JPH09133799A - 電子線照射装置の窓箔冷却装置 - Google Patents
電子線照射装置の窓箔冷却装置Info
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- JPH09133799A JPH09133799A JP7324981A JP32498195A JPH09133799A JP H09133799 A JPH09133799 A JP H09133799A JP 7324981 A JP7324981 A JP 7324981A JP 32498195 A JP32498195 A JP 32498195A JP H09133799 A JPH09133799 A JP H09133799A
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- window foil
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- beam irradiation
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電子線照射装置の窓箔の冷却に要する消費電力
の低減を可能にした電子線照射装置の窓箔冷却装置を提
供すること。 【解決手段】電子線照射窓を窓箔押えダクト４により、
１次照射窓用窓箔２と２次照射窓用窓箔３の２重構造に
し、前記窓箔押えダクト４の給気口４４および排気口４
５に熱交換器５および循環ブロワ７を連結した配管１０
を接続し、窓箔押えダクト４、熱交換器５および循環ブ
ロワ７を経由する循環路を形成し、この循環路内に冷却
媒体であるヘリウムガスＨｅを装填し、このヘリウムガ
スＨｅの窓箔押えダクト４内の通流により、２重構造の
電子線照射窓の窓箔を冷却する。
の低減を可能にした電子線照射装置の窓箔冷却装置を提
供すること。 【解決手段】電子線照射窓を窓箔押えダクト４により、
１次照射窓用窓箔２と２次照射窓用窓箔３の２重構造に
し、前記窓箔押えダクト４の給気口４４および排気口４
５に熱交換器５および循環ブロワ７を連結した配管１０
を接続し、窓箔押えダクト４、熱交換器５および循環ブ
ロワ７を経由する循環路を形成し、この循環路内に冷却
媒体であるヘリウムガスＨｅを装填し、このヘリウムガ
スＨｅの窓箔押えダクト４内の通流により、２重構造の
電子線照射窓の窓箔を冷却する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線源から出射
された電子線の取り出し口である開口部を２重の窓箔で
気密に覆うようにした電子線照射窓における窓箔の冷却
装置に関するものである。
された電子線の取り出し口である開口部を２重の窓箔で
気密に覆うようにした電子線照射窓における窓箔の冷却
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】加速された電子を照射窓から放出し外部
の被照射物に照射する場合、電子線照射装置の気密を維
持するため、その照射窓に薄い箔、例えば厚さ１２μｍ
〜５０μｍのチタン箔で覆うようにして窓箔が形成され
ている。加速された電子はこの窓箔を透過して外部に放
射されるが、この透過の際、電子の加速エネルギーの一
部は窓箔で失うことになり、この失われたエネルギーに
より窓箔は発熱する。
の被照射物に照射する場合、電子線照射装置の気密を維
持するため、その照射窓に薄い箔、例えば厚さ１２μｍ
〜５０μｍのチタン箔で覆うようにして窓箔が形成され
ている。加速された電子はこの窓箔を透過して外部に放
射されるが、この透過の際、電子の加速エネルギーの一
部は窓箔で失うことになり、この失われたエネルギーに
より窓箔は発熱する。
【０００３】この発熱による窓箔の温度上昇を抑制する
するために、一般に、サン状に切った銅製の板を水冷す
る水冷式、あるいは空気又は窒素ガス（オゾンの発生を
防ぐため）をスリット状のノズルから窓箔面に吹き付け
る空冷式、更にはその両者を併用した冷却方式が用いら
れている。特に、水冷式では加速電圧に限界があるた
め、加速電圧を５００ＫＶ以上の高圧にする電子線照射
装置では空冷式とされている。
するために、一般に、サン状に切った銅製の板を水冷す
る水冷式、あるいは空気又は窒素ガス（オゾンの発生を
防ぐため）をスリット状のノズルから窓箔面に吹き付け
る空冷式、更にはその両者を併用した冷却方式が用いら
れている。特に、水冷式では加速電圧に限界があるた
め、加速電圧を５００ＫＶ以上の高圧にする電子線照射
装置では空冷式とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで空冷式では、
当然のことながら空冷する空気又は窒素にブロワにて圧
力を与える必要があり、ブロワを駆動する電力が必要と
なる。この電力、すなわちブロワの消費電力は、電子線
照射装置の出力エネルギーに対して約２０％〜３０％を
しめ、電子線照射装置全体の電力の利用効率を低下させ
るという問題がある。
当然のことながら空冷する空気又は窒素にブロワにて圧
力を与える必要があり、ブロワを駆動する電力が必要と
なる。この電力、すなわちブロワの消費電力は、電子線
照射装置の出力エネルギーに対して約２０％〜３０％を
しめ、電子線照射装置全体の電力の利用効率を低下させ
るという問題がある。
【０００５】本発明は、上記の問題に鑑みなされたもの
で、電子線照射装置の窓箔の冷却に要する消費電力の低
減を可能にした電子線照射装置の窓箔冷却装置を提供す
ることを目的とする。
で、電子線照射装置の窓箔の冷却に要する消費電力の低
減を可能にした電子線照射装置の窓箔冷却装置を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、電
子線照射窓が窓箔を有して２重に構成され、各窓箔によ
り形成された前記電子線照射窓の内部に冷却媒体を通流
して前記各窓箔を冷却する電子線照射装置の窓箔冷却装
置であって、前記冷却媒体をヘリウムガスとするととも
に、前記ヘリウムガスを熱交換器を介して循環させてな
ることを特徴とする電子線照射装置の窓箔冷却装置とす
ることにより達成される。
子線照射窓が窓箔を有して２重に構成され、各窓箔によ
り形成された前記電子線照射窓の内部に冷却媒体を通流
して前記各窓箔を冷却する電子線照射装置の窓箔冷却装
置であって、前記冷却媒体をヘリウムガスとするととも
に、前記ヘリウムガスを熱交換器を介して循環させてな
ることを特徴とする電子線照射装置の窓箔冷却装置とす
ることにより達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電子線照射装
置の窓箔冷却装置の例を、図１を参照して説明する。図
１は、本発明に係る電子線照射装置の窓箔冷却装置の構
成図で、１は電子線Ｄを走査する（この例では紙面に対
して直角方向）走査管、２および３は窓箔、４は窓箔押
えダクト、５は熱交換器、６は冷却フィン、７は循環ブ
ロワ、８はブロワモータ、９はドライメカニカルシー
ル、１０は循環路を形成する配管である。
置の窓箔冷却装置の例を、図１を参照して説明する。図
１は、本発明に係る電子線照射装置の窓箔冷却装置の構
成図で、１は電子線Ｄを走査する（この例では紙面に対
して直角方向）走査管、２および３は窓箔、４は窓箔押
えダクト、５は熱交換器、６は冷却フィン、７は循環ブ
ロワ、８はブロワモータ、９はドライメカニカルシー
ル、１０は循環路を形成する配管である。
【０００８】窓箔押えダクト４は、走査管１の電子線照
射窓（１次照射窓）１１に取り付ける窓箔（１次照射窓
用窓箔）２の押え板４２と、走査管１からの電子線Ｄを
外部に照射する電子線照射窓（２次照射窓）４１と、そ
の２次照射窓４１をゴムパッキン等で気密に覆った窓箔
（２次照射窓用窓箔）３と、片側に冷却媒体の給気口４
４と、その反対側に排気口４５を備え、また、給気口４
４の備えられた側の内部に、供給された冷却媒体を１次
照射窓用窓箔２および２次照射窓用窓箔３のそれぞれに
吹き付けるための吹き出し部をノズル状に形成するガイ
ド板４３を備えている。
射窓（１次照射窓）１１に取り付ける窓箔（１次照射窓
用窓箔）２の押え板４２と、走査管１からの電子線Ｄを
外部に照射する電子線照射窓（２次照射窓）４１と、そ
の２次照射窓４１をゴムパッキン等で気密に覆った窓箔
（２次照射窓用窓箔）３と、片側に冷却媒体の給気口４
４と、その反対側に排気口４５を備え、また、給気口４
４の備えられた側の内部に、供給された冷却媒体を１次
照射窓用窓箔２および２次照射窓用窓箔３のそれぞれに
吹き付けるための吹き出し部をノズル状に形成するガイ
ド板４３を備えている。
【０００９】１次照射窓１１は、１次照射窓用窓箔２が
当てがわれ窓箔押えダクト４の押え板４２により金属シ
ール又はゴムパッキン等を介して気密に取り付けられて
いる。これにより電子線照射装置の電子線照射窓は１次
照射窓用窓箔２と２次照射窓用窓箔３とによる２重構造
とされている。そして、窓箔押えダクト４の給気口４４
および排気口４５に、熱交換器５および循環ブロワ７が
連結された循環路を形成する配管１０が接続されてい
る。
当てがわれ窓箔押えダクト４の押え板４２により金属シ
ール又はゴムパッキン等を介して気密に取り付けられて
いる。これにより電子線照射装置の電子線照射窓は１次
照射窓用窓箔２と２次照射窓用窓箔３とによる２重構造
とされている。そして、窓箔押えダクト４の給気口４４
および排気口４５に、熱交換器５および循環ブロワ７が
連結された循環路を形成する配管１０が接続されてい
る。
【００１０】循環路内には、冷却媒体としてヘリウムガ
スＨｅが装填され、ヘリウムガスＨｅは、循環ブロワ７
により、窓箔押えダクト４内、熱交換器５を経由して循
環する。窓箔押えダクト４内では、窓箔押えグクト４の
給気口４４から供給されたヘリウムガスＨｅはガイド板
４３により、１次照射窓用窓箔２および２次照射窓用窓
箔３のそれぞれに沿って流れ、各窓箔の発生熱を奪う。
スＨｅが装填され、ヘリウムガスＨｅは、循環ブロワ７
により、窓箔押えダクト４内、熱交換器５を経由して循
環する。窓箔押えダクト４内では、窓箔押えグクト４の
給気口４４から供給されたヘリウムガスＨｅはガイド板
４３により、１次照射窓用窓箔２および２次照射窓用窓
箔３のそれぞれに沿って流れ、各窓箔の発生熱を奪う。
【００１１】例えば、加速電圧１０００ＫＶ、出力１０
０ｍＡの電子線照射装置では、窓箔面およびヘリウム層
のエネルギーロスは、約１０％なので、１０００ＫＶ×
０．１Ａ×０．１＝１０ＫＷ、温度上昇は以下となる。
０ｍＡの電子線照射装置では、窓箔面およびヘリウム層
のエネルギーロスは、約１０％なので、１０００ＫＶ×
０．１Ａ×０．１＝１０ＫＷ、温度上昇は以下となる。
【００１２】いま、３３ｍ３／ｍｉｎのヘリウムを循環
させたとすると、ヘリウムの比熱１．２４Ｋｃａｌ／Ｋ
ｇ℃、ヘリウムの比重０．１７２Ｋｇ／ｍ３（ａｔ１０
０℃）より、（１０ＫＷ／４．２）×６０＝１４２．９
Ｋｃａｌ／ｍｉｎでこのときの温度上昇は、（１４２．
９Ｋｃａｌ／ｍｉｎ）／（１．２４Ｋｃａｌ／Ｋｇ℃×
０．１７２Ｋｇ／ｍ３×３３ｍ３／ｍｉｎ）＝２０．３
℃となる。
させたとすると、ヘリウムの比熱１．２４Ｋｃａｌ／Ｋ
ｇ℃、ヘリウムの比重０．１７２Ｋｇ／ｍ３（ａｔ１０
０℃）より、（１０ＫＷ／４．２）×６０＝１４２．９
Ｋｃａｌ／ｍｉｎでこのときの温度上昇は、（１４２．
９Ｋｃａｌ／ｍｉｎ）／（１．２４Ｋｃａｌ／Ｋｇ℃×
０．１７２Ｋｇ／ｍ３×３３ｍ３／ｍｉｎ）＝２０．３
℃となる。
【００１３】このように加熱されたヘリウムガスＨｅは
排気口４５から循環路を形成する配管１０内に排出さ
れ、排出されヘリウムガスＨｅは熱交換器５で冷却さ
れ、冷却されたヘリウムガスＨｅは循環ブロワにより再
び窓箔押えダクト４内へと循環する。このようにヘリウ
ムガスを循環させることにより高価なヘリウムガスの消
費を低減することができる。
排気口４５から循環路を形成する配管１０内に排出さ
れ、排出されヘリウムガスＨｅは熱交換器５で冷却さ
れ、冷却されたヘリウムガスＨｅは循環ブロワにより再
び窓箔押えダクト４内へと循環する。このようにヘリウ
ムガスを循環させることにより高価なヘリウムガスの消
費を低減することができる。
【００１４】なお、ヘリウムガスの漏れを防ぐために配
管１０の継目や循環ブロワ７の回転軸の固定部にゴムパ
ッキンやドライメカニカルシール９を施し、窓箔押えダ
クト４を含むヘリウムガスの循環路は全体に気密に形成
される。また、電子線照射装置の電子線照射窓を２重構
造とする理由は、ヘリウムガスの漏れを防ぐためのみな
らず、被照射物が粉末や排気ガス等では、冷却風が被照
射物に当たらないようにするためでもある。
管１０の継目や循環ブロワ７の回転軸の固定部にゴムパ
ッキンやドライメカニカルシール９を施し、窓箔押えダ
クト４を含むヘリウムガスの循環路は全体に気密に形成
される。また、電子線照射装置の電子線照射窓を２重構
造とする理由は、ヘリウムガスの漏れを防ぐためのみな
らず、被照射物が粉末や排気ガス等では、冷却風が被照
射物に当たらないようにするためでもある。
【００１５】冷却媒体としてヘリウムガスを用いると、
熱冷却効率が空気や窒素に比べ１．３４倍向上する。つ
まり、同風量ではヘリウムガス冷却の方が窓箔の温度が
下げられ、窓箔の寿命が延びる。また、窓箔面の温度を
空気冷却の場合と同じとすればヘリウム冷却では風量を
減らすことができ、ブロワの消費電力を低減できる。
熱冷却効率が空気や窒素に比べ１．３４倍向上する。つ
まり、同風量ではヘリウムガス冷却の方が窓箔の温度が
下げられ、窓箔の寿命が延びる。また、窓箔面の温度を
空気冷却の場合と同じとすればヘリウム冷却では風量を
減らすことができ、ブロワの消費電力を低減できる。
【００１６】冷却効率は、窓箔面のような滑らかな平板
では熱工学の一般式である「強制対流による滑らかな平
板の熱伝達」の式、Ｎｕ＝０．０３７×Ｒｅ（０．８
乗）×Ｐｒ（１／３乗）により求められる。ここで、Ｎ
ｕはヌセルト数（αＬ／λ）、Ｒｅはレイノルズ数（ｕ
Ｌ／ν）、Ｐｒはプラントル数、αは熱伝達率（Ｋｃａ
ｌ／ｍ２ｈ℃）、Ｌは伝達距離（ｍ）、λは熱伝導率
（Ｋｃａｌ／ｍｈ℃）、ｕは風速（ｍ／ｓ）、νは動粘
性係数（ｍ２／ｓ）である。
では熱工学の一般式である「強制対流による滑らかな平
板の熱伝達」の式、Ｎｕ＝０．０３７×Ｒｅ（０．８
乗）×Ｐｒ（１／３乗）により求められる。ここで、Ｎ
ｕはヌセルト数（αＬ／λ）、Ｒｅはレイノルズ数（ｕ
Ｌ／ν）、Ｐｒはプラントル数、αは熱伝達率（Ｋｃａ
ｌ／ｍ２ｈ℃）、Ｌは伝達距離（ｍ）、λは熱伝導率
（Ｋｃａｌ／ｍｈ℃）、ｕは風速（ｍ／ｓ）、νは動粘
性係数（ｍ２／ｓ）である。
【００１７】この式は、熱伝達率α＝０．０３７×λ×
Ｐｒ（１／３乗）×（ｕ／ν）（０．８乗）×１／Ｌ
（０．２乗）、すなわち、熱伝達率α＝０．０３７×λ
／ν（０．８乗）×Ｐｒ（１／３乗）×ｕ（０．８乗）
／Ｌ（０．２乗）と変換され、この変換された式で求め
た、空気、窒素、ヘリウムの熱伝達率は、λについて空
気０．０２７２、窒素０．０２６９、ヘリウム０．１４
３、νについて空気０．２３９×１０（−４乗）、窒素
０．２３８×１０（−４乗）、ヘリウム１．３４×１０
（−４乗）、Ｐｒについて空気０．７０、窒素０．７
０、ヘリウム０．７２、αについて空気４４５６×（ｕ
（０．８乗）／Ｌ（０．２乗））、窒素４４２１×（ｕ
（０．８乗）／Ｌ（０．２乗））、ヘリウム５９５３×
（ｕ（０．８乗）／Ｌ（０．２乗））となり、同一条件
の吹き出し形状では（ｕ（０．８乗）／Ｌ（０．２
乗））は一定なので、空気に対するヘリウムの熱伝達率
は、５９５３／４４５６＝１．３４倍となる。すなわち
熱伝達率が高くなることは冷却能力が高くなることを意
味する。
Ｐｒ（１／３乗）×（ｕ／ν）（０．８乗）×１／Ｌ
（０．２乗）、すなわち、熱伝達率α＝０．０３７×λ
／ν（０．８乗）×Ｐｒ（１／３乗）×ｕ（０．８乗）
／Ｌ（０．２乗）と変換され、この変換された式で求め
た、空気、窒素、ヘリウムの熱伝達率は、λについて空
気０．０２７２、窒素０．０２６９、ヘリウム０．１４
３、νについて空気０．２３９×１０（−４乗）、窒素
０．２３８×１０（−４乗）、ヘリウム１．３４×１０
（−４乗）、Ｐｒについて空気０．７０、窒素０．７
０、ヘリウム０．７２、αについて空気４４５６×（ｕ
（０．８乗）／Ｌ（０．２乗））、窒素４４２１×（ｕ
（０．８乗）／Ｌ（０．２乗））、ヘリウム５９５３×
（ｕ（０．８乗）／Ｌ（０．２乗））となり、同一条件
の吹き出し形状では（ｕ（０．８乗）／Ｌ（０．２
乗））は一定なので、空気に対するヘリウムの熱伝達率
は、５９５３／４４５６＝１．３４倍となる。すなわち
熱伝達率が高くなることは冷却能力が高くなることを意
味する。
【００１８】また、冷却媒体としてヘリウムガスを用い
ることにより、ヘリウムガスが空気や窒素に比べ比重が
小さいため配管および吹き出しノズルでの圧力損失が減
少する。ブロワの静圧としてはこの分減らせられること
になるが、ブロワとしては比重の小さい気体に圧力を与
えるため、空気換算すれば空気圧力と同じとなるが、ブ
ロワの消費電力は、比重に比例するため、空気の場合の
冷却ブロワの７分の１程度の消費電力となる。
ることにより、ヘリウムガスが空気や窒素に比べ比重が
小さいため配管および吹き出しノズルでの圧力損失が減
少する。ブロワの静圧としてはこの分減らせられること
になるが、ブロワとしては比重の小さい気体に圧力を与
えるため、空気換算すれば空気圧力と同じとなるが、ブ
ロワの消費電力は、比重に比例するため、空気の場合の
冷却ブロワの７分の１程度の消費電力となる。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、１次照射
窓用窓箔および２次照射窓用窓箔を冷却する冷却能力が
高められ、また、冷却のための消費電力を低減すること
が可能になる。
窓用窓箔および２次照射窓用窓箔を冷却する冷却能力が
高められ、また、冷却のための消費電力を低減すること
が可能になる。
【図１】本発明に係る電子線照射装置の窓箔冷却装置の
構成図である。
構成図である。
１ 電子線走査管 ２ １次照射窓用窓箔 ３ ２次照射窓用窓箔 ４ 窓箔押えダクト ５ 熱交換器 ７ 循環ブロワ １０ 配管 １１ １次照射窓 ４１ ２次照射窓 ４２ １次窓箔押え板 ４３ 吹き出しガイド板 ４４ ヘリウムガスの給気口 ４５ ヘリウムガスの排気口 Ｈｅ ヘリウムガス
Claims (1)
- 【請求項１】電子線照射窓が窓箔を有して２重に構成さ
れ、各窓箔により形成された前記電子線照射窓の内部に
冷却媒体を通流して前記各窓箔を冷却する電子線照射装
置の窓箔冷却装置であって、前記冷却媒体をヘリウムガ
スとするとともに、前記ヘリウムガスを熱交換器を介し
て循環させてなることを特徴とする電子線照射装置の窓
箔冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7324981A JPH09133799A (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 電子線照射装置の窓箔冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7324981A JPH09133799A (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 電子線照射装置の窓箔冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09133799A true JPH09133799A (ja) | 1997-05-20 |
Family
ID=18171801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7324981A Pending JPH09133799A (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | 電子線照射装置の窓箔冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09133799A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000042620A1 (fr) * | 1999-01-11 | 2000-07-20 | Ebara Corporation | Dispositif de reaction a une projection de faisceau electronique |
| JP2013185830A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-19 | Sumitomo Electric Fine Polymer Inc | 電離性放射線照射装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5237553A (en) * | 1975-09-20 | 1977-03-23 | Ebara Corp | Method for improving the life time of irradiation window of a reactor for treating exhaust gas irradiated with radiation |
| JPH0794135A (ja) * | 1993-09-20 | 1995-04-07 | Nissin High Voltage Co Ltd | 電子線照射装置 |
| JPH08271700A (ja) * | 1995-03-29 | 1996-10-18 | Toshiba Corp | 電子ビーム照射装置 |
-
1995
- 1995-11-07 JP JP7324981A patent/JPH09133799A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| JP2013185830A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-19 | Sumitomo Electric Fine Polymer Inc | 電離性放射線照射装置 |
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