(57)【要約】【課題】電子線遮蔽構造の小規模化、メンテナンス作業環境の改善、及び配置設計の自由度の改善等を低コストで実現させる低エネルギ型電子線照射装置を提供することを課題とする。【解決手段】低エネルギ型電子線照射装置１には、電子線発生部３４から発生する電子線Ｅを遮蔽する電子線遮蔽部材４１が電子線発生部３４を内部に囲んで設けられている。また、内部に電極棒４３が設けられた連結管３３は、電子線遮蔽部材４１を貫通して電子線発生部３４と電源部３２とを接続する。連結管３３の内部には、電極棒４３が内部を貫通する電極部材サポート４５が設けられ、内部で電極棒４３を支持するとともに、外周部で連結管３３に支持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線発生部と、
この電子線発生部を内部に囲み、前記電子線発生部から発生する電子線を遮蔽する電子線遮蔽部材と、
前記電子線発生部に、一端が接続され、他端が前記電子線遮蔽部材を貫通して、前記電子線遮蔽部材の外部に延びる電極部材と、
前記電子線遮蔽部材の外部に設けられるとともに、前記電極部材の他端が接続され、前記電極部材を介して前記電子線発生部に直接電力を供給する電源部と、
を備えた低エネルギ型電子線照射装置。
【請求項２】
前記電源部と前記電子線発生部との間に配置され、前記電極部材が内部を貫通する連結管と、
前記連結管の内部に設けられ、前記電極部材が内部を貫通する電極部材サポートとを備え、
前記電極部材サポートは、内部で前記電極部材を支持するとともに、外周部で前記連結管に支持される請求項１に記載の低エネルギ型電子線照射装置。
【請求項３】
前記電極部材サポートは、前記連結管の長手方向に遊動可能に複数設けられる請求項２に記載の低エネルギ型電子線照射装置。
【請求項４】
前記電極部材サポートは、
前記連結管の内周面と嵌合する大径部、およびこの大径部の両端にそれぞれ設けられ前記大径部より小径で前記電極部材に沿って延びる小径部とを有する中空外筒と、
絶縁性材料からなり、前記電極部材を支持するとともに、前記中空外筒の内周面に固定される内部絶縁部材とを備え、
前記中空外筒の前記小径部の径方向において、前記小径部と、前記連結管および前記電極部材との間に、それぞれ空間が形成される請求項２または３に記載の低エネルギ型電子線照射装置。
【請求項５】
前記電子線発生部は、電子線を発生するフィラメントを備え、
前記電源部は、前記フィラメントの長手方向である縦軸中心延長線上以外に、配置される請求項１〜４のいずれか一項に記載の低エネルギ型電子線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は低エネルギ型電子線照射装置に関し、とくに、印刷インクの乾燥処理、高分子樹脂の表面硬化処理、建材の表面加工処理、食品容器表面の殺菌処理等に使用される低エネルギ型電子線照射装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線が物質表面に照射されると、被照射物質は重合反応、架橋反応、細胞の活性化（破壊）等を引き起こす。この作用を利用して、印刷インクの乾燥処理、高分子樹脂の表面硬化処理、建材の表面加工処理、食品容器表面の殺菌処理等が行われる。低エネルギ型電子線照射装置は、このような処理に使用される電子線を発生する装置であり、装置内の真空部で加速された低エネルギの電子線は出射窓を介して大気中の被照射物質の表面に照射される。
【０００３】
図７は、従来の低エネルギ型電子線照射装置１の概念図である。低エネルギ型電子線照射装置１は、主に、電源タンク部２と、連結管部３と、電子線発生部４とで構成される。
電源タンク部２には外部から電力が供給される高電圧用電源が内部に装備されている。この電源タンク部２に、連結管部３の一端が連結されている。連結管部３にはメンテナンス用開口部５が設けられている。また、連結管部３の内部には、電極棒１３が設けられ、一端が高電圧用電源に接続されている。
電子線発生部４には、真空容器６の内部に保護管７に保護されたフィラメント８が設けられている。フィラメント８には、電極棒１３の他端が電極棒９を介して接続され、電源タンク部２から電力が供給され、フィラメント８から電子線Ｅが放出され、出射窓（アノード）１０を介して大気中に出射される。大気中に出射された電子線Ｅは被照射物１１に照射され、被照射物１１の表面処理が行われる。
電源タンク部２から電極棒１３を介してフィラメント８に電力が供給される際、電源タンク部２、連結管部３及び真空容器６の内部に発生する、電極棒１３からの放電を抑止するため、これらの内部には加圧された耐絶縁性を有する六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスＧが充填されている。
上述のような従来の低エネルギ型電子線照射装置１では、出射窓１０や電子線発生部４内の金属に電子線が当たるとＸ線（加速電圧が高いほど大きい）が発生する。このＸ線の直射成分や反射成分を人体が受けると、人体に悪影響を及ぼすため、出射窓１０周辺部を除き、電源タンク部２、連結管部３及び電子線発生部４の周囲を重金属（例えば鉛板）で被覆する電子線遮蔽部材１２が設置されている。
【０００４】
また、図８は、非特許文献１に記載された従来の低エネルギ型電子線照射装置であり、電源タンク部の一部を分離して設置した加速電源タンク部別置型電子線照射装置の概念図である。
加速電源タンク部別置型電子線照射装置２０は、主に、加速電源タンク部２１、フィラメント・グリッド用電源タンク部２２、これに隣接して装着された電子線発生部２３および制御ユニット２４を備えている。
電子線発生部２３には、電子線を発生させるフィラメント２５と電子線放出の制御を行うためのグリッド２６が設けられている。
加速電源タンク部２１には、電子線発生部２３内のフィラメント２５及びグリッド２６に必要な高電位に対応した電力を、フィラメント・グリッド用電源タンク部２２に供給するための加速電源が格納されている。加速電源タンク部２１は、フィラメント・グリッド用電源タンク部２２と可撓性高圧ケーブル２９で接続されて、別場所に設けられている。
制御ユニット２４は、加速電源タンク部２１とフィラメント・グリッド用電源タンク部２２と、それぞれ制御ケーブル２８ａ，２８ｂによって接続されている。この装置において、フィラメント２５から放出される電子線を遮断する電子線遮断部材２７は、フィラメント・グリッド用電源タンク部２２および電子線発生部２３を覆い、さらに、各制御ケーブル２８ａ，２８ｂの一部を覆うように設置されている。
【０００５】
【非特許文献１】電子線照射装置ＥＢ滅菌、岩崎電気株式会社カタログ２０００年、ｐ５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図７に示す低エネルギ型電子線照射装置１において、電子線遮蔽部材１２が、電源タンク部２、連結管部３及び電子線発生部４、すなわち電子線照射装置１全体を重金属の電子線遮断部材で被覆することから、大掛かりの電子線遮蔽構造となり、全体重量が重く、かつコストの高い装置となっている。また、電源タンク部２のメンテナンス作業を行う場合、電源タンク部２が電子線発生部４に近接して配置されているため、並びに、電源タンク部２が電子線遮蔽部材１２に覆われているため、メンテナンスの作業環境や作業能率が悪くなる。さらに、電源タンク部２と電子線発生部４とが、例えば同一区画内に、近接して配置されるため、占有面積の大きい電源タンク部２の影響で、配置場所について制約を受け、配置設計が容易でないという問題点がある。
【０００７】
一方、図８に示す加速電源タンク部別置型電子線照射装置２０においては、電源タンク部の一部を分離して配置したため、すなわち、加速電源タンク部２１をフィラメント・グリッド用電源タンク部２２と可撓性高圧ケーブル２９で接続して、別場所へ配置するようにしたため、電子線遮蔽部材２７で覆う範囲が少なくなり、電源一体型に比べ比較的小規模な電子線遮蔽構造のものでよいという利点はある。
しかしながら、フィラメント・グリッド用電源タンク部２２は、電子線発生部２３のフィラメント２５およびグリッド２６に大電流を流す必要があり、高圧ケーブルでは対応困難なため、フィラメント・グリッド用電源タンク部２２を電子線発生部２３の近くに置く必要がある。そのため、電子線発生部２３だけでなく、フィラメント・グリッド用電源タンク部２２も、電子線遮蔽部材で覆う必要があり、依然として、大掛かりの電子線遮蔽構造となってしまう。
また、加速電源タンク部２１の電源とフィラメント・グリッド用電源タンク部２２の電源と、２ヶ所の電源を設置する必要があるので、コストの高い装置になってしまう。さらに、制御ユニット２４は、加速電源タンク部２１とフィラメント・グリッド用電源タンク部２２とにそれぞれ制御ケーブル２８ａ、２８ｂを介して接続されているため、２つの制御ケーブルが必要となり、コストがさらに割高となる。
【０００８】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、電子線遮蔽構造の小規模化、メンテナンス作業環境の改善、及び配置設計の自由度の改善等を低コストで実現させる低エネルギ型電子線照射装置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】
【０００９】
この発明に係る低エネルギ型電子線照射装置は、電子線発生部と、この電子線発生部を内部に囲み、電子線発生部から発生する電子線を遮蔽する電子線遮蔽部材と、電子線発生部に一端が接続され他端が電子線遮蔽部材を貫通して、電子線遮蔽部材の外部に延びる電極部材と、電子線遮蔽部材の外部に設けられるとともに電極部材の他端が接続され前記電極部材を介して前記電子線発生部に直接電力を供給する電源部とを備えることを特徴とするものである。
電源部と電子線発生部との間に配置され、電極部材が内部を貫通する連結管と、連結管の内部に設けられ、電極部材が内部を貫通する電極部材サポートとを備え、電極部材サポートは、内部で電極部材を支持するとともに、外周部で連結管に支持されるように構成することができる。
電極部材サポートは、連結管の長手方向に遊動可能に複数設けられてもよい。
電極部材サポートは、連結管の内周面と嵌合する大径部、およびこの大径部の両端にそれぞれ設けられ大径部より小径で電極部材に沿って延びる小径部とを有する中空外筒と、絶縁性材料からなり、電極部材を支持するとともに中空外筒の内周面に固定される内部絶縁部材とを備え、中空外筒の小径部の径方向において、小径部と、連結管および電極部材との間に、それぞれ空間が形成されるように構成することができる。
電子線発生部は、電子線を発生するフィラメントを備え、電源部は、フィラメントの長手方向である縦軸中心延長線上以外に配置されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る低エネルギ型電子線照射装置よれば、電子線発生部に直接電力を供給する電源部を電子線遮蔽部材に内包された電子線発生部から分離し、電源部全体を電子線遮蔽部材の外部に配置し、電子線遮蔽構造の外部から電子線発生部に直接電力を供給するようにしたので、電子線遮蔽構造の小規模化、メンテナンス作業環境の改善、及び配置設計の自由度の改善等を低コストで実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る低エネルギ型電子線照射装置の概念図である。
この実施の形態に係る低エネルギ型電子線照射装置３１は電源タンク部３２と、連結管部３３と、電子線発生部３４とを備えている。
電源タンク部３２は、電源部を構成し、図示しないが、電子線発生部３４に電力を供給するための加速電源およびフィラメント・グリッド用電源を内部に備えている。
【００１２】
この電源タンク部３２に一端が連結される連結管部３３は、長尺連結管３３ａと、この長尺連結管３３ａの他端に一端が連結される短尺連結管３３ｂとを有する。短尺連結管３３ｂは、他端で電子線発生部３４に連結される。また、短尺連結管３３ｂにはメンテナンス用開口部３５が片側に１個または両側にそれぞれ一個ずつ２個設けられている。
電子線発生部３４には、真空容器３６の内の保護管３７に保護されたフィラメント３８が設けられている。フィラメント３８には、電極棒３９が接続され、保護管３７の端部まで導出されている。また、真空容器３６の外周部には、フィラメント３８で発生した電子線Ｅを大気に放出するための出射窓（アノード）４０が設けられている。
【００１３】
電子線発生部３４の周囲には、電子線発生部３４から発生する電子線を遮蔽し、電子線発生部３４を内部に囲む電子線遮蔽部材４１が設けられている。さらに、電子線発生部３４、短尺連結管３３ｂ、および長尺連結管３３ａのうち電子線遮蔽部材４１の内部にある部分の周囲は電子線遮蔽部材４２が覆われている。
長尺連結管３３ａおよび短尺連結管３３ｂの内部には、電極部材としての電極棒４３が例えば３本設けられ、一端が電源タンク部３２の電源端子部４４に接続され、他端が電子線発生部３４のフィラメント３８の端部で電極棒３９に電気的に接続されている。
【００１４】
電極棒４３は長尺連結管３３ａ内に設けられた電極部材サポート４５によって支持されている。電極部材サポート４５は、長尺連結管３３ａの長手方向に間隔をあけて複数配置されている。また、電極棒４３が貫通している長尺連結管３３ａおよび短尺連結管３３ｂの内部には、耐絶縁性を有し、電極棒４３からの放電を抑制する六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスＧが充填されている。なお、電子線発生部３４の内部にも六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスＧが充填されている。
【００１５】
次に、電極部材サポート４５周辺の構造を図２〜４を用いて説明する。
図２は、長尺連結管３３ａの電極部材サポート４５が設置されている部分（図１中の囲い部分Ａ）の拡大図である。電極部材サポート４５は、樹脂製の中空外筒４６と、その内周面に一体として形成されたセラミック製の内部碍子４７とから構成される。
中空外筒４６は、図２〜４に示されるように、細長の中空円筒状の部材で、外周面は、段付き形状に形成され、中央には径の大きい大径部４６ａが設けられ、その両端には、大径部４６ａより小径で電極部材に沿って延びる小径部４６ｂが設けられている。大径部４６ａの外径は、長尺連結管３３ａの内周の径よりもわずかに小さく構成され、中空外筒４６が長尺連結管３３ａに嵌合するように構成されている。
【００１６】
内部碍子４７は、図２〜４に示されるように、円筒状であり、軸方向に３本の貫通穴４７ａが形成され、電極棒４３がそれぞれ挿入されている。貫通穴４７ａは電極棒４３の径よりわずかに大きく形成され、内部碍子４７は中空外筒４６と一体となって、電極棒４３上を長手方向に遊動可能である。このように、内部碍子４７は、絶縁性材料からなり、電極棒４３を支持するとともに、中空外筒４６の内周面に固定される内部絶縁部材を構成する。
このように中空外筒４６と内部碍子４７とが一体となった電極部材サポート４５は、中空外筒４６の小径部４６ｂの径方向において、小径部４６ｂの外周面と、長尺連結管３３ａの内周面との間に空間Ｓ１が形成されている。また、小径部４６ｂの内周面と、電極棒４３の外周面との間に空間Ｓ２が形成されている。これらの空間Ｓ１、Ｓ２により、電極棒４３の外周面から長尺連結管３３ａの内周面に至るまでの沿面距離Ｌが大きくとれるように構成され、長尺連結管３３ａに対する電極棒４３の絶縁性を高めている。
【００１７】
次に、この実施の形態に係る低エネルギ型電子線照射装置の動作について説明する。
電源タンク部３２内に設置された加速電源によって、併設するフィラメント・グリッド用電源を高電位にする。フィラメント・グリッド用電源から、電極棒４３を介してフィラメント３８に直接大電流を供給する。フィラメント３８から電子線Ｅが発生し、出射窓４０を介して大気中の被照射物４８に出射される。
この際、フィラメント３８からは出射窓４０以外の方向にも電子線Ｅが放出されるが、電子線発生部３４及び短尺連結管３３ｂを覆っている電子線遮蔽部材４１、４２によって抑止される。また、フィラメント３８から電極棒４３の長手方向に放出された電子線Ｅは、長尺連結管３３ａ内に設置されている電極部材サポート４５によって抑止される。
【００１８】
また、電極棒４３には大電流が流れるため、電極棒４３から長尺連結管３３ａに放電する可能性があるが、電極部材サポート４５は電極棒４３から長尺連結管３３ａまでの沿面距離Ｌを大きくしてあるので、放電を抑止することができる。さらに、中空外筒４６の小径部４６ｂと、長尺連結管３３ａおよび電極棒４３との間にそれぞれ形成された空間Ｓ１、Ｓ２に充填された六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスとの相乗効果によりさらに放電が抑止される。
【００１９】
このように、フィラメント・グリッド用電源が加速電源に併設された電源タンク部３２を、電子線発生部３４と分離して、電子線遮蔽部材４１の外部に設けたので、電子線遮蔽構造を小規模化でき、コストを低減できる。すなわち、電子線を発生させるために大電流を供給するフィラメント・グリッド用電源および加速電源といった電力を供給する設備を、電子線遮蔽部材４１で囲まれる内部には設けず、電子線遮蔽部材４１の外部に設け、これらから電子線発生部３４に大電流を直接供給するようにしたので、大きな電子線遮蔽構造が不要となる。また、電源タンク部３２が電子線発生部３４に近接していないために、電源タンク部３２のメンテナンス作業も容易になる。
【００２０】
さらに、従来の加速電源タンク部別置型電子線照射装置と比較し、制御ユニットと、フィラメント・グリッド用電源および加速電源をそれぞれ接続する制御ケーブル一つ設ければよく、２本の制御ケーブルを必要とすることもない。また、電源タンク部３２と電子線発生部３４を離して配置できることから、電子線発生部３４の周辺設計を行うにあたり、占有面積の大きい電源タンク部３２の影響がなくなり、電子線発生部３４の周辺の配置設計が容易となる。
【００２１】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る低エネルギ型電子線照射装置を図５及び図６に基づいて説明する。
この低エネルギ型電子線照射装置５１の構成は、実施の形態１の低エネルギ型電子線照射装置３１に対して、電源タンク部と電子線発生部との配置関係を変更したものである。なお、図５及び図６において、図１〜図４の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
電源タンク部３２は、電子線発生部３４に対する配置関係において、図６の平面断面図に端的に示されるように、電子線発生部３４のフィラメント３８の長手方向、すなわち縦軸中心延長線Ｍに対して、オフセットして配置される。
このため、電源タンク部３２に接続される長尺連結管５２は、直線状に形成された直管部５２ａと、一端が直管部５２ａに接続され途中で９０°曲げられて、他端が短尺連結管５３に接続される曲り管部５２ｂとから構成される。
【００２２】
また、長尺連結管５２および短尺連結管５３の内部には、電極棒５４が長尺連結管５２および短尺連結管５３の形状に沿って配置されている。さらに、長尺連結管５２の内部には、電極部材サポート５５が適当な間隔をあけて複数設置されている。短尺連結管５３は、箱形形状でその一面から管台５６が延出し、管台５６が曲り管部５２ｂに接続されている。また、短尺連結管５３の管台５６と対向する面には、メンテナンス用開口部５７が設けられている。さらに、フィラメント３８に対向する、短尺連結管５３の側面には、電子線遮蔽部材４２を備えた蓋５８が装着され、フィラメント３８から短尺連結管５３側に直線的に放射される放射線を遮蔽している。
【００２３】
このように、長尺連結管５２を曲げ、フィラメント３８と、電源タンク部３２を繋ぐ電極棒５４を直線的に結ぶことなくオフセットさせ、フィラメント３８の長手方向である縦軸中心延長線Ｍが、電源タンク部３２における電極棒５５の端部との接続部である電源端子部４４と一致しないように配置したので、フィラメント３８から直線的に放射される放射線の影響を回避することができる。このため、実施の形態１に比べて、電源タンク部３２においてさらに高い加速電圧を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る低エネルギ型電子線照射装置を示す構成図である。
【図２】図１の部分Ａの拡大断面図である。
【図３】図２のIII- III線に沿った断面図である。
【図４】図２のIV- IV線に沿った断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る低エネルギ型電子線照射装置の構成を示す側面図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る低エネルギ型電子線照射装置の構成を示す平面図である。
【図７】従来の低エネルギ型電子線照射装置を概略的に示す構成図である。
【図８】従来の加速電源タンク部別置型電子線照射装置を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
【００２５】
３１，５１  低エネルギ型電子線照射装置、３２  電源タンク部（電源部）、３３  連結管部、３４  電子線発生部、３８  フィラメント、４１  電子線遮蔽部材、４３，５４電極棒（電極部材）、４５，５５  電極部材サポート、４６  中空外筒、４６ａ  大径部、４６ｂ  小径部、４７  内部碍子（内部絶縁部材）、Ｅ  電子線、Ｓ１  中空外筒小径部の外周面と連結管内周面との間に形成された空間、Ｓ２  中空外筒小径部の内周面と電極棒の外周面との間に形成された空間、Ｍ  縦軸中心延長線。
【図１】
2005195402.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005195402.tif 000008
【図７】
2005195402.tif 000009
【図８】
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