(57)【要約】【課題】均一照射と拡散抑制により装置コストの増大の抑制。【解決手段】搬送路面に対して電子線が照射される。搬送路面に載置される容器は搬送路面に対して推進力を与えられる。反射板（１１又は１１’）は、電子線を反射させるために設けられている。電子線のうち中心面領域の中心面領域電子線（７）と搬送路面とが交叉する交叉領域（５）と搬送路面の搬送中心線（１）とは適正角度（θ）で交叉している。この交叉は、容器に対して電子線照射を均一化する。反射板（１１，１１’）と搬送路面上の容器との間には、搬送方向（Ａ）に直交する搬送方向直交方向に隙間（８’）が与えられ、中心面領域電子線（７）は隙間（８’）に通される。搬送機器が存在しない側に配置される反射板で反射される電子線は、容器の片側の概半分に対して均等に陰影なく照射される。反射板は、拡散する電子線を有効化する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線が照射される照射領域に設定され固定されている搬送路面と、
前記搬送路面に載置される容器に前記搬送路面に対して推進力を与える駆動機器と、
前記搬送路面に対して電子線を照射する電子線照射器と、
前記電子線を反射する反射板とを具え、
前記電子線のうち中心面領域の中心面領域電子線と前記搬送路面とが交叉する交叉領域と前記搬送路面の搬送中心線とは適正角度θで交叉し、前記反射板と前記搬送路面上の容器との間には搬送方向に直交する搬送方向直交方向に隙間が与えられ、前記中心面領域電子線は前記隙間に通され、前記駆動機器は前記容器に対して前記反射板と前記搬送方向直交に反対側に配置されている
電子線殺菌装置。
【請求項２】
前記駆動機器は、前記容器に接触して押し力を与える螺旋パイプとして提供されている
請求項１の電子線殺菌装置。
【請求項３】
前記螺旋パイプは、
第１螺旋パイプと、
第２螺旋パイプを具え、
前記第１螺旋パイプと前記第２螺旋パイプは鉛直方向に互いに離隔している
請求項２の電子線殺菌装置。
【請求項４】
前記反射板は、
前記容器の首部に対して前記電子線のうち散乱的に拡散している拡散電子線を反射させる第１部位と、
前記容器の胴部に対して前記拡散電子線を反射させる第２部位と、
前記容器の底部に対して前記拡散電子線を反射させる第３部位とを備える
請求項１の電子線殺菌装置。
【請求項５】
前記駆動機器は、
前記搬送方向に前方に位置する第１駆動機器と、
前記搬送方向に後方に位置する第２駆動機器とを備え、
前記反射板は、
前記搬送方向に後方に位置する第１反射板と、
前記搬送方向に前方に位置する第２反射板とを備え、
前記第２反射板は前記搬送路面の一方側で前記第２駆動器より前方に位置し、
前記第１反射板は前記搬送路面の他方側で前記第１駆動器より後方に位置し、
前記第１反射板と前記容器の間の前記隙間は前記他方側に配置され、
前記第２反射板と前記容器の間の前記隙間は前記一方側に配置される
請求項１の電子線殺菌装置。
【請求項６】
前記電子線の電流と、前記電子線の生成に使用される加速電圧との少なくとも一方が、可変に制御される
請求項６の電子線殺菌装置。
【請求項７】
複数の下記ステップ：
電子線を搬送路面上で搬送される容器の側方に照射すること、
前記側方に配置される反射板に前記電子線の中央領域から搬送方向直交方向に拡散される拡散電子線を反射させて前記容器に照射すること
を具え、
前記電子線と前記搬送路面とが交叉する電子線照射領域は、前記搬送路面の搬送中心線に対して交叉している
電子線殺菌装置の電子線照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線殺菌装置、及び、電子線殺菌装置の電子線照射方法に関し、特に、搬送路面が固定されている電子線殺菌装置、及び、電子線殺菌装置の電子線照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＥＴボトルのように飲料液体を封入する容器は、大量に用いられている。その殺菌工程の容器の流れは、極端に高速化されている。殺菌剤、消毒剤を含む洗浄水による洗浄は、流れ速度の高速化の障壁であるとともに、環境問題の解決を困難にしている。高速化と環境問題の解決のために知られている技術は、電子線照射殺菌である。
【０００３】
電子線照射殺菌の問題点の１つとして、容器の内外面に均一に電子線を照射することが困難である課題が知られている（参照：特許文献１）。その困難の原因は、電子線吸収線量の不均一性と拡散性とである。ＰＥＴボトルは、中エネルギー電子線照射装置の直下に配置される。電子線は、大気とＰＥＴボトルを透過する際に、拡散的に減衰する。その減衰量は、透過距離に依存して増大する。このような電子線の物性に起因して、下記の問題点がある。
（１）首下外側面の線量
ＰＥＴボトルには、首部位がある。首部位の厚みは、構造的に厚く設計されている。特に、最も厚く設計されているネックフューチャの影になる首下外側面まで届く電子線の線量は極端に少なくなる。
（２）底部位の線量
底部位は電子線照射装置から遠く離れ、且つ、ボトル上方部分の影に入る。底部位に届く電子線の線量は極端に少なくなる。特に、ボトル底部分の影になる底部外側面に届く占領は、底部内側面よりもさらに少なくなる。
（３）ＰＥＴボトルを搬送する搬送機器部分、特に、ボトル容器表面に直接に接触する部位（例示：把持用フィンガー）は電子線を遮断する。そのような接触部位の影に入る領域の電子線の線量は極端に少なくなる。
（４）電子線照射領域は、真空化されていない。電子線は大気に衝突して拡散する。拡散は、ボトルに照射される電子線の線量を極端に少なくする。
【０００４】
このような問題点の原因である電子線の減衰と拡散に対向して電子線のエネルギー（電子１個当たりのエネルギー）を増大し、又は、電子線の量（アンペア）を増大することは、電子線発生源、冷却機器のような装置のコストを極端に増大させる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６７２３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、拡散電子線の有効利用による電子線の均一照射により装置コストの増大を抑制する電子線殺菌装置、及び、電子線殺菌装置の電子線照射方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による電子線殺菌装置は、搬送路面に対して電子線が照射される。搬送路面に載置される容器は搬送路面に対して推進力を与えられる。反射板（１１又は１１’）は、電子線を反射させるために設けられている。電子線のうち中心面領域の中心面領域電子線（７）と搬送路面とが交叉する交叉領域（５）と搬送路面の搬送中心線（１）とは適正角度（θ）で交叉している。この交叉は、容器に対して電子線照射を均一化する。反射板と搬送路面上の容器との間には、搬送方向（Ａ）に直交する搬送方向直交方向に隙間（８’）が与えられ、中心面領域電子線（７）は隙間（８’）に通される。容器を搬送方向に駆動する駆動機器（２）は、容器に対して反射板（１１）と搬送方向直交に反対側に配置されている。
【０００８】
搬送機器は、容器に陰影を形成する。搬送機器が存在しない側に配置される反射板で反射される電子線は、容器の片側の概半分に対して陰影なく照射される。陰影を少なくするために、駆動機器は、容器に接触して押し力を与える螺旋パイプとして提供されることが好ましい。１本（１軸）の螺旋パイプは、原則的に２点で容器に接触するので、陰影造形効果が薄い。そのような螺旋パイプは、第１螺旋パイプ（図５参照）と第２螺旋パイプとで構成される。第１螺旋パイプと第２螺旋パイプは鉛直方向に互いに離隔している。容器は、鉛直方向に離隔する少なくとも２点で押し力を受けるので、搬送路面に摺動する容器に対して転倒方向の回転モーメントを与えない。
【０００９】
反射板は、容器の首部に対して電子線のうち散乱的に拡散している拡散電子線を反射させる第１部位（１２）と、容器の胴部及び底部内面に対して拡散電子線を反射させる第２部位（１３）と容器の底部外面に対して拡散電子線を反射させる第３部位（１４）とを備えることが電子線均一照射の点で特に効果的である。
【００１０】
より具体的には、下記の幾何学的配置構造が好ましい。駆動機器は、搬送方向に前方に位置する第１駆動機器（３）と、搬送方向に後方に位置する第２駆動機器（２）とで形成され、反射板は、搬送方向に後方に位置する第１反射板（１１）と、搬送方向に前方に位置する第２反射板（１１’）とで形成され、第２反射板（１１’）は搬送路面の一方側で第２駆動器（２）より前方に位置し、第１反射板（１１）は搬送路面の他方側で第１駆動器（３）より後方に位置し、第１反射板（１１）と容器の間の隙間（８’）は既述の他方側に配置され、第２反射板（１１’）と容器の間の隙間（８）は既述の一方側に配置されている。このような点対称配置は、容器の全体に対して電子線照射の均一性を保証する。
【００１１】
電子線照射の均一効果を更に増大させるためには、中心面領域電子線（７）の電流と、その生成に使用される加速電圧の少なくとも一方が可変に制御されることが好適である。
【００１２】
本発明による電子線殺菌装置の電子線照射方法は、電子線を搬送路面上で搬送される容器の側方に照射すること、側方に配置される反射板に電子線の中央領域から搬送方向直交方向に拡散される拡散電子線を反射させて容器に照射することの複数のステップで形成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による電子線殺菌装置、及び、電子線殺菌装置の電子線照射方法は、拡散電子線の有効利用による電子線の均一照射により装置コストの増大を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明による電子線殺菌装置の実施の最良の形態は、図に対応して、詳細に記述される。搬送路の搬送中心線１は、図１に示されるように、左右両側の搬送機器により、規定されている。その搬送機器は、第１パイプスクリュー２と第２パイプスクリュー３とで形成されている。第１パイプスクリュー２と第２パイプスクリュー３はそれぞれに、螺旋に巻かれるパイプ４で製作されている。殺菌対象のペットボトルＰは、搬送方向に隣り合うパイプ部分の間に挟まれて同一の搬送方向Ａに搬送される。そのパイプ部分とペットボトルＰは、点接触又は点領域接触し、より具体的には２点又は４点で接触する。
【００１５】
電子線（ビーム）は、扇状に照射される。電子線は、扇状面に直交する方向に適正である有効幅を有している。以下、電子線は、鉛直面領域で扇状に分布することとして記述される。そのような扇状面と搬送路の搬送面（例示：搬送水平面）を含む基準面Ｓとが交叉する交叉線５は、搬送中心線１に対して適正交叉角度θを有している。搬送中心線１と交叉線５とは、交叉点６で交叉している。搬送中心線１と第１パイプスクリュー２と第２パイプスクリュー３は、交叉点６に関して点対称に構造化されて配置されている。交叉線５に照射される電子線の分布は、交差点６に関して点対称に制御されている。電子線は、そのような分布範囲で一定方向に走査されている。
【００１６】
第１パイプスクリュー２は、搬送方向に後方に位置し、搬送中心線１の一方の片側に配置されている。第２パイプスクリュー３は、搬送方向に前方に位置し、搬送中心線１の他方の片側に配置されている。図１に例示される３体のペットボトルＰのうち交叉点６より搬送方向Ａに後方に位置するペットボトルＰは、図２に示されるように、電子線分布領域（電子線中央領域）７より片側（例示：搬送方向に見て左側）に存在する。電子線分布領域７は、電子線発生源と電子線偏向器の組である電子線走査装置９により生成されている。
【００１７】
反射板と搬送路面上のペットボトルＰとの間には、搬送方向Ａに直交する搬送方向直交方向に隙間８が与えられ、電子線走査装置９から投射される電子線は、隙間８に通される。詳細には、ペットボトルＰに接触せずペットボトルＰの片側（例示：右側）に、第１電子線反射板１１が固定されて配置されている。第１電子線反射板１１は、第１上側斜板１２と、第１鉛直方向延伸板１３と、第１下側斜板１４と、第１水平板１５の組合せとして提供されている。第１鉛直方向延伸板１３は第１上側斜板１２の下端部位で第１上側斜板１２に接続し、第１下側斜板１４は第１鉛直方向延伸板１３の下端部位で第１鉛直方向延伸板１３に接続し、第１水平板１５は第１下側斜板１４の下端部位で第１下側斜板１４に接続している。第１上側斜板１２のより上側部位は、第１上側斜板１２のより下側部位より電子線分布領域７に対してより遠くに離隔している。下側に向いて延びる第１下側斜板１４の下側部位は、第１下側斜板１４の上側部位に対して第１パイプスクリュー２の側に延びている。第１水平板１５は、水平方向に第１パイプスクリュー２の側に延びている。第１鉛直方向延伸板１３は、ペットボトルＰを囲むように円筒形、楕円形、放物面形に曲げられることは有効である。
【００１８】
電子線走査装置９から投射される電子線の電子線分布領域７は、空気（大気）に衝突して散乱的に拡散し、搬送方向Ａに直交する散乱直交方向又は交叉線５に直交する散乱直交方向に拡散する。このような拡散は、照射密度の均一性に間接的に寄与する。拡散して第１上側斜板１２に向かう電子線は、第１上側斜板１２で反射して、ペットボトルＰの首部分に向かう。首部分は、厚く成形され、又は、ねじが切られていて影部分が生じているが、第１上側斜板１２で反射する反射線１６は斜め下からその首部分の概右半分に照射される。第１鉛直方向延伸板１３で反射する反射線１７は、ペットボトルＰの側壁に照射されて内部に進入し、内部に進入する電子線の一部分は、反対側の側壁又はペットボトルＰの底部内面に照射される。電子線分布領域７の上で鉛直下方に進む電子線は、隙間８を通過して第１下側斜板１４で反射し、その反射線１８はペットボトルＰの底部面に照射され、内部に進入して底部の内側外面に照射される。ペットボトルＰを透過してペットボトルＰから外側に出る電子線は第１水平板１５で反射して、更にペットボトルＰに照射される。
【００１９】
図１に例示される３体のペットボトルＰのうち交叉点６より搬送方向Ａに前方に位置するペットボトルＰは、図３に示されるように、電子線分布領域７より他の片側（例示：搬送方向に見て右側）に存在する。
【００２０】
ペットボトルＰに接触せずペットボトルＰの片側（例示：左側）に、図３に示されるように、第２電子線反射板１１’が固定されて配置されている。第２電子線反射板１１’は、第２上側斜板１２’と、第２鉛直方向延伸板１３’と、第２下側斜板１４’と、第２水平板１５’の組合せとして提供されている。第２鉛直方向延伸板１３’は第２上側斜板１２’の下端部位で第２上側斜板１２’に接続し、第２下側斜板１４’は第２鉛直方向延伸板１３’の下端部位で第２鉛直方向延伸板１３’に接続し、第２水平板１５’は第２下側斜板１４’の下端部位で第２下側斜板１４’に接続している。第２上側斜板１２’のより上側部位は、第２上側斜板１２’のより下側部位より電子線分布領域７に対してより遠くに離隔している。下側に向いて延びる第２下側斜板１４’の下側部位は、第２下側斜板１４’の上側部位に対して第２パイプスクリュー３の側に延びている。第２水平板１５’は、水平方向に第２パイプスクリュー３の側に延びている。第２電子線反射板１１’に関する電子線照射機能は、第１電子線反射板１１の既述のそれの機能に点対称的に同等である。
【００２１】
図４は、第１パイプスクリュー２の前方部位と第２パイプスクリュー３の後方部位とが搬送方向Ａに直交する方向に重複する重複区間の配置形態を示している。交叉点６の近傍領域では、電子線はペットボトルＰに同時に点対称に照射される。
【００２２】
図２と図３に示されるように、第１電子線反射板１１と第２電子線反射板１１’は、第１パイプスクリュー２と第２パイプスクリュー３との比較でそれぞれに、交叉線５に対してより近い側に配置され、且つ、第１パイプスクリュー２と第２パイプスクリュー３は、第１電子線反射板１１と第２電子線反射板１１’との比較でそれぞれに、交叉線５に対してより遠い側に配置されている。このような配置は、第１パイプスクリュー２と第２パイプスクリュー３が存在しない側に存在する第１電子線反射板１１と第２電子線反射板１１’の反射効果がそれぞれに大きい。但し、スペースがあれば反射板を両側に配置することは禁止されない。このような意味では、両側に配置される反射板は、搬送中心線１に対して非対称に配置される。
【００２３】
反射板は、反射率の高い原子番号が大きい元素の材料で製作されている。反射率の向上のためには、反射板の反射面は鏡面研磨で仕上げられていることが好ましい。毒性はあるが安価で反射率が大きい基体に、高価であるが毒性がなく反射率が大きい元素の膜を形成することは、反射率向上とコスト、安全性を更に調和させる。図５は、そのような膜形成を例示している。第２電子線反射板１１’は、曲折する支持構造部位１９と既述の第２上側斜板１２’と第２鉛直方向延伸板１３’と既述のその他の反射板とから形成されている。図５は、支持構造部位１９に支持されている第２上側斜板１２’と第２鉛直方向延伸板１３’を示している。第２上側斜板１２’と第２鉛直方向延伸板１３’とには、それぞれに全面に毒性発現防止コーティング膜２１がコーティングされている。第２上側斜板１２’と第２鉛直方向延伸板１３’は、毒性があるが安価で原子番号が最適正に大きい原子（例示：鉛）で製作されている。毒性発現防止コーティング膜２１は、毒性がなく、その反射率が大きい原子（例示：金）で作成され、薄く形成されている。
【００２４】
実施のその他の形態：
ペットボトルＰにおける電子線の照射量を一層に均一にするためには、電子線の電流及び／又は電子線の発生に使用される加速電圧が、電子線の走査位置に応じて制御されることが好ましい。具体的には、電子線の線量が少なくなりがちな部位（例示：首下外側面、底部外面）への照射効率が高くなるような走査位置では、電子線の電流、及び／又は電子線の発生に使用される加速電圧が増大されることが好ましい。
【００２５】
このような制御を実現するためには、例えば、図６（ａ）に示されているように、電子線源２２の出力に対応する電子銃パルス電流が、主走査偏向器２３の偏向走査に同期され、且つ、走査開始時期Ｔ１と走査終了時期Ｔ３の電流とが走査中間期Ｔ２の電流より多く設定されるような波形を有するように制御されることが好ましい；電子銃パルス電流と主走査偏向器２３の偏向走査との同期は、主走査偏向器２３の走査磁石に供給される電流と、電子銃パルス電流とを同期させることによって行われる。
【００２６】
走査開始時期Ｔ１では、図２に示されているように、電子線の走査位置は、ペットボトルＰの首下外側面及び底面外側面に電子線が照射されるような位置にある。しかし、これらの部位への電子線の照射効率は低い。この走査開始時期Ｔ１では、図６（ａ）に示されているように、電子銃パルス電流が増大される。走査開始時期Ｔ１に電子銃パルス電流を増大させることは、ペットボトルＰの首下外側面及び底面外側面に、充分な線量の電子線を照射することを可能にする。
【００２７】
走査終了時期Ｔ３についても同様である。走査終了時期Ｔ３では、図３に示されているように、電子線がペットボトルＰの首下外側面及び底面外側面に電子線が照射されるような走査位置にある。この走査終了時期Ｔ３では、図６（ａ）に示されているように、電子銃パルス電流が増大される。走査終了時期Ｔ３に電子銃パルス電流を増大させることは、ペットボトルＰの首下外側面及び底面外側面に、充分な線量の電子線を照射することを可能にする。
【００２８】
一方、図４に示されているように、走査中間期Ｔ２では、電子線の走査位置は、電子線がペットボトルＰの底部内面に照射されるような位置にある。ペットボトルＰの底部内面への照射効率は高い。このような走査位置については電子銃パルス電流が相対的に減少され、これにより、電子線照射の均一性が向上される。
【００２９】
電子銃パルス電流の制御の代わりに、又は電子銃パルス電流の制御に加えて、加速電圧が制御されることも可能である。走査開始時期Ｔ１、及び走査開始時期Ｔ３における加速電圧が、走査中間期Ｔ２における加速電圧よりも相対的に増大されることは、殺菌能力の均一化を達成するために好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明による電子線殺菌装置の実施の好ましい形態を示す平面図である。
【図２】図２は、図１の左端位置の側面図である。
【図３】図３は、図１の中央位置より前方位置の側面断面から見る側面図である。
【図４】図４は、図１の中央位置から見る側面図である。
【図５】図５は、図１に一部の側面断面図である。
【図６】図６（ａ）は、電子銃パルス電流の波形を示すタイミングチャートであり、図６（ｂ）は、走査磁石電流の波形を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１…搬送中心線
２…駆動器（第２駆動機器）
３…第１駆動機器
５…交叉領域
７…中心面領域電子線
８’…隙間
１１，１１’…反射板
１２…第１部位
１３…第２部位
１４…第３部位
θ…適正角度
θ’”…走査角度
Ａ…搬送方向
【図１】
2006204640.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006204640.tif 000007
【図６】
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