JP2014516013A - 包装された物品の殺菌 - Google Patents

Abstract

包装された物品の内部にオゾンを生成するための装置は、同一平面上の電極が接触面に沿って支持されている電極組立品を備える。電極は、固体の状態の導電性の電極である。これらの電極は互いに相互に組み合されているか、その長さの一部に沿って均一な間隔を空けて配置されるかのうち少なくとも１つであってもよい。電極が直線のところは平行でもよいが、他の形状も等間隔であることができる。いくつかの例では、電極は部分的に絶縁され、且つ部分的に露出している。いくつかの例では、電極は電極の周囲から空気のスペースを除外するために絶縁体に埋め込まれる（ｅｍｂｅｄｄｅｄ／ｐｏｔｔｅｄ）。

Description

本発明は、包装された食品及び飲料製品のように包装された物品の滅菌と殺菌とのうち少なくとも一方のための方法及び装置に関する。

食品の貯蔵寿命は、食品の悪化を引き起こす食品中の微生物の存在のために実質的に短縮される。貯蔵寿命は、食品の生産者の経済的な実行可能性に影響を与えるだけでなく、食品を摂取した場合、食品中の特定の微生物の存在は危険でありえるので、それは、国民の健康に直接影響を与える。食品が十分に冷蔵保管されていない場合、食品中の微生物が急速に増加することが可能なので、これらの問題は悪化する可能性がある。

上記課題を克服するために、食品を加熱殺菌することが提案されている。しかし、加熱殺菌の欠点は、プロセスが長いこと及び食品の特定の種類のみに使用可能であることである。さらに、加熱殺菌プロセスは、食品の味に影響を与えること及び、作業環境内に放出される分を多く含む相当なエネルギー量を使用するので、実行することが高価である。既知の方法の１つにおいて、微生物の迅速な繁殖を抑制する大気の中で食品が包装されている。このようなアプローチの1つは、二酸化炭素大気中で食品を包装化することである。これは、制御が困難で環境に優しくなく且つ運転が高価であることが判明している。ＧＢ２４５７０５７は、その密封包装を介してＵＶ光を照射することによって食品が殺菌される代替方法を開示している。この方法は、包装材料が高い効率で殺菌波長（２６０ｎｍ付近）を透過させること要求し、そうでなければ食品を殺菌するために包装に十分な紫外線強度を与えるために高い出力が要求される。現存の包装材料は、これらのＵＶ波長の透過が劣るため、特別な包装材料が使用される必要がある。このような包装材料は高価であり、既存の包装プロセスの調整を必要とし、食品産業全体が、その包装用機器を変更し又は包装材料の全く新しい種類（ｆａｍｉｌｙ）を開発しなければならないことを意味するものである。

密封された包装内側の適切な殺菌を達成するためには、すべての製品表面にＵＶ光を照射することが必要である。これは成し遂げることが極めて困難であり、例えば、薄切りにされた肉やチーズの場合、光は薄切りされた物体の間に到達しないため、殺菌効果はわずかであり貯蔵期間は改善されることはないであろう。また、ＵＶランプが常にきれいである必要があるため、当該方法は埃及び汚れに対する感受性に苦しみ、当然のことながら、食品加工業界の一般的な環境はこのことに向いていない。また、この方法では、ＵＶ光は、例えば包装の上にラベル付け又は印刷のないような包装を貫通するためのクリアな「窓」を持っていなければならないという、つけ加えての欠点がある。このことは、包装プロセスを非柔軟的にする上、包装プロセスの再設計を強いる。

また、オゾンは非常に酸化力のあるガスであり、有効な微生物の殺菌剤であることは既知である。オゾンは自然に酸素に戻るまでの大変短い寿命（およそ２０分間）を持ち、したがって、密封された包装において販売されている食品の貯蔵寿命を延長し、食品中に含まれ得る大腸菌のような他の有害な微生物を死滅させるために理想的に適している。ＧＢ２４５７０５７はまた、オゾンを生成する波長のＵＶ光を使用して、包装内側にオゾンを生成することにより、その密封された包装内において食品製品がさらに殺菌される方法を開示している。非常に有効な殺菌特性を持つガスであるオゾンは、密封された包装内のどこでも浸透するため、製品を殺菌する。残念ながら、この方法では、このようなＵＶ波長を通す包装材料は特別であり、購入及びプロセスが高価であるという点で、上記のＵＶ殺菌方法と同じ欠点に苦しんでいる。また、オゾン生成波長は、真空紫外線の域（１８５ｎｍ付近）にあり、既知の包装材料は非効率的にこれらの波長を透過するためエネルギー効率が悪い。

実際には、ＵＶ方法により生成されるオゾンの量は比較的低く、有意に大気の湿度の影響を受けている。従って、各包装へ与えられる時間が固定される固定されたフロープロセスにおいては、一貫したオゾン量を得ることは非常に困難である。この方法は、包装内側の空気から副産物として亜酸化窒素を生成し、亜酸化窒素は水と結合すると製品を損傷させる硝酸を生成するため望ましくない。この方法の別の欠点は、ＵＶランプの周囲の空間の空気に生成された一定量の所望しないオゾンが存在することであり、大気中に存在するオゾンは健康被害を与えるのでフリーオゾンは規制物質であるから、このオゾンは中和されなければならない。

また、この方法は、ＵＶは、例えば包装の上にラベル付け又は印刷のないような包装を貫通するためのクリアな「窓」を持っていなければならないという、つけ加えての欠点がある。このことは、包装プロセスを非柔軟的にする上、包装プロセスの再設計を強いる。食品を殺菌する別の公知の方法は、従来のコロナ放電方式を用いて密封された包装の内側にオゾンを生成することを備える。これは、密封された包装の両側に配置される金属電極と、電極に接続される高電圧の交流電源を必要とする。高電圧は両電極の間にコロナ放電を生成し、コロナ放電は包装内の空気におけるいくらかの酸素をオゾンへと変換する。この方法はUV照射方法の問題点のいくつかを回避しながらも、いくつかの重大な欠点に苦しんでいる。この方法は、動作中に非常に高い温度まで熱くなり、そのため冷却される力を必要とする金属電極を使用する。これらの電極は包装材料に近接しているため、摂氏７０°未満まで冷却されなければならなく、さもなければ包装材料が劣化する。これは通常、ポンピング及び熱交換器システムに関連付けられた水冷却を必要とする。この方法は、高電圧の条件下で電極間に電子が放電される放電システムであり、結果として、電極寿命を短くすることにつながる電極の腐食及び劣化と、低い信頼性が存在する。この技術の放電は制御されていない電子なだれタイプであり、包装材料のみならず製品も浸透し、いくつかの製品にとって非常に有害であり得る。この方法は通常、繰り返されるコロナ放電による製品の劣化が許容されないため、複数回繰り返すことはできない。コロナ放電は、中程度から高いレベルのオゾンの生成をしながら、大気湿度のために変わりやすいオゾン生成に苦しみ、悪いことには包装内部の空気中の窒素から高いレベルの亜酸化窒素を生成する。結果として、この方法は通常、包装環境が純酸素で、したがって亜酸化窒素が形成されない適用に限定される。酸素内での製品包装は制御が難しくかつ費用がかかる。我々の以前の出願公開ＷＯ２０１０／１１６１９１は、ガス充填された電極を使用する包装内側にオゾンを生成するための有利な方法および装置を開示した。

我々は今回、細長い固体の状態の電極を用いて有用なオゾン滅菌を提供することが可能であることを発見し、合わせて、所要電力を低減し、効率を高めるための他の多くの改良を提供する。
一態様においては、包装に向けられた電極を印加する使用中において包装の内部の酸素をオゾンに変換するように、電極間のオゾンの生成を可能にする交流電圧を受け取るように構成される、２つの固体の状態の導電性の細長い電極を備える包装殺菌装置が提供される。１つの実施形態では、電極は、絶縁材料で実質的に覆われている。１つの実施形態では、1つの電極は、絶縁材料で覆われ、他方が露出した導電性領域を備えている。１つの実施形態では、電極は分散インピーダンスを含み、及び、電極はその長さに沿って分布する複数の***領域を備えることができる。例えば、電極はコイル状導体を含んでもよく、及び、***領域はコイルの巻線によって提供される。***領域は、***部を含むことができる。隣接する***領域は、直列インピーダンスによって結合されてもよい。典型的には、電極の横断面は正方形であるが、円形、矩形であってもよい。

好ましくは、電極は、使用中において各電極は電流及び第２の端部を受容するための供給端部を含むように配置され、及び、２つの電極の内の他方の第２の端部に向かって２つの電極の各々の供給端部が並列に配置されるように電極は互いに並んで且つ対向するように一般的に配置されている。好ましくは、装置は包装に接触することを可能にするための電極を支持する電極支持体を備える。好ましくは、装置は殺菌するために包装に接触する電極を付勢するための手段を備える。付勢するための手段と支持体とのうち少なくとも１つは、吸引源を電極支持体の接触面に繋ぐように連結する吸引を備えることができる。また装置は、圧力に基づいて電流の制御を可能にするために、電極支持体の接触面の圧力を検知するセンサを含んでもよい。電極支持体は、接触面の上若しくは周りに配置されるシール若しくは封止部材を備えてもよい。好ましくは、電極は実質的に同一平面構成に配置され、それらは実質的に平行であってもよい。一つ以上の電極が絶縁シース内に配置されてもよい。一般的に、電極は、電極の周りから空気のギャップを除くための絶縁材料に埋め込まれてもよい。絶縁材料は、液体の形態でシース内に導入される硬化する材料を含んでもよい。

一般的に、装置はプラズマを発生させて酸素をオゾンに変換するように構成されている。装置は、包装の中で電極間の電場により、電極間の容量結合が酸素からオゾンへの変換を促進するように構成されてもよい。包装殺菌装置は、変圧器が低電圧交流電源よりも相対的に高い電圧の電極に電源を供給するように、低電圧交流電源と、２つの電極のうちの第１の電極に結合する第１の昇圧変圧器及び他方の電極に結合する第２の昇圧変圧器を備えてもよい。好ましくは、各変圧器は、それが電力を供給するための電極に近接して配置されている。変圧器は遮蔽されたケーブルによって、電極に結合されることができる。

包装殺菌装置は、過電流状態を検知するために、電極間の電流を検知する電流センサと、過電流状態が検知されるイベント中においてパケット殺菌装置の動作を防ぐための制御手段と、を備えてもよい。

好ましくは、装置は複数の包装物品を処理するために適当で、且つ、物品の種類に基づいて、電極に適用される電圧とこの電圧が適用される時間の長さとのうち少なくとも１つを調整する手段を備えている。電極は、好ましくは５ｍｍ未満離れて、好ましくは３ｍｍ未満離れて、好ましくは実質的に２ｍｍ離れて、場合によってはより短く、配置されている。

また包装殺菌装置の校正方法は、包装内にオゾンを生成するために第１の電圧レベルで第１の時間間隔において包装された物品に放射をする工程と、包装内のオゾンの量を決定するために包装の内容物を検査する工程と、オゾンの量が閾値レベルを超過した場合に、物品の種類の識別子と、時間間隔と電圧レベルとのうち少なくとも１つとの間の関連性をメモリに格納する。好ましくは、放射は本明細書に記載される任意の１つに従う包装殺菌する装置または電極組立品を使用することを含む。一態様において、包装された物品と空気のスペースを含む包装内側にプラズマを生成するためのパケット殺菌電極組立品が提供され、前述の電極組立品は包装に接触するための接触面を有する誘電性のヘッドと少なくとも２つの接触面の付近に分配される導電性電極とを備え、２つの電極のうち第１の１つは絶縁され、２つの電極のうち第２の導電性領域が接触面近傍に露出されることを特徴とする。露出される及び絶縁される両電極の使用は、実質的に低い電力を用いて包装が殺菌されることが可能になることが発見されている。いくつかの可能性では、露出した電極は接地されてもよい。

好ましくは、第１及び第２の電極の隣接する縁の間の間隔は、縁の長さの少なくとも一部に沿って均一である。これは、接触表面に隣接する十分に定義された領域におけるプラズマの再現性と安定生産を可能にするという利点を有する。いくつかの可能性において、隣接する縁の間の一部に沿った間隔は、縁の最も近接する距離を含み、及び、この一部は広がりが連続的であってもよく、又は、断続的若しくは不連続及び／又は電極に沿ったいくつかの数の部分に分散されていてもよい。いくつかの可能性において、第１及び第２の電極の隣接する縁の間の間隔は２０ｍｍ未満、好ましくは１５ｍｍ未満、好ましくは１０ｍｍ未満である。いくつかの可能性において、間隔は５ｍｍ未満であり、または１ｍｍ〜４ｍｍであってもよい。いくつかの場合では電極は細長く、大きい寸法と小さい寸法を有している。好ましくは、電極はその大きな寸法に沿って整列し、その小さな寸法に沿って１５ｍｍ未満の幅である。好ましくは、それらは１０ｍｍ未満の幅、好ましくは５ｍｍ未満の幅である。これは、より広い電極が使用される場合に可能であるプラズマ生成領域よりも、固定サイズの包装において提供されるより多くのプラズマ生成領域を可能にするという利点を有する。

いくつかの可能性において、第１の電極は第１の複数の電極によって提供され、第２の電極は第２の複数の電極によって提供される。第１の電極は、交い違いの電極が絶縁され、一方で互い違いの他方の電極のそれぞれが露出した導電性領域を含むように、第２の複数の電極と交互配置されてもよい。これは、電極組立品のサイズを減少させることと、さらに別の包装された物品の内部にプラズマを確立するために必要な電力を低減するという利点を有する。

好ましくは、ヘッドの接触面は、少なくとも０．２ｍｍ、さらにより好ましくは少なくとも０．４ｍｍ、または少なくとも０．５ｍｍ、本体より盛り上がっている。いくつかの可能性において、ヘッドの接触面は１０ｍｍ未満、好ましくは８ｍｍ未満、または５ｍｍ、または３ｍｍ未満、本体より盛り上がっている。これにより、包装を過度に伸ばさずに包装を変形させるように柔軟な包装の壁に接近して接触面を接触させることと、接触面及び包装の間から空気を除くために包装が本体の肩部の上に固く引っ張られること、とのうちの少なくとも一方を可能にする利点を有する。好ましくは、本体はシェイパルといったセラミックなどの誘電体を含む。

好ましくは、本体は、包装と係合するようにヘッドを取り囲む肩部を備え、使用中に接触面が柔軟な包装に接触するように付勢された時に、肩部は、接触面から肩部と重なりうるような前述の包装の領域と係合するように構成される。

肩部は、使用中にチャネルが包装と電極組立品の間のスペースから空気を排出するためにチャネルが使用されることができるように、吸引源に接続されることができるチャネルを備える。チャネルは、使用中に電位差が、第１の電極と第２の電極の間に適用されると、チャネルが強力な電場の領域に一致しないように配置されてもよい。これはチャネルが接触面の電極から少なくとも２ｍｍ離れていることを確実にすることによって達成されてもよい。本体は吸引連結と、吸引連結とチャネルの間の流動体伝達を提供するための排出経路を備えてもよい。同様に、使用中に電位差が第１の電極と第２の電極の間に適用された時、これらが強力な電場の領域に一致しないように、吸引連結と排出経路とのうち少なくとも１つは配置されることが重要であってもよい。また、これを成し遂げる１つの方法は、排出経路と吸引連結のうち少なくとも１つは接触面の電極から少なくとも２ｍｍ離れていることを確実にすることである。より大きな若しくは小さな距離が使用されてもよい。

電極組立品は、包装に対して選択された力で接触面を付勢することに適応する機械的バイアスを備える装置内に使用されてもよい。いくつかの場合において、装置は、包装を接触面に対して付勢することにより生成される背圧を感知するように構成されるセンサと、感知された背圧に基づいて機械的なバイアスを制御するように構成されたコントローラを備える。これは、包装に損傷を危険にさらすことなく、包装が組立品に近接して付勢されることができる利点を有し、そして好ましくはこの設定はプログラム可能である。

電極は細長くてよく、反応性と抵抗性とのうち少なくとも１つのインピーダンスを備えてもよい。いくつかの可能性においては、電極はそれらのインピーダンスが接触面の領域にわたって空間的に分配されるように配置されてもよい。例えば、電極はコイルを備えてもよい。

いくつかの可能性においては、コイルはヘッド内に埋め込まれてもよく、第２の電極の導電性領域は接触面に又はその近くに露出されてもよい。いくつかの可能性においては、第２の電極は接触面から凹設されてもよく、且ついくつかの可能性において第２の電極は接触面と同一平面上にある。コイルは丸い断面を備えてもよいが、１つ以上の直線の辺を備えても又は正方形若しくは長方形であってもよい。

電極は接触面に沿って組み合った細長い指のように配置されてもよい。好ましくは、第１の電極は接触面の下にあり、そしてヘッドの誘電体により表面から絶縁される。第１の電極は、好ましくは少なくとも０．１ｍｍ、少なくとも０．２ｍｍ、若しくは０．３ｍｍの誘電体の厚さにより接触面から絶縁される。いくつかの可能性において、第１の電極は２ｍｍ未満、好ましくは１．５ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満の誘電体の厚さにより接触面から絶縁される。誘電体は好ましくはセラミックを備え、いくつかの場合においてはシェイパルを備える。

電極は直線状であってもよいが、いくつかの場合においては、それらはまた、接触面に沿って蛇行する構成若しくは渦巻き等の他の形状に配置されてもよい。いくつかの例においては、電極は同心円の層の境界を定めるために接触面に沿って配置されている。層は、円形、楕円形、正方形、多角形若しくは不規則な形状の１つを含むリストから選択されてもよく、電極は、閉じた境界を定めてもよく、または非連続的な開いた境界を定めてもよい。

一態様においては、包装が空気のスペースを含むように包装された物品を提供すること、包装を電極組立品の近傍に配置すること、包装と接触するように電極組立品を付勢すること、選択された持続期間の間電極に電力印加することを含む包装された物品を殺菌する方法が提供され、電力は少なくとも３０ワット及び２５０ワット未満であり、持続時間は包装内の空気のスペースにおいてオゾンが少なくとも２ｐｐｍ生成するように選択され、好ましくは持続時間は少なくとも０．１秒及び任意的に１０秒未満である。

好ましくは、持続期間は少なくとも０．２秒である。いくつかの可能性において、持続時間は６秒未満である。いくつかの可能性において、持続期間は少なくとも０．４秒及び２秒未満である。いくつかの場合において、２５０ワット未満であるが、他の場合において電力は最大３５０ワットでもよい。いくつかの可能性では、電力は２００ワット未満でもよい。いくつかの可能性では、電力は、少なくとも５０ワットである。一般に、電力と持続時間とのうちの少なくとも１つは、オゾンを少なくとも２ｐｐｍ生成するように包装に含まれる空気の量に基づいて選択されてよい。電力及び持続時間は、オゾンを１００ｐｐｍ以上生成しないように包装に含まれる空気の量に基づいて選択されてよい。いくつかの可能性では、電力と持続時間とのうち少なくとも１つは、空気のスペース中のオゾンを８０ｐｐｍ未満に生成するように、包装に含まれる空気の量に基づいて選択されてよい。

実施例において、電極組立品は、少なくとも０．２ｍｍの距離により離された少なくとも２つの電極を備える。いくつかの場合において、電極間の間隔は、その長さの一部に沿って少なくとも０．５ｍｍ以上であり、かつ２０ｍｍ以下若しくは５ｍｍ以下である。いくつかの場合において、電力の印加は、電極組立品の少なくとも２つの電極間に少なくとも5ｋＶのｒ．ｍ．ｓ振幅の交流電圧を印加することを含む。間隔が１ｍｍ以下である場合、例えば０．５ｍｍ以下である場合、印加される電圧は１ｋＶ〜５ｋＶ、例えば２ｋＶ〜４ｋＶであってもよい。有利なことに、より近接する電極を用いることは、プラズマを生成するために使用される低い電圧を可能にする。

好ましくは、電磁場は酸素空気をオゾン若しくはその他の活性酸素に基づく化学種に変換するのに十分な強力な低温プラズマを生成する。使用において、製品を有する封をされた包装は、ガスが充填された電極により生成される電磁場が封をされた包装の壁を介して貫通して封をされた包装内に閉じ込められた空気から低温プラズマを形成するように、ガス充填電極に極めて近接して配置される。この低温プラズマは、高い酸化力を有し且つオゾン若しくは活性種と接触した全ての微生物を死滅させる働きをするオゾン及びその他の活性酸素に基づく化学種を備え、封をされた製品の内部だけでなく、製品の殺菌をも可能にする。本発明は、上述した既存の装置の問題なしに、封をされた包装内のオゾン及び他の活性酸素に基づく化学種を効率的に作る。我々は、絶縁された電極に伴う分散インピーダンスは電極の腐食を減少させ、それ故に、長寿命と高い信頼性を促進することを発見した。装置はまた、湿気及びほこりに非感受性である。私は、亜酸化窒素の生成はまた、オゾン生成のこの形態を用いることにより、実質的に除去されることを発見した。

さらに、プラズマの使用はオゾンよりも高い酸化力を有する酸化種を生成するため、微生物を死滅させることにおいてより有効である。

本発明はプラズマを生成するので、包装内の放電を伴わなく、そのため製品を通る有害な放電がない。装置は、ラベルや印刷などの包装の装飾に非感受性であり、そして装飾を劣化させない。また、コロナ放電とは異なり、このプロセスは、包装または製品を劣化させることなく繰り返すことができる。

好ましくは、滅菌される製品に向けて生成された電磁場を方向づけるための手段が提供される。

好ましくは、各電極は細長く、及び好ましくはその長さに沿って曲線状、コイル状、折り曲げ状若しくは他の非直線形である。代わりに、各電極は複数の相互接続された直線部を含んでもよい。好ましくは、各電極は一般的に平面であり、前述の方向づける手段は、前述の滅菌される製品に向かって前述の平面と垂直に前記電磁場を方向づけるように構成されている。好ましくは、電極は一般的に長さ方向に沿って並んで延び、好ましくは実質的に均一な隙間により分離されている。好ましくは、電極はガラス又は他の適切な非導電性材料で覆われている。

好ましくは、前述の電磁場を方向づける手段は、電極の一方の側に延びており、且つ強磁性材料を含む。好ましくは、材料はフェライト又は電磁場を単一方向に突出させるように促進するフェライト複合材料である。これは、ガスを充填された電極の一方の方向に実質的に集中する電磁場を生成する。使用中、ガスを充填された電極の反対側は封をされた包装の面の１つと接触するように配置され：電磁場は封をされた包装の壁を透過し、それにより電磁場及びひいては封をされた包装内部の低温プラズマを最大化する。

好ましくは電磁場を方向づける手段は少なくとも部分的に電極間に延び、好ましくは前述の電極を受け入れるように構成される表面を備える。電磁場を方向づける手段は２つの付加的な利点を有する：第１には、電磁場を１つの方向にさせて、ガスが充填された電極の周囲の空気から不要なオゾンを生成することを防ぐようにする。第２には、電気誘導効果により近接して配置される金属における任意の加熱効果を防止する。好ましくは、電極はオープンフロント（ｏｐｅｎ−ｆｒｏｎｔｅｄ）のくぼみ内に含まれ、好ましくは前述の電磁場の方向づけ手段により定義される。好ましくは、電極はくぼみの前面と平行な平面に延びる。好ましくは、くぼみは、滅菌される製品の包装に対して封をするために配置される電極の周りに延びる１以上の側壁を備える。

好ましくは、前述のくぼみから空気若しくは他のガスを吸引する手段が設けられ、後者が滅菌される製品の包装に対して封をされたとき、吸引がくぼみの壁と包装する材料の間に緊密な封止を形成することに役に立つ。包装材料は、このように、付近の空気が自由に連絡することを可能にするくぼみのオープンフロントに対して緊密に吸引され、これによりガスが充填された電極と封がされた包装の間の境界面におけるオゾンの不要な生成を最小限する。

好ましくは、前述の高電圧発生手段は、１ｋＶから５０ｋＶの範囲内の電圧パルスとＡＣ電流のうちの少なく１つを生成する。好ましくは、前述の高電圧発生手段は、５ｎｓから１００ｍｓの範囲の持続時間において高電圧パルスを生成する。好ましくは、前述の高電圧発生手段は、低温プラズマ形成を実質的に制御することができ且つ封止される包装の生産速度の広い範囲に対応できるように、可変の大きさと可変幅と可変の反復率とのうち少なくとも１つのパルスを生成するように構成される。好ましくは、装置は電磁場を監視するためのセンサを備え、センサは、高電圧発生手段の高電圧発生手段の出力パラメータを変化させるために配置された手段に接続されている。この方法において、電磁場を調整し且つそれを一定のレベルに維持するために、高電圧発生手段は電磁場センサからのフィードバック信号を受け入れることができ、且つ高電圧パルス及び他のパルスパラメータの大きさを調整することができる。これは、包装ごとに一定のオゾン生産を確実にする。好ましくは、高電圧発生手段は、逆極性の電圧パルスを生成するように及びそれぞれの電極にこれらのパルスを印加するように構成される。好ましくは、この装置は、滅菌される製品を撹拌若しくは移動するための手段を備える：製品は前述の撹拌の前と後とその間中とのうち少なくとも１つにおいて電磁場を放射されてもよい。好ましくは、攪拌手段は少なくとも部分的に包装を回転させるように配置されている。このアプローチは、殺菌ガスが迅速に包装にわたって浸透し、すべての表面に到達するように促進する。好ましくは、本装置は連続する製品を放射するように配置されている。好ましくは、装置は同じ製品を連続して照射するように配置されている。

包装される物品の内部にオゾンを生成する装置は典型的に、同一平面上の電極が接触面に沿って支持されている電極組立品を備える。電極は、固体状態の導電性電極である。これらの電極は互いに相互に組み合されているか、その長さの一部に沿って均一な間隔を空けて配置されるかのうち少なくとも１つであってもよい。電極が直線のところは平行でもよいが、他の形状も等間隔であることができる。いくつかの例では、電極は部分的に絶縁され、且つ部分的に露出している。いくつかの例では、電極は電極の周囲から空気のスペースを除外するために絶縁体に埋め込まれる（ｅｍｂｅｄｄｅｄ／ｐｏｔｔｅｄ）。また、包装された製品を滅菌する方法が提供され、この方法は、細長い固体状態の１組の電極に近接させて製品を含む包装を配置すること、電極の間に高い電磁場を生成するのに十分な高電圧を発生すること、およびその中にオゾンを生成するために電磁場が放射し且つ包装を貫通することを可能にすること、とを含む。

好ましくは、包装内部に広がり且つオゾンを生成する低温プラズマフィールドが生成される。好ましくは、生成された電磁場は滅菌される製品へと方向づけられる。好ましくは、電極はオープンフロントのくぼみ内に含まれ、このくぼみは滅菌される製品の包装と接触して密閉されている。好ましくは、くぼみが滅菌される製品の包装に接触して密閉されるとき、空気若しくは他のガスが前述のくぼみから吸引される。好ましくは、滅菌される製品は、放射の前と後とその間中とのうち少なくとも１つにおいて、移動若しくは撹拌される。

一例においては、対向するコイル巻回電極対は、電極対に沿って均等に実質的に分配される容量性及び誘導性インピーダンスを含み、且つ均一で安定したプラズマを形成するように操作可能である。電場とそれによるプラズマはコイル状の電極の上の不連続な高いスポットにわたってフィラメントを形成するという事実は、コイル対のインピーダンスが電極対の長さに沿って実質的に一定であることを意味する。この一定のインピーダンスは、単一の電源から電力供給される、複数の電極対（ヘッド）が配列の状態で使用されることを可能にするだけでなく、複数の電極対が並列の状態で使用される複数の電極対（ヘッド）を可能にする。

本発明の実施形態が、添付の図面を参照して、例示としてのみ説明される。
殺菌装置の分解斜視図である。 図１のＩＩ―ＩＩ線に沿った断面図である。 図１及び図２に示す実施形態で使用するのに適したコイル巻回電極の図である。 図３ａに示すような１組の電極を示す。 コイル電極の断面図を示す。 コイル電極の断面図を示す。 動作における１組の電極の断面図を示す。 示された線に沿って切断した２つの断面を有する電極組立品の平面図を示す。 周囲シールを有する図５Ｂの電極組立品を示す。 挿入するキャリアに埋め込まれる加圧された１組の丸い電極に関連付けられた電場を示す。 図１の装置の電源回路の概略図である。 殺菌装置の断面図である。 殺菌装置の概略図である。

発明の詳細な説明

図１及び図２を参照すると、２つの固体状態の導電性電極１，２を含む殺菌する装置が示されている。電極１，２は、それらの長さに沿って並んで延びており、実質的に均一な、間隔によって分離されている。電極１，２は、電極１，２を受け入れるように形成されている表面を有する反射体７に対して取り付けられている。反射体７の一部は、各電極との間に延びている。反射体７は、例えば、電極１，２により生成される電磁場を投射させ若しくは実質的に前方に集中させるように促進するフェライト又はフェライト粉末と樹脂との混合物のような強磁性材料から作製される。反射体７は、シール１０を伴って提供される従属する周囲側壁を備え、この周囲側壁は電極が凹設される部分のくぼみ９を一緒に定義する。シール１０は、例えば、シリコンゴムまたはヴァイトン等の可撓性及び耐オゾンの両方を有する材料で形成される。反射器はオプションであり、フェライトや鉄である必要はない。

実際には、典型的な生産ラインは、包装される製品の複数の流れ（ストリーム）を持っており、そして１つの製品ストリームごとに１つの電極ヘッドを用いることができ、すなわち製品のストリームを横切って複数ヘッドの列が配置される。包装は、それらがヘッドの列の下にヘッドと一緒に並ぶように整列され、そしてヘッドは包装に接触し、且つ、吸引状態のもとヘッドと密な接触を形成する。ヘッドはそして包装内部に低温プラズマを形成するために通電される。この手法は、各ヘッドが包装と密に接触（良い吸引）しており、且つ、ヘッドの絶縁の完全性が損なわれていなくすなわちヘッドと電極に欠陥がない限りはよい。ヘッドが包装と密に接触していない状態では、ヘッドと包装の間の空気内の酸素若しくはヘッド周辺の空気内の酸素がオゾンに変換される危険性が高まる。これはプロセスの運転者を潜在的な危険にさらすだろう。真空ポンプまたは他の装置（不図示）が、開口部を介して反射体７を通り、反射体７の後に取り付けられたチャンバ１４内に空気を吸引するために設けられている。チャンバ１４は、ダクト１５を介して真空ポンプまたは他の装置に接続されている。チャンバ１４の壁は、好ましくは、プラスチックなどの非導電性材料で形成されている。

滅菌されるべき物品を含む封をされた包装１６は、包装の端がシール１０と並ぶように、くぼみ９の前面（下位）にきわめて近接して配置される。そのように配置された封をされた包装１６と共に、封をされた包装１６の封止膜１７及びくぼみ９の前面（下）の間に気密な封を作成するために、吸引がダクト１５に印加される。空気は包装１６及び電極組立品との間の境界面から実質的に除去され、包装の外側の所望されないオゾンを最小限にする。ヘッドは、ヘッドと包装の間との密な接触の完全性を検出するためのシール１０の内の真空度を検出するために結合される真空スイッチを備え、ヘッドに通電を防止することができ、オゾン処理されていない包装をプロセスのさらに下へ取り除くことができる。この問題が頻繁に発生する場合は、このヘッド用のストリームが自動的に他のストリームへ迂回され再分配されることができる。これはわずかに低下した速度でありながらも、生産運転を維持する。電源１８は、電圧が印加される出力を備え、出力は高電圧ワイヤ２８を介して各電極１，２の金属接点５に接続される。好ましくは、高電圧直流電源１８は、電磁場強度を制御することを可能にするために、可変的な大きさ、可変的なパルス幅及び可変的なパルス反復率のパルスを生成するように調整される。この電磁場は、封をされた包装１６内部の空気中の酸素を分解して、オゾンやその他の反応性の高い酸素種を含む低温プラズマを生成するために十分に強力である。封をされた包装１６内部の任意の微生物は、低温プラズマのオゾン若しくはその他の殺菌成分種による接触によって死滅する。自動的に電磁場強度を制御するための手段が提供され、これにより、電極１，２にきわめて近接して電磁場強度センサ１９を設けることにより、包装の包装殺菌整合性は向上する。センサ１９は、電磁場強度測定値を高電圧電源１８に供給される信号に変換する。高電圧電源１８は、電極１，２から一定の電磁場強度を維持するために、３つの変数のうち１つ以上、すなわち、パルスの大きさ、パルス幅及びパルス反復率を自動的に調整する。また、この手法は、１つの電極組立品により広い範囲の包装を殺菌することができる。

図３Ａは、外側絶縁スリーブ３０２で覆わる電極３０１の断面図の一部を示す。スリーブ３０２の内部は、スリーブ内部の場所にあるコイル状の電極を保持するための絶縁材料埋めめ込まれる隙間を提供する。図３Ａでは、電極３０１は密に巻かれているが巻きの間に間隔のある圧縮バネのような形状又は開いた螺旋である。螺旋の一端は開放され、他端は電極に電位を印加するための電気的接続３０５を形成する中央に配置された直線ワイヤに形成される。電気的接続２０５は、絶縁部材により絶縁される。螺旋は２５ｓ．ｗ．ｇ（約０．５０８ｍｍ）錫メッキ銅線ワイヤで形成され、コイルの巻きは好ましくは均一に間隔を置いている。コイルの長さが変化してもよいが、本例において発明者は、プラズマは長い電極又は短い電極においても生成され得るが、電極の表面領域が増加するごとに、１組の電極の間のプラズマを生成し維持する力は増加することを発見した。コイルは、任意の断面であることができるが、コイルの好ましい形状は、正方形または矩形である。外側の絶縁スリーブ３０２はコイル３０１を覆い、そしてそのスリーブは約６ｍｍ重なっている。スリーブの材料は絶縁体であり、且つ低温プラズマによって生じる浸食に高い耐性がなければならない。適する材料は、窒化アルミニウム、マコール、Ａｒｅｍｃｏｌｏｘ、シェイパル、窒化ホウ素、ホウケイ酸ガラス、同様のその他である。

外側スリーブは、半球形または平らな端部を有することができ、コイルが絶縁スリーブの内側にスライドされる。外側絶縁スリーブの好ましい形状は、それがアレイ状に配置された時に吸引により取り付けられることができる包装する材料の上に適切な表面を形成するような、正方形又は矩形である。絶縁スリーブ３０２の内側の空洞は、絶縁材料３０３をうめ込まれる。好適には材料は、その後、硬化して実質的に固体の材料を提供する液状でスリーブに導入される。これは、材料が液の状態の間スリーブの内側の空気が浮き上がり出ることができる、利点がある。埋め込まれる絶縁材料３０３が硬化されるとき、コイル３０１、絶縁スリーブ３０２及び電極絶縁４は所定の位置に堅固に保持され、実質的に耐久性を備えた電極組立品になる。

図３Ｂは、図３Ａに示されたものと同様の対向する１組の電極１，２を示している。図３Ａ及び３Ｂにおける同様の参照符号は同様の要素を示すために使用される。図３Ｂの電極１，２は、同一平面上の配置で示され、電極３０１、３０２のそれぞれは、接続３０５、３０６を介して高電圧交流電源に接続される。プラズマ３０７は、点火電圧に到達したとき二つの電極の間に発生する。

本例において発明者は、プラズマが食料製品に接触するとプラズマに起因する製品の表面に生じる変化は予測不可能であり、且つ製薬産業における特定の製品は直接プラズマに接触することによって破壊されることを理解している。図３Ｂに示す同一平面上の配置は、電極間に発生するプラズマ３０７は、包装内の製品に通過する若しくは接触する必要はなく、製品の両側に配置された構成の場合のように製品は電極の一方の延長になる必要はないという利点を有する。また、同一平面上の電極を用いて、これらを単一面上にプラズマを生成するような配列へと形成することは容易であり、且つ包装の内部にオゾンを得るために、包装の１つの側面をプラズマ生成面に接触させるだけで、多くの用途に適応させることは容易である。また、単一面配列を用いると、既存の包装機械を改造することが非常に便利であり、且つ大きな袋や不規則な形状の包装で使用するためのハンドヘルド装置を製造することができる。

電極外側絶縁スリーブの外径の寸法は５ｍｍであり、長さはそれほど制限なく、特定の用途のために選択することができる。試験は、１組であって、電極間に２ｍｍの隙間を有し全てが単一の電源に接続された８組からなる配列状の、５５ｍｍの長さの電極を用いて実施された。本例において発明者は、電極間が約２ｍｍ（例えば、１〜３ｍｍの間）の隙間が、過度に高い電極間の電圧を供給することなく、包装材料の壁を越えた驚くべき大きいプラズマの浸透深さを提供することを発見した。

図５に示すように、プラズマは、電極の各組の間に及び隣接する電極対の間に生じさせられる。上述の例では、低温プラズマ点火電圧は、１１．１Ｋｖであり、必要な電力は３５０ワットであった。オゾンは、４秒間のバーストで４２ｐｐｍ生成された。上述した電極の構成において、プラズマは容易に形成され且つ非常に安定していた。電極が平行配列を適度に外れていたとしても問題はなく、プラズマが形成し且つ安定していた。驚くべきことに、１つの電源装置に接続された８組の電極において、全ての電極対が同時に点火し、プラズマは均一で安定であった。理論に束縛されることを望まないが、動作周波数４０ｋＨｚ，ＡＣ電圧ピーク８−１０ｋＶ及び約２ｍｍのコイル状電極の間隔において、冷温プラズマの安定した均一な性質に寄与し得るアンテナ伝送効果が確立されることを信じる。固体電極が試験され、低温プラズマはこの種類の電極において確立されたが、冷温プラズマは安定性にとても欠け且つ電極間隔の均一性に対してとても敏感であった。電極の真直度の小さな変化は、低温プラズマの間隙を生じた。

図４は、電極ホルダ３１０のスロット内に設けられる同一平面上の正方形電極１，２の１組を示している。電極１，２は、各電極ホルダ３１０の基部側面の周囲に空間があるように、及び電極の頂部がわずかに凹んでスロットに入るように正方形電極の高さは電極ホルダのスロットの深さより僅かに短くなるように、固定される。一連の小孔３１７は、スロットの中心を通り、且つ電極間の隔壁の間に配置されている。穴の底部は、吸引または真空が吸引チャンバに印加されたときに吸引が包装３１６を同一平面上の電極のヘッドの面の上に引き寄せるようにするために、吸引チャンバ３０８に開口している。好ましくは孔は、吸引の運転中にセルフクリーニング（任意の小さな破片若しくは埃が容易に孔から吸引され、そして常時吸引を維持する）になるように、側面から見れば円錐形である。包装６の壁面が電極の配列の前面に極めて近接して配置されている場合には、包装は面に吸着されて面の輪郭に一致し、そして電極間に空気の領域のないタイトな封を形成する。これにより、電極間に、及び包装材料の下に、非常に少ない又は連続性がない空気のスペースしか有さないという利点がある。本例において発明者は、これらの空間から空気を除外することによってプラズマの漏れが低減し、それにより包装材料を介してパケット内部のプラズマの浸透を促進することを見出した。この構成では、包装の壁は、実質的に、電極を取り巻く誘電体の小さな延長部になる。

高電圧電源が低温プラズマ３０７を点火するのに十分に大きいワイヤ接点３０５に接続された場合、プラズマは包装材料３１６を介して、包装材料３１６の反対側、例えば包装の内部に、プラズマを効果的に生じさせる。包装材料３１６の反対側に酸素が存在する場合、低温プラズマは酸素をオゾンに変換する傾向がある。

本例において発明者は、包装材料が電極の配列に弱く付着する場合、これは包装材料の下と電極間の空気の領域を生じさせることを発見した。この空気のギャップの存在は、電源が接続されているとき、低温プラズマを電極間の空気のギャップ内に形成させるが、包装材料を介しては低温プラズマを形成させないことが生じる可能性がある。本例において発明者はまた、驚くべきことに、包装と電極の間のより緊密な接触により製品の加熱が妨げられることを発見した。理論に束縛されることを望まないが、電極間の空気のギャップの存在下では、このギャップに冷温プラズマを飽和させるための上昇させた電力を、冷温プラズマのいずれかが包装材料３１６を介して包装の内側に透過し得る以前に、印加する必要がある、ということが信じられる。しかし、電力の増加はまた熱の増加を意味し、その熱の増加が十分に高ければ、プラスチック包装材料の永久的な歪みとエネルギーの浪費を生じる。

本例において発明者は、発明の実施例は、プラズマ点火せずに包装３１６内にオゾンを生成することを確かめた。前述のように電極アレイが、ＡＣ電源に電力供給されているがプラズマ点火電圧以下の最大電圧である場合に、いまだ多量のオゾンが生成される；これは大きな発見である。これは、電極間の容量結合における強い電場の存在が目に見えない低温プラズマの形成を引き起こすと考えられている。

樹脂製の袋の内側の小さな空間に閉じ込められた電極の配列と、プラズマの点火なしに１５０ワットに設定された電力をもって、４秒間のバーストのオゾン測定値は１００ｐｐｍであった。これは、１００ワットに設定した電力で繰り返され、オゾン測定値は４１．７ｐｐｍであった。これらの試験は、それぞれ５８％と７２％の電力の削減を示し、なお十分なオゾン量以上を生産した；一般的な生産において、包装内のオゾンはわずか５−８ｐｐｍが必要とされるであろうことが予測される。
点火されるプラズマがないので、電極の腐食の可能性が実質的に減少され、且つわずか若しくは全く熱が存在しないため、プラスチック包装材料の過熱のリスクが低減される。

図５Ｂは、包装された物品を殺菌する方法において使用するためのパケット殺菌電極組立品を示す。図Ｂは、組立品の平面図、並びに前記平面図内のＹＹに示す線に沿って組立品を通る１つ及びＺＺに示す線に沿って通るもう１つの２つの断面図を含む。

組立品５００は、誘電性本体５０２及び誘電性ヘッド５０４を含む。ヘッド５０４はヘッドの接触面５０６に配置される複数の電極５１２，５１４を保持し、且つ接触面５０６が少なくとも３ｍｍのオフセット距離により本体から盛り上がるように配置される。

誘電性ヘッド５０４は、シェイパルとして知られるセラミックを含む。本体５０２はシェイパルよりも安く、且つ機械で作るのに容易な別のセラミックを含む。

本体５０２に結合されるのは、２つの導電性のバスバー５０８、５１０である。第１のバスバー５０８は、本体５０２の片側の下に配置され、第２のバスバー５１０は本体の他方の側の下に配置される。第１のバスバー５０８は、バスバーが全ての第１の複数の電極５１２に電圧を印加するために使用されることができるように、導電性連結５１６を介して接触面の第１の複数の電極５１２に結合される。第２バスバー５１０は、導電性連結５１８を介して接触面５０６の第２の複数の電極５１４に結合されている。

ヘッド５０４は、接触面５０６を有し、裏面５０７は本体に隣接して位置し、使用時に、視界から隠される。一連の凹部５０９は、ヘッド５０４のセラミックに機械加工されている。凹部５０４は、ヘッド５０４のセラミックを通り接触面５０６までの道のほぼすべてを削る。接触面５０６からこれら凹部の内側を分離するセラミックは０．５ｍｍの厚さである。

第１の複数の電極５１２の各電極は、各電極５１２が接触面からセラミックの０．５ｍｍ厚により分離されるように、ヘッド５０４のセラミックの裏面５０７の凹部５０９内に配置される。電極５１２はシリコン樹脂の中にうめ込まれ、そして凹部５０９はシリコン樹脂で充填される。ヘッド５０４の接触面５０６はまた、第２の複数の電極５１２を受け入れるように構成されている凹部５１５を保持する。第２の複数の電極５１４の各電極は、凹部５１５のうちの１つに配置され、そしてシリコン樹脂の中にうめ込まれる。シリコン樹脂は、凹部内の電極の導電性表面を露出させるために、接触面５０６から除去される。第１の複数の電極５１４の各電極の露出された面は、接触面５０６と同一平面になるように配置される。

電極５１２，５１４は接触面に沿って延び、例えば交互配置されるように、むしろ両手の指が他方の間に組み合わされるように、相互に組み合されている。この構成では、第１及び第２の電極５１２、５１４は、交互の電極が接触面に露出し且つ交互の電極が絶縁されるように配置される。電極５１２、５１４は、交互配置される電極の縁の間の間隔が３ｍｍであるように互いに平行に延び、そしてこの間隔さえも電極の長さに沿う。

電極間の間隔が電極の長さに沿っているが、電極５１２、５１４はコイル状の導体を備え、そして電極の縁は直線ではないが、それぞれのうねりがコイルの巻きに対応する起伏する外形を持っている。したがって、間隔が長さに沿って均一であるにもかかわらず、２つの電極間の最短の間隔（もっとも近い近接距離）を提供する電極の部分は連続的若しくは直線ではないかもしれず、コイル状電極の長手方向の断面に関連付けられる起伏により提供されるような短い不連続領域を含んでいるかもしれない。

電極組立品５００の本体５０２は、ヘッド５０４よりも幅広く、そのためヘッド周囲に肩部５２６を提供する。これらの肩部５２６は、ヘッド５０４の周囲の平らな領域である。肩部５０４は、肩部５２６の上のヘッド５０４を取り囲むチャネル５２４を備える。組立品５００の本体５０２は、その長さに沿って本体内に延びる空洞である２つの吸引連結５２０を備える。吸引連結５２０とチャネル５２４との間の流動体の伝達は、吸引連結５２０からチャネル５２４に延びる複数の排出経路５２２により提供される。排出経路はチャネルに沿って均等に提供される吸引を可能にするためにチャネル５２４の長さのあちこちに分配される。

動作において、電極組立品５００は、包装された物品が受け取られる受け取り領域の上に配置される。空気のスペースを含む殺菌される包装は、包装内の空気のスペースが電極の接触面５０６に隣接するように配置される。包装と電極組立品５００とのうち少なくとも１つは、包装が組立品５００の接触面５０６に対して包装の壁を接触面５０６にわたって伸びて変形するように接触するように付勢される。この状態では、包装は電極組立品５００の肩部５２６で封止を形成することができる。

吸引連結５２０内の空気圧力は、その後、接触面と包装の間から任意の空気のスペースを除去するために肩部及び電極ヘッドに対し包装を吸引するために、下げられる。

ｒｍｓ（二乗平均平方根）振幅１０ｋＶ及び４０ｋＨｚの周波数を有するＡＣ電圧が、電極５１２、５１４のバスバー５０８、５１０にわたり印加され、毎メートル約５メガボルトの電場が電極間に確立される。これは包装内部の空気のスペースにプラズマを形成し、これによって空気のスペース内の酸素からオゾンを生成する。本発明者らは、約１０ｋＶの電圧及び２〜２０ｍＡの間の電流において数ｍｍの電極間の間隔（例えば１０ｋＶ）は、包装内部に１００ｐｐｍまでの濃度のオゾンを発生させるのに十分であるということを発見した。これは、０．１秒〜１０秒の持続期間にわたって電力のパルスを使用して達成することができる。絶縁され且つ露出される電極の両方の使用は、従来に可能であったよりもはるかに少ない電力を使用して設定されるプラズマを可能にすることが発見されている。従来の実施形態では約３５０ワットの電力が必要とされた。しかし、いくつかの例において本件に述べる構成は使用される電力を８０ワット程度にすることを可能にした。これは、包装の損害の可能性を低減するという利点を有する。

ＡＣ電圧によって供給される電力は、ＡＣ電圧の調整により制御されてもよい。一連のパルスが使用されてもよく、且つ調整はパルスの幅（持続期間）を調整することを含んでもよい。デューティサイクルはまた、典型的に３％から約９０％までの間で数％の間で変化するように制御されてもよい。調整中は、少なくとも０．１秒若しくは０．５秒程度の典型的なパルス持続時間が使用される。３０ｋＨｚから５０ｋＨｚまでの周波数は有利であるが、５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数も有用であり、また他の周波数を用いてもよい。本発明者はまた、浮遊容量はシステムに問題を引き起こす可能性があり、この問題に対処する一つの方法は、例えば電源電圧がグラウンドを基準としないフローティング電源、を使用することを発見した。誘電性本体５０２は、ヘッド５０４と同じ材料を含んでもよく、又は異なる材料から作られてもよい。ヘッド５０４は任意の電気絶縁体を備えてもよく、誘電性である必要がないことがある。いくつかの場合においては、ヘッド５０４はセラミックを含むが、これは単純に好適な場合である。シェイパルはこの使用のために特に有利であるセラミックの一例である。ヘッド５０４は、ヘッドの接触面５０６に配置される複数の電極５１２、５１４を備えるものとして示されているが、それぞれの極性の１つを持つ２つの電極のみが必要である。しかし、複数の電極の使用は、消費電力を低減し、又は包装内のオゾン生成の効率を向上させる必要がある場合は、特に特定の利点を有することが発見されている。

電極５１２、５１４は、接触面５０６に沿って配置されるように記述されている。好ましくは、これは電極が表面の数ミリメートル以内で表面に隣接してが伸びることを意味する。電極は正確に接触面の上又は場所に配置される必要はないが、電極と接触面と滅菌される包装の間の密接な接触を促進するので、このことは特に有利であることが発見されている。本発明者らは、電極間の任意の空気のギャップ又は真空状態のスペースが、包装の外に存在する場合、包装内部のオゾン生成効率が低下することを発見した。

ヘッド５０４は、接触面５０６がオフセット距離により本体から盛り上がるように配置される。オフセット距離は、少なくとも０．２ｍｍ、若しくは少なくとも０．５ｍｍ又は２０ｍｍ程度でもよい。いくつかの場合では、ヘッド５０４は、接触面が本体と同一平面となるように、本体５０２から盛り上がらなくてよい。

バスバー５０８，５１０はオプションであり、いくつかの実施形態では、各電極はヘッドから離れた電源に別々に連結されてもよい。バスバーの使用は、単一の電気的連結が全ての電極に電力を供給するために使用されることができるという利点を有する。そしてメンテナンスの必要がある場合は、電極組立品は、単にバスバー（及び必要に応じて吸引システム）の連結を分離することにより、単一のユニットとして除去されることができる。生産環境では、このことは、電極組立品が簡単且つ迅速に取り外し及び交換されることができるので、必要なメンテナンス時間が減るため、重要な利点になりえる。

第１のバスバー５０８及び第２のバスバー５１０は、本体５０２の両側に配置されるように示される。この構成は任意であるが、多くの利点を提供し、特に、より信頼性のある動作を提供することにより、電気システムの他の領域が電極よりも互いに近づくかもしれないという可能性を低減する。

導電性連結５１６、５１８は、電極が本体５０２の肩部を越えバスバーに結合されることを可能にする。しかしこれは有利であるが、オプションであり、及びいくつかの場合では、電極の一部または全部がバスバーまで伸びてもよい。

ヘッド５０４のセラミックは、接触面５０６及び裏面５０７の両方に凹部を有するように示されているが、これは必要ではない。いくつかの例では、凹部は一連の溝として接触面のみに設けられている。第１の複数の電極５１２は、絶縁体、例えばシェイパル又は別のセラミックでそれらを覆うことにより絶縁されることができる。電極は、シリコン樹脂に埋め込まれるように記載されているが、これもオプションであり、電極の周囲の領域から空気を除外することと、そして殺菌される包装の外部にある電極ヘッドの任意のスペース内又は周辺内よりむしろ包装内部の空気のスペースにおいてプラズマが確立することを確実にすることに役立つこと、の利点を提供することが発見されている。シリコン樹脂は、任意の適する誘電性若しくは非導電性媒体が果たす目的に有用であるが、必要とされるのは、電極内部と周囲のスペースを充填する非導電性充填剤である。凹部はセラミックに機械加工と切断とのうち少なくとも一方がされるように記載されるが、これはこれらがエッチング又はセラミックの本体から切り出されなければならないことを必ずしも意味しない。いくつかの場合おいて、セラミックは所定の位置に凹部を形成され又は成形されてもよい。電極は真っ直ぐ且つ細長いように示され、これは製造の容易性だけでなく多くの利点を有するが、他の構成が用いられてもよい。例えば、電極は、同心円状の輪、又は電極の長さの任意の部分に沿って電極間に同一平面上の間隔を有する他の形状として配置されてもよい。例えば、同心円として配置された電極は、角または不連続な構造に起因する予測不可能な縁の影響を受けることなく、良好に制御される電場（等間隔）の比較的大きな領域を提供するという利点を有する。電極組立品５００の本体５０２はヘッド周りに肩部５２６を提供するために、ヘッド５０４よりも広いように記載されているが、これはオプションであり、肩部が提供される必要はない。これらの肩部５２６は、チャネル５２４を含んでも含まなくてもよく、又は複数のチャネルを含んでもよい。チャネルは連続する輪若しくは境界においてヘッドを取り囲むことができるが、いくつかの場合において、チャネルは、例えばヘッドを完全に囲むことなく取り囲むように、不連続に若しくは肩部の部分のいくらかに沿ってのみ提供されてもよい。いくつかの場合において、チャネルはヘッドを完全に取り囲む。いくつかの場合において、例えば本体５００の単一の空洞として、吸引連結５２０が１つだけ提供される。他の場合においては、２つ以上の吸引連結５２０が存在してもよい。吸引連結５２０とチャネル５２４との間の流動体の伝達は単一の排出経路５２２により提供されてもよく、排出経路若しくは経路はセラミック本体を介して延びてもよいし、管によって本体５０２の外部へ提供されてもよい。１つ以上の排出経路が使用される場合、排出経路はチャネルの長さに沿ってより確実に提供される吸引を可能にするために、チャネル５２４の長さのあちこちに規則的又は不規則的に分配されてもよい。

図５Ｃは、組立品の周りに結合された弾性封止部材６００と図５Ｂに示される電極組立品５００の平面図を示す。封止部材６００は、組立品の肩部５２６を囲み、且つ５ｍｍ程度組立品から外側に延びる。封止部材は、矩形の断面を有し、約１．５ｍｍ肩部から盛り上がっている。

使用時には、滅菌される包装は、封止部材が包装の壁と封止を形成するように、組立品５００、６００に付勢される。空気は、チャネル５２４及び吸引連結５２０を介して空気が引き出されることにより、組立品の面とヘッド５０４の接触面５０６との間のスペースから空気が抜かれる。これは、包装を作業面に向かって下に引き寄せる。封止部材は断面が矩形として示され、これは特定の利点を提供するが、他の形状が用いられてもよい。好ましくは、封止部材６００はヴァイトンを含むが、他の弾性材料がまた用いられてもよい。封止部材は、典型的に約幅５ｍｍであるが、いくつかの場合ではより広い若しくは狭い封止が使用されてもよい。封止の高さは、一般的に肩部の表面から測定して少なくとも０．５ｍｍであるが、封止はさらに例えば１０ｍｍ程度若しくはそれ以上のように、さらに突出していてもよい。図６は、絶縁性キャリアの中に埋め込まれた加圧された丸い電極対、及び生じた電場を示す。点火した時冷温プラズマは等電位線に一致する；追加的な電圧の大きさは、更に電圧が上昇されたときに冷温プラズマ帯の延長につながる冷温プラズマの密度の上昇をもたらした。左側の電場図面は、右側の電極に電場強度線を追加した電場を示す。図７の図示を参照すると、図１の高電圧電源１８の一例の概略図が示されている。電源は、単一の入力からそのｄｃ出力を自動的に調整する能力を有する低電圧直流電源２０を備える。低電圧直流電源２０は、任意の高周波干渉を除去するＥＭＣフィルタ２３を介して、パルス発生器２１及び電源駆動回路２２のための低電圧供給を生成する。パルス発生器２１は、可変パルス幅制御２４と可変パルス反復率制御装置２５の両方を有し、電力駆動回路２２で電力駆動装置をオンとオフに切り替えるための駆動パルスを供給する。好ましくは、電力駆動装置は、要求される駆動周波数で電力を処理するために選択されたパワーＭＯＳＦＥＴ装置である。１次巻線が電力駆動回路によりスイッチされる変圧器２７は、１次電圧を出力２８において高電圧に上昇させる。好ましくは、変圧器は、高周波で動作するように設計され、且つ高周波オートトランスを備えてもよい。変圧器により生成される高電圧の選択を可能にするために、１次と２次との巻線比が、それゆえ出力電圧が、セレクター２９により変更されること及び選択されることが可能になるように、１時巻線はタップされる。電極１，２は金属接点５，３０を介して変圧器の出力端子へと接続され、電極１，２に極めて近接するセンサ１９は低電圧電源２０に信号をフィードバックする。電磁場が変化すると、低電圧電源２０は変圧器２７の１次巻線に供給される低電圧の大きさ、パルス幅、及びパルス反復率を自動的に調整するために信号を使用し、それにより電磁場の強度が実質的に一定に保たれる。

この方法は、電磁場が電極間及び包装の両側から包装を通るように形成されるように、包装の対向する面の上又は包装の一部に配置された２つの単一の電極組立品で使用することができ、これは形成、充填、封止の包装プロセスのための理想的な解決策である。電源リード線は、２０ｋＶまでの電圧電位を持つことになり、特にアプリケーションの一部がフローティング電源（アースに接続されていない）を必要とする場合は、この高電圧において、危険なケーブル配線になりえる。これらの電源リード線はまた、国際基準を満たすために対処しなければならない高周波干渉を放出するであろう。本例において発明者は、これらの問題は、各ヘッドが複合的な変圧器を有し、そしてこれらの変圧器を単一の低電圧電源から並列にして駆動させるように設計することによって対処されることができることを理解している。高電圧電源リード線は現在、変化する誘導性インピーダンスの問題を解決する同じ長さで且つ非常に短い状態の高電圧電源リード線になる。短い電源リード線は、ＲＦ干渉を防止するようにスクリーンすることが現在容易であり、高電圧ケーブルからの危険をもたらさない：低電圧だけが、ケーブルにおいて任意の距離に運ばれている。

図８の図示を参照すると、実施形態において、装置は、カルーセル２００の上に取り付けられた、図１〜７の１つ以上を参照して上述された複数の電極１００、５００を備える。カルーセル２００は、各面に取り付けられる１つの電極組立品１０００をそれぞれ含む８つの外周面を備えた８角形の形状をしている。明確にするために、１つの組立品１００のみが図示されている。八角形の形状がこの実施形態のために示されているが、カルーセルは任意の面の数を伴う多くの形状であることができる。各電極組立品１００は、そのチャンバ３００がカルーセル２００の中心から外側に突出し、且つカルーセル２００のそれぞれの面の外周面を形成するように配置される。カルーセル２００を中心シャフト１７０の周囲を回転させるための手段（不図示）が提供される。一方の端において電極組立品１００の上の吸引チャンバ３００に固定され且つもう一方の端においてバルブ６０を介し吸引マニホールド５０へ固定されるパイプ４００の形状にて、各電極組立品１００（チャンバ３００の前面において吸引を形成する）を介して空気を通すための手段が提供される。バルブ６０は、バルブ６０が開いているときは吸引が適用されるように、吸引を制御する（逆もまた同じ）。吸引マニホールド５０は、回転シールを介して吸引源（不図示）に固定される。

各電極組立品１００は、カルーセルの両側に交互に配置され、高電圧ワイヤ８０によってそれぞれの電極組立品１００に接続されるカルーセル２００に取り付けられる独自の高圧電源装置７０を小型化のために有してもよい。電源装置７０に電力を供給するための手段は、回転する接触組立品（不図示）により提供される。殺菌を必要とする封をされた包装９０は、回転コンベア１０１によって第１の電極組立品１００の面に対向する装填位置に供給される。包装９０を第１の電極組立品１００の放出面上の場所に持ち上げる手段が稼働プラットフォーム１１０により提供され、センサ（不図示）が、包装９０が正しい場所にあることを感知する。センサはバルブ６０が解放状態になるように加圧し、結果として生じる吸引が包装９０の上面とチャンバ３００の前面の間にタイトな封止を形成する；これはまた包装９０の重量を支える。稼働プラットフォーム１１０は退き、カルーセル２００は時計回りの方向の回転により第２の電極組立品の位置へ動く。包装９０は、カルーセル２００の周りを回転するように、吸引によって第１の電極組立品１００のチャンバ３００の前面にぴったりと対向する場所に維持され、第１の電極１４０はそして包装９０を殺菌するためにスイッチオンされ、そして連鎖が続く。センサ１３０は、包装９０が放電位置に到達したことを感知し、電極１４０をスイッチオフし、及びバルブ６０を解放することにより吸引をスイッチオフする。支持の手段を持たない包装９０は前方に落下し、ガイド部材１５０により放出コンベア１６０の上に誘導される。包装９０がカルーセル２００の周りを進むたび、各包装の内側の製品１８０は曝される表面の領域の位置を連続的に変化させ、素早く空気のスペースを通って拡散するようにオゾンを促進する。この方法において、封をされた包装９０の連続的な殺菌プロセスが存在し、及びカルーセル２００は、十分なオゾンが包装９０の内部に生成されることを確保するための十分なタイムディレイ（時間遅延）を提供する。

図９の図示を参照すると、互いに極めて近接して配置される２つの電極１０２、２０１を備える装置が示されている。各電極１０２，２０１は平らな蛇行する構造に作られている。金属接点５０１，６０１に接続されている高電圧ワイヤ８０１，１４１は、電極１０２，２０１を適切な高圧絶縁体１９１，１４２を介して電源２２２へ接続する。電極１０２，２０１は、二つの蛇行形状が平面内に交互に差し込むように配置される。各電極１０２，２０１はそれぞれの電源１８２、２１２及び１９２，２１２を備えている。電極１０２は共通（ＣＯＭＭＯＮ）に対して正のパルス状の高電圧から電力供給され、且つ電極２０１は共通に対して負のパルス状の高電圧から電力供給される。正と負の高電圧パルスは同期されてもよく、そしてこれは、空気由来のオゾン及び酸素種を含む冷温プラズマを生成する有益且つ非常に効果的な方法を創作しえる。オゾン生成を促進するいくつかの例において、電極を正と負のパルスで交互に加圧することは望ましい。高電圧電力は、自動的に１つの信号入力からそれらｄｃ出力の両方を自動的に調整する能力を有する低電圧ｄｃ電源１６２を備える。低電圧ｄｃ電源１６２は、共通に対して１つの正と共通に対して１つの負の、２つの低電圧電源を生成する。正のｄｃ電源はパルス発生器１７２と電力駆動回路１８２に供給し、負のｄｃ電源は電力駆動回路１９２に供給する。パルス発生器１７２が両方の電力駆動回路を駆動することを可能にするために、可変パルス幅制御及び可変パルス反復率制御の両方だけでなく、コンプリメンタリ出力を有する。これらのコンプリメンタリ駆動パルスは、電力駆動回路１８２，１９２において２つの電力駆動装置をオンとオフに切り替える。好適には、電力駆動装置は、要求される駆動周波数で電力を処理するために選択されたパワーＭＯＳＦＥＴ装置である。

１次巻線が電力駆動回路１８２，１９２により切り替えされる２つの変圧器２０２，２１２は、１次の正の及び負の電圧を、電極１０２を駆動する大きな正の電圧及び電極２０１を駆動する大きな負の電圧に増幅する。好ましくは、両変圧器は、高い周波数の動作のために設計される。高電圧の選択が変圧器２０２，２１２により生成されることを可能にするために、１次対２次巻線比を変えるようにこれらの巻線はタップされ、これにより出力電圧の領域が変更されること及び選択されることが可能になる。電極１０２，２０１にきわめて近接する電磁場強度センサ１５３は、信号を低電圧電源１６２にフィードバックする。電磁場が変化すると、低電圧電源１６２は変圧器２０２，２１２、の１次巻線に供給される電圧の大きさを自動的に調整するために信号を使用し、それにより電磁場の強度が安定する。本発明は、封をされた包装内の生鮮及び非生鮮製品の殺菌に、適用の広い幅にわたって適用できる。次のリストは決して完全ではないが、食料品、ボトル詰めされた飲料、ボトル詰めされたソース、サラダ、医療用具及び医療機器、赤ちゃん用のボトルなどのような生産を含む。ほかの例とバリエーションが本開示の内容の中で当業者にとっては明らかであろう。

Claims (30)

1. パケット殺菌装置であって、
   少なくとも２つの固体の状態の導電性の細長い電極を備え、
   前記電極は、使用中に前記電極を包装に対して使用することで前記包装内部の酸素をオゾンに変換するように、前記電極間でのオゾンの生成を可能にするための交流電圧を受け入れるように構成される、
   ことを特徴とするパケット殺菌装置。
2. 前記電極の少なくとも１つは絶縁材料で覆われる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のパケット殺菌装置。
3. 前記電極の１つは露出した導電性領域を備える、
   ことを特徴とする請求項２に記載のパケット殺菌装置。
4. 前記電極の少なくとも１つは絶縁材料に埋め込まれる、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のパケット殺菌装置。
5. 包装される物品及び空気スペースを含む包装の内部にプラズマを生成するためのパケット殺菌電極組立品を備え、
   前記電極組立品は、
   前記包装に接触するための接触面を有する誘電体ヘッドを備え、
   前記少なくとも２つの導電性の固体の状態の電極は前記接触面の付近に分配され、並びに、前記２つの電極のうち第１の電極は絶縁され、及び前記２つの電極のうち第２の電極の導電性領域は前記接触面近傍に露出される、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のパケット殺菌装置。
6. 前記少なくとも２つの電極の隣接する縁の間の間隔は、前記縁の長さの少なくとも一部に沿って均一である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のパケット殺菌装置。
7. 前記隣接する縁の間の前記一部に沿った間隔は前記縁の最も近接する距離を含む、
   ことを特徴とする請求項６に記載のパケット殺菌装置。
8. 前記一部は非連続的であり、かつ前記電極に沿って広がっている、
   ことを特徴とする請求項７に記載のパケット殺菌装置。
9. 前記少なくとも２つの電極のうち第１の電極は第１の複数の電極によって提供され、
   前記少なくとも２つの電極のうち第２の電極は第２の複数の電極によって提供され、
   前記第１の複数の電極は、互い違いの電極が絶縁され、一方で互い違いの他方の電極のそれぞれが露出した導電性領域を含むように、前記第２の複数の電極と交互配置される、
   ことを特徴とする請求項８に記載のパケット殺菌装置。
10. 本体を備え、
    前記ヘッドは前記本体に結合し、且つ前記ヘッドの前記接触面は前記本体より盛り上がっている、
    ことを特徴とする請求項５に記載の又は請求項５に従属する請求項６から請求項９のいずれか１項に記載のパケット殺菌装置。
11. 前記本体は、前記包装と係合するように前記ヘッドを取り囲む肩部を備え、使用中に前記接触面が柔軟な包装に接触するように付勢された時に、前記肩部は、前記接触面から前記肩部と重なりうるような前記包装の領域と係合するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のパケット殺菌装置。
12. 前記肩部はチャネルを備え、
    前記チャネルは吸引源に接続可能であり、且つ使用中に前記包装と前記電極組立品との間の前記スペースから空気を排出するように動作可能である、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のパケット殺菌装置。
13. 前記電極は前記ヘッドに埋め込まれたコイルを備え、及び前記第２の電極の導電性領域は前記接触面に又は前記接触面の近くに露出される、
    ことを特徴とする請求項５に記載の又は請求項５に従属する請求項６から請求項１２のいずれか１項に記載のパケット殺菌装置。
14. 前記第２の電極は前記接触面から凹設され、又は前記接触面と同一平面上にある、
    ことを特徴とする請求項１３に記載のパケット殺菌装置。
15. 前記電極は前記接触面に沿って組み合った細長い指のように配置される、
    ことを特徴とする請求項９に記載の又は請求項９に従属する請求項１０から請求項１４のいずれか１項に記載のパケット殺菌装置。
16. 前記第１の電極は前記接触面の下にあり、及び前記ヘッドの前記誘電体により前記表面から絶縁される、
    ことを特徴とする請求項５に記載の又は請求項５に従属する請求項６から請求項１５のいずれか１項に記載の電極組立品。
17. 前記電極は分散インピーダンスを有する、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれかに記載の包装殺菌装置。
18. 前記圧力に基づいて前記電極への電力供給の制御を可能にするための、前記装置の接触面の圧力を検知するセンサを備える、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれかに記載の包装殺菌装置。
19. 過電流状態を検出するために前記電極間の電流の流れを検知する電流センサと、
    過電流状態が検出された場合に前記パケット殺菌装置の動作を防ぐための制御手段とを備える、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれかに記載の包装殺菌装置。
20. 前記パケット殺菌装置は電極組立品である、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１９のいずれかに記載の包装殺菌装置。
21. 包装された物品を殺菌する方法であって、
    前記方法は、包装された物品を提供することを含み、
    前記包装は、空気のスペースを含み、
    前記方法は、
    前記包装を電極組立品に隣接して配置する工程と、
    前記電極を前記包装と接触するように付勢する工程と、
    選択される持続時間の間前記電極に電力印加する工程とを含み、
    前記電力は少なくとも３０ワットであり及び２００ワット未満であり、並びに前記持続時間は前記包装の前記空気のスペースにおいてオゾンが少なくとも２ｐｐｍ生成するように選択される、
    ことを特徴とする方法。
22. 電力印加する工程は、前記電極組立品の少なくとも２つの電極間に少なくとも５ｋＶのｒ．ｍ．ｓ振幅の交流電圧を印加する工程を含む、
    ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記持続時間は少なくとも０．２秒である、
    ことを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の方法。
24. 前記持続時間は１０秒未満である
    ことを特徴とする請求項２１、請求項２２、又は請求項２３に記載の方法。
25. 前記電極組立品は少なくとも２つの電極を備え、前記少なくとも２つの電極は、当該電極の長さの一部に沿って、少なくとも０．５ｍｍ以上でありかつ１０ｍｍ以下の距離だけ間隔が開けられている、
    ことを特徴とする請求項２１から請求項２４のいずれかに記載の方法。
26. 電力印加する工程は、前記電極組立品の少なくとも２つの電極間に少なくとも５ｋＶのｒ．ｍ．ｓ振幅の交流電圧を印加する工程を含む、
    ことを特徴とする請求項２１から請求項２５のいずれかに記載の方法。
27. 電力印加する工程は、前記電極組立品の少なくとも２つの電極間に２５ｋＶ以下のｒ．ｍ．ｓ振幅の交流電圧を印加する工程を含む、
    ことを特徴とする請求項２１から請求項２６のいずれかに記載の方法。
28. 前記少なくとも２ｐｐｍのオゾンは少なくとも５ｐｐｍのオゾンを含む、
    ことを特徴とする請求項２１から請求項２７のいずれかに記載の方法。
29. 前記少なくとも２ｐｐｍのオゾンは５０ｐｐｍ未満のオゾンを含む、
    ことを特徴とする請求項２１から請求項２８のいずれかに記載の方法。
30. 前記電極組立品は、請求項１から請求項２０のいずれかに記載の前記パケット殺菌装置を備える、
    ことを特徴とする請求項２１から請求項２９のいずれかに記載の方法。

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