(57)【要約】【課題】飲料、食品、医薬品の容器といった滅菌対象物の外面を効率よく滅菌することを目的とする。【解決手段】本発明の電子線滅菌システムは、滅菌対象物（Ｃ）を搬送経路（Ｒ）に沿って搬送しながら滅菌する電子線滅菌システムであって、滅菌対象物（Ｃ）の外面に電子線を照射して滅菌する外面滅菌エミッタと、滅菌対象物（Ｃ）の外面を滅菌するに際して、搬送経路（Ｒ）に沿う方向と異なる方向に、滅菌対象物（Ｃ）と前記外面滅菌エミッタとを相対移動させる相対移動装置とを備える。
2018503565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
滅菌対象物を搬送経路に沿って搬送しながら滅菌する電子線滅菌システムであって、
前記滅菌対象物の外面に電子線を照射して滅菌する外面滅菌エミッタと、
前記滅菌対象物の外面を滅菌するに際して、搬送経路に沿って搬送する方向と異なる方向に、前記滅菌対象物と前記外面滅菌エミッタとを相対移動させる相対移動装置とを備える
ことを特徴とする電子線滅菌システム。
【請求項２】
前記外面滅菌エミッタは、搬送される前記滅菌対象物とともに前記滅菌対象物が搬送される方向に移動するように構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の電子線滅菌システム。
【請求項３】
前記滅菌対象物の内面に電子線を照射して滅菌する内面滅菌エミッタと、
前記搬送経路の一部を囲う少なくとも１つの滅菌室と、をさらに備え、
前記外面滅菌エミッタ及び前記内面滅菌エミッタは、同一の滅菌室の内部に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の電子線滅菌システム。
【請求項４】
前記滅菌対象物の内面に電子線を照射して滅菌する内面滅菌エミッタをさらに備え、
前記相対移動装置は、前記滅菌対象物を前記外面滅菌エミッタおよび前記内面滅菌エミッタに対して相対移動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の電子線滅菌システム。
【請求項５】
前記滅菌対象物の内面に電子線を照射して滅菌する内面滅菌エミッタをさらに備え、
前記内面滅菌エミッタ及び前記外面滅菌エミッタは、それぞれノズルを有し、前記ノズルから前記滅菌対象物に電子線を照射することによって、前記滅菌対象物を滅菌するノズルエミッタである
ことを特徴とする請求項１に記載の電子線滅菌システム。
【請求項６】
前記外面滅菌エミッタのノズルは、前記内面滅菌エミッタのノズルよりも、径が大きい及び／又は長い若しくは短い
ことを特徴とする請求項５に記載の電子線滅菌システム。
【請求項７】
前記外面滅菌エミッタは、ノズルを有し、前記ノズルから前記滅菌対象物に電子線を照射することによって、前記滅菌対象物を滅菌するノズルエミッタであって、
前記外面滅菌エミッタのノズルは、先端面に設けられる窓部の他に、前記先端面の周囲の側面に設けられる他の窓部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の電子線滅菌システム。
【請求項８】
前記滅菌対象物の内面に電子線を照射して滅菌する内面滅菌エミッタをさらに備え、
前記外面殺菌エミッタおよび前記内面滅菌エミッタは、搬送される前記滅菌対象物とともに前記滅菌対象物が搬送される方向に移動するように構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の電子線滅菌システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品、飲料、医薬品の包装に使用される容器等の滅菌対象物を滅菌する滅菌システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ここで、滅菌とは、殺菌、無菌化、又は除菌する方法をいう。食品、飲料及び薬品の包装において、滅菌は、製品の貯蔵寿命を延期するために病原体を破壊して、安全かつ容易に製品を流通させるために行われる。このため、飲料及び食品の容器や、医薬品の容器にとっては、安全な滅菌が必要となる。
【０００３】
最近では、電子線を使用した滅菌方法が、他の滅菌方法と比較して著しく有利とされている。電子線を照射可能な電子線エミッタを使用した滅菌方法は、素早く、高信頼性である。また、化学薬品を使用する滅菌方法においては、使用後の化学薬品が環境に対し悪影響があるため、廃液および排気の処理が必要となり、この処理が困難で、費用も高い。さらに、このような電子線エミッタを備える電子線滅菌システムは、化学薬品を使用しないので、滅菌された容器に化学薬品が残留することなく、したがって、消費者の高い安全水準が達成されている。
【０００４】
飲料、食品、及び医薬品などの容器を滅菌するための電子線滅菌システムとしては、例えば、特許文献１や２に記載のものがある。特許文献１や２に記載の電子線滅菌システム５は、図１４〜１６に示すように、第１外面滅菌エミッタＥ３、第２外面滅菌エミッタＥ４と、ノズル２４ａを有する内面滅菌エミッタと、搬送装置Ｍ０〜Ｍ３と、放射線シールドＳとを備える。なお、図１４における黒丸の部分は、内面滅菌エミッタのノズル２４ａを示す。また、図１６においては、内面滅菌エミッタは、ノズル２４ａの部分のみが図示させており、その他の部分は省略されている。
【０００５】
搬送装置Ｍ０〜Ｍ３は、図１４に示すように、保持アームＡを有しており、保持アームＡが容器Ｃを保持した状態で、連続的に容器Ｃを搬送経路Ｒに沿って搬送する。外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４は、図１５に示すように、広範囲に電子線を照射可能なフラットエミッタであって、搬送装置Ｍ０〜Ｍ３の保持アームＡが容器Ｃを保持している状態で、容器Ｃの外面に電子線を照射して滅菌する。第１外面滅菌エミッタＥ３は、容器Ｃの外面全体の半分を滅菌し、第２外面滅菌エミッタＥ４は、容器Ｃの外面全体の残りの半分を滅菌する。また、内面滅菌エミッタは、図１６に示すように、ノズル２４ａを容器Ｃの内部に挿入した状態で、ノズル２４ａから照射される電子線によって容器Ｃの内面を滅菌する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２０１６００号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／０９５８４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の電子線滅菌システム５においては、固定された外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４によって容器Ｃの外面全体を滅菌する。すなわち、容器Ｃの外面を滅菌するに際して、滅菌対象物Ｃと外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４とは、容器Ｃが搬送される方向にのみ相対移動する。そのため、容器Ｃと外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４との距離は、容器Ｃの部分毎に異なることとなる。
例えば、容器Ｃが首部と胴部を有する場合、容器Ｃの首部は外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４との距離が大きいのに対して、容器Ｃの胴部は外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４との距離が小さい。距離が大きい首部を確実に滅菌するためには、外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４の照射強度を強くしたり、容器Ｃの搬送速度を低くしたりすればよいが、そうすると、胴部に過度に電子線が照射されることとなり、容器Ｃの外面の滅菌が不均一となるという問題があった。
本発明は、容器等の滅菌対象物の外面の滅菌を均一化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電子線滅菌システムは、上記課題を解決するもので、滅菌対象物を搬送経路に沿って搬送しながら滅菌する電子線滅菌システムであって、前記滅菌対象物の外面に電子線を照射して滅菌する外面滅菌エミッタと、前記滅菌対象物の外面を滅菌するに際して、搬送経路に沿って搬送する方向と異なる方向に、前記滅菌対象物と前記外面滅菌エミッタとを相対移動させる相対移動装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電子線滅菌システムによれば、滅菌対象物に対して相対的に移動可能な外面滅菌エミッタによって滅菌対象物の外面全体を滅菌する。そのため、滅菌対象物と外面滅菌エミッタとの相対位置に応じて、外面滅菌エミッタの照射強度や搬送速度を制御することが可能となる。これにより、滅菌対象物の外面全体に対して均一な滅菌が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子線滅菌システムの平面図である。
【００１１】
【図２】同電子線滅菌システムの外面滅菌エミッタ及び内面滅菌エミッタの構造及び動作を説明する図である。
【００１２】
【図３】同電子線滅菌システムの一部を示す図であって、図１におけるＢ−ＢＢ断面図である。
【００１３】
【図４】同電子線滅菌システムの外面滅菌エミッタ及び内面滅菌エミッタの断面概略図である。
【００１４】
【図５】本発明の外面滅菌エミッタ及び内面滅菌エミッタの他の態様の構造及び動作を説明する図である。
【００１５】
【図６】本発明の外面滅菌エミッタ及び内面滅菌エミッタの他の態様の構造及び動作を説明する図である。
【００１６】
【図７】本発明の外面滅菌エミッタ及び内面滅菌エミッタの他の態様の構造及び動作を説明する図である。
【００１７】
【図８Ａ】本発明の外面滅菌エミッタのノズルの他の態様を示す図である。
【００１８】
【図８Ｂ】図８Ａに示される外面滅菌エミッタにおいて、電子線が窓部から照射される様子を説明する図である。
【００１９】
【図９Ａ】本発明の外面滅菌エミッタのノズルの他の態様を示す図である。
【００２０】
【図９Ｂ】図９Ａに示される外面滅菌エミッタにおいて、電子線が窓部から照射される様子を説明する図である。
【００２１】
【図１０】電子線エミッタの異なる照射強度における窓部と滅菌対象物との距離と、電子線エミッタの滅菌対象物に対する相対線量を示す図である。
【００２２】
【図１１】本発明の電子線滅菌システムの他の態様を示す平面概略図である。
【００２３】
【図１２】本発明の電子線滅菌システムの他の態様を示す平面概略図である。
【００２４】
【図１３】本発明の電子線滅菌システムの他の態様を示す平面概略図である。
【００２５】
【図１４】従来の電子線滅菌システムの平面図である。
【００２６】
【図１５】従来の電子線滅菌システムの外面滅菌エミッタを説明する図である。
【００２７】
【図１６】従来の電子線滅菌システムの内面滅菌エミッタを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［実施の形態１］
まず、本発明の実施の形態１に係る電子線滅菌システム及び電子線滅菌方法について図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態１に係る電子線滅菌システム１は、図１〜４に示すように、ノズル１４ａを有する外面滅菌エミッタＥ１（図４参照）と、ノズル２４ａを有する内面滅菌エミッタＥ２（図３、４参照）と、放射線シールドＳ（図１参照）と、第１〜第３搬送装置Ｍ１〜Ｍ３（図１参照）とを備える。図１における黒丸部分は、外面滅菌エミッタのノズル１４ａ又は内面滅菌エミッタのノズル２４ａを示す。図１及び図２において、外面滅菌エミッタ及び内面滅菌エミッタは、ノズルの部分のみが図示されており、その他の部分は省略されている。
【００２９】
外面滅菌エミッタＥ１は、滅菌対象物Ｃの外面に電子線を照射することにより滅菌する装置である。内面滅菌エミッタＥ２は、滅菌対象物Ｃの内面に電子線を照射することにより滅菌する装置である。滅菌対象物Ｃは、例えば飲料、食品、及び医薬品を包装する容器や、そのプリフォーム等である。第１〜第３搬送装置Ｍ１〜Ｍ３は、滅菌対象物Ｃを保持しながら搬送する。具体的には、搬送装置Ｍ１〜Ｍ３は、図１に示すように、円形状の第１〜第３旋回テーブルＴ１〜Ｔ３と、旋回テーブルＴ１〜Ｔ３の外周に接続される保持アームＡとを有する。保持アームＡが滅菌対象物Ｃの首部を掴んで保持した状態で、旋回テーブルＴ１〜Ｔ３が旋回することによって滅菌対象物Ｃが搬送される。
【００３０】
図１の矢印Ｒは、滅菌対象物Ｃの搬送経路を示す。搬送経路Ｒに示されるように、異なる旋回テーブルＴ１〜Ｔ３に接続される保持アームＡ同士が接近するときに、滅菌対象物Ｃが一方の旋回テーブルの保持アームＡから他方の旋回テーブルの保持アームＡへと渡されることによって、滅菌対象物Ｃが円形経路を辿るように搬送される。
【００３１】
第２搬送装置Ｍ２の第２旋回テーブルＴ２の上方には、図３に示すように、取付板Ｔ２１が設けられている。第２旋回テーブルＴ２及び取付板Ｔ２１は、共通の回転軸Ｔ２２に取り付けられており、それぞれ回転軸Ｔ２２周りに旋回可能である。取付板Ｔ２１の、保持アームＡの上方の箇所には、内面滅菌エミッタＥ２が設けられている。また、第２旋回テーブルＴ２と保持アームＡとの間には、それぞれ昇降体Ｔ２３が設けられている。回転軸Ｔ２２、昇降体Ｔ２３、及び内面滅菌エミッタＥ２は、それぞれ制御装置ＣＵと接続されている。
【００３２】
制御装置ＣＵは、回転軸Ｔ２２を回転させることによって、内面滅菌エミッタＥ２は滅菌対象物Ｃとともに旋回する。この間に、制御装置ＣＵが昇降体Ｔ２３を軸方向Ｖに昇降させることによって、保持アームＡに保持された滅菌対象物Ｃをも昇降させる。これにより、内面滅菌エミッタＥ２のノズル２４ａが滅菌対象物Ｃの内部に挿入される。この状態で、制御装置ＣＵは、内面滅菌エミッタＥ２に電子線を照射させる。これにより、図２に示すように、ノズル２４ａから照射された電子が大気中で散乱して電子雲を形成し、内面滅菌エミッタＥ２は滅菌対象物Ｃの内面を滅菌する。
【００３３】
外面滅菌エミッタＥ１は、内面滅菌エミッタＥ２と同様に取付板Ｔ２１に設けられるが、保持アームＡの上方の箇所以外の箇所に設けられる。具体的には、外面滅菌エミッタＥ１は、図１に示すように、搬送経路Ｒ上であって、内面滅菌エミッタＥ２同士の間に配置される。すなわち、外面滅菌エミッタＥ１と内面滅菌エミッタＥ２は、搬送経路Ｒ上で交互に等ピッチで配列されている。制御装置ＣＵが回転軸Ｔ２２を回転させることによって、外面滅菌エミッタＥ１は滅菌対象物Ｃとともに旋回する。また、外面滅菌エミッタＥ１は制御装置ＣＵと接続されており、制御装置ＣＵが外面滅菌エミッタＥ１に電子線を照射させる。これにより、図２に示すように、ノズル１４ａから照射された電子が大気中で散乱して電子雲を形成し、外面滅菌エミッタＥ１は滅菌対象物Ｃの外面を滅菌する。これにより、外面滅菌エミッタＥ１が外面を滅菌するに際しても、搬送装置Ｍ２の昇降体Ｔ２３によって軸方向Ｖに滅菌対象物Ｃを移動させることができる。
【００３４】
外面滅菌エミッタＥ１及び内面滅菌エミッタＥ２が電子線を照射すると、人体に有害なＸ線等の放射線が発生する。図１に示す放射線シールドＳは、このような放射線を遮断するために、搬送経路Ｒの一部を囲うものである。放射線シールドＳが搬送経路Ｒの一部を囲うことによって、複数の滅菌室Ｒ１〜Ｒ３が形成される。滅菌室Ｒ１〜Ｒ３のそれぞれの内部には、それぞれ搬送装置Ｍ１〜Ｍ３が１つずつ設けられる。全ての外面滅菌エミッタＥ１及び内面滅菌エミッタＥ２は、同一の滅菌室Ｒ２に設けられている。
【００３５】
次に、本実施の形態に係る外面滅菌エミッタ及び内面滅菌エミッタの具体的な構成について図４を参照しながら説明する。外面滅菌エミッタＥ１は、パワーサプライ１１と、カソード１２と、電子レンズ１３と、フランジ１４と、チャンバ１５と、を備える。内面滅菌エミッタＥ２も、外面滅菌エミッタＥ１と同様に、パワーサプライ２１と、カソード２２と、電子レンズ２３と、フランジ２４と、チャンバ２５とを備える。
【００３６】
カソード１２（２２）は、パワーサプライ１１（２１）と接続され、「カソード１２（２２）及び電子レンズ１３（２３）の双対」は、パワーサプライ１１（２１）から電圧が印加されることにより負電位となる。また、パワーサプライ１１（２１）からカソード１２（２２）に電流が供給されることにより、カソード１２（２２）に熱が与えられる。そして、カソード１２（２２）に熱が与えられることにより、カソード１２（２２）内部の電子が励起する。
【００３７】
フランジ１４（２４）は、ノズル１４ａ（２４ａ）を有する。また、フランジ１４（２４）は、アースされており、電圧が印加されたときに負電位となる「カソード１２（２２）及び電子レンズ１３（２３）の双対」よりも高電位となる。これにより、フランジ１４（２４）からカソード１２（２２）に向かう方向に電場が生じる。「カソード１２（２２）及び電子レンズ１３（２３）の双対」とフランジ１４（２４）との間の加速電圧を増加して電場を強くしてもよい。
【００３８】
チャンバ１５（２５）は、カソード１２（２２）及び電子レンズ１３（２３）を囲う。また、フランジ１４（２４）のノズル１４ａ（２４ａ）の先端面には、電子線が通過可能な窓部１４ｂ（２４ｂ）が設けられている。そして、フランジ１４（２４）とチャンバ１５（２５）とで閉鎖された空間が形成される。この空間は、チャンバ１５（２５）に接続される真空ポンプ１５ａ（２５ａ）によって真空状態が維持される。
【００３９】
電子レンズ１３（２３）は、金属等の導電体であって、開口部１３ａ（２３ａ）を除いてカソード１２（２２）を取り囲む。電子レンズ１３（２３）は、カソード１２（２２）と同様にパワーサプライ１１（２１）と接続されており、カソード１２（２２）とほぼ同電位となる。
【００４０】
電子レンズ１３（２３）は導電体であるため、開口部１３ａ（２３ａ）が形成される箇所を除いて、フランジ１４（２４）からカソード１２（２２）に向かう方向の電場を遮断する。換言すれば、フランジ１４（２４）からカソード１２（２２）に向かう方向の電場は、開口部１３ａ（２３ａ）が形成される箇所に位置するカソード１２（２２）の部分にのみ作用する。そして、カソード１２（２２）上で励起した電子は、電場が作用するカソード１２（２２）の部分から放出され、電子線が開口部１３ａ（２３ａ）、ノズル１４ａ（２４ａ）及び窓部１４ｂ（２４ｂ）を介して滅菌エミッタＥ１（Ｅ２）の外部に照射される。
【００４１】
すなわち、外面滅菌エミッタＥ１及び内面滅菌エミッタＥ２は、熱によって励起された電子に電界を加えて加速させるものであって、いわゆる熱電子放出タイプの電子線エミッタである。このタイプの電子線エミッタにおける電子線の照射強度は、カソード１２（２２）に供給される電流値や、カソード１２（２２）とフランジ１４（２４）との間の電界（加速電圧）の値に依存する。このような電流値や加速電圧の値は、制御装置ＣＵ（図３参照）によって制御される。これにより、制御装置ＣＵは、外面滅菌エミッタＥ１及び内面滅菌エミッタＥ２の電子線の照射強度を制御することができる。
【００４２】
本実施の形態に係る電子線滅菌システム１によれば、外面滅菌エミッタＥ１が滅菌対象物Ｃの外面を滅菌するに際して、滅菌対象物Ｃが軸方向Ｖに昇降する。そのため、軸方向Ｖにおいて、滅菌対象物Ｃの外面全体の滅菌を均一化することができる。例えば、図１４、１５に示す従来の電子線滅菌システムでは、固定された外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４によって滅菌対象物Ｃの外面全体を滅菌する。すなわち、滅菌対象物Ｃの外面を滅菌するに際して、滅菌対象物Ｃと外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４とは、滅菌対象物Ｃが搬送される方向にのみ相対移動する。
【００４３】
そのため、滅菌対象物Ｃと外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４との距離は、滅菌対象物Ｃの部分毎に異なることとなる。例えば、滅菌対象物Ｃが首部と胴部を有する場合、滅菌対象物Ｃの首部は外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４との距離が大きいのに対して、滅菌対象物Ｃの胴部は外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４との距離が小さい。距離が大きい首部を確実に滅菌するためには、外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４の照射強度を強くしたり、滅菌対象物Ｃの搬送速度を低くしたりすればよいが、そうすると、胴部に過度に電子線が照射されることとなり、滅菌対象物Ｃの外面の滅菌が不均一となるという問題があった。
【００４４】
この点、本実施の形態に係る電子線滅菌システムによれば、滅菌対象物Ｃの外面を滅菌するに際して、滅菌対象物Ｃが軸方向Ｖに昇降するため、滅菌対象物Ｃと外面滅菌エミッタＥ１との相対高さも滅菌対象物Ｃの外面の滅菌の際に変化することとなる。そのため、滅菌対象物Ｃと外面滅菌エミッタＥ１との相対高さに応じて、外面滅菌エミッタＥ１の照射強度や滅菌対象物Ｃの昇降速度を制御することができる。すなわち、外面滅菌エミッタＥ１の窓部１４ｂが首部近傍に位置するときは、外面滅菌エミッタＥ１の照射強度を強くしたり、滅菌対象物Ｃの昇降速度を低くしたりすることによって、確実に首部を滅菌することができる。これによって、滅菌対象物Ｃの外面全体の滅菌を軸方向Ｖについて均一化することが可能となる。制御装置ＣＵは、滅菌対象物Ｃの高さに応じて、外面滅菌エミッタＥ１の照射強度や滅菌対象物Ｃの昇降速度を制御することが可能である。
【００４５】
滅菌対象物Ｃの昇降を開始する位置は、滅菌対象物Ｃが外面滅菌エミッタＥ１から照射される電子線の影響を受けない領域内であることが好ましい。この場合、滅菌対象物Ｃの外面全体の滅菌をさらに均一化することができる。仮に、滅菌対象物Ｃの外面の滅菌が始まる時点において、外面滅菌エミッタＥ１の窓部１４ｂが滅菌対象物Ｃの胴部の高さ近傍に位置していたとする。このときに、滅菌対象物Ｃの昇降が開始されておらず、すなわち、滅菌対象物Ｃが軸方向Ｖにおいて静止していると、滅菌対象物Ｃの胴部は、他の箇所よりも長い時間電子線の影響を受けることとなる。そのため、滅菌対象物Ｃの胴部に過度に電子線が照射されて、滅菌対象物Ｃの外面全体の滅菌が不均一になるおそれがある。
【００４６】
この点、滅菌対象物Ｃの昇降を開始する位置が、滅菌対象物Ｃが外面滅菌エミッタＥ１から照射される電子線の影響を受けない領域内である場合、滅菌対象物Ｃの一部の箇所が他の箇所よりも長い時間電子線の影響を受けるような事態を防止することができる。これにより、外面全体の滅菌をより均一化することが可能となる。また、同じ理由で、滅菌対象物Ｃを昇降を終了する位置についても、滅菌対象物Ｃが外面滅菌エミッタＥ１から照射される電子線の影響を受けない領域内であることが好ましい。ここで、「電子線の影響を受けない領域」の例としては、電子線の影響を受けない程度に外面滅菌エミッタＥ１の窓部１４ｂから離れた領域や、電子線を遮蔽する遮蔽材等によって外面滅菌エミッタＥ１の窓部１４ｂから仕切られた領域等が挙げられる。
【００４７】
また、本実施の形態に係る電子線滅菌システム１によれば、外面滅菌エミッタＥ１は、滅菌対象物Ｃとともに搬送の方向に移動するように構成される。これにより、滅菌対象物Ｃの滅菌処理の効率を向上させることができる。例えば、図１４に示す従来の電子線滅菌システム５では、外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４がそれぞれ固定されているため、滅菌対象物Ｃと外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４との距離が時間ごとに変化することとなる。そのため、滅菌対象物Ｃの外面を十分に滅菌するためには、外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４の電子線強度を強くしたり、滅菌対象物Ｃの搬送速度を低くしたりする必要があり、滅菌対象物の滅菌処理の効率を低下させる原因となっていた。具体的には、従来の電子線滅菌システム５において、滅菌対象物Ｃの搬送速度を上げると、外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４が滅菌対象物Ｃの近傍に位置する時間が短くなるため、滅菌対象物Ｃの外面滅菌を十分に行うためには、外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４の電子線の強度を上げる必要がある。
【００４８】
この点において、本実施の形態に係る電子線滅菌システム１によれば、外面滅菌エミッタＥ１が滅菌対象物Ｃとともに搬送の方向に移動するため、滅菌対象物Ｃと外面滅菌エミッタＥ１との搬送の方向の距離を一定とすることができる。そのため、滅菌対象物Ｃの搬送速度によらず、滅菌対象物Ｃの外面を滅菌することができる。これにより、従来の電子線滅菌システム５と比較して、滅菌対象物Ｃの滅菌処理の効率を向上させることができる。例えば、本実施の形態に係る電子線滅菌システム１において、滅菌対象物Ｃの搬送速度を上げても、滅菌対象物Ｃとともに搬送の方向に外面滅菌エミッタＥ１も移動するため、外面滅菌エミッタＥ１が滅菌対象物Ｃの近傍に位置する時間は十分に得られる。そのため、滅菌対象物Ｃの搬送速度を上げても、外面滅菌エミッタＥ１の強度を上げる必要はない。
【００４９】
また、従来の電子線滅菌システムと比較して、外面滅菌エミッタＥ１が滅菌対象物Ｃの近傍に位置する時間が長いため、外面滅菌エミッタＥ１の電子線の照射強度を下げても、滅菌対象物Ｃの外面を十分に滅菌することができる。これにより、外面の滅菌に必要なエネルギーを少なくすることができ、外面滅菌の効率を向上させることが可能となる。
【００５０】
ここで、外面滅菌エミッタＥ１及び内面滅菌エミッタＥ２は、ともにノズルエミッタであるため、同じ構造及び仕様とすることができる。例えば、図１４〜１６に示す従来の電子線滅菌システムにおいては、外面滅菌エミッタＥ３、Ｅ４がフラットエミッタであるのに対して、内面滅菌エミッタはノズルエミッタである。そのため、外面滅菌エミッタと内面滅菌エミッタとで仕様が大きく異なり、システム全体が複雑化することとなっていた。これに対して、外面滅菌エミッタＥ１と内面滅菌エミッタＥ２とを同じ仕様とすることによって、システムを単純化することができる。また、外面滅菌エミッタＥ１のノズル１４ａの構造を内面滅菌エミッタＥ２のノズル２４ａと異なるものとしてもよい。
【００５１】
例えば、図５に示すように、外面滅菌エミッタのノズル１４ａの径Ｄ１を、内面滅菌エミッタのノズル２４ａの径Ｄ２よりも大きくしてもよい。内面滅菌エミッタのノズル２４ａは、滅菌対象物Ｃの内部に挿入され得るように設計されるが、外面滅菌エミッタのノズル１４ａは、滅菌対象物Ｃの内部に挿入されないため、そのような制約がない上に、ノズル１４ａの径を大きくした場合、電子雲が周囲に散乱しやすくなって、滅菌対象物Ｃの外面を滅菌しやすくなると考えられる。
【００５２】
また、図６に示すように、外面滅菌エミッタのノズル１４ａの長さＬ１を、内面滅菌エミッタのノズル２４ａの長さＬ２よりも小さく（短く）してもよい。この場合、滅菌対象物Ｃの上部が滅菌されやすくなる。一方で、図７に示すように、外面滅菌エミッタのノズル１４ａの長さＬ１を、内面滅菌エミッタのノズル２４ａの長さＬ２よりも大きく（長く）してもよい。この場合、滅菌対象物Ｃの下部が滅菌されやすくなる。ここで、外面滅菌エミッタＥ１の長さＬ１、及び内面電子線エミッタＥ２の長さＬ２は、取付板Ｔ２１の下面（図３参照）から突出するノズル１４ａ（２４ａ）の長さを意味するものとする。したがって、外面滅菌エミッタＥ１及び内面滅菌エミッタＥ２が、同一のノズルを有するものであったとしても、取付板Ｔ２１の下面から突出するノズルの長さが異なれば、外面滅菌エミッタＥ１のノズル１４ａの長さＬ１と内面滅菌エミッタＥ２のノズル２４ａの長さＬ２とは異なることとなる。
【００５３】
また、前述したように、電子線を通過可能とする窓部１４ｂは、外面滅菌エミッタのノズル１４ａの先端面に設けられている。ここで、図８Ａ及び９Ａに示すように、外面滅菌エミッタのノズル１４ａは、先端面に設けられる窓部１４ｂの他に、先端面の周囲の側面に設けられる他の窓部１４ｃを有していてもよい。外面滅菌エミッタのノズル１４ａの先端面の周囲の側面に窓部１４ｃが設けられることによって、図８Ｂ及び９Ｂに示すように、外面滅菌エミッタから照射される電子雲がノズル１４ａの周囲に放出されるため、滅菌対象物Ｃの外面を滅菌しやすくなると考えられる。ノズル１４ａの先端形状については、図８Ａ及び８Ｂに示すように、先端が狭くなったテーパー形状であってもよく、図９Ａ及び９Ｂに示すような円筒形状であってもよい。
【００５４】
さらに、外面滅菌エミッタＥ１の照射強度を、内面滅菌エミッタＥ２の照射強度と異なるように制御してもよい。外面滅菌エミッタＥ１の照射強度は、例えば、制御装置ＣＵによって、図１０に示すグラフに基づいて制御される。図１０に示すグラフの横軸は、電子線エミッタのノズルの窓部から滅菌対象物Ｃまでの大気中における距離［ｍｍ］を示す。図１０のグラフの縦軸は、電子線エミッタから照射される電子線の滅菌対象物Ｃに対する相対線量を示す。この相対線量は、滅菌対象物Ｃが十分に滅菌効果が得られるかどうかの指標を示す。
【００５５】
前述したように、窓部から照射される電子は大気中で散乱することによって、電子雲を形成することとなるが、窓部からの距離が大きくなるにつれて徐々にエネルギーを喪失することとなる。ここで、線量は、ビーム電流、電子エネルギー及び露光時間の関数であって、電子のエネルギーがどれだけ喪失するかは、電子線エミッタの電子エネルギーに依存する。例えば、図１０に示すように、電子エネルギーが９０ｋｅＶの場合、ノズルの窓部と滅菌対象物Ｃとの距離が５０ｍｍとなった場合、相対線量は１５％程度となり、滅菌効果が十分に得られないこととなる。一方で、電子エネルギーが１７５ｋｅＶの場合、ノズルの窓部と滅菌対象物Ｃとの距離が１００ｍｍであっても、相対線量は略１００％となり、十分な滅菌効果が得られる。
【００５６】
内面滅菌エミッタＥ２については、その窓部２４ｂから滅菌対象物Ｃまでの距離は、例えば４ｍｍである。この場合、散乱によって喪失する電子のエネルギーは無視できる程度に小さい。一方で、外面滅菌エミッタＥ１については、その窓部１４ｂから滅菌対象物Ｃまでの距離が、例えば１００ｍｍ離れた位置に設けられる場合がある。この場合、外面滅菌エミッタＥ１の電子エネルギーが１２５ｋｅＶであれば、約４０％程度の相対線量となり、十分な滅菌効果が得られないこととなる。一方で、外面滅菌エミッタＥ１の電子エネルギーを１５０ｋｅＶに上げれば相対線量は約８０％、１７５ｋｅＶに上げれば相対線量は約１００％なり、十分な滅菌効果が得られることとなる。
【００５７】
また、外面滅菌エミッタＥ１の電子エネルギーを強くする代わりに、又はこれと同時に、外面滅菌エミッタＥ１の窓部１４ｂと滅菌対象物Ｃとの距離を小さくなるように窓部１４ｂを配置することによっても十分な滅菌効果が得られる。例えば、外面滅菌エミッタＥ１のノズル１４ｂと滅菌対象物Ｃとの距離が２５ｍｍの場合、外面滅菌エミッタＥ１の電子線の電子エネルギーが１１０ｋｅＶで相対線量が８０％以上となり、滅菌対象物Ｃの外面を有効に滅菌することが可能となる。滅菌対象物Ｃの外面を有効に滅菌するためには、相対線量が６０％以上、より好ましくは８０％以上となるように、外面滅菌エミッタＥ１の窓部１４ｂを配置する、又は外面滅菌エミッタＥ１の電子エネルギーを制御すればよい。
【００５８】
なお、本実施の形態に係る電子線滅菌システム１では、外面滅菌エミッタＥ１及び内面滅菌エミッタＥ２が搬送経路Ｒ上で交互に配置される態様を述べたが、これに限られない。例えば、１個の内面滅菌エミッタＥ２に対して、２個の外面滅菌エミッタＥ１が連続して設けられるようにしてもよい。また、内面滅菌エミッタＥ２については、そのノズル２４ａを滅菌対象物Ｃの内部に挿入するために搬送経路Ｒ上に設けられる必要があるが、外面滅菌エミッタＥ１は、搬送経路Ｒ上に配置される必要はない。
【００５９】
例えば、図１１に示すように、平面視において、内面滅菌エミッタのノズル２４ａを中心として４方を囲むように外面滅菌エミッタのノズル１４ａが設けられてもよく、図１２に示すように、平面視において、内面滅菌エミッタのノズル２４ａを中心として３方を囲むように外面滅菌エミッタのノズル１４ａが設けられてもよい。外面滅菌エミッタのノズル１４ａと滅菌対象物Ｃとの距離が近く、かつ、外面滅菌エミッタの数が多い方が、より確実に滅菌対象物Ｃの外面を滅菌することができる。
【００６０】
また、本実施の形態に係る電子線滅菌システムでは、滅菌対象物Ｃが円形の搬送経路Ｒを辿るように搬送装置Ｍ１〜Ｍ３が滅菌対象物Ｃを搬送する態様を述べたが、これに限られない。例えば図１３に示すように、搬送装置Ｍ１〜Ｍ３の代わりに、滅菌対象物Ｃが直線形状の搬送経路Ｒ´を辿るように滅菌対象物Ｃを搬送するコンベヤ等の搬送装置Ｍ４を採用してもよい。内面滅菌エミッタのノズル２４ａは、直線形状の搬送経路Ｒ´上に連続的に配置される。外面滅菌エミッタのノズル１４ａは、内面滅菌エミッタのノズル２４ａと外面滅菌エミッタのノズル１４ａとが格子状となるように配置されてもよく、あるいは千鳥状となるように配置されてもよい。
【００６１】
なお、本実施の形態に係る電子線滅菌システム１では、外面滅菌エミッタＥ１と内面滅菌エミッタＥ２とが同一の滅菌室Ｒ２に設けられる態様を述べたが、これに限られない。内面滅菌エミッタと外面滅菌エミッタとが別々の滅菌室に設けられても、外面滅菌エミッタＥ１と滅菌対象物Ｃとが軸方向に相対的にする態様であれば、本発明の課題を解決することは可能である。外面滅菌エミッタＥ１と内面滅菌エミッタＥ２とを同一の滅菌室に設ける場合は、滅菌対象物Ｃの内面と外面とを同時に滅菌することできるため、再汚染の可能性がなくなるとともに、滅菌処理の効率を向上させることができ、また、システム全体を小型化することができる。
【００６２】
また、本実施の形態に係る電子線滅菌システム１では、保持アームＡが軸方向Ｖに昇降することによって、内面滅菌エミッタＥ２のノズル２４ａを滅菌対象物Ｃの内部に挿入する態様を述べたが、これに限られず、軸方向Ｖに関して内面滅菌エミッタＥ２と滅菌対象物Ｃとを相対的に移動することができれば、内面滅菌エミッタＥ２のノズル２４ａを滅菌対象物Ｃの内面に挿入することが可能となる。例えば、保持アームＡを移動させる代わりに、内面滅菌エミッタＥ２を軸方向Ｖに昇降させることによって、内面滅菌エミッタＥ２のノズル２４ａを滅菌対象物Ｃの内部に挿入するように構成してもよい。この時、外面滅菌エミッタＥ１も軸方向Ｖに昇降させてもよい。また、軸方向Ｖに限られず、内面滅菌エミッタＥ２のノズル２４ａが滅菌対象物Ｃの内部に出入する方向へ保持アームＡを移動させるように構成してもよい。
【００６３】
また、外面滅菌エミッタＥ１と滅菌対象物Ｃとの相対移動についても、軸方向Ｖに限られない。外面滅菌エミッタＥ１と滅菌対象物とを、滅菌対象物Ｃの搬送の方向と異なる方向に移動可能であれば、滅菌対象物Ｃの外面全体の滅菌の均一化に寄与できる。また、搬送装置Ｍ２が外面滅菌エミッタＥ１と滅菌対象物Ｃとを相対移動させる態様を述べたが、これに限られない。外面滅菌エミッタＥ１と滅菌対象物Ｃとを、滅菌対象物Ｃの搬送の方向と異なる方向に相対移動させる相対移動装置を別途設けてもよい。
【００６４】
なお、外面滅菌エミッタＥ１及び内面滅菌エミッタＥ２は、いわゆる熱電子放出タイプの電子線エミッタである態様を述べたが、これに限られない。本発明の外面滅菌エミッタ及び内面滅菌エミッタは、例えば、電子を熱励起させずに電界によって電子線を照射する、いわゆる電界放出タイプの電子線エミッタであってもよい。また、外面滅菌エミッタＥ１と内面滅菌エミッタＥ２の両方を備える態様を述べたが、これに限られない。例えば、滅菌対象物Ｃが内面を有しないものである場合や、滅菌対象物Ｃの内面の滅菌が既に完了した場合は、内面滅菌エミッタＥ２を備えず、外面滅菌エミッタＥ１のみを備える態様であってもよい。
【００６５】
なお、本実施の形態に係る滅菌システム１では、外面滅菌エミッタＥ１及び内面滅菌エミッタＥ２が、それぞれノズルを有する電子線エミッタ、すなわち、ノズルエミッタである態様を述べたが、これに限られない。特に、外面滅菌エミッタＥ１については、図１５に示すようなフラットエミッタであってもよい。また、電子レンズ１３は一つの開口部１３ａを含むものに限定されない。外面滅菌エミッタＥ１がフラットエミッタである場合は、電子レンズ１３は、グリッド構造のように複数の開口部１３ａを含む。また、外面滅菌エミッタＥ１及び内面滅菌エミッタＥ２は、それぞれ１つのチャンバ１５（２５）に対して１つノズル１４ａ（２４ａ）を有する態様を述べたが、これに限られない。例えば、外面滅菌エミッタＥ１や内面滅菌エミッタＥ２のチャンバ１５（２５）に複数のノズル１４ａ（２４ａ）が設けられるように構成されてもよい。また、外面滅菌エミッタＥ１のノズル１４ａと内面滅菌エミッタＥ２のノズル２４ａとで１つのチャンバを共有してもよい。外面滅菌エミッタがどのような仕様を採用しても、滅菌対象物Ｃの外面を滅菌するに際して、外面滅菌エミッタＥ１と滅菌対象物Ｃとが軸方向において相対移動すれば、本発明の課題を解決することが可能となる。また、本実施の形態に係る電子線滅菌システムにおいて、滅菌対象物Ｃの搬送は、連続的であってもよく、間欠的であってもよい。
【００６６】
［実施の形態２］
実施の形態１に係る電子線滅菌システム１では、外面滅菌エミッタＥ１が、滅菌対象物Ｃとともに移動する態様を述べたが、実施の形態２に係る電子線滅菌システムでは、外面滅菌エミッタは、滅菌対象物に対して接近又は離間する方向に移動可能である。以下、実施の形態１と異なる点について詳細を述べる。
【００６７】
図１３に示す搬送装置Ｍ４等は、滅菌対象物Ｃを間欠的に搬送する、すなわち、滅菌対象物Ｃの滅菌のために搬送を一度停止させて、滅菌が完了すると再び滅菌対象物の搬送を再開することがある。この場合、内面滅菌エミッタは、滅菌対象物Ｃの搬送を停止させている間に、ノズル２４ａが滅菌対象物Ｃの内部に挿入され得るように昇降可能である。
【００６８】
本実施の形態に係る電子線滅菌システムでは、外面滅菌エミッタも、そのノズル１４ａが滅菌対象物Ｃと相対移動するために昇降可能である。一方で、滅菌対象物Ｃを停止させている間に滅菌対象物Ｃの外面を滅菌するため、外面滅菌エミッタが滅菌対象物Ｃとともに移動するように構成されなくともよい。外面滅菌エミッタが昇降可能であることによって、滅菌対象物Ｃの外面全体の滅菌を、軸方向Ｖにおいて均一化することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態に係る電子線滅菌システムは、搬送装置Ｍ４を採用する態様を述べたが、これに限られず、図１に示す搬送装置Ｍ１〜Ｍ３を採用してもよい。また、外面滅菌エミッタを昇降させる態様を述べたが、これに限られない。滅菌対象物Ｃが搬送される方向と異なる方向に、外面滅菌エミッタと滅菌対象物Ｃとを相対移動可能とすれば、本発明の課題を解決することが可能である。また、外面滅菌エミッタは、ノズルエミッタである場合に限られず、フラットエミッタであってもよい。
【図１】
2018503565.tif 000003
【図２】
2018503565.tif 000004
【図３】
2018503565.tif 000005
【図４】
2018503565.tif 000006
【図５】
2018503565.tif 000007
【図６】
2018503565.tif 000008
【図７】
2018503565.tif 000009
【図８Ａ】
2018503565.tif 000010
【図８Ｂ】
2018503565.tif 000011
【図９Ａ】
2018503565.tif 000012
【図９Ｂ】
2018503565.tif 000013
【図１０】
2018503565.tif 000014
【図１１】
2018503565.tif 000015
【図１２】
2018503565.tif 000016
【図１３】
2018503565.tif 000017
【図１４】
2018503565.tif 000018
【図１５】
2018503565.tif 000019
【図１６】
2018503565.tif 000020
【国際調査報告】
2018503565.tif 000021
2018503565.tif 000022
2018503565.tif 000023