JP2003294897A

JP2003294897A - 荷電粒子線照射装置、及び、荷電粒子線照射方法

Info

Publication number: JP2003294897A
Application number: JP2002097481A
Authority: JP
Inventors: Susumu Urano; 晋浦野; Ikuo Wakamoto; 郁夫若元
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】個々の荷電粒子線エネルギーについて荷電粒子
線吸収率と荷電粒子線到達深度との関係に基づいて荷電
粒子線照射器を適正に利用すること。【解決手段】特定される照射対象領域の流体に対して照
射する第１荷電粒子線９−１を生成する第１荷電粒子線
照射器３−１と、その流体２に対して照射する第２荷電
粒子線９−２を生成する第１荷電粒子線照射器３−２と
から構成されている。第１放出面８−１から放出される
第１流体内荷電粒子線９−１の第１ベクトルは、第２放
出面８−２から放出される第２流体内荷電粒子線９−２
の第２ベクトルと異なり、且つ、第１流体内荷電粒子線
９−１と第２流体内荷電粒子線９−２とは、照射対象領
域の中で互いに重なり合う。その重なりは、飛行距離と
荷電粒子線吸収量の非線形関係の非線形度合いを緩和
し、結果的に、荷電粒子線放射器のエネルギー出力を低
減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子線照射装
置、及び、荷電粒子線照射方法に関し、特に、医療施
設、飲食品製造施設の空気ダクトのような流体の中の微
小生命を殺菌等により増殖を抑制するための荷電粒子線
照射装置、及び、荷電粒子線照射方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】病院のような医療施設、飲料水メーカの
ような飲食品製造施設、冷暖房設備には、排風機、送風
機による排風、送風のような空気循環のための空気ダク
トが立体的に配置されている。空気中に浮遊している粉
塵は、送風機、排風機が作り出す空気流に乗って強制的
に隅々に散布される。そのような粉塵の捕集のために、
空気ダクトにはフィルタが介設されている。湿気が多い
粉塵には、繁殖能力を失っていない細菌、カビ、ウイル
スのような微小生命体が付着している。フィルタで捕集
された生命体付着粉塵は乾燥して、その付着生命体の増
殖が有効に抑制され、院内感染のような事故は起こりに
くい。このようにフィルタは、有効に機能している。

【０００３】湿度が極端に高くなり粉塵の乾燥が進まな
い高湿度環境下では、適度の栄養分と適度の水分ととも
にフィルタに捕集される閾値以上の密度の細菌は急速に
繁殖することが知られている。フィルタ構成繊維物質又
はフィルタ構成多孔性物質に対する衝突的捕獲、又は、
フィルタ内の拡散的捕捉である粉塵捕獲による粉塵は、
その捕獲量の増大に伴うダクト内気圧の上昇により、フ
ィルタを透過しフィルタから離脱して、再び室内に拡散
的に散逸してしまうことが多い。このような繁殖と散逸
は、院内感染の原因の１つになっている。

【０００４】フィルタに長期間の捕獲性能を期待するこ
とはできない。フィルタ交換頻度を高めることは、保守
費用を増大させる。フィルタに向かう気流中の細菌に対
して紫外線を照射する技術が知られている。空気中に浮
遊している細菌の代表例は、カビ類である。紫外線は、
カビ類に対して死滅効果が低い。紫外線に代えて電子線
を用いることが考えられる。配管中を流れる流体に電子
線を照射してその流体に対して物理的・化学的処理を行
う技術が、図１５に示されるように知られている。この
公知の電子線照射技術は、ガス、粉体のような流体又は
流動体１０１に対して脱硫処理又は脱硝処理を行う処理
技術として知られている。

【０００５】このような電子線の利用には、盲点があっ
たと考えられる。図１６は、電子線の処理対象流体の中
の到達距離（深さ又は深さ換算量）とその深さ位置の吸
収線量の関係を示している。吸収線量は、電子線が流体
に触れ始める浅い領域よりもその電子線がより進んだ深
い領域でより多くなり、その電子線が更により進んだ更
に深い領域では逆により少なくなる。このような吸収線
量の分布は、よく知られている物理的事実あるが、生命
に係わる細菌死滅処理に電子線照射技術を流用する場合
に問題点が残存している。

【０００６】図１６に示されるように、３００ｋｅＶの
電子線の照射始点（深さ＝０．００）の初期吸収線量と
深さ０．０６強の位置の吸収線量とは同じであり、この
ような２点の間の吸収線量は初期吸収線量より多いが、
深さ０．０６強の領域では、初期吸収線量より少なくな
っている。ダクト内の流体通過断面積が多く電子線の進
行方向のダクト径が大きい場合、吸収線量が十分に多く
なく、細菌死滅効果が実質的にない無効領域が生じる。
電子線のエネルギー（ｋｅＶ）を大きくすることは、図
１６に示されるように、特に電子線入射近傍で吸収線量
を少なくし、非吸収電子線がダクトの対向壁に吸収され
る吸収量が多くなって、他の障害を惹起する。電子線の
エネルギーを小さくすることは、場所によっては吸収線
量を多くすることができるが、有効到達距離が短い。

【０００７】フィルタは、通常時には細菌の散逸を防止
するが、異常時には細菌の繁殖のための温床になる。個
々の電子線エネルギーについて電子線吸収率と電子線到
達深度との関係に基づいて電子線照射器を適正に利用す
ることが求められる。次に、フィルタを有効に活用して
フィルタの本来の機能を引き出すことが求められる。そ
の有効活用のために電子線を用いることが望まれる。電
子線を用いる場合に、その電子線の有効到達距離を認識
して電子線の有効利用を実現することが更に求められ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、個々
の荷電粒子線エネルギーについて荷電粒子線吸収率と荷
電粒子線到達深度との関係に基づいて荷電粒子線照射器
を適正に利用することができる荷電粒子線照射装置、及
び、荷電粒子線照射方法を提供することにある。本発明
の他の課題は、そのような適正な利用に基づいてフィル
タを有効に活用してフィルタの本来の機能を引き出すと
ともに、フィルタが細菌供給源にならない荷電粒子線照
射装置、及び、荷電粒子線照射方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数の形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。

【００１０】本発明による荷電粒子線照射装置は、特定
される照射対象領域の流体に対して照射する第１荷電粒
子線（９−１）を生成する第１荷電粒子線照射器（３−
１）と、照射対象領域の流体（２）に対して照射する第
２荷電粒子線（９−２）を生成する第１荷電粒子線照射
器（３−２）と、第１荷電粒子線（９−１）を透過させ
流体（２）の中に第１荷電粒子線（９−１）を放出する
第１放出面（８−１）を持つ第１荷電粒子線取出窓（７
−１）と、第２荷電粒子線（９−２）を透過させ流体
（２）の中に第２荷電粒子線（９−２）を放出する第２
放出面（８−２）を持つ第２荷電粒子線取出窓（７−
２）とから構成されている。第１放出面（８−１）から
放出される第１流体内荷電粒子線（９−１）の第１ベク
トルは、第２放出面（８−２）から放出される第２流体
内荷電粒子線（９−２）の第２ベクトルと異なり、且
つ、第１流体内荷電粒子線（９−１）と第２流体内荷電
粒子線（９−２）とは、照射対象領域の中で互いに重な
り合う。

【００１１】第１流体内荷電粒子線（９−１）と第２流
体内荷電粒子線（９−２）の重なりは、飛行距離と荷電
粒子線吸収量の非線形関係の非線形度合いを緩和し、結
果的に、荷電粒子線放射器のエネルギー出力を低減する
ことができる。このような低減は、Ｘ線対策で効果を副
次的に奏する。

【００１２】第１ベクトルの向きは、第２ベクトルの向
きに対して互いに正反対であることが、重なり効果がよ
り発揮される点で好ましい。その第１ベクトルの大きさ
は、第２ベクトルの大きさに等しいことは、同様に、重
なり効果がより発揮される点で好ましい。第１荷電粒子
線（９−１）の第１放出面（８−１）の上のエネルギー
の大きさは、第２荷電粒子線（９−２）の第２放出面
（８−２）の上のエネルギーの大きさに実質的に等しい
ことも、同様に、重なり効果がより発揮される点で好ま
しい。

【００１３】照射対象領域は、荷電粒子線（９−１，
２）を受けて化学的に反応して化学的処理を受ける流体
（２）を通す管の中の部分領域として設定され得る。流
体は細胞を持つ微生物を含む空気であり、照射対象領域
は、流体を通す病院内ダクトの中の部分領域である。こ
のように病院に対して本発明が利用されることは、有意
義である。

【００１４】照射対象領域の上流側又は下流側で病院内
ダクトに介設されるフィルタ（１２）が追加されること
は極めて重要である。フィルタの有用な細菌捕獲効果を
補完して、細菌増殖を完全に防止することができる。照
射対象領域の下流側で病院内ダクトに介設されオゾンを
分解する触媒ユニット（１１）の追加は、荷電粒子線照
射に基づく付加的構成である。

【００１５】第１荷電粒子線照射器（３−１）の器数は
複数であり、第２荷電粒子線照射器（３−２）の器数は
複数であり、複数の第１流体内荷電粒子線（９−１）
は、流体（２）の流路の方向の概ねの中心線に対して複
数の第２流体内荷電粒子線（９−２）に対称に配置され
ている。そのような対称性は、既述の重なり効果をより
効果的にする。

【００１６】複数の第１荷電粒子線照射器（３−１）の
荷電粒子線生成構造は単一であることが設備コストの削
減のために好ましい。第２ベクトルの向きが第１ベクト
ルに対して可変であることは、重なり効果を調整するこ
とができる点で好ましい。第２ベクトルの大きさが第１
ベクトルに対して可変であることも、同様に好ましい。

【００１７】本発明による荷電粒子線照射方法は、物理
的手順の集合：流体が通る流路に特定領域を設定するこ
と、第１荷電粒子線の飛程より短い第１飛行距離を前記
特定領域の中に設定すること、第２荷電粒子線の飛程よ
り短い第２飛行距離を前記特定領域の中に設定するこ
と、第１荷電粒子線を第２荷電粒子線に重合させること
とから構成されている。第１荷電粒子線のベクトルの向
きは、第２荷電粒子線のベクトルの向きに概ね正反対で
ある。第１荷電粒子線のベクトルの大きさは、第２荷電
粒子線のベクトルの大きさに概ね等しい。流体が微生物
を含む空気であることは、本発明の利用の効果が著し
い。

【００１８】

【発明の実施の形態】図に対応して、本発明による荷電
粒子線照射装置の実施の形態は、ダクトに複数の荷電粒
子線照射器とフィルタとが配置されている。荷電粒子と
しては、生成の容易さのために特に電子線が利用され
る。そのダクト１は、図１に示されるように、断面が円
形（又は矩形）に形成され、その中に一方方向に流体２
が通されている。流体２として、病院内循環空気又は病
院内外循環空気が例示される。以下で、流体は、空気２
又はダクト内空気流２といわれる。複数の電子線照射器
３は、第１電子線照射器３−１と第２電子線照射器３−
２とから形成されている。第１電子線照射器３−１と第
２電子線照射器３−２とは、それぞれに、第１筐体４−
１と第２筐体４−２の中に配置され第１電子線５−１と
第２電子線５−２を放出する第１電極６−１と第２電極
６−２と、第１筐体４−１に配置される第１電子線取出
窓７−１と第２電子線取出窓７−２とから構成されてい
る。

【００１９】第１電子線取出窓７−１は、ダクト１の中
の空気を第１筐体４−１の中に、全く侵入させず又は僅
かにしか侵入させないが、第１電子線５−１をダクト内
に透過的に通過させる（玉突き的に又は透過的に電子を
はじき出す）ことができる。第１電子線取出窓７−１が
ダクト内空気流２に直接に外接する内側面は、第１電子
線放出面８−１として定義されて設定される。ダクト１
の断面が矩形であれば、第１電子線放出面８−１は平面
であり、ダクト１の断面が円形であれば、第１電子線放
出面８−１は円筒面である。ダクト１の内面と第１電子
線放出面８−１とは実質的に同一面を形成し、その同一
面はダクト内空気流２の整流性を失わせず、且つ、ダク
ト１の内面と第１電子線放出面８−１とを実質的に同一
面に形成することは、第１電子線放出面８−１からダク
ト１の中に放出されダクト内空気流２を通過・透過して
ダクト１の対向壁に到達する第１ダクト内電子線９−１
のエネルギーの利用がより有効化する。第１電子線放出
面８−１がダクト１の中に突出していれば、整流性を損
なう。

【００２０】第２電子線取出窓７−２は、ダクト１の中
の空気を第２筐体４−２の中に、全く侵入させず又は僅
かにしか侵入させないが、第２電子線５−２をダクト内
に透過的に通過させることができる。第２電子線取出窓
７−２がダクト内空気流２に直接に外接する内側面は、
第２電子線放出面８−２として定義されて設定される。
ダクト１の内面と第２電子線放出面８−２とは実質的に
同一面を形成し、その同一面はダクト内空気流２の整流
性を失わせず、且つ、ダクト１の内面と第２電子線放出
面８−２とを実質的に同一面に形成することは、第２電
子線放出面８−２からダクト１の中に放出されダクト内
空気流２を通過・透過してダクト１の対向壁に到達する
第２ダクト内電子線９−２のエネルギーがより有効化す
る。第２電子線放出面８−２がダクト１の中に突出して
いれば、整流性を損なう。

【００２１】電子線照射器３の下流側に触媒ユニット１
１が、ダクト１に介設されて配置されている。ダクト内
空気流２は、触媒ユニット１１を透過的に通過すること
ができる。触媒ユニット１１は、電子線照射を受けて酸
素が変化して発生するオゾンを吸着し分解する触媒を含
んでいる。触媒ユニット１１の下流側にフィルタユニッ
ト１２が、ダクト１に介設されて配置されている。フィ
ルタユニット１２は、ダクト内空気流２に含まれている
粉塵、微小有機物、微小水滴を捕獲する。

【００２２】微小水滴、微小非有機物、微小有機物のよ
うな粉塵１３、酸素系分子・原子１４、窒素その他の非
酸素系分子・原子１５を含むダクト内空気流２は、触媒
ユニット１１より上流側で、ダクト内電子線９を受け
る。酸素系分子・原子１４の一部分は、オゾン１４’に
変化する。ダクト内電子線９を受け粉塵１３’とオゾン
１４’と酸素分子・原子１４と非酸素系分子・原子１５
のうちのオゾン１４’は、触媒ユニット１１を浸透的に
通過する間に触媒ユニット１１に吸着され触媒ユニット
１１に含まれる触媒により分解されて酸素系分子・原子
１４に戻る。触媒ユニット１１を通過するオゾンの濃度
は、許容値（０．１ｐｐｍ）以下になる。オゾン分解の
程度は、触媒量、触媒温度、風量に左右されるが、空調
設備では、風量と温度は規定されていて実質的に一定で
あるので、触媒量が適正に選定されることが好ましい。

【００２３】触媒ユニット１１を通過した粉塵（例示：
微生物死骸付着粉塵）１３’と酸素系分子・原子１４と
非酸素系分子・原子１５のうち微生物死骸付着粉塵１
３’は、フィルタユニット１２で捕捉される。酸素系分
子・原子１４と非酸素系分子・原子１５は、フィルタユ
ニット１２を通過して、病室のような居住空間に還流す
る。フィルタユニット１２に向かうダクト内空気流２の
中の粉塵１３’の大部分は、フィルタユニット１２で捕
捉される。粉塵１３’の中には、死滅せずに生き残って
いる微生物が付着している。ダクト内空気流２が定常時
の湿度を維持して乾燥状態にあれば、フィルタユニット
１２の中で残存微生物が増殖して繁殖することはない。
繁殖のためには、（１）単位面積当たり又は単位堆積当たりの個体数が閾
値以上であること（２）繁殖可能領域が適正な湿度に保持されていること（３）繁殖可能領域が適正な温度に保持されていること（４）繁殖可能領域に適正な量の栄養分が存在することの少なくとも４条件が同時に満たされることが必要であ
る。

【００２４】全条件が偶然に満たされることがあれば、
最近増殖（例示：院内感染）が発生することが知られて
いる。条件（２）と条件（３）と条件（４）とが同時に
満たされることは滅多にない。条件（２）と条件（３）
と条件（４）とが同時に満たされることがあっても、条
件（１）が満たされることは原理的に皆無である。従来
の空調システムでは、膨大な量のフィルタユニット１２
のうちの僅かな個数のフィルタユニット１２には、一定
個体数以上（閾値以上）の細菌群が存在していることが
ある。条件（２），（３），（４）が偶然に同時に満た
される場合、一定個体数以上の細菌群の繁殖が確実に生
起する。

【００２５】本発明では、一定個体数Ｎ以上の細菌群が
付着しているフィルタユニット１２は確率統計的に確実
にダクト内電子線９−１，２の照射を受けていて、ダク
ト内電子線９−１，２を受けたフィルタユニット１２の
細菌群のうち生存している微生物の個体数Ｎ’は、Ｎよ
り著しく小さい：Ｎ’＜＜Ｎ。従って、フィルタユニッ
ト１２で微生物が繁殖する確率は、確率統計的に零であ
る。電子線死滅効果とフィルタ捕獲効果の相乗効果は、
繁殖確率を実質的に零化する。条件（２），（３），
（４）のうちの１条件はやがて満たされなくなって、繁
殖しないが生きて残存している微生物は、やがて全滅し
全滅に近い状態になる。

【００２６】第１，２電子線放出面８−１，２とダクト
１の対向壁との間の距離Ｌを図１６に示される深さＬ１
又はＬ２に一致させることができる。距離Ｌに一致する
Ｌを持つ電子線のエネルギーを選択することが重要であ
る。吸収線量がダクト内電子線９−１，２の有効到達距
離の間で一定値以上であることが重要である。図２に示
されるように、第１ダクト内電子線９−１の飛行距離が
第１閾距離Ｄ１より短かいダクト内空気流２の第１流れ
領域Ｒ１と、第１ダクト内電子線９−１の飛行距離が第
２閾距離Ｄ２より長いダクト内空気流２の第２流れ領域
Ｒ２では、吸収線量Ｑ１が吸収線量閾値Ｋより少ないこ
とがある。

【００２７】このような場合、第２流れ領域Ｒ１と第２
流れ領域Ｒ２を通過するダクト内空気流２の一部分に含
まれる粉塵１３の微生物の無効化率は不十分に小さい。
ダクト内電子線９の飛行行程の両端点で、吸収線量が一
定値以上であることが重要である。ダクト内電子線９の
飛行行程の両端点で吸収線量が一定値以上であること
は、図１６と図２に示されるように、全ての飛行到達点
で吸収線量が一定値以上であることと必要十分の関係に
ある。エネルギーが大きいことだけでは、全ての飛行到
達点で吸収線量を一定値以上に制御することはできな
い。図２に示される飛行距離と電子線吸収量の関係は、
第２ダクト内電子線９−２についてそのままに当てはま
る。

【００２８】図１６に示されるように、第１放出面８−
１で放出される電子線の初期エネルギーが３００ｋｅＶ
である場合、距離０で吸収線量は２．２である。飛行距
離が０．００〜０．０３５の範囲にあれば、吸収線量は
単調に増加し、飛行距離が０．０３５〜０．０７の範囲
にあれば、吸収線量は単に減少する。飛行距離が０．０
０〜０．００７の範囲にあれば、飛行距離が０．０３５
である線に対して、飛行距離が０．００〜０．０３５の
範囲にある吸収線量と、飛行距離が０．０３５〜０．０
７の範囲にある吸収線量とは概ね線対称である。

【００２９】ダクト１の中に形成される流路の中心線に
対して、ダクト内空気流２は対称に形成されているが、
ダクト内空気流２の中に既述の線対称な吸収線量を１つ
の電子線照射器３−１又は他の１つ電子線照射器３−２
で設定することは、図３（ａ）に示されるように、必然
的には（偶然的でない限り）困難である。図３（ｂ）
は、２つの電子線照射器３−１，２により同一電子線照
射領域に電子線を照射するときの飛行路上の電子線吸収
量の分布を示している。第１電子線照射器３−１の電子
線吸収量に第２電子線照射器３−２の電子線吸収量が足
し加えられて、同一飛行点の合計電子線吸収量Ｑｔは、
飛行中間点Ｐに関して対称になる。

【００３０】エネルギーの大小に関係しないでこのよう
な対称化を可能にするので、エネルギー調整により飛程
（”飛程”は、飛行到達可能距離を意味する技術的用語
である。）を調整することができる。各電子線照射器の
出力エネルギーは、最小的に十分に大きいエネルギーの
半分になるから、図１６に示されるように、吸収線量の
増大と減少の変化率を小さくすることができ、飛行中間
点の吸収線量が過大になって無駄になることを効果的に
回避することができる。

【００３１】このような対称配置は、更に、図４に示さ
れるような効果を奏する。放出面８−１，２の位置（飛
行距離が０である位置）のエネルギーの大きさがそれら
単独ではそれぞれに不十分である２つの電子線照射器３
−１，２が用いられるが、２つのダクト内電子線９−
１，２が任意の同一点で足し加えられる電子線吸収量Ｑ
は、十分に大きい値Ｑ０を有している。このような足し
加えによれば、総電子線吸収量Ｑの分布が緩やかになっ
て、全飛行路上で電子線吸収量が一様化されるので、両
電子線照射器３−１，２の両エネルギー出力をそれぞれ
に低減することができる。

【００３２】図５は、２つの電子線照射器の配置に関す
る実施の形態を示している。ダクト１の断面形状とし
て、円形が例示されている。第１ダクト内電子線９−１
と第２ダクト内電子線９−２の有効中心線のそれぞれ
は、ダクト１の中心線（ダクト内空気流２の流れの軸方
向中心線）に向かう中心方向ベクトルを有している。第
１ダクト内電子線９−１と第２ダクト内電子線９−２の
中心方向ベクトルの向きに直交する２方向の有効中心線
の両幅は、ともに適正に長く設定されている。

【００３３】図６は、２つの電子線照射器の配置に関す
る実施の他の形態を示している。第１ダクト内電子線９
−１と第２ダクト内電子線９−２は、ダクト１の中心線
（ダクト内空気流２の流れの軸方向中心線）に向かう中
心方向ベクトルをそれぞれに有しているが、第１ダクト
内電子線９−１と第２ダクト内電子線９−２の２つの有
効中心線は、互いに同一線上になく、流路方向にずれて
いる。実施の本形態は、総電子線吸収量が流路方向に異
なる断面位置では既述の一様性が僅かに失われるが、対
向する両ダクト内電子線９−１，２の流路方向幅が増大
していて、吸収線量が実質的に増大する。

【００３４】図７は、本発明による電子線照射装置の実
施の他の形態を示している。実施の本形態は、実施の既
述の形態と異なり、ダクト１の断面形状は三角形であり
その中の流路の断面は三角形である。ダクト１は、幅が
同じである３つの長方形のダクト壁で形成されている。
両電子線取出窓７−１，２は、３つの長方形のダクト壁
のうちの２つのダクト壁の幅方向の長さ（正三角形の１
辺の長さ）に等しい幅を持った放出面８−１，２を有し
ている。

【００３５】ダクト内空気流２の任意の部分は、実施の
本形態のダクト内電子線９−１，２が占める領域を必ず
横切って通過するので、殺菌が行われない死角領域はな
く、且つ、図３又は図４に示される効果の一部分を保持
している。第１ダクト内電子線９−１と第２ダクト内電
子線９−２とは、図６に示されるずれと同様に、部分的
に重ならず流路方向にずれていることは有効である。

【００３６】図８は、本発明による電子線照射装置の実
施の更に他の形態を示している。実施の図５の形態の２
つの電子線照射器３−１，２は１組を形成しているが、
実施の本形態では、そのような１組が２組に増加してい
る。一方の１組は、他方の１組に対してダクト１の中心
線のまわりに９０度回転した回転位置にある。殺菌が行
われない死角領域が、既述の死角領域よりも大幅に減少
している。

【００３７】図９は、本発明による電子線照射装置の実
施の更に他の形態を示している。実施の本形態のダクト
１の断面形状は、正２ｎ多角形（ｎは２を含み２より大
きい）に見立てられ、正八角形が例示されている（実際
には、その断面形状は円形であり得る。）。既述の電子
線照射器３−１，２の１組は、８組に増加している。円
周方向に隣り合う任意の２つの第１電子線取出窓７−１
の間には隙間がなく、従って、円周方向に隣り合う任意
の２つの第１電子線放出面８−１の間に隙間はない。円
周方向に隣り合う任意の２つの第２電子線取出窓７−２
の間には隙間がなく、従って、円周方向に隣り合う任意
の２つの第２電子線放出面８−２の間に隙間はない。４
組のうちのそれぞれの１組は、図３又は図４に示される
一様性効果を有し、且つ、図７に示される実施の形態と
同じく、殺菌効果がない死角領域はない。４つの組のう
ちの任意の２つの組の電子線照射器３−１，２の流路方
向の位相は、互いに異なることができる。４つの組のう
ちの任意の１つの組の２つの電子線照射器３−１，２の
流路方向の位相は互いに異なることができる。

【００３８】図１０は、本発明による電子線照射装置の
実施の更に他の形態を示している。実施の本形態は、実
施の図５の形態と、２点で異なっている。実施の図５の
形態の電子線照射器３−１，２は、互いに水平方向に対
向しているが、実施の本形態の電子線照射器３−１，２
は、互いに鉛直方向に対向している。実施の図５の形態
の電子線照射器３−１，２の出力エネルギーとビーム電
流は互いに同じであることが有効であるが、電子線照射
器３−１，２の出力エネルギーとビーム電流は互いに同
じではない。鉛直上方側電子照射器３−１の第１ダクト
内電子線９−１の出力エネルギー（放出面の電子１個の
運動エネルギー）は、鉛直下方側電子照射器３−２の第
２ダクト内電子線９−２の出力エネルギーよりも低く、
鉛直上方側電子照射器３−１の第１ダクト内電子線９−
１の出力ビーム電流（放出面の電子の単位時間当たりの
個数）は、鉛直下方側電子照射器３−２の第２ダクト内
電子線９−２の出力ビーム電流よりも多い。

【００３９】ダクト内空気流２の中の浮遊粉塵は、重力
作用と拡散作用を受ける。鉛直下方側の第２電子線放出
面８−２に付着する粉塵の量は、鉛直上方側の第１電子
線放出面８−１に付着する粉塵の量よりも多い。第１ダ
クト内電子線９−１と第２ダクト内電子線９−２のエネ
ルギーと電流量が同じであれば、第２電子線放出面８−
２の側の付着粉塵が電子線を吸収して発熱する発熱量
は、第１電子線放出面８−１の側の付着粉塵が電子線を
吸収して発熱する発熱量よりも多い。しかし、実施の本
形態では、エネルギーがより大きい第２ダクト内電子線
９−２は、第２電子線放出面８−２に付着している粉塵
を通過する透過率がより高く、従って、発熱量はより低
く抑えられている。第２電子線放出面８−２の近傍の粉
塵を透過する際に第２ダクト内電子線９−２は減速され
てエネルギーを部分的に失って付着粉塵層を透過した後
に吸収率が高くなるが、第２ダクト内電子線９−２の初
期電流量を少なくすることにより、全飛行行程の吸収線
量の非一様化を適正に抑制することができる。図１１に
示されるような複数組の配置が採用される場合、１組の
うちでより鉛直方向に高い位置にある方の電子線照射器
３−１の出力エネルギーをより低く、且つ、そのビーム
電流量をより多くすることは、既述の通りに適正であ
る。実施の本形態は、結果的に、付着物層の形成に係わ
らず、照射効率の良好性を保持することができる。

【００４０】実施の図１０と図１１の形態では、ダクト
１の寸法が大きくなって飛行距離が長くなれば、出力エ
ネルギーを更に高くしなければならない。出力エネルギ
ーが高くなり過ぎれば、Ｘ線対策の費用が高くなる。そ
の費用の上昇を抑えるために、Ｘ線発生対策のためにエ
ネルギーの増大化をある程度に抑制することはやむを得
ない。この場合、対向方向から電子線を照射することに
よる中心部の重ね合わせ効果である電子線吸収量の一様
化が犠牲になる。一様化を取り戻すために、第３の電子
線照射器（図示されず）を配置して中心部に到達する電
子線量を多くすることが適正である。

【００４１】図１２は、本発明による電子線照射装置の
実施の更に他の形態を示している。実施の本形態は、複
数のダクト内電子線９がダクト１の中の共通中心部位に
向かうことがない点と、電子線照射器が単一化されてい
る点で、実施の既述の全形態と異なっている。実施の本
形態では、ダクト１の断面形状は菱形が例示されてい
る。電子線照射器３は、対向する位置に配置されている
２つの電子加速器を有し、第１電子加速器３’−１と第
２電子加速器３’−２とから構成されている。

【００４２】第１電子加速器３’−１は、１つの第１共
通フィラメント２１−１と、２つの第１グリッド２２−
１とから構成されている。第１電子加速器３’−１に対
応して、２つの第１電子線取出窓７−１が配置されてい
る。２つの第１電子線取出窓７−１の一方はダクト１の
第１辺１−１に配置され、それの他方はダクト１の第２
辺１−２に配置されている。第２電子加速器３’−２
は、１つの第２共通フィラメント２１−２と、２つの第
２グリッド２２−２とから構成されている。第２電子加
速器３−’２に対応して、２つの第２電子線取出窓７−
２が配置されている。２つの第２電子線取出窓７−２の
一方はダクト１の第３辺１−３に配置され、それの他方
はダクト１の第４辺１−４に配置されている。ダクト１
と電子線取出窓７−１，２は接地電位にあり、共通フィ
ラメント２１−１，２とグリッド２２−１，２に対して
電気的に絶縁されている。

【００４３】共通フィラメント２１−１，２には、電子
線取出窓７−１，２に対して、負の電位が与えられてい
る。グリッド２２−１，２には、第１共通フィラメント
２１−１に対して正の電位が与えられている。グリッド
２２−１，２は引出し電極として形成され、電子線取出
窓７−１，２は加速電極として形成されている。電子線
取出窓７−１，２の各辺上の位置と、電子線取出窓７−
１，２に位置対応する第１グリッド２２−１，２のそれ
ぞれの放出面角度を調整することにより、４つのダクト
内電子線９−２は、それぞれにダクト１の概ねの中心領
域に向かう中心方向ベクトルを有して、４つの異なる法
線ベクトルを持つ４つの電子線取出窓７−１，２の放出
面電子線放出面８−１，２から放出される。

【００４４】１つの第１ダクト内電子線９−１と１つの
第２ダクト内電子線９−２は、１組を形成して、ダクト
内空気流２の半分の領域で既述の重ね合わせ効果を発揮
し、他の１つの第２ダクト内電子線９−２と他の１つの
第２ダクト内電子線９−２は、他の１組を形成して、ダ
クト内空気流２の他の半分の領域で既述の重ね合わせ効
果を発揮する。グリッド２２−１，２と電子線放出面８
−１，２のそれぞれの面の角度を調整することにより、
４つのダクト内電子線９−１，２の飛行方向（初期放出
方向）を調整することができる。

【００４５】第１グリッド２２−１，２の個数と電子線
取出窓７−１，２の個数は、互いに独立的に、適正な複
数として採択され得る。電子線エネルギーは、共通フィ
ラメント２１−１，２の電圧とグリッド２２−１，２の
電圧とを独立的に制御することにより、自在に制御され
て調整され得る。その調整により、ダクト内空気流２の
中で電子線吸収量を一様化することができる。電子線取
出窓７−１，２と第１グリッド２２−１，２と共通フィ
ラメント２１−１，２のそれぞれの間の相対電圧を調整
することにより、放出電子線の初期エネルギーの大きさ
とその電流量を調整することができる。実施の本形態の
単一化された電子線照射器は、吸収線量の一様化の調整
を容易にし、且つ、設備コストを低減することができ
る。このような静電式熱電子加速型電子線照射器に代え
られて、マイクロ波加速型電子線照射器、電界放出型電
子線照射器のような加速原理が異なる多様な種類の電子
加速器が利用され得る。それらの利用により、多様な断
面形状にダクトに対して吸収線量の一様化を実現するこ
とができる。

【００４６】図１３は、本発明による電子線照射装置の
実施の更に他の形態を示している。実施の本形態は、実
施の図１１の形態と、ダクト１の断面形状の正ｎ多角形
のｎの数の点で異なっている。実施の本形態のｎの数と
して、８が採択されている。８つの電子線取出窓７−
１，２の任意の隣り合う２つの間には隙間がなく、従っ
て、８つの電子線放出面８−１，２の任意の隣り合う２
つの間には隙間がなく、ダクト内空気流２の任意の部分
は電子線の照射を受け、既述の死角領域はない。

【００４７】図１４は、本発明による電子線照射装置の
実施の更に他の形態を示している。実施の本形態では、
１組の電子線照射器に用いられている２つの第１ダクト
内電子線９−１に対応する第１グリッド２２−１と第２
グリッド２２−２とが共通電極化されている。共通フィ
ラメント２１−１，２とグリッド２２−１，２とは、ダ
クト１の中心線を中心線とする円筒面に形成され、４つ
のグリッド２２−１，２は同心状に配置され、４つの共
通フィラメント２１−１，２は同心状に配置されてい
る。電流量は、各電極間距離、特には、共通フィラメン
ト２１−１，２とグリッド２２−１，２との間の電極間
距離により規定される。その電極間距離が全周的に同一
であるので、全てダクト内電子線９−１，２は、概ね同
一のエネルギーと概ね同一の電流量とを有している。こ
のような均一化は、ダクト内空気流２が吸収する電子線
の吸収量の一様化を促進する。

【００４８】本発明による荷電粒子線照射装置及び、荷
電粒子線照射方法は、フィルタとの組合せにより殺菌の
ような微生物反応に基づく物質除去に限られず、複数箇
所から照射される複数の荷電粒子線流の複合により、過
不足なく一様に物質に化学的反応又は物理的反応を起こ
すことにより、物質改変処理に対して効果的であり、特
には、従来技術として記述した脱硫処理のような化学的
処理を均一に行うことができる。本発明による荷電粒子
線照射装置の実施の既述の形態は、本発明の理解のしや
すさのために病院が適用対象として例示されているが、
微生物が処理対象である場合には、食品製造プラント、
薬品製造プラントのようなプランとがより有効に有益で
ある適用対象であり、更には、フィルタとの組合せによ
り、化学品、化学薬品の改質、改変に基づく除去が有益
に行われる。フィルタとしては、蒸留、サイクロンのよ
うに多様な機器が知られ、分離機能を有する各種のもの
が利用され得る。

【００４９】

【発明の効果】本発明による荷電粒子線照射装置、及
び、荷電粒子線照射方法は、個々の荷電粒子線エネルギ
ーについて荷電粒子線吸収率と荷電粒子線到達深度との
関係に基づいて荷電粒子線照射器を適正に利用すること
ができる。フィルタがより有効に活用され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による荷電粒子線照射装置の実
施の形態を示す断面図である。

【図２】図２は、荷電粒子線の飛程と吸収線量を示すグ
ラフである。

【図３】図３（ａ），（ｂ）は、荷電粒子線の吸収量と
飛行距離の２つの関係を示すグラフである。

【図４】図４は、２つの荷電粒子線の重なりを示すグラ
フである。

【図５】図５は、本発明による荷電粒子線照射装置の実
施の他の形態を示す断面図である。

【図６】図６は、本発明による荷電粒子線照射装置の実
施の更に他の形態を示す断面図である。

【図７】図７は、本発明による荷電粒子線照射装置の実
施の更に他の形態を示す断面図である。

【図８】図８は、本発明による荷電粒子線照射装置の実
施の更に他の形態を示す断面図である。

【図９】図９は、本発明による荷電粒子線照射装置の実
施の更に他の形態を示す断面図である。

【図１０】図１０は、本発明による荷電粒子線照射装置
の実施の更に他の形態を示す断面図である。

【図１１】図１１は、本発明による荷電粒子線照射装置
の実施の更に他の形態を示す断面図である。

【図１２】図１２は、本発明による荷電粒子線照射装置
の実施の更に他の形態を示す断面図である。

【図１３】図１３は、本発明による荷電粒子線照射装置
の実施の更に他の形態を示す断面図である。

【図１４】図１４は、本発明による荷電粒子線照射装置
の実施の更に他の形態を示す断面図である。

【図１５】図１５は、公知装置を示す斜軸投影図であ
る。

【図１６】図１６は、吸収線量と飛行距離の公知の関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

２…流体３−１…第１荷電粒子線照射器３−２…第２荷電粒子線照射器７−１…第１荷電粒子線取出窓７−２…第２荷電粒子線取出窓８−１…第１放出面８−２…第２放出面９−１…第１荷電粒子線９−２…第２荷電粒子線

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ａ６１Ｌ 9/22 Ａ６１Ｌ 9/22 Ｆターム(参考） 4C058 AA19 AA23 AA24 BB06 CC02 JJ14 JJ29 KK03 KK22 KK46 4C080 AA09 BB05 BB06 CC12 QQ11 4G075 AA02 AA03 AA37 BA01 CA39 CA54 DA02 EB21 EB31 EC21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】特定される照射対象領域の流体に対して照
射する第１荷電粒子線を生成する第１荷電粒子線照射器
と、前記照射対象領域の流体に対して照射する第２荷電粒子
線を生成する第１荷電粒子線照射器と、前記第１荷電粒子線を透過させ前記流体の中に前記第１
荷電粒子線を放出する第１放出面を持つ第１荷電粒子線
取出窓と、前記第２荷電粒子線を透過させ前記流体の中に前記第２
荷電粒子線を放出する第２放出面を持つ第２荷電粒子線
取出窓とを具え、前記第１放出面から放出される第１流体内荷電粒子線の
第１ベクトルは、前記第２放出面から放出される第２流
体内荷電粒子線の第２ベクトルと異なり、且つ、前記第
１流体内荷電粒子線と前記第２流体内荷電粒子線とは、
前記照射対象領域の中で互いに重なり合う荷電粒子線照
射装置。
【請求項２】前記第１ベクトルの向きは、前記第２ベク
トルの向きに対して互いに正反対である請求項１の荷電
粒子線照射装置。
【請求項３】前記第１ベクトルのエネルギーの大きさ
は、前記第２ベクトルのエネルギーの大きさに等しい請
求項１の荷電粒子線照射装置。
【請求項４】前記第１荷電粒子線の前記第１放出面の上
のエネルギーの大きさは、前記第２荷電粒子線の前記第
２放出面の上のエネルギーの大きさに実質的に等しい請
求項３の荷電粒子線照射装置。
【請求項５】前記照射対象領域は、前記荷電粒子線を受
けて物理的に又は化学的に反応して物理的処理又は化学
的処理を受ける前記流体を通す管の中の部分領域である
請求項１〜４から選択される１請求項の荷電粒子線照射
装置。
【請求項６】前記流体は細胞を持つ微生物を含む空気で
あり、前記照射対象領域は、前記流体を通すダクトの中の部分
領域である請求項１〜４から選択される１請求項の荷電
粒子線照射装置。
【請求項７】前記照射対象領域の上流側又は下流側で前
記ダクトに介設されるフィルタを更に具える請求項６の
荷電粒子線照射装置。
【請求項８】前記照射対象領域の下流側で前記ダクトに
介設されオゾンを分解する触媒ユニットを更に具える請
求項７の荷電粒子線照射装置。
【請求項９】第１荷電粒子線照射器の器数は複数であ
り、第２荷電粒子線照射器の器数は複数であり、複数の前記第１流体内荷電粒子線は、前記流体の流路の
方向の概ねの中心線に対して複数の前記第２流体内荷電
粒子線に対称に配置されている請求項１〜８から選択さ
れる１請求項の荷電粒子線照射装置。
【請求項１０】前記複数の前記第１荷電粒子線照射器の
荷電粒子線生成構造は単一である請求項９の荷電粒子線
照射装置。
【請求項１１】前記第２ベクトルの向きは前記第１ベク
トルに対して可変である請求項２の荷電粒子線照射装
置。
【請求項１２】前記第２ベクトルのエネルギーの大きさ
は前記第１ベクトルのエネルギーの大きさに対して可変
である請求項２又は１１の荷電粒子線照射装置。
【請求項１３】下記物理的手順の集合：流体が通る流路
に特定領域を設定すること、第１荷電粒子線の飛程より短い第１飛行距離を前記特定
領域の中に設定すること、第２荷電粒子線の飛程より短い第２飛行距離を前記特定
領域の中に設定すること、前記第１荷電粒子線を前記第２荷電粒子線に重合させる
こととを具える荷電粒子線照射方法。
【請求項１４】前記第１荷電粒子線のベクトルの向き
は、前記第２荷電粒子線のベクトルの向きに概ね正反対
である請求項１３の荷電粒子線照射方法。
【請求項１５】前記第１荷電粒子線のベクトルのエネル
ギーの大きさは、前記第２荷電粒子線のベクトルのエネ
ルギーの大きさに概ね等しい請求項１４の荷電粒子線照
射方法。
【請求項１６】前記流体は、微生物を含む空気である請
求項１３〜１５から選択される１請求項の荷電粒子線照
射方法。
【請求項１７】前記流体は、微生物を含む食品製造プラ
ント内の気体である請求項１３〜１５から選択される１
請求項の荷電粒子線照射方法。