JP4956026B2 - 電子線殺菌装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子線の照射域内で殺菌対象容器を移送する電子線殺菌装置に関し、特に、前記殺菌対象容器の移送時に回転駆動される回転軸の軸受の劣化を防止する技術に関する。

電子線の照射域内で殺菌対象容器を移送する電子線殺菌装置として、例えば、回転軸の外周に螺旋管を巻回して螺旋状搬送手段を構成し、前記回転軸と共に回転する前記螺旋管を前記前記殺菌対象容器に接触させて、該前記殺菌対象容器に前記回転軸に沿った方向の推進力を与えるように構成されたものが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００６−０６１５５８号公報

電子線殺菌装置は、ペットボトル等の飲料用容器の殺菌に使用されるので、該容器が通過する照射チャンバ内のクリーン性を損なわせる構成要素を使用することは望ましくない。しかし、上記従来の電子線殺菌装置においては、上記回転軸の軸受としてグリス等の潤滑剤を用いる湿式軸受を使用しているので、この潤滑剤が上記チャンバ内のクリーン性を低下させるという問題を有していた。また、電子線の照射によって上記潤滑剤が劣化するため、軸受の耐久性が低くなり、このため、メンテナンス周期が短くなるという欠点があった。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、使用される回転軸の軸受に起因したクリーン性および耐久性の低下を回避することができる電子線殺菌装置を提供することにある。

本発明は、電子線の照射域内で殺菌対象容器を移送する電子線殺菌装置であって、前記殺菌対象容器の移送時に回転駆動される回転軸を有し、前記電子線の照射域内に位置される前記回転軸の軸受として乾式軸受を使用するとともに、この乾式軸受によって支持された前記回転軸の部位に、冷却媒体を流通させて前記乾式軸受を冷却する軸受け冷却用通路を形成した構成を有する。

前記乾式軸受としては、黒鉛すべり軸受が好適であるが、この乾式軸受をセラミック、超合金等の材料で形成しても良い。
前記乾式軸受は、例えば、前記回転軸の外周側を支持するように設けられ、その場合、前記乾式軸受の外周に冷却媒体を流通させる室空間を設けることができる。
前記回転軸の支持部端に該回転軸の軸線に沿う円柱状の支持孔を形成し、この支持孔の内周面を前記乾式軸受によって支持するように構成しても良い。

実施例では、前記回転軸と該回転軸の外周に同軸状に配した螺旋管とによって螺旋状搬送手段を構成し、前記回転軸と共に回転する前記螺旋管を前記殺菌対象容器に接触させて、前記殺菌対象容器に前記回転軸に沿った方向の推進力を与えるように構成している。
この場合、前記螺旋管を中空に形成し、この螺旋管に冷却媒体を流通させるように構成することができる。

実施の形態においては、前記冷却媒体が、前記回転軸の一端部内に設けられて前記螺旋管の一端に接続される第１の内部通路と、前記螺旋管と、前記螺旋管の他端に接続されて前記回転軸の他端部内を通って前記一端部側に向って延びる第２の内部通路と、ロータリージョイントを介して前記第１の通路と前記第２の通路に接続される外部通路とからなる循環路を循環流通する。この場合、前記軸受け冷却用通路は、前記循環路中に含ませることができる。

本発明によれば、殺菌対象容器の移送時に回転駆動される回転軸の軸受として乾式軸受を使用しているので、潤滑油が不要となって、照射チャンバ内のクリーン性を十分に維持することができる。そして、特に乾式軸受として黒鉛すべり軸受を使用することにより、耐薬品性と耐放射線性をクリアして、装置の信頼性および耐久性を一層向上することができる。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電子線殺菌装置の構成の概要を示す側面図である。
図１において、殺菌対象容器の一例であるペットボトル７０は、所定間隔で配列した状態でペットボトル搬送装置１００によって搬送され、その搬送中に電子線照射装置６からの電子線Ｅによって照射される。

ペットボトル搬送装置１００は、回転軸１ａの外周に中空の螺旋管２ａを同軸状に配してなる上部搬送回転体３０ａと、回転軸１ｂの外周に中空の螺旋管２ｂを同軸状に配してなる下部搬送回転体３０ｂとを備えている。

上記上部搬送回転体３０ａおよび下部搬送回転体３０ｂの対は、図２に示すように、一部がラップして対向するように、搬送路の前方部１９Ｆの一側と後方部１９Ｒの他側にそれぞれ搬送中心線Ｌに平行する形態で配設されている。そして、上記電子線Ｅの中心ビームは、搬送中心線Ｌに対して角度α傾斜したライン上で走査される。

上記上部搬送回転体３０ａと下部搬送回転体３０ｂは互いに逆の方向に回転される。これにより、各回転体３０ａ，３０ｂの螺旋管２ａ、２ｂがペットボトル７０に押圧接触して、該ペットボトル７０を上記搬送中心線Ｌに沿って移送する。したがって、ペットボトル７０が、搬送中心線Ｌに沿って移送される間に該ペットボトル７０のほぼ全域に電子線Ｅが照射されることになる。なお、符号Ｐは搬送中心線Ｌと電子線Ｅの走査線との交点を示している。

図３に示すように、搬送回転体３０（３０ａ，３０ｂ）ａの回転軸１は、一方の端部１ｚがベルト５ａ等の動力伝達手段を介してモータ５に結合され、他方の端部が軸受４を介してハウジング３に支持されている。上記軸受４およびハウジング３は、図２から明らかなように、電子線の照射域内に位置されている
参照番号５０は、回転軸１のモータ側軸端部１ｚに連結された冷却水導入用のロータリージョイント（詳細は後述）を示している。

図４は図３の拡大縦断面図、図５は図４のＡ−Ａ断面図である。図４に示すように、前記回転軸１は、二重管構造のモータ側軸端部１ｚと、反モータ側に配置された二重管構造の軸受支持端部１ｘと、モータ側軸端部１ｚと軸受支持端部１ｘとの間に配置されて両者を連結する中間部１ｙとにより構成されている。

前記モータ側軸端部１ｚの内部には、中心部に冷却水入口通路１１が軸方向に穿孔され、該冷却水入口通路１１の外側に複数の冷却水出口通路１７が軸方向に穿孔されている。前記冷却水入口通路１１は、入口側がロータリージョイント５０の冷却水導入通路６４（図８参照）に接続され、出口側が前記螺旋管２の冷却水入口２ｃに接続されている。また前記複数の冷却水出口通路１７は、入口側が前記中間部１ｙ内の冷却水中間通路１６（詳細は後述）に接続され、出口側がロータリージョイント５０に形成された複数の冷却水排出通路６６および６５（図８参照）に接続されている。

前記軸受支持端部１ｘの内部には、中心部に冷却水流体折返し通路の入口部１３が軸方向に穿孔されるとともに、該入口部１３の外側に前記冷却水折返し通路の複数の出口部１５が軸方向に穿孔され、さらに、端部側に前記入口部１３と出口部１５とを接続する窪みからなる接続部１４が形成されている。

前記冷却水折返し通路の入口部１３は、入口側が前記螺旋管２の冷却水出口２ｄに接続されている。また、前記複数の出口部１５は、出口側が前記中間部１ｙ内の冷却水中間通路１６（詳細は後述）に接続されている。
前記中間部１ｙの内部には、冷却水中間通路１６が軸方向に穿孔されている。前記のように、冷却水中間通路１６の入口側は前記冷却水折返し通路の出口部１５に接続され、出口側は前記モータ側軸端部１ｚの冷却水出口通路１７に接続されている。

軸受４は、ハウジング３に形成した軸受支持穴３ｚ内に固定され、前記回転軸１の軸受支持端部１ｘを回転自在に支持している。この軸受４は乾式軸受である。この実施形態では、耐放射線性、耐薬品性および耐熱性に優れた黒鉛によって形成された黒鉛すべり軸受を軸受４として使用している。軸受４の材料は黒鉛に限定されず、セラミック、ステライト（登録商標）、超合金等も適用可能である。
上記のように、軸受４を内周回転方式に構成することにより、該軸受４の摺動内径を大きくとることが可能である。

図６は軸受部の他の例を示し、図７は図６のＢ‐Ｂ線断面図である。
図６において、前記した乾式軸受４は、ハウジング３に突設した円柱状の軸受サポート２０の外周に固定支持されている。一方、回転軸１側においては、その軸受支持端部１ｘの内部に形成された前記冷却水折返し通路の外周側に環状部１５ａが、また、内周側に複数の穴部１５ｂが設けられ、かつ、これらの内方側に軸端面から一定長さに亘って延びる中空部４ｚが形成されている。そして、軸受４は、その外周面によって前記中空部４ｚの内周面を回転自在に支持している。
このように、軸受４を外周回転方式に構成すれば、軸受部を回転軸１内に収容できるので、軸受支持端部１ｘおよび軸受４の取付部が小形コンパクトになる。

図４に戻って、前記軸受支持端部１ｘの冷却水折返し通路１３，１４，１５は、前記軸受４の内側近傍に位置し、その内部を循環通流する冷却媒体（この例では、冷却水）により乾式軸受からなる軸受４を冷却する。
一方、軸受４は、ハウジング３の内部に形成された水室内を循環通流する冷却水によっても冷却される。

このように構成することにより、前記乾式軸受からなる軸受４は、冷却水折返し通路１３，１４，１５内を通流する冷却水によってその内周側が冷却されると共に、上記水室７を通流する冷却水によってその外周側が冷却されるので、電子線の照射による乾式軸受４の過熱を効率よく抑制することができる。

図８は、前記ロータリージョイント５０の詳細を示す断面図である。また図９は、このロータリージョイント５０の半裁側面図を示す。図８に示すように、ロータリージョイント５０は、固定ハウジング５４、該固定ハウジング５４の内部に軸受６１，６１を介して回転自在に支持された外管部５２、該外管部５２の内周側に配置された内管部５３を備え、外管部５２および内管部５３からなる二重管構造の回転部分を有する。

前記内管部５３の中心部には、冷却水導入通路５３が穿孔されている。この冷却水導入通路５３は、入口側が前記固定ハウジング５４に形成された冷却水入口６２に接続され、出口側が前記モータ側軸端部１ｚの冷却水入口通路１１に接続されている。
前記内管部５３の外周と外管部５２の内周との間には、冷却水排出通路６５が形成されている。この冷却水排出通路６５は、入口側が複数の通路穴６６を介して前記モータ側軸端部１ｚの冷却水出口通路６５に接続され、出口側が前記固定ハウジング５４に形成された冷却水出口６３に接続されている。

外管側シール部材５５は、スプリング５９によりリテーナ５６を介して前記外管部５２の端面に一定圧力で押圧されている。この外管側シール部材５５は、前記冷却水排出通路６５側からの冷却水の漏洩を防止する機能と、前記外管部５２の端部軸受としての機能を備えている。
内管側シール部材５７は、スプリング５８によりリテーナ６９を介して前記内管部５３の端面に一定圧力で押圧されている。この内管側シール部材５７は、前記冷却水導入通路６４側からの冷却水の漏洩を防止する機能と、前記内管部５３の端部軸受としての機能を備えている。

接続フランジ５１は、前記外管部５２の端部に形成され、前記回転軸１側のフランジ１ｔと複数のボルト（図示省略）とによって流体密に締着されている。参照番号６０は前記軸受６１側からのオイルをシールするオイルシールを、参照番号６７は漏洩水の排出口をそれぞれ示している。
このロータリージョイント５０によれば、冷却水を漏洩することなくスムーズに固定ハウジング５４側の静止部分から回転軸１側へ供給あるいは排出することができる。

以上のように構成されたペットボトル搬送装置１００の冷却システムにおいては、図８に示す前記ロータリージョイント５０の冷却水入口６２および冷却水出口６３に、図示していない熱交換器およびポンプが介在された外部循環路が接続される。
冷却水入口６２に導入された冷却水は、内管部５３内の冷却水導入通路６４および回転軸１のモータ側軸端部１ｚの冷却水入口通路１１を通って該モータ側軸端部１ｚを冷却し、さらに、冷却水入口２ｃから螺旋管２に流入して該螺旋管２を冷却する。そして、螺旋管２の冷却水出口２ｃから前記軸受支持端部１ｘ内の冷却水折返し通路の入口部１３に流入し、該冷却水折返し通路の入口部１３、接続部１４、出口部１５を流通する過程で軸受支持端部１ｘおよび前記乾式軸受４を冷却する。

前記軸受支持端部１ｘの冷却水折返し通路の出口部１５から流出した冷却水は、前記中間部１ｙの内部に形成された冷却水中間通路１６内を流通して該中間部１ｙを冷却した後、前記モータ側軸端部１ｚの冷却水出口通路１７に流入し、モータ側軸端部１ｚを再度冷却する。
該冷却水出口通路１７から導出された冷却水は、ロータリージョイント５０の冷却水排出通路６５を通り、冷却水出口６３から外部に排出される。

以上の構成を有する本実施形態によれば、回転軸１の軸受支持端部１ｘを回転自在に支持する軸受４として、黒鉛すべり軸受等の乾式軸受４を適用しているので、従来の湿式軸受のような潤滑剤が不要である。したがって、ペットボトル７０が通過する照射チャンバ内のクリーン性を十分に維持することができ、また、薬品洗浄による潤滑性能の低下がないので、メンテナンスの上で有利である。そして、特に乾式軸受として黒鉛製のものを使用することにより、耐薬品性と耐放射線性の双方をクリアして、装置の信頼性および耐久性を一層向上することができる。また、本実施形態によれば、回転軸１および螺旋管２の全長に亘って万遍なく冷却することができるので、螺旋管２に接触しながら搬送される前記ペットボトル７０の溶損を防止することができる。

本発明に係る電子線殺菌装置の全体構成を示す概略側面図である。 本発明に係る電子線殺菌装置における搬送装置の平面図である。 搬送回転体の構成を示す側面図である。 搬送回転体の冷却媒体通路の構成を示す断面図である。 図４のA− A線断面図である。 軸受支持端部における冷却媒体通路の他の構成を示す断面図である。 図６のＢ−Ｂ線断面図である。 ロータリージョイントの構成を示す断面図である。 ロータリージョイントの側面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ 回転軸
１ｚ モータ側軸端部
１ｙ 中間部
１ｘ 軸受支持端部
２，２ａ，２ｂ
３ ハウジング
４ 軸受（乾式軸受）
５ モータ
６ 電子線照射装置
７ 水室
１１ 冷却水入口通路
１３，１４，１５，１５ａ，１５ｂ 冷却水流体折返し通路
１６ 冷却水中間通路
１７ 冷却水出口通路
２０ 軸受サポート
３０ａ 上部搬送回転体
３０ｂ 下部搬送回転体
５０ ロータリージョイント
５２ 外管部
５３ 内管部
５４ 固定ハウジング
５５ 外管側シール部材
５７ 内管側シール部材
６４ 冷却水導入通路
６５，６６ 冷却水排出通路
７０ ペットボトル
１００ ペットボトル搬送装置

Claims (10)

1. 電子線の照射域内で殺菌対象容器を移送する電子線殺菌装置であって、
   前記殺菌対象容器の移送時に回転駆動される回転軸を有し、前記電子線の照射域内に位置される前記回転軸の軸受として乾式軸受を使用するとともに、この乾式軸受によって支持された前記回転軸の部位に、冷却媒体を流通させて前記乾式軸受を冷却する軸受け冷却用通路を形成したことを特徴とする電子線殺菌装置。
2. 前記乾式軸受が黒鉛すべり軸受であることを特徴とする請求項１に記載の電子線殺菌装置。
3. 前記乾式軸受を、セラミック、超合金のいずれかで形成したことを特徴と
   する請求項１に記載の電子線殺菌装置。
   
4. 前記乾式軸受は、前記回転軸の外周側を支持するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子線殺菌装置。
5. 前記乾式軸受の外周に冷却媒体を流通させる室空間を設けたことを特徴とする請求項４に記載の電子線殺菌装置。
6. 前記回転軸の支持部端に該回転軸の軸線に沿う円柱状の支持孔を形成し、この支持孔の内周面を前記乾式軸受によって支持したことを特徴とする請求項１に記載の電子線殺菌装置。
7. 前記回転軸と該回転軸の外周に同軸状に配した螺旋管とによって螺旋状搬送手段を構成し、前記回転軸と共に回転する前記螺旋管を前記殺菌対象容器に接触させて、前記殺菌対象容器に前記回転軸に沿った方向の推進力を与えるように構成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電子線殺菌装置。
8. 前記螺旋管を中空に形成し、この螺旋管に冷却媒体を流通させるように構成したことを特徴とする請求項７に記載の電子線殺菌装置。
9. 前記冷却媒体は、前記回転軸の一端部内に設けられて前記螺旋管の一端に接続される第１の内部通路と、前記螺旋管と、前記螺旋管の他端に接続されて前記回転軸の他端部内を通って前記一端部側に向って延びる第２の内部通路と、ロータリージョイントを介して前記第１の通路と前記第２の通路に接続される外部通路とからなる循環路を循環流通することを特徴とする請求項８に記載の電子線殺菌装置。
10. 前記軸受け冷却用通路は、前記循環路中に含まれていることを特徴とする請求項９に記載の電子線殺菌装置。
    

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