JP4372741B2 - 電子線照射方法および電子線照射装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の技術では、電子線照射領域に向けて電子線を照射する電子線照射手段と、電子線照射領域の周囲に配置されて複数の磁場を発生させる複数の磁場偏向器とを備えている。そして、立体的な対象物を電子線照射領域内に搬送する搬送手段をさらに備えた電子線照射装置が開示されている。
これら特許文献1、特許文献2に開示されている構成によれば、搬送手段にて対象物を電子線照射領域内に搬送し、次いで、電子線照射手段にて電子線を発生して電子線照射領域内に照射し、この照射された電子線をそれぞれの磁場偏向器にて偏向することによって、対象物の各所に電子線を照射することができる。
また、対象物が、例えば複雑な凹凸がある立体物である場合やシート状部材である場合は、電子線照射手段の照射部に対し、対象物の反対面側への照射は、電子を偏向した場合であっても、ラーマ半径が大きく、フリンジングがあるため照射が困難である。なお、対象物や反射板での二次電子によって、対象物の反対面側に電子線を照射する提案もされているものの、このような二次電子は空間距離による損失が大きいため、その照射量を確保し且つ均一に照射することはやはり難しい。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、低エネルギーの電子線であっても、電子線を対象物に均一に照射できる電子線照射方法および電子線照射装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、対象物に電子線を照射する電子線照射装置であって、対象物を内部に収容して電子線照射領域をつくる照射槽と、その照射槽内に電子線を照射する電子線照射手段と、前記照射槽内に前記対象物を取り囲むような回転磁界を発生させる磁界発生手段と、を備えていることを特徴としている。
また、例えば個別に発生させる回転磁界を対象物に対して段階的に(例えば上下に延びる部材であれば、その上部、中央部、下部等に区分した各区部毎に)移動させつつ電子線を照射すれば、対象物全体に満遍なく照射させる上で効果的である。
また、前記磁界発生手段は、前記照射槽内での対象物を取り囲むように配置されて磁場をそれぞれ発生する複数の磁場発生体を有することが好ましい。このような構成であれば、対象物を取り囲むような回転磁界を形成する上で好適な構成とすることができる。
また、前記対象物を前記電子線照射領域(または照射槽内)を通過可能に搬送する対象物搬送手段をさらに備えていることが好ましい。このような構成であれば、当該対象物を流している、バッチ式の生産ラインあるいは連続式の生産ラインの途中にて本発明を適用できる。
図1は、本発明の第一の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図である。なお、同図では、電子線照射装置の本体部分をなす略円筒形状の電子線の照射槽を、その軸線を含む断面にて示している。
チャンバ1の上部には、電子線照射領域となるチャンバ内に向けて電子線EBを照射する電子線照射手段である電子発生部3を備えている。この電子発生部3は、チャンバ1の上部に密接して設置される電子線照射窓5を複数箇所(この例では5箇所)有しており、各電子線照射窓5から電子線をチャンバ1内に照射できる構造となっている。
この電子線照射装置では、まず、飲料容器30を対象物搬送装置にて、その固定具13に係止しつつ対象物搬入口からチャンバ1内に搬入し、チャンバ1内での所定の位置に設置した後に対象物搬入口を閉じる。このとき、飲料容器30は、チャンバ1内で固定具13によって垂下して、いわば浮いている状態にしている。
次いで、電子発生部3で電子を発生させるとともに加速し、電子偏向器を通じて、電子線照射窓5から低エネルギーの電子線EBをチャンバ1内に突入させる。
また、この電子線照射装置では、その複数の磁界発生コイル71毎に発生させる回転磁界の回転方向をそれぞれ変えることによって、前記回転磁界内での電子線EBの反射方向を変えられる。これにより、電子反射方向の無秩序性をさらに効果的に得られる。そのため、飲料容器30にさらに効率的で均一な電子線の照射が可能となる。
図2は、本発明の第二の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図であり、同図(a)はその正面図、同図(b)はその一部分の平面図を示し、それぞれ電子線の照射槽を断面にて図示している。なお、上記第一の実施形態と同様の構成については同一の符号を附し、その説明については適宜省略する。
この第二の実施形態は、上記第一の実施形態に対し、磁場発生体が、円環状に配置された複数の永久磁石と、この円環状に配置された複数の永久磁石をその中心軸まわりで回転させる磁場発生体回転手段と、を有して構成されている点が上記第一の実施形態とは異なっている。
すなわち、本実施形態においては、飲料容器30をも回転および上下動させる構成とすることで、実質的に回転磁界を形成可能な構成をさらにもう一組有している。つまり、この構成によって、対象物を取り囲む磁界内で当該対象物を回転させて相対的に回転する磁界を形成可能になっている。
なおまた、上記第二の実施形態の構成を、連続ラインに適用する場合、飲料容器30等の対象物を搬送する脇に位置するように、永久磁石を種々配置して、対象物を自転させながら電子線照射領域を通過させるように構成するなど、照射プロセスによって適宜の構成とすることができる。
図3は、本発明の第三の実施形態に係る電子線照射装置を平面視で示す概略構成図であり、電子線の照射槽であるチャンバ31を断面にて図示している。なお、上記各実施形態と同様の構成については同一の符号を附し、その説明については適宜省略する。
この第三の実施形態は、電子線照射領域を囲むチャンバ31内に磁界発生手段を備えており、特に、バッチ式の生産ラインで飲料容器30に電子線を照射するのに好適な装置構造とした例である。
ここで、この磁界発生手段は、磁場発生体として、電磁石83が複数個配置されている。詳しくは、この電磁石83は、円形をなすチャンバ31の周囲に沿って、周方向でほぼ等間隔に6箇所に配置されている。
特に、この電子線照射装置は、同図に示すように、電子線照射領域の周囲の複数の電磁石83を、いわば上下に二分割し、その間に飲料容器30を通過可能に配置しつつ、飲料容器30を取り囲む磁界を形成できる。そのため、この第三の実施形態は、バッチ式、あるいは連続して飲料容器30を搬送させるラインで回転磁界を形成する場合に好適である。
また、この電子線照射装置によれば、飲料容器30の近傍のみを囲い込むようにチャンバ31を構成している。これにより、X線遮蔽や飲料容器30まわりの雰囲気を所定の状態に管理する領域を最小限にすることができる。
また、この電子線照射装置によれば、チャンバ31に対象物搬入出口を設けそれぞれに遮蔽扉27を備えている。これにより、チャンバ31内を低真空や特定ガスの雰囲気にする等、対象物まわりの雰囲気を所定の状態に保つことがより容易になる。
図4は、その第四の実施形態に係る電子線照射装置を示す概略構成図であり、同図(a)は、その電子線照射装置を平面方向から見た上側半分を示す図、同図(b)は、対象物の送り方向での展開図、また、同図(c)は、回転磁界発生部および対象物を上下させるカム機構部分を拡大して示す図である。なお、上記説明した実施形態と同様の構成については同一の符号を附し、その説明については適宜省略する。
同図に示すように、この処理槽60は、電子線照射領域となる内部の空間が、円環状に形成されており、その電子線照射領域内に、円環状をなす形状に沿って、磁界発生コイル71と対象物受け台84とが一体になった搬送機構100が複数個設置されている。
ここで、同図では、磁界発生コイル71と飲料容器30とが共に上下方向で移動する構成例を示しているが、いずれか一方を上下させるように構成してもよい。また、同図では、磁界発生部として、磁界発生コイル71を採用した例で説明しているが、永久磁石によって磁界発生部を構成してもよい。これらは、電子線の照射プロセスに応じて適宜選択することができる。また、上記対象物受け台84上面には、飲料容器30を保持するための吸着パットやエアークランプ等を設けて構成することができる。
なお、本発明に係る電子線照射方法および電子線照射装置は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
また、上記各実施形態では、電子線の照射槽は、対象物まわりの雰囲気を所定の状態に管理可能な耐圧構造の密封容器であるチャンバを例に説明したが、これに限定されず、電子線の照射槽を開放型に構成してもよい。しかし、電子線のエネルギーロスをより軽減する上では、上記実施形態のように、対象物まわりの雰囲気を所定の状態に管理可能な照射槽(チャンバ)とし、その処理槽内を負圧にするとともに、対象物を取り囲むように発生させた磁場によって回転磁界を形成し、対象物に照射する電子線をその回転磁界内で反射させすることが好ましい。
また、上記各実施形態では、チャンバは、対象物の種類に合わせて外形形状が予め決められている例で説明したが、これに限定されず、その内形形状を対象物の形状に応じて変えられる内形形状可変構造を有する構成とすることができる。このような内形形状可変構造の例としては、外形を構成する隔壁をスライド可能な組合わせ構造とする。このような構成であれば、対象物の形状に応じて、チャンバの内形形状を適宜に可変して対応することができる。そのため、対象物に対し、さらに効率的で均一な電子線の照射が可能となる。
また、上記各実施形態は、それぞれの構成を適宜に選択して相互に組み合わせることができるのは勿論である。
2 遮蔽材料
3 電子発生部(電子線照射手段)
4、19、23 永久磁石(磁場発生体)
5 電子線照射窓
6 ガス封入口
7 ガス吸引口
10 電子偏向器(照射角度変更手段)
11 真空排気装置
13 固定具
14 ターンテーブル
15 支持軸
18 チャンバ内周壁
22 磁石支持部材
26 対象物回転機構
27 遮蔽扉
28 対象物搬送装置(対象物搬送手段)
30 飲料容器(対象物)
41 シリンダ弁
70 回転テーブル
71 磁界発生コイル
72 交流電源
73 永久磁石
74 ヨーク
75 タイミングベルト
76 プーリ
77 モータ
78 シリンダ
81 3相インバータ
83 電磁石
90 スライド移動装置
91 載置皿
92 連結軸
93 軸受
94 連結部材
95 支持腕
96 (磁界発生コイル用の)カム面
97 (対象物受け台用の)カム面
98 (磁界発生コイル用の)カム従動子
99 (対象物受け台用の)カム従動子
100 搬送機構
EB 電子線
MF 回転磁界
Claims (15)
- 電子線照射領域内に回転磁界を発生させ、該回転磁界内で対象物に電子線を照射することを特徴とする電子線照射方法。
- 対象物を内部に収容して電子線照射領域をつくる照射槽と、その照射槽内に電子線を照射する電子線照射手段と、前記照射槽内に前記対象物を取り囲むような回転磁界を発生させる磁界発生手段と、を備えていることを特徴とする電子線照射装置。
- 前記磁界発生手段は、前記対象物を取り囲む範囲に亘って複数の回転磁界を発生させるように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の電子線照射装置。
- 前記磁界発生手段は、前記複数の回転磁界を、それぞれ別個に発生可能になっていることを特徴とする請求項3に記載の電子線照射装置。
- 前記磁界発生手段は、その発生させる回転磁界の回転方向を変えることによって、前記回転磁界内での電子線の反射方向を変えられるようになっていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
- 前記磁界発生手段は、前記照射槽内での対象物を取り囲むように配置されて磁場をそれぞれ発生する複数の磁場発生体を有することを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
- 前記複数の磁場発生体は、円環状の磁界発生コイルでそれぞれ構成されており、前記回転磁界は、当該磁界発生コイルに通電することで発生するようになっていることを特徴とする請求項6に記載の電子線照射装置。
- 前記磁界発生コイルは、その通電する交流電圧を変化させて、発生する回転磁界の強度を変えられるようになっていることを特徴とする請求項7に記載の電子線照射装置。
- 前記磁場発生体は、円環状に配置された複数の永久磁石と、当該円環状に配置された複数の永久磁石をその中心軸まわりで回転させる磁場発生体回転手段と、を有し、前記回転磁界は、当該磁場発生体回転手段で、前記円環状に配置された複数の永久磁石を回転させることで発生するようになっていることを特徴とする請求項6に記載の電子線照射装置。
- 前記磁場発生体は、円環状に配置された複数の永久磁石と、当該円環状に配置された複数の永久磁石の中心軸まわりで前記対象物を回転させる対象物回転手段と、を有し、前記回転磁界は、当該対象物回転手段で、前記円環状に配置された複数の永久磁石の内側で前記対象物を回転させることで前記対象物に相対的に回転する磁界として発生されるようになっていることを特徴とする請求項6に記載の電子線照射装置。
- 前記磁界発生手段は、前記磁場発生体と前記対象物とを、その発生する回転磁界の軸線方向で移動させる軸線方向移動手段をさらに備えていることを特徴とする請求項6〜10のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
- 前記対象物を内部に収容するとともに、当該対象物まわりの雰囲気を真空の状態、または、負圧から正圧までの雰囲気ガスで充満された状態に管理する照射槽をさらに備え、
前記雰囲気ガスは、空気、酸素、窒素、水素、二酸化炭素、アルゴン、およびヘリウムから選ばれる一または複数のものであることを特徴とする請求項2〜11のいずれか一項に記載の電子線照射装置。 - 前記電子線照射手段は、その照射する電子線の照射角度を変えられる照射角変更手段を有することを特徴とする請求項2〜12のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
- 前記対象物を前記電子線照射領域を通過可能に搬送する対象物搬送手段をさらに備えていることを特徴とする請求項2〜13のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
- 前記対象物は容器またはシート状部材であり、当該容器またはシート状部材に電子線を照射してこれの殺菌に用いることを特徴とする請求項2〜14のいずれか一項に記載の電子線照射装置。
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