(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を搬送する機構を収容すべき筐体と、筐体の一部に設けられ真空中において電子線を発生する電子線発生装置と、筐体と電子線発生装置の境界にあって窓箔を設けた照射窓と、筐体の内部にあって被処理物を乗せて振動によって搬送する振動コンベヤと、振動コンベヤの電子線が当たる部位の下側に設けられ振動コンベヤの底板に冷媒が直接に接触するようにした冷却機構とを含むことを特徴とする電子線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は粉体を処理する電子線照射装置の搬送部分の改良に関する。電子線照射装置は真空中で発生した電子線を電子線照射窓から通して大気中へ取り出し被処理物に照射する装置である。電線高分子被覆架橋、樹脂の硬化、塗膜の硬化、医療器具殺菌、などさまざまの用途に用いられる。被処理物は従来、定形固体のものがほとんどであった。固体の被処理物は無端周回コンベヤによって筐体の内部を運ばれ電子線照射窓の下を通る時に電子線照射を受けるようになっている。小さい固体の被処理物の場合はトレイに入れてコンベヤに置かれる事もある。
【０００２】
電子線照射装置には電子線分布の違う２種類のものがある。電子線を走査する走査型と、走査しない非走査型（エリア型）である。走査型は電子線を交番磁界の作用によって搬送方向（ｘ方向）と直角の方向（ｙ方向）に電子線を走査する。これはエネルギーの高い場合に良く用いられる。
【０００３】
非走査型は広い実効面積を持つフィラメントから電子線を発生させ広い断面積のビームを得て加速し被処理物に照射するものである。比較的エネルギーの低い電子線を照射するものである。加速エネルギーが低いから加速の為の距離が短く、走査しないので装置を小型にできる。
【０００４】
電子線の発生加速は真空中で行われる。被処理物は大気中を搬送される。その間には照射窓がある。これはＴｉやＡｌの金属箔を貼った窓である。窓箔によって電子線発生部加速部の真空を維持する。窓箔は薄いので電子線を透過させる。透過した電子線が大気中の被処理物に照射される。電子線は高い運動エネルギーを持つので箔を通過できるが透過損失がある。損失エネルギーは熱になる。窓箔はそのために強く加熱される。窓箔の溶融破損を避けるためは風または水によって冷却される。
【０００５】
搬送装置は函体の内部を無限周回運動するコンベヤが一般に用いられる。電子線がコンベヤや被処理物に衝突するとオゾンとＸ線が発生する。何れも有害な物質である。有害な物質や放射線が外部に出てはいけない。それで閉じた函体によってコンベヤを囲む。無端周回コンベヤは幾つものローラによって接触支持されており上下に何度か曲がるようになっている。ローラに回転駆動力が掛かっているからコンベヤは一定方向に一定速度で進行する。自在に速度調節もできる。また函体は幾つもの金属板によって仕切られる。金属板には幾つもの通し穴が開けられており通し穴をコンベヤが通過する。コンベヤの通る通し穴が一直線状に並ばないようになっている。これはＸ線が外部に漏れないためである。照射窓の直下には窒素ガスなどが循環するようになっている。オゾンを除くためである。酸素がなければオゾンは発生しない。
【０００６】
【従来の技術】
これまで電子線照射装置の処理の対象となっていたものは寸法形状の決まった固体であった。固体の場合は大抵、表面処理が目的である。だからある表面だけに電子線が当たれば良いと言う事が多い。かなりの寸法があり形状の決まっている固体の場合はコンベヤに直接に置いて入口からコンベヤ経路を進行させ照射窓で処理を受け、出口までそのまま搬送することができる。形状寸法がコンベヤにそのまま置くに適しない場合は適当なトレイに入れてコンベヤに載せて搬送する。
【０００７】
ところが近年になって電子線照射装置によって粉体を殺菌処理したいという要望が寄せられるようになってきた。粉体は無定形であるのでそのままコンベヤに載せるという訳には行かない。ビニール袋につめ、押さえて薄くしてコンベヤに載せ、照射窓直下で電子線を当てるようにするという方法がある。粉体の場合は粉体の全部に電子線が当たらないといけないが電子線の透過距離は数ミリ〜１ｃｍの程度で極浅いものである。それで袋詰めして押さえて数ミリの厚さにして電子線処理をする必要がある。コンベヤを搬送手段に使うが一旦袋詰めし電子線処理した後は袋から出す。粉体の場合袋詰めする手間と袋から粉体を取り出すという手間がかかる。袋詰めに伴う損失もある。このように固体と粉体では搬送形態にかなりの相違がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
さらに定形固体でも無定形粉体でもない粒状物体も電子線処理したいという新たな要望が出てきた。粉体と粒体は同じようなものであるから、粉体と同様の方法で電子線を照射できるであろうと、思われるかもしれない。しかしそれは誤りである。粒体は直径が数ミリの不定形の粒状体である。粉体の直径にくらべて格段に大きい。したがって袋づめにして電子線を照射するとまったく電子線が照射されない粒体ができる。むしろ照射されない粒体のほうが多いといえよう。これでは、なんのために電子線照射しているかわからない。もっと効率の良く粒体に電子線照射できる装置を考えなくてはならない。例えばコンベヤの両側に隆起を付けてこぼれないようにすれば無限周回コンベヤで搬送できよう。
【０００９】
しかしそのようにした実績はない。そもそも粒状物質を電子線処理するということ自体が新規な要望であって処理した実績はない。新しい要求であるから新しい対策が必要であろう。粒状物質には表裏の別がない。粒状物質の場合全表面に電子線を当てる必要がある。つまりある面だけでなくその裏面にも側面にも電子線を当てる必要がある。これが粒状物質の電子線処理に困難さをもたらす。
【００１０】
電子線の侵入深さｄより直径Ｄが小さい場合は（Ｄ＜ｄ）裏面まで電子線が到達できる。電子線加速エネルギーを高くすればこれは可能であろう。しかしそうすると粒状体の内部まで電子線が入ってしまう。ところがものによって内部は電子線被爆しない方が良いということがある。その場合粒状体の内部まで電子線による変質を及ぼしてはならない。粒状対象の場合、内部に電子線がはいらず、全周面に電子線をあてなければならない。ところがそれは容易でない。  単に粒状物体をザザーとコンベヤに投入して運ぶようにしても上になっている面に電子線が当たるだけで裏面には当たらない。しかもホッパから少しづつコンベヤに粒状体を投下しても粒状体の群が固まって山を作る。山になると最上部の粒にしか電子線が当たらない。かといって粒状物を１層だけコンベヤに敷き詰めるというようなことは簡単にはできない。つまり粒状物を電子線処理するという場合、粒状物を互いに重ならず１層だけコンベヤに敷き裏面にも電子線を当てる、という殆ど不可能のような事が要求される。
【００１１】
これができないこともあって、現在も尚、粒状物を処理できる電子線照射装置は存在しない。粒状対象物を処理できる電子線照射装置を提供する事が本発明の第１の目的である。粒状物が互いに重なって電子線を遮る事のないようにした電子線照射装置を提供する事が本発明の第２の目的である。粒状物の表面も、側面も裏面も一様に電子線を当てる事のできる電子線照射装置を提供する事が本発明の第３の目的である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は粒状物を搬送するために振動コンベヤを用いる。しかも振動コンベヤの裏面に冷却水の経路を設け直接に振動コンベヤを冷却する。ホッパから粒状物を振動コンベヤに落下させると、振動コンベヤは板面の振動によって粒状物を一定方向に送る。入口から照射窓直下の照射位置を経て出口まで延びる振動コンベヤがあるので、振動とともに粒状物が一定方向に進行してゆく。
【００１３】
無端周回コンベヤと違ってそれ自体は進行せず振動によって粒状物を運ぶ。振動するから粒子が回転し表裏反転するからどの面にもほぼ均一に電子線が当たる。これが重要な長所である。弱い電子線であっても全面に電子線を当てることができ内部にまで入らないようにできる。またたとえ一時的に山になったとしても振動によって山がつぶれ結局１層の分布になるから全部の粒体が等しく全面に電子線を浴びることができる。
【００１４】
電子線照射によってコンベヤが加熱されるが冷却水を直接に板面の裏面に流すので有効に板面が冷却される。周回コンベヤと違って同じ部位が常に電子線を受けて加熱されるので冷却はひときわ重要である。本発明は冷却水を直接に板裏面に流す事によって十分な冷却を行う。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例にかかる電子線照射装置の概略縦断面図である。横長の筐体１は鉄板、鉛板など金属板で作られ内部を被処理物の搬送空間としている。その中間部には電子線発生装置２が設けられる。ここで非走査型の電子線発生装置２を示しているが、走査型の装置であっても良い。電子線発生装置２は真空チャンバ３と内部に設けられたフィラメント４と電子線を外部へ取り出す照射窓５とを含む。フィラメント４には直流の電流が流れて発熱する。温度が上がるので熱電子が出る。また真空チャンバ３に対して負のバイアスが掛かっているので熱電子は照射窓５の方向に引き出される。
【００１６】
照射窓５は角型の開口である。ここにはＴｉ或いはＡｌの窓箔６が貼ってある。窓箔の上は真空であって下は大気圧である。極薄いものの窓箔６は電子線７の一部を吸収する。これによって発熱するから空気などを吹き付けて冷却するのが普通である。しかしここでは窓箔冷却装置は図示しない。
【００１７】
筐体の内部には搬送機構がある。これが通常の無端周回コンベヤではない。そうではなくて振動コンベヤ８が搬送機構となっている。これが本発明の特徴である。電子線照射の被処理物は粒状物９である。筐体１の一端には粒状物９を筐体に導くための入口ホッパ１０がある。入口ホッパ１０から粒状物は筐体１の入口領域１１に入る。振動コンベヤ８は振動底板１２、振動側板１３、支柱１４、振動発生装置１５などよりなる。支柱１４は前後左右において振動底板１２を振動可能に支持する。支柱１４の一部は防震ゴム１６になっていて振動底板１２が上下に振動すること許すようになっている。振動発生装置１５は例えばモータと偏心カムなどによって構成される。或いは超音波振動子などによっても振動を与えることができる。これによって、振動底板１２が振動するが僅かな傾斜があるので粒状物は一定方向に前進する。傾斜がなくても振動モードを前後非対称にすることによって一定方向に前進させることもできる。また振動底板１２に特別の表面形状を与えることによって一方向へのみ搬送するようにすることもできる。
【００１８】
振動底板１２の上を前進（ｘ方向）すると粒状物はやがて照射窓５の直下にいたる。ここで粒状物９は電子線照射を受ける。電子線によって粒状物に適当な処理がなされる。振動底板１２の直下には冷却水管１７が設けられる。電子線７を受けることによって振動底板１２が発熱する。そのまま放置すると底板１２が焼損する。これを避けるために冷却するのである。図２に冷却水管１７の部分の横断平面図を示す。
【００１９】
この例では冷却水管１７が底板１８、側壁１９、前壁２０、後壁２１をもち、内部に蛇行状の流路を形成するために隔壁２２、２２…が設けられている。流路の始端には冷却水入口２３があり、終端には冷却水出口２４がある。入口２３から出口２４に至る蛇行流路ができる。この中を冷却水２５が蛇行しながら通って行く。冷却水管１７は直接に振動底板１２を冷却する。
【００２０】
電子線照射によって発生した熱は冷却水の作用によって冷却される。冷却水の方は加熱されて出口２４から排出される。
振動コンベヤによって粒状物を搬送すると、図３に示すように振動によって粒状物が前後左右に転動する。微小な振動であるが上下前後左右に振動するので粒状物が飛び上がり転がり廻る。粒状物は転動しているから電子線に向かう面はつねに変動する。だからどの面も等しく電子線照射を受ける。電子線エネルギーが低くて粒状物の内部には電子線が入らないにするがコロコロと振動コンベヤで転がるので全ての面が電子線処理を受ける。これはまことに好都合な性質である。振動しない通常の無端周回コンベヤではこのようなわけにはゆかない。
【００２１】
振動コンベヤの終端の筐体の出口領域２６までくると粒状物はここから落下する。出口ホッパ２７を通り次段のコンベヤ２８に落下する。このコンベヤによって次の工程の装置へと搬送される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は筐体内部での粒状物の搬送に振動コンベヤを使っている。通常の無端周回コンベヤと違って、粒状物に上下左右の運動が加わるので粒状物が転がり廻る。ために上から照射されるだけの電子線を全面に受けることができる。粒状物表面に等しく電子線が当たるので理想的な表面処理がなされる。
【００２３】
また水冷のための装置を振動コンベヤの底板に設けているから電子線によって発熱しても熱を逃がす事ができて底板が熱損傷を受けない。粒状物自体もあまり加熱すると変質する可能性があるが本発明は冷却水によって底板の冷却を行っているから粒状物の温度が過度に上がらないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる電子線照射装置の概略の縦断面図。
【図２】振動底板の直下に設けた冷却水管の横断平面図。
【図３】振動底板の一部の縦断面図。
【符号の説明】
１  筐体
２  電子線発生装置
３  真空チャンバ
４  フィラメント
５  照射窓
６  窓箔
７  電子線
８  振動コンベヤ
９  粒状物
１０  入口ホッパ
１１  入口領域
１２  振動底板
１３  振動側板
１４  支柱
１５  振動発生装置
１６  防震ゴム
１７  冷却水管
１８  底壁
１９  側壁
２０  前壁
２１  後壁
２２  隔壁
２３  冷却水入口
２４  冷却水出口
【図１】
0003648537.tif 000002
【図２】
0003648537.tif 000003
【図３】
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