JP3846304B2 - 電子ビーム照射装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子ビーム照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子ビームを利用して、印刷物のインキの乾燥、食品または医療品の殺菌などが行われるようになっている。
このような電子ビームを発生する電子ビーム管としては、図２に示すようなものが提案されている。
【０００３】
図２は、電子ビーム管の構成の一例を正面方向から見た説明用断面図である。同図において、電子ビーム管１０は、真空容器２０と、この真空容器２０内に設けられたスリーブ５０と、このスリーブ５０の内部に配設された電子ビーム発生器４０とから構成されている。電子ビーム発生器４０内にはフィラメント４０１が配されている。
【０００４】
真空容器２０は、後方（図で下方）側が封止されたガラス製の管部材２１と、当該管部材２１の前方側の開口を塞ぐよう設けられた蓋部材２２とにより構成され、この蓋部材２２には、後述する電子ビーム発生器４０よりの電子ビームが通過する電子ビーム出射窓２４が形成されている。２３は開口部である。２５はベース、２６は給電端子である。
【０００５】
以上のような構造の電子ビーム管１０は、大規模な真空装置を必要とせずに電子ビームを照射することができる利点と共に、それ自体が、複雑な構造を有さず、小型であるという利点を有することから、広範な用途において実用化が検討されている。
【０００６】
このような電子ビーム管１０を使用した電子ビーム照射装置は図４に示す構成のものが考えられていた。１００は電子ビーム管１０を収納したハウジングであり、ハウジング１００内には電子ビーム管１０の電子ビーム発生器４０内にあるフィラメント（不図示）へ電力を供給するフィラメントトランス８が具備されている。電子ビーム管１０を駆動する為の電源１はハウジング１００とは別に配置される。電源１内には高圧トランス４があり、電源１とハウジング１００間には高電圧ケーブル２が高電圧コネクタ３を介して接続されている。
【０００７】
この構成の電子ビーム照射装置には次のような問題点があった。
【０００８】
▲１▼ 数十ｋＶの高電圧ケーブル２を電源１とハウジング１００間につなぐ必要があり作業者の安全上の問題がある。
【０００９】
ハウジング１００に高電圧ケーブル２を接続する部分には絶縁性オイル３０でその周囲を覆われた高電圧コネクタ３を要し、高電圧コネクタ３はその周囲を絶縁する為に絶縁オイルを充填する必要があり、高電圧コネクタ３の寸法が大きいため、ハウジング１００の仕上がり寸法が大きくなる。
【００１０】
電子ビーム管１０は電子ビーム放射窓２４でＸ線を発生する。そのため、電子ビーム管１０を備えたハウジング１００は鉛やステンレス製のＸ線シールド構造を備える必要がある。図５にＸ線シールド構造２００を示す。高電圧ケーブル２は絶縁のための被覆部分が厚く、その径は例えばφ２０と太く、当該ケーブルは曲げにくく曲げ半径が大きい。それゆえ図５に示すように、高電圧ケーブル取り出し口２００ａはＸ線シールド構造の枠を折り曲げる必要があり、ハウジング１００を収納するＸ線シールド構造２００を大きくせざるを得ず、電子ビーム照射装置が大型化する。
【００１１】
▲４▼ 電子ビーム管１０の真空度の低下などで電子ビーム管１０内の電子ビーム発生器４０と蓋部材２２との間でアーキングが起こったりして、配線されているケーブルにチャージされている電荷が放出されるため、放電電流が減衰振動波形となることにより、電源１、高電圧コネクター３にダメージを与えることがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、従来の電子ビーム照射装置で行われていた、高圧トランスとハウジングを高電圧ケーブルで接続することによる上記の安全性および信頼性の問題点を解決し、電源とハウジングを一体に製作することで、小型で安全性の高い照射装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決する為の手段】
上記課題を解決する為に、請求項１に記載の発明は、真空容器内に配置された、電子ビーム発生器から放出された電子をビーム状に形成し、これを高電圧で加速して、電子ビーム放射窓を通して気中に出力として電子ビームを照射する電子ビーム管と、該電子ビーム管を駆動する高圧トランスとを有する電子ビーム照射装置において、該高圧トランスは樹脂モールドされたハウジングに納められており、該ハウジングの一部に穴があり、該穴内に前記電子ビーム管を着脱自在に取り付けたことを特徴とする電子ビーム照射装置とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記穴が貫通穴であることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム照射装置とする。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記穴の内面と電子ビーム管の間に絶縁性オイルが充填されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子ビーム照射装置とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、電子ビーム管の給電端子を取り囲む絶縁性筒状部材が真空容器の後方側に具備されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子ビーム照射装置とする。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記穴の内側に給電用ソケットが配置され、該給電用ソケットに電子ビーム管の給電端子が嵌合されて接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の電子ビーム照射装置とする。
【００１８】
【作用】
電子ビーム管部と高電圧電源部をモールド化したハウジング内に納め、電子ビーム管をそのモールド化したハウジング内の穴内に装着することで、高電圧コネクタが不要になり、加えて高電圧ケーブルが不要となる為、使用給電線を低電圧用の単線ケーブルとすることができ、電子ビーム管で必須なＸ線シールド部を小型化でき、ひいては装置全体が小型になる。さらに、高電圧コネクタが不要になる為、装置の安全性が大幅に向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の電子ビーム照射装置の一例の構成図である。
【００２０】
ハウジング１００はエポキシ樹脂によるモールド化がされており、その内部に高圧トランス４、フィラメントトランス８、バイアストランス１１を備え、ハウジング１００には上部と底部（図１の上側が上部）を貫通する形で穴１４が設けられている。
【００２１】
モールド化とは次の処理により行われる。予め、高圧トランス４とフィラメントトランス８とバイアストランス１１を保持し、配線を行った枠組みをモールド型内に設置し、エポキシ樹脂の注入、脱泡、加熱により成形される。そして穴１４内に電子ビーム管１０が電子ビーム放射窓２４をハウジング１００の外方（図１の下側、すなわち底部側）に向けて着脱自在に取り付けられている。そして穴１４内には絶縁性オイル３０が充填されている。
【００２２】
穴１４を中空穴とするのは、絶縁性オイル３０中に存在する気泡が絶縁性能を低下させるのを、気泡を外部へ逃がすことによって防ぐのに効果的であるためであり、仮に気泡の発生が無ければ穴１４はハウジング１００内の途中までの有底の穴であってもよい。
【００２３】
また、高圧トランス４と電子ビーム管１０の間は被覆のない電線で結合すればよく、小さなハウジング内で折り曲げ自在に容易に配線できる。
また、図３はハウジング１００内の電子ビーム管１０の付近の拡大図であるが、図３（ａ）は絶縁性オイルを穴１４内に充填したタイプであり、図３（ｂ）は電子ビーム管１０の給電端子を取り囲む絶縁性円筒部材６０が具備されたタイプである。
【００２４】
図３（ｂ）のように、電子ビーム管１０のガラス管とは別の部材を真空容器に樹脂製接着剤等で隙間無く接合してもよいし、あるいは、この絶縁性円筒部は電子ビーム管の真空容器のガラスを給電端子側に延在させたものでもよい。図３（ｂ）は絶縁オイルを使用しなくてもよい。
【００２５】
絶縁性円筒部材６０の長さを調整することで、高圧部と接地部（＝蓋部材）との間の必要な沿面距離をかせいで、沿面放電を防ぐことができる。また、図３（ａ）、（ｂ）にあるように、給電用ソケット１２をハウジング１００の穴１４内に固定して備えることで電子ビーム管の給電端子２６を嵌合させて接続でき、電子ビーム管を着脱自在にできる。図３（ａ）の構造において、記号１６はソケット保持部材である。図３（ａ）の構造においては、この穴１４の側内面から、給電用ソケットをその先端に有する給電線１７を直接引き出した構成も可能である。絶縁オイル中や樹脂モールド内では、高電圧用途であっても給電線１７は低電圧用ケーブルでよい。
【００２６】
なお、電子ビーム管の真空度の低下などで電子ビーム管内の電子ビーム発生器と蓋部材との間でアーキングが起こった場合でも、高電圧コネクターは存在しないので、当然高電圧コネクターにダメージを与えることは無く、高電圧ケーブルにチャージされている電荷の放電電流によるダメージを電源に与えることはない。
【００２７】
【実施例】
次に具体的実施例について説明する。装置の構成は図１に示した通りであり、縦９６ｍｍ、横２１０ｍｍ、高さ２８０ｍｍのハウジング１００内に、高圧トランス４、フィラメントトランス８、バイアストランス１１をモールドし、ハウジング１００の一部分に、電子ビーム管１０を挿入するφ５５の穴１４を設けている。各トランスへの入力は、別置きの制御ユニット７０からＤＣ＋２４Ｖの電圧で供給されている。
【００２８】
電子ビーム管１０の大きさは（直径４５ｍｍ、長さ１３０ｍｍ）であり、印加電圧は６０ｋＶである。電子ビーム管１０の周りには絶縁性オイル３０として植物油が充填されている。この絶縁性オイルとしては、ほかに鉱物油なども使用される。
【００２９】
ハウジング１００の底部側、すなわち電子ビーム照射側には、不図示であるが、例えば真空チェンバを備えたワーク処理室が配置され、実用に供される。また、本実施例においては電子ビーム管が１本の装置で説明をしたが、ハウジングをモールド化することで１つの電子ビーム照射装置がコンパクトになることから、複数の電子ビーム照射装置を近接して並べることで電子ビーム照射エリアを広く取ることも可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明により、高圧トランスをモールド化したハウジング内に納め、電子ビーム管をそのモールド化したハウジング内に設けた穴内に着脱自在に装着することで、高電圧コネクタが不要になり、加えて高電圧ケーブルが不要となる為、使用ケーブルを低電圧用の単線ケーブルとすることができ、電子ビーム管装置で必須なＸ線シールド構造を小型化でき、ひいては装置全体が小型になる。さらに、高電圧コネクタが不要になる為、装置の安全性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子ビーム装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の電子ビーム装置に使用される電子ビーム管の構成の一例を正面方向からみた説明用断面図である。
【図３】本発明の電子ビーム装置の電子ビーム管周辺の拡大図である。
【図４】従来の電子ビーム装置の構成を示す図である。
【図５】Ｘ線シールド構造を示す図である。
【符号の説明】
１ 電源
２ 高電圧ケーブル
３ 高電圧コネクタ
４ 高圧トランス
５ 制御ケーブル
８ フィラメントトランス
１０ 電子ビーム管
１１ バイアストランス
１２ 給電ソケット
１４ 穴
１５ 絶縁性接着剤
１６ ソケット保持部材
１７ 給電線
２０ 真空容器
２１ 管部材
２２ 蓋部材
２３ 開口部
２４ 電子ビーム放射窓
２５ ベース
２６ 給電端子
３０ 絶縁性オイル
３１ 空隙
３５ Ｏリング
４０ 電子ビーム発生器
５０ スリーブ
６０ 絶縁性円筒部材
７０ 制御ユニット
１００ ハウジング
２００ Ｘ線シールド構造
２００ａ 高電圧ケーブル取り出し口
４０１ フィラメント

Claims (5)

1. 真空容器内に配置された、電子ビーム発生器から放出された電子をビーム状に形成し、これを高電圧で加速して、電子ビーム放射窓を通して気中に出力として電子ビームを照射する電子ビーム管と、該電子ビーム管を駆動する高圧トランスとを有する電子ビーム照射装置において、該高圧トランスは樹脂モールドされたハウジングに納められており、該ハウジングの一部に穴があり、該穴内に前記電子ビーム管を着脱自在に取り付けたことを特徴とする電子ビーム照射装置。
2. 前記穴が貫通穴であることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム照射装置。
3. 前記穴の内面と電子ビーム管との間に絶縁性オイルが充填されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子ビーム照射装置。
4. 電子ビーム管の給電端子を取り囲む絶縁性筒状部材が真空容器の後方側に具備されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子ビーム照射装置。
5. 前記穴の内側に給電用ソケットが配置され、該給電用ソケットに電子ビーム管の給電端子が嵌合されて接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の電子ビーム照射装置。

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