JP5406595B2

JP5406595B2 - 電子線源用フィラメント構造体

Info

Publication number: JP5406595B2
Application number: JP2009122744A
Authority: JP
Inventors: 信康原田; 知行彦坂; 昇臼井; 橋本　　勲
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-05-21
Filing date: 2009-05-21
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-05-21
Also published as: JP2010271158A

Description

本発明は電子線源用フィラメント構造体に係り、フィラメントの交換が容易に行える電子線源用フィラメント構造体に関する。

通常、食品の充填に用いる樹脂フィルム等のシート材料は、食品充填前に滅菌処理を施し、雑菌付着のない無菌状態としてから使用される。シート材料の滅菌処理は、従来から簡便な薬剤を使用する方法が用いられてきた。食品に使用するシート材料では、滅菌処理に使用した薬剤の残留をなくして完全に除去することが望まれるから、滅菌装置に薬剤除去装置を設けるとなると、全体が大型となる。

このため最近では薬剤の滅菌処理に代え、図４に示すような殺菌用電子線照射装置を用い、食品の充填前に移動するシート材料に対して電子線を照射し、連続して滅菌処理を行うことが提案されている（例えば特許文献１参照）。この殺菌用電子線照射装置は例えば図６示すように、真空ポンプＶＰ等の減圧手段を備えて内部を予め定めた減圧状態を維持する電子線照射室１に、電子線源を有する電子線照射手段２を設けている。

シート材料３は、ローラー４等によって図４中に矢印で示す如く、電子線照射室１の内部を、右側の工程側から左側の工程側に連続して移動させる。この移動中のシート材料３面に対して、電子線照射手段２から電子線ＥＢを照射し、滅菌処理を行っている。

電子線照射室１に設ける電子線照射手段２は、例えば図５に示す如く電子線発生室２Ａ内に配置する電子線源５を使用し、電子線ＥＢを発生させる。電子線発生室２Ａ内は、電子線照射室１と同様に真空ポンプＶＰ等の各種の減圧手段を用いて高真空状態を維持できるようにしている。なお、高真空の電子線発生室２Ａ内に設ける電子線源５の例としては、例えば特許文献２がある。

電子線源５は、電子線を発生させるカソード６と、発生した電子線を真空空間で加速するアノード９とを有している。カソード６は、通電加熱時に熱電子を放出するフィラメント７と、フィラメント７で発生した熱電子を制御するグリッド８を備えている。フィラメント７は、多数のフィラメントを所定の間隔をおいて一直線上に配置し、例えば５本を１組として５組を作り、各組は５本のフィラメントを直列に接続して使用する。

フィラメント７には、図５に示すようにケーブル１４により電源ユニット１０のフィラメント電源１２と接続し、フィラメント７を加熱して熱電子を発生させる。また、フィラメント７とグリッド８との間には、電圧を印加して熱電子を制御するため、電源ユニット１０のグリッド電源１３が同様にケーブル1４で接続している。更に、グリッド８と照射窓２Ｂとの間には、照射窓２Ｂを通過して電子線照射室１内に入る電子線ＥＢを加速する加速電圧を印加するため、電源ユニット１０の高電圧直流電源１１をケーブルで接続している。

通常、フィラメント７はタングステンの如き高融点金属により線状に形成され、フィラメント支持部材間に掛け渡される。フィラメント７が損傷時の交換を容易にするため、例えば特許文献３に記載されたフィラメント支持構造体が提案されている。この特許文献３のものは、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属製のフィラメント支持板を用い、これを絶縁台に互いに間隔をあけて相対向させて取り付け、このフィラメント支持板間に線状のフィラメントを支持させている。そして、フィラメントの交換の際は、そこの両端部を各フィラメント支持板の先端部付近間に引っ掛けることによって架け渡して取り付けている。

特開２００８−２３０６６８号公報特開昭６２−１９８０４５号公報特開２００１−２２８３００号公報

上記した殺菌用電子線照射装置の電子線照射手段に使用する電子線源のフィラメントは、一定時間使用すると寿命がきて焼損する。このため、食品の製造工程中に設ける殺菌用電子線照射装置は、予め定めた運転時間を経過すると定期的に交換を行い、フィラメント７の焼損のために食品の製造装置全体を緊急停止することのないようにしている。

電子線源のフィラメントの交換は、簡単にしかも短時間に行えて交換部品も少なくすることが望まれている。上記特許文献３のフィラメント支持構造体は、フィラメント支持板の自由端に形成したフィラメントの根元が入る切り込み溝及び先端部が入る穴を用いて、フィラメントを架け渡す構造であるため、フィラメント支持板の加工が難しい欠点がある。また、フィラメント支持板は熱伝達率λの大きなモリブデン（Ｍｏ）等を用いているから、幅の広いフィラメント支持板では熱損失を少なくするのが難しく、幅を狭くすると機械的強度が低下する問題がある。

本発明の目的は、フィラメント支持部材間に架け渡すフィラメントの交換作業を経済的に行え、フィラメント支持部材の強度も大きくできる電子線源用フィラメント構造体を提供することにある。

本発明の電子線源用フィラメント構造体は、絶縁基板に二つのフィラメント支持部材を所定の間隔を保って固定し、前記フィラメント支持部材間に線状のフィラメントを架け渡して構成する際に、前記フィラメント支持部材にはグラッシーカーボンを用い、前記フィラメント支持部材の先端部に、断面がＵ字状の接合チップを着脱自在に取り付け、前記接合チップにより前記フィラメント支持部材間に前記フィラメントを着脱自在に接続して構成したことを特徴としている。

本発明の電子線源用フィラメント構造体によれば、フィラメント支持部材の先端部に着脱自在に取り付ける接合チップを活用してフィラメントを架け渡して接続したので、フィラメントのみの部品の交換で済むため、短時間に極めて経済的に行える。また、絶縁基板に固定するフィラメント支持部材にグラッシーカーボンを用いたので、従来ものに比べて熱伝達率が大幅に少ないため、フィラメント支持部材を太くして機械的強度を大きくすることができる。

本発明の電子線源用フィラメント構造体を使用する電子線源の線源ブロックを示す平面図である。図１を一部断面して示す側面図である。本発明の一実施例である電子線源用フィラメント構造体を示す側面図であるシート材料の殺菌用電子線照射装置を示す概略縦断面図である。図４に用いる電子線源を示す概略縦断面図である。

本発明の電子線源用フィラメント構造体は、開口を形成した長方形の板状取付枠体を有し、前記板状取付枠体の長手方向に複数の保持空間部を形成する下枠板と上枠板を取り付け、前記各保持空間部にはそれぞれ絶縁基板に二つのフィラメント支持部材を所定の間隔を保って固定し、前記各絶縁基板に固定した前記フィラメント支持部材間に線状のフィラメントを架け渡した電子線源用フィラメント構造体において、前記各フィラメント支持部材にはグラッシーカーボンを用い、断面をＵ字状に形成して金属材料で製作した接合チップを、前記各フィラメント支持部材の先端部を挟むように着脱自在に取り付け、前記接合チップにより前記各フィラメント支持部材間に線状の前記フィラメントを着脱自在に接続して構成したことを特徴としている。

本発明の電子線源用フィラメント構造体は、図１から図２に示す線源ブロック２０に使用している。板状取付枠体２１には開口２１ａを形成しており、この上面の両側に絶縁支持柱２２を設けている。板状取付枠体２１上の絶縁支持柱２２を利用して、複数のフィラメント構造体３０を保持して結合する下枠板２３と上枠板２４の左右の端部を、固定手段として用いるボルト等の固定材２７により取り付けて結合し、板状取付枠体２１上に構成する線源ブロック２０の一部としている。

下枠板２３と上枠板２４部分には、これらの長手方向に所定の間隔をおいて双方に設ける凹溝を合わせた形の複数の保持空間部２６を形成している。各保持空間部２６には、それぞれフィラメント構造体３０の絶縁基板３１を配置している。フィラメント構造体３０を配置した状態で下枠板２３と上枠板２４は、連結部材となる複数の連結ボルト２５によって上下に結合し、絶縁基板３１を保持している。

下枠板２３と上枠板２４間に設ける複数の保持空間部２６の間隔は、保持空間部２６のそれぞれにフィラメント構造体３０を配置したとき、電子線が滅菌の処理対象物に均等に照射できるように形成する。

板状取付枠体２１の上面に、線源ブロック２０を構成するグリット２８を取り付けている。グリット２８は、各フィラメント構造体３０と対向する位置に照射穴２８ａを設けており、電子線は照射穴２８ａから電子線照射室内に入って、処理対象物を滅菌処理する。

このグリット２８は、絶縁間隔片２９ａを介在させて固定ボルト２９ｂを用いて板状取付枠体２１上に着脱可能に固定している。これによって、所定の間隔を保って対向させたフィラメント構造体３０側と組み合わさり、板状取付枠体２１上に線源ブロック２０を一体に構成されている。

本発明に用いるフィラメント構造体３０は、図３（ａ）に示すようにボロン（ＢＮ）を含んだ合成樹脂を用いて形成した絶縁基板３１に、二つのフィラメント支持部材３２を固定している。フィラメント支持部材３２の一方の先端部間に、高融点金属製の線状のフィラメント３３を架け渡して接続し、他方側をフィラメント電源に連なるケーブルのコネクタを挿入するリ−ド線として兼用させている。

そして、各フィラメント支持部材３２は、熱伝達率λが著しく小さなグラッシーカーボンを用いて作っている。グラッシーカーボン材は、この熱伝達率λが一般に用いられるモリブデン（Ｍｏ）に比べて約１／２０以下と小さい。このため、グラッシーカーボン製のフィラメント支持部材３２は、モリブデン製のものに比べて熱損失を小さくできる。

逆にいえば、グラッシーカーボン製のフィラメント支持部材３２は、モリブデン製支持部材の熱伝導を同等しても良いときには太くすることができる。この場合、フィラメント支持部材３２の機械的強度を大きくすることができるし、グラッシーカーボン製のリ−ド線を兼用部分にフィラメント電源に連なるコネクタの挿入も問題なく行える。また、グラッシーカーボン製のフィラメント支持部材３２を使用すると、後述する接合チップ３４を取り付けたとしても、フィラメント支持部材３２の熱損失を同じくらいにすることができる。

フィラメント３３を架け渡して接続するため、各フィラメント支持部材３２の先端部に、断面がＵ字状に形成した接合チップ３４を着脱自在に取り付けている。接合チップ３４は、これに螺着する押圧ねじ３５を用いており、押圧ねじ３５によりフィラメント支持部材３２側を押圧し、着脱自在に接合チップ３４を固定する。

フィラメント３３は、接合チップ３４とフィラメント支持部材３２間に挟んで架け渡し接続できるから、フィラメント３３のみを交換すれば良いため、経済的にしかも短時間に行うことができる。

なお、接合チップ３４や押圧ねじ３５は、耐熱性や熱伝達性を考慮した金属材料、例えばチタン材を用いて製作して使用する。

３０…フィラメント構造体、３１…絶縁基板、３２…フィラメント支持部材、３３…フィラメント、３４…接合チップ、３５…押圧ねじ。

Claims

開口を形成した長方形の板状取付枠体を有し、前記板状取付枠体の長手方向に複数の保持空間部を形成する下枠板と上枠板を取り付け、前記各保持空間部にはそれぞれ絶縁基板に二つのフィラメント支持部材を所定の間隔を保って固定し、前記各絶縁基板に固定した前記フィラメント支持部材間に線状のフィラメントを架け渡した電子線源用フィラメント構造体において、前記各フィラメント支持部材にはグラッシーカーボンを用い、断面をＵ字状に形成して金属材料で製作した接合チップを、前記各フィラメント支持部材の先端部を挟むように着脱自在に取り付け、前記接合チップにより前記各フィラメント支持部材間に線状の前記フィラメントを着脱自在に接続して構成したことを特徴とする電子線源用フィラメント構造体。