(57)【要約】      （修正有）【課題】充填機内で電子線を用いて包装容器を無菌化するための無菌化装置及び方法を提供する。【解決手段】包装容器（１２）の少なくとも内部を無菌化するようになされた少なくとも１つの第１の電子線放射装置（１０）と、包装容器（１２）の少なくとも外部を無菌化するようになされた少なくとも１つの電子線放射装置（３６）とを備える。【選択図】図３ａ
2018083665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を用いて開口包装容器（１２）を無菌化するための無菌化装置であって、
前記包装容器（１２）の開口部（３４）を通して前記包装容器（１２）の少なくとも内部を無菌化するようになされた少なくとも１つの第１の電子線放射装置（１０）を備える第１の部屋（６０）と、
前記包装容器（１２）の外部表面の少なくとも一部分を無菌化するようになされた少なくとも１つの第２の電子線放射装置（３６）と、
を備え、
前記第１の部屋（６０）が、第２の部屋（７８）に向かう入口領域（７６）を有し、前記開口部（３４）を含む包装容器部分が、前記入口領域（７６）を通り、前記第２の部屋（７８）へ入るようになされ、
前記少なくとも１つの第２の電子線放射装置（３６）は、その電子射出窓（４０）が前記入口領域（７６）に少なくとも実質的に面するように配置され、前記第２の電子線放射装置（３６）がこれによって前記入口領域（７６）を通過する前記包装容器部分の少なくとも何らかの外部表面を無菌化するようになされ、
前記少なくとも１つの第１の電子線放射装置（１０）が、前記包装容器部分が前記第２の部屋（７８）の中へと入る前にまたは入ると同時に内部表面を無菌化するように配置されることを特徴とする無菌化装置。
【請求項２】
前記第１の電子線放射装置（１０）および前記包装容器（１２）が、相互の相対的な動きを行うようになされ、前記動きの間に、前記包装容器（１２）の内部無菌化が行われるように、前記第１の電子線放射装置（１０）の一部分が、前記包装容器（１２）の前記開口部（３４）通り一時的に挿入される、請求項１に記載の無菌化装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第２の電子線放射装置（３６）は、前記無菌化装置の動作中に、前記少なくとも１つの第２の電子線放射装置（３６）から放射された電子雲（ＩＩ、ＩＩＩ）が前記入口領域（７６）を少なくとも覆う照射バリアを形成するようになされるように設置される、請求項１または２に記載の無菌化装置。
【請求項４】
前記第１の電子線放射装置（１０）から放射された電子雲（Ｉ）が、前記少なくとも１つの第２の電子線放射装置（３６）から放射された前記電子雲（ＩＩ、ＩＩＩ）と一時的に接触しかつ部分的に重なるようになされ、前記電子雲が一体となった電子雲をともに形成し、前記包装容器部分の前記開口部（３４）が前記一体となった雲の中に少なくとも一時的に設置される、請求項３に記載の無菌化装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第２の電子線放射装置（３６）の前記電子雲（Ｉ）が、細長く、前記入口領域を定め、前記入口領域は、前記入口領域（７６）を通過する前記包装容器のより大きな外部表面領域が無菌化されるように、前記包装容器（１２）の供給方向に対してかつ前記包装容器の長手方向に対して傾けられる、請求項１から４のいずれか一項に記載の無菌化装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第２の電子線放射装置（３６）は、前記第２の電子線放射装置（３６）の長手方向軸（ｂ）および前記電子射出窓（４０）の長手方向軸が水平方向（Ｆ）に対して傾けられるように、かつ前記開口部（３４）を含む前記包装容器（１２）の一部分が前記入口領域（７６）を徐々に離れて前記第２の部屋（７８）に入るような方法で、前記包装容器（１２）が前記包装容器（１２）の長手方向中心軸（ａ）を前記水平方向（Ｆ）に垂直に向けた状態で前記水平方向に沿って移動するように配置される、請求項５に記載の無菌化装置。
【請求項７】
前記第２の部屋（７８）が、スロット（８４）を設けられた底部壁（８２）を有し、前記包装容器（１２）が、前記無菌化した包装容器部分を前記底部壁（８２）の上方に設置しかつ前記包装容器部分の残りを前記底部壁（８２）の下方に設置して前記スロット（８４）に沿って前記第２の部屋（７８）内を移送され、無菌状態ガス流が、動作中に、前記第２の部屋（７８）から前記スロット（８４）に向かう方向に供給される、請求項１から６のいずれか一項に記載の無菌化装置。
【請求項８】
前記第２の部屋（７８）が、無菌室である、請求項１から７のいずれか一項に記載の無菌化装置。
【請求項９】
前記無菌化装置は、前記包装容器（１２）が前記第２の電子線放射装置（３６）間を通り得るような方法で、前記電子射出窓（４０）が相互にかつ前記入口領域（７６）に面した状態で、互いに対向して配置された２つの第２の電子線放射装置（３６）を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の無菌化装置。
【請求項１０】
２つ以上の第１の電子線放射装置（１０）が、回転可能なキャリアホイール（６２）上に静止して配置される、請求項１から９のいずれか一項に記載の無菌化装置。
【請求項１１】
前記無菌化装置が、前記包装容器（１２）を保持するようになされたホルダ（６６）を備える包装容器コンベア（６４）を備えた包装容器搬送システムを備え、前記包装容器コンベア（６４）が、前記第１の部屋（６０）、前記入口領域（７６）および前記第２の部屋（７８）の両方で包装容器（１２）を移送するために使用される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の無菌化装置。
【請求項１２】
前記包装容器搬送システムは、各包装容器（１２）が第１の電子線放射装置（１０）と位置を合わせられるようになされるように、前記キャリアホイール（６２）および前記包装容器コンベア（６４）と協働するようになされた回転可能なガイドホイール（７０）を備え、前記ガイドホイール（７０）は、前記包装容器（１２）および前記第１の電子線放射装置（１０）が相互に係合していない第１の位置と、前記第１の電子線放射装置（１０）が前記包装容器（１２）の中へと完全に挿入される第２の位置との間で前記第１の電子線放射装置（１０）に対して前記包装容器（１２）の位置を変えるようになされた包装容器グリッパを設けられる、請求項１１に記載の無菌化装置。
【請求項１３】
前記包装容器グリッパは、前記包装容器（１２）が前記ホルダ（６６）から放される前記第２の位置へと前記ホルダ（６６）から前記包装容器（１２）を持ち上げ、次に、前記包装容器（１２）を前記第１の位置へと同じ前記ホルダ（６６）の中へと戻るように退避させるようになされる、請求項１２に記載の無菌化装置。
【請求項１４】
前記相対的な動きは、前記包装容器（１２）が第１の位置から第２の位置へと第１の速度で移動し、前記第２の位置から前記第１の位置へと戻るように第２の速度で移動するものであり、前記第２の速度が前記第１の速度よりも遅い、請求項２に記載の無菌化装置。
【請求項１５】
前記無菌化装置が、充填機内に配置される、請求項１から１４のいずれか一項に記載の無菌化装置。
【請求項１６】
前記第２の部屋（７８）が、前記包装容器の中へと内容物を充填するための少なくとも１つの充填ステーションおよび充填の後で前記開口部を密封するための少なくとも１つのステーションを備える、請求項１から１５のいずれか一項に記載の無菌化装置。
【請求項１７】
電子線を用いて開口包装容器（１２）を無菌化する方法であって、
第１の部屋（６０）内に配置された第１の電子線放射装置（１０）を用いて、前記包装容器の開口部（３４）を通して前記包装容器（１２）の少なくとも内部を無菌化するステップと、
少なくとも１つの第２の電子線放射装置（３６）を用いて前記包装容器（１２）の外部の少なくとも一部分を無菌化するステップであって、前記少なくとも１つの第２の電子線放射装置（３６）は、その電子射出窓（４０）が入口領域（７６）に少なくとも実質的に面し、前記入口領域（７６）が前記第１の部屋（６０）から第２の部屋（７８）への入口を形成する、無菌化するステップと、
を含み、
前記包装容器（１２）の前記外部の少なくとも一部分を無菌化する前記ステップが、前記包装容器（１２）の一部分を通すことによって前記入口領域（７６）内で行われ、前記一部分が前記入口領域（７６）を通る前記開口部（３４）を含み、
前記包装容器（１２）の前記内部を無菌化する前記ステップは、包装容器部分が前記第２の部屋（７８）の中へと入る前にまたは入ると同時に行われることを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記方法が、前記第１の電子線放射装置（１０）と前記包装容器（１２）との間の相互の相対的な動きを行わせるステップを含み、前記動きの間に、前記包装容器（１２）の前記内部を無菌化する前記ステップが行われ、前記動きの間に、前記第１の電子線放射装置（１０）の一部分が前記包装容器の前記開口部（３４）を通って一時的に挿入される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記方法が、無菌化装置の動作中に前記入口領域（７６）を少なくとも覆う照射バリアを形成するステップを含み、前記照射バリアが前記少なくとも１つの第２の電子線放射装置（３６）から放射された電子雲（ＩＩ、ＩＩＩ）によって形成される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記方法が、前記第１の電子線放射装置（１０）から放射された電子雲（Ｉ）を前記少なくとも１つの第２の電子線放射装置（３６）から放射された前記電子雲（ＩＩ、ＩＩＩ）と一時的に、接触させかつ部分的に重ならせることによって、一体となった電子雲を形成するステップと、前記一体となった電子雲内に前記包装容器（１２）の前記開口部（３４）を一時的に設置するステップとを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ステップが、充填機内で行われる、請求項１７から２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記方法が、追加の、前記無菌化した包装容器の中へと内容物を充填するステップと、前記充填の後で前記開口部を密封するステップとを含む、請求項１７から２１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線を用いて包装容器を無菌化するための無菌化装置に関する。本発明はまた、方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
食品産業内では、紙またはボール紙のコア層および、例えば、高分子材料またはアルミニウム箔の１層または複数層のバリア層を含む包装用積層体から製造された包装容器内に液体および部分的に液体の食料製品を包装することが一般的な習慣である。
【０００３】
ますます一般的になっている包装材料のタイプは、上記の包装用積層体の包装用ブランクがスリーブとして形成され密封される充填機内で製造される「カートンボトル」である。前記スリーブは、熱可塑性材料の頂部が直接スリーブ端部部分上に射出成型される一端で閉じられる。包装用積層体のシートは、マガジンリールから切断され得る。
【０００４】
頂部が出来上がると、包装容器は、まだ開いている底部を通して製品で充填される準備ができ、次に密封され最後に折り曲げられる。充填操作の前に、包装容器は処理を受ける。配送および貯蔵が冷却された温度で行われる場合には、包装容器は消毒され、それに対して配送および貯蔵が周囲温度で行われる場合には、包装容器は、無菌化される必要があり、製品は、無菌状態を得るように処理される必要がある。無菌化は、包装用材料の表面上にまたは製品中に存在することがある、菌類、バクテリア、ウイルスおよび芽胞などの伝染性病原体を含む微生物を除去するまたは殺す何らかの処理を指す用語である。食品包装産業において適用すると、これは、無菌包装と一般に呼ばれ、すなわち、無菌化した包装容器内に無菌化した製品を包装すること、すなわち、生きている細菌および微生物がいない状態で製品および包装容器の両方を保持し、その結果、製品の新鮮さが特別な冷却を必要とせずに保たれ得ること、すなわち、包装容器が周囲温度で貯蔵されるとしても、無菌状態が包装容器の内部で維持され得ることである。食品包装産業では、商業的無菌状態という用語は、やはり一般的に使用される。合同食品規格委員会（Ｃｏｄｅｘ  Ａｌｉｍｅｎｔａｒｉｕｓ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）（（ＷＨＯ／ＦＡＯ）ＣＡＣ／ＲＣＰ  ４０−１９９３）によれば、商業的無菌状態は、「食品が製造、配送および貯蔵中に保管される可能性がある通常の非冷蔵状態で、食品中で成長することができる微生物がいないこと」を意味する。
【０００５】
充填する準備ができた包装容器を無菌化するための従来法は、好ましくは気相の過酸化水素を使用することである。
【０００６】
このような包装容器を無菌化するための別の一方法は、電子線放射装置から放射される低電圧電子線によって包装容器を照射することである。充填する準備ができた包装容器の電子線による線状照射の例は、特許文献１に開示されている。電子線放射装置は、先端部の一方に設置された電子射出窓を有する円柱形である。包装容器は、無菌化サイクル中に電子線放射装置を囲むように持ち上げられる。これらのケースではＰＥＴボトルである包装容器の照射の別の例は、例えば、特許文献２および特許文献３に記載されている。開示されたシステムでは、ボトルのネック部分を通過するのに十分なだけ小さい直径を有する放射装置が使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００５／００２９７３号
【特許文献２】国際公開第２０１１／０１１０７９号
【特許文献３】欧州特許第２３７１３９７号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１０／０４０４５３号
【特許文献５】国際公開第２００４／１１０８６８号
【特許文献６】国際公開第２０１３／００４５６５号
【特許文献７】国際公開第２０１０／１０２７５７号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、電子線を用いて開口包装容器を無菌化するための無菌化装置に関する。無菌化装置は、包装容器の開口部を通して包装容器の少なくとも内部を無菌化するようになされた少なくとも１つの第１の電子線放射装置を備える第１の部屋を備える。無菌化装置は、前記包装容器の外部表面の少なくとも一部分を無菌化するようになされた少なくとも１つの第２の電子線放射装置をさらに備える。第１の部屋は、第２の部屋に向かう入口領域を有し、前記開口部を含む包装容器部分が、この入口領域を通り第２の部屋へ入るようになされる。少なくとも１つの第２の電子線放射装置は、その電子射出窓が前記入口領域に少なくとも実質的に面するように配置され、前記第２の電子線放射装置がこれによって、入口領域を通過する包装容器部分の少なくとも何らかの外部表面を無菌化するようになされる。少なくとも１つの第１の電子線放射装置は、前記包装容器部分が第２の部屋の中へと入る前にまたは入ると同時に内部表面を無菌化するように配置される。
【０００９】
本発明の無菌化装置を用いると、別々の電子線装置を用いて包装容器の内部表面および外部表面を無菌化することが可能であり、さらに内部無菌化および外部無菌化を少なくとも部分的に同時に行うことによって無菌状態を保証することが可能である。内部無菌化および外部無菌化が時間的に別々である場合には、無菌状態を保証することはさらに困難であり得る。時間的に別々である場合には、微生物学的物質は、まだ無菌化されていない表面から既に無菌化された表面へとたどり着くチャンスを有し得る。
【００１０】
さらに、本発明の無菌化装置を用いると、明確な無菌バリアが、無菌室への包装容器通路内に実現される。これゆえ、包装容器またはその部分のための無菌室への通路が作り出されるが、通路は電子雲によって保護され、その結果、その通路を通り移送されるすべてのものが、その無菌室の中へと入る前に無菌化される。
【００１１】
１つまたは複数の実施形態では、第１の電子線放射装置および包装容器は、相互の相対的な動きを行うようになされ、その動きの間に、包装容器の内部無菌化が行われるように、第１の電子線放射装置の一部分が包装容器の開口部を通り一時的に挿入される。
【００１２】
さらに、１つまたは複数の実施形態では、少なくとも１つの第２の電子線放射装置は、無菌化装置の動作中に、少なくとも１つの第２の電子線放射装置から放射された電子雲が入口領域を少なくとも覆う照射バリアを形成するようになされるように設置される。
【００１３】
１つまたは複数の実施形態では、第１の電子線放射装置から放射された電子雲は、少なくとも１つの第２の電子線放射装置から放射された電子雲と一時的に接触しかつ部分的に重なるようになされ、前記電子雲は、一体となった電子雲をともに形成し、包装容器部分の開口部は、一体となった雲の中に少なくとも一時的に設置される。
【００１４】
１つまたは複数のさらなる実施形態では、少なくとも１つの第２の電子線放射装置の電子雲は、細長く、入口領域を規定し、入口領域は、入口領域を通過する包装容器のより大きな外部表面領域が無菌化されるように、包装容器の供給方向に対してかつ包装容器の長手方向に対して傾けられる。
【００１５】
１つまたは複数の実施形態では、少なくとも１つの第２の電子線放射装置は、第２の電子線放射装置の長手方向軸および電子射出窓の長手方向軸が水平方向に対して傾けられように、かつ開口部を含む包装容器の一部分が入口領域を徐々に離れて第２の部屋に入るような方法で、包装容器が包装容器の長手方向中心軸を水平方向に垂直に向けた状態で前記水平方向に沿って移動するように配置される。
【００１６】
１つまたは複数の追加の実施形態では、第２の部屋は、スロットを設けられた底部壁を有し、包装容器は、無菌化した包装容器部分を前記底部壁の上方に設置しかつ包装容器部分の残りを前記底部壁の下方に設置してスロットに沿って第２の部屋内を移送され、無菌状態ガス流が、動作中に、第２の部屋からスロットに向かう方向に供給される。
【００１７】
１つまたは複数の実施形態では、第２の部屋は、無菌室である。
【００１８】
１つまたは複数の実施形態では、第２の部屋は、包装容器の中へと内容物を充填するための少なくとも１つの充填ステーションおよび充填の後で開口部を密封するための少なくとも１つのステーションを備える。
【００１９】
さらに、１つまたは複数の実施形態では、無菌化装置は、包装容器が第２の電子線放射装置間を通り得るような方法で、電子射出窓が相互にかつ入口領域に面した状態で、互いに対向して配置された２つの第２の電子線放射装置を備える。
【００２０】
１つまたは複数の実施形態では、２つ以上の第１の電子線放射装置は、回転可能なキャリアホイール上に静止して配置される。
【００２１】
１つまたは複数のさらなる実施形態では、無菌化装置は、包装容器を保持するようになされたホルダを備える包装容器コンベアを備えた包装容器搬送システムを備え、前記包装容器コンベアは、第１の部屋、入口領域および第２の部屋の両方で包装容器を移送するために使用される。
【００２２】
１つまたは複数の追加の実施形態では、包装容器搬送システムは、各包装容器が第１の電子線放射装置と位置を合わせられるようになされるように、キャリアホイールおよび包装容器コンベアと協働するようになされた回転可能なガイドホイールを備え、このガイドホイールには、包装容器および第１の電子線放射装置が相互に係合していない第１の位置と、第１の電子線放射装置が包装容器の中へと完全に挿入される第２の位置との間で第１の電子線放射装置に対して包装容器の位置を変えるようになされた包装容器グリッパを設けられる。
【００２３】
１つまたは複数の実施形態では、包装容器グリッパは、包装容器がホルダから放される第２の位置へとホルダから包装容器を持ち上げ、次に、包装容器を第１の位置へと同じホルダの中へと戻るように退避させるようになされる。
【００２４】
１つまたは複数の実施形態では、相対的な動きは、包装容器が第１の位置から第２の位置へと第１の速度で移動し、第２の位置から第１の位置へと戻るように第２の速度で移動するものであり、前記第２の速度は、第１の速度よりも遅い。
【００２５】
１つまたは複数の実施形態では、無菌化装置は、充填機内に配置される。
【００２６】
１つまたは複数の実施形態では、第２の部屋は、包装容器の中へと内容物を充填するための少なくとも１つの充填ステーションおよび充填の後で開口部を密封するための少なくとも１つのステーションを備える。
【００２７】
本発明は、電子線を用いて開口包装容器を無菌化する方法をも含む。本方法は、第１の部屋内に配置された第１の電子線放射装置を用いて、包装容器の開口部を通して包装容器の少なくとも内部を無菌化するステップを含む。本方法は、少なくとも１つの第２の電子線放射装置を用いて包装容器の外部の少なくとも一部分を無菌化するステップも含み、前記少なくとも１つの第２の電子線放射装置は、電子射出窓が入口領域に少なくとも実質的に面するように配置され、前記入口領域が第１の部屋から第２の部屋への入口を形成する。包装容器の外部の少なくとも一部分を無菌化するステップは、包装容器の一部分を通すことによって前記入口領域内で行われ、前記部分が入口領域を通る前記開口部を備える。包装容器の内部を無菌化するステップは、前記包装容器部分が第２の部屋の中へと入る前にまたは入ると同時に行われる。
【００２８】
１つまたは複数の実施形態では、本方法は、第１の電子線放射装置と包装容器との間の相互の相対的な動きを行わせるステップを含み、その動きの間に、包装容器の内部を無菌化するステップが行われ、その動きの間に、第１の電子線放射装置の一部分が、包装容器の開口部を通って一時的に挿入される。
【００２９】
１つまたは複数のさらなる実施形態では、本方法は、無菌化装置の動作中に入口領域を少なくとも覆う照射バリアを形成するステップを含み、前記照射バリアが少なくとも１つの第２の電子線放射装置から放射された電子雲によって形成される。
【００３０】
１つまたは複数の実施形態では、本方法は、第１の電子線放射装置から放出された電子雲を少なくとも１つの第２の電子線放射装置から放射された電子雲と一時的に、接触させかつ部分的に重ならせることによって、一体となった電子雲を形成するステップと、一体となった電子雲内に包装容器の開口部を一時的に設置するステップとを含む。
【００３１】
１つまたは複数の実施形態では、ステップは、充填機内で行われる。
【００３２】
１つまたは複数の実施形態では、本方法は、追加の、無菌化した包装容器の中へと内容物を充填するステップと、充填の後で開口部を密封するステップとを含む。
【００３３】
下記では、本発明の実施形態が、添付の概略図面を参照して非常に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１ａ】完全に係合した無菌化位置における、包装容器および包装容器の内部を無菌化するための例示的な第１の電子線放射装置の側面図である。
【図１ｂ】第１の電子線放射装置およびその電子雲の側面図である。
【図１ｃ】代替の包装容器および第１の電子線放射装置の図である。
【図２ａ】包装容器の外部を無菌化するための第２の電子線放射装置の斜視図である。
【図２ｂ】図２ａの電子線放射装置において使用することができるカソードの斜視図である。
【図２ｃ】図２ｂのカソードの断面図である。
【図２ｄ】第２の電子線放射装置およびその電子雲の側面図である。
【図２ｅ】第２の電子線放射装置およびその電子雲の模式的前面図である。
【図２ｆ】２つの対向して配置された第２の電子線放射装置を示す側面図である。
【図２ｇ】相互に相対的に傾けられた電子射出窓を有する２つの第２の電子線放射装置の側面図である。
【図３ａ】本発明の例示的な実施形態による無菌化装置の斜視図である。
【図３ｂ】電子線放射装置に対する包装容器の動きを図説する無菌化装置の部品の側面図である。
【図３ｃ】無菌化装置の部品を示す上面図である。
【図３ｄ】例示的な実施形態による入口領域の第１の端部の側面図である。
【図３ｅ】図３ｄに対応するが、入口領域の第２の端部の側面図である。
【図３ｆ】例示的な実施形態の第２の部屋を部分的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
導入部において記述したように、ボトル型の包装容器を照射するときに、２つのタイプの電子線放射装置が典型的には利用され得る。一方は、内部無菌化のために使用され、他方は外部無菌化のために使用される。
【００３６】
下記では、図１ａを参照して、充填する準備ができた包装容器１２の内部を無菌化するための例示的な第１の電子線放射装置１０が説明される。このような電子線放射装置は、例えば、特許文献４に以前に記載されている。
【００３７】
電子線放射装置１０は、経路に沿って実質的に円形の電子線１６を放射するための電子発生器１４を備える。電子発生器１４は、気密封止した真空室１８内に封入される。前記真空室１８には、電子射出窓２０が設けられる。
【００３８】
電子発生器１４は、カソードハウジング２２およびフィラメント２４を備える。使用時には、電子線１６がフィラメント２４を加熱することによって発生する。電流がフィラメント２４を通って供給されると、フィラメント２４の電気抵抗が、２０００℃程度の温度までフィラメントを加熱させる。この加熱することが、フィラメント２４に電子の雲を放射させる。電子は、カソードハウジング２２と（アノードである）射出窓２０との間の高電圧電位によって電子射出窓２０に向かって加速させられる。引き続いて、電子は、電子射出窓２０を通過し、目標領域、すなわち、このケースでは包装容器１２の内側に向かい続ける。
【００３９】
フィラメント２４は、タングステンから作られてもよい。フィラメント２４と電子線射出窓２０との間に設置されたグリッド２６には、多数の開口部が設けられ、より均一なビームへと電子線１６を拡散させるため、および目標領域に向けて電子線１６を収束させるために使用される。
【００４０】
高電圧電位は、例えば、カソードハウジング２２およびフィラメント２４を電源２８に接続することによって、かつ真空室をグランド３０に接続することによって作られる。フィラメントは、第２の接続部２９も必要とする。第１の電子線放射装置１０は、電圧が３００ｋＶよりも低い場合には、低電圧電子線放射装置を一般に意味する。包装容器の無菌化のためには、５０〜１５０ｋＶ程度の動作電圧が、従来から使用されている。開示した設計では、加速電圧は、９０〜１００ｋＶ程度である。この電圧は、各電子に対して９５ｋｅＶの運動エネルギー（動力）をもたらす。しかしながら、例えば、７５〜１５０ｋＶの間の別の電圧が選択されてもよい。前に述べた制御グリッド２６にも電位を印加することによって、電子の放射がさらに制御されてもよい。別々の可変電位が制御グリッド２６に印加される場合には、発生した電子線の積極的な整形のために制御グリッド２６を使用することを可能にする。これらの目的のために、制御グリッド２６は、別の電源３２に電気的に接続されてもよい。
【００４１】
放射装置１０には、述べたように、電子射出窓２０がさらに設けられる。窓２０は、チタンなどの金属箔で作られてもよく、４〜１２μｍ程度の厚さを有することができる。アルミニウムまたは銅で形成される支持ネット（図示せず）は、真空室１８の内側から箔を支持する。電子は、射出窓２０を通り真空室１８から出る。
【００４２】
この実施形態では、真空室１８は、実質的に円形の断面を有する２つの細長い円柱形胴部１８ａ、１８ｂから作られる。円柱形胴部は、共通の長手方向中心軸ａを有する。第１の円柱形胴部１８ａは、中心軸ａに垂直な平面内に、電子射出窓２０を設けられる端面を有する。電子射出窓は、円形であり、好ましくは大部分の端面にわたり広がる。前記第１の胴部１８ａの直径は、充填する準備ができた包装容器１２中へと挿入するのに十分なだけ小さく、前記第１の胴部の断面は、前記第１の胴部が包装容器１２の開口部３４を通って案内され得るような寸法に作られる。第２の胴部１８ｂには、電子ビーム発生器１４が設けられ、前記第２の胴部１８ｂの直径は、第１の胴部１８ａよりも大きい。放射された電子線１６の直径は、まだ放射装置１０の内側にある間は、第１の胴部１８ａの直径よりも小さい。
【００４３】
第１の電子線放射装置１０は、その電子射出窓２０から、図１ｂに破線によって模式的に図説された第１の電子雲Ｉを放射する。断面形状は、示したように円形、または液滴形状である。電子雲の形状は、窓の形状によって、かつ電子射出窓を出る個々の電子のブラウン運動によって定められる。電子雲は、軸ａを中心に軸対称であり、雲体積は、これにより球状（または液滴形状）である。電子雲Ｉの境界のドーズ量は、ほぼ１０００〜１６００ｋＧｙ／ｓである。電子雲の中心では、ドーズ量はさらに高い。第１の電子線放射装置１０のエネルギーは、利用可能な無菌化時間、包装容器のサイズおよび形状、電子線放射装置に対する包装容器速度に見合う必要があり、上記の数字は、純粋に例として見られるべきである。
【００４４】
図１ａには、開口部３４を通して製品を充填される準備ができた形状である包装容器１２が示される。包装容器は、スリーブ胴部１２ａおよび頂部部分１２ｂを備える、頂部部分は、ねじ蓋で密封されたネックまたは飲み口を備える。スリーブ胴部１２ａには、開口部３４が設けられる。
【００４５】
図１ａでは、包装容器１２の開口部３４が、開口底部端であり、これは、充填の後で、実質的に平坦な底面を形成するように密封され、折り曲げられる。しかしながら、第１の電子線装置がここを通って受けられ、かつ充填がここを通って行われるこの開口部３４は、別の実施形態では包装容器１２のネックまたは飲み口部分を設けられる包装容器の頂部に配置されてもよいことを理解すべきである。図１ｃは、そのような実施形態を図説する。ネックまたは飲み口部分は、充填の後で、例えば、ねじ蓋によって密封される。
【００４６】
内部無菌化のための典型的な電子線放射装置が、ここで説明された。下記では、充填する準備ができた包装容器の外部無菌化のための典型的な電子線放射装置が説明される。このような電子線放射装置が、例えば、特許文献５に記載されたようなウェブ無菌化のためにも使用されてもよく、例えば、特許文献６に以前に記載されている。
【００４７】
図２ａには、外部無菌化のための例示的な気密封止された第２の電子線放射装置３６が示される。図面の目的は、放射装置の基本的構成要素を単に図説することであり、真の構造図面を提供せず、または何らかの別の方法において本発明を限定しないことを強調すべきである。
【００４８】
電子線放射装置の主要構成要素は、長手方向中心軸ｂに沿って細長い形状を有する管状胴部３８である。電子射出窓４０は、管状胴部３８の内側の真空からの電子に対する出口を提供する。電子射出窓４０は、長手方向中心軸ｂに沿った方向にその最も長い延伸部を有する実質的に長方形である。電子射出窓４０は、実質的に平坦であり、管状胴部３８の外周表面から突き出る。窓４０は、チタンなどの金属箔から作られてもよく、４〜１２μｍ程度の厚さを有することができる。穴を設けられた支持構造（図示せず）は、真空室の内側から箔を支持する。支持構造は、例えば、アルミニウムまたは銅から作られる。
【００４９】
射出窓４０は、本発明に関係しないサブアセンブリを備え、胴部３８の内側の真空を維持しつつ、電子に対する出口窓を提供する特性をさらに有する。使用することができる例示的な電子射出窓が、特許文献７に記載されている。
【００５０】
胴部３８の近位端は、電気的接続部４２を含むアセンブリを備える。
【００５１】
図２ｂは、管状胴部３８のない放射装置３６を示し、カソード４４が示される。カソード４４は、カソードハウジング４６を備え、これは図２ｃの非常に模式的な断面にも示される。カソードハウジング４６は、半環状のシェルとして形成され、その開口側が制御グリッド４８によって覆われる。カソードハウジング４６の環状シェルの内側には、１つまたは複数のフィラメント５０（図２ｃ参照）が配置され、フィラメント５０はカソードハウジング４６の近位端からその遠位端まで延びる。使用では、電子線は、電流を使用してフィラメント５０を加熱することにより、かつカソードハウジング４６と（アノードである）射出窓４０との間の高電圧電位によって電子射出窓４０に向かって電子を加速することによって、すなわち、図１ａの電子線装置に対してと同じプロセスによって発生する。高電圧電位は、例えば、カソードハウジングを電源に接続することによって、かつ管状胴部３８をグランドに接続することによって作り出される。電位を制御グリッド４８にも印加することによって、電子の放射が、さらに制御され得る。これは、制御グリッド４８を別の電源に接続することによって実現され得る。
【００５２】
制御グリッド４８は、電子の通路用の開口部または貫通孔のパターンを含む平坦な穴の開いた表面を備える。制御グリッド４８を支えるカソードハウジング４６の開口側は、明らかな理由のために電子射出窓４０に面するはずである。カソードハウジング４６および制御グリッド４８は、取り付け手段５２によってともに装着される。カソードハウジング４６とグリッド４８との間で電位に差がある場合には、前記取り付け手段５２は、好ましくは電気アイソレータ素子である。制御グリッド４８の自由な長手方向端部部分５４は、互いへの方向に、すなわち、長手方向端部部分の延長部に垂直である横方向に曲げられて、電子線整形電極の形成のための膨らみ状の形を形成する。このような電極は、「ウェーネルト」電極と時には呼ばれる。膨らみ状の形は、電子線放射装置の性能の利益に資するために滑らかな予測可能な電場の発生を支援する。これらは電場を整形することに役立ち、その結果、電子は、基本的に直角に、すなわち、射出窓４０の面に基本的に垂直な方向で射出窓４０に当たる。
【００５３】
説明したカソードは、図２ｂに示した電子線放射装置にぴったりと収まる。カソードハウジング４６の近位端ならびに遠位端は、フィラメント５０用の電気的接続部ならびに物理的吊下げ部を備える。遠位端では、この配置が、ドーム型キャップ５４の内側に収容されるまたは覆われる。その近位端では、カソードハウジング４６は、細長い胴部に吊り下げられ、吊下げ部は、環状カバー５８により封入される。
【００５４】
この第２の電子線放射装置３６は、９５ｋＶ程度の加速電圧を有する。この電圧は、各電子に対して９５ｋｅＶの運動エネルギー（動力）をもたらす。しかしながら、例えば、７５〜１５０ｋＶの別の電圧が選択されてもよい。
【００５５】
第２の電子線放射装置３６の電子雲が図２ｄおよび図２ｅに示され、ＩＩと表示され、破線によって表される。雲ＩＩは、長手方向軸ｂに垂直な面内で実質的に円形の断面を有する、図２ｄ参照。さらに、図２ｅに見られるものでは、雲ＩＩは、電子射出窓に平行な面内でいくぶん長方形のまたは丸まった断面を有する。このように、電子雲ＩＩは、三次元に広がりを有し、電子射出窓４０の前に、これを覆う体積を形成する。電子雲ＩＩの境界のドーズ量は、ほぼ４００〜８００ｋＧｙ／ｓである。電子雲ＩＩの中心では、ドーズ量はさらに高い。
【００５６】
２つの第２の電子線放射装置３６は、それらの電子射出窓４０が相互に面した状態で、互いに対向して配置されることが可能であり、第２の電子線放射装置間にギャップを形成する。このような配置が、図２ｆに示される。第２の電子線放射装置３６によって発生させられた電子線は、相互に重なり、全体の電子雲ＩＩＩを形成する。その電子雲の断面の境界は、破線で示される。全体の電子雲ＩＩＩは、ギャップを満たす。電子射出窓４０の両方の面は、図２ｆに見られるように互いに平行であり、または図２ｇに示したように相互の関係でわずかに傾けられる。後者のケースでは、傾きは、２つの電子射出窓４０間の角度αによって定められ得る。
【００５７】
図３ａは、本発明の無菌化装置の実施形態の斜視図である。無菌化装置の目的は、充填機内で充填する準備ができた包装容器を無菌化することである。無菌化装置は、開口包装容器を製造するモジュールの下流に設置される。カートンボトル機では、このモジュールは、包装用積層体ブランクがスリーブへと形成され、射出成形される頂部部分を設けられるサブモジュールを備える。ＰＥＴボトル機のケースでは、このモジュールは、吹き込み成形装置を含むことができる。充填機の上流、すなわち、無菌化装置の後には、充填モジュールが、包装容器の中へと製品を充填するために設けられ、充填の後で包装容器を密封するための密封モジュールが設けられる。
【００５８】
この実施形態では、無菌化装置は、包装容器１２の内部無菌化がその中で行われる無菌化室であり、６０で表示された第１の部屋を備える。第１の部屋６０は、以降無菌化室と呼ばれる。無菌化室６０には、回転可能なキャリアホイール６２上に配置された、例えば、図１ａを参照して上に説明したタイプのいくつかの第１の電子線放射装置１０が設けられる。第１の電子線放射装置１０の下側部分１８ａだけが図に示される。この実施形態では、１２個の第１の電子線放射装置１０が設けられるが、数は、用途（能力、パッケージサイズなど）に応じて変更されてもよい。第１の電子線放射装置１０は、その長手方向中心軸ａをキャリアホイール６２の中心回転軸ｃに平行にした状態でキャリアホイール６２の外周近くに均等に分散して配置される。回転の方向は、矢印Ａによって表される。第１の放射装置１０は、その電子射出窓２０を図では下方に向け、かつ仮想水平面と位置を合わせた状態で配置される。さらに、第１の電子線放射装置１０は、キャリアホイール６２上に静止して配置され、その結果、キャリアホイール６２の回転に従う。
【００５９】
さらに、無菌化装置には、無菌化装置を通り包装容器１２を搬送するための第１のコンベア６４が設けられる。第１のコンベアは、２つ以上の協働するコンベアにより構成されてもよく、またはこの実施形態のように、単一のコンベアを備えてもよい。
【００６０】
この例示的な実施形態では、破線６４によって表されたコンベアは、包装容器ホルダ６６を設けたベルトまたはチェーンである。ホルダ６６は、非常に模式的に示されるだけである。包装容器１２は、包装容器ホルダ６６内に配置されるようになされ、その結果、その開口底部端は、例えば、図１ａに見られるように、第１の電子線放射装置１０の電子射出窓２０に面する方向に上方に向けられる。ホルダ６６は、包装容器１２の頂部部分１２ｂ近くのスリーブ１２ａの周りで包装容器をつかむ。このコンベア６４は、当然のことながらいずれかの従来の方法で設計されてもよい。
【００６１】
ベルトまたはチェーンの動きは、本実施形態では連続的であり、他の実施形態では断続的であってもよい。動きの方向は、矢印Ｂによって図説される。
【００６２】
包装容器が無菌化室６０に入る包装容器のインフィードでは、第１のコンベア６４は、包装容器のインフィードホイール６８の外周に沿って案内される。前記インフィードホイール６８は、ガイドホイール７０と協働する。ガイドホイール７０は、キャリアホイール６２の下に配置され、キャリアホイール６２の中心回転軸ｃと位置を合わせられた中心回転軸を有する。
【００６３】
述べたように、第１のコンベア６４は、最初にインフィードホイール６８によって案内される。次に、第１のコンベアは、図３ｃに見られるように、包装容器の無菌化インフィード位置７２で接線方向に移送し、ガイドホイール７０へと移送する。包装容器の無菌化インフィード位置７２から、第１のコンベア６４は、ガイドホイール７０の外周に沿って案内される。ガイドホイール７０は、キャリアホイール６２に対して回転しており、その結果、各包装容器１２は、第１の電子線放射装置１０の長手方向軸ａを包装容器１２の長手方向軸の位置と合わせたままで、第１の電子線放射装置１０と同期して移動する、図１ａの共通長手方向軸ａ参照。
【００６４】
第１の電子線放射装置１０の下側部分１８ａだけが図３ｃに見られることに留意すべきである。
【００６５】
ガイドホイールは、包装容器のアウトフィード位置７４をさらに有し、そこでは第１のコンベア６４がガイドホイール７０から離れて第２の部屋７８の入口領域７６の方へ接線方向に向けられる。図３ａに破線で概略を描かれたボックスによって組み合わせで表された入口領域７６および第２の部屋７８は、後で説明される。
【００６６】
ガイドホイール７０には、包装容器グリップ手段（図示せず）が設けられ、このグリップ手段は、第１のコンベアの外周付近で第１のコンベア６４と協働するようになされる。包装容器グリッパを有するガイドホイール７０および包装容器ホルダ６６を有する第１のコンベア６４は、同時に移動し、それぞれのグリップ手段は、それぞれのホルダ６６と位置を合わせられ、その結果、包装容器１２がグリッパによってホルダ６６から位置を変えられ、その後同じホルダに戻ることが可能である。
【００６７】
グリップ手段は、第１の電子線放射装置１０に対して包装容器１２の位置を垂直に変えるようになされる。グリップ手段は、包装容器１２および電子線放射装置１０が相互に係合していない第１の位置と、包装容器１２および電子線放射装置１０が相互に完全に係合する第２の位置との間で包装容器１２の位置を変える。包装容器１２および電子線放射装置１０が係合するときには、包装容器１２は、包装容器が電子線放射装置１０を部分的に囲む位置へと上昇している、すなわち、第１の電子線放射装置が、包装容器１２の開口部３４の中へと一時的に挿入されている。これらが係合しないときには、包装容器１２は、電子線放射装置１０の下に設置される、すなわち、包装容器１２は、放射装置１０を囲み始めていない、または係合した位置から下へと位置を変えたばかりである。インフィード位置７２およびアウトフィード位置７４で、包装容器１２は、第１の位置に設置される、すなわち、電子線放射装置１０と係合状態ではない。第１の電子線放射装置１０と包装容器１２との間の相対的な動きが、図３ｂに図説され、矢印Ｖは、垂直移動方向を表す。
【００６８】
この実施形態では、電子線放射装置１０は、キャリアホイール６２に静止して配置され、包装容器１２に向けて移動できない。これらの非常に重い重量、壊れやすい電子射出窓２０および高電圧接続のために、静止した第１の電子線放射装置１０を有し、代わりに包装容器１２を移動させることが、有利である。しかしながら、代替実施形態では、電子線放射装置１０が移動し、包装容器が、垂直方向に静止している。電子線放射装置は、したがって、包装容器の開口端の中へと下げられる。
【００６９】
好ましくは、それぞれの第１の電子線放射装置１０は、その第１の胴部１８ａがキャリアホイール６２の下方にあり、かつその第２の胴部１８ｂがいずれかの電力変換器および（例えば、図３ａでは円柱としてともに表された）高電圧接続部とともにキャリアホイール６２の上方にある状態で配置される。
【００７０】
第１の電子線放射装置１０は、インフィード位置７２からアウトフィード位置７４への位置移動の少なくとも一部分の間に包装容器１２の内部表面を無菌化するようになされる。包装容器１２の内部は、包装容器１２のすべての内側表面に対応する。内部無菌化は、第１の電子線放射装置１０と包装容器１２との間の相互の相対的な動きによって行われる。述べたように、第１の電子線放射装置の一部分は、相対的な動きの間に包装容器１２の開口部３４を通り一時的に挿入される。インフィード位置７２で、第１のコンベアの包装容器ホルダ６６によって保持された包装容器１２は、対応する電子線放射装置１０と位置を合わせられ、グリップ手段によってつかまれる。グリップ手段は、好ましくは、スリーブ１２ａの周りで包装容器１２をつかむ。キャリアホイール６２が回転し、その結果、電子線放射装置１０および包装容器１２がインフィード位置７２からアウトフィード位置７４へと回転するときに、グリップ手段は、内部無菌化を行うために第１の電子線放射装置１０に向けて包装容器１２を上昇させるようになされる。その動きの間に、包装容器１２は、第１のコンベア６４のホルダ６６から一時的に放される。第１の電子線放射装置１０が包装容器１２の開口部３４と位置を合わせられているので、電子線放射装置１０は、包装容器１２の中に挿入される。したがって、包装容器の内部の無菌化が始められる。インフィード位置７２とアウトフィード位置７４との間のどこかで、包装容器は、包装容器１２が第１の電子線放射装置１０と完全に係合するように位置を変えられている。完全に係合した第２の位置では、第１の電子線放射装置１０は、図１ａに示したように、包装容器１２の中に完全に挿入される。これはまた、図３ｂに部分的に見られる。その位置において、このケースでは包装容器１２の頂部部分１２ｂである包装容器１２の最も内側の領域が、無菌化され得る。
【００７１】
内部無菌化サイクルは、包装容器１２がアウトフィード位置７４に達すると完了する。包装容器１２が前記アウトフィード位置７４に達すると、包装容器１２は、退避する、または第２の位置から第１の位置へと戻るように既に退避している。包装容器１２は、そのときには無菌化室６０から外へと供給される準備ができている。
【００７２】
第１の電子線放射装置１０は、連続的に動作する、すなわち、電子放射は、複数の無菌化サイクル間で遮断されない、すなわち、電子放射は、２つの包装容器が同じ電子線放射装置によって無菌化される間にも動作し続ける。アウトフィード位置７４とインフィード位置７２との間には、図３ｃに８０で表示された位置が設けられ、そこには、センサが、いずれかのドーズ制御パラメータを測定するために、いずれかの通過する第１の電子線放射装置１０の電子射出窓２０の前に設置されることがある。
【００７３】
アウトフィード位置７４は、上に手短に述べた包装容器の入口領域７６の近くに配置される。この入口領域７６で、包装容器１２は、無菌化室６０の下流に位置する第２の部屋７８に部分的に入るようになされる。入口領域７６は、図３ｂおよび図３ｃに破線によって示されたボックスとして示される。したがって、包装容器１２は、最初に無菌化室６０を通って供給され、次に入口領域７６を介して引き続いて第２の部屋７８（図では破線のボックスとしても表される）に入る。この実施形態では、第２の部屋７８は、無菌室であり、以降、無菌室７８と呼ばれる。無菌室７８は、導入部分において記述したように、無菌包装のために適した部屋である。包装容器１２の製造中に、無菌室内の環境は、無菌状態であるべきである、すなわち、塵埃および微生物学的物質が存在してはならない。無菌室は、包装容器１２が、飲み物などの製品で充填され、密封されるようになされたステーション（図示せず）を備える。包装容器１２のどちらの端部が、図１ａに示したように底部が開いているか、または図１ｂに示したようにネックが開いているかに応じて、密封ステーションは、異なるように見えることがある。開いた底部端中への充填のケースでは、密封ステーションは、包装材料を熱密封するための密封バーを備える。包装容器のネック領域内の飲み口を通して充填するケースでは、密封ステーションは代わりにキャッピングステーションを備える。
【００７４】
包装容器１２が密封される前に、包装容器の周りの環境が無菌状態であること、無菌化室６０から無菌室７８に入る包装容器１２が無菌状態であること、および汚れた空気が無菌化室６０から無菌室７８へと漏れないことが、保証される必要がある。
【００７５】
上に述べたように、ガイドホイール７０は、包装容器のアウトフィード位置７４をさらに有し、例えば図３ｃ参照、そこでは、第１のコンベア６４がガイドホイール７０から離れて入口領域７６の方へ接線方向に向けられる。入口領域７６は、無菌化室６０と無菌室７８との間の開口部を形成する。前記入口領域は、包装容器が無菌室７８に入る前に、包装容器がそこを通って移送される体積に対応する。開口部のそれぞれの側に、２つの第２の電子線放射装置３６が配置される。第２の電子線放射装置は、図２ａ〜図２ｇに関連して説明したタイプのものであるが、別の適切なタイプのものであってもよい。２つの第２の電子線放射装置３６は、その電子射出窓４０が相互にかつ入口領域７６の体積に面した状態で、互いに対向して配置される。これらの長手方向軸ｂは、互いに平行であるが、これらの電子射出窓４０は、図２ｇに示したように相互に相対的にわずかに傾けられている。無菌化室６０から無菌室７８への包装容器入口である入口領域７６は、動作中には、２つの第２の放射装置３６の統合された電子雲ＩＩＩによって完全に覆われる。これゆえ、全体の雲ＩＩＩは、入口領域７６を少なくとも覆う照射バリアまたは無菌化堰を形成する、すなわち、統合された雲ＩＩＩは、無菌室７８への入口をブロックする照射体積を形成する。入口領域７６は、第１の端部７６ａと第２の端部７６ｂとの間で、軸ｂに沿った方向に、電子射出窓４０全体に沿って広がる。電子射出窓４０間の距離は、包装容器１２の径方向断面のサイズに適応し、包装容器１２がこれらの間を容易に通ることができるようにほんのわずかに大きく保たれるべきである。
【００７６】
図３ａに示したように、第２の電子線放射装置３６は、キャリアホイール６２の第１の電子線放射装置１０とグリップ手段を運ぶガイドホイール７０との間の空間内に設置される。第２の電子線放射装置３６のうちの一方の一部分は、ガイドホイール７０の中心近くに位置する。これが、小さなユニットを作り出し、後で説明するように、同時に無菌化を行うことができるように第１の電子線放射装置と第２の電子線放射装置との間の協働を容易にする。
【００７７】
第２の電子線放射装置３６の電子射出窓４０間に形成された入口領域７６は、前に述べたように、ガイドホイール７０上の包装容器のアウトフィード点７４から接線方向に、かつ第１の電子線放射装置がキャリアホイール６２とともに回転するにつれて第１の電子線放射装置１０によって形成される仮想円からも接線方向に延びる第１のコンベア６４と位置を合わせられる。キャリアホイール６２とともに回転する第１の電子線放射装置１０は、その電子雲Ｉが入口領域７６の中へと少なくとも部分的に移動するように入口領域７６の第１の端部７６ａの近くに移動するようになされる。キャリアホイール６２がさらに回転すると、第１の電子線放射装置１０は、最も内側の第２の電子線放射装置３６の胴部３８の上方に移動する。これは、上方から入口領域７６および電子線放射装置３６を示す図３ｃにも示される。
【００７８】
図３ｂに示したように、入口領域７６および第２の電子線放射装置３６（そのうちの１つだけが図に示される）は、包装容器の供給方向に対して傾けられる。この実施形態では、供給方向は、水平であり、図中には矢印Ｆとして示される。第２の電子線放射装置３６の長手方向軸ｂおよび電子射出窓４０の長手方向軸ｂが水平方向に対して角度β傾けられるように、かつ包装容器が前記水平方向Ｆに沿って移動するようになされるように、第２の電子線放射装置３６が配置されることで、傾きが実現される。さらに、包装容器は、その長手方向中心軸ａが前記水平方向に垂直に向けられた状態で、水平方向に沿って移動する。
【００７９】
無菌化装置は、ここで、包装容器１２の外部無菌化に関連してさらに説明される。
【００８０】
包装容器１２がアウトフィード位置７４に達するときには、包装容器は、接線方向に向けられ、入口領域７６の第１の端部７６ａに達する。この時点で、内部無菌化は、終了処理されようとしている。包装容器の第１の端部７６ａで入口領域７６へと包装容器１２が最初に入る間、第１の電子線放射装置１０は、包装容器１２の開口部３４の真上に設置される。この瞬間に、第１の電子線放射装置１０から放射された電子雲Ｉは、第２の電子線放射装置３６から放射された全体の電子雲ＩＩＩと一時的に接触して部分的に重なるようになされる。第１および第２の電子線放射装置の電子雲Ｉ、ＩＩＩは、一体となった電子雲を形成し、包装容器１２の開口部は、ここで、一体となった雲の中に少なくとも一時的に設置されている。これが図３ｄに示される。
【００８１】
包装容器１２の内部無菌化の終了処理時に、第１の電子線放射装置１０の電子雲Ｉを第２の電子線放射装置の電子雲ＩＩＩと少なくとも部分的に重ならせると、無菌室７８の内側に達する包装容器１２のすべての部分は、完全に無菌化されていることが保証され得る。言い換えると、部分的に重なっている電子雲Ｉ、ＩＩＩを作り出すことによって、包装容器の内側表面上のすべての微生物学的物質は、殺されずに外側表面へと漏れ出すことができないし、その逆も同様であることが保証される。
【００８２】
第１の電子線放射装置の電子雲Ｉが、それ自体での照射バリア、無菌化中における包装容器１２の内側の照射ロックを形成することも指摘されるはずである。非無菌状態の包装容器が無菌化室６０の中へと供給され、かつ包装容器の外部が無菌室７８の中へと通されるまで無菌状態にならないので、無菌化は、そのこと自体では無菌状態と見なすことができない。これゆえ、再汚染から包装容器内部の既に無菌化した部分を保護するために、包装容器１２の内側に照射ロックを形成することが可能である電子雲Ｉを有することは、有利である。塵埃または微生物学的物質もしくは粒子が、殺され／無菌化されることなく雲Ｉを通って包装容器１２の無菌化した内部へどうにかして進もうとすることができない。第１の放射装置１０の電子雲Ｉの体積は、包装容器１２の開口部３４を覆う。これゆえ、電子雲Ｉの下方の内部の無菌状態は、包装容器１２が依然として無菌化室６０内にあるときでさえ保証され得る。
【００８３】
図３ｂには、Ｐで表示された無菌バリア線が示される。無菌バリア線Ｐは、無菌化室６０と無菌室７８との間の仮想境界である。入口領域で、線は、無菌室７８に最も近い第２の電子線放射装置の電子雲ＩＩＩの端部によって定められる。包装容器が入口領域の中でその線を通ると、包装容器は、電子雲ＩＩＩの外へ出る。図から分かるように、線Ｐは、丁度、第２の電子線放射装置３６のように入口領域で傾けられ、電子射出窓４０の上方に離れて位置する。入口領域の右へ、線Ｐは、真っ直ぐであり、無菌化室６０と無菌室７８との間の仮想境界を定める。これは、後にさらに説明される。
【００８４】
図３ｄは、重なっている電子雲、第１および第２の放射装置１０、３６ならびに入口領域７６の第１の端部７６ａの包装容器１２を示す。包装容器１２は、第１の位置にあり、これは、包装容器および第１の電子線放射装置１０がもはや相互に係合しないことを意味する。さらに、第１の電子線放射装置１０がもはや包装容器１２の内側ではないとはいえ、包装容器１２の開口底部端である包装容器１２の最上部端は、第１の電子線放射装置１０からの電子雲Ｉによって依然として影響を受ける。同時に、包装容器１２は、第２の電子線放射装置３６の一体となった電子雲ＩＩＩの中へと部分的に渡されており、包装容器１２の外部の一部分が、第２の電子線放射装置３６の電子雲ＩＩＩによって既に無菌化されている。
【００８５】
包装容器１２がさらに入口領域７６の中へと、入口領域７６に沿って供給される一方で、包装容器１２の無菌化された部分は、徐々に入口領域７６を離れ、無菌バリア線Ｐ（図３ｂにも見られる）に沿って無菌室７８に入る。図３ｅに示した入口領域７６の第２の端部７６ｂで、包装容器の完全に無菌化された部分は、無菌室７８内に設置され、一方でまだ無菌化されていない部分は、無菌室７８の外側のままである。無菌室７８内へ突き出ている無菌化した部分の長さは、好ましくは、開口部３４から包装容器１２の中心軸に沿って下へ測定して約３０〜１２０ｍｍの間である。好ましくは、突き出ている部分の長さは、７５ｍｍである。
【００８６】
図に示されているように、包装容器１２は、入口領域７６内および無菌室７８内の両方で水平方向Ｆに供給される。
【００８７】
図３ｆには、無菌化装置が、無菌化室６０を無菌室７８から分離する壁のうちのいくつかが見える状態で示される。見られるように、無菌室７８は、スロット８４が中に設けられる底部壁８２を有する。スロット８４の１つの部分は、入口領域７６の上方に設置され、この部分で、取り囲んでいる底部壁８２は、入口領域７６と同様に傾けられる。この傾いた底部壁８２部分は、例えばステンレス鋼で作られたバッフル板によって形成される。
【００８８】
第２の部屋７８では、包装容器１２は、無菌化した包装容器部分を前記底部壁８２の上方に設置し、包装容器の残りを前記底部壁８２の下方に設置して、スロット８４に沿って移送される。
【００８９】
無菌室７８内の無菌条件を保証するために、無菌状態ガス流は、上から下へ、すなわち、第２の部屋７８からスロット８４を通り下に向かう方向に設けられる。包装容器１２が内容物を中に充填するための充填ステーションに供給される前に、包装容器１２は、包装容器の内部から外へオゾンを排気するための排気ステーションを通り移送されてもよい。オゾンが電子線無菌化中に空気内に作り出され、包装容器の中へと製品を充填する前に、このようなオゾンを除去することが好ましいという事実が知られている。
【００９０】
下記では、無菌化それ自体が、さらに論じられる。
【００９１】
包装容器が、例えば「商業的に無菌状態」と呼ばれる無菌化レベルに達するためには、ほぼ２５ｋＧｙの吸収されたドーズが、包装容器の内部表面のすべての点に必要である。実施形態では、内部無菌化は、包装容器と第１の電子線放射装置との間の相対的な動きの間に行われる。これゆえ、ドーズは、放射装置によって与えられるドーズ量（単位時間当たりのドーズ送達量、ｋＧｙ／ｓと記述される）および包装容器の内部表面の各部分が電子雲に曝される時間によって計算されなければならない。相対的な動きの速度の増加は、内部無菌化のために利用可能な時間の減少をもたらし、同じドーズを維持するために放射装置のドーズ量を増加させる必要がある。同様に、相対的な動きの速度が低下する場合には、無菌化のために利用可能な時間が増加し、放射装置のドーズ量は、内部表面を過度に曝さないために減少させなければならない。このような状況では、何らかの空気の流れまたは無菌化室内の乱れが、考慮される必要がある。相対的な動きの速度よりも速い空気の流れは、無菌化結果に影響を与える。このような空気の流れは、微生物を極めて速く電子雲を通って進ませることがあり、これは、その微生物が殺されないという結果につながる可能性がある。これゆえ、空気の流れの速度が相対的な動きの速度よりも大きくならないように、無菌化室内での空気の流れの速度を制御することが重要である。重要な観点にはまた、相対的な動きのために包装容器内に作り出される流れもある。包装容器が第１の電子線放射装置から下げられるときには、空気は、自動的に包装容器の中へと吸い込まれ、逆流、すなわち、あるケースでは無菌化効果を妨げることがある包装容器の中への空気の流れを作り出す。効果的な無菌化および確実な処理を実現するために、好ましい動きのプロファイルが、第１の電子線放射装置を囲むように包装容器を素早く上昇させる第１のステージ、および次に、包装容器をゆっくりと下降させる第２のステージを含むことが見出されている。言い換えると、包装容器は、第１の位置から第２の位置へ第１の速度で移動し、第２の位置から第１の位置へと戻るように第２の速度で移動し、前記第２の速度は第１の速度よりも遅い。第１の電子線放射装置が連続的に動作する、すなわち、電子を連続的に放射しているとはいえ、内部無菌化は、包装容器のゆっくりとした下降の間に行われると考えられる。ゆっくりとした下降は、相対的な動きの速度よりも大きな速度を有する包装容器の中への空気の流れを作り出さないように十分に遅くなければならない。包装容器と第１の電子線放射装置との間のギャップの体積ならびに第１の電子線放射装置の体積は、包装容器の中へと作り出される流れの速度に影響する要因である。
【００９２】
説明した実施形態では、第１の電子線放射装置を囲むように包装容器を素早く上昇させる第１のステージは、包装容器をゆっくりと下降させる第２のステージのために費やす時間と比較してほぼ半分の時間を要する。これゆえ、第１の速度は、第２の速度のほぼ２倍大きい。説明した実施形態に関する例示的な動きのプロファイルは、０．４ｓ間の包装容器の素早い上昇で始まる。上昇は、０．１ｓの休止が続き、この間には動きがない。動きのプロファイルは、１ｓ間の包装容器の引き続きのゆっくりとした下降によって完了する。これゆえ、１．５ｓの全時間が内部無菌化のために使用される。その時間のほぼ２／３が、包装容器の下降のために使用される。
【００９３】
第１のコンベア６４は、好ましくはエンドレスであり、その一部分は、無菌室７８の底部壁８２の下に設置され、その結果、包装容器１２が、無菌化室６０内で使用した同一のコンベア６４を用いて充填および密封用のステーションへと移送され得る。これによって、コンベア間の不必要な包装容器の受け渡しが、回避され得る。
【００９４】
本発明がいくつかの実施形態に関して説明されたとはいえ、様々な修正および変更が、別記の特許請求の範囲に規定したような本発明の目的および範囲から逸脱せずに行われ得ることを理解されたい。
【００９５】
実施形態では、２つの第２の電子線放射装置３６が、互いに対向して示される。代替実施形態では、１つだけの第２の電子線放射装置があり、包装容器は、入口領域を通過するときにそれ自体の長手方向軸の中心にほぼ１回、回転させられる。照射ロックが開口部をカバーできることを確実にするために、無菌化室と無菌室との間の開口部は、単一の第２の電子線放射装置によって生成される電子雲よりも大きくないはずである。
【００９６】
無菌化装置は、上に説明した実施形態および図面では模式的な方法で説明され、図説されている。本発明に包含される無菌化装置の部品だけが説明されたが、無菌化装置は、例えばキャリアホイール、ガイドホイールおよびインフィードホイールを駆動するための駆動ユニット、ならびに第１のコンベアなどの追加の部品も備えることを理解されたい。無菌化装置は、電子およびＸ線が装置の外側の環境へと広がらないことを保証するために無菌化装置を封入する照射シールドを備えることも理解されたい。
【００９７】
実施形態では、包装容器は、無菌化され、開口底部端を通して充填されるカートンボトルであり、これゆえ、その端部は、無菌室の中へと供給される包装容器の部分である。しかしながら、本発明は、無菌化および充填が飲み口／ネックを通して行われる別のタイプのボトル、例えば、ＰＥＴボトル、に対しても適用可能であることが容易に理解される。前に述べたように、図１ｃは、ボトルの飲み口／ネックを通して挿入した電子線放射装置を用いる無菌化を示す。このケースでは、無菌室の中へと供給される包装容器の部分は、自然に飲み口であり、任意選択でボトルの頂部部分（肩部分）の少なくとも一部分である。内部および外部の無菌化は、上に説明したものと同様に行うことが可能である。第１の電子線放射装置は、ボトルのネック開口部の中へと挿入されるのに十分なだけ小さい直径を有する第１の胴部１８ａを有する必要がある。さらに、無菌化されて無菌室の中へと入る外部の部分は、比較的小さいままであることが可能である。ボトルに「ネックリング」などのネックフランジが設けられる場合には、無菌化済みと未無菌化との間の区分は、例えば、ネックリングのレベルに設定され得る、すなわち、ネックリングの上方のねじ山部分が無菌化され、無菌室の中へと入り得る。ところが、ネックリングより下方の部分は、無菌化されないままであり、底部壁の下方であり得る。同様に、本発明は、当然のことながらプラスチックボトルプリフォーム、例えば、ＰＥＴプリフォームの無菌化にも適用可能である。プリフォームの無菌化は、プリフォームが完成ＰＥＴボトルへと吹き込み成形される前に行われる。
【００９８】
説明した実施形態では、両方とも無菌包装に向けられた、第１の部屋が無菌化室として、第２の部屋が無菌室として説明されている。無菌レベルを狙うのではなく、すなわち、商業的な無菌状態を狙うのではなく、パッケージが消毒されるまたは衛生的に処理される別の一実施形態では、第１の部屋は、第２の部屋よりも清潔さが低くてもよく、第２の部屋は、無菌レベルまで清潔でなくてもよい。そのような実施形態では、電子線放射装置によって供給されるドーズは、無菌包装のために使用されるドーズよりも通常少なく、「無菌化する」という語は、この状況では「衛生的に処理する」または「消毒する」と解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００９９】
１０  第１の電子線放射装置
１２  包装容器
１２ａ  スリーブ胴部
１２ｂ  頂部部分
１４  電子発生器
１６  電子線
１８  真空室
１８ａ  第１の胴部、下側部分
１８ｂ  第２の胴部
２０  電子射出窓
２２  カソードハウジング
２４  フィラメント
２６  制御グリッド
２８  電源
２９  第２の接続部
３０  グランド
３２  電源
３４  開口部
３６  第２の電子線放射装置
３８  管状胴部
４０  電子射出窓
４２  電気的接続部
４４  カソード
４６  カソードハウジング
４８  制御グリッド
５０  フィラメント
５２  取り付け手段
５４  端部部分
５６  ドーム型キャップ
５８  管状カバー
６０  第１の部屋、無菌化室
６２  キャリアホイール
６４  第１のコンベア
６６  ホルダ
６８  インフィードホイール
７０  ガイドホイール
７２  包装容器無菌化インフィード位置
７４  包装容器アウトフィード位置
７６  入口領域
７６ａ  第１の端部
７６ｂ  第２の端部
７８  第２の部屋、無菌室
８２  底部壁
８４  スロット
Ｉ  電子雲
ＩＩ  電子雲
ＩＩＩ  電子雲
【図１ａ】
2018083665.tif 000003
【図１ｂ】
2018083665.tif 000004
【図１ｃ】
2018083665.tif 000005
【図２ａ】
2018083665.tif 000006
【図２ｂ】
2018083665.tif 000007
【図２ｃ】
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【図２ｄ】
2018083665.tif 000009
【図２ｅ】
2018083665.tif 000010
【図２ｆ】
2018083665.tif 000011
【図２ｇ】
2018083665.tif 000012
【図３ａ】
2018083665.tif 000013
【図３ｂ】
2018083665.tif 000014
【図３ｃ】
2018083665.tif 000015
【図３ｄ】
2018083665.tif 000016
【図３ｅ】
2018083665.tif 000017
【図３ｆ】
2018083665.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月29日(2018.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を用いて開口包装容器（１２）を無菌化するための無菌化装置であって、
前記包装容器（１２）の開口部（３４）を通して前記包装容器（１２）の少なくとも内部を無菌化するようになされた少なくとも１つの第１の電子線放射装置（１０）を備える第１の部屋（６０）と、
前記包装容器（１２）の外部表面の少なくとも一部分を無菌化するようになされた少なくとも１つの第２の電子線放射装置（３６）と、
を備え、
前記第１の部屋（６０）が、第２の部屋（７８）に向かう入口領域（７６）を有し、前記開口部（３４）を含む包装容器部分が、前記入口領域（７６）を通り、前記第２の部屋（７８）へ入るようになされ、
前記第２の電子線放射装置（３６）は、長手方向中心軸（ｂ）に沿って細長い形状を有する管状胴部（３８）と、前記管状胴部（３８）の内側の真空からの電子に対する出口を提供する電子射出窓（４０）と、カソード（４４）を有し、前記第２の電子放射線装置（３６）から放射された電子雲（ＩＩ、ＩＩＩ）が前記長手方向軸（ｂ）に垂直な面内で実質的に円形の断面を有し、かつ前記電子射出窓（４０）に平行な面内で実質的に長方形又は丸まった断面を有し、
前記第２の電子線放射装置（３６）は、前記電子射出窓（４０）が前記入口領域（７６）に少なくとも実質的に面するように配置され、前記第２の電子線放射装置（３６）が前記入口領域（７６）を通過する前記包装容器部分の少なくとも何らかの外部表面を無菌化するようになされ、
前記第２の電子線放射装置（３６）は、無菌化装置の動作中に、前記電子雲（ＩＩ、ＩＩＩ）が前記入口領域（７６）を覆う照射バリアを形成するように設置され、前記第１の電子線放射装置（１０）から放射された電子雲（Ｉ）が、前記電子雲（ＩＩ、ＩＩＩ）と一時的に接触しかつ部分的に重なって一体となった電子雲を形成し、前記包装容器部分の前記開口部（３４）が前記一体となった電子雲の中に一時的に設置され、
前記第１の電子線放射装置（１０）が、前記包装容器部分が前記第２の部屋（７８）の中へと入る前にまたは入ると同時に内部表面を無菌化するように配置される無菌化装置。
【請求項２】
前記第１の電子線放射装置（１０）および前記包装容器（１２）が、相互の相対的な動きを行うようになされ、前記動きの間に、前記包装容器（１２）の内部無菌化が行われるように、前記第１の電子線放射装置（１０）の一部分が、前記包装容器（１２）の前記開口部（３４）通り一時的に挿入される、請求項１に記載の無菌化装置。
【請求項３】
前記第２の電子線放射装置（３６）の前記電子雲（Ｉ）が、細長く、前記入口領域を定め、前記入口領域は、前記入口領域（７６）を通過する前記包装容器のより大きな外部表面領域が無菌化されるように、前記包装容器（１２）の供給方向に対してかつ前記包装容器の長手方向に対して傾けられる、請求項１又は２に記載の無菌化装置。
【請求項４】
前記第２の部屋（７８）が、スロット（８４）を設けられた底部壁（８２）を有し、前記包装容器（１２）が、前記無菌化した包装容器部分を前記底部壁（８２）の上方に設置しかつ前記包装容器部分の残りを前記底部壁（８２）の下方に設置して前記スロット（８４）に沿って前記第２の部屋（７８）内を移送され、無菌状態ガス流が、動作中に、前記第２の部屋（７８）から前記スロット（８４）に向かう方向に供給される、請求項１から３のいずれか一項に記載の無菌化装置。
【請求項５】
前記無菌化装置は、前記包装容器（１２）が前記第２の電子線放射装置（３６）間を通り得るような方法で、前記電子射出窓（４０）が相互にかつ前記入口領域（７６）に面した状態で、互いに対向して配置された２つの第２の電子線放射装置（３６）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の無菌化装置。
【請求項６】
前記無菌化装置が、前記包装容器（１２）を保持するようになされたホルダ（６６）を備える包装容器コンベア（６４）を備えた包装容器搬送システムを備え、前記包装容器コンベア（６４）が、前記第１の部屋（６０）、前記入口領域（７６）および前記第２の部屋（７８）の両方で包装容器（１２）を移送するために使用される、請求項１から５のいずれか一項に記載の無菌化装置。
【請求項７】
前記包装容器搬送システムは、各包装容器（１２）が第１の電子線放射装置（１０）と位置を合わせられるようになされるように、キャリアホイール（６２）および前記包装容器コンベア（６４）と協働するようになされた回転可能なガイドホイール（７０）を備え、前記ガイドホイール（７０）は、前記包装容器（１２）および前記第１の電子線放射装置（１０）が相互に係合していない第１の位置と、前記第１の電子線放射装置（１０）が前記包装容器（１２）の中へと完全に挿入される第２の位置との間で前記第１の電子線放射装置（１０）に対して前記包装容器（１２）の位置を変えるようになされた包装容器グリッパを設けられる、請求項６に記載の無菌化装置。
【請求項８】
前記包装容器グリッパは、前記包装容器（１２）が前記ホルダ（６６）から離される前記第２の位置へと前記ホルダ（６６）から前記包装容器（１２）を持ち上げ、次に、前記包装容器（１２）を前記第１の位置へと同じ前記ホルダ（６６）の中へと戻るように退避させるようになされる、請求項７に記載の無菌化装置。
【請求項９】
前記相対的な動きは、前記包装容器（１２）が第１の位置から第２の位置へと第１の速度で移動し、第２の位置から第１の位置へと戻るように第２の速度で移動するものであり、前記第２の速度が前記第１の速度よりも遅い、請求項２に記載の無菌化装置。
【請求項１０】
前記無菌化装置が、充填機内に配置され、前記第２の部屋（７８）が、無菌室であり、前記包装容器の中へと内容物を充填するための少なくとも１つの充填ステーションおよび充填の後で前記開口部を密封するための少なくとも１つのステーションを備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の無菌化装置。
【外国語明細書】
2018083665000001.pdf