(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の供給を受けて紫外線を発光する光源と、
前記光源で発光された前記紫外線を導く導光体と、
前記導光体の先端に設けられる光分配器と、を備え、
前記光分配器は、
前記導光体で導かれてきた前記紫外線の一部を、前記導光体で導かれてきた向きで出射
させる第一光路と、
前記導光体で導かれてきた前記紫外線の他の一部を、前記導光体で導かれてきた向きと
交差する向きで出射させる第二光路と、を備え、
前記光分配器は、
前記第一光路が、
前記紫外線の一部が直進して透過する光学部材により構成され、
前記第二光路が、
前記紫外線の他の一部を反射させる反射面を備える前記光学部材と、前記反射面で反射
されて前記光学部材から出射された前記紫外線を、前記交差する向きに反射させる反射体
と、により構成される、ことを特徴とする殺菌装置。
【請求項２】
電力の供給を受けて紫外線を発光する光源と、
前記光源で発光された前記紫外線を導く導光体と、
前記導光体の先端に設けられる光分配器と、を備え、
前記光分配器は、
前記導光体で導かれてきた前記紫外線の一部を、前記導光体で導かれてきた向きで出射
させる第一光路と、
前記導光体で導かれてきた前記紫外線の他の一部を、前記導光体で導かれてきた向きと
交差する向きで出射させる第二光路と、を備え、
前記光分配器は、
前記第一光路が、
前記紫外線の一部が直進して透過する第一光学部材と、前記第一光学部材を透過して入射される前記紫外線が透過する第二光学部材と、により構成され、
前記第二光路が、
前記紫外線の他の一部を反射させる反射面を周囲に備える前記第二光学部材と、
前記第二光学部材の周囲を取り囲み、前記反射面で反射された前記紫外線を、前記交差
する向きに導きかつ出射させる前記第一光学部材と、により構成され、
前記第二光学部材の前記反射面は、前記第一光学部材の屈折率が前記第二光学部材の屈
折率よりも大きいことにより設けられる、ことを特徴とする殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料用容器に紫外線を照射して殺菌する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のボトルに代表される飲料用容器（以下、単に容器ということがある）に飲料を充填するにあたって、容器の内外が殺菌される。また、ボトル成形前のプリフォームの段階で殺菌されることもある。
この容器成形前及び容器成形後に殺菌するのに、過酸化水素や次亜塩素酸ソーダ等の殺菌用薬剤溶液を容器の内部に注入した後、その薬剤溶液を排出し、さらに、容器の内側を水で洗浄する作業が行われていた。
【０００３】
しかし、薬剤溶液による殺菌処理は、環境負荷が大きく、薬剤コストや廃液処理コストも高いという問題があるために、いわゆる乾式の殺菌方法が提案されている。乾式の殺菌方法としては、紫外線を照射する方法（例えば、特許文献１）及び電子線を照射する方法が知られている。ところが、電子線を照射する方法は、電子線照射により二次的に生成するＸ線を外部に漏洩させないための遮蔽構造が大きくかつ重い。また、電子線を容器に照射する殺菌装置は、電子線照射によってオゾンが生じるので、それを排気する装置が必要であり、このオゾンの回収装置も手伝って、大がかりなものになる傾向がある。これに比べて、紫外線を照射する方法は、殺菌装置の構成が簡易である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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】
紫外線照射による容器の殺菌において、紫外線を容器にムラなく照射することが容易でない。特許文献１に記載されるように、光源で発光した紫外線を容器に導くのに線状又は棒状の導光体を用いることができるが、紫外線は導光体の先端から出射されるので、容器の内部を殺菌する場合に、容器の底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。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、容器の底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】
【０００６】
かかる目的のもとになされた本発明の容器の殺菌装置は、電力の供給を受けて紫外線を発光する光源と、光源で発光された紫外線を導く導光体と、導光体の先端に設けられる光分配器と、を備え、光分配器は、導光体で導かれてきた紫外線の一部を、導光体で導かれてきた向きで出射させる第一光路と、導光体で導かれてきた紫外線の他の一部を、導光体で導かれてきた向きと交差する向きで出射させる第二光路と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の殺菌装置において、光分配器を実現する形態は少なくとも三つある。
一つ目の形態は、第一光路が、紫外線の一部が直進して透過する光学部材により構成され、第二光路が、紫外線の他の一部を反射させる反射面を備える光学部材と、反射面で反射されて光学部材から出射された紫外線を、交差する向きに反射させる反射体と、により構成される。
【０００８】
二つ目の形態は、第一光路が、紫外線の一部が直進して透過する第一光学部材により構成され、第二光路が、紫外線の他の一部を反射させる反射面を周囲に備える第一光学部材と、第一光学部材の周囲を取り囲み、反射面で反射された紫外線を、交差する向きに導きかつ出射させる第二光学部材と、により構成される。そしてこの二つ目の形態は、第一光学部材の反射面は、第一光学部材の屈折率が第二光学部材の屈折率よりも大きいことにより設けられるものとされる。
【０００９】
三つ目の形態は、第一光路が、紫外線の一部が直進して透過する第三光学部材により構成され、第二光路が、紫外線の他の一部を反射させる、第三光学部材に形成される光沢を有する反射面により構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、導光体で導かれてきた紫外線の一部を、導光体で導かれてきた向きで出射させる第一光路と、導光体で導かれてきた紫外線の他の一部を、導光体で導かれてきた向きと交差する向きで出射させる第二光路と、を備える。したがって、本発明によれば、第一光路から出射された紫外線により容器の底を殺菌し、第二光路から出射された紫外線により容器の側面を殺菌できるので、容器に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】
【００１１】
【図１】本実施の形態における容器の殺菌装置の構成概略を示す図である。
【図２】第一実施形態における殺菌装置の要部を示す図である。
【図３】第二実施形態における殺菌装置の要部を示す図である。
【図４】第二実施形態の変形例における殺菌装置の要部を示す図である。
【図５】第三実施形態における殺菌装置の要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔第一実施形態〕
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態における容器の殺菌装置１の最小限の構成要素を示している。
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を発光する光源４と、光源４で発光された紫外線ＵＶを導く導光体６と、導光体６上に設けられる反射板８と、導光体６の先端に設けられる光学部材としてのプリズム１０と、を備えている。殺菌装置１は、ＰＥＴボトルの前駆体であるプリフォーム４０の内部を紫外線ＵＶにより殺菌する装置である。プリズム１０は、殺菌処理時に、導光体６を操作することにより、把持具３で支持されたプリフォーム４０の開口４１を通過して、プリフォーム４０の内部に挿入され、往復進退される。プリズム１０は、プリフォーム４０の内部を進退しながら、導光体６を導かれてきた紫外線ＵＶを、プリフォーム４０の底面４３及び側面４５に向けて照射する。プリズム１０は、底面４３及び側面４５という直交する二つの面に向けて、紫外線ＵＶを照射するために、以下に説明する構成を備えている。なお、底面４３及び側面４５は、プリフォーム４０の内側の面をいう。
【００１３】
本実施形態において、光源４としては、低圧〜高圧の各種ＵＶランプを用いることができる。また、導光体６としては、例えば、光ファイバ、あるいは、光ファイバと石英カラスの組み合わせなど、任意である。
【００１４】
プリズム１０は、図２（ａ）に示すように、導光体６の先端に位置する出射面７に接しており、かつ、導光体６の先端に固定、例えば接着により固定されている。導光体６の出射面７は、導光体６に導かれる紫外線ＵＶの光軸（図２（ｂ）参照）に対して直交するように形成されている。
プリズム１０は、ダイヤモンドに適用されているブリリアント カット、特にラウンド ブリリアント カットが施されている部材であり、石英（ＳｉＯ２）ガラスや、蛍石（ＣａＦ２)ガラスから構成することができる。
プリズム１０は、ガードル（girdle）１１を境界にしてクラウン（crown）１２とパビリオン（pavilion）１５を備える。クラウン１２の頂部には円形のテーブル（table）面１３が、また、テーブル面１３と対向するパビリオン１５の頂部には円形のキューレット（culet）面１６が形成されている。クラウン１２は、テーブル面１３を除く概ねテーパ状の第一傾斜面１４を備え、また、パビリオン１５は、キューレット面１６を除くテーパ状の第二傾斜面１７を備えている。ここで、テーブル面１３は、導光体６よりも径が大きく、一方、キューレット面１６は、導光体６よりも径が小さく設定されている。なお、クラウン１２とパビリオン１５の表面にもカットが形成されているが、ここでの具体的な記載は省略する。
【００１５】
反射板８は、プリズム１０よりも導光体６の手前（紫外線ＵＶのすすむ向きを基準にして手前）に設けられている。反射板８とプリズム１０により、本発明の分光器が構成される。
反射板８は、図２（ｂ）において、プリズム１０のテーブル面１３から出射される紫外線ＵＶを、反射面９で受光するとともに、周囲に放射状に反射させる。この反射板８は、円板状の形態をなしているが、プリズム１０からの紫外線ＵＶを受光して、周囲に反射させる機能を有する限り、その形態は限定されない。例えば、反射面９がテーパ状をなしていたり、球面をなしていたりしてもよい。
【００１６】
導光体６からプリズム１０に向けて紫外線ＵＶが照射されると、図２（ｂ）を参照して以下説明するように、紫外線ＵＶの反射及び出射が生じる。
導光体６を進んできた紫外線ＵＶは、出射面７から出射されると同時にプリズム１０のテーブル面１３に入射される。テーブル面１３は紫外線ＵＶの光軸に対して直交するので、屈折することなくそのまま真直ぐにプリズム１０に入射され、クラウン１２及びガードル１１を順に通過して、パビリオン１５に到る。
【００１７】
パビリオン１５を進む紫外線ＵＶは、中央寄りの一部はキューレット面１６に達するが、キューレット面１６もパビリオン１５を進む紫外線ＵＶの光軸に対して直交するので、キューレット面１６を通過して真直ぐに進む。ただし、パビリオン１５を進む紫外線ＵＶの中で、外周寄りの一部（他の一部）はキューレット面１６よりも外側の第二傾斜面１７に達し、ここでは全反射されて向きを変えて、パビリオン１５及びクラウン１２と進み、テーブル面１３又は第一傾斜面１４から外部に向けて出射される。テーブル面１３又は第一傾斜面１４から出射された紫外線ＵＶは、反射板８の反射面９に達し、ここで周囲に放射状に反射される。
【００１８】
以上説明したように、本実施形態の殺菌装置１は、プリズム１０に、導光体６から導かれてきた紫外線ＵＶの一部をそのままの向きで真直ぐ通過させる第一光路と、導光体６から導かれてきた紫外線ＵＶの他の一部を交差する向きに変えて周囲に放射させる第二光路と、を備えている。したがって、導光体６とプリズム１０の単一の組み合わせだけで、プリフォーム４０の底面４３及び側面４５という直交する二つの面に向けて紫外線ＵＶをムラなく照射できる。
【００１９】
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態に係るプリズム２０を、図３を参照して説明する。プリズム２０も、導光体６の先端に設けられるものであるが、第一実施形態が備える反射板８を用いることなく、プリフォーム４０の底面４３及び側面４５という直交する二つの面に向けて紫外線ＵＶをムラなく照射できる構成を備えている。
【００２０】
プリズム２０は、各々が光学部材である第一部材２１と第二部材２６の組み合わせからなる分光器を備え、図３（ａ），（ｂ）に示すように、導光体６の先端に第一部材２１が接して固定され、第二部材２６が第一部材２１に接して固定されている。第一部材２１と第二部材２６は同軸上に配置されている。ここで、第一部材２１を構成する材料の屈折率をｎ２１、第二部材２６を構成する材料の屈折率をｎ２５とすると、ｎ２１＞ｎ２５が成り立つ。第一部材２１としては、例えば石英ガラスが、また、第二部材２６としては、例えば蛍石ガラスが用いられる。なお、両者の屈折率（２５０ｎｍ付近)ｎ２１，ｎ２５は、ｎ２１＝約１．５０， ｎ２５＝約１．４６である。
【００２１】
第一部材２１は、中高な円筒状の形態を有しており、導光体６の出射面７に対向する入射面２２と、入射面２２から下向きに末広がりの第一傾斜面２３と、第一傾斜面２３の下端から下向きに窄まる第二出射面２４と、下端に開口し、第二部材２６を収容する収容空隙２５と、を備える。
第二部材２６は、円錐台状の形態を有しており、上底に対応する入射面２７と、下底に対応し、入射面２７に対向する第一出射面２８と、入射面２７と第一出射面２８を繋ぐ反射面２９と、を備える。第二部材２６は、第一部材２１の収容空隙２５の中に隙間なく収容される。
【００２２】
ここで、第一部材２１の入射面２２は、紫外線ＵＶの光軸に直交しているとともに、第二部材２６の入射面２７及び第一出射面２８が、紫外線ＵＶの光軸に直交している。また、第二部材２６の入射面２７は、導光体６の出射面７よりも径が小さく設定されている。
【００２３】
プリズム２０における紫外線ＵＶの反射及び出射を、図３（ｂ）を参照して説明する。
導光体６を進んできた紫外線ＵＶは、出射面７から出射されると同時にプリズム２０（第一部材２１）の入射面２２に入射される。入射面２２は紫外線ＵＶの光軸に対して直交するので、屈折することなくそのまま真直ぐに進み、第一部材２１を通過して、第二部材２６に到る。
【００２４】
第二部材２６に到った紫外線ＵＶの中で、中央寄りの一部は、入射面２７が光軸に対して直交するので、そのまま真直ぐに第二部材２６を進み、第一出射面２８から外部に向けて出射される。ここから出射された紫外線ＵＶは専らプリフォーム４０の底面４３を殺菌するのに用いられる。しかし、第二部材２６に到った紫外線ＵＶの中で、外周寄りの一部は入射面２７よりも外側の反射面２９に達し、ここで全反射されて向きを変えながら第一部材２１を進み、第二出射面２４から外部に向けて、放射状に出射される。ここから出射された紫外線ＵＶは専らプリフォーム４０の側面４５を殺菌するのに用いられる。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態のプリズム２０は、導光体６から導かれてきた紫外線ＵＶの一部をそのままの向きで真直ぐ通過させる第一光路と、導光体６から導かれてきた紫外線ＵＶの他の一部を交差する向きに変えて周囲に放射させる第二光路と、を備えている。したがって、導光体６とプリズム２０の組み合わせだけで、プリフォーム４０の底面４３及び側面４５という直交する二つの面に向けて紫外線ＵＶをムラなく照射できる。しかも、本実施形態は、第一実施形態のように、反射板８を設ける必要がない。
【００２６】
第二実施形態において、図４に示すように、第二部材２６の反射面２９に曲率を持たせることにより、第一部材２１から放射状に出射される紫外線ＵＶを、導光体６に対して直交する向きに出射させることができる。
【００２７】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態に係るプリズム３０を、図５を参照して説明する。プリズム３０も、導光体６の先端に設けられるものであるが、第一実施形態が備えていた反射板８を用いることなく、プリフォーム４０の底面４３及び側面４５という直交する二つの面に向けて紫外線ＵＶをムラなく照射できる構成を備えている。
【００２８】
光学部材であるプリズム３０は、図５（ａ）に示すように、円錐台状の形態を有しており、上底に対応する入射面３１と、下底に対応し、入射面３１に対向する出射面３３と、入射面３１と出射面３３を繋ぐ反射面３５と、を備える。反射面３５は、例えば金属膜を形成することにより構成することができる。プリズム３０は、導光体６と同軸上に設けられ、入射面３１が導光体６の出射面７と接合されている。プリズム３０の入射面３１は、導光体６の出射面７よりも径が小さく設定されており、出射面３３は、導光体６の出射面７よりも径が大きく設定されている。
【００２９】
プリズム３０における紫外線ＵＶの反射及び出射を、図５（ｂ）を参照して説明する。
導光体６を進んできた紫外線ＵＶは、出射面７から出射されると同時にプリズム３０の入射面３１に入射される。入射面３１は紫外線ＵＶの光軸に対して直交するので、屈折することなくそのまま真直ぐに進み、プリズム３０を通過して、出射面３３に到る。この紫外線ＵＶは、出射面３３が光軸に対して直交するので、そのまま真直ぐに進み、外部に向けて出射される。ここから出射された紫外線ＵＶは専らプリフォーム４０の底面４３を殺菌するのに用いられる。
【００３０】
導光体６の出射面７から出射される紫外線ＵＶの中で、プリズム３０の入射面３１より外側の部分を進む紫外線ＵＶは、プリズム３０の外周面である反射面３５に達し、ここで全反射されて向きを変えながら、放射状に出射される。ここから反射された紫外線ＵＶは専らプリフォーム４０の側面４５を殺菌するのに用いられる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態のプリズム３０は、導光体６から導かれてきた紫外線ＵＶの一部をそのままの向きで真直ぐ通過させる第一光路と、導光体６から導かれてきた紫外線ＵＶの他の一部を交差する向きに変えて周囲に放射させる第二光路と、を備えている。したがって、導光体６とプリズム２０の組み合わせだけで、プリフォーム４０の底面４３及び側面４５という直交する二つの面に向けて紫外線ＵＶをムラなく照射できる。しかも、本実施形態は、単一のプリズム３０を設けるだけで足りる。
【００３２】
以上、本発明の好ましい形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、上記した第実施形態の光源４はランプを想定しているが、ＬＥＤを光源として用いることもできる。この場合には、ＬＥＤ光源を導光体６に直接固定することができる。
また、導光体６の昇降は、プリフォーム４０（容器）との相対的な関係として捉えることができ、導光体６を昇降させてもよいし、プリフォーム４０（容器）を昇降させてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１    殺菌装置
２    電源
３    把持具
４    光源
６    導光体
７    出射面
８    反射板
９    反射面
１０  プリズム
１１  ガードル
１２  クラウン
１３  テーブル面
１４  第一傾斜面
１５  パビリオン
１６  キューレット面
１７  第二傾斜面
２０  プリズム
２１  第一部材
２２  入射面
２３  第一傾斜面
２４  第二出射面
２５  収容空隙
２６  第二部材
２７  入射面
２８  第一出射面
２９  反射面
３０  プリズム
３１  入射面
３３  出射面
３５  反射面
４０  プリフォーム
４１  開口
４３  底面
４５  側面
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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【図５】
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