JPH10288700A - 電子線照射装置 - Google Patents
電子線照射装置Info
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- JPH10288700A JPH10288700A JP9618597A JP9618597A JPH10288700A JP H10288700 A JPH10288700 A JP H10288700A JP 9618597 A JP9618597 A JP 9618597A JP 9618597 A JP9618597 A JP 9618597A JP H10288700 A JPH10288700 A JP H10288700A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高圧電源容器の小型化及び高圧電源容器内の
変換損失の軽減を図ることができると共に、放電時にお
ける加速電圧の回復時間を短縮することができる電子線
照射装置を提供する。 【解決手段】 整流器71、フィルタ回路72、高周波
インバータ回路73及び出力トランス76を含む高周波
変換部は、商用交流電力を高周波電力に変換して出力す
る。高周波昇圧トランス81は、出力トランス76が出
力する高周波電圧を昇圧して高周波高電圧を出力する。
倍電圧整流回路82は、高周波昇圧トランス81が出力
する高周波高電圧を倍電圧整流して直流高電圧とし、そ
の直流高電圧を加速電圧としてグリッド11cに供給す
る。高周波昇圧トランス81及び倍電圧整流回路82
は、高圧電源容器90内に収納され、一方、高周波変換
部は、高圧電源容器90の外部に配置される。
変換損失の軽減を図ることができると共に、放電時にお
ける加速電圧の回復時間を短縮することができる電子線
照射装置を提供する。 【解決手段】 整流器71、フィルタ回路72、高周波
インバータ回路73及び出力トランス76を含む高周波
変換部は、商用交流電力を高周波電力に変換して出力す
る。高周波昇圧トランス81は、出力トランス76が出
力する高周波電圧を昇圧して高周波高電圧を出力する。
倍電圧整流回路82は、高周波昇圧トランス81が出力
する高周波高電圧を倍電圧整流して直流高電圧とし、そ
の直流高電圧を加速電圧としてグリッド11cに供給す
る。高周波昇圧トランス81及び倍電圧整流回路82
は、高圧電源容器90内に収納され、一方、高周波変換
部は、高圧電源容器90の外部に配置される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線照射により
起こる架橋・重合等の反応を利用して、被照射物の塗膜
の硬化や表面改質等を行う電子線照射装置に関するもの
である。
起こる架橋・重合等の反応を利用して、被照射物の塗膜
の硬化や表面改質等を行う電子線照射装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】電子線処理は、電子線のエネルギーを利
用して高分子に架橋、重合等の反応を起こし、フィルム
の改質、インキの乾燥、オーバーコート樹脂の硬化等を
行うことができるので、印刷やコンバーティングを始め
とする種々の産業分野で使用されている。
用して高分子に架橋、重合等の反応を起こし、フィルム
の改質、インキの乾燥、オーバーコート樹脂の硬化等を
行うことができるので、印刷やコンバーティングを始め
とする種々の産業分野で使用されている。
【0003】図6は従来の電子線照射装置の概略構成図
である。この電子線照射装置は、最大加速電圧が300
kVのものであり、電子線発生部110と、照射室12
0と、照射窓部130と、高圧電源容器160とを備え
るものである。高圧電源容器160には、制御用電源部
140と、加速用電源部150とが収納されている。電
子線発生部110は、電子線を発生するターミナル11
1と、ターミナル111で発生した電子線を真空空間
(加速空間)で加速する真空チャンバー112とを有す
る。この真空チャンバー112の外壁は接地されてい
る。また、ターミナル111は、熱電子を放出するフィ
ラメント111aと、フィラメント111aで発生した
熱電子をコントロールするグリッド111bとを有す
る。
である。この電子線照射装置は、最大加速電圧が300
kVのものであり、電子線発生部110と、照射室12
0と、照射窓部130と、高圧電源容器160とを備え
るものである。高圧電源容器160には、制御用電源部
140と、加速用電源部150とが収納されている。電
子線発生部110は、電子線を発生するターミナル11
1と、ターミナル111で発生した電子線を真空空間
(加速空間)で加速する真空チャンバー112とを有す
る。この真空チャンバー112の外壁は接地されてい
る。また、ターミナル111は、熱電子を放出するフィ
ラメント111aと、フィラメント111aで発生した
熱電子をコントロールするグリッド111bとを有す
る。
【0004】照射室120は、たとえばシート状の被照
射物(ウエッブ;web )2に電子線を照射する照射空間
121を含むものである。被照射物2は、巻出し装置1
71と巻取り装置172とにより、照射室120内に設
けられたガイドロール173a,173bを介して、照
射室120内を図6において左側から右側に搬送され
る。また、照射室120内には、照射窓部130の下方
にビームコレクタ122を設けている。ビームコレクタ
122は、被照射物2を突き抜けた電子線を吸収するも
のであり、接地されている。
射物(ウエッブ;web )2に電子線を照射する照射空間
121を含むものである。被照射物2は、巻出し装置1
71と巻取り装置172とにより、照射室120内に設
けられたガイドロール173a,173bを介して、照
射室120内を図6において左側から右側に搬送され
る。また、照射室120内には、照射窓部130の下方
にビームコレクタ122を設けている。ビームコレクタ
122は、被照射物2を突き抜けた電子線を吸収するも
のであり、接地されている。
【0005】照射窓部130は、金属箔からなる窓箔1
31を有する。窓箔131は、電子線発生部110内の
真空雰囲気と照射室120内の照射雰囲気とを仕切ると
共に、窓箔131を介して照射室120内に電子線を取
り出すものである。制御用電源部140は、フィラメン
ト111aとグリッド111bとの間に直流電圧(グリ
ッド電圧)を印加するものであり、加速用電源部150
はグリッド111bと窓箔131との間に直流高電圧を
印加するものである。加速用電源部150は、50Hz
の商用電力で駆動する昇圧トランスと、キャパシタとダ
イオードとの組合せにより構成される倍電圧整流回路と
を有する。加速用電源部150の出力電圧が300kV
である場合、単相整流における昇圧トランスは、波高値
が約150kVである交流電圧を出力し、その出力は、
倍電圧整流回路により約300kVの直流高電圧に昇圧
される。この昇圧された直流高電圧が、加速電圧として
グリッド111bと窓箔131との間に印加される。
31を有する。窓箔131は、電子線発生部110内の
真空雰囲気と照射室120内の照射雰囲気とを仕切ると
共に、窓箔131を介して照射室120内に電子線を取
り出すものである。制御用電源部140は、フィラメン
ト111aとグリッド111bとの間に直流電圧(グリ
ッド電圧)を印加するものであり、加速用電源部150
はグリッド111bと窓箔131との間に直流高電圧を
印加するものである。加速用電源部150は、50Hz
の商用電力で駆動する昇圧トランスと、キャパシタとダ
イオードとの組合せにより構成される倍電圧整流回路と
を有する。加速用電源部150の出力電圧が300kV
である場合、単相整流における昇圧トランスは、波高値
が約150kVである交流電圧を出力し、その出力は、
倍電圧整流回路により約300kVの直流高電圧に昇圧
される。この昇圧された直流高電圧が、加速電圧として
グリッド111bと窓箔131との間に印加される。
【0006】また、高圧電源容器160は、長さ約66
0mm、幅約340mm、高さ約480mmであり、そ
の体積は約1.077×108 mm3 である。フィラメ
ント111aに電流を通じて加熱すると、フィラメント
111aは熱電子を放出し、この熱電子はグリッド電圧
によりフィラメント111aから引き離される。その熱
電子のうちグリッド111bを通過したものだけが電子
線として有効に取り出される。この電子線は、加速電圧
により真空チャンバー112内の加速空間で加速され、
窓箔131を突き抜ける。そして、被照射物2が窓箔1
31下方の照射空間121を通過する際に、その被照射
物2に電子線が照射される。
0mm、幅約340mm、高さ約480mmであり、そ
の体積は約1.077×108 mm3 である。フィラメ
ント111aに電流を通じて加熱すると、フィラメント
111aは熱電子を放出し、この熱電子はグリッド電圧
によりフィラメント111aから引き離される。その熱
電子のうちグリッド111bを通過したものだけが電子
線として有効に取り出される。この電子線は、加速電圧
により真空チャンバー112内の加速空間で加速され、
窓箔131を突き抜ける。そして、被照射物2が窓箔1
31下方の照射空間121を通過する際に、その被照射
物2に電子線が照射される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電子
線照射装置では、次のような問題点がある。まず、加速
用電源部150で発生する加速電圧は、100kVから
300kVと高圧であり、昇圧トランスにおいてある程
度大きな電圧を出力する必要があるので、昇圧トランス
としては大型のものを用いている。しかも、高圧電源容
器160内で放電が起こらないように、昇圧トランスや
倍電圧整流回路は適度な絶縁距離をとって配置しなけれ
ばならない。このため、高圧電源容器160が大型化す
るという問題があった。
線照射装置では、次のような問題点がある。まず、加速
用電源部150で発生する加速電圧は、100kVから
300kVと高圧であり、昇圧トランスにおいてある程
度大きな電圧を出力する必要があるので、昇圧トランス
としては大型のものを用いている。しかも、高圧電源容
器160内で放電が起こらないように、昇圧トランスや
倍電圧整流回路は適度な絶縁距離をとって配置しなけれ
ばならない。このため、高圧電源容器160が大型化す
るという問題があった。
【0008】一方、昇圧トランスをできるだけ小型化し
たいという要求もある。このため、従来は、変換効率を
犠牲にして、重量約100kgの幾分小型化した昇圧ト
ランスを用いている。実際、昇圧トランスの変換損失が
大きく、高圧電源容器160内における変換効率は約7
0〜80%である。したがって、従来は、昇圧トランス
等から発生する熱により高圧電源容器160内の温度が
かなり高温になるので、高圧電源容器160内に、電動
ファンによる空冷装置や熱交換器による水冷装置等を設
ける必要があった。
たいという要求もある。このため、従来は、変換効率を
犠牲にして、重量約100kgの幾分小型化した昇圧ト
ランスを用いている。実際、昇圧トランスの変換損失が
大きく、高圧電源容器160内における変換効率は約7
0〜80%である。したがって、従来は、昇圧トランス
等から発生する熱により高圧電源容器160内の温度が
かなり高温になるので、高圧電源容器160内に、電動
ファンによる空冷装置や熱交換器による水冷装置等を設
ける必要があった。
【0009】また、真空チャンバー112内壁の微小な
汚れ等によって電界強度が乱れたりすることにより、タ
ーミナル111と真空チャンバー112との間で直接放
電が発生することがある。このとき、従来の装置では、
倍電圧整流回路のキャパシタを充電するのに長い時間を
要し、加速電圧が設定値に回復するまでに約150〜2
00ms程度の時間を要する。このため、被照射物2の
処理中に放電が起こると、被照射物2に電子線の照射ム
ラができてしまうという問題があった。
汚れ等によって電界強度が乱れたりすることにより、タ
ーミナル111と真空チャンバー112との間で直接放
電が発生することがある。このとき、従来の装置では、
倍電圧整流回路のキャパシタを充電するのに長い時間を
要し、加速電圧が設定値に回復するまでに約150〜2
00ms程度の時間を要する。このため、被照射物2の
処理中に放電が起こると、被照射物2に電子線の照射ム
ラができてしまうという問題があった。
【0010】さらに、従来は、加速電圧の制御にモータ
で駆動される摺動変圧器を用いている。かかる摺動変圧
器には、ブラシのような可動部分があり、何度も使用し
ているとブラシが磨耗してしまうことがあるので、定期
的なメンテナンスが必要となる。しかも、ブラシは機械
的に動くため、ブラシを設定値に移動するのにある程度
の時間を要する。このため、負荷変動に対する加速電圧
の追随性が悪いという問題もあった。
で駆動される摺動変圧器を用いている。かかる摺動変圧
器には、ブラシのような可動部分があり、何度も使用し
ているとブラシが磨耗してしまうことがあるので、定期
的なメンテナンスが必要となる。しかも、ブラシは機械
的に動くため、ブラシを設定値に移動するのにある程度
の時間を要する。このため、負荷変動に対する加速電圧
の追随性が悪いという問題もあった。
【0011】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、高圧電源容器の小型化及び高圧電源容器内の変
換損失の軽減を図ることができると共に、放電時におけ
る加速電圧の回復時間を短縮することができる電子線照
射装置を提供することを目的とするものである。
であり、高圧電源容器の小型化及び高圧電源容器内の変
換損失の軽減を図ることができると共に、放電時におけ
る加速電圧の回復時間を短縮することができる電子線照
射装置を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明は、熱電子源が放出する熱電子を加速空間で
加速電圧により加速して電子線として取り出し、前記電
子線を被照射物に照射する電子線照射装置において、商
用交流電力を高周波電力に変換して出力する高周波変換
手段と、前記高周波変換手段が出力する高周波電圧を昇
圧して高周波高電圧を出力する高周波昇圧手段と、前記
高周波昇圧手段が出力する高周波高電圧を倍電圧整流し
て直流高電圧とし、その直流高電圧を前記加速電圧とし
て供給する倍電圧整流手段と、を具備し、少なくとも前
記高周波昇圧手段と前記倍電圧整流手段とを高圧電源容
器内に収納し、前記高周波変換手段は前記高圧電源容器
の外部に配置したことを特徴とするものである。
めの本発明は、熱電子源が放出する熱電子を加速空間で
加速電圧により加速して電子線として取り出し、前記電
子線を被照射物に照射する電子線照射装置において、商
用交流電力を高周波電力に変換して出力する高周波変換
手段と、前記高周波変換手段が出力する高周波電圧を昇
圧して高周波高電圧を出力する高周波昇圧手段と、前記
高周波昇圧手段が出力する高周波高電圧を倍電圧整流し
て直流高電圧とし、その直流高電圧を前記加速電圧とし
て供給する倍電圧整流手段と、を具備し、少なくとも前
記高周波昇圧手段と前記倍電圧整流手段とを高圧電源容
器内に収納し、前記高周波変換手段は前記高圧電源容器
の外部に配置したことを特徴とするものである。
【0013】高周波昇圧手段は、高周波を用いて昇圧す
るので、従来の商用周波数昇圧型のものに比べて、変換
効率が良く、しかも小型軽量のものとなる。したがっ
て、高電圧を発生する高周波昇圧手段及び倍電圧整流手
段を収納する高圧電源容器を小型化することが可能とな
る。また、高周波変換手段を高圧電源容器の外部に配置
すると共に、高周波昇圧手段は従来の商用周波数昇圧型
のものに比べて変換効率が良いので、高圧電源容器内に
おける変換損失を軽減することができる。このため、変
換損失による熱の発生が抑えられるので、高圧電源容器
内の冷却装置として簡易なものを用いることができる。
るので、従来の商用周波数昇圧型のものに比べて、変換
効率が良く、しかも小型軽量のものとなる。したがっ
て、高電圧を発生する高周波昇圧手段及び倍電圧整流手
段を収納する高圧電源容器を小型化することが可能とな
る。また、高周波変換手段を高圧電源容器の外部に配置
すると共に、高周波昇圧手段は従来の商用周波数昇圧型
のものに比べて変換効率が良いので、高圧電源容器内に
おける変換損失を軽減することができる。このため、変
換損失による熱の発生が抑えられるので、高圧電源容器
内の冷却装置として簡易なものを用いることができる。
【0014】更に、倍電圧整流手段は高周波高電圧を倍
電圧整流するため、倍電圧電流手段のキャパシタの容量
を小さくすることができるので、キャパシタを充電する
ときの時定数が小さくなる。これにより、かかるキャパ
シタの充電時間が短くなるので、放電が発生したとき
に、加速電圧が設定値に回復するまでの回復時間を短縮
することができる。
電圧整流するため、倍電圧電流手段のキャパシタの容量
を小さくすることができるので、キャパシタを充電する
ときの時定数が小さくなる。これにより、かかるキャパ
シタの充電時間が短くなるので、放電が発生したとき
に、加速電圧が設定値に回復するまでの回復時間を短縮
することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態
である電子線照射装置の概略構成図、図2はその電子線
照射装置をターミナルの長手方向から見たときの概略断
面図、図3はその電子線照射装置の概略回路図、図4は
その電子線照射装置の倍電圧整流回路の回路図、図5は
その電子線照射装置においてグリッド電圧及び加速電圧
を説明するための図である。
て図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態
である電子線照射装置の概略構成図、図2はその電子線
照射装置をターミナルの長手方向から見たときの概略断
面図、図3はその電子線照射装置の概略回路図、図4は
その電子線照射装置の倍電圧整流回路の回路図、図5は
その電子線照射装置においてグリッド電圧及び加速電圧
を説明するための図である。
【0016】図1及び図2に示す電子線照射装置は、電
子線発生部10と、照射室20と、照射窓部30と、交
流電源40と、高周波変換部70と、高圧電源容器90
とを備えるものである。高圧電源容器90は、フィラメ
ント用電源部50と、グリッド用電源部60と、加速用
電源部80とを収納する。尚、本実施形態では、被照射
物2として、高分子フィルムや、また、印刷インキ、オ
ーバーコート樹脂が表面に施された紙等のウエッブ(連
続巻物)を用いる場合について説明する。
子線発生部10と、照射室20と、照射窓部30と、交
流電源40と、高周波変換部70と、高圧電源容器90
とを備えるものである。高圧電源容器90は、フィラメ
ント用電源部50と、グリッド用電源部60と、加速用
電源部80とを収納する。尚、本実施形態では、被照射
物2として、高分子フィルムや、また、印刷インキ、オ
ーバーコート樹脂が表面に施された紙等のウエッブ(連
続巻物)を用いる場合について説明する。
【0017】電子線発生部10は、電子線を発生するタ
ーミナル11と、ターミナル11で発生した電子線を真
空空間(加速空間)で加速する真空チャンバー12とを
有するものである。真空チャンバー12の外壁は接地さ
れている。また、真空チャンバー12の内部は、電子が
気体分子と衝突してエネルギーを失うことを防ぐため、
及び熱電子源であるフィラメント11aの酸化を防止す
るため、図示しない真空ポンプ等により1.3×10-4
〜1.3×10-5Paの高真空に保たれている。ターミ
ナル11は、熱電子を放出するフィラメント11aと、
フィラメント11aを支持するガン構造体11bと、フ
ィラメント11aで発生した熱電子をコントロールして
電子線として取り出すグリッド11cとを有する。フィ
ラメント11aとグリッド11cとは一定の間隔をもっ
て配列されている。
ーミナル11と、ターミナル11で発生した電子線を真
空空間(加速空間)で加速する真空チャンバー12とを
有するものである。真空チャンバー12の外壁は接地さ
れている。また、真空チャンバー12の内部は、電子が
気体分子と衝突してエネルギーを失うことを防ぐため、
及び熱電子源であるフィラメント11aの酸化を防止す
るため、図示しない真空ポンプ等により1.3×10-4
〜1.3×10-5Paの高真空に保たれている。ターミ
ナル11は、熱電子を放出するフィラメント11aと、
フィラメント11aを支持するガン構造体11bと、フ
ィラメント11aで発生した熱電子をコントロールして
電子線として取り出すグリッド11cとを有する。フィ
ラメント11aとグリッド11cとは一定の間隔をもっ
て配列されている。
【0018】また、フィラメント11aとしては、多数
の短い線状フィラメントを被照射物2の搬送方向に対し
て所定の角度だけ傾け、且つ所定の間隔で平行に配列し
たものを用いる。そして、かかるフィラメント11a
は、線状フィラメントの配列方向が被照射物2の搬送方
向に直交する方向になるようにして、ガン構造体11b
に取り付けられる。このような構造のフィラメント11
aを用いたことにより、幅方向に渡って、均一な電子線
を発生させることができる。
の短い線状フィラメントを被照射物2の搬送方向に対し
て所定の角度だけ傾け、且つ所定の間隔で平行に配列し
たものを用いる。そして、かかるフィラメント11a
は、線状フィラメントの配列方向が被照射物2の搬送方
向に直交する方向になるようにして、ガン構造体11b
に取り付けられる。このような構造のフィラメント11
aを用いたことにより、幅方向に渡って、均一な電子線
を発生させることができる。
【0019】照射室20は、電子線を被照射物2に照射
する照射空間21を含むものである。この照射空間21
において、被照射物2に電子線を照射することにより、
被照射物2に対して種々の電子線処理を行う。被照射物
2は、電子線照射装置の前後に配置された巻出し装置及
び巻取り装置(不図示)により、照射室20内を、図2
において左側から右側に搬送される。また、照射室20
内には、照射窓部30の下方であって、被照射物2の下
方にビームコレクタ(beam collector)22が配置され
る。ビームコレクタ22は、被照射物2を突き抜けた電
子線を吸収するものであり、照射窓部30の窓箔31か
ら取り出された余分の電子線を受けることにより照射室
20が加熱されるのを防止する。また、このビームコレ
クタ22は接地されている。尚、電子線発生部10及び
照射室20の周囲は電子線照射時に二次的に発生するX
線が外部へ漏出しないように、鉛遮蔽が施されている。
する照射空間21を含むものである。この照射空間21
において、被照射物2に電子線を照射することにより、
被照射物2に対して種々の電子線処理を行う。被照射物
2は、電子線照射装置の前後に配置された巻出し装置及
び巻取り装置(不図示)により、照射室20内を、図2
において左側から右側に搬送される。また、照射室20
内には、照射窓部30の下方であって、被照射物2の下
方にビームコレクタ(beam collector)22が配置され
る。ビームコレクタ22は、被照射物2を突き抜けた電
子線を吸収するものであり、照射窓部30の窓箔31か
ら取り出された余分の電子線を受けることにより照射室
20が加熱されるのを防止する。また、このビームコレ
クタ22は接地されている。尚、電子線発生部10及び
照射室20の周囲は電子線照射時に二次的に発生するX
線が外部へ漏出しないように、鉛遮蔽が施されている。
【0020】照射窓部30は、真空チャンバー12の外
周の一部に設けられ、窓箔31と、窓枠構造体32とを
有するものである。窓箔31は、電子線発生部10内の
真空雰囲気と照射室20内の照射雰囲気とを仕切るもの
であり、また窓箔31を介して照射室20内の照射空間
21に電子線を取り出すものである。窓箔31に使用す
る金属としては、電子線発生部10内の真空雰囲気を十
分維持できる機械的強度があって、電子線が透過しやす
いように比重が小さくて肉厚が薄く、しかも耐熱性に優
れたものが望ましい。通常は、機械的な取扱いやすさか
ら、厚さ10〜30μm程度のアルミニウムやチタンな
どからなる金属箔が使用される。窓箔31は、スリット
状の開口部を有する窓枠構造体32により支持される。
この窓枠構造体32は、銅などの材料で作られており、
窓箔31で発生する電子による発熱を抑えるために循環
水により冷却される。
周の一部に設けられ、窓箔31と、窓枠構造体32とを
有するものである。窓箔31は、電子線発生部10内の
真空雰囲気と照射室20内の照射雰囲気とを仕切るもの
であり、また窓箔31を介して照射室20内の照射空間
21に電子線を取り出すものである。窓箔31に使用す
る金属としては、電子線発生部10内の真空雰囲気を十
分維持できる機械的強度があって、電子線が透過しやす
いように比重が小さくて肉厚が薄く、しかも耐熱性に優
れたものが望ましい。通常は、機械的な取扱いやすさか
ら、厚さ10〜30μm程度のアルミニウムやチタンな
どからなる金属箔が使用される。窓箔31は、スリット
状の開口部を有する窓枠構造体32により支持される。
この窓枠構造体32は、銅などの材料で作られており、
窓箔31で発生する電子による発熱を抑えるために循環
水により冷却される。
【0021】フィラメント用電源部50は、フィラメン
ト11aを加熱するためのものであり、図3に示すよう
にトランスで構成される。フィラメント用電源部50
は、交流電源40を昇圧し、その出力をフィラメント1
1aに供給して、フィラメント11aに交流電流を流
す。これにより、フィラメント11aは所定の温度まで
加熱され、フィラメント11aから熱電子が放出され
る。尚、交流電源40としては、交流波高値が200V
で周波数が50Hzである商用電源を用いている。
ト11aを加熱するためのものであり、図3に示すよう
にトランスで構成される。フィラメント用電源部50
は、交流電源40を昇圧し、その出力をフィラメント1
1aに供給して、フィラメント11aに交流電流を流
す。これにより、フィラメント11aは所定の温度まで
加熱され、フィラメント11aから熱電子が放出され
る。尚、交流電源40としては、交流波高値が200V
で周波数が50Hzである商用電源を用いている。
【0022】グリッド用電源部60は、フィラメント1
1aとグリッド11cとの間に印加する直流電圧(グリ
ッド電圧)を発生するものである。グリッド用電源部6
0は、図3に示すように、フィラメント用電源部50の
トランスの二次側コイルの中点から交流電力を取り出
し、これを整流することによりグリッド電圧を発生す
る。このグリッド電圧はグリッド11cに供給される。
1aとグリッド11cとの間に印加する直流電圧(グリ
ッド電圧)を発生するものである。グリッド用電源部6
0は、図3に示すように、フィラメント用電源部50の
トランスの二次側コイルの中点から交流電力を取り出
し、これを整流することによりグリッド電圧を発生す
る。このグリッド電圧はグリッド11cに供給される。
【0023】高周波変換部70は、交流電源40からの
商用交流電力を高周波電力に変換して、加速用電源部8
0に供給するものである。高周波変換部70は、図3に
示すように、整流器71と、フィルタ回路72と、高周
波インバータ回路73と、変流器74と、駆動制御回路
75と、出力トランス76と、基準電圧設定回路77
と、比較回路78とを備える。
商用交流電力を高周波電力に変換して、加速用電源部8
0に供給するものである。高周波変換部70は、図3に
示すように、整流器71と、フィルタ回路72と、高周
波インバータ回路73と、変流器74と、駆動制御回路
75と、出力トランス76と、基準電圧設定回路77
と、比較回路78とを備える。
【0024】整流器71は、交流電源40から供給され
た交流を整流し、フィルタ回路72は、整流器71の出
力直流からリプルを取り除き、波形を整形する。高周波
インバータ回路73は、四つの半導体スイッチング素子
73aをオン・オフすることによりフィルタ回路72か
ら出力された直流電力を高周波電力に変換するものであ
る。半導体スイッチング素子73aとしては、IGBT
(Insulated Gate Bipolar Transistor )を用いてい
る。また、この高周波の周波数は10kHz以上200
kHz以下の範囲内であることが望ましい。これは次の
理由による。すなわち、周波数が10kHzよりも低い
と、可聴周波数帯となり、耳障りな音が発生するので、
作業環境が悪化するからである。一方、周波数が200
kHzよりも高いと、回路での損失が大きくなると共
に、後述する加速用電源部80の高周波昇圧トランス8
1の芯材に市販品を使用することができないからであ
る。本実施形態では、高周波インバータ回路73から、
約20kHzの高周波のパルスを出力している。
た交流を整流し、フィルタ回路72は、整流器71の出
力直流からリプルを取り除き、波形を整形する。高周波
インバータ回路73は、四つの半導体スイッチング素子
73aをオン・オフすることによりフィルタ回路72か
ら出力された直流電力を高周波電力に変換するものであ
る。半導体スイッチング素子73aとしては、IGBT
(Insulated Gate Bipolar Transistor )を用いてい
る。また、この高周波の周波数は10kHz以上200
kHz以下の範囲内であることが望ましい。これは次の
理由による。すなわち、周波数が10kHzよりも低い
と、可聴周波数帯となり、耳障りな音が発生するので、
作業環境が悪化するからである。一方、周波数が200
kHzよりも高いと、回路での損失が大きくなると共
に、後述する加速用電源部80の高周波昇圧トランス8
1の芯材に市販品を使用することができないからであ
る。本実施形態では、高周波インバータ回路73から、
約20kHzの高周波のパルスを出力している。
【0025】変流器74は、高周波インバータ回路73
の出力側に設けられ、高周波インバータ回路73の出力
電流値に応じた信号を駆動制御回路75に送る。駆動制
御回路75は、高周波インバータ回路73の半導体スイ
ッチング素子を駆動するものである。また、駆動制御回
路75は、変流器74から送られる信号に基づいて、高
周波インバータ回路73から所定の高周波電流が出力さ
れているかどうかを監視し、これにより、出力電流の安
定化を図っている。出力トランス76は、高周波インバ
ータ回路73から供給された高周波電圧を波高値が約4
00Vとなるまで昇圧する。尚、基準電圧設定回路7
7、比較回路78については後述する。
の出力側に設けられ、高周波インバータ回路73の出力
電流値に応じた信号を駆動制御回路75に送る。駆動制
御回路75は、高周波インバータ回路73の半導体スイ
ッチング素子を駆動するものである。また、駆動制御回
路75は、変流器74から送られる信号に基づいて、高
周波インバータ回路73から所定の高周波電流が出力さ
れているかどうかを監視し、これにより、出力電流の安
定化を図っている。出力トランス76は、高周波インバ
ータ回路73から供給された高周波電圧を波高値が約4
00Vとなるまで昇圧する。尚、基準電圧設定回路7
7、比較回路78については後述する。
【0026】加速用電源部80は、グリッド11cと窓
箔31との間に印加する直流高電圧(加速電圧)を発生
するものである。通常、最大加速電圧は、装置の用途に
応じて、約100〜300kVの範囲となるように設計
されている。以下では、電子線照射装置として、最大加
速電圧が300kVのものを用いる場合について説明す
る。加速用電源部80は、図3に示すように、高周波電
力により駆動する高周波昇圧トランス81と、倍電圧整
流回路82と、電流制限抵抗83と、降圧回路84とを
備える。
箔31との間に印加する直流高電圧(加速電圧)を発生
するものである。通常、最大加速電圧は、装置の用途に
応じて、約100〜300kVの範囲となるように設計
されている。以下では、電子線照射装置として、最大加
速電圧が300kVのものを用いる場合について説明す
る。加速用電源部80は、図3に示すように、高周波電
力により駆動する高周波昇圧トランス81と、倍電圧整
流回路82と、電流制限抵抗83と、降圧回路84とを
備える。
【0027】高周波昇圧トランス81は、高周波変換部
70が出力する高周波電圧(波高値が約400V)を昇
圧して、波高値が約30kVの高周波高電圧を得るもの
である。かかる高周波昇圧トランス81は、従来の電子
線照射装置で使用していた商用周波数昇圧型のものに比
べて、変換効率が良く、小型でしかも軽量となる。実
際、高周波昇圧トランス81の重量は約10kgであ
り、従来の商用周波数昇圧型のものに比べて約10分の
1である。また、後述する倍電圧整流回路82において
10倍の昇圧ができることも、高周波昇圧トランス81
を小型化することができた一つの要因である。
70が出力する高周波電圧(波高値が約400V)を昇
圧して、波高値が約30kVの高周波高電圧を得るもの
である。かかる高周波昇圧トランス81は、従来の電子
線照射装置で使用していた商用周波数昇圧型のものに比
べて、変換効率が良く、小型でしかも軽量となる。実
際、高周波昇圧トランス81の重量は約10kgであ
り、従来の商用周波数昇圧型のものに比べて約10分の
1である。また、後述する倍電圧整流回路82において
10倍の昇圧ができることも、高周波昇圧トランス81
を小型化することができた一つの要因である。
【0028】倍電圧整流回路82は、高周波昇圧トラン
ス81が出力する高周波高電圧を倍電圧整流して、直流
高電圧を発生するものである。この倍電圧整流回路82
は、図4に示すように、キャパシタ82aとダイオード
82bとの組合せにより構成されたものであり、コック
クロフト・ウォルトン(Cockcroft-Walton)回路と称さ
れるものである。キャパシタ1個、ダイオード1個から
なる回路(Ci +Di(i=1,2,3,・・・ ))をN
段に重ねた場合、高周波昇圧トランス81から出力され
た高周波高電圧の波高値をVS とすると、倍電圧整流回
路82の出力電圧はN×VS となる。本実施形態では、
キャパシタ1個、ダイオード1個からなる回路を10段
重ねており、倍電圧整流回路82は、約300kVの直
流高電圧を発生する。
ス81が出力する高周波高電圧を倍電圧整流して、直流
高電圧を発生するものである。この倍電圧整流回路82
は、図4に示すように、キャパシタ82aとダイオード
82bとの組合せにより構成されたものであり、コック
クロフト・ウォルトン(Cockcroft-Walton)回路と称さ
れるものである。キャパシタ1個、ダイオード1個から
なる回路(Ci +Di(i=1,2,3,・・・ ))をN
段に重ねた場合、高周波昇圧トランス81から出力され
た高周波高電圧の波高値をVS とすると、倍電圧整流回
路82の出力電圧はN×VS となる。本実施形態では、
キャパシタ1個、ダイオード1個からなる回路を10段
重ねており、倍電圧整流回路82は、約300kVの直
流高電圧を発生する。
【0029】ところで、従来の電子線照射装置で使用し
ていた倍電圧整流回路では、商用周波数の交流電圧を倍
電圧整流しており、容量の大きなキャパシタを使わなけ
ればならなかった。このため、キャパシタが大型化する
ので、キャパシタ1個、ダイオード1個からなる回路は
せいぜい2段までしか組むことができなかった。これに
対して、本実施形態の倍電圧整流回路82では、高周波
高電圧を倍電圧整流するため、キャパシタの容量を小さ
くすることができ、したがってキャパシタを小型化する
ことができる。これにより、キャパシタ1個、ダイオー
ド1個からなる回路を3段以上(本実施形態では10
段)組むことができる。
ていた倍電圧整流回路では、商用周波数の交流電圧を倍
電圧整流しており、容量の大きなキャパシタを使わなけ
ればならなかった。このため、キャパシタが大型化する
ので、キャパシタ1個、ダイオード1個からなる回路は
せいぜい2段までしか組むことができなかった。これに
対して、本実施形態の倍電圧整流回路82では、高周波
高電圧を倍電圧整流するため、キャパシタの容量を小さ
くすることができ、したがってキャパシタを小型化する
ことができる。これにより、キャパシタ1個、ダイオー
ド1個からなる回路を3段以上(本実施形態では10
段)組むことができる。
【0030】こうして倍電圧整流回路82で発生した直
流高電圧は、電流制限抵抗83を介して、グリッド11
cと窓箔31との間に加速電圧として供給される。ここ
で、電流制限抵抗83は、たとえば高圧電源容器90内
で放電が発生したときに流れる大きな放電電流から、回
路を保護するために挿入した保護抵抗である。通常、フ
ィラメント用電源部50の出力電圧と加速用電源部80
の加速電圧とは予め所定の値に設定され、グリッド用電
源部60のグリッド電圧を可変にすることにより、グリ
ッド11cから取り出す熱電子の放出量を制御して、電
子線の流れであるビーム電流の調整を行う。一般に、電
子線照射装置では、被照射物2が吸収する線量はビーム
電流に比例する。このため、ビーム電流を変えることに
より、被照射物2の吸収線量を調整する。
流高電圧は、電流制限抵抗83を介して、グリッド11
cと窓箔31との間に加速電圧として供給される。ここ
で、電流制限抵抗83は、たとえば高圧電源容器90内
で放電が発生したときに流れる大きな放電電流から、回
路を保護するために挿入した保護抵抗である。通常、フ
ィラメント用電源部50の出力電圧と加速用電源部80
の加速電圧とは予め所定の値に設定され、グリッド用電
源部60のグリッド電圧を可変にすることにより、グリ
ッド11cから取り出す熱電子の放出量を制御して、電
子線の流れであるビーム電流の調整を行う。一般に、電
子線照射装置では、被照射物2が吸収する線量はビーム
電流に比例する。このため、ビーム電流を変えることに
より、被照射物2の吸収線量を調整する。
【0031】加速用電源部80の降圧回路84と、高周
波変換部70の基準電圧設定回路77及び比較回路78
とは、実際にグリッド11cと窓箔31との間に印加さ
れた加速電圧を監視するモニタ回路を構成する。降圧回
路84は、抵抗84aとキャパシタ84bとからなり、
倍電圧整流回路82で発生した加速電圧を比較回路78
で使いやすいように所定の電圧まで降圧する。ここで、
キャパシタ84bは直流電圧の変動分を補正するための
ものである。基準電圧設定回路77では、加速電圧の設
定値に応じた所定の基準電圧が設定される。比較回路7
8は、降圧回路84で降圧された電圧と、基準電圧設定
回路77で設定された基準電圧とを比較し、その結果を
駆動制御回路75に送る。
波変換部70の基準電圧設定回路77及び比較回路78
とは、実際にグリッド11cと窓箔31との間に印加さ
れた加速電圧を監視するモニタ回路を構成する。降圧回
路84は、抵抗84aとキャパシタ84bとからなり、
倍電圧整流回路82で発生した加速電圧を比較回路78
で使いやすいように所定の電圧まで降圧する。ここで、
キャパシタ84bは直流電圧の変動分を補正するための
ものである。基準電圧設定回路77では、加速電圧の設
定値に応じた所定の基準電圧が設定される。比較回路7
8は、降圧回路84で降圧された電圧と、基準電圧設定
回路77で設定された基準電圧とを比較し、その結果を
駆動制御回路75に送る。
【0032】駆動制御回路75は、比較回路78から送
られた信号に基づいて、実際にグリッド11cと窓箔3
1との間に印加された加速電圧が所定の設定値になって
いるかどうかを判断する。そして、実際の加速電圧が所
定の設定値よりも小さいと判断した場合には、駆動制御
回路75は、高周波インバータ回路73の半導体スイッ
チング素子73aのオン・オフを制御して、高周波パル
スのデューティ比を大きくする。すなわち、周波数を変
えずに、半導体スイッチング素子73aをオンにする時
間を長くして、パルス幅を大きくする。一方、実際の加
速電圧が所定の設定値よりも大きいと判断した場合に
は、駆動制御回路75は、高周波インバータ回路73の
半導体スイッチング素子73aのオン・オフを制御し
て、高周波のパルス幅を小さくする。このように、加速
電圧は駆動制御回路75にフィードバックされ、駆動制
御回路75は加速電圧の安定化を図っている。
られた信号に基づいて、実際にグリッド11cと窓箔3
1との間に印加された加速電圧が所定の設定値になって
いるかどうかを判断する。そして、実際の加速電圧が所
定の設定値よりも小さいと判断した場合には、駆動制御
回路75は、高周波インバータ回路73の半導体スイッ
チング素子73aのオン・オフを制御して、高周波パル
スのデューティ比を大きくする。すなわち、周波数を変
えずに、半導体スイッチング素子73aをオンにする時
間を長くして、パルス幅を大きくする。一方、実際の加
速電圧が所定の設定値よりも大きいと判断した場合に
は、駆動制御回路75は、高周波インバータ回路73の
半導体スイッチング素子73aのオン・オフを制御し
て、高周波のパルス幅を小さくする。このように、加速
電圧は駆動制御回路75にフィードバックされ、駆動制
御回路75は加速電圧の安定化を図っている。
【0033】高圧電源容器90は、フィラメント用電源
部50と、グリッド用電源部60と、加速用電源部80
とを収納する。これに対して、高周波変換部70は、出
力電圧が約400Vであるので、高圧電源容器90の外
部に設けることができる。また、上述したように高周波
昇圧トランス81や倍電圧整流回路82のキャパシタ8
2aを小型化することができたことに伴い、高圧電源容
器90も小型化することができる。実際、本実施形態の
高圧電源容器90は、長さが約120mm、幅が約24
0mm、高さが約250mmであり、その体積は約7.
2×106 mm 3 である。すなわち、高圧電源容器90
の体積は、従来のものに比べて約15分の1となり、本
実施形態の高圧電源容器90は、従来のものより大幅に
小型化することができた。尚、高圧電源容器90内に
は、高電圧に対する絶縁ガスである六フッ化イオウ(S
F6 )が大気圧よりも高い圧力で封入される。
部50と、グリッド用電源部60と、加速用電源部80
とを収納する。これに対して、高周波変換部70は、出
力電圧が約400Vであるので、高圧電源容器90の外
部に設けることができる。また、上述したように高周波
昇圧トランス81や倍電圧整流回路82のキャパシタ8
2aを小型化することができたことに伴い、高圧電源容
器90も小型化することができる。実際、本実施形態の
高圧電源容器90は、長さが約120mm、幅が約24
0mm、高さが約250mmであり、その体積は約7.
2×106 mm 3 である。すなわち、高圧電源容器90
の体積は、従来のものに比べて約15分の1となり、本
実施形態の高圧電源容器90は、従来のものより大幅に
小型化することができた。尚、高圧電源容器90内に
は、高電圧に対する絶縁ガスである六フッ化イオウ(S
F6 )が大気圧よりも高い圧力で封入される。
【0034】また、高周波インバータ回路73等の高周
波変換部70を高圧電源容器90の外部に配置すると共
に、高周波昇圧トランス81は従来の商用周波数昇圧型
のものに比べて変換効率が良いので、高圧電源容器90
内における変換損失を軽減することができる。本実施形
態の電子線照射装置では、約20kHzの高周波を用い
た場合、高圧電源容器90内における変換効率は約90
%であり、従来のものに比べて約1.13〜1.28倍
に向上する。尚、キャパシタ1個とダイオード1個から
なる回路を10段にして倍電圧整流回路82を構成した
ことにより、回路素子の数が従来のものよりも多くなる
ので、その増加した分の回路素子による変換損失が新た
に加わることになるが、かかる変換損失は全体の変換効
率に比べて小さいので、問題にならない。
波変換部70を高圧電源容器90の外部に配置すると共
に、高周波昇圧トランス81は従来の商用周波数昇圧型
のものに比べて変換効率が良いので、高圧電源容器90
内における変換損失を軽減することができる。本実施形
態の電子線照射装置では、約20kHzの高周波を用い
た場合、高圧電源容器90内における変換効率は約90
%であり、従来のものに比べて約1.13〜1.28倍
に向上する。尚、キャパシタ1個とダイオード1個から
なる回路を10段にして倍電圧整流回路82を構成した
ことにより、回路素子の数が従来のものよりも多くなる
ので、その増加した分の回路素子による変換損失が新た
に加わることになるが、かかる変換損失は全体の変換効
率に比べて小さいので、問題にならない。
【0035】このように高圧電源容器90内における変
換損失が軽減するため、変換損失による熱の発生が抑え
られる。したがって、高圧電源容器90内の冷却装置と
して簡易な装置を用いることができ、冷却に要するコス
トが低減する。特に、電子線照射装置として最大加速電
圧が低いものを用いた場合、たとえば最大加速電圧が1
50kVのものである場合には、高圧電源容器90内の
温度上昇が少ないので、冷却装置を不要とすることもで
きる。これにより、メンテナンスや、高圧電源容器を設
置する際の作業が著しく簡便になる。
換損失が軽減するため、変換損失による熱の発生が抑え
られる。したがって、高圧電源容器90内の冷却装置と
して簡易な装置を用いることができ、冷却に要するコス
トが低減する。特に、電子線照射装置として最大加速電
圧が低いものを用いた場合、たとえば最大加速電圧が1
50kVのものである場合には、高圧電源容器90内の
温度上昇が少ないので、冷却装置を不要とすることもで
きる。これにより、メンテナンスや、高圧電源容器を設
置する際の作業が著しく簡便になる。
【0036】次に、本実施形態の電子線照射装置の動作
について説明する。まず、フィラメント用電源部50
は、フィラメント11aに電流を通じてフィラメント1
1aを加熱する。また、高周波変換部70の駆動制御回
路75が高周波インバータ回路73の半導体スイッチン
グ素子73aのオン・オフを制御することにより、高周
波インバータ回路73は約20kHzの高周波電圧を出
力する。かかる高周波電圧は、出力トランス76により
波高値が約400Vになるまで昇圧されて、加速用電源
部80に供給される。次に、加速用電源部80に供給さ
れた高周波電圧は、高周波昇圧トランス81により波高
値が約30kVになるまで昇圧された後、倍電圧整流回
路82により10倍の電圧値まで倍電圧整流される。こ
うして倍電圧整流回路82から出力された約300kV
の直流高電圧は、加速電圧としてグリッド11cと窓箔
31との間に印加される。
について説明する。まず、フィラメント用電源部50
は、フィラメント11aに電流を通じてフィラメント1
1aを加熱する。また、高周波変換部70の駆動制御回
路75が高周波インバータ回路73の半導体スイッチン
グ素子73aのオン・オフを制御することにより、高周
波インバータ回路73は約20kHzの高周波電圧を出
力する。かかる高周波電圧は、出力トランス76により
波高値が約400Vになるまで昇圧されて、加速用電源
部80に供給される。次に、加速用電源部80に供給さ
れた高周波電圧は、高周波昇圧トランス81により波高
値が約30kVになるまで昇圧された後、倍電圧整流回
路82により10倍の電圧値まで倍電圧整流される。こ
うして倍電圧整流回路82から出力された約300kV
の直流高電圧は、加速電圧としてグリッド11cと窓箔
31との間に印加される。
【0037】次に、グリッド用電源部60は、グリッド
電圧を0Vから所定の設定値(たとえば、約300V)
まで上げる。すると、フィラメント11aを加熱するこ
とにより放出された熱電子は、図5に示すように、フィ
ラメント11aとグリッド11cとの間に印加されたグ
リッド電圧VG により四方八方に引き寄せられる。この
うち、グリッド11cを通過したものだけが電子線とし
て有効に取り出される。取り出された電子線は、グリッ
ド11cと窓箔31との間に印加された加速電圧VA に
より真空チャンバー12内の加速空間で加速された後、
窓箔31を突き抜けて照射空間21に取り出され、照射
窓部30下方の照射室20内を搬送される被照射物2に
照射される。
電圧を0Vから所定の設定値(たとえば、約300V)
まで上げる。すると、フィラメント11aを加熱するこ
とにより放出された熱電子は、図5に示すように、フィ
ラメント11aとグリッド11cとの間に印加されたグ
リッド電圧VG により四方八方に引き寄せられる。この
うち、グリッド11cを通過したものだけが電子線とし
て有効に取り出される。取り出された電子線は、グリッ
ド11cと窓箔31との間に印加された加速電圧VA に
より真空チャンバー12内の加速空間で加速された後、
窓箔31を突き抜けて照射空間21に取り出され、照射
窓部30下方の照射室20内を搬送される被照射物2に
照射される。
【0038】本実施形態の電子線照射装置では、加速用
電源部に、高周波により駆動する高周波昇圧トランスを
設けたことにより、高周波昇圧トランスは従来の商用周
波数昇圧型のものに比べて、変換効率が良く、しかも小
型軽量となる。このため、加速用電源部を収納する高圧
電源容器も小型化することができ、したがって、コスト
の低下を図ることができる。
電源部に、高周波により駆動する高周波昇圧トランスを
設けたことにより、高周波昇圧トランスは従来の商用周
波数昇圧型のものに比べて、変換効率が良く、しかも小
型軽量となる。このため、加速用電源部を収納する高圧
電源容器も小型化することができ、したがって、コスト
の低下を図ることができる。
【0039】また、高周波インバータ回路等の高周波変
換部を高圧電源容器の外部に配置すると共に、高周波昇
圧トランスは従来の商用周波数昇圧型のものに比べて変
換効率が良いので、高圧電源容器内における変換損失を
軽減することができる。このため、変換損失による熱の
発生が抑えられるので、高圧電源容器内の冷却装置とし
て簡易なものを用いることができる。
換部を高圧電源容器の外部に配置すると共に、高周波昇
圧トランスは従来の商用周波数昇圧型のものに比べて変
換効率が良いので、高圧電源容器内における変換損失を
軽減することができる。このため、変換損失による熱の
発生が抑えられるので、高圧電源容器内の冷却装置とし
て簡易なものを用いることができる。
【0040】また、本実施形態では、倍電圧整流回路は
高周波高電圧を倍電圧整流するので、倍電圧電流回路の
キャパシタの容量が小さくなり、したがってキャパシタ
を充電するときの時定数を小さくすることができる。こ
のようにキャパシタの充電時間が短くなるので、放電が
発生したときに、加速電圧が設定値に回復するまでの回
復時間を従来のものに比べて短縮することができる。本
実施形態では、高周波の周波数を約20kHzとした場
合、放電時における加速電圧の回復時間は約50ms以
下であり、従来のものに比べて約3分の1になった。し
たがって、被照射物の処理中に放電が発生しても、被照
射物に対する電子線の照射ムラを少なく抑えることがで
き、不良製品の発生率を低くすることができる。
高周波高電圧を倍電圧整流するので、倍電圧電流回路の
キャパシタの容量が小さくなり、したがってキャパシタ
を充電するときの時定数を小さくすることができる。こ
のようにキャパシタの充電時間が短くなるので、放電が
発生したときに、加速電圧が設定値に回復するまでの回
復時間を従来のものに比べて短縮することができる。本
実施形態では、高周波の周波数を約20kHzとした場
合、放電時における加速電圧の回復時間は約50ms以
下であり、従来のものに比べて約3分の1になった。し
たがって、被照射物の処理中に放電が発生しても、被照
射物に対する電子線の照射ムラを少なく抑えることがで
き、不良製品の発生率を低くすることができる。
【0041】更に、本実施形態では、半導体スイッチン
グ素子をオン・オフすることによって高周波電力を出力
する高周波インバータ回路を設けたことにより、かかる
出力の制御を無接点・無摺動で行うことができるので、
加速電圧を所定の設定値に変更する際の応答時間が短く
なる。たとえば、被照射物の搬送速度を速くした場合、
被照射物に照射する電子線の量を一定に保つために、ビ
ーム電流を上げる必要がある。このとき、加速用電源部
等の回路に負荷がかかり加速電圧が落ちてくるが、駆動
制御回路は、その状況をモニタ回路から送られる信号に
基づいて監視し、高周波インバータ回路を制御すること
により、加速電圧を瞬時に元の値に戻すことができる。
したがって、負荷変動に対する加速電圧の追随性が向上
する。また、高周波インバータ回路の出力を無接点で制
御するため、信頼性も向上する。
グ素子をオン・オフすることによって高周波電力を出力
する高周波インバータ回路を設けたことにより、かかる
出力の制御を無接点・無摺動で行うことができるので、
加速電圧を所定の設定値に変更する際の応答時間が短く
なる。たとえば、被照射物の搬送速度を速くした場合、
被照射物に照射する電子線の量を一定に保つために、ビ
ーム電流を上げる必要がある。このとき、加速用電源部
等の回路に負荷がかかり加速電圧が落ちてくるが、駆動
制御回路は、その状況をモニタ回路から送られる信号に
基づいて監視し、高周波インバータ回路を制御すること
により、加速電圧を瞬時に元の値に戻すことができる。
したがって、負荷変動に対する加速電圧の追随性が向上
する。また、高周波インバータ回路の出力を無接点で制
御するため、信頼性も向上する。
【0042】尚、本発明は上記の実施形態に限定される
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。上記の実施形態では、キャパシタ1個、ダ
イオード1個からなる回路を10段に重ねて倍電圧整流
回路を構成した場合について説明したが、たとえば、倍
電圧整流回路は、キャパシタ1個、ダイオード1個から
なる回路を2段以上50段以下の範囲の段数で重ねて構
成するようにしてもよい。ここで、50段という上限値
は、本実施形態における加速電圧の最大値300kVを
カバーできる段数という観点から定められたものであ
る。
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。上記の実施形態では、キャパシタ1個、ダ
イオード1個からなる回路を10段に重ねて倍電圧整流
回路を構成した場合について説明したが、たとえば、倍
電圧整流回路は、キャパシタ1個、ダイオード1個から
なる回路を2段以上50段以下の範囲の段数で重ねて構
成するようにしてもよい。ここで、50段という上限値
は、本実施形態における加速電圧の最大値300kVを
カバーできる段数という観点から定められたものであ
る。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、商
用交流電力を高周波電力に変換して出力する高周波変換
手段と、高周波変換手段が出力する高周波電圧を昇圧し
て高周波高電圧を出力する高周波昇圧手段と、高周波昇
圧手段が出力する高周波高電圧を倍電圧整流して直流高
電圧とし、その直流高電圧を加速電圧として供給する倍
電圧整流手段とを備え、高周波昇圧手段と倍電圧整流手
段とを高圧電源容器内に収納し、高周波変換手段を高圧
電源容器の外部に配置したことにより、高周波昇圧手段
は、従来の商用周波数昇圧型のものに比べて、変換効率
が良く、しかも小型軽量となるので、高周波昇圧手段及
び倍電圧昇圧手段を収納する高圧電源容器も小型化する
ことができ、また、高圧電源容器内における変換損失を
軽減することができるので、高圧電源容器内の冷却装置
として簡易なものを用いることができると共に、倍電圧
電流手段のキャパシタの容量を小さくすることができる
ので、放電時における加速電圧の回復時間を短縮するこ
とができる電子線照射装置を提供することができる。
用交流電力を高周波電力に変換して出力する高周波変換
手段と、高周波変換手段が出力する高周波電圧を昇圧し
て高周波高電圧を出力する高周波昇圧手段と、高周波昇
圧手段が出力する高周波高電圧を倍電圧整流して直流高
電圧とし、その直流高電圧を加速電圧として供給する倍
電圧整流手段とを備え、高周波昇圧手段と倍電圧整流手
段とを高圧電源容器内に収納し、高周波変換手段を高圧
電源容器の外部に配置したことにより、高周波昇圧手段
は、従来の商用周波数昇圧型のものに比べて、変換効率
が良く、しかも小型軽量となるので、高周波昇圧手段及
び倍電圧昇圧手段を収納する高圧電源容器も小型化する
ことができ、また、高圧電源容器内における変換損失を
軽減することができるので、高圧電源容器内の冷却装置
として簡易なものを用いることができると共に、倍電圧
電流手段のキャパシタの容量を小さくすることができる
ので、放電時における加速電圧の回復時間を短縮するこ
とができる電子線照射装置を提供することができる。
【図1】本発明の一実施形態である電子線照射装置の概
略構成図である。
略構成図である。
【図2】その電子線照射装置をターミナルの長手方向か
ら見たときの概略断面図である。
ら見たときの概略断面図である。
【図3】その電子線照射装置の概略回路図である。
【図4】その電子線照射装置の倍電圧整流回路の回路図
である。
である。
【図5】その電子線照射装置においてグリッド電圧及び
加速電圧を説明するための図である。
加速電圧を説明するための図である。
【図6】従来の電子線照射装置の概略構成図である。
2 被照射物 10 電子線発生部 11 ターミナル 11a フィラメント 11b ガン構造体 11c グリッド 12 真空チャンバー 20 照射室 21 照射空間 22 ビームコレクタ 30 照射窓部 31 窓箔 32 窓枠構造体 40 交流電源 50 フィラメント用電源部 60 グリッド用電源部 70 高周波変換部 71 整流器 72 フィルタ回路 73 高周波インバータ回路 73a 半導体スイッチング素子 74 変流器 75 駆動制御回路 76 出力トランス 77 基準電圧設定回路 78 比較回路 80 加速用電源部 81 高周波昇圧トランス 82 倍電圧整流回路 82a キャパシタ 82b ダイオード 83 電流制限抵抗 84 降圧回路 84a 抵抗 84b キャパシタ 90 高圧電源容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越智 雅文 埼玉県行田市壱里山町1丁目1番地 岩崎 電気株式会社埼玉製作所内
Claims (6)
- 【請求項1】 熱電子源が放出する熱電子を加速空間で
加速電圧により加速して電子線として取り出し、前記電
子線を被照射物に照射する電子線照射装置において、 商用交流電力を高周波電力に変換して出力する高周波変
換手段と、 前記高周波変換手段が出力する高周波電圧を昇圧して高
周波高電圧を出力する高周波昇圧手段と、 前記高周波昇圧手段が出力する高周波高電圧を倍電圧整
流して直流高電圧とし、その直流高電圧を前記加速電圧
として供給する倍電圧整流手段と、 を具備し、 少なくとも前記高周波昇圧手段と前記倍電圧整流手段と
を高圧電源容器内に収納し、前記高周波変換手段は前記
高圧電源容器の外部に配置したことを特徴とする電子線
照射装置。 - 【請求項2】 前記熱電子源に電力を供給する熱電子源
用電源と、前記熱電子を前記加速空間に取り出すために
前記熱電子源とグリッドとの間に印加するグリッド電圧
を供給するグリッド用電源とを前記高圧電源容器内に収
納したことを特徴とする請求項1記載の電子線照射装
置。 - 【請求項3】 前記高周波変換手段は、半導体スイッチ
ング素子を用いたインバータ回路を含むものであること
を特徴とする請求項1又は2記載の電子線照射装置。 - 【請求項4】 前記倍電圧整流手段は、キャパシタとダ
イオードとを組み合わせて構成されたものであり、前記
高周波昇圧手段が出力する前記高周波高電圧の波高値の
2倍以上50倍以下の電圧を出力することを特徴とする
請求項1乃至3記載の電子線照射装置。 - 【請求項5】 前記高周波変換手段が出力する前記高周
波電力の周波数は10kHz以上200kHz以下であ
ることを特徴とする請求項1乃至4記載の電子線照射装
置。 - 【請求項6】 前記加速電圧は100kV以上300k
V以下であることを特徴とする請求項1乃至5記載の電
子線照射装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9618597A JPH10288700A (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 電子線照射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9618597A JPH10288700A (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 電子線照射装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10288700A true JPH10288700A (ja) | 1998-10-27 |
Family
ID=14158264
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9618597A Pending JPH10288700A (ja) | 1997-04-14 | 1997-04-14 | 電子線照射装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10288700A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6410929B1 (en) | 1999-06-04 | 2002-06-25 | Ebara Corporation | Electron beam irradiation apparatus |
JP2010236982A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Iwasaki Electric Co Ltd | 電子線照射装置及び電子線照射方法 |
JP2011027541A (ja) * | 2009-07-24 | 2011-02-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 電子線照射装置 |
CN103235626A (zh) * | 2013-02-06 | 2013-08-07 | 桂林狮达机电技术工程有限公司 | 电子束快速成型制造设备加速电源装置及其控制方法 |
JP2023172596A (ja) * | 2022-05-24 | 2023-12-06 | 株式会社Nhvコーポレーション | 電子線照射装置および真空容器 |
-
1997
- 1997-04-14 JP JP9618597A patent/JPH10288700A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6410929B1 (en) | 1999-06-04 | 2002-06-25 | Ebara Corporation | Electron beam irradiation apparatus |
JP2010236982A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Iwasaki Electric Co Ltd | 電子線照射装置及び電子線照射方法 |
JP2011027541A (ja) * | 2009-07-24 | 2011-02-10 | Hamamatsu Photonics Kk | 電子線照射装置 |
CN103235626A (zh) * | 2013-02-06 | 2013-08-07 | 桂林狮达机电技术工程有限公司 | 电子束快速成型制造设备加速电源装置及其控制方法 |
JP2023172596A (ja) * | 2022-05-24 | 2023-12-06 | 株式会社Nhvコーポレーション | 電子線照射装置および真空容器 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040223 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20050906 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050914 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060125 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |