JP2005172534A - 電子線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の被照射物を並行配列状態で搬送しつつ各被照射物に電子線照射処理を施す電子線照射装置であって、従来より、各被照射物に対する電子線照射処理を効率よく行うことができ、電子線照射後品の生産性を向上させ得る、しかも、構造が簡素で安価に済む電子線照射装置を提供する。
【解決手段】電子線照射窓９５０から出射される電子線量を複数の被照射物Ｌ１〜Ｌ５のうち照射電子線量が最も多く要求される被照射物Ｌ１処理のための電子線量以上に設定し、電子流遮蔽用シャッターＳ１〜Ｓ５を被照射物搬送路１１〜１５と電子線照射窓９５０との間の空間に出入可能に設け、各被照射物を同じ搬送速度で搬送するとともに、各シャッターの該空間への突入量を調整して各被照射物に対する照射電子線量を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は電子線照射装置に関する。

電子線照射装置は、例えば、電線被覆材料等の高分子材料の架橋、塗膜等のキュアリング、医療品の殺菌等に使用されている。

電子線照射装置は、概ね次のように構成されている。すなわち、図４に例示するように、熱電子を放出するためのタングステン等からなるフィラメント９１１、これを通電加熱するフィラメント電源９１２及び電子引出し用のカソード電極９１３を含む電子線源９１と、電子線源９１に連設された加速管９２及びこれに付設された分圧抵抗回路９３と、加速管９２に連設された走査コイル部９４及び走査管９５、さらに電子加速用の直流高圧電源９６等を備えている。

加速管９２は電極９２１とスペーサ９２２とを交互に積み重ね、且つ、各上下に隣り合う電極及びスペーサ同士を接着剤で接着したものである。この加速管９２の各電極９２１に分圧抵抗ｒを接続して前記の分圧抵抗回路９３が形成されている。

直流高圧電源９６のプラス側は接地され、マイナス側はフィラメント９１１及びカソード電極９１３に接続されるとともに抵抗Ｒを介して分圧抵抗回路９３の電子発生源側の端に接続され、回路９３の他端は接地される。電子線源９１で発生した電子はカソード電極９１３にて引き出され、加速管９２で加速され、電子ビームとなって走査管９５の方へ向かう。

走査コイル部９４は走査管９５の入口部分に臨むように配置され、図示省略の走査用電源から通電され、それにより発生する磁場で電子ビームを走査管９５内で所定方向に振らせる。かくして電子線は、走査管９５の電子線照射窓９５０における押さえ部材９５１にて張設された窓箔９５２の部分から被照射物Ｗに走査照射される。被照射物Ｗは照射窓９５０に臨む領域中を被照射物搬送路に沿って搬送される。

図４に示す被照射物は一つであるが、図５に例示するように、複数の被照射物ｗ１、ｗ２、・・・が並行配列状態の、各被照射物のための複数の被照射物搬送路ｐ１、ｐ２、・・・に沿って搬送されることもある。
また、図６に例示するように、被照射物が例えば電子線照射処理を施すべき被覆材で被覆された複数本の線材Ｌ１、Ｌ２、・・・である場合、各線材に対応させて電子線照射窓９５０に臨む領域を間にしてその両外側に線材巻き掛け回転体（Ｒ１１、Ｒ１２）、（Ｒ２１、Ｒ２２）、・・・を設置し、これら回転体に線材を１又は２ターン以上巻き掛けて搬送することも行われている。

線材を回転体に１又は２ターン以上巻き掛けるのは、線材表面にできるだけ均一に電子線を照射したり、線材に繰り返し電子線を照射できるようにして照射線量を制御するためである。前記の被照射物ｗ１、ｗ２、・・・等についても、被照射物各部への電子線照射を均一化したり、必要な照射線量を得るために１又は２回以上往復搬送されることがある。

以上の他、被照射物に均一に電子線を照射するために、電子線照射窓の一部の領域の前方に電子線の進路を遮断する遮断部材を設け、それにより電子線照射窓に臨む被照射物領域の全体に均一な照射線量で電子線照射を行えるようにしたり、被処理物の各部に対する照射線量を個別に制御できるように、かかる電子線照射窓を有する電子ビーム管（それぞれ加速管、走査管等を含むもの）を複数個並列設置することも提案されている（特開２００２−３４１１００号公報参照）

特開２００２−３４１１００号公報

しかしながら、図５や図６に例示するように、複数の被照射物を並行配列状態の複数の被照射物搬送路に沿って搬送しつつ、それら被照射物に電子線照射を行う場合において、各被照射物に対する必要照射電子線量が異なる場合には、通常、走査管から出射される電子線量（換言すれば該電子線による電流値）が、被照射物搬送速度、さらには前記被照射物ｗ１、ｗ２、・・・等の被照射物の往復搬送回数、線材のターン数等を考慮して、最も必要照射電子線量が少ない被照射物に対するものに設定される。

何故なら、走査管から出射される電子線量を必要照射電子線量が最も少ない被照射物以外の被照射物、例えば必要照射電子線量が最も多い被照射物に対するもの合わせると、それ以外の被照射物に対し過剰な電子線が照射されることになる。この問題を解決しようとして必要照射電子線量が少ない被照射物をより高速で搬送する、或いは被照射物の往復搬送回数を減らす、線材の場合はターン数を減らすなどすると、走査管から出射される電子ビームは被照射物に走査照射されるので、被照射物にできるだけ均一に電子線照射を行うことができなくなるからである。

このように、走査管から出射される電子線量を必要照射電子線量が最も少ない被照射物に対するものに設定する結果、他の被照射物についてはそれぞれに必要な照射線量を得るために、それらの搬送速度を低下させたり、往復搬送回数を増やしたり、線材の場合であればターン数を増やしたりしなければならず、そのため、それら被照射物についての電子線照射処理が長びき、照射処理後品の生産効率が低下する、という問題がある。

この問題を解決するために、例えば、前記の特開２００２−３４１１００号公報に開示されているように電子ビーム管（それぞれ加速管、走査管等を含むもの）を複数個並列設置することが考えられるが、それでは、一つ一つが高価で嵩張る電子ビーム管（それぞれ加速管、走査管等を含むもの）を複数個配列しなければならず、電子線照射装置全体が高価につくとともに大きい設置スペースを要する嵩張ったものになってしまう。

そこで本発明は、電子ビーム走査管の電子線照射窓に臨む領域中に複数の被照射物を各被照射物のための並行配列状態の被照射物搬送路に沿って搬送することで各被照射物に電子線照射処理を施す電子線照射装置であって、従来より、各被照射物に対する電子線照射処理を効率よく行うことができ、電子線照射後品の生産性を向上させ得る、しかも、構造が簡素で安価に済む電子線照射装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため本発明は、電子ビーム走査管の電子線照射窓に臨む領域中に複数の被照射物を各被照射物のための並行配列状態の被照射物搬送路に沿って搬送することで各被照射物に電子線照射処理を施す電子線照射装置であって、前記電子線照射窓から出射される電子線量を前記複数の被照射物のうち照射電子線量が最も多く要求される被照射物処理のための電子線量以上に設定でき、電子流遮蔽用シャッターが前記並行配列状態の被照射物搬送路のうち少なくとも、照射電子線量が最も多く要求される被照射物の搬送路を除く搬送路のそれぞれと前記電子線照射窓との間に出入可能に設けられているとともに該各シャッターを個別に出入駆動する駆動装置が設けられており、各シャッターの被照射物搬送路と電子線照射窓との間の領域への突入量を該駆動装置で調整することで該被照射物搬送路に沿って搬送される被照射物に対する照射電子線量を調整可能とした電子線照射装置を提供する。

この電子線照射装置によると、電子ビーム走査管の電子線照射窓から出射される電子線量を複数の被照射物のうち最も照射電子線量が多く要求される被照射物処理のための電子線量又はそれより多量に設定することができる。

一方、電子流遮蔽用シャッターが被処理物搬送路のそれぞれ、又は照射電子線量が最も多く要求される被照射物の搬送路を除く他の被処理物搬送路のそれぞれについて設けられている。各シャッターはその駆動装置により該搬送路と電子線照射窓との間に突入配置することができ、その突入量を該駆動装置で調整することでその搬送路に沿って搬送されてくる被照射物に対する照射電子線量を調整することができる。
なお、電子線照射窓から出射される電子線量が最も照射電子線量が多く要求される被照射物処理のための電子線量に設定される場合は、照射電子線量が最も多く要求される該被照射物の搬送路についてはシャッターを省略してもよい。

従って、電子線照射窓から出射される電子線量を複数の被照射物のうち最も照射電子線量が多く要求される被照射物処理のための電子線量又はそれより多量に設定するとともに全ての被処理物の搬送速度を最も照射電子線量が多く要求される被照射物の搬送速度で搬送する一方、前記シャッターを臨ませた搬送路に沿って搬送される被照射物ごとに、その搬送路に対応するシャッターの、該搬送路と電子線照射窓との間への突入量を該被照射物に要求される照射電子線量が得られるように調整して、各被処理物を同じ搬送速度でその被処理物に要求される適量の照射線量で処理することができる。

このように、本発明に係る電子線照射装置によると、従来のように、要求される照射電子線量が異なる複数の被処理物を処理する場合、電子線照射窓から出射される電子線量を最も必要照射電子線量の少ない被処理物のための電子線量に設定し、より多くの照射電子線量が要求される被処理物の搬送速度を低下させる、往復搬送回数を増やす、線材の場合であればターン数を増やすといった措置が不要であり、全ての被処理物について同じ搬送速度で効率よく電子線照射処理を施すことができ、照射処理後品の生産性が向上する。

なお、シャッターの前記突入量の調整には、突入量０、すなわち、シャッターを突入させない場合も含まれる。例えば、電子線照射量が最も多く要求される被照射物の搬送路に対してもシャッターを設ける場合において、電子ビーム走査管の電子線照射窓から出射される電子線量を該最も照射電子線量が多く要求される被照射物処理のための電子線量に設定されるときは、そのシャッターの突入量は０でよい。

前記駆動装置は手動運転できるものでもよいが、制御部の制御のもとに運転されるものでもよい。従って、本発明に係る電子線照射装置は前記駆動装置の制御部を備えていてもよい。その場合該制御部として、各シャッターが、被照射物に要求される照射線量を設定するための前記シャッター突入量を得る位置に配置されるように前記駆動装置を制御するものとすればよい。

手動であれ、制御部による場合であれ、駆動装置の制御は、例えば、予め求められた前記シッター突入量と該シャッター突入量のもとに得られる電子線照射量との関係に基づいて、各シャッターが該シャッターに対応する被照射物に要求される照射線量を設定するためのシャッター突入量を得る位置に配置されるように前記駆動装置を制御するように行うことができる。例えば、前記シッター突入量と該シャッター突入量のもとに得られる電子線照射量とを予め実験により測定してそれらの関係を求め、その関係を示す参照テーブルを作成し、該テーブルを参照して要求される照射電子線量に応じた適切なシャッター突入量を設定することができる。

本発明に係る電子線照射装置は各種被処理物の電子線照射処理に適用できるが、例えば、被照射物は電子線照射処理を施すべき線材（例えば電子線照射処理を施すべき被覆材を有する線材）であってもよい。線材が被照射物である場合、前記各被照射物搬送路は、前記電子線照射窓に臨む領域を間にしてその両外側に配置された線材巻き掛け回転体に該線材を１又は２ターン以上巻き掛けることで形成することができ、この場合、電子線照射装置は線材処理用の電子線照射装置とすることができる。

以上説明したように、本発明によると、電子ビーム走査管の電子線照射窓に臨む領域中に複数の被照射物を各被照射物のための並行配列状態の被照射物搬送路に沿って搬送することで各被照射物に電子線照射処理を施す電子線照射装置であって、従来より、各被照射物に対する電子線照射処理を効率よく行うことができ、電子線照射後品の生産性を向上させ得る、しかも、構造が簡素で安価に済む電子線照射装置を提供することができる。

次に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明に係る電子線照射装置の１例を示している。図２は図１に示す装置における被照射物（線材）搬送装置、シャッター等の配置関係を示す平面図である。

図１に示す電子線照射装置は被照射物として電子線照射処理すべき被覆材を有する線材Ｌ１〜Ｌ５を扱うものである。ここでは、線材Ｌ１が照射電子線量を最も多く必要とし、以下線材Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５の順序で順次要求照射電子線量が少ないものとする。

この装置は図３に示す装置と同様に、フィラメント９１１、フィラメント電源９１２及び電子引出し用のカソード電極９１３を含む電子線源９１と、これに連設された加速管９２と、加速管９２に付設された分圧抵抗回路９３と、加速管９２に連設された走査コイル部９４及び電子ビーム走査管９５を備えており、さらに電子加速用の直流高圧電源９６等を備えている。走査管９５における電子線照射窓９５０は、押さえ部材９５１で張設された電子線照射窓箔９５２を有している。

電子線照射窓９５０の下方には該窓の直ぐ下方の領域を間にしてその両外側に線材巻き掛け用の円柱形の回転体が設置されている。さらに説明すると、線材Ｌ1 を巻き掛けて線材搬送路１１を形成するための一対の回転体Ｒ１１、Ｒ１２、同様の、線材Ｌ２の搬送路１２を形成するための回転体Ｒ２１、Ｒ２２、線材Ｌ３の搬送路１３を形成するための回転体Ｒ３１、Ｒ３２、線材Ｌ４の搬送路１４を形成するための回転体Ｒ４１、Ｒ４２、線材Ｌ５の搬送路１５を形成するための回転体Ｒ５１、Ｒ５２が設置されている。これら搬送路の下方には、電子線照射窓９５０に対向させてビームキャッチャー９７を設置してある。

各線材は図示省略の繰り出しリールから繰り出され、線材表面各部に均一に電子線照射処理を施すために、自身用の一対の回転体に１ターン又は２ターン以上巻が掛けられ、図示省略の巻き取りリールに巻き取られるようになっている。各回転体は図示省略の回転駆動装置で、所定の線材搬送速度が得られるように回転駆動されるが、駆動しなくても線材搬送に支障のない回転体については回転自在に設けておくだけでもよい。

線材Ｌ１〜Ｌ５のそれぞれの搬送路の上方に電子流遮断シャッターＳ１〜Ｓ５が配置されており、それらシャッターは駆動装置Ｄ１〜Ｄ５でそれぞれ個別に駆動されて線材搬送路と電子線照射窓９５０との間に出入可能である。シャッターＳ１〜Ｓ５は、それには限定されないが、ここではステンレススチール製である。

駆動装置Ｄ１〜Ｄ５は、それには限定されないが本例では空気圧駆動可能の片側ロッド形の複動形ピストンシリンダ装置であり、これらのシリンダチューブの両ポートは４ポート３位置ダブルソレノイド形電磁弁Ｖ１〜Ｖ５を介して圧縮空気源ＡＳに接続されている。また、各装置Ｄ１〜Ｄ５のそれぞれにはピストンロッドの突出量、換言すれば該ロッドにより駆動される前記シャッターの突出位置（被照射物搬送路と電子線照射窓９５０との間への突入量）を計測するエンコーダＥ１〜Ｅ５が設けられている。

電磁弁Ｖ１〜Ｖ５のそれぞれを制御することでピストンシリンダ装置動作を制御してシャッター突入量を制御するための制御部２も設けられており、エンコーダＥ１〜Ｅ５のそれぞれにより読み取られたシャッーター突入量情報は制御部２に入力されるようになっている。

制御部２は操作パネル３を有している。該パネルには、
シャッターＳ１に対応させて電子線照射量設定部４１並びにピストンロッド突出指示部５１及び後退指示部６１を設けてあり、
シャッターＳ２に対応させて電子線照射量設定部４２並びにピストンロッド突出指示部５２及び後退指示部６２を設けてあり、
シャッターＳ３に対応させて電子線照射量設定部４３並びにピストンロッド突出指示部５３及び後退指示部６３を設けてあり、
シャッターＳ４に対応させて電子線照射量設定部４４並びにピストンロッド突出指示部５４及び後退指示部６４を設けてあり、
シャッターＳ５に対応させて電子線照射量設定部４５並びにピストンロッド突出指示部５５及び後退指示部６５を設けてある。

制御部２は記憶部を有しており、これに予め実験測定して求めておいたシッター突入量と該シャッター突入量のもとに得られる電子線照射量との関係を記憶させてある。
例えば、パネル３における電子線照射量設定部４５によりシャッターＳ５が臨んでいる搬送路に沿って搬送される線材Ｌ５に求められている電子線照射量を設定すると、制御部２は該設定照射線量を得るためのシャッター突入量を記憶部に記憶されている前記関係から求める。そして、ピストンロッド突出指示部５５によりピストン突出を指示すると電磁弁Ｖ５がピストンを突出させるようにポジション変更され、ピストンが、従ってそれに接続されたシャッター５が突出し始める。エンコーダＥ５からの突出量情報が、設定照射線量を得る量を示すものになると、制御部２は電磁弁Ｖ５をオフしてシャッターＳ５をその位置に停止させる。このようにして、線材Ｌ５に所定の電子線照射量で電子線照射処理を行える。他のシャッターＳ１〜Ｓ４についても同様に、各シャッターに対応する線材に要求されている照射電子線量を得るようにシャッター位置（シャッター突入量）を制御できる。なお、それには限定されないが、かかる制御部２はマイクロコンピュータを主体に構成できる。

以上説明した電子線照射装置によると、次のようにして各線材に必要量の照射電子線量でもって効率よく電子線照射処理を行い、照射処理後品の生産性を向上させることができる。
先ず、この電子線照射装置は、それには限定されないが、ここでは電子線照射窓９５０から出射される電子線量が、最も照射電子線量を多く要求する線材Ｌ１のための照射線量より少し多く設定されている。

当初は各シャッターが後退位置に配置されている。各線材に対する電子線照射処理を開始するに先立って、先ず、線材Ｌ１〜Ｌ５のそれぞれに要求される照射電子線量を制御部２の操作パネル２における電子線照射量設定部４１〜４５で設定する。この照射線量設定は、各線材の搬送速度を最も多く照射電子線量を必要とする線材Ｌ１に対し所定電子線照射処理を行える該線材Ｌ１の搬送速度に一致させて搬送した場合に、各線材に所定の電子線照射処理を実行できるように行う。

次いで、ピストンロッド突出指示部５１〜５５によりシャッターＳ１〜Ｓ５のそれぞれの突出を指示する。すると、各シャッターは該シャッターに臨む搬送路と電子線照射窓９５０との間へ突入し始め、図２に例示するように、シャッターＳ１は線材Ｌ１に要求される照射線量を得る位置に、シャッターＳ２は線材Ｌ２に要求される照射線量を得る位置に、シャッターＳ３は線材Ｌ３に要求される照射線量を得る位置に、シャッターＳ４は線材Ｌ４に要求される照射線量を得る位置に、シャッターＳ５は線材Ｌ５に要求される照射線量を得る位置にそれぞれ配置される。

かかる状態で電子線照射窓９５０から電子線を照射するとともに各線材を線材Ｌ１の搬送速度に一致させて搬送することで、線材Ｌ１〜Ｌ５のそれぞれに所定の電子線照射処理が効率よく施され、照射処理後品の生産性が向上する。

なお、一端突出させたシャッターＳ１〜Ｓ５はピストンロッド後退指示部６１〜６５の操作で当初位置へ復帰させることができる。
電子線照射窓９５０からの照射電子線量が線材Ｌ１に要求される量に設定される場合には、パネル２の照射線量設定部４１でその量を設定してピストンロッド突出指示部５１でロッド突出を指示してもシャッターＳ１が突出しないようにしておけばよい。従って、このような場合には、シャッターＳ１を省略してもよい。

以上説明した電子線照射装置は線材を処理するものであるが、本発明は係る電子線照射装置に限定されるものではない。本発明に係る電子線照射装置は線材以外の被照射物を処理できるものであってもよい。また、被処理物の搬送手段は、前記ような回転体に限定されるものではなく、被処理物に応じたものとすればよい。

本発明は、各種の電子線照射処理対象物の電子線照射処理に適用でき、要求される照射電子線量が異なるものが含まれている複数の被照射物に対して、効率よく電子線照射処理を行って、電子線照射処理品を生産性良好に得ることに利用できる。

本発明に係る電子線照射装置の１例の概略側面図である。 図１に示す電子線照射装置における被照射物（線材）搬送装置、シャッター等の配置関係を示す平面図である。 図１に示す電子線照射装置におけるシャッター制御系を示すブロック図である。 従来の電子線照射装置例の概略側面図である。 複数の被照射物が並行配列状態で搬送路に沿って搬送される例を示す図である。 被照射物が複数本の線材である場合の線材搬送状態例を示す図である。

符号の説明

９１ 電子線源
９１１ フィラメント
９１２ フィラメント電源
９１３ カソード電極
９２ 加速管
９３ 分圧抵抗回路
９４ 走査コイル部
９５ 電子ビーム走査管
９５０ 電子線照射窓
９５１ 押さえ部材
９５２ 電子線照射窓箔
９６ 直流高圧電源
９７ ビームキャッチャー
Ｗ、ｗ１〜ｗ５ 被照射物
ｐ１〜ｐ５ 被照射物搬送路
（Ｒ１１、Ｒ１２）〜（Ｒ５１、Ｒ５２） 回転体
Ｌ１〜Ｌ５ 線材
Ｓ１〜Ｓ５ 電子流遮断シャッター
Ｄ１〜Ｄ５ シャッター駆動装置
Ｅ１〜Ｅ５ エンコーダ
Ｖ１〜Ｖ５ 電磁弁
ＡＳ 圧縮空気源
１１〜１５ 線材搬送路
２ 制御部
３ 操作パネル
４１〜４５ 電子線照射量設定部
５１〜５５ ピストンロッド突出指示部
６１〜６５ ピストンロッド後退指示部

Claims (4)

1. 電子ビーム走査管の電子線照射窓に臨む領域中に複数の被照射物を各被照射物のための並行配列状態の被照射物搬送路に沿って搬送することで各被照射物に電子線照射処理を施す電子線照射装置であって、前記電子線照射窓から出射される電子線量を前記複数の被照射物のうち照射電子線量が最も多く要求される被照射物処理のための電子線量以上に設定でき、電子流遮蔽用シャッターが前記並行配列状態の被照射物搬送路のうち少なくとも、照射電子線量が最も多く要求される被照射物の搬送路を除く搬送路のそれぞれと前記電子線照射窓との間に出入可能に設けられているとともに該各シャッターを個別に出入駆動する駆動装置が設けられており、各シャッターの被照射物搬送路と電子線照射窓との間の領域への突入量を該駆動装置で調整することで該被照射物搬送路に沿って搬送される被照射物に対する照射電子線量を調整可能としたことを特徴とする電子線照射装置。
2. 前記駆動装置の制御部を備えており、該制御部は、各シャッターが、被照射物に要求される照射線量を設定するための前記シャッター突入量を得る位置に配置されるように前記駆動装置を制御する請求項１記載の電子線照射装置。
3. 前記制御部は、予め求められた前記シッター突入量と該シャッター突入量のもとに得られる電子線照射量との関係に基づいて、各シャッターが該シャッターに対応する被照射物に要求される照射線量を設定するためのシャッター突入量を得る位置に配置されるように前記駆動装置を制御する請求項２記載の電子線照射装置。
4. 前記被照射物が電子線照射処理を施すべき線材であり、前記各被照射物搬送路が前記電子線照射窓に臨む領域を間にしてその両外側に配置された線材巻き掛け回転体に該線材を１又は２ターン以上巻き掛けることで形成される、線材処理用の電子線照射装置である請求項１、２又は３記載の電子線照射装置。