(57)【要約】【課題】寿命を長くし得る内面電子線照射装置を提供する。【解決手段】ペットボトル１の内面を電子線５の照射により滅菌する内面電子線照射装置である。この内面電子線照射装置は、ペットボトル１の内部３に開口部２から挿入されながらペットボトル１の内面に電子線５を照射する電子線照射ノズル２３が備えられる。この電子線照射ノズル２３は、電子線５を出射する出射窓３１と、この出射窓３１を保持するノズル本体３２と、このノズル本体３２を覆う耐食触媒膜３３とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部が形成された滅菌対象物の内面を電子線の照射により滅菌する内面電子線照射装置であって、
上記滅菌対象物の内部に上記開口部から挿入されながら当該滅菌対象物の内面に電子線を照射する電子線照射ノズルが備えられ、
上記電子線照射ノズルが、電子線を出射する出射窓と、この出射窓を保持するノズル本体と、このノズル本体を覆う保護膜とを有することを特徴とする内面電子線照射装置。
【請求項２】
保護膜が、上記滅菌対象物の内部に挿入される部分の全面で耐食性を具備するとともに、上記滅菌対象物の内部に挿入される部分で触媒性を具備することを特徴とする請求項１に記載の内面電子線照射装置。
【請求項３】
保護膜が、耐食性を具備する耐食層と、この耐食層の外面に多数担持されて触媒性を具備する触媒体とを含むことを特徴とする請求項２に記載の内面電子線照射装置。
【請求項４】
耐食層が、導電性も具備するものであり、
保護膜が、上記耐食層とノズル本体との間に配置される絶縁層を含み、
上記耐食層とノズル本体とに電圧を印加する帯電用電源が備えられることを特徴とする請求項３に記載の内面電子線照射装置。
【請求項５】
帯電用電源が、耐食層とノズル本体とにパルス状の電圧を印加するものであることを特徴とする請求項４に記載の内面電子線照射装置。
【請求項６】
保護膜の触媒性を向上させるエネルギーを当該保護膜に供給するエネルギー供給部が備えられることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の内面電子線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器などの滅菌対象物の内面を電子線の照射により滅菌する内面電子線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
飲食品用または医療用の容器を取り扱う企業は、その容器の滅菌が不十分ゆえに食中毒または医療の事故を引き起こすと、社会からの信用が大きく失墜することになる。このため、これらの容器などには、安全性が重要視される先進諸国で、確実な滅菌が必要である。
【０００３】
現在では、容器を確実に滅菌するための設備として、容器に電子線を照射するものが採用されている。このような設備には、容器の外面および内面を確実に滅菌するために、容器の外面に電子線を照射する外面電子線照射装置と、容器の内面に電子線を照射する内面電子線照射装置とが設けられる。上記設備では、容器に電子線が照射されると、容器が確実に滅菌される反面、電子線による化学反応によりオゾンや硝酸などの腐食性ガスが発生する。このような腐食性ガスによる設備の腐食を防ぐために、腐食性ガスの排出を促進する換気装置も、上記設備に設けられる。
【０００４】
ところで、上記内面電子線照射装置は、その電子線照射ノズルを容器の内部に開口部から挿入しながら、上記電子線照射ノズルの出射窓から電子線を上記容器の内面に照射するものである。上記容器の内部では、上記換気装置を作動させても腐食性ガスが残留しやすいので、この腐食性ガスに上記電子線照射ノズルが晒されることになる。このため、上記電子線照射ノズルは、上記設備の他の装置および機器よりも腐食しやすい。このような腐食を防止するために、従来技術（例えば、特許文献１参照）を応用して、上記電子線照射ノズルの出射窓を触媒膜で覆うことが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１４２３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、出射窓が触媒膜で覆われる電子線照射ノズルであっても、容器の内部に残留する腐食性ガスは酸化力が強いので、十分に腐食を防止することができない。また、出射窓において腐食がある程度防止されても、出射窓以外の部分（つまり電子線照射ノズルの側面）は腐食しやすい。このため、上記従来技術を応用した電子線照射ノズルも、依然として寿命が短い。なお、容器の内部には酸化力の強い腐食性ガスが残留したままなので、そのままで滅菌対象物である容器を設備の外部に排出するのは危険である。
【０００７】
そこで、本発明は、寿命を長くし得る内面電子線照射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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る内面電子線照射装置は、開口部が形成された滅菌対象物の内面を電子線の照射により滅菌する内面電子線照射装置であって、
上記滅菌対象物の内部に上記開口部から挿入されながら当該滅菌対象物の内面に電子線を照射する電子線照射ノズルが備えられ、
上記電子線照射ノズルが、電子線を出射する出射窓と、この出射窓を保持するノズル本体と、このノズル本体を覆う保護膜とを有するものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係る内面電子線照射装置は、請求項１に記載の内面電子線照射装置における保護膜が、上記滅菌対象物の内部に挿入される部分の全面で耐食性を具備するとともに、上記滅菌対象物の内部に挿入される部分で触媒性を具備するものである。
【００１０】
さらに、本発明の請求項３に係る内面電子線照射装置は、請求項２に記載の内面電子線照射装置における保護膜が、耐食性を具備する耐食層と、この耐食層の外面に多数担持されて触媒性を具備する触媒体とを含むものである。
【００１１】
加えて、本発明の請求項４に係る内面電子線照射装置は、請求項３に記載の内面電子線照射装置における耐食層が、導電性も具備するものであり、
保護膜が、上記耐食層とノズル本体との間に配置される絶縁層を含み、
上記耐食層とノズル本体とに電圧を印加する帯電用電源が備えられるものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５に係る内面電子線照射装置は、請求項４に記載の内面電子線照射装置における帯電用電源が、耐食層とノズル本体とにパルス状の電圧を印加するものである。
【００１３】
また、本発明の請求項６に係る内面電子線照射装置は、請求項２乃至５のいずれか一項に記載の内面電子線照射装置において、保護膜の触媒性を向上させるエネルギーを当該保護膜に供給するエネルギー供給部が備えられるものである。
【発明の効果】
【００１４】
上記内面電子線照射装置によると、上記保護膜により電子線照射ノズルが腐食されないので、寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る内面電子線照射装置を示す概略斜視図である。
【図２】同内面電子線照射装置の電子線エミッターを示す概略側面図である。
【図３】同電子線エミッターの電子線照射ノズルおよびこの電子線照射ノズルが挿入されているペットボトルを拡大した一部切欠側面図である。
【図４】同内面電子線照射装置がエネルギー供給部を備えた例を示す一部切欠側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態に係る内面電子線照射装置について図面に基づき説明する。
まず、内面電子線照射装置が備えられる電子線滅菌設備の概略について簡単に説明する。
【００１７】
この電子線滅菌設備は、開口部が形成された滅菌対象物を搬送しながら電子線の照射により滅菌する設備である。上記開口部が形成された滅菌対象物は、例えば、ペットボトルなどの容器、またはプリフォーム体などである。なお、プリフォーム体とは、ブロー成形によりペットボトルに成形される前の原料体であって試験管形状のものである。以下では、簡単のために、上記開口部が形成された滅菌対象物をペットボトルとして説明する。
【００１８】
上記電子線滅菌設備には、概略的に、多数のペットボトルを上流側から下流側に連続して搬送する搬送装置と、この搬送装置に搬送されているペットボトルの外面に連続して電子線を照射する外面電子線照射装置と、この下流側で上記搬送装置に搬送されているペットボトルの内面に連続して電子線を照射する内面電子線照射装置とが設けられる。また、上記電子線の照射による滅菌が不十分なペットボトルは、不良品として廃棄される必要がある。この廃棄を行うリジェクト装置も、上記電子線滅菌設備に設けられる。さらに、上記電子線の照射により、オゾンや硝酸などの腐食性ガスが発生する。この腐食性ガスは、電子線滅菌設備の各装置を腐食させる原因になるので、上記電子線滅菌設備の外部に排出される必要がある。この排出を促進する換気装置も、上記電子線滅菌設備に設けられる。
【００１９】
次に、上記内面電子線照射装置について図１〜図４に基づき説明する。
この内面電子線照射装置は、図１に示すように、上記搬送装置により円経路４に搬送される多数のペットボトル１の内面を連続して滅菌するものである。上記内面電子線照射装置１０は、上記円経路４の上方に位置して当該円経路４と同心のターンテーブル１１と、このターンテーブル１１に多数配置されて上記円経路４の直上方に位置する電子線エミッター１２とを備える。
【００２０】
上記ターンテーブル１１は、円経路４に搬送されるペットボトル１の直上方に一定の電子線エミッター１２が位置するように回転するものである。上記電子線エミッター１２は、図２に示すように、主として、内部が真空雰囲気の真空チャンバー２１と、この真空チャンバー２１を上記ターンテーブル１１に固定する固定具２２と、上記真空チャンバー２１から下方に延びる電子線照射ノズル２３とから構成される。上記真空チャンバー２１は、図示しないが、内部に電子発生源が配置されることにより、多数の電子を発生させて下方に加速するものである。上記電子線照射ノズル２３は、上記真空チャンバー２１に連通して内部が真空雰囲気であり、上記真空チャンバー２１で加速された多数の電子を電子線として下端から出射するものである。したがって、ペットボトル１の内面を滅菌するために、上記電子線照射ノズル２３は、図１および図２に示すように、ペットボトル１の内部に開口部２から挿入されながら当該ペットボトル１の内面に電子線を照射する必要がある。このため、ペットボトル１を上記円経路４から上昇させることにより、上記電子線照射ノズル２３をペットボトル１の内部に開口部２から挿入する昇降装置も、図示しないが上記電子線滅菌設備に設けられる。
【００２１】
以下、本発明の要旨である電子線照射ノズル２３について詳細に説明する。
この電子線照射ノズル２３は、図３に示すように、従来からの構成として、電子線５を出射する出射窓３１と、この出射窓３１を下端で保持する筒状のノズル本体３２とを有する。また、上記電子線照射ノズル２３は、本発明の特徴的な構成として、上記ノズル本体３２のうち上記ペットボトル１の内部３に挿入される部分の全面を覆う耐食触媒膜（保護膜の一例である）３３を有する。この耐食触媒膜３３は、上記ノズル本体３２のうち上記ペットボトル１の内部３に挿入される部分以外も覆うものでもよい。また、上記耐食触媒膜３３は、上記ペットボトル１の内部３に挿入される部分の全面で耐食性を具備するとともに、上記ペットボトル１の内部３に挿入される部分で触媒性を具備するものである。この触媒性を具備する部分は、上記ペットボトル１の内部３に残留している腐食性ガスに比較的長時間晒されやすい部分、具体的に説明すると、上記ノズル本体３２の下部であることが好ましい。上記耐食触媒膜３３は、図３に示すように、例えば、上記ペットボトル１の内部３に挿入される部分以上の全面でノズル本体３２を覆う耐食層３４と、この耐食層３４の下部外面に多数担持される触媒体３５とを含む。上記耐食層３４には、ノズル本体３２よりも耐食性の高い材料が用いられる。上記多数の触媒体３５は、腐食性ガスに接する確率を高めるために、隣接するもの同士の距離が一定になるように配置される。
【００２２】
次に、上記電子線照射ノズル２３の好ましい構成についても説明する。
上記耐食層３４およびノズル本体３２は、導電性も具備するものである。そして、上記耐食触媒膜３３は、上記耐食層３４とノズル本体３２とを絶縁するために、上記耐食層３４とノズル本体３２との間に配置される絶縁層３６も含む。
【００２３】
上記内面電子線照射装置１０は、上記耐食層３４とノズル本体３２とに電圧を印加する帯電用電源１４も備える。この帯電用電源１４は、上記電圧の印加により、上記耐食層３４を正に帯電させるとともに、上記ノズル本体３２を負に帯電させるものである。正に帯電している耐食層３４は、電子線５により負に帯電している腐食性ガスを引き寄せることで、この腐食性ガスを触媒体３５に導くものとなる。ここで、上記電圧は、一定であってもよく、パルス状であってもよい。上記電圧がパルス状であることにより、耐食層３４による腐食性ガスの引き寄せが断続的になるので、腐食性ガスを触媒体３５に導く確率が上昇する。なお、負に帯電している上記ノズル本体３２は、斥力により、上記ノズル本体３２の内部を通過する電子線５を、上記ノズル本体３２の軸心側に一層収束させる。このように一層収束した電子線５は、単位面積を通過する電子の数が一層増加するので、滅菌の効率を一層向上させる。
【００２４】
次に、上記内面電子線照射装置１０を構成する電子線照射ノズル２３の材料について説明する。
上記ノズル本体３２には、従来から用いられる材料、例えば、ステンレス鋼などが用いられる。
【００２５】
上記導電性も具備する耐食層３４には、上記ノズル本体３２よりも耐食性の高い材料、例えば、チタン、外側にアルマイト加工されたアルミニウムなどが用いられる。この他に、導電性も具備する耐食層３４には、鉄、ジルコニウム、モリブデン、ロジウム、パラジウム、銀、タンタル、タングステン、イリジウム、白金若しくは金の単体、酸化物、炭化物、窒化物、またはこれらを２種類以上含む合金が用いられる。また、上記導電性を具備する耐食層３４は、導電性を具備する内層と、耐食性を具備する外層との二層構造であってもよい。この場合、導電性を具備する内層は銅などであり、耐食性を具備する外層はフッ素系の樹脂などである。
【００２６】
上記触媒体３５には、チタン、鉛、若しくはコバルトなどの単体、酸化物、またはこれらを含んだ合金などが用いられる。この他に、上記触媒体３５には、白金、金、パラジウム、ロジウム、イリジウムの単体が用いられる。
【００２７】
上記絶縁層３６は、耐熱性および耐食性も具備する材料が好ましく、例えば、シリコン、シリコン酸化物、ガラス、セラミック、またはフッ素系樹脂などである。また、上記絶縁層３６は、ノズル本体３２に発生した熱を放出しやすくするためにも、多孔質であることが好ましい。
【００２８】
以下、上記内面電子線照射装置１０の動作および作用について説明する。
図１に示すように、開口部２を上にした多数のペットボトル１が、搬送装置により、内面電子線照射装置１０の下方で円経路４に連続して搬送される。個々のペットボトル１は、昇降装置により上昇することで、図２に示すように、その内部３に電子線照射ノズル２３が開口部２から挿入される。ペットボトル１の内部３に電子線照射ノズル２３が挿入されると、図３に示すように、電子線照射ノズル２３からペットボトル１の内面に電子線５が照射される。この電子線５の照射により発生する腐食性ガスのうちペットボトル１の内部３のものは、換気装置により電子線滅菌設備の外部に排出されにくく、多くがそのまま残留することになる。しかし、ペットボトル１の内部３に残留する腐食性ガスは、電子線照射ノズル２３の耐食触媒膜３３が具備する触媒性（具体的には触媒体３５）により、無害化される。
【００２９】
ペットボトル１の内部３に残留する腐食性ガスが無害化されることにより、ペットボトル１の内部３に挿入される電子線照射ノズル２３が腐食しなくなる。また、上記腐食性ガスが完全に無害化されなくても、耐食触媒膜３３が具備する耐食性により、ペットボトル１の内部３に挿入される電子線照射ノズル２３が腐食しなくなる。
【００３０】
一方で、上記電子線照射ノズル２３の好ましい構成である、耐食層３４およびノズル本体３２が具備する導電性と、絶縁層３６と、帯電用電源１４とにより、腐食性ガスが触媒体３５に導かれて、腐食性ガスの無害化が促進されるので、電子線照射ノズル２３がさらに腐食しなくなる。
【００３１】
このように、上記内面電子照射装置によると、電子線照射ノズル２３が腐食しなくなるので、寿命を長くすることができる。また、ペットボトル１の内部３に残留する腐食性ガスが無害化されるので、ペットボトル１を安全に排出することができる。
【００３２】
また、耐食層３４およびノズル本体３２が具備する導電性と、絶縁層３６と、帯電用電源１４とにより、腐食性ガスの無害化が促進されるので、寿命をさらに長くすることができるとともに、ペットボトル１をさらに安全に排出することができる。
【００３３】
ところで、上記実施の形態では、耐食触媒膜３３の触媒性を向上させるエネルギー６について説明しなかったが、図４に示すように、このエネルギー６を触媒体３５（耐食触媒膜３３の触媒性を具備する部分であればよい）に供給するエネルギー供給部１６が設けられてもよい。このエネルギー６は、例えば光エネルギーおよび／または熱エネルギーであり、触媒体３５の材料によって適切なものが選択される。耐食触媒膜３３の触媒性が向上することにより、腐食性ガスの無害化が一層促進されるので、寿命をさらに一層長くすることができるとともに、ペットボトル１をさらに一層安全に排出することができる。
【００３４】
また、上記実施の形態では、上記耐食触媒膜３３が触媒性を具備するための構成として、多数の触媒体３５について説明したが、このような触媒体３５の代わりに、上記耐食層３４を覆う触媒層であってもよい。勿論、触媒層とせずに触媒体３５とすることにより、触媒として用いる材料を低減することができる。
【００３５】
さらに、上記実施の形態では、保護膜の一例として耐食触媒膜３３について説明したが、これに限定されるものではなく、ノズル本体３２を保護する膜であればよい。
加えて、上記実施の形態では、上記耐食触媒膜３３が耐食層３４および触媒体３５（好ましくは絶縁層３６も）を含むとして説明したが、これに限定されるものではなく、絶縁性の耐食膜に触媒を担持させたものでもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１  ペットボトル
２  開口部
３  内部
４  円経路
５  電子線
６  エネルギー
１０  内面電子線照射装置
１１  ターンテーブル
１２  電子線エミッター
１４  帯電用電源
１６  エネルギー供給部
２１  真空チャンバー
２２  固定具
２３  電子線照射ノズル
３１  出射窓
３２  ノズル本体
３３  耐食触媒膜
３４  耐食層
３５  触媒体
３６  絶縁層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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