【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線照射システムに関し、特に、医療施設，飲食品製造施設の空調システムにおける空気中の細菌類等微生物の増殖を殺菌等により抑制するための電子線照射システムに関する。
【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、冷暖房設備などの空調システムには、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、排風機，送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ている。そのような粉塵の捕集，除去のために、空気ダクトにはフィルタが介設されている。
フィルタで捕集された細菌類微生物付着粉塵は低湿度環境下では乾燥しているため、細菌類微生物の増殖は有効に抑制され、院内感染のような事故は起こりにくい。すなわち、フィルタは有効に機能している。
【０００３】
しかし、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類微生物が急速に繁殖することが知られている。また、フィルタ構成繊維物質やフィルタ構成多孔性物質に対する衝突的捕獲、フィルタ内の拡散的捕捉である粉塵捕獲によって捕獲された粉塵は、その捕獲量の増大に伴うダクト内気圧の上昇により、フィルタを透過してフィルタから離脱し、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、施設内汚染の原因の１つになっている。
【０００４】
従って、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。しかも、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。
そこで、フィルタに向かう気流中の細菌類微生物に対して紫外線を照射し、積極的に死滅処理する技術が知られている。しかし、空気中に浮遊している細菌類微生物の代表例はカビ類であり、紫外線はカビ類に対してＤ値が著しく高いという欠点がある。本課題を解決する手段のひとつとし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は、図１３（非特許文献１参照）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】
【非特許文献１】
坂本良憲著「実務者のための電子線加工」高分子刊行会出版、１９８９年、１３１頁
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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１２は、電子線の処理対象流体中の到達距離（深さ）とその深さ位置で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であるが、特に生命に係わる細菌類微生物死滅処理に電子線照射技術を流用する場合には問題点が残存している。
【０００７】
すなわち、図１２に示されるように、例えば、３００〔ｋｅＶ〕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〔ｇ／ｃｍ２〕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〔ｇ／ｃｍ２〕強の領域では初期吸収線量より少なくなっている。よって、ダクト内の流体通過断面積が極めて大きく、電子線の進行方向のダクト径が極めて大きい場合、吸収線量が十分に多くなく、細菌類の死滅効果が実質的にない無効領域が、深さ０．０６〔ｇ／ｃｍ２〕強の領域で生じてしまう。
そこで、電子線のエネルギー（ｋｅＶ）を大きくすることも考えられるが、この場合、電子線照射始点での初期吸収線量が低下し、且つ、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、他の障害を惹起してしまう。逆に電子線のエネルギーを小さくすると（例えば、図１２における１５０〔ｋｅＶ〕の電子線）、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。
【０００８】
従って、図１３に示すような、ダクト内への電子線の単純照射のみでは、対象処理流体に対して確実に一定量以上の電子線量を付与し、流体中を浮遊する細菌類微生物の死滅処理を行い得ない可能性があった。そこで、電子線を用いる場合、電子線エネルギーに係る電子線吸収率と電子線有効到達距離とに基づき、電子線を適正に利用することが求められ、本件発明者らは特願２００２−９７４８１号に係る発明を鋭意研究の結果創作した。
しかし、当該発明は、細菌，カビ，ウイルスを含むなどの微生物の含有量が異なる複数の流体（以下、「含有生菌数の異なる複数の流体」という）を対象とした照射処理については考慮しておらず、その効率的な照射処理体系の開発が求められていた。
【０００９】
本発明の課題は、流路内を流れる含有反応物質の含有量の異なる複数の流体に対し、高効率的な電子線の照射処理を行うことの可能な電子線照射システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決する第１の発明は、電子線の照射により化学的反応または物理的反応を起こす反応物質を含有する流体に対する電子線照射システムであって、含有前記反応物質の含有量の異なる複数の流体が流れる流路と、当該流路と互いに密の周囲に配置され、流路内の照射対象領域に存する前記流体に対して荷電粒子線を照射する電子線照射器とを備え、前記電子線が照射される流路内の照射対象領域の上流側において、前記反応物質の含有量の多い流体が、前記反応物質の含有量の少ない流体よりも前記電子線の出射部寄りを流通することを特徴とする荷電粒子線照射システムにある。
【００１１】
第１の発明は、より多くの吸収線量を必要とする相対的に含有反応物質の含有量の多い流体を、電子線の照射部寄りに流すことにより、当該流体に対して線量の大きい電子線を照射することが可能となる。一方、吸収線量をあまり必要としない相対的に含有反応物質の含有量の少ない流体に対しては、線量の少ない電子線が照射される。すなわち、含有反応物質の含有量の異なる各々の流体に対して適切な線量の電子線を照射することが可能となる。よって、流路を流れる複数の流体への電子線照射処理の高効率化が図られることとなる。
従って、電子線の吸収線量の過大な照射を抑制することが可能となり、電子線照射システムの設備費用やランニングコストの更なる低減化をも行い得る。
なお、「含有反応物質」とは、電子線の照射により、過不足なく一様に化学的反応又は物理的反応を起こす物質をいう。い、例えば、細菌，ウィルス，カビを含むなどの微生物や、ダイオキシン、窒素酸化物や硫黄酸化物、揮発性有機化合物などが挙げられる。
【００１２】
第２の発明は、電子線の照射により化学的反応または物理的反応を起こす反応物質を含有する流体に対する電子線照射システムであって、前記反応物質の含有量の異なる複数の流体が流れる流路と、当該流路の周囲に配置され、流路内に電子線を照射する電子線照射器とを備えるとともに、前記電子線が照射される流路内の照射対象領域の上流側において、前記反応物質の含有量の多い流体を、前記反応物質の含有量の少ない流体よりも前記電子線の出射部寄りに流通させる第一仕切手段を配したことを特徴とする。
第２の発明によれば、流路内に配された第一仕切手段により、第１の発明がより具現化され、これと同等の作用効果を奏することとなる。
【００１３】
第３の発明は、請求項１ないし請求項２に記載の電子線照射システムにおいて、前記照射対象領域において、前記反応物質の含有量の多い流体を、前記反応物質の含有量の少ない流体よりも前記電子線の出射部寄りに流通させる第二仕切手段を配したことを特徴とする。
【００１４】
第３の発明によれば、第１及び第２の発明と同等の作用に加え、反応物質の含有量の多い流体と少ない流体の各流路が照射対象領域においても仕切られ、当該照射対象領域で両流体は混合しなくなる。したがって、反応物質の含有量の多い流体に対して、確実に線量の大きい電子線を照射することが可能となる。
【００１５】
第４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電子線照射システムにおいて、前記電子線照射器が複数台設けられ、それぞれ前記流路の軸中心へ向けて電子線を照射することを特徴とする。
【００１６】
第４の発明によれば、第１〜第３の発明と同等の作用に加え、流路内を流れる流体に対して、複数の電子線照射器から出射される各電子線の吸収線量の総和が照射されるため、より高効率な電子線の照射処理を行うことができる。
特に、電子線の飛程距離を十分に延ばす必要がある断面形状を有する流路形態である場合、複数の電子線照射器を採用することにより、第一仕切部材の最適配置と併用し、電子線照射器一台当りの電子線のエネルギ値を最小限に留めることが可能となり、電子線照射器の電源仕様の過大化を回避できる。
【００１７】
第５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電子線照射システムにおいて、前記含有反応物質が細菌，ウィルス，カビを含む微生物であり、前記流体が当該微生物を含有する空気であることを特徴とする。
【００１８】
第５の発明によれば、空気中に含まれる細菌，ウィルス，カビなどの微生物が電子線によって死滅することとなり、高性能な空気清浄システムを構築することが可能となる。なお、本発明において「微生物」とは、酵母，カビ，キノコ，細菌，放射菌，単細胞藻類，ウィルス，原生動物の少なくとも一つを含む微小生物をいう。
【００１９】
第６の発明は、流路内を流れる空気中の微生物に電子線を照射して死滅処理を行う電子線照射器と、系外から外部空気を取り入れて前記流路へ送出する第一ポンプユニットと、前記電子線照射器における照射処理後の清浄空気を使用後、前記流路へ再循環する第二ポンプユニットとを備えるとともに、前記流路内の前記電子線が照射される照射対象領域の上流側において、前記外部空気が前記電子線の出射部寄りを流通することを特徴とする電子線照射システムにある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、医薬品製造工場向けクリーンルーム用空調ユニットシステムに適用される電子線照射システム１を用いて説明するが、本実施形態は適用先を特に限定するものではない。
【００２１】
〔第一の実施形態〕
図１（ａ）に示すように、電子線照射システム１は、電子線照射器３と、各種配管，弁，ポンプからなるポンプユニット４，５と、フィルタ６ａ〜６ｃとを含んでなり、クリーンルーム（図示せず）を含む空調ユニットシステム２に接続されている。
【００２２】
ポンプユニット４によりフィルタ６ａを介して系外から取り入れた外部空気７は、外部空気用流路８を流れ電子線照射器３へと導かれる。当該電子線照射器３の照射対象領域１１（図２参照）において電子線照射処理を受けた外部空気７は、含有する細菌，ウィルス，カビなどの微生物が死滅し、清浄空気１２となって清浄空気用流路１３を流れ、フィルタ６ｂを介して空調ユニットシステム２へと送出される。
空調ユニットシステム２内のクリーンルーム（図示せず）を経由した清浄空気１２は、フィルタ６ｃを経由して再循環空気用流路９を流れ、再循環空気１０はポンプユニット５により電子線照射器３へと導かれ、外部空気９と同様に電子線照射処理を受ける。
なお、電子線照射処理過程での外部空気７，再循環空気１０内に含まれる酸素分子の解離・再結合により発生するオゾンは、図示しないオゾン処理システムにより分解処理が施される。
【００２３】
図２は、電子線照射器３の照射対象領域１１近傍を概念的に模した拡大断面図である。
図２に示すように、電子線１５を照射する一台の電子線照射器３が、断面形状が長方形状のダクト（流路）１４に対して互いに密に密接して配置されている。すなわち、電子線照射器３の電子線出射窓１６がダクト１４の内壁面の一部を形成している。
【００２４】
ダクト１４の上流側には、電子線照射器３へと導かれた外部空気７と再循環空気１０とが流れている。ダクト１４内において、細菌，ウィルス，カビなどの微生物（反応物質）の含有量（含有物質量）が相対的に多い外部空気７の外部空気用流路８と、相対的に反応物質の含有量が少ない再循環空気１０の再循環空気用流路９とは一枚の仕切板１７（第一仕切手段）により仕切られている。具体的には、電子線照射器３の照射対象領域１１の上流側において、外部空気７を再循環空気１０よりも電子線１５の出射部寄りに流通するよう、一枚の仕切板１７を配置している。
【００２５】
したがって、外部空気７と再循環空気１０とは照射対象領域１１において初めて合流し、ここで電子線１５が照射されることにより、含有する微生物の死滅処理が行われ、微生物の含有量（以下、単に「含有生菌数」という）が極めて少ない清浄空気１２となる。清浄空気１２は、ダクト１４のうち仕切板１７で仕切られていない下流部分（清浄空気用流路１３）を流れ、空調ユニットシステム２（図１参照）へと送出される。
【００２６】
上述の第一の実施形態に基づく作用効果について更に詳述する。
電子線出射窓１６から出射される電子線１５の電子線進行方向に対する吸収線量分布は、図１２に示したように、単調増加して一旦ピーク値を示した後に単調減少する。出射時の初期吸収線量値と同じ値を示した後も更に単調的に減少する。
この分布特性をダクト１４内を流れる外部空気７，再循環空気１０への電子線照射処理に適用した様子を図３に示す。なお、各空気の相互作用に基づく気流の乱れに伴う電子線の過照射などの影響は、説明の簡素化の割愛している。
【００２７】
再循環空気１０は、電子線照射器３によって少なくとも一度は電子線照射処理が施されているため、外部空気７に比べ含有生菌数は相対的に少ない。なぜなら、電子線照射処理後の生菌率（生存する微生物の割合）は、電子線１５の吸収線量に対して指数関数的に減衰するためである。すなわち、電子線照射処理後の含有生菌数を同程度以下に担保するための必要吸収線量は、外部空気７と再循環気体１０とではそれぞれ異なる。つまり、前者は後者に比して、含有生菌数が多いため、より大きな吸収線量の電子線を必要とする。
【００２８】
従って、図２，３に示すように、相対的に含有生菌数の多い外部空気７を、含有生菌数の少ない再循環空気１０よりも、照射対象領域１１における電子線１５の出射部寄りに流すことにより、相対的に吸収線量の大きい電子線１５を外部空気７に対して照射することが可能となる。なお、再循環空気１０の含有生菌数は相対的に少ないため、吸収線量の大きな電子線１５は必要としない。従って、ピーク値を過ぎた吸収線量値の小さい電子線１５でよく、電子線１５の出射部よりも相対的に遠方に流せばよい。
【００２９】
ところで、電子線１５の吸収線量の変化は、▲１▼電子線出射窓１６からの距離，▲２▼照射対象領域１１の通過時間，▲３▼加速電圧値および▲４▼電子線電流値に依存する。したがって、ある流体の含有生菌数を所定値以下に低減するための必要吸収線量をＤ，当該流体の流速をＶとすると、
［数１］
Ｄ＞ｋ・ｆ（ｘ）／Ｖ
の関係となる。
ここで、ｋ：係数（加速電圧値や電子線電流値に基づき決定される値），ｆ（ｘ）：電子線出射窓１６からの距離補正係数である。なお、流速Ｖは、ダクト１４の断面積や流量に依存される。
【００３０】
よって、ダクト１４の具体的断面形状（断面積）や仕切板１７の詳細な設定位置は、上記［数１］の関係をもとに適正に決定することができる。
たとえば、ダクト１４の断面形状が決定されるとともに、外部空気７，再循環空気１０の各流速を同一に設定し得る条件下で仕切板１７の位置を決定する場合、ある一定エネルギを有する電子線１５を照射した場合の、電子線出射窓１６からの所定距離における必要吸収線量Ｄ値を上記［数１］から算出することにより、仕切板１７の詳細設定位置を一義的に決定することができる。
本実施形態の場合、特に相対的に含有生菌数の多い外部空気７に対する必要吸収線量Ｄが確実に得られるよう、電子線１５のエネルギ値と仕切板１７の設置位置とを決定（図３における「一定線量確保領域」を外部空気用流路８に設定）しなければならない。
【００３１】
上述のように、ダクト１４内に含有生菌数の異なる複数の流体が流れる場合、電子線１５の照射対象領域１１の上流側において、相対的に含有生菌数の多い流体が電子線１５の出射部寄りを流通するよう、各流体を仕切板１７で仕切ることにより、それぞれの流体に対して最適な吸収線量の電子線１５を照射することが可能となる。すなわち、ダクト１４を流れる複数の流体への電子線照射処理の高効率化を図ることができる。
【００３２】
従って、電子線１５のエネルギ値を無駄なく最適に設定することが可能となり、電子線照射システム１の設備費用やランニングコストの更なる低減化を行い得る。
また、エネルギ値が適正に設定されうるため、電子線照射処理時の過剰な発生Ｘ線量も減少し、通常必要なＸ線遮蔽対策を簡素化し設備コストを低減することも可能となる。
【００３３】
なお、上記第一の実施形態においては、電子線照射システム１と空調ユニットシステム２の接続構成を図１（ａ）に基づいて説明したが、図１（ｂ）に示す構成を採用してもよい。すなわち、圧力的に均衡が取れている限り、ポンプユニット４を廃して、外部空気７を直接電子線照射器３へ導くとともに、清浄空気１２の一部を再循環空気用流路９へ流す構成としてもよい。
【００３４】
また、ダクト１４の断面形状は特に限定されるものではなく、多角形，円形など種々適用できる。ただし、製作上の容易性を考慮すれば、四角形であるのが好ましい。
また、上述の実施例では仕切板１７を用いて説明したが、板状のものに限らず、外部空気７（相対的に含有生菌数の多い流体）が再循環空気１０（相対的に含有生菌数の少ない流体）よりも電子線出射部寄りに流通するよう仕切る手段であれば、材質・形状など特に限定されない。但し、使用材質には対象流体との反応性が低いものが望ましい。
更に、前記仕切手段が当該部に接続するダクトの壁面自体であることでも本発明は同様に成り立つ。即ち、両流体を電子線照射部に移送するためのダクトのみで前記仕切手段を構成し、電子線照射部近傍まで当該ダクト端面を接近させた状態でも有効に成立する。
【００３５】
〔第二の実施形態〕
図４は第二の実施形態にかかる電子線照射器３の照射対象領域１１近傍を概念的に模した拡大断面図である。図５は、図４のＡ−Ａ矢視図である。
本実施形態の基本構成は第一の実施形態とほぼ同一であるので、重複した構造については同一符号を付してその説明は省略する。
【００３６】
本実施形態の電子線照射システム１は、第一の実施形態同様に、図１（ａ）に示す構成によって空調ユニットシステム２と接続されている。ただし、ダクト１４の断面形状が長方形状である（図５参照）とともに、図４に示すように、ダクト１４に対して互いに密に密接して配置された電子線照射器３は、鉛直方向に二台互いに対向して設けられている。すなわち、それぞれの電子線照射器３の電子線出射窓１６がダクト１４の内壁の一部をなすとともに、各々の電子線１５の出射方向ベクトルがダクト１４の軸中心に向けて対向している。
【００３７】
ダクト１４内は、第一の実施形態同様に、相対的に含有生菌数の多い外部空気７が流れる外部空気用流路８と、相対的に含有生菌数の少ない再循環空気１０が流れる再循環空気用流路９とに仕切られている。具体的には、電子線照射器３の照射対象領域１１の上流側において、外部空気７が再循環空気１０よりも電子線１５の出射部寄りに流通するよう、鉛直方向に二枚の仕切板１７ａ，１７ｂを並べて配置している。すなわち、図５に示すように、ダクト１４の鉛直方向端部を外部空気７が流れ、これに挟まれる形で中央部を再循環空気１０が流れる。
【００３８】
本実施形態では、第一の実施形態と同様の作用効果に加え、ダクト１４内の照射対象領域１１における電子線量が、二台の電子線照射器３から出射される電子線１５の吸収線量の総和であるため、ダクト１４の大きさに併せて各仕切板１７の配置位置や各電子線１５のエネルギ値を適正化することにより、より高効率な電子線照射処理を行うことができる。
例えば、ダクト１４の鉛直方向（図４，図５の紙面上下方向）の高さが大きい場合、第一の実施形態で述べた一方向からの電子線照射では、電子線１５の飛程距離を十分に延ばすために、加速電圧値（加速エネルギ）を大きくする必要があり、電源仕様を大きくしなければならない。また、電子線照射時の発生Ｘ線量が増大するという課題も生じる。だが、複数の電子線照射器３を採用した本実施形態の場合、第一の実施形態に比して、仕切板１７ａ，１７ｂの配置を最適に行うことにより一台当りの電子線１５のエネルギ値を最小限に留めることも可能となり、前記課題を回避できる。
【００３９】
なお、上述の実施形態では、装置のコンパクト化のため電子線照射器３が互いに対向配置されているが、必ずしもこれに限定するものではなく、各電子線１５の照射方向ベクトルがダクト１４の軸中心に向かって互いに対向している限り、電子線照射器３は水平方向へ非同期的に配置されていてもよい。
【００４０】
また、断面形状が長方形状のダクト１４に対し、二台の電子線照射器３が互いに対向配置された構成を用いて説明したが、これに限定するものではない。例えば、図６，図７に示すように、断面形状が円形状のダクト１４の外周に沿って、複数台（図７では３台）の電子線照射器３を互いに等間隔に設けるとともに、各電子線１５の照射方向ベクトルがダクト１４の軸中心に向かうよう配置された構成であってもよい。
このとき、照射対象領域１１の上流側には、相対的に含有生菌数が多い外部空気７が、含有生菌数の少ない再循環空気１０よりも電子線１５の出射部寄り、すなわち、ダクト１４の外環側を流れるように円環状の仕切部材１８を設ける。仕切部材１８により仕切られた内環側には、再循環空気１０が流れる。
当該構成により、上述した第二の実施形態と同様の作用効果が得られる。
なお、各位置からの電子線の出射を独立した電子線照射器で実現する旨例示しているが、複数方向へ照射可能なる同一電子線照射器単体または複数台で構成しても本発明は同様な作用効果を得ることが可能であることは自明である。
【００４１】
〔第三の実施形態〕
図８は第三の実施形態にかかる電子線照射器３の照射対象領域１１近傍を概念的に模した拡大断面図である。図９は、第一の実施形態における外部空気７と再循環空気１０の混合状況を示す図である。
本実施形態の基本構成は第一の実施形態とほぼ同一であるので、重複した構造については同一符号を付してその説明は省略する。
【００４２】
本実施形態の電子線照射システム１は、第一の実施形態同様に、図１（ａ）に示す構成によって空調ユニットシステム２と接続されている。ただし、図８に示すように、照射対象領域１１の上流側に配置された仕切板１７に加え、前記照射対象領域１１に他の仕切板１９（第二仕切手段）が設けられている。
【００４３】
図２に示したように、第一の実施形態においては、仕切板１７は照射対象領域１１の上流側にのみ配置されており、ダクト１４内の照射対象領域１１から下流側は仕切られていない。従って、図９に示すように、仕切板１１の存在しない空間では、外部空気７と再循環空気１０とは混合する。
ところで、仕切板１１出口からの混合状態（混合の進行度）は、それぞれの流速に依存する。このため、外部空気７，再循環空気１０の流速が遅い場合や、電子線１５幅が大きい場合は、外部空気７と再循環空気１０との混合がかなり進行した状態で電子線１５が照射されることもある。この場合、電子線１５の吸収線量が低い領域、すなわち電子線１５の出射部から離れた領域（図９におけるダクト１４内の鉛直方向下方側）に、相対的に含有生菌数の多い外部空気７の一部が流入することになる。したがって、当該外部空気７に含まれる微生物に対しては、所定以上の電子線照射処理（殺菌処理）を施すことが不可能となる。
【００４４】
そこで、本実施形態においては、ダクト１４内の照射対象領域１１にも他の仕切板１９を配置している。当該構成により、照射対象領域１１においても外部空気７と再循環空気１０の各流路が仕切られることとなり、照射対象領域１１では両流体が混合することはなく、含有生菌数の多い外部空気７に対して確実に大線量の電子線１５を照射することが可能である。
もちろん、照射対象領域１１に他の仕切板１９を配すことにより、電子線１５はエネルギ損失を幾分被るものの、上述のように外部空気７と再循環空気１０との混合が問題となるような条件下においては、むしろ第一の実施形態よりも効率的な電子線照射処理体系を実現し得る。
【００４５】
また、照射対象領域１１に他の仕切板１９が配されるため、当該領域１１での各流体の流路幅は狭小化されることとなる。すなわち、当該流路を通過する流体（外部空気７，再循環空気１０）の流速は増加する。このため、電子線１５と電子線出射窓１６との相互作用により発生する熱負荷は、照射対象領域１１を高速で流れる前記流体への熱伝導により除去される。つまり、電子線照射窓１６の冷却機能を付することが可能となる。
【００４６】
なお、上述では、「仕切板１７」，「他の仕切板１９」のように、両者は材質，厚み，形状等が異なる別の構成部材のように表現した。しかし、これらの諸元は各種照射条件に基づいて適宜設定可能なものであり、特に限定されるものではない。つまり、他の仕切板１９として、仕切板１７と同一諸元のものを用いてもよく、よって仕切板１７が他の仕切板１９を兼用していてもよい。
また、第一の実施形態を用いて説明したが、複数方向からの電子線照射を行う第二の実施形態にも適用可能であることは言うまでもない。
【００４７】
〔第四の実施形態〕
図１０は第四の実施形態にかかる電子線照射器３の照射対象領域１１近傍を概念的に模した拡大断面図である。図１１は、図１０の実施形態に対し、さらに多孔板２２を設置した図である。
本実施形態の基本構成は第一の実施形態とほぼ同一であるので、重複した構造については同一符号を付してその説明は省略する。
【００４８】
本実施形態の電子線照射システム１は、第一の実施形態同様に、図１（ａ）に示す構成によって空調ユニットシステム２と接続されている。ただし、図１０（ａ）に示すように、ダクト１４内に形成された照射対象領域１１前後の各流路（外部空気用流路８，再循環空気用流路９および清浄空気用流路１３）に、複数の板状の邪魔板２０が迷路状に配設されている。本実施形態では、図１０（ａ）のように隣接する各邪魔板２０を交互に上下配列することで、Ｓ字状の迷路状態を構成している。
【００４９】
第一の実施形態において、電子線照射器３からの電子線１５照射に伴い、当該電子線１５と電子線照射窓１６との相互作用により、制動放射Ｘ線が発生する。この発生Ｘ線は、人体や電子線照射システム１を構成する各機材にとって有害であるため、その漏洩前にＸ線エネルギを減衰させる必要がある。
発生Ｘ線は、▲１▼ダクト１４の壁面や電子線照射器３の壁面を通過する過程と、▲２▼ダクト１４の中空内部を通過する過程との二通りによりシステム系外へ漏洩する。
【００５０】
そこで、上記▲１▼の過程に対しては、ダクト１４や電子線照射器３の外周囲にＸ線遮蔽物（図示せず）を設置する公知技術を用いることにより、Ｘ線エネルギの減衰を図りうる。Ｘ線遮蔽物の材質としては、高原子番号または高密度のものを用いることが効果的である。また、具体的形状は、Ｘ線が発生する相対位置関係やＸ線エネルギ量によって、適宜一義的に決定される。
【００５１】
一方、上記▲２▼の過程に対しては、上述のように、ダクト１４内の各流路に複数の邪魔板２０を迷路状に設けることにより、Ｘ線エネルギの減衰を図りうる（図１０（ａ）参照）。このとき、発生Ｘ線は、各邪魔板２０を直接透過する「透過Ｘ線２２」と、各邪魔板２０により形成された迷路状開口部２１を散乱通過する「散乱Ｘ線２３」とに分類される。
【００５２】
前者（透過Ｘ線２２）の場合においては、Ｘ線発生部〜システム系外の間に設けられた各邪魔板２０を透過することにより透過Ｘ線エネルギ量を減衰させ、邪魔板２０が設置されていないシステム系外において、減衰値が所定値以下となるよう、各邪魔板２０の諸元（枚数，厚み，材質，形状など）を設定する必要がある。
【００５３】
後者（散乱Ｘ線２３）の場合においては、一回あたりの散乱でＸ線発生部〜システム系外の間で減衰する散乱Ｘ線エネルギ量は、散乱Ｘ線の散乱率（加速電圧，散乱回数，散乱角度など）や通過断面積に比例し、通過距離に反比例する。
したがって、ダクト１４内の各流路において、図１０（ａ）に示すように、各邪魔板２０によってＳ字状の迷路状開口部２１を構成することにより、通過断面積の縮小化と通過距離の長大化を同時に図りうる。よって、迷路状開口部２１を通過した際のＸ線エネルギの減衰値が所定値以下にすることが可能となる。
なお、各邪魔板２０の諸元（枚数，厚み，材質，形状など）は、上記透過Ｘ線の減衰条件や、迷路状開口部２１を形成することによる各流体（外部空気７，再循環空気１０，清浄空気１２）の圧力損失を考慮の上、決定することが肝要である。
【００５４】
また、上述では図１０（ａ）のような板状の邪魔板２０を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、図１０（ｂ）のように、圧力損失を低減させるために角部・隅部に丸みを有する邪魔板２０´を用いてもよい。
また、図１１に示すように、照射対象領域１１近傍（前後）に二枚の多孔板２２を設けることにより、特に散乱Ｘ線の減衰量を高め、その漏洩（上記▲２▼の過程）を抑制することが可能となる。なお、多孔板２２に設ける孔形状，孔の大きさ，孔の数や、多孔板２２の材質，板厚などの各諸元は、発生Ｘ線の減衰条件によって種々変更可能である。
【００５５】
本実施形態は、第三の実施形態と同様に、ダクト１４内に邪魔板２０，多孔板２２などを配すことにより、各流体は圧力損失を被り、照射処理効率は幾分低減するものの、上述のように発生Ｘ線量が特に問題となるような条件下においては、むしろ第一の実施形態よりも効率的な電子線照射処理体系を実現し得る。
第一の実施形態を用いて説明したが、複数の電子線照射器３を用いた第二の実施形態や、他の仕切板１９を設けた第三の実施形態にも適用可能であることは言うまでもない。
【００５６】
さらには、本願発明のような含有生菌数の異なる複数の流体を照射処理対象とした場合のみならず、ダクト内を流れる単一流体を照射処理対象とした場合においても、適用可能であることはいうまでもない。
【００５７】
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、上記実施形態において詳述した細菌，ウィルス，カビなどの微生物の殺菌のような微生物反応に基づく物質除去に限られず、荷電粒子線流の照射により、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や、ダイオキシン分解処理，揮発性有機化合物分解処理などを均一に行うことができる。
また、本発明による荷電粒子線照射装置の実施形態は、本発明の理解のしやすさのために医薬品製造工場向けクリーンルーム用空調ユニットシステムが適用対象として例示されているが、空気中に含まれる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トが有効である適用対象である。更には、別途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。
【００５８】
【発明の効果】
本発明による電子線照射システムは、流路内を流れる含有反応物質の含有量の異なる複数の各流体に対し、高効率的な電子線の照射処理を行うことことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態に係る電子線照射システムの接続状態を示す図である。
【図２】図２は、第一の実施形態に係る電子線照射器の照射対象領域近傍を概念的に模した拡大断面図である。
【図３】図３は、第一の実施形態に係る電子線照射器の照射対象領域近傍における電子線吸収線量分布を概念的に示した図である。
【図４】図４は、第二の実施形態に係る電子線照射器の照射対象領域近傍を概念的に模した拡大断面図である。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ矢視図である。
【図６】図６は、第二の実施形態に係る他の形態を示す図である。
【図７】図７は、図６のＢ−Ｂ矢視図である。
【図８】図８は、第三の実施形態にかかる電子線照射器の照射対象領域近傍を概念的に模した拡大断面図である。
【図９】図９は、第一の実施形態における外部空気７と再循環空気１０の混合状況を示す図である。
【図１０】図１０は、第四の実施形態にかかる電子線照射器の照射対象領域近傍を概念的に模した拡大断面図である
【図１１】図１１は、図１０の実施形態に対し、さらに多孔板を設置した図である。
【図１２】図１２は、電子線の処理対象流体中の到達距離（深さ）とその深さ位置での吸収線量の関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、従来の電子線照射装置を示す斜軸投影図である。
【符号の説明】
２ 電子線照射システム
３ 電子線照射器
７ 外部空気
１０ 再循環空気
１２ 清浄空気
１４ ダクト
１５ 電子線
１７ 仕切板
１９ 仕切板
２０ 邪魔板
２２ 透過Ｘ線
２３ 散乱Ｘ線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electron beam irradiation system, and more particularly to an electron beam irradiation system for suppressing the growth of microorganisms such as bacteria in the air by sterilization or the like in an air conditioning system of a medical facility or a food and beverage manufacturing facility.
[0002]
[Prior art]
In air-conditioning systems such as medical facilities such as hospitals, food and beverage manufacturing facilities such as drinking water manufacturers, and air conditioning systems, air ducts for air circulation such as exhaust air from fans and blowers, and air blowing are three-dimensional. Are located. The dust floating in the air is forcibly sprayed to every corner on the airflow created by the exhaust fan and the blower. In order to collect and remove such dust, a filter is provided in the air duct.
Bacterial microorganism-adhered dust collected by the filter is dry in a low-humidity environment, so that the growth of bacterial microorganisms is effectively suppressed, and accidents such as hospital infections are unlikely to occur. That is, the filter is functioning effectively.
[0003]
However, in a high humidity environment where the humidity is extremely high and the dust does not dry out, bacterial microorganisms with a density higher than the threshold value collected by the filter, along with appropriate nutrients and appropriate moisture, can rapidly grow. Are known. In addition, the dust trapped by the dust trapping, which is a collision trapping of the fiber material constituting the filter or the porous material constituting the filter, and the diffusion trapping in the filter, causes the filter to rise due to an increase in the pressure in the duct due to an increase in the amount of the trapped dust. In many cases, the light passes through the filter, separates from the filter, and diffuses again into the room. Such breeding and dissipation is one of the causes of in-facility contamination.
[0004]
Therefore, long-term capture performance cannot be expected from the filter. Moreover, increasing the frequency of filter replacement increases maintenance costs.
Therefore, there is known a technique of irradiating ultraviolet rays to bacterial microorganisms in an airflow toward a filter to actively kill the bacteria. However, typical examples of bacterial microorganisms floating in the air are molds, and ultraviolet light has a disadvantage that the D value is significantly higher than that of molds. It is conceivable to use an electron beam as one of the means for solving this problem.
A technique of irradiating a fluid flowing in a pipe with an electron beam to perform a physical / chemical treatment on the fluid is known as shown in FIG. 13 (see Non-Patent Document 1). This known electron beam irradiation technique is known as a processing technique for performing a desulfurization treatment or a denitration treatment on a fluid or a fluid such as gas or powder.
[0005]
[Non-patent document 1]
Yoshinori Sakamoto, "Electron Beam Processing for Practitioners," Published by The Society of Polymer Publishing, 1989, p. 131
[Problems to be solved by the invention]
[0006]
It is considered that there was a blind spot in the use of such an electron beam.
FIG. 12 shows the relationship between the reaching distance (depth) of the electron beam in the processing target fluid and the absorbed dose at that depth position. The absorbed dose is greater in deeper areas where the electron beam is more advanced than in shallow areas where the electron beam begins to contact the fluid, and less in the deeper areas where the electron beam is more advanced. Such a distribution of the absorbed dose is a well-known physical fact, but a problem remains particularly when the electron beam irradiation technique is applied to the treatment of killing life-threatening microorganisms.
[0007]
That is, as shown in FIG. 12, for example, the initial absorbed dose at the irradiation start point (depth = 0.00) of the electron beam of 300 [keV] and the depth 0.06 [g / cm] 2 The absorbed dose at the strong position is the same, and the absorbed dose between these two points is greater than the initial absorbed dose, but at a depth of 0.06 [g / cm 2 ] In the strong region, the dose is lower than the initial absorbed dose. Therefore, when the fluid passage cross-sectional area in the duct is extremely large and the diameter of the duct in the traveling direction of the electron beam is extremely large, the ineffective area where the absorbed dose is not sufficiently large and the bacteria-killing effect is not substantially increased is the depth. 0.06 g / cm 2 ] Occurs in the strong region.
Therefore, it is conceivable to increase the energy (keV) of the electron beam. However, in this case, the initial absorbed dose at the electron beam irradiation start point decreases, and the non-absorbed electron beam is absorbed by the opposite wall of the duct. The amount increases, causing other obstacles. Conversely, if the energy of the electron beam is reduced (for example, 150 [keV] in FIG. 12), the absorbed dose can be increased in some places, but the effective reach is short.
[0008]
Therefore, only the simple irradiation of the duct with the electron beam as shown in FIG. 13 surely applies a certain amount or more of the electron dose to the target treatment fluid, and kills the bacterial microorganisms floating in the fluid. Could not be performed. Therefore, when an electron beam is used, it is required to appropriately use the electron beam based on the electron beam absorption rate related to the electron beam energy and the effective reach of the electron beam, and the present inventors have disclosed Japanese Patent Application No. 2002-97481. The invention according to the present invention was created as a result of earnest research.
However, the present invention takes into consideration irradiation treatment for a plurality of fluids having different contents of microorganisms such as bacteria, molds, and viruses (hereinafter, referred to as "a plurality of fluids having different numbers of living bacteria"). Therefore, development of an efficient irradiation treatment system was required.
[0009]
An object of the present invention is to provide an electron beam irradiation system capable of performing highly efficient electron beam irradiation processing on a plurality of fluids having different contents of contained reactants flowing in a flow channel. .
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A first invention for solving the above-mentioned problem is an electron beam irradiation system for a fluid containing a reactant that causes a chemical reaction or a physical reaction by irradiation with an electron beam, wherein the content of the reactant is different. A flow path through which a plurality of fluids flow, and an electron beam irradiator arranged around the flow path and in close proximity to each other, and irradiating a charged particle beam to the fluid present in an irradiation target area in the flow path, On the upstream side of the irradiation target area in the flow path irradiated with the electron beam, the fluid having a high content of the reactant flows closer to the emission part of the electron beam than the fluid having a low content of the reactant. A charged particle beam irradiation system is characterized in that:
[0011]
According to the first invention, a fluid having a relatively high content of a reactant which requires a larger absorbed dose is caused to flow toward an electron beam irradiating portion, whereby an electron beam having a large dose to the fluid is emitted. Can be irradiated. On the other hand, a fluid having a relatively small content of the contained reactant, which does not require much absorbed dose, is irradiated with an electron beam having a small dose. That is, it becomes possible to irradiate an appropriate dose of an electron beam to each fluid having a different content of the contained reactant. Therefore, the efficiency of the electron beam irradiation process on a plurality of fluids flowing through the flow path is improved.
Therefore, it is possible to suppress excessive irradiation of the absorbed dose of the electron beam, and it is possible to further reduce the equipment cost and the running cost of the electron beam irradiation system.
The “containing reactant” refers to a substance that causes a chemical reaction or a physical reaction uniformly and without excess or shortage by irradiation with an electron beam. Examples include microorganisms such as bacteria, viruses, and molds, dioxins, nitrogen oxides and sulfur oxides, and volatile organic compounds.
[0012]
A second invention is an electron beam irradiation system for a fluid containing a reactant that causes a chemical reaction or a physical reaction by irradiation with an electron beam, wherein a flow path through which a plurality of fluids having different contents of the reactant flows And an electron beam irradiator arranged around the flow path to irradiate the flow path with an electron beam, and the reaction is performed on an upstream side of an irradiation target area in the flow path irradiated with the electron beam. A first partitioning means for circulating a fluid having a high content of a substance closer to an emission portion of the electron beam than a fluid having a low content of the reactant is provided.
According to the second aspect, the first aspect is further embodied by the first partitioning means arranged in the flow path, and the same operation and effect as those of the first aspect can be obtained.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the electron beam irradiation system according to any one of the first to second aspects, in the irradiation target region, the fluid having a high content of the reactant is smaller than the fluid having a low content of the reactant. A second partitioning means for circulating near the emission portion of the electron beam is provided.
[0014]
According to the third aspect, in addition to the action equivalent to the first and second aspects, the flow paths of the fluid having a high content and the low content of the reactant are also partitioned in the irradiation target area, and the irradiation target area is provided. Then, the two fluids do not mix. Therefore, it is possible to reliably irradiate a fluid having a large content of a reactant with an electron beam having a large dose.
[0015]
According to a fourth aspect, in the electron beam irradiation system according to any one of the first to third aspects, a plurality of the electron beam irradiators are provided, each of which irradiates the electron beam toward the axial center of the flow path. It is characterized by doing.
[0016]
According to the fourth aspect, in addition to the action equivalent to the first to third aspects, the sum of the absorbed doses of the respective electron beams emitted from the plurality of electron beam irradiators with respect to the fluid flowing in the flow path is provided. Is irradiated, so that a more efficient electron beam irradiation process can be performed.
In particular, in the case of a channel configuration having a cross-sectional shape that needs to sufficiently extend the range of the electron beam, by employing a plurality of electron beam irradiators, it is used in combination with the optimal arrangement of the first partition member, The energy value of the electron beam per electron beam irradiator can be minimized, and the power supply specification of the electron beam irradiator can be prevented from becoming excessive.
[0017]
According to a fifth aspect, in the electron beam irradiation system according to any one of the first to fourth aspects, the contained reactant is a microorganism containing bacteria, virus, and mold, and the fluid is air containing the microorganism. It is characterized by being.
[0018]
According to the fifth aspect, microorganisms such as bacteria, viruses, and molds contained in the air are killed by the electron beam, and a high-performance air cleaning system can be constructed. In the present invention, the term "microorganism" refers to a micro-organism containing at least one of yeast, mold, mushroom, bacterium, radiobacter, unicellular algae, virus, and protozoa.
[0019]
A sixth invention provides an electron beam irradiator that irradiates microorganisms in air flowing in a flow path with an electron beam to perform a killing process, and a first pump unit that takes in external air from outside the system and sends the air to the flow path. And, after using the clean air after the irradiation treatment in the electron beam irradiator, a second pump unit that recirculates to the flow path, and the irradiation target area in the flow path where the electron beam is irradiated The electron beam irradiation system is characterized in that, on the upstream side, the external air flows near the emission part of the electron beam.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an electron beam irradiation system 1 applied to a clean room air conditioning unit system for a pharmaceutical manufacturing factory will be described, but the application of the present embodiment is not particularly limited.
[0021]
[First embodiment]
As shown in FIG. 1A, an electron beam irradiation system 1 includes an electron beam irradiator 3, pump units 4 and 5 including various pipes, valves, and pumps, and filters 6a to 6c. (Not shown) are connected to the air conditioning unit system 2.
[0022]
External air 7 taken in from the outside of the system by the pump unit 4 via the filter 6 a flows through the external air flow path 8 and is guided to the electron beam irradiator 3. In the external air 7 which has been subjected to the electron beam irradiation in the irradiation target area 11 (see FIG. 2) of the electron beam irradiator 3, microorganisms such as bacteria, viruses, and mold contained therein are killed, and the air 7 becomes clean air 12 It flows through the air channel 13 and is sent out to the air conditioning unit system 2 via the filter 6b.
The clean air 12 that has passed through a clean room (not shown) in the air conditioning unit system 2 flows through the recirculating air flow path 9 via the filter 6c, and the recirculating air 10 is supplied to the electron beam irradiator 3 by the pump unit 5. And is subjected to an electron beam irradiation treatment similarly to the external air 9.
Ozone generated by dissociation and recombination of oxygen molecules contained in the external air 7 and the recirculated air 10 during the electron beam irradiation process is subjected to a decomposition process by an ozone treatment system (not shown).
[0023]
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view conceptually illustrating the vicinity of the irradiation target area 11 of the electron beam irradiator 3.
As shown in FIG. 2, one electron beam irradiator 3 for irradiating an electron beam 15 is disposed in close contact with a duct (flow path) 14 having a rectangular cross section. That is, the electron beam emission window 16 of the electron beam irradiator 3 forms a part of the inner wall surface of the duct 14.
[0024]
On the upstream side of the duct 14, the external air 7 and the recirculated air 10 guided to the electron beam irradiator 3 flow. In the duct 14, the external air flow path 8 of the external air 7 having a relatively large content (content) of microorganisms (reactive substances) such as bacteria, viruses, and molds, and a relatively high content of reactive substances Is separated from the recirculated air flow path 9 of the recirculated air 10 by a single partition plate 17 (first partition means). Specifically, one partition plate 17 is arranged on the upstream side of the irradiation target area 11 of the electron beam irradiator 3 so that the external air 7 flows closer to the emission part of the electron beam 15 than the recirculated air 10. are doing.
[0025]
Therefore, the external air 7 and the recirculated air 10 merge for the first time in the irradiation target area 11, where the electron beam 15 is irradiated to kill the microorganisms contained therein, and the content of the microorganisms (hereinafter, referred to as “microorganism content”). The clean air 12 has an extremely small amount of “live bacterial count”. The clean air 12 flows through a downstream portion (clean air flow path 13) of the duct 14 that is not partitioned by the partition plate 17, and is sent to the air conditioning unit system 2 (see FIG. 1).
[0026]
The operation and effect based on the first embodiment will be described in more detail.
As shown in FIG. 12, the absorbed dose distribution of the electron beam 15 emitted from the electron beam emission window 16 in the traveling direction of the electron beam monotonically increases, temporarily shows a peak value, and then monotonically decreases. Even after showing the same value as the initial absorbed dose value at the time of emission, it decreases further monotonically.
FIG. 3 shows a state in which this distribution characteristic is applied to the electron beam irradiation processing on the external air 7 flowing in the duct 14 and the recirculated air 10. The effects of over-irradiation of the electron beam due to the turbulence of the air flow based on the interaction between the air are omitted for simplifying the explanation.
[0027]
Since the recirculated air 10 has been subjected to the electron beam irradiation at least once by the electron beam irradiator 3, the number of viable bacteria contained is relatively smaller than that of the external air 7. This is because the viable cell rate (the ratio of surviving microorganisms) after the electron beam irradiation treatment decays exponentially with respect to the absorbed dose of the electron beam 15. In other words, the necessary absorbed dose for ensuring the viable cell count after the electron beam irradiation treatment to the same level or less differs between the external air 7 and the recirculated gas 10. That is, since the former contains a larger number of viable bacteria than the latter, it requires an electron beam with a larger absorbed dose.
[0028]
Therefore, as shown in FIGS. 2 and 3, the external air 7 having a relatively large number of viable bacteria is closer to the emission portion of the electron beam 15 in the irradiation target area 11 than the recirculated air 10 having a relatively small number of viable bacteria. In this case, the external air 7 can be irradiated with the electron beam 15 having a relatively large absorbed dose. Since the number of viable bacteria contained in the recirculated air 10 is relatively small, the electron beam 15 having a large absorbed dose is not required. Therefore, the electron beam 15 having a small absorbed dose value after the peak value may be used, and the electron beam 15 may be flowed relatively far from the emission part of the electron beam 15.
[0029]
Incidentally, the change in the absorbed dose of the electron beam 15 includes (1) the distance from the electron beam exit window 16, (2) the transit time of the irradiation target area 11, (3) the acceleration voltage value, and (4) the electron beam current value. Dependent. Therefore, assuming that the required absorbed dose for reducing the viable cell count of a fluid to a predetermined value or less is D, and the flow velocity of the fluid is V,
[Equation 1]
D> k · f (x) / V
It becomes the relationship.
Here, k is a coefficient (a value determined based on an acceleration voltage value or an electron beam current value), and f (x) is a distance correction coefficient from the electron beam exit window 16. The flow velocity V depends on the cross-sectional area of the duct 14 and the flow rate.
[0030]
Therefore, the specific cross-sectional shape (cross-sectional area) of the duct 14 and the detailed setting position of the partition plate 17 can be appropriately determined based on the relationship of [Equation 1].
For example, when the sectional shape of the duct 14 is determined and the position of the partition plate 17 is determined under the condition that the respective flow rates of the external air 7 and the recirculating air 10 can be set to be the same, an electron beam having a certain energy By calculating the required absorbed dose D value at a predetermined distance from the electron beam emission window 16 when irradiating 15, the detailed setting position of the partition plate 17 can be uniquely determined. .
In the case of the present embodiment, the energy value of the electron beam 15 and the installation position of the partition plate 17 are determined so that the required absorbed dose D to the external air 7 having a relatively large number of viable bacteria can be reliably obtained (FIG. 3). The “constant dose securing region” in the above must be set in the external air flow path 8).
[0031]
As described above, when a plurality of fluids having different viable cell counts flow through the duct 14, a fluid having a relatively high viable cell count is generated on the upstream side of the irradiation target area 11 of the electron beam 15. By partitioning each fluid by the partition plate 17 so as to circulate closer to the emission portion, it becomes possible to irradiate each fluid with the electron beam 15 having an optimal absorbed dose. That is, it is possible to increase the efficiency of the electron beam irradiation processing on a plurality of fluids flowing through the duct 14.
[0032]
Therefore, it is possible to optimally set the energy value of the electron beam 15 without waste, and it is possible to further reduce the equipment cost and the running cost of the electron beam irradiation system 1.
In addition, since the energy value can be set appropriately, an excessive amount of X-rays generated during the electron beam irradiation process can be reduced, so that it is possible to simplify the X-ray shielding measures that are normally required and to reduce equipment costs.
[0033]
In the first embodiment, the connection configuration between the electron beam irradiation system 1 and the air conditioning unit system 2 has been described based on FIG. 1A, but the configuration shown in FIG. Good. That is, as long as the pressure is balanced, the pump unit 4 is discarded, the external air 7 is directly guided to the electron beam irradiator 3, and a part of the clean air 12 flows to the recirculating air flow path 9. It may be.
[0034]
The sectional shape of the duct 14 is not particularly limited, and various shapes such as a polygon and a circle can be applied. However, in consideration of the ease of manufacture, the shape is preferably a square.
In the above-described embodiment, the partition plate 17 has been described. However, the present invention is not limited to the plate-like one, and the external air 7 (fluid containing a relatively large number of viable bacteria) is recirculated air 10 (relatively contained). The material and the shape are not particularly limited as long as it is a means for partitioning the fluid closer to the electron beam emitting portion than the fluid having a small number of viable bacteria. However, it is desirable that the material used has low reactivity with the target fluid.
Further, the present invention can be similarly realized when the partition means is the wall surface of the duct connected to the portion. That is, the partitioning means is constituted only by a duct for transferring both fluids to the electron beam irradiation unit, and is effectively established even when the end face of the duct is brought close to the vicinity of the electron beam irradiation unit.
[0035]
[Second embodiment]
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view conceptually illustrating the vicinity of the irradiation target area 11 of the electron beam irradiation device 3 according to the second embodiment. FIG. 5 is a view on arrow AA of FIG.
Since the basic configuration of the present embodiment is almost the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the overlapping structures, and description thereof will be omitted.
[0036]
As in the first embodiment, the electron beam irradiation system 1 of the present embodiment is connected to the air conditioning unit system 2 by the configuration shown in FIG. However, the cross-sectional shape of the duct 14 is rectangular (see FIG. 5), and as shown in FIG. 4, the electron beam irradiators 3 which are arranged in close contact with the duct 14 are arranged in the vertical direction. Two units are provided facing each other. That is, the electron beam emission window 16 of each electron beam irradiator 3 forms a part of the inner wall of the duct 14, and the emission direction vector of each electron beam 15 faces the axial center of the duct 14.
[0037]
As in the first embodiment, an external air flow path 8 through which the external air 7 having a relatively large number of living bacteria flows and a recirculating air 10 having a relatively small number of living bacteria flow inside the duct 14, as in the first embodiment. It is partitioned into a recirculating air passage 9. Specifically, on the upstream side of the irradiation target area 11 of the electron beam irradiator 3, two partition plates are vertically arranged such that the external air 7 flows closer to the emission part of the electron beam 15 than the recirculated air 10. 17a and 17b are arranged side by side. That is, as shown in FIG. 5, the external air 7 flows through the vertical end of the duct 14, and the recirculated air 10 flows through the central portion of the duct 14.
[0038]
In the present embodiment, in addition to the same function and effect as the first embodiment, the electron dose in the irradiation target area 11 in the duct 14 is the same as the absorbed dose of the electron beam 15 emitted from the two electron beam irradiators 3. Since the sum is a sum, by optimizing the arrangement position of each partition plate 17 and the energy value of each electron beam 15 in accordance with the size of the duct 14, a more efficient electron beam irradiation process can be performed.
For example, when the height of the duct 14 in the vertical direction (the vertical direction in the paper plane of FIGS. 4 and 5) is large, in the electron beam irradiation from one direction described in the first embodiment, the range of the electron beam 15 is reduced. In order to sufficiently extend the voltage, it is necessary to increase the acceleration voltage value (acceleration energy), and the power supply specification must be increased. There is also a problem that the amount of X-rays generated during electron beam irradiation increases. However, in the case of the present embodiment employing a plurality of electron beam irradiators 3, the arrangement of the partition plates 17a and 17b is optimally performed as compared with the first embodiment, so that the energy of one electron beam 15 per unit is improved. The value can be kept to a minimum, and the above problem can be avoided.
[0039]
In the above-described embodiment, the electron beam irradiators 3 are arranged to face each other for compactness of the apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the irradiation direction vector of each electron beam 15 is As long as they face each other toward the center, the electron beam irradiators 3 may be arranged asynchronously in the horizontal direction.
[0040]
In addition, although the description has been made using the configuration in which the two electron beam irradiators 3 are arranged to face each other with respect to the duct 14 having a rectangular cross section, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIGS. 6 and 7, a plurality of (three in FIG. 7) electron beam irradiators 3 are provided at equal intervals along the outer circumference of the duct 14 having a circular cross section. A configuration in which the irradiation direction vector of the electron beam 15 is arranged so as to be directed to the axial center of the duct 14 may be employed.
At this time, on the upstream side of the irradiation target area 11, the external air 7 having a relatively large number of viable bacteria is closer to the emission portion of the electron beam 15 than the recirculated air 10 having a small number of viable bacteria, ie, a duct. An annular partition member 18 is provided so as to flow on the outer ring side of 14. The recirculated air 10 flows to the inner ring side partitioned by the partition member 18.
With this configuration, the same operation and effect as those of the above-described second embodiment can be obtained.
In addition, although it is illustrated that the emission of the electron beam from each position is realized by an independent electron beam irradiator, the present invention is not limited to a case where the same electron beam irradiator capable of irradiating in a plurality of directions is constituted by a single electron beam irradiator or a plurality of electron beam irradiators. It is obvious that a similar effect can be obtained.
[0041]
[Third embodiment]
FIG. 8 is an enlarged sectional view conceptually illustrating the vicinity of the irradiation target area 11 of the electron beam irradiator 3 according to the third embodiment. FIG. 9 is a diagram showing a mixing state of the external air 7 and the recirculated air 10 in the first embodiment.
Since the basic configuration of the present embodiment is almost the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the overlapping structures, and description thereof will be omitted.
[0042]
As in the first embodiment, the electron beam irradiation system 1 of the present embodiment is connected to the air conditioning unit system 2 by the configuration shown in FIG. However, as shown in FIG. 8, in addition to the partition plate 17 arranged on the upstream side of the irradiation target area 11, another partition plate 19 (second partition means) is provided in the irradiation target area 11.
[0043]
As shown in FIG. 2, in the first embodiment, the partition plate 17 is disposed only on the upstream side of the irradiation target area 11, and the downstream side from the irradiation target area 11 in the duct 14 is not partitioned. . Therefore, as shown in FIG. 9, in the space where the partition plate 11 does not exist, the external air 7 and the recirculated air 10 are mixed.
By the way, the state of mixing (the degree of mixing progress) from the exit of the partition plate 11 depends on the respective flow rates. For this reason, when the flow velocity of the external air 7 and the recirculated air 10 is low, or when the width of the electron beam 15 is large, the electron beam 15 is irradiated while the mixing of the external air 7 and the recirculated air 10 has progressed considerably. Sometimes. In this case, in the region where the absorbed dose of the electron beam 15 is low, that is, in the region distant from the emission portion of the electron beam 15 (on the lower side in the vertical direction in the duct 14 in FIG. 9), the external air having a relatively large number of viable bacteria is contained. 7 will flow in. Therefore, it becomes impossible to perform the electron beam irradiation treatment (sterilization treatment) on the microorganisms contained in the external air 7 more than a predetermined amount.
[0044]
Therefore, in the present embodiment, another partition plate 19 is also arranged in the irradiation target area 11 in the duct 14. With this configuration, the respective flow paths of the external air 7 and the recirculated air 10 are also partitioned in the irradiation target area 11, and the two fluids are not mixed in the irradiation target area 11, and the external air having a large number of viable bacteria is contained. 7 can be reliably irradiated with a large dose of the electron beam 15.
Of course, by arranging another partition plate 19 in the irradiation target area 11, the electron beam 15 suffers some energy loss, but the mixing of the external air 7 and the recirculated air 10 becomes a problem as described above. Under such conditions, an electron beam irradiation processing system that is more efficient than in the first embodiment can be realized.
[0045]
In addition, since another partitioning plate 19 is arranged in the irradiation target area 11, the flow path width of each fluid in the area 11 is reduced. That is, the flow velocity of the fluid (external air 7, recirculated air 10) passing through the flow path increases. For this reason, the heat load generated by the interaction between the electron beam 15 and the electron beam exit window 16 is removed by heat conduction to the fluid flowing through the irradiation target area 11 at high speed. That is, a cooling function of the electron beam irradiation window 16 can be provided.
[0046]
In the above description, both are expressed as different components having different materials, thicknesses, shapes, and the like, such as "partition plate 17" and "other partition plate 19". However, these parameters can be appropriately set based on various irradiation conditions, and are not particularly limited. That is, the other partition plate 19 may have the same specifications as the partition plate 17, so that the partition plate 17 may also serve as the other partition plate 19.
In addition, although the description has been given using the first embodiment, it is needless to say that the present invention is also applicable to the second embodiment in which electron beam irradiation is performed from a plurality of directions.
[0047]
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view conceptually illustrating the vicinity of the irradiation target area 11 of the electron beam irradiator 3 according to the fourth embodiment. FIG. 11 is a diagram in which a perforated plate 22 is further provided in the embodiment of FIG.
Since the basic configuration of the present embodiment is almost the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given to the overlapping structures, and description thereof will be omitted.
[0048]
As in the first embodiment, the electron beam irradiation system 1 of the present embodiment is connected to the air conditioning unit system 2 by the configuration shown in FIG. However, as shown in FIG. 10A, each flow path (the external air flow path 8, the recirculation air flow path 9, and the clean air flow path 13) before and after the irradiation target area 11 formed in the duct 14 is provided. ), A plurality of plate-shaped baffle plates 20 are arranged in a maze shape. In the present embodiment, an S-shaped maze state is configured by alternately arranging the adjacent baffle plates 20 as shown in FIG. 10A.
[0049]
In the first embodiment, when the electron beam 15 is irradiated from the electron beam irradiator 3, bremsstrahlung X-rays are generated due to the interaction between the electron beam 15 and the electron beam irradiation window 16. Since the generated X-rays are harmful to the human body and each device constituting the electron beam irradiation system 1, it is necessary to attenuate the X-ray energy before the leakage.
The generated X-rays leak out of the system in two ways: (1) passing through the wall surface of the duct 14 and the wall surface of the electron beam irradiator 3 and (2) passing through the hollow interior of the duct 14.
[0050]
Therefore, for the process (1), the attenuation of the X-ray energy is reduced by using a known technique of installing an X-ray shield (not shown) around the duct 14 and the electron beam irradiator 3. I can do it. It is effective to use a material having a high atomic number or a high density as the material of the X-ray shield. Further, the specific shape is appropriately and uniquely determined according to the relative positional relationship in which X-rays are generated and the amount of X-ray energy.
[0051]
On the other hand, in the process of (2), as described above, a plurality of baffle plates 20 are provided in each flow path in the duct 14 in a maze shape, so that X-ray energy can be attenuated (FIG. 10). (A)). At this time, the generated X-rays are classified into “transmitted X-rays 22” that directly pass through each baffle plate 20 and “scattered X-rays 23” that scatter and pass through a maze-shaped opening 21 formed by each baffle plate 20. Is done.
[0052]
In the former case (transmitted X-ray 22), the amount of transmitted X-ray energy is attenuated by transmitting through each baffle plate 20 provided between the X-ray generation unit and the outside of the system, and the baffle plate 20 is installed. It is necessary to set the specifications (number, thickness, material, shape, etc.) of each baffle plate 20 so that the attenuation value is equal to or less than a predetermined value outside the system system.
[0053]
In the latter case (scattered X-rays 23), the amount of scattered X-ray energy attenuated between the X-ray generation unit and the outside of the system in one scatter is determined by the scattered X-ray scattering rate (acceleration voltage, number of scattered times). , Scattering angle, etc.) and passage cross-sectional area, and inversely proportional to the passage distance.
Therefore, in each flow path in the duct 14, as shown in FIG. 10A, by forming the S-shaped maze-shaped opening 21 by each baffle plate 20, the passage cross-sectional area can be reduced and the passage distance can be reduced. Can be increased at the same time. Therefore, the attenuation value of the X-ray energy when passing through the maze-shaped opening 21 can be reduced to a predetermined value or less.
The specifications (number, thickness, material, shape, etc.) of each baffle plate 20 depend on the above-mentioned attenuation condition of transmitted X-rays and each fluid (external air 7, recirculated air, etc.) by forming the maze-shaped opening 21. 10. It is important to determine the value taking into account the pressure loss of the clean air 12).
[0054]
Further, in the above description, the plate-shaped baffle plate 20 as shown in FIG. 10A has been described. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. A baffle plate 20 'having rounded corners and corners may be used.
Further, as shown in FIG. 11, by providing two perforated plates 22 near (before and after) the irradiation target area 11, the attenuation of scattered X-rays is particularly increased, and the leakage (the process of (2) above) is reduced. It can be suppressed. Various parameters such as the shape of the holes, the size of the holes, the number of holes, the material of the porous plate 22, and the thickness of the porous plate 22 can be variously changed depending on the attenuation condition of the generated X-ray.
[0055]
In the present embodiment, as in the third embodiment, by disposing the baffle plate 20, the perforated plate 22, and the like in the duct 14, each fluid suffers a pressure loss, and the irradiation processing efficiency is somewhat reduced. As described above, under conditions where the generated X-ray dose is particularly problematic, an electron beam irradiation processing system that is more efficient than in the first embodiment can be realized.
Although described using the first embodiment, it is also applicable to the second embodiment using a plurality of electron beam irradiators 3 and the third embodiment in which another partition plate 19 is provided. Needless to say.
[0056]
Furthermore, the present invention can be applied not only to the case where a plurality of fluids having different viable cell counts as in the present invention are targeted for irradiation treatment, but also to the case where a single fluid flowing in a duct is targeted for irradiation treatment. Needless to say.
[0057]
The charged particle beam irradiation apparatus and the charged particle beam irradiation method according to the present invention are not limited to the removal of substances based on a microbial reaction such as sterilization of microorganisms such as bacteria, viruses, and molds described in the above embodiment, Irradiation is effective for a substance modification treatment that causes a chemical or physical reaction to the substance uniformly without excess and deficiency, especially, chemical treatment such as desulfurization treatment described as the prior art, Dioxin decomposition treatment, volatile organic compound decomposition treatment and the like can be uniformly performed.
Further, the embodiment of the charged particle beam irradiation apparatus according to the present invention is exemplified as an application target of a clean room air conditioning unit system for a pharmaceutical manufacturing factory for easy understanding of the present invention, but is included in the air. When a microorganism is a treatment target, a plant such as a food production plant or a medicine production plant is an applicable application that is effective. Further, by combining with a separate filter, removal based on the modification or alteration of chemicals and chemicals is beneficially performed.
[0058]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION The electron beam irradiation system by this invention becomes possible to perform highly efficient electron beam irradiation processing with respect to several fluids from which the content of the containing reactant which flows in a flow path differs.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are views showing a connection state of an electron beam irradiation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view conceptually illustrating the vicinity of an irradiation target area of the electron beam irradiator according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram conceptually showing an electron beam absorbed dose distribution in the vicinity of an irradiation target area of the electron beam irradiator according to the first embodiment.
FIG. 4 is an enlarged sectional view conceptually illustrating the vicinity of an irradiation target area of an electron beam irradiator according to a second embodiment.
FIG. 5 is a view taken in the direction of arrows AA in FIG. 4;
FIG. 6 is a diagram showing another embodiment according to the second embodiment.
FIG. 7 is a view taken in the direction of arrows BB in FIG. 6;
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view conceptually illustrating the vicinity of an irradiation target area of an electron beam irradiator according to a third embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a mixing state of external air 7 and recirculated air 10 in the first embodiment.
FIG. 10 is an enlarged sectional view conceptually illustrating the vicinity of an irradiation target area of an electron beam irradiator according to a fourth embodiment.
FIG. 11 is a diagram in which a perforated plate is further installed in the embodiment of FIG. 10;
FIG. 12 is a graph showing a relationship between an arrival distance (depth) of an electron beam in a processing target fluid and an absorbed dose at the depth position.
FIG. 13 is a perspective projection view showing a conventional electron beam irradiation apparatus.
[Explanation of symbols]
2 Electron beam irradiation system
3 electron beam irradiator
7 Outside air
10 Recirculated air
12 clean air
14 Duct
15 electron beam
17 Partition plate
19 Partition plate
20 Baffles
22 Transmission X-ray
23 Scattered X-ray
