JP5970856B2 - 電子線照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子線を物品（被照射物）に照射して殺菌等の処理を行う電子線照射装置に係り、特に、電子線の照射により発生するＸ線の量を抑制することができる電子線照射装置に関するものである。

電子線照射装置は、電子線発生装置から照射窓を介して放出した電子線を、搬送手段によって搬送されている物品に照射して殺菌その他の処理を行う。この電子線照射装置から放出された電子線が、搬送手段が設置された殺菌室や、電子線を発生させる真空室内の金属製の部材に照射されるとＸ線が発生することは一般に知られている。このＸ線の発生を抑制するようにした発明（例えば特許文献１参照）や、Ｘ線が外部に漏れないように遮蔽する発明（例えば、特許文献２参照）がすでに提案されている。

特許文献１に記載された発明は、電子線を照射する電子線照射手段と対向する位置にビームキャッチャーを配置し、このビームキャッチャーの電子線照射側の外表面をアルミニウムで覆い、さらに、アルミニウム板の上にＰＥ（ポリエチレン）カバーを被せた構成にしている。

また、特許文献２に記載された発明の構成では、照射室全体をＸ線を遮蔽する構造にするとともに、この照射室内の照射空間およびビームキャッチャーを取り囲むＸ線遮蔽構造体を設けている。

実開平３−１５４２１号公報 特開２０１０−８３８７号公報

前記各引用文献に記載された発明は、いずれも電子線を物品に照射して殺菌等の処理を行う領域における対策であり、電子線を発生する真空室側については考慮されていない。真空室内においても、電子線が金属に衝突するとＸ線が発生する。この状況を簡単に説明すると、真空室内で発生した電子線は、室内の壁面に形成された開口部に取り付けられている窓枠の照射膜を通過して外部（処理領域側）へ照射される。電子線はほぼ直線的に進行するが、一部分は窓枠に衝突したり、窓枠を固定している壁面に衝突するため、真空室内でもＸ線が発生する。そのため、外部にＸ線が漏れ出さないようにするために、装置全体を鉛部材によって覆っている。Ｘ線を外部に漏洩させないためには厚い鉛製の部材で覆う必要があり、その分コスト高であるという問題があった。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、電子線の照射によって物品の処理を行う領域だけでなく、電子線を発生させる真空室内でのＸ線の発生を抑制することができる電子線照射装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、電子線照射用の開口部が形成された壁面によって囲まれ、内部雰囲気が真空に管理された真空室と、この真空室内に配置された電子線発生部と、前記真空室の開口部を囲んで取り付けられた窓枠と、この窓枠に固定され真空室内で発生した電子線が透過する照射膜とを備え、前記窓枠を金属で形成するとともに、前記窓枠の前記真空室内に臨む箇所の表面を、原子番号が１０以下の材料によって被覆したことを特徴とするものである。

また、第２の発明は、前記請求項１に記載した発明において、電子線を照射される被照射物を挟んで、前記照射膜の向かい側に、照射された電子線を受けるビームキャッチャーを設け、このビームキャッチャーの表面を原子番号が１０以下の材料によって被覆することを特徴とするものである。

さらに、第３の発明は、前記請求項１または請求項２に記載した発明において、前記真空室の開口部近くの内壁表面を原子番号が１０以下の材料によって被覆したことを特徴とするものである。

また、第４の発明は、前記請求項１ないし請求項３に記載した発明において、前記材料が炭素またはフッ素を主成分とする材料であることを特徴とするものである。

また、第５の発明は、前記請求項１ないし請求項３に記載した発明において、前記材料が炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とするものである。

また、第６の発明は、前記請求項１ないし請求項３に記載した発明において、前記窓枠を銅で形成するとともに、前記真空室内に臨む箇所を炭素繊維強化プラスチックによって被覆したことを特徴とするものである。

本発明の電子線照射装置は、真空室の開口部に取り付けた照射窓の窓枠の、電子線発生部に向いている側の面を原子番号が１０以下の材料によって被覆したので、真空室の内部で電子線の照射によるＸ線の発生を大幅に抑制することができる。

電子線照射装置を備えた電子線殺菌装置の平面図である。 前記電子線照射装置に設けられた照射窓の横断面図である。 前記電子線照射装置に設けられた窓枠の正面図である。 前記電子線照射装置に設けられた照射窓の縦断面図である。 前記電子線照射装置に設けられたビームキャッチャーの正面図である。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。この実施例に係る電子線照射装置２は、外部から搬送されてきたＰＥＴボトル等の樹脂製容器（被照射物）４が殺菌チャンバー６内に導入され、ロータリ式の搬送手段８によって回転搬送されている間に、電子線を照射して殺菌を行うものであり、その後、殺菌された容器４は、フィラ、キャッパ等の充填ラインに送られる。

この電子線照射装置２から電子線の照射を受ける容器４は、図示しないエア搬送コンベヤ等の搬送手段によって搬送され、殺菌を行う殺菌チャンバー６の上流側に配置された導入チャンバー１０内に搬入される。この導入チャンバー１０内には、容器４を保持するグリッパ（図示せず）が円周方向等間隔で設けられたロータリ式の搬送ホイール１２が配置されており、導入チャンバー１０内に搬入された容器４は、この搬送ホイール１２のグリッパに受け渡されて回転搬送される。

導入チャンバー１０に隣接して前記殺菌チャンバー６が配置されている。導入チャンバー１０と殺菌チャンバー６の接続部には、導入チャンバー１０の搬送ホイール１２と殺菌チャンバー６内の入口側に配置された供給ホイール１４との間で受け渡しを行うための開口が形成されている。殺菌チャンバー６は、内部に設置された仕切壁１６、１７によって、供給ホイール１４が配置された入口室１８と、搬送手段（搬送ホイール）８が配置されたメイン室２０と、排出ホイール２２が配置された出口室２４とに区画されている。これら供給ホイール１４、搬送ホイール８および排出ホイール２２にも、それぞれ円周方向等間隔で容器４を保持するグリッパ（いずれも図示せず）が設けられており、これらグリッパ間で順次受け渡しが行われる。前記殺菌チャンバー６およびその内部の仕切壁１６、１７は、容器４を電子線の照射により殺菌する際に、Ｘ線（制動Ｘ線）や電子線が外部に漏れないように遮蔽するために鉛製の壁面（この実施の形態では、鉛の板体をステンレス板でサンドイッチした構成）によって形成されている。なお、入口室１８とメイン室２０との間の仕切壁１６、メイン室２０と出口室２４との間の仕切壁１７には、それぞれ容器４の受け渡しを行うための開口が形成されている。

殺菌チャンバー６の下流側に隣接して充填チャンバー２６が設置されており、殺菌が終了した容器４は、排出ホイール２２を介して充填チャンバー２６内の受け渡しホイール２８に受け渡されて図示しないフィラに供給される。

殺菌チャンバー６の搬送ホイール８が配置されているメイン室２０の一方の側壁６ａ（図１の上部側側壁）に開口部６ｂが形成され、この開口部６ｂの外側に電子線照射装置２が取り付けられている。殺菌チャンバー６の内部側に、電子線照射装置２が取り付けられる開口部６ｂを囲んで、殺菌室３０が設けられている。搬送ホイール８によって搬送される容器４の搬送経路の一部がこの殺菌室３０内を通過するようになっており、この殺菌室３０を通過している間に、電子線照射装置２から容器４に電子線が照射されて殺菌が行われる。

殺菌室３０内の容器搬送経路を挟んで、電子線照射装置２の向かい側に、搬送されている容器４に照射されずに通過してきた電子線を捕捉するためのビームキャッチャー３２が設けられている。このビームキャッチャー３２は、図５に示すように、内部に冷却水の配管（図示せず）が設けられており、供給管３２ａから内部の配管に供給された冷却水を流通させ、排出管３２ｂから排出することにより、電子線の照射による過熱を防止している。

電子線照射装置２は、電子線を発生する電子線発生部３４と、この電子線発生部３４で発生した電子線を真空空間（加速空間）で加速する加速管３６と、前記電子線発生部３４に接続された電源昇圧部３８を備えている。電子線発生部３４は、周知の構成なので図示はしないが、熱電子を放出する線状のフィラメントと、フィラメントを支持するガン構造体と、フィラメントで発生した熱電子をコントロールするグリッドを有しており、フィラメントを加熱して熱電子を発生させ、加速管３６の真空室４０内で高電圧によって電子を加速して高速の電子線ビームにし、後に説明する照射窓４４の金属箔を通して、前記殺菌室３０内に照射する。なお、加速管３６および電源昇圧部３８の外壁も、前記殺菌チャンバー６の外壁と同様に鉛板をステンレス板でサンドイッチにした壁面によって囲まれている。

電子線照射装置２の前記殺菌チャンバー６に取り付けた壁面３６ａには、殺菌チャンバー６に形成された開口部６ｂとほぼ合致する開口部３６ｂが形成され、この開口部３６ｂに照射窓４４が取り付けられる。照射窓４４は、図２ないし図４に示すように、加速管３６の内壁側から開口部３６ｂの周囲を囲んで取り付けられたウィンドウ取付部４６（真空室４０の開口部３６ｂ近くの内壁表面）と、このウィンドウ取付部４６の前面側（前記殺菌チャンバー６内の殺菌室３０側）に取り付けたウィンドウ（窓枠）４８と、このウィンドウ４８の前面に装着しクランプ部材５０によって固定した照射膜５２を備えている。この実施の形態では、前記ウィンドウ取付部４６はステンレス製、ウィンドウ４８は銅製、クランプ部材５０はステンレス製であり、また、照射膜５２は、チタン（Ｔｉ）箔、アルミ（Ａｌ）箔等の金属箔が用いられる。なお、これら各部材は前記素材に限らずその他の金属を用いることができる。

前記ウィンドウ４８は、複数の桟４８ａによって区画された複数の電子線透過孔５４を有しており、前記ウィンドウ取付部４６の開口部４６ａおよびこの電子線透過孔５４を通過した電子線が前記照射膜５２を透過して前記殺菌室３０内へ照射される。さらに、この実施の形態では、ウィンドウ取付部４６およびウィンドウ４８の、電子線発生部３４から放出され、照射窓４４を通過して殺菌室３０側へ照射される電子線が当たる箇所を、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）５６（図２に太線で示した部分が炭素繊維強化プラスチックである）によって被覆している。炭素繊維強化プラスチックは、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の厚さの板をボルト止めにより固定している。なお、ボルト止めの代わりに接着剤を用いて固定してもよい。ステンレスあるいは銅に直接電子線を照射するとＸ線が発生するが、このように炭素繊維強化プラスチック５６によって被覆することにより、Ｘ線の発生を大幅に抑制することができる。また、炭素繊維強化プラスチック５６に代えて、例えばフッ素を主成分としたフッ素樹脂を所定の厚さに塗布するようにしても良い。その他、ベリウム（Ｂｅ）を主成分とする材料や窒素化合物等も使用可能である。いずれにしても本発明では、電子線が照射される金属部分（ウィンドウ取付部４６の内壁面および開口部４６ａとウィンドウ４８の電子線透過孔５４）を原子番号が１０以下の元素からなる材料または原子番号が１０以下の元素を含む材料によって被覆することによりＸ線の発生を抑制する。但し、電子線の強さに応じた厚みが必要であり、必要な厚みが得られない材料は適用できない。

また、前記ビームキャッチャー３２はステンレスあるいはアルミニウム等の金属材料から形成されているので、電子線が照射されるとＸ線を発生する。そこで、このビームキャッチャー３２の表面も、前記炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）あるいはフッ素等を主成分とする材料によって被覆されている。

３４ 電子線発生部
３６ｂ 開口部
４０ 真空室
４８ 窓枠（ウィンドウ）
５２ 照射膜
５６ 材料（炭素繊維強化プラスチック）

Claims (6)

1. 電子線照射用の開口部が形成された壁面によって囲まれ、内部雰囲気が真空に管理された真空室と、この真空室内に配置された電子線発生部と、前記真空室の開口部を囲んで取り付けられた窓枠と、この窓枠に固定され真空室内で発生した電子線が透過する照射膜とを備え、
   前記窓枠を金属で形成するとともに、前記窓枠の前記真空室内に臨む箇所の表面を、原子番号が１０以下の材料によって被覆したことを特徴とする電子線照射装置。
2. 電子線を照射される被照射物を挟んで、前記照射膜の向かい側に、照射された電子線を受けるビームキャッチャーを設け、このビームキャッチャーの表面を原子番号が１０以下の材料によって被覆することを特徴とする請求項１に記載の電子線照射装置。
3. 前記真空室の開口部近くの内壁表面を原子番号が１０以下の材料によって被覆したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子線照射装置。
4. 前記材料が炭素またはフッ素を主成分とする材料であることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の電子線照射装置。
5. 前記材料が炭素繊維強化プラスチックであることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の電子線照射装置。
6. 前記窓枠を銅で形成するとともに、前記真空室内に臨む箇所を炭素繊維強化プラスチックによって被覆したことを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の電子線照射装置。

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