(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
殺菌光を出射する光源と、
一端に設けられ、前記光源が発光する前記殺菌光を受光する受光面と、他端に設けられ、前記受光面と対向する先端面と、前記受光面と前記先端面を繋ぐ側面と、を有する導光体と、を備え、
前記導光体は、前記受光面から前記先端面に向けて径が縮小される円錐台形状をなしており、
前導光体の前記側面は、傾斜角が段階的に異なるテーパー形状をなしている、
ことを特徴とする容器殺菌装置。
【請求項２】
前記光源は、前記殺菌光を前記受光面に向けて発光する発光部を有し、
前記導光体の前記受光面と前記発光部が対向した状態で、前記導光体と一体となっている、
ことを特徴とする請求項１に記載の容器殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＥＴボトルのような容器又はボトル成形前のプリフォーム等の容器素材を殺菌する容器殺菌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
容器または容器素材は、衛生面の観点から液体充填前に殺菌する必要がある。なお、以下、容器と容器素材の両者を容器と総称する。
容器殺菌装置としては、容器が搬送される近傍に光源としての紫外線発生ランプを設けて、光源から発光される紫外線を搬送容器の外側から照射して容器を殺菌する装置が知られている（例えば、特許文献１）。
しかしながら、特許文献１の装置では、紫外線が容器を構成する材料を透過しにくいために、容器の外側から紫外線を照射したのでは、容器の内側の面に殺菌に足りるだけの紫外線が届きにくい。また、光源から出射される紫外線は、光源から距離が離れるにしたがって拡散してしまい、殺菌効果が減衰する。したがって、光源から容器までの距離が離れていると、殺菌に有効な紫外線が届かないために、容器の内面を十分に殺菌するのに時間を要してしまう。
【０００３】
そこで、紫外線の容器への照射形態の異なる容器殺菌装置として、集光装置により紫外線を集光し、円柱状の導光体を介して集光された紫外線を容器内面に照射して殺菌する装置が提案されている（特許文献２）。特許文献２の装置は、導光体を容器の内部に挿入し、その状態で導光体を介して容器の内面に紫外線を照射することを意図している。特許文献２の装置は、集光された光を導くとともに出射する導光体を容器の内部に挿入するので、光の出射面から容器の内面までの距離を短くできる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２５２３１２号公報
【特許文献２】特開平１０−２４０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、紫外線照射による容器の殺菌において、紫外線を容器の内面の全域にムラなく照射することが必要である。ところが、特許文献２の装置では、ムラのない紫外線の照射は困難である。つまり、特許文献２のように円柱状の導光体では、導光体の一方の端部から入力され光は、導光体の内部を反射しながら他方の端部に達し、この端部だけから出射される。したがって、特許文献２の装置では、容器の底面には紫外線を十分に照射できるものの、側面に殺菌に足りる紫外線を照射するのは難しい。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成でありながらも、容器の内面における底面に加えて側面にもムラなく紫外線を照射することのできる、容器の殺菌装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る容器殺菌装置は、殺菌光を出射する光源と、一端に設けられ、光源が発光する殺菌光を受光する受光面と、他端に設けられ、受光面と対向する先端面と、受光面と先端面を繋ぐ側面と、を有する導光体と、を備え、導光体は、側面の少なくとも一部に、受光面よりも径が軸方向に沿って縮小される領域を有することを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、先端面だけではなく、側面から殺菌光を出射させることができるので、容器の内面における底面及び側面をムラなく殺菌することができる。
【０００９】
本発明の容器殺菌装置において、導光体は、受光面から先端面に向けて円錐台形状をなしている。
これにより、受光面から導入された殺菌光が側面から均一に出射されるため、容器の側面を短時間で効果的に殺菌することができる。
より均一にするために、導光体の側面を、傾斜角が段階的に異なるテーパー形状にする。つまり、軸方向の位置に応じて傾斜角を変えることにより、側面から殺菌光をより均一に出射させることができる。
【００１０】
本発明の容器殺菌装置において、光源は、殺菌光を受光面に向けて発光する発光部を有し、導光体の受光面と発光部が対向した状態で、導光体と一体となっていることが好ましい。
これにより、受光部からの殺菌光が導光体内へ効率よく伝わる。
また、殺菌光発生器と導光体とを一つのユニットとして扱うことができるため、殺菌ラインへの組み付けが容易になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、導光体について、受光面よりも径が軸方向に沿って縮小される領域を有するという簡易な構成でありながらも、容器の底面に加えて側面にもムラなく紫外線を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る容器殺菌装置の構成概要を示す図である。
【図２】（ａ）は図１の容器殺菌装置の導光体を示し、上段が側面図、下段が背面図であり、（ｂ）は（ａ）の導光体による紫外線ＵＶの挙動を示し、（ｃ）は円柱状の導光体による紫外線ＵＶの挙動を示している。
【図３】図１の容器殺菌装置を用いて容器を殺菌する手順を示す図である。
【図４】本実施形態の導光体の変形例を示し、（ａ）〜（ｄ）の各々において、左側が側面図、右側が背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態に係る容器殺菌装置１について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、容器殺菌装置１は、電源２と、電源２から電力の供給を受けて紫外線ＵＶを出射する光源５と、光源５からの紫外線ＵＶを受光するとともに導く導光体１０と、を備えており、光源５は導光体１０の軸方向の一方の端部にある受光面１１に、締め付け具、接着などの適宜の手段により、一体化された構成とされている。ただし、光源５と受光面１１との間に、空隙が設けられていても差し支えない。
この容器殺菌装置１は、殺菌処理に際して、導光体１０が、把持具３で支持された容器２０の口部２１を通過して、容器２０の内部に挿入され、その過程で電源２からの電力供給を受けて光源５が殺菌光としての紫外線ＵＶを発光する。この紫外線ＵＶは、導光体１０を介して、容器２０の底面２３及び側面２５という直交する二つの面に向けて照射され、容器２０の内面を殺菌する。なお、底面２３及び側面２５は、容器２０の内面を構成する。
【００１４】
本実施形態における光源５は、紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）により構成され、図２（ａ）に示すように、発光部６から波長１００〜２８５ｎｍの紫外線が発光される。
光源５は、発光部６が導光体１０の受光面１１に対向して配置される。発光部６は、円板状の形態をなしており、受光面１１に向けた一方向に向けて紫外線ＵＶからなる面状光を発光する。
【００１５】
次に、導光体１０は、図２（ａ）に示すように、中心軸Ｃ方向の一端に光源５から出射される紫外線ＵＶを受光する受光面１１と、中心軸Ｃ方向の他端であって、受光面１１に対向する先端面１３と、受光面１１と先端面１３を繋ぐ側面１５と、を有している。
また、導光体１０は、円錐台形状をなしており、円錐台における上面、下面及び側面が、それぞれ、受光面１１、先端面１３及び側面１５をなしている。よって、受光面１１及び先端面１３は、中心軸Ｃに直交しており、側面１５は、受光面１１から先端面１３にかけて、半径が漸次縮小するテーパー形状をなしている。中心軸Ｃに対する側面１５の傾斜角は、容器２０の長さに応じて定められる。
導光体１０には、光の減衰が少ない石英ガラスが用いられるのが好ましい。
【００１６】
次に、受光面１１にて受光された紫外線ＵＶ（破線矢印で示している）の導光体１０における挙動を、図２（ｂ）を参照して説明する。
受光面１１から入射された紫外線ＵＶは、側面１５において、導光体１０の内部に反射される成分と、側面１５から外部に出射される成分とがあり、これを受光面１１の側から先端面１３の側にかけて無数に繰り返され、この過程において、紫外線ＵＶは、受光面１１の側から先端面１３の側にかけて、側面１５からほぼ均等に出射される。最後まで側面１５で反射された紫外線ＵＶの成分は、導光体１０の先端である先端面１３から出射される。こうして、導光体１０は、先端面１３及び側面１５から、換言すると、受光面１１を除く外周面の全域から、ムラなく紫外線ＵＶが出射される。
【００１７】
図２（ｃ）は、円柱状、つまり、半径が中心軸Ｃ方向に一定な導光体１００を用いた場合の、紫外線ＵＶの挙動を示している。受光面１０１から入射された紫外線ＵＶは、側面１０５において、導光体１００の内部への全反射を繰り返しながら先端面１０３に達するが、この過程で外部に出射されることはなく、入射された紫外線ＵＶの全ての成分が先端面１０３から出射される。このように、円柱状の導光体１００を用いると、紫外線ＵＶは、導光体１０の先端である先端面１０３だけから出射されるので、出射される紫外線ＵＶにはムラがある。
【００１８】
次に、図３を参照して、容器殺菌装置１を用いて容器２０の内面を殺菌する方法を説明する。
当該殺菌方法は、容器２０に導光体１０を挿入する第一工程（図３（ａ），（ｂ））と、光源５から発光した殺菌光を容器内面に照射する照射する第二工程（図３（ｃ））と、容器２０から導光体１０を抜き出す第三工程（図３（ｃ），（ｄ））とを含んでいる。
【００１９】
第一工程では、容器２０の外部に配置されていた導光体１０を、容器２０の開口する口部２１を介して容器２０の内部に挿入し、所定の位置まで降下することにより、殺菌準備状態とする。この殺菌準備状態においては、未だ光源５を発光させない。また、導光体１０の大部分が容器２０の内部に挿入されるが、光源５は容器２０の外部に留まっている。
なお、ここでは導光体１０を降下させる例を示したが、導光体１０の位置を固定して容器２０を上昇させることにより、または、容器２０を上昇させる一方、導光体１０を降下させることにより、導光体１０を容器２０の内部に挿入して殺菌準備状態としてもよい。
【００２０】
次に、第二工程では、電源２から電力を供給することによって光源５を発光させる。そうすると、導光体１０の受光面１１から入射した紫外線ＵＶは、導光体１０の内部を導かれながら、前述した要領で、側面１５から導光体１０の外部に出射されるのに加えて、先端面１３に到達した紫外線ＵＶは先端面１３から外部に出射される。側面１５から出射される紫外線ＵＶは、専ら容器２０の側面２５の殺菌に供され、また、先端面１３から出射される紫外線ＵＶは、専ら容器２０の底面２３の殺菌に供される。これにより、紫外線ＵＶを容器２０の内面にムラなく照射することができ、容器２０の内面を漏れなく殺菌することができる。
所定の殺菌時間が経過したならば、電源２からの電力の供給を停止して、光源５の発光を止める。
【００２１】
第三工程では、内部に挿入された導光体１０を容器２０から抜き出す。
この抜き出しは、第一工程の挿入と同様に、導光体１０及び容器２０の一方又は双方を昇降させることにより行うことができる。
以上により、一連の工程による容器２０の殺菌が完了する。
【００２２】
以上に説明した構成により、本実施形態によれば、以下の作用及び効果を奏する。
光源５により一方向に発光された紫外線ＵＶは、受光面１１から入射され、導光体１０の内部を先端面１３に向けて導かれる。紫外線ＵＶは、導光体１０の内部を通過する過程において、受光面１１よりも半径が漸次縮小される側面１５に達すると、導光体１０の外部へ出射される。これにより、紫外線ＵＶを容器２０の側面２５に照射することができる。また、先端面１３まで達した紫外線ＵＶは、容器２０の底面２３に照射される。
さらに、受光面１１から先端面１３にかけて連なる側面１５を漸次縮径するテーパー形状とすることで、先端面１３から出射される紫外線ＵＶを、中心軸Ｃ方向及び周方向にわたって、均一な面状光として出射、放出することができる。
以上により、容器殺菌装置１によると、紫外線ＵＶを容器２０の内面に均一にムラなく照射することができ、容器２０の内面を均一に殺菌することができる。
【００２３】
また、光源５の発光部６と導光体１０の受光面１１とが密着し、他の導光部材を介在させないことにより、発光部６から発光された紫外線ＵＶを受光面１１へ直接導入できるので、光源５で発光した光量のロスを少なくできる。
【００２４】
また、導光体１０を容器２０の所定位置まで挿入した状態で、光源５は容器２０の外部に留まっている。したがって、容器２０が加熱されているような場合に、光源５が受ける熱的なダメージを最小限に抑えることができる。
【００２５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、受光面１１よりも径が縮小される一例として円錐台形状の導光体１０を示したが、他の形態を採用することができる。
【００２６】
例えば、図４（ａ）に示すように、側面１５を曲線状に径が縮小される導光体１０にすることができるし、また、図４（ｂ）に示すように、側面１５を段階的に傾斜角θ１，θ２が変わるテーパー面を備える導光体１０にすることができる。
これら図４に示される導光体１０のように、導光体１０の径が受光面１１から先端面１３の少なくとも一部に受光面１１における径よりも小さい部分を有していれば、実施形態と同様に、側面１５から容器２０の側面２５に紫外線ＵＶを照射できるという効果を奏することができる。
また、以上で説明した導光体は、円錐台を基本とする形状を有しているが、角錐台又は角錐台の変形した形状としてもよい。
【００２７】
また、実施形態では、導光体１０を石英ガラスとして説明したが、例えば、サファイア、フッ化カルシウム、合成石英のように光量の減衰が少ない別の物質を用いてもよい。
【００２８】
また、実施形態では、光源５を紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）として説明したが、無電極ランプや紫外線蛍光管のように殺菌光を出す別の光源を用いてもよい。
【００２９】
さらに、実施形態では、光源５と導光体１０とが密着して一体化している例を説明したが、光源５と導光体１０とが離れていてもよい。この場合には、光源５と導光体１０の間を光ファイバ、その他の導光部材で繋ぐとよい。
【００３０】
さらにまた、実施形態では、導光体１０を容器２０に挿入する第一工程及び導光体１０を容器２０から抜き出す第三工程には、光源５を発光させていないが、導光体１０を容器２０に挿入する過程及び抜き出す過程の一方又は双方において、光源を発光させることができる。
【００３１】
上記した容器殺菌装置及び方法は、殺菌光を発光する殺菌光発生器と導光体を、容器に殺菌光発生器を挿入せずに容器内面を殺菌できるので、簡易な装置で効果的に容器内面を殺菌できる。
【符号の説明】
【００３２】
１      容器殺菌装置
２      電源
３      把持具
５      光源
６      発光部
１０    導光体
１１    受光面
１３    先端面
１５    側面
２０    プリフォーム
２１    口部
２３    底面
２５    側面
１００  導光体
１０１  受光面
１０３  先端面
１０５  側面
Ｃ      中心軸
ＵＶ    紫外線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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