JP2001221899A

JP2001221899A - 電子線照射装置

Info

Publication number: JP2001221899A
Application number: JP2000029330A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Naito; 儀彦内藤
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-02-07
Filing date: 2000-02-07
Publication date: 2001-08-17
Also published as: RU2001103674A; CN1308341A; US6614037B2; US20010011710A1; PL345680A1; CN1150568C

Abstract

(57)【要約】【課題】電子線を桟で補強した窓箔の全面を走査して
も、電子線照射による桟の過熱を防止し、これにより長
期間安定に運転が可能で、かつメンテナンスの容易な電
子線照射装置を提供する。【解決手段】真空容器１８ａ中に、電子線源と、該電
子線源より放出された電子を加速する加速部と、該加速
部にて形成された高エネルギーの電子線を偏向して走査
する偏向部と、電子線を真空中から気体中に放出するた
めの窓箔１５とを備えた電子線照射装置において、前記
窓箔に密着して該窓箔を支持する桟２１を備え、該桟を
前記電子線が横切る部分２１ａ，２１ｂに該桟を電子線
に対して遮蔽する冷却ブロック２５を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば火力発電所
から排出される排ガスの処理に使用される電子線照射装
置に係り、特に電子取出し用の窓箔を大気圧に抗して真
空容器に支持固定する桟の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、世界的に問題となっている大気汚
染による地球の温暖化や酸性雨等は、例えば火力発電所
等から排出される燃焼排ガス中に存在する、ＳＯｘ、Ｎ
Ｏｘ等の成分に起因していると考えられる。これらのＳ
Ｏｘ、ＮＯｘ等の有害成分を除去する方法として、燃焼
排ガスに電子ビ−ムを照射することによって、脱硫・脱
硝（ＳＯｘ、ＮＯｘ等の有害成分の除去）を行うことが
実施されている。

【０００３】図１は、係る用途に用いられる電子線照射
装置の一例を示す。この燃焼排ガスの処理装置は、直流
高電圧を発生する電源装置１０と、電子線を燃焼排ガス
に照射する電子線照射装置１１と、その装置１１の電子
線の照射出口である窓箔１５に沿って設けられた燃焼排
ガスの流路１９とから主として構成されている。例えば
Ｔｉ等の薄板からなる窓箔１５から外部に放出された電
子線は、燃焼排ガス中の酸素（Ｏ_２）、水蒸気（Ｈ
_２Ｏ）などの分子を照射することにより、これらは非常
に酸化力の強い、ＯＨ、Ｏ、ＨＯ_２等のラジカルとな
る。そしてこれらのラジカルが、ＳＯｘ及びＮＯｘ等の
有害成分を酸化し、中間生成物である硫酸と硝酸とを生
成する。これらの中間生成物は、あらかじめ投入してお
いたアンモニアガス（ＮＨ_３）と反応し、硫安及び硝安
となり、肥料の原料として回収される。従って、このよ
うな排ガス処理システムにおいては、燃焼排ガス中から
有害なＳＯｘ、ＮＯｘ等の成分を除去することができる
と共に、その副生品として有用な硫安・硝安等の肥料の
原料として回収することができる。

【０００４】ここで、電子線照射装置１１は、熱電子フ
ィラメント等の熱電子発生源１２と、その熱電子発生源
１２より放出された電子を加速する加速管１３と、その
加速管にて形成された高エネルギーの電子線に磁界を印
加することでそのビーム径を制御するフォーカス用電磁
石１６と、そのビーム径が制御された電子線に磁界を印
加することで偏向する走査用電磁石１７とから主に構成
されている。これらは、外囲器（真空容器）１８ａ，１
８ｂ内に収納され、外囲器内は１０^−６Ｐａ程度の高真
空雰囲気下に保持される。形成された高エネルギーの電
子線は、走査用電磁石１７により磁界を印加すること
で、偏向、走査され、照射窓（窓箔）１５より排ガスの
流路１９の所定の範囲に出射される。

【０００５】このような電子線照射装置は、真空中で高
速に加速した電子線を上述したように大気中に取出す必
要がある。このため、電子線の取出しには、電子の高い
透過効率を達成するため、厚さが数十μｍ（例えば４０
μｍ）の純チタン膜やチタン合金膜製の窓箔が一般に使
用されている。この窓箔は、取付けフランジを介して電
子線照射装置の容器１８ａの端部に取付けられている。
そして、窓箔のサイズは例えば３ｍ×０．６ｍと大き
く、ここに大気圧である例えば約１０００ｈＰａ程度の
圧力が容器内部の真空である例えば１０^−６Ｐａ程度の
窓箔面に対して印加される。このように窓箔には面積と
圧力差との関係で大きな力が加わるので、電子線を取り
出す窓箔面の一部に桟を密着して配置し、この桟により
複数の区画に分離して用いている。

【０００６】図２は、窓箔の桟による分割例と電子線の
照射経路例を示す。窓箔１５は、上述したように例えば
３ｍ×０．６ｍと比較的大きく、その中央部長手方向に
中央桟２１を配置し、これに密着支持されている。これ
により、窓箔１５は中央桟２１によりその中央部で支持
され、窓箔面は２分割され、大気側から真空側に大きな
圧力を受けても、その変形が防止される。電子線は比較
的大きな面積を有する窓箔１５を通して広い範囲に電子
線を放出するため、熱による窓箔へのダメージを避ける
ため、例えば図２に矢印で示すような経路Ｐで窓箔上を
長手方向に走査される。その時、電子線は短手方向にも
桟にかからない範囲で走査される。電子線は、例えば８
００ｋＶ程度の電圧で加速され、その電流は大きな場合
には５００ｍＡ程度流れるので、窓箔を通過する際にエ
ネルギー損失が生じ、大量の熱を発生する。このため、
桟２１には冷却パイプを配置して、水冷を行うことで窓
箔の過熱を防止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが図２に示すよ
うに電子線を経路Ｐにより窓箔１５を走査するために
は、中央桟２１の両端部２１ａ，２１ｂを必然的にまた
がなければならない。このため桟２１の両端部２１ａ，
２１ｂを電子線Ｅがまたいで照射する際に、当該桟の照
射部に大量の熱を発生し、その照射部分を過熱するとい
う問題がある。このような過熱は、長期使用の際に桟２
１の内部に配置された水冷配管を構成する部分が熱によ
る疲労を起こし、真空中に漏水を起こすという事故を生
じる場合がある。このような事故が生じると、真空容器
の汚染を引き起こし、この修復のために電子線照射装置
の分解及び再構築が必要となり、大変な労力及び時間が
必要となる。また、このようにして一旦修復を行うと、
真空の立ち上げに大きな時間を要し、さらに修復の困難
さ故に長期の装置の運転中止を余儀なくされる。

【０００８】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
ので、電子線を桟で補強した窓箔の全面を走査しても、
電子線照射による桟の過熱を防止し、これにより長期間
安定に運転が可能で、かつメンテナンスの容易な電子線
照射装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、真空容器中に、電子線源と、該電子線源より放出さ
れた電子を加速する加速部と、該加速部にて形成された
高エネルギーの電子線を偏向して走査する偏向部と、電
子線を真空中から気体中に放出するための窓箔とを備え
た電子線照射装置において、前記窓箔に密着して該窓箔
を支持する桟を備え、該桟を前記電子線が横切る部分に
該桟を電子線に対して遮蔽する冷却ブロックを配置した
ことを特徴とする電子線照射装置である。本発明によれ
ば、電子線の走査により電子線が横切る桟の部分に冷却
ブロックを配置して遮蔽することで、その部分で桟が電
子線の照射を受けなくなり、その過熱を防止することが
できる。これにより、上述した問題の発生を防止でき、
電子線照射装置の安定した運転が可能となる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、前記冷却ブロッ
クは、着脱可能に取付けられたことを特徴とする請求項
１記載の電子線照射装置である。これにより、冷却ブロ
ックが長期間の電子線の照射により疲労を生じた場合に
もその交換が容易であることから、定期的に交換を行う
ことで水漏れ等の重大事故を未然に防止することができ
る。

【００１１】請求項３に記載の発明は、前記冷却ブロッ
クは、金属材中に流体による冷却パイプを配置したもの
であることを特徴とする請求項１記載の電子線照射装置
である。これにより、冷却ブロックを容易に製造するこ
とができ、電子線の照射部分を容易に冷却できる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、前記冷却ブロッ
クは、その断面形状が前記電子線源側において滑らかに
湾曲した形状であることを特徴とする請求項１記載の電
子線照射装置である。これにより、冷却ブロックの表面
に均等に電子線が照射され、部分的なエネルギーの集中
による電子線遮蔽部の過熱が防止される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電子線照射装
置の第１の実施形態を図３及び図４を参照して説明す
る。図３は、電子線照射装置の窓箔周辺の断面構造を示
し、図４は冷却ブロックの詳細構造を示す。真空容器１
８ａの底面にはＴｉ材からなる窓箔１５がフランジ３０
を介して固定されている。真空容器１８ａの底部中央に
は中央桟２１が配設され、この下面が窓箔１５に密着し
て、真空容器１８ａ内が高真空状態に保たれた時に窓箔
１５が大気圧により変形するのを防止している。桟２１
は、図２に示したのと同様に、３ｍ×０．６ｍ程度の面
積の窓箔の中央部に配置されていて、ステンレス材によ
り構成され、その幅は約３ｃｍであり、その高さは約４
０ｃｍである。中央桟２１の長手方向両端は真空容器の
外囲器１８ａに部分２１ｃで接合していて、これにより
窓箔１５が大気側から受ける強い圧力を支持している。
桟２１の内部には水冷パイプ２２ａ，２２ｂを備え、冷
却水を流すことにより電子線が窓箔１５を透過する際に
生じる熱を窓箔材の良好な熱伝導性により吸収すると共
に、桟２１の上面に電子線の直接照射により生じる熱を
吸収するようにしている。

【００１４】この電子線照射装置においては、冷却ブロ
ック２５を桟２１の長手方向の電子線の走査により電子
線が桟２１をまたぐ部分２１ａ，２１ｂに配置してい
る。即ち、冷却ブロック２５は電子線の照射に対して桟
２１を遮蔽して保護する役割を果たし、その幅は３６ｍ
ｍと中央桟２１の幅に対して少し大きく、長手方向長さ
は約３５ｃｍであり、電子ビームの走査径に対して、遮
蔽体として十分な大きさを有する金属ブロックである。
冷却ブロック２５は、例えば熱伝導率２００Ｗ・ｍ^−１
・ｋ^−１以上を有するアルミ、銅、銀等の材料からなり
その内部に通水孔２６を配置し、その通水孔２６に冷却
水を通水することで、電子線の照射による発熱を吸収す
るようにしている。冷却ブロック２５内の通水孔２６に
はステンレス材からなるパイプ２７を接続し、これを固
定した板体３３を貫通して真空容器１８ａの外部にパイ
プの先端が突出するように構成されている。パイプ２７
を備えた板体３３は、ブラケット２８のフランジ２９に
ボルト締め等により着脱自在に固定される。冷却ブロッ
ク２５のパイプ２７と桟２１の内部に設けられた水冷パ
イプ２２ａ，２２ｂとは配管３１により接続され、冷却
水は給水端子２３ａから、図中左側の冷却ブロック２５
内の通水孔を循環し、次に桟２１の上部のパイプ２２ｂ
に流れ、さらに図中右側の冷却ブロック２５内を流れ、
再び桟下部のパイプ２２ａを流れ、排水端子２３ｄより
取り出される。

【００１５】図４は、冷却ブロックの詳細構造を示す。
（ａ）に示すように冷却体である銅ブロック２５には通
水孔２６が設けられ、その断面は（ｃ）に示すように略
矩形状であり、上端部が半円形をなして滑らかに湾曲し
ている。そして通水孔２６の両開孔端にはステンレス材
のパイプ２７が銀ロウ付けにより固定されている。ま
た、パイプ２７は板体３３を貫通してその貫通部が溶接
により固定されている。パイプ２７の端部には外部の冷
却水を供給する配管と接続する端子が固定されている。
（ｂ）はＢ矢視図を示し、板体３３が多数の長円形のボ
ルト穴３４を介してブラケット２８のフランジ２９に着
脱可能に固定されるようになっている。（ｄ）はＤ矢視
図を示し、銅ブロック２５に対してパイプ２７が斜めに
接続されて、板体３３に固定されていることを示してい
る。

【００１６】次に、この冷却ブロックの使用方法につい
て説明する。上述したようにこの冷却ブロック２５はパ
イプ２７及び板体３３と一体に固定されているので、真
空容器１８ａのブラケット２８の貫通口より、冷却ブロ
ック２５が中央桟２１の電子線が横切る両端部２１ａ，
２１ｂを遮蔽するように配置する。そして、板体３３と
フランジ２９をボルト等により固定して、真空封止す
る。次に、冷却水を流す配管を各パイプの端子に図３に
示すように接続し、冷却水を導入する。真空排気後の運
転状態においては、上述したように電子線は図２に示す
ように中央桟２１をその両端部２１ａ，２１ｂにて横切
って走査されるが、この部分では冷却ブロック２５に電
子線が照射されるが、中央桟の部分は冷却ブロック２５
により遮蔽されているので、全く温度上昇は生じない。
これにより、中央桟２１の疲労に伴う漏水等の事故の発
生が未然に防止される。窓箔１５において、電子線の透
過に際して熱が発生するが、中央桟２１内の冷却水によ
り冷却されることは、従来技術において述べた通りであ
る。

【００１７】一方、冷却ブロック２５は電子線の直射を
受けて温度上昇するが、冷却ブロック内には通水孔２６
を備え、冷却水が循環しているので、その温度上昇が防
止される。しかしながら、電子線の照射によるエネルギ
ー損失は大きいため、疲労等が生じ易いことは事実であ
る。このため、上述したように冷却ブロック２５は着脱
自在な構造としたので、定期的に交換する事が好まし
い。これにより、漏水等の重大事故を未然に、且つ確実
に防止することができる。通常、冷却ブロック２５の冷
却媒体には水を使用するが、水の代用として、アルコー
ル等の液体、Ｈｅ，Ｎ_２，Ａｒ等の冷却気体も照射装置
によっては選択される。

【００１８】図５は、本発明の第２の実施形態を示す。
この冷却ブロックは、通水孔を備えた冷却ブロック２５
にステンレス材からなるパイプ２７を備えた構造は、上
述の第１の実施形態と同様である。そして、パイプ２７
の先端に接続端子２３を備え、これにより外部の配管３
１と接続して、冷却水を流す構造も、上述の第１の実施
形態と同様である。又、この冷却ブロック２５を中央桟
２１の電子線が横切る両端部２１ａ，２１ｂ上に配置す
る点も上述と同様である。従って、冷却ブロック２５が
電子線の照射に対して桟２１を遮蔽し、これを保護する
ことで、漏水等の事故を未然に防止できることも上述と
同様である。しかしながら、このステンレス材のパイプ
２７は真空容器の隔壁１８ａに固定部材を用いてロウ付
け等により固定される。従って、この場合には冷却ブロ
ックは容易に着脱することはできないが、既設の電子線
照射装置にかかる改造を施すことで、同様に電子線がま
たぐ桟を冷却ブロックにより遮蔽して保護することがで
きる。又、冷却ブロックに金属疲労が生じた場合にも、
比較的容易にその修復が可能である。

【００１９】尚、上記の実施形態においては、横長の窓
箔を有する電子線照射装置における中央桟の冷却ブロッ
クによる保護について説明したが、かかる構造のみなら
ず、各種の窓箔の形状及び桟の配置についても本発明の
趣旨を同様に適用可能なことは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子線が桟をまたぐ部分を冷却ブロックを用いて遮蔽す
ることで、桟に対する電子線による過熱が防止され、桟
の損傷を防止することができる。従って、長期間安定に
電子線照射装置を運転することができ、電子線照射装置
の信頼性を向上させることができる。また、冷却ブロッ
クを着脱可能とすることで、定期的に冷却ブロックを交
換することが可能となり、メンテナンス性が向上し、冷
却ブロック自体の損傷による事故を未然に防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子線照射装置の全体構成を示す図である。

【図２】図１における電子線照射装置の桟の配置例と電
子線の照射経路を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施形態の電子線照射装置の冷
却ブロックの配置を示す断面図である。

【図４】図１における冷却ブロックの詳細な構造を示す
（ａ）正面図、（ｂ）Ｂ矢視図、（ｃ）Ｃ矢視図、
（ｄ）Ｄ矢視図である。

【図５】本発明の第２の実施形態の電子線照射装置の冷
却ブロックの配置を示す断面図である。

【符号の説明】

１５窓箔２１桟２１ａ，２１ｂ電子線が横切る桟の部分２２ａ，２２ｂ桟内の冷却水流路２３端子２５冷却ブロック２６ブロック内の通水孔２７パイプ２８ブラケット２９フランジ３１配管３３板体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器中に、電子線源と、該電子線源
より放出された電子を加速する加速部と、該加速部にて
形成された高エネルギーの電子線を偏向して走査する偏
向部と、電子線を真空中から気体中に放出するための窓
箔とを備えた電子線照射装置において、前記窓箔に密着
して該窓箔を支持する桟を備え、該桟を前記電子線が横
切る部分に該桟を電子線に対して遮蔽する冷却ブロック
を配置したことを特徴とする電子線照射装置。
【請求項２】前記冷却ブロックは、着脱可能に取付け
られたことを特徴とする請求項１記載の電子線照射装
置。
【請求項３】前記冷却ブロックは、金属材中に流体に
よる冷却パイプを配置したものであることを特徴とする
請求項１記載の電子線照射装置。
【請求項４】前記冷却ブロックは、その断面形状が前
記電子線源側において滑らかに湾曲した形状であること
を特徴とする請求項１記載の電子線照射装置。