(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空中で熱電子を発生し加速し被処理物を搬送機構によって搬送しつつ搬送物に電子線を照射する電子線照射装置において、被処理物が粒体であって、搬送機構を振動フィーダーとし、振動フィーダーの搬送板の一部又は全体に小孔を有する階段部を形成し、階段部の下部には吹き出し気体用ダクトを設け、搬送板を振動させて粒体を転がしながら前進させ、階段を転げ落ちることによって粒体を回転させ、階段小孔から吹き上げる気体によって粒体を舞い上げて回転させ、回転している粒体被処理物に電子線を照射するようにしたことを特徴とする電子線照射装置における粒体搬送機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は工業用電子線照射装置、試験用電子線照射装置などに関する。電子線照射装置は、真空中でフィラメントから熱電子を発生し電子線とし加速電極によって加速して窓箔を通して大気中に出し被処理物に電子線を照射する装置である。電線被覆などの高分子の架橋などに利用される。印刷物や塗料の被膜のキュアにも用いられる。医療用材料器具の殺菌にも利用される。加速エネルギーは数ＭｅＶ〜数百ｋｅＶの広範囲にわたる。被処理物と目的によって適切な加速エネルギーが決まる。エネルギーによって装置の方式が変わる。
【０００２】
より高いエネルギーを与える装置は、走査型電子線照射装置といい細いビームを左右前後つまり二次元的にスキャンする。走査のために電磁コイルがあって磁場によってビームを左右にふる。左右だけでなく前後にも振ることもある。ビームが左右に振れるから真空を維持する空間も下広がりの三角形状の管によって形成する。三角形状の管のことを走査管と呼ぶ。走査管の下端の開口部を照射窓という。照射窓には真空と大気を分ける窓箔が張られている。
【０００３】
窓箔はＴｉ、Ａｌの薄い箔である。窓箔の上は真空、下は大気圧である。３００ｋｅＶ程度がエネルギーの境目で、それ以下の加速エネルギーの場合は非走査型（エリア形）の電子線照射装置を用いる事が多い。面積の広いフィラメントから広範囲に熱電子を発生しフィラメントとアノードの間で加速する。初めから広い面積のビームを生ずるようにしてあるから走査する必要がない。走査しないからフィラメントから照射窓までの距離を短くコンパクトにできる。
【０００４】
走査型でも非走査型でも照射窓の下には被処理物に電子線照射するための閉じた空間が設けられる。なぜ閉じた空間なのか？電子線が被処理物に当たると架橋反応、殺菌作用、キュア作用などの有用な作用を行ってくれるのであるが、なにぶん高エネルギーの電子線が物質に当たるからＸ線が大量に発生するのである。有害な放射線であるＸ線を外部に漏れないよう遮断する必要がある。そのために閉じられた空間が必要である。厚いコンクリートや厚い鉛板で照射室が形成される。空間の中で電子線照射がなされるから人手によって被処理物を運ぶというようなことはできない。
【０００５】
被処理物を照射窓の下へ運び寄り、また運び去るためには自動搬送機構が必要になる。周回コンベヤなどの搬送機構が照射室の内部に設けられる。これは照射室の入口と出口を結ぶ搬送装置であって照射窓の直下を通過するようになっている。搬送機構は上下に折れ曲がり幾つもの金属板の開口部を通過するようになっている。それはＸ線が外部に漏れるの防ぐための工夫である。Ｘ線が直進して外部に出てはいけない。それはもちろんである。さらに少なくとも３回反射しないと外部に至らないように搬送機構や照射室の構造が工夫されている。
【０００６】
【従来の技術】
電子線照射装置において被処理物を運ぶために用いる搬送装置は、電子線により発生するオゾンおよびＸ線の影響を色濃く受ける。そのため材質や構造に制約がでてくる。材質としてはオゾンによる錆の影響を受けにくいステンレススチールを使用することが多い。電子線のエネルギーを受け加熱される。温度上昇を抑えるため冷却しなければならない。そのためゴム材や板材の搬送では、従来ステンレススチールのメッシュコンベヤやスチールコンベヤを用いてきた。そして照射窓の近傍で冷却風を吹き込みコンベヤを冷却するようになっていた。
【０００７】
以上に述べた物は電線とか板材とかゴム製品とか有形固体が被処理物になるものであった。ところが近年になって穀物、香辛料などの不定形の食品を電子線で殺菌処理しようという試みがなされるようになってきた。食品、食材は通常殺菌処理はしないのであるが、輸入された食材や生で食べる食品、長く保存する食品などの場合は殺菌処理が必要なものもある。従来、穀物、香辛料など粒状の食材の殺菌には臭化メチル、エチレンオキサイドなどの殺菌ガスが用いられていた。これらのガスによって粒状食品をいぶすことによって殺菌する。食品食材は表面だけを殺菌すればよいのである。これらの有毒のガスが表面に接触することによって表面を殺菌できる。ガス殺菌はしかしガス自体が有毒であるし残留ガスが食品に付着する可能性もある。そこで、より安全な電子線による殺菌法が試みられる。これは未だ試行錯誤の状況にある。食品の電子線殺菌はなお実用化されていない。
【０００８】
粒状食材への電子線照射には解決を待っている様々の問題がある。ここでは搬送機構を問題にする。被処理物が粒体の場合、メッシュコンベヤは使用できない。メッシュから粒体が漏れるからである。粒体搬送にはスチールコンベヤ叉は電磁フィーダー（振動フィーダー）が考えられる。スチールコンベヤというのは表面が平滑平坦のスチール薄板の周回コンベヤである。薄板であるからベルトと同じように容易に彎曲してローラを廻りこむことができるのである。電磁フィーダーというのは斜め板あるいは水平板を斜め上下に非対称振動させることによって被処理物を前進させるものである。モータや電磁振動子によって搬送板を振動させて被処理物を運ぶので電磁フィーダーという。振動させて送るから振動コンベヤともいう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
電子線を粒体に照射するため、粒体を完全に透過する高い加速エネルギーで照射する場合は単に搬送するだけでよい。しかし食品殺菌の場合は、粒体に電子線が貫通するのは不適当である。内部に電子線が通ると化学反応を誘起して風味が落ちるし変質する可能性があるからである。食品食材の場合、粒体表面だけに電子線を薄く当てる必要がある。粒体を完全に透過しない低い加速エネルギーで照射する場合、照射の影になる部分が残る。影部分は電子線は照射されない。しかし全面に電子線を当てないと殺菌されたことにならない。粒体の全面に電子線照射しなければいけない。全表面に照射が行われるよう、粒体を回転させながら照射を行う必要がある。
【００１０】
しかし、そのような搬送機構はいずれも未だ実現されていない。幾つかの提案がなされているが帯に短したすきに流しといった状況にある。実現していないが食品粒体搬送の問題を明らかにする意味もあるので従来技術を次に概観する。
【００１１】
（１）  特開平１０−２１５７６５号「穀物の殺菌方法およびそれに用いる穀物回動装置」は、振動器と振盪器の上にトレー戴置台を置き、その上に電子線照射装置を設けた穀物殺菌装置を提案する。玄米、小麦、小豆、大豆などの穀物をトレーに薄く入れる。振動器は縦方向に振動し、振盪器は横方向に振動する。小麦は飛び上がり、跳ね上がり、踊り上がり、弾ける。だから電子線が全面に当たる。電子線エネルギーは低い。１６０ｋＶ〜２３０ｋＶの低い加速電圧の電子線である。約１時間で処理を終える。１回の処理で数十ｇの穀物を殺菌できる。
【００１２】
（２）  特願平１０−１４２８７３号「電子線照射装置」は、水冷された平坦表面の振動コンベヤに穀物を乗せて振動によって運びながら弱い電子線を当てるようにした電子線照射装置を提案している。振動コンベヤは運ぶ力もあるが被処理物を転がす能力もある。穀物は振動によって転がり飛び上がりストンと落ちて一方向に進む。飛び上がるからコロコロと転がり全ての面に電子線が当たるようになっている。弱い電子線とするのは穀物の表面だけに当たるようにするためである。ソフトエレクトロンと呼ぶこともある。
【００１３】
（３）  特開平１−１９２３６２号「粉体の放射線処理装置」は、小麦粉、香辛料など粉粒体状食品を放射線によって殺菌するための装置を提案する。放射線というのは、γ線、Ｘ線、電子線の３種類の放射線を意味している。気体によって被処理物を運びながら放射線を浴びせるというものである。「遮蔽壁で包囲した室内に立設され下方から上方へ気体を送風して粉体を浮遊させる粉体浮遊室と、該粉体浮遊室に対向して放射線照射装置を設けた粉体の放射線処理装置。」である。
強い風力によって粉体を吹き上げておき、浮遊した状態で放射線を浴びせるから穀物の全ての表面に放射線が当たる。
【００１４】
（４）  特開平８−５２２０１号「粉体の電子線殺菌装置」は、コンクリートの厚い壁をもつ巨大な処理室に少し傾斜した管部を設け、管部の半ばに軸方向平行に多孔板を設け、その下から空気を吹き込み、多孔板の上から粉体被処理物を投入して、被処理物を空気で持ち上げて斜め下向きに被処理物を運びつつ横から電子線を浴びせるようにしている。大量の空気とともに運ばれた被処理物はサイクロンによって空気と分離されて粉体だけ回収される。空気で舞い上げるので被処理物の全面に電子線が当たる。
【００１５】
（５）  特願平１１−６１３２７号「電子線照射装置と電子線照射方法及び被処理物」は、横型の搬送空間の下部と上部に横方向に延びる多孔板を、前端部に縦の多孔板を設け、下多孔板から気体を吹き上げ、上多孔板から気体を吹き下げ、前多孔板から気体を吹き送るようにして粉体の被処理物を気体輸送する。気体輸送しながら電子線を照射するという巧みな物である。前多孔板からの気体が推進力を与える。下多孔板から吹き上げる気体が揚力を賦与する。上多孔板から吹き下げる気体が拡散を押さえるというわけである。微妙なバランスが要求される難しい機構である。気体搬送であってコンベヤなどを使わないから粉粒体を回転照射するという課題は解決されている。
【００１６】
（６）  特願平１１−１１４３１２号「電子線照射装置と粒状体殺菌方法」は、多数の突起凹凸のある振動コンベヤによって穀物を搬送する。突起や凹凸によって穀物の粒子をひっくり返し転がし弾き返す。全ての表面が上を向く確率があり、全面に薄く電子線が照射されるから表面を殺菌することができる。
様々のこれまで提案されている技術を一瞥してきた。本発明の目的は、粒体の全表面に等しく電子線照射が行われるような搬送機構を与えることである。つまり粒状物を回転させながら全面が電子線照射方向を向くように仕向ける搬送機構を与えることが本発明の目的である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は粒体搬送のために振動コンベヤ（電磁フィーダー）を利用する。搬送板は、小孔を持つ階段を一部又は全部に有し、階段裏側に吹き出し気体用ダクトを設け、小孔から気体を吹き上げ、階段を振動させ、粒体を回転させ飛び上がらせて一方向に搬送するようになっている。
【００１８】
つまり、本発明の搬送機構は、
（１）搬送板を振動させることによって被処理物を移動させる電磁フィーダーを用いること、
（２）搬送板の照射窓直下の一部、あるいは全部に階段を設けたこと、
（３）階段には吹き出し気体用ダクトを設けたこと、
（４）階段には小孔を穿ち、吹き出し気体用ダクトからの気体を小孔から吹き出させるようにしたこと、などの特徴を有する。
【００１９】
粒体であるから平坦平滑のコンベヤで運ぶことは可能であるが、それでは一面にしか電子線が当たらない。粒体の全面に電子線を当てるためには粒体を転動回転させなければならない。粒体転動させるため動きの静かな周回コンベヤより振動コンベヤを用いる方が適している。それだけではなかなか回転しないから搬送板に階段を設けて転げ落ちることによって回転する契機を与えようとする。階段を転げ落ちるだけでは向きが変わらないという事もあり得る。だから階段面から気体を吹き出して粒体を舞い上げるようにしている。つまり本発明は粒体を回転させるために三つの異なる手段を用いている。風による舞上げ、階段による転がし、振動コンベヤによる跳ね上げの三つである。舞い上げ、跳ね上げ、転がしでどのような形状の粒体でも一度は電子線方向を向くように仕向けることができるのである。
【００２０】
搬送板に於ける階段の位置は照射窓直下を含むようにする。照射窓直下で電子線を受けるのだから、ここで回転しておれば良いのである。もちろん搬送板の全体に階段があっても良い。ダクトは搬送板のすぐ下に設ける。ここから吹き出し用気体を階段小孔へ導く。振動コンベヤは実質的には動かないからダクトを設ける事ができる。階段の１段の奥行きは例えば０．５〜２ｃｍ程度（好ましくは１ｃｍ程度）で、高さは２ｍｍ〜１ｃｍ程度である。小孔はスリット状としてもよい。スリット状の場合、幅は０．５ｍｍ長さは２０ｍｍ〜３０ｍｍの程度である。
【００２１】
搬送板は水平でもよいが傾斜を付けて前進しやすいようにもできる。傾斜角は５度〜１０度程度とする。水平であっても振動の非対称性で粒体を前進させることは可能である。
【００２２】
被処理物は小麦、米、大麦、香辛料、胡椒などの粒状食品食材である。電子線エネルギーは１００ｋｅＶ〜２００ｋｅＶの低エネルギーである。表面だけを殺菌し内部まで入らないためである。低エネルギーの電子線照射装置はより安価であり好都合である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図面によって、本発明の電子線照射装置の実施形態を説明する。図１は電磁フィーダー（振動コンベヤ）の搬送板の部分の平面図である。図２はその縦断面図である。搬送板１は、一部に階段部２を持っている。階段部は搬送板の全体でも一部でもよいが電子線照射装置の照射窓９の直下には、必ず階段部２が存在するようにする。階段の一段の奥行きは１ｃｍ程度であり高さは２ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。横板７が恒に水平である必要はない。
【００２４】
階段部２のすぐ裏側には吹き出し気体ダクト３が設けられる。搬送板１の始端には粒体６を搬送板１の上に投入する粒体投入機構４が設けられる。この例では走査型の電子線照射装置の走査管５の一部だけを図示している。実際には、高圧電源、加速管、フィラメント、走査コイル、走査管、照射室、などがあるが省略している。走査管５の下端が照射窓９である。また本発明は走査型でなくエリア型の電子線照射装置にも適用できる。低エネルギーの電子線を使った方がよいので、むしろエリア型電子線照射装置により適していると言えよう。
【００２５】
搬送板１の階段部２の横板７の一部に小孔８が穿孔される。小孔８はスリット状であっても丸孔であってもよい。ダクトには気体をここへ導くためのホースが付属しているが、ここでは図示を略した。吹き出し気体は窒素や希ガスとする。ダクト３に導かれた気体は、小孔８から階段部２の上方へ吹き出るようになっている。搬送板１は両側に枠１０、１０を上流側に枠１１を持つ。粒体を搬送するから後ろや横からこぼれないように枠で囲っている。
【００２６】
図３は階段に千鳥状にスリット状の小孔８を開けたものを示している。スリット長さは２０ｍｍ〜３０ｍｍ、幅は０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度である。ここから吹き上げる風によって粒体を舞い上げる。電磁フィーダーであるから搬送板１の下にモータや振動機構があって前斜め方向に振幅を持つ非対称振動を搬送板１に与えている。搬送板１は水平であっても非対称振動によって粒体を前進させることができる。また搬送速度を速くするには、図２のように搬送板１を前傾させるようにしても良い。粒状物６は傾斜面を転がることができる。前傾の傾斜角θは、５度〜１０度程度である。０度でも良いというのは先に述べたとおりである。当然０〜５度でもよいが、このような低傾斜であると傾斜による前進効果は少ない。θは粒体の種類によって適当な角度を選ぶことができる。
【００２７】
これらの搬送機構はＸ線遮蔽用の壁や容器の内部にあるが、壁や容器は図示していない。照射室（図示しない）の一端にある粒体投入機構４に食品食材など被処理物である粒体６を導く。粒体６はここを滑り落ちて照射室内部の搬送板１の始端に落下する。電磁フィーダーは前斜め方向に振幅を持つ振動を発生しているから、粒状物（粒体）６は搬送板１の上を左向けに進行する。傾斜面を粒体がはね上げられ転がりながら進んでゆく。階段部２では粒体６が段を落ちることによって回転する。横板７の小孔８から吹き出す風力によって粒体が舞い上がる。舞い上がることによって回転する。気体は粒体回転以外に搬送板を冷却するという効果もある。
【００２８】
つまり階段部では、三様の異なる契機によって粒体が回転する。
１．振動コンベヤによる振動によってたたき上げられ回転する、
２．階段をこぼれ落ちることによって回転する、
３．ガスによって吹き上げられ舞い上がって回転する。
このように三つの手段によって粒体を回転させたところに本発明の斬新な工夫が存する。
【００２９】
階段部２の直上には電子線照射装置の照射窓９がある。ここで粒体被処理物は電子線照射を受ける。１００ｋｅＶ〜３００ｋｅＶ程度の弱い電子線で表面だけにしか当たらないが粒体が舞い上がり、転がり、こぼれ落ちるので回転し全面に電子線が当たるように巧みな設計がなされている。食品の殺菌であれば表面だけを殺菌すればよく、電子線殺菌の場合は表面だけに電子線を当てるというのが難しいのであるが、ここでは三様の手段で回転力を与えている。
【００３０】
図４のように粒体は飛ばされ転がり舞い上がりながら照射部直下を通過するから全ての表面に電子線が当たる。粒体の一面だけに電子線が当たるという不都合なことはない。
搬送板は金属板例えばステンレススチールの板とする。Ｘ線、オゾンによって変質しない。
【００３１】
【発明の効果】
電子線によって食品食材を殺菌処理したいという場合、全面に電子線を当てることが不可能であったから、粒体表面のみの照射処理が必要な場合でも、粒体の裏面にも加速電子が届くよう従来は、高いエネルギーの電子線を当てて粒体を完全に透過するようにしていた。
【００３２】
この発明は、振動コンベヤによって弾き上げて粒体を回転させ、気体によって粒体を巻き上げ回転させる、階段をこぼれ落ちることによって回転力を与える。回転転動擾乱揺動を起こさせる契機に満ちている。
【００３３】
この発明により粒体を回転させながら照射できるので、粒体表面部に必要な加速エネルギーで電子線照射すれば良い。低エネルギーの加速器で照射ができる。低エネルギーの装置は高エネルギーの装置より安価であり小規模になる。また消費電力も少ない。だから照射コストを下げることができる。それに内部に電子線が入るとタンパク質や脂質が変質して風味が落ち商品価値が低下するものも多い。本発明は首尾よく表面だけに低エネルギー電子線を当てるから風味劣化、品質低下の恐れがない。どのような粒状食品にも適用する事ができる。つまり粒体内部への照射が望ましくない物にも照射可能となる。内部非照射の要件が満足されない限り食品には利用できないが本発明によってそれが可能となる。
【００３４】
吹き付ける気体として、酸素を含まない窒素ガスなどを利用すれば、オゾンの発生が抑えられ、錆を抑える。それだけでなくオゾン臭が粒体に移る可能性がなくなる。意義ある発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁フィーダーの搬送板の平面図。
【図２】本発明の電磁フィーダーの断面図。
【図３】本発明の搬送板の階段部の一部平面図。
【図４】本発明の搬送板階段部での粒体の転動の状態を示す断面図。
【符号の説明】
１  搬送板
２  階段部
３  ダクト
４  粒体投入機構
５  走査管
６  粒体
７  横板
８  小孔
９  照射窓
１０  枠
１１  枠
【図１】
0003730850.tif 000002
【図２】
0003730850.tif 000003
【図３】
0003730850.tif 000004
【図４】
0003730850.tif 000005