JP7016030B2

JP7016030B2 - 電子線殺菌装置

Info

Publication number: JP7016030B2
Application number: JP2018142653A
Authority: JP
Inventors: 俊明中; 亮阿部; 孝之稲本; 洋平坂本
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2022-02-04
Anticipated expiration: 2038-07-30
Also published as: JP2020018390A

Description

本発明は電子線殺菌装置に関し、より詳しくは、容器の開口部に向けて電子線を照射して該容器内の全域を殺菌する電子線殺菌装置に関する。

従来、容器の開口部から電子線を照射して容器の内部を殺菌するようにした電子線殺菌装置は公知である。

特開２０１７－２０９１３６号公報

ところで、従来の電子線殺菌装置では、開口部が上方を向けた状態で搬送される容器に上方から電子線を照射して容器を殺菌する場合、電子線が１５０ｋＶや３００ｋＶ等のいわゆる低いエネルギーの場合には、容器の開口部から底までの距離が長いと容器の底に電子線が十分に照射されずに殺菌不良が生じていた。
そこで、照射する電子線のエネルギーを強くすれば容器の底にも充分に電子線を照射できるが、電子線のエネルギーが強いとその分だけ照射設備が大がかりとなる。また、容器の開口部付近は、電子線照射装置の照射窓に近い分だけ強いエネルギーを受けるので、変色や変形などが発生する恐れがあり、電子線を遮蔽する部材等も必要となる。
また、容器の側方に磁石を配置することによって、電子線に磁界の力を付与して電子線を容器の底に到達させる技術も存在する。その場合は、電子線は真っ直ぐ照射されるので、容器の底にも電子線が十分照射されることになるが、容器の側方部分には電子線が照射されにくくなり、殺菌不良となる恐れがある。
さらに、別の技術として、容器の搬送経路の両側に長さの異なる磁石を配置することによって磁力を異ならせ、容器の底を重点的に照射する区間と容器の胴部分を照射する区間を設けて、容器の全域を殺菌する技術も提案されている（例えば特許文献１）。
この特許文献１の装置において、複数の磁石を配置する場合、磁石間の干渉を避けるため、間隔をあけて磁石を配置することになるので、電子線の照射区間が長くなるという問題がある。また、磁石の長さも段階的に異ならせているので、容器の側方も段階的にしか電子線が照射されず、側方の全域は照射されず、殺菌漏れが生じるという問題があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、開口部を有する容器を搬送する搬送機構と、搬送機構によって殺菌区間を搬送される容器の開口部に向けて電子線を照射する電子線照射機構と、上記殺菌区間を搬送される容器を挟むように搬送方向に沿って配置された一対の磁石とを備えて、
上記搬送機構によって殺菌区間を搬送される容器の開口部に向けて電子線照射機構から電子線を照射するとともに、上記容器に上記磁石の磁力線を作用させて容器を殺菌するようにした電子線殺菌装置において、
上記一対の磁石の内側の位置で、かつ、殺菌区間を搬送される容器を挟むように搬送方向に沿って一対のヨークを設け、
上記ヨークにおける電子線照射機構との対向箇所は、殺菌区間における容器の搬送方向において電子線照射機構に徐々に接近し、又は電子線照射機構から徐々に離隔する傾斜部として形成されており、
上記搬送機構によって殺菌区間を搬送される容器の開口部に向けて電子線照射機構から電子線を照射するとともに、上記容器内に作用する磁石とヨークによる磁力線の流れを容器に対し変更させることで電子線を容器内の全域にわたって照射させて、容器を殺菌するようにしたものである。

このような構成によれば、容器が殺菌区間を搬送方向に移動されるのに伴って磁石とヨークによって容器内の磁力線の流れを容器の全域にわたって変更できるので、容器内の全域に電子線を満遍なく照射することができる。したがって、容器内の全域を電子線によって確実に殺菌することができる。

本発明の一実施例を示す全体の平面図。図１の要部の縦断面図。図２の要部の拡大図。図３の左側面図。図１のプリフォームを殺菌中の磁力線の流れを示す図。本発明の要部の第２実施例を示す平面図。図６の要部の縦断面図。図７の要部の平面図。本発明の第３実施例を示す平面図。本発明の他の実施例の要部を示す縦断面図。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１ないし図２において、１はライン式の電子線殺菌装置であり、この電子線殺菌装置１は、搬送機構２によってプリフォーム３（容器）を搬送して殺菌区間Ａを通過させながら電子線照射機構４によって上方側からプリフォーム３の開口部３ａに向けて電子線ＥＢを照射してプリフォーム３の内部を殺菌するようになっている。
電子線殺菌装置１の殺菌対象となるのは、開口部３ａを有する樹脂製のプリフォーム３であり、このプリフォーム３は、上端が開口部３ａとなり、下端は閉鎖された底部３ｂとなった細長い円筒状をしている。また、このプリフォーム３の上方側の外周部には、つば状の環状膨出部３ｃが形成されている。
本実施例においては、搬送機構２が備える各グリッパ５によって、プリフォーム３の環状膨出部３ｃの隣接下方側の外周部を緩やかに保持し、かつ、環状膨出部３ｃを支持するようになっている。そのように各グリッパ５に把持されたプリフォーム３が殺菌区間Ａを通過する際に電子線照射機構４から電子線ＥＢが照射されるようになっている。なお、電子線殺菌装置１による殺菌対象は、ペットボトルに成形前のプリフォーム３であるが、殺菌対象としてはプリフォーム以外の開口部を有する樹脂製の容器であっても良い。

電子線殺菌装置１は、プリフォーム３をグリッパ５によって保持して連続的に搬送する搬送機構２と、搬送機構２の搬送過程となる殺菌区間Ａの上方側に配置された電子線照射機構４と、殺菌区間Ａを通過するプリフォーム３を左右両側から挟むように搬送方向に沿って配置された一対の板状の磁石６、６と、これらの磁石６、６の内方側に、かつ殺菌区間Ａのプリフォーム３を左右両側から挟み込むように搬送方向に沿って配置された一対のヨーク７、７をと備えている。
また、電子線殺菌装置１は、供給位置Ｂにおいてプリフォーム３を搬送機構２の各グリッパ５に受け渡す供給スターホイール１１と、排出位置Ｃにおいて搬送機構２のグリッパ５から殺菌済みのプリフォーム３を受け取って下流側へ排出する排出スターホイール１２を備えている。供給スターホイール１１の隣接上流位置には、プリフォーム３を供給スターホイール１１に送り込むシュート１３が配置されており、排出ステーホイール１２の隣接下流位置には、殺菌済みのプリフォーム３をさらに下流側の機器へ受け渡す受け渡しホイール１４が配置されている。

搬送機構２は、所定距離を隔てて鉛直方向に軸支された一対の回転軸１５、１５と、各回転軸１５、１５の大径部に取り付けられた上下一対のスプロケット１６、１６と、相前後する多数の揺動部材１７Ａを順次揺動可能に連結して構成されるとともに、各回転軸１５、１５の大径部を囲繞して配置された無端状走行部材１７と、無端状走行部材１７の揺動部材１７Ａの外面に等ピッチで取り付けられた開閉機構１８と、各開閉機構１８によって開閉されてプリフォーム３を着脱自在に保持するグリッパ５と、各開閉機構１８を取り付けた揺動部材１７Ａに鉛直方向に軸支された回転軸２１と、各回転軸２１の上下両端部に取り付けられて上記回転軸１５、１５の上下のスプロケット１６、１６と係合するローラ２２、２２とを備えている。
無端状走行部材１７の隣接内方位置には、該無端状走行部材１７に沿って無端状の支持部材２３が固定して配置されており、無端状走行部材１７における複数の揺動部材１７Ａの内面に設けられたローラ２４が支持部材２３に載置されている。これにより、無端状走行部材１７とそれに設けた開閉機構１８及びグリッパ５が所定高さに支持されるとともに、支持部材２３に沿って細長い楕円状の移動軌跡を描いて循環走行できるようになっている。
回転軸１５はモータ２５によって回転されるようになっており、このモータ２５は図示しない制御装置によって作動を制御されるようになっている。制御装置が上記モータ２５を回転させると、回転軸１５、１５とスプロケット１６、１６を介して無端状走行部材１７が矢印方向（図１の時計方向）に連続的に循環走行され、それに伴って各グリッパ５は所定高さに支持されたまま、供給位置Ｂ、殺菌区間Ａ、排出位置Ｃを循環して移動するようになっている。各グリッパ５は開閉機構１８によって開閉されるようになっており、制御装置は開閉機構１８を介して各グリッパ５を所要の移動領域で開閉させるようになっている。
両回転軸１５、１５を挟んで供給位置Ａ、排出位置Ｃとは反対側となる、無端状走行部材１７の直線状の移動区間（搬送経路）の中央側が殺菌区間Ａとして設定されている。そして、殺菌区間Ａの上方側に電子線照射機構４が水平に配置されるとともに、殺菌区間Ａにおける下方側に上記一対の磁石６、６と一対のヨーク７、７が電子線照射機構４と対向させて配置されている。電子線照射機構４は、プリフォーム３を保持したグリッパ５が殺菌区間Ａを通過する際に、プリフォーム３の開口部３ａに向けて１５０ｋＶ～３００ｋＶの電子線ＥＢを照射するようになっている。
制御装置によってモータ２５が作動されると、循環走行部材１７が矢印方向に循環して移動されるとともに、供給ホイール１１、排出ホイール１２及び受け渡しホイール１４も同期して矢印方向に回転されるようになっている。
すると、搬送機構２における開放状態の各グリッパ５が順次、供給位置Ｂを通過するので、供給位置Ｂにおいて供給スターホイール１１から各グリッパ５にプリフォーム３が供給される。供給位置Ａでプリフォーム３が供給された各グリッパ５は直ちに開閉機構１８によって閉鎖されるので、プリフォーム３における外周部がグリッパ５によって緩やかに保持されるとともに環状膨出部３ｃが支持されるようになっている。
その後、プリフォーム３を保持した各グリッパ５は順次下流側へ搬送されて殺菌区間Ａを通過するようになっており、その際にグリッパ５に保持されたプリフォーム３の開口部３ａに向けて電子線照射機構４から電子線ＥＢが照射されてプリフォーム３の内部が殺菌されるようになっている。後に詳述するが、その際に本実施例においては、殺菌区間Ａに配置された各一対の磁石６、６とヨーク７、７とからプリフォーム３に作用する磁力線の流れをプリフォーム３の底部３ｂから開口部３ａにわたって変更させることで、プリフォーム３の内部全域を確実に殺菌できるようになっている。
そして、殺菌区間Ａを通過することで殺菌が済んだプリフォーム３がグリッパ５によって排出位置Ｃまで搬送されると、該排出位置Ｃにおいてグリッパ５が開閉機構１８によって開放される一方、排出ホイール１２側の把持機構によって把持して取り出されてから下流側の受け渡しホイール１４へ排出されるようになっている。

しかして、本実施例は、殺菌区間Ａにおける磁石６、６とヨーク７、７等の配置と構成を以下のように工夫したことにより、殺菌区間Ａにおいてグリッパ５に保持されたプリフォーム３の内部全域を電子線ＥＢによって確実に殺菌できるようにしたことが特徴である。
すなわち、図３ないし図４に示すように、一対の板状の磁石６、６は、縦横の寸法と肉厚が同一の長方形となっており、これら一対の磁石６、６は搬送機構２の搬送経路を挟んで相互に対向させて所定の高さに固定されている。磁石６、６の搬送方向に沿った長さは、殺菌位置Ａを通過する一列で５個のプリフォーム３を左右両側から一度に挟み込む長さに設定されている。
また、磁石６、６における上端部６Ａ，６Ａ及び下端部６Ｂ、６Ｂは水平になっており、上端部６Ａ、６Ａは、グリッパ５に保持されて殺菌区間Ａを通過するプリフォーム３の開口部３ａよりも少し高い位置に位置している。また、磁石６、６の下端部６Ｂ、６Ｂは、殺菌区間Ａを通過するプリフォーム３の底部３ｂよりも少し下方側に位置している。これにより、殺菌区間Ａを移動するプリフォーム３の上下方向の全域に、一対の磁石６、６の磁力が作用するようになっている。また、本実施例では、図３に示すように、各磁石６、６は、その上端６ＡがＮ極となり、下端部６ＢがＳ極となっている。

次に、ヨーク７、７は、厚さと形状が同一の略三角形の鋼板から構成されている。ヨーク７、７は、一対の磁石６、６の内側であって、かつプリフォーム３の搬送経路を挟んで相互に対向するように固定されている。
ヨーク７は、下端部７Ａとなる底部が水平に支持されているが、電子線照射機構４と対向する上端部７Ｂの略全域は、プリフォーム３の搬送方向における上流側の端部７Ｃの高さが最も低くなり、搬送方向に沿って徐々に高さが高くなって搬送方向の下流側の端部７Ｄの高さが最も高くなる傾斜部となっている。
ヨーク７の下端部７Ａの搬送方向に沿った長さ（ヨーク７の搬送方向の長さ）は、上記磁石６の搬送方向に沿った長さよりも少し短い寸法に設定されている。ヨーク７、７における上流側の端部７Ｃは、磁石６、６の上流側の端部の少し下流側に位置しており、ヨーク７、７における下流側の端部７Ｄとその近傍は、磁石６、６の下流側の端部よりも少し搬送方向下流側に位置して磁石６、６から露出している。これにより、ヨーク７、７の搬送方向の略全域が磁石６、６と搬送方向においてオーバラップしている。
ヨーク７、７における傾斜部としての上端部７Ｂは、上記電子線照射機構４と対向しており、かつ、殺菌区間Ａ内をプリフォーム３が通過する際における、該プリフォーム３の底部３ｂの下方側の位置から環状膨出部３ｃよりも上方の開口部３ａに近い高さに維持されている（図４参照）。
さらに、一方のヨーク７の内方側に、搬送方向にわたって所定長さの摺動バー２７が所定高さで水平に固定して配置されている。グリッパ５に保持されてプリフォーム３が殺菌区間Ａを移動される際には、グリッパ５に保持された状態においてプリフォーム３の上方外周部が摺動パー２７と接触して自転されるようになっている。つまり、摺動バー２７は、グリッパ５に保持された状態のプリフォーム３を自転させる回転付与部材として機能するようになっている。
磁石６、６及びヨーク７、７は以上のように構成されて殺菌区間Ａに配置されているので、グリッパ５に保持された各プリフォーム３が殺菌区間Ａを通過する際に電子線照射機構４から電子線ＥＢが下方のプリフォーム３の開口部３ａに向けて照射されるとともに、プリフォーム３は摺動バー２７に接触することで自転しながら殺菌区間Ａを通過する。
その際、プリフォーム３内に作用する磁石６、６とヨーク７、７の磁力線の流れは、プリフォーム３内に対して変更されるようになっている。すなわち、殺菌区間Ａにおいてヨーク７、７の上端部７Ｂ、７Ｂが搬送されるプリフォーム３の底部３ｂよりも低い区間では、図５（Ａ）に示すように、磁力線の流れは磁石６、６の上端部６Ａ、６Ａから下端部６Ｂ、６Ｂとなり、電子線照射機構４から照射された電子線ＥＢは磁力線の流れに誘導されてプリフォーム３の底部３ｂに向かって移動される。そして、ヨーク７、７の上端部７Ｂ、７Ｂが搬送されるプリフォーム３の底部３ｂよりも高い区間では、図５（Ｂ）に示すように、磁石６、６の上端部６Ａ、６Ａから底部６Ｂ、６Ｂに向かって流れる磁力線はその途中でヨーク７、７の上端部７Ｂ、７Ｂに向かって流れが変更され、電子線照射機構４から照射された電子線ＥＢは磁力線の流れに誘導されてプリフォーム３の側面を通ってヨーク７、７の上端部７Ｂ、７Ｂに向かって移動される。殺菌区間Ａにおいてヨーク７、７の上端部７Ｂ、７Ｂの高さは搬送されるプリフォーム３の底部３ｂから開口部３ａ付近にわたって変更されるので、それに伴い、電子線ＥＢも磁力線の流れに誘導されてプリフォーム３内の底部３ｂの位置から上方側の開口部３ａの少し下方側の位置へと移動される。そのため、殺菌区間Ａを通過することにより、電子線ＥＢが照射され、かつ自転中のプリフォーム３内には、その底部３ｂから上端となる開口部３ａまでの全域にわたって電子線ＥＢが満遍なく確実に照射されるので、プリフォーム３の底部３ｂから側壁、及び開口部３ａにわたる内部全域が満遍なく確実に殺菌されるようになっている。なお、図５（Ｂ）では磁力線の流れを説明するため電子線ＥＢを照射されている位置における上端部７Ｂ、７Ｂの高さを示しており、そこから下流側の端部７Ｄまで続く上端部７Ｂ、７Ｂは省略している。

以上のように、本実施例によれば、磁石６、６とヨーク７、７を上述したように殺菌区間Ａに配置しているので、容器としてのプリフォーム３が電子線ＥＢを照射されつつ自転されながら殺菌区間Ａを通過する際には、プリフォーム３内に作用する磁力線の流れを底部３ｂから上端の開口部３ａにわたって変更させることができる。それによって、プリフォーム３内の底部３ｂから開口部３ａにわたる内部全域に電子線ＥＢを満遍なく確実に照射することができる。しかも、回転付与部材としての摺動バー２７と接触することでプリフォーム３はグリッパ５に保持されたまま自転する。したがって、本実施例によれば、１５０ｋＶ～３００ｋＶのエネルギーが弱い電子線ＥＢを照射する一台の電子線照射機構４を用いているにも拘わらず、プリフォーム３内の全域を電子線ＥＢによって確実に殺菌することができる。

次に、図６ないし図８は、グリッパ５に保持されたプリフォーム３を殺菌区間Ａにおいて自転しやすくするための第２実施例を示したものである。すなわち、この第２実施例においては、グリッパ５における左右の保持部５Ａに、プリフォーム３の外周部を保持する左右各２個のローラ２９が回転自在に取り付けられている。これら左右各２個のローラ２９によってプリフォーム３の外周部を保持し、かつ、環状膨出部３Ｃを支持することにより、グリッパ５に保持されたプリフォーム３は容易に自転できるようになっている。
また、搬送方向の左側の磁石６とヨーク７と右側の磁石６とヨークを囲繞して、無端状の回転ベルト３０が配置されている。
グリッパ５に保持されたプリフォーム３が殺菌区間Ａを通過する際には、回転付与部材としての回転ベルト３０が矢印方向に循環走行されており、プリフォーム３の外周部に左右両側から矢印方向に走行中の回転ベルト３が同時に接触することで、自転されるようになっている。
その他の構成は、上記第１実施例と同じであり、それと対応する各部材には同じ部材番号を付している。
このような第２実施例によれば、殺菌区間Ａを通過するプリフォーム３は第１の実施例の構成と比較すると、より一層自転しやすくなっており、このような第２実施例によっても上記第１実施例と同様の作用・効果を得ることができる。

次に、図９は本発明の第３実施例としての回転式の電子線殺菌装置１を示したものである。この第３実施例は、図１～図４に示した第１の実施例の無端状走行部材１７の代わりに回転体１０２を用いた搬送機構２となっており、回転体１０２の外周部の等間隔位置に上記図１と同様の図示しない開閉機構とグリッパが配置されている。つまり、この第３実施例では、回転体１０２とそれに配置されたグリッパ及び開閉機構によって搬送機構２が構成される。
この第３実施例では、回転体１０２が回転される際のプリフォーム３の搬送経路が殺菌区間Ａとなっており、そこに電子線照射機構４が配置されるともに、上記第１の実施例に倣った一対の磁石６、６と一対のヨーク７、７が配置されている。また、摺動バー２７も配置されている。磁石６、６、ヨーク７、７及び摺動バー２７は、回転体１０２によるプリフォーム３の搬送経路に沿って平面で見ると円弧状になっている。また、側面図は省略するが、この第３実施例におけるヨーク７、７も、傾斜部としての上端部７Ｂは搬送方向上流側の端部の高さが最も低く、搬送方向下流側の端部７Ｄにわたって徐々に高さが高くなるように形成されている。
その他の構成は、上記第１の実施例と同じであり、第１の実施例と対応する各部材に同じ部材番号を付している。このような構成の第３実施例においても、上述した第１の実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
なお、上記各実施例においては、ヨーク７、７における傾斜部としての上端部７Ｂを、搬送方向の上流側の端部７Ｃが低く、下流側の端部７Ｄにわたって徐々に高さが高くなる構成にしているが、これとは逆に、ヨーク７、７における傾斜部としての上端部７Ｂを、搬送方向の上流側の端部７Ｃの高さを最も高くして、そこから下流側の端部７Ｄにわたって徐々に高さが低くなるように構成しても良い。
さらに、上記各実施例においては、グリッパ５によって開口部３ａが上方を向くようにプリフォーム３を保持し、電子線照射機構４により上方側からプリフォーム３の開口部３ａに向けて電子線ＥＢを照射しているが、図１０に示すように、開口部３ａを横に向けた状態で搬送されるプリフォーム３の場合には、プリフォーム３の開口部３ａに向けて側方から電子線ＥＢを照射するように電子線照射機構４を配置する。なお、開口部３ａを下方に向けた状態で搬送されるプリフォーム３に対しては下方から電子線を照射するように電子線照射機構４を配置すれば良い。
また、上記実施例における回転付与部材としての摺動バー２７、回転ベルト３０は省略しても良い。
また、上記実施例においては、ヨーク７、７の形状を略三角形としていたが、長方形の形状として搬送方向の上流側の端部７Ｃを最も高く、もしくは最も低く配置しても良い。
また、上記実施例においては、ヨーク７、７の上端部７Ｂを直線状としていたが、階段状としても良い。

１‥電子線殺菌装置２‥搬送機構
３‥プリフォーム（容器）３ａ‥開口部
４‥電子線照射機構６、６‥磁石
７、７‥ヨーク７Ｂ、７Ｂ‥上端部（傾斜部）
Ａ‥殺菌区間

Claims

開口部を有する容器を搬送する搬送機構と、搬送機構によって殺菌区間を搬送される容器の開口部に向けて電子線を照射する電子線照射機構と、上記殺菌区間を搬送される容器を挟むように搬送方向に沿って配置された一対の磁石とを備えて、
上記搬送機構によって殺菌区間を搬送される容器の開口部に向けて電子線照射機構から電子線を照射するとともに、上記容器に上記磁石の磁力線を作用させて容器を殺菌するようにした電子線殺菌装置において、
上記一対の磁石の内側の位置で、かつ、殺菌区間を搬送される容器を挟むように搬送方向に沿って一対のヨークを設け、
上記ヨークにおける電子線照射機構との対向箇所は、殺菌区間における容器の搬送方向において電子線照射機構に徐々に接近し、又は電子線照射機構から徐々に離隔する傾斜部として形成されており、
上記搬送機構によって殺菌区間を搬送される容器の開口部に向けて電子線照射機構から電子線を照射するとともに、上記容器内に作用する磁石とヨークによる磁力線の流れを容器に対し変更させることで電子線を容器内の全域にわたって照射させて、容器を殺菌することを特徴とする電子線殺菌装置。
上記殺菌区間を搬送される容器を自転させる回転付与部材が設けられており、上記殺菌区間において上記回転付与部材によって容器を自転させながら該容器に電子線が照射されることを特徴とする請求項１に記載の電子線殺菌装置。