JP2002085029A - 電子線照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動コンベヤによって粉粒体を搬送し、電子
線を大気中へ導き粉粒体に電子線照射を行う電子線照射
装置において、照射窓を囲む振動コンベヤトラフの一部
の下流端板に粉体が溜まり腐敗し被処理物を汚染する。
これを解決すること。 【解決手段】 照射窓を囲むトラフの一部である下流端
板を進行方向に直交させず内側向きの傾斜面とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は粉粒体処理のため
の電子線照射装置におけるトラフの隅部の形状の改良に
関する。電子線照射装置というのは真空中で電子線を発
生させ加速して大気中に取り出し被処理物に電子線を当
てて何らかの効果を被処理物に与える装置である。電子
線を発生させるために真空チャンバの内部にフィラメン
トを備える。これに電流を流し負高電圧を掛けることに
よって熱電子を発生させる。負高電圧が加速電圧にな
る。電子線は真空中で加速されるが被処理物は大気中に
あるので真空と大気を分かつものが必要である。それが
照射窓である。照射窓にはアルミやチタンの薄い箔が張
り付けてある。これはチャンバ内部の真空を維持し電子
線を通すという役割を持つ。

【０００２】被処理物は従来定型固体であることが多か
った。定型の固体に電子線を当てるのであるが、電子線
と固体の衝突によってＸ線が出るという問題がある。Ｘ
線や電子線は人体に有害であるから、これらの放射線を
厳重に遮蔽する必要がある。そのために金属製、コンク
リート製などの厚い遮蔽筐体に電子線照射部を閉じ込め
る必要がある。筐体内部に被処理物を運ぶための搬送機
構を設けてＸ線が洩れないようにする。

【０００３】定型固体が被処理物の場合は無端周回コン
ベヤを搬送機構として用いることが多い。筐体には被処
理物の入口と出口が設けられる。定型固体の被処理物は
コンベヤに乗せられて遮蔽筐体の内部を運ばれ照射窓下
で電子線の処理を受けて、さらに進んで出口に至る。コ
ンベヤは単純な水平経路をとらず上下に蛇行する。これ
はＸ線が外部に洩れるのを防止するためである。遮蔽筐
体の内部にも数多くの仕切板があってＸ線漏洩を防ぐ構
造となっている。

【０００４】窓箔は電子線を制動するから大量の運動エ
ネルギーが熱に変換される。１気圧の圧力差を受けてい
る窓箔が加熱されるとたちまちに破損してしまう。これ
を防ぐため窓箔には冷却機構が設けられる。窓箔の下斜
めから窒素ガスを吹き付け窓箔を冷却する。あるいは窓
箔を支持する枠や桟に水冷パイプを通し、冷却水を桟、
枠に通すことにより窓箔を冷却するようになっている。

【０００５】制動Ｘ線は酸素が存在するとオゾンを発生
する。オゾン臭の付着を嫌う被処理物の場合は、窒素や
アルゴンなどによって空気を置換してオゾン発生を防
ぐ。そのために冷却風は空気でなくて窒素（或いは不活
性ガス）とする。

【０００６】電子線照射装置は、５ＭｅＶ〜３００ｋｅ
Ｖ程度の高い加速エネルギーを有する走査型の装置と、
５００ｋｅＶ〜数十ｋｅＶの低エネルギー加速の非走査
型（エリア型）のものがある。走査型の場合は比較的細
い高エネルギービームを交番磁界によって左右に走査す
る。非走査型の場合は平行のフィラメントを使って初め
から実効面積の広い電子線を発生する。

【０００７】

【従来の技術】定型固体の処理だけでなく、近年穀物や
香辛料などの無定型の粉粒体を電子線による殺菌処理を
行うという試みがなされている。穀物の防虫殺虫処理に
は臭化メチルなどの化学薬品で薫浄するという手段があ
るが、残留ガスの問題がある。そこで、より安全な電子
線照射による殺菌という方法が注目される。コストの問
題やその他の問題があるが電子線による食品の殺菌とい
うのは有望な手段である。

【０００８】小麦、米、大豆、小豆、胡椒などの食品に
電子線を当てて殺菌する場合は、特別な困難がある。電
子線が内部を貫通すると風味が落ち品質が劣化する。し
かし殺菌の必要があるのは表面だけである。被処理物の
内部に入らないよう、表面表層だけに弱い電子線を当て
るという必要がある。それで数十ｋｅＶ〜百ｋｅＶの低
い加速エネルギーの電子線を食品被処理物に当てるとい
うことになる。加速エネルギーがこのような値でも窓箔
で大きく減衰するから被処理物に照射される時のエネル
ギーはずっと低い。

【０００９】表面の全面に電子線を当てる必要があるか
ら穀物を回転させる必要がある。従来の無端周回コンベ
ヤでは静的な搬送をするだけだから役に立たない。そこ
で小さい穀物粒などの粉粒体の搬送には振動コンベヤを
用いるということを本発明者等が思い付いた。振動コン
ベヤというのはベルトが動くのではなくて、板が微小振
動することによって被処理物を跳ね上げ舞い上げ転がし
て、ある方向に前進させるものである。振動によって被
処理物である粉粒体が舞い上がり転がるから粉粒体の全
面が電子線照射方向を向く瞬間があり、全面に電子線が
照射されることになる。粉粒体を回転させながら電子線
を当てるようにして穀物などの表面だけに電子線を当て
殺菌するようにできる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】粉粒体を電子線によっ
て殺菌処理するというのは新しい試みである。従来技術
として指摘できるようなものは本出願人の作製した装置
以外にはない。図１に本出願人が製作して試験した粉粒
体殺菌用の電子線照射装置を示す。これは非走査型（エ
リア型）の電子線照射装置である。搬送機構としては先
述のように振動コンベヤを用いている。電子線処理され
るのは例えば小麦である。しかし、それ以外にも利用で
きるから以後粉粒体と一般的に表現する。Ｘ線の漏れを
防ぐために全体を遮蔽筐体で囲むが図面では省略してい
る。

【００１１】図１において横長円筒形の真空チャンバ１
が設けられる。真空チャンバ１には同心にカソードシー
ルド２が設けられる。真空チャンバ１の中心部には、平
行に並べられたフィラメント３が設けられる。フィラメ
ント３には電流が流され発熱する。大地とフィラメント
間に負の電源が接続されるが、図示は略した。フィラメ
ント３はカソードなので熱電子が出る。フィラメント３
の直下の開口部が照射窓４である。照射窓４には窓箔５
が張ってある。真空チャンバ１の内部は真空に引いてあ
り、窓箔５の下の照射部は大気圧である。窓箔５が真空
を保持し電子線を通す役割をする。窓箔はチタン箔ある
いはアルミ箔である。窓箔５を冷却する機構が備えられ
るが、ここでは簡単のため図示を略している。

【００１２】粉粒体Ｓを搬送するために振動コンベヤ６
が利用される。これは水平に延びるトラフ７と振動源
８、トラフ７を振動可能に支持するスプリング９、架台
１０等よりなる。振動源８というのは斜め上方に振幅を
有する振動を発生するものである。錘を往復運動させる
モータや偏心した弾み車を回転させるモータなどによっ
て振動源を構成することができる。振動の方向は、前方
斜め上方約４５゜を向いている。振幅は可変であるが、
例えば約３ｍｍである。周期も可変である。目的物によ
って振動角、周期、振幅を変えるようにする。

【００１３】トラフ７は金属の板で構成される。これは
振動板である。これが上昇する時に上にある粉粒体を押
し上げる。前向きの分力があるから前向きの力積を得
る。トラフ７が次の半周期で下降すると粉粒体Ｓが板面
から離れる。上前向きの初速をもって粉粒体が飛び上が
るので放物線を描いて前へ飛び、前のある地点に落下す
る。トラフ７と粉粒体Ｓが上り半周期では接触し、下り
の半周期では離隔飛翔しているから粉粒体が上向き振幅
の方向に漸進することができる。トラフ７が水平であっ
ても前進する。前に傾けると速度が増大する。飛び上が
るとともに回転するから電子線を全周面に当てることが
できる。表面だけに電子線を照射するようになる。振動
コンベヤを採用した理由はそういうところにある。

【００１４】振動コンベヤのトラフ７は上方が開口した
縁のある板か、上方を閉じた筒状の部材である。トラフ
７には中央部に開口部１１があり、ここに電子線照射機
構の照射窓４が差し込まれている。

【００１５】振動コンベヤ６のトラフ７の始端には粉粒
体入口１２が設けられる。これは上向き開口であって粉
粒体Ｓをここへ投入するようになっている。トラフ７の
終端には粉粒体出口１３がある。粉粒体入口１２から穀
物香辛料などの粉粒体Ｓが投入される。これが水平のト
ラフ７に落下する。トラフ７は振動源８の作用で前向き
の振動をしているから粉粒体は舞い上がり転がりながら
前進する。照射窓４の直下の照射部１４に至ると電子線
ｅが窓箔５を通って照射部１４へと降り注ぐ。粉粒体Ｓ
は回転しているから電子線が粉粒体の全周に当たる。全
周に電子線が当たることによって表面が殺菌される。電
子線が固体に当たることによってＸ線が発生する。窒素
ガスが照射部１４に供給されているからＸ線によってオ
ゾンが生じない。窒素ガスの供給排出機構や冷却機構に
ついては図示を略す。照射処理を受けた粉粒体Ｓはさら
に振動コンベヤによって粉粒体出口１３に運ばれる。こ
こで落下して外部に導き出される。

【００１６】ここで問題にするのは、照射窓４に対応す
るトラフの部分の段部に粉粒体Ｓが残留するということ
である。照射窓４の長辺（ｙ方向の長さ）はトラフの幅
ｄ以上でなければならない。照射窓４をトラフ７の近く
に設ける必要がある。だから照射窓の近傍でトラフは横
方向（ｙ方向）に少し突出した形状になる。

【００１７】トラフの底部から一段上がった段部におい
て照射窓４を囲むような張り出し部が形成される。する
と段部の下流側に粉粒体が溜まり、これがトラフへ落下
しない。粒の大きい粒体は、またトラフに落ちることも
あるが、粉体に近いものは容易に落ちないで下流側の段
部に溜まる。

【００１８】わずかな滞留物であるが、これは長らく滞
留するうちに腐敗することもある。腐敗した粉体は舞い
上がって搬送系を汚す惧れがある。また腐敗した滞留物
が処理中の粉粒体に混ざり込むと対象となる食材を汚染
することになる。これを防ぐには、電子線照射装置の休
止期間中に電子線照射装置を分解してトラフの段部を掃
除して殺菌すればよい。しかし休止のたびに装置を開き
清掃するというのは人手が掛かり面倒であり作業能率を
下げる。これは困ったことである。

【００１９】図面によって、より詳しく述べよう。図２
は照射部の近傍の横断平面図であり照射窓４とトラフ７
の上面を示す。図３はトラフ７だけの平面図である。図
４はトラフ７の斜視図である。図５は照射部付近の縦断
正面図である。水平の金属板であるトラフ７はｘ方向に
粉粒体を運ぶ。トラフ７の中心線に座標のｘ軸をとる。

【００２０】トラフの幅をｄとする。ｙ＝±ｄ／２がト
ラフの両側の端であるが、ここには粉粒体が落ちないよ
うに縁板１６が折立てて形成されている。縁板１６の高
さｈ（図４に示す）は粉粒体や振幅などを考慮して適当
なものに決められている。電子線を当てる照射窓４の部
分ではトラフが±ｙ方向に広がっている。照射窓を差し
入れる必要があるからである。照射窓４において、窓箔
５の四辺が窓箔フランジ１５によって固定されている。

【００２１】トラフ７の上方の開口部に照射窓４を差し
込むような形になる。照射窓４の窓箔フランジ１５より
もトラフは横に張り出さなければならない。照射部１４
の近傍ではトラフ７の縁板１６の外側に水平の段部１７
が設けられる。段部１７はトラフ面よりｋの高さにあ
る。この段部１７は照射窓４のフランジ１５が上から入
り込み対向する部分である。段部１７は長方形ＡＢＣＤ
をなす。段部１７の上流側辺ＡＢには上流端板２０が側
方辺ＢＣには横板２１が設けられる。さらに段部の下流
側辺ＣＤには下流端板２２が、それぞれ板を折立てて形
成されている。図４では段部１７のトラフ面からの高さ
ｋは縁板１６の高さｈと同じとなっている（ｋ＝ｈ）
が、これは相違していても（ｋ≠ｈ）良い。窓箔フラン
ジ１５の側面と、上流端板２０、横板２１、下流端板２
２は僅かな隙間を置いて対向するようになる。

【００２２】例えばトラフの幅が４５ｃｍとすると、段
部の横幅は１０ｃｍ程度になる。つまり照射部ではトラ
フ張り出し部分の幅は６５ｃｍになる。このような余分
の部分は照射窓をトラフ間近に対向させるために必要で
ある。

【００２３】トラフより上段にはなっているが、段部１
７には振動によって粉粒体Ｓの一部が飛び上がることが
ある。粉粒体Ｓと言っても粉体に近いものと粒体である
ものがある。粒体は反対に段部１７から落下することも
ある。しかし粒子の細かい粉体の方は段部１７からなか
なかに落下しにくいものである。段部１７にも振動があ
るから、それが前方の下流端板２２まで進む。下流端板
２２は振動の水平成分と直交する。振動成分が横方向に
存在しない。ために下流端板２２に当たった粉体はそこ
に留まってしまう。大した量ではないが微小な粉体Ｓが
滞留する。例えば１時間当たりの処理量が５００ｋｇの
装置において、１時間〜２時間して段部に滞留する粉体
量は１０ｇ以下にすぎない。しかしそのような僅かな分
量であっても腐敗したり酸化したりするから処理物を汚
染する。如何に僅かな残留粉体といっても無視できない
問題である。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、振動コンベヤ
トラフの段部の下流端板を流れの方向に傾斜させる。下
流端板が流れ方向（ｘ方向）と直交するから粉体が段部
に残留するのである。下流端板を傾けると振動によって
段部上の粉粒体が前向きに進み、端板の傾きによって導
かれて内側に進みトラフの本流へ落下する。ために粉粒
体が段部に残留しなくなる。段部はトラフの底部より上
になるが振動はしているから、やはり粉粒体を前進させ
る作用がある。下流端板が少しでも傾いていれば傾きに
そって粉粒体が前進してトラフ底面に戻る。段部での滞
留時間はごく極短いものであるから腐食、腐敗の惧れは
ない。段部の粉粒体残留による汚染という問題は解消さ
れる。それとともに休止時に、装置を分解掃除するとい
うような必要性もなくなる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図６に本発明の改良にかかるトラ
フの平面図を示す。図７には同じトラフの斜視図を示
す。図８は照射窓とトラフ拡大部分の一部の横断平面
図。図９は傾斜したトラフ段部の下流端板の部分での粉
粒体に掛かる力を説明するための横断平面図である。こ
れによって本発明の改良を説明する。

【００２６】本発明のトラフは、段部１７の下流側の端
板に内向きの傾斜を与える事により粉粒体が振動ととも
にトラフに戻るようにしている。トラフ７の両側に縁板
１６があり、これが粉粒体Ｓの側方への落下を防いでい
る。電子線の照射部１４の近くではトラフが側方へ広が
る段部１７、１７を有する。段部１７の上流側には上流
端板２０が、側方には横板２１が、下流側には下流端板
２３が設けられる。

【００２７】下流端板２３が内側向きに傾斜していると
いうところが特徴である。下流端板２３は図８のように
辺ＥＦがｙ軸方向（ＦＧ）と傾斜角θをなしている。こ
の傾斜角は２゜〜３０゜程度である。このように下流端
板２３が斜めになるから、段部１７は長方形にならず不
等脚台形ＡＢＥＦになる。このために粉粒体Ｓが一旦段
部へ舞い上げられても、すぐにトラフ底面に落ちてしま
う。

【００２８】どうしてかということを述べる。図９に示
すように段部１７の下流端板２３の近傍に粉粒体Ｓが存
在すると仮定する。段部１７も振動コンベヤの一部だか
ら粉粒体Ｓは前向きの力ｆを受ける。これによって粉粒
体Ｓは下流端板２３（ＥＦ）に衝突する。これがθだけ
傾斜しているから粉粒体は垂直抗力ｆｃｏｓθの力を下
流端板２３から受ける。それとともにｆｓｉｎθの内向
きの力も受ける。この力によって粉粒体Ｓは内側に弾き
飛ばされる。やがて中央のトラフ７へと粉粒体Ｓは落下
する。トラフに戻れば他の粉粒体と同じように振動によ
って前進して粉粒体出口１３に至って装置から排出され
る。だから段部に粉体、粒体が残留しない。

【００２９】粉粒体が残留しないから、これが腐敗酸化
する惧れはない。だから、これが他の粉粒体を汚染する
ことはない。また電子線照射装置を開いて、たびたび清
掃する必要はない。

【００３０】

【実施例】次のような振動コンベヤを製作して小麦に電
子線照射処理を施した。振動コンベヤトラフ幅ｄが４５
ｃｍ、周波数が３０Ｈｚ、振幅が３ｍｍで振動方向が４
５゜上向き斜めである。段部の横幅は１０ｃｍである。
電子線照射の処理量は１００ｋｇ／Ｈである。トラフ段
部の下流端板の傾斜角θは５゜とした。この時、トラフ
側方段部に粉粒体が残留しないことを確かめた。粉粒体
の種類、振動コンベヤの振幅、周期、段部の高さｋなど
によって適当な下流端板の傾斜角θの範囲が異なる。一
般には２゜〜３０゜の範囲にある。

【００３１】

【発明の効果】トラフの段部下流側端板を内向き斜めに
したので、振動によって粉体がトラフに戻りここに粉体
が残留しなくなる。長らく粉体、粒体が段部に残留しな
いから残留粉粒体の腐敗という問題はなくなる。残留粉
体が飛散して周りを汚染することはない。処理される対
象物の中に落ちて汚染するということもない。衛生的な
処理が可能になる。残留粉体による汚染の惧れがないか
ら電子線照射装置の運転休止中に装置を開き分解してた
びたびトラフの掃除をする必要がない。作業者の手間を
軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明者がかつて試作した粉粒体に電子線を照
射する電子線照射装置の概略構成図。

【図２】本発明者がかつて試作した粉粒体に電子線を照
射する電子線照射装置の振動コンベヤトラフの照射窓近
傍での一部横断平面図。

【図３】図２のトラフの段部の形状を示すための平面
図。トラフ段部の下流端板が進行方向に直交する。

【図４】図２のトラフの段部の形状を示すための斜視
図。トラフ段部の下流端板が進行方向に直交する。

【図５】図２のトラフの段部に粉体が残留することを示
すためのトラフ、照射窓の縦断正面図。

【図６】本発明のトラフの段部の形状を示すための平面
図。トラフ段部の下流端板が進行方向に直交せず内向き
傾斜面となっている。

【図７】本発明のトラフの段部の形状を示すための斜視
図。トラフ段部の下流端板が進行方向に直交せず内向き
傾斜面となっている。

【図８】本発明のトラフ段部形状を示す一部拡大横断平
面図。

【図９】本発明のトラフ段部の下流端板が傾斜している
から粉体が存在していると振動が内向きの分力を発生し
てトラフ底部に戻る事を説明する図。

【符号の説明】

１ 真空チャンバ ２ カソードシールド ３ フィラメント ４ 照射窓 ５ 窓箔 ６ 振動コンベヤ ７ トラフ ８ 振動源 ９ スプリング １０ 架台 １１ 開口部 １２ 粉粒体入口 １３ 粉粒体出口 １４ 照射部 １５ 窓箔フランジ １６ 縁板 １７ 段部 ２０ 上流端板 ２１ 横板 ２２ 下流端板（直交） ２３ 下流端板（傾斜） Ｓ 粉粒体 ｄ トラフ幅 ｋ 段部高さ ｈ 縁板高さ ＡＢＣＤ 長方形段部 ＡＢＥＦ 台形段部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 正次 埼玉県入間郡大井町鶴ヶ岡５丁目３番１号 日清製粉株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 宮下 善憲 埼玉県入間郡大井町鶴ヶ岡５丁目３番１号 日清製粉株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 加藤 健治 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地日新 ハイボルテ−ジ株式会社内 Ｆターム(参考） 3F037 AA07 BA03 CA02 CA08 CB04 CC01 CC05 4B021 LA44 LP06 LT03 LW09 MC01 4B069 AA02 HA18 KD10

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動コンベヤによって粉粒体を搬送し、
   電子線を大気中へ導き粉粒体に電子線照射を行う電子線
   照射装置において、照射窓を囲む振動コンベヤトラフの
   一部である下流端板を進行方向に直交させず内側向きの
   傾斜面としたことを特徴とする電子線照射装置。