(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームで包装容器(12)を殺菌するための殺菌デバイスであって、
電子出口窓(20)を有し、前記包装容器(12)の開口(34)を通り前記包装容器(12)内に少なくとも一部分が受け入れられ、前記包装容器と相対移動を実施し、前記包装容器(12)の少なくとも内部を殺菌する少なくとも1つの第1の電子ビームエミッタ(10)と、
前記包装容器(12)を包装容器送込み位置(68)から包装容器送出し位置(70)まで搬送し、前記第1の電子ビームエミッタ(10)が可動となるように配置される回転可能キャリア(64)と、
電子出口窓(40)を有し、前記包装容器(12)が前記包装容器送出し位置(70)に到達する前に、前記包装容器(12)の少なくとも外部を殺菌する少なくとも1つの第2の電子ビームエミッタ(36)と、
前記包装容器(12)が前記包装容器送出し位置(70)から送り出された後、前記キャリア(64)上の前記第1の電子ビームエミッタ（10）が前記包装容器送出し位置（70）から前記包装容器送込み位置(68)に戻る間に、前記第1の電子ビームエミッタ(10)の線量パラメータを測定するセンサデバイスと、
を備える殺菌デバイス。
【請求項２】
電子ビームで包装容器(12)を殺菌するための殺菌デバイスであって、
電子出口窓(20)を有し、前記包装容器(12)の開口(34)を通り前記包装容器(12)内に少なくとも一部分が受け入れられ、前記包装容器と相対移動を実施し、前記包装容器(12)の少なくとも内部を殺菌する少なくとも1つの第1の電子ビームエミッタ(10)と、
電子出口窓(40)を有し、前記包装容器(12)の外部表面を殺菌する少なくとも2つの第2の電子ビームエミッタ(36)と、
前記少なくとも1つの第1の電子ビームエミッタ(10)が共に可動となるように配置される回転可能キャリア(64)と、
前記包装容器(12)の長手方向軸に整列された状態に前記第1の電子ビームエミッタ(10)の長手方向軸を維持しつつ、前記キャリア(64)の回転動作と同期的に前記包装容器(12)を搬送するように構成された包装容器搬送手段と、を備え、
前記2つの第2の電子ビームエミッタ(36)は、前記キャリア(64)の少なくとも部分的に下方に配置され、前記包装容器(12)が間を通過し得るように相互に対向して配置され、相互に対して平行な長手方向中心軸を有し、前記第1の電子ビームエミッタ(10)の前記長手方向軸および前記キャリア(64)の中心シャフトに対してある角度で傾斜された長手方向中心軸を有する、殺菌デバイス。
【請求項３】
前記包装容器搬送手段は、前記包装容器(12)および前記第1の電子ビームエミッタ(10)が相互に係合しない第1の位置と、前記包装容器(12)および前記第1の電子ビームエミッタ(10)が相互に完全に係合する第2の位置との間で前記第1の電子ビームエミッタ(10)に対して前記包装容器(12)を変位させるように構成される、請求項2に記載の殺菌デバイス。
【請求項４】
前記キャリア(64)は、包装容器送込み位置(68)および包装容器送出し位置(70)を備え、
前記包装容器搬送手段は、前記包装容器送込み位置(68)から前記包装容器送出し位置(70)に包装容器(12)を搬送すると、同時に前記第1の位置から前記第2の位置へおよび前記第1の位置に戻るように前記第1の電子ビームエミッタ(10)に対して前記包装容器(12)を変位させ、それにより前記包装容器(12)の前記内部を殺菌するように構成される、請求項3に記載の殺菌デバイス。
【請求項５】
2つ以上の第1の電子ビームエミッタ(10)が前記キャリア(64)の外周部に均等に分配される、請求項1から4のいずれか一項に記載の殺菌デバイス。
【請求項６】
前記包装容器(12)が間を通過し得るように相互に対向して配置され、かつ前記包装容器に対面する電子出口窓を有する2つの第2の電子ビームエミッタ(36)を備え、前記2つの第2の電子ビームエミッタ(36)は、相互に平行な長手方向中心軸を有し、前記2つの第2の電子ビームエミッタの一方が、前記キャリア(64)の中心シャフト(66)にまたはその近傍に位置決めされ、他方の第2の電子ビームエミッタが、前記キャリア(64)の外周部の近傍に配置される、請求項1から5のいずれか一項に記載の殺菌デバイス。
【請求項７】
前記2つの第2の電子ビームエミッタ(36)は、前記包装容器(12)が前記送出し位置(70)に到達する前に前記外部殺菌が実施されるように、前記キャリア(64)に対して配置される、請求項6に記載の殺菌デバイス。
【請求項８】
前記包装容器(12)の前記内部殺菌は、前記第1の電子ビームエミッタ(10)の電子雲(III)が前記少なくとも1つの第2の電子ビームエミッタ(36)の電子雲(I、II)に少なくとも部分的に重畳し、前記電子雲(I、III)が結合された電子雲を共に形成するように、前記包装容器(12)が前記少なくとも1つの第2の電子ビームエミッタ(36)を通過するときに完了し、前記包装容器の前記開口(34)は、前記結合された雲(I、III)内に少なくとも一時的に位置決めされる、請求項1から7のいずれか一項に記載の殺菌デバイス。
【請求項９】
前記第1の電子ビームエミッタ(10)は、前記包装容器搬送手段が前記包装容器(12)と接触状態になる前か、または前記包装容器搬送手段が前記包装容器を解放するときに、前記包装容器(12)と前記包装容器搬送手段との間の任意の相互接触表面を少なくとも殺菌するように構成されることになる、請求項１から8のいずれか一項に記載の殺菌デバイス。
【請求項１０】
1つまたは複数の第2の電子ビームエミッタ(36)が、前記キャリア(64)の近傍に配置され、前記電子出口窓(40)は、前記キャリア(64)の中心の方向を向き、前記包装容器搬送手段は、少なくとも前記1つまたは複数の第2の電子ビームエミッタ(36)の通過時に各包装容器(12)をそれ自体の軸を中心として回転させるように構成される、請求項1から9のいずれか一項に記載の殺菌デバイス。
【請求項１１】
少なくとも2つの第2の電子ビームエミッタ(36)が、前記包装容器(12)がそれらの間を通過し得るように、および前記包装容器(12)が前記第1の電子ビームエミッタ(10)といかなる係合状態にもないときに前記外部殺菌が実施されるように、電子出口窓(40)が相互に対向する状態で配置される、請求項1から9のいずれか一項に記載の殺菌デバイス。
【請求項１２】
前記包装容器(12)が間を通過し得るように相互に対向して配置された2つの第2の電子ビームエミッタ(36)を備え、前記2つの第2の電子ビームエミッタ(36)は、相互に対して平行な長手方向中心軸を有するが、前記2つの第2の電子ビームエミッタ(36)は、前記キャリア(64)の少なくとも部分的に下方に位置決めされ、前記第1の電子ビームエミッタ(10)の前記長手方向軸および前記キャリア(64)の中心シャフトに対してある角度で傾斜された長手方向中心軸を有する、請求項1に記載の殺菌デバイス。
【請求項１３】
電子ビームで包装容器を殺菌するための方法であって、
第1の電子ビームエミッタ(10)が配置された回転可能キャリア(64)を回転させ、前記包装容器 (12)を包装容器送込み位置(68)と包装容器送出し位置(70)を通過させるステップと、
前記包装容器送込み位置(68)から前記包装容器送出し位置(70)まで前記包装容器が通過している間に、少なくとも1つの第1の電子ビームエミッタで前記包装容器の内部を殺菌するステップと、
前記包装容器送込み位置(68)から前記包装容器送出し位置(70)まで前記包装容器が通過している間に、少なくとも1つの第2の電子ビームエミッタで前記包装容器の外部を殺菌するステップと、
前記包装容器が前記送出し位置(70)から送り出された後、前記第1の電子ビームエミッタ（10）が前記送出し位置（70）から前記送込み位置(68)に戻る間に、前記第1の電子ビームエミッタ(10)の線量パラメータを測定するステップと、
を含み、
電子出口窓を備える前記第1の電子ビームエミッタの少なくとも一部分が前記包装容器の開口を通り前記包装容器内に受けられるように、前記第1の電子ビームエミッタおよび前記包装容器が相互に対する相対移動を実施するように構成された、前記包装容器の前記内部殺菌が実施され、
前記包装容器が、前記少なくとも1つの第2の電子ビームエミッタの電子出口窓を通過するように構成された、前記包装容器の前記外部殺菌が実施される、方法。
【請求項１４】
前記第1の電子ビームエミッタ(10)から放出された電子雲(III)が、前記少なくとも1つの第2の電子ビームエミッタ(36)から放出された電子雲(I、II)に部分的に重畳し、前記電子雲(I、III)が結合された電子雲を共に形成するように、前記内部殺菌を完了させるステップを含む、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記結合された雲内に前記包装容器の前記開口を少なくとも一時的に位置決めするステップを含む、請求項14に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビームにより包装容器を殺菌するための照射デバイスに関する。また、本発明は、方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品業界では、紙または板紙の芯層と例えばポリマー材料またはアルミニウムフォイルなどの1つまたは複数のバリア層とを備える包装ラミネートから製造された包装容器内に液体食品製品および部分的液体食品製品を包装することが通常行われている。
【０００３】
ますます一般化しつつある包装タイプは、上述の包装ラミネートの包装ブランクが形成されスリーブとして封着される、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、熱可塑性材料の最上面がスリーブ端部部分に直接的に射出成形された一方の端部で閉じられる。包装ラミネートシートは、包装ラミネートの格納リールから切断され得る。
【０００４】
最上面が完成すると、包装容器は、依然として開いている底部を通して製品で充填されることが可能な状態になり、次いで封止され、最終的に折り込まれる。充填動作の実施前に、包装容器は処理される。配送および保管が冷蔵温度で行われる場合には、包装容器は消毒されるが、配送および保管が周囲温度で行われる場合には、包装容器は殺菌される、すなわち無菌処理されたものである必要がある。充填可能状態の包装容器を殺菌する従来の方法は、好ましくは気相の過酸化水素を使用する。
【０００５】
かかる包装容器を殺菌する別の方法は、電子ビームエミッタから放出される低電圧電子ビームによりこれを照射する。充填可能状態の包装容器を電子ビームで線状照射する一例が、国際特許出願WO2005/002973に開示されている。この電子ビームエミッタは、電子出口窓が遠位端部の一方に位置決めされた円筒状のものである。包装容器は、殺菌サイクル時に電子ビームエミッタを囲むように引き上げられる。これらの例ではPETボトルである包装容器の照射の他の例は、例えばWO2011/011079およびEP2371397などに記載されている。これらのシステムでは、ボトルのネック部分に通過させるのに十分な小ささの直径を有するエミッタが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第2005/002973号パンフレット
【特許文献２】国際公開第2011/011079号パンフレット
【特許文献３】欧州特許第2371397号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電子ビームで包装容器を殺菌するための殺菌デバイスに関する。前記殺菌デバイスは、包装容器の少なくとも内部を殺菌するように構成された少なくとも1つの第1の電子ビームエミッタと、前記包装容器の少なくとも外部を殺菌するように構成された少なくとも1つの第2の電子ビームエミッタとを備える。電子出口窓を備える第1の電子ビームエミッタの少なくとも一部分が包装容器の開口を通り包装容器内に受けられるように、第1の電子ビームエミッタおよび包装容器が相互に対する相対移動を実施するように構成された、包装容器の内部殺菌が実施される。包装容器が、少なくとも1つの第2の電子ビームエミッタの電子出口窓を通過するように構成された、包装容器の外部殺菌が実施される。
【０００８】
1つまたは複数の実施形態では、この殺菌デバイスは、少なくとも1つの第1の電子ビームエミッタが共に可動となるように配置されることになる回転可能キャリアを備え、包装容器の長手方向軸に整列された状態に第1の電子ビームエミッタの長手方向軸を維持しつつ、キャリアの回転動作と同期的に包装容器を搬送するように構成された包装容器搬送手段を備える。
【０００９】
1つまたは複数の実施形態では、包装容器搬送手段は、包装容器および第1の電子ビームエミッタが相互に係合しない第1の位置と、包装容器および第1の電子ビームエミッタが相互に完全に係合する第2の位置との間で第1の電子ビームエミッタに対して包装容器を変位させるように構成される。
【００１０】
1つまたは複数の実施形態では、キャリアは、包装容器送込み位置および包装容器送出し位置を備え、前記包装容器搬送手段は、包装容器送込み位置から包装容器送出し位置に包装容器を搬送すると、同時に第1の位置から第2の位置へおよび第1の位置に戻るように第1の電子ビームエミッタに対して包装容器を変位させ、それにより包装容器の内部を殺菌するように構成される。
【００１１】
1つまたは複数の実施形態では、2つ以上の第1の電子ビームエミッタが、キャリアの外周部に均等に分配される。
【００１２】
1つまたは複数の実施形態では、殺菌デバイスは、包装容器が間を通過し得るように相互に対向して配置され、かつ包装容器に対面する電子出口窓を有する2つの第2の電子ビームエミッタを備える。これらの2つの第2の電子ビームエミッタは、相互に平行な長手方向中心軸を有し、2つの第2の電子ビームエミッタの一方が、キャリアの中心シャフトにまたはその近傍に位置決めされ、他方の第2の電子ビームエミッタが、キャリアの外周部の近傍に配置される。
【００１３】
1つまたは複数の実施形態では、殺菌デバイスは、包装容器が間を通過し得るように相互に対向して配置された、2つの第2の電子ビームエミッタを備える。これらの2つの第2の電子ビームエミッタは、相互に平行な長手方向中心軸を有し、2つの第2の電子ビームエミッタの一方が、その長手方向中心軸がキャリアの中心シャフトに整列された状態に位置決めされ、他方の第2の電子ビームエミッタが、キャリアの外周部の近傍に配置される。
【００１４】
1つまたは複数の実施形態では、2つの第2の電子ビームエミッタは、包装容器が送出し位置に到達する前に外部殺菌が実施されるように、キャリアに対して配置される。
【００１５】
1つまたは複数の実施形態では、包装容器の内部殺菌は、第1の電子ビームエミッタの電子雲が少なくとも1つの第2の電子ビームエミッタの電子雲に少なくとも部分的に重畳し、前記電子雲が結合された電子雲を共に形成するように、包装容器が少なくとも1つの第2の電子ビームエミッタを通過するときに完了する。
【００１６】
1つまたは複数の実施形態では、包装容器の開口は、結合された雲内に少なくとも一時的に位置決めされる。
【００１７】
1つまたは複数の実施形態では、前記第1の電子ビームエミッタは、前記包装容器搬送手段が包装容器と接触状態になる前か、または包装容器搬送手段が包装容器を解放するときに、包装容器と前記包装容器搬送手段との間の任意の相互接触表面を少なくとも殺菌するように構成されることになる。
【００１８】
1つまたは複数の実施形態では、1つまたは複数の第2の電子ビームエミッタが、キャリアの近傍に配置され、電子出口窓は、キャリアの中心の方向を向き、包装容器搬送手段は、前記1つまたは複数の第2の電子ビームエミッタの通過時に各包装容器をそれ自体の軸を中心として回転させるように構成される。
【００１９】
1つまたは複数の実施形態では、少なくとも2つの第2の電子ビームエミッタが、包装容器がそれらの間を通過し得るように、および包装容器が第1の電子ビームエミッタといかなる係合状態にもないときに外部殺菌が実施されるように、電子出口窓が相互に対向する状態で配置される。
【００２０】
1つまたは複数の実施形態では、殺菌デバイスは、包装容器のキャップを殺菌するための追加の第1の電子ビームエミッタを備える。
【００２１】
1つまたは複数の実施形態では、中間包装容器搬送手段が、送出し位置で包装容器を受け、キャップ殺菌が実施され得るように追加の第1の電子ビームエミッタの電子出口窓に包装容器を通過させて搬送するように構成される。
【００２２】
1つまたは複数の実施形態では、殺菌デバイスは、包装容器が間を通過し得るように相互に対向して配置された2つの第2の電子ビームエミッタを備え、2つの第2の電子ビームエミッタは、相互に対して平行な長手方向中心軸を有するが、2つの第2の電子ビームエミッタは、キャリアの少なくとも部分的に下方に位置決めされ、第1の電子ビームエミッタの長手方向軸およびキャリアの中心シャフトに対してある角度で傾斜された長手方向中心軸を有する。
【００２３】
1つまたは複数の実施形態では、殺菌デバイスは充填機内に配置される。
【００２４】
また、本発明は、充填機において電子ビームで包装容器を殺菌するための方法に関する。この方法は、少なくとも1つの第1の電子ビームエミッタで包装容器の少なくとも内部を殺菌するステップと、少なくとも1つの第2の電子ビームエミッタで前記包装容器の少なくとも外部を殺菌するステップとを含む。電子出口窓を備える第1の電子ビームエミッタの少なくとも一部分が包装容器の開口を通り包装容器内に受けられるように、第1の電子ビームエミッタおよび包装容器が相互に対する相対移動を実施するように構成された、包装容器の内部殺菌が実施され、包装容器が少なくとも1つの第2の電子ビームエミッタの電子出口窓を通過するように構成された、包装容器の外部殺菌が実施される。
【００２５】
1つまたは複数の実施形態では、この方法は、第1の電子ビームエミッタから放出された電子雲が少なくとも1つの第2の電子ビームエミッタから放出された電子雲に部分的に重畳し、前記電子雲が結合された電子雲を共に形成するように、内部殺菌を完了させるステップを含む。
【００２６】
1つまたは複数の実施形態では、この方法は、結合された雲内に包装容器の開口を少なくとも一時的に位置決めするステップを含む。
【００２７】
1つまたは複数の実施形態では、これらのステップは充填機内で実施される。
【００２８】
以下、添付の非常に概略化された図面を参照として本発明の実施形態をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１ａ】完全に係合された殺菌位置にある、包装容器と包装容器の内部を殺菌するための例示の第1の電子ビームエミッタとを示す図である。
【図１ｂ】代替的な包装容器と第1の電子ビームエミッタとを示す図である。
【図１ｃ】第1の電子ビームエミッタとその電子雲とを示す図である。
【図２ａ】包装容器の外部を殺菌するための第2の電子ビームエミッタの斜視図である。
【図２ｂ】図2aの電子ビームエミッタで使用され得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】相互に対向して配置されている2つの第2の電子ビームエミッタとそれらの電子雲とを示す図である。
【図２ｅ】2つの第2の電子ビームエミッタ間の境界領域のボリュームを示す図である。
【図２ｆ】相互に対して傾斜されている電子出口窓を有する2つの第2の電子ビームエミッタを示す図である。
【図３ａ】2つの包装容器と共に本発明の照射デバイスの第1の実施形態を示す斜視図である。
【図３ｂ】図3aの照射デバイスの上面図である。
【図４ａ】いくつかの包装容器と共に本発明の照射デバイスの第2の実施形態を示す斜視図である。
【図４ｂ】図4aの照射デバイスの上面図である。
【図５ａ】本発明の照射デバイスの第3の実施形態の上面図である。
【図５ｂ】いくつかの包装容器と共に図5aの照射デバイスを示す斜視図である。
【図６ａ】いくつかの包装容器と共に本発明の照射デバイスの第4の実施形態を示す上面図である。
【図６ｂ】図6aの照射デバイスの斜視図である。
【図７ａ】いくつかの包装容器と共に本発明の照射デバイスの第5の実施形態を示す上面図である。
【図７ｂ】図7aの照射デバイスの斜視図である。
【図８ａ】1つの包装容器と共に本発明の照射デバイスの第6の実施形態を示す斜視図である。
【図８ｂ】第6の実施形態の境界領域を通過する包装容器の移動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下では、および図1aを参照として、充填可能状態の包装容器12の内部を殺菌するための例示の第1の電子ビームエミッタ10と、電子ビーム殺菌のコンセプトとを簡単に説明する。
【００３１】
電子ビームエミッタ10は、経路に沿って実質的に円形の電子ビーム16を放出するための電子発生器14を備える。電子発生器14は、気密封止された真空チャンバ18内に封入される。前記真空チャンバ18は、電子出口窓20を備える。
【００３２】
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。任意には、電子発生器14は、制御格子26をさらに備える。使用時には、電子ビーム16が、フィラメント24を加熱することにより発生される。電流がフィラメント24に送られると、フィラメント24の電気抵抗により、フィラメントは約2000℃の温度まで加熱される。この加熱により、フィラメント24は電子雲を放出する。これらの電子は、カソードハウジング22と出口窓20(アノードとなる)との間の高電位差により電子出口窓20に向かって加速される。さらに、電子は、電子出口窓20を通過し、標的エリア、すなわちこの場合には包装容器12の内部に向かい続ける。
【００３３】
この高電位差は、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り、および真空チャンバを接地30に接続することなどにより生じる。また、フィラメントは第2の接続部29を必要とする。第1の電子ビームエミッタ10は、電圧が300kV未満である場合には、一般的に低電圧電子ビームエミッタと呼ばれる。本開示の設計では、加速電圧は約95kVである。この電圧により、結果として各電子に関して95keVの運動(動力)エネルギーが得られる。しかし、例えば75〜150kVの間などの別の電圧を選択することが可能である。制御格子26にも電位を印加することにより、電子放出がさらに制御され得る。別個のおよび可変的な電位が制御格子26に印加されると、発生した電子ビームの能動成形のために制御格子26を使用することが可能となる。これらを目的として、制御格子26は、別個の電源32に電気的に接続されてもよい。
【００３４】
フィラメント24は、タングステンから作製され得る。フィラメント24と複数の開口を備えた電子ビーム出口窓20との間に配置された格子26は、より均一なビームへと電子ビーム16を拡散させるために、および標的エリアに向かって電子ビーム16を合焦させるために使用される。
【００３５】
エミッタ10は、既述のように、電子出口窓20をさらに備える。窓20は、例えばチタンなどの金属フォイルから作製され得ると共に、約4〜12μmの厚さを有し得る。アルミニウムまたは銅から形成された支持ネット(図示せず)が、真空チャンバ18内部からフォイルを支持する。電子は、出口窓20を通り真空チャンバ18から出ていくことになる。
【００３６】
この実施形態では、真空チャンバ18は、実質的に円形の断面を有する2つの円筒体18a、18bから構成される。第1の円筒体18aの端部は、電子出口窓20を備える。前記第1の円筒体18aの直径は、充填可能状態の包装容器12内に挿入されるのに十分な小ささであり、前記第1の円筒体の断面は、包装容器12の開口34を通り案内され得るように寸法設定される。第2の円筒体18bは、電子ビーム発生器14を備え、前記第2の円筒体18bの直径は、第1の円筒体18aよりも大きい。放出される電子ビーム16の直径は、エミッタ10内部に依然としてある間、第1の円筒体18aの直径よりも小さい。
【００３７】
図1aでは、包装容器の開口34は、開口底端部であり、これは、充填後には封止され折り込まれて実質的に平坦な底部表面を形成する。しかし、第1の電子ビームデバイスを受けるための開口は、他の実施形態では包装容器の頂部に配置されて、包装容器のネックまたは注ぎ口部分を構成してもよい点を理解されたい。図1bはそれを図示する。ネックまたは注ぎ口部分は、充填後に例えばねじキャップなどにより封止される。
【００３８】
第1の電子ビームエミッタ10は、電子雲IIIを発生させるように構成される。電子雲IIIの断面が、図1cで破線IIIにより示される。この断面形状は、図示されるように円形であるか、または液滴形状である。電子雲は、軸aを中心とした軸対称であり、それにより雲のボリュームは、球状(または液滴形状)となる。
【００３９】
典型的には、上述のタイプの第1の電子ビームエミッタ10の場合に、この電子雲IIIの境界における空気中の線量率は、約1000〜1600kGy/sである。電子雲の中心では、線量率はより高い。第1の電子ビームエミッタ10のエネルギーは、利用可能な殺菌時間と包装容器サイズおよび形状とに整合される必要がある。破線III内では、電子ビームは、所定の最大速度で通過して移動する任意の微生物物質を殺すのに十分なエネルギーを少なくとも有するべきである。
【００４０】
図2aは、包装容器12の外部を殺菌するための例示の気密封止された第2の電子ビームエミッタ36の斜視図である。この図の目的は、単にエミッタの基本構成要素を示すことであって、この目的は、真の構造図を提示することでもまたは本発明をいかなる他の方法で限定することでもない点を強調しておく。
【００４１】
電子ビームエミッタの主要構成要素は、管状体38であり、これは、細長形状を有する。電子出口窓40が、管状体38内部の真空からの電子の出口を与える。さらに、出口窓40は、本発明には無関係であるが、電子に出口窓を与えると共に管状体38内部の真空を保持する目的を有するサブアセンブリを備える。管状体38の近位端部は、電気接続部42を備えるアセンブリを備える。
【００４２】
図2bは、管状体38のない第2の電子ビームエミッタ36を示し、カソード44が、図示される。カソード44は、カソードハウジング46を備え、これは、図2cの非常に概略的な断面でさらに図示される。カソードハウジング46は、半環状シェルとして形成され、その開口側は、制御格子48により覆われる。カソードハウジング46の環状シェルの内部には、カソードハウジング46の近位端部からその遠位端部まで延在する1つまたは複数のフィラメント50(図2cを参照)が配置される。使用時には、電子ビームが、電流を使用してフィラメント50を加熱することにより、およびカソードハウジング46と出口窓40(アノードとなる)との間の高電位差により電子出口窓40に向かって電子を加速させることにより発生される。この高電位差は、例えばカソードハウジングを電源に接続することにより、および接地に管状体を接続することなどにより生じる。制御格子48にも電位を印加することにより、電子放出はさらに制御され得る。これは、別個の電源に制御格子48を接続することによって達成され得る。
【００４３】
第2の電子ビームエミッタ36は、約95kVの加速電圧を有する。この電圧により、結果として各電子にて95keVの運動(動力)エネルギーが得られる。しかし、例えば75〜150kVの間などの別の電圧を選択することが可能である。
【００４４】
制御格子48は、電子を通過させるためのあるパターンの開口または貫通穴を備える平坦穿孔表面を備える。制御格子48を担持するカソードハウジング46の開口側は、自明の理由により電子出口窓40に対面しているべきである。カソードハウジング46および制御格子48は、装着手段52により一体的に取り付けられる。カソードハウジング46と格子48との間の電位に差がある場合には、前記装着手段52は、好ましくは電気断路要素である。制御格子48の長手方向自由端部部分54は、相互に向かう方向に、すなわち長手方向端部部分の延長部に対して垂直である横方向に曲げられて、電子ビーム成形電極を形成するためにバルジ状形状を形成する。かかる電極は、時として「ウェーネルト」電極と呼ばれる。バルジ状形状は、電子ビームエミッタの性能に利益をもたらすために平滑な予測可能な電場の発生を支援する。これらは、電子が実質的に直角で、すなわち出口窓40の面に対して実質的に垂直な方向にて出口窓40に衝突するように電場の成形を補助する。
【００４５】
既述のカソードは、図2bに示すように電子ビームエミッタ内に嵌められる。カソードハウジング46の近位端部および遠位端部は、フィラメント50用の電気接続部および物理的懸吊部を備える。この遠位端部にて、この構成体は、内部に収容されるかまたはドーム形状キャップ56で覆われる。その近位端部にて、カソードハウジング46は、細長本体に懸吊され、この懸吊部は、環状カバー58により包囲される。
【００４６】
図2dでは、相互に対向側に配置された2つの第2の電子ビームエミッタ36が示される。動作時に第2の電子ビームエミッタ36のそれぞれによって発生される電子ビームは、結合された電子雲Iを形成する。その電子雲の断面の境界が、図中の破線Iで図示される。第2の電子ビームエミッタ36のそれぞれの電子雲は、IIで示される。各雲IIは、実質的に円形の断面を有する。結合された電子雲Iは、2つの電子ビームエミッタ36の電子出口窓40間の境界領域60を少なくとも満たす。前記境界領域60は、図2eに示す3次元ボリュームにより図示される。電子雲Iは、前記境界領域60のボリュームを少なくとも覆うのに十分な大きさのボリュームを形成し、雲Iは、図2eのボリュームを少なくとも満たす。より長い辺は、第2の電子ビームエミッタ36の電子出口窓40の長手方向延在部とほぼ同じ大きさとなる。電子雲Iの境界内では、電子ビームは、包装容器の速度と同一の平均速度で境界領域を通過して移動する、または同じ境界領域を通過して移動する任意の微量子もしくは空気流の速度と同一の平均速度で境界領域を通過して移動する任意の微生物物質を殺すのに少なくとも十分なエネルギーを有する。典型的には、上述のタイプの第2の電子ビームエミッタ36の場合に、電子雲IIの境界における空気内の線量率は、約400〜800kGy/sである。電子雲I、IIの中心では、線量はより高い。境界領域60のサイズおよび第2の電子ビームエミッタ36のエネルギーは、電子雲Iが境界領域60を少なくとも覆うように、および電子雲Iの最小線量率が選択された最大速度で境界領域60を通過する任意の微生物粒子を殺すのに十分なものとなるように、各用途に対して整合される必要がある。
【００４７】
図2dに示す構成では、第2の電子ビームエミッタ36は、それらの電子ビーム出口窓40同士が相互におよび境界領域60に対面する状態で、相互に対向して配置される。電子出口窓40の面は相互に平行である。代替的な構成では、電子出口窓40の面は相互に対して若干傾斜される。かかる構成の一例が図2fに示される。角度αが、2つの電子出口窓40間に形成される。
【００４８】
図3aおよび図3bでは、本発明の照射デバイス62の第1の実施形態が示される。これは、包装容器12の内部殺菌に使用されるタイプの複数の第1の電子ビームエミッタ10を備える。かかる第1の電子ビームエミッタ10は、図1aを参照として上述した。
【００４９】
この第1の実施形態では、6つの第1の電子ビームエミッタ10が回転可能キャリア64に設けられる。他の実施形態では、第1のエミッタ10の個数は異なってもよく、例えばその個数は、用意される空間おび充填機の速度に応じて4〜20の範囲であることが可能である。
【００５０】
この実施形態では、回転可能キャリア64は、ホイール型であり、中心シャフト66を中心として回転可能である。回転の方向が矢印Rで示され、その回転動作は継続的である。第1のエミッタ10は、キャリア64の周囲に均等に分散され、キャリア64の回転時にそれと共に搬送されることとなるようにキャリア64に固定される。
【００５１】
照射デバイス62は、キャリア送込み位置68からキャリア送出し位置70へとキャリア回転動作と同期的におよび第1の電子ビームエミッタ10と整列して包装容器12を搬送するように構成された、図示しない第1の包装容器搬送手段をさらに備える。この実施形態では、この結果として、包装容器12は、第1の電子ビームエミッタ10と同期的に移動され、包装容器12の長手方向中心軸は、電子ビームエミッタ10の長手方向中心軸と整列されることになる(図3aの一点短鎖線aを参照)。また、この図から、および図1aから、包装容器12の開口34は、包装容器12および第1の電子ビームエミッタ10の中心軸と同心であることが分かる。
【００５２】
第1の包装容器搬送手段は、第1の電子ビームエミッタ10に対して包装容器12を垂直に変位させるようにさらに構成されることになる。図示する実施形態では、第1の電子ビームエミッタ10は、キャリア64に固定配置され、包装容器12に向かって移動できない。高重量と、脆弱な電子出口窓20と、高電圧接続部もしくは電気ケーブルとにより、第1のエミッタ10を垂直方向において固定し、代わりに包装容器を移動させることが有利である。
【００５３】
第1の包装容器搬送手段は、包装容器12および第1の電子ビームエミッタ10が相互に係合しない第1の位置と、包装容器12および第1の電子ビームエミッタ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を変位させる。包装容器12および第1の電子ビームエミッタ10が係合する場合には、包装容器12は、第1の電子ビームエミッタ10を囲み、第1の電子ビームエミッタ10が包装容器12の内部を殺菌することとなる位置へと上昇されている。それらが係合解除される場合には、包装容器は、第1の電子ビームエミッタ10の下方に位置決めされ、すなわち包装容器12は、エミッタ10を囲み始めていないか、または完全係合位置から下方に変位された直後である。送込み位置68および送出し位置70では、包装容器12は、第1の位置に位置決めされる、すなわち第1の電子ビームエミッタ10と係合状態にない状態にある。
【００５４】
送込み位置68では、包装容器12は、コンベヤ72から照射デバイス62に供給される。各包装容器12は、対応する第1の電子ビームエミッタ10と整列され、第1の包装容器搬送手段に備えられた把持手段により把持される。
【００５５】
キャリア64が回転し、それにより第1の電子ビームエミッタ10および包装容器12が送込み位置68から送出し位置70へと回転すると、第1の包装容器搬送手段は、内部表面殺菌を実施するために第1の電子ビームエミッタ10に向かって包装容器12を変位させる。
【００５６】
次に、殺菌の初期ステップ、すなわち包装容器殺菌サイクルの初期部分をより詳細に説明する。第1の包装容器搬送手段が、コンベヤ72にてまたはその近傍にて包装容器12と接触状態になる前に、第1の電子ビームエミッタ10は、包装容器12と第1の包装容器搬送手段との間の任意の相互接触表面を少なくとも殺菌するために使用される。相互接触表面は、第1の包装容器搬送手段の把持手段が包装容器12を把持すると相互に接触状態になる包装容器12のおよび搬送手段の表面である。第1の電子ビームエミッタ10の電子雲IIIは、包装容器12と接触状態になることとなる第1の包装容器搬送手段の少なくともいくつかの表面、すなわち把持手段の少なくともいくつかの部分を殺菌するために使用される。同様に、第1の電子ビームエミッタ10は、第1の包装容器搬送手段の把持手段と接触状態になることとなる包装容器12の少なくともいくつかの表面を殺菌するためにも使用される。包装容器12のこれらの接触表面は、包装容器搬送手段のタイプに応じておよび包装容器12を把持するために搬送手段がどのように支持されるかに応じて、内部エリアまたは外部エリアまたは組合せのいずれかであり得る。接触表面は、開口34の付近であり、すなわち接触表面は、第1の電子ビームエミッタ10に対面する包装容器の端部に位置する。当然ながら、付近の表面もまた、殺菌されるかまたは少なくとも幾分か照射されることになる。
【００５７】
上述のように、相互接触表面の殺菌は、第1の包装容器搬送手段が包装容器12と接触状態になる前に実施される。これは、実際の接触が生じる前の任意の時点である。第1の電子ビームエミッタ10および包装容器12が、送込み位置68に存在する場合に、第1の包装容器搬送手段は、包装容器12に向かって変位される。この変位時に、相互接触表面が殺菌される。第1のエミッタ10からの電子ビーム16の設計は、包装容器12の内部を殺菌するように構成されるが、電子出口窓20付近で発生される電子雲IIIは、第1の包装容器搬送手段および包装容器12の相互接触表面および他の付近の表面の殺菌のために使用され得る。雲IIIは、接触表面を覆うのに十分な大きさである。
【００５８】
第1の包装容器搬送手段の把持手段が、包装容器12を把持している場合に、包装容器12は、第1の電子ビームエミッタ10に向かって変位され始める。第1の電子ビームエミッタ10が、包装容器12の開口34と整列されるため、第1の電子ビームエミッタ10は、包装容器12内に受けられる。したがって、包装容器12の内部の殺菌が行われる。
【００５９】
送込み位置68と送出し位置70との間のいずれかの位置において、包装容器12は、包装容器12が第1の電子ビームエミッタ10に完全に係合するように変位されている。完全に係合した第2の位置が、図1aに示される。その位置では、この場合では包装容器12の頂部部分74である包装容器12の最内エリアが殺菌される。
【００６０】
内部表面の殺菌サイクルは、包装容器12が送出し位置70に到達すると完了するが、実際の殺菌は、送出し位置70に到達する前に完了している場合がある。
【００６１】
包装容器12が、前記送出し位置70に到達すると、包装容器12は、引き戻される、すなわち下げられるか、または第2の位置から第1の位置へと既に下げられて戻っている。次いで、上述のように、包装容器12は、コンベヤ76により照射デバイス62から送り出されることが可能な状態となる。
【００６２】
既に説明したように、包装容器と第1の搬送手段との間の相互接触表面は、第1の搬送手段が包装容器を把持する前に形成される。代替的な実施形態では、包装容器および第1の搬送手段の相互表面は、包装容器の解放時に、すなわち第1の搬送手段がその包装容器の把持を解除するときに殺菌され得る。さらに、かかる相互表面殺菌は、包装容器が第1の搬送手段と接触状態になる前と、搬送手段が包装容器を解放した後との両方において実施され得ることは自明である。
【００６３】
さらにキャリア64が送出し位置70から送込み位置68へと回転して戻ると、電子ビームエミッタ10は、どの包装容器12とも係合されず、しかし依然として動作状態に維持され、すなわち同じ電子ビーム16を依然として放出している。送出し位置と送込み位置との間の空間は、第1の電子ビームエミッタ10の1つまたは複数の線量パラメータを測定するためのセンサデバイス用に使用され得る。それにより、第1の電子ビームエミッタの機能性が、各殺菌サイクル間で測定される。送込み位置68に到達すると、新規の殺菌サイクルが、コンベヤ72および送込み位置68から供給される新規の包装容器12に対して再び開始される。
【００６４】
そのため、送込み位置および送出し位置におけるコンベヤ72、76は、本発明の主眼点ではなく、したがって詳細には説明しない。送込み位置68で、包装容器12は、コンベヤ72からキャリア64へと移送される。この実施形態では、コンベヤ72はスターホイールである。送出し位置70では、包装容器12は、上述のようにキャリア64から、充填ステーションへのさらなる輸送のためのコンベヤ76へと移送される。コンベヤ72と同様に、コンベヤ76はこの実施形態ではスターホイールである。
【００６５】
そのため、第1の包装容器搬送手段もまた、本発明の主眼点ではなく、したがって詳細には説明しない。第1の包装容器搬送手段は、キャリア64上にまたは第1の電子ビームエミッタ10上に配置されてもよく、あるいはその組合せであってもよい。代替的には、第1の包装容器搬送手段は、キャリア64から離間されて配置されるが、キャリアの回転と同期的に包装容器12を搬送することが可能であってもよい。例えば、第1の包装容器搬送手段は、キャリア64を封入する照射遮蔽デバイス上に配置されてもよい。第1の包装容器搬送手段は、上述のように包装容器12を把持するように構成された包装容器把持手段を備える。この把持手段は、好ましくは、包装容器12を把持していない場合に、電子出口窓20の付近に存在する電子雲IIIにより継続的に殺菌されるように、電子出口窓20の下方および付近に位置決めされる。電子ビームエミッタ10に向かうおよびそれから離れる相対垂直移動を達成するために、第1の包装容器搬送手段は、キャリア64の回転時に垂直方向に把持手段を案内するカム曲線、サーボモータ、または同様のものを備えてもよい。把持前に相互接触表面を殺菌する利点を得ることを可能にするために、把持手段は、好ましくは開口34にてまたはその付近にて包装容器12を把持するように構成される。
【００６６】
包装容器が例えば「商業的無菌」と呼ばれる殺菌レベルに到達するためには、約25kGyの吸収線量が、包装容器の内部表面の各箇所にて必要とされる。この実施形態では、内部殺菌は、包装容器と第1の電子ビームエミッタとの相対移動時に実施される。したがって、線量は、エミッタにより送達される線量率(kGy/sで記述される時間単位当たりの線量送達)と、包装容器の内部表面の各箇所が電子雲にさらされる時間とによって計算されなければならない。相対移動の速度の上昇は内部殺菌に利用可能な時間の減少をもたらし、同一線量を維持するために、エミッタの線量率は上昇される必要がある。同様に、相対移動の速度が減少すると、殺菌に利用可能な時間は増加することとなり、エミッタの線量率は内部表面の過剰露出を避けるために低減されなければならないことになる。このコンテクストでは、包装容器付近のあらゆる空気流または乱流が考慮される必要がある。相対移動の速度よりも速く流れる空気は、殺菌結果に影響を及ぼす。かかる空気流は、電子雲において微生物を過剰な速度で通過移動させ得るため、その結果として微生物は殺されない場合がある。したがって、包装容器の周囲の空気流の速度を、相対移動の速度よりも速くならないように制御することが重要となる。また、重要な点は、相対移動により包装容器内で生成される流れである。包装容器が、第1の電子ビームエミッタから下げられる場合に、空気が、包装容器内に自動的に吸入されることになり、それにより逆流すなわち包装容器内への空気流が生成され、これがいくつかの場合に殺菌効果を妨げるものとなり得る。効率的な殺菌および安全なプロセスを実現するために、好ましい移動プロファイルは、第1の電子ビームエミッタを囲むために包装容器を迅速に上昇させる第1の段階と、次いで包装容器を低速で下降させる第2の段階とを含むことが判明している。換言すれば、包装容器は、第1の速度で第1の位置から第2の位置まで移動され、第2の速度で第2の位置から第1の位置まで移動されて戻り、前記第2の速度は、第1の速度よりも遅い。第1の電子ビームエミッタは、継続的に動作しており、すなわち継続的に電子を放出しているが、内部殺菌は、包装容器の低速な下降時に実施されると考えられる。低速な下降は、相対移動の速度よりも高い速度を有する包装容器内への空気流を生じさせないのに十分な遅さであるべきである。包装容器と第1の電子ビームエミッタとの間の間隙のボリュームと、第1の電子ビームエミッタのボリュームとが、包装容器内へと生じる流れの速度に影響を及ぼす因子である。
【００６７】
既述の実施形態では、包装容器を迅速に上昇させて第1の電子ビームエミッタを囲ませる第1の段階は、包装容器を低速で下降させる第2の段階に費やされる時間に比べて約半分の時間を要することになる。したがって、第1の速度は、第2の速度の約2倍の速さである。
【００６８】
内部殺菌のみをこれまで説明してきた。しかし、上述の殺菌サイクルもまた、包装容器12の外部表面の殺菌を含む。この実施形態では、前記外部殺菌は、図2a〜図2cに関連して上述したタイプの2つの第2の電子ビームエミッタ36により実施される。第2の電子ビームエミッタ36は、各通過する包装容器12の外部を照射し得るように、包装容器送込み位置68と包装容器送出し位置70との間の静止位置に配置される。これらの図面で分かるように、前記第2のエミッタ36の1つは、その長手方向軸がキャリア中心シャフト66と整列されるかまたは平行になる状態で、照射デバイス62の中心に配置される。他の第2のエミッタ36は、その長手方向軸が中心エミッタ36に対して平行な状態に配置されるが、キャリア64の外周部に配置される。第2の電子ビームエミッタ36は、相互に対向して位置決めされたそれらの平坦な細長電子出口窓40を有し、それらの窓40間に内部表面電子ビームエミッタ10とそれに係合された包装容器12とのための通路を有する。この通路は、前述の境界領域60と呼ばれる。
【００６９】
エミッタ36の長手方向軸に沿った第2の電子ビームエミッタ36からの電子ビームの幅は、包装容器12の長手方向延在部、すなわち高さよりも大きい。第2のエミッタ36からの電子ビームは、包装容器輸送方向の接線に対して横方向に送られ、相互に逆方向に送られる。これらの図面から分かるように、この実施形態では、第2のエミッタ36は、殺菌サイクルの終了時に包装容器送出し位置70付近に配置される。
【００７０】
第2の電子ビームエミッタ36は、無菌処理済みゾーンに進入する前に、包装容器12の外部表面を殺菌するように構成される。2つの電子ビームエミッタ36間の境界領域60は、無菌処理済みゾーンへの入口を画定する。無菌処理済みゾーンに存在する包装容器12は、完全に殺菌されることが必要であり、または包装容器の全ての未無菌処理部分と無菌処理済みゾーンと間のバリアとして機能する電子雲を有することが必要である。
【００７１】
第1の実施形態では、第2の電子ビームエミッタ36は、第1の電子ビームエミッタ10が包装容器12の内部殺菌を完了する直前に、包装容器12の外部を殺菌する。内部殺菌は、包装容器12を第1の位置まで下降させて戻すことにより完了され、第1のエミッタ10からの電子雲IIIは、第2の電子ビームエミッタ36により形成される電子雲Iに少なくとも部分的に重畳して、結合された雲I、IIIを形成する。包装容器の開口34は、この結合された雲内に少なくとも一時的に位置決めされる。
【００７２】
2つの第2の電子ビームエミッタ36間の通過後に、第1の包装容器搬送手段は、後の搬送手段に包装容器12を送達する。図示する実施形態では、コンベヤ76は、かかる後の搬送手段となる。コンベヤ76は、直接的にまたはさらなる後のコンベヤにより包装容器12内に内容物を充填するための充填ステーションへと包装容器12を搬送するように構成される。充填ステーションは、無菌処理済みゾーン内に備えられる。照射デバイス62の第1の包装容器搬送手段は、包装容器を解放し、それらをコンベヤ76と接触状態におく。包装容器12の解放時に、第1の電子ビームエミッタ10の電子雲IIIは、接触表面を再び殺菌することになる。その結果、包装容器12の内部表面の一部分と外部表面との両方が殺菌され、包装容器12の完全な殺菌が確保される。
【００７３】
図3bでは、コンベヤ76は、ホイールとして図示されるが、任意の種類のものであってよく、例えば代替的にはエンドレス包装容器輸送コンベヤであってもよい。
【００７４】
前述のように、内部領域60(第2の電子ビームエミッタ36間の)および照射デバイスの送出し位置70からのエリアは、無菌処理済みゾーンの一部である。非無菌処理済みゾーンである境界領域前のゾーンをこの無菌処理済みゾーンから分離するために、照射デバイス62は、無菌バリア78を備える。無菌バリア78は、図3bに破線によって図示される。無菌バリア78は、例えば壁部、ガス流バリア、または好ましくはその2つの組合せなどの物理的バリアであることが可能である。無菌バリア78の機能は、粒子および微生物物質が無菌処理済みゾーンに到達するのを防止することである。
【００７５】
さらに、1つまたは複数の空気流バリアおよび/または1つまたは複数の物理的バリアが、殺菌されず、無菌処理済みゾーンを通りまたはその上方を移動する第1の包装容器搬送手段の部分から無菌処理済みゾーンを保護するために設けられる。
【００７６】
照射デバイス62を概略的に説明した。本発明に関与することとなる照射デバイス62の部分のみを説明したが、照射デバイス62は、キャリア64および第1の包装容器搬送手段を駆動するための駆動ユニット、ならびに電子およびX線がデバイス62の外部環境に広まらないように確保するために照射デバイス62を封入する照射遮蔽部などの追加のパーツをさらに備える点を理解されたい。
【００７７】
この第1の実施形態(図3aおよび図3b)に関して、包装容器12は、第1の包装容器搬送手段により第1の電子ビームエミッタ10に対して可動であることを説明した。代替的には、第1の電子ビームエミッタ10は、包装容器12に向かって変位され得るように垂直方向に可動になされてもよい。別の代替形態は、包装容器12および第1の電子ビームエミッタ10の両方がある距離にわたり相互に変位されるものである。さらに、キャリア64は、連続移動で回転可能であるものとして説明した。代替的には、キャリア64は、代わりに間断的に回転してもよい。さらに、キャリア64は、図示する実施形態においてはホイールである。当然ながら、キャリア64は、任意形状のエンドレスキャリアであってもよい。さらに、第2のエミッタ36は、殺菌サイクルの終了時に包装容器送出し位置70の付近に配置される。別の実施形態では、第2のエミッタ36は、殺菌サイクルの開始時に送込み位置68のより近くに配置されてもよい。
【００７８】
第1の位置から第2の位置へのおよび次いで再び第1の位置に戻る移動である、包装容器12が殺菌サイクル時に第1の電子ビームエミッタ10に対して被る移動は、上記の実施形態との関連で説明してきたものとは異なるタイミングで行われてもよい。例えば、第1の電子ビームエミッタ10に向かう移動は、説明したものよりも遅く、すなわち送込み位置ではない位置にて、しかし包装容器が送出し位置に向かって幾分か搬送された時点で開始されてもよい。同様に、包装容器は、送出し位置への到達と同時に第1の位置へと戻ってもよく、または代替的には送出し位置にて第2の位置から第1の位置までの一部または全てにわたって引き戻される。さらに、前記移動は、連続的にまたは段階的に行われてもよい。
【００７９】
2つの第2の対向して位置決めされた電子ビームエミッタ36は、包装容器12の外部表面を殺菌することを説明した。代替的には、例えば、1つのみの第2の電子ビームエミッタ36を使用することが可能である。その場合には、外部表面全体の完全な殺菌を実現するために、包装容器12をそれ自体の軸を中心として回転させることが好ましい。その場合には、壁部または同様のものが、境界領域60が単一の第2の電子ビームエミッタ36から前記壁部(対向側の第2の電子ビームエミッタの代わりに)まで延在するように、境界領域60の境界として機能してもよい。
【００８０】
包装容器12および第1の電子ビームエミッタ10が、内部表面殺菌を実施するために相互に対して相対移動することを説明してきた。第1の電子ビームエミッタ10は、継続的に動作されるが、実際の殺菌は、包装容器が上方に移動されて第1の電子ビームエミッタを囲む場合に、すなわち包装容器が完全係合位置に向かって変位される場合に実施されてもよく、または包装容器が完全係合位置から下方に移動される場合に実施されてもよい。包装容器の移動速度はこれに応じて調節される。代替的には、内部表面殺菌は両方向へと部分的に行われ、すなわち線量の一部は上方移動時に送達され、線量の一部は包装容器の下方移動時に送達される。
【００８１】
電子雲IIIは、殺菌時に包装容器12内部に照射ロックまたは無菌ロックを形成することに留意されたい。殆どの内部殺菌は、無菌処理済みチャンバの外部にて行われるが、電子雲IIIは、包装容器12内部に無菌ロックを形成することが可能である。汚物または微生物物質または粒子は、雲IIIを通過し包装容器12の殺菌済み内部に移動することは全くできなくなる。第1のエミッタ10の電子雲IIIのボリュームは、包装容器の開口34を覆う。したがって、電子雲IIIの下方の内部の無菌状態は、包装容器12が無菌処理済みゾーンの外部に依然として位置するときでも確保され得る。
【００８２】
図4a〜図4bは、本発明の照射デバイスの第2の実施形態を示す。第2の実施形態は、第1の実施形態と大部分において同様であり、相違点のみを説明する。前述の実施形態におけるものと同一の参照数字が、同様の特徴について使用される。
【００８３】
この実施形態では、キャリア64は、10個の第1の電子ビームエミッタ10を備える。送込み位置68にて、包装容器12は、コンベヤ72から、キャリア64と連結状態に配置された第1の包装容器搬送手段(図示せず)へと送達される。送出し位置70では、第1の包装容器搬送手段は、包装容器12を解放し、包装容器は、コンベヤ76に受けられ、このコンベヤ76が、包装容器を充填ステーションに輸送することになる。この第2の実施形態では、コンベヤ72および76は、例えばスリーブの周囲で包装容器12を把持するための把持手段を有するエンドレスコンベヤベルトである。それらの移動方向は、これらの図面において矢印により示されており、コンベヤ72、76は、図面では部分的にのみ図示される点に留意されたい。
【００８４】
第1の包装容器搬送手段は、開口34の付近の包装容器外部表面にて包装容器12を把持する。
【００８５】
2つの第2の電子ビームエミッタ36は、送込み位置68と送出し位置70との間の中間点に位置決めされる。キャリア64の回転方向は、図4a〜図4bでは時計回り方向であり、矢印Rで示される。送込み位置68では、包装容器12は、第1の電子ビームエミッタ10に向かって引き上げられ始め、包装容器12が2つの第2の電子ビームエミッタ36間の境界領域60を通過しているときに、包装容器12は、第1の電子ビームエミッタ10に対して完全係合位置にある。境界領域60の通過後に無菌処理済みゾーン内に位置している際に、包装容器12は、第1の電子ビームエミッタ10から下降される。送出し位置70に到達する前に、内部殺菌が完了する。第1の包装容器搬送手段が、包装容器12を解放すると、第1の電子ビームエミッタ10は、第1の包装容器搬送手段が包装容器12と接触状態にあった上方外部表面(開口34の付近の)を殺菌することになる。送込み位置68と送出し位置70との間のエリアは、例えば図4bの左側の非無菌処理済みゾーンを右側の無菌処理済みゾーンから分離するための壁部などの無菌バリア78を備える。無菌バリア78の一部は、例えば図4bで破線により示すバリア78の一部などの空気流バリアであってもよい。図4aでは、無菌バリアは省略されている。
【００８６】
図5a〜図5bは、本発明の照射デバイスの第3の実施形態を示す。第3の実施形態は、第2の実施形態と大部分において同様であり、相違点のみを説明する。前述の実施形態におけるものと同一の参照数字が、同様の特徴について使用される。
【００８７】
第3の実施形態では、第1の包装容器搬送手段は、各包装容器12をそれ自体の長手方向軸を中心として回転させるための手段を備える。間に境界領域60を有する2つの対向し合う第2の電子ビームエミッタ36を有する代わりに、この実施形態は、キャリア64の外周部に配置された3つの第2の電子ビームエミッタ36を備え、それらの電子出口窓40は、キャリア64の中心に向かう方向に向けられる。電子出口窓40の面は、キャリア外周部の接線に対して平行であり、前記接線は、電子出口窓の正面の点pを中心としてそこから起始する(図5aを参照)。第2の電子ビームエミッタ36の図5bにおいて一点短鎖線bにより例示される長手方向軸は、第1の電子ビームエミッタ10の図5bにおいて一点短鎖線aにより例示される長手方向軸に対して平行である。少なくとも前記3つの第2の電子ビームエミッタ36の通過時には、包装容器12は、その外部表面全体の周囲が殺菌された状態になるように、それ自体の軸を中心として回転するように構成される。
【００８８】
この実施形態では、第1の包装容器搬送手段は、キャップにて包装容器12を把持するように構成される。この把持は、グリッパ84により行われる。これにより、包装容器12のそれ自体の軸を中心とした回転が容易になる。
【００８９】
内部表面殺菌は、外部表面殺菌の完了後に完了する。第1の電子ビームエミッタ10が内部表面殺菌を完了しつつあるときに、この第1の電子ビームエミッタ10は、キャップ以外の包装容器12全体が殺菌されるのを確保するために、開口34の付近の外部表面の一部分も自動的に殺菌することになる。
【００９０】
第1の包装容器搬送手段は、送出し位置70にて包装容器12を別のコンベヤに受け渡さず、包装容器12を例えば充填ステーションまでにわたってなどさらに搬送し続ける。第1の包装容器搬送手段は、これらの図面ではベルト82として示される。前述のグリッパ84は、前記ベルト82と協働する。
【００９１】
キャップも第1の包装容器搬送手段もまた殺菌されないため、無菌処理済みゾーンは、より低い境界またはバリアを有することが必要となる。これにより、包装容器12のキャップ部分、第1の包装容器搬送手段、およびそれらを囲む空気ボリュームは、無菌処理済みゾーンの一部ではあり得ず、無菌処理済みゾーンから分離されることが必要となることになる。このために、無菌処理済み空気の層流の形態のバリアが設けられる。この流れは、無菌処理済みゾーンの頂部から底部に、すなわち図5bでは包装容器開口34からキャップへの方向に下方に送られる。これにより、無菌処理済みゾーンは無菌に留まり、包装容器12は無菌に留まる(キャップを除く)ことが確保される。
【００９２】
流れバリアは、物理的バリアにより強化され得る。かかる物理的バリアは、壁部78の形態で設けられ、その一部が図面に示される。前記壁部78は、より下方の非無菌処理済みゾーンからより上方の無菌処理済みゾーンを分離する水平面として形成される。壁部78は、第1の包装容器搬送手段により包装容器12が搬送されるのを可能にするためのスロット80を有する。上下方向層流は、スロット80で無菌バリアとして機能して、汚物および微生物物質が下方から、すなわち無菌処理済みゾーンの下方に位置する非無菌処理済みゾーンから無菌処理済みゾーンに侵入するのを防止する。
【００９３】
追加のバリア、すなわち物理的バリアおよび流れバリアは、好ましくは送込みコンベヤ72とベルト82との間に設けられるが、図面ではこれらは省略されている。
【００９４】
図5aは、照射デバイスの送込み位置68に包装容器を送給するコンベヤを示す線72をさらに示す点にも留意されたい。前記コンベヤの移動が矢印で図示される。同様に、ベルト82の移動が矢印で図示され、キャリア64の移動が矢印Rで図示される。ベルト82およびコンベヤ72は、エンドレスであるが、その一部のみが図示される。
【００９５】
グリッパ84は、内部表面殺菌の実施に必要とされる包装容器の上昇および下降を行うように構成されるが、この変位のためのいずれの駆動手段も図示しない。かかる駆動手段は、カム曲線、サーボモータ、または同様のものを備えてもよい。
【００９６】
第4の実施形態が、図6a〜図6bに示される。第4の実施形態は、第3の実施形態と大部分において同様であり、相違点のみを説明する。前述の実施形態におけるものと同一の参照数字が、同様の特徴について使用される。
【００９７】
この第4の実施形態は、第2の電子ビームエミッタ36がキャリア64の後に、すなわち下流に配置される点と、第1の包装容器搬送手段が各包装容器12をそれ自体の軸を中心として回転させない点とで、第3の実施形態と異なる。
【００９８】
2つの対の第2の電子ビームエミッタ36が、包装容器12のための通路をそれらの間に有する状態で相互に対向して配置される。この通路は、前述の境界領域60と見なされる。第2の電子ビームエミッタ36の電子出口窓40は、この通路に対面している。電子出口窓40の面はいずれも相互に平行である。第2の電子ビームエミッタ36の一点短鎖線bで例示される長手方向軸は、第1の電子ビームエミッタ10の一点短鎖線aで例示される長手方向軸に対して平行である。
【００９９】
包装容器12の殺菌は、2つのステップで実施され、第1のステップでは、第1の包装容器搬送手段が、キャリア64と同期的に包装容器12を輸送することにより、第1の電子ビームエミッタ10に包装容器12の内部表面を殺菌させるように構成される。前述の実施形態と同様に、包装容器12は、内方殺菌のために第1の電子ビームエミッタ10を囲むように引き上げられ、次いでキャリア64から離れる前またはその時点で再び下降される。破線の矢印は、下降動作を示す。
【０１００】
第2のステップでは、第1の包装容器搬送手段は、包装容器12の外部表面の殺菌のために第2の電子ビームエミッタ36に通過させて包装容器12を輸送するように構成される。第2の殺菌ステップは、第1の殺菌ステップの直後に実施される。
【０１０１】
これらの図面では、第1の包装容器搬送手段は、第3の実施形態と同様にキャップにて包装容器12を把持するように構成されるのが示される。第1の包装容器搬送手段は、第3の実施形態と同様にグリッパ84を有するベルト82として示される。しかし、第2の電子ビームエミッタ36の構成が異なることにより、この第4の実施形態では、包装容器12はそれ自体の軸を中心として回転される必要はない。第2の電子ビームエミッタ36は、任意の回転にもかかわらず包装容器12の外部表面を殺菌することが可能である。
【０１０２】
しかし、第3の実施形態と同様に、キャップは、外部表面殺菌時に第1の包装容器搬送手段のグリッパ84にキャップが接触することにより、第2の電子ビームエミッタ36により完全には殺菌されない。層流の形態の無菌バリアと、場合によってはさらには第3の実施形態に関連して例を説明した壁部の形態の物理的バリアとが、無菌処理済みゾーンの起始点である第2の電子ビームエミッタ36の下流のエリアに設けられてもよい。
【０１０３】
図6aは、照射デバイスの送込み位置68に包装容器を送るコンベヤを示す線72をさらに示す点にも留意されたい。前記コンベヤの移動が矢印で図示される。同様に、ベルト82の移動が矢印で図示され、キャリア64の移動が矢印Rで図示される。ベルト82およびコンベヤ72は、エンドレスであるが、その一部のみが図示される。グリッパ84は、内部表面殺菌の実施に必要とされる包装容器の上昇および下降を行うように構成されるが、この変位のためのいずれの駆動手段も図示しない。かかる駆動手段は、カム曲線、サーボモータ、または同様のものを備えてもよい。
【０１０４】
図7a〜図7bでは、第5の実施形態が示される。第5の実施形態は、第4の実施形態と大部分において同様であり、相違点のみを説明する。前述の実施形態におけるものと同一の参照数字が、同様の特徴について使用される。
【０１０５】
第4の実施形態と第5の実施形態との相違点は、第5の実施形態が、異なる包装容器搬送と追加の第1の電子ビームエミッタ10'とを有する点である。送込み位置68において、第1の包装容器搬送手段(図示せず)は、送込みコンベヤ72からの包装容器12を把持することになる。第1の包装容器搬送手段は、例えば第4の実施形態に関連して説明したように包装容器12のキャップを把持することになる。第1の包装容器搬送手段は、キャリア64にて実施される内部表面殺菌時に包装容器12を搬送する。送出し位置70では、包装容器12は、中間コンベヤ86により取り出される。中間コンベヤ86は、例えばスリーブの周囲を把持するなど、キャップが露出されるように包装容器12を把持する。中間コンベヤ86の補助により、包装容器12は、追加の第1の電子ビームエミッタ10'を通過して搬送される。追加の第1の電子ビームエミッタ10'は、その電子出口窓20が包装容器12のキャップに対面するように配置され、すなわちその電子出口窓20が上方に向く状態で中間コンベヤ86の下方に配置される。電子出口窓20は、キャップの軸方向表面に対して平行である。前記追加の第1の電子ビームエミッタ10'により、キャップが殺菌される。
【０１０６】
中間コンベヤ86は、包装容器12を第2の搬送手段76に受け渡し、この第2の搬送手段76は、キャップにて包装容器12を把持する。この受渡しは、キャップ殺菌の直後に受渡し箇所94で実施され、第2の搬送手段76は、中間コンベヤ86の部分的に下方に配置される。第2の搬送手段76は、殺菌され、無菌処理済みゾーンの内外に移動される。
【０１０７】
第2の搬送手段76は、第2の電子ビームエミッタ36を通過させて包装容器12を搬送する。第2の電子ビームエミッタ36は、第4の実施形態に関連して説明したように配置される。
【０１０８】
第2の搬送手段76は、充填ステーションに包装容器12を輸送するか、または充填へと包装容器12を輸送する後のコンベヤに包装容器12を受け渡す。
【０１０９】
コンベヤ72および76は、エンドレスであるが、これらの図面にはその一部のみが図示される。
【０１１０】
図8aおよび図8bでは、第6の実施形態が示される。第6の実施形態は、前出の実施形態と大部分において同様であり、以下の説明は、第2の電子ビームエミッタ36の配置にのみ焦点を置く。前述の実施形態におけるものと同一の参照数字が、同様の特徴について使用される。
【０１１１】
第6の実施形態では、2つの第2の電子ビームエミッタ36が、それらの電子出口窓40が相互に対面する状態で配置される。これらの第2の電子ビームエミッタ36は、図2dに示すように、または図2fに示すように配置される。しかしこれらの第2の電子ビームエミッタ36は、それらの長手方向軸が垂直方向に対して角度βで傾斜する、すなわち第1の電子ビームエミッタ10の長手方向軸と同一になるように配置される。図8aでは、一方の第2の電子ビームエミッタの長手方向軸は、一点短鎖線bで示され、第1の電子ビームエミッタの1つの長手方向軸は、一点短鎖線aで示される。両線は、理解を促すために可視的に示されるが、当然ながら両軸はそれらの各エミッタの中心を貫通して延在する点を理解されたい。
【０１１２】
電子出口窓間には、通路、すなわち境界領域60が形成され、包装容器12は、その長手方向軸が垂直方向に対して平行となる状態でそれぞれこの境界領域60を通過させられるように構成される。
【０１１３】
前述の実施形態と同様に、包装容器12は、送込み位置にてキャリア64に送られる(図示せず)。キャリア64は、時計回り方向に回転し(図8aにてRで示される回転方向を参照)、包装容器12は、内部表面殺菌が実施されるように第1の電子ビームエミッタ10を囲むように上昇される。この実施形態は、送込み位置から送出し位置にキャリア回転移動と同期的におよび第1の電子ビームエミッタ10と整列して包装容器を搬送するように構成された、図示しない第1の包装容器搬送手段をさらに備える。これは、前述の実施形態と関連して説明したものと同様である。
【０１１４】
包装容器12は、第1の包装容器搬送手段により送込み位置と送出し位置との間で第1の電子ビームエミッタ10に対して完全係合位置に上昇される。前記送出し位置は、包装容器12がキャリア64から離れていく位置となり、第2の電子ビームエミッタ36間の境界領域60に進入する。
【０１１５】
内部表面殺菌の仕上げ時に、包装容器12は、第1の電子ビームエミッタ10上の係合位置から非係合位置へと引き戻される、すなわち下降される。図8bでは、実線で示される包装容器12がこの位置を示す。破線で示される包装容器は、前後の瞬間を示す。分かるように、この位置での包装容器(実線で示す)は、境界領域60内にも部分的に位置し、包装容器12のねじキャップは、境界領域60を既に殆ど通過している。
【０１１６】
包装容器12がキャリア64から離れる際に、包装容器12は第2の搬送手段76に受けられる。図8bでは、第2の搬送手段76は線としてのみ示される。第2の搬送手段76は、この図の左方向に包装容器12を搬送する。この移動は、左に向かう点線の包装容器によって示される。この移動により、包装容器12は、境界領域60を通過させられ、ねじキャップを含むその外部表面が完全に殺菌される。
【０１１７】
図8aでは、キャリア64を囲む照射ゾーンから無菌処理済みゾーンを分離させる壁部90の一部を示す。第2の電子ビームエミッタ36間の境界領域60は、無菌処理済みゾーンへの入口である。しかし、第2の電子ビームエミッタ36は、壁部90の外部に配置され、包装容器12は、境界領域60の通過直後に壁部90のスロット92を通過する。追加の壁部90および流れバリアが殺菌済み表面の再汚染を防止するために配置されてもよい点を理解されたい。
【０１１８】
第1の包装容器搬送手段および第2の包装容器搬送手段は、詳細に説明もせず図示もしなかったが、これらは、前述の実施形態との関連で説明したタイプのいずれかであることが可能である点を理解されたい。第1の包装容器搬送手段は、例えば第1の実施形態に関連して前述したように、包装容器を把持するように構成された包装容器把持手段を備える。第1の包装容器手段は、キャリア上もしくは第1の電子ビームエミッタ上に配置されてもよく、またはそれらの組合せであってもよい。代替的には、第1の包装容器搬送手段は、キャリアとは別個に配置されてもよいが、キャリアの回転と同期的に包装容器12を搬送し得る。例えば、第1の包装容器搬送手段は、キャリアを封入する照射遮蔽デバイス上に配置されてもよい。包装容器は、例えばスリーブの周囲で把持される。電子ビームエミッタ10に向かうおよびそれから離れる相対垂直移動を達成するために、第1の包装容器搬送手段は、カム曲線、サーボモータ、または、キャリア64の回転時に垂直方向に把持手段を案内する同様のものを備えてもよい。第2の搬送手段は、例えばねじキャップまたは蝶部にて包装容器を把持するためのグリッパを有する駆動ベルトであってもよい。
【０１１９】
本発明は、一実施形態に関連して説明したが、添付の特許請求の範囲に定義されるような本発明の対象および範囲から逸脱することなく様々な変更および変形がなされ得る点を理解されたい。
【０１２０】
これらの実施形態では、包装容器はカートンボトルである。しかし、本発明は、例えば殺菌および充填が注ぎ口/ネックを介して実施されるPETボトルなどの他のタイプのボトルに対しても適用され得る点は容易に理解される。同様に、当然ながら本発明は、例えばPETプリフォームなどのプラスチックボトルプリフォームの殺菌にも適用可能である。プリフォームの殺菌は、それらが完成済みPETボトルへとブロー成形される前に実施される。したがって、「包装容器」という語の解釈は、この点で幅広いものであるべきであり、例えばカートンベース包装容器、プラスチックボトル、およびプラスチックプリフォームなどの種々のタイプの容器を含む。
【０１２１】
既述の実施形態では、無菌処理済み包装に適した殺菌および無菌処理済みゾーンを説明した。当然ながら、本発明は、包装容器が消毒されるまたは衛生処理されるだけの用途、すなわち目標が無菌レベルには到達しない、すなわち商業的無菌を目標としない用途でも使用され得る点を理解されたい。かかる実施形態では、電子ビームエミッタにより適用される線量は、無菌処理済み包装に使用される線量よりも通常は低い。この場合に、エミッタは、包装容器を殺菌せず、包装容器を所望レベルまで単に照射することになる。この場合、無菌処理済みゾーンは清浄ゾーンとなる。
【０１２２】
図示する実施形態では、第１の電子ビームエミッタは、垂直方向において固定であり、すなわち第1の電子ビームエミッタと包装容器との間の相対移動は、包装容器のみにより実施される。しかし、代替的な実施形態では、電子ビームエミッタ10が移動され、包装容器は垂直方向において固定である。したがって、電子ビームエミッタは、包装容器の開口端部内へと下降される。
【符号の説明】
【０１２３】
10  第1の電子ビームエミッタ
10'  追加の第1の電子ビームエミッタ
12  包装容器
14  電子発生器
16  電子ビーム
18  真空チャンバ
18a  第1の円筒体
18b  第2の円筒体
20  電子出口窓
22  カソードハウジング
24  フィラメント
26  制御格子
28  電源
29  第2の接続部
30  接地
32  電源
34  開口
36  第2の電子ビームエミッタ
38  管状体
40  電子出口窓
42  電気接続部
44  カソード
46  カソードハウジング
48  制御格子
50  フィラメント
52  装着手段
54  長手方向自由端部部分
56  ドーム形状キャップ
58  環状カバー
60  境界領域
62  照射デバイス
64  回転可能キャリア
66  中心シャフト
68  キャリア送込み位置
70  キャリア送出し位置
72  コンベヤ
74  頂部部分
76  コンベヤ
78  無菌バリア
80  スロット
82  ベルト
84  グリッパ
86  中間コンベヤ
90  壁部
92  スロット
94  受渡し箇所
I  電子雲
II  電子雲
III  電子雲
α  角度
β  角度
【図１ａ】
0006322211.tif 000002
【図１ｂ】
0006322211.tif 000003
【図１ｃ】
0006322211.tif 000004
【図１ｅ】
0006322211.tif 000005
【図２ａ】
0006322211.tif 000006
【図２ｂ】
0006322211.tif 000007
【図２ｃ】
0006322211.tif 000008
【図２ｄ】
0006322211.tif 000009
【図２ｆ】
0006322211.tif 000010
【図３ａ】
0006322211.tif 000011
【図３ｂ】
0006322211.tif 000012
【図４ａ】
0006322211.tif 000013
【図４ｂ】
0006322211.tif 000014
【図５ａ】
0006322211.tif 000015
【図５ｂ】
0006322211.tif 000016
【図６ａ】
0006322211.tif 000017
【図６ｂ】
0006322211.tif 000018
【図７ａ】
0006322211.tif 000019
【図７ｂ】
0006322211.tif 000020
【図８ａ】
0006322211.tif 000021
【図８ｂ】
0006322211.tif 000022