(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装材（８０）を滅菌することを目的とし、筐体と、バリア要素（５０）とを備える滅菌デバイスであって、
前記筐体は、前記バリア要素（５０）によって離間された第１のチャンバ（１０）及び第２のチャンバ（２０）を少なくとも備え、
電子生成器（６０）を備える前記第１のチャンバ（１０）は、滅菌するために、電子を提供するように適合されており、
前記筐体が第３のチャンバ（３０）に接続されており、
前記第２のチャンバ（２０）及び前記第３のチャンバ（３０）の空間は、前記バリア要素（５０）に対して平行に延在する放射線遮蔽体（２４）を備え、
前記放射線遮蔽体（２４）は、少なくとも１つの開口（２４’）を備え、または形成し、
前記開口（２４’）は、前記バリア要素（５０）に対して平行に延在する、滅菌デバイス。
【請求項２】
前記空間は、前記第３のチャンバ（３０）と、第２のチャンバ（２０）とによって形成される、請求項１に記載の滅菌デバイス。
【請求項３】
前記電子生成器（６０）は、カソードハウジング（６１）と、フィラメント（６３）とを備える、請求項１または２に記載の滅菌デバイス。
【請求項４】
前記空間は絶縁材を含み、
前記絶縁材は、絶縁流体または気体である、請求項１から３のいずれか一項に記載の滅菌デバイス。
【請求項５】
前記バリア要素（５０）は、少なくとも１つの接続器（５２）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の滅菌デバイス。
【請求項６】
前記空間内に電源ユニット（４０）が設置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の滅菌デバイス。
【請求項７】
前記空間が放射線遮蔽体（２４）を備え、
前記電源ユニット（４０）が前記放射線遮蔽体の一方の側に設置され、前記バリア要素（５０）が他方の側に配置される、請求項６に記載の滅菌デバイス。
【請求項８】
前記電子生成器（６０）と、前記電源ユニット（４０）は、電源接続ライン（７２）を介して接続される、請求項６または７に記載の滅菌デバイス。
【請求項９】
前記第２のチャンバ（２０）と、前記第３のチャンバ（３０）は、接続範囲（２２）において接続可能である、請求項２から８のいずれか一項に記載の滅菌デバイス。
【請求項１０】
前記放射線遮蔽体（２４）は、前記第２のチャンバ（２０）内で、前記接続範囲（２２）と前記バリア要素（５０）の間に設けられる、請求項９に記載の滅菌デバイス。
【請求項１１】
前記放射線遮蔽体（２４）は、前記第３のチャンバ（３０）内で、前記接続範囲（２２）と前記電源ユニット（４０）の間に設けられる、請求項９に記載の滅菌デバイス。
【請求項１２】
前記電源接続ライン（７２）は、前記開口（２４’）を介して誘導される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の滅菌デバイス。
【請求項１３】
前記第３のチャンバ（３０）と前記筐体の間にアダプタ要素（９０）が配置され、
前記アダプタ要素（９０）は、放射線遮蔽体（２４）を備えるように適合させることができる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の滅菌デバイス。
【請求項１４】
前記バリア要素（５０）は、前記空間と前記第１のチャンバ（１０）内の第２の大気（１０２）の間に気密式のバリアを形成する、請求項１から１３のいずれか一項に記載の滅菌デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に包装材を滅菌するための滅菌デバイス、および特に包装材を滅菌するための電子ビームエミッターに関する。
【背景技術】
【０００２】
滅菌デバイスまたは電子ビームエミッターはそれぞれ、従来技術より基本的に既知である。例えば液体食品の包装において、電子ビームの放射は、滅菌目的について期待の持てる代替案として考えられており、それに関する過酸化水素を伴う湿式化学反応は従来より技術的な基盤であった。滅菌デバイスまたは電子ビームエミッターがそれぞれ、包装材の滅菌を実現することにより、包装機械内での湿式化学反応の負の結果をなくす。しかしながら従来技術より知られる滅菌デバイスまたは電子ビームエミッターはそれぞれ一般的に重く、非常に大きくて使用するのに苦痛を感じる。例えば欧州特許第2419909号明細書は、比較的コンパクトな滅菌デバイスを開示しているが、とりわけ電源および電子ビームエミッターが共通の筐体内に設置されるため、このことによってメンテナンスが極めて困難になり、さらにはメンテナンスを不可能にするという問題がある。別の難題は、滅菌デバイス内に設置される電気部品に対して放射線からの充分な保護を与えることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許第2419909号明細書
【特許文献２】国際出願第PCT/EP2013/076870号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって現行の発明の目的は、高い汎用性、コスト効果および設置された電子部品に対する適切な保護を維持する、特に包装材を滅菌するための滅菌デバイス、および特に包装材を滅菌するための電子ビームエミッターを提供することである。この目的は請求項1による滅菌デバイスによって、および請求項15による電子ビームエミッターによって達成される。現行の発明の実施形態の追加の利点および特徴は、従属クレームにおいて定義される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、特に包装材を滅菌することを目的とする滅菌デバイスは、筐体と、バリア要素とを備え、筐体は、少なくとも1つの第1のチャンバを備え、第1のチャンバは、滅菌するために電荷キャリアを提供するように適合されており、筐体が第3のチャンバに接続されることで、バリア要素が、第1の大気が存在する空間の境界の少なくとも一部を形成することを特徴とする。1つまたは複数の実施形態によると、第1のチャンバは、特に包装容器のために電荷キャリアを生成するための手段を備える。電荷キャリアは、単一のまたは複数の高圧電子ビームをそれぞれ形成する高圧電子である。このような包装容器は、液体、半液体および/または固体媒体に対して使用することができる。それらは、例えば食品産業または医療または生物学の分野で(生物学的および医療用物質を搬送および保護する目的で)使用することができる。しかしながら滅菌デバイスはまた、例えば医療用または生物学的デバイスなどのデバイスあるいは食品などの滅菌に使用される場合もある。第3のチャンバの1つの主な目的は、第1のチャンバ内の電子生成器のために電力を提供することである。換言すると第3のチャンバは好ましくは、電力を提供するための手段、例えば高圧電源ユニットを備える。バリア要素は、第1のチャンバを前記筐体の範囲内に制限する、またはその範囲を限定する。詳細には、バリア要素は、第1のチャンバ内で第2の大気を保護する。一方バリア要素は、第1の大気が存在する空間の境界の少なくとも一部を形成する。これは、第1のチャンバ内と空間内に異なる大気を提供することができることを意味している。バリア要素は、気密である。
【０００６】
その結果、第1のチャンバ内の大気は、電子を生成するように適合させることができ、(第1のチャンバのために)電力を生成するための手段を備える空間内の大気は、しかるべき要件に理想的に適合させることができる。その結果、例えば空間内部の電気部品に関する理想の条件を実現することができる。有利には、バリア要素は、空間の境界の少なくとも一部を形成する。バリア要素はこのとき、第1の大気と第2の大気の間に配置される。
【０００７】
筐体と第3のチャンバの間の接続を実現するために、筐体は、しかるべき接続範囲を備える。同様に第3のチャンバもまた好ましくは、筐体の接続範囲に一致するしかるべき接続範囲を備える。1つまたは複数の実施形態によると、これらの接続範囲は、互いの間に形態一致接続および/または圧力一致接続を実現するように適合される。換言すると、第3のチャンバは、筐体の接続範囲に一致する1つまたは複数の接続範囲を備える。1つまたは複数の実施形態によると、これらの接続範囲はフランジとして形成される。接続部自体に関して、接続要素、例えばボルトまたはねじ(第1の接続要素)などを使用することができる。これは、接続範囲またはフランジがそれぞれ、しかるべき穴(第2の接続要素)を備えることで、第1の接続要素を配置することができることを意味している。代替または追加として少なくとも1つの第1の接続要素は、接続範囲内またはフランジ内にそれぞれ既に統合されている場合もある。これは、接続範囲を互いに対して極めて装着し易くする、または特に第3のチャンバを他の部品から取り外す目的で滅菌デバイスを分解し易くする。
【０００８】
接続範囲の断面は、様々な幾何学形状を有することができる。1つまたは複数の実施形態によると、接続範囲は基本的に丸みを帯びており、具体的には基本的に円形である。しかしながら卵形、矩形、正方形または多角形の断面も可能である。有利には、接続範囲は、密閉部材を備え、例えばO-リングまたは密閉材を備えることで第1の大気を筐体の内部で保護し維持することができる。第1の大気中には固有の温度または固有の圧力が存在し得る。詳細には、空間は、第1の大気を特徴付ける固有の媒体によって満たすことができる。便宜上、この大気は、しかるべき要件に理想的に適合される。詳細には、大気は、空間の内部で電力を生成し変換する構成要素を絶縁するように適合されており、それはさらに、筐体または第1のチャンバそれぞれへの電力輸送手段を絶縁するように適合される。有利には、筐体と第3のチャンバは共通の筐体を持たない。代わりにそれらは有利には、それらが接続範囲を介して接続されるために分解することができる。その結果簡単なメンテナンスの実現性を高めることができる。
【０００９】
1つまたは複数の実施形態によると、空間は、第3のチャンバによって、または第3のチャンバと、第2のチャンバによって形成される。換言すると空間は第3のチャンバの内部の空間である、または空間は第3のチャンバと、第2のチャンバの内部であり、バリア要素は、空間の境界の少なくとも一部を形成する。1つまたは複数の実施形態によると、第1のチャンバと第3のチャンバの間に第2のチャンバが形成される。これは、バリア要素と筐体の一端の間の偏差によって実現されてよい。第2のチャンバは、筐体の一部または筐体の1つの要素であり、第2のチャンバまたは第1のチャンバは、接続範囲を備えることができる。好ましくは第1および第2のチャンバは、筐体によって形成され、筐体は、1つまたは複数の実施形態によってフランジとして形成される接続範囲を備える。第2のチャンバが設けられる場合、有利には第2および第3のチャンバ内の大気は同一である。換言すると空間は第2および第3のチャンバによって少なくとも一部が形成される。好ましい一実施形態において、第1のチャンバ内の滅菌手段に対して電力を提供するように適合された電源ユニットが第3のチャンバ内に設置される。空間または第3のチャンバはそれぞれ、複数の電源ユニット、または概して電気部品を備えることができることは言うまでもない
【００１０】
便宜上、第1のチャンバは電子生成器を備え、電子生成器は、カソードハウジングと、フィラメントとを備える。換言すると、第1のチャンバを備える筐体は、電子ビームエミッターである。以下において好ましい実施形態が記載される。フィラメントは電子を放出し、これにより単一の電子ビームまたは複数の電子ビームを形成するように適合されている。使用する際、フィラメントを加熱することによって電子ビームが生成される。フィラメントを通るように電流を送る際、フィラメントの電気抵抗によってフィラメントを2000℃ほどの温度まで加熱させる。この加熱作用によってフィラメントに電子を放出させる。電子は、カソードハウジングと電子出口窓の間の高圧電位を利用して電子出口窓に向かって加速される。その後、電子は、電子出口窓を通過し、標的範囲、例えば滅菌すべき材料または範囲それぞれに向かって進み続ける。第1のチャンバは、第2の大気、好ましくは真空を含む。第1のチャンバは真空を維持するためにポンプに対して気密式に密閉される、または接続されるかのいずれかであってよい。1つまたは複数の実施形態によると、電子生成器を備える筐体は、(例えば準備が整った)包装容器の内部を滅菌するための電子ビームエミッターである。電子ビームエミッターは、第1のチャンバである真空チャンバ内に封入された電子生成器を備える。真空チャンバには電子出口窓が備わっている。便宜上、真空チャンバは、ほぼ円形の断面を備える2つの円筒形の本体で構成される。円筒形の本体は、共通の長手方向軸を有する。第1の円筒形の本体は、この軸に直交する面内に端部面を有し、電子出口窓が備わっている。電子出口窓は円形であり、端部面の大半にわたって延在している。窓は、例えばチタンなどの金属フォイルで作成することができ、およそ4〜12μmほどの厚さを有することができる。穴を備えた支持構造体が、真空チャンバの内部からフォイルを支持する。支持構造体は、例えばアルミニウムまたは銅で作成される。第1の本体の直径は、例えば準備が整った包装容器の中に挿入するのに十分に小さい。第1の本体の断面は、包装容器の開口を通ってそれを誘導することができるように寸法が決められる。第2の本体には、電子ビーム生成器が備わっており、第2の本体の直径は第1の本体より大きい。
【００１１】
1つまたは複数の実施形態において包装材は基本的に管状であり、滅菌デバイスまたは電子ビームエミッターは、管状包装材の開口を介して少なくとも管状包装材の内側の面を滅菌するように適合されている。管状の包装材は、包装容器である。用語「管状の」は、断面の可能性のある形態に関する制限を全く含んでいない。これは、断面が丸みを帯びている、矩形、円形、多角形および/または角度付きであってよく、詳細には基本的に管状の包装材の断面は、軸に沿って一定である必要はない。一般論を限定することなく、基本的に管状の包装材は、以下において「包装容器」と呼ばれることが多い。
【００１２】
包装容器の開口は、エミッターの挿入を可能にするように適合されている。包装容器は、開口の反対側のその他端部分において閉鎖されており、それはある軸に沿って延在している。
【００１３】
包装容器は例えば、プラスチック材、例えばPETなどで作成することができる、あるいは(薄層を重ねた)ボール紙材で作成される場合もある。後者に関して、一般的なタイプの薄層を重ねたボール紙材は、紙または板紙の中心層と、例えばポリマー材またはアルミニウムフォイルの1つまたは複数のバリア層とを備える。増加しつつある一般的な包装タイプは、上記に記載した包装薄層の包装素材がスリーブとして形成され密閉される、充填機械において製造される「カートンボトル」である。前記スリーブは、一端において閉鎖されており、熱可塑性材の頂部がスリーブの端部部分に直接射出成形される。包装薄層のシートは、包装薄層のマガジンリールから切断されてよい。
【００１４】
有利には、包装容器の開口、例えば包装容器の注ぎ口または底部は、電子出口窓を備える電子ビームエミッターの少なくとも一部分が、特に包装容器の内側の面を滅菌するためにそこを通過することができるように十分な大きさである必要がある。1つまたは複数の実施形態において、エミッターは、丸みを帯びていて、詳細には基本的に一定の円形の断面を有する。断面の直径は、およそ5〜100mmの範囲内にある。
【００１５】
別の好ましい実施形態において、電子ビームエミッターは、包装容器の外側を滅菌するように適合される。このような包装容器はまた、医療用または生物学的デバイスあるいは食品などの滅菌を目的としたウェブ滅菌に使用することもできる。このような電子ビームエミッターは、細長い管状本体を備える。細長い管状本体の長手方向軸は、電子出口窓の面に対して基本的に平行であり、故に電子ビームがこの窓を出る際、その主たる方向に対して直交している。電子出口窓は、管状本体の内部で真空チャンバからの電子のための出口を提供する。電子出口窓は、電子ビームエミッターの長手方向軸に対して平行な方向にその最も長い延長部を有する略矩形である。電子出口窓は、ほぼ平坦であり、管状本体の周辺面から突出している。電子出口窓は、例えばチタンなどの金属製フォイルで作成することができ、およそ4〜12μmほどの厚さを有することができる。穴を備えた支持構造体が、真空チャンバの内部からフォイルを支持する。支持構造体は、例えばアルミニウムまたは銅で作成される。
【００１６】
包装容器の外側の滅菌とは、包装容器の外側の面の滅菌を意味する。例えば外側の滅菌は、上記に挙げたタイプの2つの電子ビームエミッターをそれぞれの電子出口窓が互いに面し、それらの間に隙間を形成するように配置することによって実現されてよい。2つの電子ビームによって生成される電子ビームは互いに重なり合い、隙間を満たす一体化した電子雲を形成する。この隙間は、包装容器内に内容物を充填するための充填ステーションと、包装容器の開口を密閉するための密閉ステーションとを備える無菌区域への入口であってよい。したがって一体化した雲は、少なくともこの進入領域を覆う放射バリアまたは滅菌仕切りを形成する。電子出口窓40の間の距離は、包装容器の半径方向の断面の大きさに合わされ、包装容器がそれらの間を容易に通過することができるようにわずかに大きくなるように維持すべきである。本発明を使用することができる一例の用途は、出願人によって出願された国際出願第PCT/EP2013/076870号に記載されている。上記に記載される外側の滅菌、および先に記載された内側の滅菌の両方が実施されている。
【００１７】
1つまたは複数の実施形態において、空間は、絶縁作用を提供するように適合された絶縁材を備え、絶縁材は好ましくは、絶縁流体または気体であり、例えば窒素である。換言すると空間の大気は、絶縁作用を提供する。換言すると第1の大気は絶縁大気である。1つまたは複数の実施形態によると、第2および第3のチャンバは有利には絶縁材によって満たされる。絶縁材は気体、詳細には窒素である。窒素は、それが電気放電を阻止するまたは抑制することが可能な高い絶縁耐力を有するため、極めて優れた絶縁特性を有する誘電気体である。1つまたは複数の実施形態によると、この気体は加圧される。好ましくは絶縁材、詳細には窒素などの気体の圧力は、およそ1.5から3.5バールの範囲内にある。1つまたは複数の実施形態において、この範囲は2から3バールであり、1つまたは複数の実施形態では、この範囲は2.5から3バールである。このことにより絶縁作用を向上させる。便宜上、絶縁材は、電源ユニット(および空間内のその他の電気部品)と、空間の内部の電源ユニットから第1のチャンバまでの電気的な接続部の両方を保護する。1つまたは複数の実施形態によると、第2および/または第3のチャンバは、チャンバを絶縁材によって満たす、または絶縁材を徐々に排出させるように適合された少なくとも1つの弁を備える。絶縁材を排出させることによって、第2および第3のチャンバを容易に分離させ、別々に修理/交換することが可能である。絶縁に関して上記に挙げた特徴は、第2のチャンバの有無に左右されないことは言うまでもない。大気がバリア要素と接触することを確実にするだけで十分である。
【００１８】
有利にはバリア要素は、少なくとも1つの接続器、詳細には電気接続器を備える。接続器は、空間と第1のチャンバの間に電気的な接続を形成するように適合されている。バリア要素は、第1のチャンバを空間から隔てるように適合されており、詳細にはそれはしかるべき大気を隔てるように適合されている。しかしながら電気的接続は、第1のチャンバに例えば電力を供給することによって実現される必要がある。接続器は、バリア要素を介して電気的接続を実現するように適合されており、接続器は、1つまたは複数の実施形態によると、その端部部分の各々に少なくとも1つの接続要素を備える。接続要素は、例えばコネクタまたはブッシングまたは複数のそれらの構成要素であってよい。バリア要素を介して電気的接続を実現する要素は、例えばケーブルであってよい。しかしながらこのような機能性はまた、1つまたは複数の接続要素それ自体によって実現される場合もある。接続器はまた、その端部部分にしかるべきコネクタまたはジャックを有する、バリア要素内に統合されたケーブルである場合もある。接続器は、第1のチャンバ内の電子生成器からバリア要素まで、ならびにバリア要素から第3のチャンバ内または空間内の電源ユニットまでそれぞれ便宜上の電気的接続を実現する。バリア要素は空間の境界を形成するため、バリア要素はその大気と接触しており、詳細には絶縁大気と接触している。その結果電気接続器、詳細には空間の側に向けられた1つまたは複数の接続要素もまた、絶縁大気と接触している。よってそれらもまた好ましくは絶縁される。1つまたは複数の実施形態によると、バリア要素は、例えばX線などの放射に対して保護するための手段を備える。詳細には、バリア要素内に鉛または鉛の層をそれぞれ挿入することができ、これらの層は好ましくは基本的に軸に直交して延在する。またその材料はタングステンである場合もある。
【００１９】
便宜上、電源ユニットは空間内に設置され、バリア要素と、電源ユニットは電源接続ラインを介して、詳細には可撓性の電源接続ラインを介して相互に接続される。可撓性の電源接続ラインは、ケーブル、または好ましくはある程度可撓性である同様のものであってよい。電源接続ラインは、可撓性である必要はないことは言うまでもない。しかしながらそれによって扱い易くなる可能性がある。1つまたは複数の実施形態によると、バリア要素はコネクタ要素を備え、電源接続ラインは、単一のコネクタ要素(または複数のコネクタ要素)に接続される。バリア要素と、第1のチャンバ内の滅菌用の手段、詳細には電子生成器との間の(電気的な)接続部にも同様のことが適用される。便宜上、空間内に設置される電源接続ラインは、第1の大気、詳細には絶縁大気と接触する、またはそれによって囲まれる。既に述べたように、バリア要素の電気接続器またはその接続要素それぞれにも同様のことが適用される。その結果、第1の大気によって極めて十分な絶縁が実現する。例えば窒素などの気体が使用された場合、空間内の全ての電気部品は十分に絶縁されることを保証することができる。
【００２０】
有利には、空間は、バリア要素に対して基本的に平行に延在する放射線遮蔽体を備え、放射線遮蔽体は、少なくとも1つの開口を備えるまたは形成し、この開口は、好ましくはバリア要素に対して平行に延在する。詳細には、放射線遮蔽体がラビリンスシールを形成することで、第3のチャンバ、および詳細には電源ユニットまたは他の電気部品がそれぞれ、エミッターまたは電子によって生じる放射に対して完璧に保護される。詳細には、放射線遮蔽体は、X線の放出またはガンマ線それぞれに対する保護を提供する。放射は、加速された電子が物体にぶつかる際に生じる。電気部品、例えば電源ユニットは、X線から(またはガンマ線など)から保護する必要がある。
【００２１】
1つまたは複数の実施形態において、第2のチャンバと、第3のチャンバは、接続範囲において接続可能である。1つまたは複数の別の実施形態において、放射線遮蔽体は、第2のチャンバ内で、接続範囲とバリア要素の間に設けられる。さらに1つまたは複数の実施形態において、放射線遮蔽体は、第3のチャンバ内で、接続範囲と電源ユニットの間に設けられる。
【００２２】
しかしながら従来技術において、放射線保護に関して少なくとも電気接続器の範囲が脆弱な地点であるという問題はなおも存在している。有利には、1つまたは複数の実施形態によると、放射線遮蔽体は、バリア要素に対して基本的に直交する偏差を有しバリア要素に対して少なくとも部分的に平行に重なり合う例えば2つ(またはそれ以上の)プレートを備える。このような構成は、開口またはラビリンスシールをそれぞれ形成または生成する。開口はそこを介して電源接続ラインを配置するまたは誘導するのに十分な大きさおよび幾何学形状を有することは言うまでもない。これらプレートが軸に直交して重なるため、x線またはガンマ線が放射線遮蔽体を通過し得る、この軸に沿ったまたは整列される進路は存在しない。この概念を実装するのに種々の設計が可能である。例えばバリア要素に対して基本的に平行に延在するプレートを設けることができ、この場合プレートは、この範囲において第2のチャンバまたは第3のチャンバの断面と同じ大きさである。換言するとプレートは、この範囲において第2または第3のチャンバに近接するように適合される。有利には、プレートは、そこを介して電源接続ラインまたは電気接続器を誘導するように適合された開口を備える。この開口を「塞ぐ」ために、放射線遮蔽体は、開口を覆うように適合された別のプレートを備える。またバリア要素が上記に挙げたプレートを形成することもできる。プレートはそれぞれ、好ましくは鉛で作成される、あるいは鉛または鉛の層を含むことは言うまでもない。また他の材料、例えば鋼なども可能である。
【００２３】
便宜上、電源接続ラインは、この開口を介して誘導される。よって可撓性の電源接続ラインは、開口またはラビリンスシールをそれぞれ介して誘導し易いため、可撓性の電源接続ラインを使用することが極めて有利である。1つまたは複数の実施形態によると、放射線遮蔽体は、第2のチャンバの内部ならびに第3のチャンバの内部に設置することができ、外部の放射線遮蔽体と接続される、またはそれと組み合わされる。外部の放射線遮蔽体は、放射線遮蔽体の外側に設置され、例えば軸に直交しておよび/または軸に沿って配向することができる。よって第2のチャンバは有利には、放射線遮蔽体および/または可撓性の電源接続ラインを挿入するための空間を形成することができる。外部の放射線遮蔽体に関する材料は、滅菌デバイスの内部の放射線遮蔽体に関するものと同じであってよい。
【００２４】
1つまたは複数の実施形態において、第3のチャンバと筐体の間にアダプタ要素が配置され、このアダプタ要素が、放射線遮蔽体を備えるように適合させることができる。アダプタ要素はまた、第3のチャンバと第2のチャンバの間に配置することもできる。1つまたは複数の実施形態によると、アダプタ要素は、第1および第2のアダプタ領域を含む。第1のアダプタ領域は、筐体または第2のチャンバの接続範囲にそれぞれ接続されるように適合され、第2のアダプタ領域は、第3のチャンバの接続範囲に接続されるように適合される。有利には筐体(または第2のチャンバ)および第3のチャンバの接続範囲の様々な大きさおよび/または幾何学形状を等しくするようにすることができる。これにより接続範囲のサイズの違いを相殺することができるため、例えば、様々なタイプの電子ビームエミッターと、様々な電源ユニットまたは第3のチャンバとの各々の組み合わせが可能になる。便宜上、アダプタ要素はまた、既存の電子ビームエミッターまたは既存の第3のチャンバを放射線遮蔽技術によって改善することを可能にする放射線遮蔽体を備える場合もある。
【００２５】
本発明の別の態様によって、特に包装材を滅菌することを目的とし、筐体と、バリア要素とを備える電子ビームエミッターが提供され、筐体は少なくとも1つの第1のチャンバを備え、第1のチャンバは、滅菌のために電荷キャリアを提供するように適合された電子ビームエミッターであって、筐体が第3のチャンバに接続可能であることにより、バリア要素は、第1の大気が存在する空間の境界の少なくとも一部を形成することを特徴とする。
【００２６】
有利には、電子ビームエミッターは、端部部分を備える。この端部部分によって、電源接続ライン、詳細には可撓性の電源接続ラインの配置、および/または放射線遮蔽体の配置が可能になる。筐体の端部領域または頂部は、第3のチャンバに向けられる範囲である。
【００２７】
本発明の1つの態様によって、第1のアダプタ領域と、第2のアダプタ領域とを備える、特に滅菌デバイスのためのアダプタ要素が提供される。便宜上、第1および第2のアダプタ領域の直径は、互いに異なっている。これは、アダプタ領域の断面が異なる可能性があることを意味している。便宜上、断面は、既に記載した第3のチャンバ、および筐体または第2のチャンバの接続範囲のそれぞれの断面に一致するように適合されている。有利にはアダプタ要素は、放射線遮蔽体を備える。
【００２８】
滅菌とは、例えば菌類、バクテリア、ウイルスおよび胞子などの伝染性の病原体を含めた病原菌の命をなくすまたは殺す任意の工程を指す用語であり、これらの微生物は、包装材の表面または製品の中に存在する可能性があることを述べるべきである。(食品)包装産業において、これは一般に無菌包装を指しており、すなわち滅菌された製品を滅菌済みの包装容器の中に包装する、すなわち製品と包装容器の両方を生きている細菌および微生物のない状態に維持することで特別な冷却規定なしに製品の鮮度を保つことができる、すなわち包装容器が周辺温度中で保管されても包装容器の内部で滅菌性を維持することができることを指している。この文脈において、用語「商業的に無菌である」も一般的に使用され、これは一般に、食品が、製造、流通および保管する間に保持される可能性がある通常の非冷凍状態において食品内で成長することが可能な微生物が存在しないことを意味する。本特許出願において、単語「滅菌」は、少なくとも商業的に滅菌されている状態を指す。
【００２９】
本発明による滅菌デバイスは、本発明による電子ビームエミッターの特徴および利点、本発明によるアダプタ要素の特徴および利点を含むことができ、逆もまた同様である。
【００３０】
現行の発明の追加の態様および機能は、添付の図面を参照する現行の発明の好ましい実施形態の以下の記載において示されている。それぞれの実施形態の同一の特徴または特性は現行の発明の範囲において組み合わせることが可能であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】好ましい一実施形態による滅菌デバイスの概略図である。
【図２ａ】第3のチャンバ内に設置された放射線遮蔽体を備える好ましい一実施形態による滅菌デバイスの概略図である。
【図２ｂ】外部の放射線遮蔽体に接続された放射線遮蔽体を備える好ましい一実施形態による滅菌デバイスの概略図である。
【図３】第2のチャンバ内に設置された放射線遮蔽体を備える好ましい一実施形態による滅菌デバイスの概略図である。
【図４】ある軸に沿って延在する第2のチャンバを備えた好ましい一実施形態による電子ビームエミッターの概略図である。
【図５】放射線遮蔽体を備える、一実施形態による第3のチャンバの概略図である。
【図６】アダプタ要素が放射線遮蔽体を備える、一実施形態によるアダプタ要素を示す図である。
【図７】別の好ましい一実施形態による電子ビームエミッターの概略図である。
【図８】一実施形態による放射線遮蔽体を示す図である。
【図９】第2のチャンバのない別の実施形態を示す図である。
【図１０】包装容器および電子ビームエミッターを示す図である。
【図１１】包装容器および電子ビームエミッターを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
ここで図1を参照すると、バリア要素50によって第2のチャンバ20から隔てられた第1のチャンバ10を備える滅菌デバイスが示されている。第1のチャンバ10は、電子生成器60を備え、電子生成器60は、カソードハウジング61と、フィラメント63とを備える。フィラメント63は、電子ビームを形成する電子を放出するように適合されている。使用する際、フィラメント63を加熱することによって電子ビームが生成される。フィラメント63を通るように電流を送る際、フィラメント63の電気抵抗によってフィラメント63を2000℃ほどの温度まで加熱させる。この加熱作用によってフィラメント63に電子を放出させる。電子は、カソードハウジング61と電子出口窓64との高圧電位を利用して電子出口窓64に向かって加速される。その後、電子は電子出口窓64を通過し、標的範囲、例えば滅菌すべき材料または範囲それぞれに向かって進み続ける。第1のチャンバ10は、第2の大気102、好ましくは真空を含む。第1の大気100については後で記載する。
【００３３】
この実施形態によると、電子生成器60を備える筐体は、(例えば、準備が整った)包装容器の内部を滅菌するための電子ビームエミッターである。電子ビームエミッターは、第1のチャンバ10である気密式に密閉された真空チャンバ内に封入された電子生成器60を備える。真空チャンバには電子出口窓64が備わっている。図1を参照すると、第1のチャンバ10は好ましくは、共通の長手方向軸Aを有する2つの円筒形の本体10a、10bで構成されている。円筒形の本体は円形の断面を有する。第1の円筒形の本体10aは、軸Aに直交する面内に端部面を有し、これには電子出口窓64が備わっている。電子出口窓64は好ましくは円形であり、端部面の大半にわたって延在している。電子出口窓64は、例えばチタンなどの金属フォイルで作成することができ、およそ4〜12μmほどの厚さを有することができる。穴を備えた支持構造体(図示せず)が、第1のチャンバ10の内部からフォイルを支持する。支持構造体は、例えばアルミニウムまたは銅で作成される。第1の本体の直径は、例えば(準備が整った)包装容器の中に挿入するのに十分小さく、第1の本体の断面は、包装容器の開口を通ってそれを誘導することができるように寸法が決められる。このような包装容器は、液体、半液体および/または固体媒体に対して使用することができる。それらは、例えば食品産業または医療または生物学の分野で(生物学的および医療用物質を輸送および保護する目的で)使用することができる。しかしながら滅菌デバイスはまた、医療用または生物学的デバイスなどのデバイス、あるいは食品などの滅菌に使用される場合もある。第2の本体10bには、電子ビーム生成器が備わっており、第2の本体10bの直径は第1の本体10aのものより大きい。バリア要素50は、電子生成器60に対する電気的な接続部を形成する接続器52を備える。第2のチャンバは、第3のチャンバ30のしかるべき接続範囲22に接続される接続範囲22を備える。第3のチャンバ30は、電源接続ライン72を介して接続器52に接続される電源ユニット40を備える。
【００３４】
第1の大気100が存在する空間が、第3のチャンバ30および第2のチャンバ20によって形成され、この空間の境界の少なくとも一部は、バリア要素50によって形成される。それ故にバリア要素50は、第1の大気100と第2の大気102の間に気密式のバリアを形成する。この実施形態において、第1の大気100が存在する空間は、気体、詳細には窒素によって満たされ、この気体は好ましくは加圧される。その結果絶縁大気を形成することができる。
【００３５】
図2aは、図1に示される実施形態と同様の一実施形態を示す。しかしながらこの実施形態は、放射線遮蔽体24を備えている。第2のチャンバ20は、バリア要素50によって第1のチャンバ10から隔てられている。第1のチャンバ10は、電子出口窓64を介して第1のチャンバ10を出ることができる電荷キャリアを放出するように適合された電子生成器60を備える。電子生成器60は、図1から既に知られるようにカソードハウジング61と、フィラメント63とを備える。第1のチャンバ10および第2のチャンバ20は、電子ビームエミッターを形成する。第2のチャンバ20は、フランジとして形成され、第3のチャンバ30の接続範囲22に接続される接続範囲22を備える。第3のチャンバ30の中に放射線遮蔽体24が配置される。放射線遮蔽体24は、デバイスの軸Aに沿って偏差を有するため、これにより開口24'が形成される2つのプレートを備える。プレートは、図面に見ることができるように重なりを有する。開口24'は、基本的に軸Aに直交して延在する。換言するとラビリンスシールが形成される。電源接続ライン72を介して電源ユニット40と、接続器52が接続される。有利には電源接続ライン72は、開口24'を介して誘導し易くすることができる可撓性の電源接続ライン72である。その結果、例えば電子生成器60によって生成されるx線放射、またはその放出された電子それぞれから、チャンバ全体、詳細には電源ユニット40を保護する放射線保護が実現される。詳細には、第1のチャンバ内で形成される放射線は、電源ユニット40までのその進路を見つけることができない。放射線遮蔽体24は、鉛から作成される、あるいは少なくとも鉛の層、すなわち例えば、ステンレス鋼と鉛を重ね合わせたものを備える。
【００３６】
図2bは、図2aを参照して既に記載した実施形態を示しているが、図2bに示される実施形態は、第3のチャンバ30の内部にある放射線遮蔽体24に装着する、またはそれと接触する外部の放射線遮蔽体26を備える。滅菌デバイスの内部にある放射線遮蔽体24と、外部の放射線遮蔽体26は、図2bの左側に示されるようにまさに接触させることができる。便宜上、放射線遮蔽体24はまた、凹部25、または外部の放射線遮蔽体26を収容するように適合された同様のものを備える場合もある。外部の放射線遮蔽体26は、様々な設計を有する場合があることは言うまでもない。これは、それが基本的に軸Aに対して直交して、または軸Aに沿って延在することができることを意味している。外部の放射線遮蔽体26は、軸Aに向かって角度を成すように傾斜させることもできることは言うまでもない。外部の放射線遮蔽体26は、例えば鉛で作成される、または少なくとも滅菌デバイスの内部の放射線遮蔽体24と同様の鉛の層を含む。放射線遮蔽体24は、図2bに示されるように第3のチャンバ30内に位置決めされる。遮蔽体24はこれにより接続範囲22より上に設けられ、この範囲22は、バリア要素50より上に位置決めされる。
【００３７】
図3は、図2aに示されるものと同様の一実施形態を示しているが、放射線遮蔽体24は第2のチャンバ20内に設置されている。放射線遮蔽体24は、接続範囲22とバリア要素50の間に位置決めされる。
【００３８】
図4は、バリア要素50によって隔てられた第2のチャンバ20と第1のチャンバ10を備える電子ビームエミッターの概略図を示す。この実施形態は、図1に記載されるものと相関関係にあるが、図4では第3のチャンバは示されていない。第1のチャンバ10は、電子雲62をそれぞれ形成する電子を放出するように適合された電子生成器60を備える。電子雲62は、包装材80を滅菌するように適合されている。第1のチャンバ10の直径は、例えば(準備が整った)包装容器80内に挿入するのに十分に小さい。第1のチャンバ10の断面は、包装容器80の開口を通ってそれを誘導することができるように寸法が決められる。バリア要素50は、電子生成器60との電気接触部を形成するように適合された接続器52を備える。第2のチャンバ20は、フランジとして形成され複数の第2の接続要素または穴23"を備える接続範囲22を備える。接続器52は、例えば電源ユニット(この図には示されない)に接続されるように適合された電源接続ライン72に接続される。詳細には第2のチャンバ20の筐体の端部部分21と、バリア要素50の間に距離dが形成される。換言すると、距離dは、第2のチャンバ20を形成する。第2のチャンバは、電源接続ライン72のために若干の空間を形成するように配置される。
【００３９】
図5は、接続範囲22を備える第3のチャンバ30の概略図を示す。複数の接続要素23'が接続範囲22内に取り入れられている。第3のチャンバ30は、開口24'を備えるまたは形成する放射線遮蔽体24を備える。電源接続ライン72は、開口24'を介して誘導される。電源接続ライン72は、電源供給ユニット40に接続される。外部の放射線遮蔽体26が第3のチャンバ30の内部にある放射線遮蔽体24に装着される。
【００４０】
図6は、アダプタ要素90の好ましい一実施形態を示す。アダプタ要素90は、ボルト、ねじ、穴など(示されない)の第1および第2の接続要素を好ましくは備える第1のアダプタ領域91と、第2のアダプタ領域92とを備える。図6に示される実施形態は、先の図面から既に知られる放射線遮蔽体24をさらに備える。放射線遮蔽体24は、外部の放射線遮蔽体26に接続される。アダプタ領域91、92は、基本的に軸Aに直交するように配向され、この場合軸Aは、電子ビームエミッター(図示せず)の電子ビームの方向に相関する。2つのアダプタ領域91、92は好ましくは、互いに対して基本的に平行である。あるいはある角度が形成される場合もある。
【００４１】
図7は、電子ビームエミッターの別の実施形態を示しており、この実施形態は好ましくは包装容器の外側の滅菌用に適合される。このような電子ビームエミッターはまた、医療用または生物学的デバイスまたは食品などを滅菌するためのウェブ滅菌に使用される場合もある。このような電子ビームエミッターは、管状本体として形成される第1のチャンバ10を備え、これは軸Bに沿って延びる細長い形状を有する。電子出口窓64は、管状本体の内部である、あるいは第1のチャンバ10によって形成される真空チャンバからの電子e-(例示の目的でそのうちの1つのみが示される)のための出口を提供する。電子出口窓64は、軸Bに沿ってその最も長い延長部を有する略矩形である。電子出口窓64は、ほぼ平坦であり、管状本体の周辺面から突出している。電子出口窓64は、例えばチタンなどの金属製フォイルで作成することができ、およそ4〜12μmほどの厚さを有することができる。穴が備わった支持構造体が、真空チャンバの内部からフォイルを支持する。支持構造体は、例えばアルミニウムまたは銅で作成される。第1のチャンバ10は、バリア要素50によって制限される。バリア要素50と、接続範囲22が管状本体の長手方向軸に沿って偏差を有することで第2のチャンバ20が形成される。電源接続ライン72が設けられる。接続範囲22は、複数の第2の接続要素23"を備える。
【００４２】
図8は、1つまたは複数の実施形態による放射線遮蔽体24を示している。他の構成要素は示されていない。しかしながら位置付けの目的で、電子ビームの方向を示す軸Aが表示されている。放射線遮蔽体24は、基本的に軸Aに直交して延在するプレート24を備え、プレートは、この範囲において筐体、第2のチャンバまたは第3のチャンバと同じ大きさである。換言するとプレートは、軸Aに沿ってこの範囲において筐体、第2のチャンバまたは第3のチャンバを塞ぐように適合されている。それは、それを介して電源接続ライン72(左の図)または電気接続器52(右の図)を誘導するように適合された開口24'を備える。開口24'を「塞ぐ」ために、放射線遮蔽体24は、軸Aに沿って開口24'を覆うように適合された別のプレートを備える。基本的に軸Aに直交して延在するプレートがバリア要素であってもよい。電源接続ライン72は、第1の大気によって絶縁される必要があり、すなわち絶縁体として機能するために特定の量の気体が電源接続ライン72の周囲で必要とされるため、開口24'は、電源接続ライン72の直径ほど小さくすることはできないことをここで指摘すべきである。あるいは完全に絶縁された高圧ケーブルを使用する必要がある場合もあるが、一般にそのようなケーブルは、十分に可撓性ではない、すなわち記載される実施形態において機能するように十分に曲げることができない。
【００４３】
図9は、電子ビームエミッターの第1のチャンバ10が第3のチャンバ30上に直接配置される別の実施形態を示す。接続範囲22と、バリア要素50は、この実施形態では同一である。また放射線遮蔽がここに設けられる場合もある。他の実施形態でのように、接続器52が組み合わされたバリア要素50と、接続範囲22を通るように配置され、前記接続器52は、第2の大気102中でフィラメント63に接続され、第1の大気100中で電源接続ライン72に接続されている。電源接続ライン72は、第3のチャンバ内に設けられた電源ユニット40に接続される。そのために、電源接続ライン72は、第1の大気100の気体によって完全に絶縁されており、前記気体は窒素である。他の実施形態でのように、第1のチャンバは2つの本体を備える。第1の本体10aには電子出口窓64が備わっている。第2の本体10bには電子ビーム生成器が備わっており、フィラメント63はその一部である。包装容器の内側面を滅菌するために第2の本体を包装容器に挿入するべきである。
【００４４】
図10は、包装容器と、例えば図1に関して記載した種類の電子ビームエミッターとを示す。電子ビームエミッターの一部分が包装容器の開口に挿入されるような軸Aに沿った相対運動によって、包装容器はその内側面を滅菌される。電子ビームエミッターの第1の本体10aには電子出口窓64が備わっており、これが包装容器に挿入される部分である。包装容器は、紙ベースの薄層を重ねた包装材のスリーブを備える「カートンボトル」である。スリーブは、スリーブの端部部分上に直接射出成形される熱可塑性材料でできた頂部によって開口の反対側の端部において閉鎖されている。包装容器110の開口12は、開放した底端部であり、充填された後、それは密閉され折り畳まれることでほぼ平坦な底面を形成する。
【００４５】
図11もまた、包装容器と電子ビームエミッターを示している。図10に関して記載した実施形態には、エミッターが挿入される大きな開放した底端部が示されていた。しかしながらこの実施形態では、開口は、包装容器のネックまたは注ぎ口部分として包装容器の頂部部分に配置されている。ネックまたは注ぎ口部分は、充填された後、例えばねじキャップによって密閉されることになる。
【００４６】
本発明による滅菌デバイスは、充填機械の中で照射チャンバ内に配置することができる。充填機械は、包装容器の中に内容物を充填する少なくとも1つの充填ステーションと、充填後に開口を密閉する少なくとも1つのステーションとを備える。本発明は例えば、出願人によって出願された国際出願第PCT/EP2013/076870号に記載されている出願においても適用することができる。本明細書における図1〜図3に記載される実施形態のいずれかによる複数のデバイスは、回転するように適合されたカルーセルなどの上に設けることができる。デバイスは、カルーセル内の穴の中に配置され、例えば接続範囲22においてカルーセルに装着されてよい。包装容器は、例えばコンベヤを介して搬送され、カルーセルに到達し、内側の面の滅菌のために(回転式)エミッターの1つと係合される。カルーセルが1回転するうちの少なくとも一部において、内側の滅菌が行われ、その後包装容器はエミッターまたはカルーセルからそれぞれ取り外される。包装容器はその後引き続き、外側面を滅菌するために、2つのエミッターの間の隙間に設けられた電子雲の中を通過するように搬送される。2つのエミッターは、本明細書における図7に関連して記載したタイプであってよい。
【符号の説明】
【００４７】
10  第1のチャンバ、筐体
20  第2のチャンバ、筐体
21  端部部分
22  接続範囲、フランジ
23'  第1の接続要素、ボルト/ねじ
23"  第2の接続要素、穴
24  放射線遮蔽体
24'  開口
25  凹部
26  外部の放射線遮蔽体
26  開口
30  第3のチャンバ
40  電源ユニット
50  バリア要素
52  接続器
60  電子生成器
61  カソードハウジング
62  電荷キャリア、電子雲
63  フィラメント
64  電子出口窓
72(可撓性の)電源接続ライン
80  包装材、包装容器
90  アダプタ要素
91  第1のアダプタ領域
92  第2のアダプタ領域
100  第1の大気
102  第2の大気
110  包装容器
A  軸
d  距離
B  軸
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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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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