(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線照射装置において、電子線照射部へ粒体を搬送し或いは電子線照射部から粒体を搬送する搬送機構の搬入口あるいは搬出口であって、金属の筒体と、金属筒体によって囲まれた空間に水平方向、上下方向に平行に設けられた複数の傾斜したルーバーよりなり、ルーバーの傾斜方向は上下方向で反対向きになっており、ルーバー長手方向が粒体搬送方向と平行であり、Ｘ線がルーバーによって遮蔽され、ルーバー群が形成する経路に粒体が平等に分配され、重力によって粒体がルーバー群の形成する経路を滑りながら落下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の搬入出口の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粒体を処理する電子線照射装置の搬入口、搬出口の構造に関する。電子線照射装置というのはフィラメントから熱電子を生じ加速して被処理物に照射して架橋反応、殺菌作用、塗膜硬化作用など様々の処理を行う装置である。例えば電線被覆の高分子架橋、医療用器具部材の殺菌、印刷物やシート被膜の硬化などに現に幅広く用いられている。電子線の加速エネルギーによって主な作用は異なる。対象物の違い、目的の相違に応じ、加速エネルギーや電流値の異なる様々な電子線照射装置が使用されている。
【０００２】
加速エネルギーが低い場合はエリア型（非走査型）という装置を用いる。円筒形のチャンバにフィラメントを設け真空にして熱電子を発生させチャンバと照射窓の間で電子線を加速し照射窓から電子線を外部へ出す。加速エネルギーが高い場合は走査型の電子線照射装置を用いる。フィラメントで熱電子を発生し加速し、走査をして照射窓から外部に電子線を出す。照射窓にはＴｉ箔、Ａｌ箔などの窓箔が張られている。照射窓の下を被処理物が通過するときに電子線が被処理物に照射される。被処理物が進行する部分は金属製の厚い筐体によって囲まれている。筐体で囲むのはＸ線やオゾンが外部に出ないようにするためである。
【０００３】
筐体の内部に被処理物を運ぶための搬送装置が設けられる。筐体の一端には被処理物の搬入口があり、他端には被処理物の搬出口がある。搬送装置は搬入口から搬出口へ被処理物を運ぶものである。被処理物は途中で照射窓の下を通過するので、その時に電子線を浴びるようになっている。搬入口や搬出口は開口部となっている。電子線が照射されるとＸ線が発生する。Ｘ線が外部に出ないようにコンベヤは上昇、下降を繰り返す構造で、筐体にはいくつもの仕切板があり、Ｘ線が搬入口や搬出口に直接に出てこないようになっている。Ｘ線が少なくとも３回物体に衝突散乱されないと外部に至らないような設計がなされるべきである。有形固体の場合コンベヤに乗せるから搬出口や搬入口は簡単な開口であって構造は単純である。
【０００４】
被処理物はこれまで電線、シート、道具、器具のように殆ど有形の固体であった。これらの被処理物の場合は無端周回コンベヤに被処理物を乗せるか、被処理物を乗せたトレイをコンベヤに乗せるようにして搬送する。
【０００５】
ところが、新たに粉粒体への応用の途が模索されている。穀物、香辛料、粉体などの殺菌用としての応用である。小麦、大麦、米などの穀物粒体を殺菌するという要望はこれまで強くなかった。だから殺菌されない事が多かったのであるが、輸入穀物、或いは加熱せず生のままで食品になる穀物などは殺菌するということが望まれるようになってきた。殺菌が必要な食品の種類、量は将来増大してゆくことであろう。限定された食材については臭化メチル、エチレンオキサイドなどの化学薬品で薫浄することもある。が、毒性のある化学薬品による殺菌殺虫処理は薬品が残留したり匂いが付いたりして望ましくないことが多い。
【０００６】
【従来の技術】
そこで電子線照射装置による殺菌という可能性が考えられる。電子線照射は殺菌作用がある。化学薬品のような毒性はないし、残留するものはないので安全である。処理能力が少なくてコストは高いが将来コスト削減される可能性がある。
【０００７】
しかし穀物のような無定型の被処理物を処理するには様々な困難がある。穀物は表面だけを殺菌するのが望ましい。内部まで電子線が入ると風味を損なうので表面だけに薄く弱い電子線を当てる必要がある。これが意外に難しい。表面の全体に当てるから穀物粒を転がしながら全面に薄く電子線を当てるようにしなければならない。搬送機構も従来のようなトレイに入れてコンベヤに乗せるというようなことでは不十分である。単純な周回コンベヤでは粒子が転がらないから振動コンベヤなどによって強制的に粒子を転動流動擾乱させるようにする。粒子が互いに重ならないよう一層にして転動させる必要がある。これが処理コスト引き下げを阻む要因の一つである。搬送機構だけでなくて、搬入口や搬出口も従来の有形固体を対象とする場合のように単純な横向きの開口ではいけない。
【０００８】
振動コンベヤを使う搬送機構を採用したとする。無形のものであるから開口の横から操作者が装入するというわけにゆかない。そこで搬入口では粒体を自重によって落とすのが最も便利であろう。搬出口でも粒体を自重で落とすのがよいであろう。つまり従来の有形固体向けの電子線照射装置の搬送機構、搬入出口の構造が全く違ってくる。
【０００９】
搬入口、搬出口において粒体を自重で落下させるにしても前述のようにＸ線を外部に漏らさないような構造にしなければならない。単純な下向きの開口ではＸ線の漏れを防ぐのに不十分である。それに単純な下向き開口にすると粒体がすぐに落下するから流量調整ができない。幾分は滞留する方が良い。また先述のように、Ｘ線は少なくとも３回筐体や遮蔽片などの金属に当たってから外部へ散乱されるというように周到な設計をする必要がある。１回の散乱でＸ線パワーは１／１０００程度に減衰すると言われる。３回の散乱で１０−８〜１０−９程度に減衰するから安全なレベルに下がる。
【００１０】
そこで本発明者は、上下にルーバーを複数段配置してＸ線の直進をできるだけ防ぐ事ができるような搬入口、搬出口の構造をかつて発明した。
【００１１】
（１）特願２０００−１３４６６９号「電子線照射装置の遮蔽搬送構造」
である。これはいくつかの遮蔽搬送機構を提案している。ここではその内のルーバー構造のものを問題にする。
【００１２】
図１、図２によって、その電子線照射装置の搬出口の構造を説明する。これは走査型電子線照射装置でも、非走査型電子線照射装置であっても良いが、低エネルギーの電子線を照射することが多いので、ここでは非走査型を例にとる。筐体はこの全体を被っているが図示を略した。電子線を発生するフィラメントや加速管、照射窓も略している。搬出口の部分だけを示している。
【００１３】
振動コンベヤ１の上を小麦など穀物の粒体２が振動によって転動しながら前進している。前進方向をｘ軸にとる。振動コンベヤ１の幅方向がｙ方向である。下向きの座標をｚ軸とする。振動コンベヤによって粒体を転がすのは全面に電子線を受けるようにするためである。粒体２は照射窓の直下で電子線４の照射を受ける。電子線４の一部は振動コンベヤ１に当たる。電子線４が固体に当たるとＸ線３を発生する。波長の短い電磁波であるから直進して筐体裏面などに当たり、やがて減衰する。振動コンベヤ１の終端には搬出口５が設けられる。下向きの開口部であるが、その中には幾つもの列をなすルーバー６がｙ方向に伸びるように設けられる。粒体２は振動コンベヤ１の下流端にきて搬出口５に落ちる。粒体はルーバー６の傾斜面に何度か当たり傾斜面を転がり落ちてゆく。
【００１４】
ルーバー６はｙ軸方向に伸びている。ｘｚ断面において、上下横に並ぶ板の複数の組になっている。傾斜方向は上下に１段下がるごとに反対向きになるようになっている。つまり１段目のルーバー１１、１２、１３は振動コンベヤ終端を向くように傾いている。法線がｘｚ方向に向くような傾きである。２段目のルーバー２１、２２、２３は反対に法線が−ｘｚを向くような方向である。３段目のルーバー３１、３２、３３は再びｘｚ方向を向くような傾きになっている。振動コンベヤから落下した粒体２は第１段目のルーバー１１、１２、１３に当たって傾斜面を滑り落ちる。次のルーバー２１、２２、２３にも衝突して、さらに跳ね返る。さらに３段目のルーバーにも当たって跳ね返る。図２に示すようにやがて全部のルーバーの隙間を通り抜けて粒体２は外部へ出てゆく。
【００１５】
搬出口５は金属製の遮蔽体７によって支持される。搬出口５自体は厚い金属板で四辺形筒をなすように形成される。遮蔽体７や搬出口５の壁面は厚くてＸ線を遮断できる。Ｘ線が漏れる可能性のあるのは搬出口５の内部のルーバーのある空間だけである。
【００１６】
ここでは３つしか図示していないが、実際にはもっと数多くのルーバーの組み合わせが用いられる。横方向にｍ本、縦方向にｎ本のルーバーがｍｎ行列のルーバー行列を形成している。
【００１７】
このようにルーバーを並べた理由の一つはＸ線の遮断効果を考えたからである。Ｘ線が外部に漏れないように厚い金属製の筐体で搬送機構を包囲しているということはすでに述べた。しかし搬入口と搬出口は被処理物が通るからある程度は開口している必要がある。有形固体を対象にする場合は周回コンベヤを上下させて遮蔽板を筐体内部に設けてＸ線を筐体内部で減衰させる事が容易にできた。 しかし粒体を被処理物とする場合は周回コンベヤを使うことができない。経路を上下に動かすということもできない。平坦な経路を通るようになるからＸ線の遮断は困難さを増す。振動コンベヤは薄いのでＸ線の一部は透過する。透過したＸ線３は搬出口５内部のルーバー１２、１３などに当たって散乱される。その後少なくとも２回散乱されないと外部に出ないように、ルーバーの数や幅、分布が計算されている。
【００１８】
Ｘ線３は照射窓の直下で生成されるからｘｚ断面でＸ線の散乱を計算するのが便利である。それなら、ルーバーをｘｚ面に垂直にすると計算も容易であるし実際の遮蔽散乱の計算も簡単であろうと思われる。だから先願の（１）においては、ルーバーはｙ方向に伸びるものになっている。つまりｙ方向にはルーバーの分布は一定であるようにしている。Ｘ線は何度もルーバーに衝突して初めて外部へ出る計算になるから外部への漏洩Ｘ線は充分に抑制できるはずである。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが問題は別にあった。図では粒体は少ししか図示していないが実際には、振動コンベヤ１の面を覆う程度に密集して存在している。振動コンベヤはｙ方向にある程度の広がりを持つ。広がり全体にわたって粒体が前進する。終端部ではｙ方向の広がり一杯の分布をもって滝のように搬出口５へ落ち込んでゆく。滝のようにというのは、つまりｙ方向には広がるがｘ方向には広がりのない線のような分布だということである。
【００２０】
ルーバーをｙ方向に伸びるように配置するということは滝の幅方向に伸びるようにするということである。図２に示すように粒体はｘ方向の狭い広がりｄをもって落ちる。だから殆どがルーバー２１に当たることになり、前後のルーバー１１、３１にはゆかない。搬出口の入口でそのような選好性があると、それはずっと引き継がれる。その下のルーバー２１に当たり、さらにルーバー３２の上を転がって落ちてゆく。だから図２の出口Ｓでは大量の粒体が排出される。その他の経路、例えばルーバー１３、２２、３３という経路は殆ど粒体が通過しないということになる。出口Ｔには僅かしか粒体が出てこない。そのような不均一性がある。
【００２１】
実際には粒体の分布は図示したものよりも多いから、頻用される経路１２、２１、３２は目詰まりしてしまう可能性がある。主経路が目詰まりしても、粒体２は落下し続ける。粒体２は目詰まりした部分を避けて次の経路を選んでそこを通過するようになる。しかしここも粒体流が集中するから、やがて目詰まりする可能性がある。つまり滝のようにシート状に降り注ぐから、常時１つの経路を通る。全体の経路に分散されない。だから一つ一つの経路が次々と目詰まりを起こしてしまう。
【００２２】
これを避けるためには粒体の流量をさらに小さく制限する必要がある。それでは処理能力が一層限定されてしまう。また一旦目詰まりすると処理を中断して筐体を開き内部のルーバーを掃除しなければならない。それが処理能率をさらに下げるということになる。
【００２３】
搬出口や搬入口においてＸ線遮断のためルーバー構造を採用した場合、粒体が偏らず全部の経路へ等しく落下してゆき、一つの経路だけが目詰まりしないようにした搬出口、搬入口の構造を提供するのが本発明の目的である。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
振動コンベヤの終端部に平行でなくて垂直になるように搬出口、搬入口のルーバーを配置する。つまり粒体の搬送方向に平行になるようにルーバー長手方向を配置する。水平方向にｍ枚、上下方向にｎ枚というように行列にして並べるという点は変わらない。各段ごとに傾斜の方向を逆にするという点でも同じである。左右に蛇行する経路ができるが、その経路はコンベヤ終端部から見て均等に分布するようになる。一方振動コンベヤによって運ばれる粒体はコンベヤの幅全体にほぼ均一に広がっている。だから、コンベヤ終端部に対し平行になって滝のように落ちる粒体がルーバーの全ての経路に平等に分配される。一つの経路に集中しないから粒体によって経路が目詰まりするということはない。順調に粒体は排出されて行く。
【００２５】
本発明は搬入口にも同様に適用することができるが、その場合さらに上部のホッパ板の終端辺にルーバー長手方向を平行に配置するということになる。これも目詰まり防止に有効である。やはりＸ線の搬入口への漏れを防ぐために同様の工夫が必要である。
【００２６】
振動コンベヤ進行方向に対して平行なルーバーを配置するというのは少し抵抗がある。が、それは粒体がｙ方向には殆ど動かずｘ方向だけに転がり舞い上がり進行してきたので搬出口でもｙ方向には殆ど動かずｘｚ面だけの運動をするという方が直観的に理解しやすいからにすぎない。本発明はルーバーを振動コンベヤ終端辺に垂直に配置するからｘ方向に進行してきた粒体はルーバーではｙ方向にも動くようになる。つまり運動の方向がｘ方向から、ｙｚ方向に変化するから直観的な理解が難しく、それだけ思い付きにくいということである。
【００２７】
それとＸ線の遮蔽のためには図１のように振動コンベヤ終端辺に平行にする方が良いように思える。本発明の着想のようにコンベヤ終端辺に垂直にするとＸ線が漏れるのではないかと危惧されよう。しかしよく考えてみればそういう事もない。ルーバーの重なりを工夫すると、照射窓からやってくるＸ線を３度以上散乱しなければ外部に出られないようにすることは可能である。
【００２８】
しかし、それでもＸ線遮蔽について不安があるという場合は、振動コンベヤと搬出口の間に特別の障壁板を設けると良い。障壁板によって１回散乱させると搬出口には来なくなるし、障壁板の上を越えたものは搬出口の上部に第１回の衝突をするから下部へ行くまでに第２回、第３回の衝突をするようルーバーの寸法配置を設計することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
ルーバーが搬送の方向と平行に配置される。搬出口についていえば、ルーバーの上下の組み合わせが振動コンベヤ終端辺に平行に広がる経路を形成する。振動コンベヤから滝のように薄い膜となって落下する粒体は、複数の経路に平等に分配される。特定の経路に集中して目詰まりするということはない。これは搬入口にも搬出口にも適用できる。
【００３０】
【実施例】
図３、図４によって本発明の電子線照射装置の搬出口の構造を説明する。電子線照射装置は、真空排気装置、ガス供給装置、冷却装置、被処理物の搬入口、電子線の発生機構、加速機構、照射窓、搬送機構、筐体などを持つが、ここでは振動コンベヤと搬出口の一部だけを図示している。
【００３１】
振動コンベヤ１の上を小麦など穀物の粒体２が振動によって転動しながら前進している。振動コンベヤは水平のこともあり傾斜が付いていることもある。水平であっても振動方向速度の非対称性によって粒体を定まった一方向へ運ぶことができる。粒体前進方向をｘ軸にとる。振動コンベヤ１の幅方向をがｙ方向とする。振動コンベヤ１の終端辺はｙ軸に平行である。ｚ軸は下向きにとる。振動コンベヤ１によって粒体２を舞上げ転がすのは粒体の表面全面に薄く電子線４を受けるようにするためである。強い電子線が貫通するようにすると内部で化学変化、物理変化がおこって食品の風味を落とし望ましくない。表層部に薄く電子線が当たる程度に止める。加速エネルギーは数十ｋＶ〜百ｋＶ程度で低いものである。転動する粒体２は照射窓の直下で電子線４の照射を受ける。電子線４の一部は振動コンベヤ１に当たる。電子線４が固体に当たるとＸ線３を発生する。Ｘ線は波長の短い電磁波であるから直進して筐体裏面などに当たり、吸収反射される。これを繰り返してやがて減衰する。
【００３２】
振動コンベヤ１の終端には搬出口５が設けられる。下向きの開口部である。搬出口５は金属製の遮蔽体７によって支持される。搬出口５自体は厚い金属板で四辺形筒をなすように形成される。遮蔽体７や搬出口５の壁面は厚くてＸ線を遮断できる。ここまでは図１、図２のものと同様である。
【００３３】
開口部の中には幾つもの列をなすルーバー６がｙ方向でなくｘ方向に伸びるように設けられる。ここが大きく違うのである。図４は断面図であるが、これは図２と違ってｚｙ面での断面図である。つまり振動コンベヤの長手方向に垂直に切った断面図である。振動コンベヤ終端部の幅をＷとすると粒体は幅Ｗの滝となって薄い層を形成しながら落下する。ルーバー６は上から順に行列をなすが、行方向はｙ方向であり列方向はｚ方向である。行方向がｘ方向であった図１、図２のものとは違う。１段目のルーバーを４１、４２、４３、…とする。法線方向は＋ｙｚ方向である。ここでは３枚しか描いてないが実際にはもっと数多くのルーバーがある。２段目のルーバーは５１、５２、５３、…とする。法線方向は−ｙｚ方向である。３段目のルーバーは６１、６２、６３、…である。法線方向は＋ｙｚ方向である。
【００３４】
このようにルーバーが傾斜方向を互い違いにして上下にいくつも並ぶのは図１、図２と同様である。しかしその長手方向が違う。振動コンベヤ長手方向（粒体進行方向）に、ルーバー長手方向が平行になるようになっている。３枚の場合でいうと、二つの経路ができる。一般にｍ列あるから（ｍ−１）の経路が形成される。その経路はｎ個のルーバーからなるのでｎ回流れの方向を変える。方向変換は搬送方向と直交する方向に起こる。
【００３５】
粒体２は振動コンベヤ１の下流端にきて幅Ｗの滝になって搬出口５に落ちる。落下する粒体は幅Ｗに均一に分布する。だからルーバーの各経路にほぼ均一に粒体が分配される。粒体はルーバーの傾斜面に何度か当たり傾斜面を転がり落ちてゆく。
【００３６】
ルーバー６はｘ軸方向に伸びている。ｙｚ断面において、ルーバーは上下横に並ぶ板の複数の組になっている。先述のように傾斜方向は上下に１段下がるごとに反対向きになるようになっている。
【００３７】
振動コンベヤから落下した粒体２の半分は、ルーバー４２、５１、６２に当たって傾斜面を滑り落ちる。残りの半分はルーバー４３、５２、６３に当たって傾斜面を滑り落ちる。実際にはｍ枚のルーバーが横に並んでおり、（ｍ−１）の経路がある。それらの経路に平等に粒体が配分される。これが重要な点である。だから全ての経路を通る粒体の分量は確率的にはほぼ等しい。この経路だけ特に多いというような偏りがない。だから一つのルーバー経路が目詰まりするということがない。搬出口の能力が実質的に高まるということである。
【００３８】
粒体の運動は振動コンベヤでは平均してｘ方向に向かう。それがルーバーに当たるとｙｚ方向の運動に変換される。これが少し理解しにくいところである。粒体はｙ方向に蛇行しながら落下してゆくことができる。Ｘ線３を遮蔽するためにルーバーを蛇行させＸ線が直進しないようにしている。振動コンベヤ１の薄い板を透過するＸ線もあるから、この例では図３のように、障壁板９を設けてＸ線が搬出口に向かうのを防止している。障壁板９の上を越えたものは、搬出口壁面やルーバーに衝突を繰り返して減衰する。外部まで簡単には出て行かない。
障壁板９がなくてもＸ線の外部への漏洩がないように、３回以上散乱しないと外部に至ることがない、というように設計することはできる。上下のルーバーの重畳部を深くすれば良いのである。
【００３９】
【発明の効果】
穀物などの無定型粒体を処理するため搬送機構として振動コンベヤを用いた電子線照射装置において、振動コンベヤの終端部に平行でなくて垂直になるように搬出口、搬入口のルーバーを上下水平に多段多連配置する。つまり粒体の搬送方向に平行になるようにルーバー長手方向を配置する。振動コンベヤの幅に一杯に広がった粒体が滝のように薄い膜状で落下すると、ルーバー群が形成する各経路に平等に粒体が分配される。特定のルーバー群に集中して配分され目詰まりするというようなことはない。ルーバー板を上下横方向に並べるからＸ線を散乱させ減衰させることができる。粒体の運動に適度の抵抗を与えて円滑搬送を可能にししかもＸ線遮蔽に有効である。搬送異常、Ｘ線漏洩の両方を同時に解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明者が特願２０００−１３４６６９号において提案した粒体処理用の電子線照射装置における振動コンベヤ・搬出口の構造を示す斜視図。
【図２】図１と同じものの振動コンベヤ・搬出口の構造を示す縦断面図。
【図３】本発明の実施例にかかる電子線照射装置における振動コンベヤ・搬出口の構造を示す斜視図。
【図４】図３と同じものの振動コンベヤ・搬出口の構造を示す縦断面図。
【符号の説明】
１  振動コンベヤ
２  粒体
３  Ｘ線
４  電子線
５  搬出口
６  ルーバー
７  遮蔽体
９  障壁板
１１、１２、１３  第１段目ルーバー
２１、２２、２３  第２段目ルーバー
３１、３２、３３  第３段目ルーバー
４１、４２、４３  第１段目ルーバー
５１、５２、５３  第２段目ルーバー
６１、６２、６３  第３段目ルーバー
【図１】
0003730848.tif 000002
【図２】
0003730848.tif 000003
【図３】
0003730848.tif 000004
【図４】
0003730848.tif 000005