JP4777545B2 - Method for sterilizing granular object and apparatus for sterilizing granular object used therefor - Google Patents

Method for sterilizing granular object and apparatus for sterilizing granular object used therefor Download PDF

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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、粒状の物体、特に穀物、を筒状の通路内の周辺部分で移動させながら通路の全周方向から比較的低エネルギーの電子を粒状の物体に照射する事によって粒状の物体の表面に付着した細菌を殺菌する方法、及び、これに用いる粒状被照射体殺菌装置であって、特に、穀物の表面のみに万遍無く低エネルギーの電子線を照射して、穀物の内部に電子線を到達させないことで品質の劣化を防止した状態で、穀物の表面をより完全に殺菌するとともに、殺菌処理速度を増した殺菌方法及び殺菌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粒状物体の内で粒径が小さなものは所謂粉体として扱われているが、粒状物体であることには変わりなく、粒径が電子の飛程よりも大きなものは所謂粒状物体として扱うことができる。公開特許公報、特開平１−１９２３６２号には粉体としての粒状物体を気体によって浮遊状態に保持して電子線などの放射線を照射して小麦粉、香辛料など食品の滅菌、殺菌を行う装置が開示されている。更に、公開特許公報、特開平８−５２２０１号には粉体としての粒状物体を粉体搬送室内において下方から流入した気体によって浮上させ、流動化させた状態で電子線を粒子全体に万遍無く照射して均一に殺菌する装置が開示されている。この装置では透過力が弱い電子線による殺菌効果ムラを防止する旨の記述があり、浮上させられ、流動化させられた粒子が回転しながら移動していることを示唆している。
これらいずれの場合も、殺菌処理速度が小さいことは明らかである。
【０００３】
又、公開特許公報、特開平１０−２１５７６５号には、穀物である粒状物体を縦方向及び横方向に同時に振動させることによって回動させながら、穀物である粒状物体の表面に低エネルギーの電子線を均一に照射することによって均一に殺菌する方法が開示されている。照射する電子線のエネルギーが、玄米や小麦などに対しては１６０〜２５０ｋｅＶであり、籾や殻付蕎麦豆類などに対しては２００〜２５０ｋｅＶである「ソフトエレクトロン」を照射することで、これらの穀物の表面に付着している微生物を効率良く殺菌することが出来、穀物の内部には電子線が到達せず、穀物の品質を低下させない旨が開示されている。この方法も、殺菌処理速度が小さいことは明らかである。
【０００４】
公開特許公報、特開平１１−５２１００号には、多数の顆粒状物としての粒状物体を薄膜状に広げて落下させながら、その両側から２００ｋｅＶ以下のエネルギーの平面状に分布する電子線を照射することによって顆粒状物を殺菌する装置が開示されている。この装置では、多数の顆粒状物を薄膜状に広げて落下させることによって、電子線が照射されない陰の部分が生じるのを防止して、多数の顆粒状物の全体に万遍無く電子線を照射することができる旨の記述がある。また、顆粒状物を単層（換言すれば一列）又はそれに近い状態で落下させるものが好ましい旨の記述もある。これは、粒状の被照射体の処理能力を増そうとすると装置の幅が大きくなり、装置全体が大きくなることを意味している。
【０００５】
公開特許公報、特開平１１−１０１９００号には、粉体又は粒体をケーシング内のスクリューコンベヤによって攪拌しつつ連続的に移送しながら平面状に分布する低エネルギーの電子線を照射することによって処理能力を増した電子線照射装置が提案されている。この方法では、殺菌処理速度は増加することが考えられるが、粒状の被照射体が重なる部分も生じるので低エネルギーの電子線によって各粒状被照射体の全表面を完全に殺菌するのは極めて困難である。
【０００６】
公開特許公報、特開平１１−１０９１００号には脱穀前後の麦、小麦、そば、その他、香辛料などの、球よりも細長い粒状の被照射体を、上下２段に構成された２台のコンベアによって移動させながら、平面状に分布する低エネルギーの電子線を上方から照射することによって殺菌する装置が提案されている。この提案では、２台のコンベアを反対方向に作動させて、同一の電子線照射装置によって粒状の被照射体に往復２回の電子線照射をしようとしている。これは、電子線が一方向から照射されるために被照射体の全表面を均一に照射するのが困難であることを解決しようとした苦肉の策であり、装置が複雑で大きくなることを避けられない。
【０００７】
公開特許公報、特開２０００−２５４４８６号には、茶葉、米、麦、大豆、小豆などの食品、その他の粒状の被照射体を、搬送路において上方向と下方向と横方向の３方向から気体を吹き込むことによって浮上させて運搬しながら、この粒状の被照射体に低エネルギーの平面状に分布する電子線を照射する方法が提案されている。この方法では、粒状の被照射体を浮上させて運搬する為に、３方向の気体の流量や流速を絶えず独立に調節する必要があり、装置が複雑になるだけでなく、安定な動作が困難で、均一な殺菌を続けることが困難である。また、処理速度を増すことが難しい。
【０００８】
公開特許公報、特開２０００−３０４９００号には、麦、米、豆、そば、胡椒といった穀物や、香辛料などの粒状体を、振動板表面に凹凸を有し水平に又は傾斜して設けられた振動コンベアで搬送することによってこれらの粒状の被照射体を回転させながら搬送した状態で、低エネルギーの平面状に分布する電子線を照射する方法が提案されている。この装置も複雑であるだけでなく、これらの粒状の被照射体の表面を完全に均一に照射しようとすると処理速度を高めることが困難となる。
【０００９】
上記の従来例は、いずれの場合も粒状の被照射体の全表面にわたって完全に且つ均一に低エネルギーの電子線を照射しようとすると処理速度を大きくすることが出来ず、反対に処理速度を増した場合には照射ムラができるという相反する問題があった。この原因は、従来使われてきた電子線照射装置が一方向から平面状に分布した電子線を放出するものしか存在しなかったことに原因している。本発明では、円周方向から均一に電子ビームを照射できる電子線照射装置を開発し、これを使って円周上に薄い層を成して分布しながら移動する粒状の被照射体に外周方向から均一に電子線を照射することによって上記の相反する問題を解決している。
【０００１０】
次に、従来使用されてきた電子線照射装置について述べる。従来の電子線照射装置は、例えば、特開平１１−１９１９０号に記載されているように、固定されたドラム管状の真空容器の中に直線状の金属フィラメントを取付け、これを通電加熱することによって放出される熱電子を５００ｋＶ以下の電圧で加速し、薄い金属箔で出来た平板状の電子透過窓を透過させて、大気中にある被照射体に電子線を照射するようになっている。従来の電子線照射装置の概略の横断面図を図１０に示している。図１０において、１００１は真空容器であり、１００３は電子銃構造体であり、１００２は電子銃構造体１００３等を支持するターミナルであり、１００４は陰極フィラメントであり、１００５はグリッドであり、１００６は電子を透過させる電子透過窓である。陰極フィラメント１００４から放出された電子がグリッド１００５に印加された電位差で加速され、更に電子透過窓１００６との間に印加された５００ｋＶ以下の電位差で加速されて電子透過窓１００６を透過する。透過した電子線Ｂ０１は照射室内において矢印１００９の方向から矢印１０１０の方向に移動する被照射体１０１１に照射される。この装置は大型であり、電子線の照射方向が一定となっているのでシート状の被照射体に電子線を照射する場合には適するが、粒状の形状をした物体に電子線を照射するのには適さない。この電子線照射装置を用いた粒状物体の殺菌装置では、上述した二律相反の問題が生じることを避けることが出来なかった。また、電子透過窓は粒状の被照射体通路の表面と対面しており、被照射体の衝突や被照射体に含まれる異物の飛来等によって電子透過窓が破損して信頼性が無いと言う問題があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする課題は、粒状の形状を有する被照射体の内部を変質させることなく、粒状の被照射体の全表面にわたって均一に電子線を照射して、粒状の被照射体の全表面を完全に殺菌でき、且つ、殺菌処理速度が大きくて、信頼性が高く、広い設置場所を要しない粒状物体の殺菌方法及びそれに用いる粒状物体殺菌装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では、筒状の被照射体通路を取り囲んで設けられており高真空状態に維持された真空容器内に設けられた環状の陰極から放出された電子を、前記の筒状の被照射体通路を取り囲んで設けられた電子通過孔を有する環状の陽極との間で加速してコーン状の軌道で走行させた後に、前記の筒状の被照射体通路を取り囲んで設けられた環状の電子透過窓を透過させ、透過した電子を前記の筒状の被照射体通路の全周方向から前記の筒状の被照射体通路内に向かう方向に偏向させる電子集中手段と、粒状の被照射体を前記の筒状の被照射体通路内で回転させながら移動させる被照射体回転手段とを用いることにより、被照射体通路内を回転しながら通過する粒状の被照射体の全表面に万遍無く電子を衝突させて、被照射体の全表面を完全に能率よく殺菌する方法と、それに使う殺菌装置を提案している。
【００１３】
上記の電子集中手段の一つとして前記の筒状の被照射体通路と同軸的に配設した磁石を用いることにより、筒状の被照射体通路に平行な磁束密度成分と筒状の被照射体通路の中心軸に向かう磁束密度成分とを有する空間を形成し、この空間に電子を走行させて、これらの磁束密度成分と電子との相互作用により、電子が、走行するに従って筒状の被照射体通路の中心軸の回りでの強い回転力を受けるとともに筒状の被照射体通路の中心軸に近づくようになっている。
【００１４】
前記の粒状の被照射体は、前記の筒状の被照射体通路に於いて螺旋状の被照射体ガイドを有する回転移送器によって前記の筒状の被照射体通路内を螺旋状に移動しながら鉛直下方に移動させられるとともに、螺旋状の被照射体ガイドの間にある多数のガス噴出口から高速度で圧縮ガスを噴出する被照射体回転手段によって自らに含まれる軸の回りに高速度で回転させられる。このような被照射体回転手段によって、粒状の被照射体は自転と公転の両方の回転をしながら前記の筒状の被照射体通路を鉛直下方に移動させられるが、この筒状の被照射体通路の外周から均一に電子線が照射されるので、この粒状の被照射体の表面は低エネルギーの電子線によって均一に処理される。被照射体の表面層の密度がおよそ１ｇ／ｃｍ３とすると、照射された電子線はおよそ０．１ｍｍよりも深くは進入しないので、被照射体の内部に影響を与えない。
【００１５】
前記の電子透過窓は、前記の被照射体通路を環状に取り囲むように設けられており、電子透過窓の表面は被照射体通路の外表面と角度を有しており、電子透過窓から出てくる輻射熱が被照射体に到達し難くなっている。更に、被照射体の進行方向からは電子透過窓が見えないようになっており、被照射体に含まれる微粒子等が電子透過窓に到達しないようになっている。また、前記の被照射体通路と前記の電子透過窓との間に被照射体接触防止手段としての被照射体隔壁があり、被照射体が電子透過窓に到達できないようになっている。被照射体隔壁は、スリット又は穴を有しており、電子線はこれらを通って通過できるが被照射体及びそれに含まれる異物は通過できないようになっている。また、被照射体に流体が含まれている場合にはスリットを有するファンなどの回転体を被照射体接触防止手段として設ける事により、この流体が電子透過窓に到達するのが防止される。
【００１６】
本発明の請求項１に係わる粒状被照射体の殺菌方法は、粒状の被照射体を、筒状に構成された被照射体通路内の周辺部分に分布させた状態で、この筒状被照射体通路に沿って移動させつつ、この筒状被照射体通路の外側の全周方向から前記の粒状の被照射体に電子線を照射するとともに前記の粒状の被照射体は前記の被照射体内の軸の回りに回転させられることを特徴とする方法である。本発明を採用することによって、粒状の被照射体を、筒状被照射体通路の実質的に全周囲にわたって薄く、実質的に均等に、整列させた状態で全周囲方向から同時に低エネルギーの電子線を照射するようになり、前記の粒状の被照射体は前記の被照射体内の軸の回りに回転させられるので、粒状の被照射体の重なりが生じない状態で小さなスペースに於いて高速度で粒状の被照射体の表面を均一に殺菌することができる。筒状被照射体通路の外側の全周方向から同時に電子線を照射する電子照射源を採用すること以外に、粒状の被照射体の移動又は回転の速度に比べて格段に早く筒状被照射体通路の外側に於いて電子照射源を周回移動させる方法を採用することも同様の効果を得られ、本発明に含まれる。電子線を照射する瞬間に被照射体の移動を停止して、電子線の照射後に被照射体を移動させることを繰り返すようにした場合も、マクロ的に見れば被照射体を移動させつつ電子線を照射していることに該当するので本発明に含まれる。
【００１７】
本発明の請求項２に係わる粒状被照射体の殺菌方法は、粒状の被照射体を、筒状に構成された被照射体通路内の周辺部分に分布させた状態で、この筒状被照射体通路に沿って移動させつつ、この筒状被照射体通路の外側の全周方向から前記の粒状の被照射体に電子線を照射するとともに前記の粒状の被照射体は前記の筒状被照射体通路内において螺旋状に移動することを特徴とする方法である。本発明を採用することによって、粒状の被照射体が前記の筒状被照射体通路内の周辺部分を螺旋状に移動するので電子線が照射される環状の領域を長い距離にわたって移動することになり、粒状の被照射体の表面をより完全に照射することができるようになる。
【００１８】
本発明の請求項３に係わる粒状被照射体の殺菌方法は、請求項２に記載した方法において、前記の粒状の被照射体は、前記の被照射体内の軸の回りに回転させられることを特徴とする方法である。本発明を採用することによって、粒状の被照射体が前記の筒状被照射体通路内の周辺部分で被照射体内の軸の回りに強制的に、自らの移動速度よりも速い速度で、回転させられながら低エネルギーの電子線が照射されるので、結果的に粒状の被照射体の全表面に、より確実に、より均一に電子線を照射する事ができる。
【００１９】
本発明の請求項４に係わる粒状被照射体殺菌装置は、粒状の被照射体を通過させる為の被照射体通路と、この被照射体通路内で前記の被照射体に含まれる軸の回りに前記の被照射体を回転させる被照射体回転手段と、前記の被照射体通路を取り囲んで設けられており真空領域を構成する真空容器と、この真空容器の内部で前記の被照射体通路を取り囲んで設けられており電子を放出する陰極と、前記の真空容器の内部で前記の被照射体通路を取り囲んで設けられており前記の陰極から放出された電子を加速する電子加速手段と、前記の被照射体通路を取り囲んで設けられており前記の電子加速手段によって加速された電子を前記の真空容器の外部に透過させる電子透過窓とを含んで構成されていることを特徴とする装置である。本発明を採用することによって、高速度で移動する粒状の被照射体を、粒状の被照射体に含まれる軸の回りに高速で回転させながら被照射体の全周囲を均一に低エネルギーの電子線で照射処理して均一に殺菌できる粒状被照射体殺菌装置を実現できた。
【００２０】
本発明の請求項５に係わる粒状被照射体殺菌装置は、請求項４に記載した装置において、前記の電子透過窓を透過した電子の進行方向と前記の被照射体通路との成す角度を大きくする様に作用する電子集中手段を含んで構成されていることを特徴とする装置である。この発明を採用することによって、電子透過窓を透過した電子が被照射体通路に対して垂直に近づいた状態で被照射体に向かって進行するので被照射体への照射効率を高めることができるとともに、電子透過窓から輻射される熱が被照射体に到達する割合を減少することができるようになった。電子集中手段は、電子透過窓に対向した状態で被照射体通路と同軸的に設けられた同軸形状の磁石によって容易に実現することができる。
【００２１】
本発明の請求項６に係わる粒状被照射体殺菌装置は、請求項４又は請求項５のいずれか１項に記載した装置において、前記の陰極から前記の電子透過窓に至る電子軌道がコーン状であることを特徴とする装置である。本発明を採用することによって、電子の運動エネルギーが低い部分が遠方に位置するので、電子透過窓に至るまでの電子軌道が前記の電子集中手段としての磁石の影響を受け難いだけでなく、前記の陰極が比較的小型であり、全体がコンパクトでありながら、被照射体に全周方向から電子線を照射できる粒状被照射体殺菌装置を実現できた。また、陽極の電子通過孔を通過した電子の軌道が長くなっているので、陰極と陽極の間で放電が発生した場合でも前記の電子透過窓が放電の直撃から保護されており、信頼性が高い粒状被照射体殺菌装置を提供することができる。
【００２２】
本発明の請求項７に係わる粒状被照射体殺菌装置は、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載した装置において、前記の電子透過窓に前記の被照射体又は前記の被照射体に含まれる異物が接触するのを防止する機能を有する被照射体接触防止手段を含んで構成されていることを特徴とする装置である。被照射体接触防止手段によって、前記の粒状の被照射体又は被照射体に含まれる異物が飛び跳ねた場合にも粒状の被照射体が前記の電子透過窓と接触することが防止されているので、電子透過窓が損傷を受けることがないだけでなく、被照射体が高温度の電子透過窓によって過熱されることもないようになっている。この発明を採用することによって、多数の粒状の被照射体に信頼性良く電子線が照射できる粒状被照射体殺菌装置を実現できた。他の目的をもって設けられたものであっても、結果的に前記の被照射体又は被照射体に含まれる異物が前記の電子透過窓に接触するのを防止する機能を持っておれば本発明の被照射体接触防止手段に該当する。
【００２３】
本発明の請求項８に係わる粒状被照射体殺菌装置は、請求項７に記載した装置において、前記の被照射体接触防止手段は、前記の電子透過窓と前記の被照射体通路との間に於いて、前記の被照射体の幅よりも狭い開口の穴又はスリットを有する部分を含んで構成されていることを特徴とする装置である。本発明を採用することによって、簡単な構造で、電子が被照射体通路内に到達するが前記の被照射体が前記の電子透過窓に到達しないようにした被照射体接触防止手段を容易に実現することができる。
【００２４】
本発明の請求項９に係わる粒状被照射体殺菌装置は、請求項７又は請求項８のいずれか１項に記載した装置において、前記の被照射体接触防止手段は、前記の電子透過窓と前記の被照射体通路との間に於いて、前記の電子を透過する箔を有する部分を含んで構成されていることを特徴とする装置である。本発明を採用することによって、簡単な構造で、電子が被照射体通路内に到達するが前記の被照射体又はこれに混入した異物が前記の電子透過窓に到達するのを防ぐ被照射体接触防止手段を実現することができるようになった。特に、被照射体が流体又は微粉を含んだ粒状物体である場合には、この箔によって流体又は微粉の流れを阻止できるようになっている。
【００２５】
本発明の請求項１０に係わる粒状被照射体殺菌装置は、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載した装置において、前記の被照射体接触防止手段は、前記の電子透過窓と前記の被照射体通路との間に於いて、開口部分を有する回転体を含んで構成されていることを特徴とする装置である。本発明を採用することによって、簡単な構造で、電子が被照射体通路内に到達するが前記の被照射体が前記の電子透過窓に到達しないようにした被照射体接触防止手段を実現することができるとともに、回転部分による流体の吹き付けの冷却効果によって構造体の温度上昇を防止することができる。特に、被照射体が流体又は微粉を含んだ粒状物体である場合には、この回転体の作用で圧力を生じさせることによって、これらの流体又は微粉を前記の被照射体通路に押し戻すことができるようになっている。
【００２６】
本発明の請求項１１に係わる粒状被照射体殺菌装置は、請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載した装置において、前記の被照射体接触防止手段は、前記の被照射体を前記の被照射体通路に押し戻す方向に流体を流す機構を含んでいることを特徴とする装置である。本発明を採用することによって、被照射体の中に微細な粉状の異物が混入している場合や、被照射体が流体を含んでいる場合にも、これらの物質が前記の電子透過窓に到達するのを防止でき、電子透過窓の信頼性を高めた粒状被照射体殺菌装置を実現させることができた。
【００２７】
本発明の請求項１２に係わる粒状被照射体殺菌装置は、請求項４から請求項１１のいずれか１項に記載した装置において、前記の被照射体回転手段はガス噴出口から圧縮ガスを噴出する機構を含んで構成されていることを特徴とする装置である。本発明を採用することによって、高速度で移動する粒状の被照射体を、粒状の被照射体に含まれる軸の回りに高速で回転させながら被照射体の全周囲を均一に低エネルギーの電子線で照射処理して均一に殺菌できる粒状被照射体殺菌装置を実現できた。
【００２８】
本発明の請求項１３に係わる粒状被照射体殺菌装置は、請求項４から請求項１２のいずれか１項に記載した装置において、前記の被照射体通路内で前記の被照射体を螺旋状に移動させる手段を設けたことを特徴とする装置である。本発明を採用することによって、簡単な構造で、粒状の被照射体を前記の被照射体通路の電子線照射領域内に於いて長い距離を移動させることが出来、高速度に且つ均一に電子線照射処理を行う事ができる粒状被照射体殺菌装置を実現できた。
【００２９】
本発明の請求項１４に係わる粒状被照射体殺菌装置は、請求項４から請求項１３のいずれか１項に記載した装置において、前記の被照射体通路を構成する表面の内の少なくとも１個の表面から放出した流体を前記の被照射体に吹き付けて前記の被照射体を回転させるるように構成されていることを特徴とする装置である。本発明を採用することによって、被照射体通路壁の穴から高圧ガスを吹き付けて粒状の被照射体を前記の被照射体通路の周囲において高速度で自転させることが出来、被照射体の全周囲にわたって均一に電子線照射処理を行う事ができる粒状被照射体殺菌装置を実現できた。
【００３０】
本発明の請求項１５に係わる粒状被照射体殺菌装置は、請求項４から請求項１４のいずれか１項に記載した装置において、前記の電子透過窓は、前記の被照射体通路内に在る前記の被照射体からその進行方向に見えないように構成されたことを特徴とする装置である。本発明を採用することによって、被照射体及びこれに含まれる異物と電子線透過窓の相互作用が防止されて電子線透過窓の信頼性を高めるとともに、電子線透過窓から放射される熱が被照射体に到達する割合を減少させた粒状被照射体殺菌装置を実現できた。
【００３１】
本発明の請求項１６に係わる粒状被照射体の殺菌方法は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載した方法において、前記の粒状の被照射体は、電子線を照射される位置において、鉛直上方から鉛直下方に移動させられることを特徴とする方法である。本発明を採用することによって、粒状の被照射体は前記の被照射体通路の中心軸と同じ方向に重力加速度を置けるので前記の被照射体通路の中心軸に対して軸対称な分布をしながら移動することにより、より均一に電子線を照射されるようになり、より均一な殺菌を行える方法を実現できた。
【００３２】
本発明の請求項１７に係わる粒状被照射体の殺菌方法は、請求項１、又は請求項２、又は請求項３、又は請求項１６のいずれか１項に記載した方法において、前記の粒状の被照射体は穀物であることを特徴とする方法である。穀物は風味を損なわずに表面に付着した細菌を死滅させることが重要であり、本発明の殺菌方法を採用することによって、処理速度を十分に高めた状態で、より完全に目的が達成されるようになった。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態である粒状物体の殺菌方法を模式的に表した簡略化した平面図と斜視図であり、図２は本発明の一実施形態である粒状被照射体殺菌装置に用いる電子線照射装置の縦断面図であり、図３は図２の一部分を拡大しており、本発明の作用を説明する為の断面図、図４は図２のＡＡ’の矢印方向から見た横断面図で、本発明の作用を説明する為の図面、図５は本発明で使用される電子線照射装置の主要構成要素である電子集中手段としての電磁石の構造と磁束の分布の例を表す断面図、図６から図８までは本発明で使用される電子線照射装置の原理を説明する原理図、図９は他の変形した実施形態を示す縦断面図、図１０は従来の粒状被照射体殺菌装置に用いられている電子線照射装置を示す横断面図である。同じ部分は同じ番号を付与している。これらの図に於いて、簡略化の為に断面のハッチングは部分的に省略している。
【００３４】
図１において、（ａ）は簡略化した平面図であり、（ｂ）は簡略化した斜視図である。図１に示すように、粒状の被照射体１００は、被照射体搬入路３０から被照射体通路内の螺旋状の空間１５５内に導入され、被照射体移送路の方向３１に沿って中心軸の回りで螺旋状に周回しながら鉛直下方に移動させられる。粒状の被照射体１００は、後述するように、図示しない被照射体回転手段によって粒状の被照射体１００内に含まれる軸の回りで回転させられつつ移動して、電子線が照射される照射室空間１１１に到達する。照射室空間１１１は、被照射体通路内の螺旋状の空間１５５を全周にわたって取り囲むように配設されており、この内部に於いて、被照射体通路内の螺旋状の空間１５５の外周部分から均一に螺旋状の空間１５５に向かって、電子軌道７０１で示されるように、電子線が照射される。この照射室空間１１１は大気圧又は不活性ガス等で満たされた状態になっている。被照射体通路内の螺旋状の空間１５５内で前記の照射室空間１１１に到達した粒状の被照射体１００は自転しながら螺旋状の空間１５５内を移動するので、結果的に円周方向に長い距離に渡って電子線を受けることになり、各被照射体の全表面が均一に殺菌される。殺菌された粒状の被照射体１００は前記の螺旋状の空間１５５内を更に移動して被照射体搬出路３２から搬出される。粒状の被照射体１００は、被照射体通路内の周辺部分に整列状態で分布しているので、高速度で移動させても十分均一に電子線を照射されることになり、処理速度を増した状態で均一な殺菌が行われる。粒状の被照射体１００は円周に沿って分布しているので装置の設置スペースは小さくできる。次に、本発明の粒状被照射体殺菌装置に使われる電子線照射装置について説明する。
【００３５】
図２において、１は真空容器であり、排気管１６に接続された図示しない真空ポンプによって排気されて常時１０ −４ 〜１０ −６ Ｐａ程度の真空度に保たれた真空空間１０１を形成している。真空空間１０１内において真空容器１の壁に絶縁筒１３が取り付けられており、絶縁筒１３の他端には環状の電子銃取付台１４が固定されている。電子銃取付台１４には環状の取付金具１７を介して環状の陰極２と環状の集束電極３が同軸状に取り付けられている。環状の陰極２はバリウム含浸型カソードであり、内部に取り付けられたヒーターによって加熱されて熱電子を放出する。環状の陰極２及び図示しないヒーターには高電圧リード線１５から−１００ｋＶ程度の負の高電圧が印加される。高電圧リード線１５は図示しない高電圧端子を介して外部の図示しない高電圧電源に接続されている。集束電極３は陰極２に対して正のバイアス電圧が印加でき、このバイアス電圧は前記の高電圧電源によって可変でき、電子の分布状態を制御できるるようになっている。
【００３６】
前記の陰極２に対向した位置に環状の電子通過孔４０１を形成する陽極構体４と陽極リング５が同軸状に設けられており、前記の陰極２と組み合わせて電子加速手段を形成している。陽極構体４の一部である平板部４０２は真空容器１の一部分を形成している。陽極構体４の中心位置には、陽極構体４を貫通した状態で大気圧になった被照射体通路１０が設けられている。図２に示した陽極構体４の平板部４０２には被照射体通路１０の周りに放射状に設けられた多数の窪み４０５があり、その一部は前記の電子通過孔４０１と繋がっており電子通路４０６を形成している。前記の個々の窪み４０５の間には図示しない隔壁があり、機械的強度を保っている。窪み４０５の近傍には冷却水路が設けられており、強制冷却されるようになっている。
【００３７】
図２に示すように、前記の平板部４０２の表面に電子透過窓構体６が取り付けられている。電子透過窓構体６の中央には貫通した穴があり、被照射体通路１０の一部を形成している。前記の平板部４０２と電子透過窓構体６との間はＯ―リングなどによって気密に接続されている。電子透過窓構体６には被照射体通路１０の周りに放射状に設けられた多数の窪み６０１と、これと連通した部分を有する環状の溝６０２が設けられている。これらの近傍に環状の冷却水路６０３が設けられており、強制冷却されるようになっている。個々の窪み６０１の間には図示しない隔壁があり、機械的強度を保つようになっている。図２に示すように、電子透過窓構体６の環状溝６０２の端部には環状の電子透過窓７が電子ビーム溶接等により気密に取り付けられており、真空容器１の一部を形成して真空空間１０１を高真空状態に保っている。電子透過窓７は、厚みが１０μｍ程度のチタニューム箔で出来ており、１００ｋｅＶのエネルギーを持って入射した電子のおよそ５０％を透過することができる。
【００３８】
図２に示すように、電子透過窓７の外側にはアルミニューム等の原子番号が鉄よりも小さい材質で出来た照射室壁１１があり、前記の被照射体通路１０よりも大きな半径を有する照射室空間１１１を形成している。前記の電子透過窓７の外側表面に対向した位置において、電子集中手段としての電磁石８が照射室壁１１の外側に取り付けられている。電磁石８は、被照射体通路１０と同軸的に設けられた環状の第１の磁極８０２と、これと同軸的に設けられており、第１の磁極８０２よりも大きな径を持った環状の第２の磁極８０１と、この間に巻かれたコイル８０３と、第２の磁極８０１の先端部分設けられた半径がより小さい磁極８０４とを有しており、電子集中手段を構成している。
【００３９】
電磁石８によって生じる磁束８０５の分布の例を図５に示している。図５に示すように、前記の第１の磁極８０２、第２の磁極８０１の形状により、電子透過窓７に近い側にコーン状に広がった磁束分布を呈している。前記の第１の磁極８０２の内径は電子透過窓７の内径よりも大きくないようになっており、第２の磁極８０１の内径は電子透過窓７の外径よりも大きくなっている。
【００４０】
図２に示すように、電磁石８の外側には遮蔽体１２が設けられており、Ｘ線の遮蔽をしている。被照射体通路１０は装置全体を貫通しており、この被照射体通路１０の内部に被照射体回転移送器１５０が回転自在に配設されており、図示しない軸受によって回転自在に支承されるとともに、図示しない回転駆動機構によって回転させられるようになっている。この被照射体回転移送器１５０は回転円筒１５１と、この回転円筒１５１の表面に取り付けられた螺旋状の薄板で出来た被照射体ガイド１５２と、回転円筒１５１に設けられた多数のガス噴出口１５３を含んでいる。回転円筒１５１の内側には圧縮空気や圧縮窒素などのガスが供給されており、前記のガス噴出口１５３から高速度で外側の被照射体通路１０内に噴出される。粒状の被照射体１００は被照射体通路１０の通路内壁１５４と、回転円筒１５１の外表面と、被照射体ガイド１５２とで囲まれた螺旋状の空間１５５内に閉じ込められた状態で転がりながら鉛直下方に移送される。この螺旋状の空間１５５にある粒状の被照射体１００には前記のガス噴出口１５３から高速度で噴出されたガスが衝突して、粒状の被照射体に含まれる軸の回りに高速度で回転させられるようになっている。これらは、被照射体回転手段を構成しており、被照射体１００は高速度で自転しながら螺旋状に公転して鉛直下方に移送される。
【００４１】
図２の一部分を拡大した縦断面を図３に示しており、図２のＡＡ’から見た横断面図の主要部を図４に表している。図２から図４に示すように、前記の照射室空間１１１と前記の被照射体通路１０の間には被照射体隔壁１５６があり、粒状の被照射体１００が前記の電子透過窓７に接触しない様になっている。被照射体隔壁１５６は中心軸Ｚに平行な多数のスリット１５７を有しており、照射室空間１１１と前記の被照射体通路１０の間の開口率は８０％以上になっているので、照射室空間１１１から飛来する電子は大部分が被照射体通路１０内に進入して、回転しながら通過する被照射体１００の表面に吸収される。一部の電子が被照射体隔壁１５６に吸収されて熱に変わるが、被照射体隔壁１５６の熱伝導と前記の高圧ガスの吹き付けによる強制冷却効果で温度上昇が低く抑えられている。高圧ガスの吹き付けによって被照射体１００は被照射体隔壁１５６に接触するが、被照射体隔壁１５６の温度が低く成っており被照射体１００を変質させることは無いようにしている。又、環状の電子透過窓７の表面は被照射体通路１０の表面と直交して配設されているので、電子透過窓７が電子の吸収によって高温度になっても、その輻射熱が被照射体１００に至り難くなっている。被照射体１００に与えられる熱は少量であり、被照射体１００は高圧ガスの吹き付けによって高速回転するとともに冷却されるので温度上昇は低く抑えられる。
【００４２】
以下において、電子透過窓７を透過した電子を被照射体通路１０内に集中させる電子集中手段の作用について図３から図８を参照して述べる。表面の法線が被照射体通路１０の中心軸と一致した状態で同軸的に配設された環状の電子透過窓７を拡大して図６に模式的に示している。ここで、Ｚ軸は被照射体通路１０の中心軸と一致しており、図２の下側が正の座標になっており、Ｒ軸は半径方向を表している。図６に示すように任意の点の座標を円柱座標（ｒ、θ、ｚ）で表す。電子透過窓７上の点Ｐ１（ｒ１、θ１、ｚ１）において、半径方向に角度φ０だけＺ軸に対して傾斜して、真空領域に在る環状の溝６０２から電子が入射した場合を考える。入射した電子は電子透過窓７内でエネルギーを減少するとともに散乱されて図６に示すように点Ｐ１（ｒ１、θ１、ｚ１）とＺ軸を含む平面内、及びこれと直交する面の方向に立体的に広がった指向性を持つ速度分布を有して電子透過窓７の外側の大気圧領域である照射室空間１１１に進入する。
【００４３】
図６の点Ｐ１（ｒ１、θ１、ｚ１）とＺ軸を含む平面における断面図を図７−ａに、これと直角な方向の断面図を図７−ｂに模式的に示している。図７−ａの角度φ１はＲＺ平面内における電子の散乱角度を示しており、半径方向散乱角と呼ぶ。図７−ｂにおける角度φ２はＲＺ平面に垂直な面内における電子の散乱角度を示しており、横方向散乱角と呼ぶ。１００ｋｅＶの運動エネルギーを持って初速度ｖｉで角度φ０だけ傾斜して電子透過窓７に入射した電子は、２０ｋｅＶ程度のエネルギーを減少させて透過した電子の初速度が幾分減少する。これをｖ０とすると、透過電子のＲ、θ、Ｚ方向の速度成分ｖｒ、ｖθ、ｖｚは、それぞれ、ｖｒ＝ｖ０・ｓｉｎ（φ１−φ０）・ｃｏｓ（φ２）、ｖθ＝−ｖ ０ ・ｃｏｓ（φ１−φ０）・ｓｉｎ（φ２）、ｖｚ＝ｖ０・ｃｏｓ（φ１−φ０）・ｃｏｓ（φ２）で表される。
【００４４】
環状の電子透過窓７の外側には電子集中手段としての前記の電磁石８が、その中心軸がＺ軸に一致するように設けられており、電子透過窓７の内側の近傍及び外側では図５に示すように半径方向の磁束密度成分Ｂｒ，Ｚ軸方向の磁束密度成分Ｂｚをもった磁束８０５が存在するので、この領域に入った電子は概略ｅ（ｖｚＢｒ−ｖｒＢｚ）の中心軸の回りの回転力を与えられることになる。ここで、ｖｚとｖｒは電子のＺ方向速度成分とＲ方向速度成分を、ｅは素電荷をそれぞれ表している。電子が電磁石８に近づくに従って強い回転力を与えるように磁束密度の各成分Ｂｒ，Ｂｚの空間分布を与えておくと、電子は電磁石８に近づくにつれて強い正方向回転力を受けてＺ軸の周りで正方向に回転しようとする。図８−ａには、Ｚ軸の回りで正方向回転している電子が磁束密度成分、Ｂｒ，Ｂｚによって受ける力の方向を模式的に示している。この場合には電子は正方向に回転しながらＺ軸方向に減速される方向の力Ｆｚと、半径が縮小する方向の力Ｆｒを受けることになる。図８−ｂには、Ｚ軸の回りで負方向に回転している電子が磁束密度成分、Ｂｒ，Ｂｚによって受ける力Ｆｚ，Ｆｒを示している。この場合には電子はＺ軸の回りで負方向に回転しながらＺ軸方向に加速される方向の力Ｆｚと、Ｒ軸の方向に発散される方向の力Ｆｒを受けることになる。電子透過窓７を透過した直後の電子のθ方向速度ｖθが図７−ｂにおける負方向である場合には正方向回転が強調され、電子はＺ軸方向に向かう力を受けながらＺ軸に近づいてゆく。θ方向速度ｖθの影響でＺ軸から逸れた軌道となるが、この電子の軌道は、磁束密度成分、Ｂｒ，Ｂｚがゼロの場合に比べてＺ軸への最近接距離が小さくなっている。この様子を模式的に図３、図４に示している。
【００４５】
図３は、−１００ｋＶの電圧が印加された環状の陰極２から放出されて、およそ−１００ｋＶが印加された集束電極３によって均一な電子密度をもって集束されて、環状の電子通過孔４０１を形成して接地電位に設定された陽極構体４、陽極リング５から成る電子加速手段によって加速された電子ビーム７０１がコーン状の軌道で走行し、環状の電子透過窓７を透過しておよそ８０ｋｅＶの運動エネルギーをもって横方向散乱角φ２、半径方向散乱角φ１で散乱された電子の軌道をＲＺ平面に投影して模式的に表している。電子透過窓７上の点Ｐ１（ｒ１、θ１、ｚ１）において透過した電子が半径方向散乱角φ１で散乱された電子は、電子集中手段としての前記の電磁石８が無い場合には、大気中における散乱の影響を無視すると、破線７０２’で表すように直線的に進行して被照射体１００に到達しない。しかるに、前記の電磁石８がある場合には、上記の電子は磁束密度成分、Ｂｒ、Ｂｚによって偏向されて、実線で表した軌道７０２で示す様に、被照射体通路１０と成す角度が大きくなって走行するので、被照射体１００に到達する電子の割合が増加している。
【００４６】
図４において、真空領域に在る環状の溝６０２を通って電子透過窓７に近づいてくる電子の軌道の代表例が７０１に示されている。環状陰極２の平均半径の部分から走行して点Ｐ１（ｒ１、θ１、ｚ１）において電子透過窓７に入射して半径方向散乱角φ１と横方向散乱角φ２とをもって散乱された電子の軌道を模式的に７０２に示している。これらの電子軌道７０２は前記の電磁石８が無い場合、つまり磁束密度Ｂが０の場合には、大気中における散乱の影響を無視すると、大略直線状に進行するので被照射体に到達しない。しかしながら、図４から判るように、電磁石８の磁束密度Ｂが最適な値に設定された場合には、前記の電子集中手段の効果によって電子軌道が７０２に示される様に被照射体１００に向かって曲げられて、被照射体１００に照射されるようになる。このように、電磁石８を設けることによって電子軌道のＺ軸への最近接距離が小さくできるので被照射体通路１０の外周表面に垂直に近づいた角度で接近し、被照射体１００への電子の命中率は向上する。一方、θ方向の初速度ｖθが図７−ｂにおける正方向である場合にも前記の磁束密度に起因する正方向回転力が電子の進行とともに大きくなり、電子は正方向回転を行うようになって上記と同様の集中効果を生じることになる。上記の説明では大気中における散乱の影響を無視しているが、大気中での散乱を考慮しても同様の集中効果を生じることは明らかである。
【００４７】
以上において代表的な動作条件での電子軌道の説明を行ったが、半径方向散乱角φ１が異なった場合や透過電子のエネルギーが異なった場合などについても同様な効果があるので、本発明の電子集中手段としての電磁石８を設けることによって、電子透過窓７を透過した電子の被照射体１００への命中率が全体として改善され、電子透過窓７における電子密度を高めることなく被照射体１００に多量の電子を照射することができる電子線照射装置と、これを使った粒状被照射体殺菌装置を実現できる。
【００４８】
上述のように、電子集中手段の例である電磁石８の電子集中効果により、電子透過窓７を透過した電子がＲＺ平面の方向にも、Ｒθ平面の方向にも被照射体１００に近づく様に偏向されるので、被照射体１００に照射される電子の数は合計で３倍程度以上増加することが実験によって確かめられている。図４に示したように、被照射体通路１０の全周囲から同様に集中された電子が多数の被照射体１００に照射される。多数の粒状の被照射体１００は前述のように高速度で自転しながら螺旋状の軌道で被照射体通路１０の外周領域をＺ軸の方向に移動するので、個々の被照射体１００の全表面に均一に電子線が照射される。照射される電子の運動エネルギーは８０ｋｅＶ程度と低い為に被照射体１００の表面のみで吸収され、深部には到達しない。また、電子透過窓７の表面の法線は被照射体通路１０の中心軸Ｚと平行になっているので、電子透過窓７からの輻射熱は被照射体１００に到達し難くなっている。
【実施例】
次に、本発明の粒状被照射体殺菌装置に用いる電子線照射装置の作用及び効果について実施例を用いて更に説明する。被照射体通路の内径は１０ｃｍであり、電子透過窓７は、厚みが１０μｍ、外径が１６ｃｍで内径１２ｃｍのチタニュームの環状薄膜で構成されており、表面積は８８ｃｍ２であり、電子がこの表面に均一に広がって入射する場合について述べる。このような薄膜に信頼性を保って許容される電子入射密度は通常２０Ｗ／ｃｍ２程度であるので、本実施例で許容される入力は１７６０Ｗである。入射電子のエネルギーが１００ｋｅＶである場合には、１７．６ｍＡの電流に相当する。入射した電子のおよそ５０％が電子透過窓７で吸収され、残りのおよそ５０％程度がおよそ８０ｋｅＶの運動エネルギーをもって透過する。透過した電子のパワーは７０４Ｗである。被照射体１００が半径２．５ｍｍの球形であり、密度が１．２ｇ／ｃｍ３であるとすると、電子線が進入する深さはおよそ４０μｍであるので、電子線が照射される部分の１個当りの体積は０．００３１ｃｍ３であり、この部分の質量は０．００３７ｇである。前記の電子集中手段としての電磁石８を用いない場合において、透過した電子のパワーの８％が被照射体１００に命中するものとし、被照射体１個当りに２ｋＧｙの線量を照射する必要がある場合には、１分間に３５ｋｇの被照射体を処理できることになる。
【００４９】
電子集中手段としての電磁石８によって適当な磁束密度を与えて被照射体１００への命中率をおよそ３倍改善すると、被照射体１００の処理速度は１分間に１０５ｋｇに改善される。この電子線照射装置１台の全長はおよそ５０ｃｍであるので直列に装置を接続して使用すると被照射体１００の照射線量はそれだけ増強できる。例えば、５台を直列に接続すると、装置の全長は２．５ｍになるが、被照射体１００の照射線量は２０ｋＧｙに増強され、十分な照射線量を得ることができる。更に、処理速度を高める必要があれば、電子透過窓７の面積を大きくして電子透過窓７に入射する電子の分布を広げ、電子透過窓７における電子密度を小さく保った状態で電子透過窓７を透過させ、透過した電子を前記の電子集中手段で被写体に命中させることによって容易に達成できる。電子の分布を広げることは、例えば電子分散手段としての集束電極３のバイアス電圧を高めることによって容易に実現できる。電子透過窓７の少なくとも一方の面に放射状のフィンを設けて電子透過窓をよりよく冷却することによって更に処理速度を増すことができる。また、上記の電子線照射装置を並列に稼動させることによって処理速度は際限なく増加させることができる。この場合、個々の電子線照射装置がコンパクトであるので設置スペースも過大にならず、安価な施設で本発明の粒状被照射体殺菌装置を稼動させることができる。
【００５０】
上記の実施形態及び実施例では、電子銃は環状の陰極２を有しており、その中心軸は被照射体通路１０の中心軸と同心状に取り付けられているが、直径が４ｍｍ程度の円形の陰極を多数個環状に配列して構成しても良いことは勿論である。この場合には既存の陰極を採用できるメリットが生じる。電子銃の集束電極３も同様に多数個に分割されて配設されても良いことは勿論である。電子透過窓７も、多数に分割されたセグメントで環状に構成されていても良いことは勿論である。
【００５１】
照射室空間１１１には不活性ガスの導入口１１２と排出口１１３とがあり、電子透過窓７に不活性ガスを吹き付けて強制冷却するようになっている。この不活性ガスは高速度で被照射体通路１０の方向に移動する様になっているので、被照射体通路１０から微紛や流体が飛来した場合にも、これらを押し戻す作用があり、前記の被照射体接触防止手段の一つとして作用している。電子透過窓７を透過した電子が照射室空間１１１の壁１１に衝突した場合にＸ線の発生を少なくする様にアルミニユームの様な原子番号が鉄よりも小さい物質で作られている。
【００５２】
次に、変形された実施形態について図９を用いて説明する。図９において、被照射体接触防止手段としてスリット１５７を有する円筒ファン状構造体を採用しており、羽根１５８が角度を持って照射室空間１１１内において被照射体通路１０の周囲に回転自在に取り付けられている。図示しない回転駆動機構によって矢印１５９の方向に高速度で回転される為に、電子線透過窓７から吹き付ける不活性ガスが高圧力で被照射体通路１０内に吹き付けられる。被照射体１００内に微細な粒子や流体が含まれる場合に、このガス圧によってこれらの微細な粒子や流体は被照射体通路１０内に押し戻されるので、電子透過窓７の信頼性が向上する。この被照射体接触防止手段を採用すると、被照射体１００が有毒ガスのような流体を含んでいても、被照射体１００が電子透過窓７に到達するのが防止され、本発明の電子線照射装置は有効である。又、回転部分によって被照射体が損傷を受ける可能性がある場合には、図２に示したスリット付きの固定構造体の周囲に図９に示した回転構造体を取り付けることや、電子線を透過させるが被照射体を通過しない薄膜を内側に併設することによって解決される。
【００５３】
本発明を実施形態及び実施例に関連して説明したが、本発明は、ここに例示した実施形態及び実施例の構造及び形態に限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変更及び改変を加えることができることを理解されたい。例えば、電子集中手段としての電磁石８は永久磁石に替えても良いことは勿論である。更に、図２に示す本実施形態では電子透過窓７を円形の平板状に構成して作りやすくしているが、これをコーン状に構成しても良いことは当然である。前記の被照射体接触防止手段としての構造体は網状のものであっても良いことは当然である。前記の被照射体接触防止手段としての回転体は前記の電子透過窓に平行に設けても良いことは当然である。被照射体接触防止手段は同種又は異種のものを複数個採用しても良い。又、被照射体を水平方向に移動させるように構成しても良いことは当然である。図２、図３、図４、図９に示す例では、回転円筒１５１等によって対向する方向から飛来する電子線が妨げられているが、回転円筒１５１等を金網などの透過性のあるものに変えると、被照射体１００の両側から電子線が照射されることになり、照射線量の均一性が更に向上する。この場合、この部分は必ずしも回転する必要が無く、被照射体移送器１５０を廃止して被照射体を自然落下させても良い。本発明に於いて、筒状被照射体通路は、断面が楕円の場合や方形の場合などのように円形以外の場合も含んでいる。被照射体通路の周方向に於いて電子線の照射が部分的に又は間欠的に欠落している場合でも、実質的に被照射体通路の全周方向からの電子線の照射とみなせるので、本発明に含まれるのは当然である。本発明では、殺菌は広義の意味で用いており、いわゆる滅菌の意味も含まれている。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の粒状被照射体の殺菌方法又は粒状被照射体殺菌装置を採用すると、穀物などの粒状の形状を有する物体の表面部分だけに電子線を均一に照射して、内部を変質することなく、この粒状物体の表面を完全に殺菌できるとともに殺菌処理速度を大きくすることができる。本発明の粒状被照射体殺菌装置はコンパクトであり、小さな設置スペースにおいて並列又は直列に接続して稼動させることによって、処理速度はいくらでも増すことができる。更に、電子透過窓が被照射体の進行方向から見えないようになっているとともに、被照射体や被照射体に含まれる異物が電子線透過窓に近づかないようになっているので装置の信頼性が極めて高くなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である粒状物体の殺菌方法を模式的に表した簡略化した平面図と斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態である粒状被照射体殺菌装置に含まれる電子線照射装置の縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態の縦断面図である図２の一部分を拡大した図面である。
【図４】本発明の実施形態の縦断面図である図２のＡＡ’の矢印方向から見た横断面図である。
【図５】本発明の主要構成要素ある電子集中手段としての電磁石の構造と磁束の分布を表す断面図である。
【図６】本発明の原理を説明する原理図であり、電子透過窓における電子の散乱を模式的に示している。
【図７】本発明の原理を説明する原理図であり、電子透過窓における電子の散乱の角度関係を示している。
【図８】本発明の原理を説明する原理図であり、周回運動する電子に磁束密度が及ぼす効果を示している。
【図９】本発明の変形した実施形態である粒状被照射体殺菌装置の一部を表す横断面図である。
【図１０】従来の粒状被照射体殺菌装置に使われる電子線照射装置の概略横断面図である。
【符号の説明】
１ 真空容器
２ 陰極
３ 集束電極
４ 陽極構体
５ 陽極リング
６ 電子透過窓構体
７ 電子透過窓
８ 電磁石
９ 電子線のコーン状の電子軌道の延長線と被照射体通路１０の中心線との交点
１０ 被照射体通路
１１ 照射室壁
１２ 遮蔽体
１３ 絶縁筒
１４ 電子銃取付台
１５ 高電圧リード線
１６ 排気管
１７ 取付金具
３０ 被照射体搬入路
３１ 被照射体移送路の方向
３２ 被照射体搬出路
１００ 被照射体
１０１ 真空空間
１１１ 照射室空間
１１２ ガスの導入口
１１３ ガスの排出口
１５０ 被照射体回転移送器
１５１ 回転円筒
１５２ 被照射体ガイド
１５３ ガス噴出口
１５４ 被照射体通路内壁
１５５ 螺旋状の空間
１５６ 被照射体隔壁
１５７ スリット
１５８ 羽根
４０１ 電子通過孔
４０２ 陽極構体４の一部である平板部
４０５ 放射状に設けられた多数の窪み
４０６ 電子通路
６０１ 放射状に設けられた多数の窪み
６０２ 環状の溝
６０３ 冷却水路
７０１ 電子軌道
７０２ 電子軌道
７０２’ 電子軌道
８０１ 環状の第２の磁極
８０２ 環状の第１の磁極
８０３ コイル
８０４ 磁極
８０５ 等磁位曲線[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention is directed to the surface of a granular object by irradiating the granular object with relatively low energy electrons from the entire circumference of the passage while moving the granular object, particularly grain, in the peripheral portion of the cylindrical passage. A method for sterilizing bacteria adhering to a particle, and a granular irradiated object sterilizing apparatus used therefor, in particular, irradiating only the surface of the grain with a low-energy electron beam uniformly to the inside of the grain The present invention relates to a sterilization method and a sterilization apparatus in which the surface of grain is more completely sterilized and the sterilization speed is increased in a state where deterioration of quality is prevented by not reaching.
[0002]
[Prior art]
A granular object having a small particle size is treated as a so-called powder, but it is still a granular object, and a particle having a particle diameter larger than the electron range can be treated as a so-called granular object. it can. JP-A-1-192362 discloses a device for sterilizing and sterilizing foods such as flour and spices by holding a granular object as a powder in a suspended state with a gas and irradiating with radiation such as an electron beam. Has been. Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-52201, a granular object as a powder is levitated by a gas flowing in from the lower side in a powder transport chamber, and in a fluidized state, an electron beam is uniformly applied to the entire particle. An apparatus that irradiates and sterilizes uniformly is disclosed. In this apparatus, there is a description that the uneven sterilization effect due to the electron beam having weak penetrating power is prevented, which suggests that the particles that are floated and fluidized are moving while rotating.
In any of these cases, it is clear that the sterilization rate is small.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-215765 discloses a low-energy electron beam on the surface of a granular object, which is a grain, while rotating the granular object, which is a grain, by simultaneously vibrating in the vertical and horizontal directions. A method of uniformly sterilizing by uniformly irradiating with water is disclosed. The energy of the irradiated electron beam is 160 to 250 keV for brown rice, wheat and the like, and 200 to 250 keV is applied to “soft electrons” for straw and shelled soba beans. It is disclosed that microorganisms adhering to the surface of the grain can be sterilized efficiently, the electron beam does not reach the inside of the grain, and the quality of the grain is not deteriorated. Obviously, this method also has a low sterilization rate.
[0004]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-52100, an electron beam distributed in a planar shape with energy of 200 keV or less is irradiated from both sides of a granular object as a large number of granular substances spread and dropped into a thin film. An apparatus for sterilizing granules is disclosed. In this device, a large number of granular materials are spread in a thin film and dropped to prevent the formation of a shadow part that is not irradiated with an electron beam. There is a description that it can be irradiated. There is also a description that it is preferable to drop the granular material in a single layer (in other words, one row) or in a state close thereto. This means that if the processing capability of the granular irradiated object is increased, the width of the apparatus becomes large and the entire apparatus becomes large.
[0005]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-101900, processing is performed by irradiating a low-energy electron beam distributed in a planar shape while continuously transferring powder or granules while being stirred by a screw conveyor in a casing. Electron beam irradiation apparatuses with increased capabilities have been proposed. Although this method may increase the sterilization speed, there are also areas where the granular irradiated objects overlap, so it is extremely difficult to completely sterilize the entire surface of each granular irradiated object with a low-energy electron beam. It is.
[0006]
In the published patent publication, JP-A-11-109100, an irradiated object that is longer than a sphere, such as wheat, wheat, buckwheat, and other spices before and after threshing, is provided by two conveyors configured in two upper and lower stages. There has been proposed an apparatus for sterilization by irradiating a low-energy electron beam distributed in a planar shape from above while being moved. In this proposal, two conveyors are operated in opposite directions, and the same electron beam irradiation device is used to irradiate the granular irradiated object twice back and forth. This is a painful measure to solve the problem that it is difficult to uniformly irradiate the entire surface of the irradiated object because the electron beam is irradiated from one direction, and the apparatus can be avoided from becoming complicated and large. Absent.
[0007]
JP-A-2000-254486 discloses foods such as tea leaves, rice, wheat, soybeans, and red beans, and other granular irradiated objects from three directions in an upward direction, a downward direction, and a lateral direction in a conveyance path. There has been proposed a method of irradiating an electron beam distributed in a planar shape with a low energy onto the granular irradiated object while floating and conveying by blowing a gas. In this method, it is necessary to constantly and independently adjust the flow rate and flow velocity of the gas in three directions in order to float and transport the granular irradiated object, which not only complicates the apparatus but also makes it difficult to operate stably. Therefore, it is difficult to continue uniform sterilization. Moreover, it is difficult to increase the processing speed.
[0008]
In JP-A-2000-304900, grains such as wheat, rice, beans, buckwheat, and pepper, and granular materials such as spices are provided with irregularities on the surface of the diaphragm and provided horizontally or inclined. There has been proposed a method of irradiating an electron beam distributed in a low energy plane in a state where these granular irradiated objects are conveyed while being rotated by a vibrating conveyor. This apparatus is not only complicated, but it is difficult to increase the processing speed if it is intended to irradiate the surfaces of these granular irradiated objects completely uniformly.
[0009]
In any of the above conventional examples, if it is attempted to irradiate a low energy electron beam completely and uniformly over the entire surface of the granular irradiated object, the processing speed cannot be increased. In such a case, there is a conflicting problem that uneven irradiation occurs. This is due to the fact that only the electron beam irradiation devices that have been used conventionally emit electron beams distributed in a plane from one direction. In the present invention, an electron beam irradiation apparatus capable of uniformly irradiating an electron beam from the circumferential direction has been developed, and this is used to move the granular irradiated object moving in a thin layer on the circumference in the outer circumferential direction. The above conflicting problems are solved by irradiating the electron beam uniformly.
[00010]
  Next, a conventionally used electron beam irradiation apparatus will be described. A conventional electron beam irradiation apparatus is, for example, as described in JP-A No. 11-19190, by attaching a linear metal filament in a fixed drum tubular vacuum vessel and heating it by energization. 500 thermionic electrons emittedkThe electron beam is accelerated at a voltage of V or less, transmitted through a flat electron transmission window made of a thin metal foil, and irradiated with an electron beam on an irradiated object in the atmosphere. A schematic cross-sectional view of a conventional electron beam irradiation apparatus is shown in FIG. In FIG. 10, 1001 is a vacuum vessel, 1003 is an electron gun structure, 1002 is a terminal that supports the electron gun structure 1003, etc., 1004 is a cathode filament, 1005 is a grid, 1006 is This is an electron transmission window that transmits electrons. The electrons emitted from the cathode filament 1004 are accelerated by the potential difference applied to the grid 1005 and further applied between the electron transmission window 1006 and 500.kThe electron beam is accelerated by a potential difference of V or less and passes through the electron transmission window 1006. The transmitted electron beam B01 is irradiated on the irradiated object 1011 moving from the direction of the arrow 1009 to the direction of the arrow 1010 in the irradiation chamber. This device is large and suitable for irradiating an electron beam onto a sheet-like object because the irradiation direction of the electron beam is constant, but it irradiates an object having a granular shape with an electron beam. Not suitable for. In the sterilizing apparatus for granular objects using this electron beam irradiation apparatus, it has been impossible to avoid the problem of the above-mentioned two-way conflict. Further, the electron transmission window faces the surface of the granular object passage, and the electron transmission window is damaged due to the collision of the object to be irradiated or the arrival of foreign matter contained in the object to be irradiated. There was a problem.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved is to irradiate the entire surface of the granular irradiated object by uniformly irradiating an electron beam over the entire surface of the granular irradiated object without altering the inside of the irradiated object having a granular shape. To provide a method for sterilizing a granular object that can be completely sterilized, has a high sterilization speed, is highly reliable, and does not require a wide installation place, and a granular object sterilization apparatus used therefor.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, electrons emitted from an annular cathode provided in a vacuum vessel that is provided around a cylindrical irradiation object passage and is maintained in a high vacuum state are converted into the cylindrical irradiation object. An annular electron provided around the cylindrical irradiated body passage after accelerating between the annular anode having an electron passage hole provided surrounding the passage and traveling in a cone-like orbit Electron concentration means for transmitting electrons through the transmission window and deflecting the transmitted electrons in the direction from the entire circumference of the cylindrical irradiation object passage toward the cylindrical irradiation object passage, and the granular irradiation object And rotating the object in the cylindrical irradiation object passage, the object rotating means is used to rotate all the surface of the granular irradiation object passing through the irradiation object passage. Electrons are bombarded completely and the entire surface of the irradiated object is completely efficient It has proposed Ku and how to sterilization, the sterilizing device to use for it.
[0013]
As one of the electron concentrating means, by using a magnet arranged coaxially with the cylindrical irradiated body passage, the magnetic flux density component parallel to the cylindrical irradiated body path and the cylindrical irradiated body are used. A space having a magnetic flux density component toward the central axis of the body passage is formed, electrons are caused to travel in this space, and due to the interaction between these magnetic flux density components and the electrons, a cylindrical object is obtained as the electrons travel. It receives a strong rotational force around the central axis of the irradiating body passage and approaches the central axis of the cylindrical irradiated body passage.
[0014]
The granular irradiated body is spirally moved in the cylindrical irradiated body passage by the rotary transfer device having a spiral irradiated body guide in the cylindrical irradiated body passage. While being moved vertically downward, the object rotating means for ejecting compressed gas at high speed from a number of gas outlets between the spiral object guides at high speeds around the axis included in itself. Rotated with. By such irradiated body rotating means, the granular irradiated body can be moved vertically downward along the cylindrical irradiated body passage while rotating both in rotation and revolution. Since the electron beam is uniformly irradiated from the outer periphery of the body passage, the surface of the granular object to be irradiated is uniformly processed by the low energy electron beam. The density of the surface layer of the irradiated object is about 1 g / cm3Then, since the irradiated electron beam does not enter deeper than about 0.1 mm, the inside of the irradiated body is not affected.
[0015]
The electron transmission window is provided so as to surround the irradiated body passage in an annular shape, and the surface of the electron transmission window has an angle with the outer surface of the irradiated body passage and exits from the electron transmission window. The incoming radiant heat is difficult to reach the irradiated object. Further, the electron transmission window cannot be seen from the traveling direction of the irradiated object, and the fine particles contained in the irradiated object do not reach the electron transmitting window. Further, an irradiated object partition as an irradiated object contact prevention means is provided between the irradiated object passage and the electron transmission window, so that the irradiated object cannot reach the electron transmission window. The irradiated object partition has slits or holes, and the electron beam can pass through them, but the irradiated object and the foreign matter contained therein cannot pass. Further, when a fluid is contained in the irradiated body, a rotating body such as a fan having a slit is provided as an irradiated body contact preventing means, so that the fluid is prevented from reaching the electron transmission window.
[0016]
  In the method for sterilizing a granular irradiated object according to claim 1 of the present invention, the cylindrical irradiated object is distributed in a peripheral portion in the irradiated object passage configured in a cylindrical shape. While moving along the body passage, the granular irradiated body is irradiated with an electron beam from the entire outer circumferential direction of the cylindrical irradiated body path.And the granular irradiated body is rotated around an axis in the irradiated body.It is the method characterized by this. By adopting the present invention, low-energy electrons are simultaneously emitted from all directions in a state where the granular irradiated object is aligned thinly and substantially evenly around the entire circumference of the cylindrical irradiated object passage. Like irradiating a lineThe granular irradiated object is rotated around an axis in the irradiated object.Therefore, the surface of the granular irradiated object can be sterilized uniformly at a high speed in a small space in a state where the overlapping of the granular irradiated objects does not occur. In addition to adopting an electron irradiation source that simultaneously irradiates an electron beam from the entire circumference direction outside the cylindrical irradiation object passage, the cylindrical irradiation is much faster than the movement or rotation speed of the granular irradiation object. The same effect can be obtained by adopting a method in which the electron irradiation source is moved around the outside of the body passage, and is included in the present invention. Even when the movement of the irradiated object is stopped at the moment of irradiation with the electron beam and the irradiated object is repeatedly moved after the irradiation of the electron beam, the electron is moved while moving the irradiated object from a macro view. Since it corresponds to irradiating a line | wire, it is included in this invention.
[0017]
  A method for sterilizing granular irradiated objects according to claim 2 of the present invention is as follows.The cylindrical irradiated object passage is moved along the cylindrical irradiated object path in a state where the granular irradiated object is distributed in the peripheral portion in the irradiated object path configured in a cylindrical shape. And irradiating the granular irradiated object with an electron beam from the outer circumferential directionThe granular irradiated object moves in a spiral manner in the cylindrical irradiated object passage. By adopting the present invention, the granular irradiated object moves in a spiral manner in the peripheral part in the cylindrical irradiated object passage, so that the annular region irradiated with the electron beam is moved over a long distance. Thus, the surface of the granular irradiated body can be more completely irradiated.
[0018]
  The method for sterilizing a granular irradiated object according to claim 3 of the present invention comprises:2In the method described above, the granular object to be irradiated is rotated around an axis in the object to be irradiated. By adopting the present invention, the granular irradiated object is forced to rotate around the axis in the irradiated body at a peripheral portion in the cylindrical irradiated body passage at a speed faster than its moving speed. As a result, a low energy electron beam is irradiated while being irradiated, and as a result, the entire surface of the granular object can be irradiated more reliably and more uniformly.
[0019]
  The granular irradiated object sterilization apparatus according to claim 4 of the present invention includes an irradiated object passage for passing the granular irradiated object,An irradiated body rotating means for rotating the irradiated body around an axis included in the irradiated body within the irradiated body path;A vacuum vessel that surrounds the irradiated body passage and constitutes a vacuum region; a cathode that surrounds the irradiated body passage inside the vacuum vessel and emits electrons; and the vacuum An electron accelerating means for accelerating the electrons emitted from the cathode and provided around the irradiated body passage inside the container, and the electron acceleration provided around the irradiated body passage. And an electron transmission window configured to transmit electrons accelerated by the means to the outside of the vacuum vessel. By adopting the present invention,Uniformly irradiate the entire periphery of the irradiated object with a low-energy electron beam while rotating the irradiated object moving at high speed around the axis included in the granular object at high speed. A granular irradiated body sterilizer capable of sterilization was realized.
[0020]
  The present inventionofThe granular irradiated object sterilizer according to claim 5 is:,Claim 4didThe apparatus is characterized by comprising electron concentrating means that act to increase the angle formed between the traveling direction of electrons transmitted through the electron transmission window and the irradiated body passage.apparatusIt is. By adopting the present invention, since the electrons transmitted through the electron transmission window travel toward the irradiated body in a state of approaching perpendicular to the irradiated path, the irradiation efficiency to the irradiated body can be increased. At the same time, the rate at which the heat radiated from the electron transmission window reaches the irradiated object can be reduced. The electron concentrating means can be easily realized by a coaxial magnet provided coaxially with the irradiated body passage in a state facing the electron transmission window.
[0021]
  The present inventionofThe granular irradiated object sterilizer according to claim 6 is:,Claim 4 orClaimOne of 51 itemDescribed indidIn the apparatus, the electron trajectory from the cathode to the electron transmission window is cone-shaped.apparatusIt is. By adopting the present invention, since the portion where the kinetic energy of electrons is low is located in the distance, the electron trajectory leading to the electron transmission window is not easily affected by the magnet as the electron concentration means, In this way, a granular irradiated body sterilizing apparatus capable of irradiating an irradiated body with an electron beam from the entire circumferential direction can be realized while the cathode is relatively small and the whole is compact. In addition, since the trajectory of electrons passing through the electron passage hole of the anode is long, even when a discharge occurs between the cathode and the anode, the electron transmission window is protected from direct discharge, and reliability is improved. A high granular irradiated object sterilizer can be provided.
[0022]
  The present inventionofThe granular irradiated object sterilizer according to claim 7 is:,From claim 4ClaimAny one of 6TermDescribed indidIn the apparatus, the irradiated object or the electron transmitting windowAboveAn object to be irradiated contact prevention means having a function of preventing foreign matter included in the object to be irradiated from coming into contact is provided.apparatusIt is. The irradiated object contact preventing means prevents the granular irradiated object from coming into contact with the electron transmission window even when the granular irradiated object or the foreign matter contained in the irradiated object jumps. The electron transmission window is not damaged, and the irradiated object is not overheated by the high temperature electron transmission window. By adopting the present invention, a granular irradiated object sterilizer capable of irradiating a large number of granular irradiated objects with an electron beam with high reliability could be realized. Even if it is provided for other purposes, the present invention has the function of preventing the irradiated object or the foreign matter contained in the irradiated object from coming into contact with the electron transmission window as a result. This corresponds to the irradiated object contact prevention means.
[0023]
  The present inventionofThe granular irradiated object sterilizer according to claim 8 is:,Claim 7didIn the apparatus, the irradiated object contact preventing means has a hole or slit having an opening narrower than the width of the irradiated object between the electron transmission window and the irradiated object passage. It is configured to includeapparatusIt is. By adopting the present invention, it is possible to easily provide a non-irradiated body contact preventing means that prevents electrons from reaching the electron transmission window with electrons having a simple structure, but does not reach the electron transmission window. Can be realized.
[0024]
  The present inventionofThe granular irradiated object sterilizer according to claim 9 is,Claim 7 orClaimAny of 81 itemDescribed indidIn the apparatus, the irradiated object contact preventing means includes a portion having a foil that transmits the electrons between the electron transmission window and the irradiated object passage. Characterized byapparatusIt is. By adopting the present invention, the irradiated object has a simple structure and prevents electrons from reaching the irradiated object passage, but prevents the irradiated object or foreign matter mixed therein from reaching the electron transmission window. Contact prevention means can be realized. In particular, when the irradiated object is a granular object containing fluid or fine powder, the flow of the fluid or fine powder can be prevented by this foil.
[0025]
  The present inventionofThe granular irradiated object sterilizer according to claim 10 is:,From claim 7ClaimAny one of 9TermDescribed indidIn the apparatus, the irradiated object contact preventing means includes a rotating body having an opening portion between the electron transmitting window and the irradiated object passage.apparatusIt is. By adopting the present invention, it is possible to realize an irradiated object contact preventing means with a simple structure, in which electrons reach the irradiated object passage but the irradiated object does not reach the electron transmission window. In addition, it is possible to prevent the temperature of the structure from rising due to the cooling effect of the fluid spraying by the rotating part. In particular, when the irradiated object is a granular object containing a fluid or fine powder, the fluid or the fine powder can be pushed back to the irradiated object passage by generating pressure by the action of the rotating body. It is like that.
[0026]
  The present inventionofThe granular irradiated object sterilizer according to claim 11 is,From claim 7ClaimAny one of 10TermDescribed indidIn the apparatus, the irradiated object contact preventing means includes a mechanism for flowing a fluid in a direction in which the irradiated object is pushed back into the irradiated object passage.apparatusIt is. By adopting the present invention, even when a fine powdery foreign matter is mixed in the irradiated object or when the irradiated object contains a fluid, these substances are transferred to the electron transmission window. The granular irradiated object sterilizing apparatus with improved reliability of the electron transmission window can be realized.
[0027]
  The granular irradiated object sterilizing apparatus according to claim 12 of the present invention is the apparatus according to any one of claims 4 to 11,The irradiated body rotating means includes a mechanism for ejecting compressed gas from the gas ejection port.It is the apparatus characterized by this. By adopting the present invention, the low-energy electrons are uniformly distributed around the entire periphery of the irradiated object while rotating the irradiated object moving at high speed around the axis included in the granular object. It was possible to realize a granular irradiated body sterilizer that can be sterilized uniformly by irradiation treatment with a wire.
[0028]
  The present inventionofThe granular irradiated object sterilizer according to claim 13 is:,From claim 4ClaimAny one of 12TermDescribed indidThe apparatus is characterized in that means for moving the irradiated object in a spiral manner in the irradiated object passage is provided.apparatusIt is. By adopting the present invention, a granular object can be moved a long distance within the electron beam irradiation region of the irradiation object passage with a simple structure, and electrons can be uniformly distributed at high speed. It was possible to realize a granular irradiated body sterilizer capable of performing a beam irradiation treatment.
[0029]
  The present inventionofThe granular irradiated object sterilizer according to claim 14 is:,From claim 4ClaimAny one of 13TermDescribed indidIn the apparatus, the surface of the irradiated object passageInsideAt least onetableThe fluid released from the surfaceAboveSpray on the irradiated objectAboveIt is configured to rotate the irradiated object.apparatusIt is. By adopting the present invention, it is possible to rotate the granular irradiated body at a high speed around the irradiated body passage by blowing high-pressure gas from the hole of the irradiated body passage wall, and the entire irradiated body can be rotated. A granular irradiated body sterilizer capable of uniformly performing electron beam irradiation treatment around the periphery was realized.
[0030]
  The present inventionofThe granular irradiated object sterilizer according to claim 15 is:,From claim 4ClaimAny one of 14TermDescribed indidIn the apparatus, the electron transmission window is in the irradiated body passage.AboveIt is constructed so that it is not visible in the direction of travel from the irradiated object.apparatusIt is. By adopting the present invention, the interaction between the object to be irradiated and the foreign matter contained therein and the electron beam transmission window is prevented to increase the reliability of the electron beam transmission window, and the heat radiated from the electron beam transmission window is increased. A granular irradiated body sterilizing apparatus with a reduced rate of reaching the irradiated body could be realized.
[0031]
  The present inventionofSterilization of granular irradiated object according to claim 16MethodIs,From claim 1Claim 3Any one ofTermDescribed inHowIn the above, the granular irradiated object is moved from vertically upward to vertically downward at a position irradiated with the electron beam.MethodIt is. By adopting the present invention, the granular irradiated object can have a gravitational acceleration in the same direction as the central axis of the irradiated object passage, so that it has an axisymmetric distribution with respect to the central axis of the irradiated object path. By moving while moving, the electron beam can be irradiated more uniformly, and more uniform sterilization can be performed.MethodWas realized.
[0032]
  The present inventionofA method for sterilizing granular irradiated objects according to claim 17IsClaim 1Or claim 2 or claim 3 or claimAny one of 16TermDescribed inHowIn the above, the granular irradiated body is a grain.MethodIt is. It is important for grains to kill bacteria attached to the surface without impairing the flavor. By adopting the sterilization method of the present invention, the purpose can be achieved more completely with a sufficiently high processing speed. It became so.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a simplified plan view and perspective view schematically showing a method of sterilizing a granular object according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a granular irradiated object sterilizing apparatus according to an embodiment of the present invention. 3 is a longitudinal sectional view of the electron beam irradiation apparatus used in FIG. 3. FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2, and FIG. 4 is a sectional view for explaining the operation of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view seen to explain the operation of the present invention, and FIG. 5 shows the structure of an electromagnet as an electron concentrating means and the distribution of magnetic flux as the main components of the electron beam irradiation apparatus used in the present invention. FIG. 6 to FIG. 8 are principle views for explaining the principle of the electron beam irradiation apparatus used in the present invention, FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing another modified embodiment, and FIG. 10 is a conventional sectional view. It is a cross-sectional view which shows the electron beam irradiation apparatus used for the granular irradiated body sterilization apparatus. The same parts are given the same numbers. In these drawings, cross-sectional hatching is partially omitted for simplification.
[0034]
In FIG. 1, (a) is a simplified plan view and (b) is a simplified perspective view. As shown in FIG. 1, the granular irradiated object 100 is introduced from the irradiated object carry-in path 30 into the spiral space 155 in the irradiated object path, and is centered along the direction 31 of the irradiated object transfer path. It is moved vertically downward while circling around the axis. As will be described later, the granular irradiated object 100 moves while being rotated around an axis included in the granular irradiated object 100 by an irradiated object rotating means (not shown), and is irradiated with an electron beam. The room space 111 is reached. The irradiation chamber space 111 is disposed so as to surround the entire spiral space 155 in the irradiated body passage, and in this inside, the outer peripheral portion of the spiral space 155 in the irradiated body passage. As shown by an electron trajectory 701, an electron beam is irradiated toward the spiral space 155 uniformly. The irradiation chamber space 111 is filled with atmospheric pressure or an inert gas. The granular irradiated object 100 that has reached the irradiation chamber space 111 in the spiral space 155 in the irradiated object passage moves in the spiral space 155 while rotating, resulting in a circumferential direction. An electron beam is received over a long distance, and the entire surface of each irradiated object is uniformly sterilized. The sterilized granular irradiated object 100 further moves in the spiral space 155 and is carried out from the irradiated object carry-out path 32. Since the granular irradiated object 100 is distributed in an aligned state in the peripheral part in the irradiated object passage, the electron beam is sufficiently evenly irradiated even when moved at a high speed, and the processing speed is increased. In this state, uniform sterilization is performed. Since the granular irradiated object 100 is distributed along the circumference, the installation space of the apparatus can be reduced. Next, the electron beam irradiation apparatus used for the granular irradiated object sterilization apparatus of the present invention will be described.
[0035]
  In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a vacuum vessel, which is always evacuated by a vacuum pump (not shown) connected to the exhaust pipe 16.10 -4 -10 -6 PaA vacuum space 101 maintained at a degree of vacuum is formed. An insulating cylinder 13 is attached to the wall of the vacuum vessel 1 in the vacuum space 101, and an annular electron gun mounting base 14 is fixed to the other end of the insulating cylinder 13. An annular cathode 2 and an annular focusing electrode 3 are coaxially attached to the electron gun mount 14 via an annular mounting bracket 17. The annular cathode 2 is a barium-impregnated cathode, and is heated by a heater attached inside to emit thermoelectrons. From the high voltage lead wire 15 to the annular cathode 2 and the heater (not shown)-100kA negative high voltage of about V is applied. The high voltage lead wire 15 is connected to an external high voltage power source (not shown) via a high voltage terminal (not shown). The focusing electrode 3 can apply a positive bias voltage to the cathode 2, and this bias voltage can be varied by the high-voltage power source so that the electron distribution state can be controlled.
[0036]
An anode structure 4 and an anode ring 5 for forming an annular electron passage hole 401 are provided coaxially at a position facing the cathode 2, and an electron acceleration means is formed in combination with the cathode 2. A flat plate portion 402 which is a part of the anode structure 4 forms a part of the vacuum vessel 1. At the center position of the anode structure 4, an irradiated body passage 10 having an atmospheric pressure in a state of penetrating the anode structure 4 is provided. The flat plate portion 402 of the anode structure 4 shown in FIG. 2 has a large number of recesses 405 provided radially around the irradiated object passage 10, and some of them are connected to the electron passage holes 401, 406 is formed. A partition wall (not shown) is provided between the individual depressions 405 to maintain mechanical strength. A cooling water channel is provided in the vicinity of the recess 405 so as to be forcibly cooled.
[0037]
  As shown in FIG. 2, the electron transmission window structure 6 is attached to the surface of the flat plate portion 402. There is a through-hole in the center of the electron transmission window structure 6 and forms a part of the irradiated body passage 10. The flat plate portion 402 and the electron transmission window structure 6 are hermetically connected by an O-ring or the like. The electron transmission window structure 6 is provided with a number of depressions 601 provided radially around the irradiated object passage 10 and an annular groove 602 having a portion communicating with the depressions 601. An annular cooling water channel 603 is provided in the vicinity of these so as to be forcibly cooled. There is a partition wall (not shown) between the individual depressions 601 so as to maintain mechanical strength. As shown in FIG. 2, an annular electron transmission window 7 is airtightly attached to the end of the annular groove 602 of the electron transmission window structure 6 by electron beam welding or the like, and forms a part of the vacuum vessel 1. The vacuum space 101 is kept in a high vacuum state. The electron transmission window 7 is made of a titanium foil having a thickness of about 10 μm.kApproximately 50% of the incident electrons with eV energy can be transmitted.
[0038]
As shown in FIG. 2, there is an irradiation chamber wall 11 made of a material having an atomic number smaller than iron, such as aluminum, outside the electron transmission window 7, and has a larger radius than the irradiated object passage 10. An irradiation chamber space 111 is formed. An electromagnet 8 as an electron concentrating means is attached to the outside of the irradiation chamber wall 11 at a position facing the outer surface of the electron transmission window 7. The electromagnet 8 is provided with an annular first magnetic pole 802 provided coaxially with the irradiated body passage 10, and provided with an annular first magnetic pole 802 having a larger diameter than the first magnetic pole 802. The second magnetic pole 801, the coil 803 wound between the two magnetic poles 801, and the magnetic pole 804 having a smaller radius provided at the tip of the second magnetic pole 801 constitute an electron concentrating means.
[0039]
An example of the distribution of the magnetic flux 805 generated by the electromagnet 8 is shown in FIG. As shown in FIG. 5, due to the shape of the first magnetic pole 802 and the second magnetic pole 801, a magnetic flux distribution spreading in a cone shape on the side close to the electron transmission window 7 is exhibited. The inner diameter of the first magnetic pole 802 is not larger than the inner diameter of the electron transmission window 7, and the inner diameter of the second magnetic pole 801 is larger than the outer diameter of the electron transmission window 7.
[0040]
As shown in FIG. 2, a shield 12 is provided outside the electromagnet 8 to shield X-rays. The irradiated body passage 10 penetrates the entire apparatus, and an irradiated body rotating / transporting device 150 is rotatably disposed inside the irradiated body passage 10 and is rotatably supported by a bearing (not shown). At the same time, it is rotated by a rotation drive mechanism (not shown). The irradiated object rotary transfer device 150 includes a rotating cylinder 151, an irradiated object guide 152 made of a spiral thin plate attached to the surface of the rotating cylinder 151, and a number of gas outlets provided in the rotating cylinder 151. 153 is included. A gas such as compressed air or compressed nitrogen is supplied to the inside of the rotating cylinder 151 and is ejected from the gas ejection port 153 into the irradiated body passage 10 on the outer side at a high speed. The granular irradiated object 100 rolls while confined in a spiral space 155 surrounded by the inner wall 154 of the irradiated object passage 10, the outer surface of the rotating cylinder 151, and the irradiated object guide 152. It is transferred vertically downward. The gas ejected from the gas outlet 153 collides with the granular object 100 in the spiral space 155 at a high speed around the axis included in the granular object. It can be rotated. These constitute an irradiated body rotating means, and the irradiated body 100 revolves in a spiral shape and rotates vertically while rotating at a high speed.
[0041]
FIG. 3 shows an enlarged vertical section of a part of FIG. 2, and FIG. 4 shows the main part of the cross-sectional view as viewed from AA 'in FIG. As shown in FIGS. 2 to 4, there is an irradiated object partition wall 156 between the irradiation chamber space 111 and the irradiated object passage 10, and the granular irradiated object 100 is formed in the electron transmission window 7. There is no contact. The irradiated object partition 156 has a large number of slits 157 parallel to the central axis Z, and the aperture ratio between the irradiation chamber space 111 and the irradiated object passage 10 is 80% or more. Most of the electrons flying from the chamber space 111 enter the irradiated object passage 10 and are absorbed by the surface of the irradiated object 100 that passes while rotating. Some of the electrons are absorbed by the irradiated partition wall 156 and converted to heat, but the temperature rise is suppressed to a low level by the heat conduction of the irradiated partition wall 156 and the forced cooling effect by the spraying of the high-pressure gas. The irradiated object 100 comes into contact with the irradiated object partition wall 156 by spraying the high-pressure gas, but the temperature of the irradiated object partition wall 156 is low so that the irradiated object 100 is not altered. In addition, since the surface of the annular electron transmission window 7 is disposed perpendicular to the surface of the irradiated body passage 10, even if the electron transmission window 7 becomes high temperature due to absorption of electrons, the radiation heat is irradiated. It is difficult to reach the body 100. The amount of heat applied to the irradiation object 100 is small, and the irradiation object 100 rotates at a high speed and is cooled by blowing high-pressure gas, so that the temperature rise is kept low.
[0042]
Hereinafter, the operation of the electron concentration means for concentrating the electrons transmitted through the electron transmission window 7 in the irradiated object passage 10 will be described with reference to FIGS. FIG. 6 schematically shows an enlarged electron transmission window 7 that is coaxially arranged with the surface normal line coinciding with the central axis of the irradiation target passage 10. Here, the Z axis coincides with the central axis of the irradiated body passage 10, the lower side of FIG. 2 is a positive coordinate, and the R axis represents the radial direction. As shown in FIG. 6, the coordinates of an arbitrary point are represented by cylindrical coordinates (r, θ, z). Point P on electron transmission window 71(R1, Θ1, Z1) In the radial direction φ0Consider a case in which electrons are incident on an annular groove 602 that is inclined with respect to the Z-axis and exists in the vacuum region. The incident electrons reduce energy in the electron transmission window 7 and are scattered to generate a point P as shown in FIG.1(R1, Θ1, Z1) In the irradiation chamber space 111 which is the atmospheric pressure region outside the electron transmission window 7 and has a velocity distribution having a directivity that spreads three-dimensionally in a plane including the Z axis and in a direction perpendicular to the Z axis. enter in.
[0043]
  Point P in FIG.1(R1, Θ1, Z1) And a plane including the Z axis is schematically shown in FIG. 7A, and a sectional view perpendicular to this is shown in FIG. 7B. Angle φ in FIG.1Indicates the electron scattering angle in the RZ plane, and is called the radial scattering angle. Angle φ in FIG.2Indicates an electron scattering angle in a plane perpendicular to the RZ plane, and is called a lateral scattering angle. 100kInitial velocity v with kinetic energy of eViAt angle φ0The electrons incident on the electron transmission window 7 with an inclination of 20kThe initial velocity of transmitted electrons is somewhat reduced by reducing the energy of about eV. V0Then, the velocity component v in the R, θ, and Z directions of the transmitted electronsr, Vθ, VzRespectivelyr= V0・ Sin (φ1−φ0) ・ Cos (φ2), Vθ=-V 0 ・ Cos (φ1−φ0) ・ Sin (φ2), Vz= V0・ Cos (φ1−φ0) ・ Cos (φ2).
[0044]
The electromagnet 8 as the electron concentrating means is provided outside the annular electron transmission window 7 so that the central axis thereof coincides with the Z axis. The magnetic flux density component B in the radial direction as shown inr, Magnetic flux density component B in the Z-axis directionzSince there is a magnetic flux 805 withzBr-VrBz), A rotational force around the central axis is given. Where vzAnd vrRepresents an electron Z-direction velocity component and an R-direction velocity component, and e represents an elementary charge. Each component B of the magnetic flux density so as to give a strong rotational force as the electrons approach the electromagnet 8.r, BzIf the space distribution is given, as the electron approaches the electromagnet 8, it receives a strong positive direction rotational force and tries to rotate in the positive direction around the Z axis. FIG. 8A shows that the electrons rotating in the positive direction around the Z axis are magnetic flux density components, Br, BzThe direction of the force received by is schematically shown. In this case, the force F in the direction in which the electrons are decelerated in the Z-axis direction while rotating in the positive direction.zAnd force F in the direction of decreasing radiusrWill receive. FIG. 8B shows that the electrons rotating in the negative direction around the Z axis are magnetic flux density components, Br, BzForce F received byz, FrIs shown. In this case, a force F in a direction in which electrons are accelerated in the Z-axis direction while rotating in the negative direction around the Z-axis.zAnd the force F in the direction of divergence in the direction of the R axisrWill receive. Electron direction velocity v immediately after passing through the electron transmission window 7θ7b is in the negative direction, the positive direction rotation is emphasized, and the electrons approach the Z axis while receiving a force in the Z axis direction. θ direction velocity vθThe electron trajectory deviates from the Z axis due to the influence of the magnetic flux density component, Br, BzThe closest distance to the Z-axis is smaller than when zero is zero. This situation is schematically shown in FIGS.
[0045]
  FIG. 3 shows −100kV is discharged from the annular cathode 2 to which a voltage of V is applied, and is approximately -100kThe electron beam is focused with a uniform electron density by the focusing electrode 3 to which V is applied, and is accelerated by an electron accelerating means comprising an anode structure 4 and an anode ring 5 which are formed at a ground potential by forming an annular electron passage hole 401. The electron beam 701 travels in a cone-shaped orbit and passes through the annular electron transmission window 7 to approximately 80kLateral scattering angle φ with kinetic energy of eV2, Radial scattering angle φ1The trajectory of the electrons scattered by is projected onto the RZ plane and schematically represented. Point P on electron transmission window 71(R1, Θ1, Z1) Is the radial scattering angle φ1In the absence of the electromagnet 8 as the electron concentrating means, the electrons scattered in the above state travel linearly as indicated by a broken line 702 ′ and ignore the scattering effect in the atmosphere. Not reach. However, when the electromagnet 8 is present, the above electrons are magnetic flux density components, Br, BzAs shown by the trajectory 702 represented by a solid line, the angle formed with the irradiated object passage 10 increases and the proportion of electrons reaching the irradiated object 100 increases.
[0046]
In FIG. 4, a representative example of an electron trajectory approaching the electron transmission window 7 through an annular groove 602 in the vacuum region is shown at 701. A point P running from the average radius of the annular cathode 21(R1, Θ1, Z1) Is incident on the electron transmission window 7 and the radial scattering angle φ1And lateral scattering angle φ2702 schematically shows the trajectory of the scattered electrons. These electron trajectories 702 do not reach the irradiated object because they travel substantially linearly when the influence of scattering in the atmosphere is ignored when the electromagnet 8 is not present, that is, when the magnetic flux density B is zero. However, as can be seen from FIG. 4, when the magnetic flux density B of the electromagnet 8 is set to an optimum value, the electron trajectory is directed toward the irradiated object 100 as indicated by 702 due to the effect of the electron concentration means. Then, the object 100 is irradiated with the light. Thus, by providing the electromagnet 8, the closest distance to the Z-axis of the electron trajectory can be reduced, so that it approaches the outer peripheral surface of the irradiated body passage 10 at an angle approaching perpendicularly, and the electrons to the irradiated body 100 are moved. Accuracy is improved. On the other hand, the initial velocity v in the θ directionθ7b, the positive direction rotational force due to the magnetic flux density increases with the progress of electrons, and the electrons rotate in the positive direction, so that the same concentration effect as described above can be obtained. Will occur. In the above description, the influence of scattering in the atmosphere is ignored, but it is clear that the same concentration effect is produced even when scattering in the atmosphere is taken into consideration.
[0047]
In the above, the electron trajectory was explained under typical operating conditions.1Since the same effect is obtained when the energy of the transmitted electrons is different or when the energy of the transmitted electrons is different, the object to be irradiated with the electrons transmitted through the electron transmission window 7 is provided by providing the electromagnet 8 as the electron concentration means of the present invention. The electron beam irradiation apparatus capable of irradiating the irradiated object 100 with a large amount of electrons without increasing the electron density in the electron transmission window 7 as a whole, and the granular irradiated object using the same A sterilizer can be realized.
[0048]
  As described above, due to the electron concentration effect of the electromagnet 8 which is an example of the electron concentration means, the electrons transmitted through the electron transmission window 7 approach the irradiated object 100 both in the RZ plane direction and in the Rθ plane direction. Since it is deflected, it has been confirmed by experiments that the total number of electrons irradiated to the irradiation object 100 increases by about three times or more. As shown in FIG. 4, a number of irradiated objects 100 are irradiated with electrons concentrated in the same manner from the entire periphery of the irradiated object passage 10. Since a large number of granular irradiated objects 100 move in the direction of the Z axis in the direction of the Z-axis in a spiral orbit while rotating at a high speed as described above, The surface is uniformly irradiated with an electron beam. The kinetic energy of the irradiated electrons is 80kSince it is as low as about eV, it is absorbed only by the surface of the irradiated object 100 and does not reach the deep part. Further, since the normal line of the surface of the electron transmission window 7 is parallel to the central axis Z of the irradiated object passage 10, the radiant heat from the electron transmitting window 7 is difficult to reach the irradiated object 100.
【Example】
  Next, the operation and effect of the electron beam irradiation apparatus used in the granular irradiated object sterilization apparatus of the present invention will be further described using examples. The irradiated body passage has an inner diameter of 10 cm, and the electron transmission window 7 is formed of a titanium annular thin film having a thickness of 10 μm, an outer diameter of 16 cm, and an inner diameter of 12 cm, and a surface area of 88 cm.2A case will be described in which electrons are uniformly spread and incident on this surface. The electron incident density allowed for such a thin film with reliability is usually 20 W / cm.2Therefore, the input allowed in this embodiment is 1760W. Incident electron energy is 100kIn the case of eV, it corresponds to a current of 17.6 mA. Approximately 50% of the incident electrons are absorbed by the electron transmission window 7, and the remaining approximately 50% is approximately 80%.kTransmits with kinetic energy of eV. The power of the transmitted electrons is 704W. The irradiated object 100 has a spherical shape with a radius of 2.5 mm and a density of 1.2 g / cm.3Since the depth to which the electron beam enters is approximately 40 μm, the volume per part irradiated with the electron beam is 0.0031 cm.3And the mass of this part is 0.0037 g. In the case where the electromagnet 8 as the electron concentrating means is not used, it is assumed that 8% of the transmitted electron power hits the irradiated object 100, and 2 per irradiated object.kWhen it is necessary to apply a dose of Gy, 35 per minutekg to be irradiated can be processed.
[0049]
  When an appropriate magnetic flux density is given by the electromagnet 8 as the electron concentration means to improve the hit rate to the irradiated object 100 by about 3 times, the processing speed of the irradiated object 100 is 105 per minute.kg is improved. Since the total length of one electron beam irradiation apparatus is about 50 cm, the irradiation dose of the irradiated object 100 can be increased by using the apparatus connected in series. For example, when five devices are connected in series, the total length of the apparatus is 2.5 m, but the irradiation dose of the irradiated object 100 is 20kIt is enhanced by Gy, and a sufficient irradiation dose can be obtained. Furthermore, if it is necessary to increase the processing speed, the area of the electron transmission window 7 is increased to broaden the distribution of electrons incident on the electron transmission window 7, and the electron transmission window 7 is kept in a state where the electron density in the electron transmission window 7 is kept small. 7 can be easily achieved by causing the transmitted electrons to hit the subject with the electron concentration means. Widening the electron distribution can be easily realized, for example, by increasing the bias voltage of the focusing electrode 3 as an electron dispersion means. By providing radial fins on at least one surface of the electron transmission window 7 to cool the electron transmission window better, the processing speed can be further increased. Further, the processing speed can be increased without limit by operating the electron beam irradiation apparatus in parallel. In this case, since each electron beam irradiation apparatus is compact, the installation space is not excessive, and the granular irradiated object sterilization apparatus of the present invention can be operated in an inexpensive facility.
[0050]
In the above embodiments and examples, the electron gun has the annular cathode 2 and its central axis is attached concentrically with the central axis of the irradiated body passage 10, but it has a circular shape with a diameter of about 4 mm. Of course, a large number of cathodes may be arranged in a ring shape. In this case, there is an advantage that an existing cathode can be adopted. Needless to say, the focusing electrode 3 of the electron gun may be similarly divided into a plurality of pieces. Needless to say, the electron transmission window 7 may also be formed in an annular shape with a large number of segments.
[0051]
The irradiation chamber space 111 has an inlet 112 and an outlet 113 for inert gas, and the electron permeable window 7 is sprayed with inert gas for forced cooling. Since this inert gas is designed to move in the direction of the irradiated body passage 10 at a high speed, even when fine powder or fluid comes from the irradiated body passage 10, there is an action of pushing back these, It acts as one of the means for preventing contact with the irradiated object. In order to reduce the generation of X-rays when electrons transmitted through the electron transmission window 7 collide with the wall 11 of the irradiation chamber space 111, they are made of a material having an atomic number smaller than iron such as aluminum.
[0052]
Next, a modified embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 9, a cylindrical fan-like structure having a slit 157 is adopted as the irradiated object contact preventing means, and the blade 158 is rotatable around the irradiated object passage 10 in the irradiation chamber space 111 with an angle. It is attached. Since it is rotated at a high speed in the direction of the arrow 159 by a rotation driving mechanism (not shown), the inert gas blown from the electron beam transmission window 7 is blown into the irradiated object passage 10 at a high pressure. When fine particles and fluid are contained in the irradiated object 100, these fine particles and fluid are pushed back into the irradiated object passage 10 by this gas pressure, so that the reliability of the electron transmission window 7 is improved. . When this irradiation object contact preventing means is adopted, even if the irradiation object 100 contains a fluid such as a toxic gas, the irradiation object 100 is prevented from reaching the electron transmission window 7, and the electron beam of the present invention is used. The irradiation device is effective. If there is a possibility that the irradiated object may be damaged by the rotating part, the rotating structure shown in FIG. 9 can be attached around the fixed structure with slits shown in FIG. This can be solved by providing a thin film that transmits through but does not pass through the irradiated object.
[0053]
Although the invention has been described with reference to embodiments and examples, the invention is not limited to the structures and forms of embodiments and examples illustrated herein, and departs from the spirit and scope of the invention. It should be understood that various embodiments are possible and that various changes and modifications can be made. For example, the electromagnet 8 as the electron concentration means may be replaced with a permanent magnet. Further, in the present embodiment shown in FIG. 2, the electron transmission window 7 is easily formed by forming a circular flat plate shape, but it is natural that it may be formed in a cone shape. Naturally, the structure as the irradiated object contact prevention means may be a net-like structure. Naturally, the rotating body as the irradiation object contact preventing means may be provided in parallel to the electron transmission window. A plurality of the same type or different types of irradiation object contact prevention means may be employed. Of course, the irradiation object may be configured to move in the horizontal direction. In the examples shown in FIGS. 2, 3, 4, and 9, the rotating cylinder 151 and the like prevent the electron beam flying from the facing direction, but the rotating cylinder 151 and the like are made transparent such as a wire mesh. If it changes, an electron beam will be irradiated from the both sides of the to-be-irradiated body 100, and the uniformity of irradiation dose further improves. In this case, it is not always necessary to rotate this portion, and the irradiated object transporter 150 may be abolished and the irradiated object may fall naturally. In the present invention, the cylindrical irradiated body passage includes cases other than a circular shape such as an elliptical or rectangular cross section. Even if the irradiation of the electron beam is missing partially or intermittently in the circumferential direction of the irradiated body passage, it can be regarded as the irradiation of the electron beam from the entire circumferential direction of the irradiated body passage, Naturally, it is included in the present invention. In the present invention, sterilization is used in a broad sense and includes so-called sterilization.
【The invention's effect】
As described above, when the sterilization method or granular irradiation object sterilization apparatus of the granular irradiated body of the present invention is adopted, only the surface portion of the object having a granular shape such as grain is irradiated uniformly with an electron beam, Without altering the inside, the surface of the granular object can be completely sterilized and the sterilization speed can be increased. The granular irradiated object sterilization apparatus of the present invention is compact, and the processing speed can be increased by connecting and operating in parallel or in series in a small installation space. In addition, the electron transmission window is not visible from the traveling direction of the irradiated object, and the irradiated object and foreign substances contained in the irradiated object are prevented from approaching the electron beam transmitting window, so that the reliability of the apparatus is improved. The sex is extremely high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified plan view and perspective view schematically showing a method for sterilizing granular objects according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an electron beam irradiation apparatus included in a granular irradiated object sterilization apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged view of a part of FIG. 2, which is a longitudinal sectional view of an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view seen from the direction of the arrow AA ′ in FIG. 2, which is a vertical cross-sectional view of an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of an electromagnet as an electron concentrating means that is a main component of the present invention and the distribution of magnetic flux.
FIG. 6 is a principle diagram illustrating the principle of the present invention, and schematically shows electron scattering in an electron transmission window.
FIG. 7 is a principle diagram for explaining the principle of the present invention, and shows an angular relationship of electron scattering in an electron transmission window.
FIG. 8 is a principle diagram illustrating the principle of the present invention, and shows the effect of magnetic flux density on revolving electrons.
FIG. 9 is a transverse sectional view showing a part of a granular irradiated object sterilizing apparatus according to a modified embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an electron beam irradiation apparatus used in a conventional granular irradiated object sterilization apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Vacuum container
2 Cathode
3 Focusing electrode
4 Anode structure
5 Anode ring
6 Electronic transmission window structure
7 Electronic transmission window
8 Electromagnet
9 Intersection of the extension of the cone-shaped electron trajectory of the electron beam and the center line of the irradiated object passage 10
10 Irradiator passage
11 Irradiation chamber wall
12 Shield
13 Insulating cylinder
14 Electron gun mount
15 High voltage lead wire
16 Exhaust pipe
17 Mounting bracket
30 Irradiated object carry-in route
31 Direction of the object transport path
32 Carried object carry-out path
100 Subject to be irradiated
101 Vacuum space
111 Irradiation room space
112 Gas inlet
113 Gas outlet
150 Irradiated object rotary transfer device
151 Rotating cylinder
152 Object Guide
153 gas outlet
154 Irradiator passage inner wall
155 Spiral space
156 Irradiator bulkhead
157 slit
158 feathers
401 electron passage hole
402 Flat part which is a part of anode structure 4
405 Numerous depressions provided radially
406 Electronic passage
601 Numerous depressions provided radially
602 annular groove
603 Cooling channel
701 electron orbit
702 electron orbit
702 'electron orbit
801 An annular second magnetic pole
802 annular first magnetic pole
803 coil
804 magnetic pole
805 isomagnetic potential curve

Claims (17)

粒状の被照射体を、筒状に構成された被照射体通路内の周辺部分に分布させた状態で、この筒状被照射体通路に沿って移動させつつ、この筒状被照射体通路の外側の全周方向から前記の粒状の被照射体に電子線を照射するとともに前記の粒状の被照射体は前記の被照射体内の軸の回りに回転させられることを特徴とする粒状被照射体の殺菌方法。While the granular irradiated object is distributed along the cylindrical irradiated object path in a state where the granular irradiated object is distributed in the peripheral part of the cylindrical irradiated object path, the cylindrical irradiated object path The granular irradiated object is characterized in that the granular irradiated object is irradiated with an electron beam from the outer peripheral direction and the granular irradiated object is rotated around an axis in the irradiated object. Sterilization method. 粒状の被照射体を、筒状に構成された被照射体通路内の周辺部分に分布させた状態で、この筒状被照射体通路に沿って移動させつつ、この筒状被照射体通路の外側の全周方向から前記の粒状の被照射体に電子線を照射するとともに前記の粒状の被照射体は前記の筒状被照射体通路内において螺旋状に移動することを特徴とする粒状被照射体の殺菌方法。 While the granular irradiated object is distributed along the cylindrical irradiated object path in a state where the granular irradiated object is distributed in the peripheral part of the cylindrical irradiated object path, the cylindrical irradiated object path The granular irradiated object is irradiated with an electron beam from the outer circumferential direction, and the granular irradiated object moves spirally in the cylindrical irradiated object passage. How to sterilize irradiated objects. 前記の粒状の被照射体は、前記の被照射体内の軸の回りに回転させられることを特徴とする請求項２に記載した粒状被照射体の殺菌方法。 3. The method for sterilizing a granular irradiated object according to claim 2 , wherein the granular irradiated object is rotated around an axis in the irradiated object. 粒状の被照射体を通過させる為の被照射体通路と、この被照射体通路内で前記の被照射体に含まれる軸の回りに前記の被照射体を回転させる被照射体回転手段と、前記の被照射体通路を取り囲んで設けられており真空領域を構成する真空容器と、この真空容器の内部で前記の被照射体通路を取り囲んで設けられており電子を放出する陰極と、前記の真空容器の内部で前記の被照射体通路を取り囲んで設けられており前記の陰極から放出された電子を加速する電子加速手段と、前記の被照射体通路を取り囲んで設けられており前記の電子加速手段によって加速された電子を前記の真空容器の外部に透過させる電子透過窓とを含んで構成されていることを特徴とする粒状被照射体殺菌装置。An irradiated body passage for passing a granular irradiated body, and an irradiated body rotating means for rotating the irradiated body around an axis included in the irradiated body in the irradiated body path; a vacuum container constituting the vacuum region is provided surrounding the irradiated body passageway of said, a cathode for emitting electrons is provided surrounding the inside the of the irradiated object path of the vacuum vessel, the An electron accelerating means for accelerating the electrons emitted from the cathode and provided around the irradiated body passage inside the vacuum vessel, and the electron provided around the irradiated body passage. A granular irradiated object sterilizer comprising an electron transmission window for transmitting electrons accelerated by the acceleration means to the outside of the vacuum vessel. 前記の電子透過窓を透過した電子の進行方向と前記の被照射体通路との成す角度を大きくする様に作用する電子集中手段を含んで構成されていることを特徴とする請求項４に記載した粒状被照射体殺菌装置。  5. The electron concentration means that acts to increase the angle formed by the traveling direction of the electrons that have passed through the electron transmission window and the irradiation target passage is formed. Granular irradiated object sterilizer. 前記の陰極から前記の電子透過窓に至る電子軌道がコーン状であることを特徴とする請求項４又は請求項５のいずれか１項に記載した粒状被照射体殺菌装置。  6. The granular irradiated object sterilizer according to claim 4, wherein an electron trajectory from the cathode to the electron transmission window has a cone shape. 前記の電子透過窓に前記の被照射体又は前記の被照射体に含まれる異物が接触するのを防止する機能を有する被照射体接触防止手段を含んで構成されていることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載した粒状被照射体殺菌装置。  The object to be irradiated contact prevention means having a function of preventing the object to be irradiated or a foreign substance contained in the object to be irradiated from contacting the electron transmission window is provided. Item 7. The granular irradiated object sterilizer according to any one of Items 4 to 6. 前記の被照射体接触防止手段は、前記の電子透過窓と前記の被照射体通路との間に於いて、前記の被照射体の幅よりも狭い開口の穴又はスリットを有する部分を含んで構成されていることを特徴とする請求項７に記載した粒状被照射体殺菌装置。  The irradiated object contact preventing means includes a portion having a hole or slit having an opening narrower than the width of the irradiated object between the electron transmission window and the irradiated object passage. The granular irradiated body sterilizing apparatus according to claim 7, wherein the apparatus is configured to be sterilized. 前記の被照射体接触防止手段は、前記の電子透過窓と前記の被照射体通路との間に於いて、前記の電子を透過する箔を有する部分を含んで構成されていることを特徴とする請求項７又は請求項８のいずれか１項に記載した粒状被照射体殺菌装置。  The irradiated object contact preventing means includes a portion having a foil that transmits the electrons between the electron transmission window and the irradiated object passage. The granular irradiated object sterilizer according to any one of claims 7 and 8. 前記の被照射体接触防止手段は、前記の電子透過窓と前記の被照射体通路との間に於いて、開口部分を有する回転体を含んで構成されていることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載した粒状被照射体殺菌装置。  8. The irradiation object contact preventing means includes a rotating body having an opening portion between the electron transmission window and the irradiation object passage. The granular irradiated object sterilizer according to any one of claims 9 to 9. 前記の被照射体接触防止手段は、前記の被照射体又は前記の被照射体に含まれる異物を前記の被照射体通路に押し戻す方向に流体を流す機構を含んでいることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載した粒状被照射体殺菌装置。  The irradiated object contact preventing means includes a mechanism for flowing a fluid in a direction in which the irradiated object or a foreign substance contained in the irradiated object is pushed back to the irradiated object passage. Item 10. The granular irradiated object sterilizer according to any one of Items 7 to 10. 前記の被照射体回転手段はガス噴出口から圧縮ガスを噴出する機構を含んで構成されていることを特徴とする請求項４から請求項１１のいずれか１項に記載した粒状被照射体殺菌装置。 The granular irradiated object sterilization according to any one of claims 4 to 11, wherein the irradiated object rotating means includes a mechanism for ejecting compressed gas from a gas outlet. apparatus. 前記の被照射体通路内で前記の被照射体を螺旋状に移動させる手段を設けたことを特徴とする請求項４から請求項１２のいずれか１項に記載した粒状被照射体殺菌装置。  The granular irradiated object sterilizer according to any one of claims 4 to 12, further comprising means for moving the irradiated object in a spiral manner in the irradiated object passage. 前記の被照射体通路を構成する表面の内の少なくとも１個の表面から放出した流体を前記の被照射体に吹き付けて前記の被照射体を回転させるるように構成されていることを特徴とする請求項４から請求項１３のいずれか１項に記載した粒状被照射体殺菌装置。  It is configured to spray the fluid discharged from at least one of the surfaces constituting the irradiated body passage to the irradiated body to rotate the irradiated body. The granular irradiated body sterilizer according to any one of claims 4 to 13. 前記の電子透過窓は、前記の被照射体通路内に在る前記の被照射体からその進行方向に見えないように構成されたことを特徴とする請求項４から請求項１４のいずれか１項に記載した粒状被照射体殺菌装置。  15. The electron transmission window according to claim 4, wherein the electron transmission window is configured so as not to be seen in a traveling direction from the irradiation object in the irradiation object passage. The granular irradiated body sterilizer described in the item. 前記の粒状の被照射体は、電子線を照射される位置において、鉛直上方から鉛直下方に移動させられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載した粒状被照射体の殺菌方法。  The granular irradiation object according to any one of claims 1 to 3, wherein the granular irradiation object is moved vertically upward to vertically downward at a position irradiated with an electron beam. How to sterilize the body. 前記の粒状の被照射体は穀物であることを特徴とする請求項１、又は請求項２、又は請求項３、又は請求項１６のいずれか１項に記載した粒状被照射体の殺菌方法。  17. The method for sterilizing a granular irradiated object according to any one of claims 1, 2, 3, or 16, wherein the granular irradiated object is a grain.
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