(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送されてくる飲料用ボトル容器に電子線を照射して殺菌を行なう容器の殺菌方法であって、電子線をスキャン軸線に沿って出射し、電子線の照射領域を形成する電子線出射工程と、電子線の照射領域に容器を正立状態で搬送する搬送工程とを備え、前記電子線出射工程では、容器の搬送路における電子線の照射領域面を矩形としてあり、前記搬送工程は、前記照射領域における矩形の対角線上に容器を搬送し且つ照射領域において容器をスキャン軸線に対して鋭角で交差させて搬送することを特徴とする容器の電子線殺菌方法。
【請求項２】
搬送されてくる飲料用ボトル容器に電子線を照射して殺菌を行なう殺菌装置であって、電子線をスキャン軸線に沿って出射し、電子線の照射領域を形成する電子線出射手段と、電子線の照射領域に容器を搬送する搬送手段とを備え、前記搬送手段は、照射領域において容器をスキャン軸線に対して鋭角で交差させて搬送する搬送路を備え、電子線出射手段は前記搬送路における電子線の照射領域面を矩形としてあり、前記搬送路にはベルトコンベアが設けられており、前記搬送手段は、容器をコンベア上に正立状態に載置して且つ前記照射領域における矩形の対角線上に容器を搬送し且つ照射領域において容器をスキャン軸線に対して鋭角で交差させて搬送することを特徴とする容器の電子線殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線を照射して合成樹脂製の容器等を殺菌する容器の電子線殺菌方法及び殺菌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、いわゆるＰＥＴボトル（ペットボトル）等の合成樹脂製容器の殺菌方法として、電子線を照射して殺菌する方法が公知である。例えば、特開昭６０―５８６６６号公報には、重力を利用して円筒状容器を螺旋軌道上に転がすか、あるいは滑らせて電子照射線部分に容器を供給している。
【０００３】
また、特開平８―１６９４２２号公報には、円筒状容器を回転させながら電子線照射部分に容器を通過させ、容器の断面形状に沿って、至近距離から低エネルギーの電子線を照射する殺菌方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、これらの電子線による容器の殺菌方法では、容器を転がす必要があり、構造や容器搬送の制御が複雑になるため、殺菌処理速度に限界がある。
【０００５】
これに対して、殺菌処理速度を高めるため、搬送路に容器を正立させた状態のまま容器を電子線の照射領域に搬送することが考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの場合には、電子線が空気中を通過する際に生じる線量の減衰や、容器の高さ、形状や厚み等により、容器における吸収線量に斑が生じるという不都合がある。
【０００７】
このような吸収線量の斑が生じると、吸収線量の少ないところでは、殺菌が不充分になる一方、吸収線量の少ない部分に合わせて電子線の照射出力を大きくすると、吸収線量の多いところでは、容器の損傷や破損が生じるおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、処理速度を向上すると共に吸収線量の斑を低減できる容器の殺菌方法及びその装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、搬送されてくる飲料用ボトル容器に電子線を照射して殺菌を行なう容器の殺菌方法であって、電子線をスキャン軸線に沿って出射し、電子線の照射領域を形成する電子線出射工程と、電子線の照射領域に容器を正立状態で搬送する搬送工程とを備え、前記電子線出射工程では、容器の搬送路における電子線の照射領域面を矩形としてあり、前記搬送工程は、前記照射領域における矩形の対角線上に容器を搬送し且つ照射領域において容器をスキャン軸線に対して鋭角で交差させて搬送することを特徴とする。
【００１０】
この請求項１に記載の発明によれば、電子線の照射領域において、電子線のスキャン軸線に対して鋭角を形成する方向に容器が移動する。容器には、電子線が照射されて殺菌（滅菌）される。照射領域における電子線の線量は、スキャン軸線の真下が最も強く、一方、スキャン軸線から離れるに従って弱くなる（図３参照）。従って、照射領域をスキャン軸線を斜めに通過する容器は、図４に示すように、載置された容器の下部から上部にかけて次第に強い線量を受けつつ下部から上部に順次照射され、最も線量の強いスキャン軸線の真下を通過した後、次第に受ける照射線量は少なくなっていくと共に、容器の上部から照射領域を抜け、最後に容器の下部が照射領域を抜ける。
【００１１】
特に、容器は、早い搬送速度で搬送しても、その全体に略均等な吸収線量で照射を受けることができ、吸収線量の斑を低減することができる。また、吸収線量の斑を低減できるから、過度に電子線の出力を大きくする必要がなく、装置を小型にすることができる。また、容器は正立させた状態で搬送できるので、搬送速度を高めることができる。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
スキャン軸線の長さに応じて、適正な角度で容器を搬送できるので、容器における吸収線量の斑を容易に低減できる。また、矩形の電子線の照射領域面における通過距離を最も長くできるので、効率よく電子線の照射を受けることができる。尚、照射領域面は、照射線量が電子線のスキャンホーン出口の半値になる領域である。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、搬送されてくる飲料用ボトル容器に電子線を照射して殺菌を行なう殺菌装置であって、電子線をスキャン軸線に沿って出射し、電子線の照射領域を形成する電子線出射手段と、電子線の照射領域に容器を搬送する搬送手段とを備え、前記搬送手段は、照射領域において容器をスキャン軸線に対して鋭角で交差させて搬送する搬送路を備え、電子線出射手段は前記搬送路における電子線の照射領域面を矩形としてあり、前記搬送路にはベルトコンベアが設けられており、前記搬送手段は、容器をコンベア上に正立状態に載置して且つ前記照射領域における矩形の対角線上に容器を搬送し且つ照射領域において容器をスキャン軸線に対して鋭角で交差させて搬送することを特徴とする。
【００１７】
この請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏することができるものである。即ち、照射領域をスキャン軸線を斜めに通過する容器は、載置された容器の下部から上部にかけて次第に強い線量を受けつつ順次照射され、最も線量の強いスキャン軸線の真下を通過した後、次第に線量が弱まっていくと共に、容器の上部から照射領域を抜け、最後に容器の下部が照射領域を抜けるので、容器全体に略均等な吸収線量で照射を受けることができ、吸収線量の斑を低減することができる。また、斑を低減できるから、過度に電子線の出力を大きくする必要がなく、装置を小型にすることができる。また、容器は正立させた状態で搬送できるので、搬送速度を高めることができる。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
スキャン軸線の長さに応じて、適正な角度で容器を搬送できるので、容器における吸収線量の斑を容易に低減できる。また、矩形の電子線の照射領域面における通過距離を最も長くできるので、効率よく電子線の照射を受けることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、図８〜図１０を参照して本発明の第１実施の形態に係る電子線殺菌装置全体の構成を説明する。
【００２３】
電子線殺菌装置１は、概して、空容器Ｐの解梱ユニット３、搬入ユニット５、電子線照射ユニット７、搬出ユニット９、後処理ユニット１１とから構成されており、空容器Ｐをこの順序で搬送して順次電子線による殺菌を行なっている。
【００２４】
空容器Ｐは、本実施の形態では、清涼飲料水用などに用いられるＰＥＴボトル（ペットボトル）であるが、そのほかの合成樹脂製容器でもよく、また電子線が透過可能な容器であれば、特に材質は限定されない。
【００２５】
解梱ユニット３は、放射線管理区域外に設けられており、パレット積みされた空容器Ｐを解梱し、空容器Ｐを一列に並べて搬入ユニット５に供給する。
【００２６】
搬入ユニット３では、空容器Ｐを並べた状態で搬送すると共に、空容器Ｐをエアーリンスして、容器内にある比較的大きなゴミなどを除去する。搬入ユニット３は、強い放射線環境下にはないので、一般に使用されているテーブルトップチェーンコンベアやニューマティックネックハンギングコンベアなどを必要に応じて改造して使用することができる。
【００２７】
電子線照射ユニット７は、遮蔽構造体１３と、電子線照射装置１５と、搬送装置１７とから構成されており、電子線を空容器Ｐに照射して空容器Ｐの殺菌を行なっている。
【００２８】
遮蔽構造体１３は、鉄筋コンクリートなどで構成されており、電子線照射装置１５からの電子線及び制動Ｘ線を放射線管理区域で許容線量以下としている。搬送装置１７は、供給機構１９とベルトコンベア機構２１とを備えており、供給機構１９は、ベルトコンベア機構２１に空容器Ｐを供給及び停止するものであり、供給用コンベア２５と、左右一対のスクリューフィーダ２７とを備えている。尚、供給機構１９は、電子線照射の近傍部分にあって、強い放射線雰囲気にあるため、耐放射線性及び耐オゾン性を考慮し、ステンレス製にされている。
【００２９】
ベルトコンベア機構２１は、供給機構１９から直線上に延びており、コンベア駆動部３７、ベルトコンベア２９と、ベルトコンベア２９に設けた空容器固定部３１と、除去部３３とを備えている。
【００３０】
ベルトコンベア機構２１と、供給機構１９とは、同期して動作するように運転し、ベルトコンベア２９に連続して空容器Ｐが載せられるようになっている。尚、ベルトコンベア機構２１は、電子線が直接照射される部分であるため、耐放射線性及び耐オゾン性を考慮し、ベルトコンベア２９及び後述するサポートコンベア３５などは、ステンレススチール製とされている。
【００３１】
コンベア駆動部３７は、一定照射条件のもとで所定移動速度、例えば、３０ｍ／分以上の高速でベルトコンベア２９を駆動する。この移動速度は、電子照射装置１５の電流値と同期させて電子線の照射量を常時一定とするようにしている。
【００３２】
空容器固定部３１における、空容器Ｐの移動方向左右一対のサポートコンベア３５は、ベルトコンベア２９の速度に連動させ、空容器Ｐの転倒を防止している。
【００３３】
スクリューフィーダ２７によってベルトコンベア２９に至った空容器Ｐは、その両側面部をサポートコンベア３５の部分で押圧されて転倒を防止した正立状態に固定され、ベルトコンベア２９の駆動にともなってベルトコンベア２９上を高速度で移送される。
【００３４】
除去部３３は、ベルトコンベア機構２１から排出機構４１への接続部分のわずか上流側にこれを配置し、回動軸４３と回動アーム４５とを備え、回動アーム４５が外方（図中半時計方向）に回動することにより、電子線が照射不良である空容器Ｐを電子線照射装置１５における流れの外部に除去可能としている。
【００３５】
電子線照射装置１５は、電子線発生部４７と、スキャンホーン５１と、このスキャンホーン５１に張ったチタン薄膜５３とを備え、正立した状態の空容器Ｐを、その上部から所定のエネルギーの電子線を照射し、空容器Ｐの裏側まで充分に電子線が透過、照射することにより空容器Ｐを殺菌する。
【００３６】
電子線発生部４７には、スキャンマグネット部を備えており、図１に示すように、スキャン軸線Ｘに沿って電子線を走査するようになっている。スキャン軸線Ｘに沿って走査された電子線は、チタン薄膜５３により拡散されて、略四角錘形状の照射領域Ａを形成する。この電子線の照射領域Ａには、後に詳述するが、スキャン軸線Ｘと交差する方向に空容器Ｐが搬送されるようになっている。即ち、電子照射線ユニット７における電子線の照射領域Ａは、照射領域面（底面）ａが長方形形状の四角錘形状である。図２にも示すように、この照射領域面ａにおいて、そのスキャン軸線Ｘに交差する方向に空容器Ｐを搬送している。
【００３７】
この場合、空容器Ｐの搬送方向は、相対的にスキャン軸線Ｘを交差すればよく、搬送装置１７のベルトコンベア（搬送路）２９に対してスキャン軸線Ｘを交差させるようにスキャン軸線Ｘの方向を設定してもよいし、スキャン軸線Ｘに対して、搬送装置１７のベルトコンベア（搬送路）２９を交差させる位置に設置してもよい。
【００３８】
図１０に示すように、電子線の照射領域を覆う真空ブース５２は、ベルトコンベア２９に沿ってあるいは全体を覆うようにこれを設置すると共に、この真空ブース５２に外部からクリーンエアーを供給することにより、ベルトコンベア２９上を清潔な環境に保持して、空容器Ｐへの塵埃や異物の付着を防止してもよい。
【００３９】
冷却機構２３は、電子線の照射領域Ａにおけるベルトコンベア２９及びサポートコンベア３５の側面部にそれぞれ設けた第１空気吹き出し部５５と、第２空気吹き出し部５７と、第２空気噴出部５９（図９参照）と、送風機６１とを備えており、電子線照射にともなうベルトコンベア機構２１（特に、ベルトコンベア２９及びサポートコンベア３５）の温度上昇を防止する。
【００４０】
排出機構４１は、ベルトコンベア機構２１の除去部３３からわずかに折れ曲がって直線的に延びており、排出ユニット９側に空容器Ｐを排出するものであり、排出側コンベア６３を備えている。尚、この排出機構４１も電子線照射の近傍部分にあって、強い放射線雰囲気にあるため、耐放射線性及び耐オゾン性を有する必要がある。
【００４１】
排出ユニット９は、空容器Ｐを排出機構４１から後工程ユニット１１に搬送する。この排出ユニット９も搬入ユニット５と同様に、強い放射線環境下にはないので、一般に使用されているテーブルトップチェーンコンベアやニューマティックネックハンギングコンベアなどを使用することができる。
【００４２】
後処理ユニット１１は、殺菌済みの空容器Ｐを無菌状態で搬送し、充填装置などにより内容物の充填などを行なう。
【００４３】
次に、本実施の形態の作用を説明する。解梱ユニット３において、解梱された空容器Ｐは、一列に搬入ユニット５に搬送され、供給機構１９によってベルトコンベア機構２１に供給され、電子線照射ユニット７に搬送される。
【００４４】
電子線照射ユニット７では、電子線の照射領域Ａにおいて、図１に示すように、電子線のスキャン軸線Ｘに対して鋭角Ｔ（図２参照）を形成する方向に空容器Ｐが移動する。この場合、電子線の照射領域Ａでは、図３に示すように、スキャン軸線Ｘの真下における照射線の線量が大きく、スキャン軸線Ｘから離れるに従って次第に程小さくなり、スキャン軸線方向における照射線の線量分布は、（ｅ）に示すように、略円錐略台形を形成している。また、スキャン軸線Ｘに直交する方向の照射線の線量の分布は、（ｆ）に示すように、スキャン軸線Ｘに対応する位置をピークとして山形状をなし、スキャン軸線Ｘから離れるほど序々に小さくなっている。
【００４５】
即ち、照射領域Ａにおける電子線の線量は、スキャン軸線Ｘの真下が最も強く、スキャン軸線から離れるに従って弱くなる。また、下よりも上側が照射線の線量が強い。従って、照射領域Ａをスキャン軸線Ｘを斜めに通過する空容器Ｐは、図４に示すように、載置された容器Ｐの下部から上部にかけて次第に強い線量を受けつつ順次照射され、最も線量の強いスキャン軸線Ｘの真下を通過した後、次第に線量が弱まっていくと共に、空容器Ｐの上部から次第に照射領域を抜け、最後に空容器Ｐの下部が照射領域Ａを抜ける。
【００４６】
従って、空容器Ｐの周囲全体においては、その下部から上部に至る全体において、略等しい吸収線量を受けることができる。
【００４７】
また、照射領域Ａにおいて、長四角形状の照射領域面ａでは、その対角線に沿って空容器Ｐが移動することにより、照射領域Ａの通過距離を最も長くでき、十分な吸収線量を受けることができる。従って、空容器Ｐの搬送速度を高めることができる。
【００４８】
しかも、最も照射の強いスキャン軸線Ｘ下を空容器Ｐが通過する際に、チタン薄膜５３に近い空容器Ｐの上部の通過時間が短いので、上部が照射線量を過剰に受けて容器の破損や損傷を生じることを防止できる。
【００４９】
これに対して、電子線のスキャン軸線Ｘ方向に平行に空容器Ｐを移動させた場合には、空容器Ｐの上下における吸収線量の差は小さいものの進行方向と平行な側面では、電子線のスキャン軸線方向に対して垂直方向への照射幅Ｇ（図３参照）が狭いために、充分な吸収線量が得られない。一方、電子線のスキャン軸線Ｘに直交する方向に空容器Ｐを搬送した場合には、空容器Ｐの上部分と下部分とに略同時に電子線が照射されてしまうため、上下部分における吸収線量の差が著しく大きくなってしまう。
【００５０】
従って、本実施の形態では、スキャン軸線に交差するように、照射領域面ａの対角線上に沿って、空容器Ｐを搬送しているので、容器の上下全体において、満遍なく電子線を受けることができ、且つ吸収線量の斑を少なくすることができる。
【００５１】
本実施の形態において、スキャン軸線Ｘに対する空容器Ｐの搬送角度Ｔ（図２参照）を種々変えて、一定の電子線を照射させ、且つ一定の搬送速度で空容器Ｐを電子線照射領域Ａに搬送した後、各空容器Ｐの吸収線量を測定する実験を行なった。その結果を図５乃至図７に示す。
【００５２】
尚、この実験において、電子線加速器の照射電圧２ＭｅＶ、照射電流１ｍＡの条件において、２リットルの空容器（ＰＥＴボトル）Ｐの上部から電子線を照射した。吸収線量の測定は、搬送方向におけるボトル側面の外側に測定フィルムを貼付して行なった。
【００５３】
図５は、スキャン軸線Ｘに対する角度Ｔを６°とした場合であり、図６はスキャン軸線Ｘに対する角度Ｔを１７°とした場合であり、図７はスキャン軸線Ｘに対する角度Ｔを０°とした場合の測定結果である。これらの図では、空容器Ｐの上部から下部における吸収線量の相対的変化を波形Ｍで示すと共に各部の吸収線量のうち、最大値Ｍａｘと最小値Ｍｉｎとの比をとったマックスミニマム比Ｓ（Ｍａｘ／Ｍｉｎ）を算出した。このマックスミニマム比Ｓは、図５に示す６°の場合は、６．８５であり、図６に示す１７°の場合は、３．１１であった。また、図７に示す０°の場合は、１０．０４であった。
【００５４】
この実験から明らかなように、本実施の形態では、図７に示す比較例（スキャン軸線Ｘに対する搬送角度Ｔを０°の場合）よりもマックスミニマム比Ｓを充分に小さくすることができた。また、図５及び図６に示す実験の場合には、最大値Ｍａｘは、容器を損傷しない程度の値であり、最小値Ｍｉｎは、殺菌を行なうのに充分な値であった。
【００５５】
特に、本実施の形態においては、空容器Ｐを正立状態で搬送しているので、従来より早い搬送速度で搬送でき、空容器Ｐの全体に斑の少ない吸収線量を受けることができる。また、吸収線量の斑を低減できるから、過度に電子線の出力を大きくする必要がなく、装置を小型にすることができる。
【００５６】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００５７】
【００５８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、容器は、電子線のスキャン軸線に対して鋭角を形成する方向に移動して、電子線が照射されるので、容器の上部から下部に亘って容器全体に略均等な吸収線量で照射を受けることができ、吸収線量の斑を低減することができる。また、吸収線量の斑を低減できるから、過度に電子線の出力を大きくする必要がなく、装置を小型にすることができる。更に、容器は正立させた状態で搬送できるので、容器の搬送速度を高めることができる。
【００５９】
【００６０】
スキャン軸線の長さに応じて、適正な角度で容器を搬送できるので、容器における吸収線量の斑を容易に低減できる。更に、矩形の電子線の照射領域面における通過距離を最も長くできるので、効率よく電子線の照射を受けることができる。
【００６１】
請求項２に記載の発明によれば、容器全体に略均等な吸収線量を受けることができ、吸収線量の斑を低減することができる。また、斑を低減できるから、過度に電子線の出力を大きくする必要がなく、装置を小型にすることができる。更に、容器は正立させた状態で搬送できるので、搬送速度を高めることができる。
【００６２】
【００６３】
矩形の電子線の照射領域面における通過時間距離を最も長くできるので、効率よく電子線の照射を受けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施の形態に係る電子線照射ユニットにおける電子線の照射状態を説明する斜視図である。
【図２】  電子線照射領域面における空容器の搬送方向を示す図である。
【図３】  電子線照射領域における電子線の線量の分布を示す図である。
【図４】  電子線照射領域において、空容器が電子線を受ける過程を説明する側面図である。
【図５】  空容器における吸収線量の分布を示す図である。
【図６】  空容器における吸収線量の分布を示す図である。
【図７】  比較例であって、空容器における吸収線量の分布を示す図である。
【図８】  本実施の形態に係る殺菌装置を概略的に示す縦断面図である。
【図９】  空容器の搬送装置を示す平面図である。
【図１０】  電子線照射ユニットの側面図である。
【符号の説明】
１    電子線殺菌装置
７    電子線照射ユニット
１５  電子線照射装置
１７  搬送装置
２９  ベルトコンベア（搬送路）
Ａ    電子線照射領域
ａ    照射領域面
Ｐ    空容器（容器）
Ｘ    電子線のスキャン軸線
Ｔ    スキャン軸線に対する搬送角度
【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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