(57)【要約】      （修正有）【課題】放射線照射の用途に適した加熱保温装置を提供。【解決手段】加熱保温装置２０が、放射線を透過可能な透過領域２３１を含む断熱容器２１と、断熱容器２１の内部に位置する発熱部２４と、発熱部２４上に位置し、透過領域２３１を透過した放射線Ｅが照射される被照射物３０が載置される伝熱部２６と、を備える放射線照射システム１。断熱容器２１の透過領域２３１は、樹脂又はガラスウールを含んでいてもよく、また、断熱容器２１の透過領域２３１が、０．２２ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する樹脂を含んでいてもよい。断熱容器２１の透過領域２３１が、７０ｍｍ以下の厚みを有する樹脂を含んでいてもよく、例えば、断熱容器２１の透過領域２３１が、発泡樹脂を含んでいてもよい放射線照射システム１。【選択図】図２
2018168254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を透過可能な透過領域を含む断熱容器と、
前記断熱容器の内部に位置する発熱部と、
前記発熱部上に位置し、前記透過領域を透過した前記放射線が照射される被照射物が載置される伝熱部と、を備える、加熱保温装置。
【請求項２】
前記断熱容器の前記透過領域が、樹脂又はガラスウールを含む、請求項１に記載の加熱保温装置。
【請求項３】
前記断熱容器の前記透過領域が、０．２２ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する樹脂を含む、請求項２に記載の加熱保温装置。
【請求項４】
前記断熱容器の前記透過領域が、７０ｍｍ以下の厚みを有する樹脂を含む、請求項２又は３に記載の加熱保温装置。
【請求項５】
前記断熱容器の前記透過領域が、発泡樹脂を含む、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の加熱保温装置。
【請求項６】
前記発熱部に接続される一端と、前記断熱容器の外部に位置する他端とを含むケーブルと、
前記ケーブルの他端に設けられ、前記発熱部に供給される電力を制御する制御装置に着脱可能に接続されるコネクタと、を更に備える、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の加熱保温装置。
【請求項７】
前記断熱容器は、前記発熱部が載置される第１部分と、前記発熱部、前記伝熱部及び前記被照射物を覆うよう前記第１部分と組み合わされる第２部分と、を有し、
前記第１部分のうち前記第２部分と接する面、又は前記第２部分のうち前記第１部分と接する面の少なくともいずれか一方に、前記ケーブルが配置される溝が形成されている、請求項６に記載の加熱保温装置。
【請求項８】
前記断熱容器の前記第１部分及び前記発熱部に、前記ケーブルの少なくとも一部が貫通可能な孔が形成されている、請求項７に記載の加熱保温装置。
【請求項９】
前記ケーブルのうち前記断熱容器の外部に位置する部分を前記放射線から遮蔽する遮蔽部を更に備える、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の加熱保温装置。
【請求項１０】
前記発熱部は、第１保護体及び第２保護体と、前記第１保護体と前記第２保護体との間に挟まれ、導電性を有し、且つ１．０ｍｍ以下の厚みを有する発熱体と、を有する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の加熱保温装置。
【請求項１１】
前記発熱部の中央領域における、単位面積当たりの前記発熱体の電気抵抗値が、前記発熱部の前記中央領域の周辺に位置する周辺領域における、単位面積当たりの前記発熱体の電気抵抗値よりも低い、請求項１０に記載の加熱保温装置。
【請求項１２】
前記伝熱部は、金属板を含む、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の加熱保温装置。
【請求項１３】
被照射物を加熱及び保温する加熱保温装置と、
前記被照射物に放射線を照射する照射装置と、を備え、
前記加熱保温装置は、
前記放射線を透過可能な透過領域を含む断熱容器と、
前記断熱容器の内部に位置する発熱部と、
前記発熱部上に位置し、前記透過領域を透過した前記放射線が照射される前記被照射物を支持する伝熱部と、を備える、放射線照射システム。
【請求項１４】
放射線を透過可能な透過領域を含む断熱容器と、前記断熱容器の内部に位置する発熱部と、前記発熱部上に位置する伝熱部と、を備える加熱保温装置を準備する工程と、
前記伝熱部上に被照射物を配置する工程と、
前記発熱部からの熱によって前記被照射物を加熱する工程と、
前記透過領域を介して前記放射線を前記被照射物に照射する工程と、を備える、放射線照射方法。
【請求項１５】
前記発熱部に接続されたケーブルを介して制御装置が前記発熱部に電力を供給して、前記被照射物を加熱する工程と、
前記被照射物に前記放射線を照射する前に、前記制御装置を前記ケーブルから分離する工程と、を更に備える、請求項１４に記載の放射線照射方法。
【請求項１６】
前記放射線は、電子線を含む、請求項１４又は１５に記載の放射線照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、放射線が照射される被照射物を加熱及び保温する加熱保温装置に関する。また、本開示の実施形態は、加熱保温装置を備える放射線照射システム、及び加熱保温装置を用いた放射線照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線照射は、高分子架橋、塗料硬化、グラフト重合、滅菌などに幅広く利用されている。なかでもグラフト重合は、放射線が照射される被照射物の表面に機能性分子を導入する手段として利用されており、例えば、金属イオン捕集材、水処理用フィルタ、ガス処理用フィルタを製造するための手法として実用化されている。
【０００３】
グラフト重合を生じさせるための放射線の照射方法には、「前照射法」及び「同時照射法」の２種類があり、状況に応じて使い分けられる。前照射法においては、被照射物の表面に放射線を照射した後に被照射物の表面とモノマー溶液とを接触させる。このため、被照射物のバルク層においてはホモポリマーの形成がほとんど起こらず、理想的なグラフト鎖を形成することができる。一方、同時照射法においては、被照射物の表面とモノマー溶液とを接触させた状態で放射線を照射する。このため、照射後に空気中の酸素によって被照射物の表面のラジカルが失活するリスクがない。
【０００４】
放射線照射を利用したグラフト重合や高分子架橋においては、被照射物であるモノマー溶液の温度が重合効率や架橋効率に影響することが知られている。例えば特許文献１は、フッ素系固体高分子電解質に放射線を照射する際のフッ素系固体高分子電解質の温度を、軟化温度±１０℃の範囲内とすることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２２２４５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
被照射物の温度を制御する方法として、被照射物を加熱及び保温することができる加熱保温装置に被照射物を収容することが考えられる。しかしながら、従来の加熱保温装置は、放射線照射の用途に適したものではなかった。
【０００７】
本開示の実施形態は、このような課題を解決することができる加熱保温装置を提供することを目的とする。また、本開示の実施形態は、加熱保温装置を備える放射線照射システム、及び加熱保温装置を用いた放射線照射方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一実施形態は、放射線を透過可能な透過領域を含む断熱容器と、前記断熱容器の内部に位置する発熱部と、前記発熱部上に位置し、前記透過領域を透過した前記放射線が照射される被照射物が載置される伝熱部と、を備える、加熱保温装置である。
【０００９】
本開示の一実施形態による加熱保温装置において、前記断熱容器の前記透過領域が、樹脂又はガラスウールを含んでいてもよい。
【００１０】
本開示の一実施形態による加熱保温装置において、前記断熱容器の前記透過領域が、０．２２ｇ／ｃｍ３以下の密度を有していてもよい。
【００１１】
本開示の一実施形態による加熱保温装置において、前記断熱容器の前記透過領域が、７０ｍｍ以下の厚みを有する樹脂を含んでいてもよい。
【００１２】
本開示の一実施形態による加熱保温装置において、前記断熱容器の前記透過領域が、発泡樹脂を含んでいてもよい。
【００１３】
本開示の一実施形態による加熱保温装置は、前記発熱部に接続される一端と、前記断熱容器の外部に位置する他端とを含むケーブルと、前記ケーブルの他端に設けられ、前記発熱部に供給される電力を制御する制御装置に着脱可能に接続されるコネクタと、を更に備えていてもよい。
【００１４】
本開示の一実施形態による加熱保温装置において、前記断熱容器は、前記発熱部が載置される第１部分と、前記発熱部、前記伝熱部及び前記被照射物を覆うよう前記第１部分と組み合わされる第２部分と、を有し、前記第１部分のうち前記第２部分と接する面、又は前記第２部分のうち前記第１部分と接する面の少なくともいずれか一方に、前記ケーブルが配置される溝が形成されていてもよい。
【００１５】
本開示の一実施形態による加熱保温装置において、前記断熱容器の前記第１部分及び前記発熱部に、前記ケーブルの少なくとも一部が貫通可能な孔が形成されていてもよい。
【００１６】
本開示の一実施形態による加熱保温装置は、前記ケーブルのうち前記断熱容器の外部に位置する部分を前記放射線から遮蔽する遮蔽部を更に備えていてもよい。
【００１７】
本開示の一実施形態による加熱保温装置において、前記発熱部は、第１保護体及び第２保護体と、前記第１保護体と前記第２保護体との間に挟まれ、導電性を有し、且つ１．０ｍｍ以下の厚みを有する発熱体と、を有していてもよい。
【００１８】
本開示の一実施形態による加熱保温装置において、前記発熱部の中央領域における、単位面積当たりの前記発熱体の電気抵抗値が、前記発熱部の前記中央領域の周辺に位置する周辺領域における、単位面積当たりの前記発熱体の電気抵抗値よりも低くてもよい。
【００１９】
本開示の一実施形態による加熱保温装置において、前記伝熱部は、金属板を含んでいてもよい。
【００２０】
本開示の一実施形態は、被照射物を加熱及び保温する加熱保温装置と、前記被照射物に放射線を照射する照射装置と、を備え、前記加熱保温装置は、前記放射線を透過可能な透過領域を含む断熱容器と、前記断熱容器の内部に位置する発熱部と、前記発熱部上に位置し、前記透過領域を透過した前記放射線が照射される前記被照射物を支持する伝熱部と、を備える、放射線照射システムである。
【００２１】
本開示の一実施形態は、放射線を透過可能な透過領域を含む断熱容器と、前記断熱容器の内部に位置する発熱部と、前記発熱部上に位置する伝熱部と、を備える加熱保温装置を準備する工程と、前記伝熱部上に被照射物を配置する工程と、前記発熱部からの熱によって前記被照射物を加熱する工程と、前記透過領域を介して前記放射線を前記被照射物に照射する工程と、を備える、放射線照射方法である。
【００２２】
本開示の一実施形態による放射線照射方法は、前記発熱部に接続されたケーブルを介して制御装置が前記発熱部に電力を供給して、前記被照射物を加熱する工程と、前記被照射物に前記放射線を照射する前に、前記制御装置を前記ケーブルから分離する工程と、を更に備えていてもよい。
【００２３】
本開示の一実施形態による放射線照射方法において、前記放射線は、電子線を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本開示の実施形態によれば、放射線照射の用途に適した加熱保温装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態に係る放射線照射システムを示す図である。
【図２】一実施形態に係る加熱保温装置を示す断面図である。
【図３】発熱部の構成の一例を示す断面図である。
【図４】発熱部の発熱体の構成の一例を示す平面図である。
【図５Ａ】発熱部の構成の一例を示す平面図である。
【図５Ｂ】発熱部の構成の一例を示す平面図である。
【図６Ａ】加熱保温装置に被照射物を配置する工程を示す図である。
【図６Ｂ】被照射物を加熱する工程を示す図である。
【図６Ｃ】加熱保温装置のケーブルから制御装置を分離する工程を示す図である。
【図６Ｄ】被照射物に放射線を照射する工程を示す図である。
【図６Ｅ】加熱保温装置から被照射物を取り出す工程を示す図である。
【図７】加熱保温装置の一変形例を示す断面図である。
【図８】断熱容器の断熱特性の評価結果を示す図である。
【図９】加熱保温装置の加熱保温特性の評価結果を示す図である。
【図１０】伝熱部の温度分布の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本開示の実施形態に係る放射線照射システム１０及び加熱保温装置２０の構成について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本開示の形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本明細書において、「板」や「フィルム」など用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「板」は、シートやフィルムと呼ばれ得るような部材も含む概念である。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。
【００２７】
放射線照射システム
以下、図１乃至図６Ｅを参照して、本開示の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態における放射線照射システム１０を示す図である。放射線照射システム１０は、加熱保温装置２０、被照射物３０及びステージ６０を備える。加熱保温装置２０は、被照射物３０を加熱及び保温する。被照射物３０には、図示しない照射装置から照射され、加熱保温装置２０を透過した放射線Ｅが照射される。ステージ６０は、加熱保温装置２０がステージ６０上に載置された状態で移動可能であるよう構成されている。以下、被照射物３０及び加熱保温装置２０について詳細に説明する。
【００２８】
（被照射物）
被照射物３０は、高分子架橋、塗料硬化、グラフト重合、滅菌などの目的で放射線照射される物であれば特に限定されない。被照射物３０は、例えば、基材と、基材上に塗布されたモノマー溶液と、を含む。被照射物３０は、シャーレなどの容器に収容された状態で加熱保温装置２０の内部に配置されてもよい。
【００２９】
基材の例としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメタクリル酸（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレィンポリマー（ＣＯＰ）などの汎用プラスチックが挙げられるが、これらに限定されない。基材の形態も特に制限はなく、例えばフィルム、シート、容器、繊維、不織布、糸、中空糸膜、多孔質膜、半透膜などが挙げられる。
【００３０】
モノマー溶液は放射線重合できるものであれば特に限定されない。モノマー溶液に含まれる固形分の例としては、典型的には、エチレン、ビニル化合物、ビニリデン化合物、ジエン化合物などが挙げられる。これらを水やアルコールなどの適当な溶媒に溶解させたものをモノマー溶液として用いる。
ビニル化合物は、スチレン誘導体、アクリル酸エステル、アクリロニトリル、アクリルアミド誘導体、ハロゲン化ビニル、ビニルエステル、ビニルアミド、α−オレフィン、ビニルエーテル、アリル化合物などを含む。
ビニリデン化合物は、メタクリル酸エステル、メタクリルアミド誘導体、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン、α−メチルスチレンなどを含む。
ジエン化合物は、１、３−ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、ムコン酸エステル誘導体、ソルビン酸誘導体などを含む。
【００３１】
（加熱保温装置）
図２は、加熱保温装置２０を示す断面図である。加熱保温装置２０は、断熱容器２１、発熱部２４及び伝熱部２６を少なくとも備える。加熱保温装置２０は、ケーブル２７、コネクタ２８などを更に備えていてもよい。以下、加熱保温装置２０の各構成要素について説明する。
【００３２】
〔断熱容器〕
断熱容器２１は、第１部分２２及び第２部分２３を有する。第１部分２２は、例えば、発熱部２４が載置される底部であり、第２部分２３は、例えば、発熱部２４、伝熱部２６及び被照射物３０を覆うよう第１部分２２と組み合わされる蓋部である。第２部分２３は、放射線Ｅが透過可能な透過領域２３１を含む。加熱保温装置２０の内部に被照射物３０を配置する際には、第２部分２３を第１部分２２から取り外した状態で第１部分２２上に被照射物３０を配置し、その後、第２部分２３を第１部分２２に被せる。
【００３３】
断熱容器２１の寸法は、発熱部２４、伝熱部２６、被照射物３０など断熱容器２１の内部に収容される部材の寸法に応じて設定される。これらの部材が収容された断熱容器２１の内部に余分な空間が存在しないことが好ましい。例えば、被照射物３０と第２部分２３の下面との間の隙間ｄが１００ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、断熱容器２１の内部の空間を効率的に加熱及び保温することができる。
【００３４】
断熱容器２１を構成する材料としては、断熱性を有するものが用いられる。また、第２部分２３の特に透過領域２３１を構成する材料としては、放射線Ｅを透過させる特性、すなわち放射線透過性を有するものが用いられる。透過領域２３１における放射線Ｅ、例えば電子線の透過率は、好ましくは５０％以上である。
【００３５】
断熱性及び放射線透過性の両方を備えた材料の好ましい例として、樹脂、ガラスウールなどのガラス繊維、セルロースファイバーなどの木質繊維、ロックウールなどの岩石繊維などを挙げることができる。樹脂としては、密度が低く、このため放射線透過性に優れたものを用いることができる。樹脂の密度は、例えば０．２２ｇ／ｃｍ３以下である。このような低い密度を有する樹脂の例としては、発泡樹脂を挙げることができる。発泡樹脂の例としては、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂フォーム、ポリエチレンテレフタラートフォーム、フェノール樹脂フォーム、シリコーンフォーム、ポリ塩化ビニルフォーム、尿素樹脂フォーム、アクリル樹脂フォーム、ポリイミドフォーム、エチレンプロピレンジエンゴムフォームなどのプラスチックフォームが挙げられるが、これらに限定されない。上述のガラス繊維、木質繊維、岩石繊維などの繊維の密度も、好ましくは０．２２ｇ／ｃｍ３以下である。
【００３６】
断熱容器２１の材料として発泡樹脂などの樹脂を用いる場合、断熱容器２１の第１部分２２及び第２部分２３の厚みは、好ましくは１０ｍｍ以上であり、より好ましくは２０ｍｍ以上である。これにより、断熱容器２１に十分な断熱性を持たせることができる。また、断熱容器２１の第１部分２２及び第２部分２３の厚みは、好ましくは７０ｍｍ以下であり、より好ましくは４０ｍｍ以下であり、更に好ましくは３０ｍｍ以下である。これにより、第２部分２３の透過領域に十分な放射線透過性を持たせることができる。例えば、１．５ＭＶ以上且つ３．０ＭＶ以下の加速電圧で加速されて断熱容器２１に入射する電子が、断熱容器２１を透過して、０．５ＭｅＶ以上のエネルギーを有した状態で被照射物３０に到達することができる。
【００３７】
ガラスウールなどのガラス繊維としては、例えばフェノール樹脂などのバインダーにガラスを練り込んで板状に成形したもの用いることができる。断熱容器２１の材料としてガラスウールを用いる場合、断熱容器２１の第１部分２２及び第２部分２３の厚みは、好ましくは１０ｍｍ以上且つ７０ｍｍ以下である。
セルロースファイバーなどの木質繊維としては、中空板に気体を吹き込んで中空板を膨らませ、必要に応じて接着剤で固めたものを用いることができる。断熱容器２１の材料としてセルロースファイバーを用いる場合、断熱容器２１の第１部分２２及び第２部分２３の厚みは、好ましくは１０ｍｍ以上且つ６０ｍｍ以下である。
岩石繊維などのロックウールとしては、フェノール樹脂などのバインダーに岩石を練り込んで板状に成形したものを用いることができる。断熱容器２１の材料としてロックウールを用いる場合、断熱容器２１の第１部分２２及び第２部分２３の厚みは、好ましくは１０ｍｍ以上且つ５０ｍｍ以下である。
【００３８】
第１部分２２のうち第２部分２３と接する面、又は第２部分２３のうち第１部分２２と接する面の少なくともいずれか一方には、ケーブル２７が配置される溝が形成されていてもよい。図２は、第１部分２２のうち第２部分２３に接する面に、ケーブル２７が配置される溝２２１形成されている例を示す。このような溝２２１を形成することにより、断熱容器２１の密閉性がケーブル２７によって阻害されてしまうことを抑制することができる。
【００３９】
（発熱部）
発熱部２４は、断熱容器２１の内部に位置し、熱を発する部材である。例えば発熱部２４は、外部から供給される電力に基づいてジュール熱を発するよう構成されている。発熱部２４は、例えばフィルムヒーターを含む。発熱部２４は、伝熱部２６全体を均一に加熱することができるように構成されている。例えば、発熱部２４は、発熱部２４の法線方向に沿って発熱部２４を見た場合に、伝熱部２６と同様の形状を有する。例えば、伝熱部２６が平面視において四角形の形状を有する場合、発熱部２４も四角形の形状を有する。
【００４０】
図３は、発熱部２４がフィルムヒーターを含む場合の発熱部２４の構成を示す断面図である。図３に示す例において、発熱部２４は、第１保護体２５３及び第２保護体２５４と、第１保護体２５３と第２保護体２５４との間に挟まれた発熱体２５１と、を備える発熱モジュール２５を有する。発熱部２４は、１つの発熱モジュール２５を有していてもよく、複数の発熱モジュール２５を有していてもよい。
【００４１】
発熱体２５１は、導電性を有する部材であり、例えば、ステンレス鋼やアルミニウムなどを含む金属層を有する。発熱体２５１の厚みは、好ましくは１．０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．１ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．０４ｍｍ以下である。発熱体２５１の厚みを１．０ｍｍ以下にすることにより、発熱体２５１に可撓性を持たせることができ、発熱部２４の形状や配置の自由度を高めることができる。また、発熱体２５１の厚みは、好ましくは０．０１ｍｍ以上であり、より好ましくは０．０２ｍｍ以上であり、更に好ましくは０．０３ｍｍ以上である。発熱体２５１の厚みを０．０１ｍｍ以上にすることにより、発熱体２５１の製造性を確保することができる。例えば、金属箔を切り抜くことによって発熱体２５１を作製することが可能になる。また、発熱体２５１の厚みを０．０３ｍｍ以上にすることにより、発熱体２５１の厚みが場所によってばらつくことを抑制することができ、これにより、発熱体２５１における抵抗値や発熱量の面内分布がばらつくことを抑制することができる。
【００４２】
第１保護体２５３及び第２保護体２５４は、例えば、耐熱性を有するプラスチックフィルムを含む。耐熱性を有するプラスチックフィルムの例としては、耐熱温度が約８０℃であるポリエステルフィルムや、耐熱温度が約２００℃であるポリイミドフィルムなどを挙げることができる。第１保護体２５３及び第２保護体２５４の厚みは、例えば０．０１ｍｍ以上且つ０．５０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．０２ｍｍ以上且つ０．１０ｍｍ以下である。
【００４３】
発熱モジュール２５を、発熱体２５１、第１保護体２５３及び第２保護体２５４を有するフィルムヒーターとして構成する場合、発熱モジュール２５にはトランジスタなどの能動部品が含まれない。このため、発熱モジュール２５が能動部品を含む場合に比べて、放射線に対する発熱モジュール２５の耐性を高めることができる。また、発熱モジュール２５の構成が単純になるので、後述するように状況に応じて発熱部２４に接続されたケーブル２７を制御装置から分離する、という作業が容易になる。また、発熱モジュール２５の厚みが小さいので、厚みが制限された空間に発熱部２４を配置し易くなる。
【００４４】
図４は、発熱モジュール２５の発熱体２５１を示す平面図である。図４においては、発熱モジュール２５の第１保護体２５３が省略されている。図４に示すように、発熱体２５１は、蛇行する形状を有していてもよい。これにより、１本又は少数の線状に延びる金属層を用いて、発熱モジュール２５における均一な熱分布を実現することができる。
【００４５】
発熱体２５１の電気抵抗は、発熱体２５１に求められる発熱量、被照射物３０の目標温度、発熱体２５１への通電時間、発熱体２５１に電力を供給するための電源の特性、断熱容器２１の断熱特性などに基づいて適切に設計される。例えば、伝熱部２６が、３５０ｍｍ×４５０ｍｍの面積を有し、且つ３ｍｍの厚みを有するアルミ板であり、交流１００Ｖの電源からの１０分間の通電によって伝熱部２６の温度を２５℃から７０℃まで温度上昇させたい場合について考える。この場合、発熱体２５１の電気抵抗は、５０Ω以上且つ２５０Ω以下が好ましく、１００Ω以上且つ２００Ω以下がより好ましい。
【００４６】
発熱体２５１の電気抵抗を設計するためのパラメータとしては、発熱体２５１の材料、厚み、幅Ｗなどを挙げることができる。また、発熱体２５１が上述のように蛇行状の形状を有する場合、蛇行の周期Ｐもパラメータの１つである。
【００４７】
発熱モジュール２５は、図４に示すように、ケーブル２７が接続される端子２５２を有していてもよい。端子２５２は、例えば、発熱体２５１の端部に形成される。端子２５２は、発熱モジュール２５のうち伝熱部２６と重ならない部分に形成されていてもよい。これにより、発熱モジュール２５と伝熱部２６との間の密着性が端子２５２やケーブル２７によって阻害されてしまうことを抑制することができる。
【００４８】
図５Ａに示すように、発熱部２４は、中央領域Ｒ１と、中央領域Ｒ１の周辺に位置する周辺領域Ｒ２とを含んでいてもよい。中央領域Ｒ１及び周辺領域Ｒ２は、中央領域Ｒ１における、単位面積当たりの発熱体２５１の電気抵抗値が、周辺領域Ｒ２における、単位面積当たりの発熱体２５１の電気抵抗値よりも低いことによって区別される。
一般に、発熱部２４及び伝熱部２６においては、中央領域Ｒ１よりも周辺領域Ｒ２において放熱が生じやすく、このため周辺領域Ｒ２の温度が中央領域Ｒ１の温度よりも低くなりやすい。ここで本実施の形態によれば、周辺領域Ｒ２における単位面積当たりの発熱体２５１の電気抵抗値を中央領域Ｒ１に比べて高くすることにより、周辺領域Ｒ２の単位面積当たりの発熱量を中央領域Ｒ１に比べて高くすることができる。このため、周辺領域Ｒ２の方が中央領域Ｒ１よりも放熱が生じやすい場合であっても、周辺領域Ｒ２の温度と中央領域Ｒ１との間に差が生じることを抑制することができる。
中央領域Ｒ１に電力を供給するための端子と、周辺領域Ｒ２に電力を供給するための端子とは、共通であってもよく、別個のものであってもよい。別個の端子が用いられる場合、中央領域Ｒ１に供給される電圧と周辺領域Ｒ２に供給される電圧とが異なっていてもよい。
【００４９】
図５Ｂは、発熱モジュール２５を含む発熱部２４の構成のその他の例を示す平面図である。図５Ｂに示すように、発熱部２４は、面方向において並ぶ複数の発熱モジュール２５を含んでいてもよい。これにより、汎用の発熱モジュール２５を用いて任意の寸法の発熱部２４を構成することが可能になる。また、図５Ａに示す例の場合と同様に、発熱部２４が複数の発熱モジュール２５を含む場合にも、中央領域Ｒ１と周辺領域Ｒ２との間での上述の電気抵抗値の調整を実施してもよい。
【００５０】
（伝熱部）
伝熱部２６は、発熱部２４上に位置する、熱伝導性を有する部材である。被照射物３０は、伝熱部２６の上に載置される。伝熱部２６は、発熱部２４からの熱を面方向において分散させる。このため、発熱部２４上に被照射物３０を直接的に載置する場合に比べて、被照射物３０が受ける熱の面方向における分布を均一化することができる。これにより、被照射物３０を均一に加熱することができる。
【００５１】
伝熱部２６は、例えば、発熱部２４と被照射物３０との間に位置する金属板を含む。金属板を構成する材料としては、アルミニウム、銅などを用いることができる。平面視における金属板の形状は、被照射物３０の形状に応じて定められるが、例えば矩形状や円形状などである。伝熱部２６は、発熱部２４の場合と同様に、面方向に並ぶ複数の金属板を含んでいてもよい。また、伝熱部２６は、発熱部２４と被照射物３０との間に位置する金属板から立設された側板などを更に含んでいてもよい。
【００５２】
伝熱部２６の金属板がアルミニウムを含む場合、金属板の厚みは、好ましくは１ｍｍ以上であり、より好ましくは２ｍｍ以上である。これにより、後述するようにケーブル２７が制御装置から分離され、発熱部２４への電力供給が停止された後にも、伝熱部２６に十分な熱量を蓄えておくことができる。また、発熱部２４の特に第１保護体２５３及び第２保護体２５４を放射線から保護することができる。また、金属板の厚みは、好ましくは５ｍｍ以下であり、より好ましくは４ｍｍ以下である。これにより、発熱部２４からの熱によって伝熱部２６の温度が上昇する速度が低くなり過ぎることを抑制することができる。
伝熱部２６の金属板が銅を含む場合、金属板の厚みは、アルミニウムを用いる場合に比べて薄くなっており、例えば１ｍｍ以上且つ４ｍｍ以下である。
【００５３】
（ケーブル及びコネクタ）
ケーブル２７及びコネクタ２８は、断熱容器２１の外部の電源と発熱部２４とを電気的に接続する部材である。ケーブル２７は、発熱部２４に接続される一端と、断熱容器２１の外部に位置する他端とを含む。ケーブル２７は、例えば電力ケーブル２７１及び熱電対２７２を含む。コネクタ２８は、ケーブル２７の他端に設けられている。コネクタ２８は、例えば、電源から発熱部２４に供給される電力を制御する制御装置に着脱可能に接続される。なお、電力ケーブル２７１用のコネクタ２８と熱電対２７２用のコネクタ２８とは、共通であってもよく、別個のものであってもよい。
【００５４】
放射線照射方法
以下、上述の放射線照射システム１０を用いて被照射物３０に放射線を照射する方法について、図６Ａ乃至図６Ｅを参照して説明する。
【００５５】
まず、加熱保温装置２０を準備する。例えば、加熱保温装置２０をステージ６０上に配置する。また、電源の制御装置５０を、ケーブル２７及びコネクタ２８を介して発熱部２４に接続する。続いて、加熱保温装置２０に被照射物３０を配置する。例えば、図６Ａに示すように、断熱容器２１の蓋部を構成する第２部分２３を開けて、伝熱部２６上に被照射物３０を配置する。その後、第２部分２３を第１部分２２に被せて断熱容器２１を密封する。
【００５６】
制御装置５０は、例えば、伝熱部２６の近傍に設置された熱電対２７２からの情報に基づいて伝熱部２６の温度を調節する温度調節器を含む。温度調整器は、電力ケーブル２７１のコネクタ２８を差し込むための差込口と、伝熱部２６の温度に応じて発熱部２４に供給する電力を調節する制御部を含む。温度調整器は、発熱部２４の断線検出機能、警報機能、漏電ブレーカ、データロガー機能などを備えていてもよい。
【００５７】
続いて、図６Ｂに示すように、ケーブル２７及びコネクタ２８を介して制御装置５０が発熱部２４に電力を供給して、被照射物３０を加熱する。発熱部２４への電力供給は、伝熱部２６の温度が目標温度に到達するまで少なくとも継続される。伝熱部２６の温度が目標温度に到達した後も、発熱部２４への電力供給を継続してもよい。このとき、伝熱部２６の温度は、典型的には４０℃以上且つ８０℃以下に、より典型的には５０℃以上且つ７０℃以下に維持される。
【００５８】
なお、発熱部２４への電力供給を、断熱容器２１の内部に被照射物３０を配置する工程よりも前に開始してもよい。
【００５９】
続いて、図６Ｃに示すように、制御装置５０をケーブル２７及びコネクタ２８から分離する。また、制御装置５０をステージ６０から運び出す。
【００６０】
続いて、図６Ｄに示すように、ステージ６０を、照射装置４０が設置された放射線照射エリアへ移動させる。その後、照射装置４０を用いて、放射線Ｅを加熱保温装置２０に向けて照射する。加熱保温装置２０の断熱容器２１の透過領域２３１を透過した放射線Ｅが、被照射物３０に照射される。
【００６１】
放射線照射エリアにおいて放射線Ｅが被照射物３０に照射される間、ステージ６０が移動し続けてもよい。この場合、被照射物３０に照射される放射線Ｅの量、例えば吸収線量は、ステージ６０の移動速度、放射線照射エリアの面積などに応じて決定される。
【００６２】
照射装置４０が生成する放射線Ｅは、「電磁波放射線」と「粒子放射線」に大別される。電磁波放射線は、ガンマ線、Ｘ線などである。粒子放射線は電子線、陽子線、アルファ線、重イオン線、中性子線などである。粒子放射線の透過率は一般に、電磁波放射線の透過率よりも低い。本実施の形態は、透過率の低い粒子放射線が用いられる場合に、特に電子線が用いられる場合に有用である。
【００６３】
好ましくは、図６Ｄに示すように、加熱保温装置２０は、ケーブル２７のうち断熱容器２１の外部に位置する部分を放射線Ｅから遮蔽する遮蔽部２９を更に備える。遮蔽部２９は、例えば、ケーブル２７を覆うように断熱容器２１の外面に設けられた金属製の部材である。遮蔽部２９を設けることにより、ケーブル２７が放射線Ｅによって劣化してしまうことを抑制することができる。
【００６４】
続いて、ステージ６０を放射線照射エリアの外へ移動させる。その後、図６Ｅに示すように、蓋部である第２部分２３を開いて被照射物３０を断熱容器２１から取り出す。このようにして、放射線Ｅが照射された被照射物３０を得ることができる。
【００６５】
本実施の形態によれば、加熱保温装置２０が、放射線照射の用途に適するように構成されている。例えば、加熱保温装置２０の断熱容器２１は、樹脂又はガラスウールを含む透過領域２３１を有し、且つ断熱性を有する。このため、放射線Ｅが照射される被照射物３０の温度を適切に調整することができる。これにより、放射線照射を利用したグラフト重合や高分子架橋などを適切に進行させることができる。
【００６６】
また、加熱保温装置２０の発熱部２４には、電源の制御装置５０に着脱可能に接続されるコネクタ２８及びケーブル２７を介して電力が供給される。このため、伝熱部２６の温度が目標温度に到達した後、コネクタ２８及びケーブル２７を制御装置から分離することにより、制御装置５０が放射線Ｅによって劣化することを抑制することができる。また、加熱保温装置２０の断熱容器２１が断熱性を有するので、制御装置５０から発熱部２４への電力供給が遮断された後も、加熱保温装置２０の内部に配置された被照射物３０の温度をある程度維持することができる。
【００６７】
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、必要に応じて図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述した実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
【００６８】
（第１の変形例）
上述の実施の形態においては、ケーブル２７が第１部分２２の溝２２１に配置される例を示した。しかしながら、断熱容器２１の密封性が阻害されることを防ぐためのケーブル２７の配置の例は、溝には限られない。例えば図７に示すように、断熱容器２１の第１部分２２及び発熱部２４に、ケーブル２７の一部、例えば熱電対２７２が貫通可能な孔２２ｈ及び孔２４ｈが形成されていてもよい。
【実施例】
【００６９】
次に、本開示の形態を実施例により更に具体的に説明するが、本開示の形態はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【００７０】
（実施例１）
加熱保温装置２０の断熱特性に関する評価を行った。具体的には、まず、発熱部２４としてフィルムヒーターを準備し、伝熱部２６としてアルミ板を準備した。フィルムヒーターの面積は２９７ｍｍ×４２０ｍｍであり、電気抵抗値は１３９Ωであった。また、アルミ板の面積は３５０ｍｍ×４５０ｍｍであり、厚みは３ｍｍであった。続いて、フィルムヒーターをアルミ板に両面テープで貼り付けた。
【００７１】
続いて、フィルムヒーターが貼り付けられたアルミ板を、発泡ポリスチレン製の断熱容器２１に収容した。断熱容器２１の外寸は４１０ｍｍ×５１０ｍｍ×７０ｍｍであり、断熱容器２１を構成する発泡ポリスチレンの厚みは３０ｍｍであった。続いて、水を薄く張ったステンレス容器を準備し、ステンレス容器をアルミ板上に配置した。ステンレス容器の外寸は１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３０ｍｍであった。また、ステンレス容器の内側の中央部分に熱電対を設置した。この場合、熱電対の温度には、ステンレス容器に収容された水の温度が反映される。
【００７２】
続いて、フィルムヒーターに１０分間にわたって１００Ｖの交流電圧を印加し、その後、５０分間にわたって、フィルムヒーターへの電力供給を停止した。また、交流電圧を印加している間、及び電力供給を停止している間の、ステンレス容器に収容された水の温度を測定した。結果、図８に示すように、水の温度は、交流電圧を印加している間に６２℃まで上昇した。また、電力供給を停止した後も、２５分間にわたって、水の温度が５０℃以上の状態が維持された。
【００７３】
（比較例１）
フィルムヒーター、アルミ板及びステンレス容器を断熱容器２１に収容しなかった点を除いて、実施例１の場合と同様にして、ステンレス容器に収容された水の温度を測定した。結果、図８に示すように、水の温度は、交流電圧を印加している間に４０℃までしか上昇しなかった。また、電力供給を停止した後の水の温度の低下速度が、実施例１の場合に比べて高かった。
【００７４】
（実施例２）
伝熱部２６を構成するアルミ板の温度と、ステンレス容器に収容された水の温度との関係について評価した。具体的には、実施例１の場合と同様に、発熱部２４としてのフィルムヒーター、伝熱部２６としてのアルミ板、及び水が張られたステンレス容器を準備した。また、アルミ板の温度を調整するための温度調節器を、ケーブルを介して発熱部２４に接続した。その後、アルミ板の温度が目標温度である６５℃になるよう、温度調節器を用いて３５分間にわたってフィルムヒーターに電力を供給した。電源としては１００Ｖの交流電源を用いた。その後、２５分間にわたって、フィルムヒーターへの電力供給を停止した。また、交流電圧を印加している間、及び電力供給を停止している間の、ステンレス容器に収容された水の温度及びアルミ板の温度を測定した。結果、図９に示すように、水の温度は、交流電圧を印加している間に５２．４℃まで上昇した。また、電力供給を停止した後も、２５分間にわたって、水の温度が５２℃以上の状態が維持された。
【００７５】
（実施例３）
アルミ板の温度分布について評価した。具体的には、まず、発熱部２４として４枚のフィルムヒーターを準備し、伝熱部２６としてアルミ板を準備した。１枚のフィルムヒーターの面積は４５０ｍｍ×７００ｍｍであり、電気抵抗値は２１０Ωであった。フィルムヒーターの単位面積当たりにおける発熱体の電気抵抗値は、位置に依らず均一である。また、アルミ板の面積は９３０ｍｍ×１４３０ｍｍであり、厚みは３ｍｍであった。続いて、４枚のフィルムヒーターをアルミ板にそれぞれ両面テープで貼り付けた。
【００７６】
続いて、フィルムヒーターが貼り付けられたアルミ板を、発泡ポリスチレン製の断熱容器２１に収容した。断熱容器２１の外寸は１０００ｍｍ×１５００ｍｍ×７０ｍｍであり、断熱容器２１を構成する発泡ポリスチレンの厚みは３０ｍｍであった。続いて、４枚のフィルムヒーターの各々に、２００Ｖの交流電圧を並列に接続し、１０分間にわたって電力を供給した。その後、アルミ板の温度を測定した。温度の測定には、アルミ板の左端から５０ｍｍ、２４０ｍｍ、４３０ｍｍ、６２０ｍｍ、８１０ｍｍ、１０００ｍｍ、１１９０ｍｍ、１３８０ｍｍの計８箇所に設置された熱伝対を用いた。結果、図１０に示すように、アルミ板の端部と中央部との温度差は最大で３．３℃であった。
【００７７】
（実施例４）
４枚のフィルムヒーターを、アルミ板の端部における単位面積当たりの電気抵抗値がアルミ板の中央部における単位面積当たりの電気抵抗値よりも１０％高くなるよう構成したこと以外は、実施例３の場合と同様にして、アルミ板の温度分布について評価した。結果、図１０に示すように、アルミ板の端部と中央部との温度差は最大で０．７℃であった。
【００７８】
（実施例５）
放射線照射システム１０を使用してＰＥＴフィルム表面のアクリル酸モノマーに放射線を照射し、クラフト重合を進行させた。具体的には、まず、実施例１と同様の断熱容器２１、発熱部２４及び伝熱部２６を備える加熱保温装置２０を準備し、加熱保温装置２０をステージ６０上に配置した。また、温度調節器を発熱部２４に接続した。
【００７９】
続いて、５０体積％のアクリル酸水溶液を薄く張ったステンレス容器を準備し、ステンレス容器をアルミ板上に配置した。ステンレス容器の外寸は１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×３０ｍｍであった。また、アクリル酸水溶液には、１００ｍｍ×１００ｍｍの面積及び０．５ｍｍの厚みを有するＰＥＴフィルムを浸漬させておいた。
【００８０】
続いて、アルミ板の温度が目標温度である６０℃になるよう、温度調節器を用いて３０分間にわたってフィルムヒーターに電力を供給した。電源としては１００Ｖの交流電源を用いた。その後、温度調節器からフィルムヒーターを分離し、その後、直ちに、ステージ６０を放射線照射エリアへ移動させた。そして、５０ｋＧｙの電子線を加熱保温装置２０内のＰＥＴフィルムに照射した。このときのアクリル酸水溶液の推定温度は、５５℃〜５８℃である。
【００８１】
続いて、ステージ６０を放射線照射エリアの外へ移動させて、加熱保温装置２０からＰＥＴフィルムを取り出した。その後、ＰＥＴフィルムを純水で洗浄する洗浄処理、及びエアブローで乾燥させる乾燥処理を実施した後、ＰＥＴフィルムの水接触角を測定した。結果、水接触角は９３°±５°であった。アクリル酸水溶液に浸漬させる前のＰＥＴフィルムにおける水接触角は３１°±２°であったので、クラフト重合が適切に進行したと言える。
【００８２】
同様の電子線照射工程を１０回以上繰り返したが、加熱保温装置２０の断熱容器２１及び発熱部２４に劣化は見られなかった。
【符号の説明】
【００８３】
１０  放射線照射システム
２０  加熱保温装置
２１  断熱容器
２２  第１部分
２２１  溝
２３  第２部分
２３１  透過領域
２４  発熱部
２４１  中央領域
２４２  周辺領域
２５  発熱モジュール
２５１  発熱体
２５２  端子
２５３  第１保護体
２５４  第２保護体
２６  伝熱部
２７  ケーブル
２７１  電力ケーブル
２７２  熱電対
２８  コネクタ
２９  遮蔽部
３０  被照射物
４０  照射装置
５０  制御装置
６０  ステージ
Ｅ  放射線
【図１】
2018168254.tif 000003
【図２】
2018168254.tif 000004
【図３】
2018168254.tif 000005
【図４】
2018168254.tif 000006
【図５Ａ】
2018168254.tif 000007
【図５Ｂ】
2018168254.tif 000008
【図６Ａ】
2018168254.tif 000009
【図６Ｂ】
2018168254.tif 000010
【図６Ｃ】
2018168254.tif 000011
【図６Ｄ】
2018168254.tif 000012
【図６Ｅ】
2018168254.tif 000013
【図７】
2018168254.tif 000014
【図８】
2018168254.tif 000015
【図９】
2018168254.tif 000016
【図１０】
2018168254.tif 000017