JP5528247B2 - 電子線照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂製容器に電子線を照射する電子線照射装置に係り、特に、電子線の照射量を検出する手段を備えた電子線照射装置に関するものである。

ペットボトル等の樹脂製容器の搬送中に、電子線照射手段から電子線を照射してその容器の殺菌を行う装置は従来から広く知られている。このような電子線の照射により殺菌を行う装置において、前記電子線照射手段内でスパークが発生する等、何らかの原因で電子線の照射量が減少して、照射不良が発生した場合には、樹脂製容器の殺菌が不十分になってしまう。このように殺菌が不十分な容器が発生した場合には、その後の充填等の工程を行う前にこの容器をラインの外にリジェクトしなければならない。そこで、容器に対する電子線の照射量が不足した場合にこれを検出することができる電子線殺菌装置がすでに提案されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。

特許文献１に記載された食品容器の電子線殺菌検査システムの発明は、食品容器を搬送する食品容器搬送装置と、食品容器搬送装置によって搬送される食品容器に電子線を照射する電子線照射装置と、電子線照射装置により前記食品容器に電子線が照射されて変化した少なくとも一つの物性値を検出する物性検出部と、物性検出部により検出された前記物性値（温度、オゾン濃度、帯電量、色等）または前記物性値の電子線照射前後における変化量が予め設定された範囲内に収まっているか否かを判断する物性判断部とを備えている。

また、特許文献２に記載された発明は、電子線の照射量を電流値によって測定するもので、この特許文献２に記載された電子線照射装置は、電子線加速器の照射窓の外部に設けられていて照射窓の短辺に沿う棒状のコレクタ電極と、コレクタ電極を電子線の照射領域において、照射窓の長辺に沿う方向に平行移動させる駆動機構と、コレクタ電極に流れる電流を計測する電流計測部とを備えている。前記コレクタ電極は、その両端部に設けた絶縁物によってアースから電気的に絶縁している。

特開２００７−１２６１７１号公報 特開平１１−２４８８９３号公報

前記特許文献１に記載された発明は、食品容器に照射された電子線の量が適正であるか否かを検査するものであり、樹脂製容器の素材を透過した電子量を測定することはできない。また、特許文献２に記載された発明は、電子線照射装置から出射する電子線の線量分布を測定するもので、樹脂製容器１本毎にその素材を透過した電子量を測定することはできない。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、樹脂製容器に照射され、その素材を透過して内部に侵入した電子量を、個々の樹脂製容器について測定することができる電子線照射装置を提供するものであり、樹脂製容器に電子線照射手段から電子線を照射する電子線照射装置において、樹脂製容器の口部から内部に挿入可能な導電性材料からなる電子捕捉部材と、この電子捕捉部材に流れる電流を測定する電流測定手段を備え、樹脂製容器に前記電子捕捉部材を挿入した状態で電子線を照射し、前記電流測定手段で電子捕捉部材に流れる電流を測定することにより、樹脂製容器の内部に到達した電子量を測定することができることを特徴とするものである。

また、第２の発明は、樹脂製容器を支持する支持手段を複数設けた容器搬送手段と、樹脂製容器に電子線を照射する電子線照射手段とを備え、容器搬送手段の搬送経路中の所定の照射区間で樹脂製容器に電子線照射手段から電子線を照射する電子線照射装置において、前記各支持手段に対応して設けられ樹脂製容器の口部から内部に挿入可能な導電性材料からなる電子捕捉部材と、各電子捕捉部材を昇降移動させて樹脂製容器の口部から入出させる昇降手段と、各電子捕捉部材に流れる電流を個々に測定する電流測定手段とを備え、前記容器搬送手段の搬送経路中の照射区間で、前記支持手段に支持されて搬送される樹脂製容器に、前記電子捕捉部材を挿入した状態で電子線を照射し、前記電流測定手段で各電子捕捉部材に流れる電流を個々に測定することにより、搬送される個々の樹脂製容器の内部に到達した電子量を測定することができることを特徴とするものである。

本発明の電子線照射装置は、樹脂製容器の内部に電子捕捉部材を挿入した状態で樹脂製容器に電子線を照射し、電流測定手段によって電子捕捉部材に流れる電流を測定するようにしたので、樹脂製容器の内部に到達した電子量を、個々の樹脂製容器毎に測定することが可能である。

図１は電子線照射装置の全体の構成を簡略化して示す平面図である。（実施例１） 図２は前記電子線照射装置の要部を示す縦断面図である。 図３は計測した電流値の一例を示すグラフである。

樹脂製容器の外部側から電子線照射手段によって電子線を照射して殺菌を行う電子線照射装置であって、特に、樹脂製容器の口部から内部に挿入可能な電子捕捉部材と、この電子捕捉部材に流れる電流を測定する電流計等の電流測定手段とを備えている。電子線照射手段から樹脂製容器に電子線を照射する際には、樹脂製容器の口部から内部に電子捕捉部材を挿入しておくと、外部から樹脂製容器に照射した電子線が、樹脂製容器の壁面を透過して内部側に到達し、電子捕捉部材に捕捉されてアース側に電流が流れるので、この電流を、電子捕捉部材とアースとの間に設けた電流測定手段によって測定するという構成によって、個々の樹脂製容器毎に電子線の照射量を測定するという目的を達成した。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。この実施例に係る電子線照射装置によって電子線が照射されて殺菌され、その後の工程で液体等の内容物が充填される容器２はペットボトル等の樹脂製容器（後に説明する図２参照）である。この樹脂製容器２は、図示しないエア搬送コンベヤの支持レールによってネック部に形成されたフランジ２ａの下面側を支持され、背後からエアを吹き付けられて連続的にこの電子線照射装置まで搬送される。搬送された樹脂製容器２は導入チャンバー４内に搬入され、この導入チャンバー４内に配置された搬入ホイール６に引き渡される。

前記導入チャンバー４内の搬入ホイール６には、円周方向等間隔で複数の容器保持手段８が設けられており、上流側のエア搬送コンベヤから引き渡された樹脂製容器２を受け取って回転搬送する。

導入チャンバー４に続いて、樹脂製容器２を電子線の照射により殺菌する際に、電子線やＸ線（制動Ｘ線）が外部に漏れないように遮蔽する鉛製の壁面から成るシールドチャンバー１０が設置されている。このシールドチャンバー１０内は、供給ホイール１２が配置されている入口側の供給室１４と、供給ホイール１２から受け取った樹脂製容器２を搬送して、後に説明する電子線照射手段１６の電子線照射窓１８の前方を移動させるロータリ式の容器搬送装置２０が設けられたメイン室２２と、電子線照射手段１６から電子線の照射を受けて殺菌された樹脂製容器２を受け取って排出する排出ホイール２４が設置された排出室２６に区画されている。

シールドチャンバー１０の壁面の、前記導入チャンバー４の搬入ホイール６から供給室１４内の供給ホイール１２へ樹脂製容器２の受け渡しを行う部分には、樹脂製容器２が通過可能な開口１０ａが形成されている。導入チャンバー４の搬入ホイール６から樹脂製容器２を受け取った供給ホイール１２は、メイン室２２に設置された容器搬送装置２０に樹脂製容器２を引き渡す。供給室１４とメイン室２２との間の仕切壁１４ａにも、樹脂製容器２の受け渡しが可能な開口（図示せず）が形成されている。メイン室２２内に設置された容器搬送装置２０は、容器保持手段として多数のグリッパ２８（後に説明する図２参照）が、回転体３０の外周部に円周方向等間隔で設けられている。また、前記導入チャンバー４内に配置された搬入ホイール６の容器保持手段８から樹脂製容器２を受け取って、容器搬送装置２０のグリッパ２８に引き渡す供給ホイール１２にも、円周方向等間隔で複数の容器保持手段３２が設けられている。

鉛製のシールドチャンバー１０の一方の側壁（図１の上方の側壁）に隣接して電子線照射手段１６が配置されている。この電子線照射手段１６は、周知のように、真空チャンバー内の真空中でフィラメントを加熱して熱電子を発生させ、高電圧によって電子を加速して高速の電子線ビームにした後、照射部に設けた照射窓１８に取り付けてあるＴｉ等の金属製の窓箔を通して大気中に取り出して、照射窓１８の前方の電子線照射エリアＡ内に位置させた被照射物品（この実施例では樹脂製容器２）に電子線を当てて殺菌等の処理を行う。

前記電子線照射手段１６の照射窓１８の前方側が、前述のように、樹脂製容器２に電子線を照射する照射区間を規定する電子線照射エリアＡになっている。前記容器搬送装置２０によって搬送されている樹脂製容器２が、この電子線照射エリアＡを通過した位置付近から、壁面２６ａと天面２６ｂによって囲まれた排出室２６が形成されている。照射区間を規定する前記電子線照射エリアＡで電子線の照射を受けた樹脂製容器２は、容器搬送装置２０のグリッパ２８からこの排出室２６内に設置された排出ホイール２４に引き渡される。この排出ホイール２４には、円周方向等間隔で複数の容器保持手段３４が設けられており、容器搬送装置２０のグリッパ２８によって保持されている樹脂製容器２が、この容器保持手段３４によって取り出されて排出される。

前記排出室２６内の排出ホイール２４は、リジェクトホイールを兼ねており、後に説明するように、樹脂製容器２が適正に殺菌されていると判定された場合には、容器搬送手段２０から受け取った樹脂製容器２を、次の中間チャンバー３５に設置された搬出ホイール３６の容器保持手段３８に引き渡して、図示しないフィラ、キャッパ等の下流側の工程に送る。シールドチャンバー１０の壁面の、前記排出室２６の排出ホイール２４から中間チャンバー３５内の搬出ホイール３６へ樹脂製容器２の受け渡しを行う部分には、樹脂製容器２が通過可能な開口１０ｂが形成されている。一方、電子線の照射量が不足している等により、樹脂製容器２の殺菌が不完全であると判断された場合には、中間チャンバー３５の搬出ホイール３６に引き渡さずに、シールドチャンバー１０に隣接して配置されているリジェクト部３９に排出する。図１中の符号Ｂで示す位置がリジェクト位置である。なお、シールドチャンバー１０の壁面の、前記排出室２６の排出ホイール２４からリジェクト部３９へ樹脂製容器２を排出する位置Ｂにも、樹脂製容器２が通過可能な開口１０ｃが形成されている。

容器搬送装置２０にはエンコーダ４０が設けられており、このエンコーダ４０のパルス信号が制御装置４２に送られ、容器搬送装置２０の回転体３０の回転位置、つまり、各グリッパ２８に保持された樹脂製容器２の位置が常に検出されている。また、この容器搬送装置２０の下流側に設置された排出ホイール２４にもエンコーダ４４が設けられて、そのパルス信号が制御装置４２に入力されており、前記容器搬送装置２０のグリッパ２８から受け渡されて容器保持手段３４が保持している樹脂製容器２の位置を常に検出することができる。従って、後に説明するように、電子線照射手段１６から照射された電子線の照射量が不足した場合、あるいは過大だった場合等には、容器搬送装置２０のエンコーダ４０からの信号によってこの照射不良の樹脂製容器２を特定し、さらに、リジェクトホイール（排出ホイール）２４のエンコーダ４４のパルス信号によりこの樹脂製容器２を追跡して、リジェクトホイール２４から抜き取ることが可能である。

前記容器搬送装置２０は、図２に示すように、回転体３０の外周部に円周方向等間隔でグリッパ２８が設けられており、これら各グリッパ２８に対応して、樹脂製容器２内に挿入可能な電気伝導体からなる電子捕捉部材（アースロッド）６０がそれぞれ配置されている。回転体３０の外周部上に、直立した支柱６２を介して半径方向外方側を向いた水平な支持部材６４が固定され、この支持部材６４上に直立してリニアスライダやエアシリンダ等のアクチュエータからなる昇降手段６６が固定されている。この昇降手段６６を介して、前記アースロッド６０が昇降可能に支持されている。昇降手段６６の駆動部、例えばエアシリンダのピストンロッドに水平な支持部材６８が連結され、この支持部材６８の先端に鉛直方向を向けて保持部材７０が固定されており、アースロッド６０は、この保持部材７０の下端に絶縁された状態で保持されている。昇降手段６６の駆動によりアースロッド６０が上昇したときには、アースロッド６０の下端部は樹脂製容器２の口部２ｂよりも上方に抜け出し、下降したときには、アースロッド６０の下端部６０ａが樹脂製容器２の底面２ｃの近くに達するまで挿入される。なお、電子捕捉部材（アースロッド）６０の材質としては、ステンレス、アルミニウム、チタン等の金属やその他の導電性の材料を用いることができる。さらに、形状は丸棒状の他、断面が矩形や長方形、多角形であってもよく、外周面に多数の突起を設けるなど鋸刃状に形成したり、ブラシを設けるなどして電荷を誘導し易くなるよう構成してもよい

前記昇降手段６６を支持している支持部材６４の先端部の上面に固定接点７２が設けられ、一方、アースロッド６０が取り付けられている水平取付部材６８の、前記固定接点７２と上下に対応する位置に可動接点７４が設けられており、アースロッド６０が下降したときには、可動接点７４が下降して前記固定接点７２に接触しこれら接点が導通する。アースロッド６０を保持している保持部材７０、水平取付部材６８、支持部材６４、支柱６２および回転体３０等の内部には、被覆された絶縁電線７５が配置されており、この絶縁電線７５を介して、前記アースロッド６０と電流測定手段（電流計）７６とが接続されている。樹脂製容器２の外部から照射された電子線が樹脂製容器２の壁面を透過して、内部に挿入されているアースロッド６０に捕捉されると、これら保持部材７０および水平取付部材６８内の絶縁電線７５、接点（固定接点７２と可動接点７４）、支持部材６４、支柱６２および回転体３０内の絶縁電線７５を通ってアース側に電流が流れ、このアースロッド６０からアースに流れる電流を電流計７６によって測定するようになっている。この電流計７６が測定した電流値は制御装置４２に入力される。

前記電流計７６から制御装置４２に送られた電流値は、比較手段５４において所定の基準値と比較される。この比較手段５４による比較結果に基づいて、電子線照射手段１６から照射されて樹脂製容器２の素材に浸透し壁面を透過して内部に到達した電子線の照射量、すなわち電子量が適正であるか否かを判定手段５６が判定する。この判定手段５６の判定が不適であったときには、指令手段５８からの指令により、前記リジェクトホイール（排出ホイール２４）によって透過した電子線の電子量が不適な樹脂製容器２を抜き取ってリジェクトする。また、電子線照射手段１６には、供給電流認識手段としての電流モニター７８が設けられて、電流の出力値を常時監視しており、前記比較手段５４は、電流モニター７８が認識する電子線照射手段１６への供給電流値の変動に応じて前記基準値を変更するようになっている。このように本発明では電流計７６でアースロッド６０に流れる電流値を測定することにより、樹脂製容器２の内部に到達した電子量を測定することができるようになっている。

以上の構成に係る電子線照射装置の作動について説明する。図示しないエア搬送コンベヤによって搬送されてきた樹脂製容器２は、導入チャンバー４内に入り、搬入ホイール６の容器保持手段８に引き渡される。搬入ホイール６によって回転搬送された後、樹脂製容器２は、鉛製のシールドチャンバー１０の供給室１４内に設置された供給ホイール１２に引き渡され、供給ホイール１２の容器保持手段３２に保持されて回転搬送されて、メイン室２２内の容器搬送装置２０のグリッパ２８に引き渡される。

容器搬送装置２０のグリッパ２８に保持され、回転体３０の回転に伴って回転搬送された樹脂製容器２は、電子線照射手段１６の照射窓１８の前面側に位置する電子線照射ゾーンＡに到達する。この電子線照射ゾーンＡでは、電子線照射手段１６の照射窓１８から電子線が照射されており、容器搬送装置２０に所定の間隔で設けられているグリッパ２８にそれぞれ保持された樹脂製容器２に電子線が照射される。樹脂製容器２の外面側から照射された電子線は、その一部が樹脂製容器２の壁面を透過して内部側に入り、樹脂製容器２の内面を殺菌する。この実施例では、各樹脂製容器２が電子線照射ゾーンＡに到達すると昇降手段６６によってアースロッド６０を下降させて各樹脂製容器２の内部にアースロッド６０が挿入された状態で電子線を照射しているので、樹脂製容器２の壁面を透過して内部に到達した電子は、アースロッド６０に捕捉された後、前記保持部材７０および水平取付部材６８内の絶縁電線７５、接点（固定接点７２と可動接点７４）、支持部材６４、支柱６２および回転体３０内の絶縁電線７５を通ってアース側に流れる。この電流が電流計７６によって測定される。その後、樹脂製容器２が電子線照射ゾーンＡを過ぎると、昇降手段６６によってアースロッド６０を上昇させて樹脂製容器２から抜き出す。

電流計７６によって測定された電流値Ｅ１（図３参照）は制御装置４２に送られ、比較手段５４によって、基準値と比較される。測定された電流値Ｅ１の基準値との比較による判定は、最大値のピークが、上限基準値Ｓ１を超えると過大、下限基準値Ｓ２を下回ると不足と判断する。図３に実線Ｅ１で示す電流値が計測された場合には、最大値のピークが上限基準値Ｓ１と下限基準値Ｓ２の間に収まっており、電子線の照射量が適正であると判定する。電子線の照射量が適正であると判定された樹脂製容器２は、容器搬送装置２０のグリッパ２８から排出ホイール２４の容器保持手段３４に受け渡され、さらに、次の中間チャンバー３５に設置されている搬出ホイール３６の容器保持手段３８に受け渡されて、フィラ、キャッパ等の次の工程に送られる。なお、図３に示す電流値Ｅ１が、ピークで一旦低下するのは、電子線照射手段１６の照射窓１８が２つに分割されており、その間で電子線の照射が一時途切れるためである。

一方、測定された電流値Ｅ１の最大値のピークが下限基準値Ｓ２を下回っているときには、樹脂製容器２に対する電子線の照射量が不足しているため、完全な殺菌が行われないおそれがあるので、判定手段５６により不良容器と判定する。また、測定された電流値Ｅ１の最大値のピークが上限基準値Ｓ１を上回っているときには、樹脂製容器２に照射された電子線量が過大であり、樹脂製容器２が変形したり変色したりするおそれがあるため、判定手段５６が不良容器と判定する。なお、電子線照射手段１６から照射される電子線の照射量が一定の場合には、樹脂製容器２の搬送速度が遅いと照射過多になり、搬送速度が速いと過少となるので、そのときの搬送速度に応じて適正な照射量は変更される。そこで、電子線照射手段１６に指令された照射量を、電子線照射手段１６に供給された電流値を供給電流認識手段（電流モニタ）７８によって測定することで認識し、これに応じて基準値を変更する。

制御装置４２の判定手段５６において不良容器と判定された樹脂製容器２は、容器搬送装置２０の回転体３０に設けられたエンコーダ４０のパルス数によって特定される。この樹脂製容器２はその後、容器搬送装置２０のグリッパ２８から排出ホイール２４の容器保持手段３４に引き渡される。この排出ホイール２４にもエンコーダ４４が設けられており、前記容器搬送装置２０において不良容器と判定された樹脂製容器２は、排出ホイール２４に引き渡された後も追跡され、リジェクト位置Ｂで取り除かれてリジェクト部３９に排出される。なお、この実施例では、計測された電流値Ｅ１が前記基準値Ｓ１、Ｓ２を外れていると判定された樹脂製容器２自体だけでなく、その前後の樹脂製容器２も抜き取るようにしている。

この実施例に係る装置では、各樹脂製容器２毎に電子捕捉部材（アースロッド）６０を挿入した状態で電子線を照射するようにしているので、個々の樹脂製容器２それぞれの壁面を透過して内部に到達した電子線の電子量を測定することができる。この個別の照射量を使って基準値以下のものをリジェクトすることで、樹脂製容器１本単位での殺菌の状態を確認することができる。なお、前記実施例では、電流計７６を各アースロッド６０毎に設けているが、必ずしも個々に設ける必要はなく、一つまたは複数の電流計７６を設け、電子線照射ゾーンＡに到達したアースロッド６０毎にリレーで切り換えて接続するようにして、個々に電流値を測定するように構成することも可能である。

２ 樹脂製容器
１６ 電子線照射手段
６０ 電子捕捉部材（アースロッド）
７６ 電流測定手段（電流計）

Claims (2)

1. 樹脂製容器に電子線照射手段から電子線を照射する電子線照射装置において、
   樹脂製容器の口部から内部に挿入可能な導電性材料からなる電子捕捉部材と、この電子捕捉部材に流れる電流を測定する電流測定手段を備え、
   樹脂製容器に前記電子捕捉部材を挿入した状態で電子線を照射し、前記電流測定手段で電子捕捉部材に流れる電流を測定することにより、樹脂製容器の内部に到達した電子量を測定することができることを特徴とする電子線照射装置。
2. 樹脂製容器を支持する支持手段を複数設けた容器搬送手段と、樹脂製容器に電子線を照射する電子線照射手段とを備え、容器搬送手段の搬送経路中の所定の照射区間で樹脂製容器に電子線照射手段から電子線を照射する電子線照射装置において、
   前記各支持手段に対応して設けられ樹脂製容器の口部から内部に挿入可能な導電性材料からなる電子捕捉部材と、各電子捕捉部材を昇降移動させて樹脂製容器の口部から入出させる昇降手段と、各電子捕捉部材に流れる電流を個々に測定する電流測定手段とを備え、
   前記容器搬送手段の搬送経路中の照射区間で、前記支持手段に支持されて搬送される樹脂製容器に、前記電子捕捉部材を挿入した状態で電子線を照射し、前記電流測定手段で各電子捕捉部材に流れる電流を個々に測定することにより、搬送される個々の樹脂製容器の内部に到達した電子量を測定することができることを特徴とする電子線照射装置。

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