(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部に電子ビームを走査状態にて放出する電子ビーム放出窓を備え、該電子ビーム放出窓には、内部の真空を保持するために一次金属製窓箔が張られている電子ビーム照射装置と、
電子ビームの照射を受けるガスを受け入れる電子ビーム反応器であって、その側壁に、電子ビーム照射装置からの電子ビームを受け入れる電子ビーム受入窓が形成されている電子ビーム反応器と、
前記金属製窓箔に冷却風を吹き付ける吹付け口を備える冷却風ノズルアセンブリと、
電子ビーム照射装置の前記端部周囲と、電子ビーム反応器の前記側壁における前記電子ビーム受入窓の周縁部分との間に接続され、前記冷却風が同端部と側壁との間から外部へ漏洩するのを防止する可撓性筒状密封部材と、
を有する電子ビーム照射反応装置。
【請求項２】
前記冷却風ノズルアセンブリが、前記電子ビーム照射装置の前記端部に設けられており、前記可撓性筒状密封部材が、前記冷却風ノズルアセンブリの外周部と、前記側壁の前記電子ビーム受入窓の周縁部分との間に接続されている請求項１に記載の電子ビーム照射反応装置。
【請求項３】
前記電子ビーム受入窓が、前記電子ビームが通るビーム通過路の周縁を画定するよりも大きなサイズとされ、前記冷却風ノズルアセンブリの全体形状が電子ビームを通すビーム通過路を囲むように環状に形成され、該冷却風ノズルアセンブリが前記電子ビーム受入窓をほぼ塞ぐような位置に設定されている請求項２に記載の電子ビーム照射反応装置。
【請求項４】
前記電子ビーム反応器内での電子ビームの照射の際に生じる後方散乱電子が、前記可撓性筒状密封部材に当たるのを防止するための保護部材が設けられている請求項３に記載の電子ビーム照射反応装置。
【請求項５】
前記一次金属製窓箔は、取り外し可能に設定された押さえ板によって、電子ビーム放出窓の周縁に密封固定されており、前記冷却風ノズルアセンブリは、前記押さえ板との間に冷却風吹付け口を形成するように設定された取り外し可能な部分を有し、前記金属製窓箔は、該部分を取り外し、前記押さえ板を取り外すことにより、取替え可能とされている請求項４に記載の電子ビーム照射反応装置。
【請求項６】
前記冷却風ノズルアセンブリが吹付ける冷却風に、該冷却風の湿度が前記一次金属製窓箔の前記ガスに接する表面に付着される同ガス中の微粉体の臨界湿度以上となるようにな水分を供給する手段を有する請求項１乃至５のいずれかに記載の電子ビーム照射反応装置。
【請求項７】
前記冷却風ノズルアセンブリが吹付ける冷却風に水滴を含ませるための手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電子ビーム照射反応装置。
【請求項８】
前記冷却風ノズルアセンブリが、前記電子ビーム反応器側の端面に前記ビーム通過路を横断するように張られた二次金属製窓箔と、冷却風を前記一次及び二次金属製窓箔に吹付ける吹付け口と、吹付けられた冷却風を外部に排出する排出口とを有する請求項３に記載の電子ビーム照射反応装置。
【請求項９】
前記冷却風ノズルアセンブリが、前記電子ビーム反応器側の端面に、前記走査路を横断するように張られた二次金属製窓箔と、冷却風を前記一次及び二次金属製７窓箔にそれぞれ吹付ける第１及び第２の吹付け口と、それぞれ外部から冷却風を受け入れて前記第１及び第２の吹付け口に供給する第１及び第２の受入口と、それぞれ第１及び第２の吹付け口から一次及び二次金属製窓箔に吹付けられた冷却風を外部に排出する第１及び第２の排出口とを有する請求項３に記載の電子ビーム照射反応装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、電子ビームを所要の対象物に照射し、その物性に変化を与えるための電子ビーム照射反応装置に関するものである。
背景技術
電子ビーム照射反応装置は、通常、電子加速器を構成する加速管部の内部の一端に設けられたフィラメントで熱電子を発生させ、加速管部により加速することにより電子ビームを形成し、これを加速管部に接続された走査管を通して照射対象物に照射するようになっている。電子ビームを放出する走査管端部にある電子ビーム放出窓は、真空とされている走査管内部と外部とを遮断するために、金属製窓箔が取り付けられている。電子ビームが、この金属製窓箔を透過する際に、そのエネルギーの一部が熱エネルギーに転換されて、当該金属製窓箔を加熱する。このため、金属製窓箔に、冷却風を吹き付けて、劣化しない程度の温度まで冷却される。金属製窓箔としては、チタン又はチタン合金製で数〜数１０μｍの箔が使われることが多く、その場合の冷却状態の温度は２００〜４００℃である。
電子ビーム照射反応装置として代表的なものには、このような電子ビームを、硫黄酸化物や窒素酸化物を含むボイラからの燃焼排ガスや、揮発性有機化合物を含有する塗装ブースからの排ガスなどのガスに照射することによって、それに含まれる窒素酸化物や硫黄酸化物などの有害物質を除去するようにした電子ビームガス処理装置がある。このガス処理装置においては、電子ビーム照射装置を、その走査管の電子ビーム放出窓が、排ガスを通す電子ビーム反応器（通常は、排ガスダクトの一部）の側壁に設けられた電子ビーム受入窓に整合するようにして設定し、電子ビームを、この整合された電子ビーム放出窓及び受入窓を介して、当該反応器の内部を通されるガスに照射する。
図１は従来の電子ビームガス処理装置の一例、特に、同ガス処理装置の走査管１２の端部周辺を示している（類似の装置は特開昭５１−９６９９８の第１図、特開昭５２−３７５５３の第２図、特開昭５２−１４９５９６の第１図、特開昭５３−７５１６３の第１図及び第２図、実開昭５５−１０７２２８の第１図、実開昭６３−１６８８９９の第１図及び第４図、実開昭６３−１６８９００の第１図及び第７図、及び特開平８−１６６４９８の図５に開示されている）。
走査管１２は、その電子ビーム放出窓１３を有する端部の外周部にフランジ３６が形成されており、このフランジ３６と押さえ板１６とにより、当該走査管１２内部の真空を維持するための金属製窓箔１４が挟持固定されている。
一方、電子ビームの照射を受ける被照射ガスが流れる電子ビーム反応器（ボイラからの排ガス処理等においては、排ガスダクト）１８の側壁には、電子ビームを受け入れるための電子ビーム受入窓１５が設けられ、その電子ビーム受入窓を気密に閉止するように、（二次）金属製窓箔３４が、押さえ板５３，５６によって取り付けられている。
電子ビームは、これら金属製窓箔１４，３４を通して電子ビーム反応器内に照射されるが、前述の通り、金属製窓箔は電子ビームのエネルギーを吸収し加熱されるので、その強度が劣化しない程度の温度まで冷却する必要がある。そこで、この装置では、金属製窓箔１４、３４の間の空間において、各金属製窓箔に冷却気体を吹き付ける送風スリット（または吹付け口）５２，５８を有する冷却風ノズル部材５１，５７を備える冷却風ノズルアセンブリを設けている。
しかし、この場合、金属製窓箔１４、３４に吹き付けた冷却気体が周囲に放散されるようになっているために、次のような問題が生じる。すなわち、冷却気体は電子ビームの通過領域を通る際、電子ビームの照射を受け、その冷却気体が空気である場合は、電子ビーム照射によって、人体に有害で、また金属等の材料も腐食するオゾン及び窒素酸化物が生成される。冷却気体として窒素等の不活性ガスを用いた場合は、冷却気体中のオゾン及び窒素酸化物の生成は防止できるが、不活性ガスは使い捨てとなるため非常に不経済である。
図２は、従来の他の電子ビームガス処理装置の一例を示している（類似の装置は、特開平８−１６６４９７の図３及び図５、及び特開平９−１７１０９８の図５に開示されている）。この図２の装置は、冷却風ノズルアセンブリ以外の部分については、図１の装置と構成が同様であり、同一構成エレメントには同一符号を用い、その説明は省略する。
この装置では、上記課題のために、冷却風ノズルアセンブリは、一次金属製窓箔１４用の冷却風ノズル部材６１、二次金属製窓箔３４用の冷却風ノズル部材６７、及び、それぞれのノズル部材の送風スリット６２，６８に対向して配置された排気管路６５、６９を一体的に設け、冷却風の供給排出を外気から密封した管路を通して行うようにしている。
このような構成にすると、電子ビームの通過領域を通った冷却風は大気に放散することなく回収できる。このため、冷却風として空気を使った場合にも、排気口から回収した冷却風を無害化装置に導くことによって無害化することが可能となり、また、冷却風として窒素等の不活性ガスを循環使用することも可能になる。
図３には、従来の電子ビームガス処理装置のもう一つの例を示す（類似の装置は、特開昭５２−３７５５３の第４図、特開昭５２−１４９５９６の第２図、特開昭５３−２１３９７の第３図及び第４図、特開昭５３−４６５９８の図２、実開平５−３０８００の図１及び図３、実開平６−５１９００の図２、に開示されている）。
図３の装置では、図２の装置と同様に、一次金属製窓箔１４と二次金属製窓箔３７との間に密封空間が形成されているが、この装置では、１つの冷却ノズル部材７１と、１つの排気管路７３とを隣接して当該密封空間の一側に設け、冷却ノズル部材７１のスリット７２から一次金属製窓箔に吹き付けられた冷却風が同密封空間の反対側において反転されて排気管路７３に戻り排出されるようにしている。
しかしながら、図２や図３の装置の場合、次のような問題がある。
電子ビーム反応器である排ガスダクトと、電子ビーム照射装置とは、それぞれ個別にベース上に設定されるものであり、電子ビーム照射装置の走査管１２は、冷却ノズル部材６１，６７，７１等からなる冷却風ノズルアセンブリを介して、排ガスダクトの側壁に剛直に接続されている。このため、その接続部分には、過大な応力がかかり易く、その結果、走査管端部の外周部のフランジに押さえ板によって金属製窓箔を固定することができなくなり、走査管内の真空が維持できなくなる。更に、それが著しくなると、金属製窓箔がずれて走査管内部に引き込まれ、破損する虞がある。
特に、従来の電子ビーム照射反応装置は、金属製窓箔における電子ビームのエネルギー損失の低減、冷却風吹付けのためのエネルギーの削減、冷却風ノズルアセンブリの構造の簡素化等を考慮した場合、二次金属製窓箔が無い一次金属製窓箔のみを備える構造とすることが好ましいが、そのようにした装置において、一次金属製窓箔に破損が生じた場合には、真空に保たれるべき電子ビーム発生器の走査管内部へ排ガスが入って、深刻な汚損を引き起こす虞がある。このため、一次金属製窓箔のみを備える電子ビーム照射反応装置の実現は困難とされていた。
本発明は、従来装置における電子ビーム照射装置の走査管と電子ビーム反応器との剛直な連結によって生じていた前述の如き問題の発生を防止し、しかも、排ガス等の被処理ガスや冷却風が漏出することのない電子ビーム照射反応装置を提供することを目的とする。
発明の開示
すなわち、本発明によれば、端部に電子ビームを走査状態にて放出する電子ビーム放出窓を備え、該電子ビーム放出窓には、内部の真空を保持するために一次金属製窓箔が張られている電子ビーム照射装置と、電子ビームの照射を受けるガスを受け入れる電子ビーム反応器であって、その側壁に、電子ビーム照射装置からの電子ビームを受け入れる電子ビーム受入窓が形成されている電子ビーム反応器と、金属製窓箔に冷却風を吹き付ける吹付け口を備える冷却風ノズルアセンブリと、電子ビーム照射装置の前記端部周囲及び電子ビーム反応器の前記側壁における前記電子ビーム受入窓の周縁部分の間に接続され、前記冷却風が同端部と側壁との間から外部へ漏洩するのを防止する可撓性筒状密封部材とを有する電子ビーム照射反応装置が提供される。
この装置においては、電子ビーム照射装置と電子ビーム反応器とは剛直に接続されておらず、従って接続部分への無理な荷重がかかることが無い。そして、この接続部分は、可撓性筒状部材で覆われているので電子ビームの照射を受けた冷却風が、外部へ放散されることがない。
具体的には、冷却風ノズルアセンブリが、電子ビーム照射装置の前記端部に設けられており、可撓性筒状密封部材が、冷却風ノズルアセンブリの外周部と、前記側壁の電子ビーム受入窓の周縁部分との間に接続される。
より具体的には、電子ビーム受入窓が、電子ビームの走査路の周縁を画定するよりも大きなサイズとされ、冷却風ノズルアセンブリの全体形状が電子ビームを通す走査路を囲むように環状に形成され、該冷却風ノズルアセンブリが電子ビーム受入窓をほぼ塞ぐような位置に設定される。
また、好ましくは、電子ビーム反応器内での電子ビームの照射の際に生じる後方散乱電子が、可撓性筒状密封部材に当たるのを防止するための保護部材が設けられる。更に、一次金属製窓箔は、取り外し可能に設定された押さえ板によって、電子ビーム放出窓の周縁に密封固定されており、冷却風ノズルアセンブリは、押さえ板との間に冷却風吹付け口を形成するように設定された取り外し可能な部分を有し、金属製窓箔は、該部分を取り外し、前記押さえ板を取り外すことにより、取替え可能とすることができる。
また、一次金属製窓箔に吹付けられる冷却風は、当該金属製窓箔の前記ガスに接する表面に付着する同ガス中の微粉体の臨界湿度以上の水分を含むようにすることが好ましい。これは、電子ビーム照射反応装置によって処理する対象が、硫黄酸化物や窒素酸化物を含む排ガスである場合、該排ガスにアンモニアを注入し、反応器内で電子ビームを照射して、硫黄酸化物や窒素酸化物から硫安や硝安の微粉体を副生物として生成する場合があるが、この微粉体は金属製窓箔に付着しやすいため、臨界湿度以上の水分を含む冷却風を吹付けることにより、付着した微粉体が冷却風中の水分を吸収して同金属製窓箔から剥離し易くするためである。
また、同様の目的で、冷却風が、水滴を含むようにすることもできる。ただし、該水滴が懸濁性固形物や水溶性物質を含む場合、水滴が電子ビーム照射によって加熱された金属製窓箔に衝突し、水分が蒸発することによって懸濁性固形物や水溶性物質が乾燥固化して金属製窓箔に固着することがある。そのような問題を防止するためには、冷却風に含まれる水滴は、純水の水滴とすることが好ましい。このような水滴は、冷却風に純水を噴霧するなどすることによって行われる。
また、本発明では、冷却風ノズルアセンブリの全体形状が電子ビームを通す走査路を囲むように環状に形成し、電子ビーム反応器側の端面に走査路を横断するように張られた二次金属製窓箔と、冷却風を一次及び二次金属製窓箔に吹付ける吹付け口と、吹付けられた冷却風を外部に排出する排出口とを有するような構造とすることもできる。この場合、冷却風ノズルアセンブリが、冷却風を前記一次及び二次金属製窓箔にそれぞれ吹付ける第１及び第２の吹付け口と、それぞれ外部から冷却風を受け入れて第１及び第２の吹付け口に供給する第１及び第２の受入口と、それぞれ第１及び第２の吹付け口から一次及び二次金属製窓箔に吹付けられた冷却風を外部に排出する第１及び第２の排出口とを有する構造とすることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の電子ビーム照射反応装置について図を参照して説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態に係る電子ビーム照射反応装置１０における（図示しない電子ビーム照射装置の電子ビーム加速器に接続された）走査管１２と、電子ビーム反応器（としての排ガスダクト）１８との接続部分を示している。図示のように、走査管１２の端部にある電子ビーム放出窓１３は、電子ビーム反応器１８の側壁に設けられている電子ビーム受入窓１５に整合されている。電子ビーム放出窓１３には、走査管１２の端部の外周に設けられた環状フランジ２６と押さえ板１６とにより周縁が挟着された金属製窓箔１４が張られている。更に、同フランジ２６には、金属製窓箔１４へ冷却風を吹きかけるための送風スリット（または吹付け口）２８を有する冷却風ノズル部材を備えた冷却風ノズルアセンブリ２７がボルトにより固定されている。この固定はボルト以外でも、溶接や接着等で気密に固定できればよい。
そして、フランジ２６の周縁よりも外側に延びる冷却風ノズルアセンブリ２７の外側環状部分２７ａには、可撓性で筒状の密封部材２３が、排ガスダクト側壁の電子ビーム受入窓１５の周縁１８ａとの間に気密に接続されている。この筒状密封部材２３は、布やゴム等の有機系の材料で製作することができる。この筒状密封部材２３は、冷却風ノズルアセンブリ及び排ガスダクトから空気やガスが漏出漏入するのを防止する。この装置においては、走査管と排ガスダクトとの間には、剛直な連結が行われず、従って、両者の位置的なずれがあってもそれに適応し、前述の従来の装置におけるように接続部分に過大な応力が発生することもなく、ガスや空気の漏洩を防止する。
この電子ビーム照射反応装置においては、図示のように、電子ビーム反応器の側壁に形成されている電子ビーム受入窓１５が、電子ビームの通過路（すなわち、電子ビームが照射のため通される通路）を画定するために必要とされるよりもサイズが大きく作られており、冷却風ノズルアセンブリ２７がこの電子ビーム受入窓をほぼ塞ぐように設定されている。また、この電子ビーム照射反応装置では保護カバー２０が、電子ビーム受入窓１５の周縁部分１８ａに沿って設けられており、排気ダクト内で排ガスに照射された電子ビームが反射散乱して、可撓性筒状密封部材２３に当たり、同部材を劣化するのを防止するようにしている。
図５には、可撓性筒状密封部材２３の具体例の一部断面図が示されている。すなわち、この例では、可撓性筒状密封部材は、ガラス繊維をエチレンプロピレン（ＥＰＤＭ）ゴムでコーティングして形成したベローズ２３ａから構成されており、冷却ノズルアセンブリの外側環状部分２７ａと電子ビーム受入窓の周縁部分１８ａとの間に接続されている。参照番号２３ｃは押さえ板、２３ｂ、２３ｆはガスケット、２３ｇはナット、２３ｈはボルトである。なお、筒状密封部材２３と電子ビーム受入窓の周縁部分１８ａとの間には、保護カバー２０が挟持され設定されている。押さえ板２３ｃにはホルダ２３ｄが接合され、このホルダ２３ｄを貫通するシッピングボルト・ナット２３ｅによって走査管１２を電子ビーム反応器１８の間隔が調整されるようになっている。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る電子ビーム照射反応装置３０の部分断面図である。図４の電子ビーム照射反応装置と同様の構成エレメントには同一符号を付して、その説明を省略する。図４の装置との相違点は、冷却風ノズルアセンブリ（すなわち、冷却ヘッド及びその関連部材）にある。すなわち、この装置では、冷却風ノズルアセンブリ３２は、走査管１２の電子ビーム放出窓１３を封止する一次金属製窓箔１４を冷却するための第１冷却風ノズル部材３２′の他に、電子ビーム受入窓１５を封止する二次金属製窓箔３４を冷却するための第２冷却風ノズル部材３２″を備え、且つ、それぞれのノズル部材から供給された冷却風を排出する排気管路３２ｃ，３２ｄを有している。そして、二次金属製窓箔３４は押え板３１，３１ａによって挟着され、同冷却風ノズルアセンブリに固定されており、電子ビーム受入窓１５の周縁は、この（冷却風ノズルアセンブリと一体の）押え板３１，３１ａにより画定されている。すなわち、この電子ビーム照射反応装置においては、走査管１２、一次金属製窓箔１４、冷却風ノズルアセンブリ３２、及び、二次金属製窓箔３４までが一体の構成体となっている。
図４と同様に、可撓性筒状密封部材２３が、冷却風ノズルアセンブリの外側環状部分３２ａと、排ガスダクトの電子ビーム受入窓１５の周縁１８ａとの間に接続されており、冷却風や排ガスが当該走査管と排ガスダクトとの接続部分から漏出漏入するのを防止している。
図７は本発明の第３の実施形態に係る電子ビーム照射反応装置４０の部分断面図である。
図示のように、この電子ビーム照射反応装置４０は、基本的には、図４のものと同様の構成とされているが、取付け板１６との間に送風スリット４４を形成している、冷却風ノズル部材４２の先端の部分４６が、他の部分に対して取り外し可能に取り付けられている点で相違している。これは金属製窓箔の交換作業を容易にするためのである。すなわち、金属製窓箔１４の交換工程としては、まず、可撓性筒状密封部材２３を電子ビーム反応器１８から外し、電子ビーム照射装置、若しくは、電子ビーム反応器のいずれか一方を移動して作業スペースを確保した上で、冷却風ノズル部材４２の先端部分４６を取り外し、押さえ板１６を外して、一次金属製窓箔１４の交換を行えるので、冷却風ノズルアセンブリ４２と走査管１２とを外す必要は無く、交換を容易に行うことができる。
なお、上記各実施形態において、可撓性筒状密封部材２３の取り外し時に電子ビーム受入窓を気密に覆う扉（図示せず）が備えられている。この扉により、可撓性筒状密封部材２３を電子ビーム反応器１８から離した際に、電子ビーム反応器１８の内部のガスが漏出するのを防止することができる。
前述の通り、図４及び図７に示した如き金属製窓箔が一枚だけ用いられている電子ビーム照射反応装置は、図６に示した如き金属製窓箔が二枚のものに比べてエネルギー効率がよく、この点、優れている。しかし、この一枚だけの金属製窓箔は、処理対象物である排ガスに直接接触するので、排ガス中に含まれる硫安や硝安（これは、窒素酸化物や硫黄酸化物を含む排ガスを処理するのにアンモニアを同ガス中に注入して行う場合があり、それらが化合して生じる）などの微粒子が当該金属製窓箔の表面に付着し、付着した物質の化学的作用により、該金属製窓箔の破損等が生じる虞がある。
図８乃至図１４には、そのような問題を解決するための手段を備えた電子ビーム照射反応装置が示されている。その手段とは、基本的には、冷却風ノズルアセンブリにより金属製窓箔に吹き付ける冷却風（冷却空気）の湿度を、当該金属製窓箔に付着する微粉体の臨界湿度以上のものにするものである。ここで臨界湿度とは、固形物質が周囲の空気中の水分を吸収して潮解を始める湿度である。臨界湿度以上の冷却風を、硫安や硝安の微粉体が付着した金属製窓箔表面に吹き付けると、微粉体は冷却風中の水分を吸収して溶解し、相互に融合して粒径が大きくなり、付着力が減じ、その結果、冷却風によって容易に剥離し易くなる。下記表は、硫安及び硝安の臨界湿度の例を示している。
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また、本発明の実施形態に係る装置では、冷却風を１００〜２００ｍ／ｓ程度で吹き付ける場合、冷却風ノズル部材内の冷却風の圧力は１０〜２０ｋＰａとなるが、冷却風吹付け口から吹き出される際に、断熱膨張し、１０℃〜数１０℃の温度低下が生じる。これによって、冷却風中の水分が凝縮して微細な水滴が生じ、金属製窓箔に衝突すると付着している微粉体を部分的に溶解せしめて、大きな粒径の固形分に変じ、上記と同じく冷却風によって弾き飛ばされやすくなる。
このような効果は、上記のように断熱膨張によって生成した水滴によるだけでなく、冷却風中に純水を噴霧するなどすることによって行うこともできる。
冷却風としては、前記の如き水分含有空気を常時吹き付ける必要はなく、例えば冷却空気に蒸気を含ませるためのノズルに開閉弁を設けて、これを開閉することにより、水分含有空気と臨界湿度未満の空気（以下、乾燥空気）とを交互で吹き付けることも可能である。この場合、乾燥空気を吹き付けている間は、微粉体が金属製窓箔に付着するが、その付着量が金属製窓箔に悪影響を及ぼす前に、水分含有空気に切り替えることによって、金属製窓箔に損傷を与えることを防止できる。また、前記水分含有空気は、前記電子ビーム反応器内において、前記冷却風吹き付け口近傍に水噴霧ノズルを設け、該水噴霧ノズルより噴霧した水を、前記冷却風に巻き込ませることによって、生成せしめることができる。該水噴霧ノズルは、噴霧した水を冷却風に効果的に巻き込ませるために、できるだけ冷却風吹き付け口に近づけて配置することが望ましく、また、電子ビームが、該水噴霧ノズルに照射されないように、電子ビーム反応器の電子ビーム照射領域の外部に配置することが望ましい。さらに、冷却風ノズル部材に空気と水を供給する二流体（水／空気）ノズルを配置することもできる。冷却風空気中に含まれる水分量は水の供給量に対する空気の流量の比率（気液比）によって調整され、気液比は５０〜１０００Ｎｍ３／Ｌの範囲で調整することが望ましい。また、冷却風ノズル部材を二重管構造にすることによって二流体ノズルをコンパクトにすることができる。
水分含有空気は、さらに、前記冷却風ダクト又は冷却風ノズル部材に、空気を水滴と直接接触させる気液接触装置を設けることによっても、生成せしめることができる。この気液接触装置としては、空気を循環冷却水と直接接触させる水循環型冷却器を用いることができる。この水循環型冷却器では、冷却風空気中に含まれる水分量は、空気流量Ｇ（Ｎｍ３／ｈ）に対する循環冷却水量Ｌ（Ｌ／ｈ）の比Ｌ／Ｇ（Ｌ／Ｎｍ３）を調整することによって調整可能であり、Ｌ／Ｇは０．１〜５（Ｌ／Ｎｍ３）の範囲で調整することが望ましい。特に、Ｌ／Ｇ（Ｌ／Ｎｍ３）を１以上にすれば、冷却風中に水滴を含ませることができ、上記の微粉体付着防止効果を顕著に実現できる。なお、循環冷却水ポンプをＯＮ／ＯＦＦすることによっても、水分含有空気と乾燥空気の切り替えを行うことができる。
一方、前記排ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物濃度が高く、腐食性が強い場合、微粉体の付着を防止できたとしても、排ガス自身の腐食性によって、金属製窓箔が腐食する虞がある。これを防ぐために、金属製窓箔は、その接ガス側表面を耐食処理することが好ましい。この耐食処理としては、チタン又はチタン合金等から作られる金属性窓箔の接ガス表面を、パラジウム等の白金系貴金属層で被覆することができる。あるいは、また、冷却風中にアンモニアを添加して、金属製窓箔の近傍をアルカリ性雰囲気とし、排ガス中の硫黄酸化物や窒素酸化物を中和することにより、金属製窓箔の腐食を抑制することができる。
図８，図９，図１１，図１２、及び、図１３は、これらの手段を設けた電子ビーム排ガス処理装置を示し、図１０は図９の装置で用いられている水循環型冷却器の拡大断面図、図１４ａは二流体ノズル、図１４ｂは二流体ノズルが連結される冷却風ノズル部材を示す。
これらの図において、Ｃは冷却風、Ｇは排ガス、Ｍは噴霧水（図１１）、Ｓは蒸気、Ｗは循環水、１２は電子加速器の走査管、１４は金属製窓箔、１６は押さえ板、１８は電子ビーム反応器（排ガスダクト）、２３は可撓性筒状密封部材、２７は冷却風ノズルアセンブリ、２８は送風スリット（冷却風吹き付け口）、７０は冷却風ブロワ、７２は冷却風ダクト、７４は蒸気注入口、７６は蒸気バルブ、７８は水循環型冷却器（図１０）、８０は循環冷却水ポンプ（図１０）、８２は水噴霧ノズル（図１１）、８４はバルブ、８６は水噴霧用ポンプである。
以下においては、これらの電子ビーム照射反応装置において行った実験例を示す。
図８の電子ビーム照射反応装置においては、電子加速器の走査管１２より加速電圧５００ｋＶ、ビーム電流１５ｍＡで発生した電子ビームをチタン製の厚さ５０μｍの金属製窓箔１４を透過し、電子ビーム反応器１８内の硫黄酸化物を１５００ｐｐｍ含む温度６０℃の排ガス１５００Ｎｍ３／ｈに照射した（この条件は、以下に述べる他の電子ビーム照射反応装置の実験においても同じである）。金属製窓箔１４を冷却するために冷却風ノズルアセンブリ２７の送風スリット２８より、冷却風を４００Ｎｍ３／ｈで吹き付けた。冷却風は６０℃とし、冷却風ダクト７２に設定した蒸気注入口７４からの蒸気Ｓの注入量は、蒸気バルブ７６の開度により、１０〜１００リットル／ｈの範囲で調整した。その結果、生成した水分含有空気（臨界湿度以上の湿度を有する空気）は、送風スリット２８から１００〜２００ｍ／ｓ程度で金属製窓箔１４に吹き出された。この結果、微粉体の付着は全くないか無視できる程度であつた。乾燥空気のみを吹き付けた場合、金属製窓指は約１００時間で破損したのに対し、１０００時間の運転の後も金属製窓箔に損傷はなかった。
図９の電子ビーム照射反応装置においては、冷却風ダクト７２に、空気を循環冷却水Ｗと接触させる水循環型冷却器７８が設けられている。冷却風ブロワ７０により、６０℃の空気を水循環型冷却器内に空気流入口９０から供給し、循環冷却水ポンプ８０からは流量７〜１５リットル／ｈの循環冷却水Ｗを供給した。空気は、該水循環型冷却器内において循環冷却水と接触して水分含有空気となり、送風スリット２８から１００〜２００ｍ／ｓ程度で、金属製窓箔１４に吹き出された。この結果、微粉体の付着は全くないか無視できる程度であり、１０００時間の運転の後も金属製窓箔に損傷はなかった。
図１１の電子ビーム照射反応装置においては、冷却風ダクト７２内に水噴霧ノズル８２が設けられている。水を水噴霧用ポンプ８６により水噴霧ノズル８２に送り、冷却風ダクト７２内に噴霧した。この水噴霧装置において、冷却風空気中に噴霧する水量を１０〜１００リットル／ｈの範囲で調整することにより水分含有量を調整した。このようにして生成した水滴を含む冷却風は、送風スリット２８から１００〜２００ｍ／ｓ程度で、金属製窓箔１４に吹き出された。その結果、微粉体の付着は全くないか無視できる程度であり、１０００時間の運転の後も金属製窓箔に損傷はなかった。
図１２の電子ビーム照射反応装置においては、送風スリット２８の近傍に水噴霧ノズル８２が設けられている。噴霧水圧０．３ＭＰａ、空気圧０．４ＭＰａ、噴霧水量２０〜２００リットル／ｈと調整し、噴霧した水を、送風スリット２８から１００〜２００ｍ／ｓ程度で、金属製窓箔１４に吹き出される冷却風に巻き込ませた。その結果、微粉体の付着は全くないか無視できる程度であり、１０００時間の運転の後にも金属製窓箔に損傷はなかった。
図１３の電子ビーム照射反応装置においては、冷却風ブロワ７０の代わりに冷却風コンプレッサ９２を使用し、また、冷却風ノズル部材を二重管とし、内部の水供給配管９０に、図示されていない水噴霧用ポンプより水を供給し、冷却風ノズル部材の先端に設けられた二流体ノズル８２の気液混合室で混合した後、該ノズルの先端部から金属製窓箔に微小水滴を含んだ冷却風を吹き付けた。二流体ノズル８２での水圧は０．３ＭＰａ、空気圧は０．４ＭＰａで水量は２０〜２００リットル／ｈまたは気液比５０〜１０００１５００Ｎｍ３／Ｌの範囲で調製した。その結果、微粉体の付着は全くないか無視できる程度であり、１０００時間の運転の後も金属製窓箔に損傷はなかった。
図１４（ａ）は、図１３の装置における二流体ノズル８２、図１４（ｂ）は冷却風ノズルの断面図である。二重管構造をなす冷却風ノズルと二流体ノズル８２はねじ結合２４され、二重管の内側を通った水Ｗと外側を通った冷却風Ｃは該二流体ノズル８２の気液混合室９６で混合され、先端チップ９８の噴射口から吹き付けられる。
なお、図８乃至図１１に示した装置では、基本的には、冷却風の湿度を臨界湿度以上にするようにするものであるが、実際には、冷却風は、ノズルアセンブリから噴出されると断熱膨張することにより、微小水滴が形成される場合が多く、また、同じ装置で、初めから微小水滴が形成されるだけの水分を供給するようにすることもできる。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明によれば、照射対象物が内部にある電子ビーム反応器と電子加速器とを可撓性筒状密封部材で接続する構成としており、当該接続部分に過大な応力をかけること無しに、金属製窓箔に吹き付ける冷却風や、被処理ガスである排ガス等が外部環境に漏出することを防止することができる。
また、含有水分の多い空気を冷却風として金属製窓箔に吹き付けることにより、排ガス等の被処理ガスに含まれる微粉体が、当該金属製窓箔へ付着するのを防止することができる。
従って、また、本発明によれば二次金属製窓箔が無い、一次金属製窓箔だけの構造にしても安全に作動させることができ、一次及び二次金属製窓箔を備える装置に比べて、製造コスト及びランニングコスト共に低い、装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、従来技術の電子ビーム照射反応装置の部分断面図である。
図２は、従来技術の他の電子ビーム照射反応装置の部分断面図である。
図３は、従来技術の更に他の電子ビーム照射反応装置の部分断面図である。
図４は、本発明の第１の実施形態に係る電子ビーム照射反応装置の部分断面図である。
図５は、本発明の電子ビーム照射反応装置に用いられる可撓性筒状密封部材の構成を示す概略構成図である。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る電子ビーム照射反応装置の部分断面図である。
図７は、本発明の第３の実施形態に係る電子ビーム照射反応装置の部分断面図である。
図８は、本発明の第４の実施形態に係る電子ビーム照射反応装置の部分断面図である。
図９は、本発明の第５の実施形態に係る電子ビーム照射反応装置の部分断面図である。
図１０は、図９の電子ビーム照射反応装置で用いられる水循環型冷却器の断面図である。
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る電子ビーム照射反応装置の部分断面図である。
図１２は、本発明の第７の実施形態に係る電子ビーム照射反応装置の電子ビーム照射方向の部分断面図である。
図１３は、本発明の第８の実施形態に係る電子ビーム照射反応装置の部分断面図である。
図１４は、図１３の装置で用いられる冷却風ノズル部材の分解断面図であり、図１４ａは二流体ノズル、図１４ｂは二流体ノズルと連結される冷却風ノズルを示す。
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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