(57)【要約】【課題】大気圧プラズマを利用して容器の内外面を同時に殺菌する。【解決手段】少なくとも内面側が誘電体にて囲まれた処理槽３内の収容スペースＳに殺菌対象の容器２を配置して該容器２の外周面２ａ及び底面２ｂを誘電体にて覆う。容器２の内部には放電極４を挿入し、容器２の外周面２ａを誘電体を挟んで外周対向電極５で取り囲み、容器２の底面２ｂを誘電体を挟んで底面対向電極６と対向させる。収容スペースＳには所定のガスを導入する。以上の状態で放電極４と外周対向電極５及び底面対向電極６との間に常温常圧下で高電圧パルスを印加して容器２の内外に大気圧プラズマを生じさせる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも内面側が誘電体にて囲まれた処理槽内の収容スペースに、開口部を有する殺菌対象の容器を配置して該容器の外周面及び底面を前記誘電体にて覆い、前記容器の前記開口部から放電極を挿入し、前記容器の外周面を前記誘電体を挟んで外周対向電極で取り囲み、前記容器の前記底面を前記誘電体を挟んで底面対向電極と対向させた状態で、前記放電極と前記外周対向電極及び前記底面対向電極との間に常温常圧下で高電圧パルスを印加して前記容器の内外に大気圧プラズマを生じさせることにより前記容器の内面及び外面を同時に殺菌することを特徴とする容器の殺菌方法。
【請求項２】
前記収容スペースに配置された前記容器の内部及び外部に所定のガスを導入することを特徴とする請求項１に記載の殺菌方法。
【請求項３】
前記高電圧パルスの印加に先立って、前記容器の内面及び外面に水分を付着させることを特徴とする請求項１に記載の殺菌方法。
【請求項４】
前記高電圧パルスの印加に先立って、前記容器の内面及び外面に水分を付着させるとともに、前記収容スペースに配置された前記容器の内部及び外部に所定のガスを導入することを特徴とする請求項１に記載の殺菌方法。
【請求項５】
少なくとも内面側が誘電体にて囲まれた処理槽内の収容スペースに、開口部を有する殺菌対象の容器を配置して該容器の外周面及び底面を前記誘電体にて覆い、前記容器の前記開口部から放電極を挿入し、前記容器の外周面を前記誘電体を挟んで外周対向電極で取り囲み、前記収容スペースに配置された前記容器の内部及び外部に所定のガスを導入した状態で、前記放電極と前記外周対向電極との間に常温常圧下で高電圧パルスを印加して前記容器の内外に大気圧プラズマを生じさせることにより前記容器の内面及び外面を同時に殺菌することを特徴とする容器の殺菌方法。
【請求項６】
前記高電圧パルスの印加に先立って、前記容器の内面及び外面に水分を付着させることを特徴とする請求項５に記載の殺菌方法。
【請求項７】
少なくとも内面側が誘電体にて囲まれた処理槽内の収容スペースに、開口部を有する殺菌対象の容器を配置して該容器の外周面及び底面を前記誘電体にて覆い、前記容器の前記開口部から放電極を挿入し、前記容器の外周面を前記誘電体を挟んで外周対向電極で取り囲み、前記容器の内面及び外面に水分を付着させた状態で、前記放電極と前記外周対向電極との間に常温常圧下で高電圧パルスを印加して前記容器の内外に大気圧プラズマを生じさせることにより前記容器の内面及び外面を同時に殺菌することを特徴とする容器の殺菌方法。
【請求項８】
前記高電圧パルスの印加前後において、前記処理槽の前記容器を出し入れするための開口部を蓋にて狭めることを特徴とする請求項２、４、５、又は６に記載の殺菌方法。
【請求項９】
前記高電圧パルスの印加前に前記ガスを導入し、前記高電圧パルスの印加中は印加前よりも前記ガスの導入流量を減少させることを特徴とする請求項２、４、５、６、又は８に記載の殺菌方法。
【請求項１０】
前記収容スペース内において、前記容器と前記処理槽の内底面との間に前記ガスが流通する隙間が生じるように、少なくとも表面が誘電体にて構成された支持手段にて前記容器を支持することを特徴とする請求項２、４、５、６、８、又は９に記載の殺菌方法。
【請求項１１】
前記容器の内外面に曇が生じるように前記水分を付着させることを特徴とする請求項３、４、６又は７に記載の殺菌方法。
【請求項１２】
前記底面対向電極の外周を前記外周対向電極と一致させ、又は前記外周対向電極よりも外側に位置させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の殺菌方法。
【請求項１３】
前記放電極の前記容器内への挿入範囲の表面に、該挿入範囲の略全域に亘って凹凸を設けることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の殺菌方法。
【請求項１４】
前記挿入範囲の表面を螺旋状に形成して前記凹凸を設けることを特徴とする請求項１３に記載の殺菌方法。
【請求項１５】
内部に殺菌対象の容器の収容スペースが設けられ、該収容スペースに配置される前記容器の外周面及び底面を覆う内面側が誘電体にて構成され、前記誘電体を挟んで前記容器の外周面を取り囲むように外周対向電極が設けられるとともに、前記誘電体を挟んで前記容器の前記底面と対向するように底面対向電極が設けられた処理槽と、
前記収容スペースに配置された前記容器の内部に挿入可能な放電極と、
前記放電極と、前記外周対向電極及び前記底面対向電極との間に高電圧パルスを印加する高電圧パルス印加手段と、
を備えたことを特徴とする容器の殺菌装置。
【請求項１６】
前記収容スペースに配置された前記容器の内部及び外部に所定のガスを導入するガス導入手段を備えたことを特徴とする請求項１５に記載の殺菌装置。
【請求項１７】
前記容器の内面及び外面に水分を付着させる水着装置を備えたことを特徴とする請求項１５に記載の殺菌装置。
【請求項１８】
前記収容スペースに配置された前記容器の内部及び外部に所定のガスを導入するガス導入手段と、前記容器の内面及び外面に水分を付着させる水着装置とを備えたことを特徴とする請求項１５に記載の殺菌装置。
【請求項１９】
内部に殺菌対象の容器の収容スペースが設けられ、該収容スペースに配置される前記容器の外周面及び底面を覆う内面側が誘電体にて構成され、前記誘電体を挟んで前記容器の外周面を取り囲むように外周対向電極が設けられた処理槽と、
前記収容スペースに配置された前記容器の内部に挿入可能な放電極と、
前記収容スペースに配置された前記容器の内部及び外部に所定のガスを導入するガス導入手段と、
前記放電極と前記外周対向電極との間に高電圧パルスを印加する高電圧パルス印加手段と、
を備えたことを特徴とする容器の殺菌装置。
【請求項２０】
前記容器の内面及び外面に水分を付着させる水着装置を備えたことを特徴とする請求項１９に記載の殺菌装置。
【請求項２１】
内部に殺菌対象の容器の収容スペースが設けられ、該収容スペースに配置される前記容器の外周面及び底面を覆う内面側が誘電体にて構成され、前記誘電体を挟んで前記容器の外周面を取り囲むように外周対向電極が設けられた処理槽と、
前記収容スペースに配置された前記容器の内部に挿入可能な放電極と、
前記容器の内面及び外面に水分を付着させる水着装置と、
前記放電極と前記外周対向電極との間に高電圧パルスを印加する高電圧パルス印加手段と、
を備えたことを特徴とする容器の殺菌装置。
【請求項２２】
前記処理槽には、前記容器を出し入れする開口部と、当該開口部を狭める開閉可能な蓋とが設けられていることを特徴とする請求項１６、１８、１９又は２０に記載の殺菌装置。
【請求項２３】
前記収容スペース内において、前記容器と前記処理槽の内底面との間に前記ガスが流通する隙間が生じるように前記容器を支持する、少なくとも表面が誘電体にて構成された支持手段を備えたことを特徴とする請求項１６、１８、１９、２０又は２２に記載の殺菌装置。
【請求項２４】
前記底面対向電極の外周が前記外周対向電極と一致し、又は前記外周対向電極よりも外側に位置していることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の殺菌装置。
【請求項２５】
前記処理槽内に生じる放電現象を外部から観察できるように、前記処理槽の少なくとも一部に透光性を付与したことを特徴とする請求項１５〜２４のいずれか一項に記載の殺菌装置。
【請求項２６】
前記外周対向電極が前記処理槽を構成する誘電体に金属蒸着されていることを特徴とする請求項１５〜２４のいずれか一項に記載の殺菌装置。
【請求項２７】
前記蒸着された前記外周対向電極が透光性を有していることを特徴とする請求項２６に記載の殺菌装置。
【請求項２８】
前記外周対向電極が、前記処理槽を構成する誘電体に対して導電性塗料を塗工することにより形成されていることを特徴とする請求項１５〜２５のいずれか一項に記載の殺菌装置。
【請求項２９】
前記外周対向電極の外側に保護層が設けられていることを特徴とする請求項１５〜２８のいずれか一項に記載の殺菌装置。
【請求項３０】
前記底面対向電極が前記処理槽を構成する誘電体に金属蒸着されていることを特徴とする請求項１５〜１８、及び２４のいずれか一項に記載の殺菌装置。
【請求項３１】
前記蒸着された前記底面対向電極が透光性を有していることを特徴とする請求項３０に記載の殺菌装置。
【請求項３２】
前記底面対向電極が、前記処理槽を構成する誘電体に対して導電性塗料を塗工することにより形成されていることを特徴とする請求項１５〜１８及び２４のいずれか一項に記載の殺菌装置。
【請求項３３】
前記底面対向電極の外側に保護層が設けられていることを特徴とする請求項１５〜１８、３０〜３２のいずれか一項に記載の殺菌装置。
【請求項３４】
前記放電極の前記容器内への挿入範囲の表面には、該挿入範囲の略全域に亘って凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１５〜３３のいずれか一項に記載の殺菌装置。
【請求項３５】
前記挿入範囲の表面が螺旋状に形成されて前記凹凸が設けられていることを特徴とする請求項３４に記載の殺菌装置。
【請求項３６】
前記放電極の前記容器内への挿入範囲が前記容器の内周面に沿った形状に形成されていることを特徴とする請求項１５〜３５のいずれか一項に記載の殺菌装置。
【請求項３７】
内部に殺菌対象の容器の収容スペースが設けられ、該収容スペースに配置される前記容器の外周面及び底面を覆う内面側が誘電体にて構成され、前記誘電体を挟んで前記容器の外周面及び底面の少なくともいずれか一方の面と対向するように対向電極が設けられた大気圧プラズマ殺菌用の処理槽であって、前記対向電極が金属蒸着にて形成されていることを特徴とする殺菌用の処理槽。
【請求項３８】
内部に殺菌対象の容器の収容スペースが設けられ、該収容スペースに配置される前記容器の外周面及び底面を覆う内面側が誘電体にて構成され、前記誘電体を挟んで前記容器の外周面及び底面の少なくともいずれか一方と対向するように対向電極が設けられた大気圧プラズマ殺菌用の処理槽であって、前記対向電極が前記誘電体に対して導電性塗料を塗工することにより形成されていることを特徴とする殺菌用の処理槽。
【請求項３９】
内部に殺菌対象の容器の収容スペースが設けられ、該収容スペースに配置される前記容器の外周面及び底面を覆う内面側が誘電体にて構成され、前記誘電体を挟んで前記容器の外周面及び底面の少なくともいずれか一方と対向するように対向電極が設けられた大気圧プラズマ殺菌用の処理槽であって、前記対向電極の外側に保護層が設けられていることを特徴とする殺菌用の処理槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、包装容器等を大気圧プラズマにより殺菌する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＥＴボトル等の包装容器の内面を殺菌する方法として、殺菌対象の容器の内部にアルゴンガス等の希ガスを導入するとともに放電極を挿入し、容器の外周を誘電体を挟んで対向電極で取り囲み、放電極と対向電極との間に高電圧パルスを印加して容器内に大気圧プラズマを発生させ、そのプラズマ状態のガスを容器と接触させて容器の内面を殺菌する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−６２０４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したプラズマ殺菌方法は専ら容器の内面を対象としているが、容器に内容物を無菌環境で充填する無菌充填機の汚染を防ぐためには、充填機に搬入される容器の内面のみならず外面も殺菌する必要がある。従来、容器の外面殺菌は過酸化水素等の殺菌剤を容器の外面にミスト化して吹き付ける等の方法で行われているが、容器の外面と内面とをそれぞれ異なる方法で殺菌するのは作業工数が増え、設備投資の負担も増えて好ましくない。
【０００５】
そこで、本発明は大気圧プラズマを利用して容器の内外面を同時に殺菌できる方法及び装置、並びにそれらに適した殺菌用の処理槽を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００７】
本発明の第１の殺菌方法においては、少なくとも内面側が誘電体にて囲まれた処理槽（３）内の収容スペース（Ｓ）に、開口部を有する殺菌対象の容器（２）を配置して該容器の外周面（２ａ）及び底面（２ｂ）を前記誘電体にて覆い、前記容器の前記開口部から放電極（４）を挿入し、前記容器の外周面を前記誘電体を挟んで外周対向電極（５）で取り囲み、前記容器の前記底面を前記誘電体を挟んで底面対向電極（６）と対向させた状態で、前記放電極と前記外周対向電極及び前記底面対向電極との間に常温常圧下で高電圧パルスを印加して前記容器の内外に大気圧プラズマを生じさせることにより前記容器の内面及び外面を同時に殺菌する。
【０００８】
この殺菌方法によれば、容器の外周面及び底面のそれぞれが誘電体を挟んで外周対向電極又は底面対向電極と対向するので、放電極と各対向電極との間に高電圧パルスを印加することにより容器の内外に存在するガスがプラズマ化して容器の内面のみならず外周面及び底面もプラズマ化されたガス（以下、プラズマガスと呼ぶことがある。）と接触させることができる。これにより、容器の内面と外面とを同時に効率よく殺菌することができる。
【０００９】
本発明の第１の殺菌方法においては、前記収容スペースに配置された前記容器の内部及び外部に所定のガスを導入してもよい。この態様によれば、容器の内外のプラズマ強度が高くなるので殺菌効果を高めることができる。
【００１０】
また、前記高電圧パルスの印加に先立って、前記容器の内面及び外面に水分を付着させてもよい。水分が付着した状態でプラズマを生じさせることにより殺菌効果をさらに高めることができる。第１の殺菌方法において、水分の付着は容器の内外へのガスの導入と併せて実施してもよい。
【００１１】
本発明の第２の殺菌方法においては、少なくとも内面側が誘電体にて囲まれた処理槽（３）内の収容スペース（Ｓ）に、開口部を有する殺菌対象の容器（２）を配置して該容器の外周面（２ａ）及び底面（２ｂ）を前記誘電体にて覆い、前記容器の前記開口部から放電極（４）を挿入し、前記容器の外周面を前記誘電体を挟んで外周対向電極（５）で取り囲み、前記収容スペースに配置された前記容器の内部及び外部に所定のガスを導入した状態で、前記放電極と前記外周対向電極との間に常温常圧下で高電圧パルスを印加して前記容器の内外に大気圧プラズマを生じさせることにより前記容器の内面及び外面を同時に殺菌する。
【００１２】
この殺菌方法によれば、容器の内外に導入されたガスが高電圧パルスの印加によってプラズマ化し、容器の内面及び外面を満遍なくプラズマガスと接触させてそれらを同時に効率よく殺菌することができる。なお、第２の殺菌方法において容器の底面側を底面対向電極と対向させるか否かは任意である。容器の底面形状によっては、底面対向電極がなくとも容器の底面側にプラズマガスが供給されて殺菌効果が生じることがある。特に、底面に比して外周面が十分に大きい容器（例えばボトル）においてそのような傾向がある。本発明の第２の殺菌方法においても、前記高電圧パルスの印加に先立って前記容器の内面及び外面に水分を付着させてもよい。
【００１３】
本発明の第３の殺菌方法においては、少なくとも内面側が誘電体にて囲まれた処理槽（３）内の収容スペース（Ｓ）に、開口部を有する殺菌対象の容器（２）を配置して該容器の外周面（２ａ）及び底面（２ｂ）を前記誘電体にて覆い、前記容器の前記開口部から放電極（４）を挿入し、前記容器の外周面を前記誘電体を挟んで外周対向電極（５）で取り囲み、前記容器の内面及び外面に水分を付着させた状態で、前記放電極と前記外周対向電極との間に常温常圧下で高電圧パルスを印加して前記容器の内外に大気圧プラズマを生じさせることにより前記容器の内面及び外面を同時に殺菌する。
【００１４】
この殺菌方法によれば、容器の内外に水分を付着させた状態でプラズマを発生させるので、容器の内外で殺菌効果が高まりそれらを同時に効率よく殺菌することができる。なお、第３の殺菌方法においても、容器の底面側を底面対向電極と対向させるか否かは任意である。第２の殺菌方法と同様に、底面対向電極がなくても殺菌効果が生じ得るからである。
【００１５】
以上の殺菌方法において特に容器の内外にガスを導入する場合には、前記高電圧パルスの印加中において、前記処理槽の前記容器を出し入れするための開口部（１１ｂ）を蓋（１２）にて狭めるようにしてもよい。このような蓋を設けることにより、処理槽内に導入されたガスの処理槽外への拡散を抑えてプラズマをより効率よく発生させることができる。
【００１６】
また、前記高電圧パルスの印加前に前記ガスを導入し、前記高電圧パルスの印加中は印加前よりも前記ガスの導入流量を減少させてもよい。高電圧パルスの印加前には比較的大流量でガスを導入して処理槽内に存在するガスを、新たに導入された所望のガスにて迅速に置換することができる。一方、高電圧パルスの印加中はガスの導入流量を減少させることにより、均一なプラズマを安定的に発生させることができる。
【００１７】
さらに、ガスを導入する場合においては、前記収容スペース内において、前記容器と前記処理槽の内底面との間に前記ガスが流通する隙間（１９）が生じるように、少なくとも表面が誘電体にて構成された支持手段（１８；１０ｃ；２０，２１；２２，２３）にて前記容器を支持してもよい。このような隙間を設けることにより、処理槽の内底面側にも十分にガスを導入して殺菌効果を高めることができる。なお、容器と処理槽の内底面との間に隙間を生じさせることができる限りにおいて支持手段の支持形態は問わない。従って、容器と処理槽の内底面との間に支持手段を配置して容器を下から支えるようにしてもよいし、容器の上方に支持手段を配置してその一部で容器を吊り下げ支持してもよい。
【００１８】
本発明の殺菌方法において容器に水分を付着させる場合には、前記容器の内外面に曇が生じるように前記水分を付着させることが望ましい。この程度に水分を付着させることにより殺菌効果を十分に向上させることができる。
【００１９】
本発明の殺菌方法において底面対向電極を設ける場合には、前記底面対向電極の外周（６ａ）を前記外周対向電極と一致させ、又は前記外周対向電極よりも外側に位置させてもよい。この態様によれば、底面対向電極の外周と放電極との間の放電の集中を防止して、外周対向電極及び底面対向電極のそれぞれと放電極との間に均一に放電を生じさせることができる。
【００２０】
本発明の殺菌方法においては、前記放電極の前記容器内への挿入範囲の表面に、該挿入範囲の略全域に亘って凹凸を設けてもよい。放電極の表面に凹凸を設けることにより、放電極の先端における放電の集中を抑え、容器への挿入範囲のほぼ全域において均一な放電を生じさせることができる。前記凹凸は、前記挿入範囲の表面を螺旋状に形成することにより設けることができる。
【００２１】
本発明の第１の殺菌装置（１）は、内部に殺菌対象の容器（２）の収容スペース（Ｓ）が設けられ、該収容スペースに配置される前記容器の外周面（２ａ）及び底面（２ｂ）を覆う内面側が誘電体（１０、１１）にて構成され、前記誘電体を挟んで前記容器の外周面を取り囲むように外周対向電極（５）が設けられるとともに、前記誘電体を挟んで前記容器の前記底面と対向するように底面対向電極（６）が設けられた処理槽（３）と、前記収容スペースに配置された前記容器の内部に挿入可能な放電極（４）と、前記放電極と前記外周対向電極及び前記底面対向電極との間に高電圧パルスを印加する高電圧パルス印加手段（８）とを備えている。
【００２２】
この殺菌装置によれば、放電極を容器内に挿入して放電極と各対向電極との間に高電圧パルスを印加することにより、容器の内外に存在しているガスをプラズマ化し、それにより本発明の殺菌方法を実現して容器の内外面をプラズマにより殺菌することができる。
【００２３】
本発明の第１の殺菌装置においては、前記収容スペースに配置された前記容器の内部及び外部に所定のガスを導入するガス導入手段（７）を備えてもよい。この場合には容器内外のプラズマ強度が高くなるので殺菌効果を高めることができる。
【００２４】
また、前記容器の内面及び外面に水分を付着させる水着装置（３０）を備えてもよい。高電圧パルスの印加に先立って容器の内面及び外面に水分を付着させることにより、殺菌効果をさらに高めることができる。なお、水着装置はガス導入手段と併せて設けてもよい。
【００２５】
本発明の第２の殺菌装置（１）は、内部に殺菌対象の容器（２）の収容スペース（Ｓ）が設けられ、該収容スペースに配置される前記容器の外周面（２ａ）及び底面（２ｂ）を覆う内面側が誘電体（１０、１１）にて構成され、前記誘電体を挟んで前記容器の外周面を取り囲むように外周対向電極（５）が設けられた処理槽（３）と、前記収容スペースに配置された前記容器の内部に挿入可能な放電極（４）と、前記収容スペースに配置された前記容器の内部及び外部に所定のガスを導入するガス導入手段（７）と、前記放電極と前記外周対向電極との間に高電圧パルスを印加する高電圧パルス印加手段（８）とを備えている。
【００２６】
この殺菌装置によれば、容器の内外にガスを導入して高電圧パルスを印加することにより、容器内外のプラズマ強度が高くなるのでそれらを同時に効率よく殺菌することができる。なお、第２の殺菌方法と同様に、第２の殺菌装置においても容器の底面側を底面対向電極と対向させるか否かは任意である。本発明の第２の殺菌装置においても、前記容器の内面及び外面に水分を付着させる水着装置（３０）を備えてもよい。
【００２７】
本発明の第３の殺菌装置は、内部に殺菌対象の容器（２）の収容スペース（Ｓ）が設けられ、該収容スペースに配置される前記容器の外周面（２ａ）及び底面（２ｂ）を覆う内面側が誘電体（１０、１１）にて構成され、前記誘電体を挟んで前記容器の外周面を取り囲むように外周対向電極（５）が設けられた処理槽（３）と、前記収容スペースに配置された前記容器の内部に挿入可能な放電極（４）と、前記容器の内面及び外面に水分を付着させる水着装置（３０）と、前記放電極と前記外周対向電極との間に高電圧パルスを印加する高電圧パルス印加手段（８）とを備えている。
【００２８】
この殺菌装置によれば、水着装置により容器の内外に水分を付着させて電極間に高電圧パルスを印加することにより、容器の内外において高い殺菌効果を発生させてそれらを同時に効率よく殺菌することができる。なお、第３の殺菌方法と同様に、第３の殺菌装置においても、容器の底面側を底面対向電極と対向させるか否かは任意である。
【００２９】
本発明の殺菌装置においてガス導入手段を設ける場合には、前記処理槽には、前記容器を出し入れする開口部（１１ｂ）と、当該開口部を狭める開閉可能な蓋（１２）とがさらに設けられてもよい。この態様によれば、処理槽内に導入されたガスの処理槽外への拡散を防止することができる。
【００３０】
また、前記収容スペース内において、前記容器と前記処理槽の内底面との間に前記ガスが流通する隙間（１９）が生じるように前記容器を支持する、少なくとも表面が誘電体にて構成された支持手段（１８；１０ｃ；２０，２１；２２，２３）を備えてもよい。この場合には、処理槽の内底面側にも十分にガスを導入して殺菌効果を高めることができる。なお、上述した殺菌方法の場合と同様に、本発明の殺菌装置においても、容器と処理槽の内底面との間に隙間を生じさせることができる限りにおいて支持手段の支持形態は問わない。
【００３１】
本発明の殺菌装置において、底面対向電極が設けられている場合には、前記底面対向電極の外周が前記外周対向電極と一致し、又は前記外周対向電極よりも外側に位置してもよい。この場合には、上述したように底面対向電極の外周と放電極との間における放電の集中を抑え、放電極と各対向電極との間に均一に放電を発生させることができる。
【００３２】
本発明の殺菌装置においては、前記処理槽内に生じる放電現象を外部から観察できるように、前記処理槽の少なくとも一部に透光性を付与してもよい。この態様によれば、処理槽の外側にて放電現象に伴う発光スペクトルを解析する等して、処理槽内におけるプラズマの発生状況を把握し、殺菌工程を管理することができる。
【００３３】
本発明の殺菌装置においては、前記外周対向電極が前記処理槽を構成する誘電体に金属蒸着されてもよい。金属蒸着を利用すれば外周対向電極を薄くかつ均一に形成することができる。さらに、外周対向電極を薄く形成することにより、当該外周対向電極に透光性を付与することもできる。この場合には外周対向電極を透かして処理槽内部の放電現象を観察することが可能となる。
【００３４】
また、本発明の殺菌装置においては、前記外周対向電極が、前記処理槽を構成する誘電体に対して導電性塗料を塗工することにより形成されてもよい。
【００３５】
さらに、前記外周対向電極の外側に保護層（２５）が設けられてもよい。これにより、外周対向電極の破損と劣化の防止効果を高めることができる。
【００３６】
本発明の殺菌装置において特に底面対向電極が設けられる場合には、上述した外周対向電極に関する態様を底面対向電極にも適用することができる。すなわち、前記底面対向電極が前記処理槽を構成する誘電体に金属蒸着されてもよく、その蒸着された底面対向電極が透光性を有してもよい。底面対向電極が、前記処理槽を構成する誘電体に対して導電性塗料を塗工することにより形成されてもよい。前記底面対向電極の外側に保護層（２６）が設けられてもよい。
【００３７】
本発明の殺菌装置において、前記放電極の前記容器内への挿入範囲の表面には、該挿入範囲の略全域に亘って凹凸が設けられてもよい。これにより、上述したように放電極の挿入範囲のほぼ全域に均一に放電を生じさせることができる。また、凹凸は前記挿入範囲の表面を螺旋状に形成して設けることができる。
【００３８】
さらに、前記放電極の前記容器内への挿入範囲が前記容器の内周面に沿った形状に形成されてもよい。これにより、容器の断面形状や断面寸法の変化に放電極を合わせて対向電極と放電極との距離の変化を抑えることができ、容器の断面形状や断面寸法の変化に関わらず容器の各部を等しくプラズマガスと接触させることができる。
【００３９】
本発明の第１の処理槽は、内部に殺菌対象の容器（２）の収容スペース（Ｓ）が設けられ、該収容スペースに配置される前記容器の外周面（２ａ）及び底面（２ｂ）を覆う内面側が誘電体（１０、１１）にて構成され、前記誘電体を挟んで前記容器の外周面及び底面の少なくともいずれか一方の面と対向するように対向電極（５及び／又は６）が設けられた大気圧プラズマ殺菌用の処理槽（３）であって、前記対向電極が金属蒸着にて形成されているものである。
【００４０】
また、本発明の第２の処理槽は、内部に殺菌対象の容器（２）の収容スペース（Ｓ）が設けられ、該収容スペースに配置される前記容器の外周面（２ａ）及び底面（２ｂ）を覆う内面側が誘電体（１０、１１）にて構成され、前記誘電体を挟んで前記容器の外周面及び底面の少なくともいずれか一方と対向するように対向電極（５及び／又は６）が設けられた大気圧プラズマ殺菌用の処理槽（３）であって、前記対向電極が前記誘電体に対して導電性塗料を塗工することにより形成されているものである。
【００４１】
さらに、本発明の第３の処理槽は、内部に殺菌対象の容器（２）の収容スペース（Ｓ）が設けられ、該収容スペースに配置される前記容器の外周面（２ａ）及び底面（２ｂ）を覆う内面側が誘電体（１０、１１）にて構成され、前記誘電体を挟んで前記容器の外周面及び底面の少なくともいずれか一方と対向するように対向電極（５及び／又は６）が設けられた大気圧プラズマ殺菌用の処理槽（３）であって、前記対向電極の外側に保護層が設けられているものである。
【００４２】
これらの処理槽はいずれも本発明の殺菌装置に好適に利用できるものである。但し、これらの処理槽の用途は容器の内外面の同時殺菌に限定されず、容器の内面又は外面のみを単独で殺菌する場合にも利用できる。
【００４３】
なお、本発明の殺菌方法及び装置において、各対向電極は必ずしも容器の外周面又は底面を完全に覆う必要はなく、容器の一部に対向電極に覆われていない部分が残ってもよい。但し、対向電極は放電極からみて誘電体に完全に覆われていることが望ましい。換言すれば放電極と対向電極との間には必ず誘電体が挟まれていることが望ましい。
【００４４】
本発明において、容器の外面は容器の外側に露出している面を意味し、外周面は容器の外面のうち容器の側方に向けられた面を意味し、底面は容器の外面のうち容器の底側に向けられた面を意味する。
【００４５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態に係る殺菌装置を示している。殺菌装置１は、内部に殺菌対象の容器２の収容スペースＳが設けられ、該収容スペースＳに配置される容器２の外周面２ａ及び底面２ｂを覆う内面が誘電体にて構成された処理槽３と、収容スペースＳに配置された容器２の内部に挿入可能な放電極４と、処理槽３の誘電体を挟んで容器２の外周面２ａを取り囲むように設けられた外周対向電極５と、処理槽３の誘電体を挟んで容器２の底面２ｂと対向するように設けられた底面対向電極６と、収容スペースＳにガスを導入するガス導入手段としてのガス導入装置７と、放電極４と外周対向電極５及び底面対向電極６との間に高電圧パルスを印加する高電圧パルス印加手段としてのパルス電源８とを備えている。容器２は金属以外の各種の材料にて構成されたものであればよく、ここでは一例としてＰＥＴボトルのように上端に開口部２ｃが設けられ、その開口部２ｃに続いて首部２ｄが設けられたボトル型容器を容器２として想定している。
【００４６】
処理槽３は、容器２を下方から支持するステージ１０と、そのステージ１０上に載置される円筒形の筒状体１１と、蓋としての蓋１２とを備えている。ステージ１０、筒状体１１及び蓋１２はいずれも誘電体製である。外周対向電極５は筒状体１１の外周に、底面対向電極６はステージ１０の下面にそれぞれ密着して配置されることにより処理槽３の一部を構成する。
【００４７】
ステージ１０等を構成する誘電体としては、アクリル樹脂、セラミックス、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル等の各種の誘電性材料を使用してよい。但し、処理槽３内に発生する放電現象を観察するため、少なくとも筒状体１１は放電現象を観察できる程度の透光性を有していることが望ましい。例えば、透明なアクリル樹脂にて筒状体１１を構成すればよい。筒状体１１に代え、又は加えてステージ１０に透光性を付与してもよい。
【００４８】
筒状体１１の直径は容器２を収容可能な最小限の大きさに多少の余裕を加えた程度でよい。なお、筒状体１１の直径を必要以上に大きくすれば、放電極４と外周対向電極５との距離が不必要に増加して放電現象の安定性が損なわれるおそれがある。ステージ１０及び筒状体１１の厚さは、放電極４と対向電極５、６との間に安定した放電を生じさせる範囲で適宜に変更してよい。例えば透明なアクリル樹脂にてステージ１０及び筒状体１１を構成した場合に、それらの厚さは好ましくは０．５ｍｍ〜４０ｍｍの範囲に設定する。
【００４９】
ステージ１０及び蓋１２は筒状体１１の下端及び上端の開口部１１ａ、１１ｂをそれぞれ確実に覆うように筒状体１１よりも大きく形成されている。ステージ１０は適当な支持手段にてさらに支持される。ステージ１０と筒状体１１とは一体化されてもよいし、分離可能であってもよい。蓋１２は筒状体１１に対して開閉可能に取り付けられてもよいし、筒状体１１から分離され、適当な駆動手段により筒状体１１に対して開閉駆動されてもよい。なお、蓋１２は開口部１１ｂを完全に閉じる必要はなく、収容スペースＳからのガスの拡散を妨げるように開口部１１ｂを狭められるものであればよい。図１では、蓋１２に放電極４及びガス導入装置７のガスノズル１５、１６を通すための抜き孔１２ａ、１２ｂが設けられている。これらの抜き孔１２ａ、１２ｂは多少大きめに形成されることにより、置換されるガスを処理槽３外へ排出するためのガス抜き孔として機能する。抜き孔１２ａ、１２ｂとは別にガス抜き用の孔を設けてもよい。
【００５０】
さらに、処理槽３内のステージ１０上には、容器２の底面２ｂとステージ１０の上面（内底面）１０ａとの間にガスが流通する隙間１９が生じるように容器２を支持する支持手段としての複数のスペーサ１８が容器２の周方向に適宜に間隔を空けて配置されている。スペーサ１８はステージ１０と同様に誘電体にて構成されている。スペーサ１８の個数及び大きさは容器２を安定して支持しつつ、容器２の底面２ｂとステージ１０の上面１０ａとの間にガスが十分に回り込める隙間１９が空くように定めることが望ましい。隙間１９の適正範囲は０．１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲が望ましい。スペーサ１８はステージ１０に対して別部材として構成されてもよいし、ステージ１０と一体に設けられてもよい。
【００５１】
放電極４はステンレス等の導電性材料を容器２内に挿入可能な太さの棒状部材に成形してなるものである。放電極４はパルス電源８の正極と接続されて正極として機能する。パルス電源８の負極、外周対向電極５及び底面対向電極６はいずれも接地される。放電極４と外周対向電極５との距離を短縮してなるべく小さいエネルギで放電現象を発生させるため、放電極４の太さは容器２に挿入可能な範囲でなるべく大きく設定することが望ましい。放電極４の長さは容器２に必要十分な深さで挿入できるように定めればよい。放電極４の容器２への挿入量（長さ）は容器２の全高の１／１０〜９／１０の範囲に設定することが好ましい。放電極４の挿入量が容器２の全高の１／１０に満たないと容器２内における放電量が不足し、挿入量が９／１０を超えると底面対向電極６側に放電が集中して容器２の底側が熱変形するおそれがあるとともに、容器２の外面２ａ側にて十分な殺菌効果が得られないおそれがある。
【００５２】
図２（ａ）に放電極４の一部を拡大して示し、同（ｂ）には放電極４のさらに一部を拡大して示す。これらの図から明らかなように、放電極４の容器２内への挿入範囲の全域には一条の螺旋状のねじ山４ａが形成され、それにより放電極４の挿入範囲のほぼ全域に亘って凹凸が設けられている。このように凹凸を設けるのは、放電現象を放電極４の先端に集中させることなく、放電極４の容器２内への挿入範囲のほぼ全長に亘って均一に放電を生じさせるためである。つまり、放電極４においては尖った部分で電界が集中して放電が生じるため、放電極４の容器２への挿入範囲の全域に凹凸を満遍なく設けることにより、放電極４の先端に限らずねじ山１０の頂点から均一に放電を生じさせて容器２の各部で等しい殺菌作用を生じさせることができる。放電極４の先端４ｂはこの部分への放電の集中を避けるべくなるべく平坦に形成することが望ましい。
【００５３】
放電極４に形成されるねじ山４ａのピッチｐは０．０１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲が好ましく、さらには０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲が好ましい。ピッチｐが０．０１ｍｍ未満の場合には凹凸の間隔が狭すぎて均一な放電が得られないおそれがあり、他方、ピッチｐが１０ｍｍを超える場合には凸部が疎らに分布して放電密度が減少する。また、ねじ山４ａの頂角θは５°〜６０°の範囲が好ましく、さらには１０°〜４５°の範囲が好ましい。頂角θが５°未満の場合はねじ山４ａの強度が不足するおそれがあり、頂角θが６０°を超えるとねじ山４ａの頂部からの放電が弱められるおそれがある。
【００５４】
図１に戻って、外周対向電極５は筒状体１１の外周をその全周に亘って取り囲む円筒形状に形成されている。外周対向電極５の上端は収容スペースＳに配置された容器２よりも高く、かつ筒状体１１の上端よりは低い位置にある。外周対向電極５の下端はステージ１０の上面と同一の高さに位置している。但し、外周対向電極５の下端は容器２の底面２ｂよりも幾らか高い位置にあってもよい。
【００５５】
外周対向電極５は導電性の材料（例えばステンレス等の金属）からなる板又は網を筒状体１１の外周に巻き付けることによって形成される。処理槽３の内部における放電現象を観察可能とするため、外周対向電極５は透光性を有することが望ましい。例えば図１の右隅部分に模式的に示したように金属網にて外周対向電極５を構成すれば、その網目を通して放電現象を確認可能な程度の透光性を外周対向電極５に付与することができる。
【００５６】
外周対向電極５は筒状体１１の外周に導電性材料を蒸着して形成してもよい。蒸着によれば電極５を薄く構成し、処理槽３の内部の放電現象を観察できる程度の透光性を外周対向電極５に付与することができる。電極５を形成するために蒸着する材料としては銅、アルミニウム、金、白金等の金属材料、その他各種の導電性材料を使用することができる。また、蒸着に代え、筒状体１１の外周に導電性塗料を塗工して外周対向電極５を形成してもよい。
【００５７】
底面対向電極６も外周対向電極５と同様にしてステージ１０の下面に設けることができる。すなわち、ステージ１０の下面に導電性材料からなる板又は網を配置し、ステージ１０の下面に導電性材料を蒸着し、又はステージ１０の下面に導電性塗料を塗工して底面対向電極６を形成することができる。図３（ａ）に示したように、底面対向電極６はその外周６ａが外周対向電極５よりも外側に位置するか、又は図３（ｂ）に示すようにその外周６ａが外周対向電極５と一致するように設けることが望ましい。図３（ｃ）に示すように底面対向電極６の外周６ａが外周対向電極５よりも内側に位置していると、放電極４と底面対向電極６の外周６ａとの間に放電が集中し、放電極４と外周対向電極５との間に十分な放電が生じないおそれがある。ステージ１０が透光性を有する場合には底面対向電極６にも透光性を与えて処理槽３内部の放電現象を処理槽３の底側から観察可能としてもよい。
【００５８】
図１に示すように、ガス導入装置７は上述したガスノズル１５、１６と、これらのノズル１５、１６に所定のガスを供給するガス供給源１７とを備えている。処理槽３の中心側に配置された第１のガスノズル１５は放電極４と同様に蓋１２の抜き孔１２ａを介して処理槽３内に挿入され、さらにその先端は容器２の内部に挿入される。これにより、ガス供給源１７と第１のガスノズル１５とによって内側導入手段が構成される。一方、蓋１２の外周側に配置された２本の第２のガスノズル１６は蓋１２の抜き孔１２ｂを介して処理槽３内に挿入されている。また、第２のガスノズル１６のそれぞれの先端は容器２の外面側に向けられている。従って、ガス供給源１７と第２のガスノズル１６とによって外側導入手段が構成される。ガス供給源１７は大気圧プラズマの生成に寄与する所定のガスをガスノズル１５、１６に対して供給する。ガス供給源１７からのガスの供給流量は不図示の流量調整弁にて制御可能である。
【００５９】
ガス供給源１７から供給するガスとしては、酸素、水素、窒素、二酸化炭素、空気、アルゴン、及びヘリウムからなる群から選ばれる少なくとも一種類のガスを使用することができる。これらのガスによれば高電圧パルスを印加した際の絶縁破壊電圧を低下させることができて好ましい。上記群から選ばれる２種類以上のガスを混合してガスノズル１５、１６に供給してもよい。その他にもプラズマ生成に寄与する限りにおいて種々のガスを利用してよい。
【００６０】
パルス電源８には例えば電圧３８〜８０ｋＶ、周波数１００〜３０００Ｈｚ（又はｐｐｓ）の高電圧パルスを放電極４と対向電極５、６との間に印加できるものが使用される。但し、パルス電源８の性能は殺菌対象の容器２の大きさや処理槽３の容量に応じて適宜に変更してよい。
【００６１】
殺菌装置１は、その付帯設備として殺菌対象の容器２の内外面に水分を付着させる水着装置を備えている。図４はその水着装置の一例を示している。図４の水着装置３０は、不図示のタンクから水を汲み上げて送り出すポンプ３１と、ポンプ３１から送られた水分を容器２の内部に向かって噴霧する第１のスプレーノズル３２と、ポンプ３１から送られた水分を容器２の外面に向かって噴霧する第２のスプレーノズル３３…３３とを備えている。スプレーノズル３２、３３は、容器２の内外面に均一に水分が付着するように設ける必要がある。
【００６２】
水分は容器２の内外面に曇が生じる程度に供給すればよい。ポンプ３１から供給する水としては不純物を含まない純水が適している。純水を用いた場合、その供給量は容器２の内外面に直径数μｍ程度の水微粒子が付着する程度でよい。例えば容器２が容量５００ｍＬ（ミリリットル）の樹脂製ボトルの場合において、容器２の内面及び外面のいずれに対しても０．０１ｇ〜１０ｇの範囲の純水を供給すればよい。なお、純水に代え、エタノールやアセトン等を含む有機系水溶液や電解質等を含む無機系水溶液を容器２に向かって噴霧してもよい。ノズル３２、３３に代え、ネブライザーを用いて水分を噴霧してもよい。
【００６３】
次に、殺菌装置１を用いた容器２の殺菌方法を説明する。まず、殺菌に先立って図４の水着装置３０により容器２の内外面に水分を付着させる。水分の適正な供給量は上述した通りである。水分の付与後は図５（ａ）に示すように処理槽３の筒状体１１の開口部１１ｂから収容スペースＳに容器２を収容し、続いて図５（ｂ）に示すように蓋１２を被せて開口部１１ｂを閉じるとともに、放電極４、ガスノズル１５、１６を処理槽３内に挿入する。その後、図５（ｃ）に示すようにガスノズル１５、１６から処理槽３にガスを導入する。このとき第１のガスノズル１５から容器２の内部にガスが導入され、第２のガスノズル１６からは容器２の外部にガスが導入され、容器２の内外にそれまで滞留していた空気は蓋１２の抜き孔１２ａ、１２ｂから逐次パージされる。これにより、収容スペースＳにおいて容器２の内外でガスが置換される。また、処理槽３の開口部１１ｂが蓋１２で狭められるので置換されたガスの処理槽３外への拡散を抑え、ガスを処理槽３内に十分に溜めておくことができる。
【００６４】
なお、高電圧パルスを印加する前の段階におけるガスの流量は適宜に定めてよいが、例えば容器２が容量５００ｍＬの樹脂製ボトルの場合には、第１のガスノズル１５からのガス流量を０．１Ｌ／ｍｉｎ．〜１０００Ｌ／ｍｉｎ．の範囲、より好ましくは１０Ｌ／ｍｉｎ．〜４００Ｌ／ｍｉｎ．の範囲に、第２のガスノズル１６からのガス流量を０．１Ｌ／ｍｉｎ．〜１０００Ｌ／ｍｉｎ．の範囲、より好ましくは１０Ｌ／ｍｉｎ．〜４００Ｌ／ｍｉｎ．の範囲にそれぞれ設定するとよい。また、ガスの供給時間は第１のガスノズル１５及び第２のガスノズル１６のいずれにおいても、０．０５秒〜６０秒、より好ましくは０．１秒〜１０秒の範囲に設定するとよい。
【００６５】
以上のようにして処理槽３の内部の空気をガスノズル１５、１６からのガスで置換した後、図５（ｄ）に示すように放電極４と対向電極５、６との間に常温常圧下で高電圧パルスを印加して放電極４と対向電極５、６との間に放電を生じさせ、それにより容器２の内外に存在するガスを電離させて大気圧プラズマを発生させる。これにより、容器２の内外面を同時に殺菌する。パルス電源８から印加する高電圧パルスの範囲は上記の通りである。高電圧パルスの印加を継続する時間は容器２の容量にもよるが、０．１秒〜６０秒、より好ましくは１秒〜１０秒程度でよい。
【００６６】
放電継続中のガスノズル１５、１６からのガス流量は高電圧パルスの印加開始前のガス流量よりも減少させることが望ましい。高電圧パルスの印加前はガスの置換をなるべく早期に完了するためにガス流量が大きく設定されるが、高電圧パルスの印加中にもそのような大流量でガスを供給すれば放電が必要以上に活発化されて容器２の内外面に均一に殺菌効果を生じさせることが困難となるからである。高電圧パルスの印加中のガス流量は放電極４と対向電極５、６との間の特定箇所に偏ってプラズマが生じることなく、放電極４の全周でプラズマが均一に維持される程度の流量に設定することが望ましい。例えば、容量５００ｍＬの樹脂製ボトルの場合、高電圧パルスの印加中は第１のガスノズル１５からのガス流量を０．１Ｌ／ｍｉｎ．〜１０Ｌ／ｍｉｎ．の範囲に、第２のガスノズル１６からのガス流量を０．１Ｌ／ｍｉｎ．〜１０Ｌ／ｍｉｎ．の範囲にそれぞれ設定するとよい。高電圧パルスの印加時間が十分に短い場合には、印加中においてガスの流量を０、すなわちガスの導入を停止してもよい。
【００６７】
以上のようにして容器２を殺菌した後には、放電極４、ガスノズル１５、１６及び蓋１２を取り外して容器２を処理槽３から取り出せばよい。
【００６８】
以上に説明した実施形態はあくまで本発明の一例であって、本発明は各種の形態にて実施してよい。例えば処理槽については、図６に示すように処理槽３を上下に反転させ、容器２の出し入れを下側から行うようにしてもよい。
【００６９】
処理槽３内における容器２の支持構造については例えば図７〜図９に示すような形態で実施してもよい。図７及び図８に示す形態では、ステージ１０の上面１０ａに容器２よりも半径方向に大きい凹部１０ｂを形成し、その凹部１０ｂ内に容器２の底面２ｂを支える複数のリブ１０ｃ…１０ｃを周方向に間隔を空けて設けることによりリブ１０ｃを支持手段として機能させている。この場合には図７に示したように処理槽３の内底面を構成する凹部１０ｂの底面と容器２の底面２ｂとの間に隙間１９が形成される。そして、凹部１０ｂの外周からその隙間１９に矢印Ｇで示すごとくガスが導入される。
【００７０】
図９に示す形態では、容器２よりも大径の網２０の裏面側に脚部２１を設けて支持手段を構成している。この場合には、ステージ１０の上面１０ａに脚部２１を載せ、網２０に容器２の底面２ｂを載せることにより、容器２の底面２ｂと処理槽３の内底面１０ａとの間に隙間１９が生じる。そして、矢印Ｇで示すように網２０を通過して隙間１９にガスが導入される。脚部２１は周方向に間隔を空けて設けられてもよいし、リング状でもよい。
【００７１】
図１０に示す形態では、処理槽３を上下に反転させ、容器２の首部２ｄを把持可能な爪部材２２と、その爪部材２２を蓋１２の内面１２ｃ上に支持する脚部２３とによって支持手段を構成している。この場合には、処理槽３の内底面を構成する蓋１２の内面１２ｃと容器２との隙間１９に、爪部材２２又は脚部２３の隙間から矢印Ｇで示したようにガスを導入することにより、開口部２ｃを取り囲む天面をガスと接触させることができる。
【００７２】
なお、容器２の底面２ｂに例えばペタロイドのような凹凸が付されることにより、容器２の底面２ｂと処理槽３の内底面との間に十分な隙間が生じる場合にはスペーサ１８等の支持手段を省略してもよい。
【００７３】
図１１は、外周対向電極５及び底面対向電極６を保護するため、処理槽３の筒状体１１の外側及びステージ１０の下面側に、外周対向電極５及び底面対向電極６を覆う保護層２５、２６を設けた例である。これらの保護層２５、２６は、筒状体１１及びステージ１０と同じく誘電体にて構成することが望ましい。また、処理槽３の内部における放電現象を観察可能とするため、これらの保護層２５、２６にも透光性を付与することが望ましい。なお、保護層２５、２６のいずれか一方のみを設けてもよい。
【００７４】
放電極４は図２に示したねじ山４ａを有するものに限らない。例えば、図１２に示すように軸４ｂ上に複数の円板状の電極板４ｃを一定ピッチｐで繰り返し設けることにより、放電極４の表面に凹凸を設けてもよい。
【００７５】
さらに、放電極４の容器２内への挿入範囲を、容器２の内周面に沿った形状に形成してもよい。例えば図１３に示すように容器２の内周面２ｅが開口部２ｃに向かって漸次拡大するテーパ面状に形成されている場合、放電極４の外周を容器２の内周面２ｅに倣って漸次拡大させてもよい。
【００７６】
放電極４は棒状又は軸状に形成されたものに限らない。例えば図１４に示すように容器２がその深さに比して開口部分の直径が十分に大きい丼又はボウル型の場合には、放電極４をリング状に形成してこれを容器２に水平に挿入することも可能である。なお、図１３及び図１４の例ではいずれも放電極４の外周を螺旋状に形成しているが、これらの放電極４についても図１２に示したような変形が可能である。
【００７７】
容器２の内外面に対する水着装置３０は図４に示したように、殺菌装置１の処理槽３等とは別設備として設けられるものに限らない。例えば、図１５に示すようにガス供給源１７と処理槽３との間に水を蓄えるタンク３５を設け、ガス供給源１７から送り出されたガスをタンク３５の水中に一旦放出し、タンク３５の液面よりも上方にてガスを回収してこれを処理槽３のガスノズル１５、１６に導くことにより、処理槽３内におけるガスの置換と同時に容器２の内外に水分を付着させてもよい。但し、この場合には放電極４に水分が付着しないようにガス置換後に放電極４を挿入する等の配慮が必要である。
【００７８】
図１６に示したように容器２の内部にガスを導入するための第１のガスノズル１５の内側に放電極４を同軸に配置することにより、放電極４の周囲から容器２の内部にガスを放出するようにしてもよい。この場合、第１のガスノズル１５は蓋１２に取り付けてもよいし、蓋１２以外の適当な手段にて支持してもよい。このような構成によれば、容器２の内部に放電極４及び第１のガスノズル１５を容易に挿入でき、容器２の開口部が狭い場合に特に有利である。また、放電極４及びガスノズル１５をいずれも容器２の中心線上に配置できるので、放電極４と外周対向電極５との距離を容器２の全周において等しく維持しつつ、容器２の内部において中心線上から周囲に均等にガスを拡散させて容器２の内部におけるガスの分布の偏りを防ぐことができる。
【００７９】
その他にも、本発明は適宜の形態で実施できる。容器はＰＥＴボトル等の樹脂製容器に限らず、導電性材料にて構成されていない限りは本発明の殺菌対象に含めることができる。本発明において殺菌効果を高めるためには容器の内外面に対するガスの導入とともに、容器の内外面に水分を付着させることが望ましい。但し、要求される殺菌効果のレベルが低い場合には水分の付着を省略しても十分な殺菌効果が得られることがある。処理槽の筒状体は円筒形に限らず、断面多角形状であってもよい。放電極は複数設けてもよい。
【００８０】
【実施例】
上述した実施形態の殺菌装置を作製してその殺菌効果を評価した。殺菌対象の容器は容量５００ｍｌのＰＥＴボトルとした。殺菌操作は次の通りとした。
【００８１】
（殺菌評価用ボトル）
（１）内面殺菌評価用ボトル
Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｕｂｔｉｌｉｓあるいはＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｎｉｇｅｒの胞子をＰＥＴボトル内面に所定量均一に付着させ内面殺菌評価用ボトルとした。
（２）外面殺菌評価用ボトル
上記胞子の所定量をＰＥＴボトルの外面口部すなわちネジ部，外面胴部および外面底部に１０箇所付着させ外面殺菌評価用ボトルとした。
【００８２】
（基本殺菌条件）
（１）水付着条件
図４の装置を用いて上記殺菌評価用ボトルの内面のみに水を曇る程度に付着させた。
（２）放電条件
図１の装置に水を付着させた殺菌評価用ボトルを設置してボトル内の空気をアルゴン及び窒素の混合ガスで置換した後、以下の条件で高電圧パルスを印加した。
置換ガス：容積比でアルゴン５％，窒素９５％の混合ガスを使用し、ボトル内面に１２０Ｌ／ｍｉｎの流量で０．５秒間導入した。
放電極：直径４ｍｍのステンレス製のらせん状電極を使用し、ボトル底部から５０ｍｍ上方に設置した。
筒状体：内径７８ｍｍ，厚さ５ｍｍのアクリル製円筒
ステージ：厚さ７ｍｍのアクリル板
蓋：放電極挿入孔２０ｍｍおよび２個の外面用ガス導入孔６ｍｍを有する厚さ７ｍｍのアクリル板
外周対向電極：筒状体の上端および下端から５ｍｍを除く全外表面に４００オングストロームのアルミニウム層を蒸着させた。
放電ガス：置換ガスと同一組成の混合ガスを使用し、ボトル内面に５Ｌ／ｍｉｎの流量で導入した。
パルス印加条件：電圧６５ｋＶ，周波数２５００Ｈｚ，放電時間３０秒以下
【００８３】
（培養方法）
放電終了後、殺菌評価用ボトルを装置から取りだし以下の方法で殺菌効果を評価した。
（１）内面殺菌評価
トリプトソーヤブイヨン液体培地約１００ｍｌをボトル内に直ちに注ぎ、予め滅菌処理したキャップをはめて充分振ったのち以下の条件で培養した。
Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｕｂｔｉｌｉｓ  ：３５℃，１０日間
Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｎｉｇｅｒ  ：２５℃，１０日間
（２）外面殺菌評価
菌付けした口部，胴部及び底部を切取り滅菌ビーカーに移し、寒天培地を注いで以下の条件で培養した。
Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｕｂｔｉｌｉｓ  ：標準寒天培地，３５℃，１０日間
Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｎｉｇｅｒ  ：ポテトデキストロース寒天培地，２５℃，１０日間
培養後、下記の式１から殺菌効果Ｄ値を算出した。
【数１】
殺菌効果Ｄ値＝−ｌｏｇ（生存菌数／初発菌数）…式１
【００８４】
（実施例１）
基本条件に加えて、直径９０ｍｍの銅板をステージ下面に密着させて底面対向電極を設置して殺菌テストを行い、殺菌効果Ｄ値の結果を表１に示した。
（実施例２）
実施例１に加えて、ボトル外面の置換ガスとして容積比でアルゴン５％，窒素９５％の混合ガスを１２０Ｌ／ｍｉｎの流量で０．５秒間導入し、さらにボトル外面の放電ガスとして置換ガスと同一組成のガスを５Ｌ／ｍｉｎの流量で導入して殺菌テストを行い、結果を表１に示した。
（実施例３）
実施例１に加えて、図４の装置を用いてボトル外面に水を曇る程度に付着させて殺菌テストを行い、結果を表１に示した。
（実施例４）
実施例２に加えて、図４の装置を用いてボトル外面に水を曇る程度に付着させて殺菌テストを行い、結果を表１に示した。
（実施例５）
基本条件に加えて、ボトル外面の置換ガスとして容積比でアルゴン５％，窒素９５％の混合ガスを１２０Ｌ／ｍｉｎの流量で０．５秒間導入し、さらにボトル外面の放電ガスとして置換ガスと同一組成のガスを５Ｌ／ｍｉｎの流量で導入して殺菌テストを行い、結果を表１に示した。
（実施例６）
実施例５に加えて、図４の装置を用いてボトル外面に水を曇る程度に付着させて殺菌テストを行い、結果を表１に示した。
（実施例７）
基本条件に加えて、図４の装置を用いてボトル外面に水を曇る程度に付着させて殺菌テストを行い、結果を表１に示した。
（実施例８）
放電極が直径４ｍｍのステンレス棒であること以外は実施例４と同様に殺菌テストを行い、結果を表１に示した。
（比較例）
基本条件にしたがって殺菌テストを行い、結果を表１に示した。
【００８５】
【表１】
2004359307.tif 000003
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、放電極と対向電極との間に高電圧パルスを印加することにより容器の内外に大気圧プラズマを発生させ、プラズマ化されたガスと容器の内面と外面とを接触させてそれらの面を同時に効率よく殺菌することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る殺菌装置の要部を示す部分破断断面図。
【図２】放電極に付された凹凸を示す図。
【図３】外周対向電極と底面対向電極との関係を示す図。
【図４】殺菌装置の付帯設備として設けられる水着装置を示す図。
【図５】図１の殺菌装置を使用した殺菌手順を示す図。
【図６】処理槽の他の実施形態を示す図。
【図７】支持手段の他の実施形態を示す図。
【図８】図７のステージを同図の矢印ＶＩＩＩ方向からみた状態を示す図。
【図９】支持手段のさらに他の実施形態を示す図。
【図１０】容器の首部を把持する支持手段の実施形態を示す図。
【図１１】外周対向電極及び底面対向電極の外側に保護層を設けた実施形態を示す図。
【図１２】放電極の他の実施形態を示す図。
【図１３】放電極のさらに他の実施形態を示す図。
【図１４】放電極をリング状に形成した実施形態を示す図。
【図１５】水着装置の他の実施形態を示す図。
【図１６】容器内にガスを導入するノズルの他の実施形態を示す図。
【符号の説明】
１  殺菌装置
２  容器
２ａ  外周面
２ｂ  底面
２ｄ  首部
２ｅ  内周面
３  処理槽
４  放電極
４ａ  ねじ山
４ｂ  軸
４ｃ  円板
５  外周対向電極
６  底面対向電極
６ａ  底面対向電極の外周
７  ガス導入装置（ガス導入手段）
８  パルス電源（高電圧パルス印加手段）
１０  ステージ
１０ｃ  リブ（支持手段）
１１  筒状体
１１ａ、１１ｂ  開口部
１１ｄ  上部筒状体
１１ｅ  下部筒状体
１２  蓋板
１５  第１のガスノズル
１６  第２のガスノズル
１７  ガス供給源
１８  スペーサ（支持手段）
１９  隙間
２０  網（支持手段）
２１  脚部（支持手段）
２２  爪部材（支持手段）
２３  脚部（支持手段）
２５、２６  保護層
３０  水着装置
３２、３３  スプレーノズル
３５  タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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