JP2010236982A - 電子線照射装置及び電子線照射方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子線を電線に照射して電線の被覆部に架橋処理を施す際に、特別な装置を用いることなく、電線の帯電を防止することができる電子線照射装置を提供する。
【解決手段】照射室２０の外部には、照射室２０から外部に送り出された電線Ａを巻き取るための巻取り装置９０が設けられている。巻取り装置９０は、電線Ａを巻き取るドラム９１と、そのドラム９１の回転軸であるシャフト９２とを有する。シャフト９２としては金属製のものを用い、そのシャフト９２は電気的に接地されている。電子線照射処理を開始する前に、電線Ａの先端における被覆部を剥がし、露わになった芯線を、シャフト９２に電気的に接続している。これにより、電線Ａの芯線はアースに落とされる。電子線照射処理は、当該芯線をシャフト９２に電気的に接続した状態のまま行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子線を電線に照射して、電線の被覆部に所定の処理を施す電子線照射装置及び電子線照射方法に関するものである。

近年、情報通信技術等の発展に伴い各種の電線の需要が高まっている。かかる電線については、その用途に応じて性能の向上を図ることが要求されている。このため、例えば、電子線照射装置を用いて電子線を電線に照射することにより、電線の被覆部に架橋処理を施し、被覆部の耐熱性等の特性を向上させている。

ところで、低エネルギー電子線を電線に照射すると、その電子線は電線の被覆部内に留まり、電線は帯電した状態になる。低エネルギー電子線については電線に対する浸透深さが被覆部の厚さよりも小さいため、電子線が被覆部を透過することができないからである。このように電子線照射処理中に電線が帯電して、電荷が被覆部に大量に蓄積すると、被覆部が絶縁破壊されるおそれがある。かかる電線の帯電を防止するには、例えば除電器を用いることができる。一般に、除電器は、イオンを発生させるイオン発生部を有し、そのイオンを利用して静電気を中和する装置である。実際、電子線照射部にＰＩＧイオン源を配設し、そのＰＩＧイオン源から発生させたイオンを線状部材に向けて噴出することにより線状部材に蓄積された電荷を中和する電子線照射装置が案出されている（例えば、特許文献１参照。）。

尚、中・高エネルギー電子線を電線に照射する場合には、電線の被覆部の厚さがそれ程厚くなければ、中・高エネルギー電子線は、電線の被覆部を透過するので、電線の帯電の問題は生じない。

特開２００２−２５４９３号公報

このように、ＰＩＧイオン源等の除電器を電子線照射装置に設け、この除電器で発生させたイオンを利用して電線に蓄積された電荷を中和することにより、電線の帯電を防止することができる。しかし、かかる除電器を電子線照射装置に設けることにすると、電子線照射装置の製造コストがかさんでしまう。このため、電子線を電線に照射して電線の被覆部に架橋処理等の処理を施す際に、特別な装置を用いることなく、電線の帯電を防止することができる電子線照射装置の実現が望まれている。

本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、電子線を電線に照射して電線の被覆部に所定の処理を施す際に、特別な装置を用いることなく、電線の帯電を防止することができる電子線照射装置及び電子線照射方法を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するための本発明は、芯線とその芯線を被覆する被覆部とを有する電線に電子線を照射することにより被覆部に所定の処理を施すために用いられる電子線照射装置であって、電子線を発生する電子線発生部と、電線に電子線を照射する処理が行われる照射室と、電子線発生部内の真空雰囲気と照射室内の照射雰囲気とを仕切ると共に電子線を照射室内に取り出す照射窓部と、照射窓部から照射室内に取り出された電子線が電線に照射される照射空間に、電線を搬送する搬送手段と、巻き取られている電線を照射室内に送り出すための巻出し装置と、照射室から外部に送り出された電線を巻き取るための巻取り装置と、を備えて構成される。ここで、巻出し装置及び巻取り装置のうち少なくとも一方には電気的に接地されている接地部が設けられており、接地部には電線の端部における芯線が電気的に接続されている。

また、上記の目的を達成するための本発明は、芯線とその芯線を被覆する被覆部とを有する電線を、当該電線が巻き取られている巻出し装置から、電線に電子線を照射する処理が行われる照射室の内部に送り出し、照射室から外部に送り出された電線を巻取り装置に巻き取る電子線照射方法であって、巻出し装置及び巻取り装置のうち少なくとも一方には電気的に接地されている接地部が設けられており、電線の端部における芯線を接地部に電気的に接続した状態のまま、照射室内で電線に電子線を照射する処理を行うものである。

本発明では、巻出し装置及び巻取り装置のうち少なくとも一方に、電気的に接地されている接地部を設け、その接地部に電線の端部における芯線を電気的に接続している。これにより、電子線照射処理の際に電線を透過できずに電線の被覆部中に滞留した電子は、徐々に芯線に引き付けられ、芯線及び接地部を介してアースに逃げていく。このため、除電器等の特別な装置を用いることなく、電線の被覆部の帯電を防止することができ、したがって、電子線照射処理の際に、電荷が電線の被覆部に大量に蓄積して被覆部が絶縁破壊されるのを回避することができる。

尚、５０ｋＶから３００ｋＶまでの範囲内の加速電圧で発生させた電子線、いわゆる低エネルギー電子線は、電線に対する浸透深さが比較的浅いので、かかる低エネルギー電子線を電線に照射すると、電線の被覆部中に電子が滞留しやすい。このため、本発明の適用対象として特に好ましいのは、低エネルギー電子線を発生する低エネルギー電子線照射装置である。また、電線の被覆部の厚さが厚くなるほど、電子が滞留しやすく、かかる場合、従来技術ではますます除電し難くなっていた。しかし、本発明を適用した低エネルギー電子線照射装置では、そのような場合でも除電が可能であり、電線の被覆部の厚さが厚くなるほど効果を発揮する。一方、電線の被覆部がとても厚い場合には、例えば３００ｋＶから５００ｋＶまでの範囲内の加速電圧で発生させた電子線（中エネルギー電子線）を電線に照射しても、電子線が電線の被覆部を透過できずに、その被覆部中に滞留してしまうことがある。このような場合、本発明を適用した中エネルギー電子線照射装置を用いると、特別な装置を用いることなく、除電が可能である。

また、巻出し装置及び巻取り装置はそれぞれ、電線を巻き取るドラムと、ドラムの回転軸であるシャフトとを有するものであり、ドラム及びシャフトのうち少なくとも一方を接地部として用いることが望ましい。これにより、特別な部品等を巻出し装置や巻取り装置に設けることなく、既存の部品を利用して接地部を簡易に構成することができる。

本発明の電子線照射装置及び電子線照射方法では、電子線を電線に照射して電線の被覆部に架橋処理等の処理を施す際に、除電器等の特別な装置を用いることなく、電線の帯電を防止することができる。

図１は本発明の一実施形態である電子線照射装置の概略構成図である。 図２はその電子線照射装置の照射室及びその内部の概略構成図である。 図３はその電子線照射装置の概略部分拡大断面図である。 図４はその電子線照射装置の電子線発生部の概略回路図である。 図５はその電子線照射装置の照射室内に設けられている外枠部の概略斜視図である。 図６は電線の芯線を巻取り装置のドラムに接続している様子を説明するための図である。

以下に、図面を参照して、本願に係る発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態である電子線照射装置の概略構成図、図２はその電子線照射装置の照射室及びその内部の概略構成図、図３はその電子線照射装置の概略部分拡大断面図、図４はその電子線照射装置の電子線発生部の概略回路図である。

一般に、電子線照射装置は、電子線を被処理物に照射して、被処理物に所望の処理を施すために使用されている。特に、本実施形態の電子線照射装置は、被処理物として電線を用い、その電線に電子線を照射することにより電線の被覆に架橋処理を施すために使用される。具体的に、電線は、導体（芯線）と、その芯線を被覆する絶縁体（被覆部）とを有している。例えば、電線の直径は０．８〜３．０ｍｍ、被覆部の厚さは０．２〜１．３ｍｍである。この電線の長さはとても長く、電線はリール等に巻き取られている。また、被覆部の素材としては、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等が用いられている。被覆部に電子線を照射することにより、被覆部に架橋処理を施して、被覆部の耐熱性等の特性を向上させることができる。

本実施形態の電子線照射装置は、図１、図２及び図３に示すように、電子線発生部１０と、照射室２０と、照射窓部３０と、搬送装置４０と、ビームキャッチャー（電子線捕捉部）５０と、ガス供給部６０と、巻出し装置８０と、巻取り装置９０とを備えるものである。ここでは、具体的に、電子線照射装置として、加速電圧が５０ｋＶ〜３００ｋＶである低エネルギー電子線照射装置を使用している。

電子線発生部１０は、図３に示すように、電子線を発生するターミナル１１と、ターミナル１１で発生した電子線を真空空間（加速空間）で加速する加速管１２とを有するものである。ターミナル１１は、熱電子を放出する線状のフィラメント１１ａと、フィラメント１１ａを支持するガン構造体１１ｂと、フィラメント１１ａで発生した熱電子をコントロールするグリッド１１ｃとを含む。

加速管１２は円筒形状に形成されており、その中心軸が略水平方向を向くように設置されている。この加速管１２の中心軸に沿ってフィラメント１１ａが配置されている。この加速管１２には、電子線照射時に二次的に発生するＸ線が外部へ漏出しないように、鉛遮蔽が施されている。尚、加速管１２（電子線発生部１０）の内部は、電子が気体分子と衝突してエネルギーを失うことを防ぐため、及びフィラメント１１ａの酸化を防止するため、図示しないポンプ等により１０^−４〜１０^−５Ｐａの真空に保たれている。

巻出し装置８０及び巻取り装置９０はそれぞれ、図１に示すように、照射室２０の外部に設けられている。巻出し装置８０は、電線Ａを巻き取るドラム８１と、そのドラム８１の回転軸であるシャフト８２とを有している。ドラム８１に巻き取られている電線Ａは電子線が照射されていない未処理のものである。電子線照射処理が開始すると、シャフト８２が回転して、ドラム８１に巻き取られている電線Ａは照射室２０内に送り出される。また、巻取り装置９０も、電線Ａを巻き取るドラム９１と、そのドラム９１の回転軸であるシャフト９２とを有している。ここで、ドラム９１及びシャフト９２としては金属製のものを用いている。照射室２０内では電線Ａに電子線を照射する処理が行われ、処理された電線Ａは照射室２０から外部に送り出される。電子線照射処理が行われている間、巻取り装置９０のシャフト９２が回転し、照射室２０から外部に送り出された電線Ａはドラム９１に巻き取られる。

照射室２０は、図２に示すように、電子線発生部１０の下側に設けられている。この照射室２０の左側部には、電線Ａを外部から照射室２０内に取り入れるための入口部２５が設けられ、照射室２０の右側部には、電線Ａを照射室２０内から外部に取り出すための出口部２６が設けられている。

この照射室２０内には、電線Ａを搬送する搬送装置４０が設置されている。電線Ａは、搬送装置４０により照射室２０内を所定の経路に沿って搬送される。そして、図３に示すように、電線Ａが照射窓部３０の近傍を通過する際に、その照射窓部３０から照射室２０内に取り出された電子線がその電線Ａに照射される。以下では、照射室２０内において電線Ａが通過する照射窓部３０の近傍領域を、照射空間２１と称することにする。すなわち、照射空間２１とは、電子線を電線Ａに照射する処理が行われる空間のことである。尚、この照射空間２１の周囲のうち電子線の照射方向に略垂直な方向の側の周囲には外枠部２１０が形成されている。この外枠部２１０は照射空間２１を規定する一要素である。外枠部２１０については後に詳述する。

また、照射室２０は、電子線照射時に照射室２０内で二次的に発生したＸ線が外部へ漏出しないような構造になっている。すなわち、照射室２０それ自体がＸ線遮蔽構造体となっている。この照射室２０は、例えば鉛やステンレス等の材料で形成されている。

ガス供給部６０は、電線Ａに電子線を照射する処理が行われている間、不活性ガスを照射空間２１内に供給することにより、照射空間２１内の照射雰囲気を不活性ガス雰囲気とするものである。すなわち、本実施形態では、電線Ａに電子線を照射する処理の際には、照射空間２１内の雰囲気を不活性ガスで置換することにしている。照射空間２１内に酸素が存在すると、電子線を照射することによりオゾンが発生する。かかるオゾンの発生は、照射室２０内の各部材を劣化させたり、電線Ａに対して劣化等の悪影響を及ぼしたりする原因となる。このため、照射空間２１内の雰囲気を不活性ガス雰囲気とすることにより、オゾン発生を抑制することにしているのである。尚、「不活性ガス」とは、照射室２０内の物質と反応しないガスを意味する。例えばヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス等が不活性ガスに該当する。以下では、不活性ガスとして窒素ガスを用いる場合を考える。

また、照射室２０の上板部であって照射窓部３０の近傍の位置には、図３に示すように、窒素ガスを照射空間２１内に放出するためのノズル部２８ａ，２８ｂが設けられている。ここで、窒素ガスは、ガス供給部６０から供給管２９ａ，２９ｂを通じてノズル部２８ａ，２８ｂに供給される。また、ノズル部２８ａ，２８ｂから照射空間２１内に放出される窒素ガスの吹出し方向は、電子線の照射方向と略平行な方向としている。尚、窒素ガスの吹出し方向は、窒素ガスが照射空間２１の中央に向かうように斜め方向としてもよい。これにより、実際に電線Ａに電子線が照射される領域に窒素ガスを集中させることができる。

照射窓部３０は、図３に示すように、金属箔からなる窓箔３１と、窓枠部３２と、クランプ板３３とを有する。窓枠部３２は、窓箔３１を冷却すると共に窓箔３１を支持するものである。クランプ板３３は、照射室２０の側から窓箔３１を押さえるものである。窓箔３１は、電子線発生部１０内の真空雰囲気と照射空間２１内の照射雰囲気とを仕切ると共に、窓箔３１を介して電子線発生部１０から照射空間２１へ電子線を取り出すためのものである。窓箔３１に使用する金属としては、電子線発生部１０内の真空雰囲気を十分維持できる機械的強度があって、電子線が透過しやすいように比重が小さくて肉厚が薄く、しかも耐熱性に優れたものが望ましい。

また、電子線照射装置には、図４に示すように、フィラメント１１ａを加熱して熱電子を発生させるための加熱用電源７１と、フィラメント１１ａとグリッド１１ｃとの間に電圧を印加する制御用直流電源７２と、グリッド１１ｃと窓箔３１との間に電圧（加速電圧）を印加する加速用直流電源７３とが備えられている。

加熱用電源７１によりフィラメント１１ａに電流を通じて加熱するとフィラメント１１ａは熱電子を放出し、この熱電子は、フィラメント１１ａとグリッド１１ｃとの間に印加された制御用直流電源７２の制御電圧により四方八方に引き寄せられる。このうち、グリッド１１ｃを通過したものだけが電子線として有効に取り出される。そして、このグリッド１１ｃから取り出された電子線は、グリッド１１ｃと窓箔３１との間に印加された加速用直流電源７３の加速電圧により加速管１２内の加速空間で加速された後、窓箔３１を突き抜け、照射室２０内の照射空間２１を搬送される電線Ａに照射される。尚、グリッド１１ｃから取り出された電子線の流れによる電流値はビーム電流と称される。したがって、ビーム電流が大きいほど、電子線の量が多くなる。

一般に、電子線照射装置では、加速電圧、ビーム電流、被処理物の搬送速度等を所定の値に設定して、被処理物に電子線を照射する処理が行われる。電子線に与えられるエネルギーは加速電圧によって決まる。すなわち、加速電圧を高く設定する程、電子線の得る運動エネルギーが大きくなり、その結果、電子線は被処理物の表面から深い位置まで到達することができるようになる。このため、加速電圧の設定値を変えることにより、被処理物に対する電子線の浸透深さを調整することができる。また、被処理物に電子線が照射されるときに被処理物が受けるエネルギーの量は吸収線量という値で表される。適切な吸収線量を被処理物に与えるためには、ビーム電流を制御することになる。通常は、加熱用電源７１と加速用直流電源７３とを所定の値に設定し、制御用直流電源７２を可変にすることにより、ビーム電流の調整を行っている。被処理物が受ける吸収線量は、ビーム電流に比例し、被処理物の搬送速度に反比例する。このため、ビーム電流や被処理物の搬送速度を変えることにより、電子線の吸収線量を調整することができる。

ところで、通常、５０ｋＶから３００ｋＶまでの範囲内の加速電圧で発生させる電子線は、低エネルギー電子線といわれる。ここで、加速電圧を５０ｋＶより小さくすると、照射窓部３０から取り出せる電子線の量があまりに少ないので、加速電圧を５０ｋＶより小さく設定することは実用的でない。また、３００ｋＶから１０００ｋＶまでの範囲内の加速電圧で発生させる電子線は、中エネルギー電子線といわれ、１０００ｋＶより大きい加速電圧で発生させる電子線は、高エネルギー電子線といわれる。本実施形態では、低エネルギー電子線を発生させる低エネルギー電子線照射装置を用いているが、低エネルギー電子線は、通常、電線の被覆部を透過することができず、電子がその被覆部中に滞留してしまう。これが、電子線照射処理の際に電線が帯電してしまう原因である。一方、中・高エネルギー電子線は、電線の被覆部を透過することができるため、電線が帯電することはないが、とても厚い被覆部を有する電線を処理する場合等には、電線が帯電することもあり得る。

また、照射室２０内には、ビームキャッチャー５０が設けられている。ビームキャッチャー５０は、図２及び図３に示すように、電線Ａを介して照射窓部３０と対向する位置に設置されている。このビームキャッチャー５０は、照射空間２１を通過してきた電子線を捕捉するものである。ここで、照射空間２１を通過してきた電子線には、電線Ａに照射されずにそのままビームキャッチャー５０に到達した電子線だけでなく、電線Ａを透過してビームキャッチャー５０に到達した電子線も該当する。ビームキャッチャー５０は、例えば、ステンレスやアルミニウム等で形成されている。尚、本実施形態では、このビームキャッチャー５０は照射空間２１を規定する一要素となっている。

具体的に、ビームキャッチャー５０は、図３に示すように、略直方体形状に形成されており、電子線を捕捉する役割を果たす平板状の本体部５１と、その本体部５１を支持する支持部５２とを有する。ここで、このビームキャッチャー５０は、本体部５１が電子線の照射方向に沿って上下に移動可能であるように構成されている。かかるビームキャッチャー５０の本体部５１は、例えば複数のステンレス製角パイプの側面同士を接合することにより製作される。また、ビームキャッチャー５０は水冷式の冷却手段を備えている。すなわち、上記の角パイプにより本体部５１の内部には通路が形成されることになるので、この通路を冷却水用の流路として利用している。電子線は高い運動エネルギーを持っており、この電子線がビームキャッチャー５０の本体部５１に捕捉されると、その電子線の運動エネルギーが熱エネルギーに変換して、ビームキャッチャー５０の温度が上昇する。このため、本体部５１の内部に冷却水を流通させることにより、ビームキャッチャー５０を冷却することにしているのである。

次に、照射空間２１について詳しく説明する。本実施形態では、図２及び図３に示すように、照射室２０の上板部の内面であって照射窓部３０の近傍には、外枠部２１０が取り付けられている。この外枠部２１０は、電線Ａの搬送を妨げることなく、電子線の照射方向に略平行な方向に沿って設けられている。図５は外枠部２１０の概略斜視図である。外枠部２１０は、図５に示すように、上から見ると略四角形状に形成されており、四つの側壁部２１１，２１２，２１３，２１４を有する。このうち側壁部２１１，２１３にはそれぞれ、略四角形状の開口部２１１ａ，２１３ａが形成されている。これらの開口部２１１ａ，２１３ａは電線Ａを通過させるための出入り口部である。また、側壁部２１２，２１４はそれぞれ、側壁部２１１と側壁部２１３との端部同士を連結している。これにより、外枠部２１０は枠状に形成されている。外枠部２１０は、図２に示すように、側壁部２１１が搬送装置４０のプーリ多重構造体４２ａと対向すると共に側壁部２１３が搬送装置４０のプーリ多重構造体４２ｂと対向するように照射室２０の内面に取り付けられる。これらプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂについては後述する。本実施形態では、外枠部２１０と、照射窓部３０と、ビームキャッチャー５０とにより囲まれた空間が照射空間２１となる。ここで、もし外枠部２１０とビームキャッチャー５０との間には隙間がある場合には、照射空間２１の密閉度を高めるという観点から、かかる隙間をなるべく小さくしたり、無くしたりすることが望ましい。図２及び図３に示す電子線照射装置では、外枠部２１０とビームキャッチャー５０との間の隙間を無くしている。また、ビームキャッチャー５０は電子線の照射方向に沿って上下に移動可能に構成されているので、例えば被処理物Ａの大きさに応じて照射空間２１の大きさを容易に変更することができる。ここで、照射空間２１を大きくするときには、側壁部２１１，２１２，２１３，２１４の電子線照射方向の長さを適宜延長すればよい。さらに、ビームキャッチャー５０を下降させることにより照射窓部３０等のメンテナンスを容易に行うことができる。

このように、本実施形態では、ビームキャッチャー５０を、照射空間２１を規定する一要素として利用しているので、特別な窒素ガスチャンバー等を用いて照射空間を構成する場合に比べて、照射空間２１を簡易に構成することができると共に照射空間２１の大きさを小さくすることが可能である。実際、電子線の照射方向に沿った照射空間２１の大きさ（照射窓部３０とビームキャッチャー５０との距離）は、大きくても照射雰囲気中における電子線の飛程の１倍の大きさであることが望ましい。照射空間２１内を通過する電線Ａに電子線を確実に照射するためである。また、電線Ａの搬送方向に沿った照射空間２１の大きさ（側壁部２１１と側壁部２１３との距離）は、大きくても照射雰囲気中における電子線の飛程の１／２倍の大きさであることが望ましい。電子線はその照射方向に直交する方向にはそれ程拡がらないからである。具体的に、本実施形態では、被処理物として縦幅の小さな電線を用いているので、図２及び図３に示すように、電子線の照射方向に沿った照射空間２１の大きさを、電線Ａの搬送方向に沿った照射空間２１の大きさよりもかなり小さくしている。尚、電子線の飛程は、加速電圧によって加速される電子の運動エネルギーを用いて計算することができる。

また、本実施形態では、上述したように、ガス供給部６０が、電線Ａに電子線を照射する処理が行われている間、窒素ガスを照射空間２１内に供給することにより、照射空間２１内の照射雰囲気を窒素ガス雰囲気としている。このため、照射室２０の全体ではなく照射空間２１のみに窒素ガスを供給しているので、窒素ガスの使用量を少なくし、そのコストの低下を図ることができる。

ところで、側壁部２１１，２１３には開口部２１１ａ，２１３ａが形成されているため、外枠部２１０、照射窓部３０及びビームキャッチャー５０は、照射空間２１を完全に密閉しているわけではない。照射空間２１内の窒素ガスを高い濃度で維持するには、窒素ガスの流量を適切に調整することにより、窒素ガスが照射空間２１内から外に流出していき、空気が外から照射空間２１内へ流入しないようにする必要がある。このためには、ガス供給部６０は、電線Ａに電子線を照射する処理が行われている間、照射空間２１内の気体圧力が照射空間２１以外の照射室２０内の気体圧力よりも高くなるように、窒素ガスを照射空間２１内に供給すればよい。これにより、空気が照射空間２１以外の照射室２０から照射空間２１内へ流入するのを防ぐことができ、したがって、オゾンの発生を確実に抑制することができる。

次に、電線Ａの搬送方法及び搬送経路について詳しく説明する。通常、電線Ａの断面は円形状であり、電線Ａの種類に応じてその直径や被覆部の厚さが異なる。しかも、本実施形態では、電子線照射装置として低エネルギー電子線を照射するものを用いているので、電線Ａに対する電子線の浸透深さは比較的浅い。このため、電線Ａを照射空間２１内に一回だけ搬送して、電子線を電線Ａに照射することにすると、当該電線Ａのうち照射窓部３０に対向する側の部分とその反対側の部分とでは電子線の照射分布が不均一になってしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、電線Ａの被覆部に略均一に電子線を照射するために、電線Ａが照射空間２１内を複数回通過するように電線Ａを搬送すると共に電線Ａが照射空間２１内を通過する度に電線Ａを上下にひっくり返すという搬送方法を採用している。

具体的に、搬送装置４０は、図２に示すように、二つのプーリ４１ａ，４１ｂと、四つのプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄとを備えている。プーリ４１ａ，４１ｂとしては通常のものを用いている。すなわち、プーリ４１ａ，４１ｂはそれぞれ略円板形状に形成されており、その側面には電線Ａを嵌めるためのリムが形成されている。一方、四つのプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄはいずれも同じ大きさ・形状を有している。各プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは、複数のプーリを備えたものである。

図２に示すように、プーリ４１ａは入口部２５の近傍に設置され、プーリ４１ｂは出口部２６の近傍に設置されている。プーリ多重構造体４２ａは照射空間２１の左側に設置され、プーリ多重構造体４２ｂは照射空間２１の右側に設置されている。また、プーリ多重構造体４２ｃはプーリ多重構造体４２ｂとプーリ４１ｂとの間に設置され、プーリ多重構造体４２ｄはプーリ多重構造体４２ａとプーリ４１ａとの間に設置されている。

電線Ａは、これらのプーリ４１ａ，４１ｂ及びプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄにより、照射空間２１内を複数回通過するように所定の搬送経路で搬送される。具体的に、電線Ａの搬送経路に次のように設定されている。すなわち、図２に示すように、入口部２５から照射室２０内に入ってきた電線Ａは、プーリ４１ａからプーリ多重構造体４２ａの上側に送られた後、そのプーリ多重構造体４２ａの上側から照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｂの上側に送られる。そして、電線Ａは、プーリ多重構造体４２ｂの上側からプーリ多重構造体４２ｃの下側に送られた後、プーリ多重構造体４２ｃにおいてその下側から上側に転回する。次に、電線Ａは、プーリ多重構造体４２ｃの上側から照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｄの上側に送られる。そして、電線Ａは、プーリ多重構造体４２ｄにおいてその上側から下側に転回した後、プーリ多重構造体４２ａの上側に送られる。その後は、電線Ａをプーリ多重構造体４２ａからプーリ多重構造体４２ｂ，４２ｃ，４２ｄを介して再びプーリ多重構造体４２ａに戻すという搬送動作が複数回繰り返される。ここで、プーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄにより電線Ａの搬送方向が反転すると、その後、電線Ａは、各プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄにおいて前回に嵌められていたリムの一つ隣に位置するリムに嵌められて搬送されることになる。すなわち、電線Ａが照射空間２１内を通過する度に、電線Ａの搬送位置は、例えば図２において紙面の裏側方向に少しずつずれていく。最後に、電線Ａは、プーリ多重構造体４２ａの上側から照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｂの上側に送られた後、プーリ４１ｂを介して出口部２６から外部に取り出される。

このようにプーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄは電線Ａの搬送方向を反転するので、電線Ａがプーリ多重構造体４２ａからプーリ多重構造体４２ｂに送られるときと、電線Ａがプーリ多重構造体４２ｃからプーリ多重構造体４２ｄに送られるときとでは、電線Ａの上下が逆転する。このため、プーリ多重構造体４２ａから照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｂに送られるときに照射窓部３０と対向している側の電線Ａの部分は、プーリ多重構造体４２ｃから照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｄに送られるときに、照射窓部３０と反対側を向くことになる。すなわち、電線Ａは、照射空間２１内を通過する度に上下逆にひっくり返される。

また、上述したように、本実施形態では、電子線照射装置として低エネルギー電子線を照射するものを用いているので、電線Ａに対する電子線の浸透深さは比較的浅い。このため、低エネルギー電子線を電線Ａに照射すると、電子線の一部は電線Ａの被覆部内に留まってしまい、電線Ａ（被覆部）が帯電してしまう。そこで、本実施形態では、巻取り装置９０に、電気的に接地されている接地部を設け、その接地部に電線Ａの端部における芯線を電気的に接続することにより、電線Ａの帯電を防止することにしている。

具体的には、巻取り装置９０のドラム９１及びシャフト９２が接地部としての役割を果たしている。すなわち、図１に示すように、シャフト９２として金属製のものを用い、このシャフト９２を電気的に接地している。また、ドラム９１も金属製のものであり、ドラム９１とシャフト９２とは電気的に接続されている。本実施形態では、電子線照射処理を開始する前に、電線Ａの先端における被覆部を剥がし、その露わになった芯線をドラム９１に電気的に接続している。図６は電線Ａの芯線を巻取り装置９０のドラム９１に接続している様子を説明するための図である。例えば、電線Ａの先端において露わになった芯線は、図６に示すようにドラム９１の所定部位にネジ留めされる。これにより、電線Ａの芯線はアースに落とされる。そして、当該芯線をドラム９１に電気的に接続した状態のまま、電子線照射処理を行う。

本実施形態では、電子線として低エネルギーのものを用いているので、電子線を電線Ａに照射すると、電子線の一部は電線Ａの被覆部中に滞留し、電線Ａの被覆部が帯電する。しかしながら、電線Ａの芯線を接地したことにより、被覆部中に滞留した電子は芯線に引き付けられることになる。被覆部は絶縁体であるため、被覆部中に滞留した電子は、導体中の電子のように素早く移動することはできないが、芯線に向かってゆっくりと移動する。そして、被覆部中の電子は芯線に到達すると、芯線、ドラム９１及びシャフト９２を伝わってアースに逃げる。これにより、電線Ａの帯電を防止することができる。ここで、被覆部中の電子の移動速度はとても遅いので、電線Ａを完全に除電するには、例えば、電子線照射処理が終了した後もしばらくの間、電線Ａの芯線をアースに落とした状態にしておくようにする。尚、本発明者等が実際に実験を行って調べたところ、本実施形態の電子線照射装置で処理した電線Ａについては、被覆の状態に関して何ら問題がないことが確認された。

本実施形態の電子線照射装置では、電気的に接地されている接地部を巻取り装置に設け、その接地部に電線の端部における芯線を電気的に接続している。これにより、電子線照射処理の際に電線を透過できずに電線の被覆部中に滞留した電子は、徐々に芯線に引き付けられ、芯線及び接地部を介してアースに逃げていく。このため、低エネルギー電子線を電線に照射して電線の被覆部を架橋する場合であっても、除電器等の特別な装置を用いることなく、電線の被覆部の帯電を防止することができる。したがって、電子線照射処理の際に、電荷が電線の被覆部に大量に蓄積して被覆部が絶縁破壊されるのを回避することができる。

また、巻取り装置のシャフトを接地部として用いたことにより、特別な部品等を巻取り装置に設けることなく、既存の部品を利用して接地部を簡易に構成することができる。

尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。

例えば、上記の実施形態では、巻取り装置のドラムとシャフトの両方を接地部として用いた場合について説明したが、巻取り装置のドラム及びシャフトのうちいずれか一方のみを接地部として用いてもよい。この場合、ドラム又はシャフトを金属で形成するなどして、その一方に電線の芯線を接続し、芯線が接続されたドラム又はシャフトを電気的に接地する。また、巻取り装置に設ける接地部としては、シャフトやドラムに限らず、巻取り装置に既に取り付けられている他の金属部品や、巻取り装置に新たに取り付けた金属部品を用いてもよい。

また、上記の実施形態では、接地部を巻取り装置に設けた場合について説明したが、接地部を巻出し装置に設けることも可能である。通常、電線は巻出し装置に巻き付けられた状態で電線メーカから供給される。例えば、巻出し装置が金属製のシャフトを有しており、そのシャフトに電線の芯線が予め電気的に接続されているのであれば、電子線照射処理を行うときに、巻出し装置のシャフトを接地することにより、そのシャフトに接地部としての役割を持たせることができる。尚、接地部を巻出し装置と巻取り装置の両方に設けてもよい。

また、上記の実施形態では、電線に電子線を照射することにより被覆部に架橋処理を施す場合について説明したが、被覆部に施す処理の内容としては架橋処理に限定されない。例えば、電線の被覆部の表面に塗布した放射線硬化性樹脂の硬化処理であってもよい。

更に、上記の実施形態では、本発明を低エネルギー電子線照射装置に適用した場合について説明したが、当然のことながら、本発明を中・高エネルギー電子線照射装置に適用してもよい。例えば、被処理物である電線の被覆部がとても厚い場合には、中・高エネルギー電子線を電線に照射しても、電子線が電線の被覆部を透過できずに、その被覆部中に滞留してしまうことがある。このような場合、本発明を適用した中・高エネルギー電子線照射装置は特に効果を発揮し、特別な装置を用いることなく、電線の帯電を防止することができる。

以上説明したように、本発明の電子線照射装置及び電子線照射方法では、巻出し装置及び巻取り装置のうち少なくとも一方に、電気的に接地されている接地部を設け、その接地部に電線の端部における芯線を電気的に接続している。これにより、電子線照射処理の際に電線を透過できずに電線の被覆部中に滞留した電子は、芯線に引き付けられ、芯線及び接地部を介してアースに逃げていく。このため、除電器等の特別な装置を用いることなく、電線の被覆部の帯電を防止することができる。したがって、本発明は、電子線を電線に照射して、電線の被覆部に所定の処理を施す電子線照射装置、特に低エネルギー電子線照射装置に用いるのに好適である。

１０ 電子線発生部
１１ ターミナル
１１ａ フィラメント
１１ｂ ガン構造体
１１ｃ グリッド
１２ 加速管
２０ 照射室
２１ 照射空間
２１０ 外枠部
２１１，２１２，２１３，２１４ 側壁部
２１１ａ，２１３ａ 開口部
２５ 入口部
２６ 出口部
２８ａ，２８ｂ ノズル部
２９ａ，２９ｂ 供給管
３０ 照射窓部
３１ 窓箔
３２ 窓枠部
３３ クランプ板
４０ 搬送装置
４１ａ，４１ｂ プーリ
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ プーリ多重構造体
５０ ビームキャッチャー
５１ 本体部
５２ 支持部
６０ ガス供給部
７１ 加熱用電源
７２ 制御用直流電源
７３ 加速用直流電源
８０ 巻出し装置
８１ ドラム
８２ シャフト
９０ 巻取り装置
９１ ドラム
９２ シャフト

Claims (4)

1. 芯線とその芯線を被覆する被覆部とを有する電線に電子線を照射することにより前記被覆部に所定の処理を施すために用いられる電子線照射装置であって、
   前記電子線を発生する電子線発生部と、
   前記電線に前記電子線を照射する処理が行われる照射室と、
   前記電子線発生部内の真空雰囲気と前記照射室内の照射雰囲気とを仕切ると共に前記電子線を前記照射室内に取り出す照射窓部と、
   前記照射窓部から前記照射室内に取り出された前記電子線が前記電線に照射される照射空間に、前記電線を搬送する搬送手段と、
   巻き取られている前記電線を前記照射室内に送り出すための巻出し装置と、
   前記照射室から外部に送り出された前記電線を巻き取るための巻取り装置と、
   を備え、
   前記巻出し装置及び前記巻取り装置のうち少なくとも一方には電気的に接地されている接地部が設けられており、前記接地部には前記電線の端部における前記芯線が電気的に接続されていることを特徴とする電子線照射装置。
2. 前記電子線発生部は前記電子線を５０ｋＶから５００ｋＶまでの範囲内の加速電圧で発生させるものであることを特徴とする請求項１記載の電子線照射装置。
3. 前記巻出し装置及び前記巻取り装置はそれぞれ、前記電線を巻き取るドラムと、前記ドラムの回転軸であるシャフトとを有するものであり、前記ドラム及び前記シャフトのうち少なくとも一方が前記接地部として用いられることを特徴とする請求項１又は２記載の電子線照射装置。
4. 芯線とその芯線を被覆する被覆部とを有する電線を、当該電線が巻き取られている巻出し装置から、前記電線に電子線を照射する処理が行われる照射室の内部に送り出し、前記照射室から外部に送り出された前記電線を巻取り装置に巻き取る電子線照射方法であって、
   前記巻出し装置及び前記巻取り装置のうち少なくとも一方には電気的に接地されている接地部が設けられており、前記電線の端部における前記芯線を前記接地部に電気的に接続した状態のまま、前記照射室内で前記電線に電子線を照射する処理を行うことを特徴とする電子線照射方法。

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