。すなわち、飲料容器３０が前予備室３４に供給されなくなっていれば（ＹＥＳ）圧力管理処理を終了し、そうでなければ（ＮＯ）、ステップＳ１に処理を戻す。ここで、この第二の実施形態の電子線照射装置では、上記圧力管理手段に、当該圧力管理処理が対応する。
【００４８】
このように、この第二の実施形態の電子線照射装置によれば、複数の前予備室３４および後予備室３５を備えており、さらに、制御盤での、上記の一連の圧力管理処理を実行することで、飲料容器３０を装置全体として連続的に流すことができる。
また、この電子線照射装置によれば、チャンバに対象物搬入出口を設けそれぞれに遮蔽扉であるゲートバルブ３２、３３を備えているので、チャンバ内を低真空や特定ガスの雰囲気にする等、対象物まわりの雰囲気を所定の状態に保つことがより容易になる。
【００４９】
また、この電子線照射装置によれば、前記前予備室３４、照射槽３１および後予備室３５は、それぞれ多段階に圧力制御可能になっており、気流を後工程から前工程に向けて流すように構成しているので、未処理工程（前工程）からの浮遊菌や塵が流入すること、および殺菌されて死滅した細菌等を含むガスが無秩序に飛散することを好適に防止することができる。
【００５０】
次に、本発明の第三の実施形態に係る電子線照射装置について図３を適宜参照しつつ説明する。なお、上記第一ないし第二の実施形態と同様の構成については同一の符号を附し、その説明については適宜省略する。
図３は、本発明の第三の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図であり、上述の第一の実施形態の電子線照射装置を、連続処理ラインに適用した例を示している。また、この実施の形態では、対象物として、第二実施形態同様の、中空の飲料容器３０に電子線を照射してこれを殺菌する用途に本発明に係る電子線照射装置を適用した例である。なお、図３（ａ）は、その電子線照射装置を平面方向から見た図であり、処理槽を搬送方向での断面にて示している。また、同図（ｂ）は、前予備室を、前工程側から見た図であり、前予備室を横断面にて図示している。また、同図（ｃ）は、同図（ｂ）での搬送部を拡大して示す図である。
【００５１】
同図に示すように、この第三の実施形態の電子線照射装置でも、上記第二実施形態同様に、照射槽６０に隣接して設けられる複数の予備室と、その複数の予備室と照射槽６０との間で飲料容器３０を搬送する対象物搬送手段と、を備えている。ここで、この照射槽６０は、搬送方向に沿って円環状に形成されている点以外は、上述のものと同様、耐圧構造の密封容器になっており、照射槽６０内で飲料容器３０まわりの雰囲気を所定の状態に管理可能になっている。さらに、この照射槽６０上部には、円環状の搬送領域に沿うように、電子線ＥＢを照射槽６０内に広い面積で照射できる電子線発生室３を、上記第一の実施形態と同様に備えている。また、必要に応じて、不図示であるが、照射槽６０の電子線発生室３の下部には電子偏向手段が設置されている。
【００５２】
この第三の実施形態での複数の予備室は、同図に示すように、それぞれ照射槽６０とほぼ同様の円環状をなして形成されており、照射槽６０の前後に隣接して設けられている。同図の例では、それぞれの予備室は、円環状の周方向に沿ってほぼ等間隔に多数の小部屋に隔壁６６で分割されている（同図の例では、それぞれ３６個の小部屋を有している。）。ここで、本実施形態では、各小部屋それぞれを、前予備室６１および後予備室６２として多数有している。
【００５３】
すなわち、同図に示すように、前予備室６１および後予備室６２の構造は、一つの内フレーム６４に仕切り板６６を径方向に向けて放射状に取り付けることで、各部屋に分割されており、それぞれの前予備室６１および後予備室６２は、隣接する仕切り板６６同士と外フレーム６３との間で囲まれた空間によって画成されている。ここで、各仕切り板６６と外フレーム６３との間には、図３（ｃ）に示すように、微少な隙間Ｇがあり、シール材等は使用されていない。また、各予備室内の圧力は、その圧力を処理ゾーン毎に管理可能に構成されており、上述の照射槽１と同様に、各処理ゾーン個別に大気圧から所望の負圧まで制御盤での圧力管理によって可変できるようになっている。
【００５４】
さらに、本実施形態では、前予備室６１および後予備室６２内の圧力を、搬送機構との協働によって、照射槽６０での第二の負圧の高さに合わせるように変える構成になっている。
詳しくは、照射槽６０は、その内フレーム６４と外フレーム６３とによって囲まれた密封空間になっており、外フレーム６３は、各予備室を構成する前処理ゾーンと後処理ゾーンとに亘って一体に形成されている。そして、照射槽６０、前処理ゾーンおよび後処理ゾーンには、それぞれその内フレーム６４に、各予備室６１、６２に対応して取り付けられた多数のハンド機構６５を有しており、このハンド機構６５によって飲料容器３０を把持し、さらに、照射槽６０および前処理ゾーンの前予備室６１相互間、並びに、照射槽６０および後処理ゾーンの後予備室６２相互間でそれぞれ飲料容器３０を受け渡し可能になっている。
【００５５】
そして、前処理ゾーンは、その内フレーム６４が、同図に示すように、時計方向に回転するように構成されている。ここで、各前予備室６１は、内フレーム６４が回転することで、前予備室６１が前工程から照射槽６０に近づくにつれて、少しずつ照射槽６０の負圧に引かれ、照射槽６０側に移動した時点では、照射槽６０と同じ圧力になるように構成されている。また、その逆に、各前予備室６１は、照射槽６０側から前工程側に近づくと、前工程側の大気圧に引かれて、前予備室６１が前工程側に移動した時点では、大気圧になっている。なお、後処理ゾーンの後予備室６２についても同様な構造であるのでその説明を省略する。
【００５６】
さらに、前処理ゾーンの前予備室６１を構成する部分の外フレーム部には、前工程から照射槽６０に移動する部分の外壁に、専用の真空排気装置６９と、数段の配管６８とを設置している。これにより、照射槽６０の真空排気装置１１の容量軽減と圧力制御の精度向上を図ることを可能としている。また、数段の配管６８は、照射槽６０に近い程、その配管径を大きくしており、真空排気装置６９の容量軽減、および、前予備室６１の圧力変化を円滑に行うことができるようになっている。なお、後処理ゾーンの後予備室６２についても同様な構造であるのでその説明を省略する。ここで、上記対象物搬送手段には、照射槽６０、前処理ゾーンおよび後処理ゾーンそれぞれの各内フレーム６４を回動可能に装備された不図示の回転機構と、その各内フレーム６４毎に多数装着された対象物用のハンド機構６５と、が対応する。
【００５７】
ここで、この照射槽６０は、基本的には密封空間となっているが、前予備室６１および後予備室６２の構造上、図３（ｃ）に示すように、周囲に微少な隙間Ｇがあるので、照射槽６０を負圧にした際、この微少な隙間Ｇからのリークが懸念される。しかし、仕切り板６６は、周方向に何層にも亘って設けられており、これにより流路抵抗が大きくなるため、リーク量を非常に少なくすることが可能となっており、真空排気装置の容量をリーク量分を見込んだ容量にすることで、照射槽６０内を一定の圧力に保つことができる。なお、この原理は、発電機などで採用されているラビリンスシール構造と同様の原理である。
【００５８】
また、同図に示すように、本実施形態においても、上述した第一実施形態同様に、殺菌や材料改質のプロセス利用を考慮して、ＨＥＰＡフィルタ５２、バイオフィルタ５３を搭載したクリーンエア発生装置５１からクリーンエアを供給できるようになっている。また、各真空排気装置１１には、上述の第一実施形態と同様に、ドライポンプを利用した構造を、前予備室６１および後予備室６２にも、それぞれ採用している。なおまた、本実施形態においても、照射プロセスに応じて、クリーンエア発生装置５１の替わりに、上記例示同様、各種ガス発生装置やガスボンベを接続可能なことは勿論である。
【００５９】
そして、この第三の実施形態では、その制御盤で、以下説明する所定の圧力管理処理が実行可能に構成される。
図５は、制御盤で実行される圧力管理処理のフローチャートである。
同図に示すように、この制御盤で圧力管理処理が実行されると、まず、ステップＳ３１に移行して、電子線発生室内を所定の第一の負圧に管理するとともに、照射槽６０内を所定の第二の負圧に管理して、ステップＳ３２に移行する。ここで、第一の負圧および第二の負圧については、上記第一の実施形態同様に、それぞれの圧力を設定しており、その所定の範囲に管理されるようになっている。
【００６０】
次いで、ステップＳ３２では、内フレーム６４を時計方向に回転させながら、前工程の回転搬送機構から各前予備室６１に取り付けられたハンド機構６５によって飲料容器３０を前処理ゾーンの内フレーム６４内に受け取るとともに、前処理ゾーンの内フレーム６４を時計方向にさらに回転させることで、飲料容器３０を把持して収容した前予備室６１を照射槽６０側に向けて移動させるという一連の処理がなされてステップＳ３３に移行する。その際、上述の構造により、前予備室６１内の圧力は照射槽６０内の第二の負圧に近づいていく。ここで、各前予備室６１で飲料容器３０が正しく搬送されているか否かは、上記第二実施形態同様の近接センサを設けることで判定可能になっている。
【００６１】
次いで、ステップＳ３３では、前処理ゾーンの各前予備室６１から順次に送られてくる飲料容器３０を、照射槽６０の内フレーム６４を反時計方向に回転させながら照射槽６０の内フレーム６４に取り付けられたハンド機構６５で受け取る一連の処理がなされてステップＳ３４に移行する。そして、ステップＳ３４では、第二の負圧に管理された、圧力一定の照射槽６０の中で、照射槽６０の内フレーム６４を反時計方向にさらに回転させ、この過程で、規定のプロセスに従って第一の負圧に管理された電子線発生室から、電子線ＥＢを飲料容器３０に照射（この例では、同図での円環状の照射槽６０の上半分の側で飲料容器３０に照射される。）しつつ、後処理ゾーン側に向けて飲料容器３０を搬送するという一連の処理がなされてステップＳ３５に移行する。
【００６２】
次いで、ステップＳ３５では、照射槽６０から順次に送られてくる、電子線ＥＢ照射後の飲料容器３０を、後処理ゾーン用の内フレーム６４の各後予備室６２に取り付けられたハンド機構６５によって、その内フレーム６４を時計方向に回転させながら受け取るという処理がなされてステップＳ３６に移行する。
次いで、ステップＳ３６では、後処理ゾーン用の内フレーム６４を時計方向にさらに回転させて、飲料容器３０を把持した後予備室６２を後工程側に移動させ、後工程の回転搬送機構に、飲料容器３０を順に受け渡しする処理がなされてステップＳ３７に移行する。その際、上述の構造により、後予備室６２の圧力が大気圧に次第に近づいていく。
【００６３】
ステップＳ３７では、当該圧力管理処理が終了か否かを、例えば上記前予備室６１の近接センサからの信号に基づいて確認する。すなわち、飲料容器３０が前予備室６１に供給されなくなっていれば（ＹＥＳ）、当該圧力管理処理を終了し、そうでなければ（ＮＯ）、ステップＳ３２に処理を戻す。ここで、この第三の実施形態の電子線照射装置では、上記圧力管理手段に、当該圧力管理処理が対応する。
【００６４】
このように、この第三の実施形態の電子線照射装置によれば、円環状に配置された照射槽６０、複数の前予備室６１および後予備室６２を備えており、これらの照射槽６０、複数の前予備室６１、および複数の後予備室６２において、上記一連の圧力管理処理を連続して実行することにより、前予備室６１から順次搬入されたライン上の飲料容器３０は、照射槽６０内の電子シャワー状態とした電子線照射領域内を通過し、各飲料容器３０に電子線ＥＢを照射後、後予備室６２に順次搬出することを可能としており、これにより、飲料容器３０を連続的に流すことができる。
【００６５】
さらに、この電子線照射装置によれば、制御盤での圧力管理処理は、複数の予備室の内部の圧力を、前処理ゾーンと後処理ゾーンとで別個に管理するように構成されているので、飲料容器３０を流している、バッチ式の生産ラインあるいは連続式の生産ラインの途中にて、第一実施形態に例示した構成を好適に適用できる。特に、飲料容器３０等の対象物を連続的に流すようにラインを構成する上で、照射槽６０の前後に内部の圧力を別個に管理できる予備室をそれぞれ設けているので、上記第二の負圧の高さを好適に維持可能である。
【００６６】
また、この電子線照射装置によれば、上述の構成において、前予備室６１および後予備室６２内の圧力を、照射槽６０の第二の負圧の高さに合わせるように変えられるので、照射槽６０内での第二の負圧の維持がより確実になる。
また、この電子線照射装置によれば、複数の予備室６１、６２は、隔壁６６を多数備えており、これら多数の隔壁６６がいわば回転式の扉になっており、搬送方向に多数配置されることで、ラビリンスシールを構成する隔壁として設けられているので、圧力のリークを好適に抑制しつつ対象物を連続的に搬送することができる。
また、この電子線照射装置によれば、複数の各予備室６１、６２は、飲料容器３０の近傍のみを囲い込むように画成されている。これにより、飲料容器３０まわりの雰囲気を所定の状態に管理する領域を最小限にする上で好適である。
【００６７】
次に、本発明の第四の実施形態に係る電子線照射装置について図６を適宜参照しつつ説明する。なお、上記第一ないし第三の実施形態と同様の構成については、同一の符号を附し、その説明については適宜省略する。
図６は、本発明の第四の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図であり、上述の第三の実施形態の電子線照射装置をシート部材への電子線照射に適用した例を示している。
【００６８】
図６に示すように、この第四の実施形態の電子線照射装置の基本構造としては、電子線発生室３を上下に設置された照射槽７０と、その前後に配置された複数の前予備室７５および後予備室７６が設置されており、この前予備室７５および後予備室７６の構成は、図６（ｂ）に示すように、四角形のフレーム７７の内に隔壁６６とギャップローラ７１とが設置されるとともに、例えば、乳飲料用などの紙容器として組み立てる前の紙製のシート部材３１が通過できる程度の微少なギャップＧをもっている予備室が複数直列に配置されてラビリンスシール構造となっている。この構成では、予備室に微少なギャップＧがあるが、予備室が複数直列配置された構造となっていて、これにより、流路抵抗が大きくなるため、第三の実施形態と同じように、照射槽７０の第二の負圧は、真空排気装置１１の容量をリーク量を考慮したものとすることにより、容易に管理することが可能となっている。
【００６９】
また、シート部材３１については、不図示であるが、後工程にてシート部材３１を引っ張る機構が設けられており、シート部材３１は、ギャップローラ７１とローラ７２とを介して、前工程から複数の前予備室７５を通過して、第二の負圧に管理された照射槽７０で、両面より電子線を照射され、複数の後予備室７６を通過して、後工程へと送られる。
上記のような第四の実施形態に係る電子線照射装置により、シート状部材についても同様に、エネルギー効率の良い照射が可能となる。
【００７０】
以上説明したように、本発明に係る電子線照射方法および電子線照射装置によれば、低エネルギーの電子線ＥＢであっても、対象物である飲料容器３０に対し、電子線ＥＢを均一に照射することができる。
なお、本発明に係る電子線照射方法および電子線照射装置は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
【００７１】
例えば、上記第二および第三の実施形態では、対象物として飲料容器３０を例に説明したが、これに限定されず、例えば、対象物として、飲食品、水、医薬品、漢方薬品、化粧品、飼料、肥料等、あるいはこれらに用いられる包装材料などであっても適用することができる。すなわち、本発明は、複雑形状の立体物から平面状のフィルムまで、対象物の種類や形状に応じて適宜用いることができる。
【００７２】
また、上記各実施形態では、対象物を殺菌する用途を例に説明したが、これに限定されず、殺菌以外の用途であっても適用することができる。
また、上記各実施形態では、チャンバは、対象物の種類に合わせて外形形状が予め決められている例で説明したが、これに限定されず、その内形形状を対象物の形状に応じて変えられる内形形状可変構造を有する構成とすることができる。このような内形形状可変構造の例としては、外形を構成する隔壁をスライド可能な組合わせ構造とする。このような構成であれば、対象物の形状に応じて、チャンバの内形形状を適宜に可変して対応することができる。そのため、対象物に対し、さらに効率的で均一な電子線の照射が可能となる。
【００７３】
また、上記実施形態では、チャンバ内の雰囲気は、チャンバ１内を低真空、つまり負圧の状態にし、照射プロセスの必要性に応じて、クリーンエア、あるいは空気に替えて比重の軽いヘリウムガスを封入可能とした例で説明したが、これに限定されず、例えば、チャンバ内の雰囲気は、空気、酸素、窒素、水素、二酸化炭素、アルゴン、およびヘリウムから選ばれる一または複数のものであってもよい。すなわち、対象物の種類や照射目的に応じて、チャンバ内の雰囲気を適宜に選択して、対象物まわりの雰囲気を所定の状態に管理することができる。例えば、雰囲気によるエネルギーロスを軽減する場合は、上記例示したように、比重の小さいヘリウムなどを好適に利用できる。
また、上記各実施形態は、それぞれの構成を適宜に選択して相互に組み合わせることができるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図である。
【図３】本発明の第三の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係る電子線照射装置での制御盤で実行される圧力管理処理のフローチャートである。
【図５】本発明の第三の実施形態に係る電子線照射装置での制御盤で実行される圧力管理処理のフローチャートである。
【図６】本発明の第四の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７５】
１、２１、６０、７０ チャンバ（照射槽）
２ 遮蔽材料
３ 電子線発生室
３ａ 電子線照射手段
５ 電子線照射窓
６ ガス封入口
７ ガス吸引口
１１、６９ 真空排気装置
２７ 遮蔽扉
２８ 対象物搬送装置（対象物搬送手段）
３０ 飲料容器（対象物）
３１ シート部材（対象物）
３２ 前方ゲートバルブ
３３ 後方ゲートバルブ
３４、６１、７５ 前予備室
３５、６２、７６ 後予備室
４１ シリンダ弁
４２ 手動弁
４３ 可変流量弁
５１ クリーンエア発生装置
５１ａ ファン
５２ フィルタ
５３ バイオフィルタ
６３ 外フレーム
６４ 内フレーム
６５ ハンド機構
６６ 隔壁
６８ 配管
６９ 真空排気装置
７１ ギャップローラ
７２ ローラ
７７ フレーム
ＥＢ 電子線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を、対象物を内部に収容する電子線照射槽内に前記対象物の表面に均一に照射可能な電子線照射手段から照射する方法であって、
前記電子線照射手段まわりの雰囲気を第一の負圧に管理された雰囲気とし、前記電子線照射槽内を前記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理された雰囲気として前記電子線を照射することを特徴とする電子線照射方法。
【請求項２】
内部に対象物が収容される電子線照射槽と、その電子線照射槽内に前記対象物の表面に均一に電子線を照射可能な電子線照射手段と、を備える電子線照射装置であって、
前記電子線照射手段は、内部の圧力を維持可能な電子線発生室内に設けられており、前記電子線照射槽は、その内部の圧力を前記電子線発生室とは別個に維持可能に前記電子線発生室に隣接されて構成されており、
さらに、前記電子線発生室内を第一の負圧に管理するとともに、前記電子線照射槽内を前記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理する圧力管理手段を備えていることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項３】
前記圧力管理手段は、前記第二の負圧の高さを変えることで電子の発散度合いを変化させるようになっていることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項４】
内部の圧力を別個に維持可能に構成されて前記電子線照射槽に隣接して設けられる複数の予備室と、その複数の予備室と前記電子線照射槽との間で前記対象物を搬送する対象物搬送手段と、を備え、
前記複数の予備室として、前記電子線照射槽内に向けて前記対象物を前記対象物搬送手段で移送可能な位置に設置される前予備室と、前記電子線照射槽内から前記対象物を前記対象物搬送手段で移送可能な位置に設置される後予備室と、を少なくとも有して構成されており、
さらに、前記圧力管理手段は、前記複数の予備室の内部の圧力を前記電子線照射槽とは別個に管理するように構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の電子線照射装置。
【請求項５】
前記前予備室および後予備室内の圧力を、前記第二の負圧の高さに合わせるように変える構成になっていることを特徴とする請求項４に記載の電子線照射装置。
【請求項６】
前記照射槽内の雰囲気は、空気、酸素、窒素、水素、二酸化炭素、アルゴン、およびヘリウムから選ばれる一または複数のものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項７】
前記複数の予備室は、前記照射槽に対し、直列または並列に配置されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項８】
前記予備室は、搬送方向に連続して複数設けられており、隣り合う予備室は、回転式の扉およびラビリンスシール構造のうち少なくとも一方を有する隔壁で相互に分けられていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項９】
前記前予備室、電子線照射槽および後予備室は、前記第二の負圧を管理する際に使用するリークガスとして、無塵および無菌のうち少なくとも一方の条件を満たすクリーンエアが供給されるようになっていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項１０】
前記前予備室、電子線照射槽および後予備室は、それぞれ多段階に圧力制御可能になっており、気流を所望の向きに流すように構成されていることを特徴とする請求項４〜９のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項１１】
前記対象物は容器またはシート部材であり、当該容器またはシート部材に電子線を照射してこれの殺菌に用いることを特徴とする請求項２〜１０のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項１】
電子線を、対象物を内部に収容する電子線照射槽内に前記対象物の表面に均一に照射可能な電子線照射手段から照射する方法であって、
前記電子線照射手段まわりの雰囲気を第一の負圧に管理された雰囲気とし、前記電子線照射槽内を前記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理された雰囲気として前記電子線を照射することを特徴とする電子線照射方法。
【請求項２】
内部に対象物が収容される電子線照射槽と、その電子線照射槽内に前記対象物の表面に均一に電子線を照射可能な電子線照射手段と、を備える電子線照射装置であって、
前記電子線照射手段は、内部の圧力を維持可能な電子線発生室内に設けられており、前記電子線照射槽は、その内部の圧力を前記電子線発生室とは別個に維持可能に前記電子線発生室に隣接されて構成されており、
さらに、前記電子線発生室内を第一の負圧に管理するとともに、前記電子線照射槽内を前記第一の負圧よりも絶対圧力の高い第二の負圧に管理する圧力管理手段を備えていることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項３】
前記圧力管理手段は、前記第二の負圧の高さを変えることで電子の発散度合いを変化させるようになっていることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項４】
内部の圧力を別個に維持可能に構成されて前記電子線照射槽に隣接して設けられる複数の予備室と、その複数の予備室と前記電子線照射槽との間で前記対象物を搬送する対象物搬送手段と、を備え、
前記複数の予備室として、前記電子線照射槽内に向けて前記対象物を前記対象物搬送手段で移送可能な位置に設置される前予備室と、前記電子線照射槽内から前記対象物を前記対象物搬送手段で移送可能な位置に設置される後予備室と、を少なくとも有して構成されており、
さらに、前記圧力管理手段は、前記複数の予備室の内部の圧力を前記電子線照射槽とは別個に管理するように構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の電子線照射装置。
【請求項５】
前記前予備室および後予備室内の圧力を、前記第二の負圧の高さに合わせるように変える構成になっていることを特徴とする請求項４に記載の電子線照射装置。
【請求項６】
前記照射槽内の雰囲気は、空気、酸素、窒素、水素、二酸化炭素、アルゴン、およびヘリウムから選ばれる一または複数のものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項７】
前記複数の予備室は、前記照射槽に対し、直列または並列に配置されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項８】
前記予備室は、搬送方向に連続して複数設けられており、隣り合う予備室は、回転式の扉およびラビリンスシール構造のうち少なくとも一方を有する隔壁で相互に分けられていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項９】
前記前予備室、電子線照射槽および後予備室は、前記第二の負圧を管理する際に使用するリークガスとして、無塵および無菌のうち少なくとも一方の条件を満たすクリーンエアが供給されるようになっていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項１０】
前記前予備室、電子線照射槽および後予備室は、それぞれ多段階に圧力制御可能になっており、気流を所望の向きに流すように構成されていることを特徴とする請求項４〜９のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項１１】
前記対象物は容器またはシート部材であり、当該容器またはシート部材に電子線を照射してこれの殺菌に用いることを特徴とする請求項２〜１０のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１１３９３６（Ｐ２００７−１１３９３６Ａ）
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０２８７６（Ｐ２００５−３０２８７６）
【出願日】平成１７年１０月１８日（２００５．１０．１８）
【出願人】（５０１３８３６３５）株式会社日本ＡＥパワーシステムズ (168)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１８日（２００５．１０．１８）
【出願人】（５０１３８３６３５）株式会社日本ＡＥパワーシステムズ (168)
【Ｆターム（参考）】
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